WO2013146240A1

WO2013146240A1 - 表示装置

Info

Publication number: WO2013146240A1
Application number: PCT/JP2013/056920
Authority: WO
Inventors: 紀行十二
Original assignee: 日東電工株式会社
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2013-10-03
Also published as: TW201346469A; JP2014130309A

Abstract

　本発明の表示装置は、画像（Ｉ）が印刷された光透過性のフィルムと、フィルムに裏面側から光を照射する光源と、パネル状の結像光学素子（マイクロミラーアレイ）と、フィルムを収容するケース等を備え、このケースの上面に、結像光学素子が配設され、この結像光学素子の下側に、上記フィルムを結像光学素子の下面に対して所定角度αで傾斜した状態で保持するフィルムホルダが配置されている。したがって、光源から投射され上記フィルムを透過し上記結像光学素子を通過した光により、フィルム上の画像（Ｉ）の投影像（空間像Ｉ'）が、結像光学素子の外側面から浮かび上がった状態で結像する。

Description

表示装置

　本発明は、写真等の二次元画像を空間に浮かび上がった状態で投影することにより、奥行き感を持った画像を立体的に表示する表示装置に関するものである。

　従来、家庭内や職場の机上等において、ユーザーが好みの写真や画像等を個人的に鑑賞するために、写真立てやデジタルフォトフレーム等、画像観賞用の表示装置が用いられている。これら、写真立て等のなかには、平面的な（二次元の）写真等に、光学的な深度（奥行き感）を付与することにより、これら写真等を立体（三次元）的に表示しようとするものが提案されている（特許文献１，２を参照）。

　例えば、特許文献１の『立体写真立て』によれば、写真等を貼り付けるための裏面板を、写真中央寄りが前面（手前）側に膨出する凸状に形成することにより、上記写真等に立体感（遠近感）を付与することができる。

　また、特許文献２の『レンズ付き立体写真立て』によれば、写真等の表面から距離を隔てた前面（手前）側に、写真等を拡大するレンズを配置することにより、上記平面状の写真を、奥行きの深い立体感のある拡大写真として楽しむことができる。

特開平９－２３９５８号公報特開平７－２０４０６８号公報

　しかしながら、上記写真立てにおいて写真等を立体的に表示する各方法は、画像の奥行き感が不充分なため、立体感に乏しく、両眼視差等を利用した三次元画像に比べ、インパクトに欠ける画像となってしまう。また、写真等の画像を、写真立て等の正面から鑑賞するため、鑑賞者の視野内で写真立て等の枠が邪魔をして、立体感や臨場感等が得にくいという問題もある。

　本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、奥行き感に富む立体的な二次元画像を、装置本体から離れた空間に浮かび上がらせて表示することのでき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、画像が印刷された光透過性のフィルムと、上記フィルムの裏面側からこのフィルムに光を照射する光源と、パネル状の結像光学素子と、上記フィルムを収容するケースとを備え、このケースの上面に、上記結像光学素子が配設され、この結像光学素子の下側に、上記フィルムを上記結像光学素子の下面に対して所定角度傾斜した状態で保持するフィルムホルダが配置され、上記光源から投射され上記フィルムを透過し上記結像光学素子を通過した光により、上記フィルム上の画像の投影像が、このパネル状の結像光学素子の上側に浮かび上がった状態で結像するようになってい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鋭意研究を重ね、その結果、結像機能を有するパネル状の光学素子を用いて、写真等を収容するケースまたはハウジング等の上方に、上記写真等の二次元画像を浮かび上がった（立ち上がった）状態で結像させることにより、上記写真等を、立体視の画像（３Ｄ画像）のように臨場感溢れる画像として表示できることを見出し、本発明に到達した。

　本発明の表示装置は、ケース内に配設されたフィルムホルダが、画像が印刷された光透過性のフィルムを、上記結像光学素子の素子面に対して所定角度傾斜した状態で保持するとともに、このフィルムの裏面側に配置された光源から投射された光が、上記フィルムとそのフィルム上の画像を透過した後、ケースの上面に嵌め入れられたパネル状の結像光学素子を透過して、このパネル状の結像光学素子の上方（パネルの外側面の上方）に、立体的な二次元画像を結像するようになっている。これにより、本発明の表示装置は、上記フィルムホルダに、画像が印刷されたフィルムを保持させて光源を点灯させるという簡単な操作だけで、このフィルム上に印刷された平面的な二次元画像（写真等）を、奥行き感を持った擬似的な立体像（立体的二次元画像）として空間に表示（投影）することができる。

　なお、上記フィルムを収容する容器としては、周囲の光を遮光する暗箱状で、かつ、上記フィルムホルダおよび光源がその内部に配設されたケースか、あるいは、側面が開口する開放形で、かつ、上記フィルムホルダ（フィルム保持面またはフィルム載置面）が、その一面を利用して形成されているハウジングの、いずれかを好適に採用する。上記暗箱状のケースを用いた場合、上記映像を鮮明に投影できるというメリットがある。また、上記開放形のハウジングを用いた場合、上記フィルムを簡単に出し入れできるという利点がある。

　また、本発明の表示装置のなかでも、上記結像光学素子の素子面（パネルの下面）に対する上記フィルムの傾斜角が、３０°以上９０°未満に設定されているものは、上記表示される立体的二次元画像を、より浮遊感を感じる立体的な画像として表示することができる。

　さらに、本発明の表示装置のなかでも特に、上記フィルムホルダ上に、上記フィルムを載置するための光透過性を有する載置面が設けられ、この載置面が、所定の曲率半径で湾曲する凹状または凸状に形成されているものは、上記表示される立体的二次元画像を、より奥行き感の深い立体的な画像として表示することができる。

　なお、本発明の表示装置における「パネル状の結像光学素子」とは、被投影物の鏡像を実像として結像させる屈折型結像素子（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）、および、被投影物の正立等倍像を実像として結像させるマイクロレンズアレイ等の正立等倍型結像素子のうち、その外形形状がパネル状あるいは平板状で、かつ、その表裏面（上下面）が比較的平坦でフラットなものを指す。また、上記パネル状の結像光学素子の「素子面」とは、結像の基準（光路の屈折点）となる「結像光学素子の厚み方向中心の平面」を指し、上記「パネル状の結像光学素子」においては「素子面」，「外側面」（上面），「内側面」（下面）は、ほぼ平行である。

　また、本発明における「光透過性のフィルム」とは、材質や厚さを問わず、光を充分に透過する物性（可視光の光透過率が通常５０％以上、好ましくは８０％以上）を有する印刷可能なフィルム状あるいはシート状の部材を全て包含する。

本発明の実施形態における表示装置の外観斜視図である。本発明の実施形態における表示装置の内部構造を示す図である。（ａ）は上記表示装置における別のフィルムホルダの形状例であり、（ｂ）はさらに別のフィルムホルダの形状例である。上記表示装置に用いられるマイクロミラーアレイの構造を説明する図である。上記マイクロミラーアレイの詳細構造を説明する断面図である。上記マイクロミラーアレイによる空間像の投影方式を説明する図である。本発明の第２実施形態における表示装置の内部構造を示す図である。本発明の第３実施形態の表示装置に用いられる開放形ハウジングの形状を示す図である。本発明の第４実施形態の表示装置に用いられる開放形ハウジングの形状を示す図である。本発明の第５実施形態の表示装置の内部構造を示す図である。本発明の第６実施形態の表示装置の構成を示す図である。上記表示装置に用いられるマイクロミラーアレイの他の構造例を説明する図である。上記マイクロミラーアレイの構成を説明する分解斜視図である。上記表示装置に用いられるマイクロミラーアレイのさらに他の構造例を説明する図である。上記マイクロミラーアレイの構成を説明する分解斜視図である。上記表示装置に用いられるマイクロミラーアレイのさらに他の構造例を説明する図である。上記マイクロミラーアレイの構成を説明する分解斜視図である。上記表示装置に用いられる別の構造のマイクロミラーアレイの構成を説明する図である。

　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は、本発明の実施形態における表示装置の外観斜視図であり、図２は、その内部構造と画像投影の状態とを説明する図である。なお、フィルムＦ（またはシート）表面に印刷された「画像」（図２中の太線矢印Ｉ）は、その厚みを強調して図示している。また、図２において、符号１ａは、枠状（額縁状）のフィルムホルダ１の周縁（額縁の上）に取り付けられたフィルム留め（部材）であるが、他の図では記載を省略している場合もある。

　本実施形態における表示装置は、画像Ｉ（本例では写真）が印刷されたフィルムＦを保持するためのフィルムホルダ１と、上記フィルムＦの裏面から光を照射する光源３と、結像機能を有するパネル状の結像光学素子（２）と、周囲の光を遮光する暗箱状のケース１０とを備えている。上記ケース１０の上面の開口１０ａには、結像機能を有するパネル状の結像光学素子（２）が嵌め込まれており、このケース１０の内部には、図２のように、上記フィルムホルダ１が、それ自身およびその上に保持（載置）されたフィルムＦを所定角度α傾けた状態で、配設されている。また、ケース１０の内部には、上記光源３が、上記フィルムＦを裏面から照射可能な空間（図中のフィルムホルダ１より右方の空間）に位置決めされ、この光源３から照射された光（照明光）が、上記フィルムＦ上の写真等を透過して、上記結像光学素子（２）に到達するようになっている。そして、この透過光（すなわち、上記フィルムＦ上の画像Ｉ）が、この結像光学素子の結像作用により上方に結像（Ｉ’）し、鑑賞者の視点（白抜き矢印Ｅ）からは、上記結像光学素子の上面２ａから浮かび上がった、立体的な空間像Ｉ’として視認できるようになっている。これが、本発明の表示装置の特徴である。

　上記表示装置について、より詳しく説明すると、上記フィルムホルダ１は、中空の枠状（額縁状）で、図１のように、ケース１０の側面１０ｃの一面から外部に引き出し可能に構成されており、その上面に、上記画像Ｉが印刷されたフィルムＦ（写真等）を保持することのできるフィルム留め（部材）１ａが設けられている。そして、上記フィルムホルダ１をケース１０の外部に引き出し、上記フィルムホルダ１上にフィルムＦを保持させ、このフィルムホルダ１を上記ケース１０の内部にスライド移動させて戻すことにより、上記フィルムＦが、ケース１０の底面１０ｂおよび上記結像光学素子（２）の素子面Ｈ（または結像光学素子の下面２ｂ）に対して所定角α傾いた、所定の位置にセットされるようになっている。なお、上記傾斜角αは、通常３０°以上９０°未満、好ましくは４０°以上８０°以下に設定される。

　また、この例（図２）においては、上記フィルムホルダ１の上面に、フィルムＦを支承して落下を防止するための透明な天板（載置板）１ｂを取り付けてもよい。上記載置板１ｂを配設する場合、この載置板１ｂには、可視光に対する光透過率が８０％以上のものを用いる。勿論、上記載置板１ｂの上面（フィルムＦの載置面）は、ケース１０の底面１０ｂおよび結像光学素子（２）の素子面Ｈ（または結像光学素子の下面２ｂ）に対して所定角α°傾いた状態になるように設計されている。

　なお、上記ケース１０内には、上記フィルムホルダ１を傾いた状態で支持する支持部材（スライド用のガイドレール等）が配置されているが、その図示を省略している。上記フィルムホルダ１およびこれを支持する支持部材等は、余計な光反射（散乱）を生じないように、その色を黒（色度０，彩度０，明度０）もしくはこれに近い暗色としておくことが望ましい。

　また、上記フィルムホルダ１の枠内に、セグメントＬＥＤやＬＥＤディスプレイ等からなる、着脱式の自発光式デジタル時計（図示省略）を配設してもよい。このデジタル時計は、上記画像Ｉを投影しない間に、上記表示装置を時刻等の表示に利用しようとするもので、上記セグメントＬＥＤ等は、上記フィルムＦ等の代わりにフィルムホルダ１の枠内またはその上に載置され、図示しないスイッチ等の切り換えにより、後記する光源３等の点灯（図２参照）と切り換えて使用できるようになっている。

　さらに、上記のように載置板（透明板）１ｂを設ける場合、この載置板１ｂの上面（フィルムＦ側の面）を、所定の曲率半径で湾曲する凹曲面〔図３（ａ）のフィルムホルダ１Ｃ参照〕、あるいは、所定の曲率半径で湾曲する凸曲面〔図３（ｂ）のフィルムホルダ１Ｄ参照〕としてもよい。上記湾曲（凹凸）の方向は、載置板１ｂの高さ方向または幅方向のどちらでもよく、両方向に湾曲する半球状とすることもできる（載置板１ｂを設けない場合は、フィルムＦ自身を湾曲させてもよい）。これらの場合、上記画像Ｉの結像（空間像Ｉ’）は、鑑賞者の視点（白抜き矢印Ｅ）から見て、上記載置板１ｂ上面の湾曲（凹状または凸状）を反転させた、凸状の画像または凹状の画像として表示される。これにより、上記空間像Ｉ’を、より奥行きを感じる立体的な画像として表示することができる。

　つぎに、上記表示装置に使用する結像光学素子（２）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、マイクロレンズアレイ等の正立等倍型結像素子を用いることができる。なかでも、本実施形態においては、図２のように、素子面Ｈ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（コーナーリフレクタアレイ）２が好適に使用される。このマイクロミラーアレイ２は、上記ケース１０の上面に設けられた開口１０ａに嵌め入れて固定されている。なお、本実施形態におけるマイクロミラーアレイ２は、微小なコーナー構造の各光反射面（直角の角部）を鑑賞者の正面に向けるために、図１，図６のように、その辺を上記ケース１０の正面（鑑賞者側）に対して４５°回転させた状態で配設されている。

　上記マイクロミラーアレイ（凸型コーナーリフレクタアレイ）２について、詳しく説明すると、このマイクロミラーアレイ２は、図４に示すように、基板（基盤）１１の下面（図２における光学パネルの下面２ｂ側）に、下向き凸状の多数の微小な四角柱状単位光学素子１２（コーナーリフレクタ）が、斜め碁盤目状に並ぶように配列されている〔図４はアレイを下側から見上げた図である。〕。

　上記マイクロミラーアレイ２の各四角柱状の単位光学素子１２は、その断面を図５に示すように、コーナーリフレクタを構成する一対（２つ）の光反射面（四角柱側方の第１の側面１２ａ，第２の側面１２ｂ）が、それぞれ、「基板表面方向の横幅（幅ｗ）に対する基板厚さ方向の縦長さ（高さｖ）の比」〔アスペクト比（ｖ／ｗ）〕が１．５以上の長方形状に形成されている。

　また、それぞれの単位光学素子１２は、各コーナー１２ｃを構成する一対の光反射面（第１の側面１２ａ，第２の側面１２ｂ）が、鑑賞者の視点の方向（図１，図２におけるＥ側）を向くようになっている。なお、このマイクロミラーアレイ２とその周囲を上から見た場合、図６のように、上記アレイ２は、その外縁（外辺）を鑑賞者の正面（Ｅ方向）に対して４５°回転させて配設されており、マイクロミラーアレイ２の下側の画像Ｉが、このアレイ２（素子面Ｈ）に対して面対称の位置（結像光学素子の上方）に投影され、空間像Ｉ’が結像するようになっている。

　つぎに、上記光源３に使用する機器（照明機器あるいは素子）としては、白色ＬＥＤや蛍光ランプ等、全可視光波長にわたってなるべく偏りのない「白色光」を発光できる光源が望ましい。なかでも、低消費電流で、点灯による発熱の少ない白色ＬＥＤが、好適に採用される。なお、上記光源３には、無機あるいは有機ＥＬを用いた面発光ランプや、光の三原色に相当する各ＬＥＤを組み合わせる等して、使用してもよい。さらには、上記ケース１０の一部に開口を設けてレンズ等により集光するか、あるいは、光ファイバー等によってケース外の外光を導入する等により、このケース１０の外部の照明光や太陽光等を取り込み、上記光源３の代わりにフィルムＦの裏面に向けて照射してもよい。

　そして、上記フィルムホルダ１および光源３を収容するケース１０は、先に述べたように、その上面の開口１０ａに略正方形状のマイクロミラーアレイ２が嵌め入れられ、その一側面１０ｃに、上記フィルムホルダ１を出し入れ（スライド）するための開口（略長方形状の貫通穴）が設けられている。なお、上記マイクロミラーアレイ２の部位を除く、ケース１０の内面は、光による乱反射を防止するため、黒色（色度０，彩度０，明度０）もしくはこれに近い暗色となっている。

　また、上記ケース１０の一部に、スピーカー等の発音手段を配設してもよい。この発音手段により、上記フィルムホルダ１に載置されるフィルムＦ（画像Ｉ）に合わせた音楽（ＢＧＭ）や音声等を出力することができるようになる。

　上記のような表示装置において画像Ｉを表示（投影）する場合、まず、上記フィルムホルダ１をケース１０の外側に引き出し、所定の加工（後記の画像処理）が施された画像Ｉの印刷されたフィルムＦ（写真等）を、フィルム留め１ａに（天地を逆さにして）保持させた後、このフィルムホルダ１をケースの中にスライドさせて押し込み、所定位置にセットして準備する（図１参照）。そして、図示しない電源（スイッチ等）を操作して、光源３を点灯させることにより、上記フィルムＦ上に印刷された平面的な二次元画像Ｉ（写真等）が、奥行き感を持った空間像Ｉ’（立体的二次元画像）として、パネル状の結像光学素子（マイクロミラーアレイ２）の上方に表示（投影）される。

　つぎに、上記フィルムＦや用紙（写真）等をフィルムホルダ１にセットする前に行われる、フィルムＦ上の画像Ｉの加工（画像処理）について説明する。

　前記写真立てやデジタルフォトフレーム等、従来の画像観賞用の表示装置に用いられている写真や画像データ（電子データ）は、そのまま（原状のまま）でも、本発明の表示装置の画像Ｉとして使用することができるが、画像中の人物像や特定の対象物等、画像の一部を強調して（抜き出して）表示したい場合は、その使用前に、上記写真や画像データ等に後記のような画像処理を施して加工しておくと、上記表示装置により表示される空間像Ｉ’を、より鮮明に、かつ、より浮遊感・立体感を感じる状態で、強調して表示することができるようになる。以下にその手順を説明する。

（１）画像データ（電子データ）の取得
　写真や絵画等、紙上の画像の場合は、スキャナやデジタルカメラ等でこれを撮影し、画像データを取得する。また、デジタルスチルカメラやビデオ等の場合、該当する画像の静止画データを取り出して、準備する。

（２）トリミング・ぼかし処理
　ラスターデータを取り扱うことのできる画像加工ソフト（アプリケーション）を利用して、人物や表示対象物等の輪郭を認識（識別）してデータを切り出し（トリミング）、そのデータに、外縁近傍（輪郭線近傍）の色調をランダムに平均化する「ぼかし処理」を施す。

（３）背景処理
　上記トリミングの完了した画像データを、単色（好適には黒色，白色、またはケース上面の色）の背景と合成して、表示する画像Ｉ内における強調したい部分（上記トリミングデータ）の大きさ・位置を、画面上で調整する。上記合成する背景色として、結像光学素子２の周囲の「ケース上面の色」を選択すれば、上記空間像Ｉ’の立体感がより増すため、好ましい。なお、上記背景のデータのサイズ（縦横比）は、プリンタ等で印刷した際に、その印刷用紙（フィルム）が上記フィルムホルダ１のフィルム留め１ａ（写真ホルダ）にちょうど収まるサイズになっている。

（４）コントラスト調整
　画像加工ソフトを用いて、印刷前に、上記画像と背景が合成されたデータの「明るさ」，「色合い」，「コントラスト」を調整する。なお、この時、ＲＧＢ（２５６階調）の各色のうち、階調が１５０以上（または２００以上）の色の階調を２５６（最大）に上げ、階調が１００以下（または１０以上）の色の階調を０（最少）に下げる補正を行うことが望ましい。これにより、上記画像のコントラスト（浮遊感）をより強調することができる。上記画像の調整は、テストプリントにより、印刷結果を参照（フィードバック）しながら行ってもよい。

　上記のような画像処理を施した画像（Ｉ）を用いて、前記のように、印刷されたフィルムＦ（写真等）を、天地を逆さにしてフィルムホルダ１にセットした後、電源スイッチ等（図示省略）を操作して、光源３を点灯させることにより、上記二次元画像Ｉを、よりリアリティのある空間像Ｉ’（立体的二次元画像）として表示（投影）することができる。

　つぎに、上記第１実施形態よりやや大形のケース１３を使用した第２実施形態について説明する。図７は、本発明の第２実施形態における表示装置の内部構造と画像投影の状態を説明する図である。なお、上記第１実施形態と同様の機能を有する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。

　第２実施形態の表示装置にも、第１実施形態の表示装置と同様、周囲の光を遮光する暗箱状のケース１３が用いられている。このケース１３が、前記第１実施形態のケース（１０）と異なる点は、その上面１３ａに、フィルムＦをフィルムホルダ１上に簡単にセットすることのできるスリット（スロット）１３ｄが設けられている点である。これにより、第２実施形態の表示装置は、上記フィルムＦをセットする際も、このフィルムホルダ１をケース外部に取り出す必要がなく、素早く簡単に、フィルムＦをフィルム留め１ａ（または載置板１ｂ）上に配置することができる。

　なお、使用後に上記フィルムＦを取り出す際は、前記第１実施形態と同様、ケース１３の一側面１３ｃに設けられた開口（略長方形状の貫通穴）から、上記フィルムホルダ１をスライドさせて外部に露出させ、フィルムホルダ１上のフィルムＦを直接取り外し・交換すればよい。

　つぎに、上記フィルムＦを収容する容器として、密閉形の上記ケース（１０，１３）に代えて、側面のない開放形のハウジング（１４，１５）を用いた例について説明する。ただし、本発明の表示装置に用いられるケースやハウジングの形状等は、これらの実施の形態に限定されるものではない。

　図８および図９はそれぞれ、本発明の第３，第４実施形態における表示装置の外観斜視図である。なお、マイクロミラーアレイの上方に投影される空間像Ｉ’（例では犬の写真）は、図示を省略している。また、これら第３，第４実施形態の表示装置における、ハウジング（１４，１５）およびフィルム載置面（フィルムホルダ１）以外の構成は、前記第１，第２実施形態の表示装置と同等であるため、同じ符号を付記して、その詳細な説明を省略する。

　まず、第３実施形態の表示装置には、図８に示すように、天板部１４ａ，底板部１４ｂ，側板部（垂直方向）１４ｃと、傾斜状の側部（傾斜板部１４ｄ）とからなる、フィルムＦ横方向（フィルムＦの挿入方向）の側面（側部）がないハウジング１４が使用されている。このハウジング１４の上面（天板部１４ａ）に設けられた開口には、前記第１，第２実施形態と同様のマイクロミラーアレイ２（後記するマイクロミラーアレイ２０，３０，４０，５０でもよい）が配設されており、その下側に位置する傾斜板部１４ｄの上面（内側面）が、画像（Ｉ）が印刷されたフィルムＦを載置する載置面（フィルムホルダ１）に形成されている。

　上記傾斜板部１４ｄは、前記第１，第２実施形態のフィルムホルダ１のフィルム載置面（載置板１ｂの上面）と同様、ハウジング１４の底板部１４ｂおよびマイクロミラーアレイ２の素子面（またはその下面）に対して、所定角度αで傾斜するように形成されており、その上面（フィルム載置面）には、上記フィルムＦを位置決めするためのフィルム留め（１ａ）や吸着テープ等（いずれも図示省略）が、取り付けられている。

　なお、図では見えないが、このフィルムＦの裏側（下面側）に相当する傾斜板部１４ｄ部位には、先に述べた透明な天板（載置板１ｂ）が嵌め入れられており、この載置板１ｂを通して、光源３や外部の外光（照明光や太陽光等）が入射するようになっている。

　以上の構成によっても、この表示装置は、所定の画像（Ｉ）が印刷されたフィルムＦを、所定角度αに設定されたフィルム載置面（傾斜板部１４ｄのハウジング内側面）にセットすることにより、平面的な二次元画像（Ｉ）を、奥行き感を持った擬似的な立体像（立体的二次元画像、空間像Ｉ’）として、マイクロミラーアレイ２の上方に表示（投影）することができる。しかも、上記表示装置は、そのハウジング１４の側面が大きく開口しているため、上記フィルムＦの挿入や取り出し等を、容易かつ簡単に行うことができるという点で有利である。

　つぎに、第４実施形態の表示装置は、図９に示すように、略水平状の天板部１５ａと底板部１５ｂとの間に、これらを支持する傾斜板部１５ｃが設けられたハウジング１５が使用されている。このハウジング１５の上面（天板１５ａ）に設けられた開口にも、マイクロミラーアレイ２（後記するマイクロミラーアレイ２０，３０，４０，５０でもよい）が配設されている。

　また、上記マイクロミラーアレイ２の下側に位置する傾斜板部１５ｃは、底板部１５ｂおよびマイクロミラーアレイ２の素子面（下面）に対して、所定角度αで傾斜するように形成されており、その上面（フィルム載置面）には、上記フィルムＦを位置決めするためのフィルム留め（１ａ）や吸着テープ等（いずれも図示省略）が、取り付けられている点も、同様である。

　なお、同様に、図では見えないが、このフィルムＦの裏側（下面側）に相当する傾斜板部１５ｃ部位には、透明な天板（載置板１ｂ）が嵌め入れられており、この載置板１ｂを通して、光源３や外部の外光（照明光や太陽光等）が入射するようになっている。

　上記構成によっても、所定角度αに設定されたフィルム載置面（傾斜板部１５ｃのハウジング内側面）にセットするだけで、平面的な二次元画像（Ｉ）を、奥行き感を持った擬似的な立体像（立体的二次元画像、空間像Ｉ’）として表示（投影）することができる。しかも、この構成も、ハウジング１５の側面（３面）が大きく開口しているため、この開口から、上記フィルムＦを容易に出し入れすることができるという特徴を有する。

　なお、上記のような開放形のハウジング（１４，１５等）を用いた表示装置においては、周囲の照度（明るさ）が充分である場合、配設されている光源（３）を使用せず、外から入射する光（照明光や太陽光等）の反射光だけで、空間像Ｉ’を結像させることもできる。勿論、明るさに応じて上記光源（３）を使用してもよく、この光源（３）は、スペースさえ許せば、ハウジング外に配置してもよい。

　つぎに、上記ケース（符号１０，１３等）またはハウジング（符号１４，１５等）の上面が、斜め状に形成されている表示装置（第５および第６実施形態）について説明する。図１０は、本発明の第５実施形態の表示装置の内部構造を示す図であり、図１１は、本発明の第６実施形態の表示装置の構成を示す図である。なお、前記各実施形態と同様の機能を有する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。

　上記第５，第６実施形態の表示装置の構造的特徴は、上記フィルムＦを収容するケース１０’またはハウジング１６の上面が、鑑賞者（Ｅ側）にとって手前側の装置前側（図示右側）から、奥側の装置後側（図示左側）に向かって傾斜する「上り傾斜面」に形成されている点である。すなわち、図１０に示す第５実施形態の表示装置の場合、結像光学素子（マイクロミラーアレイ２）が嵌め入れられた上面は、上記空間像Ｉ’の傾斜と同じ傾斜方向（鑑賞者のいるＥ側）に向かって、装置の水平面（鑑賞者の感覚的水平面）に対して所定角度βで上り傾斜する傾斜面になっている。

　なお、この例においても、フィルムＦが配置されるフィルムホルダ１上のフィルム載置面（載置板１ｂの上面）は、上記マイクロミラーアレイ２の素子面Ｈ（またはその下面２ｂ）に対して所定角度αで傾いた状態で配置されるようになっており、フィルムＦ上の画像Ｉは、マイクロミラーアレイ２の素子面Ｈに対して面対称の位置に、空間像Ｉ’として結像するようになっている。そのため、上記フィルムホルダの、ケース１０’の底面１０’ｂに対する傾斜角は、（α－β）である。

　また、図１１に示す第６実施形態の表示装置の場合、マイクロミラーアレイ２が嵌め入れられた天板部１６ａが、空間像Ｉ’の傾斜と同じ傾斜方向、すなわち、鑑賞者（Ｅ側）から見て、装置の水平面（鑑賞者の感覚的水平面）に対して手前側（前側）から奥側（後側）に向かって、所定角度βで上り傾斜する傾斜面になっている。他の構成は、図８に示す第３実施形態（ハウジング１４）の表示装置と同様である。

　そして、上記ケース１０’およびハウジング１６の上面の、水平に対する傾斜角βは、通常、１°以上６０°以下（これらの例では１５°）に設定されており、上記フィルムＦおよびフィルム載置面（１ｂ）の、マイクロミラーアレイ２に対する傾斜角α（３０°以上９０°未満）の角度以下になっている。また、これら傾斜角βと傾斜角αとの間には、
　０　＜　β　≦　α　　（ただし、１°≦β≦６０°，３０°≦α＜９０°）
の関係が成り立つようになっている。

　上記のように、上面が傾斜面になっている表示装置によれば、ケースやハウジング等の上面の傾き方向によって、空間像Ｉ’の鑑賞に適した「装置正面」（手前側）を、誰もが簡単に見つけ出すことができる。そのため、上記空間像Ｉ’に最も立体感等を感じる、鑑賞に最適な方向・位置を、意識せず簡単に見つけ出すことが可能である。しかも、その鑑賞方向と位置は、上記表示装置において、空間像Ｉ’の浮遊感や臨場感等を、最も強く感じることができる位置になっている。

　さらに、これら表示装置の構成によれば、斜め状に立ち上がる空間像Ｉ’と、その背面に位置するケース，ハウジング等の上面との間に、空間像Ｉ’の奥行き，浮遊感や臨場感等をより強調する両眼視差が生じる。そのため、空間像Ｉ’（映像や画像等）のコントラストや鮮明さが強くなるとともに、この空間像Ｉ’をより遠くから視認することが可能になる。上記ケース等の上面を鑑賞者に向かって上り傾斜面とする構成は、他の実施形態に適用してもよいことは勿論である。

　つぎに、本発明の表示装置に用いられる結像光学素子の他の例について説明する。
　本発明の表示装置に用いる、パネル状の結像光学素子としては、上記構造のマイクロミラーアレイ２の他にも、平板状の透明基板の表面に、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が所定の間隔で形成された２枚または１枚の光学素子（マイクロミラーアレイ２０，３０，４０，５０　図１２～図１８を参照）を使用することもできる。

　これらのマイクロミラーアレイ２０，３０，４０，５０は、表面に複数本の平行溝が設けられた２枚の光学素子（基板）の一方を９０°回転させた状態で重ね合わせる（図１２，図１４，図１６）か、あるいは、１枚の平板状基板の表裏面それぞれに、平面視互いに直交する複数本の平行溝が形成されている（図１８）ことにより、基板表裏方向（上下方向）から見た場合、一方の平行溝グループと他方の平行溝グループとが平面視直交する交差箇所（格子の交点）に、それぞれ、一方の平行溝グループの光反射性の垂直面（壁面）と他方の平行溝グループの光反射性の垂直面（壁面）とからなるコーナーリフレクタが形成されるようになっている。

　なお、上記コーナーリフレクタを構成する、上記一方の基板の平行溝グループの光反射性の壁面と他方の基板の平行溝グループの光反射性の壁面とは、立体的（三次元的）に見た場合、いわゆる「ねじれの位置」関係にある。また、上記各平行溝およびその光反射性の壁面が、回転刃を用いたダイシング加工により形成されているため、上記コーナーリフレクタにおける光反射面のアスペクト比〔高さ（基板厚さ方向の長さ）／幅（基板水平方向の幅）の比〕を高くする等、光学素子の光学性能の調整を、比較的簡単に行うことができるという点で有利である。

　上記各マイクロミラーアレイの構造を、個別により詳しく説明すると、図１２，図１３に示すマイクロミラーアレイ２０は、これを構成する各光学素子（２１，２１’）が、透明な平板状の基板２１，２１’の上側の表面２１ａ，２１’ａに、回転刃を用いたダイシング加工により、互いに平行な直線状の溝２１ｇまたは溝２１’ｇが、所定の間隔で複数本形成されている。そして、上記マイクロミラーアレイ２０は、これら同じ形状の２枚の光学素子（基板２１，２１’）を用いて、各基板２１，２１’上に設けられた各溝２１ｇと溝２１’ｇの連続方向が平面視互いに直交するように、上側の一方の基板２１’を下側の他方の基板２１に対して回転させた状態で、下側の基板２１における溝２１ｇが形成された表面２１ａに、上側の基板２１’の裏面２１’ｂ（溝２１’ｇが形成されていない）を当接させ、これら基板２１，２１’どうしを上下に重ね合わせて固定することにより、一組のアレイ２０として構成されている。

　同様に、図１４に示すマイクロミラーアレイ３０は、上記と同じ形状・製法の２枚の光学素子（基板２１，２１’）を用いて、図１５のように、上側の一方の基板２１’を表裏反転させ、この基板２１’を下側の他方の基板２１に対して９０°回転させた状態で、上側の基板２１’における溝２１’ｇが形成された表面２１’ａを、下側の基板２１における溝２１ｇが形成された表面２１ａに当接させ、これら基板２１，２１’どうしを上下に重ね合わせて固定することにより、各基板２１，２１’上に設けられた各溝２１ｇと溝２１’ｇの連続方向が平面視互いに直交する一組のアレイ３０として構成されている。

　さらに、図１６に示すマイクロミラーアレイ４０は、上記と同じ形状・製法の２枚の光学素子（基板２１，２１’）を用いて、図１７のように、下側の一方の基板２１’を表裏反転させ、この基板２１’を上側の他方の基板２１に対して９０°回転させた状態で、上側の基板２１の裏面２１ｂと下側の基板２１’の裏面２１’ｂとを突き合わせ、これら基板２１，２１’どうしを上下に重ね合わせて固定することにより、各基板２１，２１’上に設けられた各溝２１ｇと溝２１’ｇの連続方向が平面視互いに直交する一組のアレイ４０として構成されている。

　そして、図１８に示すマイクロミラーアレイ５０は、透明な平板状の基板５１の上側の表面５１ａおよび下側の裏面５１ｂに、それぞれ、回転刃を用いたダイシング加工により、互いに平行な直線状の溝５１ｇおよび溝５１ｇ’が、所定の間隔で複数本形成されており、これら表面５１ａ側の各溝５１ｇと裏面５１ｂ側の各溝５１ｇ’とは、その形成方向（連続方向）が平面視互いに直交するように形成されている。

　上記各マイクロミラーアレイ２０，３０，４０，５０を用いた表示装置によっても、前記マイクロミラーアレイ２を用いた表示装置と同様、フィルム載置面に載置された平面的な二次元画像Ｉ（写真等）を、奥行き感を持った擬似的な立体像（立体的二次元画像Ｉ’）として表示（投影）することができる。しかも、上記表示装置は、その使用するマイクロミラーアレイ２０，３０，４０，５０が安価なため、装置全体のコストを低減できるという利点がある。

　なお、上記実施形態においては、本発明における具体的な形態について示したが、上記実施形態は単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。当業者に明らかな様々な変形は、本発明の範囲内であることが企図されている。

　本発明の表示装置によれば、奥行き感に富むリアルな立体的二次元画像を、装置本体の上方に浮かび上がらせて表示することができる。

　１　フィルムホルダ
　２　マイクロミラーアレイ
　２ａ　上面
　２ｂ　下面
　３　光源
　１０　ケース
　Ｆ　フィルム
　Ｉ　画像
　Ｉ’　空間像

Claims

　画像が印刷された光透過性のフィルムと、上記フィルムの裏面側からこのフィルムに光を照射する光源と、パネル状の結像光学素子と、上記フィルムを収容するケースとを備え、このケースの上面に、上記結像光学素子が配設され、この結像光学素子の下側に、上記フィルムを上記結像光学素子の下面に対して所定角度傾斜した状態で保持するフィルムホルダが配置され、上記光源から投射され上記フィルムを透過し上記結像光学素子を通過した光により、上記フィルム上の画像の投影像が、このパネル状の結像光学素子の上側に浮かび上がった状態で結像するようになっていることを特徴とする表示装置。
　上記ケースが、周囲の光を遮光する暗箱状で、かつ、その内部に上記フィルムホルダおよび光源が収容されている請求項１記載の表示装置。
　上記ケースが、その側面が開口する開放形のハウジングであり、上記フィルムホルダが、このハウジングの一面を利用して形成されている請求項１記載の表示装置。
　上記結像光学素子の下面に対する上記フィルムの傾斜角が、３０°以上９０°未満に設定されている請求項１～３のいずれか一項に記載の表示装置。
　上記フィルムホルダ上に、上記フィルムを載置するための光透過性を有する載置面が設けられ、この載置面が、所定の曲率半径で湾曲する凹状または凸状に形成されている請求項１～４のいずれか一項に記載の表示装置。