(57)【要約】      （修正有）【課題】実用的なサイズで、互いに異なる多数の位置から同時に３Ｄ映像を鑑賞可能とする表示システムを提供する。【解決手段】複数の曲面表示素子に近接して配置された、対応する複数の偏光変調素子を有し、複数の表示素子が表示する映像が左目用映像である場合と、右目用映像である場合とで、複数の偏光変調素子により表示する映像を互いに異なる偏光方向に制御する偏光変調部と、複数の偏光変調素子に近接して配置された、対応する複数の視野角制御素子を有し、各視野角制御素子が対応する曲面表示素子の法線方向から外れる程、光線透過率が減少するように視野角を制限する視野角制御部と、を備え、付与する位相差が右目と左目で異なるパッシブ型の３次元鑑賞用眼鏡を通し、曲面表示部に交互に表示される左目用映像と右目用映像を偏光変調部及び視野角制御部を介して見た場合に、残像効果により、曲面表示部の曲率中心で３次元映像を得る。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲率が１次元又は２次元に付与されている曲面形状を有すると共に、マトリクス状に配置された複数の曲面表示素子を有する曲面表示部と、
前記複数の曲面表示素子に近接して配置された、対応する複数の偏光変調素子を有し、前記複数の表示素子が表示する映像が左目用映像である場合と、右目用映像である場合とで、前記複数の偏光変調素子により前記表示する映像を互いに異なる偏光方向に制御する偏光変調部と、
前記複数の偏光変調素子に近接して配置された、対応する複数の視野角制御素子を有し、各視野角制御素子は対応する曲面表示素子の法線方向から外れる程、光線透過率が減少するように視野角を制限する視野角制御部と、
を備え、
付与する位相差が右目と左目で異なるパッシブ型の３次元鑑賞用眼鏡を通し、前記曲面表示部に交互に表示される前記左目用映像と前記右目用映像を前記偏光変調部及び前記視野角制御部を介して見た場合に、残像効果により、前記曲面表示部の曲率中心で３次元映像が発現することを特徴とする、表示デバイス。
【請求項２】
前記視野角制御部の各視野角制御素子は、前記曲率中心に向かう光線の透過率が最大となる視野角を有することを特徴とする、請求項１記載の表示デバイス。  
【請求項３】
曲率が１次元又は２次元に付与されている曲面形状を有する曲面表示部のマトリクス状に配置された複数の曲面表示素子により、左目用映像と右目用映像を交互に表示し、
前記複数の曲面表示素子に近接して配置された、対応する複数の偏光変調素子を有する偏光変調部により、前記複数の表示素子が表示する映像が左目用映像である場合と、右目用映像である場合とで、前記複数の偏光変調素子により前記表示する映像を互いに異なる偏光方向に制御し、
前記複数の偏光変調素子に近接して配置された、対応する複数の視野角制御素子を有する視野角制御部の各視野角制御素子により、対応する曲面表示素子の法線方向から外れる程、光線透過率が減少するように視野角を制限し、
付与する位相差が右目と左目で異なるパッシブ型の３次元鑑賞用眼鏡を通し、前記曲面表示部に交互に表示される前記左目用映像と前記右目用映像を前記偏光変調部及び前記視野角制御部を介して見た場合に、残像効果により、前記曲面表示部の曲率中心で３次元映像が発現することを特徴とする、表示方法。
【請求項４】
前記表示デバイスの一端から他端に向かって、前記視野角制御部の視野角制御素子の視野角と同程度の幅の映像をスクロールさせながら表示し、
前記曲率が１次元に付与されている場合は奥行き２次元の３次元映像を発現し、前記曲率が２次元に付与されている場合は奥行き３次元の３次元映像を発現することを特徴とする、請求項３記載の表示方法。
【請求項５】
前記表示デバイスの一端から他端に向かって、前記視野角制御部の視野角制御素子の視野角と同程度の幅の、前記表示デバイスの画面全体の互いに異なる映像部分をスクロールさせながら表示し、
前記曲率が１次元に付与されている場合は奥行き２次元の３次元映像を発現し、前記曲率が２次元に付与されている場合は奥行き３次元の３次元映像を発現することを特徴とする、請求項３記載の表示方法。
【請求項６】
ペン型デバイスが発光する複数の光を、前記表示デバイスに設けられた複数の検知デバイスで検知した検知結果に基づき、制御系により前記ペン型デバイスの位置と角度を推定し、
前記ペン型デバイスの操作で、前記３Ｄ映像にタッチする感覚を付与することを特徴とする、請求項３乃至５のいずれか１項記載の表示方法。
【請求項７】
表示デバイスと、
前記表示デバイスに左目用映像と右目用映像を交互に表示するように制御する制御系と、
を備え、
前記表示デバイスは、
曲率が１次元又は２次元に付与されている曲面形状を有すると共に、マトリクス状に配置された複数の曲面表示素子を有する曲面表示部と、
前記複数の曲面表示素子に近接して配置された、対応する複数の偏光変調素子を有し、前記複数の表示素子が表示する映像が左目用映像である場合と、右目用映像である場合とで、前記複数の偏光変調素子により前記表示する映像を互いに異なる偏光方向に制御する偏光変調部と、
前記複数の偏光変調素子に近接して配置された、対応する複数の視野角制御素子を有し、各視野角制御素子は対応する曲面表示素子の法線方向から外れる程、光線透過率が減少するように視野角を制限する視野角制御部と、
を備え、
付与する位相差が右目と左目で異なるパッシブ型の３次元鑑賞用眼鏡を通し、前記曲面表示部に交互に表示される前記左目用映像と前記右目用映像を前記偏光変調部及び前記視野角制御部を介して見た場合に、残像効果により、前記曲面表示部の曲率中心で３次元映像が発現することを特徴とする、表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示デバイス、表示方法及び表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
実空間に、計算機空間上のマーカ、機能等を仮想的に割り当てた、拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）技術が提案されている。そして、このようなＡＲ技術を含む３次元（３Ｄ：3-Dimensional）ユーザインタフェース（ＵＩ：User Interface）技術の、ゲームユースやビジネスユースが検討されている。例えば、第１の従来例の３Ｄ−ＵＩは、入力デバイスの一例であるアタッチペンに、位置と方位を検知できる機能を付与する。また、ディスプレイ（又は、モニタ）の映像を偏光を用いた視差により３Ｄ化する眼鏡（所謂、パッシブ型の３Ｄ鑑賞用眼鏡）に、視線検知機能を付与する。さらに、ディスプレイ上の中心座標と、視線の位置と方位及びペンの位置と方位の夫々の相対座標を逐次的に計算し、計算結果に合わせてディスプレイ上に表示する映像を動的に変更する（例えば、非特許文献１，２参照）。これにより、ユーザが実空間上で自在に様々な部品等を操作したり作成したりするような感覚（又は、錯覚）を提供する機能を実現できる。このような３Ｄ−ＵＩは、比較的高画質の３Ｄ映像を提供できるので、人体の臓器や自動車のエンジンの仕組みに関する教育、物作りの現場等における、バーチャルデザインレビュー（ＶＤＲ：Virtual Design Review）での活用が期待されている。
【０００３】
しかし、上記第１の従来例の場合、ディスプレイ上の映像を３Ｄ化して鑑賞可能なユーザは、１ディスプレイ（又は、画面）につき１名のユーザに制限される。つまり、第１の従来例は、１箇所で複数のユーザが同時に鑑賞できる３Ｄ映像を提供する３Ｄ−ＵＩではない。また、第１の従来例が提供する３Ｄ映像は、視差を用いるため、ユーザが３Ｄ映像を見る角度を変えても、３Ｄ映像の見え方は変わらず、ユーザが３Ｄ映像を見る角度ごとに見え方が変わる３Ｄ映像と比較すると、３Ｄ映像の立体性は低い。
【０００４】
第２の従来例として、フレネルレンズを用いた３Ｄ映像表示装置が提案されている（例えば、非特許文献３参照）。第２の従来例の３Ｄ映像表示装置は、３名のユーザによる３Ｄ映像の同時鑑賞を可能とするため、六角形の台座の３面に投影機を配置して、残りの３面の各面の前に１名のユーザが立って３Ｄ映像を鑑賞する。第２の従来例では、アクティブシャッタを用いて左右の視差を作ることで、専用の眼鏡を必要としない。第２の従来例において、上記第１の従来例のようなアタッチペンの機能を付与できれば、３名のユーザが３Ｄ映像にタッチする感覚を付与できる３Ｄ−ＵＩを提供できる。
【０００５】
しかし、上記第２の従来例の場合、３名のユーザによる３Ｄ映像の同時鑑賞を可能とするには、少なくとも３名のユーザのうち、１名のユーザが操作した結果を他の２名のユーザが鑑賞する３Ｄ映像にも連携する等の機能が必要となる。また、第２の従来例は、上記第１の従来例と同様に、視差を用いる３Ｄ映像を提供するため、各ユーザが３Ｄ映像を見る角度を変えても、３Ｄ映像の見え方は変わらず、各ユーザが３Ｄ映像を見る角度ごとに見え方が変わる３Ｄ映像と比較すると、３Ｄ映像の立体性は低い。さらに、第２の従来例の場合、フレネルレンズを用いて結像するリアプロジェクションテレビと同様な方式を採用しているため、上記第１の従来例の場合と比較すると、高画質の３Ｄ映像を提供することは難しい。また、第２の従来例は、３Ｄ映像を同時に鑑賞可能なユーザが少人数の３名に制限される。
【０００６】
第３の従来例として、高速回転する４５度ミラーに同期して映像を投影するシステムが提案されている（例えば、非特許文献４参照）。この第３の従来例は、専用の眼鏡を必要とせず、更に、ディスプレイ上の映像を３Ｄ化して略全ての方向から鑑賞可能であるため、３Ｄ映像を鑑賞できるユーザの数が少人数の３名に制限されない。また、第３の従来例は、各ユーザが３Ｄ映像を見る角度ごとに３Ｄ映像の見え方が変わる３Ｄ映像を提供できるので、ユーザが３Ｄ映像を見る角度を変えても見え方が変わらない上記第１及び第２の従来例と比較すると、３Ｄ映像の立体性が高い。
【０００７】
本明細書において、「３Ｄ映像の立体性が高い」とは、３Ｄの全ての方向に奥行きがある３Ｄ映像のことを言う。つまり、上記第１及び第２の従来例の３Ｄ映像は奥行き１次元であるのに対し、上記第３の従来例の３Ｄ映像は奥行き２次元である。さらに、第３の従来例は、比較的高画質の３Ｄ映像を提供できる。
【０００８】
しかし、上記第３の従来例の場合、３Ｄ映像の中心は、４５度ミラーの回転軸になるので、何らかの対策を採らなければ、ユーザが３Ｄ映像にタッチする感覚を付与できる３Ｄ−ＵＩを提供することは難しい。
【０００９】
カメラによる撮像データを用いたジェスチャーコントロール機能は、既に家庭用のテレビやパソコン、自動車等に搭載されている。一方、自動音声認識も、既に実用的なレベルになっている。したがって、仮想現実（ＶＲ：Virtual Reality）を家庭、オフィス、工場等でのコミュニケーションツールとして活用するには、複数のユーザによる同時鑑賞をサポートし、よりリアル（又は、現実）に近い３Ｄ映像を提供可能な３Ｄ−ＵＩ、特に表示システムの開発が望まれる。
【００１０】
なお、上記第１乃至第３の従来例以外にも、３Ｄ映像を提供する様々な方式が提案されている（例えば、非特許文献５，６，７参照）。
【００１１】
ホログラフィックと同じ原理を採用して３Ｄ映像を提供する第４の従来例も提案されている（例えば、非特許文献８参照）。この第４の従来例がプロジェクタアレイに用いるのは、ハイビジョンプロジェクタユニットであり、集光レンズも開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）が確保されている。このため、上記第２の従来例の場合と比較すると、第４の従来例によれば、比較的高画質の３Ｄ映像の提供が期待できる。また、第４の従来例では、４名以上の多数のユーザによる３Ｄ映像の同時鑑賞が可能であり、障害物がないため、上記第３の従来例では提供することが難しい、ユーザが３Ｄ映像にタッチする感覚を付与できる３Ｄ−ＵＩを提供することが、原理的には可能である。さらに、第４の従来例は、各ハイビジョンプロジェクタユニットの３Ｄ映像を異なる３Ｄ映像にすることで、３Ｄ映像の中心から集光レンズを見た際のＮＡ程度の、立体性の高い３Ｄ映像の表現が期待できる。
【００１２】
しかし、上記第４の従来例の場合、プロジェクタアレイや集光レンズのサイズは、一辺が数ｍ程度と大型になり、一般家庭の室内やオフィスの一般的な会議スペースへの設置には適さない。また、第４の従来例の場合、３Ｄ−ＵＩが高価になるため、一般家庭やオフィスへの普及は難しい。既存の高画質（例えば、４ｋ又は８ｋ）液晶テレビと同等以下の、例えば幅２ｍが以下程度の実用的なサイズと、当該高画質液晶テレビと同程度の価格を実現することが望ましい。
【００１３】
このように、３Ｄ−ＵＩは、互いに異なる４箇所以上の多数の位置から同時に３Ｄ映像を鑑賞可能（即ち、複数のユーザによる３Ｄ映像の同時鑑賞を可能）としたり、多数のユーザが３Ｄ映像にタッチする感覚を付与できるようにしたり、奥行き２次元以上の立体性の高い３Ｄ映像を表示（又は、投影）可能としたり、高画質の３Ｄ映像を提供したり、例えば幅が２ｍ以下程度の実用的なサイズに形成したりすること等が望まれる。しかし、単一の３Ｄ−ＵＩにおいて、これらの全ての機能を実現することは難しい。３Ｄ−ＵＩでは、特に、例えば幅が２ｍ以下程度の実用的なサイズで、互いに異なる４箇所以上の多数の位置から同時に３Ｄ映像を鑑賞可能であることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】実用新案登録第３０６６５０３号公報
【特許文献２】特開平１１−１０３４７４号公報
【特許文献３】特開２０００−２９４０６号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】http://jp.zspace.com/
【非特許文献２】http://www.fujitsu.com/jp/solutions/industry/ manufacturing/monozukuri-total-support/services/kakushintai/zspace/
【非特許文献３】http://www.keio.ac.jp/ja/press_release/2014/ osa3qr0000008d0x-att/140901_1.pdf
【非特許文献４】http://gl.ict.usc.edu/Research/3DDisplay/
【非特許文献５】panasonic.jp/p-db/contents/manualdl/1428051999416.pdf
【非特許文献６】https://www.fmworld.net/cs/azbyclub/qanavi/jsp/ qacontents.jsp?PID=5408-7511
【非特許文献７】http://jpn.nec.com/vsol/overview.html
【非特許文献８】http://www.nict.go.jp/publication/NICT-News/1111/01.html
【非特許文献９】https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/ssd/psd_ techinfo.pdf
【非特許文献１０】http://www.cqpub.co.jp/interface/sample/200610/ I0610121.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来の３Ｄ−ＵＩでは、実用的なサイズで、互いに異なる多数の位置から同時に３Ｄ映像を鑑賞可能とすることは難しい。
【００１７】
そこで、１つの側面では、実用的なサイズで、互いに異なる多数の位置から同時に３Ｄ映像を鑑賞可能な表示デバイス、表示方法及び表示システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
１つの案によれば、曲率が１次元又は２次元に付与されている曲面形状を有すると共に、マトリクス状に配置された複数の曲面表示素子を有する曲面表示部と、前記複数の曲面表示素子に近接して配置された、対応する複数の偏光変調素子を有し、前記複数の表示素子が表示する映像が左目用映像である場合と、右目用映像である場合とで、前記複数の偏光変調素子により前記表示する映像を互いに異なる偏光方向に制御する偏光変調部と、前記複数の偏光変調素子に近接して配置された、対応する複数の視野角制御素子を有し、各視野角制御素子は対応する曲面表示素子の法線方向から外れる程、光線透過率が減少するように視野角を制限する視野角制御部と、を備え、付与する位相差が右目と左目で異なるパッシブ型の３次元鑑賞用眼鏡を通し、前記曲面表示部に交互に表示される前記左目用映像と前記右目用映像を前記偏光変調部及び前記視野角制御部を介して見た場合に、残像効果により、前記曲面表示部の曲率中心で３次元映像が発現する表示デバイスが提供される。
【発明の効果】
【００１９】
一態様によれば、実用的なサイズで、互いに異なる多数の位置から同時に３Ｄ映像を鑑賞可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】コンピュータのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図２】表示システムのソフトウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図３】付帯情報の一例を示す図である。
【図４】基地局のデータ生成処理の一例を説明する図である。
【図５】一実施例における表示システムの表示デバイスの一例を示す模式図である。
【図６】表示デバイスの処理の一例を説明するフローチャートである。
【図７】視野角制御部の構造の第１の例を模式的に示す断面図である。
【図８】ルーバーの厚さと視野角の関係、及び、ルーバーのピッチと視野角の関係を説明する断面図である。
【図９】視野角制御素子の光線透過率と視線角度の関係の一例を説明する図である。
【図１０】視野角制御部の構造の第２の例を模式的に示す斜視図である。
【図１１】視野角制御部の構造の第３の例を模式的に示す斜視図である。
【図１２】視野角制御部の構造の第４の例を模式的に示す斜視図である。
【図１３】曲面表示部の曲率が２次元に付与されている場合の映像のスクロールの一例を説明する図である。
【図１４】実施例１における表示システムの表示デバイスの一例を示す模式図である。
【図１５】第１の表示モードの処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１６】３０フレーム／秒で３Ｄ映像を表示する場合のタイムチャートの一例を示す図である。
【図１７】第１方法を採用する第２の表示モードの処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１８】第１方法を採用する第２の表示モードの処理の一例を説明する図である。
【図１９】第２方法を採用する第２の表示モードの処理の一例を説明するフローチャートである。
【図２０】左目用映像及び右目用映像を生成する処理の一例を説明するフローチャートである。
【図２１】実施例２における表示システムの表示デバイスの一例を示す模式図である。
【図２２】図２１に示す表示デバイスの、第２の表示モードでの表示を説明する平面図である。
【図２３】ペン型デバイスを用いた３Ｄ映像の擬似的操作の一例を説明する模式図である。
【図２４】ペン型デバイスの一例の一端面を示す模式図である。
【図２５】Ｘ軸方向に並んだ３個の発光素子の設置角度を模式的に示す図である。
【図２６】Ｙ軸方向に並んだ３個の発光素子の設置角度を模式的に示す図である。
【図２７】各検知デバイスに照射された赤外光からペン型デバイスの３Ｄ映像に対する角度を求める例を説明する模式図である。
【図２８】電極を含む検知デバイスの平面図である。
【図２９】ペン型デバイスの位置と角度を推定する処理の一例を説明するフローチャートである。
【図３０】表示システムの第１の適用例を説明する模式図である。
【図３１】表示システムの第２の適用例を説明する模式図である。
【図３２】表示システムの第３の適用例を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
開示の表示デバイス、表示方法及び表示システムでは、曲率が１次元又は２次元に付与されている曲面形状を有すると共に、マトリクス状に配置された複数の曲面表示素子を有する曲面表示部と、複数の曲面表示素子に近接して配置された、対応する複数の偏光変調素子を有し、複数の表示素子が表示する映像が左目用映像である場合と、右目用映像である場合とで、複数の偏光変調素子により表示する映像を互いに異なる偏光方向に制御する偏光変調部と、複数の偏光変調素子に近接して配置された、対応する複数の視野角制御素子を有し、各視野角制御素子は対応する曲面表示素子の法線方向から外れる程、光線透過率が減少するように視野角を制限する視野角制御部とを用いる。付与する位相差が右目と左目で異なるパッシブ型の３次元鑑賞用眼鏡を通し、曲面表示部に交互に表示される左目用映像と右目用映像を偏光変調部及び視野角制御部を介して見た場合に、残像効果により、曲面表示部の曲率中心で３次元映像が発現する。
【００２２】
以下に、開示の表示デバイス、表示方法及び表示システムの各実施例を図面と共に説明する。
【実施例】
【００２３】
図１は、コンピュータのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図１に示すコンピュータ１は、一実施例における表示システムの制御系の一例を形成可能である。コンピュータ１は、図１に示す如くバス１０を介して互いに接続されたプロセッサ１１と、メモリ１２と、入力装置１３と、表示装置１４と、通信装置１５とを有する。プロセッサ１１は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）等で形成可能であり、メモリ１２に記憶されたプログラムを実行して、コンピュータ１全体の制御を司る。メモリ１２は、例えば半導体記憶装置、磁気記録媒体、光記録媒体、光磁気記録媒体等の、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体により形成可能である。メモリ１２は、プロセッサ１１が実行する表示プログラム（又は、表示制御プログラム）を含む各種プログラム、各種データ等を記憶する。
【００２４】
入力装置１３は、オペレータにより操作される、例えばキーボード等で形成可能であり、プロセッサ１１にコマンド及びデータを入力するのに用いられる。表示装置１４は、ユーザに対するメッセージ等を表示する。通信装置１５は、コンピュータ１を他のコンピュータやシステム等と、有線又は無線又は有線と無線の組み合わせで通信可能に接続する。この例では、コンピュータ１は、通信装置１５を介して、後述するペン型デバイス（図示せず）、表示デバイス（図示せず）、基地局（図示せず）等と通信可能である。ペン型デバイスは、ユーザが３Ｄ映像にタッチする感覚を付与するセンサ機能を備えたセンサ部の一例である。表示デバイスは、映像を表示することで、複数のユーザが同時に鑑賞可能な３Ｄ映像を提供する表示機能を備えている。基地局は、後述するように、３Ｄ映像の元になるデータを通信装置１５に送信する。
【００２５】
なお、コンピュータ１は、当該コンピュータ１の構成要素がバス１０を介して接続されたハードウェア構成に限定されるものではない。コンピュータ１には、例えば汎用コンピュータを用いても良い。
【００２６】
コンピュータ１の入力装置１３及び表示装置１４は、いずれも省略可能である。コンピュータ１の通信装置１５を更に省略したモジュール、半導体チップ等の場合、ペン型デバイス、表示デバイス、基地局等は、バス１０に接続されても、プロセッサ１１に直接接続されても良い。コンピュータ１は、ペン型デバイス及び表示デバイスと共に、表示システムの一例を形成可能である。
【００２７】
図２は、表示システムのソフトウェア構成の一例を示すブロック図である。図２に示す表示システム２は、受信部２１と、計算部２２と、蓄積部２３と、センサ部２４と、表示部２５と、送信部２６とを有する。受信部２１の受信機能及び送信部２６の送信機能は、例えば図１に示すコンピュータ１のプロセッサ１１の制御下で、通信装置１５により実行可能である。計算部２２の計算機能は、例えば図１に示すコンピュータ１のプロセッサ１１により実行可能である。蓄積部２３の蓄積機能は、例えば図１に示すコンピュータ１のプロセッサ１１がメモリ１２を用いることにより実行可能である。センサ部２４のセンサ機能は、例えばセンサ部２４の一例である、後述するペン型デバイスにより実行可能である。表示部２５の表示機能は、例えば後述する表示デバイスにより実行可能である。この例では、センサ部２４及び表示部２５が、図１に示すコンピュータ１のバス１０又はプロセッサ１１に接続されている。
【００２８】
受信部２１は、基地局３が送信するデータを受信して蓄積部２３に転送し、データの受信状態や、左目用、右目用映像生成用テーブル及び表示条件を含む付帯情報を計算部２２に通知する。計算部２２は、付帯情報に基づいて蓄積部２３の受信データを加工して、再度蓄積部２３に蓄積する。蓄積部２３は、計算部２２からの指令に基づき表示部２５への表示を行う。センサ部２４は、ペン型デバイス等のセンサの取得データを、計算部２２からの指令に基づき計算部２２に送信する。蓄積部２３は、計算部２２を介して得られるセンサ部２４からのセンサ情報に基づき、更に加工されたデータやセンサデータを、計算部２２の指令に基づき送信部２６に送信する。
【００２９】
表示部２５は、蓄積部２３からのデータを表示して、３Ｄ映像を提供する。送信部２６及び受信部２１は、多地点に設置された複数の表示システム同士を基地局３を介して接続し、インタラクティブな表示システムを形成可能である。例えば、センサ部２４の操作を介して３Ｄ映像を操作したり、３Ｄ映像に対して何らかの機能を発動する場合、送信部２６は、映像操作や機能発動に関する情報を、他の表示システムと連携可能な基地局３に送信する。
【００３０】
なお、センサ部２４は、上記第１の従来例のアタッチペンと同様のペン型デバイスであっても良い。ただし、複数のペン型デバイスが同時に操作される場合には、アクティブなペン型デバイスを変更できる手段、どのペン型デバイスがアクティブであるかを通知する手段等を備えることが望ましい。ペン型デバイスの詳細については、後述する。
【００３１】
基地局３は、コンピュータ１と通信可能な装置により形成可能であり、例えば図１に示すコンピュータ１と同様の構成を有する装置であっても良い。基地局３が表示システム２に送信するデータは、左目用映像と右目用映像を表示部２５に表示するためのデータに加工されるが、データの加工は、基地局３側で行っても、表示システム２側で行っても、基地局３側と表示システム２側とで分散して行っても良い。
【００３２】
次に、左目用映像と右目用映像を表示部２５に表示するためのデータ（以下、「表示用データ」とも言う）の生成について、図３及び図４と共に説明する。図３は、付帯情報の一例を示す図であり、図４は、基地局のデータ生成処理の一例を説明する図である。表示用データは、以下に説明する第１、第２及び第３の生成方法により生成可能である。
【００３３】
第１の生成方法の場合、図４に示すように、基地局３における原映像５０１は、単一の映像である。この場合、付帯情報には、左目用映像、右目用映像及び後述するスライド表示用の映像を生成するための情報が記載されている。これらの映像を生成するための情報は、図３に示す付帯情報中、上枠内に示す左目用、右目用映像生成テーブルと、下枠内に示す表示条件とを含む。左目用、右目用映像生成テーブルは、生成する左目用及び右目用映像の水平位置と垂直位置、及び左目用映像と右目用映像との間の距離（即ち、左右映像間距離）の情報を含む。一方、表示条件は、表示モード、左目用映像と右目用映像の切り換え周期、及び後述する第２の方法を採用する第２の表示モードにおいて第１の表示モードの映像を分割して映像部分を生成する際の分割数の情報を含む。後述する図８及び図９は、この第１の生成方法の場合を示す。
【００３４】
第２の生成方法の場合、原映像５０１は図４に示す左目用映像５０２Ｌと右目用映像５０２Ｒに既に分解されている。この場合、付帯情報には、後述するスライド表示用の映像部分を生成するための情報が記載されている。これらの映像部分を生成するための情報は、図３に示す付帯情報中、下枠内に示す表示条件の情報のみで良い。
【００３５】
第３の生成方法の場合、原映像５０１から図４に示すスライド表示用の映像５０３Ｌ，５０３Ｒが既に生成されている。この場合、付帯情報には、後述するスライド表示用の映像部分を生成するための情報が記載されている。スライド表示用の映像部分を生成するための情報は、図３に示す付帯情報中、下枠内に示す表示条件の情報のみで良い。
【００３６】
図５は、一実施例における表示システムの表示デバイスの一例を示す模式図である。図５は、説明の便宜上、例えば４名のユーザ５００Ａ〜５００Ｄが表示デバイス２５０上の表示により提供される３Ｄ映像を鑑賞する例を示す。表示デバイス２５０は、曲率が１次元又は２次元に付与されている曲面形状を有する。図５に示す表示デバイス２５０は、曲面表示部２５１と、偏光変調部２５２と、視野角制御部２５３とを有する。この例では、曲面表示部２５１と、偏光変調部２５２と、視野角制御部２５３とが、この順番で積層されている。つまり、偏光変調部２５２は、曲面表示部２５１と視野角制御部２５３の間に設けられている。曲面表示部２５１は、曲面上にマトリクス状に配置された複数の曲面表示素子（又は、画素）を有する周知の構成を有する。偏光変調部２５２は、複数の偏光変調素子を有する周知の構成を有し、各偏光変調素子は、対応する曲面表示素子に近接して配置されている。視野角制御部２５３は、ユーザ５００Ａ〜５００Ｄ側に配置された複数の視野角制御素子を有し、各視野角制御素子は、対応する偏光変調素子に近接して配置されている。図５中、十字印は、曲面表示部２５１の曲率中心である、表示デバイス２５０が提供する３Ｄ映像の仮想空間座標の中心２６０を示す。また、ペン型デバイス２４０は、センサ部２４の一例である。
【００３７】
表示デバイス２５０が柔軟性又は弾性を有する場合には、表示デバイス２５０の曲面形状を一定に保つための支持部材（図示せず）により表示デバイス２５０を支持する構成としても良い。
【００３８】
各ユーザ５００Ａ〜５００Ｄは、一般的な３Ｄ表示装置で用いられる偏光眼鏡であり、付与する位相差が右目と左目で異なる周知のパッシブ型の３Ｄ鑑賞用眼鏡（図示せず）を装着することで、表示デバイス２５０上の表示により発現する３Ｄ映像を鑑賞する。各ユーザ５００Ａ〜５００Ｄは、表示デバイス２５０に表示された映像を、パッシブ型の３Ｄ観賞用眼鏡を介して見ると、表示された映像が３Ｄ化されて、見かけ上、表示デバイス２５０から投影された３Ｄ映像が見える。
【００３９】
パッシブ型の３Ｄ観賞用眼鏡のレンズは、左目用レンズと、右目用レンズと、各レンズに設けられた４分の１波長板（「λ／４波長板」とも言う）と、各レンズに設けられた直線偏光板とを有する周知の構成を有し、左目用と右目用とではレンズの偏光軸が異なる。例えば、４分の１波長板は、各レンズの表示デバイス２５０側に設けられ、直線偏光板は、各レンズの眼側に設けられている。このため、表示デバイス２５０に左目用映像を表示した場合は、パッシブ型の３Ｄ観賞用眼鏡の右目のレンズに入射する映像は消光されて、各ユーザ５００Ａ〜５００Ｄの右目は暗がりを見ている状態になる。一方、表示デバイス２５０に右目用映像を表示した場合は、パッシブ型の３Ｄ観賞用眼鏡の左目のレンズに入射する映像は消光されて、各ユーザ５００Ａ〜５００Ｄの左目は暗がりを見ている状態になる。したがって、表示デバイス２５０に表示される左目用映像と右目用映像とが適切な周期で切り換わると、各ユーザ５００Ａ〜５００Ｄの脳内では、残像効果により左目用映像と右目用映像とが合成される。これにより、各ユーザ５００Ａ〜５００Ｄがパッシブ型の３Ｄ観賞用眼鏡を介して上記の仮想空間座標の中心２６０越しに表示デバイス２５０上に表示された映像を見ると、３Ｄ映像が仮想空間座標の中心２６０に浮かび上がっている（又は、投影されている）ように見える。
【００４０】
図５に示す表示デバイス２５０の場合、プロセッサ１１が表示プログラム（又は、表示制御プログラム）を実行することで、例えば図６に示すステップＳ１〜Ｓ８の処理が繰り返される。図６は、表示デバイスの処理の一例を説明するフローチャートである。
【００４１】
図６において、ステップＳ１では、プロセッサ１１が、曲面表示部２５１の曲面表示素子に左目用映像を表示する。ステップＳ２では、ステップＳ１に同期して、偏光変調部２５２の偏光変調素子が、左目用映像を例えば左回り円偏光に変換し、左目用映像の映像光を通過する。ステップＳ３では、パッシブ型の３Ｄ鑑賞用眼鏡の表示デバイス２５０側の４分の１波長板が、左目用映像の映像光を直線偏光に変換する。例えば、左廻り円偏光は水平軸、右廻り円偏光は垂直軸が主な成分となる。ステップＳ４では、パッシブ型の３Ｄ鑑賞用眼鏡の眼側の直線偏光板が、左目用映像の映像光は左目側のレンズだけを通過させ、右目側のレンズは透過させずに消光する。
【００４２】
ステップＳ５では、ステップＳ１と同様にして、プロセッサ１１が、曲面表示部２５１の曲面表示素子で右目用映像を表示する。ステップＳ６では、ステップＳ２と同様にして、ステップＳ５に同期して、偏光変調部２５２の偏光変調素子が、右目用映像を例えば右回り円偏光に変換し、右目用映像の映像光を通過する。ステップＳ７では、ステップＳ３と同様にして、パッシブ型の３Ｄ鑑賞用眼鏡の表示デバイス２５０側の４分の１波長板が、右目用映像の映像光を直線偏光に変換する。例えば右廻り円偏光は垂直軸、左廻り円偏光は水平軸が主な成分となる。ステップＳ８では、ステップＳ４と同様にして、パッシブ型の３Ｄ鑑賞用眼鏡の眼側の直線偏光板が、右目用映像の映像光は右目側のレンズだけを通過させ、左目側はレンズを透過させず消光する。ステップＳ８の後、処理はステップＳ１へ戻り、ステップＳ１〜Ｓ８の処理が繰り返される。
【００４３】
例えば、３Ｄ映像の元になる映像が、３０フレーム／秒で構成された、例えばカメラによる撮像データであれば、１フレームの表示は、ステップＳ１が１／６０秒間１フレーム分の映像を表示し、対応するステップＳ５が１／６０秒間当該１フレーム分の映像を表示し、次の１フレームの表示では、ステップＳ１が１／６０秒間次の１フレーム分の映像を表示し、対応するステップＳ５が１／６０秒間当該次の１フレーム分の映像を表示する、という処理を繰り返す。
【００４４】
偏光変調部２５２は、例えば周知の透過型の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）等により形成可能である。偏光変調部２５２の各偏光変調素子は、左目用映像を例えば左回り円偏光に変換して透過させ、右目用映像を例えば右周り円偏光に変換して透過させるように、プロセッサ１１により一定周期で円偏光の方向を電気的に切り換えられる。
【００４５】
なお、曲面表示部２５１の１ラインごとに交互に左目用映像と右目用映像を切り換えて表示する場合には、１／２フレームごとに映像全体を切り換えて左目用映像と右目用映像を交互に表示する場合と比較すると解像度が低下するが、プロセッサ１１により偏光変調部２５２の偏光変調素子を１ラインごとに交互に円偏光の方向を左周りと右周りに固定しても良い。
【００４６】
偏光変調部２５２は、上記の如きプロセッサ１１による電気的な制御により円偏光の方向を切り換える構成に限定されない。例えば、曲面表示部２５１の１ラインごとに交互に左目用映像と右目用映像を切り換えて表示する場合には、１／２フレームごとに映像全体を切り換えて左目用映像と右目用映像を交互に表示する場合と比較すると解像度が低下するが、偏光変調部２５２の偏光変調素子は、１ラインごとに交互に円偏光の方向が左周りと右周りに物理的に固定された構成を有しても良い。
【００４７】
視野角制御部２５３の各視野角制御素子は、対応する曲面表示素子の法線方向から外れる程、光線透過率が減少して映像が徐々に暗くなるように視野角を制限する。視野角制御部２５３の視野角制御素子は、曲面表示部２５１の曲率中心（即ち、表示デバイス２５０が提供する３Ｄ映像の仮想空間座標の中心２６０）に向かう光線の透過率が最大となるような視野角を有することが望ましい。図７は、視野角制御部の構造の第１の例を模式的に示す断面図である。図７は、曲面表示部２５１の曲率が１次元のみに付与されている場合の視野角制御部２５３を示す。図７に示す視野角制御部２５３の視野角制御素子は、視野角を制御するルーバー部３３を、一対の透明フィルム３１，３２で挟んだ構造を有する。ルーバー部３３は、複数の開口を形成する複数のルーバーで形成されている。図７は便宜上、ルーバー部３３の複数の開口のうち、１つの開口に対する開口中心軸３３０を示す。各視野角制御素子、即ち、ルーバーが形成する各開口は、偏光変調部２５２の対応する偏光変調素子に近接して配置されている。透明フィルム３１，３２は、例えばポリエステル、ＰＭＭＡ（Polymethyl Methacrylate）、シリコーンゴム等で形成可能である。ルーバー部３３は、例えば透明シリコーンゴムと着色シリコーンゴムを重ねた積層構造を有しても良い。
【００４８】
視野角制御部２５３におけるルーバー部３３のルーバーのピッチと厚さの選定と、視野角との関係、並びに、視野角が±３０度の場合のイメージを、図８及び図９に示す。
【００４９】
図８は、ルーバーの厚さと視野角の関係、及び、ルーバーのピッチと視野角の関係を説明する断面図である。図８に示すように、ルーバーの厚さが薄くなる程、視野角が狭くなる。また、ルーバーのピッチが狭くなる程、視野角が狭くなる。
【００５０】
図９は、視野角制御素子の光線透過率と視線角度の関係の一例を説明する図である。例えば、視野角が±６０度に設計されている場合、各視野角制御素子は、図９に示す例では、視野角が０度では８０％、±３０度では４０％、±６０度では０％といった光線透過率を有する。視野角は、視野角制御部２５３のルーバー部３３のルーバーのピッチと厚さを適宜選定することで、例えば±１５度〜±６０度の範囲に設計可能である。
【００５１】
図５に示す表示デバイス２５０において、曲面表示部２５１の曲率半径が１ｍであり、曲面表示部２５１を張る角度が１２０度である場合、表示デバイス２５０（又は、曲面表示部２５１）の円弧長は約２．１ｍとなる。例えば、複数のユーザが、表示デバイス２５０の視野角制御部２５３と対向する、表示デバイス２５０が提供する３Ｄ映像の仮想空間座標の中心２６０からの距離が一定で１ｍとなるような仮想円弧上の位置に並んだ場合を想定する。この場合、仮想円弧の約２．１ｍの円弧長を、成人男性の平均肩幅である約４０ｃｍで除算することで、６名のユーザが仮想円弧上に並んで表示デバイス２５０が提供する３Ｄ映像を鑑賞可能であることがわかる。
【００５２】
この場合、曲面表示部２５１の円弧長が例えば約４０ｃｍであり、視野角制御部２５３の視野角が例えば±２３度程度であれば、１名のユーザの視野に、当該１名のユーザの隣りのユーザが見ている３Ｄ映像がクロストークとして混入しない。ただし、視野角制御部２５３の視野角を±１１．５度よりも披く角度、例えば±２３度に設計した場合、視野角制御素子の光線透過率は４０％を下回って暗くなる。そこで、例えば視野角制御部２５３の視野角が±２３度で視野角制御素子の最大光線透過率の５割に相当する４０％程度の光線透過率を保つように、視野角を±４６度程度に設計しても良い。視野角制御部２５３の視野角をどの程度にするかは、曲面表示部２５１の曲率半径、提供する３Ｄ映像に要求される画質、推奨する各ユーザの立ち位置、後述する表示モード等に応じて決めることができる。
【００５３】
図５に示す例では、曲面表示部２５１の曲率が１次元のみに付与されているので、図７に示す如き視野角制御部２５３を用いる。しかし、曲面表示部２５１の曲率が２次元に付与されている場合には、例えば図１０に示すように、上下２段のルーバーを重ねたルーバー部を有する視野角制御部２５３を用いれば良い。
【００５４】
図１０は、視野角制御部の構造の第２の例を模式的に示す斜視図である。図１０は、曲面表示部２５１の曲率が２次元に付与されている場合の視野角制御部２５３を示す。図１０中、図７と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図１０に示す視野角制御部２５３の視野角制御素子は、視野角を制御する下段ルーバー部３３−１と上段ルーバー部３３−２とを、一対の透明フィルム３１，３２で挟んだ構造を有する。下段ルーバー部３３−１と、上段ルーバー部３３−２とは、夫々複数のルーバーを有する。この例では、下段ルーバー部３３−１のルーバーと、上段ルーバー部３３−２のルーバーとは、互いに直交する。また、下段ルーバー部３３−１と上段ルーバー部３３−２は、例えば透明シリコーンゴムと着色シリコーンゴムを重ねた構造を有しても良い。このように、曲面表示部２５１の曲率が２次元に付与されている場合であっても、視野角制御部の視野角とルーバーのピッチの関係は、図９の場合と同様で良い。
【００５５】
図１１は、視野角制御部の構造の第３の例を模式的に示す斜視図である。この第３の例では、曲面表示部２５１の曲率が図１１中矢印で示すように１次元に付与されている場合、曲率が１次元に付与されている方向と同じ方向に曲率を有する（即ち、パワーを有する）レンチキュラーレンズ群２５４が設けられている。レンチキュラーレンズ群２５４は、曲面表示部２５１の対応する曲面表示素子群に近接して配置されている。各レンチキュラーレンズの幅は、曲面表示素子との近接度合いで決まるが、レンチキュラーレンズの１列（又は、１行）分が曲面表示素子の１列（又は、１行）分に相当する。
【００５６】
図１２は、視野角制御部の構造の第４の例を模式的に示す斜視図である。図１１に示す第３の例では、曲面表示部２５１は紙面の左右方向（又は、水平方向）のみに曲率が付与されているが、図１２に示す第４の例では、図１２中矢印で示すように、曲面表示部２５１は紙面の左右方向及び紙面の上下方向（又は、垂直方向）の両方向に曲率を付与されている。このため、レンチキュラーレンズ群２５５は、曲面表示部２５１の各曲面表示素子に対応したサイズを有する凸レンズが、対応する曲面表示素子に近接して配置されている。説明の便宜上、図１２の右上部分に、レンチキュラーレンズ群２５５の１つの凸レンズ２５５Ａを取り出して示す。
【００５７】
表示デバイス２５０は、図７、図１０、図１１及び図１２のいずれかに示す如き視野角制御部２５３を有するので、例えば図５において、ユーザ５００Ａが３Ｄ映像を鑑賞している場合、ユーザ５００Ｄが鑑賞している側の曲面表示素子からの映像光（又は、画素）がクロストークとして入り込んでくることはなく、奥行き２次元若しくは奥行き３次元の３Ｄ映像を表示できる。つまり、上記の実施例によれば、奥行き２次元以上の立体性の高い３Ｄ映像を提供可能であり、高画質の３Ｄ映像を提供できる。
【００５８】
上記の実施例における表示システム２では、各位置のユーザが鑑賞する３Ｄ映像は、例えば３Ｄ映像を３０フレーム／秒で表示する場合、６０フレーム／秒で左目用映像と右目用映像を逐次的に表示するが、表示モードは、大きく分けると、第１の表示モードと、第２の表示モードの、２つの表示モードに分類できる。
【００５９】
第１の表示モードは、表示デバイス２５０の画面全体に相当する左目用映像と、画面全体に相当する右目用映像とを交互に切り換えて表示する、３Ｄ映像表示モードである。曲面表示部２５１の各曲面表示素子（又は、画素）は、曲面表示部２５１の曲率中心に向かって結像し、視野角制御部２５３の視野角制御素子により視野角が制限されるため、曲面表示素子の法線方向から外れる方向に拡散していく光は、視野角制御素子により遮断される。このため、例えば図５に示す例のように、曲面表示部２５１の曲率が１次元のみに付与されている場合は、各曲面表示素子は曲面表示部２５１の曲率中心に向かって結像し、例えば図７又は図１１に示す如き視野角制御素子により視野角が１次元で制限される。したがって、上記第３の従来例による３Ｄ映像の場合と同様に、各ユーザは、奥行き２次元の３Ｄ映像を鑑賞することができる。
【００６０】
一方、曲面表示部２５１の曲率が２次元に付与されている場合には、曲面表示部２５１の各曲面表示素子（又は、画素）は、曲面表示部２５１の曲率中心に向かって結像し、視野角制御部２５３の視野角制御素子により視野角が２次元で制限される。つまり、例えば図１０又は図１２に示す如き視野角制御素子より視野角が２次元で制限されるので、各ユーザは、奥行き３次元の３Ｄ映像を鑑賞することができる。
【００６１】
第２の表示モードは、図５に示す表示デバイス２５０の左端の位置０から右端の位置Ｌに向かって、視野角制御部２５３の視野角制御素子の視野角と同程度の幅の映像をスクロールさせながら表示する３Ｄ映像表示モードである。第２の表示モードでは、第１の方法又は第２の方法を採用可能である。
【００６２】
第２の表示モードが採用する第１の方法は、同じ映像をスクロールさせて３Ｄ映像を提供する。この場合、ユーザが例えば図５に示す表示デバイス２５０の中心軸３００上の、中央位置からずれた位置に立っている場合であっても、ユーザが中央位置に立って見ている場合と同じ状態の３Ｄ映像を提供することができる。一点鎖線で示す中心軸３００は、表示デバイス２５０の中心と、仮想空間座標の中心２６０とを通る。このため、見かけ上、常にユーザの位置を向く３Ｄ映像を提供することができる。例えば、自動車が中央位置に立っているユーザに向かって正面から近づいてくる３Ｄ映像の場合、当該ユーザが表示デバイス２５０の左側に相当する上記の仮想円弧上の位置に立っていても、右側に相当する上記の仮想円弧上の位置に立っていても（即ち、当該ユーザの上記の仮想円弧上の位置にかかわらず）、当該ユーザに向かって正面から近づいてくるように見える自動車の３Ｄ映像を提供することができる。この場合、各ユーザには奥行き１次元の３Ｄ映像が見えることになるが、第１の方法を採用する第２の表示モードと第１の表示モードとを適宜切り換えれば、例えば遠隔地から教師が複数の生徒を指導するようなアプリケーションに好適である。
【００６３】
図５では曲面表示部２５１の曲率が１次元のみに付与されているが、曲率が２次元に付与されている場合には、例えば図１３に示すようにクロストークが生じないような順番で映像をスクロールしても良い。図１３は、曲面表示部の曲率が２次元に付与されている場合の映像のスクロールの一例を説明する図である。図１３中、大略矩形で示す各メッシュは、表示デバイス２５０の曲面表示部２５１の複数の曲面表示素子で形成された１つの曲面表示素子群（又は、画素群）を表し、矢印は、曲面表示素子群の表示（又は、走査）順序の一例を示す。図１３では、スクロールのイメージを分かり易くするため、便宜上、曲面表示素子群の大きさを拡大して個数を縮小して示す。図１３中、曲面表示素子群の表示順序は、一点鎖線で示すように上側から下側へ、且つ、左側から右側へ順次表示されるか、或いは、二点鎖線で示すように下側から上側へ、且つ、右側から左側へ順次スクロール表示されるか、或いは、一点鎖線で示すスクロール表示と二点鎖線で示すスクロール表示を同時に、曲面表示部２５１の中心部分まで行われるものである。言うまでもなく、曲面表示素子群の表示順序は、図１３において左側から右側へ、且つ、上側から下側へ順次表示されるものであっても良い。つまり、曲面表示素子群の表示順序は、図１３を時計方向に９０度回転させたものであっても、反時計方向に９０度回転させたものであっても良い。
【００６４】
第２の表示モードが採用する第２の方法は、例えば図５の位置０から位置Ｌに向かって、第１の表示モードの映像のうち、視野角と同程度の幅の互いに異なる映像（例えば、表示デバイス２５０の画面全体の互いに異なる映像部分）を表示させながらスクロールして表示する３Ｄ映像表示モードである。つまり、位置０から位置Ｌに向かってスクロール表示される映像は互いに異なるが、各位置の映像は、第１の表示モードが、第２の方法を採用する第２の表示モードと同一時刻に表示を開始すると仮定すると、表示開始後のある同じ時刻に第１の表示モードで表示する全体映像の一部分に相当する。また、現在表示しようとしている映像が左目用であれば、当該視野角と同程度幅のみを左目用の偏光軸とし、残りの位置については、左目用円偏光と右目用円偏光の中間の直線偏光とするか、或いは、ランダムな偏光状態とすれば良い。これにより、視野角制御部２５３の視野角制御素子では制御しきれない、周囲の映像のクロストークにより生じるにじみを、効果的に防止できる。
【００６５】
また、曲面表示部２５１の曲率が２次元に付与されている場合には、例えば図１３に示すように、クロストークが生じないような順番で映像をスクロールすれば良い。さらに、偏光変調部２５２の偏光変調素子は、映像のスクロールに合わせて偏光を制御すれば良い。
【００６６】
上記の如く、曲面表示部２５１は、左目用映像と右目用映像の各映像を、曲面表示素子で表示する。偏光変調部２５２は、曲面表示部２５１が表示する各映像の円偏光の方向を、各曲面表示素子に対応する偏光変調素子単位で制御する。上記の例では、偏光変調部２５２は、左目用映像については偏光変調素子単位で円偏光を左回りに制御し、右目用映像については偏光変調素子単位で円偏光を右回りに制御する。視野角制御部２５３は、ある鑑賞位置において、隣の鑑賞位置で見える３Ｄ映像がクロストークとして混入しない視野角となるように、各映像の円偏光を、各曲面表示素子（即ち、各偏向変調素子）に対応する視野角変調素子単位で、各映像が左目用であるか右目用であるかに応じた方向に制御する。
【００６７】
曲面表示部２５１が、曲率が１次元に付与されている円筒形状を有する場合は、偏光変調部２５２の偏光方向及び視野角制御部２５３の視野角は、曲面表示部２５１の曲率半径を規定する軸と当該軸に直交する軸の２軸で規定できる。これに対し、曲面表示部２５１が、曲率が２次元に付与されている球面形状を有する場合は、偏光変調部２５２の偏光方向及び視野角制御部２５３の視野角は、曲率中心（即ち、仮想空間座標の中心２６０）から球面形状に下ろした垂線を軸とした円の接線方向と、この接線方向と直交する方向の２軸で規定できる。
【００６８】
上記の実施例によれば、例えば幅が２ｍ以下程度の実用的なサイズで、互いに異なる４箇所以上の多数の位置から同時に３Ｄ映像を鑑賞可能である。また、３Ｄ−ＵＩに、ユーザが３Ｄ映像にタッチする感覚を付与できる。さらに、奥行き２次元以上の立体性の高い３Ｄ映像を表示可能であり、高画質の３Ｄ映像を提供できる。
【００６９】
[実施例１]
次に、実施例１を図１４と共に説明する。図１４は、実施例１における表示システムの表示デバイスの一例を示す模式図である。図１４中、図５と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。実施例１では、曲面表示部２５１の曲率が１次元のみに付与されている。この例では、曲面表示部２５１の曲面表示素子のピッチ（又は、画素ピッチ）は、０．３４７ｍｍであり、６０インチの４ｋテレビと同等である。曲面表示部２５１の円弧長は、約２．６６５ｍであり、表示デバイス２５０の画面の高さ（即ち、図１４において紙面に対して垂直方向に沿った長さ）は１．４９９ｍである。このため、表示デバイス２５０の解像度は、７６８０×４３２０画素であり、６０インチの８ｋテレビと同等である。この表示システムで張られる表示デバイス２５０の角度は、１２０度であり、視野角制御部２５３の視野角制御素子の視野角は±１０度に設計されている。したがって、ユーザが視野角制御部２５３に対向して中心軸３００に対して左右対称な１２０度の範囲に並んだ際に明るさが保てる範囲、即ち、有効表示角度は、１００度である。つまり、曲面表示部２５１の水平方向に沿って配置された曲面表示素子（以下、「水平画素」とも言う）は、７６８０画素であるが、これらの７６８０画素中、６４００画素は１２０度の範囲で並んだ際に明るい映像を形成し、外側の各片側６４０画素は１２０度よりも外側まで光が拡散するのでその分暗い映像を形成する。曲面表示部２５１の曲率半径は、約１．２７２４２ｍである。仮想空間座標の中心２６０から後方（図１４中、表示デバイス２５０から遠ざかる方向）に１ｍの位置で１２０度の仮想円弧を張ると、仮想円弧の円弧長は２．０９４４ｍになる。成人男性の平均的な肩幅が約０．４ｍであると仮定した場合、６名のユーザ５００Ａ〜５００Ｆが仮想円弧に沿って並んで３Ｄ映像を鑑賞可能である。第１の表示モードを使用した場合、８ｋフル映像で奥行き２次元の３Ｄ映像を表示できる。
【００７０】
図１５は、第１の表示モードの処理の一例を説明するフローチャートである。図１５において、ステップＳ１１では、図１に示すプロセッサ１１が、基地局３から受信した３Ｄ映像の元になるデータに基づき、表示デバイス２５０の画面全体に相当する左目用映像と、画面全体に相当する右目用映像とを、周知の方法で生成する。ステップＳ１２では、プロセッサ１１が、生成した左目用映像のデータと、右目用映像のデータとを適切な周期で交互に表示デバイス２５０に出力する。ステップＳ１３では、プロセッサ１１が、基地局３から受信した３Ｄ映像の元になるデータが終了したか否かを判定し、判定結果がＮＯであると処理はステップＳ１１へ戻り、判定結果がＹＥＳであると処理は終了する。
【００７１】
これにより、曲面表示部２５１の各曲面表示素子（又は、画素）は、プロセッサ１１から出力される映像のデータが表す映像を、曲面表示部２５１の曲率中心に向かって結像し、視野角制御部２５３の視野角制御素子により視野角が制限されるため、曲面表示素子の法線方向から外れる方向に拡散していく光は、視野角制御素子により遮断される。このため、曲面表示部２５１の曲率が１次元のみに付与されている場合は、各曲面表示素子は曲面表示部２５１の曲率中心に向かって結像し、例えば図７又は図１１に示す如き視野角制御素子により視野角が１次元で制限される。したがって、各ユーザは、奥行き２次元の３Ｄ映像を鑑賞することができる。この場合、表示デバイス２５０が提供する３Ｄ映像を同時に鑑賞できるユーザの数は、図１４に示すように６名である。
【００７２】
なお、曲面表示部２５１の曲率が２次元に付与されている場合には、曲面表示部２５１の各曲面表示素子（又は、画素）は、曲面表示部２５１の曲率中心に向かって結像し、視野角制御部２５３の視野角制御素子により視野角が２次元で制限される。つまり、例えば図１０又は図１２に示す如き視野角制御素子より視野角が２次元で制限されるので、各ユーザは、奥行き３次元の３Ｄ映像を鑑賞することができる。
【００７３】
図１６は、３０フレーム／秒で３Ｄ映像を表示する場合のタイムチャートの一例を示す図である。先ず、図１６（ａ）に示す左目用映像Ｖｌを１／６０秒表示して、図１６（ｂ）に示す、対応する右目用映像Ｖｒを１／６０秒表示する。図１６中、梨地で示す各区間は、１枚の左目用映像Ｖｌ又は１枚の右目用映像Ｖｒが表示される区間を示す。これらの映像Ｖ１，Ｖｒは、夫々の表示角度に合わせて適切な視差となるように構成された映像であり、１枚の左目用映像Ｖｌと１枚の右目用映像Ｖｒの計２枚の映像により、各ユーザの脳内では奥行き２次元の３Ｄ映像が１枚構成される。したがって、３Ｄ映像の表示速度は、３０フレーム／秒となる。
【００７４】
図１７は、第１方法を採用する第２の表示モードの処理の一例を説明するフローチャートであり、図１８は、図１７の処理の一例を説明する図である。この例では、基地局３から受信した３Ｄ映像の元になるデータが、左目用映像と右目用映像のデータである。しかし、基地局３から受信した３Ｄ映像の元になるデータに基づき左目用映像と右目用映像を生成する処理自体は周知であり、コンピュータ１側で生成しても良い。
【００７５】
図１７において、ステップＳ３１では、図１に示すプロセッサ１１が、基地局３から受信した１２８０×４３２０画素の左目用映像を、図１８（ａ）において水平方向０番目（又は、位置０）の水平画素が映像の左端となるように表示デバイス２５０に表示され、１／６０秒で映像の右端が水平方向７６８０番目の水平画素と一致するように遷移しながら表示されるように、表示デバイス２５０に出力する。遷移とは、左目用映像の左端が水平方向０番目の水平画素である場合に、１／６０／（７６８０−１２８０）秒後に水平方向０番目の水平画素列は黒（即ち、ＲＧＢが全て輝度０に相当）を表示し、水平方向１番目の位置を左端にして左目用映像を表示し、更に１／６０／（７６８０−１２８０）秒後に水平方向１番目の水平画素列(０番目の水平画素列は変更無し）は黒を表示し、水平方向２番目の位置を左端にして左目用映像を表示する処理を繰り返すことを言う。このような遷移により、１／６０秒後には左目用映像が、左目用映像の左端が水平方向６４００（＝７６８０−１２８０）番目、即ち、右端が７６７９番目の水平画素になるように表示される。
【００７６】
ステップＳ３２では、プロセッサ１１が、左目用映像の左端が水平方向６４００番目の水平画素に到達した時点で、図１８（ｂ）に示す、対応する右目用映像を、水平方向０番目の水平画素が左端となるように表示され、左目用映像と同様に遷移しながら表示されるように、表示デバイス２５０に出力する。
【００７７】
右目用映像の左端が水平方向６４００番目の水平画素に到達した時点で、処理はステップＳ３１へ戻り、次の左目用映像の左端が水平方向０番目の水平画素と一致するように表示され、同様に遷移しながら表示されるように、左目用映像を表示デバイス２５０に出力する。このように、例えば図１８は、映像が３台の自動車が縦列に走る映像である場合を示すが、表示デバイス２５０は、これら３台の自動車が各ユーザに向かってくるような３Ｄ映像を提供する。この場合、図１４に示すように、有効表示角度は始端の１０度、終端の１０度を除き、１００度である。このため、仮想空間座標の中心２６０より１ｍ後方での仮想円弧長は、１．７４５ｍとなり、表示デバイス２５０が提供する３Ｄ映像を同時に鑑賞できるユーザの数は５名になり、第１の表示モードの場合と比較すると１名少なくなる。なお、この例では、有効な水平方向の水平画素数が１２８０画素であるため、各ユーザは、第１の方法を採用する第２の表示モードの場合、奥行き１次元の３Ｄ映像をQuad-VGA（Video Graphics Array）やWXGA（Wide eXtended Graphics Array）クラス以上の画質で鑑賞できる。
【００７８】
図１９は、第２方法を採用する第２の表示モードの処理の一例を説明するフローチャートである。図１９において、ステップＳ４１では、図１に示すプロセッサ１１が、基地局３から受信した１２８０画素の左目用映像を、水平方向０番目（又は、位置０）の水平画素が映像の左端となるように表示デバイス２５０に表示されるように、表示デバイス２５０に出力する。ステップＳ４２では、プロセッサ１１が、１／６０／（７６８０−１２８０）秒後に、水平方向０番目の水平画素列は黒（即ち、ＲＧＢが全て輝度０に相当）となるように表示し、水平方向１番目の水平画素が左端となるようにして水平方向１番目の左目用映像を表示する。ステップＳ４３では、プロセッサ１１が、Ｎ＝２として１／６０／（７６８０−１２８０）秒後に、水平方向Ｎ−１番目の水平画素列は黒（即ち、ＲＧＢが全て輝度０に相当）となるように表示し、水平方向Ｎ番目の水平画素が左端となるようにして水平方向Ｎ番目の左目用映像を表示する。ステップＳ４４では、プロセッサ１１が、水平方向Ｎ＝６４００番目の水平画素まで到達したか否かを判定し、判定結果がＮＯであるとＮをＮ＝Ｎ＋１にインクリメントして処理はステップＳ４３へ戻る。他方、ステップＳ４４の判定結果がＹＥＳであると、処理はステップＳ４５へ進む。
【００７９】
ステップＳ４５では、プロセッサ１１が、水平方向６４００番目の水平画素列から７６７９番目の水平画素列までは黒（即ち、ＲＧＢが全て輝度０に相当）となるように表示し、これと並行して（又は、同時に）、水平方向１２８０画素の大きさの水平方向０番目の右目用映像を水平方向０番目の水平画素が左端となるようにして表示する。ステップＳ４６では、プロセッサ１１が、１／６０／（７６８０−１２８０）秒後に、水平方向０番目の水平画素列は黒（即ち、ＲＧＢが全て輝度０に相当）となるように表示し、水平方向１番目の水平画素が左端となるようにして水平方向１番目の右目用映像を表示する。ステップＳ４７では、プロセッサ１１が、Ｎ＝２として１／６０／（７６８０−１２８０）秒後に、水平方向Ｎ−１番目の水平画素列は黒（即ち、ＲＧＢが全て輝度０に相当）となるように表示し、水平方向Ｎ番目の水平画素が左端となるようにして水平方向Ｎ番目の右目用映像を表示する。ステップＳ４８では、プロセッサ１１が、水平方向Ｎ＝６４００番目の水平画素まで到達したか否かを判定し、判定結果がＮＯであるとＮをＮ＝Ｎ＋１にインクリメントして処理はステップＳ４７へ戻る。他方、ステップＳ４８の判定結果がＹＥＳであると、プロセッサ１１は、上記と同様にして、処理の最初から１／３０秒後に、次の左目用映像及び次の右目用映像の表示を行い、以下同様の処理を繰り返す。
【００８０】
図１４に示す視野角制御部１５３により視野角が制御されているため、各ユーザの視線は、仮想空間座標の中心２６０越しに３Ｄ映像を鑑賞する。各ユーザがパッシブ型の３Ｄ観賞用眼鏡を介して３Ｄ映像を鑑賞する場合に、左目用映像と右目用映像との間に適切な視差が生じるように予め各映像のデータを計算しておけば、表示デバイス２５０が表示する映像が仮想空間座標の中心２６０に浮かび上がる（又は、投影される）３Ｄ映像を提供することができる。
【００８１】
しかし、第１の方法を採用する第２の表示モードの場合のように、どの位置においても同じ映像を用いると、提供される３Ｄ映像は、奥行き２次元ではなく、奥行き１次元になってしまう。これに対し、水平方向３８３９番目の水平画素と水平方向３８４０番目の水平画素の中間と、仮想空間座標の中心２６０とを結ぶ中心軸３００を中心として、左側の画面はユーザ５００Ａ，５００Ｂ，５００Ｃが仮想空間座標の中心２６０を見たときのように、画面の右側の映像はユーザ５００Ｄ，５００Ｅ，５００Ｆが仮想空間座標の中心２６０を見たときのように、左目用映像と右目用映像に等価的に視差を付与することで、奥行き２次元の３Ｄ映像を提供することができる。
【００８２】
このような３Ｄ映像を提供するには、タイミングや遷移の方法に関しては、第１の方法を採用する第２の表示モードの場合と類似した処理を行えば良いが、第１の方法を採用する場合とは異なり、各画素位置に応じた異なる映像を表示すれば良い。具体的には、第１の方法では、３０フレーム／秒の映像を１秒間表示するのに左目用映像３０枚、右目用映像３０枚の計６０枚を用いるが、第２の方法では、左目用映像は３０×（７６８０−１２８０）＝１９２０００枚、右目用映像も同じく１９２０００枚の、計３８４０００枚を用いる。左目用映像、右目用映像を生成する表示システムのメモリや処理速度が不足する場合には、例えば１０画素単位で映像を変更しても良い。この場合、３０フレーム／秒の映像を１秒間表示する際の枚数は、３８４００枚となる。ただし、図１４において例えばユーザ５００Ｆがユーザ５００Ａの位置に移動した際に、奥行きは滑らかに変化するのではなく、飛び飛びに変化したように表現される。
【００８３】
上記の如く、第１の表示モード及び第２の表示モードのいずれの表示モードにおいても、奥行き２次元の３Ｄ映像を表示することができる。ただし、第２の表示モードの場合、第１の表示モードの場合と比較すると解像度が低下する。一方、第２の表示モードでは、視野角に制限された範囲のみを表示するため、クロストークが減り、高コントラストの３Ｄ映像を表示することができる。
【００８４】
図２０は、左目用映像及び右目用映像を生成する処理の一例を説明するフローチャートである。この例では、予めメモリ１２に各表示モードに相当する左目用映像及び右目用映像のデータを蓄積しておき、選択された表示モードに応じた映像を表示する。第２の方法を採用する第２の表示モードは、第１の表示モードの映像を分割して生成した映像部分を表示しても良い。リアルタイムに近い映像処理を行う場合は、予め読み込んだ映像のデータと、当該映像のデータの各画素が３Ｄ映像の仮想空間座標中のどこに位置するのかを示す映像対応の３次元位置データを読み込み、決定された表示モードに応じた左目用映像及び右目用映像のデータを生成し、メモリ１２に一時的に蓄積する。どの程度の表示時間分の映像のデータを処理して蓄積するかは、メモリ１２の記憶容量（又は、バッファサイズ）や処理時間に応じて決めれば良い。
【００８５】
図２０において、ステップＳ５１では、図１に示すプロセッサ１１が、表示モードを、入力装置１３から選択された表示モードに決定する。ステップＳ５２では、プロセッサ１１が、メモリ１２に蓄積されている映像のデータを読み込む。メモリ１２に蓄積されている映像のデータは、基地局３から受信したデータであっても、プロセッサ１１が基地局３から受信したデータに処理を施したデータであっても良い。ステップＳ５３では、プロセッサ１１が、読み込んだ映像のデータの各画素が３Ｄ映像の仮想空間座標中のどこに位置するのかを示す映像対応の３次元位置データを読み込む。ステップＳ５４では、プロセッサ１１が、読み込んだ映像のデータ及び３次元位置データに基づき、決定された表示モードに応じた左目用映像及び右目用映像のデータを生成し、メモリ１２に一時的に蓄積する。ステップＳ５５では、プロセッサ１１が、メモリ１２に一時的に蓄積された、決定された表示モードに応じた左目用映像及び右目用映像のデータを表示デバイス２５０に出力し、決定された表示モードに応じた左目用映像及び右目用映像を表示デバイス２５０上に表示する。ステップＳ５６では、プロセッサ１１が、メモリ１２に一時的に蓄積された決定された表示モードに応じた左目用映像及び右目用映像のデータが全て表示デバイス２５０に出力されたか否かを判定し、判定結果がＮＯであれば処理はステップＳ５５へ戻り、判定結果がＹＥＳであれば処理は終了する。
【００８６】
[実施例２]
次に、実施例２を図２１と共に説明する。図２１は、実施例２における表示システムの表示デバイスの一例を示す模式図である。図２１中、図５と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図２１において、ユーザ５００は、パッシブ型の３Ｄ観賞用眼鏡４００を装着している。
【００８７】
実施例２における曲面表示部２５１の曲率半径や張る角度等は、上記実施例１の場合と同じであるが、実施例２では、曲面表示部２５１が円筒状ではなく球面状に形成されている。つまり、実施例１ではｘ軸周りか、若しくは、ｙ軸周りのどちらかの曲率が０であるが、図２１に示すように、実施例２では、ｘ軸周り及びｙ軸周りの両方に等しい曲率が付与されている。実施例２における偏光変調部２５２及び視野角制御部２５３の取付順序は、実施例１の場合と同じであるが、偏光変調素子の偏光軸は例えば、ｚ軸周りの方向と、ｚ軸と直交方向の２軸で付与されている。視野角制御素子は、例えば図１０のような構成の場合は、ルーバーがｚ軸周りの方向と、ｚ軸と直交する方向の２軸と夫々平行になるように設定され、各々±１０度の視野角となる。ただし、視野角制御素子のピッチは、有限の大きさであるため、ピッチの大きさ分の角度設定の誤差が生じる。レンズを用いる場合は、図１１に示すような構成ではなく、図１２に示すような構成を用いる。図１２に示すような構成の視野角制御部２５３を用いることで、全ての画素に均一の視野角を付与することができる。
【００８８】
この表示システムは、例えば床下に埋め込まれている。ユーザ５００は、曲面表示部２５１の表面を基準にして、曲面表示部２５１の表面からｚ軸方向に沿って１．２７２４２ｍ上方の仮想空間座標の中心２６０よりも、ｚ軸方向の上方からこの仮想空間座標の中心２６０を介して３Ｄ映像を見る。第１の表示モードでは、図１６の場合と同様に、表示デバイス２５０の全画面範囲で左目用映像と右目用映像を交互に表示することで、奥行き３次元でよりリアルに近い３Ｄ映像を提供することができる。
【００８９】
図２２は、図２１に示す表示デバイスの、第２の表示モードでの表示を説明する平面図である。図２２に示す映像は、ｚ軸周りに視野角１０度に相当する映像である。つまり、ｚ軸の真上から見ると、視野角制御素子により、映像の縁の部分の光線透過率が０になる。第１の方法を採用する第２の表示モードは、図２２中、破線の矢印で示すように、この円形の映像を疑似的にらせん状に遷移させる。具体的には、先ずはｘ＝０，ｙ＝０の位置にて左目用映像を表示し、次に例えばｘ軸側に１画素平行移動したのち、映像自体は回転せずに、中心軸がｚ軸周りに回転移動するように遷移させ、１周終わると再度ｘ軸側に１画素平行移動して、同様の処理を繰り返す。この円形の縁の画素が曲面表示部２５１の最外縁の画素と一致した後に１周したところで、左目用映像の表示を終える。ｘ＝０，ｙ＝０の位置で表示してから、１／６０秒の間にこのような処理を行う。次に、再度ｘ＝０，ｙ＝０の位置で右目用映像を表示して同様の処理を行う。これにより、例えば花が咲くような映像を表示した場合、各ユーザに向かって花が咲くような効果を付与することが可能になる。
【００９０】
第２の方法を採用する第２の表示モードでは、上記実施例１の場合と同様に、第１の方法を採用した場合と異なり、上記の円形の映像の中心の画素位置に応じた映像に切り換えながら遷移させる。第２の方法を採用した第２の表示モードの場合、上記実施例１の場合と同様に、第１の表示モードを用いる場合と比較すると解像度は低下するが、第１の表示モードよりもクロストークが減少し、高コントラストの３Ｄ映像を提供することができる。
【００９１】
この例においても、予め選択した表示モードに応じて生成された左目用映像及び右目用映像を表示デバイス２５０上に表示する。予め選択した表示モードに応じて生成された左目用映像及び右目用映像が無い場合には、図２０と同様の処理を行えば良い。
【００９２】
上記実施例１の場合と同様に、実施例２においても、ユーザ５００がペン型デバイス２４０を用いて疑似的に３Ｄ映像を操作することが可能である。一例として、赤外線を用いた方法を図２３と共に説明する。図２３は、ペン型デバイスを用いた３Ｄ映像の擬似的操作の一例を説明する模式図である。
【００９３】
図２３に示すように、例えば図２１に示す如き表示デバイス２５０の縁の、ｘ軸とｙ軸に交差する位置に、２次元赤外ＰＳＤ（ＩＲＰＳＤ：Infra-Red Position Sensitive Detector）２４３とレンズ２４４を組み合わせた検知デバイス２４５を４個配置する。レンズ２４４は、対応する２次元ＩＲＰＳＤ２４３の原点座標と図２１に示した仮想空間座標の中心２６０とを結ぶ直線が、レンズ２４４の光軸と一致するように設置される。ペン型デバイス２４０の先端から出射される赤外光が、仮想空間座標の中心２６０の位置に照射されると、この赤外光の出力が各２次元ＩＲＰＳＤ２４３の原点座標で出力されるように、各検知デバイス２４５の位置が調整されている。これにより、ペン型デバイス２４０が任意の位置にある時も、４つの２次元ＩＲＰＳＤ２４３への赤外光の照射位置Ｐ１〜Ｐ４から、ペン型デバイス２４０の表示デバイス２５０に対する座標を計算することができる。
【００９４】
図２４は、ペン型デバイスの一例の一端面を示す模式図である。ペン型デバイス２４０は、例えば長手方向（Ｘ軸及びＹ軸とは直交するＺ軸方向）に沿った長さが１０ｃｍの筒状であり、一端面の直径は３０ｍｍである。ペン型デバイス２４０の一端面には、複数の発光素子が設けられている。この例では、ペン型デバイス２４０の一端面に、９個の発光素子６１−１〜６１−９がマトリクス状に設けられている。各発光素子６１−１〜６１−９は、赤外発光ダイオード（ＩＲＬＥＤ：Infra-Red Light Emitting Diode）と、ＩＲＬＥＤから一定距離の位置に接着されたレンズとを有する。各発光素子６１−１〜６１−９は、水平拡がり角及び垂直拡がり角が共に、例えば±３０度である。
【００９５】
図２５は、Ｘ軸方向に並んだ３個の発光素子６１−４，６１−５，６１−６の設置角度を模式的に示す図である。また、図２６は、Ｙ軸方向に並んだ３個の発光素子６１−１，６１−４，６１−７の設置角度を模式的に示す図である。各発光素子６１−１〜６１−９は、図２５及び図２６からもわかるように、互いに４５度ずつ角度を変えた配置を有する。したがって、例えば発光素子５１−５のＩＲＬＥＤの光軸を中心にすると、赤外光は、図２５に示す如くＸ軸に沿って±７５度の範囲を照射する。同様に、例えば発光素子５１−４のＩＲＬＥＤの光軸を中心にすると、赤外光は、図２６に示す如くＹ軸に沿って±７５度の範囲を照射する。したがって、図１９においてペン型デバイス２４０を仮想空間座標の中心２６０の近傍で操作して、３Ｄ映像に対する操作や指示を行うと、１つ以上の検知デバイス２４５で赤外光が検知される。ここで、各９個の発光素子６１−１〜６１−９は、互いに発光周期が異なり、例えば、１５Ｈｚ〜９５Ｈｚまでの範囲で、１０Ｈｚずつ異なる。検知デバイス２４５が検知した赤外光がどの位置の発光素子６１−１〜６１−９からの赤外光であるかは、検知した発光周期から周知の方法で判別できる。
【００９６】
図２７は、各検知デバイスに照射された赤外光からペン型デバイスの３Ｄ映像に対する角度を求める例を説明する模式図である。図２７中、（ａ）はＸ軸方向に対する赤外光の角度を示し、（ｂ）はＹ軸方向に対する赤外光の角度を示す。図２７において、検知デバイス２４５のレンズ２４４は、２次元ＩＲＰＳＤ２４３からＺ軸に沿って一定距離ｆの位置に設けられている。図２７中、（ａ）では、Ｚ軸と平行な、レンズ２４４の光軸Ｏと、ペン型デバイス２４０から照射される赤外光ＩＲのＸ軸方向の照射範囲の中心とは、角度θｘを形成し、赤外光ＩＲは２次元ＩＲＰＳＤ２４３の中心からＸ軸方向にｄｘずれた位置に照射されるので、ｆ×θｘ＝ｄｘが成り立つ。また、図２７中、（ｂ）の例では、Ｚ軸平行な、レンズ２４４の光軸Ｏと、ペン型デバイス２４０から照射される赤外光ＩＲのＹ軸方向の照射範囲の中心とは、角度θｙを形成し、赤外光ＩＲは２次元ＩＲＰＳＤ２４３の中心からＹ軸方向にｄｙずれた位置に照射されるので、ｆ×θｙ＝ｄｙが成り立つ。
【００９７】
図２８は、電極を含む検知デバイスの平面図である。図２８では、説明の便宜上、レンズ２４４の図示は省略し、２次元ＩＲＰＳＤ２４３への赤外光ＩＲの照射位置をＰで示す。図２８に示すように、検知デバイス２４５の２次元ＩＲＰＳＤ２４３は、電極幅Ｌｘを有するＸ軸用電極２４７−１，２４７−２と、電極幅Ｌｙを有するＹ軸用電極２４８−１，２４８−２とを備える。Ｘ軸用電極２４７−１，２４７−２に流れる光電流を夫々Ｉｘ１，Ｉｘ２で表し、Ｙ軸用電極２４８−１，２４８−２に流れる光電流を夫々Ｉｙ１，Ｉｙ２で表すと、次式が成り立つ。
【００９８】
（Ｉｘ２−Ｉｘ１）／（Ｉｘ１＋Ｉｘ２）＝２ｄｘ／Ｌｘ
（Ｉｙ２−Ｉｙ１）／（Ｉｙ１＋Ｉｙ２）＝２ｄｙ／Ｌｙ
【００９９】
検知デバイス２４５には、Ｘ軸方向（又は、円周方向）の電極（Ｘ軸用電極２４７−１，２４７−２に相当）は表面に、Ｙ軸方向（又は、曲率方向）の電極（Ｙ軸用電極２４８−１，２４８−２に相当）は裏面に配置された、所謂両面分割型の検知デバイスを用いることができる（例えば、非特許文献９，１０参照）。これにより、図２７及び図２８に示すように、ペン型デバイス２４０が照射する赤外光ＩＲの角度が、検知デバイス２４５に入射する光量により求まる。赤外光ＩＲの変位が発生すると、検知デバイス２４５への入射光量は減衰する。そこで、ペン型デバイス２４０からの赤外光ＩＲの発光光量を一定に保ち、検知デバイス２４５に対する角度を変更せずにペン型デバイス２４０を平行移動したときの検知デバイス２４５の受光光量の減衰量を予め較正しておくことで、赤外光ＩＲの検知デバイス２４５に対する角度と変位を推定できる。ユーザ５００は、ペン型デバイス２４０を操作することで、３Ｄ映像を操作したり、３Ｄ映像に対して何らかの機能を発動することができる。これにより、ペン型デバイス２４０を用いることで、ユーザ５００が３Ｄ映像にタッチする感覚を付与できる。
【０１００】
図２９は、上記の如く、ペン型デバイスの位置と角度を推定する処理の一例を説明するフローチャートである。図２９に示す処理は、例えば図１に示すプロセッサ１１により実行可能である。
【０１０１】
図２９において、ステップＳ６１では、プロセッサ１１が、図２３に示す４個の検知デバイス２４５の２次元ＩＲＰＳＤ２４３が検知した赤外光ＩＲが、図２４に示すペン型デバイス２４０の端面のどの位置の発光素子６１−１〜６１−９からの赤外光ＩＲであるかの情報を、検知した発光周期から周知の方法で判別する。ステップＳ６２では、プロセッサ１１が、図２７及び図２８と共に説明した方法で、各検知デバイス２４５の２次元ＩＲＰＳＤ２４３に照射されている赤外光ＩＲの検知デバイス２４５に対する角度と変位の情報を推定する。ステップＳ６３では、プロセッサ１１が、ステップＳ６１，Ｓ６２で求めた情報と、ペン型デバイス２４０の発光素子６１−１〜６１−９の配置を含むペン型デバイス２４０の構造に関する情報とに基づいて、仮想空間座標の中心２６０における３Ｄ映像に対するペン型デバイス２４０の向きと、ペン型デバイス２４０の長手方向に沿った中心軸（又は、基準軸）の変位を推定し、処理は終了する。
【０１０２】
図３０は、表示システムの第１の適用例を説明する模式図である。図３０中、図２１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図３０は、映画館での鑑賞のイメージの一例を示す。既存の技術で映画館が提供する３Ｄ映像は、１方向の視差を用いた奥行１次元の３Ｄ映像である。これに対し、一実施例における表示システムを用いれば、奥行き３次元の映画配信が可能になる。図３０に示すように、表示デバイス２５０の仮想空間座標の中心２６０を取り囲むように座席が形成され、４名以上の多数のユーザ（又は、鑑賞者）５００は、仮想空間座標の中心２６０を見て映画の３Ｄ映像８００を鑑賞する。このような映画鑑賞の際には、例えば第１の表示モードから第１の方法を採用する第２の表示モードに切り換えることで、例えば一人の人間が多数の人間に「分身」するような３Ｄ映像８００をリアルに表現することできる。さらに、２次元映像の映画は、どこの座席で見ても大きな差異がないが、一実施例による３Ｄ映像８００の表示では、座席により３Ｄ映像の見え方が変わるようにすることができる。したがって、同じ映画を異なる座席から何度も見ることで、映画のストーリーへの理解が深まり、ユーザに、同じ映画を複数回鑑賞することへのインセンティブを与えられるようなビジネスモデルを形成することもできる。さらに、選択されたユーザ５００にペン型デバイス２４０を操作させることで、３Ｄ映像８００にタッチする感覚を付与できる。
【０１０３】
また、図示は省略するが、図３０の例と同様に、仮想空間座標の中心２６０に歌手の３Ｄ映像を配置してコンサートを行うことができきる。また、仮想空間座標の中心２６０に配置された３Ｄ映像内で、歌手本人がパフォーマンスを行うコンサートを提供することもできる。なお、図３０の映画館での鑑賞イメージの一例や本例で使用する表示システムは通常幅が２ｍ以上となるが、特に発明の活用方法は他例と変わらない。
【０１０４】
図３１は、表示システムの第２の適用例を説明する模式図である。図３１は、２台のバス７０−１，７０−２での次世代団体旅行のイメージの一例を示す。例えば、図３１中、（ａ）に示す一方のバス７０−１内で代表者５００Ｘが同乗者であるユーザ５００に挨拶をする際には、（ｂ）に示す他方のバス７０−２では、既存の技術によれば音声や映像をシェアできるに過ぎない。しかし、一実施例における表示システムを用いれば、代表者５００Ｘが乗っていない他方のバス７０−２内の表示デバイスに映像を表示して代表者５００Ｘの３Ｄ映像を提供することで、代表者５００Ｘは多数のユーザ５００に対して臨場感のある挨拶を行うことができる。また、バス７０−２の停車時であれば、例えばフロントガラス７１に設けた表示デバイスに映像を表示することで３Ｄ映像を提供できる。さらに、他方のバス７０−２のガイド５００Ｙがペン型デバイス２４０を用いてある場所の建築物等の紹介する場合、ガイド５００Ｙによる紹介を、バス７０−１内ではガイド５００Ｙの３Ｄ映像を表示することで、２台のバス７０−１，７０−２の間で一人のガイド５００Ｙによる紹介をシェアすることができる。
【０１０５】
図３２は、表示システムの第３の適用例を説明する模式図である。図３２は、物作りの一例を示す。この例では、例えば、職人５００−１が用いる表示デバイス２５０−１を含む表示システムが、ネットワークの一例であるインターネット９００を介して、弟子５００−２の表示デバイス２５０−２を含む表示システム及び弟子５００−３の表示デバイス２５０−３を含む表示システムと通信可能に接続されている。職人５００−１は、例えば伝統的なお面の模倣を作成する。職人５００−１の技術を習得するには、弟子５００−２，５００−３は、職人５００−１と物理的に近い位置に居ることが望ましい。しかし、一実施例における表示システムを用いて職人５００−１の作業をインターネット９００を介して複数の弟子５００−２，５００−３がシェアすれば、職人５００−１がお面の模倣のどの部分をどのように作っていくのか等を、職人５００−１がコンピュータ支援設計（ＣＡＤ：Computer Aided Design）に精通していなくても、職人５００−１によるお面の模倣の３Ｄ映像７００へのペン型デバイス２４０の操作で複数の弟子５００−２，５００−３に伝えることが可能になる。弟子５００−２，５００−３の表示システムでは、職人５００−１の表示システムで提供されているのと同じお面の模倣の３Ｄ映像７００が提供されるので、各弟子５００−２，５００−３はペン型デバイス２４０を操作して、職人５００−１による作業を真似て技術を学習したり、技術を習得したりできる。
【０１０６】
また、完成したお面の模倣の３Ｄ映像７００の形状を、例えば３Ｄプリンタ（図示せず）で出力することで、多地点における複数の弟子５００−２，５００−３が、お面の模倣の完成品を同時にシェアできる。このように、例えば職人５００−１の手及びペン型デバイス２４０をコンピュータ１の計算機能や基地局３によりバーチャルに生成して表示することで、３Ｄ映像７００により職人５００−１の技術をよりわかりやすく複数の弟子５００−２，５００−３に伝達できる。
【０１０７】
上記の各実施例によれば、例えば幅が２ｍ以下程度の実用的なサイズで、互いに異なる４箇所以上の多数の位置から同時に３Ｄ映像を鑑賞可能とすることができる。また、上記の各実施例によれば、３Ｄ−ＵＩに、ユーザが３Ｄ映像にタッチする感覚を付与できる。さらに、上記の各実施例によれば、奥行き２次元以上の立体性の高い３Ｄ映像を表示（又は、投影）可能であり、高画質の３Ｄ映像を提供できる。
【０１０８】
なお、言うまでもなく、カメラによる撮像データ等の、３Ｄ映像の元になる映像データは、画像データと音声データとを含んでも良い。この場合、互いに異なる多数の位置から３Ｄ映像を、音声と共に、同時に視聴可能とすることができる。この場合、図１に示すコンピュータ１に、音声出力用のスピーカ（図示せず）を接続すれば良い。
【０１０９】
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
曲率が１次元又は２次元に付与されている曲面形状を有すると共に、マトリクス状に配置された複数の曲面表示素子を有する曲面表示部と、
前記複数の曲面表示素子に近接して配置された、対応する複数の偏光変調素子を有し、前記複数の表示素子が表示する映像が左目用映像である場合と、右目用映像である場合とで、前記複数の偏光変調素子により前記表示する映像を互いに異なる偏光方向に制御する偏光変調部と、
前記複数の偏光変調素子に近接して配置された、対応する複数の視野角制御素子を有し、各視野角制御素子は対応する曲面表示素子の法線方向から外れる程、光線透過率が減少するように視野角を制限する視野角制御部と、
を備え、
付与する位相差が右目と左目で異なるパッシブ型の３次元鑑賞用眼鏡を通し、前記曲面表示部に交互に表示される前記左目用映像と前記右目用映像を前記偏光変調部及び前記視野角制御部を介して見た場合に、残像効果により、前記曲面表示部の曲率中心で３次元映像が発現することを特徴とする、表示デバイス。
（付記２）
前記視野角制御部の各視野角制御素子は、前記曲率中心に向かう光線の透過率が最大となる視野角を有することを特徴とする、付記１記載の表示デバイス。
（付記３）
前記視野角制御部は、視野角を制御するルーバー部を、一対の透明フィルムで挟んだ構造を有することを特徴とする、付記１又は２記載の表示デバイス。
（付記４）
前記視野角制御部は、レンズ群を有することを特徴とする、付記１又は２記載の表示デバイス。
（付記５）
前記曲面表示部は、前記曲率が前記１次元に付与されている円筒形状を有し、
前記偏光変調部の偏光方向及び前記視野角制御部の視野角は、前記曲面表示部の曲率半径を規定する軸と当該軸と直交する軸の２軸で規定されることを特徴とする、付記１乃至４のいずれか１項記載の表示デバイス。
（付記６）
前記曲面表示部は、前記曲率が前記２次元に付与されている球面形状を有し、
前記偏光変調部の偏光方向及び前記視野角制御部の視野角は、前記曲率中心から前記球面形状に下ろした垂線を軸とした円の接線方向と、前記接線方向と直交する方向の２軸で規定されることを特徴とする、付記１乃至４のいずれか１項記載の表示デバイス。
（付記７）
曲率が１次元又は２次元に付与されている曲面形状を有する曲面表示部のマトリクス状に配置された複数の曲面表示素子により、左目用映像と右目用映像を交互に表示し、
前記複数の曲面表示素子に近接して配置された、対応する複数の偏光変調素子を有する偏光変調部により、前記複数の表示素子が表示する映像が左目用映像である場合と、右目用映像である場合とで、前記複数の偏光変調素子により前記表示する映像を互いに異なる偏光方向に制御し、
前記複数の偏光変調素子に近接して配置された、対応する複数の視野角制御素子を有する視野角制御部の各視野角制御素子により、対応する曲面表示素子の法線方向から外れる程、光線透過率が減少するように視野角を制限し、
付与する位相差が右目と左目で異なるパッシブ型の３次元鑑賞用眼鏡を通し、前記曲面表示部に交互に表示される前記左目用映像と前記右目用映像を前記偏光変調部及び前記視野角制御部を介して見た場合に、残像効果により、前記曲面表示部の曲率中心で３次元映像が発現することを特徴とする、表示方法。
（付記８）
前記表示デバイスの画面全体に相当する左目用映像と、前記画面全体に相当する右目用映像とを一定周期で交互に切り換えて表示し、
前記曲率が１次元に付与されている場合は奥行き２次元の３次元映像を発現し、前記曲率が２次元に付与されている場合は奥行き３次元の３次元映像を発現することを特徴とする、付記７記載の表示方法。
（付記９）
前記表示デバイスの一端から他端に向かって、前記視野角制御部の視野角制御素子の視野角と同程度の幅の映像をスクロールさせながら表示し、
前記曲率が１次元に付与されている場合は奥行き２次元の３次元映像を発現し、前記曲率が２次元に付与されている場合は奥行き３次元の３次元映像を発現することを特徴とする、付記７記載の表示方法。
（付記１０）
同じ映像をスクロールさせて前記３次元映像を発現し、
前記表示デバイスと対向する、前記曲率中心とした仮想円弧上の各鑑賞位置にかかわらず、前記パッシブ型の３次元鑑賞用眼鏡を通して同じに見える３次元映像を発現することを特徴とする、付記９記載の表示方法。
（付記１１）
前記曲率が２次元に付与されている場合は、
前記クロストークが生じないような順番で前記映像をスクロールし、
奥行き３次元の３次元映像を発現することを特徴とする、付記１０記載の表示方法。
（付記１２）
前記表示デバイスの一端から他端に向かって、前記視野角制御部の視野角制御素子の視野角と同程度の幅の、前記表示デバイスの画面全体の互いに異なる映像部分をスクロールさせながら表示し、
前記曲率が１次元に付与されている場合は奥行き２次元の３次元映像を発現し、前記曲率が２次元に付与されている場合は奥行き３次元の３次元映像を発現することを特徴とする、付記７記載の表示方法。
（付記１３）
ペン型デバイスが発光する複数の光を、前記表示デバイスに設けられた複数の検知デバイスで検知した検知結果に基づき、制御系により前記ペン型デバイスの位置と角度を推定し、
前記ペン型デバイスの操作で、前記３Ｄ映像にタッチする感覚を付与することを特徴とする、付記７乃至１２のいずれか１項記載の表示方法。
（付記１４）
表示デバイスと、
前記表示デバイスに左目用映像と右目用映像を交互に表示するように制御する制御系と、
を備え、
前記表示デバイスは、
曲率が１次元又は２次元に付与されている曲面形状を有すると共に、マトリクス状に配置された複数の曲面表示素子を有する曲面表示部と、
前記複数の曲面表示素子に近接して配置された、対応する複数の偏光変調素子を有し、前記複数の表示素子が表示する映像が左目用映像である場合と、右目用映像である場合とで、前記複数の偏光変調素子により前記表示する映像を互いに異なる偏光方向に制御する偏光変調部と、
前記複数の偏光変調素子に近接して配置された、対応する複数の視野角制御素子を有し、各視野角制御素子は対応する曲面表示素子の法線方向から外れる程、光線透過率が減少するように視野角を制限する視野角制御部と、
を備え、
付与する位相差が右目と左目で異なるパッシブ型の３次元鑑賞用眼鏡を通し、前記曲面表示部に交互に表示される前記左目用映像と前記右目用映像を前記偏光変調部及び前記視野角制御部を介して見た場合に、残像効果により、前記曲面表示部の曲率中心で３次元映像が発現することを特徴とする、表示システム。
（付記１５）
前記制御系は、前記表示デバイスの画面全体に相当する左目用映像と、前記画面全体に相当する右目用映像とを一定周期で交互に切り換えて表示するように前記制御デバイスを制御し、
前記曲率が１次元に付与されている場合は奥行き２次元の３次元映像を発現し、前記曲率が２次元に付与されている場合は奥行き３次元の３次元映像を発現することを特徴とする、付記１４記載の表示システム。
（付記１６）
前記制御系は、前記表示デバイスの一端から他端に向かって、前記視野角制御部の視野角制御素子の視野角と同程度の幅の映像をスクロールしながら表示するように前記表示デバイスを制御し、
前記曲率が１次元に付与されている場合は奥行き２次元の３次元映像を発現し、前記曲率が２次元に付与されている場合は奥行き３次元の３次元映像を発現することを特徴とする、付記１４記載の表示システム。
（付記１７）
前記制御系は、同じ映像をスクロールするように前記表示デバイスを制御して前記３次元映像を発現し、
前記表示デバイスと対向する、前記曲率中心とした仮想円弧上の各鑑賞位置にかかわらず、前記パッシブ型の３次元鑑賞用眼鏡を通して同じに見える３次元映像を発現することを特徴とする、付記１６記載の表示システム。
（付記１８）
前記曲率が２次元に付与されている場合、前記制御系は、前記クロストークが生じないような順番で前記映像をスクロールするように前記表示デバイスを制御し、奥行き３次元の３次元映像を発現することを特徴とする、付記１７記載の表示システム。
（付記１９）
前記制御系は、前記表示デバイスの一端から他端に向かって、前記視野角制御部の視野角制御素子の視野角と同程度の幅の、前記表示デバイスの画面全体の互いに異なる映像部分をスクロールしながら表示するように前記表示デバイスを制御し、
前記曲率が１次元に付与されている場合は奥行き２次元の３次元映像を発現し、前記曲率が２次元に付与されている場合は奥行き３次元の３次元映像を発現することを特徴とする、付記１４記載の表示システム。
（付記２０）
前記制御系は、ペン型デバイスが発光する複数の光を前記表示デバイスに設けられた複数の検知デバイスで検知した検知結果に基づき、前記ペン型デバイスの位置と角度を推定し、
前記ペン型デバイスの操作で、前記３Ｄ映像にタッチする感覚を付与することを特徴とする、付記１４乃至１９のいずれか１項記載の表示システム。
【０１１０】
以上、開示の表示デバイス、表示方法及び表示システムを実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１１１】
１      コンピュータ
２      表示システム
３      基地局
１１      プロセッサ
１２      メモリ
２４０      ペン型デバイス
２５０      表示デバイス
２６０      仮想空間座標の中心
２５１      曲面表示部
２５２      偏光変調部
２５３      視野角制御部
４００      パッシブ型の３Ｄ鑑賞用眼鏡
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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