JPWO2018173559A1 - 検出機能付きプロジェクタ - Google Patents
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Abstract
Description
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
1.第1の実施の形態
1.1 ビーム照射装置の概要(図1)
1.2 検出機能付きプロジェクタの概要(図2〜図3)
1.3 照射ビームの可干渉性を低減する技術の説明(図4〜図15)
1.4 効果
2.その他の実施の形態
[1.1 ビーム照射装置の概要]
図1は、本開示の第1の実施の形態に係るビーム照射装置の一例を概略的に示している。
図2および図3は、図1に示したビーム照射装置からの照射ビームを物体の検出用の照明光として用いた検出機能付きプロジェクタの一例を示している。
位置検出用照明部2は、図2に示すように、少なくとも投影面30における映像光44の投影エリア31を所定の高さから覆うように広角で広げられた位置検出用照明光42を、本体100の下部から出射する。これにより、少なくとも投影面30における投影エリア31が、所定の高さから位置検出用照明光42による近赤外光バリアで覆われる。このような近赤外光バリアで覆うことにより、指等の被位置検出物71による指示が無い場合は位置検出用照明光42は拡散しない。一方、指等で投影エリア31を指し示した場合には、近赤外光バリアを遮る形となり、指等に当たった位置検出用照明光42の散乱光Laが生じる。この位置検出用照明光42の散乱光Laが、投影光学系4および偏光分離素子23を介して、撮像素子22に入射する。ここで、撮像素子22と投影面30は光学的に共役の関係にある位置に配置してあるため、映像投影位置と指等による指し示した位置とが1:1の関係にある。従って、検出画像処理部6によって撮像素子22の撮像結果に基づく検出信号を解析することで、投影面30上で指等で指し示した位置(座標)を特定することができる。検出画像処理部6は、特定した位置情報を表示制御部8にフィードバックすることで、投影する映像データに反映させる。これにより、ユーザは指等をマウスのポインタのような役割として、映像を操作することが可能となる。
以上で説明したLLP方式の検出機能付きプロジェクタでは、位置検出用照明光42となる照射ビームを投影面30に対してわずかな隙間を空けて照射し、そこを遮った被位置検出物71のみを検出する方式であり、赤外光源200としてレーザ光源を用いる。また、ビーム照射装置の照射光学系にシリンドリカルレンズアレイL13を配置し、赤外光源200からの光の光束を重ね合わせて光の均一化を図っている。この場合、赤外光源200がレーザ光源であるがために、光束を重ね合わせる過程で、光束間の干渉により微細な強弱パターンが発生する。この強度不均一な分布となっている状態で、光を拡大して照射ビームとして被位置検出物71の検出エリア全域に照射することとなる。このため、被位置検出物71の検出位置においては、無視できないオーダで物体検出の位置依存性が発生し得る。
平均光量[%]=100*(100−y)/100+x*y/100
図9は、シャッタタイミングと光量変調のタイミングとの同期を取った場合の露光期間と光量との関係の一例を示している。
露光制御部26は、例えば撮像素子22がCMOSなどの場合には、ローリングシャッタ方式によって撮像素子22の露光制御を行う。
図11は、撮像素子22の露光期間が5msecの場合において、横軸に変調周期[msec]、縦軸に、様々なシャッタタイミングで画像を取り込んだ場合に最悪、光量変調分がどれくらい撮像画像に漏れ込むか、その変調漏れを示したグラフである。
t=T/n
(ただし、nは正の整数。n=1,2,3…)
以上のように、本実施の形態によれば、被検出物の検出に用いられる照射ビームの元となる光源からの光を、照射ビームの可干渉性が低減するように時間的に光量変調するようにしたので、照射ビームの強度分布を安定化することが可能となる。光量変調を行うことにより、レーザ光源による照射ビームの平面的、時間的な光量むらを低減することができ、安定した物体検出が可能となる。
本開示による技術は、上記各実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
(1)
映像光を投影面に投影する投影光学系と、
光源からの光に基づいて前記投影面上における被検出物の検出に用いられる照射ビームを生成して出射する照射光学系と、
前記被検出物による前記照射ビームの散乱光が入射する撮像素子と、
前記照射ビームの可干渉性が低減するように前記光源からの光を時間的に光量変調する照明制御部と
を備える
検出機能付きプロジェクタ。
(2)
露光期間が、前記光量変調の変調周期に同期するように、前記撮像素子に対してグローバルシャッタ方式による露光制御を行う露光制御部
をさらに備える
上記(1)に記載の検出機能付きプロジェクタ。
(3)
前記照明制御部は、前記撮像素子の露光期間をT、前記光量変調の変調周期をtとしたとき、
t=T/n,
(ただし、nは正の整数)
を満足するように前記光量変調を行う
上記(1)に記載の検出機能付きプロジェクタ。
(4)
前記照明制御部は、デューティ比50%、光量の量大値を100%としたとき、光量の最小値が50%以上となるように前記光量変調を行う
上記(1)ないし(3)のいずれか1つに記載の検出機能付きプロジェクタ。
(5)
前記照射光学系は、前記光源からの光を1次元方向に拡大し、前記投影面に対して略平行となる光を前記照射ビームとして出射する
上記(1)ないし(4)のいずれか1つに記載の検出機能付きプロジェクタ。
(6)
前記撮像素子による撮像結果に基づいて、前記被検出物の位置検出を行う画像処理部
をさらに備える
上記(1)ないし(5)のいずれか1つに記載の検出機能付きプロジェクタ。
Claims (6)
- 映像光を投影面に投影する投影光学系と、
光源からの光に基づいて前記投影面上における被検出物の検出に用いられる照射ビームを生成して出射する照射光学系と、
前記被検出物による前記照射ビームの散乱光が入射する撮像素子と、
前記照射ビームの可干渉性が低減するように前記光源からの光を時間的に光量変調する照明制御部と
を備える
検出機能付きプロジェクタ。 - 露光期間が、前記光量変調の変調周期に同期するように、前記撮像素子に対してグローバルシャッタ方式による露光制御を行う露光制御部
をさらに備える
請求項2に記載の検出機能付きプロジェクタ。 - 前記照明制御部は、前記撮像素子の露光期間をT、前記光量変調の変調周期をtとしたとき、
t=T/n,
(ただし、nは正の整数)
を満足するように前記光量変調を行う
請求項1に記載の検出機能付きプロジェクタ。 - 前記照明制御部は、デューティ比50%、光量の量大値を100%としたとき、光量の最小値が50%以上となるように前記光量変調を行う
請求項1に記載の検出機能付きプロジェクタ。 - 前記照射光学系は、前記光源からの光を1次元方向に拡大し、前記投影面に対して略平行となる光を前記照射ビームとして出射する
請求項1に記載の検出機能付きプロジェクタ。 - 前記撮像素子による撮像結果に基づいて、前記被検出物の位置検出を行う画像処理部
をさらに備える
請求項1に記載の検出機能付きプロジェクタ。
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