(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）それぞれ複数の発光点を備えた複数の画素を一定の間隔で並べることによって形成された表示パネルと、
（ｂ）前記各画素に対応させて配設され、前記各画素ごとの発光点の虚像を形成するための複数のレンズを備えたレンズパネルと、
（ｃ）前記画素及び発光点を指定するための第１の駆動データに基づいて、前記発光点を発光させる駆動部と、
（ｄ）前記表示パネルとレンズパネルとの間の距離を指定するための第２の駆動データに基づいて、前記表示パネル及びレンズパネルのうちの一方を移動させる移動装置とを有するとともに、
（ｅ）複数の所定のレンズによって、複数の虚像を一致させるように形成することにより、三次元の１画素を表示することを特徴とする三次元表示装置。
【請求項２】
（ａ）前記表示パネルを支持する装置フレームを有するとともに、
（ｂ）前記移動装置は移動端子及び固定端子を備え、
（ｃ）前記移動端子はレンズパネルに、前記固定端子は表示パネル及び装置フレームのうちの一方に固定される請求項１に記載の三次元表示装置。
【請求項３】
（ａ）前記表示パネルを支持する装置フレームを有するとともに、
（ｂ）前記移動装置は移動端子及び固定端子を備え、
（ｃ）前記移動端子は表示パネル及び装置フレームのうちの一方に、前記固定端子はレンズパネルに固定される請求項１に記載の三次元表示装置。
【請求項４】
前記第１、第２の駆動データは同期させて更新される請求項１〜３のいずれか１項に記載の三次元表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は三次元表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、三次元表示装置、例えば、ホログラムにおいては、レーザ等による光線と像の光線とによって干渉縞を発生させ、記録しておき、干渉縞に光線を照射することによって、三次元画像が再現されるようになっている。
【０００３】
ところが、ＣＡＤ、コンピュータ等の画像処理装置において、ホログラムを使用することは実用化されていない。そこで、前記画像処理装置において、バーチャルリアリティー表示方式が提供されている。該バーチャルリアリティー表示方式においては、左右の目にそれぞれ対応させて別々の液晶等の二次元表示装置を配設し、各二次元表示装置にそれぞれに補正した像を表示することによって三次元画像が形成されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特表平９−５０４６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来のバーチャルリアリティー表示方式においては、各二次元表示装置を備えた表示部を顔に固定して使用する必要があるので、三次元画像を見るのと同時に他の作業を行うのは極めて困難であり、操作性が悪い。
【０００５】
本発明は、前記従来のバーチャルリアリティー表示方式の問題点を解決して、三次元画像を見るのと同時に他の作業を行うのが容易になり、操作性を良くすることができる三次元表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのために、本発明の三次元表示装置においては、それぞれ複数の発光点を備えた複数の画素を一定の間隔で並べることによって形成された表示パネルと、前記各画素に対応させて配設され、前記各画素ごとの発光点の虚像を形成するための複数のレンズを備えたレンズパネルと、前記画素及び発光点を指定するための第１の駆動データに基づいて、前記発光点を発光させる駆動部と、前記表示パネルとレンズパネルとの間の距離を指定するための第２の駆動データに基づいて、前記表示パネル及びレンズパネルのうちの一方を移動させる移動装置とを有する。
【０００７】
そして、複数の所定のレンズによって、複数の虚像を一致させるように形成することにより、三次元の１画素を表示する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、三次元表示装置においては、それぞれ複数の発光点を備えた複数の画素を一定の間隔で並べることによって形成された表示パネルと、前記各画素に対応させて配設され、前記各画素ごとの発光点の虚像を形成するための複数のレンズを備えたレンズパネルと、前記画素及び発光点を指定するための第１の駆動データに基づいて、前記発光点を発光させる駆動部と、前記表示パネルとレンズパネルとの間の距離を指定するための第２の駆動データに基づいて、前記表示パネル及びレンズパネルのうちの一方を移動させる移動装置とを有する。
【０００９】
そして、複数の所定のレンズによって、複数の虚像を一致させるように形成することにより、三次元の１画素を表示する。
【００１０】
この場合、第２の駆動データに基づいて前記表示パネル及びレンズパネルのうちの一方が移動させられ、複数の所定のレンズによって、複数の虚像が一致するように形成され、三次元の１画素が表示されるので、三次元画像を見ることができる。また、表示部を顔に固定して使用する必要がないので、三次元画像を見るのと同時に他の作業を行うのが容易になり、操作性を良くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、三次元画像を表示することができるようにした三次元表示装置について説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１の実施の形態における三次元表示装置の概念図、図２は本発明の第１の実施の形態における二次元表示装置の概念図、図３は本発明の第１の実施の形態における三次元表示装置のレンズパネルを示す平面図、図４は本発明の第１の実施の形態における表示部の側面図である。
【００１３】
図に示されるように、三次元表示装置１０は、三次元画像を表示する表示部１０１、表示データ作成部３０、及びパーソナルコンピュータ、ワークステーション等の外部装置２１を備え、該外部装置２１は、情報端末として機能し、表示しようとする画像のデータ、すなわち、画像データを発生させ、表示データ作成部３０に送る。該表示データ作成部３０は、画像データを受けると、カラーの表示データを発生させて表示部１０１に送る。
【００１４】
該表示部１０１は、装置フレーム４５、該装置フレーム４５によって支持され、二次元画像を表示するための表示パネル１１、該表示パネル１１を覆って配設されたレンズパネル１４、第１の駆動部としてのセグメント駆動部１６、第２の駆動部としてのコモン駆動部１７及び移動装置ドライバ１９を備える。なお、前記表示パネル１１によって二次元表示装置が構成される。
【００１５】
前記表示パネル１１及びレンズパネル１４は、互いに所定の間隙を形成して平行に配置され、前記移動装置ドライバ１９は、駆動信号を発生させ、該駆動信号を移動装置１４ａに送り、該移動装置１４ａを駆動してレンズパネル１４を表示パネル１１に対して移動させ、表示パネル１１とレンズパネル１４との間の距離を調整する。
【００１６】
前記表示パネル１１は、複数（４００以上）の画素１２を、一定の間隔で、二次元面状に並べることによって形成され、前記各画素１２は発光点１２ａの群から成り、各発光点１２ａは、例えば、３×３のマトリックスを形成するように配列される。本実施の形態においては、発光点１２ａとして発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用した場合について説明するが、二次元画像を表示するものであれば、液晶、ＣＲＴ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ、ＳＥＤ等を使用することができる。
【００１７】
そして、前記表示パネル１１は、公知の二次元ディスプレイと同様な構成を有し、画面ごとの表示制御も公知の二次元ディスプレイと同様であり、セグメント駆動部１６及びコモン駆動部１７は、表示データ作成部３０から送られた表示データを受けると、各発光点１２ａを駆動し、発光させる。
【００１８】
また、前記レンズパネル１４は、表示パネル１１の各画素１２に対応させて、かつ、対向させて二次元に配設されたレンズ１３を備える。
【００１９】
そして、前記移動装置１４ａは、表示パネル１１とレンズパネル１４との間に配設され、移動装置１４ａの第１の端子としての移動端子はレンズパネル１４に固定され、移動装置１４ａの第２の端子としての固定端子は表示パネル１１及び装置フレーム４５のうちの一方に固定される。前記移動装置１４ａとしては、圧電素子を利用したピエゾアクチュエータ、ボイスコイルモータとばねとを組み合わせたアクチュエータ、ステッピングモータとギアとを組み合わせたアクチュエータ等を使用することができる。また、前記移動装置１４ａは、レンズパネル１４を表示パネル１１に対して平行を維持しながら移動させる。
【００２０】
なお、前記レンズパネル１４の裏側には、各レンズ１３を区画し、隣接するレンズ１３間で光を遮蔽する遮光板２２が表示パネル１１側に向けて突出させて配設され、表示パネル１１の各発光点１２ａからの光は、各発光点１２ａが属する画素１２と対応するレンズ１３にだけ入射され、隣接する他のレンズ１３には入射されない。
【００２１】
図５は本発明の第１の実施の形態における光学系を示す第１の概念図である。
【００２２】
図に示されるように、レンズパネル１４（図１）において、レンズ１３（Ｌ１〜Ｌ３）の光軸をＣ１〜Ｃ３とし、レンズ１３の主点位置が含まれる主点面をＨとし、表示パネル１１の発光点１２ａ（Ｒ１〜Ｒ３）が含まれる発光面をＡとすると、レンズ１３の焦点が含まれる焦点面に対してレンズ１３による発光点１２ａの虚像が形成される虚像面Ｂが決まる。
【００２３】
この関係は、レンズ１３の焦点距離をｆとし、発光面Ａと主点面Ｈとの距離を表す発光点距離をａとし、虚像面Ｂと主点面Ｈとの距離を表す虚像距離をｂとすると、公知のレンズ１３の公式から、
（１／ａ）−（１／ｂ）＝１／ｆ                                  ……（１）
となる。さらに、レンズ１３の倍率をｍとすると、虚像距離ｂは、
ｂ＝ｍ・ａ                                                      ……（２）
であるので、式（１）から、発光点距離ａ及び虚像距離ｂは、
ａ＝ｆ（１−１／ｍ）
ｂ＝ｆ（ｍ−１）                                                ……（３）
となる。
【００２４】
ただし、虚像が形成されるので、発光点距離ａ及び焦点距離ｆの関係は、
ａ＜ｆ
となる。
【００２５】
前記画素１２間の距離及びレンズ１３間の距離をｄとし、各発光点１２ａのピッチをｐとし、各発光点１２ａを、等間隔で並ぶ順にＲ１〜Ｒ３とすると、発光点Ｒ２は光軸Ｃ１〜Ｃ３上に置かれる。
【００２６】
ところで、本実施の形態においては、前記光軸Ｃ１上の画素１２において発光点Ｒ２を発光させるとともに、光軸Ｃ１から距離ｄ離れた光軸Ｃ２上の画素１２において発光点Ｒ１を発光させ、発光点Ｒ２の虚像Ｓ１、及び発光点Ｒ１の虚像Ｓ２を同じ位置に形成するようになっている。そのために、距離ｄ、虚像距離ｂ、ピッチｐ及び発光点距離ａの関係を、
ｄ／ｂ＝ｐ／ａ                                                  ……（４）
にする必要がある。すなわち、式（２）から、距離ｄは、
ｄ＝ｍ・ｐ                                                      ……（５）
となるので、レンズパネル１４を移動させて発光点距離ａを、
ａ＝ｆ（１−１／ｍ）
＝ｆ（１−ｐ／ｄ）
にする必要がある。このとき、虚像距離ｂは、
ｂ＝ｆ（ｍ−１）
＝ｆ（ｄ／ｐ−１）
となる。
【００２７】
この関係は、表示部１０１の上下方向、及び左右方向における二つの光軸上の画素の発光点を発光させた場合に成立するので、中心の画素１２に対して周囲８個の画素１２において、各画素１２の発光点１２ａを３×３のマトリックスの中から選択し、発光させることによって、９個の虚像を重ね、同じ位置に形成することができる。また、中心の画素１２は同時に周囲の画素１２としての機能を果たす。したがって、９個のレンズ１３を通過した光を見ると、一つの発光点１２ａが三次元で発光しているように見える。
【００２８】
このように、複数の所定のレンズ１３によって複数の虚像を同じ位置に形成することにより、三次元の１画素を表示することができる。したがって、操作者は、三次元画像を見ることができるだけでなく、表示部１０１を顔に固定して使用する必要がないので、三次元画像を見るのと同時に他の作業を行うのが容易になり、操作性を良くすることができる。
【００２９】
次に、虚像距離ｂを長くする場合について説明する。
【００３０】
図６は本発明の第１の実施の形態における光学系を示す第２の概念図である。
【００３１】
本実施の形態においては、虚像距離ｂを長くし、虚像の奥行きを深くするために、図に示されるように、光軸Ｃ１、Ｃ３の光学系において、前記光軸Ｃ１上の画素１２の発光点Ｒ２を発光させるとともに、光軸Ｃ１から距離２ｄ離れた光軸Ｃ３上の画素１２の発光点Ｒ１を発光させ、発光点Ｒ２の虚像Ｓ１及び発光点Ｒ１の虚像Ｓ３を同じ位置に形成するようになっている。そのために、距離２ｄ、虚像距離ｂ、ピッチｐ及び発光点距離ａの関係を、
２ｄ／ｂ＝ｐ／ａ
にする必要がある。すなわち、式（２）から、距離２ｄは、
２ｄ＝ｍ・ｐ
となり、レンズ１３の倍率が２ｍになると、虚像距離ｂは、
ｂ＝２ｍ・ａ
となる。そして、式（１）から、発光点距離ａ及び虚像距離ｂは、
ａ＝ｆ（１−１／２ｍ）
ｂ＝ｆ（２ｍ−１）
となる。
【００３２】
したがって、移動装置１４ａ（図４）によってレンズパネル１４を移動させ、発光点距離ａをｆ（１−１／ｍ）からｆ／２ｍだけ延ばし、ｆ（１−１／２ｍ）にすると、虚像距離ｂは、
ｂ＝ｆ（２ｍ−１）
となる奥行きで、発光点Ｒ２の虚像Ｓ１、及び発光点Ｒ１の虚像Ｓ３を同じ位置に形成することができる。
【００３３】
同様に、前記光軸Ｃ１上の画素１２の発光点Ｒ２を発光させるとともに、光軸Ｃ１から距離ｎ・ｄ（ｎは整数）離れた光軸Ｃｎ上の画素１２の発光点Ｒ１を発光させ、発光点Ｒ２の虚像Ｓ１及び発光点Ｒ１の虚像Ｓｎを同じ位置に形成するためには、発光点距離ａ及び虚像距離ｂを、
ａ＝ｆ（１−１／ｎ・ｍ）
ｂ＝ｆ（ｎ・ｍ−１）
にする必要がある。
【００３４】
したがって、移動装置１４ａによってレンズパネル１４を移動させ、発光点距離ａを、    ａ＝ｆ（１−１／ｎ・ｍ）
にすると、虚像距離ｂは、
ｂ＝ｆ（２ｍ−１）
となる奥行きで、発光点Ｒ２の虚像Ｓ１、及び発光点Ｒ１の虚像Ｓｎを同じ位置に形成することができる。
【００３５】
この関係は、表示部１０１の上下方向、及び左右方向における二つの光軸上の画素の発光点を発光させた場合に成立するので、中心の画素１２に対して距離ｎ・ｄ離れた周囲８個の画素１２において、各画素１２の発光点１２ａを３×３のマトリックスの中から選択し、発光させることによって、９個の虚像を重ね、同じ位置に形成することができる。
【００３６】
次に、表示データ作成部３０（図１）の動作について説明する。
【００３７】
図７は本発明の第１の実施の形態における三次元表示装置の制御回路を示すブロック図である。
【００３８】
図に示されるように、表示データ作成部３０は、データ変換部３１、表示データ格納部３２及びセレクタ３３を備え、前記表示データ格納部３２はＮ個の記録部３２ａ〜３２ｎを有する。前記データ変換部３１は、外部装置２１からコード化されて送られる画像データを順に表示データ格納部３２に記録し、三次元表示装置１０（図１）によって形成される各三次元画面ごとに、発光点１２ａ（図２）のデータを奥行きを表す奥行き度として加え、Ｎ個の表示データに変換する。したがって、該表示データは、画像データによって構成され、画素１２及び発光点１２ａを指定し、発光点１２ａを発光させるための第１の駆動データ、及び発光点１２ａのデータによって構成され、表示パネル１１とレンズパネル１４との間の距離を指定し、移動装置１４ａを駆動させるための第２の駆動データから成る。なお、前記画像データ及び発光点１２ａのデータは同期させて更新される。
【００３９】
また、前記セレクタ３３は、表示データ格納部３２に記録されたＮ個の表示データを画面切替部２３から送られた切替信号に基づいて順次読み出し、セグメント駆動部１６及びコモン駆動部１７に送る。
【００４０】
そのために、前記画面切替部２３は、画面クロックを発生させ、切替信号としてセレクタ３３及び移動装置ドライバ１９に送る。したがって、Ｎ個の画面クロックに基づいて周期的に画像データを切り替えることができる。
【００４１】
次に、前記構成の三次元表示装置１０の動作について説明する。
【００４２】
まず、外部装置２１はＮ個の三次元画面に対応させて三次元の画像データを表示データ作成部３０に送る。該表示データ作成部３０は、送られたＮ個の三次元画面分の画像データをデータ変換部３１において表示データに変換し、表示データ格納部３２に記録する。この場合、Ｎ個の三次元画面ごとに奥行き度が加えられ、表示データとされる。
【００４３】
続いて、Ｎ個の三次元画面分の画像データが表示データ格納部３２に記録されると、セレクタ３３は画面切替部２３から送られた切替信号に基づいて、表示データ格納部３２に記録された表示データを順次読み出し、セグメント駆動部１６及びコモン駆動部１７に送る。
【００４４】
一方、移動装置ドライバ１９は、画面切替部２３からの切替信号に基づいて、セレクタ３３が読み出す表示データ（すなわち、表示パネル１１に表示される画像）に対応させて、移動装置１４ａを駆動させてレンズパネル１４を移動させる。
【００４５】
例えば、移動装置ドライバ１９は、画面切替部２３からの切替信号に基づいて、表示部１０１に奥行きが深い三次元画面を形成する場合、レンズパネル１４を表示パネル１１から離す方向に移動させ、逆に、奥行きが浅い三次元画面を形成する場合、レンズパネル１４を表示パネル１１に近づける方向に移動させる。このように、レンズパネル１４を、読み出された表示データの奥行き度に対応させて移動させることによって、レンズパネル１４の表示パネル１１からの距離を制御することができる。なお、レンズパネル１４を移動させるために、移動装置ドライバ１９の駆動電圧は、あらかじめ三次元画面の奥行き度に対応させて決定される。
【００４６】
このように、レンズパネル１４を移動した後、送られた表示データに基づいてセグメント駆動部１６及びコモン駆動部１７が駆動される。そして、表示データに対応させて各画素１２の中心の発光点１２ａと周囲の画素１２の選択された発光点１２ａとが発光させられる。これにより、一つの三次元画面が所定の奥行き度で表示される。
【００４７】
次に、表示パネル１１の動作について説明する。
【００４８】
まず、セグメント駆動部１６は、画面クロックに応じて所定のタイミングで表示データに基づいてセグメントを選択する。このセグメントの選択に同期させて、コモン駆動部１７は、１番目の列の選択されたセグメントに対応する発光点１２を選択して駆動し、発光させる。このように、各列ごとに前記動作を繰り返し行い、一つの画面を形成する。
【００４９】
さらに、前述されたような画面の形成を、画面切替部２３からの切替信号に基づいてＮ回繰り返すことによって、奥行き度の異なるＮ個の三次元画面を連続して形成することができる。
【００５０】
ところで、操作者は、レンズパネル１４を通過する光を見るとき、複数のレンズ１３から射出された光を見ることになるので、あたかも一つの画素１２から拡がったように見える光を見ることになる。すなわち、操作者は、両目で各画素１２から広い角度で拡がった光を見ることになるので、画素１２及び三次元画面の奥行きを認識することができる。さらに、奥行き度に対応した三次元画面を切り替えて表示するので、表示データを三次元画像として認識することができる。
【００５１】
このように、本実施の形態においては、複数の奥行き度で形成された三次元画面に対応させてレンズパネル１４を移動させ、複数の発光点１２ａの虚像を重ねて表示することによって、奥行きのある三次元画像を表示することができる。
【００５２】
また、表示部１０１の位置に三次元画像を表示することができるので、表示部１０１を顔に固定して使用する必要がない。したがって、三次元画像を見るのと同時に他の作業を行うのが容易になり、操作性を良くすることができる。
【００５３】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００５４】
図８は本発明の第２の実施の形態における二次元表示装置の概念図である。
【００５５】
この場合、各画素５２は、発光点５２ａの群から成り、各発光点５２ａは、例えば、５×５のマトリックスを形成するように配列される。また、レンズパネル１４（図１）は、表示パネル１１の各画素５２に対応させて、かつ、対向させて二次元に配設されたレンズ１３を備える。
【００５６】
図９は本発明の第２の実施の形態における光学系を示す第１の概念図である。
【００５７】
図に示されるように、レンズパネル１４（図１）において、レンズ１３（Ｌ１〜Ｌ３）の光軸をＣ１〜Ｃ３とし、レンズ１３の主点位置が含まれる主点面をＨとし、表示パネル１１の発光点５２ａ（Ｒ１〜Ｒ５）が含まれる発光面をＡとすると、レンズ１３の焦点が含まれる焦点面に対してレンズ１３による発光点５２ａの虚像が形成される虚像面Ｂが決まる。
【００５８】
この関係は、レンズ１３の焦点距離をｆとし、発光面Ａと主点面Ｈとの距離を表す発光点距離をａとし、虚像面Ｂと主点面Ｈとの距離を表す虚像距離をｂとすると、公知のレンズ１３の公式から、
（１／ａ）−（１／ｂ）＝１／ｆ                                  ……（６）
となる。さらに、レンズ１３の倍率をｍとすると、虚像距離ｂは、
ｂ＝ｍ・ａ                                                      ……（７）
であるので、式（６）から、発光点距離ａ及び虚像距離ｂは、
ａ＝ｆ（１−１／ｍ）
ｂ＝ｆ（ｍ−１）                                                ……（８）
となる。
【００５９】
ただし、虚像が形成されるので、発光点距離ａ及び焦点距離ｆの関係は、
ａ＜ｆ
となる。
【００６０】
前記レンズ１３の光軸Ｃ１、Ｃ２間の距離、及びＣ２、Ｃ３間の距離をいずれもｄとすると、各画素５２の中心間の距離もｄとなる。また、前記画素５２において、各発光点５２ａのピッチをｐ／２とし、各発光点５２ａを、等間隔で並ぶ順にＲ１〜Ｒ５とすると、発光点Ｒ３は各光軸Ｃ１〜Ｃ３上に置かれる。
【００６１】
ところで、本実施の形態においては、前記光軸Ｃ１上の画素５２において発光点Ｒ３を発光させるとともに、光軸Ｃ１から距離ｄ離れた光軸Ｃ２上の画素５２において発光点Ｒ１を発光させ、発光点Ｒ３の虚像Ｓ１、及び発光点Ｒ１の虚像Ｓ２を同じ位置に形成するようになっている。そのために、距離ｄ、虚像距離ｂ、ピッチｐ及び発光点距離ａの関係を、
ｄ／ｂ＝ｐ／ａ                                                  ……（９）
にする必要がある。すなわち、式（７）から、距離ｄは、
ｄ＝ｍ・ｐ                                                    ……（１０）
となるので、レンズパネル１４を移動させて発光点距離ａを、
ａ＝ｆ（１−１／ｍ）
＝ｆ（１−ｐ／ｄ）
にする必要がある。このとき、虚像距離ｂは、
ｂ＝ｆ（ｍ−１）
＝ｆ（ｄ／ｐ−１）
となる。
【００６２】
この関係は、表示部１０１の上下方向、及び左右方向における二つの光軸上の画素の発光点を発光させた場合に成立するので、中心の画素５２に対して周囲８個の画素５２において、各画素５２の発光点５２ａを５×５のマトリックスの中から選択し、発光させることによって、２５個の虚像を重ね、同じ位置に形成することができる。また、中心の画素５２は同時に周囲の画素５２としての機能を果たす。したがって、２５個のレンズ１３を通過した光を見ると、一つの発光点５２ａが三次元で発光しているように見える。
【００６３】
次に、虚像位置ｂを遠くにする場合について説明する。
【００６４】
図１０は本発明の第２の実施の形態における光学系を示す第２の概念図である。
【００６５】
本実施の形態において、虚像距離ｂを長くし、虚像の奥行きを深くするためには、図に示されるように、光軸Ｃ１〜Ｃ３の光学系において、前記光軸Ｃ１上の画素５２の発光点Ｒ３を発光させ、光軸Ｃ１から距離ｄ離れた光軸Ｃ２の画素５２の発光点Ｒ２を発光させるとともに、光軸Ｃ１から距離２ｄ離れた光軸Ｃ３上の画素５２の発光点Ｒ１を発光させ、発光点Ｒ３の虚像Ｓ１、発光点Ｒ２の虚像Ｓ２及び発光点Ｒ１の虚像Ｓ３を同じ位置に形成するようになっている。そのために、距離ｄ、虚像距離ｂ、ピッチｐ／２及び発光点距離ａの関係を、
ｄ／ｂ＝ｐ／２ａ
にする必要がある。すなわち、式（１０）から、距離ｄは、
ｄ＝ｍ・ｐ／２
となる。
【００６６】
また、レンズＬ１による発光点Ｒ３の虚像Ｓ１に対して、レンズＬ２による発光点Ｒ２の虚像Ｓ２が同じ位置に生成するためには、距離ｄ、虚像距離ｂ、ピッチｐ／２及び発光点距離ａの関係を、
ｄ／ｂ＝ｐ／２ａ
ｄ＝ｍｐ／２
にする必要があり、レンズ１３の倍率をｍとすると、虚像距離ｂは、
ｂ＝２ｍ・ａ
となる。そして、式（６）から、発光点距離ａ及び虚像距離ｂは、
ａ＝ｆ（１−１／ｍ）
＝ｆ（１−ｐ／２ｄ）
ｂ＝ｆ（ｍ−１）
＝ｆ（２ｄ／ｐ−１）
となる。
【００６７】
したがって、移動装置１４ａによってレンズパネル１４を移動させ、発光点距離ａをｆ（１−ｐ／２ｄ）にすると、虚像距離ｂは、
ｂ＝ｆ（２ｄ／ｐ−１）
となる奥行きで、発光点Ｒ３の虚像Ｓ１、発光点Ｒ２の虚像Ｓ２及び発光点Ｒ１の虚像Ｓ３を同じ位置に形成することができる。
【００６８】
この関係は、表示部１０１の上下方向、及び左右方向における三つの光軸上の画素の発光点を発光させた場合に成立するので、中心の画素５２に対して周囲（５×５−１）個の画素５２において、各画素５２の発光点５２ａを５×５のマトリックスの中から選択し、発光させることによって、２５個の虚像を重ね、同じ位置に形成することができる。また、中心の画素５２は同時に周囲の画素５２としての機能を果たす。したがって、２５個のレンズ１３を通過した光を見ると、発光点５２ａの虚像が重なることによって画像５２の奥行きを感じることができる。
【００６９】
なお、本実施の形態における三次元表示装置１０の動作については、前記第１の実施の形態における三次元表示装置１０の動作と同様であるので説明を省略する。
【００７０】
また、本実施の形態においては、表示パネル１１における画素５２の発光点５２ａの数を増加させ、画素５２を（２ｎ＋１）・（２ｎ＋１）の発光点５２ａによって構成すると、ｎ段の奥行きを表すことができる。この場合、値ｎが大きくなると、自然な三次元画像となる。このときの発光点５２ａのピッチはｐ／ｎであり、画素５２間の距離及びレンズ１３間の距離をｄとすると、倍率ｍは、
ｍ＝ｄ／ｔ（ｐ／ｎ）
＝ｎ・ｄ／ｔ・ｐ
となる。ただし、ｔは１〜ｎの整数で表され、かつ、奥行きのとれる数を表す。このとき、発光点距離ａを、
ａ＝ｆ（１−１／ｍ）
＝ｆ（１−ｔ・ｐ／ｎ・ｄ）
とすると、虚像距離ｂは、
ｂ＝ｆ（ｍ−１）
＝ｆ（ｎ・ｄ／ｔ・ｐ−１）
となる。
【００７１】
また、
ｔ・ｓ≦ｎ
の関係を満たすとき、中心の画素５２の周囲の（（２ｔ・ｓ＋１）・（２ｔ・ｓ＋１））個の画素５２において、中心の画素５２からｔ・ｓ個離れた各画素５２で発光点５２ａを、中心の発光点５２ａからｔ・ｓ個だけ中心の画素５２側に近い方向に離れた発光点５２ａを選択すると、周囲の各画素５２の虚像を一致させることができる。なお、ｓは１〜ｎの整数である。
【００７２】
この場合、中心の発光点５２ａから最も遠い虚像は、
ｔ＝１
のときであり、中心の画素５２からｓ個離れた各画素５２において、中心の発光点５２ａからｓ個だけ中心の画素５２側に近い方向に離れた発光点５２ａを選択すると、中心の画素５２に隣接する（（２ｎ＋１）・（２ｎ＋１））個の画素５２において、倍率ｍは、
ｍ＝ｓ・ｄ／ｓ（ｐ／ｎ）
＝ｎ・ｄ／ｐ
となり、発光点距離ａを、
ａ＝ｆ（１−１／ｍ）
＝ｆ（１−ｐ／ｎ・ｄ）
とすることによってレンズパネル１４と表示パネル１１との間隔が求められ、（（２ｎ＋１）・（２ｎ＋１））個の画素５２の虚像を一致させることができる。このとき、虚像距離ｂは、
ｂ＝ｆ（ｍ−１）
＝ｆ（ｎ・ｄ／ｐ−１）
となる。
【００７３】
また、中心の発光点５２ａから最も近い虚像は、
ｔ＝ｎ
ｓ＝１
のときであり、中心の画素５２から１個離れた各画素５２に隣接する５×５のマトリックスの各画素５２において、倍率ｍは、
ｍ＝ｄ／ｐ
となり、発光点距離ａを、
ａ＝ｆ（１−１／ｍ）
＝ｆ（１−ｐ／ｄ）
とすることによってレンズパネル１４と表示パネル１１との間隔が求められ、５×５の画素５２の虚像を一致させることができる。このとき、虚像距離ｂは、
ｂ＝ｆ（ｍ−１）
＝ｆ（ｄ／ｐ−１）
となる。
【００７４】
この場合、三次元表示装置１０を使用する状態で、操作者の左右の目が水平に並ぶことがほとんどであるので、水平方向において発光点５２ａを多くし、垂直方向において発光点５２ａを少なくすることができる。
【００７５】
このように、本実施の形態においては、一つ画素５２を表示するレンズ１３の数を増加することができるので、発光点５２ａの虚像を安定して表示することができる。
【００７６】
また、前記第１の実施の形態と同様に、操作者は、三次元画像を見ることができるだけでなく、表示部１０１を顔に固定して使用する必要がないので、三次元画像を見るのと同時に他の作業を行うのが容易になり、操作性を良くすることができる。
【００７７】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、前記第１、第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００７８】
図１１は本発明の第３の実施の形態における三次元表示装置のレンズパネルを示す平面図、図１２は本発明の第３の実施の形態における表示部の側面図である。
【００７９】
前記移動装置１４ａは、表示パネル１１とレンズパネル１４との間に配設され、移動装置１４ａの第１の端子としての移動端子は表示パネル１１及び装置フレーム４５のうちの一方に固定され、移動装置１４ａの第２の端子としての固定端子はレンズパネル１４に固定される。
【００８０】
前記各実施の形態においては、画像形成装置としてのプリンタに適用した例について説明したが、本発明を、複写機、ファクシミリ装置、複合機等に適用することができる。また、高精細情報を表示することができるので、ＣＡＤデザインの表示に利用することもできる。
【００８１】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における三次元表示装置の概念図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における二次元表示装置の概念図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における三次元表示装置のレンズパネルを示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における表示部の側面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における光学系を示す第１の概念図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における光学系を示す第２の概念図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における三次元表示装置の制御回路を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における二次元表示装置の概念図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態における光学系を示す第１の概念図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態における光学系を示す第２の概念図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における三次元表示装置のレンズパネルを示す平面図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態における表示部の側面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０    三次元表示装置
１１    表示パネル
１２、５２    画素
１２ａ、５２ａ    発光点
１３    レンズ
１４    レンズパネル
１４ａ    移動装置
１６    セグメント駆動部
１７    コモン駆動部
４５    装置フレーム
Ｓ１〜Ｓ３    虚像
【図１】
0004374387.tif 000002
【図２】
0004374387.tif 000003
【図３】
0004374387.tif 000004
【図４】
0004374387.tif 000005
【図５】
0004374387.tif 000006
【図６】
0004374387.tif 000007
【図７】
0004374387.tif 000008
【図８】
0004374387.tif 000009
【図９】
0004374387.tif 000010
【図１０】
0004374387.tif 000011
【図１１】
0004374387.tif 000012
【図１２】
0004374387.tif 000013