JP2015232633A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この特許文献1に記載の表示装置は、電子式プロジェクター、回転機構部、スクリーン、ミラー及び多角形ミラーを備える。この表示装置では、電子式プロジェクターは、それぞれ同じ物体を異なる位置から見た映像であるコマ映像がリング状に配列された投射画像を投射し、当該投射画像は、ミラーにより折り返される。この折り返された投射画像に含まれる各コマ映像は、スクリーンを囲む環状の多角形ミラーにそれぞれ入射される。この多角形ミラーは、複数のミラー群からなり、それぞれ入射されたコマ映像をスクリーンに向けて反射させる。
上記一態様によれば、投射装置からスクリーンの内周面に投射された画像は、当該スクリーンを構成する再帰性反射層にて反射されるとともに、拡散層により拡散される。この際、当該拡散層は、第1方向に広く第2方向に狭く光を拡散させるので、スクリーンにて反射された光は、ある視点(例えば、上記第1方向に沿い、かつ、投射装置における当該画像の投射位置(投射光学装置の瞳位置)を通る直線上の視点)に集約される。この視点に観察者の眼が位置することにより、当該画像を視認できる。
また、投射装置は、上記中心軸に直交し、かつ、それぞれ異なる投射方向に沿って、当該投射方向に応じた画像を上記内周面に投射する。このため、例えば、投射装置が、立体像である観察対象をそれぞれ異なる観察方向から見た画像を、当該観察方向に対応する投射方向に沿ってそれぞれ投射することにより、観察者は、当該観察対象を自身の位置に応じた方向から観察される画像を視認できる。従って、観察対象を運動視差により立体視できる。
そして、投射装置は、上記投射方向に沿って1つの画像を投射できるので、上記のように、1つの画像に含まれる部分画像を各投射方向に応じて投射する構成に比べて、投射画像の解像度を高めることができる。従って、立体視可能な画像を鮮明に表示できる。
上記一態様によれば、投射装置が、上記複数の投射部を有することにより、各投射部の配置位置に対応する方向から見た観察対象の画像を上記内周面に確実に表示できる。従って、観察者が位置を変更することで、運動視差により、それぞれの投射画像に含まれる観察対象を立体的に認識できる。
また、上記仮想円上に配置された複数の投射部がそれぞれ画像を上記内周面に投射するので、観察者が複数存在する場合でも、各観察者が画像を視認できる。
上記一態様によれば、複数の投射部がスクリーンに対して第1方向の一端側及び他端側のいずれかに配置されるので、スクリーンに対して傾斜した画像光を投射できる。これにより、スクリーンにより反射された画像光を確実に観察者の眼に入射させることができ、各観察者が確実に画像を視認できる。
上記一態様によれば、カメラは、センサーにより検出された観察者を撮像するので、例えば、回動部の回動によりカメラが回動する構成であれば、センサーより高価なカメラを1台のみ設けることで、観察者の所定部位を撮像できる。これにより、特定部が観察者の所定部位の位置を特定できる。これによれば、カメラの台数を削減できるので、表示装置の製造コストを低減できる。また、投射装置が観察者の顔の位置に応じた画像を投射するので、より鮮明な立体像を認識できる。
ここで、スクリーンは、上記再帰性反射層を有するとともに、第2方向に比べて第1方向に広く光を拡散させる拡散層を有する。このため、上記のように、投射部から投射された画像の光は、スクリーンによって反射されて、上記第1方向に沿い、かつ、当該投射部の瞳位置を通る直線上の位置に集約する。そして、互いに隣り合う投射部の一方から投射された画像は、スクリーンにより反射されて観察者の右眼で観察され、他方から投射された画像は、スクリーンにより反射されて観察者の左眼で観察される。これにより、各投射部による投射画像を視差画像とすることで、両眼視差によりそれぞれの投射画像に含まれる観察対象を立体的に認識できる。
以下、本発明の第1実施形態について図面に基づいて説明する。
[表示装置の概略構成]
図1は、本実施形態に係る表示装置1の外観を示す模式図である。また、以下の図及び説明では、スクリーンSC1の中心軸Cに沿う方向をT方向(第1方向)とし、当該中心軸を中心とする周方向をS方向(第2方向)とする。
本実施形態に係る表示装置1は、観察者Hの位置から観察される観察対象の画像を表示して、運動視差により当該観察対象を立体的に視認させるものである。この表示装置1は、スクリーンSC1、投射装置3、記憶装置4、表示制御装置5及び架台6を備える。
これらのうち、架台6は、スクリーンSC1及び投射装置3(各投射部PJ)を支持する他、記憶装置4及び表示制御装置5が設けられる台座である。
記憶装置4は、投射装置3により投射される画像の画像情報を記憶する。このような記憶装置4としては、HDD(Hard Disk Drive)等の比較的容量の大きい記憶デバイスを例示できる。
表示制御装置5は、本発明の制御部に相当する。この表示制御装置5は、ネットワーク等を介して外部機器から受信される画像情報を記憶装置4に記憶させる他、当該記憶装置4に記憶された画像情報から、投射装置3に投射させる画像を形成し、当該画像を投射装置3に送信する。具体的に、表示制御装置5は、投射装置3を構成する各投射部PJに投射させる画像の情報(画像データ)を、当該投射部PJごとに送信する。
図2は、中心軸Cに沿った方向からスクリーンSC1を見た図である。なお、図2においては、後述する投射装置が有する複数の投射部PJのうちの一部を省略している。
スクリーンSC1は、後述する投射装置3(各投射部PJ)から投射された画像を反射する反射型スクリーンであり、本実施形態では、中心軸Cを中心とする円筒状に形成されている。このようなスクリーンSC1は、基材30(図3参照)と、再帰性反射層31と、透過型の拡散層32と、を有する。
これらのうち、基材30は、光透過性部材により略円筒状に形成されている。そして、当該基材30の外周側に再帰性反射層31が配置され、基材30の内周側に拡散層32が配置されている。すなわち、拡散層32は、再帰性反射層31に対して投射装置3側(内周側)に位置する。
このような再帰性反射層31は、再帰性反射材により構成されている。例えば、再帰性反射層31は、基板材料上に反射層を介して微小なガラスビーズが複数配置されて、当該ガラスビーズの表面にラミネート層が形成された構成を有する。このような構成により、再帰性反射層31にラミネート層側から光が入射されると、ガラスビーズを通過して反射層で反射されて再度ガラスビーズを通過し、再帰性反射層31に対する光の入射方向とは反対方向に出射される。
なお、ガラスビーズに代えて、複数のマイクロプリズムが設けられた再帰性反射材を採用してもよい。また、当該複数のマイクロプリズムは、3つの反射面が相互に直交した、いわゆるコーナーリフレクター形状を有するものであってもよい。
本実施形態では、拡散層32は、図3に示すように、入射された光が当該拡散層32を通過する方向を中心として、中心軸Cに沿う方向Tに40°以上60°未満の拡散角で、当該光を拡散させる。
また、拡散層32は、図4に示すように、入射された光が当該拡散層32を通過する方向を中心として、周方向Sに1°以上2°未満の拡散角で、当該光を拡散させる。
このような拡散層32は、例えば、レーザー光の干渉により生じる微細な表面構造を備えた金型を光硬化剤が添付されたポリカーボネイト、若しくは、ポリエチレン等の樹脂基板に転写して、紫外線を照射することで製造される。
図3に基づいて、スクリーンSC1に入射された光(光線)の中心軸Cに沿う方向T(第1方向)への反射について、以下に詳しく説明する。なお、図3においては、拡散された光線を、例えば、3つの光線で表しているが、実際は、無数の光線となり拡散する。
例えば、スクリーンSC1の内周面に入射される光線Lvが拡散層32に入射されると、図3に示すように、当該拡散層32を通過することにより広い角度(例えば、40°以上60°未満)で中心軸Cに沿う方向Tに拡散され、拡散された入射光Lv10が再帰性反射層31に入射する。この拡散された入射光Lv10は、再帰性反射層31により、当該再帰性反射層31に入射された光の入射方向と略同方向に反射され、拡散層32に向けて出射される。具体的には、例えば、光線Lvが拡散層32に入射されると、当該光線Lvと同方向に出射する光線Lv1とT方向に拡散された光線Lv2,Lv2が再帰性反射層31に入射され、当該再帰性反射層31により光線Lv1、光線Lv2、光線Lv3が当該再帰性反射層31に入射された方向と略同方向に反射され、拡散層32に向けて出射される。
このようにして、光線Lvは、拡散層32の中心軸Cに沿う方向の拡散角よりも、広い角度に拡散された状態で反射される。
例えば、スクリーンSC1の内周面に入射される光線Lhが拡散層32に入射されると、図4に示すように、当該拡散層32を通過することにより狭い角度(例えば、1°以上2°未満)で周方向Sに拡散され、拡散された入射光Lh10が再帰性反射層31に入射する。この僅かに拡散された入射光Lh10は、再帰性反射層31により、当該再帰性反射層31に入射された光の入射方向と略同方向に反射され、拡散層32に向けて出射される。具体的には、例えば、光線Lhが拡散シートに入射されると、当該光線Lhと同方向に出射する光線Lh1と周方向Sに拡散された光線Lh2,Lh3が再帰性反射層31に入射され、当該再帰性反射層31により光線Lh1、光線Lh2、光線Lh3が当該再帰性反射層31に入射された方向と略同方向に反射され、拡散層32に向けて出射される。
すなわち、拡散層32は、周方向S(第2方向)の拡散角(例えば、1°以上2°未満)が非常に狭いため、拡散層32に入射する光線Lhはわずかに拡散されて再帰性反射層31により反射される。
投射装置3は、上記スクリーンSC1に画像を投射する。この投射装置3は、複数の投射部PJを有する。
複数の投射部PJは、それぞれ個別に、表示制御装置5から受信される画像を投射可能に構成されている。これら投射部PJは、図2に示したように、中心軸Cを中心とする仮想円Vcに沿ってそれぞれ等間隔に配置され、それぞれ架台6に固定されている。具体的に、当該投射部PJは、図示を省略するが、光源と、当該光源から出射された光を変調する光変調装置と、変調された光(画像光)を投射する投射光学装置と、を有し、当該投射光学装置の瞳位置(射出瞳位置)が、上記仮想円Vc上に配置されるように、それぞれの投射部PJは配置される。
例えば、投射部PJ3は、表示制御装置5の制御により、当該投射部PJ3から投射された画像の視点から観察される上記観察対象の像を含む画像をスクリーンSC1の外周面SC11に向けて投射する。これにより、投射部PJ3により画像が投射され上記スクリーンSC1にて反射されて観察される画像の視点であり、当該投射部PJ3の直上に位置する視点に、観察者Hの眼が位置する場合、現在の観察者Hの眼の位置から観察される上記観察対象の像を含む画像が、当該観察者により視認される。他の位置に観察対象の眼が位置する場合も同様である。
このような投射部PJは、それぞれ同じ画角(投射幅)で、同じサイズ(縦寸法及び幅寸法)の画像をそれぞれ投射する。
例えば、図2に示したように、投射部PJ3は、光線L3Lと光線L3Rとに挟まれる範囲内に画像を投射し、投射部PJ5は、光線L5Lと光線L5Rとに挟まれる範囲内に画像を投射する。同様に、投射部PJ6は、光線L6Lと光線L6Rとに挟まれる範囲内に画像を投射する。
図5は、図2に示す投射部PJ3から出射された光の軌跡を模式的に示す図である。なお、図5では、投射部PJ3から出射された光を3つの光線で模式的に表しているが、実際は、無数の光線となり拡散する。
例えば、投射部PJ3から出射された画像光のうち、周方向Sの一端を通る光線L3Lは、スクリーンSC1により、当該光線L3Lの入射方向とは反対方向に反射されるとともに拡散される。この際、スクリーンSC1への入射光線は、上記拡散層32により周方向Sに拡散されて出射される。このため、スクリーンSC1に入射された光線L3Lは、当該光線L3LのスクリーンSC1への入射方向とは反対方向に進行する光線L3L1を中心とし、周方向Sの一端側を通る光線L3L2と他端側を通る光線L3L3とにより挟まれる範囲内に拡散されて出射される。
また、投射部PJ3から出射された画像光のうち、周方向Sの他端を通る光線L3Rは、スクリーンSC1により、当該光線L3RのスクリーンSC1への入射方向とは反対方向に進行する光線L3R1を中心とし、周方向Sの一端側を通る光線L3R2と他端側を通る光線L3R3とにより挟まれる範囲内に拡散されて出射される。
同様に、例えば、投射部PJ5の瞳位置を通り、かつ、上記T方向に沿う仮想の直線上の位置に設定される適視範囲に、観察者Hが移動した場合、投射部PJ5からスクリーンSC1に向けて投射された画像光に応じた画像を視認できる。
すなわち、観察者Hが円筒状のスクリーンSC1の周りを移動することにより、観察者Hの位置(視点)に対応する投射部PJから投射された画像光に応じた画像を当該観察者Hが視認できる。
図6は、立体像である観察対象の一例である観察対象BSと、当該観察対象BSの観察方向D1〜D3とを示す図であり、図7は、観察者Hの位置により観察される画像の一例を示す図である。なお、図7においては、図示を簡略化するため、説明に必要な投射部PJのみを示している。また、図7においては、実際には存在しない観察対象BSの配置状態を点線で示している。
スクリーンSC1に複数の投射部PJから投射される画像に、図6に示す立体像である観察対象BSである場合、各投射部PJから投射される画像は、例えば図7に示すように、当該投射部PJに応じた上記適視位置から中心軸C上に位置する観察対象BSを見た場合の当該観察対象BSの像を含む画像G1〜G3である。
これらのうち、画像G1は、観察対象BSにおいて「A」が表示された面BS1を正面に向けた画像である。また、画像G2は、観察対象BSにおける上記面BS1と、当該面BS1に交差し、かつ、「B」が表示された面BS2とが観察される方向の画像である。
このような構成により、観察者Hが投射部PJ2の適視位置から投射部PJ7の適視位置に移動すると、観察者Hは、方向D1に沿って見た観察対象BSの像を含む画像G1を視認できる状態から、方向D2に沿って見た観察対象BSの像を含む画像G2を視認できる状態となる。そして、観察者Hが投射部PJ7の適視位置から投射部PJ1の適視位置に移動すると、観察者Hは、上記画像G2を視認できる状態から、方向D3に沿って見た観察対象BSの像を含む画像G3を視認できる状態となる。すなわち、観察者Hが移動することにより、視認される画像に含まれる観察対象の向きが随時異なっていくため、観察者Hは、当該観察対象BSを立体的に視認できる。
以上説明した第1実施形態に係る表示装置1は、以下の効果を有する。
投射装置3(各投射部PJ)からスクリーンSC1の内周面SC12に投射された画像は、当該スクリーンSC1を構成する再帰性反射層31にて反射されるとともに、拡散層32により拡散される。この際、当該拡散層32は、第1方向(中心軸Cに沿う方向)に広く第2方向(周方向S)に狭く光を拡散させるので、スクリーンSC1にて反射された光は、上記第1方向に沿い、かつ、投射装置における当該画像の投射位置(不図示の投射光学装置の瞳位置)を通る直線上の視点(適視範囲R1)に集約される。この視点(適視範囲R1)に観察者の眼が位置することにより、当該投射装置3により投射された画像を視認できる。
また、投射装置3(各投射部PJ)は、スクリーンSC1の中心軸Cに直交し、かつ、それぞれ異なる投射方向に沿って、当該投射方向に応じた画像を上記内周面SC12に投射する。このため、例えば、各投射部PJが、観察対象をそれぞれ異なる観察方向から見た画像を、当該観察方向と対応する投射方向に沿ってそれぞれ投射することにより、観察者Hは、当該観察対象を自身の位置に応じた方向から観察される画像を視認できる。従って、観察対象を運動視差により立体視できる。
そして、投射装置3(各投射部PJ)は、上記投射方向に沿って1つの画像を投射できるので、上記のように、1つの画像に含まれる部分画像を各投射方向に応じて投射する構成に比べて、投射画像の解像度を高めることができる。従って、立体視可能な画像を鮮明に表示できる。
また、上記仮想円Vc上に配置された複数の投射部PJがそれぞれ画像を投射するので、観察者Hが複数存在する場合でも、各観察者Hが画像を視認できる。
図8は、スクリーンSC1AをT方向から見た平面図である。なお、図8においては、本来であればスクリーンSC1Aを囲むように等間隔に12の投射部PJが配置されているが、説明の便宜上、図示を省略している。また、図5と同様に、投射部PJ3から出射された光を3つの光線により模式的に表しているが、実際には無数の光線となり拡散する。
例えば、投射部PJ3から出射された画像光のうち、周方向Sの一端を通る光線L3Lは、スクリーンSC1により、当該光線L3Lの入射方向とは反対方向に反射されるとともに拡散される。この際、スクリーンSC1への入射光線は、上記拡散層32により周方向Sに拡散されて出射される。このため、スクリーンSC1に入射された光線L3Lは、当該光線L3LのスクリーンSC1への入射方向とは反対方向に進行する光線L3L4を中心とし、周方向Sの一端側を通る光線L3L5と他端側を通る光線L3L6とにより挟まれる範囲内に拡散されて出射される。
また、投射部PJ3から出射された画像光のうち、周方向Sの他端を通る光線L3Rは、スクリーンSC1により、当該光線L3RのスクリーンSC1への入射方向とは反対方向に進行する光線L3R4を中心とし、周方向Sの一端側を通る光線L3R5と他端側を通る光線L3R6とにより挟まれる範囲内に拡散されて出射される。
不図示の12の投射部PJのそれぞれから画像光が投射されると、スクリーンSC1Aの拡散層32Aにより反射され、図9に示すように、各画像光の中央の光線L1C〜L12Cを中心とした適視範囲R2〜R13が形成される。これら適視範囲R2〜R13のいずれもが、第1実施形態の適視範囲R1よりも大きく形成される。すなわち、適視範囲R2〜R13の範囲内に観察者H(観察者Hの眼)が位置していれば、当該観察者Hの直下に配置された不図示の投射部PJから投射された画像を認識できる。
本変形例では、適視範囲R2〜R13が第1実施形態の適視範囲R1より大きく形成されているので、より広い範囲でスクリーンSC1Aに投射された画像を認識できる。これにより、観察者Hの右眼と左眼で異なる画像を認識することができる。例えば、右眼が適視範囲R2に位置し、かつ、左眼が適視範囲R3に位置していれば、両眼で異なる画像を認識できる。この両眼視差により、高解像度の鮮明な立体画像を認識できる。
また、適視範囲R2〜R13が第1実施形態の適視範囲R1より大きく形成されており、1視点(1適視範囲)の画像は、1つの投射部PJから投射する投射光により生成しているので、投射部PJの数を少なくすることができ、低コスト化を図ることができる。なお、各適視範囲R2〜R13の間に隙間が生じないように拡散角を適宜設定するようにしてもよいし、隙間が生じた場合でも観察者Hが観察位置を移動すればよい。
更に、第1実施形態と同様に、観察者Hが円筒状のスクリーンSC1Aの周りを移動することにより、運動視差が生じるので、鮮明な立体画像を認識できる。
次に、本発明の第2実施形態に係る表示装置について説明する。
本実施形態に係る表示装置1Aは、上記表示装置1と同様の構成を有するが、架台及び投射装置3の複数の投射部PJの設けられる位置が第1実施形態と異なる。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る表示装置1Aは、表示装置1と同様の機能を有する。具体的に表示装置1Bは、図10に示すように、架台6Aを備えている。架台6Aは、円筒状のスクリーンSC1の半径と略同一の半径の円柱状に形成されている。この架台6Aの上端部、すなわち、T方向側の端部には、中心軸Cを中心とし、かつ、スクリーンSC1の径寸法と同じ寸法の円内に一定の間隔で複数の投射部PJ及び本発明の反射部材に相当する複数の反射ミラーMが配置されている。この反射ミラーMは、複数の投射部PJのそれぞれから投射される画像光の投射経路に備えられている。なお、図10上では、複数の投射部PJは、図面の見易さ等を考慮して、投射部PJ1A,PJ3A及び後述する反射ミラーM1,M3のみを表示している。
なお、本実施形態では、複数の反射ミラーMにより、画像光により形成される画像が反転するため、予め表示制御装置5により反転された画像を形成する画像光が複数の投射部PJのそれぞれから投射されるようになっている。
第2実施形態に係る表示装置1Aによれば、上記実施形態に係る表示装置1と同様の効果を奏する他、以下の効果を奏する。
本実施形態では、各投射部PJから投射された画像光を対応する投射位置に向けて反射させるので、各投射部PJ及び反射ミラーMをスクリーンSC1の径寸法と同じ径寸法の円内に配置できる。これにより、スクリーンSC1の外周面SC11側に各投射部PJを配置する場合に比較して、表示装置1Aを小型化できる。
更に、観察者HがスクリーンSC1から一定の距離離れた場合であっても、複数の投射部PJから投射された画像光に基づく画像を認識できるので、第1実施形態よりも、より広い範囲(例えば、スクリーンSC1から離れた位置)で当該画像を立体的に認識できる。
次に、本発明の第3実施形態に係る表示装置について説明する。
本実施形態に係る表示装置1Bは、上記表示装置1、1Aと同様の構成を備えるが、スクリーン、及び架台が異なる他、投射部PJの配置位置等が上記表示装置1,1Aと異なる。なお、スクリーンSC2は、拡散層32及び再帰性反射層31により構成される点は、上記スクリーンSC1と同様であるが、その形状が異なっている。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
図12は、第3実施形態に係る表示装置1Bを示す模式図であり、図13は、第3実施形態に係る投射部PJから投射された画像光の軌跡を示す図である。
表示装置1Bは、図12及び図13に示すように、スクリーンSC2、投射装置3B、記憶装置4B、表示制御装置5B、架台6B、回動テーブル7、センサー8、カメラ9、回動電極10、角度センサー11、方向検出回路12、角度検出回路13、方向制御回路14、駆動回路15、モーター16、及び減速機17を備えている。この表示装置1Bは、回動テーブル7に固定されたスクリーンSC2及び投射装置3B(投射部PJ21,PJ22)が観察者Hの位置を検出して回動し、当該観察者Hの位置に応じた観察対象の画像光を投射装置3Bから投射することにより当該観察者位置に応じた画像を表示して、両眼視差及び運動視差により当該観察対象を立体的に視認させるものである。
また、回動テーブル7は、回動電極10及び角度センサー11を備えており、カメラ9は、スクリーンSC2の上端部に取り付けられている。
架台6Bの上端部には、本発明の回動部に相当する回動テーブル7が取り付けられている。回動テーブル7は、後述する架台6B内に設けられるモーター16及び減速機17と接続され、これらの駆動により半円筒状のスクリーンSC2の中心軸Cを中心に回動自在に設けられている。この回動テーブル7には、上述したように投射部PJ21,PJ22、反射ミラーM21,M22、及びスクリーンSC2が固定されているため、回動テーブル7の回動に合わせて、これらが一体として相対的に回動する。
カメラ9は、観察者Hを撮像する機能を有している。具体的なカメラ9の撮像範囲は、図12に示すように、表示装置1Bの近傍に位置する観察者Hの上半身をカバーする範囲に適宜設定される。また、カメラ9は、本発明の特定部に相当する方向検出回路12に接続されており、当該方向検出回路12は、カメラ9により撮像された撮像画像に基づいて、観察者Hの特定の部位である顔の位置を検出する機能を有している。すなわち、本発明の位置検出部は、センサー8、カメラ9、及び方向検出回路12により構成される。
角度センサー11は、回動テーブル7内に設けられ、当該回動テーブル7の方向を検出する機能を有している。
スクリーンSC2は、略半円筒状に形成されている。すなわち、スクリーンSC2は、スクリーンSC1をT方向に分割した片側を備えている。このスクリーンSC2は、回動テーブル7上に載置されている他は、第1実施形態のスクリーンSC1と同様の構成を備えている。
投射部PJ21,PJ22のそれぞれから投射された画像光は、図13に示すように、反射ミラーM21,M22により反射され、スクリーンSC2の内周面SC22に投射される。そして、スクリーンSC2は、第1実施形態のスクリーンSC1と同様に、再帰性反射層31及び拡散層32により構成されるので、周方向Sにわずかだけ拡散された状態で反射される。これにより、適視範囲R21,R22が形成される。
投射装置3Bは、投射部PJ21,PJ22を有する。
投射部PJ21,PJ22は、図13に示すように、スクリーンSC2の内周面SC22に対向する方向、すなわち、回動テーブル7の上端部に載置されている。これら投射部PJ21,PJ22は、不図示の投射光学装置が内周面SC22に向かう方向を向くように一定の間隔を空けた状態で配置されている。より具体的には、投射部PJ21と投射部PJ22との間隔(更に具体的には、投射部PJ21の不図示の投射光学装置の光軸と投射部PJ22の不図示の投射光学装置の光軸との間隔)が、標準的な人(観察者H)の眼間幅とされる略65mmに設定された状態で配置されている。また、投射部PJ21,PJ22のそれぞれから投射される画像光の投射経路には、反射ミラーM21,M22が備えられている。これら投射部PJ21,PJ22及び反射ミラーM21,M22は、半円筒状のスクリーンSC2の径寸法と同じ径寸法の仮想円Vc内に配置されている。
架台6Bは、図12に示すように、表示制御装置5B、記憶装置4B、方向検出回路12、角度検出回路13、方向制御回路14、駆動回路15、モーター16、及び減速機17を備えている。
記憶装置4Bには、例えば、1つの立体物を異なる方向から視認した状態の複数の画像情報が記憶されている。
表示制御装置5Bは、本発明の制御部に相当し、記憶装置4Bに記憶された複数の画像情報を画像信号に変換し、投射部PJ21,PJ22のそれぞれに異なる画像信号を伝送する。また、表示制御装置5Bは、複数の投射部PJ21,PJ22が後述する回動テーブル7の回動された位置毎に異なる画像をスクリーンSC2の内周面SC22に表示させるように複数の投射部PJ21,PJ22を制御する機能を備えている。
角度検出回路13は、角度センサー11により検出された回動テーブル7の方向を検出結果として、方向制御回路14へと出力する。
方向制御回路14は、方向検出回路12から出力された検出結果を表示制御装置5Bへ出力する。また、方向制御回路14は、方向検出回路12から出力された検出結果及び角度検出回路13から出力された検出結果を駆動回路15へと出力する。すなわち、駆動回路15には、現在の回動テーブル7の方向と観察者Hとの位置関係が出力される。
なお、表示制御装置5B、方向検出回路12、角度検出回路13、方向制御回路14、及び駆動回路15には、それぞれ不図示のCPU、プログラムを記憶するROM、及び計算を実行するRAMが設けられ、予めROMに記憶されたプログラムに基づいて、上記各種処理が実行される。
図14は、表示装置1Bにおける表示制御処理手順を示すフローチャートである。
まず、表示装置1Bに電源が供給されると、センサー8が駆動する。そして、方向検出回路12は、センサー8の出力(検出結果)を取り込む(ステップS11)。そして、方向検出回路12は、センサー出力が予め設定された所定レベル以上か否かを判定する(ステップS12)。これにより、所定レベル以上でないと判定されると(ステップS12でNO)、方向検出回路12は、上記ステップS11,S12を繰り返す。一方、センサー出力が所定レベル以上であると判定されると(ステップS12でYES)、表示装置1B近傍に観察者Hがいると判定する。また、ステップS12において複数のセンサー8の出力が所定レベル以上であると判定された場合、方向検出回路12は、センサー出力が最大出力のセンサー8が設けられている方向を観察者Hの概略位置(概略方向)として取得し、当該取得結果(検出結果)を方向制御回路14に出力する(ステップS13)。
第3実施形態に係る表示装置1Bによれば、上記実施形態に係る表示装置1,1Aと同様の効果を奏する他、以下の効果を奏する。
本実施形態では、投射装置3B(投射部PJ21,PJ22)及びスクリーンSC2は、センサー8及びカメラ9の検出結果に基づいて方向検出回路12により検出された観察者Hの位置にて、当該投射装置3B(投射部PJ21,PJ22)により投射された画像を観察可能に回転され、当該投射装置3B(投射部PJ21,PJ22)は、観察者Hの位置に応じた画像、すなわち、観察者Hの位置が観察対象を向く方向に応じた画像を投射する。これによれば、観察者Hの移動に追従するように、回動テーブル7が投射装置3B(投射部PJ21,PJ22)及びスクリーンSC2を回動させ、当該投射装置3B(投射部PJ21,PJ22)が観察者Hの位置に応じた画像を投射することで、運動視差により、投射画像に含まれる観察対象を立体的に視認できる。
上記第3実施形態において、投射部PJ21,PJ22を備えることとした。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、投射部PJ21,PJ22に代えて、投射部PJ20のみを備えるようにしてもよい。
投射部PJ20は、回動テーブル7の上端部におけるスクリーンSC2の内周面SC22に対向する方向に載置されている。また、投射部PJ20から投射される画像光の投射経路には、反射ミラーM20が備えられている。これにより、投射部PJ20から投射された画像光は、図15に示すように、反射ミラーM20により反射され、スクリーンSC2の内周面SC22に投射される。そして、スクリーンSC2により、周方向Sにわずかだけ拡散された状態で反射される。これにより、適視範囲R20が形成される。
本変形例によれば、投射部PJ20のみを設けることとしたので、投射部PJを複数備える場合に比べて、製造コストを低減することができる。また、投射部PJ20から画像光がスクリーンSC2に投射されると、周方向Sにわずかだけ拡散された状態で画像が投射され、適視範囲R20が形成される。このため、両眼のそれぞれで異なる画像を認識することにより生じる両眼視差は生じ得ないが、観察者Hが移動することにより運動視差が生じるので、投射部PJ20のみであっても、投射された画像を立体的に認識できる。
[変形例]
上記各実施形態において、再帰性反射層31及び拡散層32は、基材30に設けられることとした。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、再帰性反射層31及び拡散層32を固定する金属性の円筒若しくはアクリル樹脂等の円筒等の構造体を設けてもよい。また、この構造体がアクリル樹脂であり、かつ、無色透明である場合には、その外周面に拡散層32を貼付し、更にその外側に再帰性反射層31を貼付してもよい。要すれば、再帰性反射層31、拡散層32の順に光が入射すれば、どのような構成であってもよい。
Claims (7)
- 中心軸を中心とする円弧状に形成されたスクリーンと、
前記中心軸に対して直交し、かつ、それぞれ異なる投射方向に沿って、当該投射方向に応じた画像を前記スクリーンの内周面に投射する投射装置と、を備え、
前記スクリーンは、
反射面を前記投射装置に向けた再帰性反射層と、
前記再帰性反射層に対して前記投射装置側に配置され、前記再帰性反射層から入射される光を透過させる際に、前記中心軸に沿う第1方向に前記中心軸を中心とする周方向である第2方向より広く拡散させる拡散層と、を有することを特徴とする表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置において、
前記投射装置は、前記中心軸を中心とする仮想円上にそれぞれ配置され、それぞれ異なる前記投射方向に沿って、当該投射方向に応じた画像を前記内周面に投射する複数の投射部を有することを特徴とする表示装置。 - 請求項2に記載の表示装置において、
前記複数の投射部は、前記スクリーンに対して前記第1方向の一端側及び他端側のいずれかに配置されることを特徴とする表示装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の表示装置において、
前記内周面を観察する観察者の位置を検出する位置検出部と、
前記内周面に前記投射装置が前記画像を投射可能な状態で、前記中心軸を中心として前記スクリーン及び前記投射装置を相対的に回動させる回動部と、
前記位置検出部による検出結果に基づいて、前記観察者により前記内周面に投射される前記画像を観察可能となるように、前記回動部を制御する回動制御部と、を備え、
前記投射装置は、前記観察者の位置に応じた前記画像を投射することを特徴とする表示装置。 - 請求項4に記載の表示装置において、
前記位置検出部は、
前記スクリーンに対する前記観察者の位置を検出するセンサーと、
前記センサーにより検出された前記観察者を撮像するカメラと、
前記カメラにより撮像された撮像画像に基づいて、前記観察者の所定部位の位置を特定する特定部と、を有し、
前記投射装置は、検出された前記観察者の所定部位に応じた前記画像を投射することを特徴とする表示装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の表示装置において、
前記投射装置から投射された画像光を前記内周面の複数の投射位置のうち対応する投射位置に向けて反射させる反射部材を有し、
前記投射装置及び前記反射部材は、前記中心軸を中心とし、かつ、前記スクリーンの径寸法と同じ径寸法の仮想円内に配置されることを特徴とする表示装置。 - 請求項2から請求項6のいずれか1項に記載の表示装置において、
前記複数の投射部のうち、互いに隣り合う投射部の配置間隔は、当該隣り合う投射部のうちの一方から投射された画像が前記スクリーンを観察する観察者の右眼にて観察され、他方から投射された画像が前記観察者の左眼にて観察されるように設定されることを特徴とする表示装置。
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