| 【発明の名称】 |
対話型投影表示画像システム |
| 【発明者】 |
【氏名】小黒 久史
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| 【要約】 |
【課題】迫力があり没入感が得られる大サイズ映像において、没入感や現実感を損なうことなく、観賞者が観賞する席で直感的な対話形式の映像操作が可能である投影表示画像システムを提供する。
【解決手段】投影画像表示・観賞する空間の任意の位置に設置され、観賞者方向に不可視領域の光線を発し、且つそれぞれがどの光発生源から発生され識別できるようにされている複数の光発生源１２と、該光発生源からの光を受け、受けた光量で観賞者がスクリーン上の投影表示画像のどの領域部分を選択しているかを検知する方向指示装置３０と、該方向指示装置からの信号情報に基づき演算装置６０により選択された領域部分を観賞、或いは関連付けられた機能を実行して投影表示画像を変化させる投影装置と、からなる対話型投影表示画像システム。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】投影装置と投影装置から投射される画像を表示するスクリーンから構成されている投影表示画像システムにおいて、投影画像表示・観賞する空間の任意の位置に設置され、観賞者方向に不可視領域の光線を発し、且つそれぞれがどの光発生源から発生されているか識別できるようにされている複数の光発生源と、観賞者が所持し、該光発生源からの光を受け、受けた光量を感知し信号情報に変換して観賞者がスクリーン上の投影表示画像のどの領域部分を選択しているかを検知する方向指示装置と、この方向指示装置からの信号情報に基づき演算装置により選択された領域部分を観賞、或いは関連付けられた機能を実行して投影表示画像を変化させる投影装置と、を少なくとも具備することを特徴とする対話型投影表示画像システム。
【請求項２】投影装置と投影装置から投射される画像を表示するスクリーンから構成されている投影表示画像システムにおいて、投影画像表示・観賞する空間の任意の位置に設置し、スクリーンに向かって不可視領域の光を発し、スクリーンで反射された反射光を観賞者方向に反射させ、且つそれぞれがどの光発生源から発生されているか識別できるようにされている複数の光発生源と、観賞者が所持し、該光発生源からの光を受け、受けた光量を感知し信号情報に変換して観賞者がスクリーン上の投影表示画像のどの領域部分を選択しているかを検知する方向指示装置と、この方向指示装置からの信号情報に基づき演算装置により選択された領域部分を観賞、或いは関連付けられた機能を実行して投影表示画像を変化させる投影装置と、を少なくとも具備することを特徴とする対話型投影表示画像システム。
【請求項３】投影装置と投影装置から投射される画像を表示するスクリーンから構成されている投影表示画像システムにおいて、投影画像表示・観賞する空間の任意の位置に設置され、観賞者方向に不可視領域の光線を発し、且つそれぞれがどの光発生源から発生されているか識別できるようにされている複数の光発生源と、複数の観賞者が所持し、該光発生源からの光を受け、受けた光量を感知し信号情報に変換して複数の観賞者がそれぞれスクリーン上の投影表示画像のどの領域部分を選択しているかを検知する方向指示装置と、それぞれの複数の観賞者が選択している表示画像の領域部分の最も重なり合いの多い領域を抽出する領域抽出装置と、該領域抽出装置からの信号情報に基づき最も重なり合いの多い領域部分が含まれるように演算装置により選択されている領域部分を観賞、或いは関連付けられた機能を実行し投影表示画像を変化させる投影装置と、を少なくとも具備することを特徴とする対話型投影表示画像システム。
【請求項４】投影装置と投影装置から投射される画像を表示するスクリーンから構成されている投影表示画像システムにおいて、投影画像表示・観賞する空間の任意の位置に設置し、スクリーンに向かって不可視領域の光を発し、スクリーンで反射された反射光を観賞者方向に反射させ、且つそれぞれがどの光発生源から発生されているか識別できるようにされている複数の光発生源と、複数の観賞者が所持し、該光発生源からの光を受け、受けた光量を感知し信号情報に変換して複数の観賞者がそれぞれスクリーン上の投影表示画像のどの領域部分を選択しているかを検知する方向指示装置と、それぞれの複数の観賞者が選択している表示画像の領域部分の最も重なり合いの多い領域を抽出する領域抽出装置と、該領域抽出装置からの信号情報に基づき最も重なり合いの多い領域部分が含まれるように演算装置により選択されている領域部分を観賞、或いは関連付けられた機能を実行し投影表示画像を変化させる投影装置と、を少なくとも具備することを特徴とする対話型投影表示画像システム。
【請求項５】前記不可視領域の光線が赤外光であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の対話型投影表示画像システム。
【請求項６】前記識別できるようにされている複数の光発生源が、時分割方式で制御されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の対話型投影表示画像システム。
【請求項７】前記識別できるようにされている複数の光発生源が、異なる波長を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の対話型投影表示画像システム。
【請求項８】前記識別できるようにされている複数の光発生源が、異なる偏光を有していることを特徴とする請求項１〜４項のいずれか１項に記載の対話型投影表示画像システム。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、映写ルームの投影画像表示装置によって大サイズの映像を表示する際に、観賞者が希望する映像の視点を移動させたり、ズームアップ／ズームダウン、ローテイション等の処理が対話形式で行えるような投影表示画像システムに関する。さらに、詳しくは、観賞者がスクリーン上のどの領域部分を選択しているかを検出して、観賞者が映像を観賞者の意志で変えることが可能であり、映像の中に観賞者自身が存在するような錯覚により擬似体験を味わえることができるような投影表示画像システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、映像処理技術の発達によって、コンピュータグラフィックスやバーチャアルリアリティにより観賞者に映像による仮想世界を作り様々な体験が可能となってきている。このようなバーチャルリアリティの例として、航空機パイロット訓練用のフライトシュミレーション装置、建築物の仕上がり状態を確認する建築シュミレーション装置、都市計画向けの景観シュミレーション、或いは、実物を撮影した風景、建物等の中に観賞者が入って所望の景色である空間を移動しているような体験を味あわせることが可能となっている。また、映像も２次元表示のみならず視差を有する画像を表示させ、液晶シャッター、偏光メガネ等を使用した３次元表示もなされている。
【０００３】従来、多くの場合において、このような映像表示技術は、液晶モニターやＣＲＴモニター等に表示された映像であって、大きくても映像表示サイズは６０インチ相当である。これら映像を対話形式で映像を選択・指示して観賞し、或いは関連づけられた機能（ズームアップ、ズームダウン、視点移動等）を実行して映像を変化させている。映像を変え対話する入力手段として、マウス、押しボタン、ジョイスティック等のコントローラが使用されている。
【０００４】スクリーンのサイズを１００インチ以上にして、実物大に投影表示画像を大きくすれば、より迫力が得られ、没入感、現実感を観賞者に与えることが可能であることは周知のことである。しかしながら、マウス、ジョイスティック等のコントローラでは、直感的な操作が難しく、没入感、現実感を損なうという欠点がある。
【０００５】より直感的に観賞者の動きを感知して、連動する入力手段として、ジャイロスコープ、データグローブが開発されているが、これらは、機構が複雑で高価である。また、磁場方式のものは磁石や金属の影響による誤差が大きいという欠点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようとする課題は、迫力があり没入感が得られる大サイズ映像において、没入感や現実感を損なうことなく、観賞者が観賞する席で直感的な対話形式の映像操作が可能である投影表示画像システムを提供することである。
【０００７】
【問題を解決するための手段】上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、投影装置と投影装置から投射される画像を表示するスクリーンから構成されている投影表示画像システムにおいて、投影画像表示・観賞する空間の任意の位置に設置され、観賞者方向に不可視領域の光線を発し、且つそれぞれがどの光発生源から発生されているか識別できるようにされている複数の光発生源と、観賞者が所持し、該光発生源からの光を受け、受けた光量を感知し信号情報に変換して観賞者がスクリーン上の投影表示画像のどの領域部分を選択しているかを検知する方向指示装置と、この方向指示装置からの信号情報に基づき演算装置により選択された領域部分を観賞、或いは関連付けられた機能を実行して投影表示画像を変化させる投影装置と、を少なくとも具備することを特徴とする対話型投影表示画像システムである。
【０００８】光発生源の位置によって方向指示装置で受ける光量（受光強度）が変化するので、この光量で方向を検知し、観賞者が投影表示画像のどの領域部分を指し選択しているかを算出する。従って、光発生源の位置が算出する基準点となる。
【０００９】また、請求項２に記載の発明は、投影装置と投影装置から投射される画像を表示するスクリーンから構成されている投影表示画像システムにおいて、投影画像表示・観賞する空間の任意の位置に設置し、スクリーンに向かって不可視領域の光を発し、スクリーンで反射された反射光を観賞者方向に反射させ、且つそれぞれがどの光発生源から発生されているか識別できるようにされている複数の光発生源と、観賞者が所持し、該光発生源からの光を受け、受けた光量を感知し信号情報に変換して観賞者がスクリーン上の投影表示画像のどの領域部分を選択しているかを検知する方向指示装置と、この方向指示装置からの信号情報に基づき演算装置により選択された領域部分を観賞、或いは関連付けられた機能を実行して投影表示画像を変化させる投影装置と、を少なくとも具備することを特徴とする対話型投影表示画像システムである。
【００１０】請求項２と請求項１の相違点は、スクリーンに向かって不可視領域の光を発し、スクリーンで反射された反射光を観賞者方向に反射させることで、反射された位置が光発生源であると見なすことができ、どの領域部分を示し、選択しているか算出する基準点となる。
【００１１】また、請求項３に記載の発明は、投影装置と投影装置から投射される画像を表示するスクリーンから構成されている投影表示画像システムにおいて、投影画像表示・観賞する空間の任意の位置に設置され、観賞者方向に不可視領域の光線を発し、且つそれぞれがどの光発生源から発生されているか識別できるようにされている複数の光発生源と、複数の観賞者が所持し、該光発生源からの光を受け、受けた光量を感知し信号情報に変換して複数の観賞者がそれぞれスクリーン上の投影表示画像のどの領域部分を選択しているかを検知する方向指示装置と、それぞれの複数の観賞者が選択している表示画像の領域部分の最も重なり合いの多い領域を抽出する領域抽出装置と、該領域抽出装置からの信号情報に基づき最も重なり合いの多い領域部分が含まれるように演算装置により選択されている領域部分を観賞、或いは関連付けられた機能を実行し投影表示画像を変化させる投影装置と、を少なくとも具備することを特徴とする対話型投影表示画像システムである。
【００１２】また、請求項４に記載の発明は、投影装置と投影装置から投射される画像を表示するスクリーンから構成されている投影表示画像システムにおいて、投影画像表示・観賞する空間の任意の位置に設置し、スクリーンに向かって不可視領域の光を発し、スクリーンで反射された反射光を観賞者方向に反射させ、且つそれぞれがどの光発生源から発生されているか識別できるようにされている複数の光発生源と、複数の観賞者が所持し、該光発生源からの光を受け、受けた光量を感知し信号情報に変換して複数の観賞者がそれぞれスクリーン上の投影表示画像のどの領域部分を選択しているかを検知する方向指示装置と、それぞれの複数の観賞者が選択している表示画像の領域部分の最も重なり合いの多い領域を抽出する領域抽出装置と、該領域抽出装置からの信号情報に基づき最も重なり合いの多い領域部分が含まれるように演算装置により選択されている領域部分を観賞、或いは関連付けられた機能を実行し投影表示画像を変化させる投影装置と、を少なくとも具備することを特徴とする対話型投影表示画像システムである。
【００１３】請求項３、４に記載の発明は請求項１、２の発明において、観賞者が複数人である場合、それぞれの観賞者が選択し、所望する表示画像の領域部分が異なることは必然である。この場合、観賞し、或いは関連付けられた機能を実行して、変化させる投影表示画像としては、観賞者が選択し所望している領域部分の最も重なった部分を含むように投影表示画像を変化させることが最も合理的である。
【００１４】また、請求項５に記載の発明は、前記不可視領域の光線が赤外光であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の対話型投影表示画像システムである。
【００１５】赤外光を使用することで、Ｒ、Ｇ、Ｂで加色混合されているカラーの投影表示画像を妨げることなく、領域部分を示し選択することができる。
【００１６】また、請求項６に記載の発明は、前記識別できるようにされている複数の光発生源が、時分割方式で制御されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の対話型投影表示画像システムである。
【００１７】また、請求項７に記載の発明は、前記識別できるようにされている複数の光発生源が、異なる波長を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の対話型投影表示画像システムである。
【００１８】また、請求項８に記載の発明は、前記識別できるようにされている複数の光発生源が、異なる偏光を有していることを特徴とする請求項１〜４項のいずれか１項に記載の対話型投影表示画像システムである。
【００１９】光発生源を基準して、表示画像のどの領域部分を選択し、所望しているかを算出するには、方向指示装置が受ける光量がどの光発生源から発光されているか分別して認識させる必要がある。この分別／認識させる手段として、時分割、異なる波長、異なる偏光を持たせる必要がある。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】図１は、本発明の投影表示画像システムの構成を示し、（ａ）は全体の外観斜視図、（ｂ）は（ａ）の平面図、（ｃ）は側面図をそれぞれ表している。図２は、投影表示画像を観賞者が選択し、所望する領域部分を示し、この所望する領域部分の投影表示画像を観賞者の意志で関連付けられた機能で変化させた状態を表している。
【００２２】図１において、方向指示装置を所持する観賞者が一人の場合、どのように投影表示画像を選択し所望する領域部分を検出するかについて説明する。
【００２３】図１は、スクリーン（１０）の４角に、どの光発生源からの赤外光を赤外光検出器で識別できるように発光タイミングが異なる赤外光の光発生源（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）を設置し、それぞれの光発生源は観客席（２０）に向かって発せられる。この観客席に向かって発せられた赤外光は、観客席の観賞者（２１）が所持する方向指示装置（３０）として機能する赤外光検出器で、それぞれの光発生源（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）からの赤外光の強度（受光強度）を検出する。
【００２４】検出された赤外光の強度は、赤外光検出器が示している方向によって、変化するので、赤外光の強度（受光強度）を測定することで、赤外光検出器がスクリーン上の投影表示画像（１１）のどの領域部分を示しているか検知することが可能である。
【００２５】この赤外光検出器の受光強度によって、スクリーン（１０）上の投影されている表示画像のどの領域部分を指示してるかを検出する方法を図３、図４、図５を参照して説明する。
【００２６】図３は、１個の光発生源（１２ａ）から赤外光検出器が受光する強度（受光強度）と方向指示装置（３０）である赤外光検出器が示している方向との関係を示したものである。光発生源方向に赤外光検出器を向ける、すなわち、光発生源に対して垂直（角度０）方向で最大の受光強度となり、図３（ｂ）に示すように光発生源の方向から赤外光検出器（３０）がズレるに従って受光強度が減少する。
【００２７】図４は、観賞席（２０）のある決まった位置からスクリーン上に赤外光検出器（３０）を指示した際に得られる光強度分布等高線を示す。すなわち、光発生源から離れた位置になればなるほど、低い受光強度となる等高線が得られる。例えば、２個の光発生源（１２ａ、１２ｂ）から赤外光が発せられ、ある決まった位置からスクリーン上の点を指示した際に得られる受光強度が９０、７０、５０、３０、２０である点を結んで作成した場合におけるデータが図４であると仮定すると、一つの光発生源（１２ａ）からの受光強度が５０、もう一方の光発生源（１２ｂ）からの受光強度が３０の場合、この２つの等高線が交差している点Ａを中心にした領域部分を観賞者が選択し所望している領域部分であることが検知される。
【００２８】このことを図５のタイムチャートに基づいて説明すると、制御装置で所定の順序で発光タイミングがコントロールされ、図５（ａ）、（ｂ）のように光発生源１２ａ、１２ｂが赤外光を発生すると、方向指示装置（３０）である赤外光検出器の受光強度は５０、３０と交互に測定された値をとり、これによって光発生源１２ａからの受光強度は５０、もう一方の光発生源１２ｂからの受光強度は３０であると認識でき、上記の等高線の交点Ａを中心にした領域部分が選択されていることを検知することができる。
【００２９】ここで、光発生源の位置、光発生源の輝度、赤外光検出器の位置が決まっていれば、スクリーン上の赤外光検出器が選択し指示する領域は、受光強度に依存する。この受光強度の等高線の作成は、実際に異なった場所を指示して測定されたデータに基づいて作成してもよく、また、光学理論の計算式によって演算して作成してもよい。
【００３０】上記のように、観賞席の決まった位置を特定すれば、最低２個の光発生源があればスクリーン上のどの場所を観賞者が選択しているか判るが、観賞者の赤外光検出器の持ち方、持っている位置が個人によって微妙に異なる、或いは発光強度の変動、赤外光検出器の変換誤差、外乱光に影響されてしまう。従って、指示している領域部分の位置精度を高めるために２個以上の光発生源を有していることが好ましい。図１においては、スクリーン（１０）の４角に光発生源を設置した実施例を示したが、さらに、光発生源１２ａと１２ｂ、１２ｃと１２ｄ、１２ａと１２ｃ、１２ｂと１２ｄの間に１個づつ光発生源を設けてもよい。広視野角投影、全周投影、全天投影等の投影表示画像が大きくなればなるほど光発生源の数を増せばよい。
【００３１】このようにして、図２に示す如く、観賞者が選択している投影表示画像（１１）の指示領域部分（１１ａ）が特定されたならば、図２（ｂ）のようにズームアップしたり、画面を明るくしたり、回転させたりする等の関連付けられた機能を用い、通常パソコンレベルで行われているように画像を変化させる。このことによって、大サイズの投影表示画像においても、小サイズのモニターで実現されている観賞者の意志によって投影表示画像を変えることが可能となったインタラクティブな投影表示画像が実現される。
【００３２】図６は、本発明の投影表示画像システムのブロック図を示す。光発生源（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）を所定の順序でオン／オフさせるために、光発生源駆動装置（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）に与える駆動信号を生成すると共に、演算処理時において各光発生源の現在の発光状態を演算装置に通知する機能を有する制御装置（５０）と、制御装置からの駆動信号がオンの期間中のみ、光発生源に電流を供給して発光させる光発生源駆動装置を備えている。光発生源から観賞席の方向に向かって発光された赤外光を、方向指示装置（３０）である赤外光検出器で受光強度を測定し、Ａ／Ｄコンバータ（４０）で赤外光検出器からのアナログ信号を演算装置（６０）が処理可能なデジタル信号に変換する。演算装置は、制御装置（５０）とＡ／Ｄコンバータ（４０）との信号、すなわち、各光発生源の発光状態とＡ／Ｄコンバータからの信号強度から方向指示装置がスクリーン（１０）のどの領域部分を選択しているかを検出すると共に、投影表示画像を変えて投影装置（７０）に送信し、スクリーンに投影する。
【００３３】上記の実施例の形態では、方向指示装置が受ける受光強度がどの光発生源から発光されたものであるかを分別して認識させるために発光タイミングをズラした時分割方式を採用したが、赤外光を異なる波長、異なる偏光を持たせて区別し認識させてもよい。
【００３４】また、上記の実施例の形態では、光発生源をスクリーン（１０）の角に設置したが、図７に示す如く光発生源（１２ａ）をスクリーンに向かって投射し投射された位置Ｌを光発生源とみなし、このＬを基準点にしても構わない。その他の事項は上記で説明したことと同様である。
【００３５】次に、図８に示す如く複数の観賞者（２１）がそれぞれ方向指示装置（３０）で、異なった領域部分を所望している場合には、最も重なり合いの多い領域部分が含まれるように画像を抽出し投影表示画像を変化させることが、理にかなっている。従って、請求項３及び請求項４に記載された発明は、請求項１及び請求項２に記載の構成要件に、最も重なり合いの多い領域部分が含まれように抽出する領域抽出装置を付加したものである。この最も重なり合いの多い領域部分が含まれた投影表示画像をスクリーン上に投影させる。その他の事項は、上記で説明したことと同様である。
【００３６】
【発明の効果】以上述べたように、小サイズモニターで実現されている対話形式の映像操作を、迫力があり没入感が得られる大サイズ映像においても、観賞者が観賞する席で投影表示画像を見ながら行うことが可能である。また、赤外光のような不可視領域の光を用いることで、投影表示画像の観賞を妨げることなく、投影表示画像を変えることが可能である。また、受光強度を測定するような、比較的簡単な方式で投影表示画像の選択領域を指定することが可能であり、ジャイロスコープやデータグローブ等の指示入力手段に比べて、コストも安価で、メンテナンスも容易である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３１９３
【氏名又は名称】凸版印刷株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年９月２７日（２０００．９．２７） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１０８５６１（Ｐ２００２−１０８５６１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年４月１２日（２００２．４．１２） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２９３５８０（Ｐ２０００−２９３５８０） |
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