JP4804763B2 - 画像表示装置およびその使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、観察者が装置方向へ前後に移動すると、不思議な位置に浮き出た画像が突然に現れ、さらに同方向に移動するとこの画像が消失する画像表示装置であり、物品、文字、記号、写真画像のような精細な画像を表示することができ、観察者の関心を引くような宣伝広告、あるいはセキュリティ用途などにも応用可能な画像表示装置およびその使用方法に関する。

線間隔がほぼ等しい周期を有する２枚の格子を、格子を形成する線方向を互いにややずらして密着させて重ねると、これらの線とは異なる線模様が生じる。この現象はモアレ縞として一般に知られている。

このモアレ縞は、２枚の格子の干渉によって生じる現象であり、例えば２枚の格子を横方向に相対的に移動させるとモアレ縞の模様が動くといった現象も見られる。
特許文献１には、これを応用した表示装置が開示されている。このモアレ効果を利用した装置では、線周波数が互いに異なる２つの線パターンを見る観察者が移動するとともに、線パターンの干渉によってモアレ縞のパターンに動きが生じ、これにより特有の奥行きを有するパターンが認識される。

商品、サービスの宣伝広告などでは、観察者の関心を引くことが重要であり、例えば視覚的にインパクトを与えるような技術を利用できれば非常に効果的である。このような技術として上記したモアレ縞を応用することが考えられるが、現状では宣伝広告といった用途に充分に応用できるまでには至っていない。
特表２００１−５１６８９９号公報

本発明は、上記した従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、観察者が表示装置の方向へ前後に移動すると、不思議な位置に浮き出た画像が突然に現れ、さらに同方向に移動するとこの画像が消失する画像表示装置であり、物品、文字、写真画像のような精細な画像を表示することができ、また観察者の関心を引くような宣伝広告、あるいはセキュリティ用途などにも応用可能な画像表示装置およびその使用方法を提供することにある。

本発明の画像表示装置は、基準格子が形成された第１面を有する基材と、
この基準格子に基づいてモアレ画像の情報を含ませた格子が形成された第２面を有する基材とを備え、
第１面と第２面とを、これらの面が略同一方向を向くように離間して配置することにより、第１面と第２面とを重ねてこれらの面を見た観察者の視点がこれらの面に対して接近または離反するように移動した際に、およびこれらの面を横切るように移動した際に、観察者の視点が所定位置に達した時点で、観察者が奥行きを有するモアレ画像を認識することを特徴とする（観察者を基準とした第１面および第２面の配置順は任意であり、観察者側に第１面が配置されていてもよく、観察者側に第２面が配置されていてもよい）。

このように構成された本発明では、例えば行および列で特定される画素位置にドットが配置されたドットパターンからなる基準格子が形成された第１面と、この基準格子に基づ
いてモアレ画像の情報を含ませたドットパターンからなる格子が形成された第２面とを離間させて配置することにより、観察者がこれらの面に対して接近または離反するように移動するか、あるいはこれらの面を横切るように移動すると、これらのドットパターンおよび面間距離により規定される所定位置に視点が達した際に、不思議な位置に浮き出たモアレ画像が突然に現れ、さらに同方向に移動するとこの画像が消失する。

したがって、例えば宣伝広告にも応用可能な、観察者の関心を引く画像表示装置を提供することができる。
さらに、第２面にモアレ画像として秘密情報を含ませることによって、セキュリティ用途に応用可能な画像表示装置を提供することができる。

本発明の画像表示装置は、基準格子が形成された第１面を有する基材と、
第２面を有する表示部と、
前記基準格子に基づいてモアレ画像の情報を含ませた格子を第２面に光学的に表示する表示装置とを備え、
第１面と第２面とを、これらの面が略同一方向を向くように離間して配置するとともに、前記表示装置により第２面にモアレ画像の情報を含ませた格子を表示することにより、第１面と第２面とを重ねてこれらの面を見た観察者の視点がこれらの面に対して接近または離反するように移動した際に、およびこれらの面を横切るように移動した際に、観察者の視点が所定位置に達した時点で、観察者が奥行きを有するモアレ画像を認識することを特徴とする。

上記の本発明において、前記表示装置は、異なるモアレ画像の情報を含ませた各格子を表示可能に構成させることにより、第２面の表示を一の格子から他の格子へ切り替えることによって、一のモアレ画像から他のモアレ画像へ切り替えることができる。

また、前記表示装置は、異なるモアレ画像の情報を含ませた各格子を連続的に表示可能に構成させることにより、第２面における格子の表示を連続的に切り替えることによって、モアレ画像を動画として表示することができる。

このように構成された本発明では、前述したように、第１面および第２面に対して所定の位置に観察者の視点が達した際に、不思議な位置に浮き出たモアレ画像が突然に現れ、さらに同方向に移動するとこの画像が消失する。さらに、本発明では格子を第２面に光学的に表示する表示装置を設けることによって、一のモアレ画像から他のモアレ画像へ切り替えることができる。

したがって、観察者は一の画像から他の画像へ切り替わるモアレ画像を認識し、あるいはモアレ画像を動画として認識することができ、観察者の関心を引く画像表示装置を提供することができる。また、例えば宣伝広告の表示を時間毎に切り替えるといった応用も可能である。

本発明の画像表示装置は、基準格子が形成された第１面を有する基材と、
この基準格子に基づいてモアレ画像の情報を含ませた格子が形成された、第２面および第３面〜第ｎ面をそれぞれ有するｎ−１個の基材とを備え、
第１面〜第ｎ面を、これらの面が略同一方向を向くように離間して配置することにより、これらの面を重ねて見た観察者の視点がこれらの面に対して接近または離反するように移動した際に、観察者の視点が第１面とその他の１つの面とにより規定される所定位置に達する毎に、観察者がこれら２つの面により発現する奥行きを有するモアレ画像を次々に認識することを特徴とする（観察者を基準とした第１面および第２面〜第ｎ面の配置順は任意であり、観察者側から目視方向に向かって、これらの面がどのような順番で配置され
ていてもよい）。

このように構成された本発明では、例えば行および列で特定される位置にドットが配置されたドットパターンからなる基準格子が形成された第１面と、この基準格子に基づいて、それぞれが同一または異なるモアレ画像の情報を含ませたドットパターンからなる格子が形成された２つ以上の面を、互いに離間させて配置することにより、観察者がこれらの面に対して接近または離反するように移動していくと、第１面と、第２面〜第ｎ面から選ばれるいずれかの一面との面間距離およびこれらの面に形成された格子によって規定される所定位置に視点が達した際に、不思議な位置に浮き出たモアレ画像が突然に現れ、さらに同方向に移動するとこの画像が消失する。そして、さらに観察者が同方向へ移動していくと、第１面と、上記とは別の一面とにより規定される所定位置に視点が達した際に、同様にモアレ画像が突然に現れ、さらに同方向に移動するとこの画像が消失する。

このようにして、観察者がこれらの面に対して前後に移動することにより、観察者の目には、第２面〜第ｎ面に対応するモアレ画像が次々に現われ、消失することが繰り返される。

したがって、観察者の関心を引く画像表示装置を提供することができる。
上記した各発明における好ましい態様では、第１面およびその他の面の各格子は、行および列で特定される画素位置にドットが配置されたドットパターンからなる。

上記した各発明における好ましい態様では、第１面の格子が、ドットがランダムに配置されたパターンからなり、第２面の格子または第２面〜第ｎ面の各格子が、このランダムパターンに基づいてモアレ画像の情報を含ませた、ドットが見かけ上ランダムに配置されたパターンからなる。

上記した各発明における好ましい態様では、第１面の格子が、ドットが周期的に配置されたパターンからなり、第２面の格子または第２面〜第ｎ面の各格子が、この周期パターンに基づいてモアレ画像の情報を含ませたパターンからなる。

上記した各発明における好ましい態様では、第１面のパターンを形成するドットと、第２面のパターンまたは第２面〜第ｎ面の各パターンを形成するドットとが異なる色で着色されるとともに、２つの面によりモアレ画像を形成する際に観察者側に配置される面におけるドットが半透明色である。

上記した各発明における好ましい態様では、少なくとも観察者から最も離れた位置に配置される基材以外の基材もしくは前記表示部が透明もしくは半透明である。
上記した各発明における好ましい態様では、モアレ画像が物品、文字、記号、および写真画像から選ばれる少なくとも１種を含む。

本発明の広告方法は、上記の画像表示装置を用い、
少なくとも第２面に商品もしくはサービスの広告を含むモアレ画像の情報を含ませた格子を形成し、
観察者に対してモアレ画像として前記広告を表示することを特徴とする。

本発明のセキュリティ保護方法は、上記の画像表示装置を用い、
第２面に秘密情報を含むモアレ画像の情報を含ませた格子を形成し、
第１面と、第２面と、観察者の視点とが特定の位置関係となった場合のみ前記秘密情報がモアレ画像として観察者に表示され、
これにより第３者から秘密情報を保護することを特徴とする。

本発明によれば、観察者の関心を引く画像表示装置、あるいはセキュリティ用途に適用可能な画像表示装置およびその使用方法が提供される。

以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。図１および図２は、本発明の一実施形態における画像表示装置を説明する図である。
図１に示したように、本実施形態の画像表示装置は透明なシート状の基材１および基材２からなり、図１（ａ）に示したように、基材１の一方の表面（第１面）には、行および列で特定される位置に黒色で印刷されたドット３がランダムに配置されたドットパターン４からなる基準格子が形成されている。

一方、図１（ｂ）に示したように、基材２の一方の表面（第２面）には、このドットパターン４に基づいてモアレ画像の情報を含ませた、黒色で印刷されたドットが見かけ上ランダムに配置されたドットパターン５からなる格子が形成されている。このドットパターン５は、基材１のドットパターン４よりもそのサイズが大きくなるように構成されている。

これらの基材１、２は、図２に示したように、基材１の第１面と、基材２の第２面とが、これらの面が同一方向を向き、且つ面に対して垂直な方向に離間するように対向配置される。本実施形態では、基準格子であるドットパターン４を観察者６側に配置し、モアレ画像の情報を含ませたドットパターン５をその後方に配置している。

このように配置された基材１、２に対して、図２の位置Ｂにいる観察者６が第１面と第２面とを重ねて眺めるようにこれらの面に向かって接近して行き、ドットパターン４のサイズとドットパターン５のサイズとが観察者６の視覚で一致してその輪郭が重なる位置Ａの近傍に達すると、観察者６の目には図１（ｃ）に示したように、「土」の文字が奥行きを有するモアレ画像として突然に現れ、この文字があたかも空間に浮き出ているように認識される。

観察者６が位置Ａの近傍からさらにこれらの面に向かって接近していくと、この「土」の文字は観察者６の目から再び消失して、ランダムなパターンのみが認識される状態になる。

同様に、図２の位置Ｃにいる観察者６が第１面と第２面とを重ねて眺めるようにこれらの面から遠ざかるように移動し、ドットパターン４のサイズとドットパターン５のサイズとが観察者６の視覚で一致する位置Ａの近傍に達すると、観察者６の目には図１（ｃ）に示したように「土」の文字がモアレ画像として突然に現れ、観察者６が位置Ａの近傍からさらに遠ざかると、この「土」の文字は観察者６の目から再び消失して、ランダムなパターンのみが認識される状態になる。

この現象は、観察者６が面方向へ前後に移動した場合だけでなく、図２の位置Ａの近傍を基準として観察者６が第１面および第２面と平行な方向に移動した際にも同様に生じる。すなわち、観察者６が、その視点が位置Ａの近傍を通過するように、これらの面に対して上下もしくは左右に横切って移動すると、ドットパターン４の輪郭とドットパターン５の輪郭とが観察者６の視覚で一致する位置Ａの近傍に達した時点で、観察者６の目には「土」の文字がモアレ画像として突然に現れ、観察者６が位置Ａの近傍からさらに同方向へ移動すると、この「土」の文字は観察者６の目から再び消失して、ランダムなパターンのみが認識される状態になる。

このように、後述するような特定のドットパターンの組み合わせによって、第１面のドットパターンのサイズと第２面のドットパターンのサイズとが観察者の視覚で一致する位置を中心とする所定の許容範囲内においてモアレ画像が認識されるようになる。なお、モアレ画像の情報を含ませたドットパターンを観察者側に配置し、基準格子となるドットパターンをその後方に配置することも可能である。

本発明では、モアレ画像として、例えば物品、文字、記号のような精細な画像を表示することができ、商品の宣伝広告などを掲示する用途にも使用することができる。ドット位置を特定する画素の行列を細かく区切り、ドットパターンを充分に微細化することにより、例えば写真画像のような複雑な画像を表示することも可能である。

以下、第１面および第２面に形成されるドットパターンについて説明する。これらのドットパターンは、これらの面において行および列で規則的に区切られた画素位置にドットを配列して形成される。観察者側に配置される面は、例えば基材として光透過性の材料を用いることによって、ドットを配置した部分以外の画素を透明もしくは半透明とする必要がある。

画素のサイズは、２つのドットパターンの輪郭が観察者の視覚で一致する図２の位置Ａから、後方側のパターン面（図２ではドットパターン５が形成された第２面）を視角２０°で観察する場合において、例えば後方側のパターン面における辺の長さが１ｍ、位置Ａから後方側のパターン面までの距離が２．７４ｍ、前方側のパターン面までの距離が１．３７ｍ、前方側のパターン面における辺の長さが０．５ｍである場合、その画素数は好ましくは１００〜１００万、より好ましくは１万〜１０万である。また、２つのドットパターンの輪郭が観察者の視覚で一致する図２の位置Ａから、後方側のパターン面（図２ではドットパターン５が形成された第２面）を視角２０°で観察する場合において、例えば後方側のパターン面における辺の長さが５ｍ、位置Ａから後方側のパターン面までの距離が１３．７ｍ、前方側のパターン面までの距離が６．８５ｍ、前方側のパターン面における辺の長さが２．５ｍである場合でも、その画素数は好ましくは１００〜１００万、より好ましくは１万〜１０万である。

観察者から見て前方側のパターンにおける画素のサイズと、後方側のパターンにおける画素のサイズとの比率は、図２を例とすると位置Ａおよび辺Ｘ１で定まる三角形と、位置Ａおよび辺Ｘ２で定まる三角形の比率によって規定されるが、好ましくは、画素の辺の長さの比率で前方側：後方側＝１：１．０５〜１：２、より好ましくは１．１：１．５〜１：１．５である。

画素の形状は、正方形もしくは長方形であることが好ましいが、敷き詰められる形状であればよく、例えば図７（ａ）のように三角形を配置した画素１０ａとしてもよく、図７（ｂ）のように六角形を配置した画素１０ｂとしてもよい。この他、図７（ｃ）のように丸形のドット３を画素１０ｃに配置するようにしてもよい。

基準格子を構成するドットパターンの好ましい態様では、行および列で区切られた位置に乱数に基づいてドットがランダムに配列され、あるいは行および列で区切られた位置にドットが周期的な配置となるように配列されるが、場合によっては、例えばモアレ画像とは異なる画像をドットにより形成したパターンなどを用いることもできる。

この基準格子を構成するドットパターンに基づいて、モアレ画像の情報を含ませたドットパターンを形成する。基準格子であるランダムパターンにモアレ画像の情報を含ませる具体的な方法としては、例えば透明な基材フィルムの表面に規定したｎ行×ｎ列の画素に
対して、「０」と「１」の数字をランダムにｎ×ｎ回出した結果に基づいて「０」であれば画素をインクで黒く塗り、「１」であれば画素を着色しないようにして形成されたランダムドットパターン（基準格子）を用意し、一方、この基準格子に含ませたい物品、文字などの画像（ここでは文字「土」を例として説明する）が印刷されたシートを用意する。

次いで、基準格子と、文字「土」が印刷されたシートとを重ねた際に、格子と文字とが重なる領域において、上記の「０」に対応する着色した画素（ドット）と「１」に対応する無着色の画素とを反転した新しいドットパターンを有し、且つ、基準格子よりも画素面積をｍ×ｍ倍に拡大した格子を用意する。このようにして、基準格子に「土」の文字の情報を含ませた見かけ上ランダムな格子が形成され、この格子を観察者から見て後方に配置し、基準格子を前方に配置することによって文字「土」のモアレ画像を観察することができる。

本発明では、２つのドットパターンのサイズが観察者の視覚で一致する図２の位置Ａにおいて最も良好にモアレ画像を観察することができるが、この位置Ａから前後、上下もしくは左右方向へ多少ずれた位置においても所定の許容範囲内であればモアレ画像を認識することができる。この許容範囲は、例えば物品、文字、記号のような情報を伴う精細なモアレ画像を表示する場合には、ドットサイズ（画素サイズ）などに依存して各条件下で異なるが、例えば観察者から見て後方側のパターン面における辺の長さを６ｍ、位置Ａから後方側のパターン面までの距離を１２ｍ、前方側のパターン面における辺の長さを５ｍ、位置Ａから前方側のパターン面までの距離を１０ｍとし、画素数を１万とした場合では、位置Ａからの許容範囲は、前方向では０．８７ｍ以内、好ましくは０．２３ｍ以内であり、後方向では１．０６ｍ以内、好ましくは０．２４ｍ以内であり、上下もしくは左右方向では±０．２４ｍ以内、好ましくは±０．０６ｍ以内である。

また、例えば観察者から見て後方側のパターン面における辺の長さを４ｍ、位置Ａから後方側のパターン面までの距離を４ｍ、前方側のパターン面における辺の長さを３ｍ、位置Ａから前方側のパターン面までの距離を３ｍとし、画素数を１万とした場合では、位置Ａからの許容範囲は、前方向では０．１８ｍ以内、好ましくは０．０４ｍ以内であり、後方向では０．２０ｍ以内、好ましくは０．０４ｍ以内であり、上下もしくは左右方向では±０．１０ｍ以内、好ましくは±０．０２ｍ以内である。

この許容範囲は、例えば次の基準式に基づいて推定することができる。図３（ａ）、（ｂ）は、この基準式のパラメータを説明する図であり、同図において、
Ｙ１：基準格子の大きさ
Ｙ２：モアレ画像の情報を含む格子の大きさ（前述したように基準格子とモアレ画像の情報を含む格子の配置は同図と反対であってもよい）
Ｘ１：観察者から基準格子までの距離
Ｘ２：観察者からモアレ画像の情報を含む格子までの距離
ΔＹ：モアレ画像の情報を含む格子における１画素（ドットを配列する行列の１単位分）だけずれた際の距離
ΔＸａ：２つの格子のサイズが観察者の視覚で一致する位置Ａから前方（面側へ向かう方向）への許容範囲（図３（ａ））
ΔＸｂ：２つの格子のサイズが観察者の視覚で一致する位置Ａから後方（面から離れる方向）への許容範囲（図３（ｂ））
である。

上記の式に基づいて、モアレ画像を認識し得る許容範囲を推定することができる。しかし、観察者の視覚において、位置Ａを基準とした場合における基準格子とモアレ画像の情報を含む格子とのずれが１画素分に近づくと、モアレ画像を認識できるとは限らず、通常は、１画素分のずれを１００％として１０〜２０％程度がモアレ画像を認識し得る許容範囲の概ねの目安となる。また、上記の式では前後方向における許容範囲の基準を示したが、上下および左右方向への許容範囲についても同様の手法に基づいてその許容範囲を推定できる。

本発明では、図８のように基材１の第１面１１と、基材２の第２面１２とが観察者６の視線方向に対して垂直面となるように互いに平行に配置される場合の他、例えば図９のように、観察者６側の第１面１１が観察者６の視線方向に対してやや傾斜していてもよく、あるいは図１０のように、後方側の第２面１２が観察者の視線方向に対してやや傾斜していてもよい。また、図１１のように、第１面１１と第２面１２とが共に観察者の視線方向に対してやや傾斜していても、第１面と第２面とが向く方向が略同一であればよく、第１面と第２面とが成す角度は９０度以内、好ましくは３０度以内であり、また観察者の視線方向に対する垂直面からの、これらの面の傾斜角度は４５度以内、好ましくは３０度以内である。

図１および図２の実施形態では、ドットパターンを形成する基材として透明なシート状の基材を用いたが、このような基材としては、例えばプラスチックフィルム、プラスチック板、ガラス板などが挙げられる。観察者側に配置する基材は、少なくともパターンにおけるドットが配置されていない画素部分が透明もしくは半透明である必要があるため、通常は透明もしくは半透明の材料で形成される。一方、その後方に配置する他方の基材は必ずしも光透過性ではなくてもよく、例えば印刷などによってパターンを形成することができる面を有していれば、例えば軟質フィルム、硬質の板状部材など特に限定されず、建造物の壁面であってもよい。また、平行な２面を有し、透明もしくは半透明である１つの基材の各面に基準格子のパターンとモアレ画像の情報を含む格子のパターンを形成してもよい。

ドットの色は黒色に限らず、青色、黄色、赤色などの有彩色を使用してもよい。また、第１面のパターンを形成するドットと、第２面のパターンを形成するドットとを異なる色で着色するとともに、２つの面によりモアレ画像を形成する際に観察者側に配置される面におけるドットを半透明色とすることにより、これらの色が合成された色のモアレ画像が得られる。

本発明の画像表示装置は、大いに観察者の興味を引くことができるため、展示のみを目的として使用することもできるが、例えば日常的に用いられるあらゆる物品に組み込んだり、あるいは建造物における窓ガラスと壁面で構成したりすることも可能である。

また、商品もしくはサービスの宣伝広告に好適に使用することができ、モアレ画像として商品もしくはサービスの宣伝広告を表示することで観察者の関心を引くことができる。
あるいは、モアレ画像としてパスワード、暗証番号のような秘密情報を含ませることによってセキュリティ用途に好適に使用することができる。すなわち、２つの基材を重ね合わせて、観察者の視点または観察者側に配置される基材を移動させることにより秘密情報がモアレ画像として表示されるが、この画像は１つの基材単独では表示されず、さらにこ
れらを重ね合わせても、２つの基材および観察者の視点が所定の距離関係となる場合しか表示されないため、第三者がこの秘密情報を認知することはきわめて困難であり、安全に秘密を保持することができる。

図４および図５は、本発明の他の実施形態における画像表示装置を説明する図である。本実施形態の画像表示装置は、基準格子が形成された透明な基材１と、液晶ディスプレイ７と、この液晶ディスプレイ７にモアレ画像の情報を含ませた格子を表示する液晶表示装置８とからなる。図４（ａ）に示したように、基材１の一方の表面には、行および列で特定される位置に印刷された有色のドット３がランダムに配置されたドットパターン４からなる基準格子が形成されている。

本実施形態では、モアレ画像の情報を含ませた格子が表示される表示部として液晶ディスプレイ７を使用するとともに、この表示部に当該格子を液晶画像として表示する表示装置として、格子画像の情報を格納する記憶部、ＣＰＵ、および液晶ドライバなどからなる液晶表示装置８を使用している。図４（ｂ）に示したように、液晶表示装置によって、液晶ディスプレイ７には基材１に形成されたドットパターン４に基づいてモアレ画像の情報を含ませた、ドットが見かけ上ランダムに配置されたドットパターン９からなる格子が表示される。

基材１と液晶ディスプレイ７は、図５に示したように、基材１におけるドットパターン４が形成された面（第１面）と、液晶ディスプレイ７におけるドットパターン９が表示された表示面（第２面）とが略同一方向を向き、且つ面に対して垂直な方向に離間するように対向配置される。

このように配置された第１面および第２面に対して、図５の位置Ｂにいる観察者６が第１面と第２面とを重ねて眺めるようにこれらの面に向かって接近して行き、ドットパターン４のサイズとドットパターン９のサイズとが観察者６の視覚で一致してその輪郭が重なる位置Ａの近傍に達すると、観察者６の目には図４（ｃ）に示したように、「土」の文字が奥行きを有するモアレ画像として突然に現れ、この文字があたかも空間に浮き出ているように認識される。

観察者６が位置Ａの近傍からさらにこれらの面に向かって接近していくと、この「土」の文字は観察者６の目から再び消失して、ランダムなパターンのみが認識される状態になる。観察者が第１面および第２面から遠ざかるように移動する場合、および位置Ａの近傍を基準として観察者６がこれらの面と平行な方向に移動した場合においても、前述した実施形態と同様にして、位置Ａの近傍でモアレ画像が現れるとともに、この領域外ではこのモアレ画像が消失する。

本実施形態では、使用するパターンの条件などの構成は前述した実施形態と同様であるが、モアレ画像の情報を含ませたドットパターン９を液晶表示装置８を用いて液晶ディスプレイ７に表示しているので、液晶表示装置８の記憶部に予めそれぞれ異なるモアレ画像の情報、例えば「土」、「日」、「月」といった各モアレ画像に対応した情報を含ませた各格子の画像データを格納させておくことにより、ある時間では「土」の文字がモアレ画像として観察者の目に現れ、他の時間では「日」あるいは「月」の文字がモアレ画像として観察者の目に現れるといった操作が可能となる。すなわち、一のモアレ画像から他のモアレ画像に経時で表示を切り替えることができる。

さらに、液晶表示装置８の記憶部に予め対応する格子画像のデータを格納しておくことにより、液晶ディスプレイ７における格子の表示を連続的に切り替えることによって、モアレ画像を動画として表示することができる。

本実施形態では、モアレ画像の情報を含ませた格子が表示される表示部として液晶ディスプレイ７を使用し、この表示部に当該格子を表示する表示装置として液晶表示装置８を使用したが、例えば表示部として有機ＥＬ素子を用いた発光ディスプレイを使用し、表示装置としてこのディスプレイに表示する格子画像の情報を格納する記憶部、ＣＰＵなどを備える表示装置を使用する構成とすることもでき、あるいは、表示装置としてプロジェクタのような映写装置を使用し、映写面を有する表示部に格子画像を映写する構成とすることもできる。映写装置を使用する場合には、表示部として透明もしくは半透明の基材を用いることにより、表示部を観察者側に配置し、基準格子が形成された基材をその後方に配置することも可能である。

このように、表示部と、この表示部に光学的に格子画像を表示する表示装置によってモアレ画像の情報を含ませた格子を形成することにより、観察者は一の画像から他の画像へ切り替わるモアレ画像を認識し、あるいはモアレ画像を動画として認識することができ、観察者が興味を引く画像表示装置を提供することができる。また、例えば宣伝広告の表示を時間毎に切り替えるといった応用も可能である。

図６は、本発明の他の実施形態における画像表示装置を説明する図である。本実施形態の画像表示装置は、基準格子が形成された第１面を有する基材１と、この基準格子に基づいてモアレ画像の情報を含ませた格子が形成された第２面〜第４面を有する基材２ａ、２ｂおよび２ｃとを備えている。

基材１の表面には、行および列で特定される画素位置に印刷されたドットがランダムに配置された有色のドットパターン４からなる基準格子が形成されている。
基材２ａの表面には、ドットパターン４に基づいて文字「土」のモアレ画像の情報を含ませた、ドットが見かけ上ランダムに配置されたドットパターン５ａからなる格子が形成されている。

基材２ｂの表面には、ドットパターン４に基づいて文字「日」のモアレ画像の情報を含ませた、ドットが見かけ上ランダムに配置されたドットパターン５ｂからなる格子が形成されている。

基材２ｃの表面には、ドットパターン４に基づいて文字「月」のモアレ画像の情報を含ませた、ドットが見かけ上ランダムに配置されたドットパターン５ｃからなる格子が形成されている。

これらの基材１および２ａ〜２ｃは、図６に示したように、これらの表面に形成された各格子が略同一方向を向き、且つ格子面に対して垂直な方向に離間するように対向配置される。本実施形態では、基準格子であるドットパターン４（図１を参照）を観察者６側に配置するとともに、モアレ画像の情報を含ませたドットパターン５ａ〜５ｃ（図１を参照）をその後方に順に配置している。

このように配置された基材１および２ａ〜２ｃに対して、図６の位置Ｂにいる観察者６が各格子面を重ねて眺めるようにこれらの面に向かって接近して行き、ドットパターン４のサイズとドットパターン５ａのサイズとが観察者６の視覚で一致する位置Ａ１の近傍に達すると、観察者６の目には図１（ｃ）に示したような文字「土」のモアレ画像が現れる。観察者６が位置Ａ１の近傍からさらにこれらの面に向かって接近していくと、この「土」の文字は観察者６の目から再び消失して、ランダムなパターンのみが認識される状態になる。

さらに観察者６がこれらの面に向かって接近して行き、ドットパターン４のサイズとドットパターン５ｂのサイズとが観察者６の視覚で一致する位置Ａ２の近傍に達すると、観察者６の目には文字「日」のモアレ画像が現れる。観察者６が位置Ａ２の近傍からさらに面方向に向かって接近していくと、この「日」の文字は観察者６の目から再び消失して、ランダムなパターンのみが認識される状態になる。

さらに観察者６がこれらの面に向かって接近して行き、ドットパターン４のサイズとドットパターン５ｃのサイズとが観察者６の視覚で一致する位置Ａ３の近傍に達すると、観察者６の目には文字「月」のモアレ画像が現れる。観察者６が位置Ａ３の近傍からさらにこれらの面に向かって接近していくと、この「月」の文字は観察者６の目から再び消失して、ランダムなパターンのみが認識される状態になる。

このように、観察者がこれらの面に向かって前方へ移動することにより、あるいはこれらの面から遠ざかるように後方へ移動することにより、観察者の目には、異なるモアレ画像が次々に現われ、消失することが繰り返される。

本実施形態ではモアレ画像の情報を含ませた格子が形成された基材を３個使用したが、本発明ではこれ以上の数の基材を使用してもよく、基準格子が形成された第１面を有する基材と、この基準格子に基づいてモアレ画像の情報を含ませた格子が形成された、第２面および第３面〜第ｎ面をそれぞれ有するｎ−１個の基材とを備える構成とすることによって、観察者がこれらの面に対して接近または離反するように移動することにより、観察者の目には、異なるモアレ画像が次々に現われ、消失することが繰り返される。なお、基準格子が形成された第１面は、いずれの位置に配置してもよく、観察者側に最も近い位置、第２面〜第ｎ面に挟まれた位置、および観察者側から最も離れた位置に配置することができる。また、少なくとも観察者から最も離れた位置に配置される基材以外の基材は、ドットが配置されていない画素が透明もしくは半透明である必要があるため、透明もしくは半透明の材料で形成することが好ましい。

前述した各実施形態では、ドットがランダムに配置されたランダムパターンからなる格子を用いたが、以下に、ドットが周期的に配置された周期パターンからなる格子を用いる場合について説明する。

ここで、ドットを周期的に配置するとは、その周期分だけパターンを移動した際に、移動後の全てのドットが移動前にドットが存在していた場所に位置するように各ドットが規則的な間隔で配置されることを表し、具体例としては、図１２（ａ）のように正方形の黒色のドット３が行方向および列方向に一画素おきに配置された市松模様状のドットパターン４が挙げられる。図１２において、図１２（ａ）は基準格子であるドットパターン４が形成された第１面を示し、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のドットパターン４にモアレ画像の情報を含ませたドットパターン５が形成された第２面を示し、図１２（ｃ）はこれらの第１面および第２面を所定間隔をおいて重ね合わせて観察した際に現れるモアレ像（文字「矢」）を示している。

この他の例としては、例えば図１３（ａ）に示したように、丸形状のドット３が行方向および列方向へ一画素おきに配置されたドットパターン４が挙げられる。この場合にも、図１３（ａ）に示したドットパターン４が形成された第１面と、図１３（ａ）のドットパターン４にモアレ画像の情報を含ませたドットパターン５が形成された図１３（ｂ）の第２面とを、所定間隔をおいて重ね合わせて観察すると、図１３（ｃ）に示したようにモアレ像（文字「矢」）が現れる。

また、ドットパターンの総画素数は任意であり、画素数を変えた図１２と同様の例を図
１４〜図１８に示す（総画素数は、図１２が３０画素、図１４が４０画素、図１５が５０画素、図１６が６０画素、図１７が８０画素、図１８が１００画素である）。

また、モアレ画像を、図１９に示したように、黒色ドット３を背景とした反転画像（ネガ画像）とすることも可能である。
ドットを周期的に配置することによって、第１面のドットパターン４と、第２面のドットパターン５とがずれて重なっても、モアレ画像が観察される。図１２の各パターン（総画素数３０画素）をずらして重ねた場合を図２０に、図１８の各パターン（総画素数１００画素）をずらして重ねた場合を図２１に示した。すなわち、モアレ画像が観察される位置から横方向に視点が移動した際に、基準格子であるドットパターン４と、モアレ画像の情報を含ませたドットパターン５とが相対的に１周期づつずれることにより、これらの両パターンが、モアレ画像が観察される位置関係で再び一致することが周期ごとに繰り返される。

この効果により、視点がパターン面を横切る方向に移動する際におけるモアレ画像を観察可能な範囲が大幅に拡大する。すなわち、所定の位置に離間して配置された第１面と第２面に対して、観察者がこれらの面を横切る方向に移動しながら第１面と第２面とが重なった像を観察した場合、長い移動距離に渡ってモアレ画像が観察されることになる。なお、図２１のように画素の数が文字等のモアレ画像に対して相対的に多いほど、この上下左右の方向におけるモアレ画像が観察可能な範囲は拡大する。

このモアレ画像が視認可能な許容範囲は、ドットサイズ（画素サイズ）などに依存して各条件下で異なるが、例えば、観察者から見て手前側のパターン面における辺の長さを０．８４ｍ、後方側のパターン面における辺の長さを０．８７ｍ、手前側のパターン面から後方側のパターン面までの距離を０．１０ｍとし、画素数を１辺３００画素（総画素数９万画素）とした場合では、モアレ画像が観察可能な許容範囲は、パターン面に対して前後方向では、手前側のパターン面から１．４０ｍ〜１６ｍ、好ましくは１．４０ｍ〜１２ｍである。また、パターン面に対して上下もしくは左右方向では、モアレが観察される中心位置から±４ｍ以内、好ましくは±３ｍ以内である。

このように、周期パターンを使用することによりパターン面を横切る方向におけるモアレ画像が観察可能な範囲が広がる。このため、例えば観察者側に基準格子となる第１面を配置し、その後方にモアレ画像の情報を含ませた格子となる第２面を配置する場合、第１面の画素数を第２面の画素数よりも増やすことによって、モアレ画像の観察可能な範囲を拡大することができる。

以上、本発明を各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることはなく、本発明の効果を有する範囲内で種々の変形、変更が可能である。

図１は、本発明の一実施形態における画像表示装置を説明する図である。 図２は、本発明の一実施形態における画像表示装置を説明する図である。 図３は、モアレ画像を認識できる許容範囲の基準式におけるパラメータを説明する図である。 図４は、本発明の他の実施形態における画像表示装置を説明する図である。 図５は、本発明の他の実施形態における画像表示装置を説明する図である。 図６は、本発明の他の実施形態における画像表示装置を説明する図である。 図７は、格子を形成するために適用可能な画素形状およびドット形状を説明する図である。 図８は、第１面と第２面の配置角度の一例を示した図である。 図９は、第１面と第２面の配置角度の一例を示した図である。 図１０は、第１面と第２面の配置角度の一例を示した図である。 図１１は、第１面と第２面の配置角度の一例を示した図である。 図１２（ａ）は基準格子である周期パターンが形成された第１面を示し、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の周期パターンにモアレ画像の情報を含ませたパターンが形成された第２面を示し、図１２（ｃ）はこれらの第１面および第２面を所定間隔をおいて重ね合わせて観察した際に現れるモアレ像（文字「矢」）を示す。 図１３（ａ）は基準格子である周期パターンが形成された第１面を示し、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の周期パターンにモアレ画像の情報を含ませたパターンが形成された第２面を示し、図１３（ｃ）はこれらの第１面および第２面を所定間隔をおいて重ね合わせて観察した際に現れるモアレ像（文字「矢」）を示す。 図１４は、図１２から画素数を変更（４０画素）した場合を示した図であり、図１４（ａ）は基準格子である周期パターンが形成された第１面を示し、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の周期パターンにモアレ画像の情報を含ませたパターンが形成された第２面を示し、図１４（ｃ）はこれらの第１面および第２面を所定間隔をおいて重ね合わせて観察した際に現れるモアレ像（文字「矢」）を示す。 図１５は、図１２から画素数を変更（５０画素）した場合を示した図であり、図１５（ａ）は基準格子である周期パターンが形成された第１面を示し、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の周期パターンにモアレ画像の情報を含ませたパターンが形成された第２面を示し、図１５（ｃ）はこれらの第１面および第２面を所定間隔をおいて重ね合わせて観察した際に現れるモアレ像（文字「矢」）を示す。 図１６は、図１２から画素数を変更（６０画素）した場合を示した図であり、図１６（ａ）は基準格子である周期パターンが形成された第１面を示し、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の周期パターンにモアレ画像の情報を含ませたパターンが形成された第２面を示し、図１６（ｃ）はこれらの第１面および第２面を所定間隔をおいて重ね合わせて観察した際に現れるモアレ像（文字「矢」）を示す。 図１７は、図１２から画素数を変更（８０画素）した場合を示した図であり、図１７（ａ）は基準格子である周期パターンが形成された第１面を示し、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の周期パターンにモアレ画像の情報を含ませたパターンが形成された第２面を示し、図１７（ｃ）はこれらの第１面および第２面を所定間隔をおいて重ね合わせて観察した際に現れるモアレ像（文字「矢」）を示す。 図１８は、図１２から画素数を変更（１００画素）した場合を示した図であり、図１８（ａ）は基準格子である周期パターンが形成された第１面を示し、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の周期パターンにモアレ画像の情報を含ませたパターンが形成された第２面を示し、図１８（ｃ）はこれらの第１面および第２面を所定間隔をおいて重ね合わせて観察した際に現れるモアレ像（文字「矢」）を示す。 図１９は、黒色ドットを背景としてモアレ画像を反転表示した例を示した図であり、図１９（ａ）は基準格子である周期パターンが形成された第１面を示し、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）の周期パターンにモアレ画像の情報を含ませたパターンが形成された第２面を示し、図１９（ｃ）はこれらの第１面および第２面を所定間隔をおいて重ね合わせて観察した際に現れる反転モアレ像（文字「矢」）を示す。 図２０は、図１２の第１面および第２面を横方向にずらして重ねた場合を説明する図である。 図２１は、図１８の第１面および第２面を横方向にずらして重ねた場合を説明する図である。

符号の説明

１ 基材
２ 基材
２ａ 基材
２ｂ 基材
２ｃ 基材
３ ドット
４ ドットパターン
５ ドットパターン
５ａ ドットパターン
５ｂ ドットパターン
５ｃ ドットパターン
６ 観察者
７ 液晶ディスプレイ
８ 液晶表示装置
９ ドットパターン
１０ａ 画素
１０ｂ 画素
１０ｃ 画素
１１ 第１面
１２ 第２面

Claims (15)

1. 着色された画素と、無着色の画素とによって構成される物品、文字、記号、および写真画像から選ばれる少なくとも１種を含む所定の画像をモアレ画像として表示する画像表示装置であって、
   着色された画素と、無着色の画素とによって構成される基準格子が形成された第１面を有する基材と、
   前記所定の画像と、前記基準格子とを重ねた際に、
   所定の画像の着色された画素と基準格子の着色された画素が重なる位置は無着色の画素であり、
   所定の画像の着色された画素と基準格子の無着色の画素が重なる位置は着色された画素であるドットパターンを所定倍率に拡大した格子が形成された第２面を有する基材とを備え、
   第１面と第２面とを重ねてこれらの面を見た観察者の視点がこれらの面に対して接近または離反するように移動した際に、あるいは、これらの面を横切るように移動した際に、観察者の視点が所定位置に達した時点で、観察者が奥行きを有するモアレ画像を認識するように、第１面と第２面とを、これらの面が略同一方向を向くように離間して配置されていることを特徴とする画像表示装置。
2. 着色された画素と、無着色の画素とによって構成される物品、文字、記号、および写真画像から選ばれる少なくとも１種を含む所定の画像をモアレ画像として表示する画像表示装置であって、
   着色された画素と、無着色の画素とによって構成される基準格子が形成された第１面を有する基材と、
   第２面を有する表示部と、
   前記所定の画像と、前記基準格子とを重ねた際に、
   所定の画像の着色された画素と基準格子の着色された画素が重なる位置は無着色の画素であり、
   所定の画像の着色された画素と基準格子の無着色の画素が重なる位置は着色された画素であるドットパターンを所定倍率に拡大した格子を、前記第２面を有する表示部に光学的に表示する表示装置とを備え、
   第１面と第２面とを重ねてこれらの面を見た観察者の視点がこれらの面に対して接近または離反するように移動した際に、あるいは、これらの面を横切るように移動した際に、観察者の視点が所定位置に達した時点で、観察者が奥行きを有するモアレ画像を認識するように、第１面と第２面とを、これらの面が略同一方向を向くように離間して配置されていることを特徴とする画像表示装置。
3. 前記表示装置は、異なるモアレ画像の情報を含ませた各格子を表示可能に構成され、
   第２面の表示を一の格子から他の格子へ切り替えることにより、一のモアレ画像から他のモアレ画像へ切り替え可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記表示装置は、異なるモアレ画像の情報を含ませた各格子を連続的に表示可能に構成され、
   第２面における格子の表示を連続的に切り替えることにより、モアレ画像を動画として表示可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
5. 着色された画素と、無着色の画素とによって構成される物品、文字、記号、および写真画像から選ばれる少なくとも１種を含む所定の複数の画像をモアレ画像として表示する画像表示装置であって、
   着色された画素と、無着色の画素とによって構成される基準格子が形成された第１面を有する基材と、
   前記所定の画像と、前記基準格子とを重ねた際に、
   所定の画像の着色された画素と基準格子の着色された画素が重なる位置は無着色の画素であり、
   所定の画像の着色された画素と基準格子の無着色の画素が重なる位置は着色された画素であるドットパターンを所定倍率に拡大した格子がそれぞれ形成された、第２面および第３面〜第ｎ面をそれぞれ有するｎ−１個の基材とを備え、
   第１面〜第ｎ面を重ねて見た観察者の視点がこれらの面に対して接近または離反するように移動した際に、観察者の視点が第１面とその他の１つの面とにより規定される所定位置に達する毎に、観察者がこれら２つの面により発現する奥行きを有するモアレ画像を次々に認識するように、第１面〜第ｎ面を、これらの面が略同一方向を向くように離間して配置されていることを特徴とする画像表示装置。
6. 前記ドットパターンが、前記所定の画像と、前記基準格子とを重ねた際に、
   所定の画像の無着色の画素と基準格子の着色された画素が重なる位置は着色された画素であり、
   所定の画像の無着色画素と基準格子の無着色の画素が重なる位置は無着色の画素であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像表示装置。
7. 前記ドットパターンが、前記所定の画像と、前記基準格子とを重ねた際に、
   所定の画像の無着色の画素と基準格子の着色された画素が重なる位置は無着色の画素であり、
   所定の画像の無着色画素と基準格子の無着色の画素が重なる位置は着色された画素であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像表示装置。
8. 前記観察者が奥行きを有するモアレ画像を認識することができる範囲が、
   前記所定位置から前記第１面を有する基材側へ向かう方向へΔＸａ、すなわち、
   以内であるとともに、
   前記所定位置から前記第１面を有する基材から離れる方向へΔＸｂ、すなわち、
   以内であるように構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の画像表示装置。
9. 第１面およびその他の面の各格子は、行および列で特定される画素位置にドットが配置されたドットパターンからなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の画像表示装置。
10. 第１面の格子は、ドットがランダムに配置されたパターンからなり、
    第２面の格子または第２面〜第ｎ面の各格子は、このランダムパターンに基づいてモアレ画像の情報を含ませた、ドットが見かけ上ランダムに配置されたパターンからなることを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
11. 第１面の格子は、ドットが周期的に配置されたパターンからなり、
    第２面の格子または第２面〜第ｎ面の各格子は、この周期パターンに基づいてモアレ画像の情報を含ませたパターンからなることを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
12. 第１面のパターンを形成するドットと、第２面のパターンまたは第２面〜第ｎ面の各パターンを形成するドットとが異なる色で着色されるとともに、２つの面によりモアレ画像を形成する際に観察者側に配置される面におけるドットが半透明色であることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の画像表示装置。
13. 少なくとも観察者から最も離れた位置に配置される基材以外の基材もしくは前記表示部が透明もしくは半透明であることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の画像表示装置。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載の画像表示装置を用い、
    少なくとも第２面に商品もしくはサービスの広告を含むモアレ画像の情報を含ませた格子を形成し、
    観察者に対してモアレ画像として前記広告を表示することを特徴とする広告方法。
15. 請求項１〜１３に記載の画像表示装置を用い、
    第２面に秘密情報を含むモアレ画像の情報を含ませた格子を形成し、
    第１面と、第２面と、観察者の視点とが特定の位置関係となった場合にのみ前記秘密情報がモアレ画像として観察者に表示され、
    これにより第３者から秘密情報を保護することを特徴とするセキュリティ保護方法。