JP5999662B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像を表示する画像表示装置に関する。

サッカーの試合等のイベントを実際の会場とは異なる場所で観戦するため、パブリックビューイングが実施される。一般的なパブリックビューイングでは、大型のスクリーンに対象となるイベントの映像が表示され、多くの観客がその映像を見る。しかしながら、いずれの観客も同じ２次元の映像を見るため、実際の会場でイベントを見る場合と比べて、臨場感が著しく劣る。

一方、観察者の位置によって異なる画像を観察することができる技術がある。例えば、特許文献１に記載される投影表示システムでは、再帰性反射材によりスクリーンが構成される。また、複数の観察者にそれぞれ対応するように複数の画像投影手段が用意される。各画像投影手段の投影方向と、対応する観察者の視線方向とが一致するように、画像投影手段が観察者の頭部に装着される。この場合、各画像投影手段によりスクリーンに表示される画像が、対応する観察者によってのみ観察される。そのため、複数の観察者が、共通のスクリーン上でそれぞれ異なる画像を観察することができる。

特開２００５−５５８２２号公報

上記の特許文献１に示される投影表示システムでは、１つの画像投影手段により表示される画像を１人の観察者が観察するので、例えばスポーツイベント等の画像を複数人で観戦する場合、その人数分の画像投影手段が必要になり、コストが高くなる。また、各観察者が、頭部に画像投影手段を装着する必要があるため、観察者に対する身体的な負担が大きい。

本発明の目的は、各観察者に身体的負担を強いることなく、コストの増大を抑制し、かつ複数の観察領域からの異なる画像の観察および各観察領域での複数の観察者による共通の画像の観察を可能とする画像表示装置を提供することである。

（１）本発明に係る画像表示装置は、予め設定された複数の観察領域からそれぞれ観察可能な画像を画像表示面に表示する画像表示装置であって、複数の観察領域にそれぞれ対応して設けられ、画像表示面に向かうように複数の光線からなる光線群をそれぞれ出射する複数の光線発生器と、画像表示面に設けられ、複数の光線発生器から出射される複数の光線群を反射する反射手段と、画像表示面に設けられ、反射手段により反射される各光線を拡散させる拡散手段と、複数の光線発生器を制御する制御部とを備え、反射手段は、各光線発生器から出射される光線群を対応する観察領域に向けて反射し、拡散手段は、各観察領域において横に並ぶ複数の観察者が画像表示面上に表示された画像を同時に観察可能なように各光線を一定の角度範囲に拡散させ、制御部は、複数の観察領域においてそれぞれ異なる画像が観察されるように複数の光線発生器を制御する。

この画像表示装置においては、複数の光線発生器から画像表示面に向かうように複数の光線群がそれぞれ出射される。各光線発生器から出射された光線群は、画像表示面に設けられた反射手段によって対応する観察領域に向けて反射される。これにより、各観察領域から観察可能な画像が画像表示面上に表示される。

この場合、各観察領域において複数の観察者が共通の画像を同時に観察することができるように、反射手段が各光線群を反射する。そのため、必要となる光線発生器の数が観察者の数よりも少ない。また、各観察者が光線発生器を装着する必要もない。

また、複数の観察領域においてそれぞれ異なる画像が観察されるように、複数の光線発生器が制御される。それにより、観察領域毎にその観察領域に応じた画像を観察することができる。

これらの結果、各観察者に身体的負担を強いることなく、コストの増大を抑制し、かつ複数の観察領域からの異なる画像の観察および各観察領域での複数の観察者による共通の画像の観察が可能となる。

（２）反射手段は、再帰性反射材を含み、拡散手段は、再帰性反射材により反射される各光線を一定の角度範囲に拡散させてもよい。

この場合、各光線発生器から出射される光線群が、再帰性反射材によって反射されかつ拡散手段によって拡散され、対応する観察領域に帰還する。それにより、簡単な構成で、各観察領域において複数の観察者が共通の画像を同時に観察することができる。

（３）再帰性反射材は、画像表示面上に配列されかつそれぞれ反射面を有する複数の再帰性反射要素を含んでもよい。

この場合、複数の再帰性反射要素をそれぞれ個別に配列すること、または複数の再帰性反射要素のうちの少なくとも一部をモジュールとして一体化することができる。それにより、再帰性反射材を広い画像表示面上に容易に配置することができる。

（４）反射手段は、複数の光線発生器から出射される複数の光線群を反射する反射面と、反射面により反射された複数の光線群をそれぞれ対応する観察領域に集光するレンズとを含んでもよい。

この場合、簡単な構成で、各光線発生器から出射された光線群を対応する観察領域に導くことができる。また、レンズとしてフレネルレンズを用いる場合、フレネルレンズを複数に分割することにより、フレネルレンズを画像表示面上に容易に配置することができる。

（５）異なる画像は、共通の３次元コンテンツがそれぞれ複数の観察領域から観察された場合に対応する複数の２次元画像を含んでもよい。

この場合、各観察領域において、共通の３次元のコンテンツをその観察領域に応じた方向から観察することができる。

（６）複数の観察領域は、スタジアムの観客席に設定され、画像表示面は、スタジアムの水平なフィールドであり、前記共通の３次元のコンテンツは、周囲から多人数が観察する対象であってもよい。

この場合、スタジアムのフィールド上にパブリックビューイングの対象となる３次元のコンテンツ（例えば、サッカーの試合）を仮想的に提示し、その３次元のコンテンツをスタジアムの観客席から観察することができる。それにより、高い臨場感でパブリックビューイングを行うことができる。

（７）拡散手段は、複数の再帰性反射要素にそれぞれ対応して設けられた複数の拡散要素を含んでもよい。

この場合、各再帰性反射要素によって反射される光線が、対応する拡散要素によって拡散される。それにより、簡単な構成で、各観察領域において複数の観察者が共通の画像を同時に観察することができる。

（８）複数の再帰性反射要素は、それぞれ個別に配列されてもよい。この場合、複数の再帰性反射要素が、画像表示面上にばら撒かれることによって敷き詰められる。それにより、複数の再帰性反射要素を容易に配置することができる。

（９）複数の再帰性反要素のうちの少なくとも一部がモジュールとして一体化されてもよい。

この場合、１または複数のモジュールを画像表示面上に配置することにより、複数の再帰性反要素を容易に配置することができる。

（１０）反射手段および拡散手段は、異なる観察領域に対応する複数の光線発生器から出射される光線が、同じ観察領域に向かわないように、各光線発生器から出射される光線群を反射および拡散してもよい。

この場合、異なる観察領域に対応する複数の光線発生器から出射される光線が、同じ観察領域内で観察されることが防止される。それにより、各観察領域で観察される画像が不鮮明になることが防止される。

（１１）拡散手段は、上下方向において拡散される角度範囲と水平方向において拡散される角度範囲とが異なるように構成されてもよい。

この場合、各観察領域の上下方向における角度範囲と水平方向における角度範囲とが異なる場合でも、各光線発生器から出射された各光線を対応する観察領域の全体に導くことができる。それにより、各観察領域の全体でその観察領域に応じた画像を観察することができる。

（１２）制御部は、複数の観察領域においてそれぞれ異なる付加情報が重畳された画像が観察されるように複数の光線発生器を制御してもよい。この場合、各観察領域の観察者がその観察領域に応じた付加情報を認識することができる。

（１３）画像表示装置は、複数の観察領域に対してそれぞれ異なる音を発する音響装置をさらに備えてもよい。この場合、各観察領域の観察者がその観察領域に応じた音を聴取することができる。

（１４）各再帰性反射要素は、姿勢を調整するための重りをさらに含んでもよい。この場合、各再帰性反射要素の姿勢が重りによって自然に調整される。それにより、複数の再帰性反射要素を画像表示面上に容易にかつ適切な姿勢で配置することができる。

本発明によれば、各観察者に身体的負担を強いることなく、コストの増大を抑制し、かつ複数の観察領域からの異なる画像の観察および各観察領域での複数の観察者による共通の画像の観察が可能となる。

第１の実施の形態に係る画像表示装置の構成について説明するための模式的側面図である。 第１の実施の形態に係る画像表示装置の構成について説明するための模式的平面図である。 再帰性反射要素の具体的な構成を示す模式的断面図である。 異なる観察領域から観察される画像について説明するための平面図である。 異なる観察領域から観察される画像について説明するための斜視図である。 再帰性反射要素の他の例を示す模式的断面図である。 再帰性反射要素のさらに他の例を示す模式的断面図である。 プロジェクタにより表示される画像の画素ピッチおよび画素数について説明するための模式的側面図である。 プロジェクタにより表示される画像の画素ピッチおよび画素数について説明するための模式的平面図である。 部分画像の連結について説明するための模式図である。 画像表示装置の制御系について説明するためのブロック図である。 第２の実施の形態に係る画像表示装置について説明するための模式的側面図である。 レンズおよび小型の全反射ミラーが用いられる例について説明するための模式的側面図である。 第３の実施の形態で用いられる反射部についての模式的側面図である。 図１４の反射部の作用について説明するための模式的側面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る画像表示装置について図面を参照しながら説明する。

［１］第１の実施の形態
（１）構成
図１および図２は、第１の実施の形態に係る画像表示装置の構成について説明するための模式的側面図および模式的平面図である。図１および図２に示すように、本実施の形態に係る画像表示装置１００は、野球スタジアムまたはサッカースタジアム等のスタジアム５０に設けられる。図１および図２のスタジアム５０は円形のフィールド５１を有する。フィールド５１を取り囲むようにフィールド５１の外方かつ斜め上方に円環形状の観客席５２が設けられる。観客席５２には複数の観察者が収容される。

画像表示装置１００は、反射部１および複数のプロジェクタ２を含む。本実施の形態において、反射部１は、再帰性反射材からなり、フィールド５１を覆うように設けられる。複数のプロジェクタ２は、フィールド５１を取り囲むように観客席５２上に設けられる。

観客席５２には、フィールド５１の周方向に並ぶように複数の観察領域５２ａが設定される。複数のプロジェクタ２は、これらの複数の観察領域５２ａにそれぞれ対応するように設けられる。本例では、フィールド５１の中心ＣＰに関して一定の角度ＡＲ（例えば２０度）を有する１８個の観察領域５２ａが設定される。各観察領域５２ａの中心部に、対応するプロジェクタ２が設けられる。この場合、１８台のプロジェクタ２がフィールド５１の中心ＣＰに関して角度ＡＲの間隔で設けられる。

各プロジェクタ２は、反射部１に向けて複数の光線からなる光線群を出射する。各光線群は画像を表し、各光線は画像の画素に相当する。反射部１は、複数の再帰性反射要素１ａを含み、各プロジェクタ２から出射された光線群を対応する観察領域５２ａに向けて反射および拡散する。再帰性反射要素１ａの詳細については後述する。

各プロジェクタ２は、例えば、光源、空間光変調器、および複数のレンズや光学素子からなる投影系を備える。空間光変調器として、例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）またはＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）が用いられる。あるいは、レーザー光源、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーからなるレーザープロジェクタが用いられてもよい。

（２）再帰性反射要素
図３は、再帰性反射要素１ａの具体的な構成を示す模式的断面図である。図３の再帰性反射要素１ａは、球体形状を有する。再帰性反射要素１ａは、球状レンズ１１および反射層１２を含む。反射層１２は、球状レンズ１１の外面の下部領域を覆うように設けられる。反射層１２は、球状レンズ１１の外面に対向する半球面状の反射面１２ａを有する。反射層１２の反射面１２ａと球状レンズ１１の外面との間には、拡散層１３が配置される。球状レンズ１１は、入射する平行光を球体内部の球面上に集光する機能を有する。

拡散層１３は、球状レンズ１１の表面上または反射層１２の反射面１２ａ上に設けられた周期的なレンズ状または非周期的な凹凸状の微小な構造物により構成されてもよく、ホログラフィックシートが球状レンズ１１の表面または反射層１２の反射面１２ａに貼付されることによって構成されてもよい。また、拡散層１３は、微小な光拡散材料を含む樹脂層により構成されてもよい。微小な光拡散材料は、例えば楕円形状または繊維形状を有してもよい。

球状レンズ１１の外面の上部領域は露出している。図１の各プロジェクタ２は、再帰性反射要素１ａの斜め上方に配置されるので、各プロジェクタ２から出射された光線Ｌ１は、再帰性反射要素１ａに対して斜め上方から到来し、球状レンズ１１の露出面から球状レンズ１１に入射する。球状レンズ１１に入射した光線Ｌ１は、反射層１２の反射面１２ａで反射されるとともに拡散層１３により一定の角度範囲で拡散され、球状レンズ１１から出射される。

仮に、拡散層１３によって光線Ｌ１が拡散されない場合、球状レンズ１１から出射される光線Ｌ１の方向Ｄ２は、球状レンズ１１に入射する光線Ｌ１の方向と平行になる。そのため、球状レンズ１１から出射された光線Ｌ１は、プロジェクタ２またはその近傍に帰還する。

本実施の形態では、拡散層１３によって光線Ｌ１が拡散されることにより、球状レンズ１１から出射された光線Ｌ１は、プロジェクタ２を中心とする一定範囲の領域に帰還する。この場合、観察領域５２ａの全体に光線Ｌ１が帰還するように、拡散層１３の拡散性能が調整される。

例えば、光線Ｌ１が上下方向において第１の角度範囲で拡散され、かつ水平方向において第１の角度範囲よりも大きい第２の角度範囲で拡散されるように、拡散層１３が構成される。これにより、観察領域５２ａの水平方向の角度範囲が上下方向の角度範囲より大きい場合でも、再帰性反射要素１ａにより反射および拡散された光線Ｌ１が、観察領域５２ａの全体に帰還する。

このようにして、各プロジェクタ２から出射される光線群が複数の再帰性反射要素１ａによって反射および拡散され、対応する観察領域５２ａに帰還する。これにより、複数の観察領域５２ａからそれぞれ観察可能な複数の画像が反射部１上（フィールド５１上）に表示される。

複数の再帰性反射要素１ａは、それぞれ個別に配列されてもよく、またはモジュールとして一体化されてもよい。複数の再帰性反射要素１ａがそれぞれ個別に配列される場合、例えば、複数の再帰性反射要素１ａが、フィールド５１上にばらまかれることによって敷き詰められる。それにより、複数の再帰性反射要素１ａをフィールド５１上に容易に配置することができる。また、敷き詰められた複数の再帰性反射要素１ａを回収する際には、例えば掃除機等を用いて複数の再帰性反射要素１ａを吸い込むことができる。一方、複数の再帰性反射要素１ａがモジュールとして一体化される場合、例えば、反射部１が複数の領域に分割され、各領域が複数の再帰性反射要素１ａを含むモジュールにより構成される。各モジュールは、複数の再帰性反射要素１ａがロール状に巻回可能なシート上に一体化されることにより形成されてもよく、または複数の再帰性反射要素１ａがパネル上に一体化されることにより形成されてもよい。この場合、複数のモジュールをフィールド５１上に敷き詰めることにより、複数の再帰性反射要素１ａをフィールド５１上に容易に配置することができる。

反射部１が再帰性反射材からなることにより、平面でない画像表示面が用いられる場合でも、画像が歪んで表示されることが防止される。例えば、平坦でない芝生上またはプールの水面上に複数の再帰性反射要素１ａが敷き詰められる。この場合、画像が歪んで表示されることが防止されるので、観察者はその画像を違和感なく観察することができる。

反射部１は、異なる観察領域５２ａに対応する複数のプロジェクタ２からの光線が、同じ観察領域５２ａに向かわないように、各光線群を反射および拡散することが好ましい。この場合、異なる観察領域５２ａに対応する複数の画像が、同じ観察領域５２ａ内で観察されることが防止される。

また、異なる観察領域５２ａに対応する複数のプロジェクタ２からの光線が、同じ観察領域５２ａに向かわないように、隣り合う観察領域５２ａが離間されてもよい。この場合、隣り合う観察領域５２ａ間に通路が設けられてもよく、または隣り合う観察領域５２ａ間における観客席の使用が禁止されてもよい。

（３）画像の表示
本実施の形態では、複数のプロジェクタ２が、互いに異なる画像を表す光線群を出射する。それにより、異なる観察領域５２ａにおいて、異なる画像が観察される。

図４は、異なる観察領域５２ａから観察される画像について説明するための模式的平面図である。図５は、異なる観察領域５２ａから観察される画像について説明するための模式的斜視図である。図４（ａ）および図５（ａ）には、一のプロジェクタにより表示される画像がそれぞれ示され、図４（ｂ）および図５（ｂ）には、他のプロジェクタ２により表示される画像がそれぞれ示される。以下、図４（ａ）および図５（ａ）の一のプロジェクタ２をプロジェクタ２Ａと呼び、図４（ｂ）および図５（ｂ）の他のプロジェクタ２をプロジェクタ２Ｂと呼ぶ。また、プロジェクタ２Ａに対応する観察領域５２ａを観察領域５２ａＡと呼び、プロジェクタ２Ｂに対応する観察領域５２ａを観察領域５２ａＢと呼ぶ。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、プロジェクタ２Ａ，２Ｂは、反射部１を挟んで互いに対向するように配置される。図４の例では、プロジェクタ２Ａにより表示される画像、およびプロジェクタ２Ｂにより表示される画像が、平面視において互いに逆向きである。そのため、観察領域５２ａＡで観察される画像の向きと観察領域５２ａＢで観察される向きとは同じになる。

図５の例では、プロジェクタ２Ａにより表示される画像、およびプロジェクタ２Ｂにより表示される画像が、それぞれ反射部１上（フィールド５１上）に仮想的に提示される共通の３次元のコンテンツを表す。この場合、３次元のコンテンツを観察領域５２ａＡから観察した場合に対応する画像がプロジェクタ２Ａにより表示される。また、３次元のコンテンツを観察領域５２ａＢから観察した場合に対応する画像がプロジェクタ２Ｂにより表示される。

このように、各観察領域５２ａにおいて、共通の３次元のコンテンツをその観察領域５２ａに応じた方向から観察することができる。そこで、例えばサッカースタジアムにおいて、３次元のコンテンツとしてサッカーの試合が反射部１上に仮想的に提示されてもよい。この場合、実際のサッカーの試合が、複数の観察領域５２ａに対応する複数の位置において撮影される。取得された複数の画像が、複数のプロジェクタ２によりそれぞれ反射部１上に表示される。これにより、各観察領域５２ａにおいて、共通のサッカーの試合をその観察領域５２ａに応じた方向から観察することができる。したがって、パブリックビューイングとして、高い臨場感でサッカーの試合を観戦することができる。

また、コンピュータグラフィックス（ＣＧ）の技術を用いて作成された３次元のＣＧコンテンツが反射部１上に仮想的に提示されるように、複数のプロジェクタ２により複数の画像が反射部１上に表示されてもよい。この場合、ＣＧコンテンツが複数の観察領域５２ａから観察される場合にそれぞれ対応する複数の画像が作成される。作成された複数の画像が、複数のプロジェクタ２によってそれぞれ反射部１上に表示される。それにより、各観察領域５２ａにおいて、３次元のＣＧコンテンツをその観察領域５２ａに応じた方向から観察することができる。

また、複数のプロジェクタ２によって表示される複数の画像のうち、選択された１または複数の画像に文字情報等の付加画像が重畳されてもよい。あるいは、複数の画像上に異なる付加画像が重畳されてもよい。例えば、一の観察領域５２ａには日本人の観察者が集まっており、他の観察領域５２ｂにはフランス人の観察者が集まっている場合、一の観察領域５２ａから観察される画像には日本語の文字情報が重畳され、他の観察領域５２ａから観察される画像にはフランス語の文字情報が重畳されてもよい。

また、複数の観察領域５２ａに対してそれぞれ異なる音を発する音響装置が設けられてもよい。例えば、実際にサッカーの試合が行われる会場において、複数の観察領域５２ａに対応する複数の位置で録音が行われる。その音が、複数の観察領域５２ａに対してそれぞれ発せられる。これにより、実際の会場における歓声等を各観察領域５２ａにおいて聴取することができる。それにより、より高い臨場感を得ることができる。また、複数の会場でパブリックビューイングが行われる場合に、その複数の会場間で音を共有することも可能である。それにより、複数の会場間において一体感を形成することが可能となる。

（４）再帰性反射要素１ａの他の例
図６および図７は、再帰性反射要素１ａの他の例を示す模式的断面図である。図６および図７の再帰性反射要素１ａについて、図３の例と異なる点を説明する。

図６（ａ）の再帰性反射要素１ａは、球状レンズ１１を有さない。また、反射層１２の反射面１２ａは、反射面１２ａに到来する光線の方向と、反射面１２ａで反射された光線が向かう方向とが一致するように形成される。反射面１２ａは、例えば、放物曲面、円錐面、多角錐面または多面体面（多面体を構成する複数の面）である。本例においても、各プロジェクタ２から出射された光線群が、複数の再帰性反射要素１ａにより反射および拡散され、対応する観察領域５２ａに帰還する。本例においては、球状レンズ１１が用いられないため、図３の例に比べて製造の簡略化が可能である。

図６（ｂ）の再帰性反射要素１ａは、反射層１２の反射面１２ａの底部上に拡散層１３が設けられない点を除いて、図６（ａ）の例と同じ構成を有する。上記のように、各プロジェクタ２から出射された光線は、再帰性反射要素１ａに対して斜め上方から到来するので、その光線が反射面１２ａの底部に到達する可能性は低い。そのため、反射面１２ａの底部上に拡散層１３が設けられなくても、図６（ａ）の例と同様の機能が実現される。また、本例においては、図６（ａ）の例と同様に製造の簡略化が可能であるとともに、上方からの光が反射面１２ａの底部で拡散反射されて迷光となることが防止されるため、画質が向上される。

なお、各再帰性反射要素１ａと各プロジェクタ２との位置関係および各プロジェクタ２の画角等によって、各再帰性反射要素１ａに到来する光線の方向が異なる。そこで、各再帰性反射要素１ａと各プロジェクタ２との位置関係および各プロジェクタ２の画角等に基づいて、反射面１２ａ上における光線の到達位置が予め算出され、その算出結果に基づいて、拡散層１３が形成される反射面１２ａ上の領域が調整されてもよい。

図６（ｃ）の再帰性反射要素１ａにおいては、反射層１２の反射面１２ａ上に拡散層１３が設けられるのではなく、反射面１２ａが取り囲む空間を覆うように、板状またはシート状の拡散層１３が設けられる。本例においても、各プロジェクタ２から出射された光線が、反射面１２ａにより反射されるとともに拡散層１３により拡散され、対応する観察領域５２ａに帰還する。ただし、本例では、図６（ａ）および図６（ｂ）の例に比べて、光線が広範囲に拡散されやすい。そのため、対応する観察領域５２ａに光線が帰還するように、拡散層１３の拡散性能および反射面１２ａの形状等を精度良く調整する必要がある。本例においては、複数の再帰性反射要素１ａに対して一枚の拡散層１３を用いることが可能であるので、さらなる製造の簡略化が可能となる。

図６（ｄ）の再帰性反射要素１ａにおいては、円環状の開口領域１４ａを除いて球状レンズ１１の外面を覆うように遮光膜１４が形成される。各プロジェクタ２から出射される光線は、開口領域１４ａを通って球状レンズ１１に入射する。反射面１２ａおよび拡散層１３により反射および拡散された光は、開口領域１４ａを通って対応する観察領域５２ａに向けて出射される。本例では、太陽光等の外光および迷光等が遮光膜１４によって遮光される。それにより、各プロジェクタ２により表示される画像がより鮮明になる。

なお、図６（ｂ）の例と同様に、各再帰性反射要素１ａと各プロジェクタ２との位置関係および各プロジェクタ２の画角等によって、各再帰性反射要素１ａに到来する光線の方向が異なる。そこで、各再帰性反射要素１ａと各プロジェクタ２との位置関係および各プロジェクタ２の画角等に基づいて、球状レンズ１１への光線の入射位置、ならびに球状レンズ１１からの光線の出射位置が算出され、その算出結果に基づいて、開口領域１４ａの位置および大きさ等が調整されてもよい。この場合、各プロジェクタ２から出射される光線および各観察領域５２ａに帰還すべき光線が、遮光膜１４によって遮光されることが防止される。

図７は、図３の再帰性反射要素１ａの姿勢を強制的に調整する手法の一例を示す。図７の再帰性反射要素１ａにおいては、反射層１２の下面に重り１５が設けられる。例えば、複数の再帰性反射要素１ａがそれぞれ独立個体として設けられる場合に、球状レンズ１１の露出面が上方を向くように各再帰性反射要素１ａの姿勢が重り１５によって自然に調整される。また、例えば図１のフィールド５１上に水の層が形成され、その水の層に浮くように複数の再帰性反射要素１ａが配置される。この場合、重り１５が下方に沈むことによって球状レンズ１１の露出面が上方に向けられる。その状態で画像表示装置１００を機能させてもよく、またはフィールド５１上の水を除去することによって球状レンズ１１の露出面が上方を向くように各再帰性反射要素１ａをフィールド５１上に配置し、その状態で画像表示装置１００を機能させてもよい。

図７の例において、重りの代わりに磁石が用いられてもよい。その場合、各再帰性反射要素１ａの姿勢をより容易にかつ正確に調整することができる。また、水平でない面上に再帰性反射要素１ａを配置する場合でも、各再帰性反射要素１ａの姿勢を容易に調整することができる。

なお、図３、図６および図７に示される複数の構成が組み合わされてもよい。例えば、図３、図６（ｄ）または図７の再帰性反射要素１ａにおいて、図６（ｂ）の例のように、拡散層１３の一部が設けられなくてもよい。また、図３、図６（ｄ）または図７の再帰性反射要素１ａにおいて、図６（ｃ）の拡散層１３が設けられてもよい。あるいは、図６（ａ）〜図６（ｄ）の再帰性反射要素１ａにおいて、図７の重り１５が設けられてもよい。

また、再帰性反射要素１ａとしてコーナーリフレクタが用いられてもよい。さらに、図３、図６および図７に示される複数の構成がコーナーリフレクタに組み合わされてもよい。例えば、コーナーリフレクタの反射面上に図３の拡散層１３が設けられてもよく、コーナーリフレクタの反射面の一部を覆うように図６（ｄ）の遮光膜１４が設けられてもよい。

（５）画素ピッチおよび画素数
上記のように、各プロジェクタ２により出射される光線は、反射部１上に表示される画像の画素に相当する。以下、隣り合う各２つの画素の中心間の距離を画素ピッチと呼ぶ。画素ピッチが大きい（解像度が低い）場合、観察者は、画像が荒くかつ不鮮明であると感じる。そこで、観察者が違和感なく画像を観察することができるように、画素ピッチが設定される。

図８および図９は、プロジェクタ２により表示される画像の画素ピッチおよび画素数について説明するための模式的側面図および模式的平面図である。図８および図９においては、一の観察領域５２ａのみが示される。

図８において、観察領域５２ａと反射部１との間の最短距離をＮ１とする。具体的には、距離Ｎ１は、例えば、観察領域５２ａの最前列にいる観察者と、その観察者に最も近い再帰性反射要素１ａとの距離である。また、標準的な視力を有する観察者の視角の分解能をθ（ラジアン）とする。分解能θは、予め一定の値に定められてもよい。例えば、観察者の視力が１．０である場合、視角の分解能θは、約０．０００２９１ラジアン（１／６０度）である。画素ピッチは、ｄ１＝Ｎ１・θより小さく設定されることが好ましい。

ｄ１は、標準的な視力（例えば視力１．０）を有する観察者が、距離Ｎ１だけ離れた位置において視認可能な下限の寸法である。したがって、画素ピッチが寸法ｄ１より小さく設定されることにより、各観察領域５２ａのほぼ全ての観察者が、反射部１上に表示される画像を違和感なく観察することができる。

例えば、距離Ｎ１が５３ｍであり、観察者の視角の分解能θが０．０００２９１ラジアンである場合、寸法ｄ１は、約１．５４ｃｍである。この場合、画素ピッチが、１．５４ｃｍより小さく設定されることが好ましい。

再帰性反射要素１ａのピッチは、画素ピッチ以下であることが好ましい。ここで、再帰性反射要素１ａのピッチは、隣り合う各２つの再帰性反射要素１ａの中心間の距離である。複数の再帰性反射要素１ａが密に配置される場合、再帰性反射要素１ａのピッチは、再帰性反射要素１ａの水平方向の寸法（直径）とほぼ等しい。再帰性反射要素１ａのピッチは、上記の寸法ｄ１より小さいことが好ましく、寸法ｄ１の２分の１以下であることがより好ましい。

図８において、観察領域５２ａと反射部１との間の最長距離をＮ２とする。距離Ｎ２は、例えば、観察領域５２ａの最前列にいる観察者と、その観察者から最も遠い再帰性反射要素１ａとの距離である。また、観察領域５２ａと反射部１の中心との間の距離をＮ３とする。

この場合、標準的な視力（例えば視力１．０）を有する観察者が、距離Ｎ２だけ離れた位置において視認可能な下限の寸法は、ｄ２＝Ｎ２・θで表され、距離Ｎ３だけ離れた位置において視認可能な下限の寸法は、ｄ３＝Ｎ３・θで表される。例えば、距離Ｎ２が１７６ｍであり、距離Ｎ３が１０２ｍであり、観察者の視角の分解能θが０．０００２９１ラジアンである場合、寸法ｄ２は約５．１２ｃｍであり、寸法ｄ３は約２．９７ｃｍである。

このように、反射部１上の位置によって観察領域５２ａの観察者が視認可能な寸法の下限値が異なる。そのため、反射部１上の位置によって再帰性反射要素１ａのピッチが異なってもよい。ただし、再帰性反射要素１ａのピッチについては、一の観察領域５２ａだけでなく全ての観察領域５２ａを考慮する必要がある。本例では、反射部１の中心部において、再帰性反射要素１ａのピッチを最も大きくすることができる。例えば、反射部１の中心部における再帰性反射要素１ａのピッチの上限値は、図８の距離Ｎ３から求められる寸法ｄ３（例えば、約２．９７ｃｍ）である。反射部１の外周に近づくほど再帰性反射要素１ａの好ましいピッチの上限値は小さくなる。

また、反射部１上の位置によって画素ピッチが異なってもよい。上記のように、一のプロジェクタ２により表示される画像は、そのプロジェクタ２に対応する観察領域５２ａからのみ観察される。そのため、画素ピッチについては、一の観察領域５２ａのみを考慮すればよい。例えば、反射部１の中心部上における画素ピッチの上限値は、図８の距離Ｎ３から求められる寸法ｄ３（例えば、約２．９７ｃｍ）であり、観察領域５２ａから最も遠い反射部１上の位置における画素ピッチの上限値は、図８の距離Ｎ２から求められる寸法ｄ２（例えば、約５．１２ｃｍ）である。

上記のようにして設定される画素ピッチに基づいて、必要な画素数が求められる。図９に示すように、反射部１の直径をＤ１とする。画素ピッチが一定であって、反射部１の全体に画像が表示される場合、水平方向において必要な最大の画素数は、直径Ｄ１を画素ピッチで除した値（Ｄ１／画素ピッチ）となる。例えば、上記のように画素ピッチが１．５４ｃｍより小さく設定された場合であって、直径Ｄ１が１５０ｍである場合、水平方向において必要な最大の画素数は、約９７２６画素より多い。

また、観察者の視野角に基づいて、水平方向の画素数を求めることもできる。例えば、図９において、反射部１の直径方向における観察者の視野角をθａとする。この場合、反射部１の直径方向において必要な画素数は、θａ／θで表される。例えば、視野角θａが７３度であり、分解能θが１／６０度である場合、直径方向において必要な画素数は、４３８０画素となる。

必要となる再帰性反射要素１ａのおおよその数は、反射部１の面積を各再帰性反射要素１ａの面積で除した値で表される。反射部１の直径が１５０ｍであり、各再帰性反射要素１ａの直径が１．５ｃｍである場合、必要となる再帰性反射要素１ａの数は、約１億個となる。

必要な画素数を実現するために、各観察領域５２ａに対して複数のプロジェクタ２が設けられてもよい。この場合、各プロジェクタ２は、観察者により観察されるべき画像の一部（以下、部分画像と呼ぶ）を表示する。

図１０は、部分画像の連結について説明するための模式図である。図１０の例では、一の観察領域５２ａに対して４つのプロジェクタ２が設けられる。この場合、４つのプロジェクタ２によりそれぞれ表示される４つの部分画像Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が連結されることにより、一の観察領域５２ａから観察されるべき一の画像（以下、連結画像と呼ぶ）が構成される。

図１０に示すように、部分画像Ｅ１〜Ｅ４は、互いに一部が重なるように図２の反射部１上に表示されることが好ましい。この場合、部分画像Ｅ１〜Ｅ４の間に不自然な隙間が形成されることが防止される。

また、各部分画像において、他の部分画像と重なる領域の輝度が、他の部分画像と重ならない領域の輝度より小さくなるように、各部分画像の各領域の輝度が調整されることが好ましい。

例えば、図１０において、部分画像Ｅ１の領域Ｒ１は、他の部分画像Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４のいずれとも重ならない。部分画像Ｅ１の領域Ｒ２は、部分画像Ｅ２のみと重なり、領域Ｒ３は、部分画像Ｅ３のみと重なり、領域Ｒ４は、部分画像Ｅ４のみと重なる。部分画像Ｅ１の領域Ｒ５は、部分画像Ｅ２，Ｅ４と重なり、領域Ｒ６は、部分画像Ｅ３，Ｅ４と重なる。部分画像Ｅ１の領域Ｒ７は、部分画像Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４と重なる。

この場合、領域Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の輝度が、領域Ｒ１の輝度より小さく設定され、領域Ｒ５，Ｒ６の輝度が、領域Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の輝度より小さく設定され、領域Ｒ７の輝度が、領域Ｒ５，Ｒ６の輝度より小さく設定される。このように、他の部分画像との重なりに応じて各部分画像の各領域の輝度が調整されることにより、観察者が違和感なく連結画像を観察することができる。

（６）制御系
図１１は、画像表示装置１００の制御系について説明するためのブロック図である。図１１に示すように、画像表示装置１００は、制御部１５０および記憶部１６０を含む。制御部１５０は、例えば汎用計算機または組み込み機器等からなり、複数の観察領域５２ａ（図２）においてそれぞれ異なる画像が観察されるように、複数のプロジェクタ２を制御する。

記憶部１６０は、例えば磁気ディスク、光学ディスクもしくはフレッシュメモリ等の記憶媒体またはメインメモリ等からなり、複数のプロジェクタ２により表示されるべき複数の画像に対応する複数の画像データを記憶する。これらの画像データは、本スタジアム５０または他のスタジアム等において過去に取得された画像データであってもよく、ＣＧコンテンツを表す画像データであってもよい。

また、他のスタジアム等において実施されるイベント（例えば、サッカーの試合）が撮影され、その画像データがリアルタイムで電波または通信回線により制御部１５０に伝送され、記憶部１６０に記憶されてもよい。あるいは、このようにして伝送される画像データがリアルタイムでプロジェクタ２によって表示されてもよい。

また、文字情報等の付加画像に対応する画像データが記憶部１６０に記憶されてもよい。そのような付加画像は、例えば制御部１５０において作成され、プロジェクタ２により表示される画像に適宜重畳される。

また、制御部１５０は、画像データに種々の補正を行ってもよい。例えば、プロジェクタ２の個体差による画像のばらつきを防止するため、各プロジェクタ２に対応する補正パラメータが予め記憶部１６０に記憶され、その補正パラメータに基づいて補正が行われてもよい。また、歪み補正、色補正または重なり補正等の他の補正が適宜行われてもよい。

（７）効果
本実施の形態に係る画像表示装置１００においては、各プロジェクタ２から出射された光線群が、フィールド５１上に設けられた反射部１によって対応する観察領域５２ａに向けて反射および拡散される。これにより、各観察領域５２ａからフィールド５１上に表示された画像を観察することができる。

また、複数の観察領域５２ａにおいてそれぞれ異なる画像が観察されるように、複数のプロジェクタ２が制御される。それにより、観察領域５２ａ毎にその観察領域５２ａに応じた画像を観察することができる。

さらに、各観察領域５２ａにおいて複数の観察者が共通の画像を同時に観察することができる。そのため、必要となるプロジェクタ２の数が観察者の数よりも少なく、コストの増大が抑制される。また、各観察者がプロジェクタ２を装着する必要がないので、各観察者に身体的負担を強いることはない。

また、本実施の形態では、反射部１が複数の再帰性反射要素１ａにより構成されるので、各プロジェクタ２から出射される光線群が、複数の再帰性反射要素１ａによって反射および拡散され、対応する観察領域５２ａに帰還する。それにより、簡単な構成で、各観察領域５２ａにおいて複数の観察者が共通の画像を同時に観察することができる。

［２］第２の実施の形態
本発明の第２の実施の形態に係る画像表示装置１００について、上記第１の実施の形態と異なる点を説明する。図１２は、第２の実施の形態に係る画像表示装置１００について説明するための模式的側面図である。

図１２に示すように、本実施の形態では、各プロジェクタ２と反射部１との間に、光学部材３が配置される。各光学部材３は、例えばハーフミラーである。各プロジェクタ２は、対応する観察領域５２ａと異なる位置に設けられる。本例では、対応する観察領域５２ａの内方でかつ観客席５２より低い位置に各プロジェクタ２が設けられる。

各プロジェクタ２から出射される光線群は、各光学部材３により反射され、反射部１に導かれる。また、反射部１により反射される光線群は、各光学部材３を透過して観察領域５２ａに導かれる。この場合、各プロジェクタ２は、対応する観察領域５２ａ内の特定の位置（例えば、中心位置）に対して共役な位置にある。これにより、第１の実施の形態と同様に、各プロジェクタ２により出射される光線群が、反射部１によって反射および拡散され、対応する観察領域５２ａに導かれる。それにより、複数の観察領域５２ａからの異なる画像の観察および各観察領域５２ａでの複数の観察者による共通の画像の観察が可能となる。

また、光学部材３を用いることにより、各プロジェクタ２の位置を適宜変更することができる。そのため、各プロジェクタ２が、観察者による画像の観察の妨げとなることが防止される。また、各プロジェクタ２から出射される光線が観察者によって遮られることが防止される。

なお、光学部材３の代わりに、レンズおよび小型の全反射ミラーを用いることもできる。図１３は、レンズおよび小型の全反射ミラーが用いられる例について説明するための模式的側面図である。図１３には、一のプロジェクタ２およびそれに対応する一のレンズおよび一の全反射ミラーが示される。この場合、各観察領域５２ａに全反射ミラー３ｂが設けられる。また、プロジェクタ２が観客席５２より高い位置に設けられ、プロジェクタ２と全反射ミラー３ｂとの間にレンズ３ａが配置される。プロジェクタ２により出射される光線群は、レンズ３ａによって集光されるとともに、全反射ミラー３ｂにより反射部１に向けて反射される。本例においても、大型の光学部材３を用いることなく、各プロジェクタ２の位置を変更することが可能となる。

［３］第３の実施の形態
本発明の第３の実施の形態においては、複数の再帰性反射要素１ａの代わりに、図１４の反射部１が用いられる。図１４は、第３の実施の形態で用いられる反射部１の構成を示す模式的側面図である。

図１４の反射部１は、反射板２１、拡散層２２およびフレネルレンズ２３を含む。反射板２１の上面に反射面２１ａが設けられ、反射面２１ａ上に拡散層２２およびフレネルレンズ２３が順に積層される。拡散層２２は、図３の拡散層１３と同様の構成を有する。

図１５は、第３の実施の形態で用いられる図１４の反射部１の作用について説明するための模式的側面図である。図１５には、一のプロジェクタ２およびそれに対応する観察領域５２ａが示される。図１５に示すように、各プロジェクタ２により出射された光線群は、反射部１の反射板２１および拡散層２２により反射および拡散されるとともに、フレネルレンズ２３により対応する観察領域５２ａに集光される。これにより、第１の実施の形態と同様に、複数の観察領域５２ａからの異なる画像の観察および各観察領域５２ａでの複数の観察者による共通の画像の観察が可能となる。第３の実施の形態では、第１の実施の形態と異なり、各観察領域５２ａに対応するプロジェクタ２が反射部１を挟んで各観察領域５２ａの反対側に配置される。

図１４のフレネルレンズ２３は、複数のシート状レンズ部分または複数のパネル状レンズ部分に分割されてもよい。その場合、フィールド５１上に複数のシート状レンズ部分または複数のパネル状レンズ部分を敷き詰めることにより、フレネルレンズ２３を容易に配置することができる。なお、図１４の例では、反射板２１とフレネルレンズ２３との間に拡散層２２が設けられるが、フレネルレンズ２３上に拡散層２２が設けられてもよい。

［４］他の実施の形態
上記実施の形態では、水平なフィールド５１上に反射部１が設けられ、フィールド５１を取り囲むように設けられた観客席５２に複数の観察領域５２ａが設定されるが、本発明はこれに限らない。例えば、垂直なスクリーンの一面に反射部１が設けられ、そのスクリーンの一面を観察可能な領域に複数の観察領域５２ａが設定されてもよい。これにより、映画館または劇場等において、本発明を適用することができる。

また、プールの水面を画像表示面とすることもできる。図７の例のように、再帰性反射要素１ａに重り１５を設けることにより、プールの水面に複数の再帰性反射要素１ａを容易に配置することができる。それにより、プールの周囲からプールの水面上に表示される画像を観察することができる。

また、スタジアム等の大規模な会場ではなく、小規模な場所において、本発明を適用してもよい。例えば、ビリヤード台等のテーブルの上面を画像表示面とし、その周囲からテーブル上に表示される画像が観察されるように、画像表示装置が構成されてもよい。この場合、サッカーの試合等の３次元のコンテンツを縮小してテーブル上に仮想的に提示することができる。なお、複数の再帰性反射要素により反射部が構成され、反射部の大きさと反射部から各観察領域までの距離とが相似形で縮小された構成の場合、再帰性反射要素の数は元の構成と同じであり、各再帰性反射要素の寸法が縮小率に比例して小さく設定される。

上記実施の形態では、反射部１により反射される光線が拡散層１３，２２により拡散されるが、本発明はこれに限らない。各観察領域５２ａにおいて複数の観察者が同時に画像を観察することが可能である場合には、拡散層１３，２２が設けられなくてもよい。例えば、反射部１と観察領域５２ａとの距離が大きい場合には、各光線自体のわずかな広がりにより、観察領域５２ａにおいて各光線が複数の観察者の目に到達する。この場合、拡散層１３，２２によって光線が拡散されなくても、各観察領域５２ａにおいて複数の観察者が同時に画像を観察することができる。

［５］請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態では、画像表示装置１００が画像表示装置の例であり、観察領域５２ａが観察領域の例であり、フィールド５１が画像表示面の例であり、プロジェクタ２が光線発生器の例であり、反射部１が反射手段の例であり、制御部１５０が制御部の例であり、拡散層１３が拡散手段の例であり、再帰性反射要素１ａが再帰性反射要素の例であり、反射面２１ａが反射面の例であり、フレネルレンズ２３がレンズの例である。

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
［６］参考形態
参考形態における画像表示装置は、予め設定された複数の観察領域からそれぞれ観察可能な画像を画像表示面に表示する画像表示装置であって、複数の観察領域にそれぞれ対応して設けられ、画像表示面に向かうように複数の光線からなる光線群をそれぞれ出射する複数の光線発生器と、画像表示面に設けられ、複数の光線発生器から出射される複数の光線群を反射する反射手段と、複数の光線発生器を制御する制御部とを備え、反射手段は、各観察領域において複数の観察者が画像表示面上に表示された画像を同時に観察可能なように、各光線発生器から出射される光線群を対応する観察領域に向けて反射し、制御部は、複数の観察領域においてそれぞれ異なる画像が観察されるように複数の光線発生器を制御する。
この画像表示装置においては、複数の光線発生器から画像表示面に向かうように複数の光線群がそれぞれ出射される。各光線発生器から出射された光線群は、画像表示面に設けられた反射手段によって対応する観察領域に向けて反射される。これにより、各観察領域から観察可能な画像が画像表示面上に表示される。
この場合、各観察領域において複数の観察者が共通の画像を同時に観察することができるように、反射手段が各光線群を反射する。そのため、必要となる光線発生器の数が観察者の数よりも少ない。また、各観察者が光線発生器を装着する必要もない。
また、複数の観察領域においてそれぞれ異なる画像が観察されるように、複数の光線発生器が制御される。それにより、観察領域毎にその観察領域に応じた画像を観察することができる。
これらの結果、各観察者に身体的負担を強いることなく、コストの増大を抑制し、かつ複数の観察領域からの異なる画像の観察および各観察領域での複数の観察者による共通の画像の観察が可能となる。
反射手段は、再帰性反射材を含み、画像表示装置は、再帰性反射材により反射される各光線を一定の角度範囲に拡散させる拡散手段をさらに備えてもよい。
この場合、各光線発生器から出射される光線群が、再帰性反射材によって反射されかつ拡散手段によって拡散され、対応する観察領域に帰還する。それにより、簡単な構成で、各観察領域において複数の観察者が共通の画像を同時に観察することができる。

本発明は、例えばパブリックビューイングのように複数人が同時に画像を観察する場合に有効に利用可能である。

１ 反射部
１ａ 再帰性反射要素
２ プロジェクタ
３ 光学部材
１１ 球状レンズ
１２ 反射層
１２ａ，２１ａ 反射面
１３，２２ 拡散層
１４ 遮光膜
１５ 重り
２１ 反射板
２３ フレネルレンズ
５０ スタジアム
５１ フィールド
５２ 観客席
５２ａ 観察領域
１００ 画像表示装置

Claims (6)

1. 予め設定された複数の観察領域からそれぞれ観察可能な画像を画像表示面に表示する画像表示装置であって、
   前記複数の観察領域にそれぞれ対応して設けられ、前記画像表示面に向かうように複数の光線からなる光線群をそれぞれ出射する複数の光線発生器と、
   前記画像表示面に設けられ、前記複数の光線発生器から出射される複数の光線群を反射する反射手段と、
   前記画像表示面に設けられ、前記反射手段により反射される各光線を拡散させる拡散手段と、
   前記複数の光線発生器を制御する制御部とを備え、
   前記反射手段は、各光線発生器から出射される光線群を対応する観察領域に向けて反射し、
   前記拡散手段は、各観察領域において横に並ぶ複数の観察者が前記画像表示面上に表示された画像を同時に観察可能なように各光線を一定の角度範囲に拡散させ、
   前記制御部は、前記複数の観察領域においてそれぞれ異なる画像が観察されるように前記複数の光線発生器を制御する、画像表示装置。
2. 前記反射手段は、再帰性反射材を含み、
   前記拡散手段は、前記再帰性反射材により反射される各光線を一定の角度範囲に拡散させる、請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記再帰性反射材は、前記画像表示面上に配列されかつそれぞれ反射面を有する複数の再帰性反射要素を含む、請求項２記載の画像表示装置。
4. 前記反射手段は、
   前記複数の光線発生器から出射される複数の光線群を反射する反射面と、
   前記反射面により反射された複数の光線群をそれぞれ対応する観察領域に集光するレンズとを含む、請求項１記載の画像表示装置。
5. 前記異なる画像は、共通の３次元コンテンツがそれぞれ前記複数の観察領域から観察された場合に対応する複数の２次元画像を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像表示装置。
6. 前記複数の観察領域は、スタジアムの観客席に設定され、前記画像表示面は、前記スタジアムの水平なフィールドであり、前記共通の３次元コンテンツは、周囲から多人数が観察する対象である、請求項５記載の画像表示装置。

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