(57)【要約】  【課題】簡単な構成により十分な立体視性能の投影表示が可能な、すなわち立体感を十分に感じさせることが可能なパフォーマンスの優れた立体投影装置を提供する。  【解決手段】立体投影装置１においては、予め立体表示用に撮影あるいは生成された所望の物体、情景等の映像を画像表示装置１１において再生する。画像表示装置１１における再生により発せられた映像光３１は反射鏡１７により反射され、その反射光３４はフレネルレンズ１９を通過し、その通過光３９が立体投影装置１の前方（フレネルレンズ１９の前方）の所定の位置４０を焦点位置として収斂するような軌跡で立体投影装置１から出射される。その結果、観察者の視点５９には、所望の物体あるいは情景がフレネルレンズ１９の前方に浮遊したような立体的な形態で観察される。  【選択図】  図１
2006267940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の表示対象の立体像を投影表示する装置であって、
前記所望の表示対象の立体像投影用の所定の画像の画像光を生成する画像生成手段と、
所定の口径及び焦点距離を有し、前記生成された画像光を収斂して装置外部の空間に投影表示する１枚のフルネルレンズと
を有することを特徴とする立体投影装置。
【請求項２】
前記画像生成手段において生成された前記画像光を反射し、前記フルネルレンズに所定の角度で入射させる光学部材をさらに有し、
前記フルネルレンズは、前記光学部材により反射されて入射される前記画像光を収斂して装置外部の空間に投影表示する
ことを特徴とする請求項１に記載の立体投影装置。
【請求項３】
前記画像生成手段を複数具備し、
前記複数の前記画像生成手段において各々生成された前記所望の表示対象の前記立体像投影用の所定の画像の画像光を、各々、前記フルネルレンズに所定の角度で入射させる光学部材をさらに有し、
前記フルネルレンズは、前記光学部材を介して入射される前記複数の画像光を各々収斂して装置外部の空間に投影表示する
ことを特徴とする請求項１に記載の立体投影装置。
【請求項４】
２つの前記画像生成手段を具備し、
一の前記画像生成手段により生成された前記画像光を反射し、前記フルネルレンズに所定の角度で入射させるとともに、他の前記画像生成手段により生成された前記画像光を透過させて前記フルネルレンズに所定の角度で入射させるビームスプリッターをさらに有し、
前記フルネルレンズは、前記ビームスプリッターを介して入射される前記２つの画像生成手段において各々生成された前記複数の画像光を各々収斂して装置外部の空間に投影表示する
ことを特徴とする請求項３に記載の立体投影装置。
【請求項５】
前記画像生成手段は、予め生成された前記所望の表示対象の前記立体像投影用の所定の画像の画像データを再生する画像再生手段を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の立体投影装置。
【請求項６】
前記画像生成手段は、前記表示対象としての物体を所定の姿勢で保持する保持手段と、前記立体像投影用の前記画像光としての反射光が前記物体から得られるように前記保持手段に保持された前記物体に光を照射する照明手段とを有する物体投影手段を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに立体投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体映像を投影表示する立体投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
所望の物体や情景をスクリーンや特殊なメガネ等を使用しないで肉眼で直接観察できるように投影表示する立体投影装置が提案されている。
具体的には、例えば、単体の凹面反射鏡を使用した投影光学系を用いた装置（例えば、特許文献１参照）や、単体の曲面又は凹面状の反射鏡にフレネルレンズを組み合わせた投影光学系を用いて投影映像の視野角の拡大を図った装置（例えば、特許文献２参照）等が知られている。
【特許文献１】米国特許５５５２９３４号明細書
【特許文献２】米国特許５９４４４０３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のそのような立体投影装置において、十分な立体視性能を得ることができるような構成の装置は、装置構成が複雑でコストが非常に高いという問題がある。一方で、コストを抑えることが可能な構成の装置においては、立体視性能が十分ではなく、立体感に欠けた投影映像しか得られないという問題がある。すなわち、従来のそのような立体投影装置においては、得られる立体感、立体視性能に対して装置のコストが高いという問題があった。
【０００４】
例えば、このような立体投影装置においては、一般に、観察者が立体映像として視認できる範囲、すなわち視野角に限界があり、これを如何に大きくするかが重要な事項である。しかし、投影映像に観察者が満足し得る例えば２０度以上の視野角と立体感を与えるには、対象の投影面積に対して、その約３倍の投影面積の投影光学系が必要とされると言われていた。そのため、視野角の拡大や投影対象のサイズを大きくするために、光学系のサイズやそのコストが増大するという問題があった。より具体的には、視野角を拡大するために、凹面鏡やフレネルレンズ等の種々の光学部材の表面形状を非球面に加工する等の処理が必要となり、コストが増大することとなっていた。
【０００５】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、より簡単な構成により十分な立体視性能の投影表示が可能な、すなわち観察者に立体感を十分に感じさせることが可能な、コスト等のパフォーマンスの優れた立体投影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る立体投影装置は、所望の表示対象の立体像を投影表示する装置であって、所望の表示対象の立体像投影用の所定の画像光を生成する画像生成手段と、所定の口径及び焦点距離を有し、前記生成された画像光を収斂して装置外部の空間に投影表示する１枚のフルネルレンズとを有する。
【０００７】
好適には、前記画像生成手段において生成された画像光を反射し、前記フルネルレンズに所定の角度で入射させる光学部材をさらに有し、前記フルネルレンズは、前記光学部材により反射されて入射される前記画像光を収斂して装置外部の空間に投影表示する。
【０００８】
また好適には、前記画像生成手段を複数具備し、前記複数の前記画像生成手段において各々生成された複数の画像光を、各々、前記フルネルレンズに所定の角度で入射させる光学部材をさらに有し、前記フルネルレンズは、前記光学部材を介して入射される前記複数の画像光を収斂して装置外部の空間に投影表示する。
具体的な一好適例としては、２つの前記画像生成手段を具備し、一方の画像生成手段により生成された画像光を反射し、前記フルネルレンズに所定の角度で入射させるとともに、他方の画像生成手段により生成された画像光を透過させて前記フルネルレンズに所定の角度で入射させるビームスプリッターをさらに有し、前記フルネルレンズは、前記ビームスプリッターを介して入射される前記２つの画像生成手段において各々生成された前記複数の画像光を各々収斂して装置外部の空間に投影表示する。
【０００９】
また好適には、前記画像生成手段は、予め生成された前記所望の表示対象の立体像投影用の所定の画像の画像データを再生する画像再生手段を含む。
また好適には、前記画像生成手段は、前記表示対象としての物体を所定の姿勢で保持する保持手段と、前記立体像投影用の前記画像光としての反射光が前記物体から得られるように前記保持手段に保持された前記物体に光を照射する照明手段とを有する物体投影手段を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡単な構成により立体視性能の十分な投影表示が可能な、すなわち立体感を十分に感じさせることが可能な、コスト等のパフォーマンスの優れた立体投影装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１実施形態
本発明の第１実施形態の立体投影装置について図１を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の立体投影装置１の構成を示す図である。
図１に示すように、立体投影装置１は、画像表示装置１１、反射鏡１７、フレネルレンズ１９及び筐体２０を有する。
【００１２】
画像表示装置１１は、立体表示対象の物体あるいは情景等の映像であって立体表示用に予め加工された映像５１を表示する装置である。本実施形態において画像表示装置１１は、ＤＶＤ再生装置及び平面ディスプレイを有し、予めＤＶＤ媒体に記録された立体表示用の映像データを再生し、平面ディスプレイに表示する装置である。ただし、画像表示装置１１はこのようなＤＶＤ装置に限られず、ＤＶＤ媒体以外の他の記録媒体に記録された映像データを再生し表示する装置であってもよいし、あるいはまた通信装置を具備し、外部から伝送される映像データを受信しこれを表示する形態の装置であってもよい。
【００１３】
反射鏡１７は、平面反射光であって、画像表示装置１１のディスプレイにより再生された映像５１の映像光３１を、フレネルレンズ１９方向に反射する。
【００１４】
フレネルレンズ１９は、反射鏡１７により反射されて入射される画像表示装置１１のディスプレイからの反射光３４を通過させ、その通過光３９を立体投影装置１の外部の所定の位置４０に収斂させる。これにより、観察者の視点５９からは、立体表示対象の物体あるいは情景を、立体投影装置１のフレネルレンズ１９の前方の空間に浮遊しているかのように視認することができる。
【００１５】
筐体２０は、画像表示装置１１、反射鏡１７、フレネルレンズ１９、及びこれら光学要素間の所定の光路（光学系）を収容する内部が黒に着色された容器である。
【００１６】
このような構成の立体投影装置１においては、予め立体表示用に撮影あるいは生成（加工）された所望の物体、情景等の映像５１を画像表示装置１１において再生する。画像表示装置１１における再生により発せられた映像光３１は反射鏡１７により反射され、その反射光３４はフレネルレンズ１９を通過し、その通過光３９が立体投影装置１の前方（フレネルレンズ１９の前方）の所定の位置４０を焦点位置として収斂するような軌跡で立体投影装置１から出射される。その結果、観察者の視点５９には、画像表示装置１１で再生された映像５１に含まれる所望の物体あるいは情景がフレネルレンズ１９の前方に浮遊したような立体的な形態で観察される。
【００１７】
このように、本実施形態の立体投影装置１においては、予め生成した立体表示用の映像データをＤＶＤ装置等で再生することにより、容易に立体投影画像を生成することができる。すなわち、予めそのような映像データを生成しておくことにより、所望の物体、情景等の立体画像を容易に生成し表示することができる。
また、立体投影装置１は、筐体２０に画像表示装置１１、反射鏡１７及びフレネルレンズ１９を具備した簡単な構成であり、小型かつ安価な立体投影装置を提供することができる。
【００１８】
第２実施形態
本発明の第２実施形態の立体投影装置について図２を参照して説明する。
前述した第１実施形態では、ＤＶＤ装置等の画像表示装置において再生した映像データに基づいて、その映像データ中に記録された物体あるいは情景の立体投影像を表示する立体投影装置について説明したが、本実施形態では、実際の物体を用いて、その物体の立体投影像を表示する形態の立体投影装置について説明する。
図２は、その第２実施形態の立体投影装置２の構成を示す図である。
図２に示すように、立体投影装置２は、投影物体支持台１２、照明灯１３、反射鏡１７、フレネルレンズ１９及び筐体２０ｂを有する。
【００１９】
投影物体支持台１２は、立体投影像として表示する対象物を支持する手段であり、本実施形態においては、図示のごとく支柱により物体を支持する部材である。なお、図２は、投影物体支持台１２に立体表示対象の物体として自動車の模型５３が取り付けられている状態を示している。
なお、本実施形態においては、投影物体支持台１２は単に物体を支持する部材として示すが、例えば支持部が回転駆動するような構成としておき、投影物体支持台１２の回転により物体の姿勢が適宜変更されるような構成であってもよい。あるいはまた、所望の形態で移動するアーム等を具備しておき、立体表示対象の物体の形態を適宜変更できるような構成であってもよい。
【００２０】
なお、投影表示した立体像が空中に浮遊した状態で観察されるためには、投影物体支持台１２自体の像が表示されないこと、すなわち、反射鏡１７方向から見た場合に投影物体支持台１２は、物体の影に隠れる、あるいは筐体２０ｂと同じ背景色で構成される等により明示的に確認できない形態であるのが好ましい。
【００２１】
照明灯１３は、投影物体支持台１２により支持された立体表示対象の物体を照明する手段である。照明灯１３からの照明光３２により立体表示対象の物体として自動車の模型５３が照明されると、その反射光の一部は反射鏡１７方向に出射される。この反射鏡１７方向への自動車の模型５３からの反射光３３が、模型５３の立体像の表示に供される。
なお、図２には、２つの照明灯１３を示しているが、照明灯の数は任意である。また、その照明灯の配置は、立体表示対象の物体として自動車の模型５３の光軸方向の奥行き（深度））が顕著になり、立体像を形成した場合に物体５３の立体感が十分に感じられるような反射光３３が得られるように、例えばその物体５３の形状や姿勢等に応じて適宜決定するのが好適である。
【００２２】
反射鏡１７及びフレネルレンズ１９の構成及び機能は、第１実施形態の場合と同じである。すなわち、反射鏡１７は、照明灯１３からの照明光３２による立体表示対象の物体として自動車の模型５３からの反射光３３をフレネルレンズ１９方向に反射し、フレネルレンズ１９は、反射鏡１７からの反射光３４を通過させ、その通過光３９を立体投影装置２の外部の所定の位置４０に収斂させる。
そしてこれにより、観察者の視点５９からは、立体表示対象の物体として自動車の模型５３の像がフレネルレンズ１９の前方の空間に浮遊してように観察することができる。
【００２３】
筐体２０ｂは、第１実施形態の筐体２０と同じく、立体投影装置２の各光学要素及びこれらの光学要素間の所定の光路（光学系）を収容する内部が黒に着色された容器であり、投影物体支持台１２及び自動車の模型５３等の立体表示対象の物体を収容するだけの十分な容積を有するように構成されたものである。
【００２４】
このような構成の立体投影装置２においては、投影物体支持台１２に設置された自動車の模型５３等の立体表示対象の物体に照明灯１３により照明光３２が照射され、その反射光３３が反射鏡１７により反射され、反射鏡１７による反射光３４がフレネルレンズ１９を通過し、通過光３９が立体投影装置２の前方（フレネルレンズ１９の前方）の所定の位置４０を焦点位置として収斂するような軌跡で立体投影装置２から出射される。その結果、観察者の視点５９には、自動車の模型５３がフレネルレンズ１９の前方に浮遊したような立体的な形態で観察される。
【００２５】
このように、本実施形態の立体投影装置２においても、所望の物体の立体像を容易に生成し表示することができる。そして、本実施形態の立体投影装置２においては、表示対象の物体を装置内の投影物体支持台１２に設置すれば、その物体の立体投影像を表示することができる。すなわち、立体投影表示用の映像を生成することなく、立体映像の表示を行うことができる。
また、立体投影装置２も、第１実施形態の立体投影装置１と同様に、筐体２０ｂに投影物体支持台１２、照明灯１３、反射鏡１７及びフレネルレンズ１９を具備した簡単な構成であり、小型かつ安価な立体投影装置を提供することができる。
【００２６】
第３実施形態
本発明の第３実施形態の立体投影装置について図３を参照して説明する。
前述した第１実施形態では、ＤＶＤ装置等の画像表示装置において再生した映像光３１（図１参照）を反射鏡１７により反射してフレネルレンズ１９に入射する構成の立体投影装置１について説明した。しかし、反射鏡１７で反射させずとも、画像表示装置で再生して得られた映像光を直接フレネルレンズに入射しても、第１実施形態の立体投影装置１と同様に物体あるいは情景の立体投影像を表示することができる。本実施形態では、そのような構成の立体投影装置について説明する。
図３は、本発明の第３実施形態の立体投影装置３の構成を示す図である。
図３に示すように、立体投影装置３は、画像表示装置１４、フレネルレンズ１９及び筐体２０ｃを有する。
【００２７】
画像表示装置１４は、第１実施形態の画像表示装置１１と同じく、立体表示対象の物体あるいは情景等の映像であって立体表示用の映像５２を表示する装置であり、本実施形態においては、ＤＶＤ再生装置及び平面ディスプレイを有し予めＤＶＤ媒体に記録された立体表示用の映像データを再生し平面ディスプレイに表示する装置である。
【００２８】
フレネルレンズ１９は、画像表示装置１４から入射される、そのディスプレイにより再生された映像５２の映像光３５を通過させ、その通過光３９を立体投影装置３の外部の所定の位置４０に収斂させる。これにより、観察者の視点５９からは、立体表示対象の物体あるいは情景を、立体投影装置３のフレネルレンズ１９の前方の空間に浮遊しているかのように視認することができる。
【００２９】
筐体２０ｃは、画像表示装置１４、フレネルレンズ１９、及びこれらの間の光路（光学系）を収容する内部が黒に着色された容器である。
【００３０】
このような構成の立体投影装置３においては、予め立体表示用に撮影あるいは生成された所望の物体、情景等の映像５２を画像表示装置１４において再生する。画像表示装置１４における再生により発せられた映像光３５はフレネルレンズ１９を通過し、その通過光３９が立体投影装置３の前方（フレネルレンズ１９の前方）の所定の位置４０を焦点位置として収斂するような軌跡で立体投影装置３から出射される。その結果、観察者の視点５９には、画像表示装置１４で再生した映像５２に含まれる所望の物体あるいは情景がフレネルレンズ１９の前方に浮遊したような立体的な形態で観察される。
【００３１】
このように、本実施形態の立体投影装置３においては、予め生成した立体表示用の映像データをＤＶＤ装置等で再生することにより、容易に立体投影画像を生成することができる。すなわち、予めそのような映像データを生成しておくことにより、所望の物体、情景等の立体画像を容易に生成し表示することができる。
また、立体投影装置３は、第１実施形態の立体投影装置１と比較してさらに反射鏡１７を具備しない構成となっており、装置構成が一層簡単になっている。その結果、筐体のサイズも一層小さくすることができ、一層小型かつ安価な立体投影装置を提供することができる。
【００３２】
第４実施形態
本発明の第４実施形態の立体投影装置について図４を参照して説明する。
第３実施形態では、ＤＶＤ装置等の画像表示装置において再生した映像データを直接フレネルレンズに入射させて物体あるいは情景の立体投影像を表示する立体投影装置について説明したが、同様の構成により、さらに第２実施形態と同様に実際の物体を用いて、その物体の立体投影像を表示することも可能である。本実施形態では、そのような構成の立体投影装置について説明する。
図４は、その第４実施形態の立体投影装置４の構成を示す図である。
図４に示すように、立体投影装置４は、投影物体支持台１５、照明灯１６、フレネルレンズ１９及び筐体２０ｄを有する。
【００３３】
投影物体支持台１５は、第２実施形態の投影物体支持台１２（図２参照）と同様に、立体投影像として表示する対象物を支持する手段であり、例えば図示のような支柱により物体を支持する部材である。投影物体支持台１５の支持部が回転し支持した物体の姿勢が適宜変更されるような構成であってもよいし、物体の形態を適宜変更できるような構成であってもよいことは第２実施形態の投影物体支持台１２と同じである。また、図４に示す例においても、投影物体支持台１５に立体表示対象の物体として自動車の模型５３が取り付けられている。
【００３４】
照明灯１６は、投影物体支持台１５により支持された立体表示対象の物体を照明する手段である。照明灯１６からの照明光３６により立体表示対象の物体として自動車の模型５３が照明されると、その反射光の一部はフレネルレンズ１９方向に出射される。このフレネルレンズ１９方向への自動車の模型５３からの反射光３７が、立体像の表示に供される。
なお、図４には、２つの照明灯１６を示しているが、照明灯の数は任意である。また、その照明灯の配置も、物体５３の立体像を形成した場合にその立体感が十分に感じられるような反射光３７が得られるように、例えばその物体５３の形状や姿勢等に応じて適宜変更してよい。
【００３５】
フレネルレンズ１９は、立体表示対象の物体として自動車の模型５３において反射されて入射される反射光３７を通過させ、その通過光３９を立体投影装置４の外部の所定の位置４０に収斂させる。これにより、観察者の視点５９からは、立体表示対象の物体５３を、立体投影装置４のフレネルレンズ１９の前方の空間に浮遊しているかのように視認することができる。
【００３６】
筐体２０ｄは、画像表示装置１４、フレネルレンズ１９、及びこれらの間の光路（光学系）を収容する内部が黒に着色された容器である。筐体２０ｄは、第３実施形態の筐体２０ｃを、さらに投影物体支持台１２及び自動車の模型５３等の立体表示対象の物体を収容可能な十分な容積を有するように構成したものである。
【００３７】
このような構成の立体投影装置４においては、投影物体支持台１５に設置された自動車の模型５３等の立体表示対象の物体に照明灯１６により照明光３６が照射され、その反射光３７がフレネルレンズ１９を通過し、通過光３９が立体投影装置４の前方（フレネルレンズ１９の前方）の所定の位置４０を焦点位置として収斂するような軌跡で立体投影装置４から出射される。その結果、観察者の視点５９には、自動車の模型５３がフレネルレンズ１９の前方に浮遊したような立体的な形態で観察される。
【００３８】
このように、本実施形態の立体投影装置４においても、表示対象の物体を装置内の投影物体支持台１５に設置するのみで、その物体の立体投影像を生成し表示することができる。すなわち、立体投影表示用の映像を生成することなく、容易に立体映像の表示を行うことができる。
また、立体投影装置４は、第２実施形態の立体投影装置２と比較してさらに反射鏡１７を具備しない構成となっており、装置構成が一層簡単になっている。また、筐体２０ｄのサイズも小さくすることができ、一層小型かつ安価な立体投影装置を提供することができる。
【００３９】
第５実施形態
本発明の第５実施形態の立体投影装置について図５を参照して説明する。
本実施形態においては、２台のＤＶＤ装置等の画像表示装置において再生した映像光を用いて所望の物体あるいは情景の立体投影像を表示する立体投影装置について説明する。
図５は、本発明の第５実施形態の立体投影装置５の構成を示す図である。
図５に示すように、立体投影装置５は、第１の画像表示装置１１、第２の画像表示装置１４、ビームスプリッター１８、フレネルレンズ１９及び筐体２０ｅを有する。
【００４０】
第１の画像表示装置１１は、立体表示対象の物体あるいは情景等の第１の映像であって立体表示用に予め生成（加工）された映像５１を表示する装置である。また、第２の画像表示装置１４は、立体表示対象の物体あるいは情景等の第２の映像であって立体表示用に予め生成（加工）された映像５２を表示する装置である。
本実施形態において第１の画像表示装置１１及び第２の画像表示装置１４は、各々、ＤＶＤ再生装置及び平面ディスプレイを有し、予めＤＶＤ媒体に記録された立体表示用の映像データを再生し平面ディスプレイに表示する装置である。ただし、ともにＤＶＤ媒体以外の他の記録媒体に記録された映像データを再生し表示する装置であってもよいし、通信装置等を介して外部から伝送される映像データを表示する装置であってもよい。
第１の画像表示装置１１のディスプレイに表示された映像５１の映像光３１は、ビームスプリッター１８の第１の面１８１に入射され、第２の画像表示装置１４のディスプレイで表示された映像５２の映像光３５は、ビームスプリッター１８の第２の面１８２に入射される。
【００４１】
ビームスプリッター１８は、第１の面１８１に入射される光は反射し、第２の面１８２に入射される光は透過させるハーフミラーである。ビームスプリッター１８は、第１の画像表示装置１１のディスプレイにより再生された映像５１の映像光３１は反射してフレネルレンズ１９方向に出射し、第２の画像表示装置１４のディスプレイにより再生された映像５２の映像光３５は透過して同じくフレネルレンズ１９方向に出射する。
なお、ビームスプリッター１８は、例えば、第１の面１８１には反射率の高い皮膜がコーティングされ、第２の面１８２には透過率の高い皮膜がコーティングされた平板状光学部材により構成される。
【００４２】
フレネルレンズ１９は、ビームスプリッター１８により反射されて入射される第１の画像表示装置１１のディスプレイからの反射光３４、及び、ビームスプリッター１８により透過されて入射される第２の画像表示装置１４のディスプレイからの透過光３８を各々通過させ、すなわち実質的にそれらの映像光３４及び３８の合成光を通過させ、立体投影装置５の外部の所定の位置４０に収斂させる。これにより、観察者の視点５９からは、第１の画像表示装置１１で再生された所望の物体や情景の立体投影像、及び、第２の画像表示装置１４で再生された所望の物体や情景の立体投影像が合わさった状態で、すなわち合成された状態で、各々が立体投影装置５のフレネルレンズ１９の前方の空間に浮遊しているかのように視認することができる。
【００４３】
筐体２０ｅは、前述した各実施形態の筐体と同じく、立体投影装置５の各光学要素及びこれらの光学要素間の所定の光路（光学系）を収容する内部が黒に着色された容器である。
【００４４】
このような構成の立体投影装置５においては、予め立体表示用に撮影あるいは生成された任意の２種類の物体、情景等の映像、すなわち第１の映像５１及び第２の映像５２を、第１の画像表示装置１１及び第２の画像表示装置１４において各々再生する。第１の画像表示装置１１における再生により発せられた映像光３１はビームスプリッター１８により反射され、また、第２の画像表示装置１４における再生により発せられた映像光３５はビームスプリッター１８を透過する。そして、それら反射光３４及び透過光３８はフレネルレンズ１９を通過し、その通過光３９が、立体投影装置５の前方（フレネルレンズ１９の前方）の所定の位置４０を焦点位置として収斂するような軌跡で立体投影装置５から出射される。その結果、観察者の視点５９には、第１の映像５１及び第２の映像５２に含まれる物体や情景の各々が、フレネルレンズ１９の前方に浮遊したような立体的な状態で、また合成された状態で観察される。
【００４５】
このように、本実施形態の立体投影装置５においては、予め生成した２種類の立体表示用の映像データをＤＶＤ装置等で再生することにより、２種類の立体画像を構成した映像を立体表示することができる。このような表示形態によれば、よりフレキシビリティに富んだ興味深い効果的な立体投影画像を生成し表示することができる。
また、立体投影装置５の構成は、筐体２０ｅに２つの画像表示装置１１及び１４、ビームスプリッター１８及びフレネルレンズ１９を具備した簡単な構成であり、小型かつ安価な立体投影装置を提供することができる。
【００４６】
第６実施形態
本発明の第６実施形態の立体投影装置について図６を参照して説明する。
本実施形態においては、１台のＤＶＤ装置等の画像表示装置において再生した映像光と、実際の物体の像とを重ね合わせて立体投影像として表示する立体投影装置について説明する。
図６は、本発明の第６実施形態の立体投影装置６の構成を示す図である。
図６に示すように、立体投影装置６は、投影物体支持台１２、照明灯１３、画像表示装置１４、ビームスプリッター１８、フレネルレンズ１９及び筐体２０ｆを有する。
【００４７】
投影物体支持台１２及び照明灯１３は、前述した第２実施形態の立体投影装置２の場合と同じ構成である。
すなわち、投影物体支持台１２は、立体投影表示対象の実際の物体を支持する手段である。本実施形態においては図示のごとく支柱により物体を支持する部材である。図６に示す例においては、投影物体支持台１２に立体表示対象の物体として自動車の模型５３が取り付けられている。なお、投影物体支持台１２は回転により物体の姿勢が適宜変更されるような構成であってもよいし、立体表示対象の物体の形態を適宜変更できるような構成であってもよい。なお、投影表示した立体像が空中に浮遊した状態で観察されるために、投影物体支持台１２は、物体の影に隠れる、あるいは筐体２０ｆと同じ背景色で構成される等により投影像中に明示的に確認できない形態であるのが好ましい。
【００４８】
また、照明灯１３は、投影物体支持台１２により支持された立体表示対象の物体を照明する手段である。照明灯１３からの照明光３２により立体表示対象の物体として自動車の模型５３が照明されると、その反射光の一部はビームスプリッター１８方向に出射される。このビームスプリッター１８方向への反射光３３は、ビームスプリッター１８の第１の面１８１に入射され、立体像の表示に供される。なお、照明灯１３の数、配置等は任意である。
【００４９】
また、画像表示装置１４、フレネルレンズ１９及びフレネルレンズ１９は、前述した第５実施形態の立体投影装置５と同じ構成である。
すなわち、画像表示装置１４は、投影物体支持台１２に支持された物体の立体投影像に重ねて立体投影表示する所望の物体あるいは情景等の映像であって立体表示用に生成された映像５２を表示する装置である。画像表示装置１４は、ＤＶＤ再生装置及び平面ディスプレイを有し、予めＤＶＤ媒体に記録された立体表示用の映像データを再生し平面ディスプレイに表示する。なお、画像表示装置１４は、ＤＶＤ媒体以外の他の記録媒体に記録された映像データを再生し表示する装置であってもよいし、通信装置等を介して外部から伝送される映像データを表示する装置であってもよい。画像表示装置１４のディスプレイで表示された映像５２の映像光３５は、ビームスプリッター１８の第２の面１８２に入射される。
【００５０】
ビームスプリッター１８は、第５実施形態と同様に、第１の面１８１には反射率の高い皮膜がコーティングされ、第２の面１８２には透過率の高い皮膜がコーティングされた平板状光学部材であって、第１の面１８１に入射される光は反射し、第２の面１８２に入射される光は透過させるハーフミラーである。従って、ビームスプリッター１８は、立体表示対象の物体として自動車の模型５３からの反射光３３は反射してフレネルレンズ１９方向に出射し、画像表示装置１４のディスプレイにより再生された映像５２の映像光３５は透過して同じくフレネルレンズ１９方向に出射する。
【００５１】
フレネルレンズ１９は、ビームスプリッター１８により反射されて入射される立体表示対象の物体として自動車の模型５３からの反射光３３、及び、ビームスプリッター１８により透過されて入射される画像表示装置１４のディスプレイからの透過光３８を各々通過させ、すなわち実質的にそれらの映像光３４及び３８の合成光を通過させ、立体投影装置６の外部の所定の位置４０に収斂させる。これにより、観察者の視点５９からは、第１の画像表示装置１１で再生された所望の物体や情景の立体投影像、及び、第２の画像表示装置１４で再生された所望の物体や情景の立体投影像が合わさった状態で、すなわち合成された状態で、各々が立体投影装置６のフレネルレンズ１９の前方の空間に浮遊しているかのように視認することができる。
【００５２】
筐体２０ｆは、前述した各実施形態の筐体と同じく、立体投影装置６の各光学要素及びこれらの光学要素間の所定の光路（光学系）を収容する内部が黒に着色された容器である。
【００５３】
このような構成の立体投影装置６においては、投影物体支持台１２に設置された自動車の模型５３等の立体表示対象の物体に照明灯１３により照明光３２が照射され、また、画像表示装置１４においては所望の物体や情景の映像５２が再生される。立体表示対象の物体５３からの反射光３３はビームスプリッター１８により反射され、また、画像表示装置１４における再生により発せられた映像光３５はビームスプリッター１８を透過する。そして、それら反射光３４及び透過光３８はフレネルレンズ１９を通過し、その通過光３９が、立体投影装置６の前方（フレネルレンズ１９の前方）の所定の位置４０を焦点位置として収斂するような軌跡で立体投影装置６から出射される。その結果、観察者の視点５９には、立体表示対象の物体として自動車の模型５３の像及び画像表示装置１４で再生された映像５２に含まれる物体や情景の各々が、フレネルレンズ１９の前方に浮遊したような立体的な状態で、また合成された状態で観察される。
【００５４】
このように、本実施形態の立体投影装置６においては、実際の物体の像と映像データの再生により得られた像とを重ね合わせて立体表示することができる。このような表示形態によれば、よりフレキシビリティに富んだ興味深い効果的な立体投影画像を生成し表示することができる。
また、立体投影装置６の構成は、筐体２０ｆに投影物体支持台１２、照明灯１３、画像表示装置１４、ビームスプリッター１８及びフレネルレンズ１９を具備した簡単な構成であり、小型かつ安価な立体投影装置を提供することができる。
【００５５】
変形例
なお、前述した第１〜第６の各実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また任意好適な種々の改変が可能である。
例えば、図１〜図６を参照したいずれの実施形態においても、フレネルレンズ１９は、筐体２０及び２０ｂ〜２０ｆの外周壁の一部として設置されていた。しかし、フレネルレンズ１９を筐体２０及び２０ｂ〜２０ｆの内部に配置し、フレネルレンズ１９からの出射光が筐体２０及び２０ｂ〜２０ｆの外周壁の一部に形成された窓あるいは開口を介して装置外部に出射される構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態の立体投影装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態の立体投影装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第３実施形態の立体投影装置の構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第４実施形態の立体投影装置の構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第５実施形態の立体投影装置の構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第６実施形態の立体投影装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１〜６…立体投影装置
１１…画像表示装置
１２…投影物体支持台
１３…照明灯
１４…画像表示装置
１５…投影物体支持台
１６…照明灯
１７…反射鏡
１８…ビームスプリッター
１８１…第１の面（反射面）
１８２…第２の面（透過面）
１９…フレネルレンズ
２０…筐体
３１，３５…映像光
３２、３６…照明光
３３，３４，３７…反射光
３８，３９…透過光
４０…焦点位置
５１，５２…映像
５３…立体表示対象物体（自動車の模型）
５９…観察者
【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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