JP2014130309A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】奥行き感に富む立体的な二次元画像を、装置本体から離れた空間に浮かび上がらせて表示することのできる表示装置を提供する。
【解決手段】この表示装置は、画像(I)が印刷された光透過性のフィルムFと、フィルムFに裏面側から光を照射する光源3と、パネル状の結像光学素子(マイクロミラーアレイ2)と、フィルムFを収容するケース(10)とを備え、このケースの上面に、結像光学素子が配設され、この結像光学素子の下側に、上記フィルムFを結像光学素子の下面(2b)に対して所定角度(α)傾斜した状態で保持するフィルムホルダ1が配置されている。したがって、光源3から投射され上記フィルムFを透過し上記結像光学素子(2)を通過した光により、フィルムF上の画像(I)の投影像(空間像I’)が、結像光学素子の外側面(上面2a)から浮かび上がった状態で結像する。
【選択図】図2
【解決手段】この表示装置は、画像(I)が印刷された光透過性のフィルムFと、フィルムFに裏面側から光を照射する光源3と、パネル状の結像光学素子(マイクロミラーアレイ2)と、フィルムFを収容するケース(10)とを備え、このケースの上面に、結像光学素子が配設され、この結像光学素子の下側に、上記フィルムFを結像光学素子の下面(2b)に対して所定角度(α)傾斜した状態で保持するフィルムホルダ1が配置されている。したがって、光源3から投射され上記フィルムFを透過し上記結像光学素子(2)を通過した光により、フィルムF上の画像(I)の投影像(空間像I’)が、結像光学素子の外側面(上面2a)から浮かび上がった状態で結像する。
【選択図】図2
Description
本発明は、写真等の二次元画像を空間に浮かび上がった状態で投影することにより、奥行き感を持った画像を立体的に表示する表示装置に関するものである。
従来、家庭内や職場の机上等において、ユーザーが好みの写真や画像等を個人的に鑑賞するために、写真立てやデジタルフォトフレーム等、画像観賞用の表示装置が用いられている。これら、写真立て等のなかには、平面的な(二次元の)写真等に、光学的な深度(奥行き感)を付与することにより、これら写真等を立体(三次元)的に表示しようとするものが提案されている(特許文献1,2を参照)。
例えば、特許文献1の『立体写真立て』によれば、写真等を貼り付けるための裏面板を、写真中央寄りが前面(手前)側に膨出する凸状に形成することにより、上記写真等に立体感(遠近感)を付与することができる。
また、特許文献2の『レンズ付き立体写真立て』によれば、写真等の表面から距離を隔てた前面(手前)側に、写真等を拡大するレンズを配置することにより、上記平面状の写真を、奥行きの深い立体感のある拡大写真として楽しむことができる。
しかしながら、上記写真立てにおいて写真等を立体的に表示する各方法は、画像の奥行き感が不充分なため、立体感に乏しく、両眼視差等を利用した三次元画像に比べ、インパクトに欠ける画像となってしまう。また、写真等の画像を、写真立て等の正面から鑑賞するため、鑑賞者の視野内で写真立て等の枠が邪魔をして、立体感や臨場感等が得にくいという問題もある。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、奥行き感に富む立体的な二次元画像を、装置本体から離れた空間に浮かび上がらせて表示することのできる表示装置の提供をその目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明の表示装置は、画像が印刷された光透過性のフィルムと、上記フィルムの裏面側からこのフィルムに光を照射する光源と、パネル状の結像光学素子と、上記フィルムを収容するケースとを備え、このケースの上面に、上記結像光学素子が配設され、この結像光学素子の下側に、上記フィルムを上記結像光学素子の下面に対して所定角度傾斜した状態で保持するフィルムホルダが配置され、上記光源から投射され上記フィルムを透過し上記結像光学素子を通過した光により、上記フィルム上の画像の投影像が、このパネル状の結像光学素子の上側に浮かび上がった状態で結像するようになっているという構成をとる。
すなわち、本発明者は、前記課題を解決するため鋭意研究を重ね、その結果、結像機能を有するパネル状の光学素子を用いて、写真等を収容するケースまたはハウジング等の上方に、上記写真等の二次元画像を浮かび上がった(立ち上がった)状態で結像させることにより、上記写真等を、立体視の画像(3D画像)のように臨場感溢れる画像として表示できることを見出し、本発明に到達した。
本発明の表示装置は、ケース内に配設されたフィルムホルダが、画像が印刷された光透過性のフィルムを、上記結像光学素子の素子面に対して所定角度傾斜した状態で保持するとともに、このフィルムの裏面側に配置された光源から投射された光が、上記フィルムとそのフィルム上の画像を透過した後、ケースの上面に嵌め入れられたパネル状の結像光学素子を透過して、このパネル状の結像光学素子の上方(パネルの外側面の上方)に、立体的な二次元画像を結像するようになっている。これにより、本発明の表示装置は、上記フィルムホルダに、画像が印刷されたフィルムを保持させて光源を点灯させるという簡単な操作だけで、このフィルム上に印刷された平面的な二次元画像(写真等)を、奥行き感を持った擬似的な立体像(立体的二次元画像)として空間に表示(投影)することができる。
なお、上記フィルムを収容する容器としては、周囲の光を遮光する暗箱状で、かつ、上記フィルムホルダおよび光源がその内部に配設されたケースか、あるいは、側面が開口する開放形で、かつ、上記フィルムホルダ(フィルム保持面またはフィルム載置面)が、その一面を利用して形成されているハウジングの、いずれかを好適に採用する。上記暗箱状のケースを用いた場合、上記映像を鮮明に投影できるというメリットがある。また、上記開放形のハウジングを用いた場合、上記フィルムを簡単に出し入れできるという利点がある。
また、本発明の表示装置のなかでも、上記結像光学素子の素子面(パネルの下面)に対する上記フィルムの傾斜角が、30°以上90°未満に設定されているものは、上記表示される立体的二次元画像を、より浮遊感を感じる立体的な画像として表示することができる。
さらに、本発明の表示装置のなかでも特に、上記フィルムホルダ上に、上記フィルムを載置するための光透過性を有する載置面が設けられ、この載置面が、所定の曲率半径で湾曲する凹状または凸状に形成されているものは、上記表示される立体的二次元画像を、より奥行き感の深い立体的な画像として表示することができる。
なお、本発明の表示装置における「パネル状の結像光学素子」とは、被投影物の鏡像を実像として結像させる屈折型結像素子(フレネルレンズ等を含む各種レンズや、アフォーカル光学系のマイクロミラー,コーナーリフレクタ等)、および、被投影物の正立等倍像を実像として結像させるマイクロレンズアレイ等の正立等倍型結像素子のうち、その外形形状がパネル状あるいは平板状で、かつ、その表裏面(上下面)が比較的平坦でフラットなものを指す。また、上記パネル状の結像光学素子の「素子面」とは、結像の基準(光路の屈折点)となる「結像光学素子の厚み方向中心の平面」を指し、上記「パネル状の結像光学素子」においては「素子面」,「外側面」(上面),「内側面」(下面)は、ほぼ平行である。
また、本発明における「光透過性のフィルム」とは、材質や厚さを問わず、光を充分に透過する物性(可視光の光透過率が通常50%以上、好ましくは80%以上)を有する印刷可能なフィルム状あるいはシート状の部材を全て包含する。
つぎに、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
図1は、本発明の実施形態における表示装置の外観斜視図であり、図2は、その内部構造と画像投影の状態とを説明する図である。なお、フィルムF(またはシート)表面に印刷された「画像」(図2中の太線矢印I)は、その厚みを強調して図示している。また、図2において、符号1aは、枠状(額縁状)のフィルムホルダ1の周縁(額縁の上)に取り付けられたフィルム留め(部材)であるが、他の図では記載を省略している場合もある。
本実施形態における表示装置は、画像I(本例では写真)が印刷されたフィルムFを保持するためのフィルムホルダ1と、上記フィルムFの裏面から光を照射する光源3と、結像機能を有するパネル状の結像光学素子(2)と、周囲の光を遮光する暗箱状のケース10とを備えている。上記ケース10の上面の開口10aには、結像機能を有するパネル状の結像光学素子(2)が嵌め込まれており、このケース10の内部には、図2のように、上記フィルムホルダ1が、それ自身およびその上に保持(載置)されたフィルムFを所定角度α傾けた状態で、配設されている。また、ケース10の内部には、上記光源3が、上記フィルムFを裏面から照射可能な空間(図中のフィルムホルダ1より右方の空間)に位置決めされ、この光源3から照射された光(照明光)が、上記フィルムF上の写真等を透過して、上記結像光学素子(2)に到達するようになっている。そして、この透過光(すなわち、上記フィルムF上の画像I)が、この結像光学素子の結像作用により上方に結像(I’)し、鑑賞者の視点(白抜き矢印E)からは、上記結像光学素子の上面2aから浮かび上がった、立体的な空間像I’として視認できるようになっている。これが、本発明の表示装置の特徴である。
上記表示装置について、より詳しく説明すると、上記フィルムホルダ1は、中空の枠状(額縁状)で、図1のように、ケース10の側面10cの一面から外部に引き出し可能に構成されており、その上面に、上記画像Iが印刷されたフィルムF(写真等)を保持することのできるフィルム留め(部材)1aが設けられている。そして、上記フィルムホルダ1をケース10の外部に引き出し、上記フィルムホルダ1上にフィルムFを保持させ、このフィルムホルダ1を上記ケース10の内部にスライド移動させて戻すことにより、上記フィルムFが、ケース10の底面10bおよび上記結像光学素子(2)の素子面H(または結像光学素子の下面2b)に対して所定角α傾いた、所定の位置にセットされるようになっている。なお、上記傾斜角αは、通常30°以上90°未満、好ましくは40°以上80°以下に設定される。
また、この例(図2)においては、上記フィルムホルダ1の上面に、フィルムFを支承して落下を防止するための透明な天板(載置板)1bを取り付けてもよい。上記載置板1bを配設する場合、この載置板1bには、可視光に対する光透過率が80%以上のものを用いる。勿論、上記載置板1bの上面(フィルムFの載置面)は、ケース10の底面10bおよび結像光学素子(2)の素子面H(または結像光学素子の下面2b)に対して所定角α°傾いた状態になるように設計されている。
なお、上記ケース10内には、上記フィルムホルダ1を傾いた状態で支持する支持部材(スライド用のガイドレール等)が配置されているが、その図示を省略している。上記フィルムホルダ1およびこれを支持する支持部材等は、余計な光反射(散乱)を生じないように、その色を黒(色度0,彩度0,明度0)もしくはこれに近い暗色としておくことが望ましい。
また、上記フィルムホルダ1の枠内に、セグメントLEDやLEDディスプレイ等からなる、着脱式の自発光式デジタル時計(図示省略)を配設してもよい。このデジタル時計は、上記画像Iを投影しない間に、上記表示装置を時刻等の表示に利用しようとするもので、上記セグメントLED等は、上記フィルムF等の代わりにフィルムホルダ1の枠内またはその上に載置され、図示しないスイッチ等の切り換えにより、後記する光源3等の点灯(図2参照)と切り換えて使用できるようになっている。
さらに、上記のように載置板(透明板)1bを設ける場合、この載置板1bの上面(フィルムF側の面)を、所定の曲率半径で湾曲する凹曲面〔図3(a)のフィルムホルダ1C参照〕、あるいは、所定の曲率半径で湾曲する凸曲面〔図3(b)のフィルムホルダ1D参照〕としてもよい。上記湾曲(凹凸)の方向は、載置板1bの高さ方向または幅方向のどちらでもよく、両方向に湾曲する半球状とすることもできる(載置板1bを設けない場合は、フィルムF自身を湾曲させてもよい)。これらの場合、上記画像Iの結像(空間像I’)は、鑑賞者の視点(白抜き矢印E)から見て、上記載置板1b上面の湾曲(凹状または凸状)を反転させた、凸状の画像または凹状の画像として表示される。これにより、上記空間像I’を、より奥行きを感じる立体的な画像として表示することができる。
つぎに、上記表示装置に使用する結像光学素子(2)としては、フレネルレンズ等を含む各種レンズや、アフォーカル光学系のマイクロミラー,コーナーリフレクタ等の屈折型結像素子、マイクロレンズアレイ等の正立等倍型結像素子を用いることができる。なかでも、本実施形態においては、図2のように、素子面Hに対して面対称の位置に像を結ぶ、マイクロミラーアレイ(コーナーリフレクタアレイ)2が好適に使用される。このマイクロミラーアレイ2は、上記ケース10の上面に設けられた開口10aに嵌め入れて固定されている。なお、本実施形態におけるマイクロミラーアレイ2は、微小なコーナー構造の各光反射面(直角の角部)を鑑賞者の正面に向けるために、図1,図6のように、その辺を上記ケース10の正面(鑑賞者側)に対して45°回転させた状態で配設されている。
上記マイクロミラーアレイ(凸型コーナーリフレクタアレイ)2について、詳しく説明すると、このマイクロミラーアレイ2は、図4に示すように、基板(基盤)11の下面(図2における光学パネルの下面2b側)に、下向き凸状の多数の微小な四角柱状単位光学素子12(コーナーリフレクタ)が、斜め碁盤目状に並ぶように配列されている〔図4はアレイを下側から見上げた図である。〕。
上記マイクロミラーアレイ2の各四角柱状の単位光学素子12は、その断面を図5に示すように、コーナーリフレクタを構成する一対(2つ)の光反射面(四角柱側方の第1の側面12a,第2の側面12b)が、それぞれ、「基板表面方向の横幅(幅w)に対する基板厚さ方向の縦長さ(高さv)の比」〔アスペクト比(v/w)〕が1.5以上の長方形状に形成されている。
また、それぞれの単位光学素子12は、各コーナー12cを構成する一対の光反射面(第1の側面12a,第2の側面12b)が、鑑賞者の視点の方向(図1,図2におけるE側)を向くようになっている。なお、このマイクロミラーアレイ2とその周囲を上から見た場合、図6のように、上記アレイ2は、その外縁(外辺)を鑑賞者の正面(E方向)に対して45°回転させて配設されており、マイクロミラーアレイ2の下側の画像Iが、このアレイ2(素子面H)に対して面対称の位置(結像光学素子の上方)に投影され、空間像I’が結像するようになっている。
つぎに、上記光源3に使用する機器(照明機器あるいは素子)としては、白色LEDや蛍光ランプ等、全可視光波長にわたってなるべく偏りのない「白色光」を発光できる光源が望ましい。なかでも、低消費電流で、点灯による発熱の少ない白色LEDが、好適に採用される。なお、上記光源3には、無機あるいは有機ELを用いた面発光ランプや、光の三原色に相当する各LEDを組み合わせる等して、使用してもよい。さらには、上記ケース10の一部に開口を設けてレンズ等により集光するか、あるいは、光ファイバー等によってケース外の外光を導入する等により、このケース10の外部の照明光や太陽光等を取り込み、上記光源3の代わりにフィルムFの裏面に向けて照射してもよい。
そして、上記フィルムホルダ1および光源3を収容するケース10は、先に述べたように、その上面の開口10aに略正方形状のマイクロミラーアレイ2が嵌め入れられ、その一側面10cに、上記フィルムホルダ1を出し入れ(スライド)するための開口(略長方形状の貫通穴)が設けられている。なお、上記マイクロミラーアレイ2の部位を除く、ケース10の内面は、光による乱反射を防止するため、黒色(色度0,彩度0,明度0)もしくはこれに近い暗色となっている。
また、上記ケース10の一部に、スピーカー等の発音手段を配設してもよい。この発音手段により、上記フィルムホルダ1に載置されるフィルムF(画像I)に合わせた音楽(BGM)や音声等を出力することができるようになる。
上記のような表示装置において画像Iを表示(投影)する場合、まず、上記フィルムホルダ1をケース10の外側に引き出し、所定の加工(後記の画像処理)が施された画像Iの印刷されたフィルムF(写真等)を、フィルム留め1aに(天地を逆さにして)保持させた後、このフィルムホルダ1をケースの中にスライドさせて押し込み、所定位置にセットして準備する(図1参照)。そして、図示しない電源(スイッチ等)を操作して、光源3を点灯させることにより、上記フィルムF上に印刷された平面的な二次元画像I(写真等)が、奥行き感を持った空間像I’(立体的二次元画像)として、パネル状の結像光学素子(マイクロミラーアレイ2)の上方に表示(投影)される。
つぎに、上記フィルムFや用紙(写真)等をフィルムホルダ1にセットする前に行われる、フィルムF上の画像Iの加工(画像処理)について説明する。
前記写真立てやデジタルフォトフレーム等、従来の画像観賞用の表示装置に用いられている写真や画像データ(電子データ)は、そのまま(原状のまま)でも、本発明の表示装置の画像Iとして使用することができるが、画像中の人物像や特定の対象物等、画像の一部を強調して(抜き出して)表示したい場合は、その使用前に、上記写真や画像データ等に後記のような画像処理を施して加工しておくと、上記表示装置により表示される空間像I’を、より鮮明に、かつ、より浮遊感・立体感を感じる状態で、強調して表示することができるようになる。以下にその手順を説明する。
(1)画像データ(電子データ)の取得
写真や絵画等、紙上の画像の場合は、スキャナやデジタルカメラ等でこれを撮影し、画像データを取得する。また、デジタルスチルカメラやビデオ等の場合、該当する画像の静止画データを取り出して、準備する。
写真や絵画等、紙上の画像の場合は、スキャナやデジタルカメラ等でこれを撮影し、画像データを取得する。また、デジタルスチルカメラやビデオ等の場合、該当する画像の静止画データを取り出して、準備する。
(2)トリミング・ぼかし処理
ラスターデータを取り扱うことのできる画像加工ソフト(アプリケーション)を利用して、人物や表示対象物等の輪郭を認識(識別)してデータを切り出し(トリミング)、そのデータに、外縁近傍(輪郭線近傍)の色調をランダムに平均化する「ぼかし処理」を施す。
ラスターデータを取り扱うことのできる画像加工ソフト(アプリケーション)を利用して、人物や表示対象物等の輪郭を認識(識別)してデータを切り出し(トリミング)、そのデータに、外縁近傍(輪郭線近傍)の色調をランダムに平均化する「ぼかし処理」を施す。
(3)背景処理
上記トリミングの完了した画像データを、単色(好適には黒色,白色、またはケース上面の色)の背景と合成して、表示する画像I内における強調したい部分(上記トリミングデータ)の大きさ・位置を、画面上で調整する。上記合成する背景色として、結像光学素子2の周囲の「ケース上面の色」を選択すれば、上記空間像I’の立体感がより増すため、好ましい。なお、上記背景のデータのサイズ(縦横比)は、プリンタ等で印刷した際に、その印刷用紙(フィルム)が上記フィルムホルダ1のフィルム留め1a(写真ホルダ)にちょうど収まるサイズになっている。
上記トリミングの完了した画像データを、単色(好適には黒色,白色、またはケース上面の色)の背景と合成して、表示する画像I内における強調したい部分(上記トリミングデータ)の大きさ・位置を、画面上で調整する。上記合成する背景色として、結像光学素子2の周囲の「ケース上面の色」を選択すれば、上記空間像I’の立体感がより増すため、好ましい。なお、上記背景のデータのサイズ(縦横比)は、プリンタ等で印刷した際に、その印刷用紙(フィルム)が上記フィルムホルダ1のフィルム留め1a(写真ホルダ)にちょうど収まるサイズになっている。
(4)コントラスト調整
画像加工ソフトを用いて、印刷前に、上記画像と背景が合成されたデータの「明るさ」,「色合い」,「コントラスト」を調整する。なお、この時、RGB(256階調)の各色のうち、階調が150以上(または200以上)の色の階調を256(最大)に上げ、階調が100以下(または10以上)の色の階調を0(最少)に下げる補正を行うことが望ましい。これにより、上記画像のコントラスト(浮遊感)をより強調することができる。上記画像の調整は、テストプリントにより、印刷結果を参照(フィードバック)しながら行ってもよい。
画像加工ソフトを用いて、印刷前に、上記画像と背景が合成されたデータの「明るさ」,「色合い」,「コントラスト」を調整する。なお、この時、RGB(256階調)の各色のうち、階調が150以上(または200以上)の色の階調を256(最大)に上げ、階調が100以下(または10以上)の色の階調を0(最少)に下げる補正を行うことが望ましい。これにより、上記画像のコントラスト(浮遊感)をより強調することができる。上記画像の調整は、テストプリントにより、印刷結果を参照(フィードバック)しながら行ってもよい。
上記のような画像処理を施した画像(I)を用いて、前記のように、印刷されたフィルムF(写真等)を、天地を逆さにしてフィルムホルダ1にセットした後、電源スイッチ等(図示省略)を操作して、光源3を点灯させることにより、上記二次元画像Iを、よりリアリティのある空間像I’(立体的二次元画像)として表示(投影)することができる。
つぎに、上記第1実施形態よりやや大形のケース13を使用した第2実施形態について説明する。図7は、本発明の第2実施形態における表示装置の内部構造と画像投影の状態を説明する図である。なお、上記第1実施形態と同様の機能を有する構成部材には同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
第2実施形態の表示装置にも、第1実施形態の表示装置と同様、周囲の光を遮光する暗箱状のケース13が用いられている。このケース13が、前記第1実施形態のケース(10)と異なる点は、その上面13aに、フィルムFをフィルムホルダ1上に簡単にセットすることのできるスリット(スロット)13dが設けられている点である。これにより、第2実施形態の表示装置は、上記フィルムFをセットする際も、このフィルムホルダ1をケース外部に取り出す必要がなく、素早く簡単に、フィルムFをフィルム留め1a(または載置板1b)上に配置することができる。
なお、使用後に上記フィルムFを取り出す際は、前記第1実施形態と同様、ケース13の一側面13cに設けられた開口(略長方形状の貫通穴)から、上記フィルムホルダ1をスライドさせて外部に露出させ、フィルムホルダ1上のフィルムFを直接取り外し・交換すればよい。
つぎに、上記フィルムFを収容する容器として、密閉形の上記ケース(10,13)に代えて、側面のない開放形のハウジング(14,15)を用いた例について説明する。ただし、本発明の表示装置に用いられるケースやハウジングの形状等は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
図8および図9はそれぞれ、本発明の第3,第4実施形態における表示装置の外観斜視図である。なお、マイクロミラーアレイの上方に投影される空間像I’(例では犬の写真)は、図示を省略している。また、これら第3,第4実施形態の表示装置における、ハウジング(14,15)およびフィルム載置面(フィルムホルダ1)以外の構成は、前記第1,第2実施形態の表示装置と同等であるため、同じ符号を付記して、その詳細な説明を省略する。
まず、第3実施形態の表示装置には、図8に示すように、天板部14a,底板部14b,側板部(垂直方向)14cと、傾斜状の側部(傾斜板部14d)とからなる、フィルムF横方向(フィルムFの挿入方向)の側面(側部)がないハウジング14が使用されている。このハウジング14の上面(天板部14a)に設けられた開口には、前記第1,第2実施形態と同様のマイクロミラーアレイ2(後記するマイクロミラーアレイ20,30,40,50でもよい)が配設されており、その下側に位置する傾斜板部14dの上面(内側面)が、画像(I)が印刷されたフィルムFを載置する載置面(フィルムホルダ1)に形成されている。
上記傾斜板部14dは、前記第1,第2実施形態のフィルムホルダ1のフィルム載置面(載置板1bの上面)と同様、ハウジング14の底板部14bおよびマイクロミラーアレイ2の素子面(またはその下面)に対して、所定角度αで傾斜するように形成されており、その上面(フィルム載置面)には、上記フィルムFを位置決めするためのフィルム留め(1a)や吸着テープ等(いずれも図示省略)が、取り付けられている。
なお、図では見えないが、このフィルムFの裏側(下面側)に相当する傾斜板部14d部位には、先に述べた透明な天板(載置板1b)が嵌め入れられており、この載置板1bを通して、光源3や外部の外光(照明光や太陽光等)が入射するようになっている。
以上の構成によっても、この表示装置は、所定の画像(I)が印刷されたフィルムFを、所定角度αに設定されたフィルム載置面(傾斜板部14dのハウジング内側面)にセットすることにより、平面的な二次元画像(I)を、奥行き感を持った擬似的な立体像(立体的二次元画像、空間像I’)として、マイクロミラーアレイ2の上方に表示(投影)することができる。しかも、上記表示装置は、そのハウジング14の側面が大きく開口しているため、上記フィルムFの挿入や取り出し等を、容易かつ簡単に行うことができるという点で有利である。
つぎに、第4実施形態の表示装置は、図9に示すように、略水平状の天板部15aと底板部15bとの間に、これらを支持する傾斜板部15cが設けられたハウジング15が使用されている。このハウジング15の上面(天板15a)に設けられた開口にも、マイクロミラーアレイ2(後記するマイクロミラーアレイ20,30,40,50でもよい)が配設されている。
また、上記マイクロミラーアレイ2の下側に位置する傾斜板部15cは、底板部15bおよびマイクロミラーアレイ2の素子面(下面)に対して、所定角度αで傾斜するように形成されており、その上面(フィルム載置面)には、上記フィルムFを位置決めするためのフィルム留め(1a)や吸着テープ等(いずれも図示省略)が、取り付けられている点も、同様である。
なお、同様に、図では見えないが、このフィルムFの裏側(下面側)に相当する傾斜板部15c部位には、透明な天板(載置板1b)が嵌め入れられており、この載置板1bを通して、光源3や外部の外光(照明光や太陽光等)が入射するようになっている。
上記構成によっても、所定角度αに設定されたフィルム載置面(傾斜板部15cのハウジング内側面)にセットするだけで、平面的な二次元画像(I)を、奥行き感を持った擬似的な立体像(立体的二次元画像、空間像I’)として表示(投影)することができる。しかも、この構成も、ハウジング15の側面(3面)が大きく開口しているため、この開口から、上記フィルムFを容易に出し入れすることができるという特徴を有する。
なお、上記のような開放形のハウジング(14,15等)を用いた表示装置においては、周囲の照度(明るさ)が充分である場合、配設されている光源(3)を使用せず、外から入射する光(照明光や太陽光等)の反射光だけで、空間像I’を結像させることもできる。勿論、明るさに応じて上記光源(3)を使用してもよく、この光源(3)は、スペースさえ許せば、ハウジング外に配置してもよい。
つぎに、上記ケース(符号10,13等)またはハウジング(符号14,15等)の上面が、斜め状に形成されている表示装置(第5および第6実施形態)について説明する。図10は、本発明の第5実施形態の表示装置の内部構造を示す図であり、図11は、本発明の第6実施形態の表示装置の構成を示す図である。なお、前記各実施形態と同様の機能を有する構成部材には同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
上記第5,第6実施形態の表示装置の構造的特徴は、上記フィルムFを収容するケース10’またはハウジング16の上面が、鑑賞者(E側)にとって手前側の装置前側(図示右側)から、奥側の装置後側(図示左側)に向かって傾斜する「上り傾斜面」に形成されている点である。すなわち、図10に示す第5実施形態の表示装置の場合、結像光学素子(マイクロミラーアレイ2)が嵌め入れられた上面は、上記空間像I’の傾斜と同じ傾斜方向(鑑賞者のいるE側)に向かって、装置の水平面(鑑賞者の感覚的水平面)に対して所定角度βで上り傾斜する傾斜面になっている。
なお、この例においても、フィルムFが配置されるフィルムホルダ1上のフィルム載置面(載置板1bの上面)は、上記マイクロミラーアレイ2の素子面H(またはその下面2b)に対して所定角度αで傾いた状態で配置されるようになっており、フィルムF上の画像Iは、マイクロミラーアレイ2の素子面Hに対して面対称の位置に、空間像I’として結像するようになっている。そのため、上記フィルムホルダの、ケース10’の底面10’bに対する傾斜角は、(α−β)である。
また、図11に示す第6実施形態の表示装置の場合、マイクロミラーアレイ2が嵌め入れられた天板部16aが、空間像I’の傾斜と同じ傾斜方向、すなわち、鑑賞者(E側)から見て、装置の水平面(鑑賞者の感覚的水平面)に対して手前側(前側)から奥側(後側)に向かって、所定角度βで上り傾斜する傾斜面になっている。他の構成は、図8に示す第3実施形態(ハウジング14)の表示装置と同様である。
そして、上記ケース10’およびハウジング16の上面の、水平に対する傾斜角βは、通常、1°以上60°以下(これらの例では15°)に設定されており、上記フィルムFおよびフィルム載置面(1b)の、マイクロミラーアレイ2に対する傾斜角α(30°以上90°未満)の角度以下になっている。また、これら傾斜角βと傾斜角αとの間には、
0 < β ≦ α (ただし、1°≦β≦60°,30°≦α<90°)
の関係が成り立つようになっている。
0 < β ≦ α (ただし、1°≦β≦60°,30°≦α<90°)
の関係が成り立つようになっている。
上記のように、上面が傾斜面になっている表示装置によれば、ケースやハウジング等の上面の傾き方向によって、空間像I’の鑑賞に適した「装置正面」(手前側)を、誰もが簡単に見つけ出すことができる。そのため、上記空間像I’に最も立体感等を感じる、鑑賞に最適な方向・位置を、意識せず簡単に見つけ出すことが可能である。しかも、その鑑賞方向と位置は、上記表示装置において、空間像I’の浮遊感や臨場感等を、最も強く感じることができる位置になっている。
さらに、これら表示装置の構成によれば、斜め状に立ち上がる空間像I’と、その背面に位置するケース,ハウジング等の上面との間に、空間像I’の奥行き,浮遊感や臨場感等をより強調する両眼視差が生じる。そのため、空間像I’(映像や画像等)のコントラストや鮮明さが強くなるとともに、この空間像I’をより遠くから視認することが可能になる。上記ケース等の上面を鑑賞者に向かって上り傾斜面とする構成は、他の実施形態に適用してもよいことは勿論である。
つぎに、本発明の表示装置に用いられる結像光学素子の他の例について説明する。
本発明の表示装置に用いる、パネル状の結像光学素子としては、上記構造のマイクロミラーアレイ2の他にも、平板状の透明基板の表面に、回転刃を用いたダイシング加工により、互いに平行な複数本の直線状溝が所定の間隔で形成された2枚または1枚の光学素子(マイクロミラーアレイ20,30,40,50 図12〜図18を参照)を使用することもできる。
本発明の表示装置に用いる、パネル状の結像光学素子としては、上記構造のマイクロミラーアレイ2の他にも、平板状の透明基板の表面に、回転刃を用いたダイシング加工により、互いに平行な複数本の直線状溝が所定の間隔で形成された2枚または1枚の光学素子(マイクロミラーアレイ20,30,40,50 図12〜図18を参照)を使用することもできる。
これらのマイクロミラーアレイ20,30,40,50は、表面に複数本の平行溝が設けられた2枚の光学素子(基板)の一方を90°回転させた状態で重ね合わせる(図12,図14,図16)か、あるいは、1枚の平板状基板の表裏面それぞれに、平面視互いに直交する複数本の平行溝が形成されている(図18)ことにより、基板表裏方向(上下方向)から見た場合、一方の平行溝グループと他方の平行溝グループとが平面視直交する交差箇所(格子の交点)に、それぞれ、一方の平行溝グループの光反射性の垂直面(壁面)と他方の平行溝グループの光反射性の垂直面(壁面)とからなるコーナーリフレクタが形成されるようになっている。
なお、上記コーナーリフレクタを構成する、上記一方の基板の平行溝グループの光反射性の壁面と他方の基板の平行溝グループの光反射性の壁面とは、立体的(三次元的)に見た場合、いわゆる「ねじれの位置」関係にある。また、上記各平行溝およびその光反射性の壁面が、回転刃を用いたダイシング加工により形成されているため、上記コーナーリフレクタにおける光反射面のアスペクト比〔高さ(基板厚さ方向の長さ)/幅(基板水平方向の幅)の比〕を高くする等、光学素子の光学性能の調整を、比較的簡単に行うことができるという点で有利である。
上記各マイクロミラーアレイの構造を、個別により詳しく説明すると、図12,図13に示すマイクロミラーアレイ20は、これを構成する各光学素子(21,21’)が、透明な平板状の基板21,21’の上側の表面21a,21’aに、回転刃を用いたダイシング加工により、互いに平行な直線状の溝21gまたは溝21’gが、所定の間隔で複数本形成されている。そして、上記マイクロミラーアレイ20は、これら同じ形状の2枚の光学素子(基板21,21’)を用いて、各基板21,21’上に設けられた各溝21gと溝21’gの連続方向が平面視互いに直交するように、上側の一方の基板21’を下側の他方の基板21に対して回転させた状態で、下側の基板21における溝21gが形成された表面21aに、上側の基板21’の裏面21’b(溝21’gが形成されていない)を当接させ、これら基板21,21’どうしを上下に重ね合わせて固定することにより、一組のアレイ20として構成されている。
同様に、図14に示すマイクロミラーアレイ30は、上記と同じ形状・製法の2枚の光学素子(基板21,21’)を用いて、図15のように、上側の一方の基板21’を表裏反転させ、この基板21’を下側の他方の基板21に対して90°回転させた状態で、上側の基板21’における溝21’gが形成された表面21’aを、下側の基板21における溝21gが形成された表面21aに当接させ、これら基板21,21’どうしを上下に重ね合わせて固定することにより、各基板21,21’上に設けられた各溝21gと溝21’gの連続方向が平面視互いに直交する一組のアレイ30として構成されている。
さらに、図16に示すマイクロミラーアレイ40は、上記と同じ形状・製法の2枚の光学素子(基板21,21’)を用いて、図17のように、下側の一方の基板21’を表裏反転させ、この基板21’を上側の他方の基板21に対して90°回転させた状態で、上側の基板21の裏面21bと下側の基板21’の裏面21’bとを突き合わせ、これら基板21,21’どうしを上下に重ね合わせて固定することにより、各基板21,21’上に設けられた各溝21gと溝21’gの連続方向が平面視互いに直交する一組のアレイ40として構成されている。
そして、図18に示すマイクロミラーアレイ50は、透明な平板状の基板51の上側の表面51aおよび下側の裏面51bに、それぞれ、回転刃を用いたダイシング加工により、互いに平行な直線状の溝51gおよび溝51g’が、所定の間隔で複数本形成されており、これら表面51a側の各溝51gと裏面51b側の各溝51g’とは、その形成方向(連続方向)が平面視互いに直交するように形成されている。
上記各マイクロミラーアレイ20,30,40,50を用いた表示装置によっても、前記マイクロミラーアレイ2を用いた表示装置と同様、フィルム載置面に載置された平面的な二次元画像I(写真等)を、奥行き感を持った擬似的な立体像(立体的二次元画像I’)として表示(投影)することができる。しかも、上記表示装置は、その使用するマイクロミラーアレイ20,30,40,50が安価なため、装置全体のコストを低減できるという利点がある。
本発明の表示装置によれば、奥行き感に富むリアルな立体的二次元画像を、装置本体の上方に浮かび上がらせて表示することができる。
1 フィルムホルダ
2 マイクロミラーアレイ
2a 上面
2b 下面
3 光源
10 ケース
F フィルム
I 画像
I’ 空間像
2 マイクロミラーアレイ
2a 上面
2b 下面
3 光源
10 ケース
F フィルム
I 画像
I’ 空間像
Claims (5)
- 画像が印刷された光透過性のフィルムと、上記フィルムの裏面側からこのフィルムに光を照射する光源と、パネル状の結像光学素子と、上記フィルムを収容するケースとを備え、このケースの上面に、上記結像光学素子が配設され、この結像光学素子の下側に、上記フィルムを上記結像光学素子の下面に対して所定角度傾斜した状態で保持するフィルムホルダが配置され、上記光源から投射され上記フィルムを透過し上記結像光学素子を通過した光により、上記フィルム上の画像の投影像が、このパネル状の結像光学素子の上側に浮かび上がった状態で結像するようになっていることを特徴とする表示装置。
- 上記ケースが、周囲の光を遮光する暗箱状で、かつ、その内部に上記フィルムホルダおよび光源が収容されている請求項1記載の表示装置。
- 上記ケースが、その側面が開口する開放形のハウジングであり、上記フィルムホルダが、このハウジングの一面を利用して形成されている請求項1記載の表示装置。
- 上記結像光学素子の下面に対する上記フィルムの傾斜角が、30°以上90°未満に設定されている請求項1〜3のいずれか一項に記載の表示装置。
- 上記フィルムホルダ上に、上記フィルムを載置するための光透過性を有する載置面が設けられ、この載置面が、所定の曲率半径で湾曲する凹状または凸状に形成されている請求項1〜4のいずれか一項に記載の表示装置。
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