JP4762534B2

JP4762534B2 - 画像表示装置及び画像表示方法

Info

Publication number: JP4762534B2
Application number: JP2004356934A
Authority: JP
Inventors: 功富澤; 大石川
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2024-12-09
Also published as: JP2006163162A

Description

本発明は、二次元画像を空間に浮き出させて結像させることにより、奥行き感を持たせた立体的二次元画像を表示させる画像表示装置及び画像表示方法に関する。

従来、二次元画像を複数のレンズからなるマイクロレンズアレイによって浮き出させて結像することで、簡単な構成で、あたかも立体画像が映し出されているように表示できる画像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この画像表示装置は、筐体前面に複数のレンズからなるマイクロレンズアレイを配設し、筐体内に有形像を配設するとともに、該筐体に有形像に光を照射するための光照射手段を配設したものである。この画像表示装置によれば、非常に簡単な構成で、しかも、格段に少ない情報量で臨場感を得ることができた。

特開２００４−４５８３０号公報

しかしながら、上記した従来の画像表示装置は、構造が簡単で安価に製造できるものの、単純な静止画であったり、平面的な画像をスクロールする単純な変化をするものであったりするものであるので、十分な臨場感、アミューズメント性を得ることが困難である問題があった。

本発明が解決しようとする課題としては、単純な静止画であったり、平面的な画像をスクロールする単純な変化をするものであったりするものであるので、十分な臨場感、アミューズメント性を得ることが困難であるという問題が一例として挙げられる。

請求項１記載の画像表示装置は、長尺状に形成され、その長さ方向に沿って、物体の静止画像が描かれた可撓性を有する光透過性フィルムと、前記光透過性フィルムから離間配置され前記光透過性フィルムを透過する光を空間上の結像面に結像させて、該結像面に前記物体の静止画像を表示する画像伝達パネルと、前記光透過性フィルムの前記画像伝達パネルに対向する部分を、前記光透過性フィルムをスクロールさせたときに前記物体の立体形状を再現する形状に規制する形状規制手段と、前記形状規制手段により、前記画像伝達パネルに対向する部分の形状が前記物体の立体形状を再現する形状に規制された状態で、前記光透過性フィルムをスクロールさせる駆動手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項９記載の画像表示方法は、長尺状に形成し、その長さ方向に沿って、物体の静止画像が描かれた可撓性を有する光透過性フィルムと、この光透過性フィルムを透過する光を空間上の結像面に結像させて、該結像面に前記物体の静止画像を表示する画像伝達パネルとを備えて画像表示する画像表示方法であって、前記光透過性フィルムの前記画像伝達パネルに対向する部分を、前記光透過性フィルムをスクロールさせたときに前記物体の立体形状を再現する形状に規制し、その状態を保持しながら前記光透過性フィルムをスクロールさせて、空間上の前記結像面に立体的な動画像として前記物体の画像を表示することを特徴とする。

以下、本発明に係る画像表示装置及び画像表示方法の好適な実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る画像表示装置を一部破断して示した斜視図、図２は図１の画像表示装置を上方より内部を見た平面図、図３は図１の画像表示装置の機構部を前方より見た正面図である。

本実施の形態による画像表示装置１００は、方形状の筐体１０の前面に複数のレンズからなる画像伝達パネルであるマイクロレンズアレイ１１が配設されるとともに、マイクロレンズアレイ１１から筐体１０の内部に向かって、遮光板１２、複数個のローラ１３、光透過性フィルム１４、バックライト１５が順次配設される。さらに、複数個のローラ１３の配設位置に、各ローラ１３を回転させるための駆動手段である機構部２０（図３参照）が配設される。

光透過性フィルム１４は、可撓性を有する薄いプラスチックを用いて長尺環状に形成されたものであり、その長さ方向に沿って時系列的に動きを変化させた静止画像が描かれている。この光透過性フィルム１４を回転させることで、それに描かれた静止画を動画として見ることができる。以下、光透過性フィルム１４を回転させることをスクロールするという。

複数個のローラ１３は、２個一組でマイクロレンズアレイ１１の略両側夫々に配設され、光透過性フィルム１４のマイクロレンズアレイ１１と対向する部分をマイクロレンズアレイ１１から離れる方向即ち筐体１０の内部へ向かう方向へ湾曲させた状態で光透過性フィルム１４を挟持する形状規制手段として作用するとともに、図３に示す機構部２０によって回転して光透過性フィルム１４をスクロールさせる。光透過性フィルム１４をスクロールさせることにより、マイクロレンズアレイ１１により空間に表示された光透過性フィルム１４上の静止画を動画として見ることができる。

複数個のローラ１３は、図２に示すようにマイクロレンズアレイ１１に近い側のローラ１３が遠い側のローラ１３よりも筐体１０の中心寄りに配置されており、この配置により、光透過性フィルム１４が、スクロール方向（図中矢印Ｙｆ方向）の上流側ＦＵにある２つのローラ１３を通過することで筐体１０の内部側へ曲げられる。上流側ＦＵにある２つのローラ１３を通過した後、光透過性フィルム１４のスクロール方向の下流側ＦＬある２つのローラ１３を通過することで略元の状態になる。なお、逆方向へスクロールさせても同様に光透過性フィルム１４の二組のローラ１３で挟持された部分が筐体１０の内部側に向かって湾曲する。

各ローラ１３を回転させるための機構部２０は、図３に示すように、モータ２０ａと、各ローラ１３を上下で回転自在に支持するギア部２０ｂ、２０ｃとを備える。ギア部２０ｃは単に回転自在に支持し、ギア部２０ｂはモータ２０ａの回転力を全てのローラ１３に伝達する複数の歯車で構成され各ローラ１３を回転させる。駆動力の伝達を歯車により行うことで、各組のローラ１３は回転差なく回転する。なお、図示しないが、モータ２０ａにはバッテリとオン／オフ用のスイッチが接続される。

マイクロレンズアレイ１１は、光透過性フィルム１４を透過する光を結像させて二次元画像を空間に表示する。図４はマイクロレンズアレイ１１の拡大図である。マイクロレンズアレイ１１は、２次元状に配列された複数のマイクロ凸レンズ１１１からなるマイクロレンズアレイ１１２を含む。マイクロレンズアレイ１１２は、例えば二枚のレンズアレイ半体１１２ａ、１１２ｂを一体化させてなる。各レンズアレイ半体１１２ａ、１１２ｂは、それぞれ透光性に優れたガラス又は樹脂からなる透明基板の両面に複数のマイクロ凸レンズ１１１をアレイ状に配置して当該面上にレンズアレイ面を構成したものである。

一面に形成された各マイクロ凸レンズ１１１ａの光軸は、対向する位置に形成された他面のマイクロ凸レンズ１１１ｂの光軸と同一となるように調整されており、また各レンズアレイ半体１１２ａ、１１２ｂ間で隣り合うマイクロ凸レンズ１１１ｂ、１１１ａ同士の光軸も同一となるように重ね合わされている。なお、本実施の形態では、二枚のレンズアレイ半体１１２ａ、１１２ｂの各々の面（合計四面）の何れの面にもレンズアレイ面が構成されたマイクロレンズアレイ１１２を利用するが、マイクロレンズアレイ１１２の構成としてはこれに限られるものではない。

マイクロレンズアレイ１１は、光透過性フィルム１４の湾曲部分に対して所定距離（マイクロレンズアレイ１１２の作動距離）だけ離れた位置に配置されている。マイクロレンズアレイ１１は、光透過性フィルム１４から出射した画像に対応する光を光透過性フィルム１４と反対側の所定距離だけ離れた空間３０（図２参照）に結像させることにより、光透過性フィルム１４に描かれた画像を空間上の二次元平面である結像面４０に表示する。この場合、光透過性フィルム１４の画像として映し出す部分を湾曲させるので、正面の観察者からは、あたかも立体画像が映し出されているように見える。

つまり、曲面結像として結像面４０に表示される二次元画像は、すなわち、立体的二次元画像５０として観察者に認識される。なお、光透過性フィルム１４に描かれた画像そのものを、奥行き感を持つものとすれば、さらに一層立体的に見えることになる。また、光透過性フィルム１４に描かれた画像は、湾曲して表示されることを考慮して予め作成されていることが望ましい。このように、光透過性フィルム１４のマイクロレンズアレイ１１によって結像させる部分を湾曲させることで曲面結像が映し出され、観察者にはより立体的に見えることになる。

この立体的二次元画像５０は、マイクロレンズアレイ１１の作動距離に応じて定義される空間上の曲面である。マイクロレンズアレイ１１は、光透過性フィルム１４の湾曲部分から入射された画像に対応する光をレンズアレイ半体１１２ａ、１１２ｂから入射させ、内部で一回反転させた後、レンズアレイ半体１１２ａ、１１２ｂから出射させることが望ましい。これにより、マイクロレンズアレイ１１は、光透過性フィルム１４に描かれた二次元画像を結像面上に正立の立体的二次元画像５０として表示することができる。

なお、マイクロレンズアレイ１１は、レンズアレイ半体１１２ａ、１１２ｂを二枚一組で一体化するものに限らず、一枚で構成してもよく、また二枚以上の複数枚で構成してもよい。但し、このような一枚のマイクロ凸レンズを画像対応光が透過する場合、或いは三枚のマイクロ凸レンズを画像対応光が透過する場合においても、入射させた光を内部で一回反転させた後、出射させるようにして、正立の立体的二次元画像５０として表示させる。

マイクロレンズアレイ１１を、このような構成にすることにより、光を結像させる作動距離が単一ではなく、ある一定の有効な範囲をもつことになるため、湾曲した立体的二次元画像を結像させることが可能になる。つまり、曲面の結像面を観察することが可能になる。

開口状の遮光板１２は、マイクロレンズアレイ１１と光透過性フィルム１４の間に配設され、バックライト１５から半透明フィルム１４を通してマイクロレンズアレイ１１に入射する光以外の不要な光を遮断する。バックライト１５は、基本的には白色を発光するものが望ましい。特に、光源として発光ダイオードが電力消費、寿命、価格の点で好適であるが、小型の蛍光灯であっても構わない。

この画像表示装置１００では、バックライト１５によって光透過性フィルム１４の湾曲部分が照射され、それによってマイクロレンズアレイ１１を介して筐体１０の前方の結像面４０に光透過性フィルム１４に描かれた画像の投影像が曲面結像される。

また、この画像表示装置１００では、光透過性フィルム１４には、その長さ方向に沿って時系列的に動きが変化する静止画像を描かれており、さらに光透過性フィルム１４の一部分を湾曲させながら回転自在に支持する機構部２０を有しているので、機構部２０のモータ２０ａに電源を供給することで光透過性フィルム１４がスクロールし、投影像が立体的な動画像として結像面４０に映し出される。これにより、十分な臨場感、アミューズメント性が得られ、単純な静止画であったり、平面的な画像をスクロールする単純な変化をするものであったりする従来技術の問題が解決される。

図５は光透過性フィルム１４に描かれる画像の一例であり、缶の全周分のデザイン画像である。この画像を描いた光透過性フィルム１４をスクロールさせると、缶が回転しているように見える。この場合、図６に示すように、遮光板１２の開口間隔を実際の缶と同じ幅とすると、実際の物があるように見える。つまり、缶の形状を再現しながら、形状に沿って画像をスクロールすることによって、空中に浮かんでいる缶が、浮かびながら回転しているように見える。これにより、単なる横方向へのスクロールではない、リアリティのある動画像を観察することが可能になる。

次に、本発明に係る画像表示装置の他の実施の形態１を説明する。
図７は本発明の他の実施の形態１に係る画像表示装置の概略構成図である。なお、以下の説明において、図２に示した部材・部位と同一のものには同一の符号を付し重複する説明は省略する。

この実施の形態による画像表示装置２００は、光透過性フィルム１４の一部分を湾曲させる手段が上記画像表示装置１００と異なる。すなわち、本実施の形態の画像表示装置２００では、湾曲状に形成した案内手段であるフィルム送りガイド６０を設けている。光透過性フィルム１４は、フィルム送りガイド６０の形状に沿って案内されることになり、このフィルム送りガイド６０を使用することで、ローラ１３で光透過性フィルム１４の一部分を湾曲させる必要がなくなり、その分、光透過性フィルム１４をスクロールさせる構造が簡単になり、光透過性フィルム１４をスクロールさせるための２個１組のローラ１３のみで済むことになる。

次に、本発明に係る画像表示装置の他の実施の形態２を説明する。
図８は本発明の他の実施の形態２に係る画像表示装置の概略構成図である。なお、以下の説明において、図２に示した部材・部位と同一のものには同一の符号を付し重複する説明は省略する。

この実施の形態による画像表示装置３００は、図９に示すような角のある画像を表示できるようにしたものであり、支持手段である可動型のガイドピン７０と、このガイドピン７０をマイクロレンズアレイ１１と平行に移動させる移動機構（図示略）を設けている。ガイドピン７０は筐体１０の内部側に位置し、光透過性フィルム１４を筐体１０の内部側に押し付けるようにしており、その際の押し付け対して光透過性フィルム１４を抑えるためのローラ１３を新たに設けている。

光透過性フィルム１４に図９に示すような角があるような画像が描かれている場合、光透過性フィルム１４のスクロールに伴って光透過性フィルム１４上の画像の角部分にガイドピン７０を合わせて移動させる。これにより、例えば角のある箱の最初の角が消えて行って次の角が出てくるように、箱が回転しているように見せることができる。

ガイドピン７０は１本に限らず、複数個設けることで複数の角に対応させることができる。また、光透過性フィルム１４をガイドピン７０で押し付けて角を出す以外に、光透過性フィルム１４の一部分を引っ張るようにすることも可能である。この場合、光透過性フィルム１４に引っ張るための部品や所定の形を保持するような部品を予め付けるようにしても良い。

なお、上記各実施の形態では、光透過性フィルム１４をエンドレスの環状にしたが、単なる帯状のものであっても良い。この場合、最後までスクロールした後、巻き戻して最初からスクロールするようにすると良い。

また、光透過性フィルム１４をカセット式にして、好みの画像のものを選択できるようにしても良い。

また、上記各実施の形態では、バックライト１５で光透過性フィルム１４を照射しているが、筐体１０に窓を形成し、その窓から外光を筐体１０内に取り入れて光透過性フィルム１４を照射するようにしても良い。また、バックライト１５と外光を合わせて使用しても良い。

また、上記各実施の形態では、遮光板１２を使用したが、必ずしも必要とするものではないので、不要な場合は使用しなくとも良い。

また、本発明の画像表示装置では、画像以外の背景は透明、または黒色にすることが好ましい。

また、本発明の画像表示装置は、商業的な宣伝のための表示に利用できるばかりでなく、玩具等の商品としても適用できる。

本実施の形態による画像表示装置１００によれば、筐体１０の前面に光透過性フィルムを透過する光を結像させて二次元画像を空間に表示するマイクロレンズアレイ１１と、長尺環状に形成され、その長さ方向に沿って時系列的に動きを変化させた静止画像が描かれた可撓性を有する光透過性フィルム１４と、光透過性フィルム１４のマイクロレンズアレイ１１に対向する部分をマイクロレンズアレイ１１から筐体１０の内部側に湾曲させる複数のローラ１３と、複数のローラ１３で一部分の形状が規制された状態で光透過性フィルム１４をスクロールする機構部２０とを備えたので、立体的な動画像を映し出すことができ、単純な静止画であったり、平面的な画像をスクロールする単純な変化をするものであったりするものでは到底得ることができない、十分な臨場感、アミューズメント性が得られる。

また、本実施の形態による画像表示装置２００によれば、湾曲状に形成したフィルム送りガイド６０を備え、このフィルム送りガイド６０によって光透過性フィルム１４の一部分を湾曲させるようにしたので、複数のローラ１３で光透過性フィルム１４の一部分を湾曲させるものとは違って構造が簡単になり、その分、コストダウンが図れる。

また、本実施の形態による画像表示装置３００によれば、可動型のガイドピン７０と、このガイドピン７０をマイクロレンズアレイ１１と平行に移動させる移動機構（図示略）とを備えたので、例えば角のある箱の最初の角が消えて行って次の角が出てくるように、箱が回転しているように見せることができる。

また、本実施の形態による画像表示方法によれば、筐体１０の前面に光透過性フィルムを透過する光を結像させて二次元画像を空間に表示するマイクロレンズアレイ１１と、長尺環状に形成され、その長さ方向に沿って時系列的に動きを変化させた静止画像が描かれた可撓性を有する光透過性フィルム１４とを備えて画像表示する画像表示方法であって、光透過性フィルム１４のマイクロレンズアレイ１１に対向する部分を筐体１０の内部側へ湾曲させ、その形状を保持しながら光透過性フィルム１４をスクロールさせて、空間上に動画を表示するので、単純な静止画であったり、平面的な画像をスクロールする単純な変化をするものであったりするものでは到底得ることができない、十分な臨場感、アミューズメント性が得られる。

本発明の実施の形態に係る画像表示装置を一部破断して示した斜視図である。図１の画像表示装置を上方より内部を見た平面図である。図１の画像表示装置のギア機構部を前方より見た正面図である。図１に示したマイクロレンズアレイの拡大図である。図１の光透過性フィルムの一例であり、缶が描かれた光透過性フィルムを示す図である。図５の光透過性フィルムを用いたときの遮光板間隔を示す図である。本発明の他の実施の形態１に係る画像表示装置を上方より内部を見た平面図である。本発明の他の実施の形態２に係る画像表示装置を上方より内部を見た平面図である。図８の画像表示装置で表示される画像の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１０筐体
１１マイクロレンズアレイ
１２遮光板
１３ローラ
１４光透過性フィルム
１５バックライト
２０機構部
２０ａモータ
２０ｂ、２０ｃギア部
３０空間
４０結像面
５０立体的二次元画像
６０フィルム送りガイド
７０ガイドピン
１００、２００、３００画像表示装置

Claims

長尺状に形成され、その長さ方向に沿って、物体の静止画像が描かれた可撓性を有する光透過性フィルムと、
前記光透過性フィルムから離間配置され前記光透過性フィルムを透過する光を空間上の結像面に結像させて、該結像面に前記物体の静止画像を表示する画像伝達パネルと、
前記光透過性フィルムの前記画像伝達パネルに対向する部分を、前記光透過性フィルムをスクロールさせたときに前記物体の立体形状を再現する形状に規制する形状規制手段と、
前記形状規制手段により、前記画像伝達パネルに対向する部分の形状が前記物体の立体形状を再現する形状に規制された状態で、前記光透過性フィルムをスクロールさせる駆動手段と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
前記光透過性フィルムは、環状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
前記形状規制手段は、複数のローラを有し、これらのローラによって前記光透過性フィルムの前記画像伝達パネルに対向する部分を前記物体の立体形状を再現する形状に規制した状態で回転自在に挟持し、
前記駆動手段は、モータを有し、このモータによって前記形状規制手段の複数の前記ローラを回転させることで前記光透過性フィルムをスクロールさせることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。
前記形状規制手段は、前記光透過性フィルムの前記画像伝達パネルに対向する部分を前記物体の立体形状を再現する形状に案内する案内手段を有し、
前記駆動手段は、モータと、前記光透過性フィルムを回転自在に挟持する複数のローラとを有し、前記モータによって複数の前記ローラを回転させることで前記光透過性フィルムをスクロールさせることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。
前記形状規制手段は、前記光透過性フィルムの前記画像伝達パネルに対向する部分を前記物体の立体形状を再現する形状に折り曲げる支持手段と、
前記駆動手段は、モータと、前記光透過性フィルムを回転自在に挟持する複数のローラとを有し、前記モータによって複数の前記ローラを回転させることで前記光透過性フィルムをスクロールさせることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。
前記光透過性フィルムの前記画像伝達パネルと対向する部分の周囲に前記光透過性フィルムを透過する光以外の光が前記画像伝達パネルに至らないように遮光する遮光手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の画像表示装置。
前記画像伝達パネルは、光を結像させる作動距離が単一ではなく、範囲をもつことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の画像表示装置。
前記画像伝達パネルが、マイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の画像表示装置。
長尺状に形成し、その長さ方向に沿って、物体の静止画像が描かれた可撓性を有する光透過性フィルムと、この光透過性フィルムを透過する光を空間上の結像面に結像させて、該結像面に前記物体の静止画像を表示する画像伝達パネルとを備えて画像表示する画像表示方法であって、
前記光透過性フィルムの前記画像伝達パネルに対向する部分を、前記光透過性フィルムをスクロールさせたときに前記物体の立体形状を再現する形状に規制し、その状態を保持しながら前記光透過性フィルムをスクロールさせて、空間上の前記結像面に立体的な動画像として前記物体の画像を表示することを特徴とする画像表示方法。
前記物体の立体形状が湾曲面のある形状である場合、前記光透過性フィルムの前記画像伝達パネルに対向する部分の一部分を湾曲状に曲げて規制することを特徴とする請求項９に記載の画像表示方法。
前記物体の立体形状が少なくとも１つの角がある形状である場合、前記光透過性フィルムの前記画像伝達パネルに対向する部分の一部分を少なくとも１つの角が付くように曲げて規制することを特徴とする請求項９に記載の画像表示方法。