JPH10221639A - 表示装置および表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ユーザが、視聴しようとしている視聴プログ
ラム画像に対応する虚像までの距離および大きさを正し
く認識することができるようにする。 【解決手段】 ディスプレイパネル（図示せず）には、
視聴プログラム画像が表示され、この視聴プログラム画
像は、レンズ（図示せず）により拡大されてユーザの眼
球に入射し、これにより、ユーザの眼球において、視聴
プログラム画像に対応する虚像が観察される。さらに、
ディスプレイパネルの視聴プログラム画像が表示された
周辺には、その視聴プログラム画像に対応する虚像まで
の距離およびその虚像のサイズをユーザに知覚させるた
めの知覚画像が表示され、この知覚画像も、レンズによ
り拡大されてユーザの眼球に入射し、これにより、ユー
ザの眼球においては、知覚画像に対応する虚像も観察さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置および表
示方法に関し、特に、例えば、ユーザが視聴しようとし
ている画像に対応する虚像とともに、その虚像までの距
離やサイズ（大きさ）をユーザに知覚させるための知覚
画像に対応する虚像を形成することで、虚像を観察する
ことにより得られる臨場感を向上させることができるよ
うにした表示装置および表示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、例えば、ＨＭＤ（Head Mount Dis
play）などの、虚像をユーザに提供する表示装置である
虚像視ディスプレイ装置が実現されている。

【０００３】ここで、虚像は、物体が、焦点距離よりレ
ンズに近い位置にある場合に、その物体側にできるもの
で、その形成原理については、例えば、「レンズの科学
入門（上）」、小倉敏布、朝日ソノラマ社や、「光
学」、村田和美、サイエンス社などに、その詳細が記載
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、人間が、空
間内における物体の位置（物体までの距離）と大きさ
（サイズ）を知覚する要因としては、例えば、両眼の輻
輳およびピントの調節具合や、網膜に形成される、その
物体の像（網膜像）の大きさ（視角、画角）などがあ
る。

【０００５】そこで、虚像視ディスプレイ装置には、こ
れらの要因に基づいて、臨場感のある虚像を形成させる
ようにすることが考えられる。

【０００６】即ち、図１９は、上述のような要因に基づ
いて臨場感のある虚像を形成する虚像視ディスプレイ装
置の構成例を示す上面図である。

【０００７】ディスプレイパネル２Ｌおよび２Ｒは、例
えば、液晶などで構成され、それぞれには、左眼用また
は右眼用の画像が表示される。ディスプレイパネル２Ｌ
または２Ｒに表示された画像としての光は、レンズ１Ｌ
または１Ｒにそれぞれ入射し、そこで拡大されて、ユー
ザの左眼または右眼に入射する。ディスプレイパネル２
Ｌまたは２Ｒは、レンズ１Ｌまたは１Ｒの焦点より近い
位置（レンズ１Ｌまたは１Ｒ寄りの位置）に配置されて
おり、これにより、ユーザの左眼または右眼では、レン
ズ１Ｌまたは１Ｒで画像が拡大されることにより形成さ
れる虚像がそれぞれ観察される。

【０００８】図１９に示した虚像視ディスプレイ装置
は、左眼用の光学系であるレンズ１Ｌと右眼用の光学系
であるレンズ１Ｒとを有するので、即ち、２つの光軸を
有するので、２光軸型と呼ばれる（これに対して、例え
ば、１つのディスプレイパネルに表示された画像を、１
つのレンズで拡大することにより虚像を形成し、この虚
像を、片眼または両眼で観察させる１光軸型と呼ばれる
ものもある）。

【０００９】このような２光軸型の虚像視ディスプレイ
装置では、レンズ１Ｌとディスプレイパネル２Ｌとの位
置関係、およびレンズ１Ｒとディスプレイパネル２Ｒと
の位置関係によって、ユーザの左眼または右眼で観察さ
れる虚像が形成される、ユーザからの距離（虚像が形成
される位置）（虚像結像位置）を変えることができる。

【００１０】従って、レンズ１Ｌとディスプレイパネル
２Ｌとの位置関係、およびレンズ１Ｒとディスプレイパ
ネル２Ｒとの位置関係を調節することによって、両眼の
輻輳およびピントの調節具合を変えることができ、これ
により、虚像の位置（ユーザから虚像までの距離）を、
ユーザに知覚させることができる。

【００１１】また、図２０に示すように、網膜像の大き
さが一定である場合、虚像までの距離が遠いほど、ユー
ザは、その虚像が大きいと知覚する。従って、上述の位
置関係を調節し、虚像が形成される位置を変えることに
よって、ユーザが知覚する虚像の大きさを変えることが
できる。逆に、虚像までの距離を一定とする場合には、
網膜像の大きさを変えることで、ユーザが知覚する虚像
の大きさを変えることができる。

【００１２】ところで、虚像視ディスプレイ装置の中に
は、外光の入射が可能になっている、いわゆるシースル
ー型のものがあり、この場合、ユーザは、虚像（虚像画
面）（虚像空間）だけでなく、外部の景色（状況）（実
空間）も観察することができる。

【００１３】このため、実空間の環境によっては、臨場
感のある虚像が得られなくなる場合があった。

【００１４】即ち、人間が知覚する、空間内における物
体の位置と大きさには、上述した両眼の輻輳およびピン
トの調節具合、並びに網膜像の大きさの他、視覚心理に
よる効果も大きな影響を与える。つまり、虚像空間を、
実空間とともに見ることができる場合においては、実空
間に存在する物体と、虚像とを比較することによって得
る心理効果が、人間が知覚する虚像の位置と大きさに大
きな影響を及ぼす。

【００１５】具体的には、例えば、図２１に示すよう
に、ユーザと虚像との間に、実空間に存在する物体（障
害物）がある場合、障害物は、虚像の手前にあるため、
本来は、図２２（Ａ）に示すように、障害物全体が見え
るはずである。

【００１６】しかしながら、図１９に示した虚像視ディ
スプレイ装置においては、ディスプレイパネル２Ｌおよ
び２Ｒによって視界が遮られるため、図２２（Ｂ）に示
すように、その遮られた範囲にある障害物は見えなくな
る。

【００１７】以上のように、虚像の手前にある障害物
が、虚像の後方に隠れて見えないという実空間では有り
得ない現象が生じ、このような矛盾に起因して、虚像の
位置と大きさが正しく知覚されず、その結果、臨場感の
ある虚像が得られなくなることがあった。

【００１８】そこで、虚像視ディスプレイ装置を、外光
を遮断して、ユーザから外部の景色（実空間）が見えな
いように構成する方法がある。

【００１９】しかしながら、外光を遮断し、人間が知覚
する物体の位置と大きさに大きな影響を与える視覚心理
による効果を利用しないようにしたのでは、即ち、虚像
と比較対象する物を見えなくしたのでは、やはり、虚像
の位置と大きさが正しく知覚されず、その結果、臨場感
ある虚像が得られなくなることがある。

【００２０】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、ユーザに虚像の位置や大きさを正しく知
覚させ、これにより、臨場感ある虚像を提供することが
できるようにするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の表示装
置は、受信画像に対応する虚像までの距離またはその虚
像のサイズをユーザに知覚させるための知覚画像を記憶
している記憶手段を備え、表示手段に表示された受信画
像を拡大することにより虚像を形成する拡大光学系が、
知覚画像に対応する虚像も形成することを特徴とする。

【００２２】請求項１０に記載の表示方法は、受信画像
に対応する虚像までの距離またはその虚像のサイズをユ
ーザに知覚させるための知覚画像に対応する虚像を形成
することを特徴とする。

【００２３】請求項１に記載の表示装置においては、記
憶手段は、受信画像に対応する虚像までの距離またはそ
の虚像のサイズをユーザに知覚させるための知覚画像を
記憶しており、拡大光学系は、知覚画像に対応する虚像
を形成するようになされている。

【００２４】請求項１０に記載の表示方法においては、
受信画像に対応する虚像までの距離またはその虚像のサ
イズをユーザに知覚させるための知覚画像に対応する虚
像を形成するようになされている。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明を適用した虚像視
ディスプレイ装置の第１の実施の形態の外観構成を示し
ており、図２は、その右側面（ユーザからみて右側面）
の断面を示している。

【００２６】図１に示すように、虚像視ディスプレイ装
置は、光を遮断する遮光膜（同図において、斜線を付し
てある部分）などで覆われており、これにより、虚像視
ディスプレイ装置の使用中は、ユーザが実空間（外部の
状況、景色）を見ることができないようになされてい
る。

【００２７】なお、虚像視ディスプレイ装置の光学的構
成（図２）は、例えば、図１９における場合と同様であ
るため、その説明は、省略する。

【００２８】図３は、虚像視ディスプレイ装置の使用形
態の例を示している。

【００２９】虚像視ディスプレイ装置には、図３（Ａ）
に示すように、頭部に装着するためのベルトなどを設
け、これにより、頭部に装着して使用することができ
る。また、同図（Ｂ）に示すように、虚像視ディスプレ
イ装置は、スタンドなどに固定し、これをユーザが、い
わば覗き見するような形態で使用することもできる。さ
らに、同図（Ｃ）に示すように、虚像視ディスプレイ装
置を携帯に便利なように小型に構成し、ユーザが手で持
つような形態で使用することもできる。さらに、同図
（Ｄ）に示すように、ソファなどに、ユーザの頭部を覆
うような、回動可能なフードを取り付け、その内部に虚
像視ディスプレイ装置を固定するような形態で使用する
こともできる。但し、この場合、フードは、外光を遮光
するように構成するのが望ましい。

【００３０】なお、図３に示した使用例は一例であり、
虚像視ディスプレイ装置の使用形態は、特に限定される
ものではない。

【００３１】次に、図４は、虚像視ディスプレイ装置の
第１の実施の形態の電気的構成例を示している。

【００３２】知覚画像用ＲＯＭ（Read Only Memory）１
１（記憶手段）は、虚像までの距離および虚像の大きさ
（サイズ）をユーザに知覚させるために適した画像であ
る知覚画像のデータを記憶している。具体的には、例え
ば、実空間における大きさが経験的に認識されており、
かつ誰がどこで見ても大きさがほぼ一定の人間や、特定
の動植物、煙草の箱などの、虚像と比較することによ
り、その虚像までの距離や大きさを知覚することができ
るようなものの画像を、知覚画像として記憶している。
また、知覚画像用ＲＯＭ１１は、同一のものであって
も、種々の大きさについての知覚画像を記憶している。

【００３３】ＲＡＭ（Random Access Memory）１２は、
例えば、図示せぬチューナや再生装置から出力される画
像信号（表示映像信号）などの、ユーザが視聴しようと
している画像（例えば、映画など）（以下、適宜、視聴
プログラム画像という）（受信画像）を受信し、一時記
憶して、ディスプレイパネル２（２Ｌおよび２Ｒ）（表
示手段）に出力するようになされている。また、ＲＡＭ
１２は、知覚画像用ＲＯＭ１１から読み出される知覚画
像も一時記憶して、ディスプレイパネル２に出力するよ
うになされている。

【００３４】制御部１３は、知覚画像データの、知覚画
像用ＲＯＭ１１からの読み出しを制御するようになされ
ている。

【００３５】以上のように構成される虚像視ディスプレ
イ装置では、視聴プログラム画像のデータが、１画面
（１フレームまたは１フィールド）単位で、ＲＡＭ１２
に供給されて記憶される。

【００３６】ここで、ＲＡＭ１２の記憶容量は、視聴プ
ログラム画像の１画面分のデータ量よりも多いものとさ
れている。即ち、視聴プログラム画像の１画面の横×縦
が、例えば６４０×４８０画素で構成される場合、ＲＡ
Ｍ１２は、例えば８００×６００画素のデータを記憶す
ることのできる容量を有している。

【００３７】ＲＡＭ１２においては、１画面分の視聴プ
ログラム画像のデータが、例えば、その画像がディスプ
レイパネル２の中央部分などの所定の範囲（以下、適
宜、視聴プログラム範囲という）に表示されるようなア
ドレスに記憶される。

【００３８】一方、制御部１３では、知覚画像用ＲＯＭ
１１に記憶されている知覚画像のうち、いまＲＡＭ１２
に供給されている視聴プログラム画像に対応する虚像ま
での距離および大きさを知覚するのに最適な大きさのも
の（以下、適宜、最適知覚画像という）のデータが選択
される。

【００３９】即ち、例えば、ユーザが、視聴プログラム
画像に対応する虚像までの距離および大きさに基づい
て、制御部１３を操作すると、制御部１３では、この操
作にしたがって、最適知覚画像が選択される。また、例
えば、視聴プログラム画像のデータには、その画像に対
応する虚像までの距離および大きさを表す情報が含まれ
ており、制御部１３では、この情報にしたがって、最適
知覚画像が選択される。あるいは、前述したように、レ
ンズ１（拡大光学系）とディスプレイパネル２との位置
関係によって、虚像が形成される位置が決まることか
ら、制御部１３では、例えば、この位置関係に基づい
て、最適知覚画像が選択される。

【００４０】制御部１３によって選択された最適知覚画
像のデータは、知覚画像用ＲＯＭ１１から読み出され、
ＲＡＭ１２に供給される。ＲＡＭ１２では、その記憶領
域の中の、視聴プログラム範囲以外に対応する領域のア
ドレスに、最適知覚画像のデータが記憶される。即ち、
例えば、ディスプレイパネル２において、視聴プログラ
ム画像の左右に表示されるようなアドレスに記憶され
る。但し、最適知覚画像のデータは、その一部または全
部が、ディスプレイパネル２において、視聴プログラム
画像に重畳して表示されるようなアドレスに記憶させる
ことも可能である。

【００４１】ＲＡＭ１２に記憶された視聴プログラム画
像および最適知覚画像のデータは、そこから読み出さ
れ、ディスプレイパネル２に供給される。これにより、
ディスプレイパネル２では、その中央部に視聴プログラ
ム画像が表示されるとともに、左側および右側に最適知
覚画像が表示される。

【００４２】ディスプレイパネル２に表示された画像
は、前述したように、レンズ１で拡大されて、ユーザの
眼球に入射し、これにより、ユーザの左眼および右眼に
おいて、例えば、図５に示すように、視聴プログラム画
像に対応する虚像とともに、最適知覚画像に対応する虚
像が観察される。

【００４３】従って、ユーザは、視聴プログラム画像
を、最適知覚画像と比較し、それにより得る視覚心理効
果から、視聴プログラム画像に対応する虚像の位置と大
きさを正しく知覚し、その結果、臨場感ある虚像を観賞
することができる。

【００４４】なお、知覚画像としては、例えば、遠近法
やきめの勾配などの奥行き感を表現する手法を用いた画
像を使用することが可能である。この場合、ユーザは、
知覚画像により得られる奥行き感による心理的効果から
も、視聴プログラム画像に対応する虚像の位置と大きさ
を正しく知覚することが可能となる。

【００４５】また、知覚画像は、動画および静止画のい
ずれであっても良い。

【００４６】知覚画像を動画とした場合、その動画を、
遠近法による奥行き感を与えるようなもの（例えば、周
辺部から中心に向かって流れる星を表示する動画は、ユ
ーザ側から虚像に向かって星が流れているような奥行き
感を与える）とすれば、やはり、奥行き感による心理的
効果から、ユーザに視聴プログラム画像に対応する虚像
の位置と大きさを正しく知覚させることが可能となる。
但し、知覚画像を動画とする場合、ＲＡＭ１２に記憶さ
せる知覚画像のデータを、その動画の動きにあわせて書
き換える必要がある。

【００４７】一方、知覚画像を静止画とした場合におい
ては、その知覚画像のデータを、ＲＡＭ１２に一度書き
込んだ後は、例えば装置の電源を入れ直したり、知覚画
像を他のものに変更したりしない限りは、知覚画像のデ
ータの書き換えは必要なく、従って、この場合は、以
後、視聴プログラム画像のデータの書き換えを行うだけ
で済む。

【００４８】ところで、視聴プログラム画像に対応する
虚像とともに、知覚画像に対応する虚像を常時提示する
ようにした場合には、知覚画像が目につき、視聴プログ
ラム画像に集中または没入することができなくなること
が考えられる。

【００４９】そこで、図６は、本発明を適用した虚像視
ディスプレイ装置の第２の実施の形態の構成を示してい
る。なお、図中、図４における場合と対応する部分につ
いては、同一の符号を付してある。即ち、この虚像視デ
ィスプレイ装置は、タイミングコントローラ２１が新た
に設けられている他は、図４における場合と同様に構成
されている。

【００５０】タイミングコントローラ２１（制御手段）
は、知覚画像用ＲＯＭ１１から最適知覚画像のデータを
読み出し、それを、ＲＡＭ１２に書き込むタイミング
（以下、適宜、書き込みタイミングという）を制御する
ようになされている。さらに、タイミングコントローラ
２１は、最適知覚画像のデータをＲＡＭ１２に記憶させ
ておく期間（以下、適宜、記憶期間という）も制御する
ようになされている。

【００５１】なお、書き込みタイミングおよび記憶期間
は、例えば、タイミングコントローラ２１を操作するこ
とにより、ユーザが設定することができるようになされ
ている。また、書き込みタイミングおよび記憶期間は、
例えば、視聴プログラム画像のデータに重畳しておくよ
うにすることなども可能である。

【００５２】以上のように構成される虚像視ディスプレ
イ装置では、ユーザがタイミングコントローラ２１を操
作することにより書き込みタイミングや記憶期間を設定
すると、あるいは視聴プログラム画像のデータに重畳さ
れている書き込みタイミングおよび記憶期間を受信する
と、タイミングコントローラ２１は、書き込みタイミン
グにしたがって、知覚画像用ＲＯＭ１１から最適知覚画
像のデータを読み出し、ＲＡＭ１２に書き込む。そし
て、その後、記憶期間が経過すると、最適知覚画像のデ
ータのＲＡＭ１２への書き込みを停止し、また、ＲＡＭ
１２に既に記憶されている最適知覚画像のデータを消去
する。

【００５３】従って、この場合、最適知覚画像に対応す
る虚像は、書き込みタイミングから記憶期間だけ形成
（提示）されるので、ユーザは、所望するときから、所
望する時間だけ、最適知覚画像に対応する虚像を観察す
ることができ、その結果、視聴プログラム画像に集中ま
たは没入することができなくなることを防止することが
可能となる。

【００５４】次に、図７は、本発明を適用した虚像視デ
ィスプレイ装置の第３の実施の形態の構成を示してい
る。なお、図中、図４における場合と対応する部分につ
いては、同一の符号を付してある。即ち、この虚像視デ
ィスプレイ装置は、ＲＡＭ１２が削除され、スイッチ３
２およびコントローラ３３が新たに設けられている他
は、図４における場合と同様に構成されている。

【００５５】スイッチ３２は、コントローラ３３の制御
にしたがって、端子ａまたはｂのうちのいずれか一方を
選択するようになされている。なお、端子ａには、知覚
画像用ＲＯＭ１１から最適知覚画像が供給されるように
なされており、また、端子ｂには、視聴プログラム画像
が供給されるようになされている。

【００５６】コントローラ３３には、視聴プログラム画
像の開始を指示するプログラム再生指示信号が供給され
るようになされており、コントローラ３３は、このプロ
グラム再生指示信号に対応して、スイッチ３２を制御す
るようになされている。なお、コントローラ３３には、
ユーザの操作にも対応して、スイッチ３２を制御させる
ようにすることが可能である。

【００５７】以上のように構成される虚像視ディスプレ
イ装置では、ユーザによって、視聴プログラム画像の表
示を開始するように操作がなされると、コントローラ３
３にプログラム再生指示信号が供給される。コントロー
ラ３３は、プログラム再生指示信号を受信すると、スイ
ッチ３２を、端子ａを選択するように制御する。その結
果、知覚画像用ＲＯＭ１１から読み出された最適知覚画
像は、スイッチ３２を介してディスプレイパネル２に供
給されて表示される。従って、この場合、最適知覚画像
に対応する虚像だけが形成される。

【００５８】そして、コントローラ３３は、最適知覚画
像が静止画である場合には、例えば、その静止画が表示
されてから所定の時間（この時間は、例えば、コントロ
ーラ３３を操作することによりユーザが設定可能とされ
ている）が経過すると、スイッチ３２を、端子ｂを選択
するように制御する。また、コントローラ３３は、最適
知覚画像が動画である場合には、例えば、その動画が終
了すると、スイッチ３２を、端子ｂを選択するように制
御する。その結果、端子ｂに供給される視聴プログラム
画像は、スイッチ３２を介してディスプレイパネル２に
供給されて表示される。従って、この場合、視聴プログ
ラム画像に対応する虚像だけが形成される。

【００５９】以上のように、第３の実施の形態によれ
ば、視聴プログラム画像の表示が開始される直前だけ、
最適知覚画像が表示されるので、最適知覚画像が、ユー
ザによる視聴プログラム画像の視聴の妨げとなることを
防止することができる。

【００６０】即ち、視聴プログラム画像の視聴を開始す
ると、それに没入してしまい、その虚像までの距離や大
きさに対する心理的な関心が薄れ、常時、視聴プログラ
ム画像それだけを観賞することをユーザが希望する場合
があり、このような場合に、一時的であっても、視聴プ
ログラム画像とともに、最適知覚画像を表示すること
は、ユーザの視聴プログラム画像の視聴を妨げることと
なる。

【００６１】そこで、上述したように、視聴プログラム
画像の表示が開始される直前に、最適知覚画像を一度だ
け表示するようにすることで、ユーザの視聴プログラム
画像の視聴を妨げることを防止し、さらに、視聴プログ
ラム画像に対応する虚像までの距離や大きさを、ユーザ
に正確に認識させることが可能となる。

【００６２】なお、この場合、ディスプレイパネル２に
は、視聴プログラム画像と最適知覚画像とが同時に表示
されることはないので、最適知覚画像は、図５に示した
ように、視聴プログラム画像が表示される領域の外側に
表示する必要はない。即ち、最適知覚画像は、例えば、
視聴プログラム画像が表示される領域と同一の領域に表
示することができる。

【００６３】さらに、このように、最適知覚画像を、視
聴プログラム画像が表示される領域と同一の領域に表示
するようにした場合には、ディスプレイパネル２の画素
数を少なくすることができる。即ち、第１および第２の
実施の形態における場合のように、最適知覚画像を、視
聴プログラム画像と同時に、視聴プログラム画像が表示
される領域の外側に表示する場合には、ディスプレイパ
ネル２としては、そのように最適知覚画像と視聴プログ
ラム画像とを同時に表示することができるだけの画素数
を少なくとも有するものが必要となる。これに対して、
最適知覚画像を視聴プログラム画像と同時に表示せず、
かつ、最適知覚画像を視聴プログラム画像が表示される
領域と同一の領域に表示する場合には、ディスプレイパ
ネル２としては、少なくとも、視聴プログラム画像を表
示することのできるだけの画素数を有するもので足り
る。

【００６４】ここで、図７の実施の形態においては、図
４や図６における場合のように、ディスプレイパネル２
の前段にＲＡＭ１２が設けられていないが、これは、視
聴プログラム画像と最適知覚画像とが同時に表示されな
いため、両者を、いわば合成する必要がないからであ
る。但し、視聴プログラム画像や最適知覚画像の信号方
式（映像信号方式）と、表示用デバイスであるディスプ
レイパネル２の駆動法との関係によっては、視聴プログ
ラム画像や最適知覚画像のデータの変換のために、ディ
スプレイパネル２の前段に、ＲＡＭなどのメモリが必要
となることもある。

【００６５】ところで、知覚画像としては、２次元の平
面的な画像の他、立体的な立体画像を用いることも可能
である。立体画像は、例えば、両眼視差および輻輳変化
を利用して形成することができる。

【００６６】即ち、虚像視ディスプレイ装置を、前述の
図１９に示したように、２光軸型に構成した場合、ユー
ザの左眼と右眼には、独立の虚像を観察させることがで
きる。そこで、いま、例えば、ユーザの左眼または右眼
で観察される虚像を、それぞれ左眼用虚像または右眼用
虚像というものとすると、図８（Ａ）に示すように、左
眼用虚像または右眼用虚像を、同一平面内の右寄りまた
は左寄りにそれぞれ形成すると、ユーザにおいては、そ
の平面の手前側（ユーザ側）に浮かび上がる立体画像が
観察される。

【００６７】そして、図８（Ａ）における状態から、左
眼用虚像または右眼用虚像を、左または右にそれぞれ移
動していくと、立体映像は、ユーザから遠ざかる方向に
移動していく。さらに、左眼用虚像または右眼用虚像が
同一平面内において一致した後も、左眼用虚像または右
眼用虚像を、左または右にそれぞれ移動すると、図８
（Ｂ）に示すように、ユーザにおいては、その平面より
奥側に浮かび上がる立体映像が観察される。

【００６８】また、例えば、図８（Ｂ）における状態か
ら、左眼用虚像または右眼用虚像を、右または左にそれ
ぞれ移動していくと、立体画像は、上述した場合とは逆
に、ユーザに近づく方向に移動していく。

【００６９】従って、左眼用虚像および右眼用虚像が形
成される位置を、同一平面内において左右方向に移動す
ることで、ユーザから遠ざかっていく立体画像や、ユー
ザに近づいてくる立体画像を形成することができる。

【００７０】このような立体画像を、知覚画像として用
いることによっても、ユーザに、視聴プログラム画像に
対応する虚像までの距離や大きさを、正しく認識させる
ことができる。

【００７１】なお、立体画像を、知覚画像として用いる
ことは、上述のいずれの実施の形態においても適用可能
である。

【００７２】但し、以上のような両眼視差による立体視
は、ユーザの両眼の輻輳は、立体画像の方向に調整され
るが、そのピントの調整は、立体画像ではなく、左眼用
虚像と右眼用虚像とにあうように行われる。このよう
に、立体画像に対して、ピントの調整が行われないた
め、長時間にわたって、両眼視差による立体画像の観賞
するのは疲労につながる。

【００７３】そこで、両眼視差を利用した立体画像を知
覚画像として用いる場合は、知覚画像を、あまり長時間
にわたって、ユーザに観賞させないようにするのが望ま
しい。

【００７４】次に、知覚画像としての立体画像は、両眼
視差を利用する他、例えば、次のようにして形成するこ
とも可能である。

【００７５】即ち、図９は、本発明を適用した虚像視デ
ィスプレイ装置の第４の実施の形態の構成を示してい
る。

【００７６】この実施の形態においては、視聴プログラ
ム画像を表示するディスプレイパネル２（ディスプレイ
パネル２Ｌおよび２Ｒ）、およびその視聴プログラム画
像を拡大して虚像を形成するレンズ１（レンズ１Ｌおよ
び１Ｒ）の他に、知覚画像を表示するディスプレイパネ
ル４１およびその知覚画像としての光を反射することに
より立体的な画像を形成する半球面ミラー４２（形成手
段）が設けられている。

【００７７】そして、半球面ミラー４２により形成され
た知覚画像を立体的にした画像（以下、適宜、知覚立体
画像という）としての光は、レンズ１により拡大され、
ユーザの眼球に入射し、これにより、ユーザの眼球にお
いて、知覚立体画像に対応する虚像を観賞することがで
きるようになされている。

【００７８】即ち、この実施の形態においては、ユーザ
は、ディスプレイパネル２に表示された視聴プログラム
画像がレンズ１で拡大されることにより形成される、そ
の視聴プログラム画像に対応する虚像を観賞することが
できる。なお、前述したように、視聴プログラム画像に
対応する虚像までの距離およびその大きさは、レンズ１
とディスプレイパネル２との位置関係によって決まり、
このとき、ユーザは、そのような距離および大きさの虚
像を観賞することになる。

【００７９】さらに、この場合、ユーザは、ディスプレ
イパネル２とは別のディスプレイパネル４１に表示され
た知覚画像が半球面ミラー４２で反射されることにより
形成される知覚立体画像に対応する虚像も、レンズ１を
介して観察することができる。

【００８０】ここで、半球面ミラー４２で光が反射され
ることにより形成される（投影される）画像（ここで
は、知覚立体画像）は、空間上に浮かんで見えることが
知られており、従って、このような知覚立体画像に対応
する虚像によれば、ユーザに多大な奥行き感を感じさせ
ることができる。

【００８１】図９において、知覚立体画像は、視聴プロ
グラム画像が表示されるディスプレイパネル２の、ユー
ザから見て手前側、即ち、レンズ１側に近い位置に形成
されるようになされており、これにより、レンズ１によ
って、知覚立体画像に対応する虚像は、視聴プログラム
画像に対応する虚像よりも手前に形成されるようになさ
れている。さらに、図９においては、知覚立体画像は、
視聴プログラム画像が表示されるディスプレイパネル２
の、ユーザから見て下側に形成されるようになされてお
り、これにより、レンズ１によって、知覚立体画像に対
応する虚像は、視聴プログラム画像に対応する虚像の下
部に形成されるようになされている。

【００８２】従って、知覚画像として、例えば、映画館
の座席などが表示されたものを用いた場合、ユーザは、
図１０に示すように、視聴プログラム画像に対応する虚
像とともに、その手前の下側に、映画館の座席などが表
示された知覚立体画像に対応する、奥行き感のある虚像
を観賞することができる。

【００８３】よって、この場合、ユーザは、知覚立体画
像に対応する虚像による心理効果によって、視聴プログ
ラム画像に対応する虚像までの距離および大きさを正し
く認識することができる他、あたかも映画館において、
視聴プログラム画像を観賞しているかのような臨場感も
感じることができる。

【００８４】なお、視聴プログラム画像に対応する虚像
までの距離および大きさは、上述したように、レンズ１
とディスプレイパネル２との位置関係によって決まるこ
とから、この位置関係を変化させることで、虚像までの
距離および大きさを可変にすることができる。さらに、
虚像の大きさは、例えば、ディスプレイパネル２に表示
する画像の大きさを変えることによっても変化させるこ
とができる。そこで、このようにして虚像までの距離や
大きさを変化させることが可能な虚像視ディスプレイ装
置では、知覚画像を複数パターン用意しておき、視聴プ
ログラム画像に対応する虚像までの距離やその大きさに
基づいて、用いる知覚画像を決定するようにすることが
可能である。この場合、種々の状況下における臨場感を
得ることが可能となる。

【００８５】次に、図１１は、図９の虚像視ディスプレ
イ装置の断面（図１１（Ａ））と外観（図１１（Ｂ）乃
至図１１（Ｅ））を示している。

【００８６】図９の実施の形態においては、知覚画像を
表示するディスプレイパネル４１および知覚立体画像を
形成する半球面ミラー４２が、レンズ１およびディスプ
レイパネル２の下部に設けられているため、その部分も
遮光膜で覆われている。

【００８７】なお、知覚立体画像に対応する虚像を形成
する場合においては、例えば、図１２（Ａ）の断面図に
示すように、ディスプレイパネル４１および半球面ミラ
ー４２を、レンズ１およびディスプレイパネル２の上部
に設けるようにすることも可能である。ここで、この場
合の虚像時ディスプレイ装置の外観構成を、図１２
（Ｂ）乃至図１２（Ｅ）に示す。

【００８８】以上のように、外光を遮断して、視聴プロ
グラム画像に対応する虚像を提供するに際し、知覚画像
に対応する虚像も提供（提示）するようにしたので、虚
像の手前にある障害物が、虚像の後方に隠れて見えない
というような矛盾が生じることを防止するとともに、視
聴プログラム画像に対応する虚像までの距離やその大き
さを知覚するための重要な補助となる視覚心理を効果的
に利用して、ユーザに、その距離や大きさを正しく認識
させ、臨場感ある虚像を提供することが可能となる。

【００８９】ところで、図４の実施の形態では、図１３
に示すように、知覚画像の表示は、視聴プログラム画像
の開始と同時に開始され、その後、知覚画像は、視聴プ
ログラム画像が終了するまで表示される。

【００９０】また、図６の実施の形態では、図１４に示
すように、知覚画像の表示は、例えば、視聴プログラム
画像の開始と同時に開始され、その後、知覚画像は、所
定の時間（上述の記憶期間に対応する時間）が経過する
と消去される。なお、このような知覚画像の表示方法の
応用として、例えば、知覚画像の消去後、再度、所定の
タイミングで、知覚画像の表示を開始し、さらに、所定
の時間の経過後に消去するようなことも可能である。即
ち、知覚画像は、図１４に括弧で示すように、定期的に
表示することも可能である。

【００９１】さらに、図７の実施の形態では、図１５に
示すように、始めに、知覚画像のみが表示され、その後
に、視聴プログラム画像のみの表示が行われる。即ち、
視聴プログラム画像および知覚画像のいずれも単独で表
示され、さらに、知覚画像は、視聴プログラム画像の表
示が開始される直前だけ表示される。

【００９２】ところで、以上の実施の形態においては、
知覚画像の大きさについては、特に言及しなかったが、
本件発明者が行った実験によれば、知覚画像は、その表
示面積が大きいほど、ユーザに距離感等を正しく認識さ
せるという結果が得られた。従って、距離感等を与える
という観点からは、視覚画像は大きい方が良い。しかし
ながら、視覚画像が大きいままでは、ユーザによる視聴
プログラム画像の視聴の妨げとなる。

【００９３】そこで、視聴プログラム画像および知覚画
像は、例えば、図１６に示すように表示することができ
る。

【００９４】即ち、始めは、視聴プログラム画像を小さ
く表示（例えば、小さい表示面積に、縮小して表示）す
るとともに、知覚画像を大きく表示（例えば、大きい表
示面積に、縮小および拡大のいずれも行わずに表示）す
る。具体的には、例えば、視聴プログラム画像または知
覚画像を、全表示面積の２０％または８０％程度の大き
さで、それぞれ表示する。

【００９５】その後、時間の経過とともに、視聴プログ
ラム画像を大きくするとともに、知覚画像を小さくして
いく。具体的には、例えば、１０乃至２０秒程度で、視
聴プログラム画像または知覚画像が、全表示面積の６０
％または４０％程度の大きさになるように、それぞれの
大きさを変化させていく。

【００９６】そして、表示開始から、例えば、１乃至５
分などの所定の時間の経過後には、視聴プログラム画像
のみが表示されるようにする。

【００９７】以上のように、視聴プログラム画像および
知覚画像の表示面積を変化させる場合には、知覚画像が
ユーザに与える距離感の効果を調節することができるの
で、ユーザに対して、距離感を効率良く与えるととも
に、視聴プログラム画像の視聴を妨げることを防止する
ことができる。

【００９８】なお、視聴プログラム画像および知覚画像
の表示面積は、例えば、図６の実施の形態において、タ
イミングコントローラ２１（制御手段）に、ＲＡＭ１２
に記憶された視聴プログラム画像および知覚画像を、電
気的に拡大、縮小させることによって、容易に変化させ
ることができる（これに対して、視聴プログラム画像お
よび知覚画像の表示面積を、光学的に変化させるのは、
そのための光学部品等が必要となり、容易ではない）。

【００９９】図１７は、知覚画像として、映画館の内装
の画像を用いて、上述したように表示面積を変化させた
場合の表示例を示している。この場合、ユーザは、視聴
プログラム画像までの距離およびその大きさを知覚する
ことができるとともに、実際に映画館にいるような臨場
感も感じることができる。

【０１００】なお、虚像視ディスプレイ装置が２光軸型
のものである場合には、知覚画像に表示されている映画
館の座席や壁などを、左右眼で視差をもたせたものとす
ることで、座席や壁が立体的に認識されるようになるの
で、視聴プログラム画像までの距離感を、より強調する
ことができる。

【０１０１】また、知覚画像は、映画館に限られるもの
ではなく、さらに、動画および静止画のいずれであって
もかまわない。

【０１０２】また、視聴プログラム画像および知覚画像
の表示面積（大きさ）の変化のさせ方としては、例え
ば、図１８（Ａ）に示すように、視聴プログラム画像の
全体と、知覚画像の一部とを拡大するような方法であっ
ても良いし、図１８（Ｂ）に示すように、視聴プログラ
ム画像のみを拡大し、これにより、相対的に、視聴プロ
グラム画像の大きさを大きくするとともに、知覚画像の
大きさを小さくするようにするような方法であっても良
い。さらに、知覚画像のみを縮小し、これにより、相対
的に、視聴プログラム画像の大きさを大きくするととも
に、知覚画像の大きさを小さくすることも可能である。
但し、この場合、視聴プログラム画像の絶対的な大きさ
は変化しないこととなるから、視聴プログラム画像の高
精細な表示が困難となる。即ち、全体的な表示面積は一
定であることから、最終的に、視聴プログラム画像を高
精細に表示するためには、少なくとも、視聴プログラム
画像の絶対的な大きさは、大きくしていく方が望まし
い。

【０１０３】さらに、図１６においては、最初から、視
聴プログラム画像および知覚画像の両方を表示するよう
にしたが、その他、最初は、知覚画像のみを表示するよ
うにすることも可能である。

【０１０４】また、図１６では、最終的には、知覚画像
を消去し、視聴プログラム画像のみを表示するようにし
たが、知覚画像は、最終的には、小さい表示面積で、視
聴プログラム画像とともに表示したままにすることも可
能である。

【０１０５】なお、本実施の形態においては、ディスプ
レイパネル２に表示された画像がレンズ１で拡大される
ことにより形成される虚像を観賞するようにしたが、こ
の他、例えば、レンズ１で形成された虚像をハーフミラ
ーなどで反射したものを観賞するようにすることも可能
である。

【０１０６】また、本実施の形態においては、虚像を形
成する拡大光学系として、凸レンズであるレンズ１を用
いるようにしたが、拡大光学系としては、その他、凹面
鏡などを用いることも可能である。

【０１０７】さらに、本実施の形態では、虚像視ディス
プレイ装置を２光軸型のものとしたが、本発明は、その
他、例えば、１光軸型の虚像視ディスプレイ装置などに
も適用可能である。

【０１０８】また、本実施の形態では、知覚画像を、視
聴プログラム画像の左右や下に表示するようにしたが、
知覚画像の表示位置は、特に限定されるものではない。

【０１０９】

【発明の効果】請求項１に記載の表示装置および請求項
１０に記載の表示方法によれば、受信画像に対応する虚
像までの距離またはその虚像のサイズをユーザに知覚さ
せるための知覚画像に対応する虚像が形成される。従っ
て、ユーザに、受信画像に対応する虚像までの距離また
は大きさを正しく認識させることが可能となり、その結
果、虚像を観察することにより得られる臨場感を向上さ
せることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した虚像視ディスプレイ装置の第
１の実施の形態の外観構成を示す図である。

【図２】図１の虚像視ディスプレイ装置の断面図であ
る。

【図３】図１の虚像視ディスプレイ装置の使用形態を説
明するための図である。

【図４】図１の虚像視ディスプレイ装置の電気的構成例
を示すブロック図である。

【図５】図１の虚像視ディスプレイ装置で観察すること
のできる虚像を説明するための図である。

【図６】本発明を適用した虚像視ディスプレイ装置の第
２の実施の形態の電気的構成を示すブロック図である。

【図７】本発明を適用した虚像視ディスプレイ装置の第
３の実施の形態の電気的構成を示すブロック図である。

【図８】両眼視差を利用した立体画像を説明するための
図である。

【図９】本発明を適用した虚像視ディスプレイ装置の第
４の実施の形態の光学的構成を示す図である。

【図１０】図９の虚像視ディスプレイ装置で観察するこ
とのできる虚像を説明するための図である。

【図１１】図９の虚像視ディスプレイ装置の断面および
外観構成を示す図である。

【図１２】本発明を適用した虚像視ディスプレイ装置の
第５の実施の形態の断面および外観構成を示す図であ
る。

【図１３】知覚画像の表示の第１の時間的変化を示す図
である。

【図１４】知覚画像の表示の第２の時間的変化を示す図
である。

【図１５】知覚画像の表示の第３の時間的変化を示す図
である。

【図１６】知覚画像の表示の第４の時間的変化を示す図
である。

【図１７】映画館の内装が表示された知覚画像を示す図
である。

【図１８】視聴プログラム画像および知覚画像の表示面
積の変化のさせ方を説明するための図である。

【図１９】２光軸型の虚像視ディスプレイ装置の光学的
構成例を示す上面の断面図である。

【図２０】網膜像の大きさと、虚像までの距離との関係
を示す図である。

【図２１】ユーザと虚像との間に、実空間に存在する物
体（障害物）がある様子を示す図である。

【図２２】虚像の手前に障害物が見える場合と見えない
場合とを示す図である。

【符号の説明】

１（１Ｌ，１Ｒ） レンズ， ２（２Ｌ，２Ｒ） ディ
スプレイパネル， １１ 知覚画像用ＲＯＭ（Read Onl
y Memory）， １２ ＲＡＭ（Random AccessMemor
y）， １３ 制御部， ２１ タイミングコントロー
ラ， ３２ スイッチ， ３３ コントローラ， ４１
ディスプレイパネル， ４２ 半球面ミラー

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信した受信画像を表示する表示手段
   と、 前記表示手段に表示された受信画像を拡大することによ
   り虚像を形成する拡大光学系とを備え、 外光を遮断して、前記虚像を提供する表示装置であっ
   て、 前記受信画像に対応する虚像までの距離またはその虚像
   のサイズをユーザに知覚させるための知覚画像を記憶し
   ている記憶手段をさらに備え、 前記拡大光学系は、前記知覚画像に対応する虚像も形成
   することを特徴とする表示装置。
2. 【請求項２】 前記表示手段は、前記受信画像の周辺
   に、前記知覚画像を表示し、 前記拡大光学系は、前記表示手段に表示された前記受信
   画像および知覚画像に対応する虚像を形成することを特
   徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 【請求項３】 前記知覚画像に対応する虚像を提示する
   タイミングまたは期間を制御する制御手段をさらに備え
   ることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記知覚画像に対応す
   る虚像が、定期的に提示されるように制御を行うことを
   特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記受信画像または知
   覚画像の表示面積も制御することを特徴とする請求項３
   に記載の表示装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記受信画像に対応す
   る虚像の提示の開始後、その受信画像の表示面積を大き
   くしていくことを特徴とする請求項５に記載の表示装
   置。
7. 【請求項７】 前記制御手段は、前記知覚画像に対応す
   る虚像の提示の開始後、その知覚画像の表示面積を小さ
   くしていくことを特徴とする請求項５に記載の表示装
   置。
8. 【請求項８】 前記拡大光学系は、前記表示手段による
   前記受信画像の表示が開始される直前だけ、前記知覚画
   像に対応する虚像を形成することを特徴とする請求項１
   に記載の表示装置。
9. 【請求項９】 前記知覚画像を立体的にした立体画像を
   形成する形成手段をさらに備え、 前記拡大光学系は、前記立体画像に対応する虚像を形成
   することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
10. 【請求項１０】 受信した受信画像を拡大することによ
    り虚像を形成し、外光を遮断して、前記虚像を提供する
    表示装置の表示方法であって、 前記受信画像に対応する虚像までの距離またはその虚像
    のサイズをユーザに知覚させるための知覚画像に対応す
    る虚像も形成することを特徴とする表示方法。