(57)【要約】【課題】装置全体を小型化しつつ、あらゆる視点からの立体像観察が可能であること。【解決手段】曲面の中央部に上部開口部１５を備えた上部放物面鏡２と、下部放物面鏡１と、の鏡面を対向させた放物面鏡対Ａと、放物面鏡対Ａの外部に配置され、映像信号に基づいた光を照射するプロジェクター６と、放物面鏡対Ａの内部であって、下部放物面鏡１の曲面の中央部に配置され、プロジェクター６とプロジェクター６の光が照射されるスクリーンとの距離を変えて、プロジェクター６の光の投影領域に像を順次出現させる回転スクリーン部３と、を有する。この立体像表示装置において、放物面鏡対Ａの内側中央部に反射鏡１０を設けると共に、放物面鏡対Ａに上部開口部１５とは異なる位置に光導入用開口部１４ａを設ける。光導入用開口部１４ａを通じて放物面鏡対Ａの内部に導入した光導入用開口部１４ａの光を、反射鏡１０で反射して、回転スクリーン部３に照射する。【選択図】図２
2020076933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面の中央部に一つの開口部を備えた上部放物面鏡と、下部放物面鏡と、の鏡面を対向させた放物面鏡対と、
前記放物面鏡対の外部に配置され、映像信号に基づいた光を照射する光源部と、
前記放物面鏡対の内部であって、前記下部放物面鏡の曲面の中央部に配置され、前記光源部と前記光源部の光が照射されるスクリーンとの距離を変えて、前記光源部の光の投影領域に像を順次出現させる回転スクリーン部と、を有する立体像表示装置において、
前記放物面鏡対の内側中央部に反射鏡を設け、
前記放物面鏡対に前記開口部とは異なる位置に穴部を設け、
前記穴部を通じて前記放物面鏡対の内部に導入した前記光源部の光を、前記反射鏡で反射して、前記回転スクリーン部に照射する
ことを特徴とする立体像表示装置。
【請求項２】
前記穴部は、前記反射鏡の水平方向に配置され、前記光源部からの光束の通過を妨げない大きさに設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の立体像表示装置。
【請求項３】
前記反射鏡は、前記放物面鏡対の内部における前記回転スクリーン部から立体像に至る光路が通過しない領域内に配置されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の立体像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、立体表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の立体表示装置としては、左右両眼に異なる２種類の画像情報を与えることにより立体感を感じさせる方式が映画上映装置やテレビ受信機において一般的であるが、飛び出し感は得られるものの、特定の視点から見た立体物しか表示できない。これに対し、高速回転スクリーンに立体物の断面像を照射して表示する体積型立体表示装置（特許文献１）は、あらゆる視点からの立体像観察を可能とするが、観察者保護の目的で高速回転スクリーンを覆う透明構造物を付加させる必要がある。【０００３】  透明構造物を削除した装置として、放物面鏡を合わせ鏡のように対向配置した内部に回転スクリーンを配置し、上部の放物面鏡の中央開口部の上方に立体像を浮上配置する浮上型の体積型立体表示装置（非特許文献１）が提案されている。【０００４】  図１は従来の立体表示装置の構造配置の一例であり、１０１は下部放物面鏡、１０２は上部放物面鏡、１０３は回転スクリーン、１０４はスクリーン回転駆動部、１０５ａおよび１０５ｂは放物面鏡支持台、１０６は断面像照射用プロジェクター、１０７は断面像照射用プロジェクター１０６から回転スクリーンへの光路、１０８は回転軸、１０９は浮上立体像、１１０は反射鏡、１１１はプロジェクター台座、１１２は装置覆い箱、１１３は反射鏡懸架部材である。【０００５】  図１の従来装置において、断面像照射用プロジェクター１０６から回転スクリーン１０３に複数の断面像をスクリーンの回転に同期させて照射すると、回転スクリーン１０３上に前記複数の断面像の残像集積により立体像が表示される。この立体像は対向した下部放物面鏡１０１と上部放物面鏡１０２との間で反射され上部放物面鏡１０２の中央に開けられた開口部の上方に浮上立体像１０９を結像させる。これによって観察者は可触の浮上立体像を観察可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−３１８３７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日本画像学会ＩＣＪ  ２０１６  Ｆａｌｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇ予稿集，「回転スクリーンを用いた浮上型の体積型立体表示」，ｐ．４９−５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  従来の浮上型の体積型立体表示装置では、放物面鏡対内の回転スクリーンに断面像を照射するための照射光学系を、放物面鏡対の上方に配置することになり、装置全体が大型になってしまう、という問題がある。即ち、図１に示すように、放物面鏡対の上方に、断面像照射用プロジェクター１０６、反射鏡１１０、それらのプロジェクター台座１１１や懸架部品１１３を配置することになるので、装置全体が大型になってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明は、上記問題に着目して、装置全体を小型化しつつ、あらゆる視点からの立体像観察が可能である立体表示装置を提供することを目的とする。【００１０】  上記目的を達成するため、本発明の立体像表示装置は、放物面鏡対と、光源部と、回転スクリーン部と、を有する。放物面鏡対は、曲面の中央部に一つの開口部を備えた上部放物面鏡と、下部放物面鏡と、の鏡面を対向させたものである。光源部は、放物面鏡対の外部に配置され、映像信号に基づいた光を照射する。回転スクリーン部は、放物面鏡対の内部であって、前記下部放物面鏡の鏡面中央部に配置され、前記光源部と前記光源部の光が照射されるスクリーンとの距離を変えて、前記光源部の光の投影領域に像を順次出現させる。この立体像表示装置において、放物面鏡対の内側中央部に反射鏡を設ける。更に、放物面鏡対に開口部とは異なる位置に穴部を設ける。そして、穴部を通じて放物面鏡対の内部に導入した光源部の光を、反射鏡で反射して、回転スクリーン部に照射する。
【発明の効果】
【００１１】  本発明の立体表示装置において、放物面鏡対の内側中央部に反射鏡を設けても、上部放物面鏡の開口部の上方に立体像が浮上形成されることが知見された。このため、本発明の立体表示装置では、放物面鏡対の内側中央部に反射鏡が設けられると共に、放物面鏡対に二つの開口部とは異なる位置に穴部が設けられる。これにより、反射鏡等の照射光学系を、放物面鏡対の上方に配置しなくて良いので、装置全体が小型化される。更に、穴部を通じて放物面鏡対の内部に導入した光源部の光が、反射鏡で反射され、回転スクリーン部に照射される。即ち、スクリーン上に形成された立体像を放物面鏡対により反射させて、上部放物面鏡の開口部の上方に立体像が浮上形成される。従って、装置全体を小型化しつつ、あらゆる視点からの立体像観察が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の立体像表示装置の全体構成図
【図２】本発明の実施形態に係る立体像表示装置の全体構成図
【図３】本発明の実施形態に係る上部放物面鏡の平面図
【図４】本発明の実施形態に係る放物面鏡対の側面図
【図５】本発明の実施形態に係る下部放物面鏡の底面図
【図６】本発明の別の実施形態に係る上部放物面鏡の平面図
【図７】本発明の別の実施形態に係る放物面鏡対の側面図
【図８】本発明の別の実施形態に係る下部放物面鏡の底面図
【図９】本発明の実施形態に係る放物面鏡対内部の光路外領域を示す説明図
【図１０】本発明の実施形態に係る光路外領域内での反射鏡設置位置の説明図
【図１１】図１０記載の反射鏡の設置位置を図１０と直角方向から見た説明図
【図１２】本発明の実施形態に係る回転スクリーン部の平面図
【図１３】本発明の実施に係る回転スクリーン部の斜視図
【図１４】本発明の実施形態に係る別形状の回転スクリーン部の斜視図
【図１５】本発明の実施形態に係る別形状の回転スクリーン部の側面図
【図１６】本発明の実施形態に係る浮上立体像の形成原理を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】  以下、図面を参照して本発明に係る立体表示装置について説明する。但し本発明の立体表示装置は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるべきものではない。なお本実施の形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１４】  図２は本発明の浮上型立体表示装置の構造配置の一例であり、その構成要素として、１は下部放物面鏡、２は上部放物面鏡、３は回転スクリーン部、４はスクリーン回転駆動部（モータ）、５ａと５ｂは放物面鏡支持台、６は断面像照射用のプロジェクター（光源部）、７はプロジェクター６から回転スクリーン部３への光路、８は回転軸、９は浮上立体像、１０は反射鏡、１１はプロジェクター台座、１２は装置覆い箱（ケース）、１３は反射鏡懸架部材である。
【００１５】  プロジェクター台座１１の上部に、プロジェクター６が配置されている。下部放物面鏡１と上部放物面鏡２とは図３〜５に示すように鏡面を向かい合わせに組み合わせ配置されて放物面鏡対Ａとして使用される。放物面鏡対Ａは、放物面鏡支持台５ａ，５ｂに支持されている。放物面鏡対Ａには、プロジェクター６の光導入用開口部１４ａ（穴部）が形成されている。光導入用開口部１４ａは、下部放物面鏡１と上部放物面鏡２の外周接合部に形成されている。なお、光導入用開口部１４ａは、下部放物面鏡１と上部放物面鏡２にいずれかの外周付近に形成されても良い（図６〜図８参照）。プロジェクター６と光導入用開口部１４ａの位置関係は、プロジェクター６の光が光導入用開口部１４ａに水平に入射される位置である。上部放物面鏡２の曲面中央部には、立体像を表示する位置として上部開口部１５を有する。下部放物面鏡１の曲面中央部には、下部開口部１６が形成されている。
【００１６】  スクリーン回転駆動部４は、放物面鏡支持台５ａ，５ｂの間であって、放物面鏡対Ａの下方に配置されている。スクリーン回転駆動部４と回転スクリーン部３は、回転軸８により接続されている。回転軸８は、下部開口部１６から放物面鏡対Ａの内部に挿通されている。放物面鏡対Ａの内部、かつ、下部放物面鏡１の曲面中央部（下部開口部１６）に配置された回転スクリーン部３は図１２および図１３に示す形状のらせん階段状の多段スクリーン面を有する。回転スクリーン部３は、回転軸８を介してスクリーン回転駆動部４により毎分１０００〜３０００回転程度の回転数で回転される。回転スクリーン部３のスクリーン上に形成された立体像は図１６に示す光路を経て上部放物面鏡２の上部開口部１５の上方に浮上立体像を形成する。なお、スクリーン回転駆動部４と回転軸８は、回転スクリーン部３と一体に構成されても良い。この場合、下部開口部１６は不要となる。
【００１７】  図１６は浮上立体像９の形成原理を示す図であり、回転スクリーン部３上に形成された立体像２１から発する光が上部放物面鏡２と下部放物面鏡１とによって反射され上部放物面鏡２の開口部上に浮上立体像９を形成する様相が光路の例２２ａ、２２ｂによって説明される。
【００１８】  放物面鏡対Ａの内側中央部（内部空間）には図９に示す浮上立体像形成用光路が通過しない光路外領域１７が存在する。このため、反射鏡１０は光路外領域１７に図１０に位置を示すように略４５度に設置する。反射鏡１０は反射鏡懸架部材１３によって上部放物面鏡２から懸架固定される。
【００１９】  次に、回転スクリーン部３の詳細について説明する。図１２、図１３は各々本発明の実施形態における回転スクリーンの平面図と斜視図であり、１８は螺旋階段状受光部、１９は回転台座であり１８と１９とで回転スクリーン部３を構成する。
【００２０】  プロジェクター６から発出された光束は反射鏡１０で反射され、螺旋階段状受光部１８上の二等辺三角形状の各階段面に略垂直に投射され、階段状受光部１８の各段の位置に各々断面像を形成し、螺旋階段状受光部１８の階段段数と同数の断面像が回転スクリーン部３上に形成され、各断面像の残像が観察者に同時に知覚されることによって複数の断面像からなる立体像が観察される。
【００２１】  この際、回転スクリーン部３が１回転する間に、階段段数と同じ枚数の断面画像をプロジェクター６から等時間間隔で順次発出することによって、螺旋階段状受光部１８の階段段数と同じ枚数の断面数を持つ立体像が回転スクリーン上に形成される。なお螺旋階段状受光部１８の階段面は白色等としておくことにより明るい立体像を得る上で一般に有利である。
【００２２】  プロジェクター６から発出する照射像としては、ある一つのタイミングで照射する断面画像は、本実施形態では８枚の各断面画像を回転軸中心に角度を８分割した扇型断面像を８断面分集めて円盤状に合成再構築した照射像とすべきことは言うまでもない。また、本実施形態では螺旋階段の段数は８段の例で示したが、螺旋階段状受光部１８は任意の段数の螺旋階段により構成してよく、段数が多いほど、より高精細な立体像を形成することができる。
【００２３】  図１４、図１５は各々本発明の実施形態に係る別形態の回転スクリーンの斜視図と側面図であり、２０は螺旋滑り台状受光部、１９は回転台座であり２０と１９とで回転スクリーン部３を構成する。
【００２４】  断面像照射用のプロジェクター６から発出された光束は反射鏡１０で反射され回螺旋滑り台状受光部２０の螺旋状斜面に略垂直に投射される。この際、回転スクリーンが１回転する間に任意の断面数の断面像を等時間間隔で照射することによって、照射した断面数と同じ断面数を持つ立体像が回転スクリーン上に形成される。螺旋滑り台状スクリーンを使用する場合は、断面像の断面数を、スクリーン１回転中に断面像照射用のプロジェクター６から発出する断面像枚数により任意に設定することができるので、高精細な立体像を得ようとする場合は好都合である。
【００２５】  次に、放物面鏡対Ａの詳細について説明する。図３は上部放物面鏡２の実施形態の平面図であり、１５は浮上立体像表示用の上部開口部、１４ａは放物面鏡対Ａの外部においたプロジェクター６からの照射光を放物面鏡対Ａ内に導入するための光導入用開口部である。図４は上部放物面鏡２と上部放物面鏡２からなる放物面鏡対Ａの側面図、図５は下部放物面鏡１の底面図であり１６は回転スクリーンの回転軸８を通過させるために下部放物面鏡１の中心に設けた下部開口部である。
【００２６】  放物面鏡対Ａの外部においたプロジェクター６からの照射光は光導入用開口部１４ａを通過して放物面鏡対Ａの内部に導入されて、放物面鏡対Ａの内部に設置された反射鏡１０に照射され、反射鏡１０で反射されて回転スクリーン部３に照射され、断面像の残像からなる立体像を形成し、この立体像が放物面鏡対Ａにより反射され、上部放物面鏡２の上部開口部１５を通過して上部放物面鏡２の上方に浮上立体像９を形成する。
【００２７】  図６は上部放物面鏡２の別の実施形態の平面図であり、１５は浮上立体像表示用の上部開口部、１４ｂは外部からの照射光を放物面鏡対Ａ内に導入するための光導入用開口部である。図７は上部放物面鏡２と下部放物面鏡１からなる放物面鏡対Ａの別の実施形態の側面図、図８は下部放物面鏡１の別の実施形態の底面図である。
【００２８】  放物面鏡対Ａの外部からの照射光を放物面鏡対Ａ内に導入するための光導入用開口部１４ｂは、図６〜図８に例を示すように上部放物面鏡２の外周近くに設けても良く、その場合は反射鏡１０による反射光が回転スクリーン部３に位置精度良く照射されるように反射鏡１０の設置角度を、適切に設定すればよい。なお、同様に光導入用開口部は、下部放物面鏡１の外周近くに設けてもよい。
【００２９】  放物面鏡に設ける開口部の大きさに関しては、上部放物面鏡２の上部開口部１５の直径は回転スクリーン部３の直径とおよそ同じ直径とすることが浮上立体像の形成に好都合であり、光導入用開口部１４ａまたは１４ｂの大きさは外部に設置したプロジェクター６からの光束の通過を妨げない大きさと形状に設定すればよい。下部放物面鏡１の開口部１６は回転スクリーンの回転軸８が接触なく通過できる直径に設定すればよい。
【００３０】  寸法として、例えば直径４０ｍｍ高さ２０ｍｍ程度の浮上立体像を得るには回転スクリーン部３の直径を４０〜８０ｍｍ程度、二つの放物面鏡１および２の直径を３００〜６００ｍｍ程度、上部放物面鏡２の上部開口部１５の直径を４０〜８０ｍｍ程度、光導入用開口部１４ａまたは１４ｂの大きさをプロジェクター６からの照射光の光軸に垂直な投影直径として１０〜２０ｍｍ程度とすれば良いが、必ずしも前記数値が唯一の実現条件ではなく、上記と異なる寸法としてもよい。また、上記各数値の定数倍の寸法とすることにより、より大きな浮上立体像や、より小さな浮上立体像を形成する装置とすることができる。
【００３１】  次に、反射鏡１０の詳細について説明する。図９は本発明の実施形態における放物面鏡対Ａ内部の光路外領域１７の形状を示す側面図であり、１７は放物面鏡対内部の浮上立体像形成用光路が通過しない光路外領域を示す。光路外領域１７は放物面鏡対Ａの回転中心を中心軸とする円錐形二つを、底面を共有する形で接続した形状をしており、上部円錐形の高さＨ１、下部円錐形の高さＨ２、共通の円形底面の半径Ｒ、下部放物面鏡１の底面からの高さＨ３により、その形状寸法と位置が示される。
【００３２】  光路外領域１７の形状寸法と位置とは二つの放物面鏡１，２からなる放物面鏡対Ａの直径および高さと、回転スクリーン部３自体の、より厳密には回転スクリーン部３上に照射形成される立体像の、直径と高さと下部放物面鏡１からの高さが決まれば光路計算によって求めることができる。Ｙ軸を放物面鏡の軸方向、Ｘ軸をＹ軸に垂直に設定し、Ｙ１、Ｙ２を各々上部と下部の放物面鏡１，２の回転断面の位置座標、ａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２を放物面鏡の大きさと形状で決まる定数としたとき、上下各々の放物面鏡１，２の断面の座標位置はＹ１＝ａ１Ｘ２＋ｂ１とＹ２＝ａ２Ｘ２＋ｂ２で表されるので、回転スクリーンの軸に平行な外形断面上各頂点から全方向に発する光線が、前記放物線を表す式によって決まる放物面の各点の接線に対する入射角と同一の角度で反射する反射条件を用いて上部放物面鏡２で反射し、引き続き同様に下部放物面（曲面）で同様の反射条件で反射した後、上部開口部１５を通過する光線はコンピュータ等を用いて網羅的に計算し、放物面鏡対Ａの断面図内に記載することによって、光路が通過しない領域の輪郭線を求めることができる。
【００３３】  光路外領域１７の形状寸法と位置とは二つの放物面鏡１，２からなる放物面鏡対Ａの直径および高さと、回転スクリーン部３上に照射形成される立体像の直径と高さと下部放物面鏡１からの高さが決まれば光路計算によって求めることができる。寸法として、直径３００〜６００ｍｍ、高さ５０〜１５０ｍｍ、焦点距離１５０〜３００ｍｍの放物面鏡２個を対向させた放物面鏡対Ａを用いて、下部放物面鏡１の底部に接する位置に置いた直径４０〜８０ｍｍ、高さ３０〜６０ｍｍの円柱状回転スクリーン全体の浮上立体像を上部放物面鏡２の上部開口部１５上に形成する際に、放物面鏡対Ａ内部に計算される有効光路から求めた光路外領域１７の大きさは概略でＨ１＝４０〜８０ｍｍ前後、Ｈ２＝１５〜３０ｍｍ前後、Ｈ３＝８０〜１５０ｍｍ前後、半径Ｒ＝２０〜４０ｍｍ前後と光路計算で求められる。
【００３４】  図１０は本発明の実施形態において、放物面鏡対Ａ内部の光路外領域１７の内部に反射鏡１０を設置した状態を説明する図であり、図１１は図１０とは直角方向から見た状態を説明する図であり、１７ａは光路外領域１７の範囲を示す境界線である。図１１は放物面鏡対Ａに設けた光導入用開口部１４ａの位置から見た説明図となっている。
【００３５】  反射鏡１０の大きさと設置位置は光路外領域内からはみ出さないように設置することが望ましく、光路外領域１７の最大直径と略同一寸法の円形の鏡、より望ましくは光路外領域１７の最大直径と略同一寸法の短径と、短径の略１．４倍の長径からなる楕円形の鏡を放物面鏡の中心軸に対して略４５度傾けて、楕円形上の場合は長軸方向を上下に配して設置することが望ましい。
【００３６】  ただし、反射鏡１０の大きさと設置位置は光路外領域内から一部はみ出している場合の影響としては、浮上立体像９を観察可能な視野角が減じたり、浮上立体像９の明るさが暗くなったり、表示可能な浮上立体像９の大きさが減じたりする程度であり、反射鏡１０の大きさと設置位置は前記影響の程度を実用的に判断しながら決定すればよく、光路外領域内から全くはみ出さないように設置することが必ずしも必須ではない。
【００３７】  次に、本発明の立体像表示装置の作用について説明する。まず、本発明の立体像表示装置の動作作用について説明する。これを動作するには、光導入用開口部１４ａを通して、プロジェクター６から下部放物面鏡１と上部放物面鏡２で囲まれる内部空間（放物面鏡対Ａの内部空間）に断面像（光）を照射する。そして、断面像は、下部放物面鏡１と上部放物面鏡２で囲まれる内側中央部（放物面鏡対Ａの内側空間中央部）に設置した反射鏡１０で反射させる。反射鏡１０で反射された断面像は、回転スクリーン部３に照射される。そして、回転スクリーン部３に断面像を照射すると、残像効果により回転スクリーン部３上に立体像が表示される。
【００３８】  この立体像は図１６に光路２２ａ，２２ｂで例を示したように対向した下部放物面鏡１と上部放物面鏡２との間で反射され上部放物面鏡２の上部開口部１５の上方に浮上立体像９を結像させる。これによって観察者は可触の浮上立体像（立体観察像）を観察可能である。
【００３９】  この際、プロジェクター６にはパーソナルコンピュータ等を接続し、表示したい立体の断面像データをプロジェクター６に送信する。回転スクリーン部３はスクリーン回転駆動部４から回転軸８を介して高速回転させることによって、ちらつき感のない残像を形成し、複数の残像の集積による立体像を表示することができる。
【００４０】  ここで、「残像効果」とは人間の視覚認識作用として、ある瞬間に視覚認識された画像が、その画像の消失後もある一定の時間は認識が維持されることを言い、この残像作用によって、充分短時間の間に複数の画像が提示された場合は、その複数画像が重複集積された画像が認識されることになる。本発明の構成においては回転スクリーン部３が一回転する短時間の間に提示される複数の断面画像が重複集積して認識されることによって、断面像の集積による立体像が認識されることを原理として利用している。
【００４１】  このような構成によって、装置覆い箱１２の内部領域にプロジェクター６、反射鏡１０、反射鏡懸架部材１３等を隠蔽することができ、観察者からは覆い箱１２の上部に浮上立体像９のみが視認され、図１に示す従来装置のようにプロジェクター台座１１１に遮られることなく、覆い箱１２の周囲から立体像を鑑賞可能である。
【００４２】  なお、放物面鏡対Ａの中心軸の上下中央付近には、浮上立体像形成のための光路が通過しない領域が存在するので、その光路非通過領域内に反射鏡１０を設置することにより、浮上立体像９の一部が欠けたり像の明るさが暗くなったり、観察可能角度が減じたりする等の問題を避けることができる。
【００４３】  次に、本発明の立体像表示装置の特徴作用について説明する。例えば、図１に示す従来の浮上型の体積型立体表示装置では、照射光学系（断面像照射用プロジェクター１０６、プロジェクター台座１１１、反射鏡１１０等）を装置覆い箱１１２の上部すなわち上部放物面鏡１０３の中央開口部の上方に配置することになり、表示装置全体が大型となる、という問題がある。
【００４４】  これに対し、本発明の実施形態では、放物面鏡対Ａの内側中央部に反射鏡１０が設けられると共に、放物面鏡対Ａに上部開口部１５と下部開口部１６とは異なる位置に光導入用開口部１４ａが設けられる。即ち、本発明の立体表示装置において、放物面鏡対Ａの内側中央部に反射鏡１０を設けても、上部放物面鏡３の上部開口部１５の上方に立体像が浮上形成されることが知見された。このため、本発明の立体表示装置では、放物面鏡対Ａの内側中央部に反射鏡１０が設けられると共に、放物面鏡対Ａに光導入用開口部１４ａが設けられる。これにより、図１に示す従来の反射鏡１１０等の照射光学系を、放物面鏡対Ａの上方すなわち装置覆い箱１２の上部に配置しなくて良いので、装置全体が小型化される。
【００４５】  また、本発明の実施形態では、光導入用開口部１４ａを通じて放物面鏡対Ａの内部に導入したプロジェクター６の断面像（光）が、反射鏡１０で反射されて、回転スクリーン部３に照射される。即ち、スクリーン上に形成された立体像を放物面鏡対Ａにより反射させて、上部放物面鏡２の上部開口部１５の上方に立体像が浮上形成される。
【００４６】  このように、反射鏡１０と光導入用開口部１４ａ，１４ｂが設けられ、プロジェクター６の断面像が、反射鏡１０で反射されて、回転スクリーン部３に照射されることにより、装置全体を小型化しつつ、あらゆる視点からの立体像観察が可能である。
【００４７】  ここで、例えば、図１に示す従来の浮上型の体積型立体表示装置には、照射光学系（断面像照射用プロジェクター１０６、プロジェクター台座１１１、反射鏡１１０等）の存在が観察位置に制限を加え、更に照射光学系が立体像観察者の視野内に立体像と共存するため目障りなことが浮上立体像の鑑賞環境としての欠点である。換言すると、従来装の照射光学系が、立体像とその観察者との間を遮っていたため、立体像表示装置としては鑑賞性を損なうという欠点がある。
【００４８】  これに対し、本発明の実施形態では、反射鏡１０と光導入用開口部１４ａが設けられ、プロジェクター６の断面像が、反射鏡１０で反射されて、回転スクリーン部３に照射される構成により、照射光学系が、装置覆い箱１２に収容されるので、装置覆い箱１２の上部には、立体像のみを表示することが可能である。このため、装置の周囲において、照射光学系に遮られることなく、立体像を観察することが可能である。従って、立体像観察者には、立体像のみが視認され、立体像のみが視覚的に強調されるので、立体像の鑑賞装置として鑑賞性を従来よりも高めることができる。
【００４９】  このような、本発明の立体表示装置は、例えば、アミューズメントパークのアトラクションとしてアニメーションのキャラクター等の立体像を浮上表示させたとき、何の仕掛けもなく立体像が浮かんでいるように感じられることにより、照射系装置／部材群が視野内に見えている従来技術に比べて、驚き、不思議に感じる効果が格段に高くアトラクションとしての価値が従来に比べ高まる。また、医療用途等で手術予定の臓器等を表示したり、教育用に臓器等を表示させる際にも、照射系装置／部材群が隠蔽されている構成は表示装置風位周囲の観察者にとって障害物なく観察できるので、より望ましい。
【００５０】  更に、本発明の実施形態では、光導入用開口部１４ａは、反射鏡１０の水平方向に配置され、プロジェクター６からの光束の通過を妨げない大きさに設定される。即ち、プロジェクター６、光導入用開口部１４ａ及び反射鏡１０が、水平方向に一直線上に配置される。このため、装置の上方への大型化が更に抑えられる。加えて、光導入用開口部１４ａがプロジェクター６からの光束の通過を妨げない大きさに設定され、かつ、この大きさの範囲で最小に設定されることにより、浮上立体像の形成に重要な放物面鏡中央部の有効反射面積を削減することが少なくなるので、浮上立体像の明るさや観察可能視野角の減少を最小限とすることができる。
【００５１】  更に、本発明の実施形態では、反射鏡１０は、放物面鏡対Ａの内部における回転スクリーン部３から立体像に至る光路が通過しない領域（光路外領域１７）内に配置されている。従って、浮上立体像の明るさや観察可能視野角の減少を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】  本発明の立体表示装置は、次のような分野で使用が期待される。以下に、「アトラクション」、「医療用途」、「工業用途」に分けて説明する。【００５３】  まず、アトラクションの分野について説明する。アミューズメントパーク等のアトラクションとして、例えばアニメキャラクター等の立体像を浮上表示することによって入場者の驚きを実現し、人気のアトラクションを実現することが期待される。すなわち、例えばスターウォーズのＳＦ映画において、遠隔地のライヤ姫がそこに居るかのようにディスプレイされるホログラフィー表示場面のようなシーンを、実際にアトラクションとして実現できる。このような用途で立体像に危険性なく触れられることはアミューズメント用途では決定的に大きなメリットである【００５４】  次に、医療用途の分野について説明する。臓器や脳等の手術部位を立体表示し、施術部位を事前に確認して手術の安全性を高めるための事前シミュレーション装置として期待できる。同じく臓器や脳等の立体表示により、医学生等に対し教育効果をより高められる医療教育ツールとしても期待できる。このような用途で立体像に危険性なく触れられ、かつ像の周囲に観察を遮る構造物がなく観察しやすいことは術前の事前確認でも教育用途でも決定的に大きなメリットである。【００５５】  続いて、工業用途の分野について説明する。近年では３Ｄプリンタを用いて様々な立体モデルを作ることができるが、３Ｄプリントには製作時間が長く製作コストも高い難点がある。本立体表示装置を３Ｄプリンタ用の確認用ディスプレイ装置として用い、３Ｄプリンタでの製作を開始する以前に製作予定の立体モデルを本立体表示装置により３Ｄ表示し、仕上がり予定物を事前に確認することにより、立体物の製作を実際に始める前に問題点を発見し、必要な３Ｄデータの手直しを完了してから最終的な３Ｄプリント工程に入ることにより、３Ｄプリントの失敗による無駄な製作時間や製作コストを削減することが期待される。このような用途においても、立体像に危険性なく触れられ、かつ像の周囲に観察を遮る構造物がなく観察しやすいことは実用上大きなメリットである。
【符号の説明】
【００５６】１：下部放物面鏡
２：上部放物面鏡
３：回転スクリーン部
４：スクリーン回転駆動部
５ａ、５ｂ：放物面鏡支持台
６：プロジェクター
７：光路
８：回転軸
９：浮上立体像
１０：反射鏡
１１：プロジェクター台座
１２：装置覆い箱
１３：反射鏡懸架部材
１４ａ、１４ｂ：光導入用開口部
１５：上部開口部
１６：下部開口部
１７：光路外領域
１７ａ：光路外領域の輪郭線
１８：階段状受光部
１９：回転台座
２０：螺旋滑り台状受光部
２１：回転スクリーン上に形成されたスクリーン立体像
２２ａ、２２ｂ：スクリーン立体像から浮上立体像への光路
Ａ：放物面鏡対
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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