JP6665949B2 - 投射装置、投射方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、投射装置、投射方法およびプログラムに関する。特に、位相変調型の空間光変調素子を含む投射装置、投射方法およびプログラムに関する。

近年、プロジェクタとカメラとを組み合わせたインターフェース装置の開発が進んでいる。そのようなインターフェース装置は、プロジェクタから投射された画像に対してユーザによって行われた操作内容をカメラで撮像し、画像データ上で操作内容を認識することによってインタラクティブな動作を実現する。特許文献１には、プロジェクタとカメラとを組み合わせたインターフェース装置が開示されている。

特許文献１のインターフェース装置は、位相変調型の空間光変調素子を用いた照射手段を有する。特許文献１のインターフェース装置は、画像を形成するための位相分布を空間光変調素子の表示面に表示させ、その表示面に照射された光の反射光を投射することによって所望画像を被投射面に形成させる。

位相変調型の変調素子を用いたプロジェクタによる投射画像には画質面でいくつかの課題がある。その中の一つが、所望画像に付随して発生するゴースト像（以下、ゴースト）である。

図２５は、位相変調型の変調素子を用いたプロジェクタの投射光によって被投射面に視認画像１００を表示させる例である。視認画像１００には、所望の表示情報１００Ｄとして上向き矢印が含まれる。そして、視認画像１００の中心点１００Ｃ（実際には表示されない）に対して表示情報１００Ｄを１８０度回転させた位置に１次のゴースト１００Ｇが発生する。なお、視認画像１００の中心点１００Ｃから表示情報１００Ｄまでの距離の整数倍の位置に高次のゴーストも発生するが、図２５においては省略している。ゴースト１００Ｇの発生は、位相変調素子の性能やガンマ変換の定義、温度などによって変化する。

ゴースト１００Ｇは、表示情報１００Ｄの数パーセント程度の輝度になると視認される。そのため、視認される画像からゴーストを除去する技術が求められる。

特許文献２には、ゴーストを除去し、被写界深度を拡大した画像を得ることができる被写界深度拡大システムについて開示されている。特許文献２のシステムは、被写体からの光に対して位相分布の変調を行う瞳変調素子を回転させ、その際に得られる中間像を用いてゴーストを除去し、被写界深度を拡大した画像を得る。

特許文献３には、右目用と左目用の画像を交互に表示し、立体画像を視認させる画像表示装置が開示されている。特許文献３の装置は、右目用と左目用の画像に明るさの差が大きく、クロストークが生じる対象領域がある場合に、対象領域を階調補正するとともに、対象領域の周囲にグラデーション領域を設定することによって、クロストークの影響を低減する。

国際公開第２０１５／０４９８６６号 特開２００５−０９１８６５号公報 特開２０１４−０３２３３８号公報

特許文献２のシステムによれば、顕微鏡観察化で得られる被写界深度を拡大した画像に重なるゴーストを除去することはできる。しかし、特許文献２のシステムには、位相変調素子を用いて遠方に画像を投射した際に、その画像から離れた位置に形成されるゴーストについては除去できないという問題点があった。また、特許文献２のシステムでは、ゴーストを除去するために瞳変調素子を機械的に回転駆動させる必要があり、ゴーストを除去するための駆動機構を追加する必要があるという問題点があった。

特許文献３の装置によれば、二つの画像を交互に視認する場合においては、クロストーク量を低減できる。しかし、特許文献３の装置を用いて単一の画像内に発生するゴーストを低減するためには、ゴーストを含む画像と、ゴーストを消すための画像とを交互に視認させる必要がある。特許文献３の手法では、二つの画像を交互に視認するために機械的に動作する眼鏡が必要になるという問題点があった。

本発明の目的は、上述した課題を解決し、位相変調型の空間光変調素子を用いて投射光を投射した際に発生するゴースト像を視認されにくくする投射装置を提供することである。

本発明の投射装置は、光源と、光源を駆動する光源駆動手段と、表示部によって光源からの光を反射する空間光変調素子と、被投射面に投影する画像の位相分布を表示部に表示させる変調素子制御手段と、光源駆動手段および変調素子制御手段を制御する投射制御手段と、表示部の反射光を被投射面に向けて投射する投射光学系とを備え、投射制御手段は、被投射面に表示される情報である表示情報の部分が明るい一方で、表示情報に付随して発生するゴースト像の部分が暗く、全体的に輝度を高く設定した画像であるゴースト補償画像と、所望画像とを含む画像の位相分布を表示部に表示させるように光源駆動手段および変調素子制御手段を制御する。

本発明の投射方法は、位相変調型の空間光変調素子を用いた投射方法であって、被投射面に所望画像を表示させる際に、被投射面に表示される情報である表示情報の部分が明るい一方で、表示情報に付随して発生するゴースト像の部分が暗く、全体的に輝度を高く設定した画像であるゴースト補償画像と、所望画像とを含む画像の位相分布を表示部に表示させ、空間光変調素子の表示部によって光源からの光を反射させ、空間光変調素子の表示部の反射光を被投射面に向けて投射する。

本発明のプログラムは、相変調型の空間光変調素子を用いたプログラムであって、被投射面に所望画像を表示させる際に、被投射面に表示される情報である表示情報の部分が明るい一方で、表示情報に付随して発生するゴースト像の部分が暗く、全体的に輝度を高く設定した画像であるゴースト補償画像と、所望画像とを含む画像の位相分布を表示部に表示させる処理と、空間光変調素子の表示部によって光源からの光を反射させる処理と、空間光変調素子の表示部の反射光を被投射面に向けて投射する処理とをコンピュータに実行させる。

本発明によれば、位相変調型の空間光変調素子を用いて投射光を投射した際に発生するゴースト像を視認されにくくする投射装置を提供することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る投射装置の構成を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射装置の光学系の構成を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射装置が備える投射制御手段の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射装置が備える投射制御手段に保存する画像の一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射装置が保存するゴースト補償画像を投射する一例を示す概念図である。 図５のＡ−Ａ’線およびＢ−Ｂ’線に沿って設定される輝度の変化を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る投射装置が保存するゴースト補償画像を投射する一例を示す概念図である。 図７のＣ−Ｃ’線およびＤ−Ｄ’線に沿って設定される輝度の変化を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る投射装置が保存するゴースト補償画像を投射する一例を示す概念図である。 図９のＥ−Ｅ’線に沿って設定される輝度の変化を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る投射装置が保存する画像を投射する一例を示す概念図である。 図１１のＦ−Ｆ’線に沿って設定される輝度の変化を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る投射制御手段の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る投射制御手段が有するゴースト補償手段の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る投射制御手段が有するゴースト補償手段が生成した画像を投射する一例を示す概念図である。 本発明の第２の実施形態に係る投射制御手段が有するゴースト補償手段が生成した画像を投射する別の一例を示す概念図である。 本発明の第２の実施形態に係る投射制御手段が有するゴースト補償手段の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る投射制御手段が有するゴースト補償手段の構成を示すブロック図である。 画像にシフト処理を実行した際にゴーストが発生する一例を示す概念図である。 本発明の第３の実施形態に係る投射制御手段が有するゴースト補償手段が生成した画像を投射する一例を示す概念図である。 本発明の第４の実施形態に係る情報入力システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る情報入力システムが有する撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る情報入力システムが有する制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の各実施形態の制御系統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。 ゴースト補償せずに投射された画像の一例を示す概念図である。

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、特に理由がない限り、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。また、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、信号や光の向きを限定するものではない。

（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装置の構成について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態の投射装置１の構成を示すブロック図である。図１のように、投射装置１は、光源１１、光源駆動手段１２、空間光変調素子１３、変調素子制御手段１４、投射光学系１５および投射制御手段２０を備える。図２は、本実施形態の投射装置１に含まれる光学系の構成を示す概念図である。なお、図１および図２は概念的な図であり、各構成要素間の位置関係や、光の照射方向などは必ずしも正確ではない。

光源１１は、特定波長の光１１０を出射する。例えば、レーザ光源を光源１１として用いることができる。光源１１から出射される光１１０は、位相がそろったコヒーレントな光であることが好ましい。通常、光源１１は、可視領域の光を出射するように構成する。なお、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。また、光源１１は、発光ダイオードや白熱電球、放電管などのレーザ光源以外で構成してもよい。

図２のように、光源１１の出射光は、コリメータ１０１によってコヒーレントな光１１０となり、空間光変調素子１３の表示部に入射される。例えば、複数の波長の光を出射するように光源１１を構成すれば、光源１１からの出射光の波長を変えることによって、表示情報の色を変更することができる。また、異なる波長の光を同時に出射するように光源１１を構成すれば、複数の色によって構成される表示情報を表示させることができる。

光源駆動手段１２は、投射制御手段２０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。

空間光変調素子１３は、変調素子制御手段１４によって制御される。空間光変調素子１３は、投射範囲内の被投射面に表示される情報である表示情報を生成するためのパターン（画像の位相分布）を自身の表示部に表示する。本実施形態においては、空間光変調素子１３の表示部に所定のパターンが表示された状態で、その表示部に光１１０を照射する。空間光変調素子１３は、入射される光１１０を投射光学系１５に向けて反射する（変調光１３０）。

図２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設定する。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ることで、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が入射するため、光１１０の利用効率を向上させることができる。

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を用いた投射光学系からの出射光は、フォーカスフリーであるため、複数の投射距離に設定される表示領域（被投射面）に光を投射することになっても投射距離ごとに焦点を変える必要がない。なお、空間光変調素子１３は、各表示領域に表示情報を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あってもよいが、フォーカスフリーを実現するためには位相変調型の素子である方が好ましい。

位相変調型の空間光変調素子１３の表示部には、投射範囲内の被投射面に投影する画像の位相分布が表示される。この場合、空間光変調素子１３の表示領域で反射された変調光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り、回折格子で回折された光が集まるように画像が形成される。

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。

位相変調型の空間光変調素子１３では、投射光を投射する部分を順次切り替えるように動作させることによってエネルギーを表示情報の部分に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を用いれば、光源の出力が同じであれば、その他の方式の素子よりも画像を明るく表示させることができる。

変調素子制御手段１４は、投射制御手段２０の制御に応じて、投射範囲内の被投射面に投影する画像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。変調素子制御手段１４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を制御する。

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、変調素子制御手段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、表示部の光学的特性に応じて変調される。なお、変調素子制御手段１４による空間光変調素子１３の制御方法はここで挙げた限りではない。

投射光学系１５は、空間光変調素子１３で変調された変調光１３０を照射光１５０に変換して投射する。図２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を有する。空間光変調素子１３で変調された変調光１３０は、投射光学系１５によって照射光１５０として照射される。なお、投射範囲内の被投射面に画像を投影することができれば、投射光学系１５の構成要素のうちいずれかを省略してもよい。

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、近傍の焦点に結像させるための光学レンズである。図２の例では、アパーチャ１５２の位置に焦点が形成されている。

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、表示領域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の位置における表示領域の外周よりも小さく開口され、アパーチャ１５２の位置における画像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、矩形状や円形状に形成される。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。

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して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の表示部に表示された位相分布に対応する画像が投射範囲内の被投射面に投影されるように照射光１５０を投射する。

単純な記号などの線画を投射する用途に投射装置１を用いる場合、投射光学系１５から投射された照射光１５０は、投射範囲において均一に照射されるのではなく、画像を構成する文字や記号、枠などの部分に集中的に照射される。そのため、投射装置１によれば、同等の画像を表示させるのに必要な光量を実質的に減らし、全体的な光出力を抑えることができる。その結果、投射装置１は、小型かつ低電力な光源１１で構成できるため、その光源１１を駆動する光源駆動手段１２を低出力にでき、全体的な消費電力を低減できる。

投射制御手段２０は、外部からの指示に応じて、投射範囲に光を投射した際に、表示情報に付随して発生するゴースト像（以下、ゴースト）を視認されにくくする条件を設定する。

投射制御手段２０は、被投射面に所望画像を投影する際に、ゴースト補償画像と所望画像とを含む画像の位相分布を空間光変調素子１３の表示部に表示させるように光源駆動手段１２および変調素子制御手段１４を制御する。

ゴースト補償画像は、所望画像を１８０度回転させた回転画像の背景部分の輝度が、所望画像に含まれる表示情報に付随して発生するゴーストの輝度の推定値に合わせて設定され、回転画像に含まれるゴーストに対応する部分の輝度が背景部分と比べて低く設定された画像である。

本実施形態において、投射制御手段２０は、所望画像の位相分布とともに、表示情報の部分が明るい一方で、ゴーストの部分が暗く、全体的に輝度を高く設定した画像（以下、ゴースト補償画像）の位相分布を格納する。投射制御手段２０は、外部からの指示に応じて、所望画像の位相分布とともに、所望画像に対応するゴースト補償画像の位相分布を選択する。なお、本実施形態においては、被投射面に表示される表示情報の輝度に合わせてゴーストの輝度の推定値が設定されたゴースト補償画像の位相分布を用いるものとする。また、表示情報の輝度と、その表示情報の輝度に応じて推定されるゴーストの輝度の推定値とを対応させた対応表を予め記憶しておき、その対応表を用いてゴーストの輝度の推定値を求めるように構成してもよい。また、表示情報の輝度に対応させてゴーストの輝度の推定値を求める推定式を用いて、ゴーストの輝度の推定値を推定するように構成してもよい。

投射制御手段２０は、選択したゴースト補償画像および所望画像の位相分布を変調素子制御手段１４に出力する。併せて、投射制御手段２０は、選択したゴースト補償画像および所望画像の位相分布を所望のタイミングで空間光変調素子１３の表示部に表示させるための光源駆動条件を光源駆動手段１２に出力する。

一般に、所望の表示情報に比べればゴーストの輝度は小さい。しかし、人間の目は、輝度が小さくても、輝度の急峻な変化には敏感である。そこで、本実施形態では、ゴースト部分の輝度変化を小さくしてゴーストを視認されにくくする。具体的には、ゴーストの背景を完全な黒ではなく、ゴーストが発生するレベル程度の輝度にしておく。そして、ゴーストが発生すると想定される部分に表示情報を１８０度回転させた像を含む画像を形成してゴーストを視認されにくくする。

例えば、表示画像の輝度に対するゴーストの輝度が５％程度の場合、背景輝度を全体的に５％上げれば、ゴーストが視認されにくくなる。また、表示画像の輝度に対するゴーストの輝度が２０％程度の場合、背景輝度を全体的に２０％上げてしまうと表示画像自体が視認されにくくなるため、背景輝度を全体的に５％程度上げてゴーストを視認されにくくしてもよい。なお、ここで挙げた数値は一例であって、本発明の範囲を限定するわけではない。

〔投射制御手段〕
次に、投射制御手段２０の構成について図面を参照しながら説明する。図３は、投射制御手段２０の構成を示すブロック図である。図３のように、投射制御手段２０は、通信手段２１、画像選択手段２２、記憶手段２３および投射条件設定手段２４を有する。

通信手段２１は、投射範囲内の被投射面に投影する所望画像に関する情報を受信する。

画像選択手段２２は、通信手段２１が受信した情報に従って、記憶手段２３に格納されたデータを選択する。このとき、画像選択手段２２は、投射範囲内の被投射面に投影する所望画像に対応するゴースト補償画像の位相分布を選択する。

記憶手段２３には、所望画像に対応するゴースト補償画像の位相分布が格納される。なお、記憶手段２３には、所望画像そのものや、所望画像に対応するゴースト補償画像そのものが格納されていてもよい。

図４は、記憶手段２３に格納される位相分布に対応するゴースト補償画像の一例（ゴースト補償画像２００）である。なお、実際には、図４のゴースト補償画像の位相分布が記憶手段２３に格納される。図４以下の図面においても、位相分布を図示しても対応する画像が分かりにくいため、位相分布に対応する画像を図示する。

ゴースト補償画像２００には、表示情報に対応する明るい部分（以下、表示情報対応部２００Ｄ）と、その表示情報に付随して発生するゴーストに対応する暗い部分（以下、ゴースト対応部２００Ｇ）と、その他の背景部分（以下、背景部２００Ｂ）が設定される。表示情報対応部２００Ｄと、ゴースト対応部２００Ｇとを除いた背景部２００Ｂの輝度は、ゴーストの輝度に合わせて設定される。

投射条件設定手段２４は、画像選択手段２２によって選択された所望画像およびゴースト補償画像の位相分布を空間光変調素子１３の表示部に表示させるための投射条件を設定する。

投射条件には、光源駆動条件および変調素子制御手段が含まれる。光源駆動条件は、投射範囲内の被投射面に所望のタイミングで所望画像を投影するために光源駆動手段１２を駆動制御するための条件である。変調素子制御手段は、空間光変調素子１３の表示部にゴースト補償画像の位相分布を表示させるために変調素子制御手段１４を制御するための条件である。

投射条件設定手段２４は、光源駆動手段１２に光源駆動条件を出力し、変調素子制御手段１４に変調素子制御手段を出力する。

図５は、ゴースト補償画像２００（左側）の位相分布を用いて投射された光によって被投射面に形成される画像（右側）の一例（視認画像３００）である。図５において、ゴースト対応部２００Ｇ上のＡ−Ａ’線と表示情報対応部２００Ｄ上のＢ−Ｂ’線は、ゴースト補償画像２００に含まれる要素ではなく、表示情報３００Ｄおよびゴースト３００Ｇに対応する部分の輝度について説明するためのものである。

視認画像３００においては、所望の表示情報３００Ｄが明るく表示される一方で、ゴースト３００Ｇが視認されにくくなっている。これは、視認画像３００の背景部３００Ｂがゴースト３００Ｇの輝度に合わせて設定されているためである。なお、図５においては、視認画像３００のゴースト３００Ｇが視認されるように図示しているが、背景部３００Ｂの輝度をゴースト３００Ｇの輝度と同じにすれば、ゴースト３００Ｇをより視認されにくくできる。

図６は、図５のゴースト補償画像２００のＡ−Ａ’線およびＢ−Ｂ’線に沿って設定される輝度の変化を示すグラフである。背景部２００Ｂの輝度は、実際のゴースト３００Ｇの輝度に合わせて設定される。ゴースト対応部２００Ｇの輝度は、背景部２００Ｂの輝度よりも小さく設定する。図６の例では、ゴースト対応部２００Ｇの輝度をゼロに設定する。そして、表示情報対応部２００Ｄの輝度を背景部２００Ｂの輝度よりも大きく設定する。

本実施形態では、図６のように、ゴースト対応部２００Ｇの輝度が小さく設定され、表示情報対応部２００Ｄの輝度が大きく設定されたゴースト補償画像２００の位相分布を用いる。そのため、本実施形態によれば、図５の視認画像３００のように、ゴースト３００Ｇと背景部３００Ｂとの輝度差が小さくなり、ゴースト３００Ｇが視認されにくくなる。

ここで、本実施形態の投射装置１が用いるゴースト補償画像についていくつかの変形例を挙げて説明する。

〔変形例１〕
図５のように背景部３００Ｂ全体の輝度を大きく設定すると、視認画像３００の表示情報３００Ｄと背景部３００Ｂとのコントラストが低下し、場合によっては表示情報３００Ｄが視認されにくくなる。変形例１では、表示情報の背景（第１の領域）の輝度を小さくし、ゴーストの背景（第２の領域）の輝度を図５と同様に高めに設定する。第１の領域は、表示情報の周辺に設定される。第２の領域は、ゴーストの周辺に設定され、ゴーストの輝度の推定値に合わせて輝度が調整される。例えば、ゴーストの輝度の推定値は、表示情報の輝度と、その表示情報の輝度に応じて推定されるゴーストの輝度の推定値とを対応させた対応表を用いて求めるように構成できる。また、例えば、ゴーストの輝度の推定値は、表示情報の輝度からゴーストの輝度を推定する推定式を用いて求めるように構成してもよい。

投射制御手段２０は、第１の領域および第２の領域を含むゴースト補償画像の位相分布を空間光変調素子１３の表示部に表示させる投射条件を光源駆動手段１２および変調素子制御手段１４に出力する。

図７は、ゴースト補償画像２０１（左側）の位相分布を用いてゴーストを補償した際に、被投射面に形成される画像（右側）の一例（視認画像３０１）である。図７において、ゴースト対応部２０１Ｇ上のＣ−Ｃ’線と表示情報対応部２０１Ｄ上のＤ−Ｄ’線は、ゴースト補償画像２０１に含まれる要素ではなく、表示情報３０１Ｄおよびゴースト３０１Ｇに対応する部分の輝度について説明するためのものである。

視認画像３０１においては、ゴースト３０１Ｇが視認されにくい条件が維持されつつ、所望の表示情報３０１Ｄがより明るく表示されている。これは、所望の表示情報３０１Ｄの背景部３０１Ｂ１を暗くし、ゴースト３０１Ｇの背景部３０１Ｂ２の輝度をゴースト３０１Ｇの輝度に合わせて設定しているためである。なお、図７においても、視認画像３０１のゴースト３０１Ｇを視認できるように図示しているが、ゴースト３０１Ｇの背景部３０１Ｂ２の輝度をゴースト３０１Ｇの輝度と同じにすれば、ゴースト３０１Ｇを視認されにくくする。

図８は、図７のゴースト補償画像２０１のＣ−Ｃ’線およびＤ−Ｄ’線に沿って設定される輝度の変化を示すグラフである。背景部分の輝度は、実際のゴーストの輝度に合わせて設定される。ゴースト部分の輝度は、背景部分の輝度よりも小さく設定する。図８の例では、ゴースト部分の輝度をゼロに設定する。そして、表示情報の部分は、背景の輝度をゼロに設定し、表示情報自体の輝度を大きく設定する。

本変形例では、図８のように、ゴースト対応部２０１Ｇの輝度が小さく、表示情報対応部２０１Ｄの輝度が大きく設定されるとともに、表示情報対応部２０１Ｄの背景部２０１Ｂ１の輝度が小さく設定されるゴースト補償画像２０１の位相分布を用いる。そのため、本変形例によれば、図５のゴースト補償画像２００を用いた場合よりも、所望の表示情報３０１Ｄと背景部３０１Ｂ１との輝度差が大きくなるため、表示情報３０１Ｄの視認性を向上できる。

〔変形例２〕
図７のように画像を明るい部分と暗い部分とで二分すると、ゴーストの輝度が高い場合には背景を明るく設定することになり、明るい部分と暗い部分との境界で明るさの違いが目立つ場合もある。本変形例では、表示情報の背景（第１の領域）の輝度を小さく設定し、ゴーストの背景（第２の領域）の輝度を高く設定するとともに、第１の領域と第２の領域との境界領域の輝度が徐々に変化するように設定する。

投射制御手段２０は、第１の領域と第２の領域との境界領域の輝度が徐々に変化するゴースト補償画像の位相分布を空間光変調素子１３の表示部に表示させるための投射条件を光源駆動手段１２および変調素子制御手段１４に出力する。

図９は、ゴースト補償画像２０２（左側）の位相分布を用いてゴーストを補償した際に、被投射面に形成される画像（右側）の一例（視認画像３０２）である。図９において、背景部２０２Ｂ１と背景部２０２Ｂ２との境界領域のＥ−Ｅ’線は、ゴースト補償画像２０２に含まれる要素ではなく、背景部２０２Ｂ１と背景部２０２Ｂ２との境界領域の輝度について説明するためのものである。なお、図９のゴースト補償画像２０２では、背景部２０２Ｂ１と背景部２０２Ｂ２との境界領域をハッチングで表現しているが、実際にはグラデーション状に変化する補償画像を用いる。

視認画像３０２においては、ゴースト３０２Ｇが視認されにくい条件が維持されつつ、表示情報３０２Ｄがより明るく表示されるとともに、背景部２０２Ｂ１と背景部２０２Ｂ２との境界領域における輝度変化が滑らかで自然な画像が形成される。これは、ゴースト３０２Ｇの背景部３０２Ｂ２をゴースト３０２Ｇの輝度に合わせて設定し、所望の表示情報３０２Ｄの背景部３０２Ｂ１を暗くするとともに、境界領域の輝度を徐々に変化させるためである。なお、図９においても、視認画像３０２のゴースト３０２Ｇを視認できるように図示しているが、ゴースト３０２Ｇの背景部３０２Ｂ１の輝度をゴースト３０２Ｇの輝度と同じ程度にすればゴースト３０２Ｇをより視認されにくくする。

図１０は、図９のゴースト補償画像２０２のＥ−Ｅ’線に沿って設定される輝度の変化を示すグラフである。本変形例では、図１０のように、輝度が低く設定される表示情報３０２Ｄの背景部３０２Ｂ１（第１の領域）と、輝度が高めに設定されるゴースト３０２Ｇの背景部３０２Ｂ２（第２の領域）との境界領域の輝度を徐々に変化させる。すなわち、本変形例によれば、図１０のように輝度が設定されるため、図９の視認画像３０２のようにより自然な画像を形成できる。

〔変形例３〕
背景の輝度は、必ずしも図７や図８のようには画像の半分で区切られなくてもよい。本変形例では、ゴーストの周辺に輝度を高くする領域（第２の領域）を設定する。

図１１は、ゴースト補償画像２０３（左側）の位相分布を用いてゴーストを補償した際に、被投射面に形成される画像（右側）の一例（視認画像３０３）である。なお、図１１において、ゴースト対応部２０３Ｇおよび背景部２０３Ｂ２を横切るＦ−Ｆ’線は、ゴースト補償画像２０３に含まれる要素ではなく、ゴースト対応部２０３Ｇの周辺に設定される輝度について説明するためのものである。また、図１１においては、ゴースト３０３Ｇの周辺の背景部３０３Ｂ２が第２の領域に相当し、その他の背景部３０３Ｂ１が第１の領域に相当する。

視認画像３０３においては、表示情報３０３Ｄがより明るく表示されるとともに、ゴースト３０３Ｇが視認されにくい画像が形成される。これは、ゴースト３０３Ｇ周辺の背景部３０３Ｂ２（第２の領域）をゴースト３０３Ｇの輝度に合わせて設定し、その他の背景部３０３Ｂ１（第１の領域）を全体的に暗くするためである。また、本変形例では、ゴースト３０３Ｇの周辺に設定する円形の背景部３０３Ｂ２のエッジ領域の輝度が徐々に変化するように設定する。なお、本変形例では、背景部３０３Ｂ２のゴーストによって、表示情報３０３Ｄの周辺がやや明るくなる。また、図１１においても、視認画像３０３のゴースト３０３Ｇが視認されるように図示しているが、ゴースト３０３Ｇの背景部３０３Ｂ２の輝度をゴースト３０３Ｇの輝度と同じにすれば、ゴースト３０３Ｇをより視認されにくくする。

図１２は、図１１のゴースト補償画像２０３のＦ−Ｆ’線に沿って設定される輝度の変化を示すグラフである。本変形例によれば、図７の変形例１と同様に、表示情報３０３Ｄの視認性を向上できる。

以上のように、本実施形態によれば、位相変調型の空間光変調素子を用いて投射光を投射した際に発生するゴーストを視認されにくくする。

図２５に示すように、ゴーストは、中心点に対して表示情報を１８０度回転させた位置に発生する。図２５の場合は、１次のゴーストのみを示しているが、実際には、２次や３次など高次のゴーストも発生する。Ｎ次のゴーストが発生する位置は、中心点から画像までの距離のＮ倍の位置であり、画像の半径はＮ倍となる（Ｎ：自然数）。また、ゴーストは、表示情報と同じ方向にも現れる。本実施形態においては、輝度が最も高い１次のゴーストを視認されにくくすることを目的としているが、より高次のゴーストを視認されにくくするためには、それぞれのゴーストを補償できる条件を設定すればよい。

（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装置について説明する。図１３は、本実施形態の投射装置が備える投射制御手段２０−２の構成を示すブロック図である。本実施形態の投射制御手段２０−２は、ゴースト補償手段２５を有する点で、第１の実施形態の投射制御手段２０とは異なる。なお、投射制御手段２０−２は、ゴースト補償手段２５を有することによって、ゴースト補償手段２５以外の構成要素の機能にも変化があるが、以下においては主な変化に着目して説明する。

ゴースト補償手段２５は、所望画像の中心点に対して表示情報を１８０度回転させた位置に、その表示情報を１８０度回転させた像を生成するとともに、推定されるゴーストの輝度から背景の輝度を設定する。すなわち、ゴースト補償手段２５は、ゴースト補償画像として、所望画像を１８０度回転させ、さらに背景の輝度を推定されるゴーストの輝度に合わせて設定した画像を生成する。そして、ゴースト補償手段２５は、生成したゴースト補償画像の位相分布を反復フーリエ変換によって生成する。

〔ゴースト補償手段〕
次に、ゴースト補償手段２５の構成について図面を参照しながら説明する。図１４は、投射制御手段の構成を示すブロック図である。図１４のように、ゴースト補償手段２５は、画像取得手段２５１、画像変換手段２５２、ゴースト輝度推定手段２５３、輝度設定手段２５４、位相分布生成手段２５５を有する。

画像取得手段２５１は、表示情報を含む所望画像を画像選択手段２２から取得する。

画像変換手段２５２は、表示情報を含む所望画像を１８０度回転した画像（以下、回転画像）を生成する。画像変換手段２５２によって生成された回転画像においては、画像中心に対して１８０度回転させた位置に表示情報を移動している。

ゴースト輝度推定手段２５３は、表示情報に設定される輝度に基づいてゴーストの輝度を推定する。ゴースト輝度推定手段２５３は、表示情報の輝度とゴーストの輝度とを対応させた対応表や、表示情報の輝度からゴーストの輝度を推定する推定式などを用いてゴーストの輝度の推定値を算出する。

輝度設定手段２５４は、画像変換手段２５２によって変換された画像を取得し、ゴースト輝度推定手段２５３によって推定されたゴーストの輝度に基づいて、取得した画像のゴースト背景の輝度を設定する。輝度設定手段２５４によって背景の輝度が設定された画像がゴースト補償画像に相当する。

位相分布生成手段２５５は、ゴースト補償画像を反復フーリエ変換することによって、そのゴースト補償画像の位相分布を生成する。位相分布生成手段２５５は、生成した位相分布を投射条件設定手段２４に出力する。

位相分布生成手段２５５は、空間光変調素子１３直後の光電場分布をフーリエ変換し、被投射面における光電場分布Ｅを得る。この被投射面の光電場分布Ｅの２乗が所望画像の光強度分布に相当する。そして、位相分布生成手段２５５は、被投射面における光電場分布Ｅを逆フーリエ変換し、空間光変調素子直後の光電場分布を得る。位相分布生成手段２５５は、逆フーリエ変換とフーリエ変換とを繰り返す反復フーリエ変換によって最適化を行い、ゴースト補償画像の位相分布を得る。なお、位相分布生成手段２５５が所望画像の位相分布を生成するように構成してもよい。

〔投射例〕
図１５および図１６は、本実施形態の投射装置から投射される画像がどのように視認されるのかを示す概念図である。

図１５において、上段は表示情報を含む所望画像２２１の位相分布を用いた投射光によって形成される画像、下段は表示情報のゴーストを補償するためのゴースト補償画像２３１の位相分布を用いた投射光によって形成される画像である。

図１５の上段の投射画像３２１は、所望画像２２１の位相分布を用いて投射された画像である。投射画像３２１には、表示情報のゴーストが含まれる。図１５の下段の投射画像３３１は、ゴースト補償画像２３１の位相分布を用いて投射された画像である。投射画像３３１は、ゴースト部分が暗く、ゴーストに合わせて背景の輝度が高く設定された画像である。視認画像３５１は、投射範囲内の被投射面において視認される画像である。投射範囲内の被投射面においては、投射画像３２１と投射画像３３１とが合成された視認画像３５１が視認される。

図１５の例では、ゴーストを含む所望画像２２１とゴースト補償画像２３１とを合成せずに、所望画像２２１およびゴースト補償画像２３１を投射する。例えば、空間光変調素子１３の表示部の表示領域を所望画像２２１の表示領域とゴースト補償画像２３１の表示領域とに割り当てて同時に投射することによって、被投射面で視認画像３５１が視認されるように構成できる。また、例えば、空間光変調素子１３の表示部に表示させる位相分布を高速で切り替えて所望画像２２１とゴースト補償画像２３１とを交互に投射することによって、被投射面上で視認画像３５１が視認されるようにも構成できる。

図１６において、上段が表示情報を含む所望画像２２１、下段が表示情報のゴーストを補償するためのゴースト補償画像２３１である。

合成画像２４１は、所望画像２２１とゴースト補償画像２３１とを合成した画像である。例えば、輝度設定手段２５４が所望画像２２１とゴースト補償画像２３１とを合成すればよい。また、輝度設定手段２５４が所望画像２２１とゴースト補償画像２３１とを合成する手段をゴースト補償手段２５に追加してもよい。視認画像３５１は、投射範囲内の被投射面において視認される画像である。投射範囲内の被投射面においては、合成画像２４１が投射されることによって形成される視認画像３５１が視認される。

図１６の例では、空間光変調素子１３の表示部に合成画像２４１の位相分布を表示させればよいので、投射処理において、表示部を分割して画像を割り当てたり、表示部に表示させる位相分布を高速で切り替えたりする必要がない。そのため、図１６の方が、図１５と比べて投射制御が簡単になる。

（動作）
次に、本実施形態のゴースト補償手段２５の動作について説明する。図１７は、本実施形態のゴースト補償手段２５の動作を説明するためのフローチャートである。図１７の説明では、ゴースト補償手段２５の構成要素を主体として説明する。

図１７において、まず、画像取得手段２５１は、画像選択手段２２から表示情報を含む所望画像を取得する（ステップＳ２１）。画像取得手段２５１は、ゴースト輝度推定手段２５３および画像変換手段２５２に所望画像を出力する。

ゴースト輝度推定手段２５３は、取得した所望画像に含まれる表示情報に設定される輝度からゴーストの輝度を推定する（ステップＳ２２）。ゴースト輝度推定手段２５３は、ゴーストの輝度の推定値を輝度設定手段２５４に出力する。

画像変換手段２５２は、取得した所望画像を画像変換する（ステップＳ２３）。本実施形態においては、画像変換手段２５２は、所望画像を画像中心に対して１８０度回転させた画像（以下、回転画像）を生成する。画像変換手段２５２は、生成した回転画像と、所望画像とを輝度設定手段２５４に出力する。

輝度設定手段２５４は、画像変換手段２５２から取得する所望画像および回転画像と、ゴースト輝度推定手段から取得するゴーストの輝度推定値とに基づいて、取得した回転画像の輝度を設定する（ステップＳ２４）。輝度設定手段２４４は、生成したゴースト補償画像を所望画像と合わせて位相分布生成手段２５５に出力する。

位相分布生成手段２５５は、ゴースト補償画像を反復フーリエ変換することによって、そのゴースト補償画像の位相分布を生成する（ステップＳ２５）。位相分布生成手段２５５は、生成したゴースト補償画像と所望画像の位相分布を投射条件設定手段２４に出力する。

以上が、ゴースト補償手段２５の動作についての説明である。なお、図１７においては、ステップＳ２２およびステップＳ２３の処理が並列で実行される例を示しているが、ステップＳ２２およびステップＳ２３の処理は逐次的に実行されてもよい。

以上のように、本実施形態の投射装置によれば、所望画像の位相分布を予め準備しておかなくても、自装置内でゴースト補償画像およびその位相分布を生成し、生成した位相分布を用いてゴーストを視認されにくくする。

（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装置について図面を参照しながら説明する。図１８は、本実施形態に係る投射装置が備える投射制御手段２０−３の構成を示すブロック図である。本実施形態の投射制御手段２０−３は、シフト処理手段２６を有する点で、第２の実施形態の投射制御手段２０−２とは異なる。なお、投射制御手段２０−３は、シフト処理手段２６を有することによって、シフト処理手段２６以外の構成要素の機能にも変化があるが、以下においては主な変化に着目して説明する。

シフト処理手段２６は、所望画像に含まれる表示情報が画面内で所望の位置に移動するようにシフト処理する。シフト処理手段２６は、シフト処理が加えられた画像（以下、シフト画像）をゴースト補償手段２５に出力する。

ゴースト補償手段２５は、シフト画像のゴースト補償画像を生成し、生成したゴースト補償画像の位相分布を生成する。

図１８に示す本実施形態の構成によれば、シフト処理によってゴーストの位置が画面内で変化しても、その変化に対応させたゴースト補償用画像を生成できる。

〔投射例〕
図１９は、ゴースト補償画像を用いずに投射された画像が被投射面においてどのように視認されるのかを示す概念図である。図１９は、基本画像２１２にシフト処理を行うことで生成したシフト画像（以下、所望画像２２２）の位相分布を用いて画像を投射する例である。図１９の例では、被投射面においてゴーストを含む投射画像３２２が視認される。

また、図２０は、本実施形態の投射装置から投射される画像が被投射面においてどのように視認されるのかを示す概念図である。

図２０において、上段は、表示情報を含む基本画像２１２をシフト処理することによって所望画像２２２を生成し、生成した所望画像２２２を投射する例である。下段は、基本画像２１２のゴースト補償画像３１２をシフト処理することによって所望画像２２２のゴースト補償画像２３２を生成し、生成した所望画像２２２のゴースト補償画像２３２を投射する例である。図２０の例では、所望画像２２２を投射することによって被投射面上に形成される投射画像３２２と、ゴースト補償画像２３２を投射することによって被投射面上に形成される投射画像３３２とが被投射面上で視認画像３５２として視認される。

図２０の例では、ゴーストを含む所望画像２２２とゴースト補償画像２３２とを合成せずに、所望画像２２２およびゴースト補償画像２３２の位相分布を用いて光を投射する。例えば、空間光変調素子１３の表示部の表示領域を所望画像２２２の表示領域とゴースト補償画像２３２の表示領域とに割り当てて同時に投射することによって、被投射面上で視認画像３５２が視認されるように構成できる。また、例えば、空間光変調素子１３の表示部に表示させる位相分布を高速で切り替えて所望画像２２２とゴースト補償画像２３２とを交互に表示させることによって、被投射面上で視認画像３５２が視認されるようにも構成できる。なお、ゴースト補償手段２５が所望画像２２２とゴースト補償画像２３２との合成画像の位相分布を生成し、生成した合成画像の位相分布を用いて投射装置が光を投射するように構成してもよい。

投射装置から投射する画像は、静止画だけでなく、所望画像を動的にシフトして動画として表示する場合もある。本実施形態においては、シフト処理を用いて動画を生成する場合に、所望画像に加えて、背景レベルをゴーストレベル相当に設定して、所望画像を点対称に反転し、輝度を反転したゴースト補償画像を形成させる。本実施形態においては、所望画像のシフト画像を画像中心に対して１８０度回転させた画像からゴースト補償画像の位相分布を生成し、生成した位相分布を用いてゴーストを補償する。

以上のように、本実施形態によれば、シフト処理によって生成した所望画像のゴースト補償画像を用いることによって、動的に生成される画像についてもゴーストを補償することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る情報入力システムについて説明する。図２１は、本実施形態の情報入力システム４の構成を示すブロック図である。図２１のように、情報入力システム４は、投射装置１０、撮像装置３０、制御装置４０および通信装置５０を備える。

投射装置１０は、本発明の第１〜第３の実施形態に係る投射装置のいずれかである。投射装置１０は、制御装置４０に接続され、制御装置４０の指示に応じて動作する。例えば、投射装置１０は、ユーザインターフェースを表示情報として含む画像を被投射面に投影する。

撮像装置３０は、被投射面を撮像するためのカメラである。撮像装置３０は、制御装置４０に接続され、制御装置４０の制御に応じて動作する。例えば、撮像装置３０は、被投射面に表示されたユーザインターフェースとユーザとを撮像する。

制御装置４０は、投射装置１０に投射指示を出すとともに、撮像装置３０を撮像制御する制御系統である。制御装置４０は、投射装置１０、撮像装置３０および通信装置５０に接続される。制御装置４０は、投射装置１０からの投射光によって被投射面に所望画像として表示された入力画像と、入力画像に対する指示体との位置関係を対応付けて入力画像に対する指示内容を認識する。制御装置４０は、認識した指示内容に対応する所望画像を被投射面に表示させるように投射装置１０を制御する。例えば、制御装置４０は、撮像装置３０によって撮像されたユーザインターフェース（入力画像）と、そのユーザインターフェースに対するユーザの指示内容とを関連付けてユーザによる指示内容を解析し、解析結果に応じた投射指示を投射装置１０に送信する。

通信装置５０は、外部のシステムや装置と通信するための通信機能を有する。通信装置５０は、外部のシステムや装置および制御装置４０に接続される。通信装置５０は、外部のシステムや装置と送受信し合う信号を制御装置４０との間でやり取りする。

〔撮像装置〕
次に、情報入力システム４の撮像装置３０について図面を参照しながら説明する。図２２は、撮像装置３０の構成を示すブロック図である。撮像装置３０は、撮像素子３１、画像処理プロセッサ３３、内部メモリ３５およびデータ出力回路３７を有する。撮像装置は、一般的なデジタルカメラの機能を含む。

撮像素子３１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は、投射範囲を含む領域が撮像領域に設定される。

撮像素子３１は、半導体集積回路を含む光電変換素子である。撮像素子３１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３１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。

画像処理プロセッサ３３は、撮像素子３１によって撮像され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した画像データを生成する集積回路である。なお、撮像データを加工せずに用いる場合は、画像処理プロセッサ３３を省略してもよい。

内部メモリ３５は、画像処理プロセッサ３３によって画像処理を行う際に処理しきれない画像情報や、処理済みの画像情報を一時的に格納する記憶素子である。なお、撮像素子３１によって撮像された画像情報を内部メモリ３５に一時的に記憶するように構成してもよい。内部メモリ３５は、一般的なメモリによって構成すればよい。

データ出力回路３７は、画像処理プロセッサ３３によって処理された画像データを制御装置４０に出力する。

〔制御装置〕
次に、情報入力システム４が備える制御装置４０の詳細構成について図面を参照しながら説明する。図２３は、制御装置４０の構成を示すブロック図である。図２３のように、制御装置４０は、撮像制御手段４１、解析手段４２および投射指示手段４３を有する。

撮像制御手段４１は、撮像装置３０を制御して投射範囲を撮像させ、投射範囲の画像データを取得する。撮像制御手段４１は、取得した画像データを解析手段４２に出力する。

解析手段４２は、撮像制御手段４１から投射範囲の画像データを取得し、取得した画像データを用いてユーザの指などの指示体の検出位置と表示されたユーザインターフェースとを対応付けるための情報を解析する。解析手段４２は、解析結果を通信装置５０に出力する。また、解析手段４２は、投射装置１０に投射させる指示を含む投射指示信号を投射指示手段４３に出力する。

解析手段４２は、操作位置のみを検出し、検出した操作位置に対応する操作内容を外部の上位システムで判断するように構成してもよい。また、解析手段４２は、操作位置に対応付ける操作内容をテーブル形式やリスト形式で保持し、操作位置が同定された際に対応する操作内容を自身で判断するように構成してもよい。

投射指示手段４３は、解析手段４２の投射指示に応じて、投射装置１０に投射指示信号を出力する。なお、投射装置１０の投射制御手段２０を制御装置４０に含ませ、投射装置１０の制御を制御装置４０から行うように構成してもよい。

以上のように、本実施形態の情報入力システムにおいては、投射装置から投射したユーザインターフェースに対するユーザの操作内容を撮像装置によって撮像し、撮像された画像データを制御装置で解析する。そして、本実施形態の情報入力システムにおいては、解析結果に応じた画像データを被投射面に表示させる。その結果、本実施形態の情報入力システムによれば、インタラクティブな操作が可能となる。

（ハードウェア）
ここで、本実施形態に係る投射装置の制御系統を実現するハードウェア構成について、図２４のコンピュータ９０を一例として挙げて説明する。なお、図２４のコンピュータ９０は、各実施形態の投射装置を実現とするための構成例であって、本発明の範囲を限定するものではない。

図２４のように、コンピュータ９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６を備える。図２４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９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６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９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６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に接続される。コンピュータ９０は、ネットワークを介して上位システムに接続され、投射する画像の位相分布などの情報を上位システムから取得したり、入力結果を外部に出力したりする。

プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムを主記憶装置９２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、コンピュータ９０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９１は、本実施形態に係る制御装置が実行する演算処理や制御処理を実行する。

主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２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９２として構成・追加してもよい。

補助記憶装置９３は、画像の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９３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構成される。なお、画像の位相分布を主記憶装置９２に記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略することも可能である。

入出力インターフェース９５は、コンピュータ９０と周辺機器との接続規格に基づいて、コンピュータ９０と周辺機器とを接続する装置である。通信インターフェース９６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９５および通信インターフェース９６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。

コンピュータ９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの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９１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９５に仲介させればよい。

通信インターフェース９６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システムや装置に接続される。

また、コンピュータ９０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、コンピュータ９０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）が備えられていることが好ましい。表示機器は、入出力インターフェース９５を介してコンピュータ９０に接続すればよい。

また、コンピュータ９０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９１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や、コンピュータ９０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。

以上が、本発明の実施形態に係る投射装置を可能とするためのハードウェア構成の一例である。なお、図２４のハードウェア構成は、本発明の各実施形態に係る投射方法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、本実施形態に係る処理をコンピュータに実行させるプログラムも本発明の範囲に含まれる。さらに、本発明の実施形態に係る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。

この出願は、２０１６年１１月３０日に出願された日本出願特願２０１６−２３２８００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。

１ 投射装置
４ 情報入力システム
１０ 投射装置
１１ 光源
１２ 光源駆動手段
１３ 空間光変調素子
１４ 変調素子制御手段
１５ 投射光学系
２０ 投射制御手段
２１ 通信手段
２２ 画像選択手段
２３ 記憶手段
２４ 投射条件設定手段
２５ ゴースト補償手段
２６ シフト処理手段
３０ 撮像装置
３１ 撮像素子
３３ 画像処理プロセッサ
３５ 内部メモリ
３７ データ出力回路
４０ 制御装置
４１ 撮像制御手段
４２ 解析手段
４３ 投射指示手段
５０ 通信装置
１５１ フーリエ変換レンズ
１５２ アパーチャ
１５３ 投射レンズ
２５１ 画像取得手段
２５２ 画像変換手段
２５３ ゴースト輝度推定手段
２５４ 輝度設定手段
２５５ 位相分布生成手段

Claims (10)

1. 光源と、
   前記光源を駆動する光源駆動手段と、
   表示部によって前記光源からの光を反射する空間光変調素子と、
   被投射面に投影する画像の位相分布を前記表示部に表示させる変調素子制御手段と、
   前記光源駆動手段および前記変調素子制御手段を制御する投射制御手段と、
   前記表示部の反射光を前記被投射面に向けて投射する投射光学系とを備え、
   前記投射制御手段は、前記被投射面に表示される情報である表示情報の部分が明るい一方で、前記表示情報に付随して発生するゴースト像の部分が暗く、全体的に輝度を高く設定した画像であるゴースト補償画像と、所望画像とを含む画像の位相分布を前記表示部に表示させるように前記光源駆動手段および前記変調素子制御手段を制御する、
   投射装置。
2. 前記ゴースト補償画像は、前記被投射面に前記所望画像を投影させる際に、前記所望画像を１８０度回転させた画像である回転画像の背景部分の輝度が、前記所望画像に含まれる前記表示情報に付随して発生するゴースト像の輝度の推定値に合わせて設定され、前記回転画像のうち前記ゴースト像に対応する部分の輝度が前記回転画像の背景部分と比べて低く設定された画像である、
   請求項１に記載の投射装置。
3. 前記投射制御手段は、前記表示情報の周辺に設定される第１の領域と、前記ゴースト像の周辺に設定され、前記ゴースト像の輝度の推定値に合わせて輝度が調整される第２の領域とを含む前記ゴースト補償画像の位相分布を前記空間光変調素子の表示部に表示させるための投射条件を前記光源駆動手段および前記変調素子制御手段に出力する、
   請求項１または２に記載の投射装置。
4. 前記投射制御手段は、前記第１の領域と前記第２の領域との境界領域の輝度が徐々に変化する前記ゴースト補償画像の位相分布を前記空間光変調素子の表示部に表示させるための前記投射条件を前記光源駆動手段および前記変調素子制御手段に出力する、
   請求項３に記載の投射装置。
5. 前記投射制御手段は、
   前記被投射面に表示させる前記所望画像に関する情報を受信する通信手段と、
   前記被投射面に表示させる前記所望画像に対応する前記ゴースト補償画像の位相分布を選択する画像選択手段と、
   前記所望画像に対応する前記ゴースト補償画像の位相分布が格納される記憶手段と、
   前記画像選択手段によって選択された前記所望画像および前記ゴースト補償画像の位相分布を前記空間光変調素子の表示部に表示させるための投射条件を前記光源駆動手段および前記変調素子制御手段に出力する投射条件設定手段とを有する、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の投射装置。
6. 前記投射制御手段は、
   前記被投射面に表示させる前記表示情報を含む前記所望画像を前記画像選択手段から取得する画像取得手段と、
   前記所望画像を１８０度回転した前記回転画像を生成する画像変換手段と、
   前記表示情報に設定される輝度に基づいて前記ゴースト像の輝度を推定するゴースト輝度推定手段と、
   前記画像変換手段によって変換された前記回転画像を取得し、前記ゴースト輝度推定手段によって推定された前記ゴースト像の輝度に基づいて、取得した前記回転画像のゴースト像の周辺の背景部分の輝度を設定する輝度設定手段とを含むゴースト補償手段を有する、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の投射装置。
7. 前記投射制御手段は、
   前記画像選択手段によって選択された前記所望画像にシフト処理を実行するシフト処理手段を備え、
   前記ゴースト補償手段は、
   前記シフト処理手段によってシフト処理された前記所望画像に含まれる前記ゴースト像を補償する前記ゴースト補償画像を生成する、
   請求項５または６に記載の投射装置。
8. 請求項１乃至７の投射装置と、
   前記被投射面を含む範囲を撮像する撮像装置と、
   前記投射装置および前記撮像装置を制御する制御装置と、
   外部と通信し合う通信装置とを備え、
   前記制御装置は、前記投射装置からの投射光によって前記被投射面に前記所望画像として表示された入力画像と、前記入力画像に対する指示体との位置関係を対応付けて前記入力画像に対する指示内容を認識し、認識した前記指示内容に対応する前記所望画像を前記被投射面に表示させるように前記投射装置を制御する、
   情報入力システム。
9. 位相変調型の空間光変調素子を用いた投射方法であって、
   被投射面に所望画像を表示させる際に、前記被投射面に表示される情報である表示情報の部分が明るい一方で、前記表示情報に付随して発生するゴースト像の部分が暗く、全体的に輝度を高く設定した画像であるゴースト補償画像と、前記所望画像とを含む画像の位相分布を表示部に表示させ、
   前記空間光変調素子の表示部によって光源からの光を反射させ、
   前記空間光変調素子の表示部の反射光を前記被投射面に向けて投射する投射方法。
10. 位相変調型の空間光変調素子を用いたプログラムであって、
    被投射面に所望画像を表示させる際に、前記被投射面に表示される情報である表示情報の部分が明るい一方で、前記表示情報に付随して発生するゴースト像の部分が暗く、全体的に輝度を高く設定した画像であるゴースト補償画像と、前記所望画像とを含む画像の位相分布を表示部に表示させる処理と、
    前記空間光変調素子の表示部によって光源からの光を反射させる処理と、
    前記空間光変調素子の表示部の反射光を前記被投射面に向けて投射する処理とをコンピュータに実行させるプログラム。
    

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