JP2018040882A - Virtual image display system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、投影環境に虚像を投影する虚像表示システムに関する。 The present invention relates to a virtual image display system that projects a virtual image onto a projection environment.
近年、映像の高精細化や映像投影技術の発達により、別の場所で撮影された映像を、発表の現場や舞台上の投影環境に、虚像として投影してプレゼンテーションを行う場合がある。例えば人物や物体を、任意の空間上に虚像として投影する技術が例えば非特許文献１に開示されている。 In recent years, due to the development of high-definition video and the development of video projection technology, there are cases in which a video shot at another location is projected as a virtual image on a presentation site or a projection environment on the stage for presentation. For example, Non-Patent Document 1 discloses a technique for projecting a person or object as a virtual image on an arbitrary space.
しかし、２次元平面上に虚像を投影するシステムにおいては、虚像が一つの結像位置に固定されて表示されるため、虚像の奥行き方向の動きを表現するのが難しいという課題がある。 However, in a system that projects a virtual image on a two-dimensional plane, there is a problem that it is difficult to express the movement of the virtual image in the depth direction because the virtual image is fixed and displayed at one imaging position.
本発明は、この課題に鑑みてなされたものであり、虚像の奥行き方向の位置を表現し、見る人にその方向の位置と動きを知覚させることができる虚像表示システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of this problem, and an object of the present invention is to provide a virtual image display system that expresses the position of a virtual image in the depth direction and allows a viewer to perceive the position and motion in that direction. To do.
本実施形態の一態様に係る虚像表示システムは、投影環境に背景を投影し、前記投影環境における前記背景と観察者の間の所定の位置に虚像を投影する虚像表示システムにおいて、前記観察者が感じる前記虚像の位置である目標位置を取得し、前記目標位置と前記観察者の距離が短いほど前記虚像を明るく投影する虚像投影部と、前記目標位置を取得し、前記目標位置と前記観察者の距離が短いほど前記背景を暗く投影する背景投影部とを備えることを要旨とする。 The virtual image display system according to an aspect of the present embodiment is a virtual image display system that projects a background onto a projection environment and projects a virtual image at a predetermined position between the background and the observer in the projection environment. The target position that is the position of the virtual image to be felt is acquired, the virtual image projection unit that projects the virtual image brighter as the distance between the target position and the observer is shorter, the target position is acquired, and the target position and the observer are acquired. And a background projection unit that projects the background darker as the distance is shorter.
本発明によれば、虚像の奥行き方向の位置を表現し、見る人にその方向の位置と動きを知覚させることができる虚像表示システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the virtual image display system which can express the position of the depth direction of a virtual image and can make a viewer perceive the position and movement of the direction can be provided.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。複数の図面中同一のものに
は同じ参照符号を付し、説明は繰り返さない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals are given to the same components in a plurality of drawings, and the description will not be repeated.
〔第１実施形態〕
図１に、第１実施形態に係る虚像表示システム１の構成例を示す。図１は、虚像表示システム１を、例えば講演会場に配置し、その講演会場を横方向から見た模式的側面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a configuration example of a virtual image display system 1 according to the first embodiment. FIG. 1 is a schematic side view in which the virtual image display system 1 is disposed in, for example, a lecture hall and the lecture hall is viewed from the lateral direction.
図２に、講演会場を正面から見た模式的正面図を示す。図１と図２を参照して虚像表示システム１の構成を説明する。 FIG. 2 shows a schematic front view of the lecture hall as seen from the front. The configuration of the virtual image display system 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
虚像表示システム１は、虚像投影部１０と背景投影部２０を備える。なお、作図の都合により、図１において参照符号１０と２０の表記は省略している。 The virtual image display system 1 includes a virtual image projection unit 10 and a background projection unit 20. For convenience of drawing, the reference numerals 10 and 20 are not shown in FIG.
虚像投影部１０は、例えば、虚像画像表示部１０ａ、投影部１０ｂ、及び虚像投影面１０ｃで構成される。背景投影部２０は、例えば、背景画像表示部２０ａと背景投影面２０ｂとで構成される。 The virtual image projection unit 10 includes, for example, a virtual image image display unit 10a, a projection unit 10b, and a virtual image projection surface 10c. The background projection unit 20 includes, for example, a background image display unit 20a and a background projection surface 20b.
虚像表示システム１は、投影環境７９に背景を投影し、背景と観察者の間の所定の位置に虚像を投影する。ここで投影環境７９とは、虚像と背景を投影する例えば舞台７３上の物を対象にした環境であり、投影空間と称しても良い。 The virtual image display system 1 projects a background onto the projection environment 79 and projects a virtual image at a predetermined position between the background and the observer. Here, the projection environment 79 is an environment for projecting a virtual image and a background, for example, an object on the stage 73, and may be referred to as a projection space.
虚像投影部１０は、観察者が感じる虚像の位置についての目標位置を取得し、目標位置と観察者の距離が近いほど虚像を明るく投影する。背景投影部２０は、目標位置を取得し、目標位置と観察者の距離が短いほど背景を暗く投影する。ここで目標位置とは、所定の位置に投影される虚像の奥行き方向の位置のことである。つまり、所定の明るさで表示される虚像から、観察者が感じる奥行き方向の位置である。詳しくは後述する。 The virtual image projection unit 10 acquires a target position for the position of the virtual image felt by the observer, and projects the virtual image brighter as the distance between the target position and the observer is closer. The background projection unit 20 acquires the target position, and projects the background darker as the distance between the target position and the observer is shorter. Here, the target position is a position in the depth direction of a virtual image projected on a predetermined position. That is, it is a position in the depth direction that the observer feels from a virtual image displayed at a predetermined brightness. Details will be described later.
虚像表示システム１は、観客席７６と舞台７３との間にビームスプリッタ７４を配置して舞台７３の上の投影環境７９に虚像を投影する。また、この例では、舞台７３の最も奥に背景を投影する背景投影面２０ｂが配置される。 The virtual image display system 1 projects a virtual image on the projection environment 79 on the stage 73 by arranging a beam splitter 74 between the spectator seat 76 and the stage 73. In this example, the background projection surface 20 b that projects the background at the back of the stage 73 is arranged.
なお、背景投影面２０ｂはスクリーンで有っても良いし、表示パネルで有っても良い。スクリーンの場合は、背景画像表示部２０ａが出力する背景画像を、図示しない投影器で投影する。 The background projection surface 20b may be a screen or a display panel. In the case of a screen, the background image output from the background image display unit 20a is projected by a projector (not shown).
虚像投影面１０ｃは、観察者（観客）が座る観客席７６が配置された床７２と平行する面に配置され、虚像画像が投影される。投影部１０ｂは、ビームスプリッタ７４を挟んで虚像投影面１０ｃと対向する面に配置され、虚像投影面１０ｃに虚像画像を投影する。虚像画像表示部１０ａは、投影部１０ｂに虚像となる虚像画像を出力する。 The virtual image projection plane 10c is arranged on a plane parallel to the floor 72 on which the spectator seat 76 on which an observer (audience) sits, and a virtual image image is projected thereon. The projection unit 10b is disposed on a surface facing the virtual image projection surface 10c with the beam splitter 74 interposed therebetween, and projects a virtual image on the virtual image projection surface 10c. The virtual image display unit 10a outputs a virtual image that becomes a virtual image to the projection unit 10b.
虚像とは、観客が観客席７６から舞台７３を見た場合に、実在はしないが舞台７３の上に存在しているかのように見える画像のことである。 The virtual image is an image that does not exist but appears to exist on the stage 73 when the spectator views the stage 73 from the spectator seat 76.
ビームスプリッタ７４は、光束を例えば２つに分割する光学装置である。ビームスプリッタ７４は、透過率と反射率とが等しいハーフミラー又はフィルムで有っても良い。 The beam splitter 74 is an optical device that divides a light beam into, for example, two parts. The beam splitter 74 may be a half mirror or a film having the same transmittance and reflectance.
ビームスプリッタ７４は、観客席７６と舞台７３との間に配置される。この例では、舞台７３の観客席７６の縁部付近から、約４５度の傾きで天井７１まで張られた反射率５０％のフィルムである。 The beam splitter 74 is disposed between the spectator seat 76 and the stage 73. In this example, the film has a reflectivity of 50% and extends from the vicinity of the edge of the spectator seat 76 on the stage 73 to the ceiling 71 with an inclination of about 45 degrees.
投影部１０ｂは、舞台７３と観客席７６とを結ぶ直線と直交する方向のビームスプリッタ７４を挟む一方の面（天井７１）に配置され、虚像画像を虚像投影面１０ｃに投影する。虚像画像は、演出の脚本（シナリオ）に合わせて予め作成しておく。演出の脚本とは、投影環境７９において虚像を投影する順番を表したものである。 The projection unit 10b is disposed on one surface (ceiling 71) sandwiching the beam splitter 74 in a direction orthogonal to the straight line connecting the stage 73 and the spectator seat 76, and projects a virtual image on the virtual image projection surface 10c. The virtual image is created in advance according to the script (scenario) for production. The production script represents the order in which virtual images are projected in the projection environment 79.
虚像投影面１０ｃは、ビームスプリッタ７４を挟んで投影部１０ｂと対向する例えば、舞台７３の最前部の縁に沿う床７２の表面に配置される。なお、投影部１０ｂは無くても良い。虚像投影面１０ｃを、例えば表示パネルで構成し、床７２の表面に配置された表示パネルに虚像画像を直接表示するようにしても良い。 The virtual image projection surface 10 c is disposed on the surface of the floor 72 along the edge of the forefront part of the stage 73, for example, facing the projection unit 10 b across the beam splitter 74. The projection unit 10b may not be provided. For example, the virtual image projection surface 10 c may be configured by a display panel, and the virtual image image may be directly displayed on the display panel arranged on the surface of the floor 72.
次に、虚像表示システム１の動作を説明する。 Next, the operation of the virtual image display system 1 will be described.
虚像投影面１０ｃに投影された虚像画像は、ビームスプリッタ７４の作用によって、背景投影面２０ｂとビームスプリッタ７４との間の結像位置７５に、虚像として表示される。結像位置７５は、破線で示すように、スクリーンのような実体を伴わないものである。 The virtual image projected onto the virtual image projection plane 10 c is displayed as a virtual image at the imaging position 75 between the background projection plane 20 b and the beam splitter 74 by the action of the beam splitter 74. The imaging position 75 is not accompanied by an entity like a screen, as indicated by a broken line.
結像位置７５は、ビームスプリッタ７４と虚像投影面１０ｃとの配置によって自ずと所定の位置に決まる。虚像投影面１０ｃに映された虚像画像は、ビームスプリッタ７４の作用によって、観客席７６から見ると、結像位置７５に虚像として存在しているかのように見える。この虚像を投影する方法は周知である（例えば、特願平９−５１２３５０号公報）。よって、虚像を投影する原理についての詳しい説明は省略する。 The imaging position 75 is naturally determined to be a predetermined position depending on the arrangement of the beam splitter 74 and the virtual image projection plane 10c. The virtual image projected on the virtual image projection plane 10 c appears as if it exists as a virtual image at the imaging position 75 when viewed from the audience seat 76 by the action of the beam splitter 74. A method of projecting this virtual image is well known (for example, Japanese Patent Application No. 9-512350). Therefore, detailed description of the principle of projecting a virtual image is omitted.
虚像画像表示部１０ａは、観察者が感じる虚像の位置についての目標位置を取得し、目標位置と観察者の距離が近いほど虚像を明るく投影する。 The virtual image display unit 10a acquires a target position for the position of the virtual image felt by the observer, and projects the virtual image brighter as the distance between the target position and the observer is shorter.
（目標位置）
目標位置とは、投影環境において観察者が感じる奥行き方向の虚像の位置のことである。所定の位置に表示される虚像から、観察者に奥行き方向の位置を感じてもらうために、本実施形態では虚像と背景の光度を変化させる。
(Target position)
The target position is the position of the virtual image in the depth direction that the observer feels in the projection environment. In order to make the observer feel the position in the depth direction from the virtual image displayed at the predetermined position, the luminous intensity of the virtual image and the background is changed in this embodiment.
そこで、例えば投影環境７９と等しい撮影環境に、投影環境７９において虚像として投影したい実体物を配置してその明るさの変化を取得する。実体物の明るさは、観察者と実体物の距離が最も短くなる位置ｄ２に配置した実体物の明るさＬ２と、観察者と実体物の距離が最も長くなる位置ｄ１に配置した実体物の明るさＬ１の２つを取得する。 Therefore, for example, an object to be projected as a virtual image in the projection environment 79 is arranged in a shooting environment equal to the projection environment 79, and the brightness change is acquired. Brightness entity comprises a brightness L 2 of the observer and the real object entity matter distance is disposed at a position d 2 which becomes shortest, and arranged in a position d 1 where the distance of the observer and the real object is longest It acquires two brightness L 1 entity thereof.
そして、ｄ２とｄ１の間の距離（ｄ２−ｄ１）と目標位置ｘとｄ１との差の比を求める。次に、Ｌ２とＬ１の差と、目標位置ｘでの虚像の明るさｙとＬ１との差の比が、距離の比と等しくなるように虚像の明るさｙを決定する。 Then, the ratio of the difference between the distance (d 2 -d 1 ) between d 2 and d 1 and the target position x and d 1 is obtained. Next, the brightness y of the virtual image is determined so that the ratio between the difference between L 2 and L 1 and the difference between the brightness y of the virtual image at the target position x and L 1 is equal to the distance ratio.
つまり、次式を満たすように虚像の明るさｙを決定する。 That is, the brightness y of the virtual image is determined so as to satisfy the following expression.
虚像を明るく投影するには、虚像画像の光度を高くして表示する。ここで光度とは、光源から出る光の強さであり、その単位はcd（カンデラ）である。この例の場合は、虚像投影面１０ｃに投影された虚像画像を光源とする光がビームスプリッタ７４で観客席７６側に反射した光の量である。 In order to project a virtual image brightly, the virtual image is displayed with a higher luminous intensity. Here, the luminous intensity is the intensity of light emitted from the light source, and its unit is cd (candela). In the case of this example, this is the amount of light reflected by the beam splitter 74 toward the spectator seat 76 side using light from the virtual image projected onto the virtual image projection plane 10c.
図３に、奥行き方向の位置と虚像の明るさとの関係を概念的に示す。図３の横軸は奥行き方向の位置、縦軸は虚像の明るさである。横軸のｄ１は、虚像と観察者の距離が最も長くなる位置（奥行き方向の最奥の位置）、ｄ２は、虚像と観察者の距離が最も短くなる位置（奥行き方向の最前の位置）を表す。目標位置ｘは、ｄ１とｄ２の間で取り得る任意の位置である。 FIG. 3 conceptually shows the relationship between the position in the depth direction and the brightness of the virtual image. In FIG. 3, the horizontal axis represents the position in the depth direction, and the vertical axis represents the brightness of the virtual image. D 1 on the horizontal axis is the position where the distance between the virtual image and the observer is the longest (the deepest position in the depth direction), and d 2 is the position where the distance between the virtual image and the observer is the shortest (the foremost position in the depth direction). ). The target position x is an arbitrary position that can be taken between d 1 and d 2 .
目標位置ｘがｄ１の場合（ｘ＝ｄ１）の虚像の明るさはＬ０１、目標位置ｘがｄ２の場合（ｘ＝ｄ２）の虚像の明るさはＬ０２であり、Ｌ０２＞Ｌ０１である。よって、虚像が前（奥行き方向の手前）に位置する場合は、その光度が大きくなる。また、虚像が後ろ（奥行き方向の奥）に位置する場合は、その光度が小さくなる。なお、パラメータのＬｃ０及びＬｃｎは、投影環境７９の環境光の明るさである。環境光との関係については後述する。 The brightness of the virtual image when the target position x is d 1 (x = d 1 ) is L 01 , and the brightness of the virtual image when the target position x is d 2 (x = d 2 ) is L 02 , L 02 > L 01 . Therefore, when the virtual image is located in front (before the depth direction), the luminous intensity is increased. Further, when the virtual image is located behind (in the depth direction), the light intensity becomes small. Incidentally, Lc 0 and Lc n parameter is the brightness of the ambient light projection environment 79. The relationship with ambient light will be described later.
以上説明した目標位置ｘと虚像の明るさｙとの関係は、予め撮影環境において演出の脚本（シナリオ）に合わせて予め決定し、虚像投影部１０に記憶しても良い。撮影環境とは、投影環境７９を模した環境である。 The relationship between the target position x and the brightness y of the virtual image described above may be determined in advance according to the script (scenario) of the effect in the shooting environment and stored in the virtual image projection unit 10. The shooting environment is an environment that simulates the projection environment 79.
または、虚像投影部１０は、入力される目標位置ｘに対して光度を変えた虚像画像を出力するようにしても良い。この場合の虚像投影部１０は、撮影環境において、距離が最も短くなる位置ｄ２に物体を配置した場合の明るさＬ０２と距離が最も長くなる位置ｄ１に物体を配置した場合の明るさＬ０１を取得し、最も長くなる位置ｄ１と最も短くなる位置ｄ２の距離を求める。そして、目標位置ｘと最も長くなる位置ｄ１の距離を求め、前者の距離に対する後者の距離の比を求め、最も短くなる位置ｄ２での明るさＬ０２と最も長くなる位置ｄ１での明るさＬ０２の差を求め、明るさの差に対する、最も長くなる位置での明るさＬ０１と虚像の明るさｙの差の比を、距離の比に等しくする。 Alternatively, the virtual image projection unit 10 may output a virtual image image in which the light intensity is changed with respect to the input target position x. In this case, the virtual image projection unit 10 has a brightness L 02 when the object is arranged at the position d 2 where the distance is the shortest and a brightness when the object is arranged at the position d 1 where the distance is the longest in the shooting environment. L 01 is acquired, and the distance between the longest position d 1 and the shortest position d 2 is obtained. Then, the distance between the target position x and the longest position d 1 is obtained, the ratio of the latter distance to the former distance is obtained, and the brightness L 02 at the shortest position d 2 and the longest position d 1 are obtained. The difference between the brightness L 02 is obtained, and the ratio of the difference between the brightness L 01 at the longest position and the brightness y of the virtual image with respect to the brightness difference is made equal to the distance ratio.
式（１）を変形すると次式で表せる。 When formula (1) is transformed, it can be expressed by the following formula.
つまり、虚像投影部１０は、投影する虚像の光度ｙを、距離の比を傾き、最も長くなる位置での明るさＬ０１を切片とする一次関数で決定しても良い。 That is, the virtual image projection unit 10, the intensity y of the virtual image to be projected, the inclination of the ratio of the distance may determine the brightness L 01 at longest position by a linear function to intercept.
背景投影部２０は、目標位置ｘを取得し、目標位置ｘと観察者の距離が短いほど背景を暗く投影する。 The background projection unit 20 acquires the target position x, and projects the background darker as the distance between the target position x and the observer is shorter.
図４に、奥行き方向の位置と虚像の背景の明るさとの関係を概念的に示す。図４の横軸は奥行き方向の位置、縦軸は虚像の背景の明るさである。 FIG. 4 conceptually shows the relationship between the position in the depth direction and the brightness of the background of the virtual image. The horizontal axis in FIG. 4 is the position in the depth direction, and the vertical axis is the brightness of the background of the virtual image.
目標位置ｘがｄ１の場合（ｘ＝ｄ１）の虚像の背景画像の明るさはＢＬ０１、目標位置ｘがｄ２の場合（ｘ＝ｄ２）の背景の明るさはＢＬ０２であり、ＢＬ０１＜ＢＬ０２である。よって、虚像の位置が前の場合は、背景画像の光度が小さくなる。また、虚像が後ろの場合は、背景画像の光度が大きくなる。 When the target position x is d 1 (x = d 1 ), the brightness of the background image of the virtual image is BL 01 , and when the target position x is d 2 (x = d 2 ), the brightness of the background is BL 02 , BL 01 <BL 02 . Therefore, when the position of the virtual image is in front, the light intensity of the background image becomes small. When the virtual image is behind, the light intensity of the background image is increased.
目標位置ｘにおける虚像の背景画像の明るさをｚとすると、背景画像の明るさｚは次式で表せる。 If the brightness of the background image of the virtual image at the target position x is z, the brightness z of the background image can be expressed by the following equation.
式（３）と式（２）を対比することで明らかなように、背景投影部２０は、虚像投影部１０と同じ方法で虚像の背景画像の明るさを決定する。ただし、目標位置ｘの変化に対する背景画像の明るさの変化の方向が、虚像の明るさの変化の方向と反対である。 As is clear from the comparison between Expression (3) and Expression (2), the background projection unit 20 determines the brightness of the background image of the virtual image by the same method as the virtual image projection unit 10. However, the direction of the change in the brightness of the background image with respect to the change in the target position x is opposite to the direction of the change in the brightness of the virtual image.
以上説明したように、本実施形態の虚像表示システム１によれば、目標位置ｘが奥行き方向の後ろから前に移動すると、虚像画像の光度は大きくなり、背景画像の光度は小さくなる。このように虚像画像と背景画像の光度を制御することで、観察者に、虚像の前方向の動きを知覚させることができる。 As described above, according to the virtual image display system 1 of the present embodiment, when the target position x moves from the rear to the front in the depth direction, the luminous intensity of the virtual image increases and the luminous intensity of the background image decreases. By controlling the light intensity of the virtual image and the background image in this way, the observer can perceive the forward movement of the virtual image.
また、虚像画像の光度を小さくし、背景画像の光度を大きくすることで、観察者に、虚像の後ろ方向の動きを知覚させることができる。図５に、虚像と背景の表示例を示す。図５は、観察者側から投影環境７９を正面から見た様子を模式的に示す図である。結像位置７５に結像する虚像７５ａの光度は、目標位置ｘと観察者の距離が短いほど明るくなる。一方、背景は、目標位置ｘと観察者の距離が短いほど暗くなる。 Further, by reducing the light intensity of the virtual image and increasing the light intensity of the background image, the observer can perceive the backward movement of the virtual image. FIG. 5 shows a display example of a virtual image and a background. FIG. 5 is a diagram schematically showing a state in which the projection environment 79 is viewed from the front side from the observer side. The luminous intensity of the virtual image 75a formed at the imaging position 75 becomes brighter as the distance between the target position x and the observer is shorter. On the other hand, the background becomes darker as the distance between the target position x and the observer is shorter.
なお、目標位置ｘを取得して虚像と背景の光度を変える例を説明したが、目標位置ｘを取得する事無く、予めプログラムした虚像と背景を自動的に投影するようにしても良い。その場合は、撮影環境において、脚本に合わせた実像（投影環境の虚像）の奥行き方向の明るさの変化を測定し（奥行き方向の原点は予め決めておく。）、その明るさで変化する虚像画像を虚像画像表示部１０ａに記憶しておく。同様に、明るさの変化する背景画像も背景画像表示部２０ａに記憶しておく。そして、その虚像画像と背景画像を時系列で読み出して投影することで、虚像の奥行き方向の動きを表現することができる。 In addition, although the example which acquires the target position x and changes the luminous intensity of a virtual image and a background was demonstrated, you may make it project a virtual image and background which were programmed beforehand, without acquiring the target position x. In that case, in the shooting environment, the change in the brightness in the depth direction of the real image (the virtual image in the projection environment) that matches the script is measured (the origin in the depth direction is determined in advance), and the virtual image that changes with that brightness The image is stored in the virtual image display unit 10a. Similarly, a background image whose brightness changes is also stored in the background image display unit 20a. Then, by reading and projecting the virtual image and the background image in time series, the motion of the virtual image in the depth direction can be expressed.
〔第２実施形態〕
図６に、第２実施形態に係る虚像表示システム２の構成例を示す。虚像表示システム２は、虚像表示システム１（図１）に対して照度測定部４０を備える点で異なる。図７に、虚像表示システム２の動作フローを示す。
[Second Embodiment]
FIG. 6 shows a configuration example of the virtual image display system 2 according to the second embodiment. The virtual image display system 2 is different from the virtual image display system 1 (FIG. 1) in that an illuminance measurement unit 40 is provided. FIG. 7 shows an operation flow of the virtual image display system 2.
照度測定部４０は、投影環境の照度を測定する（ステップＳ１）。ここで照度とは、光源によって照らされている面の明るさであり、その単位はlx（ルクス）である。この例の場合、照度測定部４０は、測定した照度を、虚像画像表示部１０ａと背景画像表示部２０ａに出力する。なお、投影環境の照度とは、環境光の明るさと称しても良い。 The illuminance measurement unit 40 measures the illuminance of the projection environment (step S1). Here, the illuminance is the brightness of the surface illuminated by the light source, and its unit is lx (lux). In this example, the illuminance measuring unit 40 outputs the measured illuminance to the virtual image display unit 10a and the background image display unit 20a. The illuminance of the projection environment may be referred to as the brightness of the ambient light.
本実施形態の虚像投影部１０は、照度が高いほど虚像を明るくする。また、本実施形態の背景投影部２０は、照度が高いほど虚像の背景を明るくする。理想的な投影環境７９の環境光の照度をＩｃとし、測定した照度をＩｓとすると、虚像投影部１０は次式で示すように虚像の光度を決定する（ステップＳ２）。 The virtual image projection unit 10 of the present embodiment brightens the virtual image as the illuminance increases. Further, the background projection unit 20 of the present embodiment brightens the background of the virtual image as the illuminance increases. Assuming that the illuminance of the ambient light in the ideal projection environment 79 is Ic and the measured illuminance is Is, the virtual image projection unit 10 determines the luminous intensity of the virtual image as shown by the following equation (step S2).
また、背景投影部２０は次式で示すように虚像の背景の光度を決定する（ステップＳ３）。 Further, the background projection unit 20 determines the light intensity of the background of the virtual image as shown by the following equation (step S3).
このように投影環境の照度によって、虚像と虚像の背景の光度を変えることで、虚像を見やすくすることができる。図３と図４に環境光の明るさの影響を模式的に示す。図中のパラメータは、環境光の明るさである。例えばＬｃ０は、Ｌｃ０＝Ｉｃであり、Ｌｃｎは環境光が明るい場合（Ｌｃｎ＝Ｉｓ）である。環境光が明るいと虚像と背景の明るさの傾きは大きくなる。 Thus, by changing the light intensity of the virtual image and the background of the virtual image according to the illuminance of the projection environment, the virtual image can be easily seen. 3 and 4 schematically show the influence of the brightness of the ambient light. The parameter in the figure is the brightness of the ambient light. For example Lc 0 is Lc 0 = Ic, Lc n is the case bright ambient light (Lc n = Is). When the ambient light is bright, the inclination of the brightness of the virtual image and the background increases.
なお、照度測定部４０は、投影環境７９に複数個配置しても良い。複数の照度からヒートマップを作成しても良い。また、ヒートマップから平均値（Ｉｓ）を求めても良い。 Note that a plurality of illuminance measuring units 40 may be arranged in the projection environment 79. A heat map may be created from a plurality of illuminances. Moreover, you may obtain | require an average value (Is) from a heat map.
〔第３実施形態〕
図８に、第３実施形態に係る虚像表示システム３の構成例を示す。虚像表示システム３は、光度分布測定部５０を備える点で、虚像表示システム１（図１）、及び虚像表示システム２（図６）と異なる。
[Third Embodiment]
FIG. 8 shows a configuration example of the virtual image display system 3 according to the third embodiment. The virtual image display system 3 is different from the virtual image display system 1 (FIG. 1) and the virtual image display system 2 (FIG. 6) in that the light intensity distribution measurement unit 50 is provided.
光度分布測定部５０は、例えば背景内の光度分布を測定する。図９に、背景投影面２０ｂの表面を、例えば横方向を５分割５０１１〜５０５１、縦方向を３分割５０１１〜５０１３した分割例を示す。 The light intensity distribution measurement unit 50 measures, for example, the light intensity distribution in the background. Figure 9 shows the surface of the background projection surface 20b, for example, laterally divided into five 50 11-50 51, 3 division 50 11-50 13 was divided Example longitudinal.
光度分布測定部５０は、分割した各部分の光度（ヒートマップ）を測定し、虚像画像表示部１０ａと背景画像表示部２０ａに出力する。例えば、分割領域５０３２に、投影環境７９を配置した部屋の外部から太陽光が照射されている場合を想定する。 The luminous intensity distribution measuring unit 50 measures the luminous intensity (heat map) of each divided part and outputs it to the virtual image display unit 10a and the background image display unit 20a. For example, the divided region 50 32, it is assumed that the sunlight is irradiated from the outside of the room in which to place the projection environment 79.
その場合、虚像画像表示部１０ａは、分割領域５０３２に投影する虚像の光度を大きくする。また、背景画像表示部２０ａは、分割領域５０３２に投影する虚像の光度を大きくする。 In that case, virtual image display unit 10a increases the intensity of the virtual image to be projected onto the divided area 50 32. Further, the background image display unit 20a increases the intensity of the virtual image to be projected onto the divided area 50 32.
つまり、虚像投影部１０は、虚像内の明るさの分布を光度分布に応じたものとする。また、背景投影部２０は、背景内の明るさの分布を光度分布に応じたものとする。
このように、背景内の光度分布に対応させて虚像と背景の光度を変えることで、例えば太陽光のような外乱要因の影響を低減することができる。
That is, the virtual image projection unit 10 assumes that the brightness distribution in the virtual image corresponds to the luminous intensity distribution. The background projection unit 20 assumes that the brightness distribution in the background corresponds to the luminous intensity distribution.
Thus, by changing the light intensity of the virtual image and the background in correspondence with the light intensity distribution in the background, the influence of disturbance factors such as sunlight can be reduced.
なお、分割はこの例には限定されない。原理的に分割数は、光度分布測定部５０が備える光度測定器の分解能と同じ数にすることが可能である。 The division is not limited to this example. In principle, the number of divisions can be the same as the resolution of the photometer provided in the photometric distribution measuring unit 50.
以上説明したように本実施形態の虚像表示システムによれば、虚像の奥行き方向の位置を表現し、見る人にその方向の位置と動きを知覚させることが可能になる。よって、より複雑な実像と虚像によるコミュニケーションを演出できる。 As described above, according to the virtual image display system of the present embodiment, the position of the virtual image in the depth direction can be expressed and the viewer can perceive the position and motion in that direction. Therefore, more complex real image and virtual image communication can be produced.
なお、本実施形態は、例示した講演会場に舞台７３を備える例で説明を行ったが、舞台７３は無くても良い。本実施形態の虚像表示システムは、例えばショーウィンドウの中に配置しても良い。また、ビームスプリッタ７４は、舞台７３の全面をほぼ覆う大きさの例を示したが、舞台７３の一部に配置する小型なもので有っても良い。 In addition, although this embodiment demonstrated by the example provided with the stage 73 in the lecture hall illustrated, the stage 73 does not need to be. The virtual image display system of this embodiment may be arranged in a show window, for example. Moreover, although the example of the magnitude | size which substantially covers the whole surface of the stage 73 was shown, the beam splitter 74 may be a small thing arrange | positioned at a part of the stage 73.
また、虚像投影面１０ｃに、投影部１０ｂから虚像情報を投影する例で説明を行ったが、投影部１０ｂは無くても良い。虚像投影面１０ｃを、例えば表示パネルで構成し、虚像投影面１０ｃが自ら虚像画像を表示するようにしても良い。つまり、投影部１０ｂは無くても良い。 Further, although an example in which virtual image information is projected from the projection unit 10b onto the virtual image projection surface 10c has been described, the projection unit 10b may be omitted. The virtual image projection surface 10c may be constituted by a display panel, for example, and the virtual image projection surface 10c may display a virtual image by itself. That is, the projection unit 10b may be omitted.
このように本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the gist.
１、２、３：虚像表示システム
１０：虚像投影部
１０ａ：虚像画像表示部
１０ｂ：投影部
１０ｃ：虚像投影面
２０：背景投影部
２０ａ：背景画像表示部
２０ｂ：背景投影面
４０：照度測定部
５０：光度分布測定部
７１：天井
７２：床
７３：舞台
７４：ビームスプリッタ
７５：結像位置
７５ａ：虚像
７６：観客席
７９：投影環境
1, 2, 3: Virtual image display system 10: Virtual image projection unit 10a: Virtual image image display unit 10b: Projection unit 10c: Virtual image projection plane 20: Background projection unit 20a: Background image display unit 20b: Background projection plane 40: Illuminance measurement unit 50: Light intensity distribution measuring unit 71: Ceiling 72: Floor 73: Stage 74: Beam splitter 75: Imaging position 75a: Virtual image 76: Audience seat 79: Projection environment
Claims (5)
前記観察者が感じる前記虚像の位置である目標位置を取得し、前記目標位置と前記観察者の距離が短いほど前記虚像を明るく投影する虚像投影部と、
前記目標位置を取得し、前記目標位置と前記観察者の距離が短いほど前記背景を暗く投影する背景投影部と
を備えることを特徴とする虚像表示システム。 In a virtual image display system that projects a background onto a projection environment and projects a virtual image at a predetermined position between the background and an observer in the projection environment,
A virtual image projection unit that obtains a target position that is the position of the virtual image felt by the observer and projects the virtual image brighter as the distance between the target position and the observer is shorter;
A virtual image display system comprising: a background projection unit that acquires the target position and projects the background darker as the distance between the target position and the observer is shorter.
前記虚像投影部は、前記照度が高いほど前記虚像を明るくし、
前記背景投影部は、前記照度が高いほど前記背景を明るくする
ことを特徴とする請求項１に記載の虚像表示システム。 An illuminance measurement unit for measuring the illuminance of the projection environment;
The virtual image projection unit brightens the virtual image as the illuminance is higher,
The virtual image display system according to claim 1, wherein the background projection unit brightens the background as the illuminance increases.
前記虚像投影部は、前記虚像内の明るさの分布を前記光度分布に応じたものとし、
前記背景投影部は、前記背景内の明るさの分布を前記光度分布に応じたものとする
ことを特徴とする請求項１に記載の虚像表示システム。 A light intensity distribution measuring unit for measuring the light intensity distribution of the projection environment;
The virtual image projection unit has a brightness distribution in the virtual image according to the luminous intensity distribution,
2. The virtual image display system according to claim 1, wherein the background projection unit sets a distribution of brightness in the background according to the light intensity distribution.
前記最も短くなる位置と前記最も長くなる位置の距離を求め、前記目標位置の距離と前記最も長くなる位置の距離を求め、前者の距離に対する後者の距離の比を求め、
前記最も短くなる位置での明るさと前記最も長くなる位置での明るさの差を求め、前記明るさの差に対する、前記虚像の明るさと前記最も長くなる位置での明るさの差の比を、前記距離の比に等しくする
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の虚像表示システム。 The virtual image projection unit obtains brightness when an object is arranged at a position where the distance is the longest and brightness when an object is arranged at a position where the distance is the shortest,
Find the distance between the shortest position and the longest position, find the distance of the target position and the distance of the longest position, find the ratio of the latter distance to the former distance,
Finding the difference between the brightness at the shortest position and the brightness at the longest position, and the ratio of the difference between the brightness of the virtual image and the brightness at the longest position to the brightness difference, The virtual image display system according to claim 1, wherein the virtual image display system is equal to the distance ratio.
ことを特徴とする請求項４に記載の虚像表示システム。 The virtual image projection unit determines the luminous intensity of the virtual image to be projected by a linear function with an inclination of the distance ratio and the brightness at the longest position as an intercept. Virtual image display system.
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