JP4939543B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）フローティングビジョン方式に基づいて二次元画像を立体的に表示する画像表示装置の技術分野に関する。

この種の立体的な二次元画像は、室内装飾器具、販促用ディスプレイ、通信端末装置、ゲーム機器等において、臨場感、視認性、アミューズメント性等を向上させ得る。それ故、立体的な二次元画像を表示するための方式が各種提案されている。例えば、目視者が偏光メガネをかけ、互いに異なった偏光状態に基づく左右の視差画像を目視する偏光方式が提案されている。ところが、この方式では、目視者にとって偏光メガネの装着がわずらわしいという問題が生じ得る。

このような不具合に対処するため、例えば偏光メガネを用いない立体画像表示法として、レンチキュラーレンズ法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方式によると、一画面に複数画面を潜像させ、一定幅の半円柱型レンズを水平方向につなぎ合わせた透過スクリーンを通して当該複数画面を見せることで、立体表現や動画表現が実現される。

或いは、３Ｄフローティングビジョン方式が本願出願人より提案されている。この方式によると、二次元画像をマイクロレンズアレイによって実像として結像させることで、比較的簡単な構成で立体的二次元画像を表示することができる。特に、この方式においてインタラクティブな装置を実現すべく、位置検出センサを用い、その出力信号に応じて、結像面に表示される立体的二次元画像を変化させる技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−２２１６４４号公報 特開２００５−１４１１０２号公報

しかしながら、例えば前述の特許文献１に開示されている技術には、以下のようなコスト上の問題が生じ得る。即ち、上記したレンチキュラーレンズ法は、一画面に複数の画面を潜像させるため、撮像段階から目視者の両目に対応する視差画像を必要とする。そして、この画像を供給するために多くの作業、例えばコンピュータ画像処理、レンチキュラーレンズ設計、レンズと画像との正確な組み合わせ作業が必要であり、コストアップの要因となる。

或いは、前述の特許文献２に開示されている技術によると、特許文献１に係るコスト上の問題は解消でき、ある程度の演出効果やインタラクティビティは確保されるものの、これら演出効果やインタラクティビティには依然として改善の余地がある。例えば、玩具の鉄砲、ナイフ、フォーク、ドライヤ、或いは刷毛などは、現実にはその属性（形状、用途、機能等）が互いに異なるものである。にも関わらず、どの道具を用いて画像表示装置を操作しても同じようなリアクションしかなされなければ、面白みに欠け、演出効果やインタラクティビティが十分であるとは言い難い。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みてなされたものであり、比較的簡易に立体的な二次元画像を表示すると共に、その演出効果、及びインタラクティビティを向上させることが可能な画像表示装置を提供することを課題とする。

本発明に係る画像表示装置は上述の課題を解決するために、画面上に画像を表示する表示手段と、前記画像を構成する表示光の光路に配置され、かつ、前記画像の実像を前記画面とは反対側の空間に位置する結像面に浮遊画像として表示するように、前記画像を構成する前記表示光を伝達する画像伝達手段と、前記空間を含む実空間部分内に位置する被検出物の属性を特定する属性特定手段と、前記被検出物の位置が、前記実空間部分のうち何処であるかを検出する位置検出手段と、前記検出される被検出物の位置が経時的に変化する場合に、該変化する前記被検出物の位置の軌跡を記憶する記憶手段と、前記被検出物の位置が検出される時点よりも後に、前記被検出物の位置が前記実空間部分のうち何処へ変化するかを、前記記憶される前記被検出物の位置の軌跡に基づいて予測する予測手段と、前記表示手段が、前記特定される属性に加えて、前記予測される前記被検出物の位置にも予め対応付けられている形態に係る前記画像を先読みするように、前記表示手段を制御する制御手段と、を備える。

本発明によれば、以下に記すように、比較的簡易に立体的な二次元画像を表示すると共に、その演出効果やインタラクティビティを向上可能である。

即ち、先ず、例えばカラー液晶表示装置のような表示手段によって、画面上に画像が表示される。

ここで、例えばマイクロレンズアレイを含んでなる画像伝達手段が、画像を構成する表示光の光路に配置されている。この画像伝達手段によって、画像を構成する表示光が伝達されて、画像の実像が画面とは反対側の空間に位置する結像面に、浮遊画像として表示される。ここで「浮遊画像」とは、その観察位置にいるユーザからは（即ち、その視野角の範囲内では）、あたかも空中に浮かんでいるかのように見える画像で、実像であることが好ましい。例えば３Ｄフローティングビジョン（本願出願人の登録商標）などの画像表示方式が考えられる。

ところで、上述のように表示される浮遊画像に対して、例えば、玩具の鉄砲、ナイフ、フォーク、ドライヤー、或いは刷毛などの道具を用いた操作をしても、仮に同じようなリアクションしかなされなければ、面白みに欠け、演出効果やインタラクティビティが十分であるとは言い難い。

然るに、本発明によれば、上述の空間を含む実空間部分内に位置する被検出物の属性が、属性特定手段によって特定される。ここで言う「被検出物」は、典型的には何らかの属性を有する道具的なものであり、例えば玩具の鉄砲、或いはフォークが含まれる。被検出物の「属性」とは、被検出物そのものに備わっている固有の性質或いは特徴であり、例えば形状、機能、或いは観念等を含む包括的な概念である。このような被検出物の属性は、例えば、後述の如き属性特定手段の一例である属性検出手段により検出されることで、特定される。

そして、浮遊画像が、検出される被検出物の属性に予め対応付けられている形態へと変化するように、表示手段が、演算回路及び記録回路等を含む制御手段によって制御される。例えば、「発砲する」道具である玩具の鉄砲の属性には、「浮遊画像に描かれたキャラクタが怖がる」という形態が予め対応付けられている。或いは、「食べ物を刺す・巻く」道具であるフォークの属性には、「浮遊画像に描かれた皿の上にパスタが表示される」という形態が予め対応付けられている。このように、検出される被検出物の属性によって、その属性から導き出され得る多様な形態へと浮遊画像が変化するのである。
或いは、被検出物の位置が、実空間部分のうち何処であるかが、例えばＸＹＺセンサ、ＣＣＤイメージセンサ、赤外線センサ或いは超音波センサのような位置検出手段によって検出される。ここで言う「被検出物の位置」には、被検出物の平面的な位置のみならず空間的な位置も含まれる。例えば、被検出物が結像面或いはその前後の平面に交わる場合に結像面或いはその前後の平面内において該被検出物が占める平面領域が検出されてもよい。この平面領域に加えて又は代えて、被検出物が上述の空間を含む実空間部分内に位置する場合にこの実空間部分内において該被検出物が占める空間領域が検出されてもよい。そして、浮遊画像が、上述のように特定される被検出物の属性に加えて、検出される被検出物の位置にも予め対応付けられている形態へと変化するように、表示手段が制御手段によって制御される。例えば、「玩具の玉」が「的の浮遊画像」を貫通する場合には、「的の浮遊画像」が、「玩具の玉」の属性に予め対応付けられている「弾痕のある的の浮遊画像」へと変化するように、表示手段が制御手段によって制御される。このように、被検出物の位置に応じて浮遊画像がダイナミックに変化するので、その演出効果やインタラクティビティを向上可能である。加えて、この際、「弾痕」は、適当な位置でなく、「玩具の玉」が貫通する位置に調整されるので、リアリティを格段に向上可能である。
或いは、検出される被検出物の位置が経時的に変化する場合に、該変化する被検出物の位置の軌跡が、例えばメモリを中心とした論理演算回路からなる記憶手段によって、例えば数百ミリ秒毎に記憶される。ここで言う「変化する被検出物の位置の軌跡」には、被検出物の平面的な位置のみならず空間的な軌跡も含まれる。加えて、被検出物が結像面或いはその前後の平面に交わる場合の軌跡というような、所定条件を満たす軌跡を指してもよい。そして、浮遊画像が、上述のように特定される被検出物の属性に加えて、記憶される被検出物の位置の軌跡にも予め対応付けられている形態へと変化するように、表示手段が制御手段によって制御される。例えば、結像面と交わったままナイフで「リンゴの浮遊画像」を上下に切ると、その軌跡が記憶される。そして、「リンゴの浮遊画像」が、ナイフの属性に予め対応付けられている「切り口のあるリンゴの浮遊画像」へと変化するように、表示手段が制御手段によって制御される。この際、「切り口」は、適当な位置でなく、ナイフが貫通する位置に調整される。しかも、軌跡が記憶されているので、ナイフの位置が変わるからといって逐次消えることもないので、リアリティを格段に向上可能である。
或いは、上述のように、変化する被検出物の位置の軌跡が、記憶手段によって、例えば数百ミリ秒毎に記憶されている。そして、例えば演算回路からなる予測手段によって、被検出物の位置が検出される時点（典型的には、複数回位置を検出する中で最新の検出時）よりも後に、被検出物の位置が実空間部分のうち何処へ変化するかが、記憶される被検出物の位置の軌跡に基づいて予測される。例えば、経時的に記憶される被検出物の位置の軌跡に基づいて、速度ベクトルを特定することで、その後の軌跡も予測可能である。そして、表示手段が、特定される被検出物の属性に加えて、予測される被検出物の位置にも予め対応付けられている形態に係る画像を先読みするように、表示手段が制御手段によって制御される。このように、被検出物の現在位置のみならず軌跡から位置の移動を予測し、予測結果に応じて、予め画像を先読みしておくことで、応答遅れを解消可能である。その結果、被検出物を移動させても、浮遊画像の変化が後からついてくる、或いはワンテンポ遅れて変化するといった違和感が軽減され実践上非常に有益である。

従って、本発明によれば、比較的簡易に立体的な二次元画像を表示すると共に、その演出効果やインタラクティビティを向上可能である。

本発明に係る画像表示装置の一態様では、前記属性特定手段は、前記属性を検出する属性検出手段を有する。

この態様によれば、被検出物の属性は、以下のように属性検出手段により検出される。即ち、例えば予め属性が記録されているＩＣタグを被検出物に付着しておき、そのＩＣタグをＩＣタグリーダで電磁気的に読み取ることで、被検出物の属性が検出される。或いは、ＣＣＤカメラのような撮像装置で撮像した被検出物の画像と、データベース化されている被検出物の候補の画像とがパターン認識され、被検出物の候補に予め対応付けられて記録されている属性が読み出されることで、被検出物の属性が検出される。

本発明に係る画像表示装置の他の態様では、前記被検出物の状態を検出する状態検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記浮遊画像が、前記特定される属性に加えて、少なくとも前記検出される前記被検出物の状態にも予め対応付けられている形態へと変化するように、前記表示手段を制御する。

この態様によれば、以下に記すように、被検出物の状態或いはその変化によっても、浮遊画像が変化するので、その演出効果やインタラクティビティが一段と向上する。即ち、先ず、被検出物の状態が、状態検出手段によって検出される。ここで言う「被検出物の状態」とは、被検出物についての何らかの状態を定性的に、或いは定量的に示すものであり、例えばスイッチのオン・オフのような非連続な２段階の状態、或いはボリュームの低中高のような連続な多段階の状態等を示す。そして、浮遊画像が、特定される被検出物の属性に加えて、少なくとも検出される被検出物の状態にも予め対応付けられている形態へと変化するように、表示手段が制御手段によって制御される。例えば、玩具の鉄砲のスイッチがオフからオンに切り替わると、発砲されることと同義とみなされて、「的の浮遊画像」が、「玩具の鉄砲」の属性に予め対応付けられている「弾痕のある的の浮遊画像」へと変化するように、表示手段が制御手段によって制御される。或いは、ドライヤーのスイッチがオフからオンに切り替わると、「長髪の女性の浮遊画像」が、「ドライヤー」の属性に予め対応付けられている「髪がなびく女性の浮遊画像」へと変化するようしてもよい。このように、被検出物の状態に応じて浮遊画像がダイナミックに変化するので、その演出効果やインタラクティビティを一段と向上可能である。

本発明に係る画像表示装置の他の態様では、前記被検出物に付着されており、かつ、前記被検出物の属性を示す属性情報が電磁光学的に読み出し可能に記録されているタグ手段を更に備え、前記属性検出手段は、前記記録されている属性情報を電磁光学的に読み出すことで、前記属性を検出する。

この態様によれば、以下に記すように、タグ手段を利用して被検出物に係る属性情報を読み出し可能であり、読み出した属性情報に基づいて、その演出効果やインタラクティビティを向上可能である。即ち、先ず、被検出物には、例えばICタグ、或いはバーコードのようなタグ手段が付着されている。そのタグ手段には、当該被検出物の属性を示す属性情報が電磁光学的に読み出し可能に記録されている。ここで「電磁光学的に読み出し可能」とは、タグ手段に記録されている属性情報を、電気、磁気、又は光を用いて読み出すことができることを言う。そして、例えばICタグリーダ、或いはバーコードリーダのような属性検出手段によって、かかる属性情報が電磁光学的に読み出され、これをもって被検出物の属性が検出される。例えば、ICタグ内の回路に電磁波を照射することで電磁気的に、或いは、バーコードを画像認識することで光学的に、上述の属性情報を読み出すことができる。尚、読み出す形態は、好ましくは非接触型であるが、接触型でもよい。何れにせよ、タグ手段を利用して属性情報を読み出し可能であり、読み出した属性情報に基づいて、その演出効果やインタラクティビティを向上可能である。

このタグ手段を更に備える態様では、前記位置検出手段は、前記被検出物に付着されている前記タグ手段の位置が、前記実空間部分のうち何処であるかを検出することで、前記被検出物の位置を検出してもよい。

この態様によれば、以下に記すように、タグ手段の検出に特化したICタグリーダ、或いはバーコードリーダ等を使用する場合には、属性に加えて位置も検出し得るので、一石二鳥である。即ち、被検出物に付着されているタグ手段の位置が、実空間部分のうち何処であるかが、例えばICタグ、或いはバーコードのような位置検出手段によって検出され、これをもって被検出物の位置が検出される。具体的には、ICタグに向けて電磁波を照射する場合には、その応答時間、及び応答方向から被検出物の位置が検出される。このようにして、上述のごとき一石二鳥の効果が得られる。尚、タグ手段を被検出物に複数付着させることで、被検出物の位置に加えて方向を検出してもよい。この際、位置のみならず方向に応じて浮遊画像を変化させることができるので、浮遊画像のインタラクティビティが一段と向上する。

このタグ手段を更に備える態様では、前記タグ手段には、前記属性情報に加えて、前記被検出物の状態を示す状態情報が電磁光学的に読み出し可能に記録されており、少なくとも前記状態情報を書き換える書換手段を更に備えてもよい。

この態様によれば、以下に記すように、タグ手段の検出に特化したICタグリーダ、或いはバーコードリーダ等を使用する場合には、属性に加えて状態も検出し得るので、一石二鳥である。即ち、タグ手段には、被検出物の属性に加えて、被検出物の状態を示す状態情報も電磁光学的に読み出し可能に記録されている。そして、少なくとも状態情報が、ICタグライタ、或いはバーコードライタのような書換手段によって書き換えられる。例えば、玩具の鉄砲のスイッチがオフからオンに切り替わると、ICタグに記録されている状態情報が、オフを示す内容からオンを示す内容へと書き換えられる。そして、書き換えられる状態情報が、状態検出手段に検出されて、上述のように、「的の浮遊画像」が「弾痕のある的の浮遊画像」へと変化する。このようにして、上述のごとき一石二鳥の効果が得られるので、実践上非常に有益である。

本発明に係る画像表示装置の他の態様では、前記画像伝達手段は、マイクロレンズアレイからなり、前記浮遊画像は、前記画像の実像として表示される。

この態様によれば、以下に記すように、浮遊画像は実像であるので、浮遊画像の位置に被検出物（例えば、ナイフ）を持ってきても違和感がない。そのため、浮遊画像に対して直接的なインタラクティブが可能になる。即ち、先ず、画像伝達手段は、マイクロレンズアレイからなる。ここ言う「マイクロレンズアレイ」は、３Ｄフローティングビジョン方式によるものであり、二次元のマトリックス状に配列された複数のマイクロ凸レンズを含んで成るレンズアレイ半体を１又は複数枚、一体化させて構成される。このような画像伝達手段によると、浮遊画像は、画像の実像（好適には、正立像）として表示される。

尚、本発明に係る画像表示装置とは異なる方式でも、裸眼立体視システムを実現することはできるが、本発明に係る画像表示装置のように、違和感なく浮遊画像に直接手を触れるということは難しい。

専用メガネを用いずに立体視システムを実現する方法としては、代表的なものとして視差バリア方式やレンチキュラー方式などが存在するが、何れの方式も右眼には右眼用画像、左眼には左眼用画像を見せることで生じる虚像によって立体映像を実現しており、観察者の眼の焦点位置と浮遊画像が知覚される位置は異なっている。つまり、画像表示面より手前に浮かび上がった映像を見るとき、眼の焦点位置は画像表示面上に合わせながらも、実際には手前に浮き出している立体映像を知覚していることになる。（このことは、眼精疲労の原因であると言われている。）それ故に、被検出物手（例えばナイフ）を近づけ立体映像に触れようとすると、眼の焦点位置が画像表示面から立体映像（虚像）に触れようとする被検出物の位置に移動することとなり、浮遊画像を正しく視認することが難しくなる。

よって、視差バリア方式やレンチキュラー方式では、浮遊画像に直接触れるという場合に、少なからず違和感を生じてしまう。

これに対して、本発明に係る画像表示装置が表示する浮遊画像は、マイクロレンズアレイが結像する実像であるので、眼の焦点位置は最初から浮遊画像の位置にあるため、浮遊画像の位置に被検出物を持ってきても違和感なく直接触れていることを容易に認識することができる。

以上、説明したように、本発明の画像表示装置によれば、表示手段、画像伝達手段、属性特定手段、及び制御手段を備えるので、比較的簡易に立体的な二次元画像を表示すると共に、その演出効果やインタラクティビティを向上可能である。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施例から明らかにされよう。

実施例に係る、浮遊画像を表示可能な画像表示装置の基本構成を示す斜視図である。 実施例に係る画像表示装置を図１のＡ−Ａから見た矢視図である。 画像伝達パネルの構造を模式的に示す断面図である。 画像伝達パネルの構造と像の向きを模式的に示す断面図である（２枚）。 画像伝達パネルの構造と像の向きを模式的に示す断面図である（ａ：１枚、ｂ：３枚）。 第１実施例に係る画像表示装置の基本構成を概念的に示すブロック図である。 第１実施例に係る、画像表示装置の基本動作を示すフローチャートである。 第１実施例に係る、画像表示装置の基本動作を説明するための模式図である（玩具の鉄砲１２０が、ａ：ないときの様子／ｂ：あるときの様子）。 第２実施例に係る画像表示装置の基本構成を概念的に示すブロック図である。 第２実施例に係る、画像表示装置の基本動作を示すフローチャートである。 第２実施例に係る、画像表示装置において、玩具の玉が結像面を通過する前後の様子を説明するための斜視図である（ａ：通過する前の様子、ｂ：比較例において、通過した後の様子、ｃ：第２実施例において、通過した後の様子）。 第２実施例に係る、画像表示装置において、玩具の玉が結像面を通過する前後の様子を説明するための側面図である（ａ：通過する前の様子、ｂ：比較例において、通過した後の様子、ｃ：第２実施例において、通過した後の様子）。 第２実施例に係る画像表示装置において、浮遊画像にフォークを刺す様子を示す模式図である（ａ：斜視図、ｂ：浮遊画像の変化を示す正面図）。 第２実施例に係る画像表示装置において、浮遊画像をナイフで切る様子を示す模式図である（ａ：斜視図、ｂ：浮遊画像の変化を示す正面図）。 第２実施例に係る画像表示装置において、浮遊画像をナイフで切る場合に、ナイフの動きを予測して浮遊画像の先読みする様子を示す模式図である（ａ：経路Ｐ０−Ｐ１に沿って切る場合、ｂ：経路Ｑ０−Ｑ１に沿って切る場合）。 第３実施例に係る画像表示装置の基本構成を概念的に示すブロック図である。 第３実施例に係る、画像表示装置の基本動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 画像表示装置
１１ 表示部
１１１ 画像表示面
１３ 浮遊画像
１５ 空間
１７ 画像伝達パネル
２１ 結像面
２３ マイクロ凸レンズ
２３１・２３２ マイクロ凸レンズ
２４ 透明基板
２５ マイクロレンズアレイ
２５１・２５２ レンズアレイ半体
１１２ ディスプレイ駆動部
１７ 画像伝達パネル
６０ 属性検出部
１００ 制御装置
１０１ 制御部
１０２ 画像生成部
１０３ 記憶部
１２０ 玩具の鉄砲
１２１ 玩具の玉
１２２ フォーク
１２３ ナイフ
１２４ 口紅
１２５ ドライヤー
１２６ 刷毛
５０〜５６ ＩＣタグ
３１ オーディオ出力部
３２ オーディオ駆動部
６１ 位置検出部
６２ 状態検出部
５５ 書換部

以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例毎に順に図面に基づいて説明する。

（基本原理）
先ず、実施例に係る画像表示装置の説明に先立ち、浮遊画像を表示可能な画像表示装置の基本構成について、図１及び図２を参照して説明する。ここに、図１は、実施例に係る、浮遊画像を表示可能な画像表示装置の基本構成を示す斜視図である。図２は、実施例に係る画像表示装置を図１のＡ−Ａから見た矢視図である。

図１に示すように、本実施例に係る画像表示装置１は、画像表示面１１１を有する表示部１１及び画像伝達パネル１７を備えており、表示部１１とは反対側の空間１５の結像面２１に浮遊画像１３を表示する。尚、本実施例では、表示部１１が、本発明に係る「表示手段」の一例に相当しており、画像伝達パネル１７が、本発明に係る「画像伝達手段」の一例に相当している。

表示部１１は、例えばカラー液晶表示装置（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）であり、カラー液晶駆動回路（不図示）、及びバックライト照明部（不図示）等を備え、二次元画像を画像表示面１１１に表示する。カラー液晶駆動回路は、外部から入力される映像信号に基づいて、表示駆動信号を出力する。バックライト照明部は、表示部１１が自発光式ではない場合に、画像表示面１１１を背後から照らす。画像表示面１１１は、出力される表示駆動信号に基づいて、例えば液晶分子の向きを変えて光の透過率を増減させることで、二次元画像を表示する。尚、表示される二次元画像は、最終的に浮遊画像として表示されるので、奥行き感を持つように立体的に描写される方が好ましい。表示部１１としては、カラー液晶表示装置（ＬＣＤ）に代えて、陰極線管、プラズマディスプレイ、或いは有機エレクトロルミネッセンスディスプレイなどの各種表示装置を用いてもよい。

画像伝達パネル１７は、図２に示すように、例えばマイクロレンズアレイ（詳細は図３を参照して後述する）によって構成され、表示部１１に対して離間配置される。そして、画像伝達パネル１７は、表示部１１の画像表示面１１１から出射される光（即ち、二次元画像を構成する表示光）を空間１５の結像面２１で結像させることによって、浮遊画像１３を表示させる。ここで、結像面２１は、マイクロレンズアレイの作動距離に応じて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い。図１に戻り、この結像面２１に結像された浮遊画像１３は、空間１５に浮いて表示されるので、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、浮遊画像１３は、擬似的な立体画像として観察者に認識される。この傾向を強化するには、表示部１１に表示される二次元画像に予め奥行き感を持たせる、或いは画像表示面１１１上で背景画像が黒くコントラストが強調されているようにするとよい。

以上、図１及び図２に示すように画像表示装置１は構成されているので、結像面２１に浮遊画像１３を、あたかも立体画像が映し出されているように表示することが可能となる。

続いて、図３から図５を参照して、画像伝達パネル１７の詳細な構成について説明を加える。ここに図３は、画像伝達パネルの構造を模式的に示す断面図である。図４は、画像伝達パネルの構造と像の向きを模式的に示す断面図である（２枚）。図５は、画像伝達パネルの構造と像の向きを模式的に示す断面図である（ａ：１枚、ｂ：３枚）。

図３に示すように、画像伝達パネル１７は、マイクロレンズアレイ２５によって構成される。

マイクロレンズアレイ２５は、例えば、レンズアレイ半体２５１・２５２の二枚を一体化させて構成されている。

レンズアレイ半体２５１・２５２は夫々、光透過性に優れたガラス又は樹脂からなる透明基板２４の両面に、二次元のマトリックス状に配列された複数のマイクロ凸レンズ２３を有する。ここで、透明基板２４の一方の面に配列されたマイクロ凸レンズ２３１の光軸が、他方の面の対向する位置にあるマイクロ凸レンズ２３２の光軸と夫々一致するように、各マイクロ凸レンズは配置されている。加えて、レンズアレイ半体２５１と２５２との間で隣り合うマイクロ凸レンズ２３２・２３１同士の光軸も一致するように、各レンズアレイ半体は重ね合わされている。

そして、画像伝達パネル１７は、表示部１１の画像表示面１１１に対して所定の離間距離（マイクロレンズアレイ２５の作動距離）だけ離れた位置に対向配置されている。

従って、画像伝達パネル１７は、表示部１１の画像表示面１１１から出射される二次元画像の表示光を、表示部１１とは反対側の空間１５に伝達して、画像伝達パネル１７から所定距離だけ離れた結像面２１に結像させる。その結果、画像伝達パネル１７は、表示部１１によって表示される二次元画像を、浮遊画像１３として表示できる。

ここで、図４に示すように、表示部１１によって表示される二次元画像がレンズアレイ半体２５１で一回上下反転させられ、レンズアレイ半体２５２で再度上下反転させてから出射させる。これにより、画像伝達パネル１７は、二次元画像の正立像を浮遊画像１３として表示できる。

尚、このように、浮遊画像１３として正立像が得られるのであれば、マイクロレンズアレイ２５の構成は、レンズアレイ半体２５１・２５２を二枚一組で一体化するものに限られない。例えば、図５（ａ）に示すように１枚で構成してもよいし、或いは図５（ｂ）に示すように二枚以上の複数枚で構成してもよい。

以上、図３から図５に示すように画像伝達パネル１７が構成されていれば、画像表示装置１は、浮遊画像１３を例えば正立像として好適に表示可能となる。

（１）第１実施例
続いて、上述した基本原理に基づいて浮遊画像を表示可能な、第１実施例に係る画像表示装置の構成及び動作処理について、図６から図８を参照して説明する。

（１−１）構成
先ず、本実施例に係る画像表示装置の構成について、図６を参照して説明する。ここに、図６は、第１実施例に係る画像表示装置の基本構成を概念的に示すブロック図である。

図６に示すように、本実施例に係る画像表示装置１は、表示部１１と、画像伝達パネル１７と、オーディオ出力部３１と、オーディオ駆動部３２と、属性検出部６０と、制御装置１００とを備える。尚、本実施例では、属性検出部６０が、本発明に係る「属性特定手段」の一例に相当しており、制御装置１００が、本発明に係る「制御手段」の一例に相当している。

表示部１１は、例えばカラー液晶表示装置であり、画像表示面１１１と、ディスプレイ駆動部１１２とを備える。ディスプレイ駆動部１１２は、制御装置１００から入力される映像信号に基づいて、表示駆動信号を出力し、画像表示面１１１に動画・或いは静止画の２次元画像を表示する。

画像伝達パネル１７は、図１から図４を用いて上述したように、表示部１１の画面に表示された２次元画像を構成する表示光の光路に配置され、この２次元画像の実像（即ち、浮遊画像）を表示部１１の画面と反対側の空間に位置する結像面２１に表示するように表示部１１の表示光を伝達させる。このようにして、３Ｄフローティングビジョン方式による３Ｄ画像表示或いは立体画像表示が行われる。例えば、画像伝達パネル１７を介して表示部１１の画面の正面に位置する観察者から見て、画像伝達パネル１７の手前側の結像面２１に、実像が浮かんで見える。

オーディオ出力部３１は、例えばスピーカであり、オーディオ駆動部３２から入力される音楽信号を、機械振動に変えて可聴音を生成する。

属性検出部６０は、画像認識装置、或いはＩＣタグのリーダ等であり、その検出可能範囲（例えば、数ｃｍから数十ｃｍ）内に存在する、被検出物の属性を検出する。ここでいう被検出物は、例えば玩具の鉄砲１２０、フォーク１２２、ナイフ１２３、口紅１２４、ドライヤー１２５、或いは刷毛１２６であり、固有の属性（例えば、形状、機能、観念等）を持つ道具的なものが好ましい。属性検出部６０は、これら被検出物に固有の属性を各種方法により検出する。例えば、属性検出部６０がＣＣＤカメラのような撮像素子を備える場合には、撮像された被検出物の画像を、予め画像データベースに属性と共に蓄積されている道具等の画像と照合することで、属性を検出してもよい。特に、このような属性は、予め検出され得る候補数を限定しておくことで、検出が容易となる。或いは、属性検出部６０がＩＣタグリーダである場合には、図６に示すように、被検出物の各々に、固有の属性識別用ＩＣタグ５０〜５６を付着して、このＩＣタグを読み取ることで、属性を検出してもよい。ここで、「ＩＣタグ」とは、例えば数ミクロンから数ミリ四方の小型情報チップの総称であり、本発明に係る「タグ手段」の一例に相当している。このＩＣタグの回路では、ＩＣタグリーダから発射される電波によって微量な電力が発生し、その電力で情報を処理し、リーダに送信する。大抵の場合、使用できる電波出力の関係などから、ＩＣタグとＩＣタグリーダを近づける必要はあるが、必ずしも接触する必要はない。

制御装置１００は、制御部１０１と、画像生成部１０２と、記憶部１０３とを備える。尚、本実施例では、記憶部１０３が、本発明に係る「記憶手段」の一例に相当しており、制御装置１００が、本発明に係る「予測手段」の一例に相当している。

制御部１０１は、例えば周知の中央処理装置（Central Processing Unit：CPU）、制御プログラムを格納した読み出し専用メモリ（Read Only Memory：ROM）、各種データを格納する随時書き込み読み出しメモリ（Random Access Memory：RAM）等を中心とした論理演算回路を備えている。画像生成部１０２は、表示用画像等のデータを生成する。記憶部１０３は、属性検出部６０に検出される被検出物の属性、その属性に対応して表示する画像・音声、或いは移動する被検出物に係る位置の履歴等を記憶する。制御装置１００には、属性検出部６０に検出される被検出物の属性が、不図示のバスを介して電気信号として入力される。他方で、ディスプレイ駆動部１１２へと映像信号を出力し、或いはオーディオ駆動部３２へと音声信号を出力する。

（１−２）動作
次に、以上のように構成された本実施例に係る画像表示装置の基本動作について、図６に加えて、図７及び図８を参照して説明する。ここに、図７は、第１実施例に係る、画像表示装置の基本動作を示すフローチャートである。図８は、第１実施例に係る、画像表示装置の基本動作を説明するための模式図である（玩具の鉄砲１２０が、ａ：ないときの様子／ｂ：あるときの様子）。

図７において先ず、制御装置１００は、画像生成部１０２によって、２次元画像（元画像）を生成する（ステップＳ１０１）。この元画像は、例えば図８（ａ）に示すように、的を持った人形の画像とする。

続いて、属性検出部６０によって被検出物の属性が検出されるか否かが、判定される（ステップＳ１０２）。

ここで、被検出物の属性が何も検出されない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、例えば属性検出部６０の検出可能範囲内に被検出物が存在しない場合、元画像を特に変化させる必要はない。従って、元画像の人形は、例えば図８（ａ）に示すように、平常の顔、若しくは笑顔に見えるように表示される。

他方で、被検出物の属性が検出される場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、検出される属性に応じて次のような処理がなされる。尚、被検出物の属性が検出される場合とは、例えば属性検出部６０の検出可能範囲内で、ユーザが被検出物の一例である玩具の鉄砲１２０を構えているときに、玩具の鉄砲１２０の属性が書き込まれたＩＣタグ５０が属性検出部６０によって読み取られ、その属性が検出されるような場合である。

先ず、画像生成部１０２によって、検出される属性に対応するマスク画像が生成される（ステップＳ１０３）。検出される属性に対応するマスク画像が如何なるものかという対応付けは、記憶部１０３に予め記憶されている。例えば図８（ｂ）に示すように、玩具の鉄砲１２０は、発砲する道具であるため、「怖がる」様子を描いたマスク画像が対応付けられて記憶されている。その他の被検出物に対応付けられるマスク画像の例としては以下のようなものが想定される。即ち、フォーク１２２は、食べ物を刺す・巻く道具であるため、「お腹がすいている」様子を描いたマスク画像が対応付けられて記憶されている。ナイフ１２３は、食べ物を切る道具であるため、「お腹がすいている」様子を描いたマスク画像が対応付けられて記憶されている。口紅１２４は、口紅を塗る道具であるため、「喜ぶ」様子を描いたマスク画像が対応付けられて記憶されている。ドライヤー１２５は、温風を噴きつける道具であるため、「熱がる」様子を描いたマスク画像が対応付けられて記憶されている。刷毛１２６は、各色のペンキを塗る道具であるため、「わくわくする」様子を描いたマスク画像が対応付けられて記憶されている。

そして、元画像とマスク画像とが合成される（ステップＳ１０４）。合成される２次元画像が、表示部１１によって表示されるように、制御部１０１がディスプレイ駆動部１１２に映像信号を送る。この映像信号を受けて、表示部１１は合成後の２次元画像を表示する（ステップＳ１０５）。そして、表示された２次元画像を構成する表示光が自身の光路に配置された画像伝達パネル１７によって伝達され、画像伝達パネル１７を介して結像面２１に、実像として表示される（ステップＳ１０６）。

以上、本実施形態によれば、比較的簡易に立体的な二次元画像を表示すると共に、その演出効果、及びインタラクティビティを向上可能である。特に、被検出物の属性を検出できるので、一律ではなく、その属性に応じて変化に富んだリアクションを実現可能となるので、立体的な画像としての演出効果は絶大なものとなる。

（２）第２実施例
本実施例に係る画像表示装置を図９から図１５を参照して説明する。

（２−１）構成
先ず、本実施例に係る画像表示装置の基本構成について、図９を参照して説明する。ここに、図９は、第２実施例に係る画像表示装置の基本構成を概念的に示すブロック図である。
尚、図９において、上述の第１実施例（即ち、図６）と同様の構成については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を適宜省略する。

図９において、本実施例に係る画像表示装置１は、前述の第１実施例に係る画像表示装置１の構成に加えて、被検出物の位置を検出する位置検出部６１を更に備える。尚、本実施例では、位置検出部６１が、本発明に係る「位置検出手段」の一例に相当している。

位置検出部６１は、例えば玩具の鉄砲１２０から発砲され、かつ、属性が書き込まれたＩＣタグ５１を内蔵する玩具の玉１２１が結像面２１に交わる場合、交わった平面領域を検出し、該検出結果を制御装置１００に伝達することが可能に構成されている。位置検出部６１は、例えば非接触型の各種センサやカメラ型のセンサなどである。尚、位置検出部６１によって検出される平面領域は、必ずしも結像面２１と一致する必要はなく、結像面２１よりも手前、又は奥であってもよい。

或いは、位置検出部６１は、平面領域に加えて又は代えて、検出可能範囲内における玩具の玉１２１の空間位置を検出し、該検出結果を制御装置１００に伝達することが可能に構成されている。この場合、位置検出部６１は、例えばＸＹＺセンサ、結像面２１を正面から捉えられるように配置されたＣＣＤイメージセンサ、赤外線センサ或は超音波センサ等の各種センサの他、所定間隔を隔てて重ねて配列された平面領域を検出するセンサによって代用されてもよい。或いは、一つの位置検出部６１からの検出結果を、制御装置１００内に内蔵された又は外付けされたメモリ内に、経時的に蓄積し、結像面２１を通過した玩具の玉１２１を平面領域の集合として検出してもよい。

尚、上述の如き平面位置の検出や空間位置の検出は、静的であっても動的であってもよく、その用途に応じた態様を採ることが可能である。即ち、予めメモリに登録された被検出物の形状及び位置情報により検出されてもよいし、或いは例えばＸＹＺセンサ等の各種センサにより、リアルタイム的に検出されてもよい趣旨である。

（２−２）動作
次に、以上のように構成された本実施例に係る動作について、図９に加えて、図１０を参照して説明する。ここに、図１０は、第２実施例に係る、画像表示装置の基本動作を示すフローチャートである。

図１０において先ず、制御装置１００は、画像生成部１０２によって、２次元画像（元画像）を生成する（ステップＳ１０１）。この元画像は、例えば図８（ａ）に示すように、的を持った人形の画像とする。

続いて、属性検出部６０によって被検出物の属性が検出されるか否かが、判定される（ステップＳ１０２）。ここで、被検出物の属性が検出される場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、更に、位置検出部６１によって、被検出物の位置が検出されるか否かが、判定される（ステップＳ２１１）。

ここで、被検出物の位置が検出される場合には（ステップＳ２１１：ＹＥＳ）、検出される位置、及び属性に応じて次のような処理がなされる。尚、被検出物の位置、及び属性が検出される場合とは、例えば、属性が書き込まれたＩＣタグ５１を内蔵する玩具の玉１２１を、ユーザが玩具の鉄砲１２０で結像面２１に向けて発砲し、その結果、玩具の玉１２１が属性検出部６０、及び位置検出部６１の検出可能範囲内に到達するような場合である。

先ず、画像生成部１０２によって、検出される玩具の玉１２１の位置、及び属性に対応するマスク画像が生成される（ステップＳ２０３）。そして、第１実施例と同様に、ステップＳ１０４、ステップＳ１０５、及びステップＳ１０６の処理が行われ、検出される玩具の玉１２１の位置、及び属性に対応して、浮遊画像が好適に変化する。この様子を、図１１、及び図１２を参照して説明する。ここに、図１１は、第２実施例に係る、画像表示装置において、玩具の玉が結像面を通過する前後の様子を説明するための斜視図である（ａ：通過する前の様子、ｂ：比較例において、通過した後の様子、ｃ：第２実施例において、通過した後の様子）。図１２は、第２実施例に係る、画像表示装置において、玩具の玉が結像面を通過する前後の様子を説明するための側面図である（ａ：通過する前の様子、ｂ：比較例において、通過した後の様子、ｃ：第２実施例において、通過した後の様子）。

図１１（ａ）、及びその側面図である図１２（ａ）に示すように、玩具の鉄砲１２０から玩具の玉１２１が発砲されるとする。このとき、玩具の玉１２１が、結像面２１に表示されている的の浮遊画像を貫通する。ここで、何ら対策がなされなければ、例えば図１１（ｂ）、及びその側面図である図１２（ｂ）に見られるような違和感が生じてしまう。即ち、玩具の玉１２１が的の浮遊画像を貫通したにもかかわらず、的の浮遊画像に何ら変化がないために違和感を感じる。或いは、インタラクティビティを感じない。

そこで、本実施例ではこの違和感を払拭するために、玩具の玉１２１の属性に基づいて、「弾痕」のようなマスク画像作成し、玩具の玉１２１の位置に基づいて、結像面２１における「弾痕」の配置を決定する。その結果、図１１（ｃ）、及びその側面図である図１２（ｃ）に示すように、ユーザが、結像面２１に表示されている的の浮遊画像をめがけて玩具の鉄砲１２０を発砲すると、玩具の玉１２１が、結像面２１を貫通するのと同時に又は相前後して、的の浮遊画像に「弾痕」が残る。もちろん、玩具の玉１２１が、結像面２１を貫通した位置が的の浮遊画像から外れていれば、的の浮遊画像は特に変化せず「弾痕」は残らない。このように、ユーザの操作に対して、浮遊画像がしっかりと変化するうえに、その変化が使用する道具、即ち被検出物によって異なるので、インタラクティビティに加えて、リアリティも格段に増すのである。

尚、図１０において、被検出物の属性が何も検出されない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、又は被検出物の位置が何も検出されない場合（ステップＳ２１１：ＮＯ）、元画像を特に変化させる必要はない。或いは、被検出物の位置、及び属性のうち何れか一方でも検出されれば、その検出結果に応じて、浮遊画像を変化させてもよい。

（２−３）その他の例
次に、被検出物として、玩具の玉１２１以外のものが用いられる場合に、浮遊画像を如何に変化させるかについて、図１３から図１５を参照して説明する。

先ず、被検出物として、フォーク１２２が用いられる場合に、浮遊画像を如何に変化させるかについて、図１３を参照して説明する。ここに、図１３は、第２実施例に係る画像表示装置において、浮遊画像にフォークを刺す様子を示す模式図である（ａ：斜視図、ｂ：浮遊画像の変化を示す正面図）。尚、図１３（ｂ）に記すステップ番号は、図１０のフローチャートに記すステップ番号に対応する。

図１３（ａ）において、結像面２１にリンゴの浮遊画像が表示されており、そのリンゴの浮遊画像をユーザがフォーク１２２で刺している様子が描かれている。このときの一連の浮遊画像の変化の様子を図１３（ｂ）に示す。先ず、図１３（ｂ）のステップＳ１０１に示すように、リンゴの浮遊画像は当初、何ら刺し口のない状態で表示される。次に、そのリンゴの浮遊画像をユーザがフォーク１２２で刺すと、結像面２１とフォーク１２２とが交わる平面領域が、位置検出部６１によって検出され、図１３（ｂ）のステップＳ２０３に示すような、交わる位置に対応した位置にマスク画像が生成される。尚、ここでのマスク画像は、上述の「弾痕」（図１１参照）とは異なり、ICタグ５２から読み取ったフォーク１２２の属性に基づく比較的破損程度の低い刺し口である。最後に、このように生成されるマスク画像と、元画像とを合成すると、図１３（ｂ）のステップＳ１０４に示すように、リンゴにフォーク１２２が刺さったような浮遊画像が得られる。好ましくは、図１３のステップＳ２０３に示すように交わる平面領域より所定マージン分だけ一回り大きいマスクが生成されるとよい。このように、マージンを多少なりとも持たせることで、観察者の両眼間で視角に相異が多少あり且つ結像に対して大なり小なり真正面から外れた位置で観察する場合にも対応することが可能となる。尚、フォーク１２２の属性に対応付けられているマスク画像は、一つとは限らない。複数のマスク画像が、フォーク１２２の位置や位置の変化（つまり、動き）によって、選択されてもよい。例えば、浮遊画像がスパゲティとして、フォーク１２２の位置が奥行き方向にのみ変化する場合には、スパゲティが「刺されている」状態のマスク画像が選択される。他方で、フォーク１２２が結像面２１と交わったまま回転する場合には、スパゲティが「回される、或いは巻きつけられている」状態のマスク画像が選択されると、一段とバラエティに富んだ表現が可能となる。

次に、被検出物として、ナイフ１２３が用いられる場合に、浮遊画像を如何に変化させるかについて、図１４を参照して説明する。ここに、図１４は、第２実施例に係る画像表示装置において、浮遊画像をナイフで切る様子を示す模式図である（ａ：斜視図、ｂ：浮遊画像の変化を示す正面図）。

図１４（ａ）において、結像面２１にリンゴの浮遊画像が表示されており、そのリンゴの浮遊画像をユーザがナイフ１２３で切っている様子が描かれている。このときの一連の浮遊画像の変化の様子を図１４（ｂ）に示す。先ず、図１４（ｂ）の時刻ｔ＝０に示すように、リンゴの浮遊画像は当初、何ら切り口のない状態で表示さる。その後、そのリンゴの浮遊画像をユーザがナイフ１２３で切ると共に時間が経過すると、ナイフ１２３の描く軌跡に対応した位置にマスク画像が生成され、図１４（ｂ）の時刻ｔ＝T１、及びｔ＝T２に示すようなリンゴの浮遊画像が得られる。尚、ここでのマスク画像は、上述の「弾痕」（図１１参照）とは異なり、ICタグ５３から読み取ったナイフ１２３の属性に基づく比較的鋭い切り口である。この切り口には、リンゴの中身が見えるようにすると、リアリティが一層増す。尚、このようにナイフ１２３が移動する際には、生成されるマスクも該移動に追随するようにリアルタイム的な処理が施されてもよいし、或いは、結像面２１と交わる平面領域、若しくは空間領域の集合を軌跡として記憶部１０３に記憶しておき、該軌跡に対応するマスクを作成してもよい。

このように、ナイフ１２３が移動する際には、生成されるマスクは、ただ単にナイフ１２３の現在地に追随するのみならず、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、移動先を予測して、予めマスク画像を先読みする等の準備をするようにしてもよい。ここに、図１５は、第２実施例に係る画像表示装置において、浮遊画像をナイフで切る場合に、ナイフの動きを予測して浮遊画像の先読みする様子を示す模式図である（ａ：経路Ｐ０−Ｐ１に沿って切る場合、ｂ：経路Ｑ０−Ｑ１に沿って切る場合）。

図１５（ａ）に示すように、ナイフ１２３が時刻ｔ＝０からT１の間に、経路Ｐ０−Ｐ１に沿って画面真下方向に移動する場合には、その後の時刻ｔ＝T２では、そのまま真下の点Ｐ２の方向に移動すると予測される。或いは、図１５（ｂ）に示すように、ナイフ１２３が時刻ｔ＝０からT１の間に、経路Ｑ０−Ｑ１に沿って画面右下方向にカーブして移動する場合には、その後の時刻ｔ＝T２では、真下ではなく、カーブの延長線上にある点Ｑ２の方向に移動すると予測される。このような予測は、ナイフ１２３が移動する際に、例えば数百ミリ秒毎にその軌跡を記録しておき、速度ベクトルを特定することで可能である。このように予測して、マスク画像を生成しておけば、応答遅れが解消され、ユーザの違和感を軽減でき、インタラクティビティが一段と向上する。

尚、上述の実施例において、例えば、フォークとナイフを持ち替えて、それぞれの属性によって次々に切り替わる変化を楽しんだり、または、フォークとナイフを同時に持って、フォークで刺しながらナイフで切るというような新たな変化を楽しむこともできる。

さらに、本実施例における、別の例をいくつか挙げる。例えば、女性の顔の浮遊画像に対して、口紅１２４の属性を持つ被検出物の場合、口紅１２４を女性の口元に近づけ動かすと唇に口紅を塗られたような浮遊画像に変化したり、女性の顔も喜んだ表情に変化したりする。口紅１２４を頬に近づけ動かすと、女性の顔が嫌がった表情に変化したり、顔を背けたりしてもよい。さらにファンデーションやアイシャドーなどの属性を持つ被検出物と併用して、化粧を楽しんでもよい。また、例えば刷毛１２６の属性をもつ被検出物の場合、結像面に近づけ動かすと、ペンキのような太くて周辺がかすれたような線を描くことができる。万年筆の属性であれば、細くてシャープな線が描け、青いペンの属性であれば青い色の線、赤いペンの属性であれば赤い色の線が描けたりしてもよい。

以上、本実施形態によれば、比較的簡易に立体的な二次元画像を表示すると共に、その演出効果、及びインタラクティビティを向上可能である。特に、被検出物の属性に加えて位置も検出できるので、一律ではなく、その属性、及び位置に応じて変化に富んだリアクションを実現可能となるので、立体的な画像としての演出効果は絶大なものとなる。

（３）第３実施例
続いて、第３実施例に係る画像表示装置の構成及び動作処理について、図１６及び図１７を参照して説明する。

（３−１）構成
先ず、本実施例に係る画像表示装置の構成について、図１６を参照して説明する。ここに、図１６は、第３実施例に係る画像表示装置の基本構成を概念的に示すブロック図である。
尚、図１６において、上述の第１実施例（即ち、図６）と同様の構成については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を適宜省略する。

図１６において、本実施例に係る画像表示装置１は、上述の第１実施例に係る画像表示装置１の構成に加えて、状態検出部６２と、書換部５５とを更に備える。尚、本実施例では、状態検出部６２が、本発明に係る「状態検出手段」の一例に相当しており、書換部５５が、本発明に係る「書換手段」の一例に相当している。

状態検出部６２は、例えば属性検出部６０と同様のＩＣタグのリーダであり、被検出物の状態を、その状態が書き込まれているＩＣタグ５０を無線又は有線経由で読み取ることで、検出する。尚、ここでいう「被検出物の状態」とは、被検出物についての何らかの状態を定性的に、或いは定量的に示すものであり、例えばスイッチのオン・オフのような非連続な２段階の状態、或いはボリュームの低中高のような連続な多段階の状態等を示す。

書換部５５は、例えばＩＣタグのライタであり、例えばＩＣタグの回路を動的に組み替えることで、ＩＣタグ５０に記録されている情報を書き換え可能である。

尚、上述した状態の検出は、必ずしもＩＣタグを介する必要はない。例えば、状態検出部６２と書換部５５とが所定周波数帯の電磁波を利用した無線通信、或いは有線通信による送受信が可能であれば、状態検出部６２は被検出物の状態を検出できる。

（３−２）動作
次に、以上のように構成された本実施例に係る動作について、図１６に加えて、図１７を参照して説明する。ここに、図１７は、第３実施例に係る、画像表示装置の基本動作を示すフローチャートである。

図１７において先ず、制御装置１００は、画像生成部１０２によって、２次元画像（元画像）を生成する（ステップＳ１０１）。この元画像は、例えば図８（ａ）に示すように、的を持った人形の画像とする。

続いて、属性検出部６０によって被検出物の属性が検出されるか否かが、判定される（ステップＳ１０２）。ここで、被検出物の属性が検出される場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、更に、状態検出部６２によって、被検出物の状態が検出されるか否かが、判定される（ステップＳ３１１）。

ここで、被検出物の状態が検出される場合には（ステップＳ３１１：ＹＥＳ）、検出される状態、及び属性に応じて次のような処理がなされる。尚、被検出物の状態、及び属性が検出される場合とは、例えば、被検出物の属性が書き込まれたＩＣタグ５０を内蔵する玩具の鉄砲１２０で、ユーザが、属性検出部６０、及び状態検出部６２の検出可能範囲内から、結像面２１に向けて発砲し、発砲に伴い、書換部５５が、被検出物の状態が書き込まれたＩＣタグ５０の状態を“発射スイッチ・オフ”から“発射スイッチ・オン”へと書き換えるような場合である。或いは、発砲に伴い、書換部５５が、“発射スイッチ・オン”の旨を状態検出部６２へと電磁気的に送信するような場合である。

先ず、属性検出部６０、及び状態検出部６２によって、検出される玩具の鉄砲１２０の状態、及び属性に対応するマスク画像が生成される（ステップＳ３０３）。そして、第１実施例と同様に、ステップＳ１０４、ステップＳ１０５、及びステップＳ１０６の処理が行われ、検出される玩具の鉄砲１２０の状態、及び属性に対応して、浮遊画像が好適に変化する。その結果、ユーザが、結像面２１に表示されている的の浮遊画像をめがけて玩具の鉄砲１２０を発砲し、“発射スイッチ・オン”という状態になると同時に又は相前後して、的の浮遊画像に「弾痕」が残る。

尚、ステップＳ１０５において、合成後の２次元画像を表示するタイミングは、被検出物の状態が切り替わってから所定間隔後でもよい。この所定間隔後は、例えば、上述の例の場合、発射時の玩具の鉄砲１２０の位置などから求まる。

更に、元画像に対するマスク画像（例えば、弾痕の位置は、発射時の玩具の鉄砲１２０の位置に加えて、発射角度を考慮して定めてもよい。この際、発射角度は、玩具の鉄砲１２０の複数箇所に（好ましくは、発射方向に沿った直線上に）複数のＩＣタグを付着させておき、夫々のＩＣタグの位置を検出することで、発射角度を求めてもよい。或いは、撮像素子によって、直接的に発射角度を認識してもよい。さらには、玩具の鉄砲１２０に、６軸（例えば、ＸＹＺ方向の加速度、前後の傾き、左右の傾き、左右の振れ）センサを付加することによって、玩具の鉄砲１２０の向き、傾きや動きなどを検出することで発射角度や発射方向を求めてもよい。

尚、図１７において、被検出物の属性が何も検出されない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、又は被検出物の状態が何も検出されない場合（ステップＳ３１１：ＮＯ）、元画像を特に変化させる必要はない。或いは、被検出物の状態、及び属性のうち何れか一方でも検出されれば、その検出結果に応じて、浮遊画像を変化させてもよい。

さらに、本実施例における、別の例をいくつか挙げる。例えば、女性の顔の浮遊画像に対して、ドライヤー１２５の属性を持つ被検出物の場合、ドライヤー１２５の状態がスイッチがオフのときは、特に浮遊画像に変化はない。ドライヤー１２５の状態がスイッチがオンに切り替わると、髪がなびく女性の顔の浮遊画像に変化する。さらに、ドライヤー１２５の状態の一つである風量の強弱スイッチを切り替えると、髪のなびく度合いが変化してもよい。さらには、ドライヤー１２５の向きや角度、位置や動きを検出して、髪のなびく位置や様子が、部分的に変化していってもよい。また、時間によって、濡れていた髪が乾いていくような変化をしてもよい。

以上、本実施例によると、ユーザの操作に対して、浮遊画像がしっかりと変化するうえに、その変化が使用する道具、即ち被検出物によって異なるので、非常にインタラクティビティに加えて、リアリティも増すのである。この際、厳密な位置を検出せずとも、ユーザの操作に応じて変化可能であり、インタラクティビティが向上する。

尚、上述した実施例において、被検出物の、属性、位置、状態などの検出には、上述した様々な方法、手法、手段を任意に組み合わせてもよい。こうすることによって、画像表示装置の仕様に合わせて、必要な情報を適切に、又は正確に検出することが可能になる。例えば、メモリと６軸センサを内蔵した被検出物と無線通信によって、属性、位置、状態など全ての情報を一括してやりとりしてもよい。

尚、本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う画像表示装置もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明に係る画像表示装置は、例えば３Ｄフローティングビジョン方式に基づいて二次元画像を立体的に表示する画像表示装置の技術分野に利用可能である。

Claims (8)

1. 画面上に画像を表示する表示手段と、
   前記画像を構成する表示光の光路に配置され、かつ、前記画像の実像を前記画面とは反対側の空間に位置する結像面に浮遊画像として表示するように、前記画像を構成する前記表示光を伝達する画像伝達手段と、
   前記空間を含む実空間部分内に位置する被検出物の属性を特定する属性特定手段と、
   前記被検出物の位置が、前記実空間部分のうち何処であるかを検出する位置検出手段と、
   前記検出される被検出物の位置が経時的に変化する場合に、該変化する前記被検出物の位置の軌跡を記憶する記憶手段と、
   前記被検出物の位置が検出される時点よりも後に、前記被検出物の位置が前記実空間部分のうち何処へ変化するかを、前記記憶される前記被検出物の位置の軌跡に基づいて予測する予測手段と、
   前記表示手段が、前記特定される属性に加えて、前記予測される前記被検出物の位置にも予め対応付けられている形態に係る前記画像を先読みするように、前記表示手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記属性特定手段は、前記属性を検出する属性検出手段を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記被検出物の状態を検出する状態検出手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記浮遊画像が、前記特定される属性に加えて、少なくとも前記検出される前記被検出物の状態にも予め対応付けられている形態へと変化するように、前記表示手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
4. 前記被検出物に付着されており、かつ、前記被検出物の属性を示す属性情報が電磁光学的に読み出し可能に記録されているタグ手段を更に備え、
   前記属性検出手段は、前記記録されている属性情報を電磁光学的に読み出すことで、前記属性を検出する
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
5. 前記位置検出手段は、前記被検出物に付着されている前記タグ手段の位置が、前記実空間部分のうち何処であるかを検出することで、前記被検出物の位置を検出する
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記タグ手段には、前記属性情報に加えて、前記被検出物の状態を示す状態情報が電磁光学的に読み出し可能に記録されており、
   少なくとも前記状態情報を書き換える書換手段を更に備える
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
7. 前記画像伝達手段は、マイクロレンズアレイからなり、
   前記浮遊画像は、前記画像の実像として表示される
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
8. 前記属性は、前記被検出物と一義的に対応付けられており、前記被検出物の少なくとも形状を示すものであることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。

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