(57)【要約】【課題】立体視の生理的要因間での矛盾を抑制でき、かつ、簡便に、眼鏡を用いないで三次元立体像が表示可能な三次元表示装置を提供する。【解決手段】観察者から見て異なった奥行き位置に配置され、前記観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した二次元像が形成される複数の表示体を備え、前記各表示体に形成される二次元像は、前記観察者の視線方向の厚みが他の領域と異なる領域から構成され、当該各二次元像は、前記観察者の視線方向の厚みが各表示体毎にそれぞれ独立に変化させて前記各表示体に形成されている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者から見て異なった奥行き位置に配置され、前記観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した二次元像が形成される複数の表示体を備え、
前記各表示体に形成される二次元像は、前記観察者の視線方向の厚みが他の領域と異なる領域から構成され、当該各二次元像は、前記観察者の視線方向の厚みが各表示体毎にそれぞれ独立に変化させて前記各表示体に形成されていることを特徴とする三次元表示装置。
【請求項２】
観察者から見て異なった奥行き位置に配置され、前記観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した二次元像が印刷される複数のフィルムを備え、
前記各フィルムに印刷される二次元像は、前記観察者の視線方向の印刷厚みが各フィルム毎にそれぞれ独立に変化させて前記各フィルムに印刷されていることを特徴とする三次元表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元表示装置に係わり、特に、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制でき、かつ、簡便に、眼鏡を用いないで三次元立体像を表示可能な三次元表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者らは、書籍などの印刷物において、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制でき、かつ簡便に、眼鏡を用いないで三次元立体像が表示可能な三次元表示装置を提案している（例えば、特許文献）。
前述の特許文献に記載されている三次元表示装置では、観察者の前面に２次元像が印刷された複数のフィルムを配置する。
そして、この各フィルムに印刷される二次元像を、観察者に提示したい三次元物体を、観察者の両眼の視線方向から、前述の表示面へ射影した像（以下、「２Ｄ化像」と呼ぶ）となし、この印刷された２Ｄ化像の各々の輝度あるいは透過度を、観察者から見た総体的な輝度を一定に保ちつつ、三次元物体の奥行き位置に対応して変化させる。
これにより、観察者の生理的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、各フィルムに印刷されているのが２Ｄ化像であっても、観察者にはあたかも三次元物体が位置しているように感じられる。
【０００３】
【特許文献１】
特願２００１−１４０８１４号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した三次元表示装置は、各フィルムに印刷されている２Ｄ化像の、輝度あるいは透過度を各フィルム毎に変化させて三次元立体像を表示するものである。
しかしながら、本発明者らは、表示体に観察者の視線方向の厚みを変化させて二次元像を形成し、あるいは、フィルムに観察者の視線方向の厚みを変化させて二次元像を印刷しても、前述した三次元表示装置と同様、三次元立体像が表示できることを見いだした。
本発明は、前記知見に基づき成されたものであり、本発明の目的は、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制でき、かつ、簡便に、眼鏡を用いないで三次元立体像が表示可能な三次元表示装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
即ち、本発明の三次元表示装置は、観察者から見て異なった奥行き位置に配置され、前記観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した二次元像が形成される複数の表示体を備え、前記各表示体に形成される二次元像は、前記観察者の視線方向の厚みが他の領域と異なる領域から構成され、当該各二次元像は、前記観察者の視線方向の厚みが各表示体毎にそれぞれ独立に変化させて前記各表示体に形成されていることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の三次元表示装置は、観察者から見て異なった奥行き位置に配置され、前記観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した二次元像が印刷される複数のフィルムを備え、前記各フィルムに印刷される二次元像は、前記観察者の視線方向の印刷厚みが各フィルム毎にそれぞれ独立に変化させて前記各フィルムに印刷されていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の実施の形態の三次元表示装置の概略構成を示す図である。
本実施の形態の三次元表示装置は、静止画を表示するようにした三次元表示装置であり、図１に示すように、本実施の形態の三次元表示装置では、観察者１００の前面に、２個の表示体（１０１，１０２）（表示体１０１が表示体１０２より観察者１００に近い）が配置される。
この表示体（１０１，１０２）には、凹凸部分から成る２Ｄ化像（１０５，１０６）が形成されている。
なお、図１では、表示体１０２の後方に、光源１２０が配置される場合を図示している。
【０００８】
図２は、図１に示す表示体（１０１，１０２）の一例を説明するための模式断面図である。
図２に示すように、表示体（１０１，１０２）は、ガラス、合成樹脂などの基板２１０に、観察者１００の視線方向の厚み（以下、単に、厚みという）が異なる部分（例えば、図２の表示体１０１では、凸部分２１１、また、図２の表示体２０２では、凹部２１２）を形成し、この凹凸部分（２１１，２１２）で２Ｄ化像（１０５，１０６）を形成する。
一般に、表示体１０２の後方から表示体（１０１，１０２）を通過する光を考えた場合に、表示体（１０１，１０２）の厚みにより透過する量（即ち、透過度）が異なる。したがって、表示体１０１、あるいは、表示体１０２の厚みを異ならせることにより、表示体１０１、あるいは、表示体１０２での透過度を異ならせることができる。
例えば、図２において、表示体１０１の凸部分２１１を透過する光の量は、表示体１０２の凹部分２１２を透過する光の量よりも少なく、したがって、表示体１０１の凸部分２１１の透過度が、表示体１０２の凹部分２１２の透過度よりも低い。
【０００９】
以下、本実施の形態の三次元表示装置の表示原理について説明する。
まず、図３に示すように、観察者１００に提示したい三次元物体１０４を、観察者１００から見て、前述した表示体１０１および表示体１０２へ射影した像（以下、２Ｄ化像という。）（１０５，１０６）を生成する。
この２Ｄ化像の生成方法は、例えば、視線方向から三次元物体１０４をカメラ撮影した二次元像を用いる方法、あるいは別の方向から撮影した複数枚の二次元像から合成する方法、あるいはコンピュータグラフィックによる合成技術やモデル化を用いる方法など種々の方法がある。
この２Ｄ化像（１０５，１０６）を、図１に示すように、それぞれ、表示体１０１および表示体１０２の双方に、観察者の右眼と左眼を結ぶ線上の一点から見て重なるように、所定の厚みで形成する。
これは、例えば、２Ｄ化像（１０５，１０６）の各々の中心位置や重心位置の配置と、各々の像の拡大／縮小率を制御することで可能となる。
本発明における重要な要点は、前述の構成を有する装置上で、観察者１００が見る像の輝度を、表示しようとする三次元物体１０４の輝度と同じになるように一定に保ちつつ、２Ｄ化像１０５と２Ｄ化像１０６の厚み（観察者１００の視線方向の厚み）を変化させ、表示体（１０１，１０２）での透過度の配分を変えることで、観察者１００の感じる像の奥行き位置を変えることである。
【００１０】
その変え方の一例を以下に述べる。なお、図４〜図７は、白黒図面であるため、分かりやすいように、図面上では、厚みが厚い方を濃く示してある。
例えば、図４に示すように、三次元物体１０４が表示体１０２上にある場合には、表示体１０１に形成される２Ｄ化像１０５の厚みを厚く、即ち、２Ｄ化像１０５における光の透過度が、三次元物体１０４の輝度に等しくなるように設定し、表示体１０２に形成される２Ｄ化像１０６の厚みを薄く、即ち、２Ｄ化像１０５における光の透過度を、表示体１０２の最大値とする。
また、例えば、図５に示すように、三次元物体１０４が観察者１００より少し遠ざかって、表示体１０２より表示体１０２側に少し寄った位置にある場合には、表示体１０１に形成される２Ｄ化像１０５の厚みを少し薄くし、表示体１０２に形成される２Ｄ化像１０６の厚みを少し厚くする。
また、図６に示すように、例えば、三次元物体１０４が観察者１００よりさらに遠ざかって、表示体１０２より表示体１０２側にさらに寄った位置にある場合には、表示体１０１に形成される２Ｄ化像１０５の厚みをさらに薄くし、表示体１０２に形成される２Ｄ化像１０６の厚みをさらに厚くする。
【００１１】
さらに、図７に示すように、例えば、三次元物体１０４が表示体１０２上にある場合には、表示体１０２に形成される２Ｄ化像１０６の厚みをさらに厚く、即ち、２Ｄ化像１０６における光の透過度が、三次元物体１０４の輝度に等しくなるように設定し、表示体１０１に形成される２Ｄ化像１０５の厚みを薄く、即ち、２Ｄ化像１０５における光の透過度を、表示体１０１の最大値とする。
これにより、人の生理的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、表示体（１０１，１０２）に形成されるのが２Ｄ化像（１０５，１０６）であっても、観察者１００にはあたかも表示体１０２、表示体１０２の中間に三次元物体１０４が位置しているように感じられる。
即ち、例えば、表示体１０２、表示体１０２の２Ｄ化像（１０５，１０６）の厚みをほぼ同じに設定した場合には、表示体１０２、表示体１０２の奥行き位置の中間付近に三次元物体１０４があるように感じられる。
【００１２】
なお、前述の説明では、例えば、三次元物体１０４全体の奥行き位置を、例えば、表示体（１０１，１０２）に形成した２Ｄ化像を用いて表現する方法および装置について主に述べたが、本発明は、例えば、三次元物体自体が有する奥行きを表現する方法及び装置としても使用できることは明らかである。
この場合には、図１と同様な構成を有する装置上で、２Ｄ化像（１０５，１０６）の各々の部位の厚み（観察者１００の視線方向の厚み）を、観察者１００から見た総体的な輝度を一定に保ちつつ、三次元物体１０４の各部位が有する奥行き位置に対応して変えることである。
その変え方の一例を、例えば、２つの表示体（例えば、図１の１０１，１０２）を用いる場合を例として、図８、図９を用いて以下に説明する。
なお、図８、図９は白黒図面であるため、分かりやすいように、図面上では、厚みが厚い方を濃く示してある。
【００１３】
図８が観察者に近い表示体（例えば、図１の１０１）に形成される２Ｄ化像の一例であり、図９が観察者に遠い表示体（例えば、図１の１０２）に形成される２Ｄ化像の一例である。
例えば、三次元物体として、図８、図９に示すようなケーキを例に取ると、上に立てたロウソクを除き、三次元物体（例えば、ケーキ）の上面及び下面は、例えば、ほぼ平坦であり、かつその側面は、例えば、円柱状であり、ロウソクは、例えば、上面の円周近傍に配置するとする。
この場合の２Ｄ化像では、上面及び下面においては上方の方が奥に位置することとなり、かつその側面では真ん中が手前で端に行くに従って奥に位置し、さらに隠れている上方の真ん中は奥に位置することとなる。
この場合、上面及び下面における輝度変化は、観察者に近い表示体（例えば、図１の１０１）においては、図８に示すように、観察者に近い部位（２Ｄ化像では、例えば、下方）が厚みが厚く、かつ遠い部位（２Ｄ化像では、例えば、上方）が厚みが薄くなるようにその奥行き位置に対応して徐々に変化させる。
【００１４】
また、観察者に遠い表示体（例えば、図１の１０２）においては、図９に示すように、観察者に近い部位（２Ｄ化像では、例えば、下方）が厚みが薄く、かつ遠い部位（２Ｄ化像では、例えば、上方）が厚みが厚くなるようにその奥行き位置に対応して徐々に変化させる。
次に、円柱部分の透過度の変化もその奥行き位置に対応して、観察者に近い表示体（例えば、図１の１０１）においては、図８に示すように、観察者に近い部位（例えば、真ん中付近）が厚みが厚く、かつ遠い部位（例えば、左右の端付近）が厚みが薄くなるように徐々に変化させる。
また、観察者に遠い表示体（例えば、図１の１０２）においては、図９に示すように、観察者に近い部位（例えば、真ん中付近）が厚みが薄く、かつ遠い部位（例えば、左右の端付近）が厚みが厚くなるように徐々に変化させる。
このように表示することにより、人の生理的、あるいは心理的要因、あるいは錯覚により、表示しているのが２Ｄ化像であっても、観察者にはあたかも上面、下面がほぼ平らな円柱状のケーキがあるように感じられる。
【００１５】
なお、本実施の形態の三次元表示装置は、表示体（１０１，１０２）に形成される２Ｄ化像（１０５，１０６）の厚みを変化させることにより、表示体（１０１，１０２）を透過する光の透過度を変化させて三次元立体像を表示する。
したがって、表示体（１０１，１０２）が透明であれば、前述した三次元立体像は発現されないので、表示体（１０１，１０２）は厚みに応じて透過する光の透過度が変化するものを使用する必要がある。
また、前述の説明では、表示体１０１に凸部２１１を形成し、表示体１０２に凹部２１２を形成する場合について説明したが、図１０に示すように、表示体（１０１，１０２）の双方に、凸部２１１、あるいは凹部２１２を形成し、当該凸部２１１、あるいは凹部２１２の厚みを、表示体（１０１，１０２）毎に変化させるようにしてもよい。
なお、図１０（ａ）は、表示体（１０１，１０２）の観察者側と反対側に、凸部２１１、あるいは凹部２１２を形成したものであり、図１０（ｂ）は、表示体（１０１，１０２）の観察者側に、凸部２１１、あるいは凹部２１２を形成したものである。
【００１６】
同様に、図１０（ｃ）は、表示体１０１の観察者側に、凸部２１１、あるいは凹部２１２を形成し、かつ、表示体１０２の観察者側と反対側に、凸部２１１、あるいは凹部２１２を形成したものであり、図１０（ｄ）は、表示体１０１の観察者側と反対側に、凸部２１１、あるいは凹部２１２を形成し、かつ、表示体１０２の観察者側に、凸部２１１、あるいは凹部２１２を形成したものである。
また、前述の説明では、２Ｄ化像（１０５，１０６）が形成される表示体の中で主に２つの表示体（１０１，１０２）に関してのみ記述し、かつ観察者１００に提示する三次元物体が２つの表示体（１０１，１０２）の間にある場合について説明したが、２Ｄ化像を表示する表示体の個数がこれよりも多く、あるいは提示する三次元物体の位置が異なる場合であっても、同様な構成が可能であることは明らかである。
さらに、本実施の形態における表示体（１０１，１０２）は、本発明の趣旨から見て、必ずしも平面である必要はなく、球面や楕円面や二次曲面や他の複雑な曲面であっても同様な効果が得られることは明らかである。
【００１７】
なお、前述の実施の形態では、表示体（１０１，１０２）に形成される２Ｄ化像（１０５，１０６）の厚みを変化させる場合について説明したが、本実施の形態の変形例として、フィルムに印刷される２Ｄ化像の印刷厚みを変化させて三次元立体像を表示することも可能である。
即ち、図１１に示すように、観察者１００の前面に、２個のフィルム（１１１，１１２）（フィルム１１１がフィルム１１２より観察者１００に近い）を配置する。このフィルム（１１１，１１２）には、前述の図３で説明した２Ｄ化像（１１５，１１６）が印刷されている。
そして、図１２に示すように、２個のフィルム（１１１，１１２）に印刷される２Ｄ化像（１１５，１１６）のインク２２０の印刷厚さを、各フィルム（１１１，１１２）毎に変化させる。
例えば、図１２に示す場合では、フィルム１１１に印刷される２Ｄ化像１１５の印刷厚さが、フィルム１１２に印刷される２Ｄ化像１１６の印刷厚さよりも厚くされる。
これにより、本実施の形態においても、フィルム（１１１，１１２）を透過する光の透過度を変化させることができるので、前述した表示原理に基づき三次元立体像を表示することが可能となる。
【００１８】
なお、前述の説明では、２Ｄ化像（１１５，１１６）が印刷されるフィルムの中で主に２つのフィルム（１１１，１１２）に関してのみ記述し、かつ観察者１００に提示する三次元物体が２つのフィルム（１１１，１１２）の間にある場合について説明したが、２Ｄ化像を表示するフィルム（１１１，１１２）の個数がこれよりも多く、あるいは提示する三次元物体の位置が異なる場合であっても、同様な構成が可能であることは明らかである。
また、前述のフィルム（１１１，１１２）は、本発明の趣旨から見て、必ずしも平面である必要はなく、球面や楕円面や二次曲面や他の複雑な曲面であっても同様な効果が得られることは明らかである。
さらに、前述の説明では、フィルム（１１１，１１２）に、２Ｄ化像（１１５，１１６）を厚みを変えて印刷した場合について説明したが、フィルムに代えて、合成樹脂（例えば、アクリル樹脂）、ガラスなどの光を透過、あるいは半透過するものを使用してもよい。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００１９】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明の三次元表示装置によれば、立体視の生理的要因間の矛盾を抑制でき、かつ、簡便に三次元立体像を表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の三次元表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す表示体の一例を説明するための模式断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の三次元表示装置において、各表示体に形成される２Ｄ化像の生成方法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態の三次元表示装置の原理を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態の三次元表示装置の原理を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態の三次元表示装置の原理を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態の三次元表示装置の原理を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態の三次元表示装置の前方の表示体に表示される２Ｄ化像の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態の三次元表示装置の後方の表示体に表示される２Ｄ化像の一例を示す図である。
【図１０】図１に示す表示体の他の例を説明するための模式断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態の三次元表示装置の変形例の概略構成を示す図である。
【図１２】図１１に示すフィルムを説明するための模式断面図である。
【符号の説明】
１００…観察者、１０１，１０２，２０２…表示体、１０３，１０４…三次元物体、１０５，１０６，１１５，１１６…２Ｄ化像、１１１，１１２…フィルム、１２０…光源、２１０…基板、２１１…凸部、２１２…凹部、２２０…インク。
【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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