(57)【要約】【課題】プロジェクタから投影される先にある任意の方向の投影面の情報を容易に獲得できる投影面情報獲得装置を実現する。【解決手段】プロジェクタ２は投影される画像がハーフミラー６で反射されるように構成され、カメラ３は撮影される画像がハーフミラー５，６で２度反射されるように構成され、レンジファインダ４は獲得される距離画像が前記ハーフミラー６を透過するように構成される。コンピュータの回転鏡制御手段は、回転鏡７の回転位置を制御し、投影する方向を任意に制御する。カメラ３は、任意の投影先の投影面のプロジェクタ２の光軸と一致した画像を獲得すると共に、プロジェクタ２は、任意の投影先の投影面のプロジェクタ２の光軸と一致した距離画像を同時に獲得する。コンピュータの投影制御手段は、カメラ３とレンジファインダ４から得られた情報の入力、及び投影する情報の出力を制御する。【選択図】  図３
2004233126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロジェクタから投影される先にある投影面の情報を獲得するための投影面情報獲得装置であって、
プログラムの制御により動作するコンピュータと、プロジェクタと、カメラと、レンジファインダと、少なくとも２つのハーフミラーと、少なくとも１つ以上の軸を回転軸とする回転鏡と、から構成され、
前記コンピュータは、前記回転鏡を制御し投影する方向を制御する回転鏡制御手段と、前記カメラと前記レンジファインダから得られた情報の入力、及び投影する情報の出力を制御する投影制御手段と、を備え、
前記プロジェクタは該プロジェクタから投影される画像が前記ハーフミラーで反射されるように構成され、前記カメラは該カメラで撮影される画像が前記ハーフミラーで２度反射されるように構成され、前記レンジファインダは該レンジファインダで獲得される距離画像が前記ハーフミラーを透過するように構成される、
ことを特徴とする投影面情報獲得装置。
【請求項２】
プロジェクタから投影される先にある投影面の情報を獲得するための投影面情報獲得装置であって、
プログラムの制御により動作するコンピュータと、プロジェクタと、カメラと、レンジファインダと、少なくとも２つのハーフミラーと、少なくとも１つ以上の軸を回転軸とする回転鏡と、から構成され、
前記コンピュータは、前記回転鏡を制御し投影する方向を制御する回転鏡制御手段と、前記カメラと前記レンジファインダから得られた情報の入力、及び投影する情報の出力を制御する投影制御手段と、を備え、
前記プロジェクタは該プロジェクタから投影される画像が前記ハーフミラーで反射されるように構成され、前記カメラは該カメラで撮影される画像が前記ハーフミラーを透過するように構成され、前記レンジファインダは該レンジファインダで獲得される距離画像が前記ハーフミラーで２度反射されるように構成される、
ことを特徴とする投影面情報獲得装置。
【請求項３】
プロジェクタから投影される先にある投影面の情報を獲得するための投影面情報獲得装置であって、
プログラムの制御により動作するコンピュータと、プロジェクタと、カメラと、レンジファインダと、少なくとも２つのハーフミラーと、少なくとも１つ以上の軸を回転軸とする回転鏡と、から構成され、
前記コンピュータは、前記回転鏡を制御し投影する方向を制御する回転鏡制御手段と、前記カメラと前記レンジファインダから得られた情報の入力、及び投影する情報の出力を制御する投影制御手段と、を備え、
前記プロジェクタは該プロジェクタから投影される画像が前記ハーフミラーで２度反射されるように構成され、前記カメラは該カメラで撮影される画像が前記ハーフミラーで反射されるように構成され、前記レンジファインダは該レンジファインダで獲得される距離画像が前記ハーフミラーを透過するように構成される、
ことを特徴とする投影面情報獲得装置。
【請求項４】
プロジェクタから投影される先にある投影面の情報を獲得するための投影面情報獲得装置であって、
プログラムの制御により動作するコンピュータと、プロジェクタと、カメラと、レンジファインダと、少なくとも２つのハーフミラーと、少なくとも１つ以上の軸を回転軸とする回転鐘と、から構成され、
前記コンピュータは、前記回転鏡を制御し投影する方向を制御する回転鏡制御手段と、前記カメラと前記レンジファインダから得られた情報の入力、及び投影する情報の出力を制御する投影制御手段と、を備え、
前記プロジェクタは該プロジェクタから投影される画像が前記ハーフミラーで２度反射されるように構成され、前記カメラは該カメラで撮影される画像が前記ハーフミラーを透過するように構成され、前記レンジファインダは該レンジファインダで獲得される距離画像が前記ハーフミラーで反射されるように構成される、
ことを特徴とする投影面情報獲得装置。
【請求項５】
プロジェクタから投影される先にある投影面の情報を獲得するための投影面情報獲得装置であって、
プログラムの制御により動作するコンピュータと、プロジェクタと、カメラと、レンジファインダと、少なくとも２つのハーフミラーと、少なくともユっ以上の軸を回転軸とする回転鏡と、から構成され、
前記コンピュータは、前記回転鏡を制御し投影する方向を制御する回転鏡制御手段と、前記カメラと前記レンジファインダから得られた情報の入力、及び投影する情報の出力を制御する投影制御手段と、を備え、
前記プロジェクタは該プロジェクタから投影される画像が前記ハーフミラーを透過するように構成され、前記カメラは該カメラで撮影される画像が前記ハーフミラーで反射されるように構成され、前記レンジファインダは該レンジファインダで獲得される距離画像が前記ハーフミラーで２度反射されるように構成される、
ことを特徴とする投影面情報獲得装置。
【請求項６】
プロジェクタから投影される先にある投影面の情報を獲得するための投影面情報獲得装置であって、
プログラムの制御により動作するコンピュータと、プロジェクタと、カメラと、レンジファインダと、少なくとも２つのハーフミラーと、少なくとも１つ以上の軸を回転軸とする回転鏡と、から構成され、
前記コンピュータは、前記回転鏡を制御し投影する方向を制御する回転鏡制御手段と、前記カメラと前記レンジファインダから得られた情報の入力、及び投影する情報の出力を制御する投影制御手段と、を備え、
前記プロジェクタは該プロジェクタから投影される画像が前記ハーフミラーを透過するように構成され、前記カメラは該カメラで撮影される画像が前記ハーフミラーで２度反射されるように構成され、前記レンジファインダは該レンジファインダで獲得される距離画像が前記ハーフミラーで反射されるように構成される、
ことを特徴とする投影面情報獲得装置。
【請求項７】
前記回転鏡制御手段は、前記回転鏡の回転位置を制御し、前記カメラは、任意の投影先の投影面の前記プロジェクタの光軸と一致した画像を獲得すると共に、前記レンジファインダは任意の投影先の投影面の前記プロジェクタの光軸と一致した距離画像を同時に獲得する、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の投影画情報獲得装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタの任意の投影先にある投影面の情報を獲得する投影面情報獲得装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プロジェクタの投影先にある投影面の情報を獲得する投影面情報獲得装置に関する方法としては、以下の非特許文献１に示す論文に記載されている方法が知られている。
【０００３】
この論文に記載されている方法では、図で示されているように、プロジェクタとミラーとレーザスキャナとカメラを利用して、コンピュータプロジェクタの投影先にある投影面の距離に関する情報を獲得している。すなわち、この図で示されているように、プロジェクタの投影方向を鏡によって反射させることにより、レーザスキャナの投影面でのレーザストライプをカメラで獲得することで、投影面までの距離を計測することができる。このような方法により、プロジェクタの投影先にある投影面の情報を獲得し、投影先の形状に合わせた投影処理を実現している。
【０００４】
【非特許文献１】
Ｐｉｐｅｒ，  Ｂ．，  Ｒａｔｔｉ，  Ｃ．，  ａｎｄ  Ｉｓｈｉｉ，  Ｈ．，  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｎｇ  Ｃｌａｙ：  Ａ  ３−Ｄ  ＴａｎｇｉｂｌｅＩｎｔｅｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  Ｌａｎｄｓｃａｐｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ，  ｉｎ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  ＨｕｍａｎＦａｃｔｏｒｓ  ｉｎ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  （ＣＨＩ  ’０２），  （Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，  Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ，  ＵＳＡ，  Ａｐｒｉｌ  ２０  −  Ａｐｒｉｌ  ２５，  ２００２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術によれば、距離情報を獲得できる領域（プロジェクタの投影先）は固定されたものとなり、任意の方向に変更することが難しいという問題点を有している。この方向を任意に変えようとすれば、システム全体を雲台に乗せるなど大掛かりなものとなってしまう。また、方向を変えることによって、光学系の関係がずれるため、その方向毎にキャリブレーションを行う必要があるという問題点を有している。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、プロジェクタから投影される先にある任意の方向の投影面の情報を容易に獲得するための投影面情報獲得装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明における投影面情報獲得装置は、プログラムの制御により動作するコンピュータと、プロジェクタと、カメラと、レンジファインダと、少なくとも２つのハーフミラーと、少なくとも１つ以上の軸を回転軸とする回転鏡と、から構成され、コンピュータは、回転鏡を制御し投影する方向を制御する回転鏡制御手段と、カメラとレンジファインダから得られた情報の入力、及び投影する情報の出力を制御する投影制御手段と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
このとき、本発明の１つの構成としては、プロジェクタは該プロジェクタから投影される画像がハーフミラーで反射されるように構成され、カメラは該カメラで撮影される画像がハーフミラーで２度反射されるように構成され、レンジファインダは該レンジファインダで獲得される距離画像が前記ハーフミラーを透過するように構成される、ことを特徴としている。
【０００９】
また、かかる目的を達成するための本発明における他の構成としては、プロジェクタは該プロジェクタから投影される画像がハーフミラーで反射されるように構成され、カメラは該カメラで撮影される画像がハーフミラーを透過するように構成され、レンジファインダは該レンジファインダで獲得される距離画像がハーフミラーで２度反射されるように構成される、ことを特徴とする。
【００１０】
また、かかる目的を達成するための本発明における他の構成としては、プロジェクタは該プロジェクタから投影される画像がハーフミラーで２度反射されるように構成され、カメラは該カメラで撮影される画像がハーフミラーで反射されるように構成され、レンジファインダは該レンジファインダで獲得される距離画像がハーフミラーを透過するように構成される、ことを特徴とする。
【００１１】
また、かかる目的を達成するための本発明における他の構成としては、プロジェクタは該プロジェクタから投影される画像がハーフミラーで２度反射されるように構成され、カメラは該カメラで撮影される画像がハーフミラーを透過するように構成され、レンジファインダは該レンジファインダで獲梅される距離画像がハーフミラーで反射されるように構成される、ことを特徴とする。
また、かかる目的を達成するための本発明における他の構成としては、プロジェクタは該プロジェクタから投影される画像がハーフミラーを透過するように構成され、カメラは該カメラで撮影される画像がハーフミラーで反射されるように構成され、レンジファインダは該レンジファインダで獲得される距離画像がハーフミラーで２度反射されるように構成される、ことを特徴とする。
【００１２】
また、かかる目的を達成するための本発明における他の構成としては、プロジェクタは該プロジェクタから投影される画像がハーフミラーを透過するように構成され、カメラは該カメラで撮影される画像がハーフミラーで２度反射されるように構成され、レンジファインダは該レンジファインダで獲得される距離画像がハーフミラーで反射されるように構成される、ことを特徴とする。
【００１３】
以上の各投影面情報獲得装置においては、回転鏡制御手段は、回転鏡の回転位置を制御し、カメラは、任意の投影先の投影面のプロジェクタの光軸と一致した画像を獲得すると共に、プロジェクタは任意の投影先の投影面のプロジェクタの光軸と一致した距離画像を同時に獲得することを特徴としている。
【００１４】
本発明では、上記のような構成をとることにより、投影面に対向する反射鏡の制御によって投影方向を任意に変えても、プロジェクタ、カメラ、レンジファインダの光軸が変化しないようにすることで、プロジェクタ、カメラ、レンジファインダの異なる装置で得られたデータの処理において、データフュージョンの際の位置合わせのための補正の必要をなくし、また、装置間のキャリブレーションの必要もなくし、非常に効率の良い処理を実現する。
【００１５】
更には、上記のような構成をとることにより、装置の配置位置のずれによるオクルージョンの問題を回避することを可能にして、非常に効率の良い処理を実現する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
本発明に係る投影面情報獲得装置は、プログラムの制御により動作するコンピュータと、プロジェクタと、カメラと、レンジファインダと、少なくとも２つのハーフミラーと、少なくとも１つ以上の軸を回転軸とする回転鏡とから構成され、コンピュータは、回転鏡を制御し投影する方向を制御する回転鏡制御手段と、カメラとレンジファインダから得られた情報の入力、及び投影する情報の出力を制御する投影制御手段と、を有する。
【００１８】
図１は、本発明に係わる一実施形態における投影面情報獲得装置の構成の一例を示す構成図である。図１によれば、この投影面情報獲得装置は、コンピュータ１と、プロジェクタ２と、カメラ３と、レンジファインダ４と、ハーフミラー５，６と、回転鏡７と、を有し、コンピュータ１は、回転鏡制御手段１１と、投影制御手段１２と、を有する。
【００１９】
コンピュー夕１は，例えば米ＩＢＭ社のＰｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ／Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＰＣ／ＡＴ）互換機でよい、なお、図１に示した例では、コンピュータ１は１台のコンピュータとして構成されているが、複数台のネットワーク接続されたコンピュータシステムとして構成されても、勿論問題はない。このときには、各コンピュータ同士は、Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｉｎｔｅｅｆａｃｅ  Ｃａｒｄ（ＮＩＣ）経由でネットワークに相互接続されてもよいし、無線ＬＡＮなどその他の手段によって接続されていてもよい。
【００２０】
プロジェクタ２は、液晶プロジェクタなどを用いることができる。この液晶プロジェクタは、２枚の偏光方向が直角に交わる偏光フィルタの間に液晶をはさみこみ、電圧のＯＮ／ＯＦＦにより、液晶分子が通す光と遮断する光を制御して、画像を出力する装置である。
【００２１】
カメラ３は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラなどを利用するとしてよい。これはＣＣＤを撮像素子として用いたカメラである。
【００２２】
レンジファインダ４は、物体の形状（相対位置情報）を取得してコンピュータ１に取り込む装置であり、能動照明法、飛行時間測定法などが知られている。
【００２３】
ハーフミラー５，６は、鏡の一種であり、鏡に当たった光の総てを反射せず、その光の何割かを透過させる性質を持った透明鏡である。また、このような性質をもった光学品で置き換えることも可能であり、いわゆるビームスプリッタと呼ばれるものを利用するとしてもよい。
【００２４】
回転鏡７は、少なくとも１つ以上の軸に関して回転可能な反射鏡で、回転運動による鏡の向きは、回転鏡制御手段１１で制御される。この回転鏡制御手段１１における回転軸の制御に関しては、公知の技術や手法を用いることができる。
【００２５】
また、この回転鏡制御手段１１と共に、コンピュータ１により動作する投影制御手段１２は、前記カメラ３と前記レンジファインダ４から得られた情報の入力、及び投影する情報の出力を制御する処理を行うものである。この処理手順を、図２を参照しながら説明する。この処理は図２に示すＳ１〜Ｓ６（Ｓはステップを表す）の手順で、以下のように行われる。
【００２６】
［ステップ１］  投影情報の入力、
［ステップ２］  回転鏡制御手段１１から回転鏡７の回転位置の入力、
［ステップ３］  カメラ３から撮影された画像の入力、
［ステップ４］  レンジファインダ４から獲得された距離画像の入力、
［ステップ５］  投影情報の生成、
［ステップ６］  プロジェクタ２へ投影する情報を出力。
【００２７】
なお、投影情報の入力、及び生成の手法については、あらかじめ利用者が決めておいた処理を実行することとする。この投影情報の生成処理には特開平２００１−６１１２１号公報「プロジェクタ装置」に記載の映像補正処理、およびカメラ３から撮影された画像に基づく投影画像の色調補正処理などに代表されるように様々な手法が知られており、これらを利用するとしてよい。
【００２８】
本実施形態における投影面情報獲得装置の構成は、図３に示すように、プロジェクタ２は該プロジェクタ２から投影される画像がハーフミラー６で反射されるように構成され、カメラ３は該カメラ３で撮影される画像がハーフミラー５，６で２度反射されるように構成され、レンジファインダ４は該レンジファインダ４で獲得される距離画像がハーフミラー６を透過するように構成される。このような構成をとることにより、プロジェクタ２、カメラ３、レンジファインダ４の異なる装置の光学系が一致し、データフュージョンの際の位置合わせのための補正が必要ない、装置間のキャリブレーションの必要がない、装置の配置位置のずれによるオクルージョンの問題を回避することができる、などの効果が得られる。
【００２９】
また、本発明の他の実施形態における投影面情報獲得装置の構成は、図４に示すように、プロジェクタ２は該プロジェクタ２から投影される画像がハーフミラー６で反射されるように構成され、カメラ３は該カメラ３で撮影される画像がハーフミラー６を透過するように構成され、レンジファインダ４は該レンジファインダ４で獲得される距離画像がハーフミラー５，６で２度反射されるように構成される。
【００３０】
また、本発明の他の実施形態における投影面情報獲得装置の構成は、図５に示すように、プロジェクタ２は該プロジェクタ２から投影される画像がハーフミラー５，６で２度反射されるように構成され、カメラ３は該カメラ３で撮影される画像がハーフミラー６で反射されるように構成され、レンジファインダ４は該レンジファインダ４で獲得される距離画像がハーフミラー６を透過するように構成される。
【００３１】
また、本発明の他の実施形態における投影面情報獲得装置の構成は、図６に示すように、プロジェクタ２は該プロジェクタ２から投影される画像がハーフミラー５，６で２度反射されるように構成され、カメラ３は該カメラ３で撮影される画像がハーフミラー６を透過するように構成され、レンジファインダ４は該レンジファインダ４で獲得される距離画像がハーフミラー６で反射されるように構成される。
【００３２】
また、本発明の他の実施形態における投影面情報獲得装置の構成は、図７に示すように、プロジェクタ２は該プロジェクタ２から投影される画像がハーフミラー６を透過するように構成され、カメラ３は該カメラ３で撮影される画像がハーフミラー６で反射されるように構成され、レンジファインダ４は該レンジファインダ４で獲得される距離画像がハーフミラー５，６で２度反射されるように構成される。
【００３３】
また、本発明の他の実施形態における投影面情報獲得装置の構成は、図８に示すように、プロジェクタ２は該プロジェクタ２から投影される画像がハーフミラー６を透過するように構成され、カメラ３は該カメラ３で撮影される画像がハーフミラー５，６で２度反射されるように構成され、レンジファインダ４は該レンジファインダ４で獲得される距離画像がハーフミラー６で反射されるように構成される。
【００３４】
なお、図１を用いて示した各処理を行う各部の一部もしくは全部の処理機能を、コンピュータを用いて実現できること、あるいは、図２を用いて示した各処理手順をコンピュータに実行させることができることは言うまでもなく、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、ＦＤ（フロッピーディスク：登録商標）や、ＭＯ、ＲＯＭ、メモリカード、ＣＤ、ＤＶＤ、リムーバ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通じて、配布したりすることが可能である。
【００３５】
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いうまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、プロジェクタ、カメラ、レンジファインダの異なる装置で得られたデータの処理において、データフュージョンの際の位置合わせのための補正が必要なくなり、また、装置間のキャリブレーションの必要もなくなり、非常に効率の良い処理を実現できる効果が得られる。
【００３７】
更には、本発明によれば、装置の配置位置のずれによるオクルージョンの問題を回避することができ、非常に効率の良い処理を実現できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施形態における投影面情報獲得装置の構成を示す構成図である。
【図２】上記構成に示した各部で行われている実際の処理フローの一例を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態における構成の一例を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態における構成の一例を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態における構成の一例を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態における構成の一例を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施形態における構成の一例を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施形態における構成の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
１…コンピュータ
１１…回転鏡制御手段
１２…投影制御手段
２…プロジェクタ
３…カメラ
４…レンジファインダ
５…ハーフミラー
６…ハーフミラー
７…回転鏡
【図１】
2004233126.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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