JP2009521005A - 投影装置及び投影方法 - Google Patents

Abstract

本発明は投影装置及び投影方法に関する。特にそれに限定されないが、背景投影画像の前方に投影されるとき虚像の透明度を限定するように構成された投影装置に関する。
【選択図】図３

Description

本発明は投影装置及び投影方法に関し、特に背景投影画像の前方に投影されるとき虚像の透明度を制限するために配置される投影装置に関するがそれに限定されない。

虚像の３次元の画像の存在の錯覚を生成する投影装置は例えばWO 2005/096095（Musion System Limited）とEP 0799436（Maass, Uwe）で知られており、これらの両者には虚像を生成する装置が記載されており、このような装置は通常「ペッパーズゴースト」装置と呼ばれている。

映画館、劇場、広告又は宣伝用ディスプレイで使用される期間中に、第２の画像又は背景画像が同時に虚像の後方に投影されるとき、ペッパーズゴースト装置は固有の限界を有することが知られている。このような構造は複合画像（即ち画像の複合により生成されるビュー）として知られている。複合画像の１例は背景画像がフットボールのピッチとフットボールスタジアムの１つの側を含み、１人以上のフットボール選手がスタジアムの前方とフットボールのピッチ上を走っているように見えるように虚像が投影されることができる画像である。この構成では、背景画像から投影される光のために、虚像は透明または「シースルー」の要素を有するように見えることが認められている。この効果は明らかに鮮明性としては欠点であり、それ故錯覚の現実性が妨げられる。

発明の要約

したがって、本発明の１特徴によれば、
（ａ）虚像を生成するように構成された第１の投影装置と、
（ｂ）１以上の暗領域を有する背景画像を投影するように構成された第２の投影装置を具備し、それにおいて第２の投影装置は画像を生成するように構成され、暗領域の少なくとも一部は観察されるとき虚像画像の輪郭内にある画像投影装置が提供される。

本発明のさらに別の特徴によれば、
（ａ）虚像の３次元画像を生成するように構成された第１の投影装置と、
（ｂ）背景画像を投影するように構成された第２の投影装置と、
（ｃ）背景画像に関して虚像の透明度を最小にする手段とを具備している画像投影装置が提供される。

１実施形態では、透明度を最小にする手段は背景画像上に１以上の暗領域を有し、観察されるとき１以上の暗領域の少なくとも一部分が虚像の輪郭内にあるように構成されている。

１以上の暗領域は背景画像から投影される光を妨害し、それによって虚像の透明性（または「シースルー」）を減少するのに適している色の任意の陰影であってもよいことが認識されよう。１実施形態では、１以上の暗領域はグレーまたは黒である。さらに別の実施形態では１以上の暗領域は黒である。

１実施形態では、第２の投影装置は１以上の暗領域を生成するように構成されている。したがって暗領域は暗い光から構成されることができる。１実施形態では、暗い光はグレーまたは黒色光を有することができる。さらに別の実施形態では、暗い光は光がないように構成することができる。

１実施形態では、暗領域は虚像の光周波数、即ち色に対応する周波数の光、即ち色からなることができる。

別の実施形態では、透明度を最小にする手段は光を虚像の３次元画像上に投影するように構成された光源を含み、周波数の光、即ち色は背景画像の光周波数、即ち色に対応している。この構成は種々の角度で観察するとき、観察者に対してより鮮明で、均質で現実的な虚像を生成する。

それ故、本発明の実施形態は複合画像を使用するとき、透明性の問題を限定する利点を与える。例えば透明度を最小にする手段の提供は虚像を通して行われる背景画像からの光の投影を防止する。本発明はそれ故、虚像の鮮明性と現実性が非常に強調される構成を提供する。

さらに、本発明は虚像の３次元画像の鮮明さを強化するフレキシブルシステムを提供し、例えばシステムは複雑な装置の必要性をなくす。これは結果的に画像を広範囲の基体、例えば床、天井又は壁等に投影することを可能にする。

１実施形態では、虚像を生成するように構成された第１の投影装置は虚像を生成することのできる任意の投影装置を具備している。これらの装置は当業者によく知られており、これらは例えばWO 2005/096095（ここでは付録１として添付されている）とEP 0799436に記載されている。さらに別の実施形態では、虚像を生成するように構成された第１の投影装置はここで参考文献とされているWO 2005/096095に記載されている投影装置で構成されている。

さらに別の実施形態では、第１の投影装置はプロジェクタ、フレーム、および少なくとも部分的に透明なスクリーンを具備し、フレームは引張状態でスクリーンを保持するように構成され、それによってスクリーンはプロジェクタからの光の放射平面に関して角度を有して傾斜され、スクリーンはプロジェクタから放射される光がそこから反射されるように構成されている前方を有し、プロジェクタは画像を形成する光がスクリーン上に入射するように画像を投影するように構成され、それによって虚像がスクリーンから反射された光から生成され、虚像はスクリーンの後に位置されるように現れる。

１実施形態では、第２の投影装置は第１の投影装置により生成された虚像の背景画像を提供するために適している任意の投影装置を含んでいる。さらに別の実施形態では、第２の投影装置は後方投影装置（例えば通常のプロジェクタ又は光源の前方に取付けられているスクリーン）である。別の実施形態では、第２の投影装置はプラズマスクリーン、ＬＥＤ壁、生の照明装置を含むことができる。

透明度を最小にする手段が虚像の３次元画像の輪郭内であり、または強化される虚像の鮮明性と現実性のために虚像の３次元画像自体に投影されることが望ましいことが認識されよう。したがって１実施形態では、画像投影装置はさらに透明度を最小にする手段の寸法、形状および／または位置を制御するための手段を具備している。

特定の実施形態では、画像投影装置はさらに背景画像上の１以上の暗領域の寸法、形状および／または位置を制御するための手段を具備している。別の実施形態では、画像投影装置はさらに投影される光の寸法、形状および／または位置を制御するための手段を具備している。

本発明のさらに別の実施形態では、透明度を最小にする手段の寸法、形状および／または位置を制御するための手段は処理手段を含んでいる。

背景画像上の１以上の暗領域の寸法、形状および／または位置を制御するとき、暗領域は理想的には可能な限り大きいことが認識されよう。例えば１以上の暗領域の輪郭全体は虚像の領域に満たない（例えばほぼ虚像の領域の５０、６０、７０、８０、９０、９５、９７または９９％のうちの１つ）領域に対応する領域を隠蔽するシルエットを生成するような寸法、形状、位置である。

１以上の暗領域は虚像よりも大きい（例えばほぼ虚像の領域の１０５、１１０または１２０％のうちの１つ）領域を有することも考慮されることができる。しかしながら、虚像の鮮明性と現実性は依然として強化されるが、この構成は虚像の周辺に暗色化された「ハロー効果」を生じる可能性がある。

代わりに、１以上の暗領域は虚像の領域に一致することができる（例えば虚像の領域の１００％）。

幾つかの変数が１以上の暗領域の理想的な寸法、形状および／または位置に影響することが認識されよう。第１の要因は以下変数ｘと呼ぶ背景画像と虚像との間の距離である。第２の変数ｙは虚像と最高点（ｙ_１）の観察者、最も右の点（ｙ_２）の観察者、最低点（ｙ_３）の観察者、最も左の点（ｙ_４）の観察者との間の可変の角度に関する。第３の変数ｚは虚像の動作程度であってもよい。

したがって１実施形態では、処理手段は、背景画像と虚像との間の距離について入力された値に応答して１以上の暗領域の寸法、形状および／または位置の調節と、虚像と最高点の観察者、最も右の点の観察者、最低点の観察者、最も左の点の観察者との間の可変の角度の調節と、虚像の移動の程度の調節により、背景画像上の１以上の暗領域の寸法、形状および／または位置を制御するように構成される。

変数ｘ、ｙ_１−ｙ_４、ｚを考慮しなければ、１以上の暗領域は講堂の中心にいる観察者に対して可視ではないが、講堂の左端に着席している観察者は虚像の左の暗領域を観察でき、高い位置に着席している観察者は虚像の上の暗領域を観察できることが認識されよう。

例えば虚像が背景画像のすぐ前方に現れ、一人の観察者だけが中心にいるためにｘが無視できる程度ならば、１以上の暗領域は虚像の領域の１００％であってもよい。しかしながら、ｘ、ｙ_１−ｙ_４の値が大きくなる程、１以上の暗領域の寸法を減少する必要性は大きくなる。さらに各変数ｙ_１−ｙ_４は変数ｚの可変性にしたがって迅速に変化することができる（例えば虚像を構成するキャラクタがステージの片側から他の側へ移動するならば、変数ｙ_１−ｙ_４はそれに対応して変化する）。

したがって、処理手段は虚像の領域の１００％に対応するシルエットを生成する１以上の暗領域で開始するように構成される。ｘの値の任意の増加に対しては、１以上の暗領域の全寸法は比例して減少される。同様に、ｙ_１値の増加に対しては、処理手段は１以上の暗領域の上端があるレベルまで下方向へ動かされ、それによって１以上の暗領域が最高点の観察者により可視できないように構成される。同様に、ｙ_２値の増加に対しては、処理手段は１以上の暗領域の右端があるレベルまで左方向へ動かされ、それによって１以上の暗領域が最右点の観察者により可視ではないように構成される。ｙ_３値の増加では、処理手段は１以上の暗領域の下端があるレベルまで上方向へ動かされ、それによって１以上の暗領域が最低点の観察者によっても可視ではないように構成される。さらにｙ_４値の増加に対しては、処理手段は１以上の暗領域の左端があるレベルまで右方向へ動かされ、それによって１以上の暗領域が最左点の観察者によっても可視ではないように構成される。

さらに別の実施形態では、背景画像上の１以上の暗領域の寸法、形状および／または位置を制御する手段は以下の１つの位置を調節するように構成された処理手段を有している。
（ａ）画像の投影に使用される１以上のスクリーン、
（ｂ）ステージの床、
（ｃ）観察プラットフォームおよび／または
（ｄ）観察者の座席。

したがって、１以上の暗領域の寸法、形状および／または位置を調節するのではなく、処理手段は前述の特徴のように１以上のスクリーンの位置を物理的に調節することができる。例えば画像が種々の位置に着席している多数の人により観察されることを目的とされるならば、処理手段は１以上のスクリーンが共に近いようにそれらを調節できる（即ちｘ値を無視できる程度の値へ減少する）。

さらに、又は代わりに、処理手段はまた前述の特徴（ｂ）のように投影装置が取付けられるステージの床を移動させることができる。例えば処理装置は観察プラットフォームのレベルおよび高さにしたがってステージを上げるか下げるか、上方向または下方向に傾斜するように構成することができる。

さらに、処理装置は前述の（ｃ）と（ｄ）のように観察プラットフォームまたは観察者の座席を動かすこともできる。例えば処理装置は観察領域のレベルおよび高さにしたがって観察プラットフォームを上方向または下方向に傾斜するように構成することができる。さらに別の例として、処理装置は虚像からの座席の角度にしたがって観察者の座席を上げ下げ又は傾斜するように構成されることができる。さらに別の例として、観察プラットフォームと観察者の座席は相互に関して独立して可動であってもよい。

処理手段が観察プラットフォーム又は観察者の座席を動かすように構成されている実施形態は虚像の現実性を強化することに関して大きな利点を有している。例えば映画館とテレビジョンのスクリーンは２次元であり、３次元画像の錯覚を生成することに関して限界を有する。２次元スクリーン上に深さの遠近を生成しようとするとき、カメラは典型的に鳥かん図を与えるように配置され、それによって対象物が観察者から離れるように動いているとき、画像は３次元平面における運動及び深さの印象を与えるためにスクリーン上で上方向に動く。それ故、観察者方向に床を傾斜し、または観察者の座席を上げることは観察者に２次元のスクリーンにより与えられる鳥かん図とほぼ同じ鳥かん図を与え、３次元である虚像の現実性を強調する（即ち運動が１つの観察平面ではなく多数の観察平面にあるという錯覚を生成する）。

処理手段が観察プラットフォームまたは観察者の座席を動かすように構成されている実施形態は、投影装置が家庭用コンピュータまたはアーケードゲーム技術に与えられるとき大きな利点を有する。例えばスクリーン上の虚像の動きに応答する座席又は床の動きは観察者が暗領域を見ないことを確実にするだけでなく、より多くの対話エレメントをゲームに与える。

１実施形態では、１以上のスクリーン、ステージの床、観察プラットフォームおよび／または座席の運動はアクチュエイタまたは電気モータによって行われる。

本発明は広範囲の応用で有用性を見出し、例えば画像投影装置は映画館、劇場、ショッピング複合施設、ゲームアーケード、家庭用娯楽（例えば家庭用コンピュータ、賭博）、ホテル、レジャー用施設等で使用されることができる。

本発明の第２の特徴として、ここで規定されているような画像投影装置と１以上の座席を具備している娯楽ポッドが提供される。

１実施形態では、各座席は入力装置を具備している。

娯楽ポッドが映画館の鑑賞用である１実施形態では、入力装置はホームシネマ（例えばテレビジョン、ＤＶＤ、ビデオマシン遠隔制御装置）に関連される標準的な入力を有する遠隔制御装置であってもよい。

娯楽用ポッドが家庭用コンピュータまたはアーケードゲーム用である１実施形態では、入力装置はジョイスティック又は制御パッド或いは家庭用コンピュータまたはアーケードゲームに関連される任意の他の制御手段である。

本発明のさらに別の特徴として、背景画像の前方に投影されるときに虚像の鮮明度を強化する方法が提供され、それは１以上の暗領域を背景画像内に組み込むステップを含んでおり、暗領域の少なくとも一部は観察されるとき虚像の輪郭内に位置される。

本発明のさらに別の特徴として、前述したように第２の投影装置により生成される背景画像の前方で投影されるとき第１の投影装置により生成される虚像の鮮明度を強化する方法が提供され、それは１以上の暗領域を背景画像内に組み込むステップを含んでおり、暗領域の少なくとも一部は観察されるとき虚像の輪郭内にある。

さらに別の実施形態では、方法は暗領域を生成するための第２の投影装置の使用をさらに含んでいる。１実施形態では、これは暗い光の使用によってまたはその領域に光をなくすことにより行われる。１実施形態では、暗い光はグレーまたは黒色光を有する。さらに別の実施形態では、暗い光は黒色光である。別の実施形態では、これは３次元の虚像の光の周波数、即ち色に対応する周波数の光、即ち色を使用することにより行われる。

本発明のさらに別の特徴として、第２の投影装置により生成された背景画像の前方に投影されるとき第１の投影装置により生成された虚像の３次元画像の鮮明度を強調する方法が提供され、それは光を虚像の３次元画像上に投影するステップを含み、それにおいて投影された光の周波数、即ち色は背景画像の光の周波数、即ち色に対応している。

本発明を添付図面を参照して単なる例示として説明する。
最初に図１を参照すると、全体的に１で示されている画像投影装置は水平ステージプラットフォーム６と垂直後方投影スクリーン２とを具備している。第１の投影装置12は虚像５を生成するためWO 2005/096095明細書（ここでは付録１として添付されている）に記載されている手順にしたがって組み立てられている。虚像５は雲として図１に示されているが任意の他の虚像が考えられることが認識されよう。第２の投影装置９は背景画像３を垂直の後方投影スクリーン２へ投影するように組立てられている。任意の他の背景画像が考えられることができるが、背景画像３は図１では青空と輝いた太陽を有する空の情景として示されている。

単一の暗領域４は背景画像３上へ同時に投影される。暗領域４の形状は虚像５の形状にほぼ対応している（例えば暗領域もまた雲の形状でもある）。

使用において、暗領域４の存在はこの通常明るい青空の情景の背景画像の領域から光が放射されることを防止する。したがって雲は透明に見えることを妨げられ、矢印10の方向で装置を観察するとき観察者に対して明瞭で現実的に見える。

図２は本発明による画像投影装置を具備する娯楽ポッドの１実施形態を示している。全体的に11として示されている娯楽ポッドは垂直の後方投影スクリーン２と、背景画像３と、虚像５とを有する（全て図１で構成されている通りである）。この実施形態では、背景画像３は木を有する草原の景色であり、任意の他の画像が考えられることが認識されるが、虚像５はスポーツをしている人物を含んでいる。ポッド11はさらに投影される画像が観察されることを可能にする複数の座席７を有する観察プラットフォーム８を含んでいる。

別の実施形態では、座席７および／または観察プラットフォーム８はそれぞれが座席７および／または観察プラットフォーム８を上下させ又は傾斜させることができる１以上のアクチュエイタ又は電気モータ（図示せず）と適合されることができる。

本発明のさらに別の実施形態では、図１の構成は、図３に示されているように透明度を最小にする手段が光を背景画像の周波数、即ち色に対応する虚像の３次元画像へ投影するように構成された光源を具備している実施形態を含むように変形されることができる。この構成では、背景画像は主として青空３であり、虚像の３次元画像は白い雲５である。この実施形態では、光源20は青色光21を雲に投影する。この構成は暗領域４と、観察位置にしたがって暗領域４の寸法、形状および／または位置を制御する必要性をなくすことを可能にする。

本発明の影の投影の実施形態による画像投影装置の概略図。 本発明の１実施形態による画像投影装置を含む娯楽ポッドの概略図。 本発明の光投影実施形態による画像投影装置の概略図。

Claims (23)

1. （ａ）虚像の３次元画像を生成するように構成された第１の投影装置と、
   （ｂ）背景画像を投影するように構成された第２の投影装置と、
   （ｃ）背景画像に関して虚像の透明度を最小にする手段とを具備している画像投影装置。
2. 透明度を最小にする手段は光を虚像の３次元画像上に光を投影するように構成された光源を具備し、投影された光の周波数は背景画像の光周波数に対応する請求項１記載の方法。
3. 透明度を最小にする手段は、背景画像上に１以上の暗領域を有し、１以上の暗領域の少なくとも一部が観察されるときに虚像の輪郭内であるように構成されている請求項１記載の装置。
4. 第２の投影装置は１以上の暗領域を生成するように構成されている請求項３記載の装置。
5. １以上の暗領域は暗い光からなる請求項３又は４記載の装置。
6. 第１の投影装置はプロジェクタと、フレームおよび少なくとも部分的に透明なスクリーンとを具備し、フレームは引張状態でスクリーンを保持するように構成され、それによってスクリーンはプロジェクタからの光の放射平面に関して角度を有して傾斜され、スクリーンはプロジェクタから放射される光が反射されるように構成されている前面を有し、プロジェクタは画像を形成する光がスクリーン上に入射するように画像を投影するように構成され、それによって虚像がスクリーンから反射された光から生成され、虚像はスクリーンの後方に位置されるように見える請求項１乃至５のいずれか１項記載の装置。
7. 第２の投影装置は後方投影装置である請求項１乃至６のいずれか１項記載の装置。
8. さらに透明度を最小にする手段の寸法、形状および／または位置を制御する手段を具備する請求項１乃至７のいずれか１項記載の装置。
9. 透明度を最小にする手段の寸法、形状および／または位置を制御する手段は処理手段を含んでいる請求項１乃至８のいずれか１項記載の装置。
10. １以上の暗領域の輪郭全体は虚像の領域の５０、６０、７０、８０、９０、９５、９７、９９、１００、１０５、１１０または１２０％のうちの１つに対応する領域を隠蔽している請求項３乃至９のいずれか１項記載の装置。
11. 処理手段は、背景画像と虚像との間の距離について入力された値に応答して１以上の暗領域の寸法、形状および／または位置の調節と、虚像と最高点の観察者、最も右の点の観察者、最低点の観察者、最も左の点の観察者との間の可変の角度の調節と、虚像の移動の程度の調節により、背景画像上の１以上の暗領域の寸法、形状および／または位置を制御するように構成されている請求項９又は１０記載の装置。
12. 背景画像上の１以上の暗領域の寸法、形状および／または位置を制御する手段は、
    （ａ）画像の投影に使用される１以上のスクリーンと、
    （ｂ）ステージの床と、
    （ｃ）観察プラットフォームおよび／または
    （ｄ）観察者の座席のうちの１つの位置を調節するように構成された処理手段を具備している請求項８乃至１１のいずれか１項記載の装置。
13. 処理手段は、１以上のスクリーンを共に近づける請求項１２記載の装置。
14. 処理装置は、ステージの床を上下させ又は上方向又は下方向に傾斜させる請求項１２記載の装置。
15. 処理手段は、特徴として観察プラットフォームまたは観察者の座席を上下させ又は上方向又は下方向に傾斜させるように構成されている請求項１２記載の装置。
16. 観察プラットフォームと観察者の座席は互いに独立に運動可能である請求項１５記載の装置。
17. １以上のスクリーン、ステージの床、観察プラットフォームおよび／または座席の運動はアクチュエイタまたは電気モータによって行われる請求項１３乃至１５のいずれか１項記載の装置。
18. 請求項１乃至１７のいずれか１項記載の画像投影装置と１以上の座席とを具備している娯楽ポッド。
19. 各座席は入力装置を具備している請求項１８記載の娯楽ポッド。
20. 入力装置は遠隔制御装置、ジョイスティック又は制御パッドである請求項１９記載の娯楽パッド。
21. 第２の投影装置により生成される背景画像の前方で投影されるとき第１の投影装置により生成される虚像の３次元の鮮明度を強化する方法において、光を虚像の３次元画像へ投影するステップを含んでおり、投影される光の周波数、即ち色は背景画像の周波数の光、即ち色に対応している方法。
22. 第２の投影装置により生成される背景画像の前方に投影されるとき第１の投影装置により生成される虚像の鮮明度を強化する方法において、１以上の暗領域を背景画像内に組み込むステップを含んでおり、暗領域の少なくとも一部は観察されるとき虚像の輪郭内に位置される方法。
23. さらに第２の投影装置が暗領域を生成するステップを含んでいる請求項２２記載の方法。

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