(57)【要約】【課題】奥行きの表現力に優れた３次元情報表示装置及び３次元情報表示方法の提供。【解決手段】発光素子が２次元に配列された面状発光体を奥行き方向に重ねるなどして複数の発光素子が３次元に配置された３次元発光体１０を形成すると共に、複数の発光素子を視点方向に発光する第１の発光素子１１ａと奥行き方向に発光する第２の発光素子１１ｂとで構成し、更に、３次元発光体１０の奥行き方向の端部に鏡面物質などで形成された反射手段７０を設ける。そして、表示対象物の各部の座標と色情報とを与え、奥行き方向の座標に応じて第１の発光素子１１ａ又は第２の発光素子１１ｂを発光させ、第１の発光素子１１ａから出射される光は直接視認可能にし、第２の発光素子から出射される光は反射手段で反射させて視認可能にする。これにより、情報装置自体の厚みを大きくすることなく奥行きの表現力を向上させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子が３次元に配列された発光体と、各々の前記発光素子を発光させる発光制御手段とを少なくとも備える３次元情報表示装置において、
前記複数の発光素子は、視点方向に光を出射する第１の発光素子と、前記視点方向と反対の奥行き方向に光を出射する第２の発光素子とで構成され、
前記発光体の前記奥行き方向の端面に反射手段を備え、
前記第１の発光素子から出射される光は直接、視認可能とされ、前記第２の発光素子から出射される光は前記反射手段で反射されて視認可能とされることを特徴とする３次元情報表示装置。
【請求項２】
前記発光体は、複数の発光素子が２次元に配列された面状発光体を前記奥行き方向に積層して構成されていることを特徴とする請求項１記載の３次元情報表示装置。
【請求項３】
前記視点方向をＺ軸の正方向とし、前記反射手段のＺ座標を０とした場合に、
表示対象物の各々の点のＺ座標の正負を判定し、Ｚ座標が正の値の場合は前記値に対応する位置の前記第１の発光素子を特定し、Ｚ座標が負の値の場合は前記値の絶対値に対応する位置の前記第２の発光素子を特定する表示制御手段を備え、
前記表示制御手段で特定された前記第１の発光素子又は前記第２の発光素子を前記発光制御手段により発光させることを特徴とする請求項１又は２に記載の３次元情報表示装置。
【請求項４】
前記反射手段はその法線方向が異なる複数の反射面で構成され、前記第２の発光素子から出射された光は前記複数の反射面で反射されて前記視点方向に導かれることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の３次元情報表示装置。
【請求項５】
複数の発光素子が３次元に配列された発光体を用いて、各々の前記発光素子を発光させて表示対象物を立体的に表示する３次元情報表示方法において、
前記複数の発光素子を、視点方向に光を出射する第１の発光素子と、前記視点方向と反対の奥行き方向に光を出射する第２の発光素子とで構成し、
前記発光体の前記奥行き方向の端面に反射手段を設け、
前記第１の発光素子から出射される光を直接、視認可能とし、前記第２の発光素子から出射される光を前記反射手段で反射して視認可能とすることにより、前記発光体の厚み以上の奥行きを表現することを特徴とする３次元情報表示方法。
【請求項６】
前記発光体を、複数の発光素子が２次元に配列された面状発光体を厚み方向に積層して構成することを特徴とする請求項５記載の３次元情報表示方法。
【請求項７】
前記視点方向をＺ軸の正方向とし、前記反射手段のＺ座標を０とした場合に、
前記表示対象物の各々の点のＺ座標の正負を判定し、Ｚ座標が正の値の場合は前記値に対応する位置の前記第１の発光素子を特定し、Ｚ座標が負の値の場合は前記値の絶対値に対応する位置の前記第２の発光素子を特定し、特定した前記第１の発光素子又は前記第２の発光素子を発光させることを特徴とする請求項５又は６に記載の３次元情報表示方法。
【請求項８】
前記反射手段を複数の反射面で構成し、前記第２の発光素子から出射した光を前記複数の反射面で反射して前記視点方向に導くことにより、仮想的な奥行きを大きくすることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一に記載の３次元情報表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報表示装置及び情報表示方法に関し、特に、３次元情報表示装置及び３次元情報表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
描画の手法として３次元描画がさまざまな場面で用いられるようになってきている。この３次元描画は、空間上の点と、それを繋ぐ線や面を数値で表し、計算によって表示対象物の位置や形状を決定し、更に陰面処理などを施して立体的に表示する手法である。一方、表示対象物を２次元画面に表示するのではなく、奥行きのある３次元の画面に表示する方法もある。例えば、下記特許文献１には、表示対象物体が奥行き位置の異なる複数の物体からなる場合に、複数の物体の中の一つを選択して、選択された物体を観察者の視線から平面に射影してできる２次元像を生成し、生成された２次元像を複数の表示面に同時に表示するステップを人間の眼の残像時間内に繰り返して３次元像を表示する３次元表示方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１１５８１２号公報（第５−７頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、３次元描画手法では３次元情報を２次元の情報に変換して表示しているため、奥行きを十分に表現することができないという問題があった。一方、３次元の画面を用いる方法は３次元描画手法に比べて奥行きの表現力は優れているものの、画面の厚み以上の奥行きを表現することができず、やはり、奥行きを十分に表現することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、奥行きの表現力に優れた３次元情報表示装置及び３次元情報表示方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、複数の発光素子が３次元に配列された発光体と、各々の前記発光素子を発光させる発光制御手段とを少なくとも備える３次元情報表示装置において、前記複数の発光素子は、視点方向に光を出射する第１の発光素子と、前記視点方向と反対の奥行き方向に光を出射する第２の発光素子とで構成され、前記発光体の前記奥行き方向の端面に反射手段を備え、前記第１の発光素子から出射される光は直接、視認可能とされ、前記第２の発光素子から出射される光は前記反射手段で反射されて視認可能とされるものである。
【０００７】
本発明においては、前記発光体は、複数の発光素子が２次元に配列された面状発光体を前記奥行き方向に積層して構成されている構成とすることができる。
【０００８】
また、本発明においては、前記視点方向をＺ軸の正方向とし、前記反射手段のＺ座標を０とした場合に、表示対象物の各々の点のＺ座標の正負を判定し、Ｚ座標が正の値の場合は前記値に対応する位置の前記第１の発光素子を特定し、Ｚ座標が負の値の場合は前記値の絶対値に対応する位置の前記第２の発光素子を特定する表示制御手段を備え、前記表示制御手段で特定された前記第１の発光素子又は前記第２の発光素子を前記発光制御手段により発光させる構成とすることもできる。
【０００９】
また、本発明においては、前記反射手段はその法線方向が異なる複数の反射面で構成され、前記第２の発光素子から出射された光は前記複数の反射面で反射されて前記視点方向に導かれる構成とすることもできる。
【００１０】
また、本発明は、複数の発光素子が３次元に配列された発光体を用いて、各々の前記発光素子を発光させて表示対象物を立体的に表示する３次元情報表示方法において、前記複数の発光素子を、視点方向に光を出射する第１の発光素子と、前記視点方向と反対の奥行き方向に光を出射する第２の発光素子とで構成し、前記発光体の前記奥行き方向の端面に反射手段を設け、前記第１の発光素子から出射される光を直接、視認可能とし、前記第２の発光素子から出射される光を前記反射手段で反射して視認可能とすることにより、前記発光体の厚み以上の奥行きを表現するものである。
【００１１】
本発明においては、前記発光体を、複数の発光素子が２次元に配列された面状発光体を厚み方向に積層して構成する構成とすることができる。
【００１２】
また、本発明においては、前記視点方向をＺ軸の正方向とし、前記反射手段のＺ座標を０とした場合に、前記表示対象物の各々の点のＺ座標の正負を判定し、Ｚ座標が正の値の場合は前記値に対応する位置の前記第１の発光素子を特定し、Ｚ座標が負の値の場合は前記値の絶対値に対応する位置の前記第２の発光素子を特定し、特定した前記第１の発光素子又は前記第２の発光素子を発光させる構成とすることもできる。
【００１３】
また、本発明においては、前記反射手段を複数の反射面で構成し、前記第２の発光素子から出射した光を前記複数の反射面で反射して前記視点方向に導くことにより、仮想的な奥行きを大きくする構成とすることもできる。
【００１４】
このように、本発明の構成によれば、複数の発光素子が３次元に配置された発光体を用い、表示対象物の各々の点に対応する発光素子を発光させることで３次元形状を表現するため、奥行きをはっきりと認識できるようにすることができる。また、複数の発光素子を、視点方向に発光する第１の発光素子と奥行き方向に発光する第２の発光素子とで構成し、表示対象物の各々の点の座標に基づいて第１の発光素子又は第２の発光素子を発光させ、かつ、発光体の奥行き方向の端面に鏡面物質などからなる反射手段を設け、第２の発光素子からの光を反射させているため、仮想的に奥行きを表現することが可能となり、奥行きの表現力を高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の３次元情報表示装置及び３次元情報表示方法によれば、表示対象物の奥行きを十分に表現することができる。
【００１６】
その理由は、発光素子が２次元に配列された面状発光体を奥行き方向に積層するなどして複数の発光素子が３次元に配置された発光体を形成し、複数の発光素子を、視点方向に発光する第１の発光素子と奥行き方向に発光する第２の発光素子とで構成し、表示対象物の各々の点の座標に基づいて第１の発光素子又は第２の発光素子を発光させ、更に、発光体の視点方向の端部に鏡面物質などからなる反射手段を設け、第２の発光素子からの光を反射手段で反射させているため、３次元発光体の厚み以上の奥行きを表現することができるからである。
【００１７】
これにより、スペースを有効に活用することが可能となり、大きなスペースを確保することができない機器であっても、奥行きを十分に表現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
従来技術で示したように、３次元描画手法が知られているが、この手法は３次元情報を２次元の情報に変換して表示するため、奥行きを十分に表現することができないという問題があった。また、２次元の表示画面を奥行き方向に重ねた３次元の表示画面を用いて実際に３次元で表示する方法もあるが、この方法でも、表示画面以上の奥行きを表現することができず、奥行きの表現力を高めるためには表示装置自体の厚みが増してしまうという問題があった。
【００１９】
そこで、本発明では、発光素子が２次元に配列された面状発光体を奥行き方向に重ねるなどして複数の発光素子が３次元に配置された発光体を形成すると共に、複数の発光素子を、視点方向に発光する第１の発光素子と奥行き方向に発光する第２の発光素子とで構成し、更に、発光体の奥行き方向の端部に鏡面物質などで形成された反射手段を設ける。そして、表示対象物の各部の座標と色情報とを与え、奥行き方向の座標に応じて第１の発光素子又は第２の発光素子を発光させ、第１の発光素子から出射される光は直接視認可能にし、第２の発光素子から出射される光は反射手段で反射させて視認可能にする。
【００２０】
これにより、情報装置自体の厚みを大きくすることなく奥行きの表現力を向上させている。以下、図面を参照して説明する。
【実施例】
【００２１】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例に係る３次元情報表示装置及び３次元情報表示方法について、図１乃至図６を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例に係る３次元情報表示装置の基本的な構成を示すブロック図であり、図２及び図３は、本実施例の発光素子の構造例を示す図である。また、図４は、本実施例の３次元情報表示装置を用いた表示状態を模式的に示す図であり、図５は、本実施例の３次元情報表示方法の手順を示すフローチャート図である。また、図６は、本実施例の反射手段の他の構成を模式的に示す図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施例の３次元情報表示装置１００は、表示対象物の各部の座標及び色情報を記憶するメモリ５０と、データバス６０を介してメモリ５０から座標及び色情報を読み取るＣＰＵ４０と、メモリ５０に記憶された座標と予め定められた基準面の座標とを比較して奥行きを判定して表示対象物の各部に対応する発光素子を特定する表示制御手段２０と、表示制御手段２０で特定された発光素子１１を発光させる制御を行う発光制御手段３０と、複数の発光素子１１が３次元に配列されて構成される３次元発光体１０と、を少なくとも備えている。
【００２３】
上記３次元発光体１０を構成する複数の発光素子１１の配列や各々の発光素子１１の構造は特に限定されないが、例えば、図２に示すように、ＸＹ方向に複数の発光素子１１が配列された面状の発光体を厚み方向（図のＺ方向）に積層（積層数は任意）した構成とし、ＸＹドライバー３０ａ及びＺドライバー３０ｂによって各々の発光素子１１の発光を制御する構成とすることができる。
【００２４】
また、３次元発光体１０を構成する各々の発光素子１１は、例えば、図３に示すように、赤色、緑色、青色のそれぞれの光を発光させる有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ: Organic Light Emitting Diode）とその両側に形成された電極とで構成し、発光制御手段３０から両側の電極に電圧を加えることによって発光を行う構成とすることができる。なお、各々の発光素子１１に使用される電極は無色透明であり、発光素子１１間における干渉はないものとする。
【００２５】
また、発光素子１１は、視点方向（図２のＺ軸の正方向）に発光する第１の発光素子１１ａと、奥行き方向（図２のＺ軸の負方向）に発光する第２の発光素子１１ｂとによって構成されている。この第１の発光素子１１ａ及び第２の発光素子１１ｂの配列や構造も特に限定されないが、例えば、発光素子１１がＸＹ方向に配列された面状の発光体が表裏逆向きに結合された構成とすることもできるし、第１の発光素子１１ａが配列された面状の発光体と第２の発光素子１１ｂが配列された面状の発光体とが交互に積層された構成とすることもできる。また、各々の発光素子１１の発光方向を規定する方法や構造も特に限定されない。
【００２６】
更に、本実施例の３次元情報表示装置１００には、図４に示すように、発光体１０の奥部、すなわち、視点と反対側の面に接するように鏡面物質などで形成された反射手段７０が形成されている。
【００２７】
次に、図４の概念図及び図５のフローチャート図を参照して、本実施例の３次元情報表示方法の動作について詳細に説明する。なお、視点から３次元情報表示装置を見たときに水平方向をＸ軸、垂直方向をＹ軸、反射手段７０への向きをＺ軸の負方向とし、便宜的にＺ軸の原点は反射手段７０表面にあるとする。
【００２８】
まず、ステップＳ１０１で、ＣＰＵ４０の処理により、データバス６０を介して、メモリ５０から３次元形状の各々の位置の座標と色情報とを読み取り、その座標と色情報とを表示制御手段２０に入力する。
【００２９】
次に、ステップＳ１０２で、表示制御手段２０は、入力された情報を解析し、３次元形状の各々の位置のＺ座標の正負を判定し、Ｚ座標が正の値の場合は第１の発光素子１１ａに電圧を加えるように発光制御手段３０に信号を送り、Ｚ座標が負の値の場合には第２の発光素子１１ｂに電圧を加えるように発光制御手段３０に信号を送る。
【００３０】
発光制御手段３０は、表示制御手段２０から入力された情報に基づいて、Ｚ座標が正の値の場合は、ステップＳ１０３で、その値に対応する位置の第１の発光素子１１ａに電圧を加え、赤色、緑色、青色の光を発光させる。ここで、第１の発光素子１１ａが発光した場合、光はＺ軸の正方向に出射されるため、そのまま視点へと届く。
【００３１】
また、Ｚ座標が負の値の場合は、ステップＳ１０４で、その値の絶対値に対応する位置の第２の発光素子１１ｂに電圧を加え、赤色、緑色、青色の光を発光させる。ここで、第２の発光素子１１ｂが発光した場合、光はＺ軸の負方向に出射されるため、一旦、反射手段７０で反射した後、視点へと届く。従って、３次元情報表示装置のＺ軸方向の厚みをＺ１、第２の発光素子１１ｂから反射手段７０までのＺ軸方向の距離をＺ２とすると、Ｚ軸の正方向の面からは反射手段７０に映りこんだ第２の発光素子１１ｂがＺ１＋Ｚ２の距離にあるように見える。
【００３２】
そして、ステップＳ１０５で、表示対象物の全ての点に対してステップＳ１０２〜Ｓ１０４までの処理を実行したかを判断し、上記処理を繰り返して実行することにより表示対象物を３次元に表示する。
【００３３】
このように、本実施例の３次元情報表示装置及び３次元情報表示方法によれば、反射手段７０のＺ座標を０とし視点方向を正とした場合に、表示対象物のＺ座標が正の値であれば第１の発光素子１１ａが発光して光が直接視点に達し、Ｚ座標が負の値であればＺ座標の絶対値に対応する第２の発光素子１１ｂが発光して光が反射手段７０で反射させて視点に達するため、発光体１０の厚み以上の奥行きを表現することができ、奥行きの表現力を高めることができる。
【００３４】
なお、上記実施例では、発光素子１１として有機ＥＬ素子を例にしたが、本発明は上記実施例の記載に限定されるものではなく、透明電極を用いて発光可能な任意の素子を利用することができる。また、上記実施例では、赤色、緑色、青色の発光素子を用いたが、白色の光を赤色、緑色、青色のフィルターに通して色を表現しても構わない。
【００３５】
また、本実施例では１つの反射手段７０を用いて奥行きを表現したが、例えば、図６に示すように、発光体１０の奥部の反射面を、その法線方向がＺ軸から傾くように形成し、該反射面で反射された光を他の反射面（図ではＺ軸方向の面）で反射させるなど、３次元情報表示装置内で光を複数回反射させる構成とすることもでき、このように光路長を長くすることによってＺ軸方向の奥行きを更に大きくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は表示対象物を立体的に表示することが求められる任意の機器に適用することができるが、特に、携帯電話機などの携帯端末機器のように薄型化が求められる機器に適用することにより顕著な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施例に係る３次元情報表示装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係る発光体の構造例を模式的に示す図である。
【図３】本発明の一実施例に係る発光素子の構造例を模式的に示す図である。
【図４】本発明の一実施例に係る３次元情報表示装置の動作を模式的に示す概念図である。
【図５】本発明の一実施例に係る３次元情報表示方法の手順を示すフローチャート図である。
【図６】本発明の一実施例に係る反射手段の他の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  発光体
１１  発光素子
１１ａ  第１の発光素子
１１ｂ  第２の発光素子
２０  表示制御手段
３０  発光制御手段
４０  ＣＰＵ
５０  メモリ
６０  データバス
７０  反射手段
１００  ３次元情報表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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