WO2006035816A1

WO2006035816A1 - 立体的二次元画像表示装置

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Publication number: WO2006035816A1
Application number: PCT/JP2005/017855
Authority: WO
Inventors: Isao Tomisawa; Masaru Ishikawa
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2006-04-06
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Abstract

ユーザの意図を取り込みながら画像を変化させることができ、それにより、能動的な体感を観察者に味合わせて、面白さを増すことのできる立体的二次元画像表示装置を提供する。画像表示面１Ａを備えた表示部１と画像表示面に離間配置された画像伝達パネル３とを有し、画像表示面から出射される光を画像伝達パネルの表示部とは反対側に位置する空間中の結像面２に結像して立体的二次元画像を表示する立体画像表示部６と、空間中に挿入される被検出物の位置に応じた出力信号を出力する位置検出センサと、位置検出センサからの出力信号に応じて、結像面に表示される立体的二次元画像が変化するように画像を変化させる制御部と、を備え、位置検出センサが、結像面の周辺部２ｂをセンシングしており、位置検出センサのセンシング領域に対応させて画像を表示することにより、周辺部２ｂをユーザインタフェース領域とした。

Description

立体的二次元画像表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、画像伝達パネルを用いることにより、二次元画像を擬似立体的に表示する立体的二次元画像表示装置に関する。

背景技術

[0002] 画像伝達パネルの一つであるマイクロレンズアレイを、二次元画像の表示面の前方に所定の間隔を隔てて配置することにより、マイクロレンズアレイの前方の空間上に表示面からの光を結像させ、疑似立体的に二次元画像を空間上に表示する立体的二次元画像表示装置が知られている (例えば、特許文献 1、特許文献 2、特許文献 3 、特許文献 4参照)。

[0003] 特許文献 1 :特開 2001— 255493号公報

特許文献 2：特開 2003 - 98479号公報

特許文献 3 :特開 2002— 77341号公報

特許文献 4:特開 2003— 156712号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] ところで、従来のこの種の立体的二次元画像表示装置は、単に二次元画像を立体的に表示させるのみである。したがって、観察者は、ただ受動的な立場で表示された立体的二次元画像を視認することはできるが、観察者が表示された立体的二次元画像に対して何らかのアクションを行うことができず、インタラクティブなコミュニケーションを立体的二次元画像表示装置との間で図ることができず、観察者とつて感興の薄いものであった。

[0005] また、観察者力インタラクティブなコミュニケーションを行う場合には、直感的且つ操作性に優れたインターフェースを有していることが好ましい。しかしながら、このような直感的且つ操作性に優れたインターフェースを備えた立体的二次元画像表示装置として具体的なものは提案されて!、な!/、。 [0006] 本発明が解決しょうとする課題としては、従来の立体的二次元画像表示装置は、単に二次元画像を立体的に表示させるのみであり、観察者が表示された立体的二次元画像に対して何らかのアクションを行うことができな力つた、直感的且つ操作性に優れたインターフェースを備えた立体的二次元画像表示装置が提案されていなかつた等が挙げられる。

課題を解決するための手段

[0007] 請求項 1の発明は、画像を表示する画像表示面を備えた表示部と、該画像表示面に離間配置された画像伝達パネルとを有し、前記画像表示面から出射される光を前記画像伝達パネルの前記表示部とは反対側に位置する空間中の結像面に結像して立体的二次元画像を表示する立体画像表示部と、前記空間中に挿入される被検出物の位置に応じた出力信号を出力する位置検出センサと、前記位置検出センサからの出力信号に応じて、前記結像面に表示される前記立体的二次元画像が変化するように前記画像表示面に表示される画像を変化させる制御部と、を備え、前記結像面の周縁部にユーザインタフェース領域を構成して、ることを特徴とする。

発明を実施するための最良の形態

[0008] 以下、図面を参照しながら、本発明に係る立体的二次元画像表示装置の実施形態について説明する。

[0009] (第 1実施形態）

まず、本発明にかかる立体的二次元画像表示装置の第 1実施形態について説明する。

図 1は、本実施形態の立体的二次元画像表示装置 Mの概略構成図であり、図 2は

、図 1の II II断面図である。

[0010] 本実施形態の立体的二次元画像表示装置 Mは、観察者が立体表示であると視認可能な二次元画像を疑似立体的に空間中の所定の立体画像表示面 (結像面)上に表示する擬似立体画像表示装置である。

[0011] 具体的に、立体的二次元画像表示装置 Mは、図 1及び図 2に示すように、筐体 20 と、表示部 1と、画像伝達パネル 3と、位置検出センサ 10と、を備えて構成されている

。また、本実施形態の立体的二次元画像表示装置 Mは、図 2に示すように、制御系として、ディスプレイ駆動部 11と、センサ駆動部 12と、画像生成部 13と、制御部 15とを備えている。以下においては、まず立体的二次元画像表示装置 Mの各構成要素について具体的に説明する。

[0012] 筐体 20は、内部が中空の直方体形状の箱形部材である。この筐体 20の一面には、 4周縁を外壁 20bの先端で囲われた長方形の開口 20aが形成されており、この開口 20aを介して内部と外部が連通され、筐体 20の内部には、表示部 1と、画像伝達パネル 3と、位置検出センサ 10とが収容されている。

[0013] 表示部 1は、開口 20aと対向する筐体 20の一内側面に沿って設けられたディスプレィ装置であり、液晶ディスプレイや ELパネル、あるいは、 CRT等によって構成される。表示部 1は、開口 20a側に複数の画素力もなる画像表示面 laを有し、各画素からは画像に応じた色および強度の光が出射される。図 2では、筐体 20の小型化を考慮し、表示部 1として液晶ディスプレイや ELパネル等のパネル型のディスプレイが用いられている。

[0014] 画像伝達パネル 3は、筐体 20内部であって表示部 1の画像表示面 laの開口 20a 側に、画像表示面 laから所定距離離れて配置されている。この画像伝達パネル 3は、例えば図 3に示すように、二枚のマイクロレンズアレイ 3a, 3bから構成されている。各マイクロレンズアレイ 3a, 3bは、透光性に優れたガラスまたは榭脂板カゝらなる透明基板 4の両面に、複数のマイクロ凸レンズ 5がアレイ状に互いに隣接配置されたものである。各透明基板 4の一面に形成された各マイクロ凸レンズ 5の光軸は、他面のマイク口凸レンズ 5の光軸と同一となるように配置されている。なお、本明細書では、二枚のレンズアレイの各々の面（合計四面）の何れの面にもレンズアレイ面が構成されたマイクロレンズアレイを利用した実施例を記載する力マイクロレンズアレイの構成としてはこれに限られるものではない。

[0015] この画像伝達パネル 3は、表示部 1の画像表示面 laから出射された画像に対応する光が一面に入射されると、他面力この光を出射して、画像表示面 laと反対側の所定距離だけ離れた立体画像表示面 2上に光を結像させる。画像伝達パネル 3により結像された光の集合体は、画像表示面 laに表示された画像に相当する。すなわち、画像伝達パネル 3は、画像表示面 laに表示された画像を、空間上の二次元平面である立体画像表示面 2上に表示する。ここで、立体画像表示面 2は、空間上に仮想的に設定される平面であって実体物ではなぐ画像伝達パネル 3の作動距離に応じて定義される空間上の一平面であり、本実施形態では、筐体 20の開口 20aの近傍に設定されている。

[0016] 立体画像表示面 2に結像される画像は二次元画像である力その画像が、奥行き感を持つものである場合や、表示部 1上の背景画像が黒く画像中のオブジェクトのコントラストが強調されているような場合には、正面の観察者からは、あた力も立体画像が空中に映し出されているように見える。つまり、立体画像表示面 2に表示される二次元画像は、擬似的に立体的に見える画像 (以下、立体的二次元画像と呼ぶ）として観察者に認識される。このように、本実施形態では、表示部 1と画像伝達パネル 3とにより、画像に対応する光を立体画像表示面 2 (すなわち結像面）に結像して立体的二次元画像を表示する立体画像表示部 6が構成されている。

[0017] 一方、位置検出センサ 10は、筐体 20の開口 20aの内周側、つまり外壁 20bの先端内周面 (またはその近傍でもよい）に配置されている。位置検出センサ 10は、所定の検出領域内に挿入されるユーザの指等の物体 (被検出物）の位置を検出するセンサであり、検出位置に応じた信号をセンサ駆動部 12に出力する。位置検出センサ 10としては、用途に応じて、二次元位置検出センサであってもよぐ三次元位置検出センサであってもよい。

[0018] 例えば、位置検出センサ 10が二次元位置検出センサである場合には、立体画像表示面 2またはその近傍の平面を検出領域である検査平面とし、その検査平面を人間の指や棒等の物体が横切った際に、その位置に応じた検出信号を出力する。

[0019] ディスプレイ駆動部 11は、制御部 15から送られる画像に応じて表示部 1を駆動制御する。具体的に、ディスプレイ駆動部 11は、画像生成部 13にて生成された画像データを制御部 15を介して受け取り、その画像データに対応した画像を表示部 1の画像表示面 laに表示する。

[0020] センサ駆動部 12は、位置検出センサ 10を駆動し、位置検出センサ 10が検出する非検出物の位置を示す検出信号を受け取る。受け取った検出信号は、制御部 15に送られる。 [0021] 制御部 15は、ディスプレイ駆動部 11、センサ駆動部 12、画像生成部 13等の動作を制御する制御部であり、これらディスプレイ駆動部 11、センサ駆動部 12、画像生成部 13は、制御部 15からの指示に応じて動作を行う。

[0022] 制御部 15は、センサ駆動部 12を介して受け取った検出信号が所定の検出信号であった場合には、画像生成部 13に画像生成を指示し、画像生成部 13により生成された画像をディスプレイ駆動部 11を介して画像表示面 laに表示させたり、場合によつては、それに加えて、生成された画像に対応した音声を図示せぬ音声出力部から出力させたりするように構成されて、る。

[0023] 画像生成部 13は、表示部 1に表示される画像データを生成するものであり、例えば所定のプログラムに応じて画像を生成するように構成されている。なお、この画像生成部 13は、予め所定の画像や映像を記憶しておき、制御部 15からの指示に応じて、記憶した画像や映像を制御部 15に出力するように構成されて、てもよ!/、。

[0024] 本実施形態の立体的二次元画像表示装置 Mは、上記のように構成されていることにより、単なる立体的二次元画像を表示するだけの表示装置ではなぐユーザの動作に応じて適応的に立体的二次元画像表示を変化させることのできる表示装置である。

[0025] 図 4は、立体的二次元画像表示装置 Mにより立体的二次元画像が表示される立体画像表示面 2を正面から見た様子を示す模式図であり、図 5は、ユーザが指を用いてこの立体的二次元画像表示装置 Mを操作している状態を示す図である。

図 4に示すように、本実施形態の立体的二次元画像表示装置 Mは、立体画像表示面 2の中央に位置する中央部 2aに、主となる画像 (例えば、キャラクタ画像、オブジェタト画像等）を表示する。そして、中央部 2aの周辺に位置する周辺部 2bは、各種ュ一ザインタフエース領域として構成され、ユーザによる各種指示に対応したアイコン画像が表示される。本実施形態では、位置検出センサ 10が、このアイコン画像の表示される周辺部 2bの領域をユーザインタフェース専用のセンシング領域 (以下、「ュ一ザインタフエース領域」という）としており、アイコン画像に対応する位置でユーザの指等の被検出物を検出すると、制御部 15が、この検出された位置に表示されたアイコン画像の意味する動作にしたがって、中央部 2aに表示される画像を変化させる。 [0026] 一般に、ユーザは、指でアイコン画像を押そうとする力アイコン画像は空中に表示された画像であり、アイコン画像に対応する領域には何も存在しないため、操作する手を空中で保持しなければならない。そのため、ユーザは、空中での手の保持により操作に疲れてしまう場合も想定される。

[0027] し力しながら、本実施形態の場合、このユーザインタフェース領域力立体画像表示面 2の周縁部である周辺部 2bに設定されているので、ユーザは、図 5に示すように、立体画像表示面 2 (結像面）の周辺部 2bの近傍にある支持体 (筐体 20の外壁 20b 等）に手をかけた状態で、例えば、人差し指、中指、薬指、小指の 4本を筐体 20の外壁 20b上に置いた状態で、筐体 20自身を基準にしながら、アイコン画像に相当する領域を押す感覚で、親指をアイコン画像が表示された領域に差し込むことができる。ここで周縁部とは、結像面の外周部分から内部方向へ所定の幅を有する領域を指す。ユーザインタフェース領域を結像面の中央部に設けてアイコン等を配置した場合、そのアイコンを指で押そうとした場合に、中央部にアイコンと共に表示されている主となる画像の表示をもさえぎってしまうことがある。なぜなら主となる画像は表示部の画像表示面力も結像面に向けて出射している光を、アイコンを押す手で遮ってしまい、その結像を妨げてしまうからである。しかし、本実施例のように、ユーザインタフェース領域を周縁部に配置することで、ユーザインタフェース領域を操作するユーザの手が、主となる画像の表示を妨げる事がなくなるという効果も有する。

[0028] また、この場合、支持体 (例えば、筐体 20の外壁 20b)により手の位置が固定されて、手がぶれないため、正確な操作が可能となると共に、ユーザの手が疲れに《なり、長時間にわたる操作であっても、難なくこなすことが可能となる。また、本実施形態の場合には、筐体 20が空間上の比較対象物としての役割を果たすことになるため、視覚的にユーザの目の焦点を立体的二次元画像に一致しやすくなり、視認性の向上も期待できる。

[0029] 以下、具体的な表示例について説明する。

図 6は、この立体画像表示面 2の一表示例を示す図である。

図 6に示す例では、立体画像表示面 2の中央部 2aにポットの画像が表示されており、周辺部 2bに、ポットの画像を囲むように複数のアイコン画像 31〜44が操作メニューとして表示されている。例えば、 1つのアイコン画像 31として、四角で囲まれた"拡大" という文字がボタン様に映し出されており、ユーザ力 Sこのアイコン画像 31を押そうとして、ユーザの指がこのアイコン画像 31に対応する領域に差し込まれると、位置検出センサ 10がこの指の挿入を検出する。そして、制御部 15は、位置検出センサ 10からの検出信号に応じて、このアイコン画像 31に表示された"拡大"という文字に対応させて、中央部 2aに表示されたポットの画像を拡大像に切り替える。

[0030] 同様に、制御部 15は、他のアイコン画像 32〜44に対応する領域にユーザの指が挿入されると、各アイコン画像 32〜44に表示された文字や記号（"縮小"、 "移動"、 " 回転"、 "色"、 "照明"、 "開"、 "閑"、 "▲'，等）の画像の意味に対応して、ポットの画像を切り替える。

[0031] ここで、文字で示すアイコン画像は、モード選択のためのボタン機能を備える。例えば、 "縮小"は、ポットの大きさの縮小を意味し、 "移動"は、ポットの表示位置を移動させるモードにするかどうかを意味している。また、 "回転"は、ポットの画像を回転させるモードにするかどうかを意味し、 "色"は、ポットの配色の変更を意味している。さらに、 "照明"は、ポットに光を当てたような画像を表示するかどうかの有無や光が照射される角度及び方向の変更を切り替えることを意味しており、 "開"及び"閉"は、ポットの蓋を開けたり閉めたりする動作を意味している。また、記号 "▲"によるアイコン群は、移動や回転等のモード選択用アイコン群が操作された後に更にこれらが操作されることにより、実際にポットを移動させたり、回転させたりする動作に対応している。

[0032] 図 7は、この立体画像表示面 2の別表示例を示す図である。

図 7に示す例では、立体画像表示面 2の中央部 2aにポットの画像が表示されており、周辺部 2bに、ポットの画像を囲むように複数のアイコン画像 51〜60が表示されている。図 7のアイコン画像 53〜60は、両端に鏃マークが示された矢印画像であり、この矢印画像が配置された領域において、例えばユーザの指が矢印画像により示される方向に動力されたことを位置検出センサ 10が検出すると、制御部 15は、このユーザの指の動く方向に応じてポットの画像を移動させたり、回転させたりする。本図においては、回転モードと移動モードの指定は、アイコン画像 51, 52への操作により行われる。 [0033] 図 6、図 7の各表示例では、立体画像表示面 2の中央部 2aを囲む周辺部 2bの全周 (4辺）にアイコン画像を配列表示する場合を示したが、例えば、周辺部 2bの 4辺のうちの少なくとも任意の 1辺だけにアイコン画像を表示するようにしてもよぐそのアイコン画像を表示する辺を、ユーザが任意に選べるようにすることもできる。その場合、必要に応じて中央部 2aのオブジェクト画像等の表示範囲を、アイコン画像を表示しない辺にまで広げることも可能である。

[0034] また、図 8に示すように、同じ種類のアイコン画像群 61、 62を、周辺部 2bの 4辺のうちの上辺部と下辺部に対称的に表示して、上の表示は背の高い人用の操作キー（ボタン)表示とし、下の表示は背の低い人用の操作キー（ボタン)表示として提供することもできる。こうすれば、背の高い人も低い人も、容易に操作できるようになる。

[0035] また、図 9に示すように、同じ種類のアイコン画像群 71、 72を、周辺部 2bの 4辺のうちの左辺部と右辺部に対称的に表示して、左の表示は左利きの人用の操作キー（ボタン)表示とし、右の表示は右利きの人用の操作キー（ボタン)表示として提供することもできる。こうすれば、左利きの人も右利きの人も、容易に操作できるようになる。

[0036] (第 2実施形態）

次に、本発明にかかる立体的二次元画像表示装置の第 2実施形態について説明する。

図 10は、本実施形態の立体的二次元画像表示装置 M2の概略構成図であり、図 1 1は、図 10の X—X矢視断面図である。

[0037] この立体的二次元画像表示装置 M2は、第 1実施形態の立体的二次元画像表示装置 M (図 2参照）の筐体 20の開口 20aの周縁の前側に、ユーザが手を掛けることのできる四角い支持枠 (支持体） 101を付加したものである。支持枠 101の材質は問わないが、ユーザが手を掛けた際に違和感ない感触を与える木材や金属、あるいはプラスチック等を採用するのがよい。また、支持枠 101の断面形状も、図示例のように円柱状や円筒状等の角のないものにする方が手触りがよくなる。

[0038] この支持枠 101は立体画像表示面 2の周囲に位置するため、ユーザはこの支持枠 101に手や指などを掛けながら、立体画像表示面 2の周辺部 2bのインターフェース領域に指等を、手ぶれせずに安定的に差し込むことができ、確実に狙ったアイコン画像に指示を与えることができる。また、ユーザの手が疲れに《なり、長時間にわたる操作であっても、難なくこなすことが可能となる。また、支持枠 101自体が空間上の比較対象物としての役割を果たすことになるため、視覚的にユーザの目の焦点を立体的二次元画像に一致しやすくなり、視認性の向上も期待できる。

[0039] なお、筐体 20の開口 20aの内周側に配置してある位置検出センサ 10を、この支持枠 101に仕込んでおくこともできる。そうした場合は、特に筐体 20の外壁 20bの先端縁を、立体画像表示面 2の近くにまで延ばしておかなくてもよくなる。

[0040] また、本実施形態では、四角形の支持枠 101を筐体 20の開口 20aの周縁に配置しているが、アイコン画像を表示する部分の近傍に、棒状の手すりや手を置く台などを設けても、同様の効果を期待することができる。

[0041] また、立体画像表示面 2 (結像面)の位置またはその近傍に、支持体としての透明板 (拡散板も含む)を配置して、その透明板に手や指が触れられるようにすることで、実体物である透明板に手の支えを取りながら、ユーザインタフェース領域に表示されるアイコン画像に指等で指示を与えられるようにしてもよい。そうすれば、実体物である透明板に実際に指先が触れることにより、タツチパネルを操作するような操作感が得られるようになる。その場合、透明板を立体画像表示面 2の全面に設けても勿論よいが、ユーザインタフェース領域（立体画像表示面 2の周辺部 2b)だけに設けてもよい。

[0042] また、画像伝達パネル 3の前方側において筐体 20の外壁 20bの内周側に、外壁 2 Obと平行に、ユーザインタフェース領域（立体画像表示面 2の周辺部 2b)とそれ以外の領域 (立体画像表示面 2の中央部 2a)とを仕切る内壁 (壁部)を設け、外壁 20bと内壁のいずれかまたは両方に手や指を掛けながら、ユーザインタフェース領域に表示されるアイコン画像に指等で指示を与えられるようにしてもよい。その場合、内壁の表面を黒色に設定することで、立体画像表示面 2の中央部 2aに表示する画像 (ォブジェタト画像等)を際だたせることができるし、不要な反射や迷光を避けることもできる

[0043] (第 3実施形態）

図 12は第 3実施形態の立体的二次元画像表示装置 M3の断面図である。この立体的二次元画像表示装置 M3は、第 1実施形態の立体的二次元画像表示装置 M (図 2参照）の筐体 20の内部に内壁 20cを設け、更に、筐体 20の外壁 20bと内壁 20cの先端間に四角い枠板状の透明板 110を配置したものである。つまり、透明板 110と内壁 20cを組み合わせて、第 1実施形態の立体的二次元画像表示装置 Mに付加したものである。但し、位置検出センサ（図示略）は、透明板 110があることにより影響されずに位置検出ができるように配置されているものとする。具体的には、例えば、透明板 110自体に透明電極等による位置検出センサが仕込まれていたり、透明板 110の外周縁側に位置検出センサが仕込まれているものとする。

[0044] 透明板 110は、立体画像表示面 2 (結像面）の位置またはその近傍に配置されており、内壁 20cは、画像伝達パネル 3と立体画像表示面 2の間に、外壁 20bと平行に、ユーザインタフェース領域（立体画像表示面 2の周辺部 2b)とそれ以外の領域（立体画像表示面 2の中央部 2a)とを仕切るように配置されている。従って、内壁 20cと外壁 20bの先端間に配置された透明板 110は、ユーザインタフェース領域に対応して設けられている。なお、内壁 20cの表面は、反射を抑えた黒色に設定されている。

[0045] このように、ユーザインタフェース領域とそれ以外の領域とを仕切るように内壁 20c を設けたことにより、立体画像表示面 2の中央部 2aに表示する画像 (オブジェクト画像等)を際だたせて見せることができるし、不要な反射や迷光を避けることもできる。また、外壁 20bや内壁 20cを空間上の基準物として視認できるため、奥行き感が出て、視認性が向上する。

[0046] また、実体物である透明板 110に指先を触れながら、ユーザインタフェース領域に表示されるアイコン画像に指示を与えることができるから、操作する手を空中で保持するような不安定感を抱かずに、容易に疲れずに操作でき、タツチパネルを操作するような操作感が得られる。

[0047] また、上述の実施形態では、立体画像表示面 2 (結像面）の全体（中央部 2および周辺部 2b)が同一平面になる場合を示したが、中央部 2aと周辺部 2bとに奥行き方向の段差を持たせ、中央部 2aの画像と周辺部 2bの画像の画面内での浮き出し量に差を付けることもできる。具体的には、立体画像表示面 2 (結像面）と表示部 1 (ディスプレイ）との間の空間中に、空気中とは異なる屈折率の媒質を挿入することで、ユーザインタフェース領域 (周辺部 2b)とそれ以外の領域（中央部 2a)の表示部 1からの距離を異ならせるのである。すなわち、立体画像表示面 2と表示部 1との間に、ユーザィンタフース領域 (周辺部 2b)とそれ以外の領域（中央部 2a)の結像面の位置を異ならせるための結像位置変更手段を設けるのである。

[0048] 結像位置変更手段の機能を発揮する媒質としては、ガラス、榭脂、液体等を使用することができる。この結像位置変更手段を、表示部 1と立体画像表示面 2の間の任意の位置に配置することにより、結像位置変更手段を通過する光と通過しない光の結像位置を異ならせることができるため、ユーザインタフェース領域とそれ以外の領域の結像面に段差を持たせることができる。この場合、媒質の屈折率や厚みで段差の量を変えることができる。

[0049] (第 4実施形態）

図 13 (a)、（b)は第 4実施形態の立体的二次元画像表示装置 M4a、 M4bの断面図である。

これらの立体的二次元画像表示装置 M4a、 M4bは、第 1実施形態の立体的二次元画像表示装置 M (図 2参照)の表示部 1と立体画像表示面 2との間に、結像位置変更手段としての媒質 120を追加したものである。

[0050] (a)の立体的二次元画像表示装置 M4aは、結像位置変更手段としての媒質 120 を表示部 1と画像伝達パネル 3との間に配置した例、（b)の立体的二次元画像表示装置 M4bは、結像位置変更手段としての媒質 120を画像表示パネル 3と立体画像表示面 2との間に配置した例を示している。いずれの場合も、媒質 120を、ユーザィンタフェース領域である周辺部 2bに対応させて配置している。

[0051] このようにユーザインタフェース領域に対応させて結像位置変更手段である媒質 1 20を配置することにより、ユーザインタフェース領域とそれ以外の領域とに段差を持つた画像を表示させることができる。段差を持った画像は、ユーザにとっては奥行き方向の浮き出し量が違って見えるので、 3次元的な動き'操作を与えることもできるようになる。例えば、奥行き方向の動きを加えることにより、直感的な操作 (押したり引いたりするような操作）が可能となるし、操作バリエーションも広がる。よって、一層の立体感が出せる上、視認性、面白さ、操作性も増す。 [0052] なお、奥行き方向の操作を行うためには、位置検出センサ 10を 3次元センサで構成したり、 2次元センサを段差の面数分装備するなどして、奥行き方向の位置検出が行えるようにすることが望ま、。

[0053] 結像位置変更手段としては当然、レンズを使用することもできる。レンズとしては、厚みが少なぐ大口径化しゃすいフレネルレンズを使うのが好ましい。

[0054] (第 5実施形態）

図 14 (a)、（b)は第 5実施形態の立体的二次元画像表示装置 M5a、 M5bの断面図である。

これらの立体的二次元画像表示装置 M5a、 M5bは、第 1実施形態の立体的二次元画像表示装置 M (図 2参照）の表示部 1と立体画像表示面 2との間、特に画像伝達パネル 3上に、結像位置変更手段としてのフレネルレンズ 131、 132を追カロしたものである。

[0055] (a)の立体的二次元画像表示装置 M5aでは、フレネルレンズ 131を、立体画像表示面 2の中心部 2aに対応する位置のみに配置し、ユーザインタフェース領域である周辺部 2bに対応する位置には配置していない。また、（b)の立体的二次元画像表示装置 M5bでは、中心部をくり抜いたフレネルレンズ 132を画像伝達パネル 3上に配置し、立体画像表示面 2の中心部 2aに対応する位置にはフレネルレンズ 132が存在せず、ユーザインタフェース領域である周辺部 2bに対応する位置にのみフレネルレンズ 132を存在させている。

[0056] このようにユーザインタフェース領域とそれ以外の領域の一方に対応させてフレネルレンズを配置し、他方に対応させてフレネルレンズを配置しない、という構成を採用したことにより、ユーザインタフェース領域とそれ以外の領域とに段差を持った画像を表示させることができる。段差を持った画像は、ユーザにとっては奥行き方向の浮き出し量が違って見える。したがって、 3次元的な動き'操作を与えることもできるようになり、例えば、奥行き方向の動きを加えることにより、直感的な操作 (押したり引いたりするような操作）が可能となるし、操作バリエーションも広がる。よって、一層の立体感が出せる上、視認性、面白さ、操作性も増す。

[0057] (第 6実施形態）図 15は第 6実施形態の立体的二次元画像表示装置 M6の断面図である。

この立体的二次元画像表示装置 M6は、第 1実施形態の立体的二次元画像表示装置 M (図 2参照）の筐体 20の内部の画像伝達パネル 3の前側に外壁 20bと平行に、立体画像表示面 2のユーザインタフェース領域 (周辺部 2b)とそれ以外の領域（中央部 2a)とを区分する内壁 20cを設け、更に、内壁 20cと外壁 20bの間に、ユーザィンタフェース領域に対応させて媒質 120を配置したものである。なお、内壁 20cの表面は、反射を抑えた黒色に設定されている。

[0058] この立体的二次元画像表示装置 M6では、筐体 20の内部に、ユーザインタフエ一ス領域とそれ以外の領域とを区分する内壁 20cを設けたので、立体画像表示面 2の中央部 2aに表示する画像 (オブジェクト画像等)を際だたせて見せることができるし、不要な反射や迷光を避けることもできる。また、外壁 20bや内壁 20cを空間上の基準物として視認できるため、奥行き感が出て、視認性が向上する。

[0059] また、ユーザインタフェース領域に対応する位置に結像位置変更手段である媒質 1 20を配置したので、ユーザインタフェース領域とそれ以外の領域とに段差を持った画像を表示させることができる。段差を持った画像は、ユーザにとっては奥行き方向の浮き出し量が違って見えるので、 3次元的な動き'操作を与えることもできるようになる。例えば、奥行き方向の動きを加えることにより、直感的な操作 (押したり引いたりするような操作）が可能となるし、操作バリエーションも広がる。よって、一層の立体感が出せる上、視認性、面白さ、操作性も増す。

[0060] (第 7実施形態）

図 16は第 7実施形態の立体的二次元画像表示装置 M7の断面図である。この立体的二次元画像表示装置 M7は、第 6実施形態の立体的二次元画像表示装置 M6 (図 15参照）の外壁 20bと内壁 20cの先端間に透明板 110を配置したものである。

[0061] この立体的二次元画像表示装置 M7では、第 6実施形態の効果に加えて、実体物である透明板 110に指先を触れながら、ユーザインタフェース領域に表示されるアイコン画像に指示を与えることができることから、操作する手を空中で保持するような不安定感を抱かずに、容易に疲れずに操作でき、タツチパネルを操作するような操作感が得られる。

[0062] 以下、段差付き画像の具体的な表示例について説明する。

図 17は、中心部 2aの画像が周辺部 2bの画像よりも手前に浮いて見えるようにした立体的二次元画像表示装置における一表示例を示す図である。（a)は操作前の状態、（b)は操作後の状態を示す。

[0063] (a)に示すように、操作前の画像としては、ユーザインタフェース領域 (周辺部 2b) のみに複数のオブジェクトの縮小版のアイコン画像 81〜86群（サムネイル）が表示されて、る。このユーザインタフェース領域の中の例えば 1つのアイコン画像 81を指で触れて、その指を中央部 2aに移動すると、その操作に応答して (b)の画像に切り替わる。即ち、（b)の画像では、操作したアイコン画像 81の拡大像 81A力中央部 2a の領域に表示される。この際、ユーザインタフェース領域である周辺部 2bの画像は奥まった位置に見える力中央部 2bの画像は手前の位置に見えるようになつているので、いかにも段差を越えてオブジェクトが飛び出したように見え、ユーザの驚き感が増す。

[0064] また、逆に中央部 2aに表示された拡大像 81Aを周辺部 2bに移動するような操作をユーザが行うと、再び (a)の画像表示に戻る。全てのアイコン画像 81〜86について同様の操作を行うことができ、段差表示がない場合に比べて、楽しみが増す。

[0065] 図 18は、中央部 2aの画像が周辺部 2bの画像よりも手前に段差を持って浮き上がつて見えるようにした場合の別の表示例を示す。ユーザインタフェース領域のアイコン画像 31〜44は、図 6の例と全く同じであるが、中央部 2aのオブジェクト画像力ュ一ザインタフエース領域のアイコン画像 31〜44より手前に見えることで驚き感が増す。この場合の画像の切り替え操作は、図 6の例で示した場合と同様である。

[0066] 図 19は、中央部 2aの画像が周辺部 2bの画像よりも奥まって見えるようにした場合の表示例を示している。ユーザインタフェース領域のアイコン画像 31〜44は、図 18 の例と全く同じであり、操作も同様である。

[0067] (第 8実施形態）

図 20は第 8実施形態の立体的二次元画像表示装置 M8の断面図である。この立体的二次元画像表示装置 M8は、第 6実施形態の立体的二次元画像表示装置 M6 (図 15参照）の内壁 20cを表示部 1と画像伝達パネル 3の間に配置したものである。

[0068] 以上説明したように、本実施形態の立体的二次元画像表示装置 M1〜M8は、擬似立体像を表示する結像面 2 (立体画像表示面）に対応づけて位置検出センサ 10を配置し、外部力の物理的な働きかけを受けた際の位置検出センサ 10からの出力信号に応じて表示画像を変化させるようにしているので、例えば、ユーザが表示像に向けて物理的な働きかけをする (具体的には、手や指を伸ばしたり動力したりする）ことにより、ユーザの意図を反映した画像変化を生じさせることができる。つまり、位置検出センサ 10によって、ユーザが表示画像に直接関与し得るユーザインタフェースが構成されることになり、ユーザが能動的な立場で画像を変化させて楽しむことができ、感興 (アミューズメント性)が増す。

[0069] 特に、本実施形態では、位置検出センサ 10が、結像面 2の表示部に対応する領域の周縁部 2bをセンシングしており、この周辺部センシング領域をユーザインタフエ一ス領域として構成しているので、ユーザは、結像面 2の周辺部 2bの近傍にある支持体 (例えば筐体の一部等）に手をかけながら、ユーザインタフェース領域内の画像に指示を与えることができる。従って、手の位置を固定した状態で、手ぶれせずに操作の指示を与えることができるため、正確な操作が可能となると共に、ユーザの手が疲れに《なり、長時間にわたる操作であっても、難なくこなすことが可能となる。

[0070] また本実施形態によれば、結像面 2に構成されたユーザインタフェース領域に透明板 1110を配置したので、ユーザは透明板 110に手や指を触れながら操作の指示を与えることができる。つまり、実体物である透明板に手の支えを取りながら、ユーザィンタフェース領域に表示される画像に指等で指示を与えることができる。従って例えば、実体物である透明板 110に実際に指先が触れることで、タツチパネルを操作するような操作感が得られるようになる。

[0071] また本実施形態によれば、ユーザインタフェース領域とそれ以外の領域を区切る壁部 20cを備えたので、ユーザインタフェース領域とそれ以外の領域にそれぞれ表示する画像の区分が明確になる。特に壁部の表面を黒色に設定することで、視覚的な区別がよりやりやすくなるし、余計な光の影響を排除することができ、画像を際だたせることがでさる。

[0072] また本実施形態によれば、壁部 20cを、画像伝達パネル 3と結像面 2との間の空間に設けて、るので、一層ユーザインタフェース領域とそれ以外の領域との画像の区別がやりやすくなる。

[0073] また本実施形態によれば、ユーザインタフェース領域とそれ以外の領域とで、表示部 1からの距離を異ならせたので、両領域の画像間に奥行き方向の段差を付けることができる。つまり、画面内での浮き出し量に差を付けることができる。従って、奥行き方向の操作感をユーザに持たせることができ、感興 (アミューズメント性）が増す。

[0074] ユーザインタフェース領域とそれ以外の領域の画像間に段差を付ける方法としては、表示部 1と結像面 2の間に結像距離可変部材を設ける方法があり、例えば、表示部 1と画像伝達パネル 3の間に結像距離可変部材 120, 131, 132を設けたり、画像伝達パネル 3と結像面 2の間に結像距離可変部材 120, 131, 132を設けたりすることができる。

[0075] また、結像距離可変部材としては、レンズを使用することができる。特に、フレネルレンズのように薄ヽレンズの場合は、レンズを画像伝達パネル上に配置することもできる。

[0076] また、ユーザインタフェース領域に表示される画像の近傍に支持体 101を配置し、ユーザの体の一部を支持体 101で支持できるようにしたので、ユーザはこの支持体 1 01に手や指などを掛けながら、インターフェース領域に指等を安定的に差し込むことができ、確実に狙った操作の指示を与えることができる。また、ユーザの手が疲れにくくなり、長時間にわたる操作であっても、難なくこなすことが可能となる。また、支持体自体が空間上の比較対象物としての役割を果たすことになるため、視覚的にユーザの目の焦点を立体的二次元画像に一致しやすくなり、視認性の向上も期待できる。本出願は、 2004年 9月 30日出願の日本特許出願 (特願 2004— 288662)、に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

図面の簡単な説明

[0077] [図 1]本発明にかかる第 1実施形態の立体的二次元画像表示装置 Mの概略構成を示す斜視図である。 [図 2]図 1の II II矢視断面図である。

[図 3]同立体的二次元画像表示装置 Μにおける表示部と画像伝達パネルと立体画像表示面 (結像面）の関係を示す図である。

圆 4]立体画像表示面を正面から見た模式図である。

圆 ₅]ユーザが指を用いてこの立体的二次元画像表示装置 Μを操作している状態を示す図である

[図 6]立体的二次元画像表示装置 Μにおける表示例を示す図である。

[図 7]同別の表示例を示す図である。

[図 8]更に別の表示例を示す図である。

[図 9]更に別の表示例を示す図である。

[図 10]本発明にかかる第 2実施形態の立体的二次元画像表示装置 Μ2の概略構成を示す斜視図である。

[図 11]図 10の Χ—Χ矢視断面図である。

[図 12]本発明にかかる第 1実施形態の立体的二次元画像表示装置 Μの概略構成を示す断面図である。

[図 13] (a)、 (b)は本発明にかかる第 4実施形態の立体的二次元画像表示装置 M4a 、 M4bの概略構成を示す断面図である。

[図 14] (a)、 (b)は本発明にかかる第 5実施形態の立体的二次元画像表示装置 M5a 、 M5bの概略構成を示す断面図である。

[図 15]本発明にかかる第 6実施形態の立体的二次元画像表示装置 M6の概略構成を示す断面図である。

[図 16]本発明にかかる第 7実施形態の立体的二次元画像表示装置 M7の概略構成を示す断面図である。

[図 17]段差を付けた画像を表示する場合の表示例を示し、（a)は操作前、（b)は操作後の状態を示す図である。

[図 18]段差を付けた画像を表示する場合の表示例を示し、中央部の画像が手前に飛び出して見える例を示す図である。

[図 19]段差を付けた画像を表示する場合の表示例を示し、中央部の画像が奥に弓 Iつ込んで見える例を示す図である。

[図 20]本発明にかかる第 8実施形態の立体的二次元画像表示装置 M8の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

1 表示部

1A 画像表示面

2 立体画像表示面 (結像面）

2a 中央部（ユーザインタフェース領域以外の領域）

2b 周辺部（ユーザインタフェース領域）

3 画像伝達パネル

6 立体画像表示部

10 位置検出センサ

15 制御部

20 筐体

20a 開口

20b 外壁

20c 内壁 (壁部）

101 支持枠

110 透明板

120 媒質 (結像距離可変部材）

131, 132 フレネルレンズ (結像距離可変部材）

Claims

請求の範囲

[1] 画像を表示する画像表示面を備えた表示部と、該画像表示面に離間配置された画像伝達パネルとを有し、前記画像表示面から出射される光を前記画像伝達パネルの前記表示部とは反対側に位置する空間中の結像面に結像して立体的二次元画像を表示する立体画像表示部と、

前記空間中に挿入される被検出物の位置に応じた出力信号を出力する位置検出センサと、

前記位置検出センサからの出力信号に応じて、前記結像面に表示される前記立体的二次元画像が変化するように前記画像表示面に表示される画像を変化させる制御部と、を備え、

前記結像面の周縁部にユーザインタフェース領域を構成していることを特徴とする立体的二次元画像表示装置。

[2] 前記位置検出センサが、前記結像面の前記表示部に対応する領域の周縁部をセンシングしており、

前記立体画像表示部は、前記位置検出センサがセンシングして、る領域に対応させて前記画像を表示することにより、前記結像面にユーザインタフェース領域を構成してヽること

[3] 前記結像面に構成された前記ユーザインタフェース領域に透明板を配置したことを特徴とする請求項 1または 2に記載の立体的二次元画像表示装置。

[4] 前記ユーザインタフェース領域とそれ以外の領域を区切る壁部を備えたことを特徴とする請求項 1〜3の何れか 1項に記載の立体的二次元画像表示装置。

[5] 前記壁部は、前記画像伝達パネルと前記結像面との間の空間に設けられて、ることを特徴とする請求項 4に記載の立体的二次元画像表示装置。

[6] 前記壁部は、前記表示部と前記画像伝達パネルとの間の空間に設けられて、ることを特徴とする請求項 4に記載の立体的二次元画像表示装置。

[7] 前記ユーザインタフェース領域とそれ以外の領域とでは、表示部からの距離が異なつていることを特徴とする請求項 1〜6の何れか 1項に記載の立体的二次元画像表示装置。

[8] 前記表示部と前記結像面との間に、前記ユーザインタフェース領域と前記それ以外の領域とで前記表示部力の距離を異ならせる結像距離可変部材を設けたことを特徴とする請求項 7に記載の立体的二次元画像表示装置。

[9] 前記結像距離可変部材は、前記表示部と前記画像伝達パネルの間に設けられていることを特徴とする請求項 8に記載の立体的二次元画像表示装置。

[10] 前記結像距離可変部材は、前記画像伝達パネルと前記結像面の間に設けられていることを特徴とする請求項 8に記載の立体的二次元画像表示装置。

[11] 前記結像距離可変部材は、レンズであることを特徴とする請求項 8〜10の何れか 1 項に記載の立体的二次元画像表示装置。

[12] 前記レンズは、前記画像伝達パネル上に配置されていることを特徴とする請求項 1

1に記載の立体的二次元画像表示装置。

[13] 前記ユーザインタフェース領域に対応して表示された前記立体的二次元画像の近傍に配置され、ユーザの体の一部を支持する支持体を備えたことを特徴とする請求項 1〜12の何れか 1項に記載の立体的二次元画像表示装置。

[14] 前記画像伝達パネル力マイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項 1〜13 の何れか 1項に記載の立体的二次元画像表示装置。