(57)【要約】【課題】正しい観察位置からずれていることを観察者に知らせることができる立体像表示装置、立体視確認シートを提供すること。【解決手段】実施形態によれば、所定の観察位置から観察されると本来の立体像として知覚され、所定の観察位置以外から観察されると偽立体像として知覚されるような映像を表示する裸眼式の立体像表示装置において、画面前面にシート部材が取り付けられ、該シート部材は前記所定の観察位置以外から観察すると所定のメッセージを呈示するように構成されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の観察位置から観察すると本来の立体像として知覚され、所定の観察位置以外から観察すると偽立体像として知覚されるような映像を表示する裸眼式の立体像表示装置において、
画面前面にシート部材が設けられ、該シート部材は前記所定の観察位置以外から観察すると所定のメッセージを呈示するように構成されている立体像表示装置。
【請求項２】
前記所定のメッセージは知覚している立体像は偽立体像であることを観察者に伝える請求項１記載の立体像表示装置。
【請求項３】
前記所定のメッセージは観察位置を前記所定の観察位置へ移動するためのガイダンスを含む請求項１記載の立体像表示装置。
【請求項４】
前記所定のメッセージは文字、矢印、マーク、シンボルの少なくともいずれかを含む請求項１、請求項２、請求項３のいずれか一項記載の立体像表示装置。
【請求項５】
前記シート部材は前記所定の観察位置から観察するとメッセージを呈示しない請求項１記載の立体像表示装置。
【請求項６】
前記シート部材は観察位置に応じて異なる内容を示すように構成されている画素が配列された基材と、該基材の上に配置され、該画素からの光線を制御する光線制御素子アレイとを具備する請求項１記載の立体像表示装置。
【請求項７】
前記光線制御素子アレイはレンチキュラーレンズアレイ、多数の貫通孔あるいは開口を有する遮光板、または多数の微小なレンズが２次元的に配列されてなるフライアイレンズからなる請求項６記載の立体像表示装置。
【請求項８】
前記シート部材は当該立体像表示装置の画面枠体の前面に取り付けられる請求項１記載の立体像表示装置。
【請求項９】
前記シート部材は当該立体像表示装置の画面前面に一体的に形成される請求項１記載の立体像表示装置。
【請求項１０】
前記シート部材は当該立体像表示装置の画面枠体の前面に貼り付けられるシールである請求項１記載の立体像表示装置。
【請求項１１】
所定の観察位置から観察すると本来の立体像として知覚され、所定の観察位置以外から観察すると偽立体像として知覚されるような映像を表示する裸眼式の立体像表示装置用の立体視確認シートであって、該立体像表示装置に取り付けられた場合、前記所定の観察位置以外から観察すると所定のメッセージを呈示するように構成されている立体視確認シート。
【請求項１２】
前記所定のメッセージは知覚している立体像は偽立体像であることを観者に伝える請求項１１記載の立体視確認シート。
【請求項１３】
前記所定のメッセージは観察位置を前記所定の観察位置へ移動するためのガイダンスを含む請求項１１記載の立体視確認シート。
【請求項１４】
前記所定のメッセージは文字、矢印、マーク、シンボルの少なくともいずれかを含む請求項１１、請求項１２、請求項１３のいずれか一項記載の立体視確認シート。
【請求項１５】
観察位置に応じて異なる内容を示すように構成されている画素が配列された基材と、該基材の上に配置され、該画素からの光線を制御する光線制御素子アレイとを具備する請求項１１記載の立体視確認シート。
【請求項１６】
前記光線制御素子アレイはレンチキュラーレンズアレイ、多数の貫通孔あるいは開口を有する遮光板、または多数の微小なレンズが２次元的に配列されてなるフライアイレンズからなる請求項１５記載の立体視確認シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は裸眼式の立体像表示装置及び立体視確認シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
特殊な眼鏡を使用することなく立体像を知覚可能な裸眼式の立体像表示技術は様々な分類が可能であるが、一般には、両眼視差を用いる両眼視差方式と実際に空間像を形成する空間像再生方式とに分類される。
【０００３】
両眼視差方式は２眼式と多眼式とに分類される。２眼式は、左眼と右眼とに対応して撮影位置を２箇所とすることにより得られる左眼用の画像と右眼用の画像とを左眼と右眼とでそれぞれ見えるようにした方式である。また、多眼式は映像撮影時の観察位置を複数にすることで情報量を増加し、より観察できる範囲を広げた方式である。
【０００４】
空間像再生方式はホログラフィ方式とインテグラル・フォトグラフィ方式（以下、インテグラル方式と称するが、光線再生法とも称される）に分類される。インテグラル方式は両眼視差方式として分類されている場合もあるが、光線の経路が撮影時と再生時とで全く逆の経路を辿るので、光線数を十分多くし且つ画素サイズを十分小さくできた場合には完全な立体像が再生されるため、理想的なインテグラル方式については空間像再生方式に分類される。
【０００５】
ところで、多眼式やインテグラル方式のように眼鏡無しで立体像を知覚するには、通常、以下の構成が採用される。２次元的に配列した複数の２次元画像表示用画素で個々の立体像表示用画素を構成し、その前面側に立体像表示用画素からの光線を制御する機能を有するマスク（光線制御素子とも称される）を配置する。マスクには、立体像表示用画素よりも遥かに小さな（典型的には２次元画像表示用画素とほぼ同じ大きさの）窓部が立体像表示用画素に対応した位置に設けられている。マスクとしては、微小なレンズが２次元的に配列されてなるフライアイレンズ、垂直方向に光学的開口が直線状に延び水平方向に周期的に配列される形状のレンチキュラーシート、またはスリットも用いられる。
【０００６】
このような構成によると、個々の立体像表示用画素により表示される要素画像はマスクによって部分的に遮られ、観察者は窓部を透過したもののみを視認することとなる。したがって、或る窓部を介して視認される２次元画像表示用画素を観察位置毎に異ならしめることができ、メガネを使用することなく立体像を知覚することができる。
【０００７】
しかしながら、この構成を採用した場合、正しい位置から観察したときには本来の立体像，すなわち真の立体像，が知覚されるものの、観察位置をずらすと、偽立体像が知覚される。これは、観察位置をずらすと、広視野角側では、或る立体像表示用画素に対向した窓部から、その隣の立体像表示用画素によって表示される要素画像の一部が視認されるためである。この場合、観察者は知覚している立体像が真の立体像か偽立体像かを識別することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２１５４６６号公報
【特許文献２】特開２００９−２９４４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の裸眼式の立体像表示装置では、観察者は真の立体像を知覚しているか否かを認識することが困難であるという課題がある。
【００１０】
本発明の目的は、真の立体像を知覚しているか否かを観察者に知らせることができる立体像表示装置を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、真の立体像を知覚しているか否かを観察者に知らせることができる立体視確認シートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施形態によれば、所定の観察位置から観察すると本来の立体像として知覚され、所定の観察位置以外から観察すると偽立体像として知覚されるような映像を表示する裸眼式の立体像表示装置において、画面前面にシート部材が取り付けられ、該シート部材は前記所定の観察位置以外から観察すると所定のメッセージを呈示するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る立体像表示装置の概略を示す図である。
【図２】図１の装置を液晶表示装置で実現した例を示す図である。
【図３】立体像表示装置と観察位置との関係、及び各観察位置で知覚される像を示す図である。
【図４】実施形態に係る立体像表示装置の正面図である。
【図５】立体像表示装置と観察位置との関係、及び各観察位置で観察される立体視確認シートの表示の一例を示す図である。
【図６】立体像表示装置の各観察位置で観察される立体視確認シートの表示の他の例を示す図である。
【図７】立体像表示装置の各観察位置で観察される立体視確認シートの表示のさらに他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
先ず、立体像表示の原理を説明する。図１は、実施形態に係る立体像表示装置の一例を概略的に示す断面図である。実施形態はインテグラル方式による立体視の例を説明するが、立体視の方式はインテグラル方式に限定されず、裸眼式であれば何でも良い。図１に示す立体像表示装置１は、縦横に配列した多数の立体像表示用画素１１と、それらから離間するとともにそれら立体像表示用画素１１に対応して多数の窓部２２が設けられたマスク装置２０とを備えている。マスク装置２０は光学的開口を有し、上記画素からの光線を制御する機能を有し、視差バリアまたは光線制御素子とも呼ばれる。マスク装置２０は透明基板上に多数の窓部２２に対応した多数の開口を有する遮光体パターンを形成したものや、遮光板に多数の窓部２２に対応した多数の貫通孔を設けたものなどを使用することができる。あるいは、マスク装置２０の他の例としては、多数の微小なレンズを２次元的に配列してなるフライアイレンズ、光学的開口が垂直方向に直線状に延び水平方向に周期的に配列される形状のレンチキュラーレンズも使用可能である。さらに、マスク装置２０として、透過型の液晶表示装置のように窓部２２の配置、寸法、形状などを任意に変更可能なものを使用してもよい。
【００１６】
静止画の立体視の場合は、立体像表示用画素１１は画像が印刷された紙でも良いが、動画像を立体視するために、液晶表示装置を用いて立体像表示用画素１１を実現した一例の断面図を図２に示す。図２では、透過型の液晶表示装置１０の多数の画素が多数の立体像表示用画素１１を構成し、液晶表示装置１０の背面側には面光源であるバックライト３０を配置している。液晶表示装置１０の前面側には、マスク装置２０を配置している。
【００１７】
透過型の液晶表示装置１０を使用する場合、マスク装置２０はバックライト３０と液晶表示装置１０との間に配置してもよい。液晶表示装置１０及びバックライト３０の代わりに有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置や陰極線管表示装置やプラズマ表示装置などのように自発光型の表示装置を使用しても良い。その場合、マスク装置２０は自発光型表示装置の前面側に配置する。
【００１８】
図３（ａ）は図１に示す立体像表示装置１と観察位置Ａ，Ｂ１，Ｂ２，…との関係を概略的に示す図である。観察位置は画面（あるいはマスク装置）との距離を一定に保ったまま表示画面の水平方向に平行移動した位置である。図３（ｂ）は図３（ａ）に示す各観察位置Ａ，Ｂ１，Ｂ２，…から観察した場合に知覚される立体像を概略的に示す図である。図３（ａ）において、破線５１は隣接する立体像表示用画素１１間の境界とマスク装置２０の窓部２２とを結ぶ直線である。図３（ａ）において、破線５２は真の立体像（本来の立体像）のみが知覚される観察位置Ｂ１，Ｂ２と偽立体像が知覚される観察位置Ｃ１，Ｃ２との境界を示しており、２本の破線５２で囲まれた領域が真の立体像のみが知覚される観察位置に対応している。以下、真の立体像のみが知覚される観察位置を「視域」と称する。
【００１９】
立体像表示用画素１１から発せられた光線には本来通過すると仮定したマスク装置２０の窓部２２のみを通過する所定方向の光線のみでなく、それ以外の、特に、隣接した窓部を通過する不所望の光線をも含む。不所望の光線は本来知覚されるべき真の立体像には必要の無い光線であることから、真の立体像の知覚を阻害すると同時に、この不所望の光線が真の立体像とは異なる偽立体像を知覚させる。偽立体像は、真の立体像と似通ってはいるものの、通常、設計値のずれが反映されて歪んだ像として知覚される。また、不所望の光線が真の立体像の知覚を阻害する場合には、真の立体像と偽立体像とが混在して知覚される。
【００２０】
図３（ｂ）に示すように、観察位置Ａ，Ｂ１，Ｂ２では、真の立体像６１ａのみが知覚される。これらの視域内で観察した場合でも、観察位置に応じて真の立体像６１ａの見え方は変化する。
【００２１】
観察位置Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２では、真の立体像６１ａと偽立体像６１ｂとの混在像が知覚される。知覚される混在像に占める偽立体像６１ｂの割合は、広視野角側ほど大きくなる。
【００２２】
観察位置Ｅ１，Ｅ２では、全ての窓部２２について、隣りの立体像表示用画素１１により表示される要素画像の一部が観察されるため、偽立体像６１ｂのみが知覚されることとなる。偽立体像６１ｂは真の立体像６１ｂに対して深さ方向が逆になっている。偽立体像６１ｂを含む立体像（観察位置Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２で知覚される）は逆視像とも称され、真の立体像６１ａ（観察位置Ａ，Ｂ１，Ｂ２で知覚される）は正視像とも称される。
【００２３】
上述の説明は観察位置を表示画面の水平方向に平行移動した場合に関するが、観察位置を表示画面の垂直方向に平行移動した場合でも同様に、観察位置に依存して立体像の真偽が変わる。ただし、レンチキュラーレンズ、あるいは画面垂直方向に伸びるスリットをマスク装置２０として用いた場合は、観察位置を垂直方向に移動しても知覚される立体像は変わらない。このようなマスク装置２０は水平視差のみを利用して立体視を実現するからである。フライアイレンズや開口部が２次元的に配列されるマスク装置２０を用いる場合は、水平、垂直の両方向の視差を利用して立体視を実現する。また、観察位置を画面に直交する距離方向に移動する場合、あるいは平行移動と距離方向への移動とが混在した場合、あるいは画面までの距離は不変で、画面の中心を中心とする円周上に移動する場合も同様に、観察位置に応じて立体像の真偽が変わる。しかし、観察者は立体像の真偽を識別することは困難である。
【００２４】
以上説明したように、裸眼式の立体像表示装置では、限られた視域以外に観察者が移動した場合は、逆視像（偽立体像を含む）を知覚してしまう。すなわち、裸眼式の立体像表示装置では、知覚される画像は観察位置に応じて異なる。観察者が正視像を知覚する位置、逆視像を知覚する位置は表示装置（画面サイズ、立体視の原理等）に固有であり、予め求めておくことが出来る。このような立体像表示装置の知覚画像の位置依存性に連動して観察位置に応じて異なる文字、シンボル、マーク等からなるメッセージを観察者に呈示するように構成されたシール或いはシートを立体像表示装置の画面表面に設けることにより、視域内にいるか、視域からずれているかを観察者に知らせることができる。
【００２５】
実施形態によれば、図４に示すように、立体像表示装置１の画面の枠体（上側あるいは下側の横枠）に立体視確認シート７２が貼られている。シート７２は、図１に示す立体像表示装置１と同様に構成される。立体像表示用画素を紙あるいはプラスチックシート上に形成し、その上にマスク装置を配置してなる。ただし、立体像表示用画素は立体像を表示するためのものではなく、マークや文字を呈示する２次元静止画像表示用の画素である。シート７２は表示装置の製造後、出荷前等に製造者により枠体に貼られるシールとして構成されてもよいし、直に枠体、あるいは画面の一部（上下端部等）に印刷、埋め込む等の方法で直に形成されてもよい。
【００２６】
シート７２は立体像表示装置１と同様に、図５に示すように、観察者の位置に応じて異なる画像を呈示する。真の立体像６１ａのみが知覚される観察位置Ａ，Ｂ１，Ｂ２では何もアラートを呈示しない。それ以外の観察位置Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２では「逆視像」という文字と、矢印が呈示される。なお、立体像表示装置１は視域外の観察位置から観察した場合は、歪んだり凹凸が反転した立体像を知覚させるが、シート７２（の２次元静止画像表示用の画素）はどの位置から観察した場合でも歪みのない鮮明な文字やマークを呈示するように構成されている。矢印は視域とのずれ（言い換えると、視域に戻るために観察位置を移動する方向と距離）を示すもので、視域の右側にずれた観察位置Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１では左向き、左側にずれた観察位置Ｃ２，Ｄ２，Ｅ２では右向きである。矢印の長さは視域に最も近い観察位置Ｃ１，Ｃ２が最も短く、視域から最も遠い観察位置Ｅ１，Ｅ２が最も長い。
【００２７】
これにより、観察者はシートに何も文字が呈示されていない場合は、観察位置は視域内であり、知覚している立体像は真の立体像であることを認識できる。シートに文字が呈示されている場合は、観察位置は視域からずれており、知覚している立体像は真の立体像以外であることを認識できる。さらに、矢印の向きと長さとから、観察位置を視域内に戻すためには観察者がどの方向へどれだけ移動すればよいかも認識できる。このため、観察者は知覚している立体像の真偽を容易に知ることが出来るとともに、偽の場合は真の立体像を知覚できるように観察位置を視域に容易に戻すことも出来る。従って、常に真の立体像を知覚できる。
【００２８】
なお、図５に示すシートが提示する表示する画像はあくまでも一例であり、立体像表示装置の表示する立体像を観察者がどのように知覚するかの変化状況を提示できれば何でも良い。例えば、図５の文字のみ、あるいは矢印のみでもよい。または、視域からずれるに連れて色を変えてずれの程度を表してもよい。
【００２９】
図６は視域（観察位置Ａ，Ｂ１，Ｂ２）は無表示で、それ以外の観察位置では「逆視像」という文字の少なくとも一部、及び図５と同様な長さ・向きの矢印を表示する例を示す。視域から離れるにつれて、より斜めから画面をみるので文字の端は見えにくいので、それにつれて逆視像の文字の一部を表示しないようにしている。
【００３０】
図７は視域（観察位置Ａ，Ｂ１，Ｂ２）は無表示で、それ以外の観察位置では真の立体像と偽立体像の境界に縦線、及び図５と同様な長さ・向きの矢印を表示する例を示す。
【００３１】
これらの図６、図７のような表示をするシートによっても、図５と同様な効果を奏する。
【００３２】
また、図５、図６、図７における矢印の向きは、表示装置は固定で観察者が動くことを想定しているが、ゲーム機等のポータブルの立体像表示装置の場合は、手でゲーム機側を動かして視域と観察者の目の位置を一致させることが多いので、その場合は表示装置を動かす方向を示すことになる。
【００３３】
立体視確認シート７２は立体像表示装置と同じ構造を説明したが、同じ構造である必要は無い。立体視確認シート７２に要求されることは、見る位置、見る方向に応じて見える内容が変化し、観察者の位置が立体像表示装置の視域外の場合、それを警告する内容を呈示できれば良い。例えば、見る方向により表示する内容が変化するリップマン型ホログラムを用いても良い。
【００３４】
立体視確認シート７２は視域から水平方向の観察位置のずれを警告したが、垂直方向の視差も利用する立体視の場合は、視域から垂直方向への観察位置のずれも警告するようにしてもよい。その場合は、画面の枠体の右側あるいは左側の横枠にシート７２を貼り付ける。
【００３５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３６】
１…立体像表示装置、１０…液晶表示装置、１１…立体像表示用画素、２０…マスク装置、２２…窓部、３０…バックライト、７２…立体視確認シート。
【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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