(57)【要約】  任意の投射領域に所望の投射画像を安全に投射するために、表示情報を形成する光を投射領域に投射する投射装置と、投射領域を含む範囲を撮像する撮像装置と、投射装置に光を投射させる制御をするとともに、撮像装置に投射領域を撮像させる制御をする制御装置とを備え、制御装置は、撮像装置によって撮像された投射領域の画像情報を蓄積し、蓄積されたいずれかの投射領域の画像情報と、撮像装置によって直近に撮像された投射領域の画像情報とを比較して投射領域の異常を検出する解析回路と、解析回路によって投射領域に異常が検出された際に投射装置の投射条件を変更する安全制御を実行する安全制御回路とを有する投射システムとする。
2018056195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示情報を形成する光を投射領域に投射する投射手段と、
前記投射領域を含む範囲を撮像する撮像手段と、
前記投射手段に光を投射させる制御をするとともに、前記撮像手段に前記投射領域を撮像させる制御をする制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記撮像手段によって撮像された前記投射領域の画像情報を蓄積し、蓄積されたいずれかの前記投射領域の画像情報と、前記撮像手段によって直近に撮像された前記投射領域の画像情報とを比較して前記投射領域の異常を検出する解析手段と、
前記解析手段によって前記投射領域に異常が検出された際に前記投射手段の投射条件を変更する安全制御を実行する安全制御手段とを有する投射システム。
【請求項２】
前記安全制御手段は、
前記投射領域に異常が検出された際に、前記投射手段による光の投射を停止させる制御をする請求項１に記載の投射システム。
【請求項３】
前記安全制御手段は、
前記投射領域に異常が検出された際に、前記投射手段による光の投射方向をずらす制御をする請求項１に記載の投射システム。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記投射領域の画像情報を用いて、前記投射領域を含む被投射面のいずれかの箇所との距離を測定する距離計測手段を有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の投射システム。
【請求項５】
前記距離計測手段は、
前記投射領域の画像情報を用いて三角測量の原理で距離を測定する請求項４に記載の投射システム。
【請求項６】
前記制御手段は、
前記投射手段を制御して前記投射領域にスポット光を投射させ、前記撮像手段を制御して前記投射領域に表示された前記スポット光を撮像させることで得られた画像情報を用いて三角測量の原理で距離を測定する請求項４または５に記載の投射システム。
【請求項７】
前記制御手段は、
前記投射手段を制御して前記投射領域に所定のパターンを投射させ、前記撮像手段を制御して前記投射領域に表示された前記所定のパターンを撮像させることで得られた画像情報を用いて距離を測定する請求項４または５に記載の投射システム。
【請求項８】
前記制御手段は、
前記投射手段を制御して前記投射領域に所定のマークを配列した配列パターンを投射させ、前記撮像手段を制御して前記投射領域に表示された前記配列パターンを撮像させることで得られた画像情報を用いて前記被投射面の変化を検出する請求項４または５に記載の投射システム。
【請求項９】
前記制御手段は、
前記表示情報に欠損領域を検出した際に、前記欠損領域に反射率の高い反射体が位置すると判定する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の投射システム。
【請求項１０】
前記撮像手段は、
前記投射領域外の検出領域を含む範囲を撮像し、
前記制御手段は、
前記検出領域に前記反射体が検出された際に、前記反射体との距離を計測して前記反射体と前記投射領域との位置関係を計算し、前記反射体が前記投射領域に進入するタイミングで安全制御を実行する請求項９に記載の投射システム。
【請求項１１】
前記投射手段からの投射光の出射軸上に配置され、前記投射光を複数の前記投射領域に向けて反射する反射鏡と、
前記投射手段と前記反射鏡との間に配置され、前記投射光を透過するとともに、前記反射鏡によって反射される複数の前記投射領域の像を前記撮像手段に向けて反射するハーフミラーとを備える請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の投射システム。
【請求項１２】
前記投射手段は、
レーザ光を出射する光源と、
前記表示情報に対応する位相分布を表示させる表示部を含む位相変調型の空間光変調素子と、
前記光源から前記空間光変調素子の表示部に照射されたレーザ光の反射光を投射する投射光学系とを有する請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の投射システム。
【請求項１３】
表示情報を形成する光を投射領域に投射し、
前記投射領域を含む範囲を撮像し、
撮像された前記投射領域の画像情報を蓄積し、
蓄積されたいずれかの前記投射領域の画像情報と、直近に撮像された前記投射領域の画像情報とを比較して前記投射領域の異常を検出し、
前記投射領域に異常が検出された際に投射条件を変更する安全制御を実行する投射方法。
【請求項１４】
表示情報を形成する光を投射領域に投射する処理と、
前記投射領域を含む範囲を撮像する処理と、
撮像された前記投射領域の画像情報を蓄積する処理と、
蓄積されたいずれかの前記投射領域の画像情報と、直近に撮像された前記投射領域の画像情報とを比較して前記投射領域の異常を検出する処理と、
前記投射領域に異常が検出された際に投射条件を変更する安全制御を実行する処理とをコンピュータに実行させるプログラムを記録させたプログラム記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を安全に投射する投射システム、投射方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホテルやホールなどの公共施設において、施設を利用する利用者が必要とする情報を天井や壁などに表示できれば利便性が向上する。例えば、チェックインを済ませた利用者を部屋に案内するための情報や、緊急時に避難すべき方向を示す情報を施設内に表示させる利用シーンが想定される。【０００３】
ところで、一般的なプロジェクタ１００では、図２５のように、反射体４０が位置する投射領域２１０に投射光を投射すると、その反射体４０で反射された反射光４００が意図しない方向に進行する可能性がある。このような場合、プロジェクタ１００から出射されたレーザ光が人に向けて照射される可能性がある。【０００４】
また、地震や火災などが発生した際には、図２６のように、プロジェクタ１００が設置された天井や壁面が崩壊する可能性がある。このような場合、プロジェクタ１００がレーザ光を出射し続けると、プロジェクタ１００の近くにいる人に向けてレーザ光が照射される可能性がある。【０００５】
特許文献１には、レーザ光の投射領域に人が進入した際に、レーザ光を直ちに遮断する画像投射方法について開示されている。特許文献１の方法では、表示画像を投射するためのレーザ光と同時に検出波をスクリーンに投射し、その反射波をモニターする。特許文献１の方法では、レーザ光の投射範囲に人が進入することに起因する反射波の強度変化に基づいてレーザ光を遮断する。【０００６】
特許文献２には、投射画像を自動調整できるプロジェクタについて開示されている。特許文献２のプロジェクタは、投射画像の投射領域を撮像し、撮像した画像から投射画像と背景画像とを分離する。そして、特許文献２のプロジェクタは、分離した投射画像および背景画像に基づいて投射光を自動調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２４９３９９号公報
【特許文献２】特開２００７−２６４２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の方法によれば、投射領域に進入した人にレーザ光が照射されることを防ぐことができる。また、特許文献２のプロジェクタによれば、背景画像と投射画像とを用いて変化を検証することによって、表示させる投射画像の傾向や、プロジェクタの設置環境に応じた適切な光量で投射画像を投射することができる。【０００９】
しかし、特許文献１および特許文献２の手法では、レーザ光の投射領域に反射体が初めから位置していた場合、投射領域に投射された検出波の反射波に変化は起こらない。そのため、特許文献１および特許文献２の手法には、レーザ光の投射領域に反射体が初めから位置する場合、その反射体で反射されたレーザ光は投射領域外の人に向かって照射される恐れがあるという問題点があった。【００１０】
本発明の目的は、上述した課題を解決するために、任意の投射領域に所望の投射画像を安全に投射することができる投射システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の投射システムは、表示情報を形成する光を投射領域に投射する投射装置と、投射領域を含む範囲を撮像する撮像装置と、投射装置に光を投射させる制御をするとともに、撮像装置に投射領域を撮像させる制御をする制御装置とを備え、制御装置は、撮像装置によって撮像された投射領域の画像情報を蓄積し、蓄積されたいずれかの投射領域の画像情報と、撮像装置によって直近に撮像された投射領域の画像情報とを比較して投射領域の異常を検出する解析回路と、解析回路によって投射領域に異常が検出された際に投射装置の投射条件を変更する安全制御を実行する安全制御回路とを有する。【００１２】
本発明の投射方法においては、表示情報を形成する光を投射領域に投射し、投射領域を含む範囲を撮像し、撮像された投射領域の画像情報を蓄積し、蓄積されたいずれかの投射領域の画像情報と、直近に撮像された投射領域の画像情報とを比較して投射領域の異常を検出し、投射領域に異常が検出された際に投射条件を変更する安全制御を実行する。【００１３】
本発明の投射プログラムは、表示情報を形成する光を投射領域に投射する処理と、投射領域を含む範囲を撮像する処理と、撮像された投射領域の画像情報を蓄積する処理と、蓄積されたいずれかの投射領域の画像情報と、直近に撮像された投射領域の画像情報とを比較して投射領域の異常を検出する処理と、投射領域に異常が検出された際に投射条件を変更する安全制御を実行する処理とをコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、任意の投射領域に所望の投射画像を安全に投射することができる投射システムを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る投射システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る投射システムの投射装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る投射システムの投射光学系の構成を示す概念図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る投射システムの撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る投射システムの制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る投射システムの制御装置に含まれる解析回路の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る投射システムの制御装置に含まれる投射制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る投射システムを実現するためのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る投射システムの動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る投射システムが投射領域への投射光の投射と撮像を行う例を示す概念図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る投射システムによって正常に投射された表示情報の一例を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る投射システムが投射光を投射した投射領域に位置する反射体によって光が反射される例を示す概念図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る投射システムによって投射された表示情報に異常が検出された一例を示す概念図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る投射システムによる安全制御の一例を示す概念図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態に係る投射システムによる安全制御の別の一例を示す図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態に係る投射システムによって煙に向けて光を投射する例を示す概念図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る投射システムの制御装置に含まれる解析回路の構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る投射システムが三角測量の原理で距離を計測することについて説明するための図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る投射システムがアレイ状に配列させたパターンを用いて距離を計測することについて説明するための図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る投射システムが投射したパターンを用いて異常検出する一例について説明するための図である。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係る投射システムの動作を示すフローチャートである。
【図２２】本発明の第３の実施形態に係る投射システムの投射光の投射範囲に反射体が持ち込まれる例を示す概念図である。
【図２３】本発明の第３の実施形態に係る投射システムが投射光の投射方向をずらす例を示す概念図である。
【図２４】本発明の第３の実施形態に係る投射システムの動作を示すフローチャートである。
【図２５】一般的なプロジェクタによって反射体が位置する投射領域に投射光を投射した際に、反射体によって光が反射される例を示す概念図である。
【図２６】一般的なプロジェクタが設置された壁面が崩壊した際に投射光が投射され続ける例を示す概念図である。
【図２７】本発明の第４の実施形態に係る投射システムの構成を示す概念図である。
【図２８】本発明の第４の実施形態に係る投射システムに含まれる複数の反射鏡によって、複数の投射領域に向けて投射光を反射する例を示す概念図である。
【図２９】本発明の第４の実施形態に係る投射システムに含まれる複数の反射鏡およびハーフミラーによって、複数の投射領域の像を撮像装置に導く例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由が無い限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。
【００１７】
（第１の実施形態）
〔構成〕
まず、本発明の第１の実施形態に係る投射システムについて図面を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る投射システム１の構成を示すブロック図である。図１のように、投射システム１は、投射装置１０と、撮像装置２０と、制御装置３０とを備える。
【００１９】
投射装置１０は、制御装置３０の制御に応じて、投射領域に向けて投射光を投射する。投射領域とは、投射装置１０が投射した投射光によって形成される表示情報の表示範囲である。
【００２０】
撮像装置２０は、投射領域２１０を含む範囲を撮像するカメラである。投射領域を含む範囲とは、投射領域およびその周辺を含む範囲である。なお、撮像装置２０は、投射領域を含まない領域を併せて撮像してもよい。
【００２１】
制御装置３０は、投射装置１０および撮像装置２０を制御する。制御装置３０は、投射装置１０が投射領域に投射光を投射するように制御する。制御装置３０は、撮像装置２０が投射領域を撮像するように制御する。
【００２２】
また、制御装置３０は、投射領域の撮像データから投射領域における変化を検出する。例えば、制御装置３０は、投射領域を撮像した最新のデータと、過去のいずれかのデータと比較し、それらの相違によって投射領域に発生した変化を異常として検出する。
【００２３】
制御装置３０は、投射領域２１０に異常を検出すると、その異常に対応する安全制御を実行する。例えば、制御装置３０は、投光領域において異常を検知すると、投射装置１０の光源を停止させる安全制御をする。また、例えば、制御装置３０は、投光領域において異常を検知すると、投射装置１０からの投射光の投射方向をずらす安全制御をする。
【００２４】
〔投射装置〕
次に、本実施形態に係る投射システム１の構成について詳細に説明する。図２は、投射装置１０の構成を示すブロック図である。また、図３は、投射装置１０の光学系の構成例を示す概念図である。なお、図２は概念的な構成を示しており、図３に示す構成の一部を省略している。
【００２５】
図２のように、投射装置１０は、光源１１、光源駆動電源１２、空間光変調素子１３、変調素子制御回路１４および投射光学系１５を備える。
【００２６】
光源１１は、特定波長の光を出射する。例えば、光源１１は、レーザ光源として構成することができる。通常、光源１１は、可視領域の光を出射するように構成する。光源１１は、赤外領域や紫外領域などの可視領域以外の光を出射するように構成してもよい。以下においては、光源１１がレーザ光を出射するものとして説明する。
【００２７】
図３のように、光源１１が出射したレーザ光は、コリメータ１１１によってコヒーレントな光１１０に変換され、空間光変調素子１３の表示部に入射される。例えば、光源１１から複数の波長の光を出射するように構成すれば、光源１１が出射する光の波長を変えることによって、投射領域に表示される表示情報の色を変更することができる。また、光源１１が異なる波長の光を同時に出射するように構成すれば、複数の色からなる表示情報を投射領域に表示することができる。
【００２８】
光源駆動電源１２は、制御装置３０の制御に応じて光源１１を駆動させ、光源１１から光を出射させるための電源である。
【００２９】
空間光変調素子１３は、変調素子制御回路１４の制御に応じて、投射領域に表示される表示情報を生成するためのパターンを自身の表示部に表示する。本実施形態においては、所定のパターンが表示された空間光変調素子１３の表示部に光１１０を照射し、その反射光を投射光学系１５から投射領域に投射することによって、所望の表示情報を投射領域に表示させる。パターンは、基本的なパターン（基本パターン）を変形・移動させたり、複数の基本パターンを組み合わせたりして形成させればよい。また、複雑なパターンを予め準備しておいてもよい。空間光変調素子１３の表示部によって反射された光は、変調光１３０として投射光学系１５に向けて出射される。
【００３０】
図３のように、本実施形態においては、空間光変調素子１３の表示部に対して光１１０の入射角を非垂直にする。すなわち、本実施形態においては、光源１１から出射される光１１０の出射軸を空間光変調素子１３の表示部に対して斜めにする。空間光変調素子１３の表示部に対して光１１０の出射軸を斜めに設定すれば、ビームスプリッタを用いなくても空間光変調素子１３の表示部に光１１０を入射できるため、効率を向上させることができる。
【００３１】
空間光変調素子１３は、位相がそろったコヒーレントな光１１０の入射を受け、入射された光１１０の位相を変調する位相変調型の空間光変調素子によって実現できる。位相変調型の空間光変調素子１３を用いれば、フォーカスフリーな投射光が得られるため、複数の投射距離に投射光を投射することになっても距離ごとに焦点を変える調整を必要としない。なお、空間光変調素子１３は、所望の表示情報を投射領域に表示できるのであれば、位相変調型とは異なる方式の素子で構成してもよい。以下においては、位相変調型の空間光変調素子１３を用いることを想定して説明する。
【００３２】
位相変調型の空間光変調素子１３の表示部には、投射領域に表示させる表示情報に対応する位相分布が表示される。この場合、空間光変調素子１３の表示部で反射された直後の変調光１３０は、一種の回折格子が集合体を形成したような画像になる。空間光変調素子１３の表示部で反射された変調光１３０が投射されると、回折格子で回折された光が集まるように表示情報が形成される。空間光変調素子１３が位相変調型の素子である場合、パターンは、投射領域に表示させる表示情報に対応する位相分布である。
【００３３】
空間光変調素子１３は、例えば、強誘電性液晶やホモジーニアス液晶、垂直配向液晶などを用いた空間光変調素子によって実現される。空間光変調素子１３は、具体的には、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）によって実現できる。また、空間光変調素子１３は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）によって実現してもよい。
【００３４】
また、位相変調型の空間光変調素子１３は、投射領域全体ではなく、表示情報の部分に光束を集中することができる。そのため、位相変調型の空間光変調素子１３は、投射領域に均一に光を投射する方式の素子と比べて、表示情報を低電力で明るく表示させることができる。
【００３５】
変調素子制御回路１４は、制御装置３０の制御に応じて、投射領域に表示される表示情報を生成するためのパターンを空間光変調素子１３の表示部に表示させる。なお、変調素子制御回路１４は、位相分布型の変調素子を用いる場合、投射領域に表示させる表示情報に対応する位相分布を空間光変調素子１３の表示部に表示させる。
【００３６】
変調素子制御回路１４は、位相変調型の変調素子を駆動させる際には、空間光変調素子１３の表示部に照射される光１１０の位相と、表示部で反射される変調光１３０の位相との差分を決定づけるパラメータが変化するように空間光変調素子１３を駆動する。
【００３７】
位相変調型の空間光変調素子１３の表示部に照射される光１１０の位相と、表示部で反射される変調光１３０の位相との差分を決定づけるパラメータは、例えば、屈折率や光路長などの光学的特性に関するパラメータである。例えば、変調素子制御回路１４は、空間光変調素子１３の表示部に印加する電圧を変化させることによって、表示部の屈折率を変化させる。その結果、表示部に照射された光１１０は、表示部の屈折率に基づいて適宜回折される。すなわち、位相変調型の空間光変調素子１３に照射された光１１０の位相分布は、空間光変調素子１３の表示部の光学的特性に応じて変調される。なお、変調素子制御回路１４による空間光変調素子１３の駆動方法はここで挙げた限りではない。
【００３８】
投射光学系１５は、空間光変調素子１３が反射した変調光１３０を投射光１５０として投射する光学系である。
【００３９】
図３のように、投射光学系１５は、フーリエ変換レンズ１５１、アパーチャ１５２および投射レンズ１５３を含む。空間光変調素子１３によって出射された変調光１３０は、投射光学系１５によって投射光１５０として照射される。なお、投射領域に表示情報を表示させることができれば、投射光学系１５の構成要素のうちいずれかを省略して構成してもよい。また、フーリエ変換レンズ１５１、アパーチャ１５２および投射レンズ１５３ではない構成要素を投射光学系１５に追加してもよい。
【００４０】
フーリエ変換レンズ１５１は、空間光変調素子１３の表示部で反射された変調光１３０を無限遠に投射した際に形成される像を、近傍の焦点位置に結像させるための光学レンズである。図３においては、アパーチャ１５２の位置に焦点が形成されている。
【００４１】
アパーチャ１５２は、フーリエ変換レンズ１５１によって集束された光に含まれる高次光を遮蔽し、表示情報の外形を特定する機能を有する。アパーチャ１５２の開口部は、アパーチャ１５２の位置において結像される画像の最外周よりも小さく開口され、アパーチャ１５２の位置における表示情報の周辺領域を遮るように設置される。例えば、アパーチャ１５２の開口部は、矩形状や円形状になるように形成される。なお、アパーチャ１５２は、フーリエ変換レンズ１５１の焦点位置に設置されることが好ましいが、高次光を消去する機能を発揮できれば焦点位置からずれていても構わない。
【００４２】
投射レンズ１５３は、フーリエ変換レンズ１５１によって集束された光を拡大投射する光学レンズである。投射レンズ１５３は、空間光変調素子１３が反射した変調光１３０が投射領域に表示情報として表示されるように投射光１５０を投射する。なお、投射レンズ１５３は、一枚のレンズで構成してもよいし、複数枚のレンズを組み合わせて構成してもよい。
【００４３】
単純な記号などの線画を投射する用途に投射システム１を用いる場合、投射光学系１５から投射された投射光１５０は、投射領域全体に均一に投射されるのではなく、表示情報を構成する文字や記号、枠などの部分に集中的に投射される。そのため、光源１１からの光１１０の出射量を実質的に減らし、光源の駆動電力を抑えることができる。すなわち、投射システム１においては、光源１１を小型かつ低電力にできるため、その光源１１を駆動する光源駆動電源１２を低出力にすることができ、全体的な消費電力を低減できる。
【００４４】
〔撮像装置〕
図４は、撮像装置２０の構成を示すブロック図である。撮像装置２０は、撮像素子２１、画像処理プロセッサ２３、内部メモリ２５および出力回路２７を有する。
【００４５】
撮像素子２１は、所定の撮像領域を撮像し、その撮像領域の撮像データを取得するための素子である。本実施形態において、所定の撮像領域は、投射領域を含む範囲である。撮像素子２１は、半導体部品が集積回路化された光電変換素子である。撮像素子２１は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）などの固体撮像素子によって実現できる。通常、撮像素子２１は、可視領域の光を撮像する素子によって構成するが、赤外線や紫外線、Ｘ線、ガンマ線、電波、マイクロ波などの電磁波を撮像・検波できる素子によって構成してもよい。
【００４６】
画像処理プロセッサ２３は、撮像素子２１が撮像した撮像データに対して、暗電流補正や補間演算、色空間変換、ガンマ補正、収差の補正、ノイズリダクション、画像圧縮などの画像処理を実行する集積回路である。なお、画像情報を加工せずに出力する場合は、画像処理プロセッサ２３を省略してもよい。
【００４７】
内部メモリ２５は、画像処理プロセッサ２３が画像処理を行う際に処理しきれなかった画像情報や、処理済みの画像情報を一時的に格納させる記憶素子である。なお、撮像素子２１が撮像した画像情報を内部メモリ２５に一時的に記憶させるように構成してもよい。内部メモリ２５は、一般的なメモリによって構成すればよい。
【００４８】
出力回路２７は、画像処理プロセッサ２３が処理した画像情報を制御装置３０に出力する。
【００４９】
〔制御装置〕
図５は、制御装置３０の構成を示すブロック図である。制御装置３０は、撮像制御回路３１、解析回路３３、安全制御回路３５および投射制御回路３７を有する。なお、制御装置３０は、図示しない上位システムと通信し合うための通信回路を有してもよい。
【００５０】
撮像制御回路３１は、所定のタイミングで撮像領域を撮像するように撮像装置２０を制御する。撮像制御回路３１は、撮像装置２０が出力した画像情報を取得し、取得した画像情報を解析回路３３に出力する。なお、解析回路３３から撮像制御回路３１に画像情報を出力する指示を出すように構成してもよい。
【００５１】
解析回路３３は、撮像装置２０から取得した画像情報を解析し、投射領域の最新のデータと過去のデータとの相違を判定する。解析回路３３は、投射領域の最新のデータと過去のデータとの間に違いを検出しなかった場合は、正常であるという判定結果を安全制御回路３５に出力する。解析回路３３は、投射領域の最新のデータと過去のデータとの間に違いを検出した場合は、異常であるという判定結果を安全制御回路３５に出力する。
【００５２】
安全制御回路３５は、投射領域が正常であるという判定結果（正常判定）を解析回路３３から取得した際には、正常判定信号を出力する。なお、正常判定の場合、安全制御回路３５から投射制御回路３７に信号を出力しないように構成してもよい。
【００５３】
安全制御回路３５は、投射領域に異常があるという判定結果（異常判定）を解析回路３３から取得した際には安全制御を行う。安全制御回路３５は、異常判定を受信すると安全制御信号を生成し、生成した安全制御信号を投射制御回路３７に出力する。なお、安全制御回路３５は、投射制御回路３７と独立して投射装置１０の安全制御を実行するように構成してもよい。
【００５４】
例えば、安全制御回路３５は、異常判定を受信した際に、投射装置１０からの投射を停止させることを指示する安全制御信号を生成する。例えば、安全制御回路３５は、異常判定を受信した際に、投射装置１０から投射される投射光によって表示される表示情報の表示位置をずらすように、投射制御回路３７に投射条件を変更することを指示する安全制御信号を生成する。安全制御回路３５は、投射を停止させる指示と、表示位置をずらす指示とを選択的に出力してもよい。
【００５５】
投射制御回路３７は、投射装置１０の投射条件を設定し、その投射条件に基づいて投射装置１０を制御する。通常時、投射制御回路３７は、光源１１の駆動制御条件と、空間光変調素子１３の表示部に表示させるパターンを設定するための変調素子制御条件とを投射条件として投射装置１０に出力する。
【００５６】
また、投射制御回路３７は、安全制御回路３５から安全制御信号を受信すると、その安全制御信号に応じて安全制御を実行する。例えば、光源１１を停止させるという安全制御を実行する場合、投射制御回路３７は、光源１１を停止させるか、空間光変調素子１３の表示部が変調光１３０を反射しないように制御すればよい。また、例えば、投射装置１０からの投射光１５０の投射方向をずらすという安全制御を実行する場合、投射制御回路３７は、空間光変調素子１３の表示部に表示させるパターンを変更するように制御し、表示情報の表示位置を移動させればよい。
【００５７】
〔解析回路〕
ここで、図６を用いて、解析回路３３の詳細構成について説明する。図６は、解析回路３３の構成を示すブロック図である。解析回路３３は、入力回路３３１、画像処理回路３３２、記憶回路３３３、比較回路３３４および出力回路３３５を有する。
【００５８】
入力回路３３１は、撮像制御回路３１から画像情報を取得する。入力回路３３１は、取得した画像情報を画像処理回路３３２に出力する。
【００５９】
画像処理回路３３２は、取得した画像情報を処理しやすい形式のデータに変換し、そのデータを比較回路３３４に出力する。例えば、画像情報がアナログデータであった場合、入力回路３３１は、そのアナログデータをデジタルデータに変換して出力する。例えば、画像情報が余分な情報を含む場合、画像処理回路３３２は、余分な情報を削除したデータを比較回路３３４に出力する。なお、撮像制御回路３１から取得した画像情報をそのまま用いる場合、画像処理回路３３２を省略してもよい。
【００６０】
記憶回路３３３には、投射領域のデータが時間情報と関連付けて記憶される。記憶回路３３３に記憶されるデータは、比較回路３３４が記憶させてもよいし、入力回路３３１や画像処理回路３３２が記憶させてもよい。なお、記憶回路３３３に記憶させるデータの時間情報は、撮像時点の時刻であってもよいし、記憶回路３３３にデータが記憶された時刻であってもよい。記憶回路３３３には、投射領域に表示されるべき表示情報を記憶させておいてもよい。投射領域に表示されるべき表示情報と、現在の表示情報とを比較するように構成すれば、システムの設置時に投射領域に異常があることを解析回路３３によって検出することができる。
【００６１】
比較回路３３４は、取得したデータを記憶回路３３３に記憶させる。また、比較回路３３４は、投射領域の最新のデータと、記憶回路３３３に格納された過去の画像データとを比較する。比較回路３３４は、比較したデータ同士が同じであると判定した場合、入力回路３３１から入力された画像データを時間情報と関連付けて記憶回路３３３に保存する。そして、比較回路３３４は、最新のデータと過去のデータとが一致するという判定結果（以下、正常判定）を出力回路３３５に出力する。
【００６２】
比較回路３３４は、比較したデータ同士が異なると判定した場合、最新のデータと過去のデータとが異なるという判定結果（以下、異常判定）を出力回路３３５に出力する。
【００６３】
出力回路３３５は、投射領域の最新のデータと過去のデータとを比較した判定結果、すなわち正常判定および異常判定のいずれかを安全制御回路３５に出力する。例えば、出力回路３３５は、正常判定の場合には出力信号を変化させず、異常判定の場合には出力信号を変化させるようにすればよい。
【００６４】
〔投射制御回路〕
ここで、図７を用いて投射制御回路３７の構成について説明する。図７は、投射制御回路３７の構成を示すブロック図である。図７のように、投射制御回路３７は、投射条件設定回路３７１、記憶回路３７３および投射条件出力回路３７５を有する。
【００６５】
投射条件設定回路３７１は、図示しない上位システムからの指示や自身が格納するプログラムに従って、光源１１の制御条件（以下、駆動制御条件）と、空間光変調素子１３の制御条件（以下、変調素子制御条件）とを含む投射条件を設定する。
【００６６】
例えば、投射条件設定回路３７１は、インターネットやイントラネットなどのネットワークを介して、サーバなどの上位システムに接続されるように構成してもよい。また、例えば、投射条件設定回路３７１は、ユーザの操作を入力するための入力装置（図示しない）に接続され、その入力装置に対する操作を投射条件として受け付けるように構成してもよい。
【００６７】
投射条件設定回路３７１は、光源１１が光を出射するタイミングや、光源１１の出力に関する条件を含む駆動制御条件を設定する。投射装置１０は、光源１１の駆動制御条件に従うことによって、所定のタイミングで投射光を投射領域に投射することができる。
【００６８】
また、投射条件設定回路３７１は、投射装置１０に所定の表示情報を表示させる際に、空間光変調素子１３の表示部に所定のパターンを表示させるための変調素子制御条件を設定する。空間光変調素子１３の表示部に表示させるパターンは、記憶回路３７３に記憶されたものでもよいし、投射条件設定回路３７１で生成するようにしてもよい。
【００６９】
例えば、空間光変調素子１３の表示部に表示させるパターン自体が記憶回路３７３に記憶されている場合、投射条件設定回路３７１は、記憶回路３７３に記憶されたパターンを空間光変調素子１３の表示部に表示させればよい。例えば、空間光変調素子１３の表示部に表示させるパターンを構成する基本パターンが記憶回路３７３に記憶されている場合、投射条件設定回路３７１は、記憶回路３７３に記憶された基本パターンを用いて表示部に表示させるパターンを生成すればよい。
【００７０】
記憶回路３７３は、所定の表示情報に対応するパターンを記憶する。なお、記憶回路３７３は、パターンを構成する基本パターンを記憶するように構成してもよい。また、表示情報を表示させるための投射条件が設定されたプログラムを記憶回路３７３に記憶するように構成してもよい。
【００７１】
投射条件出力回路３７５は、投射条件設定回路３７１によって設定された投射条件を投射装置１０に出力する。
【００７２】
〔ハードウェア〕
ここで、本実施形態に係る投射システムの制御系統を実現するハードウェア構成として、図８の制御基板３００を一例に挙げて説明する。制御基板３００は、単一の基板で構成してもよいし、複数の基板を組み合わせて構成してもよい。
【００７３】
図８のように、制御基板３００は、プロセッサ３０１、主記憶装置３０２、補助記憶装置３０３、入出力インターフェース３０５およびネットワークアダプタ３０６を備える。図８においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略して表記している。プロセッサ３０１、主記憶装置３０２、補助記憶装置３０３、入出力インターフェース３０５およびネットワークアダプタ３０６は、バス９９を介して互いにデータ授受可能に接続される。また、プロセッサ３０１、主記憶装置３０２、補助記憶装置３０３および入出力インターフェース３０５は、ネットワークアダプタ３０６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワーク（図示しない）に接続される。制御基板３００をネットワーク経由で上位システムのサーバやコンピュータに接続すれば、表示情報の位相分布や投射条件、安全制御条件などを上位システムから取得することができる。
【００７４】
プロセッサ３０１は、補助記憶装置３０３等に格納されたプログラムを主記憶装置３０２に展開し、展開されたプログラムを実行する。本実施形態においては、制御基板３００にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ３０１は、本実施形態の制御装置等が実行する演算処理や制御処理を実行する。
【００７５】
主記憶装置３０２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置３０２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリとすればよい。また、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリを主記憶装置３０２として構成・追加してもよい。
【００７６】
補助記憶装置３０３は、投射領域に表示させる表示情報に対応する位相分布などのデータを記憶する手段である。補助記憶装置３０３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって実現される。なお、表示情報の位相分布を主記憶装置３０２に記憶させる構成とし、補助記憶装置３０３を省略することも可能である。
【００７７】
入出力インターフェース３０５は、制御基板３００と周辺機器との接続規格に基づいて、制御基板３００と周辺機器とを接続する装置である。ネットワークアダプタ３０６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続するためのインターフェースである。入出力インターフェース３０５およびネットワークアダプタ３０６は、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。
【００７８】
制御基板３００には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどといった入力機器を接続できるように構成してもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示画面が入力機器のインターフェースを兼ねる構成とすればよい。プロセッサ３０１と入力機器との間のデータ授受は、入出力インターフェース３０５に仲介させればよい。
【００７９】
ネットワークアダプタ３０６は、ネットワークを通じて、別のコンピュータやサーバなどの上位システムに接続される。上位システムは、ネットワークアダプタ３０６を介して、本実施形態で用いる表示情報の位相分布を制御基板３００に送信する。上位システムは、本実施形態で用いる表示情報の位相分布を自装置で生成してもよいし、別の装置から取得してもよい。
【００８０】
また、制御基板３００には、情報を表示するための表示機器を備え付けてもよい。表示機器を備え付ける場合、制御基板３００には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）を設置すればよい。表示機器は、入出力インターフェース３０５を介して制御基板３００に接続できる。
【００８１】
また、制御基板３００には、必要に応じて、リーダライタを備え付けてもよい。リーダライタは、バス９９に接続される。リーダライタは、プロセッサ３０１と図示しない記録媒体（プログラム記録媒体）との間で、記録媒体からのデータ・プログラムの読み出し、制御基板３００の処理結果の記録媒体への書き込みなどを仲介する。記録媒体は、例えばＳＤ（Secure Digital）カードやＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどの半導体記録媒体などで実現できる。また、記録媒体は、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体やその他の記録媒体によって実現してもよい。
【００８２】
以上が、本実施形態の投射システム１を可能とする制御系統のハードウェア構成の一例である。なお、図８のハードウェア構成は、本実施形態の投射システム１を可能とするためのハードウェア構成の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、本実施形態の投射システム１に関する処理をコンピュータに実行させる投射プログラムも本発明の範囲に含まれる。さらに、本実施形態に係る投射プログラムを記録したプログラム記録媒体も本発明の範囲に含まれる。
【００８３】
〔動作〕
次に、本実施形態の投射システム１の動作について、図９のフローチャートを用いて説明する。
【００８４】
まず、投射装置１０は、制御装置３０の制御に応じて、投射領域に投射光を投射する（ステップＳ１１）。
【００８５】
撮像装置２０は、投射領域を含む撮像領域を撮像し、撮像データから生成した画像情報を制御装置３０に出力する（ステップＳ１２）。
【００８６】
制御装置３０は、撮像装置２０から取得した画像情報を解析し、投射領域における変化を検出する（ステップＳ１３）。
【００８７】
制御装置３０によって投射領域における変化が検出されなかった場合（ステップＳ１４でＮｏ）、ステップＳ１１に戻る。
【００８８】
制御装置３０は、投射領域における変化を検出した場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、安全制御を実行する（ステップＳ１５）。
【００８９】
投射を継続する場合（ステップＳ１６でＹｅｓ）は、ステップＳ１１に戻って図９のフローチャートに沿った処理を継続する。一方、投射を継続しない場合（ステップＳ１６でＮｏ）は、図９のフローチャートに沿った処理を終了する。
【００９０】
〔適用例〕
ここで、図１０〜図１６を用いて、本実施形態の投射システム１の適用例について説明する。
【００９１】
図１０は、投射システム１が、天井や壁などの被投射面２００の投射領域２１０に向けて投射光を投射し、その投射領域２１０を撮像することを示す図である。なお、図１０においては、投射装置１０の一部と、撮像装置２０の一部を投射システム１の本体から突出するように図示している。また、図１０においては、実線が投射画角、破線が撮像画角を示す。
【００９２】
図１１は、投射領域２１０が正常な場合に表示される表示情報（右向き矢印）の一例を示す。図１１においては、投射領域２１０に表示された表示情報が正常に表示されている。
【００９３】
図１２は、投射領域２１０に反射率の高い反射体４０が位置する場合に、投射領域２１０から外れた方向に投射光１５０の一部が反射光４００として思わぬ方向に反射される例を示す図である。図１２のように反射体４０が天井に位置すると、反射体４０によって反射された光が人の歩く領域に進行することもありうる。この場合、そのまま投射光１５０が投射され続けると、反射光４００が利用者の目に入る可能性がある。
【００９４】
図１３は、投射領域２１０に反射体４０が位置する場合に表示される表示情報（右向き矢印）の一例を示す。図１３においては、投射領域２１０に表示された表示情報の一部に欠損領域４１０が表示されている。図１３の欠損領域４１０は、反射体４０の位置に対応する。図１３の投射領域２１０に表示された表示情報は、異常であると判定されるべきものである。
【００９５】
制御装置３０は、図１１の正常時の表示情報と、図１３の異常時の表示情報とを比較し、表示情報に変化があることを検出すると、安全制御を実行する。
【００９６】
例えば、制御装置３０は、図１４のように投射装置１０からの投射を停止させる安全制御を実行する。
【００９７】
また、例えば、制御装置３０は、図１５のように、投射領域２１０に表示される表示情報の表示位置を反射体４０の位置からずらす安全制御を実行する。
【００９８】
例えば、本実施形態の投射システム１は、バッテリーで駆動できるほどの小型化が可能である。そのため、災害時に停電が起きても、投射システム１は、バッテリーの電力で長時間駆動し続けられる。しかし、図２６のように投射システム１の設置箇所が倒壊した場合に光を投射し続けてしまうと、有害光線の発生源になりうる。しかし、本実施形態の投射システム１は、図２６のような状況においては、投射領域に異常があると判定し、安全制御を実行して光の投射を停止することができる。そのため、本実施形態の投射システム１は、図２６のような状況であっても、有害光線を投射し続けることはない。
【００９９】
図１６は、施設内で発生した火事などによって投射システム１の投射方向に煙４１１が充満した場合に、その煙４１１に表示情報４１２が表示される例を示す。図１６のような状態が継続すると、表示情報が誤った位置に表示され、避難する利用者に間違った情報を提供する可能性もある。
【０１００】
図１６のような状況が発生した場合、煙４１１に表示された表示情報４１２と、煙４１１が発生する前に投射領域に表示されていた表示情報とが異なるため、本実施形態の投射システム１は、投射領域に異常があると判定して安全制御を実行する。
【０１０１】
以上のように、本実施形態に係る投射システムによれば、任意の投射領域に所望の投射画像を安全に投射することができる投射システムを提供できる。本実施形態に係る投射システムは、投射領域に反射体が位置する場合であっても、その反射体によって光を思わぬ方向に反射させ続けることはない。そのため、本実施形態に係る投射システムは、任意の投射領域に所望の投射画像を安全に投射することができる。
【０１０２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る投射システム２について図面を参照しながら説明する。図１７は、本実施形態の投射システム２が備える解析回路３３−２の構成を示すブロック図である。本実施形態の投射システム２は、第１の実施形態に係る投射システム１の解析回路３３に距離計測回路３３６を追加している。なお、投射システム２の構成は、解析回路３３−２以外は投射システム１と同様であるため、説明は省略する。また、以下においては、解析回路３３−２を含む制御装置を制御装置３０と記載する。
【０１０３】
図１７のように、解析回路３３−２は、入力回路３３１、画像処理回路３３２、記憶回路３３３、比較回路３３４および出力回路３３５に加えて、距離計測回路３３６を有する。以下においては、第１の実施形態との相違点である距離計測回路３３６について説明する。
【０１０４】
距離計測回路３３６は、投射システム２と投射領域との距離を計測する機能を有する。例えば、距離計測回路３３６は、三角測量法の原理で距離を計測する。投射システム２は、投射装置１０と撮像装置２０との位置の違いを利用して三角測量を行い、投射領域２１０を形成させる被投射面２００までの距離や傾きを計測する。また、投射システム２は、計測した距離や傾きに基づいて画像歪補正を行う。
【０１０５】
図１８は、投射システム２と投射領域２１０との距離を三角測量法の原理で計測する一例について説明するための図である。
【０１０６】
例えば、投射システム２を設置する際に、投射システム２からスポット光やスリット光を被投射面２００に向けて投射する。図１８においては、Ｚで示す位置に点状や線状のパターンが表示されるものとする。
【０１０７】
投射装置１０の投射角θは任意に設定できるので、投射装置１０とＺとを結ぶ直線と、投射装置１０と撮像装置２０とを結ぶ直線とのなす角である角度α（＝π／２−θ）は既知である。また、撮像装置２０とＺを結ぶ直線と、投射装置１０と撮像装置２０とを結ぶ直線とのなす角である角度βは、撮像装置２０の撮像素子２２の受光位置から求められる。投射装置１０と撮像装置２０との距離Ｌは、投射システム２の固定値である。
【０１０８】
以上のパラメータを用いると、以下の式１によって投射システム２と被投射面２００との距離ｄを求めることができる。
2018056195.tif 000003
【０１０９】
実用的には、撮像装置２０の撮像平面におけるスポット光（スリット光）の画像中心線からの変位ｙを計測し、撮像装置２０の焦点距離ｆ、投射装置１０の投射角θを用いて、以下の式２から投射システム２と被投射面２００との距離ｄを求められる。
2018056195.tif 000004
【０１１０】
なお、三角測量の原理で距離を測定する際には、式１や式２以外の方法を用いてもよい。
【０１１１】
投射システム２と被投射面２００との距離は、一箇所だけ測定しておくだけではなく、何箇所か測定しておくことが好ましい。例えば、投射領域２１０の四角近傍と投射システム２との距離を測定しておけば、投射領域２１０全体の歪を計測することができる。また、表示情報を頻繁に表示させる箇所があれば、その箇所と投射システム２との距離を測定しておけば、距離の変化を検出しやすい。
【０１１２】
距離測定のタイミングは、任意のタイミングに設定できるが、所定のタイミングに設定することが好ましい。例えば、表示情報を表示させている期間に、所定の時間間隔で視認できないパルス幅でスポット光を照射し、距離測定を実行すればよい。また、例えば、投射領域２１０に異常があると判定されたタイミングで距離測定を実行してもよい。また、投射領域２１０が正常であるという判定結果が所定の回数だけ出力された時点で距離測定を実行してもよい。
【０１１３】
距離計測回路３３６は、計測した距離に関するデータを投射領域２１０の３次元的な情報として記憶回路３３３に蓄積していく。具体的には、距離計測回路３３６は、投射領域２１０内の特定箇所と投射システム２との距離を測定し、投射領域２１０の３次元的な情報を記憶回路３３３に蓄積していく。投射制御回路３７は、蓄積した投射領域２１０の３次元的な情報に基づいて、歪のない表示情報が投射領域２１０に表示されるパターンを空間光変調素子１３の表示部に表示させる制御をする。
【０１１４】
制御装置３０は、蓄積した投射領域２１０の３次元的な情報を比較することによって投射領域２１０における変化を検出する。
【０１１５】
投射システム２は、三角測量以外の方法を用いて距離や歪を測定してもよい。図１９は、複数のマーク（×印）をアレイ状に配列させた表示情報（配列パターン）を被投射面２００の投射領域２１０に表示させ、その配列パターンを用いて被投射面２００と投射システム２との距離や歪を測定する例である。
【０１１６】
例えば、投射システム２は、図１９のように、システムの設置時に配列パターンを被投射面２００に投射し、被投射面２００に投射された配列パターンを撮像する。配列パターンを構成する各マークは、投射装置１０からそれぞれ異なった投射角で投射される。制御装置３０は、撮像装置２０が生成した画像情報を用いて、画像中心線に対する各マークの変位を計測し、式２を用いて、各マークが標示された位置と投射システム２との距離を計算する。制御装置３０は、これらの距離をキャリブレーション用パターンとして記憶しておく。図１９の方法によれば、被投射面２００上の複数点と投射システム２との距離を一度に測定できる。
【０１１７】
投射システム２と被投射面２００との距離の経時変化は、所定のタイミングで計測すればよい。投射システム２は、所定のタイミングで配列パターンを投射領域２１０に投射し、キャリブレーション用パターンとの相違を比較する。制御装置３０は、新たに投射した配列パターンとキャリブレーション用パターンとの間に相違を検出しなかった場合、正常であると判定する。また、制御装置３０は、新たに投射した配列パターンとキャリブレーション用パターンとの間に相違を検出しなかった場合、投射領域２１０が異常であると判定し、安全制御を実行すればよい。
【０１１８】
また、配列パターンを用いて、投射領域２１０の異常を検出することができる。図２０は、配列パターンを用いて反射体を検出する例である。投射領域２１０に反射体が位置する場合、その位置はマークの欠損領域４２０として検出される。制御装置３０は、欠損領域４２０を検出した際に、安全制御を実行すればよい。
【０１１９】
〔動作〕
次に、本実施形態の投射システム２の動作について、図２１のフローチャートを用いて説明する。
【０１２０】
まず、投射装置１０は、制御装置３０の制御に応じて、投射領域２１０に投射光を投射する（ステップＳ２１）。
【０１２１】
撮像装置２０は、投射領域２１０を含む撮像領域を撮像し、撮像データから生成した画像情報を制御装置３０に出力する（ステップＳ２２）。
【０１２２】
制御装置３０は、撮像装置２０から取得した画像情報を解析し、投射領域２１０における変化を検出する（ステップＳ２３）。
【０１２３】
制御装置３０は、投射領域２１０の特定箇所と投射システム２との距離を計測する（ステップＳ２４）。なお、ステップ２４の処理は、毎回実行する必要はなく、所定のタイミングで実行すればよい。
【０１２４】
制御装置３０によって距離の変化が検出されなかった場合（ステップＳ２５でＮｏ）、ステップＳ２１に戻る。
【０１２５】
制御装置３０は、距離の変化を検出した場合（ステップＳ２５でＹｅｓ）、安全制御を実行する（ステップＳ２６）。
【０１２６】
投射を継続する場合（ステップＳ２７でＹｅｓ）は、ステップＳ２１に戻って図２１のフローチャートに沿った処理を継続する。一方、投射を継続しない場合（ステップＳ２７でＮｏ）は、図２１のフローチャートに沿った処理を終了する。
【０１２７】
ただし、図２１の処理は、本実施形態の投射システム２に関する動作の一例であって、投射システム２の動作を限定するものではない。
【０１２８】
以上のように、本実施形態においてによれば、被投射面上の複数個所と投射システムとの距離を計測して被投射面の変化をモニターし、被投射面の三次元的な情報を蓄積していくことによって、より確実に安全制御を実行することができる。
【０１２９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る投射システム３について説明する。本実施形態の投射システム３は、投射領域外の検出領域を含む範囲を撮像し、その検出領域において検出された検出対象が投射領域に進入するタイミングで安全制御を実行する。本実施形態の投射システム３の構成は、第２の実施形態の投射システム３と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１３０】
図２２は、検出対象である反射部４１を有する物体を利用者が持ち運んでいる例である。図２２は、スキー板や槍などのように、先端や一部に反射率の高い反射部４１を有する物体を持ち運ぶ利用シーンを想定している。
【０１３１】
図２２の例では、投射領域である天井に利用者の進行方向を示す矢印を表示させている。反射部４１が投射領域に進入すると、図１２と同様に意図せぬ方向に光を反射させてしまう可能性がある。
【０１３２】
本実施形態の投射システム３は、投射領域のみならず、利用者が通行する領域を検出領域として撮像する。投射システム３は、反射部４１を含む範囲を撮像し、反射部４１と投射領域との位置関係を把握する。例えば、投射システム３は、反射部４１が検出された時点以降、反射部４１の近傍に短パルス幅のスポット光を照射し、そのスポット光の反射光から反射部４１との距離を計測し、投射領域との位置関係を計算すればよい。
【０１３３】
投射システム３は、反射部４１が投射領域に進入するタイミングにおいて、図２３のように矢印の表示位置をずらして表示するように制御する。このように制御すれば、反射部４１が投射領域に進入しても、反射部４１に光が照射されることはない。なお、反射部４１が大きい場合、表示情報の表示を停止させ、反射部４１が投射領域に進入しているか否かをスポット光で検証するようにしてもよい。
【０１３４】
〔動作〕
次に、本実施形態の投射システム３の動作について、図２４のフローチャートを用いて説明する。
【０１３５】
まず、投射装置１０は、制御装置３０の制御に応じて、投射領域に投射光を投射する（ステップＳ３１）。
【０１３６】
撮像装置２０は、検出領域を含む撮像領域を撮像し、撮像データから生成した画像情報を制御装置３０に出力する（ステップＳ３２）。
【０１３７】
制御装置３０は、撮像装置２０から取得した画像情報を解析し、検出領域における変化を検出する（ステップＳ３３）。
【０１３８】
制御装置３０が反射率の高い反射体を検出していない場合（ステップＳ３４でＮｏ）、ステップＳ３１に戻る。
【０１３９】
制御装置３０は、反射体を検出した場合（ステップＳ３４でＹｅｓ）、反射体との距離を計測し、投射領域と反射体との位置関係を計算する（ステップＳ３５）。
【０１４０】
制御装置３０によって反射体が投射領域内に無いと判定された場合（ステップＳ３６でＮｏ）、ステップＳ３４に戻る。
【０１４１】
制御装置３０は、反射体が投射領域内にあると判定した場合（ステップＳ３６でＹｅｓ）、安全制御を実行する（ステップＳ３７）。
【０１４２】
投射を継続する場合（ステップＳ３８でＹｅｓ）は、ステップＳ３１に戻って図２４のフローチャートに沿った処理を継続する。一方、投射を継続しない場合（ステップＳ３８でＮｏ）は、図２４のフローチャートに沿った処理を終了する。
【０１４３】
ただし、図２４の処理は、本実施形態の投射システム３に関する動作の一例であって、投射システム３の動作を限定するものではない。
【０１４４】
以上のように、本実施形態に係る投射システムは、反射率の高い物体が投射領域に近づいていることを検出できる。そのため、本実施形態の投射システムによれば、反射体が投射領域に進入する際に動作することによって、より確実に安全制御することができる。
【０１４５】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る投射システム４について説明する。本実施形態の投射システム４は、上述の各実施形態の投射システムに、反射ユニットを加えた構成を有する。
【０１４６】
図２７は、本実施形態に係る投射システム４の構成を示す概念図である。図２７のように、本実施形態の投射システム４は、投射装置１０、撮像装置２０および制御装置３０に加えて、反射ユニット５０を備える。なお、本実施形態においては、二つの投射領域に向けて投射光を投射する例を示すが、三つ以上の投射領域に向けて投射光を投射するように構成してもよい。三つ以上の投射領域に向けて投射光を投射する場合は、投射領域の数だけ反射鏡を設けてもよいし、一つの反射鏡で複数の反射領域に向けて投射光を反射するように構成してもよい。
【０１４７】
反射ユニット５０は、第１の反射鏡５１および第２の反射鏡５２と、ハーフミラー５５とを含む。なお、第１の反射鏡５１と第２の反射鏡５２とは、一体化してもよいし、一体化しなくてもよい。
【０１４８】
第１の反射鏡５１は、投射装置１０からの投射光を第１の投射領域２１１に向けて反射するように配置される。第２の反射鏡５２は、投射装置１０からの投射光を第２の投射領域２１２に向けて反射するように配置される。すなわち、投射システム４は、投射装置１０からの投射光を複数の投射領域に向けて反射する反射鏡を含む。
【０１４９】
ハーフミラー５５は、投射装置１０から投射される投射光の出射軸上に配置される。ハーフミラー５５は、投射装置１０と複数の反射鏡との間に配置されると表現することもできる。ハーフミラー５５は、投射装置１０から投射される投射光を透過する。また、ハーフミラー５５は、第１の投射領域２１１および第２の投射領域２１２の像が、第１の反射鏡５１および第２の反射鏡５２によって反射されて撮像装置２０に導かれるように配置される。すなわち、ハーフミラー５５は、投射装置１０からの投射光を透過するとともに、第１の反射鏡５１および第２の反射鏡５２によって反射される第１の投射領域２１１および第２の投射領域２１２の像を撮像装置２０に向けて反射する。
【０１５０】
図２８は、投射装置１０から投射される投射光１５０を第１の反射鏡５１および第２の反射鏡５２によって、第１の投射領域２１１および第２の投射領域２１２に投射する例を示す概念図である。図２８のように、投射システム４は、第１の反射鏡５１および第２の反射鏡５２によって、投射装置１０からの投射光１５０を複数の方向に向けて投射できる。
【０１５１】
図２９は、第１の投射領域２１１および第２の投射領域２１２の像が、第１の反射鏡５１、第２の反射鏡５２およびハーフミラー５５によって撮像装置２０に導かれる例を示す概念図である。図２９のように、投射システム４は、複数の方向に向けて投射された像を含む投射領域の像を撮像装置２０に導き、第１の投射領域２１１および第２の投射領域２１２の像を一緒に撮像できる。通常、投射装置１０による投射光１５０の投射（図２８）と、撮像装置２０による第１の投射領域２１１および第２の投射領域２１２の撮像（図２９）とは並行して行われる。
【０１５２】
投射システム４に含まれる投射装置１０、撮像装置２０および制御装置３０の機能や動作は、第１〜第３の実施形態と同様である。投射システム４は、複数の投射領域に向けて投射した像を、それらの投射領域の背景とともに撮像し、それらの投射領域における異常の有無を判定する。投射システム４は、いずれかの投射領域に異常があると判定した際には、第１〜第３の実施形態に示すような安全制御を実行する。
【０１５３】
以上のように、本実施形態の投射システムは、複数の投射領域に向けて投射光を投射しながら、それらの投射領域を単一の撮像装置によって一度に撮像できる。そのため、本実施形態の投射システムによれば、複数の任意の投射領域に所望の投射画像を安全に投射することができる。
【０１５４】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【０１５５】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載可能であるが、以下の構成には限られない。
（付記１）
表示情報を形成する光を投射領域に投射する投射装置と、
前記投射領域を含む範囲を撮像する撮像装置と、
前記投射装置に光を投射させる制御をするとともに、前記撮像装置に前記投射領域を撮像させる制御をする制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記撮像装置によって撮像された前記投射領域の画像情報を蓄積し、蓄積されたいずれかの前記投射領域の画像情報と、前記撮像装置によって直近に撮像された前記投射領域の画像情報とを比較して前記投射領域の異常を検出する解析回路と、
前記解析回路によって前記投射領域に異常が検出された際に前記投射装置の投射条件を変更する安全制御を実行する安全制御回路とを有する投射システム。
（付記２）
前記安全制御回路は、
前記投射領域に異常が検出された際に、前記投射装置による光の投射を停止させる制御をする付記１に記載の投射システム。
（付記３）
前記安全制御回路は、
前記投射領域に異常が検出された際に、前記投射装置による光の投射方向をずらす制御をする付記１に記載の投射システム。
（付記４）
前記制御装置は、
前記投射領域の画像情報を用いて、前記投射領域を含む被投射面のいずれかの箇所との距離を測定する距離計測回路を有する付記１乃至３のいずれか一項に記載の投射システム。
（付記５）
前記距離計測回路は、
前記投射領域の画像情報を用いて三角測量の原理で距離を測定する付記４に記載の投射システム。
（付記６）
前記制御装置は、
前記投射装置を制御して前記投射領域にスポット光を投射させ、前記撮像装置を制御して前記投射領域に表示された前記スポット光を撮像させることで得られた画像情報を用いて三角測量の原理で距離を測定する付記４または５に記載の投射システム。
（付記７）
前記制御装置は、
前記投射装置を制御して前記投射領域に所定のパターンを投射させ、前記撮像装置を制御して前記投射領域に表示された前記所定のパターンを撮像させることで得られた画像情報を用いて距離を測定する付記４または５に記載の投射システム。
（付記８）
前記制御装置は、
前記投射装置を制御して前記投射領域に所定のマークを配列した配列パターンを投射させ、前記撮像装置を制御して前記投射領域に表示された前記配列パターンを撮像させることで得られた画像情報を用いて前記被投射面の変化を検出する付記４または５に記載の投射システム。
（付記９）
前記制御装置は、
前記表示情報に欠損領域を検出した際に、前記欠損領域に反射率の高い反射体が位置すると判定する付記１乃至８のいずれか一項に記載の投射システム。
（付記１０）
前記撮像装置は、
前記投射領域外の検出領域を含む範囲を撮像し、
前記制御装置は、
前記検出領域に前記反射体が検出された際に、前記反射体との距離を計測して前記反射体と前記投射領域との位置関係を計算し、前記反射体が前記投射領域に進入するタイミングで安全制御を実行する付記９に記載の投射システム。
（付記１１）
前記投射装置からの投射光の出射軸上に配置され、前記投射光を複数の前記投射領域に向けて反射する反射鏡と、
前記投射装置と前記反射鏡との間に配置され、前記投射光を透過するとともに、前記反射鏡によって反射される複数の前記投射領域の像を前記撮像装置に向けて反射するハーフミラーとを備える付記１乃至１０のいずれか一項に記載の投射システム。
（付記１２）
前記投射装置は、
レーザ光を出射する光源と、
前記表示情報に対応する位相分布を表示させる表示部を含む位相変調型の空間光変調素子と、
前記光源から前記空間光変調素子の表示部に照射されたレーザ光の反射光を投射する投射光学系とを有する付記１乃至１１のいずれか一項に記載の投射システム。
（付記１３）
表示情報を形成する光を投射領域に投射し、
前記投射領域を含む範囲を撮像し、
撮像された前記投射領域の画像情報を蓄積し、
蓄積されたいずれかの前記投射領域の画像情報と、直近に撮像された前記投射領域の画像情報とを比較して前記投射領域の異常を検出し、
前記投射領域に異常が検出された際に投射条件を変更する安全制御を実行する投射方法。
（付記１４）
表示情報を形成する光を投射領域に投射する処理と、
前記投射領域を含む範囲を撮像する処理と、
撮像された前記投射領域の画像情報を蓄積する処理と、
蓄積されたいずれかの前記投射領域の画像情報と、直近に撮像された前記投射領域の画像情報とを比較して前記投射領域の異常を検出する処理と、
前記投射領域に異常が検出された際に投射条件を変更する安全制御を実行する処理とをコンピュータに実行させるプログラムを記録させたプログラム記録媒体。
【０１５６】
この出願は、２０１６年９月２１日に出願された日本出願特願２０１６−１８４０７２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０１５７】
１、２、３    投射システム
１０    投射装置
１１    光源
１２    光源駆動電源
１３    空間光変調素子
１４    変調素子制御回路
１５    投射光学系
２０    撮像装置
２１    撮像素子
２３    画像処理プロセッサ
２５    内部メモリ
２７    出力回路
３０    制御装置
３１    撮像制御回路
３３    解析回路
３５    安全制御回路
３７    投射制御回路
４０    反射体
５０    反射ユニット
５１    第１の反射鏡
５２    第２の反射鏡
５５    ハーフミラー
３３１    入力回路
３３２    画像処理回路
３３３    記憶回路
３３４    比較回路
３３５    出力回路
３３６    距離計測回路
３７１    投射条件設定回路
３７３    記憶回路
３７５    投射条件出力回路
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年2月22日(2019.2.22)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１４】
表示情報を形成する光を投射領域に投射する処理と、
前記投射領域を含む範囲を撮像する処理と、
撮像された前記投射領域の画像情報を蓄積する処理と、
蓄積されたいずれかの前記投射領域の画像情報と、直近に撮像された前記投射領域の画像情報とを比較して前記投射領域の異常を検出する処理と、
前記投射領域に異常が検出された際に投射条件を変更する安全制御を実行する処理とをコンピュータに実行させるプログラム。
【国際調査報告】
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2018056195.tif 000035
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