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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-11
(45)【発行日】2024-11-19
(54)【発明の名称】表示装置、被照射部材、及び表示方法
(51)【国際特許分類】
G03B 35/18 20210101AFI20241112BHJP
G02B 5/02 20060101ALI20241112BHJP
G02B 30/54 20200101ALI20241112BHJP
G03B 21/56 20060101ALI20241112BHJP
G09F 9/00 20060101ALI20241112BHJP
G09G 5/00 20060101ALI20241112BHJP
G09G 5/36 20060101ALI20241112BHJP
H04N 5/74 20060101ALI20241112BHJP
H04N 13/363 20180101ALI20241112BHJP
H04N 13/393 20180101ALI20241112BHJP
【ＦＩ】
G03B35/18
G02B5/02 C
G02B30/54
G03B21/56
G09F9/00 361
G09G5/00 510B
G09G5/36 500
H04N5/74 Z
H04N13/363
H04N13/393
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2021005348
(22)【出願日】2021-01-15
(65)【公開番号】P2022109806
(43)【公開日】2022-07-28
【審査請求日】2023-11-14
(73)【特許権者】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】熊谷 優
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 浩平
(72)【発明者】
【氏名】並木 友和
(72)【発明者】
【氏名】北川 岳寿
【審査官】登丸 久寿
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２６９３７２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第０４９２２３３６（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許第０６０６４４２３（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開平０７－１９１２７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０５８５４６１３（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００２／０１４０６３１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０００－２８７２２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－０４０６６７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｂ ３５／１８
Ｇ０２Ｂ ５／０２
Ｇ０２Ｂ ３０／５４
Ｇ０３Ｂ ２１／５６
Ｇ０９Ｆ ９／００
Ｇ０９Ｇ ５／００
Ｇ０９Ｇ ５／３６
Ｈ０４Ｎ ５／７４
Ｈ０４Ｎ １３／３６３
Ｈ０４Ｎ １３／３９３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸に直交する平面で切断した断面が曲線状である螺旋形状を含む被照射部材と、前記軸周りに前記被照射部材を回転させる駆動部と、
回転される前記被照射部材に画像光を照射する照射部と、を有し、
前記画像光のうち、前記被照射部材により反射された光で像を表示する表示装置であって、
前記被照射部材は、前記軸に交差する平面内での所定方向における位置をｘとし、前記平面内で前記所定方向に直交する方向における位置をｙとし、前記軸に沿う方向における位置をｚとした場合に、以下の（１）乃至（５）式を満足する形状を含む表示装置。
ｘ＝ａ×ｒ×ｃｏｓ（ｂ×θ） ・・・（１）
ｙ＝ａ×ｒ×ｓｉｎ（ｂ×θ） ・・・（２）
ｚ＝ｃ×θ＋ｄ×ｒ ・・・（３）
０≦θ≦１ ・・・（４）
０≦ｒ≦１ ・・・（５）
（ａ、ｂ、ｃ及びｄは定数を表し、ｒ及びθは変数を表す。）
【請求項2】
軸に直交する平面で切断した断面が曲線状である螺旋形状を含む被照射部材と、
前記軸周りに前記被照射部材を回転させる駆動部と、
回転される前記被照射部材に画像光を照射する照射部と、を有し、
前記画像光のうち、前記被照射部材により反射された光で像を表示する表示装置であって、
前記被照射部材は、前記軸に交差する平面内での所定方向における位置をｘとし、前記平面内で前記所定方向に直交する方向における位置をｙとし、前記軸に沿う方向における位置をｚとした場合に、以下の（６）乃至（１０）式を満足する形状を含む表示装置。
ｘ＝ａ×ｒ×ｃｏｓ（ｂ×θ） ・・・（６）
ｙ＝ａ×ｒ×ｓｉｎ（ｂ×θ） ・・・（７）
ｚ＝ｃ×θ＋ｄ×ｒ ・・・（８）
ｄ≧０のとき、－ｄ／ｃ≦θ≦１、且つ０≦Ｚ≦ｃ ・・・（９）
ｄ＜０のとき、０≦θ≦１－ｄ／ｃ、且つ０≦Ｚ≦ｃ ・・・（１０）
（ａ、ｂ、ｃ及びｄは定数を表し、ｒ及びθは変数を表す。）
【請求項3】
軸に直交する平面で切断した断面が曲線状である螺旋形状を含む被照射部材と、
前記軸周りに前記被照射部材を回転させる駆動部と、
回転される前記被照射部材に画像光を照射する照射部と、を有し、
前記画像光のうち、前記被照射部材により反射された光で像を表示する表示装置であって、
前記被照射部材は、前記軸に交差する平面内での所定方向における位置をｘとし、前記平面内で前記所定方向に直交する方向における位置をｙとし、前記軸に沿う方向における位置をｚとした場合に、以下の（１１）乃至（１５）式を満足する形状を含む表示装置。
ｘ＝ａｃ×［ｃｏｓ（ｂｃ×θ）×｛１－ｃｏｓ（ｄｃ×φ）｝－ｓｉｎ（ｂｃ×θ）×ｓｉｎ（ｄ×φ）］ ・・・（１１）
ｙ=ａ×［ｓｉｎ（ｂｃ×θ）×｛１－ｃｏｓ（ｄｃ×φ）｝＋ｃｏｓ（ｂｃ×θ）×ｓｉｎ（ｄｃ×φ）］ ・・・（１２）
ｚ＝ｃｃ×θ ・・・（１３）
０≦θ≦１ ・・・（１４）
０≦φ≦１ ・・・（１５）
（ａｃ、ｂｃ、ｃｃ及びｄｃは定数を表し、θ及びφは変数を表す。）
【請求項4】
前記像は、３次元像である請求項１乃至３の何れか１項に記載の表示装置。
【請求項5】
前記画像光は、２次元画像を含む請求項１乃至４の何れか１項に記載の表示装置。
【請求項6】
前記照射部は、前記軸に沿う方向から前記被照射部材に前記画像光を照射し、少なくとも前記軸に交差する方向から視認可能な前記像を表示する請求項１乃至５の何れか１項に記載の表示装置。
【請求項7】
前記照射部は、回転される前記被照射部材の位置に基づき生成された前記画像光を照射する請求項１乃至６の何れか１項に記載の表示装置。
【請求項8】
前記被照射部材は、複数の羽根部材を含み、前記複数の羽根部材のそれぞれは、前記螺旋形状を含み、前記軸に沿う方向から視た場合に非重複となる位置に配置されている請求項１乃至７の何れか１項に記載の表示装置。
【請求項9】
請求項１乃至８の何れか１項に記載の表示装置が有する被照射部材。
【請求項10】
軸に直交する平面で切断した断面が曲線状である螺旋形状を含む被照射部材を、前記軸周りに回転させる工程と、回転される前記被照射部材に画像光を照射する工程と、を行い、
前記画像光のうち、前記被照射部材により反射された光で像を表示する表示方法であって、
前記被照射部材は、前記軸に交差する平面内での所定方向における位置をｘとし、前記平面内で前記所定方向に直交する方向における位置をｙとし、前記軸に沿う方向における位置をｚとした場合に、以下の（１）乃至（５）式を満足する形状を含む表示装置。
ｘ＝ａ×ｒ×ｃｏｓ（ｂ×θ） ・・・（１）
ｙ＝ａ×ｒ×ｓｉｎ（ｂ×θ） ・・・（２）
ｚ＝ｃ×θ＋ｄ×ｒ ・・・（３）
０≦θ≦１ ・・・（４）
０≦ｒ≦１ ・・・（５）
（ａ、ｂ、ｃ及びｄは定数を表し、ｒ及びθは変数を表す。）
【請求項11】
軸に直交する平面で切断した断面が曲線状である螺旋形状を含む被照射部材を、前記軸周りに回転させる工程と、
回転される前記被照射部材に画像光を照射する工程と、を行い、
前記画像光のうち、前記被照射部材により反射された光で像を表示する表示方法であって、
前記被照射部材は、前記軸に交差する平面内での所定方向における位置をｘとし、前記平面内で前記所定方向に直交する方向における位置をｙとし、前記軸に沿う方向における位置をｚとした場合に、以下の（６）乃至（１０）式を満足する形状を含む表示方法。
ｘ＝ａ×ｒ×ｃｏｓ（ｂ×θ）・・・（６）
ｙ＝ａ×ｒ×ｓｉｎ（ｂ×θ）・・・（７）
ｚ＝ｃ×θ＋ｄ×ｒ・・・（８）
ｄ≧０のとき、－ｄ／ｃ≦θ≦１、且つ０≦Ｚ≦ｃ・・・（９）
ｄ＜０のとき、０≦θ≦１－ｄ／ｃ、且つ０≦Ｚ≦ｃ・・・（１０）
（ａ、ｂ、ｃ及びｄは定数を表し、ｒ及びθは変数を表す。）
【請求項12】
軸に直交する平面で切断した断面が曲線状である螺旋形状を含む被照射部材を、前記軸周りに回転させる工程と、
回転される前記被照射部材に画像光を照射する工程と、を行い、
前記画像光のうち、前記被照射部材により反射された光で像を表示する表示方法であって、
前記被照射部材は、前記軸に交差する平面内での所定方向における位置をｘとし、前記平面内で前記所定方向に直交する方向における位置をｙとし、前記軸に沿う方向における位置をｚとした場合に、
以下の（１１）乃至（１５）式を満足する形状を含む表示装置。
ｘ＝ａｃ×［ｃｏｓ（ｂｃ×θ）×｛１－ｃｏｓ（ｄｃ×φ）｝－ｓｉｎ（ｂｃ×θ）×ｓｉｎ（ｄ×φ）］ ・・・（１１）
ｙ=ａ×［ｓｉｎ（ｂｃ×θ）×｛１－ｃｏｓ（ｄｃ×φ）｝＋ｃｏｓ（ｂｃ×θ）×ｓｉｎ（ｄｃ×φ）］ ・・・（１２）
ｚ＝ｃｃ×θ ・・・（１３）
０≦θ≦１ ・・・（１４）
０≦φ≦１ ・・・（１５）
（ａｃ、ｂｃ、ｃｃ及びｄｃは定数を表し、θ及びφは変数を表す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、表示装置、被照射部材、及び表示方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、被照射部材を回転軸周りに回転させながら、被照射部材に2次元画像を照射し、残像効果を利用して像を表示する構成が開示されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の構成における被照射部材は、回転軸に直交する直線を回転軸周りに回転させながら回転軸に沿って移動させることで形成される形状を含むものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、特許文献１の構成では、像の一部を表示できなくなる場合がある。
【0004】
本発明は、像全体を表示可能にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様に係る表示装置は、軸に直交する平面で切断した断面が曲線状である螺旋形状を含む被照射部材と、前記軸周りに前記被照射部材を回転させる駆動部と、回転される前記被照射部材に画像光を照射する照射部と、を有し、前記画像光のうち、前記被照射部材により反射された光で像を表示する表示装置であって、前記被照射部材は、前記軸に交差する平面内での所定方向における位置をｘとし、前記平面内で前記所定方向に直交する方向における位置をｙとし、前記軸に沿う方向における位置をｚとした場合に、以下の（１）乃至（５）式を満足する形状を含む。
ｘ＝ａ×ｒ×ｃｏｓ（ｂ×θ） ・・・（１）
ｙ＝ａ×ｒ×ｓｉｎ（ｂ×θ） ・・・（２）
ｚ＝ｃ×θ＋ｄ×ｒ ・・・（３）
０≦θ≦１ ・・・（４）
０≦ｒ≦１ ・・・（５）
（ａ、ｂ、ｃ及びｄは定数を表し、ｒ及びθは変数を表す。）
ｘ＝ａ×ｒ×ｃｏｓ（ｂ×θ） ・・・（１）
ｙ＝ａ×ｒ×ｓｉｎ（ｂ×θ） ・・・（２）
ｚ＝ｃ×θ＋ｄ×ｒ ・・・（３）
０≦θ≦１ ・・・（４）
０≦ｒ≦１ ・・・（５）
（ａ、ｂ、ｃ及びｄは定数を表し、ｒ及びθは変数を表す。）
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、像全体を表示できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】第１実施形態に係る表示装置の全体構成例のブロック図である。
【図2】第１実施形態に係る表示装置の全体構成例の斜視図である。
【図3】第１実施形態に係る表示装置の情報処理部の構成例のブロック図である。
【図4】第１実施形態に係る表示装置の情報処理部の機能構成例のブロック図である。
【図5】第１実施形態に係る情報処理部による処理例を示すフローチャートである。
【図8】比較例に係る表示装置が表示する３次元像を示す図である。
【図11】第１実施形態に係る表示装置が表示する３次元像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【0009】
以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための表示装置を例示するものであって、本発明を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。
【0010】
実施形態に係る表示装置は、軸に直交する平面で切断した断面が曲線状である螺旋形状を含む被照射部材と、軸周りに被照射部材を回転させる駆動部と、回転される被照射部材に画像光を照射する照射部とを有し、画像光のうち、被照射部材により反射された光で像を表示するものである。表示される像は、例えば３次元像である。
【0011】
軸に直交する平面で切断した断面が曲線状である螺旋形状を被照射部材が含むことで、例えば、軸に沿う方向から被照射部材に画像光を照射し、軸に交差する方向から視認可能な像を表示する場合にも、表示される像に視点と平行となる部分が生じない。これにより、表示される像において、視点と平行となる部分等の像を表示できない部分をなくし、像全体を表示可能にする。軸は、例えば螺旋形状を含む被照射部材の螺旋軸であるが、螺旋軸以外の軸であってもよい。
【0012】
ここで、実施形態の用語における３次元像とは、３次元空間上に表示され、人間が視認可能な体積を持った立体的な像をいう。
【0013】
螺旋とは、回転しながら回転面に垂直な方向へ移動する３次元曲線の一種をいう。
【0014】
螺旋軸とは、螺旋において３次元曲線が回転する際の回転の中心軸をいう。
【0015】
螺旋形状とは、外形が螺旋を描くように形成され、螺旋面を含む形状をいう。
【0016】
また被照射部材により反射された光には、被照射部材の一方の面から入射して被照射部材の内部を透過した後、被照射部材の他方の面で反射される光を含む。
以下、実施形態に係る表示装置について説明する。
以下、実施形態に係る表示装置について説明する。
【0017】
なお、以下に示す図でＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸により方向を示す場合があるが、Ｘ軸に沿うＸ方向は、実施形態に係る表示装置が備える螺旋スクリーンの螺旋軸に略直交する平面内での所定方向を示す。Ｙ軸に沿うＹ方向は、上記平面内で上記の所定方向に直交する方向を示す。Ｚ軸に沿うＺ方向は、上記の螺旋スクリーンの螺旋軸に沿う方向を示す。
【0018】
また、Ｘ方向で矢印が向いている方向を＋Ｘ方向、＋Ｘ方向の反対方向を－Ｘ方向と表記し、Ｙ方向で矢印が向いている方向を＋Ｙ方向、＋Ｙ方向の反対方向を－Ｙ方向と表記し、Ｚ方向で矢印が向いている方向を＋Ｚ方向、＋Ｚ方向の反対方向を－Ｚ方向と表記する。表示装置は＋Ｚ方向に画像光を照射するものとする。但し、これらは表示装置の向きを制限するものではなく、表示装置は任意の向きで配置可能である。
【0019】
【0020】
図１に示すように、表示装置１は、情報処理部１０と、プロジェクタ２０と、螺旋スクリーン３０と、モータ４０と、モータ制御部４１とを有する。
【0021】
表示装置１は、３次元モデルデータ９０１を受信して、表示装置１のユーザに３次元像を視認させる。３次元モデルデータ９０１は、ユーザに３次元像を視認させるための３次元モデルを示すデータであって、例えば、３次元ボクセルごとの画素値を示すデータである。具体的には、３次元モデルデータ９０１は、情報処理部１０に入力される。
【0022】
情報処理部１０は、入力された３次元モデルデータ９０１に基づく画像情報９０３を生成する。具体的には、情報処理部１０は、モータ制御部４１に回転指示信号２０１を送信し、回転の開始を指示する。指示を受けたモータ制御部４１は、例えば規定された略一定の速度で螺旋スクリーン３０を回転させるように、回転制御信号２０２を送信してモータ４０を駆動させる。
【0023】
【0024】
モータ４０は、螺旋軸周りに螺旋スクリーン３０を回転させる駆動部の一例である。モータ４０には、ステッピングモータ、ＤＣ（Direct Current）モータ又はＡＣ（Alternating Current）モータ等を適用できる。
【0025】
モータ４０にはロータリエンコーダが取り付けられている。ロータリエンコーダは、モータ４０の回転軸の回転角度を示すエンコーダ信号２０３をモータ制御部４１に送信する。モータ制御部４１は、受信したエンコーダ信号２０３に基づいて、螺旋スクリーン３０の回転角度を示す回転角度情報９０４を生成し、情報処理部１０に送信する。
【0026】
情報処理部１０は、受信した回転角度情報９０４に基づいて、螺旋スクリーン３０の回転角度に応じた画像情報９０３を生成し、プロジェクタ２０に送信する。画像情報９０３は、２次元画像を示す情報である。
【0027】
プロジェクタ２０は、回転される螺旋スクリーン３０に画像光Ｌを照射する照射部の一例である。プロジェクタ２０は、情報処理部１０から出力された画像情報９０３に基づく画像光Ｌを螺旋スクリーン３０に照射できる。換言すると、プロジェクタ２０は、回転される螺旋スクリーン３０の位置に基づき生成された画像光Ｌを照射することができる。
【0028】
表示装置１は、高速に回転される螺旋スクリーン３０に照射された画像光Ｌのうち、螺旋スクリーン３０により反射された光で、残像効果を利用して、カラーの３次元像をユーザに視認させることができる。
【0029】
次に図２は、表示装置１の全体構成の一例を説明する斜視図である。図２に示すように、表示装置１は、情報処理部１０、プロジェクタ２０、モータ４０、モータ制御部４１及び回転テーブル７０を筐体５０の内部に設けている。また表示装置１は、筐体５０の＋Ｚ方向側に、螺旋スクリーン３０及びスクリーンケース６０を設けている。
【0030】
筐体５０は、板金等を含むパネル板を組み合わせて構成された箱状部材である。筐体５０は、筐体５０の内部に連通する貫通孔５２を上面パネル５１に設けている。
【0031】
スクリーンケース６０は円筒状の部材であり、螺旋スクリーン３０を支持する支持部の一例である。スクリーンケース６０は、円筒の内側に螺旋スクリーン３０を接着剤等により固定し、支持している。スクリーンケース６０は、透明な樹脂又はガラス等の材料を含んで構成されている。スクリーンケース６０の内側に支持された螺旋スクリーン３０は、外側から視認可能になっている。
【0032】
なお、スクリーンケース６０は円筒状の部材に限定されるものではなく、断面が楕円状や断面が多角形状の筒状部材であってもよい。また筒の中心軸に沿う方向における画像光Ｌが入射する側とは反対側の端部は、開放されていてもよいし、平板や中空の半球状部材等で閉鎖されていてもよい。
【0033】
スクリーンケース６０は、筐体５０の貫通孔５２を通じて一部が筐体５０の内部に挿入され、筐体５０の内部に収容された回転テーブル７０の＋Ｚ方向側の面にスクリーンケース６０の－Ｚ方向側の端部が接触し、接着剤等により固定されている。
【0034】
回転テーブル７０は、螺旋スクリーン３０の回転軸Ａに沿う中心軸を有する環状の形状に形成され、螺旋スクリーン３０の回転軸Ａ周りにスクリーンケース６０を回転させる回転機構の一例である。螺旋スクリーン３０の螺旋軸と回転軸Ａは略一致している。
【0035】
回転テーブル７０は、筐体５０の内部に収容され、筐体５０の底面パネル上に支柱を介して回転可能に固定されている。回転テーブル７０の材質に特段の制限はないが、例えば樹脂材料又は金属材料等を適用可能である。
【0036】
回転テーブル７０は、外周部に歯形Ｇ２が形成又は取り付けられ、モータ４０の軸心４０ａに取り付けられたギアＧ１と歯形Ｇ２が噛み合っている。ギアＧ１は、モータ４０による駆動力を回転テーブル７０に伝達する伝達部材の一例である。
【0037】
回転テーブル７０は、ギアＧ１と歯形Ｇ２を介して駆動力が伝達されることで、Ｚ軸に沿う軸周りに回転する。回転テーブル７０の回転によりスクリーンケース６０が回転し、螺旋スクリーン３０がスクリーンケース６０とともにＺ軸に沿う回転軸Ａ周りに回転可能になっている。螺旋スクリーン３０の回転軸Ａは、プロジェクタ２０が照射する画像光Ｌの中心軸に沿うように構成されている。
【0038】
プロジェクタ２０は、回転テーブル７０を挟んで螺旋スクリーン３０とは反対側に設けられ、回転テーブル７０に形成された環状領域７１を通過するようにして、回転軸Ａに沿う方向に画像光Ｌを照射する。環状領域７１は、環状の形状に形成された回転テーブル７０における内側の中空部分を指す。
【0039】
プロジェクタ２０が照射する画像光Ｌは、回転テーブル７０の－Ｚ方向側から環状領域７１を通過し、回転テーブル７０の＋Ｚ方向側に設けられた螺旋スクリーン３０に照射される。
【0040】
情報処理部１０は、画像光Ｌの照射方向に沿うＺ軸を含む３次元座標によって、螺旋スクリーン３０の位置を特定する。具体的には、情報処理部１０は、各ｘｙ座標（ｘ，ｙ）における螺旋スクリーン３０の＋Ｚ方向の高さｚ（ｘ，ｙ）を算出する。
【0041】
算出される高さｚ（ｘ，ｙ）は、螺旋スクリーン３０の回転軸Ａに沿った高さであり、螺旋スクリーン３０の表面に画像光Ｌが照射される位置に対応する。情報処理部１０は、螺旋スクリーン３０の回転に応じて変化する高さｚ（ｘ，ｙ）をリアルタイムに算出して、高さｚ（ｘ，ｙ）に応じた画像情報９０３を生成する。
【0042】
なお、本実施形態では、情報処理部１０、プロジェクタ２０、モータ４０、モータ制御部４１及び回転テーブル７０が筐体５０の内部に設けられた構成を例示するが、これに限定されるものではなく、これらの一部又は全部が筐体５０の外部に設けられていてもよい。
【0043】
【0044】
情報処理部１０は、コンピュータによって構築されており、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１０１と、ＲＯＭ(Read Only Memory)１０２と、ＲＡＭ(Random Access Memory)１０３と、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)１０４と、外部機器接続Ｉ／Ｆ(Interface)１０５と、ネットワークＩ／Ｆ１０６とを有する。
【0045】
ＣＰＵ１０１は、各種の演算処理を含む制御処理を実行する。ＲＯＭ１０２は、ＩＰＬ(Initial Program Loader)等のＣＰＵ１０１の駆動に用いられるプログラムを記憶する。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１のワークエリアとして使用される。ＨＤＤ１０４は、プログラム等の各種データを記憶する。
【0046】
外部機器接続Ｉ／Ｆ１０５は、各種の外部機器を接続するためのインターフェースである。この場合の外部機器は、例えば、プロジェクタ２０、モータ制御部４１等の機器である。
【0047】
ネットワークＩ／Ｆ１０６は、通信ネットワーク等を介して、他の機器との間でデータ通信をするためのインターフェースである。例えば、情報処理部１０は、ネットワークＩ／Ｆ１０６を介して、３次元モデルデータ９０１を受信する。
【0048】
【0049】
図４に示すように、情報処理部１０は、記憶部１１と、回転角度取得部１２と、算出部１３と、画像生成部１４と、出力部１５とを有する。
【0050】
記憶部１１は、各種の情報を記憶する。具体的には、記憶部１１は、３次元モデルデータ９０１、３次元ボクセルデータ９０２及び画像情報９０３を記憶する。これらのうち、３次元モデルデータ９０１は、外部から入力されるポイントクラウドデータである。３次元ボクセルデータ９０２は、３次元モデルデータ９０１をボクセルごとの輝度に変換した画像データである。画像情報９０３は、画像生成部１４によって生成される情報である。
【0051】
記憶部１１は、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２等に格納されたプログラムに規定された処理を実行し、ＲＡＭ１０３またはＨＤＤ１０４等を制御することによって実現される。
【0052】
回転角度取得部１２は、螺旋スクリーン３０の回転角度を示す情報を取得する。具体的には、回転角度取得部１２は、定期的に、例えば１秒ごとに、モータ制御部４１から回転角度情報９０４を受信する。また、回転角度取得部１２は、螺旋スクリーン３０の回転速度が略一定であることを利用して、螺旋スクリーン３０の回転を開始してから経過した時間に基づく回転角度の算出を行うことによって、螺旋スクリーン３０の回転角度を示す情報を取得してもよい。
【0053】
なお、回転角度取得部１２は、モータ制御部４１から受信した回転角度情報９０４と、経過時間に基づく回転角度の算出とを組み合わせることによって、螺旋スクリーン３０の回転角度を示す情報を取得してもよい。例えば、回転角度取得部１２は、螺旋スクリーン３０の回転を開始してから経過した時間に基づく回転角度の算出の結果を、定期的に受信する回転角度情報９０４に基づいて補正する。これによって、回転角度取得部１２は、モータ４０の実際の回転速度と規定の速度との間に誤差が生じても、定期的に受信する回転角度情報９０４に基づいて、現実の回転角度に修正することができる。
【0054】
回転角度情報９０４は、螺旋スクリーン３０の回転角度を示す情報である。
【0055】
回転角度取得部１２は、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２等に格納されたプログラムに規定された処理を実行し、外部機器接続ＩＦ１０５等を制御することによって実現される。
【0056】
算出部１３は、螺旋スクリーン３０の回転角度に基づいて、螺旋スクリーン３０の回転角度ごとで、各ｘｙ座標におけるＺ軸方向の高さを算出する。
【0057】
画像生成部１４は、３次元モデルデータ９０１を３次元ボクセルデータ９０２に変換する。具体的には、例えば、算出部１３は、ポイントクラウドのポイントごとの各座標の輝度値を、対応する各座標のボクセルにコピーする。また、画像生成部１４は、ディザリング処理によって、３次元ボクセルデータ９０２を減色する。
【0058】
また、画像生成部１４は、算出部１３によって算出された高さに応じた輝度を有する画像情報９０３を生成する。具体的には、画像生成部１４は、３次元モデルデータ９０１に示される３次元像を人に視認させるために、各ｘｙ座標に応じた輝度を決定し、２次元で画像情報９０３を生成する。
【0059】
算出部１３および画像生成部１４は、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２等に格納されたプログラムに規定された処理を実行することによって実現される。
【0060】
出力部１５は、画像生成部１４によって生成された画像情報９０３を出力する。具体的には、出力部１５は、画像情報９０３をプロジェクタ２０に送信する。
【0061】
出力部１５は、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２等に格納されたプログラムに規定された処理を実行し、外部機器接続ＩＦ１０５等を制御することによって実現される。
【0062】
＜表示装置１の動作例＞
次に、表示装置１の動作について説明する。
次に、表示装置１の動作について説明する。
【0063】
情報処理部１０は、３次元モデルデータ９０１を受信し、ユーザ等の操作を受けて制御処理を開始する。
【0064】
図５は、情報処理部１０による処理の一例を示すフローチャートである。
【0065】
まず、ステップＳ１１において、画像生成部１４は、３次元モデルデータ９０１をボクセル化する。３次元モデルデータ９０１は、例えば、点群情報（ポイントクラウド）及びメッシュ情報を含む。点群情報（ポイントクラウド）は、ｘｙｚ座標とＲＧＢ輝度の点データの集合である。メッシュ情報は、立体を構成する三角形あるいは四角形の頂点のｘｙｚ座標と、三角形または四角形の面の色またはテクスチャ等を示す情報である。
【0066】
画像生成部１４は、ポイントクラウドのポイントごとの各座標の輝度値を、対応する各座標のボクセルにコピーすることによって、３次元ボクセルデータ９０２を生成する。
【0067】
続いてステップＳ１２において、画像生成部１４は、３次元ボクセルデータ９０２をディザリングする。具体的には、画像生成部１４は、ＲＧＢ各８ｂｉｔの色深度を持つボクセルを、ＲＧＢ１ｂｉｔを持つボクセルに変換する。例えば、画像生成部１４は、誤差拡散によるディザリングをＲＧＢチャンネルごとに行う。その際、画像生成部１４は、一般的な２次元の誤差拡散ではなく、高精度な３次元の誤差拡散を行うことが望ましい。
【0068】
なお、誤差拡散は、像の色数や階調数を減らす際に擬似的に中間色を表現するディザリング手法の一つで、ある点を減色する際に元の色との誤差を近傍の点の色情報に上乗せする方式である。画像生成部１４は、２次元画像では、誤差を平面近傍のｘｙ座標の２次元方向のピクセルに上乗せするが、３次元で行う場合には、誤差をｘｙｚ座標の３次元方向近傍のボクセルに上乗せする。ただし、計算負荷が問題になる場合には、画像生成部１４は、３次元の誤差拡散ではなく、２次元の誤差拡散をＺ軸方向にＸＹ平面ごとに独立に行ってもよい。
【0069】
続いて、ステップＳ１３において、情報処理部１０は、モータ４０の回転開始をモータ制御部４１に指示する。モータ制御部４１は、螺旋スクリーン３０を予め規定された略一定の速度で回転させるように、モータ４０を制御する。
【0070】
以下、情報処理部１０は、ステップＳ１４からステップＳ１９までの処理を、表示を終了するまで繰り返し実行する。動画像を表示する場合には、生成される画像情報は、時刻ごとに表示される内容が変化するため、それぞれの処理においては、時刻ｔにおいて表示される画像情報を生成および送信する。時刻ｔは、生成された画像情報に基づく画像光をプロジェクタ２０が照射する時刻である。
【0071】
続いて、ステップＳ１４において、回転角度取得部１２は、時刻ｔにおける回転角度情報９０４を取得する。具体的には、回転角度取得部１２は、モータ制御部４１から螺旋スクリーン３０の回転角度を示す情報を取得する。なお、回転角度取得部１２は、予め規定された速度に基づいて、回転角度を算出してもよく、それによって回転角度を示す情報を取得してもよい。また、測定時刻と時刻ｔとにずれがある場合は、回転角度取得部１２は、測定時刻と時刻ｔとの差分に基づいて、時刻ｔにおける螺旋スクリーン３０の回転角度を予測して算出する。
【0072】
続いて、ステップＳ１５において、算出部１３は、各ｘｙ座標における高さｚ（ｘ，ｙ）を算出する。具体的には、算出部１３は、螺旋スクリーン３０の回転角度に基づく演算によって、高さｚ（ｘ，ｙ）を算出する。
【0073】
続いて、ステップＳ１６において、画像生成部１４は、画像情報９０３を生成する。具体的には、画像生成部１４は、時刻ｔにおいて表示する画像情報９０３として、算出された高さｚ（ｘ，ｙ，ｔ）に応じた輝度を有する画像情報９０３を生成する。
【0074】
例えば、３次元ボクセルデータ９０２が静止画像の場合、画像生成部１４は、Ｖｏｘｅｌ（ｘ，ｙ，ｚ）を、Ｐｉｘｅｌ（ｘ，ｙ，ｔ）に変換する。Ｖｏｘｅｌ（ｘ，ｙ，ｚ）は、ボクセルごとの輝度、色または透過率等を示す値である。また、Ｐｉｘｅｌ（ｘ，ｙ，ｔ）は、時刻ｔにおいて照射する画像光の基になる画像情報９０３に含まれる画素値である。
【0075】
他方、３次元ボクセルデータ９０２が動画像の場合、時刻ｔを含むボクセルごとの輝度、色または透過率等を示す値であるＶｏｘｅｌ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ）をＰｉｘｅｌ（ｘ，ｙ，ｔ）に変換する。
【0076】
３次元ボクセルデータ９０２が静止画像および動画像のいずれの場合であっても、画像生成部１４は、時刻ｔにおける各ｘｙ座標の螺旋スクリーン３０の高さｚ（ｘ，ｙ，ｔ）および色Ｃｏｌｏｒ（ｘ，ｙ，ｔ）に基づいて、時刻ｔにおける画素値Ｐｉｘｅｌ（ｘ，ｙ，ｔ）を算出する。画像生成部１４は、生成した画像情報９０３を記憶部１１に記憶させる。
【0077】
続いて、ステップＳ１７において、出力部１５は、画像生成部１４によって生成された画像情報９０３をプロジェクタ２０に送信する。
【0078】
続いて、ステップＳ１８において、情報処理部１０は、表示を終了するか否かを判定する。ユーザによる表示終了を示す操作を受けるか、３次元モデルデータ９０１が動画像の場合においてすべての動画像に基づく画像情報９０３の送信が完了した場合に、情報処理部１０は、表示を終了すると判定する。
【0079】
ステップＳ１８で表示を終了しないと判定された場合には（ステップＳ１８、Ｎｏ）、情報処理部１０は処理をステップＳ１４に戻し、次の時刻ｔ、例えば１秒後の時刻ｔにおいて表示される画像情報９０３に関する処理を実行する。
【0080】
一方、ステップＳ１８で表示を終了すると判定された場合には（ステップＳ１８、Ｙｅｓ）、情報処理部１０は処理を終了する。
【0081】
このような情報処理部１０による処理により、表示装置１は３次元像を表示できる。
【0082】
＜比較例に係る螺旋スクリーン３０Ｘの構成例＞
次に、螺旋スクリーン３０の詳細構成の説明に先立ち、比較例に係る表示装置１Ｘが有する螺旋スクリーン３０Ｘの構成について説明する。図６は、螺旋スクリーン３０Ｘの構成を説明する図である。図６（ａ）は回転軸ＡＸの交差方向から螺旋スクリーン３０Ｘを視た図、図６（ｂ）は回転軸ＡＸに沿う方向から螺旋スクリーン３０Ｘを視た図である。
次に、螺旋スクリーン３０の詳細構成の説明に先立ち、比較例に係る表示装置１Ｘが有する螺旋スクリーン３０Ｘの構成について説明する。図６は、螺旋スクリーン３０Ｘの構成を説明する図である。図６（ａ）は回転軸ＡＸの交差方向から螺旋スクリーン３０Ｘを視た図、図６（ｂ）は回転軸ＡＸに沿う方向から螺旋スクリーン３０Ｘを視た図である。
【0083】
図６に示すように、螺旋スクリーン３０Ｘは、回転軸ＡＸに直交する直線３１Ｘを回転軸ＡＸ周りに反時計回りに回転させながら回転軸ＡＸに沿って移動（例えば＋Ｚ方向から－Ｚ方向に移動）させた際に、直線３１Ｘが通る軌跡で形成される形状を含む。換言すると、螺旋スクリーン３０Ｘは、回転軸Ａに直交する平面で切断した断面が直線状である螺旋形状を含む。
【0084】
なお、螺旋スクリーン３０Ｘは厚みを有する部材であるため、螺旋スクリーン３０Ｘの形状は、螺旋スクリーン３０Ｘの厚みに等しい直径で中心軸が直線３１Ｘに一致する丸棒状部材を回転軸ＡＸ周りに反時計回りに回転させながら回転軸ＡＸに沿って移動させた際に、丸棒状部材が通る軌跡で形成される形状であるということもできる。
【0085】
回転軸ＡＸと直線３１Ｘとがなす角度ρＸは略９０［ｄｅｇ］である。
【0086】
Ｘ方向における位置をｘ、Ｙ方向における位置をｙ、Ｚ方向における位置をｚとすると、螺旋スクリーン３０Ｘは、以下の式を満足する形状を含む。
ｘ＝ａＸ×ｒＸ×ｃｏｓ（ｂＸ×θＸ）
ｙ＝ａＸ×ｒＸ×ｓｉｎ（ｂＸ×θＸ）
ｚ＝ｃＸ×θＸ
ｘ＝ａＸ×ｒＸ×ｃｏｓ（ｂＸ×θＸ）
ｙ＝ａＸ×ｒＸ×ｓｉｎ（ｂＸ×θＸ）
ｚ＝ｃＸ×θＸ
【0087】
但し、上式において、θＸ及びｒＸは０以上１以下の変数を表す。ａＸ乃至ｃＸは定数を表す。より詳しくは、ａＸは回転軸ＡＸに交差する方向（Ｘ方向）における直線３１Ｘの交差方向最大長さ、ｂＸは直線３１Ｘの最大回転角度、ｃＸは回転軸ＡＸに沿う方向（Ｚ方向）における螺旋スクリーン３０Ｘの回転軸方向最大長さをそれぞれ表す。図６では、最大回転角度ｂＸを１８０［ｄｅｇ］としている。
【0088】
【0089】
図７に示すように、螺旋スクリーン３０Ｘの断面形状３２Ｘは直線状になっている。なお、断面形状３２Ｘは、厚みを有する螺旋スクリーン３０Ｘの一方の面の表面形状、或いは厚み方向における螺旋スクリーン３０Ｘの中心軸に沿う形状に対応する。
【0090】
表示装置１Ｘは、螺旋スクリーン３０Ｘを回転軸ＡＸ周りに回転させながら、例えば－Ｚ方向側から回転軸ＡＸに沿って画像光Ｌを照射することで、画像光Ｌのうち、螺旋スクリーン３０Ｘにより反射された光で３次元像を表示できる。
【0091】
しかし、表示装置１Ｘでは、螺旋スクリーン３０Ｘの断面形状３２Ｘが直線状であるため、例えばユーザが回転軸ＡＸに交差する＋Ｙ方向側から像を視認した際に、回転軸ＡＸ付近では螺旋スクリーン３０Ｘの形状が回転に伴って変化しない。これにより、回転軸ＡＸ付近では螺旋スクリーン３０Ｘで反射された光が視認されず、表示装置１Ｘは、３次元像のうちの回転軸ＡＸ付近の部分を表示できなくなる。
【0092】
換言すると、表示装置１Ｘでは、螺旋スクリーン３０Ｘの断面形状３２Ｘが直線状であるため、回転軸ＡＸ上で直線３１Ｘがユーザの視点と平行となる部分が生じる。これにより、回転軸ＡＸ付近では螺旋スクリーン３０Ｘで反射された光光が視認されず、表示装置１Ｘは、３次元像のうちの回転軸ＡＸ付近の部分を表示できなくなる。
【0093】
図８は、表示装置１Ｘが表示する３次元像３３Ｘを説明する図である。図８は、回転軸ＡＸ周りに螺旋スクリーン３０Ｘが回転している状態で＋Ｙ方向側から視認される３次元像３３Ｘを示している。図８に示すように、回転軸ＡＸ付近において、螺旋スクリーン３０Ｘで反射された光が視認されなくなり、３次元像３３Ｘにスジ状の表示不可部分３４Ｘが生じる。
【0094】
＜実施形態に係る螺旋スクリーン３０の構成例＞
次に図９は、第１実施形態に係る表示装置１が有する螺旋スクリーン３０の構成の一例を説明する図である。図９（ａ）は回転軸Ａの交差方向から螺旋スクリーン３０を視た図、図９（ｂ）は回転軸Ａに沿う方向から螺旋スクリーン３０を視た図である。
次に図９は、第１実施形態に係る表示装置１が有する螺旋スクリーン３０の構成の一例を説明する図である。図９（ａ）は回転軸Ａの交差方向から螺旋スクリーン３０を視た図、図９（ｂ）は回転軸Ａに沿う方向から螺旋スクリーン３０を視た図である。
【0095】
図９に示すように、螺旋スクリーン３０は、回転軸Ａに非直交である直線３１を回転軸Ａ周りに反時計回りに回転させながら回転軸Ａに沿って移動（例えば＋Ｚ方向から－Ｚ方向に移動）させた際に、直線３１が通る軌跡で形成される形状を含む。換言すると、螺旋スクリーン３０は、回転軸Ａに直交する平面で切断した断面が曲線状である螺旋形状を含む。
【0096】
なお、螺旋スクリーン３０は厚みを有する部材であるため、螺旋スクリーン３０の形状は、螺旋スクリーン３０の厚みに等しい直径で中心軸が直線３１に一致する丸棒状部材を、回転軸Ａ周りに反時計回りに回転させながら回転軸Ａに沿って移動させた際に、丸棒状部材が通る軌跡で形成される形状であるということもできる。
【0097】
回転軸Ａと直線３１とがなす角度ρは９０［ｄｅｇ］より小さい。但し、角度ρを９０［ｄｅｇ］より大きくしてもよい。
【0098】
Ｘ方向における位置をｘ、Ｙ方向における位置をｙ、Ｚ方向における位置をｚとすると、螺旋スクリーン３０は、以下の（１）乃至（５）式を満足する形状を含む。
ｘ＝ａ×ｒ×ｃｏｓ（ｂ×θ） ・・・（１）
ｙ＝ａ×ｒ×ｓｉｎ（ｂ×θ） ・・・（２）
ｚ＝ｃ×θ＋ｄ×r ・・・（３）
０≦θ≦１ ・・・（４）
０≦ｒ≦１ ・・・（５）
ｘ＝ａ×ｒ×ｃｏｓ（ｂ×θ） ・・・（１）
ｙ＝ａ×ｒ×ｓｉｎ（ｂ×θ） ・・・（２）
ｚ＝ｃ×θ＋ｄ×r ・・・（３）
０≦θ≦１ ・・・（４）
０≦ｒ≦１ ・・・（５）
【0099】
但し、（１）乃至（５）式において、θ及びｒは０以上１以下の変数を表す。ａ乃至ｄは定数を表す。定数ａ乃至ｄで最大値を規定し、変数θ及びｒにより０乃至最大値までの途中を埋めている。より詳しくは、ａは回転軸Ａに交差する方向（Ｘ方向）における直線３１の交差方向最大長さ、ｂは直線３１の最大回転角度、ｃは回転軸Ａに沿う方向（Ｚ方向）における螺旋スクリーン３０の回転軸方向最大長さ、ｄは直線３１のＺ方向の長さ成分をそれぞれ表す。長さ成分ｄの値が正の値の場合には－Ｚ方向側に凸、負の値の場合には＋Ｚ方向側に凸の形状となる。なお、凸とは螺旋スクリーン３０における回転軸Ａ側の領域が、螺旋スクリーン３０における外周側の領域より、回転軸Ａに沿って高くなっていることを意味する。
【0100】
図９では、最大回転角度ｂを１８０［ｄｅｇ］としているが、最大回転角度ｂは１８０［ｄｅｇ］より大きくてもよいし、１８０［ｄｅｇ］より小さくてもよい。但し、回転軸Ａに沿う方向から螺旋スクリーン３０を視た際に、螺旋スクリーン３０同士が重ならない（非重複になる）ように、最大回転角度ｂは３６０［ｄｅｇ］以下であることが望ましい。
【0101】
【0102】
図１０に示すように、螺旋スクリーン３０の断面形状３２は曲線状になっている。なお、断面形状３２は、厚みを有する螺旋スクリーン３０の一方の面の表面形状、或いは厚み方向における螺旋スクリーン３０の中心軸に沿う形状に対応する。
【0103】
表示装置１は、螺旋スクリーン３０を回転軸Ａ周りに回転させながら、例えば－Ｚ方向側から回転軸Ａに沿って画像光Ｌを照射することで、画像光Ｌのうち、螺旋スクリーン３０で反射された光及び螺旋スクリーン３０を透過した光により３次元像を表示できる。
【0104】
表示装置１では、螺旋スクリーン３０の断面形状３２が曲線状であるため、例えばユーザが回転軸Ａに交差する＋Ｙ方向側から像を視認した際に、回転軸Ａ上においても螺旋スクリーン３０の形状が回転に伴って変化する。これにより、回転軸Ａ付近においても、螺旋スクリーン３０で反射された光が視認され、表示装置１は、３次元像の全体を表示できる。
【0105】
換言すると、表示装置１では、螺旋スクリーン３０の断面形状３２が曲線状であるため、回転軸Ａ上で直線３１がユーザの視点と平行となる部分が生じない。これにより、回転軸Ａ付近においても、螺旋スクリーン３０で反射された光が視認され、表示装置１は、３次元像の全体を表示できる。
【0106】
図１１は、表示装置１が表示する３次元像３３の一例を説明する図である。図１１は、回転軸Ａ周りに螺旋スクリーン３０が回転しており、３次元像３３が＋Ｙ方向側から視認されている様子を示している。図１１に示すように、図８における表示不可部分３４Ｘがなくなり、３次元像３３の全体が表示される。
【0107】
＜表示装置１の作用効果＞
以上説明したように、本実施形態に係る表示装置１は、回転軸Ａ（螺旋軸）に直交する平面で切断した断面が曲線状である断面形状３２（螺旋形状）を含む螺旋スクリーン３０と、回転軸Ａ周りに螺旋スクリーン３０を回転させるモータ４０（駆動部）とを有する。また、回転される螺旋スクリーン３０に画像光Ｌを照射するプロジェクタ２０（照射部）を有する。そして、画像光Ｌのうち、螺旋スクリーン３０で反射された光で３次元像３３（像）を表示する。
以上説明したように、本実施形態に係る表示装置１は、回転軸Ａ（螺旋軸）に直交する平面で切断した断面が曲線状である断面形状３２（螺旋形状）を含む螺旋スクリーン３０と、回転軸Ａ周りに螺旋スクリーン３０を回転させるモータ４０（駆動部）とを有する。また、回転される螺旋スクリーン３０に画像光Ｌを照射するプロジェクタ２０（照射部）を有する。そして、画像光Ｌのうち、螺旋スクリーン３０で反射された光で３次元像３３（像）を表示する。
【0108】
螺旋スクリーン３０が断面形状３２を含むことで、例えば、回転軸Ａに沿う方向から螺旋スクリーン３０に画像光Ｌを照射し、回転軸Ａに交差する方向から視認可能な３次元像３３を表示する場合にも、３次元像３３に視点と平行となる部分が生じない。これにより、３次元像３３において、視点と平行となる部分等の像を表示できない部分をなくし、３次元像３３の全体を表示することができる。
【0109】
なお、本実施形態では、－Ｚ方向側から螺旋スクリーン３０に画像光Ｌを照射する構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば＋Ｚ方向側等の他の方向から螺旋スクリーン３０に画像光Ｌを照射することもできる。
【0110】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る表示装置１ａについて説明する。なお、第１実施形態で説明したものと同一の構成部には、同一の部品番号を付し、重複する説明を適宜省略する。この点は以降で説明する実施形態においても同様である。
次に、第２実施形態に係る表示装置１ａについて説明する。なお、第１実施形態で説明したものと同一の構成部には、同一の部品番号を付し、重複する説明を適宜省略する。この点は以降で説明する実施形態においても同様である。
【0111】
図１２は、表示装置１ａが有する螺旋スクリーン３０ａの構成の一例を説明する図である。図１２（ａ）は回転軸Ａの交差方向から螺旋スクリーン３０ａを視た図、図１２（ｂ）は回転軸Ａに沿う方向から螺旋スクリーン３０ａを視た図である。また図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）は、様々な方向から螺旋スクリーン３０ａを視た図である。
【0112】
図１２及び図１３に示すように、螺旋スクリーン３０ａは、３つの羽根部材３０ａａ、３０ａｂ及び３０ａｃを有する。３つの羽根部材３０ａａ、３０ａｂ及び３０ａｃのそれぞれは、螺旋形状を含み、回転軸Ａ方向に沿って螺旋スクリーン３０ａを視た場合に非重複となる位置に配置されている。例えば、３つの羽根部材３０ａａ、３０ａｂ及び３０ａｃの最大回転角度ｂは、それぞれ１２０［ｄｅｇ］である。
【0113】
ここで、第１実施形態における螺旋スクリーン３０のように、１つの羽根部材を含む螺旋スクリーンでは、螺旋スクリーン３０内の１つの位置で画像光Ｌを反射及び透過した後、次に同じ位置で画像光Ｌを反射及び透過するのは、螺旋スクリーン３０が１回転した後になる。螺旋スクリーン３０が１回転して元の状態になるまでの間には、該位置では画像光Ｌの反射光及び透過光を視認されないため、表示される３次元像３３がちらついて視える場合がある。
【0114】
これに対し、螺旋スクリーン３０ａは、螺旋スクリーン３０が１回転する間に、螺旋スクリーン３０内の１つの位置で、３つの羽根部材３０ａａ、３０ａｂ及び３０ａｃがそれぞれ画像光Ｌを反射及び透過するため、該位置で画像光Ｌの反射光及び透過光が視認されない期間を短縮できる。これにより、表示される３次元像３３のちらつきを低減することができる。
【0115】
なお、上記以外の効果は第１実施形態で説明したものと同様である。
【0116】
また、図１２及び図１３では、螺旋スクリーン３０ａが３つの羽根部材３０ａａ、３０ａｂ及び３０ａｃを有する構成を例示したが、これに限定されるものではない。螺旋スクリーン３０ａは、回転軸Ａ方向（螺旋軸方向）に沿って螺旋スクリーン３０ａを視た場合に非重複となる位置に配置されるように、４つ以上の羽根部材を備えてもよい。
【0117】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る表示装置１ｂについて説明する。
次に、第３実施形態に係る表示装置１ｂについて説明する。
【0118】
図１４は、表示装置１ｂが有する螺旋スクリーン３０ｂの構成の一例を説明する図である。図１４（ａ）は、－ｄ／ｃ≦θ≦１の条件を満足する螺旋スクリーン３０ｂを回転軸Ａと交差する方向から視た図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）で０≦ｚ≦ｃの範囲のみを示した螺旋スクリーン３０ｂを回転軸Ａと交差する方向から視た図、図１４（ｃ）は螺旋スクリーン３０ｂを回転軸Ａに沿う方向から視た図である。また図１５（ａ）乃至図１５（ｃ）は、様々な方向から螺旋スクリーン３０ｂを視た図である。
【0119】
Ｘ方向における位置をｘ、Ｙ方向における位置をｙ、Ｚ方向における位置をｚとすると、螺旋スクリーン３０ｂは、以下の（６）乃至（１０）式を満足する形状を含む。
ｘ＝ａ×ｒ×ｃｏｓ（ｂ×θ） ・・・（６）
ｙ＝ａ×ｒ×ｓｉｎ（ｂ×θ） ・・・（７）
ｚ＝ｃ×θ＋ｄ×ｒ ・・・（８）
ｄ≧０のとき、－ｄ／ｃ≦θ≦１、且つ０≦Ｚ≦ｃ ・・・（９）
ｄ＜０のとき、０≦θ≦１－ｄ／ｃ、且つ０≦Ｚ≦ｃ ・・・（１０）
ｘ＝ａ×ｒ×ｃｏｓ（ｂ×θ） ・・・（６）
ｙ＝ａ×ｒ×ｓｉｎ（ｂ×θ） ・・・（７）
ｚ＝ｃ×θ＋ｄ×ｒ ・・・（８）
ｄ≧０のとき、－ｄ／ｃ≦θ≦１、且つ０≦Ｚ≦ｃ ・・・（９）
ｄ＜０のとき、０≦θ≦１－ｄ／ｃ、且つ０≦Ｚ≦ｃ ・・・（１０）
【0120】
但し、（６）乃至（１０）式におけるａ乃至ｄ、θ及びｒは、（１）乃至（５）式におけるａ乃至ｄ、θ及びｒと同様である。
【0121】
本実施形態では、変数θは直線３１ａｂの回転角度とＺ方向における直線３１ａｂの高さを規定する。変数θの最小値又は最大値を変更することで、Ｚ方向における直線３１ａｂの高さ及び直線３１ａｂの回転角度が変更される。
【0122】
本実施形態では、螺旋スクリーン３０ｂ上で斜めになる部分をなくしつつ、定数ｂ及びｃで定めた最大値になるようにＺ方向における螺旋スクリーン３０ｂの範囲を制限する。これにより、螺旋スクリーン３０ｂをＸＹ平面で切断した際に、螺旋スクリーン３０ｂの上端及び下端における窪みをなくすことができる。なお、窪みとは螺旋スクリーン３０における回転軸Ａ側の領域が、螺旋スクリーン３０における外周側の領域より、回転軸Ａに沿って低くなっていることを意味する。
【0123】
螺旋スクリーン３０ｂが、（６）乃至（１０）式を満足することで、回転軸Ａに交差する方向から螺旋スクリーン３０ｂを視た場合にも、Ｚ方向における上下の窪みがなくなり、３次元像３３の表示範囲を広くすることができる。
【0124】
なお、上記以外の効果は、上述した実施形態と同様である。
【0125】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態に係る表示装置１ｃについて説明する。
次に、第４実施形態に係る表示装置１ｃについて説明する。
【0126】
図１６は、表示装置１ｃが有する螺旋スクリーン３０ｃの構成の一例を説明する図である。図１６（ａ）は回転軸Ａの交差方向から螺旋スクリーン３０ｃを視た図、図１６（ｂ）は回転軸Ａに沿う方向から螺旋スクリーン３０ｃを視た図である。
【0127】
図１６に示すように、螺旋スクリーン３０ｃは、回転軸Ａに交差する円弧３１ｃを回転軸Ａ周りに反時計回りに回転させながら回転軸Ａに沿って移動（例えば＋Ｚ方向から－Ｚ方向に移動）させた際に、円弧３１ｃが通る軌跡で形成される形状を有する。
【0128】
なお、螺旋スクリーン３０ｃは厚みを有する部材であるため、螺旋スクリーン３０ｃの形状は、螺旋スクリーン３０ｃの厚みに等しい直径で中心軸が円弧３１ｃに一致する丸棒状部材を、回転軸Ａ周りに反時計回りに回転させながら回転軸Ａに沿って移動させた際に、丸棒状部材が通る軌跡で形成される形状ということもできる。
【0129】
Ｘ方向における位置をｘ、Ｙ方向における位置をｙ、Ｚ方向における位置をｚとすると、螺旋スクリーン３０ｃは、以下の（１１）乃至（１５）式を満足する形状を含む。
ｘ＝ａｃ×［ｃｏｓ（ｂｃ×θ）×｛１－ｃｏｓ（ｄｃ×φ）｝－ｓｉｎ（ｂｃ×θ）×ｓｉｎ（ｄｃ×φ）］ ・・・（１１）
ｙ=ａｃ×［ｓｉｎ（ｂｃ×θ）×｛１－ｃｏｓ（ｄｃ×φ）｝＋ｃｏｓ（ｂｃ×θ）×ｓｉｎ（ｄｃ×φ）］ ・・・（１２）
ｚ＝ｃｃ×θ ・・・（１３）
０≦θ≦１ ・・・（１４）
０≦φ≦１ ・・・（１５）
ｘ＝ａｃ×［ｃｏｓ（ｂｃ×θ）×｛１－ｃｏｓ（ｄｃ×φ）｝－ｓｉｎ（ｂｃ×θ）×ｓｉｎ（ｄｃ×φ）］ ・・・（１１）
ｙ=ａｃ×［ｓｉｎ（ｂｃ×θ）×｛１－ｃｏｓ（ｄｃ×φ）｝＋ｃｏｓ（ｂｃ×θ）×ｓｉｎ（ｄｃ×φ）］ ・・・（１２）
ｚ＝ｃｃ×θ ・・・（１３）
０≦θ≦１ ・・・（１４）
０≦φ≦１ ・・・（１５）
【0130】
但し、（１１）乃至（１５）式において、θ及びφは０以上１以下の変数を表す。ａｃ乃至ｄｃは定数を表す。定数ｄｃで最大値を規定し、変数θ及びφは、０乃至ｄｃの間を埋めるための変数である。より詳しくは、ａｃ×｛１－ｃｏｓ（ｄｃ）｝は回転軸Ａに交差する方向（Ｘ方向）における円弧３１ｃの交差方向最大長さ、ｂｃは円弧３１ｃの最大回転角度、ｃｃは回転軸Ａに沿う方向（Ｚ方向）における螺旋スクリーン３０ｃの回転軸方向最大長さ、ｄｃは円弧３１ｃを含む扇形の角度を表す。
【0131】
本実施形態では、螺旋スクリーン３０ｃが（１１）乃至（１５）式を満足することで、螺旋スクリーン３０ｃは、螺旋軸周りに直線を回転させて形成される螺旋形状ではなく、螺旋軸周りに円弧を回転させて形成される螺旋形状を有する。これにより、上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【0132】
なお、図１６では、ｂｃ＝１８０［ｄｅｇ］、ｄｃ＝３０［ｄｅｇ］の場合を例示したが、これに限定されるものではない。複数の羽根部材を組み合わせて螺旋スクリーン３０ｃを構成してもよい。また、最大回転角度ｂｃは１８０［ｄｅｇ］より大きくてもよいし、小さくてもよい。角度ｄｃは３０［ｄｅｇ］より大きくてもよいし、小さくてもよい。但し、回転軸Ａに沿う方向から螺旋スクリーン３０ｃを視た場合に、複数の羽根部材が非重複となる位置に複数の羽根部材を配置することが望ましい。
【0133】
なお、上記以外の効果は上述した実施形態で説明したものと同様である。
【0134】
以上、実施形態を説明してきたが、本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【0135】
また、実施形態は表示方法を含む。例えば、表示方法は、螺旋軸に直交する平面で切断した断面が曲線状である螺旋形状を含む被照射部材を、前記螺旋軸周りに回転させる工程と、回転される前記被照射部材に画像光を照射する工程と、を行い、前記画像光のうち、前記被照射部材により反射された光で像を表示する。このような表示方法により上述した表示装置と同様の効果を得ることができる。
【0136】
実施形態の説明で用いた序数、数量等の数字は、全て本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係をこれに限定するものではない。
【0137】
また、機能ブロック図におけるブロックの分割は一例であり、複数のブロックを一つのブロックとして実現する、一つのブロックを複数に分割する、及び／又は、一部の機能を他のブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数のブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
【符号の説明】
【0138】
１ 表示装置
１０ 情報処理部
１１ 記憶部
１２ 回転角度取得部
１３ 算出部
１４ 画像生成部
１５ 出力部
２０ プロジェクタ（照射部の一例）
３０ 螺旋スクリーン（被照射部材の一例）
３１ 直線
３１ｃ 円弧
３２ 断面形状
３３ ３次元像
４０ モータ（駆動部の一例）
４１ モータ制御部
５０ 筐体
５１ 上面パネル
５２ 貫通孔
６０ スクリーンケース
７０ 回転テーブル（回転機構の一例）
７１ 環状領域
９０１ ３次元モデルデータ
９０２ ３次元ボクセルデータ
９０３ 画像情報
Ａ 回転軸（螺旋軸の一例）
ａ、ａｃ、ｂ、ｂｃ、ｃ、ｃｃ、ｄ、ｄｃ 定数
θ、ｒ、φ 変数
ρ 角度
Ｌ 画像光
Ｇ１ ギア（伝達部材の一例）
Ｇ２ 歯形
１０ 情報処理部
１１ 記憶部
１２ 回転角度取得部
１３ 算出部
１４ 画像生成部
１５ 出力部
２０ プロジェクタ（照射部の一例）
３０ 螺旋スクリーン（被照射部材の一例）
３１ 直線
３１ｃ 円弧
３２ 断面形状
３３ ３次元像
４０ モータ（駆動部の一例）
４１ モータ制御部
５０ 筐体
５１ 上面パネル
５２ 貫通孔
６０ スクリーンケース
７０ 回転テーブル（回転機構の一例）
７１ 環状領域
９０１ ３次元モデルデータ
９０２ ３次元ボクセルデータ
９０３ 画像情報
Ａ 回転軸（螺旋軸の一例）
ａ、ａｃ、ｂ、ｂｃ、ｃ、ｃｃ、ｄ、ｄｃ 定数
θ、ｒ、φ 変数
ρ 角度
Ｌ 画像光
Ｇ１ ギア（伝達部材の一例）
Ｇ２ 歯形
【先行技術文献】
【特許文献】
【0139】
【文献】ＵＳ２００２／０１４０６３１Ａ１公報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】