JP2005084275A - ディスプレイシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 使用者の位置に応じて、異なる映像を、一つのディスプレイ上に提示できるディスプレイシステムを提供する。
【解決手段】 各映像提示部３１〜３４に対向する位置に使用者がそれぞれ位置する。この状態で、各映像提示部３１〜３４から、スクリーン部１の下面に向けて、個別の映像を投影する。スクリーン部１は、積層された複数枚の光学フィルムを有している。これらの光学フィルムどうしの視界制御方向は交差させられている。
各使用者においては、自分に向けられた映像提示部３１〜３４の映像のみを、スクリーン部１を通して視認することができる。他の映像提示部３１〜３４からの映像は、視認することができない。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクリーン上に映像を提示するディスプレイシステムに関するものである。

単一スクリーンを用い、ユーザの位置に応じて異なる映像を提示するシステムが提案されている。しかしながら、従来提案されているシステムは、特殊な眼鏡を用いる必要があったり、視認性が悪い等の問題を有している。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ユーザ位置に応じて、異なる映像を、一つのディスプレイ上に提示できるディスプレイシステムを提供しようとするものである。

本発明に係るディスプレイシステムは、映像を表示するスクリーン部と、前記スクリーン部に複数の方向から映像を提示する映像提示部とを有する。前記スクリーン部は、映像拡散方向から提示される映像を特定の方向に拡散させる光学フィルムを有する。前記映像提示部は、前記光学フィルムの映像拡散方向へ映像を照射する構成となっている。

前記光学フィルムを複数とし、これらの複数の光学フィルムを積層することができる。さらに、積層された光学フィルムにおける、それぞれの映像拡散方向を交差させることができる。

前記映像提示部を複数としてもよい。

前記光学フィルムの交差角度は、特に限定されないが、例えばほぼ９０°である。

前記光学フィルムは、透過方向からの映像を透過させる構成であってもよい。

本発明のディスプレイシステムは、前記透過方向に向けられた映像撮影部を有していてもよい。

前記映像提示部は、複数の方向から同一の映像を前記スクリーン部の同一位置に表示する構成であってもよい。

前記スクリーン部は、さらに、映像提示部からの光をほぼ平行光に変換する光学レンズを有していてもよい。

本発明のディスプレイシステムによれば、ユーザ位置に応じて、異なる映像を、一つのディスプレイ上に提示することが可能となる。

（実施形態の構成）
以下、本発明の一実施形態に係るディスプレイシステムを、添付の図面を参照して説明する。このディスプレイシステムは、スクリーン部１と、脚２と、４つの映像提示部３１〜３４と、カメラ４とを備えている（図１参照）。

スクリーン部１は、この実施形態では、ほぼ水平に配置されている。スクリーン部１は、第１の光学フィルム１１と、第２の光学フィルム１２と、基板１３とを備えている（図２参照）。

本実施形態では、光学フィルムとして、視界制御フィルム（商品名：LUMISTY（住友化学製））を使用する。視界制御フィルムは、図３に示されるように、視線方向に応じて、透明部分と半透明（translucent）部分とが生じるという視界制御特性を有するものである。ここで、半透明とは、透過光が拡散されるためフィルムの向こう側の様子をはっきりとは認識できないが、光自体は透過する状態をいう。この半透明になる方向から映像を投影すると、特定の方向にのみ光を拡散し、限られた位置のユーザだけが映像を観察できるようになる。また、透明になる方向にカメラを設置すれば、フィルムを透過した向こう側の様子を撮影することができる。この明細書では、フィルムに投影された映像が拡散されてユーザから観察可能になる方向を映像拡散方向と称し、投影された映像が透過する方向を透過方向と称する。

視界制御フィルムでは、視界制御特性は、フィルムの一方向（図３であれば上下方向）において変化する。この一方向に直交する方向（図３における紙面の厚さ方向）では、視界制御特性は変化しない。この変化しない方向を、この明細書では視界制御方向と称している。本実施形態では、±２５°〜５５°の範囲（この範囲が映像拡散方向である）において半透明となる視界制御フィルム（商品名：LUMISTY MFZ-2555）を用いている。

基板１３は、透明な板状に構成されている。基板１３の材質としては、例えば、ガラスや、比較的に硬質な樹脂である。

第１の光学フィルム１１は、基板１３の上面に貼り付けられている。第２の光学フィルム１２は、第１の光学フィルム１１の上面に積層されている。ここで、第１の光学フィルムと第２の光学フィルムとは、それらにおける視界制御方向が交差させられている。したがって、これらのフィルムにおける映像拡散方向（本実施形態では±２５°〜５５°の範囲）も交差させられている。ここで、交差とは、要するに、積層された光学フィルムの特性の方向が異なる向きとされていることを意味する。この交差角度は、用途により変更されるが、この実施形態ではほぼ９０°となっている。

脚２は、この実施形態では４本となっている。脚２は、スクリーン部２の端部に取り付けられて、このスクリーン部２を所定の高さに保持するようになっている。

４つの映像提示部３１〜３４としては、この実施形態ではＤＬＰプロジェクタが用いられている（図１および図４参照）。ただし、映像提示部３１〜３４としては、これに限らず、例えば液晶プロジェクタや他の種類のプロジェクタも使用でき、さらには、プロジェクタに限らず、ＣＲＴと像転送光学系などを用いた映像提示手段を用いることもできる。

映像提示部３１〜３４は、スクリーン部１の下方に配置されている。映像提示部３１と映像提示部３２（図４参照）の光軸方向は、次の条件を満足するように配置されている。
（１）第１の光学フィルム１１における透過方向（透明部分）の角度範囲内であること。
（２）第２の光学フィルム１２における映像拡散方向（半透明部分）の角度範囲内であること。
（３）スクリーン部１の下面（すなわち第１および第２の光学フィルム１１および１２）に映像を照射する位置であること。

具体的には、第２の光学フィルム１２に対して、第１の映像提示部３１は２５°〜５５°の角度で、第２の映像提示部３２は−２５°〜−５５°の角度で、スクリーン部１に映像を投影するようになっている。第１の光学フィルム１１に対しては、これらの映像提示部は、ほぼ直交する向きで映像を投影する。

映像提示部３３および３４（図４参照）の光軸方向は、次の条件を満足するように配置されている。
（１）第２の光学フィルム１２における透過方向（透明部分）の角度範囲内であること。
（２）第１の光学フィルム１１における映像拡散方向（半透明部分）の角度範囲内であること。
（３）スクリーン部１の下面（すなわち第１および第２の光学フィルム１１および１２）に映像を照射する位置であること。

具体的には、第１の光学フィルム１１に対して、第３のプロジェクタ３１は２５°〜５５°の角度で、第４のプロジェクタ３２は−２５°〜−５５°の角度で、スクリーン部１に映像を投影するようになっている。第２の光学フィルム１２に対しては、これらの映像提示部は、ほぼ直交する向きで映像を投影する。

要するに、映像提示部３１〜３４は、第１および第２の光学フィルム１１および１２のいずれかにおける映像拡散方向の角度範囲内から、第１および第２の光学フィルム１１および１２に映像を照射する位置に配置されている。

カメラ４は、スクリーン部１の下方に配置されている。カメラ４は、スクリーン部１の下面を向くように配置されている。カメラ４の光軸はスクリーン１にほぼ直交している。

（実施形態の動作）
つぎに、前記のように構成された本実施形態のディスプレイシステムの動作について説明する。まず、各映像提示部３１〜３４に対向する位置に使用者が位置する（図１参照）。この状態で、各映像提示部３１〜３４からスクリーン部１の下面に向けて個別の映像を投影する。すると、各使用者においては、自分に向けられた映像提示部（例えば映像提示部３１）の映像のみを視認することができる。当該映像提示部３１からの映像は、一方の光学フィルムの半透明領域で結像し、かつ、他方の光学フィルムの透明領域では透過するからである。他の映像提示部３２〜３４からの映像は、いずれの光学フィルムにおいてもユーザの方向に拡散することはなく、視認することができない。他の使用者においても同様である。

したがって、各映像提示部３１〜３４からの映像を異ならせることにより、各使用者に対して、異なる映像を明瞭に提示することができる。

このように、本実施形態のディスプレイシステムによれば、一つのスクリーンにおいて、異なる映像を各使用者に提示することができるという利点がある。

しかも、このシステムでは、特殊な眼鏡を装着しなくても良いので、使用者への負担が少ないという利点もある。

さらに、本実施形態では、カメラ４によりスクリーン部１を透過してシステム上方の画像を取得しているので、この撮影画像を用いて、システム側に指示を送ることが可能となる。例えば、人の手の形やシステムの上に置かれた物体の形状などを認識し、その形に応じた動作をシステム側が行うことも可能である。

なお、本発明のディスプレイシステムは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、本実施形態では、視界制御フィルムの枚数を２としたが、３以上であっても良い。そのようにすれば、５人以上に異なる映像を提示することも可能となる。５人以上に映像を提示するためには、５台の映像提示部が必要となる。一方、視界制御フィルムの枚数は１枚であってもよい。この場合でも、２台の映像提示部を用いることによって、２人に対して異なる映像をそれぞれ提示することができる。

また、本実施形態では、視界制御フィルムどうしを直接に積層しているが、視界制御フィルムどうしのあいだに透明な介在物を配置しても良い。

さらに、本実施形態ではスクリーン１を水平に配置したが、傾斜させたり、垂直に配置することも可能である。この場合は、映像提示部３１〜３４やカメラ４をスクリーン１の角度に対応した位置に配置するか、またはミラーを用いることにより、所定の角度からスクリーン１に映像を照射することになる。

さらに、スクリーン部１は、映像提示部からスクリーン部１への放射光をほぼ平行光に変換する光学レンズ１４（図１参照）をさらに備えていても良い。このような光学レンズ１４としては、例えばフレネルレンズを用いることができる。

また、映像提示部は、同一の映像を異なる方向から同一の位置に表示する構成であっても良い。この構成を実現する一例を以下に説明する。

（複数の映像提示部から投影された投影画像の位置合わせ）
投影面が平坦であることから、カメラ、スクリーンおよびプロジェクタのすべてが下記（１）式のような２次元ホモグラフィー（Homography）として表現できる。

(x,y)と(X,Y)は、二つの参照フレーム内で対応する点同士である。そして、
はホモグラフィのパラメータを指定する。カメラや映像提示部間のホモグラフィの各パラメータは、Sukthankar らの手法により、カメラ座標とプロジェクタ座標との最低４組の対応点から導出することができる。その実装の一例としては、
●プロジェクタ座標内での格子の各頂点座標（x_i,y_i）が既知な格子模様を映像提示部からスクリーンに投影し、それをカメラで取得する。
●カメラフレーム内に表示された格子の各頂点座標（X_i,Y_i）をマウスクリックすることによって対応点を求める。
という操作を各映像提示部に対して行う。これにより、それぞれの映像提示部とカメラの間の変換行列を求める。

（同位置への同画像の提示）
前記手法により、４つの映像提示部に対して、それぞれカメラとの間の変換行列を求める。この変換行列を、例えばOpenGLのモデル変換行列に指定することで、同じ位置に同一画像を同じ向きに提示することができる。

例えば、図５のように、地図情報を含んだテクスチャを各映像提示部からスクリーン上に提示する。図５では、画像上に３つの物理的なオブジェクトを目印として配してある。どの方向から見ても、それぞれが地図上の特定の地点に対応している。したがって、視線方向に依らず、表示されている画像とオブジェクトとの位置関係が常に一定となっていることが分かる。これにより、各ユーザに対して、同一平面上に異なる画像を表示するだけでなく、同じ画像を同じ位置に提示することも可能となる。

本発明の一実施形態に係るディスプレイシステムの概略的な構成を示す説明図である。 図１のディスプレイシステムにおいて用いられるスクリーン部の構成を示す分解斜視図である。 視界制御フィルムの特性を説明するための説明図である。 図１におけるＡ−Ａ線に沿う矢視図である。 本発明の変形例において提示される画像を示す図であって、図（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ異なる方向から見た画像である。

符号の説明

１ スクリーン部
１１ 第１の光学フィルム
１２ 第２の光学フィルム
１３ 基板
１４ 光学レンズ
２ 脚
３１〜３４ 映像提示部
４ カメラ

Claims (8)

1. 映像を表示するスクリーン部と、
   前記スクリーン部に複数の方向から映像を提示する映像提示部とを有し、
   前記スクリーン部は、映像拡散方向から提示される映像を特定の方向に拡散させる光学フィルムを有し、
   前記映像提示部は、前記光学フィルムの映像拡散方向へ映像を照射する構成となっていることを特徴とするディスプレイシステム。
2. 前記光学フィルムは複数とされており、前記複数の光学フィルムは積層され、かつ、それぞれの映像拡散方向は交差させられていることを特徴とする請求項１記載のディスプレイシステム。
3. 前記映像提示部は複数であることを特徴とする請求項１または２に記載のディスプレイシステム。
4. 前記光学フィルムの交差角度はほぼ９０°であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のディスプレイシステム。
5. 前記光学フィルムは、透過方向からの映像を透過させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のディスプレイシステム。
6. 前記透過方向に向けられた映像撮影部を有することを特徴とする請求項５に記載のディスプレイシステム。
7. 前記映像提示部は、複数の方向から同一の映像を前記スクリーン部の同一位置に表示する構成となっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のディスプレイシステム。
8. 前記スクリーン部は、さらに、映像提示部からの光をほぼ平行光に変換する光学レンズを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のディスプレイシステム。