(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間光変調素子の出射光を複数の表示領域に向けて切り替えて投射する投射手段と、
前記複数の表示領域に表示する表示情報の表示条件に基づいて前記投射手段の投射光の投射方向を切り替える制御をする制御手段とを備え、
前記投射手段は、
前記空間光変調素子の出射光を第１の表示領域に向けて投射する投射光学系と、
前記空間光変調素子と前記投射光学系との間において前記空間光変調素子の出射光の光路に出し入れされる反射鏡と、
前記制御手段の制御に応じて前記空間光変調素子の出射光の光路に前記反射鏡を出し入れして投射光の投射方向を切り替える光路切替手段とを有する表示システム。
【請求項２】
前記投射手段は、
前記空間光変調素子の表示部に向けて光を出射する光源を有し、
前記反射鏡は、
前記空間光変調素子の出射光の光路に入れられた際に、前記空間光変調素子の出射光を第２の表示領域に向けて反射する請求項１に記載の表示システム。
【請求項３】
前記光路切替手段は、
前記制御手段の制御に応じて変形する可動部を有し、
前記反射鏡は、
前記可動部に接続され、前記可動部の変形に伴って前記空間光変調素子の出射光の光路に出し入れされる請求項２に記載の表示システム。
【請求項４】
前記可動部は、
前記制御手段の制御に応じて伸縮する伸縮部材であり、
前記反射鏡は、
前記伸縮部材の一端に接続され、前記伸縮部材の伸縮動作に伴って前記空間光変調素子の出射光の光路に出し入れされる請求項３に記載の表示システム。
【請求項５】
前記可動部は、
前記制御手段の制御に応じて回転する回転部材であり、
前記反射鏡は、
前記回転部材に接続され、前記回転部材の回転動作に伴って前記空間光変調素子の出射光の光路に出し入れされる請求項３に記載の表示システム。
【請求項６】
前記投射光学系は、
前記空間光変調素子からの出射光を集束するフーリエ変換レンズと、
前記フーリエ変換レンズの後段に配置され、前記フーリエ変換レンズによって集束された光に含まれる光の一部を遮蔽するアパーチャと、
前記アパーチャの後段に配置され、前記アパーチャを通過した光を拡大して投射する投射レンズとを含み、
前記反射鏡は、
前記空間光変調素子と前記フーリエ変換レンズとの間に出し入れされる請求項２乃至５のいずれか一項に記載の表示システム。
【請求項７】
前記制御手段は、
投射光を投射する表示領域を切り替える切替信号を上位システムから受信する通信回路を有し、前記切替信号に応じて前記光路切替手段を制御する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の表示システム。
【請求項８】
前記空間光変調素子は、位相変調型である請求項１乃至７のいずれか一項に記載の表示システム。
【請求項９】
前記反射鏡によって反射された光の光路上に配置され、前記反射鏡によって反射された光を第３の表示領域に向けて反射する投射方向変更鏡を備える請求項２乃至８のいずれか一項に記載の表示システム。
【請求項１０】
少なくともいずれかの表示領域を含む範囲を撮像する撮像手段を備える請求項１乃至９のいずれか一項に記載の表示システム。
【請求項１１】
前記制御手段は、
前記撮像手段によって撮像された撮像データを解析し、表示情報を表示中の表示領域において検出対象を検出すると、投射光の投射方向を切り替えるように前記光路切替手段を制御する請求項１０に記載の表示システム。
【請求項１２】
前記投射手段から投射された投射光を拡散して表示する透明な操作面を備え、
前記投射手段は、
前記操作面の操作領域に投射光を投射することによってユーザインターフェースを表示させ、
前記撮像手段は、
前記ユーザインターフェースが表示された操作領域を撮像し、
前記制御手段は、
前記撮像手段によって撮像された前記ユーザインターフェースに対する操作位置と、前記ユーザインターフェースに設定された操作キーとを対応させて前記ユーザインターフェースに対する操作内容を認識し、前記操作内容に従った表示情報がいずれかの前記表示領域に表示されるように前記投射手段を制御する請求項１０または１１に記載の表示システム。
【請求項１３】
前記空間光変調素子の出射光に含まれる０次光の光路上に光吸収部材を配置する請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の表示システム。
【請求項１４】
前記反射鏡には、前記空間光変調素子の出射光に含まれる０次光の光路上に貫通孔が形成されている請求項１３に記載の表示システム。
【請求項１５】
前記投射方向変更鏡には、前記反射鏡によって反射された前記空間光変調素子の出射光に含まれる０次光の光路上に隙間が形成される請求項９に記載の表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、投射光によって表示情報を表示させる表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  ホテルやホールなどの公共施設において、施設を利用する利用者が必要とする表示情報を天井や壁などにプロジェクタによって投射して表示できれば利便性が向上する。例えば、施設の通路や室内の上方に表示情報を投射すれば、利用者にとって視認されやすくなる。【０００３】  ところが、車椅子に乗った人や子供は下方を意識することが多いため、表示情報を上方に投射する方がよいとは限らない。また、火災などで通路や室内の上方まで煙が充満しているような場合には、上方に投射された表示情報は煙によって視認されにくくなる。すなわち、表示情報を下方に向けて投射する方がよいこともある。【０００４】  特許文献１には、レーザ光を用いて誘導方向を指示する投射型誘導装置が開示されている。特許文献１の装置は、光ビームを射出する光源と、光ビームを投射方向に向けて周期的に揺動せしめる光駆動部と、を含む。光駆動部は、第１周波数で第１振幅の第１交流信号と、第１周波数より低い第２周波数で第１振幅より大なる第２振幅の第２交流信号とを含む駆動信号に応じて光ビームを揺動する。特許文献１の装置によれば、射出角度が周期的に変化する光ビームを被投射面に投射して誘導方向を表示することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  特許文献１の装置によれば、移動する表示情報を被投射面に表示させることができる。しかし、特許文献１の装置には、表示情報の大きさを規定する被走査領域がトーションヒンジの揺動範囲によって限定されるため、十分な大きさの表示情報を表示できないという問題点があった。【０００７】  また、特許文献１の装置は、床面に向けてレーザ光を投射する場合は床面近傍に、天井に向けてレーザ光を投射する場合は天井近傍に配置する必要がある。なぜならば、天井から床面にレーザ光を向けたり、床面から天井にレーザ光を向けたりすると、利用者にレーザ光を直接照射してしまうからである。そのため、特許文献１の装置には、被投射面に応じて設置場所を変更する必要があるという問題点があった。【０００８】  本発明の目的は、上述した課題を解決するためのものであり、設置場所を選ばずに任意の表示領域に向けて視認しやすい表示情報を表示できる表示システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明の表示システムは、空間光変調素子の出射光を複数の表示領域に向けて切り替えて投射する投射装置と、複数の表示領域に表示する表示情報の表示条件に基づいて投射装置の投射光の投射方向を切り替える制御をする制御装置とを備え、投射装置は、空間光変調素子の出射光の光路に出し入れされる反射鏡と、制御装置の制御に応じて空間光変調素子の出射光の光路に反射鏡を出し入れして投射光の投射方向を切り替える光路切替手段とを有する。
【発明の効果】
【００１０】  本発明によれば、設置場所を選ばずに任意の表示領域に向けて視認しやすい表示情報を表示できる表示システムを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの構成を示す概念図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの構成の別の状態を示す概念図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの投射装置の構成を示す概念図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの投射装置の構成に関する別の状態を示す概念図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの制御系統を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの光学系を含む構成の概念図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの光学系を含む構成の別の状態を示す概念図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの搭載例を示す概念図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの搭載例の別の状態を示す概念図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態の変形例に係る表示システムの光学系を含む構成の概念図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態の変形例に係る表示システムの光学系を含む構成の別の状態を示す概念図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの適用例の動作例を示す概念図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る表示システムの適用例の動作例を示す概念図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る表示システムの光学系を含む構成の概念図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る表示システムの光学系を含む構成の別の状態を示す概念図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る表示システムの搭載例を示す概念図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る表示システムの搭載例の別の状態を示す概念図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態に係る表示システムの構成を示す概念図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態に係る表示システムの構成の別の状態を示す概念図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態に係る表示システムの撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態に係る表示システムの制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第３の実施形態に係る表示システムの適用例の動作例を示す概念図である。
【図２４】本発明の第３の実施形態に係る表示システムの適用例の動作例を示す概念図である。
【図２５】本発明の第４の実施形態に係る表示システムの概念図である。
【図２６】本発明の第４の実施形態に係る表示システムの別の状態の概念図である。
【図２７】本発明の第４の実施形態に係る表示システムの制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２８】本発明の第４の実施形態に係る表示システムの適用例を示す概念図である。
【図２９】本発明の第４の実施形態に係る表示システムの適用例を示す概念図である。
【図３０】本発明の第４の実施形態に係る表示システムの適用例を示す概念図である。
【図３１】本発明の第４の実施形態に係る表示システムの適用例を示す概念図である。
【図３２】本発明の第５の実施形態に係る表示システムの構成例を示す概念図である。
【図３３】本発明の第５の実施形態に係る表示システムの別の構成例を示す概念図である。
【図３４】本発明の第５の実施形態に係る表示システムのさらに別の構成例を示す概念図である。
【図３５】一般的なプロジェクタを用いた投射に関する概念図である。
【図３６】本発明の実施形態に係る表示システムの利用シーンの一例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  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、特に理由が無い限り、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。
【００１３】  （第１の実施形態）  まず、本発明の第１の実施形態に係る表示システムについて図面を参照しながら説明する。
【００１４】  図１は、本実施形態の表示システム１の構成を示す概念図である。また、図２は、本実施形態の表示システム１の構成の別の状態を示す概念図である。表示システム１は、投射装置１０および制御装置２０を備える。
【００１５】  図１のように、投射装置１０は、制御装置２０の制御に応じて、第１の表示領域に表示させるための投射光１５０を投射する。投射装置１０から投射された投射光１５０は、第１の表示領域において表示情報として表示される。第１の表示領域は、投射装置１０から投射された投射光１５０が表示情報として表示されるスクリーンである。
【００１６】  また、図２のように、投射装置１０は、制御装置２０の制御に応じて、第２の表示領域に表示させるための投射光３００を投射する。投射装置１０から投射された投射光３００は、第２の表示領域において表示情報として表示される。第２の表示領域は、投射装置１０から投射された投射光３００が表示情報として表示されるスクリーンである。
【００１７】  制御装置２０は、投射装置１０を制御して、投射光１５０または投射光３００を出射させる。制御装置２０は、投射装置１０を制御して、第１の表示領域に表示させるための投射光１５０を投射させる。また、制御装置２０は、投射装置１０を制御して、第２の表示領域に表示させるための投射光３００を投射させる。
【００１８】  例えば、制御装置２０は、図示しない上位システムから切替信号を受信し、その切替信号に応じて、投射装置１０から投射される光の投射方向を切り替える。制御装置２０は、第１の表示領域に向けて投射光１５０を投射している期間に切替信号を受信すると、第２の表示領域に向けて投射光３００を投射するように切り替える。また、制御装置２０は、第２の表示領域に向けて投射光３００を投射している期間に切替信号を受信すると、第１の表示領域に向けて投射光１５０を投射するように切り替える。なお、制御装置２０が切替信号を生成できる場合、制御装置２０は、自装置が生成した切替信号に応じて、投射装置１０から投射される光の投射方向を切り替えればよい。
【００１９】  続いて、本実施形態の表示システム１の各構成要素について詳細に説明する。
【００２０】  〔投射装置〕  図３は、表示システム１の投射装置１０の構成を示す概念図である。図４は、表示システム１の投射装置１０の構成の別の状態を示す概念図である。
【００２１】  図３のように、投射装置１０は、光源１１、光源駆動電源１２、空間光変調素子１３、変調素子制御回路１４、投射光学系１５および光路切替手段３０を備える。光路切替手段３０は、反射鏡３１および可動部３３を有する。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。
【００２２】  光源１１は、特定波長の光１１０を出射する。例えば、光源１１には、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の光を出射するものであってもよい。
【００２３】  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することができる。
【００２４】  光源駆動電源１２は、制御装置２０の制御に応じて光源１１を駆動させて、光源１１から光１１０を出射させるための電源である。
【００２５】  空間光変調素子１３は、変調素子制御回路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、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。
【００２６】  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。
【００２７】  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の表示部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。
【００２８】  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。
【００２９】  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、表示情報の部分にエネルギーを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。
【００３０】  変調素子制御回路１４は、制御装置２０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。位相変調型の変調素子を駆動させる際には、変調素子制御回路１４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。
【００３１】  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、変調素子制御回路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、変調素子制御回路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。
【００３２】  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を投射光１５０として投射する。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によって投射光１５０として投射される。
【００３３】  光路切替手段３０は、制御装置２０の制御に応じて、投射装置１０から投射される光の光路を切り替える部分である。なお、図３の光路切替手段３０の構成や配置は一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００３４】  図３の状態の光路切替手段３０は、制御装置２０の制御に応じて可動部３３を変形させて、反射鏡３１を空間光変調素子１３と投射光学系１５との間に移動させる。図３の例では、可動部３３は、制御装置２０の制御に応じて伸縮する伸縮部材である。反射鏡３１は、伸縮部材である可動部３３の一端に接続され、可動部３３の伸縮動作に伴って空間光変調素子１３の出射光である変調光１３０の光路に出し入れされる。
【００３５】  図４のように、反射鏡３１が変調光１３０の経路上に移動すると、変調光１３０は、反射鏡３１の反射面で反射され、第２の表示領域に向けて投射光３００として投射される。投射装置１０から投射された投射光３００は、第２の表示領域において表示情報として表示される。なお、図４においては、投射光３００の光路に何も配置させていないが、投射光３００の光路上に光学系を配置させてもよい。
【００３６】  また、図４の状態の光路切替手段３０は、制御装置２０の制御に応じて可動部３３を変形させて、反射鏡３１を空間光変調素子１３と投射光学系１５との間から移動させる。
【００３７】  反射鏡３１が変調光１３０の経路上から外れると、図３のように、変調光１３０は、投射光学系１５に入射され、第１の表示領域に向けて投射光１５０として投射される。投射装置１０から投射された投射光１５０は、第１の表示領域において表示情報として表示される。
【００３８】  〔制御装置〕  次に、制御装置２０について詳細に説明する。図５は、表示システム１の制御装置２０の構成を示すブロック図である。図５のように、制御装置２０は、通信回路２１、制御条件生成回路２２、記憶回路２３、トリガ認識回路２４、光路切替回路２５を有する。
【００３９】  通信回路２１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）を表示システム１の上位システム（図示しない）から受信する。通信回路２１は、受信した表示条件を制御条件生成回路２２に出力する。
【００４０】  また、通信回路２１は、表示領域を切り替えることを指示する切替信号を上位システムから受信する。通信回路２１は、受信した切替信号をトリガ認識回路２４に出力する。
【００４１】  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などによって取得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表示システム１に送信する。
【００４２】  また、上位システムは、表示情報を表示させる表示領域を切り替えるトリガとなる切替信号を生成する。切替信号は、表示条件に含まれていてもよいし、表示条件とは異なる信号として生成されてもよい。
【００４３】  上位システムは、上述の解析データから表示領域を切り替えた方がよいと判断すると、表示領域を切り替えることを指示する切替信号を表示システム１に向けて出力する。例えば、表示システム１から投射光１５０を第１の表示領域に向けて投射している際にその第１の表示領域に利用者が進入しようとすると、上位システムは、表示システム１に対して切替信号を出力する。また、上位システムは、第１の表示領域に表示情報を表示させてもよいと判断した場合は、表示情報が表示される表示領域を第２の表示領域から第１の表示領域に切り替えるための切替信号を表示システム１に向けて出力する。
【００４４】  通信回路２１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次元や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。
【００４５】  制御条件生成回路２２は、通信回路２１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２３から取得する。制御条件生成回路２２は、記憶回路２３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。
【００４６】  制御条件生成回路２２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投射装置１０に出力する。制御条件は、後述する光源制御条件および変調素子制御条件を含む。
【００４７】  制御条件生成回路２２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２２は、生成した光源制御条件を、投射装置１０の光源駆動電源に向けて出力する。
【００４８】  また、制御条件生成回路２２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２２は、生成した変調素子制御条件を、投射装置１０の変調素子制御回路１４に向けて出力する。
【００４９】  記憶回路２３には、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が記憶される。例えば、記憶回路２３には、上位システムが作成した基本パターンを事前に取得させて、記憶させておけばよい。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２３に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２３の容量を小さくできる。なお、記憶回路２３には、基本パターンのみならず、任意のパターンを記憶しておいてもよい。
【００５０】  トリガ認識回路２４は、通信回路２１が受信した表示条件に切替信号が含まれる場合、その切替信号に応じて、光路切替回路２５を動作させるための切替動作信号を出力する。なお、トリガ認識回路２４を省略し、通信回路２１から光路切替回路２５に向けて直接的に切替信号を出力するように構成してもよい。
【００５１】  光路切替回路２５は、取得した切替動作信号に応じて、光路切替手段３０の可動部３３を変形させる。図３の例において、光路切替回路２５は、取得した切替動作信号に応じて、光路切替手段３０の可動部３３を伸縮させる。例えば、光路切替回路２５は、図４のように可動部３３を伸ばして、反射鏡３１が空間光変調素子１３と投射光学系１５との間に位置させる。なお、光路切替回路２５は、通信回路２１から受信した切替信号に応じて、可動部３３を変形させるように構成してもよい。
【００５２】  また、光路切替回路２５は、図４のように、反射鏡３１が空間光変調素子１３と投射光学系１５との間に位置する状態で切替動作信号を取得すると、可動部３３を縮めるように変形させる。このようにして、光路切替回路２５は、図３のように、反射鏡３１が空間光変調素子１３と投射光学系１５との間に位置しないようにする。
【００５３】  〔制御系統〕  ここで、図６を用いて、本実施形態に係る表示システムの制御系統を実現するハードウェア構成について説明する。なお、図６の制御系統２００は、本実施形態の表示システムの実現するための制御系統の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００５４】  図６のように、制御系統２００は、プロセッサ２０１、主記憶装置２０２、補助記憶装置２０３、入出力インターフェース２０５およびネットワークアダプター２０６を備える。プロセッサ２０１、主記憶装置２０２、補助記憶装置２０３、入出力インターフェース２０５およびネットワークアダプター２０６は、バス２０９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２０１、主記憶装置２０２、補助記憶装置２０３および入出力インターフェース２０５は、ネットワークアダプター２０６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。制御系統２００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、表示情報を投射するための情報を上位システムから取得する。
【００５５】  プロセッサ２０１は、補助記憶装置２０３等に格納されたプログラムを主記憶装置２０２に展開し、展開されたプログラムを実行する中央演算装置である。本実施形態においては、制御系統２００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２０１は、制御装置２０が実行する演算処理や制御処理を行う。
【００５６】  主記憶装置２０２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置２０２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２０２として構成・追加してもよい。
【００５７】  補助記憶装置２０３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２０３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２０２に記憶させる構成とし、補助記憶装置２０３を省略することも可能である。
【００５８】  入出力インターフェース２０５は、制御系統２００と周辺機器との接続規格に基づいて、制御系統２００と周辺機器とを接続する装置である。ネットワークアダプター２０６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。なお、図６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。入出力インターフェース２０５およびネットワークアダプター２０６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。
【００５９】  制御系統２００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２０１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２０５に仲介させればよい。
【００６０】  ネットワークアダプター２０６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、ネットワークアダプター２０６を介して、各実施形態で用いる表示情報の位相分布を制御系統２００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。
【００６１】  また、制御系統２００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、制御系統２００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２０５を介して制御系統２００に接続すればよい。
【００６２】  また、制御系統２００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２０９に接続される。リーダライタは、プロセッサ２０１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、制御系統２００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。
【００６３】  〔投射光学系〕  次に、図７および図８を用いて、投射装置１０の投射光学系１５の詳細について説明する。
【００６４】  図７は、投射装置１０の投射光学系１５を含む構成の概念図である。図８は、投射装置の投射光学系１５を含む構成の別の状態を示す概念図である。図７および図８においては、光源１１から出射された光がコリメータ１１１によって位相がそろった平行な光１１０に変換される。
【００６５】  図７および図８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。
【００６６】  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７および図８では、アパーチャ１５２の位置に焦点が形成されている。
【００６７】  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。すなわち、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の一部を遮蔽する。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。
【００６８】  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、アパーチャ１５２を通過し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３１に向けて投射光１５０を投射する。
【００６９】  単純な記号などの線画を投射する用途に表示システム１を用いる場合、投射光学系１５から投射された投射光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。その場合、表示システム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、表示システム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。
【００７０】  図７および図８の例では、フーリエ変換レンズ１５１の手前に反射鏡３１が移動するように構成する。光路切替回路２５は、制御装置２０の制御に応じて可動部３３を変形させ、反射鏡３１を投射光１５０の経路上に位置させる。
【００７１】  図７および図８の例では、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。
【００７２】  なお、図８の例では、変調光１３０の光路上に反射鏡３１を挿入することによって、フラウンホーファ領域に達した位置の表示領域に投射光３００を投射し、その表示領域に表示情報を表示させることを想定している。フラウンホーファ領域に達した位置の表示領域であれば、フーリエ変換レンズ１５１がなくてもフォーカスフリーで表示情報を投射できる。以下においても、フーリエ変換レンズ１５１を介さずに投射光３００を投射する場合は、フラウンホーファ領域に達した位置の表示領域に表示情報を表示させることを想定する。
【００７３】  〔搭載例〕  次に、図９および図１０を用いて、表示システム１を搭載する装置を構成する例について説明する。なお、図９および図１０において省略されている符号は、図７および図８と同様であるものとする。
【００７４】  図９は、破線枠で示す筐体内に、表示システム１の光学系や光路切替手段３０を搭載する例である。図７と同様に、光源から出射された光は、コリメータ１１１において位相がそろった光１１０に変換されて空間光変調素子１３の表示部に照射される。空間光変調素子１３は、照射された光１１０を変調した変調光１３０をフーリエ変換レンズ１５１に向けて出射する。フーリエ変換レンズ１５１を経由した光は、投射レンズ１５３によって第１の表示領域に向けて投射光１５０として投射される。
【００７５】  図１０は、図９の状態において切替動作信号が光路切替回路２５に入力され、可動部３３が動作した後の状態を示す。可動部３３が動作すると、反射鏡３１が空間光変調素子１３とフーリエ変換レンズ１５１との間に挿入される。反射鏡３１は、空間光変調素子１３の表示部で変調された変調光１３０を第１の表示領域とは異なる第２の表示領域に向けて反射する。反射鏡３１で反射された光は、第２の表示領域に向けて投射光３００として投射される。
【００７６】  通常時、表示システム１は、図９のように第１の表示領域に向けて投射光１５０を投射させる。このとき、表示システム１からの投射光１５０が照射される位置（第１の表示領域）に利用者が移動するものとする。上位システムは、利用者が第１の表示領域に位置する際に投射光１５０が投射され続けないように切替信号を出力する。
【００７７】  表示システム１は、上位システムから切替信号を受信すると、その信号をトリガとして、図１０のように第２の表示領域に向けて投射光３００を投射するように切り替える。図１０の状態であれば、表示システム１からの投射光３００は利用者に向けて照射されることはない。
【００７８】  反対に、図１０の状態で第２の表示領域に利用者が移動する場合もありうる。この場合、上位システムは、利用者が第２の表示領域に位置する際に投射光３００が投射され続けないように切替信号を出力する。
【００７９】  表示システム１は、上位システムから切替信号を受信すると、その信号をトリガとして、図９のように第１の表示領域に向けて投射光１５０を投射するように切り替える。図９の状態であれば、表示システム１からの投射光１５０は利用者に向けて照射されることはない。
【００８０】  〔変形例〕  図１１は、投射装置１０の変形例の構成を含む概念図である。図１２は、投射装置１０の変形例の別の状態を示す概念図である。変形例は、反射鏡３１の位置を変える機構が図７の構成とは異なる。
【００８１】  変形例では、回転可能な可動部３５（回転部材ともよぶ）によって反射鏡３１の一辺を把持する。図１１の状態では、空間光変調素子１３から出射された変調光１３０の光路上に反射鏡３１は位置していない。このとき、表示システム１は、第１の表示領域に向けて投射光１５０を投射する。
【００８２】  光路切替回路２５は、切替信号を受信すると、可動部３５を時計回りに４５度程度回転させる。このとき、図１２のように、変調光１３０の光路上に反射鏡３１が移動し、表示システム１は、第２の表示領域に向けて投射光３００を投射する。
【００８３】  すなわち、本変形例において、可動部３５は、制御装置２０の制御に応じて回転する回転部材である。反射鏡３１は、回転部材である可動部３５の回転動作に伴って、空間光変調素子１３の出射光である変調光１３０の光路に出し入れされる。
【００８４】  なお、上述の可動部は一例であって、上述の形状や構造に限定されない。
【００８５】  〔適用例〕  図１３および図１４は、表示システム１を通路に設置する適用例である。図１３および図１４の例では、表示システム１を通路の突き当たりの壁面に設置する。
【００８６】  図１３の例では、表示システム１は、通路の中ほどの表示領域１５０Ａに利用者を誘導する表示情報（矢印）を表示させている。利用者は、表示領域１５０Ａに表示された表示情報に誘導されると、表示領域１５０Ａを通過することになる。表示領域１５０Ａに表示情報が投射されている状態で利用者が表示領域１５０Ａに到達すると、利用者に光が照射されてしまう。
【００８７】  本適用例では、図示しないカメラやセンサによって、誘導対象の利用者の位置や状態を把握する。そして、利用者が表示領域１５０Ａに到達する前に、図１４のように、表示領域を突き当たりの壁面の表示領域３００Ａに切り替える。
【００８８】  このように制御すれば、表示領域１５０Ａに利用者が到達しても、利用者に光が照射されることはない。また、利用者は、表示領域１５０Ａから表示領域３００Ａに表示情報が切り替えられても、表示情報の視認性が落ちることはない。
【００８９】  以上のように、本実施形態の表示システムは、ある表示領域に利用者が進入する際に、別の表示領域に表示情報を投射するように切り替える。そのため、本実施形態の表示システムは、天井近傍や床近傍のように色々な設置場所においても安全に動作させることができる。本実施形態の表示システムは、利用者が視認しやすい任意の表示領域に表示情報を投射することができる。すなわち、本実施形態の表示システムによれば、設置場所を選ばずに任意の表示領域に向けて視認しやすい表示情報を表示させる表示システムを提供することが可能になる。
【００９０】  また、本実施形態の表示システムは、表示情報を表示させる表示領域を切り替える際に、表示情報の全てを別の表示領域に切り替えて表示させる。そのため、本実施形態によれば、表示領域の一部を別の表示領域に切り替える場合と比較して、より解像度の高い表示情報を別の表示領域に表示させることができる。
【００９１】  （第２の実施形態）  次に、本発明の第２の実施形態に係る表示システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態は、第２の表示領域に向けて投射された投射光３００を異なる方向に向けて反射する投射方向変更鏡４０を備える点が第１の実施形態とは異なる。なお、投射方向変更鏡４０は、第１の表示領域に向けて投射された投射光１５０の光路に設置されてもよい。
【００９２】  図１５は、本実施形態に係る表示システムの光学系を含む構成の概念図である。図１６は、本実施形態に係る表示システムの光学系を含む構成の別の状態を示す概念図である。
【００９３】  図１５のように、本実施形態の表示システムは、投射方向変更鏡４０を備える。図１６のように、投射方向変更鏡４０は、反射鏡３１によって反射された投射光３００の光路上に配置される。投射方向変更鏡４０によって反射された投射光４００は、投射光３００が表示される第２の表示領域とは異なる方向（第３の表示領域）に向けて投射される。
【００９４】  なお、投射方向変更鏡４０は、図１５および図１６の例とは異なる形状や構成であってもよい。複数の鏡を組み合わせて構成すれば、投射光４００の投射方向をさらに多様化できる。
【００９５】  図１７および図１８は、本実施形態の表示システムを搭載する装置の構成例である。なお、図１７および図１８において省略されている符号は、図９および図１０と同様である。
【００９６】  図１７は、図９と同様に、破線枠で示す筐体内に、表示システムの光学系や光路切替手段３０、投射方向変更鏡４０を搭載する例である。図７と同様に、光源から出射された光は、コリメータ１１１において位相がそろった光１１０に変換されて空間光変調素子１３の表示部に照射される。空間光変調素子１３は、照射された光１１０を変調した変調光１３０をフーリエ変換レンズ１５１に向けて出射する。フーリエ変換レンズ１５１を経由した光は、投射レンズ１５３によって第１の表示領域に向けて投射光１５０として投射される。
【００９７】  図１８は、図１７の状態において切替動作信号が光路切替回路２５に入力され、可動部３３が動作した後の状態を示す。可動部３３が動作すると、反射鏡３１が空間光変調素子１３とフーリエ変換レンズ１５１との間に挿入される。反射鏡３１は、空間光変調素子１３の表示部で変調された変調光１３０を第１の表示領域とは異なる第２の表示領域に向けて反射する。反射鏡３１で反射された光は、第２の表示領域に向けて投射光３００として投射される。さらに、投射光３００は、投射方向変更鏡４０によって第２の表示領域とは異なる方向に向けて投射光４００として投射される。
【００９８】  図１８の例では、例えば、投射光４００は、足元などに投射される。図１０の例のように、投射方向変更鏡４０が配置されていない場合、投射光３００は下方に向けて投射されることになる。図１０の例は、床面に表示情報を投射するのには適している。それに対し、図１８の例では、投射光４００が下方から別の方向に向けて投射される。そのため、図１８の例は、床面そのものではなく、床面近傍の壁面等に投射されるのに適している。
【００９９】  以上のように、本実施形態によれば、第２の表示領域に投射された光を別の異なる方向に向けて投射することができる。
【０１００】  （第３の実施形態）  次に、本発明の第３の実施形態に係る表示システム３について図面を参照しながら説明する。本実施形態は、いずれかの表示領域を撮像する撮像装置５０を備える点が第１の実施形態とは異なる。
【０１０１】  図１９は、本実施形態の表示システム３の構成を示す概念図である。また、図２０は、本実施形態に係る表示システム３の構成の別の状態を示す概念図である。表示システム３は、投射装置１０および制御装置２０に加えて、撮像装置５０を備える。表示システム３の投射装置１０は、第１の実施形態の表示システム１と同様に、制御装置２０の制御に応じて、第１の表示領域に投射光１５０を投射し、第２の表示領域に投射光３００を投射する。
【０１０２】  本実施形態の表示システム３は、撮像装置５０を備える点で、第１の実施形態の表示システム１とは異なる。撮像装置５０は、一般的なカメラとして構成することができる。
【０１０３】  図２１は、撮像装置５０の構成を示すブロック図である。図２１のように、撮像装置５０は、撮像素子５１、画像処理プロセッサ５３、内部メモリ５５および出力回路５７を有する。
【０１０４】  撮像素子５１は、例えば、第１表示領域や第２表示領域を含む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５１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５１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５１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。
【０１０５】  画像処理プロセッサ５３は、撮像素子５１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５３を省略してもよい。
【０１０６】  内部メモリ５５は、画像処理プロセッサ５３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５１によって撮像された画像情報を内部メモリ５５に一時的に記憶するように構成してもよい。内部メモリ５５は、一般的なメモリによって構成すればよい。
【０１０７】  出力回路５７は、画像処理プロセッサ５３によって処理された画像情報を制御装置２０に出力する。
【０１０８】  図２２は、本実施形態の制御装置２０−３の構成を示すブロック図である。制御装置２０−３には、第１の実施形態の制御装置２０に画像解析回路２６が追加されている。
【０１０９】  通信回路２１は、撮像装置５０から画像情報を取得する。通信回路２１は、取得した画像情報を画像解析回路２６に出力する。
【０１１０】  画像解析回路２６は、取得した画像情報を解析し、その画像情報に応じて光路を切り替える必要の有無を検証する。画像解析回路２６は、画像中に光を投射してはいけない対象が入り込むことを検知すると切替信号を生成する。例えば、画像解析回路２６は、画像中に人などの検知対象を検知すると、その対象の動きを検証し、その対象が表示領域に進入する時刻を計算する。画像解析回路２６は、検出対象がその表示領域に進入するタイミングに合わせて、トリガ認識回路２４に切替信号を出力する。なお、画像解析回路２６は、検出対象が表示領域に進入する時刻を切替信号に含ませることが好ましい。
【０１１１】  トリガ認識回路２４は、画像解析回路２６から切替信号を受信すると、切替動作信号を生成する。トリガ認識回路２４は、光を投射中の表示領域に検出対象が入り込むタイミングに合わせて切替動作信号を光路切替回路２５に出力する。
【０１１２】  検出対象が表示領域に進入する時刻が切替信号に含まれていない場合、トリガ認識回路２４は、切替信号を受信に合わせて切替動作信号を生成し、その切替動作信号を光路切替回路２５に出力すればよい。また、検出対象が表示領域に進入する時刻が切替信号に含まれている場合、トリガ認識回路２４は、切替動作信号の生成や出力に関するタイミングを自回路で調整すればよい。
【０１１３】  光路切替回路２５は、切替動作信号に応じて、第１の実施形態の表示システム１と同様に光路切替手段３０の可動部３３を変形させる。
【０１１４】  〔適用例〕  図２３および図２４は、表示システム３の適用例である。図２３および図２４の例では、表示システム３を通路の突き当たりの壁面に設置する。
【０１１５】  図２３の例において、表示システム３は、通路の中ほどの表示領域１５０Ｂに利用者を誘導する表示情報（矢印）を表示させている。利用者は、表示領域１５０Ｂに表示された表示情報に誘導されると、表示領域１５０Ｂを通過することになる。表示領域１５０Ｂに表示情報が投射されている状態で利用者が表示領域１５０Ｂに到達すると、利用者に光が照射されてしまう。
【０１１６】  本適用例では、撮像装置５０によって、誘導対象の利用者の位置や状態を把握する。そして、利用者が表示領域１５０Ｂに到達する前に、図２４のように、表示領域を突き当たりの壁面の表示領域３００Ｂに切り替える。
【０１１７】  このように制御すれば、表示領域１５０Ｂに利用者が到達しても、利用者に光が照射されることはない。また、表示領域１５０Ｂから表示領域３００Ｂに表示情報が切り替えられても、表示情報の視認性が落ちることはない。
【０１１８】  以上のように、本実施形態に係る表示システムによれば、表示システムにおいて投射光を投射する表示領域を自律的に切り替えることができる。そのため、上位システムと通信ができない状況においても、任意の表示領域に向けて視認しやすい表示情報を表示させる表示システムを提供することができる。
【０１１９】  （第４の実施形態）  次に、本発明の第４の実施形態に係るインターフェース装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態のインターフェース装置は、第３の実施形態の表示システム３を含む装置であり、本発明の表示システムの一形態である。
【０１２０】  図２５は、本実施形態のインターフェース装置４の概念図である。図２６は、本実施形態のインターフェース装置４の別の状態の概念図である。
【０１２１】  図２５のように、インターフェース装置４の上方には、投射装置１０および撮像装置５０が設置される。インターフェース装置４の内部には、制御装置２０（図示しない）が設置され、下方には投射方向変更鏡４０が設置されている。インターフェース装置４の投射装置１０、制御装置２０、投射方向変更鏡４０および撮像装置５０は、第１〜第３の実施形態において説明したものと同様の構成・機能を有する。また、インターフェース装置４は、図示しない通信機能によって外部のサーバ等に接続されていてもよい。
【０１２２】  インターフェース装置４の外側は筐体に覆われている。インターフェース装置４の筐体の前面（以下、操作面６０）の少なくとも一部は透明であり、リア型スクリーンとして機能する。また、インターフェース装置４の側面の下方は、透明であるか、開放されている。同様に、インターフェース装置４の筐体の上面は、天井方向に向けて表示情報を投射するために、少なくとも一部が透明であるか、開放されている。
【０１２３】  インターフェース装置４の操作面６０に含まれる操作領域６００Ｄには、投射装置１０からの投射光によって、ユーザインターフェースが表示情報として表示される。操作領域６００Ｄにおいては、後方から投射された投射光が拡散されて表示される。なお、図２５の例では、投射装置１０から操作領域６００Ｄに向けて投射光を投射するように図示しているが、操作領域６００Ｄを透明なタッチパネルディスプレイで構成してもよい。
【０１２４】  投射装置１０は、天井の表示領域１５０Ｄに向けて投射光を投射する。表示領域１５０Ｄは、第１の表示領域に相当する。
【０１２５】  図２６は、投射光を投射する領域を表示領域４００Ｄに切り替えた状態を示す。表示領域４００Ｄは、第２の表示領域に相当する。図２６の例において、投射方向変更鏡４０の反射面は、投射装置１０によって投射される投射光を表示領域４００Ｄに向けて反射するように配置される。投射装置１０によって投射された投射光は、図示しない光路切替手段によって光路を切り替えられて投射方向変更鏡４０の反射面に導かれる。投射方向変更鏡４０の反射面に導かれた投射光は、投射方向変更鏡４０の反射面によって反射され、表示領域４００Ｄに表示情報が表示される。
【０１２６】  図２７は、本実施形態の制御装置２０−４の構成を示すブロック図である。本実施形態の制御装置２０−４は、第３の実施形態の制御装置２０−３に操作認識回路２７を追加した構成を有する。
【０１２７】  操作認識回路２７は、通信回路２１から画像情報を取得し、取得した画像情報を解析して利用者による操作内容を認識する。そして、操作認識回路２７は、その操作内容に対応するアクションを選択し、そのアクションに対応する表示情報の表示条件を制御条件生成回路２２に出力する。
【０１２８】  制御条件生成回路２２は、操作認識回路２７の表示条件に従って、記憶回路２３から対応するパターンを選択し、選択したパターンを投射装置１０の変調素子制御回路１４に出力する。
【０１２９】  変調素子制御回路１４は、入力されたパターンに基づいて空間光変調素子１３を制御し、空間光変調素子１３から操作領域６００Ｄや表示領域１５０Ｄ、表示領域４００Ｄに表示される表示情報を変更する。
【０１３０】  例えば、操作認識回路２７は、ある時刻において利用者が操作領域６００Ｄ上で指し示した操作位置を確定し、確定した操作位置に時刻を関連付けた操作位置情報を生成する。すなわち、操作認識回路２７は、撮像装置５０が撮像した画像情報を解析し、利用者が操作領域６００Ｄに指示した操作位置を確定する。そして、操作認識回路２７は、利用者がその操作位置を指示した時刻とその操作位置とを関連付けた操作位置情報を生成する。例えば、操作領域６００Ｄに直交座標系を設定しておけば、操作認識回路２７は、確定した操作位置を直交座標系の座標に変換することができる。
【０１３１】  操作領域６００Ｄに表示されているインターフェース上における操作に対応するアクションは、記憶回路２３にテーブル形式で記憶させておけばよい。例えば、インターフェースのＩＤ（Identification）と、そのインターフェース上の操作位置と、その操作位置に対応するアクションとをテーブル形式で記憶回路２３に記憶させておけばよい。インターフェース上の操作位置を確定する処理は、そのインターフェースに対して行われた操作内容を確定することに相当する。そして、インターフェース上の操作位置に対応するアクションを選択する処理は、インターフェースに対して行われた操作内容に対する装置側から反応することに相当する。例えば、ある操作内容に対して特定の表示情報を操作領域６００Ｄに表示させることをアクションとして選択することができればよい。
【０１３２】  ここで、以上の説明についてまとめる。インターフェース装置４は、投射光を拡散した表示情報を表示する透明な操作面６０を備える。投射装置１０は、操作面６０に投射光を投射することによって操作面６０の操作領域６００Ｄにユーザインターフェースを表示させる。撮像装置５０は、ユーザインターフェースが表示された操作領域６００Ｄを撮像する。制御装置２０−４は、撮像装置５０によって撮像されたユーザインターフェースに対する操作内容と、ユーザインターフェースに設定された操作キーとを対応させて、ユーザインターフェースに対する操作内容を認識する。制御装置２０−４は、操作内容に従った表示情報がいずれかの表示領域に表示されるように投射装置１０を制御する。
【０１３３】  このように、インターフェース装置４によれば、利用者の操作内容に応じて対応する表示情報を表示させることによって、インタラクティブな操作が実現される。
【０１３４】  ここで、図２８〜図３０を用いて、本実施形態のインターフェース装置４の適用例について説明する。図２８〜図３０は、インターフェース装置４を利用する利用者が、インターフェース装置４に導かれ（図２８）、インターフェース装置４を操作し（図２９）、インターフェース装置４の示す表示情報に従って誘導される（図３０）例を示す。
【０１３５】  図２８において、インターフェース装置４は、天井の表示領域１５０Ｄ（第１の表示領域に相当）に「WELCOME」という表示情報を表示させている。また、インターフェース装置４は、操作面６０の操作領域６００Ｄに「Please touch」という表示情報を表示させている。図２８の例では、利用者が、表示領域１５０Ｄに表示された「WELCOME」という表示情報に導かれて、インターフェース装置４に向かう。
【０１３６】  インターフェース装置４は、利用者の位置や操作に応じて投射光の投射方向を切り替える。例えば、インターフェース装置４は、利用者が操作領域６００Ｄを視認できる位置に進入したり、利用者がインターフェース装置４に向けて手を振ったり、利用者が操作領域６００Ｄを触ったりした場合に投射方向を切り替えるように設定される。
【０１３７】  図２９は、利用者がインターフェース装置４を操作している様子を図示した概念図である。インターフェース装置４は、利用者の操作している期間は、特定のインターフェース画面を表示させる。例えば、ホテルであれば、インターフェース装置４は、部屋やレストラン、売店、浴場、遊戯施設、近隣の観光スポットなどに関するインターフェース画面を操作領域６００Ｄに表示させればよい。
【０１３８】  このとき、天井の表示領域１５０Ｄに表示情報を表示しなくてもよいので、インターフェース装置４は、投射光の投射方向を表示領域４００Ｄ（第２の表示領域に相当）に切り替えればよい。図２９において、インターフェース装置４は、表示領域４００Ｄに「In Operation」という表示情報を表示させている。利用者は、インターフェース装置４を操作することによって情報を得ると、得られた情報に基づいて行動すればよい。例えば、図２９は、利用者が宿泊する部屋や利用する施設を探していることを想定している。
【０１３９】  インターフェース装置４は、撮像装置５０の撮像データや、操作面６０のタッチパネル機能によって利用者の動きを解析することによって、利用者の操作内容を認識することができる。例えば、インターフェース装置４は、操作領域６００Ｄ上のある位置に投射中の内容と、利用者の操作位置や動きとを対応させて、利用者の操作内容を認識する。
【０１４０】  図３０は、インターフェース装置４を利用し終わった利用者が表示領域４００Ｄに表示された表示情報（矢印）に導かれて目的地に向かう様子を図示した概念図である。図３０において、インターフェース装置４は、操作領域６００Ｄに「Good-bye」という表示情報を表示させている。利用者が去ったら、インターフェース装置４は、表示情報の投射方向を図２８のように切り替えればよい。
【０１４１】  図２８〜図３０の適用例において、光の投射方向の切替タイミングは、上述の説明とは異なってもよい。
【０１４２】  例えば、図２８の状況においては操作面６０には表示情報を表示させず、図２９の状況に合わせて操作面に表示情報を表示させるようにしてもよい。また、利用者が接近してくる状況においてはインターフェース装置４の前方の表示領域に表示情報を表示させておき、利用者がその表示領域に進入するタイミングに合わせて、表示情報を操作領域６００Ｄに切り替えるようにしてもよい。また、天井の表示領域１５０Ｄには表示情報を表示させず、表示情報を表示させる領域を操作領域６００Ｄと表示領域４００Ｄとで切り替えるようにしてもよい。
【０１４３】  図３１は、インターフェース装置４の幅を狭くした例である（インターフェース装置４−２）。図３１のインターフェース装置４−２は、操作領域６００Ｄを設けずに、天井への投射と、足元の壁への投射とを切り替える機能を有する構成例である。なお、図３１のインターフェース装置４−２の内部構成は、投射光を操作領域６００Ｄに向けて投射しない以外はインターフェース装置４と同様であるため、詳細な説明は省略する。図３１のインターフェース装置４−２は、操作領域６００Ｄのような目立つ構成を含まずに幅も狭いため、図２８〜図３０のインターフェース装置４と比較して目立たない外観を実現できる。
【０１４４】  以上のように、本実施形態のインターフェース装置によれば、利用者の状況に応じて表示情報を投射する方向を切り替えることができる。そのため、本実施形態のインターフェース装置によれば、所望の表示領域に向けて視認しやすい表示情報を表示させることができる。さらに、本実施形態のインターフェース装置によれば、利用者によるインタラクティブな操作が可能となる。
【０１４５】  （第５の実施形態）  次に、本発明の第５の実施形態に係る表示システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の表示システムは、第１〜第４の実施形態に、変調光１３０に含まれる０次光を除去する機構を設けたものである。
【０１４６】  図３２は、図７の例に、０次光を除去する機構を追加した例である。図３２の例は、０次光を吸収する吸光材１５４（光吸収部材ともよぶ）を０次光の光路上に配置する例である。図３２においては、アパーチャ１５２の開口部に透明な窓材１５５を配置し、その窓材１５５の表面や内部に吸光材１５４を配置する。図３２のように構成すれば、吸光材１５４によって０次光を除去することができる。
【０１４７】  図３３は、図８の例に、０次光３３０を除去する機構を追加した例である。図３３の例は、０次光３３０を吸収する吸光材１５４を０次光３３０の光路上に配置するとともに、０次光３３０の光路に開口部３１１（貫通孔ともよぶ）が開けられた反射鏡３１０を構成する例である。図３３は、変調光１３０の光路上に反射鏡３１０が位置する例である。図３３の例では、０次光３３０が開口部３１１を通過し、吸光材１５４で吸収される。そのため、投射光３００から０次光３３０を除去することができる。
【０１４８】  図３４は、図１６の例に、０次光３３０を除去する機構を追加した例である。図３４の例は、投射方向変更鏡４０の一部に隙間を設け、その隙間に０次光３３０を通過させる構成である。図３４の構成においては、０次光３３０が投射方向変更鏡４０の隙間を通過して光吸収部材４１によって吸収される例である。
【０１４９】  以上のように、本実施形態に係る表示システムによれば、投射光に含まれうる０次光を除去することができる。なお、上述の図３２〜図３４の構成を任意に組み合わせてもよい。
【０１５０】  （利用シーン）  ここで、本発明の第１〜第５の実施形態に係る表示システムの利用シーンについて、図３１のインターフェース装置４−２を例に挙げて説明する。
【０１５１】  図３５は、ホテルなどの屋内に設置したプロジェクタ１０００によって壁面に表示情報を投射する例である。矢印の左側は、通常時に足元に向けて表示情報を投射する例を示す。ホテルなどの利用者は、壁面に表示された表示情報を認識して、目的地にたどり着きやすくなる。
【０１５２】  矢印の右側は、火災が発生した際に、プロジェクタ１０００から表示情報を所望の壁面に表示できない様子を示す。火災が発生した際には、屋外に避難するための表示情報を壁面に表示させたいところだが、プロジェクタ１０００を用いた場合は、煙に遮られて所望の位置に表示情報を表示させることができない。
【０１５３】  図３６は、図３１のインターフェース装置４−２を用いる例である。インターフェース装置４−２を用いれば、通常時（左側）には天井の表示領域１５０Ｄに表示情報を表示させ、火災などの非常時（右側）には足元の表示領域４００Ｄに表示情報を切り替えて表示させることができる。このように、本発明の実施形態の手法によれば、火災によって屋内に煙が発生しているような状況であっても、利用者を適切な目的地に誘導することができる。
【０１５４】  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。
【０１５５】  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）  空間光変調素子の出射光を複数の表示領域に向けて切り替えて投射する投射装置と、  前記複数の表示領域に表示する表示情報の表示条件に基づいて前記投射装置の投射光の投射方向を切り替える制御をする制御装置とを備え、  前記投射装置は、  前記空間光変調素子の出射光の光路に出し入れされる反射鏡と、  前記制御装置の制御に応じて前記空間光変調素子の出射光の光路に前記反射鏡を出し入れして投射光の投射方向を切り替える光路切替手段とを有する表示システム。（付記２）  前記投射装置は、  前記空間光変調素子の表示部に向けて光を出射する光源と、  前記空間光変調素子の出射光を第１の表示領域に向けて投射する投射光学系とを有し、  前記反射鏡は、  前記空間光変調素子の出射光の光路に入れられた際に、前記空間光変調素子の出射光を第２の表示領域に向けて反射する付記１に記載の表示システム。（付記３）  前記光路切替手段は、  前記制御装置の制御に応じて変形する可動部を有し、  前記反射鏡は、  前記可動部に接続され、前記可動部の変形に伴って前記空間光変調素子の出射光の光路に出し入れされる付記２に記載の表示システム。（付記４）  前記可動部は、  前記制御装置の制御に応じて伸縮する伸縮部材であり、  前記反射鏡は、  前記伸縮部材の一端に接続され、前記伸縮部材の伸縮動作に伴って前記空間光変調素子の出射光の光路に出し入れされる付記３に記載の表示システム。（付記５）  前記可動部は、  前記制御装置の制御に応じて回転する回転部材であり、  前記反射鏡は、  前記回転部材に接続され、前記回転部材の回転動作に伴って前記空間光変調素子の出射光の光路に出し入れされる付記３に記載の表示システム。（付記６）  前記反射鏡は、  前記空間光変調素子と前記投射光学系との間に出し入れされる付記２乃至５のいずれか一項に記載の表示システム。（付記７）  前記投射光学系は、  前記空間光変調素子からの出射光を集束するフーリエ変換レンズと、  前記フーリエ変換レンズの後段に配置され、前記フーリエ変換レンズによって集束された光に含まれる光の一部を遮蔽するアパーチャと、  前記アパーチャの後段に配置され、前記アパーチャを通過した光を拡大して投射する投射レンズとを含み、  前記反射鏡は、  前記空間光変調素子と前記フーリエ変換レンズとの間に出し入れされる付記２乃至５のいずれか一項に記載の表示システム。（付記８）  前記制御装置は、  投射光を投射する表示領域を切り替える切替信号を上位システムから受信する通信回路を有し、前記切替信号に応じて前記光路切替手段を制御する付記１乃至７のいずれか一項に記載の表示システム。（付記９）  前記空間光変調素子は、位相変調型である付記１乃至８のいずれか一項に記載の表示システム。（付記１０）  前記反射鏡によって反射された光の光路上に配置され、前記反射鏡によって反射された光を第３の表示領域に向けて反射する投射方向変更鏡を備える付記２乃至９のいずれか一項に記載の表示システム。（付記１１）  少なくともいずれかの表示領域を含む範囲を撮像する撮像装置を備える付記１乃至１０のいずれか一項に記載の表示システム。（付記１２）  前記制御装置は、  前記撮像装置によって撮像された撮像データを解析し、表示情報を表示中の表示領域において検出対象を検出すると、投射光の投射方向を切り替えるように前記光路切替手段を制御する付記１１に記載の表示システム。（付記１３）  前記投射装置から投射された投射光を拡散して表示する透明な操作面を備え、  前記投射装置は、  前記操作面の操作領域に投射光を投射することによってユーザインターフェースを表示させ、  前記撮像装置は、  前記ユーザインターフェースが表示された操作領域を撮像し、  前記制御装置は、  前記撮像装置によって撮像された前記ユーザインターフェースに対する操作位置と、前記ユーザインターフェースに設定された操作キーとを対応させて前記ユーザインターフェースに対する操作内容を認識し、前記操作内容に従った表示情報がいずれかの前記表示領域に表示されるように前記投射装置を制御する付記１１または１２に記載の表示システム。（付記１４）  前記空間光変調素子の出射光に含まれる０次光の光路上に光吸収部材を配置する付記１乃至１３のいずれか一項に記載の表示システム。（付記１５）  前記反射鏡には、前記空間光変調素子の出射光に含まれる０次光の光路上に貫通孔が形成されている付記１４に記載の表示システム。（付記１６）  前記投射方向変更鏡には、前記反射鏡によって反射された前記空間光変調素子の出射光に含まれる０次光の光路上に隙間が形成される付記１０に記載の表示システム。
【０１５６】  この出願は、２０１６年９月２１日に出願された日本出願特願２０１６−１８４０７３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。
【符号の説明】
【０１５７】  １、３    表示システム  ４    インターフェース装置  １０    投射装置  １１    光源  １２    光源駆動電源  １３    空間光変調素子  １４    変調素子制御回路  １５    投射光学系  ２０    制御装置  ２１    通信回路  ２２    制御条件生成回路  ２３    記憶回路  ２４    トリガ認識回路  ２５    光路切替回路  ２６    画像解析回路  ２７    操作認識回路  ３０    光路切替手段  ３１    反射鏡  ３３    可動部  ４０    投射方向変更鏡  ５０    撮像装置  ５１    撮像素子  ５３    画像処理プロセッサ  ５５    内部メモリ  ５７    出力回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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