JP2017151283A - Video display device and video display method - Google Patents
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Description
本発明は、映像を表示する技術に関する。 The present invention relates to a technique for displaying an image.
疑似的な3D像を簡易に表示する技術として、特許文献1には、ミラーアレイを用いて背面の像を手前に浮遊して表示する方法が示されている。また、特許文献2には、複数の表示面を積層することで疑似的に3D像を表示する方法が示されている。 As a technique for easily displaying a pseudo 3D image, Patent Document 1 discloses a method of floating and displaying a rear image using a mirror array. Patent Document 2 discloses a method of displaying a pseudo 3D image by stacking a plurality of display surfaces.
しかし、上述した浮遊像・疑似3D像は、像の観察者から見てミラーアレイを構成する光学素子に近い距離で重なって表示され、或いは積層された各表示面の間に表示されるため、光学素子又は表示面の枠に立体感が引き摺られてしまい、意図した本来の奥行き位置に表示できない、或いは本物の物体がそこにあるかのような存在感を歪ませてしまい正しく提示できないという課題があった。 However, since the above-described floating image / pseudo 3D image is displayed by being overlapped at a distance close to the optical elements constituting the mirror array as viewed from the observer of the image or displayed between the stacked display surfaces, A problem that the stereoscopic effect is dragged to the optical element or the frame of the display surface and cannot be displayed at the intended original depth position, or the presence as if a real object is distorted and cannot be presented correctly. was there.
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、空中に浮遊した存在感の高い像を適切な奥行き位置に歪みなく提示することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to present an image having a high presence floating in the air without distortion at an appropriate depth position.
以上の課題を解決するため、請求項1に係る映像表示装置は、映像を表示する表示面と、前記表示面と前記映像の観察者との間に配置されたハーフミラーと、を備えることを要旨とする。 In order to solve the above problems, an image display device according to claim 1 includes a display surface for displaying an image, and a half mirror disposed between the display surface and an observer of the image. The gist.
請求項2に係る映像表示装置は、請求項1に記載の映像表示装置において、前記表示面は、前記ハーフミラーの背面に密着していることを要旨とする。 The video display device according to a second aspect is the video display device according to the first aspect, wherein the display surface is in close contact with a back surface of the half mirror.
請求項3に係る映像表示装置は、請求項1に記載の映像表示装置において、前記表示面は、曲面であることを要旨とする。 A video display device according to a third aspect is the video display device according to the first aspect, wherein the display surface is a curved surface.
請求項4に係る映像表示装置は、請求項1又は3に記載の映像表示装置において、前記表示面は、前記ハーフミラーと前記観察者との間の距離と同じ距離だけ前記ハーフミラーから離れて配置されていることを要旨とする。
The video display device according to claim 4 is the video display device according to
請求項5に係る映像表示装置は、請求項1、2又は4に記載の映像表示装置において、前記表示面は、前記映像を3D表示可能な表示面であることを要旨とする。 A video display device according to a fifth aspect is the video display device according to the first, second, or fourth aspect, wherein the display surface is a display surface capable of displaying the video in 3D.
請求項6に係る映像表示装置は、請求項1、2又は4に記載の映像表示装置において、前記表示面は、互いに同じ映像を表示する複数の表示面が前記観察者から見て異なる奥行き位置にそれぞれ配置された構成を備えることを要旨とする。 The video display device according to claim 6 is the video display device according to claim 1, 2, or 4, wherein the display surface has a plurality of display surfaces that display the same video, and different depth positions as viewed from the observer. The gist of the present invention is to have a configuration arranged respectively.
請求項7に係る映像表示装置は、請求項1乃至6のいずれかに記載の映像表示装置において、前記ハーフミラーは、前記観察者が自身の虚像を見ることのできる角度で配置されていることを要旨とする。 The video display device according to claim 7 is the video display device according to any one of claims 1 to 6, wherein the half mirror is disposed at an angle at which the observer can see a virtual image of the viewer. Is the gist.
請求項8に係る映像表示装置は、請求項1乃至7のいずれかに記載の映像表示装置において、前記ハーフミラーは、前記表示面よりも大きい大きさを備えることを要旨とする。 A video display device according to an eighth aspect is the video display device according to any one of the first to seventh aspects, wherein the half mirror has a size larger than the display surface.
請求項9に係る映像表示方法は、映像を表示する映像表示方法において、映像を表示する表示面と前記映像の観察者との間にハーフミラーを配置することを要旨とする。 The gist of the video display method according to claim 9 is that in the video display method for displaying video, a half mirror is arranged between a display surface for displaying video and an observer of the video.
本発明によれば、空中に浮遊した存在感の高い像を適切な奥行き位置に歪みなく提示することができる。 According to the present invention, it is possible to present an image with a high presence floating in the air without distortion at an appropriate depth position.
以下、本発明を実施する一実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1の実施の形態>
図1は、第1の実施の形態に係る映像表示装置の概略構成を示す図である。該映像表示装置1は、映像を表示する表示面11と、表示面11と映像の観察者3との間に配置されたハーフミラー12と、映像の表示輝度を調整する制御部13と、を備えて構成される。観察者3は、透過と反射の機能を持つハーフミラー12を介してディスプレイの表示面11を観察する。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a video display apparatus according to the first embodiment. The video display device 1 includes a display surface 11 for displaying a video, a half mirror 12 disposed between the display surface 11 and the
通常、ディスプレイの表示面11に表示された映像を観察する場合、ディスプレイそのものの枠が映像の周囲を囲っているため、映像そのものがそこにあるというよりは、ディスプレイの面に貼り付いて映像が描かれているように見える。また、半透過なガラス等に映像を投影する方法も存在するが、どんなに透明度を上げてもガラスと空気との屈折率差により、ガラスの縁(枠)を視覚的に知覚させないことは困難であり、通常のディスプレイと同等の見え方になる。 Usually, when observing the image displayed on the display surface 11 of the display, the frame of the display itself surrounds the periphery of the image, so that the image is attached to the surface of the display rather than being there. Looks like it is drawn. In addition, there is a method of projecting images on semi-transparent glass, but it is difficult to visually perceive the edge of the glass (frame) due to the difference in refractive index between glass and air no matter how high the transparency is. Yes, it looks the same as a normal display.
そこで図1の構成では、ディスプレイの表示面11より観察者側にハーフミラー12を配置している。ここでハーフミラー12とは、入射した光の一部を反射して一部を透過させる機能を備え、異なる明るさの間に配置した場合、明るい側からの光の一部が反射することにより明るい側からはミラーに見え、一部が通過することにより暗い側からは半透明なガラスに見える。そのため、図2に示すように、表示面11の映像部111に表示された輝度の高い映像のみが観察者3から見え、かつ、観察者3からは輝度の低いディスプレイの枠112そのものはハーフミラー12により映像側の光量が減衰されることにより見えにくくなり、表示された映像があたかも空中に浮いているかのような見え方となる。
Therefore, in the configuration of FIG. 1, the half mirror 12 is arranged on the viewer side from the display surface 11 of the display. Here, the half mirror 12 has a function of reflecting a part of incident light and transmitting a part of the light, and when arranged between different brightnesses, a part of the light from the bright side is reflected. It looks like a mirror from the bright side, and it looks like a translucent glass from the dark side by passing part of it. Therefore, as shown in FIG. 2, only the high-luminance video displayed on the video unit 111 of the display surface 11 can be seen by the
もちろん、映像自体の輝度もハーフミラー12の反射率及び透過率により同様に減衰するが、制御部13で映像の表示輝度を上げる、詳細にはディスプレイに表示された映像とディスプレイそのものの枠との輝度の比率を変えることで、映像側の光量をより有利に透過し、枠の光量を目立たなくすることができる。特に反射率の高いハーフミラー12を用いることで、より顕著にこの効果を得ることができる。これは、特に映像の輝度が高い場合で、かつ、観察者側よりも映像側の周囲の明るさが低い場合にも顕著に生じる見え方となる。
Of course, the brightness of the image itself is similarly attenuated by the reflectance and transmittance of the half mirror 12, but the
また、本構成では、表示面11をできるだけハーフミラー12に近づけるほど、表示面11の表面に入射する外光も減らすことができる。ハーフミラー12を介さない周囲からの外光に比べてハーフミラー12を介して入射する外光の方が、ハーフミラー12の反射率によって透過光の光量が減衰しているからである。これにより、表示面11をハーフミラー12に近づければ近づけるほど、表示面11の表面での乱反射が減り、映像のコントラストが高くなるという効果がある。より効果が高いのは、ハーフミラー12の背面に表示面11を密着させた場合である。 Further, in this configuration, the external light incident on the surface of the display surface 11 can be reduced as the display surface 11 is as close to the half mirror 12 as possible. This is because the amount of transmitted light is attenuated by the reflectance of the half mirror 12 in the case of the external light incident through the half mirror 12 as compared with the external light from the surroundings not through the half mirror 12. As a result, the closer the display surface 11 is to the half mirror 12, the less diffuse reflection on the surface of the display surface 11 and the higher the image contrast. The effect is higher when the display surface 11 is in close contact with the back surface of the half mirror 12.
以上より、本実施の形態によれば、映像を表示する表示面11と該映像の観察者3との間にハーフミラー12を配置する、つまり、ハーフミラー12の背後に表示面11を配置するので、観察者3から見て相対的に輝度の低い表示面11の枠が見えにくくなることから、相対的に輝度の高い映像が空中に浮いているかのような見え方となる。つまり、表示面11の枠に立体感が引き摺られることがなくなるので、3Dメガネのような特殊なデバイスを装着することなく、空中に浮いた像(例えば、2D像、疑似3D像、3D像)を適切な奥行き位置に歪みなく提示することができる。
As described above, according to the present embodiment, the half mirror 12 is disposed between the display surface 11 that displays the image and the
なお、ハーフミラーとは、ある比率で反射と透過を行う鏡をいい、必ずしも反射率と透過率が等しい鏡のみをいうのではない。特許請求の範囲に記載されたハーフミラーについても同義である。 The half mirror refers to a mirror that reflects and transmits at a certain ratio, and does not necessarily refer to only a mirror having the same reflectance and transmittance. It is synonymous also about the half mirror described in the claim.
<第2の実施の形態>
図3は、第2の実施の形態に係る映像表示装置の概略構成を示す図である。本構成では、ハーフミラー12の背後に曲面の表示面11を配置している。それ以外の構成は第1の実施の形態と同様である。
<Second Embodiment>
FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of a video display apparatus according to the second embodiment. In this configuration, a curved display surface 11 is arranged behind the half mirror 12. The other configuration is the same as that of the first embodiment.
単純に曲面の表示面11に映像を表示した場合には、表示面自体の面及び該面を囲む枠(図2の映像部111と枠112)が観察者から見える。これは既に説明した通り、ガラスのような透明体を用いた場合においても、空気とガラスの屈折率の違いにより、枠が観察者から容易に知覚されてしまうからである。 When an image is simply displayed on the curved display surface 11, the surface of the display surface itself and a frame surrounding the surface (the image unit 111 and the frame 112 in FIG. 2) can be seen by an observer. This is because, as already described, even when a transparent body such as glass is used, the frame is easily perceived by the observer due to the difference in refractive index between air and glass.
これに対し図3の本構成では、ハーフミラー12の背後に曲面の表示面11を配置することにより、表示面11の枠を知覚させにくくし、かつ、映像を知覚させるという、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。更には、表示面11が曲面であることにより、通常の2D映像を投影した場合でも、観察者3から見て中央が手前に突出した映像となることから、簡易的な擬似3D像を提示することができる。なお、ここでは曲面の例としてある一方向のみが湾曲している曲面を用いて説明したが、球面のように三次元方向での曲面でも同様の効果が生じる。
On the other hand, in the present configuration shown in FIG. 3, the curved display surface 11 is arranged behind the half mirror 12 to make it difficult to perceive the frame of the display surface 11 and to perceive an image. The same effect as that of the embodiment can be obtained. Furthermore, since the display surface 11 is a curved surface, even when a normal 2D image is projected, an image in which the center protrudes forward when viewed from the
もちろん、ハーフミラー12を用いない通常の曲面ディスプレイの場合でも突出した映像を見ることができるが、枠の効果から曲率を持った平たい面が湾曲している、いわゆる2D映像の湾曲であることが明白であり、特に視距離が近い場合には、立体的な3D映像として知覚することは困難である。 Of course, even in the case of a normal curved display that does not use the half mirror 12, a projected image can be seen, but it is a so-called 2D image curve in which a flat surface having a curvature is curved due to the effect of the frame. It is obvious, and it is difficult to perceive as a stereoscopic 3D image especially when the viewing distance is short.
以上より、本実施の形態によれば、ハーフミラー12の背後に曲面の表示面11を配置するので、観察者3が表示面11の枠を観察することなく空中に浮いた像を適切な奥行き位置に歪みなく提示できるという第1の実施の形態と同様の効果を得つつ、表示面11が曲面であることにより、観察者3から見て中央が手前に突出した映像となることから、簡易的な擬似3D像を提示することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the curved display surface 11 is arranged behind the half mirror 12, an image that floats in the air without the
<第3の実施の形態>
図4は、第3の実施の形態に係る映像表示装置の概略構成を示す図である。本構成では、ハーフミラー12の背後に、表示面11を、ハーフミラー12と観察者3との間の距離と同じ距離だけハーフミラー12の背面の奥に配置している。それ以外の構成は第1の実施の形態と同様である。
<Third Embodiment>
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a video display apparatus according to the third embodiment. In this configuration, the display surface 11 is arranged behind the half mirror 12 by the same distance as the distance between the half mirror 12 and the
本構成では、ハーフミラー12の反射により、観察者3の虚像3’が表示面11と同じ奥行き位置に映ることになる。これにより、観察者3から見ると、表示面11の映像(像)があたかも自分の隣にいるかのように、ハーフミラー12に写る観察者3の背後や周囲の環境の中に浮遊して表示される。例えば表示面11の映像としてテレビ電話等の相手が表示された場合には、該相手があたかも自分と同一の空間に居るかのように知覚される効果がある。
In this configuration, the
もちろん、表示面11が図3のような曲面であれば、より一層の擬似的な立体感を感じることができる。更には、表示面11として映像を3D表示可能な3Dディスプレイを利用した場合、ハーフミラー12越しには、実物が観察者3の付近にあるかのごとくリアルな表示が可能となる。
Needless to say, if the display surface 11 is a curved surface as shown in FIG. Furthermore, when a 3D display capable of displaying 3D images is used as the display surface 11, it is possible to display realistically as if the actual object is in the vicinity of the
以上より、本実施の形態によれば、ハーフミラー12の背後に、表示面11を、ハーフミラー12と観察者3との間の距離と同じ距離だけハーフミラー12から離れて配置するので、第1の実施の形態と同様の効果を得つつ、ハーフミラー12の反射により、観察者3の虚像3’が表示面11と同じ奥行き位置に映ることから、ハーフミラー12に写る観察者自身の虚像と同じ距離に並んで像を提示でき、更なる存在感や自分の空間との一体感を演出することができる。
As described above, according to the present embodiment, the display surface 11 is disposed behind the half mirror 12 by being separated from the half mirror 12 by the same distance as the distance between the half mirror 12 and the
<第4の実施の形態>
図5は、第4の実施の形態に係る映像表示装置の概略構成を示す図である。本構成では、ハーフミラー12の背後に、これまでの表示面11と同じ表示機能を持つ2つの表示面11a,11bを観察者3から見て異なる奥行き位置にそれぞれ配置している。それ以外の構成は第1の実施の形態と同様である。
<Fourth embodiment>
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a video display apparatus according to the fourth embodiment. In this configuration, two
上記特許文献2に示した積層型3D表示方法は、複数の表示面を観察者から見て奥行き方向に積層して3D像を表示する手法を示している。これは、奥行き方向で異なる位置に配置した2つの表示面に同一形状の映像(像)を表示し、各表示面の表示輝度の比率を変化させることで、前後2つの表示面の間の任意の位置で像を知覚させる方式である。しかし、この方式では表示したい3D像の前後に必ず物理的な表示面が存在するため、どうしても表示面を形成するディスプレイの複数の枠のトンネルの中に像が表示されることとなり、違和感のある像となる。 The stacked 3D display method disclosed in Patent Document 2 shows a method of displaying a 3D image by stacking a plurality of display surfaces in the depth direction when viewed from an observer. This is because an image (image) having the same shape is displayed on two display screens arranged at different positions in the depth direction, and the ratio of the display brightness of each display screen is changed, so that an arbitrary between two front and rear display screens can be obtained. This is a method for causing an image to be perceived at the position. However, in this method, since a physical display surface always exists before and after the 3D image to be displayed, the image is inevitably displayed in a tunnel of a plurality of frames of the display forming the display surface, which is uncomfortable. Become a statue.
これに対し図5の構成では、ハーフミラー12の背後に上記積層型の表示面を配置することで、再現したい像の周囲のディスプレイの枠を知覚的に排除し、空間に像だけが浮かんでいるかのように表示することが可能となり、存在感が圧倒的に高いリアルな3D像を再現することができる。また、物理的な表示面の位置を知覚させずに像を再現することから、物理的な奥行き量を知覚できない人間の感覚との相乗効果も含め、本来の像の奥行き量よりも大きな奥行きに感じさせる効果も期待できる。なお、ここでは複数の表示面の例として前後2つの表示面のみを用いて説明したが、表示面が3つ以上存在する場合においても同様の効果が生じる。 On the other hand, in the configuration of FIG. 5, by arranging the laminated display surface behind the half mirror 12, the display frame around the image to be reproduced is perceptually eliminated, and only the image floats in the space. And a realistic 3D image with an overwhelmingly high presence can be reproduced. In addition, since the image is reproduced without perceiving the position of the physical display surface, the depth is larger than the original image depth amount, including a synergistic effect with human senses that cannot perceive the physical depth amount. We can expect effect to let you feel. In addition, although it demonstrated using only two display surfaces before and behind as an example of a several display surface here, the same effect arises also when there are three or more display surfaces.
また、ハーフミラー12は、観察者3から見て観察者自身がハーフミラーに映り込む角度、つまり、観察者3が自身の虚像を観察できる角度に配置することで、前記のように表示された像が自分の空間内に一緒に存在するように感じさせることができる。一方、ハーフミラー12を他の角度で配置した場合には、あたかも空間内に単独で浮遊したような像の再現となる。
Further, the half mirror 12 is displayed as described above by arranging it at an angle at which the observer himself / herself reflects on the half mirror as viewed from the
以上より、本実施の形態によれば、ハーフミラー12の背後に、互いに同じ映像を表示する2つの表示面11a,11bを観察者3から見て異なる奥行き位置にそれぞれ配置するので、第1の実施の形態と同様の効果を得つつ、2つの表示面の間に表示される疑似3D像を複数の表示面の枠を意識することなく空中に浮いた状態で提示することができる。
As described above, according to the present embodiment, the two
最後に、ハーフミラーは背後に配置した表示面の枠や表示面そのものの位置を観察者に知覚させないようにすることを目的とするため、背後の表示面のサイズに比べてはるかに大きいサイズ、つまり、表示面に対して上下左右の幅を大きくして、ハーフミラーの位置や大きさを観察者に知覚させないことが重要である。 Finally, the half mirror is designed to prevent the viewer from perceiving the frame of the display surface placed behind it or the position of the display surface itself, so it is much larger than the size of the back display surface, In other words, it is important to increase the vertical and horizontal widths relative to the display surface so that the viewer does not perceive the position and size of the half mirror.
以上、実施の形態に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能である。詳細には、映像を表示する映像表示方法として、映像を表示する表示面と映像の観察者との間にハーフミラーを配置することを特徴としてもよい。 The contents of the present invention have been described above according to the embodiments. However, the present invention is not limited to these descriptions, and various modifications and improvements can be made. Specifically, as a video display method for displaying video, a half mirror may be arranged between a display surface for displaying video and an observer of the video.
1…映像表示装置
11,11a,11b…表示面
111…映像部
112…枠
12…ハーフミラー
13…制御部
3…観察者
3’…虚像
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (9)
前記表示面と前記映像の観察者との間に配置されたハーフミラーと、
を備えることを特徴とする映像表示装置。 A display surface for displaying images;
A half mirror disposed between the display surface and the viewer of the image;
A video display device comprising:
前記ハーフミラーの背面に密着していることを特徴とする請求項1に記載の映像表示装置。 The display surface is
The video display device according to claim 1, wherein the video mirror is in close contact with a back surface of the half mirror.
曲面であることを特徴とする請求項1に記載の映像表示装置。 The display surface is
The video display device according to claim 1, wherein the video display device is a curved surface.
前記ハーフミラーと前記観察者との間の距離と同じ距離だけ前記ハーフミラーから離れて配置されていることを特徴とする請求項1又は3に記載の映像表示装置。 The display surface is
4. The video display device according to claim 1, wherein the video display device is disposed apart from the half mirror by the same distance as the distance between the half mirror and the observer. 5.
前記映像を3D表示可能な表示面であることを特徴とする請求項1、2又は4に記載の映像表示装置。 The display surface is
The video display device according to claim 1, wherein the video is a display surface capable of 3D display.
互いに同じ映像を表示する複数の表示面が前記観察者から見て異なる奥行き位置にそれぞれ配置された構成を備えることを特徴とする請求項1、2又は4に記載の映像表示装置。 The display surface is
5. The video display device according to claim 1, further comprising: a plurality of display surfaces that display the same video, each being disposed at a different depth position as viewed from the observer.
前記観察者が自身の虚像を見ることのできる角度で配置されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の映像表示装置。 The half mirror is
The video display device according to claim 1, wherein the video display device is arranged at an angle at which the observer can see a virtual image of the viewer.
前記表示面よりも大きい大きさを備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の映像表示装置。 The half mirror is
The video display device according to claim 1, wherein the video display device has a size larger than the display surface.
映像を表示する表示面と前記映像の観察者との間にハーフミラーを配置することを特徴とする映像表示方法。 In a video display method for displaying video,
An image display method, comprising: arranging a half mirror between a display surface for displaying an image and an observer of the image.
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