(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、
前記基台に回転自在に設けられた透明性を有する中空のボール体と、
前記ボール体よりも小径の中空球体の一部に開口部が設けられた形状を有し、内部から外部へ向かって光を拡散する光拡散性が確保されるとともに、前記ボール体の内部において、前記開口部の向きが固定された状態での前記ボール体に対する相対的な転動を許容された球状スクリーンと、
前記ボール体の外部から前記開口部を介して前記球状スクリーンの内周面に画像を投影する投影手段と、
前記ボール体の回転動作を、前記投影手段が前記球状スクリーンの内周面に投影する前記画像の制御に使用する入力情報として検出する第１の検出手段と、
を備え、
前記投影手段は、前記球状スクリーンの内周面において前記ボール体を介して外部から視認可能な前記球状スクリーンの内周面全域に相当する領域に前記画像を投影する、
ことを特徴とする回転表示装置。
【請求項２】
前記ボール体に対する前記基台へ向けての押圧操作を、前記投影手段が前記球状スクリーンの内周面に投影する前記画像の制御に使用する入力情報として検出する第２の検出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転表示装置。
【請求項３】
前記第１の検出手段により検出されたボール体の回転動作に基づいて、前記投影手段が前記球状スクリーンの内周面に投影する前記画像を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転表示装置。
【請求項４】
前記第２の検出手段により検出された前記ボール体に対する前記基台へ向けての押圧操作に基づいて、前記投影手段が前記球状スクリーンの内周面に投影する前記画像を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の回転表示装置。
【請求項５】
前記ボール体は、ガラス又は合成樹脂で形成された中空体であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の回転表示装置。
【請求項６】
前記ボール体は、前記中空体を構成する一組の半球状の部材を有し、当該一組の半球状の部材の一方と他方とは、透明な接着剤を用いて接合されていることを特徴とする請求項５に記載の回転表示装置。
【請求項７】
前記球状スクリーンの下端部には、円形の前記開口部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の回転表示装置。
【請求項８】
前記開口部の周縁には、回転自在なボールが周方向に等間隔で複数設けられたベアリングが前記球状スクリーンと一体的に設けられており、
前記球状スクリーンは、前記複数のベアリングを介して前記ボール体に支持されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の回転表示装置。
【請求項９】
前記球状スクリーンは、前記複数のベアリングの重みによって前記開口部が真下を向いた同一姿勢を確保していることを特徴とする請求項８に記載の回転表示装置。
【請求項１０】
前記球状スクリーンの内周面及び外周面の少なくとも一方の表面には、光を拡散させるための光拡散材料が塗布されている、又は、光を拡散させるための処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の回転表示装置。
【請求項１１】
前記基台の上部には、前記ボール体の下側の半分を収容する凹部が形成されており、当該凹部の内周面は球面であり、当該凹部の内周面に突出して前記ボール体を回転自在に支持するボールローラが、当該凹部の周方向に複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の回転表示装置。
【請求項１２】
前記投影手段は、外部から供給される前記画像を光変調素子によって投影光に変換するデータプロジェクターであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の回転表示装置。
【請求項１３】
前記第１の検出手段は、前記ボール体に前記凹部の内周面で当接するロールと、当該ロールに軸を介して連結された回転子を含むロータリエンコーダと、を有する回転動作検出機構であることを特徴とする請求項１１に記載の回転表示装置。
【請求項１４】
前記基台の上部には、前記ボール体の下側の半分を収容する凹部が形成されており、当該凹部の内周面は球面であり、当該凹部の内周面に突出して前記ボール体を回転自在に支持するボールローラが、当該凹部の周方向に複数設けられており、
前記第２の検出手段は、前記ボール体が前記凹部の内周面に接する方向へ一定量を超えて移動したとき、前記ボールローラによって押圧されることによりオン状態となる押圧スイッチであることを特徴とする請求項２又は４に記載の回転表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転操作可能な球体の内部に画像を表示する回転表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記特許文献１には、回転可能に支持された半透明のボール体の内周面に背面投射式のプロジェクターによって画像を投影する一方、ボール体が操作されたときの回転角度に応じて投影画像を制御する回転表示装置が記載されている。係る回転表示装置においては、ボール体の操作に応じて投影画像を制御することにより、ユーザに直感的、感覚的な操作感を提供することができる。
【０００３】
また、下記特許文献１には、半透明のボール体の内周面に画像を投影するための構成として、プロジェクターをボール体の内部に設け、投影光をボール体の内周面に直接照射する構成、及びプロジェクターをボール体の外部に設け、投影光を外部からボール体の内部に透過させた後、ボール体の内周面に照射する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２０７０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されている回転表示装置においては、以下の問題があった。すなわちプロジェクターをボール体の内部に設けたものにあっては、ボール体の小型化が困難となり、かつボール体の外部からプロジェクターに電源や、表示データ等を供給する必要があるため、回転表示装置の電気的構成が複雑化するという問題があった。
【０００６】
他方、プロジェクターをボール体の外部に設けたものにあっては、投影光が投影箇所を含めボール体を２回透過するため、画像の質が低下する。すなわち画像にボケが生じたり、画像を観察する方向と投影光の光軸とがなす角度が大きくなると画像が２重に観察されたり、画像の明るさが不可避的に低下したりするといった問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、電気的構成が複雑化することなく、しかも画像等を高品質で表示することが可能となる回転表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明の回転表示装置の一態様は、基台と、前記基台に回転自在に設けられた透明性を有する中空のボール体と、前記ボール体よりも小径の中空球体の一部に開口部が設けられた形状を有し、内部から外部へ向かって光を拡散する光拡散性が確保されるとともに、前記ボール体の内部において、前記開口部の向きが固定された状態での前記ボール体に対する相対的な転動を許容された球状スクリーンと、前記ボール体の外部から前記開口部を介して前記球状スクリーンの内周面に画像を投影する投影手段と、前記ボール体の回転動作を、前記投影手段が前記球状スクリーンの内周面に投影する前記画像の制御に使用する入力情報として検出する第１の検出手段と、を備え、前記投影手段は、前記球状スクリーンの内周面において前記ボール体を介して外部から視認可能な前記球状スクリーンの内周面全域に相当する領域に前記画像を投影する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電気的構成が複雑化することなく、しかも画像等を高品質で表示することが可能となる回転表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る回転表示装置の断面図である。
【図２】ボール体の回転操作時における図１の要部拡大図である。
【図３】ボール体の押圧操作時における図１の要部拡大図である。
【図４】回転動作検出機構を示す構成図である。
【図５】回転表示装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】表示制御部における画像の制御内容の一例を示す遷移図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明に係る回転表示装置１を示す断面図である。図１に示したように回転表示装置１は、基台２と、基台２の上部に設けられた回転操作が可能なボール体３と、を備えている。
【００１６】
ボール体３は、ガラスや、合成樹脂等の透明な材料で形成された中空体であり、より具体的には、半球状の部材を透明な接着材等を用いて繋ぎ目が極力見えないように接合することにより形成されている。なお、ボール体３の透明度は任意であり、少なくとも内部が透視可能な程度の透明性が確保させていればよい。
【００１７】
ボール体３の内部には以下の構成を有する球状スクリーン４が収容されている。すなわち球状スクリーン４は、直径がボール体３よりも僅かに小さな中空球体の一部が切り取られた形状を有しており、図１に示したように下端部には円形の開口部４ａが設けられている。
【００１８】
開口部４ａの周縁には、回転自在なボール５ａが周方向に等間隔で複数設けられたベアリング５が球状スクリーン４と一体的に設けられており、球状スクリーン４は、ベアリング５を介してボール体３に支持されることによって、ボール体３に対する相対的な転動を許容されている。そして、球状スクリーン４は、ベアリング５の重みによって開口部４ａが真下を向いた同一姿勢を確保されている。これにより球状スクリーン４は、ボール体３の回転操作の有無に関係なく、常に開口部４ａの向きが固定された状態を維持される。
【００１９】
また、球状スクリーン４は、透光性を有する部材によって形成され、かつ内部から外部へ向かって光を拡散する光拡散性を確保されている。例えば球状スクリーン４には、透光性を有する部材の内側と外側との一方または双方の表面に、光を拡散させるための材料が塗布されたり、光を拡散させるための処理が施されたりすることによって光拡散性が確保されている。なお、球状スクリーン４は、光を拡散させる任意の材料を用いて形成されたものであっても構わない。
【００２０】
一方、基台２の上部には、ボール体３の下端側のほぼ半分を収容する凹部２ａが形成されている。凹部２ａの内周面は球面であり、その底部にはプロジェクター６が取り付けられている。プロジェクター６は、外部から供給される任意の画像データを光変調素子（ＤＭＤ、透過型液晶デバイス、反射型液晶デバイス等）によって投影光に変換する所謂データプロジェクターである。
【００２１】
プロジェクター６から射出される投影光Ｌは、ボール体３の下方側からボール体３の下端部、さらに球状スクリーン４が有する開口部４ａを通って球状スクリーン４の内周面に照射される。これにより球状スクリーン４の内周面に任意の画像Ｇが投影される。球状スクリーン４の内周面に投影された画像Ｇは、球状スクリーン４が光拡散性を有し、かつボール体３が透明であるため、球状スクリーン４の内周面に投影された画像Ｇがボール体３を介して外部から観察することができる。
【００２２】
また、プロジェクター６においては、画像の投影範囲が、球状スクリーン４の内周面においてボール体３を介して外部から視認可能な球状スクリーン４の周面全域に相当する領域となるように投影光学系の焦点距離を調整されている。より具体的に述べると、本実施形態においては、プロジェクター６の焦点距離が、図１に示したように投影画像Ｇの外周縁が凹部２ａの開口縁の下方側に位置するように調整されている。
【００２３】
他方、基台２には、凹部２ａの内周面に突出してボール体３を回転自在に支持するボールローラ７が、凹部２ａの周方向の複数ヶ所（本実施形態では４箇所）に設けられている。
【００２４】
複数のボールローラ７は、図２及び図３に示したように、凹部２ａの内周面に開口する取付孔２ｂに遊挿されたプランジャ７ｂと、プランジャ７ｂの先端部に回転自在に設けられた回転自在なボール７ａとから構成される。ボールローラ７は、取付孔２ｂ内において軸方向に移動自在であり、プランジャ７ｂに外挿された弦巻バネ８によって凹部２ａの内周面から突出する方向に付勢されている。
【００２５】
なお、プランジャ７ｂは、図示しないストッパによって、凹部２ａの内周面とボール体３の外周面との間に均一な隙間が確保されるように、凹部２ａの内周面からの最大突出量を規制されている。
【００２６】
これにより、ボール体３は、凹部２ａの内周面から僅かに離間した状態を維持されるとともに、任意の方向への回転（図２参照）と、凹部２ａの内周面に接する方向への移動（図３参照）と、を許容されている。
【００２７】
また、ボールローラ７が遊挿された各々の取付孔２ｂの底部には押圧スイッチ９がそれぞれ設けられている。各々の押圧スイッチ９は、ボール体３に対する基台２へ向けての押圧操作を入力情報として検出する第２の検出手段として機能するものである。すなわち平時はオフ状態にあり、ボール体３が弦巻バネ８の付勢に抗して凹部２ａの内周面に接する方向へ一定量を超えて移動したとき、ボールローラ７のプランジャ７ｂによって押圧されることによりオン状態となるスイッチである。
【００２８】
また、図１に示したように、基台２の凹部２ａには、上下方向をｚ軸としたときのｙ軸方向に延在するとともに、周面がボール体３の底部に当接するｙ軸側ロール１２が設けられている。ｙ軸側ロール１２は、後述する回転動作検出機構１１（図４参照）を構成するものであって、図示しないバネによって複数のボールローラ７よりも小さな力でボール体３に当接した状態を維持されている。
【００２９】
図４は、ｙ軸側ロール１２を含む回転動作検出機構１１の概略構成を示した図であり、ボール体３をｙ軸側ロール１２と接する位置の平面で切った状態の平面図である。
【００３０】
回転動作検出機構１１は、ボール体３の回転動作を入力情報として検出する第１の検出手段として機能するものであり、以下のように構成されている。すなわち回転動作検出機構１１は、ｙ軸方向に延在しボール体３に当接するｙ軸側ロール１２、及びｙ軸側ロール１２に軸１３を介して連結された図示しない回転子を含むｙ軸側ロータリエンコーダ１４と、ｘ軸方向に延在しボール体３に当接するｘ軸側ロール１５、及びｘ軸側ロール１５に軸１６を介して連結された図示しない回転子を含むｘ軸側ロータリエンコーダ１７と、から構成されている。
【００３１】
なお、ｘ軸側ロール１５もｙ軸側ロール１２と同様に、図示しないバネによって複数のボールローラ７よりも小さな力でボール体３に当接した状態を維持されている。
【００３２】
ｙ軸側ロータリエンコーダ１４は、ボール体３が任意の方向へ回転操作されたとき、ｙ軸側ロール１２の回転（ボール体３の横方向の回転成分）に応じたパルス信号を生成し、ｘ軸側ロータリエンコーダ１７は、ボール体３が任意の方向へ回転操作されたとき、ｘ軸側ロール１５の回転（ボール体３の縦方向の回転成分）に応じたパルス信号を生成する。
【００３３】
図５は、回転表示装置１の電気的構成の概略を示すブロック図である。図５に示したように、前述したプロジェクター６と、複数の押圧スイッチ９と、ｙ軸側ロータリエンコーダ１４及びｘ軸側ロータリエンコーダ１７と、は表示制御部２１に接続されている。また、表示制御部２１には、種々の画像を表す画像データや、その他のデータが記憶された画像メモリ２２が接続されている。
【００３４】
表示制御部２１は、画像メモリ２２に画像データとして記憶されている種々の画像や、画像メモリ２２に記憶されている種々のデータに基づき生成した画像を、プロジェクター６に投影させるためのものである。表示制御部２１は、例えば基台２の内部に組み込まれた電子回路や、回転表示装置１とは別に設けられるとともに、回転表示装置１側の各部とケーブルを介して電気的に接続された電子回路により実現される。
【００３５】
上記電子回路は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、及びその周辺回路、ＣＰＵの作業用メモリ等とから構成されるものである。なお、表示制御部２１と画像メモリ２２とは、回転表示装置１とケーブル接続された汎用的なパーソナルコンピュータによって実現することもできる。
【００３６】
表示制御部２１は、画像メモリ２２に記憶されている画像データに基づく表示用の画像データ（映像信号）を生成し、生成した画像データをプロジェクター６へ供給することにより、プロジェクター６において任意の画像Ｇを球状スクリーン４の内周面に投影させる。なお、表示用の画像データの生成に際して表示制御部２１は、元の画像データに対し、２次元の画像を球状スクリーン４の内周面（球面）に投影した際に生ずる見た目の歪みを補正するための所定の画像処理を施す。
【００３７】
また、表示制御部２１は、プロジェクター６に任意の画像Ｇを投影させている間、複数の押圧スイッチ９の何れかがオン状態となるとボール体３が押圧操作されたと判断する。さらに、表示制御部２１は、ｙ軸側ロータリエンコーダ１４とｘ軸側ロータリエンコーダ１７とから供給されるパルス信号に基づいて、ボール体３が回転操作されたときの回転方向を逐次演算する。そして、表示制御部２１は、プロジェクター６に任意の画像Ｇを投影させている間、ボール体３の押圧操作や回転操作に応答し、回転表示装置１が表示する画像を予め決められている手順で制御することにより、本実施形態における制御手段として機能する。
【００３８】
以上の構成からなる回転表示装置１においては、球状スクリーン４が開口部４ａを有するとともに、ボール体３の回転操作の有無に関係なく、常に開口部４ａの向きが固定された状態を維持されている。そして、プロジェクター６から射出される投影光Ｌが、ボール体３の下方側からボール体３の下端部、さらに上記開口部４ａを通って球状スクリーン４の内周面に照射される構成である。
【００３９】
係ることから回転表示装置１においては、従来のようにプロジェクター６を球状スクリーン４の内部に設けたものとは異なり、ボール体３の小型化が可能である。また、プロジェクターの電源や、表示すべき画像を表す画像データ（表示データ）等をボール体の外部から内部へ供給せずともよいことから、電気的構成を簡略化することができる。
【００４０】
さらには、プロジェクター６から射出される投影光Ｌが、透明なボール体３を透過して球状スクリーン４の内周面に直接照射される。そのため、球状スクリーン４に投影された画像Ｇが、ボール体３の外側から観察したときボケが生じたり、２重に観察されたりすることが無く、さらには、ボール体３の外側から観察される画像に十分な明るさを確保することができる。よって、高品質な画像を表示することができる。
【００４１】
また、本実施形態の回転表示装置１においては、プロジェクター６における画像の投影範囲が、球状スクリーン４の内周面においてボール体３を介して外部から視認可能な球状スクリーン４の周面全域に相当する領域であるため、ボール体３をいずれの方向から観察する場合であっても画像を観察させることができる。
【００４２】
また、本実施形態の回転表示装置１においては、複数の押圧スイッチ９によってボール体３の押圧操作を検出し、回転動作検出機構１１によってボール体３の回転動作を検出するとともに、表示制御部２１が、プロジェクター６に任意の画像を投影させている間、ボール体３の押圧操作や回転操作に応答し、回転表示装置１が表示する画像を予め決められている手順で制御する構成である。
【００４３】
そのため、回転表示装置１に表示されている画像を観察しているユーザにおいては、ボール体３の回転操作により表示されている画像を変化させることができるだけでなく、ボール体３の押圧操作によっても表示されている画像を変化させることができる。これにより、ユーザにおいては、表示されている画像を多様に変化させることができる。
【００４４】
ここで、表示制御部２１における画像の具体的な制御内容について説明する。例えば画像メモリ２２に、地球儀を任意の方向から見たときの状態を示す画像（以下、地球儀画像という。）を生成可能な地図データ、及び世界各地で撮影された名所旧跡等の写真画像の画像データが記憶されているとき、表示制御部２１は、回転表示装置１が表示する画像を以下のように画像を制御する。なお、図６は、その場合に回転表示装置１が表示する画像の一例を示した遷移図である。
【００４５】
まず、制御開始当初において表示制御部２１は、予め決められている地域が中心となる状態にある地球儀を表す地球儀画像Ｇ１をプロジェクター６に投影させる。次に、表示制御部２１は、ボール体３の回転操作がある毎にボール体３の回転方向を演算し、演算した回転方向へ地球儀を回転した状態を表す新たな地球儀画像Ｇ２に変更する。以後、表示制御部２１は、ボール体３の回転操作がある毎に、地球儀画像を逐次変更することにより、地球儀画像により表現される地球儀を回転させる。
【００４６】
その後、表示制御部２１は、ボール体３が押圧操作されると、その時点で表示中の地球儀画像の中心に位置する地域がユーザに指定されたと判断し、当該地域で撮影された名所旧跡等の写真画像の画像データを画像メモリから読み出す。そして、表示制御部２１は、読み出した画像データに基づく写真画像Ｇ３を、表示中の地球儀画像に代えてプロジェクター６に投影させる。
【００４７】
また、表示制御部２１は、指定された地域の写真画像を表示している間においても、ボール体３の回転操作がある毎にボール体３の回転方向を演算する。そして、表示制御部２１は、画像メモリ２２から、表示中の写真画像と同じ地域で撮影された他の写真画像の画像データを、演算した回転方向に応じた所定の順番で読み出し、読み出した画像データに基づく新たな写真画像をプロジェクター６に投影させる。
【００４８】
そして、表示制御部２１は、写真画像を表示している間にボール体３が押圧操作されると、プロジェクター６に再び地球儀画像を投影させる。
【００４９】
なお、図６に例示した地球儀画像Ｇ２は、中心に位置する地域がペールであるときの画像であり、図６に例示した写真画像Ｇ３は、マチュピチュ遺跡を撮影した写真画像である。
【００５０】
ここで、本実施形態においては、プロジェクター６における画像の投影範囲が、球状スクリーン４の内周面においてボール体３を介して外部から視認可能な球状スクリーン４の周面全域に相当する領域とした。しかし、本発明の実施に際しては、プロジェクター６における画像の投影範囲を、球状スクリーン４の内周面においてボール体３を介して外部から視認可能な球状スクリーン４の周面の一部に相当する領域としてもよい。
【００５１】
また、本実施形態においては、球状スクリーン４が、ボール体３の回転操作の有無に関係なく、ベアリング５の重みによって開口部４ａが真下を向いた同一姿勢を維持されるようにした。しかし、本発明の実施に際しては、球状スクリーン４の姿勢を他の方法によって維持するようにしてもよい。例えば基台２と球状スクリーン４との双方に互いに引き合う磁石を設け、磁力によって球状スクリーン４の姿勢を維持する構成としてもよい。
【００５２】
また、本実施形態においては、基台２の内部に設けた回転動作検出機構１１（図４）によって、ボール体３の回転動作を入力情報として検出する構成について説明した。しかし、ボール体３の回転動作を入力情報として検出するための具体的な構成については適宜変更することができる。
【００５３】
また、本実施形態においては、基台２の内部に設けた複数の押圧スイッチ９によって、ボール体３に対する基台２へ向けての押圧操作を入力情報として検出する構成について説明した。しかし、本発明の実施に際しては、複数の押圧スイッチ９は廃止しても構わない。また、複数の押圧スイッチ９は、ボール体３に対する基台２へ向けての押圧操作を入力情報として検出することができれば、具体的な構成については適宜変更することができる。例えば複数の押圧スイッチ９は圧電スイッチ等の他のスイッチに変更することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１    回転表示装置
２    基台
２ａ    凹部
２ｂ    取付孔
３    ボール体
４    球状スクリーン
４ａ    開口部
５    ベアリング
５ａ    ボール
６    プロジェクター
７    ボールローラ
７ａ    ボール
７ｂ    プランジャ
８    弦巻バネ
９    押圧スイッチ
１１    回転動作検出機構
１２    ｙ軸側ロール
１３    軸
１４    ｙ軸側ロータリエンコーダ
１５    ｘ軸側ロール
１６    軸
１７    ｘ軸側ロータリエンコーダ
２１    表示制御部
２２    画像メモリ
【図１】
0005700198.tif 000002
【図２】
0005700198.tif 000003
【図３】
0005700198.tif 000004
【図４】
0005700198.tif 000005
【図５】
0005700198.tif 000006
【図６】
0005700198.tif 000007