(57)【要約】【課題】球面などの立体表示面の広い範囲に、運動機構なしで画像を好適に表示する立体面表示装置を提供すること。【解決手段】立体面表示装置１は、立体面状で半透明のスクリーン１１に内側から画像光を投影して表示する構成であって、スクリーン１１を下方から支持する台座１２と、台座の内部に配置され、斜め上方に画像光を出射するプロジェクタ１３と、スクリーンの内部に垂直方向に立設され、プロジェクタから出射された画像光を反射してスクリーンの内面に投影するミラー１４と、を備える。ミラー１４の外周は、ミラーが設置される位置でのスクリーン１１の垂直断面形状に一致させた形状とする。また、プロジェクタ１３から出射される画像光のうち、ミラー１４で反射されない部分を黒色の背景画像で置き換える。【選択図】図２Ａ
2019191392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体面状で半透明のスクリーンに内側から画像光を投影して表示する立体面表示装置において、
前記スクリーンを下方から支持する台座と、
前記台座の内部に配置され、斜め上方に画像光を出射するプロジェクタと、
前記スクリーンの内部に垂直方向に立設され、前記プロジェクタから出射された画像光を反射して前記スクリーンの内面に投影するミラーと、を備え、
前記ミラーの外周は、該ミラーが設置される位置での前記スクリーンの垂直断面形状に一致させた形状としたことを特徴とする立体面表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の立体面表示装置において、
前記スクリーンと前記台座との境界部では、前記スクリーンと前記台座とが段差のない面で繋がっている形状、または前記スクリーンよりも前記台座が外側に突き出ている形状としたことを特徴とする立体面表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の立体面表示装置において、
前記プロジェクタの出射口の位置は、前記スクリーンと前記台座の境界位置よりも下方に配置し、
前記ミラーの下端位置は、前記スクリーンと前記台座の境界位置よりも下方まで延在させたことを特徴とする立体面表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の立体面表示装置において、
前記台座の内部で前記ミラーの背面側下部に補助光源を設け、前記スクリーンのうち前記ミラーの背面側の領域を照明することを特徴とする立体面表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の立体面表示装置において、
前記プロジェクタから出射される画像光のうち、前記ミラーで反射されない部分を黒色の背景画像で置き換えることを特徴とする立体面表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザとのコミュニケーションを目的とし顔表情等を立体面に表示する立体面表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間とのコミュニケーションを目的とし、人間を和ませ楽しみを与えてくれるロボットが各種発表されている。例えば特許文献１には、顔に相当する部位において感情状態に基づいて生成された表情を曲面ディスプレイ上に画像として表示させる表情表示手段を有するコミュニケーションロボットが開示されている。さらにこのロボットは、表情の一部として首の運動も含めるために画像表示機と運動機構を一体化した機構を備えた構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４３７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のコミュニケーションロボットでは、顔表情の画像を生成して顔に相当する曲面ディスプレイに投影するプロジェクタが用いられ、また、表示面が球面状であることから広角投影が可能な魚眼レンズを介して投影する構成となっている。その際、プロジェクタからの出射画像を投影レンズを介して直接曲面ディスプレイに投影する方式（直接投影方式）であるため、プロジェクタを含めたディスプレイまでの距離（投影距離）を確保する必要があり、装置サイズが大型化する課題がある。すなわち、装置サイズを小型化するため投影距離を短くすると、曲面ディスプレイの広い領域に表示できなくなり、ロボットのコミュニケーション能力が低下する。さらに特許文献１では、ユーザの位置に合わせて顔画像の表示位置（表示方向）を変えるために運動機構を備えており、このため装置構成が複雑になっている。また、直接投影方式で球面の異なる位置に同じ画像を表示する場合、表示位置に応じて生成すべき画像を補正する必要があり、コンテンツ作成の作業性が悪いことも課題となる。
【０００５】
本発明の目的は、球面などの立体表示面の広い範囲に、運動機構なしで画像を好適に表示する立体面表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、立体面状で半透明のスクリーンに内側から画像光を投影して表示する立体面表示装置であって、前記スクリーンを下方から支持する台座と、前記台座の内部に配置され、斜め上方に画像光を出射するプロジェクタと、前記スクリーンの内部に垂直方向に立設され、前記プロジェクタから出射された画像光を反射して前記スクリーンの内面に投影するミラーと、を備える。ここに、前記ミラーの外周は、該ミラーが設置される位置での前記スクリーンの垂直断面形状に一致させた形状とする。また、前記プロジェクタから出射される画像光のうち、前記ミラーで反射されない部分を黒色の背景画像で置き換える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、球面などの立体表示面の広い範囲に、運動機構なしで画像を好適に表示する立体面表示装置を提供するができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】実施例１の立体面表示装置１の外観を示す図である。
【図１Ｂ】立体面表示装置１の布カバーを除去した外観図である。
【図２Ａ】立体面表示装置１の内部構成を示す断面図である。
【図２Ｂ】プロジェクタ１３から投影した状態を示す図である。
【図２Ｃ】ミラー１４の形状を示す図である。
【図２Ｄ】補助光源１０５を点灯した状態を示す図である。
【図３】立体面表示装置１の外形（段差有り）を比較した図である。
【図４】プロジェクタ１３の設置高さを比較した図である。
【図５】立体面表示装置１のシステム構成を示すブロック図である。
【図６Ａ】球面スクリーン１１上の投影画像の一例を示す図である。
【図６Ｂ】ユーザ２による立体面表示装置１の使用状態を示す図である。
【図７】立体面表示装置１が表示する各種表情の例を示す図である。
【図８】実施例の効果を装置サイズと投影範囲の観点で比較した図である。
【図９】実施例の効果をコンテンツ作成の観点で比較した図である。
【図１０Ａ】二重投影の発生メカニズムを説明する図である（実施例２）。
【図１０Ｂ】二重投影となる投影光と対応する画像の範囲を示す図である。
【図１１Ａ】二重投影防止のための画像置換処理を示す図である。
【図１１Ｂ】魚眼レンズ使用時の画像置換処理を説明する図である。
【図１２】スクリーンの形状の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１Ａは、立体面表示装置１の外観を示す図である。（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は右側面図、（ｅ）は背面図である。また図１Ｂは、立体面表示装置１の布カバー２０を除去したときの外観を示す図である。（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図である。
【００１１】
立体面表示装置１の外形は、球面スクリーン１１と、球面スクリーン１１を下方から支持する台座１２とで構成され、その境界を１１ｃで示す。なお、球面スクリーン１１の形状はこれに限らず、他の立体面の形状でもよい。球面スクリーン１１はアクリル樹脂等の半透明材料で構成され、その内部は中空となっており、背面側の破線１１ｍで示す位置には、後述するミラー１４が垂直方向に立設されている。なお、球面スクリーン１１は破線１１ｍの位置を境界として、前後２つの部品に分割することができる。装置下部の台座１２内には、後述するようにプロジェクタ１３を備え、所望の画像（例えば表情を有する顔、目などの画像）をミラー１４を介して球面スクリーン１１（ただし、ミラー１４よりも前面側の領域）に投影して表示する。
【００１２】
台座１２の下端周囲は、布カバー２０で覆われている。台座１２の内部には、プロジェクタ１３、ミラー１４のほか、画像生成部やカメラ１０７、マイクロホン１０９、スピーカ１１１などを収納している。台座１２の正面には、カメラ１０７が周囲を撮影するための穴１５が設けられている。布カバー２０を外すと、マイクロホン１０９が周囲の音を収集するための穴１６やスピーカ１１１の穴１７が見えるようになっている。台座１２の裏面には配線コード穴１９が設けられている。
【００１３】
図２Ａは、立体面表示装置１の内部構成を示す断面図である。なお、断面図の切断位置は、図１Ａ（ｃ）正面図のＡ−Ａ’位置である。
【００１４】
装置内部には、画像表示光学系としてのプロジェクタ１３とミラー１４を有する。プロジェクタ１３は台座１２の内部に斜めに設置され、球面スクリーン１１に所定の画像を投影する装置である。ミラー１４は、球面スクリーン１１内の背面側に垂直に立設され、その上端部１４ａが球面スクリーン１１の内側に接続されている。プロジェクタ１３は、例えば内部に光源と液晶表示素子を有し、液晶表示素子で生成した画像を広角の投影レンズを介して出射する。ミラー１４は、プロジェクタ１３から出射された画像光を反射させるために、プロジェクタ１３側を鏡面としている。なお、ミラー１４の裏側はレフ板として、後述の補助光源１０５による照明光を反射させる構成としている。他に、装置外部のユーザを検知するカメラ１０７、ユーザとの間で音声の入出力を行うマイクロホン１０９やスピーカ１１１を備える。補助光源１０５は、ミラー１４の背面領域を照明するための光源（ＬＥＤなど）である。その他台座１２の内部には、プロジェクタ１３やカメラ１０７等を制御し駆動するための図示しない回路部品が収納されている。
【００１５】
図２Ｂは、プロジェクタから投影した状態を示す図である。プロジェクタ１３から斜め上方に出射した画像光は、ミラー１４で反射され、球面スクリーン１１の内面に投影される。ユーザは、投影された画像を立体面表示装置１の外部から視認することができる。球面スクリーン１１上の投影範囲は、ミラー１４よりも前面側の符号１１ａで示す範囲であり、ミラー１４よりも背面側の符号１１ｂで示す範囲は投影されない。よって、球面スクリーン１１に対するミラー上端部１４ａの位置は、投影範囲１１ａの大きさを決めることになるが、本実施例では投影範囲１１ａをできるだけ広く確保し、ユーザが球面スクリーン１１の真上方向からも画像を見ることができるようにしている。
【００１６】
図２Ｃは、ミラー１４の形状を示す図であり、図１Ａ（ｂ）のＢ−Ｂ’断面位置（破線１１ｍの位置）において反射面側から見た状態を示す。ミラー上端部１４ａを含むミラー外周部では、球面スクリーン１１とミラー１４に間隙がないように接合する。つまり、球面スクリーン１１内のミラー１４の外周形状は、球面スクリーン１１の断面形状に合わせた形状（この場合は円形）とし、その接続部では間隙がない形状とする。
【００１７】
図２Ｄは、補助光源１０５を点灯した状態を示す図である。プロジェクタ１３から出射した画像光は、ミラー１４で反射されるため、その背面側には投影されない。すなわち、球面スクリーン１１の背面領域１１ｂは暗い状態となり、そのままではユーザに違和感を与える。そこで、プロジェクタ１３にて投影中は、ミラー１４の背面下部に設けた補助光源１０５を点灯させて、球面スクリーン１１の背面領域１１ｂを照射する（ハッチングで示す）。補助光源１０５からの出射光はミラー１４の裏側のレフ板により反射され、背面領域１１ｂを効率良く照明できる。その際、背面領域１１ｂの明るさを、図２Ｂにてプロジェクタ１３により投影時の投影領域１１ａの明るさとほぼ等しくすることで、球面スクリーン１１全体が均一の明るさで発光し見映えが良くなる。
【００１８】
ここで、プロジェクタ１３から出射された画像光がミラー１４で反射され、球面スクリーン１１の投影領域１１ａに欠けることなく投影されることが望ましい。すなわち、投影領域１１ａに影が生じないようにすることが望ましい。そのための立体面表示装置１の外形、およびプロジェクタ１３とミラー１４の位置関係について詳細に説明する。
【００１９】
まず、立体面表示装置１の外形について考察する。本実施例では前記図１Ａ、図１Ｂに示したように、球面スクリーン１１と台座１２の境界部１１ｃは段差のない面で繋がっている形状とした。これに対し、図３は、両者の境界部１１ｃが連続せず、段差１１ｄを有する場合を示す図である。図３（ａ）の比較例１では、球面スクリーン１１よりも台座１２が外側に突き出ている形状としたが、段差１１ｄにより投影光２００（ミラー１４からの反射光）が遮られることはなく、許容される。
【００２０】
しかし、図３（ｂ）の比較例２のように、球面スクリーン１１よりも台座１２が内側に凹んでいる形状とした場合には、その段差部分１１ｄで投射光２００の一部が遮られて、ハッチング部分に影Ｓ（ケラレ）ができてしまう。よって、球面スクリーン１１と台座１２が段差のない面で繋がっている形状、または球面スクリーン１１よりも台座１２が外側に突き出ている形状（比較例１）とする必要がある。
【００２１】
次に、プロジェクタ１３の設置高さについて考察する。本実施例では、図４（ａ）のように、プロジェクタ１３の出射位置は、球面スクリーン１１と台座１２の境界位置１１ｃよりも下側に配置している。これによれば、プロジェクタ１３自身によって投射光２００（ミラー１４からの反射光）が遮られることはない。これに対し図４（ｂ）の比較例３のように、プロジェクタ１３の出射口１３ａを境界位置１１ｃより上側に配置すると、投射光２００の一部がプロジェクタ１３の出射口１３ａにより遮られて、ハッチング部分に影Ｓ（ケラレ）が生じてしまう。なお、プロジェクタ１３の出射口１３ａを境界位置１１ｃよりも下側に配置した場合であっても、プロジェクタ１３以外の他の部品（カメラ１０７など）により投射光２００を遮らないように配置する必要がある。
【００２２】
このように、プロジェクタ１３は球面スクリーン１１と台座１２の境界位置１１ｃよりも下側に配置することから、ミラー１４の位置もそれに合わせて配置する。すなわち、プロジェクタ１３からの画像光を反射できるように、ミラー１４の下端１４ｂは台座１２部分まで延在させて配置する必要がある。
【００２３】
図５は、立体面表示装置１のシステム構成を示すブロック図である。立体面表示装置１は、プロジェクタ１３、カメラ１０７、マイクロホン１０９、スピーカ１１１、補助光源１０５等を駆動制御するため、制御部１０１、記憶部１０２、画像生成部１０３、通信インターフェース１０４、入力部１０６、出力部１１０を有する。
【００２４】
制御部１０１は、プログラムを実行するプロセッサによって構成される。記憶部１０２は、プログラムやデータを格納するメモリによって構成される。メモリは、不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ及び揮発性の記憶素子であるＲＡＭを含む。ＲＯＭは、不変のプログラム（例えば、ＯＳ）などを格納する。ＲＡＭは、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）のような高速かつ揮発性の記憶素子であり、プロセッサが実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを一時的に格納する。メモリに格納されたプログラムをプロセッサが実行することによって、立体面表示装置１が諸機能を実現する。
【００２５】
画像生成部１０３は、プロジェクタ１３にて表示する画像を生成する。すなわち、カメラ１０７、マイクロホン１０９等に入力された周囲の状況に従って、記憶部１０２に格納された画像コンテンツからプロジェクタ１３にて表示するコンテンツを選択する。例えば、図６Ａに示す目を模した画像コンテンツ３０を選択する。さらに、周囲の状況に従ってコンテンツを表示する位置を制御する。通信インターフェース１０４は、所定のプロトコルを用いて、他の外部装置と通信する。
【００２６】
カメラ１０７は、立体面表示装置１の周囲の画像を撮影する。カメラ１０７が撮影する画像は、動画像でも静止画像でもよい。カメラ１０７が撮影した画像は、顔認識技術を用いてユーザとその位置を識別するために用いられる。その際、通信インターフェース１０４を介して撮影画像を外部装置に送り、外部装置で顔認証を行うようにしてもよい。カメラ１０７は周囲の画像を撮影するために、半球を撮影できる魚眼カメラがよく、あるいは２以上のカメラによって背面側を含め全方位を撮影できるものでもよい。
【００２７】
補助光源１０５は、球面スクリーン１１内のミラー１４の背面領域を照明するための光源である。補助光源１０５は、プロジェクタ１３の投影動作と連動して点灯させるのが好ましい。
【００２８】
マイクロホン１０９は、周囲の音（例えば、ユーザが発した音声）を収集して、電気信号に変換する。マイクロホン１０９は、無指向性でも指向性を有してもよい。指向性マイクロホンを使用すると、音の到来方向から話者の位置を特定でき、話者の方向に所定の画像を表示することによって、立体面表示装置１が話者と向き合ってコミュニケーションするように制御できる。入力部１０６は、カメラ１０７、マイクロホン１０９などの入力デバイスからの信号を制御部１０１に送る。
【００２９】
プロジェクタ１３は、画像生成部１０３で生成された画像を球面スクリーン１１に投影する装置である。スピーカ１１１は、制御部１０１が発生した電気信号から変換した音（例えば、ユーザにかける言葉、アラーム音など）を発生する。出力部１１０は、制御部１０１からの信号をプロジェクタ１３、スピーカ１１１などの出力デバイスに送る。
【００３０】
その他に図示していないが、立体面表示装置１の周囲に人がいるかを検出する人感センサや、立体面表示装置１の周囲の環境を計測するセンサを有してもよい。制御部１０１はこれらのセンサの検出結果に基づいて異常を検知した場合、プロジェクタ１３やスピーカ１１１から周囲に画像や音声で警報を発したり、通信インターフェース１０４を介して外部装置へ通報したりすることができる。
【００３１】
図６Ａは、球面スクリーン１１上の投影画像の一例を示す図であり、正面側から見た状態である。例えば、球面スクリーン１１には、目を模した画像コンテンツ３０を表示する。これによって、球面スクリーン１１を顔に模した顔（目）の表情を作ることができる。この画像コンテンツ３０は、球面スクリーン１１のうち、ミラー１４より前面側の任意の位置（図２Ｂの領域１１ａ）に表示することができる。もちろん、領域１１ａの全体に渡る画像コンテンツを表示することもできる。
【００３２】
図６Ｂは、ユーザ２による立体面表示装置１の使用状態を示す図である。立体面表示装置１はユーザ２の近くに設置され、主に音声によってユーザ２とコミュニケーションを行う。つまり立体面表示装置１は、ユーザ２からの呼びかけやユーザ２への問いかけに応じて、画像コンテンツ３０で示される顔（目）の表情を作り、また表情を変えることができる。さらに、画像コンテンツ３０を球面スクリーン１１上を移動させ、形を変えて表示することもできる。
【００３３】
図７は、立体面表示装置１が表示する各種表情の例を示す図である。ここでは、ユーザ２とのコミュニケーション動作において、顔（目）の表情を変えて球面スクリーン１１上に表示する各種の画像コンテンツ３０を示す。
【００３４】
（ａ）待機モードから対話モードへの移行時、目の周りの模様が短時間で様々に（ランダムに）変化する。（ｂ）起動音と共に目を表示する。（ｃ）定常状態。（ｄ）挨拶をする表情。（ｅ）お礼を言う表情。（ｆ）了解の表情。（ｇ）考え中の表情。（ｈ）お願いする表情。（ｉ）眠い表情。（ｊ）対話が終了し、待機モードに移行する無表情。このように立体面表示装置１は、目の周りの模様（画像コンテンツ３０）を様々に変化させて、ユーザとコミュニケーションを行うことができる。
【００３５】
次に、本実施例の立体面表示装置１による効果を従来の構成と比較して説明する。
図８は、本実施例の効果を装置サイズと投影範囲の観点で比較した図である。（ａ）は本実施例の場合、（ｂ）は比較例４として直接投影方式（斜め投影）の場合を示す。（ａ）の本実施例の構成では、プロジェクタ１３の画像光をミラー１４を使って反射させ、球面スクリーン１１に投影する。これにより投影距離の短縮による装置の小型化と、投影範囲１１ａの拡大が可能となる。
【００３６】
これに対し（ｂ）の比較例４では、直接投影を行うために、プロジェクタ１３を収納する台座１２が背面方向に大きく突き出した構造となり、装置の大型化が避けられない。また、球面スクリーン１１の背面端部１１ｅで画像光が遮られるため、投影範囲１１ａが狭くなってしまう。
【００３７】
このため、（ｂ）の比較例４では、球面スクリーン１１上の表示位置を変えるために、例えばプロジェクタ１３を移動させる運動機構が必要となる。これに対し（ａ）の本実施例では、投影範囲１１ａが拡大しているので、表示位置を変えるための運動機構を備える必要がなく、装置構成が簡略化できる効果がある。
【００３８】
図９は、本実施例の効果をコンテンツ作成の観点で比較した図である。（ａ）は表示したい画像の例を示し、球面スクリーン１１上の異なる位置Ａ，Ｂ，Ｃにコンテンツ３０を表示する場合を想定する。（ｂ）（ｃ）は本実施例のミラー反射型投影方式の場合で、作成すべきコンテンツのレイアウトを（ｂ）に示す。（ｄ）（ｅ）は比較例５として直接投影方式の場合で、作成すべきコンテンツのレイアウトを（ｄ）に示す。なお、（ｅ）の比較例５では、プロジェクタ１３を直立上向きに配置し、魚眼レンズを介して球面スクリーン全域に画像を表示する構成である。
【００３９】
通常、プロジェクタで投影する画像コンテンツの制作はＰＣ用のモニタを使って作業する。（ａ）のようにコンテンツ３０を球面スクリーン１１の広範囲に投影するには、画像コンテンツを変形なく表示するためにコンテンツの補正が必要となる。例えば、位置ＢからＣへ左右にコンテンツ（オブジェクト）を平行移動するアニメーションの場合、（ｅ）の直接投影方式では、（ｄ）のように、画面中央から円弧状に回転するようにオブジェクトを動かす必要がある。これに対し（ｃ）のミラー反射型投影方式では、表示位置によるオブジェクトの変形が少ないため、特殊な補正は必要なく、（ｂ）のようにオブジェクトをそのまま平行移動すればよい。つまり本実施例の場合には、作業用モニタ上のオブジェクトの動きとスクリーンに表示されるオブジェクトの動きはほぼ一致しているため、コンテンツ制作作業が容易に行えるメリットがある。
【００４０】
なお、（ｂ）（ｄ）に記入した破線円３３は、魚眼レンズを用いて投影する場合の投影範囲を示し、（ｂ）における符号３１の部分は、二重投影を防止するための背景画像（黒色）である。これらについては、実施例２で説明する。
【実施例２】
【００４１】
実施例２では、プロジェクタから出射した画像光のうち、ミラーを反射せずに直接球面スクリーン１１に投影されることで生じる二重投影を防止する構成について説明する。
【００４２】
図１０Ａは、二重投影の発生メカニズムを説明する図である。プロジェクタ１３から出射する画像光の方向は、必ずしも全てがミラー１４の範囲に納まるとは限らなく、ミラーの上端部１４ａを越える場合がある。例えば、光線３０１はミラー１４で反射されて球面スクリーン１１上の符号３０３の位置に投影されるが、光線３０２は上端部１４ａを越えており、直接球面スクリーン１１上の符号３０３の位置に投影される。その結果、球面スクリーン１１上の位置３０３では、互いに異なる信号（画像）の光線３０１と光線３０２が重なって投影され、二重画像となって見にくい表示となる。
【００４３】
図１０Ｂは、二重投影となる投影光と対応する画像の範囲を示す図である。（ａ）は二重投影となる投影光の範囲を示し、プロジェクタ１３の出射光のうちミラーの上端部１４ａを越えて球面スクリーン１１に直接投影される範囲をαで示す。また、プロジェクタ１３の出射光のうちミラー１４で反射された後に前記直接投影範囲αに投影される範囲をβで示す。すなわち、直接投射光αと反射投影光βとが球面スクリーン１１上で重なり、二重投影の範囲となる。
【００４４】
（ｂ）はプロジェクタ１３から出射される画像光の領域（矩形状）を、装置正面側（（ａ）の矢印方向）から見た図である。（ａ）と対応させて、直接投影範囲αとこれに重なる反射投影範囲βを示している。これらの範囲α、βは球面スクリーンの断面形状（すなわちミラー１４の外周形状）に従って円弧状となっている。そして、ミラー１４で反射される範囲βの画像に、直接投影される範囲αの画像が折り返されて重ねて表示されることになる。
【００４５】
図１１Ａと図１１Ｂは、二重投影防止のための画像置換処理を示す図である。図１１Ａで示すように、図１０Ｂ（ｂ）で示した画像のうち、二重投影の原因となる直接投影範囲αに相当する画像部分を黒色の背景画像３１で置き換え、プロジェクタ１３から出射させる。これにより、直接投影範囲αの画像が反射投影範囲βの画像に重なっても、ユーザはミラー１４で反射される有効な範囲βのみの画像を視認することができる。この背景画像３１への置き換え処理は、画像生成部１０３にて行う。なお、背景画像３１へ置き換える円弧状の境界線３２の位置と形状は、ミラー１４の外周形状に応じて決定することで、シャープな境界をもつ画像を表示することができる。
【００４６】
図１１Ｂは、魚眼レンズ使用時の画像置換処理を説明する図である。本実施例の立体面表示装置１においては、画像を短距離で広角に投影するため、プロジェクタ１３の投影レンズに魚眼レンズを用いている。魚眼レンズで画像を投影するために、画像範囲が矩形であっても破線円３３の内側のみ投影され、外側の四隅の画像は投影されないことになる（レンズの筒の部分で画像がケラれるため円形になる）。
【００４７】
そのため、二重投影防止用の背景画像３１は破線円３３の内側のみが意味を持ち、破線円３３の外側は任意の画像で構わない。この図では、破線円３３の外側の背景画像３１は、左右で異なるパターンとしている。破線円３３の位置や大きさは魚眼レンズの性能によって大きさや位置が変化する。前記した図９（ｂ）（ｄ）においても魚眼レンズ使用に伴う破線円３３を記載している。
【００４８】
以上の説明では、投影するスクリーンは球面としたが、スクリーンの形状はこれに限らない。例えば、図１２に示すような円錐形（ａ）や円柱形（ｂ）などの曲面のある立体面形状や、８面体、正１２面体のような多面体形状でも良い。ただし、スクリーンの内側に向けて面が折れている（谷折り形状がある）と投影画像が遮られる場合があるので、スクリーンの形状としては好ましくない。
【００４９】
また、ミラーの形状は平面としたが、スクリーンの形状に合わせて曲面としても良い。例えば反射面を凸面形状とすることで、立体面の広い範囲への投影を容易にし、また、立体面上の表示位置に応じた画像歪みの補正を容易にすることもできる。
【００５０】
なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。
【００５１】
また、前述した各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１：立体面表示装置、
１１：球面スクリーン、
１２：台座、
１３：プロジェクタ、
１４：ミラー、
３０：画像コンテンツ、
３１：背景画像、
１０１：制御部、
１０３：画像生成部、
１０５：補助光源、
１０７：カメラ、
１０９：マイクロホン、
１１１：スピーカ。
【図１Ａ】
2019191392.tif 000003
【図１Ｂ】
2019191392.tif 000004
【図２Ａ】
2019191392.tif 000005
【図２Ｂ】
2019191392.tif 000006
【図２Ｃ】
2019191392.tif 000007
【図２Ｄ】
2019191392.tif 000008
【図３】
2019191392.tif 000009
【図４】
2019191392.tif 000010
【図５】
2019191392.tif 000011
【図６Ａ】
2019191392.tif 000012
【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2019191392.tif 000018
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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