JP2001183994A - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置

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JP2001183994A
JP2001183994A JP36909799A JP36909799A JP2001183994A JP 2001183994 A JP2001183994 A JP 2001183994A JP 36909799 A JP36909799 A JP 36909799A JP 36909799 A JP36909799 A JP 36909799A JP 2001183994 A JP2001183994 A JP 2001183994A
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screen
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optical device
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Jean-Luc Nugare
ジャン＝リュック ヌガレ
Hiroyuki Segawa
博之 勢川
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    • G06F3/0488—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures
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  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクリーンに表示されている画像の一部分を
光学的に抽出し、抽出した画像をスクリーン表面と異な
る表示面に表示する画像表示装置を実現する。 【解決手段】 スクリーンの表面に配置し、光ファイバ
ーの束からなるイメージガイドにスクリーンに表示され
ている画像の一部分を入力し、スクリーン表面と異なる
平面上にある反対側の端面に上記入力した画像を出力す
る。イメージガイドの位置及び向きに応じて、スクリー
ンに表示される画像の特徴を調整することで、所望の部
分画像を抽出し、それを正確にイメージガイドの表示面
に表示させることができる。さらに、イメージガイドの
位置及び向きを実時間で検出し、それに応じてキャラク
ターの位置及び向きを変えて画像を生成する機能を備え
ることによって、利用者はスクリーン上にイメージガイ
ドを移動させることで当該イメージガイドに表示される
キャラクターの動画像を楽しむことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スクリーンに表示
される画像の一部分を光学的に抽出し，抽出した画像を
スクリーン上に配置され、スクリーン表面上に自由に移
動できるイメージガイド（Image guide ）の表面に表示
する画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光学的なイメージガイド、例えば、光フ
ァイバーの束、ファイバークリスタル（Fibrous crysta
l ）、ガラスモザイクなどが一般的に知られている。こ
れらの光学材料及び装置はファイバー束及びガラスモザ
イクの両端面の間に画像を転送させ、単にレンズ、プリ
ズム及び鏡などを用いる場合より広い視角が得られる。
【０００３】ファイバー束及びガラスモザイクの一つの
特徴は、ある一方の端面に入射した画像が他方の端面か
ら、恰もその画像がこの端面を放射源として放射される
ことである。実際に、ファイバー束は医学、工業用検査
など、画像増幅器として電子カメラが用いられる特殊な
用途において、画像伝送媒体として使用されている。ま
た、ガラスモザイクはテレビスクリーンを平坦化する材
料として使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】光ファイバーにかかる
光学技術の発展は、光学的手法で画像を伝送させるとい
う発想によって触発されたものの、現在この光ファイバ
ー束及びガラスモザイクの応用分野はまだ限られてい
る。
【０００５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その一つの目的は、スクリーン上に表示され
ている画像の一部分を光学的に抽出し、抽出した画像を
ファイバー束によって構成された一定の形状及び寸法を
持つイメージガイドの表面に表示する画像表示装置を提
供することにある。本発明において、「光学的に抽出」
とは、スクリーンに表示されている画像の一部分を光学
的に転送し、スクリーン表面と異なる平面にある表示面
に表示させることを意味する。即ち、これによって、物
理的にスクリーンの画像表示面と異なる第２の表示面が
加えられる。
【０００６】本発明のもう一つの目的は、スクリーンの
表示画像から抽出された所望の部分画像をスクリーン表
面上任意の位置に配置され、任意の動きをするイメージ
ガイドに正確に映されるように、スクリーンに表示する
画像を生成する画像表示装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の画像表示装置は、画像を表示するスクリー
ンを含む表示装置と、上記スクリーンの表面に置かれ、
第１の端面に上記スクリーンに表示されている画像の一
部分を入力し、当該入力した部分画像を上記スクリーン
表面と異なる平面にある第２の端面に表示する光学装置
とを有する。
【０００８】また、本発明の画像表示装置は、画像を表
示するスクリーンを含む表示装置と、上記スクリーンの
表面に置かれ、第１の端面に上記スクリーンに表示され
ている画像の一部分を入力し、当該入力した部分画像を
変換し、変換された画像を上記スクリーン表面と異なる
平面にある第２の端面に表示する光学装置とを有する。
【０００９】また、本発明の画像表示装置は、画像を表
示するスクリーンを含む表示装置と、上記スクリーンの
表面に置かれ、第１の端面に上記スクリーンに表示され
ている画像の一部分を入力し、当該入力した部分画像を
上記スクリーン表面と異なる平面にある第２の端面に表
示する光学装置と、上記スクリーンに表示する所定のキ
ャラクターの画像を生成し、当該キャラクターの画像を
背景画像の所定の位置に、所定の向きで加える画像合成
処理装置とを有する。
【００１０】また、本発明の画像表示装置は、画像を表
示するスクリーンを含む表示装置と、上記スクリーンの
表面に置かれ、第１の端面に上記スクリーンに表示され
ている画像の一部分を入力し、当該入力した部分画像を
上記スクリーン表面と異なる平面にある第２の端面に表
示する光学装置と、上記スクリーンに表示する所定のキ
ャラクターの画像を生成し、当該キャラクターの画像を
背景画像の所定の位置に、所定の向きで加える画像合成
処理装置とを有する。
【００１１】また、本発明の画像表示装置は、画像を表
示するスクリーンを含む表示装置と、上記スクリーンの
表面に置かれ、第１の端面に上記スクリーンに表示され
ている画像の一部分を入力し、当該入力した部分画像を
上記スクリーン表面と異なる平面にある第２の端面に表
示する光学装置と、上記スクリーンに置かれている上記
光学装置の位置と向きを取得する検出装置と、上記スク
リーンに表示する所定のキャラクターの画像を生成し、
当該キャラクターの画像を、上記検出装置によって取得
した上記光学装置の位置と向きに応じた位置と向きで背
景画像に加える画像合成処理装置とを有する。
【００１２】また、本発明では、好適には、上記光学装
置は、光ファイバーの束、ファイバークリスタルまたは
ガラスモザイクによって構成されている。
【００１３】また、本発明では、好適には、上記光学装
置の上記第２の端面は、任意の形状、寸法及び向きに形
成されている。好ましくは、上記スクリーンは、平坦な
表面を有する。
【００１４】さらに、本発明の画像表示方法は、スクリ
ーンの表面に置かれ、上記スクリーンに表示されている
画像の一部分を一方の端面に入力し、上記入力した画像
を上記スクリーン表面と異なる平面にある他方の端面か
ら出力する光学装置を用いて、スクリーンに表示されて
いる画像の一部分を光学的に抽出し、抽出した画像を上
記スクリーン表面と異なる平面に表示する画像表示方法
であって、上記スクリーン表面における上記光学装置の
位置と向きを取得するステップと、キャラクターの画像
を生成し、当該キャラクターの画像を上記取得した光学
装置の位置と向きに応じた位置及び向きで背景画像に加
えた画像を合成するステップと、上記合成した画像を上
記スクリーンに表示するステップとを有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】第１実施形態 図１は本発明に係る画像表示装置の第１の実施形態を示
す図である。図１に示すように、本実施形態の画像表示
装置は、画像を表示するためのスクリーン１及び少なく
とも一つの画像伝送用イメージガイド（以下、便宜上こ
れをピースと表記する）を有し、当該ピースは、スクリ
ーン１に表示されている画像の一部分を光学的に抽出
し、抽出した画像部分を任意の形状、位置、方向及び寸
法をを持ち、スクリーン１の表面とは異なる平面にある
表示面に表示する。図１において、二つのピース５及び
６が示されている。
【００１６】スクリーン１は、予め設定されている物体
とキャラクター（以下、これらを総じて単にキャラクタ
ーと表記する）の画像、及び背景画像を表示する。ま
た、スクリーン１は、画像抽出用のピース５及び６をそ
の表面上に保持する役割を果たす。ここで、例えば、好
ましくは、スクリーン１は平坦な表面を持つ平坦なスク
リーンであることが望まれるが、本発明では、スクリー
ン１は、平坦な表面を有するものに限定されない。表示
する画像に応じた光を放出する任意のスクリーン、例え
ば、陰極線管（ＣＲＴ：Cathode-ray tube）、背景光の
ある液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liqued crystal displ
ay）などには、すべて適用することができる。
【００１７】図２は、スクリーン１に表示されている画
像の一例を示している。図示のように、花の画像からな
る背景の上に二つのキャラクター３及び４の画像がスク
リーン１に表示されている。ここで、キャラクター３及
び４の画像は、静止画像または動画像の何れでもよい。
【００１８】図３は、ピース５の一例を示す図である。
図３に示すように、ピース５は、例えば、光ファイバー
１１，１２の束からなるイメージガイドであり、スクリ
ーン１に表示されている画像の一部分を抽出するための
ものである。それぞれの光ファイバー１１と１２は、異
なる光反射率を持つ材料からなるコア（芯）と外皮によ
って構成され、光ファイバーの一方の端面から入射され
た光は、光ファイバーを通して伝搬され、伝搬経路上に
おける損失がほとんどないまま他方の端面から出力され
る。
【００１９】ピース５は、スクリーン１の表面に接触す
る表面１３及び抽出した画像を表示するもう一つの表面
７を有する。スクリーン１の表面から放出された光線９
は、ある一定の入射角度でピース５の表面１３に入射さ
れ、一本または複数本の光ファイバーによって伝搬され
る。光ファイバーを通して伝搬された光線は、光線１０
として、ピース５の表面７の法線に対して入射時とほぼ
同じ角度で表面７から放出される。
【００２０】図４に示すように、光ファイバーの束から
なるピース５のこの特徴によって、スクリーン１に表示
されているキャラクターがピース５によってその表面７
まで伝搬され、表面７において所定の角度で放出される
ので、理想的に球面にすることによって、異なる観察方
向から同じくよい視覚条件が得られる。
【００２１】図４において、Ｄはピース５の表面１３と
スクリーン１の表面の距離を示す。Ｄ＝０はピース５の
表面１３とスクリーン１の表面が互いに接触しているこ
とを示している。
【００２２】第２実施形態 図５は本発明に係る画像表示装置の第２の実施形態を示
す図である。図５に示すように、本実施形態の画像表示
装置は、画像を表示するためのスクリーン１、ピース
５，６及び画像合成処理回路15によって構成されてい
る。スクリーン１、ピース５及び６は実質に第１の実施
形態の図１に示したものとほぼ同じである。即ち、スク
リーン１は、キャラクター及び背景の画像をその表面に
表示し、ピース５及び６がキャラクターの画像を光学的
に抽出し、抽出した画像をそれぞれの表面７及び８に表
示される。上述のようピース５及び６の表面は任意の形
状、寸法、方角（向き）及び位置ををもっている。
【００２３】本実施形態の画像表示装置において、画像
合成処理回路１５はキャラクターの画像を生成し、スク
リーン１に表示させる。キャラクターの画像は、例え
ば、キャラクターの動画像からなるビデオの映像であ
る。
【００２４】本実施形態によれば、ビデオの映像を生成
する画像合成処理回路１５が備えられている。このビデ
オの画像が決められた位置と固定な向きでスクリーン１
に表示されている。ピース５及び６がスクリーン１に表
示されるキャラクターの画像を光学的に抽出し、ピース
５及び６の表面７及び８に表示する。従って、スクリー
ン１に映されているこれらのキャラクターの動画像がピ
ース５及び６によって抽出され、抽出された画像がスク
リーン１の表面と異なる平面にあるピース５及び６の表
面７及び８に表示される。
【００２５】第３実施形態 図６及び７は本発明に係る画像表示装置の第３の実施形
態を示す図である。図６は本実施形態の画像表示装置の
構成を示し、図７は本実施形態の画像表示装置の信号処
理の流れを示すフローチャートである。図６に示すよう
に、本発明に係る画像表示装置はスクリーン１、二つの
ピース５，６、位置と向きセンサー１６及び画像合成処
理回路１７によって構成されている。
【００２６】本実施形態の画像表示装置では、スクリー
ン１の表面におけるピース５と６の位置と向きを検出す
るセンサー１６及び画像号合成処理回路１７が設けら
れ、画像合成処理回路１７により、センサー１６によっ
て検出されたピース５及び６の位置と向きに応じてキャ
ラクターのビデオ映像を生成する点において第１と第の
２実施形態と異なっている。即ち、本実施形態の画像表
示装置では、ピース５及び６の位置と向きに応じてスク
リーン１の上でキャラクターのビデオ映像を制御する。
位置と向きセンサー１６はスクリーン１の上に置かれて
いるピース５及び６の位置と向きの情報を認識する。
【００２７】本実施形態において、ピース５及び６の位
置及び向きを検出する技術的手法には特に限定を加えな
い。即ち、ピース５及び６の位置と向きは従来のあらゆ
る有効なセンシング技術で検出することが可能である。
例えば、センサー１６は、光学画像センサー、機械的セ
ンサー、超音波センサー、静電気、磁気あるいは磁気抵
抗のセンサーの何れあるいはこれらの組み合わせによっ
て構成できる。
【００２８】位置と向きセンサー１６によって取得した
スクリーン１のピース５及び６の位置と向きの情報は画
像合成処理回路１７に転送される。画像合成処理回路１
７はピース５及び６の位置と向きの情報に基づいてスク
リーン１に映されたビデオ映像を生成する。
【００２９】図７は本実施形態の画像表示装置の動作を
示すフローチャートである。図７に示すように、まず、
画像合成処理回路１７は、位置と向きセンサー１６がフ
レームレートでのタイマ割り込みを待つ（ステップＳ
１）。例えば、スクリーン１に映された各キャラクター
の画像がスクリーン１のフレーム表示期間毎に変更され
る。位置と向きセンサー１６はこれらピースの位置と向
きの情報を検出し、検出した各ピースの位置と向きの情
報を画像合成処理回路１７に供給する。例えば、図７の
ステップＳ２に示すように、センサー１６によってｎ個
のピースのそれぞれの位置と向きの情報が検出される。
これらｎ個のピースの位置と向きの情報は画像合成処理
回路１７に供給される。
【００３０】位置と向きセンサー１６によって取得した
各ピースの位置と向きの情報に従って、合成処理回路１
７はｎ個のキャラクターの画像及び背景の画像をそれぞ
れ計算する（ステップＳ３とＳ４）。そして、位置と向
きセンサー１６によって取得したこれらｎ個のキャラク
ターの位置と向きの情報に応じて、画像合成処理回路１
７は算出したｎ個のキャラクターの画像をそれぞれ所定
の位置に、所定の向きで背景画像に貼り付け、合成画像
を計算する。画像合成処理回路１７によって算出した合
成画像がスクリーン１に表示される。このため、各ピー
スの位置及び向きに応じて、スクリーン１の表面にキャ
ラクターの画像が表示され、それぞれのキャラクターの
画像が各ピースによって抽出され、それぞれのピースの
表示面に映される。
【００３１】以上述べたように、本実施形態の画像表示
装置はスクリーン１に映されたキャラクターの画像を制
御する。これらのキャラクターの画像がピースによって
抽出され、それぞれのピースの表示面に表示される。画
像の制御はスクリーン１の表面に置かれているピースの
位置及び向きに応じて、スクリーン１に表示されている
画像の一部分または全体を制御することである。本実施
形態の画像表示装置を使用する時、ユーザはピース５或
いピース６の位置と向きを変化させる。各キャラクター
の画像が対応するピースによって抽出され、抽出された
各キャラクターの画像がそれぞれ対応するピースから放
射するよう、それぞれのキャラクターの画像が制御され
る。
【００３２】画像合成処理のプロセスにはいくつかの変
形例がある。例えば、画像合成処理回路１７はスクリー
ン１の上にあるピースの動きに応じて、キャラクターの
特徴、例えば、動き、形状、寸法などを調整することが
できる。更に、合成処理回路１７はこれらピースがスク
リーン１に移動される具合に応じて、背景画像２を更新
できる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像表示
装置は、スクリーン、複数のピースと呼ばれるイメージ
ガイド及び合成処理回路によって構成されている。この
画像表示装置によれば、コンピュータによって生成され
るビデオ画像、スクリーンに映されたキャラクターの合
成画像の一部分あるいは全部を抽出することができるの
で、キャラクターの画像を三次元で表現でき、操作でき
る利点がある。各キャラクターがコンピュータによって
生成されたアイコン及び目標物はスクリーンの画像表示
面と直交して表示することができ、スクリーンの表示面
に直交する動画像として表示される。これは実質に平坦
なスクリーン表面に、異なる平面にある第２の表示面が
加えられる。上述のように、画像合成処理回路に向きと
位置センサーを組み合わせることによって、スクリーン
表面のピースの位置と向きの変化を反映しつつ、仮想的
に、コンピュータで合成されたシーンにおける合成した
オブジェクト、キャラクターの動き、及び背景を動画像
として的制御することが可能である。これは、制御入力
と表示装置を新しい方式によって混合し、現存のビデオ
ゲームの可能性を越えて、人間が更に直接的に、リアル
タイムでコンピュータ合成画像に操作を加える能力を与
える。従って、本発明はコンピュータグラフィックスを
含む双方向ボードゲームまたは仮想ワークベンチの実験
あるいは娯楽に適したシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像表示装置の第１の実施形態を
示す図である。
【図２】スクリーンの表面に表示される画像を示す図で
ある。
【図３】光ファイバーの束からなるイメージガイド（ピ
ース）の一例を示す。
【図４】スクリーンの表面にあるキャラクターの画像を
抽出し、抽出される画像がその表面に表示するピースの
光学効果を示す図である。
【図５】本発明に係る画像表示装置の第２の実施形態を
示す図である。
【図６】本発明に係る画像表示装置の第３実施形態を示
す図である。
【図７】第３の実施形態の画像表示装置における信号処
理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…スクリーン、 ２…背景画像、 ３，４…キャラクター、 ５，６…イメージガイド（ピース）、 ７，８…ピースの画像表示面、 ９…光ファイバーへの入射光、 １０…光ファイバーからの出力光、 １１，１２…光ファイバー、 １３…ピースのスクリーン接触面、 １５…画像合成処理回路、 １６…位置と向きセンサー、 １７…画像合成処理回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C061 AA20 AB14 AB16 5C082 AA06 AA21 BA12 BA20 BA41 BA43 CB01 DA87 MM05 MM10 5G435 AA00 BB02 BB12 CC11 DD01 FF08 GG01 GG18 HH02

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】画像を表示するスクリーンを含む表示装置
    と、 上記スクリーンの表面に置かれ、第１の端面に上記スク
    リーンに表示されている画像の一部分を入力し、当該入
    力した部分画像を上記スクリーン表面と異なる平面にあ
    る第２の端面に表示する光学装置とを有する画像表示装
    置。
  2. 【請求項２】上記光学装置は、光ファイバーの束によっ
    て構成されている請求項１記載の画像表示装置。
  3. 【請求項３】上記光学装置は、ファイバークリスタルに
    よって構成されている請求項１記載の画像表示装置。
  4. 【請求項４】上記光学装置は、ガラスモザイクによって
    構成されている請求項１記載の画像表示装置。
  5. 【請求項５】上記光学装置の上記第２の端面は、任意の
    形状、寸法及び向きに形成されている請求項１記載の画
    像表示装置。
  6. 【請求項６】上記スクリーンは、平坦な表面を有する請
    求項１記載の画像表示装置。
  7. 【請求項７】画像を表示するスクリーンを含む表示装置
    と、 上記スクリーンの表面に置かれ、第１の端面に上記スク
    リーンに表示されている画像の一部分を入力し、当該入
    力した部分画像を変換し、変換された画像を上記スクリ
    ーン表面と異なる平面にある第２の端面に表示する光学
    装置とを有する画像表示装置。
  8. 【請求項８】上記光学装置は、光ファイバーの束によっ
    て構成されている請求項７記載の画像表示装置。
  9. 【請求項９】上記光学装置は、ファイバークリスタルに
    よって構成されている請求項７記載の画像表示装置。
  10. 【請求項１０】上記光学装置は、ガラスモザイクによっ
    て構成されている請求項７記載の画像表示装置。
  11. 【請求項１１】上記光学装置の上記第２の端面は、任意
    の形状、寸法及び向きに形成されている請求項７記載の
    画像表示装置。
  12. 【請求項１２】上記スクリーンは、平坦な表面を有する
    請求項７記載の画像表示装置。
  13. 【請求項１３】画像を表示するスクリーンを含む表示装
    置と、 上記スクリーンの表面に置かれ、第１の端面に上記スク
    リーンに表示されている画像の一部分を入力し、当該入
    力した部分画像を上記スクリーン表面と異なる平面にあ
    る第２の端面に表示する光学装置と、 上記スクリーンに表示する所定のキャラクターの画像を
    生成し、当該キャラクターの画像を背景画像の所定の位
    置に、所定の向きで加える画像合成処理装置とを有する
    画像表示装置。
  14. 【請求項１４】画像を表示するスクリーンを含む表示装
    置と、 上記スクリーンの表面に置かれ、第１の端面に上記スク
    リーンに表示されている画像の一部分を入力し、当該入
    力した部分画像を上記スクリーン表面と異なる平面にあ
    る第２の端面に表示する光学装置と、 上記スクリーンに置かれている上記光学装置の位置と向
    きを取得する検出装置と、 上記スクリーンに表示する所定のキャラクターの画像を
    生成し、当該キャラクターの画像を、上記検出装置によ
    って取得した上記光学装置の位置と向きに応じた位置と
    向きで背景画像に加える画像合成処理装置とを有する画
    像表示装置。
  15. 【請求項１５】スクリーンの表面に置かれ、上記スクリ
    ーンに表示されている画像の一部分を一方の端面に入力
    し、上記入力した画像を上記スクリーン表面と異なる平
    面にある他方の端面から出力する光学装置を用いて、ス
    クリーンに表示されている画像の一部分を光学的に抽出
    し、抽出した画像を上記スクリーン表面と異なる平面に
    表示する画像表示方法であって、 上記スクリーン表面における上記光学装置の位置と向き
    を取得するステップと、 キャラクターの画像を生成し、当該キャラクターの画像
    を上記取得した光学装置の位置と向きに応じた位置及び
    向きで背景画像に加えた画像を合成するステップと、 上記合成した画像を上記スクリーンに表示するステップ
    とを有する画像表示方法。
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