(57)【要約】【課題】鮮明な立体像を表示できる表示装置を提供すること。【解決手段】本発明の表示装置１は、中心軸を中心とする円弧状に形成されたスクリーンＳＣ１と、中心軸に対して直交し、かつ、それぞれ異なる投射方向に沿って、投射方向に応じた画像をスクリーンＳＣ１の内周面ＳＣ１２に投射する投射装置３（各投射部ＰＪ）と、を備え、スクリーンＳＣ１は、反射面を投射装置３（各投射部ＰＪ）に向けた再帰性反射層３１と、再帰性反射層３１に対して投射装置３（各投射部ＰＪ）側に配置され、再帰性反射層３１から入射される光を透過させる際に、中心軸に沿う第１方向に中心軸を中心とする周方向である第２方向より広く拡散させる拡散層３２と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を中心とする円弧状に形成されたスクリーンと、
前記中心軸に対して直交し、かつ、それぞれ異なる投射方向に沿って、当該投射方向に応じた画像を前記スクリーンの内周面に投射する投射装置と、を備え、
前記スクリーンは、
反射面を前記投射装置に向けた再帰性反射層と、
前記再帰性反射層に対して前記投射装置側に配置され、前記再帰性反射層から入射される光を透過させる際に、前記中心軸に沿う第１方向に前記中心軸を中心とする周方向である第２方向より広く拡散させる拡散層と、を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
前記投射装置は、前記中心軸を中心とする仮想円上にそれぞれ配置され、それぞれ異なる前記投射方向に沿って、当該投射方向に応じた画像を前記内周面に投射する複数の投射部を有することを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の表示装置において、
前記複数の投射部は、前記スクリーンに対して前記第１方向の一端側及び他端側のいずれかに配置されることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表示装置において、
前記内周面を観察する観察者の位置を検出する位置検出部と、
前記内周面に前記投射装置が前記画像を投射可能な状態で、前記中心軸を中心として前記スクリーン及び前記投射装置を相対的に回動させる回動部と、
前記位置検出部による検出結果に基づいて、前記観察者により前記内周面に投射される前記画像を観察可能となるように、前記回動部を制御する回動制御部と、を備え、
前記投射装置は、前記観察者の位置に応じた前記画像を投射することを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の表示装置において、
前記位置検出部は、
前記スクリーンに対する前記観察者の位置を検出するセンサーと、
前記センサーにより検出された前記観察者を撮像するカメラと、
前記カメラにより撮像された撮像画像に基づいて、前記観察者の所定部位の位置を特定する特定部と、を有し、
前記投射装置は、検出された前記観察者の所定部位に応じた前記画像を投射することを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の表示装置において、
前記投射装置から投射された画像光を前記内周面の複数の投射位置のうち対応する投射位置に向けて反射させる反射部材を有し、
前記投射装置及び前記反射部材は、前記中心軸を中心とし、かつ、前記スクリーンの径寸法と同じ径寸法の仮想円内に配置されることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の表示装置において、
前記複数の投射部のうち、互いに隣り合う投射部の配置間隔は、当該隣り合う投射部のうちの一方から投射された画像が前記スクリーンを観察する観察者の右眼にて観察され、他方から投射された画像が前記観察者の左眼にて観察されるように設定されることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、円筒状の筐体を備え、当該筐体の周方向に移動する観察者の位置に応じた画像を表示して、運動視差により画像を立体的に視認させる表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の表示装置は、電子式プロジェクター、回転機構部、スクリーン、ミラー及び多角形ミラーを備える。この表示装置では、電子式プロジェクターは、それぞれ同じ物体を異なる位置から見た映像であるコマ映像がリング状に配列された投射画像を投射し、当該投射画像は、ミラーにより折り返される。この折り返された投射画像に含まれる各コマ映像は、スクリーンを囲む環状の多角形ミラーにそれぞれ入射される。この多角形ミラーは、複数のミラー群からなり、それぞれ入射されたコマ映像をスクリーンに向けて反射させる。
【０００３】
スクリーンは、回転機構部により上記筐体の中心軸を中心として回転され、多角形ミラーを構成する各ミラーから入射される各コマ映像を、当該ミラーと対向する位置に回転された際に反射させる。このようなスクリーンには、視野角を制限して隣のコマ映像が見えないようにする視野角制限フィルターが設けられており、観察者が、当該観察者の位置からスクリーンを観察する方向に応じたコマ映像だけを見ることができるように構成されている。このため、観察者が、表示装置の周方向に沿って移動して視点を変えつつ当該スクリーンを観察すると、それぞれの視点の位置に応じた異なるコマ映像を観察することができ、これにより、運動視差により画像に含まれる物体を立体的に視認できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９５５５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の表示装置では、１台又は複数台のプロジェクターからの投射画像の一部であるコマ映像のそれぞれを多角形ミラーにて反射させてスクリーンに入射させている。このため、観察者により観察される画像は、プロジェクターにより投射される映像（投射画像）に対してわずかな領域でしかないことから、視認される画像の解像度が低くぼやけるという問題がある。
【０００６】
本発明は、鮮明な立体像を表示できる表示装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る表示装置は、中心軸を中心とする円弧状に形成されたスクリーンと、前記中心軸に対して直交し、かつ、それぞれ異なる投射方向に沿って、当該投射方向に応じた画像を前記スクリーンの内周面に投射する投射装置と、を備え、前記スクリーンは、反射面を前記投射装置に向けた再帰性反射層と、前記再帰性反射層に対して前記投射装置側に配置され、前記再帰性反射層から入射される光を透過させる際に、前記中心軸に沿う第１方向に前記中心軸を中心とする周方向である第２方向より広く拡散させる拡散層と、を有することを特徴とする。
【０００８】
なお、表示装置は、例えば、円弧状のスクリーンの中心軸が鉛直方向に沿うように配置される。この場合には、第１方向は、当該鉛直方向に沿う方向となり、第２方向は、水平方向に沿う方向となる。更に、円弧状に形成されたスクリーンは、半円筒形状若しくは円筒形状のスクリーンであってもよい。
上記一態様によれば、投射装置からスクリーンの内周面に投射された画像は、当該スクリーンを構成する再帰性反射層にて反射されるとともに、拡散層により拡散される。この際、当該拡散層は、第１方向に広く第２方向に狭く光を拡散させるので、スクリーンにて反射された光は、ある視点（例えば、上記第１方向に沿い、かつ、投射装置における当該画像の投射位置（投射光学装置の瞳位置）を通る直線上の視点）に集約される。この視点に観察者の眼が位置することにより、当該画像を視認できる。
また、投射装置は、上記中心軸に直交し、かつ、それぞれ異なる投射方向に沿って、当該投射方向に応じた画像を上記内周面に投射する。このため、例えば、投射装置が、立体像である観察対象をそれぞれ異なる観察方向から見た画像を、当該観察方向に対応する投射方向に沿ってそれぞれ投射することにより、観察者は、当該観察対象を自身の位置に応じた方向から観察される画像を視認できる。従って、観察対象を運動視差により立体視できる。
そして、投射装置は、上記投射方向に沿って１つの画像を投射できるので、上記のように、１つの画像に含まれる部分画像を各投射方向に応じて投射する構成に比べて、投射画像の解像度を高めることができる。従って、立体視可能な画像を鮮明に表示できる。
【０００９】
上記一態様では、前記投射装置は、前記中心軸を中心とする仮想円上にそれぞれ配置され、それぞれ異なる前記投射方向に沿って、当該投射方向に応じた画像を前記内周面に投射する複数の投射部を有することが好ましい。
上記一態様によれば、投射装置が、上記複数の投射部を有することにより、各投射部の配置位置に対応する方向から見た観察対象の画像を上記内周面に確実に表示できる。従って、観察者が位置を変更することで、運動視差により、それぞれの投射画像に含まれる観察対象を立体的に認識できる。
また、上記仮想円上に配置された複数の投射部がそれぞれ画像を上記内周面に投射するので、観察者が複数存在する場合でも、各観察者が画像を視認できる。
【００１０】
上記一態様では、前記複数の投射部は、前記スクリーンに対して前記第１方向の一端側及び他端側のいずれかに配置されることが好ましい。
上記一態様によれば、複数の投射部がスクリーンに対して第１方向の一端側及び他端側のいずれかに配置されるので、スクリーンに対して傾斜した画像光を投射できる。これにより、スクリーンにより反射された画像光を確実に観察者の眼に入射させることができ、各観察者が確実に画像を視認できる。
【００１１】
上記一態様では、前記内周面を観察する観察者の位置を検出する位置検出部と、前記内周面に前記投射装置が前記画像を投射可能な状態で、前記中心軸を中心として前記スクリーン及び前記投射装置を相対的に回動させる回動部と、前記位置検出部による検出結果に基づいて、前記観察者により前記内周面に投射される前記画像を観察可能となるように、前記回動部を制御する回動制御部と、を備え、前記投射装置は、前記観察者の位置に応じた前記画像を投射することが好ましい。
【００１２】
上記一態様によれば、投射装置及びスクリーンは、位置検出部により検出された観察者の位置にて当該投射装置により投射された画像を観察可能に回動され、当該投射装置は、観察者の位置に応じた画像、すなわち、観察者の位置が上記観察対象を向く方向に応じた画像を投射する。これによれば、観察者の移動に追従するように、回動部が投射装置及びスクリーンを回動させ、当該投射装置が観察者の位置に応じた画像を投射することで、上記のように、運動視差により、投射画像に含まれる観察対象を立体的に視認できる。
【００１３】
上記一態様では、前記位置検出部は、前記スクリーンに対する前記観察者の位置を検出するセンサーと、前記センサーにより検出された前記観察者を撮像するカメラと、前記カメラにより撮像された撮像画像に基づいて、前記観察者の所定部位の位置を特定する特定部と、を有し、前記投射装置は、検出された前記観察者の所定部位に応じた前記画像を投射することが好ましい。
【００１４】
なお、観察者の所定の部位としては、観察者の顔を例示でき、より詳しくは、画像を視認する眼を例示できる。
上記一態様によれば、カメラは、センサーにより検出された観察者を撮像するので、例えば、回動部の回動によりカメラが回動する構成であれば、センサーより高価なカメラを１台のみ設けることで、観察者の所定部位を撮像できる。これにより、特定部が観察者の所定部位の位置を特定できる。これによれば、カメラの台数を削減できるので、表示装置の製造コストを低減できる。また、投射装置が観察者の顔の位置に応じた画像を投射するので、より鮮明な立体像を認識できる。
【００１５】
上記一態様では、前記投射装置から投射された画像光を前記内周面の複数の投射位置のうち対応する投射位置に向けて反射させる反射部材を有し、前記投射装置及び前記反射部材は、前記中心軸を中心とし、かつ、前記スクリーンの径寸法と同じ径寸法の仮想円内に配置されることが好ましい。
【００１６】
上記一態様によれば、投射装置から投射された画像光を対応する投射位置に向けて反射させるので、投射装置及び反射部材をスクリーンの径寸法と同じ径寸法の仮想円内に配置できる。これにより、スクリーンの外周面側に投射装置を配置する場合に比較して、表示装置を小型化できる。
【００１７】
上記一態様では、前記複数の投射部のうち、互いに隣り合う投射部の配置間隔は、当該隣り合う投射部のうちの一方から投射された画像が前記スクリーンを観察する観察者の右眼にて観察され、他方から投射された画像が前記観察者の左眼にて観察されるように設定されることが好ましい。
【００１８】
なお、上記配置間隔としては、人間の両眼の輻輳幅である略６５ｍｍを例示できる。
ここで、スクリーンは、上記再帰性反射層を有するとともに、第２方向に比べて第１方向に広く光を拡散させる拡散層を有する。このため、上記のように、投射部から投射された画像の光は、スクリーンによって反射されて、上記第１方向に沿い、かつ、当該投射部の瞳位置を通る直線上の位置に集約する。そして、互いに隣り合う投射部の一方から投射された画像は、スクリーンにより反射されて観察者の右眼で観察され、他方から投射された画像は、スクリーンにより反射されて観察者の左眼で観察される。これにより、各投射部による投射画像を視差画像とすることで、両眼視差によりそれぞれの投射画像に含まれる観察対象を立体的に認識できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表示装置の外観を示す模式図。
【図２】上記第１実施形態における中心軸に沿った方向からスクリーンを見た図。
【図３】上記第１実施形態におけるスクリーンの当該スクリーンの中心軸に沿った方向の断面図。
【図４】上記第１実施形態におけるスクリーンの当該スクリーンの中心軸に直交する方向の断面図。
【図５】上記第１実施形態における投射部から出射された画像光の軌跡を模式的に示す図。
【図６】上記第１実施形態における立体像である観察対象の一例である観察対象及び当該観察対象の観察方向を示す図。
【図７】上記第１実施形態における観察者の位置により認識できる立体画像が異なる例を示す図。
【図８】上記第１実施形態の変形例におけるスクリーンを当該スクリーンの中心軸に沿った方向から見た平面図。
【図９】上記第１実施形態の変形例における投射部から出射された画像光の軌跡を模式的に示した図。
【図１０】本発明の第２実施形態におけるスクリーンを当該スクリーンの中心軸に沿った方向の断面図。
【図１１】上記第２実施形態における表示装置のミラーが設けられていない場合における投射装置の仮想位置を示す平面図。
【図１２】本発明の第３実施形態における表示装置の外観を示す模式図。
【図１３】上記第３実施形態における投射部から出射された画像光の軌跡を模式的に示す図。
【図１４】上記第３実施形態における表示装置の表示制御処理手順を示すフローチャート。
【図１５】上記第３実施形態の変形例における投射部から出射された光の軌跡を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図面に基づいて説明する。
［表示装置の概略構成］
図１は、本実施形態に係る表示装置１の外観を示す模式図である。また、以下の図及び説明では、スクリーンＳＣ１の中心軸Ｃに沿う方向をＴ方向（第１方向）とし、当該中心軸を中心とする周方向をＳ方向（第２方向）とする。
本実施形態に係る表示装置１は、観察者Ｈの位置から観察される観察対象の画像を表示して、運動視差により当該観察対象を立体的に視認させるものである。この表示装置１は、スクリーンＳＣ１、投射装置３、記憶装置４、表示制御装置５及び架台６を備える。
これらのうち、架台６は、スクリーンＳＣ１及び投射装置３（各投射部ＰＪ）を支持する他、記憶装置４及び表示制御装置５が設けられる台座である。
【００２１】
［記憶装置及び表示制御装置の構成］
記憶装置４は、投射装置３により投射される画像の画像情報を記憶する。このような記憶装置４としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の比較的容量の大きい記憶デバイスを例示できる。
表示制御装置５は、本発明の制御部に相当する。この表示制御装置５は、ネットワーク等を介して外部機器から受信される画像情報を記憶装置４に記憶させる他、当該記憶装置４に記憶された画像情報から、投射装置３に投射させる画像を形成し、当該画像を投射装置３に送信する。具体的に、表示制御装置５は、投射装置３を構成する各投射部ＰＪに投射させる画像の情報（画像データ）を、当該投射部ＰＪごとに送信する。
【００２２】
［スクリーンの構成］
図２は、中心軸Ｃに沿った方向からスクリーンＳＣ１を見た図である。なお、図２においては、後述する投射装置が有する複数の投射部ＰＪのうちの一部を省略している。
スクリーンＳＣ１は、後述する投射装置３（各投射部ＰＪ）から投射された画像を反射する反射型スクリーンであり、本実施形態では、中心軸Ｃを中心とする円筒状に形成されている。このようなスクリーンＳＣ１は、基材３０（図３参照）と、再帰性反射層３１と、透過型の拡散層３２と、を有する。
これらのうち、基材３０は、光透過性部材により略円筒状に形成されている。そして、当該基材３０の外周側に再帰性反射層３１が配置され、基材３０の内周側に拡散層３２が配置されている。すなわち、拡散層３２は、再帰性反射層３１に対して投射装置３側（内周側）に位置する。
【００２３】
再帰性反射層３１は、反射面を中心軸Ｃ側に向けた状態でスクリーンＳＣ１の外周面ＳＣ１１を構成する。この再帰性反射層３１は、入射された光を、当該光の入射方向とは反対方向に反射させる機能を有する。例えば、再帰性反射層３１は、図２に示すように、投射装置３（投射部ＰＪ３）から投射された光線Ｌ３Ｒを、当該光線Ｌ３Ｒの入射方向とは反対方向に反射させ、光線Ｌ３Ｌを、同じく当該光線Ｌ３Ｌの入射方向とは反対方向に反射させる。
このような再帰性反射層３１は、再帰性反射材により構成されている。例えば、再帰性反射層３１は、基板材料上に反射層を介して微小なガラスビーズが複数配置されて、当該ガラスビーズの表面にラミネート層が形成された構成を有する。このような構成により、再帰性反射層３１にラミネート層側から光が入射されると、ガラスビーズを通過して反射層で反射されて再度ガラスビーズを通過し、再帰性反射層３１に対する光の入射方向とは反対方向に出射される。
なお、ガラスビーズに代えて、複数のマイクロプリズムが設けられた再帰性反射材を採用してもよい。また、当該複数のマイクロプリズムは、３つの反射面が相互に直交した、いわゆるコーナーリフレクター形状を有するものであってもよい。
【００２４】
拡散層３２は、上記のように、再帰性反射層３１の内側に配置され、スクリーンＳＣ１の内周面ＳＣ１２を構成する。この拡散層３２は上記中心軸Ｃを中心とする周方向Ｓ（第２方向）より、当該中心軸Ｃに沿う方向Ｔ（第１方向）に広く、入射された光を拡散させる機能を有する。換言すると、拡散層３２は、透過される光を、方向Ｔに広く拡散させ、方向Ｓに狭く拡散させる。
【００２５】
図３は、スクリーンＳＣ１の一部を拡大して示すＴ方向の概略断面図であり、図４は、スクリーンＳＣ１の一部を拡大して示すＳ方向の概略断面図である。なお、スクリーンＳＣ１は、円筒状に形成されているため、実際には円弧状に表示されるが、一部を拡大することで近似的に直線で示される。
本実施形態では、拡散層３２は、図３に示すように、入射された光が当該拡散層３２を通過する方向を中心として、中心軸Ｃに沿う方向Ｔに４０°以上６０°未満の拡散角で、当該光を拡散させる。
また、拡散層３２は、図４に示すように、入射された光が当該拡散層３２を通過する方向を中心として、周方向Ｓに１°以上２°未満の拡散角で、当該光を拡散させる。
このような拡散層３２は、例えば、レーザー光の干渉により生じる微細な表面構造を備えた金型を光硬化剤が添付されたポリカーボネイト、若しくは、ポリエチレン等の樹脂基板に転写して、紫外線を照射することで製造される。
【００２６】
［スクリーンに投射された光の反射］
図３に基づいて、スクリーンＳＣ１に入射された光（光線）の中心軸Ｃに沿う方向Ｔ（第１方向）への反射について、以下に詳しく説明する。なお、図３においては、拡散された光線を、例えば、３つの光線で表しているが、実際は、無数の光線となり拡散する。
例えば、スクリーンＳＣ１の内周面に入射される光線Ｌｖが拡散層３２に入射されると、図３に示すように、当該拡散層３２を通過することにより広い角度（例えば、４０°以上６０°未満）で中心軸Ｃに沿う方向Ｔに拡散され、拡散された入射光Ｌｖ１０が再帰性反射層３１に入射する。この拡散された入射光Ｌｖ１０は、再帰性反射層３１により、当該再帰性反射層３１に入射された光の入射方向と略同方向に反射され、拡散層３２に向けて出射される。具体的には、例えば、光線Ｌｖが拡散層３２に入射されると、当該光線Ｌｖと同方向に出射する光線Ｌｖ１とＴ方向に拡散された光線Ｌｖ２，Ｌｖ２が再帰性反射層３１に入射され、当該再帰性反射層３１により光線Ｌｖ１、光線Ｌｖ２、光線Ｌｖ３が当該再帰性反射層３１に入射された方向と略同方向に反射され、拡散層３２に向けて出射される。
【００２７】
これにより、拡散層３２に出射された光線の一部である光線Ｌｖ１、光線Ｌｖ２、及び光線Ｌｖ３は、それぞれが拡散層３２によりＴ方向に拡散される。すなわち、拡散層３２に供給された光線Ｌｖ１は、当該拡散層３２により再度拡散され、当該光線Ｌｖ１と同方向に出射される光線Ｌｖ１ａ、Ｔ方向に拡散された光線Ｌｖ１ｂ，Ｌｖ１ｃとを含む拡散光線Ｌｖ１１となる。同様に、拡散層３２に供給された光線Ｌｖ２は、当該拡散層３２により再度拡散され、当該光線Ｌ３２と同方向に出射される光線Ｌｖ２ａ、Ｔ方向に拡散された光線Ｌｖ２ｂ，Ｌｖ２ｃとを含む拡散光線Ｌｖ１２となる。更に、拡散層３２に供給された光線Ｌｖ３は、当該拡散層３２により再度拡散され、当該光線Ｌｖ３と同方向に出射される光線Ｌｖ３ａ、Ｔ方向に拡散された光線Ｌｖ３ｂ，Ｌｖ３ｃとを含む拡散光線Ｌｖ１３となる。
このようにして、光線Ｌｖは、拡散層３２の中心軸Ｃに沿う方向の拡散角よりも、広い角度に拡散された状態で反射される。
【００２８】
図４に基づいて、スクリーンＳＣ１に入射された光（光線）の周方向Ｓへの反射について、以下に詳しく説明する。なお、図４においても、拡散された光線を、例えば、３つの光線で模式的に表しているが、実際は、無数の光線となり拡散する。
例えば、スクリーンＳＣ１の内周面に入射される光線Ｌｈが拡散層３２に入射されると、図４に示すように、当該拡散層３２を通過することにより狭い角度（例えば、１°以上２°未満）で周方向Ｓに拡散され、拡散された入射光Ｌｈ１０が再帰性反射層３１に入射する。この僅かに拡散された入射光Ｌｈ１０は、再帰性反射層３１により、当該再帰性反射層３１に入射された光の入射方向と略同方向に反射され、拡散層３２に向けて出射される。具体的には、例えば、光線Ｌｈが拡散シートに入射されると、当該光線Ｌｈと同方向に出射する光線Ｌｈ１と周方向Ｓに拡散された光線Ｌｈ２，Ｌｈ３が再帰性反射層３１に入射され、当該再帰性反射層３１により光線Ｌｈ１、光線Ｌｈ２、光線Ｌｈ３が当該再帰性反射層３１に入射された方向と略同方向に反射され、拡散層３２に向けて出射される。
【００２９】
これにより、拡散層３２に出射された光線Ｌｈ１、光線Ｌｈ２、及び光線Ｌｈ３は、それぞれが拡散層３２により周方向Ｓに拡散される。すなわち、拡散層３２に供給された光線Ｌｈ１は、当該拡散層３２により再度わずかに拡散され、当該光線Ｌｈ１と同方向に出射される光線Ｌｈ１ａ、及び周方向Ｓにわずかに拡散された光線を含む拡散光線Ｌｈ１１となる。同様に、拡散層３２に供給された光線Ｌｈ２は、当該拡散層３２により再度わずかに拡散され、当該光線Ｌｈ２と同方向に出射される光線Ｌｈ２ａ、及び周方向Ｓに拡散された光線を含む拡散光線Ｌｈ１２となる。更に、拡散層３２に供給された光線Ｌｈ３は、当該拡散層３２により再度わずかに拡散され、当該光線Ｌｈ３と同方向に出射される光線Ｌｈ３ａ、及び周方向Ｓに拡散された光線を含む拡散光線Ｌｈ１３となる。
すなわち、拡散層３２は、周方向Ｓ（第２方向）の拡散角（例えば、１°以上２°未満）が非常に狭いため、拡散層３２に入射する光線Ｌｈはわずかに拡散されて再帰性反射層３１により反射される。
【００３０】
なお、再帰性反射層３１及び拡散層３２は、図３及び図４に示したように、上記基材３０によって適度な間隔Δ１を開けた状態で固定される。しかしながら、これに限らず、再帰性反射層３１と拡散層３２とは、互いに密着していてもよいし、基材３０の厚さ寸法を変更する等して、間隔Δ１とは異なる間隔を空けて配置されていてもよい。
【００３１】
［投射装置の構成］
投射装置３は、上記スクリーンＳＣ１に画像を投射する。この投射装置３は、複数の投射部ＰＪを有する。
複数の投射部ＰＪは、それぞれ個別に、表示制御装置５から受信される画像を投射可能に構成されている。これら投射部ＰＪは、図２に示したように、中心軸Ｃを中心とする仮想円Ｖｃに沿ってそれぞれ等間隔に配置され、それぞれ架台６に固定されている。具体的に、当該投射部ＰＪは、図示を省略するが、光源と、当該光源から出射された光を変調する光変調装置と、変調された光（画像光）を投射する投射光学装置と、を有し、当該投射光学装置の瞳位置（射出瞳位置）が、上記仮想円Ｖｃ上に配置されるように、それぞれの投射部ＰＪは配置される。
【００３２】
複数の投射部ＰＪは、それぞれの投射部ＰＪの投射方向に応じた画像を投射する。このような画像は、上記中心軸Ｃ上に立体像である観察対象が位置すると仮定した場合に、それぞれの投射部ＰＪから投射される画像が観察される位置（視点）から観察される当該観察対象の像を含む画像である。
例えば、投射部ＰＪ３は、表示制御装置５の制御により、当該投射部ＰＪ３から投射された画像の視点から観察される上記観察対象の像を含む画像をスクリーンＳＣ１の外周面ＳＣ１１に向けて投射する。これにより、投射部ＰＪ３により画像が投射され上記スクリーンＳＣ１にて反射されて観察される画像の視点であり、当該投射部ＰＪ３の直上に位置する視点に、観察者Ｈの眼が位置する場合、現在の観察者Ｈの眼の位置から観察される上記観察対象の像を含む画像が、当該観察者により視認される。他の位置に観察対象の眼が位置する場合も同様である。
【００３３】
［投射部から投射される画像光の投射幅］
このような投射部ＰＪは、それぞれ同じ画角（投射幅）で、同じサイズ（縦寸法及び幅寸法）の画像をそれぞれ投射する。
例えば、図２に示したように、投射部ＰＪ３は、光線Ｌ３Ｌと光線Ｌ３Ｒとに挟まれる範囲内に画像を投射し、投射部ＰＪ５は、光線Ｌ５Ｌと光線Ｌ５Ｒとに挟まれる範囲内に画像を投射する。同様に、投射部ＰＪ６は、光線Ｌ６Ｌと光線Ｌ６Ｒとに挟まれる範囲内に画像を投射する。
【００３４】
［投射部から投射された画像光の軌跡］
図５は、図２に示す投射部ＰＪ３から出射された光の軌跡を模式的に示す図である。なお、図５では、投射部ＰＪ３から出射された光を３つの光線で模式的に表しているが、実際は、無数の光線となり拡散する。
例えば、投射部ＰＪ３から出射された画像光のうち、周方向Ｓの一端を通る光線Ｌ３Ｌは、スクリーンＳＣ１により、当該光線Ｌ３Ｌの入射方向とは反対方向に反射されるとともに拡散される。この際、スクリーンＳＣ１への入射光線は、上記拡散層３２により周方向Ｓに拡散されて出射される。このため、スクリーンＳＣ１に入射された光線Ｌ３Ｌは、当該光線Ｌ３ＬのスクリーンＳＣ１への入射方向とは反対方向に進行する光線Ｌ３Ｌ１を中心とし、周方向Ｓの一端側を通る光線Ｌ３Ｌ２と他端側を通る光線Ｌ３Ｌ３とにより挟まれる範囲内に拡散されて出射される。
【００３５】
同様に、投射部ＰＪ３から出射された画像光のうち、周方向Ｓの中央を通る光線Ｌ３Ｃは、スクリーンＳＣ１により、当該光線Ｌ３ＣのスクリーンＳＣ１への入射方向とは反対方向に進行する光線Ｌ３Ｃ１を中心とし、周方向Ｓの一端側を通る光線Ｌ３Ｃ２と他端側を通る光線Ｌ３Ｃ３とにより挟まれる範囲内に拡散されて出射される。
また、投射部ＰＪ３から出射された画像光のうち、周方向Ｓの他端を通る光線Ｌ３Ｒは、スクリーンＳＣ１により、当該光線Ｌ３ＲのスクリーンＳＣ１への入射方向とは反対方向に進行する光線Ｌ３Ｒ１を中心とし、周方向Ｓの一端側を通る光線Ｌ３Ｒ２と他端側を通る光線Ｌ３Ｒ３とにより挟まれる範囲内に拡散されて出射される。
【００３６】
このようにして反射された光線Ｌ３Ｌ１〜Ｌ３Ｌ３，Ｌ３Ｃ１〜Ｌ３Ｃ３，Ｌ３Ｒ１〜Ｌ３Ｒ３は、投射部ＰＪ３の瞳位置を通り、かつ、上記Ｔ方向に沿う仮想の直線上の位置、すなわち、図５において斜線で示した適視範囲Ｒ１において重なり合う。この適視範囲Ｒ１においては、投射部ＰＪ３からスクリーンＳＣ１に向けて投射された画像光の略全てが集約されるため、当該適視範囲Ｒ１に観察者Ｈ（観察者Ｈの眼）が位置していれば、当該投射部ＰＪ３から投射された画像光に応じた画像を視認できる。
同様に、例えば、投射部ＰＪ５の瞳位置を通り、かつ、上記Ｔ方向に沿う仮想の直線上の位置に設定される適視範囲に、観察者Ｈが移動した場合、投射部ＰＪ５からスクリーンＳＣ１に向けて投射された画像光に応じた画像を視認できる。
すなわち、観察者Ｈが円筒状のスクリーンＳＣ１の周りを移動することにより、観察者Ｈの位置（視点）に対応する投射部ＰＪから投射された画像光に応じた画像を当該観察者Ｈが視認できる。
【００３７】
以上のように、スクリーンＳＣ１に入射された光は、中心軸Ｃに沿う方向Ｔに広く拡散されるが、周方向Ｓ（第２方向）にはわずかしか拡散されない。また、当該スクリーンＳＣ１は、上記再帰性反射層を有する。このため、スクリーンＳＣ１により反射された画像光は、上記のように、投射部ＰＪの不図示の投射光学装置の瞳位置を通り、かつ、方向Ｔに沿う仮想の直線上の位置に戻る。これにより、複数の投射部ＰＪのそれぞれから同時に異なる画像光が投射されていても、スクリーンＳＣ１の外周面ＳＣ１１には、観察者Ｈの眼の直上に位置する投射部ＰＪから投射された画像のみが選択的に見えるようになっている。
【００３８】
［観察される画像の一例］
図６は、立体像である観察対象の一例である観察対象ＢＳと、当該観察対象ＢＳの観察方向Ｄ１〜Ｄ３とを示す図であり、図７は、観察者Ｈの位置により観察される画像の一例を示す図である。なお、図７においては、図示を簡略化するため、説明に必要な投射部ＰＪのみを示している。また、図７においては、実際には存在しない観察対象ＢＳの配置状態を点線で示している。
スクリーンＳＣ１に複数の投射部ＰＪから投射される画像に、図６に示す立体像である観察対象ＢＳである場合、各投射部ＰＪから投射される画像は、例えば図７に示すように、当該投射部ＰＪに応じた上記適視位置から中心軸Ｃ上に位置する観察対象ＢＳを見た場合の当該観察対象ＢＳの像を含む画像Ｇ１〜Ｇ３である。
【００３９】
具体的には、投射部ＰＪ２から投射される画像が、図６に示す観察対象ＢＳを方向Ｄ１から見た画像Ｇ１である場合、当該投射部ＰＪ２から周方向Ｓの一端側に４５度移動した位置の投射部ＰＪ７から投射される画像は、方向Ｄ１に対して観察対象ＢＳの周方向に沿って同方向及び同角度移動した先の方向Ｄ２から観察対象ＢＳを見た画像Ｇ２である。
これらのうち、画像Ｇ１は、観察対象ＢＳにおいて「Ａ」が表示された面ＢＳ１を正面に向けた画像である。また、画像Ｇ２は、観察対象ＢＳにおける上記面ＢＳ１と、当該面ＢＳ１に交差し、かつ、「Ｂ」が表示された面ＢＳ２とが観察される方向の画像である。
【００４０】
更に、投射部ＰＪ７から周方向Ｓの一端側に更に４５度移動した位置の投射部ＰＪ１から投射される画像（投射部ＰＪ２から周方向Ｓの一端側に９０度移動した位置の投射部ＰＪ１から投射される画像）は、方向Ｄ２に対して観察対象ＢＳの周方向に沿って同方向に４５度移動した先の方向Ｄ３（方向Ｄ１に対して観察対象ＢＳの周方向に沿って同方向に９０度移動した先の方向Ｄ３）から観察対象ＢＳを見た画像Ｇ２である。この画像Ｇ３は、観察対象ＢＳにおける上記面ＢＳ２を正面に向けた画像である。
このような構成により、観察者Ｈが投射部ＰＪ２の適視位置から投射部ＰＪ７の適視位置に移動すると、観察者Ｈは、方向Ｄ１に沿って見た観察対象ＢＳの像を含む画像Ｇ１を視認できる状態から、方向Ｄ２に沿って見た観察対象ＢＳの像を含む画像Ｇ２を視認できる状態となる。そして、観察者Ｈが投射部ＰＪ７の適視位置から投射部ＰＪ１の適視位置に移動すると、観察者Ｈは、上記画像Ｇ２を視認できる状態から、方向Ｄ３に沿って見た観察対象ＢＳの像を含む画像Ｇ３を視認できる状態となる。すなわち、観察者Ｈが移動することにより、視認される画像に含まれる観察対象の向きが随時異なっていくため、観察者Ｈは、当該観察対象ＢＳを立体的に視認できる。
【００４１】
［第１実施形態の効果］
以上説明した第１実施形態に係る表示装置１は、以下の効果を有する。
投射装置３（各投射部ＰＪ）からスクリーンＳＣ１の内周面ＳＣ１２に投射された画像は、当該スクリーンＳＣ１を構成する再帰性反射層３１にて反射されるとともに、拡散層３２により拡散される。この際、当該拡散層３２は、第１方向（中心軸Ｃに沿う方向）に広く第２方向（周方向Ｓ）に狭く光を拡散させるので、スクリーンＳＣ１にて反射された光は、上記第１方向に沿い、かつ、投射装置における当該画像の投射位置（不図示の投射光学装置の瞳位置）を通る直線上の視点（適視範囲Ｒ１）に集約される。この視点（適視範囲Ｒ１）に観察者の眼が位置することにより、当該投射装置３により投射された画像を視認できる。
また、投射装置３（各投射部ＰＪ）は、スクリーンＳＣ１の中心軸Ｃに直交し、かつ、それぞれ異なる投射方向に沿って、当該投射方向に応じた画像を上記内周面ＳＣ１２に投射する。このため、例えば、各投射部ＰＪが、観察対象をそれぞれ異なる観察方向から見た画像を、当該観察方向と対応する投射方向に沿ってそれぞれ投射することにより、観察者Ｈは、当該観察対象を自身の位置に応じた方向から観察される画像を視認できる。従って、観察対象を運動視差により立体視できる。
そして、投射装置３（各投射部ＰＪ）は、上記投射方向に沿って１つの画像を投射できるので、上記のように、１つの画像に含まれる部分画像を各投射方向に応じて投射する構成に比べて、投射画像の解像度を高めることができる。従って、立体視可能な画像を鮮明に表示できる。
【００４２】
投射装置３が、複数の投射部ＰＪを有することにより、各投射部ＰＪの配置位置に対応する方向から見た観察対象の画像を上記内周面ＳＣ１２に確実に表示できる。従って、観察者Ｈが位置を変更することで、運動視差により、それぞれの投射画像に含まれる観察対象を立体的に認識できる。
また、上記仮想円Ｖｃ上に配置された複数の投射部ＰＪがそれぞれ画像を投射するので、観察者Ｈが複数存在する場合でも、各観察者Ｈが画像を視認できる。
【００４３】
複数の投射部ＰＪがスクリーンＳＣ１に対してＴ方向（第１方向）の下端側に配置されるので、スクリーンＳＣ１に対して傾斜した画像光を投射できる。これにより、スクリーンＳＣ１により反射された画像光は、スクリーンＳＣ１により観察者Ｈの眼の方向に反射されるので、確実に観察者Ｈの眼に反射された画像光を入射させることができ、各観察者Ｈが確実に画像を視認できる。
【００４４】
［第１実施形態の変形例］
図８は、スクリーンＳＣ１ＡをＴ方向から見た平面図である。なお、図８においては、本来であればスクリーンＳＣ１Ａを囲むように等間隔に１２の投射部ＰＪが配置されているが、説明の便宜上、図示を省略している。また、図５と同様に、投射部ＰＪ３から出射された光を３つの光線により模式的に表しているが、実際には無数の光線となり拡散する。
例えば、投射部ＰＪ３から出射された画像光のうち、周方向Ｓの一端を通る光線Ｌ３Ｌは、スクリーンＳＣ１により、当該光線Ｌ３Ｌの入射方向とは反対方向に反射されるとともに拡散される。この際、スクリーンＳＣ１への入射光線は、上記拡散層３２により周方向Ｓに拡散されて出射される。このため、スクリーンＳＣ１に入射された光線Ｌ３Ｌは、当該光線Ｌ３ＬのスクリーンＳＣ１への入射方向とは反対方向に進行する光線Ｌ３Ｌ４を中心とし、周方向Ｓの一端側を通る光線Ｌ３Ｌ５と他端側を通る光線Ｌ３Ｌ６とにより挟まれる範囲内に拡散されて出射される。
【００４５】
同様に、投射部ＰＪ３から出射された画像光のうち、周方向Ｓの中央を通る光線Ｌ３Ｃは、スクリーンＳＣ１により、当該光線Ｌ３ＣのスクリーンＳＣ１への入射方向とは反対方向に進行する光線Ｌ３Ｃ４を中心とし、周方向Ｓの一端側を通る光線Ｌ３Ｃ５と他端側を通る光線Ｌ３Ｃ６とにより挟まれる範囲内に拡散されて出射される。
また、投射部ＰＪ３から出射された画像光のうち、周方向Ｓの他端を通る光線Ｌ３Ｒは、スクリーンＳＣ１により、当該光線Ｌ３ＲのスクリーンＳＣ１への入射方向とは反対方向に進行する光線Ｌ３Ｒ４を中心とし、周方向Ｓの一端側を通る光線Ｌ３Ｒ５と他端側を通る光線Ｌ３Ｒ６とにより挟まれる範囲内に拡散されて出射される。
【００４６】
このようにして反射された光線Ｌ３Ｌ４〜Ｌ３Ｌ６，Ｌ３Ｃ４〜Ｌ３Ｃ６，Ｌ３Ｒ４〜Ｌ３Ｒ６は、投射部ＰＪ３の瞳位置を通り、かつ、上記Ｔ方向に沿う仮想の直線上の位置、すなわち、図８において斜線で示した適視範囲Ｒ２において重なり合う。この適視範囲Ｒ２においては、投射部ＰＪ３からスクリーンＳＣ１Ａに向けて投射された画像光の略全てが集約されるため、当該適視範囲Ｒ２に観察者Ｈ（観察者Ｈの眼）が位置していれば、当該投射部ＰＪ３から投射された画像光に応じた画像を視認できる。
【００４７】
図９は、不図示の１２の投射部ＰＪから出射された光の軌跡を模式的に示した図である。なお、図９においては、不図示の１２の投射部ＰＪから投射される画像光の中央の光線と、当該不図示の投射部ＰＪのそれぞれから投射された画像を的確に認識できる領域である適視範囲のみを示している。
不図示の１２の投射部ＰＪのそれぞれから画像光が投射されると、スクリーンＳＣ１Ａの拡散層３２Ａにより反射され、図９に示すように、各画像光の中央の光線Ｌ１Ｃ〜Ｌ１２Ｃを中心とした適視範囲Ｒ２〜Ｒ１３が形成される。これら適視範囲Ｒ２〜Ｒ１３のいずれもが、第１実施形態の適視範囲Ｒ１よりも大きく形成される。すなわち、適視範囲Ｒ２〜Ｒ１３の範囲内に観察者Ｈ（観察者Ｈの眼）が位置していれば、当該観察者Ｈの直下に配置された不図示の投射部ＰＪから投射された画像を認識できる。
【００４８】
［第１実施形態の変形例の効果］
本変形例では、適視範囲Ｒ２〜Ｒ１３が第１実施形態の適視範囲Ｒ１より大きく形成されているので、より広い範囲でスクリーンＳＣ１Ａに投射された画像を認識できる。これにより、観察者Ｈの右眼と左眼で異なる画像を認識することができる。例えば、右眼が適視範囲Ｒ２に位置し、かつ、左眼が適視範囲Ｒ３に位置していれば、両眼で異なる画像を認識できる。この両眼視差により、高解像度の鮮明な立体画像を認識できる。
また、適視範囲Ｒ２〜Ｒ１３が第１実施形態の適視範囲Ｒ１より大きく形成されており、１視点（１適視範囲）の画像は、１つの投射部ＰＪから投射する投射光により生成しているので、投射部ＰＪの数を少なくすることができ、低コスト化を図ることができる。なお、各適視範囲Ｒ２〜Ｒ１３の間に隙間が生じないように拡散角を適宜設定するようにしてもよいし、隙間が生じた場合でも観察者Ｈが観察位置を移動すればよい。
更に、第１実施形態と同様に、観察者Ｈが円筒状のスクリーンＳＣ１Ａの周りを移動することにより、運動視差が生じるので、鮮明な立体画像を認識できる。
【００４９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る表示装置について説明する。
本実施形態に係る表示装置１Ａは、上記表示装置１と同様の構成を有するが、架台及び投射装置３の複数の投射部ＰＪの設けられる位置が第１実施形態と異なる。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
図１０は、本発明の第２実施形態に係る表示装置１ＡのスクリーンＳＣ１の中心軸Ｃに沿った方向の断面図である。なお、図１０においては、第１実施形態における投射装置３の投射部ＰＪ１，ＰＪ３が配置される位置を破線で示している。
本実施形態に係る表示装置１Ａは、表示装置１と同様の機能を有する。具体的に表示装置１Ｂは、図１０に示すように、架台６Ａを備えている。架台６Ａは、円筒状のスクリーンＳＣ１の半径と略同一の半径の円柱状に形成されている。この架台６Ａの上端部、すなわち、Ｔ方向側の端部には、中心軸Ｃを中心とし、かつ、スクリーンＳＣ１の径寸法と同じ寸法の円内に一定の間隔で複数の投射部ＰＪ及び本発明の反射部材に相当する複数の反射ミラーＭが配置されている。この反射ミラーＭは、複数の投射部ＰＪのそれぞれから投射される画像光の投射経路に備えられている。なお、図１０上では、複数の投射部ＰＪは、図面の見易さ等を考慮して、投射部ＰＪ１Ａ，ＰＪ３Ａ及び後述する反射ミラーＭ１，Ｍ３のみを表示している。
【００５１】
複数の投射部ＰＪ１Ａ，ＰＪ３Ａは、画像光を投射する不図示の投射光学装置を有しており、当該投射レンズがスクリーンＳＣ１の内周面ＳＣ１２を向くように配置される。また、これらの投射部ＰＪ１Ａ，ＰＪ３Ａの不図示の投射光学装置と対向する位置には、反射ミラーＭ１，Ｍ３が設けられている。これにより、投射部ＰＪ１Ａの投射レンズから画像光が反射ミラーＭ１に投射されると、図１０に示すように、当該反射ミラーＭ１により反射され、当該投射レンズから画像光が投射された画像光の出射方向に対向するスクリーンＳＣ１の内周面ＳＣ１２の位置に当該画像光が投射される。同様に、投射部ＰＪ３Ａの投射レンズから画像光が反射ミラーＭ３に投射されると、図１０に示すように、当該反射ミラーＭ３に反射され、当該画像光の出射方向に対向する内周面ＳＣ１２の位置に当該画像光が投射される。このような構成により、投射部ＰＪ１Ａ，ＰＪ３Ａから投射される画像光は、図１０の破線で示される第１実施形態における投射部ＰＪ１，ＰＪ３から投射された画像光と同方向に投射される。
なお、本実施形態では、複数の反射ミラーＭにより、画像光により形成される画像が反転するため、予め表示制御装置５により反転された画像を形成する画像光が複数の投射部ＰＪのそれぞれから投射されるようになっている。
【００５２】
図１１は、反射ミラーＭが設けられていない場合における投射部ＰＪの仮想位置を示す平面図である。なお、図１１においては、本来であればスクリーンＳＣ１の円周内に当該スクリーンＳＣ１の内周面ＳＣ１２に不図示の投射光学装置を向けて複数の投射部ＰＪが配置されているが、説明の便宜上、本来の投射位置を省略している。また、投射部ＰＪ３０Ａ，ＰＪ５０Ａ，ＰＪ６０Ａは、仮に反射ミラーＭが設けられていない場合に本実施形態と同様の投射画像をスクリーンＳＣ１に向けて投射される際の各投射部ＰＪの位置を仮想的に破線で示している。
【００５３】
例えば、投射部ＰＪ３Ａの反射ミラーＭ３が配置されていない場合、すなわち、反射ミラーＭ３を備えていない状態で、投射部ＰＪ３Ａから投射される画像と同じ画像をスクリーンＳＣ１の内周面ＳＣ１２に投射するには、図１１に示すように、投射部ＰＪ３Ａを投射部ＰＪ３０Ａの位置に設ける必要がある。これに対し、本実施形態では、反射ミラーＭ３を備えているため、図１０に示すように、架台６Ａの上端部におけるスクリーンＳＣ１の径寸法と同じ径寸法の円内に投射部ＰＪ３Ａを設置できる。
【００５４】
［第２実施形態の効果］
第２実施形態に係る表示装置１Ａによれば、上記実施形態に係る表示装置１と同様の効果を奏する他、以下の効果を奏する。
本実施形態では、各投射部ＰＪから投射された画像光を対応する投射位置に向けて反射させるので、各投射部ＰＪ及び反射ミラーＭをスクリーンＳＣ１の径寸法と同じ径寸法の円内に配置できる。これにより、スクリーンＳＣ１の外周面ＳＣ１１側に各投射部ＰＪを配置する場合に比較して、表示装置１Ａを小型化できる。
更に、観察者ＨがスクリーンＳＣ１から一定の距離離れた場合であっても、複数の投射部ＰＪから投射された画像光に基づく画像を認識できるので、第１実施形態よりも、より広い範囲（例えば、スクリーンＳＣ１から離れた位置）で当該画像を立体的に認識できる。
【００５５】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る表示装置について説明する。
本実施形態に係る表示装置１Ｂは、上記表示装置１、１Ａと同様の構成を備えるが、スクリーン、及び架台が異なる他、投射部ＰＪの配置位置等が上記表示装置１，１Ａと異なる。なお、スクリーンＳＣ２は、拡散層３２及び再帰性反射層３１により構成される点は、上記スクリーンＳＣ１と同様であるが、その形状が異なっている。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
［表示装置の概略構成］
図１２は、第３実施形態に係る表示装置１Ｂを示す模式図であり、図１３は、第３実施形態に係る投射部ＰＪから投射された画像光の軌跡を示す図である。
表示装置１Ｂは、図１２及び図１３に示すように、スクリーンＳＣ２、投射装置３Ｂ、記憶装置４Ｂ、表示制御装置５Ｂ、架台６Ｂ、回動テーブル７、センサー８、カメラ９、回動電極１０、角度センサー１１、方向検出回路１２、角度検出回路１３、方向制御回路１４、駆動回路１５、モーター１６、及び減速機１７を備えている。この表示装置１Ｂは、回動テーブル７に固定されたスクリーンＳＣ２及び投射装置３Ｂ（投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２）が観察者Ｈの位置を検出して回動し、当該観察者Ｈの位置に応じた観察対象の画像光を投射装置３Ｂから投射することにより当該観察者位置に応じた画像を表示して、両眼視差及び運動視差により当該観察対象を立体的に視認させるものである。
【００５７】
これらのうち、架台６Ｂは、スクリーンＳＣ２及び投射装置３Ｂ（投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２）が固定される回動テーブル７を支持する他、記憶装置４Ｂ、表示制御装置５Ｂ、センサー８、方向検出回路１２、角度検出回路１３、方向制御回路１４、駆動回路１５、モーター１６、及び減速機１７が設けられる台座である。
また、回動テーブル７は、回動電極１０及び角度センサー１１を備えており、カメラ９は、スクリーンＳＣ２の上端部に取り付けられている。
【００５８】
架台６Ｂは、図１２に示すように、半円筒状のスクリーンＳＣ２及び回動テーブル７の半径と同径の円柱状に形成されている。
架台６Ｂの上端部には、本発明の回動部に相当する回動テーブル７が取り付けられている。回動テーブル７は、後述する架台６Ｂ内に設けられるモーター１６及び減速機１７と接続され、これらの駆動により半円筒状のスクリーンＳＣ２の中心軸Ｃを中心に回動自在に設けられている。この回動テーブル７には、上述したように投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２、反射ミラーＭ２１，Ｍ２２、及びスクリーンＳＣ２が固定されているため、回動テーブル７の回動に合わせて、これらが一体として相対的に回動する。
【００５９】
また、架台６Ｂの周面には、図１３に示すように、複数のセンサー８が等間隔に取り付けられている。センサー８は、スクリーンＳＣ２を観察する観察者Ｈの概略の位置を検出する機能を有し、例えば、超音波の送受信素子や赤外線のＬＥＤとフォトセンサー等により構成される。このセンサー８は、後述する方向検出回路１２に電気的に接続される。
カメラ９は、観察者Ｈを撮像する機能を有している。具体的なカメラ９の撮像範囲は、図１２に示すように、表示装置１Ｂの近傍に位置する観察者Ｈの上半身をカバーする範囲に適宜設定される。また、カメラ９は、本発明の特定部に相当する方向検出回路１２に接続されており、当該方向検出回路１２は、カメラ９により撮像された撮像画像に基づいて、観察者Ｈの特定の部位である顔の位置を検出する機能を有している。すなわち、本発明の位置検出部は、センサー８、カメラ９、及び方向検出回路１２により構成される。
【００６０】
回動電極１０は、回動テーブル７と架台６Ｂとの間に設けられている。この回動電極１０を介して表示制御装置５Ｂから投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２に向けて伝送される映像信号、投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２の電源、カメラ９から方向検出回路１２に向けて送信される出力信号、及びカメラ９の電源等が接続されている。この回動電極１０を備えていることにより、回動テーブル７は、回動自在に架台６Ｂに支持される。
角度センサー１１は、回動テーブル７内に設けられ、当該回動テーブル７の方向を検出する機能を有している。
【００６１】
［スクリーンの構成］
スクリーンＳＣ２は、略半円筒状に形成されている。すなわち、スクリーンＳＣ２は、スクリーンＳＣ１をＴ方向に分割した片側を備えている。このスクリーンＳＣ２は、回動テーブル７上に載置されている他は、第１実施形態のスクリーンＳＣ１と同様の構成を備えている。
【００６２】
［スクリーンに投射された光の反射］
投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２のそれぞれから投射された画像光は、図１３に示すように、反射ミラーＭ２１，Ｍ２２により反射され、スクリーンＳＣ２の内周面ＳＣ２２に投射される。そして、スクリーンＳＣ２は、第１実施形態のスクリーンＳＣ１と同様に、再帰性反射層３１及び拡散層３２により構成されるので、周方向Ｓにわずかだけ拡散された状態で反射される。これにより、適視範囲Ｒ２１，Ｒ２２が形成される。
【００６３】
［投射装置の構成］
投射装置３Ｂは、投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２を有する。
投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２は、図１３に示すように、スクリーンＳＣ２の内周面ＳＣ２２に対向する方向、すなわち、回動テーブル７の上端部に載置されている。これら投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２は、不図示の投射光学装置が内周面ＳＣ２２に向かう方向を向くように一定の間隔を空けた状態で配置されている。より具体的には、投射部ＰＪ２１と投射部ＰＪ２２との間隔（更に具体的には、投射部ＰＪ２１の不図示の投射光学装置の光軸と投射部ＰＪ２２の不図示の投射光学装置の光軸との間隔）が、標準的な人（観察者Ｈ）の眼間幅とされる略６５ｍｍに設定された状態で配置されている。また、投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２のそれぞれから投射される画像光の投射経路には、反射ミラーＭ２１，Ｍ２２が備えられている。これら投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２及び反射ミラーＭ２１，Ｍ２２は、半円筒状のスクリーンＳＣ２の径寸法と同じ径寸法の仮想円Ｖｃ内に配置されている。
【００６４】
［表示装置の回路構成］
架台６Ｂは、図１２に示すように、表示制御装置５Ｂ、記憶装置４Ｂ、方向検出回路１２、角度検出回路１３、方向制御回路１４、駆動回路１５、モーター１６、及び減速機１７を備えている。
記憶装置４Ｂには、例えば、１つの立体物を異なる方向から視認した状態の複数の画像情報が記憶されている。
表示制御装置５Ｂは、本発明の制御部に相当し、記憶装置４Ｂに記憶された複数の画像情報を画像信号に変換し、投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２のそれぞれに異なる画像信号を伝送する。また、表示制御装置５Ｂは、複数の投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２が後述する回動テーブル７の回動された位置毎に異なる画像をスクリーンＳＣ２の内周面ＳＣ２２に表示させるように複数の投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２を制御する機能を備えている。
【００６５】
方向検出回路１２は、本発明の特定部に相当し、センサー８及びカメラ９により検出された画像から、観察者Ｈの概略の位置及び観察者Ｈの顔の位置を特定し、方向制御回路１４へと検出結果として出力する。
角度検出回路１３は、角度センサー１１により検出された回動テーブル７の方向を検出結果として、方向制御回路１４へと出力する。
方向制御回路１４は、方向検出回路１２から出力された検出結果を表示制御装置５Ｂへ出力する。また、方向制御回路１４は、方向検出回路１２から出力された検出結果及び角度検出回路１３から出力された検出結果を駆動回路１５へと出力する。すなわち、駆動回路１５には、現在の回動テーブル７の方向と観察者Ｈとの位置関係が出力される。
【００６６】
駆動回路１５は、本発明の回動制御部に相当し、方向制御回路１４から出力された検出結果に基づいて、モーター１６を駆動させる。モーター１６は、例えばパルス数に比例して所定の角度回転するパルスモーターにより構成され、当該モーター１６の回転軸には減速機１７が接続されている。減速機１７は、歯車等によりモーター１６の動力の回転速度を減じて出力する機能を有している。この減速機１７が回動テーブル７に接続されていることで、モーター１６の動力により回動テーブル７が回動する。
なお、表示制御装置５Ｂ、方向検出回路１２、角度検出回路１３、方向制御回路１４、及び駆動回路１５には、それぞれ不図示のＣＰＵ、プログラムを記憶するＲＯＭ、及び計算を実行するＲＡＭが設けられ、予めＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて、上記各種処理が実行される。
【００６７】
［表示制御処理］
図１４は、表示装置１Ｂにおける表示制御処理手順を示すフローチャートである。
まず、表示装置１Ｂに電源が供給されると、センサー８が駆動する。そして、方向検出回路１２は、センサー８の出力（検出結果）を取り込む（ステップＳ１１）。そして、方向検出回路１２は、センサー出力が予め設定された所定レベル以上か否かを判定する（ステップＳ１２）。これにより、所定レベル以上でないと判定されると（ステップＳ１２でＮＯ）、方向検出回路１２は、上記ステップＳ１１，Ｓ１２を繰り返す。一方、センサー出力が所定レベル以上であると判定されると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、表示装置１Ｂ近傍に観察者Ｈがいると判定する。また、ステップＳ１２において複数のセンサー８の出力が所定レベル以上であると判定された場合、方向検出回路１２は、センサー出力が最大出力のセンサー８が設けられている方向を観察者Ｈの概略位置（概略方向）として取得し、当該取得結果（検出結果）を方向制御回路１４に出力する（ステップＳ１３）。
【００６８】
一方で、角度検出回路１３は、角度センサー１１により検出された回動テーブル７の方向（角度）を検出結果として方向制御回路１４に出力する（ステップＳ１４）。そして、方向制御回路１４は、ステップＳ１３及びステップＳ１４にて取得した検出結果から回動テーブル７の方向と観察者Ｈの位置する方向との差を算出する（ステップＳ１５）。このようにして算出された差を駆動回路１５に出力すると、駆動回路１５は、当該差に対応したパルス数でモーター１６を駆動させる（ステップＳ１６）。このようにして、スクリーンＳＣ２を観察者Ｈに対向する方向に移動させる。
【００６９】
この状態で、カメラ９が駆動し、カメラ９により撮像された画像が方向検出回路１２に出力される（ステップＳ１７）。なお、上記ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理により、スクリーンＳＣ２に略対向する位置に観察者Ｈが位置しているので、カメラ９により撮像した画像には、観察者Ｈの特定部位である顔が認識できる状態で表示される。方向検出回路１２は、カメラ９により撮像された画像から観察者Ｈの顔の位置を検出し、方向制御回路１４に出力する（ステップＳ１８）。そして、方向制御回路１４は、観察者Ｈの顔の位置が撮像範囲の周方向Ｓ（水平方向）の中央にあるか否かを判定する（ステップＳ１９）。これにより、観察者Ｈの顔の位置が撮像範囲の周方向Ｓの中央にないと判定されると（ステップＳ１９でＮＯ）、当該顔の位置が当該撮像範囲の左寄りに位置しているか否かを判定する（ステップＳ２０）。これにより、当該顔の位置が左寄りでない（右寄りである）と判定されると（ステップＳ２０でＮＯ）、方向制御回路１４は、当該顔の位置を中央に位置させるため回動テーブル７の回動距離を計算し、当該計算された回動距離を信号として駆動回路１５に出力する。そして、駆動回路１５は、当該計算された回動距離に基づいてモーター１６を駆動させ、回動テーブル７を周方向Ｓの右方向（すなわち、カメラ９の撮像画像における上記周方向Ｓの中央に対して観察者Ｈの位置する方向）へと移動させる（ステップＳ２１）。
【００７０】
一方、ステップＳ２０により観察者Ｈの顔の位置が左寄りであると判定されると（ステップＳ２０でＹＥＳ）、方向制御回路１４は、当該顔の位置を中央に位置させるため回動テーブル７の回動距離を計算し、当該計算された回動距離を信号として駆動回路１５に出力する。そして、駆動回路１５は、当該計算された回動距離に基づいてモーター１６を駆動させ、回動テーブル７を周方向Ｓの左方向（すなわち、カメラ９の撮像画像における上記周方向Ｓの中央に対して観察者Ｈの位置する方向）へと移動させる（ステップＳ２２）。一方、ステップＳ１９において、観察者Ｈの顔が撮像範囲の周方向Ｓの中央位置にあると判定されると（ステップＳ１９でＹＥＳ）、方向制御回路１４は、モーター１６の駆動を停止させる信号を駆動回路１５に出力し、駆動回路１５は、モーター１６及び減速機１７を停止させる（ステップＳ２３）。
【００７１】
そして、ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３の処理が実行された後、角度検出回路１３は、角度センサー１１により検出された回動テーブル７の方向（角度）を取得し、方向制御回路１４に出力する（ステップＳ２４）。方向制御回路１４は、角度検出回路１３から取得した回動テーブル７の方向を表示制御装置５Ｂに伝送（出力）する（ステップＳ２５）。
【００７２】
表示制御装置５Ｂは、伝送された回動テーブル７の方向（角度）に基づいて、スクリーンＳＣ２の方向、すなわち、投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２の方向（位置）を取り込む（ステップＳ２６）。そして、表示制御装置５Ｂは、投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２の位置に対応する映像信号を記憶装置４Ｂから取得し、当該映像信号に基づく画像光を投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２から出力させる（ステップＳ２７）。すなわち、表示制御装置５Ｂは、回動テーブル７の方向（角度）から投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２の位置を検出し、当該投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２の位置ごとに異なる画像をスクリーンＳＣ２に投射させる。これにより、観察者Ｈが表示装置１Ｂの周囲を移動した際、複数の視点のそれぞれからスクリーンＳＣ２の内周面ＳＣ２２を見た場合に、それぞれ異なる画像が内周面ＳＣ２２に投射されることとなる。また、観察者Ｈは、適視範囲Ｒ２１に右眼が位置し，適視範囲Ｒ２２に左眼が位置する。この両眼視差により、スクリーンＳＣ２に投射された画像を立体画像として認識できる。
【００７３】
［第３実施形態の効果］
第３実施形態に係る表示装置１Ｂによれば、上記実施形態に係る表示装置１，１Ａと同様の効果を奏する他、以下の効果を奏する。
本実施形態では、投射装置３Ｂ（投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２）及びスクリーンＳＣ２は、センサー８及びカメラ９の検出結果に基づいて方向検出回路１２により検出された観察者Ｈの位置にて、当該投射装置３Ｂ（投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２）により投射された画像を観察可能に回転され、当該投射装置３Ｂ（投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２）は、観察者Ｈの位置に応じた画像、すなわち、観察者Ｈの位置が観察対象を向く方向に応じた画像を投射する。これによれば、観察者Ｈの移動に追従するように、回動テーブル７が投射装置３Ｂ（投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２）及びスクリーンＳＣ２を回動させ、当該投射装置３Ｂ（投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２）が観察者Ｈの位置に応じた画像を投射することで、運動視差により、投射画像に含まれる観察対象を立体的に視認できる。
【００７４】
また、カメラ９は、センサー８により検出された観察者Ｈを撮像するので、例えば、回動テーブル７の回動によりカメラ９が回動するので、センサー８より高価なカメラを１台のみ設けることで、観察者Ｈの所定部位である顔を撮像でき、方向検出回路１２が観察者Ｈの顔の位置を特定できる。これによれば、カメラ９の台数を削減できるので、表示装置１Ｂの製造コストを低減できる。また、投射装置３Ｂ（投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２）が観察者の顔の位置に応じた画像を投射するので、より鮮明な立体像を認識できる。
【００７５】
更に、互いに隣り合う投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２の配置間隔が略６５ｍｍに設定されているので、互いに隣り合う投射部の一方である投射部ＰＪ２２から投射された画像は、スクリーンＳＣ２により反射されて観察者Ｈの右眼で観察され、当該互いに隣り合う投射部ＰＪの他方である投射部ＰＪ２１から投射された画像は、スクリーンＳＣ２により反射されて左眼で観察される。これにより、各投射部ＰＪによる投射画像を視差画像とすることで、両眼視差によりそれぞれの投射画像に含まれる観察対象を立体的に認識できる。
【００７６】
［第３実施形態の変形例］
上記第３実施形態において、投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２を備えることとした。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、投射部ＰＪ２１，ＰＪ２２に代えて、投射部ＰＪ２０のみを備えるようにしてもよい。
【００７７】
図１５は、投射部ＰＪ２０から出射された画像光の軌跡を模式的に示す図である。
投射部ＰＪ２０は、回動テーブル７の上端部におけるスクリーンＳＣ２の内周面ＳＣ２２に対向する方向に載置されている。また、投射部ＰＪ２０から投射される画像光の投射経路には、反射ミラーＭ２０が備えられている。これにより、投射部ＰＪ２０から投射された画像光は、図１５に示すように、反射ミラーＭ２０により反射され、スクリーンＳＣ２の内周面ＳＣ２２に投射される。そして、スクリーンＳＣ２により、周方向Ｓにわずかだけ拡散された状態で反射される。これにより、適視範囲Ｒ２０が形成される。
【００７８】
［第３実施形態の変形例の効果］
本変形例によれば、投射部ＰＪ２０のみを設けることとしたので、投射部ＰＪを複数備える場合に比べて、製造コストを低減することができる。また、投射部ＰＪ２０から画像光がスクリーンＳＣ２に投射されると、周方向Ｓにわずかだけ拡散された状態で画像が投射され、適視範囲Ｒ２０が形成される。このため、両眼のそれぞれで異なる画像を認識することにより生じる両眼視差は生じ得ないが、観察者Ｈが移動することにより運動視差が生じるので、投射部ＰＪ２０のみであっても、投射された画像を立体的に認識できる。
［変形例］
【００７９】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記各実施形態において、再帰性反射層３１及び拡散層３２は、基材３０に設けられることとした。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、再帰性反射層３１及び拡散層３２を固定する金属性の円筒若しくはアクリル樹脂等の円筒等の構造体を設けてもよい。また、この構造体がアクリル樹脂であり、かつ、無色透明である場合には、その外周面に拡散層３２を貼付し、更にその外側に再帰性反射層３１を貼付してもよい。要すれば、再帰性反射層３１、拡散層３２の順に光が入射すれば、どのような構成であってもよい。
【００８０】
上記各実施形態において、スクリーンＳＣ１，ＳＣ１Ａを略円筒状に、スクリーンＳＣ２を略半円筒状に形成した。しかしながら、本発明は、これに限らない。スクリーンは、少なくとも円弧状の部分を有していれば、どのような形状であってもよい。
【００８１】
上記各実施形態において、投射部ＰＪとしては、例えば、プロジェクターが例示できる。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、投射部ＰＪとして投射光学装置のみを設けることとしてもよい。この場合には、投射光学装置に不図示の画像形成装置により形成された画像データを直接送信し、当該投射光学装置から当該投射光学装置の位置に対応する画像を投射するようにしてもよい。
【００８２】
上記第１及び第２実施形態において、複数の投射部ＰＪをスクリーンＳＣ１の下端部、すなわち、架台６，６ＡのＴ方向側の上端部に設けることとした。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、スクリーンＳＣ１の他端側である上端部に設けることとしてもよい。
【００８３】
上記第２及び第３実施形態において、画像光により形成される画像が複数の反射ミラーＭにより反転するため、予め表示制御装置５，５Ｂにより、反転された画像を形成する画像光を投射するように投射部ＰＪを制御することとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、記憶装置４，４Ｂにこれらの画像を反転した状態の画像情報を記憶するようにしてもよい。
【００８４】
上記第３実施形態において、回動電極１０を設けることとした。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、映像信号やカメラ９からの出力に無線を使用し、電源にはコイルによる電磁結合を用いることとしてもよい。これによれば、回動電極１０を設けた場合と同様に、ケーブルを使用することがないので、回動テーブル７を回動自在に架台６Ｂに保持できる。
【００８５】
上記第３実施形態において、複数のセンサー８とカメラ９とを備えることとした。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、複数のセンサー８を設けることなく、カメラ９を複数備えるようにしてもよい。これによれば、複数のカメラ９により初期段階から確実に観察者Ｈの顔を撮像し、方向検出回路１２により観察者Ｈの顔の位置を検出できるので、観察者Ｈが表示装置１Ｂ近傍に位置した際に、瞬時に回動テーブル７が回動し、スクリーンＳＣ２に投射された画像を認識できる。
【００８６】
上記第３実施形態における表示制御処理において、ステップＳ１９からステップＳ２５までの処理を繰り返し実行するようにしてもよい。これにより、スクリーンＳＣ２が常に観察者Ｈに正対させることができる。なお、観察者Ｈがカメラ９の撮像範囲外を超えて移動した場合には、ステップＳ１１に戻って、上記ステップＳ１１〜Ｓ２５の処理を行えばよい。
【符号の説明】
【００８７】
１，１Ａ，１Ｂ…表示装置、３…投射装置、４，４Ｂ…記憶装置、５，５Ｂ…表示制御装置（制御部）、６，６Ａ，６Ｂ…架台、７…回動テーブル（回動部）、８…センサー（位置検出部）、９…カメラ（位置検出部）、１２…方向検出回路（特定部）、１５…駆動回路（回動制御部）、３１…再帰性反射層（再帰性反射材）、３２…拡散層、ＰＪ…投射部、ＳＣ１，ＳＣ１Ａ，ＳＣ２…スクリーン、ＳＣ１２，ＳＣ２２…内周面、Ｍ…反射ミラー（反射部材）、Ｖｃ…仮想円。
【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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