(57)【要約】【課題】複数の体験者が同時に裸眼で立体画像を視認することができる立体画像表示システムを提供する。【解決手段】水平に置かれた再帰反射シート１の周囲に体験者Ｍの両眼の間隔に対応付けて、それぞれ複数個のプロジェクタ３と半透鏡２を配置する。各プロジェクタ３には、表示対象であるオブジェクトを全周囲から撮影した視差画像が与えられる。隣り合う２つのプロジェクタ３から照射された画像光（左右の視差画像）は半透鏡２で反射されて再帰反射シート１に入射する。入射した２つの画像光はそれぞれ再帰反射シート１で入射方向に反射される。２つの反射光は半透鏡２を透過して体験者Ｍの右眼と左眼にそれぞれ分離して入射する。これにより体験者Ｍは再帰反射シート１の全周囲から、それぞれの方向から見たオブジェクトの立体画像を視認することができる。【選択図】図１
2010002894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両眼視差のある画像を体験者の左右の眼に分離して入射させて立体画像を視認させるようにした立体画像表示システムであって、
略水平に配置された光入射面を有し、前記光入射面に入射した光を入射方向に反射させる再帰反射光学手段と、
前記再帰反射光学手段の周囲に予め設定された視認可能領域に居る体験者が前記再帰反射光学手段を見たときの視野を横切るように配設された半透鏡と、
前記半透鏡に向けて、体験者が居る側とは反対側から画像光を照射する画像光照射手段と、
前記画像光照射手段に画像を送信する画像送信手段とを備え、
前記半透鏡は、前記画像光照射手段から照射された画像光を前記再帰反射光学手段に向けて反射するとともに、
前記半透鏡で反射された画像光が体験者の視野に対して光学的に共役になるように、前記画像光照射手段と前記半透鏡との位置関係が設定されており、
前記半透鏡と前記画像光照射手段と含む投影ユニットが、前記再帰反射光学手段の周囲に複数個配置されているとともに、前記各投影ユニットの間隔は、前記各投影ユニットに対応する前記視認可能領域が体験者の両眼の間隔となるように設定されており、
前記画像送信手段は、表示対象であるオブジェクトを前記各投影ユニットの配置位置に対応する方向から見たときの視差画像を、前記各投影ユニットの配置位置に応じて、前記各投影ユニットの前記画像光照射手段に与える
ことを特徴とする立体画像表示システム。
【請求項２】
両眼視差のある画像を体験者の左右の眼に分離して入射させて立体画像を視認させるようにした立体画像表示システムであって、
略水平に配置された光入射面を有し、前記光入射面に入射した光を入射方向に反射させる再帰反射光学手段と、
前記再帰反射光学手段の周囲に予め設定された視認可能領域に居る体験者が前記再帰反射光学手段を見たときの視野方向から、前記再帰光学手段に向けて画像光を照射する画像光照射手段と、
前記画像光照射手段に画像を送信する画像送信手段とを備え、
前記画像光照射手段は、前記再帰反射光学手段の周囲に複数個配置されているとともに、前記各画像光照射手段の間隔は、前記各画像光照射手段に対応する前記視認可能領域が体験者の両眼の間隔となるように設定されており、
前記画像送信手段は、表示対象であるオブジェクトを前記各画像光照射手段の配置位置に対応する方向から見たときの視差画像を、前記各画像光照射手段の配置位置に応じて、前記各画像光照射手段に与える
ことを特徴とする立体画像表示システム。
【請求項３】
両眼視差のある画像を体験者の左右の眼に分離して入射させて立体画像を視認させるようにした立体画像表示システムであって、
略水平に配置された光入射面を有し、前記光入射面に入射した光を、平面視では入射方向と同じ方向であるが、側面視では上方向又は下方向に外れた方向に光を屈折して反射させる再帰反射光学手段と、
平面視では、前記再帰反射光学手段の周囲に予め設定された視認可能領域に居る体験者が前記再帰反射光学手段を見たときの視野方向と同じ方向であるが、側面視では、前記再帰反射光学手段からの反射光が通過する領域から下側又は上側に外れた位置から、前記再帰反射光学手段に向けて画像光を照射する画像光照射手段と、
前記画像光照射手段に画像を送信する画像送信手段とを備え、
前記画像光照射手段は、前記再帰反射光学手段の周囲に複数個配置されているとともに、前記各画像光照射手段の間隔は、前記各画像光照射手段に対応する前記視認可能領域が体験者の両眼の間隔となるように設定されており、
前記画像送信手段は、表示対象であるオブジェクトを前記各画像光照射手段の配置位置に対応する方向から見たときの視差画像を、前記各画像光照射手段の配置位置に応じて、前記各画像光照射手段に与える
ことを特徴とする立体画像表示システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の立体画像表示システムにおいて、前記システムは更に、
前記再帰反射光学手段の周囲の視認可能領域に居る体験者を検出する体験者検出手段と、
前記体験者検出手段によって体験者が検出されている場合に、その検出された体験者の位置に対応した前記画像光照射手段だけを稼動状態にし、それ以外の前記画像光照射手段を非稼動状態にする制御手段と
を備えることを特徴とする立体画像表示システム。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の立体画像表示システムにおいて、前記システムは更に、
前記再帰反射光学手段の周囲の視認可能領域を含む所定エリア内にいる体験者を検出する体験者検出手段と、
前記体験者検出手段によって体験者が検出されている場合に、その検出された体験者の位置に対応した前記画像光照射手段を稼動状態にするとともに、前記所定エリアに対応する他の前記画像光照射手段も稼動状態にし、前記エリアを外れた前記画像光照射手段を非稼動状態にする制御手段と
を備えたことを特徴とする立体画像表示システム。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の立体画像表示システムにおいて、
前記体験者検出手段は、複数個のセンサで体験者を検出するように構成されており、
前記制御手段は、前記複数個のセンサの全てによって体験者が検出されている場合に、前記画像光照射手段を稼動状態にする
ことを特徴とする立体画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特殊なメガネを用いることなく両眼視差のある画像（右眼用画像と左眼用画像）を体験者の左右の眼に分離して入力し、立体画像として視認することができる立体画像表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の立体画像表示システムとして、再帰反射スクリーンを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。以下、図１５及び図１６を参照して従来の立体画像表示システムについて説明する。図１５は、再帰反射スクリーンを利用した表示装置の原理説明に供する側面図、図１６は、従来の立体画像表示システムの概略構成を示した平面図である。
【０００３】
再帰反射スクリーンを利用した表示装置は、図１５に示すように、体験者Ｍの視線方向に再帰反射スクリーン２１が立位状態で配置されている。体験者Ｍと再帰反射スクリーン２１と間に、半透鏡２２が設けられている。この半透鏡２２の光入射面は体験者Ｍの顔面と正対している。さらに、所定画角の画像光Ｌ１を半透鏡２２に向けて照射するプロジェクタ２３が設けられている。プロジェクタ２３から照射される画像光Ｌ１の画角と、その画像光Ｌ１の半透鏡２２に対する入射角度を適宜に設定することにより、画像体験領域に居る体験者Ｍが半透鏡２２を介して再帰反射スクリーン２１を見たときの視野と、半透鏡２２で画像光Ｌ１が反射されて再帰反射スクリーン２１に投影したときの画像光Ｌ２とを重畳させるようにする。再帰反射スクリーン２１は、画像光Ｌ２をその入射方向に反射する特性を有するので、再帰反射スクリーン２１に投影された画像光Ｌ２は、その入射方向に反射され、更に半透鏡２２を透過して体験者Ｍの眼に入射する。このようにして体験者Ｍは、画像光Ｌ２を視認することができる。
【０００４】
このような表示の仕組みを利用して、従来の立体画像表示システムは構成されている。以下、図１６を参照する。この立体画像表示システムは、右眼用の画像光Ｌ１Ｒを照射するプロジェクタ２３Ｒと、左眼用の画像光Ｌ１Ｌを照射するプロジェクタ２３Ｌと、２つの半透鏡２２Ａ、２２Ｂなど備えている。プロジェクタ２３Ｒから照射された右眼用の画像光Ｌ１Ｒは、半透鏡２２Ａと２２Ｂによってその順に反射されて再帰反射スクリーン２１に投影される。投影された画像光Ｌ２Ｒは、その入射方向に反射され、半透鏡２２Ａ、２２Ｂを透過して体験者Ｍの右眼に入射する。一方、プロジェクタ２３Ｌから照射された左眼用の画像光Ｌ１Ｌは、半透鏡２２Ａを透過し、次に半透鏡２２Ｂによって反射されて再帰反射スクリーン２１に投影される。投影された画像光Ｌ２Ｌは、その入射方向に反射され、半透鏡２２Ａ、２２Ｂを透過して体験者Ｍの左眼に入射する。画像光Ｌ２Ｒ、Ｌ２Ｌは視差画像であるので、体験者Ｍは立体画像を視認することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１１３４７６号公報（段落００１４〜００５９、図１〜図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような構成を有する従来の立体画像表示システムは、比較的に簡単な構成で立体画像を裸眼で視認することはできるが、特定の（一人の）体験者のみが立体画像を視認することができるだけで、複数の体験者が同時に立体画像を視認することができないという問題点がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、複数の体験者が同時に裸眼で立体画像を視認することができる立体画像表示システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、両眼視差のある画像を体験者の左右の眼に分離して入射させて立体画像を視認させるようにした立体画像表示システムであって、略水平に配置された光入射面を有し、前記光入射面に入射した光を入射方向に反射させる再帰反射光学手段と、前記再帰反射光学手段の周囲に予め設定された視認可能領域に居る体験者が前記再帰反射光学手段を見たときの視野を横切るように配設された半透鏡と、前記半透鏡に向けて、体験者が居る側とは反対側から画像光を照射する画像光照射手段と、前記画像光照射手段に画像を送信する画像送信手段とを備え、前記半透鏡は、前記画像光照射手段から照射された画像光を前記再帰反射光学手段に向けて反射するとともに、前記半透鏡で反射された画像光が体験者の視野に対して光学的に共役になるように、前記画像光照射手段と前記半透鏡との位置関係が設定されており、前記半透鏡と前記画像光照射手段と含む投影ユニットが、前記再帰反射光学手段の周囲に複数個配置されているとともに、前記各投影ユニットの間隔は、前記各投影ユニットに対応する前記視認可能領域が体験者の両眼の間隔となるように設定されており、前記画像送信手段は、表示対象であるオブジェクトを前記各投影ユニットの配置位置に対応する方向から見たときの視差画像を、前記各投影ユニットの配置位置に応じて、前記各投影ユニットの前記画像光照射手段に与えることを特徴とする。
【０００９】
［作用・効果］請求項1に記載の発明によれば、体験者の居る位置、即ち体験者の左右の眼が視認可能領域に位置しているとき、例えば右眼の位置に対応した投影ユニットの画像光照射手段から照射された画像光は、半透鏡で反射されて再帰反射光学手段の光入射面に入射する。再帰反射光学手段に入射した画像光は入射方向を反射され、半透鏡を透過して体験者の右眼に入射する。同様に、前記投影ユニットの隣りにある投影ユニット、即ち、左眼の位置に対応した投影ユニットの画像光照射手段から照射された画像光は、半透鏡及び再帰反射光学手段でそれぞれ反射された後、半透鏡を透過して体験者の左眼に入射する。前記２つの画像光照射手段には、画像送信手段から前記２つの投影ユニットの配置位置に対応する方向から見たときのオブジェクトの視差画像が送信されているので、体験者は、体験者の居る方向から見たオブジェクトの立体画像を視認することができる。再帰反射光学手段の周囲の別の個所（別の視認可能領域）に居る体験者には、その体験者の位置に応じた２つの投影ユニットから、その体験者の居る方向から見たオブジェクトの視差画像に対応する画像光が照射されて、その体験者の両眼に２つの画像光が分離して入射する。したがって、その体験者は、体験者の居る方向から見たオブジェクトの立体画像を視認することができる。このように、再帰反射光学手段の周囲に居る複数の体験者が、各々の居る方向から見たオブジェクトの立体画像を同時に視認することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、両眼視差のある画像を体験者の左右の眼に分離して入射させて立体画像を視認させるようにした立体画像表示システムであって、略水平に配置された光入射面を有し、前記光入射面に入射した光を入射方向に反射させる再帰反射光学手段と、  前記再帰反射光学手段の周囲に予め設定された視認可能領域に居る体験者が前記再帰反射光学手段を見たときの視野方向から、前記再帰光学手段に向けて画像光を照射する画像光照射手段と、前記画像光照射手段に画像を送信する画像送信手段とを備え、前記画像光照射手段は、前記再帰反射光学手段の周囲に複数個配置されているとともに、前記各画像光照射手段の間隔は、前記各画像光照射手段に対応する前記視認可能領域が体験者の両眼の間隔となるように設定されており、前記画像送信手段は、表示対象であるオブジェクトを前記各画像光照射手段の配置位置に対応する方向から見たときの視差画像を、前記各画像光照射手段の配置位置に応じて、前記各画像光照射手段に与えることを特徴とする。
【００１１】
［作用・効果］請求項２に記載の発明によれば、体験者の居る位置、即ち体験者の左右の眼が視認可能領域に位置しているとき、例えば右眼の位置に対応した投影ユニットの画像光照射手段から照射された画像光は再帰反射光学手段の光入射面に入射する。再帰反射光学手段に入射した画像光は入射方向を反射されて画像光照射手段に戻るので、その画像光照射手段に遮られる。即ち、再帰反射光学手段で再帰反射された光は、体験者に視認されない。しかし、再起反射光学手段に入射した光は、その全てが入射方向に反射されるわけではなく、再帰反射手段の精度に起因して、入射した光の一部は入射方向を中心として拡散して反射する。この拡散反射光が体験者の眼（ここでは右眼）に入射する。同様に、前記投影ユニットの隣りにある投影ユニット、即ち、左眼の位置に対応した投影ユニットの画像光照射手段から照射された画像光は再帰反射光学手段で反射され、その反射光のうちの拡散反射光が体験者の左眼に入射する。前記２つの画像光照射手段には、画像送信手段から前記２つの投影ユニットの配置位置に対応する方向から見たときのオブジェクトの視差画像が送信されているので、体験者は、体験者の居る方向から見たオブジェクトの立体画像を視認することができる。同様に、再帰反射光学手段の周囲の別の個所（別の視認可能領域）に居る体験者も、その体験者が居る方向から見たオブジェクトの立体画像を視認することができる。このように、再帰反射光学手段の周囲に居る複数の体験者が、各々の居る方向から見たオブジェクトの立体画像を同時に視認することができる。請求項２に記載の発明によれば、再帰反射光学手段からの拡散反射光を利用するので請求項１に記載の発明のものに比べて、半透鏡を使用しないのでシステムの構成を簡素化することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、両眼視差のある画像を体験者の左右の眼に分離して入射させて立体画像を視認させるようにした立体画像表示システムであって、略水平に配置された光入射面を有し、前記光入射面に入射した光を、平面視では入射方向と同じ方向であるが、側面視では上方向又は下方向に外れた方向に光を屈折して反射させる再帰反射光学手段と、  平面視では、前記再帰反射光学手段の周囲に予め設定された視認可能領域に居る体験者が前記再帰反射光学手段を見たときの視野方向と同じ方向であるが、側面視では、前記再帰反射光学手段からの反射光が通過する領域から下側又は上側に外れた位置から、前記再帰反射光学手段に向けて画像光を照射する画像光照射手段と、前記画像光照射手段に画像を送信する画像送信手段とを備え、前記画像光照射手段は、前記再帰反射光学手段の周囲に複数個配置されているとともに、前記各画像光照射手段の間隔は、前記各画像光照射手段に対応する前記視認可能領域が体験者の両眼の間隔となるように設定されており、前記画像送信手段は、表示対象であるオブジェクトを前記各画像光照射手段の配置位置に対応する方向から見たときの視差画像を、前記各画像光照射手段の配置位置に応じて、前記各画像光照射手段に与えることを特徴とする。
【００１３】
［作用・効果］請求項３に記載の発明によれば、体験者の居る位置、即ち体験者の左右の眼が視認可能領域に位置しているとき、例えば右眼の位置に対応した投影ユニットの画像光照射手段から照射された画像光は再帰反射光学手段の光入射面に入射する。請求項３記載の発明で用いられる再帰反射光学手段は、その光入射面に入射した光を、平面視では入射方向と同じであるが、側面視では上方向又は下方向に光を屈折して反射する。従って、この再帰反射光学手段で反射された光は、画像光照射手段の上方向又は下方向を通過して戻るので、画像光照射手段に遮られることはない。このようにして再帰反射光学手段で屈折して反射された反射光が体験者の眼（ここでは右眼）に入射する。同様に、前記投影ユニットの隣りにある投影ユニット、即ち、左眼の位置に対応した投影ユニットの画像光照射手段から照射された画像光は再帰反射光学手段で屈折して反射され、その反射光が体験者の左眼に入射する。前記２つの画像光照射手段には、画像送信手段から前記２つの投影ユニットの配置位置に対応する方向から見たときのオブジェクトの視差画像が送信されているので、体験者は、体験者の居る方向から見たオブジェクトの立体画像を視認することができる。同様に、再帰反射光学手段の周囲の別の個所（別の視認可能領域）に居る体験者も、その体験者が居る方向から見たオブジェクトの立体画像を視認することができる。このように、再帰反射光学手段の周囲に居る複数の体験者が、各々の居る方向から見たオブジェクトの立体画像を同時に視認することができる。請求項３に記載の発明によれば、再帰反射光学手段から屈折して反射される光を利用するので、視認される立体画像の輝度を低下させることなく、しかも、半透鏡を使用しないのでシステムの構成を簡素化することができる。
【００１４】
上述した本発明に係る立体画像表示システムにおいて、好ましくは、前記再帰反射光学手段の周囲の視認可能領域に居る体験者を検出する体験者検出手段と、前記体験者検出手段によって体験者が検出されている場合に、その検出された体験者の位置に対応した前記画像光照射手段だけを稼動状態にし、それ以外の前記画像光照射手段を非稼動状態にする制御手段とを備える（請求項４記載の発明）。
【００１５】
このように構成すれば、体験者検出手段が、再帰反射光学手段の周囲に居る体験者を検出している場合に、その検出された体験者の位置に対応した画像光照射手段だけを稼動状態にし、それ以外の画像光照射手段を非稼動状態にするので、体験者の居ない方向への画像光の無駄な照射を無くし、電力消費の低減及び画像送信手段の負担の軽減を図ることができる。
【００１６】
上述した本発明に係る立体画像表示システムにおいて、好ましくは、前記再帰反射光学手段の周囲の視認可能領域を含む所定エリア内にいる体験者を検出する体験者検出手段と、  前記体験者検出手段によって体験者が検出されている場合に、その検出された体験者の位置に対応した前記画像光照射手段を稼動状態にするとともに、前記所定エリアに対応する他の前記画像光照射手段も稼動状態にし、前記エリアを外れた前記画像光照射手段を非稼動状態にする制御手段とを備える（請求項５記載の発明）。
【００１７】
このように構成すれば、非稼動状態にある画像光照射手段を稼動状態に移行する際の表示の遅延による不自然さを防止することができる。すなわち、非稼動状態にある画像光照射手段を稼動状態にする場合、直ぐには十分な明度が得られないのが普通である。そのため、体験者が移動した後に、新たな位置に対応した画像光照射手段を非稼動状態から稼動状態に切り換えたのでは、体験者に画像光を送るのが遅れてしまうという不都合を生じる。そこで、体験者検出手段が再帰反射光学手段の周囲の視認可能領域を含む所定エリア内にいる体験者を検出するように構成する。そして、所定エリア内に体験者が居ることが検出されると、そのエリアに対応する全ての画像光照射手段を稼動状態にしておく。このようにすれば、体験者がそのエリア内で移動しても、予めそのエリアに対応した画像光照射手段は稼動状態になっているので、表示の遅延を防止することができる。
【００１８】
上述した本発明に係る立体画像表示システムにおいて、好ましくは、前記体験者検出手段は、複数個のセンサで体験者を検出するように構成されており、前記制御手段は、前記複数個のセンサの全てによって体験者が検出されている場合に、前記画像光照射手段を稼動状態にする（請求項６記載の発明）。
【００１９】
こうのように構成すれば、体験者の誤検出を防止することができる。即ち、単一のセンサで体験者を検出するように構成すると、そのセンサが視認可能領域から離れた位置に立っている人物を誤検出したり、或いは、外光変化により誤動作すると、不所望に画像光照射手段が稼動状態になる。しかし、複数個のセンサで体験者を検出するように構成し、複数個の全てのセンサが体験者を検出した場合に画像光照射手段を稼動状態にすれば、一つのセンサが誤動作しても、画像光照射手段が不所望に稼動状態になるのを回避することができる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載の発明によれば、再帰反射光学手段の周囲に居る複数の体験者が同時に、各々の方向から見たオブジェクトの立体画像を視認することができる。また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明のものに比べて、半透鏡を使用しないのでシステムの構成を簡素化することができる。さらに、請求項３に記載の発明によれば、再帰反射光学手段から屈折して反射される光を利用するので、視認される立体画像の輝度を低下させることなく、しかも、半透鏡を使用しないのでシステムの構成を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１に係る立体画像表示システムの光学系の概略構成を示した平面図である。
【図２】実施例１で使用される投影ユニットの説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】（ａ）は隣り合う投影ユニットの配置関係を示す図、（ｂ）は隣り合う投影ユニット間の角度の説明に供する図である。
【図４】画像送信装置と各投影ユニットとの関係を示したブロック図である。
【図５】画像送信装置から送信される視差画像の説明図である。
【図６】実施例２に係る立体画像表示システムの要部を示した側面図である。
【図７】実施例２に係る立体画像表示システムの要部を示した平面図である。
【図８】実施例３で使用される再帰反射シートからの拡散反射光の説明に供する図である。
【図９】（ａ）は実施例３に係る立体画像表示システムの要部構成を示した側面図、（ｂ）は平面図である。
【図１０】実施例４で使用される再帰反射シートの屈折反射の説明図である。
【図１１】実施例４に係る立体画像表示システムの要部構成を示した側面図である。
【図１２】実施例４で使用される再帰反射シートの一部拡大断面図である。
【図１３】実施例４で使用される再帰反射シートとプロジェクタの配置関係を示す図である。
【図１４】実施例４で使用される砲弾型のガラスビーズにおける光の反射の説明に供する図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面である。
【図１５】再帰反射スクリーンを利用した従来の表示装置の原理説明に供する側面図である。
【図１６】従来の立体画像表示システムの概略構成を示した平面図である。
【実施例１】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。
図１は、実施例１に係る立体画像表示システムの光学系の概略構成を示した平面図である。なお、実施例１に係る立体画像表示システムは、請求項１に記載の発明に対応している。
【００２３】
本実施例に係る立体画像表示システムは、両眼視差のある画像（視差画像）を体験者Ｍの左右の眼に分離して入射させて立体画像を視認させるようになっている。光学系の中心部に再帰反射シート１が略水平姿勢で置かれており、この再帰反射シート１の周囲に予め設定された視認可能領域に居る複数の体験者Ｍ（ＭＡ、ＭＢ、・・・）が、特殊な眼鏡などを装着することなく同時に立体画像を視認できるようになっている。
【００２４】
ここで視認可能領域とは、立体画像を視認することができる、即ち視差画像光を入射することができる体験者Ｍの眼の位置的範囲をいう。例えば、図１中に符号ＡＬで示した領域は、体験者ＭＡの左眼の視認可能領域である。体験者ＭＡの左眼がこの視認可能領域ＡＬにあるときに体験者ＭＡの左眼は左眼用の視差画像を入射することができる。また、符号ＡＲで示した領域は、体験者ＭＡの右眼の視認可能領域である。体験者ＭＡの右眼がこの視認可能領域ＡＲにあるときに体験者ＭＡの右眼は右眼用の視差画像を入射することができる。従って、隣り合う視認可能領域ＡＬ、ＡＲ（以下、両者を特に区別しない場合は、符号Ａを付す）は、体験者Ｍの両眼の間隔と同じ距離になるように設定されている。このような視認可能領域Ａが再帰反射シート１の周囲に予め多数設定されているのである。
【００２５】
再帰反射シート１は、平台などに置かれることにより略水平姿勢になった光入射面１ａを有し、この光入射面に入射した光を入射方向に反射させる光学シートである。このような再帰反射シート１は、微小な球形のガラスビーズをシートの全面に接着剤で被着することにより形成することができる。この再帰反射シート１は、本発明（請求項１に記載の発明）における再帰反射光学手段に相当する。
【００２６】
再帰反射シート１の周囲には、この再帰反射シート１の周囲に予め設定された視認可能領域に居る体験者Ｍが再帰反射シート１を見たときに、その視線を横切るように複数の半透鏡（ハーフミラー）２が配設されている。半透鏡２は再帰反射シート１の周囲に連ねられて、全体としてはリング状になっている。
【００２７】
リング状に配設された各半透鏡２に向けて、体験者Ｍが居る側（即ち、体験者Ｍが目視する側）とは反対側から画像光を照射する複数のプロジェクタ３が、再帰反射シート１の周囲にリング状に配設されている。半透鏡２は、プロジェクタ３から照射された画像光を再帰反射シート１に向けて反射する。プロジェクタ３は、本発明における画像光照射手段に相当する。一つの視認可能領域Ａに対応する半透鏡２とプロジェクタ３の組み合わせを投影ユニット４と呼ぶ。このような投影ユニット４が、再帰反射シート１の周囲に設定された視認可能領域に対応して複数個設けられている。また、各投影ユニット４の間隔は、各投影ユニット４に対応する視認可能領域Ａが体験者の両眼の間隔になるように設定されている。
【００２８】
図２を参照する。図２は投影ユニットの説明図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は平面図である。１つの投影ユニット４を構成している上述したプロジェクタ３と半透鏡２とは、半透鏡２で反射された画像光が体験者Ｍの視野に対して光学的に共役になるように、両者の位置関係が設定されている。つまり、半透鏡２に対して、体験者Ｍの眼Ｅとプロジェクタ３とは共役な位置関係にある。したがって、プロジェクタ３から照射された画像光は、半透鏡２で反射されて再帰反射シート１に入射する。そして、再帰反射シート１に入射した画像光は、その入射方向に反射され、半透鏡２を透過して体験者Ｍの眼（右眼又は左眼）Ｅに入射する。
【００２９】
図３を参照して、隣り合う投影ユニット４の配置関係について説明する。同図（ａ）は隣り合う投影ユニットの配置を示す図、同図（ｂ）は隣り合う投影ユニット間の角度の説明に供する図である。図３（ａ）に示すように、隣り合う投影ユニット４Ｌ及び４Ｒは、視認可能領域ＡＬ及びＡＲが体験者Ｍの両眼ＥＬ及びＥＲの間隔ＤＥＹＥとなるように、再帰反射シート１の周囲に配置される。従って、体験者Ｍの左眼ＥＬに投影ユニット４Ｌのプロジェクタ３から照射された画像光が入射している場合に、体験者Ｍの右眼には投影ユニット４Ｒのプロジェクタ３から照射された画像光が入射することになる。後述するように、各投影ユニット４Ｌ、４Ｒのプロジェクタ３には、それぞれの投影ユニット４Ｌ、４Ｒの方向から表示対象であるオブジェクトを撮影して得られた視差画像が与えられているので、体験者Ｍはその方向から見たオブジェクトの立体画像を視認することができる。
【００３０】
ここで体験者Ｍが右に移動（図３（ａ）において、再帰反射シート１の周囲を反時計回りに移動）して、投影ユニット４Ｒの視認可能領域ＡＲに体験者Ｍの左眼が位置した場合、そのときの体験者Ｍの右眼には、投影ユニット４Ｒの右側に隣接する投影ユニット４´からの画像光が入射する。投影ユニット４´のプロジェクタ３にも、その方向からオブジェクトを撮影して得られた視差画像が与えられているので、右に移動した体験者は、その方向から見たオブジェクトの別異の立体画像を視認することができる。
【００３１】
図３（ｂ）を参照する。上述のような立体画像を視認するためには、左右の視差画像を投影する２つの投影ユニット４Ｌ、４Ｒと再帰反射シート１の中心ＳＯとがなす角度θＩが、適切な値に設定されることが好ましい。ここで体験者Ｍの両眼の中心ＥＯから再帰反射シート１の中心ＳＯまでの距離をＤＳ、両眼の間の距離をＤＥＹＥとすると、前記角度θＩは、次式で求まる角度に設定される。例えば、両眼の距離を６３ｍｍ、両眼の中心から再帰反射シート１の中心ＳＯまでの距離を４００ｍｍとすると、隣り合う投影ユニット４Ｌ、４Ｒの配置角度θＩは約9度になる。
【００３２】
【数１】
2010002894.tif 000003
【００３３】
次に各投影ユニット４のプロジェクタ３に画像を送信する画像送信装置について説明する。図４は、画像送信装置５と各投影ユニット４（４１、４２、４３、・・・、４Ｎ）との関係を示したブロック図である。図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、画像送信装置５は、各投影ユニット４（４１、４２、４３、・・・、４Ｎ）の配置位置に対応する方向から撮影して得られた全周囲からの視差画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・を、各投影ユニット４の配置位置に応じて、各投影ユニット４のプロジェクタ３に与える。なお、図５中の「×」印は、撮影時の焦点にあたる部分である。隣り合う投影ユニット４の配置角度が9度である場合に、視差画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・もまた、オブジェクトの全周囲から9度間隔で撮影して得られる。このような視差画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・が、各投影ユニット４のプロジェクタ３に与えられることにより、複数の体験者Ｍが、再帰反射シート１の全周囲の各視認可能領域において、各体験者Ｍが居る位置に応じたオブジェクトの立体画像を同時に視認することができる。
【実施例２】
【００３４】
図６及び図７を参照して、実施例２に係る立体画像表示システムについて説明する。
図６は実施例２に係る立体画像表示システムの要部を示した側面図、図７は平面図である。
【００３５】
この立体画像表示システムの特徴は、実施例１で説明した立体画像表示システムに、再帰反射シート１の周囲の視認可能領域に居る体験者Ｍを検出するための体験者検出センサＳを付加した点にある。体験者検出センサＳは、投影ユニット４と同様の間隔で再帰反射シート１の周囲に複数個設けられている。各体験者検出センサＳは、再帰反射シート１の側から体験者Ｍが立つであろう方向に向けられている。体験者検出センサＳは、赤外線センサ、或いはＣＣＤカメラなどで構成することができる。体験者検出センサＳは、本発明における体験者検出手段に相当する。
【００３６】
各体験者検出センサＳの検出信号は制御部１０に与えられる。制御部１０は、体験者検出センサＳによって体験者Ｍが検出されている場合に、その検出された体験者Ｍの位置に対応した投影ユニット４のプロジェクタ３にだけ給電して稼動状態にし、それ以外の投影ユニット４のプロジェクタ３への給電を停止して非稼動状態にする。また、制御部１０は、画像送信装置５も制御し、検出された体験者Ｍの位置に対応した投影ユニット４のプロジェクタ３にだけ画像を送るようにさせる。この実施例では、体験者の両眼に対応して２つの視認可能領域に向けられた少なくとも２つの体験者検出センサＳ（図７に示した例では、センサＳＤ及びＳＥ）が体験者Ｍを検出するので、前記２つの視認可能領域に対応した２つの投影ユニット４の各プロジェクタ３（図７に示した例では、プロジェクタ３Ｄ及び３Ｅ）が稼動状態になる。なお、制御部１０は、本発明における制御手段に相当する。
【００３７】
このように構成すれば、体験者Ｍが居ない方向の投影ユニット４への給電が停止されるので、無駄な電力消費を抑えることができるとともに、画像送信装置５の画像送信の負担を軽減させることができる。
【００３８】
＜実施例２の変形例１＞
前述の省電力化処理により非稼動状態（消灯状態）にされたプロジェクタ３は、その後に再点灯しても、すぐには十分な輝度が得られないことがある。また、画像送信装置５側で再度立体画像を生成することも考えると、非稼動状態になった投影ユニット４に画像を再表示するにはある程度の時間が必要である。これらの要因が立体画像表示を行う上で不都合となる可能性がある。
【００３９】
例えば、図７に示したシステムにおいて、体験者検出センサＳＤ及びＳＥのみが体験者Ｍを検出している状態であり、それに対応するプロジェクタ３Ｄ及び３Ｅのみが稼動状態で画像を照射していたとする。次の瞬間に体験者Ｍが左に移動して体験者検出センサＳＣ及びＳＤの範囲に移動した場合、上記の要因により、体験者検出センサＳＣに対応するプロジェクタ３Ｃからの画像の照射が遅延し、体験者Ｍの左眼に画像が投射されず、立体画像が視認できない現象が生じる。
【００４０】
そこで、体験者検出センサＳの検出範囲に左右の幅を持たせ、各センサＳに対応する視認可能領域を含む所定エリア内に居る体験者を検出するようにする。例えば、図７に示した体験者検出センサＳは、図７に破線で示す検出エリアをもち、その検出エリア内に体験者Ｍが入った場合に体験者Ｍを検出するように構成する。そうすると、図７に示した位置に体験者Ｍが位置した場合、体験者検出センサＳＢからＳＧが反応することになり、それらに対応するプロジェクタ３Ｂから３Ｇが稼動状態になって画像を照射する。体験者Ｍは、プロジェクタ３Ｄ及び３Ｅ以外の画像を視認できるわけではないが、隣接する投影ユニット４のプロジェクタ３を画像照射状態にすることで、上述した表示の遅延による不都合を回避することができる。
【００４１】
＜実施例２の変形例２＞
体験者検出センサＳの検出エリアを重複させることで、体験者検出センサＳの誤検出を防止することができる。立体画像を視認することができるエリアは限られており、体験者Ｍが立体画像を視認できる位置に接近した場合には複数の体験者検出センサＳが反応することになる。
【００４２】
これを利用して、隣接する体験者検出センサＳ同士の判定を確認することで、視認可能領域から離れた位置に立っている人物や外光変化によって、仮に１つの体験者検出センサが反応した場合にも、隣接する体験者検出センサＳが反応していない場合は、前者の体験者検出センサＳの反応は誤検出であると判定する。例えば、図７に示した例において、体験者検出センサＳＤのみが反応したとする。その体験者検出センサＳＤに対応する視認可能領域に人が居た場合、検知範囲から考えると複数の体験者検出センサＳ（例えば、センサＳＣ〜ＳＦ）が反応するはずである。したがって、体験者検出センサＳＤのみが反応した場合には誤検出と判定して、システムの誤動作を回避することができる。
【実施例３】
【００４３】
実施例３に係る立体画像表示システムについて説明する。
実施例３に係る立体画像表示システムは、再帰反射シート１から入射方向に拡散して戻ってくる拡散反射光を利用して立体画像を視認させるものである。実施例３に係る立体画像表示システムは、請求項２に係る発明に対応する。
【００４４】
図８を参照する。図８は、再帰反射シートの拡散反射光の説明に供する図である。再帰反射シート１に入射した光は、その全てが入射方向に反射する（再帰反射する）わけではなく、再帰反射シート１の精度に起因して、入射した光の一部は入射方向を中心として拡散して反射する。
【００４５】
図９を参照して本実施例に係る立体画像表示システムを説明する。図９（ａ）は実施例３に係る立体画像表示システムの要部構成を示した側面図、同図（ｂ）は平面図である。本実施例に係る立体画像表示システムのプロジェクタ３は、再帰反射シート１の周囲に予め設定された視認可能領域に居る体験者Ｍが再帰反射シート１を見たときの視野方向から、再帰光学シート１に向けて画像光を照射するように構成されている。プロジェクタ３が、再帰反射シート１の周囲の複数個設けられている点、各プロジェクタ３の間隔が、各プロジェクタ３に対応する視認可能領域が体験者Ｍの両眼の間隔となるように設定されている点、画像送信装置５が、表示対象であるオブジェクトを各プロジェクタ３の配置位置に対応する方向から撮影して得られた全周囲方向からの視差画像を、各プロジェクタ３の配置位置に応じて、各プロジェクタ３に与える点は、上述した実施例１と同様である。
【００４６】
体験者Ｍの居る位置、即ち体験者Ｍの左右の眼が視認可能領域に位置しているとき、例えば右眼の位置に対応した投影ユニット４のプロジェクタ３から照射された画像光は再帰反射シート１の光入射面１ａに入射する。再帰反射シート１に入射した画像光は入射方向を反射されてプロジェクタ３に戻るので、そのプロジェクタ３に遮られる。即ち、再帰反射シート１で再帰反射された光は、体験者Ｍに視認されない。しかし、再起反射シート１で拡散反射されて入射方向に戻ってくる拡散反射光は体験者Ｍの眼（ここでは右眼）に入射する。同様に、左眼の位置に対応した投影ユニット４のプロジェクタ３から照射された画像光は再帰反射シート１で反射され、その反射光のうちの拡散反射光が体験者Ｍの左眼に入射する。前記２つのプロジェクタ３には、画像送信装置５から２つの投影ユニット４の配置位置に対応する方向から撮影されたオブジェクトの視差画像が送信されているので、体験者は、体験者の居る方向から見たオブジェクトの立体画像を視認することができる。同様に、再帰反射シート１の周囲の別の個所（別の視認可能領域）に居る体験者も、その体験者が居る方向から見たオブジェクトの立体画像を視認することができる。
【００４７】
本実施例に係る立体画像表示システムによれば、再帰反射シート１からの拡散反射光を利用するので実施例１のものに比べて、半透鏡を使用しないのでシステムの構成を簡素化することができる。
【実施例４】
【００４８】
実施例４に係る立体画像表示システムについて説明する。
実施例４に係る立体画像表示システムは、入射した光を上方向又は下方向に屈折して再帰反射させる特殊な再帰反射シート１´を用いた点に特徴がある。実施例４に係る立体画像表示システムは、請求項３に係る発明に対応する。
【００４９】
図１０を参照して、本実施例で使用される再帰反射シート１´について説明する。図１０は、実施例４で使用される再帰反射シート１´の屈折反射の説明図である。この再帰反射シート１´は、略水平に配置された光入射面１ａ´を有し、この光入射面１ａ´に入射した光Ｌ１を、平面視では入射方向と同じ方向であるが、側面視では図１０に示すように上方向に角度θだけ屈折した光Ｌ２を反射する。
【００５０】
図１１を参照する。図１１は実施例４に係る立体画像表示システムの要部構成を示した側面図である。上記のような特性を有する再帰反射シート１´に向けてプロジェクタ３から画像光を照射する。プロジェクタ３は、平面視では、再帰反射シート１´の周囲に予め設定された視認可能領域に居る体験者Ｍが再帰反射シート１´を見たときの視野方向と同じ方向であるが、側面視では、再帰反射シート１´からの反射光が通過する領域から下側又は上側（本実施例では下側）に外れた位置から、再帰反射シート１´に向けて画像光を照射するようになっている。プロジェクタ３が、再帰反射シート１´の周囲の複数個設けられている点、各プロジェクタ３の間隔が、各プロジェクタ３に対応する視認可能領域が体験者Ｍの両眼の間隔となるように設定されている点、画像送信装置５が、表示対象であるオブジェクトを各プロジェクタ３の配置位置に対応する方向から撮影して得られた全周囲方向からの視差画像を、各プロジェクタ３の配置位置に応じて、各プロジェクタ３に与える点は、上述した実施例１と同様である。
【００５１】
このように構成すれば、体験者Ｍの居る位置に対応したプロジェクタ３から照射された画像光は、再帰反射シート１´で少し上方に屈折されて平面視では入射方向に戻ってくる。
したがって、反射光Ｌ２は、プロジェクタ３の上方向を通過して戻るので、プロジェクタ３に遮られることはない。このようにして再帰反射シート１´で屈折して反射された反射光Ｌ２が体験者の眼に入射する。隣り合う２つの投影ユニット４の各プロジェクタ３から照射された視差画像光が体験者Ｍの左右の眼に分離して入射することにより、体験者は、体験者の居る方向から見たオブジェクトの立体画像を視認することができる。同様に、再帰反射シート１´の周囲の別の個所（別の視認可能領域）に居る体験者も、その体験者が居る方向から見たオブジェクトの立体画像を視認することができる。
【００５２】
本実施例によれば、再帰反射シート１´から屈折して反射される光を利用するので、視認される立体画像の輝度を低下させることなく、しかも、半透鏡２を使用しないのでシステムの構成を簡素化することができる。また、プロジェクタ３の位置を体験者の眼の位置に対して低く配置できるので、プロジェクタ３によって体験者の視界を遮られることがない。
【００５３】
次に図１２〜図１４を参照して、上述した再帰反射シート１´の構成例を説明する。
図１２は、実施例４で使用される再帰反射シート１´の一部拡大断面図、図１３は再帰反射シート１´とプロジェクタ３の配置関係を示す図、図１４は砲弾型のガラスビーズにおける光の反射の説明に供する図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【００５４】
実施例１で説明した再帰反射シート１は球形のガラスビーズを使用したが、本実施例の再帰反射シート１´は球形のガラスビーズに代えて、砲弾型のガラスビーズ１１を使用する。焦点距離ｆがガラスビーズ１１のドーム部の半径ｒと同じ長さになるように屈折率が設定されることは、実施例１で説明した再帰反射シート１の場合と同様である。多数の砲弾型のガラスビーズ１１がシート状の全反射材１２の全面に配置されている。このような砲弾型のガラスビーズ１１を使用すると、図１４に示すように、水平面に対して４５度よりも浅い角度で入射した光ＬＡ１は、入射角度よりも大きい反射角度をもつ反射光ＬＡ２となって反射される。また、水平面に対して４５度よりも深い角度で入射した光ＬＢ１は、入射角度よりも浅い反射角度をもつ反射光ＬＢ２となって反射される。さらに、水平面に対して４５度の角度で入射した光ＬＣ１は、入射角度と同じ反射角度をもつ反射光ＬＣ２となって反射される。
【００５５】
本実施例では、再帰反射シート１´へのプロジェクタ３からの画像光が全て４５度以内で入射するように、図１３に示すように、プロジェクタ３から再帰反射シート１´までの距離ｎが、プロジェクタ３の高さｈよりも長い距離になるように、再帰反射シート１´とプロジェクタ３との位置関係が設定されている。
【００５６】
本発明は上記実施例に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００５７】
（１）実施例２で説明したような体験者検出センサＳや制御部１０を、実施例３及び実施例４に係る立体画像表示システムに適用してもよい。
【００５８】
（２）上述した各実施例では、視認可能領域Aを再帰「反射シート１の全周囲に設定した。しかし、視認可能領域Aは、必ずしも再帰反射シート１の全周囲に設定する必要はなく、例えば、再帰反射シート１の前面１８０度の範囲内に設定するようにしてもよい。このように視認可能領域Aを再帰反射シート１の周囲の限られた範囲内に設定した場合には、それに応じて、例えば実施例１では、半透鏡２とプロジェクタ３とを備える投影ユニット４の設置個数は少なくなる。同様に、オブジェクトの視差画像も投影ユニット４の配置位置も応じた分を用意すればよい。その他の実施例についても同様である。
【００５９】
（３）上述した各実施例では、表示対象であるオブジェクトの周囲方向からの視差画像を、オブジェクトをその周囲から実際に撮影をして得た。しかし、オブジェクトの周囲方向からの視差画像は、三次元ＣＡＤ（Computer aided design）などで作成されたコンピュータグラフィクスであってもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１、１´  …  再帰反射シート
１ａ  …  光入射面
２  …  半透鏡
３  …  プロジェクタ
４  …  投影ユニット
５  …  画像送信装置
１０  …  制御部
Ｍ  …  体験者
Ａ  …  視認可能領域
Ｓ  …  体験者検出センサ
【図１】
2010002894.tif 000004
【図２】
2010002894.tif 000005
【図３】
2010002894.tif 000006
【図４】
2010002894.tif 000007
【図５】
2010002894.tif 000008
【図６】
2010002894.tif 000009
【図７】
2010002894.tif 000010
【図８】
2010002894.tif 000011
【図９】
2010002894.tif 000012
【図１０】
2010002894.tif 000013
【図１１】
2010002894.tif 000014
【図１２】
2010002894.tif 000015
【図１３】
2010002894.tif 000016
【図１４】
2010002894.tif 000017
【図１５】
2010002894.tif 000018
【図１６】
2010002894.tif 000019