JP2016085303A - 画像投影装置、画像投影方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】表面に凹凸を形成した立体的なスクリーンに対して、違和感を生じずに訴求力のある画像を投影させる。【解決手段】入力される画像信号に応じた光像を形成して出射する投影系(21〜24，11)と、出射した光像を投影して画像を表示する、投影面に凹凸が形成されたスクリーン(SP)と、スクリーン(SP)に形成された凹凸の形状に対応した階調補正情報を記憶するコンテンツメモリ20と、記憶する階調補正情報に応じて投影系(21〜24，11)で形成する光像の階調を補正させるＣＰＵ26とを備える。【選択図】図５

Description

本発明は、例えば商店の売り場に設置して各種商品の紹介を行なう装置などに好適な画像投影装置、画像投影方法及びプログラムに関する。

従来、閲覧者に対し、印象を高めることができる映像出力装置搭載機器等を提供するべく、画像コンテンツの輪郭の形状に形成されたスクリーンに投影するようにした技術が各種提案されている。（例えば、特許文献１）

特開２０１１−１５０２２１号公報

上記特許文献に記載された技術を含めて、画像コンテンツの輪郭の形状に形成されたスクリーンは平板状に構成されており、一般的な画像コンテンツはいずれも平面のスクリーンに表示あるいは投影することを前提として構成されている。

ところで、例えば胸像のような人物の輪郭の形状を有するスクリーンを考えると、スクリーンが平板状ではなく、その胸像の人物の画像に対応した凹凸を形成した立体形状を有するものであれば、対応する画像コンテンツを投影した場合の訴求力、表現力がより増すものと考えられる。

しかしながら、実際に表面に凹凸を形成した立体的なスクリーンでは、その凹凸形状によって投影光束に対する投影面積が変化する。例えば、光束が垂直に投射される平坦な部分に対して、投影光束が斜めに投射される傾斜した部分の方が、同一の大きさの光束に対する投影面積が広く、結果として投影される画像は部分的に明暗の差が生じることが考えられる。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、表面に凹凸を形成した立体的なスクリーンに対しても、違和感を生じずに訴求力のある画像を投影させることが可能なことが可能な画像投影装置、画像投影方法及びプログラムを提供することにある。

本発明の一態様は、入力される画像信号に応じた光像を形成して出射する投影部と、上記投影部の出射する光像を投影して画像を表示する、投影面に凹凸が形成されたスクリーンと、上記スクリーンの上記凹凸の形状に基づいて上記光像の階調を補正する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、表面に凹凸を形成した立体的なスクリーンに対しても、違和感を生じずに訴求力のある画像を投影させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るサイネージ装置の外観構成を示す斜視図。 同実施形態に係る図１のII−II線に沿ったサイネージ装置の断面構成を示す斜視図。 同実施形態に係るスクリーンパネルの断面構成を示す図。 同実施形態に係るスクリーンパネルの特に立体部における投影光の照射状態を簡略化して示す図。 同実施形態に係るサイネージ装置の機能回路構成を示すブロック図。 同実施形態に係る動画投影時のＣＰＵによる一連の処理内容を示すフローチャート。

以下、本発明をサイネージ装置に適用した場合の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るサイネージ装置１０の外観構成を示す斜視図である。サイネージ装置１０はプロジェクタ技術を用いた電子マネキンであり、装置ケーシングＣＳに接続された電源ケーブルＣＶを介して給電することにより動作する。装置ケーシングＣＳ上面のトップボードＴＢ前端側に、パネルベースＰＢを介してスクリーンパネル（スクリーン）ＳＰが立設される。

このスクリーンパネルＳＰは、上記パネルベースＰＢと共に構成され、サイネージ装置１０に対して着脱自在に装着されるもので、サイネージ装置１０の本来は矩形の投影可能領域内に収まるように設置された、任意形状を有する半透過板状の部材である。ここでスクリーンパネルＳＰは、表面が立体的な凹凸を有する立体部ＳＰ１と、凹凸のない平板部ＳＰ２とが一体となって構成されるものとする。

スクリーンパネルＳＰの一例として、例えば人型形状の立体部ＳＰ１において商品の説明員等の画像を投影する一方で、平板部ＳＰ２において当該商品自体の説明内容に関する各種画像を投影することが考えられる。

このスクリーンパネルＳＰに対し、上記装置ケーシングＣＳのトップボードＴＢの一部である透明部ＴＢ１を介して、後述するリアプロジェクション方式の投影光が背面下方側から投影されることで、画像を表示する。

上記パネルベースＰＢには複数の操作ボタンを合わせて投影しており、当該ボタン中のいずれかを閲覧者がタッチ操作した場合、装置ケーシングＣＳ側のボード取付け基部に配列された、それぞれが指向性を有するライン状の赤外線センサアレイにより当該操作位置が検知可能となっている。

同図では、閲覧者の肉眼ＥＹがスクリーンパネルＳＰに略正対し、スクリーンパネルＳＰに投影される画像を閲覧している状態を示す。

図２は、上記図１のII−II線に沿った、上記サイネージ装置１０に設けられた主として投影光学系の構成を側面側から見た断面構成を示す図である。
投影部１１から斜め上後方に向けて出射した投影光束ＬＦは、凹曲面状の第１の全反射ミラー１２Ａで前下方に反射された後に、水平な第２の全反射ミラー１２Ｂでさらに反射された後、斜め前上方に向かって平板状のフレネルレンズ１３に投射され、サイネージ装置１０の接地面と平行な光束に屈曲される。

フレネルレンズ１３で屈曲された投影光束ＬＦは、フレネルレンズ１３を介して拡散透過部１４に投影される。

図３は、このスクリーンパネルＳＰの断面構成を上から見た図である。同図に示すように拡散透過部１４は、フレネルレンズ１３との間に空気層を有している。また、拡散透過部１４の立体部ＳＰ１ではその形状に従ってフレネルレンズ１３と離間している一方で、平板部ＳＰ２では図２に示す如くフレネルレンズ１３と近接した状態で配置される。
図４は、上記スクリーンパネルＳＰの特に立体部ＳＰ１における投影光の照射状態を簡略化して例示する図である。

上記投影部１１が出射する投影光束ＬＦの高さ方向の範囲中、上限、中央、及び下限の３本の投影光ＬＢ２，ＬＢ２，‥‥に着目して考える。これらの投影光ＬＢ２，ＬＢ２，‥‥は、フレネルレンズ１３においてフレネルレンズ１３と垂直でほぼ平行となる投影光ＬＢ３，ＬＢ３，‥‥となった状態で拡散透過部１４に照射されて、それぞれ投影内容が拡散透過部１４上で表示される。

ここで投影光ＬＢ３，ＬＢ３，‥‥がいずれも同様の明るさを有しているものとして考えた場合、拡散透過部１４の形状の故に、中央の投影光ＬＢ３は拡散透過部１４に対して略垂直に照射される一方で、上限、下限の投影光ＬＢ３，ＬＢ３はいずれも大きな傾斜角をもって拡散透過部１４に照射されることになる。このように、拡散透過部１４は、投影部１１の出射する光像を投影して画像を表示し、投影部１１から出射される光像の光軸と交差する投影面の角度が異なる箇所を複数有している。

この場合、各投影光ＬＢ３，ＬＢ３，‥‥が受け持つ拡散透過部１４上の画像投影面積を考えると、中央の投影光ＬＢ３に比して、上限、下限の投影光ＬＢ３，ＬＢ３はいずれも拡散透過部１４が傾斜している分、より大きな画像投影面積となり、中央部よりも明るさが低下することが懸念される。

したがって本実施形態では、拡散透過部１４の凹凸形状に起因する傾斜状況に合わせて、投影する画像の各部位の明るさ、具体的には、各表示画素のＲ，Ｇ，Ｂ光の階調値を調整することにより、凹凸形状を有する立体部ＳＰ１の拡散透過部１４でも違和感を生じることなく、立体部ＳＰ１の形状を活かした訴求力のある画像を投影させるものである。

次に図５によりサイネージ装置１０の主として電子回路の機能構成を説明する。コンテンツメモリ２０には予め動画コンテンツのデータ及びそれらコンテンツデータに応じて明るさ補正を行なう、後述するフィルタデータが記憶される。このコンテンツメモリ２０に記憶されるこの動画コンテンツのデータ等は、後述するＣＰＵ２６により読出され、システムバスＢＳを介して投影画像駆動部２１に送られる。

上記投影画像駆動部２１は、送られてきた画像データに応じて、所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば１２０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動により、表示素子であるマイクロミラー素子２２を表示駆動する。

このマイクロミラー素子２２は、アレイ状に配列された複数個、例えばＷＸＧＡ（横１２８０画素×縦７６８画素）分の微小ミラーの各傾斜角度を個々に高速でオン／オフ動作して表示動作することで、その反射光により光像を形成する。

一方で、光源部２３から時分割でＲ，Ｇ，Ｂの原色光が循環的に出射される。光源部２３は、半導体発光素子であるＬＥＤを有し、Ｒ，Ｇ，Ｂの原色光を時分割で繰返し出射する。光源部２３が有するＬＥＤは、広義でのＬＥＤとして、ＬＤ（半導体レーザ）や有機ＥＬ素子を含むものとしても良い。

また、ＬＥＤから出射された光を蛍光体に照射することで励起される、元の光とは波長が異なる原色光を用いるものとしても良い。この光源部２３からの原色光が、ミラー２４で反射して上記マイクロミラー素子２２に照射される。

そして、マイクロミラー素子２２での反射光で光像が形成され、形成された光像が上記投影部１１を介して上記スクリーンパネルＳＰの背面側から投射される。

上記各回路の動作すべてをＣＰＵ２６が制御する。このＣＰＵ２６は、メインメモリ２７及びプログラムメモリ２８と直接接続される。メインメモリ２７は、例えばＳＲＡＭで構成され、ＣＰＵ２６のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ２８は、電気的書換可能な不揮発性メモリ、例えばフラッシュＲＯＭで構成され、ＣＰＵ２６が実行する動作プログラムや各種定型データ等を記憶する。

ＣＰＵ２６は、上記プログラムメモリ２８に記憶されている動作プログラムや定型データ等を読出し、メインメモリ２７に展開して記憶させた上で当該プログラムを実行することにより、このサイネージ装置１０を統括して制御する。

上記ＣＰＵ２６は、操作部２９からの操作信号に応じて各種投影動作を実行する。この操作部２９は、サイネージ１０の本体に備える、電源キーを含むいくつかの操作キーのキー操作信号、または上記パネルベースＰＢの一部に仮想的に投影するボタンへの操作を検出する、上記赤外線センサアレイからの検出信号を受付け、受付けた操作に応じた信号を上記ＣＰＵ２６へ送出する。

上記ＣＰＵ２６はさらに、上記システムバスＢＳを介してパネルタイプ検出部３０、音処理部３１、無線ＬＡＮインタフェース（Ｉ／Ｆ）３２と接続される。
パネルタイプ検出部３０は、スクリーンパネルＳＰ下部のパネルベースＰＢの装着基部に設けられ、パネルベースＰＢに予め形成された切欠き形状等により、その時点でサイネージ装置１０に装着されているスクリーンパネルＳＰの形状タイプの情報を検出氏、その検出結果を和ＣＰＵ２６へ送出する。

音処理部３１は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に上記コンテンツメモリ２０から読出されるコンテンツデータ中の音データをアナログ化し、スピーカ部３３を駆動して放音させ、あるいは必要によりビープ音等を発生させる。
無線ＬＡＮインタフェース３２は、無線ＬＡＮアンテナ３４を介して図示しない最寄りの無線ＬＡＮルータと接続し、データの送受を行なうもので、必要により上記パネルタイプ検出部３０に記憶すべきコンテンツデータ等を取得する。

次に上記実施形態の動作について説明する。
なお以下に示す動作は、サイネージ装置１０のオペレータの操作に対し、ＣＰＵ２６がプログラムメモリ２８に記憶されている動作プログラムや定形データ等を読出し、メインメモリ２７上に展開記憶させた上で実行するものである。プログラムメモリ２８に記憶されている動作プログラム等は、このサイネージ装置１０の工場出荷当時にプログラムメモリ２８に記憶されていたものに限らず、適時オペレータの操作により上記無線ＬＡＮインタフェース３２を介して外部からバージョンアップ等のデータをインストールしたもの等も含むものとする。

また、説明を容易にするために、コンテンツメモリ２０に記憶されている各動画コンテンツのファイルデータは、モーションＪＰＥＧのファイルデータのように、時間的に連続した複数の独立した静止画コンテンツから構成されるものとする。

図６は、サイネージ装置１０で実行される、動画コンテンツの再生に係る動作を示すフローチャートである。
その動作当初にＣＰＵ２６は、このサイネージ装置１０のオペレータに対し、コンテンツメモリ２０に記憶されている複数の動画コンテンツのデータファイル中から、その時点で装着されているスクリーンパネルＳＰの形状に合致したものを選択させることを促し、操作部２９での操作を受付ける（ステップＳ１０１）。

この選択動作に対してＣＰＵ２６は、その時点で装着されているスクリーンパネルＳＰのタイプ情報を上記パネルタイプ検出部３０での検出処理により取得して、選択された動画コンテンツのデータと合致しているか否かを確認した上で（ステップＳ１０２）、コンテンツメモリ２０からスクリーンタイプに合致した明るさ補正のためのフィルタデータを読出す（ステップＳ１０３）。

ここでコンテンツメモリ２０から読出すフィルタデータは、投影で用いる動画コンテンツを構成する個々の静止画コンテンツに対応し、スクリーンパネルＳＰの特に立体部ＳＰ１に該当するエリアにおいて、上記図４で説明した如く投影光が垂直に照射されない傾斜部で投影される画素位置にある階調値をその傾斜度が増えるに連れて増加させる割合を記したファイルデータである。

この場合、当該画素を中心としてその画素を取り囲む隣接画素８画素から、当該画素における傾斜の度合いと方向を算出し、全く傾斜がない場合、すなわち投影光軸が拡散透過部１４に垂直に照射される場合の１画素当たりの対応面積を１００［％］として、傾斜度が増えるに連れて増加する投影面積の比率を、画素位置に対応する階調補正情報（光像の明るさ補正）として保持している。

こうしてコンテンツメモリ２０からスクリーンパネルＳＰのタイプに対応したフィルタデータを読出した上で、選択した動画コンテンツ中の静止画像の番号を特定するための変数ｎに初期値「１」を設定する（ステップＳ１０４）。

その後、その時点の変数ｎの値に基づいて動画コンテンツ中の「ｎ」番目の静止画像をコンテンツメモリ２０から読出して取得し（ステップＳ１０５）、取得した静止画像に上記ステップＳ１０３で読出したフィルタデータを対応する画素の階調値毎に乗算することで明るさに対する補正処理を実行する（ステップＳ１０６）。

そして、その乗算結果としての静止画像データを設定されているフレームレートにしたがった時間、例えば１／１２０［秒］だけ投影させると共に（ステップＳ１０７）、次に投影すべき静止画像があるか否かを、コンテンツメモリ２０に「ｎ＋１」番目の静止画があるか否かにより判断する（ステップＳ１０８）。

ここで次の静止画があると判断した場合は（ステップＳ１０８のＹｅｓ）、次いで変数ｎの値を「＋１」更新設定した上で（ステップＳ１０９）、再び上記ステップＳ１０５からの処理を実行することで、動画像の投影動作を続行する。

こうして上記ステップＳ１０５〜Ｓ１０９の処理を繰返し、選択した一連の動画コンテンツの投影動作を継続して実行して、動画コンテンツを構成する最後の静止画の投影を行なった後、「ｎ＋１」番目の静止画がないと判断すると（ステップＳ１０８のＮｏ）、ＣＰＵ２６は次にその時点で同じ動画コンテンツを繰返し再生する設定が事前になされているか否かを判断する（ステップＳ１１０）。

ここで繰返し再生する設定が事前になされていると判断した場合（ステップＳ１１０のＹｅｓ）、ＣＰＵ２６は上記ステップＳ１０４からの処理を実行することで、再び上記ステップＳ１０１で選択した動画コンテンツの投影を開始する。

また上記ステップＳ１１０において、繰返し再生する設定が事前になされていないと判断した場合（ステップＳ１１０のＮｏ）、ＣＰＵ２６は以上でこの図６の一連の処理を終了する。

以上詳述した如く本実施形態によれば、表面に凹凸を形成した立体的なスクリーンに対しても、明るさが不自然な分布となることなく、見ている側に違和感を生じずに、立体形状による訴求力のある画像を投影させることが可能となる。

また上記実施形態では、サイネージ装置１０に複数の形状のスクリーンパネルＳＰから装着するもの１つを選択することができ、実際に装着したスクリーンパネルＳＰに対応したフィルタデータを用いて明るさの補正を行なうものとしたので、選択の自由度が上がるだけでなく、適したフィルタデータをオペレータが選択する必要がなく、また間違ったフィルタデータを選択する虞もないため、装置の運用上、オペレータの負担を軽減しながら、多彩な画像投影が実現できる。

また特に上記実施形態では、スクリーンパネルＳＰに投射される光軸と垂直な面を基準として、傾斜角度が大きくなるに連れて階調を増加させるべくフィルタデータが構成されているものとしたので、明るさの補正をきわめて自然に行なうことができる。

加えて上記実施形態では、スクリーンパネルＳＰに投射される光軸と垂直な面を基準として、所定の閾値以上の傾斜角度となる傾斜部が連続する範囲で囲まれた凹部のエリアの画像に関して、階調を減少させるべくフィルタデータが構成されているものとしたので、閲覧者から見て当該エリアがそれだけ奥側に凹んでいるものとして、あえて暗くなるように明るさの補正を行なうことで、スクリーンパネルＳＰに投影される画像の立体感をより強調して、訴求力のある画像の投影が実現できる。

なお上記サイネージ装置１０は、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（登録商標）方式のリアプロジェクタによるサイネージ装置に適用した場合について説明したが、本発明はプロジェクタ方式や投影方向等を限定するものではなく、例えば光像を形成するための表示素子としてカラー液晶パネルを用いるもの、スクリーンの前面側から投射するものなどにも適用可能となる。

その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
請求項１記載の発明は、入力される画像信号に応じた光像を形成して出射する投影部と、上記投影部の出射する光像を投影して画像を表示する、投影面に凹凸が形成されたスクリーンと、上記スクリーンの上記凹凸の形状に基づいて上記光像の階調を補正する制御部と、を備えることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記凹凸の形状に対応した階調補正情報を記憶する記憶部を有し、上記スクリーンは、上記凹凸が形成された立体部を含む拡散透過部と、平板状のフレネルレンズと、を有することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、上記請求項２記載の発明において、上記スクリーンは、複数のスクリーンから１つを選択して上記装置に着脱自在に装着し、装着されたスクリーンの識別情報を検出する検出部をさらに備え、上記記憶部は複数のスクリーンに対応した複数の階調補正情報を記憶し、上記制御部は、上記検出部で検出したスクリーンの識別情報に基づいて、上記記憶部から対応する階調補正情報を取得して、上記投影部で形成する光像の階調を補正させることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、上記請求項２または３記載の発明において、上記記憶部で記憶する階調補正情報は、上記光像の光軸と交差する上記投影面の角度に対応した情報であり、上記拡散透過部に投射される光軸と垂直な面を基準として、傾斜角度が大きくなるに連れて階調を増加させる情報であることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、入力される画像信号に応じた光像を形成して出射する投影部と、上記投影部の出射する光像を投影して画像を表示する、投影面に凹凸が形成されたスクリーンと、を備えた装置での画像投影方法であって、上記スクリーンの上記凹凸の形状に基づいて上記光像の階調を補正させる制御工程を有することを特徴とする。
請求項６記載の発明は、入力される画像信号に応じた光像を形成して出射する投影部と、上記投影部の出射する光像を投影して画像を表示する、投影面に凹凸が形成されたスクリーンと、を備えた装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、上記コンピュータを、上記スクリーンの上記凹凸の形状に基づいて上記光像の階調を補正させる制御部として機能させることを特徴とする。

１０…サイネージ装置、
１１…投影部、
１２Ａ，１２Ｂ…全反射ミラー、
１３…フレネルレンズ、
１４…拡散透過部、
２０…コンテンツメモリ、
２１…投影画像駆動部、
２２…マイクロミラー素子、
２３…光源部、
２４…ミラー、
２６…ＣＰＵ、
２７…メインメモリ、
２８…プログラムメモリ、
２９…操作部、
３０…パネルタイプ検出部、
３１…音処理部、
３２…無線ＬＡＮインタフェース（Ｉ／Ｆ）、
３３…スピーカ部、
３４…無線ＬＡＮアンテナ、
ＢＳ…システムバス、
ＣＳ…装置ケーシング、
ＣＶ…電源ケーブル、
ＥＹ…閲覧者の肉眼、
ＬＢ２，ＬＢ３…投影光、
ＬＦ…投影光束、
ＳＰ…スクリーンパネル（スクリーン）、
ＳＰ１…立体部、
ＳＰ２…平板部。

Claims (6)

1. 入力される画像信号に応じた光像を形成して出射する投影部と、
   上記投影部の出射する光像を投影して画像を表示する、投影面に凹凸が形成されたスクリーンと、
   上記スクリーンの上記凹凸の形状に基づいて上記光像の階調を補正する制御部と、
   を備えることを特徴とする画像投影装置。
2. 上記凹凸の形状に対応した階調補正情報を記憶する記憶部を有し、
   上記スクリーンは、上記凹凸が形成された立体部を含む拡散透過部と、平板状のフレネルレンズと、を有することを特徴とする請求項１記載の画像投影装置。
3. 上記スクリーンは、複数のスクリーンから１つを選択して上記装置に着脱自在に装着し、
   装着されたスクリーンの識別情報を検出する検出部をさらに備え、
   上記記憶部は複数のスクリーンに対応した複数の階調補正情報を記憶し、
   上記制御部は、上記検出部で検出したスクリーンの識別情報に基づいて、上記記憶部から対応する階調補正情報を取得して、上記投影部で形成する光像の階調を補正させる
   ことを特徴とする請求項２記載の画像投影装置。
4. 上記記憶部で記憶する階調補正情報は、上記光像の光軸と交差する上記投影面の角度に対応した情報であり、
   上記拡散透過部に投射される光軸と垂直な面を基準として、傾斜角度が大きくなるに連れて階調を増加させる情報であることを特徴とする請求項２または３記載の画像投影装置。
5. 入力される画像信号に応じた光像を形成して出射する投影部と、上記投影部の出射する光像を投影して画像を表示する、投影面に凹凸が形成されたスクリーンと、を備えた装置での画像投影方法であって、
   上記スクリーンの上記凹凸の形状に基づいて上記光像の階調を補正させる制御工程
   を有することを特徴とする画像投影方法。
6. 入力される画像信号に応じた光像を形成して出射する投影部と、上記投影部の出射する光像を投影して画像を表示する、投影面に凹凸が形成されたスクリーンと、を備えた装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、上記コンピュータを、
   上記スクリーンの上記凹凸の形状に基づいて上記光像の階調を補正させる制御部
   として機能させることを特徴とするプログラム。

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