JPWO2008093721A1

JPWO2008093721A1 - 表示装置

Info

Publication number: JPWO2008093721A1
Application number: JP2008556142A
Authority: JP
Inventors: 伴野　明; 明伴野; 啓介伴野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-02-02
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2010-05-20
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: JP5317706B2; WO2008093721A1

Abstract

＜課題＞没入型五感提示に適した表示装置を実現する。画面内のオブジェクトからあたかも香りが放出され、音が響き、風を感じるように五感刺激を提示する。多種類の香りを高速に切り替え、観察者にピンポイントで提示する。観察者の動きに対応して五感刺激を提示する。＜解決手段＞画面に視認されにくい程度の穴を複数設け、当該穴から香り、気流、音波等の感覚刺激媒体を放出する。画面は、ＬＥＤ、有機ＥＬ素子等を画素に用い薄型に構成し、画素間に穴を設ける。穴径は０．１ｍｍ以上、視角にして０．５度以下が良い。複数の穴をまとめてバーチャル砲筒とし、気体を固まりにして放出できる。気体には多くの種類の香りを混入できる。複数の画面に気体放出・排気手段を設け制御することで、任意の方向に気流を生成できる。画面内に近赤外カメラ等の利用者位置検出手段を設けることで、高精度な立体表示（視覚提示）、及び、嗅覚、触覚、聴覚提示を可能とする。

Description

本発明は、映像に、嗅覚刺激（香り）、皮膚触覚刺激（風など）、聴覚刺激（音響など）を連動させて提示する、又は、注視点情報に基づいて映像を提示することにより、高臨場感、又は、心地よさ（癒し）を演出する表示装置に関する。主に、五感提示可能な大画面表示装置に関する。

近年、表示装置は、大画面、高精細化技術が進歩し、迫力のある、又は、臨場感のある映像表現できるようになっている。また、音響装置は、５．１チャンネルなどの構成によって迫力のある音が表現できるようになっている。このように、視覚、聴覚分野では、利用者に質の高い情報を提示する技術が進歩しているが、臨場感の更なる向上を目指すには、嗅覚、触覚、体性感覚などを合わせて提示できる技術が望まれている。また、視覚分野において、両眼立体表示は空間認知に大きな効果があることが知られており、長い間、特殊眼鏡を装着しないで両眼立体視可能な大画面表示装置の実現が望まれている。以下、本発明に関連する従来技術について述べる。

嗅覚提示可能な表示装置については、以下のような発明例がある。
特開平１０−１０９８７には、集客用の広告を目的として、人が通過することを検出して、視覚メッセージ、嗅覚メッセージ、音声メッセージを出力する多機能電子ディスプレイが開示されている。当該ディスプレイではＬＥＤ表示器を用いている。

特開２００７−１０８２９９には、画像に関連ある香りを発生させることできる香り発生部を備えた表示装置が開示されている。

特開２００６−２９５３２１には、匂い提示情報に基づいて、所定の匂いを選択、調合し、空気砲を用いて、匂いが含まれた気体を固まりとして観察者の鼻先に向け放出することによって匂いを提示する手段が開示されている。

特開平１１−２４４３８４には、頭部ハウジング内を青色発光素子の光で満たし、当該ハウジング内にマイナスイオン、水の音、香りを放出して、精神の安定化を図る装置が開示されている。発光素子アレイの前には磨りガラスが設けられ、光を散乱させ一様な光で満たすように工夫されている。マイナスイオンを含む液体微粒子は、ハウジングの頭部に空けた小さな穴から放出される。また、利用者の前面には小さな表示装置が設けられている。

再表０１−０８９５９０には、多孔質素材に香料などを含浸させておき、振動、熱、風圧を与えて香料を気化させる香り発生手段が開示されている。

しかし、上記の文献に開示されている香り発生装置、又は、香り提示可能な表示装置は、いずれも表示装置の脇（画面の外側）に香り発生装置を設ける構成である。つまり、視覚提示手段と嗅覚提示手段は離れて設けられている。この方法には、以下の問題がある。

大画面になるに従って、表示対象と漂ってくる香りの方向に違和感が生じやすい。例えば、大画面の右側に花の映像が提示され、その香りが左側から漂って来るのであれば違和感は大きく、臨場感を損ねる。また、表示画面の脇に設置すると、スペースを取り目障りである。空気砲を用いる方式であっても、画面が大きくなると利用者（観察者）への香り放出角が鈍角になるため、利用者の鼻腔付近へ狙いを定めて香りの固まりを放出する制御が難しくなる。

表示装置と香り発生装置を連動させるためには座標系変換のためのパラメータを決めるキャリブレーションが必要であるが、これらの装置が離れていると面倒である。その結果、香り提示精度が悪い、香り提示効果が少ないなどの問題がある。

また、映像に連動して香りを放出させる場合、多くの香りを高速に切り換える必要があるが、従来の香り発生装置では、切り換えられる種類が多くても１０種類程度であり少ない。また、前の香りが残る問題があり、香りの切り替えが難しい問題がある。

従って、大画面表示では、画面の中から多種類の香りを高速に切り換えて放出する技術が望まれている。例えば、観察者が表示対象である林檎に近づくと、林檎の香りが画面から飛び出してくるような表示装置の実現が課題である。しかし、常識的には、そのような香り発生手段を画面の中に設ければ視覚の妨げになり本末転倒との考えから従来例はない。

次に、触覚提示可能な表示装置について述べる。大画面に山や海などの自然映像を表現する場合、臨場感向上のためには、頬に当る様々な風、例えば、温風、冷風、湿り気のある風、乾いた風、香り付きの風などを映像に合わせて表現することが重要な課題である。特に、没入型ディスプレイでは、観察者の周囲の広い範囲が画面になるので、画面の外側から気流を当てるのではなく、画面の内側から利用者（観察者）に向けて気体を放出し、触覚を提示する技術が望ましい。しかし、このような従来例は見られない。

次に、両眼立体視可能な表示装置については、以下のような発明例がある。
大画面表示では、利用者は体や頭を移動させながら観察する場合が多く、特に、没入型ではその傾向が高いので、頭部の動きを許容して両眼立体視、運動視を実現できる表示装置が重要な課題である。

特許第２７７４３７０号には、視点の動きを実時間で計測し、レンチキュラレンズを駆動する方法で大画面両眼立体表示を実現する装置が開示されている。しかし、視点の動きを正確に簡便に計測する手段は開示されていない。また、光の投影制御機構が複雑で、複数の観察者に対応できない問題がある。

図２８は、従来、実用化されている両眼立体視可能な没入型大画面表示装置の例である。同図において、２７はスクリーン、２９は当該スクリーンに映像を投影するためのプロジェクタである。大きなスクリーンに背面投影する必要から高輝度プロジェクタを５台用いている。プロジェクタを設置する場所を含めるとかなり広い空間が必要であり、光学系の調整が複雑で大掛かりな設備となってしまう。

同図において、運動視や立体表示のために必要な観察者Ｐ１の視点位置計測は、スクリーン周囲に設けた複数のカメラ８４で、眼鏡に設けた光マーカ８３を特徴点として撮影する方法で求める。しかし、カメラをスクリーン周囲に取り付ける作業は面倒であり、周囲に設置されたカメラでは、人物を斜めから捉えることになるため、特徴点を確実に撮影することが難しい。また、カメラ座標系で計測した特徴点位置を表示装置の座標系に変換する作業が必要であるが、カメラと表示装置の位置ずれが生じやすいため、高い精度を得ることは難しい。更に、液晶シャッタ眼鏡８２を装着する両眼立体視は、煩わしいと言う問題がある。

次に、音響提示では、従来、表示装置の周りにスピーカを複数配置する方法が知られている。しかし、大画面表示装置では、画面周辺のスピーカと画面内の表示対象との間に距離が生じやすい。複数スピーカの位相や音量を制御することにより、音像を定位させる技術もあるが、あたかも表示対象から音が出ているような忠実な再現のための制御は難しい。

特開平１０−１０９８７特開２００７−１０８２９９特開２００６−２９５３２１特開平１１−２４４３８４再表０１−０８９５９０特許第２７７４３７０号

本発明の課題は、表示対象（オブジェクト）があたかもその場にあるかのような高臨場感を演出できる表示装置を実現することである。このため、表示装置の前に居る人の感覚刺激媒体提示部位（眼、鼻、耳、顔、手など）の位置、又は、注視点を検出し、映像、又は、感覚刺激媒体を適切に制御して提示することである。更に、利用者に負担の少ない方法で、感覚刺激媒体を伴った高精度な立体映像を表示できるようにすることである。具体的な課題は以下の通りである。

（１）画面の内側から、映像に連動して、香り（嗅覚刺激）、気流、温風、冷風（皮膚触覚刺激）、音（聴覚刺激）などの感覚刺激媒体を利用者（観察者）に向けて放出できるようにする。オブジェクトからあたかも当該感覚刺激媒体が飛び出るかのような感覚を実現する。観察者の近くから感覚刺激媒体を提示できるようにする。
（２）気体を遠くまで飛行させ、前記嗅覚刺激、皮膚触覚刺激の提示範囲を拡大する。香りを周囲に拡散させずに、利用者にピンポイントで提示できるようにする。また、多種類の香りを高速に切り替えられるようにする。
（３）非接触で利用者の前記感覚刺激媒体提示部位の位置、又は、注視点を高精度で検出できるようにする。また、当該検出手段を簡単に利用できるようにする。
（４）特殊眼鏡を装着せず、頭部の動きを許容して運動視、両眼立体視を可能にする。
（５）装置のメンテナンス性、耐久性を向上させる。

＜手段１＞
本発明の表示装置は、図１、図５〜図２１、図２３〜図２７に対応付けて説明すると、
画面（１０、又は、２８）に最短視距離以上において視認されにくい程度の複数の穴（０２）を設け、当該穴を感覚刺激媒体、又は、利用者の感覚刺激媒体提示部位（眼、鼻、耳、顔、手など）を検出するための参照媒体が通過するように構成することを特徴とする。

本発明において、画素間に設けられる前記視認されにくい程度の複数の穴（０２）は、利用者の視覚的体制化を疎外しないように設けられる。つまり、穴径、又は、穴密度は、映像の所期の意味を崩さない範囲で設定される。映像には、文字、絵、記号、広告、動画像（映画）などを含む。例えば、穴が大きすぎてこれらの情報が所期の意味を持って伝達されない場合は本発明の範囲外であるが、当該穴が仮に視認できたとしても、これらの情報が概ね所期の目的通りに観察者に受容されれば、視認されにくい程度の穴の範囲である。画素は、規則的に配列できる。

表示画面に複数の小さな穴を設け、穴の後方に前記感覚刺激媒体を通過させるための筒（例えば、図６の０６）、又は、気流管（図１の０２ａ〜０２ｅ）を設けることができる。当該筒、又は、気流管の気圧を上げることによって、穴から前記感覚刺激媒体を所定の方向に放出できる。当該気流管を複数の穴に設け、管を通過する気流を相互に干渉させることによりバーチャル砲筒（例えば、図１の０５）を形成できる。また、複数の穴を取り囲むように筒を設けてもよい。前記穴の前面にはメッシュ素材等の気流通過素材（図１１（Ｆ）、図２７（Ｄ）のｍｅｓ）を設けてもよい。

前記感覚刺激媒体は、嗅覚提示のための気体（香り、化学物質、医薬品）、触覚提示のための気体（空気、霧）、視覚提示のための気体（霧、煙）、聴覚提示のための気体、又は、音波、を含むものとする。また、当該感覚刺激媒体は、画面に表示される映像と連動するように提示できる。

前記参照媒体は、図２０、図２１、図２４、図２６、図２７に示すように、利用者に感覚刺激媒体、又は、運動視を含む立体映像を表示するための特徴点位置検出に利用できる。特徴点とは、利用者の視点、鼻腔、耳などである。参照刺激媒体としては、光、超音波などが使用できる。人に感知されにくくするためには、近赤外光、超音波をパルス的に用いることが望ましい。超音波の場合は、利用者に衝突して反射してくる超音波を観測し、その反射時間から利用者の位置を検出できる。光を用いる場合については、後に詳細に述べる。

前記画面（例えば、図１の１０）は、基板（１２）に画素となる表示素子（１１）を並べて構成できる。没入感が得られる大画面が望ましい。基板の素材には、ガラス、ガラス繊維ボード、ＦＲＰ、プラスチック樹脂、軽金属、木材、又は、これらの組み合わせが適用できる。基板の形状は、ボード状、又は、フレキシブルなシート状でもよい。例えば、ペーパーディスプレイなどで使用される基板素材も適用できる。

前記表示素子には、発光型が適しているが、バックライト型（図１０、図１１）でもよい。発光型の素子としては、発光ダイオード（ＬＥＤ；図１６の１８）、有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ；図９のＥＬ）を含むＥＬ素子、プラズマ放電素子（ＰＤＰ）、プラズマチューブアレイ（ＰＴＡ）、小型ＣＲＴアレイなどが適用できる。また、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）、表面伝導型電子放出ディスプレイ（ＳＥＤ）で使用される蛍光素子（図１８の１８）、電子ペパーディスプレイ（ＥＰＤ）で使用される液体中の電気泳動現象を利用する表示素子も適用できる。バックライト型素子としては、液晶（図１０（Ａ）、図１１（Ｇ）のＬＣ）などが適用できる。

＜手段２＞
本発明の表示装置は、例えば、図１７に対応付けて説明すると、前記手段１において、
複数の穴（０２）は、表示素子（１１）間、又は、照明素子間に設けられ、穴径は、０．１ｍｍ以上で、かつ、最短視距離において視角０．５度以下、又は、通常視距離において０．２５度以下であることを特徴とする。

前記表示素子（１１）は、３色（赤色、緑色、青色）の発光体（１８）で構成できる。穴は、表示素子間に設けることができる。前記最短視距離は、カラー画面の場合、当該３色が混じってほぼ単一色に見える混色距離、又は、表示素子（１１）の大きさが視角０．１度程度で観察される距離とすることができる。従って、穴径は、表示素子の概ね５倍程度まで大きくできる。通常視距離は、普段最も多く観察される距離、又は、前記最短視距離の２倍程度とすることができる。

穴の集合部の開口率（ＹＡＳ）を１０％以上にすることが望ましい（図５参照）。これにより、各穴を通過する気体などの感覚刺激媒体は相互に干渉し、利用者に向けて効率よく放出できる。

前記穴径範囲が望ましい理由に付いては、図１７に示す。要約すると以下の通りである。画面に穴を設けると、穴は汚れ易いが、穴径が０．１ｍｍ以上であれば、洗浄液を通過させることができるため清掃可能である。

文字、絵、記号、広告、動画像など、本発明が目的とする表示対象（オブジェクト）を大きな違和感なく表示できる表示素子（画素）間隔は、視角にして０．５度程度であるが、この場合の最大穴径は０．５度である。表示素子（１１）に発光素子（ＬＥＤなど）を用いると、光は前方に照射され表示素子部は明るいのでその後方にある穴（０２）は見え難い。特に、発光素子を設ける基板に光を吸収する黒系色を用いれば、穴の存在は、知覚の障害にはならない。発光体をレンズで拡大する表示素子の場合は、更に効果てきである（図９（Ｅ）、図１６）。

しかし、穴径を０．５度より更に大きくすると、画素間隔が広がり、穴の存在も気になるため、画像品質は極端に劣化する。従って、前記範囲が望ましい。

前記表示素子（画素）の形状は、方形、又は、円形が望ましい。穴（０２）は、円形が望ましいが、表示素子間の形状に合わせてもよい（図１５参照）。穴は、感覚刺激媒体、又は、参照媒体のガイドとして作用させることができる（図１、図１１参照）。

前記穴（０２）は、図１、図７、図１６などに示すように、表示素子配列に乱れが生じないように、表示素子間に設けることが望ましいが、図９に示すように、表示素子間隔が少ない場合は、前記条件を満たす範囲で数画素分の領域を穴（０２）に割り当てることができる。

＜手段３＞
本発明の表示装置は、図９（Ｃ）、図１０（Ａ）、図１１（Ｂ）（Ｇ）、図１８、図２４、図２７（Ｃ）に示すように、前記手段１において、
画面（１０）は、裏側と表側とからなる２枚の基板（１２Ｂ、１２Ｃ）の間に表示素子（１１）、又は、照明素子（１１）を設け、当該表示素子、又は、照明素子の間に両方の基板を貫く穴（０２）を設け、当該穴の淵が密閉（ＳＬ、０２ａ）されるように構成されることを特徴とする。

前記表側基板（１２Ｃ）は、利用者側に設けられる基板を意味し、光を通過させるガラス、樹脂なとの透明部材で構成できる。シート状部材でもよい。表示素子と駆動回路は、表側基板（１２Ｃ）に形成することも、裏側基板（１２Ｂ）に形成することも可能である。何れかの基板に表示素子、又は、駆動回路を形成し、他方の基板は当該表示素子を覆い保護するように構成できる。なお、前記２枚の基板は、本画面に必要な要素を意味しており、当該基板の補強などのため更に別の基板、膜、シートなどを設け、多層にできるのは当然である。

前記表示素子（１１）には、ＬＥＤ、ＥＬ素子などの発光素子が適用できる。例えば、図９（Ａ）に示すように、裏側基板（１２Ｂ）にトップエミッションタイプの有機ＥＬ素子とＴＦＴ駆動回路を設け、表側基板に強化ガラスを用いることができる。ＥＬ素子の発光層は、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素を横に並べる方式の他、縦型に積層するＳＯＬＥＤ（ＳｔａｃｋｅｄＯＬＥＤ）も適用できる。素子の駆動は、アクティブマトリックス方式が望ましいが、パッシブマトリックス方式でもよい。

また、図９（Ｅ）に示すように、表側基板（１２Ｃ）の表示素子（ＥＬ）が位置する部分にレンズ（１９）をアレイ状に成型してもよい。穴（０２）は当該レンズの脇に設けることができる。つまり、レンズ付き、穴付きシート状透明部材（１２Ｄ）を表側基板として使用できる。

有機ＥＬ素子の一辺の大きさ、又は、穴の径は、０．１ｍｍ〜数ｍｍが可能である。画面の厚さは、２ｍｍ以下で製造できる。画面に小さな穴を数多く設けることによって、気流などの感覚刺激媒体を通過させることができる。気流放出角度の自由度を広げるためには、画面は薄い方が望ましい。薄ければ、気流を斜め方向から通過させることができる。

また、ＬＥＤを用いた画面の例では、図２７（Ｃ）に示すように、裏側基板（１２Ｂ）に表示素子（１１；ＬＥＤ）を設け、当該表示素子を覆うように透明表側基板（１２Ｃ）を設け、当該２枚の基板を貫く穴（０２）を設け、当該穴の淵を管（０２ａ）で密閉するように構成してもよい。透明基板（１２Ｃ）には、強化ガラス、強化樹脂などが使用できる。当該画面の上を歩くことができる。

前記表示素子は、液晶など非発光表示素子でもよい。例えば、図１０（Ａ）に示すように、画面（１０）は、表側基板（１２Ｃ）、裏側基板（１２Ｂ）との間に光の通過、又は、遮断を制御する素子、例えば、液晶表示素子（１１；ＬＣ）を設け、２枚の基板の表示素子の間に、２枚の基板を貫く穴（０２）を設け、穴の淵を密閉するように構成してもよい。極めて薄型に製造できる。なお、密閉は穴の淵を含むようにその周辺を密閉してもよいのは当然である。

当該画面の裏側から光を照射し（バックライトし）、表面に映像を表示できる。映像は、光通過素子の集合で形成してもよいし、光遮断素子の集合で形成してもよい。光遮断素子の集合で形成する場合、バックライトには自然光を利用し、影パターンを利用者側の壁、床に表示できる（図１０（Ｃ））。この際、穴の集合から外気を取り入れることができる。また、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、印刷シート画面（１０）を照明するように構成してもよい。

前記表示素子は、電子を蛍光体に照射する発光表示素子でもよい。例えば、図１８に示すように、画面（１０）は、表側基板（１２Ｃ；レンズ付き表側基板１２Ｄ）と裏側基板（１２Ｂ）との間に電子放出部（ＤＥＮ）と蛍光体（ＫＥＩ）からなる表示素子（１１）を設け、表示素子の間に２枚の基板を貫く穴（０２）を設け、穴の淵が密閉されるように構成できる。同図では、発光部分（１８）を真空にするため、１２Ｃと１２Ｂを張り合わせる。従って、穴の淵以外の部分も密閉される。
このように、本表示装置は、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）、又は、表面伝導型電子放出ディスプレイ（ＳＥＤ）にも適用できる。

前記穴の淵の密閉部（ＳＬ）の機能について説明する。図９（Ａ）に示すように、同構造は、当該穴から２枚の基板の間に空気、水分、埃などが入らないように作用する。これにより、素子の信頼性が向上し、清掃も容易である。当該密閉には、接着材を用いてもよい。紫外線硬化型接着材などが使用できる。穴の淵を溶解して接着してもよい。また、表側基板と裏基板を接着した後に、表示素子、又は、画素の間の当該接着部に穴を開けてもよい。

また、図１１（Ｂ）に示す管（０２ａ）を用いた穴（０２）の淵の密閉構造は、バックライト（１１（ＬＥＤ））を使用する場合には、当該穴から光を外に漏らさないように作用する。光は表側基板（１２Ｃ）のみを照射する。表側基板に描かれた絵（Ｉｍｇ）が照明される。前記穴付近は光吸収素材を塗布してもよいし、穴付近の輝度変化を少なくするための光拡散反射材を塗布してもよい。

以上のように、本発明では、多くの穴を有する画面を薄型に構成できる特徴がある。これにより、前記感覚刺激媒、又は、参照媒体を適切に通過させることができる。

＜手段４＞
本発明の表示装置は、図９（Ｅ）、図１４〜図１８、図２０、図２１、図２７に対応付けて説明すると、前記手段１において、
画面（１０）は、基板（１２、１２Ｂ、１２Ｃ）にアレイ状に設けた表示素子（１１）で構成され、当該表示素子は発光体（１８）がレンズ（１９）によって拡大される構造を有し、穴（０２）は当該レンズ間に設けられることを特徴とする。

図１６（Ｂ）に示すように、レンズ（１９）は、光主放出面（１９ｋ）を持ち、穴（０２）は当該光主放出面を避けるように基板に設けることができる。つまり、穴の先端は、当該光主放出面より後方に設けることができる。又は、図２７（Ｃ）に示すように、発光体（１８）と光主放出面（１９ｋ）を結ぶ錐形内（Ｌｉｇｈｔ）に穴（０２）、又は、穴に接続される管（０２ａ）が入らないように構成できる。光主放出面は、１８、１９の構造と凹面鏡Ｒｅｆによって形成できる。

図９（Ｅ）、図１６、図１８（Ａ）に示すように、表示素子（１１）は、カラーに対応する複数の発光体を集積化し、当該集積された発光体（１８）を拡大するようにレンズ（１９）を設けることができる。つまり、レンズ付き発光体を画素とすることができる。前記光主放出面（１９ｋ）は、発光体が拡大されて見える面を意味する。

表示素子には、ＬＥＤ、ＥＬのように自身が発光するタイプ、又は、液晶のように自身は発光しないがバックライトによって光るタイプが適用できる。表示素子の駆動回路は、素子から離れた場所に設けてもよい。

図９（Ｅ）、図１８に示すように、基板は表側基板（１２Ｃ）と裏側基板（１２Ｂ）からなり、当該基板間に発光体（１８）を設け、当該発光体を拡大するように表側基板にレンズ（１９）をアレイ状に形成できる。つまり、シート状のレンズアレイ（１２Ｄ）、又は、レンチキュラレンズを用いてもよい。

表側基板の断面が山（レンズ部）と谷からなる場合は、谷に当たる部分に穴を設けることができる。また、当該山と谷を持たない場合は、光主放出面（１９ｋ）同士の間に穴を設けることができる。シート状レンズアレイの表側基板とシート状裏側基板を用いた画面は、数ｍｍの薄さで構成できる。当該画面構造は、精細な視覚特性を保持しつつ、感覚刺激媒体を効率よく通過させることができる。

ここで、レンズ先端は、必ずしも球状でなくてもよい。図１６（Ｄ）に示すように、レンズ（１１）は、円柱構造で、発光体（１８）の後ろに設けた凹面反射鏡（Ｒｅｆ）によって円柱の先端が光主放出面（１９ｋ）となる構造でもよい。また、発光体の周りに光拡散材（８８）を設け、当該拡散材によって光主放出面が形成される構造でもよい。

何れの場合も、発光体（１８）は、レンズによって拡大されるため、当該発光体領域はレンズの光主放出面より十分小さい領域とすることができる。つまり、発光体は基板に離散的に配置され、穴は、当該発光体から離れて設けることができる。従って、穴の形成は当該発光体に悪影響を及ぼさない。また、穴の淵は、２枚の基板の間に外気が入らないようにしっかり密閉できる（図９（Ｅ）、図１６（Ａ）、図１８）。

表示素子にＬＥＤを用いる場合、図１６に示すように、基板に穴を設けやすく画面構成の自由度が高い。一つの基板（１２）に、縦横各々、数１０から数１００のＬＥＤを配置して画面ユニットとし、当該ユニット縦横に並べて連結することにより大画面を構成できる。部屋の形に合わせて壁や間仕切りに当該画面を用いることができるため、没入型表示装置に適している。

＜手段５＞
本発明の表示装置は、前記手段１において、
画面は、光反射型スクリーン（図１２の２８）、又は、光透過型スクリーン（図１１の１２Ｃ）で構成され、当該スクリーンに穴が設けられたことを特徴とする。

前記スクリーンには、前方（前面）、又は、後方（背面）から映像を投影できる。また、スクリーンに画像を印刷し照明を当てることができる。この場合、画像中で目立たない場所に多数の穴を集中的に設けることができる。目立たない場所として、空間周波数の高い画像領域とすることができる。

スクリーンに設ける穴の後方に、前記感覚刺激媒体、又は、利用者の感覚刺激媒体提示部位を検出するための参照媒体が通過するように筒型ガイド（０２ａ）を設ける、又は、穴の前面にメッシュ素材等の気流通過素材（ｍｅｓ）を設けることができる。当該筒型ガイド、又は、気流通過素材は、前記媒体を所定の方向に通過させる作用、及び、穴と周囲との明るさを均一化させる作用がある。つまり、スクリーンに穴を開け、後方から単に照明する場合、穴から照明光が漏れて違和感の原因になるが、前記筒型ガイドを設けると光の漏れを防止できる。

前記スクリーン（図１２の２８）は、ボード、シート、布などの基板に再帰性反射材（８３）を敷き詰めて構成できる（図１２（Ｄ））。当該再帰性反射材の間に穴（０２）を設け、前記感覚刺激媒体、又は、参照媒体を通過させることができる。穴内部、又は、筒型ガイド（０２ａ）内部に、光反射材を設けてもよい。再帰性反射材としては、微小反射球（粒子）、微小ガラス球、微小直角反射鏡などが利用できる。反射光が所定の視野範囲に広がるものでもよい。

前記スクリーンは、フレキシブルなシートで構成し、穴径は、感覚刺激媒体通過時に変化させてもよい。風圧、音圧などによって、穴径が拡大するように構成できる。

＜手段６＞
本発明の表示装置は、図９（Ｃ）、図１９、図２５、図２６、図２７に対応付けて説明すると、前記手段１において、
画面の穴から感覚刺激媒体を放出する手段（０１、６０、６１、６３）が複数設けられ、オブジェクト（図２５のＯｂｊ）が視知覚される位置近傍の感覚刺激媒体放出手段が選択的に駆動され、当該オブジェクトに対応する感覚刺激媒体が提示されることを特徴とする。

オブジェクトとは、映像によって作り出されるバーチャルなモノである。香り、風、音を発生するオブジェクトが利用できる。また、所定場所を中心に波紋が広がる映像、色が変わる映像など、誘目性を生じる抽象概念でもよい。具体例は後述する。

オブジェクトの表示手段には、２次元映像表示手段、３次元（立体）映像表示手段が利用できる。後者としては、３次元世界モデルを透視投影変換して運動視映像を表示するコンピュータグラフィックス（ＣＧ）手段（図２５（Ｂ））、左右の眼に視差画像を表示する両眼立体視手段が利用できる。両眼立体視手段の具体例としては、レンチキュラレンズ方式（図２０）、偏光眼鏡方式、時分割眼鏡方式（図２５（Ｂ）の８２）などが利用できる。また、空間にレーザを集束して照射しプラズマ放電を起こして直接描画する表示手段（図２５（Ｃ））を用いてもよい。何れの場合も、オブジェクト（Ｏｂｊ）が視知覚される位置近傍の画面から感覚刺激媒体を放出する。

利用者（観察者）の位置を検出する手段（図２６の７０）を組み合わせて使用できる。オブジェクトが視知覚される位置（図２５のＯｂｊ）と観察者位置（Ｐ１）を結ぶ線分からの距離が短い感覚刺激媒体放出手段を選択して駆動できる。オブジェクトが視知覚される位置は、両眼立体視の場合は空間、単眼視の場合は画面上である。単眼視の場合は、画面上のオブジェクト近傍の感覚刺激媒体放出手段を選択できる。

前記感覚刺激媒体としては、香り、匂い、医薬品（嗅覚刺激）、気流（皮膚触覚刺激）、音波（聴覚刺激）、又は、これらを組み合わせた感覚刺激媒体が利用できる。

嗅覚刺激の場合は、例えば、花畑（オブジェクト）が表示された画面近くの香り放出装置から当該花の香りを提示できる。また、利用者を画面内の所定位置に誘導する手段を併用できる（図１９）。音声情報、視覚情報を用いて、例えば、利用者を花が表示されている画面領域に誘導し、当該画面内から香りを提示できる。

皮膚触覚刺激の場合は、例えば、扇風機（オブジェクト）が表示されている画面、又は、木々（オブジェクト）が揺れている様子が表示されている画面の近くの気流発生装置から風を提示できる。また、滝（オブジェクト）が表示されている画面から水しぶきを連想させる霧を放出できる。

この際、香りや気体を放出する画面の映像輝度を上げる、色を変える、フラッシュさせるなどにより、注目を演出することも可能である。

聴覚刺激の場合は、画面の裏側に複数のスピーカを配置し、音響発生オブジェクトの近傍のスピーカを選択して駆動できる。例えば、図２５（Ｂ）に示すように、オーケストラの団員の等身大オブジェクト（Ｏｂｊ−Ｐ）を画面に表示し、各楽器パート位置から当該楽器の音を提示できる。運動視映像の場合は、利用者の位置が変わると、当該楽器パートの画面上の位置も変化するため、当該位置変化に応じて、スピーカを切り換えて音を提示できる。

両眼立体視の場合は、オブジェオトは画面前後の空間に局在して見える（図２５（Ｂ）のＯｂｊ−Ｐ）。つまり、実際の画面に表示されている右眼映像、左眼映像とは別な位置にオブジェクトを知覚する。従って、画面上の像位置近傍のスピーカを選択すると、音発生位置とオブジェクトの視知覚位置がずれる場合がある。そこで、両眼立体視の場合は、空間に知覚されるオブジェクト位置近傍のスピーカを選択できる、又は、当該オブジェクト位置（Ｏｂｊ−Ｐ１）と利用者位置（Ｐ１）を結ぶ線分（破線５８）が画面と交わる位置の近くにあるスピーカ（図２５（Ｂ）の６３−２）を選択できる。

音波は利用者に向けて放出するように角度を制御してもよい。スピーカには超音波スピーカなどの指向性スピーカを使用できる。前記薄型画面に穴を設けることにより、画面に垂直方向だけではなく、斜め方向からも音波を提示できる（図２３）。

また、音の知覚方向を変えるために、複数のスピーカから出る音の位相を変える、音量を調整するなどを併用しても良いのは当然である。例えば、図２５（Ｂ）のように、オブジェクト（Ｏｂｊ−Ｐ２）の直ぐ近くにスピーカを配置できない場合、比較的近くのスピーカ（６３−３）とその周辺のスピーカ（６３−４）を選択し、複数のスピーカ音の位相、又は、音量を調整して音像を移動し、当該オブジェクトから出ているような音を再現できる。この場合であっても、従来の表示装置のように、画面の外側にスピーカを配置する場合に比べると遥かに高い臨場感が得られる。

＜手段７＞
本発明の表示装置は、図１、図４、図５（Ａ、Ｃ）、図６、図７、図１２（Ｂ）、図１４、図１５、図１９に対応付けて説明すると、前記手段１において、
画面（１０、２８）に設けた複数の穴（０２）、又は、穴に設けた気流管（０２ａ、０２ｂ・・）は、集合してバーチャル砲筒（０５）を構成し、当該砲筒からは、各穴（気流管）の気流が相互に干渉して放出される、又は、気体が固まり（０４）として放出されることを特徴とする。

前記穴、又は、気流管の一部から化学物質含有気体を放出させ、周りの穴又は管から放出される気体と相互干渉させて、気体の固まりとして放出できる（図６）。気体の固まりは、化学物質を拡散せずに利用者付近に飛行する。

前記複数の穴、又は、気流管から異なる香りを放出すれば、空中で混合される。画面の中から、極めて多種類の香りを高速に切り換えて、又は、混合して利用者に提示できる。

利用者の位置を計測する手段、利用者を画面のバーチャル砲筒位置に誘導する手段、利用者の吸気を検出、又は、予測する手段を組み合わせれば、利用者に、非接触で、香り、化学物質（医薬品を含む）を定量して提示できる、又は、摂取させることができる（図１９）。利用者の誘導に関しては、バーチャル砲筒の位置に誘目性が高く興味深い映像を表示する、又は、当該位置から関心を引く音を放出することによって可能である。

画面の様々な場所に穴、又は、気流管を設けることができるため、図２６（Ｄ）（Ｆ）に示すように、使用する穴、又は、気流管の組み合わせを変えることにより、バーチャル砲筒（０５ａ、０５ｂ、０５ｃ）の位置を変化させることができる。画面の中で、気流放出場所を変化させることができる。

前記穴（０２）、又は、気流管（０２ａ、０２ｂ・・）は、開口率（ＹＡＳ）が１０％以上になるように構成することが望ましい（図５（Ｄ））。また、前記穴（気流管）の長さは、穴の径の２倍以上とすることが望ましい（図１）。

以上により、各穴から出る気体は相互に干渉するため（図５（Ｃ））、気流を大きな面で利用者に当てることができ、また、気体を加熱、又は、冷却することもできるため、自然の風のような皮膚触覚を実現できる。

ＹＡＳ２０％以上では、前記砲筒の気体を瞬間的に圧縮することによって、砲筒中心部が速く、周辺部が遅くなるため、砲筒の周囲で渦を生じ渦輪ができる（図４（Ａ））。渦輪は、形を崩すことなく前方に飛行する性質がある。当該渦輪に香りを混入すると効率の良い嗅覚提示が可能である。香りは、離れた利用者にピンポイントで提示できる。画面の中から、香りが飛び出してくる不思議な感覚が得られる。

図１（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、圧縮板（５１）の駆動方法には、急速に押し出し、ゆっくり引く方法（Ｋ１）と、押し出した後、急速に引く方法（Ｋ２）がある。Ｋ１では、図４に示す回転方向の渦輪が生じ、Ｋ２ではその逆方向の渦輪が生じる。Ｋ２の方が残留気体の帯が生じにくい。

図１、図２、図３、図６、図７に示すように、穴、又は、穴に設けた気流管には、化学物質供給手段（３０、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｄ）、及び、当該供給を制御する手段を設けることができる。当該化学物質供給手段には、霧発生装置を利用できる。当該穴に直接設けてもよいし、気流管の管壁に設けてもよい。

霧発生装置としては、液体を超音波で振動して霧化する方式（超音波霧化方式；図６（Ｂ）（Ｃ））、液体を高電界で引きちぎるようにして霧化する方式（静電霧化方式）、狭い隙間に液体を入れピエゾ素子（圧電素子）によって当該液体に瞬間的な圧力を加えて当該隙間から液滴を放出する方式（ピエゾ方式；図６（Ｄ））、狭い隙間に液体を入れ静電圧力素子によって当該液体に瞬間的な圧力を加えて当該隙間から液滴を放出する方式（静電圧力方式）、狭い隙間に液体を入れ加熱素子によって当該液体を瞬間的に蒸発させ当該圧力によって当該隙間から霧を放出する方式（サーマル方式）などが利用できる。

霧を放出する手段としては、前記のように気流で押し出す方法の他、前記気流管、又は、砲筒の中に超音波進行波を発生させ、当該音波圧力で霧微粒子を押し出してもよい。

＜手段８＞
本発明の表示装置は、図２６、図２７に対応付けて説明すると、前記手段１において、
嗅覚刺激、又は、皮膚触覚刺激媒体である気体は、画面の穴を介して、画面裏側から表側（利用者側）に放出され、表側から裏側に排出されることを特徴とする。

図２７（Ａ）に示すように、画面は、湾曲、又は、複数によって、利用者を囲むように構成でき、画面の一部に設けた穴から気体を放出し、他の画面から使用済み気体を排出できる。従って、画面と画面の間に気流を作ることができる。また、羽車を用いた気圧発生手段（０１ｏｒ６５）は、気流放出、排気の切り換えが可能である。従って、気流方向を自在に精度よく制御できる。利用者の位置を検出し、当該利用者が立っている場所に気流を発生させれば、風の表現（触覚提示）が可能である。

没入型大画面表示装置では、利用者の作業空間は画面で囲われるため匂いや空気が汚れやすい。前に提示した香りが残っていると、香りの切り替えが困難であるが、本発明では、ある画面から放出した気体を別の画面で吸引し排出できるため、香り、雰囲気を高速に切り替えることができる。

前記気体は、加熱、又は、冷却、又は、加湿、又は、除湿して放出できる。室内の空気を画面から吸い込み（排出し）、温風として放出する、又は、冷風として放出できる。図２６（Ｇ）に示すように、画面（１０）の裏側にエアコン装置（Ａｉｒｃｏｎ）の気体放出部（０１）、排気部（６５）を密着させることができる。

＜手段９＞
本発明の表示装置は、図９（Ｃ）、図１６（Ｂ）、図２０、図２１、図２４、図２６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）、図２７（Ｂ）に対応付けて説明すると、前記手段１において、
画面の穴（０２）に小型カメラ（７２〜７５）を設け、カメラレンズ（７４）の近傍から参照光（ＬＧＲ）を照射し、反射光（ＬＧＡ）を当該カメラで捉え画像処理によって、利用者（Ｐ１）の感覚刺激媒体提示部位（眼（視点）、鼻、耳、顔、手など）、又は、注視点を検出することを特徴とする。

ここで、視点は利用者の眼の位置、注視点は視線が画面と交わる点を意味する。参照光には、近赤外光を用いることができる。複数の近赤外光源はカメラレンズを取り囲むように画面の中に配置し、特徴点撮影の照明装置とすることができる。当該近赤外光源には、可視光源と同一駆動原理の素子でも、異なる駆動原理素子でもよい。具体的には、高輝度ＬＥＤ、又は、ＥＬ素子、ＳＥＤ素子などが利用できる。

図９（Ｂ）（Ｃ）、図２０、図２１、図２６（Ｂ）、図２７（Ｂ）に示すように、当該光源（７７）は、カメラレンズ（７４）の光軸付近に対称的に配置することが望ましい。また、近赤外光源は、カメラの撮影タイミングに合わせて間欠駆動できる。当該カメラは、近赤外バンドパスフィルタを用いることによって近赤外反射光による像のみを撮影し、特徴点を抽出できる。

利用者は画面に向かい合っているので、従来法では映像の光が顔に照射され特徴点が抽出し難い。特に、没入型大画面では、映像光の影響を大きく受ける。しかし、本発明では、画面内から参照光を顔に照射し、この反射光を光源近くに設置したカメラで捉え、参照光のスペクトルを映像光から分離するため特徴点撮影効率がよい。特に、網膜反射による瞳孔像、角膜反射像、及び、再帰性反射マークの撮影には適しており、特徴点は明確に撮影される。

眼の特徴点には、瞳孔像、又は、角膜反射像が利用できる。鼻、耳、顔、手の特徴点には、当該部位に再帰性反射マークを付けてもよい。また、両眼の位置を検出し、予め用意された頭部モデルから鼻、耳、顔（頬）の位置を推定してもよい。

図２４（Ｃ）に示すように、基板（１２Ｂ、１２Ｃ）に設けた穴をカメラ（７２）のピンホールレンズ（７４ａ）として利用してもよい。この場合、基板に穴を開け穴の淵に遮光材を塗布することで実現できる。また、図９（Ｅ）に示すように、表側基板（１２Ｄ）には、参照光を集束通過させるカメラレンズ（７４ｂ）を成型し、当該レンズを通過する参照光を穴に設けたカメラ（７２）で捉えてもよい。

前記カメラは、前記特徴点位置を特徴点計測座標系（カメラ座標系）において検出できる。ここで、当該特徴点計測座標系と表示座標系との相対位置関係を予め求めておき、表示座標系において前記特徴点位置を検出できる。

本発明では、画面の所定の穴にカメラを設置することにより、特徴点計測座標系（カメラ座標系）と表示座標系との相対関係を固定できる。従って、表示装置を製造するときに、当該相対関係、つまり、座標変換パラメータをキャリブレーションで求めておけば、特徴点位置を表示座標系において直接求めることができる。

同様に、感覚刺激媒体提示装置（気体放出装置、音響装置など）を画面内に実装できるため、表示座標系とこれらの装置の座標系の変換を製造時に行うことができる。従って、表示座標系において、当該感覚刺激媒体提示装置を直接制御できる。

以上により、利用者（観察者）の視点位置を基にした透視投影変換映像を生成できる。つまり、運動視表示を実現できる。また、映像に同期するように、香り、気流、音波などの感覚刺激媒体を利用者に向けて提示できる。更に、画面に利用者が近寄ったことを検出して、当該利用者に向けて感覚刺激媒体を提示できる。

また、図２０（Ａ）（Ｂ）に示すように、両眼（１７Ｌ、１７Ｒ）の位置を検出し、当該両眼に向けてオブジェクトを知覚させるための光線（ＬＧ１〜ＬＧ６）を提示すれば、特殊眼鏡を使用しない立体視映像表示が可能である。

＜手段１０＞
本発明の表示装置は、図２１に対応付けて説明すると、前記手段１において、
薄型画面（１０）の穴に撮影方向が制御できる、又は、像を拡大できる小型カメラ（７２Ｚｏｏｍ）を設け、感覚刺激媒体提示部位（眼、鼻、耳、顔、手など）を撮影し、当該部位の位置、又は、注視点を検出し、当該情報に基づいて映像、又は、感覚刺激媒体を提示することを特徴とする。

本発明では、画面が薄型に構成できるため、図２１（Ｃ）に示すように、画面に設けた穴の中で、カメラレンズを回転可能に実装できる。また、画面（１０）には、標準又は広角レンズ付きカメラ（７２）と、望遠レンズ付きカメラ（７２Ｚｏｏｍ）を併設できる。７２で前記感覚刺激媒体提示部位（眼、鼻、耳、顔、手など）の概略位置を検出し、当該位置情報を用いて７２Ｚｏｏｍの撮影方向を制御し、当該部位を拡大して撮影できる。特徴点が拡大して撮影されれば検出精度が向上する。従って、広い範囲で前記感覚刺激媒体提示部位の位置、又は、注視点を高精度で検出できる。

注視点検出方法について説明する。眼を拡大して撮影できれば、瞳孔と角膜反射像が抽出できる。両特徴点の距離と眼球モデルを用いて眼球の回転角を検出できる。眼の位置（視点位置）と当該眼球回転角情報を用いて、画面上の注視点を検出できる。また、瞳孔と顔の３つの特徴点の位置を検出し、画面上の注視点を求めることができる。

また、本発明では、画面の様々な場所にカメラを設けることができるので、図２１、又は、図２６（Ｆ）に示すように、各カメラで瞳孔を拡大して撮影し、当該瞳孔が円に撮影されれば、視線は当該カメラの方向にあるため、当該カメラ近傍のオブジェクトが注視されていると判断できる。また、瞳孔像が楕円であればその長軸、短軸比から視線の角度を推定できる。このように、瞳孔の形状から注視方向を推定する簡単なアルゴリズムが適用できる。カメラ設置場所が限定される従来の表示装置では高精度化は難しいが、画面の中に多くのカメラを配置できるため、高精度の注視点検出が可能である。

＜手段１の効果＞
画面に見えにくい穴を設けるため、画面の様々な場所において、画面の裏側から表側に向けて感覚刺激媒体を放出する手段を設けることができる。従って、画面に表示されたオブジェクトから、嗅覚刺激（香り）、皮膚触覚刺激（風、霧）、聴覚刺激（音響）、視覚刺激（霧、煙）などの感覚刺激媒体があたかも飛び出るような映像表示装置を実現できる。臨場感演出効果が高い（図１３）。

画面に複数の小さな穴を設け、当該穴の後方に前記感覚刺激媒体を通過させるための筒、又は、管を設けることにより、穴の非視認性と、前記感覚刺激媒体を所定の方向に放出する特性が向上する。穴の前面にメッシュ素材等の気流通過素材を設ければ、非視認性は更に高まる。これらにより前記臨場感演出効果は更に向上する。

画面の様々な場所に利用者の感覚刺激媒体提示部位を検出する参照媒体放出手段を設けることができる。従来、大画面において、画面前の利用者の位置検出は難しいが、本発明では、画面の穴を通過する参照媒体を利用して当該部位の位置検出をするため、位置検出精度が高く、従って、利用者に適切に感覚刺激媒体を提示できる効果がある。

例えば、利用者の検出位置を基に、映像や音声で利用者を画面の所定場所に誘導し、目の前の画面内から香りを提示できる。また、利用者の動きに合わせて、利用者を追いかけるように画面裏に設けた複数の香り放出装置を切り換えて香りを提示し続けることができる。

以上のように、従来の画面の横に香り発生装置を設ける表示装置に比べ、本発明の画面の中に香り放出装置を設ける表示装置では、利用者と香り放出装置との距離を大幅に短くできるため、利用者への香り提示精度が遥かに高い。また、香りを拡散させずに利用者に提示できるため、嗅覚刺激の立ち上がり特性が極めて明確である。皮膚触覚刺激に関しても同様に高精度で、立ち上がり特性が明確である。大画面になるほどその効果は高い。

＜手段２の効果＞
画面に設ける穴の径が、０．１ｍｍ以上であって、最短視距離において、視角が０．５度以下（通常視距離において０．２５度以下）の範囲の場合、映像（文字、絵、記号、広告、映画などを含む）の所期の意味を崩すことなく、香り（嗅覚刺激）、気流（皮膚触覚刺激）などの感覚刺激媒体を利用者に適切に提示できる効果がある（図１７（Ｅ））。また、穴に水などの洗浄液を通過させることができるため、穴の清掃が可能であり、メンテナンス性が良い効果がある。更に、穴集合部の開口率が１０％以上の場合、香り、又は、風を離れた利用者に対しても適切に提示できる、又は、方向を定めて提示できる効果がある（図５（Ｄ））。

＜手段３の効果＞
画面は、裏側と表側とからなる２枚の基板の間に表示素子、又は、照明素子を設け、当該表示素子、又は、照明素子の間に両方の基板を貫く穴を設けて構成されるため、薄型である。穴付きの画面が薄型であることにより、前記感覚刺激媒が穴を通過する際の抵抗が小さく、また、裏側から様々な方向に感覚刺激媒体を放出できる（図９（Ｄ）、図２３、図２４）。感覚刺激媒体を利用者が居る方向に狙いを定め確実に提示できる効果がある。例えば、画面の前を通過する人を追いかけるように香り、風、霧、煙などを提示できる。

前記抵抗が小さいため、小型で低出力の気流発生手段が適用できる、また、複数の穴から出る気流は干渉しやすく、気体を固まりとして放出できる効果がある。遠くまで、香りの固まりを搬送できる。

前記穴の淵が密閉されるため、前記表示素子、又は、照明素子は、外気に触れることがなく信頼性が高い。また、発光素子を用いる画面は、素子、又は、駆動回路が発熱しやすいが、画面が薄く、空気穴は放熱特性がよいので、素子の劣化は少なく、耐久性が高い効果がある。

画面の穴から前記感覚刺激が通過すると穴が汚れる場合があるが、画面が薄いため、穴の清掃は容易であり、メンテナンス性がよい効果がある。

前記裏側基板と表側基板を貫く穴に気流管、又は、筒を設けると、表示素子、又は、照明素子の光が当該穴から漏れないように構成できる（図１１（Ｂ）の０２ａ）。この構成は、バックライトを使用する表示装置において、視認性の良い映像を表示できる効果がある（図１１（Ｄ））。

＜手段４の効果＞
レンズによって光が所定の方向に放出されるので、レンズの間は照明されず暗く、この間に設けた穴は知覚されにくい特徴がある。また、発光体（１８）はレンズによって拡大されるため、小さな発光体を離散的に配置しても光放出面は大きくできる（図１６（Ｂ）、図１８）。従って、当該表示素子に影響を与えずに、穴及び穴の周囲を密閉する領域を十分に確保できる。また、穴に気流管などを設けやすい特徴がある。

以上の特徴は、明るく、精細で、信頼性が高い画面を実現しつつ、感覚刺激媒体を適切に通過させる効果がある。また、穴の形状、大きさに自由度が大きいため、香り、霧、煙、音波など多様な感覚刺激媒体を利用者に正確に提示できる効果がある。

更に、画面は、表側基板にレンズアレイシートを用いることによって、薄型に構成できる。画面が薄型であることの効果は前記手段の効果と同様である。つまり、視覚特性と感覚刺激媒体の通過特性が共に優れ、当該媒体の放出方向は制御可能で、気体を固まりとして遠くまで放出でき、清掃は容易で、メンテナンス性が良く、信頼性、耐久性が高い表示装置を実現できる。

＜手段５の効果＞
スクリーンを用いた画面は薄いので、前記穴付きの画面が薄型である表示装置と同様の効果がある。スクリーンには、小さな穴を多数設けることが容易なので、穴の非視認性と感覚刺激媒体の通過特性は特に優れている。また、安価なので、目的に合わせてスクリーンの張替え、又は、使い捨てができる効果がある。

＜手段６の効果＞
オブジェクトが視知覚される位置近傍の画面から感覚刺激媒体が放出されるため、当該オブジェクトの理解が深まり、臨場感も向上する（図１３）。

本発明の応用としては、例えば、春の風景映像として風で梅の木が揺れる様子を表現し、その梅に近づくとその花から梅の香りが提示され、春の風が触覚提示され、木に止まった鶯の声がその場所から提示される表示装置が実現できる。また、画面にコーヒーカップの映像を表示し、観察者が当該コーヒーカップに近づいたときに、コーヒーの香りを提示できる。

更に、立体視映像表示では以下の効果がある。
運動視映像では、利用者が移動するとオブジェクトの位置が変化するが、常に、像の近くの感覚刺激媒体放出手段が選択される。また、両眼立体視像、空間描画像では、空間に知覚されるオブジェクト位置近傍の感覚刺激媒体放出手段が選択される。従って、提示される複数の感覚刺激に矛盾が少ない。五感提示において感覚刺激が実際と異なると違和感、疲労の原因になるが、本発明は、矛盾が少ないので、自然で、臨場感が高く、疲労が少なく、長時間使用しても疲れない効果がある。

＜手段７の効果＞
図１、図２、図３、図６に示すように、画面に設けた複数の穴はバーチャル砲筒を構成し、気体を固まりとして放出する、又は、整流して放出する作用があるため、気体は遠くまで搬送される。画面から離れた利用者に対しても香り、風などを効率よく提示できる効果がある。使用する香料は少なく経済的である、また、残香が少ない効果がある。

バーチャル砲筒内の穴、又は、穴に設けた気流管には、香り放出装置を設けることができるため、極めて多種類の香りを切り替えて放出できる。例えば、当該穴に数１０から数１００種類の香り放出管を設ければ、選択の組み合わせを変えることによって、数千種類の香りを提示できる。また、香りの高速切り換えが可能である。従って、臨場感演出効果が高い。

穴、又は、気流管の組み換えによりバーチャル砲筒の位置を変化させることができるため、利用者の動きに、追随するように香りを提示できる効果がある（図９（Ｃ）、図２６（Ｅ））。

また、本発明は、利用者を画面内の気体放出場所に誘導し、吸気時に気体の固まりを放出できるので、非接触で、香り、医薬品、化学物質などを定量して摂取させる装置を実現できる。簡便に、衛生的に、医薬品を投与できる効果がある。癒し映像と高濃度酸素を投与すれば疲れが取れる、インフルエンザワクチンなどを投与すれば疾患予防効果がある。

＜手段８の効果＞
図２６、図２７に示すように、画面の様々な場所から当該利用者に向けて、香り、風、霧などの感覚刺激媒体を放出し、使用済み媒体を排出できるため、利用者に提示する雰囲気を高速に切り換えることができる。映画などのストーリー性のある映像では、表現対象（シーン）が頻繁に切り替わるが、このシーンの変化に追随して、その場の雰囲気を切り換えて演出できるため、ストーリーの内容理解、及び、臨場感が向上する効果がある。

図２７に示すように、利用者の周りを本発明の画面で囲むと、前後、左右、上下など様々な方向から気流を正確に提示できる。利用者が立っている場所を検出し、気流を提示すれば、「風に吹かれている」感じなど高臨場感が得られる効果がある。

図２６（Ｇ）に示すように、部屋の空気を取り込み（排出し）、加熱、又は、冷却、又は、加湿、又は、除湿して放出できるので、映像が表示できるエアコンとしても利用できる。部屋の壁、天井、床が、表示装置であると共に、雰囲気制御装置となるので、空間の有効利用が可能である。

＜手段９、手段１０の効果＞
図９（Ｃ）、図１６、図２０、図２１、図２６、図２７に示すように、利用者が、画面と向かい合っている状況において、画面内から参照光を顔に照射し、反射光を当該光源近傍のカメラで捉えるため、特徴点は明確に撮影される。また、カメラは画面の中に固定されるため、特徴点位置を計測するカメラ座標系と表示座標系の変換作業は製造時に可能である。従って、利用者の感覚刺激媒体提示部位（眼、鼻、耳、顔、手など）の位置を簡単に高精度に検出できる。

このため、３次元位置センサなどを装着することなく、運動視表示を正確に実現できる。本発明とレンチキュラレンズを組み合わせることにより、特殊眼鏡を装着することなく両眼立体視表示を正確に実現できる。また、香り、気流、音波など感覚刺激媒体を利用者に向けて正確に提示できる効果がある。

利用者が大画面と向き合っている環境において、注視点を広い範囲で高精度に検出できる。当該注視点情報を用いて注視対象（オブジェクト）を推定できる（図２１、又は、図２６（Ｆ））。また、映像への興味、関心など心理情報を抽出できる。当該情報に基づいて、映像、又は、感覚刺激媒体を提示することによって臨場感演出効果は極めて大きい。

本発明の第１の実施例で、香り提示機能付き表示装置である。前記第１の実施例の構成部品で、香り供給部の断面図である。前記香り供給部の他の構成例である。渦輪生成原理、および、香りの混合方法を説明する図である。画面に設けた多くの穴で構成される砲筒の気体整流作用を説明する図である。本発明の第２の実施例で、香り提示機能付き表示装置である。本発明の第３の実施例で、香り提示機能付き表示装置である。本発明の第４の実施例で、排気機能付き表示装置である。本発明の第５の実施例で、ＥＬ素子を用いた感覚刺激媒体提示機能付表示装置である。本発明の第６の実施例で、液晶素子を用いた感覚刺激媒体提示機能付表示装置である。本発明の第７の実施例で、画面を背面照射する感覚刺激媒体提示機能付表示装置と効果を説明する実験結果である。本発明の第８の実施例で、プロジェクタスクリーンを用いた香り提示機能付き表示装置である。画面の中から感覚刺激媒体を提示する本発明の効果を説明する実験結果である。本発明の第９の実施例で、発光体とレンズを用いて表示素子（画素）を構成する香り提示機能付き表示装置である。本発明の第１０の実施例で、発光体とレンズを用いて表示素子（画素）を構成する香り提示機能付き表示装置である。本発明の第１１の実施例で、ＬＥＤとレンズを用いて表示素子（画素）を構成する感覚刺激媒体提示機能付き表示装置である。画面に設ける穴径の許容範囲を決めるシミュレーション実験結果である。本発明の第１２の実施例で、電子放出蛍光体を用いて表示素子（画素）を構成する感覚刺激媒体提示機能付き表示装置である。本発明の第１３の実施例で、電子看板として使用する感覚刺激媒体提示機能付き表示装置である。本発明の第１４の実施例で、近赤外参照光を用いて利用者の感覚刺激媒体提示部位、又は、注視点を検出し、感覚刺激媒体を提示する表示装置、及び、運動視ＣＧ映像を提示する表示装置、及び、両眼立体視表示装置である。前記第１４の実施例の正面図である。前記第１４の実施例の表示素子駆動回路例である。本発明の第１５の実施例で、音響提示機能付き表示装置である。本発明の第１６の実施例で、薄型画面に設けた穴から立体的な音響を提示する表示装置である。本発明の第１７の実施例で、画面に設けられた複数の感覚刺激媒体放出手段が選択的に駆動される表示装置である。本発明の第１８の実施例で、利用者の感覚刺激媒体提示部位、又は、注視点を検出し、香り、気流、音を提示する複数画面を用いた没入型表示装置である。本発明の第１９の実施例で、利用者の感覚刺激媒体提示部位、又は、注視点を検出し、香り、気流、音を前後、左右、上下から提示する複数画面を用いた没入型表示装置である。従来の没入型表示装置である。

符号の説明

０１、０１Ａ、０１Ｂ・・・気体放出装置、香り放出装置
０２・・・・・画面に設けた穴
０２ａ、０２ｂ、０２ｃ、０２ｄ、０２ｅ・・穴に設けた管（気体放出管など）
０２Ｓ・・・・空気放出管
０４・・・・・渦輪
０５・・・・・開口部、又は、バーチャル砲筒
０６・・・・・砲筒
０７・・・・・気圧発生手段
０８・・・・・空気槽
０９・・・・・瞬間気圧発生機構
１０、１０−１、１０−２、１０−３、１０−４、１０−５・・画面
１１・・・・・表示素子、又は、画素、又は、照明素子
１２・・・・・基板
１２Ｂ・・・・裏側基板
１２Ｃ・・・・表側基板（透明部材）
１２Ｄ・・・・レンズ付き表側基板
１３・・・・・１１の駆動制御装置
１４・・・・・４０の駆動制御装置（香料供給制御）
１５・・・・・加熱制御装置（気化加速制御）
１６・・・・・駆動制御装置（気圧制御）
１７、１７Ｌ、１７Ｒ・・視点位置
１８・・・・・発光体（ＬＥＤ、ＥＬ素子など）
１９・・・・・レンズ
１９ｋ・・・・光主放出面
２０・・・・・バイモルフ型圧電素子
２１・・・・・金属板
２２・・・・・圧電板
２７・・・・・スクリーン
２８・・・・・プロジェクタ用画面（スクリーン）
２９・・・・・プロジェクタ
３０・・・・・香り供給部
３１・・・・・香料蓄積機構
３２・・・・・側面に穴を設けた管
３３・・・・・管型気流制御板（磁性体）
３４・・・・・末端を閉じた管型気流制御板（磁性体）
３５・・・・・バネ
３６、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｄ・・香料を放出管０２内に供給する香り供給部
３７・・・・・香料取り込み穴（Ｈｏｌ１）を設けた香り放出管
３８・・・・・香り搬送管
３９・・・・・電磁駆動機構
４０・・・・・電磁石
４１・・・・・磁性体管
４３・・・・・排気管
４５・・・・・メッシュ機構（電磁駆動機構取り付け部）
４６・・・・・空気収集機構
４７・・・・・羽車（ファン）
４８・・・・・排気装置
４９・・・・・減圧手段
５０・・・・・瞬間気圧発生機構
５１・・・・・圧縮板
５２・・・・・電磁石の芯
５３・・・・・電磁石
５４・・・・・蛇腹機構
５５・・・・・サーボモータ
５６・・・・・リンク機構
５７・・・・・柱
５８、５９・・オブジェクトと観察者を結ぶ直線
６０、６０−１、６０−２・・音響提示装置（超音波スピーカ）
６１・・・・・音響提示装置（小型指向性スピーカ）
６２・・・・・回転制御機構
６３・・・・・球形集積スピーカ
６４・・・・・小型スピーカ
６５、６５−１、６５−２・・気体排出装置
６６・・・・・指向性マイクロホン
６７、６８・・通信装置
６９・・・・・スリット
７０・・・・・ステレオ画像計測装置
７１・・・・・特徴点抽出装置
７２・・・・・カメラ
７３・・・・・撮像素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳなど）
７４・・・・・カメラレンズ
７４ａ・・・・ピンホールレンズ
７４ｂ・・・・基板１２Ｄに設けたカメラレンズ
７５・・・・・筒
７６・・・・・近赤外投光装置
７７・・・・・近赤外発光素子
７８・・・・・駆動回路（配線）
７９・・・・・観察用カメラ
８１・・・・・香料容器
８２・・・・・立体視用眼鏡（液晶シャッタ眼鏡、又は、偏光眼鏡）
８３・・・・・再帰性反射材
８４・・・・・カメラ
８５・・・・・モータ
８６・・・・・表側基板支持部
８７・・・・・空気槽
８８・・・・・光拡散材
８９・・・・・気流スイッチ
９０・・・・・多孔質素材の芯
９１、９２・・圧電振動子
９３・・・・・霧化ヘッド
９４・・・・・小さな液体容器
９５・・・・・微小ノズル
９６・・・・・圧電振動子の保持機構
９７・・・・・送風機
９８・・・・・穴
９９・・・・・表示素子駆動回路、又は、映像制御装置
Ａｉｒ・・・・空気
Ａｋｉ、Ｙｏｓｈｉ・・・携帯端末を持った通行人
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ・・香料
ＣＮ・・・・・コネクタ
Ｃｏｏｌｅｒ・冷却器
Ｄｉｓ・・・・表示素子間距離
ＤＥＮ・・・・電子放出部
ＤＴ・・・・・指向性信号発生装置
Ｅ・・・・・・電源
ＥＬ（ＩＲ）・有機ＥＬ、又は、ＯＬＥＤ（近赤外）
ＥＬ（Ｒ）・・有機ＥＬ、又は、ＯＬＥＤ（赤色）
ＥＬ（Ｇ）・・有機ＥＬ、又は、ＯＬＥＤ（緑色）
ＥＬ（Ｂ）・・有機ＥＬ、又は、ＯＬＥＤ（青色）
Ｅｎｄ・・・・管の末端部
Ｆｒｇ・・・・香料含有気体（香り）
Ｆ１、Ｆ２・・気流
Ｇａｚ１、Ｇａｚ２・・視線
ＧＤ・・・・・接地
ＨＴ、Ｈｅａｔｅｒ・・・電熱器
Ｈｏｌ１、Ｈｏｌ２、Ｈｏｌ３・・穴
Ｉｎｓ・・・・差込口
Ｉｍｇ・・・・画像（映像）
ＩｍｇＳＤ・・影
Ｋ１、Ｋ２・・圧縮板動作モード
ＫＥＩ・・・・蛍光体
Ｋａｏｒｉ・・香り発生装置
Ｌｉｇｈｔ、ＬＧ１〜ＬＧ６・・光
ＬＣ・・・・・液晶表示素子
ＬＧＲ・・・・参照光
ＬＧＡ・・・・撮影光
ｍａ・・・・・香料ａを含有する霧
ｍｅｓ・・・・気流通過素材
ｍｉｓ・・・・霧
Ｍｉｓｔ・・・霧発生装置
Ｍｏｖｅ・・・圧縮板の動作
Ｏｂｊ・・・・オブジェクト（バーチャル物体）
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４・・観察者
Ｐｉｅｚｏ・・圧電素子
Ｐｉｘ・・・・画素
Ｌａｓｅｒ・・レーザ描画装置
Ｒｅｆ・・・・凹面鏡
Ｒｏａｄ・・・通路
ＳＧ１・・・・受信機
ＳＧ２・・・・情報処理装置
ＳＬ・・・・・密閉部
Ｓｍ・・・・・香り放出装置
Ｗｄ・・・・・送風器
Ｓｄ・・・・・スピーカー
ＳＷＨ、ＳＷＬ・・スイッチ
ＴＦＴ・・・・薄膜トランジスタを用いた駆動回路
Ｔｕｂｅ・・・管
Ｕｅ・・・・・携帯端末
Ｗａ・・・・・香料ａを含有する液体
Ｗｂ・・・・・香料ｂを含有する液体
ＹＡＳ・・・・開口率；砲筒の内周面積に対して実際に気体が通過する面積の割合

本発明の実施態様ついて具体的に説明する。

図１は、本発明の第１の実施例で、香り提示機能付き表示装置である。同図（Ａ）は、装置の正面図で表示画面、（Ｂ）は、同装置の縦断面図である。０１は香りを放出する気体放出装置、１０はボード状の画面である。装置構成の詳細について説明する。

１１は表示素子で画素（Ｐｉｘ）を構成する。表示素子としては、ＬＥＤ、有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）、プラズマ放電管、小型ＣＲＴ、液晶などが利用できる。１２は１１を実装するボード状基板である。１２の内部には１１を駆動するための回路、配線が施されている。１１は当該駆動回路に接続されている。当該１２は、プラスチック（成型樹脂）、ガラス、カーボン素材、ＦＲＰ、軽金属、木材、又は、これらの組み合わせで構成できる。薄型が望ましい。

１３は１１の駆動制御装置である。当該装置によってマトリックス状に配置された表示素子１１の光量を調整し、画面１０に映像を表示する。ボード状基板１２を複数並べることによって大画面表示装置を構成できる。

０２は、基板１２において表示素子１１の間に設けられた穴である。当該穴に香り、又は、皮膚触覚を発生させる気体、又は、音波を通過させる。また、利用者の感覚刺激媒体提示部位（眼、鼻、耳、顔、手など）を検出するための参照光を通過させる。当該穴は、画面側（左側）が小さく、裏側（右側）が大きくなるように構成している。当該穴０２は、気体、音波等の感覚刺激媒体、又は、参照光のガイドとして作用する。０２は、所定の範囲（開口部０５）に密集して設けられ、当該開口部に基板１２の裏側（右側）から気圧が加えられるように構成される。

穴０２には、香り放出管（０２ａ、０２ｂ・・）が挿入されている。この場合、穴の機能は当該管によって代替されるので、各管の後部に気圧を加える手段０７を設けている。０７の詳細は後述する。香り放出管（０２ａ、０２ｂ・・）の長さは、画面側の穴径の２倍以上となるように構成される。ここで、０５の開口率ＹＡＳを各穴の開口面積の和（ΣＯｐｅｎ０２ｉ）を０５の面積Ａｒｅａ０５で除した数値として定義すると、ＹＡＳが１０％以上で、０５から出る気体は所定の方向に整流される。また、ＹＡＳを２０％以上に設定すると、０５は気体を固まりとして放出するためのバーチャル砲筒として作用する。詳細は後述する。

図１において、香り放出管０２ｉ（ｉ＝ａ〜ｅ）を０５の中心に向かって、傾斜を持たせているのは、開口率ＹＡＳを上げるためと、放出される気体の中心部の密度を上げ、効率的に渦輪を生成させるためである。外側の０２ｉの傾斜角度は、同図では２０度程度であるが、０度（中心部の０２ｉの軸方向に対して並行）から６０度程度の範囲が望ましい。

本発明では、画面に設ける穴０２の大きさが重要である。視距離、画面の大きさによって、様々な穴の大きさが可能であるが、標準的な視力の人にとって目立たない大きさにする必要がある。このためには小さい方が望ましいが、小さすぎると空気などの通過特性が悪くなる、また、穴に異物が入った場合に除去が困難である。

従って、目立たず、気体や音波などの感覚刺激媒体を効率よく通過させ、メンテナンスが容易な大きさにする必要がある。これらの条件を満たす穴径は、０．１ｍｍ以上で、かつ、最短視距離において視角０．５度以下、又は、表示素子（１１；画素）の大きさの５倍以下が適用できる。最大穴径は、表示装置の大きさによって決めることができる。大型表示装置では、穴径を２０ｍｍ以上にできる場合もある。最短視距離の定義、及び、当該穴径の理由については、図１７を用い後に詳細に述べる。

次に、開口部０５の複数の穴０２に香り付き気体を同時に通過させ、香りを固まりとして放出する方法について説明する。３６Ａは、香料を外部から香り放出管（０２ａ、０２ｂ・・）に供給する香り供給部である。

図２は、３６Ａの拡大図で、香り供給動作を説明している。図２（Ａ）は、香り放出管３７を気圧発生手段０７に接続する前の状態を示す。３７の管壁には、香料を外部から取り込むための穴Ｈｏｌ１が設けられ、当該穴と香り発生装置Ｋａｏｒｉとの間は香り搬送管３８で接続されている。ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは各々の香料を示す。３３は管型の気流制御板で、管壁には穴Ｈｏｌ２を設けてあり、３７の内側を左右にスライドさせることができる。３３は磁性体で構成され、通常はバネ３５によって左側に付勢されている。この状態では、Ｈｏｌ１とＨｏｌ２は位置がずれており、香りは香り放出管３７内に供給されない。

０７の左側には、香り放出管３７を接続する機構、及び、３３を動作させる電磁駆動機構３９が設けられている。４６は空気収集機構である。０７が駆動されると空気Ａｉｒは４６で集められ３７内を通過し放出される。４１は磁性体材質の管で、３７の右端部Ｅｎｄに差し込まれる。図２（Ｂ）は３７と４１を連結させた状態を示す。４０は、４１の周囲に設けられた筒型の電磁石である。４０に通電すると４１内に磁束が生じ、３３は右側に引き寄せられる。この状態を図２（Ｃ）に示す。この状態では、前記Ｈｏｌ１とＨｏｌ２の穴は連結され、香りＦｒｇは香り放出管３７内に供給される。４０を高速にＯＮ、ＯＦＦすることで、３７への香り供給量を制御できる。後に、図４で詳細に述べる。

図１（Ｂ）において、３３が、０２ａ、０２ｃ、２ｅのような状態にあると、Ｈｏｌ１とＨｏｌ２は連結されているので、香料は２つの穴を通過し管内に取り込まれる。一点鎖線Ｆｒｇで示している。一方、３３が、０２ｂ、０２ｄのような状態にあると、Ｈｏｌ１とＨｏｌ２は連結されず、香料は管内に供給されない。１４は４０の駆動制御装置で、香料の供給を制御する機能を有する。同図では、１４は０２ｅの４０にのみ接続されているが、他の０２ｉにも接続されているのは当然である。

０８は空気槽、５０は電磁式の瞬間気圧発生機構である。５０は、圧縮板５１と、蛇腹式の圧縮板移動機構５４と、電磁石５３と、駆動芯５２から構成される。５１と５２は連結されており、５３に通電すると、５２および５１は、矢印Ｍｏｖｅに示すように左右に動作する。１６は５３の駆動制御装置で、空気槽０８に加える気圧を制御する機能を有する。

図１（Ｄ）は、５０の代わりとなるリンク機構を用いた瞬間気圧発生機構である。同図において、５５はサーボモータ、５６は圧縮板５１を作動するリンク機構である。サーボモータは、回転角と回転角速度を制御できる。

図１（Ｃ）は、圧縮板５１の２種類の動作を示す。縦軸が５１の動き、横軸は時間である。Ｋ１の動作モードは、５１が、急速に左側に移動し、短時間その状態を保持し、ゆっくりと右側に戻る場合を示す。図１（Ｂ）において、５１の急速な立ち上がり（左移動）によって、０８内の気圧は瞬間的に高まり、空気Ａｉｒは一点鎖線で示すように香り放出管（０２ａ、０２ｂ・・）に送られる。この際、０２ａ、０２ｃ、０２ｅの管には香りが供給されているので、バーチャル砲筒０５からは、香料ａ、ｃ、ｅが混ざった気体が放出される。

ここで、複数の香り放出管は密接して設けられているので、各管から放出される気体は相互に干渉しあい、気体はあたかも中空の筒から出るような振る舞いになる。つまり、バーチャル砲筒０５から放出される気体は、筒の周囲に沿って渦を生じ筒の形の渦輪（気体の固まり）となって砲筒前方（同図左側）に飛行する。特に、前記ＹＡＳを２０％以上にすると、渦輪を生じやすい。渦輪は、図４＜３＞に示す方向に回転しながら飛行する。詳細は後述する。

Ｋ１の動作モードの特徴を補足する。従来の空気砲では、電磁石を用いて圧縮板をパルス駆動する方法が用いられるが、この方法では圧縮板は減衰振動しやすい。当該振動によって、気体が繰り返し圧縮されると気流は乱れ、美しい渦輪が生じ難い。

Ｋ１の動作モードは、立ち上がりが高速で、立下りが低速の非対称１往復動作であり、振動しないので、従来のような気体の乱れは生じにくい。美しい渦輪が生成される。また、気体を真っ直ぐ遠くに飛行させることができる。

また、砲筒を構成する各管には適度な空気抵抗があるため、前記非対称パルス駆動を用いると、気体放出後に管内に残留する香料は、管から出ずに管の中に留まり易い。つまり、空気槽０８内に複数の香りが逆流して混ざると言った不都合が生じにくい。従って、繰り返して香りを放出させる場合でも、クリアな香りを提示できる。

圧縮板の動作速度、又は、動作幅によって、気体の固まりの放出距離を制御できる。後述する利用者の位置検出情報に基づいて適切に香りを提示できる。

図１（Ｃ）のＫ２の動作モードは、圧縮板５１を左に押し出し、香りを砲筒から出した直後、急速に引き戻す動作（５１を右に移動）を示す。この動作モードでは、砲筒の中心部の気体の動きが切り替わり、急速に右に移動するため、渦輪は、図４＜３＞に示す回転方向とは逆の方向（気流は外側から内側に向かう）に回転しながら渦輪全体は砲筒前方（同図左側）に飛行する。制御は複雑であるが、気体の残留帯（残香）が生じ難い利点がある。

以上、バーチャル砲筒０５から、香りを固まりとして放出する場合を述べたが、暖かい、又は、冷たい空気、霧、煙、医薬品含有気体などの固まりを放出してもよい。香りの固まりは嗅覚刺激を、空気の固まりは皮膚触覚刺激を与えることができる。

図１において、前記嗅覚刺激、又は、触覚刺激手段は、画面１０の映像と連動するように制御できる。例えば、画面に果物の映像を表示し、当該果物が表示されている画面の内側から当該果物の香りを提示すると臨場感は向上する。前記香り供給部３６Ａは、香り放出管に供給する香りを微量に制御できるため、香り放出装置０１は、極めて高速に香りの種類を切り替えて放出できる。従って、様々な香り発生オブジェクト（花など）が次々と表示される場合でも、当該場面に適した香りを適切に提示できる。

また、気体放出速度を上げ、皮膚に衝撃力が生じるように放出する場合において、気体の玉を連続して放出する、又は、揺らぎを付けて放出すると、自然の風、乗り物の窓から顔を出している際の風などを表現できる。また、霧を温め、硫黄の匂いを加えて放出すると、温泉地を旅行しているような雰囲気を演出できる。また、霧を冷やして放出すると、吹雪の中を歩いているような雰囲気を演出できる。

図３は、図１の３６Ａの代りに使用できる香り供給部３６Ｂである。香り放出管３７には、香り搬送管３８を接続するための穴Ｈｏｌ１と、気体を取り込むための穴Ｈｏｌ３が設けられている。Ｈｏｌ３は、同図では２箇所のみ示しているが、管壁の周囲に複数設けられる。３４は、管型の気流制御板である。管壁には前記３７の穴Ｈｏｌ３に対抗できるように穴Ｈｏｌ２を設けてある。また、管の右端は閉じている。当該３４は、３７の内側を左右にスライドさせることができ、材質は磁性体で構成される。

３７は、気圧発生手段０７の左側に取り付けられる。Ｉｎｓは差込口でＥｎｄと勘合する。４６は空気収集機構、４０は気流制御板３４を駆動する電磁石である。４５は４０を保持するメッシュ機構で、空気を通過させることができる。

図３（Ａ）は、香り放出管３７と気圧発生手段０７とが切り離された状態、図３（Ｂ）は、３７を空気槽０８に取り付けた状態を示す。図３（Ｂ）において、Ｈｏｌ１とＨｏｌ２は位置がずれているので、香りは３７内には供給されない。ここで、４０を動作し気流制御板３４を左側に移動すると、図３（Ｃ）に示すように、Ｈｏｌ１とＨｏｌ２は連結され、香りは一点鎖線Ｆｒｇに示すように３７内に供給される。

次に、４０に通電する電流を反転し逆方向の磁界を発生させ、３４を右側に移動すると、図３（Ｄ）に示すように、Ｈｏｌ３とＨｏｌ２は連結される。ここで、０７を動作すると、空気Ａｉｒはメッシュ機構４５を通過し、一点鎖線のように香り放出管３７に送られる。前記３７に供給された香りＦｒｇは、当該空気Ａｉｒと共に３７を通過し、前方に押し出される。Ｋａｏｒｉから３７に供給される香りは、霧でもよい。図３（Ｃ）（Ｄ）において、ｍａは、香料ａを含む霧を示している。

図３では、香り放出管３７に空気を通過させる直前に香りを供給するため、複数の香りを高速に切り替えて放出する場合でも、香りが混ざることが少ない。また、香りが空気槽０８に逆流することもないので、メンテナンス性が良い。

図４は、本発明における渦輪発生の原理を更に詳細に説明する図である。図４（Ａ）は、図１（Ｂ）において、気体放出管０２ｉを並行にし、瞬間気圧発生機構０９にバイモルフ型圧電素子２０を用いた場合を示している。当然、電磁駆動機構を用いてもよい。

２０によって空気槽０８内の気体が瞬間的に圧縮されると、バーチャル砲筒０５から出た気体は、飛び出した瞬間、＜１＞に示すような速度分布ＶＥになる。矢印は速度を示し、中心部が早く、周辺部が遅いことを示している。これは、管０２ｉが後述するように所定の密度である場合、管から放出される気体が相互に干渉するためである。

飛び出した気体の固まりの平均速度を基準に砲筒周辺の気体の相対速度ＲＶＥを示すと＜２＞のようになる。白抜き矢印は気体の固まりの速度を示している。同図から分かるように、固まりの中には左側に進もうとする気体と、右側に進もうとする気体があるため渦を形成し、これがバーチャル砲筒０５の周囲に沿って発生するため＜３＞に示すような渦輪を形成する。Ｆ１は０５の中心部の気体の流れ、Ｆ２は０５の周辺部の気体の流れを示している。この例では、内側から外側へ気流が生じ渦となる。

０５内の管０２ｉを細くすることによって、極めて多くの香りや化学物質を混入して放出できる。例えば、３ｍｍ程度の径の管を表示素子の間に設け、７０ｍｍ程度の径のバーチャル砲筒０５を構成した場合、５０種類以上の香料を用いることができる。これらの香りを高速に切り替えて提示する、又は、砲筒から複数の香りを放出し、渦輪の中で混ざるようにすることで、極めて多様な香りを提示できる。

図４（Ｂ）は、前記香り発生装置Ｋａｏｒｉの具体例である。８１は香料容器、Ｗａは香料ａを含む液体、Ｗｂは香料ｂを含む液体、Ｔｕｂｅは気体搬送管である。動作を説明する。同図左側から空気ポンプなどにより空気を空気槽８７に送り圧縮して溜めておく。３６Ａａ、３６Ａｂは、図２に示した香り供給部である。気流制御板３３を高速に左右に動作させることにより、香り放出管０２ｉ（ｉ＝１，２）に供給する単位時間当たりの流量を制御できる。空気は、８１ａ、８１ｂ内を通過することにより各香りを含み０２ｉに供給され０５より放出される。０２ｉに供給される香りは混合比１％程度の精度で定量できる。

図４（Ｃ）は、香り発生装置Ｋａｏｒｉの他の構成である。香り放出管０２ｉには、香り搬送管３８のみを設け、香り供給部は外部に設けている。このような構成によって、香り放出管を集積できるので、気体の固まりを放出しやすいバーチャル砲筒が実現できる。

動作を説明する。空気槽８７に溜められた圧縮空気は、Ｔｕｂｅによって気流スイッチ８９の入力部に送られる。８９の出力部はＴｕｂｅ１により香料容器８１に接続されている。８９は、通常、遮断状態（ＯＦＦ）にあり、必要に応じて電磁駆動機構によって動作し（ＯＮ）、Ｔｕｂｅ１に接続される。単位時間当たり所定回数のパルス動作ができる。同図では、８９（１）は、ＯＮ状態でＴｕｂｅ１に空気を送る状態を示している。当該空気は８１ａで香りを含み０２ａに流入する。８９（２）は、ＯＦＦ状態にある。８９の動作回数を制御することにより、０２ｉに供給する香りを定量できる。例えば、８９（１）を毎秒５回動作し、８９（２）を１回動作させれば、香料ａとｂの混合比が５対１の気体を放出できる。

図５は、気体放出管０２ｉの密度と気体整流作用の関係を説明する図である。従来の空気砲は、中空の砲筒を用いている。常識的には、砲筒に気流を遮る物体を挿入した場合には、渦輪は生じ難いと考えられるため、中空以外の渦輪生成条件は求められていない。

図５（Ｂ）は、０２ｉの密度を疎にし、ＹＡＳを小さくした場合である。管から出る気体は相互に干渉することができず整流されない。このため、渦輪は生成されず、気体を遠くまで飛行させることはできない。気体は短い距離で拡散する。

図５（Ａ）は、本発明の典型例で、図４（Ａ）と同様な構成である。管０２ｉを密集させ、当該管の穴に瞬間的に気圧を発生させた場合である。管から出る気体は相互に干渉し渦輪０４が発生する。

このように、渦輪生成には、穴０２の密度が重要なことが分かる。穴０２の直径をバーチャル砲筒０５の直径の１／１００以上から１／３以下の範囲で、かつ、穴（管）の長さを、砲筒の直径の１／１０以上から５倍以下のもの用い、当該管を少なくとも筒の内周に沿って、３本以上配置し、砲筒の内周面積（Ａｒｅａ０５）に対する穴の開口面積の合計（Σ（Ｏｐｅｎ０２ｉ））の割合（開口率；ＹＡＳ）が２０％以上になるように構成すると、各管から放出される気体は、相互に干渉して、砲筒先端において渦輪を生成しやすい。

図５（Ｄ）は、ボードに多数の穴を設けボードの裏側に直径５ｃｍ程度の砲筒をもつ空気砲を密着させ、ボードの表側をバーチャル砲筒として気体放出実験を行った結果である。当該バーチャル砲筒の開口率ＹＡＳが２０％を超えると渦輪の生成率は顕著に高くなる。

バーチャル砲筒０５の直径を１ｃｍ〜５ｃｍとし開口率を高くすると、気体の固まりは数ｍ飛行する。また、０５の直径が１０ｃｍ以上の大きな砲筒を使用した場合、５ｍを超えて飛行させることができる。

図５（Ｃ）は、０５の面積を大きくし、送風機９７を用い画面から連続に気流を放出する装置である。この場合も穴０２が密集していると、気体は整流されて砲筒０５の中心部は一様な圧力になる。同図破線の枠の一点鎖線は気流を示し、管を密集させることで、各管から放出される気体は広がることなく前進する様子を模式的に示している。砲筒の中心部では、横方向（砲筒軸と直行する方向）の速度成分は生じにくく、縦方向（砲筒軸方向）の速度成分が大きくなる。大きな砲筒を用いると、中心部の空気の流れは一方向に整えられる。当該装置は、画面の広い範囲から観察者に気流を当てることができるので、例えば、風が皮膚に当る触覚を再現する場合などに適している。整流された気体を放出するためには、ＹＡＳは１０％以上が望ましい。

図６は、本発明の第２の実施例で、香り提示機能付き表示装置の断面図である。画面１０は図１と同様である。表示素子１１の間に穴０２が設けられる。気流放出装置０１は、空気砲の原理を利用しており、画面１０の裏側に密着するように実装する。０６は砲筒で、筒の腹部から先端部にかけて筒断面積が小さくなるものを用いている。０６の中には、複数の香り放出管０２ｉ（ｉ＝ａ，ｂ）が砲筒の開口部周辺に設けられている。同図では２本のみ示しているが、数１０本設けることができる。香り放出管には、香り供給部３６Ｄが設けられ、様々な香りが供給される。０７は、気圧発生手段で図４（Ａ）と同様である。また、図１の気圧発生手段を用いてもよい。

動作を説明する。香り放出管０２ｉに香りを供給した状態で、０７を動作すると、砲筒０６内の空気は圧縮され、同図一点鎖線のような気流が発生する。即ち、０６内、及び、０２ｉ内を空気Ａｉｒが通過する。砲筒は先端部が細いので、気流は先端に進むほど速くなる。画面１０には穴が複数設けられバーチャル砲筒０５を形成しているので、０５より放出された気体は渦輪を形成する。０２ｉから放出される気体は香りＦｒｇを含み、渦輪の中で混合される。

香り放出管０２ｉの末端部には、空気を当該管内に取り込むための空気収集機構４６が設けられている。４６は円錐形の筒である。当該筒径が小さいと圧力が不足し０２ｉ内の気流は弱く香りを搬送し難い。一方、大きくすると０２ｉ内の圧力が上昇するため、気流が速くなる。速すぎると渦輪の形成が難しい。そこで、香りが効率よく搬送され、渦輪を形成するように錐形筒４６を設計する。

次に、図６（Ａ）において、香り供給部３６Ｄについて説明する。香料容器８１の香料含有液体Ｗｂは、多孔質素材の芯９０の毛細管現象によって、０２ｂの管壁に設けた穴まで搬送される。９１は小型の圧電振動子で、保持機構９６によって管壁に固定されている。９１を、例えば１ＭＨｚ以上の高周波で動作させると、振動によって液体の表面張力が壊され、０２ｂ内に香料含有霧ｍｉｓが発生する。霧の粒径は１〜数ミクロンなので、画面の穴を自由に通過する。なお、高周波で動作させるほど霧の粒径が小さくなるため、２ＭＨｚ以上で動作させることが望ましい。

当該霧化機構は小型に製造できるが、画面の穴径０２に比べると大きいため、同図のように画面ら離れた０２ｂの太い筒部に設けることが望ましい。本発明では、砲筒０６の腹部を太くしているため、筒内に設けることができる。つまり、砲筒０６の腹部が太く先端に向かって細くなる構造は、気流を速めて渦輪を形成しやすくする目的と、香料供給部を実装しやすくする目的がある。
なお、画面が大型で、大きな穴が設けることが可能な場合は、画面裏側に直接霧化機構を取り付け、当該霧化機構を囲むように砲筒０６を設けてもよい。

図６（Ｂ）は、圧電振動子９１を管０２ｉの軸方向に対して傾けて実装し、霧ｍｉｓを管内に供給し易くした霧化機構である。図６（Ｃ）は、凹面構造の圧電振動子９２を用いた霧化機構である。超音波が凹面振動子の焦点に向かって集束するため、霧化効率がよい。図６（Ｄ）は、圧電駆動機構（ピエゾ素子）を用いた霧化機構である。９３は霧化ヘッド（断面）で、０２ｉの管壁に設けられている。９４は小さな液体容器でピエゾ素子Ｐｉｅｚｏが設けられている。Ｐｉｅｚｏは、電圧を加えると当該液体容器の容積が小さくなるように変形するため、当該圧力Ｐｒｅｓｓで容器に設けた微小ノズル９５から液体微粒子（霧）が放出される。
図６（Ａ）のＭｉｓｔ、Ｈｅａｔｅｒ、Ｃｏｏｌｅｒは図７と同様なので後述する。

図７は、本発明の第３の実施例で、香り提示機能付き表示装置である。図１の実施例と異なる点を中心に説明する。１０はボード状画面、９９は映像制御装置である。０１は気体放出装置で、香り放出管０２ａ、０２ｂと空気放出管０２Ｓを交互に配置しバーチャル砲筒０５としている。０２ｉは、０２ａ、０２ｂ、０２Ｓを含めた全ての気体放出管を示す。

香り放出管には香り供給部３０が必要なため管の径は太くなりやすい。図１に示したように、気体放出管０２ｉを香り放出管のみで構成すると、３０のために管同士を密着させにくい。従って、砲筒先端の内周面積（Ａｒｅａ０５）に対する管の合計開口面積（Σ（Ｏｐｅｎ０２ｉ））の割合ＹＡＳを大きくすることに限界がある。

図７（Ａ）では、香り放出管０２ａ、０２ｂと空気放出管０２Ｓを交互に配置するため、気体放出管の密度を上げることができる。つまり、香り供給部３０同士の間に空気放出管０２Ｓを設けることで、管の合計開口面積が増えるためＹＡＳを大きくできる。ＹＡＳは容易に２０％以上にできる。ＹＡＳが大きくなると、渦輪を生成しやすく、香りの固まりを安定に遠くまで飛行させることができる。

図７（Ｂ）は、気体放出装置０１の縦断面図である。０２ｂは香り放出管で、１本のみ示しているが、他の香り放出管も同様である。３０は香り供給部、０７は気圧発生手段である。

０７の構成について説明する。０８は空気槽、０９は瞬間気圧発生機構である。４１は、０２ｂの末端部Ｅｎｄが差し込まれる口で、円筒型の磁性体で構成されている。３９ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）は、４１と円筒形の電磁石４０で構成される電磁駆動機構で、気流制御板３３を同図右側に駆動する。１４は、３９ｉの駆動制御装置で、香り放出管０２ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）への香料供給を制御する。同図では、１４は３９ｄのみに接続されているが、３９ａ、３９ｂ、３９ｃにも当然接続される。

瞬間気圧発生機構０９は、バイモルフ型圧電素子２０で構成される。２１は金属板、２２は圧電板である。１６は電圧制御装置で、２２への印加電圧を制御する。２２に電圧を印加すると、２２は当該印加電圧の極性によって板面方向に伸縮する。２２が縮んだ状態では、２０は同図破線のように内側に湾曲し、空気槽０８内の気体を圧縮する。０８内の空気は、香り放出管０２ｂに送出される。一方、２２が伸びた状態では、２０は外側に湾曲し０８内の気圧を下げ、空気を取り込む。このように、１６によって、空気槽０８内の気圧を制御できる。なお、瞬間気圧発生機構０９として、図１（Ａ）に示す電磁式機構、又は、図１（Ｄ）に示すサーボモータ式機構を用いることができる。

図７（Ｂ）において、香り放出管０２ｂに香りを供給する３０の構成について説明する。３２は０２ｂから続く管路の一部で、管壁に多数の穴Ｈｏｌ１を設けてある。３１は香料蓄積機構で、網目構造素材、多孔質素材などを使用できる。当該機構に液体香料、ジェル香料などを蓄積できる。ｂは香料である。液体は毛細管現象によって当該微細構造の内部に保持される。前記穴付きの管路３２は香料蓄積機構３１を保持するカバー板の役割を果たす。３１の香料は気化し、穴Ｈｏｌ１から管路０２ｂに供給される。

香料蓄積機構３１と穴付き管路３２については、本発明者らによる特開２００４−１５９８７５の構造を使用することができる。また、３１として、ゲル化香料、固体香料を用いることもできる。この場合は、香料が漏れることはないので、当該香料を円筒型に加工して実装できる。

更に、香料蓄積機構３１として、香料マイクロカプセル素材を利用できる。香料マイクロカプセルとは、１ミクロン〜１００ミクロン径程度のカプセルの中に香料を閉じ込めたものである。カプセル膜としては、香料成分の種類により異なるが、ゼラチン、ポリビニルアルコール、エチレンセルロース、カルボキシメチルセルロース、尿素樹脂、メラニン樹脂などのカプセル化できる材料であれば利用できる。

感熱式の膜を使うと、加熱で膜が破壊され香りが出るように構成できる。当該マイクロカプセルを紫外線硬化式のインクに含有させ、当該インクを筒状の紙、布、セラミック、金属、成型樹脂などに塗る。当該香料マイクロカプセル含有インクが塗られた筒を３１として利用できる。つまり、当該筒を加熱することで、香料をカプセルから流出させ、気化させて０２ｂ内に供給できる。なお、香料マイクロカプセルを破壊して香料を流出させる手段として、物理的な圧力を加える方法も利用できる。

ＨＴは電熱器、１５はＨＴを制御する装置で、香料の気化を加速制御できる。ＣＮは、ＨＴと１５を接続するコネクタである。同図では、１５は３９ｄのＣＮにのみ接続されているが、当然、３９ａ、３９ｂ、３９ｃのＣＮにも接続される。ＨＴを動作し３１を加熱すると、香料の気化が促進され多くの香りが管路に供給される。

３３は、３２の香り供給穴Ｈｏｌ１を開閉するための気流制御板で、３２と相似形の円筒磁性体である。３３には、３２の穴Ｈｏｌ１と対向するように、空気穴Ｈｏｌ２が設けられている。３３はバネ３５によって、通常同図左側に付勢されている。この状態では、Ｈｏｌ１とＨｏｌ２の位置はずれており、穴は閉じている。従って、香りは管内に供給されない。

０２ｂのＥｎｄを４１に挿入することによって、気流制御板３３は、３９ｂに連結され動作可能になる。電磁石４０に通電すると、磁束は４１の中を通り３３に至る。３３がわずかに右側に引き寄せられると、Ｈｏｌ１とＨｏｌ２は対向し気体が通過できる状態になる。３１の中で気化した香りは、当該穴を通過して香り放出管０２ｂ内に供給される。

香り放出管０２ｂと香り供給部３０は、気圧発生手段０７から取り外しが可能なので、メンテナンスが容易である。また、香料は１つの管に１種類ずつ蓄積され、気化香料は当該管の中のみを通過するので、ある管の香料が他の管を汚染することは少ない。長期間使用しても、汚れは限定的なので、メンテナンスは容易である。装置内部で香料が混合することは少ないため、香りの切り替えは明確である。細い香り放出管を集積して使用するため、多くの香りを高速に切り替えることができ、香料を調合して放出することもできる。

複数の香りを調合して放出する場合において、従来の中空砲筒を用いる場合は、砲筒内で香料を混ぜて放出するため、砲筒が汚染される問題があったが、本発明では、複数の香料が、砲筒を離れた空中（渦輪の中）で混ざるので、砲筒内を汚染すると言った問題はない。

次に、０１の動作について説明する。香り放出管０２ｂの香料蓄積機構３１には所定の香料が蓄積されている。３９ｂによって、３３を右側にスライドさせ香りを管路０２ｂに供給した後、０７を圧縮状態にする。空気Ａｉｒは０２ｂに送出され、０２ｂの先端からは香りが放出される。他の管についても同様である。

ここで重要な点は、０２ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）には、３９ｉの動作有無によって、香りを放出する管と空気のみを放出する管があるが、全ての管から同じように気体が放出されることである。つまり、香りを放出する場合、しない場合、香りの種類などによって、放出される気体の量が変化することはない。開口率は常に高く、安定して渦輪を作ることができる。

図７（Ｂ）において、空気槽０８に霧を入れて放出してもよい。Ｍｉｓｔは霧発生装置で０８に接続できる。超音波式霧発生装置、又は、静電式霧発生装置などが使用できる。霧を発生させる液体を予め温めておけば、暖かい霧が香りと共に放出される。低温の液体を使用すれば、冷たい霧が香りと共に放出される。霧の量、液体の温度制御、風圧制御などによって、利用者に様々な触覚を提示できる。

超音波式霧発生装置を用いた場合、振動数を高くすることで極めて微細な粒子を作ることができる。霧の量、粒子の大きさ制御で湿度の調節が可能である。因みに、圧電振動子を１〜２ＭＨｚ程度で駆動すると１ミクロン径程度の粒子が得られる。この程度の大きさになると、白い色に見えるが強い湿気を感じることはなく、心地よい刺激がある。更に粒子径を小さくし、視認できなくすることもできる。

これを映像と連動して用いることで、高い臨場感を演出できる。例えば、高原の風景を映像で提示し、画面の中から利用者の顔に向けて、爽やかな香りがする冷たい霧を放出すると、高原の中をそよ風に吹かれて歩いているような雰囲気が得られる。癒しを演出するシステムとして利用できる。

また、図７（Ｂ）において、霧発生装置で生成した霧は、電熱器（Ｈｅａｔｅｒ）で加熱する、又は、冷却器（Ｃｏｏｌｅｒ）で冷却してもよい。同図では、制御手段を省略しているが、映像制御装置９９、香料供給制御装置１４、気圧制御装置１６、霧発生装置Ｍｉｓｔ、霧の加熱・冷却装置などが連動するように制御できるのは当然である。

図８は、本発明の第４の実施例で排気機能付き表示装置である。同図（Ａ）は正面図、（Ｂ）は縦断面図である。画面１０の表示素子１１の間には空気穴０２が設けられ、当該空気穴には排気装置４８が設けられている。

空気穴０２は、基板１２の面に対して概ね垂直に設けられている。穴径は、表示面側（左側）が小さく、裏側（右側）が大きい。排気装置は、排気管４３と、減圧手段４９から構成される。排気管４３は空気穴０２に差し込むように実装される。４３の右側は空気槽０８に接続されている。０８の中には、羽車４７とモータ８５を用いた気流発生装置（送風機９７）が設けられている。当該羽車を回転し０８内の空気を外部に送出する。空気Ａｉｒは同図の一点鎖線の矢印のように流れ、画面１０の前方の気体は吸い込まれ排出される。排出気体は、画面の前に別の手段で放出された香料含有気体でもよい。

４３、又は、４９の気流経路には、空気中の汚れを除去するフィルタを設けることができる。また、前記羽車４７を逆に回転すると、画面１０の前方に空気を放出できる。図５（Ｃ）の場合と同様である。

図９は、本発明の第５の実施例で、トップエミッションタイプの有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）を用いて画素を構成する感覚刺激提示機能付き表示装置である。図９（Ａ）は、画面１０と表示素子１１の構成図である。１２Ｂは穴０２を設けた裏側基板、１２Ｃは穴０２を設けた透明な表側基板である。当該基板には、ガラス、樹脂などの素材が利用できる。基板の厚さは、１２Ｂ、１２Ｃ、共に０．７ｍｍ程度で製造できる。０２（Ａｉｒ）は、気体が通過する穴、０２（７４）は、近赤外参照光の反射光が通過する穴でカメラレンズ７４が設けられる。穴の径は、０．１ｍｍ〜数ｃｍが可能で、２枚の基板を重ねた際に貫通する所定位置に予め開けておくことができる。

ＥＬ（Ｒ）、ＥＬ（Ｇ）、ＥＬ（Ｂ）は、各々、赤、緑、青の有機ＥＬ素子、ＴＦＴは、薄膜トランジスタなどで構成されるＥＬ駆動回路である。破線で囲むＥＬ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、画面を構成する表示素子１１（画素）を示している。９９は１１の駆動回路である。７７は、近赤外発光素子で、ＥＬ素子（ＥＬ（ＩＲ））を用いて構成してもよいし、ＬＥＤなど他の素子構造でもよい。図９（Ｂ）に示すように、７７は、穴０２（７４）の周囲に配置することができる。同図では、強い近赤外照明とするために、７７に大きな面積を割り当てている。

画面１０の製造方法を説明する。図９（Ａ）において、裏側基板１２Ｂの上にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）駆動回路を蒸着などにより形成し、その上に発光層となる有機層（ＥＬ）を数１００ｎｍの厚さで蒸着する。透明電極は、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）などをスパッタ蒸着して形成できる。有機層は、高分子系蛍光材料、又は、アルミニウム錯体などの低分子系蛍光材料などが使用できる。発光効率の高いドーパントを微量混合してもよい。素子の大きさは、一辺が０．０５ｍｍ〜数ｍｍに形成できる。

その後、基板の間に空気が入らないように真空中で張り合わされる。真空槽内で、裏側基板０２Ｂの上に表側基板０２Ｃを重ね、２枚の基板周囲と穴の淵を接着する。接着材ＳＬには、紫外線硬化型樹脂などが利用できる。接着部は帯状斜線で示している。接着後、真空槽から取り出す。なお、１２Ｂと１２Ｃの穴部を残して全面を接着してもよい。

前記接着の効果について述べる。有機ＥＬ素子は、酸化や湿度に弱い。画面に穴を設けると水分や埃が基板の間に入り易いが、少なくとも画面（基板）の周囲、及び、穴の淵を接着することにより当該素子部は密閉状態になるため劣化は少ない。全面を接着すれば更に確実である。

前記のように、ガラス基板の厚さは、０．７ｍｍ程度の薄さで製造可能であり、素子を設けて張り合わせても２ｍｍ以下の厚さに構成できる。なお、機械的な強度に問題がある場合には、基板を厚くできるのは当然である。

図９（Ｂ）は、画面１０の正面図である。図９（Ａ）と比較して、近赤外発光素子７７（ＥＬ（ＩＲ））の形状、位置、穴０２の位置は変化している。画面１０において、表示素子１１は、１列目のように隙間なく形成されるが、７７の部分、及び、穴を設ける部分のみ表示素子を間引いている。

同図では、表示素子１１（ＥＬ（Ｒ、Ｇ、Ｂ））の大きさが１ｍｍの場合を示している。最短視距離ＭｉｎＤを混色距離である６０ｃｍ程度とすると、穴径は、視角にして０．５度以下、即ち、５．２ｍｍ以下に設定するのが望ましい。１２０ｃｍ以上離れた通常の視距離で観察すると、当該穴径は、０．２５度以下になる。穴径の許容範囲については、図１７を用いて後に詳細に述べる。本実施例では、基板に設ける穴は小さいが、適切な密度で数多く設けることによって、気流などの感覚刺激媒体はスムーズに通過する。

図９（Ｃ）は、（Ｂ）の二点鎖線での横断面図で、大画面の前で利用者（観察者）Ｐ１が映像に注目している状態を示している。画面内には、カメラ７２が２箇所に設けられ、ステレオ画像計測系を構成している。カメラの周囲には、近赤外発光素子７７（ＥＬ（ＩＲ））が設けられ、観察者の特徴点（眼球など）を照明している。ＬＧＲは近赤外照明光である。この反射光はカメラで撮影される。ＬＧＡはカメラレンズ７４で捉えられる撮影光を示す。７５はレンズの筒、７３はＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子である。カメラレンズの近傍から照明すると特徴点が効率よく撮影される。前記画像計測系は、当該特徴点を抽出しその空間位置を検出する。眼の位置（視点位置）、画面を注視している点（注視点）、鼻の位置、耳の位置などが検出できる。詳細は、図２０、図２１、図２６で述べる。

羽車式送風機９７を用いた気体放出装置０１は、画面裏側に２箇所に設けられ、前記観察者Ｐ１の位置検出結果を下に、Ｐ１に近い方の０１が選択され、風（Ａｉｒ）、香り（Ｆｒｇ）などがＰ１に向けて放出される。

図９（Ｄ）は、画面に穴を設け気体を通過させる際、本実施例のような薄型表示装置を用いる利点を説明している。画面１０が薄いので穴０２の奥行き長を短くできる。穴径を画面の厚さ以上に大きくし、画面の後に羽車４７とモータ８５を用いた気体放出装置０１を設け、回転制御機構６２で気体放出方向を変えると、一点鎖線で示すように、画面から放出する風Ａｉｒ、香りＦｒｇの方向を様々に変化させることができる。観察者を追うように気流を提示できる。

図９（Ｅ）は、透明な表側基板１２Ｃにレンズ１９を成型したレンズ付き表側基板１２Ｄを用いた画面である。同図の左側は１２Ｄのみを抜き出して示す。同図の右側は、裏側基板１２Ｂに発光体１８を形成し、その上に１２Ｄを重ねて画面１０とした状態を示す。レンズ１９は、発光体１８の前に形成され１８を拡大表示する。１９ｋはレンズの光主放出面である。表示素子１１（画素）は、１８と１９からなる領域である。１８は、両眼立体視用とするため右眼用（ＥＬ−ｒ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））と左眼用（ＥＬ−ｌ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））の計６個のＥＬ素子で構成されている。

時分割眼鏡を装着し、右眼用（ＥＬ−ｒ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））の光と左眼用（ＥＬ−ｌ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））の光を切り替えて表示するように制御すれば両眼立体視が可能である。

また、レンズ１９を用いて、右眼用画像の光と左眼用画像の光を細いビーム状にし、左右の眼の位置に照射すれば眼鏡なし両眼立体視が可能である。後に、図２０、図２１で詳細に述べる。

図９（Ｅ）において、発光体１８の光は、レンズ１９により前方を照射し、穴０２は、レンズの光主放出面１９ｋの横に設けられるため、１８の光が穴を照らすことはない。従って、観察者には、当該穴は目立ちにくい。

７４ｂは、カメラ７２のレンズで、撮影光ＬＧＡを集光して通過させる。このように、シート状基板１２Ｄには、表示素子用レンズ１９とカメラレンズ７４ｂを一体成型することもできる。これにより薄型の画面が構成できる。

図１０は、本発明の第６の実施例で、液晶素子を用いた感覚刺激媒体提示機能付表示装置である。図１０（Ａ）は、画面１０の構成図である。穴０２を設けた透明な裏側基板１２Ｂの上に液晶ＬＣを用いた表示素子１１を設け、その上に穴０２を設けた透明な表側基板１２Ｃを設ける。この際、穴の淵、及び、周囲を密閉する。穴は空気Ａｉｒが通過する。ＳＬは密閉部を示す。９９はＬＣの駆動回路である。

表示素子の製造方法は、従来の方法が適用できる。即ち、裏側モジュールとして、偏光板を接着させたガラス基板の上に透明電極（画素電極）、配向膜を設け、その上に液晶層を設け、更にその上に表側モジュールとして、配向膜、透明電極（対向電極）、カラーフィルタ、ガラス基板、偏光板を設けて構成できる。本発明では、裏側モジュールが裏側基板、表側モジュールが表側基板に対応する。

図１０（Ｂ）は、画面１０の上面図である。表示素子１１（ＬＣ）は、電圧を制御することで、透明、又は、遮光状態を作ることができる。同図は、遮光状態の表示素子の集合によって画像Ｉｍｇを生成した様子である。

図１０（Ｃ）は、当該画面１０を天井に用いた部屋である。太陽光を照明Ｌｉｇｈｔとして利用すると、床にはＩｍｇの影パターンＩｍｇＳＤが現れる。また、画面には穴０２が設けられているので、外気を取り入れることができる。送風機９７を用いて風を提示することもできる。自然の光、風を部屋の中に取り込みながら、様々な幾何学的模様や木の葉が揺れる様子を影パターンとして床や壁に映し出すことができるので、癒し空間になる。

この応用では、利用者は画面を直視するのではなく、影を楽しむので、穴の存在は気にならない。風通しのよい大きな穴を用いることができる。また、太陽光の代わりに照明素子をＬｉｇｈｔ利用し、バックライト方式にしてもよい。

図１１は、本発明の第７の実施例で、画面を背面から照射する表示装置において感覚刺激媒体提示機能を付与した装置と、その効果を説明する実験結果である。図１１（Ａ）（Ｂ）は、画面１０の構成図である。表側基板１２Ｃは、シート状、又は、スクリーン部材で、表面には、写真又は絵などの画像Ｉｍｇが印刷されている。１２Ｃには、アクリル、ポリスチレン、塩化ビニル、磨りガラスなどの素材で光が通過するものが適用できる。裏側基板１２Ｂには、１２Ｃを照明するための照明素子１１が設けられる。１１には、ＬＥＤ、蛍光管、電球などが適用できる。

裏側基板１２Ｂには、大きな錐形の穴０２が設けられ、表側基板１２Ｃには、小さな穴０２が設けられる。両者の穴をつなぐように、又は、両者の穴の淵を密閉するように錐形の管０２ａが設けられる。当該管０２ａの中には香り供給機構３６が設けられる。また、裏側基板１２Ｂの裏側には、気体放出装置０１が設けられる。図１１（Ｃ）は、０２ａと３６の構成を立体的に示している。

動作を説明する。照明素子１１を動作すると、光は、図１１（Ｂ）に矢印で示すように、１２Ｃの裏側を照明する。１２Ｃは薄いシート状で光を通過させるため、表面の画像Ｉｍｇは当該光によって明るく浮かび上がる。ここで、３６の香り搬送管３８の先端から香りを０２ａ内に供給し、０１によって一点鎖線のように空気Ａｉｒを流すと香りは１２Ｃの穴０２から放出される。図１１（Ａ）にように、Ｉｍｇが森林画像の場合に、森の香りを放出すると臨場感が向上する。

次に、管０２ａを用いて１２Ｃと１２Ｂを貫く穴０２の淵を密閉する構造の遮光効果について述べる。仮に０２ａがないと、照明素子１１（ＬＥＤ）の光は穴０２から漏れるため、穴の存在が気になり画像品質を劣化させる。本発明の管０２ａの設置は、バックライトを使用する場合、当該穴から光を外に漏らさないように作用する。光は表側基板１２Ｃのみを照射し、従ってＩｍｇが浮かび上がる。穴は視認しにくく、気にならない。

０２ａの内部は、光吸収素材を塗布してもよい、また、０２ａの外側には光拡散反射材を塗布してもよい。これにより、１２Ｃは一様に照明され画像品質が向上する。また、１２Ｃの穴０２が気になる場合には、図１１（Ｆ）に示すように、当該穴の前面にメッシュ素材等の気流通過素材ｍｅｓを設けてもよい。気流通過特性を損なうことなく穴を目立たなくできる。

図１１（Ｄ）は、前記穴の淵を密閉することによる遮光効果を示す実験結果である。絵を描いたシートに、図１１（Ｅ）に示すようなパターンで穴０２を開ける。穴の開口率は約１２％である。この絵にバックライトを当て、視距離５ｍで５名の被験者が観察してもらい、穴の存在について評価した結果を縦軸に示す。斜線の棒が穴を許容できると回答した割合である。同図の（１）は、穴を遮光しない場合（前記０２ａを設けない場合に相当）、（２）は穴からの光の漏れを防止した場合（前記０２ａを設けた場合に相当）、（３）は（２）の条件で穴を画像の空間周波数の高い領域に設けた場合、（４）は前記気流通過素材ｍｅｓを穴に設けた場合である。横軸は、穴の大きさと５ｍの距離から見たときの当該穴の視角を示す。

（１）では穴が気になり評価が低いが、（２）（３）では評価が高いことが分かる。穴を０２ａで密閉し遮光する効果は明らかである。バックライト方式は、発光素子を利用する方式に比べて、穴の存在が気になりやすく厳しい条件であるが、穴を遮光し、更に穴をｍｅｓで覆った場合、十分な画像品質であることが分かる。

図１１（Ｇ）は、本発明の画面構成を２箇所に用いた実施例である。１０ｂは、図１１（Ｂ）と同様な照明素子１１（ＬＥＤ）を用いた画面である。１０ａは、図１０（Ａ）に示した液晶表示素子１１（ＬＣ）を用いた画面である。１０ｂの照明素子１１（ＬＥＤ）で、１０ａの画像をバックライトする。なお、１０ｂの表側基板１２Ｃは、１０ａにおいては裏側基板１２Ｂに対応する。１０ａに設けた穴０２の淵は密閉され（ＳＬ）、１０ｂの管０２ａに連結されている。照明素子１１（ＬＥＤ）の光は、穴０２には漏れず、もっぱら１０ａの裏側を照明する。このように、液晶表示装置においても画面に穴を設け、感覚刺激提示媒体を放出させることができる。

図１２は、本発明の第８の実施例で、プロジェクタスクリーンを用いた香り提示機能付き表示装置である。同図（Ａ）は装置構成図、（Ｂ）は縦断面図、（Ｃ）はスクリーンの正面図、（Ｄ）はスクリーンの拡大図、（Ｅ）はスクリーンの断面拡大図である。

２９はプロジェクタ、２８は画面に小さな穴０２を多数設けたスクリーンである。当該穴を気流や音波などの感覚刺激媒体が通過する。穴の内部には光散乱反射材を塗り、所定の距離で観察した場合に穴が目立たないようにできる。また、図１２（Ｄ）のように、画面に再帰性反射材８３を敷き詰めてもよい。８３は微小球体などで構成される。当該再帰性反射材の間に穴０２を設けることができる。この構成では、プロジェクタの光は８３で反射するため、８３の間の穴は暗くなり目立たない。

０１は気体放出装置である。０１に対向する方向には、排気装置６５が設けられている。図１２（Ｂ）において、砲筒０６の中には、多数の香り放出管０２ａ、０２ｂが設けられている。３０は香り放出管に香りを供給する手段であり、図７（Ｂ）の３０と同様の構造である。砲筒０６には、送風機９７を用いて空気が送られる。画面前方には、空気Ａｉｒと香りＦｒｇが放出される。０５は気体が放出される範囲（バーチャル砲筒）である。ＹＡＳは１０％以上とする。

スクリーン２８の中には、図９（Ｃ）に示したような特徴点検出用カメラを設けることができる。眼の位置を検出し、３次元世界モデルを透視投影変換しＣＧ映像を生成してスクリーンに投影すれば運動視を実現できる。また、左右眼用映像を投影し、８２に示す偏光眼鏡、又は、液晶シャッタ眼鏡などの立体視用眼鏡を装着して、当該映像を分離して各眼に提示すれば両眼立体視が実現できる。８３は、眼鏡に設けた特徴点マークである。前記眼の位置検出のためには、瞳孔、角膜反射像を特徴点としてもよいし、当該特徴点マークを検出してもよい。

図１２のスクリーン２８は平面であるが、半球状の面でもよい。視野角を大きくできるので、高い没入感が得られる。スクリーンは、薄い板状の素材が適している。プラスチック、ガラス、ＦＲＰなどが利用できる。

また、スクリーン２８は、柔軟性のあるシート状の素材でもよい。当該シートに穴を開ける際、図１２（Ｆ）に示すように、穴０２の周りに切れ込みＳｔを設けることによって気流や音波などの感覚刺激媒体を効率よく通過させることができる。例えば、気体を通過させる場合、気体の圧力で穴が広がるように構成すれば、通常は小さな目立たない穴とすることができる。同図では、穴の周りの６箇所の切れ込みが裏側から表側に向かって開く。切れ込みを押し広げる方法として、音圧を利用することもできる。スクリーンの裏面に、図２３で示すような超音波スピーカを配置し、当該超音波圧力で広げてもよい。

図１３は、画面の中から感覚刺激媒体を提示することによる臨場感評価実験である。同図（Ａ）は実験方法である。２８は多数の微***０２を設けたスクリーンで、プロジェクタによって映像を表示する。視距離は２００ｃｍ、水平視野角は４０度である。被験者に香り、気流、音を映像Ｉｍに連動するように提示し、映像のみ提示の場合を１点として、感覚刺激媒体提示による臨場感を５段階で相対評価させた。感覚刺激媒体提示条件は、気体放出装置０１、又は、スピーカを画面から離して設ける場合（条件１）（香り；Ｓｍ１、気流；Ｗｄ１、音；Ｓｄ１）と、画面裏側に設ける場合（条件２）（香り；Ｓｍ２、気流；Ｗｄ２、音；Ｓｄ２）の２種類である。提示映像は、１分間の癒し系映像である。

図１３（Ｂ）は、実験結果である。横軸の（１）は、映像のみの場合（Ｉｍ）、映像に前記条件１の音を加えた場合（Ｉｍ＋Ｓｄ１）、映像に前記条件２の音を加えた場合（Ｉｍ＋Ｓｄ２）である。縦軸は評価結果あるが、（Ｉｍ＋Ｓｄ１）、（Ｉｍ＋Ｓｄ２）は、共に（Ｉｍ）より評価が向上しているが、（Ｉｍ＋Ｓｄ２）の方がより評価が高い。つまり、画面内から音を感じる方が高評価である。

横軸の（２）は、映像Ｉｍに条件１の音を加えた場合（Ｉｍ＋Ｓｄ１）、これに更に条件１の香りを加えた場合（Ｉｍ＋Ｓｄ１＋Ｓｍ１）、条件２の香りを加えた場合（Ｉｍ＋Ｓｄ１＋Ｓｍ２）を比較した結果である。（Ｉｍ＋Ｓｄ１＋Ｓｍ２）の評価が最も高いことが分かる。

横軸の（３）は、映像Ｉｍに条件１の音を加えた場合（Ｉｍ＋Ｓｄ１）、これに更に条件１の気流を加えた場合（Ｉｍ＋Ｓｄ１＋Ｗｄ１）、条件２の気流を加えた場合（Ｉｍ＋Ｓｄ１＋Ｗｄ２）を比較した結果である。（Ｉｍ＋Ｓｄ１＋Ｗｄ２）の評価が最も高いことが分かる。

横軸の（４）は、映像Ｉｍに条件２の香り、気流、音を加えた場合（Ｉｍ＋Ｓｍ２＋Ｗｄ２＋Ｓｄ２）の結果である。前記（１）〜（３）のどの条件より評価が高いことが分かる。

以上の結果より、画面内から感覚刺激提示媒体を放出した方が、臨場感は向上することが明らかである。これは、あたかもオブジェクトが刺激を放出しているように感じるためである。また、コンテンツの内容理解が向上する結果も得られている。

図１４は、本発明の第９の実施例で発光体とレンズを用いて表示素子（画素）を構成する香り提示機能付き表示装置である。同図（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）での２箇所の縦断面（二点鎖線で示す）を重ねて示した図である。図１の実施例と比べ異なる点を中心に説明する。表示素子１１（画素）は、発光体１８とレンズ１９から構成されている。１８はＬＥＤ、有機ＥＬ、蛍光体、放電管などが使用できる。１９は、透明樹脂、ガラスなどで構成でき、発光体１８から出る光を観察者の方向に屈折させる特性を有する。

空気穴０２は、１１の間に多数設けられ、開口部（バーチャル砲筒０５）を構成する。同図（Ｂ）に示すように、０２には、香り放出管０２ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ）が挿入され、０２ｉの右側には、気圧発生手段０７が設けられている。０２ｉと０７で香り放出装置０１を構成している。香り供給部３６Ａは、図１、図２と同様である。開口率ＹＡＳは１０％以上とする。

図１４（Ｂ）は、３つの香り供給部３６Ａが動作し、香りＦｒｇが０２ｉに供給され、３種類の香料含有気体が穴から放出され、画面１０の前で混合されて観察者に提示される様子を示している。気圧発生手段０７には、送風機９７を用いている。

本実施例では、空気穴０２は、レンズ１９の間にあって、レンズの光主放出面１９ｋより後方に設けられる。発光体から放出される光は、レンズ先端部から殆ど前方に照射されるため、光が穴０２を照射することは少なく穴部は暗い。また、発光体はレンズにより拡大されるため、大きく知覚される。これらにより、空気穴０２は殆ど知覚されない。

気流は、一点鎖線のように画面を厚さ方向に流れるため、ボード状基板１２は冷却され、発光体及び駆動回路の温度は上昇しない。このため表示素子の信頼性が向上する。

図１５は、本発明の第１０の実施例で、発光体とレンズを用いて表示素子（画素）を構成する香り提示機能付き表示装置である。同図（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の二点鎖線での縦断面図である。図１４と比べ異なる点を説明する。（Ａ）に示すように、表示素子１１（画素）の間に設ける空気穴０２をできるだけ大きくしている。同図の中心部分の空気穴には、香り放出管０２ａが設けられている。０６は、基板１２の裏側にあって、前記穴０２の外周を囲むように設けた空気砲の砲筒である。

図１５（Ｂ）において、０２ａへの香り供給部３６Ａは、図２と同様である。３６Ａは動作し香料気体Ｆｒｇが０２ａに供給されている状態を示している。気圧発生手段０７は砲筒０６に接続されている。電磁駆動機構３９は、空気槽０８の中心位置に空気を通過させるメッシュ機構４５によって保持されている。瞬間気圧発生機構０９の構成と動作は、図７の場合と同様である。画面１０からは渦輪が放出される。

図１６は、本発明の第１１の実施例で、ＬＥＤとレンズを用いて表示素子（画素）を構成する感覚刺激媒体提示機能付き表示装置である。画素の間に近赤外光撮影カメラ７２を設けている。

同図（Ａ）は、画面１０の正面図である。（Ｂ）は（Ａ）の２本の２点鎖線断面を重ねて示したものである。ボード状基板１２には、縦４個、横４個の表示素子１１（画素；Ｐｉｘ）が設けられている。同図は、拡大して一部を示しているが、実際には、１枚の基板１２に、縦横各々数１０〜数１００の画素を構成でき、当該基板を単位として縦横に並べて大型表示装置を構成できる。

表示素子１１は、発光体１８と、駆動回路と、１８の光を集光するためのレンズ１９によって構成される。１８の中で、Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ、赤、緑、青のＬＥＤである。ＬｉｇｈｔはＲ、Ｇ、Ｂからの光線を示す。ＩＲは、近赤外ＬＥＤで、利用者の特徴点を抽出するための参照光ＬＧＲを放出する。Ｒｅｆは、ＬＥＤの光をレンズの光主放出面１９ｋに向けて反射する凹面鏡である。このように、可視発光体と近赤外発光体を１つのレンズに実装することができる。

０２ｂはカメラ７２のレンズが入った管で、０２ｂの周囲には、４つのＬＥＤ（ＩＲ、Ｒ、Ｇ、Ｂ）を実装した表示素子１１が４つ設けられている。更に多くの表示素子にＩＲを実装してもよい。ＩＲは、カメラの撮影タイミングに合わせて間欠駆動できる。この反射光をカメラ７２で捉える。ＬＧＡはカメラに捉えられる撮影光である。間欠駆動することにより、無駄な近赤外光を利用者に照射する必要がなくなるので、生理的、心理的影響が少ない。撮影光学系には、近赤外バンドパスフィルタを設けることができる。これによりＲ、Ｇ、Ｂの反射光は遮断され、特徴点が効率よく抽出できる。

本発明において、レンズ先端（光主放出面１９ｋ）は必ずしも球状でなくてもよい。図１６（Ｄ）は、円柱型レンズ１９を用いた表示素子である。１９ｋは円形平面である。発光体１８の周りには、光拡散材８８が設けられている。１８の光は凹面鏡Ｒｅｆで反射し同図左側に進行するが、８８により拡散し円柱の先端面１９ｋが光る。

何れの場合も、発光体１８はレンズによって拡大されるため、１８は光主放出面１９ｋより十分小さい領域とすることができる。つまり、１８は基板に離散的に配置され、穴０２は、当該発光体１８から離して設けることができる。従って、穴の形成、及び、穴の淵の密閉に十分な領域を確保できるため、設計は容易である。

図１６（Ｂ）（Ｃ）には、ＬＥＤ表示素子１１の直径が２．１ｍｍの場合を示している。この程度の大きさの表示素子の場合、３色の混色距離は１２０ｃｍ程度にできる。当該表示素子をアレイ状にして画面を構成した場合、表示素子間距離は０．５度以下、従って、穴径は１０ｍｍ以下が適当である。詳細は、図１７で述べる。

なお、ＬＥＤ表示素子を用いる場合、製造性等を考慮すると、素子の直径は、１ｍｍ〜１０ｍｍ程度、表示素子間距離Ｄｉｓは、１．５ｍｍ〜２０ｍｍ程度、穴０２の直径は、１ｍｍ〜２０ｍｍ程度が実用的である。

図１６において、カメラ７２の周辺の穴０２は、空気Ａｉｒ、又は、香りＦｒｇを放出するために利用できる。０２ａ、０２ｃは、気体放出装置を接続するための管である。気体は、一点鎖線のように放出される。

前記穴０２ｂを通過する参照光として近赤外光を示したが、それ以外の参照光として、可視光を用いることもできる。また、赤外線（熱線）を用いることもできる。この場合には、カメラは熱画像を捉えるものを用いる。また、穴には、発光素子とカメラの代わりに、超音波放出素子と超音波検出素子を設け、利用者の位置を計測してもよい。超音波を放出し、その反射波を捉え、時間差から利用者までの距離を計測できる。画面内に複数セットを組み込めば三角測量の原理で位置が検出できる。

図１７は、画面に設ける穴の許容範囲とその妥当性を示すシミュレーション評価実験である。

穴径の最小は、感覚刺激媒体が所期の目的のように通過すると共に、清掃のし易さから決めることができる。穴径が０．１ｍｍ、穴の集合の開口率を１０％とすると、図１７（Ａ）に示すように、表示素子（１１；画素）の隣接間隔は０．２８ｍｍ程度である。横幅１００ｃｍの表示装置では、３５７１画素となり、明るい画面で高精細映像表示が可能である。図１７（Ｅ）の（Ａ）は、同様の精細度の表示装置を主観評価した結果であるが、映像品質は大変よい。また、ボードに同図のような穴を開け、気流の通過させるシミュレーション実験の結果、香り提示、触覚提示が可能であった。

また、穴径が小さくなると、汚れ、異物が詰まり易く清掃が難くなる。画面の厚さが数ｍｍから１ｃｍ程度であれば、穴径が０．１ｍｍ以上で洗浄液を通過させ清掃できる。本発明では、後述のように、画面を薄型に構成できるため、小さな穴でも洗浄液が通過しやすい。洗浄液が通過しにくい程詰まった場合は、溶液をジェット噴射するなど穴に圧力を加えれば清掃できる。以上より、穴径の最小は０．１ｍｍ程度が可能である。できれば、０．５ｍｍ以上が望ましい。

穴径の最大値については、先ず、表示素子構成色（青色、緑色、赤色）が混じってほぼ単一色に見える混色距離を最短視距離ＭｉｎＤとして設定する。これ以下の距離では、カラーに見えないからである。標準視力は、視野角０．０１７度程度の隙間が知覚できる調節力であるが、混色は、表示素子（３色）の大きさが視力特性の６倍以下の視野角の際に生じやすい。そこで、最短視距離ＭｉｎＤは、表示素子の大きさが視角０．１度程度で観察できる距離とする。発光体がレンズで拡大される表示素子の場合は、前記表示素子の大きさは、レンズの直径としてもよい。

この最短視距離において目立たない穴径の最大を求める。図１７（Ｃ）において、表示素子１１の大きさは２．１ｍｍである。これが視角０．１度になる最短視距離ＭｉｎＤは１２０ｃｍである。なお、標準視距離は２４０ｃｍ程度である。当該ＭｉｎＤにおいて、表示素子間を広げて行き、本発明が目的とする映像（文字、絵、記号、広告、動画像（映画）など）が違和感なく表示できる素子間隔Ｄｉｓを求める。図１７（Ｂ）（Ｃ）は、Ｄｉｓが視角にして０．５度の画面である。この場合、視角０．５度の穴を連続して設けることができる。ＭｉｎＤ１２０ｃｍで視野角が約５０度の画面の場合、横方向画素数は１００程度になる。

図１７（Ｅ）の（Ｂ）は、ＬＥＤ表示素子を前記と同様な密度で設けた画面の映像を主観評価した結果である。本発明が目的とする前記映像を大きな違和感なく表示できる。これは、動画像の場合、人の眼は発光点を追い、動体視力は静止視力に比べて低下すること、仮現運動、運動残効果、誘導運動などの運動視効果によって、視覚心理的に情報が補間されるためである。つまり、飛び飛びの点がまとまりのある形状として知覚される視覚的体制化が起きるためである。

図１７（Ｂ）のように穴を設けた場合、穴集合部の開口率（ＹＡＳ）は７０％以上である。複数の穴から出る気体は相互に干渉し利用者に十分な感覚刺激を与えることができる。穴の存在については、表示素子（１１）に発光素子（ＬＥＤなど）を用いると、光は前方に照射されるので、その後方にある穴（０２）は見え難い。特に、発光素子を設ける基板に光を吸収する黒系色を用いれば、穴の存在は、知覚の障害にはならない。

しかし、Ｄｉｓが０．５度以上になると、視覚的体制化が難しくなり、表現できる映像が大幅に制限される。また、穴の存在が知覚の障害になりやすい。

図１７（Ｅ）の（Ｄ）は、直径２．１ｍｍのＬＥＤ表示素子を４ｍｍ間隔でアレイ状に配置した大型画面を視距離４６０ｃｍ、視野角５０度で観察した場合の評価結果である。横方向画素数は１０００であり、映画などを良い品質で楽しむことができる。この画面の場合、図１７（Ｄ）に示すように、表示素子１１の間に直径２．６ｍｍ程度の穴０２を設けることができる。開口率ＹＡＳは約３３％であり、感覚刺激媒体を十分に放出できる。

以上より、画面の穴径は、０．１ｍｍ以上で、かつ、最短視距離ＭｉｎＤにおいて視角０．５度以下が望ましい。

図１７（Ｃ）では、画素の大きさが２．１ｍｍの場合を示したが、大画面表示装置において、画素が更に大きくなる場合には、最短視距離、又は、通常視距離も長くなるため、穴径の最大許容値は大きくなる。画素の大きさが４ｍｍ程度の場合、穴径は最大２０ｍｍ程度まで大きくできる。

図１８は、本発明の第１２の実施例で、電子放出蛍光体を用いて表示素子（画素）を構成する感覚刺激媒体提示機能付き表示装置である。同図（Ａ）は、画面１０の正面図、及び、断面図、図（Ｂ）は構造図である。

表示素子１１は、裏側基板１２Ｂと透明表側基板１２Ｃの間に設けられた発光体１８と、１２Ｃに設けられたレンズ１９から構成される。レンズ付き表側基板を１２Ｄで示す。１８の構成について述べる。１２Ｂには穴９８が設けられ、穴の中に電子放出部ＤＥＮが設けられる。１２Ｄの裏面には蛍光体ＫＥＩが設けられる。１２Ｂと１２Ｄ（１２Ｃ）は、９８内を真空にするように接着される。ＤＥＮから放出される電子が、赤色、緑色、青色に対応する３つの蛍光体ＫＥＩに衝突し蛍光を発する。図（Ａ）のＤＥＮからＫＥＩへの３本の実線矢印は電子の流れである。光Ｌｉｇｈｔはレンズの光主放出面１９ｋから放出される。

図１８（Ｃ）は電子放出蛍光素子部の拡大図である。前記３色の内、１色分の構成を示している。ＤＥＮは、陰極（エミッタ）とゲートから構成される。高電界を加え陰極から電子を引き出す。１２Ｄはガラスで作られ、裏側に電子を引き寄せる陽極（アノード）と蛍光体ＫＥＩが設けられる。同図では縦方向に電子を引き出すが、別の方法として、基板に薄膜で小さな裂け目を設けエミッタ、及び、ゲートを作り電子を引き出してもよい。所謂、表面伝導エミッタ（ＳＣＥ；Ｓｕｒｆａｃｅ−ＣｏｎｄｕｃｔｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＥｍｉｔｔｅｒ）を用いてもよい。

１２Ｄ（１２Ｃ）と１２Ｂを貫くように穴０２が設けられる。図（Ｂ）に示すように、０２は、レンズ１９の間に大きく設けられるが、発光体部１８は、レンズの光主放出面１９ｋに比べて小さいため、０２は、１８から距離をおいて設けられる。従って、穴を設けやすく、信頼性が高い。薄型の表示装置を構成できる。

図１９は、本発明の第１３の実施例で、電子看板として使用する感覚刺激媒体提示機能付き表示装置である。

画面１０の中に気体放出装置０１Ａ、０１Ｂを設け、当該画面の前を通過する人（Ａｋｉ、Ｙｏｓｈｉ）に香りなどを提示し、興味をおこさせる情報提供システムである。電子広告などへの利用を目的としている。通路Ｒｏａｄの上方から見た様子を示す。当該０１Ａ、０１Ｂは、図７で述べた気体放出装置０１と同様である。

０１Ａは、様々な香り（Ｆｒｇ）を切り替えて香りの固まり０４としてＹｏｓｈｉに向けて放出できる。０１Ｂは、香りと共に冷たい霧（ＣｏｏｌＭｉｓｔ）の固まり０４をＡｋｉに向けて放出できる。

画面には、２つの気体放出装置が設けられているが、映像オブジェクトが視知覚される位置近傍の気体放出装置が選択的に駆動され、当該オブジェクトに対応する香りなどの気体が提示される。気体放出装置が実装されている画面に花などの香りを発生するオブジェクトを映像として表示できる。０１を選択的に駆動することで、オブジェクトの近くから、また、利用者の近くから香りを放出できるため、違和感が少なく自然である。

また、映像、音声などで、通行人を香り放出装置０１Ａ、又は、０１Ｂの前に誘導し、人が近づいたことを検出して当該装置を選択的に駆動してもよい。０１は空気砲の原理を用いているため、利用者の鼻先に香りを提示できる。オブジェクトの実在感が高まるので、商品への理解、興味が高まる。販売促進効果がある。

Ｕｅは、通行人が所持する携帯通信端末である。当該端末は、利用者の属性情報、位置情報、香り放出要求情報を発信できる。ＳＧ１は当該信号を受信する装置、ＳＧ２は０１Ａ、０１Ｂを制御する装置である。ＳＧ２は、利用者から発信された情報を下に、適切な香り、又は、触覚刺激を放出するように制御できる。触覚刺激としては、前記の冷たい霧の他、暖かい空気、そよ風のような気流などが可能である。

属性情報としては、性別、年齢、職業などが含まれ、これらは利用者が予め登録しておくことができる。当該情報に連動して、画面１０に映像を表示し、香りを放出できる。例えば、通行人が女性であれば、バラやユリなど花の映像を香り放出装置の前の画面に表示し、人が近づいたことを検出して、あるいは、当該花映像の前に誘導して、花の香りを放出できる。また、男性であれば、海や山の映像を表示し、マリン系や森系の香りを放出できる。発信者側から、好みの映像、香りを選択するようにしてもよい。

前記位置情報は、壁側に組み込まれた指向性信号発生装置ＤＴから通路側に破線のように信号を発信し、Ｕｅが当該信号を受信すると直ぐに返信する方法で入手できる。ＤＴの信号媒体としては、赤外線、超音波、電波などを用いることができる。つまり、Ｕｅからの確認信号を受信することによって、ＤＴの信号範囲に人が入ったことが検出できる。

前記属性情報、位置情報については、携帯通信端末を使用する代わりに、カメラを設け、画像処理によって認識、又は、推定しても良い。カメラは、画面内、又は、通路天井に設けることができる。画面内に参照光放出装置とカメラを設けた場合、オブジェクトに向かって来る人を確実にとらえ、当該位置を高精度で検出できる。

以上、香りを放出する例を説明したが、放出する気体に混入する化学物質としては、消臭剤、医薬品、抗菌剤、殺虫剤、高濃度酸素、霧、又は、これらの組み合わせが利用できる。生活の中で必要とされる化学物質を気化して放出できる。利用者を気体放出装置の前に誘導し、映像、音声などで呼吸を指示すれば、前記化学物質を定量して投与できる。インフルエンザ用経鼻ワクチンなどの投与も可能である。通行人は少し足を止めて、画面に顔を近づけて呼吸するだけで、ワクチンが摂取できるため簡単である。大量の人に高速に薬剤を投与できる。

図２０、図２１は、本発明の第１４の実施例で、画面内から近赤外参照光を放出し、反射光を画面内のカメラで撮影し画像処理によって利用者の感覚刺激媒体提示部位（眼、鼻、耳、顔、手など）、又は、注視点を検出し、感覚刺激媒体を提示する表示装置、及び、運動視ＣＧ映像を提示する表示装置、及び、頭部の動きを許容して両眼立体視を可能とする表示装置である。

図２１（Ａ）は装置の上面図、図２１（Ｂ）は正面図である。１０は画面、１２Ｂは裏側基板、１２Ｃは表側基板で、基板間に発光体１８がアレイ状に設けられている。１２Ｃの上には当該発光体１８を拡大するようにレンズ１９がアレイ状に設けられている。１８と１９で表示素子１１を構成する。１２Ｄはレンズ付きの表側基板である。１８には、ＬＥＤ、ＥＬ素子、電子放出蛍光素子、プラズマ放電素子などが利用できる。また、図１６のようなレンズ付きＬＥＤを並べて構成してもよい。７８は１１を駆動する回路である。

１１の間には、穴０２が設けられている。この構成は、図１８と同様である。基板１２Ｂ、１２Ｃを貫く穴０２は、レンズ１９の間で、かつ、光主放出面の後方に設けられるため、当該穴には光が照射されず暗く、観察者からは殆ど知覚されない。

０１は気体放出装置、０７は送風機９７用いた気圧発生手段、０６は筒で、複数の穴０２を取り囲むように１２Ｂに密着するように設けられている。図２１（Ｂ）に示すように、複数の穴０２は、バーチャル砲筒０５を形成する。空気Ａｉｒ、又は、香りＦｒｇは、図２０（Ａ）の一点鎖線で示すように当該穴０２を通過し、利用者（観察者）Ｐ１〜Ｐ４に提示される。

次に、利用者の感覚刺激媒体提示部位（眼、鼻、耳、顔、手など）の位置を検出する方法について述べる。前記穴０２には、カメラレンズ７４と撮像素子７３とこれらを入れる筒７５と駆動回路からなる小型カメラ７２が設けられ、当該カメラ用穴の近傍の穴には、近赤外発光素子７７と駆動回路からなる近赤外投光装置７６が設けられている。

７７には、高輝度ＬＥＤ、又は、ＥＬ素子、ＳＥＤ素子などが利用できる。７４の光軸の回りに対称的に設けることが望ましい。図２１（Ｂ）には、７７を４つ示しているが、更に多く、例えば数１０個設けてもよい。また、７７は、カメラの撮影タイミングに合わせて間欠駆動できる。カメラ７２は、近赤外バンドパスフィルタを用いることによって近赤外反射光による像のみを撮影できる。特徴点を抽出することが容易である。

カメラレンズの光軸付近から利用者の眼を照射すると、光は角膜で屈折し瞳孔から入り、網膜で集光する。この光の一部は散乱反射し、瞳孔を通過し角膜で屈折し光源の方向に戻る。つまり、再帰性反射が起きる。光源の近くにカメラがあるので瞳孔部分は明るく撮影される。ＬＧＲは近赤外照明光、ＬＧＡはカメラ７２で捉えられる光を示す。

カメラレンズ７４の光軸の周囲に複数の７７を設けると、前記網膜反射による瞳孔像は全体が均一な明るさに撮影される。背景の明るさに比べて輝度が高いので瞳孔の抽出は容易である。瞳孔は、眼球光学系の焦点に近いので、眼の位置検出の特徴点として利用できる。

画面１０には、複数のカメラを設けることができるので、各カメラ画像の中で瞳孔像の対応付けを行えば、ステレオ画像計測の手法により、カメラ座標系（計測座標系）において瞳孔の位置（眼の位置）を検出できる。本発明では、画面の様々な場所にカメラを設けることができるため、利用者が画面の前で動く場合であっても、特徴点を常に複数のカメラで捉えることができるため、高精度で検出できる。

また、カメラ７２は画面の中に固定されるので、製造時にカメラ座標系（特徴点計測座標系）と画面の座標系、即ち、表示座標系との校正が可能である。特徴点計測座標系と表示座標系との相対位置関係を決定するには、例えば、本発明者らによる学術文献「伴野明、岸野文郎、小林幸雄：瞳孔の抽出処理と頭部の動きを許容する視線検出装置の試作、電子情報通信学会、信学論(D-II)、J76-D-II、3、pp. 636-646 (1993-03)」に記載のアルゴリズムを用いることができる。装置製造後は、座標変換パラメータを求めるためのキャリブレーションは不要、又は、大幅に簡素化される。このようにして、表示座標系において特徴点の位置を検出できる。

なお、瞳孔以外の特徴点として、角膜反射像を用いる場合も同様である。近赤外参照光によって輝点として撮影されるため、抽出が容易である。更に、再帰性反射材マークを利用することも可能である。例えば、後に図２６、図２７で示すように、眼鏡の淵に当該マークを設け、前記カメラで撮影する場合も同様にマークが明るく撮影されるため、抽出が容易で、眼の位置を高精度に計測できる。再帰性反射材としては屈折率が２．０程度の小型透明球体などが利用できる。

以上のように、眼の位置、又は、眼鏡の位置が表示座標系で分かれば、この位置を視点として、３次元世界モデルを透視投影変換手法によって２次元画像に高速にリアルタイムで変換し画面１０に表示すれば、頭部を動かすことによって見え方が変わる運動視差映像を表示できる。

両眼の位置が分かれば、顔の３次元モデルから鼻、耳、頬などの位置を推定できる。また、鼻、耳、頬などの特徴点として再帰性反射材マークを当該部位に取り付けて、その位置を検出してもよい。また、参照光としてモアレパターンを用いて、鼻、耳、頬などの位置を検出しても良い。何れも、特徴点位置を表示座標系において直接求めることができる。

図２０に示すように、気体放出装置０１を画面内に実装できるため、表示座標系において０１の位置は確定できる。従って、前記感覚刺激媒体提示部位の位置情報に基づいて０１を制御し、香り、気流などを利用者に正確に提示できる。

次に、注視点検出方法について述べる。視線を検出するためには、眼球の位置と眼球の回転角が必要である。眼球の位置は、前記方法で検出できるが、眼球の回転角を検出するためには、眼を拡大して撮影し特徴点を効率よく抽出する必要がある。以下、その方法を示す。

図２１（Ｃ）は、図２１（Ａ）の画面１０の一部で、薄型画面の穴０２に望遠レンズ付き小型カメラ（７２Ｚｏｏｍ）をレンズ先端部分が支点となり回転するように実装した様子である。レンズに、焦点距離の長いもの、又は、焦点距離を調節できるものを用いることによって、眼を拡大して撮影できる。レンズの回りには近赤外発光素子を設けることができる。

画面１０には、標準又は広角レンズ付きカメラ７２と、前記望遠レンズ付きカメラ（７２Ｚｏｏｍ）を併設できる。７２を複数用いステレオ画像計測系を構成し、眼の位置を検出し、当該位置情報を用いて７２Ｚｏｏｍの撮影方向を制御し、当該部位を拡大して撮影できる。当該像の中には、瞳孔と角膜反射像が捉えられるため、当該２つの特徴点の距離を計測し、眼球モデルを適用すると眼球回転角が検出できる。従って、視線が検出できる。視線と画面が交わる点として注視点が検出できる。

当該注視点検出アルゴリズムとして、本発明者らによる特公平０３−０５１４０７に記載の方法が利用できる。当該文献では、眼の位置検出に３次元磁気センサを用い、眼球回転角の計測に特殊眼鏡を利用している。本発明では、画面の中にこれら計測系を組み込むことができるため、非装着で注視点が検出できる。利用しやすく、かつ、遥かに高精度である。

また、瞳孔と顔の特徴点位置検出を基にして、画面上の注視点を求めることができる。本発明者らによる特許２７３９３１に記載の注視点検出アルゴリズムが利用できる。当該文献では、カメラを表示装置の周囲に配置するため、表示装置が大型になると瞳孔、顔の特徴点を正面で捉えることができなくなるため、注視点検出範囲が狭く、注視している画面の場所によって検出精度にばらつきが生じる。しかし、本発明では、画面の様々な場所に特徴点を拡大して撮影できるカメラを設けることができるため、大画面であっても注視点を高精度で検出できる。

また、画面の様々な場所にカメラを設けることができるので、各カメラで瞳孔を拡大して撮影し、当該瞳孔が円に撮影されれば、視線は当該カメラの方向にあるため、当該カメラ近傍のオブジェクトが注視されていると判断できる。最も円に近い瞳孔像が撮影されたカメラの方向を観察者の視線方向とするアルゴリズムが適用できる。また、瞳孔像が楕円であればその長軸、短軸比から視線の角度を推定できる。このように、瞳孔の形状から注視方向を比較的簡単に推定できる。カメラ設置場所が限定される従来の表示装置では高精度化は難しいが、画面の中に多くのカメラを配置できるため、高精度の注視点検出が可能である。

次に、特殊な眼鏡を装着することなく頭部の動きを許容する両眼立体視表示について述べる。表示素子１１に図２０（Ｂ）の構成を用いる。１つの表示素子当たり左眼用発光体３個（１８Ｌ）と右眼用発光体３個（１８Ｒ）の計６個が設けられている。１８の前には光スリット６９が設けられており一部の光のみが通過する。同図では左眼用光線ＬＧ１、ＬＧ３、ＬＧ５のみを網掛けで示している。当該光線は、図２０（Ａ）に示すように、レンズ１９によって屈折し、観測者の方向に進む。

前記一塊の発光体１８と光スリット６９とレンズ１９は、左眼用画像と右眼用画像の表示素子である。３つの発光体１８（Ｌ）は、破線（ＬＧ１、ＬＧ３、ＬＧ５）で示すように、３箇所（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）の左眼位置（１７Ｌ）を照射する。３つの発光体１８（Ｒ）は、実線（ＬＧ２、ＬＧ４、ＬＧ６）で示すように、３箇所の右眼位置（１７Ｒ）を照射する。ここで、光線は、レンズ１９により同図ＬＧ１に網掛けで示すように、眼の位置において所定の幅（例えば６ｃｍ程度）になるように照射される。６ｃｍは左右の眼の間隔に相当する。他の光線も同様に所定の幅になるように照射される。

利用者の眼の位置をリアルタイムで検出し、当該位置に光線の帯を照射すれば、左右の眼に別々の視差画像が提示されるので、頭部の動きを許容し眼鏡なしの両眼立体視が可能である。複数の観察者の眼の位置を計測し光の帯を投影すれば、複数の人が同時に両眼立体視できる。

図２０（Ｃ）は、表示素子の別の形態を示す。レンズ１９は左右眼用の２つの発光体１８に対して１個ずつ設けられている。つまり、レンズは２つの発光体に対して共用される。前記光スリットは省略している。発光体１８の右側から奇数番の３つ１８（Ｌ）が左眼用画面に対応し、偶数番の３つ１８（Ｒ）が右眼用画面に対応する。

図２０（Ａ）では、両眼立体視可能な観察場所を３箇所としたが、両眼間隔は６ｃｍ程度であるので、この幅で、更に多くの場所に光の帯を照射するように発光体、及び、光学系を設けると、観察場所を大きく広げることができる。観察範囲の拡大は、左右方向だけでなく、Ｐ４のように前後方向も可能である。一塊の発光体は、集積回路技術などを用いて製造できる。有機ＥＬ素子は、集積化に適している。

本実施例の応用として、利用者の視点位置を検出し、画面の中に当該視点と対称となる鏡面視点を設定し、当該視点近傍の画面内カメラで撮影した映像を表示すれば、画面を鏡として利用する「デジタル鏡」が実現できる。

図２２は、図２１（Ｂ）において、表示素子の一塊の発光体１８を駆動する回路の制御を示している。単純マトリックス方式である。ＳＷＬｉ（ｉ＝１〜６）は水平画素用スイッチ、ＳＷＨｉ（ｉ＝１〜３）は垂直画素用スイッチ、Ｅｉ（ｉ＝１〜６）は発光体の電源である。画素の情報は、光の強さ（明るさ）であるため、Ｅの電圧は映像に合わせて調整される。

図２２は、図２０において、観察者がＰ３に居る場合を示している。ＳＷＬ５とＳＷＬ６と垂直画素スイッチＳＷＨｉを動作させ、電圧Ｅ５、Ｅ６を調整することにより、左眼用画素と右眼用画素の光強度を制御する。発光体１８から観察者Ｐ３の左右眼の位置１７Ｌ、１７Ｒに向けて光の帯が放出される。

観察者がＰ３からＰ２の位置に移動した場合には、ＳＷＬ３、ＳＷＬ４を動作させ、Ｅ３とＥ４を調整する。Ｐ２とＰ３の中間の位置では、ＳＷＬ４、ＳＷＬ５を動作させ、Ｅ４とＥ５を調整する。このように、観察者の位置に応じて、動作させる発光体を選択し光強度を瞬時に制御できる。

なお、図２２の単純マトリックス方式では、発光時間が短くなる問題があるため、アクティブマトリックス方式を用いることもできる。アクティブマトリックス方式は、発光素子の近傍に駆動回路と制御回路を集積化して実装する。素子毎に発光時間、強度を調整できる。

図２３は、本発明の第１５の実施例で、音響提示付き表示装置である。図（Ａ）、（Ｂ）は当該装置の縦断面図である。画面１０の表示素子１１（Ｐｉｘ）の間には、音波通過穴０２が設けられている。６０は超音波スピーカなどの指向性音響提示装置である。６０を回転することで音波放出方向を変化できる。同図には示していないが、当該穴０２の一部に前記気体放出装置を設けることができるのは当然である。

画面に設けた穴（０２）は、表示素子がある表側が小さく、裏側が大きくなるように構成されている。風などの感覚刺激媒体、音波、又は、参照光のガイドとして作用する。

図２３（Ｃ）は、臨場感通信システムである。７９は観察用カメラ、６６は指向性マイクロホン、６２は回転制御機構、６７、６８は通信装置である。動作を説明する。利用者Ｐ１の頭部の動きは、図２０で述べたような画像計測手段で検出する。当該頭部の動きは、通信装置によって遠隔地に伝送される。当該頭部情報に基づいて、７９、６６は、６２によって方向を変える。６６で集めた音は、６７、６８で伝送され６０で再現される。この際、６０は、６６と同期して方向が変化する。１０に提示される遠隔地映像の中で、観察者が向いた方向の音を忠実に再現できる。７９で撮影された映像は、伝送され、１１の駆動制御装置１３によって１０に表示される。

また、超音波は、音圧で微粒子を搬送する作用があるため、超音波スピーカ６０の前に霧発生装置を設け、音圧で霧を穴から放出することができる。当該霧に香りを含有させることもできる。

図２４は、本発明の第１６の実施例で、薄型画面に設けた穴から立体的な音響を提示する表示装置である。同図において、１０は、図９と同様の有機ＥＬ素子を用いた画面である。１１は表示素子で、ＥＬ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は３色のＥＬ素子である。ＥＬ（ＩＲ、Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、ＥＬ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）と近赤外のＥＬ素子（ＩＲ）が一体になった表示素子を示す。

当該表示装置は、立体視用眼鏡８２を併用することにより、運動視表示、両眼立体視が可能である。８２には、再帰性反射材（マーク）８３が設けてある。ＥＬ（ＩＲ）から出た光ＬＧＲは８３で反射し、反射光ＬＧＡは、画面１０を通過してカメラ７２に捉えられる。マーク８３は左右眼の周りに３個ずつ設けてある。各マークの取り付け位置を予め決めておくことにより、１台のカメラで眼の位置と顔の向きが検出できる。

同検出には、例えば、学術文献「大村和典、伴野明、小林幸雄：単眼視画像による顔の向き検出法の指示入力への応用、電子情報通信学会、信学論(D-II)、J72-D-II、9、pp. 1441-1447 (1989-09)」に記載のアルゴリズムを用いることができる。左右の眼の位置が分かれば、３次元物体モデルＯｂｊを透視投影変換することにより、画面１０に両眼立体視映像、運動視映像を表示できる。

ここで、左右眼用映像の切り替えには、液晶シャッタ眼鏡を用いることができる。即ち、左右眼用映像を交互に切り替えて表示し、当該切り替えと同期するように眼鏡８２の液晶シャッタを切り替えることにより実現できる。

また、左右眼用映像の切り替えには、偏光フィルタ眼鏡を用いることができる。即ち、画面１０に左右眼画像用表示素子を設け（図９（Ｅ）参照）、左眼用表示素子と右眼用表示素子の前に各々偏光方向が直交する偏光フィルタを設け、当該フィルタと対を成す偏光フィルタを眼鏡８２に設けて観察することにより実現できる。偏光フィルタ眼鏡は、液晶シャッタ眼鏡に比べ軽く、安価なので利便性が高い。

図２４（Ａ）は、音を発する物体Ｏｂｊが画面１０の内側に前向きに観察される状態を示している。６３は球形集積スピーカで、多数の小型スピーカ６４が球面に設けられている。当該球は音波を放射状に放出できる。当該球形集積スピーカを用いると、Ｏｂｊが前を向いている状態では、明確で大きな音を観察者に提示できる。音の大きさを破線矢印の太さで示している。

図２４（Ｂ）は、Ｏｂｊが後ろを向いた状態を示している。鈍い小さな音を提示できる。このように、画面中の３次元表示物体の方向によって音響を変えて提示できる。音波は画面１０を通過するため、真にＯｂｊから音が出ているように聞こえ、高い臨場感が得られる。

図２４（Ｃ）は、基板１２Ｂと１２Ｃの穴０２をカメラ７２のピンホールレンズ７４ａとして利用する例である。レンズは、穴を同図のように小さく加工し、穴の淵に遮光材を塗布し実現できる。カメラ７２は、当該レンズと裏側基板１２Ｂの穴の右側に設けた光ガイドとなる筒７５と、撮像素子７３と、駆動回路によって構成できる。前記レンズの穴から埃などの異物が入らないように透明部材でレンズ周辺を覆うこともできる。

図２５は、本発明の第１７の実施例で、画面に設けられた複数の感覚刺激媒体放出手段が選択的に駆動される表示装置である。図（Ａ）は、柱に設けた香り提示機能付き表示装置で、電子広告板への応用を示している。同図において、５７は柱、１０は画面、０１は気体放出装置、０５は図１で示したようなバーチャル砲筒、０４は当該砲筒から放出された香りの渦輪である。鼻腔付近に放出される。

柱には複数の画面が設けられ、各画面にはオブジェクトＯｂｊ１（森林映像）、Ｏｂｊ２（果物映像）が表示されている。画面の中に設けられたカメラで通行人Ｐ１が検出される。同図では、Ｐ１はＯｂｊ１を見ているので、Ｏｂｊ１の近くの香り放出装置０１が選択的に駆動され、森林の香りが放出される。Ｐ１がＯｂｊ２の前に移動すれば、果物の香りが放出される。

公衆の場では、香りを不必要に放出すれば、香りが拡散し迷惑になる、又は、香り提示の新鮮さが損なわれる問題があるが、本発明では、オブジェクトが視知覚される近傍の香り放出装置が選択的に駆動され、必要最小限の香りが提示されるので、上記問題は生じない。

駅や地下街で、人が柱の前を通過しようとすると、本装置は、当該通過を検出し香りを放出する。通行人は振り向いて電子広告板（表示装置）を見ようとするため広告効果は高い。通行人を立ち止まらせることができれば、広告板は静止画像から動画像に切り替えることもできる。

例えば、立ち止まった際に数１０秒の映像が流れ、当該映像に連動して香りが提示されると、観察者はその映像内容を強く記憶に留めるため、広告効果は大きい。

図２５（Ｂ）は、香り及び音響提示機能付き湾曲大画面の表示装置である。映画や芸術的な映像コンテンツ鑑賞への応用を示している。同図において、１０は湾曲した大画面、０１は香り放出装置、６３は図２４で示した球形集積スピーカである。利用者Ｐ１は立体視用眼鏡８２を装着し運動視及び両眼立体視によって観察している。画面には、オーケストラの立体映像が表示されている。Ｏｂｊ−Ｐｉ（ｉ＝１〜３）は、オーケストラの団員の等身大オブジェクトである。

各楽器パート（オブジェクト）が視知覚される位置近傍のスピーカが選択的に駆動され、当該楽器の演奏音が提示される。運動視表示を行うと、利用者Ｐ１が位置を変えた場合、当該楽器パートの映像位置も変化するため、スピーカを切り換える制御を行う。オブジェクトが移動する場合も同様に映像位置が変化するため、スピーカを切り換える。

同図では、Ｏｂｊ−Ｐ１（バイオリンパート）の演奏音は、Ｏｂｊ−Ｐ１とＰ１を結ぶ線分５８の近くのスピーカ６３−２から提示されているが、Ｐ１が左に移動した場合には像も左に移動し、像からの距離は６３−１の方が近くなるため、当該スピーカから演奏音を提示する。

また、Ｏｂｊ−Ｐ２（フルートパート）の演奏音提示には、Ｏｂｊ−Ｐ２とＰ１を結ぶ線分５９の近くのスピーカを選択するが、同線上にスピーカはない。この場合は、近い６３−３、６３−４を選択し、両者の音の位相を変える、又は、音量を変えるなどにより、Ｏｂｊ−Ｐ２が視知覚される位置に音像を定位させてもよい。更に、複数のスピーカの音をミキシングしてもよい。

また、音が出ている場所の映像を明るくするなど、誘目性を高めるように制御してもよい。オーケストラで、ソロパートの場合、スポットライトが当たった場所から楽器の音が飛び出るように演出できる。

香り提示についても同様である。画面に多くの香り放出装置を設け、Ｏｂｊ−Ｐｉが視知覚される位置近傍の香り放出装置を駆動できる。例えば、オブジェクトが花畑であって複数種類の花が表示されている場合、当該花の位置から対応する香りを提示できる。

しかし、香り放出装置０１の数が少ない場合、花の表示位置近傍に０１が存在しない場合がある。この場合は、図２５（Ｂ）に示すように、左右の２台の香り放出装置０１を連動させることができる。バーチャル砲筒０５から香りの固まり０４を放出し、２つの０４を観察者の鼻腔付近で衝突させることにより、局所的な香り空間を形成できる。微小香料を使用するため、観察者が呼吸すると当該香りは消え残らない。様々な香りを切り替えて提示できる。

従来技術では、画面の外側にスピーカ、又は、香り提示装置を設けるため、大画面になるほど感覚刺激の定位が難しい。つまり、オブジェクトの場所から音がする、香りがすると言った感覚が作れない。しかし、本発明では、画面の中から感覚刺激媒体を局所的に提示できる。高い臨場感が得られ、強く記憶に残るため、映像コンテンツの付加価値を高める。

図２５（Ｃ）は、空間にレーザ光を集束照射しプラズマ放電を起こして直接描画する表示手段に本発明を適用した場合である。Ｏｂｊ１、Ｏｂｊ２は、レーザ（Ｌａｓｅｒ１、Ｌａｓｅｒ２）によって空中に描画されるオブジェクトである。Ｏｂｊは空中の像なので、その場所から視覚以外の感覚刺激媒体を放出することは難しい。

そこで、図２５（Ｃ）では、直接描画する空間を囲むように本発明の湾曲画面を設けている。当該画面には、背景映像を表示すると共に、画面の穴から香り、気流、音を放出する。特徴点抽出装置７１によってＰ１の特徴点が抽出され、ステレオ画像計測によってＰ１の視点位置が検出される。

Ｐ１の視点位置から見てＯｂｊが視知覚される延長線上に位置する気体放出装置０１、又は、小型指向性スピーカ６１を選択的に駆動できる。又は、Ｏｂｊの近くにある０１、又は、６１を駆動するように制御してもよい。以上によって、Ｏｂｊの位置からあたかも音、香り、気流が放出されている感覚が得られる。複数の感覚刺激提示に矛盾がないので、自然で高い臨場感が得られる。

図２６は、本発明の第１８の実施例で、利用者の感覚刺激媒体提示部位、又は、注視点を検出し、香り、気流、音を提示する複数画面を用いた没入型表示装置である。

図２６（Ａ）において、１０−１、１０−２、１０−３は画面で、図９、図１６、図１８、図２１などの構造が利用できる。０１は気体放出装置で、図１の０１と同様である。０５はバーチャル砲筒、０４は香り（Ｆｒｇ）、又は、空気（Ａｉｒ）の渦輪で、観察者Ｐ１、Ｐ２に嗅覚刺激、触覚刺激を提示する。６５−１、６５−２は０１から放出され残留した香りを排出する装置で、図８と同様の構造である。一点鎖線は気体の流れを示す。

図２６（Ｂ）の７１は特徴点抽出装置、７４は穴０２に設けたカメラレンズ、７７は周囲の穴０２に設けた近赤外発光素子である。図２６（Ｃ）の７２はカメラ、７３は撮像素子、７５は筒である。詳細は、図２１と同様である。図２６（Ａ）の７０は複数の７１からなるステレオ画像計測装置で、特徴点の空間位置を検出する。視点位置を７０で検出できるため、眼鏡なしで運動視表示が可能である。また、図２１の画面を用いれば、両眼立体視表示が可能である。なお、代替手段として前記立体視用眼鏡を用いることができるのは当然である。

本発明では、利用者の位置を正確に検出できるので、利用者が画面の所定場所に近寄ったことを検出して、気体放出装置０１から利用者に向け香りを放出できる。当該香り放出後、空間に香りが残留すると映像とリンクしなくなる問題があるため、６５−１、６５−２で排気する。これにより、香りを高速に切り替えることができる。

６０−１、６０−２は、超音波スピーカで、図２３の６０と同様である。利用者の耳の位置を検出し、当該方向に音波を放出できる。超音波スピーカは超指向性があるため、利用者が複数の場合、特定の人に特定の情報を提示することができる。

図２６（Ｄ）は、図（Ａ）に比べ、気体放出装置０１とスピーカ６１の構成が異なる。気体放出装置０１は、横長で図２６（Ｅ）に示す構造である。つまり、画面１０−１の０１の領域に、図７で示した気流管０２ｉ（ｉ＝ａ、ｂ・・）が数多く設けられる。当該０２ｉの中から所定数の気流管をまとめて（束にして）用いることで、バーチャル砲筒０５ｉ（ｉ＝ａ、ｂ・・）を形成できる。気流管の選択方法によって、バーチャル砲筒の場所を変えることができる。利用者の位置を検出し、当該位置近傍のバーチャル砲筒から香りの固まりを放出できる。また、オブジェクトが視知覚される位置近傍のバーチャル砲筒から香りの固まりを放出してもよい。

６１は小型指向性スピーカで、画面の穴に多数配置される。観察者が表示対象に近づくと、７０によって当該観察者の位置を検出し、最も適切な位置のスピーカから音を提示できる。即ち、オブジェクトが視知覚される位置近傍のスピーカから当該オブジェクトに関する音を放出できる。従って、観察者は音源の同定が可能で、オブジェクトから音が出ているように感じる。

図２６（Ｆ）は、画面１０の中に多くの特徴点抽出装置７１ｉ（ｉ＝ａ〜ｅ）を組み込み、注視点を検出する様子である。Ｐ１が正面を向いている状態では、視線Ｇａｚ１は７１Ｃの方向にある。７１Ｃのカメラでは、瞳孔が円形に撮影される。一方、他のカメラでは、楕円に撮影される。従って、瞳孔形の円形からのずれを計測すれば注視方向が検出できる。

同図では、７１Ｃの近傍に表示されているオブジェクトを見ていることが推定できる。同様に、視線Ｇａｚ２が７１ａの方向にあることが検出されれば、当該近傍のオブジェクトを見ていることが分かる。複数のカメラで撮影した瞳孔像の長軸、短軸の平均値、分散などを計算し、統計的処理によって注視点位置の計測精度を上げることができる。

図２８で示した従来の没入型表示装置と比較すると、図２６（Ａ）（Ｄ）の画面は、薄型であるため壁に組み込むことが可能である。遥かに省スペースなので家庭用メディアルームとして利用できる。利用者の位置を検出し、香り、音を映像とリンクして適切に提示できる。注視点の検出も可能であり、利用者の意図抽出に基づく映像表示、感覚刺激媒体提示が可能である。臨場感効果が極めて高い。

また、画面１０の表示座標系とステレオ画像計測装置７０の座標系との間の位置関係を決める校正作業（座標変換パラメータを求める作業）、及び、表示座標系と気体放出装置０１、スピーカ６１との位置関係を決める作業は、装置製造時に行うことができるため、利用者側での作業は必要ない。利便性が高い。

図２６（Ｇ）は、本発明をエアコン（Ａｉｒｃｏｎ）に応用した例である。０１は気体放出装置、６５は気体排出装置である。Ａｉｒｃｏｎの前面に穴を設けた薄型画面１０を密着するように設ける。表示素子にＥＬ素子を用いる場合を示しているが、ＬＥＤでもよい。映像が表示できるエアコンである。

気体は画面裏側から表側に放出され、表側から裏側に排出される。当該気体は、加熱、又は、冷却、又は、加湿、又は、除湿して放出できる。大型にすれば、図２６（Ａ）の画面そのものがエアコンとなる。部屋の壁、天井、床が、表示装置であると共に、雰囲気制御装置となるので、空間の有効利用が可能である。従来のエアコンは一箇所から風が吹き出すが、本発明の壁組み込みエアコンでは、壁全面から空気が放出されるため、自然の風に近い感覚が得られる。

図２７（Ａ）は、本発明の第１９の実施例で、利用者の感覚刺激媒体提示部位、又は、注視点を検出し、香り、気流、音を前後、左右、上下から適切に提示する複数画面を用いた没入型表示装置である。利用者（観察者）Ｐ１の周囲５面に画面１０−ｉ（ｉ＝１〜５）が設けられている。家庭用、事業所用のメディアルームへの応用を目的としており、画面の大きさは、１辺が２ｍから３ｍ程度である。

図２７（Ｂ）は、画面１０−２の断面図である。画面構成は、図１６と同様で、表示素子１１は発光体１８（Ｒ、Ｇ、Ｂ；ＬＥＤ）とレンズ１９で構成され、基板１２に設けられる。１１の大きさは、１ｍｍ〜３ｍｍ程度、表示素子間距離は、２ｍｍ〜４ｍｍ程度が可能である。集積化技術、又は、有機ＥＬ素子などを利用すれば、精細度は更に向上できる。１１の間には気体通過用、参照光通過用の穴０２が設けられている。

近赤外参照光源７７には、１１とは別の高輝度近赤外ＬＥＤを用いている。７２はカメラ、ＬＧＲは参照光、ＬＧＡはレンズ７４を通過する撮影光である。

画面１０−ｉの中には、図２６などで説明した特徴点抽出装置７１を６個を示しているが、更に多くの場所に設けてもよい。複数の７１を組み合わせて利用することで、画面で囲まれた空間において、利用者の特徴点位置を高精度で検出できる。利用者がどのように動いても計測できない場所はない。

視点位置検出を利用して運動視差映像を表示できる。立体視用眼鏡８２を用いて両眼立体視映像を楽しむことができる。また、図２１（Ｃ）に示した望遠レンズ付きカメラを合わせて用いれば、注視点検出が可能なので、利用者の意図推定に基づく映像表示、聴覚・嗅覚・触覚提示など高度なサービスが提供できる。

０１ｏｒ６５は、気体放出と排気を兼ねた装置で、図１４の０１と図８の４８を組み合わせて構成できる。羽車４７を正逆回転制御することで、図２７（Ａ）の一点鎖線矢印のように気流（Ａｉｒ、Ｆｒｇ）の流れを変えることができる。

嗅覚刺激、又は、皮膚触覚刺激媒体である気体は、画面の穴を介して、画面裏側から表側に放出され、表側から裏側に排出される。従って、観察者に対して様々な方向から香りや風を提示できる。特に、利用者の鼻、顔など位置を検出し、０１ｏｒ６５を選択的に駆動し、当該位置に気流を当てれば効果的な刺激提示が可能である。

例えば、嵐のように激しく風向きが変わる状況も再現できる。０１ｏｒ６５は広い範囲から気体を放出できるため、風などの皮膚触覚提示に適している。また、図２６に示したように、バーチャル砲筒を構成して気流、香り、霧の渦輪などを放出してもよい。物理的には狭い空間であるが、五感提示によって高い臨場感を演出できる。

図２７（Ｃ）は、床用画面１０−３の断面構造を示している。同図において、１２Ｂは裏側基板で、図２７（Ｂ）で説明した表示素子１１が横に並んでいる。穴０２には管０２ａが設けられ、管の上には穴を設けた透明な表側基板１２Ｃが設けられている。つまり、１２Ｂと１２Ｃの間に１１が設けられ、１１の間に両基板を貫くように穴０２が設けられ、穴の淵は１２ａによって密閉されている。管０２ａは、気流を通過させると共に、１２Ｃを支持する機能を有する。０２ａと１２Ｃは密閉されるため、穴から埃や湿気は入らない。

１２Ｂの下には、気体放出・排出装置０１ｏｒ６５が設けられている。また、管０２ａの一部には、図２、又は、図７に示した構造の香り供給部３０−１、３０−２が設けられている。０２ａからは、空気Ａｉｒの他、様々な香りＦｒｇを放出できる。例えば、お花畑を映像で表現する場合には花の香り、朝霜の風景を表現する場合には低温の霧などを放出できる。

１１の光主放出面１９ｋから放出される光をＬｉｇｈｔで示す。穴に設けられた管０２ａの先端は、レンズ１９の先端より突出しているが、前記光Ｌｉｇｈｔに掛からないように設定される。つまり、同図のように、発光体１８と光主放出面１９ｋを結ぶ錐形内（Ｌｉｇｈｔ）に穴０２、又は、穴に接続される管０２ａが入らないように構成できる。Ｌｉｇｈｔは管内を照明しないので、穴は暗く視認されない。

図２７（Ｄ）は、穴近傍の他の構成例である。１２Ｃと０２ａと８６がプラスチックなどで一体成型される。８６は、表側基板の支持部である。当該一体構成物を１２Ｂの上に被せることで本発明の画面を構成できる。製造しやすい。また、１２Ｃが汚れたり、傷ついた場合は、取替えできる利点がある。

表側基盤１２Ｃの上を人が歩くため、透明性が高く、強度のある素材で構成する。強化樹脂、ガラスなどが利用できる。また、１２Ｃの上に、更に穴の開いた透明シートを張り、床面を補強してもよい。穴０２の上には、当該穴を目立たなくすると共に埃が入らないように、メッシュなどの気流通過素材を設けてもよい。

図２７（Ｅ）は、図１６（Ｄ）の円筒型レンズを用いた表示素子１１で画面１０−３を構成した実施例である。１２Ｂの上に１２Ｃを張り合わせる。レンズの前面が平坦なので製造しやすく、薄型に適している。清掃も容易である。なお、表示素子（レンズ）は、四角柱型でもよい。また、穴は円形の他、四角形を含む多角形でもよい。

映像が大画面、高解像度になり臨場感が高まると、香りや皮膚触覚が欲しくなるのは自然である。本発明では、これら全てを実現できる。注視点検出から利用者の意図を推定できるため、眠気を検出して活性化を促す映像、香りを提示する、興奮を検出して沈静作用のある香りを提示するなどが可能である。噴水の立体映像を提示し、観察者が近づいたことを検出して水しぶきがかかる感触が得られるように、冷水を霧化し、気体発生装置から当該霧を顔に向けて放出してもよい。同時にその場の音を近くのスピーカから提示できる。

図２６、図２７の実施例では、複数の画面に多くのカメラ（７２）を内蔵できるので、利用者を同時に様々な方向から撮影し特徴点を抽出できる。当該特徴点の３次元位置を検出し、予め用意した利用者の３次元モデルと照合することにより、利用者の３次元映像をリアルタイムに制作できる。当該特徴点情報と聴覚、嗅覚、触覚情報を遠隔地に伝送し、再構成することにより、五感提示可能な知的符号化通信が実現できる。

本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階において、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することが可能である。また、上記実施形態は、種々の段階の発明が含まれており、適宜な組み合わせにより実施してもよい。更に、上記各実施例の構成要素は、その目的を踏まえて適宜省略する、又は、周知慣用技術で補うことができる。

以下のような装置、サービスへの利用が可能である。
（１）高臨場感映像表示装置；映像のストーリーに同期して、香り、気流、立体音響が提示できる。つまり、従来の視覚、聴覚に加えて、嗅覚、触覚を提示できる。臨場感が向上し、内容理解が深まる。香りや気流の切り替えは高速にできるので、次世代テレビジョン、映画・インターネット映像コンテンツ、体感ゲームに最適である。
例えば、ホラー映画を鑑賞中の利用者に背後から生暖かい、異臭を吹きかけることもできる。臨場感が増し、関心が高まる（図２５（Ｂ）、図２６、図２７など）。

（２）高臨場感シミュレータ；現実に起こりえる様々な状況をバーチャルな環境でつくり訓練や確認などに利用できる。本発明は、五感提示可能なので、現実に近い高精度なシミュレーションが可能である。例えば、車の運転支援、飛行機の操縦支援、住宅の設計確認、旅行目的地選択確認、防災非難の訓練、ゴルフや野球などの打撃練習などに利用できる。当該シミュレータを利用した練習、訓練では、旨く行ったときに気持ちが良くなる仕掛けがあると訓練効果が高まる。特に集中力が要求されるスポーツシミュレーションでは、脳からα波が出る状態を作ることが重要である。そこで、ゴルフ練習などで、満足の行くショットが打てた場合に気持ちが良くなる香りを提示すると良いイメージが記憶に残り、実際のショットでも脳がリラックス状態になり、良い結果につなげることができる。

（３）バーチャル博物館・美術館；五感提示可能なので、展示品を実際に使用している感覚で鑑賞することができる。３次元物体をＣＧで制作し全方位から観測可能にし、選択した方向から、香り、風、音響を提示するように構成できる。「このような匂いのある場所
でこのようなものが使われていた」などと、五感を刺激する展示が可能である。博物館の一角に設置し来場者の案内サービスに利用できる。また、病院、医療機関に設置すれば、寝たきり生活を強いられる者、身体障害者が、居ながらにして世界の博物館、美術館を訪ねることができる。

（４）バーチャル会議システム；通信を利用し遠隔地の人々があたかも一堂に会した感覚で会議ができる。臨場感が高まることで、より複雑な議題を扱うことができる。

（５）癒し空間生成装置；お気に入りの場所の映像、音響とともに、香りや気流を提示すると癒し空間が生成できる。例えば、海の映像に汐の香りを提示する、森の映像に森林系の香りとマイナスイオンを含む霧を提示するなどである。ストレス解消や苦痛緩和の要求が高い病院の待合室、ホテルの客室、集中力を高めたい子供の勉強部屋、汗臭さを解消したいスポーツ練習場、安らかな眠りを誘発させたい寝室、特別な顧客にサービスする航空会社、銀行のロビー、会議室などに最適である。

気体の中に混ぜる化学物質としては、例えば、風邪の予防には、ヒノキ、レモン、ハーブ系の香りが効果的である。花粉症にはユーカリ、ペパーミントなどが効果的である。次亜塩素酸ナトリウムは殺菌作用あるので、水に溶かし噴霧することで感染症予防になる。例えば、滝の映像を表示し、画面からこれらの薬品を含有する霧を放出してもよい。また、高濃度酸素を放出してリフレッシュな感覚が得られるように構成できる。

（６）電子看板（デジタルサイン）；図１９に示すように、大型ディスプレイから映像と共に香り、気流が提示されると、通行人は関心を示すので、立ち止まらせる効果がある。従来の看板広告に代わる次世代の五感デジタル広告として利用できる。

（７）映像香り時計；画面に時計の盤面を表示し、時報として香りを発生させることができる。例えば、朝は、ベルガモット、レモン、ペパーミント、コーヒーなど爽やかな目覚めの良い香り、昼間は、グレープフルーツ、シダーウッドなど集中力を高めるリフレッシュな香り、夜は、ラベンダー、ローズウッド、スイートオレンジなどのリラックスな香りを放出できる。前記時計の盤面には、時刻に相応しい映像を表示してもよい。短い時間で部屋の香りを切り替えると、香りが複雑に混ざり、素敵な芳香空間を作る。

（８）照明装置；図１１に示すように、本発明の表示装置は、照明装置としても利用できる。特に、高輝度ＬＥＤを画面に用いると、蛍光灯、電球に替わる照明装置になる。画面に穴を設け気体が通過できるようにすると、空気清浄機能をもたせることができる。タバコの煙の排出、塵、花粉などの除去が可能である。

画面の穴に参照光放出装置とカメラを設け、人の位置を計測し、その人の周りのみを照明することができる。画面には、当然、文字などを表示してもよい。通常は、照明として使用し、緊急時などに人の通過を検出し、誘導非難などの絵や文字を表示することができる。

色彩は、嗅覚印象と密接な関わりがある。色付き照明装置において、嗅覚予期を想定して、ボードの穴から合致する香りを提示すると、視覚刺激と嗅覚刺激の感覚統合が起き心理的効果が高まる。ここで、嗅覚予期とは、「これから香りが来るぞ」と言う期待感である。感覚統合とは、イメージが合致することを意味する。香りと照明色の心理的作用に正の相関があるものが望ましいのは当然である。

具体的には、空気清浄作用のあるユーカリ、ペパーミントなどの香りには、薄いグリーン色の照明、明るくポジティブな印象のあるスイートオレンジ、マンダリンなどの香りには、暖かみのあるオレンジ色、静かで落ち着いた印象のあるラベンダーには、薄い紫またはブルー、誘引効果があるイランイランなどには、薄いピンクまたは赤色、リフレッシュ効果のあるグレープフルーツ、レモンなどの香りには、薄い黄色などが効果的である。

画面に設けた砲筒から霧の渦輪０４を放出し、当該放出に合わせて画面の照明素子を駆動すると、空間に霧の渦輪が浮かび上がり、姿、色彩を変えながら飛行する。癒しの空間を演出できる。

（９）ディスプレイ型エアコン；本発明は、空気が通過する大画面ディスプレイであり、有機ＥＬ素子などを用いて薄型に構成できるので、住宅用高機能窓、又は、壁組み込み型の空気清浄装置（エアコン）として利用できる。図２６、図２７では、壁全体が画面であり、雰囲気制御装置でもある。窓として利用する場合には、室内の気圧を高めれば、室内の淀んだ空気が排出される。気圧を下げれば、外の新鮮な空気を室内に取り込むことができる。

（１０）家庭用メディアルーム；図２６、図２７に示すような大型表示装置で部屋の複数の壁を構成する。つまり、表示装置組み込み型壁を建築資材として提供できる。利用者は表示装置に囲まれ、映像、音響、香り、風などが提示されるので、高臨場感でマルチメディアコンテンツを楽しむことができる。また、通信装置を用いれば、居ながらにして、世界旅行を楽しむことができる。更に、表示装置に視線検出装置を組み込めば、画面上の注視オブジェクトが推定できる。利用者が関心を示したものを推定して商品広告を香りと共に提示するなど、多様なサービス提供が可能である。

（１１）映像エアーカーテン；図２７（Ｃ）の床画面は、床に映像を表示し、気流を通過させることができる。デパートなどの入り口で、床に大画面映像を表示し、天井から床に気体を流すエアーカーテンを設ければ、お客の関心を引くため、人寄せ、販売促進に有効である。

本発明は、画面に設けた穴を介して香り、気体、音、又は、これらの組み合わせからなる感覚刺激媒体を映像とともに利用者に提示できる臨場感の高い表示装置を実現するもので、技術的な課題は、以下の通りである。

（１）画面に設けた穴が知覚されにくく（非視認性が高く）、映像の品質が高い画面構造にする。
（２）当該穴を介して、前記感覚刺激媒体を利用者が注視している対象からあたかも発している如く放出する、又は、利用者に向けて放出する。
（３）香り、気体を空間的、時間的に高い精度で制御して提示できるようにする。また、できるだけ多くの香りを切り替えて提示できるようにする。
（４）穴が汚れた場合は清掃できるように、メンテナンス性が良い構造にする。
（５）薄型で場所を取らずどこにでも設置できる表示装置とする。また、利用者を画面で囲むことができる没入型の表示装置をコンパクトに実現する。

＜手段１＞
本発明の表示装置は、図１〜図２７に対応づけて説明すると、
自発光体（１８、又は、１１）を用いた画面（１０）、又は、前面に反射材を設けた前方投影スクリーン（２８）に、先端穴径が０．１ｍｍ以上で、複数の画素から画像が知覚されるための最短視距離において視角０．５度以下、又は、通常視距離において０．２５度以下の穴（０２）を複数設け、当該画面の裏側に感覚刺激媒体として香り、又は、気体、又は、音、又は、これらの組み合わせを放出する装置を近接して設け、当該媒体は穴を通過する際に互いに干渉して放出されることを特徴とする。

前記前方投影スクリーン（図１２の２８）は、ボード、シート、布などの基板に粒子状反射材（８３）を敷き詰めて構成できる（図１２（Ｄ））。前記反射材としては、球状透明体、微小直角反射鏡などの再帰性反射特性があり、反射光が利用者の居る所定の視野範囲に広がるものがよい。当該粒子状反射材の間に穴（０２）を設け、前記感覚刺激媒体を通過させることができる。当該反射材は、明るい鮮明な画像を形成するとともに、穴の非視認性を高めるように作用する。

また、前記スクリーンは、図１２（Ｆ）に示すように、フレキシブルなシートで構成し、穴径は、感覚刺激媒体通過時に変化させてもよい。風圧、音圧などによって、穴径が拡大するように構成できる。

自発光体を用いた画面（１０）では、自発光体の前にレンズ（１９）を設ける（図９（Ｅ）、図１４〜図１６、図１８）、又は、自発光体の裏側に反射鏡（Ｒｅｆ）を設ける（図１６）、又は、自発光体の周囲に遮光部（ＳＬ、０２ａなど）を設ける（図９（Ｅ）、図１１、図１４、図２７）などにより、自発光体からの光を前方に導くことができるため、光が穴を照らすことは少ない。また、自発光体を設ける基板に光を吸収する黒系色を用いれば、穴の存在は更に知覚されにくい。このように、穴の非視認性が高いため、映像品質は良い。

本発明では、穴は視認されにくいため、穴径を大きくできる。画面（１０）、又は、前方投影スクリーン（２８）は薄く構成できるため、貫通穴は短くでき、従って、感覚刺激媒体の通過方向に自由度がある。また、先端穴径が０．１ｍｍ以上であれば、清掃が容易でメンテナンス性がよい。香り、気体を通過させる場合は、穴は汚れ易いため、メンテナンス性は特に重要である。

前記画面の裏側に感覚刺激媒体放出装置を近接して設けるため、当該媒体を画面の所定の場所から放出できる。また、画面に設けた複数の穴を前記所定範囲にすることにより、通過する感覚刺激媒体は干渉しやすく、当該媒体を所定の方向に放出できる。つまり、画面に表示された対象物から、あたかも発しているかのごとく、利用者が居る方向に感覚刺激媒体を放出できる。

例えば、気体を放出すれば風を表現できる。気体には、空気、香りや薬剤を含む空気、霧などの水分を含む空気、暖気、冷気、又は、これらの組み合わせが可能である。図２６、図２７に示すように、方向が変わるような風の表現も可能である。

画面の所定の場所から気体を渦輪にして放出できる。図１９、図２５（Ｂ）、図２６に示すように、渦輪に香りを入れて放出すれば、香りを周囲に拡散させることなく、利用者の正面に提示できる。香料の使用効率は高く、少ない香料で所期の嗅覚特性が得られる。また、香りが利用者の周りに残ることが少ないので、香りの切り替えが容易である。

図２３、図２４、図２５（Ｂ）、図２６に示すように、音波を干渉させ所定の方向に放出することによって、利用者に音の方向を知覚させることができる。また、超音波スピーカなどの指向性スピーカを用いて、音波を利用者に向けて放出できる。

更に、映像の表現に合わせて、香り、及び、音付きの風など異なる媒体を干渉させて放出し、臨場感を高めることができる。

本発明の画面は、薄く場所を取らないため、図２５（Ｂ）、図２６、図２７に示すように、利用者を取り囲むような没入型表示環境を実現できる。

前記画素（１１）は、３色（赤色、緑色、青色）の自発光体（１８）で構成できる。穴は、画素間に設けることができる。前記最短視距離は、複数の画素から画像が知覚されるための距離で、前記穴の径は、利用者の視覚的体制化を阻害しない範囲で設けられる。

カラー画面の場合、前記最短視距離を３色が混じってほぼ単一色に見える混色距離、又は、画素の大きさが視角０．１度程度で観察される距離としてもよい。この場合、穴径は、画素の概ね５倍程度まで大きくできる（図１６（Ｃ））。通常視距離は、普段最も多く観察される距離、又は、前記最短視距離の２倍程度とすることができる。

しかし、穴径を０．５度より更に大きくすると、画素間隔が広がり穴の存在も気になるため、画像品質は極端に劣化する。従って、前記範囲が望ましい（図１７参照）。

前記画素の形状は、方形、又は、円形が望ましい。穴（０２）は、円形が望ましいが、画素間の形状に合わせてもよい（図１５参照）。前記穴（０２）は、図１、図７、図１６などに示すように、画素配列に乱れが生じないように、画素間に設けることが望ましいが、図９に示すように、画素間隔が小さい場合は、前記条件を満たす範囲で数画素分の領域を穴（０２）に割り当てることができる。

＜手段２＞
本発明の表示装置は、図１、図６−７、図１１、図１４、図１９、図２０、図２３に対応づけて説明すると、
手段１において、前記穴（０２）は先端部から穴奥に向けて広がるように構成され、又は、前記複数の穴には気流管（０２ｘ、ｘ＝ａ〜ｅ）が接続され、当該穴部は、清掃可能であって、前記感覚刺激媒体は当該穴を通過し、互に干渉し所定の方向に放出されることを特徴とする。

前記自発光体を用いた画面（１０）、又は、前面に反射材を設けた前方投影スクリーン（２８）に設ける穴の形状を、穴先端から奥に向けて径が広がるように構成することによって、前方から見ると知覚されにくく（非視認性が高く）、媒体の流れは穴通過時に整えられるため、複数の穴を通過する感覚刺激媒体は互いに干渉しやすくなる。また、穴に気流管を設けた場合も同様に媒体の流れが整えられ、画面から放出された感覚刺激媒体は互いに干渉しやすくなる。

当該画面に近接するように感覚刺激媒体放出装置を設けることによって、当該媒体は所定の方向に効率よく放出される。特に、図１、図６、図７に示すように、前記穴、又は、気流管に瞬間的に気圧を加えると、整えられた各気流が干渉し気体の渦輪を作る。また、気流管の一部に香りを通過させることによって、気体に香りを混ぜ、利用者に向けて効率よく提示できる。

＜手段３＞
本発明の表示装置は、図１、図６、図７、図１９、図２５（Ｂ）、図２６（Ａ）に対応づけて説明すると、
手段１において、前記複数の穴を設けた画面裏に近接して設置される香り、又は、気体、又は、これらの組み合わせを放出する装置（０１）は、当該穴が設けられた画面領域（Ａｒｅａ０５）に占める当該穴先端の総面積（ΣＯｐｅｎ０２ｉ）の割合ＹＡＳが１０％以上になるように構成され、当該複数の穴にほぼ同時に瞬間的な気圧が加えられて、気体の渦輪が放出されることを特徴とする。

手段３では、画面に設ける穴径を前記手段１の範囲に設定して穴の非視認性を高くし、穴の密度ＹＡＳを１０％以上にし、画面の裏側に近接するように瞬間気圧発生手段（０１）を設けることによって、気体の渦輪を作ることができる。当該渦輪に香りを混入すると効率の良い嗅覚提示が可能である。表示画面の穴の存在が分かり難く、しかも当該画面の中から香りが指向性を持って利用者に提示される。

画面から放出される気体の渦輪は形を崩さずに飛行する性質があるため、画面と利用者が離れていても香り、又は、気体を極めて効率よく利用者に搬送できる。利用者が表示対象を注視した際、画面の中から香りが飛び出してくるため、あたかも当該表示対象から香っているかのような嗅覚刺激となり、高臨場感が得られる（図１９、図２５（Ｂ）、図２６（Ａ））。

前記瞬間的な気圧を加える方法には、図１（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、圧縮板（５１）を急速に押し出し、ゆっくり引く方法（Ｋ１）と、圧縮板を押し出した後、急速に引く方法（Ｋ２）がある。Ｋ１では、図４に示す回転方向の渦輪が生じ、Ｋ２ではその逆方向の渦輪が生じる。Ｋ２の方が残留気体の帯が生じにくい。

空気砲は従来存在するが、映像表示装置の中にその存在は分からないように組み込んだ例は存在しない。

＜手段４＞
本発明の表示装置は、図１〜図３、図６、図７に対応づけて説明すると、
手段３において、前記穴の一部には、香りを供給する気流管が設けられ、前記瞬間的な気圧が加わる際に、当該気流管にも気圧が加えられ、香りが前記気体の渦輪に混ざって放出されることを特徴とする。

手段４において、複数の穴に瞬間的に気圧を加える際に、香りを供給する気流管にも気圧が加えられるため、当該気流管の中の香りは渦輪に混じって放出され、管の中には残らない。従って、香りは無駄なく有効に利用され、かつ、高速な香りの切り替えが可能である。当該穴に数１０から数１００種類の前記気流管を設ければ、選択の組み合わせを変えることによって、数千種類の香りを提示できる。

手段４において、前記香りを供給する気流管には、図１、図２、図３、図６、図７に示すように、化学物質供給手段（３０、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｄ）、及び、当該供給を制御する手段を設けることができる。当該化学物質供給手段には、霧発生装置を利用できる。当該穴に直接設けてもよいし、気流管の管壁に設けてもよい。

霧発生装置としては、液体を超音波で振動して霧化する方式（超音波霧化方式；図６（Ｂ）（Ｃ））、液体を高電界で引きちぎるようにして霧化する方式（静電霧化方式）、狭い隙間に液体を入れピエゾ素子（圧電素子）によって当該液体に瞬間的な圧力を加えて当該隙間から液滴を放出する方式（ピエゾ方式；図６（Ｄ））、狭い隙間に液体を入れ静電圧力素子によって液体に瞬間的な圧力を加えて隙間から液滴を放出する方式（静電圧力方式）、狭い隙間に液体を入れ加熱素子によって液体を瞬間的に蒸発させ当該圧力によって当該隙間から霧を放出する方式（サーマル方式）などが利用できる。

＜手段５＞
本発明の表示装置は、図１、図９、図１１、図１４〜図２１、図２３、図２４、図２５（Ｂ）、図２６、図２７に対応づけて説明すると、
手段１から手段４の何れかにおいて、前記自発光体（１８、又は、１１）は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、又は、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ）、又は、液晶素子（ＬＣ）と照明素子の組み合わせ、又は、放電を利用した素子（ＫＥＮ、ＤＥＮ）であって、当該自発光体を用いて画面の画素部が薄型に構成され、当該画素間には、画面（１０）を貫くように前記感覚刺激媒体が通過できる前記穴（０２）が設けられることを特徴とする。

手段５において、前記自発光体を用いた画素部は、画面となる基板上に集積回路技術などを用いて、極めて小さく、薄く作ることができる。当該画素部の薄さを利用することにより、前記感覚刺激媒体が様々な方向に通過できる穴を構成できる。

即ち、図９、図１８、図２４に示すように、薄い基板に薄い自発光体を形成すれば、貫通穴は短く、感覚刺激媒体を様々な方向に放出できる。また、図１、図１１、図２３に示すように、基板断面において、自発光体の脇に穴を斜めに設けることにより、画面表面から裏面に向けて穴径を広げることができるため、同様に感覚刺激媒体放出方向の自由度を大きくできる。また、図１５（Ａ）に示すように、大きな面積の穴を設けても同様である。当該穴には、感覚刺激媒体の流れを整える気流管を設けることができる。

当該画面に感覚刺激媒体放出装置を近接するように設けるため、複数の穴から出た媒体を相互に干渉させ、所定の方向に制御して放出できる。また、画面の裏側の任意の場所に感覚刺激媒体放出装置を多数設置できる。従って、図２５（Ｂ）、図２６、図２７に示すように、画面の表示対象の近傍から、利用者が居る場所に向けて感覚刺激媒体を放出できる。

例えば、図１の例では、穴の形状を先端部が小さく腹部（奥の部分）を大きくでき、又は、穴に気流管を接続できる。その結果、空気の流れを砲筒中心部に整えることができ、形状の綺麗な渦輪を生成できる。当該渦輪は、真っ直ぐ遠くに飛行する。また、図９、図２６（Ｇ）、図２７の例では、気流の方向を画面に直角のみならず、斜め方向に変えることができる。図２３、図２４の例では、音波の方向を制御できる。これらを組み合わせて、映像の内容に合致した、香り、気体、音を利用者に向けて放出できるのは当然で、高臨場感が得られる。

手段５において、基板上に穴を設ける製造工程に関して、自発光体を形成してから開けてもよいし、予め穴のあいた基板に自発光体を形成してもよい。

＜手段６＞
本発明の表示装置は、図９、図１１、図１８、図２０、図２４、図２７に対応づけて説明すると、
手段５において、画面は、裏側と表側とからなる２枚の基板（１２Ｂ、１２Ｃ）の間に、前記自発光体（１８、１１）が実装され、かつ、画素間に両基板を貫くように前記穴（０２）が設けられ、当該穴を通過する感覚刺激媒体が両基板間に進入するのを防止するための密閉が少なくとも穴の周囲に施されていることを特徴とする。

手段６では、画面に設けた穴を感覚刺激媒体として、香り、気体（霧、温風、冷風を含む）、音などが通過する。自発光体は耐環境性の弱いものが多く、当該自発光体を用いた画素間に貫通穴が設けられると、自発光体の保護は重要な課題になる。そこで、例えば、図９、図１１、図１８、図２０に示すように、２枚の基板（１２Ｂ、１２Ｃ）を用い、一方に自発光体を一体形成などの方法で設け、もう一枚の基板を前記基板に重ねるようにして、自発光体を密閉し外界から遮断して保護する。これにより、当該穴から２枚の基板の間に空気、水分、埃などは入らず信頼性は大きく向上する。

当該密閉には、接着材を用いてもよい。紫外線硬化型接着材などが使用できる。穴の淵を溶解して接着してもよい。

また、図９、図１１、図１８、図２０、図２７に示すように、画面は薄く、貫通穴は短く、表面は滑らかに製造できるため、穴が香料、霧などの感覚刺激媒体の残留物で汚れた場合でも、清掃しやすくメンテナンス性が良い。

手段６において、前記表側基板（１２Ｃ）は、利用者側に設けられる基板を意味し、光を通過させるガラス、樹脂なとの透明部材で構成できる。シート状部材でもよい。なお、前記２枚の基板は、本画面に必要な要素を意味しており、当該基板の補強などのため更に別の基板、膜、シートなどを設け、多層にできるのは当然である。

手段５、手段６において、自発光体の前面には、レンズを設け、レンズの脇に穴（０２）を設けることができる（図９（Ｅ）、図１８、図２０）。図１６（Ｂ）に示すように、レンズ（１９）は、光主放出面（１９ｋ）を持ち、穴（０２）は当該光主放出面を避けるように基板に設けることができる。つまり、穴の先端は、当該光主放出面より後方に設けることができる。又は、図２７（Ｃ）に示すように、自発光体（１８）と光主放出面（１９ｋ）を結ぶ錐形内（Ｌｉｇｈｔ）に穴（０２）、又は、穴に接続される管（０２ａ）が入らないように構成できる。光主放出面は、１８、１９の構造と凹面鏡Ｒｅｆによって形成できる。以上のように、自発光体の光は、レンズにより拡大され前方に放出されるが、穴は、当該レンズより後方に配置できるため目立たない。穴の非視認性は高い。

図９（Ｅ）、図１８、図２０に示すように、レンズをアレイ状に設けた穴付きシート状透明部材を表側基板（１２Ｄ）として使用すると、レンズによって自発光体が拡大されるため、小さな自発光体を用いることができる。つまり、自発光体は基板に離散的に配置でき、自発光体と穴との距離を広く取ることができる。このため、密閉のための基板接着領域を広く取れ、自発光体を確実に密閉でき、高い信頼性が得られる。

また、図１１（Ｇ）に示すように、液晶素子（ＬＣ）と照明素子の組み合わせを用いる場合には、前記両基板（１２Ｂ、１２Ｃ）を貫く穴（０２）を密閉する構造（ＳＬ、０２ａ）は、照明素子（ＬＥＤ）の光が穴領域に漏れないように作用させることができる。

また、図２７（Ｃ）に示すように、ＬＥＤを用いた画面の例では、裏側基板（１２Ｂ）にＬＥＤを設け、当該素子を覆うように透明表側基板（１２Ｃ）を設け、当該２枚の基板を貫く穴（０２）を設け、当該穴の淵を管（０２ａ）で密閉するように構成してもよい。透明基板（１２Ｃ）に、強化ガラス、強化樹脂などを使用すれば、当該画面の上を歩くことができる。

＜手段７＞
本発明の表示装置は、図２５（Ｂ）、図２６、図２７に対応づけて説明すると、
手段５で示した表示装置の画面で利用者を囲み、画面内の所定場所から利用者に向けて、香り、又は、気体を放出し、当該香り、又は、気体は他方向の画面の穴から排出することを特徴とする。

手段５に示した表示装置は、香り、又は、気体を画面の所定の場所から所定方向に放出でき、また、図８に示すように画面に設けた穴から排気することもできる。更に、図２７に示すように薄型に構成できる。

図２５（Ｂ）に示すように、湾曲した画面の表示装置を用いる、又は、図２６、図２７に示すように、表示装置を複数用いることによって、画面で利用者を囲むことができ、利用者の周りに様々な気流を作ることができる。例えば、利用者の位置を検出し、当該利用者が立っている場所に気流を発生させれば、風の表現（触覚提示）が可能である。任意の方向（前後、左右、上下、斜め）から風や香りを提示できる。また、風の向きが変わる様子を高精度にシミュレーションすることもできる。

没入型大画面表示装置では、利用者の作業空間は画面で囲われるため雰囲気が汚れやすい。前に提示した香りが残っていると、香りの切り替えが困難である。しかし、本発明では、ある画面から放出した気体を別の画面で吸引し排出できるため、利用者作業空間の香りを高速に切り替えることができる。

本発明の表示装置は薄型なので、部屋の壁に組み込むことができる。家庭用のマルチメディアルームなど限定された狭い空間にも設置できる。画面からは、空気を、加熱、又は、冷却、又は、加湿、又は、除湿して放出できる。図２６（Ｇ）に示すように、画面（１０）の裏側にエアコン装置（Ａｉｒｃｏｎ）を設け、画面を気体放出部（０１）、又は、排気部（６５）とすることができる。部屋の壁は、大型画面表示装置であり、エアコン装置でもある。そのようなコンパクトな没入空間が実現できる。

＜手段８＞
本発明の表示装置は、図９、図１６、図１９、図２０、図２３〜図２７に対応づけて説明すると、
手段１から手段７の何れかにおいて、画面の前記穴を通過する参照媒体を捉えるセンサによって、画面前の利用者が検出され、前記感覚刺激媒体は表示対象付近から当該利用者に向けて放出される、又は、前記センサによって、利用者の画面上の注視対象が検出され、前記感覚刺激媒体は当該注視対象付近から放出されることを特徴とする。

手段８において、前記センサとして、図１９に示すように、指向性信号発生装置ＤＴと当該信号を受信する携帯端末Ｕｅの組み合わせ、超音波センサ、近赤外光センサなどが利用できる。参照媒体としては、電磁波、超音波、近赤外光などが利用できる。また、図９、図１６、図２０、図２３〜図２７に示すように、カメラ７２を用いた画像計測が利用できる。画面の前記穴にカメラを設けることで、利用者の位置を高精度で検出できる。また、視線検出手段を組み合わせることによって、注視対象を高精度で検出できる。

前記画像処理によって人物を検出する際、図９、図１６、図２４に示すように、画面内から参照光として近赤外光（ＩＲ）を照射し、当該反射光を前記穴（０２）に設けたカメラ（７２）で捉え、当該画像を処理して人物特徴点を抽出できる。人物特徴点が求まれば、眼、鼻、耳などの位置を検出できる。また、人物特徴点として瞳孔、角膜反射像を抽出することによって視線を求めることができ、注視対象を検出できる。

画面前の利用者は、画面から放射される映像光の影響を受けるため、従来のように可視光カメラで撮影すると人物像の明るさは不安定になり、特徴点を明確に抽出することが難しい。本発明では、近赤外参照光を用いることによって、近赤外反射光のみを分離して捉えることができる。カメラ画像は明るく人物特徴点を明確に撮影できる。特徴点の抽出処理は容易で検出精度が高い。大画面と相対する利用者を検出して、その結果を感覚刺激媒体の放出に利用する本発明においては、特に重要な技術である。

従来の表示装置では、仮に、画面前の利用者の位置が検出できたとしても、画面内から利用者の居る所定の場所に香り、気体、音の感覚刺激媒体を正確に放出することは難しい。特に、香りや気体は、拡散する性質があるため、広がらずに所定の場所、又は、所定の方向に放出することが難しい。

しかし、手段８では、図２５（Ｂ）、図２６に示すように、画面には、感覚刺激媒体を放出する手段（０１、６０、６１、６３）を複数設け、選択的に駆動できる。また、感覚刺激媒体を画面に垂直方向のみならず斜め方向からも放出できる。更に、渦輪としても放出できる。このように、感覚刺激媒体が放出される空間位置や方向の制御が高精度で可能なため、利用者の位置情報、又は、注視対象情報に基づいて、表示対象（オブジェクト）に対応する香り、気体、音を適切に放出制御できる。映像の表現にあった感覚刺激が提示されることにより、心理的効果が相乗され高臨場感が得られる。

手段１から手段８の何れかにおいて、映像表示手段としては、２次元映像表示手段、３次元（立体）映像表示手段が利用できる。後者としては、３次元世界モデルを透視投影変換して運動視映像を表示するコンピュータグラフィックス（ＣＧ）手段（図２５（Ｂ））、左右の眼に視差画像を表示する両眼立体視手段が利用できる。両眼立体視手段の具体例としては、レンチキュラレンズ方式（図２０）、偏光眼鏡方式、時分割眼鏡方式（図２５（Ｂ）の８２）などが利用できる。何れの場合も、オブジェクト（Ｏｂｊ）が視知覚される位置近傍の画面から感覚刺激媒体を放出できる。

前記複数の感覚刺激媒体放出手段の選択方法としては、利用者（観察者）の位置を検出する手段（図２６の７０）を組み合わせ、オブジェクトが視知覚される位置（図２５のＯｂｊ）と観察者位置（Ｐ１）を結ぶ線分からの距離が短い感覚刺激媒体放出手段を選択する方法が利用できる。また、単眼視の場合は、画面上のオブジェクト近傍の感覚刺激媒体放出手段を選択できる。

以上説明したように、本発明の表示装置は、映像に対応付けて、香り（嗅覚刺激）、気体（皮膚触覚刺激）、音（聴覚刺激）、又は、これらの組み合わせを提示できる。応用について説明する。

嗅覚刺激の場合は、例えば、花畑（オブジェクト）が表示された画面近くの香り放出装置から当該花の香りを放出できる。また、利用者を画面内の所定位置に誘導する手段を併用できる（図１９）。音声情報、視覚情報を用いて、例えば、利用者を花が表示されている画面領域に誘導し、当該画面内から香りを放出できる。

皮膚触覚刺激の場合は、例えば、扇風機（オブジェクト）が表示されている画面、又は、木々（オブジェクト）が揺れている様子が表示されている画面の近くの気流発生装置から風を放出できる。また、滝（オブジェクト）が表示されている画面から水しぶきを連想させる霧を放出できる。

聴覚刺激の場合は、画面の裏側に複数のスピーカを配置し、音響発生オブジェクトの近傍のスピーカを選択して駆動できる。例えば、図２５（Ｂ）に示すように、オーケストラの団員の等身大オブジェクト（Ｏｂｊ−Ｐ）を画面に表示し、各楽器パート位置から当該楽器の音を提示できる。運動視映像の場合は、利用者の位置が変わると、当該楽器パートの画面上の位置も変化するため、当該位置変化に応じて、スピーカを切り換えて、又は、音波の方向を変えることができる。スピーカには超音波スピーカなどの指向性スピーカを使用できる。前記薄型画面に穴を設けることにより、画面に垂直方向だけではなく、斜め方向からも音波を提示できる（図２３）。

図１〜図２７に示すように、自発光体（１８、又は、１１）を用いた画面（１０）、又は、前面に反射材を設けた前方投影スクリーン（２８）に、先端穴径が０．１ｍｍ以上で、画像が知覚される最短視距離において視角０．５度以下、又は、通常視距離において０．２５度以下の穴（０２）を設けるため、当該穴は知覚されにくい。特に、図１、図９、図１１、図１４〜図２１、図２３、図２４、図２６、図２７に示すように、自発光体を用いて画素を構成すると、画素間の穴の非視認性が高く、穴の存在が気にならない。

画面は薄く製造できるため、穴を通過する感覚刺激媒体の方向自由度が高い。特に、自発光体を用いて画面の画素部を薄型に構成すると、貫通穴は短く、又は、穴径は大きく、又は、画面表面から裏面に向けて穴径を広げることができるため、感覚刺激媒体は通過方向の自由度が大きく、穴を斜めに、又は、所定の方向に通過できる。また、穴が汚れても清掃は容易でメンテナンス性がよい。

図９（Ｅ）、図１１、図１８、図２１、図２７に示すように、２枚の基板で自発光体を挟むように密閉し、両基板を貫くように穴を設けることによって、画面を薄く製造でき、穴を香り、湿気を含んだ気体が通過しても自発光体には影響がなく信頼性は高い。

当該画面の裏側に感覚刺激媒体放出装置を近接して設けるため、複数の穴を通過する感覚刺激媒体は相互に干渉しやすく、当該媒体を所定の方向に放出制御できる。特に、図１、図６−７、図１１、図１４、図１９、図２０、図２３に示すように、前記穴（０２）は先端部から穴奥に向けて広がるように構成する、又は、気流管（０２ｘ、ｘ＝ａ〜ｅ）を用いることによって、媒体の流れは整えられ効率よく干渉するため、より所定の方向に放出できる。

また、画面の裏側の広い場所に感覚刺激媒体放出装置を複数設置し、選択駆動できる。従って、画面の表示対象の近傍から、利用者が居る場所に向けて感覚刺激提示媒体を放出制御できる。匂いや風の向きが分かるような嗅覚・触覚提示（例えば、図９（Ｄ））、音の方向が分かる聴覚提示が可能である（例えば、図２３）。また、超音波スピーカ（６０）を用いることもできる。

図１、図６、図７、図１９、図２５（Ｂ）、図２６（Ａ）に示すように、穴の密度ＹＡＳを１０％以上にし、画面の裏側に瞬間気圧発生手段を設けることによって、気体の渦輪を作ることができる。この渦輪の中に香りを混入することで、画面の中から指向性のある香り利用者に放出できる。空間的、時間的にピンポイントで香りを提示できる。利用者が表示対象を注視した際、あたかも当該表示対象から香っているかのような臨場感が得られる。従来の表示装置では実現できない感覚である。

また、穴に数１０から数１００種類の気流管を設ければ、選択の組み合わせを変えることによって、数千種類の香りを提示できる。従来の芳香器では実現できない特性である。

図１９、図２０、図２３〜図２７に示すように、画面に設けたセンサで利用者の位置、利用者の注視対象を検出することによって、利用者への感覚刺激提示はより正確に実施できる。香り、気体、音を利用者の動きに応じて制御できるため、極めて多様な表現が可能である。

例えば、「高原の中をそよ風に吹かれて歩いているような雰囲気」、「吹雪の中を歩いているような雰囲気」、「嵐のように激しく風向きが変わる状況」、「霧や硫黄の匂いによって、温泉地を旅行しているような雰囲気」、「コンサート会場から、楽器の音が飛び出るような感じ（図２５（Ｂ））」などを演出できる。このように、映像と香り、気流、音像を空間的に一致させ、臨場感を高めることができる。

図２６、図２７に示すように、本発明の表示装置は薄型であるため、場所を取らずどこでも設置できる。また、複数の画面で利用者を囲むような高臨場感表示装置を、家庭の居間など限定された狭い空間に設置できる。

符号の説明

本発明の実施態様ついて具体的に説明する。

１１は表示素子で画素（Ｐｉｘ）を構成する。表示素子としては、ＬＥＤ、有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）、プラズマ放電管、小型ＣＲＴ、液晶などが利用できる。１２は１１を実装するボード状基板である。１２の内部には１１を駆動するための回路、配線が施されている。
１１は当該駆動回路に接続されている。当該１２は、プラスチック（成型樹脂）、ガラス、カーボン素材、ＦＲＰ、軽金属、木材、又は、これらの組み合わせで構成できる。薄型が望ましい。

また、カメラ７２は画面の中に固定されるので、製造時にカメラ座標系（特徴点計測座標系）と画面の座標系、即ち、表示座標系との校正が可能である。特徴点計測座標系と表示座標系との相対位置関係を決定するには、例えば、本発明者らによる学術文献「伴野明、岸野文郎、小林幸雄：瞳孔の抽出処理と頭部の動きを許容する視線検出装置の試作、電子情報通信学会、信学論（Ｄ−ＩＩ）、Ｊ７６−Ｄ−ＩＩ、３、ｐｐ．６３６−６４６（１９９３−０３）」に記載のアルゴリズムを用いることができる。装置製造後は、座標変換パラメータを求めるためのキャリブレーションは不要、又は、大幅に簡素化される。このようにして、表示座標系において特徴点の位置を検出できる。

同検出には、例えば、学術文献「大村和典、伴野明、小林幸雄：単眼視画像による顔の向き検出法の指示入力への応用、電子情報通信学会、信学論（Ｄ−ＩＩ）、Ｊ７２−Ｄ−ＩＩ、９、ｐｐ．１４４１−１４４７（１９８９−０９）」に記載のアルゴリズムを用いることができる。左右の眼の位置が分かれば、３次元物体モデルＯｂｊを透視投影変換することにより、画面１０に両眼立体視映像、運動視映像を表示できる。

図２６（Ｄ）は、図（Ａ）に比べ、気体放出装置０１とスピーカ６１の構成が異なる。気体放出装置０１は、横長で図２６（Ｅ）に示す構造である。つまり、画面１０−１の０１の領域に、図７で示した気流管０２１（ｉ＝ａ、ｂ・・）が数多く設けられる。当該０２ｉの中から所定数の気流管をまとめて（束にして）用いることで、バーチャル砲筒０５１（ｉ＝ａ、ｂ・・）を形成できる。気流管の選択方法によって、バーチャル砲筒の場所を変えることができる。利用者の位置を検出し、当該位置近傍のバーチャル砲筒から香りの固まりを放出できる。また、オブジェクトが視知覚される位置近傍のバーチャル砲筒から香りの固まりを放出してもよい。

Claims

画面に最短視距離以上において視認されにくい程度の複数の穴を設け、当該穴を感覚刺激媒体、又は、利用者の感覚刺激媒体提示部位（眼、鼻、耳、顔、手など）を検出するための参照媒体が通過するように構成することを特徴とする表示装置。
請求項１において、
複数の穴は、表示素子間、又は、照明素子間に設けられ、穴径は、０．１ｍｍ以上で、かつ、最短視距離において視角０．５度以下、又は、通常視距離において０．２５度以下であることを特徴とする表示装置。
請求項１において、
画面は、裏側と表側とからなる２枚の基板の間に表示素子、又は、照明素子を設け、当該表示素子、又は、照明素子の間に両方の基板を貫く穴を設け、当該穴の淵が密閉されるように構成されることを特徴とする表示装置。
請求項１において、
画面は、基板にアレイ状に設けた表示素子で構成され、当該表示素子は発光体がレンズによって拡大される構造を有し、穴は当該レンズ間に設けられることを特徴とする。
請求項１において、
画面は、光反射型スクリーン、又は、光透過型スクリーンで構成され、当該スクリーンに穴が設けられたことを特徴とする表示装置。
請求項１において、
画面の穴から感覚刺激媒体を放出する手段が複数設けられ、オブジェクトが視知覚される位置近傍の感覚刺激媒体放出手段が選択的に駆動され、当該オブジェクトに対応する感覚刺激媒体が提示されることを特徴とする表示装置。
請求項１において、
画面に設けた複数の穴、又は、穴に設けた気流管は、集合してバーチャル砲筒を構成し、当該砲筒からは、各穴（気流管）の気流が相互に干渉して放出される、又は、気体が固まりとして放出されることを特徴とする表示装置。
請求項１において、
嗅覚刺激、又は、皮膚触覚刺激媒体である気体は、画面の穴を介して、画面裏側から表側に放出され、表側から裏側に排出されることを特徴とする表示装置。
請求項１において、
画面の穴に小型カメラを設け、カメラレンズの近傍から参照光を照射し、反射光を当該カメラで捉え画像処理によって、利用者の感覚刺激媒体提示部位（眼、鼻、耳、顔、手など）、又は、注視点を検出することを特徴とする表示装置。
薄型画面の穴に撮影方向が制御できる、又は、像を拡大できる小型カメラを設け、感覚刺激媒体提示部位（眼、鼻、耳、顔、手など）を撮影し、当該部位の位置、又は、注視点を検出し、当該情報に基づいて映像、又は、感覚刺激媒体を提示することを特徴とする表示装置。