光投影装置
【課題】物体に対してのみ光を照射できる光投影装置を提供する。
【解決手段】物体１１及び当該物体１１の背面が投影可能範囲とされた光投影部１と、投影光Ｌ１によって物体１１の背面に発生する影を検出する影領域検出部２と、光投影部１の投影領域と影領域１３とが物体１１の背面上で一致するように影領域１３を補正し、補正された影領域１３を光投影範囲とし、当該影領域１３以外の領域を非光投影範囲に設定し、設定された光投影範囲に投影する投影光Ｌ１を設定する制御部３を備え、光投影部１は、設定された光投影範囲に、設定された投影光を投影することにより、物体１１が存在する範囲に投影光Ｌ１を投影する。
【解決手段】物体１１及び当該物体１１の背面が投影可能範囲とされた光投影部１と、投影光Ｌ１によって物体１１の背面に発生する影を検出する影領域検出部２と、光投影部１の投影領域と影領域１３とが物体１１の背面上で一致するように影領域１３を補正し、補正された影領域１３を光投影範囲とし、当該影領域１３以外の領域を非光投影範囲に設定し、設定された光投影範囲に投影する投影光Ｌ１を設定する制御部３を備え、光投影部１は、設定された光投影範囲に、設定された投影光を投影することにより、物体１１が存在する範囲に投影光Ｌ１を投影する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体に光を投影する光投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばショーウィンドウなどにおいて、商品を装備したマネキンに照明光を照射したい場合がある。従来の技術では、スポットライトなどによってマネキンに照射することや、マネキンの形状や照明器具との位置関係を計測してマネキンのみがライトアップされるように照射光の形状を制御することなどが行われていた。
【０００３】
また、従来においては、特許文献１，２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】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２５４３２号公報
【特許文献２】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】
【０００５】
しかしながら、前記従来の技術のうち、スポットライトのような光では円形の光を照射する。このため、物体のみを照射することができず、物体の背景部分に漏れ光が発生してしまうため、物体の一部のみを照射していた。一方、物体の移動や変形が生じた場合については、事前に決められた移動及び変形に対しては光を追従させることが可能であるが、照明自体の位置や向きを変更する必要がある。
【０００６】
また、物体の形状や照明との位置関係を計測することで物体のみを照射する技術においても、事前に決められた移動及び変形に光を追従させることが可能であるが、自由に物体を移動及び変形する場合には光を追従させることができない。
【０００７】
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、物体に対してのみ光を照射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】
【０００８】
上記の課題を解決する第１の発明に係る光投影装置は、任意の空間内に配置された物体に光を投影する光投影装置であって、物体及び当該物体の背面が投影可能範囲とされ、光を投影する光投影手段と、前記光投影手段から投影された投影光によって物体の背面に発生する影の領域を検出する影領域検出手段と、前記光投影手段の投影領域と前記影領域検出手段により検出された影領域とが物体の背面上で一致するように前記影領域検出手段で検出された影領域を補正する影領域補正手段と、前記影領域補正手段により補正された影領域を光投影範囲とし、当該影領域以外の領域を非光投影範囲に設定する投影範囲設定手段と、前記投影範囲設定手段により設定された光投影範囲に投影する投影光を設定する投影光設定手段を備え、前記光投影手段は、前記投影範囲設定手段により設定された光投影範囲に、前記投影光設定手段により設定された投影光を投影することにより、前記物体が存在する範囲に投影光を投影することを特徴とする。
【０００９】
第１の発明に係る光投影装置であって、第２の発明は、前記投影光設定手段は、前記光投影手段により投影される投影光の照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性の何れかを含む要素を特定することを特徴とする。
【００１０】
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、前記影領域補正手段により補正された影領域を第１投影範囲とし、当該影領域以外の領域を第２投影範囲とし、前記投影光設定手段が、前記第１投影範囲と前記第２投影範囲に投影する光を個別に設定し、前記光投影手段の投影可能領域において、物体が存在する第１投影範囲と、物体が存在しない第２投影範囲とに分割し、前記光投影手段が、当該第１投影範囲と第２投影範囲とに異なる光を投影することを特徴とする。
【００１１】
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、前記影領域検出手段による影検出動作、前記影領域補正手段による影領域の補正動作、及び、前記投影範囲設定手段による投影範囲の設定動作を、任意の時間間隔で行うことを特徴とする。
【００１２】
第１乃至第４の何れかの発明に係る光投影装置であって、第５の発明は、前記影領域検出手段が、前記光投影手段の投影可能範囲を含む領域に不可視光を照射する不可視光投影手段を備え、前記不可視光投影手段により投影された不可視光により形成されている影領域を検出することを特徴とする。
【００１３】
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、前記光投影手段が２以上の位置から投影光を投影するよう構成され、前記投影範囲設定手段が、各光投影位置ごとに投影範囲を設定することを特徴とする。
【００１４】
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７の発明は、前記影領域検出手段が２以上の位置から影領域を検出するよう構成され、前記影領域補正手段が、各影領域検出位置ごとに補正した影領域を算出し、前記投影範囲設定手段が、前記影領域補正手段により補正された各影領域を統合して前記光投影手段の投影範囲を設定することを特徴とする。
【００１５】
第１乃至第７の発明に係る光投影装置であって、第８の発明は、前記影領域検出手段は、前記物体の背面に埋め込まれた光センサからなることを特徴とする。
【００１６】
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、前記光投影手段により照明光としての投影光を投影するための照明データを生成する照明データ生成部による照明データの生成タイミング、及び、前記光投影手段による照明光の照射タイミングが調整可能であることを特徴とする。
【００１７】
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、前記光投影手段は映像を投影し、前記投影光設定手段は、前記光投影手段から投影する光として映像を設定することを特徴とする
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、物体の影領域を検出し、光投影手段の投影領域と影領域とが背面上で一致するように補正して、当該補正した影領域を光投影範囲とするので、物体が存在する範囲に投影光を投影することができる。したがって、本発明によれば、物体に対してのみ投影光を照射できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態として示す光投影装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態として示す光投影装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態として示す光投影装置において、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は正面図を示す。
【図４】本発明の第１実施形態として示す光投影装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態として示す光投影装置の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態として示す光投影装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態として示す光投影装置の他の構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の第３実施形態として示す光投影装置の構成を示す斜視図である。
【図９】本発明の第３実施形態として示す光投影装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４実施形態として示す光投影装置の構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第４実施形態として示す光投影装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第５実施形態として示す光投影装置の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
［第１実施形態］
本発明の実施形態として示す光投影装置は、例えば図１に示すように構成される。この光投影装置は、任意の空間内に配置された被照射物体１１に投影光Ｌ１を投影するものである。
【００２２】
被照射物体１１は、例えばショールームにおける商品やマネキン等が想定される。また、被照射物体１１は、変形又は移動可能なものであっても良い。被照射物体１１は、背景領域としての床面１２ａ上に置かれる。また、被照射物体１１の背後には、背面１２ｂが設けられる。
【００２３】
光投影装置は、光投影部１と、影領域検出部２と、制御部３とを含む。
【００２４】
光投影部１は、被照射物体１１及び当該被照射物体１１の背面領域としての床面１２ａ及び背面１２ｂが投影可能範囲とされる。光投影部１は、制御部３の制御に従って、被照射物体１１に対して投影光Ｌ１を投影する。光投影部１は、例えば、照明光や映像光を投影するプロジェクタなどで実現可能である。
【００２５】
影領域検出部２は、光投影部１から投影された投影光Ｌ１によって被照射物体１１の床面１２ａ及び背面１２ｂに発生する影領域１３を検出する。この影領域１３は、光投影部１と被照射物体１１との位置関係、被照射物体１１の形状によって決定される。本実施形態では、光投影部１からの投影光Ｌ１によって、床面１２ａ及び背面１２ｂに影領域１３が発生している様子を示している。この影領域検出部２は、被照射物体１１の影領域１３を含む床面１２ａ及び背面１２ｂを撮像範囲２ａとし、画像データを取得するカメラなどにより実現可能である。
【００２６】
制御部３は、光投影部１及び影領域検出部２の動作を制御する。この制御部３は、例えばパーソナルコンピュータ等からなり、光投影部１及び影領域検出部２を制御するプログラムをＣＰＵが実行することにより、光投影部１及び影領域検出部２に制御信号等を出力する。
【００２７】
制御部３は、その機能的な構成として、図２に示すように影領域補正手段３１、投影範囲設定手段３２、投影光設定手段３３を有する。
【００２８】
影領域補正手段３１は、影領域検出部２により検出された影領域１３を取得する。影領域１３は、例えば影領域検出部２によって画像データによって検出される。影領域補正手段３１は、画像データのうち、被照射物体１１の影に相当する暗い画素を影領域１３として認識する。
【００２９】
影領域補正手段３１は、光投影部１の投影領域と影領域検出部２により検出された影領域１３とが床面１２ａ及び背面１２ｂ上で一致するように影領域検出部２で検出された影領域１３を補正する。このとき、影領域補正手段３１は、光投影部１によって被照射物体１１を含む広い範囲に投影光Ｌ１が照射された時における影領域検出部２によって検出された影領域１３を取得する。そして、影領域補正手段３１は、取得した影領域１３の位置や形状から、その影領域１３の位置を投影する投影光Ｌ１を特定する。
【００３０】
影領域補正手段３１による影領域１３の検出方法としては、影領域検出部２としてカメラを用いて床面１２ａ及び背面１２ｂを撮影し、撮影画像の輝度変化や色彩変化から影領域１３を抽出する。そして、影領域補正手段３１は、影領域１３と対応する光投影部１による投影光Ｌ１の特定方法としては、特定の床面１２ａ及び背面１２ｂに対する光投影部１の光軸と影領域検出部２の光軸を合わせるように投影変換する。これにより、影領域補正手段３１は、床面１２ａ及び背面１２ｂ上における光投影部１の投影箇所と影領域１３の検出箇所とを一致させる。すなわち、光投影部１の投影画像と影領域検出部２の撮影画像を同一の平面状で一致するように補正する画像処理を行う。
【００３１】
具体的には、図３（ａ）に斜視図、図３（ｂ）に上面図、図３（ｃ）に正面図を示して説明する。光投影部１によって投影光Ｌ１が投影可能な投影範囲は、１２ａ−１、１２ｂ−１、１２ｂ−６である。一方、影領域検出部２による影領域１３の検出可能範囲は、１２ａ−１と１２ｂ−１に加え、１２ａ−２、１２ａ−３、１２ｂ−２、１２ｂ−４である。したがって、図３（ｂ）、（ｃ）に示した太枠内の１２ａ−１と１２ｂ−１が、光投影部１によって投影光Ｌ１が投影可能な投影範囲と、影領域検出部２による影領域１３の検出可能範囲とが重複する範囲となる。このような重複範囲では、投影光Ｌ１と影領域１３との対応関係が明確である。すなわち、影領域１３の画素が分かれば、投影光Ｌ１のどの部分の光か分かる。したがって、この重複範囲は、投影光Ｌ１の届く範囲と影領域１３の検出可能範囲の小さい方であり、それは大きい方の一部となる。
【００３２】
影領域補正手段３１は、影領域検出部２により取得した画像の各画素と、光投影部１の投影光Ｌ１との対応関係を事前に計算して、対応マップを作成して蓄積しておく。影領域補正手段３１は、実際に影領域検出部２により影領域１３を撮像した画像を取得した場合に、当該対応マップを参照し、影領域１３に対応する投影光Ｌ１の光の特定を行う。
【００３３】
投影範囲設定手段３２は、影領域補正手段３１により補正された影の補正領域を光投影範囲とし、それ以外の領域を非光投影範囲に設定する。
【００３４】
また、投影範囲設定手段３２は、影領域１３に対応する領域を第１投影範囲、それ以外を第２投影範囲としても良い。投影範囲設定手段３２は、第１投影範囲、第２投影範囲にそれぞれ個別に投影光Ｌ１を設定できる。これにより、被照射物体１１が存在する領域と、それ以外の領域に異なる投影光Ｌ１を投影することができる。
【００３５】
投影光設定手段３３は、投影範囲設定手段３２により設定された光投影範囲に投影する光を設定する。具体的には、投影光設定手段３３は、投影範囲設定手段３２で設定した投影範囲、もしくは、第１投影範囲、第２投影範囲に投影する光の設定を行う。例えば、それぞれ個別に投影する照明光、映像光の設定を行う。また、投影光設定手段３３は、投影範囲の設定以外に、投影光Ｌ１の照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性を含む要素を特定できる機能を有しても良い。これにより、光投影装置は、投影光Ｌ１を照明用途のパラメータで設定することができる。
【００３６】
また、投影範囲設定手段３２は、第１投影範囲に黒い光を設定しても良い。これにより、被照射物体１１に光を投影しないことも可能となる。
【００３７】
このような光投影装置は、例えば図４に示すように動作する。
【００３８】
光投影装置は、先ずステップＳ１において、光投影部１によって、被照射物体１１，床面１２ａ及び背面１２ｂを含む投影可能範囲全体に投影光Ｌ１を投影する。
【００３９】
次のステップＳ２において、影領域検出部２は、光投影部１によって投影光Ｌ１が投影されている状態で、床面１２ａ及び背面１２ｂ上に生じた影領域１３を検出する。
【００４０】
次のステップＳ３において、影領域補正手段３１は、影領域検出部２により検出された画像データを参照して、影領域１３に相当する画像領域が存在するか否かを判定する。これにより、影領域補正手段３１は、影領域１３を検出したか否かを判定する。影領域１３を検出した場合にはステップＳ４に処理を進め、影領域１３を検出していない場合にはステップＳ１に処理を戻す。ステップＳ１に処理を戻した場合、光投影部１から投影光Ｌ１を投影し、影領域補正手段３１によって影が抽出されるまでステップＳ１乃至ステップＳ３を繰り返す。
【００４１】
ステップＳ４において、影領域補正手段３１は、検出した影領域１３に対応する光投影部１の投影光Ｌ１を特定する。このとき、上述したように、床面１２ａ及び背面１２ｂにおける光投影部１の光軸と影領域検出部２の光軸を合わせるように投影変換し、その床面１２ａ及び背面１２ｂ上における投影箇所と影領域１３の検出箇所とを一致させる。具体的には、影領域補正手段３１は、上記のように投影変換演算を行うか、又は、事前に用意された対応マップを使用して投影変換を行うことにより、影領域１３に対する投影光Ｌ１の特定を行う。
【００４２】
ステップＳ５において、投影範囲設定手段３２は、被照射物体１１のみに投影光Ｌ１を照射する場合には、影領域補正手段３１により補正された影領域１３の補正領域を光投影範囲とし、それ以外の領域を非光投影範囲に設定する。又は、投影範囲設定手段３２は、被照射物体１１と床面１２ａ及び背面１２ｂに異なる投影光Ｌ１を投影する場合には、影領域１３に対応する領域を第１投影範囲、それ以外を第２投影範囲とする。
【００４３】
ステップＳ６において、投影光設定手段３３は、投影範囲設定手段３２により設定された光投影範囲に投影する投影光Ｌ１を設定する。例えば、投影光設定手段３３は、照明光を投影することを設定する。又は、投影光設定手段３３は、第１投影範囲及び第２投影範囲が設定された場合には、それぞれ個別に投影される照明光や映像光を設定する。
【００４４】
例えば、投影光Ｌ１が照明光の場合、照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性の何れか含む要素を設定する。また、投影光設定手段３３は、第１投影範囲に黒い光を設定し、第２投影範囲に照明光や映像を設定することで、被照射物体１１に光を投影しないことも可能となる。また、投影光Ｌ１が映像光の場合、投影光設定手段３３は投影光Ｌ１として投影する映像を設定する。
【００４５】
以上説明したように、第１実施形態として示した光投影装置によれば、被照射物体１１の影領域１３を検出し、光投影部１の投影領域と影領域１３とが床面１２ａ及び背面１２ｂ上で一致するように補正して、当該補正した影領域１３を光投影範囲とする。これにより、光投影部１は、設定された光投影範囲に投影光Ｌ１を投影することにより、被照射物体１１が存在する範囲に投影光Ｌ１を投影することができる。したがって、この光投影装置によれば、被照射物体１１に対してのみ投影光Ｌ１を照射できる。
【００４６】
また、この光投影装置は、事前に被照射物体１１の形状を計測等する必要がなく、被照射物体１１に対して過不足のない投影光Ｌ１を照射できる。
【００４７】
更に、この光投影装置によれば、投影光Ｌ１の照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性の何れかを含む要素を特定することができるので、被照射物体１１に投影する投影光Ｌ１を調整できる。
【００４８】
更に、この光投影装置によれば、被照射物体１１に照射する範囲としての影領域１３を第１投影範囲とし、それ以外の床面１２ａ及び背面１２ｂといった領域を第２投影範囲とする。これにより、この光投影装置によれば、第１投影範囲と第２投影範囲に投影する投影光Ｌ１を個別に設定し、それぞれに異なる投影光Ｌ１を投影することができる。
【００４９】
このような光投影装置において、光投影部１から投影光Ｌ１を投影する場合に、光投影部１は、照明光としての投影光Ｌ１を投影しても良い。この場合、光投影装置は、制御部３の制御によって、光投影部１により照明光としての投影光Ｌ１を投影するための照明データを生成する照明データ生成部による照明データの生成タイミングを調整可能であることが望ましい。また、制御部３は、光投影部１による照明光の照射タイミングが調整可能とすることが望ましい。
【００５０】
ここで、投影光Ｌ１としての照明光の照射タイミングのみ自由に制御することにより、照明データの生成は常に行われていても、照明光の照射タイミングに合わせて生成タイミングが制御されていても、眼に見える効果としては同じである。これに対し、照明データの生成タイミングを制御することにより、照明データの生成処理を停止させることもでき、制御部３の処理負荷を軽減することができる。これにより、制御部３は、影領域補正処理や、投影範囲設定処理、投影光設定処理に処理負荷を与えることができる。また、制御部３による照明データの生成処理を停止させることにより、制御部３の消費電力を抑制できる。
【００５１】
［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態に係る光投影装置について説明する。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。
【００５２】
第２実施形態としての光投影装置は、被照射物体１１が変形又は移動した場合であっても、被照射物体１１に投影光Ｌ１を投影できるものである。
【００５３】
この光投影装置は、影領域検出部２による影検出動作、影領域補正手段３１による影領域の補正動作、及び、投影範囲設定手段３２による投影範囲設定動作を、任意の時間間隔で行う。これにより、被照射物体１１の位置や形状が変化しても、自動で投影光Ｌ１の投影範囲を更新し、被照射物体１１とそれ以外の床面１２ａ及び背面１２ｂに別々の投影光Ｌ１を投影する動作を維持できる。
【００５４】
具体的には、被照射物体１１が変形又は移動したときに、影領域検出部２で影領域１３の変形又は移動を検出し、当該変形又は移動を影領域補正手段３１が認識した場合に、再度、光投影部１により、当該光投影部１の投影可能範囲に投影光Ｌ１を照射する。これにより、影領域検出部２は、被照射物体１１の変形又は移動した結果としての影領域１３を検出でき、当該影領域１３に対応して投影光Ｌ１を被照射物体１１に投影できる。
【００５５】
ここで、影領域１３の変形又は移動を検出するための光投影部１による投影光Ｌ１の照射は、一定間隔で極めて短時間のみ投影可能範囲の全体を照射することが望ましい。この動作は、上述した光投影装置に対して簡単に実装でき、また、影領域１３を確実且つ正確に検出する上で有効である。しかし、輝度のチラツキが発生する可能性がある。
【００５６】
この輝度のチラツキの問題に鑑みると、影領域１３の変形又は移動のみを検出することが望ましい。この場合、影領域補正手段３１は、時間的に前後する影領域１３の形状の差分を検出して、影領域１３の変形又は移動を検出する。この光投影装置は、影領域１３の変形又は移動のみを影領域検出部２により検出して、影領域補正手段３１にて影領域１３を補正し、投影範囲設定手段３２により投影光Ｌ１の投影範囲を設定する。これによっても、影領域検出部２は、被照射物体１１の変形又は移動した結果としての影領域１３を検出でき、当該影領域１３に対応して投影光Ｌ１を被照射物体１１に投影できる。
【００５７】
この光投影装置によれば、光投影部１が移動又は変形しても、自動で光投影部１の投影範囲を更新し、被照射物体１１とそれ以外の領域に別々の投影を行う効果を維持することができる。
【００５８】
また、被照射物体１１が変形又は移動する場合にでも被照射物体１１に投影光Ｌ１を投影できる他の構成例としては、図５に示すように、不可視光投影手段４１を用いても良い。不可視光投影手段４１は、被照射物体１１等を見る者が見えない不可視光を投影する。不可視光投影手段４１は、光投影部１に相当する可視光投影手段１’と同じ投影範囲となるよう配置されている。例えば、可視光投影手段１’の投影軸と同じ投影軸となるよう配置されている。不可視光投影手段４１は、例えば赤外線光源が使用可能である。この場合、影領域検出部２は、赤外線カメラを使用する必要がある。
【００５９】
このような光投影装置は、図６に示すように、不可視光投影手段４１が影領域補正手段３１と接続されている。光投影装置は、影領域１３を検出するときに、影領域補正手段３１によって不可視光投影手段４１が駆動される。これにより、光投影装置は、不可視光投影手段４１により不可視光が投影され、当該不可視光によって発生した影領域１３を影領域検出部２が検出可能となっている。これにより、影領域補正手段３１は、影領域１３が検出されたことによって、画像データ内の影領域１３を認識できる。
【００６０】
また、不可視光投影手段を設ける他の構成例としては、図７に示すように、図６の不可視光投影手段４１の位置を４１’とし、当該不可視光投影手段４１’から投影された不可視光を反射する不可視光反射手段４２を設けても良い。不可視光反射手段４２は、例えば光投影部１からの投影光Ｌ１（可視光）は透過し、不可視光投影手段４１’からの不可視光は反射するミラーを使用することができる。
【００６１】
この光投影装置は、可視光投影手段１’から投影された可視光を、不可視光投影手段４１’によって遮らない。したがって、可視光投影手段１’によって全ての投影可能範囲に可視光を投影し、不可視光投影手段４１’によって不可視光反射手段４２を介して、可視光投影手段１’の投影可能範囲に不可視光を投影できる。
【００６２】
以上のように、この光投影装置によれば、被照射物体１１が変形又は移動した場合であっても、当該変形又は移動による影領域１３の変化を検出して、投影光Ｌ１の投影範囲を更新することができる。したがって、この光投影装置によれば、被照射物体１１の変形又は移動に追従できる。
【００６３】
［第３実施形態］
つぎに、第３実施形態に係る光投影装置について説明する。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３実施形態としての光投影装置は、図８及び図９に示すように、２以上の光投影部１ａ、１ｂを備えている。これにより、光投影装置は、２以上の位置から投影光を投影するよう構成されている。また、光投影装置は、投影範囲設定手段３２が、各光投影部１ａ、１ｂに対応した複数の投影範囲を設定する。なお、この実施形態では２台の光投影部１ａ、１ｂであるが、２台より多くても良い。
【００６５】
この光投影装置は、例えば、光投影部１ａ、１ｂの投影範囲によって、全体の投影範囲を広くすることができる。これにより、投影範囲が狭い光投影部１を使用した場合や、必要とされる投影範囲が広い場合であっても、１台の光投影部１では投影できない範囲に投影光Ｌ１を投影できる。
【００６６】
この光投影装置は、例えば、被照射物体１１を異なる角度から投影するよう光投影部１ａ、１ｂを配置する。これにより、光投影装置は、光投影部１ａ、１ｂによって多方向から投影光Ｌ１を被照射物体１１や床面１２ａ及び背面１２ｂに対して投影できる。
【００６７】
また、光投影装置は、光投影部１ａ、１ｂの投影範囲が重複するよう光投影部１ａ、１ｂを配置しても良い。これにより、光投影部１ａ、１ｂによって投影された投影光Ｌ１のうち重複している範囲における投影光Ｌ１の輝度を向上させることができる。
【００６８】
［第４実施形態］
つぎに、第４実施形態に係る光投影装置について説明する。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。
【００６９】
第４実施形態としての光投影装置は、図１０及び図１１に示すように、２以上の影領域検出部２ａ，２ｂを備えている。これにより、光投影装置は、２以上の位置から影領域１３を検出するよう構成されている。
【００７０】
この光投影装置は、影領域補正手段３１が、各影領域検出部２ａ，２ｂに対応した影領域１３の補正領域を算出して、投影範囲設定手段３２によって投影範囲を設定する。この光投影装置は、投影範囲設定手段３２が、各影領域１３の補正領域を統合して、光投影部１の投影範囲を設定する。なお、この実施形態では２台の光投影部１ａ、１ｂであるが、２台より多くても良い。
【００７１】
この光投影装置は、影領域１３を検出する位置を２以上としているので、影領域補正手段３１が各影領域検出位置に対応した影領域１３の補正領域を算出する。また、投影範囲設定手段３２は、各補正された影領域１３を統合して、光投影部１の投影範囲を設定する。
【００７２】
このような光投影装置によれば、２以上の位置から影領域１３を検出するので、影領域１３の検出範囲が拡張できる。また、この光投影装置によれば、被照射物体１１の床面１２ａ及び背面１２ｂの影領域１３を多方向から検出できるので、影領域検出部２ａ，２ｂからみた影領域１３の死角を抑制でき、影領域１３の検出精度の向上が可能となる。これは、被照射物体１１と影領域検出部２ａ，２ｂとの位置関係によっては、影領域検出部２ａ，２ｂが被照射物体１１の床面１２ａ及び背面１２ｂを観察できない部分（死角）が存在してしまう。これに対し、２以上の位置から影領域１３を検出することで、多方面から床面１２ａ及び背面１２ｂの影領域１３を計測することができ、死角をなくすことができることによる。
【００７３】
なお、上述したように、２以上の位置から投影光Ｌ１を投影する光投影装置と組み合わせても良いのは勿論である。
【００７４】
［第５実施形態］
つぎに、第５実施形態に係る光投影装置について説明する。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。
【００７５】
第５実施形態としての光投影装置は、図１２に示すように、影領域検出部２を、被照射物体１１の床面１２ａ及び背面１２ｂに埋め込まれた光センサ５０としている。すなわち、上述した実施形態においては、影領域検出部２をカメラ等として説明したが、これに代えて、多数の光センサ５０を備えている。
【００７６】
各光センサ５０は、自身が検出した光強度信号を影領域補正手段３１に供給する。影領域補正手段３１は、各光センサ５０の光強度信号及び位置情報から、床面１２ａ及び背面１２ｂのうちの影領域１３を特定する。このとき、影領域補正手段３１は、光強度信号の変化である床面１２ａ及び背面１２ｂの輝度変化を検出しても良く、色彩変化を検出しても良い。これにより、影領域補正手段３１は、被照射物体１１が変形又は移動しても、影領域１３を追従して検出できる。
【００７７】
影領域補正手段３１は、光投影部１の投影領域と影領域１３とが床面１２ａ及び背面１２ｂ上で一致するように影領域１３を補正する。ここで、影領域補正手段３１は、各光センサ５０と光投影部１の投影範囲との対応マップを事前に作成しておき、対応マップを参照して、影領域１３に対応する光投影部１からの投影光Ｌ１を決定しても良い。投影範囲設定手段３２は、影領域補正手段３１によって補正された影領域１３を光投影部１の投影範囲として設定する。
【００７８】
以上のように、この光投影装置によれば、画像データではなく光センサ５０の検出結果によって影領域１３を特定するので、影領域１３の検出精度を向上させることができる。その結果、光投影装置は、被照射物体１１に対して精度の高い光投影部１の投影範囲を設定できる。また、この光投影装置によれば、影領域検出部２としてのカメラを複数台使用しなくても、死角無く影領域１３を検出できる。
【００７９】
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】
【００８０】
１ 光投影部、可視光投影手段
２ 影領域検出部
３ 制御部
１１ 被照射物体
１２ａ 床面
１２ｂ 背面
１３ 影領域
３１ 影領域補正手段
３２ 投影範囲設定手段
３３ 投影光設定手段
４１ 不可視光投影手段
４２ 不可視光反射手段
５０ 光センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体に光を投影する光投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばショーウィンドウなどにおいて、商品を装備したマネキンに照明光を照射したい場合がある。従来の技術では、スポットライトなどによってマネキンに照射することや、マネキンの形状や照明器具との位置関係を計測してマネキンのみがライトアップされるように照射光の形状を制御することなどが行われていた。
【０００３】
また、従来においては、特許文献１，２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】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２５４３２号公報
【特許文献２】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】
【０００５】
しかしながら、前記従来の技術のうち、スポットライトのような光では円形の光を照射する。このため、物体のみを照射することができず、物体の背景部分に漏れ光が発生してしまうため、物体の一部のみを照射していた。一方、物体の移動や変形が生じた場合については、事前に決められた移動及び変形に対しては光を追従させることが可能であるが、照明自体の位置や向きを変更する必要がある。
【０００６】
また、物体の形状や照明との位置関係を計測することで物体のみを照射する技術においても、事前に決められた移動及び変形に光を追従させることが可能であるが、自由に物体を移動及び変形する場合には光を追従させることができない。
【０００７】
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、物体に対してのみ光を照射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】
【０００８】
上記の課題を解決する第１の発明に係る光投影装置は、任意の空間内に配置された物体に光を投影する光投影装置であって、物体及び当該物体の背面が投影可能範囲とされ、光を投影する光投影手段と、前記光投影手段から投影された投影光によって物体の背面に発生する影の領域を検出する影領域検出手段と、前記光投影手段の投影領域と前記影領域検出手段により検出された影領域とが物体の背面上で一致するように前記影領域検出手段で検出された影領域を補正する影領域補正手段と、前記影領域補正手段により補正された影領域を光投影範囲とし、当該影領域以外の領域を非光投影範囲に設定する投影範囲設定手段と、前記投影範囲設定手段により設定された光投影範囲に投影する投影光を設定する投影光設定手段を備え、前記光投影手段は、前記投影範囲設定手段により設定された光投影範囲に、前記投影光設定手段により設定された投影光を投影することにより、前記物体が存在する範囲に投影光を投影することを特徴とする。
【０００９】
第１の発明に係る光投影装置であって、第２の発明は、前記投影光設定手段は、前記光投影手段により投影される投影光の照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性の何れかを含む要素を特定することを特徴とする。
【００１０】
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、前記影領域補正手段により補正された影領域を第１投影範囲とし、当該影領域以外の領域を第２投影範囲とし、前記投影光設定手段が、前記第１投影範囲と前記第２投影範囲に投影する光を個別に設定し、前記光投影手段の投影可能領域において、物体が存在する第１投影範囲と、物体が存在しない第２投影範囲とに分割し、前記光投影手段が、当該第１投影範囲と第２投影範囲とに異なる光を投影することを特徴とする。
【００１１】
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、前記影領域検出手段による影検出動作、前記影領域補正手段による影領域の補正動作、及び、前記投影範囲設定手段による投影範囲の設定動作を、任意の時間間隔で行うことを特徴とする。
【００１２】
第１乃至第４の何れかの発明に係る光投影装置であって、第５の発明は、前記影領域検出手段が、前記光投影手段の投影可能範囲を含む領域に不可視光を照射する不可視光投影手段を備え、前記不可視光投影手段により投影された不可視光により形成されている影領域を検出することを特徴とする。
【００１３】
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、前記光投影手段が２以上の位置から投影光を投影するよう構成され、前記投影範囲設定手段が、各光投影位置ごとに投影範囲を設定することを特徴とする。
【００１４】
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７の発明は、前記影領域検出手段が２以上の位置から影領域を検出するよう構成され、前記影領域補正手段が、各影領域検出位置ごとに補正した影領域を算出し、前記投影範囲設定手段が、前記影領域補正手段により補正された各影領域を統合して前記光投影手段の投影範囲を設定することを特徴とする。
【００１５】
第１乃至第７の発明に係る光投影装置であって、第８の発明は、前記影領域検出手段は、前記物体の背面に埋め込まれた光センサからなることを特徴とする。
【００１６】
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、前記光投影手段により照明光としての投影光を投影するための照明データを生成する照明データ生成部による照明データの生成タイミング、及び、前記光投影手段による照明光の照射タイミングが調整可能であることを特徴とする。
【００１７】
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、前記光投影手段は映像を投影し、前記投影光設定手段は、前記光投影手段から投影する光として映像を設定することを特徴とする
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、物体の影領域を検出し、光投影手段の投影領域と影領域とが背面上で一致するように補正して、当該補正した影領域を光投影範囲とするので、物体が存在する範囲に投影光を投影することができる。したがって、本発明によれば、物体に対してのみ投影光を照射できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態として示す光投影装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態として示す光投影装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態として示す光投影装置において、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は正面図を示す。
【図４】本発明の第１実施形態として示す光投影装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態として示す光投影装置の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態として示す光投影装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態として示す光投影装置の他の構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の第３実施形態として示す光投影装置の構成を示す斜視図である。
【図９】本発明の第３実施形態として示す光投影装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４実施形態として示す光投影装置の構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第４実施形態として示す光投影装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第５実施形態として示す光投影装置の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
［第１実施形態］
本発明の実施形態として示す光投影装置は、例えば図１に示すように構成される。この光投影装置は、任意の空間内に配置された被照射物体１１に投影光Ｌ１を投影するものである。
【００２２】
被照射物体１１は、例えばショールームにおける商品やマネキン等が想定される。また、被照射物体１１は、変形又は移動可能なものであっても良い。被照射物体１１は、背景領域としての床面１２ａ上に置かれる。また、被照射物体１１の背後には、背面１２ｂが設けられる。
【００２３】
光投影装置は、光投影部１と、影領域検出部２と、制御部３とを含む。
【００２４】
光投影部１は、被照射物体１１及び当該被照射物体１１の背面領域としての床面１２ａ及び背面１２ｂが投影可能範囲とされる。光投影部１は、制御部３の制御に従って、被照射物体１１に対して投影光Ｌ１を投影する。光投影部１は、例えば、照明光や映像光を投影するプロジェクタなどで実現可能である。
【００２５】
影領域検出部２は、光投影部１から投影された投影光Ｌ１によって被照射物体１１の床面１２ａ及び背面１２ｂに発生する影領域１３を検出する。この影領域１３は、光投影部１と被照射物体１１との位置関係、被照射物体１１の形状によって決定される。本実施形態では、光投影部１からの投影光Ｌ１によって、床面１２ａ及び背面１２ｂに影領域１３が発生している様子を示している。この影領域検出部２は、被照射物体１１の影領域１３を含む床面１２ａ及び背面１２ｂを撮像範囲２ａとし、画像データを取得するカメラなどにより実現可能である。
【００２６】
制御部３は、光投影部１及び影領域検出部２の動作を制御する。この制御部３は、例えばパーソナルコンピュータ等からなり、光投影部１及び影領域検出部２を制御するプログラムをＣＰＵが実行することにより、光投影部１及び影領域検出部２に制御信号等を出力する。
【００２７】
制御部３は、その機能的な構成として、図２に示すように影領域補正手段３１、投影範囲設定手段３２、投影光設定手段３３を有する。
【００２８】
影領域補正手段３１は、影領域検出部２により検出された影領域１３を取得する。影領域１３は、例えば影領域検出部２によって画像データによって検出される。影領域補正手段３１は、画像データのうち、被照射物体１１の影に相当する暗い画素を影領域１３として認識する。
【００２９】
影領域補正手段３１は、光投影部１の投影領域と影領域検出部２により検出された影領域１３とが床面１２ａ及び背面１２ｂ上で一致するように影領域検出部２で検出された影領域１３を補正する。このとき、影領域補正手段３１は、光投影部１によって被照射物体１１を含む広い範囲に投影光Ｌ１が照射された時における影領域検出部２によって検出された影領域１３を取得する。そして、影領域補正手段３１は、取得した影領域１３の位置や形状から、その影領域１３の位置を投影する投影光Ｌ１を特定する。
【００３０】
影領域補正手段３１による影領域１３の検出方法としては、影領域検出部２としてカメラを用いて床面１２ａ及び背面１２ｂを撮影し、撮影画像の輝度変化や色彩変化から影領域１３を抽出する。そして、影領域補正手段３１は、影領域１３と対応する光投影部１による投影光Ｌ１の特定方法としては、特定の床面１２ａ及び背面１２ｂに対する光投影部１の光軸と影領域検出部２の光軸を合わせるように投影変換する。これにより、影領域補正手段３１は、床面１２ａ及び背面１２ｂ上における光投影部１の投影箇所と影領域１３の検出箇所とを一致させる。すなわち、光投影部１の投影画像と影領域検出部２の撮影画像を同一の平面状で一致するように補正する画像処理を行う。
【００３１】
具体的には、図３（ａ）に斜視図、図３（ｂ）に上面図、図３（ｃ）に正面図を示して説明する。光投影部１によって投影光Ｌ１が投影可能な投影範囲は、１２ａ−１、１２ｂ−１、１２ｂ−６である。一方、影領域検出部２による影領域１３の検出可能範囲は、１２ａ−１と１２ｂ−１に加え、１２ａ−２、１２ａ−３、１２ｂ−２、１２ｂ−４である。したがって、図３（ｂ）、（ｃ）に示した太枠内の１２ａ−１と１２ｂ−１が、光投影部１によって投影光Ｌ１が投影可能な投影範囲と、影領域検出部２による影領域１３の検出可能範囲とが重複する範囲となる。このような重複範囲では、投影光Ｌ１と影領域１３との対応関係が明確である。すなわち、影領域１３の画素が分かれば、投影光Ｌ１のどの部分の光か分かる。したがって、この重複範囲は、投影光Ｌ１の届く範囲と影領域１３の検出可能範囲の小さい方であり、それは大きい方の一部となる。
【００３２】
影領域補正手段３１は、影領域検出部２により取得した画像の各画素と、光投影部１の投影光Ｌ１との対応関係を事前に計算して、対応マップを作成して蓄積しておく。影領域補正手段３１は、実際に影領域検出部２により影領域１３を撮像した画像を取得した場合に、当該対応マップを参照し、影領域１３に対応する投影光Ｌ１の光の特定を行う。
【００３３】
投影範囲設定手段３２は、影領域補正手段３１により補正された影の補正領域を光投影範囲とし、それ以外の領域を非光投影範囲に設定する。
【００３４】
また、投影範囲設定手段３２は、影領域１３に対応する領域を第１投影範囲、それ以外を第２投影範囲としても良い。投影範囲設定手段３２は、第１投影範囲、第２投影範囲にそれぞれ個別に投影光Ｌ１を設定できる。これにより、被照射物体１１が存在する領域と、それ以外の領域に異なる投影光Ｌ１を投影することができる。
【００３５】
投影光設定手段３３は、投影範囲設定手段３２により設定された光投影範囲に投影する光を設定する。具体的には、投影光設定手段３３は、投影範囲設定手段３２で設定した投影範囲、もしくは、第１投影範囲、第２投影範囲に投影する光の設定を行う。例えば、それぞれ個別に投影する照明光、映像光の設定を行う。また、投影光設定手段３３は、投影範囲の設定以外に、投影光Ｌ１の照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性を含む要素を特定できる機能を有しても良い。これにより、光投影装置は、投影光Ｌ１を照明用途のパラメータで設定することができる。
【００３６】
また、投影範囲設定手段３２は、第１投影範囲に黒い光を設定しても良い。これにより、被照射物体１１に光を投影しないことも可能となる。
【００３７】
このような光投影装置は、例えば図４に示すように動作する。
【００３８】
光投影装置は、先ずステップＳ１において、光投影部１によって、被照射物体１１，床面１２ａ及び背面１２ｂを含む投影可能範囲全体に投影光Ｌ１を投影する。
【００３９】
次のステップＳ２において、影領域検出部２は、光投影部１によって投影光Ｌ１が投影されている状態で、床面１２ａ及び背面１２ｂ上に生じた影領域１３を検出する。
【００４０】
次のステップＳ３において、影領域補正手段３１は、影領域検出部２により検出された画像データを参照して、影領域１３に相当する画像領域が存在するか否かを判定する。これにより、影領域補正手段３１は、影領域１３を検出したか否かを判定する。影領域１３を検出した場合にはステップＳ４に処理を進め、影領域１３を検出していない場合にはステップＳ１に処理を戻す。ステップＳ１に処理を戻した場合、光投影部１から投影光Ｌ１を投影し、影領域補正手段３１によって影が抽出されるまでステップＳ１乃至ステップＳ３を繰り返す。
【００４１】
ステップＳ４において、影領域補正手段３１は、検出した影領域１３に対応する光投影部１の投影光Ｌ１を特定する。このとき、上述したように、床面１２ａ及び背面１２ｂにおける光投影部１の光軸と影領域検出部２の光軸を合わせるように投影変換し、その床面１２ａ及び背面１２ｂ上における投影箇所と影領域１３の検出箇所とを一致させる。具体的には、影領域補正手段３１は、上記のように投影変換演算を行うか、又は、事前に用意された対応マップを使用して投影変換を行うことにより、影領域１３に対する投影光Ｌ１の特定を行う。
【００４２】
ステップＳ５において、投影範囲設定手段３２は、被照射物体１１のみに投影光Ｌ１を照射する場合には、影領域補正手段３１により補正された影領域１３の補正領域を光投影範囲とし、それ以外の領域を非光投影範囲に設定する。又は、投影範囲設定手段３２は、被照射物体１１と床面１２ａ及び背面１２ｂに異なる投影光Ｌ１を投影する場合には、影領域１３に対応する領域を第１投影範囲、それ以外を第２投影範囲とする。
【００４３】
ステップＳ６において、投影光設定手段３３は、投影範囲設定手段３２により設定された光投影範囲に投影する投影光Ｌ１を設定する。例えば、投影光設定手段３３は、照明光を投影することを設定する。又は、投影光設定手段３３は、第１投影範囲及び第２投影範囲が設定された場合には、それぞれ個別に投影される照明光や映像光を設定する。
【００４４】
例えば、投影光Ｌ１が照明光の場合、照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性の何れか含む要素を設定する。また、投影光設定手段３３は、第１投影範囲に黒い光を設定し、第２投影範囲に照明光や映像を設定することで、被照射物体１１に光を投影しないことも可能となる。また、投影光Ｌ１が映像光の場合、投影光設定手段３３は投影光Ｌ１として投影する映像を設定する。
【００４５】
以上説明したように、第１実施形態として示した光投影装置によれば、被照射物体１１の影領域１３を検出し、光投影部１の投影領域と影領域１３とが床面１２ａ及び背面１２ｂ上で一致するように補正して、当該補正した影領域１３を光投影範囲とする。これにより、光投影部１は、設定された光投影範囲に投影光Ｌ１を投影することにより、被照射物体１１が存在する範囲に投影光Ｌ１を投影することができる。したがって、この光投影装置によれば、被照射物体１１に対してのみ投影光Ｌ１を照射できる。
【００４６】
また、この光投影装置は、事前に被照射物体１１の形状を計測等する必要がなく、被照射物体１１に対して過不足のない投影光Ｌ１を照射できる。
【００４７】
更に、この光投影装置によれば、投影光Ｌ１の照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性の何れかを含む要素を特定することができるので、被照射物体１１に投影する投影光Ｌ１を調整できる。
【００４８】
更に、この光投影装置によれば、被照射物体１１に照射する範囲としての影領域１３を第１投影範囲とし、それ以外の床面１２ａ及び背面１２ｂといった領域を第２投影範囲とする。これにより、この光投影装置によれば、第１投影範囲と第２投影範囲に投影する投影光Ｌ１を個別に設定し、それぞれに異なる投影光Ｌ１を投影することができる。
【００４９】
このような光投影装置において、光投影部１から投影光Ｌ１を投影する場合に、光投影部１は、照明光としての投影光Ｌ１を投影しても良い。この場合、光投影装置は、制御部３の制御によって、光投影部１により照明光としての投影光Ｌ１を投影するための照明データを生成する照明データ生成部による照明データの生成タイミングを調整可能であることが望ましい。また、制御部３は、光投影部１による照明光の照射タイミングが調整可能とすることが望ましい。
【００５０】
ここで、投影光Ｌ１としての照明光の照射タイミングのみ自由に制御することにより、照明データの生成は常に行われていても、照明光の照射タイミングに合わせて生成タイミングが制御されていても、眼に見える効果としては同じである。これに対し、照明データの生成タイミングを制御することにより、照明データの生成処理を停止させることもでき、制御部３の処理負荷を軽減することができる。これにより、制御部３は、影領域補正処理や、投影範囲設定処理、投影光設定処理に処理負荷を与えることができる。また、制御部３による照明データの生成処理を停止させることにより、制御部３の消費電力を抑制できる。
【００５１】
［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態に係る光投影装置について説明する。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。
【００５２】
第２実施形態としての光投影装置は、被照射物体１１が変形又は移動した場合であっても、被照射物体１１に投影光Ｌ１を投影できるものである。
【００５３】
この光投影装置は、影領域検出部２による影検出動作、影領域補正手段３１による影領域の補正動作、及び、投影範囲設定手段３２による投影範囲設定動作を、任意の時間間隔で行う。これにより、被照射物体１１の位置や形状が変化しても、自動で投影光Ｌ１の投影範囲を更新し、被照射物体１１とそれ以外の床面１２ａ及び背面１２ｂに別々の投影光Ｌ１を投影する動作を維持できる。
【００５４】
具体的には、被照射物体１１が変形又は移動したときに、影領域検出部２で影領域１３の変形又は移動を検出し、当該変形又は移動を影領域補正手段３１が認識した場合に、再度、光投影部１により、当該光投影部１の投影可能範囲に投影光Ｌ１を照射する。これにより、影領域検出部２は、被照射物体１１の変形又は移動した結果としての影領域１３を検出でき、当該影領域１３に対応して投影光Ｌ１を被照射物体１１に投影できる。
【００５５】
ここで、影領域１３の変形又は移動を検出するための光投影部１による投影光Ｌ１の照射は、一定間隔で極めて短時間のみ投影可能範囲の全体を照射することが望ましい。この動作は、上述した光投影装置に対して簡単に実装でき、また、影領域１３を確実且つ正確に検出する上で有効である。しかし、輝度のチラツキが発生する可能性がある。
【００５６】
この輝度のチラツキの問題に鑑みると、影領域１３の変形又は移動のみを検出することが望ましい。この場合、影領域補正手段３１は、時間的に前後する影領域１３の形状の差分を検出して、影領域１３の変形又は移動を検出する。この光投影装置は、影領域１３の変形又は移動のみを影領域検出部２により検出して、影領域補正手段３１にて影領域１３を補正し、投影範囲設定手段３２により投影光Ｌ１の投影範囲を設定する。これによっても、影領域検出部２は、被照射物体１１の変形又は移動した結果としての影領域１３を検出でき、当該影領域１３に対応して投影光Ｌ１を被照射物体１１に投影できる。
【００５７】
この光投影装置によれば、光投影部１が移動又は変形しても、自動で光投影部１の投影範囲を更新し、被照射物体１１とそれ以外の領域に別々の投影を行う効果を維持することができる。
【００５８】
また、被照射物体１１が変形又は移動する場合にでも被照射物体１１に投影光Ｌ１を投影できる他の構成例としては、図５に示すように、不可視光投影手段４１を用いても良い。不可視光投影手段４１は、被照射物体１１等を見る者が見えない不可視光を投影する。不可視光投影手段４１は、光投影部１に相当する可視光投影手段１’と同じ投影範囲となるよう配置されている。例えば、可視光投影手段１’の投影軸と同じ投影軸となるよう配置されている。不可視光投影手段４１は、例えば赤外線光源が使用可能である。この場合、影領域検出部２は、赤外線カメラを使用する必要がある。
【００５９】
このような光投影装置は、図６に示すように、不可視光投影手段４１が影領域補正手段３１と接続されている。光投影装置は、影領域１３を検出するときに、影領域補正手段３１によって不可視光投影手段４１が駆動される。これにより、光投影装置は、不可視光投影手段４１により不可視光が投影され、当該不可視光によって発生した影領域１３を影領域検出部２が検出可能となっている。これにより、影領域補正手段３１は、影領域１３が検出されたことによって、画像データ内の影領域１３を認識できる。
【００６０】
また、不可視光投影手段を設ける他の構成例としては、図７に示すように、図６の不可視光投影手段４１の位置を４１’とし、当該不可視光投影手段４１’から投影された不可視光を反射する不可視光反射手段４２を設けても良い。不可視光反射手段４２は、例えば光投影部１からの投影光Ｌ１（可視光）は透過し、不可視光投影手段４１’からの不可視光は反射するミラーを使用することができる。
【００６１】
この光投影装置は、可視光投影手段１’から投影された可視光を、不可視光投影手段４１’によって遮らない。したがって、可視光投影手段１’によって全ての投影可能範囲に可視光を投影し、不可視光投影手段４１’によって不可視光反射手段４２を介して、可視光投影手段１’の投影可能範囲に不可視光を投影できる。
【００６２】
以上のように、この光投影装置によれば、被照射物体１１が変形又は移動した場合であっても、当該変形又は移動による影領域１３の変化を検出して、投影光Ｌ１の投影範囲を更新することができる。したがって、この光投影装置によれば、被照射物体１１の変形又は移動に追従できる。
【００６３】
［第３実施形態］
つぎに、第３実施形態に係る光投影装置について説明する。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３実施形態としての光投影装置は、図８及び図９に示すように、２以上の光投影部１ａ、１ｂを備えている。これにより、光投影装置は、２以上の位置から投影光を投影するよう構成されている。また、光投影装置は、投影範囲設定手段３２が、各光投影部１ａ、１ｂに対応した複数の投影範囲を設定する。なお、この実施形態では２台の光投影部１ａ、１ｂであるが、２台より多くても良い。
【００６５】
この光投影装置は、例えば、光投影部１ａ、１ｂの投影範囲によって、全体の投影範囲を広くすることができる。これにより、投影範囲が狭い光投影部１を使用した場合や、必要とされる投影範囲が広い場合であっても、１台の光投影部１では投影できない範囲に投影光Ｌ１を投影できる。
【００６６】
この光投影装置は、例えば、被照射物体１１を異なる角度から投影するよう光投影部１ａ、１ｂを配置する。これにより、光投影装置は、光投影部１ａ、１ｂによって多方向から投影光Ｌ１を被照射物体１１や床面１２ａ及び背面１２ｂに対して投影できる。
【００６７】
また、光投影装置は、光投影部１ａ、１ｂの投影範囲が重複するよう光投影部１ａ、１ｂを配置しても良い。これにより、光投影部１ａ、１ｂによって投影された投影光Ｌ１のうち重複している範囲における投影光Ｌ１の輝度を向上させることができる。
【００６８】
［第４実施形態］
つぎに、第４実施形態に係る光投影装置について説明する。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。
【００６９】
第４実施形態としての光投影装置は、図１０及び図１１に示すように、２以上の影領域検出部２ａ，２ｂを備えている。これにより、光投影装置は、２以上の位置から影領域１３を検出するよう構成されている。
【００７０】
この光投影装置は、影領域補正手段３１が、各影領域検出部２ａ，２ｂに対応した影領域１３の補正領域を算出して、投影範囲設定手段３２によって投影範囲を設定する。この光投影装置は、投影範囲設定手段３２が、各影領域１３の補正領域を統合して、光投影部１の投影範囲を設定する。なお、この実施形態では２台の光投影部１ａ、１ｂであるが、２台より多くても良い。
【００７１】
この光投影装置は、影領域１３を検出する位置を２以上としているので、影領域補正手段３１が各影領域検出位置に対応した影領域１３の補正領域を算出する。また、投影範囲設定手段３２は、各補正された影領域１３を統合して、光投影部１の投影範囲を設定する。
【００７２】
このような光投影装置によれば、２以上の位置から影領域１３を検出するので、影領域１３の検出範囲が拡張できる。また、この光投影装置によれば、被照射物体１１の床面１２ａ及び背面１２ｂの影領域１３を多方向から検出できるので、影領域検出部２ａ，２ｂからみた影領域１３の死角を抑制でき、影領域１３の検出精度の向上が可能となる。これは、被照射物体１１と影領域検出部２ａ，２ｂとの位置関係によっては、影領域検出部２ａ，２ｂが被照射物体１１の床面１２ａ及び背面１２ｂを観察できない部分（死角）が存在してしまう。これに対し、２以上の位置から影領域１３を検出することで、多方面から床面１２ａ及び背面１２ｂの影領域１３を計測することができ、死角をなくすことができることによる。
【００７３】
なお、上述したように、２以上の位置から投影光Ｌ１を投影する光投影装置と組み合わせても良いのは勿論である。
【００７４】
［第５実施形態］
つぎに、第５実施形態に係る光投影装置について説明する。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。
【００７５】
第５実施形態としての光投影装置は、図１２に示すように、影領域検出部２を、被照射物体１１の床面１２ａ及び背面１２ｂに埋め込まれた光センサ５０としている。すなわち、上述した実施形態においては、影領域検出部２をカメラ等として説明したが、これに代えて、多数の光センサ５０を備えている。
【００７６】
各光センサ５０は、自身が検出した光強度信号を影領域補正手段３１に供給する。影領域補正手段３１は、各光センサ５０の光強度信号及び位置情報から、床面１２ａ及び背面１２ｂのうちの影領域１３を特定する。このとき、影領域補正手段３１は、光強度信号の変化である床面１２ａ及び背面１２ｂの輝度変化を検出しても良く、色彩変化を検出しても良い。これにより、影領域補正手段３１は、被照射物体１１が変形又は移動しても、影領域１３を追従して検出できる。
【００７７】
影領域補正手段３１は、光投影部１の投影領域と影領域１３とが床面１２ａ及び背面１２ｂ上で一致するように影領域１３を補正する。ここで、影領域補正手段３１は、各光センサ５０と光投影部１の投影範囲との対応マップを事前に作成しておき、対応マップを参照して、影領域１３に対応する光投影部１からの投影光Ｌ１を決定しても良い。投影範囲設定手段３２は、影領域補正手段３１によって補正された影領域１３を光投影部１の投影範囲として設定する。
【００７８】
以上のように、この光投影装置によれば、画像データではなく光センサ５０の検出結果によって影領域１３を特定するので、影領域１３の検出精度を向上させることができる。その結果、光投影装置は、被照射物体１１に対して精度の高い光投影部１の投影範囲を設定できる。また、この光投影装置によれば、影領域検出部２としてのカメラを複数台使用しなくても、死角無く影領域１３を検出できる。
【００７９】
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】
【００８０】
１ 光投影部、可視光投影手段
２ 影領域検出部
３ 制御部
１１ 被照射物体
１２ａ 床面
１２ｂ 背面
１３ 影領域
３１ 影領域補正手段
３２ 投影範囲設定手段
３３ 投影光設定手段
４１ 不可視光投影手段
４２ 不可視光反射手段
５０ 光センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の空間内に配置された物体に光を投影する光投影装置であって、
物体及び当該物体の背面が投影可能範囲とされ、投影光を投影する光投影手段と、
前記光投影手段から投影された投影光によって物体の背面に発生する影の領域を検出する影領域検出手段と、
前記光投影手段の投影領域と前記影領域検出手段により検出された影領域とが物体の背面上で一致するように前記影領域検出手段で検出された影領域を補正する影領域補正手段と、
前記影領域補正手段により補正された影領域を光投影範囲とし、当該影領域以外の領域を非光投影範囲に設定する投影範囲設定手段と、
前記投影範囲設定手段により設定された光投影範囲に投影する投影光を設定する投影光設定手段を備え、
前記光投影手段は、前記投影範囲設定手段により設定された光投影範囲に、前記投影光設定手段により設定された投影光を投影することにより、前記物体が存在する範囲に光を投影することを特徴とする光投影装置。
【請求項２】
前記投影光設定手段は、前記光投影手段により投影される投影光の照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性の何れかを含む要素を特定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】
前記影領域補正手段により補正された影領域を第１投影範囲とし、当該影領域以外の領域を第２投影範囲とし、
前記投影光設定手段が、前記第１投影範囲と前記第２投影範囲に投影する光を個別に設定し、
前記光投影手段の投影可能領域において、物体が存在する第１投影範囲と、物体が存在しない第２投影範囲とに分割し、前記光投影手段が、当該第１投影範囲と第２投影範囲とに異なる光を投影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】
前記影領域検出手段による影検出動作、前記影領域補正手段による影領域の補正動作、及び、前記投影範囲設定手段による投影範囲の設定動作を、任意の時間間隔で行う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】
前記影領域検出手段が、前記光投影手段の投影可能範囲を含む領域に不可視光を照射する不可視光投影手段を備え、前記不可視光投影手段により投影された不可視光により形成されている影領域を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の光投影装置。
【請求項６】
前記光投影手段が２以上の位置から投影光を投影するよう構成され、
前記投影範囲設定手段が、各光投影位置ごとに投影範囲を設定す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】
前記影領域検出手段が２以上の位置から影領域を検出するよう構成され、
前記影領域補正手段が、各影領域検出位置ごとに補正した影領域を算出し、
前記投影範囲設定手段が、前記影領域補正手段により補正された各影領域を統合して前記光投影手段の投影範囲を設定すること
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８】
前記影領域検出手段は、前記物体の背面に埋め込まれた光センサからなる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】
前記光投影手段により照明光としての投影光を投影するための照明データを生成する照明データ生成部による照明データの生成タイミング、及び、前記光投影手段による照明光の照射タイミングが調整可能であ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】
前記光投影手段は映像を投影し、
前記投影光設定手段は、前記光投影手段から投影する光として映像を設定すること
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１】
任意の空間内に配置された物体に光を投影する光投影装置であって、
物体及び当該物体の背面が投影可能範囲とされ、投影光を投影する光投影手段と、
前記光投影手段から投影された投影光によって物体の背面に発生する影の領域を検出する影領域検出手段と、
前記光投影手段の投影領域と前記影領域検出手段により検出された影領域とが物体の背面上で一致するように前記影領域検出手段で検出された影領域を補正する影領域補正手段と、
前記影領域補正手段により補正された影領域を光投影範囲とし、当該影領域以外の領域を非光投影範囲に設定する投影範囲設定手段と、
前記投影範囲設定手段により設定された光投影範囲に投影する投影光を設定する投影光設定手段を備え、
前記光投影手段は、前記投影範囲設定手段により設定された光投影範囲に、前記投影光設定手段により設定された投影光を投影することにより、前記物体が存在する範囲に光を投影することを特徴とする光投影装置。
【請求項２】
前記投影光設定手段は、前記光投影手段により投影される投影光の照度、輝度、光度、光束、色温度、演色性の何れかを含む要素を特定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】
前記影領域補正手段により補正された影領域を第１投影範囲とし、当該影領域以外の領域を第２投影範囲とし、
前記投影光設定手段が、前記第１投影範囲と前記第２投影範囲に投影する光を個別に設定し、
前記光投影手段の投影可能領域において、物体が存在する第１投影範囲と、物体が存在しない第２投影範囲とに分割し、前記光投影手段が、当該第１投影範囲と第２投影範囲とに異なる光を投影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】
前記影領域検出手段による影検出動作、前記影領域補正手段による影領域の補正動作、及び、前記投影範囲設定手段による投影範囲の設定動作を、任意の時間間隔で行う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】
前記影領域検出手段が、前記光投影手段の投影可能範囲を含む領域に不可視光を照射する不可視光投影手段を備え、前記不可視光投影手段により投影された不可視光により形成されている影領域を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の光投影装置。
【請求項６】
前記光投影手段が２以上の位置から投影光を投影するよう構成され、
前記投影範囲設定手段が、各光投影位置ごとに投影範囲を設定す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】
前記影領域検出手段が２以上の位置から影領域を検出するよう構成され、
前記影領域補正手段が、各影領域検出位置ごとに補正した影領域を算出し、
前記投影範囲設定手段が、前記影領域補正手段により補正された各影領域を統合して前記光投影手段の投影範囲を設定すること
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８】
前記影領域検出手段は、前記物体の背面に埋め込まれた光センサからなる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】
前記光投影手段により照明光としての投影光を投影するための照明データを生成する照明データ生成部による照明データの生成タイミング、及び、前記光投影手段による照明光の照射タイミングが調整可能であ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】
前記光投影手段は映像を投影し、
前記投影光設定手段は、前記光投影手段から投影する光として映像を設定すること
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。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２４３６６５（Ｐ２０１２−２４３６６５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１４７０９（Ｐ２０１１−１１４７０９）
【出願日】平成２３年５月２３日（２０１１．５．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２３日（２０１１．５．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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