特開 2022-166783 映像表示パネル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022166783

(43)【公開日】2022-11-02

(54)【発明の名称】映像表示パネル

(51)【国際特許分類】

   G09F 13/18 20060101AFI20221026BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20221026BHJP

   G09B 27/00 20060101ALN20221026BHJP

   G09F 9/305 20060101ALN20221026BHJP

【ＦＩ】

G09F13/18 D

G09F9/00 313

G09B27/00 B

G09F9/305

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021072211

(22)【出願日】2021-04-21

(71)【出願人】

【識別番号】000142894

【氏名又は名称】株式会社五藤光学研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100081949

【弁理士】

【氏名又は名称】神保 欣正

(72)【発明者】

【氏名】笠原 誠

【テーマコード（参考）】

2C032

5C094

5C096

5G435

【Ｆターム（参考）】

2C032EB00

5C094AA03

5C094AA41

5C094AA43

5C094AA44

5C094BA23

5C094BA43

5C094CA19

5C094ED04

5C094ED11

5C094ED13

5C094ED15

5C094FA04

5C094HA10

5C096BA01

5C096BC20

5C096CA06

5C096CC06

5C096CD04

5C096CF00

5C096CJ02

5C096FA04

5G435AA19

5G435BB04

5G435BB12

5G435CC09

5G435DD06

5G435DD09

5G435DD11

5G435FF03

5G435FF08

5G435FF13

5G435GG18

5G435HH08

5G435LL00

(57)【要約】

【課題】 映像を表示する面が平面でない場合に使用することができる映像表示パネルを提供する。
【解決手段】 複数の画素で構成される映像表示素子を配した映像表示パネル１において、映像表示素子２の映像光を放出する面に、個々の画素の全てまたは一部に対応して画素ごとに光を導く複数の導光素子３を２次元状に配して取り付けることにより、導光素子の端面４から映像光を放出するようにするとともに、映像光を放出する面を導光素子の端面の高さや端面形状の設定により任意の形状に形成する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の画素で構成される映像表示素子を配した映像表示パネルにおいて、映像表示素子の映像光を放出する面に、個々の画素の全てまたは一部に対応して画素ごとに光を導く複数の導光素子を２次元状に配して取り付けることにより、導光素子の端面から映像光を放出するようにするとともに、映像光を放出する面を導光素子の端面の高さや端面形状の設定により任意の形状に形成することを特徴とする映像表示パネル。

【請求項2】

映像表示素子は発光素子により構成される請求項１記載の映像表示パネル。

【請求項3】

映像表示素子は光源からの光が照射される液晶表示素子により構成される請求項１記載の映像表示パネル。

【請求項4】

導光素子の映像光を放出する端面を粗面とした請求項１または２記載の映像表示パネル。

【請求項5】

導光素子の映像光を放出する端面に、光の一部あるいは全部を遮光するマスクを取り付けた請求項１から４のいずれかに記載の映像表示パネル。

【請求項6】

導光素子の映像光を放出する端面に、光を反射する反射膜を形成した請求項１から５のいずれかに記載の映像表示パネル。

【請求項7】

導光素子の少なくとも一部を、映像表示素子に対し傾斜して取り付けた請求項１から６のいずれかに記載の映像表示パネル。

【請求項8】

導光素子と映像表示素子が分離可能で、少なくともいずれか一方が交換可能な請求項１から７のいずれかに記載の映像表示パネル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は映像施設、映像装置において映像を表示する面を投映によらないで能動的に発光させる際に使用する映像表示パネルに関し、より詳細には映像を表示する面が平面でない場合に使用する映像表示パネルに関する。

【背景技術】

【0002】

プラネタリウムなどの天文・宇宙・地球に関する動画や静止画などの映像、学術的な動画や静止画などの映像、動画や静止画などのエンターテイメント映像などを軸とする映像を表示するに際し、それを球体またはその一部からなるドーム状映像施設のドーム内に表示する試みが、また、例えば地形の三次元模型の展示などの模型の表面に映像を表示する試みがなされている。

【0003】

前記の技術において、映像を表示するに際しては、プラネタリウムの恒星球やプロジェクターからの投映による手段が一般的であった（特許文献１～３）。

【0004】

一方、前記従来技術に代わり、映像を表示する面を投映によらないで映像表示素子によることで、能動的に発光させて映像を表示することが提案されている（特許文献４、５）。

【0005】

前記の技術はプラネタリウムの恒星球やプロジェクターをドーム内に配置しなくて済むので座席配置や観客の導線の制限が生じない利点がある。また、模型などに関してはプロジェクションマッピングによって映像を表示しており、薄暗い部屋での展示しかできなかったが、明るい部屋での展示ができる利点がある。

【0006】

前記の技術に関しては、映像表示素子をタイリングするという周知技術（特許文献６）を応用し、球体の表面に矩形の映像表示素子をタイリングして敷きつめた球形映像の表示装置が公知である（非特許文献１、２）。

【0007】

【特許文献1】特開平５９－１７２６７４号公報

【特許文献2】特許第４５３８３５２号公報

【特許文献3】特許第４３５５５０８号公報

【特許文献4】特公平６－４２１１９号公報

【特許文献5】特開平５－２７６６６号公報

【特許文献6】特開２００４－１９１４８７号公報

【非特許文献1】日本科学未来館「Geo-Cosmos」向けオーロラビジョンOLED納入のお知らせ、平成２４年７月１６日インターネット検索、ＵＲＬ（http://www.mitsubishielectric.co.jp/news/2011/pdf/0601.pdf）

【非特許文献2】日本科学未来館常設展示、平成２４年７月１６日インターネット

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、一般的にこれまでの映像表示素子は液晶ディスプレイあるいはプラズマディスプレイ、またはＬＥＤディスプレイなどの平面的なディスプレイを前提としていたので、平面あるいは一方向にのみ曲率をもつ形状をとることしかできなかった。

【0009】

よって、プラネタリウムなどのように映像を表示する面が球面やその他の立体的な形状ではこれらの映像表示素子を用いた表示が行なえないから、近似解として多数の小さな平面に分割し映像を表示しなければならなかった。

【0010】

ところが、例えば球面状の投映面を多数の小さな平面に分割して形成するには様々な形の映像表示素子を製造する必要があった。ＬＥＤ表示素子やＬＣＤ表示素子などの映像表示素子では、その形状に合わせて電子回路等を形成する必要があり、様々な形状の映像表示素子を製造するために膨大なコストを必要としていた。

【0011】

また、実施した場合には、故障対策としてあらかじめ多種多様な形状の予備の映像表示パネルを多数用意しておかなければならずメンテナンス上も問題があった。

【0012】

本願発明は、以上の従来技術の問題点に鑑みて創作されたものであり、映像を表示する面が平面でない場合に使用する映像表示パネルを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

すなわち、本願発明の映像表示パネルは、複数の画素で構成される映像表示素子を配した映像表示パネルにおいて、映像表示素子の映像光を放出する面に、個々の画素の全てまたは一部に対応して画素ごとに光を導く複数の導光素子を２次元状に配して取り付けることにより、導光素子の端面から映像光を放出するようにするとともに、映像光を放出する面を導光素子の端面の高さや端面形状の設定により任意の形状に形成することを特徴とする。

【0014】

ここに「導光素子」とは一方の端面に入射した光を他方の端面に導いて、他方の端面から出射する性質を有する部材を指し、例えば光ファイバーや透明樹脂製の導光ロッドが挙げられる。

【0015】

また、請求項２に記載の発明は前記の映像表示パネルにおいて、映像表示素子は発光素子により構成されることを特徴とする。

【0016】

また、請求項３に記載の発明は前記の映像表示パネルにおいて、映像表示素子は光源からの光が照射される液晶表示素子により構成されることを特徴とする。

【0017】

また、請求項４に記載の発明は前記の映像表示パネルにおいて、導光素子の映像光を放出する端面を粗面としたことを特徴とする。

【0018】

また、請求項５に記載の発明は前記の映像表示パネルにおいて、導光素子の映像光を放出する端面に、光の一部あるいは全部を遮光するマスクを取り付けたことを特徴とする。

【0019】

また、請求項６に記載の発明は前記の映像表示パネルにおいて、導光素子の映像光を放出する端面に、光を反射する反射膜を形成したことを特徴とする。

【0020】

また、請求項７に記載の発明は前記の映像表示パネルにおいて、導光素子の少なくとも一部を、映像表示素子に対し傾斜して取り付けたことを特徴とする。

【0021】

また、請求項８に記載の発明は前記の映像表示パネルにおいて、導光素子と映像表示素子が分離可能で、少なくともいずれか一方が交換可能なことを特徴とする。

【発明の効果】

【0022】

球面やその他の形状に映像を表示する要求は、主に大型の映像施設に求められるため、映像を構成する個々の画素は多くの場合数ミリメートルである。

【0023】

よって、本願発明における映像表示パネルには、微細な光ファイバーなどではなく透明樹脂製の導光ロッドなどが利用でき、表面の加工も一般的な切削、研磨工具での加工が行える。

【0024】

このためメンテナンスにおいても、予め形状が決定している予備の映像表示パネルを用意しておくのではなく、汎用的に使用できる形状の映像表示パネルを用意しておき、必要に応じて形状を加工しメンテナンスを行えばよい。もちろん、映像表示パネルの不具合は、映像表示素子に発生する場合がほとんどであるから、映像表示素子だけを交換できるように映像表示パネルを構成すれば、不具合が発生した映像表示素子だけを交換すればよい。

【0025】

さらに、大型の映像表示に用いられる映像表示素子は規格化されている場合が多いから、それを本願発明の映像表示素子に用いれば、より安価な映像表示パネルを構成することができる。

【0026】

もちろん、例えば大型の液晶ディスプレイを映像表示素子として用いる高精細な映像表示パネルにおいては、光ファイバーを導光素子に用いることで、高精細でありながらも複雑な形状の映像表示面を持つ映像表示パネルが実現できる。これにより、例えば地形の三次元模型の展示においては、模型自体を本願発明により構築し、その表示を地図や画像に切り換えたり地表の季節変化を表示するといったことを、他の展示と同じ明るい部屋で行うことができる。このような展示はこれまでプロジェクションマッピングによって実現するしかなく、薄暗い部屋での展示でなければならなかった。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本願発明の映像表示パネルの斜視図。

【図2】同上、異なる実施例の斜視図。

【図3】同上、異なる実施例の斜視図。

【図4】同上、異なる実施例の概念図。

【図5】同上、異なる実施例の斜視図。

【図6】同上、異なる実施例の斜視図。

【図7】同上、異なる実施例の斜視図。

【図8】同上、異なる実施例の斜視図。

【図9】同上、異なる実施例の斜視図。

【図10】本願発明の映像表示パネルの使用例を示す斜視図。

【図11】本願発明の映像表示パネルの使用例を示す斜視図。

【発明を実施するための最良の形態】

【0028】

以下、本願発明の映像表示パネルの具体的実施例を添付図面に基づいて説明する。本願発明の映像表示パネルは映像施設、映像装置において映像を表示する面を投映によらないで能動的に発光させる際に使用するものであり、映像施設のスクリーンの表面や、映像装置の表面に複数枚をタイリングして敷きつめて使用に供される。

【0029】

図１０は本願発明の映像表示パネル１を映像施設Ｄにおけるドーム面の内側に敷きつめた例を、図１１は本願発明の映像表示パネル１を映像装置Ｍの外側に敷きつめた例を示す図である。

【0030】

図１に本願発明による映像表示パネル１の基本形状を示す。映像表示パネル１においては複数の画素で構成される映像表示素子２の映像光を放出する面に、個々の画素の全てまたは一部に対応して画素ごとに光を導く複数の導光素子３が２次元状に配して取り付けられる。

【0031】

前記の構成により、映像表示素子２に表示された映像から放出される光束は、導光素子３によって素子の他方の端面４から出力され、あたかもその端面が映像表示素子であるかのように機能する映像表示面となる。

【0032】

前記の導光素子３は一方の端面に入射した光を他方の端面に導いて、他方の端面から出射する性質を有する部材を指し、例えば光ファイバーや透明樹脂製の導光ロッドが挙げられる。

【0033】

また、映像表示素子２は例えばＬＥＤ表示素子やＬＣＤ表示素子などの発光素子により構成されるほか、光源からの光が照射される液晶表示素子により構成される。

【0034】

前記の映像表示パネル１の映像光を放出する面は導光素子３の端面４の高さや端面形状の設定により任意の形状に形成される。ここでは周辺の導光素子３より中央箇所の導光素子３の高さを低くするとともに、導光素子の端面４の形状を中央箇所に向けて傾斜させることにより凹面とした例を示しているが、凸面であったり角を持つような面形状でもかまわない。

【0035】

また、映像を構成する画素ごとの光のクロストークを防ぐために、映像表示素子と導光素子の間、あるいは導光素子同士の間に遮光部材を間に挟むと効果的である。

【0036】

導光素子３同士は、予め接着等により集合体としての形状を固定しておき、その上で映像表示素子２と結合する方が作業性がよいが、映像表示素子との光学的な結合効率を高くするなどの理由から、個々の導光素子を映像表示素子に直接接着するなどして本願発明にかかる映像表示パネルを形成してもよい。

【0037】

本願発明の映像表示パネルは、能動的に発光する自発光型の映像表示パネルであるが、多くの自発光型映像表示パネルがそうであるように、通常、映像の視野角は十分に広くなければならない。このため、特段の必要のない限り導光素子の映像表示面は粗面に加工し、光が四方に散乱するようにする。もちろん、導光素子の映像表示面に散乱させるための素材を張り付けることで実現してもよい。

【0038】

一方、表示する映像によっては、故意に映像の視野角を制限する目的で導光素子端面を粗面としなかったり、個々の端面を斜めに加工するなどして特定の方向に光束を放出させて光学バリアとして機能させてもよい。

【0039】

また、表示映像とプロジェクターなどによる投映映像の合成が求められる場合には、図２に示すように導光素子３同士の隙間を拡散反射する材料５で充填し、投映映像を効率的に反射する部位を形成してもよいし、映像表示パネル表面に拡散面を持つような部材６を貼ることで、投映映像を効率的に拡散反射する映像表示パネルとしてもよい。

【0040】

もちろん、導光素子端面に金属の薄膜等によってハーフミラー状の幕を形成しても同様の効果が得られる。これらの場合の反射率等は映像表示素子の光束量と投映映像の光束量を鑑みて決定されるべきものである。

【0041】

映像表示素子２の大きさを超える大きな映像表示装置は、映像表示パネルを多数組み合わせることで実現することができる。しかしながら、表示する面の形状によっては矩形の映像表示パネルだけでは実現できない場合が多数存在する。この場合は、図４に示すように映像表示素子２の一部だけの映像を導光素子で導くようにし、残りの画素２Ａ箇所には導光素子を設けないような構造や、導光素子３を映像素子２の映像面に対して傾斜して配置する構造を用いて立体的な面の形状を構成すればよい。

【0042】

その典型的な例として、図５に球面を構成する場合の極となる部分１０の映像表示パネルの分割例を示す。

【0043】

ここで記号Ａが振られた映像表示パネルはＡＡの形状のパネルを、記号Ｂが振られた映像表示パネルはＢＢの形状のパネルを、記号Ｃが振られたパネルはＣＣの形状のパネルを用いる。いずれも、映像表示素子２は同一で導光素子３部分の形状および長さが異なっている。

【0044】

同様にして、他の立体的な映像面についても単一の映像表示素子を用いた映像表示パネルによって映像表示面を構築することができる。

【0045】

また、プラネタリウムのように半球状の映像表示面を持つ場合、あるいは没入型仮想現実体験装置のＣＡＶＥ（Cave automatic virtual environment）のような四方が映像表示面となっている場合には、構成するすべての面を密な映像表示面とすると、音の反響が大きく音響効果の面で好ましくない。このような場合には、投映面に小さな開口を設けることで音の反響を抑制した投映スクリーンが一般に用いられる。このような開口は、本願発明における映像表示パネルにおいても、図１、図２で示したような導光素子同士の隙間をそのまま残し、ＬＥＤなどの映像表示素子に穴の開いた表示素子を用意して構成してもよいし、あるいは図７で示したように穴部分に吸音材７を取り付けた構造としてもよい。また、音の反響抑制が十分でない場合には、導光素子や映像表示素子の一部を取除き、より開口を多くした構造とすればよい。

【0046】

なお、これまで、縦横に整列した画素の映像表示パネルの実施例を示したが、図７に示すように画素を千鳥配列として画素密度を高めてもよく、また、図７、８、９に示すように導光素子の形状を多角形としてもよい。

【0047】

一方、近年では液晶表示素子などを用いた大型の映像モニタも存在する。これを映像表示素子として用いたことで、画素密度の高い高解像度の映像表示パネルを構成することができる。映像表示素子が大型である場合には導光素子ブロックも同様に大型となり製作が困難となるが、このような場合には、これを複数の導光素子ブロックに分けて製造するとよい。また、複雑な映像表示面を持つ場合もその加工が困難となる場合があるからに、このような場合も同様にして加工するとよい。

【0048】

本願発明において、表示したい映像の単位長さあたりの解像度は、映像表示素子の画素を形成する発光素子等の寸法に依存している。しかし、ＬＥＤなどの発光素子では発光部分の寸法は素子寸法よりも小さいから、発光素子寸法よりも小さく、その発光部分と同程度の直径を持つ導光素子を映像表示素子側では画素寸法の間隔をあけて配置し、任意の面形状となる側の導光素子は密着させた映像表示パネルを形成することで、映像表示素子以上の解像度（単位長さあたりの画素数) を持つ映像表示パネルを構成することができる。もちろん、同様に解像度を下げるような映像表示パネルを形成することも可能であり、自由度の高い映像表示パネルを提供することができる。

【0049】

また、予め映像表示素子の画素間隔よりも細い導光素子を用いておけば、より高解像度の映像表示が必要となった場合でも解像度の高い映像表示素子に交換するだけで良く、これまでのように多種多様な映像表示素子を全て再設計し製造を行う必要は無く、機器の更新をより安価に行うことができる。

【符号の説明】

【0050】

１ 映像表示パネル
２ 映像表示素子
２Ａ 画素
３ 導光素子
４ 導光素子の端面
５ 隙間を拡散反射する材料
６ 拡散面を持つような部材
７ 吸音材
Ｄ 映像施設
Ｍ 映像装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】