JP2009267557A - 映像表示装置、映像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】立体的な映像を違和感なく表示する。
【解決手段】入射された光の一部を拡散反射すると共に、残余の光を透過する機能を有する複数枚のスクリーンを、互いに間隔を空けて重ねて配置する。そして、各スクリーンの端面位置での対象物の形状を、それぞれのスクリーンに対してプロジェクタを用いて投影する。こうすれば、観察者は、手前側のスクリーンに投影された形状だけでなく、奥側のスクリーンに投影された形状も同時に認識することができるので、各スクリーンに映った形状を繋ぎ合わせることによって、対象物の立体形状を、極めて容易に把握することが可能となる。こうして表示された立体映像は、人間の錯覚を利用して奥行き感を出しているのではなく、実際に奥行きを持った位置のスクリーン上に映像を表示しているので、極めて自然な立体映像を表示することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタを用いて映像を表示する技術に関する。

今日の映像関連技術の進歩は目覚ましいものがあり、平面的な映像であれば、極めて精細な映像を大画面に表示させることが可能となっている。更に進んで、特殊な眼鏡などを装着しない裸眼の状態でも、奥行き感のある立体的な映像を表示可能とするために、種々の技術が開発されている。

例えば、人間は左右の眼球での見え方の違い（いわゆる視差）を利用して奥行き感を把握していることが知られている。そこで、左視野用の映像と右視野用の映像とを用意しておき、屏風のような凹凸を細かいピッチで設けたスクリーンに対して、左側からは左視野用の映像を、右側からは右視野用の映像を同時に投影することで、裸眼の状態でも奥行き感のある立体的な映像を表示可能とする技術が提案されている（特許文献１）。

また、人間は奥行き感を把握するために、明るさの情報も利用していることが知られている。そこで、半透明のスクリーンを、所定の間隔を空けて２枚重ねて設け、手前側のスクリーンおよび奥側のスクリーンに同じ場面の映像を投影することとして、このとき、近くにある被写体の映像については、奥側よりも手前側のスクリーンの輝度を高く表示する。逆に、遠くにある被写体の映像については、手前側よりも奥側のスクリーンの輝度を高く表示する。このように、手前側のスクリーンと奥側のスクリーンとで同じ映像を表示した状態で、両者の輝度を変えることにより、奥行き感のある立体的な映像を表示可能とする技術も提案されている（特許文献２）。

特開２００８−００３１７２号公報 特開２００７−２８８３１７号公報

しかし、提案されている従来の技術では、立体的な映像を違和感なく表示することは依然として困難であるという問題があった。そして、この違和感は、大きな映像を表示しようとすると、一層顕著になり易いという問題があった。これは次のような理由によるものである。先ず、人間は奥行き感を把握するために、視差の情報や、明るさの情報に加えて、対象物を見るときの眼球のピントや、眼球の向き（いわゆる輻輳角）、視点を動かしたときの見え方の変化（いわゆる運動視差）など、種々の情報を総合的に利用している。このため、ある情報（例えば、左右の視差）に基づいて奥行き感を表現しても、他の情報（例えば、明るさ）から得られる奥行き感との間に矛盾が生じてしまい、これが違和感を与えてしまうためである。更に、表示する映像が大きくなると、映像の中央付近と端部付近とで、映像を観察する角度が大きく変わってしまうので、端部付近では奥行き感を表現することが困難となる。その結果、認識される奥行き感の矛盾が大きくなって、顕著な違和感が生じる場合があるためである。

この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するためになされたものであり、立体的な映像を違和感なく表示するとともに、大きな映像も容易に表示することの可能な技術の提供を目的とする。

上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の映像表示装置は次の構成を採用した。すなわち、
プロジェクタを用いて、対象物の映像をスクリーン上に表示する映像表示装置であって、
入射された光の一部を拡散反射すると共に、残余の光を透過する機能を有する複数枚のスクリーンを、互いに間隔を空けて重ねて配置することによって構成された立体映像表示部と、
前記スクリーン毎に設けられて、該スクリーンの各々に前記対象物の映像を投影する複数の前記プロジェクタを有する映像投影部と
を備え、
前記映像投影部は、前記各スクリーンの位置に対応する断面位置での前記対象物の形状を、該各々のスクリーンに投影することによって、前記立体映像表示部に該対象物の立体映像を表示する投影部であることを要旨とする。

また、上記の映像表示装置に対応する本発明の映像表示方法は、
プロジェクタを用いて、対象物の映像をスクリーン上に表示する映像表示方法であって、
入射された光の一部を拡散反射すると共に、残余の光を透過する機能を有する複数枚のスクリーンを、互いに間隔を空けて重ねて配置する工程と、
前記スクリーン毎に設けられた複数の前記プロジェクタを用いて、該スクリーンの各々に前記対象物の映像を投影する工程と
を備え、
前記対象物の映像を投影する工程は、前記各スクリーンの位置に対応する断面位置での前記対象物の形状を、該各々のスクリーンに投影することによって、該対象物の立体映像を表示する工程であることを要旨とする。

かかる本発明の映像表示装置および映像表示方法においては、入射された光の一部を拡散反射すると共に、残余の光を透過する機能を有する複数枚のスクリーンを、互いに間隔を空けて重ねて配置しておく。そして、それぞれのスクリーンに対して、プロジェクタを用いて対象物の映像を投影する。このとき各スクリーンに投影する映像は、スクリーンの位置に対応する断面での対象物の形状を投影する。

こうすれば、互いに間隔を空けて重ねて配置された複数枚のスクリーン上に、対象物の各断面での形状が投影される。しかも、ここで用いられているスクリーンは、入射された光の一部は拡散反射し、残余の光は透過するスクリーンが用いられているので、観察者から見て手前側のスクリーンに投影された形状だけでなく、奥側のスクリーンに投影された形状も、同時に認識することができる。このため、観察者は、各スクリーンに映った形状を繋ぎ合わせることによって、対象物の立体形状を、極めて容易に把握することが可能となる。

また、こうして表示された立体映像は、平面的な映像を人間の錯覚を利用して奥行き感を出しているのではなく、実際に異なる奥行きで配置された複数のスクリーン上に映像を表示している。このため、左右の眼球での視差や、対象物を見るときのピントや輻輳角、運動視差、大きさなど、人間が奥行き感を把握するために用いる種々の情報について、何ら矛盾を生じさせることがない。その結果、極めて自然な立体映像を表示することができる。もちろん、実際に奥行きを持った位置のスクリーン上に映像を表示しているだけなので、映像を大きく表示しても、全く違和感が生じることはない。加えて、それぞれのスクリーンに付いてみれば、単純な二次元の映像を表示しているだけなので、表示しようとする大きさに関わらず、極めて簡単に立体映像を表示することが可能である。

尚、本発明の映像表示装置あるいは映像表示方法では、不透明な材質で形成された対象物を表示した場合でも、奥側のスクリーンに映った映像も透けて見えてしまうので、実際の対象物と同じ見え方にはならない。しかし、ここで用いられているスクリーンは、入射した光の一部を拡散反射してしまうので、光が観察者に届くまでの間にスクリーンを通過する度に減衰する。このため、観察者から見て奥側になるほど、スクリーンに映った映像は薄く見えることになる。こうした効果は、距離感を際立たせることになるので、奥側の映像が透けて見えるからと言って、立体形状が把握し難くなることはない。

また、上述した本発明の映像表示装置においては、次のようにして対象物の立体映像を表示しても良い。先ず、対象物の三次元形状データを予め記憶しておく。また、各スクリーンの位置関係を表すデータ（スクリーン位置データ）を予め記憶しておく。次に、三次元形状データの座標系、またはスクリーン位置データの座標系の一方を他方の座標系に変換する。変換に際しては、倍率や、対象物の位置、角度などのパラメータを設定することができる。そして、変換された三次元形状データ、およびスクリーン位置データに基づいて、各スクリーンの位置に対応する断面位置での形状データを生成した後、得られた形状データを、各プロジェクタに供給して、映像を投影することとしても良い。

対象物の三次元形状データは、例えば設計データなどを用いて容易に生成することができる。そして、こうして三次元形状データから生成した形状データを各プロジェクタに供給して映像を投影すれば、対象物を自由な大きさで、あるいは自由な視点から見た立体映像を容易に表示することができる。また、自由な視点から対象物の映像を確認することができるので、複雑な立体形状であっても、極めて容易に把握することが可能となる。

また、各スクリーン位置での形状データを、三次元形状データから生成する本発明の映像表示装置においては、少なくとも１つのスクリーンの位置を変更可能として、スクリーンの位置の変更に応じて、スクリーン位置データを更新するようにしてもよい。

こうすれば、断面の形状を確認したい位置にスクリーンを動かして、対象物の形状を把握することができる。その結果、対象物の立体形状をより一層容易に把握することが可能となる。

また、上述した本発明の映像表示装置においては、少なくとも１つのスクリーンについては、対象物の外表面を強調した状態の映像を投影可能としてもよい。外表面を強調する態様としては、外表面部分の輝度を上げて表示したり、色を変えて表示するなど、種々の態様を用いることができる。

こうすれば、形状を確認したい断面位置での外表面の部分を強調して表示することができるので、より一層容易に、対象物の形状を把握することが可能となる。

また、上述した本発明の映像表示装置においては、少なくとも１つのスクリーンについては、対象物の内部の断面形状を表す映像を投影可能としてもよい。

こうすれば、対象物の内部の構造も容易に把握可能な態様で、立体映像を表示することが可能となる。

また、上述した本発明の映像表示装置においては、複数枚のスクリーンが積層された側面側からも、立体映像が視認可能に構成してもよい。

立体映像表示部では、人間の錯覚を利用して立体映像を表示するのではなく、間隔を空けて設けられた複数枚のスクリーンに、実際に映像を映しているため、映像を観察する方向に依らず、立体映像を表示することができる。このことから、複数枚のスクリーンが積層された側面側からも立体映像を視認可能としておけば、観察者が立体映像表示部の側面側からも立体映像を観察することで、より一層、容易に立体的な形状を把握することが可能となる。また、いろいろな角度から立体映像を観察することができるので、同時に多数の観察者に対して、立体映像を表示することも可能となる。

また、上述した本発明の映像表示装置においては、複数枚のスクリーンを、略垂直方向に設けることとしても良い。あるいは、複数枚のスクリーンを、略水平方向に設けることとしても良い。

スクリーンを略垂直方向に設けておけば、観察者はスクリーンに向かい合うような状態で映像を観察することができるので、最も自然に立体映像を観察することができる。これに対して、例えば地図や、建物の見取り図などのように、水平方向の断面形状を見慣れている対象物を表示する場合には、スクリーンを略水平方向に設けることで、対象物の立体形状を分かり易く表示することが可能となる。

以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施例を説明する。
Ａ．装置構成：
Ｂ．第１実施例：
Ｃ．第２実施例：
Ｄ．変形例：
Ｄ−１．第１の変形例：
Ｄ−２．第２の変形例：

Ａ．装置構成 ：
図１は、本実施例の映像表示装置１００の大まかな構成を示した説明図である。図１（ａ）には、本実施例の映像表示装置１００の構成を示す斜視図が示されている。図１（ａ）に示されているように、本実施例の映像表示装置１００は、立体映像を表示する立体映像表示部１１０と、立体映像表示部１１０に映像を投影する映像投影部１２０から構成されている。立体映像表示部１１０は、複数枚のスクリーンＳＲが、互いに間隔を空けて重ねて配置されることによって構成されており、また、映像投影部１２０は、各スクリーンＳＲに対して斜め方向から映像を投影する複数のプロジェクタＰＪから構成されている。

スクリーンＳＲは、入射した光の一部を拡散反射させると共に、残余の光を通過させる特殊なスクリーンが用いられている。こうしたスクリーンＳＲは、極めて細い繊維を用いて織られた極薄の布材や、一定の小さな密度で細かい拡散微粒子を分散させた透明な膜材あるいは板材、更には、透明な膜材あるいは板材の表面に小さな凹凸を一定の小さな密度で形成した部材などを用いることができる。映像表示装置１００に用いるスクリーンＳＲとしては、入射した光のうち、拡散反射する割合よりも透過する比率の方が高いことが望ましく、本実施例では、７デニール（９０００メートルで７グラムの重さとなる繊維の太さ）の極細繊維を用いて織られた極薄の布材を使用している。また、映像表示装置１００のスクリーンＳＲとしては、光の入射方向がスクリーン面の法線方向から傾くほど、拡散反射する比率が高くなることが望ましい。こうした観点からも、極細繊維を用いて平織りされた布材は、映像表示装置１００のスクリーンＳＲとして適している。

本実施例の映像表示装置１００では、布材のスクリーンＳＲを用いている関係上、角材を用いて図示しない棚を組み、棚の間を差し渡してスクリーンＳＲを垂らすようにして、複数枚のスクリーンＳＲを配置している。もちろん、板材のスクリーンＳＲを用いる場合は、床面から立ち上げるようにスクリーンＳＲを設置したり、あるいはスクリーンＳＲを壁面に取り付けることによって設置したりしても良い。尚、図１では、スクリーンＳＲは、互いにほぼ等間隔で、なお且つ、ほぼ平行に配置されているものとして表示されているが、各スクリーンＳＲは、必ずしも等間隔に設ける必要はなく、また、互いに平行になるように設ける必要もない。

図１（ｂ）には、スクリーンＳＲとプロジェクタＰＪとの位置関係が示されている。図１（ｂ）に示されるように、各スクリーンＳＲには、１台ずつプロジェクタＰＪが設けられており、これら複数台のＰＪによって映像投影部１２０が構成されている。プロジェクタＰＪは、スクリーンＳＲの上に映像を投影可能であれば、どのようなプロジェクタであっても用いることができる。例えば、ポジフィルムのスライドに白色光を照射することで、１つのカラー映像のみした投影できないプロジェクタであっても良いし、あるいはカラー画像データに従って次々と映像を切り換えることの可能なプロジェクタを用いることも可能である。

以上のような構成を有する本実施例の映像表示装置１００では、それぞれのプロジェクタＰＪからスクリーンＳＲに向かって、スクリーンＳＲの位置に応じた断面形状の映像を投影することで、立体映像を表示することが可能である。以下では、立体映像を表示する態様について説明する。

Ｂ．第１実施例 ：
図２は、第１実施例の映像表示装置１００を用いて立体映像を表示する様子を示した説明図である。第１実施例の表示態様では、最も単純に、立体映像表示部１１０の各スクリーンＳＲに、各断面位置での形状が投影されており、観察者がこれら形状を頭の中で繋ぎ合わせることによって、立体形状を把握する。図２では、立体映像表示部１１０のみが図示されており、映像投影部１２０および映像投影部１２０を構成する各プロジェクタＰＪについては図示が省略されている。そして図２では、映像投影部１２０およびプロジェクタＰＪの替わりに、各スクリーンＳＲに投影されている映像が図示されている。

図２に示されているように、各スクリーンＳＲに投影される映像は、表示対象物の各断面での外形形状となっている。第１実施例の映像表示装置１００では、これらの映像が、立体映像表示部１１０の各スクリーンＳＲに投影されているに過ぎない。しかし、前述したように、立体映像表示部１１０を構成する各スクリーンＳＲは、入射した光の一部を拡散反射させると共に、残余の光を通過させる特殊なスクリーンが用いられており、立体映像表示部１１０には、これら複数枚のスクリーンＳＲが間隔を空けて重ねて配置されている。このため、観察者は、各スクリーンＳＲに投影された映像を同時に把握することができる。加えて、各スクリーンＳＲの映像は、互いの空間的な位置関係が実際と同じ位置関係となっているため、人間が立体視を行うための各種情報（例えば、各映像間の大きさや、左右の視野差、眼球のピントや輻輳角、運動視差など）に関して相互に矛盾が生じることがなく、その結果、観察者は全く違和感を覚えることなく、極めて容易に立体形状を把握することが可能となる。

また、各スクリーンＳＲの映像は、空間的に正しい位置関係に投影されているので、立体映像表示部１１０の映像を何れの方向から観察した場合でも、何ら問題なく、容易に立体形状を把握することが可能となる。しかも、各スクリーンＳＲへの投影倍率を拡大するだけで、立体映像表示部１１０に表示される立体映像を大きくすることができる。そして、この場合も、各スクリーンＳＲの映像は、空間的に正しい位置関係に投影されているので、映像が大きくなっても、観察者は容易に立体形状を把握することが可能となる。

尚、立体映像表示部１１０に表示される立体映像は、実在する三次元物体を観察する場合とは異なって、物体の奥側にある断面形状が透けて見えてしまうことになるが、このことが違和感を与えることはない。これは次の理由による。先ず、スクリーンＳＲに入射した光は一部が拡散反射するので、スクリーンＳＲを透過する度に光は減衰していく。このため、スクリーンＳＲが奥側にあるほど大きく減衰することになる。従って、観察者にとっては、たとえ物体の裏側の断面形状が見えていたとしても、手前側の断面形状に較べれば明らかに霞んで見えることになるので、何ら混乱が生じることはない。むしろ、物体の手前側の断面形状が容易に把握可能な状態で、同時に裏側の断面形状まで把握可能となるために、実在する物体を観察する場合よりも、三次元的な形状を遙かに容易に把握することが可能となる。更には、ある断面（若しくは、ある断面の外形部）を、明るく表示したり、色を変えて表示したりすることで、複雑な断面形状を有する物体を、容易に認識可能な態様で表示することも可能である。

また、第１実施例の映像表示装置１００では、各プロジェクタＰＪに予め複数組の映像を記憶しておき、各プロジェクタＰＪを連動させて投影する映像を切り換えるようにしても良い。こうすれば、種々の立体形状を簡単に表示することができる。あるいは、各プロジェクタＰＪを連動させた状態で、動画を投影するようにしても良い。こうすれば、例えば、立体的な形状が回転するような映像も簡単に表示することが可能となる。

更には、立体映像表示部１１０に表示される立体映像は、奥側にある断面形状が透けて見える点を活用すれば、物体の内部構造を表示することも可能となる。図３は、内部構造も把握可能な態様で立体的な形状を表示している様子を例示した説明図である。図３に示した例では、複数のスクリーンＳＲ中の１つのスクリーンＳＲについては、内部構造を含めた断面形状が表示されている。もちろん、より多くのスクリーンＳＲで、内部構造を含めた断面形状を表示するようにしても良い。あるいは、内部構造を表示するスクリーンＳＲを、次々と切り換えるようにしても良い。このようにして、スクリーンＳＲに内部構造を含めた断面形状を表示すれば、物体の内部構造まで含めて、極めて自然な映像として立体的に表示することが可能となる。

Ｃ．第２実施例 ：
上述した第１実施例の映像表示装置１００では、予め各プロジェクタＰＪに記憶されている映像をスクリーンＳＲに投影して表示しているに過ぎず、観察者は、単に表示を見て立体形状を把握するだけであった。これに対して、観察者からの働きかけによって、立体映像の表示態様を変更可能とすることも可能である。以下では、このような第２実施例の映像表示装置１００について説明する。

図４は、第２実施例の映像表示装置１００の大まかな構成を示した説明図である。第２実施例の映像表示装置１００においても、前述した第１実施例の映像表示装置１００と同様に、立体映像表示部１１０と映像投影部１２０とが設けられている。立体映像表示部１１０には、入射した光の一部を拡散反射すると共に残余の光を透過する複数枚のスクリーンＳＲが設けられており、映像投影部１２０には、各スクリーンＳＲに映像を投影する複数のプロジェクタＰＪが設けられている。また、第２実施例の映像表示装置１００では、各プロジェクタＰＪは、映像表示制御部１３０に接続されており、映像表示制御部１３０から映像データの供給を受けて、各スクリーンＳＲに投影するようになっている。

映像表示制御部１３０は、ＣＰＵを中心として、ＲＯＭや、ＲＡＭ、ハードディスク、ネットワークカードなどが、バスを介して相互にデータをやり取り可能に構成された所謂、コンピュータによって構成されている。映像表示制御部１３０の内部には、物体の三次元形状データが記憶されており、この三次元形状データから任意の断面位置での断面形状データを生成して、映像投影部１２０の各プロジェクタＰＪに供給することができる。そして、各プロジェクタＰＪが、供給された断面形状データに従って、スクリーンＳＲに映像を投影することで、立体映像表示部１１０に立体的な映像を表示することが可能となっている。また、映像表示制御部１３０には、コントローラ１３２が接続されており、コントローラ１３２を操作することで、立体映像表示部１１０に表示される映像を拡大あるいは縮小したり、向きを変えたり、回転させたりすることが可能となっている。更に、図４に示した例では、映像表示制御部１３０の内部に記憶されている三次元形状データの座標軸が、現在、何れの方向を向いているのか、換言すれば、三次元形状データの座標軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）と、観察者（若しくは立体映像表示部１１０）の座標軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）との関係を、モニタ１３４上で確認することが可能となっている。このため、観察者は、モニタ１３４で確認しながらコントローラ１３２を操作することで、立体映像表示部１１０に表示される立体映像の大きさや向きなどを自由に変更することができ、より一層容易に立体形状を把握することが可能となっている。

図５は、第２実施例の映像表示装置１００で立体映像を表示するために行われる映像表示処理の流れを示したフローチャートである。かかる処理は、観察者がコントローラ１３２を操作することにより、映像表示制御部１３０に搭載されたＣＰＵが実行する処理である。

映像表示処理を開始すると、立体映像表示部１１０に表示しようとする物体の三次元形状データを取得する（ステップＳ１００）。三次元形状データは、映像表示制御部１３０のＲＯＭあるいはハードディスクなどのメモリに予め記憶されており、観察者がコントローラ１３２を操作して三次元形状データを選択すると、選択したデータが読み込まれてＲＡＭに記憶される。

続いて、読み込んだ三次元形状データの座標系を、立体映像表示部１１０に表示するための座標系（表示用の座標系）に変換する処理を行う（ステップＳ１０２）。例えば、立体映像表示部１１０に表示しようとする大きさに合わせて、三次元形状データの座標軸を拡大あるいは縮小したり、ある座標軸を中心として回転させたり、更には、平行移動させたりする処理を行う。これら変換は、単純な線形変換であり、極めて容易に実行することができる。また、変換の内容は、観察者がコントローラ１３２を操作することによって設定される。

次に、表示用の座標系で、立体映像表示部１１０に設けられた各スクリーンＳＲの位置を取得した後（ステップＳ１０４）、各スクリーンＳＲの位置での断面形状を示すデータを、三次元形状データに基づいて生成する（ステップＳ１０６）。このとき、断面の外形形状のみのデータを生成するか、内部構造も表示された断面図のデータを生成するかは、コントローラ１３２を用いて観察者が指定可能となっている。

そして、生成された各断面での形状データを、映像投影部１２０の各プロジェクタＰＪに出力する（ステップＳ１０８）。その結果、立体映像表示部１１０の各スクリーンＳＲには、それぞれのスクリーンＳＲ位置に応じた断面形状が投影されて、立体的な映像が表示されることになる。

こうして立体的な映像を表示したら、続いて、表示条件を変更するか否かを判断する（ステップＳ１１０）。第２実施例では、観察者がコントローラ１３２を操作すると、表示条件の変更が指示されたものと判断されて（ステップＳ１１０：ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に戻った後、続く一連の処理を行う。このため、観察者がコントローラ１３２を操作すると、その内容が直ちに立体映像表示部１１０の表示に反映される。その結果、立体映像表示部１１０で違和感のなく立体的な表示が可能であるだけでなく、観察者が自由に視点や大きさを変えながら、立体映像表示部１１０に映像を表示させることができるので、複雑な立体形状であっても極めて容易に把握することが可能となる。

一方、立体映像表示部１１０に表示された映像の表示条件を変更しないと判断された場合は（ステップＳ１１０：ｎｏ）、今度は、表示する物体を変更するか否かを判断する（ステップＳ１１２）。表示する物体の変更も、コントローラ１３２を操作することによって行われる。そして、コントローラ１３２によって、表示物体の変更が指示されたと判断された場合には（ステップＳ１１２：ｙｅｓ）、ステップＳ１００に戻って新たな三次元形状データを読み込んだ後、続く一連の処理を行う。その結果、立体映像表示部１１０には、観察者によって新たに指定された物体の立体的な映像が表示されることになる。

これに対して、表示する物体を変更しないと判断された場合は（ステップＳ１１２）、表示を終了するか否かを判断する（ステップＳ１１４）。そして、終了する旨がコントローラ１３２によって指示されていない場合は（ステップＳ１１４：ｎｏ）、ステップＳ１１０に戻った後、その後は、表示条件が変更されるか（ステップＳ１１０：ｙｅｓ）、表示物体が変更されるか（ステップＳ１１２：ｙｅｓ）、あるいは表示終了と判断されるまで（ステップＳ１１４：ｙｅｓ）、こうした判断を繰り返す。そして、表示を終了する旨がコントローラ１３２から指定されたら（ステップＳ１１４：ｙｅｓ）、図５に示す映像表示処理を終了する。

以上に説明した第２実施例の映像表示装置１００では、立体映像表示部１１０に表示される映像が、極めて自然で立体的なだけでなく、観察者の操作によって、大きさや角度、向きなどの表示態様を自由に変更することができるので、複雑な立体形状であっても、極めて容易に把握することが可能となる。

Ｄ．変形例 ：
上述した映像表示装置１００には、幾つかの変形例が存在している。以下では、これら変形例の映像表示装置１００について簡単に説明する。

Ｄ−１．第１の変形例 ：
上述した各実施例では、スクリーンＳＲの位置は固定されているものとして説明した。しかし、スクリーンＳＲの位置を移動可能としても良い。図６には、このような第１の変形例の映像表示装置１００が例示されている。図６に示した例では、１組のスクリーンＳＲおよびプロジェクタＰＪが移動可能となっている。そしてスクリーンＳＲの位置を、映像表示制御部１３０に入力してやれば、三次元的な物体の形状を適切に表示することができる。このため観察者は、断面形状を表示したい位置にスクリーンＳＲを移動させることで、三次元的な物体の形状を、より一層容易に把握することが可能となる。

また、表示する物体の奥行きに応じて、スクリーンＳＲの適切な間隔は異なっていると考えられる。そこで、対象に応じた適切な間隔で、各スクリーンＳＲに投影する映像を記憶しておき、そして、立体映像表示部１１０に表示する映像に応じて適切な間隔となるように、各スクリーンＳＲの位置を移動させることとしてもよい。

また、スクリーンＳＲを移動させる際には、単なる平行移動に限らず、スクリーンＳＲの一端側（例えば上端）を中心として回転させるような態様で移動させることも可能である。

Ｄ−２．第２の変形例 ：
また、上述した各実施例では、スクリーンＳＲは、投影面がほぼ垂直となるように設けられているものとして説明した。しかし、スクリーンＳＲの投影面は垂直に限らず、任意の方向に向けて設けることも可能である。図７は、第２の変形例の映像表示装置１００を例示した説明図である。図示した例では、複数枚のスクリーンＳＲが上下方向に間隔を空けて積層されており、投影面は略水平方向に設けられている。このような場合でも、各スクリーンＳＲに対して斜め方向からプロジェクタＰＪの映像を表示することによって、立体的な形状を表示することが可能となる。

以上、各種の映像表示装置について説明したが、本発明は上記すべての実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

映像表示装置の大まかな構成を示した説明図である。 第１実施例の映像表示装置を用いて立体映像を表示する様子を例示した説明図である。 内部構造も把握可能な態様で立体映像を表示する様子を例示した説明図である。 第２実施例の映像表示装置の大まかな構成を示した説明図である。 第２実施例の映像表示装置で立体映像を表示するために行われる映像表示処理の流れを示したフローチャートである。 第１の変形例の映像表示装置を例示した説明図である。 第２の変形例の映像表示装置を例示した説明図である。

符号の説明

１００…映像表示装置、 １１０…立体映像表示部、 １２０…映像投影部、
１３０…映像表示制御部、 １３２…コントローラ、 １３４…モニタ、
ＰＪ…プロジェクタ、 ＳＲ…スクリーン

Claims (9)

1. プロジェクタを用いて、対象物の映像をスクリーン上に表示する映像表示装置であって、
   入射された光の一部を拡散反射すると共に、残余の光を透過する機能を有する複数枚のスクリーンを、互いに間隔を空けて重ねて配置することによって構成された立体映像表示部と、
   前記スクリーン毎に設けられて、該スクリーンの各々に前記対象物の映像を投影する複数の前記プロジェクタを有する映像投影部と
   を備え、
   前記映像投影部は、前記各スクリーンの位置に対応する断面位置での前記対象物の形状を、該各々のスクリーンに投影することによって、前記立体映像表示部に該対象物の立体映像を表示する投影部である映像表示装置。
2. 請求項１に記載の映像表示装置であって、
   前記対象物の三次元形状データを記憶している三次元形状データ記憶手段と、
   前記各スクリーンの位置関係を表すスクリーン位置データを記憶しているスクリーン位置データ記憶手段と、
   前記三次元形状データの座標系と前記スクリーン位置データの座標系とを、相互に変換する座標系変換手段と、
   前記座標系を変換する際のパラメータを、前記座標系変換手段に対して設定する変換パラメータ設定手段と、
   同じ座標系に変換された前記三次元形状データと前記スクリーン位置データとに基づいて、前記各々の断面位置での前記対象物の形状データを生成する形状データ生成手段と、
   前記各断面位置での形状データを、対応する前記プロジェクタに供給する形状データ供給手段と
   を備える映像表示装置。
3. 請求項２に記載の映像表示装置であって、
   前記立体映像表示部には、少なくとも１つの前記スクリーンの位置を変更するスクリーン位置変更手段が設けられており、
   前記スクリーンの位置の変更に伴って、前記スクリーン位置データ記憶手段に記憶されている前記スクリーン位置データを更新するスクリーン位置データ更新手段を備える映像表示装置。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の映像表示装置であって、
   前記映像投影部は、少なくとも１つの前記スクリーンについては、前記対象物の外表面を強調した状態で、該対象物の形状を投影可能な投影部である映像表示装置。
5. 請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載の映像表示装置であって、
   前記映像投影部は、少なくとも１つの前記スクリーンについては、前記対象物の内部の断面形状を投影可能な投影部である映像表示装置。
6. 請求項１ないし請求項５の何れか一項に記載の映像表示装置であって、
   前記立体映像表示部は、前記複数枚のスクリーンが積層された側面側からも、前記立体映像が視認可能に構成された表示部である映像表示装置。
7. 請求項１ないし請求項６の何れか一項に記載の映像表示装置であって、
   前記立体映像表示部は、前記複数枚のスクリーンが、略垂直方向に設けられて構成された表示部である映像表示装置。
8. 請求項１ないし請求項６の何れか一項に記載の映像表示装置であって、
   前記立体映像表示部は、前記複数枚のスクリーンが、略水平方向に設けられて構成された表示部である映像表示装置。
9. プロジェクタを用いて、対象物の映像をスクリーン上に表示する映像表示方法であって、
   入射された光の一部を拡散反射すると共に、残余の光を透過する機能を有する複数枚のスクリーンを、互いに間隔を空けて重ねて配置する工程と、
   前記スクリーン毎に設けられた複数の前記プロジェクタを用いて、該スクリーンの各々に前記対象物の映像を投影する工程と
   を備え、
   前記対象物の映像を投影する工程は、前記各スクリーンの位置に対応する断面位置での前記対象物の形状を、該各々のスクリーンに投影することによって、該対象物の立体映像を表示する工程である映像表示方法。

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