CN1320509C - 图像显示方法及图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像显示方法和图像显示装置，用较小的显示单元进行具有广视场角和立体感及现场感和真实感的图像显示。把显示单元10的内面用作多个显示面11a、12a、13a，进行跨越该多个显示面的图像显示。该显示方法为：从某特定视点看时，通过计算求出在各显示面上进行什么样的图像显示，并把所求得的图像显示在各显示面上。例如，应显示的图像是3DCG图像时，把该3DCG图像显示在上述多个显示面中的例如两个相邻的显示面11a、12a上时，将其对应地分割到该显示面11a、12a，用在各显示面上分别具有一个消失点的透视图法，生成将分割后的各图像显示在各显示面11a、12a上的图像。

Description

图像显示方法及图像显示装置

技术领域

本发明涉及一种图像显示方法及图像显示装置，使自然图像和计算机图形图像等的显示具有现场感和真实感。

背景技术

为了显示具有现场感和真实感的图像，获得广视场角是极为重要的。在使用具有现有的阴极射线管(以下称为CRT)显示屏和液晶屏的图像显示装置、及使用通过在投影仪等的投影面上投影来进行图像显示的图像显示装置来实现广视场角时，必须使这些显示屏的尺寸大型化，因此，为了扩大视场角而产生以下各种问题，即，这些图像显示装置自身的价格升高、图像投影需要较大的空间、耗电增多等。

另外，把计算机图形图像等三维图像数据显示在一个二维平面显示屏上时，例如，一般使用斜投影法、等角投影法、1点、2点、3点透视图法等各种投影方法进行显示，但是由于在二维显示屏上显示三维立体图像，结果，存在用这些方法所显示的图像有不自然感等各种缺点。

另一方面，作为显示具有现场感和真实感的图像的技术，以往是在多个面上显示图像。例如，特开平7-253773公报记载的“立体显示装置”(专利文献1：以下称为“现有技术”)就是其中的一个。

该现有技术是在多面体例如立方体的外侧面上显示图像的技术，其检测使用者的视点，计算并求出从各视点位置看某物体时，该物体的视觉效果并进行显示。

根据该技术，的确可以显示好象使用者正在从各种角度看实际存在的某物体时的图像，可以进行更具现场感和真实感的显示。

但是，该现有技术必须实时进行检测使用者的视点、计算并求出与各视点位置对应的图像的处理，所以存在计算量大、需要处理能力强的计算装置、系统庞大化的问题。

另外，该现有技术是把好像存在于某种大小的立方体中的物体，作为从使用者的视点位置看到的图像，显示在该立方体外廓的各个面上，所以视场角的大小受立方体大小的限制，不能获得很大的视场角。如果想扩大视场角，而导致立方体过大，则各个面过大，只能看到某一个面，失去了多面体构成的立体型图像显示装置的特征。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种图像显示方法及图像显示装置，即使用小的显示面也能获得广视场角和立体感，可以实现具有现场感和真实感的图像显示，而且不仅可以显示自然图像，对于3DCG图像也能进行看起来很自然的显示。

为达到上述目的，本发明的图像显示方法，把多面体的多个内面用作显示面，跨越这些多个显示面进行图像显示，从某特定视点看上述应显示的图像时，求出把该图像如何显示在各显示面上，并把所求得的图像显示在各显示面上，由各显示面上显示的图像形成最终显示图像。

这种图像显示方法中，从某特定视点看上述应显示的图像时，求出将其如何显示在各显示面上的处理是下述的图像转换处理：在上述应显示的图像是自然图像时，把投影在二维显示面上的自然图像转换到构成上述多面体的多个显示面中的至少两个相邻的显示面上。

另外，该图像显示方法中，从某特定视点看上述应显示的图像时，求出将其如何显示在各显示面上的处理是下述的图像生成处理：在上述应显示的图像是三维计算机图形图像时，把该三维计算机图形图像对应分割到构成上述多面体的多个显示面中的至少两个相邻的显示面上，其中使该分割后的各图像成为用上述各显示面上分别具有一个消失点的透视图法表现的图像，从而生成上述各分割后的图像。

该图像显示方法中，构成上述多面体的多个显示面中的至少两个相邻的显示面是相邻的显示面彼此正交的至少两个显示面。

而且，上述相邻的显示面彼此正交的至少两个显示面可以包括垂直方向的显示面和水平方向的显示面的组合。

该图像显示方法中，跨越上述多个显示面的图像显示可以是把具有图像显示功能的图像显示单元的图像显示屏用作上述各显示面来进行的，利用这些各图像显示单元的图像显示屏进行跨越上述多个显示面的图像显示。

该图像显示方法中，跨越上述多个显示面的图像显示可以使用把显示面作为图像投影面并在该图像投影面上投影图像的一个或多个图像投影装置来进行，利用该一个或多个图像投影装置进行跨越上述多个显示面的图像显示。

该图像显示方法中的上述多面体是箱体，把该箱体的内面用作显示面，在该箱体上设置用于看箱体内部的内部目视窗，在该内部目视窗上设置上述特定的视点。

本发明的图像显示装置把多面体的多个内面用作显示面，跨越这些多个显示面进行图像显示，它具有：图像处理单元，从某特定视点看上述应显示的图像时，求出把该图像如何显示在各显示面上；和图像显示单元，把通过该图像处理单元求得的图像显示在各显示面上，由各显示面上显示的图像形成最终显示图像。

这种图像显示装置中，上述图像处理单元在上述应显示的图像是自然图像时，把投影在二维显示面上的自然图像转换到构成上述多面体的多个显示面中的至少两个相邻的显示面上。

该图像显示装置中，上述图像处理单元在上述应显示的图像是三维计算机图形图像时，进行如下图像生成处理：把该三维计算机图形图像对应分割到构成上述多面体的多个显示面中的至少两个相邻的显示面上，其中使该分割后的各图像成为利用上述各显示面上分别具有一个消失点的透视图法表现的图像，从而生成上述各分割后的图像。

该图像显示装置中，构成上述多面体的多个显示面中的至少两个相邻的显示面是相邻的显示面彼此正交的至少两个显示面。

上述相邻的显示面彼此正交的至少两个显示面，可以包括垂直方向的显示面和水平方向的显示面的组合。

该图像显示装置中，跨越上述多个显示面的图像显示可以是把具有图像显示功能的图像显示单元的图像显示屏用作上述各显示面来进行的，利用这些各图像显示单元的图像显示屏进行跨越上述多个显示面的图像显示。

该图像显示装置中，跨越上述多个显示面的图像显示可以使用把显示面作为图像投影面并在该图像投影面上投影图像的一个或多个图像投影装置来进行，利用该一个或多个图像投影装置进行跨越上述多个显示面的图像显示。

该图像显示装置中，上述多面体是箱体，把该箱体的内面用作显示面，在该箱体上设置用于看箱体内部的内部目视窗，在该内部目视窗上设置上述特定的视点。

这样，本发明的图像显示方法把多面体的多个内面用作显示面，跨越这些多个显示面进行图像显示，从某特定视点看上述应显示的图像时，求出把该图像如何显示在各显示面上，把所求得的图像显示在各显示面上，所以可以用小显示面实现具有广视场角和立体感及现场感和真实感的图像显示，并且可以使各显示屏间的图像连接具有合适的吻合性。

另外，本发明例如对DVD等自然图像，可以用小显示面实现具有广视场角和立体感及现场感和真实感的图像显示，而且对三维计算机图形图像，也能用小显示面显示与实际视觉相同的具有自然消失点的图像，不仅可以进行广视场角的具有立体感的显示，而且在改变使用者的视线方向时，也能显示没有不协调感的具有自然远近感的图像。

构成上述多面体的多个显示面中的至少两个相邻的显示面是相邻的显示面彼此正交的至少两个显示面。

具体而言，例如，把室内的墙面彼此正交的房间角处和箱体的相邻的至少两个正交的内壁面等、本来不适合图像显示的位置积极地利用起来进行图像显示。另外，上述相邻的显示面彼此正交的至少两个显示面，可以包括垂直方向的显示面和水平方向的显示面的组合。

这样，可以用小显示面实现具有广视场角和立体感及现场感和真实感的图像显示。例如，如果使用不是很大的室内的相邻多个墙面进行本发明的图像显示，则室内的人通过从某特定视点看显示在墙面上的图像，可以看到具有广视场角的立体的图像，可以获得好像自己身临其境的现场感和真实感。

另外，跨越上述多个显示面的图像显示可以把具有图像显示功能的图像显示单元(例如，液晶显示装置和CRT显示装置)的显示屏自身用作上述各显示面，用这些各图像显示单元的显示屏进行跨越上述多个显示面的图像显示，从而不需要投影装置等，可以利用显示面本身进行图像显示。

这样，例如，也可以应用于在可手持的箱体和不能设置投影装置的狭窄空间内进行图像显示的场合。

跨越上述多个显示面的图像显示可以使用把显示面作为图像投影面并在该图像投影面上投影图像的一个或多个图像投影装置来进行，利用该一个或多个图像投影装置进行跨越上述多个显示面的图像显示，从而可以实现更广空间内的图像显示，例如，非常适合把本发明应用于商店广告等场合。使用该投影装置时，既可以用1台投影装置在多个显示面上进行显示，也可以为每个对应的显示面分别设置投影装置。

使用1台投影装置在多个显示面上进行显示时，需要进行考虑失真的图像处理，但是用1台投影装置就可以进行显示，所以能够降低设备费用。另一方面，使用多台投影装置时，虽然设备费用增加，但相应地不需要进行考虑失真的图像处理，可以简化整个图像处理。

另外，上述多面体的结构如下：多面体为箱体，把该箱体的内面用作显示面，在该箱体上设置用于看箱体内部的内部目视窗，在该内部目视窗上设置上述特定的视点，从该视点通过该目视窗看内部的显示面。如果该箱体的大小是可以手持的，则手持着该箱体，从预先确定的视点看该小箱内部，就能看到具有广视场角的立体图像，可以获得好像自己身临其境的现场感和真实感，可应用于携带用游戏机等广泛用途中。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的图，表示在屏幕上显示作为自然图像的图像时的样子。

图2是表示把具有3个正交的显示面的显示单元叠加在图1的屏幕上的状态图。

图3是表示把从某确定视点看时显示在屏幕上的图像映射到3个正交的显示面上时的样子的图。

图4是从某确定视点看映射在图3所示的3个正交的显示面上的图像时的图像的视觉效果说明图。

图5是本发明的图像显示装置的第1实施方式的概略构成图。

图6是表示用2点透视图法把说明本发明的第2实施方式时使用的3DCG图像显示在二维显示面上的示例图。

图7是表示把图6所示的图像在左右方向上二等分(沿图6的单点划线二等分)，分别用1点透视图法把左右图像分别显示在一个平面上的示例图。

图8是把图7所示的左右两个图像对接并简单地显示在一个平面上的示例图。

图9是把图8所示的平面图像在两个图像的对接处向内侧弯曲90度，把视点置于连接两个消失点的水平线上，并靠近两个图像的对接处进行看时的图像的视觉效果说明图。

图10是本发明的图像显示装置的第2实施方式的概略构成图。

图11是在本发明所使用的多面体显示面上显示图像的具体示例，是使用1台投影仪在正交的两个内墙面上进行投影的示例说明图。

图12是在本发明所使用的多面体显示面上显示图像的具体示例，是使用2台投影仪在正交的两个内墙面上进行投影的示例说明图。

图13是在本发明所使用的多面体显示面上显示图像的具体示例，是使用1台投影仪在正交的三个内墙面上进行投影的示例说明图。

图14是在本发明所使用的多面体显示面上显示图像的具体示例，是使用3台投影仪在正交的三个内墙面上进行投影的示例说明图。

图15是作为使用正交的三个显示面的显示装置的一个示例，使用立方体内部正交的三个面的示例说明图。

图16是用三维坐标说明图15所示的立方体内部正交的三个显示面的图。

图17是显示在图15所示的立方体的三个正交显示面上的图像的展开图。

图18表示从图16的立方体的坐标点(1，1，1)、即内部目视窗的水平和垂直方向的3条边的延长线上的交点看到的图像的图。

图19是在立方体的某一面上设置内部目视窗，使用该内部目视窗所在面以外的5个显示面进行使各显示面分别具有一个消失点的图像显示的示例说明图。

图20是使用图19所示的立方体的5个显示面进行图像显示的展开图。

图21是改变视点看图19所示的立方体内部时的图像的视觉效果的一个示例图，是把视点置于立方体的一个上端边的中心且位于该上端边的上方来观看立方体内部时的图。

图22是把立方体从图21的状态向左方向少许转动，并且把视点置于比图21稍稍靠近内部目视窗的位置看立方体内部时的图。

图23是在比图22更靠近内部目视窗的位置看立方体内部时的图。

图24是把立方体从图23的状态向左方向少许转动后看立方体内部时的图。

具体实施方式

以下说明本发明的实施方式。在实施方式中说明的内容包括本发明的图像显示方法和图像显示装置两方面的说明。

本发明把多面体的内面用作多个显示面，跨越这些多个显示面进行图像显示，从某特定视点看应显示的图像时，通过计算机的计算求出把该图像如何显示在各显示面上，把所求得的图像显示在各显示面上，从而可以用广视场角进行具有立体感的图像显示，可以进行更具现场感和真实感的图像显示。

在本实施方式中，例如，把显示保存在DVD(Digital Video Disc：数字视频盘)等上的自然图像时的情形作为第1实施方式，把显示三维计算机图形(以下称为3DCG)图像时的情形作为第2实施方式进行说明。

首先，说明显示自然图像时的情形。图1表示显示在一个大平面屏幕1上的图像(此处是三角形)2。现在，考虑从用×记号表示的视点P1(该视点P1位于离屏幕1的表面有一定距离的位置)看显示在屏幕1上的图像2。

下面，说明用小显示单元实现与从该视点P1看显示在屏幕1上的图像2时相同视觉效果的情形。在该第1实施方式中，该小显示单元使用多面体显示单元(此处是由3个正交的显示面组成的显示单元)10。

由该3个正交的显示面组成的显示单元10，如图2所示，由形成垂直面并相互正交的两个正方形11、12，和形成水平面并设在两个正方形的下端的一个正方形13构成，把这些正方形11、12、13的内面侧11a、12a、13a分别用作显示面(以下称为显示面11a、12a、13a)。

在显示单元10的各显示面11a、12a、13a显示图像2，图像2看上去与从图1所示的视点P1看显示在屏幕1上的图像2时相同。这些显示面11a、12a、13可以是屏幕等投影面，也可以是具有图像显示功能的图像显示单元的图像显示屏(例如，如果图像显示单元是液晶显示装置就是液晶屏，如果图像显示装置是CRT显示装置就是CRT显示屏等)。

这种使图像2在显示单元10上看上去也与从图1所示的视点P1看显示在屏幕1上的图像2时相同的技术，以往可以通过使用结构映射和光线跟踪等图像转换技术来实现。

图3是简单说明使用者从视点P1看位于背后的大屏幕1上的图像2时，把该图像2映射到比屏幕1靠前的小显示单元10上的示例，简单来说，连接视点P1和屏幕1上的三角形图像2的各点(该图3用虚线图示出将三角形图像2的三个顶点和视点P1的相连接的线)，求出中途与显示单元10的各显示面11a、12a、13a的交点，求得各交点处的图像数据，从而获得应显示在显示单元10上的图像。

这样，通过进行从背后的大屏幕1向前面的小显示单元10的图像转换，从视点P1看时，用小显示单元10可以显示出具有与大屏幕相同的视场角的图像。

图3中用粗线表示的图像2’是显示在显示单元10上的图像，在该图3中，对于显示在屏幕1上的三角形图像2，看到的是各条线在显示面11a和13a的交界处、显示面12a和13a的交界处发生了变形的四角形，但如果从视点P1看，如图4所示，在显示单元10上，各显示面11a、12a、13a上的图像2’好像是外侧的三角形所示的图像，即看上去与屏幕1上的图像2相同。

图5是实现第1实施方式所需的构成要素的概略说明图，其结构具有：把作为处理对象的图像信号进行图像转换的图像转换单元21；和显示该图像转换后的图像的图像显示单元22。

图像转换单元21，例如，为了使图像2在显示单元10上看上去与上述示例中从图1所示的视点P1看显示在屏幕1上的图像2时相同，对屏幕1上的图像2进行图像转换，将其映射到显示单元10的各显示面11a、12a、13a上。这样，图1的屏幕1上的图像2被转换为显示单元10的各显示面11a、12a、13a上用图4的粗线所示的图像2’那样的图像。

图像显示单元22用于把经由图像转换单元21进行图像转换处理后的图像显示在显示面11a、12a、13a上，例如，如果显示面11a、12a、13a是屏幕，就使用投影仪等投影装置作为图像显示单元22，如果显示面11、12、13是液晶屏，就使用液晶显示装置作为图像显示单元22，如果显示面11、12、13是CRT屏，就使用CRT显示装置作为图像显示单元22，如此，显示处理随着所使用的图像显示单元的不同而不同。

根据该第1实施方式，通过进行图像转换，使在把三个正交的正方形11、12、13的内面侧作为显示面11a、12a、13a的多面体的显示单元10上，图像2看上去与从预先确定的视点P1看显示在大型屏幕1上的图像2时相同，从而即使显示单元10自身较小，从视点P1看显示单元10时，显示在显示单元10上的图像2’可以用显示在大型屏幕1上的图像那样的广视场角进行显示，能够进行具有现场感和真实感的图像显示。

下面，说明对3DCG图像进行具有现场感和真实感的显示的第2实施方式。

该第2实施方式与前述的第1实施方式相同，使用具有正交的三个显示面11a、12a、13a的显示单元10。

这里考虑把图6所示的3DCG图像显示在该显示单元10上。该图6用2点透视图法把作为图像的两个长方体(称为第1长方体31、第2长方体32)显示在一个平面屏幕1上，在水平方向左右两侧分别具有消失点A1、A2。

下面说明把这种图像显示在显示单元10上时的处理过程。该第2实施方式利用小显示单元(显示单元10)，不仅可以对用2点透视图法显示在图6所示的一个平面屏幕1上的图像进行具有广视场角的立体感的显示，而且在改变使用者的视线方向时，进行没有不协调感的具有自然远近感的图像显示。这里，对使用显示单元10的三个正交显示面11a、12a、13a中垂直方向的两个显示面11a、12a进行显示的示例进行说明。

用小显示单元10显示用2点透视图法显示在一个平面屏幕1上的图像(参照图6)时，为了显示具有广视场角和立体感并且在改变使用者的视线方向时也没有不协调感的具有自然远近感的图像，需要进行以下处理。

图7表示把图6所示的一个平面屏幕1沿左右方向的中心(图6的单点划线)二等分，分别用1点透视图法把位于左屏幕1L侧的第1长方体31L和第2长方体32L、以及位于右屏幕1R侧的第1长方体31R和第2长方体32R显示在各屏幕1L、1R上。

该图7的左屏幕1L侧的第1长方体31L和第2长方体32L被显示在显示单元10的显示面11a上，图7的右屏幕1R侧的第1长方体31R和第2长方体32R被显示在显示单元10的显示面11b上。

如果将显示在左屏幕1L侧的第1长方体31L和第2长方体32L分别用1点透视图法表现，则所表现的第2长方体32L和图6的单点划线左侧基本相同，而第1长方体31L中从其最前方的两个角处C1、C2向右方向延伸的边L1、L2被表现为在图7中沿水平方向延伸的线。

另一方面，如果将描画在右屏幕1R上的第1长方体31R和第2长方体32R分别用1点透视图法表现，则虽然所表现的第1长方体31R的一部分线的倾斜等有少许差异，但与图6的单点划线右侧基本相同，第2长方体32R中从其角处C3向左方向延伸的边L3被表现为向水平方向延伸的线。

这样，把用2点透视图法描画在图6所示的一个屏幕1上的图像沿左右方向二等分(沿图6的单点划线二等分)，并分别用1点透视图法把位于左右侧的图像显示在左右的各屏幕1L、1R上时，即形成图7所示的图像。

把分别用1点透视图法显示在该图7的左右的各屏幕1L、1R上的两个图像，简单地对接起来并显示在一个屏幕1上就形成图8。图8的单点划线部分是对接线。

初看该图8是2点透视图法的表现方式，但由于它是把用1点透视图法表现的两个图像进行对接而形成的，所以在图8的整个显示面的中心即单点划线附近的构成第1长方体31和第2长方体32的边中，存在向水平方向延伸的部分(L1、L2、L3部分)，作为2点透视图法来说这是不自然的。

但是，沿两个图像的对接线(单点划线部分)把该图8所示的平面图像向内侧弯曲90度，把视点置于连接两个消失点A1、A2的水平线上并靠近两个图像的对接线即单点划线看时，在某视点看上去与图6所示的用2点透视图法描画的图像相同。

因此，在第2实施方式使用的多面体的显示单元10(第1实施方式中已说明)的两个正交显示面11a、12a中，如果在显示面11a侧显示图7说明的左屏幕1L的图像，在显示面12a侧显示图7说明的右屏幕1R的图像，那么从某特定视点看该显示面11a、12a时，可以看到图6所示的用2点透视图法描画的图像。该情况用图9表示。

该图9表示显示在显示单元10的显示面11a、12a上的图像，示出在左侧显示面11a显示图7所示的左侧图像，在右侧显示面12a显示图7所示的右侧图像的状态。

通过进行这样显示，把视线朝向箭头V1方向、即显示单元10的两个显示面11a、12a的对接线即中心折线看时，看上去与图6所示的用2点透视图法所表示的图像相同，把视线朝向箭头V2方向、即基本垂直于左侧显示面11a看时，能看到图7的左屏幕1L所示的1点透视图法图像，把视线朝向箭头V3方向、即基本垂直于右侧显示面12a看时，能看到图7的右屏幕1R所示的1点透视图法图像。

这样，在构成多面体的显示单元10的各显示面(此时是正交的垂直方向的两个显示面11a、12a)上，显示图6的用2点透视图法表现的图像时，把图6的用2点透视图法表现的图像二等分，分别用1点透视图法表现二等分后的各图像(参照图7)，并将其分别显示在正交的左右两侧的显示面11a、12a上。此时，也进行使显示在各显示面11a、12a上的图像彼此吻合的图像处理。

因此，例如图9说明的那样，无论把视点置于从正面看两个正交的显示面11a、12a的折线的位置，在该状态下从图9的箭头V1方向看两个显示面整体时，还是以该视点位置为基点，左右改变视线使其向左转45度、向右转45度，分别从箭头V2、V3方向主要看各显示面11a、12a时，都可以看到具有与实际视觉相同的自然消失点的图像，不仅可以进行广视场角的具有立体感的图像显示，而且改变使用者的视线方向，也能显示没有不协调感的具有自然远近感的图像。

图10是实现该第2实施方式所需的构成要素的概略说明图，其结构具有：图像生成单元41，其根据作为处理对象的3DCG图像即三维信息，决定应在各显示面上显示什么样的图像，并生成应显示在各显示面上的图像；和图像显示单元22，其根据由该图像生成单元41生成的各显示面的图像数据，进行图像显示。

图像生成单元41，具体而言，例如在上述示例中，把图6所示的用2点透视图法表现的图像二等分，分别用1点透视图法表现用来显示在图9的左侧显示面11a和右侧显示面12a上的图像，而且，在对接各显示面11a、12a的图像时，生成各图像彼此间吻合的图像，从该3DCG图像生成二维图像数据的图像生成方法可以应用以往采用的图像生成技术。

图像显示单元22是把由图像生成单元41进行图像生成处理后的图像显示在左右的各显示面上的显示单元，例如，如果显示面11a、12a是屏幕，则使用投影仪等投影装置作为图像显示单元22，如果显示面11a、12a是液晶屏，则使用液晶显示装置作为图像显示单元22，如果显示面11a、12a是CRT显示屏，则使用CRT显示装置作为图像显示单元22，如此，显示处理随着所使用的图像显示单元的不同而不同。

这样，第2实施方式中，说明了把本发明应用于3DCG图像时的情况，可通过如下方式来实现：由于计算机上有该3DCG图像数据的在三维坐标上的哪个坐标上具有什么样的图像数据的相关信息，所以根据该三维图像数据，如前所述，图像生成单元41通过计算求出应在哪个显示面上显示什么样的图像，把所求得的图像显示在个显示面上。

以上，作为图像种类，例如是以保存在DVD等上的自然图像(第1实施方式)和3DCG(第2实施方式)为例，对用具有多个显示面的显示单元10进行具有现场感和真实感的显示所需要的处理进行了说明，下面将说明其具体的图像显示方法。

图11表示的是：例如，在露出于由四面墙包围的会议室内侧的4个墙面(称为内墙面)中相互正交的两个内墙面51、52的正交部分，即，以内墙面51、52彼此间的对接线53为投影屏的中心线，跨越这两个正交的内墙面51、52进行图像显示时，用1台投影仪501来完成显示的示例图。

即，显示在其左侧内墙面51上的图像(例如显示在图9左侧显示面11a上的图像)和显示在右侧内墙面52上的图像(例如显示在图9右侧显示面12a上的图像)，是用1台投影仪501作成并投影的。

在该情形下时，显示在左侧内墙面51上的图像是显示在图9的左侧显示面11a上的图像，显示在右侧内墙面52上的图像是显示在图9的右侧显示面12a上的图像，所以进行指导显示以便使用者得知该图像的交界线等，以使该图像的交界线与左右内墙面51、52的对接线53相吻合的状态进行投影。

应显示在左侧内墙面51上的图像和应显示在右侧内墙面52上的图像是通过图10所示的图像生成单元41而生成的。如该图11所示，用1台投影仪在具有一定角度(此时是90度)的两个内墙面51、52上投影时，投影在各内墙面51、52上的图像发生变形，分别变为图示的梯形，图像生成单元41是在考虑了这种变形的基础上，决定应在左侧内墙面51上显示什么样的图像以及应在右侧内墙面52上显示什么样的图像。这种图像生成处理可以通过使用以往的图像生成技术来实现。

图12与图11相同，以会议室等两个正交的内墙面的对接线为投影屏的中心，在该对接线的左侧内墙面51上显示图9的左侧显示面11a的图像，在对接线的右侧内墙面52上显示图9的右侧显示面12a的图像，但是，图12表示的是用2台投影仪501、502在左右内墙面51、52上进行投影时的情况。在该情形下时，用投影仪501在左侧内墙面51上进行图像显示，用投影仪502在右侧内墙面52上进行图像显示。

在上述图11、图12的任何一种情形下，无论是把视点置于正面看两个内墙面51、52的对接线的位置，看显示在各内墙面51、52上的图像整体时，还是以该视点位置为基点，将视线左右移动使其向左转45度、向右转45度，从视线正交于各显示面的位置看时，都可以看到与实际视觉相同的具有自然消失点的图像，可以用较小的显示屏使具有广视场角的立体图像的显示具有现场感和真实感。

用1台投影仪501实现该效果时，如上所述，需要进行考虑到变形的图像生成处理，但具有用1台投影仪501就能完成的优点，用2台投影仪502、503实现该效果时，需要2台投影仪，但可以使光轴正交于各内墙面51、52进行投影，所以不必考虑变形，可以简化图像生成单元41所进行的图像生成处理。

以上，图11、图12说明的是用1台或多台投影仪在正交的两个内墙面51、52上投影图像时的示例，但基于同样的考虑，也可以用1台或多台投影仪在正交的三个内墙面上进行图像投影。

其示例如图13及图14所示，图13使用1台投影仪501在正交的两个内墙面51、52和与这些内墙面51、52正交的水平方向的内墙面(天花板53)上进行图像投影时，进行指导显示以指明从投影仪501进行投影的投影面的中心，并使该中心位于三个内墙面51、52、53的对接线交点O1上。

利用该1台投影仪501进行投影时，如上所述，各内墙面51、52、53上的投影面形状发生了变形，但是，例如也可以进行以下处理，把整个投影面的外廓描画成椭圆形，把外廓外侧描画成全黑。

另一方面，图14是使用3台投影仪501、502、503，在正交的两个内墙面51、52和与这些内墙面51、52正交的水平方向的内墙面(此例中是地面54)上进行图像投影的例子。在该例中，用投影仪501进行应显示在左侧墙面51上的图像的投影，用投影仪502进行应显示在右侧墙面52上的图像的投影，用投影仪503进行应显示在地面54上的图像的投影，通过这3个投影仪501、502、503进行跨越3个内墙面51、52、54的图像显示。

这样，通过使用正交的3个内墙面进行图像投影，可以进行在各内墙面分别具有消失点的图像显示，可以用较小的显示屏使具有广视场角的立体感图像具有现场感和真实感的显示效果。

以上说明了用1台或多台投影仪在两个正交的内墙面51、52或3个正交的内墙面51、52、53或内墙面51、52、54等上进行投影的示例，但也可以不用投影仪进行投影，而把内墙面51、52、53、54自身作为可显示图像的显示面(例如，液晶显示屏和CRT显示屏等)，利用这些液晶显示屏和CRT显示屏进行图像显示。另外，利用投影仪等进行投影时，其投影面可以不是内墙面而是屏幕。

但是，作为使用上述的3个正交的显示面(上述示例中的会议室等的内墙面)的图像显示方法的应用示例，可以考虑把图15所示的立方体60的内部正交的3个面用作显示面，进行图像显示。

图15所示的立方体60是考虑了图16所示的x、y、z三维坐标时，把由坐标点(0，0，0)、(0，1，0)、(0，1，1)、(0，0，1)包围的yz平面上的内壁61、由坐标点(0，0，0)、(0，1，0)、(1，1，0)、(1，0，0)包围的xy平面上的内壁62、和由坐标点(0，0，0)、(1，0，0)、(1，0，1)、(0，0，1)包围的xz平面上的内壁63作为3个显示面(以下称为显示面61、62、63)，把坐标点(1，1，1)设定为视点P1，从该视点P1看显示在立方体60内部的这3个显示面61、62、63上的图像。

即，以立方体60的一个角即坐标点(1，1，1)为中心，把其周边切去图15所示的三角形，把该切口作为看箱体内部用的内部目视窗60a，把该内部目视窗60a的坐标点(1，1，1)设定为视点P1，从该视点P1看立方体60内部。另外，内部目视窗60a不必是三角形，也可以是圆形或椭圆形等。

使用立方体60内部的3个显示面61、62、63，利用1点透视图法把应显示的图像显示成在各显示面上分别具有1个消失点的图像。此时的消失点在显示面61上是坐标点(0，1，1)，在显示面62上是坐标点(1，1，0)，在显示面63上是坐标点(1，0，1)。

这里，说明使用这3个显示面61、62、63，把某一个立方体70显示为图像时的情形。

图17是将图15所示的相互正交的3个显示面61、62、63展开的图，在各显示面61、62、63上，用1点透视图法表现作为图像的立方体70的各条边，如前所述，显示面61的消失点A1是坐标点(0，1，1)，显示面62的消失点A2是坐标点(1，1，0)，显示面63的消失点A3是坐标点(1，0，1)。

这样，通过提供各部分的坐标点的信息、将消失点置于何处、用何种透视图法表现等信息，可以在计算机上计算对各显示面61、62、63应描画什么样的图像而获得显示在各显示面61、62、63上的图像，因此，在该情形下时，可以获得图17所示的各显示面61、62、63上的显示图像。

在该图17中，把表示各显示面61、62、63彼此间的对接线的线(该线用x线、y线、z线表示，x线对应于图16的x轴，y线对应于图16的y轴，z线对应于图16的z轴)弯曲90度，利用设在显示面61侧的所谓“粘贴条”把显示面61的z线和显示面63的z线粘贴在显示面63侧，使各z线彼此共用，形成图15所示的立方体60内部的3个正交显示面61、62、63，从该立方体60的坐标点(1，1，1)、即内部目视窗60a的视点P1看立方体内部时，在3个正交的显示面61、62、63上看到图18所示的用3点透视图法形成的图像(此处是立方体70)。

即，作为该图像的立方体70在显示面61、显示面62、显示面63上分别具有消失点(在显示面61上是消失点A1、在显示面62上是消失点A2、在显示面63上是消失点A3)，从设定在内部目视窗60a上的视点P1即坐标点(1，1，1)看3个显示面61、62、63整体时，是在左右方向和下方向上具有消失点A1、A2、A3的具有广视场角和立体感的图像。另外，分别看各显示面61、62、63时，是在各自的自然方向上具有消失点的具有真实感的图像。

以上说明了使用3个正交的显示面61、62、63，进行各显示面61、62、63分别具有一个消失点A1、A2、A3的图像显示的示例，但也可以再增加显示面。例如，如图19所示，在立方体80的某一面设置内部目视窗80a，把该内部目视窗80a所在面86以外的5个面的内面用作显示面81、82、83、84、85，进行使各显示面81、82、83、84、85分别具有一个消失点的图像显示。

图20是展开表示使用图19所示的立方体80的5个显示面81、82、83、84、85进行图像显示的图，示出分别显示在各显示面81、82、83、84、85上的图像示例。根据该图20可知，5个显示面81、82、83、84、85分别具有消失点。

在图20中，把各显示面81、82、83、84、85中邻接的显示面之间的对接线弯曲90度，形成图19所示的立方体，手持该立方体80，从设定在位于上端面的内部目视窗80a上的视点(该视点是与立方体的上端面位于同一平面上的内部目视窗80a的中心部)看立方体80内部。于是，在各显示面81、82、83、84、85上，可以以具有正确的远近感的状态显示在东西南北方向延伸的几何图案91、92、93、94，显示在底面(显示面85)上的几何图案95正确地表现出上下方向上的远近感。

另外，用图21～图24表示手持该立方体80，从内部目视窗80a看立方体80内部时，改变视点位置时的图像的视觉效果的示例。

图21表示把视点置于立方体80的显示面84(参照图19及图20)的上端边84a的中心、且位于上端边84a的上方，从内部目视窗80a看立方体80内部时的情形，能看到显示在显示面82上的几何图案92沿视线方向向上方延伸。

图22表示把立方体80从图21的状态稍稍向左方转动，并且把视点置于比图21稍微靠近内部目视窗80a的位置，从内部目视窗80a看立方体80内部时的情形，能看到显示在显示面82上的几何图案92相对视线方向略微向左上方延伸，同时也能看到显示在显示面83上的几何图案93的一部分。

图23表示把视点置于比图22更靠近内部目视窗80a的位置，从内部目视窗80a看立方体80内部时的情形，能看到显示在显示面82上的几何图案92与图22相比进一步地向深度方向延伸。

图24表示在图23的状态下把立方体80稍稍向左方转动，看立方体80内部时的情形，能看到显示在显示面82上的几何图案92和显示在显示面83上的几何图案93相对视线方向基本以45度角向左上方和右上方延伸。

这样，作为使用多个显示面(上述示例中是5个显示面81、82、83、84、85)进行使各显示面分别具有一个消失点的图像显示的具体示例，例如，与前面的正交的两个或三个显示面的情况相同，可以把各显示面自身作为液晶屏和CRT显示屏，也可以使用投影仪投影在各显示面上。

如果具有多个显示面(上述示例中是5个显示面)的立方体80的内部具有可进入人的宽阔程度，在有人进入的状态下，例如，如上所述，使用5台投影仪在5个内墙面(5个显示面81、82、83、84、85)上分别投影图19所示的图像，则身在其中的人通过从预先设定的视点看各显示面81、82、83、84、85，可以获得好像自己身处实物中的现场感和真实感。

另外，如果把该立方体80作成可以手持的大小，通过从设定在内部目视窗80a的视点看该小箱内部，可以看到具有广视场角的立体图像，能够获得好像自己身临现场的现场感·真实感，可应用于携带用游戏机等广泛用途上。

本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离本发明要旨的范围内可以进行各种变形实施，例如，在上述各实施方式中，显示图像的多个显示面是正交的显示面，但并不局限于正交，只要显示面彼此间形成的角度小于180度即可。另外，也可以是曲面。

另外，本发明可以作成记述用于实现以上说明的本发明的处理步骤的处理程序，可以把该处理程序记录在软盘、光盘、硬盘等记录介质上，本发明也包括记录了该处理程序的记录介质。此外，也可以从互联网上得到该处理程序。

根据以上说明的本发明的图像显示方法，把多面体的多个内面用作显示面，跨越这些多个显示面进行图像显示，从某特定视点看上述应显示的图像时，求出把该图像如何显示在各显示面上，把所求得的图像显示在各显示面上，所以能够用较小的显示面实现具有广视场角和立体感及现场感和真实感的图像显示。

本发明例如对DVD等自然图像，能够用较小的显示面实现具有广视场角和立体感及现场感和真实感的图像显示，同时对三维计算机图形图像，也能用较小的显示面显示与实际视觉相同的具有自然消失点的图像，不仅可以进行广大视场角的有立体感的显示，而且改变使用者视线时，也能显示没有不协调感的具有自然的远近感的图像。

作为把多面体的多个内面用作显示面的示例，例如，可以把室内的墙面彼此间正交的房间角处(包括天花板和地面)、立方体等箱体的相邻的至少两个内壁面等，本来不适合图像显示的场所积极地利用起来，进行图像显示。这样，例如，如果使用不是很大的室内等的多个墙面进行本发明的图像显示，则室内的人通过从某特定视点看显示在墙面上的图像，可以看到具有广视场角的立体图像，可以获得好像自己身临其境的现场感和真实感。

另外，上述多面体也可以是如下结构：多面体为箱体，把该箱体的内面用作显示面，在该箱体上设置内部目视窗，在该内部目视窗上设置特定的视点，从该视点通过该内部目视窗看内部的显示面。这样，如果该箱体的大小可以手持，则手持该箱体，从预先确定的视点看该小箱内部时，能看到具有广视场角的立体图像，因此可以获得好像自己身临其境的现场感和真实感，可应用于携带用游戏机等广泛用途。

Claims (16)

1.一种图像显示方法，把多面体的多个内面用作显示面，跨越这些多个显示面进行图像显示，其特征在于，

从某特定视点看上述应显示的图像时，求出把该图像如何显示在各显示面上，把所求得的图像显示在各显示面上，由各显示面上显示的图像形成最终显示图像。

2.如权利要求1所述的图像显示方法，其特征在于，

从某特定视点看上述应显示的图像时，求出把该图像如何显示在各显示面上的处理是下述的图像转换处理：

在上述应显示的图像是自然图像时，把投影在二维显示面上的自然图像转换到构成上述多面体的多个显示面中的至少两个相邻的显示面上。

3.如权利要求1所述的图像显示方法，其特征在于，

从某特定视点看上述应显示的图像时，求出把该图像如何显示在各显示面上的处理是如下的图像生成处理：

在上述应显示的图像是三维计算机图形图像时，把该三维计算机图形图像对应分割到构成上述多面体的多个显示面中的至少两个相邻的显示面上，其中使该分割后的各图像成为用上述各显示面上分别具有一个消失点的透视图法表现的图像，从而生成上述各分割后的图像。

4.如权利要求1～3任一项所述的图像显示方法，其特征在于，构成上述多面体的多个显示面中的至少两个相邻的显示面是相邻的显示面彼此正交的至少两个显示面。

5.如权利要求4所述的图像显示方法，其特征在于，上述相邻的显示面彼此正交的至少两个显示面包括垂直方向的显示面和水平方向的显示面的组合。

6.如权利要求1～3任一项所述的图像显示方法，其特征在于，跨越上述多个显示面的图像显示是把具有图像显示功能的图像显示单元的图像显示屏用作上述各显示面来进行的，利用这些各图像显示单元的图像显示屏进行跨越上述多个显示面的图像显示。

7.如权利要求1～3任一项所述的图像显示方法，其特征在于，跨越上述多个显示面的图像显示是使用把显示面作为图像投影面并在该图像投影面上投影图像的一个或多个图像投影装置来进行的，利用该一个或多个图像投影装置进行跨越上述多个显示面的图像显示。

8.如权利要求1～3任一项所述的图像显示方法，其特征在于，上述多面体是箱体，把该箱体的内面用作显示面，在该箱体上设置用于看箱体内部的内部目视窗，在该内部目视窗上设置上述特定的视点。

9.一种图像显示装置，把多面体的多个内面用作显示面，跨越这些多个显示面进行图像显示，其特征在于，具有：

图像处理单元，从某特定视点看上述应显示的图像时，求出把该图像如何显示在各显示面上；和

图像显示单元，把通过该图像处理单元求得的图像显示在各显示面上，由各显示面上显示的图像形成最终显示图像。

10.如权利要求9所述的图像显示装置，其特征在于，上述图像处理单元在上述应显示的图像是自然图像时，把投影在二维显示面上的自然图像转换到构成上述多面体的多个显示面中的至少两个相邻的显示面上。

11.如权利要求9所述的图像显示装置，其特征在于，上述图像处理单元在上述应显示的图像是三维计算机图形图像时，进行如下图像生成处理：把该三维计算机图形图像对应分割到构成上述多面体的多个显示面中的至少两个相邻的显示面上，其中使该分割后的各图像成为用上述各显示面上分别具有一个消失点的透视图法表现的图像，从而生成上述各分割后的图像。

12.如权利要求9～11任一项所述的图像显示装置，其特征在于，构成上述多面体的多个显示面中的至少两个相邻的显示面是相邻的显示面彼此正交的至少两个显示面。

13.如权利要求12所述的图像显示装置，其特征在于，上述相邻的显示面彼此正交的至少两个显示面包括垂直方向的显示面和水平方向的显示面的组合。

14.如权利要求9～11任一项所述的图像显示装置，其特征在于，跨越上述多个显示面的图像显示是把具有图像显示功能的图像显示单元的图像显示屏用作上述各显示面来进行的，利用这些各图像显示单元的图像显示屏进行跨越上述多个显示面的图像显示。

15.如权利要求9～11任一项所述的图像显示装置，其特征在于，跨越上述多个显示面的图像显示是使用把显示面作为图像投影面并在该图像投影面上投影图像的一个或多个图像投影装置来进行的，利用该一个或多个图像投影装置进行跨越上述多个显示面的图像显示。

16.如权利要求9～11任一项所述的图像显示装置，其特征在于，上述多面体是箱体，把该箱体的内面用作显示面，在该箱体上设置用于看箱体内部的内部目视窗，在该内部目视窗上设置上述特定的视点。

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