WO2006061959A1

WO2006061959A1 - 立体的二次元画像表示装置及び立体的二次元画像表示方法

Info

Publication number: WO2006061959A1
Application number: PCT/JP2005/019723
Authority: WO
Inventors: Isao Tomisawa; Masaru Ishikawa
Original assignee: Pioneer Corporation
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2006-06-15
Also published as: JPWO2006061959A1; JP4576390B2

Abstract

立体的二次元画像表示装置において、浮出し効果・意外性が低下し、高い演出効果を持続することが難しくなる。　一つの光軸上に光を結像させて立体的二次元画像を表示する画像伝達パネル１７と、画像伝達パネル１７に対して離間配置され、二次元画像を表示する画像表示面（１１ａ、２７ａ）を備え、二次元画像が投射されるように画像表示面（１１ａ、２７ａ）から光を画像伝達パネル１７に対して出射する複数の表示部（１１、２７）と、を備えた装置１００において、個々の表示部（１１、２７）と画像伝達パネル１７との離間距離を、それぞれ個別に設定することにより、複数の立体的二次元画像（１３ａ、１３ｂ）を空間１５に表示する。

Description

明明細細書書

立立体体的的二二次次元元画画像像表表示示装装置置及及びび立立体体的的二二次次元元画画像像表表示示方方法法

技技術術分分野野

[0001] 本本発発明明はは、、二二次次元元画画像像をを空空間間にに浮浮きき出出ささせせてて結結像像ささせせるるここととにによよりり、、奥奥行行きき感感をを持持たたせせたた立立体体的的二二次次元元画画像像をを表表示示ささせせるる立立体体的的二二次次元元画画像像表表示示装装置置及及びび立立体体的的二二次次元元画画像像表表示示方方法法にに関関すするる。。

背背景景技技術術

[0002] 画画像像表表示示装装置置はは、、家家庭庭用用ののテテレレビビををははじじめめ、、アアミミュューーズズメメンントト分分野野ののゲゲーームム機機器器、、訓訓練練分分野野ののフフラライイトトシシミミュュレレーータタ、、医医療療分分野野のの手手術術支支援援シシスステテムム、、建建築築分分野野のの景景観観シシミミュュレレーーシシヨヨンン、、携携帯帯電電話話のの表表示示部部等等種種々々のの分分野野でで用用いいらられれてていいるる。。近近年年、、ここれれららのの分分野野でで用用いいらられれるる画画像像表表示示装装置置でではは、、アアミミュューーズズメメンントト性性やや視視認認性性をを向向上上ささせせるるたためめ、、高高臨臨場場感感のの得得らられれるる立立体体表表示示技技術術のの開開発発がが試試みみらられれてていいるる。。立立体体表表示示装装置置はは、、視視差差情情報報をを用用いいたたももののとと、、奥奥行行きき情情報報をを用用いいたたももののにに大大別別すするるここととががででききるる。。視視差差情情報報をを用用いいたたももののはは、、ささららにに、、偏偏光光メメガガネネをを用用レレ、、るるももののとと、、用用いいなないいももののととにに分分けけるるここととががででききるる。。

[0003] 例例ええばば、、視視差差情情報報方方式式でで偏偏光光メメガガネネをを用用いいなないいももののににはは、、レレンンチチキキュュララーーレレンンズズ法法ががあありり、、一一画画面面にに複複数数画画面面をを潜潜像像ささせせ、、一一定定幅幅のの半半円円柱柱型型レレンンズズをを水水平平方方向向ににつつななぎぎ合合わわせせたた透透過過ススククリリーーンンをを通通ししてて複複数数画画面面をを見見るるここととでで、、立立体体表表現現やや動動画画表表現現をを可可能能ととすするる。。具具体体的的ににはは、、目目視視者者のの両両目目にに対対応応ししたた左左右右 22枚枚のの視視差差画画像像かからら交交互互にに配配列列さされれたたスストトラライイププ画画像像をを、、レレンンチチキキュュララーーレレンンズズをを用用いいてて目目視視者者のの両両目目にに供供給給ししてて立立体体像像をを認認識識ささせせててレレ、、るる（（例例ええばば、、特特許許文文献献 11参参照照））。。

[0004] ととこころろ力力レレンンチチキキュュララーーレレンンズズ法法はは、、一一画画面面にに複複数数のの画画面面をを潜潜像像ささせせるるたためめ、、ココンンピピュューータタ画画像像処処理理、、レレンンチチキキュュララーーレレンンズズ設設計計、、レレンンズズとと画画像像ととのの正正確確なな組組みみ合合わわせせ作作業業がが必必要要でであありり、、高高価価ににななるる傾傾向向ががああるる。。ままたた、、奥奥行行きき情情報報をを用用いいたたももののににはは三三次次元元座座標標情情報報をを全全てて表表示示すするる方方式式やや、、回回折折のの効効果果にによよりり物物体体のの反反射射光光をを完完全全にに再再現現

[0005] ここれれにに対対しし、、二二次次元元画画像像ををママイイククロロレレンンズズアアレレイイにによよっってて浮浮きき出出ささせせてて結結像像すするるここととで、簡単な構成で、あた力も立体画像が映し出されているように表示できる立体的二次元画像表示装置が提案されている。この立体的二次元画像表示装置は、立体像を含む二次元画像を平面状の画像表示面に表示する表示部と、画像表示面に離間して配置され、複数のレンズからなるマイクロレンズアレイからなり、表示部とは反対側に位置する空間に二次元画像の実像 (結像）の結像面を生成する。この立体的二次元画像表示装置によれば、非常に簡単な構成で、しかも、格段に少ない情報量で臨場感を得ることができた。

[0006] 特許文献 1 :特開平 10— 221644号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] しかしながら、上記した従来の立体的二次元画像表示装置は、空間に二次元画像の結像面を生成するので、実像の浮き出し表示により奥行き感を生じさせ、非常に簡単な構成で、臨場感が得られるものの、常時、同じ浮き出し位置で立体的二次元画像を観察していると、浮き出し効果 ·意外性が低下し、高い演出効果を持続することが難しくなる問題があった。また、実像を浮き出させる結像面が単一であったため、奥行き違いの表現に限界があり、十分な立体感が得られず、これも高い演出効果を得る上での障害となっていた。

[0008] 本発明が解決しょうとする課題としては、浮き出し効果 ·意外性が低下し高い演出効果を持続することが難しくなるという問題と、十分な立体感が得られず高い演出効果を得る上での障害となっていた問題と、がそれぞれ一例として挙げられる。

課題を解決するための手段

[0009] 請求項 1記載の立体的二次元画像表示装置は、一つの光軸上に光を結像させて立体的二次元画像を表示する画像伝達パネルと、前記一つの光軸上に前記画像伝達パネルに対して離間配置され、二次元画像を表示する画像表示面を備え、前記画像表示面から光を前記画像伝達パネルに対して出射する複数の表示部と、を備え、個々の前記表示部と前記画像伝達パネルとの離間距離は、それぞれ個別に設定されることにより、複数の立体的二次元画像を空間に表示することを特徴とする。

[0010] 請求項 10記載の立体的二次元画像表示方法は、一つの光軸上に光を結像させて立体的二次元画像を表示する画像伝達パネルと、前記一つの光軸上に前記画像伝達パネルに対して離間配置され、二次元画像を表示する画像表示面を備え、前記画像表示面から光を前記画像伝達パネルに対して出射する複数の表示部と、を備えた装置における立体的二次元画像表示方法であって、個々の前記表示部と前記画像伝達パネルとの離間距離を、それぞれ個別に設定することにより、複数の立体的二次元画像を空間に表示することを特徴とする。

発明を実施するための最良の形態

[0011] 以下、本発明に係る立体的二次元画像表示装置及び立体的二次元画像表示方法の好適な実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本発明において、「立体的二次元画像」と言った場合には、空間中に表示された二次元画像のことを意味する。

[0012] 《第 1の実施形態》

まず、本発明に係る第 1の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。

図 1は、第 1の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置 100の構成を表す斜視図、図 2は図 1の A—A矢視図である。

[0013] 本実施形態による立体的二次元画像表示装置 100は、図 1および図 2に示すように、第 1表示部 11、第 2表示部 27、画像伝達パネル 17、およびハーフミラー 19を備え、図示しない映像信号供給部 41 (詳細については後述）から供給される映像を再生する。

第 1表示部 11は、画像伝達パネル 17に対して二次元画像を投影する画像表示面 1 laを備え、同様に第 2表示部 27は、画像伝達パネル 17に対して二次元画像を投影する画像表示面 27aを備える。

[0014] 第 1表示部 11および第 2表示部 27は、例えばその一例として、カラー液晶表示装置 (LCD)を用いることができ、画像表示面 11a, 27aと、図示しないバックライト照明部及び駆動回路等を備える。また、第 1表示部 11および第 2表示部 27は、上記 LC D以外にも、陰極線管、プラズマディスプレイ、有機 EL (Electroluminescence)表示装置などを用いることができる。駆動回路は、後述の映像信号供給部から入力された映像信号に基づき、 LCDへ表示駆動信号を出力し、奥行き感を持つ立体的な二次元画像を画像表示面 11a, 27aに表示させる。

[0015] また、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（詳細については後述）、立体的二次元画像表示装置 100内の所定の位置に配置される。第 1 表示部 11および第 2表示部 27は、この画像伝達パネル 17に対してそれぞれ離間配置されることになる。この第 1の実施形態においては、第 1表示部 11は、画像伝達パネル 17の光軸上に配置され、かつ画像伝達パネル 17と平行に配置されている。

[0016] また、画像伝達パネル 17は、画像表示面 11a, 27aから出射される光（投影される二次元画像）を結像させて複数の立体的二次元画像 13a， 13bを空間 15に表示させる。

この立体的二次元画像 13a, 13bは、マイクロレンズアレイ 25の作動距離に応じて定義される空間上の一平面に表示される。立体的二次元画像表示装置 100では、例えば図示しない筐体の前面に、その結像面 21b, 21aに表示される立体的二次元画像 13 (13a, 13b)を正面から見ることができるように開口部が設けられる。

[0017] さらに、ハーフミラー 19は、図 2に示すように、第 1表示部 1 1から出射される光と、第 2表示部 27から出射される光とが交わる位置に配置され、第 1表示部 11からの光を透過させ、第 2表示部 27から出射される光を第 1表示部 11から出射される光に沿つた方向に反射させる。

[0018] 第 1表示部 11から出射される光はハーフミラー 19を透過することから、第 1表示部 1 1の画像表示面 11aに表示された二次元画像は、画像伝達パネル 17を介して結像面 21bに立体的二次元画像 13bとして結像される。

[0019] また、第 2表示部 27から出射される光はハーフミラー 19によって反射されることから、第 2表示部 27の画像表示面 27aに表示された二次元画像は、画像伝達パネル 17 を介して結像面 21aに立体的二次元画像 13aとして結像される。

立体的二次元画像 13a， 13bの結像位置は、第 1表示部 11および第 2表示部 27と、画像伝達パネル 17とのそれぞれ離間距離に応じて決まるため、第 1表示部 11と画像伝達パネル 17との離間距離及び第 2表示部 27と画像伝達パネル 17との離間距離をそれぞれ個別に設定することによって、複数の結像面 21a、 21bは距離を持って形成され、光軸上に位置する視点から観察する観察者は、遠近感をもって個々の立体的二次元画像を観察することが可能となる。つまり、観察者は、目視方向の空間 1 5に、立体的二次元画像 13a、 13bを立体的二次元画像 13として目視できるようになる。なお、図 2中、 31は、第 2表示部 27の仮想位置を表す。

[0020] このようなハーフミラー 19によれば、第 2表示部 27は、第 1表示部 11からの出射光を遮ることなぐ第 1表示部 11と同様の一般的な LCDを用いて、異なる立体的二次元画像 13a、 13bを空間 15に重ねて結像させることが可能となる。

[0021] 《第 2の実施形態》

次に、本発明に係る第 2の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。

図 3は、本発明の第 2の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置 150の概略構成図である。

[0022] 立体的二次元画像表示装置 150は、図 3に示すように、第 1表示部 11、第 2表示部 33、画像伝達パネル 17を備え、図示しない映像信号供給部 41 (詳細については後述)から供給される映像を再生する。なお、第 1の実施形態と同じものには同じ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

第 2表示部 33は、二次元画像を投影する画像表示面 33aを備え、画像伝達パネル 17の光軸上であり、第 1表示部 11と画像伝達パネル 17との間に配置される。また、第 2表示部 33は、画像表示面 11aに対向する面から画像表示面 33aに向けて光透過性を有しており、第 1表示部 11から出射される光を透過させるとともに二次元画像を表示する。この第 2表示部 33としては、例えば、発光型表示装置である有機 EL表示装置を好適に用いることができる。

[0023] 第 2表示部 33が有機 EL表示装置であれば、ハーフミラー 19を用いる第 1の実施形態に比べ、第 1表示部 11からの光の透過率を高めることができるので、結像面 21bに結像される第 1表示部 11からの立体的二次元画像 13bを明るくすることができる。

[0024] また、第 2表示部 33として有機 EL表示装置を用いた場合、高レ、光透過率が得られ、また薄型であるので、画像伝達パネル 17の光軸上であって第 1表示部 11と画像伝達パネル 17との間に複数の第 2表示部 33を配置することが、より容易になる。図 3に示す構成では、一つの第 2表示部 33が設けられているが、これと平行に複数の第 2 表示部 33を配設することにより、観察者は、空間 15に、 2つ以上の立体的二次元画像を重ねて目視できるようになり、より忠実な立体情報の表現を可能にすることができる。

[0025] 《第 3の実施形態》

次に、本発明に係る第 3の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。

図 4は、本発明の第 3の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置 200を示す概略構成図である。

[0026] 立体的二次元画像表示装置 200は、図 4に示すように、第 1表示部 11、第 2表示部

33、第 3表示部 35、画像伝達パネル 17を備え、図示しない映像信号供給部 41 (詳細については後述）から供給される映像を再生する。なお、第 1の実施形態〜第 2の実施形態と同じものには同じ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

[0027] 第 3表示部 35は、第 2表示部 33と同様に、画像表示面 11aに対向する面から画像表示面 35aに向けて光透過性を有しており、第 1表示部 11から出射される光を透過させるとともに二次元画像を表示する。この第 3表示部 35としては、例えば、発光型表示装置である有機 EL表示装置を好適に用いることができる。

[0028] また、第 3の実施形態における第 3表示部 35は、画像伝達パネル 17を挟んで第 1 表示部 11とは反対側、画像伝達パネル 17と観察者との間に設置される。

[0029] この図 4に示す立体的二次元画像表示装置 200では、第 1表示部 11と画像伝達パネル 17との間に、この第 2表示部 33を備えることにより、結像面 21aにも立体的二次元画像を表示することができる。

従って、立体的二次元画像表示装置 200では、観察者は、目視方向の奥側に表示された第 3表示部 35の二次元画像を目視するとともに、その手前で結像面 21a、 2 lbに結像された第 1表示部 11と第 2表示部 33からの立体的二次元画像を目視することとなる。この第 3の実施形態によれば、第 3表示部 35に表示された画像 (例えば背景的画像）から、結像面 21a、 21bに結像される立体的二次元画像が浮き出して見え、立体感を高めることができる。さらに、ハーフミラー 19を用いていないので、立体的二次元画像表示装置 200をコンパクト化することができる。

[0030] また、立体的二次元画像表示装置 200によれば、例えば第 3表示部 35と第 1表示部 11 (第 2表示部 33)から同一の二次元画像を表示させることによって、立体的二次元画像の浮き出し効果 ·意外性をより高めることができる。さらに、第 1表示部 1 1 (第 2 表示部 33)からの二次元画像の表示をオフにすることによって、第 3表示部 35からの通常の二次元画像の表示も可能となる。

[0031] 《第 4の実施形態》

次に、本発明に係る第 4の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。

図 5は、本発明に係る第 4の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置 250の概略構成図である。

[0032] 立体的二次元画像表示装置 250は、図 5に示すように、第 1表示部 11、第 2表示部

29、画像伝達パネル 17、およびハーフミラー 19を備え、図示しない映像信号供給部 41 (詳細については後述）から供給される映像を再生する。なお、第 1の実施形態〜第 3の実施形態と同じものには同じ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

[0033] 第 4の実施形態による立体的二次元画像表示装置 250は、ハーフミラー 19と第 2 表示部 29が第 1の立体的二次元画像表示装置 100と異なる位置にも配設されている。ハーフミラー 19は、画像伝達パネル 17を挟んで第 1表示部 11とは反対側、画像伝達パネル 17と観察者との間に設置される。ハーフミラー 19は、図 5に示すように、画像伝達パネル 17の光軸上で、画像伝達パネル 17を透過して第 1表示部 11から出射される光と、第 2表示部 29から出射される光とが交わる位置に配置され、第 1表示部 11からの光を透過させ、第 2表示部 29から出射される光を第 1表示部 11から出射される光に沿った方向に反射させる。なお、図 5中、 91は、第 2表示部 29の仮想位置を表す。

[0034] この立体的二次元画像表示装置 250では、第 1表示部 11の画像表示面 11aに表示された二次元画像は、画像伝達パネル 17を介して結像面 2 lbに立体的二次元画像として結像される。

[0035] また、第 2表示部 29の画像表示面 29aに表示された二次元画像は、ハーフミラー 1 9によって反射されることによって、図 5中、 91の位置から表示されたことになる。従つて、観察者は、目視方向の奥側、 91の位置に仮想的に表示された第 2表示部 29の二次元画像を目視するとともに、その手前で結像面 21bに結像された第 1表示部 11 力の立体的二次元画像を目視することとなる。この第 4の実施形態によれば、ハーフミラー 19を通して見える第 2表示部 29に表示された二次元画像 (例えば背景的画像）から、結像面 21bに結像される立体的二次元画像が浮き出して見え、立体感を高めること力できる。

なお、本実施例では一部説明を簡略化したが、もちろん立体的二次元画像の結像面は複数面あってもよい。

[0036] 《第 5の実施形態》

次に、本発明に係る第 5の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。

図 6は、本発明の第 5の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置 300の概略構成図である。

[0037] 立体的二次元画像表示装置 300は、図 6に示すように、第 1表示部 11、第 2表示部 29、画像伝達パネル 17、およびハーフミラー 19を備え、図示しない映像信号供給部 41 (詳細については後述）から供給される映像を再生する。なお、第 1の実施形態〜第 4の実施形態と同じものには同じ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

[0038] ハーフミラー 19は、図 6に示すように、画像伝達パネル 17の光軸上で、画像伝達パネル 17を透過して第 1表示部 11から出射される光と、第 2表示部 29から出射される光とが交わる位置に配置され、第 1表示部 11からの光を反射させ、第 2表示部 29 力出射される光を第 1表示部 11から出射される光に沿った方向に透過させる。また、画像伝達パネル 17は、ハーフミラー 19と第 1表示部 11との間に配置される。

[0039] この構成では、ハーフミラー 19を通して第 2表示部 29が目視され、さらにハーフミラ一 19に反射された第 1表示部 11からの二次元画像が結像面 21bに結像される。従つて、観察者は、目視方向の奥側で第 2表示部 29に表示された画像を目視するとともに、その手前で結像面 21bに結像された第 1表示部 11からの立体的二次元画像を目視することとなる。この第 5の実施形態によれば、ハーフミラー 19を通して見える第 2表示部 29に表示された二次元画像 (例えば背景的画像)から、結像面 21bに結像される立体的二次元画像が浮き出して見え、立体感を高めることができる。

[0040] 《第 6の実施形態》

次に、本発明に係る第 6の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置について説明する。

図 7は、本発明に係る第 6の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置 350の概略構成図である。

[0041] 立体的二次元画像表示装置 350は、図 7に示すように、第 1表示部 11、第 2表示部 27、画像伝達パネル 17、およびハーフミラー 19を備え、図示しない映像信号供給部 41 (詳細については後述）から供給される映像を再生する。

[0042] 前述の第 1の実施形態〜第 5の実施形態では、各表示部（第 1表示部 11、第 2表示部 27)が光軸に対して略垂直に配置されている力本実施形態においては、第 1 表示部 11及び第 2表示部 27は、光軸に対して所定の角度をもって傾けて配置される。

[0043] すなわち、第 1表示部 11は図 7中に示されている軸に対する垂直面 VIから所定の角度 θ 1傾けて配置され、第 2表示部 27は、図 7中に示されている軸に対する垂直面 V2から所定の角度 Θ 2傾けて配置される。

[0044] なお、図 7の例は、光軸に対して第 1表示部 11及び第 2表示部 27を傾けた以外の各部の配置は、第 1の実施形態と、ほぼ同様の配置であり、第 1の実施形態と同じものには同じ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

[0045] この構成では、結像面 21bは光軸に対する垂直面 VIと所定の角度 θ 1傾いており

、立体的二次元画像 13bも傾いて結像する。また、結像面 21aは光軸に対する垂直面 VIと所定の角度 Θ 2傾いており、立体的二次元画像 13aも傾いて結像する。

[0046] 図 7に示す例では、さらに第 1表示部 11と画像伝達パネル 17との離間距離及び第

2表示部 27と画像伝達パネル 17との離間距離を調整し、結像面 21bと結像面 21aとが略中央で交差するように配置する。これにより、例えば図 7のように、 2つの映像（立体的二次元画像 13b及び立体的二次元画像 13a)が中央で交差してぶっかるようなアミューズメント性の高い映像など、より多様な映像表現が可能となる。

[0047] さらに、本発明の他の実施の形態に係る構成では、画像伝達パネル 17として、結像位置可変手段を用いても良い。結像位置可変手段としては、一例として、画像伝達パネル 17に備えられた焦点可変レンズが挙げられる。

[0048] また、焦点可変レンズとしては、所謂液晶レンズを好適に用いることができる。焦点可変レンズとは、印加電圧の大きさを制御することにより、液晶分子の長軸の向きを垂直方向に連続的に変えることができるレンズである。従って、液晶分子の配向の方位に入射した光に対して、屈折率が連続的に変化することになる。

[0049] この焦点可変レンズを用いて焦点距離を変化させることにより、二次元画像の結像の位置が移動して表示され、画像の浮き出し量を可変させて、さらに、意外性'立体感を高めることができる。

[0050] 《各実施形態における映像再生方法》

次に、各実施形態の立体的二次元画像表示装置における、各表示部の映像再生方法を説明する。

図 8は映像信号供給部 41の概略構成を示すブロック図である。なお、図 8においては、映像信号供給部 41から映像信号が供給される先は、第 1表示部 11及び第 2表示部 27となっており、第 1の実施形態に対応した図面となっているが、これは一例であり、他の実施形態においても同様の映像信号再生方法となる。以下、第 1の実施形態に対応して説明する。

[0051] 映像信号供給部 41は、記録媒体 43に光ビーム 45を照射し、記録媒体 43上の記録ピットを読取るピックアップ 47と、ピックアップ 47からの再生信号を復調する復調部 49と、復調信号を第 1表示部 11用、及び第 2表示部 27用に分ける分配部 51と、それぞれの復調信号を入力し、画像情報信号と音声情報信号に分離して出力するデマルチプレクサ 53a、 53bと、画像情報信号をデコード処理し、ビデオ信号を出力するビデオデコーダ 55a、 55bと、音声情報信号をデコード処理し、オーディオ信号を出力するオーディオデコーダ 57a、 57bと、記録媒体 43を回転駆動するスピンドルモータ 59と、スピンドルモータ 59の回転制御とピックアップのフォーカスサーボ及びトラッキングサーボ制御を行うサーボ回路 61と、ユーザー操作される操作部 63と、操作部 63からの操作信号に基づいて装置全体の制御を行うシステムコントローラ 65と、メモリ 67とから構成されている。

[0052] 映像信号供給部 41は、映像信号が記録された記録媒体 43を再生し、第 1表示部 1 1、第 2表示部 27に映像信号を供給する。記録媒体 43には、奥行き感を持つような立体的な視覚的効果が施された二次元画像の映像信号が予め記録されている。奥行き感を持つ立体的な二次元画像としては、より具体的には、遠近法にて描画された画像、観察者に近い結像面 21bに近景を大きぐ観察者に遠い結像面 21aに遠景を小さく表示する画像、前後の結像面 21a、 21bで近景と遠景とを交互に表示する画像、或いは動画像を表示するに際し近景の動きは速くかつ遠景の動きは遅く表示する画像等を挙げることができる。さらに、立体的二次元画像がより立体的に浮かび上がって見えるよう、立体的二次元画像以外の背景部分を黒色などの暗色としても良い。

[0053] 次に、立体的二次元画像表示装置 100の動作を説明する。

図 9は第 1表示部 11及び第 2表示部 27に表示される映像例を表した説明図、図 10 は図 9の映像が結像面に形成されることによって観察者により観察される映像を表した説明図である。

[0054] 立体的二次元画像表示装置 100では、先ず、映像信号供給部 41において、記録媒体 43に記録された再生信号が復調部 49によって復調され、再生信号が分配部 5 1によって、第 1表示部 11と、第 2表示部 27 (光透過性の第 2表示部 33)とに分けられる。記録媒体 43には、遠近法にて描画された画像信号や、音声信号が予め記録されている。

[0055] 分配部 51によって分けられたそれぞれの画像信号は、ビデオデコーダ 55a、 55b によってデコード処理され、ビデオ信号として第 1表示部 11、第 2表示部 27へ出力される。従って、第 2表示部 27からハーフミラー 19を介して二次元画像を投影する光を画像伝達パネル 17へ向けて出射し、第 1表示部 11から二次元画像を投影する光を画像伝達パネル 17へ向けて出射しすることによって、結像面 21b、および結像面 21 aに立体的二次元画像が表示される。

[0056] 第 1表示部 11に表示される二次元画像は、観察者から見て手前側の結像面 21b に結像され、第 2表示部 27に表示される二次元画像は観察者から見て奥側の結像面 21aに結像される。例えば、同一物像を表示する場合には、図 9 (A)に示すように、第 1表示部 11には大きぐ第 2表示部 27には小さく描画した物像を表示する。その結果、手前側の結像面 21bに大きな物像 71a、奥側の結像面 21aに小さな物像 71b が結像される。このような遠近法に合致した距離感で描写することにより、より一層効果的な立体表示が可能となる。

[0057] また、例えば、第 1表示部 11、第 2表示部 27に表示される物像 71a、 71bが前後に移動しているように表示する。

図 9 (A)に示した一つのフレーム画像では大きな物像 71aが手前側の結像面 21b の左側に表示され、小さな物像 7 lbが奥側の結像面 2 laの右側に表示されている。図 9 (B)に示した他のフレーム画像では大きな物像 7 laが手前側の結像面 2 lbの右側に表示され、小さな物像 71bが奥側の結像面 21aの左側に表示される。これら 2 つのフレーム画像を映像信号供給部 41によって交互に表示する。

つまり、前後の結像面 21a、 21bで近景の画像と、遠景の画像とを交互に切り替えるように表示する。これにより、立体的二次元画像の物像 71a、 71bが、図 10に示すように、左右の二つの物像が、交互に前後に動いているように観察されることになる。このように、前後の結像面で連続的に同一物像を表示することによって、複数の結像面を移動しているような表示が可能になる。また、図 9のような 2面の結像面ではなぐ 3面以上の複数の結像面を移動するような表示も可能で、より演出効果が高くなる。さらに、画像の移動（切り替わり）が滑らかになるように、図 9の左側の画像と右側の画像の間を補完するような画像を用意し、画像の切り替わりの間に揷入することも考えられる。その場合、画像の切り替わりの間は前後の結像面で同時に同一物像を表示することになる。

[0058] この他、動画像を表示するに際し近景の物体の動きは速くかつ遠景の物体の動きは遅く表示する。このような運動視差による経験的な知識を利用して映像を作ることで、より効果的な立体表示が可能となる。 [0059] 図 11は、立体的二次元画像表示装置 100に、 2つの画像を前後 2面の結像面に重ね合わせて表示し、この前後 2面の画像の輝度比を変化させることで 2面間の任意の位置に奥行き位置を知覚できる立体錯視現象で輝度変調型立体表示方式、または DFD (Depth-Fused 3- D )方式と呼ばれる立体画像表示方式（NTT Technical Revie w Online 2004年 8月号 Vol.2 No.8「前後 2面の LCDを積層した小型 DFDディスプレィ」参照）を利用した場合の動作説明図である。

[0060] 立体的二次元画像表示装置 100は、表示される立体的二次元画像をより遠近感をもって表示されるように、映像信号供給部 41によって、複数の結像面 21a、 21bの同一位置に、同一かつ輝度の異なる画像を表示させる上記 DFD方式を利用してもよい

DFD方式では、複数の点 81、 83、 85を奥行き方向に重ねて配置し、それぞれの点 81、 83、 85の輝度に差をつけると奥行き感が生じる現象を用いる。

図 11 ίこ示すよう【こ、 2 の結像面 21a、 21b【こ、 ^；81、 83、 85を重ねて結像し、奥側の結像面 21aに結像される点 81を明るくすれば、その点 81は遠くに感じ、手前側の結像面 21bに結像される点 85を明るくすれば、その点 85は近くに感じる。

また、 2つの結像面 21a、 21bの点 83、 83の明るさを同じとすれば、その中間にあるように感じる。

[0061] DFD方式は、一般的に 2枚の画像表示装置を用いて行われているため、透明表示画面を透視して映像を目視する。よって、空間に浮き出した映像ではなぐディスプレィ内部に表示される映像である。これに対し、立体的二次元画像表示装置 100では、空間 15に形成した複数の結像面 21a、 21bで輝度差をつけた点 81、 83、 85を重ねることができるので、飛び出し効果によって既に立体感が表現されている画像に、さらに輝度差による奥行き感が付加されることで、相乗効果的に立体感を格段に高めることができるようになる。もちろん、この実施の形態でも 3面以上の表示も可能である。

[0062] 最後に画像伝達パネル 17の構造について説明する。図 12は画像伝達パネル 17 の拡大図である。

[0063] 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、光透過性に優れたガラス又は樹脂からなる透明基板の両面に、複数のマイクロ凸レンズ 23が二次元状に配列されたレンズアレイ半体 25a、および 25bの二枚を一体化させて構成されてレ、る。

[0064] 一方の面に形成された各マイクロ凸レンズ 23aの光軸は、対向する位置に形成された他方の面に形成されたマイクロ凸レンズ 23bの光軸と同一となるように形成されており、また各レンズアレイ半体 25a、 25b間で隣り合うマイクロ凸レンズ 23b、 23a同士の光軸も同一となるように重ね合わされている。

[0065] なお、本発明では、二枚のレンズアレイ半体 25a、 25bの各々の面（合計四面）の何れの面にもレンズアレイ面が構成されたマイクロレンズアレイ 25を利用した実施例を記載するが、マイクロレンズアレイ 25の構成としてはこれに限られるものではない。

[0066] マイクロレンズアレイ 25は、各表示部に対して設定された所定の離間距離 (マイクロレンズアレイ 25の作動距離）だけ離れた位置に配置されている。このマイクロレンズアレイ 25 (画像伝達パネル 17)は、光を結像させる作動距離が単一ではなぐ範囲を持つものである。

[0067] このマイクロレンズアレイ 25は、各表示部の画像表示面から出射された二次元画像を画像表示面と反対側の所定距離だけ離れた空間に結像させることにより、画像表示面に表示された二次元画像を、空間上の二次元平面である結像面に結像することによって立体的二次元画像が表示される。

[0068] この結像された二次元画像は、その画像が奥行き感を持つものである場合ゃデイスプレイ上の背景画像が黒くコントラストが強調されているような場合には、空間上に浮いて表示されることから、正面の観察者からは、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、結像面に表示される二次元画像は、擬似的な立体画像、すなわち、立体的二次元画像として観察者に認識される。

[0069] マイクロレンズアレイ 25は、各表示部から入射された画像に対応する光をレンズァレイ半体 25a、 25bから入射させ、内部で一回反転させた後、レンズアレイ半体 25a、 25bから出射させることが望ましい。これにより、マイクロレンズアレイ 25は、各表示部に表示された二次元画像を結像面上に正立の立体的二次元画像として表示することができる。 [0070] なお、マイクロレンズアレイ 25は、レンズアレイ半体 25a、 25bを二枚一組で一体化するものに限らず、一枚で構成してもよぐまた二枚以上の複数枚で構成してもよい。但し、このような一枚のマイクロ凸レンズを画像対応光が透過する場合、或いは三枚のマイクロ凸レンズを画像対応光が透過する場合においても、入射させた光を内部で一回反転させた後、出射させるようにして、正立の立体的二次元画像として表示させる。

マイクロレンズアレイ 25を、このような構成にすることにより、光を結像させる作動距離が単一ではなぐある一定の有効な範囲をもつことになるため、複数の立体的二次元画像を結像させることが可能になる。つまり、複数の結像面を観察することが可能になる。

[0071] 以上詳述したように、本発明の各実施形態に係る立体的二次元画像表示装置（10 0、 150、 200、 250、 300、 350)によれば、一つの光車由上に光を結像させて立体的二次元画像を表示する画像伝達パネル 17と、前記一つの光軸上に画像伝達パネル 17に対して離間配置され、二次元画像を表示する画像表示面（l la、 27a)を備え、画像表示面（l la、 27a)から光を画像伝達パネル 17に対して出射する複数の表示部（11、 27)と、を備え、個々の表示部（11、 27)と画像伝達パネル 17との離間距離は、それぞれ個別に設定されることにより、複数の立体的二次元画像（13a、 13b)を空間 15に表示することを特徴とするので、複数の結像面 21a、 21bを空間 15に形成することができ、浮出し効果 ·意外性を向上させることができるとともに、十分な立体感が得られ、高い演出効果を持続することができる。

[0072] また、本発明の各実施形態に係る立体的二次元画像表示方法によれば、一つの光軸上に光を結像させて立体的二次元画像を表示する画像伝達パネル 17と、画像伝達パネル 17に対して離間配置され、二次元画像を表示する画像表示面（l la、 2 7a)を備え、画像表示面（l la、 27a)から光を画像伝達パネル 17に対して出射する複数の表示咅 B (11、 27)と、を備えた装置（100、 150、 200、 250、 300、 350)における立体的二次元画像表示方法であって、個々の表示部（11、 27)と画像伝達パネノレ 17との離間距離を、それぞれ個別に設定することにより、複数の立体的二次元画像を空間に表示することを特徴とするので、従来、一つであった結像面を、観察者の目視方向に複数配設することができ、それぞれの結像面 21a、 21bに遠近法に基づく画像を表示することで、従来に比べて立体感を大幅に向上させることができる。図面の簡単な説明

[0073] [図 1]第 1の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置の構成を示す図である。

[図 2]図 1の A_A矢視図である。

[図 3]第 2の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置の構成を示す図である。

[図 4]第 3の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置の構成を示す図である。

[図 5]第 4の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置の構成を示す図である。

[図 6]第 5の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置の構成を示す図である。

[図 7]第 6の実施形態に係る立体的二次元画像表示装置の構成を示す図である。

[図 8]映像信号供給部の概略構成を示すブロック図である。

[図 9]第 1表示部及び第 2表示部に表示される映像例を表した説明図である。

[図 10]図 9の映像が結像面に形成されることによって観察者により観察される映像を表した説明図である。

[図 11]本発明に係る立体的二次元画像表示装置に DFD方式を利用した場合の動作説明図である。

[図 12]画像伝達パネルの構成図である。

符号の説明

[0074] 11 第 1表示部

11a, 27a, 33a 画像表示面

13a、 13b 立体的二次元画像

17 画像伝達パネル

19 ハーフミラー

21b 観察者に近い結像面

21a 観察者に遠い結像面

23 マイクロ凸レンズ（レンズ）

25 マイクロレンズアレイ

27 第 2表示部光透過性の第 2表示部

、 150、 200、 250、 300、 350 立体的二次元画像表示装置

Claims

請求の範囲

[1] 一つの光軸上に光を結像させて立体的二次元画像を表示する画像伝達パネルと前記一つの光軸上に前記画像伝達パネルに対して離間配置され、二次元画像を表示する画像表示面を備え、前記画像表示面から光を前記画像伝達パネルに対して出射する複数の表示部と、

を備え、

個々の前記表示部と前記画像伝達パネルとの離間距離は、それぞれ個別に設定されることにより、複数の立体的二次元画像を空間に表示することを特徴とする立体的二次元画像表示装置。

[2] 前記画像伝達パネルは、光を結像させる作動距離が単一ではなぐ範囲をもつことを特徴とする請求項 1記載の立体的二次元画像表示装置。

[3] 前記画像伝達パネルは、

マイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項 1又は 2記載の立体的二次元画像表示装置。

[4] 前記マイクロレンズアレイは、

2次元状に配列された複数のレンズからなり、前記複数のレンズのそれぞれが同軸に配置された少なくとも一対の凸レンズからなることを特徴とする請求項 3記載の立体的二次元画像表示装置。

[5] 前記立体的二次元画像表示装置は、

前記表示部からの光を透過させるとともに、他の前記表示部からの光を反射させ、複数の前記表示部を前記一つの光軸上に合成する手段を備えることを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれか 1項記載の立体的二次元画像表示装置。

[6] 前記複数の表示部うち少なくとも一つの表示部は、前記画像表示面に対向する面から前記画像表示面に向けて光透過性を有することを特徴とする請求項 1乃至 5のいずれか 1項記載の立体的二次元画像表示装置。

[7] 前記画像伝達パネルを挟んで前記表示部とは反対側の前記一つの光軸上に、さらに表示部を備えることを特徴とする請求項 1乃至 6のいずれか 1項記載の立体的二次元画像表示装置。

[8] 前記複数の表示部、または前記複数の立体的二次元画像は、前記一つの光軸上に対して非垂直であることを特徴とする請求項 1乃至 7のいずれ力 1項記載の立体的二次元画像表示装置。

[9] 前記画像伝達パネルが、

結像位置可変機能を有することを特徴とする請求項 1乃至 8のいずれか 1項記載の立体的二次元画像表示装置。

[10] 一つの光軸上に光を結像させて立体的二次元画像を表示する画像伝達パネルと前記一つの光軸上に前記画像伝達パネルに対して離間配置され、二次元画像を表示する画像表示面を備え、前記画像表示面から光を前記画像伝達パネルに対して出射する複数の表示部と、を備えた装置における立体的二次元画像表示方法であってヽ

個々の前記表示部と前記画像伝達パネルとの離間距離を、それぞれ個別に設定することにより、複数の立体的二次元画像を空間に表示することを特徴とする立体的二次元画像表示方法。

[11] 前記表示部に、遠近法にて描画された画像を表示することを特徴とする請求項 10 記載の立体的二次元画像表示方法。

[12] 複数の結像面に形成されるそれぞれの画像のうち、観察者に近い結像面に近景の画像を大きぐかつ観察者に遠い結像面に遠景の画像を小さく表示することを特徴とする請求項 10又は 11記載の立体的二次元画像表示方法。

[13] 動画像を表示するに際し近景の物体の動きは速くかつ遠景の物体の動きは遅く表示することを特徴とする請求項 10乃至 12のいずれか 1項記載の立体的二次元画像表示方法。

[14] 複数の結像面において、前後の結像面に同時または連続的に同一物体画像を表示する請求項 10乃至 13のいずれか 1項記載の立体的二次元画像表示方法。

[15] 複数の結像面において、輝度変調型の立体表示画像を表示する請求項 10乃至 1 4のいずれか 1項記載の立体的二次元画像表示方法。