JP2008065288A - Space video display apparatus - Google Patents

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Jun Ishikawa
洵 石川
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ISHIKAWA KOGAKU ZOKEI KENKYUSH
ISHIKAWA KOGAKU ZOKEI KENKYUSHO KK
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ISHIKAWA KOGAKU ZOKEI KENKYUSH
ISHIKAWA KOGAKU ZOKEI KENKYUSHO KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that in a conventional apparatus for displaying an actual image in a space, the depth of a space image cannot be easily perceived, a video may be erroneously viewed as if it is not in a space but beyond it, which degrades exhibition effects, and it is difficult to view a video from many directions. <P>SOLUTION: A transparent housing is composed of a half mirror. A space image is fixed in the space of the housing. By observing the video from the outside of the transparent housing, the space video within the transparent housing can be surely visibly recognized. In addition, such a video can be seen from many directions. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は博物館展示等に用いる、空間に映像を表示する装置に関するものである。    The present invention relates to an apparatus for displaying an image in a space used for museum exhibitions and the like.

従来の実像の映像を表示する空間映像装置は、結像位置が開放空間上にあり、像が装置から手前に飛び出して見える効果を狙ったものであった。    A conventional space video device that displays a real image image has an image forming position in an open space, and aims at an effect that an image appears to jump out from the device.

しかしながらヒトの眼は、空間像の奥行位置知覚能力が充分でないため、像が必ずしも空間上にあると認識されず、またそのため同一空間に複数方向の映像を表示することも難しかった。    However, since the human eye has insufficient ability to perceive the depth position of the aerial image, the image is not necessarily recognized as being in space, and it is therefore difficult to display images in a plurality of directions in the same space.

以上に述べた空間映像装置では空間に結像した映像以外に視覚的な指標がなく、空間上に映像が存在することが認識しづらかった。    In the spatial video apparatus described above, there is no visual index other than the video imaged in the space, and it is difficult to recognize that the video image exists in the space.

本発明は、このような従来の装置が有していた難点を解決し、空間上に映像があることがはっきり視認できるようにし、かつ複数方向から一定の空間に異なった映像を見られる構成も可能として展示効果を高めることを目的としたものである。    The present invention solves the disadvantages of such conventional devices, makes it possible to clearly see that there is an image in the space, and allows different images to be viewed in a certain space from a plurality of directions. The purpose is to enhance the exhibition effect as possible.

本発明は、上記目的を達成するためにハーフミラーもしくは透明板、あるいは両者の組み合わせで作られた筐体内の空間に映像が表示されるように構成されたものであり、あわせて複数方向から映像を見る構成を可能にしたものである。    In order to achieve the above object, the present invention is configured such that an image is displayed in a space in a housing made of a half mirror, a transparent plate, or a combination of both, and images are displayed from a plurality of directions. It is possible to configure to see

上記解決手段を構成する第一の方式は、結像光学系の光束を上記筐体の内側に導入し、筐体面を構成するハーフミラーにて反射した後、筐体内部空間に実像が結像するよう配置するものである。    The first method that constitutes the above solution is that the light beam of the imaging optical system is introduced inside the casing, reflected by a half mirror that constitutes the casing surface, and then a real image is formed in the internal space of the casing. It arranges to do.

上記のように構成された装置において、筐体外において、ハーフミラーで反射された光束の延長上から観察すると、映像は確実に筐体内の空間に見える。    In the apparatus configured as described above, when viewed from the outside of the housing from the extension of the light beam reflected by the half mirror, the image is surely seen in the space inside the housing.

第二の方法は、結像光学系の実像結像位置以降の光束を上記筐体の外面で反射させるものである。    The second method is to reflect the light beam after the real image imaging position of the imaging optical system on the outer surface of the casing.

第二の方法で、筐体面で反射された光束の延長方向から観察すると虚像が見え、その位置はやはり筐体内部にある。    In the second method, a virtual image is seen when observed from the extending direction of the light beam reflected on the surface of the housing, and the position thereof is still inside the housing.

本発明の空間映像装置では、観察するべき空間映像は必ず透明筐体内に定位する。    In the spatial video apparatus of the present invention, the spatial video to be observed is always localized in the transparent casing.

そして定位した像の奥、および手前には透明筐体を構成するハーフミラーが視覚の手がかりとして存在するから、映像は間違いなく両者の間、すなわち透明筐体内の空間にあることが視認される。そしてこのことは空間映像装置の展示効果を確実なものとする。    And since the half mirror which comprises a transparent housing | casing exists as a visual clue in the back and the front of the localized image, it is visually recognized that a video | video is definitely in the space between both, ie, a transparent housing | casing. This in turn ensures the display effect of the space video device.

また、本発明の空間映像装置は、透明筐体を多角錐などの多面体とし、それぞれの面に対応した光学系を設けることにより、多方向から透明筐体内にあるそれぞれの方向ごとの空間映像を観察でき、なおかつ視覚的に非常に見やすいという特長を持つ。    In addition, the spatial image device of the present invention is configured so that a transparent casing is a polyhedron such as a polygonal pyramid, and an optical system corresponding to each surface is provided, so that spatial images in each direction in the transparent casing can be obtained from multiple directions. It has the feature that it can be observed and is very easy to see visually.

以下、本発明の実施の形態を図1から図5に基づいて説明する。    Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1から図3において、ハーフミラー4および12とハーフミラーまたは透明板6は、共に光を透過する透明筐体を構成する。光学的な説明をわかりやすくするためその中の結像上に寄与する部分のみを図示したもので、図5の上部のハーフミラーで構成した透明筐体29のような物の一部と考えてよい。    1 to 3, the half mirrors 4 and 12 and the half mirror or the transparent plate 6 together constitute a transparent casing that transmits light. In order to make the optical explanation easy to understand, only the portion that contributes to the image formation in the figure is illustrated, and it is considered as a part of the transparent casing 29 constituted by the upper half mirror of FIG. Good.

図1において、液晶などの映像表示画面1の画像が、結像用レンズ2にて実像として結像する位置の手前の光束3を、ハーフミラー4にて反射させ、ハーフミラー4とハーフミラーまたは透明板6の間の空間に実像5として結像させる。    In FIG. 1, a light beam 3 in front of a position where an image on a video display screen 1 such as a liquid crystal is imaged as a real image by an imaging lens 2 is reflected by a half mirror 4, and a half mirror 4 and a half mirror or A real image 5 is formed in the space between the transparent plates 6.

この実像5をハーフミラーまたは透明板6を通して、ハーフミラーで反射した光束7の延長にある視点8の方向から見ると、奥にハーフミラー4が見え、その手前に実像5が見え、さらにその手前にハーフミラーまたは透明板6が見えるので、実像5は確実に透明筐体内の空間に存在すると視認される。    When the real image 5 is viewed through the half mirror or the transparent plate 6 from the direction of the viewpoint 8 in the extension of the light beam 7 reflected by the half mirror, the half mirror 4 is seen in the back, the real image 5 is seen in front of it, and further in front of it. Since the half mirror or the transparent plate 6 is visible, the real image 5 is visually recognized as being surely present in the space in the transparent casing.

図1のように、見る方向が透明筐体の一つの方向で良い場合には、透過側にあたるハーフミラーまたは透明板は反射機能が不要なので単なる透明板でも良いなお、本発明に使用するハーフミラーは反射率が4%以上50%未満の物を用いると良い。    As shown in FIG. 1, when the viewing direction may be one direction of the transparent housing, the half mirror or transparent plate corresponding to the transmission side does not need a reflection function and may be a simple transparent plate. It is preferable to use a material having a reflectance of 4% or more and less than 50%.

図2は、図1の映像表示画面と結像レンズおよびハーフミラーの光学系を対向して2組設けたもので、視点8の方向から見ると映像表示画面1の画像が空間映像として透明筐体の中に見え、視点15の方向から見ると透明筐体の中に映像表示画面9の画像が空間映像として見える。光学系の組数を増やすことによって視点方向を増やすことができる。    2 shows two sets of the image display screen of FIG. 1 and the optical system of the imaging lens and the half mirror facing each other. When viewed from the viewpoint 8, the image on the image display screen 1 is converted into a transparent image as a spatial image. When viewed from the viewpoint 15, the image on the video display screen 9 appears as a spatial video in the transparent housing. The viewpoint direction can be increased by increasing the number of sets of optical systems.

図3は、映像表示画面1および9が結像用レンズ2および10にて、実像5および13として結像した以降の光束16および17を、ハーフミラー4および12に反射させ、視点20および21の方向から、透明筐体内に定位する虚像18および19を見えるようにしたものである。    In FIG. 3, the light beams 16 and 17 after the image display screens 1 and 9 are imaged as the real images 5 and 13 by the imaging lenses 2 and 10 are reflected by the half mirrors 4 and 12, and the viewpoints 20 and 21 are reflected. The virtual images 18 and 19 that are localized in the transparent casing can be seen from the direction of.

図4は、図2の構成におけるハーフミラー4および12の代わりに、曲率を有し、結像特性を持ったハーフミラー凹面鏡22および23を使って透明筐体を構成し、映像画面1および9の画像をハーフミラー凹面鏡22および23にて実像5および13として透明筐体の中に結像させ、視点24および25の方向から透明筐体内の空間映像として観察する。    In FIG. 4, a transparent casing is formed by using half mirror concave mirrors 22 and 23 having curvature and imaging characteristics instead of the half mirrors 4 and 12 in the configuration of FIG. Are imaged as real images 5 and 13 in the transparent casing by the half mirror concave mirrors 22 and 23, and are observed as spatial images in the transparent casing from the viewpoints 24 and 25.

図4の場合、ハーフミラー凹面鏡22および23が結像特性を持つため、結像レンズは通常省略可能である。    In the case of FIG. 4, since the half mirror concave mirrors 22 and 23 have imaging characteristics, the imaging lens can usually be omitted.

図5は、本発明により4方向から見られる空間映像装置を構成する場合の実施例である。それぞれの方向の空間映像は、ハーフミラーで構成された四角錐の透明筐体29の中央部の空間に実像28として存在し、それぞれの視点30から見ることができる。透明筐体をより多くの面を持つ多角錐体として、それぞれの面に、対応した映像光学系を設ければ、更に多くの方向から見られる装置を構成することができる。    FIG. 5 shows an embodiment in the case of constructing a spatial video device viewed from four directions according to the present invention. The spatial image in each direction exists as a real image 28 in the space in the center of the quadrangular pyramid transparent casing 29 formed of a half mirror, and can be viewed from each viewpoint 30. If the transparent casing is formed as a polygonal pyramid having more surfaces and a corresponding image optical system is provided on each surface, an apparatus that can be viewed from more directions can be configured.

本発明の1方向の視点に対応した構成図である。It is a block diagram corresponding to the viewpoint of one direction of this invention. 本発明の2方向の視点に対応した構成図である。It is a block diagram corresponding to the viewpoint of 2 directions of this invention. 本発明の空間像を虚像とする構成図である。It is a block diagram which makes the aerial image of this invention a virtual image. 本発明の結像素子にハーフミラー凹面鏡を用いた構成図である。It is a block diagram which used the half mirror concave mirror for the image formation element of this invention. 本発明を4方向から見られるよう構成した実施例の見取図である。It is a sketch of the Example comprised so that this invention could be seen from four directions.

符号の説明Explanation of symbols

1.映像表示画面
2.結像用レンズ
3.レンズを通過した光束
4.ハーフミラー
5.実像
6.ハーフミラーまたは透明板
7.ハーフミラー4で反射した光束
8.視点
9.映像表示画面
10.結像用レンズ
11.レンズを通過した光束
12.ハーフミラー
13.実像
14.ハーフミラー12で反射した光束
15.視点
16.レンズを通過し実像を結像した以降の光束
17.レンズを通過し実像を結像した以降の光束
18.虚像
19.虚像
20.視点
21.視点
22.ハーフミラー凹面鏡
23.ハーフミラー凹面鏡
24.視点
25.視点
26.映像表示画面
27.結像用レンズ
28.実像
29.ハーフミラーで構成した四角錐透明筐体
30.視点
1. 1. Video display screen 2. Imaging lens 3. Light flux that has passed through the lens Half mirror 5. Real image 6. Half mirror or transparent plate7. 7. The light beam reflected by the half mirror 4 Viewpoint 9. Video display screen 10. Imaging lens 11. 11. Light beam that has passed through the lens Half mirror 13. Real image 14. 14. Light beam reflected by the half mirror 12. Viewpoint 16. 16. Light beam after passing through the lens and forming a real image Light flux after passing through the lens and forming a real image 18. Virtual image 19. Virtual image 20. Viewpoint 21. Viewpoint 22. Half mirror concave mirror 23. Half mirror concave mirror 24. Viewpoint 25. Viewpoint 26. Video display screen 27. Imaging lens 28. Real image 29. A quadrangular pyramid transparent casing composed of half mirrors 30. point of view

Claims (4)

結像光学系を用いて映像画面の画像を空間に実像として表示する映像装置において、結像用レンズを通過した光束を、ハーフミラーもしくはハーフミラーと透明板を用いて構成した透明筐体の内側に導き、内側の一面で反射させて透明筐体内部に実像を結像させ、それを透明筐体外において、ハーフミラーで反射された光束の光軸方向の視点から見ることによって、透明筐体内の空間に実像映像が存在することを視認できるように構成された空間映像装置。  In a video device that displays an image on a video screen as a real image in space using an imaging optical system, the light beam that has passed through the imaging lens is inside a transparent housing that is made up of a half mirror or half mirror and a transparent plate. The image is reflected on the inner surface to form a real image inside the transparent housing, and is viewed outside the transparent housing from the viewpoint of the optical axis direction of the light beam reflected by the half mirror. A spatial video device configured to be able to visually recognize that a real image video exists in space. 請求項1の装置において、結像用レンズにて実像を結像した以後の光束を、ハーフミラーを用いて構成した透明筐体の外側の面で反射させて,透明筐体内部に虚像を作り、それを透明筐体外において、ハーフミラーで反射された光束の光軸方向の視点から見ることにより、透明筐体内の空間に映像が存在することを視認できるように構成された空間映像装置。  2. The apparatus according to claim 1, wherein a light beam after the real image is formed by the imaging lens is reflected by an outer surface of the transparent casing formed by using a half mirror to form a virtual image inside the transparent casing. A spatial image device configured to be able to visually recognize that an image exists in the space inside the transparent housing by viewing it from the viewpoint of the optical axis direction of the light beam reflected by the half mirror outside the transparent housing. 請求項1の装置において、ハーフミラーに曲率を持たせたハーフミラー凹面鏡をハーフミラーの代替として設け、その結像特性を利用して映像画面の実像を作り、それを反対側のハーフミラー凹面鏡を通して見ることにより、ハーフミラー凹面鏡により構成された透明筐体内の空間に実像映像が存在することを視認できるように構成された空間映像装置。  2. The apparatus according to claim 1, wherein a half mirror concave mirror having a curvature in the half mirror is provided as an alternative to the half mirror, and a real image of the video screen is created by utilizing the imaging characteristics, and is passed through the opposite half mirror concave mirror. A spatial image device configured to be able to visually recognize that a real image image exists in a space in a transparent casing configured by a half mirror concave mirror. 請求項1の装置において、ハーフミラーを用いて構成した透明筐体の反射面を4面もしくはそれ以上の多面に構成し、各面に対応した映像光学系を設けることにより、4方向あるいはそれ以上の多方向から透明筐体内の空間にある空間映像を見られるように構成された空間映像装置。  4. The apparatus according to claim 1, wherein the reflecting surface of the transparent casing formed by using the half mirror is configured to have four or more reflective surfaces, and an image optical system corresponding to each surface is provided to provide four or more directions. A spatial video device configured to be able to view a spatial video in a space in a transparent housing from multiple directions.
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