(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記表示部は、前記像が前記表示面とは反対側の空間に形成されている場合に、前記像が前記表示面とは反対側の空間に形成されていない場合より、前記オブジェクトを大きく表示する
請求項3から6のいずれか一項に記載の表示装置。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0009】
図1は、一実施形態における表示装置10により提示される像を概略的に示す。
図2は、表示装置10の斜視分解図を、空間上に投影される立体像6と共に概略的に示す。
図3は、表示装置10のAA断面を概略的に示す。
図4は、表示装置10のBB断面を概略的に示す。なお、分かり易く説明することを目的として、実施形態の説明に用いる図は概略的又は模式的なものとする。実施形態の説明に用いる図は、実際のスケールで描かれていない場合がある。
【0010】
表示装置10は、表示部100と、表示部200とを有する。表示部200は、例えば液晶表示装置等である。なお、表示部200は液晶表示装置に限られない。表示部200として、プロジェクタ装置のスクリーン等を適用できる。表示部200は、表示面201及び背面202を有する。背面202は、表示面201とは反対側の面である。表示部200は、表示面201上に画像を表示する。表示面201は、観察者に観察される面である。
【0011】
表示部200は、オブジェクト240を表示する。例えば、表示部200は、表示部200の表示面201内を移動するオブジェクト240を表示する。表示部200の表示面201は、表示領域241と、表示領域242とを有する。表示面201は、オブジェクト240が表示される表示領域241と、表示領域241の外側の表示領域242とを含む。
【0012】
表示部100は、表示部200の表示面201側に設けられる。表示部100は、透光性を有する。表示部100は、光を出射する出射面71を有する。出射面71は、表示部200の表示面201に平行に設けられる。出射面71は、表示部200の表示面201に対向して設けられる。表示部200に表示された画像は、表示部100を通じて表示部100の出射面71側に提示される。なお、表示部100は表示部200の表示面201側に設けられているので、表示部200は透光性を有していなくてよい。
【0013】
表示部100は、導光板70と、光源20とを備える。表示装置10は、光源20からの光により、立体像として認識される像6を形成する。表示部100は、出射面71から出射する光によって、立体像としての像6を形成する。像6は、ユーザによって空間上に認識される立体像である。なお、立体像とは、表示部100の出射面71とは異なる位置にあるように認識される像をいう。立体像とは、例えば、表示部100の出射面71から離れた位置に認識される2次元像も含む。つまり、立体像とは、立体的な形状として認識される像だけでなく、表示部100の表示面上とは異なる位置に認識される2次元的な形状の像も含む概念である。
【0014】
像6は、前側像61と、後側像62と、接続線63及び接続線64を含む複数の接続線を含む。前側像61は、表示部200の表示面201の近傍に形成される像である。前側像61は、表示領域241と表示領域242との境界に形成される。前側像61は、矩形の枠線状の像である。前側像61は、表示面201上における表示領域241と表示領域242との境界に形成される境界像の一例である。
【0015】
図3又は
図4に示されるように、後側像62は、表示部200の表示面201とは反対側の空間に形成される像である。後側像62は、矩形の枠線状の像である。後側像62は、表示部200の表示面201とは反対側の空間に形成される境界像の一例である。例えば
図1に示されるように、後側像62は、出射面71に平行な面内において、表示面201上における表示領域241と表示領域242との境界より内側に、形成される。
【0016】
接続線63は、前側像61と後側像62とを接続する。同様に、接続線64は、前側像61と後側像62とを接続する。
【0017】
このように、像6は、表示部200の表示面201から、表示部200の表示面201とは反対側の空間まで延びる。像6を形成することで、観察者には、表示部200の表示面201上に形成されるオブジェクト240が、あたかも表示部200より手前に飛び出しているかのように認識され得る。この理由については後述する。なお、像6は、出射面71に投影した場合に奥行き感のある形状のとして認識され得る形状を持つことによって立体的に認識されるわけではなく、空間上の点から発散する光を模した光で像6を形成することで、立体像として認識されるものである。
【0018】
まず、表示部100の構成について説明する。表示部100は、導光板70と、光源20とを備える。導光板70は、透明で屈折率が比較的に高い樹脂材料で成形される。導光板70を形成する材料は、例えばポリカーボネート樹脂(PC)、ポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA)、ガラス等であってよい。
【0019】
導光板70は、出射面71とは反対側の背面72とを有する。また、導光板70は、導光板70の四方の端面である端面73、端面74、端面75及び端面76を有する。端面73は、導光板70の入光端面である。端面73には光源20が設けられ、光源20からの光は、端面73から導光板70に入射する。端面74は、端面73とは反対側の面である。端面76は、端面75とは反対側の面である。導光板70は、光源20からの光を出射面71に平行な面内で面状に広げて導く。
【0020】
なお、実施形態の説明及び図において、x軸、y軸及びz軸の右手系の直交座標系を用いる場合がある。z軸方向を、出射面71に垂直な方向で定める。背面72から出射面71への向きをz軸プラス方向と定める。また、y軸方向を、端面73に垂直な方向で定める。端面73から端面74への向きをy軸プラス方向と定める。x軸は、端面75及び端面76に垂直な方向であり、端面75から端面76への向きをx軸プラス方向と定める。なお、記載が冗長にならないよう、xy平面に平行な面のことをxy面、yz平面に平行な面のことをyz面、xz平面に平行な面のことをxz面と呼ぶ場合がある。
【0021】
光源20は、例えばLEDを有する。光源20の光軸は、y軸方向に実質的に平行である。光源20からの光は、導光板70への入射光として端面73に入射する。
図3に示されるように、導光板70は、端面73からの入射光を、出射面71に平行な面内で導く。
【0022】
導光板70の背面72には、光収束部30a、光収束部30b及び光収束部30cを含む複数の光収束部30が形成されている。光収束部30は、導光板70によって導かれている光を偏向して出射面71から出射させることで、表示部200の表示面201とは反対側の空間上に、表示面201の近傍から延びる像を形成する偏向部の一例である。光収束部30はx軸方向に実質的に連続して形成されている。光収束部30のx軸方向の各位置には、導光板70によって導かれている光が入射する。
【0023】
ここで、導光板70によって導かれる光がyz面に沿う方向に広がりを有しないものとして説明する。なお、本明細書において、導光板内外の点を通過する光束の広がりとは、当該光がその点から発散する光とみなした場合の光の広がりのことをいう。また、導光板内外の点を通過する光束の広がりのことを、単に光の広がりと呼ぶ場合がある。また、光の広がり角とは、導光板内外の点における角度方向の光強度分布において、光強度が最大値の半分となる位置の幅(半値全幅)により評価されてよい。
【0024】
光収束部30は、光収束部30の各位置に入射した光を、光収束部30にそれぞれ対応する定点に実質的に収束させる。
図2には、光収束部30の一部として、光収束部30a、光収束部30b及び光収束部30cが特に示され、光収束部30a、光収束部30b及び光収束部30cのそれぞれにおいて、光収束部30a、光収束部30b及び光収束部30cのそれぞれから出射された複数の光線が、光収束部30a、光収束部30b及び光収束部30cのそれぞれに対応する点からそれぞれ発散する光束を形成する様子が示されている。
【0025】
具体的には、光収束部30aは、像6上の定点PAに対応する。例えば
図4に示されるように、光収束部30aの各位置からの光線は、定点PAから発散する方向の光線となる。したがって、光収束部30aからの光の波面は、定点PAから発するような光の波面となる。光収束部30bは、像6上の定点PBに対応する。同様に、光収束部30bからの各位置からの光線は、定点PBから発散する方向の光線となり、光収束部30bからの光の波面は、定点PBから発するような光の波面となる。また、光収束部30cからの各位置からの光線は、定点PCから発散する方向の光線となり、光収束部30cからの光の波面は、定点PCから発するような光の波面となる。このように、任意の光収束部30の各位置からの光線は、光収束部30に対応する定点から実質的に発散する光線となる。これにより、任意の光収束部30によって、対応する定点から光が発するような光の波面を提供できる。各光収束部30が対応する定点は互いに異なり、光収束部30にそれぞれ対応する複数の定点の集まりによって、空間上に認識される像6が形成される。このようにして、表示部100は、空間上に立体像を投影する。
【0026】
本実施形態において、光収束部30のそれぞれは、x軸方向に実質的に連続して形成された多数の反射面を含む。任意の光収束部30がそれぞれ有する反射面の反射光の光線は、光収束部30に対応する定点から発散する方向の光線となる。例えば、光収束部30aが有する複数の反射面のそれぞれによる複数の反射光の光線は、定点PAから発散する方向の光線となる。また、光収束部30bが有する複数の反射面のそれぞれによる複数の反射光の光線は、定点PBから発散する方向の光線となる。また、光収束部30cが有する複数の反射面のそれぞれによる複数の反射光の光線は、定点PCから実質的に発散する方向の光線となる。
【0027】
なお、導光板70によって導かれて導光板70内の各位置を通過する光束は、導光板70内の各位置と光源20とを結ぶ方向を中心として所定値より小さい広がり角を持つ。具体的には、導光板70内の各位置を通過する光束は、xy面内において、導光板70内の各位置と光源20とを結ぶ方向を中心として所定値より小さい広がり角を有する。また、導光板70内の各位置と光源20とを結ぶ線を含みxy面に直交する面内において、導光板70によって導かれて導光板70内の各位置を通過する光束は、導光板70内の各位置と光源20とを結ぶ方向を中心として所定値より小さい広がり角を有する。光収束部30が光源20から離れた位置に設けられている場合、導光板70によって導かれて光収束部30に入射する光束は、概ねy軸方向を中心として広がりが小さい。したがって、例えば定点PAを含みxz平面に平行な面では、光収束部30aからの光は、実質的に1つの定点から発散する光になる。
【0028】
図2に示されるように、光収束部30a、光収束部30b及び光収束部30cは、それぞれx軸に略平行な直線である。像6を形成する他の定点に対応する他の光収束部30も、同様に、x軸に略平行な直線に沿って実質的に連続的に形成される。このように、光収束部30は、出射面71に平行な面内でそれぞれ予め定められた線に沿って形成されている。そして、光収束部30のそれぞれは、導光板70によって導かれている光が入射し、空間上の1つの収束点から実質的に発散する方向の出射光を出射面71から出射させる。
【0029】
なお、導光板70によって導かれる光がyz面に沿う方向に広がりを有しない場合、上述したように、光収束部30からの光は定点から実質的に発散する方向の光となる。一方、導光板70によって導かれる光がyz面に沿う方向に広がりを有する場合、光収束部30の反射面で反射した光は、yz面に平行かつ出射面に平行な収束線上から実質的に発散する方向の光となる。例えば、光収束部30aによる光は、PAを含み、yz面に平行かつ出射面に平行な線上から実質的に発散する光となる。この場合においても、出射面71からの出射光をxz面に投影した場合は実質的に広がりが小さい光束とみなすことができる。
【0030】
図5は、像6によるオブジェクト240の飛び出し効果を説明する図である。図示されるように、前側像61は、表示面201上に形成される。後側像62は、表示部200の背面202側の空間に形成される。前側像61と後側像62とは、接続線63等によって接続されている。これにより、表示装置10の観察者には、表示面201におけるオブジェクト240以外の領域が、仮想面500で示す位置に存在するかのように認識され、オブジェクト240が表示部200の物理的な表示面201から飛び出しているように認識される。
【0031】
具体的に説明すると、観察者には、表示領域242が実質的に表示面201の位置に存在するように見える。これは、導光板70により形成される像6のうち、表示面201より後側に位置する接続線63や後側像62は、xy面内において表示領域242とは重なっていないため、観察者は、z軸方向における表示面201の位置に表示領域242が実際に存在すると認識できるからである。
図1等に示されるように、表示領域242と表示領域241の境界に前側像61が形成され、接続線63、接続線64を含む複数の接続線が、背面202側の空間上に位置する後側像62に向かって延びるように形成される。そのため、観察者は、これらの接続線に影響されて、表示領域241の背景領域が、仮想面500で示すようにz軸マイナス方向の位置にシフトしているように認識される。
【0032】
これに対し、オブジェクト240のように明瞭な画像は、物理的な表示面201の位置に存在するように認識される。そのため、仮想面500と表示面201との差510だけ、オブジェクト240がz軸プラス方向に飛び出しているように認識される。
【0033】
この表示効果を高めるため、表示部200は、表示領域241内のオブジェクト240以外の領域である背景領域よりシャープネスが高い画像を、表示領域242に表示する。例えば、
図1に示されるメッシュ等のように、エッジのある画像を表示領域242に表示する。これにより、オブジェクト240以外の背景の表示面が、表示領域242、前側像61、接続線63、後側像62の並びに従って凹んでいるように認識され易くなる。なお、この表示効果を高めるためには、像6のシャープネスが、表示領域241内のオブジェクト240以外の領域である背景領域のシャープネスより高いことが望ましい。
【0034】
なお、シャープネスは、光強度の空間的な変化度合いを表す。表示部200の表示領域内のシャープネスは、表示領域における輝度値の空間的な変化量であってよい。シャープネスは、表示領域内において、最大輝度値と最低輝度値との間で輝度が急峻に変わるか、徐々に変わるかを示す任意の指標であってよい。2次元画像のシャープネスは、エッジ量、ぼけ量、コントラスト量、空間周波数等の様々な評価値に基づいて表すことができる。
【0035】
像6のシャープネスは、光強度が最大値の半分となる位置の幅(半値全幅)により評価されてよい。表示部200の表示領域241内のシャープネスを、像6のシャープネスと比較する場合は、表示部200の表示領域241内において輝度値の分布における半値全幅により、表示領域241内のシャープネスを評価してよい。なお、表示領域241のシャープネスは、表示領域241内の評価対象の領域毎によって異なる評価値が算出される場合がある。この場合、領域毎のシャープネスの評価値の平均値を比較対象として採用してよい。その他、領域毎のシャープネスの評価値の最大値や、シャープネスの評価値の最頻値を比較対象として採用してよい。
【0036】
なお、表示部200は、オブジェクト240を、表示面上における表示領域241と表示領域242との境界に重ならないように表示領域241内に表示することが好ましい。例えば、表示部200は、表示領域241と表示領域242との境界に重ならない範囲で、オブジェクト240を移動させてよい。すなわち、オブジェクト240の移動範囲は、表示領域241と表示領域242との境界内に制限されてよい。観察者は、画像のシャープネスが高いほど、その位置を明確に認識できる。したがって、オブジェクト240が境界に重なると、境界付近の表示面201の位置を観察者が明確に認識できるので、オブジェクト240の飛び出し効果が妨げられる。そのため、オブジェクト240を表示領域241と表示領域242との境界に重ならないように表示することが好ましい。
【0037】
また、表示部200は、オブジェクト240を、xy面内において像6と重ならないように表示することが好ましい。特に、表示部200は、表示面201より後側に位置する接続線63や後側像62とオブジェクト240とがxy面内において重ならないように、オブジェクト240を表示することが好ましい。例えば、表示部200は、xy面内において後側像62より内側の領域内で、オブジェクト240を移動させることが好ましい。このように、オブジェクト240の移動範囲は、後側像62の内側に制限されることが好ましい。像6を形成する光は、表示部200より手前に位置する表示部100から発せられるので、オブジェクト240がxy面内において像6と重なる位置に表示されてしまうと、オブジェクト240と像6との前後関係に矛盾が生じ、オブジェクト240の飛び出し効果が妨げられるためである。
【0038】
なお、表示部200は、像6が空間に形成されている場合に、像6が空間に形成されいない場合より、オブジェクト240を大きく表示してよい。例えば、表示装置10は、2次元画像を表示する第1表示モードと、像6を形成してオブジェクトの飛び出し演出を行う第2表示モードを有しており、表示モードが第1表示モードから第2表示モードに切り替わったことに応じて、表示部200はオブジェクト240の大きさを拡大して表示してよい。これにより、オブジェクト240の飛び出し演出効果をより強調できる場合がある。また、表示部200は、表示モードが第1表示モードから第2表示モードに切り替わったことに応じて、オブジェクト240の表示許容範囲を、表示領域241と表示領域242との境界内に制限してよい。また、表示部200は、表示モードが第1表示モードから第2表示モードに切り替わったことに応じて、オブジェクト240の表示許容範囲を、xy面内における後側像62より内側の範囲内に制限してよい。
【0039】
なお、表示装置10においては、後側像62Bは、出射面71に平行な面内において、表示面201上における表示領域241と表示領域242との境界より内側に形成される。他の表示形態においては、後側像62Bを、出射面71に平行な面内において、表示面201上における表示領域241と表示領域242との境界と同じ位置に形成してもよい。
【0040】
また、本実施形態の表示装置10は、前側像61を、z方向において表示面201の近傍の位置に形成する。前側像61は、xy面内において表示領域241と表示領域242と境界に位置する像である。なお、表示装置10は、xy面内において前側像61より外側に位置する像を形成してもよいが、この場合は、z方向において表示面201の近傍の位置に形成することが望ましい。z方向において表示面201の近傍から離れた位置に形成される像は、xy面内において少なくとも表示領域242と重ならない位置に形成することが望ましいが、z方向において表示面201の近傍の位置に形成される像は、xy面内において表示領域242と重なっていても問題はない。
【0041】
図6は、表示装置10を備える遊技機90を概略的に示す正面図である。遊技機90は、例えば弾球遊技機である。表示装置10は、表示面201及び出射面71が遊技者へ向くように、遊技盤91に取り付けられる。表示装置10は、遊技の状態に応じた演出を行う。表示装置10は、遊戯の状態に応じた図柄の画像や動画グラフィック等を表示する。表示装置10は、遊戯の状態に応じて、上述したオブジェクト240の演出表示の切り替えを行ってよい。例えば、表示装置10は、遊技球が入賞装置98に入ったことが検出されると、上述したオブジェクト240の演出表示を開始してよい。
【0042】
表示装置10によれば、遊技機90を大型化することなく、飛び出し表示効果を得ることができる。また、表示装置10によれば、遊技機90の近くで利用する遊技者に飛び出し表示効果を提供することができる。なお、表示装置10は、弾球遊技機以外の様々な遊技機に適用できる。また、表示装置10の適用先は、遊技機に限られないことは言うまでもない。
【0043】
なお、表示部100は、表示部200の背面202側に設けられてもよい。この場合、表示部100の光収束部30のうち一部は、表示面201の近傍に前側像を形成する必要がある。すなわち、光収束部30のうち一部は、出射面71よりz軸プラス側に前側像を形成する必要がある。これを実現するためには、前側像を形成する光収束部30において、空間上の1つの収束点又は収束線に実質的に収束する方向の出射光が出射面71から出射するように、光学面を設ければよい。なお、表示部100を表示部200の背面202側に設ける場合、表示部200として実質的に透光性を有する表示装置を適用する必要がある。実質的に透光性を有する表示装置としては、透明液晶等の透光性の表示デバイスを用いた表示装置を例示できる。
【0044】
図7は、表示装置10の変形例としての表示装置10Aを示す。
図7(a)は、表示装置10Aにより提示される像を概略的に示す。
図7(b)は、表示装置10AのBB断面を概略的に示す。表示装置10Aにおいて、導光板により形成される像6Aは、表示装置10が形成する像6と異なる。また、表示部200は、表示面201の全体に背景画像を表示する。これらの点を除いて、表示装置10と同様の機能及び構成を有する。
【0045】
前側像61A及び後側像62Aは、直線状の像である。後側像62Aは、前側像61Aと実質的に平行である。
図7(b)に示されるように、前側像61Aは、表示面201の近傍に形成される。また、後側像62Aは、表示部200の表示面201とは反対側の空間に形成される。接続線64Aを含む複数の接続線が、前側像61Aと後側像62Aとを接続する。表示部100Aによっても、表示面201の近傍から、奥行き感のある立体像6Aを形成できる。そのため、上述したオブジェクト240の飛び出し表示効果と同様の効果が得られる。なお、表示部200は、前側像61Aより外側の表示領域に、表示領域242と同様に、シャープネスが高い画像を表示してもよい。
【0046】
図8は、表示装置10の変形例としての表示装置10Bを示す。
図8(a)は、表示装置10Bにより提示される像を概略的に示す。
図8(b)は、表示装置10BのBB断面を概略的に示す。表示装置10Bにおいて、導光板により形成される像6Bは、表示装置10が形成する像6と異なる。また、表示部200は、表示面201の全体に背景画像を表示する。これらの点を除いて、表示装置10と同様の機能及び構成を有する。
【0047】
像6Bにおいて、後側像62Bは、xy面内において前側像61と同じ位置にある。この点を除いて後側像62Bは、後側像62と同様の形状を有する。接続線63B及び接続線64Bを含む複数の接続線は、前側像61と後側像62Bとを接続する。表示部100Bによっても、表示面201の近傍から、奥行き感のある立体像6Bを形成できる。そのため、上述したオブジェクト240の飛び出し表示効果と同様の効果が得られる。なお、表示部200は、前側像61より外側の表示領域に、表示領域242と同様に、シャープネスが高い画像を表示してもよい。
【0048】
図9は、表示装置10の変形例としての表示装置10Cを示す。
図9(a)は、表示装置10Cにより提示される像を概略的に示す。
図9(b)は、表示装置10CのBB断面を概略的に示す。表示装置10Cにおいて、導光板により形成される像6Cが、表示装置10が形成する像6と異なる。また、表示部200は、表示面201の全体に背景画像を表示する。これらの点を除いて、表示装置10と同様の機能及び構成を有する。
【0049】
像6Cにおいて、前側像61C及び後側像62Cは、矩形ではなく、楕円形の像である。前側像61Cは、前側像61と同様に、表示面201上に形成される。後側像62Cは、xy面内において前側像61Cより内側にある。また、接続線63C及び接続線64Cを含む複数の接続線が、前側像61Cと後側像62Cとを接続する。表示部100Cによっても、表示面201の近傍から、奥行き感のある立体像6Cを形成できる。そのため、上述したオブジェクト240の飛び出し表示効果と同様の効果が得られる。なお、表示部200は、前側像61Cより外側の表示領域に、表示領域241と同様に、シャープネスが高い画像を表示してもよい。
【0050】
なお、表示部100に代えて、視差画像によって擬似的に立体像を提供する2眼式又は多眼式の表示部を適用してよい。例えば、導光板によって導かれている光を偏向して、2眼式又は多眼式の視差画像を導光板上に形成する光を出射面71から出射させる偏向部を導光板に設けてよい。2眼式又は多眼式の表示部を導光板を用いて実現する場合、右眼用の視差画像を導光板上に表示する第1の反射面群と、左眼用の視差画像を導光板上に表示する第2の反射面群とを設けることで、右眼用及び左眼用の視差画像を提供してよい。
【0051】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0052】
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。