(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化が可能な投射装置を提供する。【解決手段】レーザービームＬを発振するレーザー光源およびレーザー光源に電力を供給する電源とを含む本体２０と、レーザービームＬを集光および走査して、空間中に投射する投射部３０と、を備え、投射部３０は、投射を行う際に、本体２０と離間して配置されることを特徴とする投射装置。【選択図】図１
2016114682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザービームを発振するレーザー光源および前記レーザー光源に電力を供給する電源
とを含む本体と、
前記レーザービームを集光および走査して、空間中に投射する投射部と、を備え、
前記投射部は、投射を行う際に、前記本体と離間して配置されることを特徴とする投射
装置。
【請求項２】
前記投射部が、空間中を浮遊する浮遊機構を備えていることを特徴とする請求項１に記
載の投射装置。
【請求項３】
前記浮遊機構が、プロペラであることを特徴とする請求項２に記載の投射装置。
【請求項４】
前記本体と前記投射部とをつなぎ、前記レーザービームを伝送する接続部を備えている
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の投射装置。
【請求項５】
前記接続部が自立機構を備えていることを特徴とする請求項４に記載の投射装置。
【請求項６】
前記投射部が、姿勢や位置を検出するセンサーユニットを備えていることを特徴とする
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の投射装置。
【請求項７】
前記投射部が、空間中に光散乱剤を散布する散布部を備えていることを特徴とする請求
項１から請求項６までのいずれか一項に記載の投射装置。
【請求項８】
前記レーザービームが、集光してプラズマを発光させて可視像を描く不可視域のレーザ
ービームであることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の投射
装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間中に画像を投射する投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザービームを投射して空間中に文字や画像などを投映する投射装置が知
られている。
例えば、特許文献１には、空間中（空中）に不可視域のレーザービームを集光してプラ
ズマを発生させ、そのプラズマによる発光により文字や画像などを描くことのできる投射
装置（空間可視像形成装置）が提案されていた。このような投射装置の用途としては、例
えば、地震発生時にビルの屋上から、さらに１０ｍ以上の上空中に「津波が来ます」、「
高所に避難せよ」といった緊急連絡を投射して避難を促したり、屋外のイベントなどで会
場の上空に映像を投映して、大勢で鑑賞するといったシーンが想定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０６５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の投射装置では、装置が大型化してしまうという課題があった。一
般的にこのような投射装置は、プロジェクターに代表されるように、電源、レーザー光源
、投射部などを１つの筐体内に備えた構成であった。このような一体型の投射装置で、１
０ｍ以上の上空中に画像を投射するためには、大径の投射レンズを含む大型で高出力の投
射部が必要となってしまうという課題があった。さらに、大型化に伴い、コストも増加し
てしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係る投射装置は、レーザービームを発振するレーザー光源およ
びレーザー光源に電力を供給する電源とを含む本体と、レーザービームを集光および走査
して、空間中に投射する投射部と、を備え、投射部は、投射を行う際に、本体と離間して
配置されることを特徴とする。
【０００７】
本適用例によれば、投射部と本体とを別体にしたことにより、投射を行う際に、投射部
を投射空間中に配置することができる。好適には、投射部に浮遊機構を持たせて空間中に
浮遊させた状態で、さらに上空にレーザービームを投射して画像を投映することができる
。これにより、例えば、地上から１０ｍ以上の上空中（描画箇所）に画像を投射すること
が可能となる。
【０００８】
よって、描画箇所に近い場所からレーザービームを投射すれば良いため、従来の一体型
の投射装置と比べて、投射レンズなどの小型化が可能となり、投射出力も小さく（低出力
化）することができる。これにより、コストも抑制することができる。
従って、コンパクトな構成で、空間中に画像を投映可能な投射装置を提供することがで
きる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に係る投射装置は、投射部が、空間中を浮遊する浮遊機構を備
えていることを特徴とする。
【００１０】
本適用例によれば、浮遊機構により、投射部を空間中に配置することができる。そのた
め、レーザー光源を含む本体から投射部を離間させて、空間中の描画箇所の近くに配置し
、その投射部から描画箇所に向けて投射（出射）されるレーザービームによって画像を描
くことができる。
【００１１】
つまり、例えば、地上から１０ｍ以上離れている空間中の描画箇所にレーザービームを
投射する場合に、レーザー光源と投射部とを１つの筐体内に備えた投射装置と比較して、
焦点距離を短くすることができる。従って、光学部品の小型化が可能になり、光学部品を
用いて構成されている投射装置の小型化が可能になることに伴ってコストを低減すること
ができる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例に係る投射装置は、浮遊機構が、プロペラであることを特徴と
する。
【００１３】
本適用例によれば、プロペラで投射部をヘリコプターのように空間中の所望の位置に精
度よく浮遊させることができる。そのため、レーザービームを描画箇所に精度よく投射す
ることができることから、文字や画像などを描画箇所に精度よく描くことができる。
【００１４】
［適用例４］上記適用例に係る投射装置は、本体と投射部とをつなぎ、レーザービーム
を伝送する接続部を備えていることを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、本体のレーザー光源で発振されたレーザービームおよび電力を、投
射部まで確実に供給することが可能となる。そのため、本体と投射部とを長い距離で離間
させることが可能になる。
【００１６】
［適用例５］上記適用例に係る投射装置は、接続部が自立機構を備えていることを特徴
とする。
【００１７】
本適用例によれば、投射部が風や気流の影響を受け難く、空間中の所望の位置に安定し
て保持することができる。そのため、文字や画像などを描画箇所に長時間安定して描くこ
とが可能となる。
【００１８】
［適用例６］上記適用例に係る投射装置は、投射部が、姿勢や位置を検出するセンサー
ユニットを備えていることを特徴とする。
【００１９】
本適用例によれば、センサーユニットによって、投射部の姿勢や位置を正確に検出でき
ることから、像を描くのに最適な位置に投射部を精度よく制御することが可能となる。
そのため、投射部が浮遊しながら任意の位置を中心として回転して、任意の位置に向か
って任意の角度で３次元の像を描くことが可能となり、像面形成範囲が拡張される。
【００２０】
［適用例７］上記適用例に係る投射装置は、投射部が、空間中に光散乱剤を散布する散
布部を備えていることを特徴とする。
【００２１】
本適用例によれば、コントラスト比が取りにくい空間中において、例えば、水などを霧
状にした光散乱剤を散布することによって、描画箇所から離れた場所に視認しやすい像を
描くことができる。
【００２２】
［適用例８］上記適用例に係る投射装置は、レーザービームが、集光してプラズマを発
光させて可視像を描く不可視域のレーザービームであることを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、空間中の描画箇所にレーザービームを投射することによって閃光が
発生し、この描画箇所を離れた場所から視認すると、発光点として認識することができる
。
また、不可視域のレーザービームを用いると、レーザービームの走査軌跡によって描か
れている像が遮られることなく、空間中に像を描くことができるため、描かれている像が
視認しやすくなる。
【００２４】
さらに、例えば、不可視域のレーザービームとして赤外線を用いれば、大気による吸収
、散乱の影響を受けることが少ない。そのため、コントラスト比が取りにくい空間中にお
いて、描画箇所から離れた場所に視認しやすい像を描くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態に係る投射装置の概略構成を示す外観図。
【図２】本体の外観図。
【図３】本体の機能ブロック図。
【図４】投射部の外観図。
【図５】投射部の機能ブロック図。
【図６】焦点距離の比較を説明する説明図。
【図７】第２実施形態に係る投射装置の概略構成図。
【図８】変形例１に係る投射装置の概略構成を示す外観図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の
各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさにして、説明を分かりや
すくするため、各構成要素の尺度を実際とは異なる尺度で記載している場合がある。
【００２７】
＜第１実施形態＞
本実施形態に係る投射装置１０について図を用いて説明する。なお、以下の図において
は、同一または類似の構成要素には、同一または類似の参照符号を付して示す。
【００２８】
［投射装置の概要］
図１は、第１実施形態に係る投射装置の概略構成を示す外観図である。投射装置１０は
、シンプルな構成で、空間中の任意の領域をスクリーンとして画像を投映することが可能
な投射装置である。例えば、図１は、災害発生時に、投射装置１０を用いて「避難せよ」
という文字を１０ｍ以上の上空の空間中に投射している様子を示している。詳しくは、投
射部３０が地上から約５ｍの空間中に浮遊（ホバリング）した状態で、さらに約５ｍ上空
にレーザービームＬを投射することにより像が描かれる箇所（以下、描画箇所１１と言う
）に文字を表示している。
【００２９】
これは、電源や光源を含む本体２０と、レーザービームＬを投射する投射部３０とを別
体としたことに加えて、投射部３０に浮遊機構を持たせたことにより、投射部３０を投射
空間中に浮遊（配置）させることを実現したからである。なお、本体２０と投射部３０と
の間は、ケーブル５０で接続されており、レーザービームＬや電力などは、このケーブル
５０を介して、本体２０から投射部３０に供給されている。
以下、投射装置１０による投射表示の原理、および投射装置１０の構成などについて、
詳細に説明する。
【００３０】
［投射表示の原理］
レーザービームを大気中において集光したときに発生する大気プラズマ中では、焦点近
傍で局部的な閃光と鋭い音を伴った気体の絶縁破壊が生じる。この現象は光学的絶縁破壊
（Optical  Breakdown）とよばれ、マイクロ波放電現象などでみられる無電極放電の一種
であり、閃光と鋭い音を伴った気体の絶縁破壊プラズマが生成される現象である。大気の
絶縁破壊を起こすのに必要なレーザー光強度のしきい値は、レーザー光の波長、レーザパ
ルスの波形によって変化する。
【００３１】
大気プラズマは、大気を構成する窒素分子や酸素分子から電子が乖離し、イオンと電子
になって運動している状態（プラズマ状態）であり、種々のエネルギーのやりとりが行わ
れた後、イオンなどの励起状態から基底状態への遷移に伴う可視光領域の発光が起こり、
プラズマ発光が観測される。
【００３２】
プラズマから発光する可視光の発光強度（発光輝度）は、プラズマのエネルギー密度に
関係すると考えられる。すなわち、プラズマの発光強度を上げるには、より多くのレーザ
ービームを吸収させる必要がある。そのためには、プラズマの発生位置の安定性を向上さ
せる、すなわち発光点の精度を向上させる必要がある。本実施形態の投射装置１０によれ
ば、以下に説明する特徴ある構成により、高コントラストを有する像を表示することがで
きる。
【００３３】
［投射装置の構成］
次に、投射装置１０の構成について説明する。図１に示すように、投射装置１０は、本
体２０、投射部３０、浮遊機構としてのプロペラ４０、接続部としてのケーブル５０など
を備えている。投射を行う際には、本体２０は、地上や建物などの安定した場所に設置さ
れており、投射部３０は、４つのプロペラ４０が回転することによって、本体２０と離間
されて描画箇所１１に近い空間中に浮遊（ホバリング）している。以下、本体２０、投射
部３０、プロペラ４０、およびケーブル５０について順次詳細に説明する。
【００３４】
（本体）
図２は、本体２０の外観図である。図３は、本体２０の機能ブロック図である。図２ま
たは図３に示すように、本体２０は、電源２１、レーザー光源２２、制御部２５、操作入
力部２６、エキスパンダー２７、アッテネータ２８、レーザー出射部２９などから構成さ
れている。
【００３５】
これらのうち、レーザー光源２２、エキスパンダー２７、アッテネータ２８、およびレ
ーザー出射部２９は、レーザービームＬが通過する経路にこの順番で配置されている。
【００３６】
電源２１は、外部の電源供給装置と接続されており、レーザー光源２２や制御部２５な
どの本体２０の各部と、ケーブル５０を経由して後述する投射部３０の各部に電源を供給
している。
【００３７】
レーザー光源２２は、好適例として、不可視域のレーザービームＬを発振する発振器で
あり、レーザービームＬは、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの基本波（波長１０６４ｎｍ）を用い
ている。言い換えれば、レーザービームＬは、赤外域のレーザービーム（赤外線）である
。不可視域のレーザービームＬを用いると、レーザービームＬの走査軌跡によって描かれ
ている像が遮られることなく、空間中に像を描くことができるため、描かれる像が視認し
やすくなる。
【００３８】
レーザー光源２２は、不可視域のレーザービームを発振するものであれば特に制限はな
く、例えば、赤外域のレーザービームを発振するレーザー光源としては、Ｎｄ：ＹＡＧレ
ーザーの基本波の他に、Ｎｄ：Ｇｌａｓｓレーザー（波長１０５４ｎｍ）、または炭酸ガ
スレーザー（波長１０６００ｎｍ）などが挙げられる。
【００３９】
これらのレーザーは、いずれも、波長１μｍ以上の波長で発振しており、先述したよう
に、レーザービームＬの絞り込みによって、空気中の気体に絶縁破壊を起こさせ、局所的
に気体が高密度のプラズマ状態となり、局所的に閃光と衝撃音とが生じる。
【００４０】
赤外域のレーザービームを用いることによって、大気による吸収、散乱の影響を受ける
ことが少なく、遠方まで伝播することができる。そのため、コントラスト比が取りにくい
空間中においても、描画箇所１１から離れた場所でも視認しやすい像を描くことができる
。
【００４１】
また、レーザー光源２２は、紫外域のレーザービームを発振するＮｄ：ＹＡＧ のＦＨ
Ｇ、すなわち、第４次高調波（波長２６６ｎｍ）を用いてもよい。紫外域のレーザーとし
ては、エキシマレーザーが知られているが、第４次高調波は、エキシマレーザーと比較し
てパルス幅が長い。
【００４２】
このため、同一のパルスエネルギーのレーザービームで比較した場合にはピークパワー
が低なるため、端面損傷が生じにくく、非線形吸収損失も小さい。従って、伝送効率は高
くなる。さらに、繰返し周波数がエキシマレーザーに比べて１０倍以上高いため、１０倍
以上高い伝送パワーが期待できる。
【００４３】
制御部２５は、レーザー制御部２５ａと、メインコンピューター２５ｂなどを備えてい
る。
【００４４】
レーザー制御部２５ａは、描画箇所１１に時系列的に生成される発光の残像現象として
空間中に像を描くためにレーザー光源２２の発振するタイミングを制御しており、さらに
、後述するレーザー出射部２９から出射されるレーザービームＬの出力するタイミングを
制御するコントローラーである。
【００４５】
メインコンピューター２５ｂは、レーザー制御部２５ａに接続されており、各光学部品
の制御条件の設定を行うためのユーザインタフェイス（入出力機器）が付属されているＭ
ＣＵ（Micro Controller Unit）である。
【００４６】
操作入力部２６は、メインコンピューター２５ｂと接続されており、空間中に描くべき
像の情報やその他の制御に必要な情報を入力するキーボードやタッチパネルである。
【００４７】
エキスパンダー２７は、レーザービームＬのビーム径を可変し、スポット径や加工エネ
ルギーを調整する拡張機であり、アッテネータ２８は、エキスパンダー２７を通過したレ
ーザービームＬの透過率を変えて、レーザービームＬの出力を制御する減衰器である。
【００４８】
レーザー出射部２９は、ケーブル５０と接続されており、エキスパンダー２７、アッテ
ネータ２８などの光学部品を通過したレーザービームＬを、ケーブル５０を経由して、後
述する投射部３０のレーザー受光部３３に伝送する光学部品である。
【００４９】
（投射部）
図４は、投射部３０の外観図である。図５は、投射部３０の機能ブロック図である。
投射部３０は、投射を行う際に、本体２０とは離間して配置されており、図４または図
５に示すように、筐体３１、レーザー受光部３３、集光レンズ３４、制御部３５、スキャ
ナードライバー３６、レーザー出射部３７などを備えている。
【００５０】
これらのうち、レーザー受光部３３、集光レンズ３４、およびレーザー出射部３７は、
レーザービームＬが通過する経路にこの順番で配置されている。また、ケーブル５０を経
由して投射部３０の各構成部品に電力が供給されている。
【００５１】
筐体３１は、投射部３０の外壁を構成しており、軽量で、耐熱性、耐強度が保たれる材
料であることが望ましいことから、好適例として、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック
）などの強化プラスチックを主体に構成されている。なお、筐体３１は、ジュラルミンな
どの金属の合金で構成されていてもよい。
【００５２】
レーザー受光部３３は、ケーブル５０と接続されており、本体２０のレーザー出射部２
９から出射されて、ケーブル５０を経由して伝送されるレーザービームＬを受ける光学部
品である。レーザー受光部３３で受けたレーザービームＬは、レーザー受光部３３を通過
し、その後、集光レンズ３４に伝送される。
【００５３】
集光レンズ３４は、レーザー受光部３３から伝送されたレーザービームＬを空間中の描
画箇所１１に集光させて、描画箇所１１に存在する気体を局所的にプラズマ状態になるよ
うに調整するレンズである。
【００５４】
制御部３５は、レーザー制御部３５ａと、スキャナー制御部３５ｂと、を備えている。
レーザー制御部３５ａは、本体２０のレーザー制御部２５ａと連動して、描画箇所１１
に時系列的に生成される発光の残像現象として空間中に像を描くために、レーザー出射部
３７から出射されるレーザーのタイミングを制御するコントローラーである。
スキャナー制御部３５ｂは、スキャナードライバー３６に駆動信号を供給するコントロ
ーラーである。
【００５５】
集光レンズ３４の外周には、サーボモーターや複数の歯車を組み合せた輪列を含む駆動
機構（図示せず）が配置されており、集光レンズ３４の位置を投射光軸Ｏに沿った方向（
前後）、および投射光軸Ｏと交差する方向（左右）に移動可能な構成となっている。
スキャナードライバー３６は、スキャナー制御部３５ｂからの駆動信号に従い、駆動機
構のサーボモーターを駆動して、集光レンズ３４の位置を移動させる駆動部である。
【００５６】
集光レンズ３４が前後に移動することにより、焦点距離（描画箇所）を移動することが
できる。例えば、図５に示すように、描画箇所１１から描画箇所１２へ焦点（描画平面）
を移動することができる。集光レンズ３４が左右に移動する（レンズシフトともいう）こ
とにより、描画位置を左右に走査することができる。例えば、図５に示すように、描画箇
所１１から描画箇所１３にレーザービームＬを走査することができる。
【００５７】
また、集光レンズ３４を移動させる代わりに、例えば、ポリゴンミラーなどのスキャナ
ーミラーを走査させて描画位置を変えてもよい。その場合の投射部３０は、レーザービー
ムＬが集光レンズ３４を透過した後に、スキャナーミラーを透過する構成になっている。
【００５８】
レーザー出射部３７は、集光レンズ３４を通過したレーザービームＬを描画箇所１１に
向けて投射する光学部品である。
【００５９】
（プロペラ）
図４に示すように、浮遊機構としてのプロペラ４０は、レーザービームＬの投射方向か
らの平面視において、投射部３０を中心にして、それぞれ９０°の角度をなす方向（十字
状）に４つ配置されている。言い換えれば、プロペラ４０が十字に配置された中央の交点
に投射部３０が備えられている。各プロペラ４０は、ハブ４１、モーター４２、ローター
（羽根）４３を備えており、以下に詳細を説明する。
【００６０】
ハブ４１は、２つ備えられており、投射部３０を中心にして、それぞれ９０°の角度を
なす方向に配置されている。ハブ４１は、筐体３１と同様に、軽量で、耐熱性、耐強度が
保たれる材料であることが望ましいことから、好適例として、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プ
ラスチック）などの強化プラスチックを主体に構成されている。なお、ハブ４１は、ジュ
ラルミンなどの金属合金で構成されていてもよい。
【００６１】
モーター４２は、ハブ４１の両端部に、レーザービームＬの投射方向を軸として回転可
能に支持されており、回転を滑らかにするため潤滑油を塗られたステンレスなどの金属製
のシャフトと回転力を発生させる電動部で構成されている。
【００６２】
ローター４３は、モーター４２の先端部に固定されており、モーター４２が回転するこ
とによって、連動して回転し、投射部３０が空間中の所望の位置に安定して浮遊し続ける
ことができる羽根である。
【００６３】
４つのローター４３は、個別に回転数や向きを制御することが可能であり、ローター４
３の迎え角（ピッチ角）と回転面の傾きを調整することによって、非常に複雑な運動が可
能である。例えば、垂直上昇や垂直降下、空中停止（ホバリング）のほか、機体の向きを
保ちながら真横や後ろにも進むことができる。
【００６４】
このようなことから、レーザービームＬを描画箇所に精度よく投射し、文字や画像など
を描画箇所に精度よく描くことができる。なお、プロペラ４０は、レーザービームＬの投
射方向からの平面視において、投射部３０を中心にして、放射状に２つ、あるいは３つ配
置されていてもよい。
【００６５】
（ケーブル）
ケーブル５０は、端部の一方を本体２０に、他方を投射部３０に接続されており、本体
２０のレーザー光源２２で発振され、レーザー出射部２９で出射されるレーザービームＬ
および電力を、投射部３０のレーザー受光部３３まで伝送することができる伝送経路であ
る。
【００６６】
ケーブル５０として、例えば、光ファイバーなどを挙げることができる。ケーブル５０
は、柔軟性を有する材料で形成されていることが好ましく、伸縮自在であってもよい。
【００６７】
［焦点距離］
図６は、焦点距離ｆの比較を説明する説明図である。ここで、本実施形態に係る投射装
置１０を利用すると、従来の投射装置と比較して、焦点距離ｆが短縮される理由を説明す
る。図６（ａ）は、従来の投射装置による投映方法を示しており、図６（ｂ）は、本実施
形態の投射装置１０による投映方法を示している。また、図６（ｃ）は、図６（ａ）およ
び図６（ｂ）のＡ部拡大図である。
【００６８】
図６（ａ）および図６（ｃ）に示すように、従来の方法では、レーザービームＬをガル
バノスキャナーによりスキャンし像面位置で結像させる場合に、描画箇所１１から集光レ
ンズ３４までの距離、つまり、焦点距離ｆ１が長くなると、レーザービームＬのビーム径
Ｄを大きくしつつ、それに伴い集光箇所、つまり、レーザービームＬのスポット径Ｗ0を
小さくする必要があった。
【００６９】
レーザービームＬのスポット径Ｗは、以下に示す式によって計算することができる。
Ｗ＝２．４４λｆ／Ｄ（Ｗ：スポット径、λ：波長、ｆ：焦点距離、Ｄ：ビーム径）
この式によると、所望のスポット径Ｗ0を得ようとする場合、焦点距離ｆが大きくなる
と、レーザービームＬのビーム径Ｄも大きくしなければならず、そのため、集光レンズ３
４などの光学部品が大型化し、高出力の電源２１が必要になり、コスト増加の要因となっ
ていた。
【００７０】
本実施形態の投射装置１０によれば、図６（ｂ）および図６（ｃ）に示すように、投射
部３０が浮遊する機構、例えば、プロペラ（図６（ｂ）では図示せず）を備えているため
、投射部３０を描画箇所１１に近い所望の位置に配置させることができる。
【００７１】
このようなことから、従来の方法と同じエネルギー密度を確保できる像を描くために、
投射部３０を描画箇所１１に近づけることによって、従来の焦点距離ｆ１から本実施形態
の焦点距離ｆ２に距離Δｆ（＝ｆ１−ｆ２）だけ短縮することができる。従って、所望の
スポット径Ｗ0を構成する場合、集光レンズ３４などの光学部品を小型化することが可能
となり、低出力の電源２１を用いて投射装置１０を構成することができる。
【００７２】
以上のことから、本実施形態に係る投射装置１０によれば、以下の効果を得ることがで
きる。本体２０と投射部３０とを別体にしたことにより、投射を行う際に、投射部３０を
投射空間中に配置することができる。好適には、投射部３０にプロペラ４０などの浮遊機
構を持たせて空間中に浮遊させた状態で、さらに上空にレーザービームＬを投射して画像
を投射することができる。これにより、例えば、地上から１０ｍ以上の上空中（描画箇所
１１）に画像を投射することが可能となる。
【００７３】
つまり、描画箇所１１に近い場所からレーザービームＬを投射すればよいため、従来の
一体型の投射装置と比べて、集光レンズ３４などの小型化が可能となり、投射出力も小さ
く（低出力化）することができる。これにより、コストも抑制することができる。
従って、コンパクトな構成で、空間中に画像を投射可能な投射装置１０を提供すること
ができる。
【００７４】
例えば、このような投射装置１０を用いることによって、火災などが発生したときに、
本体２０を消防署などの建築構造物の屋上に設置し、投射部３０を上空に浮遊させて、「
避難せよ」、「火災発生」などの非常時の情報を空間中に可視像として表示させるように
すれば、居住民に災害情報を一度に知らせることができる。
【００７５】
さらに、所望の空間中、例えば、都市や空き地の空中、野球やサッカーなどのスタジア
ム、海、山などの上空に可視像を描くことができる。また、体育館や公会堂や講堂など屋
内の空間中であってもよい。
【００７６】
描かれる像の内容は、文字、画像、図形、模様、動画などのいずれであってもよく、そ
の目的も、海難事故、航空機事故、山岳遭難などにおける遭難者の捜索や、救助隊に対す
る遭難箇所の報知などの情報伝達、案内表示などの他に、宣伝、広告、実用的広報事項、
映画、ビデオ、テレビなどのエンターテイメントを挙げることができる。
【００７７】
＜第２実施形態＞
図７は、本実施形態に係る投射装置１１０の概略構成図である。なお、図７では、本体
２０とケーブル５０については、図示を省略している。第２実施形態に係る投射装置１１
０について図７を参照して説明する。なお、上記第１実施形態との共通部分については、
同一符号を付して説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７８】
［投射装置の構成］
（投射部）
本実施形態に係る投射装置１１０は、投射部１３０に位置や姿勢を検出するためのセン
サーユニット１６０を備えた点が、第１実施形態の投射装置１０と異なる。言い換えれば
、投射部１３０にセンサーユニット１６０を内蔵したこと以外は、第１実施形態の投射装
置１０と同様である。センサーユニット１６０は、位置センサーとモーションセンサー（
いずれも図示せず）とから構成されている。
位置センサーは、ＧＰＳ（Global Positioning System）センサー、圧力センサーを含
んで構成されている。
モーションセンサーは、ジャイロセンサー、加速度センサーを含んで構成されている。
【００７９】
つまり、これらのセンサーユニット１６０によって計測された情報に基づいて、投射部
１３０の姿勢や位置を正確に検出できるため、地上からラジコンのプロポのようなコント
ローラーを用いて上空の投射部１３０を制御して、像を描くのに最適な位置に配置して、
空間中の像を描写したい正確な領域にレーザービームＬを投射することが可能となる。  
【００８０】
位置センサーがＧＰＳセンサーを備えていることによって、空間中の投射部１３０の位
置を正確に検出することが可能になる。そのため、画像を投射したい場所に正確に配置す
ることができる。
【００８１】
モーションセンサーがジャイロセンサーを備えていることによって、空間中の投射部１
３０の回転速度や姿勢（傾き）が分かる。そのため、画像を投射したい場所に正確に投射
することができる。
【００８２】
モーションセンサーが加速度センサーを備えていることによって、重力加速度を検出し
て空間中の投射部１３０の方向（向き）が分かる。そのため、画像を投射したい場所に正
確に配置することができる。
【００８３】
また、位置センサーが圧力センサーを備えていてもよい。これによって、投射部１３０
が地上からどのくらいの高さに位置しているのかを正確に検出できる。そのため、レーザ
ービームＬを投射したい高さに正確に配置することができる。
【００８４】
第１実施形態に係る投射装置１０では、投射部３０を回転させずに、レーザービームＬ
の投射方向を一定にして平面に像を描いていたが、本実施形態に係る投射装置１１０では
、図７に示すように、投射部１３０が浮遊しながら任意の基準点Ｔを中心として回転して
いる。そのため、投射部１３０に備えられているレーザー出射部１３７から、空間中の任
意の描画箇所１１１に向かって任意の位置から任意の角度でレーザービームＬを投射して
、例えば、ドーム状の立体スクリーン（描画箇所１１１）に（３次元の）像を描くことが
可能となり、像面形成範囲が拡張される。
【００８５】
もちろん、第１実施形態に係る投射装置１０が、上記に説明したセンサーユニット１６
０を備えていてもよい。その場合には、投射部３０の姿勢や位置が正確に検出できるため
、像を描くのに最適な位置に投射部３０を制御して配置することが可能となることから、
空間中の正確な位置に像を描くことができる。
【００８６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良
などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００８７】
＜変形例１＞
図８は、変形例１に係る投射装置の概略構成を示す外観図である。以下、変形例１に係
る投射装置２１０について図８を参照して説明する。上記実施形態では、図１のように、
投射部３０がプロペラ４０を備えており、空間中に浮遊している構成であるものとして説
明したが、この構成に限定するものではない。なお、上記実施形態と同一の構成部位につ
いては、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
【００８８】
本変形例に係る投射装置２１０は、ケーブル２５０が自立機構を有しており、投射部２
３０がプロペラ４０を備えていない点が、第１実施形態の投射装置１０と異なる。換言す
れば、ケーブル２５０が自立機構を有しており、投射部２３０がプロペラ４０を備えてい
ないこと以外は、第１実施形態の投射装置１０と同様である。
【００８９】
（ケーブル）
変形例１に係るケーブル２５０は、上記実施形態のケーブル５０とは材質が異なるもの
である。具体的には、上記実施形態のケーブル５０は、柔軟性を有する材料で形成されて
いることが好ましいと説明したが、本変形例に係るケーブル２５０は、自立機構を有して
いる。
【００９０】
つまり、ケーブル２５０は、ロッドアンテナのように自立することができる支柱であり
、本体２０から延出されて、先端部には投射部２３０が接続されて支持されている。なお
、ケーブル２５０は、内部にワイヤーを挿入した内視鏡のようなものでもよい。
【００９１】
このようにすることによって、投射部２３０を、第１実施形態のように浮遊させる場合
と比較して、空間中の所望の位置に安定して保持させることが可能となる。そのため、投
射部２３０のレーザー出射部２３７から出射されるレーザービームＬによって、文字や画
像などを長時間安定して描くことが可能となる。
【００９２】
＜変形例２＞
以下、変形例２に係る投射装置（図示せず）について説明する。上記実施形態では、図
１のように、投射部３０の浮遊機構として、プロペラ４０を例に挙げて説明したが、この
構成に限定するものではない。なお、上記実施形態と同一の構成部位については、同一の
番号を附し、重複する説明は省略する。
【００９３】
上記実施形態に係る浮遊機構がプロペラ４０の代わりにジェット機構、または風船やホ
バークラフトであってもよい。なお、浮遊機構が風船やホバークラフトの場合は、レーザ
ービームＬの投射方向からの平面視において、投射部３０を中心にして、放射状に２つ、
あるいは３つ配置されていてもよい。また、レーザービームＬの投射光軸Ｏを避けるよう
に、投射方向に１つ配置されていてもよい。
【００９４】
浮遊機構が風船の場合には、内部にヘリウム（Ｈｅ）などの気体を充填すれば、浮遊さ
せるための燃料が不要になり、浮遊機構がプロペラ４０の場合と比較してコストが削減で
きる。また、浮遊機構がホバークラフトの場合には、浮遊機構がプロペラ４０の場合と比
較して、空間中に素早く上昇することができる。
【００９５】
＜変形例３＞
以下、変形例３に係る投射装置（図示せず）について説明する。なお、上記実施形態と
同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
【００９６】
上記実施形態に係る投射部３０が、空間中に光散乱剤としての水を超音波によって霧状
に散布する散布部（図示せず）を備えていてもよい。散布部を備えていることによって、
コントラスト比が取りにくい空間中においても、任意の領域に水を霧状に散布することに
よって、描画箇所から離れた場所でも視認しやすい像を描くことができる。なお、好適例
では、散布部に圧電セラミックスの振動子を備えており、超音波を発生させて水を微粒子
化して噴霧する。また、光散乱剤は、水に限定するものではなく、グリコールなどスモー
ク液に用いられる物質を用いてもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１０…投射装置、１１…描画箇所、１２…描画箇所、１３…描画箇所、１４…回転ミラ
ー、１５…揺動ミラー、１６…回転軸、１７…回転軸、２０…本体、２１…電源、２２…
レーザー光源、２５…制御部、２５ａ…レーザー制御部、２５ｂ…メインコンピューター
、２６…操作入力部、２７…エキスパンダー、２８…アッテネータ、２９…レーザー出射
部、３０…投射部、３１…筐体、３３…レーザー受光部、３４…集光レンズ、３５…制御
部、３５ａ…レーザー制御部、３５ｂ…スキャナー制御部、３６…スキャナードライバー
、３７…レーザー出射部、４０…プロペラ、４１…ハブ、４２…モーター、４３…ロータ
ー（羽根）、５０…ケーブル、１１０…投射装置、１１１…描画箇所、１３０…投射部、
１３７…レーザー出射部、１６０…センサーユニット、２１０…投射装置、２３０…投射
部、２３７…レーザー出射部、２５０…ケーブル、Ｄ…ビーム径、ｆ１…焦点距離、Ｌ…
レーザービーム、Ｏ…投射光軸、Ｔ…基準点、Ｗ0…スポット径、ω…回転力。
【図１】
2016114682.tif 000003
【図２】
2016114682.tif 000004
【図３】
2016114682.tif 000005
【図４】
2016114682.tif 000006
【図５】
2016114682.tif 000007
【図６】
2016114682.tif 000008
【図７】
2016114682.tif 000009
【図８】
2016114682.tif 000010