(57)【要約】【課題】撮像素子や電気的な画像伝送手段を用いることなく、簡単な構成で、壁等の遮蔽物によって観察視野が遮られた二つの場所に位置する人間が互いに覗き込むことなく相手側の観察対象を観察可能な双方向観察対象投影像表示光学系の提供。【解決手段】一つの直線光軸Ｏ上に、一方の側の観察対象からの光を内部に導く窓部１ａ１（１ｂ１）と他方の側の観察対象の投影像を表示する透過型表示部１ａ２（１ｂ２）とを一体に備え、光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置された投影像表示部材１ａ（１ｂ）と、投影像表示部材１ａ（１ｂ）の間に光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置された複数の光学素子からなり、投影像表示部材１ａ（１ｂ）の窓部から内部に入射した一方の側の観察対象からの光の像を他方の側の投影像表示部材１ｂ（１ａ）の透過型表示部１ｂ２（１ａ２）に投影する投影光学系２とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの直線光軸上に、
一方の側の観察対象からの光を内部に導く窓部と他方の側の観察対象の投影像を表示する透過型表示部とを一体に備え、前記直線光軸に垂直な平面を基準として対称に配置された二つの投影像表示部材と、
前記二つの投影像表示部材の間に前記直線光軸に垂直な平面を基準として対称に配置された一つ以上の光学素子からなり、前記各投影像表示部材の窓部から内部に入射した一方の側の観察対象からの光を用いて該一方の側の観察対象の像を他方の側の投影像表示部材の透過型表示部に投影する一つの投影光学系とを有することを特徴とする双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項２】
前記各投影像表示部材の透過型表示部が、拡散機能を備えていることを特徴とする請求項１に記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項３】
前記各投影像表示部材の透過型表示部が、曲面形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項４】
前記各投影像表示部材の透過型表示部が、平面形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項５】
前記各投影像表示部材の透過型表示部が、球面形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の双方向観察像投影光学系。
【請求項６】
前記各投影像表示部材の透過型表示部が、空気圧を介して収縮・膨張可能に構成され、膨張することにより球形となることを特徴とする請求項５に記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項７】
前記各投影像表示部材の窓部が、前記直線光軸又は該直線光軸近傍を中心とする所定半径の円形の開口で構成され、さらに、
前記直線光軸上における前記各投影像表示部材の窓部近傍に前記直線光軸に垂直な平面を基準として対称に配置された二つの広角観察光学系を有し、
前記各広角観察光学系は、前記各投影像表示部材の窓部から入射した広角視野範囲に位置する観察対象からの光を略テレセントリックな状態で結像するように構成され、
前記投影光学系は、
前記各広角観察光学系による観察対象の結像位置に設けられ、且つ、入射する平行光線を、該平行光線の入射側とは反対側に位置する前記投影像表示部材の透過型表示部近傍に結像する二つの結像レンズと、
前記二つの結像レンズの間に、該各結像レンズから前記直線光軸に略平行に出射した発散光線の束を平行光線の束に変換するとともに、変換した平行光線の束を集光して他方の結像レンズに入射させる第一の集光光学系とで構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項８】
前記第一の集光光学系が、リレー光学系を有していることを特徴とする請求項７に記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項９】
前記各投影像表示部材の透過型表示部が、前記窓部を兼ねていて、
前記投影光学系は、
入射した平行光線を、それぞれ該平行光線の入射側とは反対側に位置する前記投影像表示部材の透過型表示部近傍に結像する二つの結像レンズと、
前記二つの結像レンズの間に、該各結像レンズから発散方向に出射した平行光線の束を前記直線光軸に垂直な平面又は該平面と該直線光軸との交点を基準として対称に他方の結像レンズに入射させる第二の集光光学系とで構成され、
前記各投影像表示部材の窓部に位置する観察対象の像を他方の投影像表示部材の透過型表示部に投影することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項１０】
前記第二の集光光学系が、リレー光学系を有していることを特徴とする請求項９に記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項１１】
前記各投影像表示部材は、前記窓部と前記透過型表示部とがそれぞれ異なる領域に設けられ、
前記投影光学系は、少なくとも一つの結像レンズを有し、前記各投影像表示部材の窓部から入射した一方の側の無限遠に位置する観察対象からの略平行光線を他方の側の投影表示部材の透過型表示部近傍に結像することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項１２】
前記投影光学系は、二つの結像レンズを有し、
前記各結像レンズは、前記各投影像表示部材の窓部から入射した一方の側の無限遠に位置する観察対象からの略平行光線を略テレセントリックな状態で中間像位置に結像するとともに、該中間像位置から略平行に入射した発散光線を他方の側の投影表示部材の透過型表示部近傍に結像することを特徴とする請求項１１に記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項１３】
前記投影光学系は、前記二つの結像レンズの間に、リレー光学系を有していることを特徴とする請求項１２に記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項１４】
前記各投影像表示部材における前記窓部と前記透過型表示部は、多数の筋状の領域に交互に設けられていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項１５】
前記各投影像表示部材における前記窓部と前記透過型表示部とが設けられている各筋状の領域の幅が、観察対象の側から当該投影像表示部材に入射するときの該観察対象の各光束の径に比べて狭いことを特徴とする請求項１４に記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項１６】
前記一方の側の投影像表示部材における前記窓部と前記透過型表示部とが設けられている各筋状の領域と、前記他方の側の投影像表示部材における前記窓部と前記透過型表示部とが設けられている各筋状の領域は、筋の方向が互いに垂直となるように配置されていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項１７】
前記各投影像表示部材における前記窓部と前記透過型表示部は、互いに、多数の格子状の領域と該格子状の領域に囲まれた多数の略矩形状の領域とに分かれて設けられていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項１８】
前記各投影像表示部材における前記窓部と前記透過型表示部とが設けられている各格子状の領域を構成する格子の幅と各略矩形状の領域の径が、いずれも、観察対象の側から当該投影像表示部材に入射するときの該観察対象の各光束の径に比べて狭いことを特徴とする請求項１７に記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項１９】
前記各投影像表示部材における前記窓部と前記透過型表示部は、多数の領域にランダムに設けられていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項２０】
前記各投影像表示部材における前記窓部と前記透過型表示部は、前記直線光軸に平行な平面を基準として対称な二つの領域に分かれて設けられていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項２１】
前記投影光学系が、前記一方の側の観察対象の正立像を他方の側に配置された前記投影像表示部材の透過型表示部に投影することを特徴とする請求項１〜２０のいずれかに記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項２２】
前記投影光学系が、前記一方の側の観察対象の倒立像を他方の側に配置された前記投影像表示部材の透過型表示部に投影することを特徴とする請求項１〜２０のいずれかに記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項２３】
前記二つの投影像表示部材の透過型表示部は、互いに、異なる波長帯域の光を透過する特性を持つことを特徴とする請求項７、８、請求項７、８、１１〜２０のいずれかに従属する請求項２１、２２のいずれかに記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項２４】
前記二つの投影像表示部材の透過型表示部は、互いに、異なる直線偏光成分を透過する特性を持つことを特徴とする請求項７、８、請求項７、８、１１〜２０のいずれかに従属する請求項２１、２２のいずれかに記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項２５】
前記各投影像表示部材は、窓部を兼ねる透過型表示部における前記直線光軸に平行な平面を基準として対称な二つの領域が、互いに、異なる波長帯域の光を透過する特性を持ち、且つ、一方の側の前記投影像表示部材の窓部において所定の透過波長特性を持つ領域を透過した光を、他方の側の投影像表示部材の透過型表示部において同じ透過波長特性を持つ領域に投影するように構成されていることを特徴とする請求項９、１０、請求項９又は１０に従属する請求項２１、２２のいずれかに記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項２６】
前記各投影像表示部材は、窓部を兼ねる透過型表示部における前記直線光軸に平行な平面を基準として対称な二つの領域が、互いに、異なる直線偏光成分を透過する特性を持ち、且つ、一方の側の前記投影像表示部材の窓部において所定の直線偏光成分を透過する特性を持つ領域を透過した光を、他方の側の投影像表示部材の透過型表示部において同じ直線偏光成分を透過する特性を持つ領域に投影するように構成されていることを特徴とする請求項９、１０、請求項９又は１０に従属する請求項２１、２２のいずれかに記載の双方向観察対象投影像表示光学系。
【請求項２７】
請求項１〜２６のいずれかに記載の双方向観察対象投影像表示光学系と、
把持可能な中空の棒状に形成され、その内部に前記投影光学系を備えると共にその両端に前記投影像表示部材を備えた把持部とを有することを特徴とする双方向観察対象投影像表示光学系を用いた救助用観察装置。
【請求項２８】
さらに、一方の側に配置された光源と、前記光源からの照明光を両側の観察対象に導く導光手段を備えたことを特徴とする請求項２７に記載の双方向観察対象投影像表示光学系を用いた救助用観察装置。
【請求項２９】
さらに、前記一方の側と同じ側に配置された空気圧供給手段と、前記空気圧供給手段と前記両側の投影像表示部材の透過型表示部の内部とを連通させる連通部材を備えたことを特徴とする請求項６に従属する請求項２７又は２８に記載の双方向観察対象投影像表示光学系を用いた救助用観察装置。
【請求項３０】
請求項１〜５、請求項１〜５のいずれかに従属する請求項７〜２６のいずれかに記載の双方向観察対象投影像表示光学系と、
その内部に前記投影光学系を備えた貫通孔部が形成され、且つ、該貫通孔部の両端において前記投影像表示部材が接続された、建造物の内部空間を隔てる壁面とで構成されたことを特徴とする双方向観察対象投影像表示光学系を用いた壁面で隔離された領域における双方向観察対象観察構造。
【請求項３１】
請求項９、１０、２５、２６、請求項９、１０に従属する請求項２１、２２のいずれかに記載の双方向観察対象投影像表示光学系と、
その内部に前記投影光学系を備えた貫通孔部が形成され、且つ、該貫通孔部の両端において前記投影像表示部材が接続された、建造物の内部空間を隔てる壁面と、
意思表示情報が記載された面を有し、該意思表示情報が記載された面を、前記各投影像表示部材の窓部に対し近接及び隔離可能に備えられた意思表示部材とで構成されたことを特徴とする双方向観察対象投影像表示光学系を用いた壁面で隔離された領域の内外における双方向意思伝達構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、壁やその他の遮蔽物によって観察視野が遮られた二つの場所に位置する人間が互いに相手側の観察対象を観察する双方向観察対象投影像表示光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、狭い空間内の観察対象を観察するための装置として、例えば、次の特許文献１に記載のような内視鏡装置や、次の特許文献２に記載の目視検索用のカメラ装置がある。
また、壁等で遮られた二つの空間に位置する人間が互いを観察することができる装置として、例えば、次の特許文献３に記載のドアホンカメラシステムがある。
【０００３】
図１８は特許文献１に記載の内視鏡装置の全体構成を示す説明図である。
特許文献１に記載の内視鏡装置５０は、先端挿入部に被写体５５からの光を結像するレンズ５１ａと被写体像を撮像する撮像素子５１ｂとを備えた内視鏡５１と、撮像素子５１ｂで撮像した電気信号を処理する画像処理装置５２と、画像処理装置５２で処理した画像を表示する画像表示装置５３を備えている。
【０００４】
図１９は特許文献２に記載の目視検索用のＣＣＤカメラ装置の使用状態を示す説明図である。
特許文献２に記載の目視検索用のＣＣＤカメラ装置６０は、所望被検索箇所に導くことが可能に構成された、先端部が可撓自在な把持棒６１と、先端部にＣＣＤを内蔵するカメラ部６２と、カメラ部６２のＣＣＤで得た所望検索箇所からの映像情報を表示するテレビジョン受像機６３と、把持棒６１の内部を貫通してその一端がカメラ部６２のＣＣＤに接続するとともにその他端がテレビジョン受像機６３に接続するケーブル６４を有している。
【０００５】
図２０は特許文献３に記載のドアホンカメラシステムの全体構成を示す説明図である。
特許文献３に記載のドアホンカメラシステム７０は、撮像手段７１ａ、モニターテレビジョン受像機７１ｂ、送話手段７１ｃ、受話手段７１ｄを有する子機のドアホンカメラシステム７１と、撮像手段７２ａ、モニターテレビジョン受像機７２ｂ、送話手段７２ｃ、受話手段７２ｄを有する親機のドアホンカメラシステム７２と、子機のドアホンカメラシステム７１と子機と親機のドアホンカメラシステム７２とに接続し、親機との間の映像信号、音声信号を双方向に伝送するケーブル７３を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０５−１１５４３３号公報
【特許文献２】特開平１０−８３０１５号公報
【特許文献３】特開平０５−３１６５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、壁やその他の遮蔽物によって観察視野が遮られた二つの場所に位置する人間が互いに相手を画像で確認できる観察手段が必要となる場合がある。
例えば、家屋の倒壊や地崩れ等の災害において、生き埋め状態の被災者を捜索・救助するような場合には、被災者を精神的に元気付けて長時間の救出作業に耐えることができるようにするために、捜索・救助者が被災者を画像で確認できるだけでなく、被災者が捜索・救助者を画像で確認できる観察手段が望まれる。
あるいは、例えば、壁を隔てて隣り合う各部屋に一人暮らしの高齢者が居住するような場合には、病気等の健康状態の変化に早急に対処できるようにして、安心して生活し易くし、さらには孤独死を防ぐことができるようにするために、最低限のプライバシーを保ちながら、互いの様子を簡単に確認し合うことができる観察手段が望まれる。
【０００８】
なお、そのような観察手段には、観察者同士が、互いに覗き込むことなく観察手段から離れた状態で相手を観察できることが求められる。例えば、生き埋め状態の被災者を捜索・救助するような場合、被災者は自由度が少なく覗き込むことのできる体勢をとることができないことが多く、また、救助者も覗き込まないと被災者を観察できないのでは、動きが制限されて救助活動に支障が生じる。また、例えば、壁を隔てて隣り合う各部屋に一人暮らしの高齢者が居住するような場合、互いの部屋を覗き込まないと互いの様子が確認できないのでは、人間としての品性を低下させ、さらには互いのプライバシーを侵すおそれがある。
【０００９】
しかるに、特許文献１や特許文献２に記載の装置は、装置から離れた状態で観察することができるように構成されているが、一方から他方を観察するものであり、双方向から互いを観察することができるようには構成されていない。
【００１０】
特許文献３に記載のドアホンカメラシステムは、子機の設けられた空間にいる人間と親機の設けられた空間にいる人間とが、テレビジョン受像機から離れた状態で、互いを観察することができるように構成されている。
しかし、特許文献３に記載のドアホンカメラシステムでは、子機、親機の各システム単体では、撮像手段７１ａ，７２ａ、モニターテレビジョン受像機７１ｂ，７２ｂを介して、一方の側の場所に位置する観察者（例えば、室内の人間）が他方の側の場所に位置する被観察者（例えば、室外の訪問者）を観察することはできるが、他方の側の場所に位置する観察者（例えば、室外の訪問者）が一方の側の場所に位置する被観察者（例えば、室内の人間）を観察することはできない。
即ち、特許文献３に記載のドアホンカメラシステムも、子機、親機の各システム単体は、一方から他方を観察するものであり、双方向から互いを観察することができるようには構成されていない。そして、特許文献３に記載のドアホンカメラシステムは、一方から他方を観察するように構成されたシステムを、二組設けたに過ぎない。
【００１１】
双方向から互いを観察することができるようにするために、特許文献３に記載のドアホンカメラシステムのように、撮像手段、モニターテレビジョン受像機を備えたシステムを二組設けるのでは、装置が大掛かりなものとなってしまう。
【００１２】
さらに、特許文献１〜特許文献３に記載の装置では、いずれも、観察者が観察像を観察できるようにするために、撮像手段（撮像素子５１、カメラ部６２のＣＣＤ、撮像手段７１ａ，７２ａ等）で撮像した画像を電気的な手段を用いて画像表示手段（画像表示装置５２、テレビジョン受像機６３、モニターテレビジョン受像機７２ａ，７２ｂ等）に転送する必要があった。
【００１３】
このように、従来は、撮像手段や電気的な画像伝送手段を用いることなく、壁やその他の遮蔽物によって観察視野が遮られた二つの場所に位置する人間が、互いに、覗き込むことなく双方を観察することのできる観察手段は、全く存在しなかった。
【００１４】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、撮像素子や電気的な画像伝送手段を用いることなく、簡単な構成で、壁やその他の遮蔽物によって観察視野が遮られた二つの場所に位置する人間が、互いに、覗き込むことなく相手側の観察対象を観察可能な双方向観察対象投影像表示光学系を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明による双方向観察対象投影像表示光学系は、一つの直線光軸上に、一方の側の観察対象からの光を内部に導く窓部と他方の側の観察対象の投影像を表示する透過型表示部とを一体に備え、前記直線光軸に垂直な平面を基準として対称に配置された二つの投影像表示部材と、前記二つの投影像表示部材の間に前記直線光軸に垂直な平面を基準として対称に配置された一つ以上の光学素子からなり、前記各投影像表示部材の窓部から内部に入射した一方の側の観察対象からの光を用いて該一方の側の観察対象の像を他方の側の投影像表示部材の透過型表示部に投影する一つの投影光学系とを有することを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記各投影像表示部材の透過型表示部が、拡散機能を備えているのが好ましい。
【００１７】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記各投影像表示部材の透過型表示部が、曲面形状に形成されているのが好ましい。
【００１８】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記各投影像表示部材の透過型表示部が、平面形状に形成されているのが好ましい。
【００１９】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記各投影像表示部材の透過型表示部が、球面形状に形成されているのが好ましい。
【００２０】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記各投影像表示部材の透過型表示部が、空気圧を介して収縮・膨張可能に構成され、膨張することにより球形となるのが好ましい。
【００２１】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記各投影像表示部材の窓部が、前記直線光軸又は該直線光軸近傍を中心とする所定半径の円形の開口で構成され、さらに、前記直線光軸上における前記各投影像表示部材の窓部近傍に前記直線光軸に垂直な平面を基準として対称に配置された二つの広角観察光学系を有し、前記各広角観察光学系は、前記各投影像表示部材の窓部から入射した広角視野範囲に位置する観察対象からの光を略テレセントリックな状態で結像するように構成され、前記投影光学系は、前記各広角観察光学系による観察対象の結像位置に設けられ、且つ、入射する平行光線を、該平行光線の入射側とは反対側に位置する前記投影像表示部材の透過型表示部近傍に結像する二つの結像レンズと、前記二つの結像レンズの間に、該各結像レンズから前記直線光軸に略平行に出射した発散光線の束を平行光線の束に変換するとともに、変換した平行光線の束を集光して他方の結像レンズに入射させる第一の集光光学系とで構成されているのが好ましい。
【００２２】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記第一の集光光学系が、リレー光学系を有しているのが好ましい。
【００２３】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記各投影像表示部材の透過型表示部が、前記窓部を兼ねていて、前記投影光学系は、入射した平行光線を、それぞれ該平行光線の入射側とは反対側に位置する前記投影像表示部材の透過型表示部近傍に結像する二つの結像レンズと、前記二つの結像レンズの間に、該各結像レンズから発散方向に出射した平行光線の束を前記直線光軸に垂直な平面又は該平面と該直線光軸との交点を基準として対称に他方の結像レンズに入射させる第二の集光光学系とで構成され、前記各投影像表示部材の窓部に位置する観察対象の像を他方の投影像表示部材の透過型表示部に投影するのが好ましい。
【００２４】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記第二の集光光学系が、リレー光学系を有しているのが好ましい。
【００２５】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記各投影像表示部材は、前記窓部と前記透過型表示部とがそれぞれ異なる領域に設けられ、前記投影光学系は、少なくとも一つの結像レンズを有し、前記各投影像表示部材の窓部から入射した一方の側の無限遠に位置する観察対象からの略平行光線を他方の側の投影表示部材の透過型表示部近傍に結像するのが好ましい。
【００２６】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記投影光学系は、二つの結像レンズを有し、前記各結像レンズは、前記各投影像表示部材の窓部から入射した一方の側の無限遠に位置する観察対象からの略平行光線を略テレセントリックな状態で中間像位置に結像するとともに、該中間像位置から略平行に入射した発散光線を他方の側の投影表示部材の透過型表示部近傍に結像するのが好ましい。
【００２７】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記投影光学系は、前記二つの結像レンズの間に、リレー光学系を有しているのが好ましい。
【００２８】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記各投影像表示部材における前記窓部と前記透過型表示部は、多数の筋状の領域に交互に設けられているのが好ましい。
【００２９】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記各投影像表示部材における前記窓部と前記透過型表示部とが設けられている各筋状の領域の幅が、観察対象の側から当該投影像表示部材に入射するときの該観察対象の各光束の径に比べて狭いのが好ましい。
【００３０】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記一方の側の投影像表示部材における前記窓部と前記透過型表示部とが設けられている各筋状の領域と、前記他方の側の投影像表示部材における前記窓部と前記透過型表示部とが設けられている各筋状の領域は、筋の方向が互いに垂直となるように配置されているのが好ましい。
【００３１】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記各投影像表示部材における前記窓部と前記透過型表示部は、互いに、多数の格子状の領域と該格子状の領域に囲まれた多数の略矩形状の領域とに分かれて設けられているのが好ましい。
【００３２】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記各投影像表示部材における前記窓部と前記透過型表示部とが設けられている各格子状の領域を構成する格子の幅と各略矩形状の領域の径が、いずれも、観察対象の側から当該投影像表示部材に入射するときの該観察対象の各光束の径に比べて狭いのが好ましい。
【００３３】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記各投影像表示部材における前記窓部と前記透過型表示部は、多数の領域にランダムに設けられているのが好ましい。
【００３４】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記各投影像表示部材における前記窓部と前記透過型表示部は、前記直線光軸に平行な平面を基準として対称な二つの領域に分かれて設けられているのが好ましい。
【００３５】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記投影光学系が、前記一方の側の観察対象の正立像を他方の側に配置された前記投影像表示部材の透過型表示部に投影するのが好ましい。
【００３６】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記投影光学系が、前記一方の側の観察対象の倒立像を他方の側に配置された前記投影像表示部材の透過型表示部に投影するのが好ましい。
【００３７】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記二つの投影像表示部材の透過型表示部は、互いに、異なる波長帯域の光を透過する特性を持つのが好ましい。
【００３８】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記二つの投影像表示部材の透過型表示部は、互いに、異なる直線偏光成分を透過する特性を持つのが好ましい。
【００３９】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記各投影像表示部材は、窓部を兼ねる透過型表示部における前記直線光軸に平行な平面を基準として対称な二つの領域が、互いに、異なる波長帯域の光を透過する特性を持ち、且つ、一方の側の前記投影像表示部材の窓部において所定の透過波長特性を持つ領域を透過した光を、他方の側の投影像表示部材の透過型表示部において同じ透過波長特性を持つ領域に投影するように構成されているのが好ましい。
【００４０】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系においては、前記各投影像表示部材は、窓部を兼ねる透過型表示部における前記直線光軸に平行な平面を基準として対称な二つの領域が、互いに、異なる直線偏光成分を透過する特性を持ち、且つ、一方の側の前記投影像表示部材の窓部において所定の直線偏光成分を透過する特性を持つ領域を透過した光を、他方の側の投影像表示部材の透過型表示部において同じ直線偏光成分を透過する特性を持つ領域に投影するように構成されているのが好ましい。
【００４１】
また、本発明による双方向観察対象投影像表示光学系を用いた救助用観察装置は、上記本発明のいずれかの双方向観察対象投影像表示光学系と、把持可能な中空の棒状に形成され、その内部に前記投影光学系を備えると共にその両端に前記投影像表示部材を備えた把持部とを有することを特徴としている。
【００４２】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系を用いた救助用観察装置においては、さらに、一方の側に配置された光源と、前記光源からの照明光を両側の観察対象に導く導光手段を備えるのが好ましい。
【００４３】
また、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系を用いた救助用観察装置においては、さらに、前記一方の側と同じ側に配置された空気圧供給手段と、前記空気圧供給手段と前記両側の投影像表示部材の透過型表示部の内部とを連通させる連通部材を備えるのが好ましい。
【００４４】
また、本発明による双方向観察対象投影像表示光学系を用いた壁面で隔離された領域における双方向観察対象観察構造は、上記本発明のいずれかの双方向観察対象投影像表示光学系と、その内部に前記投影光学系を備えた貫通孔部が形成され、且つ、該貫通孔部の両端において前記投影像表示部材が接続された、建造物の内部空間を隔てる壁面とで構成されたことを特徴としている。
【００４５】
また、本発明による双方向観察対象投影像表示光学系を用いた壁面で隔離された領域における双方向観察対象観察構造は、上記本発明のいずれかの双方向観察対象投影像表示光学系と、その内部に前記投影光学系を備えた貫通孔部が形成され、且つ、該貫通孔部の両端において前記投影像表示部材が接続された、建造物の内部空間を隔てる壁面と、意思表示情報が記載された面を有し、該意思表示情報が記載された面を、前記各投影像表示部材の窓部に対し近接及び隔離可能に備えられた意思表示部材とで構成されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、撮像素子や電気的な画像伝送手段を用いることなく、簡単な構成で、壁やその他の遮蔽物によって観察視野が遮られた二つの場所に位置する人間が、互いに、覗き込むことなく相手側の観察対象を観察可能な双方向観察対象投影像表示光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる双方向観察対象投影像表示光学系の全体構成を示す説明図で、(a)は光軸に沿う断面図、(b)は(a)に示す投影像表示部材を光軸方向から見た平面図である。
【図２】第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系の投影像表示部材における拡散機能を備えた透過型表示部の構成を示す説明図で、(a)は一構成例を示す部分断面図、(b)は他の構成例を示す部分断面図、(c)はさらに他の構成例を示す部分断面図、(d)はさらに他の構成例を示す部分断面図である。
【図３】第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系における投影光学系の構成を概念的に示す説明図で、(a)は基本構成例を示す光軸に沿う断面図、(b)は一変形例として倒立像をリレーする構成を示す光軸に沿う断面図、(c)は他の変形例として正立像をリレーする構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態にかかる双方向観察対象投影像表示光学系の全体構成を示す説明図で、(a)は光軸に沿う断面図、(b)は(a)に示す投影像表示部材を光軸方向から見た平面図である。
【図５】第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系における投影光学系の構成を概念的に示す説明図で、(a)は基本構成例を示す光軸に沿う断面図、(b)は一変形例として倒立像をリレーする構成を示す光軸に沿う断面図、(c)は他の変形例として正立像をリレーする構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図６】本発明の第三実施形態にかかる双方向観察対象投影像表示光学系の全体構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図７】第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系の投影像表示部材における窓部と透過型表示部の配置構成を示す説明図で、(a)はその一配置例を示す光軸方向から見た平面図及びその部分拡大図、(b)は他の配置例を示す光軸方向から見た平面図及びその部分拡大図、(c)はさらに他の配置例を示す光軸方向から見た平面図及びその部分拡大図、(d)はさらに他の配置例を示す光軸方向から見た平面図及びその部分拡大図、(e)はさらに他の配置例を示す光軸方向から見た平面図、(f)はさらに他の配置例を示す光軸方向から見た平面図である。
【図８】第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系の投影像表示部材における窓部と透過型表示部が図７(a)〜図７(d)の配置構成である場合における、観察対象の側から入射する観察対象の一つの光束の径と区分けされる窓部及び透過型表示部の幅との大小関係を概念的に示す光軸に沿う断面図である。
【図９】第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系における投影光学系の構成を概念的に示す説明図で、(a)は基本構成例を示す光軸に沿う断面図、(b)は一変形例の構成を示す光軸に沿う断面図、(c)は他の変形例の構成を示す光軸に沿う断面図、(d)は(c)の変形例におけるより具体的な一構成例を示す光軸に沿う断面図、(e)はさらに他の変形例として(d)の構成にリレー光学系を加えた構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図１０】第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系の一変形例の全体構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図１１】第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系のさらに他の変形例の全体構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図１２】本発明の第四実施形態にかかる双方向観察対象投影像表示光学系を用いた救助用観察装置を示す説明図であり、(a)は一構成例を示す図、(b)は他の構成例を示す図である。
【図１３】図１２(a)に示す双方向観察対象投影像表示光学系を用いた救助用観察装置の使用状態を示す説明図である。
【図１４】本発明の第五実施形態にかかる双方向観察対象投影像表示光学系を用いた壁面で隔離された領域における双方向観察対象観察構造の構成を示す説明図である。
【図１５】本発明の第六実施形態にかかる双方向観察対象投影像表示光学系を用いた壁面で隔離された領域における双方向観察対象観察構造を示す説明図で、(a)は全体構成を示す図、(b)は意思表示部材の説明図である。
【図１６】第六実施形態にかかる双方向観察対象投影像表示光学系を用いた壁面で隔離された領域における双方向観察対象観察構造の具体的な使用状態の一例を示す説明図である。
【図１７】本発明の双方向観察対象投影像表示光学系を用いた装置のその他の使用例を示す説明図である。
【図１８】特許文献１に記載の内視鏡装置の全体構成を示す説明図である。
【図１９】特許文献２に記載の目視検索用のＣＣＤカメラ装置の使用状態を示す説明図である。
【図２０】特許文献３に記載のドアホンカメラシステムの全体構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
第一実施形態
図１は本発明の第一実施形態にかかる双方向観察対象投影像表示光学系の全体構成を示す説明図で、(a)は光軸に沿う断面図、(b)は(a)に示す投影像表示部材を光軸方向から見た平面図である。図２は第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系の投影像表示部材における拡散機能を備えた透過型表示部の構成を示す説明図で、(a)は一構成例を示す部分断面図、(b)は他の構成例を示す部分断面図、(c)はさらに他の構成例を示す部分断面図、(d)はさらに他の構成例を示す部分断面図である。図３は第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系における投影光学系の構成を概念的に示す説明図で、(a)は基本構成例を示す光軸に沿う断面図、(b)は一変形例として倒立像をリレーする構成を示す光軸に沿う断面図、(c)は他の変形例として正立像をリレーする構成を示す光軸に沿う断面図である。
【００４９】
第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系は、図１(a)に示すように、二つの投影像表示部材１ａ，１ｂと、一つの投影光学系２を一つの直線光軸Ｏ上に有している。
【００５０】
投影像表示部材１ａと投影像表示部材１ｂは、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓ（図１(a)では平面Ｓは直線に見えている）を基準として対称に配置されている。
【００５１】
投影像表示部材１ａは、一方の側（ここでは、符号Ａで示す側）の観察対象からの光をその内部に導くための窓部１ａ１と、他方の側（ここでは、符号Ｂで示す側）の観察対象の投影像を表示する透過型表示部１ａ２とを一体に備えている。
窓部１ａ１は、図１(b)に示すように、直線光軸Ｏ又は直線光軸Ｏの近傍を中心とする所定半径の円形の開口で構成されている。開口は、穴として構成する他、円形の板面状又は球面形状に形成された透明部材で構成してもよい。
透過型表示部１ａ２は、窓部１ａ１の周囲に球面形状に形成されている。透過型表示部１ａ２における投影光学系２側の表面は、例えば、図２(a)に示すような砂面処理や図２(b)に示すような拡散シートの被覆処理が施され、或いは、図２(c)に示すようなマイクロレンズや図２(d)に示すようなアクリルボールの集合体等で構成されており、拡散機能を備えている。
【００５２】
窓部１ａ１，１ｂ１には、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置された二つの広角観察光学系１ｃ１，１ｄ１が設けられている。
広角観察光学系１ｃ１，１ｄ１は、広角視野範囲（ここでは全画角２ω＝９０°）に位置する観察対象からの光を各投影像表示部材１ａ，１ｂの窓部１ａ１，１ｂ１から入射させて、観察対象の像を略テレセントリックな状態で結像するように構成されている。
【００５３】
投影像表示部材１ｂは、一方の側（ここでは、符号Ｂで示す側）の観察対象からの光をその内部に導くための窓部１ｂ１と、他方の側（ここでは、符号Ａで示す側）の観察対象の投影像を表示する透過型表示部１ｂ２とを一体に備えている。
窓部１ｂ１は、図１(b)に示すように、直線光軸Ｏ又は直線光軸Ｏの近傍を中心とする所定半径の円形の開口で構成されている。開口は、穴として構成する他、円形の板面状又は球面形状に形成された透明部材で構成してもよい。
透過型表示部１ｂ２は、窓部１ｂ１の周囲に球面形状に形成されている。透過型表示部１ａ２における投影光学系２側の表面は、例えば、図２(a)に示すような砂面処理や図２(b)に示すような拡散シートの被覆処理が施され、或いは、図２(c)に示すようなマイクロレンズや図２(d)に示すようなアクリルボールの集合体等で構成されており、拡散機能を備えている。
【００５４】
投影光学系２は、投影像表示部材１ａと投影像表示部材１ｂとの間に、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置された、二つの結像レンズ２ａ，２ｂと、第一の集光光学系２ｃとで構成されている。
結像レンズ２ａは、広角観察光学系１ｃ１による観察対象の結像位置に設けられている。また、結像レンズ２ａは、入射する平行光線をその平行光線の入射側とは反対側（ここでは符号Ａで示す側）に位置する投影像表示部材１ａの透過型表示部１ａ２近傍に結像する。
結像レンズ２ｂは、広角観察光学系１ｄ１による観察対象の結像位置に設けられている。また、結像レンズ２ｂは、入射する平行光線をその平行光線の入射側とは反対側（ここでは符号Ｂで示す側）に位置する投影像表示部材１ｂの透過型表示部１ｂ２近傍に結像する。
集光光学系２ｃは、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置された、少なくとも一つのレンズ２ｃn（ｎ：１，２・・・）からなり、各結像レンズ２ａ，２ｂから直線光軸Ｏに略平行に出射した発散光線の束を平行光線の束に変換するとともに、変換した平行光線の束を集光して他方の結像レンズ２ｂ，２ａに入射させる。
そして、投影光学系２は、投影像表示部材１ａの窓部１ａ１から内部に入射した一方の側（ここでは、符号Ａで示す側）の観察対象からの光を用いて、その一方の側の観察対象の像を他方の側（ここでは、符号Ｂで示す側）の投影像表示部材１ｂの透過型表示部１ｂ２に投影する。
また、投影光学系２は、投影像表示部材１ｂの窓部１ｂ１から内部に入射した一方の側（ここでは、符号Ｂで示す側）の観察対象からの光を用いて、その一方の側の観察対象の像を他方の側（ここでは、符号Ａで示す側）の投影像表示部材１ａの透過型表示部１ａ２に投影する。
なお、図１の例では、投影光学系２は、投影角が２ω’＝７０°程度に構成されている。
【００５５】
ここで、第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系における投影光学系２の構成例を図３(a)〜図３(c)に示す。
図３(a)の例は、基本的な構成例である。図３(a)の例の投影光学系２は、二つの結像レンズ２ａ，２ｂと、一つのレンズ２ｃ1からなる第一の集光光学系２ｃとで構成されている。レンズ２ｃ1は、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置されている。結像レンズ２ａ，２ｂは、それぞれ、レンズ２ｃ1の両側に、レンズ２ｃ1の焦点距離ｆ2c分の距離をおいて配置されている。そして、図３(a)の例の投影光学系２は、一方の側（符号Ａ（Ｂ）で示す側）の観察対象の正立像を他方の側（符号Ｂ（Ａ）で示す側）に配置された投影像表示部材１ｂ（１ａ）の透過型表示部１ｂ２（１ａ２）に投影する。
【００５６】
図３(b)の例は、第一の集光光学系がリレー光学系を有する一構成例である。図３(b)の例の投影光学系２は、二つの結像レンズ２ａ，２ｂと、三つのレンズ２ｃ1〜２ｃ3からなる第一の集光光学系２ｃとで構成されている。レンズ２ｃ1〜２ｃ3は、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置されている。結像レンズ２ａ，２ｂは、それぞれ、第一の集光光学系２ｃの両側に、レンズ２ｃ1，２ｃ3の焦点距離ｆ2c分の距離をおいて配置されている。また、隣り合うレンズ２ｃ1，２ｃ2同士、レンズ２ｃ2，２ｃ3同士は、それぞれ、互いにレンズ２ｃnの焦点距離ｆ2c分の距離をおいて（即ち、距離２ｆ2c離れて）配置され、リレー光学系を構成している。そして、図３(b)の例の投影光学系２は、一方の側（符号Ａ（Ｂ）で示す側）の観察対象の倒立像を他方の側（符号Ｂ（Ａ）で示す側）に配置された投影像表示部材１ｂ（１ａ）の透過型表示部１ｂ２（１ａ２）に投影する。
【００５７】
図３(c)の例は、第一の集光光学系がリレー光学系を有する他の構成例である。図３(c)の例の投影光学系２は、二つの結像レンズ２ａ，２ｂと、五つのレンズ２ｃ1〜２ｃ5からなる第一の集光光学系２ｃとで構成されている。レンズ２ｃ1〜２ｃ5は、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置されている。結像レンズ２ａ，２ｂは、それぞれ、第一の集光光学系２ｃの両側に、レンズ２ｃ1，２ｃ5の焦点距離ｆ2c分の距離をおいて配置されている。また、隣り合うレンズ２ｃ1，２ｃ2同士、レンズ２ｃ2，２ｃ3同士、レンズ２ｃ3，２ｃ4同士、レンズ２ｃ4，２ｃ5同士は、それぞれ、互いにレンズ２ｃnの焦点距離ｆ2c分の距離をおいて（即ち、距離２ｆ2c離れて）配置され、リレー光学系を構成している。そして、図３(c)の例の投影光学系２は、一方の側（符号Ａ（Ｂ）で示す側）の観察対象の正立像を他方の側（符号Ｂ（Ａ）で示す側）に配置された投影像表示部材１ｂ（１ａ）の透過型表示部１ｂ２（１ａ２）に投影する。
【００５８】
なお、図３(a)〜図３(c)の例における結像レンズ２ａ，２ｂ、レンズ２ｃnは、パワーを分担させて収差を抑えるために複数枚のレンズで構成してもよい。図１(a)では、二つの結像レンズ２ａ，２ｂが、それぞれ、一枚のレンズで構成され、一つのレンズ２ｃ1が、二枚のレンズで構成された例を示してある。
【００５９】
その他、図１(a)中、３は鏡筒部である。鏡筒部３は、中央部が中空の筒状に形成されていて投影光学系２を保持するとともに、その両端が球面状に形成されていて投影像表示部材１ａ，１ｂと接続している。
【００６０】
このように構成された第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系の作用効果について説明する。なお、説明の便宜上、投影光学系２は、図３(a)に示すように構成されているものとする。
符号Ａの側の広角視野範囲（ここでは全画角２ω＝９０°）に位置する観察対象からの光は、投影像表示部材１ａの窓部１ａ１から、広角観察光学系１ｃ１に入射する。広角観察光学系１ｃ１は、入射した光を略テレセントリックな結像状態で、投影光学系２の結像レンズ２ａに入射させる。入射した光は、結像レンズ２ａから直線光軸Ｏに略平行に発散光線として出射し、集光光学系２ｃに入射する。集光光学系２ｃは、入射した発散光線の束を平行光線の束に変換するとともに、変換した平行光線の束を集光して結像レンズ２ｂに入射させる。結像レンズ２ｂは、入射した平行光線をその平行光線の入射側とは反対側（符号Ｂで示す側）に位置する投影像表示部材１ｂの透過型表示部１ｂ２近傍に結像させる。これにより、符号Ｂに示す側の観察者は、符号Ａに示す側の観察対象を、透過型表示部１ｂ２に表示された投影像によって観察できる。
【００６１】
一方、符号Ｂの側の広角視野範囲（ここでは全画角２ω＝９０°）に位置する観察対象からの光は、投影像表示部材１ｂの窓部１ｂ１から、広角観察光学系１ｄ１に入射する。広角観察光学系１ｄ１は、入射した光を略テレセントリックな結像状態で、投影光学系２の結像レンズ２ｂに入射させる。入射した光は、結像レンズ２ｂから直線光軸Ｏに略平行に発散光線として出射し、集光光学系２ｃに入射する。集光光学系２ｃは、入射した発散光線の束を平行光線の束に変換するとともに、変換した平行光線の束を集光して結像レンズ２ａに入射させる。結像レンズ２ａは、入射した平行光線をその平行光線の入射側とは反対側（符号Ａで示す側）に位置する投影像表示部材１ａの透過型表示部１ａ２近傍に結像させる。これにより、符号Ａに示す側の観察者は、符号Ｂに示す側の観察対象を、透過型表示部１ａ２に表示された投影像によって観察できる。
【００６２】
従って、第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系によれば、撮像素子や電気的な画像伝送手段を用いることなく、簡単な構成で、壁やその他の遮蔽物によって観察視野が遮られた二つの場所に位置する人間が、互いに、覗き込むことなく相手側の観察対象投影像を観察することが可能となる。
【００６３】
なお、第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系においては、各投影像表示部材１ａ，１ｂの透過型表示部１ａ２，１ａ２は、球面形状以外の曲面形状に形成されていてもよい。また、ある程度の大きさを許容できる観察環境下での用途であれば、各投影像表示部材１ａ，１ｂの透過型表示部１ａ２，１ｂ２は、平面形状に形成されていてもよい。
また、第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系においては、各投影像表示部材１ａ，１ｂの透過型表示部１ａ２，１ｂ２を、空気圧を介して収縮・膨張可能に構成し、膨張することにより球形となるようにしてもよい。その場合には、窓部１ａ１，１ｂ１に備わる広角観察光学系１ｃ１，１ｄ１が、その自重により、光軸が直線光軸Ｏからずれないように、透明のワイヤー部材等を用いて、投影光学系２を保持する鏡筒部３と広角観察光学系１ｃ１，１ｄ１を接続するようにするとよい。
【００６４】
また、第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系においては、例えば、透過型表示部１ａ２に青色波長のみを透過する特性を持つ膜をコートし、透過型表示部１ｂ２に緑色波長のみを透過する特性を持つ膜をコートする等、投影像表示部材１ａの透過型表示部１ａ２と、投影像表示部材１ｂの透過型表示部１ｂ２は、互いに、異なる波長帯域の光を透過する特性を持つように構成するのが好ましい。
【００６５】
第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系においては、投影光学系２を介して例えば、他方の側（例えば、符号Ｂで示す側）の投影像表示部材１ｂに投影させる対象は、投影像表示部材１ａの窓部１ａ１、広角観察光学系１ｃ１を経由して投影光学系２に入射した、画角２ω=９０°の広角視野範囲に位置する一方の側（符号Ａで示す側）の観察対象の像である。このような場合において、一方の側（符号Ａで示す側）からの光が投影像表示部材１ａの窓部１ａ１周囲の透過型表示部１ａ２から内部に入射して投影光学系２に入射すると、迷光となって、他方の側（例えば、符号Ｂで示す側）の投影像表示部材１ｂに投影する画角２ω=９０°の広角視野範囲に位置する一方の側（符号Ａで示す側）の観察対象の像が観察し難くなる。
しかるに、投影像表示部材１ａの透過型表示部１ａ２と、投影像表示部材１ｂの透過型表示部１ｂ２を、互いに、異なる波長帯域の光を透過する特性を持つように構成すれば、上記のような迷光をカットでき、互いの透過型表示部１ａ２，１ｂ２に投影される観察像が観察し易くなる。
【００６６】
これと同様の理由で、第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系においては、二つの投影像表示部材の透過型表示部は、互いに、異なる直線偏光成分を透過する特性を持つように構成（例えば、透過型表示部１ａ２にＳ偏光のみを透過する特性の膜をコートし、透過型表示部１ｂ２にＰ偏光のみを透過する特性の膜をコートする等）してもよい。
【００６７】
なお、第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系において、投影像表示部材１ａの透過型表示部１ａ２と、投影像表示部材１ｂの透過型表示部１ｂ２は、互いに、異なる波長帯域の光を透過する特性を持つように構成して、透過型表示部１ａと透過型表示部１ｂとの位置関係が１８０度変わるように双方向観察対象投影像表示光学系の向きを逆転させることで、例えば、同一の観察対象を異なる波長で観察することも可能となる。
【００６８】
第二実施形態
図４は本発明の第二実施形態にかかる双方向観察対象投影像表示光学系の全体構成を示す説明図で、(a)は光軸に沿う断面図、(b)は(a)に示す投影像表示部材を光軸方向から見た平面図である。図５は第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系における投影光学系の構成を概念的に示す説明図で、(a)は基本構成例を示す光軸に沿う断面図、(b)は一変形例として倒立像をリレーする構成を示す光軸に沿う断面図、(c)は他の変形例として正立像をリレーする構成を示す光軸に沿う断面図である。
【００６９】
第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系は、図４(a)に示すように、二つの投影像表示部材１ａ，１ｂと、一つの投影光学系２を一つの直線光軸Ｏ上に有している。
【００７０】
投影像表示部材１ａと投影像表示部材１ｂは、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓ（図４(a)では平面Ｓは直線に見えている）を基準として対称に配置されている。
【００７１】
投影像表示部材１ａ，１ｂは、透過型表示部１ａ２’，１ｂ２’が窓部を兼ねている。
透過型表示部１ａ２’，１ｂ２’は、全面が球面形状に形成されている。透過型表示部１ａ２’，１ｂ２’における投影光学系２側の表面は、例えば、図２(a)に示したような砂面処理や図２(b)に示したような拡散シートの被覆処理が施され、或いは、図２(c)に示したようなマイクロレンズや図２(d)に示したようなアクリルボールの集合体等で構成されており、拡散機能を備えている。
また、第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系は、第一実施形態における広角観察光学系を備えない構成となっている。
【００７２】
投影光学系２は、投影像表示部材１ａと投影像表示部材１ｂとの間に、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置された、二つの結像レンズ２ａ，２ｂと、第二の集光光学系２ｃ’とで構成されている。
結像レンズ２ａは、入射する平行光線をその平行光線の入射側とは反対側（ここでは符号Ａで示す側）に位置する投影像表示部材１ａの透過型表示部１ａ２’近傍に結像する。
結像レンズ２ｂは、入射する平行光線をその平行光線の入射側とは反対側（ここでは符号Ｂで示す側）に位置する投影像表示部材１ｂの透過型表示部１ｂ２’近傍に結像する。
集光光学系２ｃ’は、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置された、少なくとも二つのレンズ２ｃn（ｎ：１，２・・・）からなり、各結像レンズ２ａ，２ｂから発散方向に出射した平行光線の束を直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓ又は平面Ｓと直線光軸Ｏとの交点Ｐを基準として対称に他方の結像レンズ２ｂ，２ａに入射させる。
そして、投影光学系２は、投影像表示部材１ａの窓部（即ち、透過型表示部１ａ２’）から内部に入射した一方の側（ここでは、符号Ａで示す側）の観察対象からの光を用いて、その一方の側の窓部に位置する観察対象の像を他方の側（ここでは、符号Ｂで示す側）の投影像表示部材１ｂの透過型表示部１ｂ２’に投影する。
また、投影光学系２は、投影像表示部材１ｂの窓部（即ち、透過型表示部１ｂ２’）から内部に入射した一方の側（ここでは、符号Ｂで示す側）の観察対象からの光を用いて、その一方の側の窓部に位置する観察対象の像を他方の側（ここでは、符号Ａで示す側）の投影像表示部材１ａの透過型表示部１ａ２’に投影する。
なお、図４の例では、投影光学系２は、画角と投影角が、それぞれ、２ω＝７０°程度に構成されている。
【００７３】
ここで、第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系における投影光学系２の構成例を図５(a)〜図５(c)に示す。
図５(a)の例は、基本的な構成例である。図５(a)の例の投影光学系は、二つの結像レンズ２ａ，２ｂと、二つのレンズ２ｃ1，２ｃ2からなる第二の集光光学系２ｃ’とで構成されている。レンズ２ｃ1，２ｃ2は、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置されている。結像レンズ２ａ，２ｂは、それぞれ、第二の集光光学系２ｃ’の両側に、レンズ２ｃ1，２ｃ2の焦点距離ｆ2c分の距離をおいて配置されている。そして、図５(a)の例の投影光学系２は、一方の側（符号Ａ（Ｂ）で示す側）の投影像表示部材１ａ（１ｂ）の窓部（即ち、透過型表示部１ａ２’（１ｂ２’））に位置する観察対象の正立像を他方の側（符号Ｂ（Ａ）で示す側）に配置された投影像表示部材１ｂ（１ａ）の透過型表示部１ｂ２’（１ａ２’）に投影する。
【００７４】
図５(b)の例は、第二の集光光学系がリレー光学系を有する一構成例である。図５(b)の例の投影光学系２は、二つの結像レンズ２ａ，２ｂと、四つのレンズ２ｃ1〜２ｃ4からなる第二の集光光学系２ｃ’とで構成されている。レンズ２ｃ1〜２ｃ4は、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置されている。結像レンズ２ａ，２ｂは、それぞれ、第二の集光光学系２ｃ’の両側に、レンズ２ｃ1，２ｃ4の焦点距離ｆ2c分の距離をおいて配置されている。また、隣り合うレンズ２ｃ1，２ｃ2同士、２ｃ1，２ｃ2同士、２ｃ2，２ｃ3同士、２ｃ3，２ｃ4同士は、それぞれ、互いにレンズ２ｃnの焦点距離ｆ2c分の距離をおいて（即ち、距離２ｆ2c離れて）配置され、リレー光学系を構成している。そして、図５(b)の例の投影光学系２は、一方の側（符号Ａ（Ｂ）で示す側）の投影像表示部材１ａ（１ｂ）の窓部（即ち、透過型表示部１ａ２’（１ｂ２’））に位置する観察対象の倒立像を他方の側（符号Ｂ（Ａ）で示す側）に配置された投影像表示部材１ｂ（１ａ）の透過型表示部１ｂ２（１ａ２）に投影する。
【００７５】
図５(c)の例は、第二の集光光学系がリレー光学系を有する他の構成例である。図５(c)の例の投影光学系２は、二つの結像レンズ２ａ，２ｂと、六つのレンズ２ｃ1〜２ｃ6からなる第二の集光光学系２ｃ’とで構成されている。レンズ２ｃ1〜２ｃ6は、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置されている。結像レンズ２ａ，２ｂは、それぞれ、第二の集光光学系２ｃ’の両側に、レンズ２ｃ1，２ｃ6の焦点距離ｆ2c分の距離をおいて配置されている。また、隣り合うレンズ２ｃ1，２ｃ2同士、２ｃ1，２ｃ2同士、２ｃ2，２ｃ3同士、２ｃ3，２ｃ4同士、２ｃ4，２ｃ5同士、は、それぞれ、互いにレンズ２ｃnの焦点距離ｆ2c分の距離をおいて（即ち、距離２ｆ2c離れて）配置され、リレー光学系を構成している。そして、図５(c)の例の投影光学系２は、一方の側（符号Ａ（Ｂ）で示す側）の投影像表示部材１ａ（１ｂ）の窓部（即ち、透過型表示部１ａ２’（１ｂ２’））に位置する観察対象の正立像を他方の側（符号Ｂ（Ａ）で示す側）に配置された投影像表示部材１ｂ（１ａ）の透過型表示部１ｂ２’（１ａ２’）に投影する。
【００７６】
なお、図５(a)〜図５(c)の例における結像レンズ２ａ，２ｂ、レンズ２ｃnは、パワーを分担させて収差を抑えるために複数枚のレンズで構成してもよい。図４(a)では、二つの結像レンズ２ａ，２ｂが、それぞれ、一枚のレンズで構成され、二つのレンズ２ｃ1，２ｃ2が、それぞれ、二枚のレンズで構成された例を示してある。
また、図５(c)の例におけるレンズ２ｃ2〜２ｃ4は、レンズ２ｃ1，２ｃ5とは倍率の異なるレンズであってもよい。
【００７７】
その他、図４(a)中、３は鏡筒部である。鏡筒部３は、中央部が中空の筒状に形成されていて投影光学系２を保持するとともに、その両端が球面状に形成されていて投影像表示部材１ａ，１ｂと接続している。
【００７８】
このように構成された第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系の作用効果について説明する。なお、説明の便宜上、投影光学系２は、図５(a)に示すように構成されているものとする。
投影像表示部材１ａの窓部（即ち、透過型表示部１ａ２’）における広角視野範囲（ここでは全画角２ω＝７０°）に位置する観察対象からの光は、窓部を透過し投影光学系２の結像レンズ２ａに入射する。入射した光は、結像レンズ２ａから発散方向に平行光線の束として出射し、第二の集光光学系２ｃ’に入射する。第二の集光光学系２ｃ’は、入射した平行光線の束を直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として面対称に（なお、図５(b)の例の場合には、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓと直線光軸Ｏとの交点Ｐを基準として点対象に）、他方の結像レンズ２ｂに入射させる。結像レンズ２ｂは、入射した平行光線をその平行光線の入射側とは反対側（符号Ｂで示す側）に位置する投影像表示部材１ｂの透過型表示部１ｂ２’近傍に結像させる。これにより、符号Ｂに示す側の観察者は、符号Ａに示す側の投影像表示部材１ａの窓部（即ち、透過型表示部１ａ２’）に位置する観察対象を、透過型表示部１ｂ２’に表示された投影像によって観察できる。
【００７９】
一方、投影像表示部材１ｂの窓部（即ち、透過型表示部１ｂ２’）における広角視野範囲（ここでは全画角２ω＝７０°）に位置する観察対象からの光は、窓部を透過し投影光学系２の結像レンズ２ｂに入射する。入射した光は、結像レンズ２ｂから発散方向に平行光線の束として出射し、第二の集光光学系２ｃ’に入射する。第二の集光光学系２ｃ’は、入射した平行光線の束を直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として面対称に（なお、図５(b)の例の場合には、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓと直線光軸Ｏとの交点Ｐを基準として点対象に）、他方の結像レンズ２ａに入射させる。結像レンズ２ａは、入射した平行光線をその平行光線の入射側とは反対側（符号Ａで示す側）に位置する投影像表示部材１ａの透過型表示部１ａ２’近傍に結像させる。これにより、符号Ａに示す側の観察者は、符号Ｂに示す側投影像表示部材１ｂの窓部（即ち、透過型表示部１ｂ２’）に位置する観察対象を、透過型表示部１ａ２’に表示された投影像によって観察できる。
【００８０】
従って、第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系によれば、撮像素子や電気的な画像伝送手段を用いることなく、簡単な構成で、壁やその他の遮蔽物によって観察視野が遮られた二つの場所に位置する人間が、互いに、透過型表示部に観察対象を位置させることにより、覗き込むことなく相手側の観察対象投影像を観察することが可能となる。
また、第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系によれば、第一実施形態のような広角観察光学系を用いないので、その分、構成をさらに簡素化できる。
【００８１】
なお、第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系においては、各投影像表示部材１ａ，１ｂの透過型表示部１ａ２’，１ａ２’は、球面形状以外の曲面形状に形成されていてもよい。また、ある程度の大きさを許容できる観察環境下での用途であれば、透過型表示部１ａ２’，１ｂ２’は、平面形状に形成されていてもよい。
また、第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系においては、各投影像表示部材１ａ，１ｂの透過型表示部１ａ２’，１ａ２’を、空気圧を介して収縮・膨張可能に構成し、膨張することにより球形となるようにしてもよい。その場合には、第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系は、広角観察光学系を用いないので、第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系のように、広角観察光学系の光軸が直線光軸からずれないように投影光学系２を保持する鏡筒部３と広角観察光学系を接続する透明のワイヤー部材等を用いなくて済む。
【００８２】
また、第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系においては、窓部を兼ねる透過型表示部１ａ２’（１ｂ２’）における直線光軸Ｏに平行な平面Ｔ（図４(a)、図４(b)では平面Ｔは直線に見えている）を基準として対称な二つの領域１ａ２1’，１ａ２2’（１ｂ２1’，１ｂ２2’）が、互いに、異なる波長帯域の光を透過する特性を持ち、且つ、一方の側の投影像表示部材１ａ（１ｂ）の窓部において所定の透過波長特性を持つ領域を透過した光を、他方の側の投影像表示部材１ｂ（１ａ）の透過型表示部１ｂ２’（１ａ２’）において同じ透過波長特性を持つ領域に投影するように構成するのが好ましい。
例えば、投影光学系２が図５(a)や図５(c)の構成（正立像を結像する構成）の双方向観察対象投影像表示光学系の場合、透過型表示部１ａ２’における領域１ａ２1’に青色光のみを透過する特性を持つ膜をコートし、領域１ａ２2’に緑色光のみを透過する特性を持つ膜をコートするとともに、透過型表示部１ｂ２’における領域１ｂ２1’に青色光のみを透過する特性を持つ膜をコートし、領域１ｂ２2’に緑色光のみを透過する特性を持つ膜をコートする。
【００８３】
第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系においては、投影光学系２を介して例えば、他方の側（例えば、符号Ｂで示す側）の投影像表示部材１ｂに投影させる対象は、投影像表示部材１ａの窓部を兼ねる透過型表示部１ａ２’に位置する一方の側（符号Ａで示す側）の観察対象の像である。そこで、透過型表示部１ａ２’，１ｂ２’を夫々直線光軸Ｏに平行な平面Ｔを基準として対称な二つの領域１ａ２1’，１ａ２2’，１ｂ２１’，１ｂ２2’に分けて、例えば、一方の側（符号Ａで示す側）の透過型表示部１ａ２’の夫々の領域に異なる観察対象を配置し、他方の側（符号Ｂで示す側）の透過型表示部１ｂ’における対応する領域１ｂ２1’，１ｂ２2’に投影させることもできる。しかるに、このような場合において、二つの領域１ａ２1’，１ａ２2’からの一部の光が、対応する領域１ｂ２1’，１ｂ２2’に投影されずに迷光となって、隣の領域１ｂ２2’，１ｂ２1’に入射すると、夫々の観察対象の像が観察し難くなる。
しかるに、窓部を兼ねる透過型表示部１ａ２’（１ｂ２’）における直線光軸Ｏに平行な平面Ｔを基準として対称な二つの領域１ａ２1’，１ａ２2’（１ｂ２1’，１ｂ２2’）が、互いに、異なる波長帯域の光を透過する特性を持ち、且つ、一方の側の投影像表示部材１ａ（１ｂ）の窓部において所定の透過波長特性を持つ領域を透過した光を、他方の側の投影像表示部材１ｂ（１ａ）の透過型表示部１ｂ２’（１ａ２’）において同じ透過波長特性を持つ領域に投影するように構成すれば、上述したような迷光をカットでき、互いの透過型表示部１ａ２’，１ｂ２’におけるそれぞれ二つの領域（１ａ２1’，１ａ２2’、１ｂ２1’，１ｂ２2’）に投影される夫々の観察像が観察し易くなる。
【００８４】
これと同様の理由で、第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系においては、窓部を兼ねる透過型表示部１ａ２’（１ｂ２’）における直線光軸Ｏに平行な平面Ｔを基準として対称な二つの領域１ａ２1’，１ａ２2’（１ｂ２1’，１ｂ２2’）が、互いに、異なる直線偏光成分を透過する特性を持ち、且つ、一方の側の投影像表示部材１ａ（１ｂ）の窓部において所定の直線偏光成分を持つ領域を透過した光を、他方の側の投影像表示部材１ｂ（１ａ）の透過型表示部１ｂ２’（１ａ２’）において同じ直線偏光成分を持つ領域に投影するように構成（例えば、図５(a)や図５(c)の構成（正立像を結像する構成）の双方向観察対象投影像表示光学系の場合、透過型表示部１ａ２’における領域１ａ２1’及び透過型表示部１ｂ２’における領域１ｂ２1’に、Ｓ偏光成分を透過する特性を持つ膜をコートし、透過型表示部１ａ２’における領域１ａ２2’及び透過型表示部１ｂ２’における領域１ｂ２2’に、Ｐ偏光成分を透過する特性を持つ膜をコートする等）してもよい。
【００８５】
なお、第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系において、窓部を兼ねる透過型表示部１ａ２’（１ｂ２’）における直線光軸Ｏに平行な平面Ｔを基準として対称な二つの領域１ａ２1’，１ａ２2’（１ｂ２1’，１ｂ２2’）が、互いに、異なる波長帯域の光を透過する特性を持ち、且つ、一方の側の投影像表示部材１ａ（１ｂ）の窓部において所定の透過波長特性を持つ領域を透過した光を、他方の側の投影像表示部材１ｂ（１ａ）の透過型表示部１ｂ２’（１ａ２’）において同じ透過波長特性を持つ領域に投影するように構成すると、透過型表示部１ａ２’（１ｂ２’）における領域１ａ２1’（１ｂ２1’）と領域１ａ２2’（１ｂ２2’）との位置関係が１８０度変わるように、直線光軸Ｏを中心として回転させるだけで、例えば、同一の観察対象を異なる波長で観察することも可能となる。
【００８６】
第三実施形態
図６は本発明の第三実施形態にかかる双方向観察対象投影像表示光学系の全体構成を示す光軸に沿う断面図である。図７は第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系における投影像表示部材における窓部と透過型表示部の配置構成を示す説明図で、(a)はその一配置例を示す光軸方向から見た平面図及びその部分拡大図、(b)は他の配置例を示す光軸方向から見た平面図及びその部分拡大図、(c)はさらに他の配置例を示す光軸方向から見た平面図及びその部分拡大図、(d)はさらに他の配置例を示す光軸方向から見た平面図及びその部分拡大図、(e)はさらに他の配置例を示す光軸方向から見た平面図、(f)はさらに他の配置例を示す光軸方向から見た平面図である。図８は第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系の投影像表示部材における窓部と透過型表示部が図７(a)〜図７(d)の配置構成である場合における、観察対象の側から入射する観察対象の一つの光束の径と区分けされる窓部及び透過型表示部の幅との大小関係を概念的に示す光軸に沿う断面図である。図９は第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系における投影光学系の構成を概念的に示す説明図で、(a)は基本構成例を示す光軸に沿う断面図、(b)は一変形例の構成を示す光軸に沿う断面図、(c)は他の変形例の構成を示す光軸に沿う断面図、(d)は(c)の変形例におけるより具体的な一構成例を示す光軸に沿う断面図、(e)はさらに他の変形例として(d)の構成にリレー光学系を加えた構成を示す光軸に沿う断面図である。図１０は第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系の一変形例の全体構成を示す光軸に沿う断面図である。図１１は第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系のさらに他の変形例の全体構成を示す光軸に沿う断面図である。
【００８７】
第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系は、図６に示すように、二つの投影像表示部材１ａ，１ｂと、一つの投影光学系２を一つの直線光軸Ｏ上に有している。
【００８８】
投影像表示部材１ａと投影像表示部材１ｂは、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓ（図６では平面Ｓは直線に見えている）を基準として対称に配置されている。
【００８９】
投影像表示部材１ａ，１ｂは、窓部１ａ１，１ｂ１と透過型表示部１ａ２，１ｂ２とが、それぞれ、異なる領域に設けられている。
ここで、第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系における投影像表示部材における窓部と透過型表示部の配置例を図７(a)〜図７(f)に示す。
図７(a)、図７(b)の例は、基本的な構成例である。図７(a)の例の投影像表示部材１ａ（１ｂ）は、窓部１ａ１（１ｂ１）と透過型表示部１ａ２（１ｂ２）が、多数の縦方向の筋状の領域に交互に設けられている。図７(b)の例の投影像表示部材１ａ（１ｂ）は、窓部１ａ１（１ｂ１）と透過型表示部１ａ２（１ｂ２）が、多数の横方向の筋状の領域に交互に設けられている。
【００９０】
なお、図７(a)及び図７(b)の例の投影像表示部材１ａ（１ｂ）では、各筋状の領域の幅は、図８に示すように、観察対象の側から当該投影像表示部材に入射するときの観察対象の各光束の径に比べて狭いのが好ましい。このようにすると、観察対象から入射する一つの光束全体が透過型表示部に遮られることがなく、観察対象の全領域を投影像として表示することができるようになる。
【００９１】
また、一方の側（例えば、符号Ａで示す側）の投影像表示部材１ａにおける窓部１ａ１と透過型表示部１ａ２の配置を図７(a)のように構成したときに、他方の側（符号Ｂで示す側）の投影像表示部材１ｂにおける窓部１ｂ１と透過型表示部１ｂ２の配置を図７(b)のように構成するように、一方の側の投影像表示部材における窓部と透過型表示部とが設けられている各筋状の領域と、他方の側の投影像表示部材における窓部と透過型表示部とが設けられている各筋状の領域は、筋の方向が互いに垂直となるように配置するのが好ましい。
このようにすると、観察対象の投影像を構成する光束の少なくとも一部を透過型表示部に入射させ易くなるので、観察対象の全領域をより確実に投影像として表示させ易くなる。
【００９２】
図７(c)、図７(d)の例は、それぞれ変形例である。図７(c)、図７(d)の例の投影像表示部材１ａ（１ｂ）は、窓部１ａ１（１ｂ１）と透過型表示部１ａ２（１ｂ２）が、互いに、多数の格子状の領域と、格子状の領域に囲まれた多数の略矩形状の領域とに分かれて設けられている。図７(c)の例では、窓部１ａ１（１ｂ１）が多数の格子状の領域に、透過型表示部１ａ２（１ｂ２）が多数の略矩形状の領域に、それぞれ設けられている。図７(d)の例では、窓部１ａ１（１ｂ１）が多数の略矩形状の領域に、透過型表示部１ａ２（１ｂ２）が多数の格子状の領域に、それぞれ設けられている。
【００９３】
なお、図７(c)及び図７(d)の例の投影像表示部材１ａ（１ｂ）においても、各格子状の領域を構成する格子の幅と、各略矩形状の領域の径は、図８に示すように、いずれも、観察対象の側から当該投影像表示部材に入射するときの該観察対象の各光束の径に比べて狭いのが好ましい。このようにすると、観察対象から入射する一つの光束全体が透過型表示部に遮られることがなく、観察対象の全領域を投影像として表示することができるようになる。
【００９４】
図７(e)の例は、さらに他の変形例である。図７(e)の例の投影像表示部材１ａ（１ｂ）は、窓部１ａ１（１ｂ１）と透過型表示部１ａ２（１ｂ２）が、多数の領域に、ランダムに設けられている。
このようにすると、観察対象の投影像を構成する光束の少なくとも一部を透過型表示部に入射させ易くなるので、観察対象の全領域をより確実に投影像として表示させ易くなる。
【００９５】
図７(f)の例は、さらに他の変形例である。図７(f)の例の投影像表示部材１ａ（１ｂ）は、窓部１ａ１（１ｂ１）と透過型表示部１ａ２（１ｂ２）が、直線光軸Ｏに平行な平面Ｔ（図７(f)では平面Ｔは直線に見えている）を基準として対称な二つの領域に分かれて設けられている。
図７(f)の例の投影像表示部材１ａ（１ｂ）は、図７(a)〜図７(e)の例の投影像表示部材１ａ（１ｂ）に比べて観察対象の視野が狭いが、透過型表示部の領域内に窓部が存在しないため、その半分の視野における観察対象を確実に投影像として表示できる。
【００９６】
投影光学系２は、少なくとも一つの結像レンズ（図６の例では、二つの結像レンズ２ａ，２ｂ）を有し、各投影像表示部材１ａ，１ｂの窓部１ａ１，１ｂ１から入射した一方の側の無限遠に位置する観察対象からの略平行光線を他方の側の投影表示部材１ｂ，１ａの透過型表示部１ｂ２，１ａ２近傍に結像するように構成されている。
【００９７】
ここで、第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系における投影光学系２の構成例を図９(a)〜図９(e)に示す。
図９(a)の例は、基本的な構成例である。図９(a)の例の投影光学系２は、一つの結像レンズ２ａで構成されている。結像レンズ２ａは、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置されている。投影像表示部材１ａ，１ｂは、それぞれ、結像レンズ２ａの両側に、結像レンズ２ａの焦点距離ｆ2分の距離をおいた位置Ｍ１，Ｍ２の近傍に配置されている。そして、図９(a)の例の投影光学系２は、一つの結像レンズ２により、一方の側（符号Ａ（Ｂ）で示す側）の投影像表示部材１ａ（１ｂ）の窓部１ａ１（１ｂ１）から入射した一方の側の無限遠に位置する観察対象からの略平行光線を他方の側の投影表示部材１ｂ（１ａ）の透過型表示部１ｂ２（１ａ２）近傍に結像する。
【００９８】
図９(b)の例は、一変形例である。図９(b)の例の投影光学系２は、二つの結像レンズ２ａ，２ｂで構成されている。結像レンズ２ａ，２ｂは、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置されている。また、結像レンズ２ａと結像レンズ２ｂとの間の距離Ｄは、結像レンズ２ａの焦点距離ｆ2と結像レンズ２ａの焦点距離ｆ2とを合わせた距離（２ｆ2）よりも短くなっている。投影像表示部材１ａ，１ｂは、それぞれ、投影光学系２の両側に、結像レンズ２ａと結像レンズ２ｂとを合成したレンズとしての結像面の位置Ｍ１’，Ｍ２’の近傍に配置されている。そして、図９(b)の例の投影光学系２は、二つの結像レンズ２ａ，２ｂにより、一方の側（符号Ａ（Ｂ）で示す側）の投影像表示部材１ａ（１ｂ）の窓部１ａ１（１ｂ１）から入射した一方の側の無限遠に位置する観察対象からの略平行光線を他方の側の投影表示部材１ｂ（１ａ）の透過型表示部１ｂ２（１ａ２）近傍に結像する。
【００９９】
図９(c)の例は、他の変形例である。図９(c)の例の投影光学系２は、二つの結像レンズ２ａ，２ｂで構成されている。結像レンズ２ａ，２ｂは、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置されている。また、結像レンズ２ａと結像レンズ２ｂとの間の距離Ｄ’は、結像レンズ２ａの焦点距離ｆ2と結像レンズ２ａの焦点距離ｆ2とを合わせた距離（２ｆ2）よりも長くなっている。結像レンズ２ａ（２ｂ）は、入射する略平行光線を略テレセントリックな状態で直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として非対称な中間像位置に結像する。また、結像レンズ２ｂ（２ａ）は、その中簡結像位置から略平行に入射した発散光線を結像する。投影像表示部材１ａ，１ｂは、それぞれ、投影光学系２の両側に、この結像レンズ２ａと結像レンズ２ｂによる最終結像面の位置Ｍ１”，Ｍ２”の近傍に配置されている。そして、図９(c)の例の投影光学系２は、結像レンズ２ａ，２ｂが、一方の側（符号Ａ（Ｂ）で示す側）の投影像表示部材１ａ（１ｂ）の窓部１ａ１（１ｂ１）から入射した一方の側の無限遠に位置する観察対象からの略平行光線を略テレセントリックな状態で中間像位置に結像するとともに、その中間像位置から略平行に入射した発散光線を他方の側の投影表示部材１ｂ（１ａ）の透過型表示部１ｂ２（１ａ２）近傍に結像する。
【０１００】
図９(c)の変形例の具体的な一構成例を図９(d)に示す。図９(d)の例の投影光学系２は、二つの結像レンズ２ａ，２ｂで構成されている。結像レンズ２ａ，２ｂは、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置されている。また、結像レンズ２ａと結像レンズ２ｂとの間の距離Ｄ’は、結像レンズ２ａの焦点距離ｆ2の３倍（３ｆ2）離れている。結像レンズ２ａ（２ｂ）は、入射する略平行光線を略テレセントリックな状態で焦点距離ｆ2離れた中間像位置に結像する。また、結像レンズ２ｂ（２ａ）は、その中簡結像位置から略平行に入射した発散光線を焦点距離ｆ2の２倍（２ｆ2）離れた最終結像面の位置Ｍ１”，Ｍ２”に結像する。投影像表示部材１ａ，１ｂは、それぞれ、投影光学系２の両側に、この結像レンズ２ａと結像レンズ２ｂによる最終結像面の位置Ｍ１”，Ｍ２”の近傍に配置されている。
なお、図９(d)の例は、図９(c)の例の具体的構成の一例を示したものに過ぎない。二つの結像レンズ２ａ，２ｂは、一方の側（符号Ａ（Ｂ）で示す側）の投影像表示部材１ａ（１ｂ）の窓部１ａ１（１ｂ１）から入射した一方の側の無限遠に位置する観察対象からの略平行光線を略テレセントリックな状態で中間像位置に結像させるとともに、その中間像位置から略平行に入射した発散光線を他方の側の投影表示部材１ｂ（１ａ）の透過型表示部１ｂ２（１ａ２）近傍に結像させる構成であれば、どのような配置構成でもよい。
【０１０１】
図９(e)の例は、さらに他の変形例である。図９(d)の例の投影光学系２は、二つの結像レンズ２ａ，２ｂとリレー光学系２ｄとで構成されている。結像レンズ２ａ，２ｂは、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置されている。リレー光学系２ｄは、結像レンズ２ａと結像レンズ２ｂとの間に、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置されている。
なお、リレー光学系２ｄは、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓを基準として対称に配置されたものであれば、個数は問わない。
【０１０２】
また、図９(a)〜図９(d)の例における結像レンズ２ａ，２ｂ、リレー光学系２ｄは、パワーを分担させて収差を抑えるために複数枚のレンズで構成してもよい。図６では、二つの結像レンズ２ａ，２ｂが、それぞれ、一枚のレンズで構成されている。
【０１０３】
第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系の一変形例を図１０に示す。
図１０の例の双方向観察対象投影像表示光学系は、二つの投影像表示部材１ａ，１ｂと、一つの投影光学系２を一つの直線光軸Ｏ上に有している。
【０１０４】
投影像表示部材１ａと投影像表示部材１ｂは、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓ（図１０では平面Ｓは直線に見えている）を基準として対称に配置されている。
【０１０５】
投影像表示部材１ａ（１ｂ）は、窓部１ａ１（１ｂ１）と透過型表示部１ａ２（１ｂ２）が、図７(f)に示したように、直線光軸Ｏに平行な平面Ｔ（図７(f)では平面Ｔは直線に見えている）を基準として対称な二つの領域に分かれて設けられている。また、窓部１ａ１，１ｂ１同士、透過型表示部１ａ２，１ｂ２同士は、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓと直線光軸Ｏとの交点Ｐを基準として対称に配置されている。
また、投影光学系２は、二つの結像レンズ２ａ，２ｂと、リレー光学系２ｄを有している。結像レンズ２ａ（２ｂ）は、二枚のレンズ２ａ1，２ａ2（２ｂ1，２ｂ2）で構成されている。リレー光学系２ｄは、二つのリレーレンズ２ｄ１，２ｄ２を有している。そして、投影光学系２は、投影像表示部材１ａ，１ｂの窓部１ａ１，１ｂ１から入射した一方の側の無限遠に位置する観察対象からの略平行光線を他方の側の投影表示部材１ｂ，１ａの透過型表示部１ｂ２，１ａ２近傍に正立像として結像するように構成されている。
その他の構成は、図６の双方向観察対象投影像表示光学系と略同じである。
【０１０６】
第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系の他の変形例を図１１に示す。
図１１の例の双方向観察対象投影像表示光学系は、二つの投影像表示部材１ａ，１ｂと、一つの投影光学系２を一つの直線光軸Ｏ上に有している。
【０１０７】
投影像表示部材１ａと投影像表示部材１ｂは、直線光軸Ｏに垂直な平面Ｓ（図１１では平面Ｓは直線に見えている）を基準として対称に配置されている。
【０１０８】
投影像表示部材１ａ（１ｂ）は、窓部１ａ１（１ｂ１）と透過型表示部１ａ２（１ｂ２）が、図７(a)〜図７(e)に示したように、それぞれ、多数の異なる領域に設けられている。
また、投影光学系２は、二つの結像レンズ２ａ，２ｂと、リレーレンズ２ｄを有している。結像レンズ２ａ（２ｂ）は、三枚のレンズ２ａ1’，２ａ2’，２ａ3’（２ｂ1’，２ｂ2’，２ｂ3’）で構成されている。リレーレンズ２ｄは、セルフォックレンズ（商標）等の屈折率分布型レンズで構成されている。そして、投影光学系２は、投影像表示部材１ａ，１ｂの窓部１ａ１，１ｂ１から入射した一方の側の無限遠に位置する観察対象からの略平行光線を他方の側の投影表示部材１ｂ，１ａの透過型表示部１ｂ２，１ａ２近傍に正立像として結像するように構成されている。
その他の構成は、図６の双方向観察対象投影像表示光学系と略同じである。
【０１０９】
その他、図６中、３は鏡筒部である。鏡筒部３は、中央部が中空の筒状に形成されていて投影光学系２を保持するとともに、その両端が球面状に形成されていて投影像表示部材１ａ，１ｂと接続している。
【０１１０】
このように構成された第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系の作用効果について説明する。なお、説明の便宜上、投影像表示部材１ａ，１ｂは図７(a)に示すように構成され、投影光学系２は図９(c)に示すように構成されているものとする。
符号Ａの側の無限遠に位置する観察対象から投影像表示部材１ａに入射した略平行光線のうち、投影像表示部材１ａの窓部１ａ１を通る光が、投影光学系２の結像レンズ２ａに入射する。結像レンズ２ａは、入射した光を中間像位置にテレセントリックな状態で結像する。次いで、結像レンズ２ｂが、中間像位置から略平行に入射した発散光線を他方の側の投影表示部材１ｂの透過型表示部１ｂ２近傍に結像させる。これにより、符号Ｂに示す側の観察者は、符号Ａに示す側の無限遠に位置する観察対象を、透過型表示部１ｂ２に表示された投影像によって観察できる。
【０１１１】
一方、符号Ｂの側の無限遠に位置する観察対象から投影像表示部材１ｂに入射した略平行光線のうち、投影像表示部材１ｂの窓部１ｂ１を通る光が、投影光学系２の結像レンズ２ｂに入射する。結像レンズ２ｂは、入射した光を中間像位置にテレセントリックな状態で結像する。次いで、結像レンズ２ａが、中間像位置から略平行に入射した発散光線を他方の側の投影表示部材１ａの透過型表示部１ａ２近傍に結像させる。これにより、符号Ａに示す側の観察者は、符号Ｂに示す側の無限遠に位置する観察対象を、透過型表示部１ａ２に表示された投影像によって観察できる。
【０１１２】
従って、第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系によれば、撮像素子や電気的な画像伝送手段を用いることなく、簡単な構成で、壁やその他の遮蔽物によって観察視野が遮られた二つの場所に位置する人間が、互いに、覗き込むことなく相手側の観察対象投影像を観察することが可能となる。
また、第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系によれば、第一実施形態のような広角観察光学系を用いないので、その分、構成をさらに簡素化できる。
【０１１３】
なお、第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系においては、各投影像表示部材１ａ，１ｂは、球面形状以外の曲面形状に形成されていてもよい。また、ある程度の大きさを許容できる観察環境下での用途であれば、各投影像表示部材１ａ，１ｂは、平面形状に形成されていてもよい。
また、第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系においては、各投影像表示部材１ａ，１ｂを、空気圧を介して収縮・膨張可能に構成し、膨張することにより球形となるようにしてもよい。その場合には、第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系は、広角観察光学系を用いないので、第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系のように、広角観察光学系の光軸が直線光軸からずれないように投影光学系２を保持する鏡筒部３と広角観察光学系を接続する透明のワイヤー部材等を用いなくて済む。
【０１１４】
また、第三実施形態の双方向観察対象投影光学系においては、窓部１ａ１（１ｂ１）と透過型表示部１ａ２（１ｂ２）とを異なる領域に設けたので、観察対象が第二実施例の双方向観察対象投影光学系のように、投影像表示部材の窓部に位置するものに限定されず、無限遠に位置する観察対象を観察することができる。
【０１１５】
また、第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系においては、例えば、透過型表示部１ａ２に青色波長のみを透過する特性を持つ膜をコートし、透過型表示部１ｂ２に緑色波長のみを透過する特性を持つ膜をコートする等、投影像表示部材１ａの透過型表示部１ａ２と、投影像表示部材１ｂの透過型表示部１ｂ２は、互いに、異なる波長帯域の光を透過する特性を持つように構成するのが好ましい。
【０１１６】
第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系においては、投影光学系２を介して例えば、他方の側（例えば、符号Ｂで示す側）の投影像表示部材１ｂに投影させる対象は、投影像表示部材１ａの窓部１ａ１から投影光学系２に入射した、無限遠に位置する一方の側（符号Ａで示す側）の観察対象の像である。このような場合において、一方の側（符号Ａで示す側）からの光が投影像表示部材１ａの窓部１ａ１に隣接する透過型表示部１ａ２から内部に入射して投影光学系２に入射すると、迷光となって、他方の側（例えば、符号Ｂで示す側）の投影像表示部材１ｂに投影する無限遠に位置する一方の側（符号Ａで示す側）の観察対象の像が観察し難くなる。
しかるに、投影像表示部材１ａの透過型表示部１ａ２と、投影像表示部材１ｂの透過型表示部１ｂ２を、互いに、異なる波長帯域の光を透過する特性を持つように構成すれば、上記のような迷光をカットでき、互いの透過型表示部１ａ２，１ｂ２に投影される観察像が観察し易くなる。
【０１１７】
これと同様の理由で、第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系においては、二つの投影像表示部材の透過型表示部は、互いに、異なる直線偏光成分を透過する特性を持つように構成（例えば、透過型表示部１ａ２にＳ偏光のみを透過する特性の膜をコートし、透過型表示部１ｂ２にＰ偏光のみを透過する特性の膜をコートする等）してもよい。
【０１１８】
なお、第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系において、投影像表示部材１ａの透過型表示部１ａ２と、投影像表示部材１ｂの透過型表示部１ｂ２は、互いに、異なる波長帯域の光を透過する特性を持つように構成すると、透過型表示部１ａと透過型表示部１ｂとの位置関係が１８０度変わるように双方向観察対象投影像表示光学系の向きを逆転させるだけで、例えば、同一の観察対象を異なる波長で観察することも可能となる。
【０１１９】
なお、図１〜図１１の双方向観察対象投影像表示光学系では、各光学部材が屈曲しない直線光軸Ｏ上に配置された構成のものを示したが、第一実施形態〜第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系は、反射部材を介して光路を折り曲げた構成とする等、各光学部材が屈曲した直線光軸Ｏ上に配置された構成であってもよい。
【０１２０】
次に、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系を用いた装置及び構造の例を以下の実施形態で説明する。
第四実施形態
図１２は本発明の第四実施形態にかかる双方向観察対象投影像表示光学系を用いた救助用観察装置を示す説明図であり、(a)は一構成例を示す図、(b)は他の構成例を示す図である。図１３は図１２(a)に示す双方向観察対象投影像表示光学系を用いた救助用観察装置の使用状態を示す説明図である。
図１２(a)に示す第四実施形態の一構成例にかかる双方向観察対象投影像表示光学系を用いた救助用観察装置は、双方向観察対象投影像表示光学系１１と、把持部１２と、照明手段１３を備えている。
双方向観察対象投影像表示光学系１１は、図１に示した第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系と基本的な構成は同じである。なお、投影光学系２におけるレンズ２ｃn（ｎ：１，２・・・）は、一方の側の観察対象の正立像を他方の側に配置された投影像表示部材の透過型表示部に投影するように、複数個設けられている。
把持部１２は、図１に示した第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系における鏡筒部３に相当し、把持可能な中空の棒状に形成され、その内部に投影光学系２を備えると共にその両端に投影像表示部材１ａ，１ｂを備えている。
照明手段１３は、一方の側に配置された光源部１３ａと、導光手段１３ｂを備えている。導光手段１３ｂは、一端が光源部１３ａに接続し、他端が二股に分かれたライトガイドファイバ１３ｂ１と、ライトガイドファイバ１３ｂ１の各他端に配置された照明レンズ１３ｂ２1，１３ｂ２2で構成されており、光源部１３ａからの照明光を両側の観察対象に導くようになっている。
【０１２１】
このように構成された図１２(a)に示す双方向観察対象投影像表示光学系を用いた救助用観察装置は、災害時において、図１３に示すように、捜索・救助者１４が、把持部１２の一端を把持しながら、遮蔽物１６に塞がれた狭い隙間に遮蔽物１６の外側から挿し込む。そして、投影像表示部材１ｂの透過型表示部１ｂ２に投影された像を観察することで、内部の被災者１５の有無や被災者１５の状態を確認することができる。内部の被災者１５は、透過型表示部１ａに投影された救助者１４を確認することができ、元気づけられる。
なお、視界が暗い場合は、照明手段１３を介して観察対象を照明する（図１３では便宜上図示省略してある）。
【０１２２】
図１２(b)に示す他の構成例にかかる双方向観察対象投影像表示光学系を用いた救助用観察装置は、双方向観察対象投影像表示光学系１１’と、把持部１２と、照明手段１３と、空気圧供給手段１７と、連通部材１８を備えている。
双方向観察対象投影像表示光学系１１’は、図１に示した第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系において、投影像表示部材１ａ，１ｂの透過型表示部１ａ２，１ｂ２が、空気圧を介して収縮・膨張可能な素材（例えば、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂）を用いて、膨張することにより球形となるように構成されている。投影像表示部材１ａ，１ｂの透過型表示部１ａ２，１ｂ２は、初期段階では、収縮している。
照明手段１３は、図１２(a)の例と同様、一方の側に配置された光源部１３ａと、導光手段１３ｂを備えている。
空気圧供給手段１７は、光源部１３ａを備えた側と同じ側に配置されている。連通部材１８は、空気圧供給手段１７と両側の投影像表示部材１ａ，１ｂの透過型表示部１ａ２，１ｂ２の内部とを連通させる管状部材で構成されている。
また、透明のワイヤー部材１９が、投影光学系２を保持する鏡筒部（即ち、把持部１２）の内部と広角観察光学系１ｃ１，１ｄ１を接続しており、窓部１ａ１，１ｂ１に備わる広角観察光学系１ｃ１，１ｄ１が、その自重により、光軸が直線光軸Ｏからずれるのを防いでいる。
【０１２３】
このように構成された図１２(b)に示す双方向観察対象投影像表示光学系を用いた救助用観察装置は、災害時において、図１３に示したのと同様、捜索・救助者が、把持部１２の一端を把持しながら、遮蔽物１６に塞がれた狭い隙間に遮蔽物１６の外側から挿し込む。このとき、図１２(a)の例の双方向観察対象投影像表示光学系を用いた救助用観察装置は、投影像表示材１ａ，１ｂの透過型表示部１ａ２，１ｂ２が収縮しているので、図１２(a)に示す例のものよりもさらに狭い隙間に挿し込み易い。次いで、空気圧供給手段１４を用いて、投影像表示部材１ａ，１ｂの内部に空気を供給し、透過型表示部１ａ２，１ｂ２を球形に膨張させる。そして、投影像表示部材１ｂの透過型表示部１ｂ２に投影された像を観察することで、内部の被災者１５の有無や被災者１５の状態を観察することができる。内部の被災者１５は、透過型表示部１ａに投影された救助者１４を確認することができ、元気づけられる。
なお、視界が暗い場合は、照明手段１３を介して観察対象を照明する。
図１２(b)の双方向観察対象投影像表示光学系を用いた救助用観察装置によれば、透過型表示部を収縮・膨張させることができるので、より狭い隙間から挿し込むことができ、その分、より広範囲で捜索・救助に使用することができる。
【０１２４】
なお、図１２(a)、図１２(b)の例では、双方向観察対象投影像表示光学系に、第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系と基本的な構成が同じものを用いたが、もちろん、第二実施形態や第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系と基本的な構成が同じものを用いてもよい。
図１２(a)、図１２(b)の例の双方向観察対象投影像表示光学系として、第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系と基本的構成が同じものを用いた場合には、被災者が被災者側の透過型表示部を手で触ることにより、救助者は救助者側の透過型表示部に投影された被災者の手を確認することで、被災者の生存を確認することができる。あるいは、救助者が救助者側の透過型表示部近傍に顔を近づけることにより、被災者が被災者側の透過型表示部に投影された救助者の顔を確認することで、元気づけられる。
【０１２５】
図１２(a)、図１２(b)の例の双方向観察対象投影像表示光学系として、第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系と基本的構成が同じものを用いた場合には、救助者は双方向観察対象投影像表示光学系から離れて位置する被災者を発見し易くなる。
【０１２６】
また、図１２(a)、図１２(b)の例の双方向観察対象投影像表示光学系として、第二実施形態や第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系と基本的な構成が同じものを用いた場合には、広角観察光学系が不要となり、救助装置としてのコストを下げることができる。また、広角観察光学系が不要であることによって、透過型表示部を収縮・膨張可能に構成する場合において、透明のワイヤー部材を投影光学系２を保持する鏡筒部と広角観察光学系とに接続する必要がなくて済み、構成を簡素化できる。
【０１２７】
第五実施形態
図１４は本発明の第五実施形態にかかる双方向観察対象投影像表示光学系を用いた壁面で隔離された領域における双方向観察対象観察構造の構成を示す説明図である。
第五実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系を用いた壁面で隔離された領域における双方向観察対象観察構造は、双方向観察対象投影像表示光学系２１と、壁面２２とで構成されている。
双方向観察対象投影像表示光学系２１は、第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系と基本的な構成は同じである。なお、投影像表示部材１ａ，１ｂの透過型表示部１ａ２，１ｂ２は、壁面２２と面一となるように、平面に形成されている。
壁面２２は、建造物の内部空間を隔てており、その内部に投影光学系２を備えた貫通孔部２２ａが形成され、且つ、貫通孔部２２ａの両端において投影像表示部材１ａ，１ｂが接続されている。
【０１２８】
このように構成された双方向観察対象投影像表示光学系を用いた壁面で隔離された領域における双方向観察対象観察構造によれば、例えば、一人暮らしの高齢者が生活する集合住宅における隣り合う室内において、互いに、各部屋に出向くことなく、透過型表示部を観察することで、健康状態を把握し、病気等を早急に発見することができ、さらには孤独死等を防止することができる。
隣り合う住居の壁面は、通常、窓が備えられていない。窓を設ければ、互いの健康状態等を確認することはできるが、プライバシーが全く保持されなくなってしまう。
しかるに、第五実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系を用いた壁面で隔離された領域における双方向観察対象観察構造において、互いの透過型表示部に互いの気配がぼんやりとわかる程度の像が投影されるように構成すれば、プライバシーも保持できる。
【０１２９】
また、第五実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系を用いた壁面で隔離された領域における双方向観察対象観察構造は、この他にも、例えば、放射性物質や細菌等を備えた室内や、スタジオ、冷凍庫など、厚い壁で覆われた実内の内部と外部とで内部の作業者と外部の監視者や、カラオケ等の個室遊戯施設における客と従業員との間における肉眼によるコミュニケーションをとる等、幅広い用途に有用である。
【０１３０】
なお、図１４の例では、双方向観察対象投影像表示光学系に、第一実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系と基本的な構成が同じものを用いたが、もちろん、第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系と基本的な構成が同じものを用いてもよい。
図１４の例の双方向観察対象投影像表示光学系として、第三実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系と基本的な構成が同じものを用いた場合には、広角観察光学系が不要となり、コストを下げることができる。
【０１３１】
第六実施形態
図１５は本発明の第六実施形態にかかる双方向観察対象投影像表示光学系を用いた壁面で隔離された領域における双方向観察対象観察構造を示す説明図で、(a)は全体構成を示す図、(b)は意思表示部材の説明図である。図１６は第六実施形態にかかる双方向観察対象投影像表示光学系を用いた壁面で隔離された領域における双方向観察対象観察構造の具体的な使用状態の一例を示す説明図である。
第六実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系を用いた壁面で隔離された領域における双方向観察対象観察構造は、双方向観察対象投影像表示光学系３１と、壁面３２と、意思表示部材３３とで構成されている。
双方向観察対象投影像表示光学系３１は、第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系と基本的な構成は同じである。
壁面３２は、建造物の内部空間を隔てており、その内部に投影光学系２を備えた貫通孔部３２ａが形成され、且つ、貫通孔部３２ａの両端において投影像表示部材１ａ，１ｂが接続されている。
意思表示部材３３は、各投影像表示部材の窓部を兼ねる透過型表示部１ａ２’（１ｂ２’）における直線光軸Ｏに平行な平面Ｔ（図１５(a)，(b)では平面Ｔは直線に見えている）を基準として対称な二つの領域１ａ２1’，１ａ２2’（１ｂ２1’，１ｂ２2’）に対し密着及び離脱可能に備えられ、窓部と対面する側の面に、例えば、図１５(b)に示すような意思表示情報が記載されている。
密着及び離脱可能にする手段としては、意思表示部材３３を投影像表示部材１ａ（１ｂ）の当該領域に被せる構成や、意思表示部材３３と投影像表示部材１ａ（１ｂ）とに係着部材を設ける構成等、どのような構成でもよい。
【０１３２】
このように構成された第六実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系を用いた壁面で隔離された領域における双方向観察対象観察構造によれば、公衆のトイレや公衆の化粧室、公衆の着替え室等において、その室内を利用している人間と、室外において利用を待つ人間とが、声や音を立てることなく、プライバシーを最大限に尊重した状態で、互いの意思の疎通を図ることができる。
例えば、図１６に示すように、室内において利用者が、”利用中”のメッセージが記載された意思表示部材３３を投影像表示部材の窓部における所定の領域に密着させる。これにより、室外において利用を待つ人間に、投影像表示部材の透過型表示部に投影された”利用中”のメッセージを見させることで”利用中”であることを認識させることができる。一方、室外において使用を待つ人間が、例えば、”待機中”のメッセージが記載された意思表示部材３３を投影像表示部材の窓部における所定の領域に密着させる。これにより、室内において使用している人間に、投影像表示部材の透過型表示部に投影された”待機中”のメッセージを見させることで”待機中”であることを認識させて、室内の利用について交代を促すことができる。
【０１３３】
また、第六実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系を用いた壁面で隔離された領域における双方向観察対象観察構造によれば、双方向観察対象投影像表示光学系３１は、第二実施形態の双方向観察対象投影像表示光学系と基本的な構成を同じにしており、互いに一方の側の投影像表示部材１ａ，１ｂの窓部から離れた位置の観察対象は、他方の側の投影像表示部材１ｂ，１ａの透過型表示部１ｂ２’，１ａ２’には結像した状態では投影されない。このため、室内における利用者のプライバシーは外部の人間に対して守られる。
【０１３４】
以上、第四実施形態から第六実施形態において、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系を用いた装置の例を説明したが、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系は、これらの装置に用途が限定されるものではない。例えば、図１２に示した救助用観察装置と同様の構成を、図１７に示すように、ジェット機のエンジンルームの内部における互いに離れた部位を二人で観察するための観察装置として用いても良い。詳しい使用法としては、一方の観察者が他方の狭窄部位を観察し終えた後に、向きを変えずに他方の観察者に手渡す。他方の観察者は一方の側の狭窄部位を観察する。このようにすれば、狭窄部位の点検を一つの装置を用いて双方向から行うことができ点検の作業効率が向上する。なお、図１７において、４１は双方向観察対象投影像表示光学系、４２はジェットエンジン、４２ａは空気を導入するファン、４２ｂは導入した空気を圧縮する圧縮機、４２ｃは圧縮した空気を燃料を混合して燃焼させる燃焼器、４２ｄは燃焼器で発生したガスを用いてファン４２ａ、圧縮機４２ｂを駆動するタービン、４２ｅは排気にさらに燃料を付加して再燃焼させるアフタバーナである。
【０１３５】
あるいは、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系は、一方の側と他方の側とで異なる波長を観察できるように構成したものを一人での観察に用いても有用である。そのようにした場合には、例えば、同一対象に対し光学系の向きを変えるだけで一人で複数の波長観察をすることができる。
【０１３６】
その他、本発明の双方向観察対象投影像表示光学系は、双方向から観察を行うことが必要な用途に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明の双方向観察対象投影像表示光学系は、例えば、壁やその他の遮蔽物によって観察視野が遮られた二つの場所に位置する観察者が互いに相手側の観察対象投影像を観察することが求められる分野に有用である。
【符号の説明】
【０１３８】
１ａ、１ｂ              投影像表示部材
１ａ１、１ｂ１          窓部
１ａ２、１ｂ２、１ａ２’、１ｂ２’          透過型表示部
１ａ２1’、１ａ２2’、１ｂ２1’、１ｂ２2’   領域
１ｃ１、１ｄ１          広角観察光学系
２                      投影光学系
２ａ、２ｂ              結像レンズ
２ａ1、２ａ2、２ｂ1、２ｂ2、２ａ１’、２ａ２’、２ａ３’、２ｂ１’、２ｂ２’、２ｂ３’                  レンズ
２ｃ                    第一の集光光学系
２ｃ1、２ｃ2、２ｃ3、２ｃ4、２ｃ5、２ｃ6      レンズ
２ｃ’                  第二の集光光学系
２ｄ，２ｄ1，２ｄ2      リレー光学系
１１、１１’、２１、３１、４１               双方向観察対象投影像表示光学系
１２                    把持部
１３                    照明手段
１３ａ                  光源部
１３ｂ                  導光手段
１３ｂ１                ライトガイドファイバ
１３ｂ２1、１３ｂ２2    照明レンズ
１４                    捜索・救助者
１５                    被災者
１６                    遮蔽物
１７                    空気圧供給手段
１８                    連通部材
１９                    ワイヤー部材
２２、３２              壁面
２２ａ、３２ａ          貫通孔部
３３                    意思表示部材
４２                    ジェットエンジン
４２ａ                  ファン            
４２ｂ                  圧縮機
４２ｃ                  燃焼器
４２ｄ                  タービン
４２ｅ                  アフタバーナ
５０                    内視鏡装置
５１                    内視鏡
５１ａ                  レンズ
５１ｂ                  撮像素子
５２                    画像処理装置
５３                    画像表示装置
６０                    ＣＣＤカメラ装置
６１                    把持棒
６２                    カメラ部
６３                    テレビジョン受像機
６４                    ケーブル
７０                    ドアホンカメラシステム
７１                    ドアホンカメラシステム子機
７１ａ                  撮像手段
７１ｂ                  モニターテレビジョン受像機
７１ｃ                  送話手段
７１ｄ                  受話手段
７２                    ドアホンカメラシステム親機
７２ａ                  撮像手段
７２ｂ                  モニターテレビジョン受像機
７２ｃ                  送話手段
７２ｄ                  受話手段
７３                    ケーブル
【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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