JP3202689U

JP3202689U - 虚像観察台

Info

Publication number: JP3202689U
Application number: JP2015006071U
Authority: JP
Inventors: 育子杉原; 良平杉原
Original assignee: 育子杉原
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2025-11-30

Abstract

【課題】携帯端末を利用して設置面に配置された対象物と電子映像を重畳した映像を低コストで観察することができる虚像観察台を提供する。【解決手段】携帯端末５を固定する携帯端末固定部３と、半透過型凹面鏡７を固定する凹面鏡固定部４とを有する虚像観察台であって、設置面１９に配置された対象物からの光は半透過型凹面鏡７を透過し、携帯端末固定部３に固定した携帯端末５からの画像光は半透過型凹面鏡７で反射され、観察者は設置面１９に配置された対象物からの光と画像光の両方を重畳して観察できる。【選択図】図２

Description

本考案は、携帯端末装置を利用した虚像観察台に関するものである。

従来から、小型の表示素子の表示画像を透過型の光学素子を介して観察することで、拡大された表示画像の虚像を実際に見える外界風景に重畳して観察する技術が知られている（特許文献１）。

一方、近年ではスマートフォンなどの高性能な携帯端末が普及し、小型でありながら容易に映像の表示ができ、さらには内蔵されたカメラやセンサと連動させて多様なユーザーインタフェースが実現できるようになっている。

特開２０１２−１６３６５６号公報

特許文献１の従来技術では、装置に内蔵された表示素子と専用設計された複雑な光学素子を複数組み合わせて構成されているために高コストであり、使用者が手軽に入手して実視界に重畳された映像を楽しむことができない課題がある。

本考案の一態様は、設置面に据え置きして使用するための設置部と、携帯端末を固定する携帯端末固定部と、半透過型凹面鏡を固定する凹面鏡固定部とを有する虚像観察台であって、設置面に配置された対象物からの光は凹面鏡固定部に固定した半透過型凹面鏡を透過し、携帯端末固定部に固定した携帯端末の表示画像から射出される画像光は半透過型凹面鏡で設置面から遠ざかる方向に反射され、観察者は設置面に配置された対象物に携帯端末の表示画像の拡大された虚像を重畳して観察できることを特徴とする虚像観察台に関する。

このようにすれば、観察者がすでに所有している携帯端末を利用することができ、凹面鏡固定部に固定された簡易な光学素子である半透過型凹面鏡により携帯端末の表示画像と設置面に配置された対象物を重畳した観察像を低コストな構成で提供することができる。据え置きして使用するための設置部が設けられているため、観察者は頭部に装着したり、手に持ったりすることなく携帯端末の表示画像と実際の外界の景色とを重畳して観察することができ、重畳する対象物との位置合わせをあらかじめ設定することもできる。さらに、携帯端末の表示画像からの画像光は半透過型凹面鏡によって設置面から遠ざかる方向に反射されるため、観察者からは虚像観察台よりも遠方側の設置面上に拡大された虚像として観察される。これにより設置面に配置された対象物などに重畳して画像を観察することができる。

また本考案の一態様では、携帯端末固定部に固定された携帯端末の表示画像からの画像光は半透過型凹面鏡によって反射され、観察者からは虚像観察台が置かれた設置面と略平行な面上に表示画像の虚像面が一致して見えるように形成されていてもよい。

このようにすれば、観察者は設置面上に置かれた印刷物などに携帯端末の表示画像を重畳して観察することができる。例えばこれにより、動かない印刷物の絵に対して、拡張情報や動きのある動画映像などを重畳することができ、今まで表現できなかったコンテンツ表現が可能となる。

また本考案の一態様では、携帯端末固定部が形成する携帯端末固定面かつ／または凹面鏡固定部が形成する凹面鏡固定面の傾斜角度を変更するための携帯端末固定角調整部かつ／または凹面鏡固定角調整部を備え、携帯端末固定面かつ／または凹面鏡固定面の傾斜角度を変更することにより、設置部が置かれる設置面に対して拡大虚像の像面の傾斜角度を変更できるように構成してもよい。

このようにすれば、携帯端末の表示画像と半透過凹面鏡により形成される虚像の像面の角度を変更することができ、観察者の望む角度に虚像の像面を形成し観察することができる。例えばこれにより、観察者は設置面に垂直な虚像面の観察から、設置面に平行な虚像面の観察に変更することができる。設置面と垂直に虚像面を形成することであたかも空中に画像があるように観察できる効果があり、また設置面と略平行に虚像面を形成することで、例えば設置面に置いた本などの対象物に画像を重畳させて観察することができる。

本考案の一態様の本体部の斜視図を示した図である。本考案の一態様の本体部に携帯端末と半透過凹面鏡を固定した斜視図を示した図である。本考案の一態様の空中に虚像を形成する原理を示した断面図である。本考案の一態様の設置面と略平行な面に虚像を形成する原理を示した断面図である。本考案の一態様の印刷物に映像を重畳する使い方を示した図である。本考案の一態様の拡大虚像の像面の角度を変更する機構を示した図である。本考案の一態様の拡大虚像の像面の角度を変更する原理を示した図である。本考案の一態様の拡大虚像の像面を設置面と垂直な向きで観察するときの光路を示した図である。本考案の一態様の拡大虚像の像面を設置面と略平行な面で観察するときの光路を示した図である。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、請求の範囲に記載された本考案の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本考案の必須構成要件であるとは限らない。

図１は本実施形態の虚像観察台の本体部の斜視図を示した図である。本体部１は底面に設置部２を有し、設置面１９に据え置きで使用することができる。設置面１９は本体部が置ける平坦な面であればよく、机上などに設置することができる。さらに本体部１は携帯端末固定部３と凹面鏡固定部４を備えており、携帯端末固定部３は携帯端末を特定の角度となるように固定することができる。また、凹面鏡固定部４は半透過凹面鏡を固定することができる。これらの構成により、携帯端末を固定する角度や半透過型凹面鏡を固定する角度、また携帯端末と半透過型凹面鏡の距離などを規定することができ、観察者に常に観察しやすい虚像を提供することができる。

図２は本実施形態の虚像観察台に携帯端末５を固定した様子を示した図である。携帯端末固定部３に携帯端末５が固定され、凹面鏡固定部４に半透過型凹面鏡７が固定されており、携帯端末の表示画面６が半透過型凹面鏡７の方向を向くように固定する。この構成により固定された携帯端末５の表示画面６の画像光を半透過凹面鏡７で反射させて形成される拡大虚像を観察することができる。半透過型凹面鏡は、ガラスや透明樹脂からなり、前後の面は曲面からなるが厚みが均一であることが好ましい。厚みが均一であることにより、透過して見える背景に光学的作用を与えない。少なくとも一方の面にはハーフミラーコートを行うことで半透過な凹面鏡とすることができる。ハーフミラーコートを施さない面については、反射防止コートを施すことで像が２重に見える現象を軽減させることができる。携帯端末は表示画面が備えられた小型の端末であればなんでもよく、スマートフォンや携帯電話、タブレット端末、携帯ゲーム機などでもよい。

図３は本実施形態の虚像観察台の拡大虚像を設置面上に形成する原理を示した断面図である。本体部１の携帯端末固定部３に固定された携帯端末５からの画像光１２が、本体部１の凹面鏡固定部４に固定された半透過型凹面鏡７で設置面１９から遠ざかる方向に反射され、眼球１１で示される観察位置から観察することにより、携帯端末５の画像を設置面１９上に拡大された虚像１４−１として観察することができる。この構成では虚像１４−１は設置面に対して略垂直になるように構成されているため、設置面１９上の空中に映像があるように観察することができる。

図４は本実施形態の虚像観察台の設置面と略平行な面に拡大虚像を形成する原理を示した断面図である。本体部１の携帯端末固定部３に固定された携帯端末５からの画像光１２が、本体部１の凹面鏡固定部４に固定された半透過型凹面鏡７で設置面１９から遠ざかる方向に反射され、眼球１１で示される観察位置から観察することにより、携帯端末５の画像を設置面１９上に拡大された虚像１４−２として観察することができる。この構成では虚像１４−２は設置面１９に対して略平行になるように構成されているため、観察者は設置面１９に置かれた対象物に映像が重畳しているように観察することができる。

図５は本実施形態の虚像観察台の使用例を示した図である。設置面１９上に置かれた紙面１５にキャラクター１６が印刷されている。また紙面１５には虚像観察台の本体部１の位置を合わせるためのマーカー１７が印刷されており、このマーカーに本体部１を合わせることで容易に虚像観察台を最適な位置に設置することができる。これにより観察者は虚像観察台の半透過型凹面鏡７を覗くことで紙面１５に印刷されたキャラクター１６に携帯端末５で生成された重畳画像１８を重畳して観察することができる。このとき虚像面１４−２は紙面１５に略一致するため、紙面１５上に重畳画像１８が表示されているように観察することができる。

なお、本実施形態の携帯端末固定部３や凹面鏡固定部４は、固定角度を調整するための携帯端末固定角調整部８や凹面鏡固定角調整部９を備えていてもよい。例えば図６のように、携帯端末固定部３は携帯端末固定角調整部８を有し携帯端末固定部３の固定角度を調整でき、また、凹面鏡固定部４は凹面鏡固定角調整部９を有し凹面鏡固定部４の固定角度を調整することができる。このように携帯端末５の傾きや半透過型凹面鏡７の傾きを調整することで、観察者から見える虚像面の傾きを調整することができる。また凹面鏡スライド部１３を有してもよく、凹面鏡スライド部１３により半透過型凹面鏡７がスライドし携帯端末５との距離が変わることで虚像面の観察者からの距離を調整することができる。さらに図示されていないが携帯端末固定部３をスライドすることでもどうようの効果を得ることができる。さらに本体部１全体の角度を調整する本体角度調整部１０を設けることで虚像面の傾きを調整してもよい。

図７は携帯端末固定角調整部８と凹面鏡固定角調整部９の角度の変更により虚像面の角度を切り替える原理を示した図である。破線で示した図は虚像面が設置面に略垂直となるように角度調整を行ったときの図であり、実線で示した図は虚像面が設置面１９に略平行となるように角度調整を行ったときの図である。このように、携帯端末固定角調整部８と凹面鏡固定角調整部９の角度を変更することによって観察者が観察する虚像面の角度を変更することができる。なお、虚像面は設置面１９に対して略垂直や略平行以外の任意の傾斜角に調整してもよい。

図８は虚像面が設置面に略垂直となるように携帯端末と半透過型凹面鏡の角度調整を行ったときの光路図である。図８で示される半透過型凹面鏡は曲率半径250mmで構成した例である。

図９は虚像面が設置面に略平行となるように携帯端末と半透過型凹面鏡の角度調整を行ったときの光路図である。図９で示される半透過型凹面鏡も図８で示した半透過型凹面鏡と同様の曲率半径250mmであり、半透過型凹面鏡と携帯端末の角度を調整することにより、虚像面が設置面に対して略垂直な方向と略平行な方向に切り替えられることが示されている。

１本体部
２設置部
３携帯端末固定部
４凹面鏡固定部
５携帯端末
６表示画面
７半透過型凹面鏡
８携帯端末固定角調整部
９凹面鏡固定角調整部
１０本体角度調整部
１１眼球
１２画像光
１３凹面鏡スライド部
１４−１虚像（設置面に略垂直）
１４−２虚像（設置面に略平行）
１５紙面
１６キャラクター
１７マーカー
１８重畳画像
１９設置面

Claims

据え置きして使用するための設置部と、携帯端末を固定する携帯端末固定部と、半透過型凹面鏡を固定する凹面鏡固定部とを有する虚像観察台であって、
前記設置部が接する設置面に配置された対象物からの光は前記凹面鏡固定部に固定した前記半透過型凹面鏡を透過し、前記携帯端末固定部に固定した前記携帯端末の表示画像から射出される画像光は前記半透過型凹面鏡で前記設置面から遠ざかる方向に反射され、
観察者は前記設置面に配置された前記対象物に前記携帯端末の前記表示画像の拡大された虚像を重畳して観察できることを特徴とする虚像観察台。
前記拡大虚像の像面は前記設置部が置かれる前記設置面と略平行となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の虚像観察台。
前記携帯端末固定部が形成する携帯端末固定面かつ／または前記凹面鏡固定部が形成する凹面鏡固定面の傾斜角度を変更するための携帯端末固定角調整部かつ／または凹面鏡固定角調整部を備え、前記携帯端末固定面かつ／または前記凹面鏡固定面の傾斜角度を変更することにより、前記設置部が置かれる前記設置面に対して前記拡大虚像の像面の傾斜角度を変更できることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の虚像観察台。