JP2002116711A

JP2002116711A - 空間情報提示装置

Info

Publication number: JP2002116711A
Application number: JP2000305935A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Kamei; 克之亀井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-10-05
Filing date: 2000-10-05
Publication date: 2002-04-19

Abstract

(57)【要約】【課題】背景景観の遠近に関わらずしかも広範囲の観
察位置に対応して、背景景観上の特定点が明示された像
を提示する。【解決手段】光源１、この光源から発する光の経路を
設定する経路設定手段２、前記光源から発する光を反射
すると共に背景景観を構成する光を透過して光源からの
光を背景景観に合成するハーフミラー４、背景景観上の
特定点を指定する特定点指定手段３０、および前記光源
と前記経路設定手段とを制御し、前記光源から発する光
の前記ハーフミラー反射後の経路が、前記特定点からの
光の前記ハーフミラー透過後の経路に一致するように、
前記光源から発する光の発光位置と経路とを制御する制
御手段３を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、背景景観上の特定
点が光点による指標で明示された像または特定点のみが
明示された像を提示する空間情報提示装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の装置として、例えば特開
平１１−１６７３５５号公報に記載された図４０に示す
ものがあった。図４０において、１０１は凹面ハーフミ
ラー、１０２はスクリーン、１０３はプロジェクタ、１
１１はガラス窓である。凹面ハーフミラー１０１は外部
から入力される景色を構成する第一の光線を透過すると
ともに、スクリーン１０２に表示された画像を構成する
第二の光線を反射する。

【０００３】このように構成されたものにおいて、スク
リーン１０２に表示された画像を構成する第二の光線
は、凹面ハーフミラー１０１によりほぼ平行光線に変換
されて、外部から入力される景色を構成する第一の光線
とともに展望者の眼球に到達する。このとき、外部の景
色、すなわち十分遠方（例えば、２０ｍ以上の遠方）に
ある物体から展望者の眼球に届く光線は、平行光線と見
なせる光線であるため、第一および第二の光線は、とも
に平行光線として展望者の眼球に到達する。したがっ
て、第二の光線により構成される画像は、第一の光線に
より構成される外部の景色と同様に遠方に存在するよう
に展望者に錯視されるとともに、展望者の立つ位置によ
って表示される画像と景色との位置関係が変化せず、景
色の中の所望の位置に画像をほぼ固定することができ
る。この結果、外部の景色と合成される画像との距離的
な違和感および展望者の立つ位置による不整合を生じさ
せずに、外部の景色を眺めながら同時にその景色に関す
る種々の画像を表示することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の空間情報提示装
置は以上のように構成され、凹面ハーフミラーを用いな
ければならないため、展望者の立つことができる領域が
限られたものであった。また、外部の景色が遠方にある
場合に限られると言う問題点があった。

【０００５】本発明は、上記のような従来のものの問題
点を解決するためになされたものであり、背景景観の遠
近に関わらずしかも広範囲の観察位置に対応して、背景
景観上の特定点が明示された像を提示することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成に係
る空間情報提示装置は、光源、この光源から発する光の
経路を設定する経路設定手段、前記光源から発する光を
反射すると共に背景景観を構成する光を透過して前記光
源からの光を背景景観に合成するハーフミラー、背景景
観上の特定点を指定する特定点指定手段、および前記光
源と前記経路設定手段とを制御し、前記光源から発する
光の前記ハーフミラー反射後の経路が、前記特定点から
の光の前記ハーフミラー透過後の経路に一致するよう
に、前記光源から発する光の発光位置と経路とを制御す
る制御手段を備えたものである。

【０００７】本発明の第２の構成に係る空間情報提示装
置は、経路設定手段は光の透過および不透過を制御する
液晶パネル装置により構成され、制御手段は光源から発
する光の経路が所望の経路となるように、液晶パネル装
置における前記所望の経路と交差する位置のみが光を透
過するように前記液晶パネル装置を制御するものであ
る。

【０００８】本発明の第３の構成に係る空間情報提示装
置は、光源は複数の発光素子を平面上に並べて構成され
たものであり、制御手段は発光させる発光素子の位置と
それに対応した経路とを順次変更していくようにしたも
のである。

【０００９】本発明の第４の構成に係る空間情報提示装
置は、制御手段は、光源の複数の発光位置を発光させる
とともに液晶パネル装置の前記各発光位置に対応した複
数の透過位置を透過させ、かつ前記発光位置と前記透過
位置とを順次変更していくように制御するものである。

【００１０】本発明の第５の構成に係る空間情報提示装
置は、光源の複数の発光位置または液晶パネル装置の複
数の透過位置は、縦または横方向に一定以上の間隔で発
光または透過させる１次元パターンを組み合わせて得る
２次元パターンにより定めるものである。

【００１１】本発明の第６の構成に係る空間情報提示装
置は、光源は複数のレーザダイオードを平面上に並べて
構成されたものであり、経路設定手段は前記レーザダイ
オードから発して前記経路設定手段に入射したレーザ光
の出射方向が所望の方向となるような回折格子パターン
を描くように構成されたものである。

【００１２】本発明の第７の構成に係る空間情報提示装
置は、光源は２次元の画像表示装置で構成され、制御手
段は発光位置のみ輝度が高い画像を生成し、前記画像表
示装置により前記画像を表示するように構成したもので
ある。

【００１３】本発明の第８の構成に係る空間情報提示装
置は、制御手段は、光源から発する光の発光領域の大き
さに応じて、経路設定手段によって設定される光の経路
の横断面積を変化させるように制御するものである。

【００１４】本発明の第９の構成に係る空間情報提示装
置は、特定点指定手段が複数の特定点を指定した場合、
制御手段は、光源から発する光に対してそれぞれの特定
点に対応する複数の経路を設定するように経路設定手段
を制御するものである。

【００１５】本発明の第１０の構成に係る空間情報提示
装置は、ハーフミラーは光源、経路設定手段または背景
景観の内の少なくとも１つに対する角度を可変に構成さ
れており、前記ハーフミラーの角度を検知する角度検知
手段を備えたものである。

【００１６】本発明の第１１の構成に係る空間情報提示
装置は、ハーフミラーの代わりに窓ガラスを用いたもの
である。

【００１７】本発明の第１２の構成に係る空間情報提示
装置は、背景景観から観察位置に至る光の経路を設定す
る経路設定手段、背景景観上の特定点を指定する特定点
指定手段、および、前記光の経路を前記特定点から発す
る光の経路に限定するように前記経路設定手段を制御す
る制御手段を備えたものである。

【００１８】本発明の第１３の構成に係る空間情報提示
装置は、経路設定手段は、背景景観から観察位置に至る
光の経路に順に配置され光の透過および不透過を制御す
る第一と第二の液晶パネル装置により構成されるもので
ある。

【００１９】本発明の第１４の構成に係る空間情報提示
装置は、制御手段は、特定点から発する光の経路のひと
つと交差する第一と第二の液晶パネル装置上の位置のみ
が共に光を透過するように第一と第二の液晶パネル装置
を制御するものである。

【００２０】本発明の第１５の構成に係る空間情報提示
装置は、第一と第二の液晶パネル装置の透過位置は、特
定点から複数の経路に別れて発する光の前記経路を順次
透過するように変更していくものである。

【００２１】本発明の第１６の構成に係る空間情報提示
装置は、制御手段は、第一と第二の液晶パネル装置が少
なくとも２箇所において光を透過し、特定点から複数の
経路に別れて発する光の内の少なくとも２つの経路の光
を透過するように、かつ前記光を透過する経路を順次変
更していくように第一と第二の液晶パネル装置を制御す
るものである。

【００２２】本発明の第１７の構成に係る空間情報提示
装置は、第一または第二の液晶パネル装置の透過位置
は、縦または横方向に一定以上の間隔で透過させる１次
元パターンを組み合わせて得る２次元パターンにより定
めるものである。

【００２３】本発明の第１８の構成に係る空間情報提示
装置は、第二の液晶パネル装置の透過位置を定める透過
パターンは、第一の液晶パネル装置の透過位置を定める
透過パターンを拡大したものである。

【００２４】本発明の第１９の構成に係る空間情報提示
装置は、第一と第二の液晶パネル装置の少なくとも一方
においては、透過位置以外においても前記透過位置の光
透過率よりも小さい所定の光透過率を有するように構成
したものである。

【００２５】本発明の第２０の構成に係る空間情報提示
装置は、光の透過および不透過を制御して背景景観から
観察位置に至る光の経路を設定する経路設定手段、背景
景観から前記経路設定手段に至る光の経路に配置され、
背景景観から前記経路設定手段に入射する光の透過およ
び拡散を制御する調光手段、背景景観上の特定点を指定
する特定点指定手段、並びに前記経路設定手段が前記特
定点から発する光のみを透過し、かつ前記調光手段が前
記経路設定手段に入射する光を拡散する第一の状態と、
前記経路設定手段がすべての光を透過し、かつ前記調光
手段が前記経路設定手段に入射する光を透過する第二の
状態との２つの状態を交互に切り替えるように前記経路
設定手段および前記調光手段を制御する制御手段を備え
たものである。

【００２６】本発明の第２１の構成に係る空間情報提示
装置は、光の透過および不透過を制御する液晶パネル装
置、背景景観から前記液晶パネル装置に至る光の経路に
配置され、背景景観から前記液晶パネル装置に入射する
光の透過および拡散を制御する調光手段、背景景観上の
特定点を指定する特定点指定手段、並びに前記特定点か
ら発する光の経路の１つと交差する前記調光手段上およ
び前記液晶パネル装置上の位置をそれぞれ拡散状態およ
び透過状態とし、かつ前記調光手段上および前記液晶パ
ネル装置上の残りの位置をそれぞれ透過状態および不透
過状態とし、前記特定点から発する光の経路を順次変更
していくように前記調光手段および前記液晶パネル装置
を制御する制御手段を備えたものである。

【００２７】本発明の第２２の構成に係る空間情報提示
装置は、調光手段を照らす照明手段を備えたものであ
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の実
施の形態１による空間情報提示装置の全体的な構成を示
す図である。図において、１は光源であり、例えば発光
ダイオードなどの発光素子を複数個平面上に並べて構成
されている。２は光源１から発する光の経路を設定する
経路設定手段に対応する液晶パネル装置、３は光源１と
経路設定手段２とを制御して発光位置と光の経路とを制
御する制御手段に対応する制御装置、４はハーフミラ
ー、５は背景景観、６は背景景観５内の特定点、７は特
定点６から発する光の経路、８はハーフミラー４での反
射後、経路７と合致する光源１からの光の経路、９は観
察者の視点位置、３０は背景景観５上の特定点６を指定
する特定点指定手段に対応する特定点指定装置である。
なお、制御装置３は例えばパーソナルコンピュータやワ
ークステーションを用い、ソフトウェアにより動作させ
るように構成しており、汎用のコンピュータを用いて容
易に構成することができる。また、特定点指定装置３０
は例えば、コンピュータに接続したマウスやキーボード
を用い、特定点６の座標値を入力、あるいは特定点６を
識別する名称や番号を入力しソフトウェアによって座標
値に変換するように構成しており、制御装置３を構成す
るコンピュータと接続して構成することもできる。

【００２９】光源１の発光素子が並べられている面と平
行に経路設定手段である液晶パネル装置２を配置し、光
源１および液晶パネル装置２の動作を制御手段である制
御装置３によって制御する。光源１の発光素子から発し
液晶パネル装置２を透過した光はハーフミラー４により
鏡面反射され、観察者にはハーフミラー４を透過して見
える背景景観５上に上記光が重なった像が提示される。
観察者は、特定点指定手段である特定点指定装置３０に
て認知したい背景景観５をなす空間上（背景景観上）の
特定点６を指定する。このとき、制御装置３は光源１と
液晶パネル装置２とを制御して、光源１から発する光の
ハーフミラー４反射後の経路が、特定点６からの光のハ
ーフミラー４透過後の経路に一致するように、光源１か
ら発する光の発光位置と経路８とを制御し、光源１から
の光が任意の観察者の視点位置に達するようにする。

【００３０】次に、図２〜図５を用いて本実施の形態１
による空間情報提示装置の動作をさらに詳細に説明す
る。図２〜図５において、１０は特定点６に重ねて視認
される光点による指標（光点指標）、１１は特定点６か
らの光のハーフミラー４上の交点、１２は光源１の発光
位置、１３は光源１からの光の液晶パネル装置２の透過
位置、１４は光源１を構成する発光素子であり、平面上
に複数個並べられている。１５は特定点６のハーフミラ
ー４に関する面対称点を示す。

【００３１】制御装置３は発光素子１４を順次切り替え
て発光させ、発光素子１４から発する光のハーフミラー
４反射後の経路が、特定点６からの光のハーフミラー４
透過後の各経路に一致するように、液晶パネル装置２を
制御する。このときの座標系は、例えば図２に示すよう
に設定する。ハーフミラー４上に原点Ｏを、鉛直方向に
ｚ軸を、水平面上にｘｙ平面をとる。光源１を発光素子
１４の並べられた面が水平となるように水平に配置し、
四角形の光源１の１つの角部にある発光素子１４ａをｚ
軸上（ｘ＝ｙ＝０）に配置し、光源１の背景景観５に向
けてｙ軸方向、横方向がｘ軸方向、鉛直上方にｚ軸方向
となるようにする。光源１はｚ＝ｚａ、液晶パネル装置
２はｚ＝ｚｂの水平面に置かれる。また、ハーフミラー
４は、ｚｘ平面に対してθだけ傾いている面であるとす
る。この、ｚａ、ｚｂ、およびθはあらかじめ計測して
おく。

【００３２】本実施の形態の目的は、平面ハーフミラー
４を用いて、観察領域内における観察者の任意の視点位
置９に対して、図３に示すような背景景観５内の特定点
６に発光素子１４から発せられた光点指標１０を重ねた
像を提示することである。そのため、図４に示すよう
に、ｘ方向にＮ個、ｙ方向にＭ個並べた発光素子１４を
順次切り替えて点灯し、さらに、図５に示すように、各
発光位置１２ａ，１２ｂを発した光が、ハーフミラー４
上、各交点１１ａ，１１ｂで反射し、特定点６から発し
て各交点１１ａ，１１ｂを経る光の各経路７ａ，７ｂ上
に乗るように、各経路８ａ，８ｂの各透過位置１３ａ，
１３ｂを液晶パネル装置２で調整する。この結果、観察
領域内における観察者の任意の視点位置９ａや９ｂに対
して、図３に示すような背景景観５内の特定点６に発光
素子１４から発せられた光点指標１０を重ねた像を提示
することができる。

【００３３】図６に実施の形態１による空間情報提示装
置の動作を説明するフローチャートを示す。ステップＳ
Ｔ１では、特定点指定装置３０により、背景景観５上の
特定点６を指定する。これは、例えば、キーボードやマ
ウスといった入力デバイスを用いることによって、その
座標値（ｘｏ，ｙｏ，ｚｏ）を直接入力したり、あるい
は、名称などを入力し、これをあらかじめ記憶していた
座標値に変換して指定してもよい。また、あらかじめ入
力しておいた複数の特定点の内の１つを指定してもよ
い。ステップＳＴ２では、制御装置３において、光源１
の発光位置１２のｘ座標値に係わる変数ｉを０に初期化
する。ステップＳＴ３では、同様にｙ座標値に係わる変
数ｊを０にする。ステップＳＴ４では、発光位置１２を
発した光が、ハーフミラー４上の交点１１で反射後、特
定点６からの光の経路７に一致するための透過位置１３
を求める。

【００３４】経路８は発光位置１２（ｉΔｗ，−ｊΔ
ｈ，ｚａ）から発する。ここで、Δｗ＝Ｗ／Ｎ，Δｈ＝
Ｈ／Ｍ、また、Ｗ、Ｈはそれぞれ光源のｘ方向、ｙ方向
の大きさである。ハーフミラー４による反射は、

【００３５】

【数１】

【００３６】の変換で表される。経路８がハーフミラー
４の交点１１での反射後、特定点６から交点１１を透過
する光の経路７に一致するようにする。そのためには、
特定点６のハーフミラー４に関する面対称の点１５を求
め、この点１５と発光位置１２を結ぶ直線上に経路８を
とればよい。点１５の座標を（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）とす
れば、

【００３７】

【数２】

【００３８】である。従って、経路８の方向ベクトル
は、（ｉΔｗ−ｘｐ，−ｊΔｈ−ｙｐ，ｚａ−ｚｐ）と
なる。経路８は、媒介変数をｋとして、

【００３９】

【数３】

【００４０】と表現され、この直線に対してｚ＝ｚｂと
することで、透過位置１３が、次式Ａのように求まる。

【００４１】

【数４】

【００４２】ステップＳＴ５では、図４に示すように、
光源１における所定の発光位置１２（所定の発光素子１
４）を発光させ、さらに液晶パネル装置２により経路８
を設定する。すなわち、所定の発光位置１２に対し、ス
テップＳＴ４で得た透過位置１３のみ光を通すように液
晶パネル装置２を駆動させる。これにより、光源１の所
定の発光位置１２から発した光は液晶パネル装置２をそ
の透過位置１３のみ透過し、これにより指定された経路
８にて放射されることになる。

【００４３】ステップＳＴ６では、ｊに１加える。ステ
ップＳＴ７では、ｊがＭ未満かどうかを判断し、そうで
あればステップＳＴ４に戻り、そうでなければステップ
ＳＴ８に進む。ステップＳＴ８では、ｉに１加える。ス
テップＳＴ９では、ｉがＮ未満かどうかを判断し、そう
であればステップＳＴ３に戻り、そうでなければ、ステ
ップ１０に進む。ステップＳＴ１０では終了かどうかす
なわち装置動作を止める指示がなされたかどうかの判定
を行い、終了であれば終了し、終了でなければステップ
ＳＴ１１に進む。ステップＳＴ１１では、特定点６を変
更する指示がなされたかどうかを判定し、なされていれ
ばステップＳＴ１に戻り、そうでなければステップＳＴ
２に戻る。また、あらかじめ複数の特定点を入力した場
合、ステップＳＴ１１では次の特定点に変更すべく、ス
テップＳＴ１に戻り、特定点指定装置３０により次の特
定点を順次繰り返し指定して処理を進めるように構成し
てもよい。

【００４４】観察者の視点位置９に指標１０が提示され
る時間は、上記ステップＳＴ５が起動され、次に再びス
テップＳＴ５に至るまでの時間である。この時間が短か
すぎて観察者が光点指標１０を認知できない場合には、
ステップＳＴ５内で時間調整し、観察者が指標１０を認
知できる程度に提示時間を長くしてもよい。また、提示
時間には液晶パネル装置２の駆動時間も含まれるため、
これ以上でなければならず、例えば、駆動時間が５０μ
秒であれば１００μ秒となるように調整する。

【００４５】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、順次、発光位置１２を切り替えており、図５に示す
ように、各発光位置１２ａ，１２ｂに対応して透過位置
１３ａ，１３ｂを制御し、各発光位置１２ａ，１２ｂに
対応して異なる視点位置９ａ，９ｂから背景景観５上の
特定点６が光点による指標６で明示された像を観察する
ことができるように構成している。したがって、背景景
観５上の特定点６から発する拡散光を順次模していくこ
とができ、観察者の視点位置９によらず、また人数によ
らず背景景観５上の特定点９が光点による指標１０で明
示された像を観察することができ、背景景観５上の特定
点６の特定が容易に行えるようになる。さらに、制御装
置３により、光源１から発する光のハーフミラー４反射
後の経路が、特定点６からの光のハーフミラー４透過後
の経路に一致するように制御しているので、近景から遠
景まで広範囲の背景景観５内の特定点６に対応すること
ができる。また、平面のハーフミラー４を用いているの
で従来のように凹面ハーフミラーを用いるのに比べて観
察位置の範囲が広くしかも光学系が単純なものになり、
しかも観察位置（視点位置）９および提示可能な背景景
観５中の特定点６の範囲は、ハーフミラー４および光源
１、液晶パネル装置２を例えばｘ軸方向に並べることに
より、容易に広げることができる。

【００４６】なお、液晶パネル装置２とハーフミラー４
間に反射鏡やレンズを配置してもよく、これにより、ハ
ーフミラー４に対して光源１および液晶パネル装置２の
配置位置をその場の状況に合ったように変更することが
可能となる。

【００４７】実施の形態２．図７は本発明の実施の形態
２による空間情報提示装置の全体的な構成およびその動
作を説明する図である。実施の形態１においては、光源
１の発光素子１４として発光ダイオードのような指向性
を持たない拡散光を出す素子を用いた場合について説明
したが、光源１はレーザ光のような直進するコヒーレン
トな光を出すものであってもよい。図７において、１６
はレーザダイオードであり、本実施の形態では光源１は
複数のレーザダイオード１６を平面上に並べて構成され
たものである。また、例えば液晶パネル２などの経路設
定手段はレーザダイオード１６から発して経路設定手段
に入射したレーザ光の出射方向が所望の方向となるよう
な回折格子パターンを描くように構成されたものであ
る。

【００４８】（ｉ，ｊ）で表される発光位置１２を発
し、透過位置１３に達した光が、特定点６を提示するた
めの液晶パネル装置２上での方向ベクトルは、実施の形
態１と同様に（ｉΔｗ−ｘｐ，−ｊΔｈ−ｙｐ，ｚｂ−
ｚｐ）により得られる。そこで、光源１の面上にｚ軸方
向の光を放射するように複数のレーザダイオード１６を
配置し、液晶パネル装置２上において各レーザダイオー
ド１６から発するレーザ光がそれぞれの透過位置（例え
ば図７の１３ａ，１３ｂ）に合致した方向ベクトルをも
つように回折格子パターンを描画する。

【００４９】この場合、透過位置（例えば図７の１３ａ
や１３ｂ）を透過する光の方向は他のレーザダイオード
１４の発光状態にかかわらず、一意に定まり、各レーザ
ダイオード１６から発するレーザ光の経路（例えば図７
の８ａや８ｂ）はそれぞれ独立に設定できる。このた
め、図７に示すように、複数のレーザダイオード１６を
同時に点灯させることができる。したがって、例えば全
てのレーザダイオード１６を同時に発光させ、液晶パネ
ル装置２は、点光源が対称点（図２や図４に符号１５で
示した）にあるがごとくに見せるための、ホログラムの
干渉パターンを描くようにすることにより、時分割する
ことなく連続的に、しかも同時に任意の複数の観察者
（例えば図７の視点位置９ａや９ｂ）に対して背景景観
５上に光点指標１０を重ねて提示することができる。ま
た、複数のレーザダイオード１６を同時に発光させて背
景景観５上に複数の光点からなる例えば文字や図形など
のパターンを重ねて提示したりすることもできる。

【００５０】また、光源１として１個のレーザダイオー
ド１６を用い、レンズを用いてこのレーザダイオード１
６から発するレーザ光の幅を広げ、コヒーレントな平行
光線とし、これを液晶パネル装置２の全面に照射するよ
うに構成してもよい。このとき、液晶パネル装置２は、
点光源が対称点（図２や図４に符号１５で示した）にあ
るがごとくに見せるための、ホログラムの干渉パターン
を描くようにする。このように構成することにより、１
個のレーザダイオード１６のみで光源１を構成すること
ができる。

【００５１】実施の形態３．図８は本発明の実施の形態
３による空間情報提示装置の全体的な構成を示す図であ
る。本実施の形態では実施の形態１や２で用いたハーフ
ミラー４の代わりに、窓ガラスを利用している。一般の
窓ガラスにおいても光を透過するとともに鏡面反射する
ため、ハーフミラー４と同様の効果を得ることができ
る。図８において、１７は窓ガラス、１８は壁、１９は
床である。

【００５２】窓ガラス１７は床１９に対して垂直に設置
されているとし、建物の上層階から地上の背景景観５を
観察する場合を考える。このとき特定点６は下方に視認
される。したがって、光源１から発する光の窓ガラス１
７反射後の経路が、特定点６からの光の窓ガラス１７透
過後の経路に一致するようにするために、光源１からの
光を斜め上方に向けて照射することになる。このとき、
窓ガラス１７は床１９に対して垂直に設置されており、
光源１から窓ガラス１７に至る光の経路８の水平方向か
らの傾きは緩やかであるので、光源１の発光面および液
晶パネル装置２のパネル面を図８に示すように床１９に
対して垂直に置いた方が有利である。そこで、光源１の
発光面をｘｙ平面に、ｚ軸を背景景観５側にとり、ｚｘ
平面に対する窓ガラス１７の傾きθ＝90°とする。な
お、図８では記入していないが、ｘ軸は原点Ｏから紙面
手前に向かう直線である。方向ベクトルは（ｉΔｗ−ｘ
ｐ，−ｊΔｈ−ｙｐ，ｚａ−ｚｐ）となり、透過位置１
３は、

【００５３】

【数５】

【００５４】のようになる。ただし、この場合、座標系
を変更しているため、特定点６の座標値は上記実施の形
態１および２のものとは異なる。そこで、これを（ｘ
ｑ，ｙｑ，ｚｑ）と記述した。

【００５５】このように構成することにより、ハーフミ
ラーを新たに設けなくても、通常の建物の窓ガラス１７
を用いて実施の形態１で図３で示したのと同様に背景景
観５中の特定点６を光点指標１０で提示することが可能
になり、装置を意識することなく背景景観５上の特定点
６が光点による指標１０で明示された像を観察すること
ができる。また、光源１および液晶パネル装置２も窓ガ
ラス１７の近傍に収めることも可能であり、場所を大き
く占拠することはない。

【００５６】なお、窓ガラス１７はハーフミラーによっ
て構成されたものであってもよく、この場合には、昼間
であっても、特定点６を示す光点指標１０をより鮮明に
表示することができるようになる。

【００５７】また、図９に示すように、窓ガラス１７を
壁１８に対して傾けて配置してもよく、この場合には、
視点位置９の下方のみならず水平方向あるいは上方の特
定点６をも光点指標１０で提示することができるように
なる。

【００５８】なお、図８において、光源１および液晶パ
ネル装置２を視点位置９より上方に配置することによっ
ても視点位置９の上方の特徴点６を光点指標１０で提示
することができる。

【００５９】実施の形態４．図１０は本発明の実施の形
態４による空間情報提示装置の全体的な構成を示す図で
ある。図１０において、２０はＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ
−ＲａｙＴｕｂｅ）ディスプレイや液晶ディスプレイ
などの２次元の画像表示装置である。本実施の形態では
光源は２次元の画像表示装置２０で構成され、制御手段
３は発光位置１２のみ輝度が高い画像を生成し、２次元
の画像表示装置２０により表示する。なお、この場合、
観察者の視点位置９に指標が提示される時間は画像表示
装置２０のフレームレートで制約され、例えば１２０Ｈ
ｚの場合は、８．３ｍ秒となる。

【００６０】本実施の形態によれば、一般に普及してい
る２次元の画像表示装置２０を用いて光源を構成するこ
とが可能になる。

【００６１】実施の形態５．図１１は本発明の実施の形
態５による空間情報提示装置の要部の構成およびその動
作を説明する図である。実施の形態１においては、発光
位置１２（ｉΔｗ，−ｊΔｈ，ｚａ）および式Ａで示さ
れる透過位置１３が共に十分に小さいものである場合に
ついて説明した。ここでは、ΔｗとΔｈがある程度の大
きさをもつものである場合について説明する。図１１に
おいて、３１は発光素子の領域すなわち発光領域、３２
は透過領域すなわち液晶パネル装置２における発光素子
から発する光の経路８と交差する位置の領域であり、こ
の透過領域３２の大きさを制御することにより発光素子
から発する光の経路８の横断面積を変化させる。発光位
置は、ｉΔｗ−Δｗ／２≦ｘ≦ｉΔｗ＋Δｗ／２、ｊΔ
ｈ−Δｈ／２≦ｙ≦ｊΔｈ＋Δｈ／２の領域３１とな
る。このとき、点１５（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）から上記発
光領域３１内の任意の点を通過する経路について、その
透過位置は、

【００６２】

【数６】

【００６３】の領域３２内となる。図６のフローチャー
トのステップＳＴ４においてこの透過領域３２を求め、
ステップＳＴ５において、この透過領域３２を光が透過
するように制御装置３が液晶パネル装置２を制御する。

【００６４】この場合、点１５から発光領域３１に至る
経路をもつ光は、すべて透過領域３２から観察者の視点
位置９に至ることになる。したがって、発光領域３１が
光源１上に、隙間無く設定されている場合、点１５から
発する光の経路８群は密に連続して再現することが可能
で、観察者の視点位置９により、光点である指標１０が
観察されないということはなくなる。

【００６５】実施の形態６．図１２は本発明の実施の形
態６による空間情報提示装置の全体的な構成およびその
動作を説明する図である。上記各実施の形態において
は、特定点６を１つだけ指定するように構成した。本実
施の形態においては、複数の特定点を指定するように構
成する。図１２において、３３は２つめの特定点、３４
は２つめの特定点３３のハーフミラー４に関する面対称
点、３５は２つめの透過位置である。また、２つめの特
定点３３に係る経路７、経路８、交点１１をそれぞれ７
ｃ、８ｃ，１１ｃで表す。

【００６６】次に図６をもとに主に実施の形態１と異な
る点について説明する。ステップＳＴ１では、特定点指
定装置３０により、特定点を複数、例えば２個指定す
る。１個めの特定点６の座標値を（ｘｏ，ｙｏ，ｚ
ｏ）、２個めの特定点３３の座標値を（ｘ’ｏ，ｙ’
ｏ，ｚ’ｏ）とする。それぞれの対称点１５、３４を同
様に求め、それぞれ、（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）、（ｘ’
ｐ，ｙ’ｐ，ｚ’ｐ）とする。発光位置１２が（ｉΔ
ｗ，−ｊΔｈ，ｚａ）であるとき、ステップＳＴ４にお
いては、特定点６と３３のそれぞれについて、対応する
透過位置１３、３５を式Ａにより求め、２つの経路８、
８ｃの光が透過するように、液晶パネル装置２上のそれ
ぞれの透過位置１３、３５を制御する。

【００６７】なお、上記実施の形態では２つの特定点６
と３３を指定した場合について説明したが、特定点は２
つに限るものではないのは言うまでもない。

【００６８】この構成により、一度に複数の特定点に対
応した光点指標を提示することができる。

【００６９】実施の形態７．図１３および図１４は本発
明の実施の形態７による空間情報提示装置の要部の構成
およびその動作を説明する図、図１５〜図１７は本発明
の実施の形態７による空間情報提示装置の動作を説明す
る図、図１８は本発明の実施の形態７による空間情報提
示装置の動作を説明するフローチャート、図１９は本発
明の実施の形態７による空間情報提示装置の全体的な構
成を示す図である。実施の形態１においては、発光位置
１２が１カ所のみである場合について説明した。本実施
の形態においては、単一の特定点６に対して、複数の発
光位置と各発光位置に対応した透過位置を指定し、複数
の観察位置で同時に観察者が光点指標を観察することが
できるように構成する。

【００７０】図１３〜図１７および図１９において、９
ａは第一の観察者の視点位置、９ｂは第二の観察者の視
点位置、９ｃは第三の観察者の視点位置である。１２ａ
は第一の発光位置、１２ｂは第一の発光位置１２ａとｘ
方向またはｙ方向に隣接する第二の発光位置であり、図
１３ではｘ方向に隣接する場合、図１４ではｙ方向に隣
接する場合をそれぞれ示している。１３ａは第一の発光
位置１２ａに対応した透過位置、１３ｂは第二の発光位
置１２ｂに対応した透過位置、３７は第一の発光位置１
２ａから発し、この発光位置１２ａに対応した所定の透
過位置１３ａ以外の透過位置１３ｂを透過する光であ
る。４０は光源のｘ方向またはｙ方向の１次元発光パタ
ーンであり、図１５ではｘ方向の１次元発光パターンを
示している。４１は１次元発光パターン４０からなる光
源１の発光パターン、４２は光源１の発光パターン４１
に対する液晶パネル装置２の透過位置パターンである。

【００７１】発光位置１２ａ（または１２ｂ）を発し、
対応する透過位置１３ａ（または１３ｂ）を透過する光
８は観察者の視点位置９ａ、９ｂに至り、対応しない透
過位置１３ｂ（または１３ａ）を透過する光３７は、観
察者には至らないように、各発光位置１２ａ、１２ｂと
透過位置１３ａ、１３ｂとのパターンを制御する。

【００７２】まず、図１３にて説明する。ハーフミラー
４の水平方向すなわちｘ方向の幅、および液晶パネル装
置２の幅はともに光源１のそれと同一として説明する。
ｘ方向については、発光位置１２ａ（ｉΔｗ，−ｊΔ
ｈ，ｚａ）から発する光が対応する透過位置１３ａでは
なく、隣の発光位置１２ｂ（ｉ’Δｗ，−ｊΔｈ，ｚ
ａ）に対する透過位置１３ｂを透過したとしても、その
光３７がハーフミラー４に当たらなければよい。すなわ
ち、ハーフミラー４との交点１１を持たなければよい。
ハーフミラー４は傾いており、ｙ＝０のとき、ハーフミ
ラー４に当たらないための光３７の傾きの条件が厳しく
なる。そこで、ｙ＝０で条件を定める。光３７のｘ軸と
のなす角αは、

【００７３】

【数７】

【００７４】となる。αの大きさが図１３に示すφより
小さくなるようにするには、

【００７５】

【数８】

【００７６】となる。ただし、ここではｔａｎφ＝−ｚ
ｂ／Ｗである。これを整理して、

【００７７】

【数９】

【００７８】を得る。これを常に満足するには発光位置
の間隔（素子数）Δｉ＝｜ｉ’−ｉ｜について、

【００７９】

【数１０】

【００８０】のようにすればよい。ここで、０≦ｉ’≦
Ｎ−１である。第二項は、ｘｐ≧（Ｎ−１）Δｗ／２の
ときｉ’＝０で、ｘｐ＜（Ｎ−１）Δｗ／２のときｉ’
＝Ｎ−１で最大になるから、

【００８１】

【数１１】

【００８２】を得る。なお、結果が整数とならない場合
は、整数に切り上げる。同様に、ｙ方向についても、図
１４にて説明する。ここでも、ハーフミラー４のｙ方向
の範囲、液晶パネル装置２のｙ方向の幅はともに光源１
のそれと同一として説明する。発光位置１２ａ（ｉΔ
ｗ，−ｊΔｈ，ｚａ）から発する光が対応する通過位置
１３ａではなく、隣の発光位置１２ｂ（ｉΔｗ，−ｊ’
Δｈ，ｚａ）に対する通過位置１３ｂを通過したとして
も、その光３７はハーフミラー４に当たらなければよ
い。すなわち、ハーフミラー４との交点１１を持たなけ
ればよい。ハーフミラー４は傾いているため、ｙ正方向
に向かうとき、ハーフミラー４に当たらないための光３
７の傾きの条件が厳しくなる。すなわち、図１４にて、
ψ＜ψ’である。そこで、ψを用いて条件を定める。発
光位置の間隔（素子数）Δｊを

【００８３】

【数１２】

【００８４】のように得る。ただし、ここではｔａｎψ
＝−ｚｂ／Ｈである。これらΔｉとΔｊのどちらか一方
を常に満たすように発光位置を配置する。例えば図１５
に示すように、横方向すなわちｘ方向にΔｉ×Δｊごと
に発光位置１２を配置した１次元発光パターン４０を作
り、図１６に示すように、これを順次Δｉシフトさせて
２次元の発光パターン４１とする。図１７に示すよう
に、この２次元の発光パターン４１を順次、ｘ方向にシ
フトさせて動作させればよい。シフトの際、新たに現れ
る部分については、Δｉ×Δｊごとに発光位置が配置さ
れるようにする。

【００８５】次に、図１８のフローチャートをもとに、
実施の形態１で図５のフローチャートをもとに説明した
のと異なる点について主に説明する。ステップＳＴ２１
では、特定点６の位置から、制御装置３において上述の
発光間隔ΔｉおよびΔｊを計算する。ステップＳＴ２２
においては、ステップＳＴ２１の計算結果から発光パタ
ーン４１はΔｉ×Δｊ種類となるので、これら各発光パ
ターン４１に対する液晶パネル装置２の透過位置パター
ン４２をあらかじめ求めて記憶しておく。この透過位置
パターン４２は、発光パターン４１上の各発光位置１２
に対する透過位置１３を求めて、それらを統合すること
で得る。なお、この透過位置パターン４２は、式Ａよ
り、発光パターン４１を（ｘｐ，ｙｐ）を基準に（ｚｂ
・ｚｐ）／（ｚａ・ｚｐ）倍拡大したものとなる。ステ
ップＳＴ２３では、図１９に示すように、光源１を発光
パターン４１で発光させ、さらに液晶パネル装置２によ
り対応する透過位置パターン４２を表示して複数の経路
８を設定する。ステップＳＴ２４では、発光パターン４
１をｘ方向に１素子シフトさせ更新する。

【００８６】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、複数の観察位置（図１９の９ａ、９ｂなど）で同時
に光点指標を観察することができるので、一度に１つの
観察位置でしか光点指標を観察できない場合に比べて観
察者が一度光点指標を観察してから次に観察できるまで
の時間間隔を（Δｉ×Δｊ）／（Ｎ×Ｍ）に短縮できる
結果、安定して光点指標を認知することができ、特定点
６の認知が容易なものとなる。また、光源１の複数の発
光位置１２は、縦または横方向に一定以上の間隔で発光
させる１次元パターン４０を組み合わせて得る２次元パ
ターン４１により定めて順次シフトさせるので、発光パ
ターンの形成が単純で容易となる。

【００８７】なお、上記実施の形態７においては、複数
の発光位置１２の２次元パターン４１を定めて順次シフ
トさせ、各２次元パターン４１に対応した液晶パネル装
置２における複数の透過位置１３の２次元パターン４２
を求めたが、逆に、透過位置１３の２次元パターン４２
を先に定めて順次シフトさせ、それに対応する発光位置
１２の２次元パターン４１求めて発光させるように構成
してもよい。

【００８８】この場合も、複数の観察位置で同時に光点
指標を観察することができるので、一度に１つの観察位
置でしか光点指標を観察できない場合に比べて観察者が
一度光点指標を観察してから次に観察できるまでの時間
間隔を短縮できる結果、安定して光点指標を認知するこ
とができ、特定点６の認知が容易なものとなる。また、
液晶パネル装置２の複数の透過位置１３は、縦または横
方向に一定以上の間隔で透過させる１次元パターンを組
み合わせて得る２次元パターンにより定めて順次シフト
させることにより、透過パターンの形成が単純で容易と
なる。

【００８９】実施の形態８．図２０は本発明の実施の形
態８による空間情報提示装置の全体的な構成を示す図で
ある。上記各実施の形態においては、ハーフミラー４の
角度は固定としたが、特定点６の位置に対応して角度を
変えるように構成してもよい。図２０において、４３は
ハーフミラーの角度を検知する角度検知手段に対応する
角度センサである。

【００９０】背景景観５上の特定点６を観察する場合、
その対称点１５（例えば図２に示す）のｙ座標が光源１
および液晶パネル装置２のｙ座標の範囲から外れるほ
ど、光点指標を重ねて観察可能な視点位置９が限られ
る。例えばｚｘ平面に対するハーフミラー４の傾き角θ
（図２に示す）を大きくすれば、高い位置にありｚ値の
大きい特定点６についてその対称点１５を適切なｙ座標
の範囲に入れることができ、逆に、小さくすれば、低い
位置にありｚ値の小さい特定点６についてその対称点１
５を適切なｙ座標の範囲に入れることができる。

【００９１】そこで、本実施の形態ではハーフミラー４
の角度を光源１、液晶パネル装置２および背景景観５の
内の少なくとも１つに対して可変とするとともに角度セ
ンサ４３を設けた。特定点入力装置３０により特定点６
が入力されると、制御装置３は、角度センサ４３によっ
て検出されたハーフミラー４の角度に対応して、光源１
から発する光のハーフミラー４反射後の経路が、６特定
点からの光のハーフミラー４透過後の経路に一致するよ
うに、光源１から発する光の発光位置と経路とを制御す
る。

【００９２】したがって、観察者は特定点６を入力し、
その特定点６に対応する光点指標が観察しやすい位置に
ハーフミラー４を動かすことにより、様々な位置にある
特定点６を認知することができる。なお、光源１、液晶
パネル装置２および背景景観５の配置関係が固定されて
いる場合には、ハーフミラー４はこれらの全てに対して
角度が変わることになる。

【００９３】なお、上記各実施の形態では、経路設定手
段として液晶パネル装置２を用いた場合について説明し
たが、これに限るものではなく、例えばテキサスインス
ツルメンツ社（Texas Instruments Incorporated）製の
デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirro
r Device：登録商標）を用いてもよく、上記各実施の形
態と同様の効果が得られる。液晶パネル装置２が光の透
過および不透過を制御するのに対し、デジタルマイクロ
ミラーデバイスは光の目的方向への反射および非反射を
制御する。この反射および非反射を、液晶パネル装置２
の透過および不透過に置き替えて用いることにより、経
路８を設定する。デジタルマイクロミラーデバイスと光
源１との具体的な配置については、例えば、デジタルマ
イクロミラーデバイスが液晶パネル装置２と同様にｘｙ
平面に平行に置かれ、デジタルマイクロミラーデバイス
を構成する反射鏡の傾き角度がｘ軸方向まわりに例えば
１０度と−１０度であり、例えばその傾きが１０度のと
きハーフミラー４に向けて反射する構成とすれば、光源
１は、デジタルマイクロミラーデバイスの斜め上方で、
発光面をデジタルマイクロミラーデバイスに向けて、ｘ
軸方向まわりにｘｚ平面に対して２０度傾いた方向に配
置する。

【００９４】実施の形態９．図２１は本発明の実施の形
態９による空間情報提示装置の全体的な構成を示す図で
ある。図２１において、５０と５１は背景景観５から観
察位置（視点位置９）に至る光の経路に配置され光の透
過および不透過を制御するそれぞれ第一と第二の液晶パ
ネル装置であり、これらにより背景景観５から観察位置
（視点位置９）に至る光の経路を設定する経路設定手段
を構成している。第一の液晶パネル装置５０が背景景観
５の側に配置され、第二の液晶パネル装置５１が観察者
の側に配置されている。本実施の形態では、経路設定手
段である第一と第二の液晶パネル装置５０と５１を互い
に平行に配置し、おのおのの動作を制御手段である制御
装置３によって制御する。観察者は、特定点指定手段で
ある特定点指定装置３０にて認知したい背景景観５をな
す空間上（背景景観上）の特定点６を指定する。このと
き、制御装置３は背景景観５から第一および第二の液晶
パネル装置５０および５１へ入射する光のうち、特定点
６を発する光のみが透過するように、第一および第二の
液晶パネル装置５０、５１を制御する。すなわち制御装
置３は、特定点６から発する光の経路７のひとつと交差
する第一と第二の液晶パネル装置５０、５１上の位置の
みが共に光を透過するように第一と第二の液晶パネル装
置５０、５１を制御し、上記光の経路７を順次変更して
いく。

【００９５】図２２と図２３は本実施の形態による空間
情報提示装置の動作を説明する図であり、図２４は本実
施の形態による空間情報提示装置の動作を説明するフロ
ーチャートである。図２２と図２３において、５２は第
一および第二の液晶パネル装置５０、５１により透過さ
れず不可視となる領域、５３は特定点６からの光が第一
および第二の液晶パネル装置５０、５１を透過して見え
る特定点像、５４は特定点６からの光の経路７が第一の
液晶パネル装置５０と交差する位置（透過位置）、５５
は特定点６からの光の経路７が第二の液晶パネル装置５
１と交差する位置（透過位置）である。

【００９６】制御装置３は、特定点６から発する光の経
路７のひとつと交差する第一と第二の液晶パネル装置５
０、５１上の位置を共に光が透過し、他の位置を光が透
過しないように第一と第二の液晶パネル装置５０、５１
を制御する。さらに、観察者の視点位置９の変化に対応
するため、想定される経路７を網羅するように透過位置
５４および５５を順次更新していく。このときの座標系
は、例えば図２３に示すように設定する。第一の液晶パ
ネル装置５０のパネル面上に原点Ｏとｘｙ平面をとり、
ｚ軸を背景景観５方向にとる。第二の液晶パネル装置５
１は、ｚ＝ｚ２の面に配置される。ｚ２の値はあらかじ
め計測しておく。

【００９７】本実施の形態の目的は、観察者の任意の視
点位置９に対して、図２２に示すように特定点６のみを
観察する特定点像５３を提示することである。そのた
め、図２３に示すように、第一の液晶パネル装置５０の
パネル面をｘ方向にＮ個、ｙ方向にＭ個に分割し、特定
点６からそれぞれの分割小領域である透過位置５４に達
する経路７の光のみを透過するように、第二の液晶パネ
ル装置５１の透過位置５５を制御する。図２３におい
て、ΔｗおよびΔｈは分割小領域である透過位置５４の
ｘ方向およびｙ方向の大きさであり、それぞれΔｗ＝Ｗ
／ＮおよびΔｈ＝Ｈ／Ｍで表わされる。また、Ｗおよび
Ｈはそれぞれ第一の液晶パネル装置５０のｘ方向および
ｙ方向の大きさである。特徴点６の座標を（ｘｏ，ｙ
ｏ，ｚｏ）とする。

【００９８】次に、本実施の形態による情報提示装置の
動作を図２４のフローチャートにより説明する。ステッ
プＳＴ５１では、特定点指定装置３０により、背景景観
５上の特定点６を指定する。これは、例えば、キーボー
ドやマウスといった入力デバイスを用いることによっ
て、その座標値（ｘｏ，ｙｏ，ｚｏ）を直接入力して指
定してもよいし、あるいは、名称などを入力し、これを
あらかじめ記憶していた座標値に変換して指定してもよ
い。ステップＳＴ５２では、制御装置３において、第一
の液晶パネル５０の透過位置５４のｘ座標値に係わる変
数ｉを０に初期化する。ステップＳＴ５３では、同様に
ｙ座標値に係わる変数ｊを０にする。ステップＳＴ５４
では、特定点６を発し透過位置５４を経る光の経路７
の、第二の液晶パネル５１との交差位置を求め、これを
透過位置５５とする。

【００９９】経路７は特定点６（ｘｏ，ｙｏ，ｚｏ）か
ら透過位置５４（ｉΔｗ，ｊΔｈ，０）に至る直線であ
る。経路７の方向ベクトルは、（ｉΔｗ−ｘｏ，ｊΔｈ
−ｙｏ，−ｚｏ）となる。媒介変数をｋとして、

【０１００】

【数１３】

【０１０１】と表現され、この直線に対してｚ＝ｚ２と
することで、透過位置５５が、次式Ｂのように求まる。

【０１０２】

【数１４】

【０１０３】ステップＳＴ５５では、第一の液晶パネル
装置５０において透過位置５４のみ光を透過し、他の位
置では不透過となるように制御し、第二の液晶パネル装
置５１において透過位置５５のみ光を透過し、他の位置
では不透過となるように制御する。これにより、特定点
６を発し、経路７をとる光のみが第一および第二の液晶
パネル装置５０、５１を透過することになる。ステップ
ＳＴ５６では、ｊに１加える。ステップＳＴ５７では、
ｊがＭ未満かどうかを判断し、そうであればステップＳ
Ｔ５４に戻り、そうでなければステップＳＴ５８に進
む。ステップＳＴ５８では、ｉに１加える。ステップＳ
Ｔ５９では、ｉがＮ未満かどうかを判断し、そうであれ
ばステップＳＴ５３に戻り、そうでなければ、ステップ
６０に進む。ステップＳＴ６０では終了かどうかすなわ
ち装置動作を止める指示がなされたかどうかの判定を行
い、ステップＳＴ６１では、特定点６を変更する指示が
なされたかどうかを判定し、なされていればステップＳ
Ｔ５１に戻り、そうでなければステップＳＴ５２に戻
る。

【０１０４】観察者の視点位置９において透過される特
定点像５３が提示される時間は、上記ステップＳＴ５５
が起動され、次に再びステップＳＴ５５に至るまでの時
間である。この時間が短かすぎて観察者が光点指標１０
を認知できない場合には、ステップＳＴ５５内で時間調
整し、観察者が特定点像５３を認知できる程度に提示時
間を長くしてもよい。また、提示時間には第一の液晶パ
ネル装置５０と第二の液晶パネル装置５１の駆動時間も
含まれるため、これ以上でなければならず、例えば、駆
動時間が５０μ秒であれば１００μ秒となるように調整
する。

【０１０５】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、第一の液晶パネル装置５０の透過位置５４を順次切
り替えており、各透過位置５４に対応して第二の液晶パ
ネル装置５１の透過位置５５を制御し、各透過位置５４
に対応して異なる視点位置９から背景景観５上の指定し
た特定点６のみが明示された像を観察することができる
ように構成している。したがって、背景景観５上の特定
点６から発する拡散光を順次提示していくことができ、
観察者の視点位置９によらず、また人数によらず背景景
観５上の特定点６のみが明示された像（特定点像５３）
を観察することができ、背景景観５上の特定点６を容易
に認知できるようになる。さらに、近景から遠景まで広
範囲の背景景観５内の特定点６に対応することができ
る。また、２つの液晶パネル装置５０、５１を平行に配
置して用いることにより経路設定手段を薄く構成するこ
とができ、光学系も単純なものとなる。また、特定点６
から発する光の経路のひとつと交差する第一と第二の液
晶パネル装置５０、５１上の位置５４、５５のみが共に
光を透過するように第一と第二の液晶パネル装置５０、
５１を制御することにより、特定点６から発する光の経
路を容易に定めることができるようになる。

【０１０６】実施の形態１０．実施の形態９において
は、透過位置５４および５５がともに十分に小さいもの
である場合について説明した。ここでは、透過位置５４
が所定の領域を有する場合、すなわち具体的には、透過
位置５４が隣接する複数の分割小領域で構成される場合
について説明する。透過位置５４は、ｉΔｗ≦ｘ≦（ｉ
＋Ｋ）Δｗ、ｊΔｈ≦ｙ≦（ｊ＋Ｌ）Δｈの領域（透過
領域）をもつ。Ｋ，Ｌは正の整数で、例えば４というよ
うに設定する。このとき、特定点６（ｘｏ，ｙｏ，ｚ
ｏ）から透過位置５４内の任意の点を透過する経路につ
いて、その第二の液晶パネル装置５１の透過位置５５
は、

【０１０７】

【数１５】

【０１０８】の領域内となる。この領域を含む分割小領
域を透過領域５５とする。図２４のフローチャートのス
テップＳＴ５４においてこの透過位置５５の領域を求
め、ステップＳＴ５５において、この透過位置５５の領
域を光が通過するように制御装置３が第二の液晶パネル
装置５１を制御する。

【０１０９】この場合、特定点６から透過位置（透過領
域）５４に至る経路７をもつ光は、すべて透過位置（透
過領域）５５を経て観察者の視点位置９に至ることにな
る。したがって、透過位置（透過領域）５４が第一の液
晶パネル装置５０上、すきまなく設定されている場合、
特定点６から発する光の経路群は密に連続して再現する
ことが可能で、観察者の視点位置９により、特定点像５
３が観察されないということはなくなる。また、透過位
置（透過領域）５４および透過位置（透過領域）５５
を、それぞれの大きさの１／Ｋ、あるいは１／Ｌずつ徐
々に移動するように構成できるため、連続かつ安定して
特定点像５３を観察できるようになる。

【０１１０】実施の形態１１．図２５は本発明の実施の
形態１１による空間情報提示装置の要部の構成およびそ
の動作を説明する図、図２６は本発明の実施の形態１１
による空間情報提示装置の動作を説明する図、図２７は
発明の実施の形態１１による空間情報提示装置の動作を
説明するフローチャート、図２８は本発明の実施の形態
１１による空間情報提示装置の全体的な構成示す図であ
る。上記実施の形態９および１０においては、第一およ
び第二の液晶パネル装置５０および５１の透過位置５４
および５５はそれぞれ１カ所のみである場合について説
明した。本実施の形態においては、単一の特定点６に対
し、複数の透過位置５４と各透過位置５４に対応した透
過位置５５を指定し、複数の観察位置で同時に観察者が
特定点像を観察することができるように構成する。

【０１１１】図２５、図２６および図２８において、３
６は有効領域、５４ａは第一の液晶パネル装置５０上の
第一の透過位置、５４ｂは透過位置５４にｘ方向または
ｙ方向に隣接する第一の液晶パネル装置５０上の第二の
透過位置であり、図２５ではｘ方向に隣接する場合を示
している。５５ａは第一の透過位置５４ａに対応する第
二の液晶パネル装置５１上の第一の透過位置、５５ｂは
第二の透過位置５４ｂに対応する第二の液晶パネル装置
５１上の第二の透過位置である。５６は第一の透過位置
５４ａを透過し、これに対応する所定の第一の透過位置
５５ａ以外の第二の透過位置５５ｂを透過する光の経路
であり、この経路５６は有効領域３６には至らない。５
９は第一の液晶パネル装置５０のｘ方向またはｙ方向の
１次元透過パターンであり、図２６ではｘ方向の１次元
透過パターンを示している。６０は１次元透過パターン
５９からなる第一の液晶パネル装置５０の透過パター
ン、６１は第一の液晶パネル装置５０の透過パターン６
０に対する第二の液晶パネル装置５１の透過パターンで
ある。

【０１１２】透過位置５４ａ（または５４ｂ）を通過
し、対応する透過位置５５ａ（または５５ｂ）を通過す
る特定点６からの光は有効領域３６内を通過し、対応し
ない透過位置５５ｂ（または５５ａ）を通過する光は、
有効領域３６外に出るように、透過位置のパターンを制
御する。なお、有効領域３６は、例えば以下のように定
める。光５６について、ｘ軸とのなす角がφ以下、また
は、ｙ軸とのなす角がψ以下になるように、第一の液晶
パネル装置５０の透過パターン６０および第二の液晶パ
ネル装置５１の透過パターン６１を制御する。このと
き、有効領域３６は、第二の液晶パネル装置５１からｘ
軸とのなす角がφ以下、または、ｙ軸とのなす角がψ以
下である光５６が到達しない領域となる。図２５にｘ方
向について有効領域３６を図示する。本実施の形態にお
いては、図１３、１４に示した実施の形態１２と異な
り、ハーフミラーを用いていないので、φとψを適宜、
例えば、両者とも４５度と定める。

【０１１３】ｘ軸方向については、透過位置５４ａ（ｉ
Δｗ，ｊΔｈ，０）を通過する光が対応する透過位置５
５ａではなく、隣の透過位置５４ｂ（ｉ’Δｗ，ｊΔ
ｈ，０）に対する透過位置５５ｂを透過する場合、その
ｘ軸とのなす角αは、

【０１１４】

【数１６】

【０１１５】となる。実施の形態７において説明したの
と同様に、αがφより小さくなるための、第一の液晶パ
ネル装置５０上の透過位置の間隔（小領域数）Δｉ

【０１１６】

【数１７】

【０１１７】を得る。

【０１１８】同様に、ｙ方向についても、透過位置の間
隔Δｊを

【０１１９】

【数１８】

【０１２０】のように得る。これらΔｉとΔｊのどちら
か一方を常に満たすように発光位置を配置する。例えば
図２６に示すように、ｘ方向にΔｉ×Δｊ間隔ごとに透
過位置５４を配置した１次元透過パターン５９を作り、
これを順次Δｉシフトさせて２次元の透過パターン６０
とする。この２次元の透過パターン６０を順次、ｘ方向
にシフトさせて動作させればよい。

【０１２１】次に、図２７のフローチャートをもとに、
実施の形態９で図２４のフローチャートをもとに説明し
たのと異なる点について主に説明する。ステップＳＴ７
１では、特定点６の位置から、制御装置３において上述
の透過間隔ΔｉおよびΔｊを計算し、透過パターン６０
を求める。ステップＳＴ７２においては、透過パターン
６１を求める。この透過パターン６１は、透過パターン
６０上の各透過位置５４に対する透過位置５５を統合し
たものである。透過位置５５は、実施の形態９で述べた
式Ｂより、透過位置５４を（ｘｏ，ｙｏ）を基準に（ｚ
ｏ−ｚ２）／ｚｏ倍拡大した位置となる。したがって、
透過パターン６１は、透過パターン６０を（ｘｏ，ｙ
ｏ）を基準に（ｚｏ−ｚ２）／ｚｏ倍拡大して得られ
る。ステップＳＴ７３では、図２８に示すように、第一
の液晶パネル装置５０に透過パターン６０を表示し、さ
らに第二の液晶パネル装置５１に透過パターン６１を表
示する。ステップＳＴ７４では、透過パターン６０をｘ
方向に１小領域分（Δｗ）シフトさせ更新する。

【０１２２】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、複数の観察位置（図２８の９ａ、９ｂなど）で同時
に特定点像を観察することができるので、一度に１つの
観察位置でしか特定点像を観察できない場合に比べて観
察者が一度特定点像を観察してから次に観察できるまで
の時間間隔を（Δｉ×Δｊ）／（Ｎ×Ｍ）に短縮できる
結果、安定して特定点像を認知することができ、特定点
６の認知が容易なものとなる。また、第一の液晶パネル
装置５０の複数の透過位置５４は、縦または横方向に一
定以上の間隔で透過させる１次元パターン５９を組み合
わせて得る２次元パターン６０により定めて順次シフト
させるので、透過パターンの形成が単純で容易となる。

【０１２３】なお、上記実施の形態１１においては、第
一の液晶パネル装置５０の２次元透過パターン６０を定
め、それに対応する第二の液晶パネル装置５１の２次元
透過パターン６１を求めたが、逆に、第二の液晶パネル
装置５１の２次元透過パターン６１を先に定めて、それ
に対応する第一の液晶パネル装置５０の透過パターン６
０を求めるように構成してもよい。

【０１２４】この場合も、複数の観察位置で同時に特定
点像を観察することができるので、一度に１つの観察位
置でしか特定点像を観察できない場合に比べて観察者が
一度特定点像を観察してから次に観察できるまでの時間
間隔を短縮できる結果、安定して特定点像を認知するこ
とができ、特定点６の認知が容易なものとなる。また、
第二の液晶パネル装置５１の複数の透過位置５５は、縦
または横方向に一定以上の間隔で透過させる１次元パタ
ーンを組み合わせて得る２次元パターンにより定めて順
次シフトさせることにより、透過パターン６１の形成が
単純で容易となる。

【０１２５】実施の形態１２．図２９は本発明の実施の
形態１２による空間情報提示装置の動作を説明する図で
ある。本実施の形態の全体的な構成は、図２１で示した
実施の形態９の場合と同様である。上記実施の形態９〜
１１においては、第一および第二の液晶パネル装置５
０、５１において、透過位置５４、５５以外の領域は光
を透過しないように構成した場合について説明したが、
本実施の形態においては、透過位置５４、５５以外の領
域においても、これらの透過位置５４、５５の光透過率
よりも小さい所定の透過率で光を透過するように構成す
る。第一および第二の液晶パネル装置５０、５１の透過
位置５４、５５の光透過率をＴ、それ以外の領域の光透
過率をｔ、ただしＴ＞ｔ、とする。視点位置９において
特定点像５３が観察されている場合、特定点像５３の透
過率はＴ×Ｔ、それ以外の領域ではｔ×ｔとなる。（光
透過率の一例としては、例えばｔを透過位置５４、５５
の光透過率Ｔの７０％とした場合、特定点像５３以外の
領域では０．７×０．７で特定点像５３の約５０％の明
るさになる）

【０１２６】このように構成することにより、透過点像
５３以外の領域においても背景景観５の像を暗く提示す
ることができ、特定点６以外の背景景観５も観察するこ
とができるようになり、その中で特定点６が明るく強調
された像を観察することができるので、背景景観５中で
の特定点６の位置が認知しやすくなる。

【０１２７】なお、上記実施の形態では第一と第二の液
晶パネル装置５０、５１の両方について、透過位置５
４、５５以外の領域においても、これらの透過位置５
４、５５の光透過率よりも小さい所定の透過率で光を透
過するように構成した場合について説明したが、必ずし
も両方の液晶パネル装置５０、５１でなくてもよく、少
なくとも一方の液晶パネル装置５０または５１につい
て、透過位置５４、５５以外の領域においても、これら
の透過位置５４、５５の光透過率よりも小さい所定の透
過率で光を透過するように構成すればよい。

【０１２８】実施の形態１３．図３０は本発明の実施の
形態１３による空間情報提示装置の全体的な構成を示す
図、図３１〜図３３は本発明の実施の形態１３による空
間情報提示装置の動作を説明する図、図３４は本発明の
実施の形態１３による空間情報提示装置の動作を説明す
るフローチャートである。図３０〜図３３において、６
２は調光手段であり、例えばＮＣＡＰ（Nematic Curvil
inear Aligned Phase）フィルム素材による瞬間調光シ
ートが用いられ、背景景観５から第一の液晶パネル装置
５０に至る光の経路７に配置され、背景景観５から第一
の液晶パネル装置５０に入射する光の透過および拡散を
制御する。上記のような瞬間調光シートは、それにかけ
る電圧を制御することにより、光をそのまま透過する透
過状態と拡散する拡散状態とに切り替えることができ
る。６３は特定点６上に描かれる光点指標、６４は観察
者の視点位置９から第一および第二の液晶パネル装置５
０、５１越しに見える視野である。

【０１２９】本実施の形態では、制御手段３は、第一お
よび第二の液晶パネル装置５０、５１が特定点６から発
する光のみを透過し、かつ調光手段６２が第一の液晶パ
ネル装置５０に入射する光を拡散する第一の状態と、第
一および第二の液晶パネル装置５０、５１がすべての光
を透過し、かつ調光手段６２が第一の液晶パネル装置５
０に入射する光を透過する第二の状態との２つの状態を
交互に切り替えるように、第一、第二の液晶パネル装置
５０、５１および調光手段６２を制御する。すなわち、
図３１に示すように、観察者に特定点６を提示する段階
（第１の状態）においては、調光手段６２を拡散状態に
することにより、背景景観５から入射した光が拡散され
た白色光が、経路７上、透過位置５４から透過位置５５
を経て観察者の視点位置９に達する。また、図３２に示
すように、観察者に背景景観５を提示する段階（第２の
状態）においては、調光手段６２を透過状態にし、第一
および第二の液晶パネル装置５０、５１も全面透過する
ように制御する。このとき、観察者の視点位置９には、
背景景観５から入射した光がそのまま達し、観察者には
背景景観５が提示される。以上の２つのフェーズ（状
態）を繰り返すことにより、図３３に示すように、背景
景観５の特定点６上に白色の光点指標６３が描かれた像
を提示することができる。

【０１３０】次に、図３４のフローチャートをもとに、
実施の形態９で図２４のフローチャートをもとに説明し
たのと異なる点について主に説明する。ステップＳＴ８
０では、制御装置３は、調光手段である瞬間調光シート
６２にかける電圧を制御し、瞬間調光シート６２が光を
拡散するようにする。ステップＳＴ８１では、制御装置
３は、第一の液晶パネル装置５０および第二の液晶パネ
ル装置５１において全面で光を透過するように制御す
る。これとともに、瞬間調光シート６２にかける電圧を
制御し、瞬間調光シート６２が光を透過するようにす
る。

【０１３１】観察者に提示される背景景観５と光点指標
６３とのコントラストは、上記ステップＳＴ８０とステ
ップＳＴ８１間相互に至る所要時間による。観察者が光
点指標６３を認知しやすいように所要時間を調整しても
よい。これらの所用時間には双方とも第一と第二の液晶
パネル装置５０と５１、および瞬間調光シート６２の駆
動時間も含まれるため、これらの駆動時間以上でなけれ
ばならず、例えば、瞬間調光シート６２の駆動時間がこ
れらのうち最大で１０ｍ秒であれば２０ｍ秒となるよう
に調整する。

【０１３２】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、第二の状態においては背景景観５がそのまま観察で
き、第一の状態においては調光手段６２において拡散さ
れた白色光が特定点６上に光点指標６３として観察さ
れ、これらの状態を切り替えることにより、背景景観５
の中に特定点６が白色の光点指標６３により明示された
像を観察することができる。したがって、背景景観５中
での特定点６の位置が認知しやすくなる。

【０１３３】実施の形態１４．図３５は本発明の実施の
形態１４による空間情報提示装置の全体的な構成を示す
図である。図において、６５は照明手段である照明装置
であり、主として瞬間調光シート６２を照らす。本実施
の形態では、実施の形態１３で説明した空間情報提示装
置において、照明装置６５を設け、瞬間調光シート６２
に白色光を照射して瞬間調光シート６２が拡散する光量
を増すように構成している。なお、白色光は、例えば瞬
間調光シート６２が拡散状態の間のみ照射するようにす
るが、瞬間調光シート６２が透過状態において、白色光
が視点位置９に直接至らないように照明装置６５を配置
すれば、白色光を常時照射するようにしてもよい。

【０１３４】本実施の形態によれば、夕刻や夜間におい
ても、観察者に明るい光点指標６３を提示することがで
き、背景景観５中に特定点６を示す光点指標６３をより
明確に提示することができる。

【０１３５】なお、白色光の代わりに赤や青などの有色
光を照射して光点指標６３に色をつけるように構成して
もよい。この場合にも、有色光は、瞬間調光シート６２
が拡散状態の間のみ照射するようにするが、瞬間調光シ
ート６２が透過状態において、有色光が視点位置９に直
接至らないように照明装置６５を配置すれば、有色光を
常時照射するようにしてもよい。この構成によれば、背
景景観５の色の分布に左右されない色や、背景景観５と
区別しやすい色の光点指標６３を提示することができ、
背景景観５中に特定点６を示す光点指標６３をより明確
に提示することができる。

【０１３６】実施の形態１５．図３６は本発明の実施の
形態１５による空間情報提示装置の全体的な構成を示す
図、図３７および図３８は本発明の実施の形態１５によ
る空間情報提示装置の動作を説明する図、図３９は本発
明の実施の形態１５による空間情報提示装置の動作を説
明するフローチャートである。図３６〜図３８におい
て、６７は光の透過および不透過を制御する液晶パネル
装置、６６は背景景観５から液晶パネル装置６７に至る
光の経路に配置され、背景景観５から液晶パネル装置６
７に入射する光の透過および拡散を制御する調光手段に
相当する拡散型液晶パネル装置である。拡散型液晶パネ
ル装置６６は、光の透過および拡散のパターンを描き、
液晶パネル装置６７は、光の透過および不透過のパター
ンを描く。６８は観察者の視点位置９から拡散型液晶パ
ネル装置６６および液晶パネル装置６７越しに見える視
野、６９は拡散型液晶パネル装置６６の拡散位置、７０
は液晶パネル装置６７の透過位置、７１は背景景観５上
の特定点６とは異なる点、７２は視点位置９から点７１
を見る視線である。

【０１３７】本実施の形態では、制御装置３は、特定点
６から発する光の経路の１つと交差する拡散型液晶パネ
ル装置６６上および液晶パネル装置６７上の位置をそれ
ぞれ拡散状態（拡散位置６９）および透過状態（透過位
置７０）とし、特定点６から発する光の経路を順次変更
していくように拡散型液晶パネル装置６６および液晶パ
ネル装置６７を制御する

【０１３８】図３７に示すように、経路７上に拡散位置
６９と透過位置７０を設定すれば、拡散位置６９におい
ては、背景景観５から入射した光が拡散された白色光
が、経路７上、透過位置７０を経て観察者の視点位置９
に達する。経路７以外の視点位置９からの視野６８で
は、液晶パネル装置６７が不透過であるため、光が達し
ない。次に、拡散位置６９および透過位置７０をずらせ
て経路７を視点位置９に対して移動させると、背景景観
５内の点７１を発する光が視点位置９に達する。このよ
うに、順次経路７を移動させる（すなわち液晶パネル装
置６７を通って観察者側に届く光の経路を順次変更す
る）ことにより、背景景観５の特定点６上に白色の光点
指標６３が描かれた像を提示することができる。

【０１３９】次に、図３９のフローチャートをもとに、
実施の形態９で図２４のフローチャートをもとに説明し
たのと異なる点について主に説明する。本実施の形態と
実施の形態９とでは、拡散型液晶パネル装置６６の拡散
位置６９が第一の液晶パネル装置５０の透過位置５４
に、液晶パネル装置６７の透過位置７０が第二の液晶パ
ネル装置５１の透過位置５５に、それぞれ相当する。ス
テップＳＴ９０では、実施の形態９の透過位置５５に対
応する透過位置７０を決定する。ステップＳＴ９１で
は、拡散型液晶パネル装置６６の拡散位置６９のみが光
を拡散するように、また、液晶パネル装置７０の透過位
置７７のみが光を透過するように、制御装置３により制
御する。

【０１４０】この構成によれば、観察者に背景景観５
と、その特定点６上に描かれた白色の光点指標６３を提
示することができ、背景景観５中での特定点６の位置が
認知しやすくなる。

【０１４１】なお、本実施の形態においても、実施の形
態１４と同様に調光手段である拡散型液晶パネル装置６
６を照らす照明手段を設けてもよく、実施の形態１４の
場合と同様の効果が得られる。なお、このとき照明手段
による光は連続的に照射する。

【０１４２】

【発明の効果】以上のように、本発明の第１の構成によ
れば、光源、この光源から発する光の経路を設定する経
路設定手段、前記光源から発する光を反射すると共に背
景景観を構成する光を透過して前記光源からの光を背景
景観に合成するハーフミラー、背景景観上の特定点を指
定する特定点指定手段、および前記光源と前記経路設定
手段とを制御し、前記光源から発する光の前記ハーフミ
ラー反射後の経路が、前記特定点からの光の前記ハーフ
ミラー透過後の経路に一致するように、前記光源から発
する光の発光位置と経路とを制御する制御手段を備えた
ので、背景景観の遠近に関わらずしかも広範囲の観察位
置に対応して、背景景観上の特定点が光点による指標で
明示された像を提示することができる。

【０１４３】本発明の第２の構成によれば、経路設定手
段は光の透過および不透過を制御する液晶パネル装置に
より構成され、制御手段は光源から発する光の経路が所
望の経路となるように、液晶パネル装置における前記所
望の経路と交差する位置のみが光を透過するように前記
液晶パネル装置を制御するので、容易に光の経路を定め
ることができる。

【０１４４】本発明の第３の構成によれば、光源は複数
の発光素子を平面上に並べて構成されたものであり、制
御手段は発光させる発光素子の位置とそれに対応した経
路とを順次変更していくようにしたので、背景景観上の
特定点から発する拡散光を順次模していくことができ、
観察者の視点位置によらず、また人数によらず背景景観
上の特定点が光点による指標で明示された像を観察する
ことができる。

【０１４５】本発明の第４の構成によれば、制御手段
は、光源の複数の発光位置を発光させるとともに液晶パ
ネル装置の前記各発光位置に対応した複数の透過位置を
透過させ、かつ前記発光位置と前記透過位置とを順次変
更していくように制御するので、複数の観察位置で同時
に光点指標を観察することができる結果、一度に１つの
観察位置でしか光点指標を観察できない場合に比べて観
察者が一度光点指標を観察してから次に観察できるまで
の時間間隔を短縮でき、安定して光点指標を認知するこ
とができるようになる。

【０１４６】本発明の第５の構成によれば、光源の複数
の発光位置または液晶パネル装置の複数の透過位置は、
縦または横方向に一定以上の間隔で発光または透過させ
る１次元パターンを組み合わせて得る２次元パターンに
より定めるので、発光パターンまたは透過パターンの形
成が単純で容易となる。

【０１４７】本発明の第６の構成によれば、光源は複数
のレーザダイオードを平面上に並べて構成されたもので
あり、経路設定手段は前記レーザダイオードから発して
前記経路設定手段に入射したレーザ光の出射方向が所望
の方向となるような回折格子パターンを描くように構成
されたものであるので、レーザ光は直進するコヒーレン
トな光であり、各レーザダイオードから発するレーザ光
の経路はそれぞれ独立に設定できる結果、複数のレーザ
ダイオードを同時に発光させることができる。従って、
全てのレーザダイオードを同時に発光させて時分割する
ことなく連続的にしかも同時に任意の複数の観察者に背
景景観上に光点指標を提示したり、複数のレーザダイオ
ードを同時に発光させて背景景観上に複数の光点からな
る例えば文字や図形などのパターンを提示したりするこ
とができる。

【０１４８】本発明の第７の構成によれば、光源は２次
元の画像表示装置で構成され、制御手段は発光位置のみ
輝度が高い画像を生成し、前記画像表示装置により前記
画像を表示するように構成したので、一般に普及してい
る２次元の画像表示装置を用いて光源を構成することが
できる。

【０１４９】本発明の第８の構成によれば、制御手段
は、光源から発する光の発光領域の大きさに応じて、経
路設定手段によって設定される光の経路の横断面積を変
化させるように制御するので、発光領域にある全ての光
をハーフミラーで反射させることも可能で、光点指標を
観察できない位置をなくすことが可能となる。

【０１５０】本発明の第９の構成によれば、特定点指定
手段が複数の特定点を指定した場合、制御手段は、光源
から発する光に対してそれぞれの特定点に対応する複数
の経路を設定するように経路設定手段を制御するので、
一度に複数の特定点に対応した光点指標を提示すること
ができる。

【０１５１】本発明の第１０の構成によれば、ハーフミ
ラーは光源、経路設定手段または背景景観の内の少なく
とも１つに対する角度を可変に構成されており、前記ハ
ーフミラーの角度を検知する角度検知手段を備えたの
で、角度検知手段により検知されたハーフミラーの角度
に対応して光源から発する光の発光位置と経路とを制御
することにより、観察者は特定点の位置に応じてハーフ
ミラーの角度を変え、特定点が認知しやすくなるように
調整することが可能となる。

【０１５２】本発明の第１１の構成によれば、ハーフミ
ラーの代わりに窓ガラスを用いたので、特に観察者が屋
内から屋外の背景景観を窓ガラスを通して観察する場合
に、ハーフミラーを新たに設けなくてもよく、装置を意
識することなく背景景観上の特定点が光点による指標で
明示された像を観察することができる。

【０１５３】本発明の第１２の構成によれば、背景景観
から観察位置に至る光の経路を設定する経路設定手段、
背景景観上の特定点を指定する特定点指定手段、およ
び、前記光の経路を前記特定点から発する光の経路に限
定するように前記経路設定手段を制御する制御手段を備
えたので、観察者は背景景観上の指定した特定点のみが
明示された像を観察することができ、特定点を容易に認
知できるようになる。さらに、近景から遠景まで広範囲
の背景景観内の特定点に対応することができるようにな
る。

【０１５４】本発明の第１３の構成によれば、経路設定
手段は、背景景観から観察位置に至る光の経路に順に配
置され光の透過および不透過を制御する第一と第二の液
晶パネル装置により構成されるので、２つの液晶パネル
装置を平行に配置することにり、経路設定手段を薄く構
成することができ、光学系も単純なものとなる。

【０１５５】本発明の第１４の構成によれば、制御手段
は、特定点から発する光の経路のひとつと交差する第一
と第二の液晶パネル装置上の位置のみが共に光を透過す
るように第一と第二の液晶パネル装置を制御するので、
特定点から発する光の経路を容易に定めることができ
る。

【０１５６】本発明の第１５の構成によれば、第一と第
二の液晶パネル装置の透過位置は、特定点から複数の経
路に別れて発する光の前記経路を順次透過するように変
更していくので、特定点から発する拡散光を順次透過し
ていくことにより、観察者の視点位置によらず、また人
数によらず背景景観上の特定点が明示された像を観察す
ることができる。

【０１５７】本発明の第１６の構成によれば、制御手段
は、第一と第二の液晶パネル装置が少なくとも２箇所に
おいて光を透過し、特定点から複数の経路に別れて発す
る光の内の少なくとも２つの経路の光を透過するよう
に、かつ前記光を透過する経路を順次変更していくよう
に第一と第二の液晶パネル装置を制御するので、複数の
観察位置で同時に特定点が明示された像を観察すること
ができる結果、一度に１つの観察位置でしか観察できな
い場合に比べて観察者が一度特定点が明示された像を観
察してから次に観察できるまでの時間間隔を短縮でき、
安定して特定点が明示された像を認知することができる
ようになる。

【０１５８】本発明の第１７の構成によれば、第一また
は第二の液晶パネル装置の透過位置は、縦または横方向
に一定以上の間隔で透過させる１次元パターンを組み合
わせて得る２次元パターンにより定めるので、透過パタ
ーンの形成が単純で容易となる。

【０１５９】本発明の第１８の構成によれば、第二の液
晶パネル装置の透過位置を定める透過パターンは、第一
の液晶パネル装置の透過位置を定める透過パターンを拡
大したものであるので、第一の液晶パネル装置の透過パ
ターンから、第二の液晶パネル装置の透過パターンを容
易に得ることができるようになる。

【０１６０】本発明の第１９の構成によれば、第一と第
二の液晶パネル装置の少なくとも一方においては、透過
位置以外においても前記透過位置の光透過率よりも小さ
い所定の光透過率を有するように構成したので、特定点
以外の背景景観も観察することができるようになり、背
景景観５中での特定点６の位置が認知しやすくなる。

【０１６１】本発明の第２０の構成によれば、光の透過
および不透過を制御して背景景観から観察位置に至る光
の経路を設定する経路設定手段、背景景観から前記経路
設定手段に至る光の経路に配置され、背景景観から前記
経路設定手段に入射する光の透過および拡散を制御する
調光手段、背景景観上の特定点を指定する特定点指定手
段、並びに前記経路設定手段が前記特定点から発する光
のみを透過し、かつ前記調光手段が前記経路設定手段に
入射する光を拡散する第一の状態と、前記経路設定手段
がすべての光を透過し、かつ前記調光手段が前記経路設
定手段に入射する光を透過する第二の状態との２つの状
態を交互に切り替えるように前記経路設定手段および前
記調光手段を制御する制御手段を備えたので、第二の状
態においては背景景観がそのまま観察でき、第一の状態
においては調光手段において拡散された光が特定点上に
観察され、これらの状態を切り替えることにより、背景
景観の中に特定点が光点指標により明示された像を観察
することができる。したがって、背景景観中での特定点
の位置が認知しやすくなる。

【０１６２】本発明の第２１の構成によれば、光の透過
および不透過を制御する液晶パネル装置、背景景観から
前記液晶パネル装置に至る光の経路に配置され、背景景
観から前記液晶パネル装置に入射する光の透過および拡
散を制御する調光手段、背景景観上の特定点を指定する
特定点指定手段、並びに前記特定点から発する光の経路
の１つと交差する前記調光手段上および前記液晶パネル
装置上の位置をそれぞれ拡散状態および透過状態とし、
かつ前記調光手段上および前記液晶パネル装置上の残り
の位置をそれぞれ透過状態および不透過状態とし、前記
特定点から発する光の経路を順次変更していくように前
記調光手段および前記液晶パネル装置を制御する制御手
段を備えたので、背景景観の中に特定点が光点指標によ
り明示された像を観察することができ、背景景観中での
特定点の位置が認知しやすくなる。

【０１６３】本発明の第２２の構成によれば、調光手段
を照らす照明手段を備えたので、調光手段が入射する光
を拡散する状態においては、その光量を増すこと、ある
いは色をつけることができ、背景景観中に特定点を示す
光点指標をより明確に提示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による空間情報提示装
置の全体的な構成を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態１による空間情報提示装
置の動作を説明する図である。

【図３】本発明の実施の形態１による空間情報提示装
置の動作を説明する図である。

【図４】本発明の実施の形態１による空間情報提示装
置の動作を説明する図である。

【図５】本発明の実施の形態１による空間情報提示装
置の動作を説明する図である。

【図６】本発明の実施の形態１による空間情報提示装
置の動作を説明するフローチャートである。

【図７】本発明の実施の形態２による空間情報提示装
置の全体的な構成およびその動作を説明する図である。

【図８】本発明の実施の形態３による空間情報提示装
置の全体的な構成の一例を示す図である。

【図９】本発明の実施の形態３による空間情報提示装
置の全体的な構成の別の例を示す図である。

【図１０】本発明の実施の形態４による空間情報提示
装置の全体的な構成を示す図である。

【図１１】本発明の実施の形態５による空間情報提示
装置の要部の構成およびその動作を説明する図である。

【図１２】本発明の実施の形態６による空間情報提示
装置の全体的な構成およびその動作を説明する図であ
る。

【図１３】本発明の実施の形態７による空間情報提示
装置の要部の構成およびその動作を説明する図である。

【図１４】本発明の実施の形態７による空間情報提示
装置の要部の構成およびその動作を説明する図である。

【図１５】本発明の実施の形態７による空間情報提示
装置の動作を説明する図である。

【図１６】本発明の実施の形態７による空間情報提示
装置の動作を説明する図である。

【図１７】本発明の実施の形態７による空間情報提示
装置の動作を説明する図である。

【図１８】本発明の実施の形態７による空間情報提示
装置の動作を説明するフローチャートである。

【図１９】本発明の実施の形態７による空間情報提示
装置の全体的な構成示す図である。

【図２０】本発明の実施の形態８による空間情報提示
装置の全体的な構成を示す図である。

【図２１】本発明の実施の形態９による空間情報提示
装置の全体的な構成を示す図である。

【図２２】本発明の実施の形態９による空間情報提示
装置の動作を説明する図である。

【図２３】本発明の実施の形態９による空間情報提示
装置の動作を説明する図である。

【図２４】本発明の実施の形態９による空間情報提示
装置の動作を説明するフローチャートである。

【図２５】本発明の実施の形態１１による空間情報提
示装置の要部の構成およびその動作を説明する図であ
る。

【図２６】本発明の実施の形態１１による空間情報提
示装置の動作を説明する図である。

【図２７】本発明の実施の形態１１による空間情報提
示装置の動作を説明するフローチャートである。

【図２８】本発明の実施の形態１１による空間情報提
示装置の全体的な構成示す図である。

【図２９】本発明の実施の形態１２による空間情報提
示装置の動作を説明する図である。

【図３０】本発明の実施の形態１３による空間情報提
示装置の全体的な構成を示す図である。

【図３１】本発明の実施の形態１３による空間情報提
示装置の動作を説明する図である。

【図３２】本発明の実施の形態１３による空間情報提
示装置の動作を説明する図である。

【図３３】本発明の実施の形態１３による空間情報提
示装置の動作を説明する図である。

【図３４】本発明の実施の形態１３による空間情報提
示装置の動作を説明するフローチャートである。

【図３５】本発明の実施の形態１４による空間情報提
示装置の全体的な構成を示す図である。

【図３６】本発明の実施の形態１５による空間情報提
示装置の全体的な構成を示す図である。

【図３７】本発明の実施の形態１５による空間情報提
示装置の動作を説明する図である。

【図３８】本発明の実施の形態１５による空間情報提
示装置の動作を説明する図である。

【図３９】本発明の実施の形態１５による空間情報提
示装置の動作を説明するフローチャートである。

【図４０】従来の空間情報提示装置の光学系の構成を
示す概略図である。

【符号の説明】

１光源、２，６７液晶パネル装置、３制御装置、
４ハーフミラー、５背景景観、６，３３特定点、
７，７ａ，７ｂ，７ｃ特定点からの光の経路、８，８
ａ，８ｂ，８ｃ光源１からの光の経路、９，９ａ，９
ｂ視点位置、１０光点指標、１１，１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ特定点からの光のハーフミラー上の交点、
１２，１２ａ，１２ｂ光源の発光位置、１３，１３
ａ，１３ｂ，３５液晶パネル装置の光の透過位置、１
４発光素子、１５，３４は特定点のハーフミラーに
関する面対称点、１６レーザダイオード、１７窓ガ
ラス、１８壁、１９床、２０２次元の画像表示装
置、３０特定点指定装置、３１発光領域、３２透
過領域、３６有効領域、４０１次元発光パターン、
４１光源の発光パターン、４２透過位置パターン、
４３角度センサ、５０第一の液晶パネル装置、５１
第二の液晶パネル装置、５３特定点像、５４，５４
ａ，５４ｂ，５５、５５ａ，５５ｂ，７０透過位置、
５９第一の液晶パネル装置の１次元透過パターン、６
０第一の液晶パネル装置の透過パターン、６１第二
の液晶パネル装置の透過パターン、６２調光手段、６
３光点指標、６４，６８視野、６５照明装置、６
６拡散型液晶パネル装置、６９拡散位置、１０１凹
面ハーフミラー、１０２スクリーン、１０３プロジ
ェクタ、１１１ガラス窓。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源、この光源から発する光の経路を設
定する経路設定手段、前記光源から発する光を反射する
と共に背景景観を構成する光を透過して前記光源からの
光を背景景観に合成するハーフミラー、背景景観上の特
定点を指定する特定点指定手段、および前記光源と前記
経路設定手段とを制御し、前記光源から発する光の前記
ハーフミラー反射後の経路が、前記特定点からの光の前
記ハーフミラー透過後の経路に一致するように、前記光
源から発する光の発光位置と経路とを制御する制御手段
を備えたことを特徴とする空間情報提示装置。
【請求項２】請求項１に記載の空間情報提示装置にお
いて、経路設定手段は光の透過および不透過を制御する
液晶パネル装置により構成され、制御手段は光源から発
する光の経路が所望の経路となるように、液晶パネル装
置における前記所望の経路と交差する位置のみが光を透
過するように前記液晶パネル装置を制御することを特徴
とする空間情報提示装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の空間情報提示
装置において、光源は複数の発光素子を平面上に並べて
構成されたものであり、制御手段は発光させる発光素子
の位置とそれに対応した経路とを順次変更していくよう
にしたことを特徴とする空間情報提示装置。
【請求項４】請求項２または３に記載の空間情報提示
装置において、制御手段は、光源の複数の発光位置を発
光させるとともに液晶パネル装置の前記各発光位置に対
応した複数の透過位置を透過させ、かつ前記発光位置と
前記透過位置とを順次変更していくように制御すること
を特徴とする空間情報提示装置。
【請求項５】請求項４に記載の空間情報提示装置にお
いて、光源の複数の発光位置または液晶パネル装置の複
数の透過位置は、縦または横方向に一定以上の間隔で発
光または透過させる１次元パターンを組み合わせて得る
２次元パターンにより定めることを特徴とする空間情報
提示装置。
【請求項６】請求項１または２に記載の空間情報提示
装置において、光源は複数のレーザダイオードを平面上
に並べて構成されたものであり、経路設定手段は前記レ
ーザダイオードから発して前記経路設定手段に入射した
レーザ光の出射方向が所望の方向となるような回折格子
パターンを描くように構成されたものであることを特徴
とする空間情報提示装置。
【請求項７】請求項１または２に記載の空間情報提示
装置において、光源は２次元の画像表示装置で構成さ
れ、制御手段は発光位置のみ輝度が高い画像を生成し、
前記画像表示装置により前記画像を表示するように構成
したことを特徴とする空間情報提示装置。
【請求項８】請求項１または２に記載の空間情報提示
装置において、制御手段は、光源から発する光の発光領
域の大きさに応じて、経路設定手段によって設定される
光の経路の横断面積を変化させるように制御することを
特徴とする空間情報提示装置。
【請求項９】請求項１または２に記載の空間情報提示
装置において、特定点指定手段が複数の特定点を指定し
た場合、制御手段は、光源から発する光に対してそれぞ
れの特定点に対応する複数の経路を設定するように経路
設定手段を制御することを特徴とする空間情報提示装
置。
【請求項１０】請求項１または２に記載の空間情報提
示装置において、ハーフミラーは光源、経路設定手段ま
たは背景景観の内の少なくとも１つに対する角度を可変
に構成されており、前記ハーフミラーの角度を検知する
角度検知手段を備えたことを特徴とする空間情報提示装
置。
【請求項１１】請求項１または２に記載の空間情報提
示装置において、ハーフミラーの代わりに窓ガラスを用
いたことを特徴とする空間情報提示装置。
【請求項１２】背景景観から観察位置に至る光の経路
を設定する経路設定手段、背景景観上の特定点を指定す
る特定点指定手段、および、前記光の経路を前記特定点
から発する光の経路に限定するように前記経路設定手段
を制御する制御手段を備えたことを特徴とする空間情報
提示装置。
【請求項１３】請求項１２に記載の空間情報提示装置
において、経路設定手段は、背景景観から観察位置に至
る光の経路に順に配置され光の透過および不透過を制御
する第一と第二の液晶パネル装置により構成されること
を特徴とする空間情報提示装置。
【請求項１４】請求項１３に記載の空間情報提示装置
において、制御手段は、特定点から発する光の経路のひ
とつと交差する第一と第二の液晶パネル装置上の位置の
みが共に光を透過するように第一と第二の液晶パネル装
置を制御することを特徴とする空間情報提示装置。
【請求項１５】請求項１４に記載の空間情報提示装置
において、第一と第二の液晶パネル装置の透過位置は、
特定点から複数の経路に別れて発する光の前記経路を順
次透過するように変更していくことを特徴とする空間情
報提示装置。
【請求項１６】請求項１３に記載の空間情報提示装置
において、制御手段は、第一と第二の液晶パネル装置が
少なくとも２箇所において光を透過し、特定点から複数
の経路に別れて発する光の内の少なくとも２つの経路の
光を透過するように、かつ前記光を透過する経路を順次
変更していくように第一と第二の液晶パネル装置を制御
することを特徴とする空間情報提示装置。
【請求項１７】請求項１６に記載の空間情報提示装置
において、第一または第二の液晶パネル装置の透過位置
は、縦または横方向に一定以上の間隔で透過させる１次
元パターンを組み合わせて得る２次元パターンにより定
めることを特徴とする空間情報提示装置。
【請求項１８】請求項１６に記載の空間情報提示装置
において、第二の液晶パネル装置の透過位置を定める透
過パターンは、第一の液晶パネル装置の透過位置を定め
る透過パターンを拡大したものであることを特徴とする
空間情報提示装置。
【請求項１９】請求項１３に記載の空間情報提示装置
において、第一と第二の液晶パネル装置の少なくとも一
方においては、透過位置以外においても前記透過位置の
光透過率よりも小さい所定の光透過率を有するように構
成したことを特徴とする空間情報提示装置。
【請求項２０】光の透過および不透過を制御して背景
景観から観察位置に至る光の経路を設定する経路設定手
段、背景景観から前記経路設定手段に至る光の経路に配
置され、背景景観から前記経路設定手段に入射する光の
透過および拡散を制御する調光手段、背景景観上の特定
点を指定する特定点指定手段、並びに前記経路設定手段
が前記特定点から発する光のみを透過し、かつ前記調光
手段が前記経路設定手段に入射する光を拡散する第一の
状態と、前記経路設定手段がすべての光を透過し、かつ
前記調光手段が前記経路設定手段に入射する光を透過す
る第二の状態との２つの状態を交互に切り替えるように
前記経路設定手段および前記調光手段を制御する制御手
段を備えたことを特徴とする空間情報提示装置。
【請求項２１】光の透過および不透過を制御する液晶
パネル装置、背景景観から前記液晶パネル装置に至る光
の経路に配置され、背景景観から前記液晶パネル装置に
入射する光の透過および拡散を制御する調光手段、背景
景観上の特定点を指定する特定点指定手段、並びに前記
特定点から発する光の経路の１つと交差する前記調光手
段上および前記液晶パネル装置上の位置をそれぞれ拡散
状態および透過状態とし、かつ前記調光手段上および前
記液晶パネル装置上の残りの位置をそれぞれ透過状態お
よび不透過状態とし、前記特定点から発する光の経路を
順次変更していくように前記調光手段および前記液晶パ
ネル装置を制御する制御手段を備えたことを特徴とする
空間情報提示装置。
【請求項２２】請求項２０または２１に記載の空間情
報提示装置において、調光手段を照らす照明手段を備え
たことを特徴とする空間情報提示装置。