(57)【要約】【課題】立体的な画像を表示可能な表示装置において、例えば観察者の移動による観察者と表示装置との間の距離によらずに、観察者にとって適した立体的な画像を表示する。【解決手段】表示装置（１）は、観察者の視線上に相前後して配置された複数の表示手段（１１、１２）と、複数の表示手段のうち隣り合う二つの表示手段間の間隔を調整する間隔調整手段（２１）とを備える。【選択図】図１
2004219483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者の視線上に相前後して配置された複数の表示手段と、
前記複数の表示手段のうち隣り合う二つの表示手段間の間隔を調整する間隔調整手段と
を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記二つの表示手段のうち少なくとも一つは、前記視線に対して前後に移動可能であり、前記間隔調整手段は、前記少なくとも一つの表示手段を前後に移動させることにより、前記間隔を調整することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記間隔調整手段は、前記少なくとも一つの表示手段を移動させるモータを備えたことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記間隔調整手段は、前記二つの表示手段のうち前記観察者に近い側に配置された表示手段を固定し、前記二つの表示手段のうち他の表示手段を前記少なくとも一つの表示手段として移動させることで、前記間隔を調整することを特徴とする請求項２又は３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記間隔は、前記二つの表示手段間の光学距離であり、前記間隔調整手段は、前記光学距離を変化させることにより前記間隔を調整することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記間隔は、前記観察者を基準とする前記二つの表示手段により表示された二つの画像間の見掛けの距離であり、前記間隔調整手段は、前記二つの画像のうち少なくとも一つが結像される位置を変化させることで、前記間隔を調整することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記間隔調整手段は、焦点可変レンズを含むことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記焦点可変レンズは、液晶レンズを含むことを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記観察者と当該表示装置との間の距離を検出する距離検出手段を更に備え、
前記間隔調整手段は、前記検出された距離に基づいて、前記間隔を調整することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記距離検出手段は、前記距離を検出する赤外線センサを含むことを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記間隔調整手段は、外部から入力される間隔調整のための指示に基づいて前記間隔を調整することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記間隔調整手段は、前記複数の表示手段に表示される画像の表示内容に基づいて前記間隔を調整することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記間隔調整手段は、前記表示内容として前記画像の奥行の幅が大きい場合には前記間隔を広げ、前記幅が小さい場合には前記間隔を狭めるように前記間隔を調整することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記複数の表示手段のうち、少なくとも前記観察者から見て最も後方に配置された表示手段を除く表示手段は、半透明な表示デバイスからなることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記半透明の表示デバイスは、液晶表示デバイス又はＥＬ表示デバイスであることを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記複数の表示手段は、ハーフミラーにより合成される表示手段を含むことを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１７】
観察者の視線上に相前後して配置された複数の表示手段を備えた表示装置における表示方法であって、
前記複数の表示手段のうち隣り合う二つの表示手段間の間隔を調整する間隔調整工程と、
前記複数の表示手段に複数の画像を重ねて表示する表示工程と
を備えたことを特徴とする表示方法。
【請求項１８】
前記観察者と当該表示装置との間の距離を検出する距離検出工程を更に備え、
前記間隔調整工程は、前記検出された距離に基づいて、前記間隔を調整することを特徴とする請求項１７に記載の表示方法。
【請求項１９】
外部から入力される間隔調整のための指示を取得する外部入力取得工程を更に備え、前記間隔調整工程は、前記指示に基づいて前記間隔を調整することを特徴とする請求項１７又は１８に記載の表示方法。
【請求項２０】
前記間隔調整工程は、前記複数の表示手段に表示される画像の表示内容に基づいて前記間隔を調整することを特徴とする請求項１７から１９のいずれか一項に記載の表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の表示手段が観察者の視線方向に相前後して配置された表示装置であって、夫々の表示手段に表示する画像を制御して立体視することを可能とする表示装置及び方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、立体的な画像を表示することが可能な装置として種々の形態の表示装置が提案され、或いは実用化がなされている。例えば、電気的に書き換え可能であり、立体的な画像を表示することが可能な表示装置として、液晶シャッタ眼鏡方式等が良く知られている。この液晶シャッタ眼鏡方式はカメラで物体を異なる方向から撮影し、得られた視差情報を含む画像データを合成して１つの画像信号に合成し、表示装置に入力し表示する。観察者は液晶シャッタ眼鏡をかけ、例えば奇数フィールド時に右目用の液晶シャッタを透過状態とし左目用の液晶シャッタを光遮断状態とする。一方、偶フィールド時に左目用の液晶シャッタが透過状態とし右目用の液晶シャッタを光遮断状態とする。このとき、奇数フィールドに右目用の画像を、偶フィールドに左目用の画像を同期して表示することで、観察者は、右目用、左目用の視差を含む画像を夫々の目で見ることにより立体的な画像を視覚するものである。
【０００３】
又、観察者の視線上に相前後して複数の表示装置を配置し、それらに表示される画像を重ねて見ることによって、奥行き方向には離散的であるが、立体的な画像として視覚される表示装置がある。又、その離散的な状態を改善するために、表示装置の夫々に表示される画像の輝度に変化を付けることによって、離散的な位置の中間位置に物体があるかの様に視覚され、より立体的な画像を表示することが可能となるように改良された表示装置がある。例えば、複数のハーフミラーを用いて複数の表示装置からの物体像を重ねて表示することで、半透明な物体や後ろの物体が透けて見えるような表示を可能ならしめる、輝度変調型の表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１１５８１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの観察者の視線上に相前後して配置された複数の表示装置を有する表示装置では、観察者が移動することによって、立体的な画像を視覚することが困難或いは不可能である場合が生じることがある。例えば、観察者が表示装置から遠ざかる場合には、観察者と表示装置との間の距離に対して、表示装置を構成している複数の表示装置間の距離が相対的に小さくなり、即ち、立体的な画像の奥行方向の距離が相対的に小さくなる。このため、立体感の感じ方が薄れるという技術的な問題点を有している。逆に観察者が表示装置に近づく場合には、表示画面の特に周辺部に画像のずれが生じ、相前後して配置された複数の表示装置の各々に表示されている画像を重ねて視覚することが困難或いは不可能であるという技術的な問題点も有している。
【０００６】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みなされたものであり、例えば観察者が表示装置に対して前後に移動しても、或いは観察者から表示装置までの距離によらずに当該観察者が立体的な画像を視覚することを可能ならしめる表示装置及び方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の表示装置は、観察者の視線上に相前後して配置された複数の表示手段と、前記複数の表示手段のうち隣り合う二つの表示手段間の間隔を調整する間隔調整手段とを備える。
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１７に記載の表示方法は、観察者の視線上に相前後して配置された複数の表示手段を備えた表示装置における表示方法であって、前記複数の表示手段のうち隣り合う二つの表示手段間の間隔を調整する間隔調整工程と、前記複数の表示手段に複数の画像を重ねて表示する表示工程とを備える。
【０００９】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされよう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について以下に説明する。
【００１１】
本発明の実施形態に係る表示装置は、観察者の視線上に相前後して配置された複数の表示手段と、前記複数の表示手段のうち隣り合う二つの表示手段間の間隔を調整する間隔調整手段とを備える。
【００１２】
本発明の実施形態に係る表示装置によれば、その動作時には、観察者の視線上に相前後して配置された複数の表示手段によって、観察者の側から見て立体表示用の画像を重ねて表示すれば、立体表示或いは三次元表示を行うことが可能となる。即ち、観察者は立体的な画像を視覚することが可能となる。例えば、輝度変調型の立体表示であれば、二つの表示手段で表示される同一画像部分についての輝度の割振によって、二つの表示手段間におけるいずれかの奥行位置に画像が存在するように見える、連続的な立体表示が可能となる。或いは、画像部分が、二つの表示手段のいずれかに表示されている離散的な立体表示が可能となる。更に、三つ以上の表示手段間のいずれかの位置に画像が存在するように見える、連続的又は離散的な立体表示も可能となる。
【００１３】
ここで本実施形態では特に、間隔調整手段によって、隣り合う二つの表示手段間の間隔を調整することが可能である。このため、係る間隔を、観察者が立体的な画像を視覚するのに適した間隔に或いは所定の間隔に調整することが可能となる。
【００１４】
例えば、観察者が表示装置から遠ざかった場合、即ち、観察者と表示装置との間の距離が大きくなった場合、観察者と表示装置との間の距離と比較して、二つの表示手段間の間隔が相対的に小さくなる。このため、仮に二つの表示手段間の間隔を一定にしたままでは、表示装置は、遠ざかった観察者にとって立体的な画像を表示することが困難或いは不可能となる。しかるに本実施形態では、この場合には、間隔調整手段が隣り合う二つの表示手段間の間隔を広くすることで、画像の奥行方向の間隔が大きくなり、観察者は立体的な画像を視覚することが可能となる。逆に、例えば、観察者が表示装置に近づいた場合、即ち、観察者と表示装置との間の距離が小さくなった場合、仮に二つの表示手段間の間隔を一定にしたままでは、観察者は相前後して配置されている表示手段の夫々に表示されている立体表示用の画像を重ねて認識することができなくなる。即ち、表示装置は、近づいた観察者にとって立体的な画像を表示することが困難或いは不可能となる。しかるに本実施形態では、この場合には、間隔調整手段が隣り合う二つの表示手段間の間隔を狭くすることで、画像が重なる程度の間隔にて複数の表示手段が配置され、観察者は立体的な画像を視覚することが可能となる。
【００１５】
以上の結果、本実施形態によれば、隣り合う二つの表示手段間の間隔を観察者が立体的な画像を視覚するのに適した間隔に或いは所定の間隔に調整することにより、観察者が表示装置に対して前後に移動しても、或いは観察者から表示装置までの距離によらずに、当該観察者は立体的な画像を視覚可能となる。
【００１６】
尚、三つ以上の表示手段を有する表示装置であっても、全ての隣り合う二つの表示手段間の間隔の調整を繰り返すことで、複数の表示手段間の間隔を調整することが可能となる。
【００１７】
本発明の実施形態に係る表示装置の一の態様では、前記二つの表示手段のうち少なくとも一つは、前記視線に対して前後に移動可能であり、前記間隔調整手段は、前記少なくとも一つの表示手段を前後に移動させることにより、前記間隔を調整する。
【００１８】
この態様によれば、間隔調整手段は、物理的に隣り合う二つの表示手段の少なくとも一つの表示手段を観察者の視線に対して前方或いは後方に移動させ且つ所望の位置に固定可能に構成されている。間隔調整手段は、当該表示手段を物理的に移動させることで、比較的容易に隣り合う二つの表示手段間の間隔を調整することが可能となる。即ち、間隔を広げる或いは狭めることが可能となる。
【００１９】
例えば、隣り合う二つの表示手段間の間隔を広げたい場合には、二つの表示手段がお互いに遠ざかる方向に移動させること、即ち、二つの表示手段のうち観察者の側から見て手前に配置されている表示手段を観察者の側に向かって移動させることで、二つの表示手段間の間隔を広げることが可能となる。或いはこれに代えて又は加えて、二つの表示手段のうち観察者の側から見て後方に配置されている表示手段を観察者の側とは反対の方向へ移動させることで、二つの表示手段間の間隔を広げることが可能となる。
【００２０】
逆に例えば、隣り合う二つの表示手段間の間隔を狭めたい場合には、二つの表示手段がお互いに近づく方向に移動させること、即ち、二つの表示手段のうち観察者の側から見て手前に配置されている表示手段を観察者の側とは反対の方向へ移動させることで、二つの表示手段間の間隔を狭めることが可能となる。或いはこれに代えて又は加えて、二つの表示手段のうち観察者の側から見て後方に配置されている表示手段を観察者の側の方向へ移動させることで、二つの表示手段間の間隔を狭めることが可能となる。
【００２１】
但し、隣り合う二つの表示手段をお互い反対の方向へ移動させなくとも、移動の結果として二つの表示手段間の間隔が広がって或いは狭まっていれば二つの表示手段を同一の方向へ移動させてもよい。
【００２２】
この態様では、前記間隔調整手段は、前記少なくとも一つの表示手段を移動させるモータを備えるように構成してもよい。
【００２３】
このように構成すれば、間隔調整手段は、モータの動力を利用することによって、複数の表示手段を比較的容易に移動させることが可能となる。
【００２４】
尚、モータに限らず、電気的な駆動力を用いて表示手段を移動可能である電気的駆動手段であればよい。或いは、例えば油圧装置等の機械的な駆動手段であってもよいし、例えば手動スライダ等の外力を用いた駆動手段であってもよい。
【００２５】
上述した表示手段を前後に移動可能な態様では、前記間隔調整手段は、前記二つの表示手段のうち前記観察者に近い側に配置された表示手段を固定し、前記二つの表示手段のうち他の表示手段を前記少なくとも一つの表示手段として移動させることで、前記間隔を調整するように構成してもよい。
【００２６】
このように構成すれば、一つの表示手段を移動させれば、間隔を調整できるので、当該間隔調整手段における構成及び動作を簡易化することが可能となり、比較的容易にして高精度で調整できる。
【００２７】
更に、三つ以上の表示手段を備える表示装置において、複数の表示手段のうち観察者に最も近い側に配置された表示手段、即ち、観察者が表示装置の外観として視覚する表示手段を固定したままで複数の表示手段を移動させることが可能となる。このため、観察者は、表示手段が移動していることを視覚することなく、即ち、表示装置の外観上は変化のない自然な状態で、立体的な画像を視覚することが可能となる。
【００２８】
尚、二つの表示手段のうち観察者に遠い側に配置された表示手段を固定し、二つの表示手段のうち観察者に近い側に配置された表示手段を移動させるように構成しても、当該間隔調整手段における構成及び動作を簡易化することが可能となる。
【００２９】
本発明の実施形態に係る表示装置の他の態様では、前記間隔は、前記二つの表示手段間の光学距離であり、前記間隔調整手段は、前記光学距離を変化させることにより前記間隔を調整する。
【００３０】
この態様によれば、間隔調整手段は、例えば、隣り合う二つの表示手段間の屈折率を変化させることで、その間の光学距離を変化させることが可能である。尚、ここに「光学距離」とは、光学的な距離であり、観察者の側から見た見掛けの距離である。光学距離を変化させることで表示手段に表示される画像の像面を、その画像が表示されている表示手段が実際に配置されている位置とは異なる位置に映し出すことが可能となる。言い換えれば、観察者は、像面の位置にその表示手段が配置されているように認識することとなる。これにより、二つの表示手段は光学的に見て或いは観察者の側から見て最適な或いは所定の間隔にて配置されたのと実質的に同様の状態を実現することが可能となる。
【００３１】
本発明の実施形態に係る表示装置の他の態様では、前記間隔は、前記観察者を基準とする前記二つの表示手段により表示された二つの画像間の見掛けの距離であり、前記間隔調整手段は、前記二つの画像のうち少なくとも一つが結像される位置を変化させることで、前記間隔を調整する。
【００３２】
この態様によれば、間隔調整手段は、隣り合う二つの表示手段に表示される画像のうち少なくとも一つの画像を、その画像が表示されている表示手段が実際に配置されている位置とは異なる位置に結像することが可能である。言い換えれば、観察者は見掛け上、結像された像面の位置に、その表示手段があるかのように視覚することとなる。
【００３３】
従って、間隔調整手段は、表示手段に表示される画像が結像される位置を変化させることにより、光学的に見て或いは観察者の側から見て表示手段の位置を変化させることが可能となる。即ち、間隔調整手段は、光学的に見て或いは観察者の側から見て隣り合う二つの表示手段間の間隔を調整することが可能となる。
【００３４】
上述の如く画像の結像位置を変化させて間隔を調整する間隔調整手段に係る表示装置の態様では、前記間隔調整手段は、焦点可変レンズを含むように構成してもよい。
【００３５】
このように構成すれば、間隔調整手段として、焦点を自在に変化させ、画像を任意の位置に結像することが可能な焦点可変レンズを用いることが可能である。焦点可変レンズは、その焦点距離を変化させることで、隣り合う二つの表示手段に表示される二つの画像のうち少なくとも一つの画像を、その画像が表示されている表示手段が実際に配置されている位置とは異なる位置に結像することが可能となる。
【００３６】
従って、焦点距離を調整し、所定の位置に画像を結像させることで、光学的に見て或いは観察者の側から見て隣り合う二つの表示手段間の間隔を調整することが可能となる。
【００３７】
又、焦点可変レンズに固定焦点距離を有する固定レンズを複合した複合レンズの形態にしてもよい。固定レンズには、凸レンズ、凹レンズ、非球面レンズ、フレネルレンズ或いは分布屈折率レンズ等のいずれも用いることが可能である。
【００３８】
上述の如く画像の結像位置を変化させて間隔を調整する間隔調整手段に係る表示装置の態様では、前記焦点可変レンズは、液晶レンズを含むように構成してもよい。
【００３９】
このように構成すれば、液晶レンズは、印加される電圧に応じて、その焦点距離を変化させることが可能であるため、比較的容易に、表示手段に表示される画像を、その表示手段が実際に配置されている位置とは異なる位置に結像することが可能となる。
【００４０】
本発明の実施形態に係る表示装置の他の態様では、前記観察者と当該表示装置との間の距離を検出する距離検出手段を更に備え、前記間隔調整手段は、前記検出された距離に基づいて、前記間隔を調整する。
【００４１】
この態様によれば、例えば、本発明の実施形態に係る表示装置を備えたカーナビゲーションシステムにおいて、車のシートを前後にスライドすると、ドライバー（即ち、観察者）と表示装置との間の距離が変化する。距離検出手段は、例えば、シートのスライド量からドライバーと表示装置との間の距離を検出し、間隔調整手段は、検出された距離に基づいて、カーナビゲーションシステムの表示装置を構成している複数の表示手段のうち隣り合う二つの表示手段間の間隔を調整することが可能である。表示手段が三つ以上ある場合には、全ての隣り合う二つの表示手段について、間隔の調整を繰り返す。この結果、複数の表示手段が最適な或いは所定の間隔で配置されることで、ドライバーは、立体的な画像を視覚することが可能となる。又、夫々のドライバーごとにシートの位置が異なることがあるが、その場合にも、ドライバーがシートの位置を調整すると同時に、間隔調整手段は、カーナビゲーションシステムの表示装置を構成している複数の表示手段のうち隣り合う二つの表示手段間の間隔を調整することが可能である。これにより、ドライバーは、表示装置の調整等を意識することなく、立体的な画像を視覚することが可能となる。
【００４２】
尚、上述の例の場合に限らず、観察者が移動することによって、観察者と表示装置との間の距離が変化しても、距離検出手段が、変化後の観察者と表示装置との間の距離を検出し、間隔調整手段は検出された距離に基づいて、隣り合う二つの表示手段間の間隔を調整することが可能である。
【００４３】
更に、間隔調整手段は、例えば、検出された距離を変数とする予め設定された関数によって、演算により算出された最適な或いは所定の間隔にて、隣り合う二つの表示手段間の間隔を調整することが可能である。但し、関数でなくても、例えば、検出された距離に対応した間隔に変換するように予め設定されたテーブルにより、隣り合う二つの表示手段間の間隔を調整してもよい。
【００４４】
上述の如く距離検出手段を備える表示装置の態様では、前記距離検出手段は、前記距離を検出する赤外線センサを含むように構成してもよい。
【００４５】
このように構成すれば、距離検出手段は、例えば、上述のカーナビゲーションシステムの例でたとえると、シートのスライド量でなく、ドライバー自体の位置を赤外線センサにより検出することで、観察者と表示装置との間の距離を検出することが可能となる。
【００４６】
尚、距離検出手段は、赤外線センサに限られるものではなく、観察者の位置を検出することが可能なセンサであればよい。
【００４７】
本発明の実施形態に係る表示装置の他の態様では、前記間隔調整手段は、外部から入力される間隔調整のための指示に基づいて前記間隔を調整する。
【００４８】
この態様によれば、間隔調整手段は、観察者等が、例えば、表示装置に表示される立体的な画像を、観察者にとってより適した画像に調整することを望む場合、即ち、観察者にとってより適した間隔に調整することを望む場合、観察者等が外部入力により与えた間隔調整用の指示に基づいて、隣り合う二つの表示手段間の間隔を更に調整することが可能となる。これにより、観察者は、観察者にとってより適した立体的な画像を視覚することが可能となる。
【００４９】
ここで、間隔調整用の指示とは、観察者が直接的に間隔の値を指定するものでなくともよい。例えば、表示装置に立体感を調整するための画像を表示し、間隔調整手段が隣り合う二つの表示手段間の間隔を随時調整していき、観察者はその間隔調整による画像の変化を見ながら、より適した画像を外部入力により指定する指示であってもよい。
【００５０】
更に、例えば、観察者が表示装置を初めて使用する際に、立体感を調整する画面を用いて、観察者に最適な或いは所定の間隔を外部入力により指定してもよい。
【００５１】
尚、外部入力操作を与える手段として、例えば、マウス等のポインティングデバイスやリモコン、コントローラ、十字キー、ボタン、音声入力装置等の各種の入力装置から構成可能である。更に、表示装置の前方に配置されたタッチパネルによって入力されてもよい。
【００５２】
本発明の実施形態に係る表示装置の他の態様では、前記間隔調整手段は、前記複数の表示手段に表示される画像の表示内容に基づいて前記間隔を調整する。
【００５３】
輝度変調型の表示装置によれば、例えば輝度の割振がなされた立体表示用の画像を重ねて見ることによって、その画像が複数の表示手段の間に存在しているかのような立体的な画像を視覚することが可能である。ここで、輝度が高ければ観察者の側から見てより前方に、輝度が低ければ観察者の側から見てより後方に画像が存在しているかのように視覚する。即ち、複数の表示手段のうち観察者に最も近い一の表示手段の位置に存在しているかのように表示される画像は最も輝度が高い状態で、逆に、複数の表示手段のうち観察者に最も遠い他の表示手段の位置に存在しているかのように表示される画像は最も輝度が低い状態で表示される。この二つの表示手段の間では、一の表示手段の位置から他の表示手段の位置に向かって、その位置に存在しているかのように表示される画像の輝度を連続的に低下させることで、滑らかで立体的な画像を表示することが可能となる。
【００５４】
この態様では、間隔調整手段は、例えば、より滑らかで立体感のある画像を表示する場合には、輝度の範囲を最大限或いは適切に使用するために、隣り合う二つの表示手段間の空間全体に立体的な画像が存在しているかのように表示されるように、言い換えれば、画像の大きさと同一の或いは近い間隔にて、二つの表示手段間の間隔を調整することが可能となる。これにより、観察者はより滑らかで立体的な画像を視覚することが可能となる。逆に、立体感の薄い画像の表示を望む場合には、輝度の範囲を限定的に使用するために、その画像が隣り合う二つの表示手段間の空間の一部に存在しているかのように表示されるように、言い換えれば、画像の大きさよりも大きい間隔にて、二つの表示手段間の間隔を調整することが可能となる。これにより、観察者は立体感の薄い画像を視覚することが可能となる。三つ以上の表示手段を有する本実施形態に係る表示装置であっても、複数の表示手段のうち観察者の側から見て最も近い一の表示手段と、複数の表示手段のうち観察者の側から見て最も遠い他の表示手段との間の空間全体に画像が存在しているかのような表示、或いは、一の表示手段と他の表示手段との間の空間の一部に画像が存在しているかのような表示となるように、隣り合う二つの表示手段の間隔の調整を繰り返すことで、画像の大きさと表示される立体感の度合いに応じて、最適な或いは適切な間隔にて複数の表示手段の間隔を調整することが可能となる。
【００５５】
仮に、上述のように最適な或いは適切な間隔にて複数の表示手段の間隔を調整することなく、最大限の輝度の範囲を使用して画像を表示した場合、複数の表示手段の幅に応じて画像が、例えば奥行方向に拡大或いは縮小されて表示されることとなる。即ち、最大限の輝度範囲を使用して立体的な画像を表示する場合には、最も遠い表示手段と、最も近い表示手段との間の空間全体に画像を存在しているかのように表示するため、複数の表示手段の間隔に合わせて画像の形状等が変化することとなる。しかるに本実施形態に係る表示装置によれば、画像の大きさ或いは奥行の幅に基づいて、複数の表示手段の間隔を調整することが可能であるため、画像の形状等を変化させることなく、最大限或いは適切な輝度の範囲を使用して立体的な画像を表示することが可能である。
【００５６】
以上の結果、画像の表示内容に応じて、より立体感のある或いは立体感を薄くし、且つ画像の形状等を変化させることなく、最適な或いは適切な立体表示が可能となる。
【００５７】
尚、間隔調整手段が最適な或いは適した間隔を算出する際に考慮するものとして、本実施形態に係る画像の表示内容に加えて観察者と表示装置との間の距離或いは外部入力による指示がある。この場合、優先して考慮する一つを予め定めておいてもよい。又、予め定めていなくとも、その都度観察者に優先するものを外部入力による指示により指定させてもよい。
【００５８】
上述の如く画像の表示内容に応じて間隔を調整する間隔調整手段に係る表示装置の態様では、前記間隔調整手段は、前記表示内容として前記画像の奥行の幅が大きい場合には前記間隔を広げ、前記幅が小さい場合には前記間隔を狭めるように前記間隔を調整するように構成してもよい。
【００５９】
このように構成すれば、二つの表示手段間の奥行位置に連続的に画像が存在するように表示することが可能となり、最大限或いは適切な輝度の範囲を用いて画像を表示することが可能となる。更に、三つ以上の表示手段を有する場合も、二つの表示手段間の間隔の調整を繰り返し、複数の表示手段のうち観察者に最も近い側に配置された一の表示手段と複数の表示手段のうち観察者に最も遠い側に配置された他の表示手段との間の間隔を画像の奥行の幅に近づける或いは一致させることで、観察者はより滑らかで立体的な画像を視覚することが可能となる。
【００６０】
但し、最も手前に配置された表示手段と最も後方に配置された表示手段との間の間隔を画像の奥行の幅に近づけなくとも或いは一致させなくとも、観察者は相応に滑らかで立体的な画像を視覚することが可能である。又、画像の奥行の幅に基づいて複数の表示手段間の間隔を調整しなくても、観察者は、立体的な画像を視覚することが可能である。
【００６１】
尚、画像の奥行の幅を示す情報は、画像自体の情報に含まれていてもよいし、画像自体の情報に含まれていなくとも、別途奥行を示す情報として間隔調整手段に与えてもよい。
【００６２】
本発明の実施形態に係る表示装置の他の態様では、前記複数の表示手段のうち、少なくとも前記観察者から見て最も後方に配置された表示手段を除く表示手段は、半透明な表示デバイスからなる。
【００６３】
この態様によれば、観察者の側から見て前方に配置された表示手段を通して観察者の側から見て後方に配置された表示手段に表示された画像を視覚することが可能となり、観察者の視線上に直接、その表示手段を配置することが可能となる。又、複数の表示手段に表示される夫々の画像の輝度を変調させることにより、それらの画像を重ねて表示することにより、観察者に立体的な画像を視覚させることも可能となる。
【００６４】
上述の如く半透明の表示デバイスを含む表示装置の態様では、前記半透明の表示デバイスは、液晶表示デバイス又はＥＬ表示デバイスであってもよい。
【００６５】
このように構成すれば、液晶表示デバイスやＥＬ表示デバイスといった、半透明のパネル状の表示手段を用いて、立体的な画像を表示することが可能となる。
【００６６】
本発明の実施形態に係る表示装置の他の態様では、前記複数の表示手段は、ハーフミラーにより合成される表示手段を含む。
【００６７】
この態様によれば、表示手段は観察者の視線上に直接配置されることはなく、ハーフミラーを介して画像が合成される。従って表示手段として光透過性を有しないものも用いることが可能となり、例えばブラウン管表示デバイス、プラズマ表示デバイス等を利用することが可能となる。
【００６８】
尚、ハーフミラーにより合成される表示手段は、当該表示手段が観察者の視線上において視覚される像面を、観察者の視線上に配置される表示手段とみなして、上述の実施の形態の各種態様が採用可能である。
【００６９】
本発明の実施形態に係る表示方法は、観察者の視線上に相前後して配置された複数の表示手段を備えた表示装置における表示方法であって、前記複数の表示手段のうち隣り合う二つの表示手段間の間隔を調整する間隔調整工程と、前記複数の表示手段に複数の画像を重ねて表示する表示工程とを備える。
【００７０】
本発明の実施形態に係る表示方法によれば、上述した本発明の実施形態に係る表示装置の場合と同様に、隣り合う二つの表示手段間の間隔を観察者が立体的な画像を視覚するのに最適な或いは所定の間隔に調整することにより、観察者が表示装置に対して前後に移動しても、或いは観察者から表示装置までの距離によらずに、当該観察者は立体的な画像を視覚可能となる。
【００７１】
本発明の実施形態に係る表示方法の一の態様では、前記観察者と当該表示装置との間の距離を検出する距離検出工程を更に備え、前記間隔調整工程は、前記検出された距離に基づいて、前記間隔を調整する。
【００７２】
この態様によれば、距離検出工程は、例えば、シートのスライド量からドライバーと表示装置との間の距離を検出したり、赤外線センサにより観察者と表示装置との間の距離を検出する。間隔調整工程は、検出された距離に基づいて、隣り合う二つの表示手段間の間隔を夫々調整することが可能である。この結果、観察者は、調整を意識することなく、立体的な画像を視覚することが可能となる。
【００７３】
本発明の実施形態に係る表示方法の他の態様では、外部から入力される間隔調整のための指示を取得する外部入力取得工程を更に備え、前記間隔調整工程は、前記指示に基づいて前記間隔を調整する。
【００７４】
この態様によれば、外部入力取得工程により取得される、例えばマウス等のポインティングデバイスやリモコン、コントローラ、十字キー、ボタン、音声入力装置等の各種の入力装置から入力される観察者の指示等に基づいて、間隔調整工程は、二つの表示手段の間隔を調整することが可能となる。この結果、観察者は、観察者にとってより適した立体的な画像を視覚することが可能となる。
【００７５】
本発明の実施形態に係る表示方法の他の態様では、前記間隔調整工程は、前記複数の表示手段に表示される画像の表示内容に基づいて前記間隔を調整する。
【００７６】
この態様によれば、間隔調整工程は、例えば画像の奥行の幅を示す情報に基づいて、例えば画像の奥行の幅と同一の間隔となるように、二つの表示手段の間隔を調整することが可能となる。従って、その画像に使用できる輝度の範囲を適切に使用することにより、観察者はより滑らかで立体的な画像を視覚することが可能となる。又、画像が奥行方向にのみ拡大或いは縮小されることなく、観察者は、より好ましい立体的な画像を視覚することが可能となる。
【００７７】
以上説明したように本発明の実施形態に係る表示装置によれば、複数の表示手段及び間隔調整手段を備えている。また、本発明の実施形態に係る表示方法によれば、間隔調整工程及び表示工程を備えている。このため、複数の表示手段間の間隔を、適宜調整することが可能となり、立体的な画像を表示することが可能となる。又、観察者の移動、外部入力等に基づき、観察者にとって最適な或いは所定の間隔で複数の表示手段を配置することが可能となる。又、本発明の実施形態によれば、動画或いは静止画にかかわらず、同様の効果、即ち、観察者は、立体的な画像を視覚することが可能となる。
【００７８】
本発明のこのような作用、及び他の利得は次に説明する実施例から更に明らかにされる。
【００７９】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の表示装置に係る実施例を説明する。
【００８０】
（第１実施例）
図１から図３を参照して、本発明の第１実施例に係る表示装置の動作原理及び基本構成について説明する。ここに、図１は、本発明の第１実施例に係る表示装置１の構成を示すブロック図であり、図２は、第１実施例に係る画像表示部の他の構成について示した光学系の図式的な断面図であり、図３は、第１実施例に係る間隔調整部２１の動作を概念的に示した図である。
【００８１】
図１に示すように表示装置１は、前画面１１と、前画面１１の後方に配置された後画面１２と、前画面１１及び後画面１２に表示する画像を発生する画像発生部１４と、画像発生部１４からの画像信号を前画面１１に表示する第一駆動部１５と、画像発生部１４からの画像信号を後画面１２に表示する第二駆動部１６と、前画面１１及び後画面１２の間隔を調整する間隔調整部２１と、観察者の指示を与える外部入力部４０と、表示装置１の全体制御を行う制御部１７とを備えて構成されている。
【００８２】
前画面１１及び前画面１２は、表示装置１の画像表示部を形成し、観察者からの視線Ｌに対して、所定の間隔を有して相前後して配置されている。前画面１１は、前方に配置され、後画面１２は後方に配置されている。前画面１１は、後方にある後画面１２の画像を透過して観察者が視覚することが可能となるために、光透過性の表示装置、例えば液晶表示デバイスやＥＬ表示デバイスが用いられる。他方、後方に配置される後画面１２は、液晶表示デバイスやＥＬ表示デバイスであっても良く、又、光透過性の必要はないのでブラウン管表示デバイスやプラズマ表示デバイスであってもよい。更に、前画面１１及び後画面１２は観察者の視線に対して前方或いは後方に移動可能であり、その間隔を広げ或いは狭めることが可能である。
【００８３】
これら前画面１１及び後画面１２の夫々に画像を表示することで、離散的ではあるが、観察者は立体的な画像を認識することが可能となる。更に、その輝度を増減することで前画面１１及び後画面１２の間に画像があるかのごとく、立体的な画像を表示することが可能である。即ち、輝度変調方式の立体表示も可能である。
【００８４】
尚、前画面１１として液晶表示デバイスやＥＬ表示デバイスを用いる他に、光透過性のないブラウン管表示デバイスやプラズマ表示デバイスを用いる構成を採ることも可能である。即ち、図２に示すように、前画面１１を後画面１２に対して視線Ｌを遮らないように配置し、観察者の視線上にハーフミラー１８を設け、このハーフミラー１８の角度を前画面１１に表示される画像が後画面１２に表示される画像に重なるように定めることで、光透過性のない表示装置を画像表示部に導入することが可能となる。
【００８５】
再び図１において、画像発生部１４は、前画面１１及び後画面１２に表示される画像を発生し、記憶している。又、外部から入力される画像、例えばパソコン等で作成された画像を所定の記録エリアに記録しておき、必要に応じて読み出すようにしてもよい。単位としての画像は夫々個別に管理されていて、独立して表示のための処理が可能である。前画面１１及び後画面１２の何れに表示させるかは勿論、例えば表示の位置、大きさ、明るさ、色相、表示形態、画像変形等についても個別に制御可能である。
【００８６】
第一駆動部１５及び第二駆動部１６は、前画面１１及び後画面１２を夫々表示駆動するためのものであり、画像発生部１４で形成された前画面１１又は後画面１２用の画像信号に基づいて表示駆動する。制御部１７の制御に基づいて、表示のタイミングや点滅等の装飾的で効果的な駆動を行う機能を持たせても良い。
【００８７】
制御部１７は、表示装置１の全体的な制御を行う。立体的な画像の表示に関しては、前画面１１及び後画面１２の表示形態、例えば輝度や大きさ等を設定し、画像発生部１４に対して夫々に表示させる画像信号を発生させる。又、第一駆動部１５及び第二駆動部１６の動作を制御する。加えて、外部入力部４０からの指示に基づいて、間隔調整部２１の動作も制御する。
【００８８】
第１実施例に係る表示装置１では特に、間隔調整部２１は、前画面１１及び後画面１２の間隔を調整するものであり、前画面１１及び後画面１２が最適な或いは所定の間隔にて配置されるように前画面１１及び後画面１２のうち少なくとも一つを移動させることが可能である。加えて、間隔調整部２１は、制御部１７からの制御に基づいて、前画面１１或いは後画面１２を移動させる。
【００８９】
外部入力部４０は、例えばリモコン、コントローラ或いはパネルスイッチ等であり、前画面１１及び後画面１２の間隔を調整する観察者の指示を制御部１７に与えることが可能である。ここに、「観察者の指示」とは、例えば、後画面１２を前方や後方に移動させる旨の指示や、前画面１１を前方や後方に移動させる旨の指示である。外部入力部４０は、予め定められた矢印ボタン操作やダイヤル操作等により、このような「指示」を示す操作信号を、無線又は有線により、制御部１７に備えられた受信部や入力インタフェースに向けて送信するように構成されている。
【００９０】
次に、第１実施例に係る表示装置１の動作原理並びに、特に間隔調整部２１の動作原理及び構成について説明する。
【００９１】
図３（ａ）の概略斜視図に示すように、第１実施例に係る表示装置１の前画面１１及び後画面１２は観察者の視線に対して前方或いは後方に移動可能であり、間隔調整部２１が前画面１１及び後画面１２のうち少なくとも一つを観察者の視線に対して前方或いは後方に移動させる。より具体的には、間隔調整部２１は、間隔調整制御部２１０、モータ２１１ａ、ギアベルト２１２ａ、モータ２１１ｂ及びギアベルト２１２ｂを備えている。間隔調整制御部２１０は、モータ２１１ａ及びモータ２１１ｂの動作を制御するマイコン等を含んでなり、例えば前画面１１の前後方向の移動量をモータ動作量（即ち、回転量或いは印加電流）に変換し、モータ２１１ａ及びモータ２１１ｂを動作させる。間隔調整制御部２１０は、本実施例のように複数のモータに共通の制御部として設けてもよいし、各モータそれぞれに一つの間隔調整制御部を設けてもよい。各モータに対しモータ２１１ａ及びギアベルト２１２ａは、前画面１１を観察者の側から見て前後方向に移動させる。モータ２１１ｂ及びギアベルト２１２ｂは、後画面１２を観察者の側から見て前後方向に移動させる。
【００９２】
具体的には、間隔調整制御部２１０は、例えば、制御部１７（図１参照）より出力された移動後の前画面１１の位置に基づいて、モータ２１１ａの回転量を算出する。そして、例えば、回転量に応じた電流を流すことによりモータ２１１ａを制御し、その回転軸を回転させる。その回転はギアベルト２１２ａにより、前後方向の移動力に変換される。ギアベルト２１２ａは、前画面１１に固定されており、ギアベルト２１２ａの移動と共に前画面１１も前後方向に移動する。
【００９３】
これにより、モータ２１１ａを動作させることにより前画面１１を前後方向に移動させ且つモータ２１１ａを動作させずに回転軸を固定することにより所望の位置に固定可能に構成することが可能となる。尚、後画面１２においても同様の動作が可能である。従って、前画面１１及び後画面１２の間隔を調整することが可能となる。
【００９４】
尚、間隔調整部２１は、上述のような構成に限られず、前画面１１或いは後画面１２を前後方向に移動させる構成であれば、他の構成をとってもよい。更に、モータ以外にも、油圧装置、電磁式アクチュエータ等の機械的駆動装置或いは電気的駆動装置によって、前画面１１及び後画面１２のうち少なくとも一方の位置を前後方向に物理的に移動させ且つ所望の位置に固定可能に構成されていてもよい。或いは、間隔調整部２１は、手動により前画面１１や後画面１２の前後方向の移動を実行可能なように構成されてもよい。例えば、前画面１１及び後画面１２を前後方向に移動可能に保持するレール或いはガイド、レール上の所望の位置にこれらを固定するストッパ等から、間隔調整部２１を構成してもよい。
【００９５】
本実施例では好ましくは、係る間隔調整部２１による前画面１１或いは後画面１２の移動及び固定は、例えば、観察者によるリモコンやパネルスイッチ等からなる外部入力部４０による指示に従って行われる。
【００９６】
図３（ｂ）に示すように、例えば、観察者が前画面１１及び後画面１２の間隔を狭くすることを望む場合、観察者は外部入力部４０により、例えば、間隔を狭くする指示を制御部１７へ送る。制御部１７は、当該指示に基づき、後画面１２を観察者の側から見て前方に或いはこれに加えて又は代えて前画面１１を観察者の側から見て後方に移動させるように間隔調整部２１を制御する。間隔調整部２１は、制御部１７からの指示に基づき、モータ等を動作させることで前画面１１或いは後画面１２を移動させる。
【００９７】
逆に、図３（ｃ）に示すように、観察者が前画面１１及び後画面１２の間隔を広くすることを望む場合、観察者は外部入力部４０により、例えば、間隔を広くする指示を制御部１７へ送る。制御部１７は、当該指示に基づき、後画面１２を観察者の側から見て後方に或いはこれに加えて又は代えて前画面１１を観察者の側から見て前方に移動させるように間隔調整部２１を制御する。間隔調整部２１は、制御部１７からの指示に基づき、モータ等を動作させることで前画面１１或いは後画面１２を移動させる。
【００９８】
これにより、観察者は、自分の位置に応じて、好ましくはリモコン操作によって立体画像を見ながら、立体感が的確に得られる間隔に調整できる。
【００９９】
尚、観察者が外部入力部４０により与える指示は、間隔を広く或いは狭くする指示でなくともよい。例えば、直接前画面１１或いは後画面１２を移動させるような指示であってもよい。
【０１００】
以上の結果、第１実施例によれば、間隔調整部２１を構成するモータ等の動力を利用することによって或いは手動によって、前画面１１及び後画面１２を物理的に前後方向に移動させることができる。従って、例えば観察者自らの視覚を基準として表示装置１上で立体感が好適に得られるように、例えばリモコン操作等により比較的容易に画面間の間隔の調整を行える。
【０１０１】
尚、上述のように前画面１１及び後画面１２の双方を相対する方向へ移動させなくとも、移動の結果として前画面１１及び後画面１２の間隔が広く或いは狭くなっていれば同一の方向へ移動させてもよい。また、前画面１１及び後画面１２のうち少なくとも一方を固定し、他方を移動させることでも前画面１１及び後画面１２の間隔を調整してもよい。好ましくは、前画面１１を固定し、後画面１２のみを観察者の側から見て手前或いは後方に移動させることで、表示装置の外観上変化のない自然な状態で、観察者は立体的な画像を視覚することが可能となる。
【０１０２】
（第２実施例）
本発明の第２実施例に係る表示装置について、図４及び図５を参照して説明する。本実施例は、観察者の移動による位置の変化が生じた場合に、移動後の観察者と表示装置との間の距離を検出して、その検出された距離に基づいて画像表示部間の間隔を調整するものである。ここに、図４は、本発明の第２実施例に係る表示装置２の構成を示すブロック図であり、図５は、第２実施例に係る表示装置２の間隔調整部２１ａの動作を概念的に示す図である。尚、図４及び図５において、上述した第１実施例と同様の構成要素には、同様の参照符号を付し、それらの説明は省略する。
【０１０３】
図４に示すように、表示装置２は、前画面１１と、前画面１１の後方に配置された後画面１２と、前画面１１及び後画面１２に表示する画像を発生する画像発生部１４と、画像発生部１４からの画像信号を前画面１１に表示する第一駆動部１５と、画像発生部１４からの画像信号を後画面１２に表示する第二駆動部１６と、前画面１１及び後画面１２の間隔を調整する間隔調整部２１ａと、観察者と表示装置２との間の距離を検出する位置検出部３１と、表示装置１の全体制御を行う制御部１７ａとを備えて構成されている。
【０１０４】
第２実施例に係る表示装置２では特に、本発明に係る「距離検出手段」の一例としての位置検出部３１は、例えば、赤外線センサ等を含んでおり、観察者と表示装置２との間の距離を検出し、検出した距離を間隔調整部２１ａに出力する。観察者が表示装置２に対して前後に移動した場合や観察者が表示装置２の観察を開始する場合は、移動後の観察者と表示装置２との間の距離を検出し、検出した距離を間隔調整部２１ａに出力する。尚、距離検出部３１は、例えば、表示装置２が、カーナビゲーションの表示装置の場合には、赤外線センサ等に代えて、シートの前後位置を検出する装置から構成されてもよい。この場合にも、シートの前後位置を観察者から表示装置２までの距離に換算することで、同種の作用効果が得られる。
【０１０５】
間隔調整部２１ａは、位置検出部３１より入力された距離に基づいて、例えば、観察者と表示装置２との間の距離を変数とする予め設定された関数により、観察者にとって最適な或いは所定の間隔を算出する。算出された間隔に基づいて、前画面１１及び後画面１２の間隔を、第１実施例の具体例と同様の動作により調整する。
【０１０６】
制御部１７ａは、表示装置２の全体的な制御を行う。立体的な画像の表示に関しては、前画面１１及び後画面１２の表示形態、例えば輝度や大きさ等を設定し、画像発生部１４に対して夫々に表示させる画像信号を発生させる。又、第一駆動部１５及び第二駆動部１６の動作を制御する。
【０１０７】
尚、位置検出部３１が検出した観察者と表示装置２との間の距離を制御部１７ａに送信する構成をとることも可能である。この場合、制御部１７ａにて、例えば観察者と表示装置２との間の距離を変数とする予め設定された関数により、観察者にとって最適な或いは所定の間隔を算出する。算出された間隔を間隔調整部２１ａに送信して、間隔調整部２１ａは制御部１７ａにより算出された間隔に基づいて、前画面１１及び後画面１２の間隔を調整する。この場合は、制御部１７ａ、間隔調整部２１ａ及び位置検出部３１間の入出力信号の流れが変化するのみで、表示装置２の構成は変わらない。
【０１０８】
次に、第２実施例に係る表示装置２の動作原理並びに、特に位置検出部３１と間隔調整部２１ａとの動作原理及び構成について説明する。
【０１０９】
図５に示すように、観察者が表示装置２に対して前後に移動することによって、観察者と表示装置２との間の距離が変化した場合、移動後の距離を、赤外線センサ等を含む位置検出部３１により検出する。位置検出部３１により検出された距離は、間隔調整部２１ａに送信される。間隔調整部２１ａは、位置検出部３１より入力された観察者と表示装置２との間の距離に基づいて、例えば、位置検出部３１により検出された距離を変数とする関数等を用いることで最適な或いは所定の間隔を算出し、算出された間隔によって、前画面１１及び後画面１２の間隔を調整する。即ち、間隔調整部２１は、前画面１１及び後画面１２のうち少なくとも一つを観察者の側から見て手前に或いは後方に移動させることで、前画面１１及び後画面１２の間隔を調整する。より具体的には、間隔調整部２１ａは、モータ等の機械的或いは電気的な駆動装置によって、前画面１１及び後画面１２のうち少なくとも一方の位置を前後方向に物理的に移動させ且つ所望の位置に固定可能に構成されている。
【０１１０】
例えば、観察者が表示装置２から遠ざかった場合には、観察者と表示装置２との間の距離に対して、前画面１１及び後画面１２の間隔が相対的に小さくなり、観察者は立体感の薄い画像を視覚することとなる。そのため、間隔調整部２１ａは、例えば、前画面１１を観察者の側から見て前方に、後画面１２を観察者の側から見て後方に移動させることにより、前画面１１及び後画面１２の間隔を広くする。従って、観察者と表示装置２との間の距離に対して、前画面１１及び後画面１２の間隔も同じように広くなるため、観察者は立体的な画像を視覚することが可能となる。
【０１１１】
逆に、例えば、観察者が表示装置２に近づいた場合には、観察者は前画面１１及び後画面１２に相前後して対応するように表示されている画像を視線上に重ねて視覚することが困難或いは不可能となる。そのため、間隔調整部２１ａは、例えば、前画面１１を観察者の側から見て後方に、後画面１２を観察者の側から見て前方に移動させることにより、前画面１１及び後画面１２の間隔を狭くする。従って、観察者は、前画面１１及び後画面１２に相前後して対応するよう表示されている画像を視線上に重ねて視覚することが可能となり、立体的な画像を視覚することが可能となる。
【０１１２】
以上の結果、第２実施例によれば、観察者が表示装置２に対して前後に移動しても、或いは観察者から表示装置までの距離によらずに、前画面１１及び後画面１２の間隔を最適或いは所定の間隔に自動的に調整することで、観察者は立体的な画像を視覚することが可能となる。
【０１１３】
尚、第２実施例において、間隔調整部２１ａを、モータ等の物理的に前画面１１や後画面１２を移動させる装置から構成するのに代えて、次に説明する第３実施例の如く、前画面１１や後画面１２間の光学距離を変化させることによって画面間の間隙を調整する装置から構成してもよい。或いは、前画面１１及び後画面１２間に焦点距離が可変である結像手段を配置して後画面の結像位置を変化させることによって画面間の見掛けの間隔を調整する装置から構成してもよい。
【０１１４】
（第３実施例）
本発明の第３実施例に係る表示装置について、図６から図９を参照して説明する。本実施例は、光学的に見て或いは観察者の側から見て前画面１１ｂ及び後画面１２ｂの間隔を調整するものである。ここに、図６は、本発明の第３実施例に係る表示装置３の構成を示すブロック図であり、図７は、第３実施例に係る画像表示部の他の構成について示した光学系の図式的な断面図であり、図８は第３実施例の動作原理を示す図であり、図９は第３実施例の結像位置調整部２２の一つの例である液晶レンズを示す図である。尚、図６から図９において、上述した第１及び第２実施例と同様の構成要素には、同様の参照符号を付し、それらの説明は省略する。
【０１１５】
図６に示すように、表示装置３は、前画面１１ｂと、前画面１１ｂの後方に配置された後画面１２ｂと、前画面１１ｂ及び後画面１２ｂに表示する画像を発生する画像発生部１４と、画像発生部１４からの画像信号を前画面１１ｂに表示する第一駆動部１５と、画像発生部１４からの画像信号を後画面１２ｂに表示する第二駆動部１６と、前画面１１ｂ及び後画面１２ｂに表示される画像の結像位置を変化させる結像位置調整部２２と、結像位置調整部２２が結像する像面の位置を変化させることで、前画面１１ｂ及び後画面１２ｂの間隔を調整する間隔調整部２１ｂと、観察者と表示装置３との間の距離を検出する位置検出部３１と、表示装置３の全体制御を行う制御部１７ｂとを備えて構成されている。
【０１１６】
前画面１１ｂ及び前画面１２ｂは、表示装置３の画像表示部を形成し、観察者からの視線Ｌに対して、所定の間隔を有して相前後して配置されている。前画面１１ｂは、前方に配置され、後画面１２ｂは後方に配置されている。前画面１１ｂは、後方にある後画面１２ｂの画像を透過して観察者が視覚することが可能となるために、光透過性の表示装置、例えば液晶表示デバイスやＥＬ表示デバイスが用いられる。他方、後方に配置される後画面１２ｂは、液晶表示デバイスやＥＬ表示デバイスであっても良く、又、光透過性の必要はないのでブラウン管表示デバイスやプラズマ表示デバイスであってもよい。
【０１１７】
これら前画面１１ｂ及び後画面１２ｂの夫々に画像を表示することで、離散的ではあるが、観察者は立体的な画像を認識することが可能となる。更に、その輝度を増減することで前画面１１ｂ及び後画面１２ｂの間に画像があるかのごとく、立体的な画像を表示することが可能である。即ち、輝度変調方式の立体表示も可能である。
【０１１８】
尚、前画面１１ｂとして液晶表示デバイスやＥＬ表示デバイスを用いる他に、光透過性のないブラウン管表示デバイスやプラズマ表示デバイスを用いる構成を採ることも可能である。即ち、図７に示すように、前画面１１ｂを後画面１２ｂに対して視線Ｌを遮らないように配置し、観察者の視線上にハーフミラー１８を設け、このハーフミラー１８の角度を前画面１１ｂに表示される画像が後画面１２ｂに表示される画像に重なるように定めることで、光透過性のない表示装置を画像表示部に導入することが可能となる。又、結像位置調整部２２は、後画面１２ｂの前方に配置することで、後画面１２ｂに表示される画像を後画面１２ｂの実際の位置とは異なる所定の位置に結像することが可能となる。この場合の、前画面１１ｂ及び後画面１２ｂの間隔は、前画面１１ｂの見掛けの像面と後画面１２ｂの見掛けの像面との間の間隔をいう。
【０１１９】
第３実施例に係る表示装置３では特に、結像位置調整部２２は、前画面１１ｂ及び後画面１２ｂの間に配置されている。結像位置調整部２２は、後画面１２ｂに表示される画像を後画面１２ｂが実際に配置されている位置とは異なる所定の位置に結像させることが可能である。
【０１２０】
間隔調整部２１ｂは、結像位置調整部２２が結像する画像の像面の位置を変化させることで、前画面１１ｂ及び後画面１２ｂの間隔（即ち、見掛けの距離）を調整することが可能である。
【０１２１】
制御部１７ｂは、表示装置３の全体的な制御を行う。立体的な画像の表示に関しては、前画面１１ｂ及び後画面１２ｂの表示形態、例えば輝度や大きさ等を設定し、画像発生部１４に対して夫々に表示させる画像信号を発生させる。又、第一駆動部１５及び第二駆動部１６の動作を制御する。そして特に、次に説明するように間隔調整部２１ｂ及び位置調整部３１の動作も制御する。
【０１２２】
次に図８を参照して、第３実施例に係る表示装置３の動作原理並びに、特に間隔調整部２１ｂと結像位置調整部２２の動作原理及び構成について説明をする。
【０１２３】
図８に示すように、第３実施例に係る表示装置３には、前画面１１ｂ及び後画面１２ｂの間に焦点可変レンズからなる結像位置調整部２２ａが配置されている。間隔調整部２１ｂは、結像位置調整部２２ａの焦点距離を変化させることが可能である。結像位置調整部２２ａは、後画面１２ｂとの距離と結像位置調整部２２ａの焦点距離との関係に基づいて、後画面１２ｂの像面の位置を変化させる。例えば焦点距離がｆ１の場合は、後画面１２ｂに表示される画像は、像面１２−１の位置に結像される。ここで、結像位置調整部２２ａの焦点距離をｆ１よりも小さいｆ２に変化させたとすると、後画面１２ｂに表示される画像は、後画面１２ｂとの距離Ｓと焦点距離ｆ２とに基づいて定められる像面１２−２の位置に結像される。この場合、観察者は像面１２−２の位置に後画面１２ｂが配置されているかのように認識する。即ち、前画面１１ｂ及び後画面１２ｂの間隔（即ち、見掛けの距離）が広くなったと認識する。逆に結像位置調整部２２ａの焦点距離をｆ１よりも大きいｆ３に変化させたとすると、後画面１２ｂに表示される画像は、後画面１２との距離Ｓと焦点距離ｆ３とに基づいて定められる像面１２−３の位置に結像される。この場合、観察者は結像された像面１２−３の位置に後画面１２ｂが配置されているかのように認識する。即ち、前画面１１ｂ及び後画面１２ｂの間隔（即ち、見掛けの距離）が狭くなったと認識する。
【０１２４】
従って、間隔調整部２１ｂは、結像位置調整部２２ａの焦点距離を所定の値に変化させることにより、光学的に見て或いは観察者から見て前画面１１ｂ及び後画面１２ｂの間隔を調整することが可能となる。加えて、当該間隔調整を位置検出部３１により検出される観察者と表示装置３との間の距離に応じて行うことも可能である。
【０１２５】
以上の結果、第３実施例によれば、観察者が表示装置３に対して前後に移動しても、或いは観察者から表示装置までの距離によらずに、前画面１１ｂ及び後画面１２ｂの光学距離を或いは見掛けの距離を調整することで、観察者は立体的な画像を視覚することが可能となる。しかも、位置検出部３１により検出された距離に基づいて、このような調整を行うことで、自動的に適切な間隔に調整可能となる。尚、第３実施例においても、位置検出部３１を省略して、第１実施例の如く、外部入力部４０を構成するリモコン操作やパネルスイッチ操作によって、制御部１７ｂ及び間隔調整部２１ｂを介して、結像位置調整部２２を動作させるように構成してもよい。
【０１２６】
次に図９を参照して、結像位置調整部２２を構成する焦点可変レンズの一つの例である液晶レンズ２２ｂを説明する。ここに、図９（ａ）は、液晶レンズ２２ｂの平面を示す模式図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）の断面を示す模式図であり、図９（ｃ）は、液晶レンズ２２ｂの屈折率分布を示すグラフである。
【０１２７】
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、液晶レンズ２２ｂは、液晶４１が中央部を円形に除き透明電極４２を配置した透明基板４５と透明電極４３との間に封入されて構成されている。透明電極４２と透明電極４３との間に電源４４により電圧が印加され、液晶４１の屈折率分布を変化させることで、焦点可変レンズ２２が形成される。印加される電圧によって図９（ｃ）に示すように屈折率分布が変化し、レンズとしての機能を生じる。曲線ａ、ｂ及びｃは夫々印加した電圧によって決定される屈折率分布の状態を示し、夫々中央部が最も屈折率が大きく、又、印加する電圧が大きいほど屈折率分布の変化は大きくなる。従って、印加する電圧によって焦点距離を変化させることが可能となり、所定の焦点距離に対応した電圧を印加することで、画像が結像される位置を変化させることが可能となる。
【０１２８】
（第４実施例）
本発明の第４実施例に係る表示装置について、図１０及び図１１を参照して説明する。本実施例は、表示装置に表示される画像の奥行の幅に応じて、画像表示部間の間隔を調整するものである。ここに、図１０は、本発明の第４実施例に係る表示装置の構成を示すブロック図であり、図１１は、第４実施例に係る表示装置に画像を表示する例を示す図である。尚、図１０及び図１１において、上述した第１、第２及び第３実施例と同様の構成要素には、同様の参照符号を付し、それらの説明は省略する。
【０１２９】
図１０に示すように、表示装置４は、前画面１１と、前画面１１の後方に配置された後画面１２と、前画面１１及び後画面１２に表示する画像を発生する画像発生部１４ｃと、画像発生部１４ｃからの画像信号を前画面１１に表示する第一駆動部１５と、画像発生部１４からの画像信号を後画面１２に表示する第二駆動部１６と、前画面１１及び後画面１２の間隔を調整する間隔調整部２１ｃと、表示装置４の全体制御を行う制御部１７ｃとを備えて構成されている。
【０１３０】
画像発生部１４ｃは、前画面１１及び後画面１２に表示される画像及びその画像の奥行を示す情報を発生し、記憶している。又、外部から入力される奥行情報を含む画像、例えばパソコン等で作成された画像を所定の記録エリアに記録しておき、必要に応じて読み出すようにしてもよい。単位としての画像は夫々個別に管理されていて、独立して表示のための処理が可能である。前画面１１及び後画面１２の何れに表示させるかは勿論、例えば表示の位置、大きさ、明るさ、色相、表示形態、画像変形等についても個別に制御可能である。又、画像を読み出す際には、その画像の奥行を示す情報Ｓｄを制御部１７ｃに出力する。尚、画像の奥行を示す情報Ｓｄは、画像の情報に付加して記憶していてもよいし、画像の情報とは別個独立に記憶していてもよい。
【０１３１】
制御部１７ｃは、表示装置４の全体的な制御を行う。立体的な画像の表示に関しては、前画面１１及び後画面１２の表示形態、例えば輝度や大きさ等を設定し、画像発生部１４ｃに対して夫々に表示させる画像信号を発生させる。第一駆動部１５及び第二駆動部１６の動作を制御する。制御部１７ｃは、画像発生部１４ｃで形成された前画面１１及び後画面１２用の画像信号に含まれる若しくは該画像信号に付加された画像の奥行の幅を示す情報Ｓｄに基づいて、その画像を表示するのに最適な或いは適した画面間の間隔を算出する間隔算出部１７０を含んで構成されている。
【０１３２】
間隔調整部２１ｃは、制御部１７ｃ内の間隔算出部１７０により算出された最適な間隔或いは適した間隔に基づいて、前画面１１及び後画面１２を観察者の視線に対して前方或いは後方に移動させることによって、前画面１１及び後画面１２の間隔を調整することが可能である。
【０１３３】
次に、画像の奥行の幅に基づいて、前画面１１及び後画面１２の間隔を調整する場合の表示例を説明する。
【０１３４】
図１１（ａ）は、表示される画像の奥行の幅と画像表示部の間隔が一致している表示例を模式的に示しており、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）よりも大きい幅を有する画像の表示例を模式的に示しており、図１１（ｃ）は、表示される画像の奥行の幅が画像表示部の間隔よりも大きい場合の表示例を模式的に示しており、図１１（ｄ）は、表示される画像の奥行の幅が画像表示部の間隔よりも小さい場合の表示例を模式的に示しており、図１１（ｅ）は、表示される画像の奥行の幅が画像表示部の間隔よりも小さい場合の他の表示例を模式的に示している。
【０１３５】
第４実施例に係る表示装置において、例えば、観察者の側から見て直径Ｌ１の球が視覚されるように、前画面１１及び後画面１２に立体表示用の画像を表示する場合、画像発生部１４ｃは、第一駆動部１５及び第二駆動部１６の表示駆動用の画像信号とは別に、画像の奥行の幅（即ち、Ｌ１）を示す情報Ｓｄを制御部１７ｃへ出力する。制御部１７ｃ内では、間隔算出部１７０によって、奥行の幅を示す情報Ｓｄに基づいて、その画像を表示するのに最適な或いは適した間隔、例えば画像の奥行の幅と一致した間隔を算出する。制御部１７ｃは算出した間隔（即ち、Ｌ１）を間隔調整部２１ｃに出力し、間隔調整部２１ｃは前画面１１及び後画面１２の間隔がＬ１となるように前画面１１及び後画面１２を移動させる。これにより、図１１（ａ）に示すように、画像の奥行の幅に基づいて、前画面１１及び後画面１２の間の空間全体に画像が存在するかのような表示が可能となる。
【０１３６】
この場合、前画面１１の位置に存在するように表示される画像は最も輝度が高い状態で、又、後画面１２の位置に存在するように表示される画像は最も輝度が低い状態で表示される。前画面１１及び後画面１２の間の空間に存在しているかのように表示される画像は、前画面１１から後画面１２に近づくに従い、より低い輝度にて表示される。即ち、前画面１１及び後画面１２の間においては、その部分に存在しているかのように表示される画像の輝度は、連続的に減少していく。
【０１３７】
従って、図１１（ａ）に示す表示例の場合は、輝度が最も高い状態から輝度が最も低い状態までを使用して（即ち、最大限の輝度レンジを使用して）画像を表示することが可能となる。これにより、観察者は、より滑らかで立体的な画像を視覚することが可能となる。
【０１３８】
続いて、図１１（ａ）の状態において、表示する画像を直径Ｌ２（＞Ｌ１）の球に変更したとすると、画像発生部１４ｃは、画像の奥行の幅Ｌ２を示す情報Ｓｄを間隔算出部１７０に出力する。これにより、図１１（ｂ）に示すように、前画面１１及び後画面１２の間隔がＬ２となるように、間隔算出部１７０及び間隔調整部２１により前画面１１及び後画面１２の間隔が調整される。この場合、観察者は、滑らかで立体的な画像として直径Ｌ２を有する球を視覚することとなる。
【０１３９】
ここで、仮に、間隔算出部１７０及び間隔調整部２１による間隔の調整をすることなく、前画面１１及び後画面１２の間隔がＬ１のままで、直径Ｌ２の球を表示したとする。即ち、前画面１１及び後画面１２の間隔が、画像の奥行の幅よりも小さい状態で該画像を表示したとする。この場合、図１１（ｃ）に示すように、観察者はつぶれた球を視覚することとなる。即ち、前画面１１及び後画面１２の間隔Ｌ１よりも大きい幅を有する画像を表示することが困難或いは不可能であるため、直径Ｌ２の球の奥行方向の幅のみがＬ１に縮小された状態で視覚することとなる。
【０１４０】
逆に、前画面１１及び後画面１２の間隔が、画像の奥行の幅よりも大きい状態で該画像を表示したとする。即ち、図１１（ａ）の状態において、表示する画像（即ち、直径Ｌ１の球）を変更することなく、前画面１１及び後画面１２の間隔のみをＬ２に調整したとする。この場合、図１１（ｄ）に示すように、観察者は奥行方向の幅のみ拡大された球を視覚することとなる。即ち、最大限の輝度レンジを使用して直径Ｌ１の球を表示するため、前画面１１及び後画面１２の間の空間全体に画像が存在しているかのように表示されることとなる。このため、観察者は、直径Ｌ１の球の奥行方向の幅のみがＬ２に拡大された状態で視覚することとなる。
【０１４１】
このため、図１１（ｃ）或いは図１１（ｄ）に示す状態では、観察者は立体的な画像を適切な状態で視覚することが困難或いは不可能となる。しかしながら、本実施例に係る表示装置によれば、図１１（ａ）或いは図１１（ｂ）に示すように、表示される画像の奥行の幅に基づいて、前画面１１及び後画面１２の間隔を調整することが可能であるため、観察者は最適な或いは適した立体的な画像を視覚することが可能となる。
【０１４２】
一方、図１１（ｅ）に示すように、前画面１１及び後画面１２の間隔がＬ２の状態で、観察者の側から見て直径Ｌ１の球が視覚されるように、立体表示用の画像を表示したとする。この場合には、前画面１１及び後画面１２の各々に表示される立体表示用の画像の夫々の輝度の割振を変化させることで、図１１（ｄ）のように奥行方向に拡大された球を表示することなく、直径Ｌ１の球を表示することが可能である。しかしながら、この場合、前画面１１及び後画面１２の間には、立体的な画像（即ち、直径Ｌ１の球）が表示されない空間が存在することとなる。従って、前画面１１付近の輝度の高い範囲及び後画面１２付近の輝度の低い範囲を使用して、立体的な画像を表示することができない。即ち、限定された輝度の範囲のみを使用して画像を表示することになるため、立体的な画像の表示精度が低下してしまう。この結果、実践上は、観察者は、図１１（ａ）に示す直径Ｌ１の球よりも、立体感の薄い直径Ｌ１の球を視覚することとなる。
【０１４３】
このように、本実施例に係る表示装置によれば、同一の立体的な画像を実現するために、画面間の間隔を調整することで、例えば、高精度の立体感を有する画像を表示したり、或いは、立体感の薄い画像を表示する等複数通りの表示方法が可能となる。更に、これら複数通りの表示方法のうち、間隔算出部１７０における算出によって、前後の画面をより効率的に用いて立体表示を行う表示方法を選択することが可能となる。
【０１４４】
尚、第１実施例に係る外部入力部４０、第２及び第３実施例に係る距離検出部３１及び第４実施例に係る間隔算出部１７０の少なくとも二つを組み合わせた表示装置の構成を採ることも可能である。この場合、間隔調整部２１が前画面１１及び後画面１２の間隔を調整する際に考慮する情報として、外部入力部４０により外部から入力される指示、位置検出部３１により検出される観察者と表示装置との間の距離及び画像の奥行の幅を示す情報Ｓｄがある。この場合、優先する一つの情報を予め定めておいてもよいし、或いは上述の情報を複合してより適した間隔となるようにしてもよい。又、予め優先する情報を定めていなくとも、例えば外部入力部４０により、その都度、観察者に優先させる情報を指示或いは選択させるようにしてもよい。
【０１４５】
本発明は、上述した実施形態或いは実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う表示装置及び方法もまた本発明の技術思想に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る表示装置のブロック図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る表示装置の表示部の他の構成について示す光学系の図式的断面図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る表示装置の動作を示した概念図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る表示装置の構成について示すブロック図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る表示装置の間隔調整部の動作概念について示す概念図である。
【図６】本発明の第３実施例に係る表示装置の構成について示すブロック図である。
【図７】本発明の第３実施例に係る表示装置の表示部の他の構成について示す光学系の図式的断面図である。
【図８】本発明の第３実施例に係る表示装置の間隔調整部に焦点可変レンズを用いた具体例を示す概念図である。
【図９】本発明の第３実施例に係る表示装置の間隔調整部に液晶レンズを用いた具体例を示す概念図である。
【図１０】本発明の第４実施例に係る表示装置の構成について示すブロック図である。
【図１１】本発明の第４実施例に係る表示装置について、画像の奥行の幅による間隔の違いについて示す概念図である。
【符号の説明】
１・・・表示装置
１１、１１ｂ・・・前画面
１２、１２ｂ・・・後画面
１４、１４ｃ・・・画像発生部
１５・・・第一駆動部
１６・・・第二駆動部
１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ・・・制御部
１８・・・ハーフミラー
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・間隔調整部
２２、２２ａ、２２ｂ・・・結像位置調整部
３１・・・距離検出部
４０・・・外部入力部
１７０・・・間隔算出部
【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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