JP2020020986A - プロジェクター、投射システム、及び、投射方法 - Google Patents

Abstract

【課題】場所や施設の制約を受けにくい方法によって、プロジェクターにより、臨場感を有する映像を投射できるようにする。【解決手段】投射対象に向けて画像光ＰＬを投射し、投射対象に投射画像を結像させる投射部５０と、少なくとも一部が平面となっている投射対象に画像光を投射するときに、投射画像の中心部よりも投射画像の周辺部の拡大率が大きくなるように画像光を投射する画像拡大部５４と、を有する、プロジェクター１。【選択図】図２

Description

本発明は、プロジェクター、投射システム、及び、投射方法に関する。

従来、プロジェクターによって臨場感のある投影を行うための手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の方法では、体験者の視点にドーム型スクリーンを対向させ、ドーム型スクリーンの裏側にプロジェクターにより画像を投影する。

特開平９−３１１３８１号公報

本発明は、場所や施設の制約を受けにくい方法によって、プロジェクターにより、臨場感を有する映像を投射できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成する好ましい一態様として、投射対象に向けて画像光を投射し、前記投射対象に投射画像を結像させる投射部と、少なくとも一部が平面となっている前記投射対象に前記画像光を投射するときに、前記投射画像の中心部よりも前記投射画像の周辺部の拡大率が大きくなるように前記画像光を投射する画像拡大部と、を有するプロジェクターが挙げられる。

上記プロジェクターにおいて、前記投射対象は、互いに接する複数の面で構成され、前記投射部及び前記画像拡大部は、前記投射対象において複数の面が接する接合部に前記投射画像の中心が重なるように、前記画像光を投射する構成であってもよい。

上記プロジェクターにおいて、前記投射対象は、互いに接する３つの面で構成され、前記投射部及び前記画像拡大部は、前記投射対象において２つの面が接する接合部に前記投射画像の中心が重なるように、前記画像光を投射する構成であってもよい。

上記プロジェクターにおいて、前記画像拡大部は、前記投射画像の中心部よりも前記投射画像の周辺部の拡大率が大きくなるように前記画像光を屈折させる光学部品を有する構成であってもよい。

上記プロジェクターにおいて、前記投射部は、第１レンズと、前記第１レンズよりも前記投射対象に近い位置に配置され、前記第１レンズよりも広角の第２レンズと、を有し、前記第１レンズおよび前記第２レンズは、前記第１レンズの光軸と前記第２レンズの光軸が一致しないように配置されている構成であってもよい。

上記プロジェクターにおいて、前記投射対象における前記投射画像の周辺部から前記投射部までの第１の距離は、前記投射対象における前記投射画像の中心部から前記投射部までの第２の距離よりも短い距離であってもよい。

上記プロジェクターにおいて、前記投射部は、前記投射画像として、移動体が移動する映像または移動体の視点で構成された映像を投射する構成であってもよい。

上記プロジェクターにおいて、前記投射部は、前記投射画像として、パノラマ映像を投射する構成であってもよい。

上記目的を達成する好ましい一態様として、少なくとも一部が平面となっている投射対象と、前記投射対象に向けて画像光を投射し、前記投射対象に投射画像を結像させる投射部を備えるプロジェクターと、を有し、前記プロジェクターは、前記投射対象に前記画像光を投射するときに、前記投射画像の中心部よりも前記投射画像の周辺部の拡大率が大きくなるように前記画像光を投射する画像拡大部を有する投射システムが挙げられる。

上記目的を達成する好ましい一態様として、投射対象に向けて画像光を投射する投射部、及び、前記画像光を拡大する画像拡大部を有するプロジェクターを、複数の面からなる投射対象に対向させて配置し、前記プロジェクターの投射画像の中心部が、前記投射対象において複数の面が接する接合部に重なるように、前記プロジェクターから前記画像光を投射し、前記プロジェクターにより、前記投射画像の中心部よりも前記投射画像の周辺部の拡大率が大きくなるように前記画像拡大部により拡大した前記画像光を投射する投射方法が挙げられる。

上記目的を達成する態様は、上述したプロジェクター以外の種々の形態で実現されてもよい。例えば、上記のプロジェクターの制御方法、プロジェクターの制御方法を実行するためにコンピューターまたはプロセッサーが実行するプログラムであってもよい。上記プログラムを記録した記録媒体、プログラムを配信するサーバー装置、上記プログラムを伝送する伝送媒体、上記プログラムを搬送波内に具現化したデータ信号等であってもよい。

投射システムの概略構成図。 プロジェクターのブロック図。 投射部及び画像拡大部の構成を示す模式図。 投射システムの投射状態の例を示す図。 投射システムが投射する投射画像の例を示す図。 投射システムが投射する投射画像の別の例を示す図。 投射システムが投射する投射画像のさらに別の例を示す図。

［投射システムの構成］
図１は、本発明を適用した実施形態に係る投射システム１００の概略構成図である。
投射システム１００は、設置室ＲＭに、プロジェクター１を設置して構成される。設置室ＲＭは、壁面Ｐ１、壁面Ｐ２、天井面Ｐ３を含む複数の面を有する。本実施形態の投射システム１００を構成する設置室ＲＭは、壁面Ｐ１、壁面Ｐ２及び天井面Ｐ３が互いに垂直に交わる室であるが、面の数および面が交差する角度は任意に変更可能である。本実施形態で壁面Ｐ１、Ｐ２及び天井面Ｐ３は、いずれも平面である。

投射システム１００において、プロジェクター１は、壁面Ｐ１、Ｐ２、及び天井面Ｐ３から離れた位置に設置され、壁面Ｐ１、壁面Ｐ２及び天井面Ｐ３が交差する隅Ｃ１を含む領域に、画像光ＰＬを投射する。これにより、壁面Ｐ１、壁面Ｐ２及び天井面Ｐ３に跨がる投射画像ＰＰが結像する。
本実施形態では、隅Ｃ１を中心部とする壁面Ｐ１、壁面Ｐ２、及び天井面Ｐ３が、投射対象に相当する。

プロジェクター１は、図１に示すように設置室ＲＭの床面に設置された台座に載置された構成としてもよいが、床面に固定されてもよい。プロジェクター１は、天井面Ｐ３に固定された吊り下げ器具により、天井面Ｐ３から離れた位置で固定されてもよい。

プロジェクター１は、画像光放射部１１から画像光ＰＬを投射する。ここで、画像光放射部１１から壁面Ｐ１までの距離をＬ１とし、画像光放射部１１から壁面Ｐ２までの距離をＬ２とし、画像光放射部１１から天井面Ｐ３までの距離をＬ３とする。画像光放射部１１から隅Ｃ１までの距離をＬ０とすると、下記式（１）〜（３）の全てが成立する。
Ｌ０＞Ｌ１ …（１）
Ｌ０＞Ｌ２ …（２）
Ｌ０＞Ｌ３ …（３）
つまり、プロジェクター１が投射する画像光ＰＬが照射される範囲においては、隅Ｃ１は、画像光放射部１１から最も離れた位置にある。さらに、隅Ｃ１は、壁面Ｐ１、壁面Ｐ２及び天井面Ｐ３よりも、プロジェクター１から離れている。

［プロジェクターの構成］
図２は、プロジェクター１の構成を示すブロック図である。
プロジェクター１は、プロセッサー２１、及び記憶部２５により構成される制御部２０を備える。プロセッサー２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やマイコン等で構成される演算処理装置である。プロセッサー２１は、記憶部２５が記憶する制御プログラムを実行することにより、プロジェクター１の各部を制御する。具体的には、プロセッサー２１は、プロジェクター１が画像光ＰＬを投射する機能を制御する投射制御部２２を備える。投射制御部２２を含むプロセッサー２１の機能は、ソフトウェアとハードウェアとの協働により実現する。プロセッサー２１は、単一のプロセッサーで構成されてもよいし、複数のプロセッサーで構成されてもよい。プロセッサー２１は、後述する各種機能を実装したハードウェアで構成されてもよい。例えば、プロセッサー２１を、プログラムを実行するＣＰＵと、所定の演算処理を実行するＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）との組合せにより構成してもよい。プロセッサー２１の機能の全てを、ハードウェアに実装した構成としてもよく、プログラマブルデバイスを用いて構成してもよい。プロセッサー２１は、記憶部２５の一部または全部、及び／または、その他の回路と統合されたＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ Ｃｈｉｐ）で構成されてもよい。

記憶部２５は、プログラムやデータを記憶する記憶装置であり、磁気的記憶装置、フラッシュＲＯＭ等の半導体記憶素子、或いはその他の種類の不揮発性記憶装置を備える。
記憶部２５は、プロセッサー２１が実行するプログラムや、プロセッサー２１により処理されるデータを一時的に記憶する揮発性の記憶領域を有してもよく、例えば、揮発性メモリーを備えてもよい。

記憶部２５は、設定データ２６、及び、映像データ２７を記憶する。
設定データ２６は、プロジェクター１の動作について設定された内容を示すデータであり、プロジェクター１の動作を定める各種の設定値やパラメーターを含む。設定データ２６は、プロセッサー２１がプロジェクター１を制御する際に参照される。設定データ２６は、例えば、プロジェクター１が後述する無線通信部３１により無線通信を行うための設定値として、プロジェクター１のネットワークアドレスやＩＤ等の識別情報、パスフレーズ等の認証情報を含んでもよい。設定データ２６は、例えば、後述する画像処理部４１が実行する画像処理の種類や内容を指定するデータ、及び、画像処理で用いるパラメーターを含んでもよい。

映像データ２７は、静止画像や動画像の画像データであり、音声データを伴っていてもよい。映像データ２７は、映像、または、映像及び音声を含む１つのコンテンツ（ｃｏｎｔｅｎｔ）のデータであってもよいし、複数のコンテンツ（ｃｏｎｔｅｎｔｓ）のデータであってもよい。

プロジェクター１は、無線通信部３１、音声処理部３２、及び、入力処理部３４を備えてもよい。これらはバス４６を介して制御部２０に接続される。
無線通信部３１は、アンテナ、ＲＦ回路、ベースバンド回路等を含む通信モジュールで構成される。無線通信部３１は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）を含む無線ＬＡＮ、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）等の無線通信を実行する。

音声処理部３２は、デジタル音声データをアナログ音声信号に変換して出力するＤ／Ａコンバーターを備える。音声処理部３２には、スピーカー３３が接続される。音声処理部３２は、制御部２０から入力される音声データをアナログ音声信号に変換してスピーカー３３に出力し、音声をスピーカー３３から出力させる。

入力処理部３４は、ユーザーによる操作を受け付けて信号を制御部２０に出力する機能部である。入力処理部３４には、操作パネル３５及びリモコン受光部３６が接続される。操作パネル３５は、例えば、プロジェクター１の筐体に配置され、各種のスイッチを備える。入力処理部３４は操作パネル３５のスイッチの操作を検出し、操作されたスイッチを示す制御データを制御部２０に出力する。リモコン受光部３６は、リモコン７０が送信する赤外線信号を受光して、受光した信号をデコードする。リモコン７０は、各種のスイッチを備え、操作されたスイッチを示す赤外線信号を送信する。リモコン受光部３６は、受光した信号をデコードしたデータを、入力処理部３４に出力する。入力処理部３４は、リモコン受光部３６から入力されるデータを制御部２０に出力する。
入力処理部３４は、プロセッサー２１とは異なるＤＳＰ等のプロセッサーで構成してもよい。或いは、入力処理部３４を、プロセッサー２１の一機能として実装してもよい。すなわち、プロセッサー２１が、入力処理部３４の機能を実行してもよい。この場合、プロセッサー２１は、プログラムを実行することにより入力処理部３４の機能を実現してもよいし、入力処理部３４の機能をプログラムされたハードウェアであってもよい。

プロジェクター１は、画像処理部４１、画像インターフェイス４３、及び、インターフェイス４４を備えてもよい。これらの各部はバス４６を介して制御部２０に接続される。図中ではインターフェイスをＩ／Ｆと表記する。

画像インターフェイス４３は、画像データが入力されるインターフェイスであり、コネクター、及び、コネクターに接続される図示しないケーブルを介して画像データを受信するインターフェイス回路を備える。画像インターフェイス４３は、画像データの伝送規格であるＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等に準拠した構成であってもよい。ＨＤＭＩは登録商標である。

画像インターフェイス４３には、画像データを供給する画像供給装置が接続可能である。画像供給装置は、例えば、ノート型ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、デスクトップ型ＰＣ、タブレット端末、スマートフォン、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等を用いることができる。画像供給装置は、ビデオ再生装置、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）プレーヤー、ブルーレイディスクプレーヤー等であってもよい。画像供給装置は、ハードディスクレコーダー、テレビチューナー装置、ＣＡＴＶ（Ｃａｂｌｅ ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）のセットトップボックス、ビデオゲーム機等であってもよい。

インターフェイス４４は、ＰＣ等の外部の装置と通信する通信インターフェイスであり、コネクター、及び、コネクターを介してデータを送受信するインターフェイス回路を備える。インターフェイス４４は、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ等のデータ通信を実行する。

画像インターフェイス４３及びインターフェイス４４は、ケーブルが接続される有線インターフェイスに限定されず、無線通信を実行する無線インターフェイスであってもよい。

画像処理部４１には、フレームメモリー４２が接続される。
画像処理部４１は、制御部２０の制御に従って、画像データに対する各種の画像処理を実行する。

制御部２０が備える投射制御部２２は、投射部５０によって投射する画像ソースを選択する。投射制御部２２は、例えば、画像ソースを、画像インターフェイス４３に入力される画像データ、インターフェイス４４に接続された機器から取得される画像データ、無線通信部３１が受信する画像データ、及び、映像データ２７から選択する。画像処理部４１は、投射制御部２２が選択した画像ソースから画像データを取得し、画像処理を行う。

画像処理部４１は、画像ソースから取得した画像データに基づく画像をフレームメモリー４２に展開し、フレームメモリー４２に展開した画像に対する各種処理を実行する。

画像処理部４１は、例えば、画像データの解像度を、後述する光変調装置５２の表示解像度に合わせて変換する解像度変換処理を実行する。画像処理部４１は、例えば、画像データの形状を補正する幾何補正処理、画像データの色調を補正する色調補正処理等を実行してもよい。
画像処理部４１は、処理後の画像データを表示するための画像信号を生成し、光変調装置駆動部６２に出力する。

画像処理部４１は、プロセッサー２１とは異なるＤＳＰ等のプロセッサーで構成してもよい。或いは、画像処理部４１を、プロセッサー２１の一機能として実装してもよい。すなわち、プロセッサー２１が、画像処理部４１の機能を実行してもよい。この場合、プロセッサー２１は、プログラムを実行することにより画像処理部４１の機能を実現してもよいし、画像処理部４１の機能をプログラムされたハードウェアであってもよい。

プロジェクター１は、画像光ＰＬを形成する投射部５０と、投射部５０が放射する画像光ＰＬを拡大させる画像拡大部５４とを備える。

プロジェクター１は、投射部５０を駆動する駆動部として、光源駆動回路６１、光変調装置駆動部６２、及び光学系駆動装置６３を備える。光源駆動回路６１、光変調装置駆動部６２及び光学系駆動装置６３はバス４６により制御部２０に接続される。

投射部５０は、光源５１と、光変調装置５２と、光学ユニット５３と、を備える。
光源５１は、ハロゲンランプ、キセノンランプ、超高圧水銀ランプ等のランプ、或いは、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザー光源等の固体光源で構成される。光源５１は、光源駆動回路６１から供給される電力により発光する。光源駆動回路６１は、光源５１に駆動電流やパルスを供給する。光源駆動回路６１は、制御部２０の制御に従って、光源５１の輝度を調整する機能を有してもよい。

光変調装置５２は、光源５１が発する光を変調して画像光ＰＬを生成し、画像光ＰＬを光学ユニット５３に照射する。
光変調装置５２は、例えば、透過型の液晶ライトバルブ、反射型の液晶ライトバルブ、デジタルミラーデバイス等の光変調素子を備える。光変調装置５２の光変調素子には光変調装置駆動部６２が接続される。光変調装置駆動部６２は、画像処理部４１が出力する画像信号に基づき、光変調装置５２を駆動する。光変調装置駆動部６２は、光変調装置５２の光変調素子の各画素の階調を設定し、光変調素子にフレーム単位で画像を描画する。例えば、光変調装置５２が液晶ライトバルブで構成される場合、光変調装置駆動部６２は液晶ドライバー回路を備える。

光学ユニット５３は、光変調装置５２で変調された光をスクリーン上に結像するレンズやミラー等の光学素子を備える。光学ユニット５３には、光学ユニット５３の光学素子を動かしてズーム及びフォーカスを調整する光学系駆動装置６３が接続される。

投射部５０が画像光ＰＬを出射する出射口には、画像拡大部５４が配置される。画像拡大部５４は、投射部５０が出射する画像光ＰＬを拡大して、画像光放射部１１から投射対象ＳＣに向けて投射する。本実施形態において、画像拡大部５４は、光学部品により画像光ＰＬを拡大するユニットである。

［投射部及び画像拡大部の構成］
図３は、投射部５０及び画像拡大部５４の構成を示す模式図である。図３には一例として、光変調装置５２の光変調素子として液晶ライトバルブ５２Ａを採用した例を示す。

光学ユニット５３は、複数のレンズで構成される第１レンズ群５３Ａを有する。第１レンズ群５３Ａ、または、第１レンズ群５３Ａを構成する個々のレンズは、上述した光学素子であり、本発明の第１レンズに相当する。
光軸ＡＸ１は、光学ユニット５３の光軸である。第１レンズ群５３Ａを構成する各々のレンズは、各レンズの光軸が光軸ＡＸ１に重なるように、並べて配置される。

光学系駆動装置６３は、第１レンズ群５３Ａを構成する少なくとも一部のレンズを光軸ＡＸ１に沿って移動させることにより、光学ユニット５３のフォーカス調整、及び、ズーム調整を実行する。具体的には、光学系駆動装置６３は、第１レンズ群５３Ａの少なくとも一部のレンズに連結され、レンズを移動させるアクチュエーター、或いは、モーターを備え、投射制御部２２の制御に従ってレンズを移動させる。

画像拡大部５４は、複数のレンズを有する第２レンズ群５４Ａを備える。第２レンズ群５４Ａ、または、第２レンズ群５４Ａを構成するレンズの少なくとも一部のレンズは、本発明の光学部品、及び、第２レンズに相当する。
光軸ＡＸ２は、画像拡大部５４の光軸である。第２レンズ群５４Ａを構成する各々のレンズは、各レンズの光軸が光軸ＡＸ２に重なるように、並べて配置される。

第２レンズ群５４Ａは、第１レンズ群５３Ａを構成するレンズよりも広角のレンズを含む。このレンズが第２レンズに相当する。本実施形態では、第２レンズ群５４Ａが備える複数のレンズのうち、画像光放射部１１に最も近い位置にあるレンズ５４Ｂが、第２レンズに相当する広角レンズである。

レンズ５４Ｂは、少なくとも、光学ユニット５３よりも画像光放射部１１に近い位置にあり、光学ユニット５３から放射される画像光ＰＬを拡大する。言い換えると、レンズ５４Ｂは、光学ユニット５３よりも投射対象に近い位置にあり、光学ユニット５３から放射される画像光ＰＬを拡大する。レンズ５４Ｂは、いわゆる広角レンズであり、魚眼レンズであってもよい。

光学ユニット５３及び画像拡大部５４は、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とが一致しないように配置される。このため、第２レンズ群５４Ａに入射する画像光ＰＬの光軸は、光軸ＡＸ２からずれた位置にある。画像光ＰＬは、第２レンズ群５４Ａにおいて、光軸ＡＸ２からずれた位置で屈折され、拡大される。例えば、広角レンズであるレンズ５４Ｂは、レンズ５４Ｂの中心から離れた位置では歪曲収差を生じる。また、レンズ５４Ｂでは、レンズ５４Ｂの中心における厚みと、レンズ５４Ｂの中心から離れた位置における厚みとの差が大きい。画像光ＰＬは、光軸ＡＸ２から外れた位置で第２レンズ群５４Ａに入射するため、歪曲した状態で画像光放射部１１から出射される。特に、画像光ＰＬのうちレンズ５４Ｂの中心から離れた位置を透過する成分は大きい拡大率で拡大される。また、レンズ５４Ｂの周辺部を画像光ＰＬが透過するため、画像光ＰＬには歪曲収差に起因する歪みを生じる。

この構成により、画像拡大部５４は、投射画像ＰＰにおいて、投射画像ＰＰの中心部よりも投射画像ＰＰの周辺部の拡大率が大きくなるように画像光ＰＬを投射する。なお、光学ユニット５３及び画像拡大部５４の構成は、本実施の形態に限定されるものでなく、中心部の拡大率に対し、中心から離れた位置の拡大率が大きい構成を実現する構成であれば、これに限定されない。

図１に示した投射システム１００では、画像光ＰＬは、画像光放射部１１から放射されて、投射対象に向かって拡がるように進む。このため、投射画像ＰＰは、投射対象のうち画像光放射部１１から最も遠い位置で、最も大きく拡大された画像となる。しかしながら、プロジェクター１は、画像拡大部５４によって画像光ＰＬを拡大して投射するため、後述するように、投射画像ＰＰは中心部よりも周辺部が大きく拡大された画像となる。
ここで、投射画像ＰＰの周辺部とは、投射画像ＰＰの内部であって、投射画像ＰＰの中心よりも投射画像ＰＰの外周に近い位置を含む領域を指し、周縁部と言い換えることができる。

図２に戻り、投射制御部２２は、画像処理部４１、光源駆動回路６１、光変調装置駆動部６２を含む各部を制御して、プロジェクター１による画像光ＰＬの投射を制御する。投射制御部２２は、入力処理部３４が検出した操作に基づき、画像ソースを選択する。投射制御部２２は、画像処理部４１を制御して、選択した画像ソースから画像データを取得させる。投射制御部２２は、画像処理部４１が実行する処理の実行タイミング、実行条件等を制御する。投射制御部２２は、光源駆動回路６１を制御して、光源５１の輝度の調整等を行う。投射制御部２２は、光変調装置駆動部６２を制御して、画像処理部４１が出力する画像信号に基づき光変調装置５２を駆動させ、画像光放射部１１から画像光ＰＬを出射させる。

［投射システムによる投射の態様］
図４は、投射システム１００の投射状態の例を示す図であり、設置室ＲＭで投射される投射画像ＰＰの例を示す。
図４に示す投射画像ＰＰは、プロジェクター１の設置室ＲＭを構成する壁面Ｐ１、壁面Ｐ２、及び天井面Ｐ３が接合する隅Ｃ１を含む領域に投射される。

投射システム１００の設置室ＲＭには、壁面Ｐ１と壁面Ｐ２との接合部Ｃ１２、壁面Ｐ２と天井面Ｐ３との接合部Ｃ２３、及び、壁面Ｐ１と天井面Ｐ３との接合部Ｃ３１が存在する。プロジェクター１は、投射画像ＰＰの中心が、接合部Ｃ１２、Ｃ２３、Ｃ３１のいずれかに重なるように画像光ＰＬを投射する。
図４に示す例では、接合部Ｃ１２、Ｃ２３、Ｃ３１が重なる隅Ｃ１に、投射画像ＰＰの中心が重なっている。

ここで、投射画像ＰＰを、投射画像ＰＰの中心部からの距離により、領域Ａ１、Ａ２、Ａ３に分けて説明する。領域Ａ１は投射画像ＰＰの中心部および中心から第１の距離以内の領域である。領域Ａ３は、投射画像ＰＰの周辺部であり、投射画像ＰＰの端から第２の距離以内の領域である。領域Ａ２は、領域Ａ１と領域Ａ３の間の領域である。領域Ａ１、Ａ２、Ａ３の境界は明示的に示されなくてもよく、これらの境界を投射画像ＰＰにおいて目視できる必要はない。

投射画像ＰＰでは、領域Ａ１よりも、領域Ａ３において投射画像ＰＰの拡大率が大きくなっている。図４の例では、投射画像ＰＰが複数の表示オブジェクトＯＢを含む。各々の表示オブジェクトＯＢは、画像拡大部５４を装着していないプロジェクター１が、平面のスクリーンに正対して投射した場合に、投射画像において同じ大きさとなる。つまり、各表示オブジェクトＯＢは、スクリーンに、同じサイズの画像として結像する。図４の例で、投射画像ＰＰに含まれる表示オブジェクトＯＢの大きさを比較すると、領域Ａ３における表示オブジェクトＯＢの大きさは、領域Ａ１における表示オブジェクトＯＢより大きい。また、領域Ａ２における表示オブジェクトＯＢは、領域Ａ１における表示オブジェクトＯＢと同じ大きさであってもよいが、領域Ａ１における表示オブジェクトＯＢより大きいことが好ましい。

領域Ａ１と領域Ａ３における表示オブジェクトＯＢの大きさの差は、画像拡大部５４が画像光ＰＬを拡大することに起因する。つまり、画像拡大部５４は、領域Ａ３において、投射画像ＰＰが、領域Ａ１より大きく拡大されるように、画像光ＰＬを不均一に拡大するよう作用する。このような構成は、図３に示したように、レンズ５４Ｂに対し、レンズ５４Ｂの光軸ＡＸ２からずれた位置に画像光ＰＬを入射することで、実現可能である。

投射画像ＰＰにおける拡大率は、領域Ａ１から領域Ａ３にかけて段階的に変化してもよいし、累進的に変化してもよい。例えば、領域Ａ１、領域Ａ２、及び領域Ａ３で段階的に表示オブジェクトＯＢの表示サイズが変化してもよい。また、領域Ａ１と領域Ａ２に跨がる領域や、その他の領域において、投射画像ＰＰの中心からの距離に応じて拡大率が変化する構成であってもよい。この場合、投射画像ＰＰの中心からの距離が長いほど拡大率が大きくなる構成とすることができる。

このように、投射システム１００は、プロジェクター１が、投射画像ＰＰの中心部よりも周辺部の拡大率が大きくなるように画像光ＰＬを投射する画像拡大部５４を有する構成である。さらに、投射画像ＰＰの周辺部である領域Ａ３では、レンズ５４Ｂの歪曲収差により、領域Ａ１よりも大きな歪みを生じる。

また、図１に示したように、投射画像ＰＰの周辺部から画像光放射部１１までの距離Ｌ１０は、投射画像ＰＰの中心に一致する隅Ｃ１から画像光放射部１１までの距離Ｌ１よりも短い距離である。ここで、距離Ｌ１０は第１の距離に相当し、距離Ｌ１は第２の距離に相当する。従って、通常のプロジェクターの投射画像は隅Ｃ１において最も大きく拡大されるが、プロジェクター１が投射する投射画像ＰＰは、隅Ｃ１よりも投射画像ＰＰの周辺部の拡大率が大きい。

投射画像ＰＰを見る観察者には、領域Ａ１の表示オブジェクトＯＢが明瞭に視認されるのに対し、領域Ａ２や領域Ａ３では拡大率、すなわち投射倍率が大きくなり、領域Ａ１と、領域Ａ２、Ａ３とが遠近感を想起させる。さらに、投射画像ＰＰの周辺部である領域Ａ３では投射画像ＰＰに歪が発生することから、観察者に違和感を与える。そして、観察者は、投射画像ＰＰの中心部である領域Ａ１の映像により表示オブジェクトＯＢを認識し、周辺部である領域Ａ３の映像を、その付属情報として認識する。

例えば、図４に示す投射画像ＰＰでは、魚が泳ぐ映像を３つの平面である壁面Ｐ１、Ｐ２、及び天井面Ｐ３に跨がって投影される。投射画像ＰＰは、魚が回遊する状況を示し、外側に位置する表示オブジェクトＯＢは大きく投影され、中心の表示オブジェクトＯＢは小さく歪のない映像として投影される。外側である領域Ａ３では、表示オブジェクトＯＢの動きが相対的に領域Ａ１より速いため、大きな魚が早く動く映像となる。これにより、観察者に魚が早く動くことを感覚的に認識させ、遠近感ある景色として感じさせる視覚効果を得ることができ、観察者に臨場感のある映像体験を提供できる。

投射システム１００が投射する画像は、図４に示した例に限定されない。例えば、自動車や宇宙船などの移動体の画像を表示オブジェクトＯＢとして含み、移動体が移動する映像を投射する例が考えられる。図１及び図４に示したように、投射画像ＰＰの周辺部である領域Ａ３よりも、中心部である領域Ａ１が画像光放射部１１から遠い位置にある、いわゆる凹形状の投射画像ＰＰを投射する場合、スピード感を感じさせる投射画像ＰＰを投射できる。すなわち、観察者には、移動体の進行方向の映像と、移動体の外部の景色の映像とが異なる角速度で移動するように感じられる。このように、投射画像ＰＰの中心部と周辺部とにおける表示倍率の違いにより、観察者自身が移動体で移動する体験を疑似的に再現した視聴体験を提供することができ、臨場感に富む映像表現を実現できる。

［投射画像の他の例］
図５は、投射システム１００が投射する投射画像の例を示す図である。
図５に示す映像２０１は、移動体である車両２０２が走行する映像である。映像２０１は、中心に近い位置に車両２０２が写っており、車両２０２の走行に伴って背景２０４が変化する映像である。

映像２０１を投射システム１００によって投射すると、車両２０２が写っている部分よりも、背景２０４が大きく拡大されて、投射対象に投射される。このため、映像２０１が投射画像ＰＰとして投射された場合、投射画像ＰＰを見る観察者には、背景２０４が大きく変化するように感じられる。

図６は、投射システム１００が投射する投射画像の別の例を示す図である。
図６に示す映像２１１は、移動体である車両２１２が走行する間の、車両２１２の運転席からの視界の映像である。映像２１１には、車両の前方の道路２１４や側方の背景２１６が写っている。映像２１１の中心に近い位置に道路２１４が写っており、道路２１４及び背景２１６が車両２１２の走行に伴って変化する映像である。

映像２１１を投射システム１００によって投射すると、道路２１４及び背景２１６が変化する。ここで、車両２１２の画像よりも、道路２１４のうち車両２１２から離れた部分と、背景２１６とが大きく拡大されて投射される。
映像２１１が投射画像ＰＰとして投射された場合、投射画像ＰＰを見る観察者には、背景２１６が大きく変化するように感じられる。

一般に、投射画像の歪みは、投射画像を見る観察者に違和感を与えるため好ましくないとされる。しかしながら、本実施形態の投射システム１００は、投射画像ＰＰの中心部に対し、周辺部の拡大率を大きくするので、観察者の意識は投射画像ＰＰの中心に集中し、周辺部への観察者の意識を相対的に低下させる。このため、投射画像ＰＰの周辺部の歪みによる違和感を軽減することができる。さらに、拡大率が大きく設定された周辺部が、立体感やスピード感を増大させる視覚効果を発揮する。従って、臨場感に富む投射画像ＰＰを投射できる。

図７は、投射システム１００が投射する投射画像のさらに別の例を示す図である。
図７に示す映像２２０は、魚眼レンズや広角レンズを利用して撮影された、いわゆるパノラマ映像である。撮影者を中心として、周囲の広い範囲、好ましくは３６０度の全周囲を１つの画角に納めた映像である。映像２２０は、実際に魚眼レンズや広角レンズを利用して撮影された映像であってもよいし、このような映像を模して作画された映像や、変形された映像であってもよい。

映像２２０のように３６０度のパノラマ映像を投射システム１００により投射した場合、映像２２０の周辺部が、中心部よりも大きく拡大されるので、周辺部と中心部との対比効果がより顕著になる。このため、映像２２０の立体感がより一層強調されるという視覚効果が期待できる。

以上説明したように、実施形態の投射システム１００は、少なくとも一部が平面となっている投射対象と、投射対象に向けて画像光ＰＬを投射し、投射対象に投射画像ＰＰを結像させる投射部５０を備えるプロジェクター１と、を有する。プロジェクター１は、投射対象に画像光ＰＬを投射するときに、投射画像ＰＰの中心部よりも投射画像ＰＰの周辺部の拡大率が大きくなるように画像光ＰＬを投射する画像拡大部５４を有する。

また、投射システム１００における投射方法は、投射対象ＳＣに向けて画像光ＰＬを投射する投射部５０、及び、画像光ＰＬを拡大する画像拡大部５４を有するプロジェクター１を、複数の面からなる投射対象ＳＣに対向させて配置する。プロジェクター１の投射画像ＰＰの中心が、投射対象ＳＣにおいて複数の面が接する接合部である隅Ｃ１に重なるように、プロジェクター１から画像光ＰＬを投射する。プロジェクター１により、投射画像ＰＰの中心部よりも投射画像ＰＰの周辺部の拡大率が大きくなるように画像拡大部５４により拡大した画像光ＰＬを投射する。

ここで、投射対象ＳＣは、例えば、平面である壁面Ｐ１、Ｐ２、及び天井面Ｐ３で構成される設置室ＲＭの隅Ｃ１である。

これにより、投射画像ＰＰの中心部よりも投射画像ＰＰの周辺部の拡大率が大きいため、投射画像ＰＰの内部において拡大率の差を生じる。この拡大率の差によって、投射画像ＰＰが動きを有する映像である場合には、動きが強調される。また、投射画像ＰＰがパノラマ画像である場合には、投射画像ＰＰの中心部と周辺部との対比が強調される。これにより、臨場感に富む画像を投射できる。

例えば、特許文献１の構成は、広角の投射レンズを通した画像をドーム型スクリーンに投影させることで映像歪の少ない映像を投射することを志向している。これに対し、投射システム１００は、映像歪みを利用して、投射画像ＰＰの臨場感を高め、新規な視覚効果を想起することができる。さらに、投射システム１００は、大掛かりなドームスクリーンを設置する必要がないため、例えば建物の一室を設置室ＲＭとして、壁面Ｐ１、Ｐ２及び天井面Ｐ３を利用して実現可能である。従って、大規模な空間等を用意する必要がなく、場所や施設の制約を受けにくい方法によって、臨場感を有する映像を投射できる。

投射システム１００では、投射対象ＳＣは、互いに接する複数の面である壁面Ｐ１、Ｐ２、天井面Ｐ３により構成される。投射部５０及び画像拡大部５４は、投射対象ＳＣにおいて複数の面が接する接合部である隅Ｃ１に投射画像ＰＰの中心が重なるように、画像光ＰＬを投射する。投射対象ＳＣは、接合部Ｃ１２、Ｃ２３、Ｃ３１とすることも可能である。この構成によれば、画像光放射部１１から投射画像ＰＰの中心までの距離が、画像光放射部１１から平面である壁面Ｐ１、Ｐ２及び天井面Ｐ３の各々までの距離よりも長い。このため、投射画像ＰＰの中心と、投射画像ＰＰの周辺部との間に、画像光放射部１１からの投射距離による遠近感を強く感じさせる効果が期待できる。また、投射画像ＰＰの中心が歪みの少ない状態で投射されるのに対し、投射画像ＰＰの周辺部は平面上に歪みを有する状態で投射される。このため、観察者が、投射画像ＰＰの中心部により映像を認識し、周辺部を付属情報として認識し、拡大された周辺部の画像によって映像の動きの速さを実感するので、臨場感をより一層高める視覚効果が期待できる。

投射対象ＳＣは、互いに接する３つの面で構成され、投射部５０及び画像拡大部５４は、投射対象ＳＣにおいて２つの面が接する接合部に投射画像ＰＰの中心が重なるように、画像光ＰＬを投射する。この場合、投射画像ＰＰの中心と周辺部における歪みと拡大率の対比が、より顕著になる。これにより、より強い視覚効果が期待できる。

画像拡大部５４は、投射画像ＰＰの中心部よりも投射画像ＰＰの周辺部の拡大率が大きくなるように画像光ＰＬを屈折させる光学部品であるレンズ５４Ｂを有する。これにより、投射画像ＰＰの中心部よりも投射画像ＰＰの周辺部の拡大率が大きくする構成を、容易に実現できる。

投射部５０は、第１レンズ群５３Ａを有し、画像拡大部５４は、第１レンズ群５３Ａよりも投射対象ＳＣに近い位置に配置され、第１レンズ群５３Ａよりも広角のレンズ５４Ｂを有する。第１レンズ群５３Ａおよびレンズ５４Ｂは、第１レンズ群５３Ａの光軸ＡＸ１とレンズ５４Ｂの光軸ＡＸ２とが一致しないように配置されている。
この構成によれば、レンズ５４Ｂを画像光ＰＬが透過する際に生じる歪みを、投射画像ＰＰの歪みとして顕著に反映させることができる。第１レンズ群５３Ａ及びレンズ５４Ｂを画像光ＰＬが透過する構成では、レンズ５４Ｂの方が拡大率、すなわちレンズ倍率が大きい。画像光ＰＬに生じる歪みはレンズ倍率の大きい側のレンズで生じる歪みが支配的となることから、レンズ５４Ｂを透過する際に生じる画像光ＰＬの歪みが、投射画像ＰＰの歪みを決定する。さらに、画像光ＰＬが光軸ＡＸ２からずれた位置でレンズ５４Ｂを透過することにより、レンズ５４Ｂにおける歪みがより一層顕著になる。これらの効果により、投射画像ＰＰでは、中心部に比べて周辺部が大きな歪みを生じるので、中心部に比べて周辺部の拡大率が大きいことと合わせて、遠近感を強く感じさせる投射画像ＰＰを投射できる。従って、臨場感に富む映像表現が可能となる。

投射システム１００において、投射対象ＳＣにおける投射画像ＰＰの周辺部から投射部５０までの距離Ｌ１０は、投射対象ＳＣにおける投射画像ＰＰの中心部から投射部５０までのＬ０よりも短い。この構成では、投射画像ＰＰの中心部が画像光放射部１１から遠く離れていることで拡大率が大きくなる効果が見込まれるが、画像拡大部５４が画像光ＰＬを拡大することで、隅Ｃ１よりも投射画像ＰＰの周辺部の拡大率が大きい。従って、投射画像ＰＰに、プロジェクター１から投射画像ＰＰまでの距離の比とは異なる態様で拡大率の変化を与えることができ、新規な視覚効果を得ることができる。

投射システム１００は、投射部５０により、投射画像ＰＰとして、移動体が移動する映像または移動体の視点で構成された映像を投射することができる。この場合、投射画像ＰＰにおける拡大率の差と歪みを生じさせることにより、スピード感を強調し、臨場感に富む投射画像ＰＰを投射できる。

投射システム１００は、投射部５０により、投射画像ＰＰとして、パノラマ映像を投射することができる。この場合、投射画像ＰＰにおける拡大率の差と歪みを生じさせることにより、パノラマ映像の内部における遠近感を強調することができ、立体感に富む投射画像ＰＰを投射できる。

なお、上述した実施形態は本発明を適用した具体的態様の例に過ぎず、本発明を限定するものではなく、異なる態様として本発明を適用することも可能である。
例えば、上記実施形態では、光学部品としてのレンズ５４Ｂを有する画像拡大部５４により、投射部５０から出射する画像光ＰＬを拡大する構成を例示した。本発明はこれに限定されず、光変調装置５２に描画する画像において、画像の中心より周辺部の拡大率が大きくなるように、画像処理部４１が画像処理を行ってもよい。

上記実施形態の投射システム１００は、設置室ＲＭの壁面Ｐ１、壁面Ｐ２、及び天井面Ｐ３を投射対象ＳＣとして、投射画像ＰＰを投射する構成としたが、設置室ＲＭに幕や板材を設置し、これらの幕や板材を投射対象ＳＣとして利用する構成としてもよい。

図２に示した機能ブロックのうち少なくとも一部は、ハードウェアで実現してもよいし、ハードウェアとソフトウェアの協働により実現される構成としてもよく、図に示した通りに独立したハードウェア資源を配置する構成に限定されない。プロセッサー２１が実行するプログラムは、記憶部２５に限らず、プロジェクター１とは別体として構成される記憶装置に記憶されてもよい。また、プロセッサー２１が、外部の装置に記憶されたプログラムを取得して実行する構成としてもよい。また、投射システム１００は、複数のプロジェクター１を備える構成としてもよい。この場合、複数のプロジェクター１が共通の投射対象ＳＣに投射画像ＰＰを投射してもよいし、それぞれ異なる投射対象ＳＣに投射画像ＰＰを投射してもよい。
その他、投射システム１００を構成する機器の他の各部の具体的な細部構成についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。

１…プロジェクター、１１…画像光放射部、２０…制御部、２１…プロセッサー、２２…投射制御部、２５…記憶部、２６…設定データ、２７…映像データ、３１…無線通信部、３２…音声処理部、３３…スピーカー、３４…入力処理部、３５…操作パネル、３６…リモコン受光部、４１…画像処理部、４２…フレームメモリー、４３…画像インターフェイス、４４…インターフェイス、４６…バス、５０…投射部、５１…光源、５２…光変調装置、５２Ａ…液晶ライトバルブ、５３…光学ユニット、５３Ａ…第１レンズ群（第１レンズ）、５４…画像拡大部、５４Ａ…第２レンズ群（光学部品、第２レンズ）、５４Ｂ…レンズ、６１…光源駆動回路、６２…光変調装置駆動部、６３…光学系駆動装置、７０…リモコン、１００…投射システム、２０１…映像、２０２…車両（移動体）、２１２…車両（移動体）、２２０…映像（パノラマ映像）、Ａ１…領域（中心部）、Ａ２…領域、Ａ３…領域（周辺部）、ＡＸ１…光軸、ＡＸ２…光軸、Ｃ１…隅（接合部）、Ｃ１２、Ｃ２３、Ｃ３１…接合部、Ｌ０…距離（第２の距離）、Ｌ１、Ｌ２…距離、Ｌ１０…距離（第１の距離）、Ｐ１…壁面（平面）、Ｐ２…壁面（平面）、Ｐ３…天井面（平面）、ＰＬ…画像光、ＰＰ…投射画像、ＲＭ…設置室、ＳＣ…投射対象。

Claims (10)

1. 投射対象に向けて画像光を投射し、前記投射対象に投射画像を結像させる投射部と、
   少なくとも一部が平面となっている前記投射対象に前記画像光を投射するときに、前記投射画像の中心部よりも前記投射画像の周辺部の拡大率が大きくなるように前記画像光を投射する画像拡大部と、を有する、プロジェクター。
2. 前記投射対象は、互いに接する複数の面で構成され、
   前記投射部及び前記画像拡大部は、前記投射対象において複数の面が接する接合部に前記投射画像の中心が重なるように、前記画像光を投射する、請求項１記載のプロジェクター。
3. 前記投射対象は、互いに接する３つの面で構成され、
   前記投射部及び前記画像拡大部は、前記投射対象において２つの面が接する接合部に前記投射画像の中心が重なるように、前記画像光を投射する、請求項２記載のプロジェクター。
4. 前記画像拡大部は、前記投射画像の中心部よりも前記投射画像の周辺部の拡大率が大きくなるように前記画像光を屈折させる光学部品を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のプロジェクター。
5. 前記投射部は、第１レンズを有し、
   前記画像拡大部は、前記第１レンズよりも前記投射対象に近い位置に配置され、前記第１レンズよりも広角の第２レンズを有し、
   前記第１レンズおよび前記第２レンズは、前記第１レンズの光軸と前記第２レンズの光軸が一致しないように配置されている、請求項４記載のプロジェクター。
6. 前記投射対象における前記投射画像の周辺部から前記投射部までの第１の距離は、前記投射対象における前記投射画像の中心部から前記投射部までの第２の距離よりも短い距離である、請求項１から５のいずれか１項に記載のプロジェクター。
7. 前記投射部は、前記投射画像として、移動体が移動する映像または移動体の視点で構成された映像を投射する、請求項１から６のいずれか１項に記載のプロジェクター。
8. 前記投射部は、前記投射画像として、パノラマ映像を投射する、請求項１から７のいずれか１項に記載のプロジェクター。
9. 少なくとも一部が平面となっている投射対象と、
   前記投射対象に向けて画像光を投射し、前記投射対象に投射画像を結像させる投射部を備えるプロジェクターと、を有し、
   前記プロジェクターは、前記投射対象に前記画像光を投射するときに、前記投射画像の中心部よりも前記投射画像の周辺部の拡大率が大きくなるように前記画像光を投射する画像拡大部を有する、投射システム。
10. 投射対象に向けて画像光を投射する投射部、及び、前記画像光を拡大する画像拡大部を有するプロジェクターを、複数の面からなる投射対象に対向させて配置し、
    前記プロジェクターの投射画像の中心部が、前記投射対象において複数の面が接する接合部に重なるように、前記プロジェクターから前記画像光を投射し、
    前記プロジェクターにより、前記投射画像の中心部よりも前記投射画像の周辺部の拡大率が大きくなるように前記画像拡大部により拡大した前記画像光を投射する、投射方法。

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