JP2015184383A - プロジェクター、及び投写画像制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】投写画像が投写される投写面のうち、所望の領域以外の領域を強調しないようにすることができるプロジェクターを提供すること。
【解決手段】プロジェクターは、対象部分を含む投写面へ投写画像を投写する投写部と、所定の位置から対象部分までの距離を検出する検出部と、検出された距離に基づいて投写画像のうち対象部分以外に投写される領域を部分領域として設定し、設定された部分領域がマスクされるように投写画像の表示状態を変更する制御部と、を備える。
【選択図】図３

Description

この発明は、プロジェクター、及び投写画像制御方法に関する。

プロジェクターにより壁や物体等のスクリーン以外に画像を投写することで、疑似的に部屋を装飾する空間演出の方法等が研究・開発されている。

これに関連し、物体にその物体自体の画像を重ねて表示することで、コントラスト等の物体の見え方を変更し、物体を強調する装置が知られている（特許文献１参照）。
また、インターフェイス手段を介して、物体に投写される光を見ながら、物体に色付けや作図を行う像ディスプレイ装置が知られている（特許文献２参照）。

また、特許文献３には、投写画像を投写する物体の三次元形状を計測するため、デプスセンサーを利用することが記載されている（特許文献３参照）。
また、特許文献４には、オブジェクトの欠陥の有無を検査する際、オブジェクトの輪郭をＣＡＤ（Computer Aided Design）データやエッジ検出により取得することが記載されている（特許文献４参照）。

特許第３２７６６３７号公報 特表平７−５０４５１５号公報 特開２０１２−２４８１８３号公報 特開２００７−１２１２９３号公報

しかしながら、従来の装置や方法では、投写画像が投写される投写面のうち、所望の領域以外の領域を強調しないようにすることが考慮されていなかった。

そこで本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、投写画像が投写される投写面のうち、所望の領域以外の領域を強調しないようにすることができるプロジェクター、及び投写画像制御方法を提供する。

本発明の一態様は、対象部分を含む投写面へ投写画像を投写する投写部と、所定の位置から前記対象部分までの距離を検出する検出部と、前記距離に基づいて前記投写画像のうち前記対象部分以外に投写される領域を部分領域として設定し、設定された前記部分領域がマスクされるように前記投写画像の表示状態を変更する制御部と、を備えるプロジェクターである。
この構成により、プロジェクターは、対象部分を含む投写面へ投写画像を投写し、所定の位置から対象部分までの距離を検出し、検出された距離に基づいて投写画像のうち対象部分以外に投写される領域を部分領域として設定し、設定された部分領域がマスクされるように投写画像の表示状態を変更する。これにより、プロジェクターは、投写画像が投写される投写面のうち、所望の領域以外の領域を強調しないようにすることができる。

また、本発明の他の態様は、プロジェクターにおいて、前記制御部は、光を投写しないことで前記部分領域がマスクされるように前記投写画像の表示状態を変更する、構成が用いられてもよい。
この構成により、プロジェクターは、光を投写しないことで部分領域がマスクされるように前記投写画像の表示状態を変更する。これにより、プロジェクターは、部分領域として設定された領域に入った人が、プロジェクターからの光によって幻惑されてしまうことを抑制することができ、さらに、対象部分以外の領域を強調してしまうことを抑制することができる。

また、本発明の他の態様は、プロジェクターにおいて、前記制御部は、同一色画像を投写することで前記部分領域がマスクされるように前記投写画像の表示状態を変更する、構成が用いられてもよい。
この構成により、プロジェクターは、同一色画像を投写することで部分領域がマスクされるように投写画像の表示状態を変更する。これにより、プロジェクターは、対象部分以外の領域のコントラスト等が強調されることが抑制されるため、その結果、対象部分以外の領域を強調してしまうことを抑制することができる。

また、本発明の他の態様は、プロジェクターにおいて、前記対象部分を含む撮像画像を撮像する撮像部を備え、前記検出部は、前記撮像画像に基づいて前記距離を検出する、構成が用いられてもよい。
この構成により、プロジェクターは、撮像画像に基づいて所定の位置から対象部分までの距離を検出する。これにより、プロジェクターは、距離を計測するための付加的なセンサーを用いることなく、所定の位置から対象部分までの距離を検出することができ、付加的なセンサーを設置するためのコストや手間を削減することができる。

また、本発明の他の態様は、プロジェクターにおいて、前記検出部は、デプスセンサーである、構成が用いられてもよい。
この構成により、プロジェクターは、所定の位置から対象部分までの距離をデプスセンサーにより検出する。これにより、プロジェクターは、投写部と撮像部による三角測量法が行える位置に投写部と撮像部を設置する必要が無くなるため、投写部と撮像部の設置位置の自由度を高くすることが出来る。

また、本発明の他の態様は、プロジェクターにおいて、前記投写画像が投写される際の焦点位置が、前記対象部分における所定位置に合焦されるように、前記投写部を調整する調整部を備える、構成が用いられてもよい。
この構成により、プロジェクターは、投写画像が投写される際の焦点位置が、前記対象部分における所定位置に合焦されるように、前記投写部を調整する。これにより、プロジェクターは、投写画像を対象部分に合焦させることができる。

また、本発明の他の態様は、プロジェクターにおいて、前記制御部は、前記距離に応じた部分領域として、第１閾値より前記距離が遠い第１部分領域と、第２閾値より前記距離が近い第２部分領域と、前記距離が前記第１閾値と前記第２閾値の範囲内の第３部分領域を設定し、前記第１部分領域と前記第２部分領域のうちいずれか一方又は両方前記投写画像の表示状態を変更する、構成が用いられてもよい。
この構成により、プロジェクターは、所定位置から対象部分までの距離に応じた部分領域として、第１閾値より前記の距離が遠い第１部分領域と、第２閾値より前記の距離が近い第２部分領域と、前記の距離が第１閾値と第２閾値の範囲内の第３部分領域を設定し、第１部分領域と第２部分領域のうちいずれか一方又は両方がマスクされるように投写画像の表示状態を変更する。これにより、プロジェクターは、例えば、第１領域と第２領域をマスクすることで、対象部分以外の領域が強調されてしまうことをより確実に抑制することができる。

また、本発明の他の態様は、対象部分を含む投写面へ投写画像を投写し、所定の位置から前記対象部分までの距離を検出し、前記距離に基づいて前記投写画像のうち前記対象部分以外に投写される領域を部分領域として設定し、設定された前記部分領域がマスクされるように前記投写画像の表示状態を変更する、投写画像制御方法である。
この構成により、投写画像制御方法は、対象部分を含む投写面へ投写画像を投写し、所定の位置から対象部分までの距離を検出し、検出された距離に基づいて投写画像のうち対象部分以外に投写される領域を部分領域として設定し、設定された部分領域がマスクされるように投写画像の表示状態を変更する。これにより、投写画像制御方法は、投写画像が投写される投写面のうち、所望の領域以外の領域を強調しないようにすることができる。

以上により、プロジェクター、及び投写画像制御方法は、対象部分を含む投写面へ投写画像を投写し、所定の位置から対象部分までの距離を検出し、検出された距離に基づいて投写画像のうち対象部分以外に投写される領域を部分領域として設定し、設定された部分領域がマスクされるように投写画像の表示状態を変更する。これにより、投写画像制御方法は、投写画像が投写される投写面のうち、所望の領域以外の領域を強調しないようにすることができる。

第１実施形態に係るプロジェクター１が使用される様子の一例を模式的に示す図である。 プロジェクターＸが使用される様子の一例を模式的に示す図である。 プロジェクター１の機能構成の一例を示す図である。 制御部２０がプロジェクター１にマスク領域Ｍが設定された投写画像Ｐを投写させるまでの処理の流れの一例を示すフローチャートである。 三次元位置検出部２３が三次元位置情報を検出する処理の一例を模式的に示す図である。 表示状態制御部２４が撮像画像Ｃに対してマスク領域Ｍを設定する処理の流れの一例を模式的に示した図である。 第２実施形態に係るプロジェクター２が使用される様子の一例を模式的に示す図である。 プロジェクター２の機能構成の一例を示す図である。 制御部２０ａがマスク領域Ｍを設定された投写画像Ｐを投写するまでの処理の流れの一例を示すフローチャートである。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係るプロジェクター１が使用される様子の一例を模式的に示す図である。第１実施形態では、プロジェクター１は、撮像部１０と、制御部２０を備える。

プロジェクター１は、投写面ＰＡに投写画像Ｐを投写する。投写面ＰＡとは、投写画像Ｐが投写される面であり、図１では、物体Ｏの表面及びその周辺である。投写面ＰＡは、これに代えて、凹凸のある壁面や凹凸の無い壁面、スクリーン等であってもよい。図１において、光線ＰＲｙは、プロジェクター１から投写面ＰＡに投写される投写画像Ｐの光である。また、プロジェクター１は、レールＲに吊り下げられており、天井側から投写面ＰＡへ向けて投写画像Ｐを投写するように設置される。

物体Ｏとは、一例として、図１に示したような円柱状の物体であるが、これに代えて、四角柱や円錐等の他の形状の物体であってもよい。物体Ｏは、床面やテーブル等の上に設置されている。また、物体Ｏは、プロジェクター１から投写画像Ｐが投写される位置であって、撮像部１０により撮像可能な位置に設置されている。物体Ｏは、対象部分の一例である。なお、プロジェクター１は、図１に示したようなレールＲに吊り下げられる構成に代えて、テーブル等の台上や床面、壁面等に設置されてもよい。

撮像部１０は、例えば、集光された光を電気信号に変換する撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を備えたカメラである。第１実施形態では、撮像部１０は、プロジェクター１と統合されたハードウェアとなっている。撮像部１０は、プロジェクター１と統合されるのに代えて、プロジェクター１とは別体として有線又は無線によってプロジェクター１と通信可能に接続されてもよい。撮像部１０は、投写面ＰＡを含む範囲の一部又は全部を撮像可能な位置に配置される。

制御部２０は、プロジェクター１の各機能部を制御する。制御部２０は、撮像部１０から撮像画像Ｃを取得する。制御部２０は、取得した撮像画像Ｃに基づいて、投写面ＰＡの三次元形状を表す三次元位置情報を検出する。投写面ＰＡの三次元形状を表す三次元位置情報とは、例えば、投写面ＰＡ上の各点までの撮像部１０の光学中心からの距離と、投写面ＰＡ上の各点の三次元座標とが関連付けられた情報であるが、これに代えて、予め決められた基準位置から投写面ＰＡ上の各点までの距離と、投写面ＰＡ上の各点の三次元座標とが関連付けられた情報等であってもよい。

制御部２０は、検出された三次元形状を表す三次元位置情報に基づいて、撮像部１０の光学中心から所定の距離以上離れた撮像画像Ｃ上の領域をマスクする。以下では、撮像画像上のマスクされた領域をマスク領域と称する。また、撮像画像上のマスクされていない領域を投写領域と称する。「マスクする」とは、設定したマスク領域に光を投写しないことを示すが、これに代えて、マスク領域に対して同一色（例えば、灰色や青色等）の光を投写することであってもよい。なお、マスク領域は、部分領域の一例である。

以下では、制御部２０は、光を投写しないことによって、撮像画像Ｃのマスク領域をマスクする場合を説明する。所定の距離とは、例えば、検出された三次元形状を表す三次元位置情報のうち、撮像画像Ｃ上の位置であって、撮像部１０の光学中心から最も離れた物体Ｏの表面上の位置までの距離であるが、これに代えて、撮像部１０の光学中心から物体Ｏの中心までの距離等の他の何らかの所定位置までの距離であってもよい。

制御部２０は、マスク領域を設定した撮像画像Ｃを、投写画像Ｐとして投写面ＰＡへ投写するようにプロジェクター１を制御する。図１では、制御部２０は、投写面ＰＡのうちハッチングされた領域Ｍをマスク領域として設定し、ハッチングされていない領域Ｆを投写領域として設定したとする。また、投写面ＰＡのうちハッチングされた領域Ｓは、投写画像Ｐの光が物体Ｏによって遮蔽されている影の領域を示す。

このように、制御部２０は、マスク領域Ｍを設定した撮像画像Ｃを投写面ＰＡに投写画像Ｐとして投写することで、物体Ｏのコントラストや輪郭、模様等を強調することができ、さらに、物体Ｏ以外の領域の少なくとも一部がマスクされるため、物体Ｏの周囲等のユーザーが強調したくない範囲を強調してしまうことを抑制することができる。また、制御部２０は、物体Ｏ以外の領域の少なくとも一部が、光を投写しないことによってマスクされているため、物体Ｏの後方（物体Ｏから見てプロジェクター１が在る側とは反対側）に人が居る場合、その人へ光を投写して幻惑させてしまうことを抑制することができる。なお、以下では、説明の便宜上、撮像画像Ｃにマスク領域を設定しないことを、投写画像Ｐにマスク領域を設定しないこととして説明する場合がある。

ここで、図２を参照して、投写画像Ｐにマスク領域を設定しないプロジェクターＸとプロジェクター１とを比較する。図２は、プロジェクターＸが使用される様子の一例を模式的に示す図である。プロジェクターＸは、投写画像Ｐに対してマスク領域Ｍを設定しないため、投写面ＰＡのうち物体Ｏの後方まで投写画像Ｐの光を投写する。このため、プロジェクターＸでは、物体Ｏの周囲等のユーザーが強調したくない範囲を強調してしまう。また、プロジェクターＸは、物体Ｏの後方に人が居る場合、その人へ光を投写して幻惑させてしまう場合がある。このことから、プロジェクター１は、プロジェクターＸに比べて、より明確に物体Ｏを強調することができ、さらに、物体Ｏの後方に人が居る場合であっても、その人へ光を投写して幻惑させてしまうことを抑制することができる。

次に、図３を参照して、プロジェクター１の機能構成について説明する。図３は、プロジェクター１の機能構成の一例を示す図である。プロジェクター１は、撮像部１０、制御部２０に加えて、液晶パネル駆動部３０と、投写光学系４０と、画像取得部５０と、入力受付部６０と、記憶部７０を備える。

制御部２０は、撮像画像取得部２１と、投写画像生成部２２と、三次元位置検出部２３と、表示状態制御部２４を備える。制御部２０は、前述した機能に加えて、撮像部１０に物体Ｏを含む投写画像Ｐが投写される範囲の一部又は全部を撮像させる。
撮像画像取得部２１は、撮像部１０により撮像された撮像画像を、撮像部１０から取得する。
投写画像生成部２２は、画像取得部５０から取得した画像信号を、ＲＧＢのそれぞれ（Red、Green、Blue）毎に、投写光学系４０が備える液晶パネル４１の各画素の階調を表す画像情報に変換する。また、投写画像生成部２２は、表示状態制御部２４からの要求に従い、投写画像Ｐとして投写させるために撮像画像Ｃを前記の画像情報に変換する。また、投写画像生成部２２は、表示状態制御部２４からの要求に従い、撮像画像を画像情報に変換する際、マスク領域として設定された領域をマスクする。

三次元位置検出部２３は、初期設定モードのプロジェクター１において、撮像部１０から取得した撮像画像Ｃに基づいて、上述した投写面ＰＡの三次元形状を表す三次元位置情報を検出する。
表示状態制御部２４は、三次元位置検出部２３により検出された投写面ＰＡの三次元形状を表す三次元位置情報に基づいて、撮像画像Ｃ上にマスク領域Ｍを設定する。また、表示状態制御部２４は、撮像画像Ｃに対して、幾何学補正及び色補正を行う。また、表示状態制御部２４は、幾何学補正、色補正、マスク領域の設定を行った撮像画像Ｃを投写画像Ｐの画像情報に変換するように投写画像生成部２２を制御する。

液晶パネル駆動部３０は、制御部２０の投写画像生成部２２から入力される画像情報に応じた駆動電圧を、投写光学系４０が備える液晶パネル４１の各画素に印加（駆動）する。この印加によって、液晶パネル駆動部３０は、投写光学系４０が備える図示しない光源から液晶パネル４１へ入射した光を、画像情報に応じた画像を映し出す光として、液晶パネル４１に形成させる。

投写光学系４０は、液晶パネル４１を備える。投写光学系４０は、光源が放射した光を液晶パネル４１側に反射するリフレクターを含み、反射した光を画像情報に応じた画像を映し出す光として、液晶パネル４１に形成する。そして、投写光学系４０は、液晶パネル４１に形成された画像を映し出す光を、図示しない投写レンズを通して投写面ＳＣに投写する。なお、光源は、例えば、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等からなる放電型の光源ランプであるが、光源ランプに限られず、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源やレーザー光源等を用いてもよい。

液晶パネル４１は、例えば、一対の透明基板間に液晶が封入された、光の三原色であるＲＧＢそれぞれに対応した透過型の液晶パネルである。なお、液晶パネル４１は、透過型の液晶パネルに限られず、反射型の液晶パネルであってもよい。また、液晶パネル４１に代えて、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）等が用いられてもよい。
画像取得部５０は、画像入力端子等を介して外部からの画像信号を取得し、取得した画像信号を制御部２０へ出力する。

入力受付部６０は、例えば、ユーザーからの指示等を受け付ける各種の操作ボタンや操作キー、タッチパネル等である。なお、入力受付部６０は、プロジェクター１に備えられた（内蔵された）ものに限らず、ユーザーからの入力を受け付ける各種の操作ボタンや操作キー、タッチパネル等を備えてユーザーから受け付けた入力を表す情報を無線又は有線で送信するリモートコントローラー等であってもよい。その場合、プロジェクター１は、リモートコントローラーから送信された情報を受信する受信部を備える。

記憶部７０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やレジスター、あるいは、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等を含む。記憶部７０は、プロジェクター１が処理する各種の情報やプログラム等を格納する。

以下、図４を参照して、制御部２０がプロジェクター１にマスク領域Ｍが設定された投写画像Ｐを投写させるまでの処理について説明する。図４は、制御部２０がプロジェクター１にマスク領域Ｍが設定された投写画像Ｐを投写させるまでの処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、制御部２０は、撮像部１０のキャリブレーションとして、物体Ｏの代わりに設置された基準物体Ｚを撮像部１０に撮像させ、撮像された撮像画像ＢＣに基づいて、撮像パラメーターを生成する（ステップＳ１００）。撮像パラメーターとは、ワールド座標と撮像画像ＢＣ上の座標（すなわち、撮像素子上の座標）を関連付けた情報である。

より具体的には、制御部２０は、予めワールド座標が分かっている基準物体Ｚの基準点を撮像画像ＢＣから検出し、検出された基準点の撮像画像ＢＣ上の座標と、ワールド座標とを関連付ける。制御部２０は、この関連付けを撮像画像ＢＣ上のすべての点（画素）について行い、撮像パラメーターとして記憶部７０に記憶させる。

次に、制御部２０は、プロジェクター１のキャリブレーションとして、基準物体Ｚに対してグレイコードのパターン光を投写画像ＰＰとしてプロジェクター１に投写させ、投写画像ＰＰが投写された基準物体Ｚを撮像部１０に撮像させ、撮像された撮像画像ＰＣに基づいて、ワールド座標を介して撮像画像ＰＣ上の座標と投写画像ＰＰ上の座標を関連付ける。制御部２０は、これを投写画像ＰＰ上のすべての点（画素）について行い、投写パラメーターとして記憶部７０に記憶させる（ステップＳ１１０）。

以下、ステップＳ１１０の後、ユーザーにより基準物体Ｚが物体Ｏに設置し直されたとして説明する。三次元位置検出部２３は、投写面ＰＡに対して投写画像ＰＰを投写し、投写面ＰＡの三次元形状を表す三次元位置情報を検出する（ステップＳ１２０）。より具体的には、三次元位置検出部２３は、記憶部７０から撮像パラメーター及び投写パラメーターを読み込む。また、制御部２０は、投写画像ＰＰが投写された投写面ＰＡを撮像画像ＸＣとして撮像する。三次元位置検出部２３は、読み込んだ撮像パラメーター及び投写パラメーターと、撮像された撮像画像ＸＣに基づいて、アクティブステレオ法により撮像部１０の光学中心から撮像画像ＸＣ上の各点に関連付けられたワールド座標が示す位置までの距離を検出することで、投写面ＰＡの三次元形状を表す三次元位置情報を検出する。なお、三次元位置検出部２３は、アクティブステレオ法により撮像部１０の光学中心から撮像画像ＸＣ上の各点に関連付けられたワールド座標が示す位置までの距離を検出する構成に代えて、他の何らかの公知技術に基づいて前記距離を検出する構成であってもよい。

ここで、図５を参照して、三次元位置検出部２３が三次元位置情報を検出する処理について説明する。図５は、三次元位置検出部２３が三次元位置情報を検出する処理の一例を模式的に示す図である。図５では、投写面ＰＡの一部として物体Ｏのみを示し、物体Ｏの周囲を省略した。制御部２０は、物体Ｏに、グレイコードである投写画像ＰＰをプロジェクター１に投写させる。制御部２０は、投写画像ＰＰが投写された物体Ｏを撮像部１０に撮像させる。そして、三次元位置検出部２３は、投写画像ＰＰが投写された物体Ｏが撮像された撮像画像に基づいて、アクティブステレオ法により撮像部１０の光学中心から撮像画像ＸＣ上の各点に関連付けられたワールド座標が示す位置までの距離を検出する。三次元位置検出部２３は、撮像パラメーター及び投写パラメーターを読み込み、読み込んだ撮像パラメーター及び投写パラメーターと、検出した距離に基づいて、ワールド座標系におけるｘ座標、ｙ座標、ｚ座標を関連付けて三次元位置情報とする。

次に、制御部２０は、プロジェクター１からの投写画像ＰＰの投写を停止し、何も投写されていない状態の投写面ＰＡを撮像画像Ｃとして撮像部１０に撮像させる（ステップＳ１３０）。次に、表示状態制御部２４は、撮像パラメーター及び投写パラメーターを読み込み、撮像画像Ｃに対して幾何学補正を行う（ステップＳ１４０）。

ここで、表示状態制御部２４が行う幾何学補正について説明する。撮像部１０とプロジェクター１の投写光学系４０との光軸がずれている場合、撮像画像Ｃをそのまま投写画像Ｐとして物体Ｏに投写すると、投写画像Ｐ上の物体Ｏの像は、物体Ｏとぴったり一致することは無い。このずれは、光軸がずれていることに起因した歪みの影響によって生じる。幾何学補正は、この歪みの影響を補正する処理を示す。表示状態制御部２４は、撮像画像Ｃを投写画像Ｐとして物体Ｏに投写した場合、投写画像Ｐ上の物体Ｏの像と、物体Ｏとがぴったりと一致するように、撮像画像Ｃを幾何学補正する。

次に、制御部２０は、幾何学補正が行われた撮像画像Ｃに対して、予めキャリブレーションによって求められた撮像部１０とプロジェクター１の色空間のアフィン変換により色補正を行う（ステップＳ１５０）。なお、表示状態制御部２４は、ステップＳ１５０の色補正を行わない構成であってもよい。次に、表示状態制御部２４は、幾何学補正と色補正が行われた撮像画像Ｃに対して、マスク領域Ｍを設定する（ステップＳ１６０）。ここで、図６を参照して、表示状態制御部２４が撮像画像Ｃに対してマスク領域Ｍを設定する処理について説明する。図６は、表示状態制御部２４が撮像画像Ｃに対してマスク領域Ｍを設定する処理の流れの一例を模式的に示した図である。

図６（Ａ）には、ステップＳ１３０で制御部２０が撮像部１０に撮像させ、ステップＳ１４０で幾何学補正を行い、ステップＳ１５０で色補正を行った撮像画像Ｃを示す。表示状態制御部２４は、図６（Ａ）に示した撮像画像Ｃに対して、図６（Ｂ）に示した三次元形状を表す三次元位置情報に基づいて生成した距離情報イメージを重ねる。距離情報イメージとは、撮像部１０の光学中心からの距離を色によって表した画像であり、明るい色ほど近くを表し、暗い色ほど遠くを表す。

表示状態制御部２４は、図６（Ａ）に対して図６（Ｂ）の画像を基に、所定の距離以上離れた（所定の明るさより暗い色の）領域をマスク領域Ｍに設定する。図６（Ｃ）には、マスク領域が設定された撮像画像Ｃを示す。なお、表示状態制御部２４は、撮像画像Ｃに距離情報イメージを重ねてからマスク領域Ｍを設定する構成に代えて、三次元形状を表す三次元位置情報を読み込み、撮像部１０の光学中心から所定の距離以上離れた領域をマスク領域Ｍとして設定する構成であってもよい。

次に、表示状態制御部２４は、マスク領域Ｍが設定された撮像画像Ｃを投写画像Ｐとして投写させるため、投写画像生成部２２にマスク領域Ｍが設定された撮像画像Ｃの画像情報を生成させる。そして、制御部２０は、投写画像Ｐを投写光学系４０から投写面ＰＡへ向けて投写させる（ステップＳ１７０）。このように、制御部２０は、撮像画像Ｃに対してマスク領域Ｍを設定し、マスク領域Ｍが設定された撮像画像Ｃを投写画像Ｐとして投写面ＰＡへ投写させる。なお、ステップＳ１００及びステップＳ１１０は、キャリブレーションであるため、プロジェクター１の設置時に一度行えば、物体Ｏを他の物体に代える度に繰り返し行う必要はない。

また、制御部２０は、投写画像Ｐが投写される際の焦点位置を、撮像部１０の光学中心から物体Ｏまでの距離の範囲内に収まるように投写光学系４０を調整する調整部を備えていてもよい。制御部２０がこの調整部を備えることで、プロジェクター１は、物体Ｏとプロジェクター１の相対的な位置関係が変更された場合であっても、投写画像Ｐを物体に合焦させることができ、その結果として、より明確に物体Ｏを強調させることができる。

また、表示状態制御部２４は、撮像画像Ｃに対してマスク領域Ｍを設定する際、図６（Ａ）に対して図６（Ｂ）の画像を基に、所定の距離Ｌ１以上離れた（所定の明るさより暗い色）の領域を第１領域とし、所定の距離Ｌ２より近い領域を第２領域とし、所定の距離Ｌ１〜Ｌ２の範囲の領域を第３領域とし、第１領域と第２領域のうちいずれか一方又は両方をマスク領域Ｍとして設定する構成であってもよい。表示状態制御部２４がこのような構成であった場合、プロジェクター１は、物体Ｏ以外の領域が強調されてしまうことをより確実に抑制することができる。なお、この一例では、距離Ｌ１は、距離Ｌ２より短い距離であるとした。

また、表示状態制御部２４は、撮像画像Ｃに対してマスク領域Ｍを設定する際、図６（Ａ）に対して図６（Ｂ）の画像を基に、所定の距離Ｌ１と所定の距離Ｌ２との間の範囲の領域を第１領域とし、所定の距離Ｌ１より遠い距離の領域と、所定の距離Ｌ２より近い距離の領域とを第２領域とし、第１領域と第２領域のうちいずれか一方をマスク領域Ｍとして設定する構成であってもよい。

以上説明したように、第１実施形態に係るプロジェクター１は、物体Ｏを含む投写面ＰＡへ投写画像Ｐを投写し、所定の位置から物体Ｏまでの距離を検出し、検出された距離に基づいて投写画像Ｐのうち物体Ｏ以外に投写される領域をマスク領域Ｍとして設定し、設定されたマスク領域Ｍがマスクされるように投写画像Ｐの表示状態を変更する。このため、プロジェクター１は、投写画像Ｐが投写される物体Ｏまでのプロジェクター１からの距離に応じて投写画像Ｐの見え方を変更することができる。
また、プロジェクター１は、光を投写しないことでマスク領域Ｍがマスクされるように投写画像Ｐの表示状態を変更する。このため、プロジェクター１は、マスク領域Ｍとして設定された領域に入った人が、プロジェクター１からの光によって幻惑されてしまうことを抑制することができ、さらに、物体Ｏ以外の領域を強調してしまうことを抑制することができる。

また、プロジェクター１は、同一色画像を投写することでマスク領域Ｍがマスクされるように投写画像Ｐの表示状態を変更する。このため、プロジェクター１は、物体Ｏ以外の領域を強調してしまうことを抑制することができる。
また、プロジェクター１は、撮像画像に基づいて撮像部１０の光学中心から物体Ｏまでの距離を検出する。このため、プロジェクター１は、距離を計測するための付加的なセンサーを用いることなく、撮像部１０の光学中心から物体Ｏまでの距離を検出することができ、付加的なセンサーを設置するためのコストや手間を削減することができる。

また、プロジェクター１は、投写画像Ｐが投写される際の焦点位置を、撮像部１０の光学中心から物体Ｏまでの距離の範囲内に収まるように調整する。このため、プロジェクター１は、物体Ｏとプロジェクター１の相対的な位置関係を変更した場合であっても、投写画像Ｐを物体に合焦させることができる。

また、プロジェクター１は、撮像部１０の光学中心から物体Ｏまでの距離に応じたマスク領域として、第１閾値より前記の距離が遠い第１部分領域と、第２閾値より前記の距離が近い第２部分領域と、前記の距離が第１閾値と第２閾値の範囲内の第３部分領域を設定し、第１部分領域と第２部分領域と第３部分領域のうち少なくともいずれか１つマスクされるように投写画像Ｐの表示状態を変更する。このため、プロジェクター１は、例えば、物体Ｏよりも遠い領域を第１領域とし、物体Ｏよりも近い領域を第２領域とし、第１領域と第２領域をマスクすることで、物体Ｏ以外の領域が強調されてしまうことをより確実に抑制することができる。

＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態について、図面を参照して説明する。図７は、第２実施形態に係るプロジェクター２が使用される様子の一例を模式的に示す図である。第２実施形態に係るプロジェクター２は、撮像部１０ａとは別体として有線又は無線によって撮像部１０ａと通信可能に接続される。また、プロジェクター２の光軸ＰＲは、ハーフミラーＨＭを介して撮像部１０ａの光軸ＲＲと同一直線状に配置される。ハーフミラーＨＭは、入射した光の一部を透過し、残りの一部を入射した光とは直交する方向に反射する。

また、第２実施形態に係るプロジェクター２は、光軸が撮像部１０ａの光軸と同一直線状に配置されているため、アクティブステレオ法によって投写面ＰＡの三次元形状を表す三次元位置情報を検出することができないため、図７に図示していないデプスセンサーによって撮像部１０ａの光学中心から撮像画像Ｃ上の投写面ＰＡの各点までの距離を検出する。なお、デプスセンサーによって距離が検出される点のワールド座標と、撮像画像Ｃ上の座標と、投写画像Ｐ上の座標とは予めキャリブレーション等によって関連付けられているとする。

次に、図８を参照して、プロジェクター２の機能構成について説明する。図８は、プロジェクター２の機能構成の一例を示す図である。プロジェクター２は、撮像部１０ａと通信可能に接続され、制御部２０ａと、液晶パネル駆動部３０と、投写光学系４０と、画像取得部５０と、入力受付部６０と、記憶部７０と、デプスセンサー８０を備える。なお、第２の実施形態では、第１の実施形態と同様な構成部には、同じ符号を付して説明を省略する。また、デプスセンサー８０は、撮像部１０ａ又はプロジェクター２と統合されたハードウェアであってもよい。

撮像部１０ａは、例えば、集光された光を電気信号に変換する撮像素子であるＣＣＤやＣＭＯＳ等を備えたカメラである。第２実施形態では、撮像部１０ａは、プロジェクター２と別体のハードウェアとなっている。撮像部１０ａは、ハーフミラーＨＭを介して、光軸ＲＲがプロジェクター２の光軸ＰＲと同一直線状になるように配置され、投写面ＰＡを含む範囲の一部又は全部を撮像可能である。

制御部２０ａは、有線又は無線によって撮像部１０ａが投写面ＰＡを含む撮像範囲を撮像するように制御する。また、制御部２０ａは、デプスセンサー８０に距離を検出させ、検出された距離をデプスセンサー８０から取得する。

デプスセンサー８０は、例えば、レーザー光を照射するレーザー光照射部と、反射したレーザー光を検出するレーザー光検出部を備え、これらによってアクティブステレオ法と同じ原理でレーザー光を照射した対象物までの距離を測定するセンサーである。デプスセンサー８０は、検出した距離を示す情報を制御部２０ａに出力する。

以下、図９を参照して、制御部２０ａがマスク領域Ｍを設定された投写画像Ｐを投写するまでの処理について説明する。図９は、制御部２０ａがマスク領域Ｍを設定された投写画像Ｐを投写するまでの処理の流れの一例を示すフローチャートである。ここで、図９に示したフローチャートの処理が図４に示したフローチャートの処理と異なる点は、制御部２０ａが撮像部１０ａに撮像範囲を撮像させる点と、撮像画像Ｃに対して幾何学補正を行わない点と、撮像部１０の光学中心から撮像画像Ｃ上の投写面ＰＡの各点までの距離をデプスセンサー８０で検出する点の３点である。

より具体的には、制御部２０ａは、ステップＳ２００〜Ｓ２１０において、図４に示したステップＳ１００〜Ｓ１１０までと同様の処理を行う。そして、三次元位置検出部２３は、ステップＳ２２０において、デプスセンサー８０から撮像部１０ａの光学中心から投写面ＰＡの各点までの距離を検出し、記憶部７０から撮像パラメーター及び投写パラメーターを読み込み、検出した距離と読み込んだ撮像パラメーター及び投写パラメーターに基づいて、投写面ＰＡの三次元形状を表す三次元位置情報を検出する。

その後、制御部２０ａは、撮像部１０ａに投写面ＰＡを撮像させ、撮像画像Ｃを取得する（ステップＳ２３０）。次に、表示状態制御部２４は、取得した撮像画像Ｃに対して色補正を行う（ステップＳ２４０）。そして、表示状態制御部２４は、ステップＳ２５０〜Ｓ２６０において、ステップＳ１６０〜ステップＳ１７０までの処理と同様の処理を行う。

図７に示したように、プロジェクター２の光軸ＰＲと、撮像部１０の光軸ＲＲとは、ハーフミラーＨＭを介して同一直線状に配置されている。このため、撮像画像Ｃに対して幾何学補正を行わないまま、撮像画像Ｃを投写画像Ｐとして投写面ＰＡに投写した場合、投写画像Ｐ上の物体Ｏの像と、物体Ｏとはぴったり一致する。従って、第２実施形態に係るプロジェクター２の制御部２０ａは、幾何学補正を行う必要が無い。なお、第１実施形態に係るプロジェクター１と同様に、第２実施形態に係るプロジェクター２は、ステップＳ２４０の色補正を行わない構成であってもよい。

以上説明したように、第２実施形態に係るプロジェクター２は、撮像部１０ａの光学中心から物体Ｏまでの距離をデプスセンサーにより検出する。このため、プロジェクター２は、ハーフミラーＨＭを用いる等によって物体Ｏを撮像するための撮像部１０と光軸を同一にすることができ、その結果として、プロジェクター２が投写する投写画像Ｐに対する幾何学補正を行うことなく、より簡易に物体Ｏを強調することができる。

なお、以上に説明したプロジェクター１、２における任意の構成部の機能を実現するためのプログラムを、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピューターシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、ＯＳ（Operating System）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ（Compact Disk）−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリー（RAM：Random Access Memory）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピューターシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピューターシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

１、２ プロジェクター、１０、１０ａ 撮像部、２０、２０ａ、制御部、２１ 撮像画像取得部、２２ 投写画像生成部、２３ 三次元位置検出部、２４ 表示状態制御部、３０ 液晶パネル駆動部、４０ 投写光学系、４１ 液晶パネル、５０ 画像取得部、６０ 入力受付部、７０ 記憶部、８０ デプスセンサー

Claims (8)

1. 対象部分を含む投写面へ投写画像を投写する投写部と、
   所定の位置から前記対象部分までの距離を検出する検出部と、
   前記距離に基づいて前記投写画像のうち前記対象部分以外に投写される領域を部分領域として設定し、設定された前記部分領域がマスクされるように前記投写画像の表示状態を変更する制御部と、
   を備えるプロジェクター。
2. 請求項１に記載のプロジェクターであって、
   前記制御部は、光を投写しないことで前記部分領域がマスクされるように前記投写画像の表示状態を変更する、
   プロジェクター。
3. 請求項１又は２に記載のプロジェクターであって、
   前記制御部は、同一色画像を投写することで前記部分領域がマスクされるように前記投写画像の表示状態を変更する、
   プロジェクター。
4. 請求項１から３のうちいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
   前記対象部分を含む撮像画像を撮像する撮像部を備え、
   前記検出部は、前記撮像画像に基づいて前記距離を検出する、
   プロジェクター。
5. 請求項１から３のうちいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
   前記検出部は、デプスセンサーである、
   プロジェクター。
6. 請求項１から５のうちいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
   前記投写画像が投写される際の焦点が、前記対象部分における所定位置に合焦されるように、前記投写部を調整する調整部を備える、
   プロジェクター。
7. 請求項１から６のうちいずれか一項に記載のプロジェクターであって、
   前記制御部は、前記部分領域として、第１閾値より前記距離が遠い第１部分領域と、第２閾値より前記距離が近い第２部分領域と、前記距離が前記第１閾値と前記第２閾値の範囲内の第３部分領域を設定し、前記第１部分領域と前記第２部分領域のうちいずれか一方又は両方がマスクされるように前記投写画像の表示状態を変更する、
   プロジェクター。
8. 対象部分を含む投写面へ投写画像を投写し、
   所定の位置から前記対象部分までの距離を検出し、
   前記距離に基づいて前記投写画像のうち前記対象部分以外に投写される領域を部分領域として設定し、設定された前記部分領域がマスクされるように前記投写画像の表示状態を変更する、
   投写画像制御方法。

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