JP2015204487A - projection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被投影体に複数の映像を投影する投影システムに関するものである。 The present invention relates to a projection system that projects a plurality of images onto a projection target.
従来から、スクリーンに映像を投影する投影装置（プロジェクタ）として、例えば特許文献１および２に開示されたものがある。特許文献１では、対象物（例えばパーソナルコンピュータ）の映像をスクリーンに投影する際に、プロジェクタからスクリーンまでの距離を取得し、対象物の大きさも考慮して投影映像のズーム倍率を設定することで、対象物の映像を所定の大きさで（例えば実物大で）スクリーンに投影することが可能となっている。
Conventionally, as a projection device (projector) that projects an image on a screen, for example, there are those disclosed in
また、特許文献２では、スクリーン等の被投影体に投影した映像を撮像手段で撮像した画像から、スクリーンと撮像手段との距離を算出し、その距離データから、被投影体に対応する平面を推定し、上記距離データと上記平面に関する情報とに基づいて、投影する映像の補正情報を算出することで、映像の投影中に、被投影体とプロジェクタとの位置関係が変化した場合でも、映像の投影動作を中断することなく、投影映像の補正（例えば台形歪みの補正）ができるようにしている。
In
一方、近年では、プロジェクタ等を用いて現実と仮想現実とを融合させる技術が、特にエンタテインメント分野で広がりつつある。そして、建造物などの立体構造物に映像を投影して、平面スクリーンでは得られない立体感や臨場感を得られるような、いわゆるプロジェクションマッピングと呼ばれる映像表現や、現実の空間にある物体にコンピュータで生成した仮想の映像を重ねることで、ユーザーに様々な付加情報や映像シミュレーション体験を提供するような拡張現実感（ＡＲ：Augmented Reality）および複合現実感（ＭＲ：Mixed Reality）といった技術が注目されている。このような技術の実現においては、様々に変化する現実空間の状況に応じて、リアルタイムに仮想映像を物体に重ねることが必要となっている。 On the other hand, in recent years, a technique for integrating reality and virtual reality using a projector or the like is spreading especially in the entertainment field. Projection of images onto 3D structures such as buildings can produce a 3D effect and realism that cannot be obtained with a flat screen, so-called projection mapping, or a computer on an object in real space. Technologies such as Augmented Reality (AR) and Mixed Reality (MR) that provide users with various additional information and video simulation experiences by superimposing virtual images generated in ing. In order to realize such a technique, it is necessary to superimpose a virtual image on an object in real time in accordance with the situation of a real space that changes variously.
このような背景のもと、被投影体に対して、複数のプロジェクタで異なる方向から複数の映像を投影してプロジェクションマッピングを行いたいという要望が出てきている。 Under such a background, there has been a demand for projection mapping to be performed by projecting a plurality of images from different directions with a plurality of projectors on a projection target.
複数のプロジェクタで一体的な投影像を生成するいわゆるマルチプロジェクションにおいては、投影される各映像の繋ぎ目に隙間が存在すると、そこが黒い帯状に抜けてしまうため、非常に見苦しい状態となる。プロジェクションマッピングにおいては、静止した被投影体上で複数の映像を隙間なく繋がるように投影することがなされている。これは、事前に決定した被投影体の設置位置に対して、各映像を投影しながら各映像の端（エッジ部）が若干重なるように投影位置を調整することによって行われる。このとき、各映像の繋ぎ目は、エッジ部の映像の輝度を調整するエッジブレンディング処理により、目立たなくなっている。 In a so-called multi-projection in which a plurality of projectors generate an integrated projection image, if there is a gap at the joint of each projected image, the gap will come out in a black belt shape, which is very unsightly. In projection mapping, a plurality of images are projected on a stationary projection body so as to be connected without gaps. This is performed by adjusting the projection position so that the end (edge part) of each video slightly overlaps while projecting each video with respect to the installation position of the projection target determined in advance. At this time, the joints of the respective images are not noticeable by the edge blending process for adjusting the luminance of the image of the edge portion.
ところが、複数のプロジェクタを用いて被投影体に複数の映像を投影する場合、被投影体が移動すると、被投影体上での各映像の投影領域が変化するため、被投影体の位置によっては各映像が重ならなくなり、投影された各映像の繋ぎ目に隙間が生ずる。 However, when projecting a plurality of images onto a projection object using a plurality of projectors, if the projection object moves, the projection area of each image on the projection object changes, so depending on the position of the projection object The images do not overlap, and a gap is formed at the joint between the projected images.
なお、上述した特許文献１および２の技術は、基本的に、平面のスクリーンに対して１台のプロジェクタで映像を投影することを前提としたものであり、移動する立体物に対して、複数のプロジェクタで異なる方向からリアルタイムで各映像を投影するような状況は想定されていない。
Note that the techniques of
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、被投影体が移動した場合でも、複数の投影部によって投影される各映像の繋ぎ目に隙間を生じさせずに、一体的な投影像を被投影体上で生成することができる投影システムを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to prevent a gap from being generated at the joint between the images projected by the plurality of projection units even when the projection target moves. Another object of the present invention is to provide a projection system capable of generating an integral projection image on a projection object.
本発明の一側面に係る投影システムは、被投影体に映像を投影する複数の投影部と、前記複数の投影部によって投影される各映像の投影領域をそれぞれ変更する投影領域変更部と、前記被投影体の位置を検出する位置検出部と、前記複数の投影部のそれぞれの位置を認識し、認識した前記複数の投影部の位置と、前記位置検出部にて検出された前記被投影体の位置とから、前記複数の投影部のそれぞれに対する前記被投影体の相対位置を導出して、前記投影領域変更部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記相対位置が変化したときに、前記複数の投影部によって投影される各映像の少なくとも一部が前記被投影体上で重なるように、前記投影領域変更部を制御して各映像の投影領域をそれぞれ変更させる。 A projection system according to one aspect of the present invention includes a plurality of projection units that project an image on a projection target, a projection region change unit that changes a projection region of each image projected by the plurality of projection units, A position detection unit for detecting a position of the projection target; a position of each of the plurality of projection units; a position of the recognized plurality of projection units; and the projection target detected by the position detection unit A control unit for deriving a relative position of the projection object with respect to each of the plurality of projection units from the position and controlling the projection region changing unit, and the control unit changes the relative position In some cases, the projection region changing unit is controlled to change the projection region of each image so that at least a part of each image projected by the plurality of projection units overlaps on the projection target.
位置検出部によって被投影体の位置が検出されると、制御部は、認識した複数の投影部の位置と被投影体の位置とから、複数の投影部のそれぞれに対する被投影体の相対位置を導出する。そして、制御部は、被投影体の移動によって上記相対位置が変化したときに、各映像の少なくとも一部が被投影体上で重なるように、投影領域変更部を制御して各映像の投影領域をそれぞれ変更させる。これにより、被投影体が移動した場合でも、複数の投影部によって投影される各映像の繋ぎ目に隙間が生じない、一体的な投影像を被投影体上で生成することができる。 When the position of the projection target is detected by the position detection unit, the control unit determines the relative position of the projection target with respect to each of the plurality of projection units from the recognized positions of the plurality of projection units and the position of the projection target. To derive. Then, the control unit controls the projection area changing unit so that at least a part of each image overlaps on the projection object when the relative position changes due to the movement of the projection object, and the projection area of each image To change each. As a result, even when the projection object moves, an integrated projection image can be generated on the projection object with no gap between the images projected by the plurality of projection units.
上記の投影システムは、前記被投影体の形状情報を記憶する記憶部をさらに備え、前記制御部は、前記相対位置の情報と、前記記憶部に記憶された前記被投影体の形状情報とに基づいて各映像の投影領域を決定し、決定後の位置に各投影領域をそれぞれ変更するように前記投影領域変更部を制御してもよい。 The projection system further includes a storage unit that stores shape information of the projection object, and the control unit includes the information on the relative position and the shape information of the projection object stored in the storage unit. The projection area changing unit may be controlled so as to determine a projection area of each video based on the projection area and change each projection area to a position after the determination.
制御部は、上記の相対位置情報および記憶部に記憶された被投影体の形状情報に基づいて、被投影体の形状に応じた最適な投影領域を決定することができる。したがって、投影領域変更部が、決定後の位置に各投影領域をそれぞれ変更することにより、投影部による被投影体の形状に応じた正確な投影が可能となる。 The control unit can determine an optimal projection area according to the shape of the projection target based on the relative position information and the shape information of the projection target stored in the storage unit. Therefore, the projection area changing unit changes each projection area to the position after determination, thereby enabling accurate projection according to the shape of the projection target by the projection unit.
上記の投影システムは、前記被投影体の形状情報を入力するための入力部をさらに備え、前記制御部は、前記相対位置の情報と、前記入力部によって入力された前記被投影体の形状情報とに基づいて各映像の投影領域を決定し、決定後の位置に各投影領域をそれぞれ変更するように前記投影領域変更部を制御してもよい。 The projection system further includes an input unit for inputting shape information of the projection target, and the control unit is configured to input the information on the relative position and the shape information of the projection target input by the input unit. Based on the above, the projection area of each video may be determined, and the projection area changing unit may be controlled to change each projection area to the position after the determination.
制御部は、上記の相対位置情報および入力部によって入力された被投影体の形状情報に基づいて、被投影体の形状に応じた最適な投影領域を決定することができる。したがって、投影領域変更部が、決定後の位置に各投影領域をそれぞれ変更することにより、投影部による被投影体の形状に応じた正確な投影が可能となる。 The control unit can determine an optimum projection area corresponding to the shape of the projection target based on the relative position information and the shape information of the projection target input by the input unit. Therefore, the projection area changing unit changes each projection area to the position after determination, thereby enabling accurate projection according to the shape of the projection target by the projection unit.
前記投影領域変更部は、前記複数の投影部の投影光の光軸の向きおよび光学倍率の少なくとも一方を変化させることにより、各映像の投影領域をそれぞれ変更してもよい。 The projection area changing unit may change the projection area of each image by changing at least one of an optical axis direction and an optical magnification of projection light of the plurality of projection units.
各映像の投影領域を光学的に変更することにより、投影される各映像の明るさや解像度を維持することができ、高品位な映像の投影が可能となる。 By optically changing the projection area of each video, the brightness and resolution of each projected video can be maintained, and high-quality video can be projected.
前記投影領域変更部は、前記複数の投影部によって投影される各映像のデータを加工することにより、各映像の投影領域をそれぞれ変更してもよい。 The projection area changing unit may change the projection area of each video by processing data of each video projected by the plurality of projection units.
この場合、各映像の投影領域を変更するにあたって可動部が不要であるため、機械的な故障を低減して装置の信頼性を高めることができるとともに、システムコストを低減することができる。 In this case, since a movable part is not required for changing the projection area of each image, mechanical failure can be reduced and the reliability of the apparatus can be increased, and the system cost can be reduced.
上記の構成によれば、被投影体が移動した場合でも、複数の投影部によって投影される各映像の繋ぎ目に隙間が生じない、一体的な投影像を被投影体上で生成することができる。 According to the above configuration, even when the projection object moves, it is possible to generate an integrated projection image on the projection object that does not cause a gap between the images projected by the plurality of projection units. it can.
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
〔投影システムの構成〕
図１は、本実施形態の投影システム１の概略の構成を示すブロック図である。投影システム１は、被投影体に複数の映像を投影するものであり、複数の投影部２と、複数の投影領域変更部３と、位置検出センサ４と、投影制御器５とを有している。
[Configuration of projection system]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a projection system 1 of the present embodiment. The projection system 1 projects a plurality of images on a projection target, and includes a plurality of
投影部２は、被投影体に映像を投影するものである。ここでは例として、投影部２が２つ設けられている場合を示すが、３つ以上設けられてもよい（投影部２の台数は必要に応じて増設できる）。なお、各投影部２を互いに区別する場合には、投影部２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・のように記載する。各投影部２は、光源、光変調素子（例えば液晶パネル）、投影レンズ（ズームレンズを含む）、その他の光学部品を有するプロジェクタで構成されている。
The
投影領域変更部３は、複数の投影部２によって投影される各映像の投影領域をそれぞれ変更するものであり、各投影部２に対応して設けられている。なお、複数の投影領域変更部３を互いに区別する場合には、投影領域変更部３ａ、３ｂ、３ｃ、・・・のように記載する。各投影領域変更部３は、ズーム駆動機構１１と、パン・チルト駆動機構１２と、画像処理部１３と、Ｉ／Ｆ１４とを有している。
The projection
ズーム駆動機構１１は、投影部２の投影レンズに含まれるズームレンズを光軸方向に移動させることにより、光学倍率を変化させ（投影映像の拡大／縮小を行い）、これによって映像の投影領域を変更する。パン・チルト駆動機構１２は、パン・チルト雲台で構成されており、投影部２の投影光の光軸（投影光の光束の中心光線）の向きをパン方向（左右方向）およびチルト方向（上下方向）に変更することで、映像の投影領域を変更する。画像処理部１３は、投影部２によって投影される映像のデータを画像処理によって加工することにより、映像の投影領域を変更する。なお、加工対象となる映像のデータは、図示しないコンテンツ記憶部に記憶されているものとする。Ｉ／Ｆ１４は、投影制御器５からの制御信号を受信するためのインターフェースである。すなわち、ズーム駆動機構１１、パン・チルト駆動機構１２および画像処理部１３の各動作は、Ｉ／Ｆ１４を介して入力される投影制御器５（特に後述する制御部２１）からの制御信号に基づいて制御される。
The
以上のことから、投影領域変更部３は、投影制御器５（制御部２１）からの指示に基づいて、複数の投影部２の投影光の光軸の向きおよび光学倍率の少なくとも一方を変化させることにより、各映像の投影領域を変更するものであるとも言えるし、複数の投影部２によって投影される各映像のデータを加工することにより、各映像の投影領域を変更するものであるとも言える。
From the above, the projection
なお、投影領域変更部３は、ズーム駆動機構１１、パン・チルト駆動機構１２、画像処理部１３の全てを備えていなくてもよい。例えば、投影領域変更部３は、画像処理部１３を備えずに、ズーム駆動機構１１およびパン・チルト駆動機構１２を備え、これらによって投影領域を変更してもよい。また、投影領域変更部３は、ズーム駆動機構１１およびパン・チルト駆動機構１２を備えずに、画像処理部１３を備え、画像処理のみによって投影領域を変更してもよい。後者の場合、画像処理部１３は、複数の投影部２に共通して設けられてもよく、この場合は、投影領域変更部３を複数の投影部２に共通する単一のもので構成することができる。
The projection
位置検出センサ４は、被投影体の位置を検出するものであり、例えばパターン投影やＴＯＦ（time of flight）により３次元の位置情報を得るＩＲ（infrared）カメラで構成されるが、その他、レーザーレーダー、超音波センサ、デジタルカメラなどで構成されてもよい。
The
投影制御器５は、投影領域変更部３による投影領域の変更を制御するものであり、制御部２１と、入力部２２と、記憶部２３と、Ｉ／Ｆ２４とを有している。
The
制御部２１は、複数の投影部２のそれぞれの位置を認識し、認識した複数の投影部２の位置と、位置検出センサ４にて検出された被投影体の位置とから、複数の投影部２のそれぞれに対する被投影体の相対位置を導出して、投影領域変更部３を制御する。このような制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算部で構成されている。
The
ここで、各投影部２の位置は、予め入力部２２によって入力されて記憶部２３に記憶されていてもよい。この場合、制御部２１は、記憶部２３を参照することで各投影部２の位置を認識することができる。また、各投影部２の位置を認識する位置認識部を別途設けておき、制御部２１が位置認識部から信号に基づいて各投影部２の位置を認識するようにしてもよい。この場合は、各投影部２が移動しながら投影する場合でも対応できる（位置認識ができる）。
Here, the position of each
位置検出センサ４の位置は固定されているため、制御部２１は、各投影部２の位置を認識することにより、各投影部２と位置検出センサ４との相対的な位置関係を把握することができる。位置検出センサ４にて被投影体の位置が検出されると、位置検出センサ４と被投影体との距離がわかるので、制御部２１は、各投影部２、位置検出センサ４、被投影体の相対的な位置関係を把握することができる。したがって、制御部２１は、各投影部２のそれぞれと被投影体との相対位置を把握することができる。
Since the position of the
制御部２１は、上記の相対位置が変化したときに、複数の投影部２によって投影される各映像の少なくとも一部が被投影体上で重なるように各映像の投影領域をそれぞれ変更するための指示（制御信号）を、Ｉ／Ｆ２４を介して投影領域変更部３に与える。この指示に基づき、投影領域変更部３は、各映像の投影領域をそれぞれ変更することになる。なお、各映像の投影領域の変更の詳細については後述する。
The
ここで、各映像の少なくとも一部が重なるとは、各映像の一部が重なる場合と、各映像の全てが重なる場合の両方を含む。後者の場合、投影映像の輝度を増大させることができる（例えば各映像の輝度の２倍にすることができる）。また、各映像の全てを重ねることで、右目用の映像と左目用の映像とを重ねて立体的な映像を鑑賞させる３Ｄ鑑賞用の投影も可能となる。 Here, at least a part of each video overlaps includes both a case where a part of each video overlaps and a case where all the videos overlap. In the latter case, the brightness of the projected image can be increased (for example, the brightness of each image can be doubled). In addition, by superimposing all the images, it is possible to perform projection for 3D viewing in which a right-eye image and a left-eye image are overlaid so that a stereoscopic image can be viewed.
入力部２２は、各投影部２の位置情報や、被投影体の形状情報をはじめ、各種の情報を入力するために設けられており、キーボードやマウスなどの操作部で構成されている。入力部２２によって入力された内容は、図示しない表示部で確認することができる。なお、入力部２２は、タッチパネルで構成されてもよく、この場合は上記の表示部を兼ねることもできる。
The
記憶部２３は、入力部２２によって入力された情報（例えば被投影体の形状情報）、各投影部２と被投影体との相対位置情報などを記憶する。Ｉ／Ｆ２４は、制御部２１から投影領域変更部３に対して制御信号を送信するためのインターフェースである。
The
〔各映像の投影領域の変更について〕
次に、本実施形態における、被投影体の移動に伴う各映像の投影領域の変更の詳細について、実施例として説明する。なお、実施例との比較のため、従来のマルチプロジェクションによる投影を参考例として併せて説明する。なお、以下では、被投影体の形状を円柱とし、この円柱の側面（曲面）に複数の映像を投影する場合を考えるが、被投影体の形状はこの円柱に限定されるわけではなく、他の形状であってもよい。
[Change of projection area of each image]
Next, details of the change of the projection area of each video accompanying the movement of the projection object in the present embodiment will be described as an example. For comparison with the embodiment, a conventional multi-projection projection will be described as a reference example. In the following, it is assumed that the shape of the projection object is a cylinder and a plurality of images are projected on the side surface (curved surface) of this cylinder, but the shape of the projection object is not limited to this cylinder, The shape may also be
（参考例１）
図２は、参考例１における各映像の投影の様子を模式的に示している。参考例１は、２つの投影部２ａ・２ｂを用いて、移動する被投影体Ｐに対して各映像Ｍ１・Ｍ２を投影する例を示している。
(Reference Example 1)
FIG. 2 schematically shows how each image is projected in Reference Example 1. The reference example 1 shows an example in which the images M1 and M2 are projected onto the moving projection object P using the two
被投影体Ｐの移動前においては、２つの投影部２ａ・２ｂにより、異なる方向から、立体物である被投影体Ｐに各映像Ｍ１・Ｍ２を投影している。そして、投影された各映像Ｍ１・Ｍ２は、エッジ部で若干重なっており、一体的な映像として投影されている。
Prior to the movement of the projection object P, the two
この状態から、被投影体Ｐがシステム側に、つまり、各投影部２に近づく方向（以下、前方と記載する）に移動すると、各投影部２の投影方向が異なるため、２つの映像Ｍ１・Ｍ２が被投影体Ｐ上で離れる方向に移動することになる。また、各投影部２からの投影光は、広がりをもって拡大投影されているため、被投影体Ｐが前方に移動することにより、投影された各映像Ｍ１・Ｍ２の投影面積は小さくなる。これらの原因により、被投影体Ｐ上で、投影される２つの映像Ｍ１・Ｍ２の間に隙間Ｓができてしまい、非常に見苦しい状態となってしまう。
From this state, when the projection target P moves to the system side, that is, in a direction approaching each projection unit 2 (hereinafter referred to as the front), the projection direction of each
（実施例１）
図３は、実施例１における各映像の投影の様子を模式的に示している。実施例１では、各投影部２ａ・２ｂと被投影体Ｐとの相対位置関係を把握するために、位置検出センサ４（距離センサ）が設けられており、被投影体Ｐの位置（位置検出センサ４と被投影体Ｐとの距離）を測定できるようになっている。また、この例では、各投影部２ａ・２ｂおよび位置検出センサ４の位置は、投影制御器５に予め入力されており、これらの位置は動かないものする。したがって、位置検出センサ４の測定結果から、投影制御器５（制御部２１）は、各投影部２ａ・２ｂと被投影体Ｐとの相対位置関係を把握できることになる。
(Example 1)
FIG. 3 schematically shows how each image is projected in the first embodiment. In the first embodiment, a position detection sensor 4 (distance sensor) is provided in order to grasp the relative positional relationship between the
また、各投影部２ａ・２ｂによって投影される各映像Ｍ１・Ｍ２の投影領域は、それぞれ前述した投影領域変更部３ａ・３ｂによって変更可能となっている。ここでは、投影領域変更部３ａ・３ｂは、ズーム駆動機構１１（図１参照）およびパン・チルト駆動機構１２（図１参照）を備えており、各投影部２ａ・２ｂの投影光の光軸の向きおよび光学倍率を変化させることにより、各映像Ｍ１・Ｍ２の投影領域をそれぞれ変更することが可能となっている。
In addition, the projection areas of the images M1 and M2 projected by the
被投影体Ｐの移動前においては、参考例１と同様に、２つの投影部２ａ・２ｂにより、異なる方向から、立体物である被投影体Ｐに各映像Ｍ１・Ｍ２を投影している。そして、投影された各映像Ｍ１・Ｍ２は、エッジ部で若干重なっており、一体的な映像として投影されている。
Before the movement of the projection object P, similarly to the reference example 1, the two
この状態から、被投影体Ｐが前方に移動すると、投影制御器５は、位置検出センサ４での検出結果（距離情報）を受けて、各投影部２ａ・２ｂと移動する被投影体Ｐとの相対位置関係を把握し、これに基づいて、各映像Ｍ１・Ｍ２の少なくとも一部が被投影体Ｐ上で重なるように、各映像Ｍ１・Ｍ２の投影領域を変更するための制御信号を投影領域変更部３ａ・３ｂに与える。投影領域変更部３ａ・３ｂは、上記制御信号に基づいて各映像Ｍ１・Ｍ２の投影領域を変更する。これにより、移動後の被投影体Ｐ上において、投影される映像Ｍ１・Ｍ２のエッジ部が重なった状態が維持され、投影される２つの映像Ｍ１・Ｍ２の間に隙間が生じることが回避される。
When the projection object P moves forward from this state, the
図４は、実施例１における投影領域の変更の様子を詳細に示している。なお、被投影体Ｐおよび各投影部２ａ・２ｂは、実際には立体的に（立体空間内に）配置されるものであるが、ここでは説明を単純化するため、ある平面上での位置関係に基づいて説明する。
FIG. 4 shows in detail how the projection area is changed in the first embodiment. Note that the projection target P and the
被投影体Ｐの移動前において、各投影部２ａ・２ｂの投影光の光軸（中心軸）は、各投影部２ａ・２ｂを結ぶ軸を基準として、角度θ１（°）およびθ２（°）の角度に設定されて、互いに異なる方向から被投影体Ｐに投影光を投影している。また、各投影部２ａ・２ｂの投影光は、それぞれの光軸を中心としてα１（°）およびα２（°）の画角で広がって投影映像を形成している。このとき、被投影体Ｐは、位置検出センサ４から距離Ｄ（ｍ）の位置にあり、この被投影体Ｐ上で、投影される各映像のエッジ部が若干重なっている。位置検出センサ４は、各投影部２ａ・２ｂの中間に位置しているものとする。
Before movement of the projection target P, the optical axes (center axes) of the projection light of the
この状態から、被投影体Ｐが前方に移動し、位置検出センサ４から距離Ｄ’（ｍ）の位置に被投影体Ｐが位置すると（Ｄ＞Ｄ’）、投影領域変更部３ａのズーム駆動機構１１により、投影部２ａの投影光の画角は、α１からα１’（°）に変更され、投影領域変更部３ｂのズーム駆動機構１１により、投影部２ｂの投影光の画角は、α２からα２’（°）に変更される。ただし、α１’＞α１であり、α２’＞α２である。また、投影領域変更部３ａのパン・チルト駆動機構１２により、投影部２ａの投影光の光軸の角度は、θ１からθ１’（°）に変更され、投影領域変更部３ｂのパン・チルト駆動機構１２により、投影部２ｂの投影光の光軸の角度は、θ２からθ２’（°）に変更される。ただし、θ１’＜θ１であり、θ２’＜θ２である。これにより、被投影体Ｐの移動後においても、被投影体Ｐ上で、投影される各映像のエッジ部が重なる状態が維持される。なお、それぞれの角度の目標値（α１’、α２’、θ１’、θ２’）は、位置検出センサ４にて距離Ｄ’が検出されれば、幾何計算によって容易に求められる。
From this state, when the projection object P moves forward and the projection object P is positioned at a distance D ′ (m) from the position detection sensor 4 (D> D ′), the zoom driving of the projection
（参考例２）
図５は、参考例２における各映像の投影の様子を模式的に示している。参考例２は、３つの投影部２ａ・２ｂ・２ｃを用いて、移動する被投影体Ｐに対して各映像Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３を投影する例を示している。
(Reference Example 2)
FIG. 5 schematically shows how each image is projected in Reference Example 2. The reference example 2 shows an example in which each of the images M1, M2, and M3 is projected onto the moving projection object P using the three
被投影体Ｐの移動前においては、３つの投影部２ａ・２ｂ・２ｃにより、異なる方向から、立体物である被投影体Ｐに各映像Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３を投影している。そして、投影された各映像Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３は、それぞれのエッジ部で若干重なっており、一体的な映像として投影されている。
Prior to the movement of the projection target P, the three images M1, M2, and M3 are projected onto the projection target P, which is a three-dimensional object, by the three
この状態から、投影部２ａ・２ｂ・２ｃが並ぶ方向と平行な一方向（以下、右方向と記載する）に被投影体Ｐが移動すると、各投影部２の投影方向が異なるため、被投影体Ｐ上で各映像Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３のそれぞれが異なる形状に変化する。このため、図５の例では、中央の映像Ｍ２と右側の映像Ｍ３との間に隙間Ｓができてしまい、非常に見苦しい状態となってしまう。
From this state, when the projection target P moves in one direction parallel to the direction in which the
（実施例２）
図６は、実施例２における各映像の投影の様子を模式的に示している。実施例２では、各投影部２ａ・２ｂ・２ｃと被投影体Ｐとの相対位置関係を把握するために、位置検出センサ４として距離画像センサが用いられている。距離画像センサは、一種のデジタルカメラであり、撮像した画像の各ピクセル毎に、被投影体までの距離データを取得できる。この距離の測定原理としては、ステレオカメラ方式や前述のＴＯＦ方式等が知られている。この距離画像センサにより、被投影体Ｐの３次元位置を測定することができる。
(Example 2)
FIG. 6 schematically shows how each image is projected in the second embodiment. In the second embodiment, a distance image sensor is used as the
また、実施例２では、各投影部２ａ・２ｂ・２ｃおよび位置検出センサ４の位置は、投影制御器５に予め入力されており、これらの位置は動かないものする。したがって、位置検出センサ４の測定結果から、投影制御器５（制御部２１）は、各投影部２ａ・２ｂ・２ｃと被投影体Ｐとの相対位置関係を把握できることになる。
In the second embodiment, the positions of the
また、各投影部２ａ・２ｂ・２ｃによって投影される各映像Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３の投影領域は、それぞれ投影領域変更部３ａ・３ｂ・３ｃによって変更可能となっている。
Further, the projection areas of the images M1, M2, and M3 projected by the
被投影体Ｐの移動前においては、参考例２と同様に、３つの投影部２ａ・２ｂ・２ｃにより、異なる方向から、立体物である被投影体Ｐに各映像Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３を投影している。そして、投影された各映像Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３は、それぞれのエッジ部で若干重なっており、一体的な映像として投影されている。
Prior to the movement of the projection target P, each of the images M1, M2, and M3 is projected onto the projection target P that is a three-dimensional object from different directions by the three
この状態から、被投影体Ｐが右方向に移動すると、投影制御器５は、位置検出センサ４での検出結果（位置情報）を受けて、各投影部２ａ・２ｂ・２ｃと移動する被投影体Ｐとの相対位置関係を把握し、これに基づいて、各映像Ｍ１・Ｍ２の少なくとも一部が被投影体Ｐ上で重なり、かつ、各映像Ｍ２・Ｍ３の少なくとも一部が被投影体Ｐ上で重なるように、各映像Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３の投影領域を変更するための制御信号を投影領域変更部３ａ・３ｂ・３ｃに与える。投影領域変更部３ａ・３ｂ・３ｃは、上記制御信号に基づいて各映像Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３の投影領域を変更する。これにより、移動後の被投影体Ｐ上において、投影される映像Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３のエッジ部が重なった状態が維持され、投影される２つの映像Ｍ１・Ｍ２の間、および２つの映像Ｍ２・Ｍ３の間に隙間が生じることが回避される。なお、被投影体Ｐの移動に伴う投影領域の変更は、実施例１と同様に、各投影部２の投影光の光軸の角度および画角の変更で行うことができる。
From this state, when the projection object P moves in the right direction, the
以上のように、被投影体Ｐが移動して、各投影部２と被投影体Ｐとの相対位置が変化したとき、投影制御器５（制御部２１）は、各投影部２によって投影される各映像の少なくとも一部が被投影体Ｐ上で重なるように、投影領域変更部３を制御して各映像の投影領域をそれぞれ変更させる。これにより、被投影体Ｐが移動した場合でも、各映像Ｍ１・Ｍ２の繋ぎ目に隙間が生じない、一体的な投影像を被投影体Ｐ上で生成することができる。
As described above, when the projection target P moves and the relative positions of the
また、本実施形態では、ズーム投影レンズを搭載した投影部２を使用し、投影領域変更部３のズーム駆動機構１１によってレンズの焦点距離を変えることでレンズの画角を変え（投影映像の拡大率を変化させ）、パン・チルト駆動機構１２により、投影部２の投影光の光軸の向きを変化させている。このように、投影領域変更部３が各投影部２の投影光の光軸の向きおよび光学倍率を変化させて、各映像の投影領域を光学的に変更することにより、例えば後述する電子シフト方式によって投影領域を変更する場合に比べて、投影される各映像の明るさや解像度を投影領域の変更の前後で維持することができ、高品位な映像の投影が可能となる。なお、このような効果は、投影領域変更部３が各投影部２の投影光の光軸の向きおよび光学倍率のどちらか一方を変化させて投影領域を変更する場合でも得ることができる。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態では、投影光の光軸の向きをパン・チルト駆動機構１２によって変更する例について説明したが、鏡筒シフト機構やレンズシフト機構によって投影領域を変更してもよい。鏡筒シフト機構は、投影レンズを保持する鏡筒を光軸に垂直な方向にシフトさせることにより、投影領域をシフトさせるものである。レンズシフト機構は、複数の投影レンズのうち、少なくとも１枚のレンズを光軸に垂直な方向にシフトさせることにより、投影領域をシフトさせるもの（単レンズシフト機構、レンズ群シフト機構）である。
In this embodiment, the example in which the direction of the optical axis of the projection light is changed by the pan /
また、パン・チルト駆動機構１２等によって投影部２を物理的に動かす以外にも、画像処理部１３（図１参照）での画像処理によって投影領域を電子的に変更してもよい。例えば、各投影部２によって投影される映像のデータを加工して、全投影領域の中の一部を映像領域として使用し、他の領域には映像を表示しない（投影光無し＝黒にする）ようにして、投影部２を動かさずに映像領域を全投影領域の中でシフトさせることでも、実質的に光軸の角度を変えることができる。このような方式は、電子シフト方式と呼ばれる。電子シフト方式では、光軸の可動範囲に相当する全投影領域が必要となるため、物理的な手段で投影領域を変更する場合と比較して、投影映像の明るさや解像度が劣ることになるが、可動部を減らして機械的な故障を低減できるため、信頼性を高めることができるとともに、システムコストを低減することができる。
In addition to physically moving the
また、本実施形態では、ズーム駆動機構１１によって投影映像の光学倍率を変化させる例について説明したが、投影映像の光学倍率を変化させる方法としては、画像処理部１３での画像処理によって光学倍率を変更する電子ズーム方式を用いることもできる。電子ズーム方式とは、投影映像のデータを加工して、全投影領域の中の一部を映像領域として使用し、他の領域には表示しない（投影光無し＝黒にする）ようにして、投影部２を動かさずに映像領域を全投影領域の中で拡大／縮小する方法である。このような電子ズーム方式によっても、実質的に投影映像の拡大率を変えることができる。電子ズーム方式では、投影映像の最大拡大率に相当する全投影領域が必要となるため、物理的な手段で拡大率を変更する場合と比較して、投影映像の明るさや解像度が劣ることになるが、可動部を減らして信頼性を高めるとともに、システムコストを低減することができる。
In this embodiment, the example in which the optical magnification of the projected video is changed by the
〔被投影体の形状を加味した投影領域の変更について〕
図７は、直方体形状の被投影体Ｐに対して３つの映像Ｍ１・Ｍ２・Ｍ３をエッジ部分が重なるように投影する様子を模式的に示している。例えば、直方体形状の被投影体Ｐ上において、２つの映像Ｍ１・Ｍ２の重なり幅として所定の幅Ａを確保したいとき、この重なり幅Ａを実現するための、各投影部２ａ・２ｂによる各映像Ｍ１・Ｍ２の投影方向（投影光の光軸の向き）および光学倍率は、図６で示した円柱形状の被投影体Ｐ上に各映像Ｍ１・Ｍ２を投影する場合とは若干異なる。
[About changing the projection area that takes into account the shape of the projection object]
FIG. 7 schematically shows a state in which three images M1, M2, and M3 are projected onto a rectangular parallelepiped projection target P so that the edge portions overlap each other. For example, when it is desired to secure a predetermined width A as the overlapping width of the two images M1 and M2 on the rectangular parallelepiped projection target P, each image by the
そこで、投影制御器５の制御部２１は、各投影部２のそれぞれと被投影体Ｐとの相対位置の情報と、記憶部２３に記憶された被投影体Ｐの形状情報とに基づく幾何計算によって、各映像の投影領域を決定し、決定後の位置に各投影領域をそれぞれ変更するための指示（例えば投影方向および光学倍率に関する指示）を投影領域変更部３に与えて投影領域変更部３を制御し、各投影領域を変更させてもよい。
Therefore, the
投影領域変更部３は、制御部２１の上記指示を受けて、投影方向および光学倍率を変更し、各映像の投影領域を変更するため、各投影部２は、被投影体Ｐの形状に応じた適切な位置（例えば所定の重なり幅Ａで各映像のエッジ部分を重ねることができる位置）に各映像を投影することが可能となる。よって、被投影体Ｐの形状に応じた正確な投影（精度の高い投影）が可能となる。
In response to the instruction from the
上記の被投影体Ｐの形状情報は、記憶部２３に予め記憶されていなくてもよく、入力部２２によってその都度入力されてもよい。この場合、投影制御器５の制御部２１は、各投影部２のそれぞれと被投影体Ｐとの相対位置の情報と、入力部２２によって入力された被投影体Ｐの形状情報とに基づいて各映像の投影領域を決定し、決定後の位置に各投影領域をそれぞれ変更するための指示を投影領域変更部３に与えて投影領域変更部３を制御し、各投影領域を変更させることで、上記と同様の効果を得ることができる。
The shape information of the projection target P may not be stored in the
本発明は、移動する被投影体に複数の映像を投影するシステムに利用可能である。 The present invention can be used in a system that projects a plurality of images onto a moving projection object.
１ 投影システム
２ 投影部
２ａ 投影部
２ｂ 投影部
２ｃ 投影部
３ 投影領域変更部
３ａ 投影領域変更部
３ｂ 投影領域変更部
３ｃ 投影領域変更部
４ 位置検出センサ（位置検出部）
２１ 制御部
２２ 入力部
２３ 記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
21
Claims (5)
前記複数の投影部によって投影される各映像の投影領域をそれぞれ変更する投影領域変更部と、
前記被投影体の位置を検出する位置検出部と、
前記複数の投影部のそれぞれの位置を認識し、認識した前記複数の投影部の位置と、前記位置検出部にて検出された前記被投影体の位置とから、前記複数の投影部のそれぞれに対する前記被投影体の相対位置を導出して、前記投影領域変更部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記相対位置が変化したときに、前記複数の投影部によって投影される各映像の少なくとも一部が前記被投影体上で重なるように、前記投影領域変更部を制御して各映像の投影領域をそれぞれ変更させることを特徴とする投影システム。 A plurality of projection units for projecting images on a projection target;
A projection area changing section for changing the projection area of each image projected by the plurality of projection sections;
A position detector for detecting the position of the projection object;
Recognizing the respective positions of the plurality of projection units, and from the recognized positions of the plurality of projection units and the position of the projection object detected by the position detection unit, for each of the plurality of projection units A control unit for deriving a relative position of the projection object and controlling the projection region changing unit;
The control unit controls the projection area changing unit so that at least a part of each image projected by the plurality of projection units overlaps on the projection object when the relative position changes. A projection system characterized in that each projection area of an image is changed.
前記制御部は、前記相対位置の情報と、前記記憶部に記憶された前記被投影体の形状情報とに基づいて各映像の投影領域を決定し、決定後の位置に各投影領域をそれぞれ変更するように前記投影領域変更部を制御することを特徴とする請求項１に記載の投影システム。 A storage unit for storing shape information of the projection object;
The control unit determines a projection area of each image based on the information on the relative position and the shape information of the projection object stored in the storage unit, and changes each projection area to the position after the determination. The projection system according to claim 1, wherein the projection area changing unit is controlled to do so.
前記制御部は、前記相対位置の情報と、前記入力部によって入力された前記被投影体の形状情報とに基づいて各映像の投影領域を決定し、決定後の位置に各投影領域をそれぞれ変更するように前記投影領域変更部を制御することを特徴とする請求項１に記載の投影システム。 An input unit for inputting shape information of the projection object;
The control unit determines a projection area of each image based on the information on the relative position and the shape information of the projection object input by the input unit, and changes each projection area to a position after the determination. The projection system according to claim 1, wherein the projection area changing unit is controlled to do so.
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