JP2018087880A - 立体的２次元画像表示装置、及びこれを用いて形成された立体的２次元画像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】 タッチ検出機能付き画像表示面においても、当該タッチ検出機能を活用することができるようにした立体的２次元画像表示装置を提供する。【解決手段】 タッチ検出機能付き画像表示面に表示された画像の実像を、当該画像表示面の前方に位置する空間に結像面として表示させる立体的２次元画像表示装置であって、当該画像表示面と向き合うように配置されるとともに、当該画像表示面に表示された画像の実像を、当該画像表示面の前方に位置する空間に結像面として表示させる結像光学素子を備えた画像伝達パネルと、当該画像伝達パネルを、前記画像表示面に対して一定の間隔で保持するスペーサと、前記画像表示面におけるタッチ検出機能を操作する操作手段と、を備える、立体的２次元画像表示装置とする。【選択図】図８

Description

本発明は、タッチ検出機能付き画像表示面に表示された画像の実像を、当該画像表示面の前方に位置する空間に結像面として表示させる立体的２次元画像表示装置、及びこれを用いて形成された立体的２次元画像表示システムに関する。

近年、ゲーム機や映像機器の発達に伴って、立体画像を表示するための様々な技術が提案されている。かかる立体画像表示技術としては、両眼視差を利用することにより、ディスプレイ等の画像表示面上の二次元画像を立体画像として表示する方式が良く知られている。しかし、この両眼視差を利用した立体画像表示方法では、観察者は、対象物体の立体画像として虚像を注視することになるため、画像表示面上に合わされるピント（焦点調節）と輻輳との間に不一致が生じ、観察者に視覚的な疲労をもたらすという問題があった。

また従前においては、２次元画像の画像表示面の前方に所定の間隔を隔ててマイクロレンズアレイを配置し、当該マイクロレンズアレイの前方の空間上に、２次元画像の擬似立体画像（浮遊画像）を表示する技術も提案されている。

例えば特許文献１（特開２００１−２５５４９３号公報）では、簡単な構造を有する立体的２次元画像表示装置として、立体像を含む２次元画像を表示する平面状の画像表示面を有する表示部と、前記画像表示面に平行に離間して配置され、複数のレンズからなりかつ前記２次元画像の中の立体像よりも広い有効面積を有するマイクロレンズアレイ及び前記マイクロレンズアレイの有効領域の周囲を囲むレンズ枠領域からなり、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に前記２次元画像の実像を表示する結像面を生成する画像伝達パネルとからなる立体的２次元画像表示装置を提案している。

また、従前においては、携帯情報端末装置を使って被写体を立体視する技術も提案されている。例えば特許文献２（特開２０１６−８０７４５号公報）では、携帯情報端末装置のカメラ部の側に、被写体からの光を２つの光路に分けることによりステレオ画像を生成するレンズ側ユニット部を設けておき、該携帯情報端末装置のディスプレイ部の側には、該ディスプレイ部に表示されるステレオ画像を立体視するためのディスプレイ側ユニット部を設けた立体視装置を提案している。

そして特許文献３（特開２０１５−０９０３７０号公報）では、立体的な二次元映像を、簡単な組み立て操作で表示することができ、不使用時は、コンパクトに保管・携帯することが可能な携帯型情報機器用ケースが提案されている。かかる携帯型情報機器用ケースは、ディスプレイの表示面が見える状態で携帯型情報機器を収容する凹部を有する板状のホルダ部と、上記ディスプレイの表示面に対して隙間を空けた状態でこれを覆うカバー部と、結像光学素子が光透過状に嵌め入れられた光学パネル部とを備え、これらの部材を、多角形の筒状になるように組み合わせた態様において、上記結像光学素子を含む光学パネル部が、上記ディスプレイの表示面に対して所定角度傾いた状態で対向して保持され、上記結像光学素子を透過したディスプレイ表示面上の映像が、この結像光学素子の外側に浮かんだ状態で結像するようになっている。

特開２００１−２５５４９３号公報 特開２０１６−８０７４５号公報 特開２０１５−０９０３７０号公報

前記の通り、マイクロレンズアレイを用いて、空間上に２次元画像の擬似立体画像（浮遊画像）を表示する技術は提案されている。また、スマートフォンなどの携帯情報端末のディスプレイ表示面上の映像を、結像光学素子の外側に浮かんだ状態で結像するようにする技術も提案されている。

しかしながら、当該マイクロレンズアイ等の結像光学素子は、２次元画像を表示しているディスプレイと向かい合うように配置されていたことから、当該ディスプレイがタッチパネル等のようにタッチ検出機能付き画像表示面である場合には、当該結像光学素子を配置した状態でタッチ機能を操作することができなかった。

そこで本発明は、特にタッチパネル等のようにタッチ検出機能付き画像表示面においても、当該タッチ検出機能を活用することができるようにした立体的２次元画像表示装置と、これを用いた立体的２次元画像表示システムを提供することを課題の１つとする。

また本発明では、当該画像表示面におけるタッチ検出機能の操作を、より簡易な構成によって実現した立体的２次元画像表示装置と、これを用いた立体的２次元画像表示システムを提供することも課題の１つとする。

上記課題の少なくとも何れかを解決するべく、本発明ではタッチ検出機能付き画像表示面において、当該タッチ検出機能により画像表示面を操作可能な操作手段を設けた立体的２次元画像表示装置を提供する。

即ち本発明にかかる立体的２次元画像表示装置は、タッチ検出機能付き画像表示面に表示された画像の実像を、当該画像表示面の前方に位置する空間に結像面として表示させる立体的２次元画像表示装置であって、当該画像表示面と向き合うように配置されるとともに、当該画像表示面に表示された画像の実像を、当該画像表示面の前方に位置する空間に結像面として表示させる結像光学素子を備えた画像伝達パネルと、当該画像伝達パネルを、前記画像表示面に対して一定の間隔で保持するスペーサと、前記タッチ検出機能によって当該画像表示面を操作する操作手段と、を備えて構成することができる。

かかる立体的２次元画像表示装置では、前記操作手段を備えることから、当該操作手段を操作することによって、画像表示面におけるタッチ検出機能を機能させることができる。よって当該画像表示面におけるタッチ検出機能を無駄にすることなく利用することができる。また、当該立体的２次元画像表示装置にける前記パネル状の結像光学素子は、マイクロレンズアレイまたはマイクロミラーアレイとすることができる。

また前記操作手段は、前記画像表示面に接触する接触部材と、当該接触部材を移動させる操作部材とからなり、当該操作部材は、前記画像伝達パネルの前方又は側方に設けることができる。かかる操作手段では、利用者が操作部材を操作することにより接触部材を移動させ、これにより当該接触部材を画像表示面に接触させて、当該画像表示面におけるタッチ検出機能を機能させることができる。

また前記操作手段は、前記画像伝達パネルの正面に設けられると共に、前記画像表示面のタッチ検出機能と連動するマルチタッチ対応のタッチ検出機能を有する入力装置とすることができる。かかる入出力装置はシート状、又はパネル状に形成して、前記画像表示面の正面側に配置することができる。また、当該入力装置は透明又は半透明に形成されるのが望ましい。

また前記操作手段は、前記タッチ検出機能付き画像表示面を操作するための手指を挿入可能な大きさで形成した開口とすることができる。かかる開口は、常には閉じられており、必要に応じて手指を挿入できるように構成することができる。特に、操作手段として開口を設けた場合には、簡易な構成で前記課題の少なくともいずれかを解決することができる。

また前記スペーサには、前記画像表示面に対して結像光学素子を対向させた状態で当該画像表示面を備えた機器を固定する、固定部を設けることができる。かかる固定部は、当該立体的２次元画像表示装置を、前記画像表示面を具備する機器（例えば、携帯情報端末など）に固定するために作用することができる。

また、上記本発明にかかる立体的２次元画像表示装置において、前記画像伝達パネルにおける結像光学素子としてマイクロレンズアレイが用いられており、当該画像伝達パネルは、前記結像面に対して、前記マイクロレンズアレイからなる結像光学素子の上下方向視野角の１／２の角度で上向きに傾斜させて配置することができる。

このように画像伝達パネルを配置することにより、当該マイクロレンズアレイからなる結像光学素子の視野角を最大限利用することができる。また、前記スペーサは、当該マイクロレンズアレイからなる結像光学素子を用いて構成された画像伝達パネルを、前記画像表示面に対して、当該結像光学素子の上下方向視野角の１／２の角度で傾斜させて保持することが望ましい。

そして本発明では、前記課題の少なくとも何れかを解決するために、上記立体的２次元画像表示装置を用いた立体的２次元画像表示システムを提供する。

即ち、タッチ検出機能付き画像表示面を備えた携帯情報端末と、当該携帯情報端末の画像表示面に表示された画像の実像を、当該画像表示面の前方に位置する空間に結像面として表示させる立体的２次元画像表示装置とからなる立体的２次元画像表示システムであって、当該立体的２次元画像表示システムが、上記本発明にかかる立体的２次元画像表示装置である、立体的２次元画像表示システムを提供する。

かかる立体的２次元画像表示システムにおいて、携帯情報端末と立体的２次元画像表示装置は着脱自在に一体化することができ、当該立体的２次元画像表示装置には、前記携帯情報端末と相補的に係合する取り付け部が形成されているのが望ましい。

また上記立体的２次元画像表示システムに関連し、更に携帯情報端末には、当該立体的２次元画像表示装置の使用に適したアプリケーション等を導入することができる。

即ち、タッチ検出機能付き画像表示面を備えた携帯情報端末と、当該携帯情報端末の画像表示面に表示された画像の実像を、当該画像表示面の前方に位置する空間に結像面として表示させる立体的２次元画像表示装置とからなる立体的２次元画像表示システムであって、当該立体的２次元画像表示システムとして、上記本発明にかかる立体的２次元画像表示装置における操作手段が、前記画像表示面に接触する接触部材と、当該接触部材を移動させる操作部材とからなり、当該操作部材は、前記画像伝達パネルの前方又は側方に設けられている立体的２次元画像表示装置が使用されており、前記携帯情報端末は、画像表示面における前記接触部材が接触する領域に、画像表示面に表示する画像を変化させる信号の入力を受け付けるタッチ領域を形成する、タッチ領域形成手段を備える、立体的２次元画像表示システムとすることができる。

本発明にかかる立体的２次元画像表示装置は、タッチ検出機能付き画像表示面に表示された画像の実像を、当該画像表示面の前方に位置する空間に結像面として表示させる立体的２次元画像表示装置であって、当該画像表示面と向き合うように配置されるとともに、当該画像表示面に表示された画像の実像を、当該画像表示面の前方に位置する空間に結像面として表示させる結像光学素子を備えた画像伝達パネルと、当該画像伝達パネルを、前記画像表示面に対して一定の間隔で保持するスペーサと、前記画像表示面におけるタッチ検出機能を操作する操作手段とを備える。

これにより、タッチパネル等のようにタッチ検出機能付き画像表示面においても、当該タッチ検出機能を活用することができる立体的２次元画像表示装置が提供される。

また前記操作手段を、前記画像表示面に接触する接触部材と、当該接触部材を移動させる操作部材とから形成するか、あるいは前記タッチ検出機能付き画像表示面を操作するために手指を挿入可能な大きさで形成した開口として形成した場合には、当該画像表示面におけるタッチ検出機能の操作を、より簡易な構成によって実現した立体的２次元画像表示装置と、これを用いた立体的２次元画像表示システムを提供することができる。

第１の実施形態にかかる立体的２次元画像表示装置と、これを用いた立体的２次元画像表示システムを示す分解斜視図 第１の実施形態にかかる立体的２次元画像表示装置のＸ−Ｘ縦断面図 第１の実施形態にかかる立体的２次元画像表示装置の操作手段を示すＸ−Ｘ縦断面図 第１の実施形態にかかる立体的２次元画像表示装置の他の操作手段を示すＸ−Ｘ縦断面図 第２の実施形態にかかる立体的２次元画像表示装置と、これを用いた立体的２次元画像表示システムを示す（Ａ）分解斜視図、（Ｂ）斜視図 第２の実施形態にかかる立体的２次元画像表示システムを示すハードウエア構成図 第３の実施形態にかかる立体的２次元画像表示システムを示す（Ａ）斜視図、（Ｂ）操作手段による操作状態を示す斜視図 第３の実施形態にかかる立体的２次元画像表示システムに使用する立体的２次元画像表示装置を示す（Ａ）平面図、（Ｂ）正面図、及び（Ｃ）Ｙ-Ｙ矢視縦断面図 第３の実施形態にかかる立体的２次元画像表示システムの作用効果を示すＹ-Ｙ矢視縦断面図

以下、図面を参照しながら、本実施形態にかかる立体的２次元画像表示装置10と、これを用いた立体的２次元画像表示システム100を具体的に説明する。特に本実施形態はタッチパネルを備えるスマートフォンなどの携帯情報端末50において好適に使用できるように構成した実施形態を示しているが、ビデオプレーヤやゲーム機器など他の画像表示装置であっても良い。また、以下に示す実施形態では、画像伝達パネル15が備える結像光学素子(15)としてマイクロレンズアレイを用いた例を示しているが、これに代えてマイクロミラーアレイを使用して構成することもできる。

≪第１の実施形態≫

図１は第１の実施形態にかかる立体的２次元画像表示システム100を示す分解斜視図である。この実施形態にかかる立体的２次元画像表示システム100は、立体的２次元画像表示装置10と、この中に装着される画像表示装置とで構成している。

本実施形態において、当該画像表示装置としては、スマートフォンなどの携帯情報端末50を使用している。ただし、当該画像表示装置は、タッチ検出機能付きの画像表示面55を有する各種の画像表示装置を使用することができ、例えばコンピュータディスプレイや映像用モニター等を使用することができる。

前記立体的２次元画像表示装置10は、箱状に形成された筐体11と、当該筐体11の正面側に設けられた画像伝達パネル15と、筐体11内に収容した画像表示装置(本実施形態では、携帯情報端末50であり、以下では「携帯情報端末50」とする)における画像表示面55のタッチ検出機能を操作する操作手段13とで構成している。

当該筐体11は、その内部に携帯情報端末50を収容する携帯情報端末収容部11aと、当該携帯情報端末収容部11aの下方から正面側に膨出させたステージ部11bとで構成している。当該携帯情報端末収容部11aの側方には、携帯情報端末50を挿入する挿入口12を形成しており、正面側には結像光学素子(15)を設けている。そして前記ステージ部11bには、タッチ検出機能を操作する操作手段13を設けている。

図２は本実施形態にかかる立体的２次元画像表示装置10のＸ−Ｘ縦断面図である。この図に示すように、当該筐体11の携帯情報端末収容部11a内には、挿入口12から挿入した携帯情報端末50を支持する支持部14を形成している。この支持部14は、携帯情報端末50の側方を支持する爪状構造又はレール状構造に形成することができ、その他にも当該携帯情報端末50を所定の位置に保持できる構造で形成することができる。

かかる支持部14と前記挿入口12とは、当該立体的２次元画像表示装置10を使用する携帯情報端末50の大きさに対応させて形成することができ、本実施形態では、携帯情報端末50としてスマートフォンを使用していることから、当該スマートフォンを挿入可能な挿入口12と、これを支持可能な支持部14として形成している。

また、当該挿入口12と支持部14とは、様々な大きさの携帯情報端末50に対応するために、可変するように形成することができる。例えば当該挿入口12にはシャッターを併設するとともに、支持部14には移動・変形可能なアジャスターを設けることができる。さらに当該挿入口12及び支持部14を形成する筐体11（少なくとも携帯情報端末収容部11a）を、可撓性を有する樹脂などで形成することもできる。

上記携帯情報端末収容部11aの正面には、結像光学素子(15)を備える画像伝達パネル15を設けている。本実施形態において、当該結像光学素子(15)としてマイクロレンズアレイを設けている。かかる画像伝達パネル15において、結像光学素子(15)が形成されている領域は、前記携帯情報端末50の画像表示面55と同じか、これよりも大きく形成するのが望ましく、少なくとも前記画像表示面55に出現させる二次元画像よりも広い有効範囲を有するように形成するのが望ましい。画像表示面55に表示した画像全体を実像化するためである。ただし、操作手段との関係において、当該画像伝達パネル15における結像光学素子(15)が形成されている領域を、画像表示面55よりも小さく形成することもできる。そして、この画像伝達パネル15は、当該筐体11（より具体的には携帯情報端末収容部11a）の正面側に配置されており、当該筐体11によって、携帯情報端末50の画像面に対して一定の間隔で保持されている。よって、この実施形態では、当該筐体11が、当該画像伝達パネル15を、前記画像表示面55に対して一定の間隔で保持するスペーサとして機能している。

当該画像伝達パネル15と携帯情報端末50の画像表示面55とは、両者間の距離（Ａ）が、マイクロレンズアレイと、その焦点面（結像面VD）との距離（Ｂ）と一致するような相対的な位置関係で設置する。このようにすれば、画像表示面55に表示した画像の実像を、当該画像伝達パネル15と画像表示面55の間隔分だけ画像伝達パネル15の正面方向に移動させた空間に結像させることができる。その結果、画像表示面55に表示している画像を、当該結像面VDの空中に浮かんだように結像させた実像を、略光軸方向から目視可能となる。本実施形態において、当該画像伝達パネル15と携帯情報端末50の画像表示面55との距離（Ａ）は、３ｃｍ〜５ｃｍとしていることから、空中に浮遊する実像を、当該結像光学素子(15)パネルから正面側に３ｃｍ〜５ｃｍ離れた位置に結像させることができる。

上記マイクロレンズアレイからなる結像光学素子(15)パネルは、同軸に配置された１対の凸レンズからなるレンズ系の複数を、それらの光軸が互いに平行となるように２次元状に配列したマイクロ凸レンズ板とすることができる。これにより、当該マイクロレンズアレイからなる結像光学素子(15)は結像面VDに正立像を結像することができる。

図３は本実施形態にかかる立体的２次元画像表示装置10の操作手段13を示すＸ−Ｘ縦断面図である。本実施形態において当該操作手段13は、前後方向（画像伝達パネル15と交差する方向）に向かって摺動するボタン13aと、当該ボタン13aから下方に延伸する縦杆13bとからなる操作部材(13a,13b)と、当該操作部材(13a,13b)と連動して前後方向に移動し、前記画像表示面55の近傍まで延伸するリンク部材13cと、このリンク部材13cの先端側（画像表示面55側）であって、前記画像表示面55と対向するように配置した接触部材13dとで構成している。なお、当該操作手段13は、図示はしていないが、接触部材13dを、常には画像表示面55から離しておくための弾性部材（ばねやゴムなど）を具備することが望ましい。このように構成した操作手段13によれば、操作部材(13a,13b)を画像伝達パネル15に近付ける向きにスライドさせることにより、リンク部材13cを介して接触部材13dが画像表示面55に近づいて、当該画像表示面55に接触させることができる。これにより画像表示面55におけるタッチ検出機能を操作することができ、当該タッチ検出機能を有効に活用することができる。

特に本実施形態において、前記接触部材13dは、前記画像表示面55において、前記画像伝達パネル15の結像光学素子(15)に投影される領域から外れた位置（図面中、一点鎖線よりも下側）に接触するように設けている。かかる位置に接触部材13dを設けることにより、当該接触部材13dが画像伝達パネル15によって結像面VDに出現することはなくなる。これにより結像面VDに出現する実像を、より一層立体的に見せることができる。

また、当該タッチ検出機能は、抵抗膜方式、静電容量方式（表面型静電容量方式及び投影型静電容量方式）超音波表面弾性波（SAW）方式、赤外線光学イメージング方式、電磁誘導方式、超音波表面弾性波（SAW）方式など、様々な方式であって良い。ただし、タッチ検出機能が静電容量方式による場合には、当該操作手段13は、操作部材(13a,13b)から接触部材13dに至るまでの導電性を確保して形成することが必要である。また当該タッチ検出機能が電磁誘導方式による場合には、当該操作手段13における接触部材13dは、磁界を発生させる部材で形成される必要がある。

当該操作手段13における操作部材(13a,13b)を、前記画像伝達パネル15を構成する結像光学素子(15)の焦点面（結像面VD）に設けることにより、当該空中に浮かんで出現する結像（実像）の位置で、前記画像表示面55のタッチ検出機能を操作することができ、観察者における視覚的な疲労を減少させることができる。

また、上記操作手段13は、前後方向に摺動するとともに、左右方向（画像伝達パネル15に沿う方向）に移動自在に形成することもできる。当該操作手段13を左右方向に移動自在に形成することで、前記画像表示面55に対する接触部材13dの位置を変化させることができ、これにより当該画像表示面55の接触位置を複数形成することができる。

かかる図３に示した立体的２次元画像表示装置10を使用する立体的２次元画像表示システム100においては、画像表示面55を備えた携帯情報端末50は、前記画像表示面55に対する接触部材13dの接触をタッチ検出機能が検知した時に、当該画像表示面55に表示する画像を変化させるアプリケーションプログラムを備えることが望ましい。かかるアプリケーションプログラムは、前記接触部材13dが接触する位置に、画像表示面55に表示する画像を変化させる信号の入力を受け付けるタッチ領域を形成するタッチ領域形成手段を備えることができる。そして、当該タッチ領域形成手段に対する接触部材13dの接触を検知した入力信号に起因して、画像表示面55に表示する画像を変化させる表示画像変化手段を備えることができる。

図４は、前記図３に示した立体的２次元画像表示装置10に関連し、特に操作部材(13a,13b)を押し下げることによって、接触部材13dが画像表示面55に接触するように構成している。即ち、この実施形態にかかる立体的２次元画像表示装置10において、操作手段13は、押し下げ可能なボタン13aと、当該ボタン13aから下方に延伸する縦杆13bとからなる操作部材と、この操作部材(13a,13b)の上下動によって縦杆13bに接触して回動するローラー部材13eと、このローラー部材13eの回動によって前後方向に移動するリンク部材13cと、このリンク部材13cの先端側（画像表示面55側）であって、前記画像表示面55と対向するように配置した接触部材13dとで構成している。なお、当該操作手段13は、図示はしていないが、接触部材13dを、常には画像表示面55から離しておくための弾性部材（ばねやゴムなど）を具備することが望ましい。このように構成した操作手段13によれば、操作部材(13a,13b)を押下することにより、前記ローラー部材13eが回動し、当該ローラー部材13eの回動によって、前記リンク部材13cが画像表示面55に向かって移動する。これにより前記接触部材13dが画像表示面55に近づいて、当該画像表示面55に接触させることができる。なお、当該ローラーはピニオンとして形成し、前記縦杵及びリンク部材13cをラックとして形成することもできる。また、かかる図４に示した立体的２次元画像表示装置10において、前記図３と同じ作用効果を奏する構成要素については、図面中同じ符号を付して、詳細な説明は省略する。

更に本実施形態にかかる立体的２次元画像表示装置10においては、前記操作手段13として、前記図３及び図４に示した操作手段13の動作を組み合わせることもできる。即ち、操作部材(13a,13b)を前後方向にスライド自在で、且つ上下動自在に設けることもできる。さらに当該操作部材(13a,13b)は、図示はしないもののジョイスティック同様に、方向自在に動くように形成することもでき、リンク部材13cで前記接触部材13dを連結することにより、当該接触部材13dは、ジョイスティックの様に動作する操作部材(13a,13b)と連動して自在に動くように形成することもできる。

≪第２の実施形態≫

図５は第２の実施形態にかかる立体的２次元画像表示装置10と、これを用いた立体的２次元画像表示システム100を示す（Ａ）分解斜視図、（Ｂ）斜視図を示している。

特にこの実施形態にかかる立体的２次元画像表示装置10は、携帯情報端末50との固定部17及び結像光学素子(15)を備えた画像伝達パネル15と、当該画像表示パネルの前方に設けられたマルチタッチ対応のタッチ検出機能を有する入力装置23と、前記画像伝達パネル15と携帯情報端末との間の隙間の周囲を塞ぐ側壁部材18とで構成されている。

前記画像伝達パネル15は、携帯情報端末50の画像表示面55と対向状に配置された結像光学素子(15)を備えており、当該結像光学素子(15)の周囲を包囲するように枠体16が設けられている。かかる結像光学素子(15)は、前記第１の実施形態に示したようにマイクロレンズアレイを用いて構成することができる。また枠体16は当該結像光学素子(15)を保持すると共に、その変形を阻止するために機能している。

当該画像伝達パネル15における画像表示面55と対向する側の面（以下、「裏面」という）には、前記携帯情報端末50に取り付けるための固定部17を設けている。本実施形態にかかる固定部17は、画像伝達パネル15の裏面から延伸する「Ｆ」型フック形状に形成しており、下端側のフック部分19において携帯情報端末50の側面を挟むように構成している。これにより前記画像伝達パネル15を、前記画像表示面55に対して一定の間隔で保持することができる。よってこの実施形態においては、当該固定部17がスペーサとして機能している。ただし、当該固定部17は、前記画像伝達パネル15を、前記画像表示面55に対して一定の間隔で保持できる限りにおいて、その他の構造に形成することができる。例えば、画像伝達パネル15の裏面に画像表示面55との間隔を保持するスペーサと、当該画像伝達パネル15を携帯情報端末50に固定するゴムベルトや紐などによって形成することもできる。

本実施形態における固定部17は、締まり勝手によって携帯情報端末50を挟むように形成していることから、当該固定部17は弾性変改可能な樹脂や金属などによって形成することができる。また、当該固定具において、Ｆ型フックにおける携帯情報端末50の側方を挟持する爪部分（フック部分19）同士の間隔を調整できるように構成することも望ましい。この場合当該爪部分（フック部分19）同士の間隔の調整にはアジャスター等を設けることができる。また向かい合う固定部17同士の間隔も変更できるように形成するのが望ましい。様々な大きさの携帯情報端末50に装着できるようにするためである。

上記画像伝達パネル15の前方には、マルチタッチ対応のタッチ検出機能を有する入力装置23を設けている。かかる入力装置23はタッチパネルによって形成することができ、少なくとも透明または半透明のシート又は板状に形成したものを使用することができる。かかる入力装置23におけるタッチ検出機能は、前記は画像表示面55のタッチ検出機能と同様に様々な方式のものを採用することができる。また、前記画像表示面55のタッチ検出機能と同じである他、異なる方式のタッチ検出機能であっても良い。

図６は、本実施形態にかかる立体的２次元画像表示システム100を示すハードウエア構成図である。本実施形態にかかる携帯情報端末50は、ＣＰＵ51、ＲＡＭ52、記憶部53、入力部54、表示部55、外部機器接続部56を含んで構成されている。

ＣＰＵ51は各構成要素の動作を制御し、ＯＳの制御下で、その動作を制御する。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）52は揮発性メモリであり、ＣＰＵ51で実行され、各処理を実行する為のアプリケーションプログラムや、データベースプログラム、それらのプログラムが実行中に使用するデータが一時的に格納される。前記第１の実施形態で説明したアプリケーションプログラムも、実行時には当該ＲＡＭ52に一時的に格納される。これらプログラムやデータは、常には記憶部53に記憶される。かかる記憶部は各種プログラムやデータを格納する記憶媒体であり、本実施形態では各種プログラムが格納されている。入力部54はタッチパッドなどの入出力デバイスと、その入力信号パターンに応じた所定の指令をＣＰＵに提供する入力機器インタフェースとからなる。かかるタッチパネルは、表示部55（即ち、画像表示面55）としても機能し、ＣＰＵ51が発する描画命令を実際に処理するための専用コントローラであるディスプレイコントローラで処理され、一旦グラフィックメモリに書き込まれた描画データを表示する。外部機器接続部53は、ＵＳＢ等のＩ／Ｏポートを介して外部機器からの入力信号を取得する。

また当該携帯情報端末50に接続される立体的２次元画像表示装置の入力装置23は、タッチ検出機能を有する入力部21と、当該入力部で取得した信号を携帯情報端末50に渡すための外部機器接続部26を備えている。

このように形成した立体的２次元画像表示システム100において、入力装置23におけるタッチ機能によって入力された信号は、ＵＳＢケーブルなどの情報通信ケーブルによって双方の外部機器接続部で接続することによって、携帯情報端末50に出力することができる。

そして上記入力装置23は、前記画像伝達パネル15の上、即ち当該画像伝達パネル15よりも結像面VD側に配置する。かかる入力装置23は前記画像伝達パネル15と接触状態で配置する他、当該画像伝達パネル15から離して設置しても良い。この場合、当該入力装置23は、前記結像面VD又はその近傍に設置することもできる。

本実施形態では、前記固定部17によって、画像伝達パネル15と携帯情報端末50の画像表示面55との間には間隙が形成されている。この間隙は周囲を開放状としておいても良いが、結像面VDに表示する実像をより明確に表示させるためには、その周囲からの光の入り込みを抑えるのが望ましい。そこで本実施形態では、当該画像伝達パネル15と携帯情報との間の隙間の周囲を塞ぐ側壁部材18を設けている。当該側壁部材18は、当該間隙への光の入り込みを阻止するために作用することから、樹脂や金属の他、布帛などによって形成しても良い。

以上のように形成した本実施形態の立体的２次元画像表示システム100では、立体的２次元画像表示装置10を装着した携帯情報端末50の画像表示面55に表示した画像を、画像伝達パネル15によって空間上に浮遊する実像として表示することができる。そして当該携帯情報端末50の画像表示面55のタッチ検出機能は、画像伝達パネル15の前方に配置した入力装置23によって操作できることから、タッチパネル等のようにタッチ検出機能付き画像表示面55においても、当該タッチ検出機能を活用することができる立体的２次元画像表示装置10とすることができる。

≪第３の実施形態≫

図７は第３の実施形態にかかる立体的２次元画像表示システム100を示す（Ａ）斜視図、（Ｂ）操作手段13による操作状態を示す斜視図である。特にこの実施形態にかかる立体的２次元画像表示システム100は、上記第２の実施形態に示した立体的２次元画像表示システム100に関連し、操作手段13をより簡易な構成とした立体的２次元画像表示装置10を使用したものである。

この実施形態にかかる立体的２次元画像表示システム100において、立体的２次元画像表示装置10は、前記第２の実施形態に示したように、携帯情報端末50との固定部17及び結像光学素子(15)を備えた画像伝達パネル15を用いて構成しており、当該画像伝達パネル15は、携帯情報端末50との固定部17及び結像光学素子(15)を備えている。なお当該画像伝達パネル15は、前記第２の実施形態と同じに構成することができることから、図面中、同じ符号を付して、詳細な説明は省略する。

特に本実施形態にかかる立体的２次元画像表示装置10では、前記操作手段13として、画像伝達パネル15の固定部17によって確保された、携帯情報端末50の画像表示面55と画像伝達パネル15との間の間隙に対して手指を挿入可能に形成した開口33として具体化している。かかる開口33は、前記固定部17同士の間に形成されており、当該開口33の存在により、利用者は手指を携帯情報端末50の画像表示面55と画像伝達パネル15との間の間隙に差し入れることができる。従って、当該画像伝達パネル15を設置しながらも、携帯情報端末50の画像表示面55に触れることができ、これによりタッチ検出機能を操作することができる。

本実施形態において、当該開口は開放したままにしておくことも可能であるが、結像面VDに表示する実像をより明確に表示させるために、当該開口を常には閉塞部材18bで閉塞している。当該開口を閉塞する閉塞部材18bの構成としては、開閉自在な蓋として構成する他、本実施形態に示すように、手指を挿入可能な布帛やレース、あるいは紐体で塞ぐことができる。

このように形成した立体的２次元画像表示システム100によれば、立体的２次元画像表示装置10を装着した携帯情報端末50の画像表示面55に表示した画像を、画像伝達パネル15によって空間上に浮遊する実像として表示することができる上、当該画像表示面55を直接手指で操作して、タッチ検出機能を使用することができる。

≪第４の実施形態≫

図８は、第４の実施形態にかかる立体的２次元画像表示システム100に使用する立体的２次元画像表示装置10を示す（Ａ）平面図、（Ｂ）正面図、及び（Ｃ）Ｙ-Ｙ矢視縦断面図であり、図９は当該実施形態にかかる立体的２次元画像表示システム100の作用効果を示すＹ-Ｙ矢視縦断面図である。特にこの実施の形態にかかる立体的２次元画像表示システム100は、前記第１の実施形態に示した立体的２次元画像表示システム100に関連し、前記画像伝達パネル15の配置角度に改良を加えた立体的２次元画像表示装置10を使用したものである。なお、この図８及び９において、前記第１の実施形態に示した部材と同様の作用効果を有する部材については、図面中、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。また図９中、一点鎖線は光の向きを示している。

即ち、本実施の形態にかかる立体的２次元画像表示装置10は、図８に示すように、箱状に形成された筐体11を備えており、当該筐体11は内部に収容した携帯情報端末50における画像表示面55のタッチ検出機能を操作する操作手段13を備えている。

そして当該筐体11は、その内部に携帯情報端末50を収容する携帯情報端末収容部11aと、当該携帯情報端末収容部11aの下方から正面側に膨出させたステージ部11bとで構成している。そして当該携帯情報端末収容部11aの上面は開放状に形成しており、携帯情報端末収容部11a内には、画像伝達パネル15を挿入する画像伝達パネル用スロット41、及び携帯情報端末50を挿入する携帯情報端末用スロット14を夫々形成している。各スロットは、夫々画像伝達パネル15及び携帯情報端末50の側方を保持するように形成されており、携帯情報端末収容部11aの上方から夫々を挿入可能なように、上方を開放している。

本実施の形態において、当該画像伝達パネル用スロット41は、当該画像伝達パネル15の前方に映し出される実像の結像面VDに対して上向きに傾斜するように、画像伝達パネル15を保持するように形成している。当該画像伝達パネル15の傾斜角度は、前記結像光学素子(15)がマイクロレンズアレイで形成されている場合には、当該結像光学素子(15)の上下方向視野角の１／２の角度で上向きになるように形成するのが望ましい。このように形成することで、マイクロレンズアレイからなる結合素子の視野角を最大限活用することができる。即ち、当該マイクロレンズアレイの上下方向視野角が２０°である場合には、前記画像伝達パネル15を結像面VDに対して、１０°上向きになるように傾斜させることができる。

また、前記携帯情報端末用スロット14は、当該携帯情報端末50を、前記画像伝達パネル15に対して上向きに傾斜するように保持するように形成することが望ましい。当該携帯情報端末50の傾斜角度は、前記結像光学素子(15)がマイクロレンズアレイで形成されている場合には、当該結像光学素子(15)の上下方向視野角の１／２の角度で上向きになるように形成するのが望ましい。即ち、当該マイクロレンズアレイの上下方向視野角が２０°である場合には、当該携帯情報端末50を、その画像表示面が、前記画像伝達パネル15に対して、１０°上向き（結像面VDに対して、２０°上向き）になるように傾斜させることができる。このように形成することで、前記結合面に出現させる実像を歪みなく正確に表示させることができる。即ち、前記画像伝達パネル15は、結像面VDと携帯情報端末50の画像表示面55との交角の１／２となる位置に展開するように設けるのが望ましい。

そして本実施形態にかかる立体的２次元画像表示装置10においては、前記結合面に表示される実像を、前記筐体11におけるステージ部11bに存在させるように構成している。特に、本実施形態においては、当該実像が形成される結合面を、前記ステージ部11bの上面である基準面CDに対して垂直に存在させるために、前記画像伝達パネル15と前記携帯情報端末50を上記のように傾斜させている。

図９に示すように、本実施の形態にいて、ステージ部11bの基準面CDは水平に設けられていることから、前記結像面VDが鉛直面に存在するように、前記マイクロレンズアレイの上下視野角を考慮して画像伝達パネル15を傾斜させている。即ち、本実施の形態では、前記結合面を鉛直面とするべく、前記マイクロレンズアレイの上下方向視野角（Θ）の１／２の角度（Θ／２）だけ、当該画像伝達パネル15を上向きに傾斜させている。そして、この結像面VDが、前記ステージ部11bに存在するように、当該結合面上の点である基準点CPから画像伝達パネル15までの距離（L1）と、画像伝達パネル15から画像表示面55までの距離（L2）とが同じ長さになるように、前記携帯情報端末50を傾斜させている。

以上のように形成することで、画像伝達パネル15によって結合面に映し出された実像は、前記ステージ部11bの上に存在することができ、更に当該画像伝達パネル15を構成するマイクロレンズアレイの視野角を最大限活用することができる。

なお、図８及び９において筐体11の底面に形成された開口42、及び背面に形成された開口43は、画像伝達パネル用スロット41及び／又は携帯情報端末用スロット14に対して画像伝達パネル15及び／又は携帯情報端末50を挿入する際に、手指を差し入れて所定位置に収容するための開口である。また当該筐体11の正面側上方に存在する開口44は、ＬＥＤなどの照明機器を設置したり、あるいは前記携帯情報端末50とのインタラクティブを行うためのセンサなどを設置するための開口である。

そして、当該図８及び９において立体的２次元画像表示装置10を構成する筐体11の上面は開放した状態となっているが、当該上面は蓋などによって閉塞することができ、特に遮光性を有する蓋で閉塞することにより、画像伝達パネル15によって形成される実像をより明瞭にすることができる。

本発明にかかる立体的２次元画像表示装置及びこれを用いた立体的２次元画像表示システムは、タッチ検出機能付き画像表示面に表示された画像の実像を、当該画像表示面の前方に位置する空間に結像面として表示させるための装置として、産業上の分野を問わず利用することができる。

10 次元画像表示装置
11 筐体
11a 携帯情報端末収容部
11b ステージ部
12 挿入口
13 操作手段
14 支持部（携帯情報端末用スロット）
15 画像伝達パネル
16 枠体
17 固定部
18 側壁部材
18b 閉塞部材
19 フック部分
41 画像伝達パネル用スロット
42,43,44 開口
50 携帯情報端末
100 立体的２次元画像表示システム
CD 基準面
CP 基準点
VD 結像面

Claims (7)

1. タッチ検出機能付き画像表示面に表示された画像の実像を、当該画像表示面の前方に位置する空間に結像面として表示させる立体的２次元画像表示装置であって、
   当該画像表示面と向き合うように配置されるとともに、当該画像表示面に表示された画像の実像を、当該画像表示面の前方に位置する空間に結像面として表示させる結像光学素子を備えた画像伝達パネルと、
   当該画像伝達パネルを、前記画像表示面に対して一定の間隔で保持するスペーサと、
   前記画像表示面におけるタッチ検出機能を操作する操作手段と、を備える、立体的２次元画像表示装置。
   
2. 前記操作手段は、前記画像表示面に接触する接触部材と、当該接触部材を移動させる操作部材とからなり、
   当該操作部材は、前記画像伝達パネルの前方又は側方に設けられる、請求項１に記載の立体的２次元画像表示装置。
   
3. 前記操作手段は、前記画像伝達パネルの正面に設けられると共に、前記画像表示面のタッチ検出機能と連動するマルチタッチ対応のタッチ検出機能を有する入力装置である、請求項１に記載の立体的２次元画像表示装置。
   
4. 前記操作手段は、前記タッチ検出機能付き画像表示面を操作するために手指を挿入可能な大きさで形成した開口であり、
   前記スペーサには、前記画像表示面に対して結像光学素子を対向させた状態で当該画像表示面を備えた機器を固定する固定部を設けてなる、請求項１に記載の立体的２次元画像表示装置。
   
5. 前記画像伝達パネルにおける結像光学素子としてマイクロレンズアレイが用いられており、
   当該画像伝達パネルは、前記結像面に対して、前記マイクロレンズアレイからなる結像光学素子の上下方向視野角の１／２の角度で上向きに傾斜させて配置されている、請求項１〜４の何れか一向に記載の立体的２次元画像表示装置。
   
6. タッチ検出機能付き画像表示面を備えた携帯情報端末と、
   当該携帯情報端末の画像表示面に表示された画像の実像を、当該画像表示面の前方に位置する空間に結像面として表示させる立体的２次元画像表示装置とからなる立体的２次元画像表示システムであって、
   当該立体的２次元画像表示システムが、請求項１〜５の何れか一項に記載の立体的２次元画像表示装置である、立体的２次元画像表示システム。
   
7. タッチ検出機能付き画像表示面を備えた携帯情報端末と、
   当該携帯情報端末の画像表示面に表示された画像の実像を、当該画像表示面の前方に位置する空間に結像面として表示させる立体的２次元画像表示装置とからなる立体的２次元画像表示システムであって、
   当該立体的２次元画像表示システムが、請求項１に記載の立体的２次元画像表示装置であり、
   前記携帯情報端末は、画像表示面における前記接触部材が接触する領域に、画像表示面に表示する画像を変化させる信号の入力を受け付けるタッチ領域を形成する、タッチ領域形成手段を備える、立体的２次元画像表示システム。