光投影装置
【課題】 簡単な構成により、発生した影を消すことができる光投影装置を提供する。
【解決手段】 物体が含まれる任意の空間に光を投影するために、光投影システムは、空間に発生している影の領域を特定する影領域設定部(12)と、投影光を特定する投影光データを生成する投影光データ生成部(11)と、影領域設定部(12)により設定された影領域に光を投影するように投影光データを補正する投影光データ補正部(13)と、投影光データ補正部(13)により生成された投影光補正データの描画処理を行う投影光描画部(14)と、投影光描画部(14)により描画された投影光描画データを用いて光を投影する光投影部(2)とを備える。
【解決手段】 物体が含まれる任意の空間に光を投影するために、光投影システムは、空間に発生している影の領域を特定する影領域設定部(12)と、投影光を特定する投影光データを生成する投影光データ生成部(11)と、影領域設定部(12)により設定された影領域に光を投影するように投影光データを補正する投影光データ補正部(13)と、投影光データ補正部(13)により生成された投影光補正データの描画処理を行う投影光描画部(14)と、投影光描画部(14)により描画された投影光描画データを用いて光を投影する光投影部(2)とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体を見せるために光を投影する光投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来においては、立体形状モデルに物体の表面テクスチャを効果的に表現することができる立体表示装置として、下記の特許文献１等に記載された技術が知られている。また、従来においては、特許文献２，３のように、投影光の形状を制御することによってユーザが希望する形状で光を投影することができる光投影装置、照明装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３３８１８１号公報
【特許文献２】特開２００９−２２５４３２号公報
【特許文献３】特開２００９−１１７３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した技術では、図１に示すように、空間又は物体に光を投影する光投影装置１００Ａと壁面１０２の間に物体１０１が存在すると、物体１０１が光を遮ってしまい、壁面１０２に影１０２ａが発生する。また、図２に示すように、複数の物体１０１，１０１’が配置された場合においても、前方に配置された物体１０１が光を遮ることによって、後方に配置された物体１０１’には、影１０１ａ’が発生する。
【０００５】
このような照明を使用する場面のみならず、映像を投影する場面においても、プロジェクタとスクリーンの間に物体が存在すると、物体が映像をさえぎってしまい、スクリーンに影が発生する。
【０００６】
また、従来の照明技術では、図３及び図４に示すように、複数台の光投影装置１００Ａ，１００Ｂを用いたマルチ投影によって、壁面１０２や物体１０１，１０１’上に発生した影１０２ａ，１０１ａ’を消している。しかし、この技術は、影１０１ａ，１０１ａ’を埋めるように投影光を単純に重ねるだけの構成や、遮光板を用いて投影光を物理的に影の形状にトリミングし影の位置に重ねる構成である。
【０００７】
投影光を単純に重ねる手法では、光の重なり度合いによって輝度ムラが発生し、壁面１０２や物体１０１に投影される光を一様な明るさにできない。また、遮光板を用いる手法では、影の形のトリミングする作業や、遮光板の位置合わせが困難である。
【０００８】
さらに、発生した影の全体を消そうとすると、複数の光投影装置を用いて様々な角度から影に光を投影することが必要となる。
【０００９】
映像技術においては、複数台のプロジェクタでスクリーンに映像を投影し、映像が重なった領域の輝度を均一に制御する技術が存在する。しかし、映像を重ねることによる輝度の向上や、映像をつなぎ合わせることによる広範囲への投影を目的としており、影を消す効果はない。
【００１０】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、簡単な構成により、発生した影を消すことができる光投影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決する第１の発明に係る光投影装置は、物体が含まれる任意の空間に光を投影する光投影装置であって、前記空間に発生している影の領域を特定する影領域設定手段と、投影光を特定する投影光データを生成する投影光データ生成手段と、前記影領域設定手段により設定された影領域に光を投影するように前記投影光データを補正する投影光データ補正手段と、前記投影光データ補正手段により生成された投影光補正データの描画処理を行う投影光描画手段と、前記投影光描画手段により描画された投影光描画データを用いて光を投影する光投影手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第１の発明に係る光投影装置であって、第２の発明は、前記投影光データ生成手段は、投影光の照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性を含む要素を設定する投影光設定手段を有することを特徴とする。
【００１３】
第１又は第２の発明に係る光投影装置であって、第３の発明は、前記投影光データ生成手段は、前記影領域設定手段が設定した影領域をさらに分割し、当該分割した影領域ごとに投影する光の特性を指定した投影光データを生成することを特徴とする。
【００１４】
第１乃至第３の何れかの発明に係る光投影装置であって、第４の発明は、ユーザの操作に従って任意の形状を描画し、形状データを生成する形状描画手段を備え、前記影領域設定手段は、前記形状描画手段で入力された形状を影領域とすることを特徴とする。
【００１５】
第４の発明に係る光投影装置であって、第５の発明は、前記形状描画手段は、ユーザの操作に従って描画された連続的な位置データからなる描画軌跡データを生成し、当該描画軌跡データを前記影領域設定手段にリアルタイムに出力し、前記投影光描画手段は、前記出力された描画軌跡データに基づいて当該軌跡を描画することを特徴とする。
【００１６】
第１乃至第５の何れかの発明に係る光投影装置であって、第６の発明は、前記影領域設定手段により設定された影領域の位置、形状を調整する影対象領域調整手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
第６の発明に係る光投影装置であって、第７の発明は、前記光投影手段から投影された投影光と前記影を発生させている周囲の光とが任意幅で重複するように前記影領域設定手段により設定された影領域を拡大し、当該拡大された投影光の重複領域の境界付近にて輝度が一様になるように前記投影光データにより投影される投影光の輝度を調整する輝度調整手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
第１乃至第７の何れかの発明に係る光投影装置であって、第８の発明は、前記光投影手段を振動させる駆動手段を更に備えたことを特徴とする。
【００１９】
第１乃至第８の何れかの発明に係る光投影装置であって、第９の発明は、前記光投影手段を複数備え、各光投影手段により前記影領域に投影光を投影することを特徴とする。
【００２０】
第１乃至第９の何れかの発明に係る光投影装置であって、第１０の発明は、前記影領域を含む空間を撮像範囲とする撮影手段と、前記撮像手段により撮像された撮像画像データを生成する撮像画像生成手段と、前記撮像画像データを格納する撮像画像格納手段と、前記光投影手段から投影された投影光の位置と、前記撮像画像データの画素位置とを対応させた変換テーブルを生成する変換テーブル生成手段と、前記影領域を抽出する条件を設定する影領域抽出設定手段と、前記撮像画像格納手段により格納された撮像画像データを解析して、前記影領域抽出設定手段で設定された条件に従って影領域を抽出する影領域抽出手段と、前記影領域抽出手段によって影領域として抽出された撮像画像データの画素位置を、前記変換テーブル生成手段で生成された変換テーブルを用いて、前記光投影手段から投影される投影光の位置に変換する画素位置変換手段とを備え、前記影領域設定手段は、前記画素位置変換手段により変換された投影光の位置を、影領域として設定することを特徴とする。
【００２１】
第１乃至第１０の何れかの発明に係る光投影装置であって、第１１の発明は、前記投影光データは、映像を表す映像データであり、前記影領域設定手段は、映像を投影したときに形成される影領域を設定し、前記投影光データ補正手段は、前記影領域に投影される映像と、当該影領域の周囲に投影される映像とが繋がるように、前記影領域に投影される映像を補正し、前記投影光描画手段は、前記投影光データ補正手段により補正された映像データの補正処理を行い、前記光投影手段は、前記影領域に映像を投影することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、影の領域を特定して当該影領域に光を投影するように投影光データを補正するので、簡単な構成により、発生した影を消すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】背景技術において壁に影が発生する様子を示す上面図である。
【図２】背景技術において物体に影が発生する様子を示す上面図である。
【図３】背景技術において壁上の影を消す技術を示す上面図である。
【図４】背景技術において物体上の影を消す技術を示す上面図である。
【図５】本発明の第１実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図６】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、影映像が発生した様子を示す上面図である。
【図７】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、第２光投影部によって影領域に投影光を投影する様子を示す上面図である。
【図８】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、第１光投影部の投影光によって発生した影領域を、第２光投影部の投影光によって消している様子を示す上面図である。
【図９】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、第２光投影部及び第１光投影部を配置した様子を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、第１光投影部から投影光を投影した様子を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、影領域に対して第２光投影部から投影光を投影している様子を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、影領域を消すことができた様子を示す上面図である。
【図１３】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、視点から死角となる影領域を示す上面図である。
【図１４】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、視点から死角となる影領域には第２光投影部の照明投影範囲とはしないことを示す上面図である。
【図１５】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、物体の影領域を第２光投影部の照明投影範囲としたことを示す上面図である。
【図１６】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、第１光投影部の投影光によって物体上に発生した影領域のみを、第２光投影部の投影光によって消している様子を示す上面図である。
【図１７】本発明の第２実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図１８】本発明の第３実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図１９】本発明の第４実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図２０】本発明の第５実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図２１】本発明の第５実施形態として示す光投影システムにおける表示例を示す図であり、（ａ）は描画軌跡データを示し、（ｂ）は描画軌跡データにより形成された形状描画データを示す。
【図２２】本発明の第６実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図２３】本発明の第７実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図２４】本発明の第８実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図２５】本発明の第９実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図２６】本発明の第９実施形態として示す光投影システムの他の構成を示すブロック図である。
【図２７】本発明の第１０実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図２８】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図２９】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムにおいて、第１光投影部によって物体の前面に照明光を投影し、物体の周囲には映像を投影している様子を示す斜視図である。
【図３０】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムにおいて、第２光投影部が影領域のみに映像を投影した様子を示す斜視図である。
【図３１】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムにおいて、第２光投影部及び第１光投影部によって映像を投影したときの様子を示す斜視図である。
【図３２】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムにおいて、第１光投影部から投影光を投影した様子を示す斜視図である。
【図３３】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムにおいて、影領域を消すように第２光投影部から投影光を投影した様子を示す斜視図である。
【図３４】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムにおいて、第２光投影部から投影光を投影したことにより影領域が消えている様子を示す斜視図である。
【図３５】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムにおいて、第１光投影部によって模擬した影領域を投影した様子を示す斜視図である。
【図３６】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムにおいて、第２光投影部によって模擬した影領域を投影した様子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
［第１実施形態］
第１実施形態として示す光投影システムは、例えば図５に示すように構成される。この光投影システムは、物体が含まれる任意の空間に光を投影するものである。物体には、照明光投影部である第１光投影部３によって照明光が投影される。光投影システムは、第１光投影部３の動作によって発生した影を消すために、光投影制御装置１、光投影手段である第２光投影部２を含む。この光投影システムは、簡単な構成により、発生した影を消すことができるものである。
【００２６】
第２光投影部２は、光投影制御装置１の投影光描画部１４により描画された投影光描画データを用いて光を投影する光投影手段として機能する。第２光投影部２は、光投影制御装置１によって、投影光のうち照明に類似した光が投影される投影範囲（以下、照明投影範囲と呼ぶ。）が制御される。第２光投影部２としては、プロジェクタを用いることができる。
【００２７】
第１光投影部３は、物体に対して照明光を出射する。なお、本例において、第１光投影部３としては、スポットライトを用いることができる。しかし、スポットライトに限られず、あらゆる光源を用いることが可能であり、プロジェクタ等であっても良い。
【００２８】
具体的には、光投影システムは、図６に示すように、物体１０１及び壁１０２に対向する位置に第２光投影部２及び第１光投影部３を設置する。第１光投影部３から照明光３ａを出射したとき、物体１０１の背後の壁１０２には、照明光３ａが照射されることにより形成された光照射領域１０２ａと、照明光３ａが物体１０１により遮られることにより形成される影領域１０２ｂとが発生する。
【００２９】
このとき、第２光投影部２は、図７に示すように、影領域１０２ｂに対して照明光３ａに類似した光特性の照明投影範囲２ｂを含む投影光２ａを投影する。このために、第２光投影部２は、投影角θで投影光２ａを投影する最大投影範囲２’よりも狭い補正後投影角αで照明光３ａに類似した光を投影する。これにより、図８に示すように、影領域１０２ｂには照明光３ａに類似した光を含む投影光２ａが投影され、影が消されるような視覚的効果が与えられる。このような第２光投影部２の制御動作は、光投影制御装置１によって行われる。
【００３０】
光投影制御装置１は、図５に示すように、投影光データ生成部１１、影領域設定部１２、投影光データ補正部１３、及び、投影光描画部１４を有する。
【００３１】
投影光データ生成部１１は、投影光２ａを特定する投影光データを生成する。投影光データ生成部１１は、ＤＶＤを再生する再生装置、各種の投影光データ１１ａを記憶したハードディスク装置等からなる。投影光データ生成部１１は、ユーザによる操作などに従って、投影光データ１１ａを投影光データ補正部１３に供給する。
【００３２】
また、投影光データ生成部１１は、投影光２ａに含まれる光照射領域１０２ａに投影する投影光、光照射領域１０２ａに投影する非投影光を特定する特性情報を設定する。具体的には、この特性情報としては、投影光の照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性を含む要素があり、当該各要素を特定することができる。影領域１０２ｂに投影される投影光２ａのうち影領域１０２ｂに投影される光は、照明光３ａに類似した光特性を有することが望ましい。また、光照射領域１０２ａに投影される光は、壁１０２に当たっている照明光３ａに影響を与えない光特性を有することが望ましい。そして、投影光データ生成部１１は、特性情報によって特定された投影光データ１１ａを生成して、投影光データ補正部１３に出力する。
【００３３】
影領域設定部１２は、空間に発生している影領域１０２ｂを特定する。影領域設定部１２は、影領域１０２ｂを特定する影領域データ１２ａを記憶したメモリ等などで構成される。この影領域データ１２ａは、第２光投影部２の最大投影範囲２’における座標によって照明光３ａに類似した光が投影される照明投影範囲２ｂを表したデータである。影領域設定部１２は、必要に応じて、予め作成した影領域データ１２ａを投影光データ補正部１３に供給する。
【００３４】
投影光データ補正部１３は、影領域設定部１２により設定された影領域１０２ｂに光を投影するように投影光データ１１ａを補正する。すなわち、投影光データ補正部１３は、設定された影の領域（形状）に投影光２ａにおける照明投影範囲２ｂをトリミングする投影光トリミング機能を担う。投影光データ補正部１３は、投影光データ生成部１１から供給された投影光データ１１ａを、影領域設定部１２から供給された影領域データ１２ａを用いて、照明投影範囲２ｂに照明光に類似した光を投影するように補正する。
【００３５】
投影光データ補正部１３は、照明投影範囲２ｂを設定するために、投影光データ１１ａに対してトリミング処理を行う。具体的には、投影光データ補正部１３は、投影光２ａのうち、影領域１０２ｂを明るくする照明投影範囲２ｂを決定する。そして、投影光２ａのうち照明投影範囲２ｂに相当する部分だけを投影光データ生成部１１によって決定された投影光の色や輝度とする。一方、投影光データ補正部１３は、投影光２ａのうち照明投影範囲２ｂ以外の範囲に相当する部分を投影光データ生成部１１によって決定された非照明光の色や輝度とする。このように作成された投影光データ１１ａの補正データは、投影光補正データ１３ａとして投影光描画部１４に供給される。
【００３６】
投影光描画部１４は、投影光データ補正部１３により生成された投影光補正データ１３ａの描画処理を行う。投影光描画部１４は、投影光データ補正部１３から供給された投影光補正データ１３ａを用いて描画処理を行って、投影光描画データ１４ａを第２光投影部２に出力する。これによって、光投影制御装置１は、第２光投影部２を投影光描画データ１４ａによって駆動する。
【００３７】
光投影システムの具体例を図９乃至図１２に示す。この光投影システムは、図９に示すように、第１光投影部３に加え、当該第１光投影部３から照明光３ａが物体１０１に照射されたときに発生する影を照明投影範囲２ｂにした投影光２ａを投影できるように、第２光投影部２を設置する。図１０に示すように、第１光投影部３から照明光３ａを物体１０１に対して照射すると、その背後の壁１０２に光照射領域１０２ａ及び影領域１０２ｂが発生する。これに対し、図１１に示すように、影領域１０２ｂを消すように、当該影領域１０２ｂの形状にトリミングした投影光２ａを第２光投影部２から投影する。これにより、光投影システムは、図１２に示すように、影領域１０２ｂを投影光２ａの照明投影範囲２ｂにより消すことができる。
【００３８】
このような光投影システムによれば、予め明るく投影する照明投影範囲２ｂを決定しておくだけで、最大投影範囲２’のうち所望の投影範囲だけを明るくする投影光２ａを投影することができる。
【００３９】
また、この光投影システムによれば、第１光投影部３から照明光３ａを投影したときに発生する影領域１０２ｂに対して、照明光３ａの特性と類似した光を第２光投影部２から投影する。これにより、光投影システムによれば、影を消しつつ、当該影となっていた領域と照明光３ａが照射されている領域との輝度差をなくすことができ、違和感を低減できる。
【００４０】
この光投影システムにおいて、図１３に示すように、任意の視点位置Ｅから空間の壁１０２および物体１０１を観察した場合に、物体１０１の存在により壁面１０２には、図中の影領域１０２ｂの左端部を含む領域に、死角領域１０２ｄが発生する。このような状況において、光投影システムは、図１４に示すように、影領域１０２ｂから死角領域１０２ｄを除いた領域１０２ｃに対してのみ、投影光２ａの照明投影範囲２ｂとする。これにより、光投影システムは、不必要な光を投影することなく、最小限の構成で任意の領域の影を消すことができる。例えば、第２光投影部２としてプロジェクタではなく、複数のＬＥＤにより構成される光源を用いた場合、当該死角となる部分のＬＥＤを点灯させる必要が無くなり、省電力化を図れる。
【００４１】
また、光投影システムにおいて、図１５に示すように、物体１０１Ａと物体１０１Ｂとが存在する場合に、第１光投影部３から照射された照明光３ａの一部が物体１０１Ａによって遮られて、物体１０１Ｂに照明光３ａが照射されない場面が想定される。これに対し、第２光投影部２は、図１６に示すように、物体１０１Ｂの前面のうち、照明光３ａが照射されない影領域１０１ａに対して、照明光３ａと類似する光とする照明投影範囲２ｂを含む投影光２ａを投影する。このように、光投影システムによれば、複数の物体１０１が存在している状況において、物体１０１の位置関係によって発生する影領域１０２ｂを消すように投影光２ａを投影できる。
【００４２】
［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の第１実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００４３】
第２実施形態として示す光投影システムは、図１７に示すように、投影光データ生成部１１に、投影光２ａの光特性を設定する投影光設定部１５を接続した点で、第１実施形態として示した光投影システムとは異なる。
【００４４】
投影光設定部１５は、投影光２ａのうち影領域１０２ｂに投影される光の照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性を含む要素を設定する。投影光設定部１５は、例えば、ユーザの操作に従って、投影光２ａのうち、影領域１０２ｂに投影される照明投影範囲２ｂの光特性及び影領域１０２ｂ以外に投影される光の光特性が設定される。又は、照明光３ａを撮影して、照明投影範囲２ｂを、当該照明光３ａと近似した光特性としても良い。投影光設定部１５によって設定された投影光２ａにおける照明投影範囲２ｂの光特性を表すデータは、投影光設定データ１５ａとして投影光データ生成部１１に供給される。
【００４５】
投影光データ生成部１１は、投影光設定部１５から供給された投影光設定データ１５ａに従って、投影光データ１１ａを生成する。投影光データ生成部１１は、投影光設定データ１５ａに従って新たな投影光データ１１ａを生成しても良く、予め用意された投影光データ１１ａを、投影光設定データ１５ａに従って補正しても良い。これにより、投影光データ生成部１１は、投影光２ａのうち影領域１０２ｂに投影される照明投影範囲２ｂの特性及び／又は影領域１０２ｂ以外に投影される光の特性を変更できる。
【００４６】
このような光投影システムによれば、影領域１０２ｂを発生させている照明光３ａに合わせて投影光２ａにおける照明投影範囲２ｂの光特性を設定できる。これにより、光投影システムは、照明光３ａと馴染む一様な投影光２ａによって、影領域１０２ｂを消すことができる。また、この光投影システムによれば、照明光３ａと投影光２ａとの双方を投影している状況において、当該投影された様子を目視しながら投影光２ａにおける照明投影範囲２ｂの要素をリアルタイムに変更できる。これにより、光投影システムは、照明光３ａに対してより近い照明投影範囲２ｂを含む投影光２ａを生成することができる。
【００４７】
［第３実施形態］
つぎに、第３実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００４８】
第３実施形態として示す光投影システムは、投影光データ生成部１１が、影領域設定部１２が設定した影領域１０２ｂをさらに分割し、当該分割した影領域ごとに投影する光の特性を指定した投影光データ１１ａを生成するものである。
【００４９】
この光投影システムは、図１８に示すように、投影光データ生成部１１が、影領域１０２ｂ内において照明投影範囲２ｂを分割した範囲ごとの投影光データ１１ａを出力する。投影光データ生成部１１は、それぞれ光の特性としての投影光２ａの照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性を含む要素が異なる複数の投影光データ１１ａを出力する。特性が異なる複数の投影光データ１１ａは、予め記憶されたものであっても良く、投影光データ生成部１１の画像処理によって特性を変化させて生成されたものであっても良い。
【００５０】
影領域設定部１２は、影領域１０２ｂを分割した各範囲を示す影領域データ１２ａを投影光データ補正部１３に供給する。
【００５１】
投影光データ補正部１３は、影領域データ１２ａによって分割された複数の範囲のそれぞれに対して異なる光によって投影を行うことができるように投影光データ生成部１１を補正して、投影光補正データ１３ａを作成する。
【００５２】
例えば、投影光２ａ及び照明光３ａが投影される壁１０２が、当該壁１０２の部分によって素材が異なっている場面が想定される。そうすると、壁１０２に投影される照明光３ａ及び投影光２ａの見え方が、壁１０２の部分によって異なる。したがって、この場合には、影領域設定部１２が壁１０２の部分ごとに、投影光データ生成部１１が複数の投影光データ１１ａを生成して、投影光データ補正部１３が、壁１０２の部分に対応した照明投影範囲２ｂとなるよう投影光２ａのトリミングを行う。これにより、光投影システムは、壁１０２の素材等に拘わらず、一様な照明光３ａ及び投影光２ａを照射できる。
【００５３】
このような光投影システムによれば、影領域１０２ｂを分割した囲ごとに投影光データ１１ａを用意しておくだけで、影領域１０２ｂのうち複数の範囲に対して所望の投影光２ａにより投影することができる。これにより、光投影システムは、より高度に影を消すことができる。
【００５４】
［第４実施形態］
つぎに、第４実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００５５】
第４実施形態として示す光投影システムは、図１９に示すように、ユーザの操作に従って任意の形状を描画し、形状描画データ１６ａを生成する形状描画部１６を備える点で、上述した実施形態とは異なる。形状描画部１６により生成された形状描画データ１６ａは、影領域設定部１２に供給される。影領域設定部１２は、形状描画部１６で入力された形状を影領域１０２ｂとして、影領域データ１２ａを投影光データ補正部１３に供給する。
【００５６】
形状描画部１６は、マウス等のポインティングデバイス、モニタ装置の表示部として構成された液晶パネルとユーザが操作するペンとからなるペンタブレットシステムで構成されている。ここで、液晶パネルの全画面が、第２光投影部２の最大投影範囲２’の全範囲に対応していることが望ましい。
【００５７】
形状描画部１６は、ペンタブレットシステムの場合、ペンによって液晶パネルに与えられた筆圧の軌跡情報を生成する。この筆圧の軌跡情報は、形状描画データ１６ａとして影領域設定部１２に供給され、影領域１０２ｂ（トリミング領域）に投影される照明投影範囲２ｂの輪郭を表す影領域データ１２ａに変換される。この影領域データ１２ａは、影領域設定部１２から投影光データ補正部１３に供給されて、投影光データ補正部１３によって、影領域データ１２ａに基づいて投影光データ１１ａを補正して、照明投影範囲２ｂを変更することができる。また、形状描画部１６がマウスである場合には、実際に壁１０２に照明光３ａ及び投影光２ａが投影されて光照射領域１０２ａ及び影領域１０２ｂが形成されている場合に、マウスを動かしながら投影光２ａの照明投影範囲２ｂを変更できる。
【００５８】
このような光投影システムによれば、ユーザが形状描画部１６を操作して、所望の影領域１０２ｂの輪郭を指定する操作だけで、第２光投影部２の最大投影範囲２’のうち所望の照明投影範囲２ｂだけを照明光３ａに類似した光とした投影光２ａを投影することができる。
【００５９】
すなわち、既存のトリミング照明では、予め作成されたマスク（遮光版）を第２光投影部２の投影レンズの前に設置したり、予め指定されたマスク形状による画像補正（マスキング）で投影光のトリミング（影領域１０２ｂの補正）を実現していた。しかし、本発明を適用した光投影システムによれば、実際に影領域１０２ｂを見ながら、その場で絵を描くように照明投影範囲２ｂを設定することができ、リアルタイムに影領域１０２ｂの設定作業、投影動作、修正作業を実現することができる。
【００６０】
なお、この光投影システムにおいて、影領域設定部１２は、ペンタブレットシステムを用いた場合、液晶パネルに直接的に影領域１０２ｂの輪郭を書き込む形態とすることが考えられるが、これには限らない。例えば、予め作成されたベース形状（円、楕円、四角、多角形、星形状など）を任意の場所に配置して、影領域１０２ｂを設定しても良く、当該ベース形状を拡大、縮小、形状変化させて影領域１０２ｂを設定しても良い。形状変化の例としては、円と楕円の間での変形、正方形と長方形の間での変形が挙げられる。
【００６１】
また、この光投影システムにおいて、ユーザが形状描画部１６によって影領域１０２ｂを指定する時に、形状描画部１６の操作に対して、手探り点を液晶パネルに表示することや、第２光投影部２によって手探り点に対応した光を発しても良い。例えば、影領域１０２ｂの左上端部を正確に指定したい場合、任意に形状描画部１６に触れた時に、当該任意の点に対応した最大投影範囲２’内の位置を照らすように第２光投影部２を動作させることとなる。これによって、光投影システムは、より簡単に影領域１０２ｂを指定させる操作をさせることができる。
【００６２】
以上のように、この光投影システムによれば、形状描画部１６によって任意に指定された形状で影領域１０２ｂが構成されるため、まるで絵を描くように直感的に照明投影範囲２ｂを設定できる。
【００６３】
［第５実施形態］
つぎに、第５実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００６４】
第５実施形態として示す光投影システムにおいて、図２０に示すように、形状描画部１６は、ユーザの操作に従って描画された連続的な位置データからなる描画軌跡データ１６ｂを生成し、当該描画軌跡データ１６ｂを投影光描画部１４にリアルタイムに出力する。影領域設定部１２は、出力された形状描画データ１６ａに基づいて影領域１０２ｂを更新する。同時に、投影光データ補正部１３は、描画軌跡データ１６ｂに従って描画処理を行って、ユーザが指定した軌跡を第２光投影部２によって表示させる。これにより、光投影システムは、時間的にトリミング領域（影領域１０２ｂ）に対応した照明投影範囲２ｂを更新する追従機能を追加する。
【００６５】
影領域設定部１２は、出力された形状描画データ１６ａに基づいて影領域１０２ｂに対応する範囲を設定して、第２光投影部２からリアルタイムに投影光２ａを投影させる。リアルタイムに投影光２ａを投影させるとは、ユーザにより指定された影領域１０２ｂが更新される度又は所定時間ごとに、形状描画部１６は、形状描画データ１６ａを影領域設定部１２に出力して、影領域設定部１２により影領域１０２ｂを更新する。これにより、ユーザが入力した影領域１０２ｂの描画軌跡を、直ぐに投影光２ａに反映させる。ユーザは、壁１０２に投影される投影光２ａを確認しながら、影領域１０２ｂの軌跡を描画して、照明投影範囲２ｂを指定できる。
【００６６】
同時に、投影光描画部１４は、形状描画部１６から供給された描画軌跡データ１６ｂに基づいて、ユーザが指定した影領域１０２ｂの軌跡を示す投影光２ａを投影する。これにより、ユーザは、軌跡を確認しながら、影領域１０２ｂを指定できる。
【００６７】
以上説明したように、第５実施形態として示した光投影システムによれば、ユーザの操作に応じてリアルタイムに描画軌跡データ１６ｂを生成して表示し、影領域１０２ｂに対応した照明投影範囲２ｂを更新することができる。また、光投影システムは、ユーザ操作による描画軌跡を影領域設定部１２が設定する影領域１０２ｂに対する照明投影範囲２ｂに変換することにより、ユーザは実際の影領域１０２ｂに対する照射の様子を確認しながら照明投影範囲の設定ができる。
【００６８】
なお、図２１に示すように、形状描画部１６は、ユーザが影領域１０２ｂの軌跡を描いている最中には、図２１（ａ）のように描画軌跡データ１６ｂを出力し、図２１（ｂ）のように当該描画軌跡により閉じた領域が設定されたときに形状描画データ１６ａを出力しても良い。これにより、描画軌跡により閉じた領域が設定されていない場合には、線図により描画軌跡を投影し、描画軌跡により閉じた領域が設定された時には、当該閉じた領域全体を影領域１０２ｂに設定することができる。
【００６９】
［第６実施形態］
つぎに、第６実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００７０】
第６実施形態として示す光投影システムは、図２２に示すように、影領域設定部１２により設定された影領域の位置、形状を調整する影対象領域調整部１７を備える点で、上述した実施形態とは異なる。
【００７１】
影対象領域調整部１７は、影領域設定部１２から影領域データ１２ａを入力する。影対象領域調整部１７は、入力した影領域データ１２ａによって設定された影領域１０２ｂの位置及び形状を調整した影領域調整データ１７ａを投影光データ補正部１３に供給する。投影光データ補正部１３は、影領域調整データ１７ａが供給されると、調整された結果に応じて投影光２ａにおける照明投影範囲２ｂを変更する。これにより、光投影システムは、影領域データ１２ａにて設定された影領域１０２ｂの位置及び形状の少なくとも一方を調整できる。影対象領域調整部１７は、影領域設定部１２により設定された影領域１０２ｂに対応した照明投影範囲２ｂを、ユーザの操作に応じて変更しても良く、自動的に変更しても良い。
【００７２】
以上のように、光投影システムによれば、影領域１０２ｂが影領域設定部１２により設定されても、当該影領域１０２ｂの位置及び形状を、容易に修正することができる。例えば、影領域設定部１２により設定された影領域１０２ｂが実際のものとずれていた場合に、容易に影領域１０２ｂの微調整を行うことができる。また、物体１０１、第２光投影部２、第１光投影部３の位置の微調整を行った結果、影領域１０２ｂがずれてしまった場合にも、容易に影領域１０２ｂの位置、形状の微調整を行うことができる。
【００７３】
［第７実施形態］
つぎに、第７実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００７４】
第７実施形態として示す光投影システムは、図２３に示すように、投影光データ補正部１３に接続された輝度調整部１８を備える点で、上述した光投影システムとは異なる。
【００７５】
この光投影システムは、第２光投影部２から投影された投影光２ａにおける照明投影範囲２ｂと影領域１０２ｂを発生させている周囲の照明光３ａとが任意幅で重複するように、投影光データ補正部１３が、影領域設定部１２により設定された影領域を拡大する。また、光投影システムは、当該拡大された投影光２ａの重複領域の境界付近にて輝度が一様になるように、輝度調整部１８によって、投影光データ１１ａにより投影される投影光２ａの輝度を調整する（ブレンディング機能）。
【００７６】
投影光データ補正部１３は、影領域設定部１２により設定された影領域データ１２ａに対し、投影光２ａを拡大した部分を特定する領域を保存しておく。この領域が、照明光３ａと重複する投影光２ａとなる。そして、投影光データ補正部１３は、第２光投影部２から影領域１０２ｂに対して投影光２ａを投影する場合には、照明投影範囲２ｂのうち拡大された領域に相当する部分の輝度調整を行う。
【００７７】
このとき、輝度調整部１８は、例えば、第２光投影部２と、投影光２ａの照明投影範囲２ｂ及び照明光３ａの重複領域が形成される壁１０２との距離を算出する。この第２光投影部２と重複領域との距離が近いほど、当該重複領域における輝度が高いとする。そして、第２光投影部２から投影光２ａが投影された時の照明投影範囲２ｂの輝度の上昇率が高いほど、この輝度の上昇率に反比例して、重複領域の輝度を低減するように輝度を調整する。このとき、投影光２ａにおける照明投影範囲２ｂの輝度を演算式によって求めても良い。又は、重複領域内の輝度分布を表す輝度マップにおいて影領域１０２ｂの中央部よりも終端部の輝度を次第に下げるように、照明投影範囲２ｂの輝度を変更しても良い。
【００７８】
この光投影システムによれば、影領域設定部１２により設定された影領域１０２ｂを拡大するので、影領域１０２ｂに対して投影光２ａが投影されていない隙間が発生することを回避できる。また、この光投影システムによれば、影領域１０２ｂを拡大することによって投影光２ａが照明光３ａと重複しても、当該重複部分における輝度を調整できる。これにより、この光投影システムによれば、重複領域が他の照明光３ａが投影された光照射領域１０２ａよりも高い輝度になることを回避するように輝度補正を行うことができる。これにより、光投影システムは、壁１０２上における輝度ムラを抑制して、一様な輝度とすることができる。
【００７９】
［第８実施形態］
つぎに、第８実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００８０】
第８実施形態として示す光投影システムは、図２４に示すように、第２光投影部２を振動させる駆動部１９を備える点で、上述した実施形態における光投影システムとは異なる。
【００８１】
駆動部１９を備えない光投影システムは、投影光２ａにおける照明投影範囲２ｂの輪郭が明瞭である。したがって、投影光２ａの照明投影範囲２ｂが、影領域１０２ｂの全てを覆っていない場合には、投影光２ａと影領域１０２ｂとの間に隙間が視認されてしまう。また、投影光２ａの照明投影範囲２ｂの一部が、照明光３ａと重複している場合には、当該重複された一部に輝度ムラが発生する場合がある。これに対し、第８実施形態として示す光投影システムは、駆動部１９を備えることにより、当該隙間及び重複を目立たなくする。
【００８２】
この光投影システムは、第２光投影部２に対して微小振動を与える。駆動部１９による第２光投影部２の振動幅は、第２光投影部２と壁１０２との距離、影領域設定部１２による影領域１０２ｂの精度等によって調整されることが望ましい。このように第２光投影部２を振動することにより、投影光２ａの照明投影範囲２ｂも振動させることができ、投影光２ａによる照明投影範囲２ｂの輪郭もぼかすことができる。
【００８３】
［第９実施形態］
つぎに、第９実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００８４】
第９実施形態として示す光投影システムは、図２５に示すように、光投影部としてのプロジェクタを複数備え、各第２光投影部２，２’により影領域１０２ｂに投影光２ａを投影する点で、上述した実施形態とは異なる。
【００８５】
複数の第２光投影部２は、各第２光投影部２の最大投影範囲２’よりも大きい影領域１０２ｂに対して、それぞれ投影光２ａを投影する。このとき、第２光投影部２から投影された投影光２ａは、影領域１０２ｂの一部に投影される。同様に、第２光投影部２’から投影された投影光２ａは、影領域１０２ｂの残りの一部に投影される。また、複数の第２光投影部２は、それぞれ異なる影領域１０２ｂに対して投影光２ａを投影することもできる。
【００８６】
このような光投影システムは、所謂マルチプロジェクション方式と称される技術である。複数の第２光投影部２，２’を備えることにより、複数の投影光２ａを影領域１０２ｂに投影できる。これにより、光投影システムは、一つの第２光投影部２により投影光２ａを投影する場合と比較して、より広い照明投影範囲２ｂの投影光２ａを影領域１０２ｂに投影できる。
【００８７】
この光投影システムにおいて、光投影制御装置１には、第２光投影部２，２’に対応した投影光データ１１ａ，１１ａ’を生成する投影光データ生成部１１、第２光投影部２，２’に対応した投影光補正データ１３ａ，１３ａ’を生成する投影光データ補正部１３、第２光投影部２，２’に対応した投影光描画データ１４ａ，１４ａ’を生成する投影光描画部１４が備えられる。また、影領域設定部１２は、各第２光投影部２，２’について投影光２ａを投影する影領域１０２ｂを設定する。影領域設定部１２は、各第２光投影部２，２’の設置位置、影領域１０２ｂの位置、各第２光投影部２，２’の投影角等に基づいて、各第２光投影部２，２’によって投影光２ａを投影する影領域１０２ｂを設定する。なお、影領域設定部１２は、上述した実施形態で述べたようにユーザの操作等に応じて、各第２光投影部２，２’の影領域１０２ｂを設定しても良い。
【００８８】
投影光データ補正部１３は、それぞれ影領域データ１２ａ，１２ａ’が供給され、当該影領域データ１２ａ，１２ａ’に基づいて投影光データ１１ａ，１１ａ’を補正する。投影光描画部１４は、投影光データ補正部１３により補正された投影光補正データ１３ａ，１３ａ’を用いて描画処理を行って、投影光描画データ１４ａ，１４ａ’を第２光投影部２，２’に供給する。
【００８９】
以上のように、光投影システムによれば、複数の第２光投影部２によって、影領域１０２ｂに対して多方面から投影光２ａを投影して、当該影領域１０２ｂを消すことができる。また、この光投影システムは、第１光投影部３が複数存在するときに、多数の影領域１０２ｂが存在する場合や、広い範囲に影領域１０２ｂが存在する場合であっても、複数の第２光投影部２によって当該多数又は広い範囲の影領域１０２ｂを消すことができる。
【００９０】
また、第９実施形態として示す光投影システムは、図２６に示すように、第２光投影部２，２’に対応した複数台の光投影制御装置１，１’を備えて構成されていても良い。光投影制御装置１，１’には、同期装置４が接続されている。同期装置４は、各光投影制御装置１，１’から出力される投影光描画データ１４ａ，１４ａ’の出力タイミングの同期をとる。これにより、光投影システムは、第２光投影部２，２’から、同期が取れた投影光２ａを出力させることができる。
【００９１】
［第１０実施形態］
つぎに、第１０実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００９２】
第１０実施形態として示す光投影システムは、自動的に影領域１０２ｂを抽出して、当該影領域１０２ｂに対して投影光２ａを投影するものである。この光投影システムは、図２７に示すように、撮影部２０、撮像画像生成部２１、撮像画像格納部２２、変換テーブル生成部２３、影領域抽出設定部２４、影領域抽出部２５、画素位置変換部２６を備える点で、上述した実施形態とは異なる。
【００９３】
この光投影システムは、撮影部２０として、ビデオカメラを備えている。撮影部２０は、その撮像範囲が第２光投影部２の最大投影範囲２’を含むように設置されている。撮影部２０は、光学系やＣＣＤ等の撮像素子を含む。撮影部２０は、撮像素子により撮像した撮像画像信号を撮像画像生成部２１に供給する。
【００９４】
撮像画像生成部２１は、撮影部２０に対するＩ／Ｏインターフェースからなる。撮像画像生成部２１は、撮影部２０から出力された撮像画像信号を処理可能なデータ形式に変換して、撮像画像データ２１ａを生成して、撮像画像格納部２２に供給する。
【００９５】
撮像画像格納部２２は、例えばハードディスク装置からなる。撮像画像格納部２２は、撮像画像生成部２１により生成された撮像画像データ２１ａを格納する。この撮像画像格納部２２に格納された撮像画像データ２１ａは、図示しないディスプレイに対して出力して撮影部２０の撮像状態を視認可能としても良い。撮像画像格納部２２に格納された撮像画像データ２１ａは、影領域抽出部２５及び変換テーブル生成部２３に読み取られる。
【００９６】
変換テーブル生成部２３は、撮像画像生成部２１により生成されて撮像画像格納部２２に格納された撮像画像データ２１ａが供給される。変換テーブル生成部２３は、撮像画像データ２１ａにおける画像位置と、第２光投影部２により投影される投影光２ａの位置との対応関係を記述した変換テーブル２３ａを生成する。投影光２ａの位置は、第２光投影部２の光出射位置に相当する。変換テーブル２３ａを参照すれば、光投影システムは、撮影部２０により撮像して撮像画像生成部２１により生成した撮像画像データ２１ａの画像位置が、第２光投影部２におけるどの光出射位置から投影できるかを認識できる。
【００９７】
変換テーブル生成部２３は、変換テーブル２３ａを生成する時には、以下の動作を行う。この動作は、新たに物体１０１を設置した場合などに行われる。このとき、最大投影範囲２’の特定位置にカラー部分を含めて第２光投影部２から投影光２ａの投影を行う。この状態で、撮影部２０により最大投影範囲２’を含む領域を撮像すると、撮像画像中に、当該カラー部分を含む撮像画像を取得できる。そして、カラー部分を含む投影画像の画像内位置と、カラー部分を含む撮像画像の画像内位置の関係が求まる。この作業を複数回に亘って繰り返すと、変換テーブル生成部２３は、第２光投影部２の光出射位置と撮像画素との関係を示す変換テーブルを作成できる。また、この変換テーブルにおいて、逆方向に撮像画像データの画素位置を変換させた画像は、第２光投影部２の光出射位置と一致することとなる。
【００９８】
なお、投影画像と撮像画像との関係において、画素位置の対応関係は、１画素ごとに検出してもよく、ある程度の画素を統合した画素の塊や線で検出してもよく、さらには離散的な位置の画素の対応関係を検出した後に画素間を補間しても良い。
【００９９】
影領域抽出設定部２４は、影領域１０２ｂを抽出する条件を設定する。影領域抽出設定部２４は、撮像画像格納部２２に格納された撮像画像データ２２ａを解析して、影領域１０２ｂを抽出するための条件を設定する。影領域抽出設定部２４は、例えば、色によって影領域１０２ｂを抽出する近似色抽出、形状によって影領域１０２ｂを抽出する形状抽出、明度によって影領域１０２ｂを抽出する明度抽出などの抽出方法、当該抽出方法における閾値等を設定する。
【０１００】
影領域抽出設定部２４は、例えば、ユーザが操作するキーボード及び当該キーボード操作を認識する入力インターフェースや、各種パラメータが格納された記録媒体を読み取る機構、外部から送信された各種パラメータを受信する機構などで構成される。影領域抽出設定部２４により設定された影領域１０２ｂの抽出条件は、抽出設定データ２４ａとして、影領域抽出部２５に供給される。
【０１０１】
影領域抽出部２５は、影領域抽出設定部２４により設定された条件に従って撮像画像データ２２ａを解析して、影領域１０２ｂを抽出する。影領域抽出部２５は、抽出設定条件に合致した影領域１０２ｂを表す撮像画像の座標情報としての影領域抽出データ２５ａを画素位置変換部２６に供給する。
【０１０２】
画素位置変換部２６は、影領域抽出部２５から、撮像画像のうちどの座標位置が影領域１０２ｂであるかを示す影領域抽出データ２５ａが供給される。また、画素位置変換部２６は、変換テーブル生成部２３により生成された変換テーブル２３ａを読み込む。画素位置変換部２６は、影領域抽出データ２５ａにより示された撮像画像中の影領域１０２ｂが、どの第２光投影部２の光出射位置かを、変換テーブル２３ａを参照して認識する。すなわち、画素位置変換部２６は、撮像画像のうちの影領域１０２ｂを示す画素を、光出射位置に変換する。画素位置変換部２６は、変換した光出射位置を含む画素位置変換データ２６ａを生成して、影領域設定部１２に供給する。これにより、光投影システムは、影領域設定部１２が、画素位置変換部２６により変換された光出射位置を、影領域１０２ｂとして設定する。
【０１０３】
以上説明したように、第１０実施形態として示した光投影システムによれば、撮像画像を解析することによって、当該撮像画像に含まれる影領域１０２ｂに対応した第２光投影部２の光出射位置を求めることができる。これにより、光投影システムによれば、自動的に影領域抽出部２５により影領域１０２ｂを抽出すれば、画素位置変換部２６によって、第２光投影部２の光出射位置を照明投影範囲２ｂとすれば、影領域１０２ｂを消すことができるかを自動的に抽出できる。
【０１０４】
また、光投影システムによれば、さらに、所定時間ごとに影領域１０２ｂの自動抽出処理を更新することにより、 物体１０１の移動や変形など時間経過による変化に対応して照明投影範囲２ｂを追従させることができる。また、第１光投影部３の位置調整に応じて影領域１０２ｂが変化したことに応じ、照明投影範囲２ｂを変化させる。すなわち、光投影システムは、上述した構成において、影領域抽出部２５が、物体１０１の移動又は変形を含む時間経過に伴う変化を検出し、当該影領域抽出部２５により検出された物体１０１の変化に応答して、照明投影範囲２ｂを変化させる。
【０１０５】
［第１１実施形態］
つぎに、第１１実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【０１０６】
第１１実施形態として示す光投影システムは、映像データを用いて影領域１０２ｂを消すものである。この光投影システムは、図２８に示すように、光投影制御装置１に映像データ生成部２７、映像データ補正部２８及び映像描画部２９を備える。映像データ生成部２７、映像データ補正部２８及び映像描画部２９は、映像データを処理する以外は、上述した投影光データ生成部１１、投影光データ補正部１３及び投影光描画部１４と同様の機能を有する。更に、この光投影システムは、映像投影部３０を備える。この映像投影部３０は、映像を投影する以外は、第２光投影部２と同様の機能を有する。
【０１０７】
この光投影システムにおいて、投影光データ１１ａを、映像を表す映像データ２７ａに変更している。影領域設定部１２は、映像投影部３０から映像を投影したときに形成される影領域１０２ｂを設定する。投影光データ補正部１３に対応する映像データ補正部２８は、影領域１０２ｂに投影される映像と、当該影領域１０２ｂの周囲に投影される映像とが繋がるように、影領域１０２ｂに投影される映像を補正する。投影光描画部１４に対応する映像描画部２９は、映像データ補正部２８により補正された映像データの補正処理を行い、映像投影部３０は、影領域１０２ｂに映像を投影する。
【０１０８】
このような光投影システムは、第１光投影部３によって投影される映像に対して、第２光投影部２によって投影される映像が繋がりを持つように、第２光投影部２に供給する映像データに補正を施す必要がある。このとき、光投影システムは、第１光投影部３によって投影されている映像と、第２光投影部２によって影領域１０２ｂに投影する映像の重複部分において映像を重畳させるように映像を補正する手法を採用できる。この手法は、所謂マルチプロジェクション方式によって、複数の光源から投影された部分映像で一枚の映像を構成する技術を採用できる。
【０１０９】
具体的には、第２光投影部２、第１光投影部３を複数のプロジェクタとして構成する。そして、各プロジェクタの設置位置、壁１０２の設置位置、映像を見る所定の視点位置及びプロジェクタの打ち込み角等のパラメータを取得する。これらのパラメータにより、各プロジェクタから映像を投影したときに、所定の視点位置から映像がどのように歪むんで見えるかを演算できる。すなわち、第１光投影部３から光照射領域１０２ａに投影された映像がどのように歪んで見えるかを演算すると共に、第２光投影部２から影領域１０２ｂに投影された映像がどのように歪んで見えるかを演算する。各プロジェクタに供給する映像には、特定の視点から見て映像が歪んで見えないように歪み補正処理を行う。これにより、第２光投影部２、第１光投影部３からそれぞれ映像を投影しても、所定の視点位置から歪み無く映像を見ることができる。なお、この歪み補正処理は、壁１０２のように平面でなく、非平面に映像を投影する場合にも応用できる。
【０１１０】
また、各プロジェクタに供給する映像が隣接する箇所においては、双方の映像を重複させる。この映像の重複箇所においては、輝度が他の映像に対して高輝度にならないように輝度調整を行うことが望ましい。
【０１１１】
このような光投影システムによって映像の照明光３ａ及び投影光２ａを投影したときの具体例を図２９乃至図３１に示す。この例においては、第１光投影部３によって、物体１０１’の前面には照明光を投影し、物体１０１’の周囲には映像を投影している。すると、物体１０１’の背後には、図２９に示すように、映像が投影されない影領域１０２ｂが発生する。これに対し、第２光投影部２は、図３０に示すように、影領域１０２ｂのみに映像を投影する。このとき、影領域設定部１２は、影領域データ１２ａを映像データ補正部２８に供給する。映像データ補正部２８は、映像データ生成部２７によって生成された映像データをトリミングして、映像の輪郭を影領域１０２ｂの形状に補正する。また、映像データ補正部２８は、照明光３ａの映像と連続して繋がるように映像を補正する。そして、映像描画部２９は、補正された映像補正データ２８ａを用いた描画処理を行って、映像投影部３０から映像を投影させる。これにより、光投影システムは、図３１に示すように、影領域１０２ｂに対して投影光２ａを投影して、影領域１０２ｂを消すことができ、壁１０２の全面に映像を投影することができる。
【０１１２】
また、この光投影システムは、第１光投影部３によって投影された照明光３ａによって発生する影領域１０２ｂを消すと共に、任意の影を映像として投影できる。例えば図３２のように、第１光投影部３から照明光３ａを投影することによって影領域１０２ｂが発生しても、図３３に示すように、第２光投影部２から投影光２ａを投影する。これによって、図３４に示すように、当該影領域１０２ｂを消すことができる。
【０１１３】
このとき、第２光投影部２は、影を模した色及び輝度の映像を投影する。これにより、光投影システムは、図３５に示すように、影領域１０２ｂ’を発生させることができる。また、光投影システムは、図３６に示すように、第１光投影部３によって影を模した色及び輝度の映像を投影して、影領域１０２ｂ’’を発生させることができる。
【０１１４】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 光投影制御装置
２ 第２光投影部
２ａ 投影光
２ｂ 照明投影範囲
３ 第１光投影部
３ａ 照明光
４ 同期装置
１１ 投影光データ生成部
１２ 影領域設定部
１３ 投影光データ補正部
１４ 投影光描画部
１５ 投影光設定部
１６ 形状描画部
１７ 影対象領域調整部
１８ 輝度調整部
１９ 駆動部
２０ 撮影部
２１ 撮像画像生成部
２２ 撮像画像格納部
２３ 変換テーブル生成部
２４ 影領域抽出設定部
２５ 影領域抽出部
２６ 画素位置変換部
２７ 映像データ生成部
２８ 映像データ補正部
２９ 映像描画部
３０ 映像投影部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体を見せるために光を投影する光投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来においては、立体形状モデルに物体の表面テクスチャを効果的に表現することができる立体表示装置として、下記の特許文献１等に記載された技術が知られている。また、従来においては、特許文献２，３のように、投影光の形状を制御することによってユーザが希望する形状で光を投影することができる光投影装置、照明装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３３８１８１号公報
【特許文献２】特開２００９−２２５４３２号公報
【特許文献３】特開２００９−１１７３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した技術では、図１に示すように、空間又は物体に光を投影する光投影装置１００Ａと壁面１０２の間に物体１０１が存在すると、物体１０１が光を遮ってしまい、壁面１０２に影１０２ａが発生する。また、図２に示すように、複数の物体１０１，１０１’が配置された場合においても、前方に配置された物体１０１が光を遮ることによって、後方に配置された物体１０１’には、影１０１ａ’が発生する。
【０００５】
このような照明を使用する場面のみならず、映像を投影する場面においても、プロジェクタとスクリーンの間に物体が存在すると、物体が映像をさえぎってしまい、スクリーンに影が発生する。
【０００６】
また、従来の照明技術では、図３及び図４に示すように、複数台の光投影装置１００Ａ，１００Ｂを用いたマルチ投影によって、壁面１０２や物体１０１，１０１’上に発生した影１０２ａ，１０１ａ’を消している。しかし、この技術は、影１０１ａ，１０１ａ’を埋めるように投影光を単純に重ねるだけの構成や、遮光板を用いて投影光を物理的に影の形状にトリミングし影の位置に重ねる構成である。
【０００７】
投影光を単純に重ねる手法では、光の重なり度合いによって輝度ムラが発生し、壁面１０２や物体１０１に投影される光を一様な明るさにできない。また、遮光板を用いる手法では、影の形のトリミングする作業や、遮光板の位置合わせが困難である。
【０００８】
さらに、発生した影の全体を消そうとすると、複数の光投影装置を用いて様々な角度から影に光を投影することが必要となる。
【０００９】
映像技術においては、複数台のプロジェクタでスクリーンに映像を投影し、映像が重なった領域の輝度を均一に制御する技術が存在する。しかし、映像を重ねることによる輝度の向上や、映像をつなぎ合わせることによる広範囲への投影を目的としており、影を消す効果はない。
【００１０】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、簡単な構成により、発生した影を消すことができる光投影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決する第１の発明に係る光投影装置は、物体が含まれる任意の空間に光を投影する光投影装置であって、前記空間に発生している影の領域を特定する影領域設定手段と、投影光を特定する投影光データを生成する投影光データ生成手段と、前記影領域設定手段により設定された影領域に光を投影するように前記投影光データを補正する投影光データ補正手段と、前記投影光データ補正手段により生成された投影光補正データの描画処理を行う投影光描画手段と、前記投影光描画手段により描画された投影光描画データを用いて光を投影する光投影手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第１の発明に係る光投影装置であって、第２の発明は、前記投影光データ生成手段は、投影光の照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性を含む要素を設定する投影光設定手段を有することを特徴とする。
【００１３】
第１又は第２の発明に係る光投影装置であって、第３の発明は、前記投影光データ生成手段は、前記影領域設定手段が設定した影領域をさらに分割し、当該分割した影領域ごとに投影する光の特性を指定した投影光データを生成することを特徴とする。
【００１４】
第１乃至第３の何れかの発明に係る光投影装置であって、第４の発明は、ユーザの操作に従って任意の形状を描画し、形状データを生成する形状描画手段を備え、前記影領域設定手段は、前記形状描画手段で入力された形状を影領域とすることを特徴とする。
【００１５】
第４の発明に係る光投影装置であって、第５の発明は、前記形状描画手段は、ユーザの操作に従って描画された連続的な位置データからなる描画軌跡データを生成し、当該描画軌跡データを前記影領域設定手段にリアルタイムに出力し、前記投影光描画手段は、前記出力された描画軌跡データに基づいて当該軌跡を描画することを特徴とする。
【００１６】
第１乃至第５の何れかの発明に係る光投影装置であって、第６の発明は、前記影領域設定手段により設定された影領域の位置、形状を調整する影対象領域調整手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
第６の発明に係る光投影装置であって、第７の発明は、前記光投影手段から投影された投影光と前記影を発生させている周囲の光とが任意幅で重複するように前記影領域設定手段により設定された影領域を拡大し、当該拡大された投影光の重複領域の境界付近にて輝度が一様になるように前記投影光データにより投影される投影光の輝度を調整する輝度調整手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
第１乃至第７の何れかの発明に係る光投影装置であって、第８の発明は、前記光投影手段を振動させる駆動手段を更に備えたことを特徴とする。
【００１９】
第１乃至第８の何れかの発明に係る光投影装置であって、第９の発明は、前記光投影手段を複数備え、各光投影手段により前記影領域に投影光を投影することを特徴とする。
【００２０】
第１乃至第９の何れかの発明に係る光投影装置であって、第１０の発明は、前記影領域を含む空間を撮像範囲とする撮影手段と、前記撮像手段により撮像された撮像画像データを生成する撮像画像生成手段と、前記撮像画像データを格納する撮像画像格納手段と、前記光投影手段から投影された投影光の位置と、前記撮像画像データの画素位置とを対応させた変換テーブルを生成する変換テーブル生成手段と、前記影領域を抽出する条件を設定する影領域抽出設定手段と、前記撮像画像格納手段により格納された撮像画像データを解析して、前記影領域抽出設定手段で設定された条件に従って影領域を抽出する影領域抽出手段と、前記影領域抽出手段によって影領域として抽出された撮像画像データの画素位置を、前記変換テーブル生成手段で生成された変換テーブルを用いて、前記光投影手段から投影される投影光の位置に変換する画素位置変換手段とを備え、前記影領域設定手段は、前記画素位置変換手段により変換された投影光の位置を、影領域として設定することを特徴とする。
【００２１】
第１乃至第１０の何れかの発明に係る光投影装置であって、第１１の発明は、前記投影光データは、映像を表す映像データであり、前記影領域設定手段は、映像を投影したときに形成される影領域を設定し、前記投影光データ補正手段は、前記影領域に投影される映像と、当該影領域の周囲に投影される映像とが繋がるように、前記影領域に投影される映像を補正し、前記投影光描画手段は、前記投影光データ補正手段により補正された映像データの補正処理を行い、前記光投影手段は、前記影領域に映像を投影することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、影の領域を特定して当該影領域に光を投影するように投影光データを補正するので、簡単な構成により、発生した影を消すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】背景技術において壁に影が発生する様子を示す上面図である。
【図２】背景技術において物体に影が発生する様子を示す上面図である。
【図３】背景技術において壁上の影を消す技術を示す上面図である。
【図４】背景技術において物体上の影を消す技術を示す上面図である。
【図５】本発明の第１実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図６】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、影映像が発生した様子を示す上面図である。
【図７】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、第２光投影部によって影領域に投影光を投影する様子を示す上面図である。
【図８】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、第１光投影部の投影光によって発生した影領域を、第２光投影部の投影光によって消している様子を示す上面図である。
【図９】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、第２光投影部及び第１光投影部を配置した様子を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、第１光投影部から投影光を投影した様子を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、影領域に対して第２光投影部から投影光を投影している様子を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、影領域を消すことができた様子を示す上面図である。
【図１３】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、視点から死角となる影領域を示す上面図である。
【図１４】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、視点から死角となる影領域には第２光投影部の照明投影範囲とはしないことを示す上面図である。
【図１５】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、物体の影領域を第２光投影部の照明投影範囲としたことを示す上面図である。
【図１６】本発明の第１実施形態として示す光投影システムにおいて、第１光投影部の投影光によって物体上に発生した影領域のみを、第２光投影部の投影光によって消している様子を示す上面図である。
【図１７】本発明の第２実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図１８】本発明の第３実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図１９】本発明の第４実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図２０】本発明の第５実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図２１】本発明の第５実施形態として示す光投影システムにおける表示例を示す図であり、（ａ）は描画軌跡データを示し、（ｂ）は描画軌跡データにより形成された形状描画データを示す。
【図２２】本発明の第６実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図２３】本発明の第７実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図２４】本発明の第８実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図２５】本発明の第９実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図２６】本発明の第９実施形態として示す光投影システムの他の構成を示すブロック図である。
【図２７】本発明の第１０実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図２８】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムのブロック図である。
【図２９】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムにおいて、第１光投影部によって物体の前面に照明光を投影し、物体の周囲には映像を投影している様子を示す斜視図である。
【図３０】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムにおいて、第２光投影部が影領域のみに映像を投影した様子を示す斜視図である。
【図３１】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムにおいて、第２光投影部及び第１光投影部によって映像を投影したときの様子を示す斜視図である。
【図３２】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムにおいて、第１光投影部から投影光を投影した様子を示す斜視図である。
【図３３】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムにおいて、影領域を消すように第２光投影部から投影光を投影した様子を示す斜視図である。
【図３４】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムにおいて、第２光投影部から投影光を投影したことにより影領域が消えている様子を示す斜視図である。
【図３５】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムにおいて、第１光投影部によって模擬した影領域を投影した様子を示す斜視図である。
【図３６】本発明の第１１実施形態として示す光投影システムにおいて、第２光投影部によって模擬した影領域を投影した様子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
［第１実施形態］
第１実施形態として示す光投影システムは、例えば図５に示すように構成される。この光投影システムは、物体が含まれる任意の空間に光を投影するものである。物体には、照明光投影部である第１光投影部３によって照明光が投影される。光投影システムは、第１光投影部３の動作によって発生した影を消すために、光投影制御装置１、光投影手段である第２光投影部２を含む。この光投影システムは、簡単な構成により、発生した影を消すことができるものである。
【００２６】
第２光投影部２は、光投影制御装置１の投影光描画部１４により描画された投影光描画データを用いて光を投影する光投影手段として機能する。第２光投影部２は、光投影制御装置１によって、投影光のうち照明に類似した光が投影される投影範囲（以下、照明投影範囲と呼ぶ。）が制御される。第２光投影部２としては、プロジェクタを用いることができる。
【００２７】
第１光投影部３は、物体に対して照明光を出射する。なお、本例において、第１光投影部３としては、スポットライトを用いることができる。しかし、スポットライトに限られず、あらゆる光源を用いることが可能であり、プロジェクタ等であっても良い。
【００２８】
具体的には、光投影システムは、図６に示すように、物体１０１及び壁１０２に対向する位置に第２光投影部２及び第１光投影部３を設置する。第１光投影部３から照明光３ａを出射したとき、物体１０１の背後の壁１０２には、照明光３ａが照射されることにより形成された光照射領域１０２ａと、照明光３ａが物体１０１により遮られることにより形成される影領域１０２ｂとが発生する。
【００２９】
このとき、第２光投影部２は、図７に示すように、影領域１０２ｂに対して照明光３ａに類似した光特性の照明投影範囲２ｂを含む投影光２ａを投影する。このために、第２光投影部２は、投影角θで投影光２ａを投影する最大投影範囲２’よりも狭い補正後投影角αで照明光３ａに類似した光を投影する。これにより、図８に示すように、影領域１０２ｂには照明光３ａに類似した光を含む投影光２ａが投影され、影が消されるような視覚的効果が与えられる。このような第２光投影部２の制御動作は、光投影制御装置１によって行われる。
【００３０】
光投影制御装置１は、図５に示すように、投影光データ生成部１１、影領域設定部１２、投影光データ補正部１３、及び、投影光描画部１４を有する。
【００３１】
投影光データ生成部１１は、投影光２ａを特定する投影光データを生成する。投影光データ生成部１１は、ＤＶＤを再生する再生装置、各種の投影光データ１１ａを記憶したハードディスク装置等からなる。投影光データ生成部１１は、ユーザによる操作などに従って、投影光データ１１ａを投影光データ補正部１３に供給する。
【００３２】
また、投影光データ生成部１１は、投影光２ａに含まれる光照射領域１０２ａに投影する投影光、光照射領域１０２ａに投影する非投影光を特定する特性情報を設定する。具体的には、この特性情報としては、投影光の照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性を含む要素があり、当該各要素を特定することができる。影領域１０２ｂに投影される投影光２ａのうち影領域１０２ｂに投影される光は、照明光３ａに類似した光特性を有することが望ましい。また、光照射領域１０２ａに投影される光は、壁１０２に当たっている照明光３ａに影響を与えない光特性を有することが望ましい。そして、投影光データ生成部１１は、特性情報によって特定された投影光データ１１ａを生成して、投影光データ補正部１３に出力する。
【００３３】
影領域設定部１２は、空間に発生している影領域１０２ｂを特定する。影領域設定部１２は、影領域１０２ｂを特定する影領域データ１２ａを記憶したメモリ等などで構成される。この影領域データ１２ａは、第２光投影部２の最大投影範囲２’における座標によって照明光３ａに類似した光が投影される照明投影範囲２ｂを表したデータである。影領域設定部１２は、必要に応じて、予め作成した影領域データ１２ａを投影光データ補正部１３に供給する。
【００３４】
投影光データ補正部１３は、影領域設定部１２により設定された影領域１０２ｂに光を投影するように投影光データ１１ａを補正する。すなわち、投影光データ補正部１３は、設定された影の領域（形状）に投影光２ａにおける照明投影範囲２ｂをトリミングする投影光トリミング機能を担う。投影光データ補正部１３は、投影光データ生成部１１から供給された投影光データ１１ａを、影領域設定部１２から供給された影領域データ１２ａを用いて、照明投影範囲２ｂに照明光に類似した光を投影するように補正する。
【００３５】
投影光データ補正部１３は、照明投影範囲２ｂを設定するために、投影光データ１１ａに対してトリミング処理を行う。具体的には、投影光データ補正部１３は、投影光２ａのうち、影領域１０２ｂを明るくする照明投影範囲２ｂを決定する。そして、投影光２ａのうち照明投影範囲２ｂに相当する部分だけを投影光データ生成部１１によって決定された投影光の色や輝度とする。一方、投影光データ補正部１３は、投影光２ａのうち照明投影範囲２ｂ以外の範囲に相当する部分を投影光データ生成部１１によって決定された非照明光の色や輝度とする。このように作成された投影光データ１１ａの補正データは、投影光補正データ１３ａとして投影光描画部１４に供給される。
【００３６】
投影光描画部１４は、投影光データ補正部１３により生成された投影光補正データ１３ａの描画処理を行う。投影光描画部１４は、投影光データ補正部１３から供給された投影光補正データ１３ａを用いて描画処理を行って、投影光描画データ１４ａを第２光投影部２に出力する。これによって、光投影制御装置１は、第２光投影部２を投影光描画データ１４ａによって駆動する。
【００３７】
光投影システムの具体例を図９乃至図１２に示す。この光投影システムは、図９に示すように、第１光投影部３に加え、当該第１光投影部３から照明光３ａが物体１０１に照射されたときに発生する影を照明投影範囲２ｂにした投影光２ａを投影できるように、第２光投影部２を設置する。図１０に示すように、第１光投影部３から照明光３ａを物体１０１に対して照射すると、その背後の壁１０２に光照射領域１０２ａ及び影領域１０２ｂが発生する。これに対し、図１１に示すように、影領域１０２ｂを消すように、当該影領域１０２ｂの形状にトリミングした投影光２ａを第２光投影部２から投影する。これにより、光投影システムは、図１２に示すように、影領域１０２ｂを投影光２ａの照明投影範囲２ｂにより消すことができる。
【００３８】
このような光投影システムによれば、予め明るく投影する照明投影範囲２ｂを決定しておくだけで、最大投影範囲２’のうち所望の投影範囲だけを明るくする投影光２ａを投影することができる。
【００３９】
また、この光投影システムによれば、第１光投影部３から照明光３ａを投影したときに発生する影領域１０２ｂに対して、照明光３ａの特性と類似した光を第２光投影部２から投影する。これにより、光投影システムによれば、影を消しつつ、当該影となっていた領域と照明光３ａが照射されている領域との輝度差をなくすことができ、違和感を低減できる。
【００４０】
この光投影システムにおいて、図１３に示すように、任意の視点位置Ｅから空間の壁１０２および物体１０１を観察した場合に、物体１０１の存在により壁面１０２には、図中の影領域１０２ｂの左端部を含む領域に、死角領域１０２ｄが発生する。このような状況において、光投影システムは、図１４に示すように、影領域１０２ｂから死角領域１０２ｄを除いた領域１０２ｃに対してのみ、投影光２ａの照明投影範囲２ｂとする。これにより、光投影システムは、不必要な光を投影することなく、最小限の構成で任意の領域の影を消すことができる。例えば、第２光投影部２としてプロジェクタではなく、複数のＬＥＤにより構成される光源を用いた場合、当該死角となる部分のＬＥＤを点灯させる必要が無くなり、省電力化を図れる。
【００４１】
また、光投影システムにおいて、図１５に示すように、物体１０１Ａと物体１０１Ｂとが存在する場合に、第１光投影部３から照射された照明光３ａの一部が物体１０１Ａによって遮られて、物体１０１Ｂに照明光３ａが照射されない場面が想定される。これに対し、第２光投影部２は、図１６に示すように、物体１０１Ｂの前面のうち、照明光３ａが照射されない影領域１０１ａに対して、照明光３ａと類似する光とする照明投影範囲２ｂを含む投影光２ａを投影する。このように、光投影システムによれば、複数の物体１０１が存在している状況において、物体１０１の位置関係によって発生する影領域１０２ｂを消すように投影光２ａを投影できる。
【００４２】
［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の第１実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００４３】
第２実施形態として示す光投影システムは、図１７に示すように、投影光データ生成部１１に、投影光２ａの光特性を設定する投影光設定部１５を接続した点で、第１実施形態として示した光投影システムとは異なる。
【００４４】
投影光設定部１５は、投影光２ａのうち影領域１０２ｂに投影される光の照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性を含む要素を設定する。投影光設定部１５は、例えば、ユーザの操作に従って、投影光２ａのうち、影領域１０２ｂに投影される照明投影範囲２ｂの光特性及び影領域１０２ｂ以外に投影される光の光特性が設定される。又は、照明光３ａを撮影して、照明投影範囲２ｂを、当該照明光３ａと近似した光特性としても良い。投影光設定部１５によって設定された投影光２ａにおける照明投影範囲２ｂの光特性を表すデータは、投影光設定データ１５ａとして投影光データ生成部１１に供給される。
【００４５】
投影光データ生成部１１は、投影光設定部１５から供給された投影光設定データ１５ａに従って、投影光データ１１ａを生成する。投影光データ生成部１１は、投影光設定データ１５ａに従って新たな投影光データ１１ａを生成しても良く、予め用意された投影光データ１１ａを、投影光設定データ１５ａに従って補正しても良い。これにより、投影光データ生成部１１は、投影光２ａのうち影領域１０２ｂに投影される照明投影範囲２ｂの特性及び／又は影領域１０２ｂ以外に投影される光の特性を変更できる。
【００４６】
このような光投影システムによれば、影領域１０２ｂを発生させている照明光３ａに合わせて投影光２ａにおける照明投影範囲２ｂの光特性を設定できる。これにより、光投影システムは、照明光３ａと馴染む一様な投影光２ａによって、影領域１０２ｂを消すことができる。また、この光投影システムによれば、照明光３ａと投影光２ａとの双方を投影している状況において、当該投影された様子を目視しながら投影光２ａにおける照明投影範囲２ｂの要素をリアルタイムに変更できる。これにより、光投影システムは、照明光３ａに対してより近い照明投影範囲２ｂを含む投影光２ａを生成することができる。
【００４７】
［第３実施形態］
つぎに、第３実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００４８】
第３実施形態として示す光投影システムは、投影光データ生成部１１が、影領域設定部１２が設定した影領域１０２ｂをさらに分割し、当該分割した影領域ごとに投影する光の特性を指定した投影光データ１１ａを生成するものである。
【００４９】
この光投影システムは、図１８に示すように、投影光データ生成部１１が、影領域１０２ｂ内において照明投影範囲２ｂを分割した範囲ごとの投影光データ１１ａを出力する。投影光データ生成部１１は、それぞれ光の特性としての投影光２ａの照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性を含む要素が異なる複数の投影光データ１１ａを出力する。特性が異なる複数の投影光データ１１ａは、予め記憶されたものであっても良く、投影光データ生成部１１の画像処理によって特性を変化させて生成されたものであっても良い。
【００５０】
影領域設定部１２は、影領域１０２ｂを分割した各範囲を示す影領域データ１２ａを投影光データ補正部１３に供給する。
【００５１】
投影光データ補正部１３は、影領域データ１２ａによって分割された複数の範囲のそれぞれに対して異なる光によって投影を行うことができるように投影光データ生成部１１を補正して、投影光補正データ１３ａを作成する。
【００５２】
例えば、投影光２ａ及び照明光３ａが投影される壁１０２が、当該壁１０２の部分によって素材が異なっている場面が想定される。そうすると、壁１０２に投影される照明光３ａ及び投影光２ａの見え方が、壁１０２の部分によって異なる。したがって、この場合には、影領域設定部１２が壁１０２の部分ごとに、投影光データ生成部１１が複数の投影光データ１１ａを生成して、投影光データ補正部１３が、壁１０２の部分に対応した照明投影範囲２ｂとなるよう投影光２ａのトリミングを行う。これにより、光投影システムは、壁１０２の素材等に拘わらず、一様な照明光３ａ及び投影光２ａを照射できる。
【００５３】
このような光投影システムによれば、影領域１０２ｂを分割した囲ごとに投影光データ１１ａを用意しておくだけで、影領域１０２ｂのうち複数の範囲に対して所望の投影光２ａにより投影することができる。これにより、光投影システムは、より高度に影を消すことができる。
【００５４】
［第４実施形態］
つぎに、第４実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００５５】
第４実施形態として示す光投影システムは、図１９に示すように、ユーザの操作に従って任意の形状を描画し、形状描画データ１６ａを生成する形状描画部１６を備える点で、上述した実施形態とは異なる。形状描画部１６により生成された形状描画データ１６ａは、影領域設定部１２に供給される。影領域設定部１２は、形状描画部１６で入力された形状を影領域１０２ｂとして、影領域データ１２ａを投影光データ補正部１３に供給する。
【００５６】
形状描画部１６は、マウス等のポインティングデバイス、モニタ装置の表示部として構成された液晶パネルとユーザが操作するペンとからなるペンタブレットシステムで構成されている。ここで、液晶パネルの全画面が、第２光投影部２の最大投影範囲２’の全範囲に対応していることが望ましい。
【００５７】
形状描画部１６は、ペンタブレットシステムの場合、ペンによって液晶パネルに与えられた筆圧の軌跡情報を生成する。この筆圧の軌跡情報は、形状描画データ１６ａとして影領域設定部１２に供給され、影領域１０２ｂ（トリミング領域）に投影される照明投影範囲２ｂの輪郭を表す影領域データ１２ａに変換される。この影領域データ１２ａは、影領域設定部１２から投影光データ補正部１３に供給されて、投影光データ補正部１３によって、影領域データ１２ａに基づいて投影光データ１１ａを補正して、照明投影範囲２ｂを変更することができる。また、形状描画部１６がマウスである場合には、実際に壁１０２に照明光３ａ及び投影光２ａが投影されて光照射領域１０２ａ及び影領域１０２ｂが形成されている場合に、マウスを動かしながら投影光２ａの照明投影範囲２ｂを変更できる。
【００５８】
このような光投影システムによれば、ユーザが形状描画部１６を操作して、所望の影領域１０２ｂの輪郭を指定する操作だけで、第２光投影部２の最大投影範囲２’のうち所望の照明投影範囲２ｂだけを照明光３ａに類似した光とした投影光２ａを投影することができる。
【００５９】
すなわち、既存のトリミング照明では、予め作成されたマスク（遮光版）を第２光投影部２の投影レンズの前に設置したり、予め指定されたマスク形状による画像補正（マスキング）で投影光のトリミング（影領域１０２ｂの補正）を実現していた。しかし、本発明を適用した光投影システムによれば、実際に影領域１０２ｂを見ながら、その場で絵を描くように照明投影範囲２ｂを設定することができ、リアルタイムに影領域１０２ｂの設定作業、投影動作、修正作業を実現することができる。
【００６０】
なお、この光投影システムにおいて、影領域設定部１２は、ペンタブレットシステムを用いた場合、液晶パネルに直接的に影領域１０２ｂの輪郭を書き込む形態とすることが考えられるが、これには限らない。例えば、予め作成されたベース形状（円、楕円、四角、多角形、星形状など）を任意の場所に配置して、影領域１０２ｂを設定しても良く、当該ベース形状を拡大、縮小、形状変化させて影領域１０２ｂを設定しても良い。形状変化の例としては、円と楕円の間での変形、正方形と長方形の間での変形が挙げられる。
【００６１】
また、この光投影システムにおいて、ユーザが形状描画部１６によって影領域１０２ｂを指定する時に、形状描画部１６の操作に対して、手探り点を液晶パネルに表示することや、第２光投影部２によって手探り点に対応した光を発しても良い。例えば、影領域１０２ｂの左上端部を正確に指定したい場合、任意に形状描画部１６に触れた時に、当該任意の点に対応した最大投影範囲２’内の位置を照らすように第２光投影部２を動作させることとなる。これによって、光投影システムは、より簡単に影領域１０２ｂを指定させる操作をさせることができる。
【００６２】
以上のように、この光投影システムによれば、形状描画部１６によって任意に指定された形状で影領域１０２ｂが構成されるため、まるで絵を描くように直感的に照明投影範囲２ｂを設定できる。
【００６３】
［第５実施形態］
つぎに、第５実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００６４】
第５実施形態として示す光投影システムにおいて、図２０に示すように、形状描画部１６は、ユーザの操作に従って描画された連続的な位置データからなる描画軌跡データ１６ｂを生成し、当該描画軌跡データ１６ｂを投影光描画部１４にリアルタイムに出力する。影領域設定部１２は、出力された形状描画データ１６ａに基づいて影領域１０２ｂを更新する。同時に、投影光データ補正部１３は、描画軌跡データ１６ｂに従って描画処理を行って、ユーザが指定した軌跡を第２光投影部２によって表示させる。これにより、光投影システムは、時間的にトリミング領域（影領域１０２ｂ）に対応した照明投影範囲２ｂを更新する追従機能を追加する。
【００６５】
影領域設定部１２は、出力された形状描画データ１６ａに基づいて影領域１０２ｂに対応する範囲を設定して、第２光投影部２からリアルタイムに投影光２ａを投影させる。リアルタイムに投影光２ａを投影させるとは、ユーザにより指定された影領域１０２ｂが更新される度又は所定時間ごとに、形状描画部１６は、形状描画データ１６ａを影領域設定部１２に出力して、影領域設定部１２により影領域１０２ｂを更新する。これにより、ユーザが入力した影領域１０２ｂの描画軌跡を、直ぐに投影光２ａに反映させる。ユーザは、壁１０２に投影される投影光２ａを確認しながら、影領域１０２ｂの軌跡を描画して、照明投影範囲２ｂを指定できる。
【００６６】
同時に、投影光描画部１４は、形状描画部１６から供給された描画軌跡データ１６ｂに基づいて、ユーザが指定した影領域１０２ｂの軌跡を示す投影光２ａを投影する。これにより、ユーザは、軌跡を確認しながら、影領域１０２ｂを指定できる。
【００６７】
以上説明したように、第５実施形態として示した光投影システムによれば、ユーザの操作に応じてリアルタイムに描画軌跡データ１６ｂを生成して表示し、影領域１０２ｂに対応した照明投影範囲２ｂを更新することができる。また、光投影システムは、ユーザ操作による描画軌跡を影領域設定部１２が設定する影領域１０２ｂに対する照明投影範囲２ｂに変換することにより、ユーザは実際の影領域１０２ｂに対する照射の様子を確認しながら照明投影範囲の設定ができる。
【００６８】
なお、図２１に示すように、形状描画部１６は、ユーザが影領域１０２ｂの軌跡を描いている最中には、図２１（ａ）のように描画軌跡データ１６ｂを出力し、図２１（ｂ）のように当該描画軌跡により閉じた領域が設定されたときに形状描画データ１６ａを出力しても良い。これにより、描画軌跡により閉じた領域が設定されていない場合には、線図により描画軌跡を投影し、描画軌跡により閉じた領域が設定された時には、当該閉じた領域全体を影領域１０２ｂに設定することができる。
【００６９】
［第６実施形態］
つぎに、第６実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００７０】
第６実施形態として示す光投影システムは、図２２に示すように、影領域設定部１２により設定された影領域の位置、形状を調整する影対象領域調整部１７を備える点で、上述した実施形態とは異なる。
【００７１】
影対象領域調整部１７は、影領域設定部１２から影領域データ１２ａを入力する。影対象領域調整部１７は、入力した影領域データ１２ａによって設定された影領域１０２ｂの位置及び形状を調整した影領域調整データ１７ａを投影光データ補正部１３に供給する。投影光データ補正部１３は、影領域調整データ１７ａが供給されると、調整された結果に応じて投影光２ａにおける照明投影範囲２ｂを変更する。これにより、光投影システムは、影領域データ１２ａにて設定された影領域１０２ｂの位置及び形状の少なくとも一方を調整できる。影対象領域調整部１７は、影領域設定部１２により設定された影領域１０２ｂに対応した照明投影範囲２ｂを、ユーザの操作に応じて変更しても良く、自動的に変更しても良い。
【００７２】
以上のように、光投影システムによれば、影領域１０２ｂが影領域設定部１２により設定されても、当該影領域１０２ｂの位置及び形状を、容易に修正することができる。例えば、影領域設定部１２により設定された影領域１０２ｂが実際のものとずれていた場合に、容易に影領域１０２ｂの微調整を行うことができる。また、物体１０１、第２光投影部２、第１光投影部３の位置の微調整を行った結果、影領域１０２ｂがずれてしまった場合にも、容易に影領域１０２ｂの位置、形状の微調整を行うことができる。
【００７３】
［第７実施形態］
つぎに、第７実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００７４】
第７実施形態として示す光投影システムは、図２３に示すように、投影光データ補正部１３に接続された輝度調整部１８を備える点で、上述した光投影システムとは異なる。
【００７５】
この光投影システムは、第２光投影部２から投影された投影光２ａにおける照明投影範囲２ｂと影領域１０２ｂを発生させている周囲の照明光３ａとが任意幅で重複するように、投影光データ補正部１３が、影領域設定部１２により設定された影領域を拡大する。また、光投影システムは、当該拡大された投影光２ａの重複領域の境界付近にて輝度が一様になるように、輝度調整部１８によって、投影光データ１１ａにより投影される投影光２ａの輝度を調整する（ブレンディング機能）。
【００７６】
投影光データ補正部１３は、影領域設定部１２により設定された影領域データ１２ａに対し、投影光２ａを拡大した部分を特定する領域を保存しておく。この領域が、照明光３ａと重複する投影光２ａとなる。そして、投影光データ補正部１３は、第２光投影部２から影領域１０２ｂに対して投影光２ａを投影する場合には、照明投影範囲２ｂのうち拡大された領域に相当する部分の輝度調整を行う。
【００７７】
このとき、輝度調整部１８は、例えば、第２光投影部２と、投影光２ａの照明投影範囲２ｂ及び照明光３ａの重複領域が形成される壁１０２との距離を算出する。この第２光投影部２と重複領域との距離が近いほど、当該重複領域における輝度が高いとする。そして、第２光投影部２から投影光２ａが投影された時の照明投影範囲２ｂの輝度の上昇率が高いほど、この輝度の上昇率に反比例して、重複領域の輝度を低減するように輝度を調整する。このとき、投影光２ａにおける照明投影範囲２ｂの輝度を演算式によって求めても良い。又は、重複領域内の輝度分布を表す輝度マップにおいて影領域１０２ｂの中央部よりも終端部の輝度を次第に下げるように、照明投影範囲２ｂの輝度を変更しても良い。
【００７８】
この光投影システムによれば、影領域設定部１２により設定された影領域１０２ｂを拡大するので、影領域１０２ｂに対して投影光２ａが投影されていない隙間が発生することを回避できる。また、この光投影システムによれば、影領域１０２ｂを拡大することによって投影光２ａが照明光３ａと重複しても、当該重複部分における輝度を調整できる。これにより、この光投影システムによれば、重複領域が他の照明光３ａが投影された光照射領域１０２ａよりも高い輝度になることを回避するように輝度補正を行うことができる。これにより、光投影システムは、壁１０２上における輝度ムラを抑制して、一様な輝度とすることができる。
【００７９】
［第８実施形態］
つぎに、第８実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００８０】
第８実施形態として示す光投影システムは、図２４に示すように、第２光投影部２を振動させる駆動部１９を備える点で、上述した実施形態における光投影システムとは異なる。
【００８１】
駆動部１９を備えない光投影システムは、投影光２ａにおける照明投影範囲２ｂの輪郭が明瞭である。したがって、投影光２ａの照明投影範囲２ｂが、影領域１０２ｂの全てを覆っていない場合には、投影光２ａと影領域１０２ｂとの間に隙間が視認されてしまう。また、投影光２ａの照明投影範囲２ｂの一部が、照明光３ａと重複している場合には、当該重複された一部に輝度ムラが発生する場合がある。これに対し、第８実施形態として示す光投影システムは、駆動部１９を備えることにより、当該隙間及び重複を目立たなくする。
【００８２】
この光投影システムは、第２光投影部２に対して微小振動を与える。駆動部１９による第２光投影部２の振動幅は、第２光投影部２と壁１０２との距離、影領域設定部１２による影領域１０２ｂの精度等によって調整されることが望ましい。このように第２光投影部２を振動することにより、投影光２ａの照明投影範囲２ｂも振動させることができ、投影光２ａによる照明投影範囲２ｂの輪郭もぼかすことができる。
【００８３】
［第９実施形態］
つぎに、第９実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００８４】
第９実施形態として示す光投影システムは、図２５に示すように、光投影部としてのプロジェクタを複数備え、各第２光投影部２，２’により影領域１０２ｂに投影光２ａを投影する点で、上述した実施形態とは異なる。
【００８５】
複数の第２光投影部２は、各第２光投影部２の最大投影範囲２’よりも大きい影領域１０２ｂに対して、それぞれ投影光２ａを投影する。このとき、第２光投影部２から投影された投影光２ａは、影領域１０２ｂの一部に投影される。同様に、第２光投影部２’から投影された投影光２ａは、影領域１０２ｂの残りの一部に投影される。また、複数の第２光投影部２は、それぞれ異なる影領域１０２ｂに対して投影光２ａを投影することもできる。
【００８６】
このような光投影システムは、所謂マルチプロジェクション方式と称される技術である。複数の第２光投影部２，２’を備えることにより、複数の投影光２ａを影領域１０２ｂに投影できる。これにより、光投影システムは、一つの第２光投影部２により投影光２ａを投影する場合と比較して、より広い照明投影範囲２ｂの投影光２ａを影領域１０２ｂに投影できる。
【００８７】
この光投影システムにおいて、光投影制御装置１には、第２光投影部２，２’に対応した投影光データ１１ａ，１１ａ’を生成する投影光データ生成部１１、第２光投影部２，２’に対応した投影光補正データ１３ａ，１３ａ’を生成する投影光データ補正部１３、第２光投影部２，２’に対応した投影光描画データ１４ａ，１４ａ’を生成する投影光描画部１４が備えられる。また、影領域設定部１２は、各第２光投影部２，２’について投影光２ａを投影する影領域１０２ｂを設定する。影領域設定部１２は、各第２光投影部２，２’の設置位置、影領域１０２ｂの位置、各第２光投影部２，２’の投影角等に基づいて、各第２光投影部２，２’によって投影光２ａを投影する影領域１０２ｂを設定する。なお、影領域設定部１２は、上述した実施形態で述べたようにユーザの操作等に応じて、各第２光投影部２，２’の影領域１０２ｂを設定しても良い。
【００８８】
投影光データ補正部１３は、それぞれ影領域データ１２ａ，１２ａ’が供給され、当該影領域データ１２ａ，１２ａ’に基づいて投影光データ１１ａ，１１ａ’を補正する。投影光描画部１４は、投影光データ補正部１３により補正された投影光補正データ１３ａ，１３ａ’を用いて描画処理を行って、投影光描画データ１４ａ，１４ａ’を第２光投影部２，２’に供給する。
【００８９】
以上のように、光投影システムによれば、複数の第２光投影部２によって、影領域１０２ｂに対して多方面から投影光２ａを投影して、当該影領域１０２ｂを消すことができる。また、この光投影システムは、第１光投影部３が複数存在するときに、多数の影領域１０２ｂが存在する場合や、広い範囲に影領域１０２ｂが存在する場合であっても、複数の第２光投影部２によって当該多数又は広い範囲の影領域１０２ｂを消すことができる。
【００９０】
また、第９実施形態として示す光投影システムは、図２６に示すように、第２光投影部２，２’に対応した複数台の光投影制御装置１，１’を備えて構成されていても良い。光投影制御装置１，１’には、同期装置４が接続されている。同期装置４は、各光投影制御装置１，１’から出力される投影光描画データ１４ａ，１４ａ’の出力タイミングの同期をとる。これにより、光投影システムは、第２光投影部２，２’から、同期が取れた投影光２ａを出力させることができる。
【００９１】
［第１０実施形態］
つぎに、第１０実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【００９２】
第１０実施形態として示す光投影システムは、自動的に影領域１０２ｂを抽出して、当該影領域１０２ｂに対して投影光２ａを投影するものである。この光投影システムは、図２７に示すように、撮影部２０、撮像画像生成部２１、撮像画像格納部２２、変換テーブル生成部２３、影領域抽出設定部２４、影領域抽出部２５、画素位置変換部２６を備える点で、上述した実施形態とは異なる。
【００９３】
この光投影システムは、撮影部２０として、ビデオカメラを備えている。撮影部２０は、その撮像範囲が第２光投影部２の最大投影範囲２’を含むように設置されている。撮影部２０は、光学系やＣＣＤ等の撮像素子を含む。撮影部２０は、撮像素子により撮像した撮像画像信号を撮像画像生成部２１に供給する。
【００９４】
撮像画像生成部２１は、撮影部２０に対するＩ／Ｏインターフェースからなる。撮像画像生成部２１は、撮影部２０から出力された撮像画像信号を処理可能なデータ形式に変換して、撮像画像データ２１ａを生成して、撮像画像格納部２２に供給する。
【００９５】
撮像画像格納部２２は、例えばハードディスク装置からなる。撮像画像格納部２２は、撮像画像生成部２１により生成された撮像画像データ２１ａを格納する。この撮像画像格納部２２に格納された撮像画像データ２１ａは、図示しないディスプレイに対して出力して撮影部２０の撮像状態を視認可能としても良い。撮像画像格納部２２に格納された撮像画像データ２１ａは、影領域抽出部２５及び変換テーブル生成部２３に読み取られる。
【００９６】
変換テーブル生成部２３は、撮像画像生成部２１により生成されて撮像画像格納部２２に格納された撮像画像データ２１ａが供給される。変換テーブル生成部２３は、撮像画像データ２１ａにおける画像位置と、第２光投影部２により投影される投影光２ａの位置との対応関係を記述した変換テーブル２３ａを生成する。投影光２ａの位置は、第２光投影部２の光出射位置に相当する。変換テーブル２３ａを参照すれば、光投影システムは、撮影部２０により撮像して撮像画像生成部２１により生成した撮像画像データ２１ａの画像位置が、第２光投影部２におけるどの光出射位置から投影できるかを認識できる。
【００９７】
変換テーブル生成部２３は、変換テーブル２３ａを生成する時には、以下の動作を行う。この動作は、新たに物体１０１を設置した場合などに行われる。このとき、最大投影範囲２’の特定位置にカラー部分を含めて第２光投影部２から投影光２ａの投影を行う。この状態で、撮影部２０により最大投影範囲２’を含む領域を撮像すると、撮像画像中に、当該カラー部分を含む撮像画像を取得できる。そして、カラー部分を含む投影画像の画像内位置と、カラー部分を含む撮像画像の画像内位置の関係が求まる。この作業を複数回に亘って繰り返すと、変換テーブル生成部２３は、第２光投影部２の光出射位置と撮像画素との関係を示す変換テーブルを作成できる。また、この変換テーブルにおいて、逆方向に撮像画像データの画素位置を変換させた画像は、第２光投影部２の光出射位置と一致することとなる。
【００９８】
なお、投影画像と撮像画像との関係において、画素位置の対応関係は、１画素ごとに検出してもよく、ある程度の画素を統合した画素の塊や線で検出してもよく、さらには離散的な位置の画素の対応関係を検出した後に画素間を補間しても良い。
【００９９】
影領域抽出設定部２４は、影領域１０２ｂを抽出する条件を設定する。影領域抽出設定部２４は、撮像画像格納部２２に格納された撮像画像データ２２ａを解析して、影領域１０２ｂを抽出するための条件を設定する。影領域抽出設定部２４は、例えば、色によって影領域１０２ｂを抽出する近似色抽出、形状によって影領域１０２ｂを抽出する形状抽出、明度によって影領域１０２ｂを抽出する明度抽出などの抽出方法、当該抽出方法における閾値等を設定する。
【０１００】
影領域抽出設定部２４は、例えば、ユーザが操作するキーボード及び当該キーボード操作を認識する入力インターフェースや、各種パラメータが格納された記録媒体を読み取る機構、外部から送信された各種パラメータを受信する機構などで構成される。影領域抽出設定部２４により設定された影領域１０２ｂの抽出条件は、抽出設定データ２４ａとして、影領域抽出部２５に供給される。
【０１０１】
影領域抽出部２５は、影領域抽出設定部２４により設定された条件に従って撮像画像データ２２ａを解析して、影領域１０２ｂを抽出する。影領域抽出部２５は、抽出設定条件に合致した影領域１０２ｂを表す撮像画像の座標情報としての影領域抽出データ２５ａを画素位置変換部２６に供給する。
【０１０２】
画素位置変換部２６は、影領域抽出部２５から、撮像画像のうちどの座標位置が影領域１０２ｂであるかを示す影領域抽出データ２５ａが供給される。また、画素位置変換部２６は、変換テーブル生成部２３により生成された変換テーブル２３ａを読み込む。画素位置変換部２６は、影領域抽出データ２５ａにより示された撮像画像中の影領域１０２ｂが、どの第２光投影部２の光出射位置かを、変換テーブル２３ａを参照して認識する。すなわち、画素位置変換部２６は、撮像画像のうちの影領域１０２ｂを示す画素を、光出射位置に変換する。画素位置変換部２６は、変換した光出射位置を含む画素位置変換データ２６ａを生成して、影領域設定部１２に供給する。これにより、光投影システムは、影領域設定部１２が、画素位置変換部２６により変換された光出射位置を、影領域１０２ｂとして設定する。
【０１０３】
以上説明したように、第１０実施形態として示した光投影システムによれば、撮像画像を解析することによって、当該撮像画像に含まれる影領域１０２ｂに対応した第２光投影部２の光出射位置を求めることができる。これにより、光投影システムによれば、自動的に影領域抽出部２５により影領域１０２ｂを抽出すれば、画素位置変換部２６によって、第２光投影部２の光出射位置を照明投影範囲２ｂとすれば、影領域１０２ｂを消すことができるかを自動的に抽出できる。
【０１０４】
また、光投影システムによれば、さらに、所定時間ごとに影領域１０２ｂの自動抽出処理を更新することにより、 物体１０１の移動や変形など時間経過による変化に対応して照明投影範囲２ｂを追従させることができる。また、第１光投影部３の位置調整に応じて影領域１０２ｂが変化したことに応じ、照明投影範囲２ｂを変化させる。すなわち、光投影システムは、上述した構成において、影領域抽出部２５が、物体１０１の移動又は変形を含む時間経過に伴う変化を検出し、当該影領域抽出部２５により検出された物体１０１の変化に応答して、照明投影範囲２ｂを変化させる。
【０１０５】
［第１１実施形態］
つぎに、第１１実施形態に係る光投影システムについて説明する。なお、上述の実施形態と同様の部分については同一符号を付することによりその詳細な説明を省略する。
【０１０６】
第１１実施形態として示す光投影システムは、映像データを用いて影領域１０２ｂを消すものである。この光投影システムは、図２８に示すように、光投影制御装置１に映像データ生成部２７、映像データ補正部２８及び映像描画部２９を備える。映像データ生成部２７、映像データ補正部２８及び映像描画部２９は、映像データを処理する以外は、上述した投影光データ生成部１１、投影光データ補正部１３及び投影光描画部１４と同様の機能を有する。更に、この光投影システムは、映像投影部３０を備える。この映像投影部３０は、映像を投影する以外は、第２光投影部２と同様の機能を有する。
【０１０７】
この光投影システムにおいて、投影光データ１１ａを、映像を表す映像データ２７ａに変更している。影領域設定部１２は、映像投影部３０から映像を投影したときに形成される影領域１０２ｂを設定する。投影光データ補正部１３に対応する映像データ補正部２８は、影領域１０２ｂに投影される映像と、当該影領域１０２ｂの周囲に投影される映像とが繋がるように、影領域１０２ｂに投影される映像を補正する。投影光描画部１４に対応する映像描画部２９は、映像データ補正部２８により補正された映像データの補正処理を行い、映像投影部３０は、影領域１０２ｂに映像を投影する。
【０１０８】
このような光投影システムは、第１光投影部３によって投影される映像に対して、第２光投影部２によって投影される映像が繋がりを持つように、第２光投影部２に供給する映像データに補正を施す必要がある。このとき、光投影システムは、第１光投影部３によって投影されている映像と、第２光投影部２によって影領域１０２ｂに投影する映像の重複部分において映像を重畳させるように映像を補正する手法を採用できる。この手法は、所謂マルチプロジェクション方式によって、複数の光源から投影された部分映像で一枚の映像を構成する技術を採用できる。
【０１０９】
具体的には、第２光投影部２、第１光投影部３を複数のプロジェクタとして構成する。そして、各プロジェクタの設置位置、壁１０２の設置位置、映像を見る所定の視点位置及びプロジェクタの打ち込み角等のパラメータを取得する。これらのパラメータにより、各プロジェクタから映像を投影したときに、所定の視点位置から映像がどのように歪むんで見えるかを演算できる。すなわち、第１光投影部３から光照射領域１０２ａに投影された映像がどのように歪んで見えるかを演算すると共に、第２光投影部２から影領域１０２ｂに投影された映像がどのように歪んで見えるかを演算する。各プロジェクタに供給する映像には、特定の視点から見て映像が歪んで見えないように歪み補正処理を行う。これにより、第２光投影部２、第１光投影部３からそれぞれ映像を投影しても、所定の視点位置から歪み無く映像を見ることができる。なお、この歪み補正処理は、壁１０２のように平面でなく、非平面に映像を投影する場合にも応用できる。
【０１１０】
また、各プロジェクタに供給する映像が隣接する箇所においては、双方の映像を重複させる。この映像の重複箇所においては、輝度が他の映像に対して高輝度にならないように輝度調整を行うことが望ましい。
【０１１１】
このような光投影システムによって映像の照明光３ａ及び投影光２ａを投影したときの具体例を図２９乃至図３１に示す。この例においては、第１光投影部３によって、物体１０１’の前面には照明光を投影し、物体１０１’の周囲には映像を投影している。すると、物体１０１’の背後には、図２９に示すように、映像が投影されない影領域１０２ｂが発生する。これに対し、第２光投影部２は、図３０に示すように、影領域１０２ｂのみに映像を投影する。このとき、影領域設定部１２は、影領域データ１２ａを映像データ補正部２８に供給する。映像データ補正部２８は、映像データ生成部２７によって生成された映像データをトリミングして、映像の輪郭を影領域１０２ｂの形状に補正する。また、映像データ補正部２８は、照明光３ａの映像と連続して繋がるように映像を補正する。そして、映像描画部２９は、補正された映像補正データ２８ａを用いた描画処理を行って、映像投影部３０から映像を投影させる。これにより、光投影システムは、図３１に示すように、影領域１０２ｂに対して投影光２ａを投影して、影領域１０２ｂを消すことができ、壁１０２の全面に映像を投影することができる。
【０１１２】
また、この光投影システムは、第１光投影部３によって投影された照明光３ａによって発生する影領域１０２ｂを消すと共に、任意の影を映像として投影できる。例えば図３２のように、第１光投影部３から照明光３ａを投影することによって影領域１０２ｂが発生しても、図３３に示すように、第２光投影部２から投影光２ａを投影する。これによって、図３４に示すように、当該影領域１０２ｂを消すことができる。
【０１１３】
このとき、第２光投影部２は、影を模した色及び輝度の映像を投影する。これにより、光投影システムは、図３５に示すように、影領域１０２ｂ’を発生させることができる。また、光投影システムは、図３６に示すように、第１光投影部３によって影を模した色及び輝度の映像を投影して、影領域１０２ｂ’’を発生させることができる。
【０１１４】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 光投影制御装置
２ 第２光投影部
２ａ 投影光
２ｂ 照明投影範囲
３ 第１光投影部
３ａ 照明光
４ 同期装置
１１ 投影光データ生成部
１２ 影領域設定部
１３ 投影光データ補正部
１４ 投影光描画部
１５ 投影光設定部
１６ 形状描画部
１７ 影対象領域調整部
１８ 輝度調整部
１９ 駆動部
２０ 撮影部
２１ 撮像画像生成部
２２ 撮像画像格納部
２３ 変換テーブル生成部
２４ 影領域抽出設定部
２５ 影領域抽出部
２６ 画素位置変換部
２７ 映像データ生成部
２８ 映像データ補正部
２９ 映像描画部
３０ 映像投影部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体が含まれる任意の空間に光を投影する光投影装置であって、
前記空間に発生している影の領域を特定する影領域設定手段と、
投影光を特定する投影光データを生成する投影光データ生成手段と、
前記影領域設定手段により設定された影領域に光を投影するように前記投影光データを補正する投影光データ補正手段と、
前記投影光データ補正手段により生成された投影光補正データの描画処理を行う投影光描画手段と、
前記投影光描画手段により描画された投影光描画データを用いて光を投影する光投影手段と
を備えることを特徴とする光投影装置。
【請求項２】
前記投影光データ生成手段は、投影光の照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性を含む要素を設定する投影光設定手段を有することを特徴とする請求項１に記載の光投影装置。
【請求項３】
前記投影光データ生成手段は、前記影領域設定手段が設定した影領域をさらに分割し、
当該分割した影領域ごとに投影する光の特性を指定した投影光データを生成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光投影装置。
【請求項４】
ユーザの操作に従って任意の形状を描画し、形状データを生成する形状描画手段を備え、
前記影領域設定手段は、前記形状描画手段で入力された形状を影領域とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の光投影装置。
【請求項５】
前記形状描画手段は、ユーザの操作に従って描画された連続的な位置データからなる描画軌跡データを生成し、当該描画軌跡データを前記影領域設定手段にリアルタイムに出力し、
前記投影光描画手段は、前記出力された描画軌跡データに基づいて当該軌跡を描画することを特徴とする請求項４に記載の光投影装置。
【請求項６】
前記影領域設定手段により設定された影領域の位置、形状を調整する影対象領域調整手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の光投影装置。
【請求項７】
前記光投影手段から投影された投影光と前記影を発生させている周囲の光とが任意幅で重複するように前記影領域設定手段により設定された影領域を拡大し、当該拡大された投影光の重複領域の境界付近にて輝度が一様になるように前記投影光データにより投影される投影光の輝度を調整する輝度調整手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の光投影装置。
【請求項８】
前記光投影手段を振動させる駆動手段を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の光投影装置。
【請求項９】
前記光投影手段を複数備え、
各光投影手段により前記影領域に投影光を投影することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の光投影装置。
【請求項１０】
前記影領域を含む空間を撮像範囲とする撮影手段と、
前記撮像手段により撮像された撮像画像データを生成する撮像画像生成手段と、
前記撮像画像データを格納する撮像画像格納手段と、
前記光投影手段から投影された投影光の位置と、前記撮像画像データの画素位置とを対応させた変換テーブルを生成する変換テーブル生成手段と、
前記影領域を抽出する条件を設定する影領域抽出設定手段と、
前記撮像画像格納手段により格納された撮像画像データを解析して、前記影領域抽出設定手段で設定された条件に従って影領域を抽出する影領域抽出手段と、
前記影領域抽出手段によって影領域として抽出された撮像画像データの画素位置を、前記変換テーブル生成手段で生成された変換テーブルを用いて、前記光投影手段から投影される投影光の位置に変換する画素位置変換手段とを備え、
前記影領域設定手段は、前記画素位置変換手段により変換された投影光の位置を、影領域として設定することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の光投影装置。
【請求項１１】
前記投影光データは、映像を表す映像データであり、
前記影領域設定手段は、映像を投影したときに形成される影領域を設定し、
前記投影光データ補正手段は、前記影領域に投影される映像と、当該影領域の周囲に投影される映像とが繋がるように、前記影領域に投影される映像を補正し、
前記投影光描画手段は、前記投影光データ補正手段により補正された映像データの補正処理を行い、
前記光投影手段は、前記影領域に映像を投影すること
を特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の光投影装置。
【請求項１】
物体が含まれる任意の空間に光を投影する光投影装置であって、
前記空間に発生している影の領域を特定する影領域設定手段と、
投影光を特定する投影光データを生成する投影光データ生成手段と、
前記影領域設定手段により設定された影領域に光を投影するように前記投影光データを補正する投影光データ補正手段と、
前記投影光データ補正手段により生成された投影光補正データの描画処理を行う投影光描画手段と、
前記投影光描画手段により描画された投影光描画データを用いて光を投影する光投影手段と
を備えることを特徴とする光投影装置。
【請求項２】
前記投影光データ生成手段は、投影光の照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性を含む要素を設定する投影光設定手段を有することを特徴とする請求項１に記載の光投影装置。
【請求項３】
前記投影光データ生成手段は、前記影領域設定手段が設定した影領域をさらに分割し、
当該分割した影領域ごとに投影する光の特性を指定した投影光データを生成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光投影装置。
【請求項４】
ユーザの操作に従って任意の形状を描画し、形状データを生成する形状描画手段を備え、
前記影領域設定手段は、前記形状描画手段で入力された形状を影領域とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の光投影装置。
【請求項５】
前記形状描画手段は、ユーザの操作に従って描画された連続的な位置データからなる描画軌跡データを生成し、当該描画軌跡データを前記影領域設定手段にリアルタイムに出力し、
前記投影光描画手段は、前記出力された描画軌跡データに基づいて当該軌跡を描画することを特徴とする請求項４に記載の光投影装置。
【請求項６】
前記影領域設定手段により設定された影領域の位置、形状を調整する影対象領域調整手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の光投影装置。
【請求項７】
前記光投影手段から投影された投影光と前記影を発生させている周囲の光とが任意幅で重複するように前記影領域設定手段により設定された影領域を拡大し、当該拡大された投影光の重複領域の境界付近にて輝度が一様になるように前記投影光データにより投影される投影光の輝度を調整する輝度調整手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の光投影装置。
【請求項８】
前記光投影手段を振動させる駆動手段を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の光投影装置。
【請求項９】
前記光投影手段を複数備え、
各光投影手段により前記影領域に投影光を投影することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の光投影装置。
【請求項１０】
前記影領域を含む空間を撮像範囲とする撮影手段と、
前記撮像手段により撮像された撮像画像データを生成する撮像画像生成手段と、
前記撮像画像データを格納する撮像画像格納手段と、
前記光投影手段から投影された投影光の位置と、前記撮像画像データの画素位置とを対応させた変換テーブルを生成する変換テーブル生成手段と、
前記影領域を抽出する条件を設定する影領域抽出設定手段と、
前記撮像画像格納手段により格納された撮像画像データを解析して、前記影領域抽出設定手段で設定された条件に従って影領域を抽出する影領域抽出手段と、
前記影領域抽出手段によって影領域として抽出された撮像画像データの画素位置を、前記変換テーブル生成手段で生成された変換テーブルを用いて、前記光投影手段から投影される投影光の位置に変換する画素位置変換手段とを備え、
前記影領域設定手段は、前記画素位置変換手段により変換された投影光の位置を、影領域として設定することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の光投影装置。
【請求項１１】
前記投影光データは、映像を表す映像データであり、
前記影領域設定手段は、映像を投影したときに形成される影領域を設定し、
前記投影光データ補正手段は、前記影領域に投影される映像と、当該影領域の周囲に投影される映像とが繋がるように、前記影領域に投影される映像を補正し、
前記投影光描画手段は、前記投影光データ補正手段により補正された映像データの補正処理を行い、
前記光投影手段は、前記影領域に映像を投影すること
を特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の光投影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【公開番号】特開２０１１−２３８３７０（Ｐ２０１１−２３８３７０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０６４７８（Ｐ２０１０−１０６４７８）
【出願日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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