特許 7604971 表示装置、表示システム、表示方法及びプログラム

(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】2024-12-16

(45)【発行日】2024-12-24

(54)【発明の名称】表示装置、表示システム、表示方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G02B 30/54 20200101AFI20241217BHJP

   G03B 35/18 20210101ALI20241217BHJP

   H04N 13/363 20180101ALI20241217BHJP

   H04N 13/393 20180101ALI20241217BHJP

   H04N 13/398 20180101ALI20241217BHJP

【ＦＩ】

G02B30/54

G03B35/18

H04N13/363

H04N13/393

H04N13/398

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021047933

(22)【出願日】2021-03-22

(65)【公開番号】P2022146782

(43)【公開日】2022-10-05

【審査請求日】2024-01-19

(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】北川 岳寿

【審査官】近藤 幸浩

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－１９１２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３２４５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４９２２３３６（ＵＳ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６４６８８３０（ＣＮ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５０６８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０２８０６０５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ３０／５４

Ｇ０３Ｂ ３５／１８

Ｈ０４Ｎ １３／３６３

Ｈ０４Ｎ １３／３９３

Ｈ０４Ｎ １３／３９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

残像効果で３次元像を表示する表示装置であって、
照射された画像光を反射することで前記３次元像を表示させる被照射部材と、
前記被照射部材を駆動させる駆動部と、
駆動される前記被照射部材の角度又は位置の少なくとも１つに応じて生成された２次元画像データを取得する画像取得部と、
前記２次元画像データに基づく前記画像光を前記被照射部材に照射する照射部と、
前記画像光の一部である部分画像光を受光した受光信号を出力する検出部と、
前記駆動部による駆動周期を示す駆動周期情報と、前記受光信号と、に基づいて前記２次元画像データを変更する変更部と、を有し、
前記検出部は、前記３次元像が切り替わる切替周期を示す前記受光信号を出力し、
前記変更部は、前記照射部による前記画像光の照射周期と、前記切替周期と前記駆動周期との間の時間差と、に基づいて、前記画像取得部により取得される前記２次元画像データの順序を変更する表示装置。

【請求項2】

前記検出部は、前記画像光のうち、前記被照射部材への照射光以外の前記部分画像光を受光可能な位置に設けられている請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記２次元画像データは、前記２次元画像データ内の所定領域に所定図形を含み、
前記検出部は、前記所定図形に基づく前記部分画像光の前記受光信号を出力する請求項１又は２に記載の表示装置。

【請求項4】

前記駆動部と前記被照射部材との位置関係に基づく前記被照射部材への前記画像光の照射タイミングずれ情報を記憶する記憶部を有し、
前記変更部は、前記照射周期と、前記時間差と、前記照射タイミングずれ情報と、に基づいて、前記順序を変更する請求項１乃至３の何れか１項に記載の表示装置。

【請求項5】

前記部分画像光は、前記３次元像が切り替わる切替周期に応じて明るさ又は色の少なくとも１つが変化する請求項１乃至４の何れか１項に記載の表示装置。

【請求項6】

前記部分画像光は、前記切替周期内における所定期間のみに、明るさ又は色の少なくとも１つが変化する請求項５に記載の表示装置。

【請求項7】

前記部分画像光は、前記切替周期ごとに明るさ又は色の少なくとも１つが交互に変化する請求項５に記載の表示装置。

【請求項8】

前記被照射部材は螺旋形状を有し、
前記駆動部は、前記被照射部材を所定の軸周りに回転させる請求項１乃至７の何れか１項に記載の表示装置。

【請求項9】

前記被照射部材は平坦面を有する板状部材であり、
前記駆動部は、前記被照射部材を往復移動させる請求項１乃至７の何れか１項に記載の表示装置。

【請求項10】

請求項１乃至９の何れか１項に記載の表示装置と、
前記表示装置と通信可能に接続された情報処理装置と、を有し、
前記情報処理装置は、駆動される前記被照射部材の角度又は位置の少なくとも１つに応じて生成された複数の前記２次元画像データを含む２次元画像データ群を記憶し、
前記画像取得部は、前記情報処理装置により記憶されている前記２次元画像データ群から前記２次元画像データを取得する表示システム。

【請求項11】

残像効果で３次元像を表示する表示装置による表示方法であって、
照射された画像光を反射することで前記３次元像を表示させる被照射部材を、駆動部により駆動させる工程と、
画像取得部により、駆動される前記被照射部材の角度又は位置の少なくとも１つに応じて生成された２次元画像データを取得する工程と、
照射部により、前記２次元画像データに基づく前記画像光を前記被照射部材に照射する工程と、
検出部により、前記画像光の一部である部分画像光を受光した受光信号を出力する工程と、
変更部により、前記駆動部による駆動周期を示す駆動周期情報と、前記受光信号と、に基づいて前記２次元画像データを変更する工程と、を含み、
前記検出部は、前記３次元像が切り替わる切替周期を示す前記受光信号を出力し、
前記変更部は、前記照射部による前記画像光の照射周期と、前記切替周期と前記駆動周期との間の時間差と、に基づいて、前記画像取得部により取得される前記２次元画像データの順序を変更する表示方法。

【請求項12】

残像効果で３次元像を表示する表示装置を動作させるプログラムであって、
照射された画像光を反射することで前記３次元像を表示させる被照射部材を駆動部により駆動させ、
画像取得部により、駆動される前記被照射部材の角度又は位置の少なくとも１つに応じて生成された２次元画像データを取得し、
照射部により、前記２次元画像データに基づく前記画像光を前記被照射部材に照射し、
検出部により、前記画像光の一部である部分画像光を受光した受光信号を出力し、
変更部により、前記駆動部による駆動周期を示す駆動周期情報と、前記受光信号と、に基づいて前記２次元画像データを変更する
処理をコンピュータに実行させ、
前記検出部は、前記３次元像が切り替わる切替周期を示す前記受光信号を出力し、
前記変更部は、前記照射部による前記画像光の照射周期と、前記切替周期と前記駆動周期との間の時間差と、に基づいて、前記画像取得部により取得される前記２次元画像データの順序を変更するプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、表示装置、表示システム、表示方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、投影スクリーン等の被照射部材を駆動させながら、被照射部材に2次元画像を照射し、残像効果を利用して３次元像を表示する構成が開示されている。

【0003】

また、掃引面のボリュメトリックな３次元ディスプレイの投影スクリーンのための駆動システムであって、投影スクリーンを駆動させるアクチュエータと投影装置の同期をとるために、アクチュエータが所定の位置に来たことを示すホームポジション信号が演算装置により受信された場合に、投影装置により投影される２次元画像データのカウンタをリセットする構成が開示されている（例えば特許文献１参照）。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の構成では、投影装置等の照射部に２次元画像データが送信されてから画像光が照射されるまでの時間が一定でないこと等により、３次元像の表示位置が変動する懸念がある。

【0005】

本発明は、３次元像の表示位置の変動を抑制することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係る表示装置は、残像効果で３次元像を表示する表示装置であって、照射された画像光を反射することで前記３次元像を表示させる被照射部材と、前記被照射部材を駆動させる駆動部と、駆動される前記被照射部材の角度又は位置の少なくとも１つに応じて生成された２次元画像データを取得する画像取得部と、前記２次元画像データに基づく前記画像光を前記被照射部材に照射する照射部と、前記画像光の一部である部分画像光を受光した受光信号を出力する検出部と、前記駆動部による駆動周期を示す駆動周期情報と、前記受光信号と、に基づいて前記２次元画像データを変更する変更部と、を有し、 前記検出部は、前記３次元像が切り替わる切替周期を示す前記受光信号を出力し、前記変更部は、前記照射部による前記画像光の照射周期と、前記切替周期と前記駆動周期との間の時間差と、に基づいて、前記画像取得部により取得される前記２次元画像データの順序を変更する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、３次元像の表示位置の変動を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図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】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】実施形態に係る表示装置の情報処理部のハードウェア構成例の図である。

【図4】実施形態に係る表示装置の情報処理部の機能構成例の図である。

【図5】実施形態に係る情報処理部による処理例を示す図である。

【図6】第１実施形態に係る表示装置の構成例を示す図である。

【図7】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図である。

【図8】２次元画像データの一例を示す図である。

【図9】第１実施形態に係る画像光の一例を示す図である。

【図10】第１実施形態に係る表示装置の情報処理部による処理例を示す図である。

【図11】第１実施形態に係る信号のタイミングを例示するタイミング図である。

【図12】変形例に係る被照射部材を例示する図である。

【図13】第２実施形態に係る画像光の一例を示す図である。

【図14】第２実施形態に係る信号のタイミングを例示するタイミング図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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回転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回転軸に沿う方向を示す。

【0012】

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。

【0013】

［実施形態］
実施形態に係る表示装置１は、残像効果で３次元像を表示するものである。ここで、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。

【0014】

（表示装置１の全体構成例）
図１及び図２を参照して、表示装置１の全体構成について説明する。図１は、表示装置１の全体構成の一例を説明するブロック図である。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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２次元画像データＰ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。

【0018】

螺旋スクリーン３０は、照射された画像光Ｌを反射することで３次元像を表示させる被照射部材の一例である。螺旋スクリーン３０は、モータ４０によって回転する複数の螺旋形状の部材を含む物体であって、画像光Ｌの照射を受けるスクリーンとして機能する。それぞれの部材は、互いに異なる色となっている。ここで、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。

【0019】

モータ４０は、所定の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。

【0020】

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。

【0021】

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２次元画像データＰを生成し、プロジェクタ２０に送信する。２次元画像データＰは、回転される螺旋スクリーン３０の角度又は位置の何れか一方に応じた２次元画像を示す情報である。

【0022】

プロジェクタ２０は、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２次元画像データＰに基づく画像光Ｌを螺旋スクリーン３０に照射する。

【0023】

表示装置１は、回転される螺旋スクリーン３０に照射された画像光Ｌが螺旋スクリーン３０の螺旋形状の部材により様々な位置で反射されることで、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。なお、螺旋スクリーン３０により反射された光には、螺旋スクリーン３０の一方の面から入射して螺旋スクリーン３０の内部を透過した後、螺旋スクリーン３０の他方の面で反射される光を含む。

【0024】

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及びモータ制御部４１を筐体６０の内部に有する。また表示装置１は、筐体６０の＋Ｚ方向側に、螺旋スクリーン３０及びスクリーンケース５０を有する。

【0025】

筐体６０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６０には、筐体６０の内部に連通する貫通孔６２が上面パネル６１に設けられている。

【0026】

スクリーンケース５０は、螺旋スクリーン３０が内側に配置される円筒状の部材である。スクリーンケース５０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５０の内側に支持された螺旋スクリーン３０は、スクリーンケース５０の外側から視認可能になっている。

【0027】

なお、スクリーンケース５０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。

【0028】

さらに、表示装置１は、螺旋スクリーン３０の上方に、モータ４０を有する。モータ４０の回転軸となる軸心部材は、螺旋スクリーン３０の螺旋軸Ｅに接続されている。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。モータ４０の回転により、螺旋スクリーン３０が螺旋軸Ｅ周りに回転可能になっている。なお、螺旋軸Ｅは所定の軸の一例である。

【0029】

またモータ４０は、モータ制御部４１と通信可能に接続されている。モータ４０の回転軸は、プロジェクタ２０から照射される画像光Ｌの進行方向と略並行である。この画像光Ｌの進行方向を正とするＺ軸を含む三次元座標によって、螺旋スクリーン３０の位置を特定する処理について説明する。

【0030】

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。算出される高さｚ（ｘ，ｙ）は、螺旋スクリーン３０の回転軸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、時刻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、各時刻に応じた２次元画像データＰを生成する。

【0031】

なお、高さの基準として、螺旋スクリーン３０のうち、プロジェクタ２０からの距離が最短となる点を含むＸＹ平面を、ｚ＝０を示すＸＹ平面とする。このＸＹ平面は、螺旋スクリーン３０の回転軸と直交する平面であり、ｘｙ座標は、ＸＹ平面上の座標である。

【0032】

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及びモータ制御部４１が筐体６０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６０の外部に設けられていてもよい。

【0033】

＜情報処理部１０のハードウェア構成例＞
次に図３を参照して、情報処理部１０のハードウェア構成について説明する。図３は情報処理部１０のハードウェア構成の一例を示す図である。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

＜情報処理部１０の機能構成例＞
次に図４を参照して、情報処理部１０の機能構成について説明する。図４は情報処理部１０の機能構成の一例を示す図である。

【0039】

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。

【0040】

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２次元画像データＰ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。２次元画像データＰは、画像生成部１４によって生成される情報である。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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方向の高さを算出する。

【0047】

画像生成部１４は、回転される螺旋スクリーン３０の角度又は位置の少なくとも１つに応じて生成される２次元画像データを出力する。具体的には、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。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。

【0048】

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２次元画像データＰ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２次元画像データＰを生成する。

【0049】

算出部１３及び画像生成部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。

【0050】

出力部１５は、画像生成部１４によって生成された２次元画像データＰを出力する。具体的には、出力部１５は、２次元画像データＰをプロジェクタ２０に送信する。

【0051】

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。

【0052】

＜情報処理部１０による処理例＞
次に、情報処理部１０による処理について説明する。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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２次元画像データは、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２次元画像データを生成および送信する。時刻ｔは、生成された２次元画像データに基づく画像光Ｌをプロジェクタ２０が照射する時刻である。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

続いて、ステップＳ１６において、画像生成部１４は、２次元画像データＰ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２次元画像データＰとして、算出された高さｚ（ｘ，ｙ，ｔ）に応じた輝度を有する２次元画像データＰを生成する。

【0064】

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Ｌの基になる２次元画像データＰに含まれる画素値である。

【0065】

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。

【0066】

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２次元画像データＰを記憶部１１に記憶させる。

【0067】

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２次元画像データＰをプロジェクタ２０に送信する。

【0068】

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２次元画像データＰ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。

【0069】

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２次元画像データＰに関する処理を実行する。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

［第１実施形態］
次に、第１実施形態に係る表示装置１ａについて説明する。なお、上述した実施形態と同じ構成部には、同じ符号を付し、重複する説明を適宜省略する。この点は、以降に示す実施例及び変形例においても同様とする。

【0073】

本実施形態に係る表示装置１ａは、３次元モデルデータに基づき、モータ４０により回転される螺旋スクリーン３０の角度又は位置の少なくとも１つに応じて生成された２次元画像データＰを取得する。例えば、表示装置１ａは、予め生成されており、記憶部等に記憶された２次元画像データＰを読み出して取得する。

【0074】

螺旋スクリーン３０の回転に伴って、螺旋スクリーン３０における画像光Ｌの到達位置がＺ方向に沿って変化するため、表示装置１ａは、螺旋スクリーン３０における画像光Ｌの到達位置に合うように、２次元画像データＰを取得し、プロジェクタ２０に出力する。

【0075】

プロジェクタ２０は、２次元画像データＰに基づく画像光Ｌを螺旋スクリーン３０に照射し、螺旋スクリーン３０が画像光Ｌを反射することで、残像効果により３次元像が表示される。

【0076】

この場合に、螺旋スクリーン３０の回転とプロジェクタ２０による画像光Ｌの照射との同期がとれていないと、螺旋スクリーン３０における画像光Ｌの到達位置が所望の位置からずれ、３次元像の表示位置が変動する場合がある。

【0077】

本実施形態では、モータ４０による駆動周期を示す駆動周期情報と、画像光の一部である部分画像光が受光された受光信号と、に基づいて２次元画像データＰを変更する。例えば、記憶部等に記憶された２次元画像データＰを読み出して取得する順序を変更する。これにより、螺旋スクリーン３０における画像光Ｌの到達位置が所望の位置からずれることを抑制し、３次元像の表示位置の変動を抑制可能にする。

【0078】

＜表示装置１ａの構成例＞
図６は、本実施形態に係る表示装置１ａの構成の一例を示す図である。図６に示すように、表示装置１ａは、センサ７０を有する。

【0079】

センサ７０は、画像光Ｌの一部である部分画像光Ｌｐを受光した受光信号Ｓｅｎを出力する検出部の一例である。センサ７０は、例えば光電変換素子を含む光センサであり、受光した光の光強度に応じた電圧信号を出力する。

【0080】

センサ７０は、プロジェクタ２０が照射する画像光Ｌのうち、螺旋スクリーン３０へのスクリーン光Ｌｑ以外の部分画像光Ｌｐを受光可能な位置に、受光面がプロジェクタ２０側（－Ｚ方向側）を向くようにして設置されている。センサ７０の設置位置は、図６に示されている位置に限定されるものではなく、部分画像光Ｌｐを受光可能であれば如何なる位置であってもよい。センサ７０は、情報処理部１０ａと電気的に接続されており、受光信号Ｓｅｎを情報処理部１０ａに出力する。

【0081】

また、モータ４０の設けられたロータリエンコーダ４２は、ホームポジション信号ＨＰを含むエンコーダ信号２０３を情報処理部１０ａに送信する。ホームポジション信号ＨＰは、エンコーダ信号２０３のうちの回転原点を示す信号であり、モータ４０による螺旋スクリーン３０の駆動周期Ｒ_Ｔを示す駆動周期情報の一例である。但し、駆動周期情報は、ロータリエンコーダ４２とは別にモータ４０に設けられたホームポジションセンサが出力する信号等であってもよい。

【0082】

＜情報処理部１０ａの機能構成例＞
次に図７は、表示装置１ａが有する情報処理部１０ａの機能構成の一例を示すブロック図である。図７に示すように、情報処理部１０ａは、回転角度取得部１２ａと、記憶部１１ａと、画像取得部１６と、変更部１７とを有する。記憶部１１ａは、２次元画像データ群９０５と、照射タイミングずれ情報９０６と、を記憶する。

【0083】

回転角度取得部１２ａは、螺旋スクリーン３０の駆動周期Ｒ_Ｔを示す駆動周期情報を取得できる。

【0084】

２次元画像データ群９０５は、３次元モデルデータ９０１に基づき、モータ４０により回転される螺旋スクリーン３０の角度又は位置の少なくとも１つに応じて予め生成され、記憶部１１ａに記憶された複数の２次元画像データＰからなるデータ群である。

【0085】

回転される螺旋スクリーン３０の角度又は位置が変化する順序に沿って、螺旋スクリーン３０の角度又は位置少なくとも１つに対応付けられた２次元画像データＰが、２次元画像データ群９０５として記憶されている。

【0086】

画像取得部１６は、２次元画像データ群９０５のうちの所望の２次元画像データＰを記憶部１１ａから読み出して取得する。

【0087】

螺旋スクリーン３０はモータ４０により略一定の速度で回転するため、画像取得部１６は、画像カウンタをカウントアップさせながら、画像カウンタが示す順序に沿って２次元画像データＰを順次読み出す。これにより、螺旋スクリーン３０の角度又は位置の少なくとも１つに対応付けられた２次元画像データＰを順次取得し、出力部１５を介してプロジェクタ２０に出力できる。その結果、表示装置１ａでは、螺旋スクリーン３０の角度又は位置の少なくとも１つに応じた２次元画像データＰを情報処理部がリアルタイムで生成する場合と比較して、処理を簡略化及び高速化できるようになっている。

【0088】

照射タイミングずれ情報９０６は、モータ４０と螺旋スクリーン３０との位置関係に基づく螺旋スクリーン３０への画像光Ｌの照射タイミングずれを示す情報をいう。例えば、螺旋スクリーン３０がモータ４０の回転軸周りに角度がずれた状態で取り付けられると、モータ４０の回転に応じた螺旋スクリーン３０のＺ方向の位置が所望の位置からずれる場合がある。

【0089】

照射タイミングずれ情報９０６は、この位置ずれによって、螺旋スクリーン３０におけるＺ方向の所望の位置に画像光Ｌを照射するタイミングが所望のタイミングからずれることを示す情報である。なお、照射タイミングずれは照射が遅延する場合と、照射が早まる場合の両方がある。

【0090】

照射タイミングずれに該当するずれ時間ΔＴ_０は、表示装置１の製造時等において予め計測できる。そのため、計測されたずれ時間ΔＴ_０を、プロジェクタ２０が画像光Ｌを照射する照射周期（フレームレート）Ｆ_Ｔで除算することにより、画像光Ｌのフレーム数で表現された照射タイミングずれ情報が算出可能となる。算出された照射タイミングずれ情報は、記憶部１１に予め記憶される。

【0091】

一方、情報処理部１０ａは、２次元画像データ群９０５から２次元画像データＰを読み出して取得するが、処理負荷等によって２次元画像データＰの取得がモータ４０の回転に対して徐々に遅延する場合がある。この遅延により、螺旋スクリーン３０におけるＺ方向の所望の位置に画像光Ｌを照射するタイミングがずれるため、３次元像が表示される位置が例えば＋Ｚ方向に徐々にずれるように変動する。

【0092】

これに対し、変更部１７は、ホームポジション信号ＨＰと、受光信号Ｓｅｎと、照射タイミングずれ情報９０６と、に基づいて、画像取得部１６により取得される２次元画像データＰを変更することで、照射タイミングずれ及び処理負荷による遅延の各影響をそれぞれ補正する。例えば、変更部１７は、画像取得部１６が２次元画像データ群９０５から読み出す２次元画像データＰの順序を変更することで上記の補正を行う。

【0093】

具体的には、変更部１７は、記憶部１１を参照して照射タイミングずれ情報９０６に該当するフレーム数を取得する。また、センサ７０は３次元像が切り替わる切替周期Ｄ_Ｔを示す受光信号Ｓｅｎを出力するため、変更部１７は、切替周期Ｄ_Ｔと駆動周期Ｒ_Ｔの時間差ΔＴ_１を検知する。変更部１７は、この時間差ΔＴ_１をプロジェクタ２０による画像光Ｌの照射周期Ｆ_Ｔで除算することで、演算処理による遅延に該当する差分フレーム数を取得する。なお、駆動周期Ｒ_Ｔはモータ４０による螺旋スクリーン３０の回転周期に対応する。

【0094】

変更部１７は、照射タイミングずれ情報９０６に該当する照射ずれフレーム数と、処理負荷による遅延に該当する差分フレーム数と、を加算した補正フレーム数分、画像カウンタをカウントアップする。これにより、画像取得部１６により取得される２次元画像データＰの順序をスキップして変更し、照射タイミングずれ及び処理負荷による遅延の影響をそれぞれ補正できる。

【0095】

また、変更部１７は、螺旋スクリーン３０が１回目の回転を行う際には、照射タイミングずれ情報９０６に応じたフレーム数を、画像カウンタの初期値とする変更を行うことで、螺旋スクリーン３０の１回目の回転における照射タイミングずれを補正できる。

【0096】

なお、変更部１７による処理については、別途図１０を用いてさらに詳述する。

【0097】

次に図８は、２次元画像データＰの一例を示す図である。図８に示すように、２次元画像データＰは図形Ｐｐを含む。図形Ｐｐは、２次元画像データＰ内の角部付近に形成された矩形画像であり、２次元画像データＰ内の所定領域に形成された所定図形の一例である。但し、図形Ｐｐは矩形画像に限定されるものではなく、如何なる形状を有する画像であってもよい。

【0098】

次に図９は、画像光Ｌの一例を示す図である。図９は、プロジェクタ２０から螺旋スクリーン３０側に照射された画像光Ｌを、プロジェクタ２０側から視た様子を示しており、また矢印で示した時間軸ｔに沿って、時刻に応じて画像光Ｌが切り替わる様子を示している。

【0099】

図９では、画像光Ｌの切り替わりを画像光Ｌ（１），Ｌ（２），・・・，Ｌ（Ｎ－１），Ｌ（Ｎ）として表現している。画像光Ｌの添え字は画像カウンタの数値を表す。Ｎは自然数であり、３次元像が切り替わる切替周期Ｄ_Ｔの期間内に、プロジェクタ２０に出力される２次元画像データＰの全フレーム数を表す。

【0100】

螺旋スクリーン３０の回転に応じて照射周期Ｆ_Ｔで２次元画像データＰが切り替えられることにより、画像光Ｌが照射周期Ｆ_Ｔで切り替えられる。また、螺旋スクリーン３０は駆動周期Ｒ_Ｔごとに１回転する。さらに、表示装置１により表示される３次元像は、切替周期Ｄ_Ｔごとに切り替えられ、更新される。

【0101】

一例として、照射周期Ｆ_Ｔは１／６０［秒］であり、切替周期Ｄ_Ｔは４００／６０［秒］である。つまり、プロジェクタ２０は、１秒間に６０フレームの２次元画像データＰに基づく画像光Ｌを照射し、切替周期Ｄ_Ｔの期間内に４００フレームの２次元画像データＰに対応する画像光Ｌを照射できる。

【0102】

図９に示すように、画像光Ｌは、２次元画像データＰに含まれる図形Ｐｐに基づく部分画像光Ｌｐと、螺旋スクリーン３０へのスクリーン光Ｌｑと、を含んでいる。

【0103】

本実施形態では、部分画像光Ｌｐは、３次元像が切り替わる切替周期Ｄ_Ｔに応じて色が白色から黒色又は黒色から白色に変化する。また切替周期Ｄ_Ｔ内における１回分の照射周期Ｆ_Ｔの期間外では部分画像光Ｌｐの色は黒色であり、切替周期Ｄ_Ｔ内における１回分の照射周期Ｆ_Ｔの期間のみに色が白色に変化する。１回分の照射周期Ｆ_Ｔの期間は、所定期間の一例である。

【0104】

部分画像光Ｌｐを受光可能に設けられたセンサ７０は、切替周期Ｄ_Ｔ内における１回分の照射周期Ｆ_Ｔの期間外では黒色の部分画像光Ｌｐを受光するため、信号レベルが低いＬｏｗレベルの受光信号Ｓｅｎを出力する。

【0105】

またセンサ７０は、切替周期Ｄ_Ｔにおける１回分の照射周期Ｆ_Ｔの期間では白色の部分画像光Ｌｐを受光するため、信号レベルが高いＨｉｇｈレベルの受光信号Ｓｅｎを出力する。従って、センサ７０が出力する受光信号ＳｅｎがＨｉｇｈになるタイミングから、表示装置１は受光信号Ｓｅｎに基づいて切替周期Ｄ_Ｔを検知できる。

【0106】

なお、本実施形態では、部分画像光Ｌｐの色が黒色又は白色の例を示したが、これに限定されるものではなく、これら以外の色を用いてもよい。また、同じ色を用いて、切替周期Ｄ_Ｔ内における１回分の照射周期Ｆ_Ｔの期間内と期間外で明るさが変化するようにしてもよいし、明るさと色の両方が変化するようにしてもよい。

【0107】

図９に示す例では、駆動周期Ｒ_Ｔに対して切替周期Ｄ_Ｔは、時間差ΔＴ_１分、長くなっている。時間差ΔＴ_１は処理負荷による遅延に対応する。

【0108】

＜情報処理部１０ａによる処理例＞
次に情報処理部１０ａによる処理について説明する。図１０は、情報処理部１０ａによる処理の一例を示すフローチャートである。情報処理部１０ａは、ユーザ等の操作を受けて制御処理を開始する。

【0109】

まず、ステップＳ１０１において、変更部１７は、記憶部１１ａを参照して照射タイミングずれ情報９０６を取得する。

【0110】

続いて、ステップＳ１０２において、変更部１７は、照射タイミングずれ情報９０６に応じて画像カウンタを初期化する。例えば、照射タイミングずれ情報９０６が２フレーム分のずれを示すものであれば、変更部１７は、画像カウンタの初期値を３（＝１＋２）に設定する。

【0111】

続いて、ステップＳ１０３において、情報処理部１０ａは、回転角度取得部１２によりホームポジション信号ＨＰが受信されたか否かを判定する。

【0112】

ステップＳ１０３で受信されていないと判定された場合には（ステップＳ１０３、Ｎｏ）、情報処理部１０ａは、ステップＳ１０５に処理を移行する。一方、受信されたと判定された場合には（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４において、情報処理部１０ａは、ホームポジション信号ＨＰを受信した時刻ｔ_ＨＰを記憶し、その後、ステップＳ１０５に処理を移行する。

【0113】

続いて、ステップＳ１０５において、情報処理部１０ａは、変更部１７により受光信号Ｓｅｎが受信されたか否かを判定する。

【0114】

ステップＳ１０５で受信されていないと判定された場合には（ステップＳ１０５、Ｎｏ）、情報処理部１０ａは、ステップＳ１１１に処理を移行する。一方、受信されたと判定された場合には（ステップＳ１０５、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６において、情報処理部１０ａは、受光信号Ｓｅｎを受信した時刻ｔ_Ｓｅｎを記憶し、その後、ステップＳ１０７に処理を移行する。

【0115】

続いて、ステップＳ１０７において、変更部１７は、時刻ｔ_ＨＰと時刻ｔ_Ｓｅｎの差分演算により、時間差ΔＴ_１を取得する。

【0116】

続いて、ステップＳ１０８において、変更部１７は、時間差ΔＴ_１を照射周期Ｆ_Ｔで除算することで、差分フレーム数ΔＴ_１／Ｆ_Ｔを演算で取得する。

【0117】

続いて、ステップＳ１０９において、変更部１７は、照射ずれに該当する照射ずれフレーム数と、演算処理による遅延に該当する差分フレーム数と、を加算して補正フレーム数を取得する。

【0118】

続いて、ステップＳ１１０において、変更部１７は、補正フレーム数分、画像カウンタをカウントアップすることで、画像取得部１６により取得される２次元画像データＰの順序を変更する。例えば、補正フレーム数が６フレームだった場合には、情報処理部１０ａが１フレーム目の２次元画像データＰをプロジェクタ２０に出力した後、次に２フレーム目の２次元画像データＰを出力せずに、６フレーム分後の７フレーム目の２次元画像データＰを情報処理部１０ａが出力するように順序を変更する。

【0119】

続いて、ステップＳ１１１において、画像取得部１６は、画像カウンタに応じた２次元画像データＰを２次元画像データ群９０５から読み出して取得する。

【0120】

続いて、ステップＳ１１２において、画像取得部１６は、出力部１５を介してプロジェクタ２０に２次元画像データＰを送信する。

【0121】

続いて、ステップＳ１１３において、変更部１７は、画像カウンタを１つカウントアップする。

【0122】

続いて、ステップＳ１１４において、情報処理部１０ａは、表示を終了するか否かを判定する。この判定は、ユーザ等による表示装置１ａの操作に基づいて行える。

【0123】

ステップＳ１１４で終了すると判定された場合には（ステップＳ１１４、Ｙｅｓ）、情報処理部１０ａは、処理を終了する。一方、終了しないと判定された場合には（ステップＳ１１４、Ｎｏ）、情報処理部１０ａは、ステップＳ１０３以降の処理を再度行う。

【0124】

このような情報処理部１０ａによる処理により、表示装置１ａは３次元像を表示できる。

【0125】

＜各信号のタイミング例＞
次に図１１を参照して、表示装置１ａにおけるホームポジション信号ＨＰ及び受光信号Ｓｅｎ等のタイミングについて説明する。図１１は、本実施形態に係る信号のタイミングを例示するタイミングチャートである。

【0126】

図１１は、最上段にホームポジション信号ＨＰを示し、その１つ下段に画像取得部１６により取得される２次元画像データＰを示し、その１つ下段にプロジェクタ２０により照射される画像光Ｌを示し、その１つ下段にセンサ７０による受光信号Ｓｅｎを示している。

【0127】

また図１１では、２次元画像データＰの切り替わりを２次元画像データＰ（１），Ｐ（２），・・・，Ｐ（Ｎ－１），Ｐ（Ｎ）として表現し、画像光Ｌの切り替わりを画像光Ｌ（１），Ｌ（２），・・・，Ｌ（Ｎ－１），Ｌ（Ｎ）として表現している。２次元画像データＰ及び画像光Ｌの添え字は画像カウンタの数値を表す。Ｎは自然数であり、３次元像が切り替わる切替周期Ｄ_Ｔの期間内に、プロジェクタ２０に出力される２次元画像データＰの全フレーム数を表す。

【0128】

図１１に示すように、ホームポジション信号ＨＰの出力に応じて画像取得部１６は、２次元画像データＰ（１）を取得し、その後、螺旋スクリーン３０の回転速度に応じた略一定の周期で２次元画像データＰ（１），Ｐ（２），・・・の順序で２次元画像データＰが順次取得される。

【0129】

図１１の例では、モータ４０と螺旋スクリーン３０との位置関係に応じて、プロジェクタ２０による照射タイミングのずれ時間ΔＴ_０が生じている。このずれ時間ΔＴ_０は照射周期Ｆ_Ｔと等倍である２フレーム分のずれである。

【0130】

変更部１７は、照射タイミングずれ情報９０６に応じて画像カウンタを初期化する。照射ずれフレーム数は１フレームであるため、変更部１７は、画像カウンタの初期値を３に設定することで、螺旋スクリーン３０の１回転目における照射タイミングずれを補正する。

【0131】

その後、螺旋スクリーン３０が１回転すると、ホームポジション信号ＨＰが出力され、画像取得部１６は、２次元画像データＰ（１）を取得する。

【0132】

図１１の例では、処理負荷等によって２次元画像データＰの取得がモータ４０の回転に対して徐々に遅延しており、螺旋スクリーン３０が１回転した時点で時間差ΔＴ_１が生じている。時間差ΔＴ_１分遅延して照射された画像光Ｌ（１）の部分画像光Ｌｐをセンサ７０が受光することで、ホームポジション信号ＨＰから時間差ΔＴ_１分遅延して受光信号Ｓｅｎが出力される。

【0133】

従って、変更部１７は、ホームポジション信号ＨＰと受光信号Ｓｅｎとの時間差ΔＴ_１を取得して照射周期Ｆ_Ｔで除算することで、６フレーム分の差分フレーム数を取得できる。そして変更部１７は、照射ずれフレーム数の２と、差分フレーム数の６を加算して補正フレーム数の８を取得し、画像カウンタを８カウントアップすることで、画像光Ｌ（１）の次に画像光Ｌ（９）が照射されるように順序を変更する。

【0134】

このようにして、変更部１７は、照射タイミングずれ及び処理負荷による遅延の影響をそれぞれ補正できる。

【0135】

＜表示装置１ａの作用効果＞
以上説明したように、表示装置１ａは、照射された画像光Ｌを反射することで３次元像を表示させる螺旋スクリーン３０（被照射部材）と、螺旋スクリーン３０を駆動させるモータ４０（駆動部）と、駆動される螺旋スクリーンの角度又は位置の少なくとも１つに応じて生成された２次元画像データＰを取得する画像取得部１６と、を有する。

【0136】

また表示装置１ａは、２次元画像データＰに基づく画像光Ｌを螺旋スクリーン３０に照射するプロジェクタ２０（照射部）と、螺旋スクリーン３０の駆動周期Ｒ_Ｔを示す駆動周期情報を取得する回転角度取得部１２ａ（駆動周期取得部）と、画像光Ｌの一部である部分画像光Ｌｐを受光した受光信号Ｓｅｎを出力するセンサ７０（検出部）と、を有する。

【0137】

本実施形態では、螺旋スクリーン３０の駆動周期を示す駆動周期情報と、画像光の一部である部分画像光Ｌｐを受光した受光信号Ｓｅｎと、に基づいて２次元画像データＰを変更する。例えば、記憶部１１ａに記憶された２次元画像データＰを読み出す順序を変更する。これにより、螺旋スクリーン３０における画像光Ｌの到達位置が所望の位置からずれることを抑制し、３次元像の表示位置の変動を抑制できる。

【0138】

例えば、情報処理部１０ａの処理負荷の大きさによって、切替周期Ｄ_Ｔと駆動周期Ｒ_Ｔの時間差ΔＴ_１は変動するため、ホームポジション信号ＨＰのみに基づき、画像カウンタをリセットする方法では、情報処理部１０ａの処理負荷の大きさに応じた遅延を正確に補正できない。これに対し、本実施形態では、部分画像光Ｌｐを受光した受光信号Ｓｅｎに基づいて補正するため、情報処理部１０ａの処理負荷の大きさに応じた遅延を正確に補正することができる。

【0139】

また、本実施形態では、センサ７０は、画像光Ｌのうち、螺旋スクリーン３０へのスクリーン光Ｌｑ以外の部分画像光Ｌｐを受光可能な位置に設けられている。これにより、スクリーン光Ｌｑを遮ることなく部分画像光Ｌｐを受光でき、時間差ΔＴ_１示す情報を取得できる。

【0140】

また、本実施形態では、２次元画像データＰは、２次元画像データＰ内の所定領域に図形Ｐｐ（所定図形）を含み、センサ７０は、図形Ｐｐに基づく部分画像光Ｌｐを受光した受光信号Ｓｅｎを出力する。これにより、簡単な構成によって、スクリーン光Ｌｑを遮ることなく部分画像光Ｌｐを受光でき、時間差ΔＴ_１示す情報を取得できる。

【0141】

また、本実施形態では、センサ７０は、３次元像が切り替わる切替周期Ｄ_Ｔを示す受光信号Ｓｅｎを出力し、変更部１７は、プロジェクタ２０による画像光Ｌの照射周期Ｆ_Ｔと、切替周期Ｄ_Ｔと駆動周期Ｒ_Ｔの時間差ΔＴ_１と、に基づいて、２次元画像データＰの順序を変更する。これにより、螺旋スクリーン３０における画像光Ｌの到達位置が所望の位置からずれることを抑制し、３次元像の表示位置の変動を抑制できる。

【0142】

また、本実施形態では、モータ４０と螺旋スクリーン３０との位置関係に基づく螺旋スクリーン３０への画像光Ｌの照射タイミングずれ情報９０６を記憶する記憶部１１ａを有し、変更部１７は、照射周期Ｆ_Ｔと、時間差ΔＴ_１と、照射タイミングずれ情報９０６と、に基づいて、２次元画像データＰの順序を変更する。

【0143】

これにより、情報処理部１０ａの処理負荷による遅延だけでなく、モータ４０への螺旋スクリーン３０の取付誤差による照射タイミングずれも正確に補正できる。

【0144】

また、本実施形態では、部分画像光Ｌｐは、切替周期Ｄ_Ｔに応じて明るさ又は色の少なくとも１つが変化する。例えば、部分画像光Ｌｐは、切替周期Ｄ_Ｔ内における１回分の照射周期Ｆ_Ｔの期間（所定期間）のみに、明るさ又は色の少なくとも１つが変化する。これにより、簡単な構成によって、スクリーン光Ｌｑを遮ることなく部分画像光Ｌｐを受光でき、時間差ΔＴ_１示す情報を取得できる。

【0145】

なお、本実施形態では、被照射部材の一例として螺旋スクリーン３０を例示したが、被照射部材はこれに限定されるものではない。ここで、図１２は、変形例に係る被照射部材を例示する図である。

【0146】

図１２に示す平板スクリーン３０ａは、平坦面を有する板状部材であり、被照射部材の一例である。平板スクリーン３０ａは、駆動部の一例としてのステージ４０ａにより、矢印４５の方向に沿って往復移動可能である。このように往復移動される平板スクリーン３０ａに画像光Ｌを照射し、残像効果により３次元像を表示する表示装置においても、本実施形態を適用可能であり、同様の効果を得ることができる。

【0147】

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る表示装置１ｂについて説明する。第１実施形態では、プロジェクタ２０が照射する画像光Ｌのうちの部分画像光Ｌｐは、切替周期Ｄ_Ｔ内における１回分の照射周期Ｆ_Ｔの期間のみに、明るさ又は色の少なくとも１つが変化する構成を示した。これに対し、本実施形態では、プロジェクタ２０が照射する画像光Ｌｂのうちの部分画像光Ｌｐｂは、切替周期Ｄ_Ｔごとに明るさ又は色の少なくとも１つが交互に変化する。

【0148】

図１３は、本実施形態に係る画像光Ｌｂの一例を示す図である。図１３の見方は図９と同様である。

【0149】

図１３に示すように、本実施形態では、部分画像光Ｌｐｂは、３次元像が切り替わる切替周期Ｄ_Ｔに応じて色が白色から黒色又は黒色から白色に変化する。また切替周期Ｄ_Ｔごとに、部分画像光Ｌｐｂの色が白色から黒色又は黒色から白色に交互に変化する。

【0150】

図１３の例では、切替周期Ｄ_Ｔの１周期目には、部分画像光Ｌｐｂの色は全て白色であり、切替周期Ｄ_Ｔの２周期目には、部分画像光Ｌｐｂの色は全て黒色となる。

【0151】

図１４は、本実施形態に係る信号のタイミングを例示するタイミングチャートである。図１４の見方は図１１と同様である。

【0152】

図１４に示すように、センサ７０の受光信号Ｓｅｎは、切替周期Ｄ_Ｔの１周期目には常時Ｈｉｇｈを示し、切替周期Ｄ_Ｔの２周期目には常時Ｌｏｗを示す。従って、受光信号ＳｅｎがＨｉｇｈからＬｏｗ又はＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わるタイミングで切替周期Ｄ_Ｔを検知できる。

【0153】

以上説明したように、切替周期Ｄ_Ｔごとに、色が白色から黒色又は黒色から白色に交互に変化する部分画像光Ｌｐｂを用いることによっても切替周期Ｄ_Ｔを検知できる。

【0154】

なお、本実施形態では、部分画像光Ｌｐの色が黒色又は白色の場合を例示したが、これに限定されるものではなく、これら以外の色を用いてもよい。また、同じ色を用いて、切替周期Ｄ_Ｔごとに明るさが交互に変化するようにしてもよいし、明るさと色の両方が変化するようにしてもよい。

【0155】

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。

【0156】

例えば、表示装置１ａと、表示装置１ａと通信可能に接続された情報処理装置と、を有する表示システムを構成することもできる。表示装置１ａと、情報処理装置とは、インターネット等のネットワークを介して通信可能に接続される。情報処理装置は、例えばクラウドサーバ等の外部サーバである。

【0157】

該情報処理装置は、駆動される螺旋スクリーン３０の角度又は位置の少なくとも１つに応じて生成された複数の２次元画像データＰを含む２次元画像データ群９０５を記憶する。画像取得部１６は、情報処理装置により記憶されている２次元画像データ群９０５から、ネットワークを介して２次元画像データＰを取得できる。

【0158】

また、実施形態は表示方法を含む。例えば、表示方法は、残像効果で３次元像を表示する表示装置による表示方法であって、照射された画像光を反射することで前記３次元像を表示させる被照射部材を駆動部により駆動させる工程と、駆動される前記被照射部材の角度又は位置の少なくとも１つに応じて生成された２次元画像データを取得する工程と、前記２次元画像データに基づく前記画像光を前記被照射部材に照射する工程と、前記画像光の一部である部分画像光を受光した受光信号を出力する工程と、前記駆動部による駆動周期を示す駆動周期情報と、前記受光信号と、に基づいて前記２次元画像データを変更する工程と、を含む。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。

【0159】

また、実施形態はプログラムを含む。例えば、プログラムは、残像効果で３次元像を表示する表示装置を動作させるプログラムであって、照射された画像光を反射することで前記３次元像を表示させる被照射部材を駆動部により駆動させ、駆動される前記被照射部材の角度又は位置の少なくとも１つに応じて生成された２次元画像データを取得し、前記２次元画像データに基づく前記画像光を前記被照射部材に照射し、前記画像光の一部である部分画像光を受光した受光信号を出力し、前記駆動部による駆動周期を示す駆動周期情報と、前記受光信号と、に基づいて前記２次元画像データを変更する処理をコンピュータに実行させる。このようなプログラム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。

【0160】

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。

【0161】

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】

【0162】

１、１ａ 表示装置
１０、１０ａ 情報処理部
１１、１１ａ 記憶部
１２、１２ａ 回転角度取得部
１３ 算出部
１４ 画像生成部
１５ 出力部
１６ 画像取得部
１７ 変更部
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）
３０ａ 平板スクリーン（被照射部材の一例）
３１ａ 平坦面
４０ モータ（駆動部の一例）
４０ａ ステージ（駆動部の一例）
４１ モータ制御部
５０ スクリーンケース
６０ 筐体
６１ 上面パネル
６２ 貫通孔
２０１ 回転指示信号
２０２ 回転制御信号
２０３ エンコーダ信号
９０１ ３次元モデルデータ
９０５ ２次元画像データ群
９０６ 照射タイミングずれ情報
Ｅ 螺旋軸（所定の軸の一例）
Ｌ、Ｌｂ 画像光
Ｌｐ、Ｌｐｂ 部分画像光
Ｌｑ スクリーン光
Ｐ ２次元画像データ
Ｐｐ 図形（所定図形の一例）
Ｆ_Ｔ 照射周期
Ｒ_Ｔ 駆動周期
Ｄ_Ｔ 切替周期
ΔＴ_０ ずれ時間
ΔＴ_１ 時間差

【先行技術文献】

【特許文献】

【0163】

【文献】特許６７１６５６５号公報

【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】