JP4650256B2 - 情報提示システム - Google Patents

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本発明は、ユーザに情報を提示する情報提示システムに関し、詳しくは、簡単な構成としながら良好な視認性を有する映像にて情報を提示する情報提示システムに関する。
情報化社会の発展に伴い、より多くの情報を確実に提示することが非常に重要となっている。このような要請に伴い、液晶ディスプレイといった画像表示装置や、プロジェクタといった投写型の画像表示装置を用いて、ユーザに所定の情報を提示する手法が考案されている。
例えば、映像投影装置から投影された潜在的に分離可能な複数画面の映像を分離して、所望の表示位置に導光することで、この要請を満足するような複数画面投影装置が考案されている(特許文献1参照。)。
特開2001−305683号公報
しかしながら、特許文献1で開示されている手法は、表示位置によっては投影された映像を導光する機構が非常に複雑となってしまうため、設置時の調整などに困難を要してしまうといった問題がある。さらに、表示位置が、例えば、非平面のスクリーンなどであった場合には、投影した映像が歪んでしまい情報を伝達する映像を良好に提示することができないといった問題もある。
そこで、本発明は、上述した事実に基づき提案されたものであり、簡単な構成としながら視認性が良好な映像により確実に情報を提示することができる情報提示システムを提供することを目的とする。
本発明の情報提示システムは、上述した課題を解決するために、受けた光を拡散させるランプシェードと、前記ランプシェードに内包され、情報を映像として投影するプロジェクタと、前記ランプシェードに内包され、前記プロジェクタから投影された映像を対応する投影領域へとそれぞれ導光する複数の固定ミラーと、前記プロジェクタで投影する映像を生成する映像生成手段と、前記映像生成手段で生成された映像を、前記投影領域に対する前記プロジェクタ、前記複数の固定ミラーの設置条件及びユーザの視認位置に基づき画像処理することで、前記投影領域に投影させる際に生ずる歪みを補正する映像補正手段とを備え、前記プロジェクタから投影され前記複数の固定ミラーに到達しない光が前記ランプシェードに到達するように構成されている
このように、本発明の情報提示システムは、簡単な構成としながら視認性が良好な映像により確実に情報を提示することを可能とする。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する
まず、図1を用いて、本発明の実施の形態として示す情報提示システム1について説明をする。図1に示すように情報提示システム1は、映像処理部11と、プロジェクタ16、複数の固定ミラー17(nは、自然数)を有する照明装置15Aとを備えている。
このような情報提示システム1は、例えば、図2に示すような情報提示空間である居住空間内の玄関などに設置され、照明装置15Aのプロジェクタ16、固定ミラー17を介して、所定の投影領域に所定の情報を映像として提示する。
情報提示システム1は、可動機構がなく非常にシンプルな構成とすることができるため、長期使用における保守管理の負荷軽減やコストの低減といった多くの利点がある。しかしながら、固定設置されたプロジェクタ16から投影された映像を、同じく固定設置された固定ミラー17で反射して導光させる場合、プロジェクタ16から投影される映像に何らかの補正処理を実行する必要がある。投影領域に投影された映像をユーザが視認した際に違和感のないものとするには、この補正処理が非常に重要となってくる。
そこで、本発明の実施の形態として示す情報提示システム1は、固定ミラー17を用いてプロジェクタ16から投影された映像を所望の投影領域へと反射して導光させる簡単な構成を有しながら、ユーザへの良好な映像の提示を実現する補正処理機能も備えている。
映像処理部11は。当該情報提示システム1を統括的に制御する制御手段であり、例えばPC(Personal Computer)などで実現することができる。映像処理部11は、投影する映像を生成する映像生成部11A、映像生成部11Aで生成した映像に補正を施す映像補正部11B、映像補正部11Bで補正をした映像の出力画像領域を選択してプロジェクタ16に出力する映像出力処理部11Cからなる。このような映像生成部11A、映像補正部11B、映像出力処理部11Cの各機能は、映像処理部11によって実行されるプログラムとして実装することができる。
映像生成部11Aが生成する映像の素材は、例えば、ネットワーク上のサーバから取得するようにしてもよいし、図示しない家庭内サーバや各種記憶媒体などから取得するようにしてもよい。映像生成部11Aは、このようにして取得した映像素材を用いて、プロジェクタ16から投影させる映像を画像処理などにより生成する。
映像補正部11Bは、固定設置されたプロジェクタ16から、同じく固定設置された固定ミラー17に対して投影させ、所定の投影領域へと反射して導光させた際に良好な映像が提示されるように、映像生成部11Aで生成された映像に対して所定の補正処理を施す。
プロジェクタ16、複数の固定ミラー17は、照明装置15A内に構成されており、例えば、図2に示すように、情報提示する空間内の天井などに設けられることになる。
このように、プロジェクタ16、固定ミラー17を照明装置15A内に設けるのは、情報提示システム1において、プロジェクタ16、固定ミラー17を、居住空間内に設置した際に、居住空間の景観を損なうことがないようにするためである。つまり、プロジェクタ16、固定ミラー17は、照明装置15Aのランプシェード15Sに内に内包されるため居住空間の景観が保たれる。
また、このようにプロジェクタ16を照明装置15A内に設けることで、プロジェクタ16から出射される光を照明光の一部として利用することができるという利点もある。
プロジェクタ16は、例えば、空間変調素子として透過形の液晶表示素子を用い、光源ランプから出射される光を液晶表示素子により空間変調して、さらに光学系で所望の倍率とした光を投影領域に投影することで映像情報や文字情報を映像としてユーザに提示する。 固定ミラー17は、プロジェクタ16から出射された提示情報により空間変調された光を、あらかじめ定められた投影領域に反射投影するように反射面の角度が調整され、天井などに固定設置されている。
例えば、図3に示すように、玄関扉に設けられた投影領域FD1、床面に設けられた投影領域FD2、収納キャビネットに設けられた投影領域FD3毎に、3つの固定ミラー17、17、17が用意され、それぞれの反射面が投影領域に応じた角度となるようにセッティングされる。この固定ミラー17の反射面の角度などの設置情報は、映像処理部11の図示しない記憶部に記憶されている。また、映像処理部11は、プロジェクタ16の投影方向を規定する設置情報や、各固定ミラー17で反射投影される各投影領域の設置情報なども図示しない記憶部に記憶している。
映像補正部11Bは、このようなプロジェクタ16、固定ミラー17、各投影領域の設置情報に基づき、映像生成部11Aで生成された映像に対して歪み補正を始め、色合いや明るさの補正などを施す。例えば、映像補正部11Bによる映像補正を施さない映像生成部11Aで生成される1フレーム分の画像は、図4(a)に示すようになり、このうち固定ミラー17に投影される画像領域は、画像領域GFである。したがって、映像補正部11Bで映像補正を施していない映像をプロジェクタ16からそのまま投影領域FDに投影させると、映像が歪んでしまうことにより図4(b)に示すように投影領域FDからはみ出してしまうことになる。
このような投影した映像の歪みは、固定設置するプロジェクタ16と、固定ミラー17との設置自由度の限界から生ずるものであり、事前に互いの設置位置や相対的な角度を微調整することで、はみ出してしまう領域を低減させることはできるが、映像を投影させる投影領域の位置や複数の固定ミラー17に対応させる場合など、そのセッティングに限界があることに起因して生じてしまう。そこで、映像補正部11Bは、このようにして生じてしまう投影領域に投影する映像の歪みを補正する。例えば、映像生成部11Aで生成された固定ミラー17に対応する1フレーム分の画像を映像補正部11Bで補正処理をすると、図5(a)に示すように画像領域GFが補正され、この補正映像を投影した場合には図5(b)に示すように投影領域FDに一致させることができる。
また、映像補正部11Bは、あらかじめ取得した投影領域の色、明るさといった情報に基づき、映像生成部11Aで生成された映像の色合いや明るさを補正することもできる。
このような、映像処理部11による映像の補正を実現するためには、映像補正部11Bによる映像生成部11Aで生成された映像に対する補正処理を行う前段、詳しくは、情報提示システム1を設置するシステム初期設定段階において、固定ミラー17を適切に設置し、さらに設置した条件に応じて決まる補正パラメータを事前に取得する必要がある。そこで、このような情報提示システム1のシステム初期設定について図6に示すフローチャートを用いて説明をする。
まず、ステップS1において、固定ミラー17の設置位置の調整を行う。このとき、映像補正部11Bで、映像生成部11Aで生成された映像に施す補正が最小限に抑えられるように、映像を投影させる投影領域、映像を投影するプロジェクタ16に対して、固定ミラー17の設置位置を調整する。固定ミラー17の設置位置の調整は、映像生成部11Aによりグリッドパターンが形成された映像を生成し、プロジェクタ16から投影領域に投影させ、投影領域に投影されたグリッドパターンを視認しながら行うと非常に簡便に行うことができる。
続いて、ステップS2、ステップS3において、ステップS1で設置された設置条件にてプロジェクタ16から投影する映像の1フレーム分の画像上において、投影領域に対応する画像領域、設置された各固定ミラー17に対応する画像領域をそれぞれ検出する。ステップS2、ステップS3は、順不同でどちらを先に検出するようにしてもよい。
投影領域に対応する画像領域を検出するには、例えば、映像生成部11Aより異なる位置に光点が現れる映像を生成してプロジェクタ16から投影する。そして、プロジェクタ16より投影された映像の光点が投影領域の輪郭上に現れた場合に、この映像を形成する画像上の光点の位置を結ぶことで投影領域の画像領域を検出することができる。
また、映像生成部11Aによりグリッドパターンが形成された映像を生成し、プロジェクタ16から投影させ、グリッドパターンが投影領域内に収まるように調整をすることで、投影領域に対応する画像領域を検出することができる。このように、グリッドパターンが形成された映像を生成して投影領域に投影させ、投影領域内に収まるようにグリッドパターンを調整をすることで、例えば、図7に示すように、図3で示した投影領域FD1、FD2、FD3にそれぞれ対応した画像領域SG1、SG2、SG3を非常に簡便な手法で検出することができる。
各固定ミラー17に対応する画像領域は、映像生成部11Aによりグリッドパターンが形成された映像を生成し、プロジェクタ16から投影させることで検出することができる。このように、グリッドパターンが形成された映像を生成し投影領域に投影することで、例えば、図7に示すように、図3で示した固定ミラー17、17、17にそれぞれ対応した画像領域MG1、MG2、MG3を非常に簡便な手法で検出することができる。
また、図1に示すように映像処理部11と接続された撮像カメラ12の光軸とプロジェクタ16の光軸とが一致するようにミラーなどの光学系を別途配置させて投影領域を撮像し、撮像した各投影領域の画像を画像処理することで固定ミラー17に対応する画像領域を自動的に検出することもできる。この撮像カメラ12は、プロジェクタ16と一体構成するようにしてもよい。
また、この撮像カメラ12で撮像した投影領域の画像を用いて、ステップS1における固定ミラー17の調整を行うと、非常に簡便に調整を実行することができる。
ステップS4において、映像補正部11Bで歪み補正処理をする際に用いる歪み補正パラメータを設定する。歪み補正パラメータは、プロジェクタ16から投影され固定ミラー17で反射され投影領域に投影された映像をユーザの視点から視認した際に、歪みのない映像となるようにするためのパラメータである。歪み補正パラメータは、例えば、上述したようにグリッドパターンを投影領域に投影し、ユーザの視点から視認した場合に、グリッドパターンが歪むことなく投影領域内に収まるように調整した際の調整量として求めらることができる。つまり、グリッドパターンを投影領域に投影させると、歪みの程度を視認することができるため、この歪みを補正する補正の程度(補正量)も分かることになる。
また、ユーザの視点位置となるように光学系を配置させて投影領域を撮像カメラ12で撮像し、撮像した画像を用いた画像処理により歪み補正パラメータを自動的に簡便に取得することもできる。さらにまた、投影領域の形状を厳密に測定した場合には、この投影領域に対するプロジェクタ16、固定ミラー17の設置情報を用いて幾何学計算をすることで歪み補正パラメータを演算により求めることもできる。
ステップS5において、映像を投影する投影領域に応じて投影する映像の色合いや明るさを補正する補正量である色・明るさ補正パラメータを設定する。色・明るさ補正パラメータは、例えば、撮像カメラ12により映像を投影しない状態での投影領域をカラー画像で撮像して、この撮像画像の色温度とプリセットされた基準となる白色の色温度との差分を取ることで生成された補正用画像として設定される。
ステップS6において、プロジェクタ16から投影される映像のうち固定ミラー17には到達しない画像領域の設定をする。図7に示すプロジェクタ16から投影される映像の1フレーム分の画像において、画像領域LGは、固定ミラー17には到達しない画像領域であり、そのままランプシェード15Sに到達することになる。ランプシェード15Sの表面は、光を拡散させるような処理を施されており、プロジェクタ16から照射された映像光を照明装置15Aの照明光の一部として利用することができるようになっている。
したがって、画像領域LGは、画像を形成せずにそのままとすることでプロジェクタ16からの投影光を照明光として利用できるようにするか、黒色の画像として映像的に消去し、照明光として利用できないようにする。このステップS6では、このような画像領域LGをどのように利用するかを設定することになる。
このようにして、情報提示システム1は、映像提示空間に設置された段階で設置条件に応じて各種補正パラメータが設定される。そして、設定された各種補正パラメータに基づき、プロジェクタ16から投影領域に応じた最適な補正処理がなされた映像が投影されることになる。続いて、図8に示すフローチャートを用いて、情報提示システム1による映像提示処理動作について説明をする。
ステップS11において、映像処理部11の映像生成部11Aは、ユーザからの操作に応じて、設置された各固定ミラー17に対応する画像領域、並びに、図7で示した画像領域LGに対する映像を映像素材などを用いて生成する。
図7に示す、投影領域FD1に対応する画像領域SG1、設置された固定ミラー17に対応する画像領域MG1のように両者が一致しない場合には、画像領域SG1と重ならない画像領域MG1は、映像を消去するように黒色の画像とすることになるが、投影領域を無視して部屋全体に何らかの映像を投影させる場合などには、この画像領域も含めて投影する映像を形成するようにしてもよい。
このとき、画像領域LGを照明光として利用する場合には、例えば、固定ミラー17の周囲に、プロジェクタ16からの投影光を遮光することで影絵のような何らかの形状を形成する遮光部を設け、ランプシェード15Sを介して影絵が投影されるような空間的な演出をすることもできる。このとき、固定ミラー17に投影させる映像も同様の影絵のような映像を生成することで、情報提示システム1全体で提示する映像に統一感を持たせた演出を行うことができる。
ステップS12において、映像処理部11の映像補正部11Bは、上述したステップS4で設定された歪み補正パラメータを用いて、映像生成部11Aで生成された映像の歪み補正処理をする。また、映像処理部11は、ステップS13において、上述したステップS5で設定された色・明るさ補正パラメータを用いて、映像生成部11Aで生成された映像の色合い、明るさなどの補正処理をする。
ステップS14において、映像処理部11の映像出力処理部11Cは、ユーザの要求、あるいは設定時の条件などに応じて、映像補正部11Bで補正処理が施された映像の出力画像領域を選択(マスキング)する。
例えば、床面に設けられた投影領域FD2への映像の投影と、プロジェクタ16から投影された投影光を照明光として利用する場合には、図9に示すように、画像領域MG2(SG2)、画像領域LG以外の画像領域MG1、MG3は、黒色の画像(網掛けで図示)が生成されることでマスキングがなされる。また、玄関扉に設けられた投影投影領域FD1への映像の投影、収納キャビネットに設けられた投影領域FD3への映像の投影を行い、プロジェクタ16から投影された投影光を照明光として利用しない場合には、図10に示すように、画像領域SG1、SG3以外の画像領域は、黒色の画像(網掛けで図示)が生成されることでマスキングがなされる。
ステップS15において、映像処理部11は、映像出力処理部11Cでマスキングされた映像をプロジェクタ16へと出力し、プロジェクタ16から固定ミラー17を介して投影領域へと投影させる。
なお、図8に示すフローチャートで示した処理は、情報提示システム1において、映像提示を実行する際にリアルタイムになされるばかりではなく、図6に示したフローチャートに基づく情報提示システム1のシステム初期設定がなされた後であれば、いつでも実行することができる。例えば、リアルタイムで実行しない場合には、図8に示すフローチャートに基づき、映像素材を用いて事前に提示する映像を生成し、さらに歪み補正、色合いや明るさの補正、画像領域選択を実行し映像処理部11に接続された図示しない記憶媒体などに記憶させておく。そして、映像処理部11は、ユーザからの要求などに応じて、記憶媒体に記憶された補正処理後の映像を再生し、プロジェクタ16を介して投影領域に投影させる。
このように、本発明の実施の形態として示す情報提示システム1は、固定設置されたプロジェクタ16、同じく固定設置された固定ミラー17によって対応する投影領域へ映像を投影させる際、設置条件、ユーザの視認位置に応じた歪み補正処理を行う。
したがって、可動部位などを持たない非常に簡単なシステム構成であることから、長期使用時の保守管理を容易なものとし、コストの低減を実現すると共に、歪みのない良好な映像を提示することができる。
また、複数のユーザがそれぞれ視認している相異なる投影領域に対して同時に映像を提示したり、ある1人のユーザが視認している投影領域にのみ映像を提示したりする際の、映像を提示する提示領域を切り替える際も、機械的な駆動機構により行うことがないため、駆動音などを伴わずに瞬時に実行することができる。したがって、多くの情報を迅速且つ確実に提示することができる。また、静謐な状況が要求される空間など、様々な映像提示の可能性を提案することもできる。
また、情報提示システム1は、映像生成部11Aで生成するグリッドパターンを投影領域に投影することで、歪み補正の補正量となる歪み補正パラメータの設定を容易に実行することができる。これにより、投影領域の変更やユーザの視認位置などに変更があった場合には、固定ミラー17の設置位置を再び再調整することなく歪み補正パラメータを調整するだけで充分であるため、省力化を実現できる。また、このグリッドパターンの投影領域への投影により、システム初期設定時の固定ミラー17の設置調整を容易に実行することができる。
さらに、情報提示システム1は、撮像カメラ12で撮像した投影領域の映像を画像処理することで、歪み補正の補正量となる歪み補正パラメータの設定を自動的に実行することができる。これにより、投影領域の変更やユーザの視認位置などに変更があった場合には、固定ミラー17の設置位置を再び再調整することなく歪み補正パラメータを自動調整するだけで充分であるため、省力化を実現できる。また、撮像カメラ12で撮像した投影領域の映像を画像処理することで、システム初期設定時の固定ミラー17の設置調整を容易に実行することができる。
さらにまた、情報提示システム1は、撮像カメラ12で投影領域を撮像したカラー映像から、色合い、明るさを補正する補正量となる色・明るさパラメータの設定を自動的に実行することができる。これにより、投影領域が、例えば、床面や壁面、天井や家具の表面などのように平面でなかったり、均一な色でなかったりした場合でも、ユーザの視認を良好なものとするような色合い、明るさの映像として提示することができる。
なお、本発明の実施の形態として示した情報提示システム1の照明装置15Aにおいて、プロジェクタ16から投影される投影光を照明光として利用する場合に、設置空間において要求される照明光の光量に満たない場合、照明装置15A内に別途、光源を設けるようにしてもよい。
また、照明装置15Aは、上述したように情報提示空間内の天井に設置されるばかりではく、例えば、スタンドにより自立させたり、壁面や床面に設置することもできる。この固定ミラー17を用いた照明装置15Aは、可動機構を持たないことから、設置自由度が非常に高いため、映像提示以外の演出効果を高めるような他の装置と容易に組み合わせることができ、新たな演出効果を生み出す連携を実行することができる。
また、ランプシェード15Sの形状も映像を提示する空間や提示する映像に応じて様々な形状のものを使用することができる。例えば、上述したようにランプシェード15Sを密閉型にする以外にも、各ミラーから反射される映像を透過する透明部材を除去することで開放型にすることもできる。密閉型とした場合には、さらに防水処理を施すことで浴室内などでの使用を可能とする。
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施の形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
本発明の実施の形態として示す情報提示システムの構成について説明するための図である。 本発明の実施の形態として示す情報提示システムの適用例について説明するための図である。 本発明の実施の形態として示す情報提示システムにおいて、投影領域に投影する様子を示した図である。 映像補正処理を実行しなかった場合の(a)は投影画像の様子を示した図であり、(b)は投影領域に投影される映像の様子を示した図である。 映像補正処理を実行した場合の(a)は投影画像の様子を示した図であり、(b)は投影領域に投影される映像の様子を示した図である。 本発明の実施の形態として示す情報提示システムの初期設定時に実行する動作について説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態として示す情報提示システムから投影される投影画像の一例を示した図である。 本発明の実施の形態として示す情報提示システムの投影処理動作について説明するためのフローチャートである。 所望の投影領域にのみ映像を投影させるためにマスキングを施した投影画像の一例を示した図である。 所望の投影領域にのみ映像を投影させるためにマスキングを施した投影画像の一例を示した図である。
符号の説明
1 情報提示システム
11 映像処理部
11A 映像生成部
11B 映像補正部
11C 映像出力処理部
12 撮像カメラ
15A 照明装置
15S ランプシェード
16 プロジェクタ
17 固定ミラー

Claims (4)

  1. 受けた光を拡散させるランプシェードと、
    前記ランプシェードに内包され、情報を映像として投影するプロジェクタと、
    前記ランプシェードに内包され、前記プロジェクタから投影された映像を対応する投影領域へとそれぞれ導光する複数の固定ミラーと、
    前記プロジェクタで投影する映像を生成する映像生成手段と、
    前記映像生成手段で生成された映像を、前記投影領域に対する前記プロジェクタ、前記複数の固定ミラーの設置条件及びユーザの視認位置に基づき画像処理することで、前記投影領域に投影させる際に生ずる歪みを補正する映像補正手段とを備え、
    前記プロジェクタから投影され前記複数の固定ミラーに到達しない光が前記ランプシェードに到達するように構成されていること
    を特徴とする情報提示システム。
  2. 前記映像生成手段は、グリッドパターンを生成し、
    前記プロジェクタは、前記映像生成手段で生成されたグリッドパターンを投影し、
    前記映像補正手段は、前記プロジェクタから投影され前記固定ミラーにより投影領域へと導光されたグリッドパターンによって示される補正量に基づき、前記映像生成手段で生成された映像を画像処理することで、前記投影領域に投影させる際に生ずる歪みを補正すること
    を特徴とする請求項1記載の情報提示システム。
  3. 前記投影領域を撮像する撮像手段を備え、
    前記映像補正手段は、前記撮像手段で撮像された前記投影領域の映像に基づき、前記映像生成手段で生成された映像を画像処理することで、前記投影領域に投影させる際に生ずる歪みを自動的に補正すること
    を特徴とする請求項1記載の情報提示システム。
  4. 前記撮像手段は、前記投影領域をカラー映像として撮像し、
    前記映像補正手段は、前記撮像手段によって撮像されたカラー映像に基づき、前記映像生成手段で生成された映像を画像処理することで、色合い、明るさを補正すること
    を特徴とする請求項3記載の情報提示システム。
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