CN101765798A - 多视点空中影像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多视点空中影像显示装置，用于提供将空间上离开的多个被投影物的镜影像作为实像而集合到空间内的狭窄区域而成像，并可以从多个视点观察的显示装置，该多视点空中影像显示装置构成为，具有具备多个可以将被投影物的实像成像于相对成为对称面的某一个集合平面的面对称位置的实镜影像成像光学系统的多视点空中影像显示光学系统，以使任意的对称面彼此所成的角度在相对该对称面的实像侧小于180度的方式配置所有实镜影像成像光学系统，与各实镜影像成像光学系统的每一个对应地配置被投影物。

Description

多视点空中影像显示装置

技术领域

本发明涉及具备使多个被投影物的实像集中到空中的狭窄区域而成像，并可以从多个观察位置观察的多视点空中影像显示光学系统的多视点空中影像显示装置。

背景技术

已提出了各种具备在空间中假设的平面的一侧配置被投影物，并将该平面作为对称面而在相反侧的空间的面对称位置使被投影物的镜影像成像为实像的功能的光学元件(光学系统)。其中，本发明者提出了具备多个由两个镜面构成的双面角型反射器的光学元件即实镜影像成像元件(以下根据需要称为“双面角型反射器阵列”)(参照专利文献1)、具备回归反射功能的后向反射镜阵列和半透半反镜的实镜影像成像光学系统(参照专利文献2)。

专利文献1的双面角型反射器阵列具备如下新的成像样式：使从该双面角型反射器阵列中的元件平面的一侧中配置的被投影物(包括实体的某物体、影像)中发出的光，在各个双面角型反射器的两个镜面分别反射，并同时透射该元件平面，从而使该被投影物的镜影像在元件平面的另一侧即观察侧中的空间中成像为实像。上述双面角型反射器阵列以由镜面产生的反射光为其基本原理，作为元件，可以构成作为透射型而发挥功能的成像元件、且通过例如在一个元件平面内使多个双面角型反射器朝向各种方向等并研究其配置而成像出多人可以从各个方向同时观察的空中影像的实镜影像成像光学系统(参照专利文献3)。另外，专利文献2的实镜影像成像光学系统具备如下新的成像形式：通过有效地组合使光线向所入射来的原来的方向反射这样的后向反射镜的性质、和使光反射以及透射这样的半透半反镜的性质，可以从宽的视角观察空中影像。

除了这些以外，还提出了如下实镜影像成像光学系统：利用光的折射作用，使用具备焦距为无限大的远焦光学系统的远焦透镜阵列，实现了将远焦透镜元件的元件平面作为对称面而使被投影物的像成像于相反侧的空间的功能(参照专利文献4)。

专利文献1：日本特愿2006-080009申请说明书

专利文献2：日本特愿2007-163323申请说明书

专利文献3：日本特愿2007-054871申请说明书

专利文献4：日本特愿2006-10755号公报

发明内容

但是，在如以往的专利文献1、3、4那样的实镜影像成像光学系统中，在被投影物是立体像的情况下，对于由该光学系统得到的其实像，为从其背侧看到镜影像，且纵深反转。另外，在专利文献1的双面角型反射器阵列以及专利文献4的远焦透镜阵列中，视角被限制，这样无法显示可以从多视点观察的空中影像。其中，在双面角型反射器阵列中，通过如专利文献3所述那样构成的双面角型反射器的配置的研究等，可以扩大左右方向的视角，但纵深仍反转。在专利文献2的后向反射镜型的实镜影像成像光学系统中，虽然可以扩大视角，但纵深仍反转。

本发明的主要目的在于提供一种新的显示装置，利用上述以往例中的向面对称位置的成像这样的光学元件或光学系统的性质，并且可以从多个视点观察被投影物的像，且可以使具有正常的纵深的立体像显示为可以从多视点观察的空中影像。

即，本发明提供一种多视点空中影像显示光学装置，其特征在于，具有具备多个可以将被投影物的实像成像于相对成为对称面的某一个几何平面的面对称位置的实镜影像成像光学系统而成的多视点空中影像显示光学系统，以使任意的对称面彼此所成的角度在相对该对称面的实像侧小于180度的方式配置所有实镜影像成像光学系统，与各实镜影像成像光学系统的每一个对应地配置被投影物。

根据这样的结构，如果在以多个实镜影像成像光学系统的所有对称面为边界的一个空间中，与这些各对称面对应地个别配置被投影物(物体或影像、二维或三维)，则各被投影物的实像分别成像于相对对应的对称面面对称的位置，所以可以从相对多个实镜影像成像光学系统的个别的视点、即多个视点观察各实像。此处，各对称面是与其他对称面在成像实像的一侧的空间(相对所有对称面与被投影物相反一侧的空间)侧附加小于180度的角度而配置的，所以通过调整配置在不同位置的各被投影物的与对称面的相对位置、相对角度，还可以通过所有实镜影像成像光学系统使实像在空中集中到狭窄区域而成像。而且，还可以设为使实像的位置不集中到该空中的狭窄区域的方式。这样，在希望使被投影物的实像集合到一个狭窄区域的情况下，在该希望集合的空间上的场所相对各对称面的面对称位置分别配置被投影物即可。另外，在观察集合到一定的区域的实像的情况下，从各个视点观察到经由向观察方向相向的对称面形成的实像，所以不会受到经由与其他观察方向对应的对称面形成的实像的影响。即，即使在所集合的被投影物的实像彼此空间上重合的状态下，也不会从各视点互相干扰地看到多个实像。

对于各个被投影物，既可以是分别不同的物体、影像，也可以是同一物体、影像。在多个被投影物是相对各视点朝向相同的物体、影像的情况下，由各实镜影像成像光学系统成像的实像全部相等，而看到完全相同的像。另外，当使用多个并非相同，且将一个物体或影像分割而如果是立体则将纵深反转那样的多个被投影物，并在实像位置再现原来的物体、影像那样地配置的情况下，由于成为从不同方向看到一个物体、影像的被投影物的像，所以可以将实像观察为例如如果一个观察者改变视点的位置，则可以从多个方向看到的一个物体、实像。此时，使分割具有重合，而设为在各实镜影像成像光学系统的边界部也可以观察实像，从而可以将被投影物的实像观察为具有连续性的一个物体、影像。

这样，可以使多个被投影物的像集合到空中的狭窄区域而观察，所以例如如果将预先反转了纵深的多个立体像(被投影物)配置在对称面的一侧，则可以在观察侧(实像侧)观察具有正常的纵深的立体空中像。在举出一个例子时，例如在将投影到内侧被挖通的半球状的杯的内面的影像考虑为被投影物时，在观察侧，可以观察在虚拟的半球状的杯的外周面显现的作为影像的“被投影物的实像”。因此，如果向同一形状的两个半球状的杯的内面分别投影影像，则可以在观察侧观察虚拟的球体的表面中显示的“被投影物的像”。另外，被投影物与其像由于处于上下逆转的关系，所以优选将投影到半球状的杯的影像的上下预先逆转。

作为上述那样的多视点空中影像显示装置的具体例之一，可以举出如下装置：多视点空中影像显示光学系统的构成要素即实镜影像成像光学系统中的至少一个是在规定的元件平面上排列了多个由与该元件平面垂直的相互正交的两个镜面构成的双面角型反射器的双面角型反射器阵列，并将该元件平面设为上述对称面。根据这样的结构，在来自被投影物的光透射各元件平面时，通过各双面角型反射器的两个镜面各反射一次而在元件平面的相反侧的空中成像为实像。即，从观察者可以观察通过两个镜面的内角与视线方向相向的双面角型反射器反射而成像的被投影物的实像。另外，在通过所有双面角型反射器朝向同一方向的双面角型反射器阵列得到的实像中，由于可观察范围在水平方向上被限制为几十度左右，所以为了多视点化需要根据视点来调整双面角型反射器的朝向。制造上，在使双面角型反射器朝向同一方向时，有利于低成本化，所以通过朝向被投影物组合多个由朝向同一方向的双面角型反射器构成的双面角型反射器阵列，构成多视点空中影像显示光学系统。此时，由于所有元件平面被配置成观察侧的任意两个元件平面所成的角度小于180度，所以可以配置与各元件平面对应的多个被投影物，可以从对应的各视点观察该被投影物的像。

例如，还可以使构成上述一个元件平面的多个双面角型反射器全部朝向规定的一点。在该情况下，各双面角型反射器可以在其大致正面方向上具有被投影物或视点，可以有效地利用双面角型反射器的可观察范围。

更具体而言，作为利用了双面角型反射器的本发明的一个方式，可以举出双面角型反射器阵列由共用元件平面的多个双面角型反射器阵列的集合构成的结构。根据这样的结构，例如，与在单一的元件平面中朝向多个方向同时形成双面角型反射器的方式相比，平面性地组合多个具备朝向相同方向的双面角型反射器的双面角型反射器阵列而作为单一的双面角型反射器阵列而发挥功能那样地构成，可以实现制造的容易性且降低成本。另外，还可以构成为以朝向不同方向的方式，平面性地组合多个具备朝向规定的一点的双面角型反射器的双面角型反射器阵列，而作为单一的双面角型反射器阵列而发挥功能。在具备朝向规定的一点的双面角型反射器的双面角型反射器阵列中，在端部由于一次反射产生的杂散光有时成为问题，所以可以通过这样的结构来抑制杂散光。

在利用了以上那样的双面角型反射器的多视点空中影像显示光学系统或具备该系统的多视点空中影像显示装置中，在被投影物的极近处靠近配置了不同朝向的双面角型反射器的情况下，有可能产生杂散光。因此，通过在包括通过被投影物的上述元件平面的垂线的该元件平面上的一定区域中，不形成上述双面角型反射器那样地构成多视点空中影像显示光学系统，可以防止杂散光而观察到清晰的像。另外，为了防止杂散光而没有形成双面角型反射器的元件平面上的部位优选采用不透明或遮光等。

此处，在考察双面角型反射器时，为了使光线在双面角型反射器中适当地弯曲并同时透射元件平面，将双面角型反射器设为将在贯通元件平面的方向上假设的光学性的孔的内壁用作镜面的结构即可。但是，这样的双面角型反射器是概念性的物体，未必一定需要反映由物理性的边界等决定的形状，例如可以将上述光学性的孔设为不相互独立而连续的结构。

如果单纯地叙述双面角型反射器阵列的结构，则在元件平面中排列多个与元件平面大致垂直的镜面。作为结构成为问题的是，将该镜面如何支撑固定在元件平面上。作为镜面形成的更具体的方法，例如将双面角型反射器阵列设为具备划分规定空间的基盘的结构，将通过该基盘的一个平面规定为元件平面，将双面角型反射器设为在贯通元件平面的方向上假设的光学性的孔，将形成在基盘中的孔的内壁用作镜面。形成在该基盘中的孔只要是透明而使光透射即可，例如内部是真空或由透明的气体或液体充满即可。另外，对于孔的形状，只要在其内壁具备用于作为单位光学元件而发挥功能的一个或多个不包含在同一平面中的镜面，并且通过镜面反射的光可以透射孔，则可以采用任意形状，各孔也可以是连结、或一部分缺损的复杂形状。例如，可以将在基盘的表面林立了分别独立的镜面的方式等理解为形成在基盘中的孔连结的结构。

或者，双面角型反射器也可以是将由透明的玻璃、树脂那样的固体形成的筒状体用作光学性的孔的结构。另外，在由固体形成了各个筒状体的情况下，这些筒状体也可以相互粘合而作为元件的支撑部件发挥作用，也可以设为具备基盘的结构而采用从该基盘的表面突出的方式。另外，对于筒状体的形状，只要在其内壁具备用于作为双面角型反射器而发挥功能的一个或多个不包含在同一平面中的镜面，并且通过镜面反射的光可以透射筒状体，则可以采用任意形状，虽然称为筒状体，但也可以是各筒状体连结、或一部分缺损的复杂形状。

此处，作为上述光学性的孔，可以考虑如立方体或长方体那样邻接的内壁面全部正交的形状。在该情况下，可以使双面角型反射器相互的间隔最小化，可以实现高敏度的配置。但是，朝向被投影物方向的双面角型反射器以外的面优选抑制反射。

在双面角型反射器内存在多个镜面的情况下，有可能存在引起所假设的次数以上的反射的多重反射的透射光。在作为该多重反射对策，在光学性的孔的内壁形成相互正交的两个镜面的情况下，将这些两个镜面以外的面设为非镜面而不反射光，或者附加角度而设为弯曲面以相对元件平面不成为垂直，从而可以减轻或去除引起三次以上的反射的多重反射光。为了设为非镜面，可以采用用反射防止用的涂料或薄膜覆盖该面的结构、将面粗糙度设为较粗而产生乱反射的结构。另外，在存在透明且平坦的基盘时，并未阻碍光学元件的作用，所以可以将基盘任意地用作支撑部件/保护部件。

进而，为了实现被投影物的实镜影像的高亮度化，优选在上述元件平面上尽可能不空开间隔地配置多个双面角型反射器，例如格子状的配置是有效的。另外，在该情况下，具有只要也变得容易这样的优点。作为双面角型反射器中的镜面，不论是固体还是液体，都可以利用通过由金属或树脂等具有光泽的物质形成的平坦面反射的结构、或者在具有不同的折射率的透明介质彼此的平台的边界面中反射或全反射的结构等。另外，在通过全反射构成镜面的情况下，由于超过全反射的临界角的可能性高，所以可以期待由多个镜面引起的不期望的多重反射被自然地抑制。

另外，只要功能上没有问题，则既可以形成在光学性的孔的内壁的极小一部分中，也可以由平行地配置的多个单位镜面构成。如果描述后者的方式，意味着也可以将一个镜面分割成多个单位镜面。另外，在该情况下，各单位镜面也可以未必存在于同一平面中，而分别平行即可。进而，各单位镜面容许抵接的方式、离开的方式中的任意一个。另外，在将双面角型反射器阵列构成为实镜影像成像元件的情况下，由于需要通过正交的两个镜面构成的双面角型反射器，所以在一个单位光学元件中，必须形成正交的两个镜面。对于该正交的两个镜面彼此，也无需一定接触，在光从元件平面的一侧向另一侧透射时通过两个镜面分别反射一次即可，所以容许两个镜面彼此抵接的方式、离开的方式中的任意一个。

作为利用上述双面角型反射器的方式以外的本发明的具体方式的一个例子，可以举出实像影像成像光学系统中的至少一个是在规定的元件平面上排列了多个具有与该元件平面垂直的光轴的远焦透镜的远焦透镜阵列，并将该元件平面设为上述对称面的结构。远焦透镜的焦距无限大，可以由具有相对元件平面垂直的光轴且隔开各自的焦距配置的两个透镜构成，可以通过在元件平面上排列多个这样的远焦透镜来构成远焦透镜阵列。作为远焦透镜的两个透镜的组合，可以采用两个都设为凸透镜的结构、两个都设为光纤透镜的结构等。

在利用这样的远焦透镜阵列的多视点空中影像显示光学系统的情况下，为了从相对多个元件平面分别大致垂直的方向观察所成像的实像，而任意的元件平面彼此在实像侧被设定成小于180度的角度，所以可以从与元件平面的数量即远焦透镜阵列的数量对应的多个视点观察被投影物的实像。

作为利用双面角型反射器、远焦透镜阵列的方式以外，作为本发明的具体方式的一个例子，还可以举出如下结构：构成多视点空中影像显示光学系统的实镜影像成像光学系统中的至少一个具备使光线回归反射的后向反射镜阵列、和具有使光线反射以及透射的半透半反镜面的半透半反镜，将该半透半反镜面设为上述对称面，将后向反射镜阵列相对半透半反镜配置在与被投影物相同一侧的空间中。此处，后向反射镜的作用即“回归反射”是指，使反射光向入射光入射来的方向反射(逆反射)的现象，入射光与反射光平行且逆向。将这样的后向反射镜配置成矩阵状而得到的部件是后向反射镜阵列，在各个后向反射镜充分小的情况下，可以视为入射光与反射光的路径重合。在该后向反射镜阵列中，后向反射镜无需存在于同一面上，而也可以三维地分散各后向反射镜。另外，半透半反镜是指，具备使光线透射的功能和使光线反射的功能这两方的部件，有选为透射率与反射率大致成为1∶1的部件。

在后向反射镜中，可以利用由三个邻接的镜面构成的部件(广义上可以称为“角反射器”)、猫眼后向反射镜。在角反射器中，可以采用由相互正交的三个镜面构成的角反射器、三个邻接的镜面所成的角度中的两个是90度并且另一个角度成为90/N(其中N是整数)的后向反射镜、以及三个镜面所成的角度成为90度、60度及45度的锐角后向反射镜等。

在利用这样的后向反射镜阵列和半透半反镜的多视点空中影像显示光学系统的情况下，从被投影物中输出的光通过半透半反镜面反射，进而通过后向反射镜阵列回归反射而一定恢复成原来的方向，透射半透半反镜面而成像，所以只要处于接收来自半透半反镜的反射光的位置，则后向反射镜阵列的形状、位置没有限定。而且，可以从与透射半透半反镜面的光线对向的方向观察所成像的实像，上述半透半反镜在实像侧被相互设定成小于180度的角度，所以可以从与半透半反镜的数量对应的多个视点观察被投影物的实像。

另外，一个多视点空中影像显示光学系统中的多个实镜影像成像光学系统虽然还可以全部设为同一种类，但也可以混合存在不同种类的实镜影像成像光学系统。即，例如可以适宜地组合使用了上述双面角型反射器阵列的实镜影像成像光学系统、使用了远焦透镜阵列的实镜影像成像光学系统、以及使用了后向反射镜阵列与半透半反镜的组合的实镜影像成像光学系统，而设为多视点空中影像显示光学系统。

另外，在本发明中，在与各实镜影像成像光学系统的对称面分别对应的各被投影物彼此之间，设置遮断光线到达与该被投影物对应的上述对称面以外的对称面的遮蔽部，从而防止被投影物经由不与其对应的对称面而成像，可以将对称面与被投影物可靠地设为一对一的关系，而观察更清晰的实像。

在通过本发明中的多视点空中影像显示装置来观察被投影物的实像的情况下，看到从配置在实像的背面的多个实镜影像成像光学系统的对称面倾斜地透射来的光线，但在从相反方向观察该对称面的情况下，有时可以直接观察到配置在对称面的下部的被投影物。特别在将半透半反镜用作对称面的光学系统中，可以极其清晰地直接观察到被投影物。因此，考虑如下对策：在对称面的实像成像的一侧的面，配置仅使特定方向的光线透射、遮断或漫射的光学性的视线控制单元，并通过该视线控制单元，仅使要成像的光线透射，遮断通过对称面而直接看到被投影物的方向的光线。由此，观察者不会关注对称面下部的被投影物，而可以仅观察作为空中影像的实像。另外，作为视线控制单元的具体例，可以使用仅使特定方向的光线漫射的视界控制膜(例如“LUMISTY(商品名、住友化学株式会社制)”)、仅遮断特定方向的光线的视角调整膜(例如“光控制膜(商品名、住友3M株式会社制)”)等光学膜等。

进而，在本发明中，与多个实镜影像成像光学系统的各对称面相关地配置各被投影物，以在将该各被投影物作为把一个立体(包括立体物、立体影像中的任意一个)的纵深反转而得到的立体的一部分，并组合了从各视点观察的各被投影物的上述各实像的情况下，使这些实像构成原来的立体，从而可以将观察的实镜影像的集合设为与上述立体对应地具有正确的纵深形状的一个立体静止像。即，可以从各视点逐次观察立体静止像的一部分，如果从所有视点依次观察，则可以从各个方向观察立体静止像。

另外，如果多视点空中影像显示装置还具备：旋转单元，将各被投影物与在从多个视点分别观察一个立体的情况下观察到的形状对应地分别设为该立体的一部分，并且使这些各被投影物旋转；以及瞬间可视化单元，与通过该旋转单元实现的各被投影物的旋转同步地使该各被投影物静止那样地瞬间地进行可视化，则伴随通过旋转单元实现的各被投影物的旋转，可以在一个视点依次观察各被投影物的实镜影像，所以可以观察上述立体的空中影像的整体，可以设定多个这样的视点。另外，在这些情况下，通过将各被投影物设为把上述立体的纵深反转的一部分，也可以观察与该立体相同的正确的凹凸的空中影像。作为瞬间可视化单元，可以使用与旋转同步地发光的闪光灯、与旋转同步地打开的快门等。

进而，将各被投影物设为在曲面中显示的影像也是优选的方式。在曲面中显示的影像是指，例如由投影仪等向曲面状屏幕投影的影像、有机EL显示器或电子纸那样的弯曲成曲面状的显示器中显示的影像。由此，可以对被投影物的实像附加凹凸，可以显示立体的空中像。

根据本发明的多视点空中影像显示装置，使多个被投影物的镜影像成像为实像并可以从分别对应的视点观察，还可以根据视点而使不同的被投影物的实像成像于空间上狭窄的一定位置并个别地观察它们。多视点空中影像显示装置的结构要素即实镜影像成像光学系统由于具有在被投影物是立体的情况下纵深反转这样的性质，所以无法得到正常的立体像，但根据本发明，如果例如将与各视点对应的使纵深反转的多个立体像(被投影物)配置在元件平面的一侧，则可以在观察侧观察到具有正常的纵深的立体空中像。

附图说明

图1是概略性地示出本发明的第一实施方式所涉及的多视点空中影像显示光学系统的立体图。

图2是概略性地示出该实施方式的多视点空中影像显示光学系统的侧面图。

图3是示出在该实施方式中所应用的双面角型反射器阵列的俯视图。

图4是将该双面角型反射器阵列的一部分放大示出的立体图。

图5是示意性地示出该实施方式的多视点空中影像显示光学系统的成像样式的俯视图。

图6是概略性地示出作为该实施方式的变形例的多视点空中影像显示光学系统的俯视图。

图7是示出在该实施方式中所应用的双面角型反射器阵列的俯视图。

图8是示意性地示出该多视点空中影像显示光学系统的成像样式的主要部分的俯视图。

图9是概略地示出该实施方式的另一例子所涉及的多视点空中影像显示光学系统的俯视图。

图10是示出在该实施方式中所应用的双面角型反射器阵列的另一例子的立体图。

图11是概略性地示出在该实施方式中配置了遮光部的方式的侧面图。

图12是概略性地示出本发明的第二实施方式的多视点空中影像显示光学系统的侧面图。

图13是示出该实施方式中所应用的远焦透镜阵列的概略的侧面图。

图14是概略地示出本发明的第三实施方式所涉及的多视点空中影像显示光学系统的侧面图。

图15是将该实施方式中所应用的后向反射镜阵列的一部分放大示出的概略的正面图。

图16是概略地示出本发明的第四实施方式所涉及的多视点空中影像显示光学系统的立体图。

图17是概略地示出该实施方式的多视点空中影像显示光学系统的侧面图。

图18是概略地示出本发明的第五实施方式所涉及的多视点空中影像显示光学系统的立体图。

图19是概略地示出该实施方式的多视点空中影像显示光学系统的侧面图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

(第一实施方式)

首先，参照图1图5对本发明的第一实施方式进行说明。本实施方式所涉及的多视点空中影像显示装置X1如图1所示，具备：多视点空中影像显示光学系统3A，作为实镜影像成像光学系统的一种，具备两个形成了多个双面角型反射器1的实镜影像成像元件(以下称为“双面角型反射器阵列”)(在图中用标号2A1、2A2表示)；以及被投影物O1、O2，与各实镜影像成像元件2A1、2A2的元件平面S1、S2的每一个对应地配置。在各双面角型反射器阵列2A1、2A2中，将相对各自中的分别构成所有双面角型反射器1的两个镜面11、12大致垂直的公共的平面设为元件平面S1、S2。另外，在双面角型反射器阵列中，将各元件平面S1、S2设为对称面，在面对称位置成像实像。而且，如图2所示，以使各元件平面S1、S2彼此所成的角度θ在观察侧小于180度的方式，相向地配置了这些一对双面角型反射器阵列2A1、2A2。例如，通过在双面角型反射器阵列2A1、2A2的接合部分中的元件平面S1、S2的一侧(在图示例中下方)配置被投影物O1、O2，可以从元件平面S1、S2的另一侧(在图示例中上方)即视点V1通过双面角型反射器阵列2A1观察被投影物O1的实镜影像P1，可以从视点V2通过双面角型反射器阵列2A2观察被投影物O2的实镜影像P2。虽然同一观察者无法同时从两个视点V1、V2观察两个实镜影像P1、P2，但俯瞰整体而考虑时，可以观察为被投影物O的实镜影像P(使被投影物O1、O2的实镜影像P1、P2集合到一个位置而得到的像)。

另外，在本实施方式中，由于双面角型反射器1与双面角型反射器阵列2A1、2A2整体相比非常微小，所以在图1中用灰色表示双面角型反射器1的集合整体，用V字形状表示其内角的朝向。

以下，对各部的具体结构以及成像样式进行说明。另外，在以后的说明中，在将两个双面角型反射器阵列2A1、2A2以及元件平面S1、S2总称的情况下，使用标号2A以及S。

各双面角型反射器阵列2A如图3所示，具备平板状的基盘21，在该基盘21中，形成多个相对平坦的基盘表面垂直地贯通壁厚的孔22，为了将各孔22的内壁面用作双面角型反射器1，在孔22的内壁面中的正交的两个中分别形成了镜面11。12。

基盘21的厚度尺寸例如是50～200μm，在本实施方式中是100μm的薄板状，应用一边分别是约5cm的俯视时正方形形状的部件，但基盘21的厚度、平面尺寸不限于这些而可以适当地设定。如将图3的A部放大而示出的图4所示，各双面角型反射器1是利用为了使光透射而形成在基盘21中的物理/光学性的孔22而形成的。在本实施方式中，首先在基盘21中形成多个俯视时大致矩形形状(具体而言在本实施方式中正方形形状)的孔22，对各孔22中的邻接地正交的两个内壁面实施平滑镜面处理而设为镜面11、12，设为使这些镜面11、12作为反射面而发挥功能的双面角型反射器1。另外，优选对孔22的内壁面中的双面角型反射器1以外的部分不实施镜面处理而作为无法反射光的面、或者附加角度等而抑制多重反射光。各双面角型反射器1形成为在基盘21上镜面11、12所成的角度全部成为相同朝向。以下，有时将该镜面11、12的内角的朝向称为双面角型反射器1的朝向(方向)。在形成镜面11、12时，在本实施方式中，首先制作金属制的模具，对应形成镜面11、12的内壁面实施纳米级的切削加工处理，从而进行镜面形成，将它们的面粗糙度设为10nm以下，从而相对于可见光光谱域一样地成为镜面。

具体而言，在构成各双面角型反射器1的镜面11、12中，一边例如是50～200μm，在本实施方式中是对应于基盘21的厚度的100μm，通过纳米印刷工序或电镀工序，在一个基盘21中按照规定间距形成多个。所述纳米印刷工序使纳米级适用于使用了之前制作的模具的按压工序。在本实施方式中，在各双面角型反射器1的元件平面S上使呈现V字形状的各边相对基盘21的宽度方向或纵深方向倾斜45度，并且在元件平面S上假设的规则的格子点上排列所有双面角型反射器1且使其朝向同一方向。另外，通过将相邻的双面角型反射器1彼此的离开尺寸设定得极小，可以提高透射率。而且，对上述基盘21中的形成了双面角型反射器1的部分以外的部分实施遮光处理，在基盘21的上面以及下面设置有未图示的呈现薄板状的透明的加强件。在本实施方式中，采用在基盘21中设置了几万至几十万个这样的双面角型反射器1的双面角型反射器阵列2A。

另外，在通过电镀工序用铝、镍等金属形成了基盘21的情况下，如果模具的面粗糙度充分小，则镜面11、12由此自然地成为镜面。另外，在使用纳米级工序使基盘21为树脂制等的情况下，为了制作镜面11、12，需要通过溅射等，实施镜面涂层。

这样形成在基盘21中的双面角型反射器1具有如下功能：通过一个镜面(11或12)反射从基盘21的表面侧(或背面侧)入射到孔22的光，进而通过另一个镜面(12或11)反射其反射光而使其通过到基盘21的背面侧(或表面侧)，该光的进入路径与射出路径夹着基盘21而呈现面对称，所以通过如上所述在基盘21上形成多个双面角型反射器1，而作为双面角型反射器阵列2A而发挥功能。即，上述双面角型反射器阵列2A的元件平面S(假设通过基盘21的壁厚的中央部且与各镜面正交的面，在图4中用虚线表示)成为使处于基盘21的一侧的被投影物O的实像P在另一侧的面对称位置成像为镜像(实镜影像)的对称面。

多视点空中影像显示光学系统3A构成为，使用两个上述双面角型反射器阵列2A(符号2A1、2A2)，以在使两者的双面角型反射器1相互对向的状态下使元件平面S1、S2彼此所成的角度θ小于180度(例如160度)并且使各元件平面S1、S2朝向规定的点(使实像成像的点)的方式，使双面角型反射器阵列2A1、2A2的缘部彼此接合。进而，在两个双面角型反射器阵列2A1、2A的接合部分中，在元件平面S1、S2的一侧(基盘21的下方侧)的中央部中，配置被投影物O1、O2。在被投影物O1、O2中，可以应用三维的物体(立体物)、影像(立体影像)等，还可以应用二维的物体(严密而言并非二维物体，但例如在纸上描绘的文字、图案等)、影像(投影到平面的屏幕上的影像)。例如在将图2所示那样的半球状的被投影物O1、O2设为内侧被挖通的杯状的物体(以下称为“杯”)的情况下，还可以将投影到这些杯的内面侧的影像设为被投影物O1、O2，也可以将该杯的内面自身设为被投影物O1、O2。但是，由于被投影物O1、O2与其像P1、P2处于上下逆转的关系，所以对被投影物O1、O2分别投影影像的情况下，优选使上下逆转而投影，以使观察的影像成为上下正确的朝向。在图2(a)所示的例子中，以使像P1、P2不重合的方式设定了两个被投影物O1、O2的位置以及朝向，但在该图(b)所示的例子中，调整两个被投影物O1、O2的位置以及朝向而使像P1与像P2稍微重合，从而例如在一个观察者从视点V1观察像P1时和从视点V2观察像P2时，使像P1、P2具有若干连续性以图观察的便利性。这样，使像P1、P2产生重合的状态适用于将一个被投影物O分成O1和O2而从不同方向观察实镜影像P的情况。

接下来，将本实施方式的多视点空中影像显示光学系统3A的成像样式与从被投影物O中发出的光的路径一起进行说明。如图5的俯视示意图所示，从被投影物O中发出的光(箭头方向、用实线表示。三维地从纸面里侧向纸面跟前侧行进)在通过双面角型反射器阵列2A的基盘21(在该图中省略)中形成的孔22(在该图中省略)时，在构成双面角型反射器1的一个镜面11(或12)反射进而在另一个镜面12(或11)反射之后透射元件平面S(用虚线表示透射光的光线)，相对各双面角型反射器阵列2A1、2A2的元件平面S1、S2(在该图中省略)一边扩展一边通过被投影物O(O1、O2)的面对称位置(在图5中O的位置)。由于相对多个双面角型反射器阵列2同样地引起该现象，所以其结果透射光集中到面对称位置，而成像为实镜影像P(P1、P2)。如图2的示意图所示，通过从能看到一个双面角型反射器阵列2A1的双面角型反射器1的镜面11、12的位置、即另一侧的双面角型反射器阵列2A2的基盘21的上方进行观察，可以视觉辨认一个实镜影像P1。对于透射并反射另一侧的双面角型反射器阵列2A2而成像的被投影物O2的实镜影像P2，作用也是相同的。

如果举出具体例而详述，则在从视点V1观察的情况下，将投影到半球状的杯的内面侧(凹面)的影像即被投影物O1观察为投影到虚拟的球的表面(凸面)的实镜影像P1。另一方面，在从视点V2观察的情况下，将投影到半球状的杯的内面侧(凹面)的影像即被投影物O2观察为投影到虚拟的球的表面(凸面)的实镜影像P2(在图中用虚线表示)。例如如果以图2为基准，则在向一个半球状的杯的内壁面投影影像(但其上下反转)而将其设为被投影物O1，向另一个半球状的杯的内壁面也投影与被投影物O1连续的影像而设为被投影物O2的情况下，从视点V1在分别夹着元件平面S1而面对称的位置，观察为如同在虚拟的球的表面中显示一个影像，从视点V2观察为如同在其相反侧的表面显示另一个影像。即，被投影物O1、O2与所观察的实镜影像P1、P2的凹凸关系逆转。因此，如果针对想要观察的三维物即被投影物O1、O2在各元件平面S中分别使平行的方向的凹凸预先反转，则所观察的实像的凹凸成为按照期待那样正确的凹凸。这样，如果在各基盘21的下面侧的空间作为被投影物O1、O2而配置三维物体，则看上去，可以使三维像集合到各基盘21的上面侧的一个位置而观察。

另外，在本实施方式的多视点空中影像显示装置X1中，如果将图1所示的双面角型反射器阵列2A1、2A2从上述实施方式的形态变更姿势，而构成以使元件平面S1、S2成为铅直姿势那样地使各双面角型反射器阵列2A1、2A2如屏风等那样矗立而设置的多视点空中影像显示光学系统3A，则可以观察在该双面角型反射器阵列2A1、2A2的跟前的空中浮现的实镜影像P1、P2。对于以下叙述的其他实施方式，也可以同样地应用这样的利用方式。

(第一实施方式变形例)

此处，参照图6～图8，对本发明的第一实施方式的变形例进行说明。图6的示意的俯视图中示出的本发明的第二实施方式与第一实施方式同样地利用双面角型反射器阵列，是具备可以从至少三个方向观察看上去被投影物O在一个位置的狭窄区域集合的空中像的多视点空中影像显示光学系统3B的多视点空中影像显示装置X2。但是，在该图中，在双面角型反射器1中，用灰色表示其集合整体，用V字形状夸张地表示了其内角的朝向(对于图7以后的附图中也是同样的)。

在本变形例中，准备六个与例如在第一实施方式中使用的双面角型反射器阵列2A同样的双面角型反射器阵列2B，并把将它们分别切断成一半而得到的其中的一个(标号2B1)改变朝向而再次接合，从而可以构成多视点空中影像显示光学系统3B。具体而言，各双面角型反射器阵列2B的具体结构与第一实施方式中使用的双面角型反射器阵列2A大致相同，但将双面角型反射器1的方向在各元件平面S内倾斜45°而形成，如图7所示用通过元件的中心且与侧缘以小于60°的角度α交叉的直线二分割成两个梯形形状，使用其中的一个(在图示例中左上一半)的双面角型反射器阵列2B1。然后，如果8所示，将翻过来的双面角型反射器阵列2B1和没有翻过来的双面角型反射器阵列2B1两个设为一组，使梯形的长边彼此邻接并且使梯形形状的两个双面角型反射器阵列2B1的各元件平面2B1的各元件平面S、S构成同面的平面那样地接合，从而构成一个双面角型反射器阵列2B’。在该双面角型反射器阵列2B’中，在两个元件平面S、S上双面角型反射器1、1的朝向稍微不同，但大致朝向一个方向。准备三组这样所得到的双面角型反射器阵列2B’，以使三个元件平面S彼此所成的角度在观察侧小于180度的方式，接合所有元件平面S的端缘的彼此之间，从而得到中心部中的各双面角型反射器阵列2B’的顶角(为上述角度α的两倍的值)小于120度的本变形例的多视点空中影像显示光学系统3B。在这样得到的多视点空中影像显示光学系统3B中，在从观察侧观察时，在图6所示的例子中，六个双面角型反射器阵列2B1的中心接合部成为向纸面里侧凹入的状态。另外，对于该多视点空中影像显示光学系统3B，当然可以并非切断正方形形状的双面角型反射器阵列2B，而使用在一个基盘中朝向规定方向那样地预先设置双面角型反射器1的部件来形成。

在这样得到的多视点空中影像显示装置X2中，如果在三个双面角型反射器阵列2B’的一侧的空间(纸面里面侧)中分别配置被投影物O1、O2、O3，则可以从作为另一面侧(纸面上方)的观察侧在各个被投影物O1、O2、O3相对各元件平面S的面对称位置观察实镜影像P1、P2、P3，如图6所示，可以按照被投影物O1、O2、O3的配置方式，使这些实镜影像P1、P2、P3集合到一个位置而从各个视点V1、V2、V3观察。即，在将圆筒分割成与视点对应的半圆筒程度而得到的部分设为被投影物O1、O2、O3(用粗单点划线表示)的情况下，从观察侧相对被投影物O1、O2、O3分别从视点V1、V2、V3观察实镜影像P1、P2、P3，如果俯瞰它们则可以观察为集合到一个位置的圆筒状的实镜影像P(在图6中用粗圆形表示)。更具体而言，在如图6所示由将梯形的斜边彼此接合而得到的两个双面角型反射器阵列2B1、2B2构成的双面角型反射器阵列2B’中，由于双面角型反射器1以大致相同的方向朝向视点V1一方，所以如果夹着多视点空中影像显示光学系统3B的中心部而从梯形的斜边的延长方向(视点V1)观察，则可以确认由双面角型反射器阵列2B’得到的被投影物O1的像。而且，在本实施方式的多视点空中影像显示光学系统3B中，有三组这样朝向大致相同方向的双面角型反射器阵列2B1的组合，所以可以至少从三个方向(V1、V2、V3)观察像。但是，在构成一个双面角型反射器阵列2B’的两个双面角型反射器阵列2B1中，各个双面角型反射器1并非正确地朝向同一方向，而分别与视线的方向存在约15°左右的变位，但该程度的角度的差异是双面角型反射器1的动作范围内，可以视为朝向大致同一方向。

另外，在被投影物O1、O2、O3相对基盘21’的正上方处的多视点空中影像显示光学系统3B的中央部中，在接近地存在多个朝向不同方向的双面角型反射器1的情况下，由于产生杂散光而无法清晰地成像的可能性高，所以在俯视的情况下，优选在基盘21’上的与被投影物O1、O2、O3重合的部位不形成双面角型反射器1等而设为不透明，以期预先防止杂散光。

(第一实施方式另一变形例)

另外，利用双面角型反射器阵列的多视点空中影像显示装置不限于上述第一实施方式和其变形例。

例如，如图9的示意性的俯视图所示，还可以设为具备具有四个方向的视点的多视点空中影像显示光学系统3C的多视点空中影像显示装置X3。在该多视点空中影像显示装置X3中，多视点空中影像显示光学系统3C由四个俯视时呈现扇形的双面角型反射器阵列2C构成。双面角型反射器阵列2C是中心部的顶角β都呈现小于90°的相同形状相同大小的部件。另外，在这样的双面角型反射器阵列2C中，与第一实施方式的情况同样地形成双面角型反射器1，各双面角型反射器阵列2C的双面角型反射器1朝向各自的顶角的方向，为了与上述变形例的情况同样地防止杂散光，在中心角附近没有形成双面角型反射器1。这样，通过使双面角型反射器1朝向双面角型反射器阵列2C的顶角方向，在多个双面角型反射器阵列2的连接部分中双面角型反射器1的朝向的变化也微小，所以在使视点移动时在双面角型反射器阵列2彼此的连接部分中也可以连续地看到空中影像(实镜影像P)。而且，将四个双面角型反射器阵列2C配置成各元件平面S彼此所成的角度θ在观察侧小于180度。此处，当配置了在该图中分别用半圆弧形状表示的四个被投影物O1、O2、O3、O4的情况下，可以从各个视点V1、V2、V3、V4这合计四个方向，观察对被投影物集合到一个狭窄区域的圆筒状的实镜影像P进行四分割而得到的像P1、P2、P3、P4。另外，双面角型反射器阵列的形状不限于上述那样的扇形，只要如正方形等那样有面扩展且不妨碍观察实像，则可以设为任意的形状。另外，构成本变形例那样的多视点空中影像显示装置3C的双面角型反射器阵列的数量是任意的，其数量越多，通过视点移动而成像空中像的双面角型反射器阵列的切换中的像的连续性变得更自然，并且，也不易引起由于双面角型反射器中的一次反射光造成的问题。

另外，作为构成各双面角型反射器阵列的双面角型反射器，存在简单地正交的两个反射面即可，作为该反射面，可以利用通过具有金属等反射光的物质的镜面精度的平坦度的端面或膜实现的反射、以及具有折射率不同的透明的介质彼此的镜面精度的平坦度的边界处的全反射等现象。

更具体而言，例如，在上述实施方式和其变形例中，在双面角型反射器阵列中，在薄板状的基盘21中形成正方形形状的孔22，通过该孔的内周壁中的邻接的两个形成了双面角型反射器，但也可以改变成这样的结构，而如图10的放大图所示，设为在基盘21的厚度方向上突出的透明的筒状体23中分别形成双面角型反射器，并棋盘格子状地形成了多个这样的筒状体23的双面角型反射器阵列。在该情况下，通过将各筒状体23的内壁面中的正交的两个设为镜面要素11’、12’的方式，也可以形成双面角型反射器1’。在该情况下，与上述实施方式同样地，通过双面角型反射器1’反射两次的光通过相对基盘21的面方向即元件平面S’面对称的点，从而在与被投影物相对元件平面S’相反一侧的空间中，不仅是二维像而且还可以成像三维像。

另外，通过将筒状体23的镜面要素11’、12’以外的内壁面不设为镜面、或者相对元件平面S’附加垂直以外的角度，可以消除多余的反射而得到更清晰的像。另外，构成双面角型反射器1’的两个镜面11’、12’还可以利用全反射，还可以利用通过反射膜实现的反射。特别，在利用镜面11’、12’的全反射的情况下，由于在全反射中存在临界角，所以可以期待不易引起多重反射。进而，还可以对应形成镜面的筒状体的两个面附加金属反射膜，而粘接筒状体彼此。在该情况下，需要向镜面以外的面施加非镜面化等多重反射对策，但可以得到开口率变高，透射率高的双面角型反射器阵列。

另外，对于构成双面角型反射器的两个镜面要素，只要可以形成正交的两个反射面，则也可以不相互接触而空开间隙配置，可以自由地设定多视点空中影像显示光学系统或双面角型反射器阵列的形状等，对于各部的具体结构，也不限于上述实施方式，而可以实现各种变更。

另外，按照上述第一实施方式，为了如图11所示的多视点空中影像显示装置X1’那样，使从一个被投影物O1中发出的光仅通过与其对应的双面角型反射器阵列2A1成像于相对该元件平面S的面对称位置，而不透射另一个双面角型反射器阵列2A2(对于另一个被投影物O2也相同)，优选以在两个被投影物O1、O2彼此之间、具体而言在两个被投影物O1、O2之间隔开两个双面角型反射器阵列2A1、2A2的下面侧的空间的方式，作为遮蔽部例如设置遮光板4。通过设置这样的遮蔽部(或者遮光板4)，可以防止没有预想到的像成像于没有预想到的位置而被观察到。进而，在各双面角型反射器阵列2A1、2A2的上面，作为使各个特定方向的光线透射并且遮断其他特定方向的光线、或者仅使特定方向的光线漫射的视线控制单元，粘贴设置视界控制膜或视角调整膜等光学膜24。具体而言，通过该光学膜24，不使从被投影物O1、O2中发出的光线直接透射各双面角型反射器阵列2A1、2A2的方向的光线到达视点V1、V2，从而防止通过双面角型反射器阵列2A1、2A2从视点V1、V2可以直接观察被投影物O1、O2，另一方面仅使通过双面角型反射器1反射两次而透射双面角型反射器阵列2A1、2A2的方向的光线透射，从而可以从视点V1、V2仅观察被投影物O1、O2的实像P1、P2。

(第二实施方式)

接下来，参照图12、图13，对本发明的第二实施方式进行说明。本实施方式的多视点空中影像显示装置X4具备将两个远焦透镜阵列2D(2D1、2D2)用作实镜影像成像光学系统的多视点空中影像显示光学系统3D。构成该多视点空中影像显示光学系统3D的两个远焦透镜阵列2D1、2D2是等同的(在总称的情况下用标号2D表示)，如图12所示，在一个元件平面S上排列构成了多个远焦透镜5。各远焦透镜5由共有与元件平面S垂直的光轴g并且隔开相互的焦距fs、fe的两个透镜51、52构成。在该例子中，作为透镜51、52一起应用凸透镜。由此，从元件平面S的一侧入射到透镜51...的光从分别成对的另一侧的透镜52...射出，聚光到与光源相对元件平面S成为面对称的位置。即，在光源是被投影物的情况下成像于相对元件平面S的面对称位置。然后，如图12所示，以使相互的元件平面S在观察侧成为小于180度的角度的方式，相向地配置这样的远焦透镜阵列2D1、2D2，从而作为本实施方式的多视点空中影像显示光学系统3D。另外，在使用远焦透镜阵列2D使被投影物O在相对元件平面S的面对称位置成像为实像的情况下，由于视角被限制在相对元件平面S接近垂直的方向，所以为了将要成像的像的位置设定在离远焦透镜阵列2D不是太远的位置，需要如该图所示，与第一实施方式的多视点空中影像显示光学系统3A等情况相比，将元件平面S、S彼此的实像侧的角度设得更狭窄。

而且，在本实施方式的情况下，如果与两个远焦透镜阵列2D1、2D2对应地夹住元件平面S、S而在一侧的空间中分别配置被投影物O1、O2，则实镜影像P1、P2成像在相反侧的空间，可以从视点V1、V2分别观察。在该情况下，也与第一实施方式同样地，调整被投影物O1、O2相对元件平面S、S的位置以及朝向，可以使实镜影像P1、P2集合到一个区域。

另外，使用远焦透镜阵列的多视点空中影像显示光学系统不限于上述实施方式，可以实现透镜、透镜阵列的具体结构和形状等的各种变更，将实施方式1中言及那样的遮光部设置在元件平面的被投影物侧的空间中也是有用的。另外，也可以以能够从三个以上的视点观察的方式构成多视点空中影像显示光学系统，并使用该系统来构成多视点空中影像显示装置。

(第三实施方式)

接下来，使用图14、图15对本发明的第三实施方式进行说明。本实施方式的多视点空中影像显示装置X5具备应用了利用半透半反镜6和后向反射镜阵列7的实镜影像成像光学系统2E的多视点空中影像显示光学系统3E。如图14所示，在本实施方式中应用的实镜影像成像光学系统2E将半透半反镜6的半透半反镜面61作为对称面S’，从半透半反镜面61的一侧的空间所配置的被投影物O1(或O2)中发出的光在半透半反镜面61反射，进而在后向反射镜阵列7回归反射而回到入射来的方向，透射半透半反镜面61，从而在相对于作为被投影物O1(或O2)对称面S’的半透半反镜面61的面对称位置，使镜影像成像为实像P1(或P2)。在本实施方式中应用的多视点空中影像显示光学系统3E中，使用两个这样的实镜影像成像光学系统2E，配置成使成为对称面S’的两个半透半反镜面61、61彼此在实像P1、P2侧小于180度。

这样的实镜影像成像光学系统2E的结构要素即半透半反镜6例如可以利用对透明树脂、玻璃等透明薄板的一个面涂覆了薄的反射膜的部件。通过对该透明薄板的相反侧的面实施无反射处理(AR涂层)，可以防止所观察的实镜影像P成为双重。而且，在半透半反镜6的实像侧P即上面，作为使各个特定方向的光线透射并且遮断其他特定方向的光线、或者仅使特定方向的光线漫射的视线控制单元，粘贴设置视界控制膜或视角调整膜等光学膜62。具体而言，通过该光学膜62，从被投影物O1、O2中发出的光线直接透射半透半反镜6的光不会到达视点V1、V2，从而防止通过半透半反镜6从视点V1、V2可以直接观察被投影物O1、O2，另一方面仅使在后述的半透半反镜7暂且反射并在后向反射镜阵列7回归反射之后透射半透半反镜7的方向的光线透射，从而可以从视点V1、V2仅观察被投影物O1、O2的实像P1、P2。

另一方面，在后向反射镜阵列7中，只要是使入射光严密地逆反射的部件，则可以应用任意种类的部件，例如还考虑例如将表面设为镜面精度的平滑度而使光线回归反射的部件、向原材料表面涂覆回归反射膜或回归反射涂料等。另外，其形状也可以如图14所示设为曲面，还可以设为平面。例如，在图15(a)中将正面图的一部分放大示出的后向反射镜阵列7是利用立方体内角的一个角的角锥棱镜(corner cube)的集合即角锥棱镜阵列。各个后向反射镜71是使三个相同形状相同大小的呈现直角等腰三角形的镜面71a、71b、71c集中到一个点而在正面观察的情况下形成正三角形的部件，这些三个镜面71a、71b、71c相互正交而构成角锥棱镜。而且，入射到镜面中的一个(例如71a)的光依次在其他镜面(71b、71c)反射，从而向光入射到后向反射镜71的原来的方向反射。另外，在该图(b)中将正面图的一部分放大示出的后向反射镜阵列7也是利用立方体内角的一个角的角锥棱镜的集合即角锥棱镜阵列。各个后向反射镜71是使三个相同形状相同大小的呈现正方形的镜面71a、71b、71c集中到一个点而在正面观察的情况下形成正六边形的部件，这些三个镜面71a、71b、71c相互正交。该后向反射镜阵列7与该图(a)的后向反射镜阵列7相比仅形状不同而回归反射的原理相同。另外，相对后向反射镜阵列7的入射光和射出光的路径严密而言不重合而平行，但在后向反射镜71与后向反射镜阵列7相比充分小的情况下，也可以视为入射光与射出光的路径重合。这些两种角锥棱镜阵列的差异在于，虽然镜面是等腰三角形的部件制作比较简单但其反射率稍微变低，虽然与等腰三角形的部件相比镜面是正方形的部件制作难较但其反射率更高。

另外，在后向反射镜阵列7中，除了上述角锥棱镜阵列以外，还可以采用通过三个镜面使光线回归反射的部件(广义上称为“角反射镜”)。虽然未图示，但例如，作为单位回归反射元件，将三个镜面中的两个镜面彼此正交并且另一个镜面相对其他镜面呈现90/N度(其中N是整数)的部件、三个镜面与分别邻接的镜面所成的角度成为90度、60度以及45度的锐角后向反射镜用作本实施方式中应用的回归反射元件3。除此以外，还可以将猫眼后向反射镜等用作单位回归反射元件。这些后向反射镜阵列既可以是平面的部件，也可以是弯曲、弯折的部件。进而，在图14的例子中，将后向反射镜阵列7配置在被投影物O1、O2的外侧，但只要是可以对从被投影物O1、O2中发出并在半透半反镜6反射的光进行回归反射的位置，则可以适宜地设定后向反射镜阵列7的配置位置。

另外，多视点空中影像显示光学系统不限于上述实施方式，可以实现半透半反镜、后向反射镜阵列的具体结构和形状等的各种变更，将第一实施方式中言及的那样的遮光部设置在元件平面的被投影物侧的空间中也是有用的。另外，也可以以能够从三个以上的视点观察的方式构成多视点空中影像显示光学系统。

(第四实施方式)

另外，在各实施方式中，将各多视点空中影像显示光学系统中应用的实镜影像成像光学系统分别设为一种，但也可以适宜地组合利用了双面角型反射器阵列的实镜影像成像光学系统、利用了远焦透镜阵列的实镜影像成像光学系统、以及利用了半透半反镜和后向反射镜阵列的实镜影像成像光学系统而使其混合存在。

此处，对具备应用了多种实镜影像成像光学系统的多视点空中影像显示光学系统的多视点空中影像显示装置的一个例子进行说明。图16、图17所示的多视点空中影像显示装置X6具有如下多视点空中影像显示光学系统3F：隔离距离配置第一实施方式中使用的实镜影像成像光学系统即两个双面角型反射器阵列2A1、2A2，并在它们之间配置了一个第二实施方式中使用的实镜影像成像光学系统即远焦透镜阵列2D。邻接的实镜影像成像光学系统的对称面彼此、即双面角型反射器阵列2A1与双面角型反射器阵列2D的各对称面即元件平面S1和元件平面S3、双面角型反射器阵列2A2与远焦透镜阵列2D的各对称面即元件平面S2和元件平面S3所成的角度θ被分别设定成180度以下。另外，与各实镜影像成像光学系统2A1、2A2、2D对应地，分别配置被投影物O1、O2、O3，设定实镜影像成像光学系统2A1、2A2、2D的配置角度和被投影物O1、O2、O3的配置位置，以使它们的实镜影像P1、P2、P3集合到一个狭窄区域。

这样，在本实施方式的多视点空中影像显示装置X6中，使用多个相对元件平面的视角不同的实镜影像成像光学系统2A1、2A2、2D，通过使实镜影像P1、P2、P3重合那样地显示，从而不仅可以从三个视点V1、V3、V2观察分别对应的实镜影像P1、P3、P2，而且只要依次变更各视点，则可以依次切换而连续观察实镜影像P1、P3、P2。这样，如果将邻接的实镜影像成像光学系统的对称面(元件平面)彼此所成的角度θ设为小于180度，并变更它们的对称面的配置方向、被投影物的配置位置，则在垂直方向上也可以扩大视点。由此，在多视点空中影像显示装置中，不论实镜影像成像光学系统是同一种类还是不同种类，只要组合四个以上的实镜影像成像光学系统来构成多视点空中影像显示光学系统，则得到例如接近半球那样的多边形状的多视点空中影像显示光学系统。

(第五实施方式)

另外，作为如第四实施方式那样，连续切换伴随视点的移动而观察的实镜影像这样的结构，可以例示出如下那样的结构。例如，图18、图19所示的多视点空中影像显示装置X7具有如下多视点空中影像显示光学系统3G：在第一实施方式的多视点空中影像显示装置X1中，将两个双面角型反射器阵列2A1、2A2设为使它们的双面角型反射器1朝向的方向成为相反的外向，使这些两个双面角型反射器阵列2A1、2A2的元件平面S1、S2彼此所成的角度θ比图1所示的角度狭窄，例如设为90度。在该情况下，可以从多视点空中影像显示光学系统3A的中央部上方附近(两个双面角型反射器阵列2A1、2A2相接的部位的上方附近)，从视点V1、V2观察各被投影物O1、O2的各实镜影像P1、P2。于是，通过将视点从V1向V2(或从V2向V1)变更，可以从P1向P2(或从P2向P1)连续切换所观察的实镜影像。另外，如果构成针对这样的多视点空中影像显示装置X1如上所述使元件平面S1、S2成为铅直姿势那样地使两个双面角型反射器阵列2A1、2A2起立的状态的多视点空中影像显示光学系统3A，则可以扩大相对实镜影像P1、P2的左右方向(水平方向)的视角。另外，还可以将第四实施方式中的S1、S如本实施方式那样设为使双面角型反射器成为相反的外向。在该情况下，伴随按照V1、V3、V2使视点逐渐移动，可以观察为连续的视点变化的影像。

另外，在以上说明的各实施方式中，示出了将多个被投影物的镜影像作为实像集中到一个狭窄区域而成像的方式，但无需一定使像集合，当然也可以使从各视点观察的像相互离开。另外，对于本发明的各部的具体结构，也不限于上述各实施方式，而可以在不脱离本发明的宗旨的范围内进行各种变形。

产业上的可利用性

本发明可以用作可以从多个视点观察被投影物的实像，可以从多视点观察具有正常的纵深的立体像的新的显示器装置。

Claims (12)

1.一种多视点空中影像显示装置，其特征在于包括：

多视点空中影像显示光学系统，具备多个可以将被投影物的实像成像于相对成为对称面的某一个几何平面的面对称位置的实镜影像成像光学系统，

配置所有实镜影像成像光学系统，以使上述任意的对称面彼此之间所成的角度在相对该对称面的实像侧小于180度，

与各实镜影像成像光学系统的每一个对应地配置上述被投影物。

2.根据权利要求1所述的多视点空中影像显示装置，其特征在于：

上述实镜影像成像光学系统中的至少一个是在规定的元件平面上排列了多个由与该元件平面垂直的相互正交的两个镜面构成的双面角型反射器的双面角型反射器阵列，并将该元件平面设为上述对称面。

3.根据权利要求2所述的多视点空中影像显示装置，其特征在于：

针对每个上述元件平面，使上述多个双面角型反射器全部朝向同一方向。

4.根据权利要求2所述的多视点空中影像显示装置，其特征在于：

针对每个上述元件平面，使上述多个双面角型反射器全部朝向规定的一点。

5.根据权利要求2、3或4所述的多视点空中影像显示装置，其特征在于：

上述双面角型反射器阵列由共用元件平面的多个双面角型反射器阵列的集合构成。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的多视点空中影像显示装置，其特征在于：

上述实镜影像成像光学系统中的至少一个是在规定的元件平面上排列了多个具有与该元件平面垂直的光轴的远焦透镜的远焦透镜阵列，并将该元件平面设为上述对称面。

7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的多视点空中影像显示装置，其特征在于：

上述实镜影像成像光学系统中的至少一个具备使光线回归反射的后向反射镜阵列、和具有使光线反射以及透射的半透半反镜面的半透半反镜，将该半透半反镜面设为上述对称面，相对该半透半反镜将上述后向反射镜阵列配置在与上述被投影物相同一侧的空间。

8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的多视点空中影像显示装置，其特征在于：

在上述各被投影物彼此之间，设置遮蔽部，以遮断光线到达与该被投影物对应的上述对称面以外的对称面。

9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的多视点空中影像显示装置，其特征在于：

在上述对称面的上述实像成像的一侧的面，配置仅使特定方向的光线透射/遮断或漫射的光学性的视线控制单元，并通过该视线控制单元，仅使要成像的光线透射，遮断通过对称面而直接看到被投影物的方向的光线。

10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的多视点空中影像显示装置，其特征在于：

与上述对称面相关地配置各被投影物，以在将上述各被投影物作为把一个立体的纵深反转而得到的立体的一部分，并把从各视点观察的各被投影物的上述各实像进行组合了的情况下，使这些实像构成原来的立体。

11.根据权利要求1～10中的任意一项所述的多视点空中影像显示装置，其特征在于还包括：

旋转单元，使上述各被投影物与视点的移动一起逐渐看起来成为不同的形状，并且使这些各被投影物旋转；以及

瞬间可视化单元，与通过该旋转单元实现的各被投影物的旋转同步地使该各被投影物如静止那样瞬间地进行可视化。

12.根据权利要求1～11中的任意一项所述的多视点空中影像显示装置，其特征在于：

将上述各被投影物设为在曲面中显示的影像。

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