JP2016170231A - 全周ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】人間の等身大レベル（高さ２ｍ以上、幅２ｍ以上）の画像や動画等を表示でき、かつ全周囲から観察可能なディスプレイを安価な構成で提供する。
【解決手段】立体画像表示装置は、外周部にスリットを備え、中心部に回転軸１０５を備えた回転部１０２と、回転軸１０５を回転する駆動装置１０４と、回転部１０２と一体として回転する映写装置と、回転部１０２と一体として回転するひとつ以上の反射鏡と、回転部１０２と一体として回転する反射型スクリーンとを備え、映写装置は反射鏡を介して反射型スクリーンに映像を投影し、反射型スクリーンは映像の反射光をスリットを介して回転部１０２の外部に放射し、映写装置は回転軸１０５の近辺に固定されるように構成される。
【選択図】図２

Description

本願発明はディスプレイ装置、特に、人間の等身大サイズの画像や動画等を表示でき、かつ全周囲から観察可能なディスプレイ装置に関する。

コンサートのステージや商品ディスプレイで利用可能な大型ディスプレイ技術が数多く存在する。その一種として、全周囲から観察可能という特徴を持つ円筒型ディスプレイ装置がある。この種のディスプレイ装置は一般にパララックスバリア型と呼ばれ、スクリーンとプロジェクタ等の映像投影装置を物理的に回転し、スクリーンと一体となったスリットを通してスクリーンを外部から観察できるようにすることで、全周囲から動画を観察可能にし、あたかもスクリーン上の映像が表現する物体や人物があたかもそこにあるかのような臨場感を提供することができる。

スリットスキャン型ディスプレイ装置は上記のメリットを備える一方で、スクリーンとプロジェクタ等の映像投影装置を物理的に回転させなければならないことから、機構が大がかりになり、コストや重量増を招きがちという課題がある。特に、プロジェクタ等の映像投影機器は重量があることから、モーター等で回転させる際の回転モーメントが課題になる。

この課題を解決するために、スクリーンのみを回転させ、周囲に多数の反射鏡を配置して投影する技術も提唱されている（非特許文献１）。しかし、このような構造はコスト増を招き、また、特別に編集した動画を必要とし、通常の動画をそのままでは再生できないという課題があった。

特許公開公報 特開２０１１−１０７６６５

レイア姫をめざして――360度どこからでも見られる立体映像ディスプレイ（http://www.itmedia.co.jp/news/articles/0402/24/news078.html）

動画に特殊な加工を行なうことなく、人間の等身大サイズの動画を立体的に表示でき、全周囲から観察可能な表示装置を安価な構成で提供する。

本願発明は、外周部にスリットを備え、中心部に回転軸を備えた回転部と、前記回転軸を回転する駆動装置と、前記回転部と一体として回転する映写装置と、前記回転部と一体として回転するひとつ以上の反射鏡と、前記回転部と一体として回転する反射型スクリーンとを備え、前記映写装置は前記反射鏡を介して前記反射型スクリーンに映像を投影し、前記反射型スクリーンは前記映像の反射光を前記スリットを介して前記回転部の外部に放射し、前記映写装置は回転軸の近辺に固定されている立体画像表示装置を提供することで前記課題を解決する。

また、本願発明は、前記反射型スクリーンは回転軸方向から見た時に円弧型の形状を成す段落０００７に記載の立体画像表示装置を提供することで前記課題を解決する。

また、本願発明は、二機の前記反射型スクリーンを備え、二機の前記映写装置を備える段落０００７また段落０００８に記載の立体画像表示装置を提供することで前記課題を解決する。

また、本願発明は、二機の前記反射型スクリーンを備え、四機の前記映写装置を備える段落０００７または段落０００８に記載の立体画像表示装置を提供することで前記課題を解決する。

動画に特殊な加工を行なうことなく、人間の等身大サイズ（高さ２ｍ以上、幅２ｍ以上）の動画を表示でき、全周囲から観察可能な安価な表示装置が得られる。

本願発明に係る画像表示装置の全体図である。 本願発明に係る画像表示装置の構造の一例を表わす図（正面図および平面図）である。 本願発明に係る画像表示装置の構造（映像投影装置を四機備えたもの）の一例を表わす平面図である。

以降では図を参照しながら本願発明の実施例について説明する。

図１に本願発明に係る画像表示装置の基本概念を示す。本願発明に係る画像表示装置は円筒形の透明な外殻（１０１）内で、不透明な回転体（１０２）がモーターなどの駆動機構（図１では図示していない）により、水平方向に一定速度で回転される構造を有する。回転体（１０２）には、反射型スクリーン、プロジェクター等の映像投影装置、及び、反射鏡（いずれも図１では図示していない）が連結され、一体の構造として回転する。外部の複数の観察者（１０９９）が、回転体（１０２）に設けられたスリット（１０３）、及び、透明な外殻を（１０１）を通して、回転体（１０２）内部の反射型スクリーン（図１では図示していない）に投影された動画画像を全周囲から観察できる。

映像投影装置（図１では図示していない）により反射型スクリーンに投影される動画のリフレッシュレートと駆動機構による回転を同期させることで、スリット（１０３）を介して外部から観察できる動画映像が連続性を持って見える。たとえば、動画が１毎秒３０フレームの形式である場合には、駆動機構を毎秒３０回転（あるいはその整数倍）で回転させればよい。動画画像が全周囲から見られることから、あたかもその動画が表わす物体（たとえば、歌唱する人物）があたかもそこにいるかのような臨場感を得ることができる。

図２に本願発明に係る、二機の画像投影装置と二機の反射スクリーンを備えた画像表示装置の構造の一例を、正面図（図２−ａ）と平面図（図２−ｂ）により示す。透明な円筒形の固定された外殻（１０１）内で、スリット（１０３ａ、及び、１０３ｂ）を備えた不透明な回転体（１０２）が駆動機構（１０４）により、回転軸（１０５）を中心に水平方向に一定速度で回転される。二機の映像投影装置（１０６ａ、及び、１０６ｂ）、映像装置ごとに設けられた一つ以上の反射鏡（１０７ａ１、１０７ａ２、１０７ｂ１，及び、１０７ｂ２）、及び、二機の反射型スクリーン（１０８ａ、及び、１０８ｂ）も回転体（１０２）と一体の構造駆動機構（１０４）により回転軸（１０５）を中心に回転される。

この実施例では、第一の映像投影装置（１０６ａ）が上方に向けて投影した動画像が、第一の二機の反射鏡（１０７ａ１、及び、１０７ａ２）によって反射され、第一の反射型スクリーン（１０８ａ）に投影され、第一のスリット（１０３ａ）を介して外部の観察者により観察される。同様に、第二の映像投影装置（１０６ｂ）が上方に向けて投影した動画像が、第二の二機の反射鏡（１０７ｂ１、及び、１０７ｂ２）によって反射され、第二の反射型スクリーン（１０８ｂ）に投影され、第二のスリット（１０３ｎ）を介して外部の観察者により観察される。映像投影装置ごとに三機以上の反射鏡やレンズ構造を使用してもよい。

映像投影装置（１０６ａ、及び、１０６ｂ）への電源供給は、カーボンブラシを備えたスリップリング、水銀等の液体金属を使用したロータリーリング、あるいは、エレクトリカルスイベルジョイントなどにより行なうことができる。また、映像投影装置（１０６ａ、及び、１０６ｂ）への映像データの供給は無線ＬＡＮなどの無線通信技術を使用することが望ましい。これにより、ノイズが少なく安定した映像データの供給が可能となる。

なお、図面の簡略化のために平面図（図２−ａ）では、動画投影装置（１０６ａ、及び、１０６ｂ）、及び、駆動機構（１０４）は示していない。また、正面図（図２−ｂ）では、第二の動画投影装置（１０６ｂ）、及び、それに関連する反射鏡（１０７ｂ１、及び、１０７ｂ２）は示していない。第二の動画投影装置（１０６ｂ）は、正面図において、第一の動画投影装置（１０６ｂ）の裏側にある。また、それに関連する反射鏡（１０７ｂ１、及び、１０７ｂ２）は、第一の動画投影装置（１０５ａ）に関連する反射鏡（１０７ａ１、及び、１０７ａ２）と対照の位置にあり、第二の反射スクリーン（１０７ｂ）に動画を投影する。このような構造は当業者にとって容易に理解できる。

図２の実施例は、二機の反射型スクリーン（１０７ａ、及び、１０７ｂ）と二機の映像投影装置（１０６ａ、及び、１０６ｂ）を備えているため、回転体（１０２）の回転数は、投影される動画のリフレッシュレートの半分でもよい。たとえば、動画が１毎秒３０フレームの形式である場合には、回転体（１０２）を毎秒１５回転で動作させればよい。また、二機の反射型スクリーンを備えることで、特別なバランスウェイトを追加しなくても、回転体（１０２）と一体になった機器の構造の重量バランスが取りやすくなるため、回転がスムーズになり、駆動機構も安価にできるという優位性が生じる。

ここで、特に反射型スクリーン（１０８ａ、及び、１０８ｂ）が大型である場合には、平面ではなく、図２に示すように上方から見たときに円弧型の形状を成していることが望ましい。こうすることで、反射型スクリーン（１０８ａ、及び、１０８ｂ）上の各位置における映像投影装置（１０６ａ、及び、１０７ｂ）からの実効距離を一定に近く保つことができ、スクリーンが平面であった場合と比較して、スクリーン全体においてピントの定まった画像を観察者に対して提供できる。特に等身大サイズ以上の大型の動画を投影する場合にはこのような形状であることが望ましい。

また、映像投影装置（１０６ａ、及び、１０６ｂ）は、上方から見て、回転軸（１０５）の真上、あるいは、回転軸（１０５）に近い位置に設置され、回転体（１０２）、映像投影装置（１０６）、反射鏡（１０７）、及び、反射型スクリーン（１０８）から成る構造体の回転軸（１０５）を中心とした回転モーメントをできるだけ小さくするようにすることが望ましい。回転体（１０２）、反射鏡（１０７）、及び、反射型スクリーン（１０８）はある程度の軽量化が可能である一方で、高輝度の映像投影装置（１０６）は一定以上の重量を有する。ゆえに、映像投影装置（１０６）が回転の中心軸から離れている構造では、回転モーメントが大きくなり、駆動機構（１０４）の高コスト化を招き、動画表示装置全体の強度上およびコスト上の問題を生じさせ、さらに、不要な振動により映像の品質を悪化させる可能性がある。典型的には映像投影装置（１０６）の重心と回転軸（１０５）の間の距離が５０センチメートル以内であれば、振動を現実的な範囲に押さえ込めることが発明者による試作品により判明している。たとえば、毎分９００回転で回転する場合、映像投影装置（１０６）の重量を５キログラム（重量は均等に分布すると過程）、最外周の表面積を５０平方センチメートルとすると、平方センチメートル当たりの遠心力は４４０グラムであり、カウンターウェイトがなくても十分に振動を押さえられるレベルである。

図３に、四機の映像投影装置（図示していない）、六機の反射鏡（３０７ａ１、３０７ａ２、３０７ａ３、３０７ｂ１、３０７ｂ２、及び、３０７ｂ３）、及び、二機の反射型スクリーン（１０８ａ、及び、１０８ｂ）を備えた本願発明に係るディスプレイ装置の実施例の平面図を示す。四機の映像投影装置は、それぞれ反射鏡３０７ａ１、反射鏡３０７ａ２、反射鏡３０７ａ３、及び、反射鏡３０７ａ４の下に位置し（ゆえに、平面図では見えない）、上方に向けて映像を投影している。反射鏡３０７ａ１と反射鏡３０７ａ２は、反射鏡３０７ａ３に向けて映像を反射し、反射鏡３０７ａ３は第一の反射スクリーン（１０８ａ）に対してその映像を反射し、外部観察者は、図２の実施例と同様に、第一のスリット（１０３ａ）と透明な外殻（１０１）を介して動画を観察できる。反射鏡３０７ｂ１、反射鏡３０７ｂ２、反射鏡３０７ｂ３、第二の反射スクリーン（１０８ｂ）、及び、第二のスリット（１０３ｂ）の関係も同様である。一機の反射型スクリーンに対して二機の映像投影装置による投影を行なうことで、映像の明るさを増すことができる。この場合でも映像投影装置を回転軸に近い位置に置くことで、回転体（１０２）と一体となった構造体の回転モーメントを小さくできるという本願発明のメリットを享受できる。

（本願発明に係る技術上の優位性）
本願発明に係る技術上の優位性について再度まとめる。第一に、回転体の回転モーメントが小さい構造にできるため、駆動機構の出力を最小化でき、コストダウンが図れる。第二に、回転体の回転モーメントが小さい構造にできるため、より高品質な（リフレッシュレートの高い）動画が投影可能である。第三に、回転体の回転モーメントが小さい構造にできるため、映像の品質に悪影響を与える不要な振動を最小化できる。第四に、回転体の回転モーメントが小さい構造にできるため、装置全体の重量を減らすことができ、製造や設置を容易にできる。第五に、一般的な動画コンテンツをそのまま投影可能であり、特別な動画編集作業を必要としない。第六に、映写装置を複数使用することで動画の輝度を向上できる。

Claims (4)

1. 外周部にスリットを備え、中心部に回転軸を備えた回転部と、
   前記回転軸を回転する駆動装置と、
   前記回転部と一体として回転する映写装置と、
   前記回転部と一体として回転するひとつ以上の反射鏡と、
   前記回転部と一体として回転する反射型スクリーンとを備え、
   前記映写装置は前記反射鏡を介して前記反射型スクリーンに映像を投影し、
   前記反射型スクリーンは前記映像の反射光を前記スリットを介して前記回転部の外部に放射し、
   前記映写装置は回転軸の近辺に固定されている
   立体画像表示装置。
2. 前記反射型スクリーンは回転軸方向から見た時に円弧型の形状を成す
   請求項１に記載の立体画像表示装置。
3. 二機の前記反射型スクリーンを備え、
   二機の前記映写装置を備える
   請求項１または請求項２に記載の立体画像表示装置。
4. 二機の前記反射型スクリーンを備え、
   四機の前記映写装置を備える
   請求項１または請求項２に記載の立体画像表示装置。

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