JP2001356299A

JP2001356299A - 画面表示装置及びレンズ

Info

Publication number: JP2001356299A
Application number: JP2000181344A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shinoura; 治篠浦
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2001-12-26
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: JP3333775B2

Abstract

(57)【要約】【課題】人間の眼の錯覚を利用して立体画像を得るた
めの画面表示装置及びレンズであって、その構造が簡
単、かつ廉価である同装置及びレンズを提供する。【解決手段】本発明に係る画面表示装置は、１次画像
（被写体）１０の位置とは異なる位置で、当該１次画像
１０の「傾き」を有した２次画像３０（虚像又は実像）
を観察者Ｅに表示する機能を有す。これはレンズ２０の
作用を通じて実現される。観察者Ｅは、この「傾き」の
存在により、２次画像３０に対してより強い立体感を覚
えることが可能である。この際、「傾き」は、２次画像
３０の上部が下部に比べて観察者Ｅから遠い位置にあ
り、その角度θが３度以上４０度以下であればより効果
的である。また、レンズ２０の構成を工夫することで、
２次画像３０を複数形成し、これを一体として観察者Ｅ
が認識することにより、立体感を得る構成とすることも
可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体感に優れた画
像ないし画面の表示装置、特に、人間の眼の錯覚を利用
することで強い立体感を感じることの可能な静止画ない
し動画の画面表示装置及び該装置に使用されて好適なレ
ンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体感のある画像を表示する装置
及び方法等は、あらゆる方面において開発が進んでい
る。例えば、ホログラフィを用いた装置や、両眼立体視
差を利用した装置は広く知られている。しかしながら、
これらの装置は、いずれも複雑な構成を擁し、したがっ
て高価であったため、アミューズメントパーク等その他
の娯楽施設等、一部において利用されていることを除け
ば、一般消費者に対し広く普及するまでには至っていな
い。

【０００３】一方で、上記のような複雑な構成等によら
ず、比較的簡単な機構で、通常の写真やテレビ画面上の
映像等その他二次元の画像を立体的に表示する方法も提
案されている。例えば、特開昭６０-５９３１７号公報
における「自由空間内で自然で可視的かつ光学的相互作
用像を生じるための光学装置」、また、特開２０００-
９８２９８号公報における「立体映像光学装置」は、特
別に複雑な構成を必要とすることなく、上記二次元の画
像等を立体的に表示することが可能である。

【０００４】ちなみに、上記特開昭６０‐５９３１７号
公報の「光学装置」は、概略図１３に示すようなもので
あり、陰極線管モニター１００と観察者Ｅとの間に、長
方形の凸フレネルレンズたる第１凸レンズ２００及び第
２凸レンズ２０１が設けられた構成となっている。ま
た、その周囲には、おおい４００が設けられる。観察者
Ｅは、モニター１００上に表示される画像が上記第１凸
レンズ２００及び第２凸レンズ２０１を介することで形
成される虚像３００を見ることにより立体感を得る。

【０００５】また、特開２０００−９８２９８号公報の
「立体映像光学装置」は、図１４に示すように、筐体４
０１内に置かれた被写体１０１の錯覚像３０１を、凸フ
レネルレンズ２０２を介して見ることで立体感を得る。
つまり、原理は上記特開昭６０‐５９３１７号公報と同
様である。ただ、本装置では、移動手段５００により、
上記凸フレネルレンズ２０２が、該レンズ２０２自身と
被写体１０１との間の光軸に沿って移動可能となってい
る。本公報によれば、この凸フレネルレンズ２０２の移
動ということにより、より強い立体感が得られるとして
いる。

【０００６】なお、これらの手段によれば、確かに「立
体的に見える」のではあるが、では何故にそうなのか、
という原理的な解明は実はなされていない。現状では、
「人間の眼の錯覚によるものである（心理学的説明）」
と説明されるのが一般的である。また、その「錯覚」と
いうことにしても、人間の脳（とりわけ視覚野等）の構
造、ないしその外界認識の方法（いわば「脳のデータ処
理方法」）にまで還元して説明する説（生理学的説明）
もあるが、確かなものとはされていない。しかしながら
いずれにしても、上記したような手段により、二次元の
画像等が、人間（の眼）に対し立体感を与えることには
再現性が認められ、これが確実な事象であることに変わ
りはない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の技術においては次のような問題があった。すなわち
ホログラフィや両眼立体視差を用いる装置では、すでに
述べたように、該装置の構造等が極めて複雑となる。ま
た、錯覚を利用した装置、すなわち上記特開昭６０-５
９３１７号公報及び特開２０００-９８２９８号公報等
に開示される装置においては、前者ではレンズを二体設
ける必要があること、後者では移動手段５００の設置が
必要であること、また、両者ともに、おおい４００又は
筐体４０１の設置が必須とされていること等によって、
必然的に装置が大型化し、その構成も複雑となり、また
したがって高価となるという問題があった。

【０００８】そしてなによりも、上記特開昭６０-５９
３１７号公報、特開２０００-９８２９８号公報等を初
め、その他このような手法により得られる立体感は、未
だ十分なものとはいえないという問題があった。

【０００９】また、上記各公報と原理は異なるが、特許
第３０２２５５８号公報には、奥行き位置の異なる複数
の表示面にそれぞれ二次元像を表示し、観察者が複数の
画像を同時に観察することで、三次元表示をする表示装
置が開示されている。この場合には、１つの三次元表示
を行うため、その仕様に合わせた二次元画像を複数枚予
め準備する必要がある。１枚の二次元画像から立体感を
得ることはできない。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、構造が簡単で、かつ
廉価ではあるが、観察者に強い立体感を覚えさせること
が可能な立体画像を得るための画面表示装置及び該装置
に使用されて好適なレンズを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために以下の手段をとった。すなわち、請求項１記
載の画面表示装置は、被写***置とは異なる位置で、当
該被写体の虚像又は／及び実像を観察者に表示する機能
を有し、前記虚像又は／及び実像が観察者に対して上下
方向に「傾斜」し、かつ、その上部が下部に比べて前記
観察者から遠い位置にあることを特徴とするものであ
る。

【００１２】また、請求項２乃至５に記載の画面表示装
置は、請求項１記載の同装置を基本として、前記傾斜の
角度は、正対面を基準として３度以上４０度以下である
ことを特徴とし（請求項２）、前記虚像又は／及び実像
の一部は、前記被写体の一部と交差することを特徴とし
（請求項３）、前記被写体の大きさと前記虚像又は／及
び実像の大きさとが、ほぼ同じであることを特徴とし
（請求項４）、前記被写体が曲面である場合において、
前記虚像又は／及び実像を平面化することを特徴とする
（請求項５）ものである。

【００１３】さらに、請求項６記載の画面表示装置は、
請求項１乃至５のいずれかに記載の同装置において、前
記虚像又は／及び実像は、複数の小レンズにより構成さ
れるマイクロレンズアレイ又はレンチキュラレンズの作
用を通じて形成されることを特徴とするものである。

【００１４】そして、請求項７乃至１０記載の画面表示
装置は、請求項６記載の同装置を基本として、前記複
数の小レンズに関するピッチは、３００μｍ以下である
ことを特徴とし（請求項７）、前記傾斜は、前記複数の
小レンズの焦点距離を異ならせることにより、生じさせ
ることを特徴とし（請求項８）、前記マイクロレンズア
レイ又はレンチキュラレンズは、前記複数の小レンズが
凸レンズ及び凹レンズで構成され、かつ、これらが交互
に配置された構成となることを特徴とし（請求項９）、
前記被写体がＣＲＴ又は液晶表示装置により表示される
画像である場合において、前記ＣＲＴ又は液晶表示装置
における画素ピッチと前記複数の小レンズに関するピッ
チとが等しいことを特徴とする（請求項１０）ものであ
る。

【００１５】また、請求項１１記載の画面表示装置は、
請求項１乃至９のいずれかに記載の画面表示装置におい
て、前記被写体は二次元画像であることを特徴とするも
のである。

【００１６】なお、請求項１２記載の画面表示装置は、
被写***置とは異なる位置で、当該被写体の虚像又は／
及び実像を複数の小レンズにより構成されるマイクロレ
ンズアレイ又はレンチキュラレンズの作用を通じて観察
者に表示する機能を有し、前記マイクロレンズアレイ又
はレンチキュラレンズは、前記複数の小レンズが凸レン
ズ及び凹レンズで構成され、かつ、これらが交互に配置
された構成となることを特徴とするものである。

【００１７】また、請求項１３記載のレンズは、複数の
小レンズが凸レンズ及び凹レンズで構成され、かつ、こ
れらが交互に配置された構成となるマイクロレンズアレ
イ又はレンチキュラレンズであって、前記複数の小レン
ズの作用を通じ、被写***置とは異なる位置で、その上
部が下部に比べて観察者から遠い位置となるよう傾斜さ
せた当該被写体の虚像又は／及び実像を、当該観察者に
対し表示可能であることを特徴とするものである。

【００１８】さらに、請求項１４記載のレンズは、複数
の小レンズが凸レンズ及び凹レンズで構成され、かつ、
これらが交互に配置された構成となるマイクロレンズア
レイ又はレンチキュラレンズであって、前記複数の小レ
ンズの作用を通じ、観察者から見た奥行き方向に関し、
被写体たる二次元画像が位置する場所とは異なる位置
で、当該被写体に基づき形成された複数の２次画像を、
当該観察者が一つの画像として認識可能なよう、表示可
能であることを特徴とするレンズであり、また特に、請
求項１５記載のレンズは、請求項１４記載のレンズにお
いて、前記複数の２次画像が、観察者から見て前記被写
体よりも近い奥行き位置に形成される２次画像と、遠い
奥行き位置に形成される２次画像とからなることを特徴
とするものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態に
ついて図を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に
おける画面表示装置の構成例及びその使用形態の様子を
示すものである。図１において、画面表示装置は、本発
明にいう被写体たる１次画像１０を描出するための図示
しない画像描出媒体と、レンズ２０とを備えている。

【００２０】１次画像１０とは、例えば前記画像描出媒
体が写真であれば、その印画紙（キャビネ）に写された
映像（≒写真そのもの）に該当し、また、前記画像描出
媒体がＣＲＴや液晶画面等その他の表示装置の場合に
は、当該表示装置上に表示される画像、又は、当該画像
をスクリーン等に投影した投影画像等が該当する。

【００２１】なお、このような１次画像１０において
は、それ自身が発光する性質を備えていない場合には、
当該１次画像１０を照明するための設備を、図１に示す
構成とは別に設けることが好ましい。上記例でいえば、
一般的には、写真には発光性はなく、表示装置上の画像
には発光性があるといえるから、写真を見る場合には、
上記照明設備により光を投下し、その光を画像面で反射
させることが好ましい。

【００２２】一方、レンズ２０は、上記１次画像を描出
する画像描出媒体と観察者Ｅとの間に設置され、上記１
次画像に基づき、観察者Ｅの眼に届く、虚像又は／及び
実像を形成する。ここに虚像又は／及び実像とは、上記
１次画像１０との関係から言えば、「２次画像」３０に
該当するものといえる。このレンズ２０の具体的な構成
としては、例えばレンチキュラーレンズ（lenticular l
ens）、又はマイクロレンズアレイ(micro-lens array)
等を採用し得る。

【００２３】レンチキュラーレンズとは、図２に概念的
に示すように、その断面が波板状ないしは蒲鉾状の波形
レンズ（小レンズ）２１が、例えば波長λの一定間隔を
もって、連続的に並設された形態を有するものである。
したがって、このレンズ２０では、当該レンズ２０にお
ける光束の通過位置ないしその角度等に応じて、観察者
Ｅの眼に投射される画像の様子等が異なることになる。
ちなみに、このようなレンチキュラーレンズは、一般に
は、当該レンズの底面に、複数種の異なる絵柄が描かれ
た紙片等を添付し、それを観察する者自身が当該レンズ
の見る方向を変じるのに応じて、前記複数種のうちの一
の絵柄が観察されるという玩具等に用いられることで広
く知られている。

【００２４】また、マイクロレンズアレイとは、図３に
概念的に示すように、微小な円形レンズ（小レンズ）２
２の複数を、二次元アレイ状に敷き詰めたような形態を
有するものである。ここで円形レンズ２２としては、凸
レンズ又は凹レンズのいずれでも採用し得、また、その
曲率等も基本的に自由に選択することが可能である。な
お、ここにいう「円形レンズ」２２の「円形」とは、図
３から明らかなように、上面から臨んで「円形」という
意味であるが、本発明はこのような形態に限定されるも
のではない。すなわち、図３における円形レンズ２２に
該当するレンズを、いま述べた意味において「四角
形」、「六角形」とする等としてよいことは勿論であ
る。

【００２５】なお、マイクロレンズアレイ又はレンチキ
ュラレンズとしては、その形状がほぼ平面で局部的に屈
折率を変化させた、いわゆる「屈折率分布型」のものを
使用するようにしてもよい。また、回折格子やホログラ
ムを利用した平面レンズ等その他各種公知のレンズを使
用することも可能である。

【００２６】いずれにしてもこれらの構成によれば、図
１に示すように、２次画像３０を観察者Ｅに対して上下
方向に傾斜させることが可能となる。すなわち、上記波
形レンズ２１又は円形レンズ２２の具体的な形状（曲率
等）やその屈折率、また、これらを構成する材料として
何を選択するか等により、レンズ２１又は２２各々につ
いての焦点距離を変化させることで、２次画像３０を傾
斜させることが可能となる。

【００２７】また特に、レンチキュラーレンズによれ
ば、その波形レンズ２１の“波高”や上記波長λ等を一
のレンズ２０上で変化させることにより、また、マイク
ロレンズアレイでは、その円形レンズ２２を凸レンズあ
るいは凹レンズのいずれとするか等を一のレンズ２０上
で変化させることにより、上記した２次画像３０の「傾
斜」をよりよく実現することが可能である。

【００２８】一般的には例えば、図４に示すように、レ
ンズ２０の上部においては焦点距離ｆを大きく、同下部
において小さく、という構成とすることにより、傾斜し
た２次画像を得ることが可能となる。なお、以上述べた
ようなレンズ２０については、後に改めて説明すること
とする。

【００２９】以下では、上記構成例となる画面表示装置
の作用効果について説明する。本実施形態における画面
表示装置では、図１に示すように、観察者Ｅは、１次画
像を直接見るのではなく、その１次画像がレンズ２０を
介してみられるところの、２次画像３０を「見る」こと
になる。そして、この２次画像３０は、１次画像１０と
は異なる位置で表示され、また、観察者Ｅに対して、
（図１中）上下方向に傾き（「傾斜」に同義、以下同
じ）を有するものとして表示される。

【００３０】この２次画像３０の表示態様、とりわけそ
の傾きの方向ないし程度は、当該２次画像３０の上部
が、その下部に比べて観察者Ｅからみて遠い場所に位置
する。すなわち、図１中示されているように、観察者Ｅ
と、２次画像３０の下部端及び上部端とを結ぶ線分ない
し距離を各々Ｌ１及びＬ２とすると、Ｌ１＜Ｌ２という
ことになる。なお、この２次画像３０の表示態様ないし
その傾きの程度は、既に記したように、上記レンズ２０
に関する焦点距離ｆの調整を行うこと等で容易に実現で
きる。また、Ｌ１とＬ２との長さの差は、１次画像１０
と観察者Ｅとの位置関係により変わるが、Ｌ１を基準と
して概ね５〜２０％程度であれば、好ましい傾斜角度θ
が得られる（好ましい傾斜角度についてはすぐ後にも述
べる）。

【００３１】そして、本実施形態では、上記２次画像３
０の「傾き」があることで、従来に比べ、より立体感の
ある画像（２次画像３０）が得られる。換言すれば、観
察者Ｅにとって、より強い立体感を与えることができ
る。ただしかし、なぜそうであるのか、についての詳細
な原理については、本願発明者らも確認していない。こ
のことは、上記した従来の技術の項で説明したように、
そもそもこのような手法による「立体画像」の取得がな
ぜ達成されるのかが原理的に解明されていない以上、や
むを得ないことと考える。一応には、上記傾きの存在
が、上下方向の「視差」を生むことで、より「錯覚」の
度合いを増すためであろうということは言えよう。

【００３２】なお、２次画像３０の傾斜の角度θ（図１
参照）については、正対面を基準として、これを３〜４
０度、特に好ましくは５〜３０度とすることが好まし
い。というのも、この範囲の下限未満では、観察者Ｅが
立体感の増加を殆ど感得することができず、また、当該
範囲の上限を超えると２次画像３０の歪み感が強くな
り、その観察がしづらくなるからである。なお、上記し
た「正対面」とは、観察者Ｅと真に正対する面のことを
いう。この点、図１では、１次画像１０の面が当該正対
面と平行な関係にあり、また、当該正対面上には、「鉛
直方向」に平行な直線が載る場合が示されている。

【００３３】また、この傾斜の程度という点に関して
は、上記したレンズ２０の焦点距離ｆの調整（図４参
照）に直接に関係するところであるが、そのレンズ２０
において決定される最長の焦点距離ｆ_maxは、１ｃｍ以
上１００ｃｍ以下、好ましくは２ｃｍ以上５０ｃｍ以下
の範囲となるようにするとよい。この範囲の下限未満で
は立体感が不十分であり、当該範囲の上限を超えるとか
えって自然な立体感が損なわれてしまうと同時に、レン
ズ２０の作成が困難となり実用的でなくなるからであ
る。

【００３４】さらに、上記Ｌ１及びＬ２の差は、観察者
Ｅから１次画像までの距離Ｌ０と、その１次画像の高さ
ＤＨ、そして２次画像３０の傾斜角度θにより決定され
る（図１参照）。したがって、レンズ２０を実際に設置
する段にあって、最も立体感が得られるような配置を決
定するためには、これら諸数をどのような値とするか、
あるいは上記したθに関する事情、等を考慮して行うよ
うにすればよい。

【００３５】以下では、上記実施形態において述べたレ
ンズ２０に関するより詳細な説明、殊に、上記レンズ２
０の製造方法や当該レンズ２０の好適な構造等に関する
説明を行う。

【００３６】（製造方法）まず、このレンズ２０として
は、既に述べたように、レンチキュラレンズあるいはマ
イクロレンズアレイ等を用いることが可能であるが、こ
れらレンズの製造方法については、すでに多くの従来公
知の方法ないし手段が提案されている。そして本発明に
いう「レンズ」は、このような多くの製造方法のうち、
基本的にどのような方法によって製作するようにしても
よい。すなわち、本発明はこの点に関し特に限定される
ことはない。

【００３７】例えばマイクロレンズアレイの製造に適し
た方法として、フォトリソグラフィ法で円形レンズ２
２形状を反映したレジストパターンを作成し、このレジ
ストパターンに対して電鋳法で鋳型を作成し、当該鋳型
に対して樹脂を圧着成型する方法（以下、「圧着成型
法」という）、また、インクジェットプリント法によ
り樹脂を吹き付けて、個々の円形レンズ２２を成型する
方法（以下、「インクジェットプリント法」という）等
々により製作可能である。なお、これらの方法は、レン
チキュラレンズに対しても基本的に適用可能である。

【００３８】そして、このような製造方法により、上記
図４で示したような焦点距離ｆの変化を一のレンズ２０
上で実現するためには、例えば製造後のレンズを何らか
の手段により加工するという単純な手法の他、次のよう
な手法を採用することができる。

【００３９】すなわち、上記圧着成型法によりレンズ２
０を製作するのであれば、そもそもレジストパターンを
作成する際に、個々の円形レンズ２２形状（＝曲率等）
を異なるものとする手法や、個々の円形レンズ２２形状
を反映した鋳型に対し、圧着する樹脂の濃度を変化させ
る手法等を採用することができる。また、インクジェッ
トプリンタ法によりレンズ２０を製作するのであれば、
個々の円形レンズ２２毎にその噴射量を変化させる手法
等を採用することができる。

【００４０】さらに、一旦成型した樹脂からなるマイク
ロレンズアレイに対して熱処理を加えることで、円形レ
ンズ２２の一部又は全部を溶融させ、その形状に変化を
与える手法も採用することができる。この場合において
は、円形レンズ２２の形状変化は、前記溶融に伴う表面
張力等の作用によって生じ得る。そしてその調整は、個
々の円形レンズ２２に関し、加熱温度、加熱時間等を調
整することによればよい。なお、このような「表面張
力」を利用する点に関しては、特公平５‐７０９４４号
公報等に同旨の開示がなされている。

【００４１】いずれにしても本発明にいう「レンズ」
は、上記各種手法を単独で、又は組み合わせて実施する
ことにより、一のレンズ上で異なる焦点距離ｆを有する
ものを製造することが可能である。

【００４２】（レンズピッチ）ところで、上記したよう
な製造方法を実施して得られるレンチキュラレンズ又は
マイクロレンズアレイにおける波形レンズ２１又は円形
レンズ２２のピッチは、３００μm以下であること、好
ましくは１００μm以下、特に好ましくは５０μm以下と
するとよい。これは当該ピッチが粗すぎると２次画像３
０が自然さを失うためである。なお、本発明は、その下
限について限定する理由を特には見出さないが、ただ、
前述の好適な焦点距離ｆ_maxを得るためには、レンズピ
ッチを１０μm程度以上とするのが好ましく、またこれ
が現在の技術の限界であると思量される。

【００４３】また、前記画像描出媒体が、ＣＲＴや液晶
表示装置の場合には、その画素ピッチに対して波形レン
ズ２１又は円形レンズ２２のピッチを整数倍、あるいは
整数分の１のピッチ、特に好ましくは画素ピッチとレン
ズ２１又は２２のピッチとを等しくすることで、２次画
像３０に生じるモアレパターンを最小限にすることが可
能となる。なお、１次画像１０がカラー画像であって、
例えばＲ、Ｇ、Ｂの三色の画素で１つの集合画素となっ
ている場合には、この集合画素毎のピッチを、上記画素
ピッチとすることが可能である。

【００４４】（レンズ構成―マイクロレンズアレイ
（１））また特に、上記マイクロレンズアレイに関して
は、その円形レンズ２２に係る構造を、図５に示すよう
に、当該レンズ２０の上部においては凸レンズ、下部に
おいては凹レンズなる構成とすると特に好ましい。この
ようにすると、図１に示したような２次画像３０と、１
次画像１０との関係、すなわち２次画像３０の一部が１
次画面１０の一部と交差するような関係を実現できる。
２次画像３０の位置をこのような状態とすると、観察者
Ｅの当該２次画像３０に対する違和感を減少することが
でき、また、当該２次画像３０を比較的長時間眺めるこ
とによる疲労感を減少させることができる。

【００４５】ちなみに、いま述べた２次画像３０の位置
ということに関連して言えば、本発明は、必ずしも２次
画像３０と１次画像とを「交差する」関係におくことを
要求するものではない。例えば図６に示すように、観察
者Ｅに対し、２次画像３１が１次画像１０の背面側に位
置するような状態としてもよい。この場合でも、従来例
に比べ、より強い立体感を観察者Ｅに与えることができ
る。ただ、上記した違和感や疲労感という要因を考慮す
ると、この図６よりも、図１に示す構成の方がより好ま
しいということは言えよう。

【００４６】（レンズ構成―マイクロレンズアレイ
（２））上記マイクロレンズアレイに関連してさらに言
えば、凸レンズ及び凹レンズから構成される円形レンズ
２２の配置に関し、図７に概念的に示すように、これら
凸レンズ２２ａと凹レンズ２２ｂとを近接した場所に組
み合わせた構造とすると、「強い立体感の取得」という
観点から、さらに好ましい効果を引き出せる。なお、図
７では特に、凸レンズ２２ａ及び凹レンズ２２ｂが「交
互に」配置された構成が示されている。ちなみに、本発
明にいう「交互」とは、図７に示すように凸レンズ２２
ａ又は凹レンズ２２ｂの１個毎の小レンズが凸、凹、
凸、…と配置された構造を含むことは勿論、例えば１０
個程度の小レンズからなる凸レンズ２２ａ群及び凹レン
ズ２２ｂ群が、「交互に」配置されたような構造も含ま
れる。

【００４７】このようなレンズを使用すると、図８
（ａ）に示すように、観察者Ｅにとっては１つの２次画
像３２が観察される。しかしこれは、観察者Ｅが、異な
る二つの２次画像（凸レンズによる２次画像と凹レンズ
による２次画像）を同時に観察し、１つの画像として認
識しているためである。

【００４８】すなわち、図８（ｂ）に示すように、凸レ
ンズ２２ａによる虚像３２ａ（１次画像１０の後ろ）と
凹レンズ２２ｂによる虚像３２ｂ（１次画像１０の前）
とが一体となり、その中間位置に一つの２次画像３２´
が見えることになる、と考えることが可能である（２次
画像３２及び３２´は、同じものである）。この場合、
虚像３２ａを構成する個々の画素は、やや拡大された画
素となり、虚像３２ｂの画素はやや縮小された画素とな
る。結果として２次画像３２´を構成する画素は、やや
大きな画素とやや小さな画素が隣り合う形で構成され、
当該２次画像３２´は滑らかな見やすい（疲れにくい）
ものとなる。

【００４９】あるいはまた、図７に示すようなレンズの
使用によると、凸レンズ２２ａの「虚像」と凹レンズ２
２ｂによる「実像」とが同一位置に、つまり虚像及び実
像とが一体となって、一つの２次画像３２が見えること
になる、と考えることもできる。つまり、凸レンズ２２
ａの虚像と凹レンズ２２ｂの実像、あるいは凸レンズ２
２ａの実像と凹レンズ２２ｂの虚像が同一位置に見えて
いると考えることができる（しかしながら、この考え方
にたつ場合には、より強い立体感が得られるのは何故な
のか、という後述の説明を援用することができない）。

【００５０】そして、このような図８（ａ）及び（ｂ）
に示す状態では、２次画像３２又は３２´により、前述
の図１、図６に比して、観察者Ｅはより強い立体感を得
ることができる。特にこの場合においては、２次画像３
２又は３２´の傾斜角度を、図１及び図６の場合と比べ
てより小さい状態（極端には、傾斜角度を“０”）とし
ても、立体感が感じられる。

【００５１】このような効果が得られるのは、殊に上記
した前者の考え方（虚像３２ａ及び３２ｂ）に立つこと
によれば、異なる２つの位置にある画像（虚像３２ａ及
び３２ｂ）を、その中間にあるものとして認識する過程
において、眼の遠近感知覚機能が作用しなくなること
が、大きな要因であると考えられる。

【００５２】すなわち、図８（ｂ）に示すような場合に
おいて、観察者Ｅの眼には１枚の画像（＝２次画像３２
´）が映るのではあるが、その画像までの真の距離は二
通り（距離Ｌ３及びＬ４）ある。そのため、観察者Ｅに
とって、当該画像までの距離を認識することは、両眼視
差、両眼の輻輳、水晶体の調節機能では不可能な状態に
あり、また、当該観察者Ｅが、当該画像が立体であるか
平面であるかを認識するためには、物の大きさ、重な
り、明暗、陰影等の手段や「経験」による立体感に符合
させることによるしかなくなる。このため、例えば小さ
く見える遠くの山は遠方に、大きく見える木は近くに
と、（観察者Ｅの「脳」が）「三次元的に」判断してし
まうことになると考えられる。

【００５３】上記したことから、単純な幾何学模様や普
通の文字だけの１次画像では一般に立体感は得にくい。
これに対して、人間が日常生活で普通に見ている画像
（景色、ポートレート等）の方が強い立体感が得られる
傾向にある。ちなみにこのことは、図８の場合に限ら
ず、本発明に関し、一般的に言えることである。

【００５４】なお、上記においては、観察者Ｅとレンズ
２０及び１次画像１０との位置によっては、右眼で見る
２次画像３２又は３２´までの距離と、左眼で見る２次
画像３２又は３２´までの距離とが、異なる場合もあ
る。すなわち右眼で見る２次画像３２又は３２´が１次
画像１０よりも後ろに見え、左眼で見る２次画像３２又
は３２´が１次画像１０よりも前に見える場合、あるい
は反対に、右眼で見る２次画像３２又は３２´が１次画
像１０よりも前に見え、左眼で見る２次画像３２又は３
２´が１次画像１０よりも後ろに見える場合もある。ま
たこれらの場合には、同じ１次画像１０のある一部分
が、いま述べたように見える場合もある。

【００５５】また、図８（ｂ）において一体に見える２
次画像３２´の位置は、虚像３２ａ又は３２ｂの明るさ
によって変化する。例えば虚像３２ａの方が虚像３２ｂ
に比べてより明るい場合には、２次画像３２´は、虚像
３２ａ及び３２ｂの中間よりも虚像３２ａ側に位置する
よう観察される。

【００５６】さらに、図８（ｂ）において、２次画像で
ある虚像３２ａ及び３２ｂは、１つの平面として示して
いるが、必ずしもそうである必要はない。すなわち、例
えば虚像３２ａを形成する個々の画素において、ある画
素はより観察者Ｅに近く、別の画素はより遠くにあると
いう状態であることも可能である。換言すれば、虚像３
２ａ自体が奥行きのある空間に分布している状態とする
ことが可能である。このような状態は、個々の円形レン
ズ２２の焦点距離が、完全に一様でない場合や、観察者
Ｅからの位置関係による生じ得る。

【００５７】またさらに、積極的に、円形レンズ２２の
焦点距離を組として変えた４つの円形レンズ２２群（凸
レンズ２２ａで２群、凹レンズ群で２群）から構成され
るレンズを用いることで、虚像３２ａ及び３２ｂ自体
を、虚像３２ａ-１及び３２ａ-２、並びに、虚像３２ｂ
-１及び３２ｂ-２のように４つの画像を形成し（いずれ
も不図示）、これら４つの画像を同時に観察すること
で、観察者Ｅは１つの２次画像３２´を認識するように
することも可能である。なお、このような場合におい
て、円形レンズ２２を何群に分けるか、すなわち虚像を
幾つ形成するかについて、本発明は得に限定する意図を
有さない。例えば、上記とは別に、６つの虚像（３２ａ
-１〜３、３２ｂ-１〜３）が形成される場合や、また一
般に、「複数の」虚像を形成する場合も、本発明の範囲
内にある。

【００５８】ところで、上記２次画像３２ａ及び３２ｂ
までの観察者Ｅからの距離Ｌ３及びＬ４は、１次画像１
０から観察者Ｅまでの距離Ｌ０に対して、（Ｌ４−Ｌ
３）＜Ｌ０×０．５が好ましく、（Ｌ４−Ｌ３）＜Ｌ０
×０．２５が特に好ましい。両レンズ２２ａ及び２２ｂ
による２つの像が前記範囲を外れると、一体的な画像と
はならず２重に見えてしまったり、不自然な感じが強く
なってしまう。また、（Ｌ４−Ｌ３）＞Ｌ０×０．０
５、特に好ましくは（Ｌ４−Ｌ３）＞Ｌ０×０．１であ
ると、特に強い立体感が得られる。

【００５９】また、２次画像３２又は３２´に関する上
記実像は「倒立」していることになるが、倒立像といっ
ても、個々のマイクロレンズ（円形レンズ２２）で形成
される個々の画素が倒立するだけであり、画素によって
形成される全体の画面（＝２次画像３２又は３２´）は
正立したままであることは言うまでもない。

【００６０】なお、上記のような場合において、１次画
像１０は、マイクロレンズアレイを構成する個々の円形
レンズ２２単位で拡大・縮小される。このため、１次画
像１０が液晶画面等のように発光部分（画面形成部分）
とその周囲の配線パターン（画面非形成部分）からなる
場合には、発光部分のみを適度に拡大することにより、
２次画像３２又は３２´では、配線パターンの部分のな
い滑らかな画面とすることも可能である。この場合の拡
大率は、１次画像１０によって異なるが、１０５〜４０
０％程度が好ましく、特に好ましくは１０５〜２００％
である。また、縮小される画素の縮小率が大きい場合に
は、拡大される画素の拡大率は、それに反比例して大き
くすることが好ましい。むろん、これらの画素の拡大縮
小率は、円形レンズ２２の焦点距離と、１次画像１０と
の距離によって変化する。例えば１次画像１０が、焦点
距離から大きく離れた位置にある場合には、当該１次画
像１０の像は非常に大きく拡大又は縮小される。

【００６１】ところで、上記のようなことから、図８
（ａ）及び（ｂ）に示すような場合においては、１次画
像１０の大きさと２次画像３２又は３２´の大きさと
は、ほぼ同じになる。そして、この「ほぼ同じ」なる条
件が満たされることは、本発明の効果を得る上で、一般
的に、つまり、既に示した図１及び図６の構成等を含め
好ましいものといえる。というのも、１次画像１０に対
し２次画像があまりに小さければ、立体感は増すが２次
画像が小さくなって観察しにくくなり、その逆であれ
ば、本来見える必要のない１次画像１０の細部が観察で
きることとなるために、２次画像が粗々しく見える傾向
となるからである。なお、２次画像の大きさと１次画像
のそれとが「ほぼ同じ」ということを定量的に言えば、
例えば前者が後者の５０〜１５０％程度であることを指
す。

【００６２】なお、以上述べた２次画像３２又は３２´
のような場合には、上述したように、これを必ずしも傾
斜させなくとも立体感を得ることが可能ではあるが、よ
り強い立体感を得るためには、図８に示すような「傾
斜」を行うことが基本であることに変わりはない。そし
て、この傾斜は上述した通り、マイクロレンズアレイの
上部及び下部における凸レンズ２２ａと凹レンズ２２ｂ
の焦点距離を変化させることにより実現することが可能
である。この点に関する考え方は、レンズ２０が図７に
示す構成となるものであっても、図３に示す構成となる
ものであっても変化はない（図４参照）。また当然に、
マイクロレンズアレイが、上述した図５に示すような構
成となる場合であっても同様である。

【００６３】（レンズ構成―レンチキュラレンズ）上述
したマイクロレンズアレイに関する事項は、レンチキュ
ラレンズの場合にも、同様に当てはめて考えることがで
きる。なお、通常のレンチキュラレンズ（例えば、両眼
視差を利用した三次元ディスプレイに用いられるもの）
は、蒲鉾状の凸レンズが平板の上に並設された凸レンズ
レンチキュラレンズ、あるいは平板の一部を列状に凹ま
せた凹レンズの並設された凹レンズレンチキュラレンズ
であるが、本発明に好ましく用いられる凸レンズと凹レ
ンズが交互に配置されたレンチキュラレンズとは、凹凸
レンズレンチキュラレンズであり、前述した図２に示す
ような公知のレンチキュラレンズとは異なる。すなわ
ち、凸部分の間の畝合いに相当する部分が凹レンズの作
用をするものである。

【００６４】ただ、より美しい２次画像を得るために
は、レンチキュラレンズよりも、マイクロレンズアレイ
を用いる形態の方が、より好ましいとは言えよう。とい
うのも、レンチキュラレンズでは、１本の線単位（いわ
ば１次元）で１次画像を２次画像に変換するの対して
（図２参照）、マイクロレンズアレイでは１個の画素
（いわば２次元）で変換を行うためである（図３参
照）。

【００６５】（レンズ構成―その他）その他、レンズ２
０については次のようなことも言える。まず、レンズ２
０は、これを単レンズ構造とするよりも、屈折率の異な
る２種類以上の材料を張り合わせた「張り合わせレンズ
構造」とするのが好ましい。これは、図１等に示した２
次画像３０の傾きを得るにあたり、既に述べたように比
較的長い焦点距離ｆが必要となることを考えれば、それ
を実現するための特に有効な手法となる。また、上記レ
ンチキュラレンズに関し特に言及すれば、２枚のレンチ
キュラレンズを、それらにおける各々の凹凸方向（図２
参照）が互いに直交するように、あるいは所定の角度が
保持されるように、張り合わせた構造となる「張り合わ
せレンズ」を使用してもよい。さらに、場合によって
は、レンチキュラレンズとマイクロレンズアレイとを組
み合わせた「張り合わせレンズ」を使用してもよい。ま
たさらに、レンズは１枚である必要はなく、離して設置
した２枚以上のレンズを組み合わせたレンズを使用する
ことも可能である。加えて、凸レンズ群からなるレンズ
と凹レンズ群からなるレンズの２枚を組み合わせ又は張
り合わせて使用してもよい。いずれにしても本発明は、
これらのような形態もその範囲内に収めるものである。

【００６６】以下では、上記実施形態を基本とした変形
例等について説明を行うこととする。まず第一に、上記
実施形態においては、立体感の強い傾斜した２次画像３
０、３１又は３２を得るために、レンズ２０の作用のみ
を通じ当該傾斜を実現していたが、本発明においてはこ
れに代え、図９（ａ）に示すように、レンズ２０の作用
のみによるのではなく、１次画像１０の方を傾けること
で、２次画像３３の傾斜を実現するような形態としても
よい。

【００６７】あるいはまた、図９（ｂ）に示すように、
レンズ２０を傾けることで、当該レンズ２０と１次画像
１０との距離が上下で異なる状態とする形態としてもよ
い。この場合には特に、レンズ２０の焦点距離が上下方
向で同じであったとしても、その焦点位置に対する相対
位置が１次画像１０の上下で異なるため、２次画像３３
´の現れる位置が変化し、結果として２次画像を傾斜さ
せることが可能となる。

【００６８】いずれにしても、これらの形態によって、
本発明の目的とする上記効果は同様に達成される。ただ
し、これらのような手法によると、画面表示装置全体と
しての占有スペースが大きくなるから、当該スペースを
最小限に止めたいという点を特に考慮するならば、上記
までに述べた実施形態に準じるほうが好ましいとは言え
よう。

【００６９】また第二に、上記では、１次画像１０が
「平面」であるか「曲面」であるか、について特に注意
を払っていなかったが、１次画像１０を表示する前記画
像描出媒体が公知のＣＲＴ等であるような場合、その１
次画像１１は、「二次元画像」であることに変わりはな
いが、図１０に示すように、厳密には「平面」とならな
い。本発明は、このような「曲面」となる１次画像であ
っても、基本的には上記した事項をふまえるのみで実施
可能ではあるが、しかしながらこのような場合、少なく
とも２次画像３４については、これを「平面化」するこ
とが好ましい（図１０参照）。というのも、「平面」で
ある２次画像３４の方が、そうでないものよりも立体感
が強く、また、「平面」である２次画像３４を見る方
が、観察者Ｅの疲労感も小さいからである。なお、この
ような２次画像３４の「平面化」は、レンズ２０の構成
等を上記事項に則って適宜調整（例えば円形レンズ２２
各々に関する焦点距離調整等）することにより、容易に
実現することが可能である。

【００７０】また、上記虚像の「平面化」ということ
は、図中上下方向の断面形状に関するもののみでなく、
当該２次画像３４の「横方向」（図では、紙面垂直方
向）においても「平面化」されるようにしておくと尚よ
い。また、この「横方向」については、（観察者Ｅにと
って）大きな視差が生じないように、「傾き」ないし
「傾斜」が全くないとすることが好ましい。

【００７１】なお、上までに述べた「平面」とは、観察
者Ｅにとり、そのように認識可能な程度の形状であれば
よく、したがって本発明にいう「平面化」とは、この趣
旨の下、解釈される。また、観察者Ｅの位置によって
は、上下方向あるいは横方向に関し、多少の「傾き」の
変化が生じる場合があるが、そのような多少の変化は本
発明の効果に大きな影響を及ぼさない。

【００７２】そして第三に、上記２次画像の形態に関し
ては、一般に、上記「平面化」に限ることなく、例えば
図１１及び図１２に示すような形態も可能である。図１
１においては、「段差」が生じた２次画像３５となって
おり、図１２においては図中下方に凸となるような「曲
面化」がなされた２次画像３６となっている。これら２
次画像３５及び３６を利用すれば、例えば１次画像１０
の内容如何によって、得られる立体感を好適に調整する
ことが可能である。より具体的には、１次画像１０が、
その上部に山、その下部に人が映し出された画像であっ
て、その山は遠景に、人は近景に、等の調整を行いたい
場合においては、上記２次画像「３５」を利用する等す
ればよい。なお、これら２次画像３５及び３６の取得
は、やはりレンズ２０における焦点距離の調整等で対応
可能なことは言うまでもない。

【００７３】なお第四に、上記実施形態における１次画
像１０とレンズ２０とは、適当な方法で固定されて使用
されることが好ましい。例えば、１次画像１０とレンズ
２０との間に適当なスペーサを設け、これによって両者
の間隔が適当な距離で保たれるようにするとよい。ま
た、より好ましくは、上記のようにして適当な間隔を設
けられた１次画像１０とレンズ２０との間に、観察者Ｅ
に１次画像１０以外の光が入射することを避けるため、
適当なカバー等を設け得る。

【００７４】以下、本発明に関する補足事項について説
明する。まず、本発明の画面表示装置によれば、平面
（２次元）の１次画像を立体的に観察するだけでなく、
従来公知の両眼立体視差を用いた３次元ディスプレイ等
においても、より立体感のある画面を観察することが可
能となる。この「両眼立体視差」を利用するものに関し
ては、例えば特開平５-１０３３５２号公報の「ディス
プレイ装置」等を参照されたい。

【００７５】また、従来公知の方法で、レンズ２０を前
後に移動したり、その焦点距離をマイクロピエゾアクチ
ュエータ等を用いることで可変とし周期的に変化させる
ことも可能である。このようにすることで、より立体感
のある画像を得ることが可能となる。この点について
は、従来の技術の項において既に述べた、特開２０００
-９８２９８号公報等を参照されたい。

【００７６】加えて、本発明の画面表示装置は、上記実
施形態で言えば、１次画像１０と、それを２次画像３０
〜３６に変換する、複数の小レンズにより構成されるマ
イクロレンズアレイ又はレンチキュラレンズ等のレンズ
２０とにより構成されることを基本とするが、このう
ち、１次画像１０の態様としては、上記で写真やＣＲＴ
上に表示される画像等が該当し得ると述べたことからも
わかるように、本発明は、これに関し特に限定する意図
を有さない。このことはつまり、「どのような」１次画
像１０であっても、その前面に上記レンズ２０を備えれ
ば、立体感を得ることが基本的に可能なことを意味す
る。また、このような意味において、本発明の重点はレ
ンズ２０の方にあると言ってもよい。例えば１次画像１
０が、既に何人かの所有にかかるものであったとして
も、当該所有者にレンズ２０のみを提供すれば、当該１
次画像１０の立体感は上記と同様に得ることが可能なの
である。なお、この際、レンズ２０の構成は、例えば上
記所有に係る１次画像１０が写真である場合や、ＣＲＴ
上に表示される画像である場合等に応じて、適宜好適に
構成し、提供し得ることは言うまでもない。

【００７７】

【実施例】以下では、上記実施形態に基づく、より具体
的な実施例について説明する。本実施例は、上記で説明
した図１、図６、図８及び図９に示した各種構成となる
画面表示装置について、また、２次画像３０の傾斜角度
θを種々変更した場合において、得られた像の「立体
感」、また、観察者Ｅが感じる２次画像に対する「違和
感」及び視聴を続けることによる「疲労感」が、どのよ
うに変化するかを評価したものである。

【００７８】まずその評価の説明に入る前提として、本
実施例では、前記画像描出媒体として、１４インチの平
面液晶ディスプレイを利用した。したがって、図１、図
６、図８及び図９における１次画像１０は、当該液晶デ
ィスプレイ上に表示される画像である。またこの１次画
像１０は、通常のＴＶ放送における「動画」をその対象
とした。レンズ２０としては、前記液晶ディスプレイと
同一サイズの１４インチのマイクロレンズアレイを使用
し、上記図１、図６、図８及び図９に示される２次画像
３０、３１、３２及び３３の位置関係が満たされるよう
構成・配置した。なお、実施例１における最大焦点距離
ｆ_maxは４ｃｍとし、また、実施例５においてはＬ３＝
０．９・Ｌ０、Ｌ４＝１．１・Ｌ０なる条件が満たされ
るようにした。

【００７９】また、比較例として、上記液晶ディスプレ
イの前にレンズ２０を設けず、単に通常通り当該液晶デ
ィスプレイを眺めた場合を「比較例１」として、２次画
像３０の傾斜角度θを２度（＜５度）又は４５度（＞３
０度）とした場合を「比較例２」又は「比較例３」とし
て、その各々の立体感、違和感及び疲労感を評価した。

【００８０】また、特開昭６０-５９３１７号公報にお
ける「光学装置」を用いた立体表示画面に関し、これを
「従来例」として、上記と同様な評価を行った。この特
開昭６０-５９３１７号公報に開示されている「光学装
置」の構造は、すでに従来の技術の項で説明・参照した
図１３のようである。なお、この図１３においては、図
１の説明で導入したＬ１及びＬ２につき、Ｌ１＝Ｌ２な
る関係が成立する。つまり、像３００は観察者Ｅに対し
て全く「傾いていない」状態となる。

【００８１】上記条件の下、観察者Ｅによる１次画像１
０の立体感等の評価結果は、下記表１のようになった。

【００８２】

【表１】この表１によれば、実施例１〜５と従来例又は比較例１
との対比により、本発明の効果が明白に実証される。な
お特に、実施例５によれば、図７に示すレンズ２０を用
いた場合で、かつ、２次画像３２又は３２´が傾斜角度
を有さないものとした場合であっても、一応の立体感
（「中」）が得られることが実証されている。また、実
施例１と比較例２及び３との対比により、２次画像３０
の傾斜角度θの好適な範囲は、確かに上述したとおり
（５度≦θ≦３０度）であることが確認される。その理
由は、表１中からも読み取れる。さらに、実施例１〜４
のみに注目すれば、その中でも最も好適な装置構成が、
実施例２（図６）及び実施例３（図９）との対比を通じ
て、実施例１（図１）及び実施例４（図８）であること
が読み取れよう。

【００８３】以上の実施例の他さらに、その表面が曲面
である２８インチのＣＲＴを用いて上記と同様の実験を
行った。この実験は、当該ＣＲＴの曲面を考慮して、得
られる虚像を平面化するため、レンズ２０として個々の
場所の焦点距離を計算・作成したレンチキュラレンズを
用いる場合と、そうでない場合とについて行った。その
結果、平面化しない場合より平面化した場合の方が、よ
り強い立体感が得られ、疲労感も少ないことが確認され
た。また、レンズピッチを、ＣＲＴの画素ピッチと同じ
サイズにした場合、モアレパターンが消失することが確
認された。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画面表示
装置及びレンズによれば、虚像又は実像を観察者に対し
上下方向に傾けることで、より強い立体感を伴う画像の
提示を行うことができる。また、上記説明から明らかな
ように、この装置の構造は極めて簡単であり、廉価であ
ることが明白である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る画面表示装置の構成例
及び該装置により形成される２次画像の表示位置を示す
概念図である。

【図２】レンチキュラレンズの構成例を概念的に示す説
明図である。

【図３】マイクロレンズアレイの構成例を概念的に示す
説明図である。

【図４】図１に示す傾斜した２次画像３０を得るため、
同図に示すレンズ２０が具備すべき焦点距離に関する性
能を表す説明図である。

【図５】図３に示す形態とは異なるマイクロレンズアレ
イの構成例を、横軸にレンズ位置、縦軸にレンズ態様
（凸レンズ又は凹レンズ）をとったグラフとして示す説
明図である。

【図６】図１とは異なる画面表示装置の構成例及び該装
置により形成される２次画像の表示位置（＝１次画像１
０の背後）を示す概念図である。

【図７】図３に示す形態とは異なるマイクロレンズアレ
イの構成例を概念的に示す説明図である。

【図８】図７に示すマイクロレンズアレイにより形成さ
れる２次画像の表示位置を示す概念図であって、（ａ）
は当該２次画像が虚像及び実像により構成される場合、
（ｂ）は二つの虚像により構成される場合を各々示して
いる。

【図９】図１、図６及び図８に示す形態とは異なる画面
表示装置の構成例及び該装置により形成される２次画像
の表示位置を示す概念図であって、（ａ）は１次画像１
０が傾斜されている場合、（ｂ）はレンズ２０が傾斜さ
れている場合を各々示すものである。

【図１０】図１、図６、図８及び図９に示す形態とは異
なる画面表示装置の構成例（＝１次画像１０が曲面）及
び該装置により形成される２次画像の表示位置を示す概
念図である。

【図１１】図１、図６、図８、図９及び図１０に示す形
態とは異なる画面表示装置の構成例及び該装置により形
成される２次画像（＝段差あり）の表示位置を示す概念
図である。

【図１２】図１、図６、図８、図９、図１０及び図１１
に示す形態とは異なる画面表示装置の構成例及び該装置
により形成される２次画像（＝下部に凸となる曲面）の
表示位置を示す概念図である。

【図１３】従来の立体画像取得を可能とする装置構成例
及び該装置により形成される2次画像の表示位置を示す
概要図である。

【図１４】図１３に示す形態とは異なる立体画像取得を
可能とする装置構成例及び該装置により形成される2次
画像の表示位置を示す概要図である。

【符号の説明】

１０１次画像（被写体）２０レンズ２１波形レンズ（小レンズ）２２円形レンズ（小レンズ）２２ａ凸レンズ２２ｂ凹レンズ３１、３２又は３２´（３２ａ、３２ｂ）、３３、３３
´、３４２次画像Ｅ観察者

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 19/12 Ｇ０９Ｆ 19/12 ＦＨ０４Ｎ 13/04 Ｈ０４Ｎ 13/04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写***置とは異なる位置で、当該被写
体の虚像又は／及び実像を観察者に表示する機能を有
し、前記虚像又は／及び実像が観察者に対して上下方向
に傾斜し、かつ、その上部が下部に比べて前記観察者か
ら遠い位置にあることを特徴とする画面表示装置。
【請求項２】前記傾斜の角度は、正対面を基準として
３度以上４０度以下であることを特徴とする請求項１記
載の画面表示装置。
【請求項３】前記虚像又は／及び実像の一部は、前記
被写体の一部と交差することを特徴とする請求項１又は
２記載の画面表示装置。
【請求項４】前記被写体の大きさと前記虚像又は／及
び実像の大きさとが、ほぼ同じであることを特徴とする
請求項１乃至３のいずれかに記載の画面表示装置。
【請求項５】前記被写体が曲面である場合において、
前記虚像又は／及び実像を平面化することを特徴とする
請求項１乃至４のいずれかに記載の画面表示装置。
【請求項６】前記虚像又は／及び実像は、複数の小レ
ンズにより構成されるマイクロレンズアレイ又はレンチ
キュラレンズの作用を通じて形成されることを特徴とす
る請求項１乃至５のいずれかに記載の画面表示装置。
【請求項７】前記複数の小レンズに関するピッチは、
３００μｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の
画面表示装置。
【請求項８】前記傾斜は、前記複数の小レンズの焦点
距離を異ならせることにより、生じさせることを特徴と
する請求項６又は７記載の画面表示装置。
【請求項９】前記マイクロレンズアレイ又はレンチキ
ュラレンズは、前記複数の小レンズが凸レンズ及び凹レ
ンズで構成され、かつ、これらが交互に配置された構成
となることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記
載の画面表示装置。
【請求項１０】前記被写体がＣＲＴ又は液晶表示装置
により表示される画像である場合において、前記ＣＲＴ
又は液晶表示装置における画素ピッチと前記複数の小レ
ンズに関するピッチとが整数倍又は整数分の１の関係に
あることを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載
の画面表示装置。
【請求項１１】前記被写体は二次元画像であることを
特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の画面表示
装置。
【請求項１２】被写***置とは異なる位置で、当該被
写体の虚像又は／及び実像を複数の小レンズにより構成
されるマイクロレンズアレイ又はレンチキュラレンズの
作用を通じて観察者に表示する機能を有し、前記マイク
ロレンズアレイ又はレンチキュラレンズは、前記複数の
小レンズが凸レンズ及び凹レンズで構成され、かつ、こ
れらが交互に配置された構成となることを特徴とする画
面表示装置。
【請求項１３】複数の小レンズが凸レンズ及び凹レン
ズで構成され、かつ、これらが交互に配置された構成と
なるマイクロレンズアレイ又はレンチキュラレンズであ
って、前記複数の小レンズの作用を通じ、被写***置とは異な
る位置で、その上部が下部に比べて観察者から遠い位置
となるよう傾斜させた当該被写体の虚像又は／及び実像
を、当該観察者に対し表示可能であることを特徴とする
レンズ。
【請求項１４】複数の小レンズが凸レンズ及び凹レン
ズで構成され、かつ、これらが交互に配置された構成と
なるマイクロレンズアレイ又はレンチキュラレンズであ
って、前記複数の小レンズの作用を通じ、観察者から見た奥行
き方向に関し、被写体たる二次元画像が位置する場所と
は異なる位置で、当該被写体に基づき形成された複数の
２次画像を、当該観察者が一つの画像として認識可能な
よう、表示可能であることを特徴とするレンズ。
【請求項１５】前記複数の２次画像が、観察者から見
て前記被写体よりも近い奥行き位置に形成される２次画
像と、遠い奥行き位置に形成される２次画像とからなる
ことを特徴とする請求項１４記載のレンズ。