JP2019129364A - 投射装置、投射システム、及び投射装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1は、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順と、遠赤光を植物に照射する手順とを一定期間内に別個独立に行う植物栽培方法を開示する。
本発明は、投射装置が投射する光により、投射対象の部位に対応して機能を制御することを目的とする。
この構成によれば、投射対象の部位を特定して、特定した部位に応じた波長帯の光を投射装置により投射することができる。従って、投射装置が投射する光により、投射対象の機能を制御することができる。
この構成によれば、撮像画像に基づいて投射対象の部位を特定し、特定した部位に設定された波長帯の光を投射させることができる。従って、投射装置が投射する光により、投射対象の機能を制御することができる。
この構成によれば、撮像画像により植物の花芽が特定された場合に、特定された花芽に対応する領域に青色光を投射することができる。従って、花芽の分化に有効な色の光を花芽に投射することができる。
この構成によれば、撮像画像により植物の葉が特定された場合に、特定された葉に対応する領域に赤色光を投射することができる。従って、葉の成長を促進することができる。
この構成によれば、検出部により検出される温度に基づいて投射対象に赤外光が投射される。従って、投射対象の周辺温度を投射対象の機能に適正な温度に保つことができる。
この構成によれば、赤外光を植物に投射することで投射対象の機能を促進することができる。また、遠赤外光を投射することで植物に害虫が近づくのを防止することができる。
この構成によれば、光源部から射出される光を複数の波長帯の光に分離することができる。従って、投射装置に搭載する光源の数を減らすことができる。
この構成によれば、特定した部位に対応した波長帯の光を射出する光源の光を、投射対象に投射することができる。
この構成によれば、投射対象の部位を特定して、特定した部位に応じた波長帯の光を投射する投射装置により投射させることができる。従って、投射装置が投射する光により、投射対象の機能を制御することができる。
この構成によれば、植物の部位を特定して、特定した部位に応じた波長帯の光を投射する投射装置により投射させることができる。従って、投射装置が投射する光により、投射対象の機能を制御することができる。
この構成によれば、投射対象の部位を特定して、特定した部位に応じた波長帯の光を投射装置により投射することができる。従って、投射装置が投射する光により、投射対象の機能を制御することができる。
図1は、第1実施形態の投射装置100の構成を示すブロック図である。
投射装置100は、画像光を生成し、生成した画像光を投射対象に投射する装置である。画像光とは、投射された際に投射対象に画像が表示される光束である。また、投射装置100が画像光を投射する投射対象は、平面であっても曲面や凹凸面であってもよい。
リモコン受光部131は、リモコン5から送信される赤外線信号を受光して入力処理部133に出力する。入力処理部133は、入力された赤外線信号をデコードし、リモコン5により受け付けた操作内容を示す操作信号を生成して制御部160に出力する。
設定情報151は、植物の部位と、当該部位に投射する光の波長帯又は色とを設定した情報を有する。また、設定情報151は、植物の部位と、光の波長帯又は色とを設定した情報を、植物の成長過程ごとに有する。従って、同一の部位であっても成長過程によって異なる色、異なる波長帯の光を植物に投射することができる。植物の成長過程には、例えば、発芽や、花芽形成、開花、結実等が含まれる。発芽は、種子から芽が出た状態である。花芽形成は、植物の茎や枝から花となる芽が出た状態である。設定情報151の一例として、例えば、植物の状態が発芽状態では、植物の全体に赤色光が投射されるように設定され、花芽形成では、葉に赤色光、花芽に青色光が投射されるように設定される。設定情報は、本発明の「第1の設定」に相当する。
制御部160は、例えば、撮像部135の撮像画像データと、サンプル画像153とのパターンマッチングを行って、撮像画像データに撮像された植物の部位を特定する。また、撮像画像データから植物の部位を特定するため、各部位の特徴を示す情報を記憶部150に記憶させておくことも可能である。各部位の特徴を示す情報には、例えば、各部位の形状や色、植物全体での部位の位置等の情報が含まれる。
例えば、矩形の撮像画像データの左上を原点、横方向にx軸、縦方向にy軸を設定し、フレームメモリー143も左上を原点、横方向にX軸、縦方向にY軸を設定する。この場合、座標変換データ155は、撮像画像データ上の座標(x、y)を、フレームメモリー143上の座標(X、Y)に変換するための変換データである。この座標変換データ155は、投射装置100の製造業者により生成され、投射装置100の製品出荷時に記憶部150に記憶される。座標変換データ155は、本発明の「第2の設定」に相当する。
図2を参照しながら投射装置100が備える投射部110の構成について説明する。本実施形態では、投射部110は、光源部111、光分離部112、光変調部113、光源駆動部121、光変調部駆動部122及び投射光学系114を備える。光変調部113は、本発明の「変調部」に相当する。
光分離部112は、光源部111から射出される光を、赤外光と、可視光と、紫外光とに分離する。また、光分離部112は、制御部160の制御に従い、分離した赤外光、可視光及び紫外光を選択的に光変調部113に入射させる。
駆動部は、ステッピングモーターや、ギアー、ステッピングモーターを駆動する駆動回路(いずれも不図示)等を備える。駆動回路によりステッピングモーターを回転させることで、ステッピングモーターの出力軸の回転に伴い単数又は複数のギアーが回転し、第3反射ミラー1125が駆動される。第3反射ミラー1125が駆動されることで第3反射ミラー1125の反射角度が変更される。制御部160は、駆動部を制御して第3反射ミラー1125の反射角度を調整する。これにより、第3反射ミラー1125で反射される可視光の反射方向が第5の方向と第6の方向とに変更される。第5の方向は、第3反射ミラー1125で反射された可視光が光変調部113に入射される方向である。第6の方向は、第3反射ミラー1125で反射された可視光が光変調部113には入射されない方向である。
さらに、可視光を分離して投射したい場合は、R,G,Bの3色の色光に分離する色分離光学系と、それぞれに対応する液晶パネルを備える。
まず、制御部160は、投射光を投射する対象となる植物の種類情報の入力を受け付ける(ステップS1)。種類情報とは、例えば、タンポポや向日葵等の植物を特定する情報である。ユーザーは、例えば、リモコン5を操作して、対象となる植物の種類を入力する。制御部160は、植物の種類情報の入力を受け付けていない場合(ステップS1/NO)、入力を受け付けるまで待機する。
次に、制御部160は、複数の分割領域の画像と、複数のサンプル画像153とのパターンマッチングを行い、一致度をそれぞれ求める。ここでは、制御部160は、分割領域の各々について、各サンプル画像153との一致度をそれぞれに算出する。制御部160は、各サンプル画像153との一致度を算出すると、一致度が最も高いサンプル画像153を分割領域ごとに判定する。制御部160は、判定したサンプル画像153に撮像された植物の部位を、分割領域の画像に撮像された植物の部位と判定する。
まず、制御部160は、植物の同一の部位が撮像されていると判定した分割領域の範囲を示す範囲情報を取得する。この範囲情報は、撮像画像データ上での位置を示す座標情報である。制御部160は、同一の部位が撮像されていると判定した分割領域の範囲をまとめて新たな領域を設定する。新たに設定された領域を部位領域という。例えば、制御部160は、「花びら」の分割領域が複数存在する場合、複数の分割領域により形成される領域を花びらの部位領域に設定する。また、制御部160は、「花びら」の分割領域が1つだけ存在する場合、この分割領域を「花びら」の部位領域に設定する。部位領域の範囲を示す範囲情報が、本発明の「撮像画像における部位の撮像位置」に相当する。
例えば、制御部160は、光変調部113に、可視光を入射させる場合、第1反射ミラー1122の反射角度を調整して、赤外光が第2の方向に反射されるようにする。また、制御部160は、第2反射ミラー1124の反射角度を調整して、紫外光が第4の方向に反射されるようにする。さらに、制御部160は、第3反射ミラー1125の反射角度を調整して、可視光が第5の方向に反射されるようにする。制御部160が光分離部112を制御することにより、光源部111から射出される光のうち、選択した波長帯の光が光変調部113に入射される。
また、植物に可視光を投射する場合であって、可視光のうち、選択された色光(例えば、青色光)だけを投射する場合、光変調部駆動部122は、赤色及び緑色に対応する液晶パネルから光が透過しないように液晶パネルを駆動する。
植物の成長においては、成長を促進する赤色光と、花芽などの分化を促進する青色光の照射が有効とされている。投射装置100は、植物の発芽から成長期において、全体に赤色の光、成長にて花芽が検出されると、葉には赤色光、花芽には青色光を投射する。従って、植物の成長に合わせて照射することが可能となり、従来の方法よりも植物の成長状態に即した光を投射することができる。
制御部160は、撮像部135が赤外線を撮像した撮像画像により、周辺環境として対象となる植物の周囲の温度を検出する。また、制御部160は、外部装置により計測された温度情報を通信部137により受信する構成であってもよい。さらに、投射装置100に、パイロメーター(放射温度計)を搭載して、投射装置100により植物の周囲温度を計測してもよい。制御部160は、植物の周囲の温度が予め設定された温度よりも低い場合に、撮像画像データから特定した植物領域に対応する投射範囲に赤外光を投射する。これにより、植物の周囲の環境をより好適な育成環境とすることができる。
投射部110は、光源部111から射出される光を投射する。制御部160は、撮像部135が撮像した撮像画像データを取得する。制御部160は、取得した撮像画像データに撮像された植物の部位と、撮像画像データにおける部位の撮像位置とを特定する。
また、制御部160は、特定した部位と、撮像位置とに基づいて、投射部110に光を投射させる投射範囲と、当該投射範囲に投射させる光の波長帯とを決定する。制御部160は、投射部110を制御して決定した投射範囲に決定した波長帯の光を投射させる。
従って、植物の部位を特定して、特定した部位に応じた波長帯の光を投射装置100により投射することができる。このため、投射装置100が投射する光により、植物の成長を制御することができる。
従って、撮像画像データに基づいて植物の部位を特定し、特定した部位に設定された波長帯の光を投射させることができる。このため、投射装置100が投射する光により、植物の成長を制御することができる。
従って、花芽の分化に有効な色の光を花芽に投射することができる。
従って、植物の葉の成長を促進することができる。
従って、赤外光を植物に投射することで植物の成長を促進することができる。また、紫外光を投射することで植物に害虫が近づくのを防止することができる。
光変調部113は、光源部111から射出される光を変調する。
光分離部112は、光源部111から射出される光を複数の波長帯に分離し、分離した複数の波長帯の光のうち、制御部により選択された波長帯の光を光変調部113に出力する。
従って、投射装置100に搭載する光源の数を減らすことができる。
図6は、第2実施形態の投射装置200の制御部260、投射部210及び撮像部235の構成を示す構成図である。投射装置200は、投射部210の詳細構成に特徴があり、他の構成は、第1実施形態と同様とすることができる。また、図6には示していないが、投射装置200が備える各部は、図1に示す投射装置100と同様にバスを介して相互にデータ通信可能に接続される。
投射部210は、光源部211、光源駆動部230、スキャナー部240及びスキャナードライバー250を備える。
光源部211は、赤色光用光源221、緑色光用光源222、青色用光源223、赤外光用光源224、近紫外光用光源225及び深紫外光用光源226を備える。赤色光用光源221、緑色光用光源222及び青色用光源223は、本発明の「可視光源」に相当する。赤外光用光源224は、本発明の「赤外光源」に相当する。また、近紫外光用光源225及び深紫外光用光源226は、本発明の「紫外光源」に相当する。各光源221〜226は、レーザーダイオード等のレーザー光源である。光源駆動部230は、制御部260の制御に従って、光源部211の各光源221〜226を選択的に駆動する。
制御部260は、上述した第1実施形態と同様に、撮像部235に撮像を実行させ、撮像部235が生成した撮像画像データを取得する。制御部260は、取得した撮像画像データにおいて、植物が撮像された植物領域を特定し、さらに植物が有する各部位が撮像された撮像位置を特定する。
また、制御部260は、読み出した1ライン分の設定データに従ってスキャナードライバー250を制御する。スキャナードライバー250は、水平走査ミラー241を駆動して光源部211から射出されるレーザー光を反射させ、垂直走査ミラー242を駆動して、水平走査ミラー241で反射された反射光をさらに反射させる。これによりスキャン方式により決定した投射範囲に、決定した波長帯の光が投射され、植物の部位に、対応する波長帯の光が投射される。
投射装置200は、撮像画像データから特定した植物領域に対応する投射範囲に近紫外光を投射する。これにより、植物の周囲の環境をより好適な育成環境とすることができる。植物に近紫外光を投射することで、自然な光に近い光を植物に投射することができ、かつ植物の成長を促進することができる。
投射装置200は、撮像画像データから特定した植物領域に対応する投射範囲に深紫外光を投射する。深紫外光には、害虫駆除の効果があるため、植物に投射することで、病害虫の被害を低減することが可能となる。
従って、特定した部位に対応した波長帯の光を射出する光源の光を、植物に投射することができる。
図9は、第3実施形態のシステム構成を示す図である。
本実施形態は、複数の投射装置100と、管理装置としての情報処理装置300と、撮像装置360とを備える投射システムの実施形態である。図9には、投射装置100A、100B及び100Cの3台の投射装置100を備える場合を示すが、投射装置100の台数は3台に限定されない。また、本実施形態では、情報処理装置300は、ケーブル350を介して撮像装置360に接続され、無線通信により投射装置100A〜100Cに接続される。情報処理装置300と撮像装置360との接続は、ケーブル350による有線接続に限定されず、無線による接続であってもよい。同様に、情報処理装置300と投射装置100A〜100Cとの接続は、無線に限定されず、有線による接続であってもよい。また、投射装置100A、100B及び100Cの構成は、図1に示す投射装置100の構成とほぼ同一であるが、投射装置100A、100B及び100Cは、撮像部135を備えていない構成であってもよい。
本実施形態では、投射装置100Aは、可視光を植物に投射し、投射装置100Bは、赤外光を植物に投射し、投射装置100Cは、紫外光を植物に投射する。本実施形態では、投射装置100A〜100Cがそれぞれ異なる波長帯の光を植物に投射する場合を説明するが、同じ波長帯の光を投射する複数の投射装置100が存在してもよい。
記憶部320は、第1実施形態の投射装置100と同様に、設定情報321や、サンプル画像322、座標変換データ323を記憶する。また、本実施形態では、設定情報321には、投射装置100A、100B及び100Cの各投射装置100を識別する識別情報と、各投射装置100が投射する光の色、又は波長帯とが該当付けられた情報が含まれる。
制御部310は、入力された撮像画像データを解析して、植物が撮像された植物領域を特定する。また、制御部310は、撮像画像データにおいて、植物が撮像された植物領域を特定し、さらに植物が有する各部位が撮像された撮像位置を特定する。
制御部310は、撮像画像において、植物領域と、各部位が撮像された撮像位置とを特定すると、座標変換データ323に基づいて、光を投射する投射範囲と、当該投射範囲に投射する光の波長帯とを決定する。
制御部310は、決定した波長帯の光を投射する投射装置100に、投射範囲の情報を通知して、決定した波長帯の光を、決定した投射範囲に投射させる。
この場合、制御部310は、投射範囲を示す範囲情報を投射装置100Bに通知して、植物Aの全体に対応する投射範囲と、植物Bの葉に対応する投射範囲とに赤色光を投射させる。また、制御部310は、投射範囲を示す範囲情報を投射装置100Aに通知して、植物Bの花芽に対応する投射範囲に青色光を投射させる。
例えば、上述した第1〜第3実施形態では、投射装置100、200により光を投射して植物の成長を促進させる場合について説明したが、植物に投射する光の波長帯を制御して、植物が成長しないようにしたり、雑草を枯らせたりすることも可能である。
Claims (11)
- 光源部と、
前記光源部から射出される光を投射する投射部と、
投射対象を撮像した撮像画像を取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記撮像画像に撮像された前記投射対象の部位と、前記撮像画像における前記部位の撮像位置とを特定する特定部と、
前記特定部が特定した前記部位と、前記撮像位置とに基づいて、前記投射部に光を投射させる投射範囲と、当該投射範囲に投射させる光の波長帯とを決定し、前記投射部を制御して決定した前記投射範囲に決定した前記波長帯の光を投射させる制御部と、
を備える投射装置。 - 前記制御部は、前記部位と当該部位に投射する光の波長帯とを設定した第1の設定と、前記撮像画像における撮像位置と、光を投射する投射範囲とを対応付けた第2の設定と、に基づいて、前記投射部に光を投射させる投射範囲と、当該投射範囲に投射させる光の波長帯とを決定する、請求項1記載の投射装置。
- 前記制御部は、前記投射対象が植物の場合、前記特定部が前記部位として、前記植物の花芽を特定した場合に、前記投射部を制御して、前記花芽の撮像位置に対応する投射範囲に青色光を投射させる、請求項1又は2記載の投射装置。
- 前記制御部は、前記特定部が前記部位として、前記植物の葉を特定した場合に、前記投射部を制御して、前記葉の撮像位置に対応する投射範囲に赤色光を投射させる、請求項3に記載の投射装置。
- 前記投射対象の周辺環境として温度を検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記検出部が検出した温度に基づいて前記投射部を制御し、前記投射対象に赤外光を投射させる、請求項1から3のいずれか1項に記載の投射装置。 - 前記制御部は、前記投射部を制御して、赤外光及び紫外光の少なくともいずれか一方を前記植物に投射させる、請求項3又は4に記載の投射装置。
- 前記投射部は、
前記光源部から射出される光を変調する変調部と、
前記光源部から射出される光を複数の波長帯に分離し、分離した複数の波長帯の光のうち、前記制御部により選択された波長帯の光を前記変調部に出力する光分離部と、
を備える、請求項1から6のいずれか1項に記載の投射装置。 - 前記光源部は、
可視光を出射する可視光源と、
赤外光を出射する赤外光源と、
紫外光を出射する紫外光源と、
前記可視光源、前記赤外光源及び前記紫外光源を駆動する光源駆動部と、を備え、
前記制御部は、前記光源駆動部を制御して前記可視光源、前記赤外光源及び前記紫外光源を選択的に駆動させて、決定した前記波長帯の光を投射させる、請求項1から6のいずれか1項に記載の投射装置。 - 投射対象を撮像する撮像装置と、
異なる波長帯の光をそれぞれ投射する複数の投射装置と、
通信部と、前記通信部が前記撮像装置から受信した撮像画像に基づいて、前記投射対象に光を投射する前記投射装置を決定する制御部と、を備える管理装置と、を備え、
前記制御部は、取得した前記撮像画像に撮像された前記投射対象の部位と、前記撮像画像における前記部位の撮像位置とを特定し、特定した前記部位と、前記撮像位置とに基づいて、前記投射装置に光を投射させる投射範囲と、当該投射範囲に投射させる光の波長帯とを決定し、決定した前記波長帯の光を投射する前記投射装置に、決定した前記投射範囲を通知する、投射システム。 - 前記制御部は、前記撮像画像に撮像された複数の前記投射対の各々について、撮像された部位と、前記撮像画像における前記部位の撮像位置とを特定し、特定した前記部位と、前記撮像位置とに基づいて、光を投射する投射範囲と、当該投射範囲に投射する光の波長帯とを決定し、決定した波長帯の光を投射する前記投射装置に、決定した前記投射範囲を通知する、請求項9記載の投射システム。
- 光源部と、前記光源部から射出される光を投射する投射部とを備える投射装置の制御方法であって、
投射対象を撮像した撮像画像を取得するステップと、
取得した前記撮像画像に撮像された前記投射対象の部位と、前記撮像画像における前記部位の撮像位置とを特定するステップと、
特定した前記部位と、前記撮像位置とに基づいて、前記投射部に光を投射させる投射範囲と、当該投射範囲に投射させる光の波長帯とを決定するステップと、
前記投射部を制御して決定した前記投射範囲に決定した前記波長帯の光を投射させるステップと、
を備える投射装置の制御方法。
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