(57)【要約】画像表示装置１００は、大別して浮遊画像表示部１と、浮遊画像認識部２と、から構成され、浮遊画像表示部１は、二次元画像を表示する画像表示面１１を備えた表示部１０と、画像表示面１１に離間して配置された画像伝達パネル２０と、を備え、画像表示面１１から出射される光を画像伝達パネル２０の表示部１１と対向する側と反対側に位置する空間中の結像面３０に結像して、浮遊画像を表示し、浮遊画像認識部２は、光を透過する光透過板４０で形成されており、光透過板４０は、画像表示面１１から出射され、結像面３０に結像するすべての光を透過させる大きさを有するとともに、結像面３０と斜交するように配置されている。
2009025034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元画像を表示する画像表示面を備えた表示部と、
前記画像表示面に離間して配置された画像伝達パネルと、を備え、
前記画像表示面から出射される光を前記画像伝達パネルの前記表示部と対向する側と反対側に位置する空間中の結像面に結像して、浮遊画像を表示する浮遊画像表示手段と、
光を透過する光透過板で形成されており、該光透過板は、前記画像表示面から出射され、前記結像面に結像するすべての光を透過させる大きさを有するとともに、前記結像面と斜交するように配置されている浮遊画像認識手段と、
を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記光透過板は、少なくとも表面の一部に、所定の形状、色彩もしくは模様、またはこれらの組合せが施されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記表示部は、
前記結像面と前記光透過板の交線によって少なくとも２分される前記結像面上のそれぞれの領域に応じて異なる意味合いの浮遊画像を表示するように前記二次元画像の内容を制御することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記表示部は、
所定の移動するオブジェクトを浮遊画像として表示する場合において、前記結像面と前記光透過板の交線と、表示される前記オブジェクトとの位置関係に基づいて、浮遊画像の内容を変化させるように前記二次元画像の内容を制御することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記浮遊画像認識手段は、
前記光透過板の代わりに、光を透過するとともに、二次元画像を表示する光透過表示部を備えることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】
観察者の少なくとも一部である被検出体の位置を検出する位置検出手段をさらに備え、
前記表示部は、
前記位置検出手段によって検出された被検出体の位置に応じて、二次元画像の内容を変化させることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記光透過板は、一部に孔を有し、前記結像面に結像する一部の光は前記光透過板を透過しないことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記画像伝達パネルは、
前記画像表示面から出射される光を入射させ、内部で反転した後、再度、反転させて外部に出射させ、正立等倍像を前記結像面に結像させる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乃至７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次元画像を擬似立体的に表示する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、立体画像を観察者に対して提供する様々なシステムが提案されている。【０００３】
この種の画像表示装置においては、両眼視差を利用することにより、ディスプレイ等の画像表示面上の二次元画像を立体画像として提供する方式が良く知られている。【０００４】
しかしながら、この両眼視差を利用した画像表示装置では、観察者は、対象物体の立体画像として虚像を注視することになるため、画像表示面上に合わされるピント（焦点調節）と輻輳との間に不一致が生じ、観察者に対して生理的な影響を与える可能性がある。【０００５】
そこで、この方式とは別に、画像伝達パネル（例えば、複数のレンズからなるマイクロレンズアレイ）を、二次元画像の画像表示面の前方に所定の間隔を隔てて配置することにより、画像伝達パネルの前方の空間上に、二次元画像の擬似立体画像（浮遊画像）を表示する画像表示装置が提供されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。この画像表示装置は、二次元画像を画像伝達パネルによって浮き出させて結像することで、あたかも立体画像が映し出されているように表示するものである。【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２５５４９３号公報
【特許文献２】特開２００３−９８４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した画像伝達パネルを用いて擬似立体画像を提供する方式においては、簡単な構成で浮遊画像を表示することができ、視覚的効果を高めることができる。しかしながら、二次元画像の内容によっては、浮遊画像が本当に浮いているのか認識しにくく、飛び出し量もわかりにくいという問題がある。【０００８】
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、その課題の一例としては、浮遊画像の視認性を向上させることができる画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を達成するため、本発明の一態様である画像表示装置は、二次元画像を表示する画像表示面を備えた表示部と、前記画像表示面に離間して配置された画像伝達パネルと、を備え、前記画像表示面から出射される光を前記画像伝達パネルの前記表示部と対向する側と反対側に位置する空間中の結像面に結像して、浮遊画像を表示する浮遊画像表示手段と、光を透過する光透過板で形成されており、該光透過板は、前記画像表示面から出射され、前記結像面に結像するすべての光を透過させる大きさを有するとともに、前記結像面と斜交するように配置されている浮遊画像認識手段と、を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像表示装置の外観斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る画像表示装置の側面から見た外観図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る画像表示装置の画像伝達パネルの構成図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る画像表示装置の画像伝達パネルであるマイクロレンズアレイの光学的作用を説明する図である。
【図５】図４に示すマイクロレンズアレイとは異なる構成のマイクロレンズアレイの光学的作用を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る画像表示装置の結像面と光透過板との位置関係を示す外観斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る画像表示装置の結像面と光透過板との位置関係を示す側面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る画像表示装置において光透過板が地面に略垂直に支持される場合の画像表示装置の概略構成図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る画像表示装置の光透過板の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る画像表示装置において、光透過板の代わりに光透過表示部を用いたときの画像例である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る画像表示装置が表示する画像例である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る画像表示装置が表示する画像例である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る画像表示装置が表示する画像例である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る画像表示装置が表示する画像例である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る画像表示装置が表示する画像例である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る画像表示装置が表示する画像例である。
【図１７】本発明の実施の形態に係る画像表示装置の変形例の概略構成図である。
【図１８】図１７に示す画像表示装置が表示する画像例である。
【図１９】図１７に示す画像表示装置が表示する画像例である。
【符号の説明】
【００１１】
１  浮遊画像表示部
２  浮遊画像認識部
１０  表示部
１１  画像表示面
１２  ディスプレイ駆動部
１３  画像制御部
２０  画像伝達パネル
２１  レンズアレイ半体
２２  透明基板
２３  マイクロ凸レンズ
２５  マイクロレンズアレイ
３０  結像面
４０  光透過板
５０  固定板
６０  光透過表示部
１００，２００  画像表示装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。【００１３】
＜画像表示装置の構成＞
図１及び図２は、本発明の実施の形態に係る画像表示装置１００の概略構成図である。図１は、画像表示装置１００の外観斜視図、図２は、画像表示装置１００を側面方向（図１のＡ−Ａ方向）から見たときの外観図（表示部１０の機能構成図を含む）である。【００１４】
画像表示装置１００は、観察者Ｈが立体表示であると視認可能な二次元画像を空間中の所定の平面上に表示する擬似立体画像表示装置であり、大別して、浮遊画像（空間中の所定の平面上に表示される二次元画像をいう）を表示する機能を有する浮遊画像表示部１と、浮遊画像表示部１が表示する浮遊画像の視認性を向上させる機能を有する浮遊画像認識部２と、から構成される。【００１５】
浮遊画像表示部１は、表示部１０と、表示部１０から離間して配置された画像伝達パネル２０を備える。なお、図１及び図２は、浮遊画像表示部１の表示部１０及び画像伝達パネル２０の位置関係を明示するための図であり、実際には、浮遊画像表示部１は、表示部１０及び画像伝達パネル２０を含む箱型の一筐体として形成されている（図６（ａ）参照）。【００１６】
表示部１０は、二次元画像を表示する画像表示面１１、及び表示部１０を駆動制御するディスプレイ駆動部１２、画像表示面１１に表示する画像データを生成する画像制御部１３を具備している。すなわち、ディスプレイ駆動部１２は、画像制御部１３が生成した画像データに対応した画像を表示部１０の画像表示面１１に表示するようになっている。具体的には、表示部１０は、カラー液晶表示装置（ＬＣＤ）を用いることができ、フラットな画像表示面１１と、バックライト照明部及びカラー液晶駆動回路等から構成されるディスプレイ駆動部１２を備える。勿論、表示部１０は、上記ＬＣＤ以外でもよく、ＥＬ（electro-luminescence）ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等のディスプレイでもよい。また、画像データの生成に関しては、予め所定の画像データが記憶された画像記憶部を備えるようにしてもよい。【００１７】
画像伝達パネル２０は、例えば、マイクロレンズアレイ２５によって構成され、そのパネル面を表示部１０の画像表示面１１と略並行に配置する。マイクロレンズアレイ２５は、図３に示すように、２枚のレンズアレイ半体２１ａ、２１ｂが互いに平行に配列されて構成されている。各レンズアレイ半体２１ａ、２１ｂは、透光性に優れたガラスまたは樹脂からなる透明基板２２の両面に、同一の曲率半径を有する複数の微小なマイクロ凸レンズ２３を二次元状に互いに隣接配置したものである。一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面のマイクロ凸レンズ２３ｂの光軸と同一となるように調整されている。すなわち、同一の光軸を有するように調整されたマイクロ凸レンズ２３ａ、２３ｂの各対は、それぞれの光軸が互いに平行になるように、二次元状に配列されている。【００１８】
マイクロレンズアレイ２５は、表示部１０の画像表示面１１に対して平行に所定距離（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。マイクロレンズアレイ２５は、表示部１０の画像表示面１１から出射した画像に対応する光を画像表示面１１と反対側の所定距離（マイクロレンズアレイ２５の作動距離）だけ離れた結像面３０上に結像させることにより、画像表示面１１に表示された画像を空間上の二次元平面である結像面３０上に表示するようになっている。この結像された画像は二次元画像であるが、その画像が奥行き感を持つものである場合やディ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Ｈ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。なお、結像面３０は、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く、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である。【００１９】
なお、マイクロレンズアレイ２５の浮遊画像表示パラメータ（具体的には、有効面積（入射される光を結像面３０上に有効に結像できるマイクロ凸レンズ配列面積など）およびマイクロ凸レンズ配列ピッチ）と、表示部１０の浮遊画像表示パラメータ（具体的には、画像表示面１１の画素ピッチ、有効画素面積、画像表示面１１に表示される画像の輝度、コントラストおよび色など）とは、結像面３０に表示される浮遊画像が鮮明に表示されるように、互いに最適化されている。【００２０】
この結果、マイクロレンズアレイ２５は、図４に示すように、表示部１０の画像表示面１１から出射された画像Ｐ１に対応する光をレンズアレイ半体２１ａから入射させ、内部で一回反転させた後、再度反転させてレンズアレイ半体２１ｂから出射させるように調整されて配置されている。これにより、マイクロレンズアレイ２５は、表示部１０の画像表示面１１に表示された二次元画像Ｐ１を、結像面３０上に正立の浮遊画像Ｐ２として表示することができる。【００２１】
より詳しくは、画像表示面１１に表示される二次元画像Ｐ１を形成する光のうち、マイクロレンズアレイ２５の各々のマイクロ凸レンズ２３に対応する領域の画像の光が、各々のマイクロ凸レンズ２３に取り込まれ、各々のマイクロ凸レンズ２３の内部で反転し、再度反転させて出射し、各々のマイクロ凸レンズ２３が結像する正立像の集合として浮遊画像Ｐ２を表示している。【００２２】
なお、マイクロレンズアレイ２５は、レンズアレイ半体２１ａ、２１ｂの二枚一組で構成されるものに限定されず、一枚で構成してもよく、また、３枚以上の複数枚で構成してもよい。勿論、１枚、３枚など奇数枚のレンズアレイ半体２１で浮遊結像を結像させる場合においても、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、マイクロレンズアレイ２５に入射させた光を内部で一回反転させた後、再度反転させるようになっているので、正立の浮遊画像を表示することができる。【００２３】
以上述べたように、マイクロレンズアレイ２５には種々の構成が考えられ、このように構成されたマイクロレンズアレイ２５は、光を結像させる作動距離として、単一の距離でなく、ある一定の有効範囲を持つことが可能となる。【００２４】
なお、本実施の形態においては、画像伝達パネル２０をマイクロレンズアレイ２５としたが、画像伝達パネル２０はマイクロレンズアレイ２５に限定されるものではなく、正立像、望ましくは正立等倍像を結像するものであれば、何であってもよく、他の形態のレンズやレンズ以外の結像作用があるミラーやプリズムでもよい。例えば、マイクロレンズアレイとしては、屈折率分布レンズアレイ、ＧＲＩＮレンズアレイ、ロッドレンズアレイなどであってもよいし、マイクロミラーアレイとしては、ルーフミラーアレイ、コーナーミラーアレイなどでもよいし、また、マイクロプリズムアレイとしては、ルーフプリズムアレイ、ダブプリズムアレイなどでもよい。また、反転像となるが、アレイではなく、必要な有効領域を持つ一つのフレネルレンズでもよい。【００２５】
浮遊画像認識部２は、光透過性のある透明な方形板（以下、光透過板という）４０と、光透過板４０を浮遊画像表示部１に固定保持するための固定板５０と、を備える。本実施の形態においては、透明な光透過板４０としたが、光透過性を有するならば、所定の色（薄い水色等など）を有する半透明色の光透過板４０としてもよい。また、本実施の形態では、光透過板４０を方形状としたが、形状はこれに限定されるものではない。また、固定板５０の固定方式は、光透過板４０の一端から延設された固定板５０の一縁部を浮遊画像表示部１の筐体前面に固定する方式であれば、どんな方式であってもよく、例えば、固定板５０と浮遊画像表示部１の筐体前面とが係合する方式等が想定される。【００２６】
光透過板４０は、例えば、アクリル、塩化ビニル、ガラスなどの素材で形成され、結像面３０に対して斜交して配置される。本実施の形態においては、光透過板４０は、図１及び図２に示すように、観察者Ｈに対して前後方向（Ｘ方向）に斜めに配置されており、画像伝達パネル２０に近づくに従って（−Ｘ方向）、高く（＋Ｚ方向）配置されている。すなわち、光透過板４０は、図示するＸＹ平面に対して角度αをなして支持されている。【００２７】
また、光透過板４０は、観察者Ｈから見て、浮遊画像表示部１の筐体前面Ｆ全体を物理的に覆っており（図６（ａ）参照）、少なくとも、結像面３０に表示される浮遊画像は、光透過板４０を介して観察者Ｈに観察される。詳しくは、図１及び図２に示すように、結像面３０と光透過板４０の交線Ｃ１より上方（＋Ｚ方向）に表示される浮遊画像においては、画像伝達パネル２０から出射された光（結像面３０で結像する前の光）が光透過板４０を透過し、結像面３０と光透過板４０の交線Ｃ１より下方（−Ｚ方向）に表示される浮遊画像においては、結像面３０に表示された浮遊画像の光（結像面３０で結像した後の光）が光透過板４０を透過する。この結果、浮遊画像の光は、交線Ｃ１の上方と下方では、異なる経路（画像伝達パネル２０→光透過板４０→結像面３０、または画像伝達パネル２０→結像面３０→光透過板４０）をたどって観察者Ｈの目に到達することとなる。【００２８】
すなわち、本実施の形態では、結像面３０の上下両端から交線Ｃ１（中央近傍）に近づくにつれて、結像面３０と光透過板４０の距離は徐々に近づくように配置されるとともに、交線Ｃ１を境に結像面３０と光透過板４０の前後関係（Ｘ方向の位置関係）は逆転するので、観察者Ｈは、結像面３０に表示される浮遊画像をより認識しやすくなっている。【００２９】
図７（ａ）を参照して、このことを具体的に説明する。図７（ａ）は、画像表示装置１００を側面方向から見たときの外観図であり、結像面３０と光透過板４０の位置関係を示す図である。例えば、観察者Ｈは、結像面３０の上方に表示される浮遊画像Ｐ２ａに対しては、実対象物である光透過板４０の位置Ｃ１１を比較基準として観察可能（位置Ｃ１１を基準として焦点を合わすことが可能）なので、浮遊画像Ｐ２ａが位置Ｃ１１より手前（＋Ｘ方向）に存在することを体感することができる。また、観察者Ｈは、結像面３０の中央やや上方に表示される浮遊画像Ｐ２ｂに対しては、実対象物である光透過板４０の位置Ｃ１２を比較基準として観察可能（位置Ｃ１２を基準として焦点を合わすことが可能）なので、浮遊画像Ｐ２ｂが位置Ｃ１２より手前（＋Ｘ方向）に存在することを体感することができる。また、位置Ｃ１２は位置Ｃ１１より手前に位置しており、２つの浮遊画像Ｐ２ａ及びＰ２ｂの比較基準の位置が異なっているので、より正確に浮遊画像全体の位置（Ｘ座標）を把握することができる。同様にして、観察者Ｈは、結像面３０の下方に表示される浮遊画像Ｐ２ｃ及びＰ２ｄに対しては、それぞれ、実対象物である光透過板４０の位置Ｃ１３及びＣ１４を比較基準として観察可能なので（位置Ｃ１３及びＣ１４を基準として焦点を合わすことが可能）、浮遊画像Ｐ２ｃ及びＰ２ｄが、それぞれ位置Ｃ１３及びＣ１４より奥に存在することを体感することができる。【００３０】
このように、本実施の形態に係る画像表示装置１００においては、結像面３０に表示された浮遊画像の上下方向（Ｚ方向）の位置に応じて、観察する上での比較基準となる光透過板４０の配置位置が異なって構成されているので（上下方向に沿って、連続的に徐々に比較基準位置が変化している）、観察者Ｈは、複数の比較基準位置に基づいて、より正確に浮遊画像の飛び出し量（Ｘ座標；図７（ａ）においてはＸ１）を把握することができる。すなわち、画像表示装置１００は、浮遊画像認識部２を備えることにより、浮遊画像の視認性を向上させることができる。【００３１】
なお、光透過板４０を結像面３０と平行に配置しても、観察者Ｈは光透過板４０を介して結像面３０に表示された浮遊画像を観察することができるが、この場合には、浮遊画像が光透過板４０より手前（＋Ｘ方向）に存在すること、または浮遊画像が光透過板４０よりも奥（−Ｘ方向）に存在することを体感できるのみで、正確な浮遊画像の飛び出し量（Ｘ座標）を把握することはできない。この場合には、結像面３０に表示される浮遊画像の上下方向（Ｚ方向）の位置が異なっても、観察する上での比較基準となる光透過板４０の配置位置は同じであるので、複数の異なる比較基準位置に基づいて、浮遊画像の飛び出し量（Ｘ座標）を判断することができないからである。【００３２】
なお、画像表示装置１００の結像面３０と光透過板４０の位置関係は上述した構成に限定されない。すなわち、図６（ａ）に示すように、光透過板４０を前後方向（Ｘ方向）に斜めに配置し、かつ画像伝達パネル２０に近づく（−Ｘ方向）に従って高く（＋Ｚ方向）なるように配置する構成に限定されない。例えば、図６（ｂ）に示すように、光透過板４０を前後方向（Ｘ方向）に斜めに配置し、画像伝達パネル２０から遠ざかる（＋Ｘ方向）に従って高く（＋Ｚ方向）なるように配置する画像表示装置１００Ａでもあってもよいし、また、図６（ｃ）に示すように、光透過板４０を左右方向（Ｙ方向）に斜めに配置し、かつ左方向（−Ｙ方向）に進むに従って、画像伝達パネル２０から遠ざかる（＋Ｘ方向）ように配置する画像表示装置１００Ｂであってもよい。【００３３】
また、光透過板４０は１枚でなくてもよく、複数枚の光透過板４０が結像面３０と斜交するように構成してもよい。例えば、図７（ｂ）に示すように、２枚の光透過板４０を用いて「く」の字型に構成した画像表示装置１００Ｃであってもよい。さらには、光透過板４０は平面でなくてもよく、曲面であってもよい。例えば、図７（ｃ）に示すように、曲面を形成する光透過板４０を備える画像表示装置１００Ｄであってもよい。【００３４】
また、上述した画像表示装置１００においては、地面に略垂直に形成される結像面３０に光透過板４０を斜交させるように配置したが、これとは逆に、図８に示すように、地面に略垂直に立設した光透過板４０に結像面３０を斜交させるような画像表示装置１００Ｅであってもよい。この場合には、図８に示すように、浮遊画像表示部１Ｅの表示部１０を地面に対して斜めに立設しているので、結像面３０も地面に対して斜めになるものである（画像表示面１１と結像面３０は、地面に略垂直に立設した画像伝達パネル２０に対して対称な位置にある）。【００３５】
また、上述した光透過板４０は透明な板であったが、この透明な板に、所定の形状、模様、色彩などを施してもよい。この場合には、所定の形状、模様、色彩などを施すことにより、光透過板４０の存在をより強調することができるので、観察者Ｈは浮遊画像を観察する際の比較基準としての光透過板４０の存在に確実に気づくことができる。【００３６】
例えば、図９（ａ）に示すように、光透過板４０の左右両端近傍に所定の色を施されたラインＬ１を上下方向に描いた光透過板４０Ａを採用してもよい。また、図９（ｂ）に示すように、光透過板４０の左右両端から所定の色を施されたラインＬ２を左右方向に左右両端近傍の位置まで描いた光透過板４０Ｂを採用してもよい。観察者は、光透過板４０Ａまたは４０Ｂに描かれたラインにより光透過板４０の存在に確実に気づくので、浮遊画像の視認性をより向上させることができる。なお、ラインが描かれる位置は光透過板の周縁近傍に限定されず、観察者Ｈから見て、結像面３０に表示される浮遊画像とラインが重ならないのであれば、いずれの位置に描画してもよい。【００３７】
また、図９（ｃ）に示すように、所定の模様（例えば、クモの巣のような模様Ｌ３）を光透過板４０に描き、所定の模様に関連する浮遊画像（例えば、チョウがクモの巣に引っかかったなどの画像）を表示するようにしてもよい。観察者Ｈは所定の模様により光透過板４０の存在に気づくものである。なお、上述したラインや模様は、必ずしも平面的に描画されたものに限定されず、彫ったりして光透過板４０の表面に凹凸の形状を形成したラインや模様としてもよい。この場合には、側端面からＬＥＤ等の光源を照射することにより、ラインや模様が光り、ラインや模様を効果的に目立たせることができるので、これにより、光透過板４０の存在を観察者Ｈに気づかせることができる。【００３８】
また、上述した光透過板４０は透明な板であったが、これに代えて、光透過性のある透明な光透過表示部（ＥＬディスプレイなど)６０としてもよい。例えば、図１０に示すように、光透過表示部６０には日本地図を表示し、浮遊画像Ｐ２として、天気マーク（例えば、雲及び雨）を表示するようにしてもよい。なお、光透過板４０に代えて、光透過表示部６０を用いた場合には、光透過表示部６０は、二次元画像を動的に表示することが可能なので、動的に表示した二次元画像と関連した浮遊画像を表示することできる。例えば、図１０に示す日本地図の画像を変化させるとともに（他の地域の地図とする）、表示された地域の天気の様子を浮遊画像として表示するようにしてもよい。【００３９】
＜画像表示装置が表示する映像コンテンツ＞
以下においては、本実施の形態の画像表示装置１００が表示する映像コンテンツの一例について説明する。【００４０】
図１１は、球状のオブジェクトを浮遊画像として表示したときの浮遊画像の動作を示す図である。図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、球状のオブジェクト（浮遊画像）Ｐ２は、結像面３０の上方から下方に移動するが、このとき、交線Ｃ１を境界にして上方の領域と下方の領域では球状のオブジェクトＰ２の色を変化させている。例えば、上方の領域では赤色のオブジェクトＰ２が、下方の領域に入ると明度を落として暗い赤色になる。すなわち、球状のオブジェクトＰ２が上方から下降してきて、光透過板４０を通過するような表現をする場合には、交線Ｃ１より下方の領域に入ることにより、光透過板４０の裏側に入ったことを強調するために、オブジェクトＰ２の色を暗くしている。このように、画像表示装置１００においては、実物ではあり得ない、板を通り抜けることができるという表現を擬似立体画像として表現することができる。【００４１】
なお、球状のオブジェクトＰ２が光透過板４０と交差するときの表現としては、上述したように光透過板４０を通り抜けて光透過板４０の裏側に移動するという表示に加えて、光透過板４０に当たった瞬間の表示を行うと、より効果的である。例えば、オブジェクトＰ２が光透過板４０に当たった瞬間に波紋を起こす、オブジェクトＰ２が光透過板４０に当たる瞬間に、オブジェクトＰ２が通過可能な穴が形成される、オブジェクトＰ２が光透過板４０に当たった瞬間に光透過板４０が割れるなどの表示を浮遊画像として行うようにしてもよい。【００４２】
例えば、オブジェクトＰ２が光透過板４０に当たった瞬間に波紋を起こす場合には、図１２（ａ）に示すように、移動する球状のオブジェクトＰ２が交線Ｃ１と交差するときに、同時に波紋Ｐ２ａの浮遊画像も表示する。また、オブジェクトＰ２が板に当たる瞬間に、オブジェクトＰ２が通過可能な穴が形成される場合には、図１２（ｂ）に示すように、移動する球状のオブジェクトＰ２が交線Ｃ１と交差するときに、同時に穴Ｐ２ｂの浮遊画像を表示する。また、オブジェクトＰ２が光透過板４０に当たった瞬間に光透過板４０が割れる場合には、図１２（ｃ）に示すように、移動する球状のオブジェクトＰ２が交線Ｃ１と交差するときに、同時に光透過板４０が割れてひびが入った状態Ｐ２ｃの浮遊画像も表示する。【００４３】
また、図１３に示すように、実際に孔４１の開いた光透過板４０Ｄを用いて、球状のオブジェクトＰ２が光透過板４０と交差するときの表現をしてもよい。すなわち、板の一部に孔を有する光透過板４０Ｄを用いて、球状のオブジェクトＰ２が光透過板４０Ｄの孔４１を物理的に通過するようにしてもよい（球状のオブジェクトＰ２が光透過板４０Ｄの孔４１を通過するときは、光透過板４０Ｄを介さないで観察者Ｈに観察される）。【００４４】
また、球状のオブジェクトＰ２が光透過板４０と交差するときの表現としては、光透過板４０を通り抜けて光透過板４０の裏側に移動するという表現のほか、光透過板４０と衝突して跳ね返るという表現であってもよい。例えば、図１４に示すように、上方から下方に移動する球状のオブジェクトＰ２が交線Ｃ１と交差するときには、同時に衝突の振動を示す浮遊画像Ｐ２ａを表示し、その後、球状のオブジェクトＰ２を上方に移動させるようにしてもよい。【００４５】
このように、画像表示装置１００は、移動する所定のオブジェクトを浮遊画像として表示する場合には、オブジェクトと交線Ｃ１の位置関係（交線Ｃ１より上方の領域に位置するか、下方の領域に位置するか、交線Ｃ１上に位置するか）に基づいて、浮遊画像の内容を変化させることにより、より興趣ある浮遊画像を観察者Ｈに提供することができる。【００４６】
また、結像面３０の交線Ｃ１を境にして、上方の領域に表示される浮遊画像と、下方の領域に表示される浮遊画像は、それぞれ別の意味合いを持つようにしてもよい。例えば、図１５（ａ）に示すように、下方の領域に表示される浮遊画像は、メニューやタイトルなどの非アクティブオブジェクトＰ２ａであり、上方の領域に表示される浮遊画像は、現在、選択されているメニューやタイトルなどのアクティブオブジェクトＰ２ｂとしてもよい。図１５（ａ）では、フォルダＢを選択した状態を示している。また、交線Ｃ１を境にして、オブジェクトの色を変化させるようにしてもよい。例えば、図１５（ｂ）に示すように、複数のパラメータの値を棒グラフＰ２の形態で同時に動的表示するような場合には、交線Ｃ１を境に棒グラフＰ２の色を変化させるようにしてもよい。【００４７】
なお、上述した画像表示装置１００を自動車などの移動体内における計器類の表示に適用してもよい。例えば、図１６に示すような燃料メータの表示に適用してもよい。燃料メータを保護する透明なアクリル板を光透過板４０とし、結像面３０に斜交するように配置するものである。燃料が十分にある状態を示す通常表示においては、浮遊画像として燃料計Ｐ２を表示する一方（図１６（ａ）参照）、燃料が残り少ない状態を示す警告表示においては、浮遊画像として燃料計Ｐ２のほか、拡大された給油機Ｐ２ａを表示する。ここで、給油機Ｐ２ａは、交線Ｃ１より上方の領域において光透過板４０を飛び出して大きく表示されるので、ドライバーは確実に警告表示に気づくこととなる。このように、画像表示装置１００を移動体内における計器類の表示に適用する場合には、光透過板４０を飛び出して浮遊画像を大きく表示することにより警告表示を行うことができるので、異常事態を確実にドライバーに伝えることができる。【００４８】
また、画像表示装置１００の光透過板４０にタッチパネルのようなセンサ部を設けて、観察者Ｈの指示に応じて、インタラクティブに浮遊画像を表示するような画像表示装置としてもよい。図１７は、このような画像表示装置２００の概略構成図である。画像表示装置２００は、画像表示装置１００の構成に加えて、センサ部（図示せず）、及びセンサ部を駆動し、センサ部から検出した検出信号を受け取るセンサ駆動部７０を設けている。すなわち、観察者Ｈの操作を光透過板４０上のセンサ部で検出し、検出した信号に応じて、浮遊画像を変化させるようにしてもよい。【００４９】
図１８は、画像表示装置２００が表示する画像例である。図１８に示す画像は、浮遊画像として、光透過板４０の略中央（交線Ｃ１付近）にボタンＰ２を表示しており、観察者ＨがこのボタンＰ２（詳しくは、光透過板４０の略中央に配置されたセンサ部）に触れると、ボタンが飛び出す浮遊画像Ｐ２ａに変化するようになっている。【００５０】
なお、画像表示装置２００においては、センサ部を光透過板４０上に設置したが、これに限定されず、観察者Ｈが浮遊画像に触れること（結像面３０における位置座標）を検出するような位置検出センサを設けてもよい。図１９は、このような位置検出センサを設けた場合の画像例である。図１９に示す画像は、交線Ｃ１より下方の領域には、浮遊画像として複数の操作ボタンＰ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ（例えば、一時停止、再生、停止などの操作ボタン）を表示しており、また、交線Ｃ１より上方の領域には、浮遊画像として動画コンテンツＰ２ｄを表示するようになっている。そして、観察者Ｈがいずれかの操作ボタンに触れると、画像表示装置２００は操作ボタンに応じた操作を行う（詳しくは、位置検出センサが結像面３０上の位置座標を検出すると、検出した位置座標に基づいて、それぞれの機能を動作させる）。例えば、観察者Ｈが再生ボタンＰ２ｂに触れた場合には、画像表示装置２００は、浮遊画像として動画コンテンツＰ２ｄを再生して表示し、また、観察者Ｈが停止ボタンＰ２ｃに触れた場合には、画像表示装置２００は、浮遊画像として表示されている動画コンテンツＰ２ｄの再生を停止する。【００５１】
以上、述べたように本実施の形態に係る画像表示装置１００は、浮遊画像表示部１と、浮遊画像認識部２と、を有し、浮遊画像表示部１は、二次元画像を表示する画像表示面１１を備えた表示部１０と、画像表示面１１に離間して配置された画像伝達パネル２０と、を備え、画像表示面１１から出射される光を画像伝達パネル２０の表示部１１と対向する側と反対側に位置する空間中の結像面３０に結像して、浮遊画像を表示し、浮遊画像認識部２は、光を透過する光透過板４０で形成されており、光透過板４０は、画像表示面１１から出射され、結像面３０に結像するすべての光を透過させる大きさを有するとともに、結像面３０と斜交するように配置されているので、浮遊画像の視認性を向上させることができる。すなわち、浮遊画像が本当に浮いているのか認識しにくく、飛び出し量もわかりにくいという問題を解消することができる。【００５２】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、本発明の実施の形態に対して種々の変形や変更を施すことができ、そのような変形や変更を伴うものもまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年4月10日(2008.4.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元画像を表示する画像表示面を備えた表示部と、
前記画像表示面に離間して配置された画像伝達パネルと、を備え、
前記画像表示面から出射される光を前記画像伝達パネルの前記表示部と対向する側と反対側に位置する空間中の結像面に結像して、浮遊画像を表示する浮遊画像表示手段と、
光を透過する光透過板で形成されており、該光透過板は、前記画像表示面から出射され、前記結像面に結像するすべての光を透過させる大きさを有するとともに、前記結像面と斜交するように配置されている浮遊画像認識手段と、
を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記光透過板は、少なくとも表面の一部に、凹凸の形状を形成する表面加工が施されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記表示部は、
前記結像面と前記光透過板の交線によって少なくとも２分される前記結像面上のそれぞれの領域に応じて異なる意味合いの浮遊画像を表示するように前記二次元画像の内容を制御することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記表示部は、
所定の移動するオブジェクトを浮遊画像として表示する場合において、前記結像と前記光透過板の交線と、表示される前記オブジェクトとの位置関係に基づいて、浮遊画像の内容を変化させるように前記二次元画像の内容を制御することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記浮遊画像認識手段は、
前記光透過板の代わりに、光を透過するとともに、二次元画像を表示する光透過表示部を備えることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】
観察者の少なくとも一部である被検出体の位置を検出する位置検出手段をさらに備え、
前記表示部は、
前記位置検出手段によって検出された被検出体の位置に応じて、二次元画像の内容を変化させることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記光透過板は、一部に孔を有し、前記結像面に結像する一部の光は前記光透過板を透過しないことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記画像伝達パネルは、
前記画像表示面から出射される光を入射させ、内部で反転した後、再度、反転させて外部に出射させ、正立等倍像を前記結像面に結像させる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乃至７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記光透過板は、半透明色を有することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月8日(2010.2.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元画像を表示する画像表示面を備えた表示部と、
前記画像表示面に離間して配置された画像伝達パネルと、を備え、
前記画像表示面から出射される光を前記画像伝達パネルの前記表示部と対向する側と反対側に位置する空間中の結像面に結像して、浮遊画像を表示する浮遊画像表示手段と、
光を透過する光透過板で形成されており、該光透過板は、前記画像表示面から出射され、前記結像面に結像するすべての光を透過させる大きさを有するとともに、前記結像面と斜交するように配置されている浮遊画像認識手段と、
を有し、
前記光透過板は、少なくとも表面の一部に、凹凸の形状を形成する表面加工が施されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記表示部は、
前記結像面と前記光透過板の交線によって少なくとも２分される前記結像面上のそれぞれの領域に応じて異なる意味合いの浮遊画像を表示するように前記二次元画像の内容を制御することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記表示部は、
所定の移動するオブジェクトを浮遊画像として表示する場合において、前記結像面と前記光透過板の交線と、表示される前記オブジェクトとの位置関係に基づいて、浮遊画像の内容を変化させるように前記二次元画像の内容を制御することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記浮遊画像認識手段は、
前記光透過板の代わりに、光を透過するとともに、二次元画像を表示する光透過表示部を備えることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項５】
観察者の少なくとも一部である被検出体の位置を検出する位置検出手段をさらに備え、
前記表示部は、
前記位置検出手段によって検出された被検出体の位置に応じて、二次元画像の
内容を変化させることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記光透過板は、一部に孔を有し、前記結像面に結像する一部の光は前記光透過板を透過しないことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記画像伝達パネルは、
前記画像表示面から出射される光を入射させ、内部で反転した後、再度、反転させて外部に出射させ、正立等倍像を前記結像面に結像させる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乃至６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記光透過板は、半透明色を有することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【国際調査報告】
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2009025034.tif 000023
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