JPWO2006061959A1 - 立体的二次元画像表示装置及び立体的二次元画像表示方法 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、本発明に係る第1の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。
図1は、第1の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置100の構成を表す斜視図、図2は図1のA−A矢視図である。
第1表示部11は、画像伝達パネル17に対して二次元画像を投影する画像表示面11aを備え、同様に第2表示部27は、画像伝達パネル17に対して二次元画像を投影する画像表示面27aを備える。
この立体的二次元画像13a,13bは、マイクロレンズアレイ25の作動距離に応じて定義される空間上の一平面に表示される。立体的二次元画像表示装置100では、例えば図示しない筐体の前面に、その結像面21b,21aに表示される立体的二次元画像13(13a,13b)を正面から見ることができるように開口部が設けられる。
立体的二次元画像13a,13bの結像位置は、第1表示部11および第2表示部27と、画像伝達パネル17とのそれぞれ離間距離に応じて決まるため、第1表示部11と画像伝達パネル17との離間距離及び第2表示部27と画像伝達パネル17との離間距離をそれぞれ個別に設定することによって、複数の結像面21a、21bは距離を持って形成され、光軸上に位置する視点から観察する観察者は、遠近感をもって個々の立体的二次元画像を観察することが可能となる。つまり、観察者は、目視方向の空間15に、立体的二次元画像13a、13bを立体的二次元画像13として目視できるようになる。なお、図2中、31は、第2表示部27の仮想位置を表す。
次に、本発明に係る第2の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。
図3は、本発明の第2の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置150の概略構成図である。
第2表示部33は、二次元画像を投影する画像表示面33aを備え、画像伝達パネル17の光軸上であり、第1表示部11と画像伝達パネル17との間に配置される。また、第2表示部33は、画像表示面11aに対向する面から画像表示面33aに向けて光透過性を有しており、第1表示部11から出射される光を透過させるとともに二次元画像を表示する。この第2表示部33としては、例えば、発光型表示装置である有機EL表示装置を好適に用いることができる。
次に、本発明に係る第3の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。
図4は、本発明の第3の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置200を示す概略構成図である。
従って、立体的二次元画像表示装置200では、観察者は、目視方向の奥側に表示された第3表示部35の二次元画像を目視するとともに、その手前で結像面21a、21bに結像された第1表示部11と第2表示部33からの立体的二次元画像を目視することとなる。この第3の実施形態によれば、第3表示部35に表示された画像(例えば背景的画像)から、結像面21a、21bに結像される立体的二次元画像が浮き出して見え、立体感を高めることができる。さらに、ハーフミラー19を用いていないので、立体的二次元画像表示装置200をコンパクト化することができる。
次に、本発明に係る第4の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。
図5は、本発明に係る第4の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置250の概略構成図である。
なお、本実施例では一部説明を簡略化したが、もちろん立体的二次元画像の結像面は複数面あってもよい。
次に、本発明に係る第5の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。
図6は、本発明の第5の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置300の概略構成図である。
なお、本実施例では一部説明を簡略化したが、もちろん立体的二次元画像の結像面は複数面あってもよい。
次に、本発明に係る第6の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。
図7は、本発明に係る第6の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置350の概略構成図である。
これにより、例えば図7のように、2つの映像(立体的二次元画像13b及び立体的二次元画像13a)が中央で交差してぶつかるようなアミューズメント性の高い映像など、より多様な映像表現が可能となる。
次に、各実施形態の立体的二次元画像表示装置における、各表示部の映像再生方法を説明する。
図8は映像信号供給部41の概略構成を示すブロック図である。なお、図8においては、映像信号供給部41から映像信号が供給される先は、第1表示部11及び第2表示部27となっており、第1の実施形態に対応した図面となっているが、これは一例であり、他の実施形態においても同様の映像信号再生方法となる。以下、第1の実施形態に対応して説明する。
奥行き感を持つ立体的な二次元画像としては、より具体的には、遠近法にて描画された画像、観察者に近い結像面21bに近景を大きく、観察者に遠い結像面21aに遠景を小さく表示する画像、前後の結像面21a、21bで近景と遠景とを交互に表示する画像、或いは動画像を表示するに際し近景の動きは速くかつ遠景の動きは遅く表示する画像等を挙げることができる。さらに、立体的二次元画像がより立体的に浮かび上がって見えるよう、立体的二次元画像以外の背景部分を黒色などの暗色としても良い。
図9は第1表示部11及び第2表示部27に表示される映像例を表した説明図、図10は図9の映像が結像面に形成されることによって観察者により観察される映像を表した説明図である。
図9(A)に示した一つのフレーム画像では大きな物像71aが手前側の結像面21bの左側に表示され、小さな物像71bが奥側の結像面21aの右側に表示されている。
図9(B)に示した他のフレーム画像では大きな物像71aが手前側の結像面21bの右側に表示され、小さな物像71bが奥側の結像面21aの左側に表示される。これら2つのフレーム画像を映像信号供給部41によって交互に表示する。
つまり、前後の結像面21a、21bで近景の画像と、遠景の画像とを交互に切り替えるように表示する。これにより、立体的二次元画像の物像71a、71bが、図10に示すように、左右の二つの物像が、交互に前後に動いているように観察されることになる。
このように、前後の結像面で連続的に同一物像を表示することによって、複数の結像面を移動しているような表示が可能になる。また、図9のような2面の結像面ではなく、3面以上の複数の結像面を移動するような表示も可能で、より演出効果が高くなる。さらに、画像の移動(切り替わり)が滑らかになるように、図9の左側の画像と右側の画像の間を補完するような画像を用意し、画像の切り替わりの間に挿入することも考えられる。その場合、画像の切り替わりの間は前後の結像面で同時に同一物像を表示することになる。
DFD方式では、複数の点81、83、85を奥行き方向に重ねて配置し、それぞれの点81、83、85の輝度に差をつけると奥行き感が生じる現象を用いる。
図11に示すように、2つの結像面21a、21bに、点81、83、85を重ねて結像し、奥側の結像面21aに結像される点81を明るくすれば、その点81は遠くに感じ、手前側の結像面21bに結像される点85を明るくすれば、その点85は近くに感じる。
また、2つの結像面21a、21bの点83、83の明るさを同じとすれば、その中間にあるように感じる。
マイクロレンズアレイ25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、複数の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、複数の結像面を観察することが可能になる。
11a、27a、33a 画像表示面
13a、13b 立体的二次元画像
17 画像伝達パネル
19 ハーフミラー
21b 観察者に近い結像面
21a 観察者に遠い結像面
23 マイクロ凸レンズ(レンズ)
25 マイクロレンズアレイ
27 第2表示部
33 光透過性の第2表示部
100、150、200、250、300、350 立体的二次元画像表示装置
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立体的二次元画像表示装置が提案されている。この立体的二次元画像表示装置は、立体像を含む二次元画像を平面状の画像表示面に表示する表示部と、画像表示面に離間して配置され、複数のレンズからなるマイクロレンズアレイからなり、表示部とは反対側に位置する空間に二次元画像の実像(結像)の結像面を生成する。この立体的二次元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。
[0006]
[特許文献1]
特開平10−221644号公報
[発明の開示]
[発明が解決しようとする課題]
[0007]
しかしながら、上記した従来の立体的二次元画像表示装置は、空間に二次元画像の結像面を生成するので、実像の浮き出し表示により奥行き感を生じさせ、非常に簡単な構成で、臨場感が得られるものの、常時、同じ浮き出し位置で立体的二次元画像を観察していると、浮き出し効果・意外性が低下し、高い演出効果を持続することが難しくなる問題があった。また、実像を浮き出させる結像面が単一であったため、奥行き違いの表現に限界があり、十分な立体感が得られず、これも高い演出効果を得る上での障害となっていた。
[0008]
本発明が解決しようとする課題としては、浮き出し効果・意外性が低下し高い演出効果を持続することが難しくなるという問題と、十分な立体感が得られず高い演出効果を得る上での障害となっていた問題と、がそれぞれ一例として挙げられる。
[課題を解決するための手段]
[0009]
請求項1記載の立体的二次元画像表示装置は、入射された光を内部で反転させた後、出射させ、正立等倍像である立体的二次元画像を一つの光軸上に結像させるマイクロレンズアレイと、前記一つの光軸上に前記マイクロレンズアレイに対して離間配置され、二次元画像を表示する画像表示面を備え、前記画像表示面から光を前記マイクロレンズアレイに対して出射する複数の表示部と、前記立体的二次元画像の元となる映像信号を分配して前記複数の表示部にそれぞれ供給する映像信号供給部と、を備え、前記マイクロレンズアレイは、光を結像させる作動距離が単一ではなく、範囲を持ち、個々の前記表示部と前記マイクロレンズアレイとの離間距離は、それぞれ個別に設定されることにより、複数の立体的二次元画像を空間に表示し、前記映像信号供給部は、前記複数の表示部に供給するそれぞれの映像信号を個別に変化させるように制御を行うことを特徴とする。
[0010]
請求項8記載の立体的二次元画像表示方法は、入射された光を内部で反転させた後、出射させ、正立等倍像である立体的二次元画像を一つの光軸上に結像させるマイクロレンズアレイと、前記一つの光軸上に前記マイクロレンズアレイに対して離間配置され、二次元画像を表示する画像表示面を備え、前記画像表示面から光を前記マイクロレンズアレイに対して出射する複数の表示部と、前記立体的二次元画像の元となる映像信号を分配して前記複数の表示部にそれぞれ供給する映像信号供給部と、を備えた装置における立体的二次元画像表示方法であって、前記マイクロレンズアレイは、光を結像させる作動距離が単一ではなく、範囲を持ち、個々の前記表示部と前記マイクロレンズアレイとの離間距離を、それぞれ個別に設定することにより、複数の立体的二次元画像を空間に表示し、前記映像信号供給部は、前記複数の表示部に供給するそれぞれの映像信号を個別に変化させるように制御を行うことを特徴とする。
[発明を実施するための最良の形態]
[0011]
以下、本発明に係る立体的二次元画像表示装置及び立体的二次元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。なお、本発明において、「立体的二次元画像」と言った場合には、空間中に表示された二次元画像のことを意味する。
[0012]
≪第1の実施形態≫
まず、本発明に係る第1の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。
図1は、第1の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置100の構成を表す斜視図、図2は図1のA−A矢視図である。
[0013]
本実施形態による立体的二次元画像表示装置100は、図1および図2に示すように、第1表示部11、第2表示部27、画像伝達パネル17、およびハーフミラー19を備え、図示しない映像信号供給部41(詳細については後述)から供給される映像を再生する。
第1表示部11は、画像伝達パネル17に対して二次元画像を投影する画像表示面11aを備え、同様に第2表示部27は、画像伝達パネル17に対して二次元画像を投影する画像表示面27aを備える。
[0014]
第1表示部11および第2表示部27は、例えばその一例として、カラー液晶表示装置(LCD)を用いることができ、画像表示面11a,27aと、図示しないバックライト照明部及び駆動回路等を備える。また、第1表示部11および第2表示部27は、上記LCD以外にも、陰極線管、プラズマディスプレイ、有機EL(Electro luminescence)表示装置などを用いることができる。駆動回路は、後述の映像信号供給部から入力された映
まず、本発明に係る第1の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。
図1は、第1の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置100の構成を表す斜視図、図2は図1のA−A矢視図である。
第1表示部11は、画像伝達パネル17に対して二次元画像を投影する画像表示面11aを備え、同様に第2表示部27は、画像伝達パネル17に対して二次元画像を投影する画像表示面27aを備える。
この立体的二次元画像13a,13bは、マイクロレンズアレイ25の作動距離に応じて定義される空間上の一平面に表示される。立体的二次元画像表示装置100では、例えば図示しない筐体の前面に、その結像面21b,21aに表示される立体的二次元画像13(13a,13b)を正面から見ることができるように開口部が設けられる。
立体的二次元画像13a,13bの結像位置は、第1表示部11および第2表示部27と、画像伝達パネル17とのそれぞれ離間距離に応じて決まるため、第1表示部11と画像伝達パネル17との離間距離及び第2表示部27と画像伝達パネル17との離間距離をそれぞれ個別に設定することによって、複数の結像面21a、21bは距離を持って形成され、光軸上に位置する視点から観察する観察者は、遠近感をもって個々の立体的二次元画像を観察することが可能となる。つまり、観察者は、目視方向の空間15に、立体的二次元画像13a、13bを立体的二次元画像13として目視できるようになる。なお、図2中、31は、第2表示部27の仮想位置を表す。
次に、本発明に係る第2の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。
図3は、本発明の第2の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置150の概略構成図である。
第2表示部33は、二次元画像を投影する画像表示面33aを備え、画像伝達パネル17の光軸上であり、第1表示部11と画像伝達パネル17との間に配置される。また、第2表示部33は、画像表示面11aに対向する面から画像表示面33aに向けて光透過性を有しており、第1表示部11から出射される光を透過させるとともに二次元画像を表示する。この第2表示部33としては、例えば、発光型表示装置である有機EL表示装置を好適に用いることができる。
次に、本発明に係る第3の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。
図4は、本発明の第3の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置200を示す概略構成図である。
従って、立体的二次元画像表示装置200では、観察者は、目視方向の奥側に表示された第3表示部35の二次元画像を目視するとともに、その手前で結像面21a、21bに結像された第1表示部11と第2表示部33からの立体的二次元画像を目視することとなる。この第3の実施形態によれば、第3表示部35に表示された画像(例えば背景的画像)から、結像面21a、21bに結像される立体的二次元画像が浮き出して見え、立体感を高めることができる。さらに、ハーフミラー19を用いていないので、立体的二次元画像表示装置200をコンパクト化することができる。
次に、本発明に係る第4の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。
図5は、本発明に係る第4の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置250の概略構成図である。
なお、本実施例では一部説明を簡略化したが、もちろん立体的二次元画像の結像面は複数面あってもよい。
次に、本発明に係る第5の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。
図6は、本発明の第5の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置300の概略構成図である。
なお、本実施例では一部説明を簡略化したが、もちろん立体的二次元画像の結像面は複数面あってもよい。
次に、本発明に係る第6の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。
図7は、本発明に係る第6の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置350の概略構成図である。
これにより、例えば図7のように、2つの映像(立体的二次元画像13b及び立体的二次元画像13a)が中央で交差してぶつかるようなアミューズメント性の高い映像など、より多様な映像表現が可能となる。
次に、各実施形態の立体的二次元画像表示装置における、各表示部の映像再生方法を説明する。
図8は映像信号供給部41の概略構成を示すブロック図である。なお、図8においては、映像信号供給部41から映像信号が供給される先は、第1表示部11及び第2表示部27となっており、第1の実施形態に対応した図面となっているが、これは一例であり、他の実施形態においても同様の映像信号再生方法となる。以下、第1の実施形態に対応して説明する。
奥行き感を持つ立体的な二次元画像としては、より具体的には、遠近法にて描画された画像、観察者に近い結像面21bに近景を大きく、観察者に遠い結像面21aに遠景を小さく表示する画像、前後の結像面21a、21bで近景と遠景とを交互に表示する画像、或いは動画像を表示するに際し近景の動きは早くかつ遠景の動きは遅く表示する画像等を挙げることができる。さらに、立体的二次元画像がより立体的に浮かび上がって見えるよう、立体的二次元画像以外の背景部分を黒色などの暗色としても良い。
図9は第1表示部11及び第2表示部27に表示される映像例を表した説明図、図10は図9の映像が結像面に形成されることによって観察者により観察される映像を表した説明図である。
図9(A)に示した一つのフレーム画像では大きな物像71aが手前側の結像面21bの左側に表示され、小さな物像71bが奥側の結像面21aの右側に表示されている。
図9(B)に示した他のフレーム画像では大きな物像71aが手前側の結像面21bの右側に表示され、小さな物像71bが奥側の結像面21aの左側に表示される。これら2つのフレーム画像を映像信号供給部41によって交互に表示する。
つまり、前後の結像面21a、21bで近景の画像と、遠景の画像とを交互に切り替えるように表示する。これにより、立体的二次元画像の物像71a、71bが、図10に示すように、左右の二つの物像が、交互に前後に動いているように観察されることになる。
このように、前後の結像面で連続的に同一物像を表示することによって、複数の結像面を移動しているような表示が可能になる。また、図9のような2面の結像面ではなく、3面以上の複数の結像面を移動するような表示も可能で、より演出効果が高くなる。さらに、画像の移動(切り替わり)が滑らかになるように、図9の左側の画像と右側の画像の間を補完するような画像を用意し、画像の切り替わりの間に挿入することも考えられる。その場合、画像の切り替わりの間は前後の結像面で同時に同一物像を表示することになる。
DFD方式では、複数の点81、83、85を奥行き方向に重ねて配置し、それぞれの点81、83、85の輝度に差をつけると奥行き感が生じる現象を用いる。
図11に示すように、2つの結像面21a、21bに、点81、83、85を重ねて結像し、奥側の結像面21aに結像される点81を明るくすれば、その点81は遠くに感じ、手前側の結像面21bに結像される点85を明るくすれば、その点85は近くに感じる。
また、2つの結像面21a、21bの点83、83の明るさを同じとすれば、その中間にあるように感じる。
マイクロレンズアレイ25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、複数の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、複数の結像面を観察することが可能になる。
11a、27a、33a 画像表示面
13a、13b 立体的二次元画像
17 画像伝達パネル
19 ハーフミラー
21b 観察者に近い結像面
21a 観察者に遠い結像面
23 マイクロ凸レンズ(レンズ)
25 マイクロレンズアレイ
27 第2表示部
33 光透過性の第2表示部
100、150、200、250、300、350 立体的二次元画像表示装置
Claims (15)
- 一つの光軸上に光を結像させて立体的二次元画像を表示する画像伝達パネルと、
前記一つの光軸上に前記画像伝達パネルに対して離間配置され、二次元画像を表示する画像表示面を備え、前記画像表示面から光を前記画像伝達パネルに対して出射する複数の表示部と、
を備え、
個々の前記表示部と前記画像伝達パネルとの離間距離は、それぞれ個別に設定されることにより、複数の立体的二次元画像を空間に表示することを特徴とする立体的二次元画像表示装置。 - 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記載の立体的二次元画像表示装置。
- 前記画像伝達パネルは、
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又は2記載の立体的二次元画像表示装置。 - 前記マイクロレンズアレイは、
2次元状に配列された複数のレンズからなり、前記複数のレンズのそれぞれが同軸に配置された少なくとも一対の凸レンズからなることを特徴とする請求項3記載の立体的二次元画像表示装置。 - 前記立体的二次元画像表示装置は、
前記表示部からの光を透過させるとともに、他の前記表示部からの光を反射させ、複数の前記表示部を前記一つの光軸上に合成する手段を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の立体的二次元画像表示装置。 - 前記複数の表示部うち少なくとも一つの表示部は、前記画像表示面に対向する面から前記画像表示面に向けて光透過性を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の立体的二次元画像表示装置。
- 前記画像伝達パネルを挟んで前記表示部とは反対側の前記一つの光軸上に、さらに表示部を備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の立体的二次元画像表示装置。
- 前記複数の表示部、または前記複数の立体的二次元画像は、前記一つの光軸上に対して非垂直であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載の立体的二次元画像表示装置。
- 前記画像伝達パネルが、
結像位置可変機能を有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載の立体的二次元画像表示装置。 - 一つの光軸上に光を結像させて立体的二次元画像を表示する画像伝達パネルと、
前記一つの光軸上に前記画像伝達パネルに対して離間配置され、二次元画像を表示する画像表示面を備え、前記画像表示面から光を前記画像伝達パネルに対して出射する複数の表示部と、を備えた装置における立体的二次元画像表示方法であって、
個々の前記表示部と前記画像伝達パネルとの離間距離を、それぞれ個別に設定することにより、複数の立体的二次元画像を空間に表示することを特徴とする立体的二次元画像表示方法。 - 前記表示部に、遠近法にて描画された画像を表示することを特徴とする請求項10記載の立体的二次元画像表示方法。
- 複数の結像面に形成されるそれぞれの画像のうち、観察者に近い結像面に近景の画像を大きく、かつ観察者に遠い結像面に遠景の画像を小さく表示することを特徴とする請求項10又は11記載の立体的二次元画像表示方法。
- 動画像を表示するに際し近景の物体の動きは速くかつ遠景の物体の動きは遅く表示することを特徴とする請求項10乃至12のいずれか1項記載の立体的二次元画像表示方法。
- 複数の結像面において、前後の結像面に同時または連続的に同一物体画像を表示する請求項10乃至13のいずれか1項記載の立体的二次元画像表示方法。
- 複数の結像面において、輝度変調型の立体表示画像を表示する請求項10乃至14のいずれか1項記載の立体的二次元画像表示方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004356914 | 2004-12-09 | ||
JP2004356914 | 2004-12-09 | ||
PCT/JP2005/019723 WO2006061959A1 (ja) | 2004-12-09 | 2005-10-26 | 立体的二次元画像表示装置及び立体的二次元画像表示方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2006061959A1 true JPWO2006061959A1 (ja) | 2008-06-05 |
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