JPWO2018056194A1 - 投射システム - Google Patents

Abstract

十分な明るさの表示情報を複数の表示領域に歪なく投射するために、光源と、表示情報に対応するパターンを表示させる表示部を含み、光源から表示部に照射された光の変調光を出射する位相変調型の空間光変調素子と、空間光変調素子から出射された変調光を投射する光学系とを有する投射装置と、上位システムから取得した表示条件に基づいて光源および空間光変調素子を制御するための制御条件を生成し、生成した制御条件に基づいて光源および空間光変調素子を制御する制御装置と、投射装置の投射光を複数の表示領域に向けて反射する反射鏡とを備える投射システムとする。

Description

本発明は、複数の表示領域に表示情報を投射する投射システムに関する。

ホテルやホールなどの公共施設において、天井や壁などに表示情報を投射できれば、施設の利用者を適切な目的地に誘導しやすくなる。例えば、ホテルでは、壁に表示情報を投射できれば、チェックインを済ませた利用者を部屋に案内したり、災害時に利用者を安全に避難させたりすることを人手に頼らずに行うことができる。

公共施設の内部に表示情報を投射する場合、廊下などの狭い通路にプロジェクタを配置することが想定される。そのような状況では、利用者や従業員の通行の妨げにならないように、小型でありながら至近距離に投射できるプロジェクタを配置することが望ましい。ところで、一般的なプロジェクタでは、廊下の壁や天井などに至近距離から大きな表示情報を投射することは難しい。なぜならば、遠くからでも十分に視認できる大きさの表示情報を至近距離に表示させるためには、複雑な光学系を用いたり、計算量の大きな歪補正を行ったりする必要があるからである。

特許文献１には、簡素な構成でありながら、十分な解像度の画像を投射できる投影装置について開示されている。特許文献１の装置は、λ板を用いない構造の照明光学系から反射型の空間位相変調素子に照明光束を照射し、空間位相変調素子で反射された光をスクリーンに投射する。また特許文献１の装置では、遮蔽部材を用いることによって、空間位相変調素子の反射光に含まれる０次光をスクリーン上に表示させないようにしている。

特許文献２には、口径の大きな付加光学系を必要とせずに広画角化を可能とするとともに、スクリーンまでの距離が変化しても歪みや収差を最小限に抑えることができる映像表示装置が開示されている。特許文献２の装置は、回転対称な面形状を有する複数の屈折レンズを含む前方レンズ群と、少なくとも一方の面が回転非対称な形状を有する複数のレンズを含む後方レンズ群と、後方レンズ群から射出された光を反射する自由曲面形状の反射鏡とを備える。

特開２００８−１４５６１３号公報 特開２０１２−２１５９０９号公報

特許文献１の装置によれば、照明光学系の構造を簡略化できる。しかしながら、特許文献１の装置には、単一のスクリーン上に画像を投射できても、異なる位置に設置された複数のスクリーン上のそれぞれに所望の画像を投射できないという問題点があった。また、特許文献１の装置は、スクリーンとの距離が近い場合には、０次光が遮蔽された部分の画像の抜けがぼやけずに目立ってしまう。特許文献１の装置では、０次光を目立たなくするために投射光を暗くすると、十分な明るさの表示情報をスクリーン上に表示させにくくなるという問題点があった。

特許文献２の装置によれば、レンズを偏心させる必要がないので、装置全体を大きくすることなく広画角化でき、スクリーンとの距離が近くても歪みや収差を抑えた画像を投射することができる。しかしながら、特許文献２の装置は、複数のレンズを組み合わせて複雑なレンズ群を構成するため、十分な明るさの投射光を投射するためには光源の出力を高くする必要があり、光源の出力を高くするために大容量のバッテリーや電源が必要になる。また、特許文献２の装置は、単一のスクリーン上に画像を投射できるが、複数のスクリーン上に所望の画像を投射できないという問題点があった。

本発明の目的は、十分な明るさの表示情報を複数の表示領域に歪なく投射できる投射システムを提供することである。

本発明の投射システムは、光源と、表示情報に対応するパターンを表示させる表示部を含み、光源から表示部に照射された光の変調光を出射する位相変調型の空間光変調素子と、空間光変調素子から出射された変調光を投射する光学系とを有する投射装置と、上位システムから取得した表示条件に基づいて光源および空間光変調素子を制御するための制御条件を生成し、生成した制御条件に基づいて光源および空間光変調素子を制御する制御装置と、投射装置の投射光を複数の表示領域に向けて反射する反射鏡とを備える。

本発明によれば、十分な明るさの表示情報を複数の表示領域に歪なく投射できる投射システムを提供することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る投射システムの構成を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射システムの構成の別の構成例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射システムの投射装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射システムの光学系の構成を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射システムの反射鏡の構成例を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射システムの反射鏡の別の構成例を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射システムの利用シーンの一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射システムの設置位置および投射領域の一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射システムの設置および投射の一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射システムの設置位置および投射領域の一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射システムの投射装置が投射した光を反射鏡によって反射させる一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射システムの投射装置が投射した光を反射鏡によって反射させる一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射システムの投射装置が投射した光を反射鏡によって反射させる一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射システムの変形例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射システムの変形例の投射装置が投射した光を反射鏡によって反射させる一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射システムの制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る投射システムの利用シーンの一例を示す概念図である。 本発明の第２の実施形態に係る投射システムの設置位置および投射領域の一例を示す概念図である。 本発明の第２の実施形態に係る投射システムの反射鏡の構成例を示す概念図である。 本発明の第２の実施形態に係る投射システムの投射装置が投射した光を反射鏡によって反射させる一例を示す概念図である。 本発明の第２の実施形態に係る投射システムの設置および投射の一例を示す概念図である。 本発明の第２の実施形態に係る投射システムの利用シーンの別の一例を示す概念図である。 一般的なプロジェクタの設置位置および投射領域の一例を示す概念図である。 本発明の第３の実施形態に係る投射システムの設置位置および投射領域の一例を示す概念図である。 本発明の第３の実施形態に係る投射システムの反射鏡の構成例を示す概念図である。 本発明の第３の実施形態に係る投射システムの投射装置が投射した光を反射鏡によって反射させる一例を示す概念図である。 本発明の第３の実施形態に係る投射システムの反射鏡の構成例を示す概念図である。 本発明の第４の実施形態に係る投射システムの利用シーンの別の一例を示す概念図である。 本発明の第４の実施形態に係る投射システムの設置位置および投射領域の一例を示す概念図である。 本発明の第４の実施形態に係る投射システムの投射装置が投射した光を反射鏡によって反射させる一例を示す概念図である。 本発明の第４の実施形態に係る投射システムの投射装置が投射した光を反射鏡によって反射させる一例を示す概念図である。 本発明の第４の実施形態に係る投射システムの設置位置および投射領域の一例を示す概念図である。 本発明の第４の実施形態に係る投射システムの設置位置および投射領域の一例を示す概念図である。 本発明の第４の実施形態に係る投射システムの設置位置および投射領域の一例を示す概念図である。 本発明の第５の実施形態に係る投射システムのインターフェース装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る投射システムの利用シーンを示す概念図である。 本発明の第５の実施形態に係る投射システムの利用シーンを示す概念図である。 本発明の第５の実施形態に係る投射システムの撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る投射システムの制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第６の実施形態に係る表示装置の構成例を示す概念図である。 本発明の第６の実施形態に係る表示装置の設置例を示す概念図である。 本発明の実施形態に係る投射システムに関連するハードウェア構成の一例を示す概念図である。

以下に、本発明を実施するため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限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
（構成）
まず、本発明の第１の実施形態に係る投射システム１の構成について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態に係る投射システム１の構成を示す概念図である。図１のように、本実施形態に係る投射システム１は、投射装置１０、反射鏡２１および制御装置３０を備える。

投射装置１０は、空間光変調素子を有し、制御装置３０の制御に応じて照射光１５０を出射する。反射鏡２１は、複数のミラーによって構成され、投射装置１０から出射された照射光１５０を複数の表示領域に向けて反射する。なお、表示領域とは、反射鏡２１によって反射された投射光が表示情報として表示されるスクリーンである。制御装置３０は、照射光１５０を出射させるように投射装置１０を制御する。

図１の例では、第１のミラー２０１および第２のミラー２０２によって反射鏡２１を構成する。第１のミラー２０１の反射光は第１の表示領域に向けて進行し、第２のミラーの反射光は第２の表示領域に向けて進行する。

図２は、投射システム１の別の構成例を示す概念図である。図２の例は、第１のミラー２０１および第２のミラー２０２によって反射鏡２１を構成する点は図１の例と同じである。図２の例では、照射光１５０の一部を反射鏡２１から外れた領域（破線の範囲）に照射させて、第３の表示領域に光が進行するように構成する点が図１の例とは異なる。

続いて、本実施形態の投射システム１の各構成要素について詳細に説明する。

〔投射装置〕
まず、投射装置１０について詳細に説明する。図３は、投射システム１の投射装置１０の構成を示すブロック図である。また、図４は、投射システム１に含まれる光学系の構成例を示す概念図である。

図３のように、投射装置１０は、光源１１と、光源駆動電源１２と、空間光変調素子１３と、変調素子駆動回路１４と、投射光学系１５とを備える。なお、図３は概念的なものであり、各構成要素間の位置関係や、光の照射方向などを正確に表したものではない。

光源１１は、特定波長の光１１０を出射する。例えば、光源１１としてレーザ光源を用いることができる。光源１１から出射される光１１０は、位相がそろったコヒーレントな光であることが好ましい。通常、光源１１は、可視領域の光を出射するように構成する。なお、光源１１は、赤外領域や紫外領域などの可視領域以外の光を出射するように構成してもよい。また、光源１１は、発光ダイオードや白熱電球、放電管などのレーザ光源以外で構成してもよい。

図４のように、光源１１が出射した光１１０は、コリメータ１０１によってコヒーレントな光１１０とし、空間光変調素子１３の表示部に入射される。例えば、複数の波長の光を出射するように光源１１を構成すれば、光源１１から出射する光の波長を変えることによって、表示情報の色を変更することができる。また、異なる波長の光を同時に出射するように光源１１を構成すれば、複数の色からなる表示情報を表示させることができる。

光源駆動電源１２は、制御装置３０の制御に応じて光源１１を駆動させて、光源１１から光を出射させるための電源である。

空間光変調素子１３は、変調素子駆動回路１４の制御に応じて、各表示領域に表示される表示情報を生成するためのパターンを自身の表示部に表示する。本実施形態においては、空間光変調素子１３の表示部に所定のパターンが表示された状態で、その表示部に光１１０を照射する。空間光変調素子１３は、入射される光１１０を変調した変調光１３０を投射光学系１５に向けて出射する。

図４のように、本実施形態においては、空間光変調素子１３の表示部に対して光１１０の入射角を非垂直にする。すなわち、本実施形態においては、光源１１からの光１１０の出射軸を空間光変調素子１３の表示部に対して斜めにする。空間光変調素子１３の表示部に対して光１１０の出射軸を斜めに設定すれば、ビームスプリッタを用いなくても空間光変調素子１３の表示部に光１１０を入射できるため、効率を向上させることができる。

空間光変調素子１３は、位相がそろったコヒーレントな光１１０の入射を受け、入射された光１１０の位相を変調する位相変調型の空間光変調素子によって実現できる。位相変調型の空間光変調素子１３は、フォーカスフリーであるため、複数の投射距離に設定された表示領域に光を投射することになっても距離ごとに焦点を変える必要がない。なお、空間光変調素子１３は、各表示領域に表示情報を表示できるのであれば、位相変調型とは異なる方式の素子であってもよいが、以下においては、空間光変調素子１３が位相変調型の素子であるものとして説明する。

位相変調型の空間光変調素子１３の表示部には、各表示領域に表示させる表示情報の位相分布が表示される。この場合、空間光変調素子１３の表示領域で反射された変調光１３０は、一種の回折格子が集合体を形成したような画像になり、回折格子で回折された光が集まるように表示情報が形成される。

空間光変調素子１３は、例えば、強誘電性液晶やホモジーニアス液晶、垂直配向液晶などを用いた空間光変調素子によって実現される。空間光変調素子１３は、具体的には、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）によって実現できる。また、空間光変調素子１３は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）によって実現してもよい。

位相変調型の空間光変調素子１３を用いれば、投射光を投射する表示領域を順次切り替えるように動作させることによってエネルギーを表示情報の部分に集中することができる。そのため、位相変調型によれば、光源の出力が同じであれば、その他の方式のものよりも表示情報を明るく表示させることができる。

変調素子駆動回路１４は、制御装置３０の制御に応じて、各表示領域に表示される表示情報を生成するためのパターンを空間光変調素子１３の表示部に表示させる。変調素子駆動回路１４は、位相変調型の変調素子を駆動させる際には、空間光変調素子１３の表示部に照射される光１１０の位相と、表示部で反射される変調光１３０の位相との差分を決定づけるパラメータが変化するように空間光変調素子１３を駆動する。

位相変調型の空間光変調素子１３の表示部に照射される光１１０の位相と、表示部で反射される変調光１３０の位相との差分を決定づけるパラメータは、例えば、屈折率や光路長などの光学的特性に関するパラメータである。例えば、変調素子駆動回路１４は、空間光変調素子１３の表示部に印加する電圧を変化させることによって、表示部の屈折率を変化させる。その結果、表示部に照射された光１１０は、表示部の屈折率に基づいて適宜回折される。すなわち、位相変調型の空間光変調素子１３に照射された光１１０の位相分布は、表示部の光学的特性に応じて変調される。なお、変調素子駆動回路１４による空間光変調素子１３の駆動方法はここで挙げた限りではない。

投射光学系１５は、空間光変調素子１３で変調された変調光１３０を照射光１５０として投射する。図４のように、投射光学系１５は、フーリエ変換レンズ１５１、アパーチャ１５２および投射レンズ１５３を有する。空間光変調素子１３で変調された変調光１３０は、投射光学系１５によって照射光１５０として反射鏡２１に向けて照射される。なお、各表示領域に表示情報を表示させることができれば、投射光学系１５の構成要素のうちいずれかを省略して構成してもよい。

フーリエ変換レンズ１５１は、空間光変調素子１３の表示部で反射された変調光１３０を無限遠に投射した際に形成される像を、近傍の焦点に結像させるための光学レンズである。図４では、アパーチャ１５２の位置に焦点が形成されている。

アパーチャ１５２は、フーリエ変換レンズ１５１によって集束された光に含まれる高次光を遮蔽し、表示領域を特定する機能を有する。アパーチャ１５２の開口部は、アパーチャ１５２の位置における表示領域の最外周よりも小さく開口され、アパーチャ１５２の位置における表示情報の周辺領域を遮るように設置される。例えば、アパーチャ１５２の開口部は、矩形状や円形状に形成される。アパーチャ１５２は、フーリエ変換レンズ１５１の焦点位置に設置されることが好ましいが、高次光を消去する機能を発揮できれば焦点位置からずれていても構わない。

投射レンズ１５３は、フーリエ変換レンズ１５１によって集束された光を拡大して投射する光学レンズである。投射レンズ１５３は、空間光変調素子１３に入力された位相分布に対応する表示情報が各表示領域に表示されるように、反射鏡２１に向けて照射光１５０を投射する。

単純な記号などの線画を投射する用途に投射システム１を用いる場合、投射光学系１５から投射された照射光１５０は、各表示領域に均一に投射されるのではなく、表示情報を構成する文字や記号、枠などの部分に集中的に投射される。そのような場合、投射システム１によれば、光１１０の出射量を実質的に減らせるため、全体的な光出力を抑えることができる。すなわち、投射システム１は、小型かつ低電力な光源１１で構成できるため、その光源１１を駆動する光源駆動電源１２を低出力にでき、全体的な消費電力を低減できる。

〔反射鏡〕
次に、反射鏡２１について詳細に説明する。図５は、投射システム１の反射鏡２１の構成例を示す平面図である。なお、図５は、図２の例に反射鏡２１を用いることを想定した図であり、本実施形態に係る反射鏡２１の構成を限定するものではない。

反射鏡２１は、第１のミラー２０１と、第２のミラー２０２とを含む。反射鏡２１は、投射装置１０から照射された照射光１５０を所望の表示領域に投射する。反射鏡２１は、投射装置１０から照射された照射光１５０が所望の表示領域に表示された際に歪みが発生しないように構成される。

本実施形態においては、第２のミラー２０２に０次光遮蔽部２０３を設ける。なお、０次光遮蔽部２０３は、第１のミラー２０１に設けてもよい。また、０次光遮蔽部２０３の大きさや形状には限定を加えない。

反射鏡２１を構成する第１のミラー２０１および第２のミラー２０２の反射面は、平面ではなく、自由曲面や非球面などのように歪を補正する曲面で構成してもよい。ミラーの反射面を自由曲面や非球面などで構成すれば、歪のない表示情報を各表示領域に投射することが可能となる。なお、自由曲面は、回転対称な曲面ではなく、ミラーの反射面を正面から見た際の左右方向と上下方向の曲線をあらわす多項式が独立して定義される曲面である。ミラーの反射面に自由曲面形状を採用すれば、表示領域内の位置ごとに曲面形状を対応させて調整できるため、収差補正を向上することができる。

第１のミラー２０１は、照射光１５０を反射する反射面を有する。第１のミラー２０１は、照射光１５０の一部を第１の表示領域に向けて反射する。第１のミラー２０１の反射面は、適切な表示情報が適切な大きさで第１の表示領域に表示されるように調整される。

第２のミラー２０２は、照射光１５０を反射する反射面を有する。第２のミラー２０２は、照射光１５０の一部を第２の表示領域に向けて反射する。第２のミラー２０２の反射面は、適切な表示情報が適切な大きさで第２の表示領域に表示されるように調整される。また、第２のミラー２０２は、その反射面に０次光遮蔽部２０３を有する。なお、０次光が表示されてもよい場合は、０次光遮蔽部２０３を省略してもよい。

０次光遮蔽部２０３は、投射装置１０から照射された照射光１５０に含まれる０次光を各表示領域に表示させないように遮蔽する部位である。０次光遮蔽部２０３は、０次光を吸収するように構成してもよいし、０次光を各表示領域から外れた方向に導くように構成してもよい。また、０次光遮蔽部２０３は、照射光１５０に含まれる０次光が通過する開口として構成してもよい。

０次光遮蔽部２０３が０次光を吸収するように構成する場合、光吸収材料を用いればよい。例えば、光吸収材料としては、黒体材料が適しており、例えばカーボンや酸化物、プラスチックなどを用いることができる。使用するレーザ光の波長が固定されている場合には、その波長の光を選択的に吸収する光吸収材料を用いて０次光遮蔽部２０３を構成してもよい。なお、照射光１５０に含まれる０次光が投射されることさえなければ、０次光遮蔽部２０３に用いる光吸収材料として任意の材料を用いることができる。

すなわち、図５の例では、反射鏡２１において０次光を反射させないことによって、表示領域に０次光が表示されることを解消する。図５の例では、所望の表示領域に選択的に光を投射することができるため、表示領域外に不要な光が投射されず、表示情報の解像度を向上させることができる。

例えば、図６のように、０次光が通過する部分に開口２１３を形成した第２のミラー２０２−２を含み、その開口２１３に０次光を通過させて各表示領域に０次光が反射されないように構成した反射鏡２１−２を用いてもよい。開口２１３は、図６のように第２のミラー２０２−２の一部に形成させてもよいし、第１のミラー２０１の一部に形成させてもよい。また、第１のミラー２０１と第２のミラー２０２−２とが互いに接続されていれば、開口２１３の部分で第２のミラー２０２−２が分割されるようにしてもよい。開口２１３は、０次光遮蔽部２０３の一形態である。

ここで、図７〜図９を用いて、図２の構成の投射システム１を廊下などの通路に設置する適用例について説明する。図７〜図９の例では、通路の壁に投射システム１を設置し、投射システム１から複数の方向に向けて光を投射する。例えば、投射システム１は、天井から吊るしたり、壁から突出させたりして設置する。

図７は、通路の壁に設置した投射システム１から投射された表示情報によって利用者を適切な目的地に導く利用シーンを示す。表示情報とは、文字や数字などの記号、円形や矢印などの図形を含む任意の画像情報である。ただし、図７において、利用者の進行方向に対して、左側に位置する壁を左側壁１１２、右側に位置する壁を右側壁１１３と呼ぶ。図７の例では、右側壁１１３に設置した投射システム１から、天井１１１、左側壁１１２、右側壁１１３に向けて光を投射し、それぞれの表示領域に所望の表示情報を表示させる。なお、図７において、左側壁１１２、右側壁１１３および天井１１１に示している表示情報は概念的なものであり、表示情報の向きや大きさ、表示位置、内容などを正確に示すものではない。

図８は、図７の通路を上方から見た概念図である。投射システム１は、天井１１１の表示領域３１１（第１の表示領域）、左側壁１１２の表示領域３１２（第２の表示領域）、右側壁１１３の表示領域３１３（第３の表示領域）に向けて光を投射する。

図９は、図７のように設置された投射システム１を、下方から斜め上方に向けて見上げた際の概念図である。図９の例では、第１のミラー２０１によって反射された光が表示領域３１１に向けて投射され、第２のミラー２０２によって反射された光が表示領域３１２に向けて投射される。そして、反射鏡２１からずらして投射された光は表示領域３１３に向けて投射される。

すなわち、第１のミラー２０１によって反射された光は、表示領域３１１に投射され、その表示領域３１１には第１の表示情報が表示される。また、第２のミラー２０２によって反射された光は、表示領域３１２に投射され、その表示領域３１２には第２の表示情報が表示される。さらに、反射鏡２１からずらして照射された照射光は、表示領域３１３に投射され、その表示領域３１３には第３の表示情報が表示される。なお、第１〜第３の表示情報は、それぞれ異なった表示情報であってもよいし、全て同じ表示情報であってもよい。

図１０のように、投射システム１は、通路の角に設置することもできる。図１０の例では、第１のミラー２０１によって反射された光が天井の表示領域３１１に向けて投射され、第２のミラー２０２によって反射された光が表示領域３１２に向けて投射される。反射鏡２１からずらして照射された光は、表示領域３１３に向けて投射される。

本実施形態においては、投射装置１０からの投射画像を複数のミラーで所望の表示領域に向けて反射させ、所望の表示領域に適切な表示情報を形成する。図７〜図９の例では、投射方向に対して正面に位置する壁への投射は、ミラーを用いることなくそのまま投射を行う。天井への投射は、投射画像の下の部分を用いる。投射方向に対して背面に位置する壁上部には、ミラーで方向を変えて投射する。その結果、本実施形態によれば、あらゆる方向に表示情報を表示させることが可能となる。なお、本実施形態においては、各表示領域に正常な表示情報が表示されるように、それぞれのミラーにおいて歪補正を行うように構成する。

図１１は、投射装置１０からの照射光１５０を反射鏡２１によって反射する例である。図１１においては、投射装置１０から反射鏡２１に向けて照射光１５０を照射する。投射装置１０から照射された照射光１５０は、第１のミラー２０１および第２のミラー２０２によって異なる方向に反射させるとともに、第１のミラー２０１および第２のミラー２０２が設置されていない位置（破線の範囲）にも照射される。

第１のミラー２０１と第２のミラー２０２とは、投射装置１０から照射された照射光１５０を異なる方向に反射する。第１のミラー２０１は、第１の表示領域に向けて照射光１５０の一部を反射し、その反射光は表示領域３１１に投射される。その結果、表示領域３１１には、第１の表示情報が表示される。第２のミラー２０２は、第１の表示領域とは異なる第２の表示領域に向けて照射光１５０の一部を反射し、その反射光は表示領域３１２に投射される。その結果、表示領域３１２には、第２の表示情報が表示される。

また、第１のミラー２０１および第２のミラー２０２が設置された位置からずらして照射された照射光は、反射鏡２１を介さずに表示領域３１３に投射される。その結果、表示領域３１３には、第３の表示情報が表示される。

上述の第１〜第３の表示情報は、それぞれ表示領域３１１〜３１３に対応した個別の表示情報である。

図１２は、第１のミラー２０１ｂを凸面鏡で構成する反射鏡２１ｂである。反射鏡２１ｂの第１のミラー２０１ｂを凸面鏡で構成すれば、平面鏡を用いた場合と比較して表示領域３１１を拡大することができる。

図１３は、第１のミラー２０１ｃを凹面鏡で構成する反射鏡２１ｃである。反射鏡２１ｃの第１のミラー２０１ｃを凹面鏡とすれば、凸面鏡を用いた場合よりも表示領域３１１を拡大することができる。また、第１のミラー２０１ｃを凹面鏡で構成すれば、凸面鏡を用いた場合と同一の大きさの表示情報を至近距離に表示することが可能になる。ただし、凹面鏡を用いた場合は、表示情報が反転するため、空間光変調素子１３の表示部に表示させるパターンを反転させる必要がある。

また、図１２および図１３において、第２のミラー２０２を凸面鏡や凹面鏡としてもよい。さらに、図１１〜図１３において、第１のミラー２０１（２０１ｂ、２０１ｃ）および第２のミラー２０２のそれぞれを凸面鏡および凹面鏡のいずれかとし、それらを組み合わせてもよい。

図１４および図１５は、反射鏡２１の別の例である反射鏡２１−２の構成を示す概念図である。図１４の反射鏡２１−２は、照射光１５０の一部が通過する枠２１０を有する。

図１５のように、反射鏡２１−２を用いれば、反射鏡２１−２からずらして照射された照射光１５０のうち、枠２１０の開放部分を通過した光が表示領域３１３に投射される。すなわち、図１４の反射鏡２１−２によれば、表示領域３１３の周辺の光を枠２１０で遮蔽できるため、表示領域３１３の周辺を規定しやすくなる。

〔制御装置〕
次に、制御装置３０について詳細に説明する。図１６は、投射システム１の制御装置３０の構成を示すブロック図である。図１６のように、制御装置３０は、通信回路３１、制御条件生成回路３２、記憶回路３３、光源制御回路３４、変調素子制御回路３５を有する。 通信回路３１は、適切なタイミングで適切な表示情報を各表示領域に表示させるための条件（以下、表示条件）を投射システム１の上位システム（図示しない）から受信する。

上位システムは、表示情報を視認させる対象である利用者の移動経路に設置されたカメラによって撮像されたデータを解析する。そして、上位システムは、解析データからその利用者を認識すると、その利用者に視認させる表示情報が適切なタイミングで適切な表示領域に表示されるための表示条件を投射システム１に送信する。

通信回路３１が受信する表示条件は、利用者が誰であるのかを示す識別情報、利用者の位置情報、それらの情報が取得された時刻などに基づいて、適切なタイミングで適切な表示情報を利用者の近くの壁や天井に表示させるために設定される条件である。識別情報は、利用者の名前やＩＤ（Identification）などのように、利用者を特定できる情報である。位置情報は、利用者の位置を２次や３次元の座標系で示す情報である。利用者の進行方向や速度は、移動中の利用者の進行方向や速度である。また、表示条件は、利用者の進行方向や速度、目的の場所などの情報に基づいて設定されてもよい。

通信回路３１は、受信した表示条件を制御条件生成回路３２に出力する。

制御条件生成回路３２は、通信回路３１から取得した表示条件に基づいて各表示領域に表示させるパターンを構成する基本パターンを記憶回路３３から取得する。制御条件生成回路３２は、記憶回路３３に記憶された基本パターンを移動させたり、合成したりすることによって、空間光変調素子１３の表示部に表示させるパターンを生成する。なお、空間光変調素子１３を位相変調型素子で構成する場合、所望の表示情報を各表示領域に表示させるためのパターンは、その表示情報に対応する位相分布である。

制御条件生成回路３２は、取得したパターンを適切なタイミングで適切な表示領域に向けて投射するための制御条件を生成し、生成した制御条件を光源制御回路３４および変調素子制御回路３５に出力する。制御条件は、後述の光源制御条件および変調素子制御条件を含む。

制御条件生成回路３２は、どのようなタイミングでどの程度の出力の光を光源１１から出力させるかという光源制御条件を生成する。光源制御条件は、光源１１が光を出射するタイミングを制御するための条件であり、所望の表示情報を投射するタイミングを制御する条件に相当する。制御条件生成回路３２は、生成した光源制御条件を光源制御回路３４に出力する。

また、制御条件生成回路３２は、どのようなタイミングでどのパターンを空間光変調素子１３の表示部に表示させるかという変調素子制御条件を生成する。変調素子制御条件は、所望の表示情報に対応するパターンを空間光変調素子１３の表示部に適切なタイミングで表示させるための条件である。空間光変調素子１３の表示部に所望の表示情報に対応するパターンを表示させるタイミングは、光源制御条件に含まれる光源１１の駆動タイミングと同期される。制御条件生成回路３２は、生成した変調素子制御条件を変調素子制御回路３５に出力する。

記憶回路３３は、所望の表示情報を各表示領域に表示させるためのパターンを構成する基本パターンを記憶する。例えば、記憶回路３３は、上位システムが作成した基本パターンを事前に取得し、記憶しておけばよい。各表示領域に表示させる情報の数が少なければ、記憶回路３３が記憶しておくべき表示パターンの数が有限になるため、記憶回路３３の容量を小さくできる。

光源制御回路３４は、取得した光源制御条件に基づいて、光源駆動電源１２を駆動させる制御を行う。例えば、光源制御回路３４は、光源制御条件に従ったタイミングで、光源１１の出力値を示す制御信号を光源駆動電源１２に送信するようにすればよい。

変調素子制御回路３５は、取得した変調素子制御条件に基づいて変調素子駆動回路１４を駆動させる。例えば、変調素子制御回路３５は、変調素子制御条件に従ったタイミングで、空間光変調素子１３に表示させるパターンを含むデータを変調素子駆動回路１４に送信するようにすればよい。なお、各表示領域に表示させる表示情報に対応するパターンを事前に投射装置１０に送信しておき、そのパターンを空間光変調素子１３の表示部に表示させるタイミングで変調素子制御回路３５から制御信号を送信するようにしてもよい。

以上のように、本実施形態によれば、反射鏡を構成する複数のミラーによって歪補正をすることによって、十分な明るさの表示情報を複数の表示領域に歪なく投射することができる。

位相変調型の空間光変調素子を用いれば、表示情報が線画や文字などに限られるものの、小型でありながら明るい表示情報を投射することが可能である。しかし、単に位相変調型の空間光変調素子を用いただけでは、歪補正をせずに投射した場合には歪が大きくなり、所望の投射領域外にも不要な画像を投射してしまうため、所望の表示領域に高精細な表示情報を投射することが困難である。本実施形態においては、反射鏡を構成するミラーによって歪補正を行うことによって、所望の表示領域に高精細な表示情報を投射することができる。

また、本実施形態の投射システムでは、位相変調型の空間光変調素子を用いることによって投射光を表示情報の部分に集中することができる。そのため、高電力の外部電源を用いた場合と同程度の明るい表示情報を、低電力の携帯型電源を用いて表示させることができる。すなわち、本実施形態によれば、所望の投射領域に必要な画像のみを投射するため、所望の表示領域に高精細な表示情報を投射することができる。また、本実施形態に係る投射システムは、通常のプロジェクタと比べると小型にできるために通行を妨げることなく設置でき、単一の装置であっても複数の表示領域に表示情報を表示させることができる。

本実施形態に係る投射システムを用いれば、ホテルにチェックインした利用者を確実に部屋まで導くことができるシステムを構築できる。例えば、フロントやロビー、廊下などのホテル内部に複数のカメラを設置しておく。そして、利用者がルートを間違いやすい箇所や岐路に、本実施形態に係る投射システムを設置しておく。

まず、ホテルにチェックインした利用者の顔認証用データをフロントで取得する。また、ホテルのロビーや廊下などでは、フロントとは別のカメラで利用者を認識する。投射システムは、利用者が接近してくると、その利用者に視認されやすい壁や天井、床などに適切な表示情報を表示させる。利用者を部屋に導く場合は、図７のように、部屋番号や矢印などの表示情報を表示させればよい。利用者は、壁や天井、床などに表示された表示情報を視認することによって、適切な情報を得ることができる。

例えば、複数のカメラをサーバ装置で一括して管理するように構成すれば、複数のカメラを連携させ、利用者の位置情報の取得・推定を繰り返すことによって、表示情報を表示させる投射装置を適切に選択することができる。そうすれば、ある利用者に視認させるべき表示情報を全く関係のない表示領域に表示させることを防ぐことができる。

本実施形態に係る投射システムは、例えば、非常口の方向や位置を示す非常灯に併せて設置したり、そのような非常灯の替わりに設置したりしてもよい。また、本実施形態に係る投射システムは、天井灯などの照明器具に併設させてもよい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る投射システム２について説明する。第１の実施形態と本実施形態とは、投射装置および制御装置の構成は同じであるが、反射鏡の構造が異なる。

図１７および図１８は、投射システム２をＴ字路に設置し、複数の表示領域に投射光を投射する例である。図１７は、Ｔ字路に設置した投射システム２から投射された表示情報によって、利用者を適切な場所に導く利用シーンを示す。図１８は、図１７のＴ字路を上方から見た図である。図１７および図１８の例では、Ｔ字路の突き当たりに位置する壁１２３に投射システム２を設置する。

投射システム２は、天井１２１の表示領域３２１、左側壁上方の壁角１２４の表示領域３２４、右側壁上方の壁角１２５の表示領域３２５、突き当たりの壁１２３の表示領域３２３に表示情報を表示させる。本実施形態においては、壁角１２４および壁角１２５に向けて投射光を投射することによって、突き当たりの壁１２３と対向する壁の上方の壁角近傍と、左側壁および右側壁の上方の壁角近傍とに表示情報を表示させる。なお、図１７において、天井１２１、壁角１２４、壁角１２５および壁１２３に示している表示情報は概念的なものであり、表示情報の向きや大きさ、表示位置、内容などを正確に示すものではない。

図１９は、投射システム２の反射鏡２２の構成例である。反射鏡２２は、投射システム１の第２のミラー２０２を二つのミラー（ミラー２０４、２０５）で構成する点が投射システム１とは異なる。本実施形態においては、第２のミラーの反射方向をさらに異なる２つの方向に分けるため、ミラー２０４とミラー２０５を組み合わせている。なお、図１９は、一例であって、本実施形態に係る反射鏡２２の構成を限定するものではない。

図２０は、図１８の視点において、ミラー２０４およびミラー２０５によって反射された投射光の軌跡を説明するための概念図である。投射システム２の第２のミラーは、反射方向が異なるミラー２０４およびミラー２０５によって構成される。

ミラー２０４によって反射された光は、表示領域３２４に投射され、その表示領域３２４には第２の表示情報の一部（第２の表示情報Ａ）が表示される。また、ミラー２０５によって反射された光は、表示領域３２５に投射され、その表示領域３２５には第２の表示情報の一部（第２の表示情報Ｂ）が表示される。

図２１は、図１７のようにＴ字路に設置された投射システム２を、下方から斜め上方に向けて見上げた際の概念図である。なお、図２１においては、ミラー２０４による反射の様子を示し、ミラー２０５の反射の様子は省略している。

以上のように、本実施形態によれば、反射方向の異なる２つのミラーによって第２のミラーを構成する。そのため、本実施形態の投射システムは、第１の実施形態に係る投射システムよりも多くの方向に投射光を投射でき、より多くの壁面に表示情報を表示させることができる。

図２２は、図１７と同じ位置に設置された投射システム２を災害時の避難に適用する利用シーンを示す概念図である。投射システム２を用いれば、単一の装置によって複数の表示領域に歪がない表示情報を同時に表示させることができる。なお、図２２において、各表示領域に示している表示情報は概念的なものであり、表示情報の向きや大きさ、表示位置、内容などを正確に示すものではない。

図２３は、一般的な投射システム１０００を用いて表示情報を投射する例である。一般的な投射システム１０００の表示領域は、図２３において斜線で塗りつぶした領域である。図２３の表示領域には均一に光が投射されるため、表示情報を表示させない部分に投射する光の分だけ余計なエネルギーが必要となる。また、一般的な投射システム１０００の投射方向は一方向であるため、Ｔ字路の突き当たりの壁１２３に表示情報を表示させるためには別の投射システム１０００を用いる必要がある。さらに、表示情報を広げるためには不用な範囲まで投射領域を広げる必要があるため、表示情報の歪が大きくなり、解像度が低下するという問題が発生する。

本実施形態に係る投射システムによれば、外部電源を用いなくても十分な明るさの表示情報を複数の方向に歪なく投射できる。そのため、図２２のような利用シーンにおいて、利用者が避難する際に妨げとなるような装置を通路に設置することなく視認性の高い表示情報を利用者に提供し、安全な場所に避難させることができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る投射システム３について説明する。第１および第２の実施形態と本実施形態とは、投射装置および制御装置の構成は同じであるが、反射鏡の構造が異なる。

本実施形態においては、投射システム３を十字路に設置する。図２４は、投射システム３を設置した十字路を上方から見た図である。図２４の例では、十字路を構成する壁角のうち一つ（右上壁角）の近傍に投射システム３を設置する。

投射システム３は、天井の表示領域３３１、右上壁角の表示領域３３３、左上壁角の表示領域３３４、右下壁角の表示領域３３５、左下壁角の表示領域３３６に表示情報を表示させる。

図２５は、本実施形態に係る投射システム３の反射鏡２３の構成例である。反射鏡２３の第１のミラー２０１は、投射システム１および投射システム２の第１のミラー２０１と同じである。投射システム３は、投射システム２の第２のミラーを構成するミラー２０４およびミラー２０５に加えて、ミラー２０６を含む。本実施形態においては、第２のミラーの反射方向を異なる３つの方向に分けるため、ミラー２０４、ミラー２０５およびミラー２０６を組み合わせている。なお、図２５は、一例であって、本実施形態に係る反射鏡２３の構成を限定するものではない。また、図２５においては、ミラー２０６の面内に０次光遮蔽部２０３を位置させている。

図２６は、図１４の視点において、ミラー２０４、ミラー２０５およびミラー２０６によって反射された投射光の軌跡を説明するための概念図である。投射システム３の第２のミラーは、反射方向が異なるミラー２０４、ミラー２０５およびミラー２０６を組み合わせた構成を有する。

ミラー２０４によって反射された光は、表示領域３３４に投射され、その表示領域３３４には第２の表示情報の一部（第２の表示情報Ａ）が表示される。また、ミラー２０５によって反射された光は、表示領域３３５に投射され、その表示領域３３５には第２の表示情報の一部（第２の表示情報Ｂ）が表示される。さらに、ミラー２０６によって反射された光は、表示領域３３６に投射され、その表示領域３３６には第２の表示情報の一部（第２の表示情報Ｃ）が表示される。

以上のように、本実施形態によれば、反射方向の異なる３つのミラーによって反射鏡を構成する。そのため、本実施形態の投射システムは、第１および第２の実施形態に係る投射システムよりも多くの方向に投射光を投射でき、より多くの壁面や天井に表示情報を表示させることができる。

図２７は、本実施形態に係る投射システムを構成する反射鏡２３の変形例（反射鏡２３−２）の概念図である。反射鏡２３−２は、第２のミラーを分割するのではなく、第３のミラー（ミラー２０６−２）を加えた構成である。

ミラー２０４によって反射された光は、表示領域３３４に投射され、その表示領域３３４には第２の表示情報の一部（第２の表示情報Ａ）が表示される。また、ミラー２０５によって反射された光は、表示領域３３５に投射され、その表示領域３３５には第２の表示情報の一部（第２の表示情報Ｂ）が表示される。さらに、ミラー２０６−２によって反射された光は、表示領域３３６に投射され、その表示領域３３６には第２の表示情報の一部（第２の表示情報Ｃ）が表示される。

本実施形態のように、第１のミラー２０１または第２のミラー２０２を分割したり、ミラーを追加したりすることによって、より多くの方向に投射光を反射できるようになる。投射光の反射方向は、投射システムの設置場所に合わせて設定すればよい。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る投射システム４について説明する。第１〜第３の実施形態と本実施形態とは、投射装置および制御装置の構成は同じであるが、反射鏡の構造が異なる。

図２８は、ホテルなどの公共施設内で火災が発生した際のイメージを示す概念図である。火災に伴って発生する煙は上方に溜まるため、投射システムを上方に設置したり、投射方向を上方に向けたりすると、表示情報を視認できなくなることもある。そのため、本実施形態においては、投射システム４を足元に設置し、表示情報を足元に表示させる。なお、図２８において、各表示領域に示している表示情報は概念的なものであり、表示情報の向きや大きさ、表示位置、内容などを正確に示すものではない。

図２９は、投射システム４を設置したＴ字路を上方から見た図である。図２９の例では、Ｔ字路の突き当たりの壁１４７から突出させるように投射システム４を設置する。

投射システム４は、左下の壁角１４４の表示領域３４４、右下の壁角１４５の表示領域３４５、突き当たりの壁１４７の表示領域３４７および表示領域３４８に表示情報を表示させる。本実施形態においては、壁角１４４および壁角１４５に向けて投射光を投射することによって、突き当たりの壁１４７と対向する壁の足元の壁角近傍に表示情報を表示させる。加えて、本実施形態においては、投射システム４の両脇に向けて投射光を投射し、表示領域３４７および表示領域３４８に表示情報を表示させる。

図３０および図３１は、壁１４７から壁角１４４および壁角１４５に向けて投射光を投射する際のミラーの構成や光の軌跡を示す概念図である。図３０は側方から見た図であり、図３１は上方から見た図である。

図３０のように、投射装置１０からの照射光は、ミラー２０７またはミラー２０８の反射面に向けて照射されるとともに、２つのミラーからはずれた方向にも照射される。ミラー２０７によって反射された投射光は表示領域３４７に向けて投射され、ミラー２０８によって反射された投射光は表示領域３４８に向けて投射される。２つのミラーから外れた方向に照射された照射光は、それぞれ表示領域３４４または表示領域３４５に向けて投射される。

図３１のように、ミラー２０７およびミラー２０８の反射面は、それぞれ異なる方向に投射光を反射するように、投射装置１０からの照射光が異なる角度で照射されるように組み合わされる。その結果、ミラー２０７によって反射された投射光は表示領域３４７に向けて投射され、ミラー２０８によって反射された投射光は表示領域３４８に向けて投射される。図３１の例では、ミラー２０７が第１のミラー、ミラー２０８が第２のミラーに相当する。

表示領域３４４および表示領域３４５に向けて投射される投射光は、空間光変調素子１３の表示部に表示するパターンを変更することによって方向制御すればよい。また、図３０および図３１の構成では使用しない領域を用いて、床面に表示情報を表示するように設定してもよい。

本実施形態によれば、投射システムを足元に設置することによって、表示情報を足元に表示させることができる。そのため、火災などで天井近辺の視界が妨げられる状況においては、足元に投射した表示情報によって利用者を誘導することができる。第１〜第３の実施形態に係る投射システムと、第４の実施形態に係る投射システムとを組み合わせて設置すれば、通常時であっても災害時であっても利用者を確実に目的地まで誘導することができる。

図３２〜図３４は、本実施形態に係る投射システムの設置例である。図３２は通路の直線部分、図３３は通路の角部分、図３４は通路の十字路の部分に投射システムを設置する例である。いずれの設置場所であっても、本実施形態の投射システムであれば問題なく所望の表示情報を適切な表示領域に表示させることができる。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係るインターフェース装置５０について説明する。本実施形態に係るインターフェース装置５０は、第１〜第４の実施形態に係る投射システムと、カメラとを組み合わせた装置である。

図３５は、本実施形態に係るインターフェース装置５０の構成を示すブロック図である。インターフェース装置５０は、投射装置５１、撮像装置５３および制御装置５５を備える。投射装置５１は、第１〜第４の実施形態に係る投射システム１〜４のいずれかによって構成する。撮像装置５３は、撮像機能を有するカメラである。制御装置５５は、投射装置５１および撮像装置５３を制御する装置である。

図３６および図３７は、インターフェース装置５０の利用シーンの一例である。例えば、インターフェース装置５０は、ホテルなどの公共施設内の壁際に設置することができる。

図３６のように、インターフェース装置５０は、所定の撮像領域を撮像し、その撮像領域を撮像することによって得られた撮像データを解析する。インターフェース装置５０は、撮像データを解析した結果、撮像領域に特定の利用者を認識すると、その特定の利用者に視認させる表示情報を図３７のように所定の表示領域に表示させる。利用者は、図３７のように表示された表示情報を視認し、その内容を理解することによって特定の情報を得ることができる。図３７の例では、Ｔ字路に向かって歩いている利用者は、天井や壁に表示された表示情報を認識し、突き当たりで右側に曲がった方向に目的地があるという特定の情報を得ることができる。なお、図３７において、各表示領域に示している表示情報は概念的なものであり、表示情報の向きや大きさ、表示位置、内容などを正確に示すものではない。

ここで、図３８および図３９を用いて、図３５に示したインターフェース装置５０の構成について詳細に説明する。

図３８は、撮像装置５３の構成を示すブロック図である。撮像装置５３は、撮像素子５３１、画像処理プロセッサ５３３、内部メモリ５３５およびデータ出力回路５３７を有する。

撮像素子５３１は、所定の撮像領域を撮像し、その撮像領域の撮像データを取得するための素子である。撮像素子５３１は、半導体部品が集積回路化された光電変換素子である。撮像素子５３１は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）などの固体撮像素子によって実現できる。通常、撮像素子５３１は、可視領域の光を撮像する素子によって構成するが、赤外線や紫外線、Ｘ線、ガンマ線、電波、マイクロ波などの電磁波を撮像・検波できる素子によって構成してもよい。

画像処理プロセッサ５３３は、撮像素子５３１によって撮像された撮像データに対して、暗電流補正や補間演算、色空間変換、ガンマ補正、収差の補正、ノイズリダクション、画像圧縮などの画像処理を実行する集積回路である。なお、画像情報を加工せずに出力する場合は、画像処理プロセッサ５３３を省略してもよい。

内部メモリ５３５は、画像処理プロセッサ５３３によって画像処理を行う際に処理しきれない画像情報や、処理済みの画像情報を一時的に格納する記憶素子である。なお、撮像素子５３１によって撮像された画像情報を内部メモリ５３５に一時的に記憶するように構成してもよい。内部メモリ５３５は、一般的なメモリによって構成すればよい。

データ出力回路５３７は、画像処理プロセッサ５３３によって処理された画像情報を制御装置５５に出力する。

図３９は、制御装置５５の構成を示すブロック図である。制御装置５５は、撮像制御回路５５１、撮像データ解析回路５５３、投射条件設定回路５５５および投射制御回路５５７を有する。なお、制御装置５５は、図示しない上位システムと通信し合う通信機能を有してもよい。以下においては、インターフェース装置５０は、上位システムと通信し合って処理を行うものとする。

撮像制御回路５５１は、例えば、上位システムの指示に応じて、撮像装置５３に撮像領域を撮像させる制御を行う。撮像制御回路５５１は、撮像装置５３によって撮像された撮像データを撮像データ解析回路５５３に出力する。なお、撮像データ解析回路５５３から撮像制御回路５５１に撮像データを取得する指示を出すように構成してもよい。

撮像データ解析回路５５３は、撮像データを解析する。例えば、撮像データ解析回路５５３は、表示情報を視認させる利用者が撮像データに含まれるか否かを解析する。

撮像データ解析回路５５３は、撮像データにおいて特定の利用者が認識された場合、投射その特定の利用者が認識されたことを投射条件設定回路５５５に通知する。

投射条件設定回路５５５は、特定の利用者に視認される表示情報に対応するパターンを格納する。投射条件設定回路５５５は、撮像データ解析回路５５３からの通知に基づいて、その特定の利用者に視認させる表示情報に対応するパターンを含む投射条件を投射制御回路５５７に出力する。

投射制御回路５５７は、投射条件設定回路５５５によって出力された投射条件を取得し、その投射条件を投射装置５１に出力する。

投射装置５１は、制御装置５５から取得した投射条件に基づいて、所望の表示情報を適切な表示領域に表示させる。

以上のように、本実施形態に係るインターフェース装置によれば、撮像装置によって取得された撮像データを解析することによって特定の利用者を認識し、その特定の利用者に知らせたい情報を視認しやすい表示領域に表示させることができる。

本実施形態に係るインターフェース装置を用いれば、第１〜第４の実施形態に係る投射システムと同様に、ホテルにチェックインした利用者を確実に部屋まで導くことができるシステムを構築できる。例えば、フロントやロビー、廊下などのホテル内部に複数のインターフェース装置を設置しておく。この場合、インターフェース装置自体が撮像機能を有しているため、カメラを省略することができる。

インターフェース装置は、利用者が接近してくると、その利用者に視認されやすい壁や天井、床などに適切な表示情報を表示させる。利用者を部屋に導く場合は、図７や図１７のように、部屋番号や矢印などの表示情報を表示させればよい。また、図２２や図２８のような場合は、利用者を安全な場所に避難するための表示情報を表示させればよい。利用者は、壁や天井、床などに表示された表示情報を視認することによって、適切な情報を得ることができる。

例えば、複数のインターフェース装置をサーバ装置で一括して管理するように構成すれば、複数のインターフェース装置を連携させ、利用者の位置情報の取得・推定を繰り返すことによって、表示情報を表示させる装置を適切に選択することができる。なお、インターフェース装置と連携できるカメラを設置すれば、より確実に利用者の位置情報を更新できる。

（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態に係る表示装置６０について説明する。本実施形態に係る表示装置６０は、第５の実施形態に係るインターフェース装置５０の機能を有しており、利用者に情報を提供する。また、表示装置６０は、利用者の操作を受け付けるインターフェース装置として機能する。

図４０は、表示装置６０の構成を示す概念図である。表示装置６０は、投射装置６１０、反射鏡６２０、表示面６３０およびカメラ６５３を備える。ただし、インターフェース機能を省く場合は、表示装置６０にカメラ６５３を含めなくてもよい。

投射装置６１０は、第１〜第４の実施形態の投射装置１０と同様の構成である。反射鏡６２０は、第１〜第４の実施形態の反射鏡２１〜２４のいずれかと同様の構成である。カメラ６５３は、第５の実施形態の撮像装置５３と同様の構成である。また、表示装置６０は、第５の実施形態の制御装置５５と同様の制御装置（図示しない）を備える。すなわち、表示装置６０は、投射装置６１０、反射鏡６２０および図示しない制御装置によって、第５の実施形態に係るインターフェース装置５０の機能を発揮する。

投射装置６１０、反射鏡６２０および図示しない制御装置は、表示面６３０を表面とする筐体内に収められる。表示装置６１の筐体は、上方が開放されているか、透明であり、上方に投射光を投射することができる。

表示面６３０は、透明な板状の部材で構成される。例えば、表示面６３０には、透明なプラスチックやガラスなどを用いればよい。表示面６３０の内部または表面には、反射鏡６２０によって反射された投射光を散乱して蛍光を発する蛍光体が分散された部位（蛍光発生部）が設けられている。蛍光発生部は、表示面６３０の全面に配置してもよいし、表示情報が表示される表示領域３６２のみに配置してもよい。

例えば、表示面６３０は、照射された光を吸収して特定の蛍光色を発する蛍光体が分散された透明シート（以下、蛍光透明シート）を表示領域３６２に配置すればよい。そうすれば、表示装置６０の内部は、表示領域３６２を通して見ることができる。また、表示面６３０は、蛍光透明シートを透明なガラスなどの表面に被覆させて構成してもよい。

例えば、蛍光透明シートの基材には、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ：Polyvinylbutyral）などに代表されるポリビニルアセラールを主原料とした透明樹脂を用いればよい。ただし、蛍光透明シートの基材は、特定の波長の光によって励起された蛍光体が発する蛍光色を認識しにくくしない限り、任意の材質のプラスチックやガラスなどの材料を適用することができ、その材質に限定は加えない。

例えば、蛍光透明シートには、希土類をドープした複合酸化物を蛍光体として分散させればよい。例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネットやイットリーム・バナデートなどの複合酸化物に、ユーロピウムやジスプロシウム、エルビウム、セリウム、ツリウムなどの希土類元素をドープした蛍光体を用いることができる。また、蛍光透明シートには、粒径を制御することによって異なる蛍光が得られる量子ドットの性質を利用した化合物半導体ナノ粒子を蛍光体として分散させてもよい。なお、蛍光透明シートに用いる蛍光体は、特定の波長の光によって励起され、特定の蛍光色を発しさえすれば、上述の化合物や組成物に限定されない。

また、蛍光透明シートの蛍光体には、可視領域では透明であり、可視領域外の波長の光によって励起されて蛍光を発するものを用いてもよい。そのように構成すれば、蛍光体が可視領域で透明であるため、表示面６３０を通して表示装置６０の内部を見ることができる。

反射鏡６２０によって反射された投射光のうち、第１のミラーに反射された投射光は天井の表示領域３６１に投射され、第２のミラーに反射された投射光は表示面６３０の表示領域３６２に投射される。その結果、表示領域３６１には第１の表示情報が表示され、表示領域３６２には第２の表示情報が表示される。

カメラ６５３は、表示装置６０の近辺を撮像して撮像データを生成する。制御装置は、カメラ６５３によって生成された撮像データを解析し、その撮像データから利用者を認識する。

また、カメラ６５３は、表示面６３０の表示領域３６２を撮像して撮像データを生成する。制御装置は、表示領域３６２に表示された表示情報に対して利用者が行った操作を認識し、その操作に応じた表示情報を表示させるように投射装置６１０を制御する。

図４１は、本実施形態に係る表示装置６０の設置例である。例えば、表示装置６０は、カメラ６５３によって利用者を認識すると、その利用者を表示装置６０に導く表示情報を天井に表示させる。そして、利用者が表示装置６０に接近した段階で、その利用者にとって必要な表示情報を表示面６３０に表示させる。利用者は、表示装置６０の表示面６３０に表示された表示情報を見ることによって、必要な情報を得ることができる。

また、表示面６３０に表示された表示情報に操作可能な箇所（以下、操作ボタン）が含まれている場合、利用者がその操作ボタンに操作を行うと、カメラ６５３は利用者の操作を撮像する。制御装置は、利用者の操作を認識すると、その操作に対応する表示情報を表示させるように投射装置６１０を制御する。このように、表示装置６０は、インターフェース装置として機能する。

以上のように、本実施形態によれば、複数の方向に表示情報を表示させることができ、利用者が求める情報を的確に通知する表示装置を実現できる。また、本実施形態によれば、表示させた表示情報に対する利用者の操作を受け付け、利用者の操作に応じた表示情報を提供するインターフェース機能を有する表示装置を実現できる。

（ハードウェア）
ここで、本実施形態に係る投射システムの制御系を実現するハードウェア構成について、図４２のコンピュータ９０を一例として挙げて説明する。なお、図４２のコンピュータ９０は、各実施形態の投射システムを実現とするための構成例であって、本発明の範囲を限定するものではない。

図４２のように、コンピュータ９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６を備える。図４２においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略して表記している。プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、バス９９を介して互いにデータ授受可能に接続される。また、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続される。コンピュータ９０は、ネットワークを介して上位システムのサーバやコンピュータに接続され、投射する表示情報の位相分布などを上位システムから取得する。

プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムを主記憶装置９２に展開し、展開されたプログラムを実行する。本実施形態においては、コンピュータ９０にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ９１は、本実施形態に係る制御装置が実行する演算処理や制御処理を実行する。

主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリとすればよい。また、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリを主記憶装置９２として構成・追加してもよい。

補助記憶装置９３は、表示情報の位相分布などのデータを記憶する手段である。補助記憶装置９３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって構成される。なお、表示情報の位相分布を主記憶装置９２に記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略することも可能である。

入出力インターフェース９５は、コンピュータ９０と周辺機器との接続規格に基づいて、コンピュータ９０と周辺機器とを接続する装置である。通信インターフェース９６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続するためのインターフェースである。入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。

コンピュータ９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力機器を接続できるように構成してもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示画面が入力機器のインターフェースを兼ねる構成とすればよい。プロセッサ９１と入力機器との間のデータ授受は、入出力インターフェース９５に仲介させればよい。

通信インターフェース９６は、ネットワークを通じて、別のコンピュータやサーバなどの上位システムに接続される。上位システムは、通信インターフェース９６を介して、各実施形態で用いる表示情報の位相分布をコンピュータ９０に送信する。上位システムは、各実施形態で用いる表示情報の位相分布を自装置で生成してもよいし、別の装置から取得してもよい。

また、コンピュータ９０には、情報を表示するための表示機器を備え付けてもよい。表示機器を備え付ける場合、コンピュータ９０には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）が備えられていることが好ましい。表示機器は、入出力インターフェース９５を介してコンピュータ９０に接続すればよい。

また、コンピュータ９０には、必要に応じて、リーダライタを備え付けてもよい。リーダライタは、バス９９に接続され、プロセッサ９１と図示しない記録媒体（プログラム記録媒体）との間で、記録媒体からのデータ・プログラムの読み出し、コンピュータ９０の処理結果の記録媒体への書き込みなどを仲介する。記録媒体は、例えばＳＤ（Secure Digital）カードやＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどの半導体記録媒体などで実現できる。また、記録媒体は、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体やその他の記録媒体によって実現してもよい。

以上が、本発明の実施形態に係る投射システムを可能とするためのハードウェア構成の一例である。なお、図４２のハードウェア構成は、本実施形態に係る投射システムを可能とするためのハードウェア構成の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、本実施形態に係る投射システムに関する処理をコンピュータに実行させる投射プログラムも本発明の範囲に含まれる。さらに、本発明の実施形態に係る投射プログラムを記録したプログラム記録媒体も本発明の範囲に含まれる。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載可能であるが、以下の構成には限られない。
（付記１）
光源と、
表示情報に対応するパターンを表示させる表示部を含み、前記光源から前記表示部に照射された光の変調光を出射する位相変調型の空間光変調素子と、
前記空間光変調素子から出射された変調光を投射する光学系とを有する投射装置と、
上位システムから取得した表示条件に基づいて前記光源および前記空間光変調素子を制御するための制御条件を生成し、生成した前記制御条件に基づいて前記光源および前記空間光変調素子を制御する制御装置と、
前記投射装置の投射光を複数の表示領域に向けて反射する反射鏡とを備える投射システム。
（付記２）
前記反射鏡は、
第１の表示領域に向けて投射光を反射する第１のミラーと、
第２の表示領域に向けて投射光を反射する第２のミラーとを有する付記１に記載の投射システム。
（付記３）
前記投射装置は、
前記第１のミラーおよび前記第２のミラーが設置されていない位置に向けて投射光の一部を投射するように構成され、
前記反射鏡は、
前記第１のミラーおよび前記第２のミラーが設置されていない位置に向けて投射された投射光の少なくとも一部を第３の表示領域に向けて通過させる付記２に記載の投射システム。
（付記４）
前記反射鏡は、
前記第３の表示領域に投射される光が通過する開口が形成された枠を有する付記３に記載の投射システム。
（付記５）
前記第２のミラーは、
異なる方向に投射光を反射するように分割されている付記２乃至４のいずれか一項に記載の投射システム。
（付記６）
前記第１のミラーおよび前記第２のミラーのうち少なくとも一つは凹面鏡である付記２乃至５のいずれか一項に記載の投射システム。
（付記７）
前記第１のミラーおよび前記第２のミラーのうち少なくとも一つは凸面鏡である付記２乃至５のいずれか一項に記載の投射システム。
（付記８）
前記第１のミラーおよび前記第２のミラーのうち少なくとも一つは非球面の反射面を含む付記５乃至７のいずれか一項に記載の投射システム。
（付記９）
前記第１のミラーおよび前記第２のミラーのうち少なくとも一つは自由曲面の反射面を含む付記８に記載の投射システム。
（付記１０）
前記反射鏡は、
前記第１の表示領域および前記第２の表示領域とは異なる表示領域に向けて投射光を反射する第３のミラーを有する付記２乃至９のいずれか一項に記載の投射システム。
（付記１１）
前記反射鏡は、投射光に含まれる０次光が照射される位置に０次光を遮蔽する０次光遮蔽部を有する付記１乃至１０のいずれか一項に記載の投射システム。
（付記１２）
付記１乃至１１のいずれか一項に記載の投射システムと、
カメラと、を備え、
前記制御装置は、
前記カメラによって撮像された撮像データを解析した結果に基づいた表示情報を表示させるように前記投射装置を制御するインターフェース装置。
（付記１３）
付記１２に記載のインターフェース装置と、
前記投射装置から投射された光によって発光する蛍光体が分散された透明な表示面を有する筐体とを備える表示装置。
（付記１４）
前記カメラは、
前記表示面を撮像し、前記表示面に表示された表示情報を撮像することによって生成した画像情報を前記制御装置に出力し、
前記制御装置は、
前記カメラから出力された前記画像情報に基づいて前記表示面に表示された表示情報に対して行われた操作を解析し、前記操作に応じた表示情報を前記表示面に表示させるように前記投射装置を制御する付記１３に記載の表示装置。

この出願は、２０１６年９月２１日に出願された日本出願特願２０１６−１８４０７１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１、２、３、４ 投射システム
１０ 投射装置
１１ 光源
１２ 光源駆動電源
１３ 空間光変調素子
１４ 変調素子駆動回路
１５ 投射光学系
２１、２２、２３ 反射鏡
２０１ 第１のミラー
２０２ 第２のミラー
２０３ ０次光遮蔽部
２０４、２０５、２０７、２０８ ミラー
２１０ 枠
３０ 制御装置
３１ 通信回路
３２ 制御条件生成回路
３３ 記憶回路
３４ 光源制御回路
３５ 変調素子制御回路
５０ インターフェース装置
５１ 投射装置
５３ 撮像装置
５５ 制御装置
６０ 表示装置
５３１ 撮像素子
５３３ 画像処理プロセッサ
５３５ 内部メモリ
５３７ データ出力回路
５５１ 撮像制御回路
５５３ 撮像データ解析回路
５５５ 投射条件設定回路
５５７ 投射制御回路
６１０ 投射装置
６２０ 反射鏡
６３０ 表示面
６５３ カメラ

Claims (14)

1. 光源と、
   表示情報に対応するパターンを表示させる表示部を含み、前記光源から前記表示部に照射された光の変調光を出射する位相変調型の空間光変調素子と、
   前記空間光変調素子から出射された変調光を投射する光学系とを有する投射手段と、
   上位システムから取得した表示条件に基づいて前記光源および前記空間光変調素子を制御するための制御条件を生成し、生成した前記制御条件に基づいて前記光源および前記空間光変調素子を制御する制御手段と、
   前記投射手段の投射光を複数の表示領域に向けて反射する反射鏡とを備える投射システム。
2. 前記反射鏡は、
   第１の表示領域に向けて投射光を反射する第１のミラーと、
   第２の表示領域に向けて投射光を反射する第２のミラーとを有する請求項１に記載の投射システム。
3. 前記投射手段は、
   前記第１のミラーおよび前記第２のミラーが設置されていない位置に向けて投射光の一部を投射するように構成され、
   前記反射鏡は、
   前記第１のミラーおよび前記第２のミラーが設置されていない位置に向けて投射された投射光の少なくとも一部を第３の表示領域に向けて通過させる請求項２に記載の投射システム。
4. 前記反射鏡は、
   前記第３の表示領域に投射される光が通過する開口が形成された枠を有する請求項３に記載の投射システム。
5. 前記第２のミラーは、
   異なる方向に投射光を反射するように分割されている請求項２乃至４のいずれか一項に記載の投射システム。
6. 前記第１のミラーおよび前記第２のミラーのうち少なくとも一つは凹面鏡である請求項２乃至５のいずれか一項に記載の投射システム。
7. 前記第１のミラーおよび前記第２のミラーのうち少なくとも一つは凸面鏡である請求項２乃至５のいずれか一項に記載の投射システム。
8. 前記第１のミラーおよび前記第２のミラーのうち少なくとも一つは非球面の反射面を含む請求項５乃至７のいずれか一項に記載の投射システム。
9. 前記第１のミラーおよび前記第２のミラーのうち少なくとも一つは自由曲面の反射面を含む請求項８に記載の投射システム。
10. 前記反射鏡は、
    前記第１の表示領域および前記第２の表示領域とは異なる表示領域に向けて投射光を反射する第３のミラーを有する請求項２乃至９のいずれか一項に記載の投射システム。
11. 前記反射鏡は、投射光に含まれる０次光が照射される位置に０次光を遮蔽する０次光遮蔽部を有する請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の投射システム。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の投射システムと、
    カメラと、を備え、
    前記制御手段は、
    前記カメラによって撮像された撮像データを解析した結果に基づいた表示情報を表示させるように前記投射手段を制御するインターフェース装置。
13. 請求項１２に記載のインターフェース装置と、
    前記投射手段から投射された光によって発光する蛍光体が分散された透明な表示面を有する筐体とを備える表示装置。
14. 前記カメラは、
    前記表示面を撮像し、前記表示面に表示された表示情報を撮像することによって生成した画像情報を前記制御手段に出力し、
    前記制御手段は、
    前記カメラから出力された前記画像情報に基づいて前記表示面に表示された表示情報に対して行われた操作を解析し、前記操作に応じた表示情報を前記表示面に表示させるように前記投射手段を制御する請求項１３に記載の表示装置。

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