JP7474968B2

JP7474968B2 - 投影装置

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Publication number: JP7474968B2
Application number: JP2022565248A
Authority: JP
Inventors: 哲也西; 勇樹林
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2021-11-16
Publication date: 2024-04-26
Anticipated expiration: 2041-11-16
Also published as: CN116457725A; JPWO2022113817A1; EP4254940A4; US20230418145A1; WO2022113817A1; EP4254940A1

Description

本発明は、投影装置に関する。

従来、スクリーンなどに画像を投影することができる投影装置が知られている。投影装置に関連する技術として、特許文献１には投射角を変えて画像を投影する装置が開示されている。

特開２０１３－２６５２９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、画像の投影を例えば屋内の広い空間に向けて広画角で高精度に行いたい場合、画像の投影が精度よくなされない可能性がある。

そこで、本発明は、画像を広い空間に広画角で投影する場合であっても、高精度に画像の補正を行って、目標となる位置に誤差を少なくして画像を投影できる投影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る投影装置は、建築現場で使用される投影装置であって、被投影面に画像を投影する投影部と、前記被投影面までの距離を計測する測距部と、前記投影部と前記測距部とを回転させる回転駆動部と、前記回転駆動部の回転角度を計測する測角部と、前記投影部から投影する前記画像を補正するデータ処理部とを備える。前記測距部と前記投影部とは、少なくとも一方、または両方が前記回転駆動部の回転軸の中心線上から外れて設けられている。前記データ処理部は、前記測距部で計測された距離と、前記測角部で計測された回転角度とを用いて前記画像を補正する。

本発明によれば、画像を広い空間に広画角で投影する場合であっても、高精度に画像の補正を行って、目標となる位置に誤差を少なくして画像を投影することができる。

図１は、実施の形態に係る投影装置の概要を示す図である。図２Ａは、実施の形態に係る投影装置の外観斜視図である。図２Ｂは、実施の形態に係る投影装置の正面図である。図２Ｃは、実施の形態に係る投影装置の右側面図である。図２Ｄは、実施の形態に係る投影装置の上面図である。図３は、実施の形態に係る投影装置の機能構成を示すブロック図である。図４は、実施の形態に係る投影装置の動作例のフローチャートである。図５は、空間における直交座標の座標軸を示す図である。図６Ａは、実施の形態に係る投影装置と被投影面との位置関係が変化する前の状態を示す図である。図６Ｂは、実施の形態に係る投影装置と被投影面との位置関係が変化した後の状態を示す図である。図７Ａは、図６Ｂに示す位置関係の具体的な例を示す図である。図７Ｂは、図７Ａに示す被投影面を正面から見たときの平面図である。図８は、図７Ｂに示す各測定点の誤差を示す図である。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下に説明する実施の形態は、本発明の様々な実施の形態の一つに過ぎない。以下の実施の形態は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。なお、以下の実施の形態において説明する各図は模式的な図であり、本発明の説明に必要がない構成要素は省略されている。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本発明を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

（１）概要
まず、実施の形態に係る投影装置１０の概要について説明する。図１は、実施の形態に係る投影装置１０の動作の概要を示す図である。実施の形態に係る投影装置１０は、例えば建築中の建物内の空間１００内に設置される。投影装置１０は、例えば、空間１００を構成する建造物（具体的には、床、壁、または、天井など）を被投影面１１０として、当該建造物を建築する際に建築作業を補助するための光を被投影面１１０に投影する。投影内容は、床に対してボルトを打ち込む位置を示す光、または、壁に対してビスを打つ位置を示す光などである。これらの位置を画像として投影装置１０に入力しておくと、建築物の設計通りに作業者が作業を行うべき位置に投影装置１０は光を投影する。つまり、投影装置１０は、墨出しを補助する光を画像として投影する。これにより、作業者は作業位置を作業者自身で特定する必要がなく、投影された光の位置に対して作業を行えばよいので、容易に建築作業を実施することができる。

一方で、投影装置１０から投影される画像は、投影したい位置に対して実際に投影される位置が異なるという投影時の誤差が発生する。ここで、上述のように建築中の建造物の内部のような広い空間１００において投影装置１０が広画角で画像を投影すると、投影装置１０に対する被投影面１１０の位置が遠いため、画像の狙いの投影位置と、被投影面１１０に実際に投影される位置との誤差（投影誤差）が大きくなる。そこで、投影する画像の補正を高精度に行って、広範囲に高精度で狙いの位置に投影を行うことができる機能を有する投影装置１０の構成や動作を説明する。

（２）構成
実施の形態に係る投影装置１０の構成について説明する。図１では、投影装置１０から発せられた光が被投影面１１０に投影されている様子を示している。図２Ａ～図２Ｄは、投影装置１０の外観を示す図である。図２Ａ～図２Ｄはそれぞれ、投影装置１０の外観斜視図、正面図、右側面図および上面図である。図３は、投影装置１０の機能構成を示すブロック図である。

図１から図３に示されるように、投影装置１０は、被投影面１１０に画像を投影する装置である。投影装置１０は、例えば三脚に取り付けられて床に設置される。また、投影装置１０は、三脚に限らず、壁または卓上に設置されてもよい。投影装置１０が壁または卓上に設置される場合は、図示しない取付部によって投影装置１０が取り付けられる。

特に図２Ａ～図２Ｄ及び図５においては、鉛直上向き方向をＺ方向とし、Ｚ方向とそれぞれ直交するＸ方向及びＹ方向を設定して、本実施の形態における投影装置１０の構成を説明する。また、ＸＺ面を投影装置１０の正面視と表現することがある。

投影装置１０は、投影部２１と、測角部２２と、回転駆動部２３と、測距部２４と、制御部２５と、記憶部２６とを備える。

投影部２１は、被投影面１１０に画像を投影するための投影モジュールである。投影部２１は、光源２１ａ及び走査部２１ｂを有する。なお、図示されないが、投影部２１は、その他にレンズ、ミラー等の光学部品などを含む。

光源２１ａは、例えば半導体発光素子によって実現されるレーザ光源である。なお、光源２１ａは、発光色が異なる複数の発光素子（例えば、赤色発光素子、緑色発光素子、及び、青色発光素子）を含み、発光色を切り替えられる構成であってもよい。

走査部２１ｂは、光源２１ａが発する光を走査して被投影面１１０に投影する機構であり、例えばＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）ミラーによって実現される。

投影部２１は、光源２１ａ及び走査部２１ｂを含んでモジュールとして一体化され、筐体２７の外殻近傍に設けられる。

測距部２４は、投影装置１０から被投影面１１０を構成する構造物までの距離を計測する。測距部２４は、例えば、ＴＯＦ（ＴｉｍｅＯｆＦｌｉｇｈｔ）センサなどの測距センサである。測距部２４は、位相差検出方式を用いた測距センサ、または、三角測距方式を用いた測距センサなど、その他の測距センサであってもよい。測距部２４は、例えば測距用光源と、フォトダイオードなどの受光素子とによって構成される。測距用光源は、構造物に向けて光を発する光源である。測距用光源は、例えば、赤外光を発する発光素子によって実現されるが、可視光を発する発光素子によって実現されてもよい。なお、後述のように、測距部２４は、現在の測距対象点をユーザに提示するためのレーザポインタ機能を有している。この機能は、例えば、測距用光源とは別の光源によって実現されるが、測距用光源が可視光を発する場合には、測距用光源によって実現されてもよい。

回転駆動部２３は、投影装置１０の向き（換言すれば、測距部２４の向き、角度）を変更するための回転機構である。回転駆動部２３は、投影装置１０の向きをチルト方向に変更するための第１回転駆動部２３ａと、投影装置１０の向きをパン方向に変更するための第２回転駆動部２３ｂとを有する。図２Ａ～図２Ｄにおいて、Ｘ方向に示される点線は第１回転駆動部２３ａの回転軸の中心線を示したものである。Ｚ方向に示される点線は第２回転駆動部２３ｂの回転軸の中心線を示したものである。第１回転駆動部２３ａ、及び、第２回転駆動部２３ｂのそれぞれは、ステッピングモータなどによって実現される。なお、回転駆動部２３は、投影装置１０の向きをロール方向に変更するための第３回転駆動部を有していてもよい。本実施の形態においては、回転駆動部２３は正面視が略Ｕ字状の形状であって、略Ｕ字の両端部に第１回転駆動部２３ａを、略Ｕ字の底辺部に第２回転駆動部２３ｂをそれぞれ配置しているが、回転駆動部２３はこの形状に限らない。回転駆動部２３は、チルト方向及びパン方向の回転が可能であればどのような形状であってもよい。また、本実施の形態においては、測距部２４と投影部２１とは、それぞれが第１回転駆動部２３ａ及び第２回転駆動部２３ｂの回転軸の中心線上から外れた位置に配置されている。

測角部２２は、投影装置１０の向き（換言すれば、測距部２４の向き、角度）を計測する。測角部２２は、具体的には、回転駆動部２３の駆動量を計測する角度センサである。測角部２２は、チルト方向に回転する第１回転駆動部２３ａの角度を計測する第１測角部２２ａと、パン方向に回転する第２回転駆動部２３ｂの角度を計測する第２測角部２２ｂとによって構成される。なお、回転駆動部２３が、投影装置１０の向きをロール方向に変更するための第３回転駆動部を有している場合は、測角部２２は、回転駆動部２３の駆動量として、ロール角を計測してもよい。

制御部２５は、被投影面１１０に画像を投影するために、投影部２１、回転駆動部２３をはじめ、投影装置１０の各部を制御する制御装置である。制御部２５は、その機能部としてデータ処理部２５ａと傾き算出部２５ｂとを備える。データ処理部２５ａは、測角部２２で計測した回転駆動部２３の回転角度及び測距部２４で計測された距離の情報を用いて投影する画像を補正する。補正の詳細は後述する。また、傾き算出部２５ｂは、投影装置１０から被投影面１１０の任意の少なくとも３点までの距離に基づいて被投影面１１０の傾きを算出する。算出の詳細は後述する。

制御部２５は、例えば、マイクロコンピュータ、または、プロセッサによって実現される。また、制御部２５には、投影部２１を駆動するための駆動回路、及び、回転駆動部２３を駆動するための駆動回路、または、測距部２４を駆動するための駆動回路が含まれてもよい。

記憶部２６は、例えば半導体メモリによって実現される記憶装置である。記憶部２６には、被投影面１１０に投影する画像、制御部２５のデータ処理部２５ａを実現するためのプログラム、投影装置１０のその他の部を制御するプログラム、制御部２５の制御に一時的に必要となる情報、測角部２２や測距部２４で計測された情報、データ処理部２５ａで生成された情報などが格納される。また、記憶部２６には、測距部２４と投影部２１との位置関係に関する情報が格納されている。

筐体２７は、投影部２１、測角部２２、測距部２４、制御部２５及び記憶部２６を収容する筐体である。筐体２７は、例えば樹脂によって形成されるが、金属によって形成されてもよい。また、本実施の形態において、筐体２７は直方体状であって、正面視が略Ｕ字状の回転駆動部２３の端部同士の間の空隙部分に配置される。回転駆動部２３と接続されて、筐体２７がチルト方向及びパン方向に回転できるのであれば、筐体２７の形状及び配置はこれに限定されない。

なお、測距部２４は筐体２７に収容されるものとして説明したが、測距部２４は必ずしも筐体２７の内部に収容される必要はなく、例えば測距部２４は筐体２７の外側に固定されてもよい。

なお、投影装置１０は図示されない表示部と操作部とを備えてもよい。これにより、ユーザは表示部に表示される投影装置１０に関するステータス情報を確認できる。また、ユーザは操作部を操作することで投影装置１０の各部を操作、駆動することができる。この場合、表示部は液晶ディスプレイ等である。操作部はタッチパネルまたはキーボードといった入力デバイスである。

また、投影装置１０は図示されない通信部を備えてもよい。外部の電子機器からの有線、または無線通信による指示が通信部を介して制御部２５に送信されることで、外部の電子機器からの操作によって投影装置１０が駆動するものであってもよい。この場合の通信部による有線、または無線による通信規格は特に限定されず、どのような方式であってもよい。

以上の構成により、投影装置１０は、被投影面１１０に対して建造物を建築する際の作業を補助するための光を画像として投影することができる。

（３）動作例
次に、投影装置１０の動作例について説明する。図４は投影装置１０の動作例のフローチャートである。なお、以下の動作例の説明では、空間１００において、図５に示されるように直交座標の座標軸が設定される。図５は、空間１００における直交座標の座標軸を示す図である。図５に示される座標軸は、投影装置１０の位置（より詳細には、投影装置１０内の投影部２１及び測距部２４周辺の所定位置）を原点Ｏとして定められている。本動作例では、原点Ｏは、第１回転駆動部２３ａの回転軸の中心線と、第２回転駆動部２３ｂの回転軸の中心線とが交わる位置であるとして説明を行う。また、以下の動作例において、被投影面１１０は床面であるとし、ユーザによる投影装置１０の操作は外部の電子機器によって行われるものとして説明を行う。

まず、ユーザは、投影装置１０を空間１００に設置し、回転駆動部２３を任意の角度で回転させて、投影部２１及び測距部２４を含む筐体２７を被投影面１１０の投影したい方向に向ける（Ｓ１１）。

次に、測角部２２が、ステップＳ１１の処理の終了時点での回転駆動部２３の回転角度を計測し、取得する（Ｓ１２）。具体的には、第１測角部２２ａが第１回転駆動部２３ａのチルト角度θを計測する。第２測角部２２ｂが第２回転駆動部２３ｂのパン角度φを計測する。この計測によって得られたチルト角度θとパン角度φとが記憶部２６に記憶される。

次に、測距部２４が、ステップＳ１１の処理の終了時点での位置関係における投影装置１０から被投影面１１０までの距離を計測し、取得する（Ｓ１３）。具体的には、図６Ａ及び図６Ｂのように測距部２４と被投影面１１０とを結ぶ直線の距離（Ｌ_計測）を計測し、取得する。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、本実施の形態において、測距部２４と投影部２１とは距離ｈだけ、離れて配置されている。そのため、図６Ａのように、測距部２４及び投影部２１が被投影面１１０に対して垂直である場合（測距部２４及び投影部２１と、被投影面１１０との相対のチルト角度θがゼロの場合）、測距部２４と被投影面１１０とを結ぶ直線の距離（Ｌ_計測）と、投影部２１と被投影面１１０とを結ぶ直線の距離（Ｌ_投影）とは一致する。

しかし、図６Ｂに示すように、測距部２４及び投影部２１が被投影面１１０に対して相対のチルト角度θがある場合（測距部２４及び投影部２１と、被投影面１１０との相対のチルト角度θがゼロでない場合）、Ｌ_計測は、Ｌ_投影に、距離ｈ×ｔａｎθの長さを加えたものとなる。後述する画像の補正においては、このような投影装置１０と被投影面１１０との相対する角度によるＬ_計測とＬ_投影との差を考慮した補正の計算を行う。また、投影部２１及び測距部２４が、第１回転駆動部２３ａ及び第２回転駆動部２３ｂの回転軸の中心線上から外れて設置されているという位置関係も考慮した補正の計算を行う。

次に、制御部２５が、回転駆動部２３の回転角度と、測距部２４から被投影面１１０までの距離（Ｌ_計測）との計測が終了しているかを確認する（Ｓ１４）。回転角度とＬ_計測との計測が終了していなければ（Ｓ１４でＮｏ）、ステップＳ１１に戻って、これまでに説明した処理を再度行う。

回転角度とＬ_計測との計測が終了すれば（Ｓ１４でＹｅｓ）、測距部２４は投影装置１０から被投影面１１０上の一直線上に並ばない任意の３つの計測点までの距離を計測し、測角部２２はこの３点それぞれにおける回転駆動部２３の回転角度を取得する（Ｓ１５）。図５に示す点Ａ、点Ｂ、点Ｃは、Ｓ１５で距離及び回転駆動部２３の回転角度が取得される３点を示した図である。このうち、点ＡはステップＳ１４までの処理において、距離と回転駆動部２３の回転角度とを取得した点であるので、さらに任意の点Ｂ、点Ｃについても距離と回転駆動部２３の回転角度とを計測し、取得する。

この際、点Ａ、点Ｂ、点Ｃが一直線上に並ばないように点Ｂ、点Ｃの選定を行う。例えば、ステップＳ１４の処理の終了時点の回転駆動部２３の回転角度によって測距部２４が被投影面１１０の点Ａの指している状態から任意の点Ｂが選定されて、測距部２４が点Ｂを指すように第１回転駆動部２３ａと第２回転駆動部２３ｂが回転する。測距部２４が点Ｂを指した状態になれば、測距部２４が、測距部２４から点Ｂまでの距離を計測し、記憶部２６に記憶される。また、測角部２２がこの状態の回転駆動部２３のチルト角度θとパン角度φとを計測し、記憶部２６に記憶される。点Ｂに関する距離と角度の情報が取得されれば、点Ｃに関しても同様に、測距部２４が点Ｃを指すように回転駆動部２３が回転し、測距部２４から点Ｃまでの距離とその際の回転駆動部２３の回転角度とが取得され、記憶部２６に記憶される。この点Ｂ及び点Ｃの選定は、測距部２４から発せられるレーザポインタの光をユーザが確認しながらユーザが投影装置１０を操作し、指示することによって行われるものであってもよい。あるいは、記憶部２６に予め記憶されたプログラムによって自動で実行されるものであってもよい。

次に、傾き算出部２５ｂが被投影面１１０の傾きを算出する（Ｓ１６）。傾き算出部２５ｂは、記憶された情報（つまり、距離と回転角度との計測結果、測距部２４と投影部２１との位置関係）に基づいて、３つの計測点の直交座標（ｘｙｚ座標）を算出する。図５は、３つの計測点の極座標と直交座標とを示す図である。

３つの計測点の直交座標を算出するにあたり、まず、傾き算出部２５ｂは、３つの計測点の極座標を算出する。極座標の算出のため、傾き算出部２５ｂは、３つの計測点それぞれから原点Ｏまでの距離ｒを、測距部２４で計測されて記憶部２６に記憶された距離情報と、記憶部２６に記憶された測距部２４と投影部２１との位置関係に関する情報から算出する。測距部２４で計測された距離情報は、測距部２４から計測点までを示す距離である。この測距部２４で計測された距離情報に、測距部２４と投影部２１との位置関係の情報（この位置関係に関する情報には、原点Ｏからの測距部２４と投影部２１との位置関係も含まれる）を用いることで、原点Ｏから計測点までの距離ｒとして算出する。すなわち、測距部２４と投影部２１とが、第１回転駆動部２３ａ及び第２回転駆動部２３ｂの回転軸の中心線上から外れて設置されているという位置関係の誤差を反映した形で距離ｒの算出を行う。このように算出された距離ｒと、計測点ごとに計測されたパン角φ及びチルト角θとを合わせて、３つの計測点の極座標を算出する。

極座標が算出されると、傾き算出部２５ｂは、算出された３つの計測点の極座標を直交座標に変換する。

３つの計測点の直交座標が算出されると、傾き算出部２５ｂは、３つの計測点の直交座標を用いて、投影装置１０から被投影面１１０（つまり、計測点Ａ、計測点Ｂ、計測点Ｃを通る平面）までの距離、及び、投影装置１０に対する被投影面１１０の傾きを算出する。被投影面１１０の方程式をａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＝ｄとし、点Ａの座標を（ｘａ、ｙａ、ｚａ）、点Ｂの座標を（ｘｂ、ｙｂ、ｚｂ）、点Ｃの座標を（ｘｃ、ｙｃ、ｚｃ）とすると、傾き算出部２５ｂは、これらの情報から、被投影面１１０の法線ベクトルｎ＝（ａ，ｂ，ｃ）を算出する。法線ベクトルｎは、直交座標における被投影面１１０の傾きを示し、法線ベクトルｎの長さは、投影装置１０から被投影面１１０までの距離を示す。つまり、法線ベクトルｎを算出することは、投影装置１０から被投影面１１０までの距離、及び、投影装置１０に対する被投影面１１０の傾きを算出することと等価である。

次に、データ処理部２５ａは、測距部２４で測定された投影装置１０から各点までの距離と、その際の回転駆動部２３の回転角度と、傾き算出部２５ｂで算出された被投影面１１０の傾きとに基づいて投影する画像を補正し、投影部２１から補正された画像を投影する（Ｓ１７）。具体的には、データ処理部２５ａは、算出された被投影面１１０の傾きと回転駆動部２３の回転角度とに応じて画像の歪みを補正し、算出された被投影面１１０までの距離に基づいて図面データの投影倍率を補正する。また、ここでの補正においては、上述のように、測距部２４及び投影部２１が被投影面１１０に対して角度がある場合、測距部２４と被投影面１１０とを結ぶ直線の距離（Ｌ_計測）と、投影部２１と被投影面１１０とを結ぶ直線の距離（Ｌ_投影）とは一致しないことを反映した補正を行う。

上述した投影装置１０の動作例の動作によって、建築中の建造物の内部といった広い空間１００内においても、高精度に画像の補正を行って、狙いの位置に高精度で画像を投影することができる。本構成の投影装置１０では、第１測角部２２ａと第２測角部２２ｂとにより、投影装置１０のチルト角度θの情報とパン角度φの情報とを用いて、被投影面１１０の傾きも考慮した画像の補正を行うため、高精度な投影画像の補正を行うことができる。

また、被投影面１１０の傾きの算出においては、測距部２４と投影部２１とが、第１回転駆動部２３ａ及び第２回転駆動部２３ｂの回転軸の中心線上から外れて設置されているという、測距部２４と原点Ｏとの位置関係の誤差をなくした形で被投影面１１０の傾きの算出を行う。そのため、被投影面１１０の傾きの算出を高精度に行うことができ、投影画像の補正も高精度に行うことができる。

さらに、投影画像の補正においては、測距部２４と被投影面１１０とを結ぶ直線の距離（Ｌ_計測）と、投影部２１と被投影面１１０とを結ぶ直線の距離（Ｌ_投影）とにおいて、測距部２４及び投影部２１と被投影面１１０において相対のチルト角度θがある場合、Ｌ_計測は、Ｌ_投影に、距離ｈ×ｔａｎθの長さを加えたものとなるという、測距部２４と投影部２１との位置関係による距離の計測上の誤差を修正する補正を行う。そのため、投影画像の補正を高精度に行うことができる。

ここで、本実施の形態に係る投影装置１０による効果を、具体例を挙げて説明する。図７Ａは、図６Ｂに示す位置関係の具体的な例を示す図である。図７Ａに示すように、投影部２１と測距部２４との距離ｈが５０ｍｍであり、チルト角度θが４５°で、測距部２４で計測された距離Ｌ_計測が１０００ｍｍである場合を例に説明する。このとき、投影部２１と被投影面１１０とを結ぶ直線の距離Ｌ_投影は、９５０ｍｍとなる。これは、上述したとおり、Ｌ_計測よりも、ｈ×ｔａｎθ＝５０ｍｍ×ｔａｎ４５°＝５０ｍｍだけ短くなるためである。このように、Ｌ_計測とＬ_投影とには、５０ｍｍの誤差が発生している。

図７Ｂは、図７Ａに示す被投影面１１０を正面から見たときの平面図である。投影部２１は、画像の補正をせずにＬ_計測に基づいて、１辺が１０００ｍｍの正方形を被投影面１１０に投影する場合を想定する。図７Ｂにおいて、８つの丸印を通る破線の正方形が投影部２１から投影しようとする画像を表している。なお、図７Ｂの９つの丸印にはそれぞれ、「１」～「９」の識別番号が付されており、正方形の４つの頂点、４辺の中点及び正方形の中心を表している。

上述した５０ｍｍの誤差を考慮した補正をしない場合、実際には、Ｌ_投影＝９５０ｍｍに被投影面１１０が位置するので、９つの丸印はそれぞれ、９つの三角印で表される位置で投影されることになる。具体的には、補正なしの画像は、９５０／１０００倍の大きさで、５０ｍｍ／ｃｏｓ４５°≒７０．７ｍｍだけＹ軸のマイナス側にシフトした位置に投影される。丸印と三角印との具体的な対応関係は、図８に示されるとおりである。

エンターテインメントまたはプレゼンテーション用途の投影装置の場合は、この程度の誤差は許容できる。しかしながら、建築現場で用いられ、作業箇所を示すガイド光を投影する投影装置１０としては、建築物の寸法が設計どおりにならないことになるので、投影の誤差を許容することができない。本実施の形態に係る投影装置１０によれば、上述したとおり、距離及び回転角度に基づいて画像を補正するので、投影画像の補正を高精度に行うことができる。

また、本実施の形態においては、測距部２４と投影部２１とは、それぞれが第１回転駆動部２３ａ及び第２回転駆動部２３ｂの回転軸の中心線上から外れた位置に配置されている。このような測距部２４と投影部２１との位置関係により、投影装置１０を駆動させるための電子基板（図示されない）を含めて、筐体２７内の重量バランスをよくすることができるため、筐体２７を回転させるために必要な回転駆動部２３の力を小さくすることができ、投影装置１０の機器構成を簡易化したり、小型化したりすることができる。

以上のように、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明した。しかし、本発明の範囲は上記によって限定されるものではない。本発明は請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。例えば、本発明の実施の形態においては、レーザ走査方式の投影装置について説明されたが、本発明は、他の方式の投影装置として実現されてもよい。また、投影装置は、クライアントサーバシステムとして実現されてもよく、この場合は上記の実施の形態で投影装置が行うと説明された処理の一部が通信部を介した情報の送受信により、サーバ装置で行われる。

また、上記の動作例で示す構成は一例であってこれに限定されるものではなく、例えば、Ｓ付きの符号で示した各ステップの順番及び処理内容は、本発明の効果を逸脱しない範囲内で種々の変形、変更が可能である。その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

本発明は、例えば建築中の建物内といった比較的広い空間で、作業者が行うべき作業位置を画像で投影する際に好適に採用され得る。

１０投影装置
２１投影部
２２測角部
２２ａ第１測角部
２２ｂ第２測角部
２３回転駆動部
２３ａ第１回転駆動部
２３ｂ第２回転駆動部
２４測距部
２５制御部
２５ａデータ処理部
２５ｂ傾き算出部
２６記憶部
２７筐体
１００空間
１１０被投影面

Claims

建築現場で使用される投影装置であって、
被投影面に画像を投影する投影部と、
前記被投影面までの距離を計測する測距部と、
前記投影部と前記測距部とを回転させる回転駆動部と、
前記回転駆動部の回転角度を計測する測角部と、
前記投影部から投影する前記画像を補正するデータ処理部と、
前記被投影面の傾きを算出する傾き算出部とを備え、
前記測距部と前記投影部とは、少なくとも一方、または両方が前記回転駆動部の回転軸の中心線上から外れて設けられ、
前記傾き算出部は、前記被投影面上の一直線上に並ばない任意の少なくとも３点に対して、前記測距部で計測された距離と、前記測角部で計測された回転角度と、前記測距部と前記投影部との位置関係とに基づいて前記被投影面の傾きを算出し、
前記データ処理部は、前記測距部で計測された距離と前記測角部で計測された回転角度と前記被投影面の傾きとを用いて前記画像を補正する、
投影装置。
前記回転駆動部は、第１方向に回転する第１回転駆動部と、第２方向に回転する第２回転駆動部とを備え、
前記測角部は、前記第１回転駆動部の回転角度を計測する第１測角部と、前記第２回転駆動部の回転角度を計測する第２測角部とを備える、
請求項１に記載の投影装置。