JP6573273B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、静止画や動画等の二次元映像を、空間に浮かぶ空間二次元映像として投影表示するとともに、この空間二次元映像を、人の動作により簡単に操作することのできる表示装置に関するものである。

本出願人は、これまでに、パネル状の結像光学素子と、フラットパネル型のディスプレイとを用いて、上記ディスプレイの表示面に表示された映像（動画や静止画等）の投影像が、結像光学素子の上側の空間に浮かび上がった状態で、空間二次元映像として結像する表示装置を提案している（特許文献１を参照）。

上記表示装置は、図７に示すように、結像機能を有する結像光学素子（マイクロミラーアレイＭ）と、映像を表示するフラットパネルディスプレイ（ディスプレイＤ）と、これらを収容するケースＣまたは開放形のハウジング（図示省略）等とを主体として構成されており、上記マイクロミラーアレイＭは、上記ケースＣの上面（天板部）に設けられた開口Ｃａに、取り付けられている。

また、上記ディスプレイＤは、上記マイクロミラーアレイＭの下側（一面側）でかつケースＣの内部に、その表示面ＤａをマイクロミラーアレイＭの下面Ｍｂに対して所定角度α（３０°以上９０°未満）傾けた状態で、載置台Ｆにより支持されている。このディスプレイＤの表示面Ｄａに表示された映像Ｉ（発せられた光：二点鎖線）は、上記マイクロミラーアレイＭを透して、アレイＭに対して面対称の位置となる、マイクロミラーアレイＭの上側（上面Ｍａの上方で、かつ、前記「一面」に対する他面側）の空間に、斜め状に立ち上がる二次元映像（空間像Ｉ’）として結像するようになっている。

特開２０１４−１１５６０６号公報

ところで、上記のような表示装置は、装置筐体の上側に空間二次元映像（空間像）が飛び出すように結像するため、ＬＣＤ，ＰＤＰ，有機ＥＬ等を用いた従来のテレビやタブレット，フォトパネルといった表示装置に比べ、強い印象とインパクトを与えるものである。しかしながら、予め用意された映像を順に表示（再生）するだけでは、慣れにより次第に飽きられるおそれがある。また、店頭や展示会等での広告展示（デジタルサイネージ）やプレゼンテーション等での商用利用を考えた場合、映像の表示だけでなく、装置に触れると上記映像がインタラクティブに変化するという、普通ではない意外性やエンターテイメント性を付与できれば、上記のような表示装置を、店頭での広告展示や商品陳列・販売等の分野で利用できる可能性もある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、装置の筐体の一部またはその付属部品を触れたり叩いたりするだけで、空間像が簡単かつインタラクティブに切り替わる表示装置の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の表示装置は、パネル状の結像光学素子を介して、この結像光学素子の一面側に配置されたディスプレイに表示された映像を、結像光学素子の他面から距離をあけた空間位置に、空間二次元映像として結像させる表示装置であって、上記ディスプレイに設けられた表示映像の制御手段と、上記空間二次元映像が結像する空間位置の近傍に設けられ、物理的な変化を検知してそれを印加電圧の変化または電気抵抗の変化として出力する検出手段と、これら制御手段と検出手段とを互いに接続する信号伝達手段と、上記検出手段から出力される電圧値または電流値を監視して、その変化量が所定の値を上回った際に、上記ディスプレイに表示される映像を所定の順序で順次切り替える映像切り替え手段とを備える、という構成をとる。

すなわち、本発明者は、前記課題を解決するため研究を重ね、その結果、投影される空間像（空間二次元映像）の周りや近傍に、振動や回転等といった物理的な変化を電圧等の変化に変換するシンプルで安価な検出手段（接触形のセンサやスイッチ等）を配設し、この検出手段から得られる電圧値や電流値等の信号の変化を監視（モニタリング）することを着想した。そして、これら検出手段の検知部に衝撃や振動、あるいは、揺れや回転等が加えられた際に生じる上記電圧値等の大きな変化を合図（トリガ）として、ディスプレイに表示される映像を切り替える構成を採用することにより、装置の操作方法等を説明するまでもなく、子供やお年寄り等を含む誰もが、表示装置の映像に変化を与えることができ、この表示装置に興味を持ってもらえることを見出し、本発明に到達した。また同時に、上記構成により、通常の表示装置にはない意外性や広告効果（インパクトやアイキャッチ力等）が高まるため、この表示装置を、店頭での広告展示や商品陳列・販売等に充分利用可能なことも見出した。

本発明の表示装置は、ディスプレイに設けられた制御手段と、検出手段の検出子（プローブ）に加わる物理的な変化を検知してそれを印加電圧の変化または電気抵抗の変化として出力する検出手段と、これらを互いに接続する信号伝達手段と、映像切り替え手段とをを備えており、この映像切り替え手段が、上記検出手段における電圧値または電流値（信号）の変化量を監視して、その変化量が所定の値を上回った際に、上記ディスプレイに表示される映像を所定の順序で順次切り替えるようになっている。

上記の構成により、本発明の表示装置は、この装置に関する操作方法等を説明したり教えたりするまでもなく、簡単な行動（操作）を行うだけで、誰もが、表示装置の映像を簡単に切り替えることができる。しかも、その操作は、上記空間二次元映像が結像する空間位置の近傍、例えば装置の装置の筐体の一部やその付属部品を触れたり叩いたり押したりするというシンプルなもので、これにより、上記映像がインタラクティブに変化するという、従来にはない意外性やエンターテイメント性を得ることができる。すなわち、上記表示装置は、その表示映像を、それを見る者自身が変化させながら見ることができるため、見る者に強いインパクトを与える、アイキャッチ力の高いものとすることができる。また、広告展示やプレゼンテーション等の商用利用においても、その表示映像を、意図的なタイミングで次々と切り替えることができるため、特に印象深い、臨場感に富むものとすることが可能になる。

なお、本発明の表示装置に用いる検出手段としては、圧電素子を用いた圧電型の振動センサまたは加速度センサ、あるいは、機械接点式を有するロータリーエンコーダを、好適に使用することができる。上記圧電型の振動センサまたは加速度センサは、表示装置の筐体あるいは対象物品等への取り付けが容易で、例えば人の手足や指等を用いた打撃や摩擦等に起因する振動や揺れ等を、効率的に検知することができる。また、上記機械接点式のロータリーエンコーダも、それが備えるダイヤル等を指で左右（または前後）に回転させることにより、上記指等により打撃や摩擦等を行うことに代えて、簡単に、制御用（モニタリング用）の電圧値や電流値に変化を起こすことができる。しかも、これらのセンサやエンコーダは、安価に入手可能であるという利点を有する。

本発明の第１の実施形態における表示装置の使用例を説明する説明図である。 第１の実施形態における表示装置の構造を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態における表示装置の概要を説明する説明図である。 第２の実施形態における表示装置の構造を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態における表示装置の構成を説明する説明図である。 本発明の表示装置に用いられるマイクロミラーアレイの構成を説明する図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組み立て後の外観斜視図である。 従来の表示装置の構成を示す断面図である。

つぎに、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

図１および図２は、本発明の表示装置をゲーム（電子的紙相撲）に利用した態様（第１の実施形態）を示す図であり、図３および図４は、本発明の表示装置を商品（楽器）の展示・陳列に利用した態様（第２の実施形態）を示す図であり、図５は、本発明の表示装置を本（しかけ絵本，飛び出す絵本やパラパラ漫画等）に利用した態様（第３の実施形態）を示す図である。なお、図中の符号Ｄはフラットパネルディスプレイ（ディスプレイ）を、Ｍは結像光学素子（マイクロミラーアレイ）を、Ｃはこれらを収納する筐体（ケース）を示す。また、各図では、本発明の表示装置の要部構造のみを簡潔に説明するために、ケースＣ，ハウジング等の筐体の一部や、配線，電装品等の部品の図示を省略しており、ディスプレイＤの表示面Ｄａに表示される「映像Ｉ」や、その投影像（結像）である「空間像Ｉ’」は、分かり易いように厚みを誇張して描いている。

これらの実施形態における表示装置の基本的な構成は共通であり、図２に示す第１実施形態の表示装置の断面図を用いて説明すると、本発明の表示装置は、パネル状のマイクロミラーアレイ結像光学素子（以下「マイクロミラーアレイＭ」または単に「アレイＭ」という）と、ＬＣＤ等のディスプレイＤと、このディスプレイＤを上記アレイＭの一面側（図２の場合はアレイＭの下面Ｍｂ側）で斜め傾斜状に支持する載置台３等と、これらを収容するケースＣ等とを主体として構成されている。なお、白抜き矢印Ｅは、この表示装置を見る人（鑑賞者）の視線の方向を表し、符号Ｈで表示した「人の手」は、同じ人（鑑賞者）のものである。

注目すべきは、上記表示装置には、ケースＣの天板部２の内面の鑑賞者側（図２においては右側）に、この部位に加わる振動等を検知するための圧電型の振動センサ４が配設されており、その検知部で検知される振動や揺れ等が、印加電圧の変化に変換して出力されるようになっていることである。そして、この振動センサ４の出力信号は、ケーブル（信号線：図示省略）等を用いた有線接続や、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を用いた無線通信〔両者を総称して「信号伝達手段」という〕を介して、上記ディスプレイＤに表示される映像Ｉを切り替える映像切り替え手段（この例の場合は、ディスプレイＤに内蔵されている）に伝達される。

また、この表示装置には、上記ディスプレイＤに表示された映像Ｉを制御するための制御手段（コントローラ：ディスプレイＤ内蔵のため図示せず）が設けられているとともに、上記映像切り替え手段が、上記振動センサ４を介してケースＣ（天板部２）の振動や揺れ等を継続的に監視しており、この振動センサ４から得られる信号（電圧値等）の変化量が所定の値を上回った場合に、上記映像切り替え手段が上記制御手段に指示を出して、ディスプレイＤに表示される映像Ｉを所定の順序で順次切り替えるようになっている。

具体的には、例えば図１のように、人の手ＨでケースＣの上面（天板部２の上面）を軽く叩く等した場合、本実施形態における表示装置は、上記叩く等の行為により発生する振動の回数や強さ（振幅）に対応して、空間像Ｉ’を順次切り替える（第１の実施形態の場合は、紙相撲の動物力士を動かす）ことができる。これが、本発明の表示装置の大きな特徴である。

上記実施形態の表示装置について、より詳しく説明すると、表示装置を収納するケースＣは、図２に示すように、有底箱状のハウジング本体１と、このハウジング本体１の上面開口を蓋する蓋体（天板部２）とから構成されている。上記天板部２の奥側中央には、方形の開口２ａが設けられており、この開口２ａの内部（内側）に、マイクロミラーアレイＭが、ケースＣ内部の光を透過可能に嵌め入れられている。

また、上記ケースＣの内部には、ディスプレイＤを所定位置に固定（載置）するための載置台３が配設されている。このディスプレイＤ用の載置台３は、ディスプレイＤを載置するための板状部材３ａと、この板状部材３ａを所定角度で支持するフレーム３ｂ等とからなり、ケースＣの底部の所定位置に載置されている。上記板状部材３ａは、上記マイクロミラーアレイＭの下面ＭｂおよびケースＣの底部（ハウジング内側面）に対して所定角度α傾いた状態で、上記フレーム３ｂ等に支持・固定されており、その上側面が、ディスプレイＤの載置面となっている。

そして、この載置台３の載置面上に、スマートフォン等のＬＣＤ画面を備える機器を載置することにより、この機器が備えるディスプレイＤの表示面Ｄａが、マイクロミラーアレイＭの下面Ｍｂに対してα°傾いた状態で保持されるようになっている。なお、ケースＣ内における上記載置台３の、マイクロミラーアレイＭの下面Ｍｂに対する傾斜角αは、上記アレイＭによる結像が最適となるように調整されており、通常３０°以上９０°未満、好ましくは４０°以上８０°以下の範囲に設定される。

上記載置台３上に載置され、映像Ｉの表示に用いられるディスプレイＤの例としては、バックライトを備える液晶表示パネル（ＬＣＤ）の他、プラズマディスプレイパネル，有機ＥＬ表示パネル等、全可視光波長にわたってなるべく偏りのない「白色」と、非表示時の「黒色」とを、コントラスト良く再現できるディスプレイパネルを使用することが望ましい。

また、ディスプレイＤは、携帯電話または携帯情報端末等の表示部であってもよく、具体的には、上記ディスプレイＤとして、スマートフォン，タブレット，タブレット型ＰＣ，デジタルフォトフレームや、携帯型ゲーム機，携帯型ブックリーダー，ＰＤＡ，電子辞書等のうち、表示面Ｄａが常時露出する（カバーされていない）タイプのなかで、その表示面Ｄａの寸法が、上記マイクロミラーアレイＭの大きさ（平面形状）に対応するサイズのものを使用することができる。

そして、先にも述べたように、本発明の表示装置に用いられるディスプレイＤは、その表示（再生）を制御する制御手段（コントローラ：図示省略）と、ケースＣの振動等を検出する検出手段（振動センサ４等）における電圧（または電流）の変化量を監視（モニタリング）して、その変化量が所定の値を上回った際に、これをきっかけ（トリガ）として上記ディスプレイＤに表示される映像Ｉを順次切り替える「映像切り替え手段」とを備えている。なお、上記映像切り替え手段は、本実施形態の表示装置の場合、映像の再生を制御するプログラムの一部としてディスプレイＤに内蔵されているが、この映像切り替え手段は、上記検出手段の一部として振動センサ４側に内蔵するようにしてもよい。

さらに、上記映像切り替え手段は、人（鑑賞者）による単一の動作（ケースＣを一回叩く、等）により振動等が複数回連続して発生した場合に生じる連続信号（チャタリング信号等）を、所定の時間間隔（０．５〜２秒間等）で信号を一回に絞って他の信号を無効化する、誤動作（チャタリング）防止回路またはプログラムを備えていることが望ましい。

一方、上記ケースＣの開口２ａに配設され、ディスプレイＤに表示された映像Ｉの投影（結像）に用いられる結像光学素子（マイクロミラーアレイＭ）としては、フレネルレンズ等を含む各種レンズや、アフォーカル光学系のマイクロミラー，コーナーリフレクタ等の屈折型結像素子を用いることができる。なかでも、本発明の実施形態においては、後記の図６（ａ），（ｂ）に示すような、アレイＭの他方側の面に対して面対称の位置に像を結ぶ、マイクロミラーアレイＭ（２枚の光学素子からなるコーナーリフレクタアレイ）が好適に使用される。このマイクロミラーアレイＭは、鑑賞者の視点に対して略水平になるように配設される。

また、上記ケースＣの天板部２の下面側（内部側）に配設され、振動や揺れ等の検出に用いられる検出手段としては、上記の圧電型の振動センサ４や、同様の形式の圧電型の加速度センサ等を用いることができる。また、他の形式としては、物理的な変化を印加電圧の変化として出力可能なセンサであればよく、例えば、動電型の振動センサ（加速度検出器）や、ストレイン（ひずみ）ゲージ型の振動センサ（加速度検出器）、または、動電型の速度検出器等を使用することもできる。しかしながら、センサ価格とセンサの寸法，感度やコストパフォーマンス等を考慮して、上記圧電型の振動センサ４または加速度センサが好適に使用される。なお、これらの検出手段は、併用したり、複数個設置したりしてもよい。

上記構成の第１の実施形態の表示装置を、図１に示すようなゲーム〔電子的な仮想（バーチャル）紙相撲〕等に使用する場合は、まず、初期画面となるキャラクター（動物力士等）をディスプレイＤに表示させ、その空間像Ｉ’をケースＣ（またはマイクロミラーアレイＭ）の上側に投影・表示させる（待機状態）。

そして、その状態で、ケースＣの上面（天板部２）や側面等を手Ｈや指等で軽く叩くと、それによる振動や揺れ等が、ディスプレイＤの制御手段に繋がる振動センサ４で検出され、検出された振動等の強さ（振幅）や回数等に比例して、上記ディスプレイＤに表示された映像（すなわち、その投影像である空間像Ｉ’）が、順次切り替えられる。これにより、操作方法等を説明するまでもなく、子供やお年寄り等を含む誰もが、表示装置の映像に、簡単に変化を与えることができる。また、上記叩く等のシンプルな行動により、この表示装置に興味を持ってもらえるとともに、他の表示装置にはない意外性や広告効果（インパクトやアイキャッチ力等）を得ることができる。

なお、上記第１の実施形態の構成の表示装置は、上記のようなゲーム等への利用の他、後記の本（しかけ絵本，飛び出す絵本やパラパラ漫画等）や、楽器、玩具、施設，建物等における案内、フィットネス・トレーニング用品等へ利用することが可能である。

つぎに、本発明の第２の実施形態について説明する。
図３は、本発明の第２の実施形態における表示装置の概要を説明する図であり、図４は、その表示装置の要部の構造を示す断面図である。なお、図中の符号Ｓｈはギターのサウンドホール（開口）を、符号Ｓｔは弦（ストリング）を表す。また、前記第１の実施形態と同じ構成部材には同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この第２の実施形態は、本発明の表示装置をギターＧ等の楽器の展示・陳列に利用した態様であり、通常、立てた状態で展示・陳列されるギターＧ等に対応して、本発明の表示装置を、図４に示すように、縦型としてギターＧ等の内部に配設したものである。したがって、空間像Ｉ’は、ギターＧ等の前側（鑑賞者側）に飛び出すように、結像光学素子（マイクロミラーアレイＭ）の他面側（第１の実施形態においては、アレイＭの上面Ｍａ側）に結像する。

本実施形態においても、表示装置の基本的な構成は他の実施形態と共通であり、パネル状の結像光学素子（マイクロミラーアレイＭ）と、ＬＣＤ等のディスプレイＤと、このディスプレイＤを上記アレイＭの一面側（図４の場合はアレイＭの左側）で斜め傾斜状に支持するフレーム１３等と、これらを収容するケースＣ等とから構成されている。

また、上記ケースＣを構成する箱状のハウジング本体１１の側面には、ギターＧのサウンドホールＳｈに対応する開口１１ａが設けられており、この開口１１ａの内部（内側）に、取付部材１２を用いて、マイクロミラーアレイＭが固定されている。そして、上記フレーム１３により、ディスプレイＤの表示面Ｄａが、マイクロミラーアレイＭの左側面（内側面）に対してα°傾いた状態で保持されるようになっている。なお、ケースＣを省略して、各部材をギターＧの内部に直接取り付けるようにしてもよい。

この実施形態で注目すべきは、図３に示すように、ギターＧの弦Ｓｔの近傍（内部）には、この弦Ｓｔを弾いたりギターＧ本体を叩いたりすることにより発生する振動等を検知し、これを印加電圧の変化として出力する検出手段（図３の場合は、圧電型の振動センサ１４のプローブ部分）が取り付けられている点である。そして、この振動センサ１４の出力信号は、ケーブル（信号線：図示省略）等を用いた有線接続や、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を用いた無線通信を介して、上記ディスプレイＤに表示される映像Ｉを切り替える映像切り替え手段（ディスプレイＤに内蔵）に伝達されるようになっている。

なお、ギターＧ等の楽器において、上記振動センサ１４と同様の位置に、演奏会等においてアンプ等への接続に用いられるピエゾピックアップ（通常、有線接続）が配設されている場合は、このピエゾピックアップを、振動センサ１４のプローブとして利用することもできる。

また、先にも述べたように、本実施形態で用いられるディスプレイＤには、その表示（再生）を制御するための制御手段（コントローラ：図示省略）が設けられているとともに、前記映像切り替え手段が、検出手段（振動センサ１４またはピエゾピックアップ等）を介して、弦Ｓｔを弾いたりギターＧ本体を叩いたりすることにより発生する振動等を継続的に監視しており、この振動センサ１４等から得られる信号（電圧値等）の変化量が所定の値を上回った場合に、上記映像切り替え手段が上記制御手段に指示を出して、ディスプレイＤに表示される映像Ｉを切り替える（もしくは映像の再生を始める）ようになっている。

なお、上記の映像切り替え手段は、映像の再生を制御するプログラムの一部としてディスプレイＤに内蔵されているが、第１の実施形態と同様、上記検出手段の一部として振動センサ１４側に内蔵するようにしてもよい。また、上記映像切り替え手段は、連続した信号（チャタリング信号）を、所定の時間間隔（０．５〜２秒間等）で一回に絞る誤動作（チャタリング）防止回路またはプログラムを備えることが望ましい。

上記構成の第２の実施形態の表示装置を、図３に示すような楽器（ギターＧ）等で用いる場合は、まず、音符の映像（静止画または動画）からなる初期画面をディスプレイＤに表示させ、その空間像Ｉ’をケースＣ（ギターＧ）の前側に投影・表示させる。なお、音符が飛び出す「驚き」の効果を狙う場合は、ディスプレイＤに何も表示されていない場合もある。

そして、その状態（待機状態）で、弦Ｓｔ、またはギターＧ本体の表面や側面等を手や指等で弾いたり叩いたりすると、それによる振動や揺れ等が、ディスプレイＤの制御手段に繋がる振動センサ１４等で検出され、検出された振動等の強さ（振幅）や回数等に対応して、上記ディスプレイＤで映像の再生（その投影像である空間像Ｉ’の投影）が開始されたり、ディスプレイＤに表示されている映像が順次切り替えられたりする。これにより、操作方法等を説明するまでもなく、子供やお年寄り等を含む誰もが、簡単に、表示装置の映像に変化を与えることができる。また、上記弾く，叩く等の単純な行動により、この表示装置に興味を持ってもらえるとともに、他の表示装置にはない意外性や広告効果（インパクトやアイキャッチ力等）を得ることができる。

なお、上記第２の実施形態の表示装置は、上記ギターＧ（クラシックギターやフォークギター等のアコースティックギター）の他に、それと同様のサウンドホールを有する、ウクレレやバイオリン，コントラバス等の弦楽器に設置できることはもちろん、上記マイクロミラーアレイＭが本体から覗く（露呈する）ように配置すれば、他の弦楽器や、木管楽器，金管楽器，打楽器，鍵盤楽器等へも設置することができる。したがって、これらの楽器等においても、上記第２の実施形態と同様の効果を奏する。

つぎに、本発明の第３の実施形態について説明する。
図５は、本発明の第３の実施形態における表示装置の構成および動作を説明する図である。ここで、図中の符号５は、空間像Ｉ’を操作するための機械接点式のロータリーエンコーダであり、これが本実施形態の特徴である。なお、前記第１の実施形態と同じ構成部材には同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この第３の実施形態の表示装置は、本発明の表示装置を、しかけ絵本，飛び出す絵本やパラパラ漫画等の電子的な本に利用した態様であり、その特徴は、回転による位相変化を印加電圧の変化に変換する検出手段（センサ）として、前記第１，第２の実施形態の振動センサ４，１４に代えて、機械接点式のロータリーエンコーダ５が配設されている点である。また、上記ロータリーエンコーダ５は、ケーブル（信号線：図示省略）等を用いた有線接続や、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を用いた無線通信等により、上記映像切り替え手段（ディスプレイＤの制御手段）に接続されている。

上記機械接点式のロータリーエンコーダ５について説明すると、機械接点式（メカニカルタイプ）のロータリーエンコーダ５は、Ａ（信号１），Ｂ（信号２），ＧＮＤ（アース）等の三つの端子を有しており、これらの端子間をそれぞれ結ぶ、円周状に配置された多数の接点と、これらの接点上を円周方向に摺接する回転子（ダイヤルまたはツマミに接続）とを備える。そして、ダイヤル等を指で左右（または前後）に回転させることにより生じる位相差が、印加電圧および電気抵抗の変化（パルス様の波形）として、Ａ，Ｂ端子それぞれに異なるタイミングで出力される。また、これらの波形の出現順をディスプレイＤの制御手段で認識することにより、ロータリーエンコーダ５の回転方向を識別することができる。さらに、これらの波形の出現数をカウントすることにより、上記ロータリーエンコーダ５の回転数（回転の速さ）を計測することも可能である。

上記ロータリーエンコーダ５を用いた第３の実施形態の表示装置は、例えば図５に示すような電子的な本等のページめくりに用いる場合、まず、初期画面となる該当ページをディスプレイＤに表示させ、その空間像Ｉ’をケースＣ（またはマイクロミラーアレイＭ）の上側に投影・表示させる（待機状態）。

そして、その状態で、ケースＣの側面に位置するロータリーエンコーダ５のダイヤルを、前後（矢印Ｆ方向または矢印Ｒ方向）に回転させると、その回転角と回転の速さ等に比例して、上記ディスプレイＤに表示された映像（その投影像である空間像Ｉ’）を、例えば図５においてはアルファベットの「Ａ」→「Ｂ」→「Ｃ」のように、素早く切り替えることができる。

上記構成により、第３の実施形態の表示装置においても、前記第１，第２の実施形態と同様、操作方法等を説明するまでもなく、子供やお年寄り等を含む誰もが、表示装置の映像を簡単に切り替えることができる。また、上記のようなシンプルな操作（ダイヤルの回転）により表示装置の表示を切り替えできることから、従来の表示装置より高い広告効果が求められる、店頭での広告展示や商品陳列・販売等に利用することができる。

なお、上記ロータリーエンコーダ５は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を用いた無線接続とすれば、その配設位置は限定されず、表示装置から離れた位置からも、この空間像Ｉ’を切り替えることができる。また、機械接点式のロータリーエンコーダ５の代わりに、光学式センサを用いて回転方向や回転数を計測する、光学式ロータリーエンコーダを用いてもよい。

さらに、上記構成の第３の実施形態の表示装置は、前記第１の実施形態のようなゲーム等への利用はもちろん、漫画，絵本，マニュアル等の電子書籍や、玩具、施設，建物等における案内、家電製品、ＡＶ機器、防犯用品・設備等へ利用することも可能である。

そして、これら一連の実施形態における空間像Ｉ’の操作は、先に述べた「叩く」，「弾く」や「回す」等の手を用いた操作の他、足で踏む等、身体の他の部分を用いた行動により振動等を付与するようにしてもよい。

つぎに、上記各実施の形態の表示装置で用いられる、マイクロミラーアレイＭについて詳しく説明する。

結像機能を有するマイクロミラーアレイＭは、図６（ａ）に示すように、アクリルやガラス等、可視光の透過率が８０％以上の材料からなる透明な基板１０，１０’の表面に、回転刃を用いたダイシング加工により、互いに平行な複数本の直線状溝１０ｇ，１０’ｇが所定の間隔で形成された２枚の光学素子〔単体、図６（ａ）における上下それぞれの基板〕）を、各光学素子の直線状溝１０ｇ，１０’ｇの延びる方向が平面視互いに直交するように、各光学素子における直線状溝１０ｇ，１０’ｇが形成された「おもて面」１０ａどうしが当接した態様で重ね合わせられ、一組として構成されている〔図６（ｂ）参照〕。

これらの基板１０，１０’は、通常、一定の厚みを有する硬質な板状（厚さ０．５〜１０．０ｍｍ程度）で、その上面（おもて面１０ａ，１０’ａ）に、上記直線状の各溝１０ｇ，１０’ｇが彫り込み形成されている。これらの溝１０ｇ，１０’ｇは、ダイシング加工機等の回転刃（切削加工）により形成されるもので、基板１０，１０’の加工対象面（おもて面）に、一方向に所定の間隔（ピッチ）で、かつ、互いに平行になるように形成される。そして、これらの溝１０ｇ，１０’ｇを構成する側面（壁面）は、上記回転刃を用いたダイシング加工により形成されるため、光反射性の垂直面（鏡面）になっている。

なお、上記溝１０ｇ，１０’ｇは、上記ブレードの厚さ（回転刃端面間の全厚）にもよるが、通常、０．０１５ｍｍ（１５μｍ）〜０．３ｍｍ（３００μｍ）程度の厚さのブレードを使用した場合、溝幅が約２０〜３５０μｍで、溝深さが約５０〜５００μｍ程度の溝１０ｇ，１０’ｇが形成され、これらの溝１０ｇ，１０’ｇが形成されていない残りの領域（凸条部）は、幅が約５０〜３００μｍで、高さが約５０〜５００μｍ（溝の深さと同一）の平行なリブ状となっている。

そして、上記直線状の各溝１０ｇ，１０’ｇが形成された２枚の基板１０，１０’は、一方の基板１０’を下側の他方の基板１０に対して水平に９０°回転させた状態（すなわち、下側の基板１０と上側の基板１０’における「溝」の延長方向の位相が９０°異なる状態）で、これらの基板１０，１０’を重ね合わせることにより、図６（ｂ）に示すマイクロミラーアレイＭが形成される。

なお、重ね合わせの際、上記のように下側の基板１０と上側の基板１０’における溝方向の位相が９０°異なることから、図６（ｂ）の状態において、マイクロミラーアレイＭを基板表裏方向（上下方向）から見た場合、上側の基板１０’の各溝１０’ｇと下側の基板１０の各溝１０ｇとが、平面視互いに直交する格子状になっており、これらの交差箇所それぞれに、上側の基板１０’の各溝１０’ｇの光反射性の垂直面（第２の鏡面）と、下側の基板１０の各溝１０ｇの光反射性の垂直面（第１の鏡面）とからなるコーナーリフレクタ〔上下方向に離間した２面コーナーリフレクタ〕が形成される。この構成により、上記マイクロミラーアレイＭは、このアレイＭの一面側にある映像Ｉを、他面側の面対象位置に、正立の空間像Ｉ’として結像することができる。

また、マイクロミラーアレイの構成としては、上記各光学素子における直線状溝が形成されたおもて面どうしが当接した状態で重ね合わせる態様（上記例のアレイＭ）の他、直線状溝が形成されたおもて面１０ａと、形成されていない裏面１０’ｂを当接させ、これら基板１０，１０’どうしを上下に重ね合わせる態様、または、直線状溝が形成されていない裏面（１０ｂ，１０’ｂ）どうしが当接した状態で重ね合わせる態様としても、同様の機能を有する結像光学素子を得ることができる。

さらに、使用する結像光学素子（マイクロミラーアレイ）は、１枚の基板１０（光学素子）の上側のおもて面１０ａおよび下側の裏面１０ｂに、それぞれ、前記の回転刃等を用いたダイシング加工により、互いに平行な直線状（おもて面１０ａと裏面１０ｂの溝方向の位相は９０°異なる）を形成する構成としてもよい。

本実施の形態の表示装置に用いる結像光学素子としては、これらの態様のマイクロミラーアレイのうち、いずれを用いても差し支えないが、なかでも、図６（ｂ）に示すマイクロミラーアレイＭが、アレイＭの溝内への埃等の付着を防ぐ観点から、最も好適に使用される。

上記構成のマイクロミラーアレイを結像光学素子として用いることにより、本発明の表示装置は、空間二次元映像（空間像Ｉ’）を、このマイクロミラーアレイの他面側に、高輝度で鮮明に投影・表示することができる。

本発明の表示装置は、静止画や動画等の二次元映像を、空間に浮かぶ空間二次元映像として投影表示するとともに、この空間二次元映像を、人の動作により簡単に操作することができる。そのため、通常の表示装置にはない意外性や広告効果（インパクトやアイキャッチ力等）の高い広告展示等が可能で、店頭での広告や商品陳列・販売等での利用に適する。

４ 振動センサ（検出手段）
Ｄ ディスプレイ
Ｉ 映像
Ｉ’ 空間像
Ｍ マイクロミラーアレイ（結像光学素子）

Claims (5)

1. 筐体に設けられたパネル状の結像光学素子を介して、この結像光学素子の一面側に配置されたディスプレイに表示された映像を、結像光学素子の他面から距離をあけた空間位置に、空間二次元映像として結像させる表示装置であって、上記ディスプレイに設けられた表示映像の制御手段と、上記空間二次元映像が結像する空間位置の近傍に設けられ、筐体またはその付属部品の物理的な変化を検知してそれを印加電圧の変化または電気抵抗の変化として出力する検出手段と、これら制御手段と検出手段とを互いに接続する信号伝達手段と、上記検出手段から出力される電圧値または電流値を監視して、その変化量が所定の値を上回った際に、上記ディスプレイに表示される映像を所定の順序で順次切り替える映像切り替え手段と、を備え、上記物理的な変化に対応した空間二次元映像を結像し、上記筐体と上記空間二次元映像の変化とを組み合わせて利用することを特徴とする表示装置。
2. 上記検出手段が、圧電型の振動センサまたは加速度センサである請求項１記載の表示装置。
3. 上記検出手段が、機械接点式のロータリーエンコーダである請求項１記載の表示装置。
4. 上記映像切り替え手段が、連続した信号を所定の時間間隔で一回に絞る誤作動防止回路またはプログラムを備えている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置。
5. 上記筐体が、電子的紙相撲用、本用、楽器用、玩具用、施設・建物案内用、フィットネス・トレーニング用品用、および広告用からなる群から選ばれた筐体である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置。

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