(57)【要約】【課題】飛行可能な空中スクリーンを制御することにより、スクリーンの位置を容易かつ確実に制御することができるスクリーンシステムを提供すること。【解決手段】与えられた指令に応じて動作する飛行手段および通信手段を備えた空中スクリーン１１０と、空中スクリーン１１０の位置を測定する測定系と、空中スクリーン１１０と通信する通信手段および制御系を備えた基地局１２１と、空中スクリーン１１０に対して、光を照射するプロジェクタ１２３とを有するスクリーンシステム１００であって、前記制御系は、前記測定系により測定された空中スクリーン１１０の位置に応じて空中スクリーン１１０の飛行を制御するための飛行指令を形成する指令形成手段を備え、前記指令が、基地局１２１から送信され、空中スクリーン１１０は、前記指令を受信し、前記指令に基づいて飛行を行う。【選択図】図１
2005122384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
与えられた指令に応じて動作する飛行手段および通信手段を備えた空中スクリーンと、
前記空中スクリーンの位置を測定する測定系と、
前記空中スクリーンと通信する通信手段および制御系を備えた基地局と、
前記空中スクリーンに対して、第１の波動を照射する波動照射装置とを有するスクリーンシステムであって、
前記制御系は、前記測定系により測定された前記空中スクリーンの位置に応じて前記空中スクリーンの飛行を制御するための飛行指令を含む指令を形成する指令形成手段を備え、
前記基地局の前記通信手段により、前記指令が前記空中スクリーンに対して送信され、前記空中スクリーンの前記通信手段により、前記指令を受信し、前記空中スクリーンは、前記指令に基づいて飛行を行うよう構成されていることを特徴とするスクリーンシステム。
【請求項２】
前記空中スクリーンは、前記飛行により、空中の目的の位置へ移動するよう構成されている請求項１に記載のスクリーンシステム。
【請求項３】
前記空中スクリーンは、前記飛行により、空中の目的の位置へ移動し、静止するよう構成されている請求項１に記載のスクリーンシステム。
【請求項４】
前記目的の位置は、前記第１の波動が照射される位置である請求項２または３に記載のスクリーンシステム。
【請求項５】
前記波動照射装置は、投射型表示装置である請求項１ないし４のいずれかに記載のスクリーンシステム。
【請求項６】
前記波動照射装置と前記基地局とは、一体的に設けられている請求項１ないし５のいずれかに記載のスクリーンシステム。
【請求項７】
前記第１の波動は、光または音波である請求項１ないし６のいずれかに記載のスクリーンシステム。
【請求項８】
前記測定系は、前記空中スクリーンに設けられた少なくとも１つの第１の測定点と、前記空中スクリーン以外の所定の位置に設けられた３つの第２の測定点との距離をそれぞれ測定する距離測定手段を含む請求項１ないし７のいずれかに記載のスクリーンシステム。
【請求項９】
前記指令形成手段は、前記空中スクリーンに対する波動生成指令を形成するように構成され、前記空中スクリーンは、前記波動生成指令に応じて第２の波動を発生する波動生成手段を前記第１の測定点に備え、前記距離測定手段は、前記空中スクリーンの前記各波動生成手段から放出された前記第２の波動を検出する、前記第２の各測定点に配置された波動検出器を備え、該各波動検出器により前記波動が検知された時間情報に基づいて前記第１の測定点と前記第２の各測定点との間の距離を算出するように構成されている請求項８に記載のスクリーンシステム。
【請求項１０】
前記測定系は、前記基地局に設けられている請求項１ないし９のいずれかに記載のスクリーンシステム。
【請求項１１】
前記空中スクリーンの進路上の障害物を検出する障害検出手段と、該障害検出手段により前記障害物が検出されると、前記空中スクリーンの進路を変更し、前記障害物を回避するように前記飛行手段を制御する障害回避手段とを有する請求項１ないし１０のいずれかに記載のスクリーンシステム。
【請求項１２】
前記障害回避手段は、前記基地局に設けられている請求項１１に記載のスクリーンシステム。
【請求項１３】
前記空中スクリーンの進路上の障害物を検出する障害検出手段を備え、該障害検出手段により前記障害物が検出されると前記基地局へ障害検出信号を送信するように構成され、前記指令形成手段は、前記障害検出信号に応じて前記飛行指令を変更し、前記空中スクリーンの進路を変更し、前記障害物を回避するように構成されている請求項１ないし１２のいずれかに記載のスクリーンシステム。
【請求項１４】
前記空中スクリーンに電力を供給する充電基地を有する請求項１ないし１３のいずれかに記載のスクリーンシステム。
【請求項１５】
前記空中スクリーンは、電力不足時に帰還要請信号を前記基地局に送信するように構成され、前記制御手段は前記帰還要請信号を受けると帰還指令を形成して前記空中スクリーンへ送信し、前記空中スクリーンが前記飛行手段により前記充電基地に帰還するように構成されている請求項１４に記載のスクリーンシステム。
【請求項１６】
前記飛行手段は、浮揚気体が充填される浮揚体を有している請求項１ないし１５のいずれかに記載のスクリーンシステム。
【請求項１７】
前記浮揚体に浮揚気体を補充する気体補充基地を有する請求項１６に記載のスクリーンシステム。
【請求項１８】
前記浮揚体は、浮揚気体の不足時に帰還要請信号を前記基地局に送信するように構成され、前記制御手段は前記帰還要請信号を受けると帰還指令を形成して前記空中スクリーンへ送信し、前記空中スクリーンが前記飛行手段により前記気体補充基地に帰還するように構成されている請求項１７に記載のスクリーンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーンシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
浮揚気体を用いて浮揚力を発生させ、適宜の飛行手段を設けて飛行する空中スクリーンが知られている。このような空中スクリーンの場合には、地上に飛行無線局を用意し、この飛行無線局に待機するオペレータの操作によって空中スクリーンを操作するように構成され、オペレータは、空中スクリーンの飛行指令を無線で空中スクリーンに送り、空中スクリーンに設けられた飛行手段を動作させてその進路を制御するように構成されている。
【０００３】
一方、自動で映像を対象物体に投影する自動追尾撮影装置が知られている。
従来の自動追尾撮影装置は、対象物体が飛行しても、目標点に追尾し、その対象物体の所定位置に画像を投影するものである（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、前記従来のオペレータによる操船を前提とした空中スクリーンシステム
においては、オペレータが常時空中スクリーンを操縦する必要があるため、操船技術の優れたオペレータでないと事故が発生する危険性があり、また、長時間の飛行には不向きであるという問題点がある。
また、従来の自動追尾投影装置では、スクリーン自体は、制御されていないため、スクリーンの位置を制御することはできないという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】特開平０４−１８６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、飛行可能な空中スクリーンを制御することにより、スクリーンの位置を容易かつ確実に制御することができるスクリーン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】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のスクリーンシステムは、与えられた指令に応じて動作する飛行手段および通信手段を備えた空中スクリーンと、
前記空中スクリーンの位置を測定する測定系と、
前記空中スクリーンと通信する通信手段および制御系を備えた基地局と、
前記空中スクリーンに対して、第１の波動を照射する波動照射装置とを有するスクリーンシステムであって、
前記制御系は、前記測定系により測定された前記空中スクリーンの位置に応じて前記空中スクリーンの飛行を制御するための飛行指令を含む指令を形成する指令形成手段を備え、
前記基地局の前記通信手段により、前記指令が前記空中スクリーンに対して送信され、前記空中スクリーンの前記通信手段により、前記指令を受信し、前記空中スクリーンは、前記指令に基づいて飛行を行うよう構成されていることを特徴とする。
これにより、空中スクリーンの位置を容易に制御することができる。
【０００７】
本発明のスクリーンシステムでは、前記空中スクリーンは、前記飛行により、空中の目的の位置へ移動するよう構成されていることが好ましい。
これにより、空中スクリーンの所定部位に、容易かつ確実に波動を照射することができる。
本発明のスクリーンシステムでは、前記空中スクリーンは、前記飛行により、空中の目的の位置へ移動し、静止するよう構成されていることが好ましい。
これにより、空中スクリーンの所定部位に、容易かつ確実に波動を照射することができる。
【０００８】
本発明のスクリーンシステムでは、前記目的の位置は、前記第１の波動が照射される位置であることが好ましい。
これにより、空中スクリーンの所定部位に、容易かつ確実に波動を照射することができる。
本発明のスクリーンシステムでは、前記波動照射装置は、投射型表示装置であることが好ましい。
これにより、空中スクリーンの所定部位に、容易かつ確実に光を照射することができる。
本発明のスクリーンシステムでは、前記波動照射装置と前記基地局とは、一体的に設けられていることが好ましい。
これにより、空中スクリーンシステムの小型化を図ることができる。
【０００９】
本発明のスクリーンシステムでは、前記第１の波動は、光または音波であることが好ましい。
本発明のスクリーンシステムでは、前記測定系は、前記空中スクリーンに設けられた少なくとも１つの第１の測定点と、前記空中スクリーン以外の所定の位置に設けられた３つの第２の測定点との距離をそれぞれ測定する距離測定手段を含むことが好ましい。
これにより、空中スクリーンの位置を容易かつ確実に測定することができる。
【００１０】
本発明のスクリーンシステムでは、前記指令形成手段は、前記空中スクリーンに対する波動生成指令を形成するように構成され、前記空中スクリーンは、前記波動生成指令に応じて第２の波動を発生する波動生成手段を前記第１の測定点に備え、前記距離測定手段は、前記空中スクリーンの前記各波動生成手段から放出された前記第２の波動を検出する、前記第２の各測定点に配置された波動検出器を備え、該各波動検出器により前記波動が検知された時間情報に基づいて前記第１の測定点と前記第２の各測定点との間の距離を算出するように構成されていることが好ましい。
これにより、空中スクリーンの位置を容易かつ確実に測定することができる。
本発明のスクリーンシステムでは、前記測定系は、前記基地局に設けられていることが好ましい。
これにより、空中スクリーンの小型化、軽量化を図ることができる。
【００１１】
本発明のスクリーンシステムでは、前記空中スクリーンの進路上の障害物を検出する障害検出手段と、該障害検出手段により前記障害物が検出されると、前記空中スクリーンの進路を変更し、前記障害物を回避するように前記飛行手段を制御する障害回避手段とを有することが好ましい。
これにより、容易かつ確実に障害物を回避することができる。
本発明のスクリーンシステムでは、前記障害回避手段は、前記基地局に設けられていることが好ましい。
これにより、空中スクリーンの小型化、軽量化を図ることができる。
【００１２】
本発明のスクリーンシステムでは、前記空中スクリーンの進路上の障害物を検出する障害検出手段を備え、該障害検出手段により前記障害物が検出されると前記基地局へ障害検出信号を送信するように構成され、前記指令形成手段は、前記障害検出信号に応じて前記飛行指令を変更し、前記空中スクリーンの進路を変更し、前記障害物を回避するように構成されていることが好ましい。
これにより、容易かつ確実に障害物を回避することができる。
【００１３】
本発明のスクリーンシステムでは、前記空中スクリーンに電力を供給する充電基地を有することが好ましい。
本発明のスクリーンシステムでは、前記空中スクリーンは、電力不足時に帰還要請信号を前記基地局に送信するように構成され、前記制御手段は前記帰還要請信号を受けると帰還指令を形成して前記空中スクリーンへ送信し、前記空中スクリーンが前記飛行手段により前記充電基地に帰還するように構成されていることが好ましい。
本発明のスクリーンシステムでは、前記飛行手段は、浮揚気体が充填される浮揚体を有していることが好ましい。
これにより、空中スクリーンの小型化、軽量化を図ることができる。
【００１４】
本発明のスクリーンシステムでは、前記浮揚体に浮揚気体を補充する気体補充基地を有することが好ましい。
本発明のスクリーンシステムでは、前記浮揚体は、浮揚気体の不足時に帰還要請信号を前記基地局に送信するように構成され、前記制御手段は前記帰還要請信号を受けると帰還指令を形成して前記空中スクリーンへ送信し、前記空中スクリーンが前記飛行手段により前記気体補充基地に帰還するように構成されていることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明に係るスクリーンシステムの実施形態について詳細に説明する。
図１は、本実施形態のスクリーンシステムの外観を示す概略構成図、図２は、図１に示す空中スクリーンを示す斜視図、図３は、図１に示す空中スクリーンにおける駆動部付近を拡大して示す斜視図、図４は、図１に示す基地局を示す斜視図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図１中の右側を「右」、左側を「左」、上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００１６】
図１に示すスクリーンシステム１００は、空中スクリーン１１０と、基地局１２１を有する。基地局１２１には、波動（第１の波動）照射装置として、プロジェクタ１２３（投射型表示装置）が、一体的に設けられている。本実施形態は、後述するように、室内に基地局１２１を設置すると、空中スクリーン１１０を部屋内に浮遊させた状態で自動飛行させることが可能な、インテリアなどとして用いることのできる小形のスクリーンシステムを構成した例を示すものである。また、本実施形態において、飛行とは、制御された状態で、空中に位置するあらゆる状態をいい、例えば、空中を移動することや、空中で静止すること等が含まれる。以下、これらの各構成要素について順次説明する。
【００１７】
図２に示す空中スクリーン１１０は、例えば、ヘリウム等の浮揚気体を充填した浮揚体（バルーン）１１１と、浮揚体１１１の下部位置に取り付けられた制御管理部１１２と、駆動部１０と、スクリーン本体１１５と、浮揚体１１１の端部に配置された、第１の測定点である送受信センサＳ１と、障害物検知センサ４１、４２を備えている。また、浮遊体１１１と、駆動部１０とで、空中スクリーン１１０の飛行手段が構成される。
【００１８】
送受信センサＳ１および障害物検知センサ４１、４２は、例えば、発光素子と受光素子とを有する光センサや超音波発生器と超音波動検出器とを備えた超音波センサなどで構成できる。
また、障害物検知センサ４１は、浮揚体１１１の右側の端部に設けられ、障害物検知センサ４２は、浮揚体１１１の左側の端部に設けられ、送受信センサＳ１は、後述する回転部１３の下側の端部に設けられている。
また、送受信センサＳ１を基準とした、スクリーン本体１１５の輪郭の相対位置のデータが、後述するＭＰＵ１２０Ａのメモリに格納されている。これにより、送受信センサＳ１の位置を測定することにより、空中スクリーン１１０全体の位置を知ることができる。
【００１９】
駆動部１０は、基部１１と、回転部１３と、回転部１３を回転駆動する図示されない内部モータとを有している。
図３に示すように、基部１１は、空中スクリーン１１０の下部に設けられた固定部１２と、固定部１２から下方に向かって突出し、回転可能に設けられた中心軸２４とを有している。また、中心軸２４の下側の端部には、回転部１３が固着されている。
内部モータの駆動力は、図示しない動力伝達機構を介して中心軸２４に伝達されるようになっており、回転部１３は、内部モータの駆動により、中心軸２４を中心（矢印Ａの方向）に回転する。
【００２０】
回転部１３は、回転体１４と、回転体１４内に回転可能に挿通（挿入）されたファン固定軸１６、１７と、ファン固定軸１６、１７に支持されたファン２５、２６と、図示されない２つのモータとで構成されている。ファン固定軸１６は、回転体１４を介して、中心軸２４に対して垂直な方向の一端側に突出し、ファン固定軸１７は、他端に突出している。
また、ファン２５、２６は、それぞれに互いに独立して、ファン固定軸１６、１７を中心として回転可能に設けられている。
【００２１】
各モータの駆動力は、図示しない動力伝達機構を介してファン固定軸１６、１７に、それぞれ伝達されるようになっており、ファン２５は、モータの駆動により、ファン固定軸１６を中心（矢印Ｂの方向）に回転する。また、ファン２６は、モータの駆動により、ファン固定軸１７を中心に回転する。
ファン２５は、略円筒状のフレーム２３と、フレーム２３内に設けられたロータ支持部１８と、ロータ支持部１８に対し回転可能に設置され、回転翼３４を備えているロータ１１８と、ロータ支持部１８内に設けられ、ロータ１１８を回転駆動するファンモータ２１とを有している。ファンモータ２１の駆動力は、図示しない動力伝達機構を介してロータ支持部１８に伝達されるようになっており、ファンモータ２１の駆動により、回転翼３４には、推進力が作用する。
【００２２】
ファン２６は、略円筒状のフレーム２２と、フレーム２２内に設けられたロータ支持部１９と、ロータ支持部１９に対し回転可能に設置され、回転翼３３を備えているロータ１１７と、ロータ支持部１９内に設けられ、ロータ１１７を回転駆動するファンモータ２０とを有している。ファンモータ２０の駆動力は、図示しない動力伝達機構を介してロータ支持部１９に伝達されるようになっており、ファンモータ２０の駆動により、回転翼３３には、推進力が作用する。
【００２３】
回転部１３を所定の位置へ回転させることや、ファン固定軸１６、１７を回転させて、ファン２５、２６の向きをそれぞれ、所定の方向に変更することや、片側のファンだけを回転させたり、回転翼３３、３４の回転方向を変えたり、回転数に差をつけたりすることによって精度の高い飛行を行うことができる。すなわち、任意の姿勢をとることもでき、所定の位置へ任意の軌道で移動することができる。また、飛行速度も任意に変更することができる。また、空中に浮揚し、所定の位置に静止することもできる。
【００２４】
スクリーン本体１１５としては、例えば、後述する基地局１２１から投影された画像（映像）を表示する反射型スクリーンまたは、透過（半透過）型スクリーンを用いることができる。また、スクリーン本体１１５の投影面（画像が表示される面）は、略平面状をなしている。
なお、本実施形態においては、スクリーン本体１１５の投影面が、例えば公知の方法により、後述するプロジェクタ１２３から照射される光の照射方向（光束の中心軸の方向）に対して、略垂直に保たれるように空中スクリーン１１０の姿勢が制御されている。
また、空中スクリーン１１０には、地面（床面）に安定的に接地するための接地脚（図示せず）が設けられていてもよい。
【００２５】
制御管理部１１２には、図５に示すように、後述する基地局１２１との間で無線通信を行うための通信回路Ｔ／Ｒ（通信手段）と、駆動部１０を駆動する駆動回路（図示せず）と、これらの通信回路や駆動回路を制御する制御回路（図示せず）と、浮揚体１１１内に連通したガス供給路の開閉を行う弁構造や前記各回路に電力を供給する蓄電部（いずれも図示せず）などが内蔵されている。
【００２６】
図４に示すように、基地局１２１は、この基地局１２１上に設けられた基地台１２２と、プロジェクタ１２３とを有している。基地局１２１内には後述する制御回路（制御系）を設けた回路基板、充電系やガス供給系とともに、送受信センサＳ４（第２の測定点）が収容されている。また、基地台１２２の上面には、後述するように、空中スクリーン１１０と接続される充電部１２２ａ及び給気口１２２ｂが設けられている。さらに、基地局１２１にはアンテナ１２２ｃが突出形成されている。基地本体１２１からは配線１２４，１２５が引き出され、これらの配線１２４，１２５はセンサ容器１２６，１２７に接続されている。センサ容器１２６，１２７内には送受信センサＳ５，Ｓ６（第２の測定点）が収容されている。
また、プロジェクタ１２３は、上下方向および水平方向（図１中左右方向）に回転可能になっており、これら回転を組み合わせることによって、例えばモータ等の駆動により、上下方向および水平方向（図１中左右方向）に所定の方向に指向性良く投影を行うことができる。
【００２７】
基地局１２１内には、図１１に示すように、ＣＰＵ（中央処理ユニット、バス、メモリ、各種インターフェイス等を含むＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）１２０Ａと、このＭＰＵ１２０Ａに接続された通信回路１２０Ｂと、ＭＰＵ１２０Ａに接続された給電制御部１２８ａと、ＭＰＵ１２０Ａに接続された給気弁などを含む給気制御部１２９ａとが内蔵されている。また、通信回路１２０Ｂは前記アンテナ１２２ｃに接続されている。
【００２８】
図１２に示すように、基地局１２１内には、前記回路系の他に蓄電器１２８とガスボンベ１２９とが収容されている。蓄電器１２８は前記給気制御部１２８ａを経て基地台１２２の充電部１２２ａに接続されている。また、ガスボンベ１２９は前記給気制御部１２９ａを介して前記給気口１２２ｂに連結されている。
図５に示すように、送受信センサＳ１には、超音波を発生する超音波発生器が、内蔵され、この超音波発生器から放出された超音波は、送受信センサＳ４、Ｓ５およびＳ６内にそれぞれ設けられた波動検出器ＳＤによってそれぞれ検出されるようになっている。これらの送受信センサＳ４，Ｓ５，Ｓ６によって得られた検出信号は基地本体１２１内に送られ、これに基づいて空中スクリーン１１０の位置が算出される。スクリーン本体１１５の平面の法線方向と送受信センサＳ１の指向性とを一致させておく。そうすることによって、強度の高い方向を検出すれば空中スクリーン１１０の姿勢が検出できることになる。
【００２９】
また、送受信センサＳ１と、送受信センサＳ４、Ｓ５およびＳ６と、制御回路と、通信回路Ｔ／Ｒと、ＭＰＵ１２０Ａと、通信回路１２０Ｂとで、空中スクリーン１１０の位置を測定する測定系の主要部が構成される。
以下、本実施形態のスクリーンシステムの位置測定手段（距離測定手段）の原理を図６を用いて説明する。
【００３０】
図６に示すように、送受信センサＳ４，Ｓ５およびＳ６は相互に異なる測定点に配置され、これら３つのセンサの相互距離Ｌ１２、Ｌ２３、Ｌ１３が知られていれば、Ｓ１から送受信センサＳ４，Ｓ５およびＳ６までの距離ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３を測定することによって、前記３つの測定点を含む平面を基準としてＳ１の相対位置を決定することができる。そして、送受信センサＳ４、Ｓ５およびＳ６が固定されていれば、Ｓ１が、Ａ地点からＡ’地点に移動すると、前記平面を基準とした空中スクリーン１１０の移動方向及び移動距離を知ることができる。
【００３１】
図７は、基地局１２１において、空中スクリーン１１０の位置を制御する、位置制御のプロセスを示すタイミングチャートである。また、図１５は、空中スクリーン１１０の位置測定プロセスにおける、ＭＰＵ１２０Ａの処理手順を示す概略フローチャートである。
まず、プロジェクタ１２３により所定の位置に光の照射を行う。次に、Ｂ地点の基地局１２１内のＭＰＵ１２０Ａで形成された波生成指令ｂ１が通信回路１２０Ｂにより無線でＯ地点の空中スクリーン１１０に送信される。すると、空中スクリーン１１０の制御管理部１１２から、Ｓ１に信号が送信され、指令受信時から既定の時間ｔｏ経過後にＳ１から超音波を発生する。この超音波は、送受信センサＳ４、Ｓ５およびＳ６にて、それぞれ検出され、それらの波検出信号ｃ１、ｃ２およびｃ３は、基地局１２１へと送られる。基地局１２１では、ＭＰＵ１２０Ａにおいて、前記検出信号ｃ１、ｃ２およびｃ３を受けた時点を表す時間情報に基づいて、超音波がＳ１から各送受信センサＳ４、Ｓ５およびＳ６まで伝播するのに要した時間ｔｏ１、ｔｏ２、ｔｏ３（無線による通信時間はほとんど無視できる。）を求め、これらの時間と前記超音波の伝播速度とから、距離ＬＯ１，ＬＯ２およびＬＯ３を算出する。
これらの距離は、一旦ＭＰＵ１２０Ａ内のメモリに保存され、これらの距離から送受信センサＳ１の相対的座標（ｘ１、ｙ１、ｚ１）（センサＳ４、Ｓ５およびＳ６含む平面を基準とした位置座標）が算出される。
【００３２】
前記相対的座標に基づいて、ＭＰＵ１２０Ａは、プロジェクタ１２３からの照射が行われる位置に基づいて定められた目標点（ｘ１’、ｙ１’、ｚ１’）との差分（Δｘ１、Δｙ１、Δｚ１）を算出する。ＭＰＵ１２０Ａは、前記差分に基づいて、制御管理部１１２に対して、各点が目標点に向かうようにファン２５、２６を駆動する制御信号を送信する。これにより、空中スクリーン１１０は、所定距離だけ離れた各目標点に対して、飛行を開始する。所定時間経過後、前記と同様にして、ＭＰＵ１２０Ａは、送受信センサＳ１の現時点の座標を算出し、差分を更新し、前記動作を繰り返す。送受信センサＳ１と目標点の位置が一致（座標の差分が０になった）後に、空中スクリーン１１０は、その位置を保った状態（送受信センサＳ１と目標点との一致を略保った状態）で静止（浮揚）する。
【００３３】
また、前述したように、送受信センサＳ１の強度が最大になるように姿勢制御を行うことにより、空中スクリーン１１０は、所定の位置および姿勢を保った状態で静止する。これにより、プロジェクタ１２３から照射された光すなわち画像が、スクリーン本体１１５上に表示される。また、前述した原理で、前記目標点を連続的または段階的に移動させつつ、プロジェクタ１２３から光を照射することにより、空中スクリーン１１０を連続的または段階的に移動させながら、そのスクリーン本体１１５に画像を表示することもできる。
【００３４】
図８は、上記のように空中スクリーン１１０の位置を測定する前に行われるべき、送受信センサＳ４，Ｓ５およびＳ６間の相互距離Ｌ１２，Ｌ２３，Ｌ１３を求める測定位置検出プロセスを説明するための説明図である。また、図１４は、上記測定位置検出プロセスにおけるＭＰＵ１２０Ａの処理手順を示す概略フローチャートである。
図８に示すように、送受信センサＳ４，Ｓ５およびＳ６は、その内部に超音波を受信可能な波動検出器ＳＤと、超音波を発生する波発生器ＳＴとをそれぞれ備えている。なお、波発生器ＳＴは上記３つの送受信センサのうち２つ（図示例では送受信センサＳ４、Ｓ５）だけに設けられていてもよい。
【００３５】
本実施形態では、最初に、図１４に示すように、ＭＰＵ１２０Ａからの波生成指令が送受信センサＳ４へ送られ、図８に示すように送受信センサＳ４内の波発生器ＳＴにて超音波を発信させる。そして、この超音波が送受信センサＳ５，Ｓ６内のそれぞれの波動検出器ＳＤにて検出されると、その波検出信号を受けたＭＰＵ１２０Ａは、上記超音波の発信時から受信時までの時間に基づいて、相互距離Ｌ１２，Ｌ１３を求める。
【００３６】
次に、上記と同様に、ＭＰＵ１２０Ａからの波生成指令が送受信センサＳ５へ送られ、図８に示すように送受信センサＳ２内の波発生器ＳＴにて超音波を発信させる。そして、この超音波が送受信センサＳ４，Ｓ６内のそれぞれの波動検出器ＳＤにて検出されると、前記と同様にＭＰＵ１２０Ａは相互距離Ｌ２３，Ｌ２１を求める。このようにして、３つの送受信センサＳ４、Ｓ５およびＳ６間の各相互距離Ｌ１２，Ｌ２３，Ｌ１３を求めることができる。
【００３７】
なお、前記において相互距離Ｌ１２の算出とＬ２１の算出とは送受信センサＳ４とＳ５との相互距離を重複して求めていることとなるので、いずれか一方のみを演算してもよいが、例えば、図８に示すように、双方の演算が完了した時点でＬ１２とＬ２１との整合性を確認し、これが一致しない場合には、測定中にセンサが移動したものと判断して、上述の相互距離の測定プロセスをやり直すようにしてもよい。
図１３は、スクリーンシステム１００を動作させるためのＭＰＵ１２０Ａの処理手順を示す概略フローチャートである。まず、基地局１２１に設けられた図示しないスタートボタン等を手動で操作することなどによって、ＭＰＵ１２０Ａ内のメモリ内などに格納された動作プログラムが起動され、実行される。
【００３８】
次に、前記の図５、図６、図７及び図１５を参照して説明した位置測定プロセスが行われる。そして、この位置測定プロセスにて得られた空中スクリーン１１０の位置に応じて、予め定められた飛行プログラムに従った位置へと空中スクリーン１１０を飛行させるための飛行指令が作成され、これが空中スクリーン１１０へと送信される。
その後、ＭＰＵ１２０Ａは、空中スクリーン１１０から異常信号や帰還要請信号が送られてきているか否かを確認し、異常信号を受信していれば異常ルーチンを実行し、また、帰還要請信号を受信していれば帰還ルーチンを実行する。
【００３９】
ここで、異常ルーチンとは、何らかの原因で空中スクリーン１１０の制御回路や駆動回路、ファン２５、２６等が故障し、或いは、浮力が失われるなどの理由で飛行指令どおりに空中スクリーン１１０が動作しない場合に、制御管理部１１２の電力供給を強制的に遮断するなどの処理を行う。
また、この異常ルーチンにおいて、飛行指令通りには空中スクリーン１１０が動作しないものの、或る程度の飛行が可能な場合には、後述する帰還ルーチンと同様に、空中スクリーン１１０を強制的に基地局１２１の基地台上に帰還させるように構成してもよい。
【００４０】
さらに、この異常ルーチンでは、障害物検知センサ４１、４２にて、空中スクリーン１１０の左方向または右方向に障害物が検知されたとき、一時的に進路を予定の進路から外すように制御する飛行指令をＭＰＵ１２０Ａが形成し、空中スクリーン１１０が障害物を回避するように構成されている。障害物が検知されなくなると、ＭＰＵ１２０Ａは元の進路上に空中スクリーン１１０を戻すように飛行指令を送信し、空中スクリーン１１０は最初の予定通りの進路を辿って進んでいく。
【００４１】
なお、本実施形態では、前記のように障害物の回避動作も基地局１２１からの指令に従って行うように構成されているため、空中スクリーン１１０の制御回路等をより簡素に構成することが可能となっている。ただし、障害物検知センサ４１、４２で障害物が検知された場合には、空中スクリーン１１０自身の判断で自動的に回避動作を行うように構成しても構わない。この場合には、障害物が検知されなくなるまで進路を一時的に変更するように飛行し、障害物が検知されなくなると、基地局１２１からの飛行指令に従った飛行状態に復帰するように構成すればよい。
【００４２】
また、帰還ルーチンとは、空中スクリーン１１０からの帰還要請信号を受信した場合に、ＭＰＵ１２０Ａが、図１６に示す概略フローチャートに従って動作し、空中スクリーン１１０を基地局１２１の基地台１２２上に帰還させるものである。この帰還ルーチンにおいては、図１６に示すように、前記と同様の位置測定プロセスによって測定された空中スクリーン１１０の現在位置に応じて、帰還指令を空中スクリーン１１０に対して送信し、空中スクリーン１１０を基地台１２２上に誘導する。空中スクリーン１１０が基地台１２２上に到着すると、基地台１２２に内蔵された図示されないセンサから帰還完了信号が出力され、ＭＰＵ１２０Ａはこの帰還完了信号を受けて、充電制御部１２８ａを制御して充電部１２２ａを介して空中スクリーン１１０の制御管理部１１２に対する充電作業を開始する。また、給気制御部１２９ａを制御して同様に空中スクリーン１１０に対する給気作業を開始する。これらの充電作用及び給気作業は、図１６に示すように並行して行ってもよく、或いは、順次行うようにしてもよい。空中スクリーン１１０の制御管理部１１２から充電完了信号が送信されると、ＭＰＵ１２０Ａは充電制御部１２８ａに制御信号を送り、充電作業を終了させる。同様に、制御管理部１１２から給気完了信号が送信されると、ＭＰＵ１２０Ａは給気制御部１２９ａに制御信号を送り、給気作業を終了させる。
前記の充電作業及び給気作業が完了すると、ＭＰＵ１２０Ａは図１３に示す動作プログラムに基づいて再び空中スクリーン１１０を離陸させ、所定の飛行プログラムに従って飛行させる。この飛行状態は、図１３に示すように、ストップボタンなどの操作がなされるまで継続する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態では、空中スクリーン１１０は飛行プログラムに従って自動的に飛行し、途中で電力不足や浮揚気体（ヘリウムなど）の不足が生じた場合には自動的に基地台１２２上に帰還し、充電及びガス補給も自動的に行い、その後、再び飛行を継続するようになっている。
本実施形態では、基地局１２１の指令（前記波生成指令、飛行指令、帰還指令など）に基づいて空中スクリーン１１０が自動的に制御されるので、空中スクリーン１１０には高性能で消費電力の大きいＭＰＵなどの複雑な制御回路を設ける必要がなくなり、制御管理部１１２の重量や消費電力を従来よりも格段に小さくすることができる。
【００４４】
前記のような構成は、本実施形態のように室内でも飛行可能な小形の空中スクリーンではきわめて重要なものである。その理由は、浮揚気体を入れた風船が例えば球形の場合は直径と浮揚力との間には３次関数の正の相関があり、風船の直径が小さくなると浮揚力は急減に減少するからである。例えば、風船の直径が３０ｃｍの球体で浮揚気体にヘリウムを使用した場合は浮揚させることの可能な重量は１５ｇ程度であり、従来構成では浮上することは非常に困難である。室内等で用いるには、風船の直径は３０〜５０ｃｍ程度、大きくても１ｍ程度でなければ扱い難くなる。
【００４５】
また、上記実施形態においては、基地局１２０と２つの送受信センサＳ５およびＳ６を収容するセンサ容器１２６，１２７とが別体に構成され、配線１２４，１２５によって接続されているが、このような構成に限定されるものではない。
例えば、図９に示す基地局２２０においては、送受信センサＳ４を内蔵した基地本体２２１、基地台２２２及びアンテナ２２３を有する点は上記実施形態と同様であるが、送受信センサＳ５およびＳ６は基地本体２２１に対して折畳式の連結アーム２２４，２２５によって連結されている。これらの連結アーム２２４，２２５は図示矢印に示すように２箇所で折りたたむことにより、基地本体の側面上にコンパクトに収納できるように構成されている。
【００４６】
また、図１０に示す基地局３２０においては、基地本体３２１、基地台３２２及びアンテナ３２３を備えているが、送受信センサＳ４，Ｓ５およびＳ６の全てが基地本体３２１内に収容されている。
なお、上記以外の構成例としては、３つの送受信センサＳ４，Ｓ５およびＳ６の全てが基地本体の外側に配置されているもの、また、基地本体と各送受信センサとの間のやり取りを無線等のワイヤレス通信手段で行うようにしたものなどが挙げられる。
【００４７】
前記実施形態は本発明の構成を何ら限定するものではなく、前記実施形態には記載していないが、以下のような構成を採ることも可能である。
空中スクリーン１１０には、前記の障害検知センサ以外に、光や画像を感じる目に相当する撮像装置、声や音を聞き取るマイク等の録音装置、匂いを感じる嗅覚センサ、などの各種センサを搭載することもできる。これらのセンサを搭載することによって、例えば空中スクリーン１１０に光、音、匂い等を与えることによって所定の動作を行わせることが可能になる。例えば、画像を録画したり、音声を録音したりしながら飛行するように構成することもでき、或いは、人が呼ぶと空中スクリーン１１０が接近するように構成することもできる。
【００４８】
さらに、空中スクリーン１１０には、前記ファン以外の種々の移動手段、例えば、プロペラ、イオンエンジン、ガスボンベ、ポンプなどを用いることができる。ここで、進路を制御可能に構成するには、前記ファン等の移動手段の作用方向を変えるために移動手段自体の方向を変える駆動機構や気流の方向を変える気流制御板などを設けたりすることができる。また、上下方向に飛行する場合には、バラスト、気体の圧縮手段、小形のガスボンベなどを用いることができる。
【００４９】
また、前記の障害物に対する回避動作は、障害物に接触してから動作するように、衝撃や加速度を検知したときに開始されるように構成してもよい。
さらに、前記空中スクリーンには、光、音などを生ずる発光素子、スピーカーなどを搭載してもよい。例えば、特定部位や飛行位置に応じた場所を照明したり、人が接近すると点灯したり挨拶をしたりするように構成することもできる。
そして、前記空中スクリーンに別のセンサを取り付け、リモコンなどの遠隔操作手段によって指令を与え、空中スクリーンの飛行を操作するように構成してもよい。この場合、空中スクリーンが受けた操作信号を一旦基地局に転送し、基地局から空中スクリーンに改めて飛行指令等の各種指令を送るように構成してもよい。
【００５０】
また、本実施形態では、ファン２５と、２６とを別個に設けたことから、ファン２５の回転数（回転速度）と、ファン２６の回転数(回転速度)とをそれぞれ別個に調整（調節）することができ、これにより、より容易かつ確実に、空中スクリーン１１０の飛行、回転を制御することができる。
また、例えば、通信手段を用いて、空中スクリーンの座標データをプロジェクタに送信し、プロジェクタは、座標データを基に、フォーカスレンズを駆動し、オートフォーカス（自動焦点合わせ）を行うように構成することもできる。
【００５１】
また、例えば、プロジェクタにＣＣＤ等のイメージセンサ（撮像手段）を設け、フォーカスレンズを駆動しながら、テストパターンを投射し、空中スクリーン内の画像を前記イメージセンサで撮像し、エッジが最もはっきりしているところを判断して（最適なフォーカスの状態で）、フォーカスレンズを停止させ、オートフォーカスを行うように構成することもできる。
【００５２】
また、例えば、通信手段を用いて、空中スクリーンの座標データをプロジェクタに送信し、プロジェクタの設定画面サイズを元に、ズームレンズおよびフォーカスレンズを回転させ、画面サイズおよびフォーカスを決定するオートズームを行うように構成することもできる。
また、前記オートフォーカスと、前記オートズームを組み合わせ、設定画面サイズに基づいて、ズームレンズで空中スクリーンに投影する画像サイズを決定し、フォーカスレンズを回転させながら画像をイメージセンサでとらえ、エッジが最もはっきりしているところを判断して、自動調整するように構成することもできる。
【００５３】
また、例えば、空中スクリーンをオペレータが操作（遠隔操作や、手に持って操作）し、ＭＰＵによって、空中スクリーンのデータをプロジェクタに送信し、プロジェクタの照射方向を変化させることにより、空中スクリーンの動きに合わせてプロジェクタが自動追随するよう構成することもできる。この場合、スクリーンの姿勢制御は、別途、公知の方法で行う。
【００５４】
また、例えば、プロジェクタ側の操作手段（リモコン等）で、照射位置（距離等）、画像サイズを設定すると、空中スクリーンが、自動追従するよう構成することもできる。
この場合、スクリーンの姿勢制御は、前述したように行う。
また、例えば、２次電池または燃料電池をプロジェクタおよび空中スクリーンに内蔵するよう構成することもできる。これにより、プロジェクタと、空中スクリーンとが、より自由なレイアウトをとることができる。これにより、空中スクリーンを不使用時や携帯時にコンパクトにでき、使用時には、所望の位置に投影できる。
【００５５】
また、透過型（半透過型）スクリーンを使うことにより、プロジェクタを背面に持っていくこともできる。
また、スクリーン本体を浮遊体に本体を設け、その本体内にスクリーン本体を、例えばロール状（円筒状）に収納し、使用時に引き出して広げて使用するよう構成することもできる。これにより、空中スクリーンを不使用時や携帯時にコンパクトにできる。
【００５６】
また、不使用時や携帯時に、空中スクリーンが、２つ、又は３つ以上に折りたたまれた状態で収納され、使用時にそれを展開して使用するよう構成することもできる。これにより、空中スクリーンをコンパクトにすることができる。
また、前記空中スクリーンをプロジェクタに収納し、使用時には、所望の位置に展開できるよう構成することもできる。これにより、空中スクリーンを不使用時や携帯時にコンパクトにできる。
【００５７】
以上、本発明のスクリーンシステムを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【００５８】
また、本発明では、波動検出器は、相互位置を自由に変更可能に構成されていてもよく、あるいは、あらかじめ既定の位置関係となるように配置されていてもよい。
また、本実施形態では、空中スクリーンに設ける送受信センサの数を１つとしたが、それに限られず、例えば、２つ以上でもよい。
また、本実施形態では、スクリーン本体１１５の投影面は、平面状に限らず、例えば、球面状等の曲面でもよい。また、バルーン１１１上に投影面を設けてもよい。
【００５９】
なお、スクリーン本体の形状が、中空の略球状で構成されている場合、本実施形態で別途行った姿勢制御を行う必要がなく、本発明をより簡易なシステムで構成することができる。
また、本実施形態では、プロジェクタと、基地局の機能を一体的に形成したが、それに限られず、例えば、基地局と、プロジェクタとは、別個のものとしてもよい。
【００６０】
なお、本実施形態では、空中スクリーン１１０に照射される波動は、画像（映像）を構成する光束であったが、本発明ではこれに限らず、例えば、音（波動）等であってもよい。すなわち、本実施形態では、波動照射装置は、プロジェクタであったが、本発明では、これに限らず、例えば、パラメトリックスピーカー等の各種スピーカー等であってもよい。換言すれば、本発明のスクリーンシステムの用途は、特に限定されず、例えば、パラメトリックスピーカーからの音を反射させるシステム等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明のスクリーンシステムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す空中スクリーンを示す斜視図である。
【図３】図１に示す空中スクリーンにおける駆動部付近を拡大して示す斜視図である。
【図４】図１に示す基地局を示す斜視図である。
【図５】本実施形態の空中スクリーンの位置測定方法を示す説明図である。
【図６】本実施形態のセンサＳ１の位置測定方法の原理を示す説明図である。
【図７】本実施形態の空中スクリーンの位置測定プロセスのタイミングチャートである。
【図８】本実施形態の測定位置検出プロセスを示す説明図である。
【図９】異なる基地局の構造を示す斜視図である。
【図１０】さらに異なる基地局の構造を示す斜視図である。
【図１１】基地局の概略構成を示す構成ブロック図である。
【図１２】基地局の内部構造を示す概略構成図である。
【図１３】基地局の動作プログラムの処理手順を示す概略フローチャートである。
【図１４】測定位置検出プロセスの手順を示す概略フローチャートである。
【図１５】位置測定プロセスの手順を示す概略フローチャートである。
【図１６】帰還ルーチンの手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１１・・・基部、１２・・・固定部、１３・・・回転部、１４・・・回転体、１６、１７・・・ファン固定軸、１８、１９・・・ロータ支持部、２０、２１・・・ファンモータ、２２、２３・・・フレーム、２４・・・中心軸、２５、２６・・・ファン、３３、３４・・・回転翼、４１、４２・・・障害物検知センサ、１００・・・空中スクリーンシステム、１１０・・・空中スクリーン、１１１・・・浮揚体、１１２・・・制御管理部、１１５・・・スクリーン本体、１１７、１１８・・・ロータ、１２０Ａ・・・ＭＰＵ、１２０Ｂ・・・通信回路、１２１・・・基地局、１２２・・・基地台、１２２ａ・・・充電部、１２２ｂ・・・給気口、１２３・・・プロジェクタ、１２２ｃ・・・アンテナ、１２４、１２５・・・配線、１２６、１２７・・・センサ容器、１２８・・・蓄電器、１２８ａ・・・充電制御部、１２９・・・ガスボンベ、１２９ａ・・・給気制御部、１０・・・駆動部、Ｓ１、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６・・・送受信センサ、ＳＤ・・・波動検出器、ＳＴ・・・波発生器
【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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