(57)【要約】【課題】立体画像表示システムにおいて、立体画像表示と組み合わせた、機械的な触覚情報の表現手段では、弾力に富む物質の触覚再現が困難であり、特に空気の流れや水圧力の触覚再現が実現困難であった。【解決手段】立体画像表示が可能な画像表示手段１０１と、立体画像１０２と被位置計測物体１０５との相対位置を計測可能な位置計測手段１０３、１０４と、流体の応力を発生する機能を有する応力発生手段１０７、１０８を有し、前記立体画像１０２と前記被位置計測物体１０５との相対位置と、前記立体画像に応じて、被位置計測物体に対して前記応力発生手段により前記応力を提供することにより、特に流体の応力表現能力に優れた触覚表現機能を有した立体画像表示システムを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体画像表示が可能な画像表示手段と、前記立体画像と被位置計測物体との相対位置を計測可能な位置計測手段と、流体の応力を発生する機能を有する応力発生手段を有し、前記立体画像と前記被位置計測物体との相対位置と、前記立体画像に応じて、前記被位置計測物体に対して前記応力発生手段により前記応力を提供することを特徴とする立体画像表示システム。
【請求項２】
前記画像表示手段は液晶表示装置であることを特徴とする請求項１記載の立体画像表示システム。
【請求項３】
前記画像表示手段は有機ＥＬ表示装置であることを特徴とする請求項１記載の立体画像表示システム。
【請求項４】
前記位置計測手段は前記画像表示手段の左右に配置された２つの２次元撮像装置を含む少なくとも２つの撮像装置であることを特徴とする請求項１記載の立体画像表示システム。
【請求項５】
前記位置計測手段は前記画像表示手段上に薄膜トランジスタで構成される撮像装置であることを特徴とする請求項１記載の立体画像表示システム。
【請求項６】
前記応力発生手段は加圧送風機であって応力伝達媒体として気体を用いることを特徴とする請求項１記載の立体画像表示システム。
【請求項７】
前記応力発生手段は加圧送水機であって応力伝達媒体として液体を用いることを特徴とする請求項１記載の立体画像表示システム。
【請求項８】
前記応力発生手段は前記画像表示手段の背面に配置され、また前記画像表示手段は流体を通すための複数の細孔を有することを特徴とする請求項１記載の立体画像表示システム。
【請求項９】
前記応力発生手段は加熱冷却機能を有することを特徴とする請求項１記載の立体画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体触覚表現機能を有する立体画像表示システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
立体画像による視覚情報の表現装置に加え、触覚情報の表現装置を組み合わせることによって、実際に視認しているものに触れる感覚を得ることができるようになる。従来の視覚情報の表現装置と触覚情報の表現装置とを組み合わせる立体画像表示技術では、触覚情報の表現装置として、例えば金属などの固体を媒体とした機械的なものを利用して、触覚情報を与えていた。また別の技術として、人間の神経に対して電気的刺激を与えることで、あたかも物質に接触したかのような知覚を与えていた（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−７０８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら従来の機械的な触覚情報の表現装置では、弾力に富む物質の触覚再現が困難であり、特に空気の流れや水圧力の触覚再現が実現困難であった。また、電気刺激的な触覚情報の表現装置では、利用者はあらかじめグローブなどの電気的刺激を伝達する媒体を装着する必要があり、利便性が乏しく、触覚を有しない物質に対しては映像に応じた応力を与えることができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記従来の課題を解決するために、本発明の立体画像表示システムは、立体画像表示が可能な画像表示手段と、前記立体画像と被位置計測物体との相対位置を計測可能な位置計測手段と、流体の応力を発生する機能を有する応力発生手段を有し、前記立体画像と前記被位置計測物体との相対位置と、前記立体画像に応じて、被位置計測物体に対して前記応力発生手段により前記応力を提供する立体画像表示システムとすることにより、立体画像による視覚情報と、流体の触覚情報を与えるものである。
【０００５】
また、本発明の立体画像表示システムの前記画像表示手段は、液晶表示装置あるいは有機ＥＬ表示装置とするものである。
【０００６】
また、本発明の立体画像表示システムの前記位置計測手段は、前記画像表示手段の左右に配置された２つの２次元撮像装置を含む、少なくとも２つの撮像装置とするものである。
【０００７】
また、本発明の立体画像表示システムの前記位置計測手段は、前記画像表示手段上に薄膜トランジスタで構成される撮像装置とするものである。
【０００８】
また、本発明の立体画像表示システムの前記応力発生手段は、加圧送風機であって応力伝達媒体として気体を用いる、あるいは前記応力発生手段は、加圧送水機であって応力伝達媒体として液体を用いる構成とすることにより、特に空気の流れや水圧力の触覚再現を行うものである。
【０００９】
また、本発明の立体画像表示システムの前記応力発生手段は、前記画像表示手段の背面に配置され、また前記画像表示手段は流体を通すための複数の細孔を有するものである。
【００１０】
また、本発明の立体画像表示システムの前記応力発生手段は、加熱冷却機能を有するものであり、温度情報も表現可能とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の立体画像表示システムによれば、立体画像と被位置計測物体との相対位置と、立体画像に応じて、応力発生手段によって被位置計測物体に対して応力を提供可能で、特に流体の応力表現能力に優れた触覚表現機能を有した立体画像表示システムを提供することができる。また、利用者は刺激を伝達するグローブなどの媒体を装着する必要がなく、利便性に優れた立体画像表示システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における立体画像表示システムの構成図であり、上面から見た構成を示している。図1において、画像表示手段１０１は立体画像表示が可能な表示装置であり、例えば視野角の異なる液晶表示素子を用いた液晶表示装置で構成する。あるいは、画像表示手段１０１は有機ＥＬ表示を組み合わせて立体表示を行う有機ＥＬ表示装置で構成する。もしくは画像表示手段１０１は気体中や液体中に分散された微小粒子へ指向性に優れる光源を投影可能な投影装置で立体画像が表示可能に構成する。このような表示装置により、画像表示手段１０１には立体画像１０２が表示される。
【００１４】
位置計測手段Ａ１０３と位置計測手段Ｂ１０４は、利用者の指などに相当する被位置計測物体１０５と、立体画像１０２との相対位置を計測するものである。  位置計測手段Ａ１０３と位置計測手段Ｂ１０４は、それぞれ平面映像を撮像可能とし、撮像位置の異なる２つの手段の出力から被位置計測物体１０５の空間位置情報を計測するものである。
【００１５】
もしくは位置計測手段Ａ１０３と位置計測手段Ｂ１０４は、それぞれ音波反射計測などの非光学的な手段によって構成しても、被位置計測物体１０５の位置情報を計測することが可能である。また、位置計測手段は必ずしも２つ以上の手段で構成されるものではなく、空間位置情報を１つの検出可能な手段で構成としても良いことはいうまでもない。
【００１６】
システム制御装置１０６は、画像表示手段１０１で表示されている立体画像１０２の物質情報を有すると共に、位置計測手段Ａ１０３と位置計測手段Ｂ１０４の出力と、立体画像１０２に応じて被位置計測物体１０５へ与える応力を制御するものである。
【００１７】
応力発生手段Ａ１０７と応力発生手段Ｂ１０８は、システム制御装置１０６の出力に応じて被位置計測物体１０５へ提供する応力を発生するものである。応力は空気や液体などの流体を媒体とする応力を発生するように構成する。
【００１８】
以上のように構成された立体画像表示システムについて以下その動作説明を行う。システム制御装置１０６は、算出した前記被位置計測物体１０５の空間位置情報と、画像表示手段１０１によって制御される立体画像１０２の空間位置情報との相対位置情報と、システム制御装置１０６自身が有する立体画像１０２の物質情報に応じて、被位置計測物体１０５が立体画像１０２により受けることが望ましい応力を応力発生手段により提供するように応力発生手段Ａ１０７および応力発生手段Ｂ１０８を制御する。
【００１９】
応力発生手段Ａ１０７と応力発生手段Ｂ１０８は、システム制御装置１０６の制御出力に応じて応力を発生し、流体を媒体として被位置計測物体１０５へ応力を伝達する。応力には流体を媒体とするので、特に流体の応力表現能力に優れる。
【００２０】
以上のように、本発明の実施の形態１による立体画像表示システムによれば、立体画像と被位置計測物体との相対位置と、立体画像に応じて、被位置計測物体に対し応力発生手段によって応力を提供可能であり、特に流体の応力表現能力に優れる立体画像表示システムを実現することが可能である。
【００２１】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２における位置計測手段の配置図であり、上面から見た配置を示している。図２において、画像表示手段２０１は立体画像表示が可能な表示装置であり、画像表示手段２０１は、視野角の異なる液晶表示素子や、有機ＥＬ表示を組み合わせた立体表示装置や、ホログラフィ技術による印刷物および立体表示装置、もしくは気体中や液体中に分散された微小粒子へ指向性に優れる光源を投影可能な投影装置で実現される。画像表示手段２０１には立体画像２０２が表示される。
【００２２】
撮像装置Ａ２０３と撮像装置Ｂ２０４は、利用者の指などに相当する被位置計測物体２０５と、立体画像２０２との相対位置を計測するものであり、特に撮像装置Ａ２０３と撮像装置Ｂ２０４は、画像表示手段２０１の左右外側に配置され、それぞれ平面映像を撮像可能である。
【００２３】
撮像装置Ａ２０３と撮像装置Ｂ２０４は、画像表示手段２０１の外側に配置することで、画像表示手段２０１の立体表示を妨げることなく、被位置計測物体２０５を撮像可能である。また左右に離して配置することで被位置計測物体２０５に対する撮像方位角度を十分に広げることが可能であるので、被位置計測物体２０５の空間位置情報をより正確に得ることができる。
【００２４】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３における画像表示手段と位置計測手段の部分構成図である。図３は画像表示手段を構成するサブピクセルと、位置計測手段を構成するイメージセンサ構成素子の一部分を示したものである。
【００２５】
図３において、サブピクセルＡ３０１、サブピクセルＢ３０２、サブピクセルＣ３０３とイメージセンサ構成素子Ａ３０４、イメージセンサ構成素子Ｂ３０５、イメージセンサ構成素子Ｃ３０６は薄膜トランジスタを用いて同一基板上に形成される。画像表示手段の一画素はサブピクセルＡ３０１、サブピクセルＢ３０２、サブピクセルＣ３０３により構成され、複数の画素が集積されて画像表示手段を構成するものである。
【００２６】
サブピクセルＡ３０１は青の発光色を有し、サブピクセルＢ３０２は緑の発光色を有し、サブピクセルＣ３０３は赤の発光色を有し、それぞれのピクセルの発光色を合成することにより全ての色を画像表示手段に表現するものである。画像表示手段の一画素が別の発光色を加えて４つ以上のサブピクセルにより構成されても良い。
【００２７】
サブピクセルＡ３０１に隣接してイメージセンサ構成素子Ａ３０４が配置される。イメージセンサ構成素子Ｂ３０５は、サブピクセルＡ３０１とサブピクセルＢ３０２に隣接して、イメージセンサ構成素子Ａ３０４の反対側に配置される。イメージセンサ構成素子Ｃ３０６は、サブピクセルＢ３０２とサブピクセルＣ３０３に隣接して配置される。
【００２８】
イメージセンサ構成素子Ａ３０４、イメージセンサ構成素子Ｂ３０５、イメージセンサ構成素子Ｃ３０６により、位置計測手段としての撮像装置を構成するものであり、薄膜トランジスタを用いて同一基板上に形成することにより、画像表示手段と撮像装置を一体化形成することができる。
【００２９】
このように画像表示手段と、位置計測手段としての撮像装置を一体に形成することにより、画像表示手段と位置計測手段の相対位置が一意的に決定されるので、画像表示手段と位置計測手段の相対位置を設置毎に調整する必要がなく、煩わしさがない利便性に富んだ立体画像表示システムを提供することができる。
【００３０】
（実施の形態４）
図４は本発明の実施の形態４における応力発生手段の構成図である。図４において給気ユニット４０１は、外部から空気などの気体を応力発生手段へ取り込むもので、給気ユニット４０１により取り込んだ気体は、気体加熱冷却ユニット４０２により加熱あるいは冷却する。気体加熱冷却ユニット４０２により加熱あるいは冷却されて温度制御された気体には、加圧送風機を構成する加圧送風ユニット４０３により圧力を加えられ、気体の応力を発生する構成である。
【００３１】
応力発生手段をこのような構成とすることにより、気体を応力伝達の媒体として利用することが可能となる。また気体加熱冷却ユニット４０２を備えることによって、気体の応力とともに温度情報も表現可能となる。
【００３２】
（実施の形態５）
図５は本発明の実施の形態５における応力発生手段の構成図である。図５において給水ユニット５０１は、水などの液体を応力発生手段へ取り込むもので、給水ユニット５０１により取り込んだ液体は、液体加熱冷却ユニット５０２により加熱あるいは冷却する。液体加熱冷却ユニット５０２により加熱あるいは冷却されて温度制御された液体には、加圧送水機を構成する加圧送水ユニット５０３により圧力を加えられ、液体の応力を発生する構成である。
【００３３】
応力発生手段をこのような構成とすることにより、液体を応力伝達の媒体として利用することが可能となる。また液体加熱冷却ユニット５０２を備えることによって、液体の応力とともに温度情報も表現可能となる。
【００３４】
（実施の形態６）
図６は本発明の実施の形態６における画像表示手段の部分構成図である。図６においてサブピクセルＡ６０１は青の発光色を有するサブピクセルあり、サブピクセルＢ６０２は緑の発光色を有するサブピクセルであり、サブピクセルＣ６０３は赤の発光色を有するサブピクセルである。サブピクセルＡ６０１、サブピクセルＢ６０２、サブピクセルＣ６０３はそれぞれの間に間隔を有して形成している。
【００３５】
画像表示手段の１画素はサブピクセルＡ６０１、サブピクセルＢ６０２、サブピクセルＣ６０３により構成され、複数の画素が集積されて画像表示手段を構成する。前記画像表示手段の１画素が別の発光色を加えて４つ以上のサブピクセルにより構成されても良い。
【００３６】
サブピクセルと他のサブピクセルの間には、空気などの気体や、水などの液体による、流体が通過可能な細孔６０４が設けられている。細孔６０４は必ずしもすべてのサブピクセルの間に設けなくても良い。細孔６０４を通じて流体を媒体とした応力を伝達することによって、画像表示手段の前面から流体の応力を加えることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明にかかる立体画像表示システムは、応力発生手段によって被位置計測物体に対して応力を提供可能になるので、流体触覚表現機能を有する立体画像表示システム等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１における立体画像表示システムの構成図
【図２】本発明の実施の形態２における位置計測手段の配置図
【図３】本発明の実施の形態３における画像表示手段と位置計測手段の部分構成図
【図４】本発明の実施の形態４における応力発生手段の構成図
【図５】本発明の実施の形態５における応力発生手段の構成図
【図６】本発明の実施の形態６における画像表示手段の部分構成図
【符号の説明】
【００３９】
１０１  画像表示手段
１０２  立体画像
１０３  位置計測手段Ａ
１０４  位置計測手段Ｂ
１０５  被位置計測物体
１０６  システム制御装置
１０７  応力発生手段Ａ
１０８  応力発生手段Ｂ
２０１  画像表示手段
２０２  立体画像
２０３  撮像装置Ａ
２０４  撮像装置Ｂ
２０５  被位置計測物体
４０２  気体加熱冷却ユニット
４０３  加圧送風ユニット
５０２  液体加熱冷却ユニット
５０３  加圧送水ユニット
６０４  細孔
【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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