JP6516161B2 - Floating image display device and display method - Google Patents
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Description
本発明は、浮遊像を表示することが可能な浮遊像表示装置および表示方法に関する。 The present invention relates to a floating image display apparatus and display method capable of displaying a floating image.
物体の三次元像(立体像)を表示可能な表示装置として、例えば、表示パネル等に表示された画像を空中に浮遊させて表示(提示)する表示装置がある。特許文献1には、複数個のレンズが光軸方向に並べて配置され、その間隔が所定の関係を満たすことにより、光学系に入射した光が順に各結像素子を通過すると、物体を等倍率で結像させることができる等倍結像光学系が記載されている。また、特許文献2には、表示手段に表示させた物体の画像を、等倍結像光学系により表示手段の外部空間に浮遊させる構成の空間浮遊像表示装置が記載されている。 As a display device capable of displaying a three-dimensional image (stereoscopic image) of an object, for example, there is a display device which floats an image displayed on a display panel or the like in the air for display (presentation). In Patent Document 1, a plurality of lenses are arranged side by side in the optical axis direction, and when the light incident on the optical system passes through each imaging element in order by equalizing the object by equalizing the distance by satisfying the predetermined relationship. Describes an equal-magnification imaging optical system that can be imaged with Further, Patent Document 2 describes a spatial floating image display device having a configuration in which an image of an object displayed on the display means is floated in an external space of the display means by the same magnification imaging optical system.
しかし、レンズが光軸方向に並んで配置された光学系を用いる表示方法では、観察者が物体の像を観察することのできる範囲(視域)が、レンズの開口サイズにより狭く制限されるという問題があった。さらに、光学系のレンズが観察者の視線の延長線上にあるため、像が映像であることがすぐに観察者に認識されやすく、像が実在の物体であるかのような現実感が低下していた。また、特定の物体の内部に映像を表示するような神秘的な表現も困難であった。 However, in the display method using an optical system in which the lenses are arranged in the optical axis direction, the range (viewing area) in which the observer can observe the image of the object is narrowly limited by the aperture size of the lens There was a problem. Furthermore, since the lens of the optical system is on the extension of the line of sight of the observer, it is easy for the observer to easily recognize that the image is an image, and the sense of reality as if the image is a real object is reduced. It was In addition, mysterious expressions such as displaying an image inside a specific object were also difficult.
上記事情に鑑み、本発明は、広い視域で現実感の高い浮遊像を表示することが可能な浮遊像表示装置および表示方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention has an object to provide a floating image display device and a display method capable of displaying a floating image with high reality in a wide viewing area.
本発明の一態様は、画像を表示する表示体と、光軸に交差する方向に並んで設けられた2つ以上の結像素子を有する第1の結像系と、単一の結像素子からなる第2の結像系とを具備し、前記表示体の側から前記第1の結像系、前記第2の結像系の順に配されていることを特徴とする浮遊像表示装置である。 One aspect of the present invention is a display body for displaying an image, a first imaging system having two or more imaging elements provided side by side in a direction crossing the optical axis, and a single imaging element And a second imaging system comprising the second imaging system, and the first imaging system and the second imaging system are arranged in this order from the side of the display body. is there.
本発明の一態様は、上記の浮遊像表示装置であって、前記第1の結像系を構成する結像素子が、隣接する結像素子との間に隙間を設けず配置されている。 One aspect of the present invention is the floating image display device described above, wherein the imaging elements constituting the first imaging system are arranged without providing a gap between adjacent imaging elements.
本発明の一態様は、上記の浮遊像表示装置であって、前記第2の結像系を構成する結像素子が、球対称または光軸に交差する方向に回転中心軸を有する回転対称であるか、球対称または光軸に交差する方向に回転中心軸を有する回転対称である形状の一部を有する。 One embodiment of the present invention is the floating image display apparatus described above, wherein the imaging elements forming the second imaging system are spherically symmetric or rotationally symmetric with a central axis of rotation in a direction intersecting the optical axis. Or a part of a shape that is spherically symmetric or rotationally symmetric with a central axis of rotation in the direction intersecting the optical axis.
本発明の一態様は、上記の浮遊像表示装置であって、前記第1の結像系を構成する前記2つ以上の結像素子の各光軸が1点で交わる。 One aspect of the present invention is the floating image display apparatus described above, wherein optical axes of the two or more imaging elements constituting the first imaging system intersect at one point.
本発明の一態様は、上記の浮遊像表示装置であって、前記第1の結像系により前記表示体の画像が結像される位置が、前記各光軸が交わる1点にある。 One aspect of the present invention is the floating image display device described above, wherein the position at which the image of the display body is formed by the first imaging system is at one point where the optical axes intersect.
本発明の一態様は、上記の浮遊像表示装置であって、前記表示体が、複数の画面から積層状の画像を表示可能である。 One aspect of the present invention is the floating image display device described above, wherein the display can display stacked images from a plurality of screens.
本発明の一態様は、上記の浮遊像表示装置であって、前記表示体が、表示画像データを、その奥行き方向の前側と後側との2層に分配して前記積層状の画像を表示可能である。 One embodiment of the present invention is the floating image display device as described above, wherein the display body distributes display image data into two layers on the front side and the rear side in the depth direction to display the laminated image It is possible.
本発明の一態様は、表示体に画像を表示するステップと、前記画像の光線が、光軸に交差する方向に並んで設けられた2つ以上の結像素子を有する第1の結像系および単一の結像素子からなる第2の結像系をこの順で経るステップとを具備することを特徴とする表示方法である。 One aspect of the present invention is a method of displaying an image on a display body, and a first imaging system having two or more imaging elements provided in parallel in a direction in which light rays of the image intersect the optical axis. And passing through a second imaging system consisting of a single imaging element in this order.
本発明により、広い視域で現実感の高い浮遊像を表示することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to display a highly realistic floating image in a wide viewing area.
図1は、本発明の浮遊像表示装置の実施形態である表示装置10の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a
本実施形態の表示装置10は、2つ以上の結像素子11A,11Bを有する第1の結像系11を有する。第1の結像系11を構成する結像素子11A,11Bは、各光軸18A,18Bに交差する方向に並んで設けられている。第1の結像系11を構成する各結像素子11A,11Bの開口(アイリス)は、光軸方向で互いに重なり合うことがない。
The
本実施形態の場合、各結像素子11A,11Bは、互いに等しい焦点距離を有するレンズである。各結像素子11A,11Bは、点Oを中心とする回転曲面11Cに沿って配置されている。すなわち、各結像素子11A,11Bと点Oとの間の距離は、互いに等しい。回転曲面11Cは、実在の物体(結合素子の支持部材等)として構成される必要はなく、仮想の曲面であってよい。回転曲面11Cの具体例として、球面、円筒面等が挙げられる。なお、図1において、回転曲面11Cは、紙面に垂直な回転中心軸を有する。回転曲面11Cが球面である場合、中心となる点Oを通る任意の直線が回転中心軸となる。
In the case of the present embodiment, each of the
本実施形態の表示装置10は、単一の結像素子12Aからなる第2の結像系12を有する。第2の結像系12を構成する結像素子12Aとしては、球体、球殻、円柱体、円筒体などの回転体形状を有するレンズが挙げられる。図1において、結像素子12Aは、直径Dの回転体である。なお、第2の結像系を構成する結像素子は、球対称または光軸に交差する方向に回転中心軸を有する回転対称である形状に限られず、球対称または光軸に交差する方向に回転中心軸を有する回転対称である形状の一部である形状、例えば半球状、部分球状などでもよい。
The
本実施形態の表示装置10は、画像を表示する複数の表示体13A,13Bを有する。本実施形態の表示体13A,13Bは、2つの二次元ディスプレイの画像をハーフミラーで合成する積層画像表示装置である。この積層画像表示装置は、第1のディスプレイ14A,14Bの画像を構成する光の一部がハーフミラー16A,16Bを透過することで観察者に到達すると共に、第2のディスプレイ15A,15Bの画像を構成する光の一部がハーフミラー16A,16Bを反射することで観察者に到達することにより、観察者に同時に到達した2つの画像が光学的に合成されるように構成されている。画像(映像)は、静止画でも動画でもよい。
The
本実施形態において、表示体13A,13Bは、第1の結像系11を構成する結像素子11A,11Bのそれぞれに1対1で対応するように配置されている。表示体13A,13Bからの光線は、各結像素子11A,11Bの開口に向けて射出される。表示体13A,13Bから発せられた画像の光線は、第1の結像系11を構成する結像素子11A,11Bにより、第2の結像系12内に結像されることが好ましい。これにより、観察者は、浮遊像が第2の結像系12内に実在するかのように画像を知覚することができる。
In the present embodiment, the
第1の結像系11を構成する結像素子11A,11Bの光軸18A,18Bは、1つの交点Oで交わることが好ましい。これにより、各結像素子11A,11Bにより結像される表示体13A,13Bの像の中心間距離を、各結像素子11A,11Bの中心間距離よりも短くすることができる。第1の結像系11を構成する結像素子11A,11Bと交点Oとの間の距離は、結像素子11A,11Bの焦点距離f1より長い。各結像素子11A,11Bと交点Oとの間の距離は、互いに等しいことが好ましい。
It is preferable that the
第1の結像系11を構成する結像素子11A,11Bの焦点距離をf1とし、表示体13A,13Bと第1の結像系11との間の距離をd1とし、第1の結像系11と第2の結像系12の中心との間の距離をd2とする。第1の結像系11を構成する結像素子11A,11Bが、表示体13A,13Bにより表示される画像を第2の結像系12の中心付近に結像するとき、次の関係式1が成り立つ。
関係式1: (1/d1)+(1/d2)=(1/f1) Equation 1: (1 / d 1 ) + (1 / d 2 ) = (1 / f 1 )
この関係式1を、d1について解くと、d1は次の式(数1)により求められる。 The relationship 1, and solving for d 1, d 1 is determined by the following equation (1).
d1を式(数1)のように設定することにより、各表示体13A,13Bの画像(映像)を、第2の結像系12の中心付近に結像することができる。
By setting d 1 as equation (1), it is possible to form an image (video) of each of the
表示体13A,13Bが積層画像表示装置であるとき、ディスプレイと第1の結像系との間の距離は、奥行き方向の距離の大小に応じて、差異を設けることが好ましい。なお、ここで、距離とは、光が進行する経路に沿った長さ(光学距離)を意味する。例えば、第2のディスプレイ15A,15Bと第1の結像系11との間の距離は、第2のディスプレイ15A,15Bとハーフミラー16A,16Bとの間の距離に、ハーフミラー16A,16Bと第1の結像素子11A,11Bとの間の距離を加えた合計である。
When the
一例として、第1のディスプレイ14A,14Bが奥行き方向の後面側を表示し、第2のディスプレイ15A,15Bが奥行き方向の前面側を表示する場合、第1のディスプレイ14A,14Bと第1の結像素子11A,11Bとの間の距離が、第2のディスプレイ15A,15Bと第1の結像素子11A,11Bとの間の距離より大きくなるよう設定される。
As an example, when the first displays 14A and 14B display the rear side in the depth direction and the
このように、第1のディスプレイ14A,14Bと結像素子11A,11Bとの間の距離が、第2のディスプレイ15A,15Bと結像素子11A,11Bとの間の距離と異なる場合がある。すなわち、複数のディスプレイの画像を合成する場合には、各画像が第2の結像系12内で結像する位置に若干のずれが生じる場合がある。このため、表示体が複数のディスプレイを含む場合には、表示体と第1の結像系との間の距離d1は、各ディスプレイと第1の結像系との距離の中間的な値(例えば平均値)とすることが好ましい。
Thus, the distance between the
第2の結像系12を構成する結像素子12Aの中心は、第1の結像系11を構成する結像素子11A,11Bの光軸18A,18Bの交点O付近に配置されることが好ましい。これにより、各表示体13A,13Bから発せられて、第1の結像系11を経た各光線が、第2の結像系12において、単一の結像素子12Aに到達することができる。
The center of the
第1の結像系11を構成する結像素子11A,11Bの開口(アイリス)は、第2の結像系12により像17A,17Bを結ぶ。これらの像17A,17Bと第2の結像系12との間の距離d3は、第2の結像系12を構成する結像素子12Aの焦点距離をf2とするとき、次の関係式2が成り立つ。
The apertures (iris) of the
関係式2: (1/d2)+(1/d3)=(1/f2) Equation 2: (1 / d 2 ) + (1 / d 3 ) = (1 / f 2 )
なお、関係式2のd2は、上述した関係式1と同様に、第1の結像系11と第2の結像系12の中心との間の距離を表す。この関係式2を、d3について解くと、d3は次の式(数2)により求められる。
In addition, d 2 of the relational expression 2 represents the distance between the
本実施形態の表示装置10において、表示体13A,13Bからの光線は、第1の結像系11を構成するレンズの開口(アイリス)内のみを一様に透過する。さらにアイリスの像は、第2の結像系12により、第2の結像系12からの距離がd3である結像面17上に結像する。本明細書において、結像面17を「アイリス像面」といい、アイリス像面17上に結ぶ像17A,17Bを「アイリス像」という。
In the
従って、表示体13A,13Bの画像は、アイリス像面17上ではアイリス像17A,17Bの中に観察者の眼(視点)があるときのみ観察可能である。アイリス像17A,17Bは、第1の結像系11を構成する結像素子11A,11Bの開口(アイリス)が結像したものであるので、アイリスの形状のほぼ相似形となる。図1の例では、第2の結像系12が透過型の結像素子から構成されており、結像素子11Aとそのアイリス像17Aは、結像素子11Aの光軸18A上に存在する。同様に、結像素子11Bとそのアイリス像17Bは、結像素子11Bの光軸18B上に存在する。
Accordingly, the images of the
第1の結像系11を構成する複数の結像素子11A,11Bの間に隙間が存在すると、アイリス像面17上にアイリス像17A,17Bを見ることができない領域が生じる。そこで、第1の結像系11を構成する結像素子11A,11Bの境界には、隙間を生じさせないことが好ましい。これにより、アイリス像面17上に沿って観察者が眼(視点)を移動させたとき、各アイリス像17A,17Bを連続して観察することができる。
If a gap is present between the plurality of
図2および図3は、本実施形態の表示装置10で使用することが可能な、第1の結像系110の一つの実施例を示す概略図である。図2は正面図、図3は上面図を表す。結像素子として、一般の円形の開口を持つレンズをそのまま並べると、隣接するレンズに対し、レンズの外周の1点のみで接することになり、各レンズの開口と開口の間に隙間が生じる。
2 and 3 are schematic diagrams showing an example of the
図2および図3にあるように、接続部分115を直線状に切断して隙間を除去することにより、各レンズ111,112,113,114の開口を密着させることができる。第1の結像系110の製造方法は、複数の別々のレンズに接続部分を加工して互いに接合する方法に限らず、複数のレンズ面が隙間なく接続した形状の光学部材を一体的に形成する方法でもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the openings of the
図3に示すように、第1の結像系110を構成するレンズ111,112,113,114の光軸は、1点Oで交わる。図1の実施形態と同様に、表示体により表示される画像の光線が1点に収束し、一か所に結像するので、第2の結像系は、交点O上に配置することができる。図3にあるように、レンズ111,112,113,114の光軸が一点で交わるためには、接続部分115は、交点Oに向かうテーパー状にすることが好ましい。レンズ111,112,113,114を隙間なく並べると、適切な曲率で各レンズ111,112,113,114が配置される。
As shown in FIG. 3, the optical axes of the
なお、図3に示す実施例の第1の結像系は、複数のレンズを1次元的に並べた構成であるが、レンズの形状を四角形や六角形等の多角形とし、球面、円筒面等の曲面上に2次元的にレンズを並べることにより、上下方向および左右方向に視域を拡大することも可能である。第1の結像系が球面上に結像素子を並べた構成である場合には、第2の結像系は、球対称な形状(球体、球殻等)であることが好ましい。第1の結像系が円筒面上に結像素子を並べた構成である場合には、第2の結像系は、円筒対称な形状(円柱体、円筒体等)であることが好ましい。この場合、円筒の中心軸は、光軸に垂直であることが好ましい。 Although the first imaging system of the embodiment shown in FIG. 3 has a configuration in which a plurality of lenses are arranged one-dimensionally, the shape of the lenses is a polygon such as a quadrangle or a hexagon, and a spherical surface or a cylindrical surface By arranging the lenses two-dimensionally on a curved surface, etc., it is also possible to expand the viewing area in the vertical and horizontal directions. When the first imaging system has a configuration in which imaging elements are arranged on a spherical surface, the second imaging system preferably has a spherically symmetric shape (a sphere, a spherical shell, or the like). When the first imaging system has a configuration in which imaging elements are arranged on a cylindrical surface, the second imaging system preferably has a cylindrically symmetric shape (a cylinder, a cylinder, or the like). In this case, the central axis of the cylinder is preferably perpendicular to the optical axis.
ここで、本発明の表示方法の実施形態についても説明する。本実施形態の表示方法は、表示体13A,13Bに画像を表示する第1ステップと、画像の光線が、第1の結像系11と第2の結像系12を順に経る第2ステップを具備する。第1ステップに関して、表示体13A,13Bは、同一の画像を繰り返し表示してもよく、経時的に異なる画像を表示してもよい。第2ステップにより、表示体13A,13Bの画像が浮遊像として表示される。本実施形態の表示方法は、本実施形態の表示装置10により実施することができる。
Here, an embodiment of the display method of the present invention will also be described. The display method of the present embodiment includes a first step of displaying an image on the
本実施形態の表示装置10で、2層の画面にDFD(奥行き融合型3次元)表示の原理に基づき、観察者が観察する方向に沿って前面側の輝度を高くした画像と後面側の輝度を高くした画像を分配して異なるディスプレイにより表示し、これらの画像を合成して観察することができる。例えば、観察者に近い位置のディスプレイでは、物体の前面側の輝度を高くした画像を提示し、観察者から遠い位置のディスプレイでは、物体の後面側の輝度を高くした画像を提示することにより、2つ以上の画面を観察者が1つに融合して知覚しやすくなる。
In the
本実施形態の表示装置10は、上述の第1の結像系11と第2の結像系12の組み合わせにより、どの方向から見ても表示体13A,13Bの画像が一か所に結像しているため、視点を動かすと、第2の結像系12を構成する結像素子12Aのまさに中心付近に物体が存在するかのような実在感の高い表示を行うことができる。
In the
また、第2の結像系12の強い屈折により、アイリス像面17上に視点を置く観察者からは、表示体13A,13Bをほとんど知覚することができないため、第2の結像系12を構成する結像素子12A内に物体があたかも実在するような現実感の高い画像となる。
In addition, the
また、DFD方式の積層画像は、観察者の視点の位置が表示体の正面から若干ずれても、ずれ量が微小であれば正しい運動視差を表現することができることが知られている。しかし、従来の表示方法では、物体の像を観察することのできる範囲(視域)が、レンズの開口サイズにより狭く制限されるという問題があった。 Further, it is known that even if the position of the viewpoint of the observer is slightly shifted from the front of the display body, the DFD layered image can represent correct motion parallax if the amount of shift is small. However, in the conventional display method, there is a problem that the range (viewing area) in which the image of the object can be observed is narrowly limited by the aperture size of the lens.
本実施形態の表示装置10では、第1の結像系11を構成する複数の結像素子11A,11Bで複数の表示体13A,13Bの画像を結像することにより、視域を拡大することができる。また、第1の結像系11を構成する結像素子11A,11Bのアイリス像17A,17Bの一つ一つの範囲を、この運動視差が適切に表示される範囲に限定することにより、各アイリス像17A,17B内で正しい運動視差を表現することができる。
In the
さらに、本実施形態の表示装置10では、複数のアイリス像17A,17Bが連続して生じることにより、各結像素子11A,11Bの視域で観察される各アイリス像17A,17Bの運動視差が滑らかに接続され、アイリス像面17の中で観察者が視点を自由に移動させても、実物体があるときと同じような自然な映像を得ることができる。
Furthermore, in the
さらに、本実施形態の表示装置10では、第2の結像系12を介することにより、表示体13A,13Bが観察者から直接見えなくなり、現実感が向上する。表示体13A,13Bの画像を積層画像とし、視域の間を連続に接続することで、なめらかな運動視差を提供することができる。
Furthermore, in the
すなわち、広い視域で現実感の高い浮遊像を表示することが可能になる。究極的には、広い視域にわたり、観察者が3Dメガネのような特殊なデバイスを装着することなしに、多人数で同時使用可能で、滑らかな運動視差を提示可能な裸眼3D表示装置を実現することができる。 That is, it is possible to display a floating image with high reality in a wide viewing area. Ultimately, it realizes an naked-eye 3D display device that can be used simultaneously by many people and can present smooth motion parallax over a wide viewing area without the observer wearing a special device such as 3D glasses. can do.
本実施形態で用いた表示体13A,13Bは2層の画面を表示する方式であるが、これを3層以上の多層にすれば、奥行きの表示範囲が拡大できることは言うまでもない。また、表示体13A,13Bは、ハーフミラー16A,16Bを用いて2層の画面を合成する構成であるが、液晶パネル、透明有機ELパネルなど、透過型の表示素子(ディスプレイ)を積層した構成でもよいし、ホログラフィックスクリーンのような透明スクリーンの積層を用いてもよい。
Although the
高いフレームレートのディスプレイをボイスコイル等の振動装置により高速に前後に振動させた場合、一つのディスプレイを用いて、2層または多層の画面を切り替えて表示することができる。例えば、ディスプレイが観察者に近い前側に位置するときには、奥行き方向で前側の画像を表示し、ディスプレイが観察者から遠い後側に位置するときには、奥行き方向で後側の画像を表示する等のように、振動と画像の切り替えを同期させることが考えられる。 When a high frame rate display is vibrated back and forth at a high speed by a vibrating device such as a voice coil, a single display can be used to switch and display a two-layer or multi-layer screen. For example, when the display is positioned on the front side closer to the observer, the image on the front side in the depth direction is displayed, and when the display is positioned on the rear side farther from the observer, the image on the rear side is displayed in the depth direction It is conceivable to synchronize the switching of the vibration and the image.
また、単層の画面を表示する表示体を用いた場合でも、運動視差は若干ぎこちなくなるが、定位感の高い画像を得ることができる。 In addition, even in the case of using a display body that displays a single-layer screen, although motion parallax is slightly awkward, it is possible to obtain an image with a high sense of localization.
本実施形態では、第2の結像系12を構成する結像素子12Aが球体(球対称)であるため、光の入射方向によらず任意の方向の光軸に対して光学系として対称であり、球体を通る多くの光線が近軸光線となるのでどの視域の映像も同等に収差を低減することができる。図3に示す実施例のように、第1の結像系において結像素子が1次元的に並んで配置されている場合には、第1の結像系の各結像素子の光軸に垂直な回転中心軸に対して回転対称な光学系を第2の結像系としてあれば、同等の効果が得られる。
In this embodiment, since the
本実施形態では、結像素子としてレンズを使用したが、本発明で使用可能な結像素子は、屈折を原理とする素子に限定されない。ホログラフィック光学素子のような回折型光学素子や、凹面鏡のような反射型光学素子を、第1の結像系または第2の結像系を構成する結像素子として採用することも可能である。また、反射型光学素子は、アクリル製の球殻のような反射率の低い透明体でも良い。 In the present embodiment, a lens is used as an imaging element, but the imaging element usable in the present invention is not limited to an element based on refraction. It is also possible to employ a diffractive optical element such as a holographic optical element or a reflective optical element such as a concave mirror as an imaging element constituting the first imaging system or the second imaging system. . Further, the reflective optical element may be a transparent body having a low reflectance, such as an acrylic spherical shell.
図1の実施形態では、第1の結像系が透過型光学素子であり、表示体からの光線が、第1の結像系の開口(アイリス)内のみを一様に透過する構成としたが、第1の結像系が反射型光学素子から構成されている場合には、表示体からの光線が第1の結像系の開口(アイリス)内のみを一様に反射する構成としてもよい。 In the embodiment shown in FIG. 1, the first imaging system is a transmission type optical element, and light rays from the display are uniformly transmitted only in the aperture (iris) of the first imaging system. However, in the case where the first imaging system is configured of a reflective optical element, the light beam from the display body may be uniformly reflected only in the aperture (iris) of the first imaging system. Good.
第2の結像系を構成する反射型光学素子として、反射率の低い透明体を使用した場合には、表示映像が背景と拡張現実(AR)のように融合するため、表示系の存在を悟られずに臨場感の高い映像の表現が可能となる。この場合の球殻は、全球状、半球状、部分球状でもよい。透明体は、可視光領域の少なくとも一部で高い透過率を有すればよく、無色透明でも、着色された透明でもよい。 When a transparent body with a low reflectance is used as the reflective optical element forming the second imaging system, the display image is fused as in the background and augmented reality (AR), so the presence of the display system is required. It becomes possible to express highly realistic images without being realized. The spherical shell in this case may be totally spherical, hemispherical, or partially spherical. The transparent body may have high transmittance in at least a part of the visible light region, and may be colorless or colored or transparent.
また、図1に示す実施形態では表示体13A,13B、第1の結像系11、第2の結像系12、アイリス像17A,17B(視点位置)の各中心が水平(紙面上)に配置される構成とである。しかし、本発明はこのような形態に限定されず、例えば表示体を観察者の下側に設置して、観察者が第2の結像体を斜め上方からのぞき込むような構成でもよい。この場合、光軸が斜めとなるため、表示体の表示画面が鉛直ではなく斜めになるが、表示画面またはレンズにあおり(光軸に対する傾斜)を与えて垂直に配置することもできる。また、結像系から観察者に向かう光軸の方向は、水平方向、斜め上向きに限らず、斜め下向き、鉛直上向き、鉛直下向きなど、任意の方向に設定することができる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the centers of the
以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明してきたが、上記の実施形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記の実施形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で、構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行っても良い。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, it is apparent that the above embodiments are merely examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. . Therefore, additions, omissions, replacements, and other modifications of the components may be made without departing from the technical concept and scope of the present invention.
前記表示装置は、物体の浮遊像を表示することができるので、例えば物体、情報、広告等の表示システムなどに適用することができる。結像系をタッチパネルの表示画面に組み込むことで、浮遊像に対して位置入力を行うことが可能な構成とすることもできる。 The display device can display a floating image of an object, and thus can be applied to, for example, a display system of an object, information, an advertisement, and the like. By incorporating the imaging system into the display screen of the touch panel, it is possible to provide a configuration capable of performing position input on the floating image.
10…表示装置、11…第1の結像系、11A,11B…結像素子、11C…回転曲面、12…第2の結像系、12A…結像素子、13A,13B…表示体、14A,14B…第1のディスプレイ、15A,15B…第2のディスプレイ、16A,16B…ハーフミラー、17…結像面(アイリス像面)、17A,17B…像(アイリス像)、18A,18B…光軸、110…第1の結像系、111,112,113,114…レンズ、115…接続部分。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第2の結像系を構成する結像素子が、球対称または光軸に交差する方向に回転中心軸を有する回転対称であるか、球対称または光軸に交差する方向に回転中心軸を有する回転対称である形状の一部を有することを特徴とする浮遊像表示装置。 A second imaging formed of a display body for displaying an image, a first imaging system having two or more imaging elements provided side by side in a direction crossing the optical axis, and a single imaging element And the first imaging system and the second imaging system are arranged in this order from the side of the display body ,
The imaging elements constituting the second imaging system are spherically symmetric or rotationally symmetric with a central axis of rotation in a direction intersecting the optical axis, or spherically symmetric or in a direction intersecting the optical axis. A floating image display device characterized by having a part of a shape that is rotationally symmetric .
前記第2の結像系を構成する結像素子が、球対称または光軸に交差する方向に回転中心軸を有する回転対称であるか、球対称または光軸に交差する方向に回転中心軸を有する回転対称である形状の一部を有することを特徴とする表示方法。 Displaying an image on a display, and a first imaging system and a single imaging element having two or more imaging elements provided in a direction in which the light rays of the image intersect the optical axis a second imaging system consisting comprises the steps of going through in this order,
The imaging elements constituting the second imaging system are spherically symmetric or rotationally symmetric with a central axis of rotation in a direction intersecting the optical axis, or spherically symmetric or in a direction intersecting the optical axis. A display method comprising: a part of a shape that is rotationally symmetrical .
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