(57)【要約】【課題】液滴膜の乱れを補正することなく、観察される投影映像の乱れを抑制または低減する。【解決手段】ミストディスプレイ装置（１１）は、液滴膜（３）に投影された画像の歪みを算出する投影画像推定歪みデータ算出部（８３）と、算出された歪みを減じる補正値を算出する画像変換マトリクス生成部（８４）と、算出された補正値によって液滴膜（３）に投影する画像を補正する補正処理部（８５）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴膜を発生する液滴膜発生手段と、前記液滴膜に画像を投影する画像投影手段とを備えたミストディスプレイ装置であって、
前記液滴膜に投影された画像の歪みを導出する画像歪み導出手段と、
導出された前記歪みを減じる補正値を算出する補正値算出手段と、
算出された前記補正値によって前記液滴膜に投影する画像を補正する画像補正手段とを備えていることを特徴とするミストディスプレイ装置。
【請求項２】
前記液滴膜の近傍の風の状態を計測する風状態計測手段をさらに備え、
前記画像歪み導出手段は、計測された風状態に基づいて前記歪みを算出することを特徴とする請求項１に記載のミストディスプレイ装置。
【請求項３】
前記画像歪み導出手段は、
予めさまざまな風の状態で前記液滴膜に投影された基準画像に生じた歪みの程度を示す歪みデータを収集した投影画像歪みデータベースから前記歪みデータを取得して、
前記風状態計測手段によって計測された前記風状態と、前記歪みデータとに基づいて、前記風状態が計測された時点において前記投影された画像に生じていると推定される歪みの程度を示す推定歪みデータを計算し、
前記補正値算出手段は、前記推定歪みデータに基づいて前記補正値を算出することを特徴とする請求項２に記載のミストディスプレイ装置。
【請求項４】
前記基準画像は、マトリクス状に配置された複数の特徴点を有し、
前記歪みデータは、前記液滴膜に投影された前記基準画像がさまざまな風状態で撮影された撮影画像に現れる前記特徴点を解析することにより取得されたことを特徴とする請求項３に記載のミストディスプレイ装置。
【請求項５】
前記画像歪み導出手段は、前記風状態が計測された時点において変位したと推定される前記特徴点の変位位置を前記推定歪みデータとして計算し、
前記補正値算出手段は、前記推定歪みデータと無歪みの前記基準画像の基準画像データとを比較し、すべての前記特徴点について前記変位位置を変位前の位置に変換する位置変換データを前記補正値として生成し、
前記画像補正手段は、前記位置変換データを前記液滴膜に投影する画像の画像データに乗じることにより当該画像を補正することを特徴とする請求項４に記載のミストディスプレイ装置。
【請求項６】
前記画像歪み導出手段は、前記液滴膜に投影された無補正の画像を撮影する無補正画像撮影カメラの撮影データを取得して、当該撮影データから前記歪みの程度を示す歪みデータを抽出することを特徴とする請求項１に記載のミストディスプレイ装置。
【請求項７】
前記無補正画像撮影カメラは、前記液滴膜に投影された投影用画像および複数の特徴点を有する基準画像を前記無補正の画像として撮影し、
前記画像歪み導出手段は、無歪みの前記基準画像における前記特徴点に対して、前記撮影データに現れる前記特徴点が変位した変位位置を前記歪みデータを抽出することを特徴とする請求項６に記載のミストディスプレイ装置。
【請求項８】
前記特徴点はマトリクス状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のミストディスプレイ装置。
【請求項９】
前記基準画像を前記液滴膜に投影する基準画像投影手段をさらに備え、
前記無補正画像撮影カメラは、前記液滴膜に投影された前記基準画像を含む画像を撮影することを特徴とする請求項７または８に記載のミストディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記画像投影手段は液晶モジュールを有しており、
前記液晶モジュールは、前記液滴膜に投影する画像投影部と、前記基準画像を前記液滴膜に投影する基準画像投影部とを含み、
前記画像投影部および前記基準画像投影部は、共通の光源からの光により投影を行うことを特徴とする請求項７に記載のミストディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記基準画像投影部は、光を透過させる透過部または光を通過させる開口部であることを特徴とする請求項１０に記載のミストディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記補正値算出手段は、導出された前記歪みデータと無歪みの前記基準画像の基準画像データとを比較し、すべての前記特徴点について前記変位位置を変位前の位置に変換する位置変換データを前記補正値として生成し、
前記画像補正手段は、前記位置変換データを前記液滴膜に投影する画像の画像データに乗じることにより当該画像を補正することを特徴とする請求項７に記載のミストディスプレイ装置。
【請求項１３】
液滴膜に投影された画像の歪みを導出する画像歪み導出手段と、
導出された前記歪みを減じる補正値を算出する補正値算出手段と、
算出された前記補正値によって前記液滴膜に投影する画像を補正する画像補正手段とを備えていることを特徴とする画像補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水等の液体の小径粒を放出することにより空間に形成した液滴膜に映像を投影するミストディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のミストディスプレイ装置は、物理的なスクリーン膜や液晶ディスプレイ等の固体物がなにもない空間に映像が浮かび上がる浮遊感のある表示ができるアイキャッチ性のよい表示装置である。このため、ミストディスプレイ装置の開発が進められており、一部商用化されている製品もある。
【０００３】
また、ミストディスプレイ装置は、図１２に示すように、画像投影機４１によって画像Ｉを投影する表示部として固体物を備える代わりに液滴膜発生器４３によって液滴膜４２を形成するため、通路等に表示部を展開しても通行人が衝突するおそれがない。このため、ミストディスプレイ装置には、表示されている映像の中を通り抜け可能なことを利用したアミューズメント用途に向くなどの利点がある。
【０００４】
更に、ミストディスプレイ装置は、液滴膜４２を表示部として形成することから、液滴膜４２の形成を適宜制御することにより、所望の液滴膜４２を得ることができる。これにより、ミストディスプレイ装置には、液滴膜４２を発生する液滴膜発生器４３よりも大きな寸法のスクリーンを展開可能であることや、表示時にのみほぼ瞬時にスクリーンを展開可能であることなどの利点もある。
【０００５】
ミストディスプレイ装置および噴水・滝等の液膜に映像を投影する類似装置には、外乱風により液滴膜・液膜が乱れると、投影映像が乱れてしまうという課題がある。
【０００６】
同課題への一般的な対策として、例えば特許文献１または２に開示されているような手法がある。特許文献１に開示されている手法では、液滴膜を両面から挟み込むように液滴を含まないサブフロー層（エアカーテン層）を形成することで、液滴膜の乱れを抑制する。また、特許文献２に開示されている手法では、風による水膜の乱れを低減できる方向に、水膜の放出方向を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−２８７０３２号公報（１９９２年１０月１２日公開）
【特許文献２】特開平３−２５８３６７号公報（１９９１年１１月１８日公開）
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】日本機械学会編、「機械工学便覧基礎編α６計算力学」、初版、日本機械学会、２００７年６月２５日、１９３〜１９４頁「自動メッシュ生成（格子生成）法」、
【非特許文献２】中村省正一郎著、「航空宇宙技術研究所特別資料５号」、航空宇宙技術研究所、１９８５年、１８５〜１９５頁「格子形成法の最近の進歩について」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１のような手法を用いても、外乱風による投影画像の乱れを完全になくすことはできない。特に、液滴膜発生器からの距離が長くなると投影画像の乱れが大きくなる。このような問題を解決するための単純な対応策としては、サブフローの風量を増加させることが挙げられる。しかしながら、風量を増加させるにはサブフローファンの能力を向上させる必要があり、ファンのコストアップ、消費電力の増大に加えて、風騒音の増大などの弊害が生ずる。
【００１０】
また、特許文献２の手法は、外乱風で吹き散らされた水滴がスクリーン近傍の観客に振りかかることを低減させる効果はあるが、画像補正方法としては本質的に不完全な手法である。風による液滴膜の正規位置からの変形すなわち乱れは、液滴膜が平面を保ったまま回転するのでなく、液滴膜発生器からの距離が長くなる下流側の画面端ほど風の影響を強く受けるため、液滴膜が平面を保てずに曲がった状態になってしまう。液滴の射出方向を変えることは、風の影響をいくらか弱めることができるにすぎず、液滴膜が完全な平面には戻らないので、歪んだ液滴膜上に投影された画像は、歪んで観察されることになる。
【００１１】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたものであり、液滴膜の乱れを補正することなく、観察される投影映像の乱れを抑制または低減できるミストディスプレイ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るミストディスプレイ装置は、液滴膜を発生する液滴膜発生手段と、前記液滴膜に画像を投影する画像投影手段とを備えたミストディスプレイ装置であって、前記液滴膜に投影された画像の歪みを導出する画像歪み導出手段と、導出された前記歪みを減じる補正値を算出する補正値算出手段と、算出された前記補正値によって前記液滴膜に投影する画像を補正する画像補正手段とを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様によれば、投影された画像の外乱風等による歪みを導出し、投影された画像の歪みを減じるように、導出した歪みに基づいて画像を補正してから投影するので、投影される画像の歪みを低減させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るミストディスプレイ装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】図１のミストディスプレイ装置の外観構成を示す斜視図である。
【図３】図１のミストディスプレイ装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係るミストディスプレイ装置の外観構成を示す斜視図である。
【図５】実施の形態２および４に係るミストディスプレイ装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態２に係るミストディスプレイ装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３および４に係るミストディスプレイ装置の外観構成を示す斜視図である。
【図８】実施の形態３に係るミストディスプレイ装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態３に係るミストディスプレイ装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態４に係る液晶モジュールの構成を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施形態４の比較例に係る液晶モジュールの構成を示す平面図である。
【図１２】従来のミストディスプレイ装置の外観構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。この説明に際して、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。
【００１６】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の形態１について、図１〜図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態１に係るミストディスプレイ装置１１のシステム構成を示すブロック図である。図２は、ミストディスプレイ装置１１の外観構成を示す斜視図である。
【００１８】
図２に示すように、ミストディスプレイ装置１１は、液滴膜発生器１と、画像投影機２と、風状態計測器４と、校正用カメラ５と、制御部６とを備えている。制御部６は、液滴膜発生器１、画像投影機２等の他の機器に内蔵されていてもよいし、図２に示すように、独立した専用の筐体に内蔵されていてもよい。
【００１９】
液滴膜発生器１（液滴膜発生手段）は、水等の液体を小径の液滴にし、当該液滴を空気等の気体に混ぜて細長いスリットから噴出させることにより、液滴がミスト状に広がる領域が薄板状に存在する液滴膜３を形成する。本実施の形態では、１〜１０μｍ程度の直径を有する液滴でミストを形成することを想定しているが、液滴径は数ｍｍであってもよい。また、本実施の形態では、液滴膜発生器１が下から上に液滴を噴き出するが、それには限定されず、液滴膜発生器１が、略水平方向に液滴を噴出してもよく、上から下に液滴を落下させてもよい。あるいは、液滴を気体に混ぜて噴出させずに液滴自体をなんらかの機構で射出または落下させるような機器を液滴膜発生器１の代わりに用いてもよい。
【００２０】
また、液滴膜発生器１を用いる代わりに、固体粉（煙を含む）による膜を発生する機器を用いてもよい。固体粉を液滴の代わりに用いることは、実用上、固体粉の供給および回収の困難さや、空気中に漂った固体粉による周囲の汚損や、空気中に漂った固体粉を吸い込んだ場合の健康への影響といった課題が生じる可能性があるが、原理的には可能である。
【００２１】
画像投影機２（画像投影手段）は、液滴膜３に向かって、表示させたい画像を液滴膜３の裏側から投影する。画像投影機２は、画像を投影するための光を発生する光源としての発光機構（ランプ、レーザダイオード、ＬＥＤ等）を有している。
【００２２】
画像投影機２から出射された光線が液滴膜３に当って拡散することにより、観察者Ｍは、液滴膜３に投影された投影画像ＰＩを液滴膜３の表側で観察することができる。画像投影機２から投影した光線のうち、液滴膜３を透過しながら拡散する成分は多いが、液滴膜３に反射する成分は少ない。したがって、図２に示すように、観察者Ｍから見て液滴膜３の裏側から投影する方が、液滴膜３の表側から投影するよりも映像が明るく見えるので、好ましい。しかしながら、画像投影機２を設置する場所の都合や、その他の理由から、画像投影機２が液滴膜３に対して観察者Ｍと同じ側に位置していても、本発明の有効性が損なわれることはない。
【００２３】
風状態計測器４（風状態計測手段）は、液滴膜３に吹く風に関する風情報（風向データおよび風速データ）を計測して風状態計測データＤ１１（図１参照）として出力する。風状態計測器４は、一般的な風向計および風速計を用いることができるが、デジタル値でこれらの計測値を出力できることが好ましい。
【００２４】
風状態計測器４は、液滴膜発生器１の近傍に設けられていてもよいが、液滴膜発生器１に内蔵されていてもよい。これにより、風状態計測器４を設置するためのスタンド等を別途設置したり、風状態計測器４の接続用に長い配線を別途準備したりする必要がなくなる。また、液滴膜３を乱している風の状態を液滴膜３の近傍から計測できる。
【００２５】
校正用カメラ５は、画像投影機２によって液滴膜３に投影された校正用基準画像（基準画像）を撮影するカメラである。校正用カメラ５は、通常の投影時における観察者Ｍの位置から撮影するように配置されることが望ましいが、校正用基準画像が液滴膜３に投影された投影画像ＰＩを撮影できる位置であれば画像投影機２の近傍やその他の位置に配置されていてもよい。
【００２６】
上記の校正用基準画像としては、方眼状（格子状）の縦横線画像や等間隔の円を縦横に整列配置した画像のように、マトリクス状（メッシュ状）に特徴点（基準特徴点）のある画像を用いる。
【００２７】
なお、校正用カメラ５は、後述するように、投影画像歪みデータベースＤＢの作成時に必要であるが、補正された画像を投影するときには、不要であるので、ミストディスプレイ装置１１から排除されてもよい。
【００２８】
制御部６（画像補正装置）は、画像投影機２による画像の投影を制御する。また、制御部６は、風状態計測器４から取得した風情報に基づいて、投影された投影画像ＰＩの風による歪み状態を計算するとともに、その計算結果に基づいて、歪みを低減するように画像データを補正し、当該画像データを画像投影機２に与える。
【００２９】
図１に示すように、制御部６は、投影制御部７と、画像補正部８と、記憶部９とを有している。
【００３０】
投影制御部７は、画像投影機２に投影のための画像データを与える。より具体的には、投影制御部７は、画像補正部８の指示を受けて、後述する投影画像歪みデータベースＤＢの作成時に、後述する校正用基準画像データＤ１３（基準画像データ）を画像投影機２に与える。一方、投影制御部７は、通常の画像投影時に、補正された画像データ（補正投影用画像データＤ１６）を画像投影機２に与える。
【００３１】
画像補正部８は、風状態計測器４による風状態の計測結果に基づいて投影画像ＰＩの風による歪みを予測して、その予測データに基づいて、予め当該歪みを減じるような補正データを作成し、当該補正データに基づいて投影用画像データＤ１５を補正する。画像補正部８は、このような機能を実現するために、風状態計測データ取得部８１と、投影画像歪みデータ取得部８２と、投影画像推定歪みデータ算出部８３と、画像変換マトリクス生成部８４と、補正処理部８５とを含んでいる。
【００３２】
風状態計測データ取得部８１は、風状態計測器４から出力された風状態計測データＤ１１（風向データおよび風速データ）を取得して記憶部９に記憶させる。
【００３３】
投影画像歪みデータ取得部８２は、前述の校正用基準画像をさまざまな風状態で撮影した校正用カメラ５より出力された撮影データから、投影画像歪みデータを取得する。また、投影画像歪みデータ取得部８２は、投影画像歪みデータを収集する投影画像歪みデータベースＤＢに、取得した投影画像歪みデータを書き込む。
【００３４】
投影画像推定歪みデータ算出部８３（画像歪み導出手段）は、投影画像歪みデータベースＤＢに蓄積された投影画像歪みデータに基づいて、風状態計測器４によって風状態が計測された時点において投影画像に生じていると推定される歪みの程度（投影画像推定歪みデータＤ１２）を推定計算によって導出して、記憶部９に記憶させる。
【００３５】
画像変換マトリクス生成部８４（補正値算出手段）は、投影画像推定歪みデータＤ１２と、記憶部９に記憶されている校正用基準画像データＤ１３とに基づいて、画像変換マトリクスのデータ（画像変換マトリクスデータＤ１４）を前述の補正データ（補正値）として算出して記憶部９に記憶させる。
【００３６】
補正処理部８５（画像補正手段）は、記憶部９に記憶されている投影用画像データＤ１５に上記の画像変換マトリクスデータＤ１４（位置変換データ）を乗算することにより、画像の投影のための投影用画像データＤ１５を補正する。補正処理部８５は、補正した投影用画像データＤ１５を補正投影用画像データＤ１６として記憶部９に記憶させる。
【００３７】
記憶部９は、メモリ等の記憶装置によって構成されている。記憶部９には、上記の風状態計測データＤ１１、投影画像推定歪みデータＤ１２、校正用基準画像データＤ１３、画像変換マトリクスデータＤ１４、投影用画像データＤ１５および補正投影用画像データＤ１６が記憶されている。また、記憶部９には、投影画像歪みデータベースＤＢが構築されている。
【００３８】
ここで、後述する投影時の画像データの補正処理に先立って必要な準備の処理について説明する。
【００３９】
まず、想定される範囲でのさまざまな風向および風速の条件下で、液滴膜３を発生させ、校正用基準画像を液滴膜３に投影する。このとき、画像投影機２は、投影制御部７によって与えられた校正用基準画像データＤ１３に基づいて校正用基準画像を投影する。
【００４０】
次に、風により乱れた液滴膜３に投影されて歪んだ校正用基準画像を、準備時のみに使用する校正用カメラ５で撮影し、校正用カメラ５から出力された撮影データから取得した投影画像歪みデータを投影画像歪みデータベースＤＢに記録していく。このとき、投影画像歪みデータ取得部８２は、校正用カメラ５から出力される撮影データから取得した投影画像歪みデータと、風状態計測データ取得部８１から得た風状態計測データとを投影画像歪みデータベースＤＢに書き込む。これにより、投影画像歪みデータベースＤＢには、投影画像歪みデータが風状態と対応付けられた状態で保存される。
【００４１】
さまざまな風向および風速の条件としては、図２において座標軸で示すように、薄板状の液滴膜３の厚み方向、横方向、縦方向をそれぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と定義すると、少なくとも、＋Ｘ方向のみの遅い風、＋Ｘ方向のみの速い風、＋Ｙ方向のみの遅い風、＋Ｙ方向のみの速い風、＋Ｚ方向のみの遅い風、＋Ｚ方向のみの速い風、の６条件が必要である。図２の例のように画像投影機２が液滴膜３の非法線方向（法線に対して傾斜した方向）から投影している場合には、＋Ｚ方向および−Ｚ方向の風による歪み方が異なる可能性が高いので、正負両方向の風向きの条件でのデータも取得しておくことが望ましい。
【００４２】
投影画像の歪みを補正するために取得する風速情報としては、ミストディスプレイ装置１１のサイズやミスト流の流速等で適正値が異なるが、投影画像を乱れさせる風速の範囲が必要であり、その範囲内で遅い風速の範囲と速い風速の範囲とが定められる。速い風速の範囲としては、上限値が、ミストディスプレイ装置１１の使用に供する最大風速が設定され、下限値が、最大風速の１／２程度の値（２〜５ｍ／ｓ）から任意の風速値が設定される。また、遅い風速の範囲としては、下限値が、投影画像が明らかに乱れ始める風速範囲（０．２〜０．５ｍ／ｓ）から任意の風速値が設定され、上記の最大風速の１／２程度の値を上限値として、この値未満となる。また、風速の段階は、遅い風速および速い風速の２段階だけでなく、中間的な段階も加えて３段階（３つの範囲）以上の段階（範囲）数でデータを取得してもよい。
【００４３】
風向情報に関しては、例えばＸ方向およびＹ方向の両方の成分を含む斜め方向の風向条件でのデータを取得してもよいが、投影画像推定歪みデータ算出部８３による後述する処理が煩雑になる。したがって、本実施の形態では、Ｘ方向およびＹ方向の風向条件でのデータを取得するが、斜め方向の風向条件でのデータを取得しないものとする。
【００４４】
校正用カメラ５によって以上の各風条件で撮影された、液滴膜３に歪んで写った校正用基準画像の撮影データが投影画像推定歪みデータ算出部８３に提供される。投影画像歪みデータ取得部８２は、その撮影データから、歪んだ校正用基準画像においてマトリクス状（メッシュ状）に形成された複数の特徴点のそれぞれが、基準となる校正用基準画像データＤ１３において対応するマトリクス状の特徴点に対して、２次元の画像内で、ドットで表される横方向および縦方向のずれ量（変位量）の情報（ドットずれ測定データ）を解析することにより、投影画像歪みデータとして取得する。投影画像歪みデータベースＤＢは、このようにして取得された、各風条件の投影画像推定歪みデータにより構成される。
【００４５】
なお、この際、歪みのない状態で写った校正用基準画像における４つの特徴点が形成する矩形の縦横ドット数が、校正用基準画像データＤ１３の縦横ドット数と等しくなるように、撮影データの縦横をそれぞれ拡大または縮小して一致させる処理を実施する。
【００４６】
続いて、上記のように構成されるミストディスプレイ装置１１の投影時における補正処理の動作を図３のフローチャートを参照して説明する。
【００４７】
まず、画像投影機２が、投影制御部７によって投影用画像データＤ１５が与えられることで、液滴膜３に投影画像ＰＩを投影する。投影中には、風状態計測器４が液滴膜３近傍の現在の風状態を計測しているので、風状態計測データ取得部８１は、風状態計測器４から出力された風状態計測データＤ１１を取得する（ステップＳ１１）。風状態計測データ取得部８１は、記憶部９における風状態計測データＤ１１を更新するように、取得した最新の風状態計測データＤ１１に書き替えていく。
【００４８】
次に、投影画像推定歪みデータ算出部８３が、投影画像歪みデータベースＤＢと、上記のようにして取得された最新の風状態計測データＤ１１とを参照し、計測された現在の風状態に応じた投影画像推定歪みデータＤ１２を算出する（ステップＳ１２）。この処理において、投影画像推定歪みデータ算出部８３は、風状態計測データＤ１１および投影画像歪みデータベースＤＢの投影画像歪みデータ（ドットずれ測定データ）を用いた推定計算により、投影画像の推定される歪み度合い、すなわち歪みによって変位したと推定される特徴点の変位位置を表す投影画像推定歪みデータＤ１２を算出する。
【００４９】
推定計算において、投影画像推定歪みデータ算出部８３は、具体的には、風速に対しては内挿を行ない、風向に対しては足し合わせを行う。例えば、投影画像歪みデータベースＤＢを作成する条件が、風速の段階については、遅い風速をｖＬ（ｍ／ｓ）とし、速い風速をｖＨ（ｍ／ｓ）とする２段階であるとき、投影画像ＰＩにおけるある特徴点Ａでの投影画像歪みデータが、以下の（ａ）〜（ｄ）であったとする。
【００５０】
（ａ）＋Ｘ方向の遅い風速がｘｖＬ（ｍ／ｓ）であるとき、横方向にｘｈｄＬドットずれ、縦方向にｘｖｄＬドットずれている。
【００５１】
（ｂ）＋Ｘ方向の速い風速がｘｖＨ（ｍ／ｓ）であるとき、横方向にｘｈｄＨドットずれ、縦方向にｘｖｄＨドットずれている。
【００５２】
（ｃ）＋Ｙ方向の遅い風速がｙｖＬ（ｍ／ｓ）であるとき、横方向にｙｈｄＬドットずれ、縦方向にｙｖｄＬドットずれている。
【００５３】
（ｄ）＋Ｙ方向の速い風速がｙｖＨ（ｍ／ｓ）であるとき、横方向にｙｈｄＨドットずれ、縦方向にｙｖｄＨドットずれている。
【００５４】
この前提条件により、風状態計測データＤ１１が、Ｘ方向風速＋ｖＸ（ｍ／ｓ）、Ｙ方向風速＋ｖＹ（ｍ／ｓ）、Ｚ方向風速０ｍ／ｓでの特徴点Ａの投影画像推定歪みデータＤ１２は、次のようにして求められる。
【００５５】
Ｘ方向の風による横方向のずれ、Ｘ方向の風による縦方向のずれ、Ｙ方向の風による横方向のずれ、Ｙ方向の風による縦方向のずれを、それぞれｈＤＸ、ｖＤＸ、ｈＤＹ、ｖＤＹとすると、これらのずれは、次の式（１）〜式（４）の内挿計算によって求められる。
【００５６】
ｈＤＸ＝{ｘｈｄＬ＊（ｘｖＨ−ｖＸ）＋ｘｈｄＨ＊（ｖＸ−ｘｖＬ）}／（ｘｖＨ−ｘｖＬ）
…（１）
ｖＤＸ＝{ｘｖｄＬ＊（ｘｖＨ−ｖＸ）＋ｘｖｄＨ＊（ｖＸ−ｘｖＬ）}／（ｘｖＨ−ｘｖＬ）
…（２）
ｈＤＹ＝{ｙｈｄＬ＊（ｙｖＨ−ｖＹ）＋ｙｈｄＨ＊（ｖＹ−ｙｖＬ）}／（ｙｖＨ−ｙｖＬ）
…（３）
ｖＤＹ＝{ｙｖｄＬ＊（ｙｖＨ−ｖＹ）＋ｙｖｄＨ＊（ｖＹ−ｙｖＬ）}／（ｙｖＨ−ｙｖＬ）
…（４）
また、横方向のずれｈＤおよび縦方向のずれｖＤは、それぞれ、Ｘ方向の風からの寄与とＹ方向の風からの寄与を足し合わせる式（５）および式（６）の加算計算によって求められる。
【００５７】
ｈＤ＝ｈＤＸ＋ｈＤＹ  …（５）
ｖＤ＝ｖＤＸ＋ｖＤＹ  …（６）
ここで、風速の段階については、遅い風速ｖＬを０．５ｍ／ｓとし、速い風速ｖＨを２．５ｍ／ｓとする２段階であるとき、投影画像におけるある特徴点Ａでの投影画像推定歪みデータが、以下の（ａ１）〜（ｄ１）であったとする。
【００５８】
（ａ１）ｘｖＬ＝０．５ｍ／ｓ、ｘｈｄＬ＝１ドット、ｘｖｄＬ＝２ドット
（ｂ１）ｘｖＨ＝２．５ｍ／ｓ、ｘｈｄＨ＝２ドット、ｘｖｄＨ＝７ドット
（ｃ１）ｙｖＬ＝０．５ｍ／ｓ、ｙｈｄＬ＝６ドット、ｙｖｄＬ＝３ドット
（ｄ１）ｙｖＨ＝２．５ｍ／ｓ、ｙｈｄＨ＝４０ドット、ｙｖｄＨ＝１０ドット
この前提条件により、風状態計測データＤ１１が、Ｘ方向風速ｖＸ＝＋１ｍ／ｓ、Ｙ方向風速ｖＹ＝＋２ｍ／ｓ、Ｚ方向風速０ｍ／ｓでの特徴点ＡのｈＤＸ、ｖＤＸ、ｈＤＹ、ｖＤＹは、前述の式（１）〜式（４）により、次のようにして求められる。
【００５９】
（Ａ）Ｘ方向の風による横方向のずれ
ｈＤＸ＝{１ドット＊２．５ｍ／ｓ−１ｍ／ｓ)＋２ドット＊（１ｍ／ｓ−０．５ｍ／ｓ）}／（２．５ｍ／ｓ−０．５ｍ／ｓ）
＝１．２５ドット
（Ｂ）Ｘ方向の風による縦方向のずれ
ｖＤＸ＝{２ドット＊（２．５ｍ／ｓ−１ｍ／ｓ）＋７ドット＊（１ｍ／ｓ−０．５ｍ／ｓ）}／（２．５ｍ／ｓ−０．５ｍ／ｓ）
＝３．２５ドット
（Ｃ）Ｙ方向の風による横方向のずれ
ｈＤＹ＝{６ドット＊（２．５ｍ／ｓ−２ｍ／ｓ）＋４０ドット＊（２ｍ／ｓ−０．５ｍ／ｓ）}／（２．５ｍ／ｓ−０．５ｍ／ｓ）
＝３１．５ドット
（Ｄ）Ｙ方向の風による縦方向のずれ
ｖＤＹ＝{３ドット＊（２．５ｍ／ｓ−２ｍ／ｓ）＋１０ドット＊（２ｍ／ｓ−０．５ｍ／ｓ）}／（２．５ｍ／ｓ−０．５ｍ／ｓ）
＝８．２５ドット
そして、横方向のずれｈＤおよび縦方向のずれｖＤは、前述の式（５）および式（６）によって、次のようにして求められる。
【００６０】
ｈＤ＝１．２５＋３１．５＝３２．７５ドット
ｖＤ＝３．２５＋８．２５＝１１．５ドット
なお、上述の推定計算法はあくまでも一例であり、本実施の形態における投影画像推定歪みデータＤ１２の算出処理は、この一例に限定されるものではない。
【００６１】
次に、画像変換マトリクス生成部８４が、校正用基準画像データＤ１３と投影画像推定歪みデータＤ１２とを比較し、投影画像推定歪みデータＤ１２内のすべての特徴点を、校正用基準画像データＤ１３の対応する特徴点に一致させる、すなわちすべての特徴点について、投影画像推定歪みデータＤ１２によって表される変位位置を、変位前の校正用基準画像データＤ１３の対応する位置に変換する写像関数として画像変換マトリクスデータＤ１４を算出する（ステップＳ１３）。画像変換マトリクスデータＤ１４の算出には、バウンダリーフィット法やトランスファイナイト内挿法などのパラメトリック空間での一般的なパラメータ変換手法が用いられる。バウンダリーフィット法やトランスファイナイト内挿法については、例えば前述の非特許文献１および２に詳しく記されている。
【００６２】
次に、補正処理部８５が、投影用画像データＤ１５に画像変換マトリクスデータＤ１４を乗じる演算処理を行うことにより、補正投影用画像データＤ１６を生成する（ステップＳ１４）。これにより、風状態による歪みと逆の歪みが付与された補正投影用画像データＤ１６が生成される。
【００６３】
そして、画像投影機２が、補正投影用画像データＤ１６に基づいて、液滴膜３に補正された投影画像ＰＩを投影する（ステップＳ１５）。
【００６４】
更に、投影制御部７が、ユーザの指示などによって投影が終了したか否かを判定し（ステップＳ１６）、投影終了であれば処理を終える。一方、投影終了でなければ、画像補正部８が、処理の開始から所定時間経過したか否かを判定し（ステップＳ１７）、処理の開始から所定時間経過したときには、処理をステップＳ１１に戻して、ステップＳ１１〜Ｓ１６の一連の処理を繰り返す。
【００６５】
ところで、上述の画像変換マトリクス生成部８４によるステップＳ１４の処理において、算出された画像変換マトリクスデータＤ１４は、歪んだ画像データに乗じられることにより、歪んでいない画像データを生成するという性質を持つマトリクスである。したがって、歪んでいない投影用画像データＤ１５に画像変換マトリクスデータＤ１４を乗じると、実際の歪みとは逆方向に歪んだ補正投影用画像データＤ１６を生成していることになる。この逆方向に歪んだ補正投影用画像データＤ１６による投影画像ＰＩは、風の影響で歪まされると、歪んでいない画像に修正されることになる。
【００６６】
ただし、バウンダリーフィット法やトランスファイナイト内挿法が担保しているのは特徴点のみの一致であり、特徴点と特徴点との間のその他の点は、極力誤差が少なくなるように処理されてはいるが、理論上画像全域は完全には無歪みの状態に修正されない。特徴点の数を増やすと、このパラメータ変換上の誤差は減少するが、画像変換マトリクスデータＤ１４を扱う画像変換マトリクス生成部８４および補正処理部８５の処理負荷が増大するので、みだりに特徴点数を増加させるのは好ましくない。特徴点数は、縦横各方向に対して３〜１０個程度が適性である。縦方向および横方向の数は異なっていてもよく、辺長が長い方向に多数個配置し、特徴点が縦横略等間隔で並ぶことが望ましい。
【００６７】
更に、風状態計測時、各種データ補間時、画像取得時には、各種誤差の誤差が生じていたり、わずかな時間ではあるが少し過去の風状態を基に画像補正を行ったりしている。したがって、これらの影響により画像の歪みは完全には解消しないが、外乱風による画像の歪みを大きく低減させることができる。
【００６８】
なお、特許文献１に開示されているサブフロー層発生機構が液滴膜発生器１に設けられていても、本実施の形態の構成はサブフロー層発生機構との併用が可能であり、本実施の形態による画像歪み低減効果を得ることができる。これは、後述する実施の形態２および３でも同様である。
【００６９】
また、前述のステップＳ１１〜Ｓ１６の一連の処理は、ステップＳ１７の判定により、１秒、１０秒、１００秒などの所定の時間間隔ごとに、繰り返し実施している。これは、風向および風速が短時間の間に急変する可能性が低く、１／３０秒〜１／６０秒の間隔の動画のフレームごとに画像補正処理を行うことが画像補正部８の計算負荷を大きくするからである。しかしながら、ステップＳ１１〜Ｓ１６の一連の処理をこのような所定の時間間隔で繰り返すことに限定されない。例えば、風速がある閾値以上の場合のみに、ステップＳ１１〜Ｓ１６の一連の処理を再度行うようにしてもよい。
【００７０】
以上のように、本実施の形態のミストディスプレイ装置１１は、予めさまざまな風条件に応じて作成された投影画像歪みデータベースＤＢの投影画像歪みデータと、計測された現在の風状態計測データＤ１１とに基づいて算出した投影画像推定歪みデータＤ１２と、校正用基準画像データＤ１３との比較により生成した画像変換マトリクスデータＤ１４とに基づいて投影用画像データＤ１５を補正する。
【００７１】
これにより、前述のように、投影用画像データＤ１５に画像変換マトリクスデータＤ１４を乗じることで、補正投影用画像データＤ１６には、現在の風状態による歪みと逆方向の歪みが与えられることになる。したがって、この補正投影用画像データＤ１６に基づいて液滴膜３に投影された投影画像ＰＩは、風の影響で歪まされると、歪んでいない画像に修正されることになる。よって、この補正処理により、外乱風による画像の歪みを大きく低減させることができる。
【００７２】
また、画像の補正時には、後述する実施の形態２および３のミストディスプレイ装置１２，１３に設けられた補正用カメラ２０（図５および図８参照）を用いることなく、処理を行うことができる。これにより、補正用カメラ２０によって撮影された画像の認識処理が不要となるので、それだけ高速で補正処理をすることが可能である。しかも、プライバシー等の制約により補正用カメラ２０の設置が困難な場合や、補正用カメラ２０と画像投影機２との間の通信が困難な状況下で有効である。
【００７３】
〔実施の形態２〕
本発明の実施の形態２について、図４〜図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、本実施の形態において、実施の形態１における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記して、その説明を省略する。
【００７４】
図４は、本発明の実施の形態２に係るミストディスプレイ装置１２の外観構成を示す斜視図である。図５は、ミストディスプレイ装置１２のシステム構成を示すブロック図である。
【００７５】
図４および図５に示すように、ミストディスプレイ装置１２は、実施の形態１のミストディスプレイ装置１１と同様、液滴膜発生器１と、画像投影機２とを備えている。また、ミストディスプレイ装置１２は、制御部６Ａと、補正用カメラ２０と、付加パターン投影機２１とを備えている。制御部６Ａは、ミストディスプレイ装置１１における制御部６と同様、液滴膜発生器１、画像投影機２等の他の機器に内蔵されていてもよいし、独立した専用の筐体に内蔵されていてもよい。
【００７６】
付加パターン投影機２１（基準画像投影手段）は、後述する無歪み付加パターンデータＤ２１に基づいて付加パターン（基準画像）を液滴膜３に投影する投影機である。付加パターンとしては、方眼状の縦横線画像や等間隔のドットを縦横に整列表示した画像など、マトリクス状に形成された複数の特徴点（基準特徴点）を有する画像を用いる。
【００７７】
また、付加パターン投影機２１は、画像投影機２に内蔵され、画像投影機２の投影軸と同軸または略同軸に設置されることが好ましい。これにより、両投影機２，２１を個別に設置したことによって必要となる、それぞれのレンズの位置合わせに手間が掛からず、両投影機２，２１の取り扱いが簡便になる。しかも、付加パターンと投影画像ＰＩとの相対位置関係を、投影距離によらず一定に保つことができる。
【００７８】
更に、付加パターン投影機２１は、液滴膜３において、矩形をなす投影画像ＰＩの少なくとも対角の２箇所を含む隅部または隅部近傍に付加パターンを投影する。あるいは、付加パターン投影機２１は、液滴膜３において、矩形をなす投影画像ＰＩの少なくとも相対する２辺の中心近傍に付加パターンを投影する。
【００７９】
補正用カメラ２０（無補正画像撮影カメラ）は、後述する投影用画像データＤ２５を補正するために、画像投影機２から液滴膜３に投影された投影画像ＰＩと、付加パターン投影機２１から液滴膜３に投影された付加パターンとが重なった画像（重なり画像）を撮影する。
【００８０】
補正用カメラ２０は、画像投影機２に内蔵されていてもよいが、画像投影機２と別体に構成されて画像投影機２の近傍に設置されていてもよい。これにより、補正用カメラ２０を設置するスタンド等を別途設置したり、補正用カメラ２０の接続用に長い配線を別途準備したりする必要がなくなる。また、画像投影機２が液滴膜３を死角なく視認できる位置にあるので、補正用カメラ２０を用いて投影された画像を検知するのに好適である。
【００８１】
制御部６Ａ（画像補正装置）は、投影制御部７Ａと、画像補正部８Ａと、記憶部９Ａとを有している。
【００８２】
投影制御部７Ａは、画像補正部８Ａの指示を受けて、投影用画像データＤ２５の補正時に、後述する無歪み付加パターンデータＤ２１を付加パターン投影機２１に与えるとともに、投影用画像データＤ２５を画像投影機２に与える。一方、投影制御部７Ａは、通常の画像投影時に、補正された画像データ（補正投影用画像データＤ２６）を画像投影機２に与える。
【００８３】
画像補正部８Ａは、補正用カメラ２０によって撮影された上記の重なり画像に基づいて投影画像ＰＩの風による歪みを付加パターンの特徴点に現れる歪みとして抽出し、その抽出データに基づいて、予め当該歪みを減じるような補正データを作成し、当該補正データに基づいて投影用の画像データを補正する。画像補正部８Ａは、このような機能を実現するために、撮影画像取込部８６と、付加パターン特徴点抽出部８７と、画像変換マトリクス生成部８４Ａと、補正処理部８５Ａとを含んでいる。
【００８４】
撮影画像取込部８６は、液滴膜３に投影された、風による歪みを含む重なり画像を撮影した補正用カメラ２０から出力される撮影画像データＤ２２を取り込んで記憶部９Ａに記憶させる。
【００８５】
付加パターン特徴点抽出部８７（画像歪み導出手段）は、上記の撮影画像データＤ２２から、付加パターンにおけるマトリクス状の複数の特徴点（撮影特徴点）のそれぞれについて、２次元の画像内で、ドットで表される横方向および縦方向の歪みによるずれ量の情報（歪み付加パターン特徴点データＤ２３）を抽出することによって導出して、記憶部９Ａに記憶させる。
【００８６】
画像変換マトリクス生成部８４Ａ（補正値算出手段）は、上記の歪み付加パターン特徴点データＤ２３（導出歪みデータ）と、記憶部９Ａに記憶されている無歪み付加パターンデータＤ２１とに基づいて、画像変換マトリクスのデータ（画像変換マトリクスデータＤ２４）を前述の補正データ（補正値）として算出して記憶部９Ａに記憶させる。
【００８７】
補正処理部８５Ａ（画像補正手段）は、記憶部９Ａに記憶されている投影用画像データＤ２５に上記の画像変換マトリクスデータＤ２４（位置変換データ）を乗算することにより、投影用画像データＤ２５を補正する。補正処理部８５Ａは、補正した投影用画像データＤ２５を補正投影用画像データＤ２６として記憶部９Ａに記憶させる。
【００８８】
記憶部９Ａは、メモリ等の記憶装置によって構成されている。記憶部９Ａには、上記の無歪み付加パターンデータＤ２１、撮影画像データＤ２２、歪み付加パターン特徴点データＤ２３、画像変換マトリクスデータＤ２４、投影用画像データＤ２５および補正投影用画像データＤ２６が記憶されている。
【００８９】
続いて、上記のように構成されるミストディスプレイ装置１２の投影時における補正処理の動作を図６のフローチャートを参照して説明する。
【００９０】
まず、付加パターン投影機２１が無歪み付加パターンデータＤ２１に基づいて付加パターンを液滴膜３に投影するとともに、画像投影機２が投影用画像データＤ２５に基づいて投影用の画像を液滴膜３に投影する（ステップＳ２１）。これにより、液滴膜３には、投影画像ＰＩに付加パターンが重なった重なり画像が投影される。重なり画像は、風の影響を受けている場合、風の状態に応じて歪んでいる。
【００９１】
次に、補正用カメラ２０は、液滴膜３に投影された重なり画像を撮影して撮影画像データＤ２２を出力する。撮影画像取込部８６は、撮影画像データＤ２２を補正用カメラ２０から取り込んで、記憶部９に書き込む（ステップＳ２２）。
【００９２】
次に、付加パターン特徴点抽出部８７が、撮影画像データＤ２２から歪み付加パターン特徴点データＤ２３を抽出する（ステップＳ２３）。撮影画像データＤ２２における付加パターンの部分は、元々歪んでいなかった前述の特徴点（基準特徴点）が風状態に応じて歪んだ特徴点（撮影特徴点）を含むようになる。そこで、ステップＳ２３の処理において、付加パターン特徴点抽出部８７は、撮影画像データＤ２２（２次元画像）における付加パターンの部分の特徴点（撮影特徴点）のそれぞれが、基準となる無歪み付加パターンデータＤ２１において対応する特徴点（基準特徴点）に対して、横方向に何ドットずれているか、縦方向に何ドットずれているかという歪みの度合い、すなわち歪みによって変位した特徴点の変位位置を表す歪み付加パターン特徴点データＤ２３を抽出する。
【００９３】
なお、この際、歪みのない状態での撮影画像データＤ２２における４つの特徴点が形成する矩形の縦横ドット数が、付加パターンの縦横ドット数と等しくなるように、撮影画像データＤ２２の縦横をそれぞれ拡大または縮小して一致させる処理を実施する。
【００９４】
次に、画像変換マトリクス生成部８４Ａが、無歪み付加パターンデータＤ２１と歪み付加パターン特徴点データＤ２３とを比較し、歪み付加パターン特徴点データＤ２３内のすべての特徴点を、無歪み付加パターンデータＤ２１の対応する特徴点に一致させる、すなわちすべての特徴点について、歪み付加パターン歪み特徴点データＤ２３によって表される変位位置を、変位前の無歪み付加パターンデータＤ２１の対応する位置に変換する写像関数として画像変換マトリクスデータＤ２４を算出する（ステップＳ２４）。画像変換マトリクスデータＤ２４の算出には、実施の形態１における画像変換マトリクスデータＤ１４の算出と同様の手法が用いられる。
【００９５】
次に、補正処理部８５Ａが、投影用画像データＤ２５に画像変換マトリクスデータＤ２４を乗じる演算処理を行うことにより、補正投影用画像データＤ２６を生成する（ステップＳ２５）。これにより、風状態による歪みと逆の歪みが付与された補正投影用画像データＤ２６が生成される。
【００９６】
そして、画像投影機２が、補正投影用画像データＤ２６に基づいて、液滴膜３に補正された投影画像ＰＩを投影する（ステップＳ２６）。
【００９７】
更に、投影制御部７Ａが、ユーザの指示などによって投影が終了したか否かを判定し（ステップＳ２７）、投影終了であれば処理を終える。一方、投影終了でなければ、画像補正部８が、処理の開始から所定時間経過したか否かを判定し（ステップ２８）、処理の開始から所定時間経過したときには、処理をステップＳ２１に戻して、ステップＳ２１〜Ｓ２７の一連の処理を繰り返す。
【００９８】
以上のように、本実施の形態のミストディスプレイ装置１２は、投影画像ＰＩに付加パターンを重ねて投影した画像から抽出した歪み付加パターン特徴点データＤ２３と、無歪み付加パターンデータＤ２１との比較により生成した画像変換マトリクスデータＤ２４とに基づいて投影用画像データＤ２５を補正する。
【００９９】
これにより、実施の形態１のミストディスプレイ装置１１と同様、投影用画像データＤ２５に画像変換マトリクスデータＤ２４を乗じることで、補正投影用画像データＤ２６には、現在の風状態による歪みと逆方向の歪みが与えられることになる。したがって、この補正投影用画像データＤ２６に基づいて液滴膜３に投影された投影画像ＰＩは、風の影響で歪まされると、歪んでいない画像に修正されることになる。よって、この補正処理により、外乱風による画像の歪みを大きく低減させることができる。
【０１００】
また、付加パターン投影機２１が、画像投影機２に外付けされるように構成されていれば、画像投影機２になんら改造を加える必要がない。
【０１０１】
また、赤外光などの不可視光で付加パターンを投影するには、付加パターンを専用に投影するための付加パターン投影機２１を用いることが適している。不可視光で付加パターンを投影することにより、付加パターンが観察者Ｍには見えなくなり、画像観察を妨げることはなくなる。
【０１０２】
なお、本実施の形態でも、前述のステップＳ２１〜Ｓ２７の一連の処理は、ステップＳ２８の判定により、１秒、１０秒、１００秒などの所定の時間間隔ごとに、繰り返し実施しているが、この例には限定されない。例えば、風速がある閾値以上の場合のみに、ステップＳ２１〜Ｓ２７の一連の処理を再度行うようにしてもよい。
【０１０３】
〔実施の形態３〕
本発明の実施の形態３について、図７〜図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、本実施の形態において、実施の形態１および２における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記して、その説明を省略する。
【０１０４】
図７は、本発明の実施の形態３に係るミストディスプレイ装置１３の外観構成を示す斜視図である。図８は、ミストディスプレイ装置１３のシステム構成を示すブロック図である。
【０１０５】
図７および図８に示すように、ミストディスプレイ装置１３は、実施の形態２のミストディスプレイ装置１２と同様、液滴膜発生器１と、画像投影機２と、補正用カメラ２０とを備えている。また、ミストディスプレイ装置１３は制御部６Ｂを備えている。制御部６Ｂは、ミストディスプレイ装置１１における制御部６と同様、液滴膜発生器１、画像投影機２等の他の機器に内蔵されていてもよいし、独立した専用の筐体に内蔵されていてもよい。
【０１０６】
補正用カメラ２０は、実施の形態２のミストディスプレイ装置１２における補正用カメラ２０と異なり、後述する投影用画像データＤ２５を補正するために、投影用の画像と付加パターンとが合成された合成画像を撮影する。
【０１０７】
制御部６Ｂ（画像補正装置）は、投影制御部７Ｂと、画像補正部８Ｂと、記憶部９Ｂとを有している。
【０１０８】
投影制御部７Ｂは、画像補正部８Ｂの指示を受けて、投影用画像データＤ２５の補正時に、後述する合成画像データＤ３１を画像投影機２に与える一方、通常の画像投影時に、補正された画像データ（補正投影用画像データＤ２６）を画像投影機２に与える。
【０１０９】
画像補正部８Ｂは、補正用カメラ２０によって撮影された上記の合成画像に基づいて投影画像ＰＩの風による歪みを付加パターンの特徴点に現れる歪みとして抽出し、その抽出データに基づいて、予め当該歪みを減じるような補正データを作成し、当該補正データに基づいて投影用の画像データを補正する。画像補正部８Ｂは、このような機能を実現するために、実施の形態２のミストディスプレイ装置１２における画像補正部８Ａと同様、撮影画像取込部８６と、付加パターン特徴点抽出部８７と、画像変換マトリクス生成部８４Ａと、補正処理部８５Ａとを含んでいる。また、画像補正部８Ｂは、画像合成部８８を含んでいる。
【０１１０】
画像合成部８８は、スーパーインポーズ等の方法により、投影用画像データＤ２５に無歪み付加パターンデータＤ２１を合成して合成画像データＤ３１を生成し、記憶部９Ｂに記憶させる。
【０１１１】
記憶部９Ｂは、メモリ等の記憶装置によって構成されている。記憶部９Ｂには、上記の無歪み付加パターンデータＤ２１、撮影画像データＤ２２、歪み付加パターン特徴点データＤ２３、画像変換マトリクスデータＤ２４、投影用画像データＤ２５、補正投影用画像データＤ２６および合成画像データＤ３１が記憶されている。
【０１１２】
続いて、上記のように構成されるミストディスプレイ装置１３の投影時における補正処理の動作を図９のフローチャートを参照して説明する。
【０１１３】
まず、画像合成部８８が、投影用画像データＤ２５に無歪み付加パターンデータＤ２１を合成することで、合成画像データＤ３１を生成する（ステップＳ３１）。
【０１１４】
次に、画像投影機２が、投影制御部７Ｂを介して合成画像データＤ３１が与えられることにより、合成画像を液滴膜３に投影する（ステップＳ３２）。
【０１１５】
以降のステップＳ３３〜Ｓ３９の処理は、実施の形態２のミストディスプレイ装置１２の補正処理（図６のステップＳ２２〜Ｓ２８）と同等の処理であるので、ここでは、その説明を省略する。
【０１１６】
ただし、投影制御部７ＢがステップＳ３８の判定を行うこと、画像補正部８ＢがステップＳ３９の判定を行うこと、および、ステップＳ３９において、処理の開始から所定時間経過したときには、画像補正部８Ｂが処理をステップＳ３１に戻すことは、ステップＳ２７，Ｓ２８の処理と異なる。
【０１１７】
以上のように、本実施の形態のミストディスプレイ装置１３は、投影用画像データＤ２５に無歪み付加パターンデータＤ２１が合成された合成画像データＤ３１による合成画像を投影した画像から抽出した歪み付加パターン特徴点データＤ２３と、無歪み付加パターンデータＤ２１との比較により生成した画像変換マトリクスデータＤ２４とに基づいて投影用画像データＤ２５を補正する。
【０１１８】
これにより、実施の形態２のミストディスプレイ装置１２と同様、投影用画像データＤ２５に画像変換マトリクスデータＤ２４を乗じることで、補正投影用画像データＤ２６には、現在の風状態による歪みと逆方向の歪みが与えられることになる。したがって、この補正投影用画像データＤ２６に基づいて液滴膜３に投影された投影画像ＰＩは、風の影響で歪まされると、歪んでいない画像に修正されることになる。よって、この補正処理により、外乱風による画像の歪みを大きく低減させることができる。
【０１１９】
また、補正用カメラ２０が撮影する画像は、投影用画像データＤ２５に無歪み付加パターンデータＤ２１が合成された合成画像データＤ３１による合成画像された画像であるので、付加パターンを別途投影するための投影機構を追加する必要がない。
【０１２０】
なお、本実施の形態でも、前述のステップＳ３１〜Ｓ３８の一連の処理は、ステップＳ３９の判定により、１秒、１０秒、１００秒などの所定の時間間隔ごとに、繰り返し実施しているが、この例には限定されない。例えば、風速がある閾値以上の場合のみに、ステップＳ３１〜Ｓ３８の一連の処理を再度行うようにしてもよい。
【０１２１】
〔実施の形態４〕
本発明の実施の形態４について、図５、図７、図１０および図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、本実施の形態において、実施の形態２および３における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記して、その説明を省略する。
【０１２２】
図５は、ミストディスプレイ装置１４のシステム構成を示すブロック図である。図７は、本発明の実施の形態４に係るミストディスプレイ装置１４の外観構成を示す斜視図である。図１０は、本発明の実施形態４に係る液晶モジュール３０の構成を示す平面図である。図１１は、本発明の実施形態４の比較例に係る液晶モジュール３０Ａの構成を示す平面図である。
【０１２３】
図７に示すように、ミストディスプレイ装置１４は、実施の形態３のミストディスプレイ装置１３と同様、液滴膜発生器１と、画像投影機２と、補正用カメラ２０とを備えている。また、図５に示すように、ミストディスプレイ装置１４は、ミストディスプレイ装置１３と同様の制御部６Ａを備えているが、ミストディスプレイ装置１２が備えている付加パターン投影機２１を備えていない。また、ミストディスプレイ装置１４が備える画像投影機２には、図１０に示す液晶モジュール３０が内蔵されている。
【０１２４】
図１０に示すように、液晶モジュール３０の中央部には、画像を映し出す液晶表示部３１（画像投影部）が設けられている。また、画像投影機２は、メタルハライドランプなどの発光機構（図示せず）を内蔵しており、液晶表示部３１が、発光機構から投光された光の透過および非透過を制御することにより、外部に画像を投影する構造になっている。
【０１２５】
また、発光機構からの光によって形成される投光領域３２は、本来円形であり、かつ液晶表示部３１全域を照らしだすので、発光機構からの光が液晶モジュール３０に至るまでの光学系でトリミングされなければ、液晶表示部３１全域を包含する円形領域になる。また、投光領域３２は、トリミングされていても、その範囲が液晶表示部３１の全域を包含する矩形領域である。
【０１２６】
また、液晶モジュール３０における液晶表示部３１の外縁部の近傍には、複数の付加パターン用光透過部３３（基準画像投影部）が間隔をおいて設けられている。これらの付加パターン用光透過部３３は、発光機構からの光を透過する部材で構成されている。あるいは、付加パターン用光透過部３３は、切り欠かれた単なる開口部であってもよい。発光機構が発光すると、液晶表示部３１にいかなる画像が表示されていても、投光の一部は付加パターン用光透過部３３を通過して外部に付加パターンを投影する。例えば、図１０に示すような付加パターン用光透過部３３であれば、横方向に３点と縦方向に２点とでマトリクス状に並んだ付加パターンを投影することになる。
【０１２７】
付加パターン用光透過部３３を通過した光で液滴膜３に投影された付加パターンは、矩形の投影画像ＰＩの中心を円の中心とし投影画像の対角長を直径とする円内または略円内にある。これにより、通常の発光機構からの光のみで、すべての付加パターンを照らしだすことができる。
【０１２８】
また、付加パターンは、液滴膜３において、矩形の投影画像ＰＩの隅部近傍または矩形辺の中心近傍に投影される。これにより、投影画像ＰＩに付加パターンが重なることがなく、かつ、投影画像ＰＩの全域を効率よく歪み補正することができる。
【０１２９】
なお、付加パターン用光透過部３３には、電気的あるいは機械的な手段で、光通過を遮蔽することができるような機構が付加されていてもよい。
【０１３０】
付加パターン用光透過部３３から付加パターンが投影されれば、実施の形態２のミストディスプレイ装置１２における付加パターン投影機２１を用いることなく、付加パターンを液滴膜３に投影することができる。ただし、制御部６Ａにおける記憶部９Ａには、付加パターン用光透過部３３から投影される付加パターンと同形状の無歪み付加パターンを示す無歪み付加パターンデータＤ２１を記憶している必要がある。これにより、実施の形態２のミストディスプレイ装置１２とまったく同じ処理により画像を補正して、外乱風による画像の歪みを大きく低減させることができる。
【０１３１】
また、付加パターンが付加パターン用光透過部３３からの透過光により投影されるので、ミストディスプレイ装置１２のように、無歪み付加パターンデータＤ２１を付加パターンの投影に用いる必要はない。
【０１３２】
これに対し、図１１に示す比較例に係る液晶モジュール３０Ａは、上記の付加パターン用光透過部３３を有していない一般的な構成である。それゆえ、液晶モジュール３０Ａを用いても付加パターンを投影することはできない。換言すれば、液晶モジュール３０Ａに付加パターン用光透過部３３を設けることにより、容易に付加パターンを投影することができる。
【０１３３】
また、液晶モジュール３０Ａを用いる場合は、ミストディスプレイ装置１２のように、付加パターン投影機２１によって付加パターンを投影する必要がある。
【０１３４】
〔ソフトウェアによる実現例〕
ミストディスプレイ装置１１〜１４の制御ブロック（特に画像補正部８，８Ａ，８Ｂ）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【０１３５】
後者の場合、ミストディスプレイ装置１１〜１４は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１３６】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係るミストディスプレイ装置は、液滴膜３を発生する液滴膜発生手段（液滴膜発生器１）と、前記液滴膜３に画像を投影する画像投影手段（画像投影機２）とを備えたミストディスプレイ装置１１であって、前記液滴膜３に投影された画像の歪みを導出する画像歪み導出手段（投影画像推定歪みデータ算出部８３または付加パターン特徴点抽出部８７）と、導出された前記歪みを減じる補正値を算出する補正値算出手段（画像変換マトリクス生成部８４，８４Ａ）と、算出された前記補正値によって前記液滴膜３に投影する画像を補正する画像補正手段（補正処理部８５，８５Ａ）とを備えている。
【０１３７】
上記の構成によれば、画像歪み導出手段によって導出された歪みを減じる補正値が、補正値算出手段によって算出されるので、画像補正手段が当該補正値によって画像を補正すると、液滴膜３には、歪みが減じられた画像が投影される。このように、液滴膜３そのものの歪み（乱れ）を補正することなく画像が補正されるので、特許文献１または２の手法のように、コストアップ、消費電力の増大、風騒音の増大などの弊害を招くことなく、より確実に投影画像の歪みを抑制することができる。
【０１３８】
本発明の態様２に係るミストディスプレイ装置は、上記態様１において、前記液滴膜３の近傍の風の状態を計測する風状態計測手段（風状態計測器４）をさらに備え、前記画像歪み導出手段が、計測された風状態に基づいて前記歪みを算出してもよい。
【０１３９】
上記の構成によれば、液滴膜３の近傍の計測された風状態（例えば、風速、風向または風速と風向の両方）に応じて歪みが算出されるので、画像の投影時の風状態に応じて、より正確に画像を補正することができる。
【０１４０】
本発明の態様３に係るミストディスプレイ装置は、上記態様２において、前記画像歪み導出手段が、予めさまざまな風の状態で前記液滴膜３に投影された基準画像に生じた歪みの程度を示す歪みデータを収集した投影画像歪みデータベースから前記歪みデータを取得して、前記風状態計測手段によって計測された前記風状態と、前記歪みデータとに基づいて、前記風状態が計測された時点において前記投影された画像に生じていると推定される歪みの程度を示す推定歪みデータを計算し、前記補正値算出手段が、前記推定歪みデータに基づいて前記補正値を算出してもよい。
【０１４１】
上記の構成によれば、推定歪みデータが、計測された風状態に応じて、例えば、内挿、近似検索などの計算手法で計算されるので、画像補正の精度をより高めることができる。
【０１４２】
本発明の態様４に係るミストディスプレイ装置は、上記態様３において、前記基準画像が、マトリクス状に配置された複数の特徴点を有し、前記歪みデータが、前記液滴膜３に投影された前記基準画像がさまざまな風状態で撮影された撮影画像に現れる前記特徴点を解析することにより取得されたものであってもよい。
【０１４３】
上記の構成によれば、歪みデータをマトリクス状の特徴点で抽出することにより、画像の全域において効率よく歪みを補正することができる。
【０１４４】
本発明の態様５に係るミストディスプレイ装置は、上記態様４において、前記画像歪み導出手段が、前記風状態が計測された時点において変位したと推定される前記特徴点の変位位置を前記推定歪みデータとして計算し、前記補正値算出手段が、前記推定歪みデータと無歪みの前記基準画像の基準画像データとを比較し、すべての前記特徴点について前記変位位置を変位前の位置に変換する位置変換データを前記補正値として生成し、前記画像補正手段が、前記位置変換データを前記液滴膜３に投影する画像の画像データに乗じることにより当該画像を補正してもよい。
【０１４５】
位置変換データによる、すべての特徴点について変位位置を変位前の位置へ変換することは、歪んだ状態を歪みのない状態に変換することである。それゆえ、この位置変換データが乗じられた画像データは、推定歪みデータの歪みと逆方向の歪みが与えられる。したがって、このようにして補正された画像データによって液滴膜３に投影された画像の歪みは、液滴膜３の歪みを減じるので、投影画像が歪みの抑制された状態に見える。
【０１４６】
本発明の態様６に係るミストディスプレイ装置は、上記態様１において、前記画像歪み導出手段が、前記液滴膜３に投影された無補正の画像を撮影する無補正画像撮影カメラ（補正用カメラ２０）の撮影データを取得して、当該撮影データから前記歪みの程度を示す歪みデータとして抽出してもよい。
【０１４７】
上記の構成によれば、無補正画像撮影カメラは、液滴膜３に投影された無補正の画像が風状態に応じて歪んだ状態の画像として撮影する。それゆえ、無補正画像撮影カメラの撮影データから歪みを導出することにより、態様２のミストディスプレイ装置と異なり、直接的に歪みを導出することができる。したがって、より正確に画像を補正することができる。
【０１４８】
本発明の態様７に係るミストディスプレイ装置は、上記態様６において、前記無補正画像撮影カメラが、前記液滴膜３に投影された投影用画像および複数の特徴点を有する基準画像を前記無補正の画像として撮影し、前記画像歪み導出手段が、無歪みの前記基準画像における前記特徴点に対して、前記撮影データに現れる前記特徴点が変位した変位位置を前記歪みデータを抽出してもよい。
【０１４９】
上記の構成によれば、撮影特徴点の基準特徴点に対するずれが歪みとして導出されるので、歪みの導出点を特定することにより、効率より歪みを導出することができる。
【０１５０】
本発明の態様８に係るミストディスプレイ装置は、上記態様７において、前記特徴点はマトリクス状に形成されていてもよい。
【０１５１】
上記の構成によれば、画像の全域において効率よく歪みを導出することができる。
【０１５２】
本発明の態様９に係るミストディスプレイ装置は、上記態様７または８において、前記基準画像を前記液滴膜３に投影する基準画像投影手段（付加パターン投影機２１）をさらに備え、前記無補正画像撮影カメラが、前記液滴膜３に投影された前記基準画像を含む画像を撮影してもよい。
【０１５３】
画像投影手段が基準画像を投影するように構成される場合、画像投影手段に改造が必要となる。これに対し、上記の構成によれば、付加パターン投影手段を備えることにより、付加パターンを投影するための改造を画像投影手段に加える必要がない。
【０１５４】
本発明の態様１０に係るミストディスプレイ装置は、上記態様７において、前記画像投影手段が液晶モジュール３０を有しており、前記液晶モジュール３０が、前記液晶モジュール３０が、前記液滴膜３に投影する画像投影部と、前記基準画像を前記液滴膜３に投影する基準画像投影部とを含み、前記画像投影部および前記基準画像投影部は、共通の光源からの光により投影を行ってもよい。
【０１５５】
上記の構成によれば、画像投影部および基準画像投影部のための光源が共通であるので、それぞれに光源を備える必要がなく、画像投影手段の構成を簡素化することができる。
【０１５６】
本発明の態様１１に係るミストディスプレイ装置は、上記態様１０において、前記基準画像投影部は、光を透過させる透過部または光を通過させる開口部であってもよい。
【０１５７】
上記の構成によれば、基準画像投影部を簡素に構成することができる。
【０１５８】
本発明の態様１２に係るミストディスプレイ装置は、上記態様７において、前記補正値算出手段が、導出された前記歪みデータと無歪みの前記基準画像の基準画像データとを比較し、すべての前記特徴点について前記変位位置を変位前の位置に変換する位置変換データを前記補正値として生成し、前記画像補正手段が、前記位置変換データを前記液滴膜３に投影する画像の画像データに乗じることにより当該画像を補正してもよい。
【０１５９】
位置変換データによる、すべての特徴点について変位位置を変位前の位置に変換することは、歪んだ状態を歪みのない状態に変換することである。それゆえ、この位置変換データが乗じられた画像データは、推定歪みデータの歪みと逆方向の歪みが与えられる。したがって、このようにして補正された画像データによって液滴膜３に投影された画像の歪みは、液滴膜３の歪みを減じるので、投影画像が歪みの抑制された状態に見える。
【０１６０】
本発明の態様１３に係る画像補正装置は、液滴膜３に投影された画像の歪みを導出する画像歪み導出手段（投影画像推定歪みデータ算出部８３または付加パターン特徴点抽出部８７）と、導出された前記歪みを減じる補正値を算出する補正値算出手段（画像変換マトリクス生成部８４，８４Ａ）と、算出された前記補正値によって前記液滴膜３に投影する画像を補正する画像補正手段（補正処理部８５，８５Ａ）とを備えている。
【０１６１】
上記の構成によれば、態様１に係るミストディスプレイ装置と同様、コストアップ、消費電力の増大、風騒音の増大などの弊害を招くことなく、より確実に投影画像の歪みを抑制することができる。
【０１６２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
本発明は、液滴膜に画像を投影する装置に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１６４】
１  液滴膜発生器（液滴膜発生手段）
２  画像投影機（画像投影手段）
３  液滴膜
４  風状態計測器（風状態計測手段）
５  校正用カメラ
６，６Ａ，６Ｂ  画像補正装置
１１〜１４  ミストディスプレイ装置
２０  補正用カメラ（無補正画像撮影カメラ）
２１  付加パターン投影機（基準画像投影手段）
３０  液晶モジュール
３１  液晶表示部（画像投影部）
３３  付加パターン用光透過部（基準画像投影部）
４１  画像投影機
４２  液滴膜
４３  液滴膜発生器
８２  投影画像歪みデータ取得部
８３  投影画像推定歪みデータ算出部（画像歪み導出手段）
８４，８４Ａ  画像変換マトリクス生成部（補正値算出手段）
８５，８５Ａ  補正処理部（画像補正手段）
８７  付加パターン特徴点抽出部（画像歪み導出手段）
ＤＢ  投影画像歪みデータベース
Ｄ１２  投影画像推定歪みデータ（推定歪みデータ）
Ｄ１３  校正用基準画像データ（基準画像データ）
Ｄ１４  画像変換マトリクスデータ（位置変換データ）
Ｄ２２  撮影画像データ（撮影データ）
Ｄ２３  歪み付加パターン特徴点データ（導出歪みデータ）
Ｄ２４  画像変換マトリクスデータ（位置変換データ）
【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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