JP6545263B2 - 投影装置、及び、画像をピクセルごとに投影する方法 - Google Patents

Description

本発明は、投影装置に関し、より詳細には、画像をピクセルごとに投影する光投影装置、及び、画像をピクセルごとに投影する方法に関する。

従来技術
従来のビーマは、大抵の場合、相対的に大きく重く、また敏感であるため、モバイルでの使用にはあまり適していない。さらに、この種の機器は、比較的高いエネルギ消費量を有し、形成される色は、例えば太陽光が投影面に当たると、時として暈けて見えることがある。

微細化されたプロジェクタに使用可能な技術に、いわゆるレーザスキャナ又は走査型レーザプロジェクタがある。レーザスキャナでは、レーザダイオードから放出されたレーザビームが、ピクセルごとに投影面を“スキャンする”即ち走査するように運動される。種々の色のレーザビームを重畳し、ピクセルごとに、時間に依存してレーザビームの投影及び非投影を意図的に行うことにより、カラー画像を形成することができる。走査サイクルは、ブラウン管テレビジョンの発光層を電子ビームでスキャンする場合と同様の、人間の目にとって全体画像が生じる高さの反復周波数で、行うことができる。こうしたレーザスキャナは小さく、形成される画像もはっきりした色を有する。また、レーザスキャナは、レーザビームが実際に投影に必要となる時点でしかスイッチオンされないので、きわめてエネルギ効率良く動作する。

微細化されたレーザスキャナ、例えばいわゆるピコプロジェクタは、例えばモバイルフォン、タブレットＰＣ及びその他のモバイル端末機器に組み込み可能であるか、又は、モバイルフォン、タブレットＰＣ若しくはその他のモバイル端末機器として構成可能である。通常、プロジェクタは、専用のリモートコントローラ又は入力画面でのキー押しによって制御される。これに代えて、レーザスキャナのビーム領域に導入されたオブジェクトにより表現されるジェスチャによってレーザスキャナを制御することも公知である。このために、オブジェクト、例えば手から反射散乱した光又はレーザ光が検出され、これに基づいて制御ジェスチャが特定される。このことは、所定の時間経過において、特には投影される複数の全体画像にわたって行うことができ、これにより、例えば、手の運動を検出して制御ジェスチャとして解釈することができる。例えば左方からレーザスキャナのビーム領域に導入され、再び引き出される手を、スライドショーの次の写真への転換のための制御ジェスチャと解釈することができる。

独国特許出願公開第１０２０１２２０６８５１号明細書（ＤＥ１０２０１２２０６８５１Ａ１）では、投影画像のコーンビーム内で行われたジェスチャを特定する方法及び装置が公知である。この場合、全てのピクセルと、投影画像のピクセルのそれぞれ１つ又は複数のパラメータ値とが検出され、当該パラメータ値がそれぞれパラメータ比較値と比較され、比較結果に依存してピクセルセットに割り当てられる。割り当てられたピクセルセットに基づき、投影画像のコーンビーム内で行われたジェスチャが特定される。

独国特許出願公開第１０２０１２２０６８５１号明細書

プロジェクタ又はレーザスキャナのコーンビーム内又は放射領域内のジェスチャを特定する際、通常は光出力差が評価される。当該光出力差は、放出された光に対する、ビーム領域に導入されたオブジェクトの反射特性、例えば手の反射特性が、意図された投影面の反射特性と異なることから生じる。所定のジェスチャを識別する際の速度及び精密性は、従来と同様に投影すべき画像の影響を受ける。例えば、長時間にわたって純粋に黒色の画像が“投影”されること、即ち、発光が行われないことがあるが、この場合、相応の期間にわたってジェスチャを識別することができなくなる。

発明の開示
本発明は、請求項１の特徴を有する投影装置、及び、請求項７の特徴を有する方法を開示する。

本発明によれば、画像をピクセルごとに投影する投影装置であって、可視光をピクセルごとに放出する光ダイオードデバイスと、赤外線放射をピクセルごとに放出する赤外線ダイオードデバイスと、反射された可視光及び反射された赤外線放射の戻り放射強度をピクセルごとに検出し、ピクセルごとに検出された戻り放射強度に基づいて実際戻り放射強度測定信号をピクセルごとに形成する、放射強度検出装置と、可視光の放出のために、光ダイオードデバイスを投影すべき画像に従ってピクセルごとに駆動するように構成された制御装置とを備え、制御装置はさらに、赤外線放射の放出のために、予め定められたピクセルにつき実際戻り放射強度測定信号に対してピクセルごとに予測される目標戻り放射強度測定信号が予め定められた値を有するよう、赤外線ダイオードデバイスを投影すべき画像と戻り放射モデルとに基づいてピクセルごとに制御するように構成されている。なお、予め定められた値とは、特には一定値であり、好ましくは予め定められた全てのピクセルに対して等しい値である。

言い換えれば、実際戻り放射強度測定信号は、放射強度検出装置で検出された、赤外線放射及び可視光の波長領域における戻り放射強度を表す、実際に測定された強度値を記述する。目標戻り放射強度測定信号自体は測定信号ではなく、実際戻り放射強度測定信号に対する設定量又は推定量である。実際戻り放射強度測定信号は、特に戻り放射モデルが不正確な場合及び／又はオブジェクトが投影装置のビーム領域に導入される場合に、目標戻り放射強度測定信号と異なってしまうことがある。後者の作用を、例えば、行われた制御ジェスチャの検出に利用することができる。

“ピクセルごとに”とは、特に、測定又は計算を各ピクセルに対して個別に実行可能であり、例えば平均値形成又は積分を行う必要がないこと、及び、戻り放射強度測定信号を各ピクセルに対して個別に形成可能かつ評価可能であることと解されたい。ピクセルごとに検出された戻り放射強度に基づいて実際戻り放射強度測定信号をピクセルごとに形成するとは、特に、各ピクセルに対し、当該ピクセルから反射された戻り放射強度に基づいて、実際戻り放射強度測定信号を形成することであると解されたい。

ピクセルとは、特に、定められた位置、即ち、投影すべき画像に従って変調された光ビームが放出されて、特に形成されて及び／又は偏向されて向かう位置であると解されたい。投影すべき画像に従って、例えば、第１のピクセル、例えば左上端のピクセルを黒色で表現しなければならないことがある。当該第１のピクセルが予め定められたピクセルに属する場合、新たな走査サイクルのたびに、即ち、レーザスキャナが連続走査において当該ピクセルを投影するたびに、本発明により、目標戻り放射強度測定信号に対して予め定められた同じ値が使用される。固定画像が投影されるか動画像が投影されるかはさほどの問題ではない。複数の走査サイクルの後、例えば投影すべき画像に従って、当該第１のピクセルを白色で表現する場合にも、当該第１のピクセルに対する目標戻り放射強度測定信号は予め定められた一定値になおとどまる。

一定値は、好ましくは、光ダイオードデバイスが光を放出しない場合にも赤外線ダイオードデバイスによって達成可能であるように定められる。

光ダイオードデバイスと赤外線ダイオードデバイスとは、特に、共通の光学偏向装置又はそれぞれ固有の光学偏向装置、例えば、形成された可視光と形成された赤外線放射とをピクセルごとの“スキャン”即ち投影すべき画像の時間シフト投影のために偏向可能なマイクロミラー、及び、レンズ、絞りなどを含むことができる。

放射強度検出装置は、例えば、可視光と、赤外線領域、好ましくは近赤外線領域の波長を有する光とを検出するように構成されたフォトダイオードであってよい。ここでの近赤外線領域としては、例えばＤＩＮ５０３１に準拠して、７８０ｎｍ乃至３μｍの領域が挙げられる。赤外線ダイオードデバイスから放出された赤外線放射は、特には、７８０ｎｍ乃至１４００ｎｍの波長に達するＩＲ‐Ａ領域に完全に入るか、又は、当該領域内に最大値を有することができる。

さらに、画像をピクセルごとに投影する方法を提供する。本発明の方法は、可視光のピクセルごとの放出のために、投影装置の光ダイオードデバイスを投影すべき画像に従って制御するステップと、予め定められたピクセルにつき、反射された可視光及び反射された赤外線放射の戻り放射強度をピクセルごとに検出するステップと、検出された戻り放射強度に基づいて、ピクセルごとに実際戻り放射強度測定信号を形成するステップと、赤外線放射のピクセルごとの放出のために、予め定められたピクセルにつき実際戻り放射強度測定信号に対してピクセルごとに予測される目標戻り放射強度測定信号が予め定められた値、特に一定値を有するように、投影すべき画像と戻り放射モデルとに基づいて、投影装置の赤外線ダイオードデバイスを制御するステップとを含む。

予め定められた値が、例えば実際の投影面の特性のために、予め定められた最小時間を経過しても達成することができない場合、当該予め定められた値を検出された実際戻り放射強度測定信号に基づいて自動的に低減するように構成することもできる。

発明の利点
本発明が基礎としている認識は、投影すべき画像の各ピクセルを、それぞれ異なる放射強度で、即ち、画像の複数又は全てのピクセルに対して、観察者に不可視の赤外線光によってそれぞれ予め定められた値に補完可能な強度で、投影するということである。従って、不均一な戻り放射強度、即ち、放出された光ビームと放出された赤外線放射の反射によって生じ、特に光路内のオブジェクトによる何らかのブロック又は増幅反射によって不均一となる戻り放射強度の空間分解検出及び空間分解評価を基礎とした方法は、特に信頼性が高く、精密に動作可能である。

本発明によれば、例えば、戻り放射モデルの部分として、完全な反射を想定し得る投影面と完全な感応を想定し得る放射強度検出装置とが存在する場合、ピクセルごとに、赤外線放射の付加的な放射強度が投影すべき画像に従って放出される可視光の放射強度とともに予め定められた値に加算されるという付加的な放射強度を含めた正確な赤外線放射をそのつど放出することができる。これにより、投影すべき画像のみを基礎とした戻り放射強度の全体の不均一性が解消されて、残留する不均一性は例えば投影装置のビーム領域に導入されたオブジェクトに帰せられるものとなる。こうしたオブジェクトは例えば手又は指し棒であり得る。このように不均一となった戻り放射強度に基づいて、例えば、導入されたオブジェクトに基づくジェスチャ制御方法を特に精密かつ確実に行うことができる。

こうして、全ての走査サイクル又は全てのスキャンサイクルにおいて、予め定められたピクセルのうち定められたピクセルがピクセルで全体として特定された出力放射強度が、均等に即ち一定に保持される。これは、当該定められたピクセルが、表示すべき画像に従ってどのような色調及び可視の波長スペクトルにおけるどのような輝度を実際に有するかに関係なく行われる。

さらに、本発明の有利な実施形態では、戻り放射モデルにおいて、特に微細化されたプロジェクタの強度がこのプロジェクタをほぼ全ての箇所で使用可能にすることに依っているため、投影面がふつうは理想的な反射性の投影面でないことを考慮に入れている。従って、幾つかの実施形態によれば、投影に先行して及び／又は投影中に定常的に進行する戻り放射モデルの適応化が行われ、この戻り放射モデルが、投影すべき画像を実際に投影する投影面の具体的な特性と、投影装置のビーム領域に付加的に導入される予測オブジェクトとを考慮するように構成される。また、こうしたオブジェクトの光学特性、例えば反射係数を検出し、制御ジェスチャの精密な検出に使用することもできる。

特に簡単なケースでは、戻り放射モデルは、放出される各可視光と放出される各赤外線放射とが固定のパーセンテージＲ％、例えば５０％又は８０％又は１００％で反射され、放射強度検出装置の感度Ｓが使用される放射の全ての波長に対して等しくなる、即ち、目標戻り放射強度測定信号が感度と全放射出力Ｐ‐Ａｕｓ‐Ｉｓｔの相応のパーセンテージとに従って全ての波長領域にわたり均等となる、という情報を含む。“ｉ”をピクセルが配置された投影すべき画像の行とし、“ｊ”をピクセルが配置された投影すべき画像の列として、ピクセルｘ‐ｉｊに対する式では、
Ｉ‐ｃｏｎｓｔ＝Ｐ‐Ｒｕｅｃｋ‐Ｓｏｌｌ（ｘ‐ｉｊ）＝Ｓ^＊Ｒ％^＊（ＩＲ（ｘ‐ｉｊ）＋ＩＧ（ｘ‐ｉｊ）＋ＩＢ（ｘ‐ｉｊ）＋ＩＩＲ（ｘ‐ｉｊ））＝Ｒ％^＊Ｐ‐Ａｕｓ‐Ｉｓｔ（ｘ‐ｉｊ）
である。

ここで、Ｉ‐ｃｏｎｓｔは予め定められた値であり、Ｐ‐Ｒｕｅｃｋ‐Ｓｏｌｌはピクセルｘ‐ｉｊに対する目標戻り放射強度測定信号であり、ＩＲは放出された可視光の赤色波長領域の放射強度であり、ＩＧは放出された可視光の緑色波長領域の放射強度であり、ＩＢは青色波長領域を有する可視光の放射強度であり、ＩＩＲは放出された赤外線放射の放射強度であり、Ｐ‐Ａｕｓ‐Ｉｓｔ（ｘ‐ｉｊ）は出力放射強度であり、それぞれ個々の各ピクセルｘ‐ｉｊにつき、放出された全ての電磁波に対して共通である。

上掲の式により、投影すべき画像に従って、各ピクセルｘ‐ｉｊに対する既知の値ＩＲ（ｘ‐ｉｊ），ＩＢ（ｘ‐ｉｊ），ＩＧ（ｘ‐ｉｊ）と予め定められた値Ｉ‐ｃｏｎｓｔとから、各ピクセルｘ‐ｉｊに対して赤外線放射を放出する際の放射強度ＩＩＲ（ｘ‐ｉｊ）を特定することができる。同様のことが、複雑な戻り放射モデルから得られる以下の式についても当てはまる。

精細化された戻り放射モデルは、例えば、放射強度検出装置、例えばフォトダイオードが、通常それぞれ異なる波長を有する光又は電磁放射に対して異なる感度を有することを考慮する。この場合、戻り放射モデルにより、ピクセルｘ‐ｉｊに対して予測される目標戻り放射強度測定信号Ｐ’‐Ｒｕｅｃｋ‐Ｓｏｌｌは、
Ｉ‐ｃｏｎｓｔ＝Ｐ’‐Ｒｕｅｃｋ‐Ｓｏｌｌ（ｘ‐ｉｊ）＝Ｒ％^＊（ＳＲ^＊ＩＲ（ｘ‐ｉｊ）＋ＳＧ^＊ＩＧ（ｘ‐ｉｊ）＋ＳＢ^＊ＩＢ（ｘ‐ｉｊ）＋ＳＩＲ^＊ＩＩＲ（ｘ‐ｉｊ））
のように、形成される。ここで、ＳＲ，ＳＧ，ＳＢは、赤色波長領域及び緑色波長領域及び青色波長領域の光に対する放射強度検出装置の感度を表しており、ＳＩＲは赤外線放射の波長領域における放射強度検出装置の感度を表しており、ＩＩＲ（ｘ‐ｉｊ）は、本発明によれば、Ｐ’‐Ｒｕｅｃｋ‐Ｓｏｌｌ（ｘ‐ｉｊ）が予め定められた全てのピクセルｘ‐ｉｊに対して一定となるように選定可能である。感度ＳＲ，ＳＧ，ＳＢ，ＳＩＲは、定数であってよいし、また例えば、方向依存性、出力依存性などを有する値であってもよい。

予め定められたピクセルは、例えば、投影すべき１つ又は全ての画像の全てのピクセルを含むことができる。また、予め定められたピクセルが、投影すべき画像及び／又はその内部のマトリクス状格子の１ピクセル幅若しくは複数ピクセル幅の縁を形成するように構成してもよい。

また、さらに精細に微分された戻り放射モデルは、波長依存性の反射係数ＲＲ，ＲＧ，ＲＢ，ＲＩＲを考慮することができる。なぜなら、例えば、有色の投影面又は投影装置のビーム領域に導入された身体部分の種々の肌色が、放出された可視光ビーム及び放出された赤外線放射をそれぞれ異なって反射し得るからである。このことは、
Ｉ‐ｃｏｎｓｔ＝Ｐ’’‐Ｒｕｅｃｋ‐Ｓｏｌｌ（ｘ‐ｉｊ）＝Ｒ％Ｒ^＊ＳＲ^＊ＩＲ（ｘ‐ｉｊ）＋Ｒ％Ｇ^＊ＳＧ^＊ＩＧ（ｘ‐ｉｊ）＋Ｒ％Ｂ（ｘ‐ｉｊ）^＊ＳＢ^＊ＩＢ（ｘ‐ｉｊ）＋Ｒ％ＩＲ（ｘ‐ｉｊ）^＊ＳＩＲ^＊ＩＩＲ（ｘ‐ｉｊ）
の式によって表現することができる。ここで、Ｒ％Ｒ，Ｒ％Ｇ，Ｒ％Ｂ，Ｒ％ＩＲは、それぞれ、赤色又は青色又は緑色又は赤外線の波長領域の光に対する、投影面全体にわたって一定の反射係数である。

投影面の反射係数は、好ましくは、ピクセルごとに、投影すべき画像を投影する前の較正時に特定することができ、これにより、戻り放射モデルにおいて、ピクセルごとに、可視領域及び赤外線領域の放出波長を有する光に関する反射係数Ｒ％Ｒ（ｘ‐ｉｊ），Ｒ％Ｇ（ｘ‐ｉｊ），Ｒ％Ｂ（ｘ‐ｉｊ）及びＲ％ＩＲ（ｘ‐ｉｊ）を考慮することができる。このことは、
Ｉ‐ｃｏｎｓｔ＝Ｐ’’’‐Ｒｕｅｃｋ‐Ｓｏｌｌ（ｘ‐ｉｊ）＝Ｒ％Ｒ（ｘ‐ｉｊ）^＊ＳＲ^＊ＩＲ（ｘ‐ｉｊ）＋Ｒ％Ｇ（ｘ‐ｉｊ）^＊ＳＧ^＊ＩＧ（ｘ‐ｉｊ）＋Ｒ％Ｂ（ｘ‐ｉｊ）^＊ＳＢ^＊ＩＢ（ｘ‐ｉｊ）＋Ｒ％ＩＲ（ｘ‐ｉｊ）^＊ＳＩＲ^＊ＩＩＲ（ｘ‐ｉｊ）
の式において表現することができる。ここで、Ｐ’’’（ｉｊ）‐Ｒｕｅｃｋ‐Ｓｏｌｌは、ピクセルｘ‐ｉｊの目標戻り放射強度測定信号である。

戻り放射モデルは、例えば投影装置のビーム領域に導入されたオブジェクトを検出する際の短い時間でも適応化可能である。例えば、オブジェクトの検出直後に、投影すべき画像のピクセルの下方領域に対して、戻り放射モデルの再較正又は適応化を行うことができる。この場合、下方領域は、ピクセルの下方領域での、投影装置のビーム領域に導入されたオブジェクトの影響を受ける全てのピクセルが該当するように選択可能である。ピクセルの下方領域は、導入されたオブジェクトの運動に応じて、拡大又は縮小することができる。ピクセルの下方領域のピクセルについては、ピクセルごとに又は平均して、投影面の波長依存性の反射係数が導入されたオブジェクトの予め定められた又は設定可能な波長依存性の反射係数によって置換されるように、戻り放射モデルを適応化可能である。

有利な実施形態及び発展形態は、各従属請求項及び図に関連する説明から得られる。

別の好ましい実施形態によれば、投影装置は、予め定められたピクセルにつきピクセルごとに形成された実際戻り放射強度測定信号に基づいて制御ジェスチャを検出し、検出された制御ジェスチャに基づく制御信号を形成するように構成されたジェスチャ検出装置を含む。付加的に、ジェスチャ検出装置はさらに、形成された制御信号を制御装置及び／又は外部の装置に伝送するように構成可能であり、この制御装置及び／又は外部の装置は、伝送された制御信号に基づいて駆動可能又は適応化可能である。即ち、投影装置は、例えば手又は投影装置のビーム領域に導入されたオブジェクトによる制御ジェスチャによって簡単に制御可能である。可視光及び赤外線放射を、予め定められたピクセルにつき予測される一定の目標戻り放射強度測定信号が生じるように特定するとは、完全な戻り放射モデルの理想的ケースでは、予め定められたピクセルにつき、実際に形成される実際戻り放射強度測定信号も一定となることを意味する。実際には不完全な戻り放射モデルにおいても、予め定められたピクセルの実際戻り放射強度測定信号の有利な一貫した連続性がなお得られ、これにより制御ジェスチャの特に精密かつロバストな検出が可能となる。

別の好ましい実施形態によれば、投影装置は、予め定められたピクセルのうち少なくとも１つのピクセルの少なくとも１つの実際戻り放射強度測定信号と当該ピクセルの対応する目標戻り放射強度測定信号との少なくとも１つの差に基づいて戻り放射モデルを自動的に形成可能又は自動的に適応化可能な、較正装置を有する。戻り放射モデルの適応化は、投影装置の較正とも称することができ、連続的に及び／又は規則的に及び／又はユーザの要求に応じて行うことができる。投影装置のスイッチオン時又は投影すべき画像の投影の開始前に付加的又は代替的な較正を行うことも可能である。

別の好ましい実施形態によれば、投影装置は、ユーザが戻り放射モデルの少なくとも１つのパラメータの適応化を特には手動で行うことができるようにするためのプログラミング装置を含む。例えば、使用される投影面の少なくとも１つの反射係数を適応化可能である。また、制御ジェスチャを行う手の肌の色調を示すこともでき、これに基づいて投影すべき画像の下方領域の反射係数又は全てのピクセルの反射係数は、投影装置の反射係数データベースを用いて適応化可能であるか又は適応化される。適応化された反射係数は、自動的に、その一部若しくは全てを戻り放射モデルの適応化に、及び／又は、その一部若しくは全てを制御ジェスチャ検出モデルの適応化に、使用することができる。なお、ジェスチャ検出装置は、当該適応化された制御ジェスチャ検出モデルに基づいて、制御ジェスチャを検出する。

別の好ましい実施形態によれば、戻り放射モデルは、放射強度検出装置の、可視光及び／又は赤外線放射の少なくとも１つの波長、特に可視光の全波長及び／又は赤外線放射の全波長に対する、波長依存性の感度を考慮する。例えば、実際に投影される画像全体が、放射強度検出装置では１０％までしか検出されない波長の光によって投影されるピクセルから成る場合、即ち、当該波長に対する１０％の感度しか有さない場合にも、相応の高さの放射強度を有する赤外線放射を放出することができるので、制御ジェスチャを精密に識別することができる。赤外線放射が全く放出されないか又は非変調即ち固定の放射強度を有する赤外線放射しか放出されない場合には、精密な制御ジェスチャ識別にとって不利な、小さい実際戻り放射強度測定信号しか得られない。

別の好ましい実施形態によれば、戻り放射モデルは、投影面の及び／又はオブジェクト又は身体部分の、それぞれ可視光の少なくとも１つの波長に対する、及び、赤外線放射に対する、波長依存性の予め定められた及び／又は決定可能な反射係数を考慮する。

好ましい一実施形態によれば、本発明の方法は、予め定められたピクセルにつきピクセルごとに形成された実際戻り放射強度測定信号に基づいて、制御ジェスチャを検出するステップと、検出された制御ジェスチャに基づく制御信号を形成するステップとを含む。付加的に、形成された制御信号を投影装置の制御装置に伝送し、伝送された制御信号に基づいて制御装置の適応化又は駆動を行うことができる。なお、制御信号は、インタフェースを介して外部の装置の制御のために出力することもできる。

別の好ましい実施形態によれば、本発明の方法は、予め定められたピクセルのうち少なくとも１つのピクセルについて形成された少なくとも１つの実際戻り放射強度測定信号と予め定められた値との少なくとも１つの差に基づいて戻り放射モデルを自動的に形成又は適応化するステップを含む。

別の好ましい実施形態によれば、戻り放射モデルを自動的に形成又は適応化するステップは、放射強度検出装置の、可視光の少なくとも１つの波長に対する、及び／又は、赤外線放射に対する、少なくとも１つの波長依存性の感度ＳＲ，ＳＧ，ＳＢ，ＳＩＲの値を自動的に決定又は適応化することを含む。

別の好ましい実施形態によれば、戻り放射モデルを自動的に形成又は適応化するステップは、投影面の及び／又はオブジェクト又は身体部分の、それぞれ可視光の少なくとも１つの波長に対する、及び、赤外線放射に対する、波長依存性の反射係数Ｒ％Ｒ，Ｒ％Ｇ，Ｒ％Ｂ，Ｒ％ＩＲを自動的に決定又は適応化することを含む。

本発明を添付図面の各概略図に示した実施形態に即して以下に詳細に説明する。
本発明の第１の実施形態による、画像をピクセルごとに投影する投影装置を示す概略的なブロック図である。 本発明の第２の実施形態による、画像をピクセルごとに投影する投影装置を示す図である。 本発明の第３の実施形態による、投影すべき画像をピクセルごとに投影する方法を説明するための概略的なフローチャートである。

全図において、同等の要素及び装置又は同様の機能を有する要素及び装置には（特段のことわりがない限り）同一の参照番号を付してある。各方法ステップの番号付けはわかりやすくするためのものであって、格別のことわりがない限り、定められた時間順序を特に示唆しない。特には複数の方法ステップを同時に実行することもできる。

実施形態の説明
図１には、本発明の第１の実施形態による、画像５０をピクセルごとに投影する投影装置１０の概略的なブロック図が示されている。

図１によれば、投影装置１０は、可視光３２をピクセルごとに放出する光ダイオードデバイス１２を有する。光ダイオードデバイス１２は、単色光３２を形成可能な光形成ダイオード１と、この光形成ダイオード１で形成された光３２を画像５０の投影のためにピクセルごとに投影面５６へ偏向可能な光学偏向装置２とを含む。光学偏向装置２は、例えば、１つ又は２つ又はそれ以上のマイクロミラー、レンズ、絞りなどを含むことができる。また、単色光に代えて例えば白色光を放出させることもできる。

投影装置１０はさらに、赤外線放射３４を形成するダイオード４と形成された赤外線放射３４に対する光学偏向装置３とを含む赤外線ダイオードデバイス１４を有し、これにより、赤外線放射３４のピクセルごとの放出のために、形成された赤外線放射を、投影すべき画像に従って偏向可能である。赤外線放射３４に対する光学偏向装置３も、例えば、１つ又は２つ又はそれ以上のマイクロミラー、レンズ、絞りなどを含むことができる。

投影装置１０の制御装置１８は、可視光３２の放出のために、光ダイオードデバイス１２を投影すべき画像５０に従ってピクセルごとに駆動するように構成されている。この場合、図１に前面図で低減された数のみ略示されているピクセル５２が投影面５６に順次に投影され、これにより、人間の観察者に対して投影すべき全体画像５０が形成される。投影は特に反復的かつ連続的に行うことができ、ここで、投影すべき画像５０は、例えばスライドショー又は動画を表示するために、制御装置１８に存在する画像データに従って、時間特性に合うように適応化可能である。

投影装置１０は、反射された可視光４２及び反射された赤外線放射４４の放射強度をピクセルごとに検出する放射強度検出装置１６を含む。第１の実施形態によれば、全波長と定められたピクセル５４の全ピクセルとにわたって一貫して一定の反射係数が想定される。放射強度検出装置１６により、検出された戻り放射強度に基づいて、ピクセルごとに実際戻り放射強度測定信号が形成される。

制御装置１８はさらに、赤外線放射３４の放出のために、予め定められたピクセル５４につき、実際戻り放射強度測定信号に対してピクセルごとに予測される目標戻り放射強度測定信号が予め定められた値Ｉ‐ｃｏｎｓｔを有するよう、投影すべき画像５０と戻り放射モデルとに基づいて、赤外線ダイオードデバイス１４をピクセルごとに制御するように構成されている。第１の実施形態によれば、予め定められたピクセル５４は投影すべき画像５０の最も外側の周縁部に配置されている。これに代えて、全てのピクセル５２を予め定められたピクセル５４として定義してもよい。

第１の実施形態による戻り放射モデルは、可視光３２が放出される際の１つ若しくは複数の波長に対する、又は、赤外線放射３４が放出される際の１つ若しくは複数の波長に対する、放射強度検出装置１６の波長依存性の感度を考慮に入れている。従って、制御装置１８は、予め定められたピクセル５４につき、ピクセルごとに予測される目標戻り放射強度測定信号が予め定められた値Ｉ‐ｃｏｎｓｔを有するように、光ダイオードデバイス１２と赤外線ダイオードデバイス１４とを制御する。

図２には、本発明の第２の実施形態による、画像５０をピクセルごとに投影する投影装置１０’’が示されている。第２の実施形態による投影装置は、第１の実施形態による投影装置１０の変形である。

第２の実施形態によれば、投影すべき画像５０の全ピクセル５２が、予め定められたピクセル５４である。即ち、赤外線ダイオードデバイス１４が赤外線放射３４を放射する際の放射強度が、制御装置１８’によって投影すべき画像５０の全てのピクセル５２に対して変調される。

第１の実施形態とは異なり、光ダイオードデバイス１２’は３つの個別の光形成ダイオード１３−１，１３−２，１３−３（以下ではまとめて１３−ｉとする）を含み、ここで、第１の光形成ダイオード１３−１は、赤色光に対応する波長領域の可視光を形成するように構成されており、第２の光形成ダイオード１３−２は、緑色光に対応する波長領域の可視光を形成するように構成されており、第３の光形成ダイオード１３−３は、青色光に対応する波長領域の可視光を形成するように構成されている。

光ダイオードデバイス１２’は、光学偏向装置２，３に代え、光形成ダイオード１３−ｉで形成された光３２−ｉと赤外線放射３４を形成するダイオード４で形成された赤外線放射３４との双方をピクセルごとに画像５０の投影のために投影面５６へ偏向可能な光学偏向装置５を含む。光学偏向装置５は、例えば１つ若しくは２つ若しくはそれ以上のマイクロミラー、レンズ、絞りなどを含むことができ、３つの光形成ダイオード１３−ｉに対して共通の光学素子及び／又はそれぞれ個別の光学素子を有することができる。有利には、形成される光ビーム３２−ｉの全てと形成される赤外線放射３４とに対し、光学偏向装置５の同じマイクロミラーが使用される。光ダイオードデバイス１２’は、制御装置１８’によって投影すべき画像５０に相応にピクセルごとに制御可能であって、可視光３２−ｉが放出される。

第２の実施形態によれば、投影装置１０’はさらに、予め定められたピクセル５４のピクセルごとに、検出された戻り放射強度に基づいて制御ジェスチャを検出し、検出された制御ジェスチャに基づく制御信号を制御装置１８’へ伝送するジェスチャ検出装置２０を有する。なお、制御装置１８’は伝送された制御信号に基づいて駆動可能又は適応化可能である。ジェスチャの検出は、例えば、予め定められたピクセル５４につき、ピクセルごとに形成された実際戻り放射強度測定信号と、ピクセルを基準とした各目標戻り放射強度測定信号とを比較した差に基づいて行うことができる。本発明の第２の実施形態では、ピクセルを基準とした目標戻り放射強度測定信号が、ピクセルごとに、投影すべき画像５０の全ピクセルに対して一定であることにより、ピクセルを基準とした実際戻り放射強度測定信号の変化を、特にはどの程度の可視光３２−ｉの放射強度でそれぞれのピクセルが投影されるかに関係なく、常に確実に検出可能である。

投影装置１０’はさらに、予め定められたピクセル５４のうち少なくとも１つのピクセルの少なくとも１つの実際戻り放射強度測定信号と当該ピクセルの対応する目標戻り放射強度測定信号との少なくとも１つの差に基づいて戻り放射モデルを自動的に形成可能又は自動的に適応化可能な、較正装置２２を有する。

１つ若しくは複数の投影すべき画像５０又は複数の投影すべき画像５０の時間シーケンスは、インタフェース２６を介して制御装置１８’へ伝送可能であるが、制御装置１８’の持続的なデータメモリ装置１７に少なくとも１つのテスト画像データセットを持続的に記憶することもできる。較正の範疇において、制御装置１８’が光ダイオードデバイス１２と赤外線ダイオードデバイス１４とを、ピクセルごとに少なくとも１つのテスト画像が投影されるように制御すべく、構成することができる。少なくとも１つのテスト画像にしたがった少なくとも１つのピクセルの少なくとも１つの実際戻り放射強度測定信号と予め定められた値との少なくとも１つの差に基づき、戻り放射モデルが、少なくともテスト画像の少なくとも１つのピクセルに関して適応化される。こうした手段により、例えば、投影すべき画像５０の投影を開始する前に、ピクセルごとに、実際の投影面５６の反射係数に関する特性を検出することができ、使用される最新の戻り放射モデルの較正に用いることができる。

これに代えて又はこれに加えて、戻り放射モデルを、予め定められたピクセル５４のうち少なくとも１つのピクセルの少なくとも１つの実際戻り放射強度測定信号と予め定められた値との差に基づいて、連続的に又は規則的に適応化することもできる。好ましくは、この場合、予め定められたピクセル５４のうち少なくとも１つのピクセルは、ピクセルの下方領域のうち、制御ジェスチャが実際に検出される部分ではない。従って、戻り放射モデルは、連続的に改善可能であり、及び／又は、変更された投影面５６に合うように適応化可能若しくは適合化可能である。

これに代えて又はこれに加えて、ユーザが投影装置１０’のプログラミング装置２４を介して較正命令を制御装置１８’へ送信することができるようにし、これに応じて例えば上述したような臨時の較正を行うように構成することができる。

これに代えて又はこれに加えて、プログラミング装置２４により、ユーザが戻り放射モデルの少なくとも１つのパラメータを適応化することもできる。例えば、投影面５６が常に変化する場合、例えば、投影面が流れる水の面である場合又は別の動画像を有する場合、ユーザは手動で戻り放射モデルの有利な設定を選択することができる。また、例えば、ユーザの肌の色調を入力可能とし、これに基づいて較正装置２２によって戻り放射モデルを適応化して、少なくとも制御ジェスチャの検出されたピクセルが入力された肌の色調の反射係数を考慮に入れて評価されるようにしてもよい。

図３には、本発明の第３の実施形態による、投影すべき画像５０をピクセルごとに投影する方法を説明するための概略的なフローチャートが示されている。本発明の第３の実施形態の方法は、有利には、本発明の装置、例えば第２の実施形態の装置によって行うことができる。従って、本発明の方法は上述した全ての形態に従って本発明の装置に適応化可能であり、また逆に、本発明の装置は上述した全ての形態に従って本発明の方法に適応化可能である。ゆえに、ここで説明する各方法ステップの詳細については、本発明の第２の実施形態の装置についての先行の説明によっても裏づけられる。

最初のステップＳ０１では、投影装置１０；１０’の光ダイオードデバイス１２が、可視光３２；３２−１，３２−２，３２−３のピクセルごとの放出のために、投影すべき画像５０に従って制御される。

ステップＳ０２では、予め定められたピクセル５４につき、ピクセルごとに、反射された可視光４２；４２−ｉ及び反射された赤外線放射４４の戻り放射強度が検出される。ステップＳ０３では、検出された戻り放射強度に基づいて、ピクセルごとに、実際戻り放射強度測定信号が形成される。

ステップＳ０４では、予め定められたピクセル５４につき、戻り放射モデルによってピクセルごとに計算される、実際戻り放射強度測定信号に対して予測される目標戻り放射強度測定信号が一定となるように、投影装置１０；１０’の赤外線ダイオードデバイス１４が赤外線放射３４のピクセルごとの放出のために制御される。例えば、画像の全ピクセルを予め定められたピクセル５４とすることができる。

ステップＳ０５では、予め定められたピクセル５４につき、検出された実際戻り放射強度測定信号に基づいて、制御ジェスチャが検出される。ステップＳ０６では、検出された制御ジェスチャに基づく制御信号が形成される。ステップＳ０７では、形成された制御信号が投影装置１０；１０’の制御装置１８’に伝送される。ステップＳ０８では、伝送された制御信号に基づいて、制御装置１８’の適応化又は駆動が行われる。これに代えて、ステップＳ０７で、例えば有線接続インタフェース又は無線インタフェースを介して、形成された制御信号を外部装置に伝送することもできる。

ステップＳ０９では、予め定められたピクセル５４のうち少なくとも１つのピクセルの少なくとも１つの実際戻り放射強度測定信号と予め定められた一定値Ｉ‐ｃｏｎｓｔとの少なくとも１つの差に基づいて、戻り放射モデルの自動適応化が行われる。当該ステップは、例えば、レーザスキャナの走査サイクル終了のたびに、特には複数回行うことができる。

本発明を好ましい実施形態に即して説明したが、本発明はこれらに限定されず、多様な様態及び方式で修正可能である。特に、本発明の中心的思想から逸脱することなく、本発明を種々に変更又は修正することができる。

例えば、放射強度検出装置を投影装置のケーシングの外に配置することができる。当該放射強度検出装置は、有線接続インタフェース又は無線インタフェースを介して、制御装置及び／又はジェスチャ検出装置に接続されるか又は接続可能である。

Claims (11)

1. 画像（５０）をピクセルごとに投影する投影装置であって、
   可視光（３２；３２−１，３２−２，３２−３）をピクセルごとに放出する光ダイオードデバイス（１２）と、
   赤外線放射（３４）をピクセルごとに放出する赤外線ダイオードデバイス（１４）と、
   反射された可視光（４２；４２−１，４２−２，４２−３）及び反射された赤外線放射（４４）の戻り放射強度をピクセルごとに検出し、検出された前記戻り放射強度に基づいて実際戻り放射強度測定信号をピクセルごとに形成する放射強度検出装置（１６）と、
   可視光（３２；３２−１，３２−２，３２−３）の放出のために、前記光ダイオードデバイス（１２）を投影すべき画像（５０）に従ってピクセルごとに駆動するように構成された制御装置（１８；１８’）と、
   を備え、
   前記制御装置（１８，１８’）はさらに、赤外線放射（３４）の放出のために、予め定められたピクセル（５４）につき前記実際戻り放射強度測定信号に対してピクセルごとに予測される目標戻り放射強度測定信号が予め定められた値を有するよう、前記赤外線ダイオードデバイス（１４）を、投影すべき画像（５０）と戻り放射モデルとに基づいてピクセルごとに制御するように構成されている、
   投影装置。
2. 前記予め定められたピクセル（５４）につきピクセルごとに形成された前記実際戻り放射強度測定信号に基づいて制御ジェスチャを検出し、検出された前記制御ジェスチャに基づく制御信号を前記制御装置（１８’）に伝送するように構成されたジェスチャ検出装置（２０）が設けられており、
   前記制御装置（１８’）は、伝送された前記制御信号に基づいて駆動可能又は適応化可能である、
   請求項１に記載の投影装置。
3. 前記予め定められたピクセル（５４）のうち少なくとも１つのピクセルの少なくとも１つの実際戻り放射強度測定信号と当該ピクセルの対応する目標戻り放射強度測定信号との少なくとも１つの差に基づいて前記戻り放射モデルを自動的に形成可能又は自動的に適応化可能な較正装置（２２）が設けられている、
   請求項１又は２に記載の投影装置。
4. ユーザが前記戻り放射モデルの少なくとも１つのパラメータの適応化を行うことができるようにするためのプログラミング装置（２４）が設けられている、
   請求項１から３までのいずれか１項に記載の投影装置。
5. 前記戻り放射モデルは、前記放射強度検出装置（１６）の、前記可視光（３２，４２；３２−１，３２−２，３２−３，４２−１，４２−２，４２−３）の少なくとも１つの波長に対する、及び／又は、前記赤外線放射（３４，４４）に対する、波長依存性の感度ＳＲ，ＳＧ，ＳＢ，ＳＩＲを考慮に入れている、
   請求項１から４までのいずれか１項に記載の投影装置。
6. 前記戻り放射モデルは、投影面の及び／又はオブジェクト又は身体部分の、それぞれ前記可視光（３２，４２）の少なくとも１つの波長に対する、及び、前記赤外線放射に対する、波長依存性の予め定められた及び／又は決定可能な反射係数ＲＲ，ＲＧ，ＲＢ，ＲＩＲを考慮に入れている、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の投影装置。
7. 画像（５０）をピクセルごとに投影する方法であって、
   可視光（３２；３２−１，３２−２，３２−３）のピクセルごとの放出のために、投影装置（１０；１０’）の光ダイオードデバイス（１２）を投影すべき画像（５０）に従って制御するステップ（Ｓ０１）と、
   予め定められたピクセル（５４）につき、反射された可視光（４２；４２−１，４２−２，４２−３）及び反射された赤外線放射（４４）の戻り放射強度をピクセルごとに検出するステップ（Ｓ０２）と、
   検出された前記戻り放射強度に基づいて、実際戻り放射強度測定信号をピクセルごとに形成するステップ（Ｓ０３）と、
   赤外線放射（３４）のピクセルごとの放出のために、予め定められたピクセル（５４）につき前記実際戻り放射強度測定信号に対してピクセルごとに予測される目標戻り放射強度測定信号が予め定められた値を有するように、投影すべき画像（５０）と戻り放射モデルとに基づいて、前記投影装置（１０，１０’）の赤外線ダイオードデバイス（１４）を制御するステップ（Ｓ０４）と、
   を含む、方法。
8. 前記方法は、
   前記予め定められたピクセル（５４）につきピクセルごとに形成された前記実際戻り放射強度測定信号に基づいて、制御ジェスチャを検出するステップ（Ｓ０５）と、
   検出された前記制御ジェスチャに基づく制御信号を形成するステップ（Ｓ０６）と、
   を含む、
   請求項７記載の方法。
9. 前記方法は、
   前記予め定められたピクセル（５４）のうち少なくとも１つのピクセルについて形成された少なくとも１つの実際戻り放射強度測定信号と予め定められた値との少なくとも１つの差に基づいて、前記戻り放射モデルを自動的に形成又は適応化するステップ（Ｓ０８）
   を含む、
   請求項７又は８に記載の方法。
10. 前記戻り放射モデルを自動的に形成又は適応化するステップ（Ｓ０８）は、前記反射された可視光（４２；４２−１，４２−２，４２−３）及び前記反射された赤外線放射（４４）の前記戻り放射強度をピクセルごとに検出し、検出された前記戻り放射強度に基づいて前記実際戻り放射強度測定信号をピクセルごとに形成する放射強度検出装置（１６）の、前記可視光（３２，４２；３２−１，３２−２，３２−３，４２−１，４２−２，４２−３）の少なくとも１つの波長に対する、及び／又は、前記赤外線放射（３４，４４）に対する、少なくとも１つの波長依存性の感度ＳＲ，ＳＧ，ＳＢ，ＳＩＲの値を自動的に決定又は適応化することを含む、
    請求項９に記載の方法。
11. 前記戻り放射モデルを自動的に形成又は適応化するステップ（Ｓ０８）は、投影面の及び／又はオブジェクト又は身体部分の、それぞれ前記可視光（３２，４２；３２−１，３２−２，３２−３，４２−１，４２−２，４２−３）の少なくとも１つの波長に対する、及び、前記赤外線放射に対する、波長依存性の反射係数Ｒ％Ｒ，Ｒ％Ｇ，Ｒ％Ｂ，Ｒ％ＩＲを自動的に決定又は適応化することを含む、
    請求項９に記載の方法。

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