(57)【要約】      （修正有）【課題】３枚の透明板を重ねたカラー画像を表示する装置において、元画像の色を可能な限り再現できる表示装置を提供する。【解決手段】カラーの元画像を画素ごとに赤、緑、青の色要素に分解し、分解された各色要素で示される分解画像11R、11G、11Bのそれぞれを３枚の透明の板体からなる描画プレート10R、10G、10Bのそれぞれに、表面に垂直な方向に、各色の階調値に応じた幅で画素ごとに彫刻を施し、前記各描画プレートの対応する画素同士が重なるように重ねて配置したが画像表示部10と、前記各描画プレートの縁部のそれぞれを、各描画プレートに描かれた画像に係る色要素の発光体の光で照射する照射部20と、画像表示部10の背面に配置される画像表示部側が黒色に形成される板もしくはシートからなる背面体30とを設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーの元画像を画素ごとに赤、緑、青の色要素に分解し、分解された各色要素で表される分解画像のそれぞれを３枚の透明の板体からなる描画プレートのそれぞれに、画素ごとに各色の階調値に応じて彫刻を施し、前記各描画プレートの対応する画素同士が重なるように各描画プレートを重ねて配置した画像表示部と、
前記各描画プレートの縁部のそれぞれを、各描画プレートに描かれた画像に係る色要素の光で照射する照射部と、
画像表示部の背面に配置される画像表示部側が黒色に形成される板もしくはシートからなる背面体と
を有するカラー画像表示装置。
【請求項２】
前記各描画プレートに施される彫刻は、隣接する画素同士の彫刻が重ならず、かつ、階調値に応じた面積で彫刻が施されるものである請求項１に記載のカラー画像表示装置。
【請求項３】
隣接する前記描画プレート同士が相向かい合う面の、前記描画プレートの前記照射部の各発光体により照射される縁部に連なる一定範囲を覆う板又はシートからなる遮光体が、隣接する描画プレート間に設けられる請求項１又は２に記載のカラー画像表示装置。
【請求項４】
前記遮光体は前記描画プレートに向かう面が鏡面になっている請求項３に記載のカラー画像表示装置。
【請求項５】
前記描画プレート縁部の前記照射部の発光体により照らされていない部分の少なくとも一部が描画プレート側に向かって鏡面となる板もしくはシートからなる反射体により覆われる請求項１から４のいずれか１項に記載のカラー画像表示装置。
【請求項６】
カラーの元画像を赤、緑、青の色要素に分解する画像分解工程と、
透明の板体からなる３枚の描画プレートのそれぞれに、前記画像分解工程で分解された各色要素で表される分解画像を、表面に垂直な方向に各色の階調値に応じた幅で画素ごとに彫刻を施す彫刻工程とを有する前記カラー画像表示装置の製造方法であって、
前記彫刻工程は、デジタル画像データの階調値を入力して画像を形成する彫刻機を用いるものであって、前記画像分解工程において分解された各色ごとの階調値を反転させた値を前記彫刻機に入力するものである請求項１から５に記載のカラー画像表示装置製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静止画を彫刻した透明板を発光体で照らすことで、発光するカラー画像を表示する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光する静止画像を表示する装置としては、アクリルなどの透明板に画像を彫刻しライトを当てることで彫刻した画像を発光させたり、バックライトフィルムに画像を印刷して、背面からライトを当てて発光させるといった方法が採られてきた。しかし、前者の方法では単色の画像表示しか行うことができず、後者では、カラー画像を表示できるが、見た目がバックライトの有無によってもあまり変わりがなく、長期間の使用によって色あせするといった問題がある。
これに対し、下記特許文献１には、３枚の透明描画板のそれぞれに、フルカラー画像を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に色分解したそれぞれの画像を描き、前記３枚の透明描画板に対応させて前記赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）色の高輝度ＬＥＤで光を各透明板の端面から照射すれば、３つの透明板描画にそれぞれ描かれた各色の画像が重なり、全体としてフルカラーで表現することができることが示されている。
この方法によれば、光の有無により明確に違いが生じ、また、長期間の使用によっても色あせすることのないフルカラーの静止画を表示させることができると考えられる。
【特許文献１】特開２００２−２４４５９６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では色のついた画像が得られるのみであり、元となるカラー画像を再現することはできない。即ち、上記特許文献１では具体的にどのように分解した画像を形成するかが示されていないが、透明板に画像を彫刻する際に、透明板の表面に鉛直な直線に対して斜めに傾斜する線を利用するものであって画素に分けて色をつけるという着想がない。このように斜めに傾斜する線を利用すると、正面から見ると画素同士が重なることとなり、元画像の画素ごとに色分解された各色の画像について画素ごとの輝度を正確に表現することはできないため、元のカラー画像を再現することは不可能となる。
【０００４】
また、特許文献１において斜めの線分に沿って彫刻を施すのではなく透明板に鉛直な直線に沿って画素を形成するとした場合でも、単純に元の画像をＲ、Ｇ、Ｂに分解して、そのままレーザー彫刻機に代表されるデジタル画像データに基づいて彫刻をする彫刻機にデータを入力すると画像は反転してしまう。即ち、このような彫刻機は、モノクロ画像を形成するものであり、彫る強さによって画像の濃淡を表すように設計されている。従って、白に近い色は浅く、黒に近い色は深く彫刻される。つまり、輝度値が高いほど浅く、輝度値が低いほど深く彫刻するようになっており、輝度値が最大の部分は透明なままとなる。例えば、階調を２５６階調として、元のカラー画像をR、G、Bに色分解した場合に、完全な赤色はRGB値で表すと（R:255，G:０，B:０）となる。これを彫刻機で彫刻すると、輝度が最も大きい２５５の値をとるRに分解された部分は彫刻されず、０の値をとるGとBに分解された部分が最も深く彫られることとなる。即ち、完全な赤色の画素部分は、Ｒに対応する部分は彫刻されず、ＧとＢに対応する部分が最大値で彫刻される。従って、この部分が、重ねらてそれぞれを対応する色で照らすと、なにも彫刻されていないR部分は色が付かず、GとBの部分が混ざったシアンが表れることとなる。即ち、分解された画像の各画素ごとのＲＧＢ値をそのまま彫刻機に入力すると、画像は元の画像の色が再現されず、色が反転した画像が表示されることとなる。
【０００５】
さらに、特許文献１に記載の方法では、背面に何も設けていないので背景が透けることとなるが、これではカラー画像における黒色を表現することができず、また、背景の色が混ざることとなるので、これによっても、やはり元の画像の色の再現性が妨げられることとなる。
本発明は、このような問題に鑑みて、カラーの元画像をＲＧＢのそれぞれの色成分に分解し、３枚の透明板のそれぞれに色成分ごとの画像を彫刻により形成して重ねた後に、各透明板を対応する光源で照らすことでカラー画像を表示する装置において、元画像の色を可能な限り再現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は次のような構成を有する。
請求項１に記載の発明は、画像表示部と、照射部と、背面体からなるカラー画像表示装置である。画像表示部は、カラーの元画像を画素ごとに赤、緑、青の色要素に分解し、分解された各色要素で示される分解画像のそれぞれを３枚の透明の板体からなる描画プレートのそれぞれに、画素ごとに各色の階調値に応じて彫刻を施し、前記各描画プレートの対応する画素同士が重なるように各描画プレートを重ねて配置したものである。照射部は、前記各描画プレートの縁部のそれぞれを、各描画プレートに描かれた画像に係る色要素の光で照射するものである。背面体は画像表示部の背面に配置される画像表示部側が黒色に形成される板もしくはシートから構成される。なお、「階調値に応じて彫刻を施す」とは、例えばレーザー彫刻においては、階調値に応じて出力値や、パルス間隔や、照射時間を変えることで画素を構成する彫刻点において階調値に対応する面積や深さを持つ彫刻を施す場合が例示される。また、スタイラス（針）を打ち付けて彫刻を施すプリンターにおいては、階調値に合わせてスタイラスを打ち込む強さを変えることで階調値に応じた深さや面積を形成することが例示される。さらに、各画素部分に微小の彫刻点を複数施すようにし、階調値に応じて彫刻点の密度を変化させるようにすることも含まれる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記カラー画像表示装置において、前記各描画プレートに施される彫刻は、隣接する画素同士の彫刻が重ならず、かつ、階調値に応じた面積で彫刻が施されるものである。
請求項３に記載の発明は、前記カラー画像表示装置において、隣接する前記描画プレート同士が相向かい合う面の、前記描画プレートの前記照射部の各発光体により照射される縁部に連なる一定範囲を覆う板又はシートからなる遮光体が、隣接する描画プレート間に設けられるものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のカラー画像表示装置において、前記遮光体は前記描画プレートに向かう面が鏡面になっているものである。
請求項５に記載の発明は、前記カラー画像表示装置において、前記描画プレート縁部の前記照射部の発光体により照らされていない部分の少なくとも一部が描画プレート側に向かって鏡面となる板もしくはシートからなる反射体により覆われるものである。
【０００８】
請求項６に記載の発明は、前記カラー画像表示装置の製造方法であり、カラーの元画像を赤、緑、青の色要素に画素ごとに分解する画像分解工程と、透明の板体からなる３枚の描画プレートのそれぞれに、前記画像分解工程で分解された各色要素で示される分解画像を、表面に垂直な方向に各色の階調値に応じた幅で画素ごとに彫刻を施す彫刻工程とを有する。そして、前記彫刻工程は、デジタル画像データの階調値を入力して画像を形成する彫刻機を用いるものであって、前記画像分解工程において分解された各色ごとの階調値を反転させた値を前記彫刻機に入力するものである。なお、ここでいう彫刻機は透明体に任意の深さにわたって傷を付けることで透明体内に彫刻を施すものであって、画素成分の階調値をデジタルデータとして受け付けて、画素ごとに彫刻する深さと階調値とが反比例するものを意味する。このような彫刻機は、レーザー彫刻機が代表的なものであるが、画素ごとに超硬合金がついた高精度なスタイラス（針）を濃度に応じた力で打ち付けることで、画素ごとに異なる深さを彫刻するプリンターなども含まれる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、元画像を色要素に分解した各画像を描画プレートに、階調値に応じて画素ごとに彫刻を施すので、描画プレートに描かれた分解画像に係る色要素の発光体で当該描画プレートを照らすと、各画素部分が元の階調値に見合った輝度で発光することとなる。さらに、画像表示部の背面に黒色の背面体が配置されることで、彫刻が施されなかった部分は前面から見ると黒色となり、また、彫刻が施された部分に対しても、背面からの光が影響を与えない。従って、ＲＧＢの３色で表された描画プレートを元の画像に合致するように重ねた画像表示部では、色のついた部分は、ほぼ元の画像の色を再現でき、色の付かない部分を黒色で表現することができるので、元の画像に近いカラー画像表示を実現することができる。
請求項２に記載の発明は、印刷技術におけるAM網点と同様に隣接する画素同士の彫刻が重ならず、かつ、階調値に応じた面積で彫刻することで、発光面積により階調を実現でき、網点による印刷と同様に人間の視覚に対して鮮明なカラー画像を再現することができる。
請求項３に記載の発明は、隣接する描画プレート間に発光体の光が隣の描画プレートへ漏れないように遮光体を挟むことで、各描画プレートに想定される色以外の色の光が入ることを抑制することができ、より鮮明な画像を実現することができる。
請求項４に記載の発明は、遮光体を鏡面とすることで遮光体に当たった光が描画プレート内に反射して戻ってくるので描画プレート内の光量をより維持することができる。
請求項５に記載の発明は、前記描画プレート縁部に、反射体を設けることで描画プレート内の光が反射体に反射して描画プレート側に戻るので、やはり、描画プレート内の光量をより維持することができる。
請求項６に記載の発明は、従来からあるモノクロ画像用のデジタル彫刻機を用いて、通常のカラー画像データによって、請求項１から４に係るカラー画像表示装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１に本実施形態に係るカラー画像表示装置Ｘの一部破断斜視図を示し、図２にカラー画像表示装置Ｘの分解斜視図を示し、図３に画像表示装置の縦断面図を示す。
画像表示装置Ｘは、主として画像表示部１０、照射部２０とから構成される。画像表示部１０は、３枚の長方形状のアクリル板からなる描画プレート１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ、描画プレート群の背面に設置される黒色の板体からなる背面体３０とから構成される。
描画プレート１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂにはそれぞれ分解画像１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂがレーザー彫刻機により形成されている。なお、描画プレート１０R、１０G、１０Bはキャスト成型されたアクリル板を用い、レーザー彫刻機は「ユニバーサル社製バーサレーザーＶＬ-200」を用いている。これらの画像形成の手順を説明すると、まず、元となるカラー画像データを反転処理、即ち、各画素の色成分の階調値を逆に並べかえる。具体的には、各色データが０〜２５５までの階調値で表されている場合、中央値である１２７と１２８を境に反転させ、例えば０の階調値を２５５に、２５５の階調値を０に、６４の階調値を１９２に、１９２の階調値を６４に変換する。その後、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各成分に分解する。分解された各色の分解画像データが分解画像１１Ｒ、分解画像１１Ｇ、分解画像１１Ｂの元となる。即ち、得られた赤（Ｒ）成分の画像データをモノクロ用のレーザー彫刻機に入力して、描画プレートにレーザー彫刻を施すと、分解画像１１Ｒが形成された描画プレート１０Ｒが得られることとなる。この際、階調値が反転しているのでレーザー彫刻機にデータを入力して彫刻すると、階調値が大きいほど深くかつ面積が大きく彫刻され、階調値が小さいほど浅くかつ面積が小さく彫刻されることとなる。同様に、緑（Ｇ）成分の画像データをモノクロ用のレーザー彫刻機に入力して描画プレートにレーザー彫刻を施すと、分解画像１１Ｇが形成された描画プレート１０Ｇが得られ、青（Ｂ）成分の画像データをモノクロ用のレーザー彫刻機に入力して描画プレートにレーザー彫刻を施すと、分解画像１１Ｂが形成された描画プレート１０Ｂが得られる。なお、描画密度は彫刻された部分同士が接触しない程度に粗い描画密度で彫刻をする方が濃淡がより明確にあらわれ望ましい。
【００１１】
描画プレート１０Ｒの表面、描画プレート１０Ｒ及び１０Ｇとの間、描画プレート１０Ｇと１０Ｂとの間、描画プレート１０Ｂ裏面の下端には一定幅の両面鏡面の合成樹脂シートからなる遮光シート１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが貼られている。描画プレート１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、各分解画像１１Ｒ、１１G、１１Ｂの各画素が元画像から分離される前と同じ位置関係になるように重ねられる。３枚の描画プレート１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂが重ねられた上縁部と両側縁部にもそれぞれ内側が鏡面となっている板体からなる反射板４１、４２が貼り付けられる。背面体３０は、黒色の描画プレートと同形の長方形の板体からなり、重ねられた描画プレート１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの背面に重なるように設けられる。
【００１２】
照射部２０は、横長の上方が開放した直方体状の上下面が開放した箱体からなる筐体２２、筐体２２の下面を塞ぐ扁平な箱体からなる底板２５、筐体２２内部底面から一定高さを有する長手方向に沿った２枚の仕切り板２３、底板２５上面の仕切り板２３により３つに区切られる各部に複数配列される赤色ＬＥＤ２１Ｒ、緑色ＬＥＤ２１Ｇ、青色ＬＥＤ２１Ｂ、各ＬＥＤを点灯させる、底板２５内部に設けられる図示しない駆動装置とから構成される。筐体２２の上方の開口部は３枚の描画プレート１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂと背面体３０とを重ねた下端の端面の形状にほぼ一致し、これらが嵌入して固定できる大きさを有する。仕切り板２３は、筐体２２内のほぼ真中位置までの高さを有し、描画プレート同士の境が厚さ方向の中心となるように配列されている。また、筐体２２の背面側には背面体３０を支持する凸部２２ａが形成されている。
【００１３】
次に、以上のような構成を有するカラー画像表示装置Ｘの動作について説明する。図３に示すように、描画プレート１０Ｒの下端には赤色ＬＥＤ２１Ｒが配列され、描画プレート１０Ｇの下端には緑色ＬＥＤ２１Ｇが配列され、描画プレート１０Ｂの下端には青色ＬＥＤ２１Ｂが配列されている。そして、描画プレート１０Ｒには元画像の各画素における赤（Ｒ）成分の階調値に対応した深さ及び面積で画素ごとにレーザー彫刻がなされた分解画像１１Ｒが形成され、描画プレート１０Ｇには元画像の各画素における緑（Ｇ）成分の階調値に対応した深さ及び面積で画素ごとにレーザー彫刻がなされた分解画像１１Ｇが形成され、描画プレート１０Ｂには元画像の各画素における青（Ｂ）成分の階調値に対応した深さ及び面積で画素ごとにレーザー彫刻がなされた分解画像１１Ｂが形成されている。したがって、各ＬＥＤ２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを点灯させると、描画プレート１０Ｒ、描画プレート１０Ｇ、描画プレート１０Ｂのそれぞれに彫刻された元画像の各色成分の階調値に合致する分解画像１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂが対応する各色成分の色で発光することとなる。そして、各描画プレート１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは互いに対応する画素が重なるように重なり、さらに、背面体により背景は黒色になっているので各画素位置において赤（Ｒ）成分、緑（Ｇ）成分、青（Ｂ）成分のみが重なって表示されるので、ほぼ元画像の色を再現することができる。
さらに、描画プレート１０Ｒと１０Ｇとの間及び描画プレート１０Ｇと１０Ｂとの間の下端側には遮光シート１２ｂ、１２ｃがそれぞれ存するので、隣接するＬＥＤの光が隣の描画プレートに漏れることが防がれ、各色をより鮮明に表示することができる。さらに、遮光シート１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの内面側は鏡面になっているとともに、重ねられた描画プレートの外周に内側が鏡面となっている反射板４１、４２が貼り付けられているので、描画プレート１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ内に入射した光はこれらにより反射されることで減衰することが抑制されるので、描画プレート内の光量がより高められる。
なお、上記実施形態では、元画像データを反転させてから各色要素に分解したが、元画像データを各色要素に分解してから、各色要素ごとに階調値を反転させてもよい。また、各描画プレートの位置合わせをするために、予め、各描画プレートを重ねた状態で２箇所以上貫通孔を空けておき、組立の際に各貫通孔に嵌合するビスなどで各パネルを固定するようにしてもよい。さらに、上記実施形態では、照射部において各色ごとの光源を用いていることで各描画プレートに対応する色要素の光を照射しているが、白色の光源を使い、彫刻された各描画プレートと光源の間にそれぞれの色要素を有する透過性の有るフィルム状の物を配置することで各色要素の光を描画プレートに照射するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るカラー画像表示装置の一部破断斜視図である。
【図２】実施形態に係るカラー画像表示装置の分解斜視図である。
【図３】実施形態に係るカラー画像表示装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
Ｘ  カラー画像表示装置
１０  画像表示部
１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ  描画プレート
１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ  分解画像
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ  遮光シート
２０  照射部
２３  仕切り板２３
２１Ｒ  赤色ＬＥＤ
２１Ｇ  緑色ＬＥＤ
２１Ｂ  青色ＬＥＤ
３０  背面体
４１、４２  反射板
【図１】
2008292618.tif 000003
【図２】
2008292618.tif 000004
【図３】
2008292618.tif 000005