(57)【要約】      （修正有）【課題】マネキンなどのボディに組み込むための、顔形状の背面投写スクリーンに映像を投写し顔映像を表示する装置において、画像のずれを生じずに首振り動作を可能にすること。また、簡単な方法で音声に合わせた首振りタイミングを実現する。【解決手段】光路中に回転ミラーを設け、そのミラーを頭部首振りの回転軸と同軸上で首振り角度の２分の１の角度で同方向に回転させる。音声信号から首振りのタイミングを検知する制御装置を設け、その出力信号で首振りアクチュエーターを作動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオプロジェクター１の映像をリレー光学系により魚眼もしくは広角投写レンズに導き、顔形状の背面投写用スクリーン９に投写する映像表示装置において、光路中に回転ミラー１３を設け、首振りと同期して回転ミラー１３を首振り角度の２分の１の角度で同方向に回転させると共に、回転ミラー１３の次の光学素子から顔形状の背面投写用スクリーン９までの光学系は一体で、首振りと一緒に回転させ、顔映像がずれることなく首振りができるように構成した顔映像表示装置。
【請求項２】
請求項１の構成の装置にて、音声信号から首振りタイミングを検出する制御装置２３を設け、その信号で首振りアクチュエーターを作動させ、音声信号を入力することにより音声にシンクロした首振りを行なうことを可能にした顔映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】    本発明は、展示に用いる立体造形の人物やキャラクターの顔や表情を映像にて表示するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】    従来から、人物やキャラクターの造形ボディに組み込んで立体形状の顔スクリーンに映像を投写し顔映像を表示する装置があり展示に用いられている。（特許文献１参照）
【特許文献１】    特許公開２００５−０６２７９１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】    以上に述べた従来の顔映像表示装置では、光学系が固定であったため首振り動作をさせるにはボディ内で装置全体を振る必要があり、事実上首振りができなかった。【０００４】    本発明は、このような従来の装置の欠点を解決し、実際に人が話すときのように首振りやうなずきの動作を可能にすることでリアリティを高め、展示に利用したときの効果をより向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】    本発明は、上記目的を達成するために、顔映像表示のための光学系の光路中に、光路を偏向させるための回転ミラーを設置する。光路を偏向するための回転ミラーは首振りと同期して、減速機構あるいは回転アクチュエーターを用いて首振り回転と同方向に首振り角の２分の１の角度で回転させる。【０００６】    上記の回転ミラーの次の固定ミラーから始まる頭部光学系は、顔スクリーンを含め、頭部光学系取り付けフレームに取付けられ、かつ造形ボディ頭部と締結されていて、一体で回転ミラーの回転軸と同軸上の回転中心を、首の縦振り時に回転する。【０００７】    いま、頭部光学系取り付けフレームをアクチュエーター等の力で首振り回転させると、回転ミラーは減速機構もしくはミラー用回転アクチュエーターにより、首振り回転角の２分の１の角度で首振りと同方向に同期回転するので、回転ミラーの次の固定ミラーに入射する光束の入射角は、固定ミラーから見て常に一定となり、従って首を振っても顔スクリーンに投写される画像は、ずれることがない。【０００８】    なお、首振りのタイミングは、別途タイミング用プログラムにて入力しても良いが、音声信号から首振りのタイミング信号を取り出す制御装置を設けると、入力した音声信号とシンクロして首振りを行なわせることができ、より一層リアルになる。
【発明の効果】
【０００９】    本発明により、顔映像を表示した頭部の首振りが可能となり、本当の人のような話す時の首振りや、話を聞くときのうなずきといった動作が可能になるので、実際の人と対面しているようなリアリティが得られ、展示効果が飛躍的に向上し、またロボットに応用すればコミュニケーション能力が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】    顔スクリーンに背面から画像を投写表示する装置において、図１のように光路中に回転ミラー１３および固定ミラー１５を設ける。【００１１】    ビデオプロジェクター１の投写映像２はリレーレンズ４を通り、回転ミラー１３で反射、次に固定ミラー１５で反射した後再結像し、実像５となる。この実像５をミラー７にて反射して投写レンズ８に導き、顔形状の背面投写用スクリーン９に投写するのが光学系の構成である。なお、視野レンズ３および６は投写レンズ８に効率よく光束を入光するためのものである。【００１２】    この光学系において、回転ミラー１３は正確に首振り角度の２分の１に角度回転させる必要があるが、そのための方法には減速機構を用いる方法と回転アクチュエーターを用いる方法があるが、同期の確実な減速機構を用いる方法を説明する。【００１３】    図２の頭部光学系取り付けフレーム１６には、固定ミラー１５から始まる頭部光学系が取付けられ、かつ造形ボディ頭部１１と締結されている。また、頭部光学系取り付けフレーム１６は、ベアリングブロック１７にて回転ミラー１３の回転軸１４と同軸上で回転できるよう支持されている。【００１４】    頭部が首振りを行なうと、頭部光学系取り付けフレーム１６が回転ミラー１３の回転軸１４と同軸上で回転する。歯車１９はベアリングブロック１７に固定された固定歯車１８とかみ合い回転する。歯車１９と軸で結ばれた歯車２０も一緒に回転し、かみ合っている歯車２１を回転させ、歯車２１と軸で結ばれている回転ミラー１３が回転する。固定歯車１８と最後の歯車２１の間の減速比が２対１となるよう歯数を設定しておけば、回転ミラー１３は常に首振り角度の２分の１の角度で同じ方向に回転する。【００１５】    上記のように首振り回転に同期して、回転ミラー１３が首振りと同方向に正確に２分の１の角度で回転すれば、固定ミラー１５に入射される光束の方向は固定ミラー１５から見て常に一定であり、従って首を振っても顔画像は、ずれることがない。【００１６】    頭部光学系取り付けフレーム１６は造形ボディ胴体部１２と締結された装置下部ユニット１０上にベアリングブロック１７で支持されていて、首振り用アクチュエーター２２で首振り動作を行なうことができる。【００１７】    首振り用アクチュエーター２２の動作タイミングを制御するには別途、プログラムによりタイミング信号を入力しても良いが、音声信号から首振りのタイミング信号を取り出す制御装置を設けると、入力された音声に同期して首振り動作を行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】    博物館やショールーム等で人物やキャラクターを造形物として展示する場合、本発明の装置を組み込めば、実際の人とほとんど変わらない印象で、話し、表情を変え、うなずく展示が実現する。【００１９】    本装置をヒト型ロボットに用いると、顔の表情等を通して、従来にない、人とロボットの親密なコミュニケーションが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】    本発明の装置の光学系の構成図である。
【図２】    回転ミラーの回転位置決めの機構を示した構成図である。
【図３】    本発明の装置の首振り機構を示した構成図である。
【符号の説明】
【００２１】    １．  ビデオプロジェクター
２．  ビデオプロジェクターの投写実像
３．  視野レンズ
４．  リレーレンズ
５．  リレーレンズにより結像された実像
６．  視野レンズ
７．  ミラー
８．  投写レンズ
９．  顔形状の背面投写用スクリーン
１０．  装置下部ユニット
１１．  造形ボディ頭部
１２．  造形ボディ胴体部
１３．  回転ミラー
１４．  回転ミラーの回転軸
１５．  固定ミラー
１６．  頭部光学系取付けフレーム
１７．  ベアリングブロック
１８．  固定歯車
１９．  歯車
２０．  歯車
２１．  歯車
２２．  首振り用アクチュエーター
２３．  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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