JP2015200793A

JP2015200793A - 立体像表示装置及び立体像表示方法

Info

Publication number: JP2015200793A
Application number: JP2014079649A
Authority: JP
Inventors: 誠大坪; Makoto Otsubo
Original assignee: Asukanet Co Ltd
Current assignee: Asukanet Co Ltd
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2015-11-12

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

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。

特開２００９−３００６２３号公報ＷＯ２００９／１３１１２８号公報

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。

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。

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。

（Ａ）は本発明の一実施の形態に係る立体像表示装置の断面図、（Ｂ）は同底面図である。（Ａ）は同立体像表示装置の原理を示す側面図、（Ｂ）は同底面図である。同立体像表示装置の形成方法を示す斜視図である。本発明の一実施の形態に係る立体像表示装置の動作説明図である。従来例に係る立体像表示装置の説明図である。

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。

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。

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。

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。

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

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。