特開 2024-154657 三次元画像の表示装置と三次元画像の表示方法

(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】P2024154657

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】三次元画像の表示装置と三次元画像の表示方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 30/56 20200101AFI20241024BHJP

   G09F 19/12 20060101ALI20241024BHJP

   H04N 13/398 20180101ALI20241024BHJP

   H04N 13/393 20180101ALI20241024BHJP

   H04N 13/346 20180101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

G02B30/56

G09F19/12 Z

H04N13/398

H04N13/393

H04N13/346

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023068602

(22)【出願日】2023-04-19

(71)【出願人】

【識別番号】523135816

【氏名又は名称】Ｘ－Ｇａｔｅ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102923

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 雄二

(72)【発明者】

【氏名】大貫 誠

【テーマコード（参考）】

2H199

【Ｆターム（参考）】

2H199BA32

2H199BB18

2H199BB59

2H199BB67

(57)【要約】

【課題】回転ディスプレイと壁との距離が短いと、壁によって奥行きが制限されるように感じられる。回転ディスプレイは、ブレード音が出る事と、回転部分に人が近づくと危険である。
【解決手段】 ハーフミラーとノーマルミラーとの間に、回転する発光素子アレイを挟んで配置する。フレームの内壁の多重反射像により壁に囲まれた空間の奥行きを拡大させる。動画像の三次元的な動きの効果を高めることができる。回転する発光素子アレイを包囲するので、回転部分が覆われるから安全性が高い。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

残像効果を利用して動画像を表示するための発光素子アレイと、この発光素子アレイを回転軸を中心に回転させる駆動装置と、
上記の発光素子アレイの照射光が直接照射される表面側にハーフミラーを配置し、その発光素子アレイの背面側にノーマルミラーを配置し、ハーフミラーとノーマルミラーとの間に発光素子アレイを挟んで配置したことを特徴とする三次元動画像表示装置。

【請求項2】

ハーフミラーとノーマルミラーとそれらの周囲を囲むフレームとで、発光素子アレイを包囲し、フレームの内面を照明を用いて照射して、回転する発光素子アレイの周囲に、ハーフミラー越しに、フレームの内壁の多重反射像を見せることを特徴とする請求項１に記載の三次元動画像表示装置。

【請求項3】

ハーフミラーもしくはノーマルミラーの、発光素子アレイにより表示される画像の表示領域と向き合う面に、周辺部分よりも光反射率を低下させた領域を設けたことを特徴とする請求項１に記載の三次元動画像表示装置。

【請求項4】

ノーマルミラーとハーフミラーとに挟まれた空間に、回転ディスプレイにより回転される発光素子アレイを配置して、ノーマルミラーとハーフミラーの周辺をフレームで囲み、フレームの内壁の多重反射像により奥行きが拡張された空間を表示し、発光素子アレイにより表示される三次元動画像がこの拡張された空間中で動き回るように、発光素子アレイの表示画像を制御することを特徴とする三次元動画像の表示方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は回転ディスプレイを使用した三次元画像の表示装置と三次元画像の表示方法に関する。

【背景技術】

【0002】

パーソナルコンピュータやテレビジョン受信機に設けられた通常の平面ディスプレイに動画を表示しても、その動画を立体的に表示するには限界がある。一方、特許文献１や特許文献２で紹介されたような回転ディスプレイで動画を表示すると、高い立体感が得られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】日本特許第６６７６８３１号公報

【特許文献2】米国特許公開第２００９／０００２２７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図７に特許文献１で紹介した回転ディスプレイの斜視図を示した。図８はその側面図、図９はその平面図である。この回転ディスプレイは、プレート１２上に発光素子アレイ１４が搭載されており、駆動装置の回転軸１６により矢印A方向に回転駆動される。発光素子アレイ１４に画像データが入力すると、人の視覚の残像効果を利用して動画像を表示する。

【0005】

図１０は壁面に回転ディスプレイをとり付けた従来例の側面図である。壁３６の手前の空間で動画像中の動物等が三次元方向に自在に移動しているように感じることができる。この装置により、平面ディスプレイによる画像よりも高い立体感が得られる。しかしながら回転ディスプレイと壁３６との距離が短いと、壁３６によって奥行きが制限され立体感が損なわれる。

【0006】

一方、図１１に示した従来例では、壁３６から十分に離して回転ディスプレイを取り付けた。このほうが図１０の例よりも動画像の奥行きを感じることができる。しかしながら、回転ディスプレイは、回転部分に人が近づくと危険である。従って、防護用のカバー等が必要になる。そのため、回転ディスプレイの設置スペースが大きくなるという問題があった。また、駆動装置による回転音が気になるという問題もあった。

【0007】

図１２に示した従来例では、天井３８から回転ディスプレイを吊して固定している。これで、壁を取り除くことができる。しかしながら、この構造も図１１の例と同様に、回転ディスプレイの設置スペースが大きくなるという問題があった。

【0008】

本発明では、回転ディスプレイによる三次元画像の立体感を十分に高めつつ、設備を小型化し、ブレード音の少音化、かつ、安全性を高めた三次元画像の表示装置と、三次元画像の表示方法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】

【0009】

以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。

【0010】

＜構成１＞
残像効果を利用して動画像を表示するための発光素子アレイと、この発光素子アレイを回転軸を中心に回転させる駆動装置と、
上記の発光素子アレイの照射光が直接照射される表面側にハーフミラーを配置し、その発光素子アレイの背面側にノーマルミラーを配置し、ハーフミラーとノーマルミラーとの間に発光素子アレイを挟んで配置したことを特徴とする三次元動画像表示装置。

【0011】

＜構成２＞
ハーフミラーとノーマルミラーとそれらの周囲を囲むフレームとで、発光素子アレイを包囲し、フレームの内面を照明を用いて照射して、回転する発光素子アレイの周囲に、ハーフミラー越しに、フレームの内壁の多重反射像を見せることを特徴とする構成１に記載の三次元動画像表示装置。

【0012】

＜構成３＞
ハーフミラーもしくはノーマルミラーの、発光素子アレイにより表示される画像の表示領域と向き合う面に、周辺部分よりも光反射率を低下させた領域を設けたことを特徴とする構成１に記載の三次元動画像表示装置。

【0013】

＜構成４＞
ノーマルミラーとハーフミラーとに挟まれた空間に、回転ディスプレイにより回転される発光素子アレイを配置して、ノーマルミラーとハーフミラーの周辺をフレームで囲み、フレームの内壁の多重反射像により奥行きが拡張された空間を表示し、発光素子アレイにより表示される三次元動画像がこの拡張された空間中で動き回るように、発光素子アレイの表示画像を制御することを特徴とする三次元動画像の表示方法。

【発明の効果】

【0014】

ハーフミラーとノーマルミラーとの間に発光素子アレイを挟んで配置するので、省スペ－スであって、多重反射により奥行きが拡大した空間に動画像を表示できる。
回転する発光素子アレイをハーフミラーとノーマルミラーとで挟むので、回転部分が覆われるから安全性が高い。
照明に照らされた、フレームの内壁の多重反射像により壁に囲まれた空間の奥行きが拡大するから、動画像の三次元的な動きの効果を高めることができる。
ハーフミラーあるいはノーマルミラーの、発光素子アレイにより表示される画像の表示領域と向き合う面での反射を抑制すると、必要に応じて動画像の多重反射を抑制することができる。駆動装置を背面に隠せば、駆動装置による回転騒音を遮断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の三次元画像表示装置の縦断面図である。

【図2】図２は図１に示した装置の画像制御システムのブロック図である。

【図3】図３は図１に示した装置の正面図である。

【図4】図４は動画像と多重反射像を表示した装置の斜視図である。

【図5】図５は実施例２の装置の縦断面図である。

【図6】図６は実施例２の装置の正面図である。

【図7】図７は特許文献１で紹介した回転ディスプレイの斜視図である。

【図8】図８は図７に示した装置の側面図である。

【図9】図９は図７に示した装置の平面図である。

【図10】図１０は壁面に回転ディスプレイをとり付けた従来例の側面図である。

【図11】図１１は壁から十分に離して回転ディスプレイを取り付けた従来例の側面図である。

【図12】図１２は天井から回転ディスプレイを吊して固定した従来例の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。

【実施例0017】

この実施例１は、図７の図面に示した回転ディスプレイ１０を使用した例を用いて説明する。なお、使用される回転ディスプレイ１０の構造は、特許文献１や特許文献２に示した各種のものを自由に採用できる。

【0018】

図１は図３に正面図を示した本発明の装置のＸ－Ｘ面に沿う縦断面図である。図１に示した発光素子アレイ１４には、図２に示すように、画像制御部２０から、駆動装置１８の回転に同期させた動画像が供給される。動作原理は特許文献１や特許文献２に示されたとおりである。この発光素子アレイ１４の照射光は、ハーフミラー２４の方向に発射される。

【0019】

発光素子アレイ１４の照射光が照射される側を表面側と呼び、反対側を背面側と呼ぶことにする。その表面側にはハーフミラー２４が配置されている。またその背面側にはノーマルミラー２２が配置されている。即ち、図１に示した三次元画像表示装置は、ハーフミラー２４とノーマルミラー２２との間に発光素子アレイ１４を挟んだ構造をしている。

【0020】

なお、ノーマルミラー２２は入射光をほぼ１００％反射する機能を持つ。ハーフミラー２４は、入射光を例えば、６０％反射し、４０%透過させる機能を持つ。この割合は要求に応じて自由に変更して構わない。

【0021】

図１と図３に示すように、ハーフミラー２４とノーマルミラー２２の周囲を取り囲むようにフレーム２６が設けられている。フレーム２６は不透明な板等で構成することができる。ハーフミラー２４とノーマルミラー２２とフレーム２６とによって発光素子アレイ１４全体が包囲されている。

【0022】

図１と図３に示した実施例では、フレーム２６とハーフミラー２４とで、直方体の箱が構成されている。箱の外背面に駆動装置１８を固定して、プレート１２に搭載した発光素子アレイ１４を回転させるための回転軸１６を、その外背面から箱の内部に挿入している。ハーフミラー２４を取り外した状態で発光素子アレイ１４を回転させると箱の中には回転軸以外には何も見えない状態になる。発光素子アレイ１４により、特許文献１等に示されたような動画像が表示される。

【0023】

フレーム２６の上面と下面には、内部照明３２が取り付けられている。内部照明３２は、例えば、複数のLEDランプを配列したパネルである。この内部照明３２によってフレーム２６の内壁が明るく照らされる。内部照明３２の構造も取り付け位置も任意である。

【0024】

上記の構造の三次元画像表示装置を使用して、図４に示すように、例えば、金魚の動画像３０を表示する。このとき、ハーフミラー２４とノーマルミラー２２の作用によって、フレーム２６の内壁の多重反射像４２が動画像の周囲に見える。

【0025】

図３に示した破線の円は、発光素子アレイ１４の画像表示領域２８である。例えば、この画像表示領域２８の直径を３０センチメートルとし、ハーフミラー２４とノーマルミラー２２の縦と横の長さを４０センチメートルとし、両者の間隔を１０センチメートルとして、図４に示したような箱形の装置を組み立てることができる。なお、箱の形状については、直方体、多角柱、円筒、円柱その他、複雑な形状も適用できる。従って、ハーフミラー２４やノーマルミラー２２を湾曲させてもよい。

【0026】

内部照明３２を点灯すると、動画像３０の周囲にハーフミラー２４を通じてフレーム２６の内壁の多重反射像４２が見える。このため、回転ディスプレイ１０による空中に浮いたような特有の動画像３０が、奥行きの拡大した空間中で動いているように見える。従って、例えば金魚をハーフミラー２４から奥の方に向かって違和感なしに大きく移動させる動画像３０を表示することができる。

【0027】

即ち、回転ディスプレイ１０の発光素子アレイ１４とハーフミラー２４とノーマルミラー２２とを組み合わせることによって、従来のディスプレイでは表現できなかった三次元動画像を表現できる。しかも、この装置は、ハーフミラー２４とノーマルミラー２２とフレーム２６とで構成したコンパクトな装置で構成できる。また、回転する発光素子アレイ１４全体が箱に覆われているので安全で任意の場所に取り付けて使用できる。このような箱を任意の場所に任意の数だけ並べて広告等に使用できる。

【実施例0028】

上記のように、ノーマルミラー２２とハーフミラー２４とフレーム２６とで囲まれた箱の中に、奥行きが拡大された空間を見せて、回転ディスプレイ１０による動画像を表示すると、３次元空間を広く動き回る画像を表現できる。

【0029】

ここで本発明をさらに進化させた構造の説明をする。図５に示すように、フレーム２６の内壁の多重反射光４０は、発光素子アレイ１４の上部の破線に示した経路でハーフミラー２４から外に出射する。一方、発光素子アレイ１４の照射光４４はハーフミラー２４に対してほぼ直角に入射する。この光は、ハーフミラー２４の外側にいる利用者に認識される。

【0030】

また、発光素子アレイ１４の照射光４４はハーフミラー２４の内側で反射するが、プレート１２が不透明だから、ノーマルミラー２２に達しない。そのため発光素子アレイ１４で表示される動画像は、正面から見た場合には多重反射が生じない。

【0031】

しかしながら、動画像を見る利用者の位置によって、多重反射画像が気になることがある。図５の図面の右側に、装置の一部の拡大図を一点鎖線の円内に示した。この図は装置のＹ－Ｙ面に沿う断面からプレート１２と発光素子アレイ１４の端面を見た図である。発光素子アレイ１４から斜め方向に発射された照射光４４の一部はハーフミラー２４で反射してさらにノーマルミラー２２で反射するので、動画像の輪郭が複数見られる。

【0032】

この実施例２では、こうした動画像の多重反射を防ぐ必要がある場合のために、例えば、発光素子アレイ１４の背面側にある、ノーマルミラー２２の背面領域３４の光反射率を、周辺部分の光反射率よりも低くした。例えば、このノーマルミラー２２の背面領域３４に、光が反射しにくいコーティングを塗布するとよい。

【0033】

動画像の多重反射を防ぐために、発光素子アレイ１４により表示される画像の表示領域と向き合うハーフミラー２４の面に、光が反射しにくいコーティングを塗布しても同様の効果が得られる

【0034】

動画像の多重反射は、広告宣伝用の画像では効果的なため、この実施例２の構造は動画像の多重反射を防ぐ必要がある場合にのみ有効である。箱の形状によっては、動画像の多重反射がほとんど見えないこともあり、その場合には実施例２の構造は不要である。
また、一部に光が反射しにくいコーティングを塗布したハーフミラー２４を簡単に交換できるようにしておけば、必要に応じて使い分けをすることができる。