JP2006017845A - ディスプレイ装置、玩具及び映像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
立体装飾シートの退屈感を解消すると共に、簡易な構成で、３次元空間に像を浮かびあがらせることを可能にする。
【解決手段】
表面に配置されるレンズにより立体的な装飾効果を生じさせる立体装飾シートを用意し、光照射装置によって立体装飾シートに対して光を照射して、照射光を立体装飾シート近傍で結像させるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光による像を映し出すディスプレイ装置に関し、特に、３次元空間内に光による像を効果的に浮かび上がらせる技術に関する。

従来、平面印刷された模様が見る角度によって変化することで、立体的に見える立体装飾シートが存在する。この種の立体装飾シートは、例えば、表面にかまぼこ状又は略半球状の凸レンズが配置された透明の合成樹脂基材の背面に、立体装飾用の所定の図柄を印刷することで、その図柄を立体的に見せるものが多い。

凸レンズは、背面に印刷された図柄の視認領域（見える範囲）を変化させる役割を果たす。例えば、ステレオ印刷技術は、上記右目と左目が立体装飾シートを見つめる角度の違いから、見える図柄を右目と左目で異ならせることで、図柄を立体的に見せている。また、それ以外にも、凸レンズと図柄の配置パターンを調整して、立体装飾シートを見る角度を積極的に変化させると図柄がシート内を移動するようにして、図柄に立体感を生じさせる手法も存在する。
特許第２７６１８６１号公報

いずれにしろこの種の立体装飾シートは、一旦その装飾効果を楽しんだ後は、直ぐに飽きてしまうという問題があった。それは、幾何学的に立体感を出しているだけなので、常に同じ動きを繰り返すだけで、変化が無いからである。

従って、立体装飾には短期的な訴求力はあるが、長期的な訴求力を求める看板等には、あまり多く利用されていないのが現状である。一方、３次元空間に光による像を浮かび上がらせる技術は各種存在すると考えられるが、実際の３次元空間を確保しなければならない点で、スペース的にも広告等に不向きであるという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、立体装飾シートを効果的に活用し、簡易な構成で３次元的な視覚的効果の高いディスプレイ装置を提供することを目的としている。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

（１）表面に配置されるレンズにより、立体的な装飾効果を生じさせる立体装飾シートと、前記立体装飾シートに対して光を照射し、照射光を前記立体装飾シート近傍で結像させる光照射装置と、を備えることを特徴とするディスプレイ装置。

（２）上記（１）において、前記光照射装置は前記立体装飾シートの背面側に配置され、該立体装飾シートに対して背面側から光を照射して結像させるようにしたことを特徴とするディスプレイ装置。

（３）上記（１）又は（２）において、前記光照射装置は前記立体装飾シートの背面側に近接配置されていることを特徴とするディスプレイ装置。

（４）上記（１）において、前記光照射装置は前記立体装飾シートの前面側に配置され、該立体装飾シートに対して前面側から光を照射して結像させるようにしたことを特徴とするディスプレイ装置。

（５）上記（１）乃至（４）のいずれかにおいて、前記光照射装置の光源としてレーザー光源、キセノンランプ光源又はハロゲンランプ光源のいずれかが用いられていることを特徴とするディスプレイ装置。

（６）上記（１）乃至（５）のいずれかにおいて、前記光照射装置は、２次元的に配置された複数の光源を備えており、該複数の光源における互いの照射光の明るさ又は色彩の組み合わせによって、文字又は図柄を結像可能にしたことを特徴とするディスプレイ装置。

（７）上記（１）乃至（６）のいずれかにおいて、前記立体装飾シートが曲面を構成するように配置されており、前記光照射装置が、前記立体装飾シートの曲面に沿って配置される複数の光源を備えていることを特徴とするディスプレイ装置。

（８）上記（１）乃至（７）のいずれかにおいて、前記立体装飾シートは、表面に複数の凸レンズが形成されている透明基材と、前記透明基材の背面側に配置され、前記凸レンズによって立体視できるように装飾された立体図柄表示層と、を備えることを特徴とするディスプレイ装置。

（９）上記（８）において、前記立体図柄表示層が光を拡散させる光拡散層を兼ねており、前記光照射装置の照射光が、該立体図柄表示層で結像するようにしたことを特徴とするディスプレイ装置。

（１０）上記（１）乃至（９）のいずれかにおいて、前記立体装飾シートの前面側、背面側又は内部側のいずれかに、光を拡散させる光拡散層が配置されており、前記照射光が前記光拡散層で結像するようにしたことを特徴とするディスプレイ装置。

（１１）上記（１０）において、前記光拡散層が複数配置されていることを特徴とするディスプレイ装置。

（１２）上記（１１）において、前記複数の光拡散層に対応させて、前記光照射装置が複数台配置されていること特徴とするディスプレイ装置。

（１３）上記（８）乃至（１２）のいずれかにおいて、前記透明基材の表面における前記凸レンズの周囲領域に、前記光拡散層を形成したことを特徴とするディスプレイ装置。

（１４）上記（１）乃至（１３）のいずれか記載のディスプレイ装置を用いたことを特徴とする玩具。

（１５）表面に形成されるレンズにより立体的な装飾効果を生じさせる立体装飾シート設置し、光照射装置を用いて前記立体装飾シートに対して光を照射して、当該立体装飾シート近傍に照射光を結像させ、前記立体装飾シートによる立体装飾の内部に、前記照射光による像を浮かび上がらせるように表示させることを特徴とする映像表示方法。

本発明によれば、実際の３次元空間を確保すること無く、立体装飾シートに対して光を照射することで、仮想的な立体空間内に像を浮かび上がらせることが可能になる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。

図１には、本発明の第1実施形態に係るディスプレイ装置１が分解された状態で示されている。このディスプレイ装置１は、大きくは、立体装飾効果を有している立体装飾シート１０と、その背面側に配置される光照射装置２０を備えている。

立体装飾シート１０は、図２に拡大して示されるように、透明基材１２、立体図柄表示層１４、光拡散層１６を備えている。透明基材１２の素材には、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン（低濃度、高濃度）、ポリプロピレン、ナイロン樹脂（ポリアミド）、ポリエステル、ウレタン、シリコン、アクリロニトリルスチレン樹脂（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、メチルメタクリレート／アクリレートコポリマー（ＰＭＭＡ）、非晶質ポリオレフィン（ＡＰＯ）、ポリスチレンなどの光を透過する性質を有する合成樹脂シートを用いる。他にも、耐久性の観点からはアクリル樹脂板や無機ガラス、柔軟性という観点では軟質塩化ビニルシートなどを用いても良い。

図１に戻って、透明基材１２の表面には、複数の凸レンズ１２Ａが形成されている。この凸レンズ１２Ａは２次元方向に並列配置されており、見る角度によって、立体図柄表示層１４の視認領域（目で見える領域）が変化するようになっている。なお、この凸レンズ１２Ａは、例えば、紫外線硬化性樹脂素材を塗布しながら成型する事で、半球状の凸形状を形成した後、紫外線を照射して硬化させることによって得ることが可能である。

立体図柄表示層１４には、星の装飾をあしらった模様が、グラビア印刷やシルクスクリーン印刷技法等によって印刷されている。なお、印刷にはこの他にも平板印刷、オフセット印刷、凸版印刷、フレキソインキ印刷（ゴム版印刷）、孔版印刷、リソグラフィー等の様々な手法を用いることもできる。このデザインは、各凸レンズ１２Ａの配置パターンを基準として所定量変位させた位置に、各星が配置されるように考慮されている。この変位させる方向や変位量を適宜設定すると、立体装飾シート１０を眺める角度を変化させたときに、凸レンズ１２Ａによって拡大された星の図柄が移動する。この結果、星が立体装飾シート１０に対して沈んでいたり、浮かび上がったりしているような立体的な視覚効果を生み出すことができる。

光拡散層１６はここでは白色の塗膜を用いている。光拡散層１６の膜厚を極力薄くすることによって、背面側から照射されたこの光拡散層１４で結像され、正面側からは、光スポットとして視認できる。なお、この光拡散層１６は、立体図柄表示層１４の星の背景色を表示していると考えることも可能であり、その観点では、光拡散層１６が立体図柄表示層１４を兼ねていることになる。このようにすると、製造コストを低減させることが出来る。

図１の光照射装置２０は、実際には立体装飾シート１０の背面側に接触する状態で近接配置される。この結果、光照射装置２０から照射される円形の光スポットの輪郭がぼけないようになっている。具体的に光照射装置２０は、複数のレーザー発光ダイオード（以下ＬＥＤという）２２を備えている。このＬＥＤ２２は、２次元方向に複数並列配置され、全体として発光面を構成している。２次元的な配置であるということは、光源が線上に配置されているのではなく、広がりを持って配置されている場合を意味している。このＬＥＤ２２の点燈は、特に図示しない電源装置及び制御装置によって制御され、所定のプログラムに従って適宜点滅する。従って、文字（数字）、図柄、動き（図柄の移動）などを自由に表示することが可能になる。

次に、図３及び図４を参照して、本ディスプレイ装置１の装飾作用について説明する。図３に示されるように、立体装飾シート１０によって、立体図柄表示層１４に印刷されている星の図柄Ｈが、拡大された状態で沈んで表示される。一方、複数のＬＥＤ２２の内の３箇所のＬＥＤ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを発光させた場合、各ＬＥＤ２２の照射によって、立体装飾シート１０の光拡散層１６に光スポット３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが結像する。この結像によって得られる映像は、立体装飾シート１０と略同じ平面領域に存在することになるが、星の図柄Ｈが沈んで見えることから、その反作用効果で、光スポット３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが３次元空間に浮かんでいるような感覚を奏することができるようになる。例えば、ＬＥＤ２２の点滅制御によって、文字や数字によるメッセージを浮かび上がらせたり、ＣＧ等の動画映像を空間に浮かばせたりすることが可能になる。

反対に、図４に示されるように、立体装飾シート１０によって、立体図柄表示層１４の星の図柄Ｈを浮かんで表示させることも可能であるが、その場合には、光スポット３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが沈んでいるような感覚を奏することができる。

以上のことから、本実施形態のディスプレイ装置１は、立体装飾シート１０の立体装飾上に、光による映像を重畳させて表示することが出来るので、簡易且つ低コストの構造で、仮想的に作り出された三次元空間内に、光照射による文字や図柄、動画を浮かび上がらせることができるようになる。また、仮想的な３次元空間を活用していることから、実際のスペースは小さくて済み、薄いポスターや看板等にも利用することが出来る。

また、光による映像は、光照射装置の制御によって変化させることができるので、様々な用途に用いることが可能になる。例えば、メッセージを伝えるための電光掲示板や広告媒体としてのディスプレイ装置、キーホルダー、携帯ストラップ等に付属する玩具、ポータブルゲームなどの小型のディスプレイ画面、テレビやパーソナルコンピュータ、携帯端末、ＰＤＡ等のディスプレイ等にも用いることが出来る。

更に、本ディスプレイ装置１では、ＬＥＤ２２を光源とする光照射装置２０が立体装飾シート１０の背面に接近した状態で配置されているので、輪郭の鮮明なスポット３０を映し出すことが可能になり、低消費電力で視認性の高いディスプレイ装置１を得ることが出来る。

なお、光源としてはＬＥＤを含むレーザー光源が明るさの面で特に好ましい。しかし、本発明はそれに限定されるものではなく、例えば、電子ビームを発光素材に照射させて発光させる手法、液晶ディスプレイのように蛍光灯の光源を制御する方法、或いは、プラズマディスプレイのようなプラズマを用いた発光方法、エレクトロルミネッセンスを用いた光照射方法等、各種方法を用いることが出来る。

次に、図５等を参照しながら、第２実施形態に係るディスプレイ装置１００を説明する。図５に示されるように、このディスプレイ装置１００は、立体装飾シート１１０、及び光照射装置として機能するプロジェクタ１２０を備えている。プロジェクタ１２０は、コンピュータ等から得た映像を、ランプ光源を用いてスクリーンに拡大投射するものである。従って、本ディスプレイ装置１００は、正面投射型のプロジェクションディスプレイとして機能する。

図６には、立体装飾シート１１０の拡大断面図が示されている。この立体装飾シート１１０は、透明基材１１２、立体図柄表示層１１４、光拡散層１１６を備えて構成される。立体図柄表示層１１４には、第１実施形態と同様に星の図柄が印刷されている。

透明基材１１２の表面には複数の凸レンズ１１２Ａが形成されており、更に、その凸レンズ１１２Ａを除いた周囲の領域には光拡散層１１６が形成されている。なお、凸レンズ１１２Ａを除いた領域といっても、実際には、凸レンズ１１２Ａと接触或いは重なる部分は存在してしまう。要は、凸レンズ１１２Ａのレンズ効果を失わせること無く、光拡散層１１６を形成できればよい。この光拡散層１１６は、ビーズ等の光拡散材１１６Ａが混在した紫外線硬化性樹脂を、立体装飾シート１１６上に塗布することによって形成される。

なお、ここでは光拡散素材としてビーズを用いる場合を示したが、他にも、発光素材、ラメ、アルミなど、光を拡散できる各種素材を用いることが出来る。

本ディスプレイ装置１００は、図５に示されるように、立体装飾シート１１０の立体装飾効果によって、拡大された星の図柄Ｈが沈んだ場所に位置しているように見える。これは、立体装飾シート１１０を眺める角度によって、星の図柄Ｈが適宜移動するからである。また、本ディスプレイ装置１００では、プロジェクタ１２０からの照射光が、立体装飾シート１１０における光拡散層１１６上で結像して、映像Ｅが映し出されるようになっている。その結果、沈んで見える星の図柄Ｈの反作用で、映像Ｅが３次元空間内に浮かんでいるような感覚を得る。特に、周囲が暗い場所であっても、プロジェクタ１２０の光によって、立体装飾シート１１０全体を照らし出すことで、立体装飾効果を鮮やかに演出することが可能になり、更に、その中に形成される映像も浮かんで見えるという相乗的な効果を得ることが可能である。

以上、本実施形態では、人間の錯覚等を巧みに利用した非常に簡易な構成で、空間内に光による像を浮かび上がらせることができ、飽きのこない立体装飾効果を得ることができる。従って、広告等の情報配信媒体等に有効活用することが可能になる。

なお、本実施形態においては、球状の凸レンズを立体装飾シートの表面に形成した場合を示したが、本発明はそれに限定されず、複数のかまぼこ状の凸レンズを並列配置し、ステレオ印刷技術によって、左目と右目の見える映像を異ならせることで、立体装飾効果を生じさせることもできる。勿論、図柄が浮いたり、沈んだりする技法であれば、それ以外の手法を用いても構わない。

また、本実施形態では光照射装置が立体装飾シートの前面又は背面に配置される場合に限って示したが、側面から照射して立体装飾シート内又は他のシート内を導光させて、その光を一定の場所や領域で結像させて映像を形成することも可能である。また、上部や下部に光照射装置を配置し、ミラーやレンズを用いることで光路を曲げることで、結局、立体装飾シートの正面又は背面から照射光が入射するようにしても良い。

更に、本実施形態では、立体装飾シートに光拡散層が密着して配置している場合に限って示したが、本発明はそれに限定されず、一定の空間を空けて光拡散層を設け、そこに映像を表示することも可能である。つまり、立体装飾シートの前後の一定の空間を含む近傍において照射光を結像させる概念も本発明は含んでいる。立体装飾シートの前面に光拡散層を配置して、そこに映像を表示する場合には、光拡散層を透明にしておき、背面に配置される立体装飾シートの立体装飾効果が光拡散層の前面側からでも見えるようにしておくことが好ましい。

また、光拡散層の数も１つに限定されず、複数の光拡散層を用意し、各光拡散層に対して別々の光を照射することも可能である。複数種類の映像を多層の光拡散層に表示して立体感を出すこともできる。その際には、光照射装置も複数台用意しておき、別々の映像を提供するようにすることが望ましく、例えば、図１のように背面から照射する映像と、図５のように前面から照射する映像を組み合わせることも可能になる。

又更に、本発明では文字や図柄の種類は何ら限定されず、例えば、写真のような素材を表示するようにしてもよく、その他にもコンピュータグラフィックやアニメーションなど、様々な図柄を適宜選択できるものとする。

本発明のディスプレイ装置及び映像表示方法によれば、簡易な構成で、３次元空間内に映像を浮かび上がらせることが可能になり、広告媒体や、各種ディスプレイ装置等に用いることができる。

本発明の第１実施形態に係るディスプレイ装置の構造を示す組立図 同ディスプレイ装置の立体装飾シートの構造を示す拡大断面図 同ディスプレイ装置の装飾効果を模式的に示す斜視図 同ディスプレイ装置の装飾効果を模式的に示す斜視図 本発明の第２実施形態に係るディスプレイ装置の構造を示す斜視図 同ディスプレイ装置の立体装飾シートの構造を示す拡大断面図

符号の説明

１、１００ ディスプレイ装置
１０、１１０ 立体装飾シート
１２、１１２ 透明基材
１２Ａ、１１２Ａ 凸レンズ
１４、１１４ 図柄表示層
１６、１１６ 光拡散層
２０、１２０ 光照射装置
２２ レーザー発光ダイオード

Claims (15)

1. 表面に配置されるレンズにより、立体的な装飾効果を生じさせる立体装飾シートと、
   前記立体装飾シートに対して光を照射し、照射光を前記立体装飾シート近傍で結像させる光照射装置と、
   を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
2. 請求項１において、前記光照射装置は前記立体装飾シートの背面側に配置され、該立体装飾シートに対して背面側から光を照射して結像させるようにしたことを特徴とするディスプレイ装置。
3. 請求項１又は２において、前記光照射装置は前記立体装飾シートの背面側に近接配置されていることを特徴とするディスプレイ装置。
4. 請求項１において、前記光照射装置は前記立体装飾シートの前面側に配置され、該立体装飾シートに対して前面側から光を照射して結像させるようにしたことを特徴とするディスプレイ装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記光照射装置の光源としてレーザー光源、キセノンランプ光源又はハロゲンランプ光源のいずれかが用いられていることを特徴とするディスプレイ装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記光照射装置は、２次元的に配置された複数の光源を備えており、該複数の光源における互いの照射光の明るさ又は色彩の組み合わせによって、文字又は図柄を結像可能にしたことを特徴とするディスプレイ装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記立体装飾シートが曲面を構成するように配置されており、前記光照射装置が、前記立体装飾シートの曲面に沿って配置される複数の光源を備えていることを特徴とするディスプレイ装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、前記立体装飾シートは、
   表面に複数の凸レンズが形成されている透明基材と、
   前記透明基材の背面側に配置され、前記凸レンズによって立体視できるように装飾された立体図柄表示層と、を備える
   ことを特徴とするディスプレイ装置。
9. 請求項８において、前記立体図柄表示層が光を拡散させる光拡散層を兼ねており、前記光照射装置の照射光が、該立体図柄表示層で結像するようにしたことを特徴とするディスプレイ装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかにおいて、前記立体装飾シートの前面側、背面側又は内部側のいずれかに、光を拡散させる光拡散層が配置されており、前記照射光が前記光拡散層で結像するようにしたことを特徴とするディスプレイ装置。
11. 請求項１０において、前記光拡散層が複数配置されていることを特徴とするディスプレイ装置。
12. 請求項１１において、前記複数の光拡散層に対応させて、前記光照射装置が複数台配置されていること特徴とするディスプレイ装置。
13. 請求項８乃至１２のいずれかにおいて、前記透明基材の表面における前記凸レンズの周囲領域に、前記光拡散層を形成したことを特徴とするディスプレイ装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか記載のディスプレイ装置を用いたことを特徴とする玩具。
15. 表面に形成されるレンズにより立体的な装飾効果を生じさせる立体装飾シート設置し、
    光照射装置を用いて前記立体装飾シートに対して光を照射して、当該立体装飾シート近傍に照射光を結像させ、
    前記立体装飾シートによる立体装飾の内部に、前記照射光による像を浮かび上がらせるように表示させる
    ことを特徴とする映像表示方法。

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