JP2012047995A - 情報表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の課題は、利用者の目の表示画像に対する焦点距離を変化させて目の疲労を緩和することを目的とする。
【解決手段】 上記課題は、表示装置に実像を表示するための表示情報を格納した記憶領域と、前記表示装置に表示される前記実像までの利用者の焦点距離とは異なる焦点距離を設定する焦点距離設定手段と、前記異なる焦点距離で表示される虚像となるように、前記記憶領域に格納された前記表示情報を変換する変換手段と、前記変換された表示情報に基づいて、前記異なる焦点距離で前記虚像を表示する虚像表示手段と、を有することを特徴とする情報表示装置により達成される。
【選択図】 図８

Description

本発明は、表示装置に情報を表示する情報表示装置に関する。

近年、画像表示技術の発達により、静止画や動画像を３次元で表示する技術が開発され、立体映像の表示画質の改善がなされてきた。

例えば、直視型或いは投射型の液晶表示装置やプラズマ表示装置など画素位置が固定されている表示パネルの直前に表示パネルからの光線を制御して観察者に向ける光線制御素子を配置する方式において、光線制御子と画像表示部との間のギャップの変化に伴う立体映像の表示画質の変化を、簡易な構成で抑制する仕組み等が提案されている。

特開２０１０−０７８８８３号公報

従来の３次元表示技術は、映像を臨場感を持って鑑賞するための高度な技術開発であり、一般人が日常的に操作するパソコン（パーソナルコンピュータ）での利用を想定した技術ではなかった。

一日の多くの時間をパソコンに表示された画面を見ながら、必要に応じて情報入力等の操作を繰返し行う現代人にとって、目の疲労による身体的負担が問題となっている。つまり、（１）目と表示装置の距離が近い状態を長時間持続することにより目が疲れる。また、（２）作業中に表示装置の距離が固定された状態であるため、目の焦点調整機能も長時間に渡り変化することなく固定され、そのため近視などの原因となると言った問題がある。

従って、本発明は、利用者の目の表示画像に対する焦点距離を変化させて目の疲労を緩和する情報表示装置を提供する。

開示の技術は、表示装置に実像を表示するための表示情報を格納した記憶領域と、前記表示装置に表示される前記実像までの利用者の焦点距離とは異なる焦点距離を設定する焦点距離設定手段と、前記異なる焦点距離で表示される虚像となるように、前記記憶領域に格納された前記表示情報を変換する変換手段と、前記変換された表示情報に基づいて、前記異なる焦点距離で前記虚像を表示する虚像表示手段と、を有することを特徴とする情報表示装置のように構成される。

また、上記課題を解決するための手段として、コンピュータ装置による情報表示方法、コンピュータ装置に上記情報表示装置のとして機能させるためのプログラム、及び、そのプログラムを記録した記録媒体とすることもできる。

開示の技術では、利用者の焦点距離を変化させた表示を可能とするため、利用者の目の疲労又は視力を回復することができる。

通常表示における輻輳角と距離との関係を説明するための図である。 通常表示における表示情報と利用者の目の位置との関係を立体的に示した図である。 表示情報の距離拡大による焦点位置の変更例を示す図である。 表示情報の距離縮小による焦点位置の変更例を示す図である。 コンピュータ装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。 機能構成例を示す図である。 本実施例に係る処理を説明するためのフローチャート図である。 ２次元表示情報を拡大方向に奥行きを持たせた場合を説明するための図である。 複数の２次元表示情報の表示例を示す図である。 １つの虚像内で焦点距離を変化させる表示例を示す図である。 センサーの配置例を示す図である。 自然な距離感を出す効果部の例を示す図である。 ２次元実像の通常表示の一例を示す図である。 ２次元実像に奥行きが付加された表示の一例を示す図である。 ２次元実像の通常表示の他の例を示す図である。 ２次元実像に奥行きが付加された表示の他の例を示す図である。 処理されたウインドウ内部の表示情報の表示例を示す図である。 ３次元表示情報を格納する記憶領域のデータ構成例を示す図である。 立体画像を拡大又は縮小して奥行きを付加する方法を説明するためのフローチャート図である。 立体画像の通常表示例を示す図である。 立体画像に奥行きを付加した表示の例を示す図である。 ２次元実像と立体画像とが混在する通常表示例を示す図である。 図２２の立体画像に奥行きを付加した表示の例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施例は、発明者が、３次元表示画像は視聴者の焦点位置の変化により焦点距離が変化するため、固定位置で表示される表示情報を長時間見る場合に比べ、目の疲労が起きにくい、視力を回復できる可能性があるとする考え方に基づいて、机上に設置して使用されるパソコン等の汎用コンピュータに、２次元表示情報を３次元で表示させて利用者の表示情報を見る際の焦点距離を変化させれば、目の疲労を緩和することができることに着目した技術である。

まず、焦点距離を変化させずに２次元表示情報をパソコン等の表示装置に表示させた通常表示における、利用者の左右の目による輻輳角に基づいて認識される距離について説明する。

図１は、通常表示における輻輳角と距離との関係を説明するための図である。図１中、目３の位置を原点として、水平位置をｘ、目３とディスプレイ５の距離方向の位置をｚとする。ｙ方向は上下方向である。以降の図面においても同様である。

図１において、ｚ軸方向においてディスプレイ位置Ｚ０に設置されるディスプレイ５に表示された２次元実像４を利用者が目の位置０（ｚ軸の原点）で見る場合、利用者の左目３Ｌと右目３Ｒのｘ軸方向における位置の違いから２次元実像４に対する焦点２ａにおいて輻輳角θ０となり、利用者の脳は、２次元実像４までの距離を認識する。ディスプレイ位置Ｚ０から目の位置０を減算した値「Ｚ０」（＝ディスプレイ位置）を認識する。

図１では、ディスプレイ位置Ｚ０上の表示画面の中心を焦点２ａとし、焦点２ａのｘ軸方向の位置をＸ０で示している。目の位置０上の焦点２ａに対応するｘ軸方向の位置ｘ０（つまり、左目３Ｌと右目３Ｒの中心）から右目３Ｒとの幅ａに対して、表示画面の端から中心の焦点２ａまでの幅ｂで示している。

図２は、通常表示における表示情報と利用者の目の位置との関係を立体的に示した図である。利用者は、左目３Ｌ及び右目３Ｒ（以下、左目３Ｌ及び右目３Ｒを含めて単に目３とする）で２次元実像４を見て、ｘ及びｙ軸方向において２次元実像４の表示画面のサイズを把握するが、２次元実像４までの焦点２ａまでの距離は、図１で説明したように輻輳角θ０で把握する。

次に、本実施例において、ディスプレイ位置Ｚ０から遠方又は近い位置に利用者の焦点位置を変更した場合について説明する。

図３は、表示情報の距離拡大による焦点位置の変更例を示す図である。図３中、図１と同様に定義されるものについては同一符号で示している。図３において、本実施例では、所望の倍率に基づいて目の位置０から距離を遠方方向に拡大した虚像６を立体画像で虚像位置Ｚ１にて表示させるために、元の表示情報に基づいて左目表示情報４Ｌと右目表示情報４Ｒとを生成して、ディスプレイ位置Ｚ０で表示する。

元の表示情報をｍ＝Ｚ１／Ｚ０倍に拡大した表示情報として、虚像位置Ｚ１に表示されるように、ディスプレイ位置Ｚ０での左目表示情報４Ｌと右目表示情報４Ｒとはｘ軸方向においてずれて表示される。

右目３Ｒの位置で虚像６を見た場合の右目表示情報４Ｒのディスプレイ位置Ｚ０での配置データは、図２に対応する幾何学配置から計算できる。左目３Ｌについても同様の計算によって配置データを取得できる。

所望の倍率ｍに拡大された虚像６を虚像位置Ｚ１で表示するために、右目４Ｒと虚像６の左端を結ぶ直線と虚像位置Ｚ１とはθＲの角度を有するように右目表示情報４Ｒがディスプレイ位置Ｚ０で配置され表示される。また、虚像６に対して、左目４Ｌと虚像６の左端を結ぶ直線と虚像位置Ｚ１とはθＬの角度を有するように左目表示情報４Ｌがディスプレイ位置Ｚ０で配置され表示される。

虚像位置Ｚ１に表示された虚像６によって、ディスプレイ位置Ｚ０上の焦点２ａが焦点２ｂへと変更され、利用者の脳は、左目３Ｌと右目３Ｒとによる輻輳角θ１を検知して目の位置０より遠方の虚像位置Ｚ１で情報が表示されていると感じる。

よって、利用者の焦点が同じ位置（ディスプレイ位置Ｚ０の焦点２ａ）で固定されないように遠方に変更することができる。

本実施例において、元の表示情報とは、対応するアプリケーション６０を用いて所定のファイル形式で作成された文書データ、表データ、画像データ、Ｗｅｂデータ等であり、以下、２次元表示情報と表現されるものについても同様である。

図４は、表示情報の距離縮小による焦点位置の変更例を示す図である。図４中、図３と同様に定義されるものについては同一符号で示している。図４において、本実施例では、所望の倍率に基づいて目の位置０から距離を接近方向に縮小した虚像６を立体画像で虚像位置Ｚ１にて表示させるために、元の表示情報に基づいて左目表示情報４Ｌと右目表示情報４Ｒとを生成して、ディスプレイ位置Ｚ０で表示する。

元の表示情報をｍ＝Ｚ１／Ｚ０倍に縮小した表示情報として、虚像位置Ｚ１に表示されるように、ディスプレイ位置Ｚ０での左目表示情報４Ｌと右目表示情報４Ｒとはｘ軸方向においてずれて表示される。

左目表示情報４Ｌと右目表示情報４Ｒとは、図３に示す拡大の場合と同様に、幾何学配置から計算して各々の配置データを取得する。

所望の倍率ｍに縮小された虚像６を虚像位置Ｚ１で表示するために、右目４Ｒと虚像６の左端を結ぶ直線の延長線とディスプレイ位置Ｚ０とがθＲの角度を有するように右目表示情報４Ｒがディスプレイ位置Ｚ０で配置され表示される。また、虚像６に対して、左目４Ｌと虚像６の左端を結ぶ直線の延長線とディスプレイ位置Ｚ０とがθＬの角度を有するように左目表示情報４Ｌがディスプレイ位置Ｚ０で配置され表示される。

虚像位置Ｚ１に表示された虚像６によって、ディスプレイ位置Ｚ０上の焦点２ａが焦点２ｂへと変更され、利用者の脳は、左目３Ｌと右目３Ｒとによる輻輳角θ１を検知して目の位置０より近い虚像位置Ｚ１で情報が表示されていると感じる。

よって、利用者の焦点が同じ位置（ディスプレイ位置Ｚ０の焦点２ａ）で固定されないように近くに変更することができる。

尚、虚像の倍率ｍについて、ここでは、ディスプレイ上での実像のサイズが元のサイズとほぼ同一になるようにｍ＝Ｚ１／Ｚ０で与えた。この場合、Ｚ１＞Ｚ０では、虚像は、遠方に拡大された像として見えるが、ｍの決め方はこの方法に限定されるものではない。ｍ＝Ｚ１／Ｚ０ではなく、例えばｍ＝１、Ｚ１＞Ｚ０であれば、遠方に縮小した虚像が見え、ｍ＝１、Ｚ１＜Ｚ０であれば、近くに拡大した虚像が見える。即ち、虚像位置Ｚ１と、倍率ｍは独立に設定することが可能である。

上述した本実施例に係る処理は、図５に示すようなコンピュータ装置によって実現される。図５は、コンピュータ装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。

図５において、コンピュータ装置１００は、コンピュータによって制御される端末であって、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１と、メモリ装置１２と、表示装置１３と、出力装置１４と、入力装置１５と、通信装置１６と、記憶装置１７と、ドライバ１８とを有し 、システムバスＢに接続される。

ＣＰＵ１１は、メモリ装置１２に格納されたプログラムに従ってコンピュータ装置１００を制御する。メモリ装置１２には、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read-Only Memory）等が用いられ、ＣＰＵ１１にて実行されるプログラム、ＣＰＵ１１での処理に必要なデータ、ＣＰＵ１１での処理にて得られたデータ等を格納する。また、メモリ装置１２の一部の領域が、ＣＰＵ１１での処理に利用されるワークエリアとして割り付けられている。

表示装置１３は、ＣＰＵ１１の制御のもとに必要な各種情報を表示するためのＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、又はＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のディスプレイ５を有する。表示装置１３は、ステレオグラム（平行法、交叉法）、プリズムビューアー、アナグリフ方式（色メガネ）、偏光メガネ方式、液晶シャッター方式、ＨＭＤ（head mount display）方式等のいずれか、又は、同等の機能を実現するソフトウェア等によって３次元表示装置として利用可能であればよい。

出力装置１４は、プリンタ等を有し、利用者からの指示に応じて各種情報を出力するために用いられる。入力装置１５は、マウス、キーボード等を有し、利用者がコンピュータ装置１００が処理を行なうための必要な各種情報を入力するために用いられる。通信装置１６は、例えばインターネット、ＬＡＮ（Local Area Network）等に接続し、外部装置との間の通信制御をするための装置である。記憶装置１７には、例えば、ハードディスク装置が用いられ、各種処理を実行するプログラム等のデータを格納する。

コンピュータ装置１００によって行われる処理を実現するプログラムは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read-Only Memory）等の記憶媒体１９によってコンピュータ装置１００に提供される。即ち、プログラムが保存された記憶媒体１９がドライバ１８にセットされると、ドライバ１８が記憶媒体１９からプログラムを読み出し、その読み出されたプログラムがシステムバスＢを介して記憶装置１７にインストールされる。そして、プログラムが起動されると、記憶装置１７にインストールされたプログラムに従ってＣＰＵ１１がその処理を開始する。尚、プログラムを格納する媒体としてＣＤ−ＲＯＭに限定するものではなく、コンピュータが読み取り可能な媒体であればよい。コンピュータ読取可能な記憶媒体として、ＣＤ−ＲＯＭの他に、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ディスク、ＵＳＢメモリ等の可搬型記録媒体、フラッシュメモリ等の半導体メモリであっても良い。

図６は、機能構成例を示す図である。図６において、本実施例に係るプログラムを実行することよって、コンピュータ装置１００は、アプリケーション６０と、表示情報出力処理部６１と、奥行き付加処理部６２と、左右表示処理部６３とを有する。また、コンピュータ装置１００は、２次元実像４に係る２次元表示情報４０と、当該処理によって生成される左目表示情報４Ｌ及び右目表示情報４Ｒを記憶するためのメモリ装置１２及び／又は記憶装置１７の記憶領域４３を有する。

アプリケーション６０は、ユーザからの指示に応じて、記憶領域４０から所望の２次元表示情報４０を読み出して表示装置１３に表示させる。２次元表示情報４０は、所定のファイル形式で記憶される文書データ、表データ、画像データ、Ｗｅｂデータ等である。

表示情報出力処理部６１は、アプリケーション６０からの２次元表示情報の表示要求に応じて、指定された２次元表示情報を記憶領域４３から読み出して表示装置１３への出力処理を行う。表示装置１３への出力処理は、ディスプレイ５へ２次元表示情報４０を表示するために記憶領域４３内にＲＧＢ（Red, Green, Blue）等の数値データに展開する処理を含んでいる。表示可能なデータに展開された２次元表示情報４０は、奥行き付加処理部６２へと提供される。

奥行き付加処理部６２は、２次元表示情報４０に距離を付与するための処理部であり、表示情報出力処理部６１によって処理された２次元表示情報４０の拡大／縮小計算を行い、虚像位置Ｚ１の拡大／縮小された２次元情報をディスプレイ位置Ｚ０の２次元表示情報に変換する。この変換処理によって、左目表示情報４Ｌ及び右目表示情報４Ｒが記憶領域４３内に生成される。

左右表示処理部６３は、記憶領域４３に生成された左目表示情報４Ｌ及び右目表示情報４Ｒを表示装置１３に同時に表示するための処理を行う。

処理部６１から６３は、各目的とする処理をハードウェア及び／又はソフトウェアによって実現され、いずれか一方に限定されるものではない。図５のハードウェア構成において、処理部６１から６３の一部又は全部がソフトウェアによって実現されてもよい。また、図５のハードウェア構成に係らず、上述した処理部６２及び６３の一部又は全部を専用のグラフィックプロセッサ（ＧＰＵ）として構築し、種々の表示装置に組み込んでもよい。

次に、本実施例に係る２次元表示情報に奥行きを持たせて、すなわち、距離を付与して表示させる処理について図７で説明する。また、図８では２次元表示情報を拡大方向に奥行きを持たせた場合を例示する。

図７は、本実施例に係る処理を説明するためのフローチャート図である。図７において、指定された２次元表示情報４０の表示要求に応じて、表示情報出力処理部６１は、ディスプレイサイズを判定する（ステップＳ７１）。ディスプレイサイズは、表示装置１３に関するディスプレイ装置情報から取得する。ディスプレイサイズにおいて、ディスプレイ幅が図１に示す幅ｂの２倍に相当する。また、予めサイズを記憶領域４３に設定しておき、読み出すようにしてもよい。

表示情報出力処理部６１は、更に、解像度を判定する（ステップＳ７２）。ステップＳ７１と同様に、ディスプレイ装置情報から解像度を取得する。解像度に関して、予めピクセル数を記憶領域４３に設定しておき、読み出すようにしてもよい。

そして、表示情報出力処理部６１は、取得したディスプレイサイズ及び解像度に基づいて、指定された２次元表示情報４０を記憶領域４３内にＲＧＢデータに展開する。ピクセル毎に各色が０〜２５５の数値で表される。

次に、奥行き付加処理部６２は、目３とディスプレイ５の距離を設定する（ステップＳ７３）。予め距離の所定値を記憶領域４３に設定しておき、読み出すようにしてもよい。また、後述されるセンサーから取得した情報に基づいて距離となるディスプレイ位置Ｚ０を取得してもよい。

奥行き付加処理部６２は、虚像位置Ｚ１及び倍率ｍを設定する（ステップＳ７４）。

そして、奥行き付加処理部６２は、記憶領域４３から表示用に展開された２次元表示情報Ｄ（ｘ、ｙ、Ｒ、Ｇ、Ｂ）を取得する（ステップＳ７５）。２次元表示情報Ｄ（ｘ、ｙ、Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、ピクセル毎のＲＧＢの数値を示し、ピクセルは、表示領域のｘ軸方向のｘ＝１からｐｘまで、ｙ軸方向のｙ＝１からｐｙまでで特定される。各ピクセルは、例えば赤、青、緑の各色の０〜２５５の数値で示される。

奥行き付加処理部６２は、ディスプレイ位置Ｚ０に表示される２次元表示情報４０をｍ倍に拡大又は縮小して虚像位置Ｚ１で表示すると仮定する（ステップＳ７６）。拡大の場合、図８に示すように、奥行き付加処理部６２は、ディスプレイ位置Ｚ０より遠方の虚像位置Ｚ１で表示すると仮定する。

そして、奥行き付加処理部６２は、右目３Ｒの位置（ａ、０、０）から虚像位置Ｚ１にある２次元表示情報４０を拡大又は縮小した虚像６を見たときの視線に基づく延長線と、ディスプレイ位置Ｚ０の表示面との交点に２次元表示情報Ｄ'_Ｒ（ｘ_Ｒ、ｙ_Ｒ、Ｒ、Ｇ、Ｂ）を設定する（ステップＳ７７）。拡大の場合、図８に示すように、虚像６の虚像情報Ｄ（ｘ１、ｙ１、Ｒ、Ｇ、Ｂ）への右目３Ｒの視線に基づく延長線８Ｒとディスプレイ位置Ｚ０の表示面との交点に２次元表示情報Ｄ'_Ｒ（ｘ０_Ｒ、ｙ０_Ｒ、Ｒ、Ｇ、Ｂ）が設定される。視線を所定順にずらしながら、ディスプレイ位置Ｚ０の表示面の各ピクセルに２次元表示情報Ｄ'_Ｒを設定して右目表示情報３Ｒを作成し、記憶領域４３に格納する。

同様に、奥行き付加処理部６２は、左目３Ｌの位置（−ａ、０、０）から虚像位置Ｚ１にある２次元表示情報４０を拡大又は縮小した虚像６を見たときの視線に基づく延長線と、ディスプレイ位置Ｚ０の表示面との交点に２次元表示情報Ｄ'_Ｌ（ｘ０_Ｌ、ｙ０_Ｌ、Ｒ、Ｇ、Ｂ）を設定する（ステップＳ７８）。拡大の場合、図８に示すように、虚像６の虚像情報Ｄ（ｘ１、ｙ１、Ｒ、Ｇ、Ｂ）への左目３Ｌの視線に基づく延長線８Ｌとディスプレイ位置Ｚ０の表示面との交点に２次元表示情報Ｄ'_Ｌ（ｘ０_Ｌ、ｙ０_Ｌ、Ｒ、Ｇ、Ｂ）が設定される。視線を所定順にずらしながら、ディスプレイ位置Ｚ０の表示面の各ピクセルに２次元表示情報Ｄ'_Ｌを設定して左目表示情報３Ｌを作成し、記憶領域４３に格納する。

上述した図７に示す処理にて必要なディスプレイサイズ、解像度、虚像位置Ｚ１及び倍率ｍ、右目表示情報４Ｒと左目表示情報４Ｌのずれを示す対応位置情報などの情報を記憶領域４３に予め格納しておくことにより、処理を迅速に行うことができる。また、虚像位置Ｚ１又は倍率、対応位置情報などは、アプリケーション６０などで作成された２次元表示情報を含むファイルのヘッダー内に設定し、ファイル毎に個別の虚像位置Ｚ１を持たせるようにしてもよいし、後述される複数のフレームを適用した場合には、フレーム毎の虚像位置Ｚ１を設定しておくことができる。

次に、左右表示処理部６３は、右目表示情報３Ｒと左目表示情報３Ｌとを記憶領域４３から読み出して、ディスプレイ位置Ｚ０（ディスプレイ５）に表示することによって、虚像位置Ｚ１で拡大又は縮小された奥行きを持った虚像６を表示する（ステップＳ７９）。拡大の場合、図８に示すように、右目表示情報３が右にずれた状態で、左目表示情報３Ｌが左にずれた状態で、ディスプレイ５に表示されることにより、ディスプレイ位置Ｚ０より遠方の虚像位置Ｚ１で奥行きのある３次元表示情報（虚像６）が表示される。

利用者は、偏光方式による場合は偏光メガネを、アナグリフによる場合は青赤メガネを用いて、虚像位置Ｚ１の虚像６を見る（ステップＳ８０）。

虚像位置Ｚ１は、利用者に指定された利用者にとって見やすい距離を予め設定しておけばよい。例えば、「１ｍ」等が虚像位置Ｚ１に設定される。

上述では、１つの２次元表示情報４０を表示する場合について説明したが、他の表示例について以下に説明する。

図９は、複数の２次元表示情報の表示例を示す図である。図９において、複数の２次元表示情報４０を３つにグループ化して、第１グループＧ１、第２グループＧ２、及び第３グループＧ３で表示した表示例を示している。グループ毎に異なる虚像位置が設定される。

第１グループ位置Ｚ１に３次元表示情報の第１グループＧ１を表示し、第１グループ位置Ｚ１より遠方の第２グループ位置Ｚ２に３次元表示情報の第２グループＧ２を表示する。そして、第２グループ位置Ｚ２より更に遠方の第３グループ位置Ｚ３に３次元表示情報の第３グループＧ３を表示する。

ここで、第１グループを実像より手前に表示し、第３グループを遠方位置に表示すると、遠近感を、より強調することができる。

図１０は、１つの虚像内で焦点距離を変化させる表示例を示す図である。図１０では、２次元表示情報４０が文書データの場合で例示している。文書データの虚像６−２では、上部が最も遠方に位置し、上から下へ向かって文書内容が接近するように、２次元表示情報４０をｘ軸を中心にθ回転させて表示させる。

利用者は、虚像６−２で表示される文書内容を上から下へ読む場合に、焦点１０ａ、焦点１０ｂ、そして焦点１０ｃによる異なった距離感で文書内容を読むことになる。利用者の目３から、焦点１０ａでの距離感が最も遠く、焦点１０ｃによる距離感が最も近く感じることにより、自然に焦点距離を変化させることができ、固定距離の表示を注視し続ける場合に比べ、目３の負担を緩和させることができる。同様の効果は、ｙ軸を中心に回転しても得られ、この場合は左右に遠近感が違った虚像が得られる。ｘ軸又は／及びｙ軸を中心に立体的に回転してもよい。

上述では、目３とディスプレイ５が与えられた位置にあることを前提としている。しかし、目３の位置が想定している位置からずれることがある。この場合、虚像６の虚像位置Ｚ１はずれるため、目３の位置が動くと、虚像６も動いて見える。位置センサーを用いて補正する方法について説明する。

図１１は、位置センサーの配置例を示す図である。図１１において、ディスプレイ５の四隅に位置センサー３１を配置した例を示している。

ディスプレイ５の四隅に配置された各位置センサー３１は利用者の顔９までの距離を検出し、ＣＰＵ１１は、各位置センサー３１が検出した距離から顔９の相対位置を算出して、ディスプレイ位置Ｚ０に設定する。このようにして取得したディスプレイ位置Ｚ０に基づいて虚像６の配置を決定することによって、目の移動による映像の動きを低減することができる。

また、他の顔９の相対位置の検出方法として、ディスプレイ５にモニターカメラを設置して、その映像から顔認証を行い、目３の位置を決めることによって、顔９からディスプレイ５までの距離を算出してもよい。

更に、利用者ＩＤと関連付けして、利用者の右目３Ｒと左目３Ｌの間隔、顔認証するための顔９に係る顔情報などを利用者情報として記憶領域４３格納しておき、種々のユーザ認証を可能な構成としてもよい。指紋検出装置を備えたコンピュータ装置１００であれば、利用者情報に指紋情報を予め格納しておき、指紋認証を可能としてもよい。

図１１では、位置センサーをディスプレイ５に配置する例を示したが、利用者の目３の付近に位置センサーを設置し、利用者の目３又は頭からのディスプレイ５の相対位置を計測し、その相対位置をディスプレイ位置Ｚ０に設定することにより、目３の移動による虚像６の動きを低減することができる。

より自然な距離感を利用者に与えるための効果をディスプレイ５に備える場合について説明する。図１２は、自然な距離感を出す効果部の例を示す図である。図１２に例示されるディスプレイ５に、ディスプレイ５の周辺部にグラデーションされた効果部５ｅを備えることによって、表示される虚像６を利用者が注視する際に、自然な距離感を得ることができる。効果部５ｅは、ディスプレイ５の周辺部の形状に合わせたフレームであっても良いし、又は、ディスプレイ５のサイズに合わせた透過性の矩形状の部材であっても良い。

グラデーションは、ディスプレイ５の背景色に併せて、画面縁５ｆで色が合うように効果部５ｅの外周から序所に色が濃く又は薄くなるようにする。効果部５ｅの外周から序所に色を濃くすることによって、利用者の焦点を遠方に合わせやすくなり、序所に色を薄くすると利用者の焦点を近い位置に合わせ易くなる、と言った効果を期待できる。また、効果部５ｅ外周から画面縁５ｆまでのグラデーションに関して、遠くに距離感を持たせるための効果を表側に施し、近くに距離感を持たせるための効果を裏側に施すようにして、利用者に選択できるようにしてもよい。

また、ディスプレイ５の表示画面のバックグラウンドとして、距離感を与える格子状などの繰り返しパターンの表示であってもよい。この場合、元の表示情報の下地部を透明化し、当該バックグラウンド上に重ねて表示させるようにしたソフトウェアによって実現可能である。

次に、本実施例に係る効果について説明する。先ず、図１３及び図１４とで、ディスプレイ５の表示画面全体の表示例について説明する。図１３及び図１４中、ウインドウ５−２内部にＷｅｂページが表示されたディスプレイ５の表示画面全体を２次元実像４とした場合を例示する。

図１３は、２次元実像の通常表示の一例を示す図である。図１３において、ディスプレイ位置Ｚ０に、表示画面全体に係る２次元実像４に奥行きを与えることなく通常表示させた画面が例示されている。利用者の焦点は、ウインドウ５−２の外部又は内部を注視するいずれの場合においても表示画面全体でディスプレイ位置Ｚ０にある。

一方、図１４は、２次元実像に奥行きが付加された表示の一例を示す図である。図１４において、表示画面全体に係る２次元実像４を拡大して奥行きが与えられ、虚像位置Ｚ１で表示させた画面が例示されている。利用者の焦点は、ウインドウ５−２の外部又は内部を注視するいずれの場合においても表示画面全体で、ディスプレイ位置Ｚ０より遠方の虚像位置Ｚ１になる。

次に、図１５及び図１６とで、表示画面に表示されるウインドウ内部の表示情報の表示例について説明する。図１５及び図１６中、ディスプレイ５の表示画面のウインドウ５−４内部に表示されるテキスト等の文書データを２次元実像４とした場合を例示する。

図１５は、２次元実像の通常表示の他の例を示す図である。図１５において、ディスプレイ位置Ｚ０に、表示画面全体に係る表示情報に奥行きを与えることなく通常表示させた画面が例示されている。利用者の焦点は、ウインドウ５−４の外部又は内部を注視するいずれの場合においても表示画面全体でディスプレイ位置Ｚ０にある。

一方、図１６は、２次元実像に奥行きが付加された表示の他の例を示す図である。図１６において、表示画面のうちウインドウ５−４内部の２次元実像５−６を拡大して奥行きを与えた虚像５−８が、虚像位置Ｚ１で表示された画面が例示されている。利用者の焦点は、ウインドウ５−４の外部を注視する場合にディスプレイ位置Ｚ０となり、ウインドウ５−４内部の虚像５−８を注視する場合にディスプレイ位置Ｚ０より遠方の虚像位置Ｚ１になる。利用者の焦点距離はウインドウ５−４の外部と内部とを行き来することにより変化するため、焦点距離が固定される状態を短くさせることができる。

図１７は、処理されたウインドウ内部の表示情報の表示例を示す図である。図１６に示すウインドウ５−４内部の２次元実像５−６に関する２次元表示情報４０に対して、右目表示情報４Ｒと左目表示情報４Ｌとが生成され、ディスプレイ５のウインドウ５−４内部に重ね合わされて表示された例を示している。虚像位置Ｚ１及び倍率ｍに応じて、右目表示情報４Ｒと左目表示情報４Ｌとの左右方向のズレ５ｄが決定される。

一方、ディスプレイ５において、ウインドウ５−４以外の表示情報５−８は通常表示であるため、例えば、「文書ＡＢＣ」や「表ｅｄｆ」などはそれらの２次元表示情報４０に対して、１倍率と設定され、かつ、右目表示情報４Ｒ及び左目表示情報４Ｌの生成が省略されるため、そのままで表示される。

このようにディスプレイ５の表示画面の一部分に本実施例を適応することによって、利用者が専用のメガネ等を用いてディスプレイ５を見る場合には、「文書ＡＢＣ」や「表ｅｄｆ」などのウインドウ５−４以外の表示情報５−８を注視するときと、ウインドウ５−４内部の表示情報５−６を注視するときとで、利用者の焦点距離を変化させることができる。

上述したように本実施例では、２次元実像４を拡大して奥行きを付加することによって、２次元実像４に係る２次元表示情報を３次元表示情報へと変換させることができるが、予め与えられた３次元データをディスプレイ５で表示するためのデータ形式に変換された３次元表示情報に対しても適応可能である。次に、３次元表示情報に基づいて表示される立体画像を拡大して奥行きを付加する方法について説明する。

図１８は、３次元表示情報を格納する記憶領域のデータ構成例を示す図である。図１８に示すディスプレイ位置Ｚ０で立体画像を表示するための右目表示情報７１Ｒと左目表示情報７１Ｌとでなる３次元表示情報７０が記憶領域４３に予め格納されている。利用者は、ディスプレイ５に同時に表示される右目表示情報７１Ｒと左目表示情報７１Ｌとを見ることにより、ディスプレイ位置Ｚ０で立体画像として見る。

左目表示情報４−２Ｌと右目表示情報４−２Ｒとは、３次元表示情報７０の右目表示情報７１Ｒと左目表示情報７１Ｌとを夫々拡大して奥行きが付加された情報である。左目表示情報４−２Ｌと右目表示情報４−２Ｒとがディスプレイ位置Ｚ０で表示されると、利用者は、虚像位置Ｚ１で拡大され奥行きが付加された距離付き立体画像６−２（図２１）を見るため、焦点をディスプレイ位置Ｚ０より遠方にすることができる。

図１９は、立体画像を拡大又は縮小して奥行きを付加する方法を説明するためのフローチャート図である。コンピュータ装置１００では、記憶領域４３に格納されているディスプレイ位置Ｚ０で表示される立体画像に係る３次元表示情報７０を読み込み（ステップＳ１０１）、３次元表示情報７０に設定されている遠近情報を取得して、立体構成を行う（ステップＳ１０２）。そして、虚像位置Ｚ１及び倍率ｍを設定する（ステップＳ１０３）。遠近情報には、左右のずれを示す情報が含まれる。虚像位置Ｚ１と倍率ｍとは夫々独立に設定可能である。

その後、虚像位置Ｚ１までの距離情報と、立体構成を行うことによって得られた立体情報とから、虚像位置Ｚ１で拡大又は縮小され奥行きを持たせた距離付き立体画像６−２（図２１）を表示するための右目表示情報４−２Ｒと左目表示情報４−２Ｌとを計算する（ステップＳ１０４）。奥行き付加処理部６２によって、図７に示すステップＳ７７〜Ｓ７８と同様の処理を行うことによって、右目表示情報４−２Ｒと左目表示情報４−２Ｌとを生成し、記憶領域４３に格納する。

次に、左右表示処理部６３が、右目表示情報３Ｒと左目表示情報３Ｌとを記憶領域４３から読み出して、ディスプレイ位置Ｚ０（ディスプレイ５）に表示することによって、虚像位置Ｚ１で拡大又は縮小された奥行きを持った距離付き立体画像６−２（図２１）を表示する（ステップＳ１０５）。

その後、利用者は、偏光方式による場合は偏光メガネを、アナグリフによる場合は青赤メガネを用いて、虚像位置Ｚ１の距離付き立体画像６−２（図２１）を見る。

図１９で説明される方法について、図２０及び図２１で説明する。図２０及び図２１中、図１及び図３で示される同様の部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

図２０は、立体画像の通常表示例を示す図である。図２０において、３次元表示情報７０の右目表示情報７１Ｒと左目表示情報７１Ｌとが位置をずらしてディスプレイ５に表示されることによって、遠近処理された元の立体画像４−２がディスプレイ位置Ｚ０で表示される。

この通常表示では、元の立体画像４−２を１倍率とし、かつ、右目表示情報４Ｒ−２及び左目表示情報４−２Ｌの生成が省略され、右目表示情報７１Ｒと左目表示情報７１Ｌそのままを用いて表示される。利用者は、専用のメガネを用いて元の立体画像４−２を見る。

図２１は、立体画像に奥行きを付加した表示の例を示す図である。図２１では、３次元表示情報７０に含まれる遠近情報を取得して立体画像を復元し、復元した立体画像を拡大した距離付き立体画像６−２が虚像位置Ｚ１で表示する。

利用者は、専用のメガネを用いて距離付き立体画像６−２を見ることによって、利用者の焦点はディスプレイ位置Ｚ０より遠方の虚像位置Ｚ１となるため焦点距離を長くすることができ、目の疲労を緩和することができる。

次に、２次元実像と立体画像とが混在した表示例について説明する。

図２２は、２次元実像と立体画像とが混在する通常表示例を示す図である。図２２に例示される通常表示では、ディスプレイ５に「text」の２次元実像５ａと立体画像の立体画像５ｂとがディスプレイ位置Ｚ０で表示される。利用者は、専用のメガネを用いて２次元実像５ａと立体画像５ｂとが混在する表示画面を見る。いずれを見る場合にも、利用者の焦点距離は変化しない。

図２３は、図２２の立体画像に奥行きを付加した表示の例を示す図である。図２３の表示例では、予め立体画像のみ奥行きを付加する設定をしておくことにより、「text」の２次元実像５ａをディスプレイ位置Ｚ０で表示し、立体画像５ｂを拡大して奥行きを付加した距離付き立体画像５ｃを虚像位置Ｚ１で表示する。

利用者は、専用のメガネを用いて距離付き立体画像５ｃを見るときは、利用者の焦点はディスプレイ位置Ｚ０より遠方の虚像位置Ｚ１となり、２次元実像５ａをみるときは、虚像位置Ｚ１より近いディスプレイ位置Ｚ０となるため、見る対象を変えるたびに焦点距離を変化させることができる。

図２３では立体画像５ｂを拡大して遠方方向の奥行きを付加したが、縮小して接近方向に奥行きを付加してもよい。また、立体画像５ｂを処理の対象としたが、２次元実像５ａを処理の対象とし縮小又は拡大してディスプレイ位置Ｚ０より近い又は遠方の虚像位置Ｚ１に表示するようにしてもよい。

このように、次元数などの表示情報の特性に応じて本実施例を適用する対象を選択することもできる。

本実施例は、パソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯電話、ビデオ装置、電子書籍などの、２次元表示機能を備えたコンピュータ装置に適応可能である。また、利用者の焦点を遠方にすることができるため、視力の回復、視力の矯正などを行うための装置として構成することもできる。

よって、本実施例により、目が疲れ難い焦点距離に表示情報を表示させることによって、近視、遠視、老眼などの利用者でも、情報処理作業や２次元及び３次元映像の視聴が容易となる。

本実施例では、利用者の焦点距離を変化させる表示を可能とするため、物理的にディスプレイ５を利用者の所望の位置に変える必要がないため、現在のディスプレイ５の配置のまま適用することが可能である。また、元の画像に対して拡大又は縮小した距離付き画像を表示するため、サイズの大きい又は小さいディスプレイ５に買い換える必要がない。

また、利用者が通常使用しているアプリケーションに影響を与えることなく、通常表示時と同様にアプリケーションを使用可能である。

距離付き画像の距離（虚像位置Ｚ１）を利用者が選択して変更可能とする、表示情報毎に距離が異なる多層（フレーム）で表示可能とすること等により、利用者の焦点距離が固定され難い状態にすることができる。また、時間周期的に虚像位置Ｚ１を変更する仕組みを持たせてもよい。また、倍率ｍを利用者が選択可能にすることにより、目の悪い人でも見やすい画像サイズが選択できる。

本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
表示装置に実像を表示するための表示情報を格納した記憶領域と、
前記表示装置に表示される前記実像までの利用者の焦点距離とは異なる焦点距離を設定する焦点距離設定手段と、
前記異なる焦点距離で表示される虚像となるように、前記記憶領域に格納された前記表示情報を変換する変換手段と、
前記変換された表示情報に基づいて、前記異なる焦点距離で前記虚像を表示する虚像表示手段と、を有することを特徴とする情報表示装置。
（付記２）
前記変換手段は、前記表示情報を用いて、前記虚像に前記利用者の焦点を合わせた際の輻輳角に基づいて右目表示情報と左目表示情報とを生成して前記記憶領域に格納し、
前記虚像表示手段は、前記記憶領域に格納された前記右目表示情報と前記左目表示情報とを前記表示装置に表示させることを特徴とする付記１記載の情報表示装置。
（付記３）
前記記憶領域は、複数の前記表示情報を格納し、
前記複数の表示情報をグループ化するグループ化手段を更に有し、
グループ毎に、互いに異なる焦点距離で前記虚像を前記表示装置に表示させることを特徴とする付記１又は２記載の情報表示装置。
（付記４）
前記表示情報を、立体的に回転させる回転手段を更に有することを特徴とする付記１又は２記載の情報表示装置。
（付記５）
前記虚像は、前記表示装置の表示画面の一部又は全部であることを特徴とする付記１乃至４記載のいずれか一項の情報表示装置。
（付記６）
前記異なる焦点距離は、前記実像までの焦点距離及び虚像の倍率を独立に設定可能でることを特徴とする付記１乃至５のいずれか一項記載の情報表示装置。
（付記７）
前記虚像は、前記実像を前記倍率に応じて拡大又は縮小した像であることを特徴とする付記１乃至６記載のいずれか一項の情報表示装置。
（付記８）
前記実像は２次元又は３次元の像であり、前記虚像は３次元の像であることを特徴とする付記１乃至７記載のいずれか一項の情報表示装置。
（付記９）
表示装置に実像を表示するための表示情報を格納した記憶領域と、
前記表示装置に表示される前記実像までの利用者の焦点距離とは異なる焦点距離を設定する焦点距離設定手段と、
前記異なる焦点距離で表示される虚像となるように、前記記憶領域に格納された前記表示情報を変換する変換手段と、
前記変換された表示情報に基づいて、前記異なる焦点距離で前記虚像を表示する虚像表示手段と、を有することを特徴とする視力回復装置。
（付記１０）
表示装置に表示される実像までの利用者の焦点距離とは異なる焦点距離を設定する焦点距離設定手順と、
前記異なる焦点距離で表示される虚像となるように、記憶領域に格納された前記表示装置に前記実像を表示するための表示情報を変換する変換手順と、
前記変換された表示情報に基づいて、前記異なる焦点距離で前記虚像を表示する虚像表示手順と、をコンピュータ装置が実行する情報表示方法。
（付記１１）
表示装置に表示される実像までの利用者の焦点距離とは異なる焦点距離を設定する焦点距離設定手順と、
前記異なる焦点距離で表示される虚像となるように、記憶領域に格納された前記表示装置に前記実像を表示するための表示情報を変換する変換手順と、
前記変換された表示情報に基づいて、前記異なる焦点距離で前記虚像を表示する虚像表示手順と、をコンピュータ装置に実行させるためのコンピュータ実行可能な情報表示プログラム。
（付記１２）
表示装置に表示される実像までの利用者の焦点距離とは異なる焦点距離を設定する焦点距離設定手順と、
前記異なる焦点距離で表示される虚像となるように、記憶領域に格納された前記表示装置に前記実像を表示するための表示情報を変換する変換手順と、
前記変換された表示情報に基づいて、前記異なる焦点距離で前記虚像を表示する虚像表示手順と、をコンピュータ装置に実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体。

２ａ、２ｂ 焦点
３ 目
３Ｒ 右目
３Ｌ 左目
４ 表示情報（実像）
４Ｒ 右目表示情報
４Ｌ 左目表示情報
５ ディスプレイ
５ａ ２次元実像
５ｂ 立体画像
５ｃ 距離付き立体画像
９ 顔
１１ ＣＰＵ
１２ メモリ装置
１３ 表示装置
１４ 出力装置
１５ 入力装置
１６ 通信装置
１７ 記憶装置
１８ ドライバ
１９ 記憶媒体
３１ センサー
４０ ２次元表示情報
４３ 記憶領域
６０ アプリケーション
６１ 表示情報出力処理部
６２ 奥行き付加処理部
６３ 左右表示処理部
１００ コンピュータ装置

Claims (5)

1. 表示装置に実像を表示するための表示情報を格納した記憶領域と、
   前記表示装置に表示される前記実像までの利用者の焦点距離とは異なる焦点距離を設定する焦点距離設定手段と、
   前記異なる焦点距離で表示される虚像となるように、前記記憶領域に格納された前記表示情報を変換する変換手段と、
   前記変換された表示情報に基づいて、前記異なる焦点距離で前記虚像を表示する虚像表示手段と、を有することを特徴とする情報表示装置。
2. 前記変換手段は、前記表示情報を用いて、前記虚像に前記利用者の焦点を合わせた際の輻輳角に基づいて右目表示情報と左目表示情報とを生成して前記記憶領域に格納し、
   前記虚像表示手段は、前記記憶領域に格納された前記右目表示情報と前記左目表示情報とを前記表示装置に表示させることを特徴とする請求項１記載の情報表示装置。
3. 前記記憶領域は、複数の前記表示情報を格納し、
   前記複数の表示情報をグループ化するグループ化手段を更に有し、
   グループ毎に、互いに異なる焦点距離で前記虚像を前記表示装置に表示させることを特徴とする請求項１又は２記載の情報表示装置。
4. 前記表示情報を、立体的に回転させる回転手段を更に有することを特徴とする請求項１又は２記載の情報表示装置。
5. 前記虚像は、前記表示装置の表示画面の一部又は全部であることを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれか一項の情報表示装置。