JP2005141102A

JP2005141102A - 立体的二次元画像表示装置及び方法

Info

Publication number: JP2005141102A
Application number: JP2003379190A
Authority: JP
Inventors: Masaru Ishikawa; 大石川; Isao Tomizawa; 功富澤
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2005-06-02
Also published as: EP1530119A2; CN1619357A; US20050122584A1

Abstract

【課題】観察者の意図を取り込みながら画像を変化させることができ、それにより、能動的な体感を観察者に味合わせて、面白さを増すことのできる立体的二次元画像表示装置を提供する。
【解決手段】二次元画像を表示する画像表示面１Ａを備えた表示部１と、前記画像表示面１Ａから出射した光Ｒを前記画像表示面１Ａから離間した立体画像表示面２に結像することにより、前記立体画像表示面２に前記二次元画像を擬似立体的に表示するマイクロレンズアレイ３と、前記立体画像表示面２に対応づけて配置され、外部からの物理的な働きかけを受けた位置に対応した信号を出力する位置検出センサ４と、前記位置検出センサ４からの出力信号に応じて、前記立体画像表示面２内の画像を変化させる制御部１０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロレンズアレイを用いることにより、二次元画像を擬似立体的に表示する立体的二次元画像表示装置及び立体的二次元画像表示方法に関する。

マイクロレンズアレイを、二次元画像の表示面の前方に所定の間隔を隔てて配置することにより、マイクロレンズアレイの前方の空間上に、前記二次元画像の擬似立体像を表示する立体的二次元画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。

特開２００１−２５５４９３号公報特開２００３−９８４７９号公報特開２００２−７７３４１号公報特開２００３−１５６７１２号公報

ところで、従来のこの種の立体的二次元画像表示装置は、単に二次元画像を立体的に表示させるのみである。したがって、観察者は、ただ受動的な立場で表示された立体的二次元画像を視認することはできるが、観察者が表示された立体的二次元画像に対して何らかのアクションを行うことができず、インタラクティブなコミュニケーションを立体的二次元画像表示装置との間で図ることができず、観察者とって感興の薄いものであった。

本発明が解決しようとする課題としては、従来の立体的二次元画像表示装置は、単に二次元画像を立体的に表示させるのみであり、観察者が表示された立体的二次元画像に対して何らかのアクションを行うことができなかった等が挙げられる。

本発明の請求項１記載の立体的二次元画像表示装置は、画像を表示する画像表示面を備えた表示部と、該画像表示面に離間配置されたマイクロレンズアレイとを有し、前記画像表示面から出射される光を前記マイクロレンズアレイの前記表示部とは反対側に位置する空間中の結像面に結像して立体的二次元画像を表示する立体画像表示部と、
前記空間における位置に対応した出力信号を出力する位置検出センサと、
前記位置検出センサからの出力信号に応じて、前記結像面に表示される前記立体的二次元画像が変化するように前記画像表示面に表示される画像を変化させる制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項８記載の立体的二次元画像表示方法は、
画像表示面に画像を表示させるステップと、
前記画像表示面と離間配置されたマイクロレンズアレイを介して、前記マイクロレンズの前記表示部とは反対側に位置する空間中の結像面に、前記画像表示面から出射される光を結像して立体的二次元画像を表示するステップと、
前記空間における被検出物の位置を検出して、前記被検出物の位置に応じた出力信号を出力するステップと、
前記出力信号に応じて、前記結像面に表示される画像が変化するように前記画像表示面に表示する画像を変化させるステップと、を備えたことを特徴とする。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る立体的二次元画像表示装置の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の立体的二次元画像表示装置Ｍの概略構成図である。
本実施形態の立体的二次元画像表示装置Ｍは、観察者が立体表示であると視認可能な二次元画像を空間中の所定の平面上に表示する擬似立体画像表示装置である。

具体的に、立体的二次元画像表示装置Ｍは、筐体２０と、筐体２０の一内側面に沿って設けられかつ二次元画像を表示する画像表示面１Ａを備えた表示部１と、表示部１の画像表示面１Ａの前方に所定の距離をおいて筐体２０内に配置され、画像表示面１Ａから出射した光Ｒを自身の前方の所定距離だけ離間した空間中の立体画像表示面２上に結像することにより、立体画像表示面２に前記二次元画像を擬似立体的に表示するマイクロレンズアレイ３と、立体画像表示面２に対応づけて配置され、外部からの物理的な働きかけを受けた位置に対応した信号を出力する位置検出センサ４と、効果音や人の声などの音声を出力する音声出力部（スピーカ）５とを備えている。

また、本実施形態の立体的二次元画像表示装置Ｍには、表示部１を駆動するディスプレイ駆動部６と、位置検出センサ４を駆動しかつ位置検出センサ４を介して検出信号を生成するセンサ駆動制御部７と、音声出力部（スピーカ）５を駆動するオーディオ駆動部８と、表示すべき画像データを生成する画像生成部９と、画像表示や音声出力に関わる全般的な制御を行う制御部１０とが筐体２０に隣接して設けられている。

表示部１は、液晶ディスプレイやＥＬパネル、あるいは、ＣＲＴ等の一般的なディスプレイから構成されており、ディスプレイ駆動部６の駆動信号に応じた画像を画像表示面１Ａに表示する。すなわち、画像表示面１Ａから画像に応じた光が出射される。図示例では、薄型化が可能であることから、画像表示面１Ａとして液晶ディスプレイやＥＬパネル等のパネル型のディスプレイが用いられている。

マイクロレンズアレイ３は、２枚のレンズアレイ半体３Ａ，３Ａが互いに平行に配列されて構成されている。各レンズアレイ半体３Ａ，３Ａは、透光性に優れたガラスまたは樹脂板からなる透明基板３Ｂの両面に、を有する複数のマイクロ凸レンズ３Ｃをマトリクス状に互いに隣接配置したものである。一面に形成された各マイクロ凸レンズ３Ｃの光軸は、対向する位置に形成された他面のマイクロレンズ３Ｃの光軸と同一となるように調整されている。

マイクロレンズアレイ３は、表示部１の画像表示面１Ａに対して平行に所定距離（凸レンズ３Ｃの焦点距離）だけ離れた位置に配置されている。このマイクロレンズアレイ３は、表示部１の画像表示面１Ａから出射した画像に対応する光を画像表示面１Ａと反対側の所定距離だけ離れた立体画像表示面２上に結像させることにより、画像表示面１Ａに表示された画像を空間上の二次元平面である立体画像表示面２上に表示する。この結像された画像は二次元画像であるが、その画像が奥行き感を持つものである場合やディスプレイ上の背景画像が黒くコントラストが強調されているような場合には、空間上に浮いて表示されることから、正面の観察者からは、あたかも立体画像が映し出されているように見える。つまり、立体画像表示面２に表示される二次元画像は、立体的二次元画像として観察者に認識される。すなわち、表示部１とマイクロレンズ３により、画像に対応する光を立体画像表示面２（すなわち結像面）に結像して立体的二次元画像を表示する立体画像表示部Ｄが構成されている。

この立体画像表示面２は、空間上に仮想的に設定される平面であって実体物ではなく、マイクロレンズアレイ３の焦点距離に応じて定義される空間上の１平面である。筐体２０の前面には、その立体画像表示面２上に表示される画像を正面から見ることができるように開口２０Ａが設けられており、そしてその開口面またはその近傍に位置検出センサ４が配置されている。

位置検出センサ４は、所定の検出領域内に存在する物体や手（被検出物）の位置を検出するセンサであって、例えば図２（ａ）に示すような二次元位置検出センサ２４や図２（ｂ）に示すような三次元位置検出センサ３４が例として挙げられる。

図２（ａ）の二次元位置検出センサ２４は、立体画像表示面２またはその近傍の平面を検出領域である検査平面（Ｘ−Ｙ平面）とするものであり、その検査平面を人間の手や、棒、板等の物体が横切った際に、その位置を検出して、検出信号（ＸＹ座標）を出力する。なお、検査平面上の検出点は、例えば表示部１の画素位置に対応させて設定してもよい。

二次元位置検出センサ２４としては各種のものを利用することができる。例えば、図２（ａ）に示すような光学式のものを採用する場合は、検出平面を画成する四角枠の４つの辺のうち、Ｙ方向に平行な二辺の一方及び他方に、Ｘ方向検出用ラインセンサの発光部２４Ｘａと受光部２４Ｘｂとを設ける。同様に、Ｘ方向に平行な二辺の一方及び他方に、Ｙ方向検出用ラインセンサの発光部２４Ｙａと受光部２４Ｙｂとを設ける。これにより、物体が検出平面を横切った際のＸ−Ｙ平面上の位置座標を割り出すことができる。

また、図２（ｂ）の三次元位置検出センサ３４は、Ｘ−Ｙ座標の他に、奥行き方向のＺ座標（Ｚ方向の位置）も検出できるようにしたものであり、立体画像表示面２を含む空間を検出領域である検出空間とし、検出空間中に挿入された物体の空間中の位置を検出して、検出信号（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標）を出力するようになっている。この三次元位置検出センサ３４は、例えば図２（ａ）の二次元位置検出センサ２４を、Ｚ方向に複数層に配列することで構成することができる。
なお、立体的二次元画像におけるＺ方向の表現方法としては、立体像に投影法を盛り込むことにより奥行き感を表現する表現法などを採ることができる。

ディスプレイ駆動部６は、制御部１０から送られる画像に応じて表示部１を駆動制御する。具体的に、ディスプレイ駆動部６は、画像生成部９にて生成された画像データを制御部１０を介して受け取り、その画像データに対応した画像を表示部１の画像表示面１Ａに表示させる。

オーディオ駆動部８は、音声出力部（スピーカ）５を駆動制御を行うものであり、制御部１０からの指示に応じて所定の音声を音声出力部５から出力させる。

センサ駆動制御部７は、位置検出センサ４を駆動し、位置検出センサ４から検出した位置を示す検出信号を受け取る。受け取った検出信号は、制御部１０に送られる。制御部１０は、この駆動制御部７を介して受け取った検出信号が所定の検出信号であったときに画像生成部９にて画像生成を指示し、生成された画像をディスプレイ駆動部６を介して画像表示面１Ａに表示させたり、生成された画像に対応した音声を音声出力部５から出力させたりするように構成されている。

画像生成部９は、表示部１に表示される画像データを生成するものであり、例えば所定のプログラムに応じて画像を生成するように構成されている。この画像生成部９には、予め所定の画像や映像が記録されており、制御部１０からの指示に応じて記録された画像や映像を制御部１０に出力するように構成してもよい。

制御部１０は、位置検出センサ４から出力された信号をセンサ駆動部７を介して受け取り、位置検出センサ４から所定の検出信号が入力された場合には、その検出信号に応じた画像を今まで表示していた画像から切り替えて表示するように構成されている。すなわち、制御部１０は、位置検出センサ４の出力信号に応じて、画像を変化させるように表示部１を制御し、これにより空間上の立体画像表示面２に結像される二次元画像を変化させるように構成されている。

本実施形態の立体的二次元画像表示装置Ｍは、上記のように構成することにより、単なる立体的二次元画像表示装置ではなく、ユーザの動作に応じて適応的に立体的二次元画像表示を変化させる適応的な表示装置として用いることが可能である。

以下、実際に行われる制御の内容について例を挙げながら説明する。
ここでは、本実施形態の立体的二次元画像表示装置Ｍが、例えば、展示用のディスプレイとして設置されている場合を想定し、どのような操作を行うと、どのような画像の変化が起こるかを説明する。

実施例１は、表示装置Ｍをタッチレスコントローラ（実感触のないタッチ操作で立体画像の表示をコントロールするもの）として使用する場合の例である。この場合は、図３に示すように、立体画像表示面２上に予め壷（物体）の画像１１０が擬似立体的に表示されている。観察者Ｈは、立体画像表示面２に向けて手を伸ばすことにより、見かけ上、壷の立体像に触れるような感覚を体感することができる。

本実施形態では、このような表示状態において、図１に示すように、観察者Ｈが、位置検出センサ４の検出領域（立体画像表示面２またはその近傍の面）に、例えば手５０（棒などでもよい）を入れて動かす。そうすると、手５０の位置や動きに応じて画像１１０が変化するように構成されている。

手５０の位置や動きに応じた変化としては、例えば、観察者Ｈが手５０を左から右に動かしたことを位置検出センサ４が検出すると、制御部１０は、壷が左から右に回転した画像を画像表示面１Ａに表示させる。すると、立体画像表示面２に表示されている立体的二次元画像である壷も左から右に変化する。このように、手５０の位置や動きに応じて立体的二次元画像を変化させると、観察者Ｈは、あたかも観察者自身が壷を回転させたことにより壷が回転したかのような間隔を味わうことができる。すなわち、観察者Ｈは、そのときの手５０の位置や動きによって、立体像を実際に動かしているような感覚を得ることができる。

この場合、現実には、表示された二次元画像が変化するだけであるが、立体的に見える画像が変化することにより、実物の壷が回っているように見せることができる。つまり、位置検出センサ４によって、観察者Ｈが表示画像に直接関与し得るユーザーインターフェースが構成されることになるため、観察者Ｈが能動的な立場で、画像を変化させて楽しむことができ、アミューズメント性が増す。なお、観察者Ｈによる検出領域に対する物理的な働きかけと画像変化の組み合わせは、予め決めておくことで、任意に設定することができる。このように空中をなぞる、ふれるという直感的、ジェスチャー的な動作によるユーザーインターフェースを実現できる。なお、ここで手５０の代わりに制御部１０と連携動作するグローブなどを使うこともできる。この場合、グローブなどで表示されている壷を触ったような感触を実現するように、反発力や電気刺激などのフォースフィードバックを実現させることでよりリアリティのあるユーザーインターフェースを実現することもできる。

また、前記位置検出センサ４として三次元位置検出センサを使用した場合は、手や指などの奥行き方向の位置も検出できるので、三次元的な手や指の位置や動きによって、更に複雑に表示される立体像を変化させることができる。

また、図３に示すように、立体画像表示面２上にクリックボタン（マーク）１１２を表示させておき、そのクリックボタン１１２の表示位置またはその近傍に指などを動かすことにより、画像を変化させることもできる。例えば、クリックボタン１１２を押すような操作に応じて壷の蓋が開いた画像を表示することにより、観察者Ｈにボタン操作により壷の蓋が開いたように感じさせることも可能である。

このようにクリックボタン１１２（マーク）を表示することにより、所謂タッチパネル式ディスプレイのような使い方をすることができる。しかもこの場合、タッチパネルに相当するものは存在しないので、観察者Ｈは、視覚的には触れているように見えながら、実際には何物にも触れていない不思議な感覚で、画面の切り替えを行うことができる。また、実際には何物にも触れることはないので、衛生上実物のボタンなどに触れることができないというような場面、たとえば医療現場などにおいても利用することができる。

また、観察者Ｈの操作に応じて画像を変化させるばかりでなく、それに組み合わせて音声出力部５から音声を出力させることもできる。例えば、操作状況に応じた音（クリック音、ドラッグ音、ＮＧ音など）を出力させることにより、更に実体感や面白みを増すことができる。

また、観察者Ｈが指５１を移動していった箇所に、操作のガイドとなるようなサークルやカーソル、アイコン等のガイドマーク（目印）を表示させることで、観察者Ｈが指し示す位置が認識しやすくなる。その場合、ガイドマークを何らかの意味を持った表示にすれば、その表示に従って次の操作を行うことにより、楽に画面の切り替え操作を行うことができる。

実施例２は、表示装置Ｍを描画手段として使用する場合の例である。この場合、制御部１０は、図４に示すように、位置検出センサ４の検出領域内のある位置にて指５１や棒が位置検出センサ４により検出されると、制御部１０はその検出位置に対応する立体画像表示面２上の位置に点を表示させる。指５１や棒が検出領域内を連続的に動くと、その動きに応じて、検出位置に対応する立体画像表示面２上の位置に点が連続して描かれ、線が描画される。ここで、色パレットを立体画像表示面２上に同時に表示させて、色パレットのある色を選択すると、色が変わったり次回の描画の色が選択色に変わったりするように構成してもよい。また、消しゴムツールを設け、描画の反対に、検出位置の画像を消すようにしてもよい。また、指先の位置を光らせたり、点滅させたりすれば、観察者Ｈに立体画像表示面２上の変化を強く印象づけ、より面白さを演出できる。

また、位置検出センサ４として三次元位置検出センサを用いた場合は、指や棒の先端の縦、横、奥行きの三次元位置を検出することができるので、制御部１０は、縦、横、奥行きの３つの位置情報をもとに投影法等を駆使して表示画像中の位置を計算し、表示画面内に擬似的に三次元画像を描画し、また表示することもできる。

このように、例えばマウスを用いてパソコンで絵を描くような操作を、空間上の仮想キャンバスに対して行うことができる。また、この表示装置の場合、立体画像表示面２上に立体像を合わせて表示できるので、半透明の画像や立体像、実物体などと重ね合わせて絵を描くことも容易にできる。

実施例３は、図５に示すように、制御部１０は、立体画像表示面２にランプ１３２と立体物１３０を表示させ、表示されたランプ１３２の位置の変化により、立体物１３０の影１３０ａがどのように変化するかを、立体画像として観察できるようにした例である。

この例では、ランプ１３２の画像位置と立体物１３０の影１３０ａの画像位置とを組み合わせた画像を多数枚用意しておき、観察者の手５０の位置の移動によりランプ１３２の画像位置を移動させ、このランプ１３２の画像位置の移動に応じて立体物１３０の影の画像を移動させて影の位置を変化させるような表示を行っている。この変化は全て画像の切り替えにより為されており。このような変化を連続的に表示させることでランプ１３２の位置変化による陰影のでき方を容易に観察できる。

また、図５に示した例ではランプ１３２の位置を移動したが、図６の例に示すように、複数のランプ１３２を予め配置した画像を表示しておき、各ランプ１３２のＯＮ／ＯＦＦの切り換え操作により、立体物１３０の影１３０ａのでき方を変化させるようにすることもできる。この例では、更に、位置検出センサ４として、各ランプ１３２に対応した３つのボタン４１〜４３を有するスイッチ４０を設け、ボタン４１〜４３が押されたら、押されたボタン４１〜４３の位置のランプ１３２の映像がＯＮするように設定されている。つまり、立体物１３０の映像とその立体物１３０を照明するランプ１３２の映像が３つある（各ランプの映像は、ＯＦＦ映像とＯＮ映像の２種類ずつある）。そして、スイッチ４０の操作により、映像が切り替わるようになっている。スイッチ４０のボタン４１〜４３が押されると、そのボタン４１〜４３に対応するランプ１３２の映像がＯＮになり、そのランプ１３２の位置に応じて、立体物の影１３０ａが変化する。なお、ランプ１３２の色を複数に分けてもよい。

このように、観察者Ｈの意図に応じて画像を変化させることにより、画像ではなく、実物があるような感覚を得ることができる。

なお、観察者Ｈが操作信号を与える手段としては、手や指の他に、図７〜図９に示すようなグローブ３０１、箸３０２、ペン３０３、その他、マウス、マニピュレータ、マジックハンド等が考えられる。

図１０は、本発明の他の実施形態の立体的二次元画像表示装置Ｍ２の概略構成を示す図である。この表示装置Ｍ２では、図１の表示装置Ｍの構成に加えて、マイクロレンズアレイ３と立体画像表示面２との間に、光透過性の遮蔽部材（透明ガラスやアクリル板）１２を配置している。

このように光透過性の遮蔽部材１２を配置した場合、画像表示に支障なく、マイクロレンズアレイ３やその奥に位置する表示部１を保護することができる。即ち、このような表示装置Ｍ２の場合、立体画像表示面２上に表示される立体像に対して手を伸ばしたくなるものであり、極端な場合は、マイクロレンズアレイ３に届く位置まで手や物が差し込まれるおそれがある。この点、本表示装置Ｍ２は、マイクロレンズアレイ３の前側に遮蔽部材１２があるので、マイクロレンズアレイ３等を保護することができる。

なお、位置検出センサ４によって筐体２０の奥深いところに手や物が差し込まれたことを検出し、この検出に応じてＮＧ音を発生するようにしても、観察者Ｈにある程度の注意を促す効果は期待できる。その場合は、遮蔽部材１２がなくてもよいが、あれば、より安全性を確保することができる。また、位置検出センサに検出される位置のガイドとして、その位置の近傍に枠を設置したり、ラインを描画したりする方法や、筐体の周囲にレーザー光源を設置し例えばマトリックス状にレーザー光を照射することで、観察者Ｈが指し示す指５１にレーザー光が照射されるようにすることで、検出位置のガイドとして利用する方法などが考えられる。

また、前記立体的二次元画像表示装置Ｍ、Ｍ２を展示用などのディスプレイとして使用する場合は、視認性や使いやすさを考慮して、少し見下ろす感じで斜めに設置するのがよい。

図１１は、立体的二次元画像表示装置Ｍの設置例を示している。図１１において、２００は観察者に対してやや高さの低い設置台であり、その上に表示装置Ｍを正面を斜め上に向けてに設置してある。このようにまた、見下ろす位置に設置することで、身長が違う人が見てもみやすくなる。また、このようにすることで、観察者の視点から立体的二次元画像までの距離を立体的二次元画像の表示範囲にわたって異ならしめることができる。それにより視点と立体的二次元画像までの距離が同一となるような、例えば視点と立体的二次元画像が同じ高さとなっている場合に比べて、立体的二次元画像の一部に焦点を合わせやすくなるため、立体的二次元画像全体を視認しやすくなる。また、立体的二次元画像表示装置Ｍの近傍に椅子を用意しておいてもよい。表示装置Ｍ、Ｍ２の筐体２０の前の上下にはバー２０１、２０２が設けられており、バー２０１、２０２に手を掛けたり、手を置いたり、身体をもたれ掛けさせたりすることができるようになっている。バー２０１、２０２の表面は、柔らかく、汚れにくい素材で被覆しておき、必要に応じて交換できるようにするのがよい。なお、このバーは上下だけでなく、筐体２０の前の左右に縦方向に設けても良い。

以上説明したように本実施形態の立体的二次元画像表示装置Ｍは、二次元画像を表示する画像表示面１Ａを備えた表示部１と、画像表示面１Ａから出射した光を画像表示面１Ａから離間した立体画像表示面２に結像することにより、立体画像表示面２に二次元画像を擬似立体的に表示するマイクロレンズアレイ３と、立体画像表示面２に対応づけて配置され、外部からの物理的な働きかけを受けた位置に対応した信号を出力する位置検出センサ４と、位置検出センサ４からの出力信号に応じて、立体画像表示面２内の画像を変化させる制御部１０とを備えている。

本実施形態によれば、擬似立体像を表示する立体画像表示面２に対応づけて位置検出センサ４を配置し、外部からの物理的な働きかけを受けた際の位置検出センサ４からの出力信号に応じて表示画像を変化させるようにしているので、例えば、観察者が表示像に向けて物理的な働きかけをする（具体的には、手や指を伸ばしたり動かしたりする）ことにより、観察者の意図を反映した画像変化を生じさせることができる。つまり、位置検出センサ４によって、観察者が表示画像に直接関与し得るユーザーインターフェースが構成されることになり、観察者が能動的な立場で画像を変化させて楽しむことができ、感興（アミューズメント性）が増す。

また、本実施形態の立体的二次元画像表示装置Ｍにおいて、位置検出センサ４は、立体画像表示面２またはその近傍の平面を横切った物体の位置を検出する二次元位置検出センサ２４であり、制御部１０は、二次元位置検出センサ１０からの検出信号に基づいて、立体画像表示面２内の画像を変化させる。

本実施形態によれば、位置検出センサ４として二次元位置検出センサ２４を使用しているので、手や指などを位置検出センサ４の検出領域に伸ばしたり、更にその状態で動かしたりすることにより、その位置や動きに応じた画像変化を楽しむことができる。例えば、立体画像表示面２上に表示された二次元画像は、観察者には、擬似的な立体像として見えるため、手を伸ばせば立体像に触れるような感覚を味わうことができるが、本実施形態によれば更にそのときの手の位置や動きによって、表示される立体像を変化させることができるので、立体像として見える物体が、自分の手や指の動きに応じて実際に動くように見せることができる。

本実施形態の立体的二次元画像表示装置Ｍにおいて、位置検出センサ４は、立体画像表示面２を含む空間中に挿入された物体の位置を検出する三次元位置検出センサ３４であり、制御部１０は、三次元位置検出センサ３４からの検出信号に基づいて、立体画像表示面２内の画像を変化させる。

本実施形態によれば、位置検出センサ４として三次元位置検出センサ３４を使用しているので、手や指などをセンサの検出領域に伸ばしたり、更にその状態で動かしたりすることにより、その位置や動きに応じた画像変化を楽しむことができる。特に、三次元位置検出センサ３４は、奥行き方向の位置検出をも行うので、手や指の奥行き方向の位置や動きに応じた画像変化を楽しむことができる。例えば、表示平面上に表示された二次元画像は、観察者には、擬似的な立体像として見えるから、手を伸ばせば、立体像に触れるような感覚を味わうことができるが、本発明では更に、そのときの三次元的な手の位置や動きによって、表示された立体像を変化させることができるので、立体像として見える物体が、自分の手の動きに応じて実際に動くように見せることができる。

本実施形態の立体的二次元画像表示装置Ｍは、音声を出力する音声出力部５を備え、制御部１０は、位置検出センサ４からの出力信号に基づいて、音声出力部５から音声を出力させる。

本実施形態によれば、位置検出センサ４からの出力信号に基づいて音声出力部５から音声を出力させるようにしたので、画像変化に対応した音声を出力させることにより更に感興を増すことができる。

本実施形態の立体的二次元画像表示装置Ｍにおいて、表示部１及びマイクロレンズアレイ３は、立体画像表示面２内に所定のマークを表示させ、制御部１０は、マークに対応する領域において位置検出センサ４が出力信号を発したとき、画像を変化させることを特徴とする。

本実施形態によれば、立体画像表示面２内に所定のマークや画像を表示させて、マークに対応する領域において何らかの物理的な働きかけがなされた場合に画像を変化させるようにしたので、マークとして、例えばボタンを表示することにより、所謂タッチパネル式ディスプレイのような使い方をすることができる。しかも、タッチパネルに相当するものは存在しないので、視覚的には触れているように見えながら、実際には何物にも触れていない不思議な感覚で、画面の切り替え等の操作を行うことができる。

本実施形態の立体的二次元画像表示装置Ｍにおいて、制御部１０は、位置検出センサ４が検出した検出位置に対応して画像を表示させることを特徴とする。

本実施形態によれば、位置検出センサが検出した検出位置に対応して画像を表示させるので、パソコンで絵を描くような操作を、空間上の仮想キャンバスに対して行うことができる。その場合、半透明の画像や立体像などと重ね合わせて絵を描くことも容易にできる。

本実施形態の立体的二次元画像表示装置Ｍは、マイクロレンズアレイ３と表示平面４との間に配置された光透過性の遮蔽部材１２を備えたことを特徴とする。

本実施形態によれば、マイクロレンズアレイ３と立体画像表示面２との間に光透過性の遮蔽部材１２を配置しているので、画像表示に支障なく、マイクロレンズアレイ３やその奥に位置する表示部１を、外部からの物体の進入に対して保護することができる。即ち、このような立体的二次元画像表示装置Ｍの場合、観察者Ｍは立体像に対して手を伸ばしたくなり、極端な場合にはマイクロレンズアレイ３に届く位置まで手や物が差し込まれるおそれがあるが、マイクロレンズアレイ３の前側に遮蔽部材１２を設けているので、マイクロレンズアレイ３等を遮蔽部材１２によって保護することができる。

なお本実施例中で示した、表示部１、立体画像表示面２、マイクロレンズアレイ３、立体的二次元画像表示装置Ｍは互いに平行に設置されている必要はない。

なお、上記記載においては、マイクロレンズアレイ３は、レンズアレイ半体３Ａを２枚一組で一体化したマイクロ凸レンズ板としたが、これに限るものではなく、１枚で構成してもよい。但し、このような場合には、表示部１の画像表示面１Ａに表示される二次元画像が立体画像表示面２に反転表示されることとなるので、制御装置１０またはディスプレイ駆動部６は、予め映像信号を反転させて表示部１の画像表示面１Ａに表示させるようにするとよい。
なお、マイクロ凸レンズ３Ｃが画像表示面１Ａに設けられた表示ピクセルの一つ一つに対応して割り当てられている場合には、二次元画像が立体画像表示面２に反転表示されることはないため、レンズアレイ半体３Ａを一枚だけ配置するようにしても問題はない。

本発明の実施形態の立体的二次元画像表示装置Ｍの概略構成図である。同表示装置に装備される位置検出センサの例を示す図で、（ａ）は二次元位置検出センサの正面図、（ｂ）は三次元位置検出センサの概略斜視図である。同表示装置の制御内容の説明に用いる説明図である。他の制御内容の説明に用いる説明図である。更に他の制御内容の説明に用いる説明図である。更に他の制御内容の説明に用いる説明図である。同表示装置の画面切り替えに用いる手段の例を示す図である。同他の手段の例を示す図である。同他の手段の例を示す図である。本発明の他の実施形態の立体的二次元画像表示装置Ｍ２の概略構成図である。本発明の立体的二次元画像表示装置の設置例を示す図で、（ａ）は正面方向から見た斜視図、（ｂ）は側断面図である。

符号の説明

１表示部
１Ａ画像表示面
２表示平面
３マイクロレンズアレイ
４位置検出センサ
１０制御部
１２遮蔽部材
２４二次元位置検出センサ
３４三次元位置検出センサ
４０スイッチ（位置検出センサ）

Claims

画像を表示する画像表示面を備えた表示部と、該画像表示面に離間配置されたマイクロレンズアレイとを有し、前記画像表示面から出射される光を前記マイクロレンズアレイの前記表示部とは反対側に位置する空間中の結像面に結像して立体的二次元画像を表示する立体画像表示部と、
前記空間中に挿入された被検出物の位置に対応した出力信号を出力する位置検出センサと、
前記位置検出センサからの出力信号に応じて、前記結像面に表示される前記立体的二次元画像が変化するように前記画像表示面に表示される画像を変化させる制御部と、を備えたことを特徴とする立体的二次元画像表示装置。
前記位置検出センサは、前記結像面上の被検出物の位置を検出する二次元位置検出センサであり、
前記制御部は、前記位置検出センサからの検出信号に基づいて、前記画像表示面に表示される画像を変化させることを特徴とする請求項１記載の立体的二次元画像表示装置。
前記位置検出センサは、前記空間中の被検出物の位置を検出する三次元位置検出センサであり、
前記制御部は、前記位置検出センサからの検出信号に基づいて、前記画像表示面に表示される画像を変化させることを特徴とする請求項１記載の立体的二次元画像表示装置。
音声を出力する音声出力部を備え、
前記制御部は、前記位置検出センサからの出力信号に基づいて、前記音声出力部から音声を出力させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の立体的二次元画像表示装置。
前記立体画像表示部は前記空間に所定のマークを表示させ、
前記制御部は、前記位置検出センサが前記マークに対応する前記空間中の領域を示す出力信号を発したとき、前記画像を変化させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の立体的二次元画像表示装置。
前記制御部は、前記位置検出センサが検出した検出位置に対応して前記画像表示面に表示される画像を表示させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の立体的二次元画像表示装置。
前記マイクロレンズアレイと前記表示平面との間に配置された光透過性の遮蔽部材を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の立体的二次元画像表示装置。
画像表示面に画像を表示させるステップと、
前記画像表示面と離間配置されたマイクロレンズアレイを介して、前記マイクロレンズの前記表示部とは反対側に位置する空間中の結像面に、前記画像表示面から出射される光を結像して立体的二次元画像を表示するステップと、
前記空間中に挿入された被検出物の位置に対応した出力信号を出力するステップと、
前記出力信号に応じて、前記結像面に表示される画像が変化するように前記画像表示面に表示する画像を変化させるステップと、を備えたことを特徴とする立体的二次元画像表示方法。