JP5029375B2 - 表示システム - Google Patents

Description

本発明は、実物体である表現対象物と、映像とを視覚的に複合して提示する表示システムに関する。

演劇やアトラクション、現代芸術等における視覚的な表現として、人物等の実物体と２次元又は３次元の映像とを組み合わせる技法が知られている。

また、実物体と映像とを組み合わせて観察者に提示する技術として、特開２０００−１２２１７６号公報に開示されているような人工現実感、バーチャルリアリティと称される技術が公知である。

また一方で、コンピュータグラフィックスを用いた映像表現においては、例えば特開２００２−１５０３１０号公報に開示されているように、映像内の物体を透明にして背景に溶け込ませる、いわゆる光学的な迷彩や透明人間化と称される映像上の表現技法が知られている。
特開２０００−１２２１７６号公報 特開２００２−１５０３１０号公報

上述したような物体を瞬時に透明にして背景に溶け込ませる表現技法は、画像内においてコンピュータグラフィックスを用いた後処理によって可能としているものであって、演劇や芸術、バーチャルリアリティのような実物体と映像とを組み合わせたリアルタイムの表示技術において実物体を映像内に溶け込ませるような表現を行うことは困難である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、実物体である表現対象物と、映像とを視覚的に複合して提示する表示システムにおいて、実物体を映像内に溶け込ませてあたかも実物体が透明となったかのような表現が可能な表示システムを提供することを目的とする。

本発明の表示システムは、実物体である表現対象物と、映像とを複合して表示する表示システムであって、表示面を具備し該表示面に第１の映像を表示する第１の表示装置と、前記表示面を覆うように配設され、所定の方向の偏光軸を有する第１の偏光板と、該第１の偏光板の前記表示面とは反対側において、前記表現対象物を配置するための空間部と、前記第１の偏光板に対してクロスニコル配置された第２の偏光板を介して前記空間部及び前記表示面に向けて第２の映像を投射する第２の表示装置と、前記第１の表示装置が表示する前記第１の映像と、前記第２の表示装置が投射する前記第２の映像とを表示形態に応じて制御する制御部と、を具備することを特徴とする。

本発明のこのような構成によれば、第１の映像及び第２の映像として同一の映像を表示することにより、表示面の手前の空間部に配設される表現対象物に、表示面に表示されている第１の映像と同一の第２の映像を投射することができる。このため、表現対象物を背景である第１の映像内に溶け込ませ、あたかも表現対象物が透明となったかのような表現が可能となる。

また、本発明は、前記制御部は、第１の表示形態が選択された場合には、前記第１の映像のみを前記第１の表示装置により表示し、第２の表示装置が選択された場合には、前記第１の映像と前記第２の映像とを同期させてそれぞれ前記第１の表示装置と前記第２の表示装置により表示することが好ましい。

本発明のこのような構成によれば、背景として表示面に表示される第１の映像に対して、表現対象物を浮き出させたり、逆に溶け込ませたりすることができ、より幅広い表現が可能となる。

また、本発明は、前記第１の表示装置は、前記表示面を構成する透過式スクリーンと、該透過式スクリーンに前記第１の偏光板と平行な偏光軸を有する偏光板を介して前記第１の映像を投射する液晶プロジェクタと、を具備してなることが好ましい。

以下、本発明の実施形態について図１から図９を参照して説明する。図１は、表示システムの概略構成を説明する斜視図である。図２は、表示システムの概略構成を説明する側面図である。

なお、以下の説明に用いた各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせてある。

まず、本実施形態に係る表示システム１の構成について、図１及び図２を参照して説明する。表示システム１は、表示面である表示スクリーン７及び該表示スクリーン７に映像を投射する第１プロジェクタ３からなる第１の表示装置と、表示スクリーン７を挟んで第１プロジェクタ３に対向する位置に配設され表示スクリーン７に向けて映像を投射する第２プロジェクタ４（第２の表示装置）と、の２つの投射型の表示装置を具備して構成される。

ここで、図１及び図２に示すように、本実施形態の表示システム１により提示される視覚情報を観察する観察者Ｐを定義する。観察者Ｐは、表示スクリーン７に対して第２プロジェクタ４側に位置している。また、表示スクリーン７の法線に平行な軸をＺ軸とし、該Ｚ軸に直交し水平な軸をＸ軸、該Ｚ軸及びＸ軸に直交する軸をＹ軸と称するものとする。

第１プロジェクタ３は、透過式の液晶パネルをライトバルブとして用いた、いわゆる液晶プロジェクタである。第１プロジェクタ３は、信号ケーブル５を介して制御部２に電気的に接続されており、制御部２から供給される映像信号に基づいた映像を表示スクリーン７に向けて投射する。

本実施形態の第１プロジェクタ３は、投射光を、Ｙ軸に略平行な偏光軸を有した偏光板３ａを介して出射する。すなわち、第１プロジェクタ３から投射される映像は、Ｙ軸に略平行な偏光軸を有する。

なお、図１及び図２においては、説明のために偏光板３ａを第１プロジェクタ３の外部に示してあるが、偏光板３ａは、第１プロジェクタ３が具備する透過式の液晶パネルが有する偏光板であり、実際には第１プロジェクタ３の内部に配設されるものである。

表示スクリーン７は、いわゆる透過式のスクリーンであり、第１プロジェクタ３から投射された映像を、第１プロジェクタとは反対側の方向、すなわち観察者Ｐの方向にも表示することが可能である。このような透過式のスクリーンは、一般にリアスクリーンとも称される。

表示スクリーン７の観察者Ｐ側、すなわち表示スクリーン７の第１プロジェクタ３とは反対側には、表示スクリーン７の表示面全体を覆うように、第１の偏光板８が配設されている。第１の偏光板は、Ｙ軸に略平行な偏光軸を有している。

第１の偏光板８の観察者Ｐ側には、後述するような表現対象物である実物体を配置するための所定の大きさの空間部１０が設けられている。

そして、空間部１０の第１の偏光板８とは反対側には、第２プロジェクタ４が配設されている。第２プロジェクタ４は、透過式の液晶パネルをライトバルブとして用いた、いわゆる液晶プロジェクタである。第２プロジェクタ４は、信号ケーブル６を介して制御部２に電気的に接続されており、制御部２から供給される映像信号に基づいた映像を空間部１０及び表示スクリーン７に向けて投射する。

本実施形態の第２プロジェクタ４は、投射光を、Ｘ軸に略平行な偏光軸を有した第２の偏光板４ａを介して出射する。すなわち、第２の偏光板４ａは、第１の偏光板８に対して偏光軸が略直交するようクロスニコル配置されており、第２プロジェクタ４から投射される映像は、Ｘ軸に略平行な偏光軸を有する。

図１及び図２においては、説明のために偏光板４ａを第２プロジェクタ４の外部に示してあるが、偏光板４ａは、第２プロジェクタ４が具備する透過式の液晶パネルが有する偏光板であり、実際には第２プロジェクタ４の内部に配設されるものである。

なお、観察者Ｐと第２プロジェクタ４との位置関係は図示した形態に限られるものではなく、第２プロジェクタ４は観察者Ｐの背後に配設されるものであってもよいし、観察者Ｐの頭上に配設されるものであってもよい。

そして、制御部２は、演算装置、記憶装置、入出力装置、補助記憶装置及び画像処理装置等を具備してなり、第１プロジェクタ３及び第２プロジェクタ４にそれぞれ供給する第１の映像信号及び第２の映像信号を制御する。

以下に、上述した構成を有する本実施形態の表示システム１の作用及び効果を図３から図８を参照して説明する。図３は、投射する画像の一例を示す図である。図４は、第１の表示形態を説明する図である。図５は、第２の表示形態を説明する図である。図６は、第２の表示形態の変形例を示す図である。図７は、投射する画像の一例を示す図である。図８は、第３の表示形態を説明する図である。

本実施形態の表示システム１においては、第１プロジェクタ３及び第２プロジェクタ４は、制御部２からそれぞれに供給される映像信号に基づいて第１の映像及び第２の映像を投射する。

まず、第１プロジェクタ３から、Ｙ軸に略平行な偏光軸を有して表示スクリーン７に投射される第１の映像は、同じくＹ軸に略平行な偏光軸を有する第１の偏光板８を透過して観察者Ｐにまで到達する。言い換えれば、第１プロジェクタ３により表示スクリーン７に投射された第１の映像は、第１の偏光板８を透過するため、観察者Ｐによって観察可能となる。

一方、第２プロジェクタ４から、Ｘ軸に略平行な偏光軸を有して表示スクリーン７の方向へ投射される第２の映像は、Ｙに略平行な偏光軸を有する第１の偏光板８により遮られる。すなわち、第２プロジェクタ４が投射する第２の映像は、表示スクリーン７に投射されず、このままでは観察者Ｐが第２の映像を観察することは不可能である。

しかしながら、ここで第１の偏光板８よりも第２プロジェクタ４側にある空間部１０に実物体が存在する場合、該実物体には第２の映像が投射される。例えば、図２に示すように、空間部１０に人物である被観察者Ｏが存在する場合、被観察者Ｏの第２プロジェクタ４側の表面には、第２の映像が投射されるのであり、観察者Ｐは、この被観察者Ｏ上に投射された第２の映像を観察することが可能となる。

まず、第１の表示形態として、図３に示すような映像２０を第１プロジェクタ３から第１の映像として投射し、第２プロジェクタ４からは映像を投射しない場合、観察者Ｐからは、図４に示すように、表示スクリーン７に投射された映像２０の手前に実物体である被観察者Ｏが存在するように見える。

ここで、第２の表示形態として、第１の映像及び第２の映像として同一の映像２０を、第１プロジェクタ３及び第２プロジェクタ４の双方から投射した場合、観察者Ｐからは、図５に示すように、表示スクリーン７に投射された背景の映像２０に、手前に存在するはずの実物体である被観察者Ｏが溶け込んで透明になったかのように見える。これは、被観察者Ｏの観察者Ｐ側に、表示スクリーン７と同一の映像２０が投射されるからである。

また、本実施形態においては、表示スクリーン７には背後の第１プロジェクタ４から映像が投射され、かつ第２プロジェクタ４から投射された映像は前述のように第１の偏光板８により遮られるため、第２プロジェクタ４から被観察者Ｏに向けて映像を投射することにより生じる被観察者Ｏの影が、表示スクリーン７上に生じることがない。このため、図５の状態では、被観察者Ｏの輪郭はより不明瞭となる。

またこの第２の表示形態では、観察者Ｐ、被観察者Ｏ及び表示スクリーン７のそれぞれの位置関係に基づいて、表示スクリーン７に投射される第１の映像としての映像２０と、被観察者Ｏに投射される第２の映像としての映像２０とが、観察者Ｐから見た場合に同一の大きさとなるように第１プロジェクタ３及び第２プロジェクタ４の投射倍率及びフォーカスが制御されることが好ましい。

このような構成によれば、より効果的に実物体である被観察者Ｏを映像２０の中に溶け込ませることが可能となる。

また、第２の表示形態の変形例として、第１プロジェクタ３からは第１の映像として映像２０を投射し、第２プロジェクタ４からは映像２０の所定の一部領域のみを投射した場合、観察者Ｐからは、第２プロジェクタから映像２０の所定の一部領域以外において、被観察者Ｏを観察することができるようになる。

例えば、第１プロジェクタ３からは第１の映像として映像２０を投射し、第２プロジェクタ４からは映像２０の下半分のみを投射した場合、観察者Ｐからは、図６に示すように、被観察者Ｏの頭部のみが空中に浮いて見えるようになる。

また、実物体である被観察者Ｏの表面の形状や反射率を種々変更することによっても、被観察者Ｏの一部のみを背景に溶け込ませたり、逆に背景から浮き立たせたりすることが可能である。

第３の表示形態として、第１プロジェクタ３からは映像２０を第１の映像として投射し、第２プロジェクタ４からは映像２０とは異なる図７に示す映像２１を第２の映像として投射した場合、観察者Ｐからは、図８に示すように、被観察者Ｏの服装が変わったかのように見える。

以上のように、本実施形態の表示システムによれば、実物体である表現対象物と映像とをリアルタイムに組み合わせて視覚的に提示する場合において、実物体を映像内に溶け込ませてあたかも実物体が透明となったかのような表現が可能となるのである。

そしてこのような表現を実現する本実施形態の表示システムは、演劇、アトラクション、現代芸術、サイネージ等における視覚的表現の演出に利用することが可能である。

なお、上述した実施形態では、実物体である表現対象物の一例として人物を挙げているが、実物体は静物や、他の生物であってもよいことは言うまでもない。

また、上述した実施形態では、第１プロジェクタ３及び第２プロジェクタ４は、それぞれ１台のみ配設されているが、これらは、一つの映像を複数のプロジェクタに分割して投射するいわゆるマルチプロジェクタであってもよい。

また、上述した実施形態では、透過式の液晶パネルを具備する第１プロジェクタ３及び第２プロジェクタ４について述べたが、反射式の液晶パネルを具備するプロジェクタを用いてもよい。

また、上述した実施形態では、第１の表示装置を表示スクリーン７と第１プロジェクタ３とにより構成しているが、第１の表示装置の形態はこれに限られるものではない。例えば、第１の表示装置は、図９に示すような有機エレクトロルミネッセンス装置、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）装置、ＬＥＤ（発光ダイオード）表示装置等からなるフラットパネルディスプレイ３０であってもよい。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電気光学装置の製造方法及び電気光学装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

表示システムの概略構成を説明する斜視図である。 表示システムの概略構成を説明する側面図である。 投射する画像の一例を示す図である。 第１の表示形態を説明する図である。 第２の表示形態を説明する図である。 第２の表示形態の変形例を示す図である。 投射する画像の一例を示す図である。 第３の表示形態を説明する図である。 図９は表示システムの変形例を示す図である。

符号の説明

１ 表示システム、 ２ 制御部、 ３ 第１プロジェクタ、 ３ａ 偏光板、 ４ 第２プロジェクタ、 ４ａ 第２の偏光板、 ５ 信号ケーブル、 ６ 信号ケーブル、 ７ 表示スクリーン、 ８ 第１の偏光板、 １０ 空間部、 Ｐ 観察者

Claims (3)

1. 実物体である表現対象物と、映像とを複合して表示する表示システムであって、
   表示面を具備し該表示面に第１の映像を表示する第１の表示装置と、
   前記表示面を覆うように配設され、所定の方向の偏光軸を有する第１の偏光板と、
   該第１の偏光板の前記表示面とは反対側において、前記表現対象物を配置するための空間部と、
   前記第１の偏光板に対してクロスニコル配置された第２の偏光板を介して前記空間部及び前記表示面に向けて第２の映像を投射する第２の表示装置と、
   前記第１の表示装置が表示する前記第１の映像と、前記第２の表示装置が投射する前記第２の映像とを表示形態に応じて制御する制御部と、
   を具備することを特徴とする表示システム。
2. 前記制御部は、第１の表示形態が選択された場合には、前記第１の映像のみを前記第１の表示装置により表示し、第２の表示装置が選択された場合には、前記第１の映像と前記第２の映像とを同期させてそれぞれ前記第１の表示装置と前記第２の表示装置により表示することを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
3. 前記第１の表示装置は、前記表示面を構成する透過式スクリーンと、該透過式スクリーンに前記第１の偏光板と平行な偏光軸を有する偏光板を介して前記第１の映像を投射する液晶プロジェクタと、を具備してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示システム。

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