JP2006003414A - 展示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現実に存在する実物を展示する場合に鑑賞者が臨場感をもって鑑賞することができること。
【解決手段】 展示装置１のスクリーン１１は、展示対象である実物９と鑑賞位置Ａとの間に設けられ、その鑑賞位置Ａにいる鑑賞者１４からその実物９が見えるサイズでありかつ透過性がある。プロジェクタ１３は、鑑賞者１４の視点で、スクリーン１１越しに見たときの実物９と略同じ姿勢である実物の像を、実物９と重なって見えるようにスクリーン１１に投影する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、展示装置に関する。

特許文献１は、展示装置を開示する。この展示装置は、投射映像と展示物を合成した展示を行なう。特許文献１は、恐竜の映像と森のミニチュアとを合成する展示例を開示する。

特許文献２は、仮想操作システムを開示する。この仮想操作システムは、インターネットを介して自宅のパソコン等からあたかも実物に触れたり、実物を動かしたりしているかのようなバーチャル体験ができる。特許文献２は、玩具のロボットなどをインターネットを介して遠隔操作する具体例を開示する。

特許文献３は、ポインティングデバイスを開示する。このポインティングデバイスは、表示装置の前方に配置される入力平面板と、入力平面板に対して所定の距離を有する平面内に走査光を投受光する光センサユニットと、光センサユニットの投光する光線を再帰反射する再帰反射部材と、光センサユニットの受光した再帰反射光を利用して、入力平面板上の指示体を撮像し電気信号に変換する撮像手段と、撮像手段により得られた撮像信号を解析して指示体の座標位置を算出する画像処理手段とを有する。

特許文献４は、表示手段の表示画面に表示される仮想空間画像を移動させる仮想空間移動制御装置を開示する。この仮想空間移動制御装置は、表示画面において行われる、複数の指示部位からなる指示体のタッチ操作またはドラック操作を検出する検出手段と、検出手段の検出結果に基づいて、仮想空間画像の視点位置情報を生成する視点位置情報生成手段と、視点位置情報が指示する視点から見た仮想空間画像データを生成し、表示手段へ出力する立体画像生成手段とを有する。

特開平５−３５１９２号公報（要約書など） 特開２００２−１７００５５号公報（要約書など） 特開２００４−５２７１号公報（特許請求の範囲など） 特開２００４−５２７２号公報（特許請求の範囲など）

従来、美術品、工芸品、商品などの実物を展示する場合、その実物は、展示ケースに収容されて展示される。しかしながら、このように展示ケースに実物を収容して展示した場合、その実物を自由に手にとって鑑賞したり、実物の裏側を眺めたりすることはできないという問題がある。

そこで、展示する実物を予め撮像し、その撮像した写真や静止画などを提供することが考えられる。これにより、展示ケースに収容されている実物の裏側を見せたりすることができる。また、この静止画などを提供する際に、上述する各特許文献の装置などを利用することが考えられる。

しかしながら、このように展示ケースに収容されている実物とは別に、たとえば展示ケースの隣において実物を撮像した写真や静止画などを提供するとしても、鑑賞者は、たえず視点を動かして、その写真や静止画などに映し出されている実物の像と、展示ケースに収容されている実物とを、自分の頭の中で対応付けなければならない。

たとえば写真において工芸品の一部を拡大した像を提供する場合、その拡大された部分を展示ケースに収容されている実物に嵌め込むように想像力を働かせなければ、鑑賞者は、その拡大された部分の細工の細かさやすばらしさなどを、実感をもって理解することは困難である。このように、写真などに、実物の大きさや質感などを持たせることは、難しい。

本発明は、現実に存在する実物を展示する場合に鑑賞者が臨場感をもって鑑賞することができる展示装置を得ることを目的とする。

本発明に係る展示装置は、展示対象である実物と鑑賞位置との間に設けられ、その鑑賞位置にいる鑑賞者からその実物が見えるサイズでありかつ透過性のあるスクリーンと、鑑賞者の視点で、スクリーン越しに見たときの実物と略同じ姿勢である実物の像を、実物と重なって見えるようにスクリーンに投影するプロジェクタとを有するものである。

この展示装置は、鑑賞者に、スクリーンに形成される実物の像が実物と一対一に対応するものであると認知させ、スクリーンに形成される実物の像が実物そのものであるような錯覚を与えることができる。この展示装置は、現実に存在する実物の像に、現実感を持たせることができる。

本発明に係る展示装置は、上述した各発明の構成に加えて、鑑賞者の鑑賞位置または視点の位置を検出する鑑賞位置検出手段と、鑑賞位置検出手段が検出した位置に応じて、その位置から見て実物の像が実物と重なるように、スクリーンに形成される実物の像を変える像変更手段とを有するものである。

この構成を採用すれば、鑑賞者のいる位置から見て、実物の像は実物と重なって見える。また、実物の像が実物と重なって見える位置を、指定する必要がなくなる。

本発明に係る展示装置は、上述した各発明の構成に加えて、鑑賞位置検出手段が、スクリーンから鑑賞者までの距離を検出する距離センサと、スクリーンの鑑賞者側の所定の範囲を撮像する撮像装置と、距離センサが検出した距離および撮像装置が撮像した画像に基づいて、鑑賞者の視点の位置を特定する鑑賞者視点特定手段とを有するものである。

この構成を採用すれば、鑑賞者の視点位置を正確に特定することかできる。

本発明に係る展示装置は、上述した各発明の構成に加えて、鑑賞者視点特定手段が、撮像された画像に複数の鑑賞者が写っている場合には、その画像の真中にいる鑑賞者あるいはスクリーンの真中に最も近いところにいる鑑賞者の視点位置を特定するものである。

この構成を採用すれば、スクリーンの前に複数の鑑賞者がいたとしても、撮像画像の真中にいる鑑賞者あるいはスクリーンの真中に最も近いところにいる鑑賞者からは、実物の像が実物と重なって見える。

本発明に係る展示装置は、上述した各発明の構成に加えて、鑑賞位置検出手段が、スクリーンに触れた位置を検出する接触位置検出手段と、接触位置検出手段が検出した接触位置に基づいて、鑑賞者が腕を伸ばして触れたと仮定したスクリーンと鑑賞者との位置関係に基づいて、鑑賞者の位置を特定する鑑賞者視点特定手段とを有するものである。

この構成を採用すれば、鑑賞者のいる位置を簡単な処理にて特定することかできる。

本発明に係る展示装置は、上述した各発明の構成に加えて、スクリーンが、透過率が５０％以上でかつ８０％以下である透過スクリーンであり、且つ、スクリーンより実物側に配設され、実物を照らす投光部材と、スクリーンに実物の像を形成する場合には、投光部材が出力する光量を下げる第一の制御およびスクリーンに形成していた実物の像を消す場合には、投光部材が出力する光量を上げる第二の制御の中の少なくとも一方の制御を実行する光量制御手段とを有するものである。

この構成を採用すれば、スクリーンに実物の像を形成する場合には、第一の制御によって、投光部材が出力する光量が下がるので、鑑賞者に、スクリーンに形成される実物の像を、スクリーンの向こう側にある実物がスクリーンに移動してきたものであるかのように錯覚させることができる。また、この構成を採用すれば、スクリーンに形成していた実物の像を消す場合には、第二の制御によって、投光部材が出力する光量が上がるので、鑑賞者に、スクリーンに形成される実物の像が、スクリーンの向こう側にある実物のところへ移動していったかのような錯覚を与えることができる。これら２つの中のいずれか一方の制御を実行することで、スクリーンに形成される実物の像と実物との一致感を強めることができる。

本発明に係る展示装置は、上述した各発明の構成に加えて、スクリーンに対する鑑賞者の操作を検出する操作検出手段と、操作検出手段が検出した操作およびその時点での像の表示状態に基づいて、スクリーンに形成する実物の像を回転あるいは拡縮させる像制御手段とを有するものである。

この構成を採用すれば、鑑賞者に、実物と重なっている実物の像が形成されるスクリーンに対して操作をさせることで、このスクリーンに形成される実物の像を回転したり、拡大したり、縮小したりすることができる。

本発明に係る展示装置は、上述した各発明の構成に加えて、スクリーンに対する鑑賞者の操作を検出する操作検出手段と、操作検出手段が検出した操作およびその時点での像の表示状態に基づいて、実物に関連する画像、映像あるいは文字情報をスクリーンに形成する画像形成手段とを有するものである。

この構成を採用すれば、鑑賞者に、スクリーンに対して操作をさせることで、スクリーン越しに見える実物に関連する画像、映像あるいは文字情報を鑑賞させることができる。

本発明では、現実に存在する実物を展示する場合に鑑賞者が臨場感をもって鑑賞することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る展示装置を、図面に基づいて説明する。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る展示装置は、直接触れることができない美術品や工芸品などを展示する際に好適に利用することができる展示装置である。本発明の実施の形態１に係る展示装置は、美術品や工芸品などの実物とともに、そのコンピュータグラフィックスによる像を、鑑賞者が自由に操作できる状態で提供する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る展示装置を示す図である。図１（Ａ）は、展示装置の側面図である。図１（Ｂ）は、展示装置の正面図である。図２および図３は、図１の展示装置の断面図である。図２（Ａ）は、図１（Ｂ）の展示装置のＡ−Ａ断面図である。図２（Ｂ）は、図１（Ａ）の展示装置のＢ−Ｂ断面図である。図３は、図１（Ａ）および（Ｂ）の展示装置のＣ−Ｃ断面図である。

図１から図３に示すように、実施の形態１に係る展示装置は、立入制限枠１と、載置台２と、カバー部材３と、投光手段としてのスポットランプ４とを有する。

立入制限枠１は、４本の柱部材５を有する。４本の長尺な柱部材５は、四角形の四隅に立設されるように配置される。４本の柱部材５は、梁部材６により互いに連結され、立方体形状の骨組み構造に組み立てられる。立入制限枠１は、床７の上に設置される。立入制限枠１の４本の柱部材５は、床７に固定されていてもよい。立入制限枠１は、大人の背より高い、約２．４ｍの高さを有する。

立入制限枠１は、立設される４本の柱部材５を接続する４本の横棒部材８を有する。４本の横棒部材８は、大人の膝の高さあるいはそれより上側となる高さ位置において、隣り合う柱部材５の間を橋渡すように設けられる。立入制限枠１内に入ろうとする人は、この横棒部材８を跨ぎ越す必要がある。立入制限枠１内に入ろうとする人は、立入制限枠１内に立ち入ろうとする場合には、足を大きく上げなければならない。その結果、鑑賞者や泥棒などは、安易に立入制限枠１内に立ち入ることができなくなる。また、立入制限枠１は、この４本の横棒部材８により補強される。

なお、立入制限枠１において、立設される４本の柱部材５の間には、透明な強化ガラスを配設するようにしてもよい。これにより、鑑賞者などの立入制限枠１内への立ち入りを、より効果的に制限し、後述する実物９の盗難などをより効果的に防止することができる。

載置台２は、立入制限枠１の内部の中央に配設される。載置台２は、大人の腰の高さあるいはそれ以上の高さを有する。載置台２は、略四角柱形状を有する。

載置台２の上面の上には、展示対象である美術品、工芸品、商品、その他の実物９が載置される。図１では、載置台２の上面の上に、銀色のカップが載置されている。実物９を立入制限枠１の内部の中央に配設することで、鑑賞者などは、鑑賞のために、実物９に直接触れることができない。

カバー部材３は、載置台２の上面に載置される実物９を被覆する。カバー部材３は、透明な材料で形成され、載置台２の上面の上に載置される実物９を被覆する。カバー部材３の材料としては、たとえばガラス、透明アクリル板などがある。透明なカバー部材３で実物９を被覆することにより、実物９の鑑賞を妨げることなく、実物９に塵や埃が付着したりしてしまうことを防止することができる。

スポットランプ４は、そのスポット光が載置台２に載置される実物９を照らすように、立入制限枠１の天井部分に配設される。スポットランプ４は、照明器具の一種であり、供給される電力に応じた明るさのスポット光を出力する。このスポットランプ４のスポット光は、白熱色である。供給される電力が大きくなれば、スポット光は、明るくなる。供給される電力が小さくなれば、スポット光は、暗くなる。電力が供給されない状態では、スポットランプ４は、消灯する。この実施の形態１では、スポットランプ４には、常に電力が供給されている。

また、実施の形態１に係る展示装置は、スクリーンとしての透過スクリーン１１と、不透明の板材１２と、プロジェクタ１３とを有する。

透過スクリーン１１は、長方形形状を有する。透過スクリーン１１は、その長尺方向が水平方向に沿った方向となるように、且つ、大人の腰の高さから頭の高さまでの範囲にわたる高さとなるように、立入制限枠１の１組の柱部材５と柱部材５との間に配設される。透過スクリーン１１は、約６５％の透過率を有する。

不透明の板材１２は、長方形形状を有する。不透明の板材１２は、透過スクリーン１１の上方において、立入制限枠１の１組の柱部材５と柱部材５との間に配設される。不透明の板材１２は、立入制限枠１の天井までにいたる高さを有する。

不透明の板材１２は、その面が透過スクリーン１１の面と略平行となるように配設される。不透明の板材１２は、透過スクリーン１１より立入制限枠１の外側にずれて配設される。図３の間隔Ｂに示すように、透過スクリーン１１の表面（立入制限枠１の外側となる面）と、不透明の板材１２の裏面（立入制限枠１の内側となる面）との間には、数センチメートルの間隔が形成される。

プロジェクタ１３は、映像信号あるいは静止画データが入力されると、その映像信号あるいは静止画データに基づく画像を出力部から出力する。プロジェクタ１３は、出力した画像の中心が透過スクリーン１１の中心となる姿勢で、立入制限枠１の天井部分に配設される。プロジェクタ１３が出力する画像は、透過スクリーン１１に投影される。透過スクリーン１１の前側（立入制限枠１の外側）からは、プロジェクタ１３が透過スクリーン１１に投影された画像を見ることができる。

プロジェクタ１３は、その透過スクリーン１１の中心から上方へ斜め４５度方向に位置するように配設される。透過スクリーン１１を対してプロジェクタ１３をこのような角度方向に配設することで、透過スクリーン１１の前側に立つ人（以下、鑑賞者という）１４の視点とプロジェクタ１３の出力部との間に、不透明の板材１２が位置することになる。透過スクリーン１１の前側に立つ鑑賞者１４からは、プロジェクタ１３の出力部は見えない。鑑賞者１４は、プロジェクタ１３の出力部からの直接光によって幻惑されてしまったりすることがない。

なお、このように透過スクリーン１１の垂直方向に対して４５度の角度方向から画像を投影する場合、透過スクリーン１１の垂直方向から画像を投影する場合とは異なり、透過スクリーン１１に投影される画像は、台形の輪郭になる。そのため、プロジェクタ１３は、透過スクリーン１１に画像が四角形の輪郭にて投影されるように、台形歪み補正機能によりその出力を補正するとよい。

また、実施の形態１に係る展示装置は、再帰反射テープ２１と、２つの赤外線投受光ユニット２２，２３とを有する。再帰反射テープ２１および２つの赤外線投受光ユニット２２，２３は、操作検出手段および接触位置検出手段である。図４は、図１の展示装置の透過スクリーン１１、再帰反射テープ２１および２つの赤外線投受光ユニット２２，２３のレイアウトおよび構造を示す説明図である。

再帰反射テープ２１は、照射された光を、その照射方向へ反射するテープである。再帰反射テープ２１は、たとえば、ガラスなどからなる透明な球体の表面の半分に反射層を付着させた複数のビーズ体２４を、その反射層がテープの付着面側となる姿勢で並べた構造を有するものがある。この再帰反射テープ２１では、テープの付着面が透過スクリーン１１の外側となるように、透過スクリーン１１の左右両辺と下辺にそって配設する。再帰反射テープ２１に照射される光は、テープの表側からビーズ体２４内へ入射した後、反射層で反射され、テープの表側からその照射方向へ反射される。なお、複数のビーズ体２４は、テープに封入されていても、テープ内においてカプセル化されていてもよい。

２つの赤外線投受光ユニット２２，２３の中の一方の赤外線投受光ユニット２２は、赤外線ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）２５と、ポリゴンミラー２６と、赤外線ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２７とを有する。赤外線ＬＥＤ２５は、赤外線を出力する。赤外線は、光の一種である。ポリゴンミラー２６は、たとえば六面鏡などの多面鏡である。赤外線ＣＣＤ２７は、複数の赤外線受光素子を有する。赤外線受光素子は、赤外線の受光光量に応じた受光レベル信号を出力する。赤外線ＣＣＤ２７は、複数の赤外線受光素子の受光レベル信号に基づく赤外線画像を出力する。

一方の赤外線投受光ユニット２２は、透過スクリーン１１の長尺方向の一端寄りに配設される。一方の赤外線投受光ユニット２２は、透過スクリーン１１と不透明の板材１２との間の隙間に配設される。複数の赤外線受光素子は、透過スクリーン１１の面に沿って配列される。

図４において、点線で示すように、一方の赤外線投受光ユニット２２では、赤外線ＬＥＤ２５が赤外線を出力する。ポリゴンミラー２６は、赤外線ＬＥＤ２５から出力された赤外線を１つの鏡面で反射する。反射する。ポリゴンミラー２６で反射された赤外線は、透過スクリーン１１の面にそって進み、透過スクリーン１１の外周に沿って設けられた再帰反射テープ２１に入射する。再帰反射テープ２１は、入射した赤外線をその入射した方向へ反射する。再帰反射テープ２１で反射された赤外線は、入射の場合と略同じ経路で一方の赤外線投受光ユニット２２へ戻る。一方の赤外線投受光ユニット２２に戻った赤外線は、赤外線ＣＣＤ２７の複数の赤外線受光素子の中の、ある赤外線受光素子に受光される。

ポリゴンミラー２６は回転する。ポリゴンミラー２６が回転し、赤外線を反射している鏡面の向きが変化すると、一方の赤外線投受光ユニット２２から出力される赤外線の方向は、変わる。この異なる方向へ出力される赤外線は、透過スクリーン１１の面にそって進み、再帰反射テープ２１の先ほどとは異なる部位に入射する。再帰反射テープ２１は、照射された赤外線をその入射した方向へ反射する。再帰反射テープ２１で反射された赤外線は、入射の場合と略同じ経路で一方の赤外線投受光ユニット２２へ戻る。一方の赤外線投受光ユニット２２に戻った赤外線は、赤外線ＣＣＤ２７の複数の赤外線受光素子の中の、先ほどとは異なるある赤外線受光素子により受光される。

一方の赤外線投受光ユニット２２から出力される赤外線の経路は、ポリゴンミラー２６の回転にしたがって、透過スクリーン１１の面にそって少しずつ移動する。透過スクリーン１１の面の上での経路の位置が変わると、赤外線ＣＣＤ２７において赤外線を受光する赤外線受光素子は、変わる。ポリゴンミラー２６が３６０度をその面数で割った角度を回転する期間に、赤外線ＣＣＤ２７の複数の赤外線受光素子は、赤外線を１回ずつ受光する。ポリゴンミラー２６がその期間を超えてさらに回転すると、赤外線ＣＣＤ２７の複数の赤外線受光素子は、赤外線をもう一度ずつ受光する。

つまり、一方の赤外線投受光ユニット２２は、ポリゴンミラー２６が３６０度をその面数で割った角度を回転する期間毎に、透過スクリーン１１の面の所定の範囲（図４において一点鎖線で示す範囲）Ｃを赤外線で走査する。また、一方の赤外線投受光ユニット２２は、その走査を繰り返す。１回の走査に要する期間において、その透過スクリーン１１の面の所定の範囲に障害物がない場合、複数の赤外線受光素子は、赤外線を１回ずつ受光する。一方の赤外線投受光ユニット２２の赤外線ＣＣＤ２７は、ポリゴンミラー２６が３６０度をその面数で割った角度を回転する期間毎に、赤外線画像を出力する。

そして、その透過スクリーン１１の面上方の所定の範囲の中に障害物（たとえば指などの操作時に使用するもの）がある場合、障害物がある位置を通過する赤外線を受光する赤外線受光素子は、赤外線を受光しなくなる。赤外線ＣＣＤ２７は、その赤外線を受光しなかった部分に影が形成されている赤外線画像を出力する。

他方の赤外線投受光ユニット２３は、透過スクリーン１１の長尺方向の他端寄りに配設される。他方の赤外線投受光ユニット２３は、透過スクリーン１１と不透明の板材１２との間の隙間に配設される。他方の赤外線投受光ユニット２３の構成および動作は、一方の赤外線投受光ユニット２２の構成および動作と同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。他方の赤外線投受光ユニット２３においても、その赤外線ＣＣＤ２７は、そのポリゴンミラー２６が３６０度をその面数で割った角度を回転する期間毎に、赤外線画像を出力する。

図４に示すように、一方の赤外線投受光ユニット２２と他方の赤外線投受光ユニット２３とは、透過スクリーン１１の上側の両端部に配設されている。そのため、他方の赤外線投受光ユニット２３が走査する透過スクリーン１１の面の所定の範囲（図４において一点鎖線で示す範囲Ｃ）と、一方の赤外線投受光ユニット２２が走査する透過スクリーン１１の面の所定の範囲（図４において一点鎖線で示す範囲Ｄ）とは、互いに重なる部分があるものの、２つの赤外線投受光ユニット２２，２３の配設位置が異なるため一致しない。透過スクリーン１１上のある点（たとえば図４の点Ｅ）は、一方の赤外線投受光ユニット２２から見た方向と、他方の赤外線投受光ユニット２３から見た方向とは、異なる方向となる。

また、実施の形態１に係る展示装置は、制御装置３１を有する。なお、制御装置３１は、図１から図３には図示していないが、鑑賞者から見えない位置に配置されている。図５は、図１の展示装置の制御系のハードウェア構成を示すブロック図である。図６は、図１の展示装置の制御系を示すブロック図である。

制御装置３１は、パーソナルコンピュータなどで実現することができる。制御装置３１は、入出力ポート３２と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）３３と、メモリ３４と、ハードディスク装置３５と、これらを接続するシステムバス３６とを有する。

入出力ポート３２には、プロジェクタ１３と、一方の赤外線投受光ユニット２２と、他方の赤外線投受光ユニット２３と、が接続される。一方の赤外線投受光ユニット２２および他方の赤外線投受光ユニット２３は、走査の度に、入出力ポート３２へ赤外線ＣＣＤ２７の赤外線画像を出力する。

ハードディスク装置３５は、データを記憶する。図７は、図５のハードディスク装置３５に記憶されるデータを示す図である。

ハードディスク装置３５は、たとえば、投影画像生成プログラム４１、動画再生プログラム４２、操作検出プログラム４３などのプログラムや、三次元コンピュータグラフィックスデータ４４、動画データ４５などの表示データを記憶する。

三次元コンピュータグラフィックスデータ４６は、実物９を任意の方向から見たときの像を含む画像の静止画データを生成するためのデータである。三次元コンピュータグラフィックスデータ４６は、たとえば、実物９のモデリングデータと、そのモデリングデータの表面に貼り付けられる画像のデータとで構成される。このモデリングデータの表面に貼り付けられる画像のデータには、たとえば実物９を撮像した画像から切り出した画像のデータなどを利用することができる。

図８は、図７の三次元コンピュータグラフィックスデータ４４に基づいて生成される静止画データによる一の画像５１を示す図である。図８の画像５１には、透過スクリーン１１の前側から実物９（銀色のカップ）を見たときと同じ実物の像が形成される。

図９は、図７の三次元コンピュータグラフィックスデータ４４に基づいて生成される静止画データによる他の画像５２を示す図である。図９の画像５２には、図８の画像５１における実物の像より大きな実物の像が形成される。

図１０は、図７の三次元コンピュータグラフィックスデータ４４に基づいて生成される静止画データによるさらに他の画像５３を示す図である。図１０の画像５３には、実物９（銀色のカップ）を上側から見たときと同じ実物の像が形成される。

動画データ４５は、映像信号を生成するためのデータである。動画データ４５は、たとえば実物９の製造工程を紹介する動画データ４５である。

投影画像生成プログラム４１は、メモリ３４に読み込まれ、ＣＰＵ３３により実行される。これにより、像変更手段および像制御手段としての、図６に示す投影画像生成部６１が生成される。投影画像生成部６１は、三次元コンピュータグラフィックスデータ４４から静止画データを生成し、その生成した静止画データを、プロジェクタ１３へ出力する。

動画再生プログラム４２は、メモリ３４に読み込まれ、ＣＰＵ３３により実行される。これにより、画像形成手段としての、図６に示す動画再生部６２が生成される。動画再生部６２は、動画データ４５に基づいて映像信号を生成し、その生成した映像信号を、プロジェクタ１３へ出力する。

操作検出プログラム４３は、メモリ３４に読み込まれ、ＣＰＵ３３により実行される。これにより、操作検出手段および鑑賞者視点特定手段としての、図６に示す操作検出部６３が生成される。操作検出部６３は、２つの赤外線投受光ユニット２２，２３から入力される赤外線画像に基づいて、透過スクリーン１１に対する操作を判断し、判断した操作に応じて投影画像生成部６１および動画再生部６２へ指示を出力する。

次に、本発明の実施の形態１に係る展示装置の動作について説明する。

展示装置において、実物９（ここでは銀色のカップ）は、載置台２の上に載置され、スポットランプ４の光に照らされる。これにより、鑑賞者などは、透過スクリーン１１越しに実物９外観や色合いを確認することができる。

投影画像生成部６１は、三次元コンピュータグラフィックスデータ４４を読み込み、その読み込んだ三次元コンピュータグラフィックスデータ４４から、実物９の画像を所定の平面に投影した二次元の静止画データを生成する。ここでは、投影画像生成部６１は、図８に示す画像の静止画データを生成する。

投影画像生成部６１は、生成した静止画データを、入出力ポート３２を介して、プロジェクタ１３へ出力する。プロジェクタ１３は、図８に示す画像５１を出力する。透過スクリーン１１には、プロジェクタ１３により投影された画像が形成される。図１１は、透過スクリーン１１に、図８に示す初期画像５１が投影されている状態を示す図である。

この図８に示す画像５１に基づいて透過スクリーン１１に投影される画像において、実物の像は、透過スクリーン１１の略真中に投影される。この初期画面データ４５に基づいて透過スクリーン１１に形成する実物の像は、図２に示す点Ａの位置（鑑賞者１４が鑑賞する位置）に標準的な身長（たとえば１７５ｃｍ）を有する鑑賞者１４が立って透過スクリーン１１の方向を見た場合に、その実物の像と、透過スクリーン１１越しに見える実物９とが重なる位置およびサイズになっている。なお、標準的な身長ではない鑑賞者１４の場合には、実物９と実物の像とが多少ずれるが、実物９と実物の像とが分離して見えることはほとんどない。

このように、透過スクリーン１１に投影する実物の像を、実物９に重ねて形成することで、鑑賞者１４からは、実物９と実物の像との両方が見える。これにより、展示されている実物９そのものが手元にあるかのような錯覚を、鑑賞者１４に与えることができる。

図２に示す点Ａの位置に立っている鑑賞者１４などが透過スクリーン１１に対して手を伸ばすと、透過スクリーン１１の左右上方に配設された２つの赤外線投受光ユニット２２，２３は、その手の指による影が形成された２つの赤外線画像を出力する。この１組の赤外線画像は、入出力ポート３２を介して、操作検出部６３に入力される。また、２つの赤外線投受光ユニット２２，２３は、走査毎に、１組の赤外線画像を出力する。以下、２つの赤外線投受光ユニット２２，２３から１走査毎に出力される２つの赤外線画像を１組の赤外線画像という。

操作検出部６３は、各組の赤外線画像に基づいて透過スクリーン１１に対する操作を判断し、判断した操作に応じて投影画像生成部６１あるいは動画再生部６２へ指示を出力する。

具体的にはたとえば、操作検出部６３は、まず、各組の赤外線画像に基づいて、指の位置および数を判断する。上述したように、指によって赤外線が遮断されると、赤外線画像には影が形成される。操作検出部６３は、各赤外線画像における影の位置や数を判断する。

たとえば１組の赤外線画像のそれぞれに影が１つずつ形成されている場合、操作検出部６３は、その２つの赤外線画像における影が１本の指による影であると判断する。また、操作検出部６３は、各赤外線画像における影の位置に基づいて、各赤外線投受光ユニットからのその指の方向（影に幅がある場合には、その影の中央の方向）を特定する。操作検出部６３は、特定した各赤外線投受光ユニットからの指の方向と、一方の赤外線投受光ユニット２２と他方の赤外線投受光ユニット２３との距離とを用いて、三角測定法の原理に基づいて、透過スクリーン１１上でのその１本の指の位置を特定する。これにより、操作検出部６３は、たとえば図４の点Ｅに指がある場合、その位置に１本の指があると判断することができる。

他にもたとえば、各赤外線画像に影が２つずつ形成されている場合、操作検出部６３は、その２つの赤外線画像における影が２本の指による影であると判断する。また、操作検出部６３は、２つの赤外線画像において右側となる影同士が１本目の指の影であり、且つ、２つの赤外線画像において左側となる影同士が残りの１本目の指の影であると仮定して、各赤外線投受光ユニットからのそれぞれの指の方向を特定する。操作検出部６３は、特定した各赤外線投受光ユニットからのそれぞれの指の方向と、一方の赤外線投受光ユニット２２と他方の赤外線投受光ユニット２３との距離とを用いて、三角測定法の原理に基づいて、透過スクリーン１１上でのその２本の指の位置を特定する。

各組の赤外線画像に基づいて、透過スクリーン１１上での指の数および位置を特定した後、操作検出部６３は、その特定した指の数および位置に基づいて、透過スクリーン１１に対する操作の指示内容を判断する。あるいは、操作検出部６３は、特定した指の位置の、それ以前の組の赤外線画像における指の位置に対する変化に基づいて、透過スクリーン１１に対する操作の指示内容を判断する。操作の指示内容を判断した後、操作検出部６３は、その判断した操作指示に応じて投影画像生成部６１あるいは動画再生部６２へ指示を出力する。

具体的にはたとえば、ある組の赤外線画像において２本の指の位置が特定され、且つ、それ以前のある組の赤外線画像において２本の指の位置が特定されている場合であって、その特定した２本の指の間隔が以前より広がっているときには、操作検出部６３は、透過スクリーン１１に投影している画像の拡大を指示する操作がなされたと判断する。画像の拡大を指示する操作であると判断した場合、操作検出部６３は、画像を拡大する指示を、投影画像生成部６１へ出力する。

他にもたとえば、ある組の赤外線画像において２本の指の位置が特定され、且つ、それ以前のある組の赤外線画像において２本の指の位置が特定されている場合であって、その特定した２本の指の間隔が以前より狭まっているときには、操作検出部６３は、透過スクリーン１１に投影している画像の縮小を指示する操作がなされたと判断する。画像の縮小を指示する操作であると判断した場合、操作検出部６３は、画像を縮小する指示を、投影画像生成部６１へ出力する。

他にもたとえば、ある組の赤外線画像において２本の指の位置が特定され、且つ、それ以前のある組の赤外線画像において２本の指の位置が特定されている場合であって、その特定した２本の指指が略同じ方向に移動しているときには、操作検出部６３は、透過スクリーン１１に投影している画像の回転を指示する操作がなされたと判断する。画像の回転を指示する操作であると判断した場合、操作検出部６３は、画像を回転する指示を、投影画像生成部６１へ出力する。

他にもたとえば、ある組の赤外線画像において１本の指の位置が所定の位置範囲において特定されている場合には、操作検出部６３は、動画の再生を指示する操作がなされたと判断する。動画の再生を指示する操作であると判断した場合、操作検出部６３は、動画を再生する指示を、動画再生部６２へ出力する。

画像を拡大する指示、画像を縮小する指示あるいは画像を回転する指示が入力されると、投影画像生成部６１は、三次元コンピュータグラフィックスデータ４４を読み込み、その三次元コンピュータグラフィックスデータ４４から、実物９の画像を所定の平面に投影した二次元の静止画データを生成する。

投影画像生成部６１は、プロジェクタ１３が透過スクリーン１１へ投影している画像を基準として、その画像を拡大、縮小あるいは回転させた投影画像を投影するための、静止画データを生成する。最初の操作のときには、初期画面表示部６１がプロジェクタ１３へ出力した画像５１が基準となる。投影画像生成部６１は、生成した静止画データをプロジェクタ１３へ出力する。プロジェクタ１３は、新たに入力された静止画データに基づく画面を出力する。透過スクリーン１１には、プロジェクタ１３が新たに投影した画像が形成される。

これにより、たとえば、透過スクリーン１１に図８に示す初期画像５１が投影されているときに、画像を拡大する指示がなされたときには、透過スクリーン１１には、図９に示す実物９を拡大した像を有する画像５２が投影される。他にもたとえば、透過スクリーン１１に図９に示す実物９を拡大した像を有する画像５２が投影されるときに、画像を回転する指示がなされたときには、透過スクリーン１１には、図１０に示す実物９を上側から見た像を有する画像５３が投影される。

このように、当初は実物９に重ねて透過スクリーン１１に形成されていた実物の像を、その透過スクリーン１１に対して操作することで像を拡大したり、縮小したり、回転したりすることができる。その結果、操作する鑑賞者１４に対して、展示されている実物９そのものを手に持って鑑賞しているかのような錯覚を与えることができる。

予め定められた所定の期間にわたって次の操作が検出されない場合、操作検出部６３は、投影画像生成部６１へ図８に示す初期画像５１の表示を指示する。これにより、透過スクリーン１１には、図８に示す実物９と重なる画像５１が表示される。その結果、操作する鑑賞者１４に対して、あたかも、手に持って鑑賞していた実物９を載置台２に置いたかのような錯覚を、与えることができる。

なお、投影画像生成部６１は、透過スクリーン１１に形成する実物の像が、図８に示す初期画面データによる画像における実物の像と一致するまで、実物の像を連続的に拡大、縮小および回転した静止画データを生成し、その後に、図８に示す実物９と重なる画像５１の静止画データを生成するようにしてもよい。これにより、透過スクリーン１１に形成する実物の像は、その大きさおよび向きがなめらかに変化した後に、実物９と重なる像となる。このように透過スクリーン１１に形成する実物の像をなめらかに変化させて実物９と重なるようにすることで、透過スクリーン１１に形成する実物の像と、実物９との一体感を、より一層強く持たせることができる。

動画再生部６２は、動画の再生指示が入力されると、動画データ４５から映像信号を生成する。動画再生部６２は、生成した映像信号を、プロジェクタ１３へ出力する。プロジェクタ１３は、この映像信号による動画を出力する。透過スクリーン１１には、プロジェクタ１３から投影される動画が映し出される。

動画データ４５に基づく映像信号の生成が終了すると、動画再生部６２は、投影画像生成部６１へ図８に示す初期画像５１の表示を指示する。これにより、透過スクリーン１１には、図８に示す実物９と重なる画像５１が表示される。

以上のように、この実施の形態１の展示装置は、透過スクリーン１１に、その透過スクリーン１１越しに見たときの実物９と同じ姿勢である実物の像を、載置台２の上の実物９と重ねて見せることができる。これにより、鑑賞者１４に、透過スクリーン１１に形成される実物の像が実物９と一対一に対応するものであると認知させ、透過スクリーン１１に形成される実物の像が実物９そのものであるかのような錯覚を与えることができる。

そのため、この実施の形態１の展示装置は、鑑賞者１４に、実物９とバーチャルな実物の像とを同じ視点で鑑賞させることができ、これらの間に同一感を持たせることができる。たとえばバーチャルな実物の像だけでは把握させ難い、実物９の大きさや質感などを、そのバーチャルな実物の像に与えることができる。その結果、この実施の形態１の展示装置は、実物の像に現実感を持たせることができる。

しかも、鑑賞者１４は、透過スクリーン１１に対して操作をすることで、その透過スクリーン１１に形成されている実物の像を、拡大したり、縮小したり、回転したりすることができる。したがって、鑑賞者１４は、触ることができない実物９を、実物の像において自由に鑑賞することができる。その結果、美術品などの高い学習効果を期待することができる。

また、この実施の形態１では、透過スクリーン１１に対する操作を、再帰反射テープ２１および２つの赤外線投受光ユニット２２，２３により検出している。この実施の形態１の構成では、この構成を採用すれば、透過スクリーン１１に対する操作を検出するための部材を、透過スクリーン１１に重ねて配設することなく、透過スクリーン１１に対する操作を検出することができる。透過スクリーン１１に重ねて配設される部材がないので、透過スクリーン１１越しに見える実物９や、透過スクリーン１１に形成される実物の像の鮮明さを損なってしまうことはない。

また、この実施の形態１では、２つの赤外線投受光ユニット２２，２３は、立設される透過スクリーン１１の上側に配設される。したがって、たとえば２つの赤外線投受光ユニット２２，２３を透過スクリーン１１の下側に配設する場合などに比べて、赤外線ＣＣＤ２６に、赤外線ＬＥＤ２５からの赤外線以外の赤外線が入りにくくなる。しかも、操作を検出するために使用する光として赤外線を使用しているので、可視光の影響も少なくなる。操作を検出するための光として可視光を使用した場合には、たとえば実物９を照らすスポットランプ４の光の影響などを受けやすくなる。その結果、この実施の形態１での赤外線画像には、透過スクリーン１１に対して操作をしている手の影が鮮明に形成される。操作検出部６３は、この手の影が鮮明に写っている赤外線画像に基づいて、操作する手の位置を容易に特定することができる。

なお、この実施の形態１では、図８に示す初期画像５１は、透過スクリーン１１の予め定められた位置に投影される。この他にもたとえば、透過スクリーン１１の予め定められた位置に投影した図８に示す初期画像５１を、鑑賞者１４の操作に応じて、透過スクリーン１１において左右上下に移動したり、拡縮したりできるようにしてもよい。これにより、鑑賞者１４は、実物の像を、自分の目線において実物９と重なるように移動することができる。この場合、その後に透過スクリーン１１に投影する画像は、その移動させた位置を基準として投影するようにするとよい。

この実施の形態１では、三次元コンピュータグラフィックスデータ４４に基づいて形成される実物の像は、載置台２の上に載置されている実物９そのものである。この他にもたとえば、実物９が色落ちした古い美術品などである場合において、三次元コンピュータグラフィックスデータ４４に基づいて形成される実物の像は、実物９にその落ちた色を付加した像であってもよい。これにより、実物９のみでは把握しにくい、美術品などの本来の姿で鑑賞することができる。

この実施の形態１では、動画データ４５は、透過スクリーン１１に連続的に投影されるだけである。この他にもたとえば、透過スクリーン１１に対する鑑賞者１４の操作に応じて、動画データ４５に基づく映像信号を段階的に生成するようにしてもよい。これにより、たとえば、実物９への色つけ工程などを、鑑賞者１４に追体験させることができる。

この実施の形態１では、ハードディスク装置３５には、動画データ４５が記憶されている。この他にもたとえば、スライドデータ、音声データなどの各種のデータを展示装置において再生して、実物に関連する画像、映像あるいは文字情報を透過スクリーン１１に形成するようにしてもよい。

この実施の形態１では、透過スクリーン１１に対する操作を、再帰反射テープ２１および２つの赤外線投受光ユニット２２，２３により検出している。この他にもたとえば、透過スクリーン１１に対する操作を、透過スクリーン１１と重ねて配設されるタッチパネルなどで検出するようにしてもよい。ただし、タッチパネルなどで手の動きを検出する場合、鑑賞者１４の操作感としては、透過スクリーン１１に形成する実物の像を操作している感覚ではなく、タッチパネルに対して操作をしている感覚となってしまう。その結果、鑑賞者１４に、透過スクリーン１１に形成する実物の像と、実物９との一体感を与え難くなる。透過スクリーン１１に対する操作を、再帰反射テープ２１および２つの赤外線投受光ユニット２２，２３によって検出する場合には、そのような一体感を維持することができるので、好適である。

この実施の形態１では、透過スクリーン１１として、透過率６５%のものを使用している。この他にもたとえば、透過スクリーン１１は、透過率が１０%以上、９０%以下のものを使用するようにしてもよい。また、透過スクリーン１１に替えて、偏光スクリーンを使用してもよい。ただし、偏光スクリーンは、それを見る角度が少し変化するだけで像の色が変化してしまうので、複数の鑑賞者１４が同時に鑑賞するような大型の展示装置には不向きである。また、プロジェクタ１３が透過スクリーン１１の実物９側に配設されるので、たとえばプロジェクタ１３が透過スクリーン１１の鑑賞者１４側に配設される場合などにくらべて、展示装置の占有面積が小さくなる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る展示装置は、透過スクリーン１１の手前に立つ鑑賞者１４の背丈、視点（眼）の位置、立ち位置などに応じて、透過スクリーン１１に形成する実物の像の位置および大きさを制御する点において、実施の形態１に係る展示装置と異なる。以下の説明では、主にこの相違点を中心に説明する。

図１２は、本発明の実施の形態２に係る展示装置を示す図である。図１２（Ａ）は、展示装置の側面図である。図１２（Ｂ）は、展示装置の正面図である。図１３は、図１２の展示装置の制御系のハードウェア構成を示すブロック図である。図１４は、図１２の展示装置の制御系を示すブロック図である。図１５は、図１３のハードディスク装置３５に記憶されるデータを示す図である。

実施の形態２に係る展示装置は、図１２に示すように、鑑賞位置検出手段としての距離センサ７１と、鑑賞位置検出手段としての撮像装置７２とを有する。

距離センサ７１は、透過スクリーン１１の手前方向に向けて、透過スクリーン１１の下端中央部分に取り付けられる。距離センサ７１は、赤外線あるいはその他の光を出力し、その光の反射光を受光する。距離センサ７１は、光を出力してから反射光を受光するまでの時間に基づいて、光を反射した物体までの距離を計算する。距離センサ７１は、図１３に示すように、計算した距離を、入出力ポート３２へ出力する。

撮像装置７２は、図示外の複数の受光素子を有する。受光素子は、受光した光量に応じた受光レベル信号を出力する。複数の受光素子は、同一面内において縦横に並べて配列される。この複数の受光素子が配列される面は、受光面と呼ばれている。撮像装置７２は、その受光面が透過スクリーン１１の手前方向所定の角度だけ下向きとなる姿勢にて、不透明の板材１２の上端中央部に取り付けられる。撮像装置７２は、図１３に示すように、複数の受光素子の受光レベル信号に基づく撮像画像を、入出力ポート３２へ出力する。

また、実施の形態２に係るハードディスク装置３５には、図１５に示すように、投影画像生成プログラム８１と、人検出プログラム８２とを、記憶する。

投影画像生成プログラム８１は、メモリ３４に読み込まれ、ＣＰＵ３３により実行される。これにより、像変更手段および像制御手段としての、図１４に示す投影画像生成部９１が生成される。投影画像生成部９１は、三次元コンピュータグラフィックスデータ４４に基づいて静止画データを生成し、この生成した静止画データをプロジェクタ１３へ出力する。

人検出プログラム８２は、メモリ３４に読み込まれ、ＣＰＵ３３により実行される。これにより、鑑賞者視点特定手段および鑑賞位置検出手段としての、図１４に示す人検出部９２が生成される。人検出部９２には、撮像装置７２が撮像した撮像画像と、距離センサ７１が計算した、光を反射した物体までの距離と、が入力される。

実施の形態２に係る展示装置において、上述した構成要素以外の構成要素は、実施の形態１に係る展示装置の構成要素と同じであり、同一の符号および名称を使用して説明を省略する。

次に、本発明の実施の形態２に係る展示装置の動作について説明する。

展示装置の周囲に人がいない初期状態においては、距離センサ７１は、透過スクリーン１１の手前方向へ光を出力する。撮像装置７２は、透過スクリーン１１の手前側の所定の範囲を撮像する。スポットランプ４は、点灯している。プロジェクタ１３は、消灯している。

なお、プロジェクタ１３は、その輝度を０に設定することで消灯することができる。また、消灯することができないプロジェクタ１３である場合、真っ黒の画像を出力させるようにしてもよい。

スポットランプ４の光に照らされている実物９（銀色のカップ）を鑑賞するために、透過スクリーン１１の手前に鑑賞者１４が立つと、距離センサ７１は、鑑賞者１４により反射された反射光を受光する。距離センサ７１は、鑑賞者１４までの距離を計算して、入出力ポート３２へ出力する。撮像装置７２は、鑑賞者１４の像を含む撮像画像を、入出力ポート３２へ出力する。

距離センサ７１が検出した鑑賞者１４までの距離の情報と、撮像画像とは、人検出部９２に入力される。人検出部９２は、距離センサ７１からの距離の情報が入力されると、その距離の情報とそのときの撮像画像とに基づいて、透過スクリーン１１の手前に立っている鑑賞者１４の頭の位置を特定する。なお、頭に替えて、眼、眉間などの位置を視点位置として特定するようにしてもよい。その際、たとえば撮像装置７２の設置高さは、撮像画像の各画素についての撮影角度θおよび鑑賞者１４までの距離Ｌに基づき、視点位置（Ｌ，Ｈ）が特定される。

図１６は、実物９と、鑑賞者１４と、透過スクリーン１１との幾何学的な位置関係を示す図である。人検出部９２は、画像処理によって、撮像画像内での、鑑賞者１４の頭の位置（すなわち視点位置）を特定する。人検出部９２は、距離センサ７１が検出した鑑賞者１４までの距離が、透過スクリーン１１から鑑賞者１４までの距離であるとして、透過スクリーン１１からその距離の位置に撮像画像を仮想的に配置し、その仮想的な配置に基づいて、特定した頭の、透過スクリーン１１および実物９に対する相対位置を特定する。人検出部は、その特定した頭の相対位置に関する情報を、投影画像生成部９１へ出力する。

投影画像生成部９１は、この頭の相対位置（つまり、視点位置）の情報と、三次元コンピュータグラフィックスデータ４４とに基づいて、透過スクリーン１１に形成する実物の像が、その頭の位置から見たときに、実物９と一致する静止画データを生成する。

具体的にはたとえば、投影画像生成部９１は、図１６に示すように、まず、人検出部９２が特定した頭の位置（つまり、視点位置）と、実物９の中心とを結ぶ中心線と交わる透過スクリーン１１の位置１０２を特定する。この位置１０２は、透過スクリーン１１に形成する実物の像の中心となる。また、投影画像生成部９１は、図１６に示すように、透過スクリーン１１に形成する実物の像の大きさ１０１を特定する。

透過スクリーン１１に形成する実物の像の中心１０２およびサイズ１０１を特定した後、投影画像生成部９１は、その特定した部位に実物の像が形成される静止画データを生成する。投影画像生成部９１は、生成した静止画データをプロジェクタ１３へ出力する。プロジェクタ１３は、出力を開始し、静止画データに基づく画像を出力する。透過スクリーン１１には、プロジェクタ１３により投影された画像が形成される。

図１７は、三次元コンピュータグラフィックスデータ４４に基づいて生成される、静止画データによる画像１１１を示す図である。図１７の画像１１１には、透過スクリーン１１の前側から実物９（ここでは銀色のカップ）を見たときと同じ実物の像が、その中心が図１７において左下方向にずれて形成される。

図１８は、透過スクリーン１１に、図１７に示す画像１１１が投影されている状態を示す図である。このように、透過スクリーン１１の手前に立つ鑑賞者１４が、図１８において左寄りの位置に立ち、且つ、その鑑賞者１４の身長が標準的な身長より低いときには、透過スクリーン１１に形成する実物の像は、透過スクリーン１１の中心から左下にずれた位置に形成される。その結果、この透過スクリーン１１の手前において左寄りに立つ鑑賞者１４からは、透過スクリーン１１に形成する実物の像と、透過スクリーン１１越しに見える実物９とが完全に重なって見える。このように、透過スクリーン１１に形成する実物の像を、その大きさおよび位置を制御して実物９と重ねることで、鑑賞者１４の身長や立ち位置にかかわらずに、その鑑賞者１４に対して、展示されている実物９そのものが手元に現れたかのような錯覚を与えることができる。

また、鑑賞者１４が透過スクリーン１１に近づいた場合には、同様の処理により、像が大きく投影される。その結果、この透過スクリーン１１に近づいた鑑賞者１４からは、透過スクリーン１１に形成する実物の像と、透過スクリーン１１越しに見える実物９とが完全に重なって見える。

また、距離センサ７１による鑑賞者１４の検出に基づいて、投影画像生成部９１は、静止画データを生成し、プロジェクタ１３は、この静止画データに基づいて画像の出力を開始する。これにより、透過スクリーン１１に近づいた鑑賞者１４に対して、載置台２に載置されている実物９が自分の方へ移動してきたかのような錯覚を与えることができる。

実施の形態２に係る展示装置において、この初期画面の表示の後の展示装置の動作は、実施の形態１に係る展示装置の動作と同一であり、説明を省略する。

以上のように、この実施の形態２の展示装置は、透過スクリーン１１の手前に立つ鑑賞者１４の背丈および位置に応じて、透過スクリーン１１に形成する実物の像の位置および大きさを制御する。この実施の形態２の展示装置は、実物の像の透過スクリーン１１における位置を調整する。これにより、鑑賞者１４に対して、その背丈および立ち位置に関係なく、透過スクリーン１１に形成する実物の像を、実物９と重ねて見せることができる。また、実施の形態１のように、鑑賞者１４の立ち位置を指定しなくてよい。なお、この実施の形態２の展示装置の場合、鑑賞者１４が鑑賞する位置は、透過スクリーン１１の前側であればよい。

なお、この実施の形態２では、一人の鑑賞者１４が透過スクリーン１１の前に立った場合について説明しているが、透過スクリーン１１の前には、一度に複数の鑑賞者が立つ場合もある。図１９は、透過スクリーン１１の前に、三人の鑑賞者１４が立っている状況を示す図である。このように透過スクリーン１１の前に、複数の鑑賞者が立った場合には、人検出部９２は、透過スクリーン１１の真中に最も近いところにいる鑑賞者（図１９では３人の中の真中の鑑賞者１４）を、透過スクリーン１１に対して操作を行う代表的な鑑賞者１４として特定し、その代表的な鑑賞者１４に対して、透過スクリーン１１に形成する実物の像を、実物９と重ねて見せるようにすればよい。透過スクリーン１１に対して操作を行わない、それ以外の鑑賞者１４にあっては、その代表的な鑑賞者１４による操作を傍観するだけなので、そのような制御としても十分な鑑賞効果が得られる。なお、透過スクリーン１１の真中に最も近いところにいる鑑賞者を特定する替わりに、撮像画像の真中にいる鑑賞者を特定するようにしても、同様の効果を期待することができる。

この実施の形態２では、人検出部９２は、距離センサ７１および撮像装置７２の検出情報に基づいて、鑑賞者１４の位置を正確に特定している。この他にもたとえば、人検出部９２は、図２０に示すように、鑑賞者１４に透過スクリーン１１に触れてもらい、その触れた位置に基づいて、および、鑑賞者１４が腕を伸ばして触れたと仮定したときの透過スクリーン１１と鑑賞者１４との位置関係に基づいて、鑑賞者１４の頭のおおよその位置を特定するようにしてもよい。図２０は、鑑賞者１４が透過スクリーン１１に触れている状態を示す図である。これにより、実施の形態１の展示装置と同様のハードウェア構成において鑑賞者１４の位置を簡単な処理で特定し、実施の形態２の展示装置と同様の効果を期待することができる。また、鑑賞者１４に透過スクリーン１１に触れてもらうために、人検出部９２は、透過スクリーン１１に「Ｔｏｕｃｈ ｈｅｒｅ」などのメッセージを表示するようにしてもよい。

なお、図２０に示す方式で鑑賞者１４の位置を検出する場合、再帰反射テープ２１および２つの赤外線投受光ユニット２２，２３が、透過スクリーン１１に触れた位置を検出する接触位置検出手段となり、操作検出部６３が、検出した接触位置に基づいて、鑑賞者１４が腕を伸ばして触れたと仮定した透過スクリーン１１と鑑賞者１４との位置関係に基づいて、鑑賞者１４の位置を特定する鑑賞者視点特定手段となる。

この実施の形態２では、人検出部９２は、初期画面を表示するときに、鑑賞者１４の位置を特定し、実物の像の形成位置を調整している。この他にもたとえば、人検出部９２は、投影画像生成部９１が静止画データを出力する度に、鑑賞者１４の位置を特定し、実物の像の形成位置を調整するようにしてもよい。これにより、鑑賞者１４が移動したとしても、その鑑賞者１４の目線に合わせて実物の像をずらして、常に実物９と重なる位置に実物の像を形成することができる。ただし、このように常に実物の像が実物とが重なる位置となるように制御する場合、制御装置３１として高速に画像処理が可能となるものが必要となり、展示装置として高価なものになる。

この実施の形態２では、展示装置の周囲に鑑賞者１４がいないときには、プロジェクタ１３は消灯している。この他にもたとえば、展示装置の周囲に鑑賞者１４がいないときには、プロジェクタ１３は、実物の像以外の画像を出力していてもよい。これにより、展示装置から離れている鑑賞者１４の目に止まり易くなる。

実施の形態３．
実施の形態３に係る展示装置は、透過スクリーン１１への画像の投影に応じて、スポットランプ４を調光する点において、実施の形態２に係る展示装置と異なる。以下の説明では、主にこの相違点を中心に説明する。

図２１は、本発明の実施の形態３に係る展示装置の制御系のハードウェア構成を示すブロック図である。図２２は、図２１の展示装置の制御系を示すブロック図である。図２３は、図２１のハードディスク装置３５に記憶されるデータを示す図である。

実施の形態３に係る展示装置では、図２１に示すように、スポットランプ４は、入出力ポート３２に接続される。スポットランプ４の光量は、展示装置の制御系により制御される。また、実施の形態３に係るハードディスク装置３５には、図２３に示すように、投影画像生成プログラム１２１と、ランプ制御プログラム１２２とを、記憶する。

投影画像生成プログラム１２１は、メモリ３４に読み込まれ、ＣＰＵ３３により実行される。これにより、像変更手段、光量制御手段および像制御手段としての、図２２に示す投影画像生成部１３１が生成される。投影画像生成部１３１は、三次元コンピュータグラフィックスデータ４４に基づいて静止画データを生成し、この生成した静止画データをプロジェクタ１３へ出力する。

ランプ制御プログラム１２２は、メモリ３４に読み込まれ、ＣＰＵ３３により実行される。これにより、光量制御手段としての、図２２に示すランプ制御部１３２が生成される。ランプ制御部１３２は、スポットランプ４の光量を０〜１００％に制御する。

実施の形態３に係る展示装置において、上述した構成要素以外の構成要素は、実施の形態２に係る展示装置の構成要素と同じであり、同一の符号および名称を使用して説明を省略する。

次に、本発明の実施の形態３に係る展示装置の動作について説明する。

展示装置の周囲に人がいない初期状態においては、距離センサ７１は、透過スクリーン１１の手前方向へ光を出力する。撮像装置７２は、透過スクリーン１１の手前側の所定の範囲を撮像する。ランプ制御部１３２は、スポットランプ４を１００％の出力で点灯する。プロジェクタ１３は、消灯している。

スポットランプ４の光に照らされている実物９（ここでは銀色のカップ）を鑑賞するために、透過スクリーン１１の手前に鑑賞者１４が立つと、距離センサ７１は、鑑賞者１４までの距離を出力する。人検出部９２は、その鑑賞者１４の頭の位置を特定し、その特定した頭の透過スクリーン１１および実物９に対する相対位置に関する情報を、投影画像生成部１３１へ出力する。

投影画像生成部１３１は、この頭の相対位置の情報と、三次元コンピュータグラフィックスデータ４４とに基づいて、透過スクリーン１１に形成する実物の像が、その頭の位置から見たときに、実物９と一致する静止画データを生成し、プロジェクタ１３へ出力する。プロジェクタ１３は、出力を開始し、静止画データに基づく画像を出力する。透過スクリーン１１には、プロジェクタ１３により投影された画像が形成される。

また、投影画像生成部１３１は、プロジェクタ１３へ静止画データを出力するのと前後して、ランプ制御部１３２へ消灯を指示する。ランプ制御部１３２は、スポットランプ４を消灯する。

このように、透過スクリーン１１への画像の投影を開始する際にスポットランプ４を消灯すると、実物９と鑑賞者１４との間には透過率が６５％の透過スクリーン１１があるため、透過スクリーン１１越しに実物９が見えなくなる。その結果、鑑賞者１４に対して、載置台２に載置されている実物９があたかも手前に近づくように移動してきたかのような錯覚を与えることができる。

なお、このような載置台２に載置されている実物９があたかも手前に近づくように移動してきたかのような錯覚を与える効果を期待するとき、透過スクリーン１１の透過率は、５０％以上でかつ８０％以下のものを使用するとよい。透過スクリーン１１の透過率が５０％より低い場合、スポットランプ４を消灯するとすぐに実物９が見えなくなってしまうので、載置台２に載置されている実物９があたかも手前に近づくように移動してきたかのような印象を与えにくい。また、透過スクリーン１１の透過率が８０％より高い場合、スポットランプ４を消灯したとしても、いつまでも実物９がうっすら見えてしまうことがあり、載置台２に載置されている実物９があたかも手前に近づくように移動してきたかのような印象を与えにくい。

また、一定期間操作がない場合、操作検出部６３は、投影画像生成部１３１へ、先に表示した初期画像の表示を指示する。投影画像生成部１３１は、先に表示した初期画像５１を透過スクリーン１１に表示した後、所定の時間が経過すると、プロジェクタ１３へ消灯の指示を出力するとともに、ランプ制御部１３２に対して点灯の指示を出力する。ランプ制御部１３２は、スポットランプ４を点灯する。プロジェクタ１３は、消灯する。

このように、透過スクリーン１１への画像の投影を終了するとともにその終了の際にスポットランプ４を点灯すると、直前まであたかも手に持っていたかのように錯覚していた実物９が載置台２の上へ戻っていったかのような錯覚を、鑑賞者１４に対して与えることができる。なお、透過スクリーン１１への画像の投影を開始するときにスポットランプ４を消灯する場合と同様の理由によって、このような錯覚を与える効果を期待するときには、透過スクリーン１１の透過率は、５０％以上でかつ８０％以下のものを使用するとよい。

実施の形態３に係る展示装置において、初期画面を最初に表示してから、最後に初期画面を消すまでの期間の展示装置の動作は、実施の形態２に係る展示装置の動作と同一であり、説明を省略する。

以上のように、この実施の形態３の展示装置では、透過スクリーン１１に実物の像を表示するときには、スポットランプ４を消灯する。これにより、鑑賞者１４に対して、載置台２に載置されている実物９が近づいてきたかのような錯覚を与えることができる。鑑賞者１４の注目点は、実物９と実物の像との間で行き来することになる。なお、スポットランプ４を消灯するのではなく、スポットランプ４の光量を下げるだけでも、同様の効果を期待することができる。

また、この実施の形態３の展示装置では、透過スクリーン１１への実物の像の表示を終了するときには、スポットランプ４を点灯する。これにより、鑑賞者１４に対して、透過スクリーン１１に形成されていた実物の像が、透過スクリーン１１の向こう側にある実物９のところへ戻っていったかのような錯覚を与えることができる。鑑賞者１４の注目点は、実物９と実物の像との間で行き来することになる。なお、スポットランプ４を点灯するのではなく、スポットランプ４の光量を上げるだけでも、同様の効果を期待することができる。

なお、この実施の形態３では、展示装置の周囲に人がいないときには、スポットランプ４のみを点灯し、鑑賞者がきたときには、プロジェクタ１３のみを点灯させている。この他にもたとえば、スポットランプ４の点灯およびプロジェクタ１３の点灯を、段階的に制御したり、ゆっくりと変化するように制御したりするようにしてもよい。

また、スポットランプ４の点灯のみを、人の有無に応じて制御するようにしてもよい。この変形例の場合であれば、プロジェクタ１３として消灯機能を具備しないものを使用することができ、展示装置のトータルコストを抑えつつ、実施の形態３の展示装置と同様の効果を期待することができる。

また、展示装置の周囲に人がいないときには、スポットランプ４およびプロジェクタ１３を消灯し、鑑賞者がきたらスポットランプ４のみを点灯し、鑑賞者１４が操作をした後プロジェクタ１３のみを点灯するようにしてもよい。

この実施の形態３では、展示装置は、白熱色の光を出力するスポットランプ４を１つ有する。この他にもたとえば、展示装置は、図２４に示すように、白熱色の光を出力するスポットランプ４と、単色光を出力するスポットランプ１４１とを有するものであってもよい。また、展示装置は、この複数のスポットランプ４，１４１を切り替えて点灯するように制御したり、同時に点灯させたりしてもよい。複数のスポットランプ４，１４１を同時に点灯させた場合、光の合成によって実物９の色を変化させることができる。図２４は、白熱色の光を出力するスポットランプ４と、単色光を出力するスポットランプ１４１とを有する展示装置の変形例を示す断面図である。

この実施の形態３では、展示装置は、スポットランプ４および実物９は、１つずつ有する。この他にもたとえば、展示装置は、図２５に示すように、スポットランプ４，１５１および実物９，１５２を複数組有するものであってもよい。また、展示装置は、この複数のスポットランプ４，１５１を切り替えて点灯することで、鑑賞者１４の注目点を複数の実物９，１５２の間で切り替えるようにしてもよい。図２５は、スポットランプ４，１５１および実物９，１５２を複数組有する展示装置の変形例を示す断面図である。

以上の各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形、変更が可能である。

たとえば、上記各実施の形態では、展示装置の立入制限枠１は、立方体形状の骨組み構造に組み立てられている。この他にもたとえば、立入制限枠１は、六角柱形状、その他の柱状形状に形成されていてもよい。また、展示装置は、建物の柱の中などに設置されてもよい。

上記各実施の形態では、立入制限枠１の１組の柱部材５と柱部材５との間にのみ、透過スクリーン１１が配設されている。この他にもたとえば、立入制限枠１のすべての組の柱部材５と柱部材５との間に、複数の透過スクリーンを配設するようにしてもよい。これにより、同時に複数の鑑賞者１４がそれぞれの透過スクリーンに対して操作を行い、それぞれのペースで鑑賞することができる。

本発明に係る展示装置は、現実に存在する美術品、工芸品、商品などを展示する場合に利用することができる。

本発明の実施の形態１に係る展示装置を示す図である。 図１の展示装置の断面図である。 図１の展示装置の断面図である。 図１の展示装置の透過スクリーン、再帰反射テープおよび２つの赤外線投受光ユニットのレイアウトおよび構造を示す説明図である。 図１の展示装置の制御系のハードウェア構成を示すブロック図である。 図１の展示装置の制御系を示すブロック図である。 図５のハードディスク装置に記憶されるデータを示す図である。 図７の三次元ＣＧデータに基づく画像の一例を示す図である。 図７の三次元ＣＧデータに基づく他の画像の例を示す図である。 図７の三次元ＣＧデータに基づくさらに他の画像の例を示す図である。 透過スクリーンへの、図８の初期画像の投影状態を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る展示装置を示す図である。 図１２の展示装置の制御系のハードウェア構成を示すブロック図である。 図１２の展示装置の制御系を示すブロック図である。 図１３のハードディスク装置に記憶されるデータを示す図である。 実物、鑑賞者および透過スクリーンの幾何学的位置関係を示す図である。 三次元ＣＧデータに基づく画像の一例を示す図である。 透過スクリーンへの、図１７の画像の投影状態を示す図である。 透過スクリーンの前に、三人の鑑賞者が立っている状況を示す図である。 鑑賞者が透過スクリーンに触れている状態を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る展示装置の制御系のハードウェア構成を示すブロック図である。 図２１の展示装置の制御系を示すブロック図である。 図２１のハードディスク装置に記憶されるデータを示す図である。 白熱色の光を出力するスポットランプと、単色光を出力するスポットランプとを有する展示装置の変形例を示す断面図である。 複数のスポットランプおよび実物を有する展示装置の断面図である。

符号の説明

４ スポットランプ（投光部材）、９ 実物、１１ 透過スクリーン（スクリーン）、１３ プロジェクタ、１４ 鑑賞者、２１ 再帰反射テープ（操作検出手段、接触位置検出手段）、２２，２３ 赤外線投受光ユニット（操作検出手段、接触位置検出手段）、６１ 投影画像生成部（像変更手段、像制御手段）、６３ 操作検出部（操作検出手段、鑑賞者視点特定手段）、７１ 距離センサ（鑑賞位置検出手段）、７２ 撮像装置（鑑賞位置検出手段）、９１ 投影画像生成部（像変更手段、像制御手段）、９２ 人検出部（鑑賞者視点特定手段、鑑賞位置検出手段）、１３１ 投影画像生成部（像変更手段、光量制御手段、像制御手段）、１３２ ランプ制御部（光量制御手段）

Claims (8)

1. 展示対象である実物と鑑賞位置との間に設けられ、その鑑賞位置にいる鑑賞者からその実物が見えるサイズでありかつ透過性のあるスクリーンと、
   上記鑑賞者の視点で、上記スクリーン越しに見たときの上記実物と略同じ姿勢である実物の像を、上記実物と重なって見えるように上記スクリーンに投影するプロジェクタと、
   を有することを特徴とする展示装置。
2. 前記鑑賞者の鑑賞位置または視点の位置を検出する鑑賞位置検出手段と、
   上記鑑賞位置検出手段が検出した位置に応じて、その位置から見て前記実物の像が前記実物と重なるように、前記スクリーンに形成される前記実物の像を変える像変更手段と、
   を有することを特徴とする請求項１記載の展示装置。
3. 前記鑑賞位置検出手段は、
   前記スクリーンから前記鑑賞者までの距離を検出する距離センサと、
   前記スクリーンの前記鑑賞者側の所定の範囲を撮像する撮像装置と、
   上記距離センサが検出した距離および上記撮像装置が撮像した画像に基づいて、前記鑑賞者の視点の位置を特定する鑑賞者視点特定手段と、
   を有することを特徴とする請求項２記載の展示装置。
4. 前記鑑賞者視点特定手段は、撮像された前記画像に複数の鑑賞者が写っている場合には、その画像の真中にいる鑑賞者あるいは前記スクリーンの真中に最も近いところにいる鑑賞者の視点位置を特定することを特徴とする請求項３記載の展示装置。
5. 前記鑑賞位置検出手段は、
   前記スクリーンに触れた位置を検出する接触位置検出手段と、
   上記接触位置検出手段が検出した接触位置に基づいて、前記鑑賞者が腕を伸ばして触れたと仮定した前記スクリーンと前記鑑賞者との位置関係に基づいて、前記鑑賞者の位置を特定する鑑賞者視点特定手段と、
   を有することを特徴とする請求項２記載の展示装置。
6. 前記スクリーンは、透過率が５０％以上でかつ８０％以下である透過スクリーンであり、
   前記スクリーンより前記実物側に配設され、前記実物を照らす投光部材と、
   前記スクリーンに前記実物の像を形成する場合には上記投光部材が出力する光量を下げる第一の制御および前記スクリーンに形成していた前記実物の像を消す場合には上記投光部材が出力する光量を上げる第二の制御の中の少なくとも一方の制御を実行する光量制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１記載の展示装置。
7. 前記スクリーンに対する鑑賞者の操作を検出する操作検出手段と、
   上記操作検出手段が検出した操作およびその時点での像の表示状態に基づいて、前記スクリーンに形成する実物の像を回転あるいは拡縮させる像制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１記載の展示装置。
8. 前記スクリーンに対する鑑賞者の操作を検出する操作検出手段と、
   上記操作検出手段が検出した操作およびその時点での像の表示状態に基づいて、前記実物に関連する画像、映像あるいは文字情報を前記スクリーンに形成する画像形成手段と、
   を有することを特徴とする請求項１記載の展示装置。

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