背面投影型スクリーン及び背面投影型ディスプレイ装置
【課題】パララックスバリア法等の立体画像表示手法を用いることなく、立体感のある画像を表示することを可能とする。
【解決手段】平面投影位置は、（Ａ）に示すように、構造体２７が弾性スクリーン１６に接触していない所定の位置である。この平面投影位置の状態においては、弾性スクリーン１６は平面状に維持されている。この状態でプロジェクタ７から投影することにより、平面画像が表示される。立体投影位置は、（Ｂ）に示すように、構造体２７の膨出部２８が弾性スクリーン１６に圧接する位置である。したがって、この立体投影位置の状態においては、同図に示すように、弾性スクリーン１６は膨出部２８の圧接に伴って観察面１８側に膨出変形した状態となっている。この状態でプロジェクタ７から投影することにより、立体画像が表示される。
【解決手段】平面投影位置は、（Ａ）に示すように、構造体２７が弾性スクリーン１６に接触していない所定の位置である。この平面投影位置の状態においては、弾性スクリーン１６は平面状に維持されている。この状態でプロジェクタ７から投影することにより、平面画像が表示される。立体投影位置は、（Ｂ）に示すように、構造体２７の膨出部２８が弾性スクリーン１６に圧接する位置である。したがって、この立体投影位置の状態においては、同図に示すように、弾性スクリーン１６は膨出部２８の圧接に伴って観察面１８側に膨出変形した状態となっている。この状態でプロジェクタ７から投影することにより、立体画像が表示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背面投影型スクリーン、及びこれを用いた背面投影型ディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、背面投影型スクリーンは、一面側に画像が投影される投影面を有し、他面側に前記投影面に投影された画像を観察する観察面を有する平面状であって、例えば投影面側にフレネルレンズシートが配置され、観察面側に光拡散シートが配置された構成からなる。そして、プロジェクタ等の投影装置により画像をフレネルレンズシート上に投影し、この投影された光拡散シートを透過した画像を観察面側から観賞する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１９０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記投影装置により投影する画像には文字等の平面表示が好ましい画像のみならず、臨場感をより高めるべく立体表示が好ましい画像が存在する。しかし、従来の背面投影型スクリーンは、単に一面側の投影された画像を他面側で観察するものであることから、立体表示が好ましい画像であっても、平面的に表示されるにすぎない。したがって、特定の画像を立体的に表示して臨場感を高めたり、ゲーム装置の画面として画像による遊戯性を高めることはできない。
【０００５】
無論、立体表示装置を用いれば、画像の立体表示により臨場感等を高めることは可能である。立体表示装置には、一般的にパララックスバリア法が採用され、パララックスバリア法は表示モジュールの前面にバリアパターンを設置する。表示モジュールは、左右の画像を切り取って交互に配置し、それをバリアパターン越しに観察することで、立体表示を可能とする。
【０００６】
したがって、立体表示装置は左右異なる画像を用いることから、通常プロジェクタ等に用いられる画像をそのまま表示することができない。また、輻輳（両眼の回転運動）と調節（ピント合わせ）の不一致から、観察者に疲労感を生じさせ易いという問題がある。
【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、パララックスバリア法等の立体画像表示手法を用いることなく、立体感のある画像を表示することのできる背面投影型スクリーン及び背面投影型ディスプレイ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に請求項１記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、一面側に画像が投影される投影面を有し、他面側に前記投影面に投影された画像を観察する観察面を有する平面状であって、弾性変形可能な透光性を有する弾性スクリーンと、この弾性スクリーンの前記投影面側に配置され、当該スクリーン方向に膨出した膨出部を有する透明の構造体と、この構造体を、前記投影面から離隔させて前記弾性スクリーンを平面状に維持させた平面投影位置と、前記投影面に圧接させて前記弾性スクリーンを観察面側に膨出変形させた立体投影位置とに駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、一側面に前記弾性スクリーンが設けられ、少なくとも他側面が透明の箱体を有し、この箱体内に前記構造体が配置されたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記箱体内に透明の液体が充填されてなることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記箱体に連通し、前記液体を貯留してなるリザーブタンクを有することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記液体と前記構造体とが略同一の屈折率であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記弾性スクリーンは、光拡散性を有することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記構造体の膨出部は、球面形状であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記構造体の膨出部は、周縁部が正円形であって球面形状であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記構造体の膨出部は、前記弾性スクリーン側から見た正面視において矩形であって、頂面が平面状であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記構造体の膨出部は、周縁部が楕円形であって球面形状であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１１記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記構造体の膨出部は、前記弾性スクリーン側から見た正面視において円形であって、頂面が平面状であることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１２記載の発明に係る背面投影型ディスプレイ装置にあっては、請求項１から１１にいずれか記載の背面投影型スクリーンを備える背面投影型ディスプレイ装置であって、前記弾性スクリーンの投影面側に投影される画像が、平面投影すべき第１の画像種と立体投影すべき第２の画像種のいずれであるかを判断する判断手段と、この判断手段による判断結果に基づいて前記駆動手段を制御し、前記第１の画像種である場合には前記構造体を前記平面投影位置に駆動し、前記第２の画像種である場合には前記構造体を前記立体投影位置に駆動する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１３記載の発明に係る背面投影型ディスプレイ装置にあっては、前記制御手段は、前記画像が立体画像種である場合において、当該立体画像種に応じた駆動量で前記構造体を駆動するように前記駆動手段を制御することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１４記載の発明に係る背面投影型ディスプレイ装置にあっては、前記スクリーンの投影面側に画像を投影する投影手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、観察者に疲労感を生じさせ易いパララックスバリア法等の立体画像表示手法を用いることなく、立体感のある画像を表示することができる。したがって、ゲーム装置の画面として、プレーヤに疲労感を生じさせることなく、画像による遊戯性を高めることができる。また、立体画像表示するための専用の画像データを用いることなく、一般的な投影用の画像データを用いて立体感のある画像を表示することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態における全体構成を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は背面投影型スクリーンの水平断面図、（Ｂ）はリザーブタンクの垂直断面図である。
【図３】図２のα部拡大図である。
【図４】（Ａ）は弾性スクリーンの正面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ線矢示端面図、（Ｃ）は（Ａ）のｃ−ｃ線矢示端面図である。
【図５】プロジェクタの回路構成を示すブロック図である。
【図６】制御ユニットの回路構成を示すブロック図である。
【図７】（Ａ）はプロジェクタの処理手順を示すフローチャートである。
【図８】（Ａ）は平面投影時の状態を示す説明図、（Ｂ）は立体投影時の状態を示す説明図である。
【図９】（Ａ）は平面投影時の表示例を示す斜視図、（Ｂ）は立体投影時の表示例を示す説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態における全体構成を示す斜視図である。
【図１１】同実施の形態の回路構成を示すブロック図である。
【図１２】同実施の形態における処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】弾性スクリーンの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の全体構成を示す斜視図である。本実施の形態は、相互に接続された背面投影型スクリーン１と制御ユニット４とで構成される背面投影型ディスプレイ装置５、及び制御ユニット４に接続されたプロジェクタ７で構成されている。背面投影型スクリーン１は、直方体からなる箱状のケース１１を有し、ケース１１の一方の側面部には、リザーブタンク１４が連通接続されている。ケース１１には図２（Ａ）にも示すように、前面１５に矩形の開口部１２が設けられ、少なくとも背面１３が透明とされている。また、背面１３は、後述する構造体２７と同様に屈折率が“１．４９”のアクリル樹脂により成形されている。
【００２５】
前記開口部１２には、透光性及び光拡散性を備えた弾性スクリーン１６が張設されている。この弾性スクリーン１６は、ケース１１の内面側に画像が投影される投影面１７を有し、外面側にこの投影面１７に投影された画像を観察する観察面１８を有する。また、弾性スクリーン１６は、シリコーンゴムやラテックス等の弾性を有する素材が用いられている。
【００２６】
ケース１１の内部であって弾性スクリーン１６を回避した両側部にはギヤシャフト１９、２０が各々回転自在に架装されている。これらギヤシャフト１９、２０のケース１１内に延在する部分には略全長に亘って、周面に雄ネジが刻設されている。ギヤシャフト１９、２０の先端部は、前面１５に設けられてケース１１内部に突出する突部１１ａ、１１ｂの先端面に回転自在に支持されている。また、ギヤシャフト２０の雄ネジが形成されていない基端部は、図２のα部拡大図である図３に示すように、ケース１１の背面１３に設けられた貫通孔２１を介して、ケース１１の外部に突出している。
【００２７】
貫通孔２１には、ギヤシャフト２０の基端部に摺接する一対の防水シール２２が嵌着されている。この防水シール２２と背面１３の内面及び外面間には、パッキン２３が圧入されており、パッキン２３とギヤシャフト２０との間には、Ｏリング２４が介挿されている。これにより、ケース１１の水密性が確保されつつ、ギヤシャフト２０の回転自在性が確保されている。また、ギヤシャフト２０の基端部は、モータ２６の回転軸に結合されており、モータ２６は図示しない固定手段によりケース１１に固定されている。
【００２８】
なお、図３には、一方のギヤシャフト２０側の構成のみを示したが、他方のギヤシャフト１９側の構成もこれと同様であり、また、基端部は図２に示すように、モータ２５の回転軸に結合され、モータ２５も図示しない固定手段によりケース１１に固定されている。
【００２９】
ケース１１の内部には、構造体２７が配置されている。この構造体２７は、透明であって本実施の形態においては、屈折率が“１．４９”のアクリル樹脂によりに成形されている。この構造体２７は弾性スクリーン１６よりもやや大きな面積を有し、弾性スクリーン１６平行に配置され、両端部を前記一対のギヤシャフト１９、２０に螺合されている。したがって、ギヤシャフト１９、２０が同期回転することにより、構造体２７は弾性スクリーン１６から離隔する方向と、弾性スクリーン１６に近接する方向とに平行移動可能である。
【００３０】
この構造体２７の中央部には、弾性スクリーン１６方向に膨出した膨出部２８が形成されている。膨出部２８は、本実施の形態においては図４に示すように、半径Ｒからなる正球体の球面からなる。したがって、膨出部２８は、周縁部が正円形であって球面形状である。
【００３１】
他方、前記リザーブタンク１４は、図２（Ｂ）に示すように、上部のみに開口部２９が設けられた箱体であって、開口部２９には弾性を有するシート３０が張設されている。そして、ケース１１とリザーブタンク１４とからなる連通された密閉空間内には、透明の液体３１が充填されている。この透明の液体３１は、本実施の形態においては屈折率が“１．４８”のパラフィン油である。したがって、この液体３１と、当該液体３１中に浸漬されている前記構造体２７（屈折率＝１．４９）とは、略同一の屈折率を有している。
【００３２】
なお、ケース１１は背面１３のみならず、全体が透明であってもよく、この場合ケース１１全体をアクリル樹脂で成形すればよい。また、弾性スクリーン１６は液体３１による水圧に抗して平板状を維持し得る剛性を有し、かつ構造体２７の膨出部２８が圧接した場合には弾性変形し得る柔軟性を有している。また、プロジェクタ７は、背面１３の後方に配置されて、レンズ７１の光軸が背面１３の中心部に直交するように位置調整されている。
【００３３】
図５は、プロジェクタ７の電気的構成を示すブロック図である。このプロジェクタ７は、制御部７２、入出力インターフェイス７３、画像変換部７４、表示エンコーダ７５、表示駆動部７６等を有するものであって、入出力インターフェイス７３には、入出力コネクタ部７７が接続されている。そして、この入出力コネクタ部７７に図１に示した背面投影型ディスプレイ装置５の制御ユニット４が接続されている。
【００３４】
画像圧縮／伸張部７８は、画像信号における輝度信号及び色差信号をＡＤＴＣ及びハフマン符号化等の処理により、データ圧縮して着脱自在な記録媒体であるメモリカード７９に書き込む記録処理や、メモリカード７９に記録された画像データを読み出す読出処理を実行する。このメモリカード７９から読み出された画像データは、システムバス８１を介して、画像変換部７４で表示に適した所定フォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ７５に送られる。
【００３５】
なお、このメモリカード７９から読み出された画像データは、入出力インターフェイス７３及び入出力コネクタ部７７を介して制御ユニット４にも送られる。
【００３６】
表示エンコーダ７５は、送られてきた画像信号をビデオＲＡＭ８０に展開記憶させた上で、このビデオＲＡＭ８０の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部７６に出力するものである。表示エンコーダ７５からビデオ信号が入力される表示駆動部７６は、送られてきた画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子８２を駆動する。そして、光源装置８３から射出された光線束を、光源側光学系を介して表示素子８２に入射することにより、表示素子８２の反射光で光像を形成し、前記レンズ７１を介して画像を投影する。このレンズ７１は、レンズモータ８４によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。
【００３７】
制御部７２は、プロジェクタ７内における各回路の動作を制御するものであって、ＣＰＵ及びその周辺回路、ＲＯＭ７２１、ＲＡＭ７２２等で構成されている。ＲＯＭ７２１には、各種セッティング等のプログラムや、後述するフローチャートに示すプログラム、データ等が予め記憶されており、ＲＡＭ７２２は、ワークメモリ等として使用される。
【００３８】
キー／インジケータ部８５は、本体ケース等に設けられているメインキー及びインジケータ等により構成され、その操作信号は制御部７２に送出される。また、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部８６で受信され、Ｉｒ処理部８７で復調されてコード信号が制御部７２に送られる。
【００３９】
また、制御部７２は、光源制御回路８８を制御することにより、画像信号に応じて赤色光源、緑色光源、青色光源を時分割制御している。冷却ファン駆動制御回路８９は、光源装置８３等に設けられた複数のセンサによる温度検出を行わせて、冷却ファンの回転速度を制御させ、タイマー等によりプロジェクタ本体の電源オフ後も冷却ファンの回転を持続させ、温度センサによる温度検出の結果によっては、プロジェクタ本体の電源をオフにする制御も行う。
【００４０】
図６は、制御ユニット４の電気的構成を示すブロック図である。この制御ユニット４は、入出力コネクタ部４１、入出力インターフェイス４２、制御部４３、及びモータドライバ４４等を有する。プロジェクタ７より送られた画像データは、入出力コネクタ部４１及び入出力インターフェイス４２を介して制御部４３に入力される。
【００４１】
制御部４３は、制御ユニット４の動作を制御するものであって、ＣＰＵ及びその周辺回路、ＲＯＭ４３１、ＲＡＭ４３２等で構成されている。ＲＯＭ４３１には、後述するフローチャートにより示すプログラムが予め記憶されており、ＲＡＭ４３２は、ワークメモリ等として使用される。モータドライバ４４には、前記モータ２５、２６が接続されており、モータドライバ４４は制御部４３からの指示に従って、モータ２５、２６を同期制御する。
【００４２】
なお、メモリカード７９から読み出されてプロジェクタ７から制御ユニット４に送られる画像データにおいて、立体投影すべき画像には「ｆｌｇ＝１」が記録され、平面投影すべき画像には「ｆｌｇ＝０」が記録されている。また、「ｆｌｇ＝１」が記録され立体投影すべき画像には、更に当該画像を投影する際の立体度に応じて、構造体２７の弾性スクリーン１６方向への移動量も記録されている。
【００４３】
以上の構成に係る第１の実施の形態において、プロジェクタ７の制御部７２は、ＲＯＭ７２１に記憶されているプログラムに基づき、図７（Ａ）のフローチャートに示すように処理を実行する。まず、メモリカード７９から画像データを当該画像データの規格に従ったフレームレートで読み出す（ステップＳＡ１）。そして、この読み出した画像データを入出力インターフェイス７３及び入出力コネクタ部７７を介して、制御ユニット４に出力する（ステップＳＡ２）。
【００４４】
一方、制御ユニット４の制御部４３は、ＲＯＭ４３１に記憶されているプログラムに基づき、図７（Ｂ）のフローチャートに示すように処理を実行する。すなわち、前記ステップＳＡ２でプロジェクタ７から出力された画像データを入出力コネクタ部４１及び入出力インターフェイス４２を介して入力させる（ステップＳＢ１）。次に、この入力させた画像データのｆｌｇが“１”であるか否かを判断する（ステップＳＢ２）。ｆｌｇが“０”であって、当該画像データが平面投影すべき画像であるならば、構造体２７が平面投影位置にあるか否かを判断する（ステップＳＢ３）。
【００４５】
なお、この構造体２７の位置判断に際しては、モータドライバ４４によるモータ２５、２６の駆動履歴をＲＡＭ４３２に記憶しておき、この履歴から構造体２７の位置判断を行うものとする。また、ここで構造体２７の平面投影位置とは、図８（Ａ）に示すように、構造体２７が弾性スクリーン１６に接触していない所定の位置である。また、この平面投影位置の状態においては、同図に示すように、弾性スクリーン１６は平面状に維持され、リザーブタンク１４は満水状態に維持されて、シート３０も平面状態に維持されている。
【００４６】
そして、構造体２７が既に平面投影位置にある場合には、ステップＳＢ４の処理を行うことなくステップＳＢ７に進み、移動済通知をプロジェクタ７に出力する（ステップＳＢ７）。また、構造体２７が前記平面投影位置にない場合には、モータドライバ４４を制御してモータ２５、２６を駆動させ、ギヤシャフト１９、２０を逆回転させることにより、構造体２７を平面投影位置に移動させた後（ステップＳＢ４）、移動済通知をプロジェクタ７に出力する（ステップＳＢ７）。すると、プロジェクタ７の制御部７２は、この移動量済通知を入力させて（ステップＳＡ３）、前記ステップＳＡ１で読み出した画像データに基づく投影処理を開始する（ステップＳＡ４）。
【００４７】
すなわち、画像データを画像変換部７４で変換し、表示エンコーダ７５により画像信号をビデオＲＡＭ８０に展開記憶させた上で、このビデオＲＡＭ８０の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部７６に出力する。表示駆動部７６が、送られてきた画像信号に対応して表示素子８２を駆動し、光源装置８３から射出された光線束を光源側光学系を介して表示素子８２に入射することにより、表示素子８２の反射光で光像を形成し、レンズ７１を介して画像を投影する。
【００４８】
すると、投影された画像は透明の背面１３、液体３１、構造体２７を介して弾性スクリーン１６の投影面１７に投影される。このとき、ケース１１内に液体３１が充填されており、しかも背面１３、液体３１、構造体２７は、略同一の屈折率であることから、レンズ７１から投影された画像を屈折させることなく、投影面１７に投影することができる。
【００４９】
このように、投影面１７に画像が投影されると、弾性スクリーン１６は光拡散性を有することから、図９（Ａ）に示すように、弾性スクリーン１６の観察面１８側から平面状の弾性スクリーン１６に表示された画像である平面画像ＦＰを観察することができる。
【００５０】
また、前記ステップＳＢ２での判断の結果、ｆｌｇが“１”であって、当該画像データが立体投影すべき画像であるならば、前述のように画像データに“ｆｌｇ＝１”とともに記録されている構造体２７の移動量を読み取って取得する（ステップＳＢ５）。しかる後に、この読み取った移動量に従って、モータドライバ４４を制御してモータ２５、２６を駆動させ、ギヤシャフト１９、２０を正回転させることにより、構造体２７を立体投影位置に移動させる（ステップＳＢ６）。
【００５１】
ここで構造体２７の立体投影位置とは、図８（Ｂ）に示すように、構造体２７の膨出部２８が弾性スクリーン１６に圧接する位置である。したがって、この立体投影位置の状態においては、同図に示すように、弾性スクリーン１６は膨出部２８の圧接に伴って観察面１８側に膨出変形し、リザーブタンク１４は内の液体３１は減少し、シート３０はリザーブタンク１４内に生じた負圧により内部方向に弾性変形した状態となっている。
【００５２】
したがって、本実施の形態においては、液体３１を貯留したリザーブタンク１４を有することから、弾性スクリーン１６は膨出部２８の圧接に伴って観察面１８側に膨出変形しても、ケース１１内に空隙が生ずる不都合を未然に防止することができる。
【００５３】
そして、構造体２７が立体投影位置に到達したならば、移動済通知をプロジェクタ７に出力する（ステップＳＢ７）。すると、プロジェクタ７の制御部７２は、前述のように、この移動量済通知を入力させて（ステップＳＡ３）、前記ステップＳＡ１で読み出した画像データに基づく投影処理を開始する（ステップＳＡ４）。
【００５４】
すると、投影された画像は透明の背面１３、液体３１、構造体２７を介して弾性スクリーン１６の投影面１７に投影される。このとき、弾性スクリーン１６は観察面１８側が膨出していることから、図９（Ｂ）に示すように、弾性スクリーン１６の観察面１８側から膨出した弾性スクリーン１６に表示された画像である立体画像ＳＰを観察することができる。
【００５５】
よって、本実施の形態によれば、観察者に疲労感を生じさせ易いパララックスバリア法等の立体画像表示手法を用いることなく、立体感のある画像である立体画像ＳＰを表示することができる。したがって、ゲーム装置の画面として、プレーヤに疲労感を生じさせることなく、画像による遊戯性を高めることができる。また、立体画像表示するための専用の画像データを用いることなく、一般的な投影用の画像データを用いて立体感のある画像を表示することも可能となる。
【００５６】
しかも、本実施の形態において、膨出部２８は図４にて説明したように、周縁部が正円形であって球面形状であることから、弾性スクリーン１６の特定部位が突出することなく、なだらかな曲面を形成する。よって、投影される画像をなだらかな曲面からなる弾性スクリーン１６により、違和感なく立体表示させることができる。
【００５７】
また、本実施の形態においては、画像データに記録されている移動量に応じて異なる立体投影位置に構造体２７を移動させるようにしたことから、投影される画像に応じた適切な膨出量で弾性スクリーン１６を膨出させて、適切な立体表示を行うことができる。
【００５８】
なお、本実施の形態においては、ケース１１内に透明の液体３１を充填するようにしたが、液体３１を用いない構成であってもよい。この場合であっても、構造体２４の膨出部２８での屈折による投影画像への影響は多少あるにしても、画像を背面１３及び構造体２４を介して弾性スクリーン１６に投影することができる。
さらに、液体３１を用いることなく、かつケース１１を箱体とすることなく背面１３を開口状としてもよい。この場合であっても、構造体２４の膨出部２８での屈折による投影画像への影響は多少あるにしても、画像を構造体２４のみを介して弾性スクリーン１６に投影することができる。
【００５９】
（第２の実施の形態）
図１０は、本発明の第２の実施の形態を示す全体斜視図である。本実施の形態においては、前述の第１の実施の形態で用いた制御ユニット４を用いることなく、相互に接続された背面投影型スクリーン１とプロジェクタ７とにより、背面投影型ディスプレイ装置５が構成されている。背面投影型スクリーン１の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００６０】
図１１は、本実施の形態に係る背面投影型ディスプレイ装置５の電気的構成を示す回路図である。この背面投影型ディスプレイ装置５の回路図において、図５にて前述したプロジェクタ７と同一部分については、同一符号を付して説明を省略する。すなわち、背面投影型ディスプレイ装置５は、プロジェクタ７とほぼ同一の構成部分を備えた上で、図５に示した入出力インターフェイス７３及び入出力コネクタ部７７に代わって、モータドライバ４４がシステムバス８１に接続されている。そして、このモータドライバ４４に背面投影型スクリーン１の各モータ２５、２６が接続されることにより、全体の回路が構成されている。
【００６１】
以上の構成に係る第２の実施の形態において、背面投影型ディスプレイ装置５の制御部７２は、ＲＯＭ７２１に記憶されているプログラムに基づき、図１２のフローチャートに示すように処理を実行する。まず、メモリカード７９から画像データを当該画像データの規格に従ったフレームレートで読み出す（ステップＳＣ１）。次に、この読み出した画像データのｆｌｇが“１”であるか否かを判断する（ステップＳＣ２）。ｆｌｇが“０”であって、当該画像データが平面投影すべき画像であるならば、構造体２７が平面投影位置にあるか否かを判断する（ステップＳＣ３）。
【００６２】
そして、構造体２７が既に平面投影位置にある場合には、ステップＳＣ４の処理を行うことなくステップＳＣ７に進む。また、構造体２７が前記平面投影位置にない場合には、モータドライバ４４を制御してモータ２５、２６を駆動させ、ギヤシャフト１９、２０を逆回転させることにより、構造体２７を平面投影位置に移動させた後（ステップＳＣ４）、ステップＳＣ７に進む。これにより、制御部７２は、前記ステップＳＣ１で読み出した画像データに基づく投影処理を開始する（ステップＳＣ７）。
【００６３】
すると、前述と同様に、投影された画像は透明の背面１３、液体３１、構造体２７を介して弾性スクリーン１６の投影面１７に投影される。このとき、ケース１１内に液体３１が充填されており、しかも背面１３、液体３１、構造体２７は、略同一の屈折率であることから、レンズ７１から投影された画像を屈折させることなく、投影面１７に投影することができる。
【００６４】
このように、投影面１７に画像が投影されると、弾性スクリーン１６は光拡散性を有することから、図９（Ａ）に示すように、弾性スクリーン１６の観察面１８側から平面状の弾性スクリーン１６に表示された画像である平面画像ＦＰを観察することができる。
【００６５】
また、前記ステップＳＣ２での判断の結果、ｆｌｇが“１”であって、当該画像データが立体投影すべき画像であるならば、前述のように画像データに“ｆｌｇ＝１”とともに記録されている構造体２７の移動量を読み取って取得する（ステップＳＣ５）。しかる後に、この読み取った移動量に従って、モータドライバ４４を制御してモータ２５、２６を駆動させ、ギヤシャフト１９、２０を正回転させることにより、構造体２７を立体投影位置に移動させる（ステップＳＣ６）。
【００６６】
次に、前記ステップＳＣ１で読み出した画像データに基づく投影処理を開始する（ステップＳＣ４）。すると、投影された画像は透明の背面１３、液体３１、構造体２７を介して弾性スクリーン１６の投影面１７に投影される。このとき、弾性スクリーン１６は観察面１８側が膨出していることから、図９（Ｂ）に示すように、弾性スクリーン１６の観察面１８側から膨出した弾性スクリーン１６に表示された画像である立体画像ＳＰを観察することができる。
【００６７】
よって、本実施の形態によっても、観察者に疲労感を生じさせ易いパララックスバリア法等の立体画像表示手法を用いることなく、立体感のある画像である立体画像ＳＰを表示することができる。したがって、ゲーム装置の画面として、プレーヤに疲労感を生じさせることなく、画像による遊戯性を高めることができる。また、立体画像表示するための専用の画像データを用いることなく、一般的な投影用の画像データを用いて立体感のある画像を表示することも可能となる。
【００６８】
しかも、本実施の形態においては、前述した第１の実施の形態とは異なり、制御ユニット４を用いないことにより、構成の簡単化を図ることができる。
【００６９】
図１３は、構造体２７の他の変形例を示す図である。同図（Ａ）に示す構造体２７１は、膨出部２８１が前記弾性スクリーン１６側から見た正面視において矩形であり、頂面が平面状である。したがって、この変形例によれば、膨出部２８１により弾性スクリーン１６の中央部を矩形であって頂面が平面状に膨出変形させることができる。よって、投影する画像の立体感を生じさせようとする画像部分が矩形である場合において、効果的に立体感のある画像の表示が可能となる。
【００７０】
同図（Ｂ）に示す構造体２７２は、膨出部２８２の周縁部が楕円形であって球面形状である。したがって、この変形例によれば、膨出部２８１により弾性スクリーン１６の中央部を楕円形であって球面状に膨出変形させることができる。よって、投影する画像の立体感を生じさせようとする画像部分が周縁部が楕円形であって球面形状である場合において、効果的に立体感のある画像の表示が可能となる。
【００７１】
同図（Ｃ）に示す構造体２７３は、膨出部２８３が前記弾性スクリーン１６側から見た正面視において円形であり、頂面が平面状である。したがって、この変形例によれば、膨出部２８１により弾性スクリーン１６の中央部を円形であって頂面が平面状に膨出変形させることができる。よって、投影する画像の立体感を生じさせようとする画像部分が円形である場合において、効果的に立体感のある画像の表示が可能となる。
【００７２】
なお、膨出部の形状に関しては、以上に図示したものに限らず、他の形状を適宜用いることができる。
【００７３】
また、実施の形態においては、弾性スクリーン１６を形成する素材の性質により光拡散性を得るようにしたが、表面に凹凸を形成する、弾性スクリーン１６の表面に透明ビーズ等をコーティングする、弾性スクリーン１６内に屈折率の異なるフィラーを分散させ、あるいは酸化チタン粒子、アルミナ粒子等を分散させることにより拡散性を高めるようにしてもよい。
【００７４】
さらに、実施の形態においては、画像データに予め記録された移動量に従ってモータ２５、２６を駆動し、構造体２７を移動させるようにしたが、画像の形状を判断して、その判断結果に基づき、構造体２７の移動量を決定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１ 背面投影型スクリーン
４ 制御ユニット
５ 背面投影型ディスプレイ装置
７ プロジェクタ
１１ ケース
１２ 開口部
１３ 背面
１４ リザーブタンク
１５ 前面
１６ 弾性スクリーン
１７ 投影面
１８ 観察面
１９ ギヤシャフト
２０ ギヤシャフト
２１ 貫通孔
２２ 防水シール
２３ パッキン
２４ Ｏリング
２５ モータ
２６ モータ
２７ 構造体
２８ 膨出部
２９ 開口部
３０ シート
３１ 液体
４１ 入出力コネクタ部
４２ 入出力インターフェイス
４３ 制御部
４４ モータドライバ
７１ レンズ
７２ 制御部
７３ 入出力インターフェイス
７４ 画像変換部
７５ 表示エンコーダ
７６ 表示駆動部
７７ 入出力コネクタ部
７８ 画像圧縮／伸張部
７９ メモリカード
８０ ビデオＲＡＭ
２７１ 構造体
２７２ 構造体
２７３ 構造体
ＦＰ 平面画像
ＳＰ 立体画像
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背面投影型スクリーン、及びこれを用いた背面投影型ディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、背面投影型スクリーンは、一面側に画像が投影される投影面を有し、他面側に前記投影面に投影された画像を観察する観察面を有する平面状であって、例えば投影面側にフレネルレンズシートが配置され、観察面側に光拡散シートが配置された構成からなる。そして、プロジェクタ等の投影装置により画像をフレネルレンズシート上に投影し、この投影された光拡散シートを透過した画像を観察面側から観賞する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１９０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記投影装置により投影する画像には文字等の平面表示が好ましい画像のみならず、臨場感をより高めるべく立体表示が好ましい画像が存在する。しかし、従来の背面投影型スクリーンは、単に一面側の投影された画像を他面側で観察するものであることから、立体表示が好ましい画像であっても、平面的に表示されるにすぎない。したがって、特定の画像を立体的に表示して臨場感を高めたり、ゲーム装置の画面として画像による遊戯性を高めることはできない。
【０００５】
無論、立体表示装置を用いれば、画像の立体表示により臨場感等を高めることは可能である。立体表示装置には、一般的にパララックスバリア法が採用され、パララックスバリア法は表示モジュールの前面にバリアパターンを設置する。表示モジュールは、左右の画像を切り取って交互に配置し、それをバリアパターン越しに観察することで、立体表示を可能とする。
【０００６】
したがって、立体表示装置は左右異なる画像を用いることから、通常プロジェクタ等に用いられる画像をそのまま表示することができない。また、輻輳（両眼の回転運動）と調節（ピント合わせ）の不一致から、観察者に疲労感を生じさせ易いという問題がある。
【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、パララックスバリア法等の立体画像表示手法を用いることなく、立体感のある画像を表示することのできる背面投影型スクリーン及び背面投影型ディスプレイ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に請求項１記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、一面側に画像が投影される投影面を有し、他面側に前記投影面に投影された画像を観察する観察面を有する平面状であって、弾性変形可能な透光性を有する弾性スクリーンと、この弾性スクリーンの前記投影面側に配置され、当該スクリーン方向に膨出した膨出部を有する透明の構造体と、この構造体を、前記投影面から離隔させて前記弾性スクリーンを平面状に維持させた平面投影位置と、前記投影面に圧接させて前記弾性スクリーンを観察面側に膨出変形させた立体投影位置とに駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、一側面に前記弾性スクリーンが設けられ、少なくとも他側面が透明の箱体を有し、この箱体内に前記構造体が配置されたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記箱体内に透明の液体が充填されてなることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記箱体に連通し、前記液体を貯留してなるリザーブタンクを有することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記液体と前記構造体とが略同一の屈折率であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記弾性スクリーンは、光拡散性を有することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記構造体の膨出部は、球面形状であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記構造体の膨出部は、周縁部が正円形であって球面形状であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記構造体の膨出部は、前記弾性スクリーン側から見た正面視において矩形であって、頂面が平面状であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記構造体の膨出部は、周縁部が楕円形であって球面形状であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１１記載の発明に係る背面投影型スクリーンにあっては、前記構造体の膨出部は、前記弾性スクリーン側から見た正面視において円形であって、頂面が平面状であることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１２記載の発明に係る背面投影型ディスプレイ装置にあっては、請求項１から１１にいずれか記載の背面投影型スクリーンを備える背面投影型ディスプレイ装置であって、前記弾性スクリーンの投影面側に投影される画像が、平面投影すべき第１の画像種と立体投影すべき第２の画像種のいずれであるかを判断する判断手段と、この判断手段による判断結果に基づいて前記駆動手段を制御し、前記第１の画像種である場合には前記構造体を前記平面投影位置に駆動し、前記第２の画像種である場合には前記構造体を前記立体投影位置に駆動する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１３記載の発明に係る背面投影型ディスプレイ装置にあっては、前記制御手段は、前記画像が立体画像種である場合において、当該立体画像種に応じた駆動量で前記構造体を駆動するように前記駆動手段を制御することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１４記載の発明に係る背面投影型ディスプレイ装置にあっては、前記スクリーンの投影面側に画像を投影する投影手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、観察者に疲労感を生じさせ易いパララックスバリア法等の立体画像表示手法を用いることなく、立体感のある画像を表示することができる。したがって、ゲーム装置の画面として、プレーヤに疲労感を生じさせることなく、画像による遊戯性を高めることができる。また、立体画像表示するための専用の画像データを用いることなく、一般的な投影用の画像データを用いて立体感のある画像を表示することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態における全体構成を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は背面投影型スクリーンの水平断面図、（Ｂ）はリザーブタンクの垂直断面図である。
【図３】図２のα部拡大図である。
【図４】（Ａ）は弾性スクリーンの正面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ線矢示端面図、（Ｃ）は（Ａ）のｃ−ｃ線矢示端面図である。
【図５】プロジェクタの回路構成を示すブロック図である。
【図６】制御ユニットの回路構成を示すブロック図である。
【図７】（Ａ）はプロジェクタの処理手順を示すフローチャートである。
【図８】（Ａ）は平面投影時の状態を示す説明図、（Ｂ）は立体投影時の状態を示す説明図である。
【図９】（Ａ）は平面投影時の表示例を示す斜視図、（Ｂ）は立体投影時の表示例を示す説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態における全体構成を示す斜視図である。
【図１１】同実施の形態の回路構成を示すブロック図である。
【図１２】同実施の形態における処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】弾性スクリーンの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の全体構成を示す斜視図である。本実施の形態は、相互に接続された背面投影型スクリーン１と制御ユニット４とで構成される背面投影型ディスプレイ装置５、及び制御ユニット４に接続されたプロジェクタ７で構成されている。背面投影型スクリーン１は、直方体からなる箱状のケース１１を有し、ケース１１の一方の側面部には、リザーブタンク１４が連通接続されている。ケース１１には図２（Ａ）にも示すように、前面１５に矩形の開口部１２が設けられ、少なくとも背面１３が透明とされている。また、背面１３は、後述する構造体２７と同様に屈折率が“１．４９”のアクリル樹脂により成形されている。
【００２５】
前記開口部１２には、透光性及び光拡散性を備えた弾性スクリーン１６が張設されている。この弾性スクリーン１６は、ケース１１の内面側に画像が投影される投影面１７を有し、外面側にこの投影面１７に投影された画像を観察する観察面１８を有する。また、弾性スクリーン１６は、シリコーンゴムやラテックス等の弾性を有する素材が用いられている。
【００２６】
ケース１１の内部であって弾性スクリーン１６を回避した両側部にはギヤシャフト１９、２０が各々回転自在に架装されている。これらギヤシャフト１９、２０のケース１１内に延在する部分には略全長に亘って、周面に雄ネジが刻設されている。ギヤシャフト１９、２０の先端部は、前面１５に設けられてケース１１内部に突出する突部１１ａ、１１ｂの先端面に回転自在に支持されている。また、ギヤシャフト２０の雄ネジが形成されていない基端部は、図２のα部拡大図である図３に示すように、ケース１１の背面１３に設けられた貫通孔２１を介して、ケース１１の外部に突出している。
【００２７】
貫通孔２１には、ギヤシャフト２０の基端部に摺接する一対の防水シール２２が嵌着されている。この防水シール２２と背面１３の内面及び外面間には、パッキン２３が圧入されており、パッキン２３とギヤシャフト２０との間には、Ｏリング２４が介挿されている。これにより、ケース１１の水密性が確保されつつ、ギヤシャフト２０の回転自在性が確保されている。また、ギヤシャフト２０の基端部は、モータ２６の回転軸に結合されており、モータ２６は図示しない固定手段によりケース１１に固定されている。
【００２８】
なお、図３には、一方のギヤシャフト２０側の構成のみを示したが、他方のギヤシャフト１９側の構成もこれと同様であり、また、基端部は図２に示すように、モータ２５の回転軸に結合され、モータ２５も図示しない固定手段によりケース１１に固定されている。
【００２９】
ケース１１の内部には、構造体２７が配置されている。この構造体２７は、透明であって本実施の形態においては、屈折率が“１．４９”のアクリル樹脂によりに成形されている。この構造体２７は弾性スクリーン１６よりもやや大きな面積を有し、弾性スクリーン１６平行に配置され、両端部を前記一対のギヤシャフト１９、２０に螺合されている。したがって、ギヤシャフト１９、２０が同期回転することにより、構造体２７は弾性スクリーン１６から離隔する方向と、弾性スクリーン１６に近接する方向とに平行移動可能である。
【００３０】
この構造体２７の中央部には、弾性スクリーン１６方向に膨出した膨出部２８が形成されている。膨出部２８は、本実施の形態においては図４に示すように、半径Ｒからなる正球体の球面からなる。したがって、膨出部２８は、周縁部が正円形であって球面形状である。
【００３１】
他方、前記リザーブタンク１４は、図２（Ｂ）に示すように、上部のみに開口部２９が設けられた箱体であって、開口部２９には弾性を有するシート３０が張設されている。そして、ケース１１とリザーブタンク１４とからなる連通された密閉空間内には、透明の液体３１が充填されている。この透明の液体３１は、本実施の形態においては屈折率が“１．４８”のパラフィン油である。したがって、この液体３１と、当該液体３１中に浸漬されている前記構造体２７（屈折率＝１．４９）とは、略同一の屈折率を有している。
【００３２】
なお、ケース１１は背面１３のみならず、全体が透明であってもよく、この場合ケース１１全体をアクリル樹脂で成形すればよい。また、弾性スクリーン１６は液体３１による水圧に抗して平板状を維持し得る剛性を有し、かつ構造体２７の膨出部２８が圧接した場合には弾性変形し得る柔軟性を有している。また、プロジェクタ７は、背面１３の後方に配置されて、レンズ７１の光軸が背面１３の中心部に直交するように位置調整されている。
【００３３】
図５は、プロジェクタ７の電気的構成を示すブロック図である。このプロジェクタ７は、制御部７２、入出力インターフェイス７３、画像変換部７４、表示エンコーダ７５、表示駆動部７６等を有するものであって、入出力インターフェイス７３には、入出力コネクタ部７７が接続されている。そして、この入出力コネクタ部７７に図１に示した背面投影型ディスプレイ装置５の制御ユニット４が接続されている。
【００３４】
画像圧縮／伸張部７８は、画像信号における輝度信号及び色差信号をＡＤＴＣ及びハフマン符号化等の処理により、データ圧縮して着脱自在な記録媒体であるメモリカード７９に書き込む記録処理や、メモリカード７９に記録された画像データを読み出す読出処理を実行する。このメモリカード７９から読み出された画像データは、システムバス８１を介して、画像変換部７４で表示に適した所定フォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ７５に送られる。
【００３５】
なお、このメモリカード７９から読み出された画像データは、入出力インターフェイス７３及び入出力コネクタ部７７を介して制御ユニット４にも送られる。
【００３６】
表示エンコーダ７５は、送られてきた画像信号をビデオＲＡＭ８０に展開記憶させた上で、このビデオＲＡＭ８０の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部７６に出力するものである。表示エンコーダ７５からビデオ信号が入力される表示駆動部７６は、送られてきた画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子８２を駆動する。そして、光源装置８３から射出された光線束を、光源側光学系を介して表示素子８２に入射することにより、表示素子８２の反射光で光像を形成し、前記レンズ７１を介して画像を投影する。このレンズ７１は、レンズモータ８４によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。
【００３７】
制御部７２は、プロジェクタ７内における各回路の動作を制御するものであって、ＣＰＵ及びその周辺回路、ＲＯＭ７２１、ＲＡＭ７２２等で構成されている。ＲＯＭ７２１には、各種セッティング等のプログラムや、後述するフローチャートに示すプログラム、データ等が予め記憶されており、ＲＡＭ７２２は、ワークメモリ等として使用される。
【００３８】
キー／インジケータ部８５は、本体ケース等に設けられているメインキー及びインジケータ等により構成され、その操作信号は制御部７２に送出される。また、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部８６で受信され、Ｉｒ処理部８７で復調されてコード信号が制御部７２に送られる。
【００３９】
また、制御部７２は、光源制御回路８８を制御することにより、画像信号に応じて赤色光源、緑色光源、青色光源を時分割制御している。冷却ファン駆動制御回路８９は、光源装置８３等に設けられた複数のセンサによる温度検出を行わせて、冷却ファンの回転速度を制御させ、タイマー等によりプロジェクタ本体の電源オフ後も冷却ファンの回転を持続させ、温度センサによる温度検出の結果によっては、プロジェクタ本体の電源をオフにする制御も行う。
【００４０】
図６は、制御ユニット４の電気的構成を示すブロック図である。この制御ユニット４は、入出力コネクタ部４１、入出力インターフェイス４２、制御部４３、及びモータドライバ４４等を有する。プロジェクタ７より送られた画像データは、入出力コネクタ部４１及び入出力インターフェイス４２を介して制御部４３に入力される。
【００４１】
制御部４３は、制御ユニット４の動作を制御するものであって、ＣＰＵ及びその周辺回路、ＲＯＭ４３１、ＲＡＭ４３２等で構成されている。ＲＯＭ４３１には、後述するフローチャートにより示すプログラムが予め記憶されており、ＲＡＭ４３２は、ワークメモリ等として使用される。モータドライバ４４には、前記モータ２５、２６が接続されており、モータドライバ４４は制御部４３からの指示に従って、モータ２５、２６を同期制御する。
【００４２】
なお、メモリカード７９から読み出されてプロジェクタ７から制御ユニット４に送られる画像データにおいて、立体投影すべき画像には「ｆｌｇ＝１」が記録され、平面投影すべき画像には「ｆｌｇ＝０」が記録されている。また、「ｆｌｇ＝１」が記録され立体投影すべき画像には、更に当該画像を投影する際の立体度に応じて、構造体２７の弾性スクリーン１６方向への移動量も記録されている。
【００４３】
以上の構成に係る第１の実施の形態において、プロジェクタ７の制御部７２は、ＲＯＭ７２１に記憶されているプログラムに基づき、図７（Ａ）のフローチャートに示すように処理を実行する。まず、メモリカード７９から画像データを当該画像データの規格に従ったフレームレートで読み出す（ステップＳＡ１）。そして、この読み出した画像データを入出力インターフェイス７３及び入出力コネクタ部７７を介して、制御ユニット４に出力する（ステップＳＡ２）。
【００４４】
一方、制御ユニット４の制御部４３は、ＲＯＭ４３１に記憶されているプログラムに基づき、図７（Ｂ）のフローチャートに示すように処理を実行する。すなわち、前記ステップＳＡ２でプロジェクタ７から出力された画像データを入出力コネクタ部４１及び入出力インターフェイス４２を介して入力させる（ステップＳＢ１）。次に、この入力させた画像データのｆｌｇが“１”であるか否かを判断する（ステップＳＢ２）。ｆｌｇが“０”であって、当該画像データが平面投影すべき画像であるならば、構造体２７が平面投影位置にあるか否かを判断する（ステップＳＢ３）。
【００４５】
なお、この構造体２７の位置判断に際しては、モータドライバ４４によるモータ２５、２６の駆動履歴をＲＡＭ４３２に記憶しておき、この履歴から構造体２７の位置判断を行うものとする。また、ここで構造体２７の平面投影位置とは、図８（Ａ）に示すように、構造体２７が弾性スクリーン１６に接触していない所定の位置である。また、この平面投影位置の状態においては、同図に示すように、弾性スクリーン１６は平面状に維持され、リザーブタンク１４は満水状態に維持されて、シート３０も平面状態に維持されている。
【００４６】
そして、構造体２７が既に平面投影位置にある場合には、ステップＳＢ４の処理を行うことなくステップＳＢ７に進み、移動済通知をプロジェクタ７に出力する（ステップＳＢ７）。また、構造体２７が前記平面投影位置にない場合には、モータドライバ４４を制御してモータ２５、２６を駆動させ、ギヤシャフト１９、２０を逆回転させることにより、構造体２７を平面投影位置に移動させた後（ステップＳＢ４）、移動済通知をプロジェクタ７に出力する（ステップＳＢ７）。すると、プロジェクタ７の制御部７２は、この移動量済通知を入力させて（ステップＳＡ３）、前記ステップＳＡ１で読み出した画像データに基づく投影処理を開始する（ステップＳＡ４）。
【００４７】
すなわち、画像データを画像変換部７４で変換し、表示エンコーダ７５により画像信号をビデオＲＡＭ８０に展開記憶させた上で、このビデオＲＡＭ８０の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部７６に出力する。表示駆動部７６が、送られてきた画像信号に対応して表示素子８２を駆動し、光源装置８３から射出された光線束を光源側光学系を介して表示素子８２に入射することにより、表示素子８２の反射光で光像を形成し、レンズ７１を介して画像を投影する。
【００４８】
すると、投影された画像は透明の背面１３、液体３１、構造体２７を介して弾性スクリーン１６の投影面１７に投影される。このとき、ケース１１内に液体３１が充填されており、しかも背面１３、液体３１、構造体２７は、略同一の屈折率であることから、レンズ７１から投影された画像を屈折させることなく、投影面１７に投影することができる。
【００４９】
このように、投影面１７に画像が投影されると、弾性スクリーン１６は光拡散性を有することから、図９（Ａ）に示すように、弾性スクリーン１６の観察面１８側から平面状の弾性スクリーン１６に表示された画像である平面画像ＦＰを観察することができる。
【００５０】
また、前記ステップＳＢ２での判断の結果、ｆｌｇが“１”であって、当該画像データが立体投影すべき画像であるならば、前述のように画像データに“ｆｌｇ＝１”とともに記録されている構造体２７の移動量を読み取って取得する（ステップＳＢ５）。しかる後に、この読み取った移動量に従って、モータドライバ４４を制御してモータ２５、２６を駆動させ、ギヤシャフト１９、２０を正回転させることにより、構造体２７を立体投影位置に移動させる（ステップＳＢ６）。
【００５１】
ここで構造体２７の立体投影位置とは、図８（Ｂ）に示すように、構造体２７の膨出部２８が弾性スクリーン１６に圧接する位置である。したがって、この立体投影位置の状態においては、同図に示すように、弾性スクリーン１６は膨出部２８の圧接に伴って観察面１８側に膨出変形し、リザーブタンク１４は内の液体３１は減少し、シート３０はリザーブタンク１４内に生じた負圧により内部方向に弾性変形した状態となっている。
【００５２】
したがって、本実施の形態においては、液体３１を貯留したリザーブタンク１４を有することから、弾性スクリーン１６は膨出部２８の圧接に伴って観察面１８側に膨出変形しても、ケース１１内に空隙が生ずる不都合を未然に防止することができる。
【００５３】
そして、構造体２７が立体投影位置に到達したならば、移動済通知をプロジェクタ７に出力する（ステップＳＢ７）。すると、プロジェクタ７の制御部７２は、前述のように、この移動量済通知を入力させて（ステップＳＡ３）、前記ステップＳＡ１で読み出した画像データに基づく投影処理を開始する（ステップＳＡ４）。
【００５４】
すると、投影された画像は透明の背面１３、液体３１、構造体２７を介して弾性スクリーン１６の投影面１７に投影される。このとき、弾性スクリーン１６は観察面１８側が膨出していることから、図９（Ｂ）に示すように、弾性スクリーン１６の観察面１８側から膨出した弾性スクリーン１６に表示された画像である立体画像ＳＰを観察することができる。
【００５５】
よって、本実施の形態によれば、観察者に疲労感を生じさせ易いパララックスバリア法等の立体画像表示手法を用いることなく、立体感のある画像である立体画像ＳＰを表示することができる。したがって、ゲーム装置の画面として、プレーヤに疲労感を生じさせることなく、画像による遊戯性を高めることができる。また、立体画像表示するための専用の画像データを用いることなく、一般的な投影用の画像データを用いて立体感のある画像を表示することも可能となる。
【００５６】
しかも、本実施の形態において、膨出部２８は図４にて説明したように、周縁部が正円形であって球面形状であることから、弾性スクリーン１６の特定部位が突出することなく、なだらかな曲面を形成する。よって、投影される画像をなだらかな曲面からなる弾性スクリーン１６により、違和感なく立体表示させることができる。
【００５７】
また、本実施の形態においては、画像データに記録されている移動量に応じて異なる立体投影位置に構造体２７を移動させるようにしたことから、投影される画像に応じた適切な膨出量で弾性スクリーン１６を膨出させて、適切な立体表示を行うことができる。
【００５８】
なお、本実施の形態においては、ケース１１内に透明の液体３１を充填するようにしたが、液体３１を用いない構成であってもよい。この場合であっても、構造体２４の膨出部２８での屈折による投影画像への影響は多少あるにしても、画像を背面１３及び構造体２４を介して弾性スクリーン１６に投影することができる。
さらに、液体３１を用いることなく、かつケース１１を箱体とすることなく背面１３を開口状としてもよい。この場合であっても、構造体２４の膨出部２８での屈折による投影画像への影響は多少あるにしても、画像を構造体２４のみを介して弾性スクリーン１６に投影することができる。
【００５９】
（第２の実施の形態）
図１０は、本発明の第２の実施の形態を示す全体斜視図である。本実施の形態においては、前述の第１の実施の形態で用いた制御ユニット４を用いることなく、相互に接続された背面投影型スクリーン１とプロジェクタ７とにより、背面投影型ディスプレイ装置５が構成されている。背面投影型スクリーン１の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００６０】
図１１は、本実施の形態に係る背面投影型ディスプレイ装置５の電気的構成を示す回路図である。この背面投影型ディスプレイ装置５の回路図において、図５にて前述したプロジェクタ７と同一部分については、同一符号を付して説明を省略する。すなわち、背面投影型ディスプレイ装置５は、プロジェクタ７とほぼ同一の構成部分を備えた上で、図５に示した入出力インターフェイス７３及び入出力コネクタ部７７に代わって、モータドライバ４４がシステムバス８１に接続されている。そして、このモータドライバ４４に背面投影型スクリーン１の各モータ２５、２６が接続されることにより、全体の回路が構成されている。
【００６１】
以上の構成に係る第２の実施の形態において、背面投影型ディスプレイ装置５の制御部７２は、ＲＯＭ７２１に記憶されているプログラムに基づき、図１２のフローチャートに示すように処理を実行する。まず、メモリカード７９から画像データを当該画像データの規格に従ったフレームレートで読み出す（ステップＳＣ１）。次に、この読み出した画像データのｆｌｇが“１”であるか否かを判断する（ステップＳＣ２）。ｆｌｇが“０”であって、当該画像データが平面投影すべき画像であるならば、構造体２７が平面投影位置にあるか否かを判断する（ステップＳＣ３）。
【００６２】
そして、構造体２７が既に平面投影位置にある場合には、ステップＳＣ４の処理を行うことなくステップＳＣ７に進む。また、構造体２７が前記平面投影位置にない場合には、モータドライバ４４を制御してモータ２５、２６を駆動させ、ギヤシャフト１９、２０を逆回転させることにより、構造体２７を平面投影位置に移動させた後（ステップＳＣ４）、ステップＳＣ７に進む。これにより、制御部７２は、前記ステップＳＣ１で読み出した画像データに基づく投影処理を開始する（ステップＳＣ７）。
【００６３】
すると、前述と同様に、投影された画像は透明の背面１３、液体３１、構造体２７を介して弾性スクリーン１６の投影面１７に投影される。このとき、ケース１１内に液体３１が充填されており、しかも背面１３、液体３１、構造体２７は、略同一の屈折率であることから、レンズ７１から投影された画像を屈折させることなく、投影面１７に投影することができる。
【００６４】
このように、投影面１７に画像が投影されると、弾性スクリーン１６は光拡散性を有することから、図９（Ａ）に示すように、弾性スクリーン１６の観察面１８側から平面状の弾性スクリーン１６に表示された画像である平面画像ＦＰを観察することができる。
【００６５】
また、前記ステップＳＣ２での判断の結果、ｆｌｇが“１”であって、当該画像データが立体投影すべき画像であるならば、前述のように画像データに“ｆｌｇ＝１”とともに記録されている構造体２７の移動量を読み取って取得する（ステップＳＣ５）。しかる後に、この読み取った移動量に従って、モータドライバ４４を制御してモータ２５、２６を駆動させ、ギヤシャフト１９、２０を正回転させることにより、構造体２７を立体投影位置に移動させる（ステップＳＣ６）。
【００６６】
次に、前記ステップＳＣ１で読み出した画像データに基づく投影処理を開始する（ステップＳＣ４）。すると、投影された画像は透明の背面１３、液体３１、構造体２７を介して弾性スクリーン１６の投影面１７に投影される。このとき、弾性スクリーン１６は観察面１８側が膨出していることから、図９（Ｂ）に示すように、弾性スクリーン１６の観察面１８側から膨出した弾性スクリーン１６に表示された画像である立体画像ＳＰを観察することができる。
【００６７】
よって、本実施の形態によっても、観察者に疲労感を生じさせ易いパララックスバリア法等の立体画像表示手法を用いることなく、立体感のある画像である立体画像ＳＰを表示することができる。したがって、ゲーム装置の画面として、プレーヤに疲労感を生じさせることなく、画像による遊戯性を高めることができる。また、立体画像表示するための専用の画像データを用いることなく、一般的な投影用の画像データを用いて立体感のある画像を表示することも可能となる。
【００６８】
しかも、本実施の形態においては、前述した第１の実施の形態とは異なり、制御ユニット４を用いないことにより、構成の簡単化を図ることができる。
【００６９】
図１３は、構造体２７の他の変形例を示す図である。同図（Ａ）に示す構造体２７１は、膨出部２８１が前記弾性スクリーン１６側から見た正面視において矩形であり、頂面が平面状である。したがって、この変形例によれば、膨出部２８１により弾性スクリーン１６の中央部を矩形であって頂面が平面状に膨出変形させることができる。よって、投影する画像の立体感を生じさせようとする画像部分が矩形である場合において、効果的に立体感のある画像の表示が可能となる。
【００７０】
同図（Ｂ）に示す構造体２７２は、膨出部２８２の周縁部が楕円形であって球面形状である。したがって、この変形例によれば、膨出部２８１により弾性スクリーン１６の中央部を楕円形であって球面状に膨出変形させることができる。よって、投影する画像の立体感を生じさせようとする画像部分が周縁部が楕円形であって球面形状である場合において、効果的に立体感のある画像の表示が可能となる。
【００７１】
同図（Ｃ）に示す構造体２７３は、膨出部２８３が前記弾性スクリーン１６側から見た正面視において円形であり、頂面が平面状である。したがって、この変形例によれば、膨出部２８１により弾性スクリーン１６の中央部を円形であって頂面が平面状に膨出変形させることができる。よって、投影する画像の立体感を生じさせようとする画像部分が円形である場合において、効果的に立体感のある画像の表示が可能となる。
【００７２】
なお、膨出部の形状に関しては、以上に図示したものに限らず、他の形状を適宜用いることができる。
【００７３】
また、実施の形態においては、弾性スクリーン１６を形成する素材の性質により光拡散性を得るようにしたが、表面に凹凸を形成する、弾性スクリーン１６の表面に透明ビーズ等をコーティングする、弾性スクリーン１６内に屈折率の異なるフィラーを分散させ、あるいは酸化チタン粒子、アルミナ粒子等を分散させることにより拡散性を高めるようにしてもよい。
【００７４】
さらに、実施の形態においては、画像データに予め記録された移動量に従ってモータ２５、２６を駆動し、構造体２７を移動させるようにしたが、画像の形状を判断して、その判断結果に基づき、構造体２７の移動量を決定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１ 背面投影型スクリーン
４ 制御ユニット
５ 背面投影型ディスプレイ装置
７ プロジェクタ
１１ ケース
１２ 開口部
１３ 背面
１４ リザーブタンク
１５ 前面
１６ 弾性スクリーン
１７ 投影面
１８ 観察面
１９ ギヤシャフト
２０ ギヤシャフト
２１ 貫通孔
２２ 防水シール
２３ パッキン
２４ Ｏリング
２５ モータ
２６ モータ
２７ 構造体
２８ 膨出部
２９ 開口部
３０ シート
３１ 液体
４１ 入出力コネクタ部
４２ 入出力インターフェイス
４３ 制御部
４４ モータドライバ
７１ レンズ
７２ 制御部
７３ 入出力インターフェイス
７４ 画像変換部
７５ 表示エンコーダ
７６ 表示駆動部
７７ 入出力コネクタ部
７８ 画像圧縮／伸張部
７９ メモリカード
８０ ビデオＲＡＭ
２７１ 構造体
２７２ 構造体
２７３ 構造体
ＦＰ 平面画像
ＳＰ 立体画像
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面側に画像が投影される投影面を有し、他面側に前記投影面に投影された画像を観察する観察面を有する平面状であって、弾性変形可能な透光性を有する弾性スクリーンと、
この弾性スクリーンの前記投影面側に配置され、当該スクリーン方向に膨出した膨出部を有する透明の構造体と、
この構造体を、前記投影面から離隔させて前記弾性スクリーンを平面状に維持させた平面投影位置と、前記投影面に圧接させて前記弾性スクリーンを観察面側に膨出変形させた立体投影位置とに駆動する駆動手段と
を備えることを特徴とする背面投影型スクリーン。
【請求項２】
一側面に前記弾性スクリーンが設けられ、少なくとも他側面が透明の箱体を有し、
この箱体内に前記構造体が配置されたことを特徴とする請求項１記載の背面投影型スクリーン。
【請求項３】
前記箱体内に透明の液体が充填されてなることを特徴とする請求項２記載の背面投影型スクリーン。
【請求項４】
前記箱体に連通し、前記液体を貯留してなるリザーブタンクを有することを特徴とする請求項３記載の背面投影型スクリーン。
【請求項５】
前記液体と前記構造体とが略同一の屈折率であることを特徴とする請求項３又は４記載の背面投影型スクリーン。
【請求項６】
前記弾性スクリーンは、光拡散性を有することを特徴とする請求項１から５にいずれか記載の背面投影型スクリーン。
【請求項７】
前記構造体の膨出部は、球面形状であることを特徴とする請求項１から６にいずれか記載の背面投影型スクリーン。
【請求項８】
前記構造体の膨出部は、周縁部が正円形であって球面形状であることを特徴とする請求項１から６にいずれか記載の背面投影型スクリーン。
【請求項９】
前記構造体の膨出部は、前記弾性スクリーン側から見た正面視において矩形であって、頂面が平面状であることを特徴とする請求項１から６にいずれか記載の背面投影型スクリーン。
【請求項１０】
前記構造体の膨出部は、周縁部が楕円形であって球面形状であることを特徴とする請求項１から６にいずれか記載の背面投影型スクリーン。
【請求項１１】
前記構造体の膨出部は、前記弾性スクリーン側から見た正面視において円形であって、頂面が平面状であることを特徴とする請求項１から６にいずれか記載の背面投影型スクリーン。
【請求項１２】
請求項１から１１にいずれか記載の背面投影型スクリーンを備える背面投影型ディスプレイ装置であって、
前記弾性スクリーンの投影面側に投影される画像が、平面投影すべき第１の画像種と立体投影すべき第２の画像種のいずれであるかを判断する判断手段と、
この判断手段による判断結果に基づいて前記駆動手段を制御し、前記第１の画像種である場合には前記構造体を前記平面投影位置に駆動し、前記第２の画像種である場合には前記構造体を前記立体投影位置に駆動する制御手段と
を備えることを特徴とする背面投影型ディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記画像が立体画像種である場合において、当該立体画像種に応じた駆動量で前記構造体を駆動するように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１２記載の背面投影型ディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記スクリーンの投影面側に画像を投影する投影手段を備えることを特徴とする請求項１２又は１３記載の背面投影型ディスプレイ装置。
【請求項１】
一面側に画像が投影される投影面を有し、他面側に前記投影面に投影された画像を観察する観察面を有する平面状であって、弾性変形可能な透光性を有する弾性スクリーンと、
この弾性スクリーンの前記投影面側に配置され、当該スクリーン方向に膨出した膨出部を有する透明の構造体と、
この構造体を、前記投影面から離隔させて前記弾性スクリーンを平面状に維持させた平面投影位置と、前記投影面に圧接させて前記弾性スクリーンを観察面側に膨出変形させた立体投影位置とに駆動する駆動手段と
を備えることを特徴とする背面投影型スクリーン。
【請求項２】
一側面に前記弾性スクリーンが設けられ、少なくとも他側面が透明の箱体を有し、
この箱体内に前記構造体が配置されたことを特徴とする請求項１記載の背面投影型スクリーン。
【請求項３】
前記箱体内に透明の液体が充填されてなることを特徴とする請求項２記載の背面投影型スクリーン。
【請求項４】
前記箱体に連通し、前記液体を貯留してなるリザーブタンクを有することを特徴とする請求項３記載の背面投影型スクリーン。
【請求項５】
前記液体と前記構造体とが略同一の屈折率であることを特徴とする請求項３又は４記載の背面投影型スクリーン。
【請求項６】
前記弾性スクリーンは、光拡散性を有することを特徴とする請求項１から５にいずれか記載の背面投影型スクリーン。
【請求項７】
前記構造体の膨出部は、球面形状であることを特徴とする請求項１から６にいずれか記載の背面投影型スクリーン。
【請求項８】
前記構造体の膨出部は、周縁部が正円形であって球面形状であることを特徴とする請求項１から６にいずれか記載の背面投影型スクリーン。
【請求項９】
前記構造体の膨出部は、前記弾性スクリーン側から見た正面視において矩形であって、頂面が平面状であることを特徴とする請求項１から６にいずれか記載の背面投影型スクリーン。
【請求項１０】
前記構造体の膨出部は、周縁部が楕円形であって球面形状であることを特徴とする請求項１から６にいずれか記載の背面投影型スクリーン。
【請求項１１】
前記構造体の膨出部は、前記弾性スクリーン側から見た正面視において円形であって、頂面が平面状であることを特徴とする請求項１から６にいずれか記載の背面投影型スクリーン。
【請求項１２】
請求項１から１１にいずれか記載の背面投影型スクリーンを備える背面投影型ディスプレイ装置であって、
前記弾性スクリーンの投影面側に投影される画像が、平面投影すべき第１の画像種と立体投影すべき第２の画像種のいずれであるかを判断する判断手段と、
この判断手段による判断結果に基づいて前記駆動手段を制御し、前記第１の画像種である場合には前記構造体を前記平面投影位置に駆動し、前記第２の画像種である場合には前記構造体を前記立体投影位置に駆動する制御手段と
を備えることを特徴とする背面投影型ディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記画像が立体画像種である場合において、当該立体画像種に応じた駆動量で前記構造体を駆動するように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１２記載の背面投影型ディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記スクリーンの投影面側に画像を投影する投影手段を備えることを特徴とする請求項１２又は１３記載の背面投影型ディスプレイ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−７５７３７（Ｐ２０１１−７５７３７Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２５６７８（Ｐ２００９−２２５６７８）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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