JP2014130305A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、写真等の二次元画像を空間に浮かび上がった状態で投影することにより、奥行き感を持った画像を立体的に表示する表示装置に関するものである。 The present invention relates to a display device that three-dimensionally displays an image having a sense of depth by projecting a two-dimensional image such as a photograph in a state where it appears in space.
従来、家庭内や職場の机上等において、ユーザーが好みの写真や画像等を個人的に鑑賞するために、写真立てやデジタルフォトフレーム等、画像観賞用の表示装置が用いられている。これら、写真立て等のなかには、平面的な(二次元の)写真等に、光学的な深度(奥行き感)を付与することにより、これら写真等を立体(三次元)的に表示しようとするものが提案されている(特許文献1,2を参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, display devices for viewing images, such as a photo frame and a digital photo frame, have been used to allow a user to personally view a favorite photograph or image on a desk at home or at work. Some of these photo frames are intended to display these photographs in a three-dimensional (three-dimensional) manner by adding optical depth (depth) to a planar (two-dimensional) photograph. Has been proposed (see
例えば、特許文献1の『立体写真立て』によれば、写真等を貼り付けるための裏面板を、写真中央寄りが前面(手前)側に膨出する凸状に形成することにより、上記写真等に立体感(遠近感)を付与することができる。
For example, according to “stereoscopic photo frame” of
また、特許文献2の『レンズ付き立体写真立て』によれば、写真等の表面から距離を隔てた前面(手前)側に、写真等を拡大するレンズを配置することにより、上記平面状の写真を、奥行きの深い立体感のある拡大写真として楽しむことができる。
Also, according to “stereoscopic photo frame with lens” of
しかしながら、上記写真立てにおいて写真等を立体的に表示する各方法は、画像の奥行き感が不充分なため、立体感に乏しく、両眼視差等を利用した三次元画像に比べ、インパクトに欠ける画像となってしまう。また、写真等の画像を、写真立て等の正面から鑑賞するため、鑑賞者の視野内で写真立て等の枠が邪魔をして、立体感や臨場感等が得にくいという問題もある。 However, each method of displaying a photograph or the like three-dimensionally in the above-mentioned photo frame has an insufficient depth feeling of the image, so that the stereoscopic effect is poor, and an image lacking impact compared to a three-dimensional image using binocular parallax or the like. End up. In addition, since an image such as a photo is viewed from the front of a photo stand or the like, there is a problem that a frame such as a photo stand or the like interferes with the viewer's field of view and it is difficult to obtain a three-dimensional effect or a sense of reality.
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、奥行き感に富む立体的な二次元画像を、装置本体から離れた空間に浮かび上がらせて表示することのできる表示装置の提供をその目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a display device capable of displaying a stereoscopic two-dimensional image rich in depth in a space away from the device body. To do.
上記の目的を達成するため、本発明の表示装置は、画像が印刷された用紙を載置するための載置面を有する載置台と、上記載置面上の用紙に光を照射する光源と、パネル状の結像光学素子と、上記載置台と用紙を収容するケースとを備え、このケースの上面に、上記結像光学素子が配設され、この結像光学素子の下側に、上記結像光学素子の下面に対して所定角度傾斜した状態で、上記載置面が配置され、上記光源から投射され上記用紙の表面で反射して上記結像光学素子を透過した光により、上記用紙上の画像の投影像が、このパネル状の結像光学素子の上側に浮かび上がった状態で結像するようになっているという構成をとる。 In order to achieve the above object, a display device of the present invention includes a mounting table having a mounting surface for mounting a sheet on which an image is printed, and a light source that irradiates light on the sheet on the mounting surface. A panel-shaped imaging optical element, a mounting table and a case for storing paper, and the imaging optical element is disposed on an upper surface of the case, and the imaging optical element is disposed below the imaging optical element. The above-mentioned mounting surface is arranged in a state inclined at a predetermined angle with respect to the lower surface of the imaging optical element, and the paper is reflected by the light projected from the light source and reflected by the surface of the paper and transmitted through the imaging optical element. The projection image of the upper image is formed in a state of being raised above the panel-shaped imaging optical element.
すなわち、本発明者は、前記課題を解決するため鋭意研究を重ね、その結果、結像機能を有するパネル状の光学素子を用いて、写真等を収容するケースまたはハウジング等の上方に、上記写真等の二次元画像を浮かび上がった(立ち上がった)状態で結像させることにより、上記写真等を、立体視の画像(3D画像)のように臨場感溢れる画像として表示できることを見出し、本発明に到達した。 That is, the present inventor has conducted extensive research to solve the above problems, and as a result, using the panel-like optical element having an imaging function, the above photograph is placed above a case or housing that accommodates a photograph or the like. The present invention finds that the above-mentioned photograph or the like can be displayed as a stereoscopic image (3D image) as an image full of realism by forming a two-dimensional image such as Reached.
本発明の表示装置は、画像が印刷された用紙を載置するための載置面を有する載置台が、この載置面を所定角度傾斜させた状態で配置され、上記載置面に対応してケース内に配設された光源から投射された光が、上記用紙の画像上で反射した後、ケースの上面に嵌め入れられたパネル状の結像光学素子を透過し、その上方(パネルの外側面の上方)に、立体的な二次元画像を結像するようになっている。これにより、本発明の表示装置は、上記載置面上に写真等を載置して光源を点灯させるという簡単な操作だけで、この載置面に載置された平面的な二次元画像(写真等)を、奥行き感を持った擬似的な立体像(立体的二次元画像)として表示(投影)することができる。 In the display device of the present invention, a mounting table having a mounting surface for mounting a sheet on which an image is printed is disposed in a state where the mounting surface is inclined at a predetermined angle, and corresponds to the mounting surface described above. After the light projected from the light source disposed in the case is reflected on the image of the paper, it is transmitted through the panel-shaped imaging optical element fitted on the upper surface of the case, and above (the panel A stereoscopic two-dimensional image is formed on the upper side of the outer surface. As a result, the display device of the present invention allows a planar two-dimensional image (on the placement surface) to be placed by a simple operation of placing a photograph or the like on the placement surface and turning on the light source. A photograph or the like) can be displayed (projected) as a pseudo three-dimensional image (stereoscopic two-dimensional image) having a sense of depth.
なお、上記画像が印刷された用紙を収容する容器としては、周囲の光を遮光する暗箱状で、かつ、上記載置台および光源がその内部に配設されたケースか、あるいは、側面が開口する開放形で、かつ、上記載置台および載置面が、その一面を利用して形成されているハウジングの、いずれかを好適に採用する。上記暗箱状のケースを用いた場合、上記映像を鮮明に投影できるというメリットがある。また、上記開放形のハウジングを用いた場合、上記用紙を簡単に出し入れできるという利点がある。 The container for storing the paper on which the image is printed is a dark box shape that shields ambient light, and a case in which the mounting table and the light source are disposed therein, or a side surface is opened. Any one of housings that are open-type and in which the mounting table and the mounting surface are formed by using one surface thereof is suitably employed. When the dark box-like case is used, there is an advantage that the image can be projected clearly. Further, when the open housing is used, there is an advantage that the paper can be easily taken in and out.
また、本発明の表示装置のなかでも、上記結像光学素子の素子面(パネルの下面)に対する上記載置面の傾斜角が、30°以上90°未満に設定されているものは、上記表示される立体的二次元画像を、より浮遊感を感じる立体的な画像として表示することができる。 Among the display devices of the present invention, the display device in which the inclination angle of the mounting surface with respect to the element surface (lower surface of the panel) of the imaging optical element is set to 30 ° or more and less than 90 ° is the display device described above. The displayed stereoscopic two-dimensional image can be displayed as a stereoscopic image that feels more floating.
さらに、本発明の表示装置のなかでも特に、上記用紙を載置する載置面が、所定の曲率半径で湾曲する凹状または凸状になっているものは、上記表示される立体的二次元画像を、より奥行き感の深い立体的な画像として表示することができる。 Furthermore, among the display devices of the present invention, in particular, the display surface on which the paper is placed has a concave or convex shape curved with a predetermined radius of curvature. Can be displayed as a stereoscopic image with a deeper sense of depth.
なお、本発明の表示装置における「パネル状の結像光学素子」とは、被投影物の鏡像を実像として結像させる屈折型結像素子(フレネルレンズ等を含む各種レンズや、アフォーカル光学系のマイクロミラー,コーナーリフレクタ等)、および、被投影物の正立等倍像を実像として結像させるマイクロレンズアレイ等の正立等倍型結像素子のうち、その外形形状がパネル状あるいは平板状で、かつ、その表裏面(上下面)が比較的平坦でフラットなものを指す。また、上記パネル状の結像光学素子の「素子面」とは、結像の基準(光路の屈折点)となる「結像光学素子の厚み方向中心の平面」を指し、上記「パネル状の結像光学素子」においては「素子面」,「外側面」(上面),「内側面」(下面)は、ほぼ平行である。 The “panel-shaped imaging optical element” in the display device of the present invention refers to a refractive imaging element (various lenses including a Fresnel lens and the like, an afocal optical system) that forms a mirror image of a projection object as a real image. Micro-mirrors, corner reflectors, etc.) and erecting equal-magnification imaging elements such as microlens arrays that form erecting equal-magnification images of projection objects as real images. And the front and back surfaces (upper and lower surfaces) are relatively flat and flat. The “element surface” of the panel-shaped imaging optical element refers to a “plane in the center of the imaging optical element in the thickness direction” serving as a reference for imaging (refractive point of the optical path). In the “imaging optical element”, the “element surface”, “outer surface” (upper surface), and “inner surface” (lower surface) are substantially parallel.
つぎに、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this embodiment.
図1は、本発明の第1実施形態における表示装置の外観斜視図であり、図2は、その内部構造と画像投影の状態を説明する図である。なお、用紙P(印画紙または写真等)表面に印刷された「画像」(図2中の太線矢印I)は、その厚みを強調して図示している。また、図2において、符号1bは、載置台1の周縁に取り付けられた、枠状(額縁状)の用紙フォルダであるが、他の図では記載を省略している場合もある。
FIG. 1 is an external perspective view of a display device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining the internal structure and the state of image projection. Note that the “image” (thick line arrow I in FIG. 2) printed on the surface of the paper P (such as photographic paper or photo) is shown with its thickness emphasized. In FIG. 2,
本実施形態における表示装置は、画像Iが印刷された用紙P(本例では写真)を載置するための載置台1と、上記載置台1上の用紙Pに光を照射する光源3と、結像機能を有するパネル状の結像光学素子(2)と、周囲の光を遮光する暗箱状のケース10とを備えている。上記ケース10の上面の開口10aには、結像機能を有するパネル状の結像光学素子(2)が嵌め込まれているとともに、このケース10の内部には、図2のように、上記載置台1が、その載置面1a(本例では写真フォルダ)を所定角度α傾けた状態で配置されている。また、ケース10の内部には、上記光源3が、上記載置面1aに続いてこの載置面1aを照射可能な空間(図中の載置台1より左方の空間)に位置決めされ、この光源3から照射された光(照明光)が、上記載置面1a上の写真等で、上方(結像光学素子側)に向かって反射するようになっている。そして、この反射光(すなわち、上記用紙P上の画像I)が、この結像光学素子(2)の結像作用により上方に結像(I’)し、鑑賞者の視点(白抜き矢印E)からは、上記結像光学素子(2)の上面(外側面)2aから浮かび上がった、立体的な空間像I’として視認できるようになっている。これが、本発明の表示装置の特徴である。
The display device according to the present embodiment includes a mounting table 1 for mounting the paper P on which the image I is printed (a photograph in this example), a
上記表示装置について、より詳しく説明すると、上記載置台1は、図1のように、ケース10の側面10cの一面から外部に引き出し可能に構成されており、その上面(1a)が、上記画像Iが印刷された用紙P(写真)を載置することのできる載置面1aになっている。そして、上記載置台1をケース10の外部に引き出し、図3のように、上記載置面1a上に用紙Pを載置して、この載置台1を上記ケース10の内部にスライド移動させて戻すことにより、上記用紙Pが、ケース10の底面10bおよび上記結像光学素子(2)の素子面H(または結像光学素子の下面2b)に対して所定角α傾いた、所定の位置にセットされるようになっている。
The above-described display device will be described in more detail. The mounting table 1 is configured to be able to be pulled out from one
なお、上記ケース10内において載置台1を傾いた状態で支持する支持部材(スライド用のガイドレール等)は、その図示を省略している。また、ケース10内における上記載置面1aの、結像光学素子(2)の素子面H(内側の下面2b)に対する傾斜角αは、通常30°以上90°未満、好ましくは40°以上80°以下に設定される。そして、上記載置面1a(写真フォルダ)の色は、その上に載置される用紙P(画像I)とのコントラストおよび光の反射率を考慮して、黒(色度0,彩度0,明度0)もしくはこれに近い暗色としておくことが望ましい。
A support member (such as a guide rail for sliding) that supports the mounting table 1 in an inclined state in the
また、上記載置台1の載置面1aには、図3に示すように、セグメントLED(符号5)やLEDディスプレイ等からなる自発光式のデジタル時計が組み込まれている。このデジタル時計は、上記画像Iを投影しない間に、上記表示装置を時刻等の表示に使用しようとするもので、上記セグメントLED(5)等は、上記用紙Pが載置面1a上に載置された際に隠れる(見えなくなる)位置に配置され、図示しないスイッチ等の切り換えにより、後記する光源3等の点灯(図2参照)と排他利用されるようになっている。
Further, as shown in FIG. 3, a self-luminous digital timepiece composed of a segment LED (reference numeral 5), an LED display and the like is incorporated in the mounting
さらに、上記例においては、載置台1の載置面1aが平坦(フラット)な例を示したが、上記載置台1は、その載置面1aを、所定の曲率半径で湾曲する凹曲面〔図4(a)の載置台1C参照〕、あるいは、所定の曲率半径で湾曲する凸曲面〔図4(b)の載置台1D参照〕としてもよい。上記湾曲(凹凸)の方向は、載置面1aの高さ方向または幅方向のどちらでもよく、両方向に湾曲する半球状とすることもできる(載置面1aを湾曲させない場合は、用紙P自身を湾曲させてもよい)。これら場合、上記画像Iの結像(空間像I’)は、鑑賞者の視点(図1,図2の白抜き矢印E参照)から見て、上記載置面1aの湾曲(凹状または凸状)を反転させた、凸状の画像または凹状の画像として表示される。これにより、上記空間像I’を、より奥行きを感じる立体的な画像として表示することができる。
Furthermore, in the above example, an example in which the mounting
つぎに、上記表示装置に使用する結像光学素子(2)としては、フレネルレンズ等を含む各種レンズや、アフォーカル光学系のマイクロミラー,コーナーリフレクタ等の屈折型結像素子、マイクロレンズアレイ等の正立等倍型結像素子を用いることができる。なかでも、本実施形態においては、図2のように、素子面Hに対して面対称の位置に像を結ぶ、マイクロミラーアレイ(コーナーリフレクタアレイ)2が好適に使用される。このマイクロミラーアレイ2は、上記ケース10の上面に設けられた開口10aに嵌め入れて固定されている。なお、本実施形態におけるマイクロミラーアレイ2は、微小なコーナー構造の各光反射面(直角の角部)を鑑賞者の正面に向けるために、図1,図7のように、その辺を上記ケース10の正面(鑑賞者側)に対して45°回転させた状態で配設されている。
Next, as the imaging optical element (2) used in the display device, various lenses including a Fresnel lens, a refraction-type imaging element such as an afocal optical micromirror and a corner reflector, a microlens array, etc. An erecting equal-magnification imaging element can be used. In particular, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, a micromirror array (corner reflector array) 2 that forms an image at a plane-symmetrical position with respect to the element surface H is preferably used. The
上記マイクロミラーアレイ(凸型コーナーリフレクタアレイ)2について、詳しく説明すると、このマイクロミラーアレイ2は、図5に示すように、基板(基盤)11の下面(図1〜図3における光学パネルの下面2b側)に、下向き凸状の多数の微小な四角柱状単位光学素子12(コーナーリフレクタ)が、斜め碁盤目状に並ぶように配列されている〔図5はアレイを下側から見上げた図である。〕。
The micromirror array (convex corner reflector array) 2 will be described in detail. As shown in FIG. 5, the
上記マイクロミラーアレイ2の各四角柱状の単位光学素子12は、その断面を図6に示すように、コーナーリフレクタを構成する一対(2つ)の光反射面(四角柱側方の第1の側面12a,第2の側面12b)が、それぞれ、「基板表面方向の横幅(幅w)に対する基板厚さ方向の縦長さ(高さv)の比」〔アスペクト比(v/w)〕が1.5以上の長方形状に形成されている。
Each square columnar unit
また、それぞれの単位光学素子12は、各コーナー12cを構成する一対の光反射面(第1の側面12a,第2の側面12b)が、鑑賞者の視点の方向(図1,図2におけるE側)を向くようになっている。なお、このマイクロミラーアレイ2とその周囲を上から見た場合、図7のように、上記アレイ2は、その外縁(外辺)を鑑賞者の正面(E方向)に対して45°回転させて配設されており、マイクロミラーアレイ2の下側の画像Iが、このアレイ2(素子面H)に対して面対称の位置(結像光学素子の上方)に投影され、空間像I’が結像するようになっている。
Each unit
また、上記光源3に使用する機器(照明機器あるいは素子)としては、白色LEDや蛍光ランプ等、全可視光波長にわたってなるべく偏りのない「白色光」を発光できる光源が望ましい。なかでも、低消費電流で、点灯による発熱の少ない白色LEDが、好適に採用される。なお、上記光源3には、無機あるいは有機ELを用いた面発光ランプや、光の三原色に相当する各LEDを組み合わせる等して、使用してもよい。さらには、上記ケース10の一部に開口を設けてレンズ等により集光するか、あるいは、光ファイバー等によってケース外の外光を導入する等により、このケース10の外部の照明光や太陽光等を取り込み、上記光源3の代わりに用紙P(画像I)に向けて照射してもよい。
Moreover, as a device (illumination device or element) used for the
さらに、上記光源3の近傍には、図2のように、上記光源3の光(直接光)が鑑賞者の視界に直接入ることを防止する遮光部材(遮光板4)を設けてもよい。この遮光板4により、上記光源3の光(直接光)に邪魔されず、上記空間像I’をより鮮明に見ることが可能になる。
Further, a light shielding member (light shielding plate 4) for preventing light (direct light) from the
そして、上記載置台1および光源3を収容するケース10は、先に述べたように、その上面の開口10aに略正方形状のマイクロミラーアレイ2が嵌め入れられ、その一側面10cに、上記載置台1を出し入れ(スライド)するための開口(長方形状の貫通穴)が設けられている。なお、上記マイクロミラーアレイ2の部位を除く、ケース10の内面は、光による乱反射を防止するために、上記載置面1aと同様の黒色(色度0,彩度0,明度0)もしくはこれに近い暗色となっている。
Then, as described above, the
また、上記ケース10の一部に、スピーカー等の発音手段を配設してもよい。この発音手段により、上記載置面1aに載置される用紙P(画像I)に合わせた音楽(BGM)や音声等を出力することができるようになる。
Further, sound generation means such as a speaker may be provided in a part of the
上記のような構成の表示装置において画像Iを表示(投影)する場合、まず、上記載置台1をケース10の外側に引き出し、所定の加工(後記の画像処理)が施された画像Iの印刷された用紙P(写真等)を、載置面1a上に(天地を逆さにして)載置した後、この載置台1をケースの中にスライドさせて押し込み、所定位置にセットして準備する(図1,図3参照)。そして、図示しない電源(スイッチ等)を操作して、光源3を点灯(前記デジタル時計は消灯)させることにより、上記載置面1aに載置された平面的な二次元画像I(写真等)が、奥行き感を持った空間像I’(立体的二次元画像)として、パネル状の結像光学素子(マイクロミラーアレイ2)の上方に表示(投影)される。
When displaying (projecting) the image I on the display device having the above-described configuration, first, the mounting table 1 is pulled out to the outside of the
つぎに、上記用紙P(写真等)を載置台1にセットする前に行われる、用紙P上の画像Iの加工(画像処理)について説明する。 Next, processing (image processing) of the image I on the paper P, which is performed before setting the paper P (photo or the like) on the mounting table 1, will be described.
前記写真立てやデジタルフォトフレーム等、従来の画像観賞用の表示装置に用いられている写真や画像データ(電子データ)は、そのまま(原状のまま)でも、本発明の表示装置の画像Iとして使用することができるが、画像中の人物像や特定の対象物等、画像の一部を強調して(抜き出して)表示したい場合は、その使用前に、上記写真や画像データ等に後記のような画像処理を施して加工しておくと、上記表示装置により表示される空間像I’を、より鮮明に、かつ、より浮遊感・立体感を感じる状態で、強調して表示することができるようになる。以下にその手順を説明する。 Photographs and image data (electronic data) used in conventional image viewing display devices such as the photo frame and digital photo frame can be used as they are (as they are) as the image I of the display device of the present invention. However, if you want to emphasize (extract) a part of the image, such as a human figure or a specific object in the image, display it in the above photo or image data before use. If the image is processed and processed, the aerial image I ′ displayed by the display device can be emphasized and displayed in a clearer, more floating and stereoscopic sense. It becomes like this. The procedure will be described below.
(1)画像データ(電子データ)の取得
写真や絵画等、紙上の画像の場合は、スキャナやデジタルカメラ等でこれを撮影し、画像データを取得する。また、デジタルスチルカメラやビデオ等の場合、該当する画像の静止画データを取り出して、準備する。
(1) Acquisition of image data (electronic data) In the case of an image on paper, such as a photograph or a picture, this is photographed with a scanner or a digital camera, and image data is acquired. In the case of a digital still camera, a video, or the like, the still image data of the corresponding image is taken out and prepared.
(2)トリミング・ぼかし処理
ラスターデータを取り扱うことのできる画像加工ソフト(アプリケーション)を利用して、人物や表示対象物等の輪郭を認識(識別)してデータを切り出し(トリミング)、そのデータに、外縁近傍(輪郭線近傍)の色調をランダムに平均化する「ぼかし処理」を施す。
(2) Trimming / blurring processing Using image processing software (application) that can handle raster data, recognizes (identifies) the outline of a person or display object, and cuts out (trimming) the data. Then, a “blurring process” is performed to randomly average the color tone in the vicinity of the outer edge (near the contour line).
(3)背景処理
上記トリミングの完了した画像データを、単色(好適には黒色,白色、またはケース上面の色)の背景と合成して、表示する画像I内における強調したい部分(上記トリミングデータ)の大きさ・位置を、画面上で調整する。上記合成する背景色として、結像光学素子(2)の周囲の「ケース上面の色」を選択すれば、上記空間像I’の立体感がより増すため、好ましい。なお、上記背景のデータのサイズ(縦横比)は、プリンタ等で印刷した際に、その用紙が上記載置台1の載置面1a(写真フォルダ)にちょうど収まるサイズになっている。
(3) Background processing A portion to be emphasized in the image I to be displayed (the trimming data) by combining the trimmed image data with a monochrome (preferably black, white, or case top color) background. Adjust the size and position on the screen. It is preferable to select “the color of the upper surface of the case” around the imaging optical element (2) as the background color to be combined because the stereoscopic effect of the aerial image I ′ is further increased. Note that the size (aspect ratio) of the background data is such that the sheet just fits on the
(4)コントラスト調整
画像加工ソフトを用いて、印刷前に、上記画像と背景が合成されたデータの「明るさ」,「色合い」,「コントラスト」を調整する。なお、この時、RGB(256階調)の各色のうち、階調が150以上(または200以上)の色の階調を256(最大)に上げ、階調が100以下(または10以上)の色の階調を0(最少)に下げる補正を行うことが望ましい。これにより、上記画像のコントラスト(浮遊感)をより強調することができる。上記画像の調整は、テストプリントにより、印刷結果を参照(フィードバック)しながら行ってもよい。
(4) Contrast adjustment The image processing software is used to adjust the “brightness”, “color”, and “contrast” of the data obtained by combining the image and the background before printing. At this time, among the colors of RGB (256 gradations), the gradation of a color having a gradation of 150 or more (or 200 or more) is increased to 256 (maximum), and the gradation is 100 or less (or 10 or more). It is desirable to perform correction to lower the color gradation to 0 (minimum). Thereby, the contrast (floating feeling) of the image can be further enhanced. The image adjustment may be performed by referring to (feeding back) the print result by a test print.
上記のような画像処理を施した画像(I)を用いて、前記のように、印刷された用紙P(写真等)を、載置面1a上に天地を逆さにしてセットした後、電源スイッチ等(図示省略)を操作して、光源3を点灯させることにより、上記二次元画像Iを、よりリアリティのある空間像I’(立体的二次元画像)として表示(投影)することができる。
Using the image (I) subjected to the image processing as described above, after setting the printed paper P (photo or the like) on the
つぎに、上記第1実施形態よりやや大形のケース13を使用した第2実施形態について説明する。図8は、本発明の第2実施形態における表示装置の内部構造と画像投影の状態を説明する図である。なお、上記第1実施形態と同様の機能を有する構成部材には同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
Next, a second embodiment using a
第2実施形態の表示装置にも、第1実施形態の表示装置と同様、周囲の光を遮光する暗箱状のケース13が用いられている。このケース13が、前記第1実施形態のケース(10)と異なる点は、その上面13aに、用紙Pを載置台1上に簡単にセットすることのできるスリット(スロット)13dが設けられている点である。これにより、第2実施形態の表示装置は、上記用紙Pをセットする際も、この載置台1をケース外部に取り出す必要がなく、素早く簡単に、用紙Pを載置面1a上に配置することができる。
As in the display device of the first embodiment, a dark box-shaped
なお、使用後に上記用紙Pを取り出す際は、前記第1実施形態と同様、ケース13の一側面13cに設けられた開口(長方形状の貫通穴)から、上記載置台1をスライドさせて外部に露出させ、上記載置面1a上の用紙Pを直接取り外し・交換すればよい。
When the paper P is taken out after use, the mounting table 1 is slid out of the opening (rectangular through hole) provided in one
つぎに、上記用紙Pを収容する容器として、密閉形の上記ケース(10,13)に代えて、側面のない開放形のハウジング(14,15)を用いた例について説明する。ただし、本発明の表示装置に用いられるケースやハウジングの形状等は、これらの実施の形態に限定されるものではない。 Next, an example in which an open housing (14, 15) without a side surface is used as a container for storing the paper P instead of the sealed case (10, 13) will be described. However, the shape of the case and the housing used in the display device of the present invention is not limited to these embodiments.
図9および図10はそれぞれ、本発明の第3,第4実施形態における表示装置の外観斜視図である。なお、マイクロミラーアレイの上方に投影される空間像I’(例では犬の写真)は、図示を省略している。また、これら第3,第4実施形態の表示装置における、ハウジング(14,15)および載置面1a(載置台1)以外の構成は、前記第1,第2実施形態の表示装置と同等であるため、同じ符号を付記して、その詳細な説明を省略する。
9 and 10 are external perspective views of the display device according to the third and fourth embodiments of the present invention, respectively. Note that the aerial image I ′ (in the example, a dog photograph) projected above the micromirror array is not shown. In the display devices of the third and fourth embodiments, the configuration other than the housings (14, 15) and the mounting
まず、第3実施形態の表示装置には、図9に示すように、天板部14a,底板部14b,側板部(垂直方向)14cと、傾斜状の側部(傾斜板部14d)とからなる、用紙P横方向(用紙Pの挿入方向)の側面(側部)がないハウジング14が使用されている。このハウジング14の上面(天板部14a)に設けられた開口には、前記第1,第2実施形態と同様のマイクロミラーアレイ2(後記するマイクロミラーアレイ20,30,40,50でもよい)が配設されており、その下側に位置する傾斜板部14dの上面(内側面)が、画像(I)が印刷された用紙Pを載置する載置面1a(載置台1)に形成されている。
First, as shown in FIG. 9, the display device of the third embodiment includes a
上記傾斜板部14dは、前記第1,第2実施形態の載置台1のディスプレイ載置面1aと同様、ハウジング14の底板部14bおよびマイクロミラーアレイ2の素子面(またはその下面)に対して、所定角度αで傾斜するように形成されており、その上面(載置面1a)には、上記用紙Pを位置決めするための用紙フォルダ(1b)や吸着テープ等(いずれも図示省略)が、取り付けられている。
The
以上の構成によっても、この表示装置は、所定の画像(I)が印刷された用紙Pを、所定角度αに設定された載置面1a(傾斜板部14dのハウジング内側面)にセットすることにより、平面的な二次元画像を(I)を、奥行き感を持った擬似的な立体像(立体的二次元画像、空間像I’)として、マイクロミラーアレイ2の上方に表示(投影)することができる。しかも、上記表示装置は、そのハウジング14の側面が大きく開口しているため、上記用紙Pの挿入や取り出し等を、容易かつ簡単に行うことができるという点で有利である。
Also with the above configuration, the display device sets the paper P on which the predetermined image (I) is printed on the mounting
つぎに、第4実施形態の表示装置は、図10に示すように、略水平状の天板部15aと底板部15bとの間に、これらを支持する傾斜板部15cが設けられたハウジング15が使用されている。このハウジング15の上面(天板部15a)に設けられた開口にも、マイクロミラーアレイ2(後記するマイクロミラーアレイ20,30,40,50でもよい)が配設されている。
Next, as shown in FIG. 10, the display device of the fourth embodiment includes a
また、上記マイクロミラーアレイ2の下側に位置する傾斜板部15cは、底板部15bおよびマイクロミラーアレイ2の素子面(下面)に対して、所定角度αで傾斜するように形成されており、その上面(載置面1a)には、上記用紙Pを位置決めするための用紙フォルダ(1b)や吸着テープ等(いずれも図示省略)が、取り付けられている点も、同様である。
The
上記構成によっても、所定角度αに設定された載置面1a(傾斜板部15cのハウジング内側面)にセットするだけで、平面的な二次元画像(I)を、奥行き感を持った擬似的な立体像(立体的二次元画像、空間像I’)として表示(投影)することができる。しかも、この構成も、ハウジング15の側面(3面)が大きく開口しているため、この開口から、上記用紙Pを容易に出し入れすることができるという特徴を有する。
Even with the above configuration, the planar two-dimensional image (I) is simulated with a sense of depth only by setting it on the mounting
なお、上記のような開放形のハウジング(14,15等)を用いた表示装置においては、周囲の照度(明るさ)が充分である場合、ハウジング内に配設されている光源(3)を使用せず、外から入射する光(照明光や太陽光等)の反射光だけで、空間像I’を結像させることもできる。勿論、明るさ(暗さ)に応じて上記光源(3)を使用してもよく、この光源(3)は、スペースさえ許せば、ハウジング外に配置してもよい。 In the display device using the open housing (14, 15, etc.) as described above, when the ambient illuminance (brightness) is sufficient, the light source (3) disposed in the housing is used. The aerial image I ′ can be formed only by the reflected light of light (illumination light, sunlight, etc.) incident from the outside without using it. Of course, the light source (3) may be used according to the brightness (darkness), and the light source (3) may be arranged outside the housing as long as space is allowed.
つぎに、上記ケース(符号10,13等)またはハウジング(符号14,15等)の上面が、斜め状に形成されている表示装置(第5および第6実施形態)について説明する。図11は、本発明の第5実施形態の表示装置の内部構造を示す図であり、図12は、本発明の第6実施形態の表示装置の構成を示す図である。なお、前記各実施形態と同様の機能を有する構成部材には同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
Next, display devices (fifth and sixth embodiments) in which the upper surface of the case (
上記第5,第6実施形態の表示装置の構造的特徴は、上記用紙Pを収容するケース10’またはハウジング16の上面が、鑑賞者(E側)にとって手前側の装置前側(図示右側)から、奥側の装置後側(図示左側)に向かって傾斜する「上り傾斜面」に形成されている点である。すなわち、図11に示す第5実施形態の表示装置の場合、結像光学素子(マイクロミラーアレイ2)が嵌め入れられた上面は、上記空間像I’の傾斜と同じ傾斜方向(鑑賞者のいるE側)に向かって、装置の水平面(鑑賞者の感覚的水平面)に対して所定角度βで上り傾斜する傾斜面になっている。
The structural features of the display devices of the fifth and sixth embodiments are that the upper surface of the
なお、この例においても、用紙Pが配置される載置台1上の載置面1aは、上記マイクロミラーアレイ2の素子面H(またはその下面2b)に対して所定角度αで傾いた状態で配置されるようになっており、用紙P上の画像Iは、マイクロミラーアレイ2の素子面Hに対して面対称の位置に、空間像I’として結像するようになっている。そのため、上記載置面1aの、ケース10’の底面10’bに対する傾斜角は、(α−β)である。
In this example as well, the
また、図12に示す第6実施形態の表示装置の場合、マイクロミラーアレイ2が嵌め入れられた天板部16aが、空間像I’の傾斜と同じ傾斜方向、すなわち、鑑賞者(E側)から見て、装置の水平面(鑑賞者の感覚的水平面)に対して手前側(前側)から奥側(後側)に向かって、所定角度βで上り傾斜する傾斜面になっている。他の構成は、図9に示す第3実施形態(ハウジング14)の表示装置と同様である。
Further, in the case of the display device of the sixth embodiment shown in FIG. 12, the
そして、上記ケース10’およびハウジング16の上面の、水平に対する傾斜角βは、通常、1°以上60°以下(これらの例では15°)に設定されており、上記用紙Pおよびその載置面1aの、マイクロミラーアレイ2に対する傾斜角α(30°以上90°未満)の角度以下になっている。また、これら傾斜角βと傾斜角αとの間には、
0 < β ≦ α (ただし、1°≦β≦60°,30°≦α<90°)
の関係が成り立つようになっている。
The inclination angle β of the upper surfaces of the
0 <β ≦ α (where 1 ° ≦ β ≦ 60 °, 30 ° ≦ α <90 °)
The relationship is established.
上記のように、上面が傾斜面になっている表示装置によれば、ケースやハウジング等の上面の傾き方向によって、空間像I’の鑑賞に適した「装置正面」(手前側)を、誰もが簡単に見つけ出すことができる。そのため、上記空間像I’に最も立体感等を感じる、鑑賞に最適な方向・位置を、意識せず簡単に見つけ出すことが可能である。しかも、その鑑賞方向と位置は、上記表示装置において、空間像I’の浮遊感や臨場感等を、最も強く感じることができる位置になっている。 As described above, according to the display device having the inclined upper surface, the “device front” (front side) suitable for viewing the aerial image I ′ can be determined depending on the inclination direction of the upper surface of the case, the housing, etc. Can be easily found. For this reason, it is possible to easily find out the direction and position most suitable for viewing, in which the spatial image I 'feels most stereoscopic and the like. In addition, the viewing direction and position are the positions where the floating feeling and the realistic sensation of the aerial image I ′ can be most strongly felt in the display device.
さらに、これら表示装置の構成によれば、斜め状に立ち上がる空間像I’と、その背面に位置するケース,ハウジング等の上面との間に、空間像I’の奥行き,浮遊感や臨場感等をより強調する両眼視差が生じる。そのため、空間像I’(映像や画像等)のコントラストや鮮明さが強くなるとともに、この空間像I’をより遠くから視認することが可能になる。上記ケース等の上面を鑑賞者に向かって上り傾斜面とする構成は、他の実施形態に適用してもよいことは勿論である。 Furthermore, according to the configuration of these display devices, the depth of the aerial image I ′, the floating feeling, the realistic sensation, and the like between the aerial image I ′ standing obliquely and the upper surface of the case, the housing, etc. located on the rear surface thereof. Produces binocular parallax that emphasizes more. Therefore, the contrast and clearness of the aerial image I ′ (video, image, etc.) are enhanced, and the aerial image I ′ can be viewed from a greater distance. Of course, the configuration in which the upper surface of the case or the like is an upward inclined surface toward the viewer may be applied to other embodiments.
つぎに、本発明の表示装置に用いられる結像光学素子の他の例について説明する。
本発明の表示装置に用いる、パネル状の結像光学素子としては、上記構造のマイクロミラーアレイ2の他にも、平板状の透明基板の表面に、回転刃を用いたダイシング加工により、互いに平行な複数本の直線状溝が所定の間隔で形成された2枚または1枚の光学素子(マイクロミラーアレイ20,30,40,50 図13〜図19参照)を使用することもできる。
Next, another example of the imaging optical element used in the display device of the present invention will be described.
As a panel-shaped imaging optical element used in the display device of the present invention, in addition to the
これらのマイクロミラーアレイ20,30,40,50は、表面に複数本の平行溝が設けられた2枚の光学素子(基板)の一方を90°回転させた状態で重ね合わせる(図13,図15,図17)か、あるいは、1枚の平板状基板の表裏面それぞれに、平面視互いに直交する複数本の平行溝が形成されている(図19)ことにより、基板表裏方向(上下方向)から見た場合、一方の平行溝グループと他方の平行溝グループとが平面視直交する交差箇所(格子の交点)に、それぞれ、一方の平行溝グループの光反射性の垂直面(壁面)と他方の平行溝グループの光反射性の垂直面(壁面)とからなるコーナーリフレクタが形成されるようになっている。
These
なお、上記コーナーリフレクタを構成する、上記一方の基板の平行溝グループの光反射性の壁面と他方の基板の平行溝グループの光反射性の壁面とは、立体的(三次元的)に見た場合、いわゆる「ねじれの位置」関係にある。また、上記各平行溝およびその光反射性の壁面が、回転刃を用いたダイシング加工により形成されているため、上記コーナーリフレクタにおける光反射面のアスペクト比〔高さ(基板厚さ方向の長さ)/幅(基板水平方向の幅)の比〕を高くする等、光学素子の光学性能の調整を、比較的簡単に行うことができるという点で有利である。 The light reflecting wall surface of the parallel groove group of the one substrate and the light reflecting wall surface of the parallel groove group of the other substrate, which constitute the corner reflector, are viewed three-dimensionally (three-dimensionally). In this case, there is a so-called “twist position” relationship. Further, since each of the parallel grooves and the light reflecting wall surface thereof are formed by dicing using a rotary blade, the aspect ratio [height (length in the substrate thickness direction) of the light reflecting surface in the corner reflector is used. ) / Width (width in the horizontal direction of the substrate)], for example, it is advantageous in that the optical performance of the optical element can be adjusted relatively easily.
上記各マイクロミラーアレイの構造を、個別により詳しく説明すると、図13,図14に示すマイクロミラーアレイ20は、これを構成する各光学素子(21,21’)が、透明な平板状の基板21,21’の上側の表面21a,21’aに、回転刃を用いたダイシング加工により、互いに平行な直線状の溝21gまたは溝21’gが、所定の間隔で複数本形成されている。そして、上記マイクロミラーアレイ20は、これら同じ形状の2枚の光学素子(基板21,21’)を用いて、各基板21,21’上に設けられた各溝21gと溝21’gの連続方向が平面視互いに直交するように、上側の一方の基板21’を下側の他方の基板21に対して回転させた状態で、下側の基板21における溝21gが形成された表面21aに、上側の基板21’の裏面21’b(溝21’gが形成されていない)を当接させ、これら基板21,21’どうしを上下に重ね合わせて固定することにより、一組のアレイ20として構成されている。
The structure of each of the above-described micromirror arrays will be described in more detail individually. The
同様に、図15に示すマイクロミラーアレイ30は、上記と同じ形状・製法の2枚の光学素子(基板21,21’)を用いて、図16のように、上側の一方の基板21’を表裏反転させ、この基板21’を下側の他方の基板21に対して90°回転させた状態で、上側の基板21’における溝21’gが形成された表面21’aを、下側の基板21における溝21gが形成された表面21aに当接させ、これら基板21,21’どうしを上下に重ね合わせて固定することにより、各基板21,21’上に設けられた各溝21gと溝21’gの連続方向が平面視互いに直交する一組のアレイ30として構成されている。
Similarly, the
さらに、図17に示すマイクロミラーアレイ40は、上記と同じ形状・製法の2枚の光学素子(基板21,21’)を用いて、図18のように、下側の一方の基板21’を表裏反転させ、この基板21’を上側の他方の基板21に対して90°回転させた状態で、上側の基板21の裏面21bと下側の基板21’の裏面21’bとを突き合わせ、これら基板21,21’どうしを上下に重ね合わせて固定することにより、各基板21,21’上に設けられた各溝21gと溝21’gの連続方向が平面視互いに直交する一組のアレイ40として構成されている。
Further, the
そして、図19に示すマイクロミラーアレイ50は、透明な平板状の基板51の上側の表面51aおよび下側の裏面51bに、それぞれ、回転刃を用いたダイシング加工により、互いに平行な直線状の溝51gおよび溝51g’が、所定の間隔で複数本形成されており、これら表面51a側の各溝51gと裏面51b側の各溝51g’とは、その形成方向(連続方向)が平面視互いに直交するように形成されている。
The
上記各マイクロミラーアレイ20,30,40,50を用いた表示装置によっても、前記マイクロミラーアレイ2を用いた表示装置と同様、載置台1に載置された平面的な二次元画像I(写真等)を、奥行き感を持った擬似的な立体像(立体的二次元画像、空間像I’)として表示(投影)することができる。しかも、上記表示装置は、その使用するマイクロミラーアレイ(20,30,40,50)が安価なため、装置全体のコストを低減できるという利点がある。
Also in the display device using each of the
本発明の表示装置によれば、奥行き感に富むリアルな立体的二次元画像を、装置本体の上方に浮かび上がらせて表示することができる。 According to the display device of the present invention, it is possible to display a realistic three-dimensional two-dimensional image rich in sense of depth while floating above the device body.
1 載置台
1a 載置面
2 マイクロミラーアレイ
2a 上面
3 光源
10 ケース
H 素子面
I 画像
I’ 空間像
P 用紙
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