(57)【要約】【課題】液晶、有機ＥＬ、プラズマディスプレイ、ブラウン管などの画面について、従来からの技術を組み合わせることにより下記についての画面表示方法を提供する。（イ）床などを表示する場合、床面の画像の平面座標と画面自体の平面座標を対応して表示できるような直感的にわかりやすい画面の表示方法。（ロ）画面からの角度や距離を変えて見た場合でも、任意の視点による空間の画像を表示できる方法。【解決手段】壁面表示用画面（１）と床面表示用画面（２）による構成など表示する空間を面の集合体として考え、その面の集合体に近づくように画面自体を立体に構成する。画面の手前に表示する３次元物体（５）は、視点から画面へ立体の射影（６）を表示し、錯視により手前に見せる。観察者が視点方向指示棒（９）を視点方向に向けることにより観察者の位置を検出し、観察者の視点から見える空間を表示する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体に構成された画面と、視点から画面へ立体の射影を表示する方法から構成される、画面で空間を表示する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法を用いた装置と、視点位置情報の入力装置から構成される、任意の視点位置から見た空間を画面で表示する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、有機ＥＬ、液晶、プラズマディスプレイ、ブラウン管などの画面自体を立体に構成することにより、画面自体の座標と表示する画像の空間座標を対応させて空間を表示する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のテレビなどの画面は、主として壁面に画像や映像を表示している。図５に示すように視点からは鉛直な面に画像が表示されている。観察者は鉛直な面の向こうに仮想空間が存在していると解釈する。
特殊なディスプレイや特殊な眼鏡などを装着したときは、視差を利用することにより画面から画像が飛び出したり、画面の奥が立体に見えたりする。
コンピュータを用いて立体空間を二次元の面へ描画する場合は、視点位置を変更する情報をコンピュータへ入力することにより瞬時に視点位置を変更した映像を計算して画面に表示することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、次のような欠点があった。
（イ）床面や天井をはじめ、壁面からの角度が垂直に近い面を画面に表示することがある。これらを鉛直面のディスプレイへ表示する場合は、斜視図として表現せざるを得ない。この場合、画像や映像の平面座標と画面の平面座標は対応していない。従来の画面を用いた場合、鉛直方向と奥行き方向の両方を使用した立体空間で作業する場合であっても二次元投影画像で作業せざるを得ない。
（ロ）コンピュータによる表示やテレビ放送などによる画面構成で、舞台のような画面構成、すなわち壁面と床面などから構成され、床面の上には人や物体が表示されるような情報配置がしばしば用いられる。この仮想舞台空間を従来の画面へ表示する場合を考える。仮想舞台空間は図５の画面内の画像に示されるように画面の奥側に形成されることになり、臨場感が損なわれてしまう。
（ハ）従来の画面で立体空間を表示する場合を考える。観察者が角度・距離を変えて画面に表示されている立体空間を見た場合、それぞれの視点の位置によって表示される立体空間の画像は違うはずである。しかし従来の画面では、画面正面から見た場合の２次元投影画像が常に表示される。視点の向きを変えた場合、画面正面用に表示された画像が斜め方向から見えるだけである（図５）。視差を利用して立体表示できる画面で見た場合でも、３次元に表示される映像は画面正面から見た場合の映像である。その映像は位置が画面中央から斜め方向へ変更されたとしても、斜め方向からの視点に応じた映像が表示される訳ではない。
本発明は、これらの欠点を解決するためになされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１の発明では、表現したい空間を床面・壁面・天井の面など面の集合体として考え、面の集合体に近づくように立体に構成した画面を設ける。そして、視点から画面へ立体空間の斜影を表示する。
以上から構成される、画面で空間を表示する方法である。
また、請求項２の発明では、請求項１記載の手法を用いた装置に、視点位置情報の入力装置を加える。その視点位置から画面への立体空間の射影を表示することにより、任意の視点において画面で空間を表示する方法である。
本発明は、以上の構成からなる、画面で空間を表示する方法である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
請求項１の発明の一実施形態を、図１に示す。また図１を実際の視点から見た場合の奥行きを考慮した正面図を図２に示す。
（イ）表示したい空間を、床面・壁面・天井の面など、面の集合体と考える。最も単純で実用的な組み合わせとして、図１では壁面１面と床面１面の組み合わせを設定した。
（ロ）（イ）で設定した面の集合体に近づくように画面を立体に構成する。図１では、液晶画面２面、すなわち壁面表示用画面（１）と床面表示用画面（２）を用いて構成している。このように配置することにより、画面の形状自体が奥行きの手がかりとして立体視覚情報を与える効果がある。
（ハ）視点位置を３次元座標で設定する。
（ニ）必要に応じて床面や壁面の画像を表示する。床面や壁面の画像は３次元の奥行きを考慮せずにそのまま画面に表示すればよい。図１では、例として床に平行線を表示している。
（ホ）床面や壁面より手前に表現する物体（５）については、図３の要領に基づいて表示する。図３は図１の平面図である。視点（３）から３次元物体（５）を見たときの画像と同等となるように射影（６）を画面（１）（２）に表示する。図３に示すように、まず物体（５）について奥行きを考慮した座標系へ変換する。次に視点（３）を仮想スポットライト（７）に置き換えて考える。（７）を壁面から手前の物体へ当てたときの３次元物体（５）から画面（１）（２）へ影を映すように射影（６）を計算する。そして射影（６）を（ニ）で表示する画像よりも手前に表示する。観察者は錯視により３次元物体（５）が画面よりも手前にあるように解釈する。
（ヘ）壁面（または床面）より奥側にある物体は、図１の（４）のように表示する。これは視点位置が絶対的に正面であることを除くと従来どおりに投影図を表示すればよい。
次に請求項２記載の発明の一形態を図４に示す。請求項１記載の発明では視点位置は予め設定する必要があった。請求項２記載の発明は、任意の視点位置での立体を表示するために視点位置情報入力装置（８）、視点方向指示棒（９）を追加した形態である。
（ト）視点方向指示棒（９）の付け根は上下、左右方向共にヒンジとなっており上下左右に指示方向を変えることができる。観察者が視点方向指示棒（９）を視点方向へ向けることにより、画面と観察者の頭（視点）の位置の角度を推定する役割がある。視点位置情報入力装置（８）には視点方向指示棒（９）の上下、左右ヒンジの回転量を電気信号に変換することにより画面正面位置から視点位置への平面角度および壁面と視点の角度を読みとる機能を備えている。
（ヌ）上記の視点位置情報を基に（ニ）〜（ヘ）の空間画像および射影をコンピュータにより計算して画面に表示する。観察者が画面の真上から見た場合の画像（平面図）を見たい場合は、実際に観察者が頭を画面上部へ移動させると同時に視点方向指示棒（９）を視点方向へ向けることにより上から見た場合の画像を表示することができる。
「実施形態の効果」
請求項１の発明の一実施形態によれば、床面は斜め方向の射影ではなく床面の平面座標と対応させた状態で画面に表示することができる。また、壁として表示している画面の手前に仮想的な舞台の空間を表示することができる。
請求項２の発明の一実施形態によれば、請求項１の発明の一実施形態による効果を任意の視点方向から得ることができる。
「他の実施形態」
（イ）画面を２つ用いるほかに１つのディスプレイを曲げて製作した場合でも同様の効果を得ることができる。また、有機ＥＬ、液晶、プラズマディスプレイ、ブラウン管など画面の種類に関係なく本発明の効果を得ることができる。
（ロ）表示したい空間を床面・壁面・天井面などの面の集合体に置き換える場合、例えば壁面のみで複数面としてもよい。また画面は平面でも曲面でもよい。
（ハ）視点位置入力装置は画面の中であっても画面周辺であってもよい。
（ニ）視点位置情報として角度のほかに画面から視点までの距離が必要となる。先述の一実施形態では画面から視点までの距離が大きく変わることがないとして一定と考えたが、必要に応じて画面から視点までの距離を調整する機能を設置すればよい。さらに使用者の操作の負担を軽減するには一般的に用いられているオートフォーカス機能を利用すれば、★画面から観察者までの距離を自動的に求めることができる。
（ホ）先述の一実施形態では視点方向指示棒（９）は棒状としたが、視点方向へ向けることができる機能が備わっていれば指示棒でなくても構わない。
（ヘ）先述の一実施形態は壁面表示用画面（１）と床面表示用画面（２）との角度は固定されているものとした。角度を検出する機能を追加して立体画像計算に取り入れれば、任意の画面形状において本発明の効果を得ることも可能である。
【０００６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、下記の効果が得られる。
（イ）床や天井をはじめ、壁面からの角度が垂直に近い面を表示する場合は、表示する画像や映像の平面座標と画面の平面座標を対応したまま表示することができる。従来のみの技術を用いるだけで直感的にわかりやすい空間の表示が可能となる。
（ロ）舞台のような画面構成、すなわち壁面と床面から構成される空間を表示した場合、仮想舞台空間は壁面よりも手前に表現でき、従来よりも臨場感にあふれる効果を得ることができる。
（ハ）視点位置入力装置を追加すれば、画面からの角度や距離を変えて見た場合でも、任意の視点による空間の画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載の発明の一実施形態を示す斜視図
【図２】請求項１記載の発明の一実施形態を示す正面図
【図３】請求項１記載の発明の一実施形態を示す平面図
【図４】請求項２記載の発明の一実施形態を示す斜視図
【図５】従来の画面の使用説明図
【符号の説明】
（１）  壁表示用画面
（２）  床表示用画面
（３）  視点（観察者の位置）
（４）  画面の奥側へ表現する３次元物体
（５）  画面の手前へ表現する３次元物体
（６）  （５）の射影
（７）  仮想スポットライト
（８）  視点位置入力装置
（９）  視点方向指示棒
【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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