(57)【要約】【課題】投影装置が画像を投影する先に存在する投影面情報を獲得するための自由方向情報投影装置において、投影方向と３次元情報の獲得方向を簡易に変更可能にする。【解決手段】ハーフミラー５を反射して画像情報を投影する投影装置２と、外部から指定された２次元領域の３次元情報をハーフミラーを介して計測する測距装置３と、投影装置が投影する方向及び測距装置が計測する方向を制御する回転ミラー４と、回転ミラーを外部からの指示に従って回転させる回転ミラー制御手段と、測距装置から出力された情報の入力、及び、投影装置に入力される画像情報の出力を制御する投影制御手段とを有する制御装置１とから構成する。【選択図】  図１
2004233599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影装置が画像を投影する先に存在する投影面情報を獲得するための自由方向情報投影装置であって、
画像情報を投影する投影装置と、外部から指定された２次元領域の３次元情報を計測する測距装置と、少なくとも１つ以上のハーフミラーと、少なくとも１つ以上の軸を回転軸として回転する回転ミラーと、制御装置とから構成され、
前記制御装置は、前記回転ミラーを外部からの指示に従って回転させる回転ミラー制御手段と、前記測距装置から出力された情報の入力、及び、前記投影装置に入力される画像情報の出力を制御する投影制御手段と、を備え、
前記投影装置は、投影される画像が前記ハーフミラーを反射して投影されるように構成され、
前記測距装置は、３次元情報が前記ハーフミラーを介して計測されるように構成され、
前記回転ミラーは、前記投影装置が投影する方向、及び、前記測距装置が計測する方向を制御するよう構成される、
ことを特徴とする自由方向情報投影装置。
【請求項２】
投影装置が画像を投影する先に存在する投影面情報を獲得するための自由方向情報投影装置であって、
画像情報を投影する投影装置と、外部から指定された２次元領域の３次元情報を計測する測距装置と、少なくとも１つ以上のハーフミラーと、少なくとも１つ以上の軸を回転軸として回転する回転ミラーと、制御装置とから構成され、
前記制御装置は、前記回転ミラーを外部からの指示に従って回転させる回転ミラー制御手段と、前記測距装置から出力された情報の入力、及び、前記投影装置に入力される画像情報の出力を制御する投影制御手段と、を備え、
前記測距装置は、３次元情報が前記ハーフミラーを反射して計測されるように構成され、
前記投影装置は、投影される画像が前記ハーフミラーを介して投影されるように構成され、
前記回転ミラーは、前記投影装置が投影する方向、及び、前記測距装置が計測する方向を制御するよう構成される、
ことを特徴とする自由方向情報投影装置。
【請求項３】
投影装置が画像を投影する先に存在する投影面情報を獲得するための自由方向情報投影装置であって、
画像情報を投影する投影装置と、外部から指定された２次元領域の３次元情報を計測する測距装置と、少なくとも１つ以上のハーフミラーと、少なくとも１つ以上のミラーと、少なくとも１つ以上の軸を回転軸として回転する回転ミラーと、制御装置とから構成され、
前記制御装置は、前記回転ミラーを外部からの指示に従って回転させる回転ミラー制御手段と、前記測距装置から出力された情報の入力、及び、前記投影装置に入力される画像情報の出力を制御する投影制御手段と、を備え、
前記投影装置は、投影される画像が前記ミラーと前記ハーフミラーを反射して投影されるように構成され、
前記測距装置は、３次元情報が前記ハーフミラーを介して計測されるように構成され、
前記回転ミラーは、前記投影装置が投影する方向、及び、前記測距装置が計測する方向を制御するよう構成される、
ことを特徴とする自由方向情報投影装置。
【請求項４】
投影装置が画像を投影する先に存在する投影面情報を獲得するための自由方向情報投影装置であって、
画像情報を投影する投影装置と、外部から指定された２次元領域の３次元情報を計測する測距装置と、少なくとも１つ以上のハーフミラーと、少なくとも１つ以上のミラーと、少なくとも１つ以上の軸を回転軸として回転する回転ミラーと、制御装置とから構成され、
前記制御装置は、前記回転ミラーを外部からの指示に従って回転させる回転ミラー制御手段と、前記測距装置から出力された情報の入力、及び、前記投影装置に入力される画像情報の出力を制御する投影制御手段と、を備え、
前記測距装置は、３次元情報が前記ミラーと前記ハーフミラーを反射して計測されるように構成され、
前記投影装置は、投影される画像が前記ハーフミラーを介して投影されるように構成され、
前記回転ミラーは、前記投影装置が投影する方向、及び、前記測距装置が計測する方向を制御するよう構成される、
ことを特徴とする自由方向情報投影装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記投影制御手段から出力される画像情報の投影完了信号に合わせて前記回転ミラー制御手段を起動すること、
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自由方向情報投影装置。
【請求項６】
前記投影制御手段は、画像情報を入力し、前記回転ミラー制御手段から出力される回転ミラー角度を入力し、前記測距装置から出力される投影面の３次元情報を入力し、投影面の３次元情報と前記回転ミラー角度を利用して画像情報の補正処理を行ない、補正処理を行なった画像情報を前記投影装置へと転送することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の自由方向情報投影装置。
【請求項７】
上記の請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置の制御を、コンピュータプログラムで記載してそれを実行可能にしたことを特徴とする自由方向情報投影装置の制御プログラム。
【請求項８】
上記の請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置の制御を、コンピュータで実行可能に記載したプログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影装置が任意方向に画像を投影する先に存在する投影面の３次元情報を獲得するための自由方向情報投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタ等の投影装置を利用して前記プロジェクタに入力された画像を投影する際、凹凸面など投影装置の光軸と投影面（スクリーン）の法線が一致しない部分では、投影された画像に歪みが生じることになる。このため従来から投影先にある投影面の３次元情報を獲得し、この３次元情報を利用して入力された画像に補正を行ない、歪みの少ない投影結果を得る方法が採られている。
【０００３】
投影装置の投影先にある投影面の３次元情報を獲得する方法として、測距装置と投影装置をハーフミラーを介して配置することにより、投影装置の投影先の投影面の３次元情報を獲得する方法も提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
「Ｉｌｕｍｉｎａｔｉｎｇ  Ｃｌａｙ：Ａ３−Ｄ  Ｔａｎｇｉｂ１ｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  Ｌａｎｄｓｃａｐｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ」（Ｂｅｎ  Ｐｉｐｅｒ，Ｃａｒｌｏ  Ｒａｔｔｉ  ａｎｄ  Ｈｉｒｏｓｈｉ  Ｉｓｈｉｉ，Ｐｒｏｃ．ＣＨＩ２００２，ｐｐ．３５５−３６２，ＡＣＭ  Ｐｒｅｓｓ，Ａｐｒｉｌ  ２００２．）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来技術は、投影装置の投影先の投影面の３次元情報を獲得する領域は限定されたものとなる。
【０００６】
このため、投影装置の投影先の投影面を任意方向に変更しようとした場合、システム全体を動かすなど大掛かりな装置が必要となってしまう。
【０００７】
また、システム全体を動かすことにより、投影装置と測距装置間の光学関係のずれが生じるため、両装置の出力情報に対して、同一点の３次元計測、画像情報投影とするため、校正処理が必要となってしまう。
【０００８】
本発明は、上述したような従来技術が有する問題点に鑑みてなされたものであり、投影方向と３次元情報の獲得方向を簡易に変更可能な自由方向情報投影装置、この装置の制御プログラムおよびこのプログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の自由方向情報投影装置、制御プログラムおよび記録媒体を特徴とする。
【００１０】
（１）投影装置が画像を投影する先に存在する投影面情報を獲得するための自由方向情報投影装置であって、
画像情報を投影する投影装置と、外部から指定された２次元領域の３次元情報を計測する測距装置と、少なくとも１つ以上のハーフミラーと、少なくとも１つ以上の軸を回転軸として回転する回転ミラーと、制御装置とから構成され、
前記制御装置は、前記回転ミラーを外部からの指示に従って回転させる回転ミラー制御手段と、前記測距装置から出力された情報の入力、及び、前記投影装置に入力される画像情報の出力を制御する投影制御手段と、を備え、
前記投影装置は、投影される画像が前記ハーフミラーを反射して投影されるように構成され、
前記測距装置は、３次元情報が前記ハーフミラーを介して計測されるように構成され、
前記回転ミラーは、前記投影装置が投影する方向、及び、前記測距装置が計測する方向を制御するよう構成される、
ことを特徴とする自由方向情報投影装置。
【００１１】
（２）投影装置が画像を投影する先に存在する投影面情報を獲得するための自由方向情報投影装置であって、
画像情報を投影する投影装置と、外部から指定された２次元領域の３次元情報を計測する測距装置と、少なくとも１つ以上のハーフミラーと、少なくとも１つ以上の軸を回転軸として回転する回転ミラーと、制御装置とから構成され、
前記制御装置は、前記回転ミラーを外部からの指示に従って回転させる回転ミラー制御手段と、前記測距装置から出力された情報の入力、及び、前記投影装置に入力される画像情報の出力を制御する投影制御手段と、を備え、
前記測距装置は、３次元情報が前記ハーフミラーを反射して計測されるように構成され、
前記投影装置は、投影される画像が前記ハーフミラーを介して投影されるように構成され、
前記回転ミラーは、前記投影装置が投影する方向、及び、前記測距装置が計測する方向を制御するよう構成される、
ことを特徴とする自由方向情報投影装置。
【００１２】
（３）投影装置が画像を投影する先に存在する投影面情報を獲得するための自由方向情報投影装置であって、
画像情報を投影する投影装置と、外部から指定された２次元領域の３次元情報を計測する測距装置と、少なくとも１つ以上のハーフミラーと、少なくとも１つ以上のミラーと、少なくとも１つ以上の軸を回転軸として回転する回転ミラーと、制御装置とから構成され、
前記制御装置は、前記回転ミラーを外部からの指示に従って回転させる回転ミラー制御手段と、前記測距装置から出力された情報の入力、及び、前記投影装置に入力される画像情報の出力を制御する投影制御手段と、を備え、
前記投影装置は、投影される画像が前記ミラーと前記ハーフミラーを反射して投影されるように構成され、
前記測距装置は、３次元情報が前記ハーフミラーを介して計測されるように構成され、
前記回転ミラーは、前記投影装置が投影する方向、及び、前記測距装置が計測する方向を制御するよう構成される、
ことを特徴とする自由方向情報投影装置。
【００１３】
（４）投影装置が画像を投影する先に存在する投影面情報を獲得するための自由方向情報投影装置であって、
画像情報を投影する投影装置と、外部から指定された２次元領域の３次元情報を計測する測距装置と、少なくとも１つ以上のハーフミラーと、少なくとも１つ以上のミラーと、少なくとも１つ以上の軸を回転軸として回転する回転ミラーと、制御装置とから構成され、
前記制御装置は、前記回転ミラーを外部からの指示に従って回転させる回転ミラー制御手段と、前記測距装置から出力された情報の入力、及び、前記投影装置に入力される画像情報の出力を制御する投影制御手段と、を備え、
前記測距装置は、３次元情報が前記ミラーと前記ハーフミラーを反射して計測されるように構成され、
前記投影装置は、投影される画像が前記ハーフミラーを介して投影されるように構成され、
前記回転ミラーは、前記投影装置が投影する方向、及び、前記測距装置が計測する方向を制御するよう構成される、
ことを特徴とする自由方向情報投影装置。
【００１４】
（５）前記制御装置は、前記投影制御手段から出力される画像情報の投影完了信号に合わせて前記回転ミラー制御手段を起動すること、
を特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の自由方向情報投影装置。
【００１５】
（６）前記投影制御手段は、画像情報を入力し、前記回転ミラー制御手段から出力される回転ミラー角度を入力し、前記測距装置から出力される投影面の３次元情報を入力し、投影面の３次元情報と前記回転ミラー角度を利用して画像情報の補正処理を行ない、補正処理を行なった画像情報を前記投影装置へと転送することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の自由方向情報投影装置。
【００１６】
（７）上記の（１）〜（６）のいずれか１項に記載の制御装置の制御を、コンピュータプログラムで記載してそれを実行可能にしたことを特徴とする自由方向情報投影装置の制御プログラム。
【００１７】
（８）上記の（１）〜（６）のいずれか１項に記載の制御装置の制御を、コンピュータで実行可能に記載したプログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。
【００１８】
以上の装置、プログラムおよび記録媒体により、投影方向と３次元情報の獲得方向を回転ミラーの角度変化で可能となり、高速な処理が実現可能となる。また、投影装置、測距装置の２つの装置で扱われるデータを関連付ける際に必要な校正処理が必要なくなり、効率の良い処理が実現可能となる。また、装置間の投影中心位置、光軸方向のずれによるオクルージョンの問題を避けることができ、効率の良い処理が実現可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１に示すように、本発明に関わる自由方向情報投影装置は、制御装置１、投影装置２、測距装置３、回転ミラー４とハーフミラー５で構成されている。
【００２０】
投影装置２は、入力された画像を投影面に対して投影表示する装置であり、例えば、液晶プロジェクタなどで実現される。測距装置３は、対象の３次元情報を取得する装置であり、例えば、能動的光投射方式のレンジファインダや、画像処理を利用した受動的レンジファインダにより実現される。回転ミラー４は、少なくとも１つ以上の軸に関して回転可能な反射ミラーで、該回転ミラーの角度変化により投影装置２と測距装置３の光路を任意方向に変化させる。
【００２１】
ハーフミラー５は、入射された光を反射光と透過光に分離するためにミラー表面に薄膜がコーティングされたものであり、例えばビームスプリッターや、光学フィルタで構成される。本装置において、ハーフミラー５は、投影装置２の光路と測距装置３の光路を反射もしくは透過する。
【００２２】
制御装置１は、回転ミラー制御手段１Ａと投影制御手段１Ｂで構成され、例えば、パーソナルコンピュータにより実現される。
【００２３】
制御装置１で行なわれる処理フローを図２に示す。まず、回転ミラー制御手段１Ａを実行し（Ｓ１）、回転ミラー駆動完了信号を受け取る（Ｓ２）。次に、投影制御手段１Ｂを実行し（Ｓ３）、投影完了信号を受け取る（Ｓ４）。
【００２４】
なお、回転ミラー制御手段１Ａは、回転ミラーの回転軸の制御を行なう。この回転軸制御に関しては、公知の技術や手法を用いることにより実現されるので、ここでの詳細な記述は省略する。
【００２５】
また、投影制御手段１Ｂは、画像情報及び前記測距装置３から出力される３次元情報、及び回転ミラー制御手段１Ａから出力される回転ミラー角度の入力、及び画像情報の補正処理とその出力を行なう。
【００２６】
投影制御手段１Ｂで行なわれる処理フローを図３に示す。図３の処理フローのように投影制御手段では、まず、画像情報を入力する（Ｓ１１）。次に、回転ミラー制御手段１Ａから出力される回転ミラー角度を入力し（Ｓ１２）、続いて前記測距装置から出力される投影面の３次元情報を入力する（Ｓ１３）。続いて、投影面の３次元情報と回転ミラー角度を利用して画像情報の補正処理を行なう（Ｓ１４）。この画像情報の補正処理は従来技術（例えば、特開２００１−６１１２１「プロジェクタ装置」記載の方法）と特に変わるところはないので、ここでの詳細な記述は省略する。最後に補正処理を行なった画像情報を投影装置へと転送して処理を終える（Ｓ１５）。
【００２７】
次に、本実施形態を具体例に即して説明する。
【００２８】
図４は本発明における自由方向情報投影装置の構成の実施形態を示している。この例では投影装置２は投影される画像がハーフミラー５を反射して投影されるように構成され、測距装置３は３次元情報が前記ハーフミラーを介して計測されるように構成され、回転ミラー４は前記投影装置が投影する方向、及び、前記測距装置が計測する方向を制御するよう構成される。
【００２９】
なお、図４に示すように、回転ミラー４の中心位置と測距装置３の投影中心間距離と、前記中心位置と投影装置２の投影中心間距離は等しくなるように構成される。
【００３０】
図５は、本発明における自由方向情報投影装置の構成の他の実施形態を示している。測距装置３は３次元情報が前記ハーフミラー５を反射して計測されるように構成され、投影装置２は投影される画像が前記ハーフミラー５を介して投影されるように構成され、回転ミラー４は前記投影装置２が投影する方向、及び、前記測距装置が計測する方向を制御するよう構成される。
【００３１】
なお、図５に示すように、回転ミラー４の中心位置と測距装置３の投影中心間距離と、前記中心位置と投影装置２の投影中心間距離は等しくなるように構成される。
【００３２】
図６は、本発明における自由方向情報投影装置の構成の他の実施形態を示している。投影装置２は投影される画像がミラー６とハーフミラー５を反射して投影されるように構成され、測距装置３は３次元情報が前記ハーフミラー５を介して計測されるように構成され、回転ミラー４は前記投影装置２が投影する方向、及び、前記測距装置３が計測する方向を制御するよう構成される。
【００３３】
なお、図６に示すように、回転ミラー４の中心位置と測距装置３の投影中心間距離と、前記中心位置と投影装置２の投影中心間距離は等しくなるように構成される。
【００３４】
図７は、本発明における自由方向情報投影装置の構成の他の実施形態を示している。測距装置３は３次元情報がミラー６とハーフミラー５を反射して計測されるように構成され、投影装置２は投影される画像が前記ハーフミラー５を介して投影されるように構成され、回転ミラー４は前記投影装置２が投影する方向、及び、前記測距装置３が計測する方向を制御するよう構成される。
【００３５】
なお、図７に示すように、回転ミラー４の中心位置と測距装置３の投影中心間距離と、前記中心位置と投影装置２の投影中心間距離は等しくなるように構成される。
【００３６】
以上、本発明を実施形態例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００３７】
なお、本発明は、図１に示した装置又は図２、３に示した処理手順の一部又は全部の処理機能をプログラムとして構成してコンピュータを用いて実現すること、あるいは図２、３で示した処理手順をプログラムとして構成してコンピュータに実行させることができる。また、コンピュータでその各部の処理機能を実現するためのプログラム、あるいはコンピュータにその処理手順を実行させるためのプログラムを、そのコンピュータが読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＲＯＭ、メモリカード、ＣＤ、ＤＶＤ、リムーバブルディスクなどに記録して、保存したり、提供したりすることが可能であり、また、インターネットのような通信ネットワークを介して配布したりすることが可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、投影方向と３次元情報の獲得方向を回転ミラーの角度変化で可能となり、高速な処理が実現できるといった効果がある。
【００３９】
また、本発明によれば、投影装置、測距装置の２つの装置で扱われるデータを関連付ける際に必要な校正処理が必要なくなり、効率の良い処理が実現できるといった効果がある。
【００４０】
また、本発明によれば、装置間の投影中心位置、光軸方向のずれによるオクルージョンの問題を避けることができ、効率の良い処理が実現できるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す自由方向情報投影装置の構成図。
【図２】本発明における制御装置で行なわれる処理フローを説明するための図。
【図３】本発明における投影制御手段で行なわれる処理フローを説明するための図。
【図４】本発明の実施形態における、具体的な装置構成例を示す図。
【図５】本発明の実施形態における具体的な装置構成例を示す図。
【図６】本発明の実施形態における具体的な装置構成例を示す図。
【図７】本発明の実施形態における具体的な装置構成例を示す図。
【符号の説明】
１…制御装置
２…投影装置
３…測距装置
４…回転ミラー
５…ハーフミラー
６…ミラー
【図１】
2004233599.tif 000003
【図２】
2004233599.tif 000004
【図３】
2004233599.tif 000005
【図４】
2004233599.tif 000006
【図５】
2004233599.tif 000007
【図６】
2004233599.tif 000008
【図７】
2004233599.tif 000009