JP2022140232A - Space projection device, space projection system, and space projection method - Google Patents

Space projection device, space projection system, and space projection method Download PDF

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Abstract

To provide a space projection device, a space projection system, and a space projection method, which enable space projection with high visual effect.SOLUTION: A space projection system 1 is provided, comprising an optical medium 20 for diffusing projection light P1, and a light guide optical system 30 configured to guide the light diffused by the optical medium 20 to form an image at a space image forming unit 40. The optical medium 20 can be of a tabular shape, film-like shape or three-dimensional shape with protrusions and recesses, or in the form of smoke, fluid or mist.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、空間投影装置、空間投影システム及び空間投影方法に関する。 The present invention relates to a spatial projection apparatus, a spatial projection system and a spatial projection method.

従来から空間に投影光を結像させて画像投影する空間投影技術が開示されている。例えば、特許文献1には、下部室にディスプレイ画像又は実物等の投影対象を配置し、第1フレネルレンズ、ビームスプリッタ、表面反射鏡及び第2フレネルレンズを含む構成により映像を空間に投射する空中浮遊映像投影装置が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a spatial projection technique has been disclosed in which an image is projected by forming an image of projection light in a space. For example, in Patent Document 1, a projection target such as a display image or a real object is arranged in a lower chamber, and an image is projected into space by a configuration including a first Fresnel lens, a beam splitter, a surface reflecting mirror, and a second Fresnel lens. A floating image projection device is disclosed.

特開2006-317708号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-317708

特許文献1のように、投影対象としてディスプレイ画像や実物を用い、ビームスプリッタや表面反射鏡により光を導光する構成では光路中の損失等により空間投影画像を十分に明るくできない場合がある。またディスプレイ画像や実物を用いた場合、空間投影画像を任意の形状で投影する等の柔軟なニーズに対応できない場合がある。 As in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200011, a display image or a real object is used as a projection target, and light is guided by a beam splitter or a surface reflecting mirror. Moreover, when a display image or a real object is used, it may not be possible to respond flexibly to needs such as projecting a spatially projected image in an arbitrary shape.

本発明は、視覚効果の高い空間投影を可能とする空間投影装置、空間投影システム及び空間投影方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a spatial projection device, a spatial projection system, and a spatial projection method that enable spatial projection with a high visual effect.

本発明の一態様である空間投影装置は、投影光を拡散する光学媒体と、前記光学媒体で拡散された前記投影光を導光して空間結像部に結像する導光光学系と、を備えることを特徴とする。 A spatial projection apparatus according to one aspect of the present invention includes an optical medium that diffuses projection light, a light guiding optical system that guides the projection light diffused by the optical medium and forms an image on a spatial imaging unit, characterized by comprising

本発明によれば、視覚効果の高い空間投影を可能とする空間投影装置、空間投影システム及び空間投影方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a spatial projection device, a spatial projection system, and a spatial projection method that enable spatial projection with a high visual effect.

本発明の実施形態1に係る空間投影装置の平面模式図である。1 is a schematic plan view of a spatial projection device according to Embodiment 1 of the present invention; FIG. 本発明の実施形態1に係る投影装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the projection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る空間投影装置に他の光学媒体を適用させた平面模式図である。FIG. 4 is a schematic plan view of applying another optical medium to the spatial projection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention; 本発明の実施形態2に係る空間投影装置の平面模式図である。FIG. 5 is a schematic plan view of a spatial projection device according to Embodiment 2 of the present invention; 本発明の実施形態1に係る空間投影装置における透過型スクリーンに係る光学媒体に換えて、フロント型のプロジェクタスクリーンに係る光学媒体とした空間投影装置の斜視模式図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of a spatial projection apparatus using an optical medium for a front-type projector screen in place of the optical medium for the transmissive screen in the spatial projection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る空間投影装置における透過型スクリーンに係る光学媒体に換えて、煙(スモーク)である光学媒体とし、投影装置に換えてスポットライトとした空間投影装置の斜視模式図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of a spatial projection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, in which an optical medium of smoke is used instead of an optical medium related to a transmissive screen, and a spotlight is used instead of a projection apparatus; be.

(実施形態1)
以下、本発明を実施するための形態について述べる。図1は空間投影システム1における空間投影装置100の平面模式図である。空間投影装置100は、投影装置10(プロジェクタ)と、投影装置10から出射された投影光P1が照射(投影)され結像されてそして拡散される光学媒体20と、光学媒体20に投影され拡散された光を導光する導光光学系30と、導光光学系30により導光された光が空間で再度結像される空間結像部40とを備える。空間投影装置100は、投影装置10から出射されて光学媒体20に投影され結像された投影画像2aが、光学媒体20から拡散して透過(出射)されて導光光学系30に入射し、導光光学系30により空間結像部40で結像されることで、空中に浮かぶ空間投影画像4aを視聴者50に視認させることができる。
(Embodiment 1)
A mode for carrying out the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic plan view of a spatial projection device 100 in the spatial projection system 1. FIG. The spatial projection device 100 includes a projection device 10 (projector), an optical medium 20 onto which projection light P1 emitted from the projection device 10 is irradiated (projected), imaged and diffused, and projected onto the optical medium 20 and diffused. A light guide optical system 30 that guides the light that has been guided, and a spatial imaging unit 40 that re-images the light guided by the light guide optical system 30 in space. In the spatial projection device 100, the projected image 2a emitted from the projection device 10 and projected and formed on the optical medium 20 is diffused and transmitted (emitted) from the optical medium 20 and enters the light guide optical system 30, The spatial projection image 4a floating in the air can be visually recognized by the viewer 50 by being imaged by the spatial imaging unit 40 by the light guiding optical system 30 .

図2を参照して投影装置10の構成について説明する。投影装置10は、記憶部11、処理部12、投影部13、操作部14、通信部15及び音声処理部16を備え、各々内部バスにより接続されている。記憶部11は、例えば、SSD(Solid State Drive)やSRAM(Static Randam Access Memory)で構成される。記憶部11には、図示しない画像データ、動画データ、制御プログラム等のデータを記憶する。処理部12は、CPUやマイコン等により構成され、記憶部11に記憶される制御プログラムを読み出し、投影装置10を制御する。 The configuration of the projection device 10 will be described with reference to FIG. The projection device 10 includes a storage unit 11, a processing unit 12, a projection unit 13, an operation unit 14, a communication unit 15, and an audio processing unit 16, all of which are connected by an internal bus. The storage unit 11 is configured by, for example, an SSD (Solid State Drive) or an SRAM (Static Random Access Memory). The storage unit 11 stores data such as image data, moving image data, and control programs (not shown). The processing unit 12 is configured by a CPU, a microcomputer, etc., reads out a control program stored in the storage unit 11 , and controls the projection device 10 .

投影部13は、処理部12から送られてきた画像データを、予め設定した画像フォーマットに従ったフレームレートで画像を形成し、その画像を投影光P1として外部に出射する。本実施形態の投影装置10は、DLP(Digital Light Processing)方式の投影装置である。投影部13は、例えば、内部の光源装置によって出射された青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光が表示素子であるDMD(デジタルマイクロミラーデバイス)に照射されて、このDMDがマイクロミラー毎(又は画素毎)に青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光を時分割で反射することによりカラーの画像光を形成することができる。画像光は投影部13内の投影レンズを介して投影装置10の投影光P1として外部に出射される。投影部13から出射された投影光P1(画像光)は、図1の光学媒体20に投影される。 The projection unit 13 forms an image from the image data sent from the processing unit 12 at a frame rate according to a preset image format, and emits the image to the outside as projection light P1. The projection apparatus 10 of the present embodiment is a DLP (Digital Light Processing) type projection apparatus. The projection unit 13 irradiates a DMD (digital micromirror device), which is a display element, with blue wavelength band light, green wavelength band light, and red wavelength band light emitted by an internal light source device, for example. Color image light can be formed by reflecting blue wavelength band light, green wavelength band light, and red wavelength band light in a time division manner for each mirror (or for each pixel). The image light is emitted outside as projection light P<b>1 of the projection device 10 via the projection lens in the projection unit 13 . Projection light P1 (image light) emitted from the projection unit 13 is projected onto the optical medium 20 in FIG.

操作部14は、投影装置10の筐体に備える操作キー等から操作信号を受け付けて、その操作信号を、バスを介して処理部12に送信する。処理部12は、操作部14からの操作信号に応じて投影処理等の各種の機能を実行する。 The operation unit 14 receives an operation signal from an operation key or the like provided on the housing of the projection device 10 and transmits the operation signal to the processing unit 12 via the bus. The processing unit 12 executes various functions such as projection processing according to operation signals from the operation unit 14 .

通信部15は、図示しないリモートコントローラからの赤外線変調信号等による操作信号を受信し、その操作信号を処理部12に送信する。通信部15は、外部入力端子を備えてもよく、外部機器から画像データを入力させることができる。 The communication unit 15 receives an operation signal such as an infrared modulation signal from a remote controller (not shown) and transmits the operation signal to the processing unit 12 . The communication unit 15 may have an external input terminal, and can input image data from an external device.

音声処理部16は、PCM音源などの音源回路を備え、スピーカ17を駆動して音を拡散放音させる。音声処理部16は、投影する画像データに音声信号が含まれていた場合、投影動作時にその音声信号をアナログ変換してスピーカ17を介して音を出力する。 The audio processing unit 16 includes a sound source circuit such as a PCM sound source, and drives the speaker 17 to diffuse and emit sound. When the image data to be projected includes an audio signal, the audio processing unit 16 converts the audio signal into an analog signal and outputs sound through the speaker 17 during the projection operation.

光学媒体20は、投影光P1の投影範囲を含む程度の任意の形状及び大きさを有する。又は、光学媒体20は、投影光P1の投影範囲が含まれる任意の位置に配置される。図1の光学媒体20は平坦状に設けられた板状又はフィルム状の透過型スクリーンとして構成される。光学媒体20は、投影装置10側の第一面21側に、投影装置10から出射された投影光P1(光L1を含む)が照射され結像されると、第一面21の反対面である第二面22側から導光光学系30に向かって空間投影光P2(光L2も含む)を拡散して出射させる透過部材である。 The optical medium 20 has any shape and size that covers the projection range of the projection light P1. Alternatively, the optical medium 20 is placed at any position that includes the projection range of the projection light P1. The optical medium 20 in FIG. 1 is configured as a plate-like or film-like transmissive screen provided flat. When the projection light P1 (including the light L1) emitted from the projection device 10 is projected onto the first surface 21 side of the projection device 10 and an image is formed on the optical medium 20, the projection light P1 (including the light L1) emitted from the projection device 10 is formed on the surface opposite to the first surface 21. It is a transmissive member that diffuses and emits the spatial projection light P2 (including the light L2) toward the light guide optical system 30 from the second surface 22 side.

導光光学系30は、光学媒体20の第二面22側に設けられ、ビームスプリッタ31と、再帰性反射部材32(再帰性反射ミラー)とを備える。再帰性反射部材32は、光学媒体20の配置面S(図1のY方向(前後方向)及びZ方向(上下方向)を含む面)に対して垂直となるように配置される。また、ビームスプリッタ31は、平板状に形成され、光学媒体20の配置面S及び再帰性反射部材32に対して、45度傾いて配置される。本実施形態のビームスプリッタ31は入射した光の一部を反射し、他の一部を透過するハーフミラーである。再帰性反射部材32は、入射した光を入射方向とは逆向きの方向(反対方向)に反射するミラー面を有する。 The light guiding optical system 30 is provided on the second surface 22 side of the optical medium 20 and includes a beam splitter 31 and a retroreflective member 32 (retroreflective mirror). The retroreflective member 32 is arranged so as to be perpendicular to the arrangement plane S of the optical medium 20 (the plane including the Y direction (front-rear direction) and the Z direction (vertical direction) in FIG. 1). Also, the beam splitter 31 is formed in a flat plate shape and arranged at an angle of 45 degrees with respect to the placement surface S of the optical medium 20 and the retroreflective member 32 . The beam splitter 31 of this embodiment is a half mirror that reflects part of the incident light and transmits the other part. The retroreflective member 32 has a mirror surface that reflects incident light in a direction opposite to the incident direction (opposite direction).

空間結像部40は、光学媒体20に投影して結像されそして拡散された投影画像2aが光学媒体20から空間投影光P2(P3)として拡散して出射された後に、導光光学系30により再結像されて空間投影画像4aが表示される空間領域である。 The spatial imaging unit 40 projects the diffused projection image 2a onto the optical medium 20, and after the diffused projection image 2a is diffused and emitted from the optical medium 20 as the spatial projection light P2 (P3), the light guiding optical system 30 This is the spatial region in which the spatial projection image 4a is displayed by being re-imaged by .

次に、空間投影装置100(空間投影システム1)における空間投影方法について説明する。投影装置10内(投影部13内)の点光源(DMD(表示素子)におけるマイクロミラー上の任意の点)から投影レンズを介して出射された光L1は、光学媒体20上の結像点F1に結像する。光学媒体20には、投影光P1の照射範囲に亘って光L1に例示される光路で投影装置10内の点光源から出射されて結像した光が照射される。これにより、光学媒体20には投影画像2aが投影される。なお、図1では結像点F1は1点のみ示しているが、実際には、結像点F1はZ方向とY方向(すなわち、投影光P1の照射範囲)に多数存在する。 Next, a spatial projection method in the spatial projection apparatus 100 (spatial projection system 1) will be described. Light L1 emitted from a point light source (arbitrary point on a micromirror in a DMD (display device)) in the projection device 10 (inside the projection unit 13) through the projection lens reaches an image point F1 on the optical medium 20. to form an image. The optical medium 20 is irradiated with the imaged light emitted from the point light source in the projection device 10 along the optical path illustrated by the light L1 over the irradiation range of the projection light P1. Thereby, the projection image 2 a is projected onto the optical medium 20 . Although only one image forming point F1 is shown in FIG. 1, there are actually many image forming points F1 in the Z direction and the Y direction (that is, the irradiation range of the projection light P1).

光学媒体20の第一面21に投影され結像された投影画像2aを構成する任意の点の光は、第二面22に透過し、第二面22から所定の拡散角度で拡散されて出射される。例えば、結像点F1に結像された前述の光L1は、光L2として、所定の拡散角度で拡散されてビームスプリッタ31に入射する。光L2の一部の光はビームスプリッタ31により再帰性反射部材32側に反射される。即ち、投影画像2aの点光源から出射された光L2は、光学媒体20から再帰性反射部材32までの光路において拡散光として導光される。再帰性反射部材32は、入射した光を入射方向とは逆向きの方向(反対方向)に反射するため、再帰性反射部材32に入射した光L2は、拡散角度と同じ角度で集光する集光光としてビームスプリッタ31に向けて反射される。再帰性反射部材32で反射された光L3は、ビームスプリッタ31で一部が透過されて空間結像部40側に導光される。そして、空間結像部40では、光L3が結像点F2で再度結像する。なお、光L2の光路長と、光L3の光路長は、略同じである。 Light at an arbitrary point forming the projection image 2a projected and imaged on the first surface 21 of the optical medium 20 is transmitted through the second surface 22, diffused at a predetermined diffusion angle from the second surface 22, and emitted. be done. For example, the light L1 imaged at the image forming point F1 is diffused at a predetermined diffusion angle and enters the beam splitter 31 as light L2. Part of the light L2 is reflected by the beam splitter 31 toward the retroreflective member 32 . That is, the light L2 emitted from the point light source of the projected image 2a is guided as diffused light in the optical path from the optical medium 20 to the retroreflective member 32. FIG. Since the retroreflective member 32 reflects incident light in a direction opposite to the incident direction (opposite direction), the light L2 incident on the retroreflective member 32 is condensed at the same angle as the diffusion angle. It is reflected toward the beam splitter 31 as light. A portion of the light L3 reflected by the retroreflecting member 32 is transmitted by the beam splitter 31 and guided to the spatial imaging section 40 side. Then, in the spatial imaging unit 40, the light L3 forms an image again at the imaging point F2. Note that the optical path length of the light L2 and the optical path length of the light L3 are substantially the same.

そして、空間結像部40の結像点F2で結像した光L3は、光L3の集光角度及び光L2の拡散角度と同様の拡散角度を有する光L4として導光される。 Then, the light L3 imaged at the image forming point F2 of the spatial imaging unit 40 is guided as light L4 having the same diffusion angle as the condensing angle of the light L3 and the diffusion angle of the light L2.

以上のような投影装置10内の表示素子における点光源からの光L1~L4が、光学媒体20及び導光光学系30の光路の有効領域内に亘って導光される。即ち、投影装置10から出射された点光源からの光L1の集合である投影光P1は、光学媒体20の第一面21側から第一面21に照射されて、光学媒体20の第一面21に結像される。光学媒体20の第一面21に照射された投影光P1は、光L2の集合である空間投影光P2として第二面22からビームスプリッタ31側へ拡散して出射される。ビームスプリッタ31に照射された空間投影光P2の一部の光は、再帰性反射部材32側に反射される。再帰性反射部材32は、ビームスプリッタ31側から導光された空間投影光P2を空間投影光P3(光L3の集合)として反射する。再帰性反射部材32により反射された空間投影光P3の一部の光は、ビームスプリッタ31を透過して空間結像部40側に導光される。 The light beams L1 to L4 from the point light sources in the display elements in the projection device 10 as described above are guided over the effective area of the optical path of the optical medium 20 and the light guide optical system 30. FIG. That is, the projection light P1, which is a collection of light L1 from the point light source emitted from the projection device 10, is irradiated onto the first surface 21 of the optical medium 20 from the first surface 21 side, and the first surface of the optical medium 20 21 is imaged. The projection light P1 irradiated onto the first surface 21 of the optical medium 20 is diffused and emitted from the second surface 22 toward the beam splitter 31 as spatial projection light P2, which is a collection of light L2. A part of the spatial projection light P2 irradiated to the beam splitter 31 is reflected toward the retroreflecting member 32 side. The retroreflective member 32 reflects the spatial projection light P2 guided from the beam splitter 31 side as spatial projection light P3 (aggregation of light L3). Part of the spatial projection light P3 reflected by the retroreflective member 32 is transmitted through the beam splitter 31 and guided to the spatial imaging unit 40 side.

このように、光学媒体20上で結像された投影画像2aを構成する光(点光源の集合)は、空間投影面である空間結像部40上で再結像し、視聴者50側に出射される。そのため、視聴者50は、空間結像部40上の空中に結像された空間投影画像4aを視認することができる。また、視聴者50は、観測点を移動させても、空間投影画像4aを視認することができる。例えば、結像点F2から出射された光L4は、図1に示す光L4の拡散角度範囲内(出射角度範囲内)の位置において視認することができる。 In this way, the light (collection of point light sources) forming the projected image 2a formed on the optical medium 20 is re-formed on the spatial imaging unit 40, which is the spatial projection plane, and is projected onto the viewer 50 side. emitted. Therefore, the viewer 50 can visually recognize the spatially projected image 4a imaged in the air on the spatial imaging unit 40 . Further, the viewer 50 can visually recognize the spatial projection image 4a even if the observation point is moved. For example, the light L4 emitted from the imaging point F2 can be visually recognized at a position within the diffusion angle range (within the emission angle range) of the light L4 shown in FIG.

また、視聴者50側から空間結像部40側の方向であるA方向から見た空間投影画像4aの上下方向(Z方向)及び左右方向(X方向)の向きは、B方向から見た投影画像2aの上下方向(Z方向)及び前後方向(Y方向)と略同じである。一方で、光L2と光L3の光路長が略同じであるため、A方向から見た空間投影画像4aの奥行き位置は、B方向から見た投影画像2aの奥行き位置とは逆の関係である(図3で後述)。図1の平坦状に設けられた光学媒体20を用いる場合は、空間投影画像4aも平坦な平面画像として表示される。 In addition, the vertical direction (Z direction) and horizontal direction (X direction) of the spatial projection image 4a viewed from the direction A, which is the direction from the viewer 50 side to the spatial imaging unit 40 side, are the projection directions viewed from the B direction. It is substantially the same as the vertical direction (Z direction) and the front-back direction (Y direction) of the image 2a. On the other hand, since the optical path lengths of the light L2 and the light L3 are substantially the same, the depth position of the spatially projected image 4a viewed from direction A is inversely related to the depth position of the projected image 2a viewed from direction B. (described later in FIG. 3). When the flat optical medium 20 of FIG. 1 is used, the spatially projected image 4a is also displayed as a flat planar image.

次に図3を参照して、光学媒体20の代わりに、曲面を含む光学媒体20A用いた場合の構成について説明する。光学媒体20Aは、光学媒体20と異なる形状を有するが、第一面21側から照射された投影光P1(又は光L1)を第二面22側に出射する等のその他の機能は光学媒体20と同様に構成される。 Next, referring to FIG. 3, a configuration in which an optical medium 20A including curved surfaces is used instead of the optical medium 20 will be described. The optical medium 20A has a shape different from that of the optical medium 20, but has other functions such as emitting the projection light P1 (or light L1) irradiated from the first surface 21 side to the second surface 22 side. is configured in the same way as

光学媒体20Aは、第一面21側に突出し、第二面22側が窪むように上下方向(Z方向)の軸周りに湾曲した立体面状の板状又はフィルム状に形成される。光学媒体20Aの凹凸の程度は、投影装置10から出射された投影光P1(光L1)の被写界深度内に収まるように構成される。そのため、光学媒体20Aには焦点の合った投影画像2a(或いは、焦点が合っているものと見做せる程度に結像した投影画像2a)が表示される。光学媒体20Aで結像された光L1による結像点F1は、B方向から第二面22を見て奥側に位置している。 The optical medium 20A is formed in a three-dimensional plate-like or film-like shape that protrudes toward the first surface 21 and is curved around an axis in the vertical direction (Z direction) so that the second surface 22 side is recessed. The degree of unevenness of the optical medium 20</b>A is configured to be within the depth of field of the projection light P<b>1 (light L<b>1 ) emitted from the projection device 10 . Therefore, a focused projected image 2a (or a projected image 2a formed to such an extent that it can be regarded as being focused) is displayed on the optical medium 20A. The imaging point F1 by the light L1 imaged on the optical medium 20A is located on the far side when the second surface 22 is viewed from the B direction.

前述の通り、導光光学系30により導光される光L2と光L3の光路長は略同じであり、A方向から見た空間投影画像4aの奥行き位置は、B方向から見た投影画像2aの奥行き位置とは逆の関係である。即ち、図3に示すように、B方向から見た湾曲した投影画像2aの奥側に位置する結像点F1は、A方向から見た空間投影画像4aの手前側に位置する結像点F2に対応する。従って、光学媒体20Aを、凹凸を含む立体面状に形成することで、立体的な空間投影画像4aを空間結像部40に投影することができる。 As described above, the optical path lengths of the light L2 and the light L3 guided by the light guide optical system 30 are substantially the same, and the depth position of the spatial projection image 4a viewed from the direction A is the projection image 2a viewed from the direction B. This is the inverse relationship with the depth position of . That is, as shown in FIG. 3, the imaging point F1 located on the far side of the curved projection image 2a seen from the B direction is the imaging point F2 located on the front side of the spatial projection image 4a seen from the A direction. corresponds to Therefore, by forming the optical medium 20A into a three-dimensional surface including unevenness, a three-dimensional spatial projection image 4a can be projected onto the spatial imaging unit 40. FIG.

光学媒体20Aは、例えば、多人数の視聴者50が横(X方向)に並んで鑑賞する場合には、光学媒体20Aを投影装置10に向かって突出したY方向に沿った凸状とすることで、横に並んだ視聴者50における何れの位置の視聴者50であっても略同じ見え方で空間投影画像4aを視認することができる。同様に、多人数の視聴者50が高さ方向(Z方向)に並んで鑑賞する場合には、光学媒体20AをZ方向に沿った凸状とし、多人数の視聴者50が横及び高さ方向に並んで(例えば劇場のように)鑑賞する場合には、光学媒体20Aを球面状とすることができる。 For example, when a large number of viewers 50 line up side by side (in the X direction) to view the optical medium 20A, the optical medium 20A is projected toward the projection device 10 in a convex shape along the Y direction. Therefore, the spatial projection image 4a can be visually recognized in substantially the same manner by any viewer 50 among the viewers 50 arranged side by side. Similarly, when a large number of viewers 50 line up in the height direction (Z direction) to view, the optical medium 20A is formed in a convex shape along the Z direction, and the large number of viewers 50 can be viewed horizontally and vertically. For viewing side-by-side (for example, in a theater), the optical medium 20A can be spherical.

以上のように、本実施形態の空間投影装置100は、空間投影画像4aとして投影させる投影画像2aを投影装置10により形成した。従って、投影対象としてのディスプレイ画像や実物を用いた場合に比べて高輝度な投影画像2aを表示させることができ、空間投影画像4aも高輝度で鮮明に表示させることができる。また、投影装置10により投影される投影画像2aは、光学媒体20,20Aの形状を大きくし、投影装置10と光学媒体20,20Aとの距離を適切に空けることで、空間投影画像4aを容易に大きくすることもできる。従って、空間投影装置100は、全体構成を大きく変えることなく、大きな空間投影画像4aを投影することができる。このように、空間投影装置100(空間投影システム1)を用いた空間投影方法により簡易な構成で視覚効果の高い空間投影を可能とすることができる。 As described above, in the spatial projection device 100 of the present embodiment, the projection device 10 forms the projection image 2a to be projected as the spatial projection image 4a. Therefore, the projected image 2a can be displayed with higher brightness than when a display image or a real object is used as the projection target, and the spatially projected image 4a can also be displayed with high brightness and sharpness. In addition, the projection image 2a projected by the projection device 10 can be easily projected by spatial projection image 4a by enlarging the shape of the optical media 20 and 20A and appropriately spacing the projection device 10 and the optical media 20 and 20A. can also be made as large as Therefore, the spatial projection apparatus 100 can project a large spatial projection image 4a without significantly changing the overall configuration. As described above, the spatial projection method using the spatial projection apparatus 100 (spatial projection system 1) enables spatial projection with a high visual effect with a simple configuration.

(実施形態2)
次に実施形態2について説明する。図4に示す空間投影システム1Aにおける空間投影装置100Aは、実施形態1の空間投影装置100における導光光学系30の代わりに、光反射部材33を含む導光光学系30Aを備えている。光反射部材33は、光学媒体20で結像された各点光源(例えば、結像点F1からの光)を面対称位置である空間結像部40に再度結像させる光学部材である。
(Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 will be described. A spatial projection apparatus 100A in the spatial projection system 1A shown in FIG. 4 includes a light guiding optical system 30A including a light reflecting member 33 instead of the light guiding optical system 30 in the spatial projection apparatus 100 of the first embodiment. The light reflecting member 33 is an optical member that causes each point light source imaged on the optical medium 20 (for example, light from the imaging point F1) to image again on the spatial image forming section 40 which is a plane-symmetrical position.

光反射部材33は、任意の構成を適用することができるが、例えばC部拡大図に示すように、複数の第一ミラー331aを含む第一ミラー層331と、複数の第二ミラー332aを含む第二ミラー層332とを隣接して構成される。第一ミラー331aは、ミラー面がXY面に対して平行となるように配置される。また、複数の第一ミラー331aは、互いに平行となるようにZ方向に等間隔で配列されている(IV-IV断面図も参照)。第二ミラー332aは、ミラー面が第一ミラー331aのミラー面と直交するように配置される。また、複数の第二ミラー332aは、互いに平行となるように、第一ミラー331aが配列される方向とは直交する方向に等間隔で配列されている。光反射部材33は、第二ミラー332aが光学媒体20の配置面Sに対して(本実施形態では、YZ面とZX面に対して)45度傾くように配置されている。 Although any configuration can be applied to the light reflecting member 33, for example, as shown in the enlarged view of section C, the light reflecting member 33 includes a first mirror layer 331 including a plurality of first mirrors 331a and a plurality of second mirrors 332a. It is configured adjacent to the second mirror layer 332 . The first mirror 331a is arranged so that the mirror surface is parallel to the XY plane. Also, the plurality of first mirrors 331a are arranged at equal intervals in the Z direction so as to be parallel to each other (see also IV-IV sectional view). The second mirror 332a is arranged so that its mirror surface is perpendicular to the mirror surface of the first mirror 331a. Also, the plurality of second mirrors 332a are arranged at regular intervals in a direction orthogonal to the direction in which the first mirrors 331a are arranged so as to be parallel to each other. The light reflecting member 33 is arranged such that the second mirror 332a is inclined by 45 degrees with respect to the arrangement surface S of the optical medium 20 (with respect to the YZ plane and the ZX plane in this embodiment).

また、C部拡大図では、光反射部材33に対し、結像点F1から出射されてXY平面に対して平行な光L21,L22が入射する場合の光路を示している。光L21及び光L22は、XY平面に対して平行に配置された第一ミラー331aのミラー面には照射されずに、第二ミラー332aのミラー面に入射する。光L21及び光L22は、それぞれ第二ミラー332aに入射する際の入射角と同じ反射角で反射される。光L21は光L22よりも大きい入射角で第二ミラー332a(光反射部材33)に入射するため、光L21は光L22よりも大きい反射角で反射する。従って、結像点F1から出射された所定の拡散角度を有する光L2は、光反射部材33から光L2の拡散角度と同じ集光角度を有する光L3として反射され、光反射部材33に対する面対称位置である結像点F2に再度結像される。なお、結像点F1から出射された光L2は、Z方向の拡散成分についても第一ミラー331aにより反射されるため、結像点F2に再度結像される。 Further, the enlarged view of part C shows the optical paths when the lights L21 and L22, which are emitted from the imaging point F1 and are parallel to the XY plane, are incident on the light reflecting member 33. As shown in FIG. The light L21 and the light L22 enter the mirror surface of the second mirror 332a without irradiating the mirror surface of the first mirror 331a arranged parallel to the XY plane. The light L21 and the light L22 are each reflected at the same angle of incidence as the angle of incidence when entering the second mirror 332a. Since the light L21 is incident on the second mirror 332a (the light reflecting member 33) at a larger incident angle than the light L22, the light L21 is reflected at a larger reflection angle than the light L22. Therefore, the light L2 emitted from the imaging point F1 and having a predetermined diffusion angle is reflected by the light reflecting member 33 as light L3 having the same condensing angle as the diffusion angle of the light L2. An image is formed again at the image forming point F2, which is the position. Note that the light L2 emitted from the imaging point F1 is also reflected by the first mirror 331a with respect to the diffuse component in the Z direction, so that it is imaged again at the imaging point F2.

なお、光反射部材33の構成はC部拡大図で示した構成に限らず、光学媒体20で結像された各点光源を面対称位置である空間結像部40に再度結像させるその他の光反射部材を用いてもよい。例えば、光反射部材は、複数の微細なプリズムを設けて、所定の拡散角度で入射した光を、その拡散角度と略同じ集光角度で集光する光として反射し、点光源から入射された光を面対称位置に結像するように出射させる構成としてもよい。 Note that the configuration of the light reflecting member 33 is not limited to the configuration shown in the enlarged view of the C section, and there are other configurations that allow each point light source imaged on the optical medium 20 to be imaged again on the spatial imaging section 40 which is a plane-symmetrical position. A light reflecting member may also be used. For example, the light reflecting member is provided with a plurality of fine prisms, and reflects incident light at a predetermined diffusion angle as light collected at a collection angle substantially equal to the diffusion angle. A configuration may be adopted in which the light is emitted so as to form an image at a plane-symmetrical position.

以上、実施形態2の空間投影システム1Aでは、実施形態1の導光光学系30よりも部品点数を減らし構成を簡易にすることができるため、全体を小型化することができる。従って、簡易な構成で視覚効果の高い空間投影を可能とすることができる。 As described above, in the spatial projection system 1A of the second embodiment, the number of parts can be reduced and the configuration can be simplified as compared with the light guiding optical system 30 of the first embodiment, so that the overall size can be reduced. Therefore, spatial projection with a high visual effect can be achieved with a simple configuration.

なお、各実施形態で説明した空間投影装置100,100Aは、投影装置10、光学媒体20、導光光学系30,30A及び空間結像部40を、一つの装置に配置して構成してもよいし、複数の装置に分散配置して構成してもよい。例えば、投影装置10に、光学媒体20、導光光学系30,30A及び空間結像部40の一部の機能を含めて一つの空間投影装置として構成することができる。 Note that the spatial projection apparatuses 100 and 100A described in each embodiment may be configured by arranging the projection apparatus 10, the optical medium 20, the light guiding optical systems 30 and 30A, and the spatial imaging unit 40 in one apparatus. Alternatively, it may be configured by being distributed to a plurality of devices. For example, the projection device 10 may include the functions of the optical medium 20, the light guiding optical systems 30 and 30A, and the spatial image forming section 40 to form one spatial projection device.

また、投影装置10は上記DLP方式に限らずその他の方式であってもよい。投影装置10としてはLCP(liquid crystal panel,液晶パネル)方式の投影装置を用いてもよい。LCP方式の投影装置は、青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光が液晶フィルタ(液晶板)により画素毎に透過率が制御されて、液晶フィルタを透過した各画素の青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光を合成して投影光として出射する。 Further, the projection device 10 is not limited to the DLP method, and may be of another method. As the projection device 10, an LCP (liquid crystal panel) type projection device may be used. In the LCP type projection device, the transmittance of blue wavelength band light, green wavelength band light, and red wavelength band light is controlled for each pixel by a liquid crystal filter (liquid crystal plate), and the blue wavelength band of each pixel transmitted through the liquid crystal filter is The light, the green wavelength band light and the red wavelength band light are synthesized and emitted as projection light.

また、投影装置10として、LCoS(Liquid Crystal on Silicon)方式の投影装置を用いてもよい。LCoS方式の投影装置では、DLP方式の投影装置10におけるDMDの代わりに、反射層の上に画素毎に対応して光の透過率を可変(遮光も含む)可能な液晶フィルタ(液晶層)を有する表示素子を配置する。従って、投影装置は、表示素子に照射された光源光を画素毎に光量制御しながら反射して画像光を形成し、この画像光を投影光として外部に出射して光学媒体20,20Aに投影画像2aを投影することができる。 Further, as the projection device 10, a LCoS (Liquid Crystal on Silicon) type projection device may be used. In the LCoS-type projection apparatus, instead of the DMD in the DLP-type projection apparatus 10, a liquid crystal filter (liquid crystal layer) capable of varying light transmittance (including light blocking) corresponding to each pixel is provided on the reflective layer. A display element having a structure is arranged. Therefore, the projection device reflects the light source light emitted to the display element while controlling the light quantity for each pixel to form image light, and emits this image light to the outside as projection light and projects it onto the optical media 20 and 20A. Image 2a can be projected.

また、投影装置10として上述のLCP方式やLCoS方式の投影装置を用いた例では、液晶フィルタを透過した各光(青色波長帯域光、緑色波長帯域光、赤色波長帯域光)は、所定の偏光方向を有する偏光光である。従って、例えば、実施形態1において、ビームスプリッタ31としてS偏光及びP偏光の光の一方を反射し他方を透過する偏光ミラーを配置し、ビームスプリッタ31と再帰性反射部材32との間の光路上に1/4波長板を配置してもよい。これにより、ビームスプリッタ31は、光学媒体20,20Aから出射された光のうちのS偏光及びP偏光の一方である第一偏光方向の光を再帰性反射部材32側に反射し、1/4波長板を透過して円偏光に変換された後、再帰性反射部材32により反射される。再帰性反射部材32により反射された円偏光の光は、再び1/4波長板を透過して第一偏光方向に対して直交する第二偏光方向の光に変換され、ビームスプリッタ31を透過する。このように、ビームスプリッタ31として偏光ミラーを用いた場合は、一度ビームスプリッタで反射された殆どの光を再帰性反射部材32による反射の後にビームスプリッタ31を透過させることができるため、ハーフミラーを用いた場合に比べて、光の利用効率を向上させることができる。 Further, in the example of using the above-described LCP system or LCoS system projection device as the projection device 10, each light (blue wavelength band light, green wavelength band light, red wavelength band light) transmitted through the liquid crystal filter is polarized in a predetermined polarized light. It is directional polarized light. Therefore, for example, in Embodiment 1, a polarizing mirror that reflects one of the S-polarized light and the P-polarized light and transmits the other is arranged as the beam splitter 31, and on the optical path between the beam splitter 31 and the retroreflective member 32 A quarter-wave plate may be placed at . As a result, the beam splitter 31 reflects the light in the first polarization direction, which is one of the S-polarized light and the P-polarized light, out of the light emitted from the optical media 20 and 20A toward the retroreflecting member 32 side, and 1/4 After being transmitted through the wave plate and converted into circularly polarized light, it is reflected by the retroreflective member 32 . The circularly polarized light reflected by the retroreflective member 32 passes through the quarter-wave plate again, is converted into light in the second polarization direction orthogonal to the first polarization direction, and passes through the beam splitter 31. . As described above, when a polarizing mirror is used as the beam splitter 31, most of the light once reflected by the beam splitter can be transmitted through the beam splitter 31 after being reflected by the retroreflective member 32. Therefore, a half mirror is used. Light utilization efficiency can be improved as compared with the case of using them.

また、投影装置10として、レーザースキャン方式の投影装置を用いてもよい。レーザースキャン方式の投影装置では、青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光により所望の色に色合成されたレーザー光が表示素子に照射され、表示素子がレーザー光を時分割で反射角度を制御しながら反射して被投影体である光学媒体20,20Aに照射する。その際、表示素子は、光学媒体20,20Aに対して垂直方向及び水平方向に二次元的に走査するようにレーザー光を照射し、光学媒体20,20Aに投影画像2aを投影することができる。レーザースキャン方式の投影装置では、表示素子から出射された光を集光させる投影レンズを省略できるため、投影装置全体を小型化することができる。また、この投影装置は、レーザー光により画像を形成できるため、凹凸の大きい立体面状の光学媒体を用いた場合であっても、意図した鮮明な投影画像2aを投影することができる。 A laser scan type projection device may be used as the projection device 10 . In a laser scanning projection device, a display element is irradiated with a laser beam obtained by synthesizing a desired color from blue wavelength band light, green wavelength band light, and red wavelength band light, and the display element reflects the laser light in a time division manner. The light is reflected while controlling the angle to irradiate the optical media 20 and 20A, which are the objects to be projected. At that time, the display element can irradiate the optical media 20 and 20A with a laser beam so as to scan the optical media 20 and 20A two-dimensionally in the vertical direction and the horizontal direction, and project the projection image 2a onto the optical media 20 and 20A. . In a laser scan type projection apparatus, since a projection lens for condensing light emitted from a display element can be omitted, the overall size of the projection apparatus can be reduced. Further, since this projection device can form an image with a laser beam, it is possible to project an intended clear projection image 2a even when a three-dimensional optical medium with large unevenness is used.

また、本実施形態で示した光学媒体20,20Aとして、平面部、凹部及び凸部を任意に含んだ立体面状に構成された光学媒体を用いてもよい。 Further, as the optical media 20 and 20A shown in the present embodiment, an optical medium having a three-dimensional surface configuration including arbitrarily flat portions, concave portions, and convex portions may be used.

また、光学媒体20,20Aとして、板状又はフィルム状の構成を例示したが、煙(スモーク)やミスト、水等の流体を用いてもよい。 Further, although the optical media 20 and 20A have been exemplified as having a plate-like or film-like structure, fluids such as smoke, mist, and water may also be used.

また、光学媒体20,20Aには、着色を施してもよい。これにより、空間投影画像4aの色彩を変化させたり、色味を任意に調整したりすることができる。光学媒体20,20Aとして流体を用いる場合は、その流体を着色してもよい。光学媒体20,20Aの着色は時系列で経時的に変化させてもよい。これにより、様々な演出効果を表現することができる。 Also, the optical media 20 and 20A may be colored. As a result, the color of the spatial projection image 4a can be changed, and the color tone can be arbitrarily adjusted. If a fluid is used as the optical media 20, 20A, the fluid may be colored. The coloring of the optical media 20, 20A may be changed over time in a time series. As a result, various effects can be expressed.

また、導光光学系30は、フレネルレンズを用いて光学媒体20,20Aから出射された光を空間結像部40に再度結像させる構成としてもよい。 Further, the light guiding optical system 30 may be configured to re-image the light emitted from the optical media 20 and 20A on the spatial imaging section 40 using a Fresnel lens.

また、本実施形態では、光学媒体20,20Aに投影される投影光P1は、光学媒体20,20Aの第一面21側から入射して第一面21とは反対側の第二面22側から出射し、導光光学系30へ空間投影光P2として導光される透過型スクリーンとしての光学媒体を例に説明したが、投影光P1を出射する面と空間投影光P2を出射する面が同じ面である反射型の光学媒体(プロジェクタスクリーンや壁面等の被投影媒体)を用いてもよい。例えば、図5に示す空間投影システム1B(空間投影装置100B)は、投影装置10からの投影光である光L1をプロジェクタスクリーンとされる光学媒体20Bの投影面21Bに投影する。すると、投影面21Bに投影され結像した画像が投影面21Bで反射して、投影面21Bから光L2として拡散して出射される。光L2は、導光光学系30(ビームスプリッタ31及び再帰性反射部材32)に入射し、光L3として空間結像部40で再度結像される。 Further, in the present embodiment, the projection light P1 projected onto the optical media 20, 20A is incident from the first surface 21 side of the optical media 20, 20A and is projected onto the second surface 22 side opposite to the first surface 21. and is guided to the light guide optical system 30 as the spatial projection light P2. A reflective optical medium with the same surface (projection target medium such as a projector screen or a wall surface) may be used. For example, the spatial projection system 1B (spatial projection apparatus 100B) shown in FIG. 5 projects light L1, which is projection light from the projection apparatus 10, onto the projection plane 21B of the optical medium 20B, which is a projector screen. Then, the image projected and formed on the projection plane 21B is reflected by the projection plane 21B, and diffused and emitted from the projection plane 21B as light L2. The light L2 enters the light guide optical system 30 (the beam splitter 31 and the retroreflective member 32) and is imaged again by the spatial image forming section 40 as light L3.

また、投影光P1により光学媒体20,20Aに結像される投影画像2aは、投影装置10から出射された投影光による画像に限らず、その他の光源装置から投影光として出射された任意の光源光、照明光、LED光又はレーザー光による光像としてもよい。また、投影画像2aは、任意の光源を用いることで、可視光により形成してもよいし、非可視光(例えば、電子透かし等の用途)により形成してもよい。 Further, the projection image 2a formed on the optical media 20, 20A by the projection light P1 is not limited to the image by the projection light emitted from the projection device 10, but is an arbitrary light source emitted as the projection light from another light source device. A light image by light, illumination light, LED light, or laser light may be used. The projected image 2a may be formed with visible light or non-visible light (for example, for electronic watermarking) by using an arbitrary light source.

例えば、図6に示すように、投影装置10に換えてスポットライト10Aとし、透過型スクリーンとしての光学媒体20に換えて煙(スモーク)である光学媒体20Cとした空間投影システム1(空間投影装置100C)を構成することができる。この場合、スポットライト10Aから出射する光L1は、光学媒体20Cで結像することなく拡散した光L2として導光光学系30(ビームスプリッタ31及び再帰性反射部材32)に入射される。そして、導光光学系30からの出射光である光L3は、空間結像部40の結像点F2で結像される。なお、ここでは投影装置10に変えてスポットライト10Aとしたが、投影装置10をそのまま利用してもよいことは勿論である。 For example, as shown in FIG. 6, a spatial projection system 1 (spatial projection device 100C) can be configured. In this case, the light L1 emitted from the spotlight 10A enters the light guiding optical system 30 (the beam splitter 31 and the retroreflective member 32) as diffused light L2 without forming an image on the optical medium 20C. Light L3, which is emitted light from the light guiding optical system 30, is imaged at the image forming point F2 of the spatial image forming unit 40. FIG. Although the spotlight 10A is used here instead of the projection device 10, the projection device 10 may of course be used as it is.

以上説明したように、各実施形態で説明した空間投影システム1,1A,1B,1C及び空間投影装置100,100A,100B,100Cは、投影光が拡散される光学媒体20,20A,20B,20Cと、光学媒体20,20A,20B,20Cで拡散された光を導光して空間結像部40に結像させる導光光学系30,30A,30B,30Cと、を備える。これにより、投影画像2aを高輝度に表示させることができ、空間投影画像4aも高輝度で鮮明に表示させることができる。また、投影光P1により投影画像2aを形成する構成では空間投影画像4aの大きさや形状を容易に変化させることができる。このように、簡易な構成で視覚効果の高い空間投影を可能とすることができる。 As described above, the spatial projection systems 1, 1A, 1B, and 1C and the spatial projection apparatuses 100, 100A, 100B, and 100C described in the respective embodiments have optical media 20, 20A, 20B, and 20C in which projection light is diffused. and light guiding optical systems 30 , 30 A, 30 B, 30 C that guide the light diffused by the optical media 20 , 20 A, 20 B, 20 C and form an image on the spatial imaging unit 40 . As a result, the projection image 2a can be displayed with high brightness, and the spatial projection image 4a can also be displayed with high brightness and sharpness. Further, in the configuration in which the projection image 2a is formed by the projection light P1, the size and shape of the spatial projection image 4a can be easily changed. In this way, spatial projection with a high visual effect can be achieved with a simple configuration.

また、光学媒体20,20Aは、透過型のスクリーンであり、光学媒体20Bは反射型のプロジェクタスクリーンを用いることで、光学媒体20,20A,20Bで投影光を結像して視認することができる。 The optical media 20 and 20A are transmissive screens, and the optical medium 20B is a reflective projector screen, so that projected light can be imaged on the optical media 20, 20A, and 20B and visually recognized. .

また、光学媒体20,20Aは、第一面21側に投影光P1が結像され、第一面21とは反対面である第二面22側から導光光学系30,30Aに向かって光を拡散して出射させる透過部材である。これにより、光学媒体20,20A及び導光光学系30,30Aを含む構成を小型化することができる。 In the optical medium 20, 20A, the projection light P1 is imaged on the first surface 21 side, and the light is projected toward the light guide optical system 30, 30A from the second surface 22 side opposite to the first surface 21 side. is a transparent member that diffuses and emits Thereby, the configuration including the optical media 20, 20A and the light guiding optical systems 30, 30A can be miniaturized.

また、光学媒体20Aが凹凸を含んだ立体面状に形成される構成とすることで、立体的な空間投影画像4aを表示させることができる。その他、用途に応じて、光学媒体は、板状、フィルム状、煙、流体又はミストで構成することができる。 Further, by forming the optical medium 20A into a three-dimensional surface including unevenness, it is possible to display a three-dimensional spatial projection image 4a. In addition, depending on the application, the optical medium can be plate-like, film-like, smoke, fluid or mist.

また、導光光学系30がビームスプリッタ31及び再帰性反射部材32を有し、ビームスプリッタ31が光学媒体20から拡散して出射された光を再帰性反射部材32側へ反射させ再帰性反射部材32により反射された光を空間結像部40側に透過させる構成について説明した。これにより、投影画像2a上の各点光源から出射された広角な光を簡易に構成することができる。 Further, the light guide optical system 30 has a beam splitter 31 and a retroreflecting member 32, and the beam splitter 31 reflects the light diffused and emitted from the optical medium 20 toward the retroreflecting member 32 side. The configuration for transmitting the light reflected by 32 to the spatial imaging unit 40 side has been described. This makes it possible to easily form wide-angle light emitted from each point light source on the projection image 2a.

また、導光光学系30Aが光反射部材33を有し、この光反射部材33が光学媒体20,20A,20B,20Cで拡散された光L2を、光反射部材33に対して面対称位置である空間結像部40で結像させる構成について説明した。これにより、導光光学系30Aを少ない部材で構成することができる。 The light guiding optical system 30A has a light reflecting member 33, which reflects the light L2 diffused by the optical media 20, 20A, 20B, and 20C at plane-symmetrical positions with respect to the light reflecting member 33. The configuration for image formation by a certain spatial image formation unit 40 has been described. As a result, the light guide optical system 30A can be configured with a small number of members.

また、投影光P1を照射する投影装置10を有する空間投影装置100,100A,100Bは、投影画像2a(4a)の光源を空間投影装置100,100A,100Bに含むことにより全体を小型に構成することができる。 Spatial projection apparatuses 100, 100A, and 100B having the projection device 10 that irradiates the projection light P1 are configured compact as a whole by including the light source of the projection image 2a (4a) in the spatial projection apparatuses 100, 100A, and 100B. be able to.

また、投影光P1を光学媒体20,20A,20Bに結像させ、光学媒体20,20A,20Bで結像され拡散された光を導光光学系30,30Aにより導光して空間結像部40に再度結像させる投影方法について説明した。これにより、投影画像2aを高輝度に表示させることができ、空間投影画像4aも高輝度で鮮明に表示させることができる。また、投影光P1により投影画像2aを形成する構成では空間投影画像4aの大きさや形状を容易に変化させることができる。このように、簡易な構成で視覚効果の高い空間投影を可能とすることができる。 Also, the projection light P1 is imaged on the optical media 20, 20A, 20B, and the light imaged and diffused by the optical media 20, 20A, 20B is guided by the light guiding optical systems 30, 30A to form a spatial image forming section. The projection method for re-imaging on 40 has been described. As a result, the projection image 2a can be displayed with high brightness, and the spatial projection image 4a can also be displayed with high brightness and sharpness. Further, in the configuration in which the projection image 2a is formed by the projection light P1, the size and shape of the spatial projection image 4a can be easily changed. In this way, spatial projection with a high visual effect can be achieved with a simple configuration.

なお、以上説明した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 It should be noted that the embodiments described above are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]投影光を拡散する光学媒体と、
前記光学媒体で拡散された前記投影光を導光して空間結像部に結像する導光光学系と、
を備えることを特徴とする空間投影装置。
[2]前記光学媒体は、前記光学媒体で結像された前記投影光を拡散し、
前記導光光学系は、前記光学媒体で拡散された前記投影光を前記空間結像部に再結像させることを特徴とする前記[1]に記載の空間投影装置。
[3]前記光学媒体は、第一面側に前記投影光が結像され、前記第一面とは反対面である第二面側から前記導光光学系に向かって光を拡散して出射させる透過部材であることを特徴とする前記[1]又は前記[2]に記載の空間投影装置。
[4]前記光学媒体は、板状、フィルム状、凹凸を含んだ立体面状、煙、流体、ミストの何れかであることを特徴とする前記[1]~前記[3]の何れかに記載の空間投影装置。
[5]前記導光光学系は、ビームスプリッタ及び再帰性反射部材を有し、
前記ビームスプリッタは、前記光学媒体から拡散して出射された光を前記再帰性反射部材側へ反射させ、前記再帰性反射部材により反射された光を前記空間結像部側に透過させる、
ことを特徴とする前記[1]~前記[4]の何れかに記載の空間投影装置。
[6]前記導光光学系は、光反射部材を有し、
前記光反射部材は前記光学媒体で拡散された光を、前記光反射部材に対して面対称位置である前記空間結像部で結像させることを特徴とする前記[1]~前記[4]の何れかに記載の空間投影装置。
[7]前記投影光を出射する投影装置を有する、
ことを特徴とする前記[1]~前記[6]の何れかに記載の空間投影装置。
[8]投影光が拡散される光学媒体と、
前記光学媒体で拡散された光を導光して空間結像部に結像させる導光光学系と、
を備えることを特徴とする空間投影システム。
[9]投影光を光学媒体で拡散させ、
前記光学媒体で拡散された光を導光光学系により導光して空間結像部で結像させる、
ことを特徴とする空間投影方法。
Below, the invention described in the first claim of the present application is added.
[1] an optical medium that diffuses projected light;
a light guide optical system that guides the projection light diffused by the optical medium and forms an image on a spatial imaging unit;
A spatial projection device comprising:
[2] the optical medium diffuses the projection light imaged on the optical medium;
The spatial projection apparatus according to [1], wherein the light guiding optical system re-images the projection light diffused by the optical medium on the spatial imaging section.
[3] The optical medium forms an image of the projection light on the first surface side, and diffuses and emits the light toward the light guide optical system from the second surface side opposite to the first surface. The spatial projection device according to [1] or [2], characterized in that the spatial projection device is a transmissive member that allows the light to pass through.
[4] Any one of [1] to [3], wherein the optical medium is any one of a plate, a film, a three-dimensional surface including unevenness, smoke, fluid, and mist. A spatial projection device as described.
[5] The light guiding optical system has a beam splitter and a retroreflective member,
The beam splitter reflects the light diffused and emitted from the optical medium toward the retroreflecting member, and transmits the light reflected by the retroreflecting member toward the spatial imaging unit.
The spatial projection apparatus according to any one of [1] to [4], characterized by:
[6] The light guiding optical system has a light reflecting member,
[1] to [4] above, wherein the light reflecting member causes the light diffused by the optical medium to form an image at the spatial image forming unit that is plane-symmetrical with respect to the light reflecting member. A spatial projection device according to any one of the preceding claims.
[7] Having a projection device that emits the projection light,
The spatial projection apparatus according to any one of [1] to [6], characterized by:
[8] an optical medium in which the projected light is diffused;
a light guiding optical system that guides the light diffused by the optical medium and forms an image on a spatial imaging unit;
A spatial projection system comprising:
[9] diffusing the projected light with an optical medium;
The light diffused by the optical medium is guided by a light guiding optical system to form an image in a spatial imaging unit.
A spatial projection method characterized by:

1,1A,1B,1C 空間投影システム
2a 投影画像
4a 空間投影画像 10 投影装置
10A スポットライト
11 記憶部 12 処理部
13 投影部 14 操作部
15 通信部 16 音声処理部
17 スピーカ 20,20A,20B,20C 光学媒体
21 第一面 22 第二面
30,30A 導光光学系 31 ビームスプリッタ
32 再帰性反射部材 33 光反射部材
40 空間結像部 50 視聴者
100,100A,100B,100C 空間投影装置
331 第一ミラー層
331a 第一ミラー 332 第二ミラー層
332a 第二ミラー
F1,F2 結像点 L1~L4,L21,L22 光
P1 投影光 P2,P3 空間投影光
S 配置面
1, 1A, 1B, 1C spatial projection system 2a projection image 4a spatial projection image 10 projection device 10A spotlight 11 storage unit 12 processing unit 13 projection unit 14 operation unit 15 communication unit 16 audio processing unit 17 speaker 20, 20A, 20B, 20C optical medium 21 first surface 22 second surfaces 30, 30A light guiding optical system 31 beam splitter 32 retroreflecting member 33 light reflecting member 40 spatial imaging unit 50 viewers 100, 100A, 100B, 100C spatial projection device 331 One mirror layer 331a First mirror 332 Second mirror layer 332a Second mirrors F1, F2 Image formation points L1 to L4, L21, L22 Light P1 Projection light P2, P3 Spatial projection light S Arrangement surface

本発明の一態様である空間投影装置は、投影光を拡散する光学媒体と、前記光学媒体で拡散された前記投影光を導光して空間結像部に結像する導光光学系と、を備え、前記光学媒体は、前記光学媒体で結像された前記投影光を拡散し、前記導光光学系は、前記光学媒体で拡散された前記投影光を前記空間結像部に再結像させることを特徴とする。
A spatial projection apparatus according to one aspect of the present invention includes an optical medium that diffuses projection light, a light guiding optical system that guides the projection light diffused by the optical medium and forms an image on a spatial imaging unit, wherein the optical medium diffuses the projection light imaged on the optical medium, and the light guiding optical system re-images the projection light diffused by the optical medium on the spatial imaging unit It is characterized by

Claims (9)

投影光を拡散する光学媒体と、
前記光学媒体で拡散された前記投影光を導光して空間結像部に結像する導光光学系と、
を備えることを特徴とする空間投影装置。
an optical medium that diffuses the projected light;
a light guide optical system that guides the projection light diffused by the optical medium and forms an image on a spatial imaging unit;
A spatial projection device comprising:
前記光学媒体は、前記光学媒体で結像された前記投影光を拡散し、
前記導光光学系は、前記光学媒体で拡散された前記投影光を前記空間結像部に再結像させることを特徴とする請求項1に記載の空間投影装置。
the optical medium diffuses the projection light imaged on the optical medium;
2. The spatial projection apparatus according to claim 1, wherein the light guide optical system re-images the projection light diffused by the optical medium on the spatial imaging unit.
前記光学媒体は、第一面側に前記投影光が結像され、前記第一面とは反対面である第二面側から前記導光光学系に向かって光を拡散して出射させる透過部材であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の空間投影装置。 The optical medium is a transmissive member on which the projection light is imaged on a first surface side, and diffuses and emits the light toward the light guide optical system from a second surface side opposite to the first surface. 3. A spatial projection apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that: 前記光学媒体は、板状、フィルム状、凹凸を含んだ立体面状、煙、流体、ミストの何れかであることを特徴とする請求項1~請求項3の何れかに記載の空間投影装置。 4. The spatial projection apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical medium is any one of a plate shape, a film shape, a three-dimensional surface including unevenness, smoke, fluid, and mist. . 前記導光光学系は、ビームスプリッタ及び再帰性反射部材を有し、
前記ビームスプリッタは、前記光学媒体から拡散して出射された光を前記再帰性反射部材側へ反射させ、前記再帰性反射部材により反射された光を前記空間結像部側に透過させる、
ことを特徴とする請求項1~請求項4の何れかに記載の空間投影装置。
The light guiding optical system has a beam splitter and a retroreflective member,
The beam splitter reflects the light diffused and emitted from the optical medium toward the retroreflecting member, and transmits the light reflected by the retroreflecting member toward the spatial imaging unit.
5. The spatial projection apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized by:
前記導光光学系は、光反射部材を有し、
前記光反射部材は前記光学媒体で拡散された光を、前記光反射部材に対して面対称位置である前記空間結像部で結像させることを特徴とする請求項1~請求項4の何れかに記載の空間投影装置。
The light guiding optical system has a light reflecting member,
5. The light reflecting member according to any one of claims 1 to 4, wherein the light diffused by the optical medium is imaged by the spatial image forming portion which is plane-symmetrical with respect to the light reflecting member. Spatial projection device according to any one of the preceding claims.
前記投影光を出射する投影装置を有する、
ことを特徴とする請求項1~請求項6の何れかに記載の空間投影装置。
Having a projection device that emits the projection light,
7. The spatial projection apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized by:
投影光が拡散される光学媒体と、
前記光学媒体で拡散された光を導光して空間結像部に結像させる導光光学系と、
を備えることを特徴とする空間投影システム。
an optical medium in which the projected light is diffused;
a light guiding optical system that guides the light diffused by the optical medium and forms an image on a spatial imaging unit;
A spatial projection system comprising:
投影光を光学媒体で拡散させ、
前記光学媒体で拡散された光を導光光学系により導光して空間結像部で結像させる、
ことを特徴とする空間投影方法。
diffusing the projected light with an optical medium,
The light diffused by the optical medium is guided by a light guiding optical system to form an image in a spatial imaging unit.
A spatial projection method characterized by:
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