Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7818285B2 - aerial projection device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7818285B2 - aerial projection device - Google Patents

aerial projection device

Info

Publication number
JP7818285B2
JP7818285B2 JP2023532029A JP2023532029A JP7818285B2 JP 7818285 B2 JP7818285 B2 JP 7818285B2 JP 2023532029 A JP2023532029 A JP 2023532029A JP 2023532029 A JP2023532029 A JP 2023532029A JP 7818285 B2 JP7818285 B2 JP 7818285B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
light
screen
half mirror
hologram
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2023532029A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2023277080A1 (en
Inventor
直樹 ▲高▼田
好洸 小田
康平 鈴木
嘉軌 森口
隆史 山崎
永久 三谷
十内 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kochi University NUC
Original Assignee
Kochi University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kochi University NUC filed Critical Kochi University NUC
Publication of JPWO2023277080A1 publication Critical patent/JPWO2023277080A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7818285B2 publication Critical patent/JP7818285B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/50Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a three-dimensional [3D] volume, e.g. voxels
    • G02B30/56Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a three-dimensional [3D] volume, e.g. voxels by projecting aerial or floating images

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Description

本発明は空中投影装置に関するものである。 The present invention relates to an aerial projection device.

感染症の感染予防等のためにエレベータ等のボタンを非接触タイプとすべく、空中にボタンの画像を結像できる空中投影装置、或いは教育やゲーム等のために空中に所定の画像を結像できる空中投影装置が望まれている。このような空中投影装置としては、例えば、下記特許文献1に、表示デバイスに表示された画像を空中に投影できる空中画像形成装置が記載されている。この空中画像形成装置は、表示デバイスから出力された光が、ビームスプリッタにより再帰性反射シートの方向に反射され、この再帰性反射シートで再帰性反射された光はビームスプリッタを透過して空中で結像するものである。また、下記特許文献2にも、画像表示ユニットに表示された画像を空中に結像できる空間表示装置が記載されている。この空間表示装置は、画像表示ユニットから出力された光は、選択反射膜により再帰性反射材の方向に反射され、再帰性反射材で再帰性反射され、選択反射膜を透過して空中で結像するものである。 There is a demand for aerial projection devices that can project images of buttons in the air, such as those used to make elevators and other facilities contactless to prevent the spread of infectious diseases, or that can project predetermined images in the air for educational or gaming purposes. For example, Patent Document 1 listed below describes an aerial image forming device that can project an image displayed on a display device into the air. In this aerial image forming device, light output from the display device is reflected by a beam splitter toward a retroreflective sheet, and the light retroreflected by this retroreflective sheet passes through the beam splitter to form an image in the air. Patent Document 2 listed below also describes a spatial display device that can project an image displayed on an image display unit into the air. In this spatial display device, light output from the image display unit is reflected by a selective reflective film toward a retroreflective material, is retroreflected by the retroreflective material, and passes through the selective reflective film to form an image in the air.

特開2019-207574号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-207574 特開2018-92000号公報JP 2018-92000 A

前述した特許文献1、2に記載された空中画像形成装置や空間表示装置によれば、表示デバイスや画像表示ユニットに表示された画像を空中に表示できる。しかしながら、表示デバイスや画像表示ユニットからは、特許文献2に記載されているように、立体的な位置情報を有する画像光を出射することを要し、その構造は複雑なものとなる。例えば、特許文献2の画像表示ユニットは、液晶表示パネル等の表示パネルの表示面にマイクロレンズアレイが配列されたものである。このような複雑構造の画像表示手段を用いた空中画像形成装置や空間表示装置は全体が複雑化する。 The aerial image forming devices and spatial display devices described in the aforementioned Patent Documents 1 and 2 allow images displayed on a display device or image display unit to be displayed in mid-air. However, as described in Patent Document 2, the display device or image display unit is required to emit image light containing three-dimensional position information, resulting in a complex structure. For example, the image display unit in Patent Document 2 has a microlens array arranged on the display surface of a display panel such as a liquid crystal display panel. Aerial image forming devices and spatial display devices that use image display means with such a complex structure tend to be complex overall.

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、簡単な構造の画像表示手段を用いて空中に画像を表示できる空中投影装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide an aerial projection device that can display images in the air using an image display means with a simple structure.

前記の目的を達成するためになされた本発明に係る空中投影装置は、照射された平行光が所定像のホログラムの干渉情報に基づいて回折された回折光が射出されるホログラフィックプロジェクタ部と、前記回折光が照射されて前記所定像が投影されるスクリーンと、前記回折光のうち前記スクリーンを透過し拡散した透過拡散光が照射される位置に、前記スクリーンに照射される前記回折光に対して傾斜して設置されているハーフミラーと、前記ハーフミラーの透過光又は反射光が照射される再帰性反射素子とから成る投影部とで構成され、前記透過拡散光の前記ハーフミラーの透過光又は反射光が前記再帰性反射素子で再帰性反射されて元の入射経路に沿って逆方向に射出して前記ハーフミラーで反射した反射光又は前記ハーフミラーを透過した透過光により、前記所定像の実像が前記ハーフミラーの一面側の空中に結像されることを特徴とするものである。 The aerial projection device of the present invention, which has been devised to achieve the above-mentioned objectives, comprises a holographic projector unit that emits diffracted light obtained by diffracting irradiated parallel light based on interference information of a hologram of a predetermined image; a screen onto which the diffracted light is irradiated and the predetermined image is projected; a projection unit that comprises a half mirror that is installed at an angle relative to the diffracted light irradiated onto the screen and at a position where transmitted diffused light that has passed through the screen and diffused is irradiated; and a retroreflection element onto which the transmitted light or reflected light from the half mirror is irradiated. The transmitted or reflected light from the half mirror of the transmitted diffused light is retroreflected by the retroreflection element and emitted in the opposite direction along the original incident path, and a real image of the predetermined image is formed in the air on one side of the half mirror by the reflected light reflected by the half mirror or the transmitted light that has passed through the half mirror.

前記実像がぼやけて見えるように、前記スクリーンが前記ホログラムの干渉情報に基づいて投影される所定位置よりも前方又は後方の位置に配置されていることにより、空中投影装置の表現幅を広げることができる。 By positioning the screen in front of or behind the specified position where the real image is projected based on the interference information of the hologram so that the real image appears blurred, the range of expression of the aerial projection device can be expanded.

前記再帰性反射素子の鏡面反射により、前記ハーフミラーの他面側に視認される前記実像に対応する虚像が視野外に移動するように前記再帰性反射素子が傾斜されていることにより、実像が明瞭に視認できる。 The retroreflective element is tilted so that the virtual image corresponding to the real image visible on the other side of the half mirror moves out of the field of view due to specular reflection from the retroreflective element, allowing the real image to be clearly visible.

前記ホログラフィックプロジェクタ部から、少なくとも二つの所定像の各ホログラムの干渉情報に基づいて回折された回折光が射出され、前記所定像の一方の前記干渉情報に基づく回折光より、前記スクリーンに照射されて前記ハーフミラー及び前記再帰性反射素子を経由して空中に結像される前記所定像の一方の実像に併せて、前記所定像の他方の前記干渉情報に基づく回折光が前記スクリーンに照射されることなく前記ハーフミラーを透過して前記再帰性反射素子の再帰性反射光射出面に照射されて、前記所定像の他方が投影されると共に、前記再帰性反射光射出面から射出された再帰性反射光の前記ハーフミラーでの反射光により、前記ハーフミラーの反射面と反対面側の空中に前記所定像の他方の虚像が視認できることにより、実像と虚像とを同時に認識できる。 The holographic projector unit emits diffracted light based on the interference information of each hologram of at least two predetermined images. The diffracted light based on the interference information of one of the predetermined images is irradiated onto the screen and projected into the air via the half mirror and the retroreflective element, forming a real image of one of the predetermined images. The diffracted light based on the interference information of the other of the predetermined images passes through the half mirror without being irradiated onto the screen and is irradiated onto the retroreflective light emission surface of the retroreflective element, projecting the other of the predetermined images. At the same time, the retroreflective light emitted from the retroreflective light emission surface is reflected by the half mirror, creating a virtual image of the other of the predetermined images in the air on the side opposite the reflective surface of the half mirror, allowing the real and virtual images to be recognized simultaneously.

前記実像及び/又は前記虚像がぼやけて見えるように、前記スクリーン及び/又は前記再帰性反射素子が前記ホログラムの干渉情報に基づいて投影される所定位置よりも前方又は後方の位置に配置されていることにより、実像及び虚像の一方又は両方をぼけて見えるようにでき、空中投影装置の表現幅を更に広げることができる。 By positioning the screen and/or the retroreflective element in a position forward or rearward of the predetermined position where the real image and/or virtual image are projected based on the interference information of the hologram so that the real image and/or virtual image appear blurred, one or both of the real image and virtual image can be made to appear blurred, further expanding the range of expression of the aerial projection device.

前記スクリーンが、立体スクリーンであることにより、空中に立体像を結像できる。 The screen is a stereoscopic screen, allowing a three-dimensional image to be formed in the air.

前記スクリーンが、和紙又は不織布で形成されていることにより、立体スクリーン等のスクリーンを簡単に形成できる The screen is made of Japanese paper or nonwoven fabric, making it easy to create screens such as three-dimensional screens.

前記ハーフミラーと前記スクリーンとの組み合わせが少なくとも二対設けられ、前記二対の組み合わせが、前記ハーフミラーの各々の同一面側の空中に前記実像が結像するように所定間隔を置いて直列に設置されていることにより、複雑な実像を空中に結像させることができる。 At least two pairs of combinations of the half mirror and the screen are provided, and the two pairs are installed in series at a predetermined interval so that the real image is formed in the air on the same side of each of the half mirrors, thereby making it possible to form a complex real image in the air.

前記ハーフミラーの各々の同一面側の空中に結像した前記実像の少なくとも一方が前記ハーフミラーに対して接離方向に移動するように、前記実像の一方に対応する投影像が前記ホログラフィックプロジェクタ部から投影される前記スクリーンが前記ハーフミラーに対して接離方向に移動可能に設けられていることによって、スクリーンをハーフミラーに対して接離方向に移動することにより、実像同士を接離又は重ねたり、実像の一方を実像の他方の後側とするような動きを付与できる。 The screen onto which the projected image corresponding to one of the real images formed in the air on the same side of each of the half mirrors is projected from the holographic projector unit is movable in a direction toward or away from the half mirror so that at least one of the real images moves toward or away from the half mirror.By moving the screen in a direction toward or away from the half mirror, the real images can be moved toward or away from each other or one real image can be made to move behind the other real image.

前記ホログラムが、計算機合成ホログラムであって、前記平行光を前記計算機合成ホログラムの干渉情報に基づいて回折光に変調する空間光変調器が設けられていることにより、所望のホログラムを簡単に作成でき好ましい。 It is preferable that the hologram is a computer-generated hologram and a spatial light modulator is provided that modulates the parallel light into diffracted light based on the interference information of the computer-generated hologram, as this makes it easy to create the desired hologram.

前記計算機合成ホログラムが、振幅ホログラムであって、前記振幅ホログラムが下記数式(1)
に基づいて計算されていることにより、振幅ホログラムの計算速度を高めることができる。
The computer-generated hologram is an amplitude hologram, and the amplitude hologram is expressed by the following formula (1):
The calculation speed of the amplitude hologram can be increased by calculating based on

前記計算機合成ホログラムが、位相ホログラムであって、前記位相ホログラムが下記数式(2)
に基づいて計算されていることにより、位相ホログラムの計算速度を高めることができる。
The computer-generated hologram is a phase hologram, and the phase hologram is expressed by the following formula (2):
Since the calculation is based on the above, the calculation speed of the phase hologram can be increased.

本発明に係る空中投影装置は、画像表示手段を、所定像の干渉情報が記録されたホログラムと、このホログラムの干渉情報に基づいて回折された回折光を照射し、所定像が投影される透光性と拡散性とを併せ有するスクリーンとから成る簡単な構造とすることができ、装置全体としても簡単な構造にできる。 The aerial projection device of the present invention can have a simple structure in which the image display means consists of a hologram on which interference information of a predetermined image is recorded, and a screen that has both translucent and diffusive properties and onto which the predetermined image is projected by irradiating diffracted light based on the interference information of this hologram, thereby allowing the device as a whole to have a simple structure.

本発明を適用する空中投影装置を説明する略線図である。1 is a schematic diagram illustrating an aerial projection device to which the present invention is applied. 本発明を適用する他の空中投影装置を説明する略線図である。10 is a schematic diagram illustrating another aerial projection device to which the present invention is applied. FIG. 本発明を適用する他の空中投影装置を説明する略線図である。10 is a schematic diagram illustrating another aerial projection device to which the present invention is applied. FIG. 本発明を適用する他の空中投影装置であって、スクリーンの位置を移動したときの実像の状態を説明する説明図である。10 is an explanatory diagram illustrating the state of a real image when the position of the screen is moved in another aerial projection device to which the present invention is applied. FIG. 発明を適用する他の空中投影装置であって、再帰性反射素子を傾斜したとき、実像に対応して視認される虚像の移動を説明する説明図である。10 is an explanatory diagram illustrating the movement of a virtual image that is visually recognized in correspondence with a real image when the retroreflective element is tilted in another aerial projection device to which the present invention is applied. FIG. 本発明を適用する他の空中投影装置であって、実像と虚像とを同時に視認できる空中投影装置を説明する略線図である。10 is a schematic diagram illustrating another aerial projection device to which the present invention is applied, in which a real image and a virtual image can be simultaneously viewed. FIG. 本発明を適用する、実像と虚像とを同時に視認できる空中投影装置であって、再帰性反射シートを移動したときの実像と虚像との状態を説明する略線図である。1 is a schematic diagram illustrating the state of a real image and a virtual image when a retroreflective sheet is moved in an aerial projection device to which the present invention is applied, in which a real image and a virtual image can be simultaneously viewed. 本発明を適用する、実像と虚像とを同時に視認できる空中投影装置であって、平面状のスクリーンを用いたときの再帰性反射シートを分割して配置した状態を説明する略線図である。1 is a schematic diagram illustrating an aerial projection device to which the present invention is applied, in which a real image and a virtual image can be simultaneously viewed, in which a retroreflective sheet is divided and arranged when a flat screen is used. FIG. 本発明を適用する、立体スクリーンを用いて実像と虚像とを同時に視認できる空中投影装置であって、再帰性反射シートを分割して配置した状態を説明する略線図である。1 is a schematic diagram illustrating an aerial projection device to which the present invention is applied, in which a real image and a virtual image can be simultaneously viewed using a three-dimensional screen, in which a retroreflective sheet is divided and arranged. スクリーンに用いる材料の可視光の透過率及び拡散率の測定装置を説明する略線図である。1 is a schematic diagram illustrating a device for measuring the visible light transmittance and diffusivity of a material used in a screen. 複数の虚像を同時に空中に視認できる空中投影装置を説明する略線図である。1 is a schematic diagram illustrating an aerial projection device that allows multiple virtual images to be simultaneously viewed in the air. 図11に示す空中投影装置で用いる再帰性反射シートの設置状態を説明する斜視図である。FIG. 12 is a perspective view illustrating the installation state of a retroreflective sheet used in the aerial projection device shown in FIG. 11. 図11に示す空中投影装置を構成する第2ハーフミラーの他面側に遮光物を置いた場合の虚像の見え方を説明する略線図である。12 is a schematic diagram illustrating how a virtual image appears when a light-blocking object is placed on the other side of the second half mirror that constitutes the aerial projection device shown in FIG. 11 . 図11に示す空中投影装置で用いる二枚の再帰性反射シートの一方を上下方向に移動したときの虚像の動きを説明する略線図である。12A and 12B are schematic diagrams illustrating the movement of a virtual image when one of the two retroreflective sheets used in the aerial projection device shown in FIG. 11 is moved in the vertical direction. 図11に示す空中投影装置で用いる二枚の再帰性反射シートの一方のハーフミラー30からの光路を長くした場合の虚像の動きを説明する略線図である。12 is a schematic diagram illustrating the movement of a virtual image when the optical path from one half mirror 30 of the two retroreflective sheets used in the aerial projection device shown in FIG. 11 is lengthened. FIG. 図11に示す空中投影装置で用いる再帰性反射シートを一枚とし、その再帰性反射シートを可動可能とした場合の虚像の動きを説明する略線図である。12 is a schematic diagram illustrating the movement of a virtual image when the aerial projection device shown in FIG. 11 uses one retroreflective sheet and the retroreflective sheet is movable. FIG. 図11に示す空中投影装置で用いる二枚の再帰性反射シートを長方形のハーフミラーの左右方向に並列状に配置した場合の虚像の見え方を説明する略線図である。12 is a schematic diagram illustrating how a virtual image appears when two retroreflective sheets used in the aerial projection device shown in FIG. 11 are arranged side by side in the left and right directions of a rectangular half mirror. FIG. 図18(a)は空中投影装置のホログラフィックプロジェクタ部の投影位置に立体スクリーンをガイドするガイド装置を説明する概略図である。図18(b)は立体スクリーンがホログラフィックプロジェクタ部の投影位置に位置する場合の投影状態を示す斜視図であり、図18(c)は立体スクリーンがホログラフィックプロジェクタ部の投影位置から外れている場合の投影状態を示す斜視図である。Fig. 18(a) is a schematic diagram illustrating a guide device for guiding a three-dimensional screen to the projection position of a holographic projector unit of an aerial projection device, Fig. 18(b) is a perspective view showing the projection state when the three-dimensional screen is positioned at the projection position of the holographic projector unit, and Fig. 18(c) is a perspective view showing the projection state when the three-dimensional screen is deviated from the projection position of the holographic projector unit. 図19(a)は平面状のスクリーンがホログラフィックプロジェクタ部の投影位置に位置する場合の投影状態を示す正面図であり、図19(b)は平面状のスクリーンがホログラフィックプロジェクタ部の投影位置(焦点位置)から外れている場合の投影状態を示す正面図である。FIG. 19(a) is a front view showing the projection state when a flat screen is positioned at the projection position of the holographic projector unit, and FIG. 19(b) is a front view showing the projection state when the flat screen is shifted from the projection position (focal position) of the holographic projector unit. 図18に示すガイド装置を個人認証装置に用いた例を説明する略線図である。19 is a schematic diagram illustrating an example in which the guide device shown in FIG. 18 is used in a personal authentication device. 図18に示すガイド装置を他の個人認証装置に用いた例を説明する略線図である。FIG. 20 is a schematic diagram illustrating an example in which the guide device shown in FIG. 18 is used in another personal authentication device. 計算機合成ホログラムの作成の原理を説明するための概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the principle of creating a computer-generated hologram. 振幅ホログラムを計算するCGH計算部の構成を説明する略線図である。3 is a schematic diagram illustrating the configuration of a CGH calculation unit that calculates an amplitude hologram. FIG. 振幅ホログラムを計算する疑似コードである。10 is a pseudocode for calculating an amplitude hologram. 振幅ホログラムを計算するフローチャートである。1 is a flowchart for calculating an amplitude hologram. 位相ホログラムを計算するCGH計算部の構成を説明する略線図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of a CGH calculation unit that calculates a phase hologram. 位相ホログラムを計算する疑似コードである。1 is a pseudocode for calculating a phase hologram. 位相ホログラムを計算するフローチャートである。1 is a flowchart for calculating a phase hologram. 図29(a)は振幅ホログラムを計算する他の疑似コードであり、図29(b)は位相ホログラムを計算する他の疑似コードである。FIG. 29(a) is another pseudo-code for calculating an amplitude hologram, and FIG. 29(b) is another pseudo-code for calculating a phase hologram. 図3に示す空中投影装置の投影部10bを三台配置した場合について説明する略線図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an arrangement of three projection units 10b of the aerial projection device shown in FIG. 3. 図30に示す二台の投影部10b-1,10b-2のうち、投影部10b-2の枠体26を上下方向に移動したとき、実像の移動方向を説明する略線図である。31 is a schematic diagram illustrating the direction in which a real image moves when the frame 26 of the projection unit 10b-2 of the two projection units 10b-1 and 10b-2 shown in FIG. 30 is moved in the up-down direction.

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。 The present invention is described in detail below, but the scope of the present invention is not limited to these.

本発明を適用する空中投影装置を図1(a)に示す。図1(a)に示す空中投影装置10はホログラフィックプロジェクタ部10aと投影部10bとから構成される。ホログラフィックプロジェクタ部10aは、タブレット型端末装置11が接続されたパーソナルコンピュータ(PC)12、反射型の空間光変調器(SLM)14、第1ハーフミラー22及び平行光射出部15から構成される。平行光射出部15は、レーザ光射出部16、対物レンズ18及び平凸レンズ20から成る。ホログラフィックプロジェクタ部10aは、タブレット型端末装置11から入力された所定像としての立方体の計算機合成ホログラム(CGH)がPC12のCGH計算部17で計算されてSLM14に表示される。SLM14に表示される干渉縞は、立方体が所定位置に投影されるようにホログラム化された干渉情報である。このような干渉縞が表示されているSLM14の表示面に平行光が照射される。この平行光は、平行光射出部15のレーザ光射出部16から射出されたレーザ光が対物レンズ18で一旦集光した後に広がり、平凸レンズ20で平行光となり、第1ハーフミラー22によりSLM14の表示面の方向に反射された光である。SLM14の表示面に照射された平行光は、表示面に表示されているホログラム化された干渉情報に基づいて回折された回折光となって、SLM14の表示面から射出し、第1ハーフミラー22を透過して投影部10bに射出される。An aerial projection device to which the present invention is applied is shown in Figure 1(a). The aerial projection device 10 shown in Figure 1(a) is composed of a holographic projector unit 10a and a projection unit 10b. The holographic projector unit 10a is composed of a personal computer (PC) 12 to which a tablet terminal device 11 is connected, a reflective spatial light modulator (SLM) 14, a first half mirror 22, and a parallel light emitter 15. The parallel light emitter 15 is composed of a laser light emitter 16, an objective lens 18, and a plano-convex lens 20. In the holographic projector unit 10a, a computer-generated hologram (CGH) of a cube as a predetermined image input from the tablet terminal device 11 is calculated by the CGH calculation unit 17 of the PC 12 and displayed on the SLM 14. The interference fringes displayed on the SLM 14 are interference information hologrammed so that the cube is projected at a predetermined position. Parallel light is irradiated onto the display surface of the SLM 14 on which such interference fringes are displayed. This parallel light is laser light emitted from the laser light emitting unit 16 of the parallel light emitting unit 15, which is first focused by the objective lens 18 and then spreads, becomes parallel light by the plano-convex lens 20, and is reflected by the first half mirror 22 toward the display surface of the SLM 14. The parallel light irradiated onto the display surface of the SLM 14 becomes diffracted light that is diffracted based on the hologram interference information displayed on the display surface, emerges from the display surface of the SLM 14, passes through the first half mirror 22, and is emitted to the projection unit 10b.

投影部10bは、鏡24、水平に載置された枠体26、枠体26の枠部分に載置された支承台27により支承された立体スクリーン28、枠体26に対して45°に傾斜(傾斜角45°)している第2ハーフミラー30及び枠体26に対向するように配置された再帰性反射素子としての再帰性反射シート32から構成される。ホログラフィックプロジェクタ部10aから投影部10bに入射した回折光は、傾斜角45°で置かれた鏡24で反射し枠体26の中空部を通過して立体スクリーン28を照射する。立体スクリーン28は、計算機合成ホログラムが計算された所定像としての立方体と相似形に形成されており、計算機合成ホログラムの計算の前提となった所定位置に支承台27で支承されている。 Projection unit 10b is composed of a mirror 24, a horizontally placed frame 26, a three-dimensional screen 28 supported by a support base 27 placed on the frame portion of frame 26, a second half mirror 30 tilted at a 45° angle (tilt angle 45°) relative to frame 26, and a retroreflective sheet 32 positioned opposite frame 26 as a retroreflective element. Diffracted light incident on projection unit 10b from holographic projector unit 10a is reflected by mirror 24 placed at a 45° tilt angle, passes through the hollow portion of frame 26, and illuminates three-dimensional screen 28. Three-dimensional screen 28 is formed in a shape similar to the cube that is the predetermined image calculated for the computer-generated hologram, and is supported by support base 27 at a predetermined position that was the premise for calculating the computer-generated hologram.

立体スクリーン28は、図1(b)に示すように枠28bに和紙28c(典具貼紙:目付18g/m)が貼付されて形成されている。和紙28cは、照射した可視光(波長532nmのグリーンレーザ光)の光軸での透過率が55%以上であり、図1(a)に示すように立体スクリーン28の最上点と第2ハーフミラー30の中間点との高さにおいて、照射した可視光のうち和紙28cを透過した透過光の可視光(波長532nmのグリーンレーザ光)の光軸に対して-10°~+10°の拡散率が15%以上のものである。このような和紙28cは、立方体の三面を形成しており、図1(a)に示すように和紙28cが貼られた三面が枠体26方向を向くように支承台27で支承されている。このような立体スクリーン28に回折光が照射されると、ホログラム化された立方体の投影像28aが投影される。立体スクリーン28の三面を形成する和紙28cは、照射された回折光の少なくとも一部が透過し拡散する透過拡散体であるから、図1(a)に示すように、例えば、立方体の投影像28aの投影点29a,29aの各々を透過した光は拡散して透過拡散光となる。この透過拡散光は、第2ハーフミラー30を透過して再帰性反射シート32に入射される。 As shown in FIG. 1(b), the three-dimensional screen 28 is formed by attaching Japanese paper 28c (Tengu paper: basis weight 18 g/ m2 ) to a frame 28b. The Japanese paper 28c has a transmittance of 55% or more at the optical axis of the irradiated visible light (green laser light with a wavelength of 532 nm). As shown in FIG. 1(a), the diffusivity of the transmitted light from the irradiated visible light that passes through the Japanese paper 28c at a height between the top of the three-dimensional screen 28 and the midpoint of the second half mirror 30 is 15% or more at a range of -10° to +10° relative to the optical axis of the visible light (green laser light with a wavelength of 532 nm). Such Japanese paper 28c forms three faces of a cube, and as shown in FIG. 1(a), the three faces to which the Japanese paper 28c is attached are supported by a support base 27 so that they face the frame 26. When diffracted light is irradiated onto such a three-dimensional screen 28, a hologram-like projection image 28a of the cube is projected. The Japanese paper 28c forming the three surfaces of the three-dimensional screen 28 is a transmissive diffuser that transmits and diffuses at least a portion of the irradiated diffracted light, so that, as shown in Figure 1(a), for example, light transmitted through each of the projection points 29a, 29a of the cubic projection image 28a is diffused and becomes transmitted diffused light. This transmitted diffused light passes through the second half mirror 30 and is incident on the retroreflective sheet 32.

再帰性反射シート32は、図1(c)に示すように反射シート33aの一面側に形成された透明樹脂層33c中に多数のガラスビーズ33bが配置されおり、図1(c)に示すように入射光の入射経路に沿って入射光と逆方向に射出光が射出する再帰性反射をするものである。このような再帰性反射シート32に入射した拡散光は、図1(a)に示すように入射光の入射経路に沿って逆方向に射出し、第2ハーフミラー30で反射されて、第2ハーフミラー30の一面側の空中に三次元像である立方体の実像34を結像する。立体スクリーン28に投影された立方体の投影像28aの投影点29a,29bの各々は、実像34の結像点34a,34bに対応する。図1(a)に示す実像34は、側面方向から見た形状であり、その正面から見た拡大図を図1(d)に示す。図1(d)に示す点34a,34bは、図1(a)に示す実像34の結像点34a,34bに対応する。図1に示す実像34は立方体であったが、その形状を他の形状に変更する場合、他の形状をタブレット型端末装置11からPC12に入力し、PC12で他の形状の計算機合成ホログラムを計算することにより、SLM14に他の形状の干渉縞に簡単に表示できる。また、形状に模様を加える場合も、同様である。尚、図1(c)に示す再帰性反射シート32は、多数のガラスビーズ33bを用いたものであったが、多数のプリズムを用いた再帰性反射シートであってもよい。As shown in FIG. 1(c), the retroreflective sheet 32 has numerous glass beads 33b arranged in a transparent resin layer 33c formed on one side of the reflective sheet 33a. As shown in FIG. 1(c), the retroreflective sheet 32 retroreflects light by emitting outgoing light in the opposite direction to the incident light, along the path of the incident light. Diffused light incident on the retroreflective sheet 32 is emitted in the opposite direction along the path of the incident light, as shown in FIG. 1(a), and is reflected by the second half mirror 30, forming a three-dimensional real image 34 of a cube in the air on one side of the second half mirror 30. Projection points 29a and 29b of the cube image 28a projected onto the 3D screen 28 correspond to image points 34a and 34b of the real image 34. The real image 34 shown in FIG. 1(a) is viewed from the side, and an enlarged view of the real image 34 viewed from the front is shown in FIG. 1(d). Points 34a and 34b shown in Figure 1(d) correspond to the image points 34a and 34b of the real image 34 shown in Figure 1(a). While the real image 34 shown in Figure 1 is a cube, if its shape is changed to another shape, the other shape can be input from the tablet terminal device 11 to the PC 12, and a computer-generated hologram of the other shape can be calculated by the PC 12, which can then easily display the other shape as interference fringes on the SLM 14. The same applies when adding a pattern to a shape. While the retroreflective sheet 32 shown in Figure 1(c) uses a large number of glass beads 33b, it may also be a retroreflective sheet using a large number of prisms.

図1に示す空中投影装置10の投影部10bは、再帰性反射シート32が水平に配置された枠体26に平行に配置されているが、図2に示すように再帰性反射シート32を枠体26に対して垂直に配置してもよい。この場合も、実像34は図1に示す投影部10bと略同一の空中位置に結像する。但し、この場合、実像34を正面から見たとき、再帰性反射シート32での反射像が視野に入ることがある。 The projection unit 10b of the aerial projection device 10 shown in Figure 1 is arranged parallel to the frame 26, which has the retroreflective sheet 32 arranged horizontally, but the retroreflective sheet 32 may also be arranged perpendicular to the frame 26, as shown in Figure 2. In this case, the real image 34 is also formed at approximately the same aerial position as the projection unit 10b shown in Figure 1. However, in this case, when the real image 34 is viewed from the front, the image reflected by the retroreflective sheet 32 may come into view.

図1及び図2では、立体スクリーン28を用いていたが、図3に示すように一枚の和紙の周縁部を枠体26の枠部に貼着して平面状のスクリーン36(以下、単にスクリーン36と称する)としてもよい。このような一枚のスクリーン36に投影される投影像36aは、図3(b)に示すように二次元像(三角形)であり、その空中に結像される実像38も二次元像である。空中に結像された実像38(三角形)の正面から見た形状を図3(c)に示す。図3(a)(b)に示す投影像36aの投影点37a,37bに対応する実像38の結像点38a,38bを図3(c)に示す。 In Figures 1 and 2, a three-dimensional screen 28 is used, but as shown in Figure 3, a flat screen 36 (hereinafter simply referred to as screen 36) can also be created by attaching the peripheral edge of a sheet of Japanese paper to the frame of frame 26. The projected image 36a projected onto such a single screen 36 is a two-dimensional image (triangle) as shown in Figure 3(b), and the real image 38 formed in the air is also a two-dimensional image. Figure 3(c) shows the shape of the real image 38 (triangle) formed in the air as viewed from the front. Figure 3(c) shows image points 38a and 38b of real image 38 corresponding to projection points 37a and 37b of projected image 36a shown in Figures 3(a) and (b).

図1~図3に示す空中投影装置10では、ホログラフィックプロジェクタ部10aのSLM14に表示される干渉縞は、設置された立体スクリーン28又はスクリーン36に所定像が明瞭に投影されるように、換言すれば立体スクリーン28又はスクリーン36に焦点が合うようにPC12のCGH計算部17で計算された計算機合成ホログラム(CGH)である。ここで、CGHの焦点位置を変更することなく、図3(a)のスクリーン36が載置された枠体26を図4(a)に示すように第2ハーフミラー30側の位置26′、すなわちCGHの焦点位置よりも後方に移動すると、図4(b)に示すようにスクリーン36に投影される投影像36a′(二次元像(三角形))はぼやけた形状となり、結像する実像38′も図4(c)に示すようにぼやけた形状となる。しかも、この実像38′は、図4(a)に示すように第2ハーフミラー30側に寄った位置に結像する。このように、スクリーン36の位置を移動するのみで空中像をぼやけた形状とすることができ、空中像の表現の範囲を拡大できる。例えば、スクリーン36を第2ハーフミラー30側から次第に離すことにより、空中像を遠くに位置するぼけた形状から近くに位置する明瞭な形状とすることができ、遠くから近くに移動するものの表現が可能となる。図4では、スクリーン36の位置をCGHの焦点位置よりも後方に移動したが、CGHの焦点位置よりも前方(鏡24側)に移動した場合も、実像38′はぼけた形状となる。但し、この場合、実像38′と第2ハーフミラー30との間は、実像38と第2ハーフミラー30との間よりも広がる。尚、図4では、スクリーン36の例を示したが、立体スクリーン28でも、その位置を移動させることで同様なことが可能である。In the aerial projection device 10 shown in Figures 1 to 3, the interference fringes displayed on the SLM 14 of the holographic projector unit 10a are computer-generated holograms (CGHs) calculated by the CGH calculation unit 17 of the PC 12 so that a predetermined image is clearly projected onto the installed 3D screen 28 or 36, in other words, so that the image is in focus on the 3D screen 28 or 36. If the frame 26 on which the screen 36 in Figure 3(a) is mounted is moved to position 26' on the second half mirror 30 side as shown in Figure 4(a), i.e., further back than the CGH's focal position, without changing the focal position of the CGH, the projected image 36a' (two-dimensional image (triangle)) projected onto the screen 36 will be blurred as shown in Figure 4(b), and the resulting real image 38' will also be blurred as shown in Figure 4(c). Moreover, this real image 38' will be focused closer to the second half mirror 30 as shown in Figure 4(a). In this way, simply by moving the position of the screen 36, the aerial image can be made blurred, thereby expanding the range of aerial image representation. For example, by gradually moving the screen 36 away from the second half mirror 30, the aerial image can be made to change from a blurred shape located far away to a clear shape located close by, making it possible to represent an object moving from far to close. In Figure 4, the position of the screen 36 is moved behind the focal position of the CGH. However, if the screen 36 is moved forward (toward the mirror 24) from the focal position of the CGH, the real image 38' will also be blurred. However, in this case, the distance between the real image 38' and the second half mirror 30 is wider than the distance between the real image 38 and the second half mirror 30. Note that while Figure 4 shows an example of a screen 36, the same effect can be achieved with the 3D screen 28 by moving its position.

図1~図4に示す再帰性反射シート32では、照射された回折光の一部が鏡面反射されて、図5(a)に示すように第2ハーフミラー30の他面側に実像38に対応する虚像39が視認される。この虚像39は、実像38が明瞭な場合は問題ないが、実像38がやや不明瞭となった場合、虚像39が目障りとなることがある。このような場合、図5(b)に示すように再帰性反射シート32を傾斜することにより、実像38の位置を変えることなく虚像39を視野外に移動させることができ実像38を確実に視認できる。図5(b)の実線で示す再帰性反射シート32は実像38側(観者からは前側)が低くなるように傾斜した場合であって、その場合、虚像39′は下側に移動する。一方、図5(b)の一点鎖線で示す再帰性反射シート32′は実像38側が高くなるように傾斜した場合であって、その場合、虚像39″は上側に移動する。図5では、再帰性反射シート32を前後に傾斜した場合を示したが、再帰性反射シート32を左右方向に傾斜した場合も、虚像39は左右方向に移動して視野外とすることができる。 In the retroreflective sheet 32 shown in Figures 1 to 4, a portion of the irradiated diffracted light is specularly reflected, resulting in a virtual image 39 corresponding to the real image 38 being visible on the other side of the second half mirror 30, as shown in Figure 5(a). This virtual image 39 is not a problem when the real image 38 is clear, but if the real image 38 becomes slightly unclear, the virtual image 39 may become an eyesore. In such cases, tilting the retroreflective sheet 32 as shown in Figure 5(b) moves the virtual image 39 out of the field of view without changing the position of the real image 38, ensuring that the real image 38 is reliably visible. The retroreflective sheet 32 shown by the solid line in Figure 5(b) is tilted so that the real image 38 side (the front side from the viewer's perspective) is lower, in which case the virtual image 39' moves downward. On the other hand, the retroreflective sheet 32' shown by the dashed line in Figure 5(b) is tilted so that the real image 38 side is higher, in which case the virtual image 39" moves upward. Figure 5 shows the case where the retroreflective sheet 32 is tilted back and forth, but if the retroreflective sheet 32 is tilted left and right, the virtual image 39 can also move left and right and be outside the field of view.

図1~図5は、実像を空中に結像する空中投影装置について説明してきたが、ホログラフィックプロジェクタ部10aを構成するPC12のCGH計算部17では、複数の所定像についての各ホログラムの干渉情報を同時にSLM14に表示できるから、ホログラフィックプロジェクタ部10aからは、少なくとも二つの所定像の各ホログラムの干渉情報に基づいて回折された回折光を同時に射出できる。このため、図6(a)に示すように、所定像の一方の干渉情報に基づく回折光の一部を、枠体26に載置されているスクリーン36に照射して投影像36aを投影し、スクリーン36を透過し拡散した透過拡散光を第2ハーフミラー30及び再帰性反射素子としての再帰性反射シート32を経由して空中に結像した所定像の一方の実像38を視認できる。同時に、所定像の他方の干渉情報に基づく回折光をスクリーン36に照射することなく第2ハーフミラー30を透過して再帰性反射シート32の再帰性反射光射出面に照射して所定像の他方の投影像40を投影すると共に、この再帰性反射光射出面の投影像40の投影点40a,40bの各々からの再帰性反射光が第2ハーフミラー30での反射光により、第2ハーフミラー30の反射面と反対面側の空中に所定像の他方の虚像42を視認できる。図6に示す点42a,42bは、投影像40の投影点40a,40bの対応点である。このように、図6(a)に示す空中投影装置10によれば、図6(b)に示すように実像38と虚像42とを同時に視認できる。尚、図6に示す空中投影装置10では、所定像の一方のCGHの焦点位置はスクリーン36であり、所定像の他方のCGHの焦点位置は再帰性反射シート32である。1 to 5 have described an aerial projection device that projects a real image in the air. However, the CGH calculation unit 17 of the PC 12 that constitutes the holographic projector unit 10a can simultaneously display the interference information of each hologram for multiple predetermined images on the SLM 14. This allows the holographic projector unit 10a to simultaneously emit diffracted light diffracted based on the interference information of each hologram for at least two predetermined images. Therefore, as shown in Figure 6(a), a portion of the diffracted light based on the interference information of one of the predetermined images is irradiated onto the screen 36 placed on the frame 26 to project the projected image 36a. The transmitted and diffused light that passes through the screen 36 passes through the second half mirror 30 and the retroreflective sheet 32, which serves as a retroreflective element, and is projected in the air as a real image 38, one of the predetermined images. At the same time, diffracted light based on the interference information of the other side of the predetermined image is transmitted through the second half mirror 30 and irradiated onto the retroreflected light exit surface of the retroreflecting sheet 32 without being irradiated onto the screen 36, thereby projecting the other side of the predetermined image 40. The retroreflected light from each of the projection points 40a and 40b of the projected image 40 on the retroreflected light exit surface is reflected by the second half mirror 30, allowing a virtual image 42 of the other side of the predetermined image to be viewed in the air on the side opposite the reflective surface of the second half mirror 30. Points 42a and 42b shown in Figure 6 correspond to the projection points 40a and 40b of the projected image 40. Thus, with the aerial projection device 10 shown in Figure 6(a), the real image 38 and the virtual image 42 can be viewed simultaneously, as shown in Figure 6(b). In the aerial projection device 10 shown in FIG. 6, the focal position of one CGH for the predetermined image is the screen 36, and the focal position of the other CGH for the predetermined image is the retroreflection sheet 32.

図6に示す空中投影装置10でも、CGHの焦点位置を変更することなく、図4に示すようにスクリーン36のみをCGHの焦点位置の前方又は後方に移動することにより、虚像42を明瞭な状態に保持して、実像38のみをぼけた形状とすることができる。また、図7(a)に示すように再帰性反射シート32をCGHの焦点位置よりも後方の位置32′に移動することにより、再帰性反射シート32に投影される投影像40′はぼけた形状となり、図7(b)に示すようにぼけた形状の虚像42′とすることができる。虚像42′は、位置32′に移動した再帰性反射シート32と第2ハーフミラー30との間隙が広がるので、図7(a)に示すように虚像42よりも第2ハーフミラー30から離れた位置となる。実像38は、スクリーン36の位置が変わらないので、同じ位置に明瞭な状態を維持して結像する。尚、図7(a)に示す点42a′,42b′は、位置32′に移動した再帰性反射シート32の投影点40a′,40b′の対応点である。Even with the aerial projection device 10 shown in Figure 6, by moving only the screen 36 forward or backward from the CGH's focal position as shown in Figure 4 without changing the CGH's focal position, it is possible to maintain a clear virtual image 42 and blur only the real image 38. Furthermore, by moving the retroreflective sheet 32 to position 32' behind the CGH's focal position as shown in Figure 7(a), the projected image 40' projected onto the retroreflective sheet 32 becomes blurred, resulting in a blurred virtual image 42' as shown in Figure 7(b). Because the gap between the retroreflective sheet 32 and the second half mirror 30 widens when moved to position 32', the virtual image 42' is positioned farther from the second half mirror 30 than the virtual image 42, as shown in Figure 7(a). Because the position of the screen 36 does not change, the real image 38 remains clear and is formed at the same position. The points 42a' and 42b' shown in FIG. 7A correspond to the projected points 40a' and 40b' of the retroreflective sheet 32 that has been moved to the position 32'.

図8に示すように実像用の再帰性反射シート32aと虚像用の再帰性反射シート32bとに分割することにより、再帰性反射シート32bのみを移動し、虚像42のみをぼかし形状とし且つ位置も移動できる。また、実像38のみをぼかし形状としたい場合は、スクリーン36の位置を移動することにより達成できる。図8では、スクリーン36の例を示したが、立体スクリーン28を用いた場合でも、図9に示すように実像用の再帰性反射シート32aと虚像用の再帰性反射シート32bとに分割することにより、同様に再帰性反射シート32bのみを移動し、虚像42のみをぼかし形状とし且つ位置も移動できる。 As shown in Figure 8, by dividing the sheet into a retroreflective sheet 32a for real images and a retroreflective sheet 32b for virtual images, it is possible to move only the retroreflective sheet 32b, blur only the virtual image 42, and move its position. Also, if you want to blur only the real image 38, this can be achieved by moving the position of the screen 36. While Figure 8 shows an example of a screen 36, even when a 3D screen 28 is used, by dividing the sheet into a retroreflective sheet 32a for real images and a retroreflective sheet 32b for virtual images, as shown in Figure 9, it is possible to move only the retroreflective sheet 32b, blur only the virtual image 42, and move its position.

以上の説明では、CGHの焦点位置を変更することなく立体スクリーン28又はスクリーン36、或いは再帰性反射シート32を移動して、実像34(立体スクリーン28)又は実像38(スクリーン36)及び/又は虚像42をぼかし形状とし且つその位置も移動していたが、CGHの焦点位置を変更することにより、スクリーン36又は立体スクリーン28、或いは再帰性反射シート32を移動することなく実像38及び/又は虚像42の位置を変えずにぼかし形状とすることができる。CGHはPC12のCGH計算部17で算出されるから、迅速にCGHの焦点位置の変更が可能である。In the above explanation, the 3D screen 28 or screen 36, or the retroreflective sheet 32, was moved without changing the focal position of the CGH to blur the real image 34 (3D screen 28) or real image 38 (screen 36) and/or virtual image 42, and their positions were also moved. However, by changing the focal position of the CGH, it is possible to blur the real image 38 and/or virtual image 42 without changing their positions and without moving the screen 36 or 3D screen 28, or the retroreflective sheet 32. Because the CGH is calculated by the CGH calculation unit 17 of the PC 12, the focal position of the CGH can be changed quickly.

図1~図9に示す空中投影装置10の立体スクリーン28又はスクリーン36で用いた和紙28cは、照射した可視光(波長532nmのグリーンレーザ光)の光軸での透過率が55%以上であり、且つ図1に示すように立体スクリーン28の最上点と第2ハーフミラー30の中間点との高さにおいて、可視光の光軸に対して-10°~+10°の全範囲に亘って拡散率が15%以上のものである。このような可視光の透過率の測定は、図10に示す測定装置を用いて行った。図10に示す測定装置は、レーザ光等の可視光を出射する光源50、対物レンズ52、平凸レンズ54、中央に所定径の穴58が開口された板状体56及び光量計(レーザーパワーメータ)の受光面62とから構成される。板状体56は、光源50からの距離Lの箇所に、穴58の中心線が光源50からのレーザ光の光軸51に一致するように立設されている。光量計の受光面62は、板状体56からの距離Mがスクリーンから第2ハーフミラー30の中間点までの高さと等しくなる位置に、穴58と光量計の受光面62とが対向するように設けられている。この距離Mは、スクリーンが図1に示すように立体スクリーン28の場合、立体スクリーン28の最上端と第2ハーフミラー30の中間点との高さ(図1にMと示す高さ)である。更に、光量計の受光面62は、図10に示すように穴58の中心線に対して回動可能に設けられている。受光面62の回動半径は距離Mである。図10に示す測定装置では、光源50から出射された光は対物レンズ52で一旦集光した後に広がり、平凸レンズ54で平行光とされて板状体56の穴58を照射し、穴58の透過光量を光量計の受光面62で受光して測定する。この測定は、先ず、穴58を閉塞するように光量計の受光面62を板状体56に当接して行った(図10においてM=0cmとした)。このときの光の透過量をTとする。次いで、穴58を塞ぐように測定対象60を貼着し、受光面62を穴58に対向する位置(M=0cm)に設置した光量計により測定した、穴58及びスクリーン用材料を透過した受光量をTとする。(T/T)×100を透過率とする。
更に、光量計の受光面62と穴58に貼着したスクリーン用材用との距離を常に15cmに保持(受光面62の回動半径:15cm)し、光量計の受光面62を光軸51に対して所定角±θ回動して位置62′で受光量を測定する。この受光量は測定対象60を透過し角度±θ方向に拡散した拡散量(T′)である。拡散率は、角度0°の位置で測定した受光量(T)との比率(T′/T)×100である。
The Japanese paper 28c used in the three-dimensional screen 28 or screen 36 of the aerial projection device 10 shown in Figures 1 to 9 has a transmittance of 55% or more at the optical axis of the irradiated visible light (green laser light with a wavelength of 532 nm), and a diffusion rate of 15% or more over the entire range of -10° to +10° relative to the optical axis of the visible light at the height between the top of the three-dimensional screen 28 and the midpoint of the second half mirror 30 as shown in Figure 1. Measurement of such visible light transmittance was performed using the measuring device shown in Figure 10. The measuring device shown in Figure 10 is composed of a light source 50 that emits visible light such as laser light, an objective lens 52, a plano-convex lens 54, a plate-like body 56 with a hole 58 of a predetermined diameter opened in its center, and a light receiving surface 62 of an actinometer (laser power meter). The plate-like body 56 is erected at a distance L from the light source 50 so that the centerline of the hole 58 coincides with the optical axis 51 of the laser light from the light source 50. The light receiving surface 62 of the actinometer is disposed at a position where the distance M from the plate-like body 56 is equal to the height from the screen to the midpoint of the second half mirror 30, so that the hole 58 and the light receiving surface 62 of the actinometer face each other. When the screen is a three-dimensional screen 28 as shown in FIG. 1 , this distance M is the height between the top edge of the three-dimensional screen 28 and the midpoint of the second half mirror 30 (the height indicated as M in FIG. 1 ). Furthermore, the light receiving surface 62 of the actinometer is disposed so as to be rotatable about the center line of the hole 58 as shown in FIG. 10 . The radius of rotation of the light receiving surface 62 is the distance M. In the measuring device shown in FIG. 10 , light emitted from the light source 50 is first focused by the objective lens 52, then spreads, is converted into parallel light by the plano-convex lens 54, and irradiates the hole 58 in the plate-like body 56. The amount of light transmitted through the hole 58 is received and measured by the light receiving surface 62 of the actinometer. This measurement was performed by first bringing the light receiving surface 62 of the actinometer into contact with the plate-like body 56 so as to close the hole 58 (M = 0 cm in FIG. 10). The amount of light transmitted at this time was defined as T0 . Next, the measurement object 60 was attached so as to close the hole 58, and the amount of light received that had passed through the hole 58 and the screen material, measured by the actinometer with the light receiving surface 62 placed in a position facing the hole 58 (M = 0 cm), was defined as T. The transmittance was defined as (T/ T0 ) x 100.
Furthermore, the distance between the light receiving surface 62 of the actinometer and the screen material attached to the hole 58 is always kept at 15 cm (rotation radius of the light receiving surface 62: 15 cm), and the light receiving surface 62 of the actinometer is rotated by a predetermined angle ±θ with respect to the optical axis 51 to measure the amount of received light at position 62'. This amount of received light is the amount of diffusion (T') that has passed through the measurement object 60 and diffused in the angle ±θ directions. The diffusion coefficient is the ratio (T'/ T1 ) to the amount of received light ( T1 ) measured at an angle of 0° x 100.

図10に示す測定装置で測定した結果からは、スクリーンとしては、照射した可視光の光軸での透過率が少なくとも47%であるものが、明るい室内等でも空中に結像する実像が明瞭に視認でき特に好ましい。透過率が47%未満のスクリーンは、明るい室内等では空中に結像する実像が著しく視認し難くなる傾向があるが、暗い室内等では実像を視認できる。可視光の透過率が47%以上のスクリーン用材料としては、織物、不織布、和紙、アクリル等の樹脂製の拡散板(日東樹脂工業株式会社製のFANTAREX DREAM D-710M, FANTAREX DREAM D-709M(いずれも商品名)、シーシーエス株式会社製のDF-LFV3-100(商品名))を挙げることができる。この透過率は、55~65%であることが好ましい。透過率が65%を超えるスクリーン、例えば透明フィルムから成る透明スクリーンでも、空中に実像は結像するが、再帰性反射素材の再帰性反射に因る虚像が同時に視認されて実像が見え難くなる傾向がある。但し、前述したように再帰性反射素子を傾斜することにより、実像のみが視野に入るように虚像を左右方向又は前後方向に移動して視野外とすることができる。また、スクリーンに照射されることなく第2ハーフミラー30を透過して再帰性反射シート32を照射する過剰な回折光を遮光すべく、鏡24の周辺部を遮光マスクで覆うことによっても虚像を消去できる場合もある。 Measurements using the measuring device shown in Figure 10 show that a screen with a transmittance of at least 47% along the optical axis of irradiated visible light is particularly preferred, as it allows for a clear view of the real image formed in the air, even in bright rooms. Screens with a transmittance of less than 47% tend to make the real image formed in the air significantly less visible in bright rooms, but the real image is visible in dark rooms. Examples of screen materials with a visible light transmittance of 47% or more include woven fabrics, nonwoven fabrics, Japanese paper, and diffusion plates made of resins such as acrylic (FANTAREX DREAM D-710M, FANTAREX DREAM D-709M (both trade names) manufactured by Nitto Jushi Kogyo Co., Ltd., and DF-LFV3-100 (trade name) manufactured by CCS Inc.). A transmittance of 55 to 65% is preferred. Even with a screen with a transmittance of more than 65%, such as a transparent screen made of a transparent film, a real image is formed in the air, but a virtual image caused by the retroreflection of the retroreflective material is simultaneously visible, making the real image difficult to see. However, as described above, by tilting the retroreflective element, the virtual image can be moved left and right or forward and backward to be outside the field of view so that only the real image is in the field of view. In addition, the virtual image can sometimes be eliminated by covering the periphery of the mirror 24 with a light-shielding mask to block excess diffracted light that passes through the second half mirror 30 and illuminates the retroreflective sheet 32 without being irradiated onto the screen.

図1に示す立体スクリーン28の最上点から第2ハーフミラー30の中間点までの高さMにおいて、照射した可視光の光軸に対して-10°~+10°の全範囲に亘って拡散率が少なくとも15%のものを好適に用いることができる。このような拡散率を有するスクリーンによれば、明るい室内等でも空中に明瞭な実像を結像できる。-10°~+10°の範囲において、一部範囲、特に-10°及び/又は+10°での拡散率が15%未満となるスクリーンは、明るい室内等では空中に結像する実像が見え難くなる傾向にある。この-10°~+10°の範囲における拡散率が78%以上のスクリーンの場合、その透過率が65%以上であっても、空中に結像する実像を好適に視認できる。
このような測定結果から、図1~図9に示すスクリーンには、和紙又は不織布が好ましく、特に、目付が11~24g/mのものをスクリーンとして好適に用いることができる。具体的には、薄葉紙(機械漉き和紙:目付15g/m)、ひだか有限会社製の典具貼紙(目付18g/m)、薄美濃3匁(目付20.42g/m)を挙げることができる。
At a height M from the top of the three-dimensional screen 28 shown in FIG. 1 to the midpoint of the second half mirror 30, a screen with a diffusion rate of at least 15% across the entire range of -10° to +10° relative to the optical axis of the irradiated visible light can be preferably used. A screen with such a diffusion rate can form a clear real image in the air, even in a bright room. A screen with a diffusion rate of less than 15% in some ranges within the -10° to +10° range, particularly at -10° and/or +10°, tends to make the real image formed in the air difficult to see in a bright room. A screen with a diffusion rate of 78% or more in this range of -10° to +10° can provide a clear view of the real image formed in the air, even if its transmittance is 65% or more.
From these measurement results, it can be seen that Japanese paper or nonwoven fabric is preferable for the screens shown in Figures 1 to 9, and in particular, those with a basis weight of 11 to 24 g/m 2 can be suitably used as screens. Specific examples include tissue paper (machine-made Japanese paper: basis weight 15 g/m 2 ), Tengu-hashi paper (basis weight 18 g/m 2 ) manufactured by Hidaka Co., Ltd., and Usu Mino 3 momme (basis weight 20.42 g/m 2 ).

以上、述べてきた空中投影装置では、空中に実像が結像されるものであったが、図11に示すように空中に虚像のみが視認できるものであってもよい。図11に示す空中投影装置は、複数の所定像の各々が異なる所定位置に投影されるように作成されたホログラムに平行光が照射され、このホログラムの干渉情報に基づいて回折された回折光が射出されるホログラフィックプロジェクタ部10aと、照射される回折光に対して傾斜して設置され、回折光が照射されて透過する第2ハーフミラー30と、第2ハーフミラー30の一面側から所定距離離れた位置であって、第2ハーフミラー30を透過した回折光が照射されて所定像の各々に対応する投影像が投影される所定位置に配置された、互いに重なる部分なく配置された複数枚の再帰性反射素子としての再帰性反射シート32a,32bとから成る投影部10bとで構成され、再帰性反射シート32a,32bは、その再帰性反射光射出面から射出された投影像の再帰性反射光が第2ハーフミラー30で反射し、第2ハーフミラー30の他面側の空中に虚像として視認できるように、再帰性反射光射出面がハーフミラー30の一面側に向いて設置され、再帰性反射シート32a,32bのうち少なくとも一枚の再帰性反射シートは、対応する所定像の投影位置に移動可能に設けられ、或いは再帰性反射シート32a,32bの全部又は移動可能に設けられた再帰性反射シートを除く残余の再帰性反射シートの各々は、対応する所定像の投影位置に配置されているものである。While the aerial projection devices described above form a real image in the air, they may also be configured so that only a virtual image is visible in the air, as shown in Figure 11. The aerial projection device shown in Figure 11 comprises a holographic projector unit 10a in which parallel light is irradiated onto a hologram created so that each of a plurality of predetermined images is projected at a different predetermined position, and diffracted light diffracted based on the interference information of this hologram is emitted; a second half mirror 30 that is installed at an angle to the irradiated diffracted light and through which the diffracted light is irradiated; and multiple retroreflective sheets 32a, 32b as retroreflective elements arranged without overlapping each other, positioned a predetermined distance from one side of the second half mirror 30 and at predetermined positions where the diffracted light that has passed through the second half mirror 30 is irradiated and projected images corresponding to each of the predetermined images are projected. and a projection unit 10b consisting of the retroreflective sheets 32a, 32b, the retroreflective light emission surfaces of which are arranged facing one side of the half mirror 30 so that the retroreflective light of the projected image emitted from the retroreflective light emission surfaces is reflected by the second half mirror 30 and can be seen as a virtual image in the air on the other side of the second half mirror 30, and at least one of the retroreflective sheets 32a, 32b is arranged to be movably positioned at the projection position of the corresponding predetermined image, or all of the retroreflective sheets 32a, 32b or each of the remaining retroreflective sheets excluding the movably positioned retroreflective sheet is arranged at the projection position of the corresponding predetermined image.

図11に示すホログラフィックプロジェクタ部10aは、タブレット型端末装置11が接続されたパーソナルコンピュータ(PC)12、反射型の空間光変調器(SLM)14、第1ハーフミラー22及び平行光射出部15から構成される。平行光射出部15は、レーザ光射出部16、対物レンズ18及び平凸レンズ20から成る。ホログラフィックプロジェクタ部10aは、タブレット型端末装置11から入力された文字や図形等の所定像の計算機合成ホログラム(CGH)がPC12のCGH計算部17で計算されてSLM14に表示される。SLM14に表示される干渉縞は、所定像が所定位置に結像されるように作成された干渉情報である。このような干渉縞が表示されているSLM14の表示面に平行光が照射される。この平行光は、平行光射出部15のレーザ光射出部16から射出されたレーザ光が対物レンズ18で一旦集光した後に広がり、平凸レンズ20で平行光となり、第1ハーフミラー22によりSLM14の表示面の方向に反射された光である。SLM14の表示面に照射された平行光は、表示面に表示されているホログラムの干渉情報に基づいて回折された回折光となって、SLM14の表示面から射出し、第1ハーフミラー22を透過して投影部10bに射出される。 The holographic projector unit 10a shown in Figure 11 is composed of a personal computer (PC) 12 to which a tablet terminal device 11 is connected, a reflective spatial light modulator (SLM) 14, a first half mirror 22, and a parallel light emitting unit 15. The parallel light emitting unit 15 is composed of a laser light emitting unit 16, an objective lens 18, and a plano-convex lens 20. In the holographic projector unit 10a, a computer-generated hologram (CGH) of a predetermined image such as a character or figure input from the tablet terminal device 11 is calculated by the CGH calculation unit 17 of the PC 12 and displayed on the SLM 14. The interference fringes displayed on the SLM 14 are interference information created so that the predetermined image is focused at a predetermined position. Parallel light is irradiated onto the display surface of the SLM 14 on which such interference fringes are displayed. This parallel light is laser light emitted from laser light emitting unit 16 of parallel light emitting unit 15, which is first focused by objective lens 18 and then spreads, becomes parallel light by plano-convex lens 20, and is reflected by first half mirror 22 toward the display surface of SLM 14. The parallel light irradiated onto the display surface of SLM 14 becomes diffracted light based on the interference information of the hologram displayed on the display surface, emerges from the display surface of SLM 14, passes through first half mirror 22, and is emitted to projection unit 10b.

投影部10bは、傾斜角45°に傾斜して配置されている鏡24及び傾斜角45°に設置されている第2ハーフミラー30と、第2ハーフミラー30の一面側(傾斜面側)に配置された再帰性反射素子としての再帰性反射シート32a,32bとから構成される。再帰性反射シート32aは第2ハーフミラー30の傾斜面の下端側に配置され、再帰性反射シート32bは第2ハーフミラー30の傾斜面の上端側に配置されている。互いに重なる部分なく配置されている再帰性反射シート32a,32bは、いずれの再帰性反射光射出面も第2ハーフミラー30の一面側を向いており、PC12のCGH計算部17でCGHが計算された所定像の投影面でもある。このような投影部10bにホログラフィックプロジェクタ部10aから入射した回折光は、鏡24で反射し第2ハーフミラー30を透過して再帰性反射シート32a,32bの再帰性反射光射出面を照射する。回折光が照射された再帰性反射シート32aの再帰性反射光射出面には、投影像aが投影される。投影像aが投影された再帰性反射シート32aの再帰性反射光射出面からは、投影像aの入射光と逆方向に再帰性反射光が射出する。この再帰性反射光は、第2ハーフミラー30の一面側で反射されて人の目に入り、第2ハーフミラー30の他面側の空中に投影像aに対応する虚像aが視認できる。第2ハーフミラー30の他面側から虚像aまでの奥行き(図11にFa′で示す)は、第2ハーフミラー30の一面側から再帰性反射シート32aまでの高さ(図11にFaで示す)に等しい。また、回折光が照射された再帰性反射シート32bの再帰性反射光射出面には、投影像bが投影される。投影像bが投影された再帰性反射シート32bの再帰性反射光射出面からは、投影像bの入射光と逆方向に再帰性反射光が射出する。この再帰性反射光は、第2ハーフミラー30の一面側で反射されて人の目に入り、第2ハーフミラー30の他面側に投影像bに対応する虚像bが虚像aよりも奥側に視認できる。第2ハーフミラー30の他面側から虚像bまでの奥行き(図11にFb′で示す)も、第2ハーフミラー30の一面側から再帰性反射シート32bまでの高さ(図11にFbで示す)に等しい。このように、第2ハーフミラー30の一面側から見たとき、複数の所定像に対応する虚像の全てが同時に見えるように、所定像の各々に対応する投影位置に再帰性反射素子としての再帰性反射シート32a,32bの各々が配置されていることにより、同時に複数の所定像についての明瞭な虚像a,虚像bを見ることができる。 Projection unit 10b is composed of a mirror 24 tilted at a 45° angle, a second half mirror 30 also installed at a 45° angle, and retroreflective sheets 32a and 32b as retroreflective elements located on one side (inclined surface side) of second half mirror 30. Retroreflective sheet 32a is located on the lower end side of the inclined surface of second half mirror 30, and retroreflective sheet 32b is located on the upper end side of the inclined surface of second half mirror 30. Retroreflective sheets 32a and 32b are arranged without overlapping each other, and both retroreflective light exit surfaces face one side of second half mirror 30, which also serves as the projection surface for the predetermined image for which CGH calculation is performed by CGH calculation unit 17 of PC 12. The diffracted light incident on the projection unit 10b from the holographic projector unit 10a is reflected by the mirror 24, passes through the second half mirror 30, and illuminates the retroreflected light exit surfaces of the retroreflecting sheets 32a and 32b. A projection image a is projected onto the retroreflected light exit surface of the retroreflecting sheet 32a illuminated with the diffracted light. From the retroreflected light exit surface of the retroreflecting sheet 32a onto which the projection image a is projected, retroreflected light is emitted in the opposite direction to the incident light of the projection image a. This retroreflected light is reflected by one side of the second half mirror 30 and enters the human eye, and a virtual image a corresponding to the projection image a can be seen in the air on the other side of the second half mirror 30. The depth from the other surface of the second half mirror 30 to the virtual image a (indicated by Fa' in FIG. 11) is equal to the height from one surface of the second half mirror 30 to the retroreflective sheet 32a (indicated by Fa in FIG. 11). Furthermore, a projected image b is projected onto the retroreflective light exit surface of the retroreflective sheet 32b irradiated with diffracted light. From the retroreflective light exit surface of the retroreflective sheet 32b onto which the projected image b is projected, retroreflective light is emitted in the opposite direction to the incident light of the projected image b. This retroreflective light is reflected by one surface of the second half mirror 30 and enters the human eye, and a virtual image b corresponding to the projected image b can be seen on the other surface of the second half mirror 30, further back than the virtual image a. The depth from the other surface of the second half mirror 30 to the virtual image b (shown as Fb' in FIG. 11) is also equal to the height from one surface of the second half mirror 30 to the retroreflective sheet 32b (shown as Fb in FIG. 11). In this way, when viewed from one surface of the second half mirror 30, the retroreflective sheets 32a, 32b as retroreflective elements are arranged at projection positions corresponding to each of the predetermined images so that all of the virtual images corresponding to the plurality of predetermined images can be seen simultaneously, and therefore clear virtual images a, b for the plurality of predetermined images can be seen simultaneously.

また、第2ハーフミラー30の一面側から再帰性反射シート32aの投影面までの高さFaは、第2ハーフミラー30の一面側から再帰性反射シート32bまでの高さFbよりも長いが、虚像bが虚像aよりも奥側に視認できるのは、再帰性反射シート32aが第2ハーフミラー30の傾斜面の下端側に配置されていることによるものである。このように、虚像a,虚像bの各々が、第2ハーフミラー30の他面側から異なる位置に見えるように、虚像a,虚像bの各々に対応する第2ハーフミラー30の一面側から再帰性反射素子としての再帰性反射シート32a,32bまでの高さFa,Fbが調整されていることにより、同時に複数の所定像についての明瞭な虚像が異なる位置に見ることができる。 Fa, the height from one side of the second half mirror 30 to the projection surface of the retroreflective sheet 32a, is longer than Fb, the height from one side of the second half mirror 30 to the retroreflective sheet 32b. However, virtual image b can be seen further back than virtual image a because the retroreflective sheet 32a is positioned on the lower end side of the inclined surface of the second half mirror 30. In this way, the heights Fa and Fb from one side of the second half mirror 30 corresponding to virtual image a and virtual image b to the retroreflective sheets 32a and 32b as retroreflective elements are adjusted so that virtual image a and virtual image b appear in different positions from the other side of the second half mirror 30. This allows clear virtual images of multiple predetermined images to be seen in different positions at the same time.

図12には、ホログラフィックプロジェクタ部10a(図11参照)から、再帰性反射シート32aの再帰性反射光射出面である投影面(以下、単に投影面という。)に投影像aとして文字「A」を投影すると共に、再帰性反射シート32bの再帰性反射光射出面である投影面(以下、単に投影面という。)に投影像bとして文字「B」を投影した状態を示す。再帰性反射シート32aに投影された文字「A」は第2ハーフミラー30の他面側に虚像aとしての文字「A」が見え、再帰性反射シート32bの投影面に投影された文字「B」は第2ハーフミラー30の他面側に虚像bとしての文字「B」が虚像aの文字「A」よりも奥側に視認できる。このように、1台のホログラフィックプロジェクタ部10aにより、第2ハーフミラー30の一面側から第2ハーフミラー30の他面側に、距離感の異なる文字「A」と文字「B」との鮮明な虚像を同時に見ることができる。 Figure 12 shows the state in which the letter "A" is projected as projected image a from the holographic projector unit 10a (see Figure 11) onto the projection surface (hereinafter simply referred to as the projection surface), which is the retroreflected light exit surface of the retroreflecting sheet 32a, and the letter "B" is projected as projected image b onto the projection surface (hereinafter simply referred to as the projection surface), which is the retroreflected light exit surface of the retroreflecting sheet 32b. The letter "A" projected onto the retroreflecting sheet 32a is visible as virtual image a on the other side of the second half mirror 30, and the letter "B" projected onto the projection surface of the retroreflecting sheet 32b is visible as virtual image b on the other side of the second half mirror 30, further back than the letter "A" in virtual image a. In this way, with one holographic projector unit 10a, clear virtual images of the letters "A" and "B" at different distances can be simultaneously viewed from one side of the second half mirror 30 to the other side of the second half mirror 30.

ここで、図11の再帰性反射シート32a,32bに代えて鏡を配置したところ、虚像a、bは見えなかった。鏡と再帰性反射シートとの反射の違いによるものと推察される。また、再帰性反射シート32a,32bに代えて白紙又は黒紙を配置したところ、虚像a、bは視認できるものの著しく不鮮明であった。白紙又は黒紙の再帰反射する方向への反射率が再帰性反射シートよりも低いことによるものと推察される。 Here, when a mirror was placed in place of the retroreflective sheets 32a and 32b in Figure 11, virtual images a and b were not visible. This is presumably due to the difference in reflection between the mirror and the retroreflective sheet. Furthermore, when white or black paper was placed in place of the retroreflective sheets 32a and 32b, virtual images a and b were visible but were significantly unclear. This is presumably due to the fact that the reflectivity of white or black paper in the retroreflective direction is lower than that of the retroreflective sheet.

図11に示す虚像aと虚像bとの間に図13に示すように遮光板31を挿入しても、遮光板31を透過して虚像bを視認できる。また、図14に示すように再帰性反射シート32bを、矢印fの方向(第2ハーフミラー30の方向)に移動して位置32b′の位置にすることにより、虚像bの視認できる位置を矢印f′(第2ハーフミラー30の方向)に移動し、虚像aよりも手前の位置b′とすることができる。但し、再帰性反射シート32bを移動する際に、図14に示す位置32b′に投影像bが投影される計算機合成ホログラム(CGH)がPC12のCGH計算部17で計算されてSLM14に表示されていることが必要である。 Even if a light-shielding plate 31 is inserted between virtual image a and virtual image b shown in Figure 11 as shown in Figure 13, virtual image b can be viewed through the light-shielding plate 31. Furthermore, as shown in Figure 14, by moving the retroreflective sheet 32b in the direction of arrow f (towards the second half mirror 30) to position 32b', the position at which virtual image b is visible can be moved in the direction of arrow f' (towards the second half mirror 30), to position b' in front of virtual image a. However, when moving the retroreflective sheet 32b, a computer-generated hologram (CGH) projecting image b at position 32b' shown in Figure 14 must be calculated by the CGH calculation unit 17 of the PC 12 and displayed on the SLM 14.

図11~図14に示すように虚像a,bが視認できる位置は、再帰性反射シート32a,32bと第2ハーフミラー30との距離(光路長)に対応し、再帰性反射シートと第2ハーフミラー30との距離(光路長)が長いほど、虚像は第2ハーフミラー30よりも奥側に視認できる。再帰性反射シートと第2ハーフミラー30との距離(光路長)を長くとりたい場合であって、部屋の広さ等の物理的制約があるとき、図15に示すように再帰性反射シート32aと第2ハーフミラー30との間に鏡35を設置して再帰性反射シート32aと第2ハーフミラー30との光路を曲折して光路長を長くしてもよい。 As shown in Figures 11 to 14, the position at which virtual images a and b are visible corresponds to the distance (optical path length) between the retroreflective sheets 32a and 32b and the second half mirror 30; the longer the distance (optical path length) between the retroreflective sheet and the second half mirror 30, the further back the virtual image can be seen from the second half mirror 30. If it is desired to increase the distance (optical path length) between the retroreflective sheet and the second half mirror 30 and there are physical constraints such as the size of the room, a mirror 35 can be installed between the retroreflective sheet 32a and the second half mirror 30 as shown in Figure 15 to bend the optical path between the retroreflective sheet 32a and the second half mirror 30 and increase the optical path length.

図11~図15に示す投影部10bでは、二枚の再帰性反射シートを配置していたが、図16に示す投影部10bのように可動可能の一枚の再帰性反射シート32aのみであってもよい。ホログラフィックプロジェクタ部10aからは第2ハーフミラー30の一面側(傾斜面)の所定位置に投影像a,bを投影するように回折光が照射されているので、図16に示す再帰性反射シート32aの位置では、投影像aが投影されて虚像aが第2ハーフミラー30の他面側に視認できる。投影像aの投影位置にある再帰性反射シート32aを、投影像bが投影される投影位置32a′に移動すると、虚像aは消滅するが、再帰性反射シート32aに投影像bが投影されて虚像bが第2ハーフミラー30の他面側に視認できる。虚像bは虚像aよりも奥側に視認できる。このように移動可能に設けた再帰性反射シート32aを投影像bが投影される位置に移動することにより、虚像aと遠近感が異なる虚像bに視認できる。 In the projection unit 10b shown in Figures 11 to 15, two retroreflective sheets are arranged, but as in the projection unit 10b shown in Figure 16, only one movable retroreflective sheet 32a may be used. Diffracted light is emitted from the holographic projector unit 10a to project projected images a and b at predetermined positions on one side (inclined surface) of the second half mirror 30. Therefore, at the position of the retroreflective sheet 32a shown in Figure 16, projected image a is projected and virtual image a can be seen on the other side of the second half mirror 30. If the retroreflective sheet 32a, which is at the projection position of projected image a, is moved to projection position 32a' where projected image b is projected, virtual image a disappears, but projected image b is projected onto the retroreflective sheet 32a, and virtual image b can be seen on the other side of the second half mirror 30. Virtual image b can be seen further back than virtual image a. By moving the movably provided retroreflective sheet 32a to the position where the projected image b is projected, the virtual image b, which has a different perspective from the virtual image a, can be visually recognized.

図11~図16の投影部10bでは、図12に示すように再帰性反射シート32a,32bを第2ハーフミラー30の下端側と上端側とに直列状に配置していたが、虚像a,bの位置は第2ハーフミラー30の傾斜にも影響される。このような第2ハーフミラー30の傾斜による影響を避けるには、図17(a)に示すように長方形の第2ハーフミラー30の左右方向に再帰性反射シート32a,32bを並列状に配置することが好ましい。このような再帰性反射シート32a,32bの配置とすることにより、図17(b)に示すように再帰性反射シート32a,32bの各々の第2ハーフミラー30からの距離(光路長)に応じた位置に虚像a,bが視認できることを予測可能である。 In the projection unit 10b shown in Figures 11 to 16, the retroreflective sheets 32a, 32b are arranged in series at the top and bottom of the second half mirror 30 as shown in Figure 12. However, the positions of the virtual images a, b are also affected by the tilt of the second half mirror 30. To avoid the effects of the tilt of the second half mirror 30, it is preferable to arrange the retroreflective sheets 32a, 32b in parallel to the left and right of the rectangular second half mirror 30 as shown in Figure 17(a). By arranging the retroreflective sheets 32a, 32b in this way, it is possible to predict that the virtual images a, b will be visible at positions corresponding to the distance (optical path length) of each of the retroreflective sheets 32a, 32b from the second half mirror 30, as shown in Figure 17(b).

以上、説明してきた空中投影装置10では、ホログラフィックプロジェクタ部10aからは、CGHの投影位置(焦点位置)に所定像が投影されるように回折光が射出されている。このCGHの焦点位置を正確に知ることが、明瞭な実像又は虚像、或いは所望のぼけた形状の実像又は虚像を得るために必要である。CGHの焦点位置は、投影対象体を所定の空間位置にガイドするガイド装置によって正確に知ることができる。このガイド装置は、狭間隙の模様を有する所定形状の映像が所定の空間位置に結像するように調整された干渉模様が形成されているホログラムと、この投影対象体が所定の空間位置にガイドされたとき、ホログラムに照射された平行光を記干渉模様に基づいて回折した回折光が照射されて投影対象体に結像された模様と映像の模様とが一致するように、ホログラムに向けて平行光を射出する平行光射出手段とが設けられているものである。このガイド装置を用いたガイド方法は、狭間隙の模様を有する所定形状の映像が所定の空間位置に投影されるように結像位置が調整されたホログラフィックプロジェクタを用い、この空間位置近傍に配置した投影対象体に、ホログラフィックプロジェクタから映像を投影したとき、投影対象体に映った結像の模様と映像の模様とが一致する空間位置に、投影対象体をガイドするものである。In the aerial projection device 10 described above, diffracted light is emitted from the holographic projector unit 10a so that a predetermined image is projected at the projection position (focal position) of the CGH. Accurately knowing the focal position of this CGH is necessary to obtain a clear real or virtual image, or a real or virtual image with a desired blurred shape. The focal position of the CGH can be accurately determined by a guide device that guides the projection target to a predetermined spatial position. This guide device includes a hologram on which an interference pattern is formed, adjusted so that an image of a predetermined shape with a narrow gap pattern is formed at the predetermined spatial position, and a parallel light emission means that emits parallel light toward the hologram so that, when the projection target is guided to the predetermined spatial position, the diffracted light irradiated onto the hologram is diffracted based on the interference pattern, and the pattern formed on the projection target coincides with the image pattern. The guiding method using this guide device uses a holographic projector whose imaging position is adjusted so that an image of a predetermined shape having a narrow gap pattern is projected at a predetermined spatial position, and when an image is projected from the holographic projector onto a projection object placed near this spatial position, the projection object is guided to a spatial position where the pattern of the image reflected on the projection object matches the pattern of the image.

このガイド装置及びガイド方法について、図18を用いて詳細に説明する。図18に示すガイド装置70は、ホログラフィックプロジェクタ部10aと載置台75上に矢印F方向にスライド可能に載置された投影対象体としての立体スクリーン28とから構成される。ホログラフィックプロジェクタ部10aは、タブレット型端末装置11が接続されたパーソナルコンピュータ(PC)12、反射型の空間光変調器(SLM)14、ハーフミラー22及び平行光射出部15から構成される。平行光射出部15は、レーザ光射出部16、対物レンズ18及び平凸レンズ20から成る。ホログラフィックプロジェクタ部10aは、タブレット型端末装置11から入力された所定像として狭間隙の模様を有する立方体の計算機合成ホログラム(CGH)がPC12のCGH計算部17で計算されてSLM14に表示される。SLM14に表示されるホログラムの干渉縞は、所定像としての立方体が所定の空間位置に投影されるように投影位置(焦点位置)が計算された干渉情報である。このような干渉縞が表示されているSLM14の表示面に平行光が照射される。この平行光は、平行光射出部15のレーザ光射出部16から射出されたレーザ光が対物レンズ18で一旦集光した後に広がり、平凸レンズ20で平行光となり、ハーフミラー22によりSLM14の表示面の方向に反射された光である。SLM14の表示面に照射された平行光は、表示面に表示されているホログラムの干渉情報に基づいて回折された回折光となって、SLM14の表示面から射出し、ハーフミラー22を透過して立体スクリーン28に射出される。This guide device and guide method will be described in detail using Figure 18. The guide device 70 shown in Figure 18 is composed of a holographic projector unit 10a and a three-dimensional screen 28 as a projection target, slidably mounted on a mounting base 75 in the direction of arrow F. The holographic projector unit 10a is composed of a personal computer (PC) 12 to which a tablet terminal device 11 is connected, a reflective spatial light modulator (SLM) 14, a half mirror 22, and a parallel light emitter 15. The parallel light emitter 15 is composed of a laser light emitter 16, an objective lens 18, and a plano-convex lens 20. In the holographic projector unit 10a, a computer-generated hologram (CGH) of a cube having a narrow gap pattern is calculated by a CGH calculation unit 17 of the PC 12 as a predetermined image input from the tablet terminal device 11, and is displayed on the SLM 14. The hologram interference fringes displayed on the SLM 14 are interference information in which the projection position (focal position) is calculated so that a cube as a predetermined image is projected at a predetermined spatial position. Parallel light is irradiated onto the display surface of the SLM 14 on which such interference fringes are displayed. This parallel light is generated when laser light emitted from the laser light emitting unit 16 of the parallel light emitting unit 15 is first focused by the objective lens 18, then spreads, becomes parallel light by the plano-convex lens 20, and is reflected toward the display surface of the SLM 14 by the half mirror 22. The parallel light irradiated onto the display surface of the SLM 14 is diffracted based on the interference information of the hologram displayed on the display surface, emerges from the display surface of the SLM 14, passes through the half mirror 22, and is projected onto the 3D screen 28.

立体スクリーン28は、図18(a)に示すように立方体形状であって、枠に白色シートが貼付されて形成されている。この立体スクリーン28は、載置台75上に矢印F方向にスライド可能に載置されている支承台74に支持棒73を介して支持されており、矢印F′で示すように水平方向及び矢印F″で示すように垂直方向にも回動可能に設けられている。図18(a)に示す支承台74上の立体スクリーン28は、その側面の二面がホログラフィックプロジェクタ部10aから射出される回折光が照射されて立方体の対応する二面の映像が投影される投影面となるように調整されている。このように載置台75上にスライド可能に載置された立体スクリーン28の投影面に、その左側に位置するホログラフィックプロジェクタ部10aから、狭間隙の模様を有する立方体の映像が投影される。この映像は、タブレット型端末装置11から入力されたものであり、入力された映像の模様と立体スクリーン28に投影された模様とが一致したとき、立体スクリーン28はホログラフィックプロジェクタ部10aの投影位置(焦点位置)に位置していることが判る。 The 3D screen 28 is cubic in shape as shown in Figure 18(a) and is formed by attaching a white sheet to a frame. This three-dimensional screen 28 is supported via support rods 73 on a support base 74 that is placed on a mounting base 75 so that it can slide in the direction of arrow F, and is rotatable horizontally as indicated by arrow F' and vertically as indicated by arrow F". The three-dimensional screen 28 on the support base 74 shown in Figure 18(a) is adjusted so that two of its side faces serve as projection surfaces onto which diffracted light emitted from the holographic projector unit 10a is irradiated and images of the corresponding two faces of the cube are projected. An image of a cube having a pattern of narrow gaps is projected from the holographic projector unit 10a located on the left side of the projection surface of the three-dimensional screen 28 thus slidably placed on the mounting base 75. This image is input from the tablet terminal device 11, and when the pattern of the input image matches the pattern projected onto the three-dimensional screen 28, it can be seen that the three-dimensional screen 28 is located at the projection position (focal position) of the holographic projector unit 10a.

この狭間隙の模様としては、所定間隔を介して複数の細線及び点から成る模様、例えばホログラフィックプロジェクタ部10aの投影位置(焦点位置)に位置している立体スクリーン28の投影面(図18(a)(b)に示す立体スクリーン28の角をA,B,B′,A′,C′,C,とすると、辺A-B、辺B-B′、辺B′-A′、辺A′-C′辺C′-C、辺C-Aで囲まれる面)の全面に亘って、図18(b)に示すような複数本の細い直線状の点線が狭間隙を介して形成されている点線模様76が投影されるものが好ましい。図18(a)に示すように立体スクリーン28を、その辺A-A′が最もホログラフィックプロジェクタ部10a側となるように載置台75上に載置したとき、ホログラフィックプロジェクタ部10aからの回折光が照射されて立体スクリーン28の白色シートの投影面に映った点線模様76が、回折光の投射方向から立体スクリーン28の投影面を見て、図18(b)に示すように、立体スクリーン28の投影面の全面に亘って点線模様76を構成する細い直線状の点線が明確に判別できる場合、立体スクリーン28はホログラフィックプロジェクタ部10aの投影位置(焦点位置)に位置していることが判る。一方、立体スクリーン28がホログラフィックプロジェクタ部10aの投影位置(焦点位置)よりも遠くに位置している場合、回折光の投射方向から立体スクリーン28の投影面を見たとき、図18(c)に示すように、図18(b)の点線模様76と異なる傾斜線模様77が視認できる。また、立体スクリーン28がホログラフィックプロジェクタ部10aの投影位置(焦点位置)よりもホログラフィックプロジェクタ部10a側に位置している場合も、回折光の投射方向から立体スクリーン28の投影面を見たとき、図18(c)に示すように、図18(b)の点線模様76と異なる傾斜線模様77が視認できる。このように立体スクリーン28の投影面に投影された点線模様76の模様により、立体スクリーン28が投影位置(焦点位置)に位置しているか否かを簡単に判別でき、立体スクリーン28をスライドして投影位置(焦点位置)にガイドできる。 The pattern of this narrow gap is preferably a pattern consisting of multiple thin lines and dots spaced at a predetermined interval, such as a dotted line pattern 76 projected across the entire projection surface of the three-dimensional screen 28 located at the projection position (focal position) of the holographic projector unit 10a (where the corners of the three-dimensional screen 28 shown in Figures 18(a) and 18(b) are A, B, B', A', C', and C, the surface bounded by sides A-B, B-B', B'-A', A'-C', C'-C, and C-A), in which multiple thin, straight dotted lines are formed with narrow gaps, as shown in Figure 18(b). As shown in Figure 18(a), when the three-dimensional screen 28 is placed on the mounting base 75 with its side A-A' closest to the holographic projector unit 10a, diffracted light from the holographic projector unit 10a is irradiated onto the white sheet projection surface of the three-dimensional screen 28, forming a dotted pattern 76. When the projection surface of the three-dimensional screen 28 is viewed from the direction of the diffracted light, as shown in Figure 18(b), if the thin, straight dotted lines constituting the dotted pattern 76 are clearly distinguishable across the entire projection surface of the three-dimensional screen 28, it can be determined that the three-dimensional screen 28 is located at the projection position (focal position) of the holographic projector unit 10a. On the other hand, when the three-dimensional screen 28 is located farther away from the projection position (focal position) of the holographic projector unit 10a, a slanted line pattern 77 different from the dotted line pattern 76 in Figure 18(b) can be seen when the projection surface of the three-dimensional screen 28 is viewed from the direction of the diffracted light, as shown in Figure 18(c). Furthermore, even when the three-dimensional screen 28 is positioned closer to the holographic projector unit 10a than the projection position (focal position) of the holographic projector unit 10a, when the projection surface of the three-dimensional screen 28 is viewed from the projection direction of the diffracted light, a slanted line pattern 77 different from the dotted line pattern 76 in Fig. 18(b) can be seen, as shown in Fig. 18(c). In this way, the dotted line pattern 76 projected onto the projection surface of the three-dimensional screen 28 makes it easy to determine whether the three-dimensional screen 28 is positioned at the projection position (focal position), and the three-dimensional screen 28 can be slid to guide it to the projection position (focal position).

また、図3に示すように平面状のスクリーン36や図11に示すように再帰性反射シート32a,32bに所定像を投影する場合、図19(a)に示すように狭間隙の模様、例えば複数本の細い点線が狭間隙で形成されている点線模様78とすることが好ましい。図19(a)に示すように、スクリーン36又は再帰性反射シート32の投影面の全面に亘って点線模様78を構成する細い直線状の点線が明確に判別できる場合、スクリーン36又は再帰性反射シート32はホログラフィックプロジェクタ部10aの投影位置(焦点位置)に位置していることが判る。一方、図19(b)に示すように、図19(a)の点線模様78と異なる傾斜線模様79が見えたとき、スクリーン36又は再帰性反射シート32はホログラフィックプロジェクタ部10aの投影位置(焦点位置)から離れた位置に設置されていることが判る。このため、スクリーン36又は再帰性反射シート32を図19(a)に示す点線模様78となる位置まで移動することにより、ホログラフィックプロジェクタ部10aの投影位置(焦点位置)に正確に設置できる。 When projecting a predetermined image onto a flat screen 36 as shown in FIG. 3 or retroreflective sheets 32a and 32b as shown in FIG. 11, it is preferable to use a pattern of narrow gaps, such as a dotted line pattern 78 formed by multiple thin dotted lines spaced apart, as shown in FIG. 19(a). When the thin, straight dotted lines that make up the dotted line pattern 78 are clearly discernible across the entire projection surface of the screen 36 or retroreflective sheet 32 as shown in FIG. 19(a), it is clear that the screen 36 or retroreflective sheet 32 is positioned at the projection position (focal position) of the holographic projector unit 10a. On the other hand, when a slanted line pattern 79 different from the dotted line pattern 78 in FIG. 19(a) is visible, it is clear that the screen 36 or retroreflective sheet 32 is positioned away from the projection position (focal position) of the holographic projector unit 10a, as shown in FIG. 19(b). Therefore, by moving the screen 36 or the retroreflective sheet 32 to a position where the dotted line pattern 78 shown in FIG. 19(a) is formed, it can be accurately set at the projection position (focal position) of the holographic projector unit 10a.

図18に示すガイド装置70を、個人認証装置、例えば図20に示すように、人の目の虹彩による個人認証装置に用いることができる。図20に示す装置は、虹彩による個人認証装置の被験者の位置決定に用いるものである。図20に示す位置決定装置は、被験者の額にホログラフィックプロジェクタ部10aから狭間隙の模様を有する映像が投影される。被験者の額に投影された映像は、カメラ80で撮影されて表示装置82に表示され、被験者が見ることができる。被験者の額に投影された映像が、タブレット型端末装置11から入力された映像の模様と一致したとき、被験者の目は虹彩撮影用カメラ(図示せず)の深度範囲内に入っている。この狭間隙の模様を有する映像は、図19(a)に示すように狭間隙の模様、例えば複数本の細い点線が狭間隙で形成されている点線模様78であってもよい。被験者の額に投影されてカメラ80で撮影され表示装置82に表示された模様が、図19(a)に示す点線模様78であるとき、被験者の目が個人認証装置の虹彩撮影用カメラ(図示せず)の深度範囲内に入っており、被験者の虹彩を虹彩撮影用カメラで撮影できる。一方、表示装置82に表示された模様が、図19(b)に示すように傾斜線模様79であるとき、被験者の虹彩が顔虹彩撮影用カメラの深度範囲内に位置せず、被験者は、表示装置82に表示される模様が図19(a)に示す点線模様78となる位置に顔を移動する。尚、図20に示すように被験者の額にホログラフィックプロジェクタ部10aから点線模様78を投影したとき、SLM14からの回折光が被験者の目に入るおそれがある場合、SLM14に発光ダイオード(LED)の光を照射してもよく、人が認識できないがカメラ80で認識できる赤外線光を照射してもよい。 The guide device 70 shown in FIG. 18 can be used in a personal authentication device, for example, a personal authentication device using the iris of a human eye, as shown in FIG. 20. The device shown in FIG. 20 is used to determine the position of a subject in an iris-based personal authentication device. In the position determination device shown in FIG. 20, an image having a narrow gap pattern is projected onto the subject's forehead from a holographic projector unit 10a. The image projected onto the subject's forehead is captured by a camera 80 and displayed on a display device 82 so that the subject can view it. When the image projected onto the subject's forehead matches the pattern of the image input from the tablet terminal device 11, the subject's eyes are within the depth range of the iris imaging camera (not shown). This image having a narrow gap pattern may be a narrow gap pattern, such as a dotted line pattern 78 formed by multiple thin dotted lines spaced apart, as shown in FIG. 19(a). When the pattern projected onto the subject's forehead, photographed by camera 80, and displayed on display device 82 is dotted line pattern 78 as shown in Fig. 19(a), the subject's eyes are within the depth range of the iris photographing camera (not shown) of the personal authentication device, and the subject's iris can be photographed by the iris photographing camera. On the other hand, when the pattern displayed on display device 82 is slanted line pattern 79 as shown in Fig. 19(b), the subject's iris is not located within the depth range of the face iris photographing camera, and the subject moves their face to a position where the pattern displayed on display device 82 becomes dotted line pattern 78 as shown in Fig. 19(a). Note that when dotted line pattern 78 is projected onto the subject's forehead from holographic projector unit 10a as shown in Fig. 20, if there is a risk that diffracted light from SLM 14 may enter the subject's eyes, SLM 14 may be illuminated with light from a light-emitting diode (LED) or infrared light that is not visible to humans but can be recognized by camera 80.

また、図18に示すガイド装置70を、図21に示すように手の静脈による個人認証装置に用いることができる。図21に示す装置は、静脈による個人認証装置の被験者の手の位置決定に用いるものである。図21に示す位置決定装置は、被験者の手が静脈撮影用カメラ84上に差し出されたとき、腕にホログラフィックプロジェクタ部10aから狭間隙の模様を有する映像が投影される。被験者の腕に投影された映像は、被験者が直接見ることができ、タブレット型端末装置11から入力された映像の模様と一致したとき、被験者の手は静脈撮影用カメラ84の深度範囲内に入っている。この狭間隙の模様を有する映像は、図19(a)に示すように狭間隙の模様、例えば複数本の細線が狭間隙で形成されている点線模様78であってもよい。被験者の腕に投影された模様が、図19(b)に示すように傾斜線模様79となって点線模様78と一致しないとき、被験者の手が静脈撮影用カメラ84の深度範囲内に位置せず、被験者は、腕に表示される模様が図19(a)に示す点線模様78となる位置に手及び腕を上下方向に移動する。尚、図21に示す装置では、SLM14からの回折光が被験者の目に入るおそれがなく、腕に投影する模様を明瞭にすべく、SLM14にレーザ光を照射してもよい。 The guide device 70 shown in FIG. 18 can also be used in a personal authentication device using hand veins, as shown in FIG. 21. The device shown in FIG. 21 is used to determine the position of a subject's hand in a personal authentication device using hand veins. In the positioning device shown in FIG. 21, when the subject holds out their hand over the vein imaging camera 84, an image having a narrow gap pattern is projected onto the arm from the holographic projector unit 10a. The image projected onto the subject's arm can be viewed directly by the subject, and when the image matches the pattern of the image input from the tablet terminal device 11, the subject's hand is within the depth range of the vein imaging camera 84. This image having a narrow gap pattern may be a narrow gap pattern, such as a dotted line pattern 78 formed by multiple thin lines spaced apart, as shown in FIG. 19(a). When the pattern projected onto the subject's arm becomes a slanted line pattern 79 as shown in Figure 19(b) and does not match the dotted line pattern 78, the subject's hand is not located within the depth range of the vein imaging camera 84, and the subject moves their hand and arm up or down to a position where the pattern displayed on their arm becomes the dotted line pattern 78 as shown in Figure 19(a). Note that in the device shown in Figure 21, there is no risk of diffracted light from the SLM 14 entering the subject's eyes, and laser light may be irradiated onto the SLM 14 to make the pattern projected onto the arm clearer.

以上、述べてきた空中投影装置10は、タブレット型端末装置11からPC12に入力された所定像の計算機合成ホログラム(CGH)をCGH計算部17で計算してSLM14に出力している。このCGH計算部17で計算する計算機合成ホログラム(CGH)について説明する。図22に示すN個の物体点で構成された三次元物体の計算機合成ホログラム(以下、単にCGHと称する)は、三次元物体の各物体点を点光源としたとき、図22に示すCGH上の各点(xh,yh,0)における光強度Icomp(xh,yh,0)は下記数式(3)
で表すことができる。
In the aerial projection device 10 described above, a computer-generated hologram (CGH) of a predetermined image input from the tablet terminal device 11 to the PC 12 is calculated by the CGH calculation unit 17 and output to the SLM 14. The computer-generated hologram (CGH) calculated by the CGH calculation unit 17 will now be described. When each object point of the three-dimensional object shown in FIG. 22 is a point light source, the computer-generated hologram (hereinafter simply referred to as CGH) of the three-dimensional object composed of N object points has the light intensity I comp (x h , y h , 0) at each point (x h , y h , 0) on the CGH shown in FIG. 22 expressed by the following equation (3):
It can be expressed as:

ところで、SLM14には、振幅ホログラムを表示するものと、位相ホログラムを表示するものがある。ここで、図22に示すように三次元物体上のn番目の点光源の位置座標をP(xn,yn,zn)とし、その明るさをAn、1ピクセルの大きさをΔx×Δy、x,y方向にi,j番目に位置するCGHのピクセルの座標を(xh,yh)=(iΔx,jΔy)とすると、振幅ホログラム上の各点(xh,yh,0)における光強度Iamp(xh,yh,0)は、下記数式(4)
で表すことができる。
Incidentally, there are SLMs 14 that display amplitude holograms and SLMs 14 that display phase holograms. As shown in Figure 22, if the position coordinates of the nth point light source on a three-dimensional object are P( xn , yn , zn ), its brightness is An , the size of one pixel is Δx × Δy, and the coordinates of the CGH pixel located at the i-th and j-th positions in the x and y directions are ( xh , yh ) = ( iΔx , jΔy ), the light intensity Iamp ( xh , yh , 0) at each point ( xh , yh , 0) on the amplitude hologram can be calculated by the following formula (4):
It can be expressed as:

また、位相ホログラム上の各点(xh,yh,0)における位相Iphase(xh,yh,0)は、下記数式(5)
で表すことができる。
上記数式(5)のIm{Icomp}は虚部であり、Re{Icomp}は実部であって、上記数式(4)
と同じであるから、上記数式(3)は下記数式(6)
で表すことができる。
Furthermore, the phase I phase (x h , y h , 0) at each point (x h , y h , 0) on the phase hologram is expressed by the following formula (5):
It can be expressed as:
In the above formula (5), Im{I comp } is the imaginary part, and Re{I comp } is the real part.
Therefore, the above formula (3) can be expressed as the following formula (6):
It can be expressed as:

上記数式(4)に基づいて振幅ホログラムを、上記数式(6)に基づいて位相ホログラムを計算でき、三次元静止画のCGHの計算用として用いることができる。
唯、三次元動画においては、上記数式(4)又は上記数式(6)を用いたCGHの計算よりも、更なる計算速度の向上が求められる。このため、CGHの計算速度を向上すべく、振幅ホログラムの光強度(Iamp(xh,yh,0))を表す上記数式(4)を下記数式(7)
のように変形した。
また、位相ホログラムの位相(Iphase(xh,yh,0))を表す上記数式(6)を下記数式(8)
のように変形した。
An amplitude hologram can be calculated based on the above formula (4), and a phase hologram can be calculated based on the above formula (6), and these can be used for calculating CGHs of three-dimensional still images.
However, in the case of three-dimensional video, a further improvement in calculation speed is required compared to the calculation of CGH using the above formula (4) or the above formula (6). Therefore, in order to improve the calculation speed of CGH, the above formula (4) representing the light intensity (I amp (x h , y h , 0)) of the amplitude hologram is changed to the following formula (7):
It was transformed as follows.
Furthermore, the above-mentioned formula (6) representing the phase of the phase hologram (I phase (x h , y h , 0)) is expressed as the following formula (8):
It was transformed as follows.

空中投影装置10のPC12のCGH計算部17で上記数式(7)に基づいて振幅ホログラムを計算するために、図23に示すようにCGH計算部17内に、タブレット型端末装置11から入力される三次元像の点光源の位置座標のデータを記憶する位置座標データ記憶部17aと、位置座標データ記憶部17aの位置座標データに基づいてCGHのx方向のsinX,cosXを計算した値を記憶するCGHのx方向の三角関数テーブル17bと、位置座標データ記憶部17aの位置座標データに基づいてCGHのy方向のsinY,cosYを計算した値を記憶するCGHのy方向の三角関数テーブル17cと、三角関数テーブル17b、17cに記憶された三角関数値を用いて振幅ホログラムの光強度(Iamp(xh,yh,0))を計算する振幅ホログラム計算部17dと、振幅ホログラム計算部17dで算出された振幅ホログラムの光強度(Iamp(xh,yh,0))を記憶してSLM14に出力する振幅ホログラムデータ記憶部17eとが設けられている。 In order to calculate an amplitude hologram based on the above formula (7) in the CGH calculation unit 17 of the PC 12 of the aerial projection device 10, as shown in FIG. 23 , the CGH calculation unit 17 includes a position coordinate data storage unit 17a that stores data on the position coordinates of the point light source of the three-dimensional image input from the tablet terminal device 11, a CGH x-direction trigonometric function table 17b that stores values obtained by calculating sinX and cosX in the x-direction of the CGH based on the position coordinate data of the position coordinate data storage unit 17a, a CGH y-direction trigonometric function table 17c that stores values obtained by calculating sinY and cosY in the y-direction of the CGH based on the position coordinate data of the position coordinate data storage unit 17a, an amplitude hologram calculation unit 17d that calculates the light intensity (I amp (x h , y h , 0)) of the amplitude hologram using the trigonometric function values stored in the trigonometric function tables 17b and 17c, and a light intensity (I amp ( x h , y h , 0)) of the amplitude hologram calculated by the amplitude hologram calculation unit 17d . h , 0) and outputs it to the SLM 14.

図23に示すCGH計算部17で振幅ホログラムを計算するための疑似コードは図24であり、そのフローチャートを図25に示す。図24に示す疑似コードは、CGHの解像度をW×Hとし、図25に示すフローチャートは三次元動画のものであるが、三次元静止画であっても適用できる。
図24及び図25では、三角関数テーブル17bを作成してから三角関数テーブル17cを作成しているが、三角関数テーブル17cを作成してから三角関数テーブル17bを作成してもよく、三角関数テーブル17b、17cを並列に作成してもよい。また、三角関数テーブル17b、17cの作成、振幅ホログラムの計算部17dでの振幅ホログラムの計算、振幅ホログラムデータ記憶部17eによる振幅ホログラムのSLM14への出力を並列処理してもよい。更に、三次元動画の各フレームにおいて、予め三角関数テーブル17b、17cが作成され、それを用いてSLM14に表示する振幅ホログラムを作成し表示できる場合、図25に示すフローチャートで点光源ループを一番内側のループとしてもよい。
The pseudocode for calculating an amplitude hologram in the CGH calculation unit 17 shown in Fig. 23 is shown in Fig. 24, and its flowchart is shown in Fig. 25. The pseudocode shown in Fig. 24 assumes that the resolution of the CGH is W × H, and the flowchart shown in Fig. 25 is for a three-dimensional moving image, but it can also be applied to a three-dimensional still image.
24 and 25, trigonometric function table 17b is created before trigonometric function table 17c, but trigonometric function table 17b may be created before trigonometric function table 17c, or trigonometric function tables 17b and 17c may be created in parallel. Furthermore, the creation of trigonometric function tables 17b and 17c, the calculation of the amplitude hologram by amplitude hologram calculation unit 17d, and the output of the amplitude hologram by amplitude hologram data storage unit 17e to SLM 14 may be processed in parallel. Furthermore, if trigonometric function tables 17b and 17c are created in advance for each frame of a three-dimensional video and can be used to create and display an amplitude hologram to be displayed on SLM 14, the point light source loop may be the innermost loop in the flowchart shown in FIG.

PC12のCGH計算部17で上記数式(8)に基づいて位相ホログラムを計算するために、図26に示すようにCGH計算部17内に、タブレット型端末装置11から入力される三次元像の点光源の位置座標データを記憶する位置座標データ記憶部17aと、位置座標データ記憶部17aの位置座標データに基づいてCGHのx方向のsinX,cosXを計算した値を記憶するCGHのx方向の三角関数テーブル17bと、位置座標データ記憶部17aの位置座標データに基づいてCGHのy方向のsinY,cosYを計算した値を記憶するCGHのy方向の三角関数テーブル17cと、三角関数テーブル17b、17cに記憶された三角関数値を用いて虚部Im{Icomp}と、実部Re{Icomp}とを計算する虚部・実部計算部17fと、虚部・実部計算部17fで計算された虚部Im{Icomp}、実部Re{Icomp}の虚部・実部記憶部17gと、虚部・実部記憶部17gに記憶された虚部Im{Icomp}、実部Re{Icomp}を用いて位相ホログラムの位相(Iphase(xh,yh,0))を計算する位相ホログラム計算部17hと、位相ホログラム計算部17hで算出された位相ホログラムの位相(Iphase(xh,yh,0))を記憶してSLM14に出力する位相ホログラムデータ記憶部17iとが設けられている。 In order to calculate a phase hologram based on the above formula (8) in the CGH calculation unit 17 of the PC 12, as shown in FIG. 26, the CGH calculation unit 17 includes a position coordinate data storage unit 17a that stores position coordinate data of a point light source of a three-dimensional image input from the tablet terminal device 11, a trigonometric function table 17b for the x direction of the CGH that stores values obtained by calculating sinX and cosX in the x direction of the CGH based on the position coordinate data of the position coordinate data storage unit 17a, and a trigonometric function table 17c for the y direction of the CGH that stores values obtained by calculating sinX and cosX in the y direction of the CGH based on the position coordinate data of the position coordinate data storage unit 17a. the phase hologram calculation unit 17h that calculates the phase of the phase hologram (Iphase(xh, yh, 0)) using the imaginary part Im{Icomp} and real part Re{Icomp} calculated by the imaginary part/real part calculation unit 17f and the imaginary part/real part storage unit 17g of the imaginary part Im{Icomp} and real part Re{Icomp} calculated by the imaginary part/real part calculation unit 17f and the imaginary part Im{Icomp} and real part Re{Icomp} stored in the imaginary part/real part storage unit 17g; and the phase hologram data storage unit 17i that stores the phase of the phase hologram ( Iphase ( xh , yh , 0)) calculated by the phase hologram calculation unit 17h and outputs it to the SLM 14 .

図26に示すCGH計算部17で位相ホログラムを計算するための疑似コードは図27であり、そのフローチャートを図28に示す。図27に示す疑似コードは、CGHの解像度をW×Hとし、図28に示すフローチャートは三次元動画のものであるが、三次元静止画であっても適用できる。
図27及び図28では、三角関数テーブル17bを作成してから三角関数テーブル17cを作成しているが、三角関数テーブル17cを作成してから三角関数テーブル17bを作成してもよく、三角関数テーブル17b、17cを並列に作成してもよい。また、三角関数テーブル17b、17cの作成、虚部・実部計算部17fでの虚部Im{Icomp}と、実部Re{Icomp}との計算、位相ホログラム計算部17hでの位相ホログラムの位相(Iphase(xh,yh,0))の計算、位相ホログラムデータ記憶部17iによる位相ホログラムのSLM14への出力を並列処理してもよい。更に、三次元動画の各フレームにおいて、予め三角関数テーブル17b、17cが作成され、それを用いてSLM14に表示する位相ホログラムを作成し表示できる場合、図28に示すフローチャートで点光源ループを一番内側のループとしてもよい。
The pseudocode for calculating a phase hologram in the CGH calculation unit 17 shown in Fig. 26 is shown in Fig. 27, and its flowchart is shown in Fig. 28. The pseudocode shown in Fig. 27 assumes that the CGH resolution is W × H, and the flowchart shown in Fig. 28 is for a three-dimensional moving image, but it can also be applied to a three-dimensional still image.
27 and 28, trigonometric function table 17b is created before trigonometric function table 17c, but trigonometric function table 17b may be created before trigonometric function table 17c, or trigonometric function tables 17b and 17c may be created in parallel. Furthermore, the creation of trigonometric function tables 17b and 17c, the calculation of imaginary part Im{Icomp} and real part Re{Icomp} by imaginary/real part calculation unit 17f, the calculation of the phase hologram phase ( Iphase ( xh , yh , 0)) by phase hologram calculation unit 17h, and the output of the phase hologram to SLM 14 by phase hologram data storage unit 17i may be processed in parallel. Furthermore, if trigonometric function tables 17b and 17c are created in advance for each frame of a 3D video and a phase hologram to be displayed on SLM 14 can be created and displayed using these tables, the point light source loop may be the innermost loop in the flowchart shown in FIG.

上記数式(7)に基づいて振幅ホログラムを計算処理し、或いは上記数式(8)に基づいて位相ホログラムを計算処理するCGH計算部17を、CPU(中央演算処理装置)及び/又はGPU(Graphics Processing Unit)内に設けることができる。
ところで、CPU及びGPUはいずれも複数のコアを持つが、三次元動画のリアルタイム再生を実現するには、1秒間に最低でも30枚のCGHを計算し、それを再生しなければならない。しかし、CPUが持つコア数はGPUに比べて格段に少なく、CPUによる処理速度は遅く、三次元静止画像の処理に用いることはできるものの、三次元動画処理には適しない。一方、GPUは多数のコアを持っており、三次元静止画像の処理には勿論のこと、三次元動画処理にも用いることができる。
A CGH calculation unit 17 that calculates and processes an amplitude hologram based on the above formula (7) or a phase hologram based on the above formula (8) can be provided within a CPU (Central Processing Unit) and/or a GPU (Graphics Processing Unit).
Both CPUs and GPUs have multiple cores, but to achieve real-time playback of 3D video, at least 30 CGH frames must be calculated and played back per second. However, the number of cores a CPU has is significantly fewer than that of a GPU, and the processing speed of the CPU is slow. While it can be used to process 3D still images, it is not suitable for 3D video processing. On the other hand, a GPU has many cores and can be used not only to process 3D still images but also to process 3D video.

これまでの説明では、投影部10bが一台の場合を説明してきたが、複数台の投影部を設置してもよい。図30に図3に示す投影部10bを三台設置した場合を示す。図30(a)では、投影部10b-1,10b-2,10b-3が第2ハーフミラー30の同一面側に実像が結像するように直列に配置されている。各枠体26には、平面状のスクリーン36が載置されており、各スクリーン36には図1(a)に示すホログラフィックプロジェクタ部10a(図示せず)から、異なった図形のホログラムの回折光1、回折光2,回折光3が照射される。回折光1が照射されたスクリーン36には、図30(b)に示す円形像36a-1が投影され、回折光2が照射されたスクリーン36には、図30(b)に示すように円形像36a-1よりも小径の円形像36a-2が投影され、回折光3が照射されたスクリーン36には、図30(b)に示すように円形像36a-1及び円形像36a-2よりも小径の円形像36a-3が投影される。これら各スクリーン36に投影された円形像36a-1.36a-2,36a-3は、各第2ハーフミラー30の一面側の空間に実像38-1,38-2,38-3として結像する。これらの実像38-1,38-2,38-3は、実像38-1側から見ると、図30(c)に示すように同心円状に見える。このように複数の投影部10bを配置することにより、複雑な実像を空中に結像させることができる。図30に示す回折光1、回折光2,回折光3は、同一のホログラフィックプロジェクタ部から射出されてもよく、異なるホログラフィックプロジェクタ部から射出されてもよい。また、図30は、平面状のスクリーン36を用いていたが、図1に示すように立体スクリーン28を用いることにより、空中に結像した複雑な実像を多面から見ることができる。尚、図30では、三枚の再帰性反射シート32を使用していたが、三枚の第2ハーフミラー30を覆うことができる大きさの再帰性反射シート32ならば一枚であってもよい。 The explanation so far has been about the case where there is one projection unit 10b, but multiple projection units may also be installed. Figure 30 shows the case where three projection units 10b shown in Figure 3 are installed. In Figure 30(a), projection units 10b-1, 10b-2, and 10b-3 are arranged in series so that real images are formed on the same side of the second half mirror 30. A flat screen 36 is placed on each frame 26, and diffracted light 1, diffracted light 2, and diffracted light 3 of holograms with different shapes are irradiated onto each screen 36 from the holographic projector unit 10a (not shown) shown in Figure 1(a). On the screen 36 illuminated with diffracted light 1, a circular image 36a-1 shown in FIG. 30(b) is projected. On the screen 36 illuminated with diffracted light 2, a circular image 36a-2 with a smaller diameter than the circular image 36a-1 is projected, as shown in FIG. 30(b). On the screen 36 illuminated with diffracted light 3, a circular image 36a-3 with a smaller diameter than the circular images 36a-1 and 36a-2 is projected, as shown in FIG. 30(b). The circular images 36a-1, 36a-2, and 36a-3 projected onto each screen 36 are formed as real images 38-1, 38-2, and 38-3 in the space on one side of each second half mirror 30. When viewed from the real image 38-1 side, these real images 38-1, 38-2, and 38-3 appear concentric as shown in FIG. 30(c). By arranging multiple projection units 10b in this manner, complex real images can be formed in the air. The diffracted light 1, diffracted light 2, and diffracted light 3 shown in Figure 30 may be emitted from the same holographic projector unit or from different holographic projector units. While Figure 30 uses a flat screen 36, a three-dimensional screen 28, as shown in Figure 1, can be used to view a complex real image formed in the air from multiple angles. While Figure 30 uses three retroreflective sheets 32, a single retroreflective sheet 32 large enough to cover the three second half mirrors 30 may be used.

図30に示す三台の投影部10b―1,10b-2,10b-3の各スクリーンが載置された枠体26は同一の高さであるが、図31に示すように、一台の枠体26を上下方向に移動することにより、スクリーン36も上下方向に移動し空中に結像される実像が左右方向に移動して他台の実像と接離する。図31では、図30に示す二台の投影部10b―1,10b-2が第2ハーフミラー30の同一面側の空中に実像38-1,38-2が結像するように直列に配置されている。各枠体26には、平面状のスクリーン36が載置されており、各スクリーン36には図1(a)に示すホログラフィックプロジェクタ部10a(図示せず)から、異なった図形のホログラムの回折光1、回折光2が照射されて実像38-1,38-2が各第2ハーフミラー30の一面側に結像している。ここで、投影部10b-2の枠体26を上方の位置26-1に上昇し、且つ位置26-1に移動したスクリーン36-1にホログラフィックプロジェクタ部の投影位置(焦点位置)が合ったとき、結像した実像38-2′は実像38-2よりも右側方向(矢印f-1方向)に移動し、投影部10b-1の実像38-1よりも離れる。一方、投影部10b-2の枠体26を下方の位置26-2に降下し、且つ位置26-2に移動したスクリーン36-2にホログラフィックプロジェクタ部の投影位置(焦点位置)が合ったとき、結像した実像38-2″は実像38-2よりも左側(矢印f-2方向)に移動し、投影部10b-1の実像38-1に近接する。このように複数台の投影部10bのスクリーン36が載置された枠体26を上下方向に移動することにより、左右方向に移動した投影部10bの実像38が他の実像38に接離することができ、実像に多様な動きを付与できる。図31では、投影部10b-2の枠体26のみを上下方向に移動したが、投影部10b-1の枠体26も併せて上下方向に移動することにより、投影部10b-1の実像38-1も左右方向に移動し、投影部10b-2の実像38-2と重ねたり、実像38-1を実像38-2の後ろ側に移動したりすることもできる。図31でも、二枚の再帰性反射シート32を用いたが、二枚の第2ハーフミラー30を覆うことができる大きさの再帰性反射シート32ならば一枚であってもよい。尚、図31では、平面状のスクリーン36について説明したが、立体スクリーン28でも同様に実像に多様な動きを付与できる。 The frames 26 on which the screens of the three projection units 10b-1, 10b-2, and 10b-3 shown in Figure 30 are mounted are all the same height, but as shown in Figure 31, moving one frame 26 up or down also moves the screen 36 up or down, and the real image formed in the air moves left or right, moving toward or away from the real image of the other units. In Figure 31, the two projection units 10b-1 and 10b-2 shown in Figure 30 are arranged in series so that real images 38-1 and 38-2 are formed in the air on the same side of the second half mirror 30. A flat screen 36 is mounted on each frame 26, and diffracted light 1 and diffracted light 2 of different holograms are irradiated onto each screen 36 from the holographic projector unit 10a (not shown) shown in Figure 1(a), forming real images 38-1 and 38-2 on one side of each second half mirror 30. Here, when the frame 26 of the projection unit 10b-2 is raised to an upper position 26-1 and the projection position (focal position) of the holographic projector unit is aligned with the screen 36-1 that has moved to position 26-1, the formed real image 38-2' moves to the right (in the direction of arrow f-1) of the real image 38-2 and becomes farther away than the real image 38-1 of the projection unit 10b-1. On the other hand, when the frame 26 of the projection unit 10b-2 is lowered to the lower position 26-2 and the projection position (focal position) of the holographic projector unit is aligned with the screen 36-2 that has moved to the position 26-2, the formed real image 38-2" moves to the left of the real image 38-2 (in the direction of the arrow f-2) and approaches the real image 38-1 of the projection unit 10b-1. By moving the frame 26 on which the screens 36 of the multiple projection units 10b are placed in the vertical direction in this way, the real image 38 of the projection unit 10b that has moved in the horizontal direction can approach and separate from the other real images 38, and various movements can be imparted to the real images. In FIG. 31, the screens 36 of the projection units 10b-2 are aligned with the real image 38-1 of the projection unit 10b-1. In the example shown in FIG. 31, only the frame 26 of the projection unit 10b-1 is moved up and down, but by also moving the frame 26 of the projection unit 10b-1 up and down, the real image 38-1 of the projection unit 10b-1 also moves left and right, allowing it to be superimposed on the real image 38-2 of the projection unit 10b-2 or to move the real image 38-1 behind the real image 38-2. Although two retroreflective sheets 32 are used in FIG. 31, a single retroreflective sheet 32 large enough to cover the two second half mirrors 30 may be used. Note that while FIG. 31 illustrates a flat screen 36, a variety of movements can also be imparted to the real image on the three-dimensional screen 28.

以上の説明では、SLM14として反射型のものを用いていたが、透過型のSLMであってもよく、タブレット型端末装置11からPC12に所定像を入力していたが、直接PC12に所定像を入力してもよい。また、PC12で計算した計算機合成ホログラムをSLM14に表示していたが、フィルムにホログラムの干渉縞を印刷したものであってもよい。更に、SLM14にレーザ光を照射していたが、発光ダイオード(LED)の光を照射してもよい。 In the above explanation, a reflective SLM 14 was used, but a transmissive SLM may also be used. While a predetermined image was input from the tablet terminal device 11 to the PC 12, the predetermined image may also be input directly to the PC 12. Furthermore, a computer-generated hologram calculated by the PC 12 was displayed on the SLM 14, but interference fringes of the hologram may also be printed on film. Furthermore, while laser light was irradiated onto the SLM 14, light from a light-emitting diode (LED) may also be irradiated.

以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention are described in detail below, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
スクリーン用材料の可視光の透過率及び拡散率を測定する。
(測定装置)
図10に示す測定装置を用いた。測定装置において、
光源50:グリーンレーザ光(波長532nm)を出射
穴58の穴径:2.5cm
光量計:レーザパワーメータ(三和電気計器株式会社製のLP1)
距離L:1m
距離M:透過率を測定する場合:0cm
拡散率を測定する場合:15cm
Example 1
Measure the visible light transmittance and diffusion rate of the screen material.
(Measuring device)
The measurement device shown in Figure 10 was used.
Light source 50: Emits green laser light (wavelength 532 nm) Diameter of hole 58: 2.5 cm
Light meter: Laser power meter (LP1 manufactured by Sanwa Electric Instruments Co., Ltd.)
Distance L: 1m
Distance M: When measuring transmittance: 0 cm
When measuring diffusion rate: 15 cm

(スクリーン用材料)
測定に用いたスクリーン用材料を下記表1に示す。表1に示すスクリーン用材料は全て白地である。

(Screen materials)
The screen materials used for the measurements are shown in the following Table 1. All of the screen materials shown in Table 1 were white.

(透過率の測定)
表1に示すスクリーン用材料の各々について照射した可視光の光軸での透過率を測定した。測定は、上述したように図10に示す光源50から出射したグリーンレーザ光(波長532nm)の平行光を穴58に照射し、受光面62を穴58に当接する位置(M=0cm)に設置したレーザパワーメータにより、穴58をスクリーン用材料で閉塞してないときの受光量Tを測定した。次いで、穴58を塞ぐようにスクリーン用材料を貼着し、受光面62を穴58に対向する位置(M=0cm)に設置したレーザパワーメータにより、穴58及びスクリーン用材料を透過した透過光の受光量Tを測定する。(T/T)×100を透過率とする。表1に示すスクリーン用材料の各々の透過率を下記表2に示す。
(Transmittance Measurement)
The transmittance of visible light irradiated on the optical axis of each of the screen materials shown in Table 1 was measured. As described above, the measurement was performed by irradiating the hole 58 with parallel green laser light (wavelength 532 nm) emitted from the light source 50 shown in FIG. 10 , and measuring the amount of light received T0 when the hole 58 was not blocked with the screen material using a laser power meter installed at a position where the light-receiving surface 62 abutted against the hole 58 (M = 0 cm). Next, a screen material was attached to block the hole 58, and the amount of light received T of light transmitted through the hole 58 and the screen material was measured using a laser power meter installed at a position where the light-receiving surface 62 faced the hole 58 (M = 0 cm). The transmittance was calculated as (T/ T0 ) x 100. The transmittance of each of the screen materials shown in Table 1 is shown in Table 2 below.

(拡散率の測定)
図10に示すレーザパワーメータの受光面62を光軸51に対して角度+10°~-10°回動して受光量を測定した。レーザパワーメータの受光面62と穴58に貼着したスクリーン用材料との距離は常に15cmを保持した(受光面62の回動半径:15cm)。受光面62が光軸51に対して角度±θ回動した位置で測定した受光量は、スクリーン用材料を透過して光軸51に対して角度±θ拡散した拡散光量(T′)である。光軸51に対して角度±θの位置での拡散率は、角度0°の位置(M=15cm)で測定した受光量(T)との比率(T′/T)で表す。表1に示すスクリーン用材料の各々の拡散率を下記表2に示す。
(Measurement of Diffusion Rate)
The amount of received light was measured by rotating the light-receiving surface 62 of the laser power meter shown in FIG. 10 by angles between +10° and -10° relative to the optical axis 51. The distance between the light-receiving surface 62 of the laser power meter and the screen material attached to the hole 58 was always maintained at 15 cm (rotation radius of the light-receiving surface 62: 15 cm). The amount of received light measured at a position where the light-receiving surface 62 was rotated by an angle of ±θ relative to the optical axis 51 is the amount of diffused light (T') that passed through the screen material and diffused by an angle of ±θ relative to the optical axis 51. The diffusivity at a position of angle ±θ relative to the optical axis 51 is expressed as the ratio (T'/ T1 ) of the amount of received light ( T1 ) measured at an angle of 0° (M = 15 cm). The diffusivities of each of the screen materials shown in Table 1 are shown in Table 2 below.

(実施例2)
表1のスクリーン用材料を用いて図1(b)に示す立体スクリーン28を作製し、「高知」の文字と模様とを描いた。この立体スクリーン28を明るい部屋(527ルックス(lx))に設置した図1(a)に示す空中投影装置10で空中に立方体の実像34が正面から視認できるか否かを肉眼観察した。再帰性反射シート32としては、日本カーバイド工業株式会社製の空中ディスプレイ用リフレクタRF-Axを用い、SLM14から立体スクリーン28までの距離を3mとし、立体スクリーン28の最上端から第2ハーフミラー30の中間点までの距離Mを15cmとした。平行光射出部15からグリーンレーザ光(波長532nm)を出射した。
更に、室内灯を消灯し且つ窓を遮光カーテンで覆った暗い部屋(0.03ルックス(lx))において、明るい部屋と同様にして肉眼観察をした。結果を下記表3に示す。表3において、実像34が「よく見える」ときは(++)、「判別できる」ときは(+)、「よく見えない」ときは(±)を表示した。
尚、部屋の照度は、コニカミノルタジャパン株式会社製の照度計(T-10A(商品名))で測定した。
Example 2
The three-dimensional screen 28 shown in Figure 1(b) was created using the screen materials listed in Table 1, and the letters "Kochi" and a pattern were drawn on it. This three-dimensional screen 28 was placed in a bright room (527 lux (lx)) using the aerial projection device 10 shown in Figure 1(a). The aerial display reflector RF-Ax manufactured by Nippon Carbide Industries Co., Ltd. was used as the retroreflective sheet 32. The distance from the SLM 14 to the three-dimensional screen 28 was 3 m, and the distance M from the top edge of the three-dimensional screen 28 to the midpoint of the second half mirror 30 was 15 cm. Green laser light (wavelength 532 nm) was emitted from the parallel light emitting unit 15.
Furthermore, in a dark room (0.03 lux (lx)) with the room lights turned off and the windows covered with blackout curtains, the images were observed with the naked eye in the same manner as in the bright room. The results are shown in Table 3 below. In Table 3, when the real image 34 was "clearly visible," it was marked with (++), when it was "distinguishable," it was marked with (+), and when it was "poorly visible," it was marked with (±).
The illuminance of the room was measured using an illuminance meter (T-10A (product name)) manufactured by Konica Minolta Japan, Inc.

表2及び表3から明らかなように、No.5,9,11のスクリーン用材料は、光軸での透過率が47%未満であり、明るい室内の空中に実像34が「よく見えない」(±)となっている。立体スクリーン28の透過光量が少なくなったことによるものである。
これに対し、No.1~4,6~8,10,12~15のスクリーン用材料は、光軸での透過率が47%以上であり、明るい室内でも空中に実像34を見ることができた。これらは、立体スクリーン28の透過光量がNo.5,9,11のスクリーン用材料よりも増加したからである。特に、No.10,13,15のスクリーン用材料(薄葉紙、典具貼紙(18 g/m2)、薄美濃3匁)は、立体スクリーン28の光軸での透過光量が55~65%であり、且つ光軸に対して-10°~+10°の全範囲に亘る拡散率も15%以上であるから、明るい室内においても、実像34の「高知」の文字及び模様を明瞭に見ることができた。このように立体スクリーン28の透過率及び拡散率が共に高い場合、再帰性反射シート32に照射された拡散光が鏡面反射することにより生じる虚像(図5(a)に示す虚像39に相当)が見え難くなり、実像34が見え易くなったからである。立体スクリーン28の拡散率が高いと、図1(a)に示す立体スクリーン28の投影点29aから広範囲に拡散された拡散光は再帰性反射シート32で再帰性反射されて広範囲から結像点34aに集中されて見え易くなり、他方、再帰性反射シート32の鏡面反射光は広がることにより虚像は見え難くなるものと推察される。
これに対し、No.1~4,6~8,14では、実像34に重ねて虚像(図5(a)に示す虚像39に相当)も見えたが、図5(b)に示すように再帰性反射シート32を傾斜することにより、虚像を視野外に移動させることができた。
このように明るい部屋(527ルックス(lx))では、実像34を「判別できる」(+)又は「よく見えない」(±)とされたNo.2,5,6,9,11,12の立体スクリーン28でも、暗い部屋(0.03ルックス(lx))では、いずれも実像34が「よく見える」(++)となっている。
As is clear from Tables 2 and 3, the screen materials Nos. 5, 9, and 11 have transmittances of less than 47% on the optical axis, and the real image 34 in the air in a bright room is "barely visible" (±). This is because the amount of light transmitted through the three-dimensional screen 28 is reduced.
In contrast, screen materials Nos. 1 to 4, 6 to 8, 10, and 12 to 15 had transmittances of 47% or more on the optical axis, making it possible to see real image 34 in the air even in a bright room. This was because the amount of light transmitted through three-dimensional screen 28 was greater than that of screen materials Nos. 5, 9, and 11. In particular, screen materials Nos. 10, 13, and 15 (tissue paper, Tengu paper (18 g/ ), and thin Mino 3 momme) had transmittances of 55 to 65% on the optical axis of three-dimensional screen 28 and a diffusion rate of 15% or more over the entire range of -10° to +10° from the optical axis, making it possible to clearly see the characters and pattern of "Kochi" in real image 34 even in a bright room. This is because, when the transmittance and diffusion rate of the three-dimensional screen 28 are both high, the virtual image (corresponding to the virtual image 39 shown in FIG. 5A) created by the specular reflection of the diffused light irradiated onto the retroreflective sheet 32 becomes difficult to see, while the real image 34 becomes easier to see. It is presumed that when the diffusion rate of the three-dimensional screen 28 is high, the diffused light diffused over a wide range from the projection point 29a of the three-dimensional screen 28 shown in FIG. 1A is retroreflected by the retroreflective sheet 32 and concentrated from a wide range to the image point 34a, making it easy to see, while the specular reflected light of the retroreflective sheet 32 spreads, making the virtual image difficult to see.
In contrast, in Nos. 1 to 4, 6 to 8, and 14, a virtual image (corresponding to virtual image 39 shown in FIG. 5( a)) was also visible superimposed on the real image 34, but by tilting the retroreflective sheet 32 as shown in FIG. 5( b), the virtual image could be moved out of the field of view.
In this way, in the three-dimensional screens 28 Nos. 2, 5, 6, 9, 11, and 12, in which the real image 34 was rated as "distinguishable" (+) or "hardly visible" (±) in a bright room (527 lux (lx)), the real image 34 was rated as "clearly visible" (++) in all cases in a dark room (0.03 lux (lx)).

(実施例3)
実施例2において、明るい部屋(527ルックス(lx))で実像34を「よく見えない」(±)とされたスクリーン用材料であるNo.5(綿(ローン無地)),No.9(機械紙(機械漉き紙)),No.11(典具貼紙:目付34g/cm))、及び表1のNo.16~22の拡散板の各スクリーン材料を平面状のスクリーンに作製し、このスクリーンに「高知」の文言を記載して図3(a)に示すスクリーン36とした。このスクリーン36を用い、明るい部屋(527ルックス(lx))で図3(a)に示す空中投影装置により空中に「高知」の文字の実像38が正面から視認できるか否かを肉眼観察した。その結果、下記表4に示すように全スクリーンで「高知」の文字の実像38が「よく見える」(++)であった。
Example 3
In Example 2, the screen materials No. 5 (plain cotton lawn), No. 9 (machine-made paper), and No. 11 (Tengu paper: basis weight 34 g/cm 2 ) for which the real image 34 was rated "barely visible" (±) in a bright room (527 lux (lx)), as well as the diffuser materials Nos. 16 to 22 in Table 1, were fabricated into flat screens, and the word "Kochi" (Kochi) was written on the screen to produce screen 36 shown in FIG. 3(a). Using this screen 36, an aerial projection device shown in FIG. 3(a) was used in a bright room (527 lux (lx)) to visually determine whether a real image 38 of the characters "Kochi" could be seen in the air from the front. As a result, as shown in Table 4 below, the real image 38 of the characters "Kochi" was rated "well visible" (++) on all screens.

(実施例4)
図1に示すPC12のCGH計算部17を、CPU又はGPU内に設け、振幅ホログラムのCGHの計算式の違いによるCGH作成速度を物体点の点数を変更して測定した。その結果を下記表5に示す。
振幅ホログラムの計算式
上記数式(4)[疑似コード:図29(a)]
上記数式(7)[疑似コード:図24]
CGH計算部17
CPU:INTEL Corporation 製のCore(商標)i7-8700K
GPU:NVIDIA Corporation 製のGeForce RTX(商標)3080
Example 4
The CGH calculation unit 17 of the PC 12 shown in Figure 1 was installed in a CPU or GPU, and the CGH creation speed due to differences in the calculation formula for the amplitude hologram CGH was measured by changing the number of object points. The results are shown in Table 5 below.
Calculation formula for amplitude hologram: Formula (4) [Pseudocode: Figure 29(a)]
The above formula (7) [pseudocode: Figure 24]
CGH calculation section 17
CPU: Intel Corporation Core™ i7-8700K
GPU: NVIDIA Corporation GeForce RTX™ 3080

表5から明らかなように、数式(7)によるCGH作成速度は、数式(4)よりも速く、且つGPUのCGH作成速度はCPUよりもかなり速いことから、GPUの数式(7)による振幅ホログラムを三次元動画に適用可能であることが判る。
ここで、数式(4)の計算をCPUで行う際、cos関数の計算負荷が大きくなるため、0~2πの1周期において256等分にサンプリングし、サンプリングしたcos関数の値域-1~+1を8ビットの-127~127の整数値としたcosテーブルを用いて計算高速化した。また、コンパイラとしてIntel C++ compiler classic Version 2021.2.0 (オプション: -O3 -xCORE-AVX2 -qopenmp) を用い、OpenMPのスレッド数を12とした。
As is clear from Table 5, the CGH creation speed using equation (7) is faster than that using equation (4), and the CGH creation speed using a GPU is significantly faster than that using a CPU, so it can be seen that amplitude holograms using equation (7) on a GPU can be applied to three-dimensional video.
Here, when calculating Equation (4) on a CPU, the calculation load of the cos function becomes large. Therefore, to speed up the calculation, a cos table was used in which one period of 0 to 2π was sampled into 256 equal parts, and the range of the sampled cos function, -1 to +1, was set to an 8-bit integer value of -127 to 127. In addition, the Intel C++ compiler classic Version 2021.2.0 (options: -O3 -xCORE-AVX2 -qopenmp) was used as the compiler, and the number of OpenMP threads was set to 12.

(実施例5)
図1に示すPC12のCGH計算部17をCPU又はGPU内に設け、位相ホログラムのCGHの計算式の違いによるCGH作成速度を物体点の点数を変更して測定した。その結果を下記表6に示す。
位相ホログラムの計算式
上記数式(6)[疑似コード:図29(b)]
上記数式(8)[疑似コード:図27]
CGH計算部17
CPU:INTEL Corporation 製のCore(商標)i7-8700K
GPU:NVIDIA Corporation 製のGeForce RTX(商標)3080

Example 5
The CGH calculation unit 17 of the PC 12 shown in Figure 1 was installed in a CPU or GPU, and the CGH creation speed due to differences in the calculation formula for the CGH of a phase hologram was measured by changing the number of object points. The results are shown in Table 6 below.
Calculation formula for phase hologram: Formula (6) [Pseudocode: Figure 29(b)]
The above formula (8) [Pseudocode: Figure 27]
CGH calculation section 17
CPU: Intel Corporation Core™ i7-8700K
GPU: NVIDIA Corporation GeForce RTX™ 3080

表6から明らかなように、数式(8)によるCGH作成速度は、数式(6)よりも速く且つGPUのCGH作成速度はCPUよりもかなり速いことから、GPUの数式(8)による位相ホログラムを三次元動画に適用可能であることが判る。
ここで、数式(6)の計算をCPUで行う際、cos及びsin関数の計算負荷が大きくなるため、0~2πの1周期において256等分にサンプリングし、サンプリングしたcos及びsin関数の値域-1~+1を8ビットの-127~127の整数値としたcos及びsinテーブルを用いて計算高速化した。また、コンパイラとしてIntel C++ compiler classic Version 2021.2.0 (オプション: -O3 -xCORE-AVX2 -qopenmp) を用い、OpenMPのスレッド数を12とした。
As is clear from Table 6, the CGH creation speed using equation (8) is faster than that using equation (6), and the CGH creation speed of the GPU is significantly faster than that of the CPU, so it can be seen that the phase hologram using equation (8) on the GPU can be applied to three-dimensional video.
Here, when calculating Equation (6) on a CPU, the calculation load of the cos and sin functions becomes large. Therefore, the calculation was accelerated by sampling into 256 equal parts in one cycle of 0 to 2π, and using a cos and sin table in which the range of the sampled cos and sin functions, -1 to +1, is an 8-bit integer value of -127 to 127. In addition, the Intel C++ compiler classic Version 2021.2.0 (options: -O3 -xCORE-AVX2 -qopenmp) was used as the compiler, and the number of OpenMP threads was set to 12.

本発明に係る空中投影装置は、エレベータ等のボタンの画像を空中に結像できる空中投影装置、教育やゲーム等のために空中に所定の画像を結像できる空中投影装置に用いることができる。 The aerial projection device of the present invention can be used as an aerial projection device that can project images of elevator buttons, etc. in the air, or as an aerial projection device that can project specified images in the air for education, games, etc.

10:空中投影装置、10a:ホログラフィックプロジェクタ部、10b,10b-1,10b-2,10b-3:投影部、11:タブレット型端末装置、12:パーソナルコンピュータ、14:空間光変調器(SLM)、15:平行光射出部、16:レーザ光射出部、17:CGH計算部、17a:位置座標データ記憶部、17b,17c:三角関数テーブル、17d:振幅ホログラム計算部、17e:振幅ホログラムデータ記憶部、17f:虚部・実部計算部、17g:虚部・実部記憶部、17h:位相ホログラム計算部、17i:位相ホログラムデータ記憶部、18,52:対物レンズ、20,54:平凸レンズ、22:第1ハーフミラー、24,35:鏡、26:枠体、26′,26-1,26-2:枠体26の位置、27,74:支承台、28:立体スクリーン、28a:立方体の投影像、28b:枠、28c:和紙、29a,29b,37a,37b,37a′,37b′,40a,40b,40a′,40b′:投影点、30:第2ハーフミラー、31:遮光板、32,32a,32b:再帰性反射シート、32′:再帰性反射シート32の位置、32b′:再帰性反射シート32bの位置、32a′:投影位置、33a:反射シート、33b:ガラスビーズ、33c:透明樹脂層、34,38,38′,38-1,38-2,38-3,38-2′,38-2″:実像、34a,34b,38a,38b,38a′,38b′:結像点、36,36-1,36-2:スクリーン、36a,36a′,36a-1,36a-2,36a-3,40,40′:投影像、39,39′,39″,42,42′:虚像、39a,39a′:結像点38aの対応点、39b,39b′:結像点38bの対応点、42a,42b,42a′,42b′:投影点、40a,40b,40a′,40b′の対応点、50:光源、51:光軸、56:板状体、58:穴、60:測定対象、62:受光面、62′:位置、70:ガイド装置、73:支持棒、75:載置台、76,78:点線模様、77,79:傾斜線模様、80:カメラ、82:表示装置、84:静脈撮影用カメラ、A,B,C,A′,B′,C′:立体スクリーン28の角、F:支承台74のスライド方向、F-1,F―2:枠体26の移動方向、F′:立体スクリーン28の水平面での回動方向、Fa,Fb:高さ、Fa′,Fb′:奥行き、L,M:距離、F″:立体スクリーン28の垂直面での回動方向、f:再帰性反射シート32bの移動方向、f-1,f-2:実像38-2の移動方向、f′:虚像bの移動方向、b′:虚像bの移動位置、θ:角度、W:CGHの横のピクセル数,H:CGHの縦のピクセル数、xh:ホログラム上のピクセルのx方向の位置座標、yh:ホログラム上のピクセルのy方向の位置座標、Δx:x方向のピクセルの大きさ、Δy:y方向のピクセルの大きさ、P(xn,n, z):三次元物体のn番目の物体点Pの位置座標





10: Aerial projection device, 10a: Holographic projector unit, 10b, 10b-1, 10b-2, 10b-3: Projection unit, 11: Tablet-type terminal device, 12: Personal computer, 14: Spatial light modulator (SLM), 15: Parallel light emission unit, 16: Laser light emission unit, 17: CGH calculation unit, 17a: Position coordinate data storage unit, 17b, 17c: Trigonometric function table, 17d: Amplitude hologram calculation unit, 17e: Amplitude hologram data storage unit, 17f: Imaginary part/real part calculation unit, 17g: Imaginary part/real part storage unit, 17h: Phase hologram calculation unit, 17i: Phase hologram data storage unit, 18, 52: Objective lens, 20, 54: Plano-convex lens, 2 2: First half mirror, 24, 35: Mirror, 26: Frame, 26', 26-1, 26-2: Position of frame 26, 27, 74: Support base, 28: 3D screen, 28a: Projected image of cube, 28b: Frame, 28c: Japanese paper, 29a, 29b, 37a, 37b, 37a', 37b', 40a, 40b, 40a', 40b': Projection point, 30: Second half mirror, 31: Light shielding plate, 32, 32a, 32b: Retroreflective sheet, 32': Position of retroreflective sheet 32, 32b': Position of retroreflective sheet 32b, 32a': Projection position, 33a: Reflective sheet, 33b: Glass beads, 33c: Transparent resin layer, 34, 38, 38', 38-1, 38-2, 3 8-3, 38-2', 38-2": real image, 34a, 34b, 38a, 38b, 38a', 38b': image points, 36, 36-1, 36-2: screen, 36a, 36a', 36a-1, 36a-2, 36a-3, 40, 40': projected images, 39, 39', 39", 42, 42': virtual images, 39a, 39a': image points 3 Corresponding point of 8a, 39b, 39b': corresponding point of imaging point 38b, 42a, 42b, 42a', 42b': projection point, corresponding points of 40a, 40b, 40a', 40b', 50: light source, 51: optical axis, 56: plate-like body, 58: hole, 60: measurement object, 62: light receiving surface, 62': position, 70: guide device, 73: support rod, 75: mounting table 76, 78: dotted line patterns, 77, 79: inclined line patterns, 80: camera, 82: display device, 84: vein imaging camera, A, B, C, A', B', C': corners of the three-dimensional screen 28, F: sliding direction of the support base 74, F-1, F-2: movement direction of the frame 26, F': rotation direction of the three-dimensional screen 28 in the horizontal plane, Fa, Fb: height, Fa', Fb': depth, L, M: distance, F": rotation direction of the three-dimensional screen 28 in the vertical plane, f: movement direction of the retroreflective sheet 32b, f-1, f-2: movement direction of the real image 38-2, f': movement direction of the virtual image b, b': movement position of the virtual image b, θ: angle, W: number of horizontal pixels of the CGH, H: number of vertical pixels of the CGH, x h : x-direction position coordinate of a pixel on the hologram, y h : y-direction position coordinate of a pixel on the hologram, Δ x : size of the pixel in the x-direction, Δ y : size of the pixel in the y-direction, P(x n, yn , z n ): position coordinate of the nth object point P of the three-dimensional object





Claims (12)

照射された平行光が所定像のホログラムの干渉情報に基づいて回折された回折光が射出されるホログラフィックプロジェクタ部と、前記回折光が照射されて前記所定像が投影されるスクリーンと、前記回折光のうち前記スクリーンを透過し拡散した透過拡散光が照射される位置に、前記スクリーンに照射される前記回折光に対して傾斜して設置されているハーフミラーと、前記ハーフミラーの透過光又は反射光が照射される再帰性反射素子とから成る投影部とで構成され、
前記透過拡散光の前記ハーフミラーの透過光又は反射光が前記再帰性反射素子で再帰性反射されて元の入射経路に沿って逆方向に射出して前記ハーフミラーで反射した反射光又は前記ハーフミラーを透過した透過光により、前記所定像の実像が前記ハーフミラーの一面側の空中に結像されることを特徴とする空中投影装置。
The present invention is configured with a holographic projector unit that emits diffracted light obtained by diffracting irradiated parallel light based on interference information of a hologram of a predetermined image, a screen onto which the diffracted light is irradiated and the predetermined image is projected, a half mirror that is installed at an angle with respect to the diffracted light irradiated onto the screen at a position onto which transmitted and diffused light of the diffracted light that has passed through the screen and diffused is irradiated, and a projection unit that includes a retroreflection element onto which the transmitted light or reflected light of the half mirror is irradiated,
An aerial projection device characterized in that the transmitted or reflected light of the half mirror of the transmitted diffused light is retroreflected by the retroreflection element and emitted in the opposite direction along the original incident path, and a real image of the specified image is formed in the air on one side of the half mirror by the reflected light reflected by the half mirror or the transmitted light that passes through the half mirror.
前記実像がぼやけて見えるように、前記スクリーンが前記ホログラムの干渉情報に基づいて投影される所定位置よりも前方又は後方の位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の空中投影装置。 The aerial projection device described in claim 1, characterized in that the screen is positioned in front of or behind the predetermined position where the real image is projected based on the interference information of the hologram so that the real image appears blurred. 前記再帰性反射素子の鏡面反射により、前記ハーフミラーの他面側に視認される前記実像に対応する虚像が視野外に移動するように前記再帰性反射素子が傾斜されていることを特徴とする請求項1に記載の空中投影装置。 The aerial projection device described in claim 1, characterized in that the retroreflective element is tilted so that the virtual image corresponding to the real image visible on the other side of the half mirror is moved out of the field of view due to specular reflection from the retroreflective element. 前記ホログラフィックプロジェクタ部から、少なくとも二つの所定像の各ホログラムの干渉情報に基づいて回折された回折光が射出され、
前記所定像の一方の前記干渉情報に基づく回折光より、前記スクリーンに照射されて前記ハーフミラー及び前記再帰性反射素子を経由して空中に結像される前記所定像の一方の実像に併せて、
前記所定像の他方の前記干渉情報に基づく回折光が前記スクリーンに照射されることなく前記ハーフミラーを透過して前記再帰性反射素子の再帰性反射光射出面に照射されて、前記所定像の他方が投影されると共に、前記再帰性反射光射出面から射出された再帰性反射光の前記ハーフミラーでの反射光により、前記ハーフミラーの反射面と反対面側の空中に前記所定像の他方の虚像が視認できることを特徴とする請求項1に記載の空中投影装置。
Diffracted light diffracted based on interference information of each hologram of at least two predetermined images is emitted from the holographic projector unit,
The diffracted light based on the interference information of one of the predetermined images is irradiated onto the screen and passes through the half mirror and the retroreflection element to form a real image of one of the predetermined images in the air,
The aerial projection device described in claim 1, characterized in that diffracted light based on the interference information of the other of the specified images passes through the half mirror without being irradiated onto the screen and is irradiated onto the retroreflected light emission surface of the retroreflecting element, thereby projecting the other of the specified images, and the retroreflected light emitted from the retroreflected light emission surface is reflected by the half mirror, making it possible to see a virtual image of the other of the specified images in the air on the side opposite the reflective surface of the half mirror.
前記実像及び/又は前記虚像がぼやけて見えるように、前記スクリーン及び/又は前記再帰性反射素子が前記ホログラムの干渉情報に基づいて投影される所定位置よりも前方又は後方の位置に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の空中投影装置。 The aerial projection device described in claim 4, characterized in that the screen and/or the retroreflective element are positioned in front of or behind a predetermined position where the real image and/or the virtual image are projected based on the interference information of the hologram, so that the real image and/or the virtual image appear blurred. 前記スクリーンが、立体スクリーンであることを特徴とする請求項1に記載の空中投影装置。 An aerial projection device as described in claim 1, characterized in that the screen is a stereoscopic screen. 前記スクリーンが、和紙又は不織布で形成されていることを特徴する請求項1又は請求項6に記載の空中投影装置。 An aerial projection device as described in claim 1 or claim 6, characterized in that the screen is made of Japanese paper or non-woven fabric. 前記ハーフミラーと前記スクリーンとの組み合わせが少なくとも二対設けられ、前記二対の組み合わせが、前記ハーフミラーの各々の同一面側の空中に前記実像が結像するように所定間隔を置いて直列に設置されていることを特徴とする請求項1に記載の空中投影装置。 The aerial projection device described in claim 1, characterized in that at least two pairs of combinations of the half mirror and the screen are provided, and the two pairs of combinations are installed in series at a predetermined interval so that the real image is formed in the air on the same side of each of the half mirrors. 前記実像の少なくとも一方が前記ハーフミラーに対して接離方向に移動するように、前記実像の一方に対応する投影像が前記ホログラフィックプロジェクタ部から投影される前記スクリーンが前記ハーフミラーに対して接離方向に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項8に記載の空中投影装置。 The aerial projection device described in claim 8, characterized in that the screen onto which a projected image corresponding to one of the real images is projected from the holographic projector unit is movable toward and away from the half mirror so that at least one of the real images moves toward and away from the half mirror. 前記ホログラムが、計算機合成ホログラムであって、前記平行光を前記計算機合成ホログラムの干渉情報に基づいて回折光に変調する空間光変調器が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の空中投影装置。 The aerial projection device described in claim 1, characterized in that the hologram is a computer-generated hologram and a spatial light modulator is provided that modulates the parallel light into diffracted light based on interference information of the computer-generated hologram. 前記計算機合成ホログラムが、振幅ホログラムであって、前記振幅ホログラムが下記数式(1)
に基づいて計算されていることを特徴とする請求項10に記載の空中投影装置。
The computer-generated hologram is an amplitude hologram, and the amplitude hologram is expressed by the following formula (1):
11. The aerial projection device according to claim 10, wherein the aerial projection device is calculated based on the following formula:
前記計算機合成ホログラムが位相ホログラムであって、前記位相ホログラムが下記数式(2)
に基づいて計算されていることを特徴とする請求項10に記載の空中投影装置。

The computer-generated hologram is a phase hologram, and the phase hologram is expressed by the following formula (2):
11. The aerial projection device according to claim 10, wherein the aerial projection device is calculated based on the following formula:

JP2023532029A 2021-06-29 2022-06-29 aerial projection device Active JP7818285B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021107811 2021-06-29
JP2021107811 2021-06-29
PCT/JP2022/026020 WO2023277080A1 (en) 2021-06-29 2022-06-29 Aerial projection device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2023277080A1 JPWO2023277080A1 (en) 2023-01-05
JP7818285B2 true JP7818285B2 (en) 2026-02-20

Family

ID=84690246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023532029A Active JP7818285B2 (en) 2021-06-29 2022-06-29 aerial projection device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7818285B2 (en)
WO (1) WO2023277080A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2026054109A1 (en) * 2024-09-09 2026-03-12 国立大学法人宇都宮大学 Aerial image display device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006113182A (en) 2004-10-13 2006-04-27 Masaaki Okamoto Multi-viewpoint stereoscopic display device
US20180224803A1 (en) 2017-02-06 2018-08-09 Boe Technology Group Co., Ltd. Backlight module, spatial light modulator, holographic display device and holographic display method therefor
WO2020167263A1 (en) 2019-02-12 2020-08-20 Cy Vision A.S. Holographic head-up display device
WO2020189411A1 (en) 2019-03-20 2020-09-24 ソニー株式会社 Image display device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006113182A (en) 2004-10-13 2006-04-27 Masaaki Okamoto Multi-viewpoint stereoscopic display device
US20180224803A1 (en) 2017-02-06 2018-08-09 Boe Technology Group Co., Ltd. Backlight module, spatial light modulator, holographic display device and holographic display method therefor
WO2020167263A1 (en) 2019-02-12 2020-08-20 Cy Vision A.S. Holographic head-up display device
WO2020189411A1 (en) 2019-03-20 2020-09-24 ソニー株式会社 Image display device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023277080A1 (en) 2023-01-05
JPWO2023277080A1 (en) 2023-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102227780B1 (en) Optical module
US9270978B2 (en) Method and device for 3-D display based on random constructive interference
CN106933014B (en) Optical module
US6377370B1 (en) Optical display apparatus
JP3268625B2 (en) 3D image display device
US9641828B2 (en) Projector and projection display device
JP2007316640A (en) Light modulator for reducing laser speckles and light modulator module
JP7818285B2 (en) aerial projection device
CN104267570A (en) Projection type image display device
TWI518371B (en) Surface lighting device and backlight device
JP2009139951A (en) Light modulator, light modulator module, and scanning display device including this
TWI640721B (en) Surface lighting device and backlight device
JPH09500219A (en) hologram
EP0460314A1 (en) Display medium
JPH09222954A (en) Diffusion hologram touch panel
JP5781805B2 (en) Hologram recording device
CA2536629A1 (en) Method for producing a medium for reproducing three-dimensional configurations
KR102731164B1 (en) Align Apparatus using the Hollogram
KR102110085B1 (en) Showcase displaying 3-dimension images and control method thereof
JP2023008930A (en) head-up display device
CN207541347U (en) A kind of realization system of flexibility varied angle slot array diffraction optical device
JP2023008931A (en) Projection object body guide method and projection object body guide machine
RU2337386C2 (en) Method for stereo image forming
JPH10143056A (en) Transfer diffraction element, method of manufacturing the same, and method of manufacturing a diffraction element panel using the same
TR2024019085A2 (en) AN IMAGE CREATING SYSTEM

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426

Effective date: 20240604

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20240604

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20250630

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20260113

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20260202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7818285

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150