(57)【要約】  物体同士の３次元的な位置関係を直感的に把握するために、特定の波長の光によって発光する蛍光体が分散された複数枚の透明なシートで構成されたサブスクリーンを所定の間隔で配置させて構成したスクリーンと、光源と、スクリーンに所望の表示情報を表示させるための位相分布を表示させる表示面を含む空間変調素子とを有し、複数枚のサブスクリーンのそれぞれに対応して設けられた複数の投射装置と、スクリーンに所望の表示情報を投射させるように投射装置を制御する制御装置とを備える表示装置とする。
2017013860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の波長の光によって発光する蛍光体が分散された複数枚の透明なシートで構成されたサブスクリーンを所定の間隔で配置させて構成したスクリーンと、
光源と、前記スクリーンに所望の表示情報を表示させるための位相分布を表示させる表示面を含む空間変調素子とを有し、前記複数枚のサブスクリーンのそれぞれに対応して設けられた複数の投射手段と、
前記スクリーンに前記所望の表示情報を投射させるように前記投射手段を制御する制御手段とを備える表示装置。
【請求項２】
前記サブスクリーンは、前記制御手段の制御に応じて伸縮する支持体によって支持され、
前記制御手段は、前記支持体を伸縮させる制御をすることによって前記サブスクリーン間の距離を変更する請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記投射手段は、前記制御手段の制御に応じて伸縮する支持体によって前記サブスクリーンに支持され、
前記制御手段は、前記支持体を伸縮させる制御をすることによって前記サブスクリーンに対する前記投射手段の高さを変更する請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
表面形状を機械的に変化させる立体表示手段を備える請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記立体表示手段は、
台と、
前記台の主面側に同一方向を向けて並べられた複数のピンと、
前記複数のピンに設置された可動機構と、
前記複数のピンが上方を被覆する伸縮性のカバーとを有し、
前記制御手段は、
前記複数のピンに対応付けられた前記可動機構を個別に制御して前記立体表示手段の表面形状を立体的に変化させる請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記立体表示手段は、
前記スクリーンの下部に配置される請求項４または５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記制御手段の制御に応じて伸縮する支持体によって支持されたステージを備え、
前記スクリーンには、前記ステージが通過する位置が開口されている請求項１乃至６のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記ステージ上にオブジェクトを配置する請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前期複数の投射手段は前記ステージに所望の表示情報を投射する請求項７または８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記スクリーンを撮像する撮像手段を備え、
前記制御手段は、
操作キーが配置されたユーザインターフェースを前記スクリーンに投射するように前記投射手段を制御するとともに、前記スクリーンを撮像させるように前記撮像手段を制御し、前記撮像手段によって撮像された画像データを解析することによって前記スクリーンにおける操作位置を判定し、前記操作位置と前記操作キーとを対応付けることによって操作内容を認識する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記投射手段によって投射された光に含まれる０次光の光路に光吸収体を配置する請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記投射手段は、
前記サブスクリーンに投射される画像の歪を補正して投射する投射レンズを含む請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記投射手段によって投射された光に含まれる０次光の光路が前記スクリーンと交わる位置に形成した開口を通過した０次光の光路に前記光吸収体を配置する請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記投射手段によって投射された光に含まれる０次光の光路に鏡を配置し、前記鏡によって反射された０次光の光路に前記光吸収体を配置する請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１５】
異なる波長の光によって発光する蛍光体が分散された少なくとも２枚の透明なシートを重ね合わせて前記サブスクリーンを構成する請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１６】
異なる波長の光によって発光する蛍光体が分散された少なくとも２枚の透明なシートを重ね合わせて前記サブスクリーンを構成し、前記投射装置から投射された光に含まれる０次光の光路が前記サブスクリーンから外れるように構成する請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記投射手段は、少なくとも二つの前記サブスクリーンに投射光を投射する請求項１６に記載の表示装置。
【請求項１８】
特定の範囲の観測データを取得し、取得した前記観測データから表示対象に関する表示対象データを抽出し、抽出した前記表示対象データを送信する管理手段と、
特定の波長の光によって発光する蛍光体が分散された複数枚の透明なシートで構成されたサブスクリーンを所定の間隔で配置させて構成したスクリーンと、前記スクリーンに所望の表示情報を表示させるための位相分布を表示させる表示面を含む空間変調素子と光源とを有し、前記複数枚のサブスクリーンのそれぞれに対応して設けられた複数の投射手段と、前記スクリーンに所望の表示情報を投射させるように前記投射手段を制御する制御手段とを備え、前記管理手段から前記表示対象データを受信し、受信した前記表示対象データに基づいて前記所望の表示情報を表示する表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元的に情報を表示する表示装置および表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の運航状況の確認などに用いられる仮想二次監視レーダにおいては、３次元空間を飛行中の航空機に関する情報を２次元のレーダ画面に表示する。そのため、レーダ画面に表示された情報を理解するためには相当の訓練が必要とされる。レーダ画面を多人数で参照できるように大きなディスプレイで構成しても、そのディスプレイを参照する全ての人々がそのレーダ画面に表示された情報を理解するスキルを持っていない限り、情報を共有することはできない。【０００３】
特許文献１には、複数の表示面に表示される２次元像の輝度を、それぞれ独立に変化させて３次元立体像を表示する３次元表示装置について開示されている。特許文献１の装置は、観察者から見て異なった奥行位置に配置される複数の表示装置を備えている。複数の表示装置のうち少なくとも一つは、ホログラム透明スクリーンなどの特定の偏光を選択的に反射または拡散する透明スクリーンを有する。観察者は、透明スクリーン側から表示装置を見ることによって、３次元立体像を認識することができる。【０００４】
特許文献２には、レーザ光源を使用した背面投射型表示装置について開示されている。特許文献２の装置のスクリーンは、レーザ光が赤色、緑色および青色の３原色を含む場合、そのレーザ光を拡散透過する通常のスクリーンとなる。一方、レーザ光が４０５ナノメートル程度の特定の波長である場合、特許文献２の装置のスクリーンは、レーザ光を励起光として赤色、緑色および青色の光のそれぞれを発生する蛍光体領域を有する蛍光スクリーンとなる。【０００５】
非特許文献１には、３次元的に表面形状を変化させる卓上表示装置が開示されている。非特許文献１の装置は、高さを変えられる複数のピンを卓上に配置し、それらのピンの高さを独立して変えることによって、３次元的に表面形状を変化させる。さらに、非特許文献１の装置は、３次元的な表面形状を表現するだけでなく、複数のピンの上端側を伸縮可能なシートで被覆し、そのシート上に情報を投影することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１２８６３３号公報
【特許文献２】国際公開２０１４／００２５１１号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｄ．Ｌｅｉｔｈｉｎｇｅｒ  ａｎｄ  Ｈ．Ｉｓｈｉｉ、「Ｒｅｌｉｅｆ：Ａ  Ｓｃａｌａｂｌｅ  Ａｃｔｕａｔｅｄ  Ｓｈａｐｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ」、［ｏｎｌｉｎｅ］、ＭＩＴ  Ｍｅｄｉａ  Ｌａｂ、［２０１５年６月１９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｔｍｇ−ｔｒａｃｋｒ．ｍｅｄｉａ．ｍｉｔ．ｅｄｕ／ｐｕｂｌｉｓｈｅｄｍｅｄｉａ／Ｐａｐｅｒｓ／４３２−Ｒｅｌｉｅｆ％２０Ａ％２０Ｓｃａｌａｂｌｅ％２０Ａｃｔｕａｔｅｄ／Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ／ＰＤＦ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の装置によれば、一般的な３次元表示装置と比べると、３次元空間の情報をより３次元的に表示することができる。しかし、特許文献１の装置では、観察者の視点が一方向に限られるため、表示された情報から観察者が直感的に３次元空間を把握することは難しいという問題点があった。また、特許文献１のスクリーンを特許文献２の蛍光スクリーンに替えたとしても、上述した問題点は解決されない。【０００９】
非特許文献１の装置によれば、３次元的な表面形状が表現されたシート上に情報を投影することができるため、２次元のスクリーンよりも直感的に３次元空間を把握しやすくなる。しかし、非特許文献１の装置は、物体の表面形状を表現するためには適しているが、物体同士の３次元的な位置関係を直感的に把握することは難しいという問題点があった。【００１０】
本発明の目的は、上述した課題を解決するため、物体同士の３次元的な位置関係を直感的に把握することができる表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の表示装置は、特定の波長の光によって発光する蛍光体が分散された複数枚の透明なシートで構成されたサブスクリーンを所定の間隔で配置させて構成したスクリーンと、光源と、スクリーンに所望の表示情報を表示させるための位相分布を表示させる表示面を含む空間変調素子とを有し、複数枚のサブスクリーンのそれぞれに対応して設けられた複数の投射装置と、スクリーンに所望の表示情報を投射させるように投射装置を制御する制御装置とを備える。【００１２】
本発明の表示システムは、特定の範囲の観測データを取得し、取得した観測データから表示対象に関する表示対象データを抽出し、抽出した表示対象データを送信する管理装置と、特定の波長の光によって発光する蛍光体が分散された複数枚の透明なシートで構成されたサブスクリーンを所定の間隔で配置させて構成したスクリーンと、スクリーンに所望の表示情報を表示させるための位相分布を表示させる表示面を含む空間変調素子と光源とを有し、複数枚のサブスクリーンのそれぞれに対応して設けられた複数の投射装置と、スクリーンに所望の表示情報を投射させるように投射装置を制御する制御装置とを備え、管理装置から表示対象データを受信し、受信した表示対象データに基づいて所望の表示情報を表示する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、物体同士の３次元的な位置関係を直感的に把握することができる表示装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る表示装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る表示装置の側方図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る表示装置の投射装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る表示装置の投射装置の光学的な構成を示す概念図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る表示装置の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る表示装置の側方図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る表示装置の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る表示装置の変形例の側方図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る表示装置の斜視図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る表示装置の側方図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る表示装置の立体表示部の構成を示す概念図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る表示装置の立体表示部の表面形状を変化させるための駆動部の一例を示す概念図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る表示装置の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る表示装置の変形例の側方図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る表示装置の斜視図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る表示装置の側方図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係る表示装置の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第４の実施形態に係る表示装置の変形例の斜視図である。
【図１９】本発明の第５の実施形態に係る表示装置の側方図である。
【図２０】本発明の第５の実施形態に係る表示装置の変形例に含まれる移動式ステージの一例を示す概念図である。
【図２１】本発明の第６の実施形態に係る表示装置の斜視図である。
【図２２】本発明の第６の実施形態に係る表示装置において形成されるインターフェース装置の構成を示す概念図である。
【図２３】本発明の第６の実施形態に係る表示装置の撮像装置の構成を示す概念図である。
【図２４】本発明の第６の実施形態に係る表示装置の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２５】本発明の第６の実施形態に係る表示装置の制御装置に含まれる操作認識部の構成を示すブロック図である。
【図２６】本発明の第７の実施形態に係る表示装置の斜視図である。
【図２７】本発明の第７の実施形態に係る表示装置の側方図である。
【図２８】一般的な投射光学系を用いてサブスクリーン全体に投射光を投射する一例を示す概念図である。
【図２９】歪を考慮した投射光学系を用いてサブスクリーン全体に投射光を投射する一例を示す概念図である。
【図３０】本発明の第７の実施形態に係る変形例１の表示装置の斜視図である。
【図３１】本発明の第７の実施形態に係る変形例２の表示装置の斜視図である。
【図３２】本発明の第７の実施形態に係る変形例３の表示装置の斜視図である。
【図３３】本発明の第８の実施形態に係る表示システムの構成を示すブロック図である。
【図３４】本発明の第８の実施形態に係る表示システムの管理装置の構成を示すブロック図である。
【図３５】本発明の各実施形態に係る表示装置の制御装置を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図３６】本発明の各実施形態に係る表示装置の利用シーンの一例を示す概念図である。
【図３７】本発明の各実施形態に係る表示装置の利用シーンの一例を示す概念図である。
【図３８】本発明の各実施形態に係る表示装置の利用シーンの一例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由が無い限り、同様箇所には同一符号を付す。
【００１６】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る表示システム１について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１および図２は、本発明の実施形態に係る表示システム１の概念図である。図１は斜視図を示し、図２は側方図を示す。
【００１８】
本実施形態に係る表示システム１は、複数の投射装置１０−１〜３と、制御装置２０とスクリーン３０とを備える。スクリーン３０は、複数のサブスクリーン３１−１〜３を含む。なお、以下の説明においては、複数の投射装置１０−１〜３や複数のサブスクリーン３１−１〜３をそれぞれ区別する必要がない場合は、単に投射装置１０やサブスクリーン３１のように記載することがある。
【００１９】
本実施形態においては、三つの投射装置１０−１〜３、三つのサブスクリーン３１−１〜３を備える例について説明するが、投射装置１０およびサブスクリーン３１の数は三つより少なくてもよく、三つより多くてもよい。また、本実施形態においては、各サブスクリーン３１に投射装置１０を一つずつ設ける構成例を示すが、各サブスクリーン３１のいずれかに投射装置を二つ以上設けるように構成してもよい。また、最上層のサブスクリーン３１−１の上方や、最下層のサブスクリーン３１−３の下方にサブスクリーン３１−１〜３とは異なるシートやオブジェクトを配置してもよい。
【００２０】
投射装置１０は、スクリーン３０に所望の表示情報を投射する。投射装置１０は、可視領域の光を投射してもよいし、紫外領域や赤外領域の不可視領域の光を投射してもよい。
【００２１】
本実施形態においては、投射装置１０として位相変調型のプロジェクタを用いることが好ましい。位相変調型のプロジェクタは、フォーカスフリーであり、焦点調節の必要がない。そのため、図１や図２に示すように浅い角度で光を投射しても、表示位置によって画像がぼけることがない。また、位相変調型のプロジェクタは、表示部分のみに光を集中させることによって、低電力で鮮明な画像を得ることができるために小型化が可能である。
【００２２】
投射装置１０は、複数のサブスクリーン３１−１〜３のいずれかに対応付けて配置される。図１の例では、投射装置１０−１がサブスクリーン３１−１、投射装置１０−２がサブスクリーン３１−２、投射装置１０−３がサブスクリーン３１−３に対応付けられる。投射装置１０−１〜３は、支持体４１−１〜３によってサブスクリーン３１−１〜３に固定される。なお、サブスクリーン３１−１〜３に対する投射装置１０−１〜３の位置関係が何らかの方法によって固定されるのであれば、支持体４１−１〜３によって投射装置１０−１〜３をサブスクリーン３１−１〜３に固定しなくてもよい。
【００２３】
複数の投射装置１０は、同じ波長の光を投射するように構成してもよいし、それぞれ異なる波長の光を投射するように構成してもよい。
【００２４】
本実施形態に係る表示装置１では、同じ波長の光であっても、サブスクリーン３１内に分散させた蛍光体の種類によって異なる色が表示されるため、投射装置１０から投射される光の色がそのままサブスクリーン３１上に発色されるわけではない。なお、サブスクリーン３１に投射された光の反射光と、サブスクリーン３１表示された画像の色とが混色されることを防ぐため、投射装置１０からは不可視領域の光を投射するように構成することが好ましい。
【００２５】
また、投射装置１０−１が赤色の光、投射装置１０−２が緑色の光、投射装置１０−３が青色の光を投射させるなど、各投射装置１０から異なる波長の光を投射するように構成してもよい。また、投射装置１０−１および２が赤色の光、投射装置１０−３が青色の光を投射するように構成することもできる。なお、複数の投射装置１０は、赤色、緑色および青色の三原色だけでなく、橙色や黄色、黄緑色、紫色、桃色、茶色、深緑色、白色などの光を投射するように構成してもよく、その投射光の波長に限定は加えない。また、複数の投射装置１０は、単に光の波長だけでなく、色相や彩度、明度などのパラメータが設定された光を投射するように構成してもよい。
【００２６】
投射装置１０は、サブスクリーン３１に所望の表示情報を投射するためのパターンを表示する表示面を含む空間変調素子を有する。投射装置１０は、光源から出射した光を空間変調素子の表示面で反射し、所望の表示情報がサブスクリーン３１上に表示させる。投射装置１０の詳細な構成については後述する。
【００２７】
制御装置２０は、スクリーン３０を構成するいずれかのサブスクリーン３１上の所望の位置に所望の表示情報が表示されるように投射装置１０を制御する。制御装置２０の詳細な構成については後述する。
【００２８】
スクリーン３０は、複数のサブスクリーン３１−１〜３によって構成される。複数のサブスクリーン３１−１〜３は、第１の方向に向けて所定の間隔で配置される。図１および図２においては、複数のサブスクリーン３１−１〜３を各サブスクリーン３１の主面に対して垂直な方向に所定の間隔で配置する例を示している。なお、複数のサブスクリーン３１−１〜３を配置する方向は、スクリーン３０の主面に対して垂直な方向でなく、任意の方向に設定できる。また、複数のサブスクリーン３１−１〜３の主面は、互いに平行にならなくてもよい。また、複数のサブスクリーン３１−１〜３間の間隔は、一定距離でなくてもよい。
【００２９】
スクリーン３０は、異なる標高に関する情報を複数のサブスクリーン３１−１〜３上のいずれかに個別に表示させる。なお、標高とは、平均海水面を基準とした高さであり、平均海水面よりも上方をプラス、下方をマイナスで示す。また、図１および図２においては、各サブスクリーン３１が中空に浮いたように図示されているが、各サブスクリーン３１は、実際には図示しない支持体によって支えられている。
【００３０】
各サブスクリーン３１は、蛍光体が分散された透明シートで構成された透明蛍光体スクリーンであり、それぞれの層を通してその下の表示情報を見ることができる。なお、最下層のサブスクリーン３１−３は、その下に透過させて見せる情報がない場合は、透明でなくてもよい。また、サブスクリーン３１は、蛍光体が分散された透明シートを透明なガラスなどの表面に被覆させたものであってもよい。
【００３１】
本実施形態に係る表示装置１のスクリーン３０は、少なくとも二つのサブスクリーン３１によって構成される。なお、スクリーン３０を構成するサブスクリーン３１の数は、図１のように三つに限定されるわけでなく、必要に応じて増やしたり減らしたりしてもよい。
【００３２】
例えば、本実施形態に係る表示装置１を用いて潜水艦の潜航状況を示す場合、複数のサブスクリーン３１−１〜３は、所定の深度に対応させて配置されればよい。また、本実施形態に係る表示装置１を用いて航空機の巡航状況を示す場合、複数のサブスクリーン３１−１〜３は、所定の高度に対応させて設定されればよい。
【００３３】
複数のサブスクリーン３１−１〜３間の間隔は、等間隔であってもよいし、任意の間隔であってもよい。また、各サブスクリーン３１−１〜３間の間隔は、実寸法に合わせた比率で配置させてもよいし、実寸法とは異なる比率で配置させてもよい。
【００３４】
サブスクリーン３１は、照射されたレーザ光を吸収し、特定の蛍光色を発する蛍光体が分散された透明シートである。サブスクリーン３１は、所定の波長の光が入射されると、それぞれのサブスクリーン３１に分散された蛍光体に由来する蛍光色を発する。
【００３５】
例えば、サブスクリーン３１は、蛍光体を分散させた透明シートで実現すればよい。特に、サブスクリーン３１は、ナノサイズの蛍光体を分散させた透明なプラスチック製のシートであることが好ましい。例えば、透明シートは、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ：Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｂｕｔｙｒａｌ）などに代表されるポリビニルアセラールを主原料とした透明樹脂によって構成すればよい。なお、透明シートは、特定の波長の光によって励起された蛍光体が発する蛍光色を認識しにくくしない限り、任意の材質のプラスチックやガラスなどの材料を適用することができ、その材質に限定は加えない。
【００３６】
例えば、サブスクリーン３１には、希土類をドープした複合酸化物を蛍光体として分散させればよい。例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネットやイットリーム・バナデートなどの複合酸化物に、ユーロピウムやジスプロシウム、エルビウム、セリウム、ツリウムなどの希土類元素をドープした蛍光体を用いることができる。また、例えば、サブスクリーン３１には、粒径を制御することによって異なる蛍光が得られる量子ドットの性質を利用した化合物半導体ナノ粒子を蛍光体として分散させてもよい。なお、サブスクリーン３１に用いる蛍光体は、特定の波長の光によって励起され、特定の蛍光色を発しさえすれば、上述の化合物や組成物に限定されない。
【００３７】
サブスクリーン３１に用いる蛍光体には、可視領域では透明であり、可視領域外の波長の光によって励起されて蛍光を発するものを用いるように構成することが好ましい。そのように構成すれば、蛍光体が可視領域で透明であるため、いずれかのサブスクリーン３１を通して別のサブスクリーン３１に投射された所望の表示情報の色を認識することができる。
【００３８】
（投射装置）
ここで、図３および図４を用いて、投射装置１０の詳細な構成について説明する。図３のように、投射装置１０は、光源１１、光源駆動部１２、空間変調素子１５、変調素子制御部１６および投射部１８を有する。また、図４のように、投射装置１０は、コリメータ１１１、フーリエ変換レンズ１８１、アパーチャ１８２および投射レンズ１８３を含む。
【００３９】
光源１１は、特定波長の光１４０を発する。光源１１が出射した光は、コリメータ１１１によってコヒーレントな光１４０となり、空間変調素子１５の表示面に照射される。
【００４０】
光源１１は、可視領域の光１４０を発するように構成してもよいし、紫外領域や赤外領域などの不可視領域の光１４０を発するように構成してもよい。光源１１が発する光は、サブスクリーン３１中の蛍光体の励起波長に応じて選択される。例えば、サブスクリーン３１中の蛍光体の励起波長が４０５ナノメートルである場合、そのサブスクリーン３１に対応する光源１１には、４０５ナノメートル付近の波長の光を出射するものを選択すればよい。
【００４１】
図４のように、本実施形態においては、空間変調素子１５の表示面に対して光１４０の入射角を非垂直にする。すなわち、光源１１から出射される光１４０の出射軸を空間変調素子１５の表示面に対して斜めにする。空間変調素子１５の表示面に対して光１４０の出射軸を斜めに設定すれば、ビームスプリッタを用いなくても空間変調素子１５の表示面に光１４０を入射できるため効率を向上させることができる。
【００４２】
光源駆動部１２は、制御装置２０の制御に応じて光源１１を駆動させ、光源１１から光１４０を出射させる電源である。
【００４３】
空間変調素子１５は、変調素子制御部１６の制御に応じて、スクリーン３０に表示される所望の表示情報を生成するためのパターンを自身の表示面に表示する。本実施形態においては、表示情報１０１が所望の表示情報に相当する。
【００４４】
例えば、空間変調素子１５は、位相がそろったコヒーレントな光１４０の入射を受け、入射された光１４０の位相を変調光１７０に変調する位相変調型の空間変調素子によって実現できる。空間変調素子１５は、変調光１７０を投射部１８に向けて出射する。なお、空間変調素子１５は、スクリーン３０に所望の表示情報を投射できるのであれば、位相変調型とは異なる方式の素子であってもよい。
【００４５】
位相変調型の空間変調素子１５の表示面には、スクリーン３０に投射される所望の表示情報の位相分布が表示される。空間変調素子１５の表示領域で反射された変調光１７０は、一種の回折格子が集合体を形成したような画像になり、これらの回折格子で回折された光が集まることによって所望の表示情報が形成される。
【００４６】
空間変調素子１５は、例えば、強誘電性液晶やホモジーニアス液晶、垂直配向液晶などを用いた空間変調素子によって実現される。空間変調素子１５は、具体的には、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）によって実現できる。また、空間変調素子１５は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）によって実現してもよい。
【００４７】
変調素子制御部１６は、制御装置２０が設定した投射条件に基づいて、スクリーン３０上に所望の表示情報を投射するためのパターンを空間変調素子１５の表示面に表示させる。例えば、位相変調型の変調素子制御部１６は、空間変調素子１５の表示面に照射される光１４０の位相と、表示面で反射される変調光１７０の位相との差分を決定づけるパラメータが変化するように空間変調素子１５を制御する。なお、投射条件の詳細については後述する。
【００４８】
位相変調型の空間変調素子１５の表示面に照射される光１４０の位相と、表示面で反射される変調光１７０の位相との差分を決定づけるパラメータは、例えば、屈折率や光路長などの光学的特性に関するパラメータである。例えば、変調素子制御部１６は、空間変調素子１５の表示面に印加する電圧を制御することによって、表示面の屈折率を変化させる。その結果、表示面に照射された光１４０は、表示面の屈折率に基づいて適宜回折される。すなわち、位相変調型の空間変調素子１５に照射された光１４０の位相分布は、表示面の光学的特性に応じて変調される。なお、変調素子制御部１６による空間変調素子１５の制御はここで挙げた限りではない。
【００４９】
投射部１８は、光源１１から出射された光１４０を信号光１９０としてスクリーン３０に投射する。図４のように、投射部１８は、フーリエ変換レンズ１８１、アパーチャ１８２および投射レンズ１８３を含む。空間変調素子１５で変調された変調光１７０は、投射部１８によって信号光１９０としてスクリーン３０に投射される。スクリーン３０に投射された信号光１９０が形成する像が表示情報１０１である。
【００５０】
フーリエ変換レンズ１８１は、空間変調素子１５の表示面で反射された変調光１７０を無限遠に投射した際に形成される像を、空間変調素子１５の近傍の焦点位置に形成させるための光学レンズである。フーリエ変換レンズ１８１は、単一のレンズで構成してもよいし、複数のレンズを組み合わせて構成してもよい。
【００５１】
アパーチャ１８２は、フーリエ変換レンズ１８１によって集束された光に含まれる高次光を消去し、画像領域を特定する機能を有する。アパーチャ１８２の開口部分は、アパーチャ１８２の位置における表示情報の画像領域よりも小さく開口され、アパーチャ１８２の位置における表示情報の周辺領域を遮るように設置される。例えば、アパーチャ１８２には、矩形状や円形状に開口されている。アパーチャ１８２は、フーリエ変換レンズ１８１の焦点位置に設置されることが好ましいが、高次光を消去する機能を発揮できれば、焦点位置からずれていても構わない。
【００５２】
投射レンズ１８３は、フーリエ変換レンズ１８１によって集束された光を拡大して投射する光学レンズである。投射レンズ１８３は、空間変調素子１５に入力された位相分布に対応する表示情報１０１がスクリーン３０に表示されるように信号光１９０を投射する。なお、投射レンズ１８３がなくてもスクリーン３０に表示情報１０１を投射できるのであれば、投射レンズ１８３を省略してもよい。
【００５３】
本実施形態のように、スクリーン３０に対して斜めに投射光を投射する場合には、スクリーン３０と投射レンズ１８３との位置関係によって発生する歪を補正して投射光を投射する投射レンズ１８３を適用することが好ましい。
【００５４】
投射部１８から投射された信号光１９０は、各サブスクリーン３１の全面に均一に投射されるのでなく、表示情報１０１を構成する文字や記号、枠などの画像部分に集中的に投射される。この場合、光１４０の照射量を実質的に減らすことができるため、全体的な光出力を抑えることができる。そのため、本実施形態においては、小型かつ低電力の光源１１と、その光源１１を駆動する低出力の光源駆動部１２とで構成できる。
【００５５】
（制御装置）
次に、図５を用いて、本実施形態に係る制御装置２０について説明する。図５のように、本実施形態に係る制御装置２０は、データ受信部２１、投射条件設定部２２、表示パターン記憶部２３および投射条件出力部２４を有する。
【００５６】
データ受信部２１は、スクリーン３０に表示させる対象物（以下、表示対象）に関する情報（以下、表示対象データ）を表示装置１の上位システムから受信する。上位システムは、表示対象の移動経路もしくは近傍に設置されたレーダ等によって捕捉された捕捉情報を編集し、その表示対象の表示対象データを表示装置１に送信する。なお、上位システムは、表示装置１自体を含む構成であってもよい。
【００５７】
データ受信部２１が受信する表示対象データは、表示対象が何であるのかを示す識別情報、表示対象の位置情報などを含む。また、表示対象データは、表示対象の進行方向や速度、出発地、中継地、目的地、航路、その他の情報などを含んでいてもよい。
【００５８】
識別情報とは、名称やコールサインなどのように、表示対象を特定できる情報である。位置情報は、表示対象の位置を３次元座標で表現したものである。表示対象の進行方向や速度は、巡航中の表示対象の進行方向や速度である。表示対象の航路は、スクリーン３０に表示対象が表示された時刻や、現在時刻から所定の時刻後にその表示対象がどの位置を巡航しているのかを示す情報である。
【００５９】
データ受信部２１は、受信した表示対象データを投射条件設定部２２に出力する。
【００６０】
投射条件設定部２２は、データ受信部２１から表示対象データを取得し、取得した表示対象データに基づいて投射条件を設定する。投射条件は、投射装置１０によって所望の表示情報をスクリーン３０に表示させるための条件である。
【００６１】
投射条件設定部２２は、取得した表示対象データから識別情報および位置情報を抽出し、その表示対象をどの階層のサブスクリーン３１に表示させるのかという条件（以下、階層条件）を設定する。なお、階層とは、表示対象が飛行機であれば巡航高度を示し、表示対象が潜水艦であれば潜航深度を示す。すなわち、階層とは、表示対象が位置する標高を示す。また、投射条件設定部２２は、設定したサブスクリーン３１のどの位置に表示対象に関する情報を投射するかという条件（以下、位置条件）を設定する。すなわち、投射条件設定部２２は、各表示対象に関して、階層条件および位置条件を設定する。
【００６２】
本実施形態に係る表示装置１では、サブスクリーン３１の数は有限である。そのため、投射条件設定部２２は、表示対象が巡航中の標高に近い標高に設定された階層のサブスクリーン３１に、その表示対象に関する表示情報１０１を表示すればよい。また、表示対象の位置は、その表示対象が位置する標高面における実際の位置であってもよいし、その表示対象がその階層の標高に達した場合の予測位置であってもよい。
【００６３】
また、投射条件設定部２２は、入力された表示対象データに含まれる識別情報に対応付けられた表示パターンを表示パターン記憶部２３から取得する。さらに、投射条件設定部２２は、入力された表示対象データに含まれる各情報に対応する表示パターンを表示パターン記憶部２３から取得する。
【００６４】
投射条件設定部２２は、各情報のパラメータに関するパターンを合成したり、空間変調素子１５の表示面上の異なる表示領域に各情報のパターンを表示させるように設定したりすることによって、空間変調素子１５の表示面に表示されるパターンを設定する。
【００６５】
投射条件設定部２２は、設定した投射条件を投射条件出力部２４に送信する。
【００６６】
表示パターン記憶部２３は、投射装置１０が所望の表示情報をスクリーン３０に表示させるために、空間変調素子１５の表示面に表示させる表示パターンを記憶する。空間変調素子１５が位相変調型の素子である場合、その表示パターンは所望の表示情報に対応付けられた位相分布である。例えば、表示パターン記憶部２３は、上位システムが作成した表示パターンを事前に取得し、記憶しておけばよい。
【００６７】
例えば、表示パターン記憶部２３は、表示対象の識別情報に対応付けられた所定の記号や図形を記憶しておけばよい。また、例えば、表示パターン記憶部２３は、表示対象データに含まれうる各情報のパラメータに関する表示パターンを記憶しておけばよい。通常、スクリーン３０に表示する情報の数は限られるため、表示パターン記憶部２３が記憶しておく表示パターンの数は有限である。
【００６８】
投射条件出力部２４は、投射条件設定部２２によって設定された投射条件を投射装置１０に送信する。
【００６９】
以上のように、本実施形態に係る表示装置においては、表示対象に関する種々の情報を３次元的に表示する。そのため、本実施形態に係る表示装置によれば、空間のレベルを複数のレイヤーに分けて表示し、各レイヤー内における表示対象同士の位置関係や、レイヤー間における表示対象同士の位置関係を直感的に認識しやすいように表示することができる。また、本実施形態に係る表示装置は、３６０度どこからでも表示対象の状況を把握することができるため、大人数による情報共有に適している。
【００７０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る表示装置２について図面を参照しながら説明する。
【００７１】
図６は、本実施形態に係る表示装置２の概念図である。図６は側方図を示す。本実施形態に係る表示装置２は、サブスクリーン３１の高さやシート間の間隔を変更することを可能とする可変支持体４２を有する点が第１の実施形態に係る表示システム１とは異なる。
【００７２】
可変支持体４２は、各サブスクリーン３１を把持し、サブスクリーン３１の高さやシート間の間隔を任意に変更することを可能とする支持体である。可変支持体４２は、制御装置２０−２によって制御されて第１の方向に向けて伸縮する。なお、図６においては、可変支持体４２を単一の支持体によって構成する例を示しているが、複数の支持体によって構成してもよい。
【００７３】
可変支持体４２は、図示しないモータなどの電動装置が組み込まれた少なくとも一つの伸縮機構を有する。可変支持体４２は、制御装置２０−２の制御に基づいて電動装置を駆動させることによって、サブスクリーン３１の高さを変更する。
【００７４】
また、可変支持体４２は、あるサブスクリーン３１（第１シート）の高さを変更する際に、高さを変更する必要がない他のサブスクリーン３１（第２シート）の高さが変わらないように各可動装置を連動させて動作させる。すなわち、可変支持体４２は、第１シートのみの高さを変更する際に、第１シートと第２シートの間隔を変更して第２シートの高さを変更しないように動作することができる。
【００７５】
例えば、図６において、サブスクリーン３１−２の高さを変更する際に、サブスクリーン３１−１とサブスクリーン３１−２の間隔を変えないと、サブスクリーン３１−２の高さの変更に伴ってサブスクリーン３１−１の高さも変わってしまう。そのような場合、可変支持体４２は、サブスクリーン３１−２の高さを高くした分だけ、サブスクリーン３１−１の高さを低くするように動作すればよい。
【００７６】
図７は、本実施形態に係る制御装置２０−２の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る制御装置２０−２は、高さ設定部２２１および可変支持体制御部２２２を第１の実施形態の制御装置２０に加えた構成を有する。なお、制御装置２０−２に関して、高さ設定部２２１および可変支持体制御部２２２以外の構成の機能は、制御装置２０と同様であるために説明は省略する。
【００７７】
高さ設定部２２１は、データ受信部２１から表示対象の位置情報を取得し、その位置情報に含まれる高さ情報に基づいて、いずれかのサブスクリーン３１の高さを変更する。高さ設定部２２１は、表示対象が位置する高さに対応するようにサブスクリーン３１の高さを設定する。高さ設定部２２１は、表示対象が位置する実際の高さが所定の範囲内にある場合、その表示対象の表示情報１０１を表示させるサブスクリーン３１の高さを所定の設定値に設定すればよい。高さ設定部２２１は、位置情報に含まれる表示対象の高さが現在のサブスクリーン３１の高さとずれている場合、その表示対象の表示情報１０１が表示されるサブスクリーン３１の高さをその位置情報に基づいて変更すればよい。
【００７８】
高さ設定部２２１は、サブスクリーン３１の高さを変更する場合、新たに設定したサブスクリーン３１の高さを可変支持体制御部２２２に出力する。なお、高さ設定部２２１は、高さを変更したサブスクリーン３１に関する情報を投射条件設定部２２に出力してもよい。
【００７９】
可変支持体制御部２２２は、高さ設定部２２１の設定に基づいて、可変支持体４２の高さを制御する。例えば、可変支持体４２がモータによって駆動される場合、可変支持体制御部２２２は、サブスクリーン３１の高さを変更するためのモータを駆動させ、そのサブスクリーン３１の高さを制御する。
【００８０】
以上のように、本実施形態に係る表示装置では、各階層に対応するスクリーンの高さを任意に変更することが可能である。そのため、本実施形態によれば、表示対象の高さの変化に応じてスクリーンの高さの設定値を変えるなどして、３次元的な情報をより直感的に把握しやすく示すことができる。
【００８１】
（変形例）
図８は、第２の実施形態に係る表示装置２の変形例の表示装置２−１である。図８は側方図を示す。
【００８２】
本変形例の表示装置２−１において、各投射装置１０は、各サブスクリーン３１に対する相対的な高さを変更することができる可変支持体４３（４３−１〜３）によって各サブスクリーン３１に固定される。可変支持体４３の高さは、制御装置２０の高さ設定部２２１によって設定され、可変支持体制御部２２２によって制御される。
【００８３】
本変形例によれば、シートの周縁部に投射すると認識しにくくなりやすい細かな描写については、シートに対する投射装置の高さを高くし、認識しやすいように投射することができる。また、本変形例によれば、シート間隔が狭くなった際に可変支持体を制御し、シートに対する投射装置の高さを低くすることによって、投射装置が上段のシートに衝突することを避けるようにすることができる。
【００８４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る表示装置３について図面を参照しながら説明する。
【００８５】
図９および図１０は、本実施形態に係る表示装置３の概念図である。本実施形態に係る表示装置３は、スクリーン３０の下方に立体表示部５０を有する点が第１の実施形態に係る表示装置１とは異なる。
【００８６】
図９および図１０には、本実施形態に係る表示装置３の一例として、潜水艦の潜航状態を表示させる表示装置を示す。図９は斜視図を示し、図１０は側方図を示す。なお、本実施形態に係る表示装置３は、航空管制システムなどにも適用可能である。
【００８７】
図９および図１０は、特定の深度に対応付けられた複数のレイヤーによって潜水艦同士の３次元的な位置関係を表している。例えば、一番上部のサブスクリーン３１−１には海面の情報を表示し、下のサブスクリーン３１に行くほど深い深度の情報を表している。最下部には、海底の地形を示すために、機械的に表面形状を変化することができるデバイス（立体表示部５０）を配置している。なお、図９および図１０においては、表示情報１０１−１〜３が表示対象である潜水艦の位置を示す。
【００８８】
立体表示部５０は、制御装置２０−３の制御に応じて、その表面形状を変化させる。立体表示部５０は、例えば非特許文献１に開示された技術によって実現される。
（非特許文献１）Ｄ．Ｌｅｉｔｈｉｎｇｅｒ  ａｎｄ  Ｈ．Ｉｓｈｉｉ、「Ｒｅｌｉｅｆ：Ａ  Ｓｃａｌａｂｌｅ  Ａｃｔｕａｔｅｄ  Ｓｈａｐｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ」、［ｏｎｌｉｎｅ］、ＭＩＴ  Ｍｅｄｉａ  Ｌａｂ、［２０１５年６月１９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｔｍｇ−ｔｒａｃｋｒ．ｍｅｄｉａ．ｍｉｔ．ｅｄｕ／ｐｕｂｌｉｓｈｅｄｍｅｄｉａ／Ｐａｐｅｒｓ／４３２−Ｒｅｌｉｅｆ％２０Ａ％２０Ｓｃａｌａｂｌｅ％２０Ａｃｔｕａｔｅｄ／Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ／ＰＤＦ
図１１は、本実施形態に係る立体表示部５０の概念図である。なお、図１１は立体表示部５０を円形卓として図示しているが、立体表示部５０は、その主面を第１の方向に向けて置ける任意の台とすればよい。
【００８９】
図１１の上段は、円形卓の主面に複数のピン５１を、それらの端部が第１の方向を向くように並べられた様子を示している。図１１の上段は、立体表示部５０の初期状態である。図１１の中段は、円形卓の第１の面から複数のピン５１の端部が任意の高さに突出している様子を図示している。図１１の下段は、図１１の中段の状態において、伸縮するカバー５２によって複数のピン１１の上方を被覆している様子を図示している。なお、カバー５２が不要な場合は、カバー５２を省略してもよい。
【００９０】
立体表示部５０に配置された複数のピン５１は、一方の端部が円形卓の第１の面から突出するように配置される。複数のピン５１のそれぞれは、制御装置２０−３の制御に応じて個別に出入りするように制御される。例えば、複数のピン５１は、立体表示部５０の内部の可動機構によって個別に動作するように構成すればよい。なお、伸縮性のカバー５２によって複数のピン５１の上方を被覆している場合、カバー５２は、複数のピン５１の突出に伴って変形するように設置する。
【００９１】
図１２は、立体表示部５０に搭載される可動機構５１０の一例を示す概念図である。図１２の左側は、ピン５１が突出していない状態を示す。図１２の右側は、ピン５１が突出している状態を示す。図１２の例において、ピン５１は、立体表示部５０の台に空けられた孔の中に設置される。ピン５１の下部には、可動機構５１０が設置されている。
【００９２】
可動機構５１０は、伸縮部５１１と駆動部５１２によって構成される。例えば、駆動部５１２は、モータなどの電動機構によって伸縮部５１１を伸縮される機構とすることができる。また、例えば、駆動部５１２は、伸縮部５１１内部の空気圧を変化させて伸縮部５１１を伸縮させる機構であってもよい。駆動部５１２は、制御装置２０−３からの制御信号を受けると、その制御信号に応じて伸縮部５１１を伸縮させ、ピン５１を突出させたり引っ込めたりする。ピン５１の突出量は、制御信号の電流値などで設定すればよい。
【００９３】
例えば、伸縮部５１１の内部にバネのような復元力をもつ素材を埋め込んでおくとよい。伸縮部５１１の内部にバネを埋め込んでおけば、駆動部５１２を停止させると、ピン５１および可動機構５１０の状態はバネの復元力によって初期状態（図１２の左側）に戻る。
【００９４】
なお、図１２の可動機構５１０は、ピン５１を動かす機構の一例である。ピン５１を動かす機構は、複数のピン５１の突出量を個別に制御できるのであれば、図１２の機構に限定されるものではない。
【００９５】
図１３は、本実施形態に係る制御装置２０−３の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る制御装置２０−３は、立体表示設定部２３１および立体表示制御部２３２を第１の実施形態の制御装置２０に加えた構成を有する。なお、制御装置２０−３に関して、立体表示設定部２３１および立体表示制御部２３２以外の構成の機能は、制御装置２０と同様であるために説明は省略する。
【００９６】
立体表示設定部２３１は、表示対象が位置する３次元空間における最下層の状態に関する情報をデータ受信部２１から取得する。なお、最下層の状態とは、例えば、潜水艦の潜航においては海底面の凹凸の状態、航空機の巡航においては地上面の凹凸の状態を意味する。また、データ受信部２１は、最下層の状態に関する情報を上位システムなどから受信するように構成すればよい。
【００９７】
立体表示設定部２３１は、最下層の状態に関する情報を取得すると、その情報に基づいて立体表示部５０に配置された複数のピン５１の高さを個別に設定する。
【００９８】
立体表示制御部２３２は、立体表示設定部２３１の設定に基づいて、立体表示部５０を構成する複数のピン５１の高さを個別に制御する。
【００９９】
以上のように、本実施形態に係る表示装置においては、表示対象に関する種々の情報を立体的に表示するだけでなく、メカニカルに表示状態を変更する立体表示部を構成する。本実施形態によれば、海底面や地上面の情報を立体的に表示することができるため、先述の実施形態よりもさらに直感的に３次元的な情報を把握しやすくなる。
【０１００】
（変形例）
図１４は、第３の実施形態に係る表示装置３の変形例の表示装置３−１である。図１４は側方図を示す。
【０１０１】
本変形例の表示装置３−１においては、メカニカルに形状を変化させる立体表示部５０のカバー５２上に表示情報を投射する投射装置１０−４を設置する。投射装置１０−４は、投射装置１０−１〜３と同様の構成である。
【０１０２】
本変形例においては、カバー５２の凹凸によって表示情報を投射しにくい箇所が生じることもあるため、複数の投射装置１０−４を構成するようにしてもよい。また、本変形例では、蛍光体を分散させた透明シートによってカバー５２を構成しなくてもよいため、投射装置１０−４が投射する光の色はカバー５２の性状によらずに任意にせっていできる。なお、蛍光体を分散させた透明シートによってカバー５２を構成してもよい。
【０１０３】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る表示装置４について図面を参照しながら説明する。
【０１０４】
図１５および図１６は、本実施形態に係る表示装置４の概念図である。本実施形態に係る表示装置４は、サブスクリーン３１の一部に開口部３２を空け、その開口部３２を上下に移動するステージ６０を有する点が第１の実施形態に係る表示装置１とは異なる。なお、図１５および図１６の例では、ステージ６０上に潜水艦をイメージしたオブジェクト６１を配置している。
【０１０５】
ステージ６０は、制御装置２０−４の制御に従って、サブスクリーン３１の開口部３２を上下に移動する。ステージ６０は、可変支持体６２によって上下可動に支持される。ステージ６０の高さは、例えばユーザが搭乗する潜水艦の深度に応じた高さに位置するように可変支持体６２の高さを変更することによって制御される。
【０１０６】
ステージ６０の上面には、例えばユーザが搭乗中の潜水艦などの機体をイメージしたオブジェクト６１を配置させればよい。オブジェクト６１に対応する表示対象の周囲に存在する表示対象は、各サブスクリーン３１上に表示情報１０１として表示される。図１５には、オブジェクト６１を中心とする第１の方向に沿った軸に対して、各表示対象がどの程度離れているのかを数値によって示している。図１５においては、サブスクリーン３１に表示された数値が大きいほどオブジェクト６１から離れていることを示す。
【０１０７】
なお、ステージ６０は、上下方向のみならず、任意の方向にオブジェクト６１の機首の向きを変えるように回転してもよい。また、ステージ６０は、その主面を任意の角度に傾けることによって、オブジェクト６１の機首の向きを上方や下方に傾けるように変更してもよい。
【０１０８】
図１７は、本実施形態に係る制御装置２０−４の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る制御装置２０−４は、ステージ状態設定部２４１およびステージ状態制御部２４２を第１の実施形態の制御装置２０に加えた構成を有する。なお、制御装置２０−４に関して、ステージ状態設定部２４１およびステージ状態制御部２４２以外の構成の機能は、制御装置２０と同様であるために説明は省略する。
【０１０９】
ステージ状態設定部２４１は、データ受信部２１からオブジェクト６１に対応する表示対象の位置情報を取得し、その位置情報に含まれるオブジェクト６１に対応する表示対象の高さに基づいて、可変支持体６２の高さを設定する。なお、ステージ状態設定部２４１は、ステージ６０を回転させるたり傾けたりすることによって、オブジェクト６１の機首を任意の方向に向けるように設定してもよい。
【０１１０】
ステージ状態制御部２４２は、ステージ状態設定部２４１の設定に基づいて、可変支持体６２の高さを制御し、ステージ６０の高さを変更する。また、ステージ状態制御部２４２は、ステージ状態設定部２４１の設定に基づいて、ステージ６０を回転させたり傾けたりする制御をし、オブジェクト６１の機首を変更するようにしてもよい。
【０１１１】
以上のように、本実施形態においては、ユーザが搭乗する潜水艦などをイメージしたオブジェクトを可動式のステージ上に配置させ、その潜水艦が潜航する深度に応じてそのステージを上下させる。本実施形態によれば、ユーザが搭乗する機体とその周囲の表示対象との位置関係をより直感的に把握できる。
【０１１２】
（変形例）
図１８は、第４の実施形態に係る表示装置４の変形例の表示装置４−１である。図１８は斜視図を示す。本変形例の表示装置４−１は、第３の実施形態に係る表示装置３と、本実施形態に係る表示装置４とを組み合わせた例である。
【０１１３】
本変形例によれば、海底面などの最下層の状態を含めて、ユーザ自身が搭乗する機体とその周辺の表示対象との位置関係をより直感的に把握することができる。
【０１１４】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る表示装置５について図面を参照しながら説明する。
【０１１５】
図１９は、本実施形態に係る表示装置５の概念図である。本実施形態に係る表示装置５は、サブスクリーン３１の一部に開口部３２を形成し、その開口部３２を上下に移動するステージ６０を有する点が第１の実施形態に係る表示装置１とは異なる。また、本実施形態に係る表示装置５は、ステージ６０の上面に表示情報を投射する投射装置１０−５を有する点が第４の実施形態に係る表示装置４とは異なる。
【０１１６】
本実施形態に係るステージ６０は、第４の実施形態と同様の構成である。ただし、本実施形態のステージ６０は、投射装置１０−５によって投射された表示情報を表示するため、サブスクリーン３１−１〜３と同様のシートを含む構成することが好ましい。なお、ステージ６０が透明である必要がない場合は、ステージ６０の素材に限定は加えない。
【０１１７】
図２０は、本実施形態に係る表示装置５の利用シーンを示す一例である。例えば、図２０のように、ステージ６０上にオブジェクト６１を配置する。そして、投射装置１０−５は、オブジェクト６１の脇のステージ６０上にそのオブジェクトに関する情報を投射する。例えば、オブジェクト６１の脇には、そのオブジェクト６１に対応する機体の深度や角度、装備の状態などの種々の情報を表示すればよい。
【０１１８】
本実施形態によれば、ユーザは、自身が搭乗する潜水艦などの機体に関する情報を含め、その機体に関してより直感的に把握することができる。
【０１１９】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態に係る表示装置６について図面を参照しながら説明する。図２１は、本実施形態に係る表示装置６の概念図である。本実施形態に係る表示装置６は、各スクリーン３０や立体表示部５０を撮像する撮像装置を含むインターフェース装置１００を有する点が第１〜第５の実施形態に係る表示装置１〜５とは異なる。なお、図２１には、インターフェース装置１００がサブスクリーン３１および立体表示部５０にユーザインターフェース１０２を投射する例を示している。
【０１２０】
図２２は、本実施形態に係る表示装置６の機能構成を示す概念図である。表示装置６において、制御装置２０−６は、投射装置１０を制御するとともに、撮像装置７０を制御する。
【０１２１】
撮像装置７０は、ユーザインターフェース１０２を表示するスクリーン３０および立体表示部５０を撮像する。撮像装置７０は、例えば一般的なカメラの機能によって実現できる。撮像装置７０は、例えば赤外光や紫外光などといった可視光以外の波長の光を撮像できる機能を有してもよい。
【０１２２】
図２３は、撮像装置７０の構成を示すブロック図である。図２３のように、撮像装置７０は、撮像素子７１、画像処理プロセッサ７３、内部メモリ７５およびデータ出力部７７を有する。
【０１２３】
撮像素子７１は、スクリーン３０や立体表示部５０を撮像し、画像データを取得するための素子である。撮像素子７１は、半導体部品が集積回路化された光電変換素子である。撮像素子７１は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）などの固体撮像素子によって実現できる。通常、撮像素子７１は、可視領域の光を撮像する素子によって構成するが、赤外線や紫外線、Ｘ線、ガンマ線、電波、マイクロ波などの電磁波を撮像・検波できる素子によって構成してもよい。
【０１２４】
画像処理プロセッサ７３は、撮像素子７１によって撮像された画像データに対して、暗電流補正や補間演算、色空間変換、ガンマ補正、収差の補正、ノイズリダクション、画像圧縮などの画像処理を実行する集積回路である。なお、画像データを加工せずに出力する場合は、画像処理プロセッサ７３を省略してもよい。
【０１２５】
内部メモリ７５は、画像処理プロセッサ７３によって処理しきれない画像データや、処理済みの画像データを一時的に格納する記憶素子である。なお、撮像素子７１によって撮像された画像データを内部メモリ７５に一時的に記憶するように構成してもよい。内部メモリ７５は、一般的なメモリによって構成すればよい。
【０１２６】
データ出力部７７は、画像処理プロセッサ７３によって処理された画像データを制御装置２０−６に出力する。
【０１２７】
図２４は、本実施形態に係る制御装置２０−６の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る制御装置２０−６は、撮像制御部２６１および操作認識部２６２を第１の実施形態の制御装置２０に加えた構成を有する。なお、制御装置２０−６に関して、撮像制御部２６１および操作認識部２６２以外の構成の機能は、制御装置２０と同様であるために説明は省略する。
【０１２８】
撮像制御部２６１は、撮像装置７０を制御して所望のサブスクリーン３１や立体表示部５０を撮像させる制御をし、撮像装置７０が撮像した画像データを取得する。撮像制御部２６１は、取得した画像データを操作認識部２６２に出力する。
【０１２９】
操作認識部２６２は、撮像制御部２６１から画像データを取得し、その画像データを解析することによって、ユーザの操作内容を認識する。
【０１３０】
例えば、投射条件設定部２２によって、スクリーン３０や立体表示部５０上に、表示情報に関連する操作を入力するための操作キーが設定される。操作認識部２６２は、スクリーン３０や立体表示部５０上におけるユーザの操作位置を判定する。操作認識部２６２は、ユーザの操作位置と、スクリーン３０や立体表示部５０上に設定された操作キーとを対応づけることによって、ユーザの操作内容を認識することができる。
【０１３１】
ここで、図２１の例を用いて、本実施形態に係る表示装置６について具体的に説明する。
【０１３２】
図２１の例において、表示装置６は、サブスクリーン３１−１〜３に『ＵＰ』および『ＤＯＷＮ』という表示情報（ユーザインターフェース１０２−１〜３）を表示させる。ユーザインターフェース１０２−１〜３においては、『ＵＰ』を操作すればサブスクリーン３１−１〜３が独立して上昇し、『ＤＯＷＮ』を操作すればサブスクリーン３１−１〜３が独立して下降するものとする。
【０１３３】
また、表示装置６は、立体表示部５０に『左向き矢印』および『右向き矢印』を示す表示情報（ユーザインターフェース１０２−４）を表示させる。ユーザインターフェース１０２−４において、スクリーン３０および立体表示部５０全体の表示情報は、『左向き矢印』を操作すれば左方向に回転し、『右向き矢印』を操作すれば右方向に回転するものとする。
【０１３４】
例えば、図２１においては、サブスクリーン３１−２に表示されたユーザインターフェース１０２−２の『ＵＰ』を操作すれば、サブスクリーン３１−２が所定の高さだけ上昇する。また、例えば、図２１において、立体表示部５０の『右向き矢印』を操作すれば、スクリーン３０および立体表示部５０全体の表示情報が右向きに回転する。
【０１３５】
以上のように、本実施形態に係る表示装置においては、ユーザの操作によって表示装置の表示情報を所望の状態に変更できる。そのため、本実施形態に係る表示装置によれば、ユーザが知りたい表示情報をより直感的に把握しやすいように表示することができる。また、本実施形態によれば、ユーザの操作を入力するように構成できるため、表示装置に入力装置の機能を追加することができる。
【０１３６】
（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態に係る表示装置７について図面を参照しながら説明する
図２６および図２７は、本実施形態に係る表示装置７の概念図である。図２６は斜視図を示し、図２７は側方図を示す。本実施形態に関しては、第３の実施形態に係る表示装置３に変更を加えた例を用いて説明する。
【０１３７】
本実施形態に係る表示装置７は、サブスクリーン３１の一部に形成された開口部３２を通して、サブスクリーン３１の一方の面側から他方の面側に０次光１９１を通過させる点が表示装置３とは異なる。また、本実施形態に係る表示装置７は、サブスクリーン３１の開口部３２を通過させた０次光１９１を吸収させる光吸収体４５を有する。なお、立体表示部５０に表示情報を表示させる場合は、立体表示部５０の表面もしくは内部に光吸収体４６を配置する。
【０１３８】
一般的な位相変調型プロジェクタにおいては、基本的に０次光が発生する。０次光は輝点となるために排除することが好ましい。プロジェクタ側で０次光を除去し、スクリーンに０次光を投射させないことも一つの選択肢であるが、その方法では、表示情報を表示する面積が小さくなり、解像度において不利になる。
【０１３９】
本実施形態においては、以下の２つの方法で０次光を除去する。第１の方法は、サブスクリーン３１に０次光１９１を通過させる穴を空ける方法である。第２の方法は、サブスクリーン３１上に０次光１９１を反射させる鏡を設置する方法である。いずれの方法においても、除去した０次光１９１を吸収させる光吸収体４５を設置することによって、０次光１９１がスクリーン３０に表示されないようにする。以下においては、主に第１の方法について説明する。第２の方法については、本実施形態の変形例として説明する。
【０１４０】
図２６のように、本実施形態においては、サブスクリーン３１の中央部分に開口部３２を開ける。制御装置２０−７は、サブスクリーン３１の中央部分に形成された開口部３２の位置に０次光１９１が投射されるように投射装置１0を制御する。なお、図２６以降の図においては、０次光１９１の光路を一点鎖線で示す。
【０１４１】
光吸収体４５は、サブスクリーン３１の中央部分を通過した０次光１９１の光路上に設置される。光吸収体４５は、例えば黒体などのように光を吸収しやすい材料で構成すればよい。黒体には、カーボンなどの光吸収率の高い材料を選択すればよく、その材料については限定を加えない。光吸収体４５は、視認性を妨げないようにできるだけ細いものとすることが好ましい。例えば、サブスクリーン３１を支持する支持体（図示しない）の外部に光吸収体４５を貼り付けるようにしてもよい。なお、隣接したサブスクリーン３１に０次光１９１が当たらないように、サブスクリーン３１間の間隔を設定することが好ましい。最下部の立体表示部５０には、その内部または表面に光吸収体４６を配置させればよい。
【０１４２】
図２６のように設定する場合、０次光１９１を除去するための開口部３２の位置に基づいて、投射光学系を改良することが望ましい。なぜならば、サブスクリーン３１全体に投射光を均一に投射するような一般的な投射光学系を用いると、０次光１９１の位置がサブスクリーン３１の中心からずれるためである。
【０１４３】
図２８は、一般的な投射光学系を用いて、サブスクリーン３１全体に投射光を均一に投射する例である。この場合、０次光１９１の位置は、サブスクリーン３１の中心からずれて、投射装置１０に近い側に来てしまう。図２８の例において、０次光１９１をスクリーン３１の中心に投射させると、サブスクリーン３１全体に投射光を投射することができなくなってしまう。さらに、同じ表示情報を投射しても、投射装置１０に遠い部分（領域Ａ）では大きく表示され、近い部分（領域Ｂ）では小さく表示されてしまう。
【０１４４】
そのため、本実施形態においては、歪みを考慮した拡大率で表示情報を投射できる光学系を投射装置１０に構成することが好ましい。例えば、図４に示す投射レンズ１８３を非対称レンズとすればよい。
【０１４５】
図２９は、歪みを考慮した拡大率で表示情報を投射できる光学系を用いて、サブスクリーン３１全体に投射光を均一に投射する例である。すなわち、投射装置１０は、サブスクリーン３１上の投射位置ごとの歪を補正した拡大率で投射光を投射する投射レンズ１８３を含む。図２９の例では、投射装置１０に遠い部分（領域Ａ）と近い部分（領域Ｂ）とで歪を考慮した拡大率で投射光を投射する光学系を用いている。その結果、０次光１９１をサブスクリーン３１の中心に位置させても、サブスクリーン３１全体に均一に投射光を投射することができる。なお、歪を補正した拡大率で投射光を投射する投射レンズ１８３は、第１〜第６の実施形態に適用してもよい。
【０１４６】
以上のように、本実施形態によれば、位相変調型の空間変調素子を用いた投射装置であっても、０次光を的確に除去することができる。そのため、本実施形態によれば、スクリーンに不要な０次光が表示されたり、表示装置の周囲に０次光が散乱されたりすることによって視認性が劣化する問題を解決することができる。
【０１４７】
（変形例）
ここで、本実施形態に係る表示装置７の変形例について説明する。
【０１４８】
図３０は、変形例１の表示装置７−１の概念図である。表示装置７−１は、第４の実施形態に係る表示装置４に光吸収体４５を追加した構成である。変形例１では、ステージ６０やオブジェクト６１、可変支持体６２の表面に光吸収体を被覆させている。
【０１４９】
図３０に示すように、オブジェクト６１を配置させたステージ６０を上下させるような例においては、移動させた箇所に０次光１９１が当たる可能性があるため、オブジェクト６１と可変支持体６２の表面も光吸収体で被覆させることが好ましい。なお、可変支持体６２に関しては、０次光１９１の光路からずらして当たらないようにすることも可能である。その場合、可変支持体６２の表面は光吸収体で被覆させなくてもよい。
【０１５０】
図３１は、変形例２の表示装置７−２の概念図である。変形例２では、サブスクリーン３１の０次光１９１の投射位置に、０次光１９１を通過させる穴を空ける替わりに、０次光１９１を反射させる鏡４７を配置する。変形例２においては、鏡４７によって反射された０次光１９１の光路上に光吸収体４５を設置する。変形例２の方式では、鏡４７によって０次光１９１が完全に反射されると、鏡４７が光っているようには見えない。そのため、図３１のような構成が成り立つ。
【０１５１】
変形例２の構成では、サブステージ３１の中心でステージ６０を上下させる方式は適用できない。しかし、鏡４７を配置する位置と、ステージ６０を上下させるための穴の位置とをずらしてやれば、変形例２の構成であってもステージ６０を上下させる方式を適用することができる。
【０１５２】
図３２は、変形例３の表示装置７−３の概念図である。表示装置７−３は、単一波長の光を出射する光源によってスクリーン３０上で異なる色を表示させる。なお、本変形例の方式は、複色化を行わない場合にも適用することができる。
【０１５３】
変形例３においては、各サブスクリーン３１に対して、異なる２つの方向から単一波長の投射光を投射する。変形例３の表示装置７−３においては、２枚のシートを重ね合わせて各サブスクリーン３１を構成する。なお、変形例３の構成は、第７の実施形態に限らず、第１〜第６の実施形態に適用することができる。
【０１５４】
また、変形例３においては、０次光１９１の光路がサブスクリーン３１からずれるように、投射装置１０の投射方向を設定する。投射装置１０は、０次光１９１が直接光吸収体４５に吸収されるように配置する。
【０１５５】
最上層のサブスクリーン３１−１は、シート３１０−ａおよび３１０−ｂで構成する。中央層のサブスクリーン３１−２は、シート３１０−ｃおよび３１０−ｄで構成する。最下層のサブスクリーン３１−３は、シート３１０−ｅおよび３１０−ｆで構成する。
【０１５６】
各投射装置１０から各サブスクリーン３１に投射光を投射すると、各サブスクリーン３１を構成する各シート３１０は、投射光の波長に応じた色を発色する。
【０１５７】
投射装置１０−１は、シート３１０−ａに第１の波長の投射光を投射する。ここでは、シート３１０−ａに第１の波長の光が投射されると、赤色が発色されるものとする。
【０１５８】
投射装置１０−２は、シート３１０−ｂおよびシート３１０−ｃに第２の波長の投射光を投射する。ここでは、シート３１０−ｂおよびシート３１０−ｃに第２の波長の光が投射されると緑色が発色されるものとする。
【０１５９】
投射装置１０−３は、シート３１０−ｄおよびシート３１０−ｅに第３の波長の投射光を投射する。ここでは、シート３１０−ｄおよびシート３１０−ｅに第３の波長の光が投射されると青色が発色されるものとする。
【０１６０】
投射装置１０−４は、シート３１０−ｆおよび立体表示部５０の表面に第４の波長の投射光を投射する。ここでは、シート３１０−ｆおよび立体表示部５０の表面に第４の波長の光が投射されると紫色が発色されるものとする。
【０１６１】
以上の構成にすると、例えば、シート３１０−ａとシート３１０−ｂが重ねられたサブスクリーン３１−１においては、赤色と緑色を同時に発色させることができる。同様に、スクリーン３１−２においては緑色と青色を同時に発色させることができ、スクリーン３１−３においては青色と紫色を同時に発色させることができる。
【０１６２】
一般的な位相変調型の投射装置では、複数色の投射光を投射する場合、色ごとに波長の違う光を投射する必要がある。この場合、単一のスクリーンに対して複数の光源を設置したり、単一の光源が出射する光の波長を時分割で変化させたりする必要がある。
【０１６３】
それに対し、変形例３においては、異なる発色をするシートを貼りあわせてサブスクリーンを構成し、そのサブスクリーンの両面から異なる波長の投射光を投射する。すなわち、変形例３においては、単一の投射装置から複数のサブスクリーンに投射光を投射する。そのため、変形例３によれば、単一のスクリーンに対して複数の光源を設置したり、単一の光源が出射する光の波長を時分割で変化させたりする必要がないため、投射装置の構造を簡略化することができる。また、本変形例によれば、サブスクリーンに穴や鏡を設けることなく、０次光を直接吸収体に吸収させて除去することができる。
【０１６４】
一般的な投射装置であれば、投射光の中央部が抜けることになるために効率が悪くなる。しかし、本実施形態のように位相変調型の投射装置であれば、表示情報を表示させる部分のみに光を集中させて投射するため、効率が落ちることはない。なお、最上部のサブスクリーンに関しては、変形例３の方式を用いてもよいし、変形例１や２のような方式を用いてもよい。
【０１６５】
（第８の実施形態）
次に、本発明の第８の実施形態に係る表示システム８について図面を参照しながら説明する。
【０１６６】
図３３は、本実施形態に係る表示システム８の概念図である。本実施形態に係る表示システム８は、第１の実施形態に係る表示装置１と管理装置８０とを組み合わせた構成を有する。なお、表示システム８は、第１〜第７の実施形態に係る表示装置１〜７のいずれかと管理装置８０とを組み合わせた構成であればよいが、以下の説明においては表示装置１を代表として取り上げる。また、表示システム８を構成する表示装置１〜７は、既出の構成と同様の構成を有するために説明は省略する。
【０１６７】
管理装置８０は、表示対象が位置する３次元空間中における特定の範囲内の観測データを取得し、取得した観測データから表示対象に関する情報（以下、表示対象データ）を抽出し、抽出した表示対象データを表示装置に送信する装置である。
【０１６８】
図３４は、本実施形態に係る管理装置８０の構成を示すブロック図である。管理装置８０は、観測データ受信部８１、対象確定部８２、対象状態抽出部８３、表示対象データ生成部８４および表示対象データ送信部８５を有する。
【０１６９】
観測データ受信部８１は、表示対象が位置する３次元空間中における特定の範囲内を観測するレーダなどの監視システム（図示しない）が送信した観測データを受信する。例えば、観測データ受信部８１は、アンテナ(図示しない)を含み、アンテナを介して無線通信で観測データを受信する。なお、観測データ受信部８１は、ケーブルなどを通じて有線通信で観測データを受信してもよい。
【０１７０】
例えば、監視システムは、表示対象などの対象物が含まれる３次元空間中に特定の波長の電波を発射し、その電波の反射波を測定することによって、対象物までの距離や方向に関する情報を観測データとして取得する。また、例えば、監視システムは、特定の範囲内をカメラによって撮像し、撮像した画像データや動画データを基に対象物の大きさや形状、色などに関する情報を観測データとして取得してもよい。監視システムが観測データを取得する方法については特に限定しない。監視システムは、取得した観測データを管理装置８０に送信する。
【０１７１】
観測データ受信部８１は、監視システムから取得した観測データを対象確定部８２に出力する。
【０１７２】
対象確定部８２は、観測データ受信部８１から観測データを受信し、その観測データに表示対象に関する情報が含まれているか否かを検証する。例えば、対象確定部８２は、観測データに含まれる対象物の形状や大きさ、位置、速さ、色などの情報を基に、表示対象の有無を検証する。なお、観測対象の識別情報が観測データに含まれている場合、対象確定部８２は、その識別情報を用いて表示対象の有無を検証してもよい。
【０１７３】
対象確定部８２は、観測データ中に表示対象に関する情報が含まれていると確定した場合、その観測データを対象状態抽出部８３に出力する。
【０１７４】
対象状態抽出部８３は、表示対象に関する情報が含まれる観測データを対象確定部８２から受信し、受信した観測データから表示対象に関する情報を抽出する。例えば、対象状態抽出部８３は、表示対象の位置情報や進行方向、速度を抽出する。また、対象状態抽出部８３は、可能であれば表示対象の識別情報や出発地、中継地、目的地、航路などの情報を抽出する。
【０１７５】
対象状態抽出部８３は、抽出した表示対象に関する情報を表示対象データ生成部８４に出力する。
【０１７６】
表示対象データ生成部８４は、対象状態抽出部８３が抽出した表示対象に関する情報を取得し、取得した情報をまとめた表示対象データを作成する。表示対象データ生成部８４は、表示対象の識別情報や位置情報（標高、経度および緯度）を含む表示対象データを生成する。また、表示対象データ生成部８４は、表示対象の進行方向や速度、出発地、中継地、目的地、航路などの情報を表示対象データに含ませてもよい。例えば、表示対象データ生成部８４は、少なくとも一つの表示対象に関する表示対象データをレコード形式でまとめたものを生成すればよい。なお、表示対象データ生成部８４は、複数の表示対象データをテーブル形式でまとめたものを生成してもよい。
【０１７７】
表示対象データ生成部８４は、生成した表示対象データを表示対象データ送信部８５に出力する。
【０１７８】
表示対象データ送信部８５は、表示対象データ生成部８４が生成した表示対象データを取得し、取得した表示対象データを表示装置１に送信する。
【０１７９】
表示装置１は、管理装置８０から表示対象データを受信すると、その表示対象データに基づいた表示情報１０１をスクリーン３０に表示させる。なお、表示装置１の構成や動作については、第１〜第６の実施形態において説明した通りである。
【０１８０】
以上のように、本実施形態に係る表示システムにおいては、３次元空間を移動中の表示対象の位置情報を実時間で取得し、取得した位置情報を用いてその表示対象の表示対象データを生成する。そして、本実施形態に係る表示システムにおいては、生成した表示対象データを用いて表示対象の表示情報を実時間で表示することができる。そのため、本実施形態に係る表示システムによれば、表示対象の位置を実時間で直感的に表示することが可能となる。
【０１８１】
（ハードウェア構成）
次に、各実施形態に係る照射システムを構成するハードウェア構成について、図３５のコンピュータ９０を一例として挙げて説明する。なお、図３５のコンピュータ９０は、各実施形態に係る表示装置の制御装置を可能とするための一構成例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、小型の投射装置１０を構成する場合、図３５のコンピュータ９０の機能を有するマイクロコンピュータとすることが好ましい。
【０１８２】
図３５のように、コンピュータ９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６を備える。プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、バス９９を介して互いにデータ授受可能に接続される。また、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワークと接続する。コンピュータ９０は、ネットワークを介して上位システムのサーバやコンピュータに接続され、投射する表示情報の位相分布などを上位システムから取得することができる。
【０１８３】
プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムを主記憶装置９２に展開し、展開されたプログラムを実行する。各実施形態においては、コンピュータ９０にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ９１は、各実施形態に係る制御装置の演算処理や制御処理を実行する。
【０１８４】
主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリとすればよい。また、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリを主記憶装置９２として構成・追加してもよい。
【０１８５】
補助記憶装置９３は、表示情報の位相分布などのデータを記憶する手段である。補助記憶装置９３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって構成される。なお、表示情報の位相分布を主記憶装置９２に記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略することも可能である。
【０１８６】
入出力インターフェース９５は、コンピュータ９０と周辺機器との接続規格に基づいて、コンピュータ９０と周辺機器とを接続する装置である。通信インターフェース９６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続するためのインターフェースである。なお、図３５においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略して表記している。入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。
【０１８７】
コンピュータ９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどといった入力機器を接続できるように構成してもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示画面が入力機器のインターフェースを兼ねる構成とすればよい。また、プロセッサ９１と入力機器との間のデータ授受は、入力インターフェース９５に仲介させればよい。
【０１８８】
通信インターフェース９６は、ネットワークを通じて、別のコンピュータやサーバなどの上位システムに接続される。上位システムは、通信インターフェース９６を介して、各実施形態で用いる表示情報の位相分布をコンピュータ９０に送信する。上位システムは、各実施形態で用いる位相分布を自ら生成してもよいし、別のシステムや装置から取得してもよい。
【０１８９】
また、コンピュータ９０には、情報を表示するための表示機器を備え付けてもよい。表示機器を備え付ける場合、コンピュータ９０には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）が備えられていることが好ましい。表示機器は、入力インターフェース９５を介してコンピュータ９０に接続すればよい。
【０１９０】
また、コンピュータ９０には、必要に応じて、リーダライタを備え付けてもよい。リーダライタは、バス９９に接続され、プロセッサ９１と図示しない記録媒体（プログラム記録媒体）との間で、記録媒体からのデータ・プログラムの読み出し、コンピュータ９０の処理結果の記録媒体への書き込みなどを仲介する。記録媒体は、例えばＳＤ（Secure Digital）カードやＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどの半導体記録媒体などで実現できる。また、記録媒体は、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、ＣＤ（Compact Disk）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体やその他の記録媒体によって実現してもよい。
【０１９１】
以上が、各実施形態に係る制御装置を可能とするためのハードウェア構成の一例である。なお、図３５のハードウェア構成は、本実施形態に係る表示装置を可能とするためのハードウェア構成の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、本実施形態に係る表示装置における処理をコンピュータに実行させる処理プログラムも本発明の範囲に含まれる。さらに、本発明の実施形態に係る処理プログラムを記録したプログラム記録媒体も本発明の範囲に含まれる。
【０１９２】
（利用シーン）
最後に、本発明の各実施形態に係る表示装置および表示システムの利用シーンの例を挙げる。なお、以下の利用シーンには、第３の実施形態に係る表示装置３を用いた例を示しているが、第１〜第７の実施形態に係る表示装置１〜７、第８の実施形態に係る表示システム８のいずれを適用してもよい。
【０１９３】
図３６は、本発明の実施形態に係る表示装置を天気予報に適用する利用シーンを想定している。
【０１９４】
各サブスクリーン３１−１〜３には、各サブスクリーン３１−１〜３に対応付けられた高度の雲の表示情報１１１−１〜３を表示させる。各サブスクリーン３１−１〜３には、雲の進行方向を示したり、雲の膨張の様子を示したりする。図３６の例によれば、高度ごとに雲の状態を表示することができるため、より直感的にその後の天気の状態を把握することができる。
【０１９５】
図３６の利用シーンによれば、気象予報官などのユーザは、過去・現在・将来の天候状況をより直感的に把握することができる。また、図３６の利用シーンによれば、テレビ放送で気象情報を実況する気象予報士などのユーザは、視聴者がより直感的に天候状況を把握できるように説明することができる。
【０１９６】
図３７は、本発明の実施形態に係る表示装置を空港の管制システムに適用する利用シーンを想定している。
【０１９７】
表示対象である航空機がサブスクリーン３１−２に対応付けられた高度を飛行しているものとする。サブスクリーン３１−２には、その航空機の表示情報１１２−１が表示されている。ここで、別の表示対象である鳥の群れがサブスクリーン３１−２に相当する高度で観測されたものとする。このとき、サブスクリーン３１−２には、鳥の群れの表示情報１１２−２が表示される。
【０１９８】
航空機の表示情報１１２−１と鳥の群れの表示情報１１２−２とが同じ地点を目指して進んでいる場合、サブスクリーン３１−２においては、航空機の表示情報１１２−１と鳥の群れの表示情報１１２−２とが同じ位置を目指して移動する様子が表示される。この場合、実空間では、航空機と鳥が衝突する恐れがある。このような場合、管制システムのユーザは、表示装置３の表示情報に基づいて、その航空機に対して注意を喚起したり、鳥の群れを威嚇したりすればよい。
【０１９９】
図３７の利用シーンによれば、空港の管制官などのユーザは、航空機の飛行状態の管制に加えて、空港周辺の状況をより直感的に把握することができる。
【０２００】
図３８は、本発明の実施形態に係る表示装置を漁業に適用する利用シーンを想定している。
【０２０１】
各サブスクリーン３１−１〜３には、各サブスクリーン３１−１〜３に対応付けられた水深における魚群の表示情報１１３−１〜３が表示される。魚群は、例えば魚群探知機によって取得すればよい。
【０２０２】
例えば、サブスクリーン３１−１には、予測される魚群の進行方向が表示情報１１３−１として表示される。例えば、サブスクリーン３１−２には、大きな魚群が一定の方向に進んでいることを示す表示情報１１３−２が表示される。例えば、サブスクリーン３１−３には、小さな魚群が回遊していることを示す表示情報１１３−３が表示される。また、図３８には図示していないが、海底にいるカニやエビなどの表示情報を立体表示部５０の表面に表示するようにしてもよい。
【０２０３】
図３８の利用シーンによれば、漁師などのユーザは、水中の魚群を２次元の画面よりも直感的に把握することができる。
【０２０４】
以上の図３６〜図３８の利用シーンは、本発明の各実施形態に係る表示装置および表示システムの応用例を示すものであって、本発明の応用範囲を限定するものではない。
【０２０５】
以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【０２０６】
この出願は、２０１５年７月１７日に出願された日本出願特願２０１５−１４２６８９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０２０７】
１、２、３、４、５、６、７    表示装置
８    表示システム
１０    投射装置
１１    光源
１２    光源駆動部
１５    空間変調素子
１６    変調素子制御部
１８    投射部
２０    制御装置
２１    データ受信部
２２    投射条件設定部
２３    表示パターン記憶部
２４    投射条件出力部
３０    スクリーン
３１    サブスクリーン
４１    支持体
４２、４３    可変支持体
５０    立体表示部
５１    ピン
５２    カバー
６０    ステージ
６１    オブジェクト
６２    可変支持体
７０    撮像装置
７１    撮像素子
７３    画像処理プロセッサ
７５    内部メモリ
７７    データ出力部
８０    管理装置
８１    観測データ受信部
８２    対象確定部
８３    対象状態抽出部
８４    表示対象データ生成部
８５    表示対象データ送信部
９０    コンピュータ
９１    プロセッサ
９２    主記憶装置
９３    補助記憶装置
９５    入出力インターフェース
９６    通信インターフェース
９９    バス
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年1月5日(2018.1.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１６】
異なる波長の光によって発光する蛍光体が分散された少なくとも２枚の透明なシートを重ね合わせて前記サブスクリーンを構成し、前記投射手段から投射された光に含まれる０次光の光路が前記サブスクリーンから外れるように構成する請求項１１に記載の表示装置。
【国際調査報告】
2017013860.tif 000041
2017013860.tif 000042
2017013860.tif 000043
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