JP5494192B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
本発明の課題は、凹鏡面を使わなくとも立体的な表示を可能とすることで、意外性があり、なおかつ自由度の高い立体的な表現を可能とする表示装置を提供することである。
また、前記目的を果たすため、本発明の表示装置の一態様は、ビームスプリッタから形成された平板状のステージと、前記ステージの下方に配置された表示素子と、前記ビームスプリッタから形成され、前記ステージの上方を覆うように配置されたドーム部と、を備え、前記表示素子は、前記ドーム部の内面に対して光を照射するように、前記ドーム部の焦点よりも前記ドーム部から遠い位置に配置されていて、前記ステージは、前記ドーム部の前記焦点と前記表示素子との間に配置されており、前記ドーム部は、略四半球状に形成され、且つ、その外周面が前記観察側を向くように配置されていて、前記ドーム部における前記観察側とは反対側には、前記ドーム部を閉塞する平板状のミラーが配置され、前記ステージには、視野角制限フィルムが積層され、前記表示素子は、前記ドーム部における前記観察側の内面に光を照射するように配置されている、ことを特徴とする。
また、前記目的を果たすため、本発明の表示装置の一態様は、ビームスプリッタから形成された平板状のステージと、前記ステージの下方に配置された表示素子と、前記ビームスプリッタから形成され、前記ステージの上方を覆うように配置されたドーム部と、前記表示素子を前記ステージの中心を基準に水平方向に回転させる回転部と、前記ステージの下方に配置されて観察者を撮影する撮像素子と、前記撮像素子で撮影された画像から前記観察者の位置を認識する位置認識部と、前記位置認識部で認識された位置に対向した位置に前記表示素子が配置されるように、前記回転部を制御する制御部と、を備え、前記表示素子は、前記ドーム部の内面に対して光を照射するように、前記ドーム部の焦点よりも前記ドーム部から遠い位置に配置されていて、前記ステージは、前記ドーム部の前記焦点と前記表示素子との間に配置されている、ことを特徴とする。
図1は第一の実施の形態に係る表示装置の概略構成を示す斜視図である。また、図2は図3におけるII−II切断面から見た表示装置の内部構成を示す断面図であり、図3は図2におけるIII−III切断面から見た表示装置の内部構成を示す断面図である。
これら図1〜図3に示すように表示装置1は、台座2、ステージ3、表示素子4、ドーム部5を備えている。
台座2は、円板状の底板21と、底板21の周縁から立設する円筒状の壁部22と、を備え、全体として遮光性を有している。
また、図5,6では、ドーム部5の第二内面51bを通過する光は便宜上図示していない。
視野角を上下に振った場合を図9〜図11に基づいて説明する。図9は、図5の観察位置から視野角が小さくなった場合、図10は、図5の観察位置から視野角が大きくなった場合、図11は図9の観察位置から更に視野角が小さくなった場合を示している。なお、図10,図11では、便宜上発光光d2を省略している。
図5で示した観察位置から視野角が小さくなった場合、各発光光d1,d2,d3の結像位置A,B,Cは図9に示す位置となる。更に視野角が小さくなると、各発光光d1,d3の結像位置A,Cは図11に示す位置となる。また、図5で示した観察位置から視野角が大きくなると、各発光光d1,d3の結像位置A,Cは図10に示す位置となる。これらの図から、結像位置Aから結像位置Dまでの大きさ、つまり実像の大きさは、視野角が小さいほど大きくなることがわかる。
なお、上述したような上下左右方向に視野角を振った場合の実像の歪みについては、後述する第三の実施の形態で、観察者を撮影する撮像素子等を導入することにより、視野角による歪みを観察者に認識させないようにすることができる。
なお、上述した視野角を振ることによって生じる実像の変形は、ドーム部5の凹曲面51の形状を球面でなく非球面にすることで抑制可能である。
第一の実施の形態では、ドーム部5が略半球状である場合を例示して説明したが、この第二の実施の形態では、ドーム部が略四半球状である場合について説明する。なお、以下の説明において第一の実施の形態と同一箇所においては同一符号を付してその説明を省略する。
これら図14〜図16に示すように表示装置6は、台座7、ステージ8、表示素子9、ドーム部10、ミラー11を備えている。
台座7は、半円板状の底板71と、底板71の周縁から立設する壁部72と、を備え、全体として遮光性を有している。
ミラー11は、ドーム部10を閉塞するようにドーム部10における観察側とは反対側に配置されていて、ミラー11の反射面は観察側を向いている。
ここで、表示素子10から発せられた光がステージ8を通ってドーム部10の内面である凹曲面101で反射可能な範囲であれば、この場合に視野角を振っても実像の輝度と精細度とはあまり変わらない。しかしながら、視野角制限フィルム81によって利用できる発光光の方向が制限されるため、実像が観測できる視野角範囲は第一の実施の形態の場合よりも狭くなってしまう。
ここで、視野角制限フィルム81がない場合には、図19に示すように、表示素子4から照射された発光光d4,d5,d6のうち、一部の発光光がステージ8及びドーム部10を通過して観察者Wに至って、立体画像に重なって表示されることになる。しかしながら、ステージ8の下面に視野角制限フィルム81が積層されていると、図20に示すように表示素子4から直接ステージ8及びドーム部10に向かう発光光を遮断することができる。これにより、立体画像を明確に表示することが可能となる。
第一の実施の形態では、表示素子4が固定されている場合を例示して説明したが、この第三の実施の形態では、表示素子4が移動し、その位置によって表示素子4の表示内容が変動する場合について説明する。なお、以下の説明において第一の実施の形態と同一箇所においては同一符号を付してその説明を省略する。
制御部58は、例えばCPU、ROM、RAM(いずれも図示せず)からなり、ROMに記録された処理プログラムをRAMに展開してCPUによりこの処理プログラムを実行する。また、ROMには、回転部59の回転角度に応じた複数の画像データが記憶されている。例えば、図24は所定のキャラクターの画像データの一例を示す説明図である。なお、図24において外側の円が下方を表し、内側の円が上方を表している。本実施形態では、回転部59の回転角度が0度から360度まで45度毎に異なる画像データがROMに記憶されている。キャラクターQは人間を模した画像であり、回転角度0度のときは正面を向いた画像となっている。正面を向いたキャラクターQを基準として、各回転角度の画像は当該回転角度からキャラクターQを見た場合の画像となっている。
まず、制御部58は、位置認識部57を制御して、撮像素子54で得られた画像から観察者Wの顔を検出する。具体的に説明すると、位置認識部57は、図25(a)に示すように撮像素子54で得られた画像Tに対して周知の顔認識処理を施すことで観察者Wの顔を検出する。位置認識部57は、検出した顔を囲む顔検出枠Uを作成し、その中心U1を観察者位置として認識する。その後、図25(b)に示すように観察者Wが移動すると、位置認識部57は顔検出枠Uを追従させる。このとき、画像Tの中心位置T1と顔検出枠Uの中心U1とに位置ズレが生じる。制御部58は、この位置ズレがなくなるように、モータ53を制御して、回転台52を回転させ、図25(c)に示すように画像Tの中心位置T1と顔検出枠Uの中心U1とを一致させる。これにより、位置認識部57で認識された位置に対向するように表示素子4が配置されることになる。
また、制御部58は、このときの回転角度を記録しており、当該回転角度に対応する画像をROMから読み出して、読み出した画像に表示素子4の表示内容を切り替える。
また、表示素子4の表示内容が回転部59の回転角度によって切り替えられるので、観察者Wの移動に関連した立体表示を実現することが可能となる。
2 台座
3 ステージ
4 表示素子
5 ドーム部
21 底板
22 壁部
41 表示面
51 凹曲面
51a 第一内面(観察側の内面)
51b 第二内面(反対側の内面)
d1 第一発光光
d2 第二発光光
d3 第三発光光
f 焦点
Claims (11)
- ビームスプリッタから形成された平板状のステージと、
前記ステージの下方に配置された表示素子と、
前記ビームスプリッタから形成され、前記ステージの上方を覆うように配置されたドーム部と、
を備え、
前記表示素子は、前記ドーム部の内面に対して光を照射するように、前記ドーム部の焦点よりも前記ドーム部から遠い位置に配置されていて、
前記ステージは、前記ドーム部の前記焦点と前記表示素子との間に配置されており、
前記ドーム部は、略半球状に形成されていて、
前記表示素子は、前記ドーム部における観察側とは反対側の内面に対して光を照射するように配置されている、
ことを特徴とする表示装置。 - ビームスプリッタから形成された平板状のステージと、
前記ステージの下方に配置された表示素子と、
前記ビームスプリッタから形成され、前記ステージの上方を覆うように配置されたドーム部と、
を備え、
前記表示素子は、前記ドーム部の内面に対して光を照射するように、前記ドーム部の焦点よりも前記ドーム部から遠い位置に配置されていて、
前記ステージは、前記ドーム部の前記焦点と前記表示素子との間に配置されており、
前記ドーム部は、略四半球状に形成され、且つ、その外周面が前記観察側を向くように配置されていて、
前記ドーム部における前記観察側とは反対側には、前記ドーム部を閉塞する平板状のミラーが配置され、
前記ステージには、視野角制限フィルムが積層され、
前記表示素子は、前記ドーム部における前記観察側の内面に光を照射するように配置されている、
ことを特徴とする表示装置。 - 請求項1又は2に記載の表示装置において、
前記表示素子を前記ステージの中心を基準に水平方向に回転させる回転部と、
前記ステージの下方に配置されて観察者を撮影する撮像素子と、
前記撮像素子で撮影された画像から前記観察者の位置を認識する位置認識部と、
前記位置認識部で認識された位置に対向した位置に前記表示素子が配置されるように、前記回転部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする表示装置。 - 請求項3記載の表示装置において、
前記制御部は、前記表示素子の表示内容を前記回転部の回転角度によって切り替えることを特徴とする表示装置。 - ビームスプリッタから形成された平板状のステージと、
前記ステージの下方に配置された表示素子と、
前記ビームスプリッタから形成され、前記ステージの上方を覆うように配置されたドーム部と、
前記表示素子を前記ステージの中心を基準に水平方向に回転させる回転部と、
前記ステージの下方に配置されて観察者を撮影する撮像素子と、
前記撮像素子で撮影された画像から前記観察者の位置を認識する位置認識部と、
前記位置認識部で認識された位置に対向した位置に前記表示素子が配置されるように、前記回転部を制御する制御部と、
を備え、
前記表示素子は、前記ドーム部の内面に対して光を照射するように、前記ドーム部の焦点よりも前記ドーム部から遠い位置に配置されていて、
前記ステージは、前記ドーム部の前記焦点と前記表示素子との間に配置されている、
ことを特徴とする表示装置。 - 請求項5記載の表示装置において、
前記ドーム部は、略半球状に形成されていて、
前記表示素子は、前記ドーム部における観察側とは反対側の内面に対して光を照射するように配置されていることを特徴とする表示装置。 - 請求項5記載の表示装置において、
前記ドーム部は、略四半球状に形成され、且つ、その外周面が前記観察側を向くように配置されていて、
前記ドーム部における前記観察側とは反対側には、前記ドーム部を閉塞する平板状のミラーが配置され、
前記ステージには、視野角制限フィルムが積層され、
前記表示素子は、前記ドーム部における前記観察側の内面に光を照射するように配置されていることを特徴とする表示装置。 - 請求項5記載の表示装置において、
前記制御部は、前記表示素子の表示内容を前記回転部の回転角度によって切り替えることを特徴とする表示装置。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の表示装置において、
前記ビームスプリッタはハーフミラーであることを特徴とする表示装置。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の表示装置において、
前記表示素子は液晶表示素子であることを特徴とする表示装置。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載の表示装置において、
前記表示素子は有機EL表示素子であることを特徴とする表示装置。
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