JP6326714B2 - 投影システム - Google Patents

Description

本発明は、投影システムに係り、特に投影式の投影システムに関する。

近年、鑑賞者に対して印象付けた告知を行うべく、人型のスクリーンに対して人物画像を投影し、種々の告知を行わせる投影システムが開発されている（例えば特許文献１参照）。このような投影システムでは、ある程度プログラミング化されたコンテンツが繰り返しスクリーンに投影されるようになっており、その表示内容を変更するには管理者がプロジェクタに接続されたコンピュータを操作する必要がある。
また、鑑賞者が表示内容を変更できるように、スクリーン近傍に切り替え用の機械式のスイッチを配置した投影システムも知られている。

特開２０１１−１５０２２１号公報

ところで、投影された画像を阻害しないように表示させるには、機械式のスイッチをスクリーンから外れた位置に配置する必要がある。また、操作性を考えるとスクリーン近傍に配置することが望ましい。さらに、スクリーンに対しては、印象付けを強くすることが重要であり、そのスクリーン近傍に機械式のスイッチが存在していると印象付けを弱める一因となってしまう。
また、タッチパネルを用いることも考えられるが、スクリーン全体をカバーするタッチパネルを用いるとなるとそれだけ高価になってしまうのが実状である。
そこで本発明の課題は、タッチパネルを用いなくとも、投影画像の表示を阻害せずにスクリーン上からの操作を可能として、鑑賞者に与える印象を強めることである。

以上の課題を解決するため、本発明の一の態様によれば、
画像の映像光を照射する投影部と、
前記投影部から照射された映像光を背面から受けて前面に表示するスクリーン部と、を備え、
前記スクリーン部は、
スクリーンと、
前記スクリーンの背面側に配置されたフレネルレンズと、を備え、
前記スクリーン部の背面側に配置され、前記フレネルレンズを避けて前記スクリーン部の前方側に向け且つ前記映像光の投影範囲内に向けて光線を照射し、当該光線が遮られることによって照射方向の前方に物体が存在していることを検出する光学式センサを備えることを特徴とする投影システムが提供される。

本発明によれば、タッチパネルを用いなくとも、投影画像の表示を阻害せずにスクリーン上からの操作を可能として、鑑賞者に与える印象を強めることができる。

本実施形態の投影システムの主制御構成を示すブロック図である。 投影システムで表示される人物画像の一例を示す説明図である。 図１の投影システムに備わるスクリーン部の概略構成を示す説明図であり、（ａ）は前面側を示す斜視図、（ｂ）は背面側を示す斜視図である。 図３のスクリーン部における上半身部と下半身部との境界付近の構造を背面側から示す斜視図である。 図３のスクリーン部に備わる光学式センサと他の部材との位置関係を示す断面図である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は本実施形態の投影システムの主制御構成を示すブロック図である。図１に示すように投影システム１には、人物画像の映像光を照射する投影部２と、投影部２から照射された映像光を背面で受けて前面に投影する人型のスクリーン部３とを備えている。

投影部２は、画像や音声からなるコンテンツデータに基づいて各部を制御するコンテンツ制御部２１と、コンテンツ制御部２１に接続され、当該コンテンツ制御部２１から出力された映像データを映像光に変換してスクリーン部３に向けて照射するプロジェクタ２２とを備えている。
コンテンツ制御部２１には、日本語コンテンツデータ、英語コンテンツデータ、中国語コンテンツデータ、韓国語コンテンツデータが格納されている。
各コンテンツデータは、各言語に対応した映像データと音声データとを含んでいる。ここで、映像データは、例えば図２に示すように、人物の上半身のみの人物画像Ｇ１を基準とした映像データである。なお、人物画像Ｇ１の下部には、左から順に日本、米国、中国、韓国の国旗を模したマークｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４が人物画像Ｇ１に重なるように配置されている。このマークｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４は、コンテンツを切り替えるため、各コンテンツの言語を各国の国旗で示したものである。

次に、スクリーン部３について説明する。
図３は、スクリーン部３の概略構成を示す説明図であり、（ａ）は前面側を示す斜視図、（ｂ）は背面側を示す斜視図である。
図３に示すようにスクリーン部３には、人物の上半身が表示される上半身部４と、下半身が表示される下半身部５と、これらを支持する支持部６が設けられている。
上半身部４と下半身部５とは、映像光の照射方向に対して略直交する例えばアクリル板などの一枚の透光板７により形成されている。透光板７の背面には背面投影用のフィルムスクリーン８が積層され、なおかつフィルムスクリーン８の背面にはフィルム状のフレネルレンズ９が積層されている（図５参照）。
そして、上半身部４の外形は人物の上半身を模した形状に形成されているのに対し、下半身部５の外形は矩形状に形成されている。下半身部５をなす透光板７の前面には、投影部２により投影された人物画像Ｇ１では表現されていない下方部分（下半身画像Ｇ２）が描かれたシート５１が貼付されている。
つまり、下半身部５においては背面からの光がシート５１によって遮られるため、前面へ透過することはないが、上半身部４においては背面からの光を前方へ透過することができるようになっている。

支持部６は、下半身部５の下端部に設けられた台座６１と、下半身部５の背面中央部に対して上下方向に沿うように台座６１から立設した柱部６２と、柱部６２に取り付けられて、下半身部５の背面を保持する保持板６３とを備えている。

図４は、上半身部４と下半身部５との境界付近の構造を背面側から示す斜視図である。図４に示すように、保持板６３の上端部には、センサユニット１０が固定されている。センサユニット１０には、幅方向に沿って延在し、保持板６３に固定されたセンサベース１１と、センサベース１１に対して幅方向に所定の間隔をあけて４つ配置された光学式センサ１２とが設けられている。光学式センサ１２は例えば赤外線等の光線を照射し、当該光線が遮られると、光学式センサ１２の照射方向の前方に物体が存在していることを検出する非接触式のセンサである。

図５は光学式センサ１２と他の部材との位置関係を示す断面図である。図５中、一点鎖線は投影部２による映像光照射時の照射範囲Ｈの下端部を示している。照射範囲Ｈは、投影部２から上半身部４までの映像光の光路の範囲を示すものである。また、映像光がスクリーン部３に投影された範囲を投影範囲とし、投影範囲は上半身部４に収められるようになっていて、投影範囲よりも下方部分は下半身部５となっている。
そして、光学式センサ１２は、折り曲げ形成された板状のセンサ保持部１３によって、透光板７の背面側であって投影範囲の下方で保持されている。この保持によって、透光板７に投影された投影範囲内に向けて光学式センサ１２から光線Ｌが照射されるようになっている。また、フィルムスクリーン８及びフレネルレンズ９には、光線Ｌの光路が通過する開口８１，９１が形成されている。開口部８１，９１の前方には透光板７が配置されているために、これらの開口部８１，９１は透光板７によって遮られることになる。開口部８１，９１は本発明に係る透過部であり、この開口部８１，９１を形成することで光学式センサ１２の光線Ｌが干渉して、当該光学式センサ１２の検出結果に影響することを防いでいる。また、この開口８１，９１内に光学式センサ１２の先端部を進入させていると、奥行き方向の設置スペースを小さくすることも可能である。これによって、光学式センサ１２がフィルムスクリーン８及びフレネルレンズ９を避けて光線Ｌを照射することになる。
また、光線Ｌの照射方向と、透光板７の前面との傾きαは、光線Ｌと他の部材との干渉防止を考慮すると、２０度以上７０度以下の範囲に収まる角度で取り付けられていることが好ましい。
また、透光板７の厚みは、光線Ｌのビーム径よりも厚く設定されていることが好ましい。例えば、光線Ｌのビーム径よりも透光板７が薄い場合、透光板７内に光線Ｌが径方向で収まらなくなるために、一部の光が拡散或いは反射してしまう。そうなってしまうと光線Ｌの一部が他の部材に干渉してしまい、正確な検出の妨げとなってしまう。一方、光線Ｌのビーム径よりも透光板７が厚い場合、透光板７内に光線Ｌを径方向で収めることができ、光の拡散や反射を抑制することができる。これにより、検出の正確性を維持することができる。

なお、前述した人物画像Ｇ１の下部にあるマークｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４は、４つの光学式センサ１２から照射される光線Ｌが透光板７に重なる領域に対してそれぞれ投影されている。各マークｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４の前方を観察者が手などによって覆うと、光学式センサ１２の光線Ｌが遮られるため、光学式センサ１２が検出信号を出力する。

また、図５に示すように、センサユニット１０の後方には、当該センサユニット１０を覆うカバー３０が設けられている。このカバー３０の内面には、各光学式センサ１２からの検出信号を受信するセンサドライバ３１が取り付けられている。
図１に示すように、スクリーン部３には、例えばスピーカなどの音声出力部３２が設けられている。音声出力部３２及びセンサドライバ３１は、コンテンツ制御部２１に通信自在に接続されている。
コンテンツ制御部２１は、センサドライバ３１を介して入力された各光学式センサ１２の検出信号に基づいて、プロジェクタ２２及び音声出力部３２を制御する。例えば、本実施形態では、光学式センサ１２の検出信号に基づいてコンテンツの言語が切り替わるようになっている。例えば、映像データにおいては字幕や服装が切り替わり、音声データにおいては音声が切り替わる。

次に、本実施形態の作用について説明する。
通常、日本国内においては、日本語コンテンツデータに基づいてコンテンツ制御部２１がプロジェクタ２２及び音声出力部３２を制御している。なお、図２においては、日本語コンテンツデータが再生中であるので、日本の国旗を模したマークｍ１が強調表示され、他のマークｍ２，ｍ３，ｍ４が薄く表示されている。
その後、観察者によって、例えば米国の国旗を模したマークｍ２が覆われると、その覆われたマークｍ２に対応する光学式センサ１２が検出信号をセンサドライバ３１に出力する。そして、センサドライバ３１から検出信号がコンテンツ制御部２１に入力されると、コンテンツ制御部２１は英語コンテンツデータに基づいてプロジェクタ２２及び音声出力部３２を制御する。これにより、映像及び音声が英語版に切り替わる。

以上のように、本実施形態によれば、フィルムスクリーン８及びフレネルレンズ９に形成された開口８１，９１に光線Ｌの光路が通過しているので、光線Ｌがフィルムスクリーン８やフレネルレンズ９によって屈折や拡散されることが防止されている。このため、光学式センサ１２の光線Ｌを意図した領域に照射することが可能となる。
そして、これらの開口８１，９１を介して光学式センサ１２が、透光板７に投影された投影範囲内に向けて光線Ｌを照射しているので、タッチパネルを用いなくとも投影された画像上に操作領域を配置することができる。
したがって、タッチパネルを用いなくとも、投影画像の表示を阻害せずにスクリーン部３上からの操作ができることになり、鑑賞者に与える印象を強めることが可能となる。

また、投影部２によって投影された人物画像Ｇ１では表現されていない下方部分（下半身画像Ｇ２）が描かれたシート５１が透光板７の前面における投影範囲の直下方に貼付されているので、このシート５１によって、投影範囲の下方に配置された光学式センサ１２が隠されることになる。したがって、鑑賞者側からは人物画像Ｇ１及び下半身画像Ｇ２からなる人物が見えることになり、あたかもそこに人物だけが存在しているという印象を与えることができる。

また、光学式センサ１２が照射する光線Ｌのビーム径よりも透光板７の方が厚いので、透光板７内に光線Ｌを径方向で収めることができ、光の拡散や反射を抑制することができる。これにより、検出の正確性を維持することができる。

また、光学式センサ１２が照射した光線Ｌと、透光板７とか重なる領域に対して、操作内容を示すマークｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４が人物画像Ｇ１に重ねられているので、操作内容とともに操作位置を観察者に提示することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。
例えば上記実施形態では、下半身画像Ｇ２が描かれたシート５１によって光学式センサ１２を隠す構成を例示して説明したが、例えば演壇などの壇を配置することで光学式センサ１２を隠すようにしてもよい。
また、本実施形態では、操作内容として「言語の切替」を各国の国旗に模したマークｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４で示した場合を例示しているが、その他の操作を光学式センサ１２で行う場合にはその操作内容が直感的に分かるマークを用いることが好ましい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。

〔付記〕
＜請求項１＞
画像の映像光を照射する投影部と、
前記投影部から照射された映像光を背面で受けて前面に投影するスクリーン部と、
前記スクリーン部の背面側であって、前記投影部から照射された映像光の投影範囲から外れた位置に配置された光学式センサと、を備え、
前記光学式センサは、前記スクリーン部に投影された前記投影範囲内に向けて光線を照射することを特徴とする投影システム。
＜請求項２＞
請求項１記載の投影システムにおいて、
前記スクリーン部は、
板状の透光板と、
前記透光板の背面側に積層されたフィルムスクリーンと、
前記フィルムスクリーンの背面側に積層されたフィルム状のフレネルレンズと、を備えていることを特徴とする投影システム。
＜請求項３＞
請求項１記載の投影システムにおいて、
前記透光板の厚みは、前記光学式センサが照射する光線のビーム径よりも厚く設定されていることを特徴とする投影システム。
＜請求項４＞
請求項２又は３記載の投影システムにおいて、
前記スクリーン部は、前記光学センサが照射した光線を透過する透過部を備えていることを特徴とする投影システム。
＜請求項５＞
請求項４記載の投影システムにおいて、
前記透過部は、前記光線の航路が通過する前記フィルムスクリーン及び前記フレネルレンズに形成された開口であることを特徴とする投影システム。
＜請求項６＞
請求項５記載の投影システムにおいて、
前記透光板は、前記開口を塞ぐことを特徴とする投影システム。
＜請求項７＞
請求項１〜６のいずれか一項に記載の投影システムにおいて、
前記光学式センサは、前記投影範囲の下方に配置されていて、
前記透光板の前面における前記投影範囲の直下方には、前記投影部により投影された前記人物画像では表現されていない下方部分が描かれたシートが貼付されていることを特徴とする投影システム。
＜請求項８＞
請求項１〜７のいずれか一項に記載の投影システムにおいて、
前記投影部は、前記光学式センサが照射した光線と、前記スクリーン部とが重なる領域に対して、操作内容を示すマークを前記画像に重ねて投影することを特徴とする投影システム。
＜請求項９＞
画像の映像光を照射する投影部と、
前記投影部から照射された映像光を背面で受けて前面に投影するスクリーン部とを備え、
前記スクリーン部は、
板状の透光板と、
前記透光板の背面側に積層されたフィルムスクリーンと、
前記フィルムスクリーンの背面側に積層されたフィルム状のフレネルレンズと、
前記スクリーン部の背面側に配置され、前記フレネルレンズと前記フィルムスクリーンとを避けて光線を照射する光学式センサと、を備えることを特徴とする投影システム。

１ 投影システム
２ 投影部
３ スクリーン部
４ 上半身部（投影範囲）
６ 支持部
７ 透光板
８ フィルムスクリーン
９ フレネルレンズ
１２ 光学式センサ
２１ コンテンツ制御部
２２ プロジェクタ
５１ シート
８１ 開口（透過部）
９１ 開口（透過部）
Ｇ１ 人物画像
Ｇ２ 下半身画像
Ｈ 照射範囲
Ｌ 光線
ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４ マーク

Claims (8)

1. 画像の映像光を照射する投影部と、
   前記投影部から照射された映像光を背面から受けて前面に表示するスクリーン部と、を備え、
   前記スクリーン部は、
   スクリーンと、
   前記スクリーンの背面側に配置されたフレネルレンズと、を備え、
   前記スクリーン部の背面側に配置され、前記フレネルレンズを避けて前記スクリーン部の前方側に向け且つ前記映像光の投影範囲内に向けて光線を照射し、当該光線が遮られることによって照射方向の前方に物体が存在していることを検出する光学式センサを備えることを特徴とする投影システム。
2. 請求項１に記載の投影システムにおいて、
   前記スクリーンは、
   板状の透光板と、
   前記透光板の背面側に積層されたフィルムスクリーンと、を更に備え、
   前記光学式センサは、前記フィルムスクリーンと前記フレネルレンズとを避けて光線を照射することを特徴とする投影システム。
3. 請求項２に記載の投影システムにおいて、
   前記透光板の厚みは、前記光学式センサが照射する光線のビーム径よりも厚く設定されていることを特徴とする投影システム。
4. 請求項２又は３に記載の投影システムにおいて、
   前記スクリーン部は、前記光学式センサが照射した光線を透過する透過部を備えていることを特徴とする投影システム。
5. 請求項４記載の投影システムにおいて、
   前記透過部は、前記光線の光路が通過する前記フィルムスクリーン及び前記フレネルレンズに形成された開口であることを特徴とする投影システム。
6. 請求項５記載の投影システムにおいて、
   前記透光板は、前記開口を塞ぐことを特徴とする投影システム。
7. 請求項２〜６のいずれか一項に記載の投影システムにおいて、
   前記光学式センサは、前記投影部から照射された映像光の投影範囲の下方に配置されていて、
   前記透光板の前面における前記投影範囲の直下方には、前記投影部により投影された前記画像では表現されていない下方部分が描かれたシートが貼付されていることを特徴とする投影システム。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の投影システムにおいて、
   前記投影部は、前記光学式センサが照射した光線と、前記スクリーン部とが重なる領域に対して、操作内容を示すマークを前記画像に重ねて投影することを特徴とする投影システム。

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