JP5869738B1 - 画像表示装置及び画像表示方法 - Google Patents

Abstract

それぞれが直交して断面が直角三角波状に形成された第１及び第２の光反射面１３、１４と、第１、第２の光反射面１３、１４にそれぞれ直交する第３の光反射面１５とによって形成される再帰性反射体に、画像Ａからの光線を入射させ、この再帰性反射体からの反射光を更に第４の光反射面１６で方向を変えて、別位置に画像Ｂを結像させる。

Description

本発明は、複数の光反射面（ミラー）を備え、対象物（画像）に応じて空中で立体像（画像）を形成可能な画像表示装置及び画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、及び特許文献２記載の光学結像装置及びその方法が知られている。特許文献１記載の技術は、多数の２面コーナーリフレクタを格子状に並べ、各２面コーナーリフレクタの一面で反射した光をそ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は、表裏面に対して直交する帯状の平面光反射部を多数備えた第１及び第２の光制御パネルを、それぞれの平面光反射部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を他方側に実像として形成するものであった。
そして、特許文献３には、再帰性反射体として使用される透明体（ガラス、プラスチック）からなるコーナーキューブ（キュービックコーナー体）を多数平面状に並べ、しかも、その頂部を切り欠いて投光口とし、受光口にハーフミラーを形成して、空中に立体像を形成させる立体像表示装置が開示されている。

特開２００９−３００６２３号公報 ＷＯ２００９／１３１１２８号公報 特許第５４６６７９３号公報

特許文献１記載の立体像の表示装置は、多数の２面コーナーリフレクタアレイを用いるので、製造が困難であること、及び全体として使用する光の量が不足し易いので、明るい画像を得にくい等の問題があった。
また、特許文献２記載の技術においても、多数の帯状の平面光反射部をそれぞれ有する第１及び第２の光制御パネルを用いるので、現時点では製造にコストがかかるという問題がある。

また、特許文献３記載の立体像表示装置においては、以下の問題があった。１）多数の微小なコーナーキューブを並べて構成するので、精度の高い型の製造が困難である。２）更に、コーナーキューブの頂部に切欠きを有し、この切欠きからハーフミラーを通して対象物が見える場合がある。３）ハーフミラーと頂部を一部切り欠いた投光口を用いるので、形成される画像を明るくすることは困難である。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、製造が比較的容易で、直視しても対象物が見えず、更に形成される画像がより明るい画像表示装置及び画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の発明に係る画像表示装置は、一側にある画像Ａからの光線を入射し、他側に画像Ｂとして結像させる画像表示装置において、
直交状態で連続して形成された第１及び第２の光反射面と、該第１及び第２の光反射面にそれぞれ直交して垂直配置された第３の光反射面と、前記第１、第２の光反射面の隣にあって水平配置された第４の光反射面を備え、１）前記画像Ａからの光線は、再帰性反射体を構成する前記第１〜第３の光反射面を反射し、前記第４の光反射面で向きを変えて前記画像Ｂを結像するか、又は２）前記画像Ａからの光線が前記第４の光反射面で向きを変えて、再帰性反射体を構成する前記第１〜第３の光反射面で反射されて前記画像Ｂを結像させる。

第１の発明に係る画像表示装置において、前記第１、第２の光反射面は平面視して矩形かつ長尺の第１の透明体の下部に三角波状に形成され、前記第１の透明体と隣接する第２の透明体を有し、前記第４の光反射面は平面視して矩形かつ長尺の前記第２の透明体の中間位置又は天井位置に形成され、前記第３の光反射面は、前記第１の透明体の側面に設けられているのが好ましい。

第１の発明に係る画像表示装置において、前記第１の透明体は前記第３の光反射面を中心にして背向かいに配置されて複合ブロックを形成し、隙間を開けて配置された前記複合ブロックの間に前記第２の透明体を配置することもできる。
また、第１の発明に係る画像表示装置において、前記第１の透明体と前記第２の透明体を交互に並べて配置することもできる。

第１の発明に係る画像表示装置において、前記第１及び第２の光反射面によって前記第１の透明体の下部に形成される谷部は、透明樹脂又は透明ガラスで充填され、前記第１の透明体は直方体状となっているのが好ましい。
第１の発明に係る画像表示装置において、前記第１〜第４の光反射面は、金属の蒸着処理によって形成されているのが好ましいが、めっき、スパッターリング、膜貼り等で形成してもよい。

前記目的に沿う第２の発明に係る画像表示方法は、それぞれが直交して断面が直角三角波状に形成された第１及び第２の光反射面と、該第１、第２の光反射面にそれぞれ直交する第３の光反射面とによって形成される再帰性反射体に、画像Ａからの光線を入射させ、前記再帰性反射体からの反射光を更に第４の光反射面で方向を変えて、別位置に画像Ｂを結像させる。

第２の発明に係る画像表示方法において、前記第３の光反射面は垂直に形成され、前記第４の光反射面は水平に形成されているのが好ましい。

また、以上の画像表示装置及び画像表示方法において、第１、第２の光反射面は、それぞれ傾斜ミラーを、第３の光反射面としては垂直ミラーを、第４の光反射面としては水平ミラーを使用するのが好ましいが、第１〜第４の光反射面はこの状態に限定されるものではない。

本発明に係る画像表示装置及び画像表示方法においては、コーナーキューブを用いる再帰性反射体を構成する第１〜第３の光反射面と、再帰性反射体からの反射光、又は再帰性反射体への入射光の向きを変える第４の光反射面とを有する簡単な構成であるので、第１〜第４の光反射面を規則正しく並べて配置することができ、装置全体を比較的安価に製造できる。
特に、第１、第２の透明体に第１〜第４の光反射面を形成して組立製造すると、更に、容易かつ精度よく製造することができる。
また、画像表示装置を正面視しても、表裏を直線状に貫通する光線はないので、画像Ｂを観察する場合に、画像Ａを見ることはない。

本発明の第１の実施例に係る画像表示装置の説明図であって、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は正面図である。 同画像表示装置の動作説明図である。 同画像表示装置の動作説明図である。 同画像表示装置の他の使用例を示す説明図である。 本発明の第２の実施例に係る画像表示装置の説明図であって、（Ａ）は第１の透明体の正面図、（Ｂ）は同側面図、（Ｃ）は同底面図、（Ｄ）は第２の透明体の側面図、（Ｅ）は同正面図である。 同画像表示装置の動作説明図である。

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例について説明する。
図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本発明の第１の実施例に係る画像表示装置１０は、透明ガラス又は透明プラスチックからなるそれぞれ平面視して矩形かつ長尺の第１の透明体１１と第２の透明体１２とを並べて形成されている。そして、第１の透明体１１の下部には、直交配置されて、一方向に断面が直角三角波状となった第１及び第２の傾斜ミラー（第１、第２の光反射面の一例）１３、１４を有し、その長手方向に沿った一側面２０には、第１及び第２の傾斜ミラー１３、１４とそれぞれ直交して垂直配置された第３の垂直ミラー（第３の光反射面の一例）１５を有している。

第１の透明体１１は図２に示すように、第１及び第２の傾斜ミラー１３、１４でその下側にそれぞれ形成される複数の谷部１８を有する。この谷部１８内には透明樹脂（透明ガラス等であってもよい）１９が充填され、透明樹脂１９の底面は平坦となっている。これによって、第１の透明体１１は直方体状となる。この実施例では、第１の透明体１１と第２の透明体１２の高さｈ１は同一となって、第１及び第２の傾斜ミラー１３、１４の幅ｅの１〜５倍となっている。なお、第１及び第２の透明体１１、１２の高さは異なっていてもよく、更に第１及び第２の傾斜ミラー１３、１４の幅も異なっていてもよい。第１及び第２の傾斜ミラー１３、１４の角度は、透明樹脂１９の底面に対して４５度となっているのが好ましい。

第１の透明体１１の谷方向（山方向）端部の一側面２０には、前述のように、第３の垂直ミラー１５が形成され、第１の透明体１１の他側面２１は透明となって、第２の透明体１２の側面２２に接している。第１の透明体１１は共有する（又は独立に配置された）第３の垂直ミラー１５を中央にして、背向かいに対となって配置され、複合ブロックを形成している。従って、隙間を開けて配置された対となる第１の透明体１１（即ち、複合ブロック）の中央に第２の透明体１２が配置されている。なお、この実施例では、第１の透明体１１の側面に設けられている第３の垂直ミラー１５は２枚が重なっている。

直方体状の第２の透明体１２の中間位置には、第１、第２の傾斜ミラー１３、１４の隣にあって水平配置された第４の水平ミラー（第４の光反射面の一例）１６が設けられている。具体的には、第２の透明体１２は同一又は異なる形状の下ブロック２４と上ブロック２５とを有し、下ブロック２４の天井面に第４の水平ミラー１６が設けられている。

この第４の水平ミラー１６は第２の透明体１２の上面（天井面）に設けられてもよい。また、第２の透明体１２の高さは、第１の透明体１１の高さｈ１より低くてもよいが、第４の水平ミラー１６の位置は、第１及び第２の傾斜ミラー１３、１４の山部（頂部）の高さより高い位置にあるのが好ましい。この実施例では、第４の水平ミラー１６の高さｈ２は、第１及び第２の傾斜ミラー１３、１４の高さｅ／√２（＝０．７０７ｅ）の例えば、１〜４倍である（図２、図３参照）。

この実施例では、第２の透明体１２と、第２の透明体１２の両側にそれぞれ隣接して配置された第１の透明体１１が一つのブロック体２７を形成し、画像表示装置１０はそれぞれ長尺の複数のブロック体２７を並べて連結して構成されている。
図３に示すように、第１の透明体１１の幅ａ、ｃは第２の透明体１２の幅ｂの０．３〜３倍であるのが好ましいが本発明はこの数値に限定されるものではない。

続いて、本発明の第１の実施例に係る画像表示装置１０の動作及び作用、並びに画像表示方法について説明する。
図１〜図３に示すように、画像表示装置１０の一側にある画像Ａの光線は第１の透明体１１に入射して、画像表示装置１０の第３の垂直ミラー１５のＰ１、Ｐ２によって反射し、次に第１及び第２の傾斜ミラー１３、１４のＱ１、Ｑ２、Ｒ１、Ｒ２を反射する。第３の垂直ミラー１５、第１及び第２の傾斜ミラー１３、１４によって、３つの直角面を有して再帰性反射体を構成するコーナーキューブが形成され、入射方向と同じ方向に反射する。なお、第１及び第２の傾斜ミラー１３、１４と第３の垂直ミラー１５の反射順位は特定されない。

第１及び第２の傾斜ミラー１３、１４、第３の垂直ミラー１５を反射した光線は、第２の透明体１２の側面から導かれ、第４の水平ミラー１６のＳ１、Ｓ２で反射し向きを変えて、画像表示装置１０の他側に画像（実像）Ｂを形成する。この実施例では、画像Ａと画像Ｂは、画像表示装置１０を基準にして、左右対称に形成される。なお、図２においては説明を容易にするため、実際の光線の通路の通りには記載していない。

以上の実施例において、第１及び第２の傾斜ミラー１３、１４、第３の垂直ミラー１５、第４の水平ミラー１６は金属（例えば、アルミニウム、銀等）を蒸着して形成するのが好ましい。

また、図４に、本発明の一実施例に係る画像表示装置１０の他の使用例を示すが、入射及び出射する光線の方向が図３に示す例とは逆になっている。即ち、一側（図４の下側）にある画像Ａからの光線を入射し、他側に画像Ｂとして結像させる画像表示装置１０において、画像Ａからの光線を受ける第４の水平ミラー１６と、第４の水平ミラー１６で向きを変えた反射光を受ける直交配置された第１及び第２の傾斜ミラー１３、１４と、第１及び第２の傾斜ミラー１３、１４からの反射光を受け第１及び第２の傾斜ミラー１３、１４にそれぞれ直交する第３の垂直ミラー１５とを有し、第３の垂直ミラー１５からの反射光によって画像Ｂを結像する。なお、第１及び第２の傾斜ミラー１３、１４と第３の垂直ミラー１５がコーナーキューブ（再帰性反射体）を形成するので、光線の反射順位は任意である。図４において、Ｓ３、Ｒ３、Ｑ３、Ｐ３はそれぞれ反射点を示す。

続いて、図５（Ａ）〜（Ｅ）、図６を参照しながら、本発明の第２の実施例に係る画像表示装置３２について説明する。
図６に示すように、本発明の第２の実施例に係る画像表示装置３２は、透明ガラス又は透明プラスチックからなるそれぞれ平面視して矩形かつ長尺の第１の透明体３３と第２の透明体３４とを並べて形成されている。そして、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第１の透明体３３の下部（底部）には、一方向に三角波状となった第１及び第２の傾斜ミラー（第１、第２の光反射面の一例）３５、３６を有し、その長手方向に沿った一側面４４には、直交する第１及び第２の傾斜ミラー３５、３６とそれぞれ直交する第３の垂直ミラー（第３の光反射面の一例）３８を有している。これによって、第１、第２の傾斜ミラー３５、３６と第３の垂直ミラー３８によって再帰性反射体が形成される。この実施例では、第３の垂直ミラー３８は第２の透明体３４の一側面４２に設けられているが、第１の透明体３３の側面に形成することもできる。

第１の透明体３３は図５、図６に示すように、下部に第１及び第２の傾斜ミラー３５、３６を有し、これによって、一定ピッチの複数の谷部３９を形成する。この谷部３９内には透明樹脂（透明ガラス等であってもよい）４０が充填され、透明樹脂４０の底面は平坦となっている。これにより、第１の透明体３３は直方体状となる。この実施例では、第１の透明体３３と第２の透明体３４の高さは同一となって、第１及び第２の傾斜ミラー３５、３６の幅ｅの１〜５倍となっている。
なお、第１及び第２の透明体３３、３４の高さは異なっていてもよく、更に第１及び第２の傾斜ミラー３５、３６の幅も異なっていてもよい。第１及び第２の傾斜ミラー３５、３６の角度は、透明樹脂４０の底面に対して４５度となっているのが好ましい。

第２の透明体３４の一側面４２には、前述のように、第３の垂直ミラー３８が形成され、第２の透明体３４の他側面４３は透明となって、第１の透明体３３の他側面４４ａに接している。直方体状の第２の透明体３４の天井面４５には第４の水平ミラー（第４の光反射面の一例）４６が設けられている。

この第２の実施例に係る画像表示装置３２が、第１の実施例に係る画像表示装置１０と異なる点は、画像表示装置３２では、第１の透明体３３と第２の透明体３４が交互に設けられているが、画像表示装置１０では、第２の透明体１２の両側に第１の透明体１１が設けられていることである。また、画像表示装置３２では、第４の水平ミラー４６の片側にしか第３の垂直ミラー３８がなく、図６において、各透明体３３、３４の中心より左側にある画像からの光のみにしか反応しないが、構造はコンパクトになる。

この画像表示装置３２においては、図６に示すように、画像Ａが画像表示装置３２の上側にある場合、画像Ａからの光線は、第３の垂直ミラー３８で反射し、第１、第２の傾斜ミラー３５、３６で反射する。第１、第２の傾斜ミラー３５、３６及び第３の垂直ミラー３８で再帰性反射体を構成し、入射光と平行の反射光が生じ、これが第４の水平ミラー４６で反射して向きを変え、画像表示装置３２の下側に画像Ｂが結像する。

この実施例に係る画像表示装置３２においては、画像Ａからの光線を第３の垂直ミラー３８に入射し、第４の水平ミラー４６を介して外部に出光したが、第４の水平ミラー４６側から入光することもできる。
本発明は以上の実施例に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で、第１、第２の実施例の一部構成要素を組み合わせて画像表示装置及び方法を構成することもできる。

本発明に係る画像表示装置及び画像表示方法は、その構成が比較的簡単なので、安価に画像表示装置を製造できる。
また、第１、第２の透明体の数を増やして装置の大型化を図ることもできる。特に、宣伝や広告において、大型で明るい立体像を表示することができる。

１０：画像表示装置、１１：第１の透明体、１２：第２の透明体、１３：第１の傾斜ミラー、１４：第２の傾斜ミラー、１５：第３の垂直ミラー、１６：第４の水平ミラー、１８：谷部、１９：透明樹脂、２０：一側面、２１：他側面、２２：側面、２４：下ブロック、２５：上ブロック、２７：ブロック体、３２：画像表示装置、３３：第１の透明体、３４：第２の透明体、３５：第１の傾斜ミラー、３６：第２の傾斜ミラー、３８：第３の垂直ミラー、３９：谷部、４０：透明樹脂、４２：一側面、４３：他側面、４４：一側面、４４ａ：他側面、４５：天井面、４６：第４の水平ミラー

Claims (7)

1. 一側にある画像Ａからの光線を入射し、他側に画像Ｂとして結像させる画像表示装置において、
   直交状態で連続して形成された第１及び第２の光反射面と、該第１及び第２の光反射面にそれぞれ直交して垂直配置された第３の光反射面と、前記第１、第２の光反射面の隣にあって水平配置された第４の光反射面を備え、１）前記画像Ａからの光線は、再帰性反射体を構成する前記第１〜第３の光反射面を反射し、前記第４の光反射面で向きを変えて前記画像Ｂを結像するか、又は２）前記画像Ａからの光線が前記第４の光反射面で向きを変えて、再帰性反射体を構成する前記第１〜第３の光反射面で反射されて前記画像Ｂを結像させることを特徴とする画像表示装置。
2. 請求項１記載の画像表示装置において、前記第１、第２の光反射面は平面視して矩形かつ長尺の第１の透明体の下部に三角波状に形成され、前記第１の透明体と隣接する第２の透明体を有し、前記第４の光反射面は平面視して矩形かつ長尺の前記第２の透明体の中間位置又は天井位置に形成され、前記第３の光反射面は、前記第１の透明体の側面に設けられていることを特徴とする画像表示装置。
3. 請求項２記載の画像表示装置において、前記第１の透明体は前記第３の光反射面を中心にして背向かいに配置されて複合ブロックを形成し、隙間を開けて配置された前記複合ブロックの間に前記第２の透明体が配置されていることを特徴とする画像表示装置。
4. 請求項２記載の画像表示装置において、前記第１の透明体と前記第２の透明体が交互に並べて配置されていることを特徴とする画像表示装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１記載の画像表示装置において、前記第１及び第２の光反射面によって前記第１の透明体の下部に形成される谷部は、透明樹脂又は透明ガラスで充填され、前記第１の透明体は直方体状となっていることを特徴とする画像表示装置。
6. それぞれが直交して断面が直角三角波状に形成された第１及び第２の光反射面と、該第１、第２の光反射面にそれぞれ直交する第３の光反射面とによって形成される再帰性反射体に、画像Ａからの光線を入射させ、前記再帰性反射体からの反射光を更に第４の光反射面で方向を変えて、別位置に画像Ｂを結像させることを特徴とする画像表示方法。
7. 請求項６記載の画像表示方法において、前記第３の光反射面は垂直に形成され、前記第４の光反射面は水平に形成されていることを特徴とする画像表示方法。

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