(57)【要約】【課題】  比較的広い範囲の投射を行う場合においても、通常の検出解像度を有するカメラ、センサーなどを用いて比較的小さい侵入体の侵入を監視することが可能な画像投射装置及び画像投射方法を提供する。【解決手段】  画像情報に対応する投射光を投射手段１０により投射する画像投射装置において、投射光が投射される投射領域１６に侵入体１９が侵入することを監視する監視領域１４及び１７を２以上設定して、各監視領域１４及び１７を異なる広さに設定する。【選択図】        図１   
2005031527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報に対応する投射光を投射手段により投射する画像投射装置において、
上記投射光が投射される投射領域に侵入体が侵入することを監視する監視領域が２以上設定され、各監視領域が異なる広さに設定されて成る
ことを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
上記監視領域が、第１及び第２の監視手段によりそれぞれ監視される第１及び第２の監視領域とされ、
上記第２の監視領域は上記第１の監視領域に比して狭い領域に設定される
ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
【請求項３】
上記監視手段として撮影手段が用いられ、
上記撮影手段に異なる焦点距離のレンズが用いられる
ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
【請求項４】
上記監視手段として撮影手段を用い、
上記撮影手段に異なる焦点距離のレンズが用いられる
ことを特徴とする請求項２記載の画像投射装置。
【請求項５】
上記監視手段としてレーザー走査検出器が用いられ、
上記レーザー走査検出器による走査範囲が異なる広さに設定される
ことを特徴とする請求項１記載の画像投射装置。
【請求項６】
上記監視手段としてレーザー走査検出器が用いられ、
上記レーザー走査検出器による走査範囲が異なる広さに設定される
ことを特徴とする請求項２記載の画像投射装置。
【請求項７】
画像情報に対応する投射光を投射手段により投射する画像投射方法において、
上記投射光が投射される投射領域に侵入体が侵入することを監視する監視領域を２以上設定する
ことを特徴とする画像投射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像情報に対応する投射光をスクリーン等に投射して画像表示を行う画像投射方法及び画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザーを使用した機器ではレーザー光が人の目に入ると目に影響を及ぼす場合がある。このためレーザー安全を確保するためにレーザーを使用する機器に対してレーザーの出力によって国際規格IEC-60825にその使用方法が細かく規定されている。
【０００３】
レーザーをスキャンしてスクリーンに投影するレーザー使用タイプの画像投射装置、いわゆるプロジェクターにおいては、上記国際規格IEC-60825-3にレーザーショウのガイダンスとして、観客が立ち入ることができる場所から、床面に対し上方向３ｍ以上、水平方向２．５ｍ以上であることが規定されている。
【０００４】
しかしながら、実際にはこのようにレーザーを観客から充分離して投射できる劇場は少なく、劇場以外での投射も制限されることになる。
【０００５】
上記国際規格IEC60825-3のガイダンスの規定を順守して、観客や他の人体が不用意にレーザーに当たらないようにする方法として、ＡＰＲ（Automatic Power Reduction：自動出力制御)が提案されている。例えば、投射光学系からスクリーンへの投射領域への移動体の侵入を検知する検出手段と検出手段からの検出出力に基づいて光源の出力を制御して、光出力を低減あるいは遮断することを特徴とするテレビ受像機が提案されている(例えば特許文献１参照。)。
【０００６】
上記国際規格IEC60825-1（Amendment 2）には、直径１２ｍｍ、長さ８０ｍｍの形状のものが横切る可能性が無いことと規定されている。これはほぼ人体の指の大きさを想定している。したがって上記ＡＰＲシステムを画像投射装置に適用するにあたり、その検出可能な最小寸法は、１２ｍｍ×８０ｍｍの指のサイズであることが要求される。
【０００７】
このような大きさの被検出物を、近距離に置いたセンサーで狭い範囲を監視して、検出することを可能とするセンサーや検出方法については容易に考えることができる。狭い範囲を検出する場合は検出間隔が１０ｍｍ程度の解像度のセンサーを使えば良い。例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラで検出する場合、２ｍ×１ｍの範囲を監視する場合には２００×１００ポイント程度の解像度があれば、１０ｍｍ間隔の点を監視することができる。
【０００８】
しかしながら２０ｍ×１０ｍの大きなスクリーンを囲む範囲を監視するためには、２０００×１０００ポイントの解像度が必要となり、適当なセンサーデバイスの選択や信号処理系の速度などの点で実現が困難になる。
【０００９】
また、２００×１００ポイント程度の低解像度で監視した場合には、１０ｃｍ以下の小さな物体を検出することができないため、指のサイズを検出することはできない。
【００１０】
このように、比較的広い範囲を監視するためには、上述のＣＣＤ以外の方法を使った場合でもセンサーに要求される分解能が高くなるため、適当なデバイスを得ることは難しい。
【特許文献１】特開平４−１１１５８５号公開公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の問題を解決して、比較的広い範囲の投射を行う場合においても、通常の検出解像度を有するカメラ、センサーなどを用いて比較的小さい侵入体の侵入を監視することが可能な画像投射装置及び画像投射方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明は、画像情報に対応する投射光を投射手段により投射する画像投射装置において、投射光が投射される投射領域に侵入体が侵入することを監視する監視領域を２以上設定して、各監視領域を異なる広さに設定する。
【００１３】
また本発明は、上述の構成において、監視領域を、第１及び第２の監視手段によりそれぞれ監視される第１及び第２の監視領域として、第２の監視領域を第１の監視領域に比して狭い領域に設定する。
【００１４】
上述したように、本発明においては、画像情報に対応する投射光を投射手段により投射する画像投射装置において、投射光が投射される投射領域に侵入体が侵入することを監視する監視領域を２以上設定することにより、これら２以上の監視領域の検出解像度をそれぞれ独別に設定することによって、比較的広い範囲に画像を投射する場合においても、比較的解像度の低い監視領域で侵入体の侵入を監視し、更に比較的高い検出解像度の別の監視領域において、１２ｍｍ×８０ｍｍ程度の人間の指のサイズ程度の小さい侵入体を確実に監視、検出することができる。
【００１５】
更にまた本発明において、監視領域を第１及び第２の監視手段により監視する第１及び第２の監視領域とし、第２の監視領域を第１の監視領域に比して狭い領域とすることにより、同程度の検出解像度を有する監視手段を２つ用いて、比較的狭い第２の監視領域においてより小さい例えば１２ｍｍ×８０ｍｍ程度の侵入体を確実に検出することができる。
【発明の効果】
【００１６】
上述の本発明によれば、比較的広い範囲に投射光を投射する場合においても、確実に比較的小さい指程度の大きさの侵入体の侵入を監視することができるので、これにより例えば投射光の減光又は停止などの処置を確実に行うことができ、安全性に優れた画像投射装置及び画像投射方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明を実施するための最良の形態の各例を、図面を参照して詳細に説明するが、本発明は以下の各例に限定されることなく、その他種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
〔１〕第１の形態
本発明を実施するための最良の形態の一例による画像投射装置の概略構成図を図１に示す。
【００１８】
この場合、投射手段(図示せず)から投射された投射領域１６に対する侵入体１９の侵入を監視する異なる広さの監視領域を２つ以上、図示の例においては第１及び第２の監視領域１４及び１７とするものである。
【００１９】
このように、２つ以上の監視領域を設け、その面積を異ならせることによって、同程度の検出解像度を有する監視手段を用いて、比較的狭い監視領域とするこの場合第２の監視領域１７において、より小さい侵入体、１２ｍｍ×８０ｍｍ程度の例えば指の大きさの侵入を確実に監視することができる。
〔２〕第２の形態
次に、本発明におけるより具体的な形態に適用して好適な画像投射装置の一例の概略構成図を図２に示す。図２に示すように、投射手段１０、いわゆるプロジェクターによりスクリーン１５の所定位置、例えばほぼ中央位置の投射領域１６に例えばＲＧＢ（赤青緑）の投射光が投射される。ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等より成る第１の監視手段１１は、投射領域１６より広い領域、図示の例ではスクリーン１５より広い第１の監視領域１４を撮影し、その画像情報を制御手段１３に送って制御手段１３により侵入体の侵入を監視する。
【００２０】
また、第２の監視手段１２は、同様にＣＣＤカメラ等より成り、第１の監視領域１４より狭い領域の第２の監視領域１７を撮影し、その画像情報を制御手段１３に送って制御手段１３により、より形状の小さい侵入体の侵入を監視する。
【００２１】
具体的には、例えば第１の監視手段１１は、スクリーン１５上に投影される投射領域１６の外縁部から所定距離ｄ、即ち例えば人が手等を伸ばして届かない範囲である１〜２ｍとして、この距離ｄ以上外側の広い範囲である第１の監視領域１4を撮影する。制御手段１３は、第１の監視手段１１で撮影した画像をメモリに取り込み、初期状態として記憶する。制御手段１３は第１の監視手段１１の現在の映像と取り込んだ初期状態を比較して、第１の監視領域１４に初期値と違う点があれば人などの動きのある物体が侵入したとして、投射光出力、例えばレーザープロジェクターの場合はレーザー出力を減光または遮断する信号を発生する。投射手段１０は、制御手段１３から減光又は遮断信号により投影光を減光又は遮断する。
【００２２】
ここで、制御手段１３は、初期状態と現在の画像情報の比較をするとき、投射領域１６内の変化は比較しない。投射領域１６内の画像は投射映像の変化のために常に変化しているからである。即ち、制御手段１３内の処理により、投射領域１６を除いた第１の監視領域１４の枠状の領域の画像情報変化を検出するようにする。
【００２３】
人や人体の一部が侵入したことを検出するアルゴリズムは他にもさまざまな方法が考えられる。例えば取り込んだ画像情報のエッジを抽出して、これが移動した場合を侵入とする方法も考えられる。
【００２４】
またこの場合、制御手段１３は第１の監視領域１４に人が入ったと判断された場合、第２の監視手段１２による第２の監視領域１７を、第１の監視領域１４の中に入った侵入体１９のいる位置近傍へと移動させる。第２の監視手段１２は、第１の監視手段１１と比べて焦点距離の長いいわゆる望遠レンズを搭載しており、侵入体１９と投射領域１６の間の狭い範囲を第２の監視領域１７として監視を開始する。この第２の監視領域１７に手や顔などの体の一部が入った場合には、制御手段１３により投射手段１０の投射の出力を減光又は遮断するように制御する。
【００２５】
以上のように、２つの監視手段を連動制御することにより、１つの監視手段では実現できなかった侵入体、特に人体の一部等の比較的小さい侵入体の確実な検出を可能とすることができる。
【００２６】
尚、例えば１台の監視カメラでズームレンズを用いて指を検出する方法も考えられるが、ズームした場合には、第２の監視領域１７以外の第１の監視領域１４内に新たな侵入体が侵入したことを検出することができない。従って１つの監視手段で全体を監視しつつ、全ての方向からの指程度の比較的小さい形状の侵入体を検出することはできない。
【００２７】
また２人以上の侵入があった場合には、第１の監視手段１１で撮影した映像から、どちらがより投射領域１６に近いかを判断して、より近い方に解像度の高い第２の監視領域１７を設定することにより、より危険なすなわち投射領域１７に近い侵入体を監視することが可能である。
〔３〕第３の形態
図３に、本発明による第３の形態に適用して好適な画像投射装置の一例の概略構成図を示す。図３において、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この例においては、ＣＣＤカメラ等より成る第１の監視手段１１は、第１の形態において説明された例と同様に、スクリーン１５に対し所定距離ｄをおいた比較的広い領域、即ち第１の監視領域１４を監視するように設定されている。
【００２８】
この第１の監視領域１５は、投射手段１０の投射領域１４よりも所定距離ｄ、即ち少なくとも例えば１ｍ以上外側に設定されていて、第１の監視領域１４の外からは侵入体１９の手や指は投射領域１６に届かないように設定する。
【００２９】
第１の監視手段１１により侵入体１９の侵入を検出した場合は、制御手段１３は第２の監視手段１２による第２の監視領域１７を、この例においては侵入体１９を含む範囲を含むように移動させる。またこの第２の監視手段１２は、第１の監視手段１１よりも焦点距離の長いいわゆる望遠のレンズを搭載しており、狭い範囲を監視するために、第１の監視手段１１よりも高い分解能を得ることができる。このため、第１の監視手段１１では検出することができない侵入体１９の一部、例えば手や頭の侵入を確実に検出することができる。
【００３０】
また制御手段１３は、第２の監視手段１２から出力される映像を画像処理して侵入体１９の手や頭の移動方向を予測するようにしてもよい。この処理の方法はいろいろな方法があるが、フレーム毎の画像情報を高速で比較することにより、侵入体１９がどの方向に移動しているか、手や指がどの方向へ移動しているかを容易に検出できる。
【００３１】
例えば図４に示すように、侵入体１９が手を伸ばす方向が矢印ｍ１で示すように投射領域に到達すると予測される場合には、制御手段１３から投射手段１０に対し投射出力を減光または遮断する指令を出す。
【００３２】
また図５に示すように、この侵入体１９の動きが矢印ｍ２で示すように投射領域に到達しないと予測される場合には、制御手段１３から特に指令を出さないか、または投射光を減光する程度の制御を行うこともできる。
【００３３】
以上のように、一体の監視手段だけでは侵入体１９が投射領域１６に指先をいれる直前に投射手段１９を止めることはできないが、第１及び第２の監視手段１１及び１２と制御手段１３を組み合わせることにより、指程度の比較的小さい形状の侵入体を検出して装置を止めるなどの制御を行うことが可能になる。
〔４〕第４の形態
次に、第４の形態に好適な画像投射装置の一例の概略構成を図６を参照して説明する。図６３において、第１及び第２の監視手段１１及び１２は、例えばレーザー走査検出器より構成する。これら監視手段１１及び１２から、レーザーをそれぞれ破線矢印ｓ１及びｓ２で示すようにスキャンして、投射手段１０からスクリーン１５に至るまでの領域に人又は人の一部が侵入しないか監視することができる。
【００３４】
一般に、レーザーによる距離の測定方法には、飛行時間法と位相差法などがある。
【００３５】
飛行時間法では、例えば波長９００ｎｍで幅が５ｎｍ程度のパルスレーザーを発光し、観測対象物体に当たったときに生じる反射光を受光素子でとらえるまでの時間を計測し、この時間差に光の速度を乗じて観測対象物までの距離を測定する。
【００３６】
一方位相差法では、変調したレーザーを発光し、観測対象物に当たって戻ってきた光の位相を発光した光と比較することにより反射物までの距離を算出する。
【００３７】
本発明に侵入体の監視用として用いる場合は、飛行時間法による十分監視を行うことができる。飛行時間法では、レーザー走査検出器より成る第１及び第２の監視手段１１及び１２は、パルスレーザーをスキャンしながら発光している。解像度をあげるにはレーザースポットを細くして、発光周波数を上げ、スキャン速度を遅くすれば良いが、レーザーダイオードの発光周波数の限界から、１０ｋＨｚ以上程度の高い周波数で発光することは難しい。またスキャン速度を遅くすると単位面積あたりに照射されるレーザー光量が増加するため、このレーザーが人体等に対して影響を及ぼす恐れがある。
【００３８】
従って、レーザー走査検出器を用いる場合は安全に使用できるレーザーのパワーで、分解能に限界がある。
【００３９】
しかしながら本発明においては、図６に示すように、レーザー走査検出器より成る監視手段を２台使用することにより、人の侵入に対してより細かい監視が可能となる。
【００４０】
この場合、第１の監視手段１１により例えばスクリーン１５の下方、人が手を伸ばして届かない１ｍ以上の例えば２ｍ程度下方の領域をスキャンして第１の監視領域１４とする。第１の監視手段１１はこのように比較的広い領域を監視しており、この場合の分解能は人の頭を検出することができるが、１２ｍｍ×８０ｍｍ程度の指等を検出することはできない。
【００４１】
この第１の監視領域１４に人又は人体の一部が侵入した場合、第１の監視手段１１は検出信号を発生して、その位置を制御手段１３に伝える。制御手段１３は、第２の監視手段１２による第２の監視領域１７を、侵入した侵入体１９の位置に合わせて移動させ、した１９の監視を開始する。
【００４２】
そしてこの第２の監視手段１２は、第１の監視手段１１による第１の監視領域１４よりも狭い範囲をスキャンするためにより高い分解能を実現することができる。また、第２の監視領域１７は、第１の監視領域１４よりも、投射手段１０による投射領域１６に近い位置に設定して、侵入体１９が投射領域１６に向けて手を伸ばすような場合にこれを検出して検出信号を発する。
【００４３】
そしてこの第２の監視手段１２から侵入体１９の侵入を示す検出信号が出された場合、制御手段１３により、投射手段１０のパワーを減光たは遮断させる制御を行う。
【００４４】
以上のように、本発明によれば、２台のレーザースキャン検出器より成る第１及び第２の監視手段を連動制御することにより、１台のレーザースキャン検出器では検出できなかった指程度の大きさの侵入の検出が可能となる。
〔５〕第５の形態
本発明による第５の形態に適用して好適な画像投射装置の一例の概略構成を図７に示す。この例においては、第１及び第２の監視手段１１及び１２として、レーザー走査検出器を用いるものであるが、この場合は２次元的に走査照射するいわゆるラスタースキャンできる機能を有する検出器を用いる。
【００４５】
この場合、第１の監視手段１１は投射手段１０による投射領域１６よりも広い第１の監視領域１４を破線矢印ｓ１で示すようにスキャンして監視している。この領域１４は少なくとも投射領域１６から、人が手を伸ばして届かない１ｍ以上、例えば２ｍ程度外側に設定されていて、この第１の監視領域１４の外からは侵入体１９の手や頭は投射領域１６には届かないように設定する。
【００４６】
この第１の監視手段１１で侵入体１９を検出した場合は、レーザー走査検出器より成る第１の監視手段１１は検出信号と侵入体１９の位置情報を制御手段１３に伝える。制御手段１３は、侵入体１９の位置情報に基づき、第２の監視手段１２が侵入体１９を含む領域を監視するようこれを移動させる。
【００４７】
この第２の監視手段１２は、第１の監視手段１１よりも狭い範囲をスキャンしているために、より高い分解能を得ることが可能で、侵入体１９の指などを検出することができる。
【００４８】
第２の監視手段１２から出力される検出信号により、制御手段１３の信号処理により侵入体１９の移動方向や手や頭の移動方向が予測できる。侵入体１９が手を伸ばして投射領域１６に到達すると予測される場合には、制御手段１３により投射手段１０の投射出力を減光または遮断する。
【００４９】
このように、本発明によれば、２以上の異なる広さの監視領域を設定して、侵入体の侵入を監視することから、解像度の比較的高い監視領域において、幅１２ｍｍ、長さ８０ｍｍ程度の小さい侵入体の侵入を確実に検出することができる。
【００５０】
更に、２以上の侵入体が侵入する場合に、より投射領域に近いほうの侵入体に比較的高い解像度の監視領域を設定することによって、侵入の可能性の高い侵入体を確実に監視して、より安全性を高めることが可能となる。
【００５１】
以上本発明を実施するための最良の形態の各例を説明したが、上記第１〜第５の形態ではレーザーをスキャンするプロジェクターを想定しているが、他の高出力なプロジェクターにも適用できることは自明である。液晶プロジェクターなどの投射型プロジェクターは高出力化されているため、プロジェクションレンズを通して光源を見るようなことは通常のランプでも回避することが望ましい。従って、このような大型の高出力のプロジェクターでも本発明を適用することにより、安全性の高い画像投射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による画像投射装置の一例の概略構成図である。
【図２】本発明による画像投射装置の一例の概略構成図である。
【図３】本発明による画像投射装置の一例の概略構成図である。
【図４】侵入体の侵入方向の説明図である。
【図５】侵入体の侵入方向の説明図である。
【図６】本発明による画像投射装置の一例の概略構成図である。
【図７】本発明による画像投射装置の一例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    投射手段
１１    第１の監視手段
１２    第２の監視手段
１３    制御手段
１４    第１の監視領域
１５    スクリーン
１６    投射領域
１７    第２の監視領域
【図１】
2005031527.tif 000003
【図２】
2005031527.tif 000004
【図３】
2005031527.tif 000005
【図４】
2005031527.tif 000006
【図５】
2005031527.tif 000007
【図６】
2005031527.tif 000008
【図７】
2005031527.tif 000009