JP2022140232A - Space projection device, space projection system, and space projection method - Google Patents
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Images
Abstract
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
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.
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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 (
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
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
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
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
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
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
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。
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
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
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)
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.
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:
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:
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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