JP2015200793A - 立体像表示装置及び立体像表示方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置を正面視して対象物の実像を形成可能な立体像表示装置及び立体像表示方法を提供する。
【解決手段】互いに直角に交わる3つの反射面17〜19を有し、3つの反射面17〜19の頂部側に入光口11aが設けられたキュービックコーナー体12を、キュービックコーナー体12の軸心を平行にして平面状に複数並べ、かつキュービックコーナー体12の出光面にハーフミラー14を配置した立体像表示装置10を用い、キュービックコーナー体12に入光口11aから対象物26からの光を入れてキュービックコーナー体12で再帰反射させ、ハーフミラー14を通過させて外部に結像させる。
【選択図】図1
【解決手段】互いに直角に交わる3つの反射面17〜19を有し、3つの反射面17〜19の頂部側に入光口11aが設けられたキュービックコーナー体12を、キュービックコーナー体12の軸心を平行にして平面状に複数並べ、かつキュービックコーナー体12の出光面にハーフミラー14を配置した立体像表示装置10を用い、キュービックコーナー体12に入光口11aから対象物26からの光を入れてキュービックコーナー体12で再帰反射させ、ハーフミラー14を通過させて外部に結像させる。
【選択図】図1
Description
本発明は立法体の3面を有するコーナーキューブ(以下、キュービックコーナー体と称する)を用いた立体像表示装置及び立体像表示方法に関する。
従来、立体画像を表示する装置及び方法として、特許文献1記載の立体像の表示装置、並びに特許文献2記載の光学結像装置及び方法が知られている。特許文献1記載の技術は、多数のキュービックミラーを格子状に並べ、各キュービックミラーの一面で反射した光をキュービックミラーの直交面で反射させて、表示装置の反対側の面に実像として立体像を形成させるものである。
また、特許文献2記載の光学結像装置(立体像表示装置)60は、図5に示すように、表裏面に対して直交する帯状の平面反射部63、64を多数備えた第1、第2の光制御部材65、66を、それぞれの平面反射部63、64が直交するようにして並べ、表裏面の一方側に配置された立体像67を他方側に実像68として形成するものであった。
しかしながら、特許文献2記載の光学結像装置60(特許文献1記載の表示装置においても同じ)においては、立体像67を表裏面に対して斜め方向に配置し、立体像67からの光を入れて、表裏面から斜め方向に立体像67に対応する実像68を形成させることが基本原理であるので、光学結像装置60の表裏面の正面(対向面)にある立体像の実像形成は困難であるという問題があった。
勿論、鏡等を置いて、結像位置を変えることは可能であるが、構造が複雑となり、全体として装置自体が比較的大きな厚みを有するという問題点があった。
勿論、鏡等を置いて、結像位置を変えることは可能であるが、構造が複雑となり、全体として装置自体が比較的大きな厚みを有するという問題点があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、装置を正面視して対象物の実像を形成可能な立体像表示装置及び立体像表示方法を提供することを目的とする。
前記目的に沿う第1の発明に係る立体像表示装置は、互いに直角に交わる3つの反射面を有し、該3つの反射面の頂部側に入光口が設けられたキュービックコーナー体がその軸心を平行にして多数並べて配置され、その基部側にハーフミラーが設けられている。
第1の発明に係る立体像表示装置において、前記入光口は、前記キュービックコーナー体の仮想頂点から一定高さ位置まで除去されて形成されているのが好ましい。
第1の発明に係る立体像表示装置において、前記キュービックコーナー体の仮想頂点を基準とした該キュービックコーナー体の高さをhとした場合、前記入光口が前記仮想頂点から(0.3〜0.8)hの高さ範囲の位置に形成されているのが好ましい。
第1の発明に係る立体像表示装置において、前記キュービックコーナー体は透明プラスチック又はガラスからなって、前記3つの反射面は鏡面処理が行われているのが好ましい。
そして、第2の発明に係る立体像表示方法は、互いに直角に交わる3つの反射面を有し、該3つの反射面の頂部側に入光口が設けられたキュービックコーナー体を、該キュービックコーナー体の軸心を平行にして平面状に複数並べ、かつ前記キュービックコーナー体の出光面にハーフミラーを配置した立体像表示装置を用い、前記キュービックコーナー体に前記入光口から対象物からの光を入れて前記ハーフミラー及び前記キュービックコーナー体で再帰反射させ、前記ハーフミラーを通過させて外部に出光して結像させる。
本発明に係る立体像表示装置及び立体像表示方法は、対象物(例えば、被写体及び光源を含む)からの光を、入光口から取り込んでハーフミラーで反射させ、キュービックコーナー体で反射させ、ハーフミラーを通過させて結像させているので、立体像表示装置に対して一方側の垂直位置に置いた対象物(例えば、立体像)を、立体像表示装置の他方側の垂直位置に実像として形成させることができる。
従って、立体像表示装置を正面視して対象物の実像を鑑賞することができ、装置全体の薄型化が可能となる。
従って、立体像表示装置を正面視して対象物の実像を鑑賞することができ、装置全体の薄型化が可能となる。
特に、本発明においては、立体像表示装置の裏面側に配置された対象物(電気信号等による仮想画像も含む)を、立体像表示装置の表面側に結像できるので、例えば、携帯電話又は他のディスプレイに容易に利用できる。
続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
図1(A)、(B)、図2(A)に示すように、本発明の一実施の形態に係る立体像表示装置10は、頂部11が欠損して入光口11aを形成する多数のキュービックコーナー体12が隙間なく隣接して配置された光制御部材(キュービックコーナー集合体)13と、光制御部材13の出光側(基部側)に設けられたハーフミラー14とを有している。なお、キュービックコーナー体12はコーナーキューブと称され、再帰性反射材として一般に利用されている。また、入光口11aはキュービックコーナー体12内に光が入る構造(例えば、水平面)となっている。
図1(A)、(B)、図2(A)に示すように、本発明の一実施の形態に係る立体像表示装置10は、頂部11が欠損して入光口11aを形成する多数のキュービックコーナー体12が隙間なく隣接して配置された光制御部材(キュービックコーナー集合体)13と、光制御部材13の出光側(基部側)に設けられたハーフミラー14とを有している。なお、キュービックコーナー体12はコーナーキューブと称され、再帰性反射材として一般に利用されている。また、入光口11aはキュービックコーナー体12内に光が入る構造(例えば、水平面)となっている。
キュービックコーナー体12は、ガラス又はプラスチックからなる透明体を主体とし、図2(A)、(B)、図3に示すように立方体16の直交する3つの面(反射面)17〜19を有している。3つの面17〜19は、直角2等辺三角形の頂部11が仮想頂点(頂角B)から一定の高さh1で水平に切除されている(図2(A))。これによって、キュービックコーナー体12は等脚台形からなる3つの面17〜19と、3つの面17〜19の底辺(又は天井辺)20〜22によって囲まれる正三角形23と、頂部平面24とを有している。
図3においては、立方体16の仮想頂点をそれぞれA〜Hとして以下の説明を行う。立方体16の一稜(辺)の長さをaとし、AEの中点をQとすると、AQ=a/√2となり、QC=a・√(3/2)、QB=a/√2、cosθ=QB/QC=1/√3となる。従って、キュービックコーナー体12の頂角Bを基準として、垂直に中心線mを配置した場合、水平面Nに対する各面17〜19の傾きθは、arccos(1/√3)≒54.736度となる。
キュービックコーナー体12は中心線mを垂直にした場合、平面視して正三角形となるので、図1(B)に示すように多数の同一形状のキュービックコーナー体12を軸心mを平行にして平面状に隙間なく敷きつめることができる。この場合、キュービックコーナー体12は、図2(A)に示すように高さh1の位置で頂部11を除去し、中心線mに垂直な頂部平面24を形成している。この頂部平面24はこの実施の形態においては表裏に抜ける入光口11aとなる。また、キュービックコーナー体12の外側の面17〜19には鏡面処理(ハーフミラーではない)が行われている。これによって、光制御部材13は入射光と反射光が同一角度にある再帰性反射材として機能する。
頂部平面24を形成するカット高さh1は、キュービックコーナー体12を中心線mを垂直にして立てた場合の頂角Bを基準とした高さ(BS)hの0.3〜0.8倍(より好ましくは0.35〜0.5倍)の高さとするのが好ましい。高さh1を大きくすると、キュービックコーナー体12の反射面積が減少し、高さh1を小さくすると、反射光が減少し結像された実像の光量が不足する。
この状態で、多数敷きつめられたキュービックコーナー体12によって構成される光制御部材13の個々の入光口11aは、同一平面上に隙間を有して配置された正三角形となる。この実施の形態では、入光口11aはキュービックコーナー体12の下側(一側、入光側、頂部側)に形成されている。
キュービックコーナー体12の上側(他側、出光側、基部側)は、正三角形23からなる出光口(出光面)が形成されて、これらは同一平面となって、出光面に接してハーフミラー14が形成又は配置されている。
キュービックコーナー体12の上側(他側、出光側、基部側)は、正三角形23からなる出光口(出光面)が形成されて、これらは同一平面となって、出光面に接してハーフミラー14が形成又は配置されている。
この場合のハーフミラー14の光透過率は20〜80%(より好ましくは、40〜70%)とするのがよい。これによって、対象物(平面又は立体のディスプレイ画像を含む)26からの光は入光口11a、ハーフミラー14を介してキュービックコーナー体12に入り、再帰反射し、ハーフミラー14を通過して立体像表示装置10の外側位置で実像27が結像する。
なお、キュービックコーナー体12の出光側に直接ハーフミラーを形成することもできるが、キュービックコーナー体12の出光側に透明板材を配置し、この透明板材の表面又は裏面にハーフミラーを形成することもできる。
また、多数のキュービックコーナー体12を並べた状態の光制御部材13を、金型成形すると共に、これらの出光面を連結する連結部材を透明にして、連結部材の表面にハーフミラーを形成し、キュービックコーナー体の傾斜面を鏡面処理して、底面視して正三角形の頂部平面24で透光性を有する入光口11aを形成することもできる。なお、頂部平面24は裏側を鏡面処理した原キュービックコーナー体の頂部を水平に切断、研磨して形成してもよい。
また、多数のキュービックコーナー体12を並べた状態の光制御部材13を、金型成形すると共に、これらの出光面を連結する連結部材を透明にして、連結部材の表面にハーフミラーを形成し、キュービックコーナー体の傾斜面を鏡面処理して、底面視して正三角形の頂部平面24で透光性を有する入光口11aを形成することもできる。なお、頂部平面24は裏側を鏡面処理した原キュービックコーナー体の頂部を水平に切断、研磨して形成してもよい。
続いて、この立体像表示装置10の動作を説明し、本発明の一実施の形態に係る立体像表示方法についても説明する。
以上の構成となった立体像表示装置10の下側に、図1、図4に示すように、対象物26を一定距離離しておくと、対象物26からの光は、入光口11aを通過し、ハーフミラー14で反射して光制御部材13に入光する。光制御部材13自体は再帰性反射材となっているので、3つの面17〜19を介して入射方向に再帰性反射材で光(即ち、再帰性反射光)を反射し、ハーフミラー14に届いて透光する。即ち、対象物26からの光Lが、1)入光口11aを通過し、2)ハーフミラー14のP4で反射、3)面17のP3点で反射、3)面18のP2点で反射、4)面19のP1点で反射する。面19のP1点での反射光は、ハーフミラー14を通過して外部(立体像表示装置10の上側)に実像27を結像する。
以上の構成となった立体像表示装置10の下側に、図1、図4に示すように、対象物26を一定距離離しておくと、対象物26からの光は、入光口11aを通過し、ハーフミラー14で反射して光制御部材13に入光する。光制御部材13自体は再帰性反射材となっているので、3つの面17〜19を介して入射方向に再帰性反射材で光(即ち、再帰性反射光)を反射し、ハーフミラー14に届いて透光する。即ち、対象物26からの光Lが、1)入光口11aを通過し、2)ハーフミラー14のP4で反射、3)面17のP3点で反射、3)面18のP2点で反射、4)面19のP1点で反射する。面19のP1点での反射光は、ハーフミラー14を通過して外部(立体像表示装置10の上側)に実像27を結像する。
入光口11aから入った光はハーフミラー14によって一部の光は反射するが、他の光はハーフミラー14を通過する。ハーフミラー14の透過率は40〜60%に近い程良く、入光口11aの面積は正三角形23の面積の20〜36%とするのがよい。なお、入光口11aの面積は高さh1の二乗に比例する。
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。
本発明に係る立体像表示装置においては、立体像表示装置を正面視してその手前側に対象物の実像を鑑賞することができ、装置全体の薄型化が可能となる。特に、携帯電話又はパソコンのディスプレイに適用した場合は、従来のように立体像表示装置を傾ける必要がないので、利便性が向上する。
10:立体像表示装置、11:頂部、11a:入光口、12:キュービックコーナー体、13:光制御部材、14:ハーフミラー、16:立方体、17〜19:面、20〜22:底辺、23:正三角形、24:頂部平面、26:対象物、27:実像
Claims (5)
- 互いに直角に交わる3つの反射面を有し、該3つの反射面の頂部側に入光口が設けられたキュービックコーナー体がその軸心を平行にして多数並べて配置され、その基部側にハーフミラーが設けられていることを特徴とする立体像表示装置。
- 請求項1記載の立体像表示装置において、前記入光口は、前記キュービックコーナー体の仮想頂点から一定高さ位置まで除去されて形成されていることを特徴とする立体像表示装置。
- 請求項1又は2記載の立体像表示装置において、前記キュービックコーナー体の仮想頂点を基準とした該キュービックコーナー体の高さをhとした場合、前記入光口が前記仮想頂点から(0.3〜0.8)hの高さ範囲の位置に形成されていることを特徴とする立体像表示装置。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の立体像表示装置において、前記キュービックコーナー体は透明プラスチック又はガラスからなって、前記3つの反射面は鏡面処理が行われていることを特徴とする立体像表示装置。
- 互いに直角に交わる3つの反射面を有し、該3つの反射面の頂部側に入光口が設けられたキュービックコーナー体を、該キュービックコーナー体の軸心を平行にして平面状に複数並べ、かつ前記キュービックコーナー体の出光面にハーフミラーを配置した立体像表示装置を用い、前記キュービックコーナー体に前記入光口から対象物からの光を入れて前記ハーフミラー及び前記キュービックコーナー体で再帰反射させ、前記ハーフミラーを通過させて外部に出光して結像させることを特徴とする立体像表示方法。
Priority Applications (1)
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JP2014079649A JP2015200793A (ja) | 2014-04-08 | 2014-04-08 | 立体像表示装置及び立体像表示方法 |
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ID=54552079
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2014
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