JP7317229B2 - 反射構造体及び視認性制御方法 - Google Patents

Description

開示の技術は反射構造体及び視認性制御方法に関する。

立体的な視覚を得る方法として以下の技術が知られている。例えば、特開２０１８－１９７８４４号公報には、１つの映像を近距離映像と遠距離映像に分離した後、それぞれの映像の位置を離隔して再び空間で合成することにより空間の実体感がある映像に変換する空間分離映像装置が記載されている。上記の空間分離映像装置は、近距離映像前面に斜角で透明構造の半透明鏡を備える。

特開２００５－１８１９１４号公報には、表示面を遠距離表示領域と近距離表示領域に分けた単一の液晶表示素子と、近距離表示領域の前面に配置する偏光分離素子と、遠距離表示領域の前面に配置する偏光変換素子と、遠距離表示領域から放射する映像光を偏光分離素子に向けて反射する全反射ミラーを備える表示装置が記載されている。近距離表示領域から放射する映像光は、偏光分離素子を透過して観察者に観察され、遠距離表示領域から放射する映像光は偏光変換素子を通過し、全反射ミラーで反射した後、偏光分離素子で反射して観察者に観察される。

都市部においてヒト一人当たりの居住可能面積、および新築の賃貸マンション、及び新築住宅の面積は年々減少している。都会のストレスを、木々や緑、空といった自然を見えることで心癒される者もいるが、必ずしも日中近くで簡単に見られるものではなく、その移動にも時間がかかる。働き方改革で在宅労働が進むと考えられ、自宅において、仕事に集中したり、睡眠及びリラックスのための解放的な空間が望まれている。

立体映像による演出法として知られているＶＲ（Virtual Reality）及びＡＲ（Augmented Reality）の技術を用いることで、自宅に居ながら開放的な空間を疑似的に体験することは可能である。しかしながら、ＶＲ及びＡＲの多くは、メガネ型デバイスによって実現されるものであるところ、例えば、室内でリラックスしたいとき及び作業に集中したいときにはアンウエアラブルな手法が求められる。

開示の技術は、上記の点に鑑みてなされたものであり、アンウエアラブルな手法により視覚的な奥行きを発現させることを目的とする。

開示の技術に係る反射構造体は、互いに連結された複数の反射ユニットを含む反射構造体であって、複数の反射ユニットの各々は、一定の角度を維持した状態で保持された光反射面を有する。

複数の反射ユニットの各々は、両面に光反射面を備えた反射部材と、光反射面の角度を一定に維持した状態で反射部材を保持する保持部材と、を含んでいてもよい。

保持部材は、立方体または直方体の辺に沿って設けられた枠部材を含んでいてもよい。この場合、反射部材は、上記立方体または上記直方体の面に対して傾斜した一定の角度で保持されていてもよい。枠部材は、光透過性を有していてもよいし、光反射性を有していてもよい。枠部材と反射部材とによって囲まれた部分が空洞であってもよい。

枠部材は、上記立方体または上記直方体の一部の辺に沿った部分が欠落していてもよい。また、枠部材の、上記立方体または上記直方体の辺に沿った棒状部分の形状が三角柱であってもよい。反射構造体は、複数の反射ユニットの少なくとも一部の表面を覆うカバー部材を更に含んでいてもよい。

保持部材は、立方体または直方体の形状を有する光透過性部材を含んでいてもよく、反射部材は、上記立方体または上記直方体の面に対して傾斜した一定の角度で光透過性部材の内部に埋設されていてもよい。

複数の反射ユニットは、第１の方向、第１の方向と交差する第２の方向に沿って連結されていてもよい。複数の反射ユニットは、更に、第１の方向及び第２の方向の双方と交差する第３の方向に沿って連結されていてもよい。

複数の反射ユニットの内部を通過する光の入射位置と出射位置とが一致するように複数の反射ユニットが連結されていてもよい。

複数の反射ユニットの内部を通過する光の経路の長さが互いに異なる部分が形成されるように複数の反射ユニットが連結されていてもよい。

複数の反射部材によって囲まれた領域であって、複数の反射ユニットの内部を通過する光が通過しない不可視領域内に、配線、乾燥剤及び難燃素材の少なくとも１つが収容されていてもよい。

開示の技術に係る視認性制御方法は、視認対象物までの距離を実際の距離よりも長く見せる視認性制御方法であって、一定の角度を維持した状態で保持された光反射面を各々が有する複数の反射ユニットを連結した反射構造体を介して視認対象物を視認させることを含む。

開示の技術によれば、アンウエアラブルな手法により視覚的な奥行きを発現させることが可能である。

開示の技術の実施形態に係る反射構造体の構成の一例を示す斜視図である。 開示の技術の実施形態に係る反射ユニットの構成の一例を示す斜視図である。 図１における３－３線に沿った断面図である。 シートの表面に描画された模様の画像である。 図４Ａに示す画像の撮影方法を示す図である 反射ユニットの配列の他の例を示す斜視図である。 図５における６－６線に沿った断面図である。 反射ユニットの配列の他の例を示す断面図である。 反射ユニットの配列の他の例を示す断面図である。 反射ユニットの構成の他の例を示す断面図である。 複数の反射ユニットの連結形態の一例を示す断面図である。 反射構造体の構成の他の例を示す断面図（Ｘ－Ｚ断面図）である。 開示の技術の他の実施形態に係る反射ユニットの構成の一例を示す斜視図である。 図１１Ａにおける１１Ｂ－１１Ｂ線に沿った断面図である。 開示の技術の実施形態に係る反射ユニットの構成要素を分解して示した斜視図である。 開示の技術の実施形態に係る反射構造体を介して視認される観察対象物の画像の一例を示す図である。

以下、開示の技術の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素及び部分には同一の参照符号を付与し、重複する説明は適宜省略する。

［第１の実施形態］
図１は、開示の技術の実施形態に係る反射構造体１０の構成の一例を示す斜視図である。図２は、反射構造体１０を構成する反射ユニット２０単体の構成の一例を示す斜視図である。反射構造体１０は、複数の反射ユニット２０が互いに連結されて構成される。図１には、複数の反射ユニットがＸ方向、及びＸ方向と直交するＹ方向に沿って連結された例が示されている。なお、反射構造体１０が備える反射ユニット２０の数は、適宜増減することが可能である。

反射ユニット２０は、一定の角度を維持した状態で保持された光反射面を有する反射部材２２を備えている。反射部材２２は、両面に光反射面２１Ａ、２１Ｂを備えた板状、シート状、または膜状の部材である。光反射面２１Ａ、２１Ｂにおける反射率は、例えば９０％以上であることが好ましく、光透過率は実質的にゼロであることが好ましい。反射部材２２として、例えば、市販のアクリル板やＰＥＴフィルムに蒸着したミラーを用いることが可能である。反射ユニット２０は、光反射面２１Ａ、２１Ｂの角度を一定に維持した状態で反射部材２２を保持する保持部材として機能する枠部材２４を有する。

反射ユニット２０の外形は、例えば立方体または直方体である。すなわち、幅Ｗ、奥行きＤ及び高さＨが互いに同じであってもよい。なお、幅ＷはＸ方向に沿った長さであり、奥行きＤはＹ方向に沿った長さであり、高さＨはＺ方向に沿った長さである。Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向の双方に垂直な方向である。なお、幅Ｗ及び高さＨに対して、奥行Ｄをどれだけ長くしても構わない。

枠部材２４は、例えば、反射ユニット２０の立方体または直方体の外形を画定する各辺に沿って設けられた棒状部材を組み合わせて構成される。また、本実施形態において、枠部材２４は、樹脂等の光透過性を有する材料で構成される。枠部材２４は、例えば、複数本のアクリル棒を組み合わせて構成されていてもよい。反射ユニット２０において、枠部材２４と反射部材２２とによって囲まれた領域は空洞とされている。反射部材２２は、反射ユニット２０の外形である立方体または直方体の仮想的な面に対して傾斜した一定の角度で保持されている。

図３は、複数の反射ユニット２０を連結して構成される反射構造体１０の作用の一例を示す図であり、図１における３－３線に沿った断面図（Ｘ－Ｚ断面図）である。反射構造体１０は、観察対象物（視認対象物）２００と、観察対象物２００を観察する観察者（図示せず）との間に配置される。すなわち、観察対象物２００の像は、反射構造体１０を介して観察者によって視認される。なお、反射構造体１０は、観察対象物２００に対して密着していてもよいし、離間していてもよい。反射ユニット２０の各々は、例えば、他の反射ユニット２０との間で、光反射面２１Ａ、２１Ｂの向きが互いに平行となるように連結される。図３に示す例において、光反射面２１Ａ、２１Ｂの、観察対象物２００の表面と平行なＸ方向に対する傾斜角αは、４５°である。

図３には、観察対象物２００から放射され、観察対象物２００の表面に垂直なＺ方向から各反射ユニット２０に入射する光Ｌが示されている。各反射ユニット２０に入射した光Ｌは、各反射ユニット２０の光反射面２１Ｂで反射され、進行方向がＺ方向からＸ方向に曲げられて、隣接する図中左側の反射ユニット２０に入射する。その後、光Ｌは光反射面２１Ａで反射され、進行方向がＺ方向からＸ方向に曲げられて、反射ユニット２０の外部に出射され、観察者によって視認される。

このように、観察対象物２００から放射された光が、反射構造体１０の内部を通過することにより、その進行方向が曲げられて観察者に到達する。これにより、観察対象物２００から放射された光が、曲げられることなく観察者に到達する場合（すなわち、観察者が観察対象物２００を直接視認する場合）と比較して、光Ｌの経路の長さが長くなる。これにより、観察者が観察対象物２００を直接視認する場合と比較して、観察対象物２００が、より遠方に存在するものとして観察者に視認させることができる。

ここで、図４Ａは、図４Ｂに示す撮像装置３０によって撮影された、観察対象物であるシート４０の表面に描画された模様の画像である。模様が描画されたシート４０の表面に反射構造体１０を搭載し、シート４０の表面から出射され、反射構造体１０を経由する光と反射構造体１０を経由しない光の双方が撮像装置３０のレンズ３１に入射するように撮像装置３０を配置して撮影を行った。このとき、シート４０の裏面に照明パネル５０を配置して、光透過性を有するシート４０にその裏面側から照明光を照射した。図４Ａに示すように、反射構造体１０を経由した光による像の方が、反射構造体１０を経由しない光による像と比較して遠方に存在するように視認される。

このように、反射構造体１０を介して観察対象物を観察者に視認させることで、アンウエアラブルな手法により、観察対象物までの距離を実際の距離よりも長いものと視認させること、すなわち視覚的な奥行きを発現させることができる。例えば、Ｘ方向及びＹ方向に沿って連結された複数の反射ユニット２０によって構成される反射構造体１０を部屋の天井または壁に設置することで、天井または壁までの距離感を増すことができ、部屋が広くなったものと視認させることができる。

また、反射構造体１０は、複数の反射ユニット２０を連結して構成されているので、反射ユニット２０の数及び配列を自由に定めることができる。したがって、観察対象物（例えば天井、壁）のサイズ及び形状の変化に柔軟に対応することが可能である。

また、反射ユニット２０は、枠部材２４と反射部材２２とによって囲まれた領域が空洞とされているので、観察対象物２００を照明するための光を外部から取り込むことが可能である。すなわち、観察対象物２００を照明するための光源として自然光を用いることが可能であり、観察対象物２００を照明するための光源を別途設けることを要しない。なお、必要に応じて、図４Ｂに示すように、観察対象物２００の裏面側に照明パネル５０を配置して、観察対象物２００を照明することも可能である。また、枠部材２４を、光透過性を有する部材で構成することにより、枠部材２４によって観察対象物２００の視認性が阻害されることを抑制できる。

図５は、反射構造体１０における反射ユニット２０の配列の他の例を示す斜視図である。図６は、図５における６－６線に沿った断面図（Ｘ－Ｚ断面図）である。図５、図６に示すように、複数の反射ユニット２０は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って連結されるとともに、Ｘ方向及びＹ方向の双方と直交するＺ方向沿って連結されていてもよい。すなわち、複数の反射ユニット２０は観察対象物２００の表面と平行なＸ－Ｙ平面上に並置されるとともに、観察対象物２００の表面に垂直なＺ方向に沿って積層されていてもよい。

図５及び図６に示す例においては、観察対象物２００に近い側（下段側）の反射ユニット２０は、それぞれ光反射面２１Ａ、２１Ｂの向きが互いに平行となるように連結され、観察対象物２００に遠い側（上段側）の反射ユニット２０は、それぞれ光反射面２１Ａ、２１Ｂの向きが、観察対象物２００に近い側（下段側）の反射ユニット２０の光反射面２１Ａ、２１Ｂの向きに対して直交する向きとなるように連結されている。複数の反射ユニット２０が上記の態様で連結されることで、反射構造体１０を構成する複数の反射ユニット２０の内部を通過する光ＬのＸ－Ｙ方向における入射位置と出射位置とを一致させることができる。

例えば図３に例示するように、観察対象物２００の表面に垂直なＺ方向に沿った反射ユニット２０の積層数を１とした場合には、観察対象物２００の像の位置が、Ｘ方向にシフトした状態で観察者に視認される。一方、図６に例示するように、観察対象物２００の表面に垂直なＺ方向に沿った反射ユニット２０の積層数を２以上とし、反射構造体１０の内部を通過する光ＬのＸ－Ｙ方向における入射位置と出射位置とが一致するように複数の反射ユニット２０を連結することで、観察対象物２００の像の位置がシフトした状態で観察者に視認されることを回避することが可能である。

また、複数の反射ユニット２０をＸ－Ｙ方向のみならずＺ方向にも連結することで、反射構造体１０の内部を通過する光Ｌの経路の長さをより長くすることができる。これにより、観察対象物２００が、実際よりも遠方に存在するものとして観察者に視認させる効果を促進させることができる。

図７は、反射構造体１０における反射ユニット２０の配列の他の例を示す断面図（Ｘ－Ｚ断面図）である。図７に示す例においては、観察対象物２００に近い側（下段側）の反射ユニット２０のうちの左側の３つが、光反射面２１Ａ、２１Ｂの向きが互いに平行となるように連結され、右側の３つが、光反射面２１Ａ、２１Ｂの向きが左側の３つの光反射面２１Ａ、２１Ｂの向きに対して直交する向きとなるように連結されている。観察対象物２００に遠い側（上段側）の反射ユニット２０は、それぞれ光反射面２１Ａ、２１Ｂの向きが、観察対象物２００に近い側（下段側）の、Ｚ方向において隣接する反射ユニット２０の光反射面２１Ａ、２１Ｂの向きに対して直交する向きとなるように連結されている。複数の反射ユニット２０を上記の態様で連結する場合においても、観察対象物２００の像の位置がシフトした状態で観察者に視認されることを回避することが可能である。さらに、図７に示す反射構造体１０の中央には、複数の反射部材２２で囲まれた領域であって、光Ｌが通過しない不可視領域７０が存在する。この不可視領域７０内に電気配線及びＬＡＮケーブル等の配線類を収容してもよいし、乾燥剤、難燃素材を封入してもよい。また、不可視領域７０内に蛍光灯等の光源を収容し、反射部材２２の一部に、光源からの光を通過させる貫通穴を設け、貫通穴を通過した光源からの光を、観察対象物２００に照射して観察対象物２００を照明してもよい。また、貫通穴を通過した光源からの光を観察者側に向けて照射してもよい。このように、図７に示す反射構造体１０によれば、配線類及び光源の全体、もしくは一部を、不可視領域７０に収容するシステムとしての利用も可能になる。

図８は、反射構造体１０における反射ユニット２０の配列の他の例を示す断面図（Ｘ－Ｚ断面図）である。図８に例示する反射構造体１０は、観察対象物２００の表面に垂直なＺ方向における反射ユニット２０の積層数が互いに異なる部分、及び反射部材２２が間引きされた部分を有する。複数の反射ユニット２０を上記の態様で連結することで、反射構造体１０を構成する複数の反射ユニット２０の内部を通過する光Ｌの経路の長さが互いに異なる部分が形成されるので、観察対象物２００までの距離感が位置によって異なるように観察者に視認させることが可能となる。

上記の説明では、枠部材２４として、反射ユニット２０の立方体または直方体の外形を画定する各辺に沿って設けられた棒状部材を組み合わせて構成されるものを例示したが、立方体または直方体の一部の辺に沿った部分が欠落していてもよい。枠部材２４の一部を欠落させることで、反射構造体１０を介して視認される像において、枠部材２４の影となる部分を削減することが可能となる。

図９Ａは、反射ユニット２０の構成の他の例を示す断面図（Ｘ－Ｚ断面図）である。図９Ａに示す例において、枠部材２４の、反射ユニット２０の外形を画定する各辺に沿った部分（以下、棒状部分という）の形状が三角柱とされている。反射部材２２の互いに対向する２つの辺に沿って枠部材２４の棒状部分が当接されることにより反射部材２２が支持される。反射部材２２に当接される棒状部分の１つは光反射面２１Ａ側に設けられ、反射部材２２に当接される棒状部分の他の１つは光反射面２１Ｂ側に設けられている。これにより、反射部材２２をより安定的に支持することが可能となる。また、反射部材２２に当接されない棒状部分の形状も三角柱とすることで、図９Ｂに示すように、複数の反射ユニット２０を連結する場合に、連結部分における枠部材２４同士の干渉を回避することができる。

図１０は、反射構造体１０の構成の他の例を示す断面図（Ｘ－Ｚ断面図）である。図１１に示すように、反射構造体１０は、複数の反射ユニット２０の少なくとも一部の表面を一体的に覆うカバー部材６０を含んでいてもよい。図１０には、複数の反射ユニット２０の上面の全体及び下面の全体がそれぞれカバー部材６０によって覆われた態様が例示されている。なお、複数の反射ユニット２０の上面の一部及び下面の一部がそれぞれカバー部材６０によって覆われていてもよい。また、複数の反射ユニット２０の側面の一部または全体がカバー部材によって覆われていてもよい。カバー部材６０は、ガラス及び樹脂等の光透過性を有する部材で構成される。このように、反射ユニット２０の表面をカバー部材６０によって覆うことで、反射ユニット２０内部への埃等の異物の侵入を抑制することができる。また、反射構造体１０の機械的強度及び耐熱性を高めることが可能となる。カバー部材６０の両面は接着層があってもよい。

上記の実施形態においては、枠部材２４が光透過性を有する部材で構成される場合を例示したが、枠部材２４は、金属等の光反射性を有する部材で構成されていてもよい。枠部材２４を光反射性を有する部材で構成することで、枠部材２４で反射された像が観察者によって視認されるので、より複雑な視覚表現を実現することが可能となる。

［第２の実施形態］
図１１Ａは、開示の技術の第２の実施形態に係る反射ユニット２０Ａの構成の一例を示す斜視図である。図１１Ｂは、図１１Ａにおける１１Ｂ－１１Ｂ線に沿った断面図である。本実施形態に係る反射ユニット２０Ａは、光反射面の角度を一定に維持した状態で反射部材２２を保持する保持部材として光透過性部材２５を有する。光透過性部材２５は、ガラス及び樹脂等の光透過性を有する部材で構成されおり、立方体または直方体の形状を有する。反射部材２２は、光透過性部材２５の立方体または直方体の面に対して傾斜した一定の角度で光透過性部材２５の内部に埋設されている。

図１２は、反射ユニット２０Ａの構成要素を分解して示した斜視図である。図１２に示すように、光透過性部材２５は、反射部材２２が延在する面に沿って分割された、三角柱形状の第１の部分２５Ａ及び第２の部分２５Ｂを含んでいてもよい。反射部材２２は、光透過性部材２５の第１の部分２５Ａと第２の部分２５Ｂの間に挟まれた状態で保持される。なお、反射部材２２は、第２の部分２５Ｂの、第１の部分２５Ａとの接合面Ｓ１に蒸着または塗布などの成膜手法を用いて形成された光反射膜によって構成されるものであってもよい。この場合、第１の部分２５Ａの、第２の部分２５Ｂとの接合面には光反射膜を設けることを要しない。すなわち、第１の部分２５Ａ及び第２の部分２５Ｂの一方の接合面にのみ光反射膜が設けられていてもよい。

複数の反射ユニット２０Ａを連結して反射構造体を構成することで、第１の実施形態に係る反射ユニット２０を連結して構成される反射構造体１０と同様、視覚的な奥行きを発現させることが可能となる。図１３はガラス製の光透過性部材２５と、光透過性部材２５の表面にアルミ蒸着によって形成された光反射膜とを有する反射ユニットを備えた反射構造体を介して視認される観察対象物の画像の一例を示す図である。図１３には、上記構成の反射構造体を介して視認される部分と、反射構造体を介さずに視認される部分とが示されている。図１３に示すように、観察対象物が、実際よりも遠方に存在するものとして観察者に視認させることが確認された。

なお、２０２０年５月２２日に出願された日本国特許出願２０２０－０９００６８の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。また、本明細書に記載された全ての文献、特許出願および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (11)

1. 互いに連結された複数の反射ユニットを含む反射構造体であって、
   前記複数の反射ユニットの各々は、
   両面に光反射面を備えた反射部材と、
   前記光反射面の角度を一定に維持した状態で前記反射部材を保持する保持部材と、
   を含み、
   前記反射部材は、立方体または直方体の面に対して傾斜した一定の角度で保持されており、
   前記保持部材は、前記立方体または前記直方体の辺に沿って設けられた枠部材を含み、
   前記枠部材は、前記立方体または前記直方体の一部の辺に沿った部分が欠落している
   反射構造体。
2. 互いに連結された複数の反射ユニットを含む反射構造体であって、
   前記複数の反射ユニットの各々は、
   両面に光反射面を備えた反射部材と、
   前記光反射面の角度を一定に維持した状態で前記反射部材を保持する保持部材と、
   を含み、
   前記反射部材は、立方体または直方体の面に対して傾斜した一定の角度で保持されており、
   前記保持部材は、前記立方体または前記直方体の辺に沿って設けられた枠部材を含み、
   前記枠部材の、前記立方体または前記直方体の辺に沿った棒状部分の形状が三角柱である
   反射構造体。
3. 前記枠部材は、光透過性を有する
   請求項１又は請求項２に記載の反射構造体。
4. 前記枠部材は、光反射性を有する
   請求項１又は請求項２に記載の反射構造体。
5. 前記枠部材と前記反射部材とによって囲まれた領域が空洞である
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の反射構造体。
6. 前記複数の反射ユニットの少なくとも一部の表面を覆うカバー部材を更に含む
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載に反射構造体。
7. 前記複数の反射ユニットが、第１の方向、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って連結されている
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の反射構造体。
8. 前記複数の反射ユニットが、前記第１の方向及び第２の方向の双方と交差する第３の方向に沿って連結されている
   請求項７に記載の反射構造体。
9. 前記複数の反射ユニットの内部を通過する光の入射位置と出射位置とが一致するように前記複数の反射ユニットが連結されている
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の反射構造体。
10. 前記複数の反射ユニットの内部を通過する光の経路の長さが互いに異なる部分が形成されるように前記複数の反射ユニットが連結されている
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の反射構造体。
11. 複数の前記反射部材によって囲まれた領域であって、前記複数の反射ユニットの内部を通過する光が通過しない不可視領域内に、配線、乾燥剤及び難燃素材の少なくとも１つが収容された
    請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の反射構造体。