JP5309865B2 - 立体投影装置 - Google Patents

Description

本発明は、三次元物体に画像を投影する立体投影装置に関する。

この種の立体投影装置は、例えば三次元物体に画像を投影して現物に模した物体を得るために用いることができる。この三次元物体に画像を投影する際に反射装置を用いる技術が知られている。例えば、特許文献１には、立体形状モデルの側面に反射ミラーを備え、立体形状モデルの上面および側面の表面テクスチャの画像情報に基づいて、その立体形状モデルの上面の表面テクスチャ画像を立体形状モデルの上面に投影し、また立体形状モデルの側面の表面テクスチャ画像を反射ミラーを介して立体形状モデルの側面に投影する立体表示装置が記載されている。

また、関連する技術として、特許文献２には、立体形状が制御可能に設けられ立体形状を復元する立体形状復元装置と、立体形状復元装置の上面側からの投影光を立体形状復元装置の側面に反射する反射装置と、立体形状情報に基づいて立体形状復元装置の立体形状を制御する制御装置と、立体形状の上面の表面画像を立体形状の上面に投影しおよび立体形状の側面の表面画像を反射装置を介して立体形状の側面に投影する投影装置とを含む第１の地点に配置された第１の装置と、立体形状情報並びに立体形状の上面および側面の表面画像を第１の装置に送信する送信装置を含む第２の地点に配置された第２の装置とを備えた立体表示システムが記載されている。
特開２００６−３３８１８１号公報 特開２００８−２０８０１号公報

本発明の目的は、画像が投影される三次元物体の背面側に三次元物体に関するその他の情報を表示することができる立体投影装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の立体投影装置を提供する。
（１）三次元物体と、前記三次元物体の上面側からの投影光を前記三次元物体の正面および側面に向けて反射する反射装置と、前記三次元物体の上面、正面および側面の画像情報並びに前記三次元物体に関するその他の情報を表示制御する表示制御装置と、前記表示制御装置からの画像情報に基づいて前記三次元物体の上面の画像を前記三次元物体の上面に投影し、前記三次元物体の正面および側面の画像を前記反射装置を介して前記三次元物体の正面および側面に投影する投影装置と、前記三次元物体の背面側に配置され前記表示制御装置からの三次元物体に関するその他の情報を表示する画面を有する表示装置とを備えた立体投影装置。
（２）前記表示装置に代えて、前記三次元物体の背面側に配置された透過型画面と、前記透過型画面に前記その他の情報を投影する前記表示制御装置に接続された別の投影装置を備えた上記（１）記載の立体投影装置。
（３）三次元物体と、前記三次元物体の背面側に配置された透過型画面と、前記三次元物体の上面側からの投影光を前記三次元物体の正面、側面および前記透過型画面に向けて反射する反射装置と、前記三次元物体の上面、正面および側面の画像情報並びに前記三次元物体に関するその他の情報を表示制御する表示制御装置と、前記表示制御装置からの画像情報に基づいて前記三次元物体の上面の画像を前記三次元物体の上面に投影し、前記三次元物体の正面および側面の画像を前記反射装置を介して前記三次元物体の正面および側面に投影し、前記三次元物体に関するその他の情報を前記反射装置を介して前記透過型画面に投影する投影装置とを備えた立体投影装置。
（４）前記投影装置から投影される画像が、動画を含む上記（３）記載の立体投影装置。
（５）前記動画が、前記透過型画面に投影される上記（４）記載の立体投影装置。
（６）前記動画が、さらに前記三次元物体の上面、正面および側面の少なくとも１つに投影される上記（５）記載の立体投影装置。
（７）前記透過型画面に投影された動画と、前記三次元物体の上面、正面および側面の少なくとも１つに投影された動画とが互いに同期して動く上記（６）記載の立体投影装置。
（８）前記三次元物体の上面側からの投影光を前記三次元物体の正面および側面の少なくとも１つに向けて反射する反射装置が、前記三次元物体の設置面よりも下方に設置される上記（３）〜（７）のいずれかに記載の立体投影装置。
（９）前記三次元物体を載せる台座を備え、前記三次元物体の設置面よりも下方に設置される反射装置に対向する前記台座の端部に傾斜部を設けた上記（８）記載の立体投影装置。
（１０）前記三次元物体を載せる台座を備え、前記三次元物体に関するその他の画像を前記台座に投影する上記（３）〜（９）のいずれかに記載の立体投影装置。
（１１）前記透過型画面の表示面が、前記投影装置から投影される投影光に沿って配置される上記（３）〜（１０）のいずれかに記載の立体投影装置。

請求項１に係る立体投影装置によれば、画像が投影される三次元物体の背面側に三次元物体に関するその他の情報を表示することができる。
請求項２に係る立体投影装置によれば、本構成を有していない場合に比べ、三次元物体に関するその他の情報を表示する画面を軽量化することができる。
請求項３に係る立体投影装置によれば、三次元物体に関するその他の情報を投影するための別の投影装置を不要とすることができる。
請求項４に係る立体投影装置によれば、本構成を有していない場合に比べ、画像が投影される三次元物体に、より臨場感を与えることができる。
請求項５に係る立体投影装置によれば、本構成を有していない場合に比べ、画像が投影される三次元物体に、より臨場感を与えることができる。
請求項６に係る立体投影装置によれば、本構成を有していない場合に比べ、画像が投影される三次元物体に、より臨場感を与えることができる。
請求項７に係る立体投影装置によれば、本構成を有していない場合に比べ、画像が投影される三次元物体に、より臨場感を与えることができる。
請求項８に係る立体投影装置によれば、本構成を有していない場合に比べ、画像が投影される三次元物体を見やすくすることができる。
請求項９に係る立体投影装置によれば、三次元物体に投影される画像の欠落を防止することができる。
請求項１０に係る立体投影装置によれば、本構成を有していない場合に比べ、画像が投影される三次元物体に、より臨場感を与えることができる。
請求項１１に係る立体投影装置によれば、本構成を有していない場合に比べ、透過型画面に投影される画像のコントラスト低下を防止することができる。

図１は、本発明に係る立体投影装置の一実施例を示す図である。本実施例は、図示のように、三次元物体１と、三次元物体１の上面側からの投影光を三次元物体の正面および側面に向けて反射する反射装置２、３、４と、三次元物体１の上面、正面および側面の画像情報並びに三次元物体１に関するその他の情報を表示制御する表示制御装置５と、表示制御装置５からの画像情報に基づいて三次元物体１の上面の画像を三次元物体１の上面に投影し、三次元物体１の正面および側面の画像を反射装置２、３、４を介して三次元物体１の正面および側面に投影する投影装置６と、三次元物体１の背面側に配置され表示制御装置５からの三次元物体１に関するその他の情報を表示する画面を有する表示装置７とを備える。図示のように、三次元物体の正面は反射装置２が対向し、右側面は反射装置３が対向し、左側面は反射装置４が対向する。三次元物体の背面は、その正面と反対側の面である。本例では、三次元物体１は設置面８に置いてある。設置面８は床や地面とすることができるが、これに限定されず、例えば台座の上に置いてもよい。また、反射装置２、３、４は例えば反射ミラーであり、本例ではそれぞれ分離しているが、これに限定されず、その２つ以上を一体的に形成してもよい。さらに、表示装置７は、例えばプラズマディスプレイ装置や液晶ディスプレイ装置とすることができるが、これらに限定されず、各種のモニタ画面を用いることができる。

図１の実施例では、三次元物体１は自動車の形をした白地の模型であるが、これに限定されず、所望の物体に類似する大まかな立体形状を有するものであればよい。本例の場合、表示制御装置５からの画像情報に基づいて、投影装置６から、自動車の上面の画像が自動車の白地の模型の上面に投影され、その正面および側面の画像が反射装置２、３、４を介して自動車の白地の模型の正面および側面に投影されることで、その投影された画像に係る実際の自動車に近い外観を有する自動車の模型を得ることができる。また、表示装置７には、三次元物体１としての自動車に関するその他の情報として、例えば自動車の背景や説明文等を表示することができる。この場合、自動車の背景としては、自動車が停止しているときの景色だけでなく、自動車が動いているときの景色を動画として表示することができ、また自動車の説明文としては、例えば自動車の装備や諸機能を文字情報として表示することができるが、これらに限定されるものではなく、任意の画像や文字情報を表示することができる。

図２は、本発明に係る立体投影装置の他の実施例を示す図である。本実施例は、図１の実施例における表示装置７に代えて、三次元物体１の背面側に配置された透過型画面（透過型スクリーン）９と、透過型画面９にその他の情報を投影する表示制御装置５に接続された別の投影装置１０とを備える点で図１の実施例と異なるが、その他の点では図１の実施例と同様である。本例の場合も、表示制御装置５からの画像情報に基づいて、投影装置６から、三次元物体１としての自動車の上面の画像が自動車の白地の模型の上面に投影され、その正面および側面の画像が反射装置２、３、４を介して自動車の白地の模型の正面および側面に投影される。これにより、投影された画像に係る実際の自動車に近い外観を有する自動車の模型を得ることができる。また、透過型画面９には、三次元物体１としての自動車に関するその他の情報として、例えば自動車の背景や説明文等を表示することができるが、上述のとおりこれらに限定されない。

図３は本発明に係る立体投影装置のさらに他の実施例を示す図であり、（ａ）は投影装置による投影前の様子、（ｂ）は投影装置による投影後の様子を示す。本実施例は、図１の実施例における表示装置７に代えて、図示のように三次元物体１の上面側からの投影光を透過型画面（透過型スクリーン）１１に向けて反射する反射装置１２を備え、この反射装置１２を介して投影装置６からその他の情報を透過型画面１１に投影する点で図１の実施例と異なるが、その他の点では図１の実施例と同様である。すなわち、本実施例は、図３（ａ）に示すように、三次元物体１と、三次元物体１の背面側に配置された透過型画面１１と、三次元物体１の上面側からの投影光を三次元物体１の正面、側面および透過型画面１１に向けて反射する反射装置２、３、４、１２と、三次元物体１の上面、正面および側面の画像情報並びに三次元物体に関するその他の情報を表示制御する表示制御装置５と、表示制御装置５からの画像情報に基づいて三次元物体１の上面の画像を三次元物体１の上面に投影し、三次元物体１の正面および側面の画像を反射装置２、３、４を介して三次元物体１の正面および側面に投影し、三次元物体に関するその他の情報を反射装置１２を介して透過型画面１１に投影する投影装置６とを備える。ここで、反射装置２、３、４、１２は例えば反射ミラーであり、本例ではそれぞれ分離しているが、これに限定されず、その２つ以上を一体的に形成してもよい。

図３の実施例の場合も、三次元物体１は自動車の形をした白地の模型であるが、これに限定されない。本例の投影装置６による投影後の様子を図３（ｂ）に示す。図示のように、表示制御装置５からの画像情報に基づいて、投影装置６から、三次元物体１としての自動車の上面の画像が自動車の白地の模型の上面に投影され、その正面および側面の画像が反射装置２、３、４を介して自動車の白地の模型の正面および側面に投影される。これにより、投影された画像に係る実際の自動車に近い外観を有する自動車の模型を得ることができる。また、投影装置６から、三次元物体１としての自動車に関するその他の情報として、例えば自動車の背景や説明文等を、反射装置１２を介して透過型画面１１に投影して表示することができる。この場合、自動車の背景としては、自動車が停止しているときの景色だけでなく、自動車が動いているときの景色を動画として表示することができ、また自動車の説明文としては、例えば自動車の装備や諸機能を文字情報として表示することができるが、これらに限定されるものではなく、任意の画像や文字情報を表示することができる。さらに、本実施例では、投影装置６から、三次元物体１の上面、正面および側面の画像を投影するとともに、その他の情報を透過型画面１１に投影するので、その他の情報を表示するための別の投影装置等を不要にすることができ、スペース確保や低コスト化に有効である。また、後述のように動画を投影する場合、ひとつの投影装置６に複数の動画を配置できるため、複数の動画の同期が取りやすく、動画の同時開始あるいは同時停止などが簡単に実行でき、同期をとるための複雑なシステムが必要とされない。

図４は、本発明に係る立体投影装置のさらに他の実施例を示す図である。本実施例は、図３の実施例における反射装置２、３、４を三次元物体１の設置面８よりも下方に設置する点で図３の実施例と異なるが、その他の点では図３の実施例と同様である。反射装置１２については、図３の実施例と同様に設置面８上またはそれよりも上方に設置することができる。反射装置２、３、４は、設置面８の下方から三次元物体１の画像を投影するため４５度よりも少し寝かせた角度（３５度〜４０度）に設置するのが好ましいが、これに限定されない。また、反射装置１２は、設置面８に垂直に置かれた透過型画面１１に背景画像等のその他の情報を投影するためほぼ４５度に設置するのが好ましいが、これに限定されない。このように本例では、反射装置２、３、４は設置面８の下方に位置するので、設置面８上には三次元物体１としての自動車と透過型画面１１が存在することになる。なお、本例では、反射装置２、３、４をすべて三次元物体１の設置面よりも下方に設置しているが、これに限定されず、反射装置２、３、４の少なくとも１つを三次元物体１の設置面よりも下方に設置することができる。

図５は、投影装置から投影される画像の一例を示す図である。図示のように、投影装置６から投影される画像は、三次元物体１としての自動車上面の画像５１と、その正面の画像５２と、右側面の画像５３、左側面の画像５４、および背景画像５５を備える。これらの画像を投影装置６から投影することで、図３に示すように、実際の自動車に近い外観を有する自動車の模型を得ることができる。また、自動車の背面側の透過型画面１１には、例えば自動車の位置する地点の背景を表示することができる。三次元物体１の画像とその背景画像にともに動画を使用する場合、双方とも同じ画像内にあるので同期が取りやすい。なお、透過型画面１１に投影される情報は背景画像に限定されるものではなく、その他の画像や文字情報等でもよい。その場合、背景画像５５に代えて、その他の画像や文字情報等が投影装置６から投影される。

図６は、投影装置から投影される画像が動画の場合の一例を示す図である。本例では、三次元物体１としての自動車が走行中であるかのように背景画像を動かすものである。この場合、背景画像の動きに同期して、自動車のホイール６１を回転させ、またセンターライン６２を自動車の走行方向と逆方向に移動させると、より臨場感が増す。この場合、投影装置６から投影される画像として、背景画像、自動車の上面、正面および側面の画像、道路上のセンターラインの画像、自動車のホイール画像を用意する。これらの画像は、例えば表示制御装置５に格納しておくことができるが、これに限定されない。このように本例は、自動車が進行方向にあたかも走っているように、背景映像として風景が図の右から左に流れる画像を動画表示するものである。画像の流れる速度に応じて自動車のホイール６１の画像を回転させ、センターライン６２も同様に移動させる。そして、例えば、自動車が信号で停止する様子を背景画像で提示するときは、その画像に合わせてホイール６１の回転速度およびセンターラインの移動速度を徐々に遅くし、最後に停止させるように画像表示すると一層臨場感が増す。さらに、その際、別途設けたスピーカから、自動車の停止時のブレーキ音や発進時の排気音を発生させると、より一層臨場感が向上する。

図７は三次元物体を台座に置いた場合の例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ右側面図である。本例では、三次元物体１としての自動車が台座７１の上に置かれている。この台座７１は、三次元物体１を固定する必要がある場合に固定手段として用いることができる。また、画像として道路のセンターライン６２を投影する場合、路面を投影するための路面スクリーンとして用いることができる。ここで、反射装置２，３，４が三次元物体１の設置面８よりも下方に設置される場合、図７（ｂ）に示すように、三次元物体１の正面および側面の画像が台座７１に遮られて所望の画像を投影することができない場合がある。そこで本例では、図７（ｃ）に示すように、三次元物体１の設置面８よりも下方に設置される反射装置２，３，４に対向する台座７１の端部に傾斜部６３を設けたものである。台座７１の端部に傾斜部６３を設けることで、台座７１としての路面スクリーンにセンターライン６２を投影することができ、かつ三次元物体１の正面および側面の画像を所望どおりに投影することができる。なお、本例では、台座７１にセンターライン６２を投影したが、これに限定されることなく、三次元物体１に関するその他の画像を台座７１または設置面８に投影することができる。

図８は透過型画面の設置例を示す図であり、（ａ）は設置面に垂直設置、（ｂ）は設置面に傾斜設置した場合を示す。図８（ａ）に示すように、透過型画面１１を設置面８に垂直に設置すると、投影光８１はある角度をもってミラーに入射するため影８２ができてしまう。また、透過型画面１１の表示面を投影光８１が照らすことにもなり、透過型画面１１の表示画像のコントラストが落ちる。これに対して、図８（ｂ）に示すように、透過型画面１１の表示面を投影装置から投影される投影光８１に沿って配置すると、上述の不都合が解消される。すなわち、投影光８１の入射角度に合わせて透過型画面１１を傾斜して設置すると、影が生ずることもなく、また透過型画面１１の表示面を投影光８１が照らすこともなくなる。

図９（ａ）、（ｂ）はそれぞれ三次元物体として人形の例を示す図である。本例の立体投影装置の構成は、図３の実施例のものと同様である。本例は、図示しない投影装置６から、人形の上面の画像を白地の人形９１の上面に投影し、人形の正面および側面の画像を反射装置２、３、４を介して白地の人形９１の正面および側面に投影し、人形の背景画像を反射装置１２を介して透過型画面１１に投影するものである。例えば、図９（ａ）に示すように、白地の人形９１にカジュアルな服装の画像を投影する場合は、背景として透過型画面１１に洋館の画像を投影することができる。また、図９（ｂ）に示すように、白地の人形９１に水着の画像を投影する場合は、背景として透過型画面１１にプールの画像を投影することができる。

本発明に係る立体投影装置の一実施例を示す図である。 本発明に係る立体投影装置の他の実施例を示す図である。 本発明に係る立体投影装置のさらに他の実施例を示す図であり、（ａ）は投影装置による投影前の様子、（ｂ）は投影装置による投影後の様子を示す。 本発明に係る立体投影装置のさらに他の実施例を示す図である 投影装置から投影される画像の一例を示す図である。 投影装置から投影される画像が動画の場合の一例を示す図である。 三次元物体を台座に置いた場合の例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ右側面図である。 透過型画面の設置例を示す図であり、（ａ）は設置面に垂直設置、（ｂ）は設置面に傾斜設置した場合を示す。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ三次元物体として人形の例を示す図である。

符号の説明

１ 三次元物体
２、３、４、１２ 反射装置
５ 表示制御装置
６、１０ 投影装置
７ 表示装置
８ 設置面
９ 透過型画面
１１ 透過型画面

Claims (9)

1. 三次元物体と、前記三次元物体の背面側に配置された透過型画面と、前記三次元物体の上面側からの投影光を前記三次元物体の正面、側面および前記透過型画面に向けて反射する反射装置と、前記三次元物体の上面、正面および側面の画像情報並びに前記三次元物体に関するその他の情報を表示制御する表示制御装置と、前記表示制御装置からの画像情報に基づいて前記三次元物体の上面の画像を前記三次元物体の上面に投影し、前記三次元物体の正面および側面の画像を前記反射装置を介して前記三次元物体の正面および側面に投影し、前記三次元物体に関するその他の情報を前記反射装置を介して前記透過型画面に投影する投影装置とを備えた立体投影装置。
2. 前記投影装置から投影される画像が、動画を含む請求項１記載の立体投影装置。
3. 前記動画が、前記透過型画面に投影される請求項２記載の立体投影装置。
4. 前記動画が、さらに前記三次元物体の上面、正面および側面の少なくとも１つに投影される請求項３記載の立体投影装置。
5. 前記透過型画面に投影された動画と、前記三次元物体の上面、正面および側面の少なくとも１つに投影された動画とが互いに同期して動く請求項４記載の立体投影装置。
6. 前記三次元物体の上面側からの投影光を前記三次元物体の正面および側面の少なくとも１つに向けて反射する反射装置が、前記三次元物体の設置面よりも下方に設置される請求項１〜５のいずれかに記載の立体投影装置。
7. 前記三次元物体を載せる台座を備え、前記三次元物体の設置面よりも下方に設置される反射装置に対向する前記台座の端部に傾斜部を設けた請求項６記載の立体投影装置。
8. 前記三次元物体を載せる台座を備え、前記三次元物体に関するその他の画像を前記台座に投影する請求項１〜７のいずれかに記載の立体投影装置。
9. 前記透過型画面の表示面が、前記投影装置から投影される投影光に沿って配置される請求項１〜８のいずれかに記載の立体投影装置。
   

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