(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源の周囲に連続して設けられる第１の表示面と、
前記第１の表示面の前記光源と反対側の周囲に、前記第１の表示面と所定距離離れて連続して設けられる第２の表示面と、
前記第１の表示面と前記第２の表示面とを支持するとともに、前記第１の表示面と前記第２の表示面とを前記光源の回りに回転させる回転支持手段とを備える三次元表示装置であって、
前記第１の表示面および前記第２の表示面は、互いに対を成す複数対の二次元像で、前記第２の表示面の前記第１の表示面と反対側に位置する観察者から見て重なるように配置される複数対の二次元像を有し、
前記各対の二次元像は、重なって見えたときに知覚される奥行き位置が前記観察者に近い位置である場合には、前記第２の表示面の二次元像の輝度が高く、あるいは透過度が低く、前記第１の表示面の二次元像の輝度が低く、あるいは透過度が高いものであり、
重なって見えたときに知覚される奥行き位置が前記観察者に遠い位置である場合には、前記第２の表示面の二次元像の輝度が低く、あるいは透過度が高く、前記第１の表示面の二次元像の輝度が高く、あるいは透過度が低いものであることを特徴とする三次元表示装置。
【請求項２】
前記光源は、点滅光源であって、
前記点滅光源は、前記第１の表示面および前記第２の表示面の回転に同期して、点灯されることを特徴とする請求項１に記載の三次元表示装置。
【請求項３】
前記第１の表示面および前記第２の表示面は、前記回転の軸に垂直な面で切断した断面形状が、円形形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の三次元表示装置。
【請求項４】
前記第１の表示面および前記第２の表示面は、前記回転の軸に垂直な面で切断した断面形状が、多角形形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の三次元表示装置。
【請求項５】
前記第１の表示面および前記第２の表示面は、透明部材で構成され、
前記第１の表示面および前記第２の表示面上に設けられる各二次元像は、前記透明部材上に、輝度あるいは透過度を、前記各透明部材毎に異ならせて印刷される二次元像であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の三次元表示装置。
【請求項６】
前記第１の表示面および前記第２の表示面は、透明部材で構成され、
前記第１の表示面および前記第２の表示面上に設けられる各二次元像は、輝度あるいは透過度が異なる二次元像を写真撮影した二次元像であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の三次元表示装置。
【請求項７】
前記各透明部材上の前記各二次元像は、観察者の見る総体的な輝度が、表示対象物体の輝度と等しくなるように設定されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の三次元表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元表示装置に係わり、特に、簡単に三次元立体像を表示することができる三次元表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、印刷物で簡便に三次元表示ができる装置としては、二眼式立体表示装置があり、その一例として、図１６に示すレンティキュラ方式あるいはパララックス方式がよく知られている。
以下に、この方式の原理について説明する。
三次元物体４０１を異なる方向から見た像（視差像）をカメラ（４０２，４０３）によって撮像する。
画像変換装置４０４を用いて、カメラ（４０２，４０３）からの像を合成し、カメラ４０２の画像と、カメラ４０３の画像とを、レンティキュラ・レンズ（または、パララックス・バリア）４０６のピッチの半分ずつ左右方向に交互に並べてひとつの二次元像とし、書籍などの印刷物の印刷面４０５に印刷する。
観察者４０７は、レンティキュラ・レンズ（あるいは、パララックス・バリア）４０６を通して、印刷面４０５の像を観察する。
レンティキュラ・レンズ（または、パララックス・バリア）４０６は、左右に隣り合って並んだカメラ４０２の画像と、カメラ４０３の画像とを、観察者４０７の右目と左目に分けて表示できる。
したがって、両眼視差による立体視が可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の方式は、レンティキュラ・レンズ（あるいは、パララックス・バリア）４０６という特殊で高価なものを必要とするという欠点を有する。
また、印刷面４０５に視差像が二重に印刷されるため、レンティキュラ・レンズ（あるいは、パララックス・バリア）４０６を通さない場合には、明確な二重像が見える欠点も有する。
さらに、立体視の生理的要因の中で、両眼視差、輻輳と、ピント調節との間に大きな矛盾が生じるという問題点を有している。
即ち、両眼視差と輻輳はほぼ満足できるが、ピント面が表示面にあるため、この矛盾により眼精疲労などを生じる。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制でき、かつ簡単に三次元表示が可能な三次元表示装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
即ち、本発明は、光源と、前記光源の周囲に連続して設けられる第１の表示面と、前記第１の表示面の前記光源と反対側の周囲に、前記第１の表示面と所定距離離れて連続して設けられる第２の表示面と、前記第１の表示面と前記第２の表示面とを支持するとともに、前記第１の表示面と前記第２の表示面とを前記光源の回りに回転させる回転支持手段とを備える三次元表示装置であって、前記第１の表示面および前記第２の表示面は、互いに対を成す複数対の二次元像で、前記第２の表示面の前記第１の表示面と反対側に位置する観察者から見て重なるように配置される複数対の二次元像を有し、前記各対の二次元像は、重なって見えたときに知覚される奥行き位置が前記観察者に近い位置である場合には、前記第２の表示面の二次元像の輝度が高く、あるいは透過度が低く、前記第１の表示面の二次元像の輝度が低く、あるいは透過度が高いものであり、重なって見えたときに知覚される奥行き位置が前記観察者に遠い位置である場合には、前記第２の表示面の二次元像の輝度が低く、あるいは透過度が高く、前記第１の表示面の二次元像の輝度が高く、あるいは透過度が低いものであることを特徴とする。
本発明の好ましい実施の形態では、前記光源は、点滅光源であって、前記点滅光源は、前記第１の表示面および前記第２の表示面の回転に同期して、点灯されること特徴とする。
【０００６】
本発明の好ましい実施の形態では、前記第１の表示面および前記第２の表示面は、前記回転の軸に垂直な面で切断した断面形状が、円形形状であることを特徴とする。
本発明の好ましい実施の形態では、前記第１の表示面および前記第２の表示面は、前記回転の軸に垂直な面で切断した断面形状が、多角形形状であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態では、前記第１の表示面および前記第２の表示面は、透明部材で構成され、前記第１の表示面上および前記第２の表示面上に設けられる各二次元像は、前記透明部材上に、輝度あるいは透過度を、前記各透明部材毎に異ならせて印刷される二次元像であることを特徴とする。
本発明の好ましい実施の形態では、前記第１の表示面および前記第２の表示面は、透明部材で構成され、前記第１の表示面上および前記第２の表示面上に設けられる各二次元像は、輝度あるいは透過度が異なる二次元像を写真撮影した二次元像であることを特徴とする。
本発明のより好ましい実施の形態では、前記各透明部材上の前記各二次元像は、観察者の見る総体的な輝度が、表示対象物体の輝度と等しくなるように設定されていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施の形態１］
なお、本実施の形態では、「表示面」という表現を用いるが、この表示面は、後述するように、例えば、プラスチック、ガラス、あるいはこれらの組み合わせなどの透明部材で構成される。
［本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理］
図４は、本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
図４に示す三次元表示装置は、表示面１０１と、表示面１０２（表示面１０１が、表示面１０２より観察者１００に近い）とを含んで構成される。
この各表示面（１０１，１０２）は、例えば、プラスチック、ガラス、あるいはこれらの組み合わせなどで構成される。
また、各表示面（１０１，１０２）には、観察者１００から見て重なるように配置される二次元像（１０３，１０４）が印刷されており、この二次元像（１０３，１０４）は、輝度あるいは透過度が、表示面毎に、それぞれ独立に変えて印刷されている。
【００１１】
以下、図３に示すように、観察者１００に提示したい三次元物体（表示対象物体）１０５が表示面１０１と表示面１０２の間にある場合について説明するが、他の奥行き位置にあっても同様である。
まず、図３に示すように、観察者１００に提示したい三次元物体１０５を、観察者１００から見て、前述した表示面１０１および表示面１０２へ射影した像とである二次元像（１０３、１０４）を生成する。
この二次元像の生成方法は、例えば、視線方向から三次元物体１０５をカメラ撮影した二次元像を用いる方法、あるいは別の方向から撮影した複数枚の二次元像から合成する方法、あるいはコンピュータグラフィックによる合成技術やモデル化を用いる方法など種々の方法がある。
【００１２】
この二次元像（１０３，１０４）を、図４に示すように、表示面１０１および表示面１０２の双方に、観察者１００の右眼と左眼を結ぶ線上の一点から見て重なるように印刷する。
これは、例えば、二次元像（１０３，１０４）の各々の中心位置や重心位置の配置と、各々の像の拡大／縮小率を制御することで可能となる。
本発明における重要な要点は、前述の構成を有する装置上で、二次元像（１０３，１０４）の輝度あるいは透過度を、観察者１００から見た総体的な輝度を一定に保ちつつ、三次元物体１０５の奥行き位置に対応して変えることである。
【００１３】
その変え方の一例を以下に述べる。
例えば、図４に示すように、三次元物体１０５が表示面１０１上にある場合には、二次元像１０３の輝度、あるいは透過度を、三次元物体１０５の輝度に等しくし、表示面１０２上の二次元像１０４の輝度をゼロ、あるいは、透過度を、例えば、その表示面の最大値とする。
なお、図４では、白黒図面であるため、分かりやすいように、図面上では輝度が高い方、あるいは透過度が低い方を濃く示してある。
次に、例えば、図５に示すように、三次元物体１０５が観察者１００より少し遠ざかって、表示面１０１より表示面１０２側に少し寄った位置にある場合には、二次元像１０３の輝度を低下し、あるいは透過度を少し増加し、二次元像１０４の輝度を上昇し、あるいは透過度を少し減少する。
【００１４】
さらに、図６に示すように、例えば、三次元物体１０５が観察者１００よりさらに遠ざかって、表示面１０１より表示面１０２側にさらに寄った位置にある場合には、二次元像１０３の輝度をさらに減少し、あるいは透過度をさらに増加し、二次元像１０４の輝度をさらに上昇し、あるいは透過度をさらに減少する。
遂に、図７に示すように、例えば、三次元物体１０５が表示面１０２上にある場合には、二次元像１０４の輝度、あるいは透過度を、三次元物体１０５の輝度に等しくし、表示面１０１上の二次元像１０３の輝度をゼロ、あるいは透過度を、例えば、その表示面の最大値とする。
【００１５】
このように表示することにより、人の生理的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、表示しているのが二次元像（１０３，１０４）であっても、観察者１００にはあたかも表示面１０１と、表示面１０２の中間に立体感を伴う三次元物体１０５が位置しているように感じられる。
即ち、例えば、表示面１０１、表示面１０２の二次元像（１０３，１０４）の輝度あるいは透過度をほぼ同じに設定した場合には、表示面１０１、表示面１０２の奥行き位置の中間付近に三次元物体１０５があるように感じられる。
上記のような効果を得るための、上記二次元像を表示する面間の奥行き距離は、同じ三次元物体１０５に対して、表示面１０２および表示面１０１に印刷された各二次元像（１０３，１０４）が、観察者１００の右眼と左眼の位置から単眼で見て共通領域を有する範囲である。
即ち、共通領域がない状態では、この効果は消失し、観察者１００には上記面に奥行き方向に離れて感じられる。
【００１６】
なお、前記説明においては、例えば、三次元物体１０５全体の奥行き位置を、例えば、表示面（１０１，１０２）に表示した二次元像を用いて表現する方法について主に述べたが、本実施の形態は、例えば、三次元物体自体が有する奥行きを表現する方法としても使用できることは明らかである。
三次元物体自体が有する奥行きを表現する場合における重要な要点は、図４に示す構成を有する装置上で、二次元像（１０３，１０４）の各々の部位の輝度、あるいは透過度を、観察者１００から見た総体的な輝度を一定に保ちつつ、三次元物体１０５の各部位が有する奥行き位置に対応して変えることである。
その二次元像（１０３，１０４）の各々の輝度（あるいは透過度）の変え方の一例について説明する。
図８（ａ）が観察者１００に近い表示面１０１に表示される二次元像の一例であり、図８（ｂ）が観察者１００に遠い表示面１０２に表示される二次元像の一例である。
例えば、三次元物体として、図８に示したようなケーキを例に取ると、上に立てたロウソクを除き、ケーキ（三次元物体）の上面及び下面は、例えば、ほぼ平坦であり、かつその側面は、例えば、円柱状であり、ロウソクは、例えば、上面の円周近傍に配置する。
【００１７】
この場合の二次元像では、上面及び下面においては、上方の方が奥に位置し、かつ、その側面では真ん中が手前で端に行くに従って奥に位置し、さらに隠れている上方の真ん中は奥に位置することとなる。
この場合、上面及び下面における輝度（あるいは透過度）の変化は、観察者１００に近い表示面１０１においては、図８（ａ）に示すように、観察者１００に近い部位（二次元像では、例えば下方）が輝度が高く（あるいは、透過度が低く）、かつ遠い部位（二次元像では、例えば上方）が輝度が低く（あるいは、透過度が高く）なるようにその奥行き位置に対応して徐々に変化させる。
また、観察者１００に遠い表示面１０２においては、図８（ｂ）に示すように、観察者１００に近い部位（二次元像では、例えば下方）が輝度が低く（あるいは、透過度が高く）、かつ遠い部位（二次元像では、例えば上方）が輝度が高く（あるいは、透過度が低く）なるようにその奥行き位置に対応して徐々に変化させる。
【００１８】
次に、円柱部分の輝度変化もその奥行き位置に対応して、観察者１００に近い表示面１０１においては、図８（ａ）に示すように、観察者１００に近い部位（例えば、真中付近）が輝度が高く（あるいは、透過度が低く）、かつ、遠い部位（例えば、左右の端付近）が輝度が低く（あるいは、透過度が高く）なるように徐々に変化させる。
また、観察者１００に遠い表示面１０２においては、図８（ｂ）に示すように、観察者１００に近い部位（例えば、真中付近）が輝度が低く（あるいは、透過度が高く）、かつ遠い部位（例えば、左右の端付近）が輝度が高く（あるいは、透過度が低く）なるように徐々に変化させる。
このように表示することにより、観察者（人）１００の生理的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、表示しているのが二次元像であっても、観察者１００にはあたかも上面、下面がほぼ平らな円柱状のケーキがあるように感じられる。
【００１９】
このように、図４に示す三次元表示装置では、従来のように、レンティキュラ・レンズやパララックス・バリアなどの高価な部品を含まず、かつ、製作時および観察時に光源として、特に、レーザーなどのコヒーレント光源を必要とせず、かつカラー化も容易であり、かつ機械的駆動部を含まないこともさらに利点となる。
また、図１６に示した従来法と異なり、実際に像を表示する表示面が、その錯覚位置を挟んで少なくとも２つ以上存在するため、従来法にあった両眼視差、輻輳と、ピント調節との間の矛盾を大きく抑制でき、眼精疲労などを抑制できると考えられる。
また、ピント調節自体は、観察者１００が２つ以上の面を同時に見ることになるため、双方の像を最もぼけさずに見ることができる位置に定位することとなるため、従来法の欠点を大きく改善できる。
【００２０】
［本実施の形態の三次元表示装置の特徴］
図１は、本実施の形態の三次元表示装置の概略構成を示す要部断面図であり、観察者１００の両眼を結ぶ方向に直交する方向で切断した要部断面構造を示す図である。
図２は、図１に示すＡ−Ａ’切断線で切断した断面構造を示す模式断面図である。
図１、図２に示すように、本実施の形態の三次元表示装置では、点滅光源２００の周囲に、観察者１００の両眼を結ぶ方向に平行な面で切断したときの断面形状（以下、単に、断面形状という。）が円形状の第１の表示面１１１と、第２の表示面１１２（表示面１１２が、表示面１１１より観察者１００に近い）とが配置される。
ここで、この各表示面（１１１，１１２）は、例えば、プラスチック、ガラス、あるいはこれらの組み合わせなどで構成される。
また、この各表示面（１１１，１１２）は、回転・支持部２０１に固定され、図２に示すように、回転・支持部２０１は、点滅光源２００を中心にして、各表示面（１１１，１１２）を同期して回転させる。
また、この回転・支持部２０１には、点滅光源２００を支持する光源支持部２０２が設けられる。
【００２１】
図２に示すように、本実施の形態では、各表示面（１１１，１１２）には、複数の二次元像が設けられる。
なお、図２では、各表示面（１１１，１１２）毎に、２個の二次元像（１１３ａ，１１３ｂ，１１４ａ，１１４ｂ）のみを図示している。
これら複数の二次元像の中で、二次元像１１３ａと二次元像１１４ａ、および、二次元像１１３ｂと二次元像１１４ｂとは、それぞれ対を成す二次元像であって、この対を成す二次元像は、前記図３を用いて説明したように、観察者１００に提示したい三次元物体１０５を、観察者１００から見て、前述した表示面１１１および表示面１１２へ射影した二次元像である。
また、点滅光源２００は、表示面（１１１，１１２）の回転に同期して点灯される。
したがって、図２に示すように、表示面（１１１，１１２）が回転して、例えば、二次元像１１３ａと二次元像１１４ａとが、観察者１００から見て重なった位置にきたときに、点滅光源２００を点灯することにより、前述した原理により、観察者１００には三次元立体像が観察される。
【００２２】
本実施の形態では、複数の二次元像の中で、対を成す二次元像（例えば、二次元像１１３ａと二次元像１１４ａ、二次元像１１３ｂと二次元像１１４ｂ）は、前記［本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理］で説明した二次元像であって、それぞれ異なる二次元像であってもよい。
また、複数の二次元像として、以下に述べるような二次元像である場合には、表示面（１１１，１１２）の回転に同期して、表示面１１１と表示面１１２との間を移動する三次元立体像を表示することができる。
例えば、三次元立体像が表示面１１１より表示面１１２まで、表示面（１１１，１１２）の回転に伴い、時間的に移動する場合について説明する。
三次元立体像が表示面１１１上にある場合には、表示面１１１上の二次元像（１１３ａ，１１３ｂ）の輝度あるいは透過度を、三次元物体１０５の輝度に等しくし、表示面１１２上の二次元像（１１４ａ，１１４ｂ）の輝度をゼロ、あるいは、透過度を、例えば、その表示面の最大値とする。
次に、例えば、三次元立体像が、次第に観察者１００より時間的に少し遠ざかり、表示面１１１より表示面１１２側に時間的に少し寄ってくる場合には、三次元立体像の奥行き位置の移動に対応させて、表示面１１１上の二次元像（１１３ａ，１１３ｂ）の輝度を低下し、あるいは透過度を少し増加し、表示面１１２上の二次元像（１１４ａ，１１４ｂ）の輝度を上昇し、あるいは透過度を少し減少する。
【００２３】
次に、例えば、三次元立体像が観察者１００より時間的にさらに遠ざかり、表示面１１１より表示面１１２側にさらに寄った位置に時間的に移動する場合には、三次元立体像の奥行き位置の移動に対応させて、表示面１１１上の二次元像（１１３ａ，１１３ｂ）の輝度をさらに低下し、あるいは透過度をさらに増加し、表示面１１２上の二次元像（１１４ａ，１１４ｂ）の輝度をさらに上昇し、あるいは透過度をさらに減少する。
また、例えば、三次元立体像が、遂に表示面１１２上まで時間的に移動してきた場合には、表示面１１２上の二次元像（１１４ａ，１１４ｂ）の輝度、あるいは透過度を、三次元物体１０５の輝度に等しくし、かつ表示面１１１上の二次元像（１１３ａ，１１３ｂ）の輝度をゼロ、あるいは透過度を、例えば、その表示面の最大値とする。
このように表示することにより、人の生理的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、表示しているのが二次元像（１１３ａ，１１３ｂ，１１４ａ，１１４ｂ）であっても、観察者１００にはあたかも表示面（１１１，１１２）の間を、表示面（１１１，１１２）の回転に同期して、表示面１１１から表示面１１２に三次元立体像が奥行き方向に移動するように感じられる。
【００２４】
なお、前述の説明では、三次元立体像が表示面１１１から表示面１１２まで移動する場合について述べたが、これが表示面（１１１，１１２）の間の途中の奥行き位置から表示面１１２まで移動する場合や、表示面１１１から表示面（１１１，１１２）の間の途中の奥行き位置まで移動する場合や、表示面（１１１，１１２）の間の途中の奥行き位置から表示面（１１１，１１２）の間の途中の別な奥行き位置まで移動する場合であっても、同様なことが可能なことは明らかである。
また、前述の説明では、１個の三次元立体像が二次元像を配置する二つの表示面内で移動する場合について説明したが、複数個の三次元物体が移動する場合、即ち、表示される二次元像が、それぞれ移動方向の異なる複数の物体像を含む場合には、各表示面に表示される物体像の輝度、あるいは、透過度を、各物体像毎に、その物体の移動方向および移動速度に応じて変化させればよいことは明らかである。
さらに、三次元立体像の、観察者１００の左右上下方向への移動に関しては通常の二次元表示装置の場合と同様に表示面内での移動によって可能である。
【００２５】
なお、前述の説明では、表示面（１１１，１１２）の二次元像（１１３ａ，１１３ｂ，１１４ａ，１１４ｂ）は印刷により設けられる場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、二次元像を薄い透明フィルム上に印刷し、この透明フィルムを表示面（１１１，１１２）に貼り付けるようにしてもよい。
また、表示面（１１１，１１２）の二次元像（１１３ａ，１１３ｂ，１１４ａ，１１４ｂ）は、透明フィルム上に、輝度あるいは透過度が異なる二次元像を写真撮影した二次元像であってもよい。
また、表示面（１１１，１１２）の断面形状が円形形状の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図９に示す６角形状のように、表示面（１１１，１１２）の断面形状は多角形形状であってもよい。
前述した透明フィルムを貼り付けて、表示面（１１１，１１２）に二次元像を形成する場合には、表示面（１１１，１１２）の断面形状が多角形形状の方が有利となる。
さらに、前述した説明では、点滅光源２００を使用した場合について説明したが、これは通常の光源であってもよい。
但し、この場合には、例えば、二次元像１１３ａと二次元像１１４ａとが、観察者１００から見て重なった位置にあるときのみ三次元立体像が観察されるので、観察者１００には、若干違和感を感じることもある。
【００２６】
このように、本実施の形態の三次元表示装置では、眼鏡なしの三次元表示を簡便に、しかも低価格で実現できる利点を有する。
また、本実施の形態においても、図１６に示した従来法と異なり、実際に像を表示する表示面が、その錯覚位置を挟んで少なくとも２つ以上存在するため、従来法にあった両眼視差、輻輳と、ピント調節との間の矛盾を大きく抑制でき、眼精疲労などを抑制できると考えられる。
また、ピント調節自体は、観察者１００が２つ以上の表示面を同時に見ることになるため、双方の像を最もぼけさずに見ることができる位置に定位することとなるため、従来法の欠点を大きく改善できる。
また、本実施の形態において、例えば、輝度あるいは透過度の変化は上記した通りとし、かつ観察者１００から見た総体的な色を変化させない範囲で各々の色を変えても、本発明の効果としては同様な効果が得られる。
これは、例えば、輪郭の部分の色が中とは異なり、通常の場合では違和感を感じる要因となるが、例えば、背景との色彩的なマッチングなどの点で効果を得られる場合がある。
【００２７】
［実施の形態２］
［本実施の形態の三次元表示装置の特徴］
図１０は、本実施の形態の三次元表示装置の概略構成を示す要部断面図であり、観察者１００の両眼を結ぶ方向に直交する方向で切断した要部断面構造を示す図である。
図１１は、図１０に示すＡ−Ａ’切断線で切断した断面構造を示す模式断面図である。
図１０、図１１に示すように、本実施の形態の三次元表示装置では、断面形状が円形状の第１の表示面１２１と、第２の表示面１２２（表示面１２１の方が、表示面１２２より観察者側に近い）とが、支持部材２１０に取り付けられ、この支持部材２１０は、つり下げ器具２１１により、例えば、部屋の天井からつり下げられる。
したがって、本実施の形態では、各表示面（１２１，１２２）は、釣鐘のように、例えば、部屋の天井からつり下げられて構成される。
ここで、この各表示面（１２１，１２２）は、例えば、プラスチック、ガラス、あるいはこれらの組み合わせなどで構成される。
ここで、本実施の形態では、表示面（１２１，１２２）は固定されており、観察者１００は、表示面（１２１，１２２）の中に入って、自分で回転して三次元立体像を観察する。
【００２８】
図１１に示すように、本実施の形態でも、各表示面（１２１，１２２）には、複数の二次元像が設けられる。
なお、図１１では、各表示面（１２１，１２２）毎に、２個の二次元像（１２３ａ，１２３ｂ，１２４ａ，１２４ｂ）のみを図示している。
これら複数の二次元像の中で、二次元像１２３ａと二次元像１２４ａ、および、二次元像１２３ｂと二次元像１２４ｂとは、それぞれ対を成す二次元像であって、この対を成す二次元像は、前記図３を用いて説明したように、観察者１００に提示したい三次元物体１０５を、観察者１００から見て、前述した表示面１２１および表示面１２２へ射影した二次元像である。
したがって、図１１に示すように、観察者自身が回転して、例えば、二次元像１２３ａと二次元像１２４ａとが、観察者１００から見て重なった位置にきた場合には、前述した原理により、観察者１００には三次元立体像が観察される。
【００２９】
本実施の形態では、複数の二次元像の中で、対を成す二次元像（例えば、二次元像１２３ａと二次元像１２４ａ、二次元像１２３ｂと二次元像１２４ｂ）は、前記［本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理］で説明した二次元像であって、それぞれ異なる二次元像であってもよい。
また、複数の二次元像（１２３ａ，１２３ｂ，１２４ａ，１２４ｂ）として、前記段落番号「００２２」ないし「００２４」で説明したような二次元像である場合には、観察者１００自身が回転することにより、表示面１２１と表示面１２２との間を移動する三次元立体像を表示することができる。
なお、本実施の形態では、複数の二次元像（例えば、１２３ａ，１２３ｂ，１２４ａ，１２４ｂ）を照射する光源は、表示面１２２の外側に配置されることは言うまでもない。
また、本実施の形態においても、二次元像を薄い透明フィルム上に印刷し、この透明フィルムを表示面（１２１，１２２）に貼り付けるようにしてもよい。
さらに、表示面（１２１，１２２）の断面形状は、例えば、図９に示す６角形状のように、多角形形状であってもよい。
【００３０】
［実施の形態３］
［本実施の形態の三次元表示装置の特徴］
図１２は、本実施の形態の三次元表示装置の概略構成を示す要部断面図であり、観察者１００の両眼を結ぶ方向と平行な面で切断した要部断面構造を示す図である。
本実施の形態は、ショーウィンドウなどに適した三次元表示装置であり、図１２において、２３０は、ショーウィンドウ２３１が設けられる建物の壁である。また、本実施の形態においては、ショーウィンドウ内に、表示面１３１と表示面１３２（表示面１３１が、表示面１３２より観察者側に近い）とが配置されるが、この表示面（１３１，１３２）は、前述した各実施の形態とは異なり、平板状の表示面として構成される。
ここで、この表示面（１３１，１３２）は、例えば、プラスチック、ガラス、あるいはこれらの組み合わせなどで構成される。
図１３は、本実施の形態の表示面（１３１，１３２）と、当該表示面に設けられる二次元像とを説明するための模式断面図である。
図１３に示すように、本実施の形態でも、各表示面（１３１，１３２）には、複数の二次元像が設けられる。
なお、図１３では、各表示面毎に、３個の二次元像（１３３ａ，１３３ｂ，１３３ｃ，１３４ａ，１３４ｂ，１３４ｃ）のみを図示している。
【００３１】
これら複数の二次元像の中で、二次元像１３３ａと二次元像１３４ａ、および、二次元像１３３ｂと二次元像１３４ｂ、並びに、二次元像１３３ｃと二次元像１３４ｃとは、それぞれ対を成す二次元像であって、この対を成す二次元像は、前記図３を用いて説明したように、観察者１００に提示したい三次元物体１０５を、観察者１００から見て、前述した表示面１３１および表示面１３２へ射影した二次元像である。
したがって、図１３に示すように、観察者１００が、図１３に示す矢印Ａの方向に移動して、例えば、二次元像１３３ａと二次元像１３４ａ、および、二次元像１３３ｂと二次元像１３４ｂ、並びに、二次元像１３３ｃと二次元像１３４ｃとが、観察者１００から見て重なった位置にきた場合には、前述した原理により、観察者１００には三次元立体像が観察される。
ここで、各対を成す二次元像の後側（表示面１３２の表示面と反対の側）に、各対を成す二次元像毎に、光源２２０が配置される。
【００３２】
本実施の形態では、複数の二次元像の中で、対を成す二次元像（例えば、二次元像１３３ａと二次元像１３４ａ、二次元像１３３ｂと二次元像１３４ｂ、二次元像１３３ｃと二次元像１３４ｃ）は、前記［本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理］で説明した二次元像であって、それぞれ異なる二次元像であってもよい。
また、複数の二次元像として、前記段落番号「００２２」ないし「００２４」で説明したような二次元像である場合には、観察者１００自身が移動することにより、観察者１００からは、表示面１３１と表示面１３２との間を移動する三次元立体像が観察することができる。
なお、本実施の形態において、各光源２２０からの光束２２１が、他の対の二次元像が観察者１００に観察されないように、他の光源２２０からの照射光を遮る遮光手段（例えば、ブラインドなど）２２２が配置されている。
また、本実施の形態においても、二次元像を薄い透明フィルム上に印刷し、この透明フィルムを表示面（１３１，１３２）に貼り付けるようにしてもよい。
このように、本実施の形態では、観察者１００が移動することにより、三次元立体像を観察することができるので、より宣伝効果を高めることが可能となる。
【００３３】
［本実施の形態の三次元表示装置の変形例］
図１４は、本実施の形態の三次元表示装置の変形例の、表示面（１３１，１３２）と、当該表示面に設けられる二次元像とを説明するための模式断面図である。
図１４に示す三次元表示装置でも、各表示面（１３１，１３２）には、複数の二次元像が設けられる。
なお、図１４では、各表示面（１３１，１３２）毎に、３個の二次元像（１３３ａ，１３３ｂ，１３３ｃ，１３４ａ，１３４ｂ，１３４ｃ）のみを図示している。
しかしながら、図１４に示す三次元表示装置では、これら複数の二次元像の中で、対を成す二次元像が、各表示面（１３１，１３２）における、互いに連続する３個の二次元像の中で、中央の二次元像１３３ｂと二次元像１３４ｂ、および、中央の二次元像１３３ｂの左側（図１４上で左側）の二次元像１３３ａと、中央の二次元像１３４ｂの右側（図１４上で右側）の二次元像１３４ａ、並びに、中央の二次元像１３３ｂの右側の二次元像１３３ｃと、中央の二次元像１３４ｂの左側の二次元像１３４ｃとで構成される。
【００３４】
したがって、図１４に示す三次元表示装置では、観察者１００が図１４に示す矢印Ａの方向から移動してきたときに、最初に、二次元像１３３ａと二次元像１３４ａとで、三次元立体像が観察され、さらに移動することにより、二次元像１３３ｂと二次元像１３４ｂ、および、二次元像１３３ｃと二次元像１３４ｃとで、三次元立体像が観察される。
前述の図１３に示す三次元表示装置では、観察者１００が、首をショーウィンドウ側に向けなければ、三次元立体像が観察されないが、図１４に示す三次元表示装置では、観察者１００が前を向いて移動している途中で三次元立体像が観察され、興味を持った観察者１００が、首を振ることにより、さらに三次元立体像観察される。
このように、図１４に示す三次元表示装置では、前を向いて移動して（または、歩いて）いる観察者１００が、自然に三次元立体像を観察できるので、観察者１００に興味を持たせて、より宣伝効果を高めることができる。
【００３５】
［本実施の形態の三次元表示装置の他の変形例］
図１５は、本実施の形態の三次元表示装置の他の変形例の、表示面（１３１，１３２）と、当該表示面に設けられる二次元像とを説明するための模式断面図である。
図１５に示す三次元表示装置では、各表示面（１３１，１３２）には、複数の二次元像が設けられる。
なお、図１５では、表示面１３１上の二次元像（１３３ａ，１３３ｂ）と、表示面上の二次元像１３４のみを図示している。
しかしながら、図１５に示す三次元表示装置では、これら複数の二次元像の中で、対を成す二次元像が、表示面１３１の互いに隣接する２個の二次元像（１３３ａ，１３３ｂ）の中の、左側（図１５上で左側）の二次元像１３３ａと、表示面１３２の任意の一つの二次元像１３４、並びに、右側（図１５上で右側）の二次元像１３３ｂと、表示面１３２の任意の一つの二次元像１３４とで構成される。
【００３６】
したがって、図１５に示す三次元表示装置でも、観察者１００が図１５に示す矢印Ａの方向から移動してきたときに、最初に、二次元像１３３ａと二次元像１３４とで、三次元立体像が観察され、さらに移動することにより、二次元像１３３ｂと二次元像１３４とで、三次元立体像が観察される。
図１５に示す三次元表示装置でも、前を向いて移動して（または、歩いて）いる観察者１００が、自然に三次元立体像を観察できるので、観察者１００に興味を持たせて、より宣伝効果を高めることができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、立体視の生理的要因間の矛盾を抑制でき、かつ、簡単に三次元立体像が表示可能で、低価格の三次元表示装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の三次元表示装置の概略構成を示す要部断面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ’切断線で切断した断面構造を示す模式断面図である。
【図３】本発明の二次元像の生成方法を説明するための図である。
【図４】本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図５】本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図６】本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図７】本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図８】本発明の基本となる三次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態１の三次元表示装置の表示面の断面形状の他の例を示す模式断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の三次元表示装置の概略構成を示す要部断面図である。
【図１１】図１０に示すＡ−Ａ’切断線で切断した断面構造を示す模式断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３の三次元表示装置の概略構成を示す要部断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態３の三次元表示装置の表示面と、当該表示面に設けられる二次元像とを説明するための模式断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態３の三次元表示装置の変形例の、表示面と、当該表示面に設けられる二次元像とを説明するための模式断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態３の三次元表示装置の他の変形例の、表示面と、当該表示面に設けられる二次元像とを説明するための模式断面図である。
【図１６】従来の二眼式立体表示装置の一例として、レンティキュラ方式あるいはパララックス方式の立体表示装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１００，４０７…観察者、１０１，１０２，１１１，１１２，１２１，１２２，１３１，１３２…表示面、１０３，１０４，１１３，１１４，１２３，１２４，１３３，１３４…二次元像、１０５，４０１…三次元物体、２００…点滅光源、２０１…回転・支持部、２０２…光源支持部、２１０…支持部材、２１１…つり下げ器具、２２０…光源、２２１…光束、２２２…遮光手段、２３０…建物の壁、２３１…ショーウィンドウ、４０２，４０３…カメラ、４０４…画像変換装置、４０６…レンティキュラ・レンズ（または、パララックス・バリア）。
【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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