JP6449120B2 - Aerial image display device and aerial image display method - Google Patents
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Description
本発明は、空間像を表示する空間像表示装置及び空間像表示方法に関する。 The present invention relates to an aerial image display device and an aerial image display method for displaying an aerial image.
従来、映像を表示するディスプレイが発する光を光学素子を用いて反射させることにより空間像を表示する空間像表示装置が知られている(例えば、非特許文献1参照)。非特許文献1では、表示される空間像の奥行きを表現するために、映像を表示するディスプレイを機械的に上下に移動させる方法が提案されている。
Conventionally, an aerial image display device that displays an aerial image by reflecting light emitted from a display that displays an image using an optical element is known (for example, see Non-Patent Document 1). Non-Patent
しかしながら、非特許文献1に記載の手法では、ディスプレイを機械的に移動させるためのアクチュエータが必要となるため、装置の小型化が困難であった。
However, the method described in
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、複数の奥行きを有する空間像を表示することが可能な小型の空間像表示装置及び空間像表示方法を提供することにある。 An object of the present invention made in view of such circumstances is to provide a small aerial image display device and aerial image display method capable of displaying an aerial image having a plurality of depths.
上記課題を解決するため、本発明に係る空間像表示装置の第1の態様は、空間に空間像を投影する装置であって、筐体と、前記筐体の外部に配置され、プロジェクタからの投射光を投影する、透過率を可変に制御可能な1枚以上の透過率可変板と、前記筐体の内部に配置され、前記透過率可変板に投影されている光を入射し、前記筐体の内部に空間像を形成させる光学素子と、を備え、前記空間像の位置は、前記透過率可変板の透過率を制御することで制御され、前記透過率可変板の背面であって前記筺体の外部に実体物が配置されることを特徴とする。また、本発明に係る空間像表示装置の第2の態様は、空間に空間像を表示する装置であって、筐体と、前記筐体の外部に配置され、映像出力装置から入力される映像を表示する、透過率を可変に制御可能な1枚以上の透過率可変板と、前記筐体の内部に配置され、前記透過率可変板が発する光を入射し、前記筐体の内部に1以上の空間像を形成させる光学素子と、を備え、前記空間像の位置は、前記透過率可変板と前記筐体との間の距離により定まり、前記透過率可変板の背面であって前記筺体の外部に実体物が配置されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a first aspect of the aerial image display device according to the present invention is a device that projects an aerial image into a space, and is disposed outside a housing and from the projector. One or more transmittance variable plates for projecting projection light, the transmittance of which can be variably controlled, and the light that is disposed inside the housing and projected on the transmittance variable plate is incident on the housing. An optical element that forms an aerial image inside the body, and the position of the aerial image is controlled by controlling the transmittance of the transmittance variable plate, and is the back surface of the transmittance variable plate, An entity is disposed outside the housing . A second aspect of the aerial image display device according to the present invention is a device that displays an aerial image in space, and is arranged outside the housing and the video input from the video output device. One or more transmittance variable plates capable of variably controlling the transmittance, and the light emitted from the transmittance variable plate is incident on the interior of the housing. An optical element that forms the above aerial image, and the position of the aerial image is determined by a distance between the transmittance variable plate and the housing, and is a rear surface of the transmittance variable plate and the housing. It is characterized in that the entity is arranged outside the.
また、本発明に係る空間像表示方法は、筐体内の空間に空間像を表示する空間像表示方法であって、前記筐体の外部に配置された1枚以上の透過率可変板の背面に実体物を配置するステップと、プロジェクタにより、投射光を投射するステップと、前記透過率可変板により、前記投射光を投影するステップと、前記筐体の内部に配置された光学素子により、前記透過率可変板に投影された光を入射し、前記筐体の内部に空間像を形成させるステップと、前記透過率可変板の透過率を制御して前記空間像の位置を制御するステップと、を含むことを特徴とする。 Further, the aerial image display method according to the present invention is an aerial image display method for displaying an aerial image in a space in a housing, on the back surface of one or more transmittance variable plates arranged outside the housing. A step of arranging an entity; a step of projecting projection light by a projector; a step of projecting the projection light by the transmittance variable plate; and an optical element disposed inside the casing. Incident light projected onto the variable rate plate to form an aerial image inside the housing; and controlling the transmittance of the variable transmittance plate to control the position of the aerial image. It is characterized by including .
本発明によれば、空間像の奥行き表現を、装置を大型化することなく実現することができるようになる。 According to the present invention, it is possible to realize the depth expression of an aerial image without increasing the size of the apparatus.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る空間像表示装置を備える空間像表示システムの構成例を示す側面図である。図1に示す例では、空間像表示システム1は、本発明の第1の実施形態に係る空間像表示装置10aと、プロジェクタ20と、映像出力装置30とを備える。空間像表示装置10aは、筐体11と、光学素子12と、1枚以上のスクリーン13(透過率可変板)と、制御部14とを備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a side view showing a configuration example of an aerial image display system including an aerial image display device according to the first embodiment of the present invention. In the example illustrated in FIG. 1, the aerial
空間像表示装置10aは、スクリーン13に表示された像の空間像を観察者100に対して視認させる装置である。
The aerial
筐体11は、角筒状に成形されており、観察者100が内部を観察できるように一方の端部11aに開口が設けられる。また、筐体11のスクリーン13と対向する面11bは、スクリーン13からの光を入射できるように開口が設けられる。なお、該開口は透明な部材で塞いだり覆ったりしてもよい。
The
スクリーン13は、透過率を制御可能なスクリーンとする。例えば電圧を印加しないと透過率が低く、電圧を印加すると透過率が高くなる液晶フィルムを用いることができる。透過率が低い状態ではスクリーン13は乳白色となるため、プロジェクタ20からの投射光(投射映像)を投影することができる。スクリーン13は、筐体11の外部に1枚以上配置される。
The
映像出力装置30は、例えばPCであり、プロジェクタ20に対して映像を出力する。
The
プロジェクタ20は、映像出力装置30から入力される映像を、スクリーン13に対して投射する。プロジェクタ20は図1に示すようにスクリーン13の背面に配置されるリアプロジェクタであってもよいし、スクリーン13の前面に配置されるフロントプロジェクタであってもよい。
The
なお、スクリーン13の透過率を低く設定したときに、該透過率が極めて低い場合にはスクリーン13は黒色となる。そのような場合には、スクリーン13の背面にプロジェクタ20を配置すると、透過率の低い(すなわち、不透過の)スクリーン13で光が遮られてしまうため、図2に示すようにプロジェクタ20をフロントプロジェクタとする必要がある。図2に示す例では、スクリーン13−2が制御部14−2により透過率を低く制御され、スクリーン13−1,13−3がそれぞれ制御部14−1,14−3により透過率を高く制御されている状態を示している。
When the transmittance of the
制御部14は、電圧をオン/オフするなどにより、スクリーン13の透過率を制御する。なお、制御部14は映像出力装置30が備えるようにしてもよい。また、1つの制御部14が複数枚のスクリーン13の透過率を制御するようにしてもよい。
The
光学素子12は、例えば透明板又はハーフミラーであり、筐体11の内部に配置される。光学素子12は、観察者100側に向かって略45度傾斜して設けられ、スクリーン13に投影されている光(映像)を入射し、観察者100に向かう方向に反射することにより、虚像の空間像を形成する。なお、光学素子12がマイクロミラーアレイを用いた実像鏡である場合には、光学素子12は、観察者100側から遠ざかる方向に略45度傾斜して設けられ、スクリーン13に投影されている光(映像)を入射し、観察者100に向かう方向に反射することにより、実像の空間像を形成する。このような光学素子12を設けることにより、筐体11の内部の空間に空間像を表示することができる。
The
つぎに、空間像表示装置10aの同一の空間像を異なる位置に表示させる動作について、図3を参照して説明する。ここでは2枚のスクリーン13−1,13−2を、観察者100から見て筐体11の下部に並列に配置する例について説明する。図3(a)は観察者100に対して手前側に空間像を表示させる場合の空間像表示システム1の構成例を示す側面図であり、図3(b)は観察者100に対して手前側に空間像を表示させる場合の、観察者100により観察される空間像を示す図である。図3(c)は観察者100に対して奥側に空間像を表示させる場合の空間像表示システム1の構成例を示す側面図であり、図3(d)は観察者100に対して奥側に空間像を表示させる場合の、観察者100により観察される空間像を示す図である。
Next, an operation of displaying the same aerial image on the aerial
観察者100に対して手前側に空間像を表示させる場合には、図3(a)に示すように、制御部14−1はスクリーン13−1の透過率が低くなるように制御し、制御部14−2はスクリーン13−2の透過率が高くなるように制御する。図3(a)においてスクリーン13−2の点線は、スクリーン13−2の透過率がスクリーン13−1の透過率よりも高いことを意味している。スクリーン13−2の透過率を高くすることにより、プロジェクタ20から投射される映像(オブジェクトA)は、スクリーン13−2を透過してスクリーン13−1に投影される。スクリーン13−1に投影された光は光学素子12に入射される。
When the aerial image is displayed on the near side with respect to the
光学素子12は、スクリーン13−1に投影されている光を観察者100に向かう方向に反射する。スクリーン13−1が筐体11と距離を設けず接するように配置されている場合には、図3(a)(b)に示すように、オブジェクトAに対応する空間像A’は、筐体11のスクリーン13−1に対する対向面11bと光学素子12との接点(基点)を含み、対向面11bと垂直な空間平面に表示される。
The
一方、観察者100に対して奥側に空間像を表示させる場合には、図3(c)に示すように、制御部14−1はスクリーン13−1の透過率が高くなるように制御し、制御部14−2はスクリーン13−2の透過率が低くなるように制御する。図3(c)においてスクリーン13−1の点線は、スクリーン13−1の透過率がスクリーン13−2の透過率よりも高いことを意味している。スクリーン13−1の透過率を高くすることにより、プロジェクタ20によりスクリーン13−2に投影された光はスクリーン13−1を透過し、光学素子12に入射される。
On the other hand, when the aerial image is displayed on the back side with respect to the
光学素子12は、スクリーン13−2に投影されている光を観察者100に向かう方向に反射する。スクリーン13−2がスクリーン13−1から距離Dだけ筐体11から遠ざかる方向に配置されている場合には、図3(c)(d)に示すように、図3(a)(b)の場合と比較して距離Dだけ後方の空間平面にオブジェクトAに対応する空間像A’が表示される。
The
このようにして、光学素子12は、複数枚のスクリーン13のうちの1枚のスクリーンの透過率を低くし、残りのスクリーンの透過率を高くすることで、空間像の位置を制御する。複数のスクリーン13のうち透過率を低く制御されたものをスクリーン13−nとすると、空間像の位置は、筐体11のスクリーン13に対向する面から、スクリーン13−nまでの距離により定義される。
In this way, the
つぎに、空間像表示装置10aによる、異なる空間像を異なる位置に表示させる動作について、図4を参照して説明する。この例では筐体11に近い順にスクリーン13−1,13−2,13−3の3枚のスクリーン13を配置し、このうちの1枚のスクリーンのみ透過率を低く制御する。
Next, an operation of displaying different aerial images at different positions by the aerial
図4(a)に示すように、スクリーン13−1の透過率が低く制御された場合には、プロジェクタ20から投射されるオブジェクトAをスクリーン13−1に投影する。スクリーン13−2の透過率が低く制御された場合には、プロジェクタ20から投射されるオブジェクトBをスクリーン13−2に投影する。スクリーン13−3の透過率が低く制御された場合にはプロジェクタ20から投射されるオブジェクトCをスクリーン13−3に投影する。プロジェクタ20はオブジェクトA,B,Cを同時に投射してもよいし、透過率が低く制御されたスクリーン13に投影させるオブジェクトのみを投影するようにしてもよい。
As shown in FIG. 4A, when the transmittance of the screen 13-1 is controlled to be low, the object A projected from the
制御部14は透過率の低いスクリーン13を複数枚の中から連続して切り替える(選択する)ようにしてもよい。例えば、時刻tではスクリーン13−1のみ透過率を低くし、時刻t+1ではスクリーン13−2のみ透過率を低くし、時刻t+2ではスクリーン13−3のみ透過率を低くし、時刻t+3ではスクリーン13−2のみ透過率を低くし、時刻t+4ではスクリーン13−1のみ透過率を低くするというように、透過率の低いスクリーン13を任意の順序で切り替える。
The
ここで、制御部14が透過率の低いスクリーン13を人間の目の時間分解能よりも短い間隔で連続して切り替えることによって、観察者100に残像効果により複数のレイヤの重なったオブジェクトを知覚させ、あたかも一度に複数のレイヤを表示しているように見せることができる。つまり、図4(a)に示す各スクリーン13の透過率を高速に制御すると、図4(b)に示すように、観察者100に対して手前のレイヤにオブジェクトAの空間像A’を知覚させ、真ん中のレイヤにオブジェクトBの空間像B’を知覚させ、奥のレイヤにオブジェクトCの空間像C’を知覚させることができる。なお、人間の目の時間分解能は約50ms〜100ms程度である。
Here, the
つぎに、空間像表示装置10aによる、立体の空間像(立体像)を表示させる動作について、図5を参照して説明する。この例では筐体11に近い順にスクリーン13−1,13−2,13−3の3枚のスクリーン13を配置し、このうちの1枚のスクリーンのみ透過率を低く制御する。
Next, an operation for displaying a three-dimensional space image (three-dimensional image) by the space
図5(a)示す立体像を表示させる場合、スクリーン13の数に応じて該立体像を奥行き方向に分割する。すなわち、図5(b)に示すように、スクリーン13の数が3枚の場合には立体像を奥行き方向に3分割して立体像a,b,cとする。そして、図5(c)に示すように、スクリーン13−1の透過率が低く制御された場合には、プロジェクタ20から投射される、立体像aに対応する映像Aをスクリーン13−1に投影する。スクリーン13−2の透過率が低く制御された場合には、プロジェクタ20から投射される、立体像bに対応する映像Bをスクリーン13−2に投影する。スクリーン13−3の透過率が低く制御された場合には、プロジェクタ20から投射される、立体像cに対応する映像Cをスクリーン13−3に投影する。
When the stereoscopic image shown in FIG. 5A is displayed, the stereoscopic image is divided in the depth direction according to the number of
ここで、制御部14が透過率の低いスクリーン13を人間の目の時間分解能よりも短い間隔で連続して切り替えることによって、観察者100に残像効果により断面図がつながるように知覚させ、あたかも体積の有る立体像を表示しているように見せることができる。つまり、図5(c)に示す各スクリーン13の透過率を高速に制御すると、図5(d)に示すように、観察者100に対して手前のレイヤに映像Aの空間像A’を知覚させ、真ん中のレイヤに映像Bの空間像B’を知覚させ、奥のレイヤに映像Cの空間像C’を知覚させることができる。なお、立体像を表示させる場合には、透過率の低いスクリーン13を、スクリーン13の配置順に切り替えるのが好適である。
Here, the
つぎに、空間像表示システム1の変形例について説明する。図6は、空間像表示システム1の変形例である空間像表示システム1’を示す側面図である。空間像表示システム1’は、空間像表示装置10a’と、プロジェクタ20と、映像出力装置30とを備え、スクリーン13を1枚とし、スクリーン13の背面に実物体40を配置し、スクリーン13の前面にプロジェクタ20を配置する。
Next, a modification of the aerial
図7は、空間像表示装置10a’の動作を説明する図である。図7(a)に示すように、制御部14がスクリーン13の透過率が低くなるように制御すると、プロジェクタ20から投射される光は反射して光学素子12に入射される。したがって、図7(a)に示すように、プロジェクタ20から投射される映像(オブジェクトA)に対応する空間像A’が表示される。空間像A’の表示位置は、上述した空間像表示装置10aと同様である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the aerial
一方図7(b)に示すように、プロジェクタ20が投射を停止し、制御部14がスクリーン13の透過率が高くなるように制御すると、実物体40が反射する光がスクリーン13を透過して光学素子12に入射される。したがって、図7(b)に示すように、空間像A’から距離Dだけ後方に実物体40に対応する空間像40’が表示される。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, when the
上述したように、第1の実施形態に係る空間像表示装置10a,10a’は、筐体11と、筐体11の外部に配置され、プロジェクタ20からの投射光を投影する、透過率を可変に制御可能な1枚以上のスクリーン(透過率可変板)13と、筐体11の内部に配置され、スクリーン13に投影されている光を入射し、筐体11の内部に空間像を形成させる光学素子12とを備え、空間像の位置は、スクリーン13の透過率を制御することで制御される。このため、空間像表示装置10a,10a’は複数の奥行きを有する空間像を表示することができる。また、電気的な特性制御のみで擬似的にスクリーン13の移動を実現することができるため、スクリーン13を機械的(物理的)に移動させるためのアクチュエータが不要となり、装置を小型化することができる。
As described above, the aerial
また、複数枚のスクリーン13を並列に配置し、複数枚のスクリーン13のうちの1枚の透過率を低くし、残りの透過率を高くすることにより、空間像の位置を制御することができる。すなわち、スクリーン13の透過率を切り替えることで、擬似的にスクリーンの移動を実現することができるため、筐体11内に表示される空間像を高速かつ非連続に、観察者100から見て前後に移動させることができる。なお、スクリーン13の枚数を増やすことで、空間像の滑らかな前後移動が可能となる。
Also, the position of the aerial image can be controlled by arranging a plurality of
さらに、透過率の低いスクリーン13を、複数枚の中から、人間の目の時間分解能よりも短い間隔で切り替えることにより、残像効果を得ることができる。そのため、観察者100に対して、複数レイヤの重なったオブジェクトを知覚させたり、立体像を知覚させたりすることが可能となる。
Furthermore, an afterimage effect can be obtained by switching the
(第2の実施形態)
つぎに、本発明の第2の実施形態に係る空間像表示装置について説明する。図8は、本発明の第2の実施形態に係る空間像表示装置を備える空間像表示システムの構成例を示す側面図である。図8に示す例では、空間像表示システム2は、本発明の第2の実施形態に係る空間像表示装置10bと、映像出力装置30とを備える。空間像表示装置10bは、筐体11と、光学素子12と、複数枚のディスプレイ(透過率可変板)15とを備える。第1の実施形態と同一の構成には同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, an aerial image display apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a side view showing a configuration example of an aerial image display system including an aerial image display device according to the second embodiment of the present invention. In the example illustrated in FIG. 8, the aerial
映像出力装置30は、例えばPCであり、ディスプレイ15に映像を表示させるためにディスプレイ15を制御する。
The
ディスプレイ15は、映像出力装置30の制御に基づいて、色及び透過率を、画素又は矩形単位で制御可能なシースルータイプのディスプレイ(シースルーディスプレイ)とする。ディスプレイ15は、筐体11の外部に複数枚配置される。ここでは2枚のディスプレイ15−1,15−2を観察者100から見て筐体11の下部に配置する例について説明する。
The display 15 is a see-through display (see-through display) whose color and transmittance can be controlled in units of pixels or rectangles based on the control of the
光学素子12は、例えばハーフミラーであり、筐体11の内部に設けられる。光学素子12は、観察者100側に向かって略45度傾斜して設けられ、ディスプレイ15が発する光を入射し、観察者100に向かう方向に反射する。
The
つぎに、空間像表示装置10bの動作について、図9を参照して説明する。図9(a)は観察者100に対して空間像を表示させる場合の空間像表示システム2の構成例を示す側面図であり、図9(b)はディスプレイ15−1,15−2が表示するオブジェクトを示す図であり、図9(c)は観察者100により観察される空間像を示す図である。
Next, the operation of the aerial
映像出力装置30は、図9(b)に示すように、ディスプレイ15−1にオブジェクトAを表示させ、ディスプレイ15−2にオブジェクトBを表示させる。このとき、ディスプレイ15−1はオブジェクトAのみを表示するように透過率が制御され、オブジェクトAを表示する画素以外の画素は全て透過率が高くなるように制御される。また、ディスプレイ15−2はオブジェクトBのみを表示するように透過率が制御され、オブジェクトBを表示する画素以外の画素は全て透過率が高くなるように制御される。
As shown in FIG. 9B, the
光学素子12は、ディスプレイ15−1が発する光を入射し、観察者100に向かう方向に反射する。ディスプレイ15−1が筐体11と距離を設けずに接するように配置されている場合には、図9(a)に示すように、オブジェクトAに対応する空間像A’は、筐体11のディスプレイ15−1に対する対向面と光学素子12との接点(基点)を含み、該対向面と垂直な空間平面に表示される。
The
また、光学素子12は、ディスプレイ15−2が発する光を入射し、観察者100に向かう方向に反射する。ディスプレイ15−2がディスプレイ15−1から距離Dだけ筐体11から遠ざかる方向に配置されている場合には、図9(a)(c)に示すように、オブジェクトAの空間像から距離Dだけ後方にオブジェクトBの空間像が形成される。
The
上述したように、第2の実施形態に係る空間像表示装置10bは、筐体11と、筐体11の外部に配置され、映像出力装置30から入力される映像を表示する、透過率を可変に制御可能な1枚以上のディスプレイ(透過率可変板)15と、筐体11の内部に配置され、ディスプレイ15が発する光を入射し、筐体11の内部に1以上の空間像を形成させる光学素子12とを備え、空間像の位置は、ディスプレイ15と筐体11との間の距離により定まる。このため、第1の実施形態に係る空間像表示装置10a,10a’では残像効果を利用することなく一度に表示できる空間像のレイヤ数は1つだけであったが、第2の実施形態に係る空間像表示装置10bでは一枚の光学素子12に対して複数レイヤの空間像を表示することができる。ディスプレイ15の枚数nを多くすることにより、より多くの奥行き情報を持つ空間像を同時に表示することができる。
As described above, the aerial
また、空間像表示装置10bは、ディスプレイ15−1にのみオブジェクトを表示させた後、ディスプレイ15−2にのみ該オブジェクトを表示させることにより、空間像表示装置10a,10a’と同様に、空間像を高速かつ非連続に、観察者100から見て前後に移動させることができる。
Further, the aerial
(第3の実施形態)
つぎに、本発明の第3の実施形態に係る空間像表示装置について説明する。図10は、本発明の第3の実施形態に係る空間像表示装置を備える空間像表示システムの構成例を示す側面図である。図10に示す例では、空間像表示システム3は、空間像表示装置10cと、プロジェクタ20と、映像出力装置30とを備える。空間像表示装置10cは、筐体11と、光学素子12と、複数枚のディスプレイ(透過率可変板)15とを備える。第2の実施形態と同一の構成には同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, an aerial image display apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a side view showing a configuration example of an aerial image display system including an aerial image display device according to the third embodiment of the present invention. In the example illustrated in FIG. 10, the aerial
映像出力装置30は、例えばPCであり、ディスプレイ15に映像を表示させるためにディスプレイ15を制御する。また、映像出力装置30は、ディスプレイ15に表示させる映像をプロジェクタ20に出力する。
The
空間像を鮮明に映すためには、空間像に対応する映像の光量を増やす必要があるが、ディスプレイ15を複数枚並列に配置すると、筐体11から離れた位置にあるディスプレイ15ほど、光学素子12に入射される光が減衰してしまう。そこで、本実施形態では、光量を増加させるためにプロジェクタ20をディスプレイ15の背面に配置する。
In order to clearly display the aerial image, it is necessary to increase the amount of light of the image corresponding to the aerial image. However, when a plurality of displays 15 are arranged in parallel, the display 15 located farther from the
プロジェクタ20は、ディスプレイ15に対して、ディスプレイ15に表示されるオブジェクトに形状を合わせて白色光又はオブジェクトと同色の光を投射する。これにより、ディスプレイ15に表示されたオブジェクトが発する光量を増加させることができる。
The
ディスプレイ15は、色及び透過率を画素又は矩形単位で制御可能なシースルータイプのディスプレイ(シースルーディスプレイ)とする。あるいは、ディスプレイ15は、透過率を画素又は矩形単位で制御可能であるが、色を表現できないものであってもよく、その場合には、プロジェクタ20はオブジェクトに合わせた色の光を投射する。
The display 15 is a see-through type display (see-through display) in which color and transmittance can be controlled in units of pixels or rectangles. Alternatively, the display 15 can control the transmittance in units of pixels or rectangles, but may not be able to express the color. In this case, the
なお、プロジェクタ20は複数であってもよく、その場合は複数のプロジェクタ20が同一箇所に光を投射することにより、さらにディスプレイ15が発する光量を増加させることができる。また、プロジェクタ20は、筐体11から距離が離れているディスプレイほど、該ディスプレイのオブジェクトに投射する光量を大きくするようにしてもよい。
A plurality of
つぎに、空間像表示装置10cの動作について、図11を参照して説明する。図11(a)は観察者100に対して空間像を表示させる場合の空間像表示システム3の構成例を示す側面図であり、図11(b)はディスプレイ15−1,15−2が表示するオブジェクトを示す図であり、図11(c)は観察者100により観察される空間像を示す図である。
Next, the operation of the aerial
映像出力装置30は、図11(b)に示すように、ディスプレイ15−1にオブジェクトAを表示させ、ディスプレイ15−2にオブジェクトBを表示させる。このとき、ディスプレイ15−1はオブジェクトAのみを表示するように透過率が制御され、オブジェクトAを表示する画素以外の画素は全て透過率が高くなるように制御される。また、ディスプレイ15−2はオブジェクトBのみを表示するように透過率が制御され、オブジェクトBを表示する画素以外の画素は全て透過率が高くなるように制御される。
As shown in FIG. 11B, the
さらに、プロジェクタ20は、ディスプレイ15−1に対して、光をディスプレイ15−1が表示するオブジェクトAに重なるように形状を合わせて投影する。また、プロジェクタ20は、ディスプレイ15−2に対して、光をディスプレイ15−2が表示するオブジェクトBに重なるように形状を合わせて投影する。このようにすることで、図11(c)に示すように、観察者100は鮮明な空間像を観察することができる。
Furthermore, the
上述したように、第3の実施形態に係る空間像表示装置10cは、ディスプレイ15が映像出力装置30から入力される映像を表示するとともに、プロジェクタ20からの投射光を投影する。そのため、空間像表示装置10cでは、空間像が表現できるダイナミックレンジの幅を広げ、空間像を白飛びさせることなく鮮明に表示することができるようになる。特に、ディスプレイ15は、表示しているオブジェクトに重なるようにプロジェクタ20の投射光を投影するのが好適である。また、プロジェクタの台数を増やすことで容易に空間像の光量を上げることもできる。なお、ディスプレイ15の枚数を1枚とし、同一箇所に鮮明な空間像を表示させてもよいのは勿論である。
As described above, in the aerial
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、第1の実施形態において、スクリーン13の代わりに、透過率を画素又は矩形単位で制御可能なシースルータイプのディスプレイ15を用いてもよい。
Although the above embodiment has been described as a representative example, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, in the first embodiment, instead of the
1,1’,2,3,4 空間像表示システム
10a,10a’,10b,10c,10d 空間像表示装置
11 筐体
12 光学素子
13 スクリーン(透過率可変板)
14 制御部
15 ディスプレイ(透過率可変板)
20 プロジェクタ
30 映像出力装置
40 実物体
1, 1 ', 2, 3, 4 Aerial
14 Control unit 15 Display (variable transmittance plate)
20
Claims (10)
筐体と、
前記筐体の外部に配置され、プロジェクタからの投射光を投影する、透過率を可変に制御可能な1枚以上の透過率可変板と、
前記筐体の内部に配置され、前記透過率可変板に投影されている光を入射し、前記筐体の内部に空間像を形成させる光学素子と、を備え、
前記空間像の位置は、前記透過率可変板の透過率を制御することで制御され、
前記透過率可変板の背面であって前記筺体の外部に実体物が配置されることを特徴とする空間像表示装置。 An apparatus for displaying an aerial image in space,
A housing,
One or more transmittance variable plates that are arranged outside the housing and project projection light from the projector, and the transmittance can be variably controlled;
An optical element that is disposed inside the casing and receives light projected on the transmittance variable plate to form an aerial image inside the casing.
The position of the aerial image is controlled by controlling the transmittance of the transmittance variable plate,
An aerial image display device, wherein an entity is disposed on the rear surface of the variable transmittance plate and outside the housing .
前記空間像の位置は、前記複数枚の透過率可変板のうちの1枚の透過率可変板の透過率を低くし、残りの透過率可変板の透過率を高くすることで制御されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の空間像表示装置。 A plurality of the transmittance variable plates are arranged in parallel,
The position of the aerial image is controlled by lowering the transmittance of one transmittance variable plate of the plurality of transmittance variable plates and increasing the transmittance of the remaining transmittance variable plates. The aerial image display device according to claim 1, wherein:
筐体と、
前記筐体の外部に配置され、映像出力装置から入力される映像を表示する、透過率を可変に制御可能な1枚以上の透過率可変板と、
前記筐体の内部に配置され、前記透過率可変板が発する光を入射し、前記筐体の内部に1以上の空間像を形成させる光学素子と、を備え、
前記空間像の位置は、前記透過率可変板と前記筐体との間の距離により定まり、
前記透過率可変板の背面であって前記筺体の外部に実体物が配置されることを特徴とする空間像表示装置。 An apparatus for displaying an aerial image in space,
A housing,
One or more transmittance variable plates that are arranged outside the housing and display the image input from the image output device, and the transmittance can be variably controlled;
An optical element that is disposed inside the casing and receives light emitted from the transmittance variable plate to form one or more aerial images inside the casing;
The position of the aerial image is determined by the distance between the transmittance variable plate and the housing,
An aerial image display device, wherein an entity is disposed on the rear surface of the variable transmittance plate and outside the housing .
前記筐体の外部に配置された1枚以上の透過率可変板の背面に実体物を配置するステップと、
プロジェクタにより、投射光を投射するステップと、
前記透過率可変板により、前記投射光を投影するステップと、
前記筐体の内部に配置された光学素子により、前記透過率可変板に投影された光を入射し、前記筐体の内部に空間像を形成させるステップと、
前記透過率可変板の透過率を制御して前記空間像の位置を制御するステップと、
を含むことを特徴とする空間像表示方法。 An aerial image display method for displaying an aerial image in a space inside a housing,
Arranging an entity on the back of one or more transmittance variable plates disposed outside the housing;
Projecting projection light by a projector;
Projecting the projection light by the transmittance variable plate;
Incident light projected on the transmittance variable plate by an optical element disposed inside the housing, and forming an aerial image inside the housing;
Controlling the position of the aerial image by controlling the transmittance of the transmittance variable plate;
A method for displaying an aerial image, comprising:
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