JP2012163701A - 多視点空中映像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1つの平面を構成し光を透過させ得る素子平面Sに、相互に直交させた2つの鏡面からなる単位光学素子としての2面コーナーリフレクタを複数形成し、素子平面Sの一方側の被投影物Oから発せられる光を、各2面コーナーリフレクタで2つの鏡面にそれぞれ1回ずつ反射させて素子平面Sを透過させ、素子平面Sに対する被投影物Oの面対称位置に鏡映像Pを結像させるようにした多視点空中映像表示装置3A1を、素子平面S上の2面コーナーリフレクタの全体、又は2面コーナーリフレクタの個々、又は一定の領域内にある複数の2面コーナーリフレクタの集合を、素子平面Sと平行な面内で回転させる回転手段4を具備する構成とした。
【選択図】図2
Description
図6に平面的な模式図で示すように、被投影物Oから発せられる光(矢印方向、実線で示す。3次元的には紙面奥側から紙面手前側へ進行する)は、2面コーナーリフレクタアレイ2Aの基盤21に形成した穴22を通過する際に、2面コーナーリフレクタ1を構成する一方の鏡面11(又は12)で反射して更に他方の鏡面12(又は11)で反射することで(透過光の光線を破線で示す)、図3に模式的な斜視図で示すように、2面コーナーリフレクタアレイ2Aの素子平面Sに対して被投影物Oの面対称位置に、「F」の文字を現す実鏡映像Pとして結像する。この実鏡映像Pは、当該2面コーナーリフレクタアレイ2Aの2面コーナーリフレクタの鏡面11,12が見える位置、すなわち基盤21の斜め上方の視点Vから観察することで視認可能となる。詳述すれば、相互に直交する鏡面11,12に対して光が各1回ずつ、合計2回反射すると、光の成分のうち、基盤21の面方向に平行な成分(換言すれば素子平面Sと平行な成分)は入射方向に戻る一方、鏡面11,12の面方向に平行な成分(換言すれば素子平面Sに対して垂直な成分)はその成分を保存する。その結果、2面コーナーリフレクタアレイ2Aを透過した2回反射光は、素子平面Sに対して面対称な点を必ず通過することとなる。そして、光源である被投影物Oからはあらゆる方向の光が出ることから、それらの光が2面コーナーリフレクタアレイ2Aを透過する際に各2面コーナーリフレクタ1で2回反射し、全て同一点に集まって焦点を結ぶ。このように、2面コーナーリフレクタアレイ2Aを透過した2回反射光は面対称位置へ集束するため、深さ方向(素子平面Sに対して垂直な方向)に対して広い範囲で焦点を結ぶことが可能となる。そして、基盤21の下面側の空間に被投影物Oとして3次元物体を配置する場合には、基盤21の上面側に3次元像が浮かぶこととなる。ただし、その3次元像は、凹凸が反転する。なお、被投影物Oから発した光のうち、鏡面11又は鏡面12で反射せずに穴22を直接通過しようとする光は、視線制御手段24によって遮断又は拡散されるため、2面コーナーリフレクタアレイ2Aを通じて被投影物Oを直接視認することはできない。
回転手段4を動作させると、2面コーナーリフレクタアレイ2Aの全体が、該素子平面Sと平行な面内(水平面内)で一定の速度で連続的に回転する。このとき、2面コーナーリフレクタ1による2回反射光はこの素子平面S内で再帰反射するため、光線の反射方向としては回転の影響は受けず、当該素子平面Sに対する被投影物Oの面対称位置に結像される該被投影物の実鏡映像Pの場所は変化しない。一方、1回反射光は、回転とともに結像位置が変化するため、この1回反射光による迷光は、当該回転方向に平均化されるようになる。すなわち、回転に伴う各視点では、迷光の影響が軽減するため、鮮明な実鏡映像Pを観察できるようになる。そして、2面コーナーリフレクタ1と向き合う位置となる視点は、2面コーナーリフレクタアレイ2Aの回転手段による回転に従ってその回転方向に順次回転移動する。すなわち、素子平面Sの上方におけるあらゆる方向から、時分割で2面コーナーリフレクタ1と正対している位置を視点とする限り、実鏡映像Pを観察することができる。このように2面コーナーリフレクタアレイ2Aを回転させる場合も、鏡面11又は鏡面12で反射せずに穴22を直接通過しようとする光は、視線制御手段24によって遮断又は拡散され、2面コーナーリフレクタアレイ2Aを通じて被投影物Oを直接視認することはできない。
2A,2A1,2A2,2B,2B1…2面コーナーリフレクタアレイ
3A1,3A2,3A3,3B…多視点空中映像表示装置
4…回転手段
5…ハーフミラー
6…レトロリフレクタアレイ
11,11’,12,12’…鏡面
21,21’…基盤
22…穴
23…筒状体
24…視線制御手段24
41…支持部
42…ベルト部
411…孔
51…ハーフミラー面
52…光学フィルム
53…遮光フィルム
61…レトロリフレクタ
O…被投影物
P…鏡映像(被投影物の像)
S、S’…素子平面
l,l’…回転軸
Claims (5)
- 被投影物の実像を対称面となる所定の1つの幾何平面に対する面対称位置に光線の反射を利用して結像可能な実鏡映像結像光学系と、前記対称面上における前記実鏡映像結像光学系の全体又は一部を当該対称面の法線を軸として回転させる回転手段とを具備していることを特徴とする多視点空中映像表示装置。
- 前記実鏡映像結像光学系が、所定の素子平面に垂直な相互に直交する2つの鏡面から構成される2面コーナーリフレクタを当該素子平面上に複数並べた2面コーナーリフレクタアレイであり、この素子平面を前記対称面とするものである請求項1に記載の多視点空中映像表示装置。
- 前記実鏡映像結像光学系として、前記2面コーナーリフレクタアレイを1つ具備し、前記回転手段が当該2面コーナーリフレクタアレイの全体を前記素子平面の法線を軸として回転させるものである請求項2に記載の多視点空中映像表示装置。
- 前記実鏡映像結像光学系における対称面の一部又は全部に、所定の角度範囲の光線のみを遮断又は拡散させる視界制御手段を設けている請求項1乃至3の何れかに記載の多視点空中映像表示装置。
- 前記被投影物が、ディスプレイの表示面に表示される映像であり、当該ディスプレイを表示面が所定の3次元空間を埋める動作を行う体積走査型立体ディスプレイとしている請求項1乃至4の何れかに記載の多視点空中映像表示装置。
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