JP2008040265A - 画像の表示方法及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３次元的な奥行きを持って配置されたオブジェクトの集合に対して、視点移動による見えの変化に意味をもたせる画像の表示装置及び、その３次元的な奥行きを有する表示装置を提供するものである。つまり、視点移動によって、観測者に認識される表示が変化する画像の表示装置及び表示装置を提供する。
【解決手段】夫々ＸＹ軸方向に配列された複数のセル９からなる複数のパネル２、３、４、５が視線方向であるＺ軸方向に沿って定置され、複数のパネル２、３，４，５の所要のセルが遮蔽されて成るパネル群を備え、視点Ａ，Ｂ，Ｃから複数のパネル２，３，４，５を透視したときに、複数のパネル２，３，４，５の遮蔽セル部によって画像を表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、透視図法の原理に基づいた画像の表示方法及び表示装置に関する。

イリュージョン（illusion）とは、幻影・幻覚・幻想・錯覚などを意味し、狭義には、芸術作品における騙し絵的な表現手法、錯視的な表現手法を意味する。その中に透視図法の原理に基づいた表現手法というものがある。
透視図法の原理に基づいた表現手法の中には「特定の視点の見えに意味を持たせる手法」と「視点移動による見えの変化に意味を持たせる手法」がある。ここで言う「見え」とは、視界に入る画像を指し、「見えに意味を持たせる」ということは、観測者が、その視界に入る画像を有意味なものとして認識できるようにすることを意味する。

「特定の視点からの見えにのみ意味を持たせる手法」を用いた作品は、一見したところでは、何がそこに表現されているのか分からないが、視点を特定の位置に持っていくことによって、表現されているものの意味が把握できるようになっている。
また、「視点移動による見えの変化に意味を持たせる手法」を用いた作品は、視点移動による見えの変化に対して、特定の視点位置にとどまる限りにおいては得られないような意味が把握できるようになっている。

上述した手法が人々の目を惹きつける力は強く、芸術作品だけではなく、広告や玩具などにもその手法が応用されている。

「特定の視点からの見えにのみ意味を持たせる方法」を用いて作られた作品の中には、その構成要素を３次元的に配置したものがあるのに対し、「視点移動による見えの変化に意味を持たせる手法」を用いて作られた作品は、その構成要素を２次元的に配置したものしかない。

本発明は、上述の点に鑑み、３次元的な奥行きを持って配置されたオブジェクトの集合に対して、視点移動による見えの変化に意味をもたせる画像の表示装置及び、その３次元的な奥行きを有する表示装置を提供するものである。つまり、視点移動によって、観測者に認識される表示が変化する画像の表示装置及び表示装置を提供するものである。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明に係る画像の表示方法は、ＸＹ軸方向に配列された複数の遮蔽部と透過部を選択可能な面が、観察者の視線方向であるＺ軸方向に沿って複数枚配置され、複数の面のうちの所望の遮蔽部と透過部が予め選択されて成る面群を備え、視点から複数の面をみたときに、複数の面の遮蔽部によって画像を表示することを特徴とする。

また、本発明に係る画像の表示方法は、ＸＹ軸方向に配列された複数のセルからなる面を、視線方向であるＺ軸方向に沿って複数枚配置し、複数枚の面のうちの所望のセルを選択的に遮蔽し、観察者の視点から複数の面をみたときに、複数の面の遮蔽セル部によって第一の表示を行い、観察者の視点と複数の面のＸ軸方向、またはＹ軸方向の相対的な移動に伴い、複数の面への視野の変位に基づいて、遮蔽セル部の変位により、第一の表示とは異なった第二の表示を行うことを特徴とする。

本発明の画像の表示方法では、観察者の視線方法に沿って配置した複数のパネルの遮蔽部によって、画像が表示されるので、画像情報を入力するなどの画面表示のための入力手段（稼動部）を必要とせずに画像を表示することができる。
また、観察者の視点と複数のパネルとを相対的に移動させることにより、各視点で異なる画像を表示することができる。

本発明における表示装置は、夫々ＸＹ軸方向に配列された複数のセルからなる複数の面が視線方向であるＺ軸方向に沿って定置され、複数の面の所要のセルが遮蔽されて成る面群を備え、視点から複数の面をみたときに、複数の面の遮蔽セル部によって表示することを特徴とする。

また、本発明における表示装置は、視点と面群のＸ軸方向、またはＹ軸方向の相対的な移動に伴い、複数の面への視野の変位に基づいて遮蔽セル部が変位し、それに伴って異なる表示をすることを特徴とする。

本発明の表示装置では、３次元空間に、一部分が遮蔽された透明パネルを意図的に配置する構成により、所望の表示が得られる。そして、視点とパネル群を相対的に移動させることにより、視点ごとに異なる表示が見られるので、画像情報を入力するなどの画面表示のための入力手段（稼動部）は必要としない。

本発明によれば、３次元空間に配置された複数枚のパネルを用いることにより、視点とパネル郡が相対的に移動するのに伴って、パネルの示す画像が変化して見え、意味を持った画像として、観測者に認識される。つまり、原理的に視点の移動のみで画像が変化して見えるため、画像情報を入力する等の、画像表示のための入力手段を必要とせず、動力及びメンテナンスが不要であるので、安価に維持することができる。

以下、図を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

まず、本実施の形態に係る複数枚のパネルからなる表示装置の構成について説明する。図１は本実施の形態に係る表示装置の斜視図である。本実施の形態における表示装置１は、それぞれ画素となる複数のセルからなる複数枚の面、すなわちパネルが、基準面と垂直に且つ互いに所要の間隔を置いて並設され、所要のセルが遮蔽部とされ、それ以外のセルが透過部とされる。そして、観察者が所要の視点から見たとき、所要の画像が観取されるように構成される。本例では４枚の透明なパネル２，３，４，５が、基準面、例えば地面と垂直に立てられて、それぞれの透明なパネル２，３，４，５が一定の空間(間隔)６，７，８を隔てて、平行関係で、且つ、観測者が前方を見たときの視線がそれぞれのパネルを透過するように、すなわち視線方向に沿って並設されて成る。今、観測者の視点をＡ、Ｂ、Ｃとすると、視点Ａ、Ｂ、Ｃからの視線が全て４枚のパネル２，３，４，５を透過するようにパネルが配置されている。このとき、視点に近い手前のパネルから順番に、パネル２、パネル３、パネル４、パネル５とする。４枚のパネル２，３，４，５はそれぞれ複数のセル（画素となる）９を有し、夫々のパネル２，３，４，５のセルは互いに相似形状である。各パネル２，３，４，５の複数のセルは、互いに区画されるようにＸＹ軸方向に配列される。そして、４枚のパネル２，３，４，５では各視点において、ある意味、意思、意図を持つ内容の表示（画像）が認識されるように、所用の位置のセルが任意の色で遮蔽されるように構成される。また、表示される画像１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、それぞれ、視点Ａ，Ｂ，Ｃにいる観測者が４枚のパネル２，３，４，５を通して認識する画像を表している。つまり、視点がＡからＢ，ＢからＣに移ると、観測者に認識される画像もそれに伴って、１０Ａから１０Ｂ、１０Ｂから１０Ｃへ変化する。
本実施の形態においては、理解を容易にするために、視点Ａからは数字の「０」を認識でき、視点Ｂからは数字の「１」が認識でき、視点Ｃからは数字の「２」が認識できる構成としている。

次に、パネルの配置可能な位置や、パネルのセルの大きさなどの詳細な決定方法について詳述する。３次元空間に配置した物体を正面から見たとき、近くの物体は大きく、遠くの物体は小さく見える。これに基づいて、パネルの位置、及び、パネルとセルの大きさを決定する。
図２は、ある視点に位置する観測者の視界範囲に入るパネルの斜視図である。図２では、視点１００から、一番手前のパネル２０と一番奥のパネル２１のみ示す。つまり、パネル２０、２１は、図１のパネル２及び５の一部分を構成する。
空間の奥行きをＺ方向、地面と垂直方向をＹ軸、地面と平行方向をＸ軸とし、視点位置を原点に置く。また、このとき視線方向はＺ軸のマイナス方向とする。一番手前のパネル２０の縦をｈ、横をｗとすると、パネル２０のサイズはｈ×ｗとなる。また、視点１００からパネル２０までの距離をnearとする。全てのパネルにおいて、一つの視界に入るパネルは全て同じ解像度を有するように設定される。よって、ある一点の視点からの視界に入るパネルのセルの数は、すべてのパネルにおいて等しく、ｘ軸方向でcellNum_w、ｙ軸方向でcellNum_hとする。本実施の形態では、cellNum_w＝４、cellNum_h＝６である。そして、cellNum_wのある約数をmeasureとすると、対象とする空間の最大の奥行きは、measure×nearで表される。よって、視点から一番奥のパネル２１は、視点からmeasure×nearの距離に配置され、視界範囲内のパネルの縦、横もmeasure×h、measure×wで表される。ここで、measureは、cellNum_wの約数であることが条件である。本実施の形態では、measure＝４である。また、一番手前のパネル２を構成するセルの大きさを、縦cellSize_h、横cellSize_wで定義すると、ｈ×ｗ＝（cellNum_w×cellSize_w）×（cellSize_h×cellNum_h）である。

次に、視点の数imgNumを定義する。視点とは、パネルを見たときに、有意味な画像が見られる位置を示す。図３に、本発明の表示装置をｘｚ平面から見た図を示す。図３に示すように、ｘ軸の正の方向に視点が並べられる。本実施の形態では、imgNum=3とする。

ここまでの初期値設定により、配置可能なパネルの位置、パネルのサイズおよび、それぞれのセルのサイズが一意的に決定される。そのときの計算式を下記の数式１、２、３に示す。

数式１は、セルの配置可能な場所を算出するための式で、ｚ軸の正の方向にｃｚ、ｘ軸の正の方向にｃｘ、ｙ軸の正の方向にｃｙという変数で場所を割り当てる。図４は、図１のパネルをわかりやすいように地面と平行に倒して並べた図であり、原点０を視点としたときの視界範囲を直線で結んでいる。尚、図１と同一部分には同符号を付し、重畳説明を省略する。
図４に示すように、それぞれのセルが数式１で求められた（ｃｘ、ｃｙ、ｃｚ）で割り当てられている。一番奥のパネル５の左上角部のセルを（ｃｘ、ｃｙ、ｃｚ）＝（０，０，０）で指定すると、一番手前のパネル２の右下角部のセルは（ｃｘ、ｃｙ、ｃｚ）＝（ｃｘ_ｍａｘ、ｃｙ_ｍａｘ、ｃｚ_ｍａｘ）で指定される。数式１（ｙ）は、ｙ軸方向のセルの場所を示す。全てのパネルにおいて、縦のセルの数は、cellNum_hであるから、ｃｙは０からcellNum_hで与えら、縦方向のセルの数は変わらない。次に、数式１（ｚ）はｚ軸方向のセルの場所を示す。ｃｚはcellNum_wの約数であるmeasureに依存し、数式１（ｚ）で求められる。そして、ｃｘは、ｃｚに依存して決定され、数式１（ｘ）となる。ｃｚは、手前のパネルに来るに従って、大きな値をもつ。よって、ｃｘがｃｚの関数になっているということは、手前のパネルほど横方向のセルの数が増えていくことを示している。これらの値により、セルの配置可能な場所の合計は、（ｃｘの最大値-１）×（ｃｙの最大値-１）×（ｃｚの最大値-１）で求められる。場所が０から割り当てられているので、それぞれの最大値から１を引いた値が、それぞれの方向のセルの最大の数になる。

次に数式２により、（ｃｘ、ｃｙ、ｃｚ）で定められた各セルの左上の角部の座標を求める。つまり、図４に示した、任意のセル２３の左上角部２２の座標を求める。数式２（ｘ）は、セルの縦方向の座標、ｙを求める式で、数式２（ｙ）はセルの横方向の座標、ｘを求める式である。さらに、数式２（ｚ）は、視点位置から、そのセルまでの距離、ｚを求める式である。つまり、数式２（ｚ）では、各パネルの視点位置からの距離が求められる。このように数式２においては、各セルの位置と、それに伴って、各パネルの大きさ、及び、各パネルの視点位置からの距離が一意的に求められる。

数式２において、各セルの位置(ｘ、ｙ、ｚ)が求められたことにより、各セルの縦と横の大きさ、ｄｘ、ｄｙ（図４参照）を数式３によって求めることができる。数式３（ｘ）、（ｙ）共に、ｃｚの関数となっている。さらに、ｃｚが分母にあることから、パネルが手前に来るほどセルのサイズが小さくなっていくということが分かる。つまり、前述したことと合わせれば、手前のパネルほど、セルの数が多くなり、更にはセルのサイズが小さくなっていくということが数式より分かる。

以上のようにして、パネルの配置可能な位置、および各パネルのサイズ、セルのサイズが求められる。図５は、本実施の形態における初期値を用い、上述の式によって求められた位置関係にある４枚のパネルを上面から見た図である。視点Ａからは視界Ａの範囲を認識できる。視点Ｂ，Ｃにおいても同様である。また、手前から、奥のパネルに行くに従って、視界領域の重なり部分が多くなっており、さらには、セルも約数倍大きくなっている。そして、このようにして求められたパネル及びそのセルによれば、それぞれの視点Ａ，Ｂ、Ｃに位置する観測者の視界に入るパネルのセルの大きさ（見かけの大きさ）が全て等しくなる。

次に、ある視点で観測者に認識される画像が、意味を成す画像であるために、それぞれの透明なセルに着色が施される。図６、７、８は、分かりやすいように、図１のそれぞれのパネル２，３、４，５を地面に平行に倒して示し、視界範囲内にあるパネル部分を線で結んだ図である。図６は視点Ａにおける視界範囲を示した図で、図７は、視点Ｂにおける視界範囲を示した図で、図８は視点Ｃにおける視界範囲を示した図である。例えば、図６では、画像１０Ａから、パネル５に引かれた直線の内部が視界範囲になる。図７、図８においても同様である。図６、７、８の視点からは、それぞれの視界範囲内にある着色(遮蔽)されたセルが認識され、組み合わされて、それぞれの有意味な画像として認識される。このとき、各パネルのセルは上述した計算式によって、視点位置から全て等しい大きさで認識されるように算出されている。

続いて、上述のように、ある視点において意味のある画像が認識されるために、それぞれのセルを任意の色に着色する方法について詳述する。図９に、セルの着色箇所を決定するコンピュータ上のプログラムの過程を示す。

まず、全てのパネルの全てのセルの中から、任意のセルを選ぶ（ステップＳ１）。例えばこのとき、図１０のセル９０を選んだとする。次に、ステップＳ２として、セル９０に対応する全ての画素を参照する。セル９０は、視界Ａ、Ｂ、Ｃに共通する部分であるので、全ての画像１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが取り出される。ステップＳ３、ステップＳ４では、ステップＳ１で選んだ任意のセル９０と、画像１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃとを比較し、そのセルに対応する画素（視点で見える画像上のセル）の色が調べられる。セル９０に対応する画素は９０Ａ，９０Ｂ、９０Ｃになり、セル９０は同色で着色されているか判断される。そして、同色で着色されていることがわかったら、ステップＳ５へ進む。このとき、ステップＳ３，Ｓ４において、１つでも「参照済み」の画素がある、もしくは同色でない画素があると判断されたら、ステップＳ１へ戻ることになる。ステップＳ５まで残ったセルは、着色が施される（遮蔽部とされる）ことが決定される。よって、セル９０は着色が施される。そして、ステップＳ６では着色が施されたセルは、今後判断する必要が無いので、コンピュータ上では「参照済み」と判断され、またステップ１に戻る。これを全てのセルについて任意の順番で見ていくことによって、着色箇所が決定されていく。

どのパネルのセルから選択していくかは、任意であるが、前述したようにパネルは手前から奥へ行くほどに視界の共通部分が増えていく。よって、はじめのほうに手前のパネルのセルの着色を判断してしまうと、その後、奥のパネルのセルを見たときに、すでに、コンピュータ上で画像のセルが「参照済み」であると判断されることになる。つまり、手前のパネルだけで画像が構成される結果になってしまう。よって、より画像に奥行きを持たせたい場合には、手前よりも、奥のパネルのセルから選択し、判断していくことが好ましい。

以上のように、本実施の形態によれば、３次元空間に配置されたパネル間に透視図法の原理を応用させることによって、奥行きが異なる位置に配置された大きさの異なるセル同士がうまく組み合わさって、本来意味を成さない離散されたセルが、ある視点において、一つの意味を持った画像として観測者に認識される。

さらに本実施の形態によれば、視点を移動させることによって、視点毎に異なる意味を有する画像を観測者に認識させることができる。また、視点の移動のみで異なる情報を提示することのできる表示装置であり、画像情報を入力する等の、画像表示のための入力手段を持たないので、動力及びメンテナンスなどが不要であり、安価に維持することができる。

本実施の形態では、視点を移動させたが、視点とパネル群の相対的な移動であれば効果は等しいので、パネル側を動かしてもよい。また、セルの形状は適宜設定可能である。
また、適宜スリットなどを視点とパネルとの間に設置することによって、視界を特定しても良い。スリットを設置し、電車などの高速移動するものに視点を設定すれば、アニメーションの提示が可能になる。また、表示としては、白黒画像、カラー画像、絵、文字、記号、数字等が可能である。

また、上例では、観察者の視点と、パネル群とを相対的にＸ軸方向に移動させて異なる画像を表示させるようにしたが、その他、相対的にＹ軸方向に移動させて異なる画像を表示するようにすることもできる。

さらに、上例では、複数のパネルを地面に配置した構成としたが、複数のパネルを所要の手段で中空保持して配置された構成とすることができる。さらに遮蔽セルのみを中空に保持し、透明セルを省略した構成とすることも可能である。

以上のように、本発明によれば、奥行きの異なる位置に一見ばらばらに配置された各セルが、ある視点では意味を有した画像と認識される。さらに、視点とパネルを相対的に移動させることによって、異なる画像が得られる。この表示装置を広告などに利用すれば、２次元のみの世界で表現される画像よりも視覚的インパクトが強いという効果が得られうる。

本実施の形態に係る表示装置の斜視図である。 本実施の形態に係る表示装置の一部分を示す斜視図である。 本発明に係る表示装置をｘｚ平面から見た概略図である。 本実施の形態に係る表示装置のパネルをｘｙ平面から見た図である。 本実施の形態に係る表示装置をｘｚ平面から見た図である。 本実施の形態に係る表示装置のパネルをｘｙ平面から見た図であり、視界Ａを示す図である。 本実施の形態に係る表示装置のパネルをｘｙ平面から見た図であり、視界Ｃを示す図である。 本実施の形態に係る表示装置のパネルをｘｙ平面から見た図であり、視界Ｂを示す図である。 本実施の形態に係るセルの着色箇所を決定するコンピュータ上のプログラムの過程を示す。 本実施の形態に係る表示装置のパネルをｘｙ平面から見た図であり、視界Ａ，Ｂ，Ｃを同時に示す図である。

符号の説明

１・・表示装置、２，３，４，５・・パネル、６，７，８・・パネル間の空間、９・・セル、１０・・画像、１０Ａ・・視点Ａで認識される画像、１０Ｂ・・視点Ｂで認識される画像、１０Ｃ・・視点Ｃで認識される画像、２０・・パネル２の一部、２１・・パネル５の一部、２２・・セルの角部、２３・・セル、９０・・セル、９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃ・・画素、１００・・視点

Claims (4)

1. ＸＹ軸方向に配列された複数の遮蔽部と透過部を選択可能な面が、観察者の視線方向であるＺ軸方向に沿って複数枚配置され、
   前記複数の面のうちの所望の遮蔽部と透過部が予め選択されて成る面群を備え、
   視点から前記複数の面をみたときに、前記複数の面の遮蔽部によって画像を表示する
   ことを特徴とする画像の表示方法。
2. ＸＹ軸方向に配列された複数のセルからなる面を、視線方向であるＺ軸方向に沿って複数枚配置し、
   前記複数枚の面のうちの所望のセルを選択的に遮蔽し、観察者の視点から前記複数の面をみたときに、前記複数の面の遮蔽セル部によって第一の表示を行い、
   前記観察者の視点と前記複数の面のＸ軸方向、またはＹ軸方向の相対的な移動に伴い、前記複数の面への視野の変位に基づいて、前記遮蔽セル部の変位により、前記第一の表示とは異なった第二の表示を行う
   ことを特徴とする画像の表示方法。
3. 夫々ＸＹ軸方向に配列された複数のセルからなる複数の面が視線方向であるＺ軸方向に沿って定置され、前記複数の面の所要のセルが遮蔽されて成る面群を備え、
   視点から前記複数の面をみたときに、前記複数の面の遮蔽セル部によって表示する
   ことを特徴とする表示装置。
4. 前記視点と前記面群のＸ軸方向、またはＹ軸方向の相対的な移動に伴い、
   前記複数の面への視野の変位に基づいて前記遮蔽セル部が変位し、
   前記表示とは異なった表示をする
   ことを特徴とする請求項３の表示装置。

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