(57)【要約】【課題】広角で、解像度の良い画像を投影することができる投影装置を提供する。【解決手段】投影装置２０で画像を壁Ｗ等の被投影体に投影中に、俯角装置３０によって投影装置の投影方向（例えば、俯角）を変更させ、画像変換装置４４により、この投影装置の画像投影中にその投影方向が変更されるにつれて、投影装置で投影する画像に対して、投影方向と被投影体の位置関係に基づいて、投影する画像の補正（例えば、幾何学補正（拡縮変換、射影変換））を行う。【選択図】図２
2015119419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被投影体に画像を投影する投影装置であって、
前記投影装置の画像投影中に、前記投影装置の投影方向を変更させる方向変更手段と、
前記投影装置の画像投影中にその投影方向が変更されるにつれて、前記投影装置で投影する画像に対して、前記投影方向と前記被投影体の位置関係に基づいて、投影する画像の補正を行う補正手段と、
を備えることを特徴とする投影装置。
【請求項２】
予め取得された、前記投影装置、前記方向変更手段及び前記補正手段による動作に必要な時間に基づいて、移動される前記被投影体に投影方向を変更しながら、補正された画像が投影されるように時間調整を行う時間調整手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
【請求項３】
前記時間調整手段は、動作の速い方に、動作を遅らせる遅延手段を挿入することにより、時間調整を行うことを特徴とする請求項２に記載の投影装置。
【請求項４】
前記時間調整手段は、前記遅延手段により、前記方向変更手段の動作を遅らせて時間調整を行うことを特徴とする請求項３に記載の投影装置。
【請求項５】
前記投影方向を取得する投影方向取得手段を更に備え、
前記時間調整手段は、前記投影方向取得手段によって取得された投影方向に基づいて、前記予め取得された前記投影装置、前記補正手段、前記投影方向取得手段及び前記方向変更手段による動作に必要な時間によって定まる未来の時間における投影方向を予測する予測手段を含み、
前記補正手段は、前記予測された未来の時間における投影方向に基づいて、投影する画像の補正を行うことを特徴とする請求項２に記載の投影装置。
【請求項６】
前記被投影体は、凹凸を有し、
前記補正手段は、前記凹凸に応じて補正を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の投影装置。
【請求項７】
前記補正手段は、投影する画像に揺らぎを与える補正を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の投影装置。
【請求項８】
前記被投影体と前記投影方向との相対角度を取得する角度取得手段を更に備え、
前記補正手段は、取得された前記相対角度に基づいて、投影する画像の補正を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の投影装置。
【請求項９】
前記補正手段は、前記投影装置の投影方向の変更に伴って投影された画像の大きさが変化しないように、前記投影装置で投影する画像に対して拡縮変換することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の投影装置。
【請求項１０】
前記補正手段は、投影された画像の明るさが変化しないように、前記投影装置で投影する画像の明るさを調整する明るさ調整手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の投影装置。
【請求項１１】
前記補正手段は、光学ズームにより、前記被投影体上に投影される画像の大きさを補正することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の投影装置。
【請求項１２】
前記方向変更手段は、レンズシフト機構により、前記投影装置の投影方向を変更させることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の投影装置。
【請求項１３】
被投影体に画像を投影する投影装置における投影方法であって、
前記投影装置の画像投影中に、前記投影装置の投影方向を変更させる方向変更工程と、
前記投影装置の画像投影中にその投影方向が変更されるにつれて、前記投影装置で投影する画像に対して、前記投影方向と前記被投影体の位置関係に基づいて、投影する画像の補正を行う補正工程と、
を備えることを特徴とする投影方法。
【請求項１４】
被投影体に画像を投影する投影装置におけるコンピュータに、
前記投影装置の画像投影中に、前記投影装置の投影方向を変更させることと、
前記投影装置の画像投影中にその投影方向が変更されるにつれて、前記投影装置で投影する画像に対して、前記投影方向と前記被投影体の位置関係に基づいて、投影する画像の補正を行わせることと、
を実行させるための投影プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影装置、投影方法及び投影プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の画像出力装置から出力された画像信号に基づく画像を、スクリーン等の被投影体に投影する画像投影装置としてのプロジェクタが知られている。
【０００３】
このプロジェクタの投影光の光軸がスクリーン等の被投影体の投影面に対して垂直であれば、投影された画像に歪みは生じない。しかし、プロジェクタの設置角度により、光軸が投影面に対して垂直でないと、画像に歪みが生じる。
【０００４】
このため、例えば特許文献１に開示されているように、一般に台形補正機能と称される、画像の歪みを補正するための射影変換機能をプロジェクタに組み込むことが行われている。この射影補正機能は、所定の手法で取得した垂直方向の角度（垂直角度）と水平方向の角度（水平角度）とに基づいて、投影画像の歪みを補正するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３３９６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示されたような射影補正機能を備えるプロジェクタ装置の発明は、プロジェクタ１台で全投影範囲を一度に投影することが前提となっている。したがって、台形補正はできるものの、画角の広い投影対象（被投影体）に画像を投影させられない、あるいは、投影できたとしても、十分な解像度が確保できないという問題があった。また、投影範囲の位置が変えられないという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明は、広角で、解像度の良い画像を投影することができる投影装置、投影方法及び投影プログラム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】
前記目的を果たすため、本発明の一態様によれば、投影装置は、被投影体に画像を投影する投影装置であって、前記投影装置の画像投影中に、前記投影装置の投影方向を変更させる方向変更手段と、前記投影装置の画像投影中にその投影方向が変更されるにつれて、前記投影装置で投影する画像に対して、前記投影方向と前記被投影体の位置関係に基づいて、投影する画像の補正を行う補正手段と、を備える。
【０００９】
前記目的を果たすため、本発明の一態様によれば、投影方法は、被投影体に画像を投影する投影装置における投影方法であって、前記投影装置の画像投影中に、前記投影装置の投影方向を変更させる方向変更工程と、前記投影装置の画像投影中にその投影方向が変更されるにつれて、前記投影装置で投影する画像に対して、前記投影方向と前記被投影体の位置関係に基づいて、投影する画像の補正を行う補正工程と、を備える。
【００１０】
前記目的を果たすため、本発明の一態様によれば、投影プログラムは、被投影体に画像を投影する投影装置におけるコンピュータに、前記投影装置の画像投影中に、前記投影装置の投影方向を変更させることと、前記投影装置の画像投影中にその投影方向が変更されるにつれて、前記投影装置で投影する画像に対して、前記投影方向と前記被投影体の位置関係に基づいて、投影する画像の補正を行わせることと、を実行させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、広角で、解像度の良い画像を投影することができる投影装置、投影方法及び投影プログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る投影システムの構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係る投影システムのブロック構成図である。
【図３】（Ａ）は第１実施形態に係る投影システムにおける制御装置が備えるユーザ指示装置の動作の一例を表すフローチャートを示す図であり、（Ｂ）は同じく制御装置が備える旗画像書庫の動作の一例を表すフローチャートを示す図であり、（Ｃ）は同じく制御装置が備える被投影体高さ決定部の動作の一例を表すフローチャートを示す図である。
【図４】（Ａ）は第１実施形態に係る投影システムにおける制御装置が備える画像変換装置の動作の一例を表すフローチャートを示す図であり、（Ｂ）は第１実施形態に係る投影システムにおける投影装置の動作の一例を表すフローチャートを示す図であり、（Ｃ）は第１実施形態に係る投影システムにおける制御装置が備える遅延装置の動作の一例を表すフローチャートを示す図である。
【図５】第１実施形態に係る投影システムにおける俯角装置の動作の一例を表すフローチャートを示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る投影システムのブロック構成図である。
【図７】（Ａ）は第２実施形態に係る投影システムにおける俯角センサの動作の一例を表すフローチャートを示す図であり、（Ｂ）は第２実施形態に係る投影システムにおける制御装置が備える予測装置の動作の一例を表すフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る投影システムについて図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、国際的なスポーツイベントの表彰式などで行われる国旗昇降儀式に適用した場合を例に説明する。
【００１４】
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る投影システム１０は、投影装置２０と、俯角装置（俯角変更装置）３０と、制御装置４０と、から構成される。
【００１５】
ここで、投影装置２０は、出力表示素子を用いて画像を被投影体である壁Ｗに投影するものであり、例えば、出力表示素子としてマイクロミラー表示素子を用いたＤｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（ＤＬＰ）（登録商標）方式を用いている。
【００１６】
俯角装置３０は、天井Ｃから吊り下げ設置されており、投影装置２０の俯角を変更可能に保持している。この俯角装置３０は、その俯角動作により投影装置２０から射出される投影光Ｌの方向の俯角を設定している。なお、この俯角装置３０は、特に図示はしていないが、現在の投影光Ｌの方向の俯角を記憶する俯角バッファを備えている。
【００１７】
制御装置４０は、投影装置２０に投影すべき画像信号を出力すると共に、俯角装置３０の俯角動作を制御する。この制御装置４０の制御による俯角装置３０の俯角動作によって、投影光Ｌが被投影体である壁Ｗに投影される領域である投影範囲Ｐを、床Ｆと天井Ｃの間で上下方向に移動させることができる。なお、この制御装置４０は、図では床Ｆ上に直に設置しているが、机等の上に配置されても良いし、俯角装置３０内に設けられても構わない。また、制御装置４０と投影装置２０及び俯角装置３０との間は、有線接続に限るものではなく、その一部または全部が無線接続であっても良いことは勿論である。
【００１８】
この制御装置４０は、図２に示すように、ユーザ指示装置４１、旗画像書庫４２、被投影体高さ決定部４３、画像変換装置４４及び遅延装置４５から構成されている。
【００１９】
ここで、ユーザ指示装置４１は、ユーザからの昇降指示や投影すべき国旗の選択を受け付けるためのユーザインタフェースである。すなわち、このユーザ指示装置４１は、ユーザによる国旗の選択を受けて、その選択内容を示す旗選択を旗画像書庫４２に出力する。また、このユーザ指示装置４１は、ユーザによる投影画像の昇降移動指示を受けて、その内容を示す昇降指示を被投影体高さ決定部４３に出力する。なお、昇降指示には、上昇指示と下降指示との二通りがある。
【００２０】
旗画像書庫４２は、特に図示はしていないが、各国の国旗の旗画像を格納した画像データベースを備えており、ユーザ指示装置４１から出力された旗選択を受けて、選択された国旗の旗画像を画像変換装置４４に供給する。
【００２１】
被投影体高さ決定部４３は、ユーザ指示装置４１から出力された昇降指示に従い、画像が投影される高さを決定し、その決定した高さを第１の高さ情報として、画像変換装置４４及び遅延装置４５に出力する。なお、被投影体高さ決定部４３は、特に図示はしていないが、現在の投影高さを記憶する高さバッファを備えており、該高さバッファに記憶された現在の投影高さに基づいて、投影画像の昇降移動可能な高さ範囲を超えないように、第１の高さ情報を決定する。
【００２２】
なお、「投影高さ」とは、図１に示すように、床Ｆから投影範囲Ｐの上下方向長さの中心までの距離を言うものとするが、これに限定するものではない。ただし、投影範囲Ｐの横縦サイズ及び横縦比は、予め設定されているものとする。また、「昇降移動可能な高さ範囲」とは、投影範囲Ｐが床Ｆや天井Ｃにかからない範囲としても良いが、俯角装置３０によって俯角動作可能な範囲である必要がある。また、その俯角動作可能な範囲であって、床Ｆに対して予め設定した高さ範囲とすることも可能である。この「昇降移動可能な高さ範囲」についても、図示しない高さバッファに記憶しておくものとする。
【００２３】
画像変換装置４４は、被投影体高さ決定部４３から出力された第１の高さ情報を受けて、この第１の高さ情報で示される高さに画像を投影した場合、つまり投影範囲Ｐがその高さとなるように俯角装置３０を俯角動作させた場合に、画像が歪み無く投影されるように、旗画像書庫４２から出力された旗画像に対して、画像の歪みを補正するための射影変換処理を行う。また、投影範囲Ｐが予め設定されている横縦サイズ及び横縦比に設定されるように、画像の拡縮変換や、画像の歪みを補正するための射影変換処理を行う。画像変換装置４４は、これら各種画像変換処理を行った結果を、変換画像信号として投影装置２０に出力する。この画像変換装置４４は、第１の高さ情報が入力されてから変換画像信号を出力するまでの間に、固有の変換処理時間Ｔ１を持っている。
【００２４】
投影装置２０は、画像変換装置４４から出力された変換画像信号を受けて、その変換画像信号に基づく画像を投影光Ｌとして被投影体である壁Ｗに射出する。この投影装置２０は、変換画像信号が入力されてから投影光Ｌを射出するまでの間に、固有の変換時間Ｔ２を持っている。
【００２５】
遅延装置４５は、被投影体高さ決定部４３から出力された第１の高さ情報を受けて、それを時間ＴＡだけ遅延させて、第２の高さ情報として俯角装置３０へ出力する。この遅延装置４５は、特に図示はしないが、例えば、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ  Ｉｎ  Ｆｉｒｓｔ  Ｏｕｔ）メモリを備える。
【００２６】
俯角装置３０は、この遅延装置４５から出力された第２の高さ情報を受けて、この第２の高さ情報で示される高さに見合う俯角を算出し、投影装置２０から射出される投影光Ｌの俯角がこれに等しくなるように、投影装置２０の俯角動作を行う。この俯角装置３０は、第２の高さ情報が入力されてから投影装置２０を俯角動作させるまでの間に、固有の応答時間Ｔ３を持っている。
【００２７】
なお、高さ情報は、図１に示すように、床Ｆからの高さを示すものであるが、本実施形態は国旗昇降儀式に適用した場合の例であるので、俯角装置３０はいきなりその高さに旗画像を投影するというものではない。俯角装置３０はユーザ指示装置４１から昇降指示が出力される間隔つまり被投影体高さ決定部４３からの第１の高さ情報の更新間隔に応じた差分の高さだけ、その更新間隔の間に、俯角装置３０の俯角動作により投影画像を昇降移動させるつまり投影範囲Ｐを昇降させるものである。なお、第１の高さ情報の更新間隔は短ければ短いほど良い。実際には、投影装置２０のフレームレートで制限される可能性が高いが、少なくともこれと等しくするのが望ましい。例えば、１／６０秒（投影装置２０のフレームレートが６０ｆｐｓの場合）、１／１２０秒（投影装置２０のフレームレートが１２０ｆｐｓの場合）等とする。
【００２８】
以下、本実施形態に係る投影システム１０の動作を説明する。  
本実施形態に係る投影システム１０は、画像変換装置４４によって、俯角装置３０の俯角動作による投影装置２０の投影方向の変更つまり投影光Ｌが壁Ｗに投影された投影範囲Ｐの移動に伴い、投影装置２０で投影する画像に対して、投影方向と投影範囲Ｐの位置関係に基づいて、投影する画像の幾何学補正を行って投影装置２０から投影を行う。
【００２９】
すなわち、投影装置２０から壁Ｗまでの距離は、投影高さに応じて変化する。そこで、画像変換装置４４は、その投影高さに応じて変化する距離を、既知情報として図示しない既知情報メモリに予め記憶しておき、また、予め設定された投影範囲Ｐのサイズ及び横縦比も同じく既知情報メモリに記憶しておいて、画像の拡縮変換や射影変換を行う際に、それらの情報を利用する。
【００３０】
さらに、投影装置２０の投影方向と壁Ｗとの相対的な角度についても、通常は、壁Ｗは床Ｆに対して垂直に設置されるものではあるが、たとえ垂直で無かったとしても、すなわち、壁Ｗの角度によらず、投影高さに応じて変化する。そこで、画像の拡縮変換や射影変換を行うためには、この相対的な角度も取得する必要がある。この傾き角度を取得（算出）する方法に関しては、例えば、多点測距や、テストチャートを投影して位相センサ検出で取得する、等の既存の方法を利用すれば良い。そして、予め任意の高さで取得した傾き角度から様々な高さでの傾き角度を算出して、あるいは、様々な高さで傾き角度を検出して、既知情報メモリにルックアップテーブルとして保存しておき、画像の拡縮変換や射影変換を行う際に、画像変換装置４４は、その情報を利用する。あるいは、上記予め任意の高さで取得した傾き角度を既知情報メモリに記憶しておき、第１の高さ情報によって示される高さでの傾き角度をその都度演算して利用するものとしても良い。
【００３１】
また、画像が歪み無く正しいサイズで投影されるためには、投影される画像と俯角とが時間的に整合されていることが望ましい。すなわち、ある高さの投影高さで歪み無い画像が投影されるように画像変換装置４４で画像変換処理を行い、且つ、その投影高さに投影光Ｌが向くように俯角装置３０で投影装置２０を俯角動作させるにもかかわらず、実際に投影された時点の画像または俯角が、当該時点に対応する画像または俯角になっていなければ、歪んだり、サイズが正しくない投影画像になったりしてしまう。
【００３２】
上述のように画像変換装置４４、投影装置２０及び俯角装置３０は、それぞれ、固有の遅延時間を持っているので、本実施形態では、時間調整を行うための遅延時間ＴＡを持つ遅延装置４５を設け、投影される画像と俯角とを時間的に整合させるようにしている。
【００３３】
すなわち、被投影体高さ決定部４３から第１の高さ情報が出力されてから、それに対応する画像が投影装置２０から投影光Ｌとして射出されるまでの時間Ｔ１＋Ｔ２と、第１の高さ情報が出力されてから遅延装置４５と俯角装置３０を介して投影光Ｌの実際の俯角がその高さに見合う俯角になるまでの時間ＴＡ＋Ｔ３と、が等しくなるようにすれば良いので、以下の式を満たすようにする。  
Ｔ１＋Ｔ２  ＝  ＴＡ＋Ｔ３
【００３４】
故に、遅延装置４５の遅延時間ＴＡは、
ＴＡ  ＝  Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３
とすれば良い。
【００３５】
以下、図３乃至図５を参照して、本実施形態に係る投影システム１０の各部の具体的な動作を説明する。  
ユーザ指示装置４１は、図３（Ａ）に示すように、ユーザからの昇降指示や投影すべき国旗の選択等のユーザ指示入力を受け付ける（ステップＳ４１１）。そして、そのユーザ指示入力内容を示す昇降指示及び旗選択を出力する（ステップＳ４１２）。
【００３６】
旗画像書庫４２は、図３（Ｂ）に示すように、ユーザ指示装置４１からの旗選択入力を受けて（ステップＳ４２１）、不図示の画像データベースから、その選択された国旗の旗画像を取得する（ステップＳ４２２）。そして、その取得した旗画像を出力する（ステップＳ４２３）。
【００３７】
被投影体高さ決定部４３は、図３（Ｃ）に示すように、まず、ユーザ指示装置４１からの昇降指示が上昇指示であるか否かを判別する（ステップＳ４３１）。ここで、上昇指示であると判別したならば、不図示の高さバッファに記憶されている現在の投影高さに基づいて、すでに上限の高さで投影されているか否かを判別する（ステップＳ４３２）。そして、未だ上限の高さで投影されていないと判別したならば、高さバッファに記憶されている現在の投影高さにαだけ加算し、その結果を新たな現在の投影高さとして高さバッファの記憶値を更新する（ステップＳ４３３）。なお、このαは、高さの上昇分を意味する。αは、定数であっても、または時間の関数であっても良い。その後、高さバッファに記憶されている現在の投影高さを第１の高さ情報として出力する（ステップＳ４３４）。
【００３８】
なお、ステップＳ４３２において、すでに上限の高さで投影されていると判別した場合には、ステップＳ４３４に進んで、高さバッファに記憶されている上限高さを第１の高さ情報として出力する。
【００３９】
一方、ステップＳ４３１において、ユーザ指示装置４１からの昇降指示が上昇指示ではない、つまり下降指示であると判別したならば、高さバッファに記憶されている現在の投影高さに基づいて、すでに下限の高さで投影されているか否かを判別する（ステップＳ４３５）。そして、未だ下限の高さで投影されていないと判別したならば、高さバッファに記憶されている現在の投影高さからβだけ減算し、その結果を新たな現在の投影高さとして高さバッファの記憶値を更新する（ステップＳ４３６）。なお、このβは、高さの下降分を意味する。βは、定数であっても、または時間の関数であっても良い。その後、ステップＳ４３４に進んで、高さバッファに記憶されている現在の投影高さを第１の高さ情報として出力する。また、ステップＳ４３５において、すでに下限の高さで投影されていると判別した場合には、ステップＳ４３４に進んで、高さバッファに記憶されている下限高さを第１の高さ情報として出力する。
【００４０】
画像変換装置４４は、図４（Ａ）に示すように、被投影体高さ決定部４３からの第１の高さ情報入力を受ける（ステップＳ４４１）。また、旗画像書庫４２から旗画像入力を受ける（ステップＳ４４２）。そして、入力された旗画像に対して、入力された第１の高さ情報で示される高さに、歪み無く且つ設定されたサイズ及び横縦比で画像が投影されるように、図示しない既知情報メモリに記憶された、投影装置２０から壁Ｗまでの距離や、投影装置２０の投影方向と壁Ｗとの相対的な角度の情報を使って、画像の拡縮変換や、画像の歪みを補正するための射影変換、等の各種画像変換処理を行い（ステップＳ４４３）、その結果を変換画像信号として出力する（ステップＳ４４４）。
【００４１】
なお、画像の拡縮変換は、俯角装置３０の俯角動作による投影範囲Ｐの昇降移動に応じて、投影装置２０から壁Ｗまでの距離が変化するため、常に一定の大きさで旗画像が投影されるようにするためのものである。この画像の拡縮変換により画像の明るさが変化してしまわないように、この画像変換装置４４あるいは投影装置２０において、明るさ調整も同時に行うことが望ましい。また、画像の射影変換は、投影範囲Ｐの昇降移動に応じて、投影装置２０と壁Ｗの相対角度が変化して、壁Ｗに投影される画像の形状が変化するため、画像が台形歪みなく投影されるようにするためのものである。
【００４２】
また、壁Ｗは通常は平板であるが、はためいている旗を表すようなカーブを持つものや円柱状のもの等、何らかの凹凸を持つものとしても良い。そのように被投影体である壁Ｗが凹凸を持つ場合は、画像変換装置４４は、この変換処理として、その壁Ｗの凹凸形状に基づく画像の変形も行う。
【００４３】
あるいは、被投影体としての平板の壁Ｗに対して、はためいている旗の画像を投影するように、画像変換装置４４は、この変換処理として、旗画像に対して、旗のはためきを表現するような画像処理を追加しても良い。これによって、より現実性を向上できる。
【００４４】
画像変換装置４４が以上のようなステップＳ４４１乃至ステップＳ４４４の動作を行うのに、固有の変換処理時間Ｔ１がかかる。
【００４５】
投影装置２０は、図４（Ｂ）に示すように、画像変換装置４４からの変換画像信号入力を受けて（ステップＳ２０１）、その変換画像信号に基づく画像を投影光Ｌとして出力する（ステップＳ２０２）。
【００４６】
投影装置２０が以上のようなステップＳ２０１乃至ステップＳ２０２の動作を行うのに、固有の変換時間Ｔ２がかかる。
【００４７】
遅延装置４５は、図４（Ｃ）に示すように、被投影体高さ決定部４３からの第１の高さ情報入力を受けて（ステップＳ４５１）、その入力された高さ情報を、図示しないＦＩＦＯメモリに書き込む（ステップＳ４５２）。そして、このＦＩＦＯメモリから高さ情報を読み出し（ステップＳ４５３）、その読み出した高さ情報を第２の高さ情報として出力する（ステップＳ４５４）。ここで、ＦＩＦＯメモリの入力から出力までの時間的長さは、指定された遅延時間ＴＡ（＝Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３）に応じて設計されている。すなわち、このＦＩＦＯメモリは、ステップＳ４５１で入力された第１の高さ情報がステップＳ４５４で第２の高さ情報として出力されるまでの時間が、上記遅延時間ＴＡと等しくなるように、設計されている。
【００４８】
俯角装置３０は、図５に示すように、遅延装置４５からの第２の高さ情報入力を受けて（ステップＳ３０１）、この第２の高さ情報を俯角に換算する（ステップＳ３０２）。そして、不図示の俯角バッファに記憶されている現在の投影光Ｌの方向の俯角に基づいて、上記換算した俯角が現在の俯角よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ３０３）。ここで、換算した俯角が現在の俯角よりも大きいと判別したならば、その差だけ俯角を大きくする動作（差分拡大動作）をさせる（ステップＳ３０４）。
【００４９】
一方、ステップＳ３０３において、換算した俯角が現在の俯角よりも大きくないと判別した場合には、換算した俯角が現在の俯角よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ３０５）。ここで、換算した俯角が現在の俯角よりも小さいと判別したならば、その差だけ俯角を小さくする動作（差分縮小動作）をさせる（ステップＳ３０６）。
【００５０】
なお、ステップＳ３０５において、換算された俯角が現在の俯角よりも小さくもないと判別した場合には、つまり、換算した俯角と現在の俯角とが等しい場合には、何もしない。
【００５１】
俯角装置３０が以上のようなステップＳ３０１乃至ステップＳ３０６の動作を行うのに、固有の応答時間Ｔ４がかかる。
【００５２】
以上のように、本第１実施形態では、投影装置２０が画像投影を行ったまま、俯角装置３０による投影装置２０の投影方向を変更していき、つまり投影範囲Ｐを移動していき、この画像投影中の投影方向の移動につれて、画像変換装置４４によって、投影装置２０で投影する画像に対して、投影方向と壁Ｗの位置関係に基づいて、投影する画像の幾何学補正を行うようにすることで、投影画像を移動させることができる。すなわち、画角の広い被投影体に画像を適切な状態で投影させることができる。
【００５３】
このような投影は、画角の広い被投影体をカバーする広画角の投影装置を利用して、画像はその出力表示素子（領域）の一部のみを使用して、その使用する出力表示素子を切り換えていくことでも、可能となる。しかしながら、そのような使用法では、実際の画像投影には出力表示素子の一部のみしか使用されないので、解像度が低く、暗いものとなってしまう。
【００５４】
これに対して、本第１実施形態では、投影装置２０の、幾何学補正によって利用されない出力表示素子を除いた全ての出力表示素子を用いて画像を投影させるので、投影画像自体が自然に動いているような、広角で、解像度が良く、明るい画像を投影させることができる。
そして、投影範囲の位置を変化させるように投影することができる。
【００５５】
また、本第１実施形態では、予め取得された、投影装置２０及び画像変換装置４４による動作に必要な時間（Ｔ２、Ｔ１）に基づいて、投影方向を変更しながら、補正された画像が投影されるように、遅延装置４５によって、時間調整を行うようにしている。すなわち、投影装置２０の投影、投影装置２０の投影方向の変更、及び投影画像の幾何学補正、をリアルタイムで行い、それらの時間的な整合が取れるようにしている。これにより、歪み無く画像を適切な状態で投影させることができる。
【００５６】
また、動作を遅らせる遅延装置は、動作の速い方に挿入するようにしている。すなわち、遅延装置４５は、俯角装置３０の動作を遅らせて時間調整を行うように挿入されている。したがって、本第１実施形態では、容易に時間調整を行うことができる。
【００５７】
また、本第１実施形態では、被投影体と投影方向との相対角度を取得し、画像変換装置４４は、その取得された相対角度に基づいて、投影する画像の幾何学補正を行うようにしているので、被投影体が垂直でなくとも、確実に補正を行うことができる。
【００５８】
また、本第１実施形態では、画像変換装置４４によって投影装置２０で投影する画像に対して拡縮変換するようにしているので、投影装置２０の投影方向の変更に伴って投影された画像の大きさが変化しないようにすることができる。
【００５９】
また、本第１実施形態では、投影装置で投影する画像の明るさも調整するようにしているので、画像変換装置４４での拡縮変換によって、投影された画像の明るさが変化してしまわないようにすることができる。
【００６０】
また、本第１実施形態では、被投影体として、凹凸（例えば、円柱）のあるものを使用することもできる。この場合には、画像変換装置４４において、その凹凸に応じた補正を行うことで、そのような凹凸のある被投影体に対しても、適切に投影することが可能となる。
また、本第１実施形態では、画像変換装置４４において、投影する画像に揺らぎを与えるような補正を行うこともできる。これにより、例えば、旗がはためくような効果を与えることができる。
【００６１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、ここでは、前述の第１実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
本実施形態に係る投影システム１０は、図６に示すように、投影装置２０、俯角装置３０及び制御装置４０に加えて、さらに俯角センサ５０を備えている。また、第１実施形態における制御装置４０は遅延装置４５を備えていたが、本実施形態における制御装置４０は、その代わりに、予測装置４６を有している。
【００６３】
ここで、俯角センサ５０は、例えば俯角装置３０の中に設けられ、俯角移動に従って変化する物理量を取得することで俯角装置３０の現在の俯角つまり投影装置２０の投影方向を検出するものである。さらに、この俯角センサ５０は、その検出した俯角から投影高さを求める機能も備えている。これは、予め様々な俯角での投影高さを検出して、俯角と高さの関係をルックアップテーブルとしてまたは演算式として既知情報メモリに保存しておいて、その情報を利用するようにしても良いし、その他どのような手法を用いても構わない。俯角センサ５０は、こうして求めた投影高さを、第３の高さ情報として出力する。この俯角センサ５０も、物理量取得から第３の高さ情報を出力するまでの間に、固有の応答時間Ｔ４を持っている。
【００６４】
予測装置４６は、俯角センサ５０から出力された第３の高さ情報を受け、それを順次記憶していく図示しない履歴バッファを備えており、この履歴バッファに記憶された第３の高さ情報の履歴から、時間ＴＢだけ未来の高さを予測して、それを第４の高さ情報として出力する。したがって、この予測装置４６は、遅延時間としてはマイナスとなる−ＴＢを持っている。
【００６５】
本実施形態では、第１実施形態の第１の高さ情報に代えて、この第４の高さ情報が画像変換装置４４に入力される。画像変換装置４４は、この第４の高さ情報で示される高さに画像を投影した場合、つまり投影範囲Ｐがその高さとなるように俯角装置３０を俯角動作させた場合に、画像が歪み無く所望のサイズ及び横縦比で投影されるように、旗画像書庫４２から出力された旗画像に対して拡縮変換や射影変換処理等の各種画像変換処理を行い、その結果を変換画像信号として投影装置２０に出力する。
【００６６】
また、本実施形態では、第１実施形態の第２の高さ情報に代えて、被投影体高さ決定部４３からの第１の高さ情報が俯角装置３０に入力される。俯角装置３０は、この第１の高さ情報で示される高さに見合う俯角を算出し、投影装置２０から射出される投影光Ｌの俯角がこれに等しくなるように、投影装置２０の俯角動作を行う。
【００６７】
以下、本実施形態に係る投影システム１０の動作を説明する。  
本第２実施形態では、時間を合わせるために、遅延時間−ＴＢを持つ予測装置４６を設けている。
【００６８】
すなわち、俯角装置３０の俯角動作によって投影高さが変化してからそれに見合う投影画像になるまでの時間Ｔ４−ＴＢ＋Ｔ１＋Ｔ２と、俯角装置３０の第１の高さ情報が入力されてから投影装置２０を俯角動作させるまでの間の固有の応答時間Ｔ３と、が等しくなるようにすれば良いので、以下の式を満たすようにする。  
Ｔ４−ＴＢ＋Ｔ１＋Ｔ２  ＝  Ｔ３
【００６９】
故に、予測装置４６の予測時間ＴＢは、
ＴＢ  ＝  Ｔ４＋Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３
とすれば良い。
【００７０】
なお、予測装置４６の予測精度を向上するためには、俯角センサ５０の出力である第３の高さ情報の更新頻度を高くすることや、予測手法として隠れマルコフモデルを採用しても良い。
【００７１】
以下、そのような動作を行うための、投影システム１０の各部の具体的な動作を説明する。
【００７２】
ユーザ指示装置４１は、上記第１実施形態と同様の動作を行うもので、図３（Ａ）を参照して前述した通りである。
【００７３】
旗画像書庫４２は、上記第１実施形態と同様の動作を行うもので、図３（Ｂ）を参照して前述した通りである。
【００７４】
被投影体高さ決定部４３は、上記第１実施形態と同様の動作を行うもので、図３（Ｃ）を参照して前述した通りである。
【００７５】
俯角センサ５０は、図７（Ａ）に示すように、物理量を取得して（ステップＳ５０１）、それを俯角に変換する（ステップＳ５０２）。この変換は、演算によって行っても良いし、ルックアップテーブルを参照する形態であっても良い。そして、更に、その変換した俯角を高さに変換する（ステップＳ５０３）。この変換についても、演算によって行っても良いし、ルックアップテーブルを参照する形態であっても良い。そして、変換した高さを、第３の高さ情報として出力する（ステップＳ５０４）。
【００７６】
俯角センサ５０が以上のようなステップＳ５０１乃至ステップＳ５０４の動作を行うのに、固有の応答時間Ｔ４がかかる。
【００７７】
予測装置４６は、図７（Ｂ）に示すように、俯角センサ５０から第３の高さ情報入力を受けて（ステップＳ４６１）、それを図示しない履歴バッファに書き込む（ステップＳ４６２）。こうして、履歴バッファには、過去の時系列高さデータが蓄積されていく。そして、この履歴バッファに蓄積された過去の時系列高さデータから、指定された予測時間ＴＢ（＝Ｔ４＋Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３）後の未来の高さを予測する（ステップＳ４６３）。なお、予測方法については、既知の方法の何れを採用しても構わない。そして、その予測された未来の高さを第４の高さ情報として出力する（ステップＳ４６４）。
【００７８】
画像変換装置４４は、上記第１実施形態と同様の動作を行うもので、図４（Ａ）を参照して前述した通りである。ただし、「第１の高さ情報」を「第４の高さ情報」に読み替えるものとする。
【００７９】
投影装置２０は、上記第１実施形態と同様の動作を行うもので、図４（Ｂ）を参照して前述した通りである。
【００８０】
俯角装置３０は、上記第１実施形態と同様の動作を行うもので、図５を参照して前述した通りである。ただし、「第２の高さ情報」を「第１の高さ情報」に読み替えるものとする。
【００８１】
以上のように、本第２実施形態においても、投影装置２０が画像投影を行ったまま、俯角装置３０による投影装置２０の投影方向を変更していき、つまり投影範囲Ｐを移動していき、この画像投影中の投影方向の移動につれて、画像変換装置４４によって、投影装置２０で投影する画像に対して、投影方向と壁Ｗの位置関係に基づいて、投影する画像の幾何学補正を行うようにすることで、投影画像を移動させることができる。すなわち、画角の広い被投影体に、解像度が良く、明るい画像を投影させることができる。
【００８２】
さらに、本第２実施形態では、投影方向を取得する俯角センサ５０を更に備え、その取得された俯角に基づいて、予め取得された投影装置２０による動作に必要な時間（Ｔ２）、画像変換装置４４による動作に必要な時間（Ｔ１）、俯角センサ５０による動作に必要な時間（Ｔ４）及び俯角装置３０による動作に必要な時間（Ｔ３）によって定まる、未来の時間（ＴＢ）における投影方向（第４の高さ情報）を、予測装置４６によって予測して、この予測された位置に基づいて画像変換装置４４による投影する画像の補正を行うようにしているので、歪み無く、所望のサイズ及び横縦比で、被投影体に画像を投影することができる。
さらに、昇降速度が一定速度でないような場合であっても、クローズドループ制御としているので、確実に時間調整を行うことができる。
【００８３】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
【００８４】
例えば、実施形態は、国旗昇降儀式に適用した場合を例に説明したが、投影される画像はどのようなものであっても良い。すなわち、旗画像書庫４２の代わりに、様々な画像を格納した画像書庫とすることができる。さらには、制御装置４０内に画像書庫を持たず、またユーザ指示装置４１も画像選択機能を持たずに、外部から選択された画像が供給されるものであっても良い。
【００８５】
また、画像変換装置４４は、制御装置４０内ではなく、投影装置２０内に設けても良い。さらには、制御装置４０自体を設けず、その機能を投影装置２０内に組み込んでも構わない。すなわち、制御装置４０の各機能は、ソフトウェアにより実現することで、それら機能の全部または一部を、投影装置２０のプロセッサによって実行させることが可能となる。
【００８６】
また、被投影体である壁Ｗに投影される画像の投影範囲Ｐの横縦サイズ及び横縦比は、予め設定されているものとしたが、ユーザ指示装置４１等から任意のサイズ、横縦比を設定できるようにしても良いことは勿論である。そのような場合には、それら横縦サイズや横縦比に関する情報がユーザ指示装置４１から画像変換装置４４に供給され、画像変換装置４４において、俯角装置３０の俯角動作による投影方向の変化つまり投影範囲Ｐの昇降移動に応じて、拡縮変換等を行えば良い。
【００８７】
また、被投影体高さ決定部４３は、上昇時その出力である第１の高さ情報を一定の速度で大きい値に変更するとは限らない、つまり定速であるとは限らない。すなわち、上昇速度に揺らぎを持たせることによって、上昇動作の現実性を向上できる。
【００８８】
また、図１では投影装置２０を、俯角装置３０を介して天井Ｃに天吊りとしたが、これを行わず投影装置２０を床Ｆ等に設置しても良い。この場合は、「俯角」を「仰角」と読み替えることにより、同様の構成及び動作が成り立つ。
【００８９】
あるいは、投影範囲Ｐが昇降移動ではない構成、つまり縦方向の移動に限らず、例えば、車、人の横方向移動画像を表示する場合のように、投影範囲Ｐが横方向に移動する構成にも、本発明は適用可能である。すなわち、俯角または仰角を一定に、投影装置２０を左右に首振りさせる首振り装置を設置すれば良い。この場合は、「俯角」を「左右角」と読み替えることにより、同様の構成及び動作が成り立つ。
【００９０】
さらには、それら二つを組み合わせることで、投影範囲Ｐの斜め移動にも対応可能となる。
【００９１】
また、上記拡縮変換の代わりに、光学ズームを使用して、被投影体上に投影される画像の大きさを補正するようにしても良い。ただしその場合は、ズーム光学系の応答時間も考慮する必要がある。このような光学ズームを使用することで、容易かつ、解像度を犠牲にすることなく、拡大縮小の補正を行うことができる。
【００９２】
あるいは、上記俯角装置３０（または仰角装置、首振り装置（左右角装置））の代わりに、レンズシフト機構を利用して、投影装置２０の投影方向（例えば、俯角）を変更させる方法もある。すなわち、レンズシフト機構とはレンズシフトにより投影光の方向を変更するものである。このようなレンズシフト機構を用いることで、容易に投影方向を変更させることができる。
【００９３】
なお、上記各実施形態では、わかりやすくするために、投影システム１０として、投影装置２０と、俯角装置（俯角変更装置）３０と、制御装置４０（、俯角センサ５０）をそれぞれ別体で設ける例で説明したが、投影システム１０として、これらの全てを投影装置が備えるように構成できることは言うまでもない。その場合は、投影装置２０自体が投影システム１０に相当する。
【００９４】
また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても、発明が解決しようとする課題の欄で述べられた課題が解決でき、かつ、発明の効果が得られる場合には、この構成要素が削除された構成も発明として抽出され得る。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００９５】
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。  
［１］
被投影体に画像を投影する投影装置であって、
前記投影装置の画像投影中に、前記投影装置の投影方向（例えば、俯角）を変更させる方向変更手段と、
前記投影装置の画像投影中にその投影方向が変更されるにつれて、前記投影装置で投影する画像に対して、前記投影方向と前記被投影体の位置関係に基づいて、投影する画像の補正（例えば、幾何学補正（拡縮変換、射影変換）、光学的補正（ズーム等を含む））を行う補正手段と、
を備えることを特徴とする投影装置。
［２］
予め取得された、前記投影装置、前記方向変更手段及び前記補正手段による動作（例えば、処理、計算）に必要な時間に基づいて、移動される前記被投影体に投影方向を変更しながら、補正された画像が投影されるように時間調整を行う時間調整手段を更に備えることを特徴とする［１］に記載の投影装置。
［３］
前記時間調整手段は、動作の速い方に、動作を遅らせる遅延手段を挿入することにより、時間調整を行うことを特徴とする［２］に記載の投影装置。
［４］
前記時間調整手段は、前記遅延手段により、前記方向変更手段の動作を遅らせて時間調整を行うことを特徴とする［３］に記載の投影装置。
［５］
前記投影方向を取得（もしくは検出）する投影方向取得手段を更に備え、
前記時間調整手段は、前記投影方向取得手段によって取得された投影方向に基づいて、前記予め取得された前記投影装置、前記補正手段、前記投影方向取得手段及び前記方向変更手段による動作に必要な時間によって定まる未来の時間における投影方向を予測する予測手段を含み、
前記補正手段は、前記予測された未来の時間における投影方向に基づいて、投影する画像の補正を行うことを特徴とする［２］に記載の投影装置。
［６］
前記被投影体は、凹凸（例えば、円柱）を有し、
前記補正手段は、前記凹凸に応じて補正を行うことを特徴とする［１］乃至［５］のいずれかに記載の投影装置。
［７］
前記補正手段は、投影する画像に揺らぎを与える補正を行うことを特徴とする［１］乃至［６］のいずれかに記載の投影装置。
［８］
前記被投影体と前記投影方向との相対角度を取得（もしくは演算）する角度取得手段を更に備え、
前記補正手段は、取得された前記相対角度に基づいて、投影する画像の補正を行うことを特徴とする［１］乃至［７］のいずれかに記載の投影装置。
［９］
前記補正手段は、前記投影装置の投影方向の変更に伴って投影された画像の大きさが変化しないように、前記投影装置で投影する画像に対して拡縮変換することを特徴とする［１］乃至［８］のいずれかに記載の投影装置。
［１０］
前記補正手段は、投影された画像の明るさが変化しないように、前記投影装置で投影する画像の明るさを調整する明るさ調整手段を更に備えることを特徴とする［１］乃至［９］のいずれかに記載の投影装置。
［１１］
前記補正手段は、光学ズームにより、前記被投影体上に投影される画像の大きさを補正することを特徴とする［１］乃至［１０］のいずれかに記載の投影装置。
［１２］
前記方向変更手段は、レンズシフト機構により、前記投影装置の投影方向（例えば、俯角）を変更させることを特徴とする［１］乃至［１１］のいずれかに記載の投影装置。
［１３］
被投影体に画像を投影する投影装置における投影方法であって、
前記被投影体を移動（例えば、昇降）させる被投影体移動工程と、
（前記被投影体の移動に応じて、）前記投影装置の投影方向（例えば、俯角）を変更させる方向変更工程と、
前記被投影体の移動及び前記投影装置の投影方向の変更に伴い、前記投影装置で投影する画像に対して、前記投影方向と前記被投影体の位置関係に基づいて、投影する画像の補正（例えば、幾何学補正（拡縮変換、射影変換）、光学的補正（ズーム等を含む））を行う補正工程と、
を備えることを特徴とする投影方法。
［１４］
被投影体に画像を投影する投影装置におけるコンピュータに、
前記被投影体を移動（例えば、昇降）させることと、
（前記被投影体の移動に応じて、）前記投影装置の投影方向（例えば、俯角）を変更させることと、
前記被投影体の移動及び前記投影装置の投影方向の変更に伴い、前記投影装置で投影する画像に対して、前記投影方向と前記被投影体の位置関係に基づいて、投影する画像の補正（例えば、幾何学補正（拡縮変換、射影変換）、光学的補正（ズーム等を含む））を行わせることと、
を実行させるための投影プログラム。
【符号の説明】
【００９６】
１０…投影システム、  ２０…投影装置、  ３０…俯角装置、  ４０…制御装置、  ４１…ユーザ指示装置、  ４２…旗画像書庫、  ４３…被投影体高さ決定部、  ４４…画像変換装置、  ４５…遅延装置、  ４６…予測装置、  ５０…俯角センサ、  Ｃ…天井、  Ｆ…床、  Ｐ…投影範囲、  Ｗ…壁。
【図１】
2015119419.tif 000003
【図２】
2015119419.tif 000004
【図３】
2015119419.tif 000005
【図４】
2015119419.tif 000006
【図５】
2015119419.tif 000007
【図６】
2015119419.tif 000008
【図７】
2015119419.tif 000009