特許 6987855 浮遊画像形成システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6987855

(24)【登録日】2021年12月3日

(45)【発行日】2022年1月5日

(54)【発明の名称】浮遊画像形成システム

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/26 20060101AFI20211220BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20211220BHJP

   G02B 5/08 20060101ALI20211220BHJP

   G02B 5/00 20060101ALI20211220BHJP

【ＦＩ】

   G03B21/26

   G03B21/14 Z

   G02B5/08 D

   G02B5/00 Z

【請求項の数】15

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2019-519366(P2019-519366)

(86)(22)【出願日】2017年10月10日

(65)【公表番号】特表2019-533829(P2019-533829A)

(43)【公表日】2019年11月21日

(86)【国際出願番号】FR2017052769

(87)【国際公開番号】WO2018069625

(87)【国際公開日】20180419

【審査請求日】2020年9月24日

(31)【優先権主張番号】1659887

(32)【優先日】2016年10月13日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】510132347

【氏名又は名称】コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】マルティネス クリストフ

【審査官】 塚本 丈二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０４０９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１９１６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１８７２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０１２４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１７５９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２７１８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−００２８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００２０２５４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／１５８９９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１６／１３６０６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０４３１７０５９（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国実用新案第２０１２７３９６４（ＣＮ，Ｙ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｂ ２１／２６

Ｇ０３Ｂ ２１／１４

Ｇ０２Ｂ ５／０８

Ｇ０２Ｂ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

−ソース画像を投影するのに適した少なくとも１つの画像プロジェクタ（１０）と、
−前記画像プロジェクタ（１０）によって投影された画像を表示するのに適した内面（２０ｉ）を備える表示スクリーン（２０）と、
を備え、
前記表示スクリーン（２０）は、視認される光景に由来する、前記内面（２０ｉ）に入射する光線を透過させるのに適した透明セグメント（２１）と、前記画像プロジェクタ（１０）に由来する、前記内面（２０ｉ）に入射する光線を散乱させることにより投影画像を表示することに適した散乱セグメント（２２）とを備え、
−前記画像プロジェクタ（１０）と前記表示スクリーン（２０）との間に配置される半反射構造体（３０）をさらに備え、
前記半反射構造体（３０）は、透過面と呼ばれる、前記画像プロジェクタ（１０）に由来する光線及び視認される光景に由来する光線を透過するのに適した面（３０ｔ）と、反射面と呼ばれる、前記表示スクリーン（２０）に由来する光線を反射するのに適した反対側の面（３０ｒ）と、を備え、浮遊画像と呼ばれる、前記表示スクリーン（２０）上に投影される画像の虚像を形成し、前記浮遊画像は、半反射構造体（３０）によって前記表示スクリーン（２０）を通して観察可能であることを特徴とする、浮遊画像形成システム（１）。

【請求項2】

前記表示スクリーン（２０）の前記散乱セグメント（２２）は、前記半反射構造体（３０）に由来し前記散乱セグメント（２２）によって散乱される光線を前記半反射構造体（３０）の方向に反射するように、さらに反射性を有する、請求項１に記載の浮遊画像形成システム（１）。

【請求項3】

前記表示スクリーン（２０）の前記散乱セグメント（２２）は、前記半反射構造体（３０）に由来し前記散乱セグメント（２２）に対して入射軸を有する光線が、前記散乱セグメント（２２）によって、前記入射軸と同一の反射軸を有するように前記半反射構造体（３０）の方向に反射されるように、さらに再帰反射性を有する、
請求項１又は２に記載の浮遊画像形成システム（１）。

【請求項4】

前記表示スクリーン（２０）は、実質的に平面であり、対を成す複数の表示面（２０ａ、２０ｂ）を備え、
前記半反射構造体（３０）は、実質的に平面であり、対を成す複数の傾斜面（３０ａ、３０ｂ）を備え、前記傾斜面は、それぞれ、１つの前記表示面（２０ａ、２０ｂ）と光学的に関連している、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の浮遊画像形成システム（１）。

【請求項5】

前記表示面（２０ａ、２０ｂ）は、前記画像プロジェクタ（１０）のステアリング構造体（１３）を通過する、基準軸と呼ばれる軸の周りに連続的に延びるように次々に配置され、前記傾斜面（３０ａ、３０ｂ）は、前記基準軸の周りに連続的に延びるように次々に配置され、
前記表示スクリーン（２０）及び前記半反射構造体（３０）はそれぞれピラミッド状の錐体を形成する、
請求項４に記載の浮遊画像形成システム（１）。

【請求項6】

前記画像プロジェクタ（１０）は、複数のソース画像を伝達するのに適しており、前記表示スクリーン（２０）の異なる面（２０ａ）に、ソース画像を光学的に共役させるのに適した少なくとも１つの投影光学系（１２ａ、１２ｂ）を備える、
請求項４又は５に記載の浮遊画像形成システム（１）。

【請求項7】

前記画像プロジェクタ（１０）は、複数の反射面（１３ａ、１３ｂ）を有するステアリング構造体（１３）を備え、前記反射面（１３ａ、１３ｂ）のそれぞれは、ソース画像及び前記表示面（２０ａ、２０ｂ）と光学的に関連付けられている、
請求項４乃至６の何れか一項に記載の浮遊画像形成システム（１）。

【請求項8】

前記画像プロジェクタ（１０）は、基準軸（Ａｒｅｆ）を中心として回動可能な反射面を有するステアリング構造体（１３）を備え、ソース画像を前記表示スクリーン（２０）の前記表示面（２０ａ、２０ｂ）に投影する、
請求項４乃至６の何れか一項に記載の浮遊画像形成システム（１）。

【請求項9】

前記表示面（２０ａ、２０ｂ）の前記散乱セグメント（２２）は、
−前記半反射構造体（３０）に由来し前記散乱セグメント（２２）に対して入射軸を有する光線が、前記散乱セグメント（２２）によって前記入射軸と同一の反射軸を有するように前記半反射構造体（３０）の方向に反射されるように、再帰反射性を有し、
−１つの表示面（２０ａ）に関連する散乱錐体（２ａ）のそれぞれが、隣接する表示面（２０ｂ）に関連する散乱錐体（２ｂ）と部分的に重なり合う散乱錐体（２ａ、２ｂ）において再帰反射光線を散乱するのに適している、
請求項４乃至８の何れか一項に記載の浮遊画像形成システム（１）。

【請求項10】

前記表示スクリーン（２０）及び前記半反射構造体（３０）がそれぞれ単一の実質的に湾曲した湾曲面を備える、請求項１乃至３の何れか一項に記載の浮遊画像形成システム（１）。

【請求項11】

前記湾曲面は、前記画像プロジェクタ（１０）のステアリング構造体（１３）を通る基準軸（Ａｒｅｆ）の周りに連続的に延び、前記表示スクリーン（２０）及び前記半反射構造体（３０）は、それぞれ前記基準軸に対して回転体である錐体を形成する、請求項１０に記載の浮遊画像形成システム（１）。

【請求項12】

画像ソース（１１）によって供給される前記画像はアナモルフィック画像である、請求項１０又は１１に記載の浮遊画像形成システム（１）。

【請求項13】

前記表示スクリーン（２０）の前記透明セグメント（２１）は、前記半反射構造体（３０）に由来する光線を透過させるのに適しており、
前記散乱セグメント（２２）は、前記半反射構造体（３０）に由来する光線を前記半反射構造体（３０）の方向に散乱させるのに適している、
請求項１乃至１２の何れか一項に記載の浮遊画像形成システム（１）。

【請求項14】

前記散乱セグメント（２２）のそれぞれは、前記透明セグメント（２１）によって囲まれており、
前記表示スクリーン（２０）は、前記散乱セグメント（２２）による２０％以下の遮蔽度を有する、
請求項１乃至１３の何れか一項に記載の浮遊画像形成システム（１）。

【請求項15】

前記画像プロジェクタ（１０）は、画像ソース（１１）に由来する前記光線を少なくとも部分的に前記表示スクリーン（２０）の方向に反射するのに適した少なくとも１つのステアリング構造体（１３）を備え、
前記半反射構造体（３０）は、前記表示スクリーン（２０）と前記ステアリング構造体（１３）との間に配置されている、
請求項１乃至１４の何れか一項に記載の浮遊画像形成システム（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の分野は、いわゆる浮遊画像（floating image）、すなわち光景（scene）上に重なって現れる画像を形成するためのシステムの分野である。

【背景技術】

【0002】

浮遊画像形成システムは、１９世紀以来、娯楽分野に存在しており、特に宣伝及び経験的ＰＲの分野に取り組むことを目的として現在開発中である。それらは、ペッパーズ・ゴースト（Pepper's ghost）と呼ばれる錯視効果に基づいており、その原理は、米国特許出願公開第２００９／０００９８６２号明細書に記載されている浮遊画像形成システムを示す図１Ａを参照して想起されるであろう。

【0003】

この例では、システムＡ１は、画像ソースＡ２、例えば、ここでは、その放射面Ａ３に複数のソース画像（source image）を伝達するのに適した放射スクリーン、及び画像ソースＡ２に対して逆さまに配置された多角形底面のピラミッドの形状を有する半反射構造体Ａ４を備える。すなわち、その頂点Ａは、画像ソースＡ２の放射面Ａ３に面して配置されている。したがって、ピラミッド形Ａ４の半反射面Ａ５は、画像ソースＡ２とシステムＡ１の環境の方を向いている。

【0004】

画像ソースＡ２は、ピラミッドＡ４の半反射面Ａ５にそれぞれ面して配置されている複数のソース画像を供給する。したがって、供給されたそれぞれの画像の光線は、ピラミッドＡ４の対応する面Ａ５によって環境の方向に部分的に反射される。ピラミッドＡ４の面Ａ５のうちの１つの前に置かれた観察者は、画像ソースＡ２によって供給された画像の虚像（virtual image）を見る。この虚像は、ピラミッドＡ４の内部に位置する仮想平面内に配置される。ピラミッド構造Ａ４の半透明性は、光景上に画像を重ねて形成することを可能にし、これは観察者に浮遊画像を観察する印象を与える。さらに、この例では、システムＡ１の周りを移動しようとしていた観察者は、ピラミッドＡ４の内部に配置された様々な虚像を見ることになり、それは三次元浮遊画像を観察する印象を与えるであろう。

【0005】

このタイプのシステムＡ１の１つの欠点は、半反射面Ａ５が画像ソースＡ２の方へ及びシステムＡ１の環境の方へ向けられるように、半反射構造体Ａ４が配向される必要があることである。その結果、視野は、一方では画像ソースＡ２の放射面Ａ３によって、そして他方では半反射構造体Ａ４の底部によって制限される。さらに、画像ソースＡ２に対してピラミッドＡ４の上下を逆にすることは、ピラミッドＡ４を保持するための要素を設ける必要があり、これはシステムに魅力的でない効果を加え、観察者の見やすさを低下させる。

【0006】

米国特許第３５５１０４３号明細書は、半透明の表示スクリーンＡ６上に画像を投影するためのシステムＡ１を記載している。図１Ｂに示すように、システムＡ１は第１のプロジェクタＡ７ａと第２のプロジェクタＡ７ｂとを備え、これらはそれぞれ同じ表示スクリーン上にソース画像を投射するのに適している。プロジェクタＡ７ａ、Ａ７ｂは、画像ソースと光学投影システムとを備える。半反射構造体Ａ４は、第１のプロジェクタＡ７ａから表示スクリーンＡ６に至る光路上、及び第２のプロジェクタＡ７ｂから表示スクリーンＡ６に至る光路上に位置している。これにより、第１のプロジェクタＡ７ａ由来の光線はスクリーンＡ６の方向に反射され、第２のプロジェクタＡ７ｂ由来の光線はスクリーンＡ６の方向に透過される。したがって、動作時において、画像形成システムＡ１は、第２のプロジェクタＡ７ｂによって供給される画像に重ねて、第１のプロジェクタＡ７ａによって供給される画像をスクリーンＡ６上に確実に表示する。したがって、表示スクリーンＡ６の反対側に位置する観察者は、一方が他方の上に重ねられている２つの表示画像を見ることができる。

【0007】

このシステムＡ１の１つの欠点は、観察者がスクリーンＡ６の後ろに位置する第２のプロジェクタＡ７ｂをはっきりと見ることができないようにするために、表示スクリーンＡ６が半透明で透明ではないことである。したがって、このシステムＡ１は、浮遊画像、すなわち、表示スクリーンの背後に位置する光景上に重ねて観察可能な画像の形成を保証しない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００９／０００９８６２号明細書

【特許文献2】米国特許第３５５１０４３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の目的は、従来技術の欠点を少なくとも部分的に改善することであり、より詳細には、光景に重ねて浮遊画像を観察した視覚経験を改善するとともに、浮遊画像の観察者の見やすさを保証する浮遊画像形成システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この目的のために、本発明の主題は、ソース画像を投影するのに適した少なくとも１つの画像プロジェクタと、画像プロジェクタによって投影された画像を表示するのに適した表示スクリーンとを備える、浮遊画像形成システムである。

【0011】

本発明によれば、前記表示スクリーンは、透明セグメントと散乱セグメントとを含み、さらに入射光線を部分的に透過させるのに適している。透明セグメントは、視認される光景に由来する、内面に入射する光線を透過させるのに適しており、散乱セグメントは、画像プロジェクタに由来する、内面に入射する光線を散乱させることにより、投影画像を表示するのに適している。さらに、浮遊画像形成システムは、画像プロジェクタと表示スクリーンとの間に配置される半反射構造体（semi-reflective structure）をさらに備える。半反射構造体は、画像プロジェクタに由来する光線及び視認される光景に由来する光線を透過させるのに適した透過面と呼ばれる面と、表示スクリーンに由来する光線を反射するのに適した反射面と呼ばれる反対側の面とを備え、表示スクリーン上に投射された画像の虚像（浮遊画像と呼ばれる）を形成し、当該浮遊画像は、半反射構造体によって表示スクリーンを通して観察可能である。

【0012】

以下は、この浮遊画像形成システムのある好ましいが非限定的な側面である。

【0013】

前記表示スクリーンの散乱セグメントは、半反射構造体に由来し散乱セグメントによって散乱される光線を半反射構造体の方向に反射するように、さらに反射性を有してもよい。

【0014】

前記表示スクリーンの散乱セグメントは、半反射構造体に由来し前記散乱セグメントに対して入射軸を有する光線が、前記散乱セグメントによって、前記入射軸と同一の反射軸を有するように前記半反射構造体の方向に反射されるように、さらに再帰反射性を有してもよい。

【0015】

表示スクリーンは、実質的に平面であり、対を成す複数の表示面を備えてもよく、半反射構造体は、実質的に平面であり、対を成す複数の傾斜面を備えてもよく、前記傾斜面は、それぞれ、１つの前記表示面と光学的に関連している。

【0016】

前記ディスプレイ面及び前記半反射構造体の前記面は、前記画像プロジェクタのステアリング構造体（steering structure）を通る基準軸と呼ばれる軸を中心にして連続的に延びていてもよく、前記表示スクリーン及び前記半反射構造体はそれぞれピラミッド状の錐体（pyramidal cone）を形成する。

【0017】

前記画像プロジェクタは、複数のソース画像を伝達するのに適していてもよく、表示スクリーンの異なる面に、ソース画像を光学的に共役させるのに適した少なくとも１つの投射光学系を含んでいてもよい。

【0018】

前記画像プロジェクタは、複数の反射面を有するステアリング構造体を備えていてもよく、前記ステアリング反射面のそれぞれは、ソース画像及び表示面と光学的に関連付けられている。

【0019】

前記画像プロジェクタは、前記表示スクリーンの前記面上にソース画像を投影するように、基準軸を中心として回動可能な反射面を有するステアリング構造体を備えていてもよい。

【0020】

前記表示面の前記散乱セグメントは、
−前記半反射構造体に由来し前記散乱セグメントに対して入射軸を有する光線が、前記散乱セグメントによって前記入射軸と同一の反射軸を有するように前記半反射構造体の方向に反射されるように、再帰反射性を有していてもよく、
−１つの表示面に関連する散乱錐体のぞれぞれが、隣接する表示面に関連する散乱錐体と部分的に重なり合う散乱錐体において再帰反射光線を散乱するのに適していてもよい。

【0021】

前記表示スクリーン及び前記半反射構造体はそれぞれ単一の実質的に湾曲した面を備えていてもよい。

【0022】

前記表示スクリーン及び前記半反射構造体の前記湾曲面は、前記画像プロジェクタのステアリング構造体を通る基準軸を中心にして連続的に延びてもよく、前記表示スクリーン及び前記半反射構造体は、それぞれ前記基準軸に対して回転体である錐体（cone of revolution）を形成してもよい。

【0023】

前記画像ソースによって供給される画像は、アナモルフィック画像（anamorphic image）であってもよい。

【0024】

前記表示スクリーンの前記透明セグメントは、前記半反射構造体に由来する光線を透過させるのに適していてもよく、前記散乱セグメントは、前記半反射構造体に由来する光線を前記半反射構造体の方向に散乱させるのに適していてもよい。

【0025】

前記散乱セグメントのそれぞれは、前記透明セグメントによって囲まれていてもよく、前記表示スクリーンは、前記散乱セグメントによる２０％以下の遮蔽度を有していてもよい。

【0026】

前記画像プロジェクタは、画像ソースに由来する前記光線を少なくとも部分的に前記表示スクリーンの方向に反射するのに適した少なくとも１つのステアリング構造体を備えていてもよく、前記半反射構造体は、前記表示スクリーンと前記ステアリング構造体との間に配置されていてもよい。前記ステアリング構造体は、前記表示スクリーンの内面に向いていてもよい。前記半反射構造体の前記透過面は、前記ステアリング構造体の方を向いていてもよく、前記反射面は、前記表示スクリーンの前記内面の方を向いていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0027】

本発明の他の態様、目的、利点及び特徴は、添付の図面を参照しながら非限定的な例として与えられる、その好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読むことによってより明らかになるだろう。

【図1A】すでに説明した図１Ａは、先行技術に係る、浮遊画像を形成するための画像形成システムの例を示す。

【図1B】すでに説明した図１Ｂは、先行技術に係る、非浮遊画像を形成するための画像形成システムの例を示す。

【図2】図２は、１つの実施形態に係る画像形成システムを部分的かつ概略的に示す図である。

【図3A】図３Ａは、透明セグメント及び散乱セグメントを備える表示スクリーンの様々な例の概略的な部分断面図である。

【図3B】図３Ｂは、透明セグメント及び散乱セグメントを備える表示スクリーンの様々な例の概略的な部分断面図である。

【図3C】図３Ｃは、透明セグメント及び散乱セグメントを備える表示スクリーンの様々な例の概略的な部分断面図である。

【図3D】図３Ｄは、透明セグメント及び散乱セグメントを備える表示スクリーンの様々な例の概略的な部分断面図である。

【図4A】図４Ａは、透明セグメントと、散乱セグメント及び反射セグメントとを備える表示スクリーンの様々な例の概略的な部分断面図である。

【図4B】図４Ｂは、透明セグメントと、散乱セグメント及び反射セグメントとを備える表示スクリーンの様々な例の概略的な部分断面図である。

【図4C】図４Ｃは、透明セグメントと、散乱セグメント及び反射セグメントとを備える表示スクリーンの様々な例の概略的な部分断面図である。

【図4D】図４Ｄは、透明セグメントと、散乱セグメント及び反射セグメントとを備える表示スクリーンの様々な例の概略的な部分断面図である。

【図5A】図５Ａは、透明セグメントと、散乱及び再帰反射セグメントとを備える表示スクリーンの様々な例の概略的な部分断面図である。

【図5B】図５Ｂは、透明セグメントと、散乱及び再帰反射セグメントとを備える表示スクリーンの様々な例の概略的な部分断面図である。

【図5C】図５Ｃは、透明セグメントと、散乱及び再帰反射セグメントとを備える表示スクリーンの様々な例の概略的な部分断面図である。

【図6A】図６Ａは、プロジェクタがステアリングミラーを備える、他の実施形態に係る画像形成システムを部分的かつ概略的に示す断面図である。

【図6B】図６Ｂは、プロジェクタがステアリングミラーを備える、他の実施形態に係る画像形成システムを部分的かつ概略的に示す斜視図である。

【図7A】図７Ａは、準三次元浮遊画像（quasi-three-dimensional floating image）を形成することを可能にする、他の実施形態に係る画像形成システムの様々な例を部分的及び概略的に示す。

【図7B】図７Ｂは、準三次元浮遊画像を形成することを可能にする、他の実施形態に係る画像形成システムの様々な例を部分的及び概略的に示す。

【図7C】図７Ｃは、準三次元浮遊画像を形成することを可能にする、他の実施形態に係る画像形成システムの様々な例を部分的及び概略的に示す。

【図8A】図８Ａは、表示スクリーン及び半反射構造体が湾曲しており同軸である、他の実施形態に係る画像形成システムを部分的及び概略的に示す。

【図8B】図８Ｂは、表示スクリーン及び半反射構造体が湾曲しており同軸である、他の実施形態に係る画像形成システムを部分的及び概略的に示す。

【図8C】図８Ｃは、プロジェクタが走査可能な投影装置である１つの変形例に係る画像形成システムを部分的かつ概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図面及び以下の説明では、同一又は類似の要素を参照するために同じ参照番号が使用されている。さらに、様々な要素は、図面の明瞭さのために一定の縮尺では示されていない。さらに、様々な実施形態及び変形例は互いに排他的ではなく、互いに組み合わせることができる。特記しない限り、用語「実質的に」、「約」、及び「程度」は、１０％以内を意味する。

【0029】

一般に、浮遊画像形成システムは、表示スクリーン上へのソース画像を確実に投影するのに適した少なくとも１つのソース画像のプロジェクタを備える。浮遊画像形成システムは、さらに、投影画像を確実に表示する表示スクリーンであって、当該表示スクリーンの後ろに位置する光景の観察を可能にするのに適した表示スクリーンを備える。したがって、浮遊画像形成システムは、その領域の全部又は一部にわたって分布している透明セグメント及び散乱セグメントを備える。好ましくは、以下に詳述されるように、散乱セグメントは、反射性であり、又は再帰反射性でさえある。当該システムは、プロジェクタと表示スクリーンとの間に配置され、スクリーンによって表示される画像の仮想画像（浮遊画像と呼ばれる）を形成するのに適した、浮遊画像を形成するための半反射構造体（semi-reflective structure）も備える。

【0030】

図２は、プロジェクタ１０がステアリング半反射板（steering semi-reflective plate）１３を備える、第１の実施形態に係る浮遊画像形成システム１を概略的に示す。

【0031】

画像プロジェクタ１０は、少なくとも１つの画像ソース１１と、１つの関連する投影光学系１２と、好ましくは、１つのステアリング構造体（steering structure）１３とを備える。画像ソース１１、例えば、放射スクリーンは、少なくとも１つの表示される画像、ソース画像とも呼ばれる、を伝達するのに適している。それは、とりわけ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、及び、任意選択で、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、あるいは、ブラウン管（ＣＲＴ）ディスプレイであってもよい。画像ソース１１は、ＲＧＢ光源と関連するデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）からなることが好ましい。

【0032】

投影光学系１２は、画像ソース１１によって供給された画像を表示スクリーン２０上に投影する、すなわち、供給された画像の実像（real image）をスクリーン２０上に投影するのに適している。換言すると、投影光学系１２は、画像ソース１１の放射面と表示スクリーン２０との光学的共役を確実にする。したがって、それは、例えば、１つ以上のレンズを備えることができ、画像ソース１１と表示スクリーン２０との間に配置され、そして、この実施形態では、画像ソース１１とステアリング構造体１３との間に配置される。

【0033】

プロジェクタ１０は、この実施形態では、表示スクリーン２０の方向に、画像ソース１１に由来する光線を少なくとも部分的に又は完全にさえ反射するのに適したステアリング構造体１３を備える。ステアリング構造体１３は、ここでは、半反射板で形成され、プロジェクタ１０から表示スクリーン２０へと延びる光路上に、そしてここでは表示スクリーン２０と観察されるべき光景との間に配置される。ステアリングプレート１３は、プロジェクタ１０及び表示スクリーン２０の方を向く内面１３ｉと呼ばれる半反射面と、内面１３ｉの反対側の外面１３ｅと呼ばれる面とを備える。ステアリングプレート１３は、図示するように、表示スクリーン２０に対して、例えば４５°の傾斜角をなすように配向されてもよい。ステアリングプレート１３は、半反射プレートと同じ光学機能を果たす干渉フィルタ（interference filter）によって置き換えられてもよく、あるいは、以下に詳しく説明するように、ミラーによって置き換えられてもよい。この例では、ステアリング構造体１３は、表示スクリーン２０に関連して、その底部がプロジェクタ１０に面して位置するピラミッド形状を有する。

【0034】

スクリーンは、部分的に透明な表示クリーン２０であり、そのために、その領域の全部又は一部にわたって分布している透明セグメント２１及び散乱セグメント２２を備える（図３Ａ及びその後の図を参照）。それは、プロジェクタ１０に由来する光線を受けるように意図されている内面２０ｉと呼ばれる面と、観察者が対向して位置する外面２０ｅと呼ばれる反対側の面とを備える。したがって、表示スクリーン２０は、散乱セグメント２２を介して、その内面２０ｉに入射する光線の一部、特にプロジェクタ１０に由来する光線を比較的強く散乱させるのに適している。また、表示スクリーン２０は、透明セグメント２１を介して、その内面２０ｉに入射する光線の他の部分、特に光景に由来する光線を透過させるのにも適している。プロジェクタ１０によって供給される画像の実像を形成するために、表示スクリーン２０は投影光学系１２の像面に配置される。

【0035】

透明セグメント２１と散乱セグメント２２は互いに区別され、スクリーンの面内で散乱セグメント２２が透明セグメント２１によって囲まれるように相互に配置されることが好ましい。透明とは、光を通過させる要素、材料、表面などの光学的性質を意味し、それを通して問題の要素の背後に位置する光景を明確に区別することができる。したがって、透明セグメント２１は、光を透過させることができるが、それを通る光景を明確に区別することができないようにそれを散乱させる半透明セグメントとは異なる。ここで透明セグメント２１は、滑らかな表面、すなわちいわゆる「光学研磨品質」を有する表面を有し、それにより、伝播特性を著しく変更することなく光線を透過させることができる。滑らかな表面は、好ましくは、表面の凹凸の振幅の平均の平方根に対応する２０ｎｍＲＭＳ（二乗平均平方根）未満の表面粗さを有し、そして好ましくは２ｎｍ〜１５ｎｍＲＭＳの間に含まれる。したがって、表示スクリーン２０は、その透明セグメント２１のおかげで、光景に由来する光を透過するが、当該光景の物体をはっきりと視認により区別することができないように散乱する、前述の米国特許第３５５１０４３号明細書のスクリーンのような半透明スクリーンとは異なる。

【0036】

半反射構造体３０は、一方では、表示スクリーン２０の方向に伝播する光線、特にプロジェクタ１０に由来する光線及び光景に由来する光線を透過させるのに適しており、他方では、表示スクリーン２０に由来する光線を反射するのに適している。

【0037】

それは、光景を向いており、ここではステアリング構造体１３の方を向いている透過面３０ｔと呼ばれる第１の面と、表示スクリーン２０の方を向いている第１の面３０ｔと反対側の反射面３０ｒと呼ばれる第２の面とを有する。したがって、その透過面３０ｔに入射する光線は部分的にかつ好ましくは完全に透過され、その反射面３０ｒに入射する光線は部分的に及び好ましくは完全に反射される。

【0038】

半反射構造体３０は、プロジェクタ１０から表示スクリーン２０へと延びる光路上で、視認される光景と表示スクリーン２０との間に配置されている。ここで、それは、表示スクリーン２０と実質的に平行であるが、後者に対してゼロでない傾斜角をなしていてもよい。ここで、それは、単一の半反射板で形成されているが、半反射板と同じ光学機能を果たす干渉フィルタによって置き換えられてもよい。

【0039】

動作時において、プロジェクタ１０の画像ソース１１は、光学系１２によって表示スクリーン２０上に投影される、ソース画像と呼ばれる画像を供給する。より正確には、画像ソース１１によって放射された光線は、光学系１２によって投影され、ステアリング構造体１３によって反射され、そして、半反射構造体３０によって表示スクリーン２０の方向に透過される。表示スクリーン２０は、投射光学系１２の像面に配置されているため、画像ソースの実像は、その散乱セグメント２２を介して表示スクリーン２０上に形成される。そして、半反射構造体３０は、表示された実像の虚像（virtual image）を形成する。より正確には、表示された実像に由来する光線は、表示スクリーン２０の方向に半反射構造体３０によって反射され、後者によって、その透明セグメント２１を介して透過される。さらに、光景から放出された光線は、表示スクリーン２０の外面２０ｅに対向して位置する観察者の方向に、ステアリング構造体１３、半反射構造３０、次いで表示スクリーン２０によって透過される。

【0040】

したがって、そのような観察者は、表示スクリーン２０上に投影された実像の、半反射構造体３０によって形成された虚像を知覚することができる。したがって、前述の米米国特許第３５５１０４３号明細書のように、観察できるように表示スクリーン２０の表面上に形成される必要がないため、虚像は、光景上に重ねて真に浮かぶように見える。さらに、前述の米国特許出願公開第２００９／０００９８６２号明細書のような浮遊画像形成システムとは異なり、本発明に係る形成システム１は、上下逆向きの半反射ピラミッド構造を使用する必要がなく、これにより、観察者の見やすさを向上させることができる。具体的には、観察者の視野は、逆さまのピラミッド構造の基部によっても、逆さまのピラミッドを保持するための機械的要素によっても制限又は損なわれない。

【0041】

図３Ａ乃至図３Ｄは、１つの実施形態に係る表示スクリーン２０の例を示しており、表示スクリーンは、少なくとも１つの透明材料、例えばガラス製又はプラスチック製のパネル２３、又は、フィルム若しくはシートを備え、その上に散乱セグメント２２及び透明セグメント２１が配置されている。

【0042】

図３Ａは、同じ透明材料で形成されたパネル２３から形成された表示スクリーン２０を示しており、その第１の面は、散乱セグメント２２で部分的に被覆されており、スクリーンの内面２０ｉを形成している。当該セグメントは、一方の面が入射光を散乱させるのに適したマイクロ又はナノ構造体（micro- or nano-structures）２５を備える層２４から形成される。当該構造体２５は、特にリソグラフィ又は成形（molding）によって形成されてもよい。

【0043】

変形例として、図３Ｂに示すように、構造体２５は、堆積層２４上ではなく、透明パネル２３の内面２０ｉ内に直接製造することができる。構造体２５は、変形例として、又は追加として、表示スクリーン２０の外面２０ｅを形成するパネル２３の反対面に形成されてもよい。

【0044】

変形例として、図３Ｃに示されるように、表示スクリーン２０は、図３Ａのそれと類似していてもよく、散乱セグメント２２が、例えば、スクリーン印刷によって、散乱粒子２６が充填された透明材料からなる層２４を堆積することによって形成される点において、異なっていてもよい。

【0045】

変形例として、図３Ｄに示されるように、表示スクリーン２０は、透明な第１の材料からなり、透明セグメント２１を形成するゾーンと、散乱粒子２６で充填された透明バインダーから形成された第２の材料からなり、散乱セグメント２２を形成するゾーンとを備える一体構造のパネル２３から形成されてもよい。散乱粒子２６を備えるゾーンは、パネル２３の厚さの全部又は一部に亘って延在してもよい。

【0046】

また、一般に、表示スクリーン２０は、その外面及び内面が光学的に滑らかである、すなわち、その表面粗さが２０ｎｍＲＭＳ以下である透明パネル２３のゾーンから形成される透明セグメント２１を備える。透明セグメント２１は、スクリーンの平面内で散乱セグメント２２を部分的に又は完全にも取り囲むように配置されることが好ましい。

【0047】

図４Ａ乃至図４Ｄは、半反射構造体及び散乱セグメント２２に由来する光線の透過を制限するため、散乱セグメント２２がさらに不透明であり、好ましくは反射性を有する、他の実施形態に係る表示スクリーン２０の例を示す。

【0048】

この目的のために、散乱セグメント２２は、不透明で、好ましくは反射性の材料、例えばアルミニウム又は銀のような金属でできた層２７をさらに備える。したがって、反射性を有する層２７は、数ナノメートル〜数ミクロンの厚さ、例えば１０ｎｍ〜１０μｍの間、好ましくは３０ｎｍ〜１００ｎｍの間の厚さの薄い層であってもよい。

【0049】

薄い反射層２７は、散乱セグメント２２と同じ高さに配置され、透明セグメント２１と同じ高さには配置されない。各反射層２７は、構造化層２４によって覆われるように（図４Ａ）、透明パネル２３の内面２０ｉと接触して配置されてもよい。変形例として、それらは構造化層２４（図示せず）に面する；透明パネル２３の内面２０ｉの構造化領域２２に面する（図４Ｂ）；又は散乱粒子２６を備える層２４に面する（図４Ｃ）、外面２０ｅと接触して配置されてもよい。また、それらは、散乱粒子２６を含有する第２の材料によって形成された散乱ゾーン２２と同じ高さで、パネル２３の外面２０ｅと接触してもよい（図４Ｄ）。

【0050】

一般に、その散乱セグメント２２も反射性を有する表示スクリーン２０は、観察者への投影された実像の光線の透過を制限することを可能にし、したがって、半反射構造３０の方向の光束を増加させることを可能にする。これにより、浮遊画像が明るくなる限り、浮遊画像形成システム１の光学的効率は向上する。さらに、観察者の方向への投影された実像の散乱は制限される。したがって、表示スクリーン２０を介した浮遊画像の観察は、投影された実像による「影響」が少なくなり、これにより、当該スクリーンを介した浮遊画像の観察の品質及び快適さが向上する。

【0051】

図５Ａ乃至図５Ｃは、散乱セグメント２２がさらに再帰反射性を有する、他の実施形態に係る表示スクリーン２０の例を示す。表示スクリーン２０は、図３Ａ乃至３Ｄ及び４Ａ乃至４Ｄの例のものと類似しており、本質的には、半反射構造体３０の方向に内面において入射光線の再帰反射を確実にするように、散乱セグメント２２が少なくとも１つのキューブコーナー構造（cube-corner structure）２８を備える点で異なる。

【0052】

図５Ａは、各散乱セグメント２２が表示スクリーン２０の外面２０ｅ上にキューブコーナー構造２８を備える一例を示す。これらの構造２８は、表示スクリーン２０の外面２０ｅの平面に対して突出しており、突起を形成している。構造２８のそれぞれは、キューブコーナー形状の隆起であり、ここでは隆起の基部は表示スクリーン２０の外面２０ｅと実質的に平行に位置している。この実施形態では、散乱セグメント２２のそれぞれは、ここでは構造化され、表示スクリーン２０の内面２０ｉ上に配置され、キューブコーナー突出部２８に面するように、すなわち、透明パネル２３の厚さにわたってキューブコーナー２８と垂直に面するように配置された散乱層２４を備える。表示スクリーン２０の部分的な透明性の特性を保証するため、キューブコーナー２８は、隣接していないが、実質的に平坦で滑らかなゾーンから形成されている透明なセグメント２１によって互いに分離されている。

【0053】

図５Ｂは、図５Ａと同様の表示スクリーン２０の例を示しており、それは本質的に、散乱層の堆積によってではなく、散乱セグメント２２の散乱機能が、堆積された散乱層によってではなく、キューブコーナー突出部（cube-corner protuberance）２８の高さにおける外面２０ｅの表面欠陥によって保証される点で異なる。これらの表面欠陥は、例えば、機械的表面構造化、リソグラフィ又は成形（molding）によって得ることができる。

【0054】

さらに、入射光の反射を促進するために、散乱及び再帰反射セグメント２２内のスクリーンの外面に金属層（図示せず）を設けてもよい。他の透明反射散乱フィルム、例えば、その一例が米国特許第６２８８８０５号明細書に記載されているホログラフィックフィルム、又は「光成形拡散体（Light Shaping Diffusers）」としてＬｕｍｉｎｉｔによって販売されているタイプの透明反射散乱フィルムが使用されてもよい。

【0055】

図５Ｃは、散乱セグメント２２のそれぞれが、透明パネル２３内の切欠きの形態をとるキューブコーナー構造２８を備える別の実施形態を示す。キューブコーナー構造２８である切欠きの表面は、薄い反射層２７、例えば、好ましくは２０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有する、アルミニウム又は銀の層のような金属層、で被覆されていることが好ましい。当該切欠きは、第２の透明パネル２９が透明接着剤の層によって固定されている第１のパネル２３に形成されている。光線の散乱を強化するために、構造体２５をスクリーン２０の面２０ｉ上のキューブコーナー２８に面して設けてもよい。

【0056】

光線の散乱機能は、上述のように構造体２５の存在によって保証されてもよく、あるいは変形例として、キューブコーナー２８の縁部によって形成された表面欠陥によって保証されてもよい。

【0057】

散乱セグメント及び再帰反射セグメントを備える表示スクリーンの上述の例に対する変形例として、再帰反射機能は、キューブコーナー構造によってではなく、ミクロスフェアをベースにした材料（microsphere-based material）の層によって実現されてもよい。国際公開第２０１５／１５８９９９号明細書に記載されているように、スクリーンの一方の面は、ミクロスフェアをベースにした層で被覆されて再帰反射散乱セグメント２２を形成するゾーンと、当該層で被覆されずに透明セグメント２１を形成するゾーンとを備えていてもよい。

【0058】

一般に、散乱セグメント２２による遮蔽度（degree of occultation）、すなわち、表示スクリーン２０の内面又は外面の総面積に対する散乱セグメント２２の累積面積の比は、表示スクリーン２０を通して透明な場面の良好な視界を可能にするため、有利には５０％以下、好ましくは２０％以下である。用途に応じて他の値も可能である。

【0059】

散乱セグメント２２がさらに再帰反射性を有する表示スクリーン２０は、浮遊画像形成システム１の光利用効率をさらに高めることを可能にする。表示スクリーン２０及び半反射構造体３０を通して観察される浮遊画像を明るくなる。

【0060】

図６Ａ及び図６Ｂは、高い発光効率を得ることを可能にする、他の実施形態に係る浮遊画像形成システム１を示す概略図であって、断面図（図６Ａ）及び斜視図（図６Ｂ）である。

【0061】

ここで、プロジェクタ１０のステアリング構造体は、光源１１から放射され投射光学系１２を透過した光線を実質的に完全に反射することを保証するミラーである。これにより、形成システム１の発光効率を向上することができる。

【0062】

プロジェクタ１０によって放射され、半反射構造体３０を透過して表示スクリーン２０を透過する光線の伝播軸に対応する投影光軸を、本明細書ではＡｐと表す。さらに、投影光軸Ａｐに沿って再帰反射され、次いで半反射構造体３０によって反射され、最後に表示スクリーン２０によって透過される光線の光軸に対応する観察光軸をＡｏと表す。角度Δθは、伝播軸Ａｐと観察軸Ａｏとの間の間隔として定義される。

【0063】

浮遊画像形成システム１の様々な要素は、投影光軸Ａｐが観察軸Ａｏとは異なるように配置される、すなわち相互に向きを定められて配置されることが好ましい。したがって、観察者は、プロジェクタ１０に由来する光線及び表示スクリーン２０の透明セグメント２１を直接透過する光線によって乱されることなく、浮遊画像を光景に重ねて観察することができる。投影光軸Ａｐと観察軸Ａｏとの角度は、２０°以上であることが好ましい。

【0064】

さらに、形成システム１の様々な要素は、浮遊画像が、プロジェクタ１０とは別のゾーン、特にステアリング構造体１３とは別のゾーンに形成されるように、互いに配置されている。換言すれば、浮遊画像がプロジェクタ１０のステアリング構造体１３に重ならないように、形成システム１の要素は、互いに対して、位置決め及び配向されている。したがって、浮遊画像は、ステアリング構造体１３から離れて位置している。

【0065】

一般に、浮遊画像形成システム１は、その内部に画像ソース１１及び投影光学系１２が配置されたハウジング（図示せず）を備え、表示スクリーン２０及び半反射構造体３０が配置される台を形成する。当該ハウジングは、ステアリング構造体が配置される開口部を備え、これにより、画像ソース１１によって放射された光線が、ステアリング構造体１３によって当該ハウジングの外へ表示スクリーン２０の方向に反射されることを可能にする。

【0066】

図７Ａは、他の実施形態に係る浮遊画像形成システム１を示し、図７Ｂは、準３次元浮遊画像を形成することを可能にする形成システム１の変形例を示す。

【0067】

図７Ａを参照すると、浮遊画像形成システム１は、基本装置１ａ、１ｂと呼ばれる２つの浮遊画像形成装置を含み、基本装置のそれぞれは、図６Ｂに示す浮遊画像形成システム１と類似又は同一である。

【0068】

したがって、画像形成システム１は、互いに異なる２つの表示面２０ａ、２０ｂを備え、表示面のそれぞれは、１つの半反射面３０ａ、３０ｂ及び１つの投影光学系（図示せず）に関連付けられている。表示面２０ａ、２０ｂは、ここでは２つの異なる表示スクリーンである。同様に、半反射面３０ａ、３０ｂは異なる半反射構造体である。表示面２０ａ、２０ｂ及び半反射面３０ａ、３０ｂは、ここでは実質的に平面である。表示面２０ａ、２０ｂは互いに接触してもよく、又は図示するように互いに離れて配置されてもよい。

【0069】

ここでは、プロジェクタ１０は、同じ画像ソース又は２つの異なる画像ソースによって供給される２つのソース画像（図示せず）と、供給されたソース画像を１つの異なる表示面２０ａ、２０ｂとそれぞれ共役させる、少なくとも１つ、例えば２つの投影光学系（図示せず）と、を備える。それはさらに、それぞれ対応する表示面２０ａ、２０ｂに向けられている２つの反射面１３ａ、１３ｂを有する逆ピラミッドで形成されたステアリングプリズム（steering prism）１３を備える。ソース画像は互いに同一でも異なっていてもよい。システム１は、単一のプロジェクタ１０、又は、単一の画像ソースをそれぞれ備える互いに異なる複数のプロジェクタ１０を備えていてもよい。

【0070】

動作時において、ソース画像のそれぞれは、１つ以上の光学系によって表示面２０ａ、２０ｂ上に投影され、表示面２０ａ、２０ｂは、それぞれソース画像の実像を表示する。表示された実像は、半反射面３０ａ、３０ｂの方向に、散乱され、そして好ましくは反射され、又は、さらに再帰反射され、これにより、投影された実像の虚像は半反射面３０ａ、３０ｂによって形成される。好ましくは、基本浮遊画像形成装置１ａ、１ｂは互いに同一であり、垂直基準軸Ａｒｅｆを通る平面内で面対称を有するように互いに配置される。したがって、各虚像は表示面２０ａ、２０ｂから同じ距離に現れるので、１つの表示スクリーン２０から次の表示スクリーン２０へ進む観察者は、同じ位置にある浮遊画像を知覚することができる。

【0071】

図７Ｂは、ここでは、複数の画像形成装置１ａ、１ｂ、１ｃ・・・を備え、形成システム１に対する観察者の位置に関係なく、当該観察者が観察することができる浮遊画像であって、準３次元浮遊画像を形成することができる浮遊画像形成システム１の変形例を示す。さらに、ソース画像が様々な視野角から同じ物体を示す場合、観察者は、形成システム１に対する当該観察者の位置に応じて、これらの様々な視野角から同じ物体を観察することができ、これにより、浮遊画像の三次元的な側面を強化することができる。

【0072】

この例では、表示面２０ａ、２０ｂ、２０ｃ・・・は、様々な形成装置１ａ、１ｂ、・・・に共通の同一の表示スクリーンの面であり、当該表示面は次々に配置されて、同じ基準軸Ａｒｅｆの周りに連続的に延びる。同様に、半反射面３０ａ、３０ｂ、３０ｃ・・・は、様々な形成装置に共通の同一の半反射構造体の面であり、当該半反射面は、同じ基準軸Ａｒｅｆの周りに連続的に延在するように次々に配置されている。

【0073】

この例では、表示面２０ａ、２０ｂ、２０ｃ・・・及び半反射面３０ａ、３０ｂ、３０ｃ・・・は実質的に平坦な表面を形成している。それらは、ここでは、基準軸に関して軸対称であり、周期は面の幅に対応する。

【0074】

プロジェクタ１０は、複数の画像ソース（図示せず）と、画像ソース１１を表示面２０ａ、２０ｂ、２０ｃ・・・のうちの１つとそれぞれ共役させる複数の投影光学系（図示せず）とを備える。それはさらに、画像ソース及び表示面２０ａ、２０ｂ、２０ｃ・・・と同数の反射面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ・・・を有する逆ピラミッドで形成されたステアリングプリズム１３を備える。複数の画像ソースは、互いに同一又は異なるソース画像を供給してもよい。

【0075】

浮遊画像形成システム１に対する観察者の位置に関わらず、当該観察者が様々な表示面２０ａ、２０ｂ、２０ｃ・・・から同じ距離に配置された浮遊画像を観察することができるという事実を考えると、動作は、図７Ａを参照して説明したものと同様である。この光学的効果は、三次元又は準三次元の浮遊画像（quasi-three-dimensional floating image）を観察する印象を強化する。

【0076】

変形例として、図８Ｃを参照して以下に詳述されるように、プロジェクタ１０は、走査可能なステアリング装置に関連する単一の画像の単一のソースを備えていてもよい。その場合、画像ソース１１は、好ましくは、可動式ステアリングミラー（movable steering mirror）に関連する固定レーザ光源を備える、当技術分野で頭字語ＬＢＳ（Light Beam Steering）で称されるタイプのピコプロジェクタである。ミラーは少なくとも２つの軸を中心に、すなわち基準軸を中心とした角度Φ、及び基準軸を基準とした傾斜角θで回転することができ、これにより、スクリーンの全ての表示面を３６０°走査することができる。

【0077】

図７Ｃは、図７Ｂに示す浮遊画像形成システム１の変形例を示す。この例では、表示面２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれは、さらに、散乱錐体２ａ、２ｂ、２ｃにおいて再帰反射光を散乱させるのに適している。各散乱錐体２ａ、２ｂ、２ｃの角度直径は、非対称であってもよく、好ましくは水平面において大きくそして垂直面において小さい。この散乱の非対称性は、基準軸Ａｒｅｆを中心とした観察者の回転平面内における散乱を有利にすることを可能にする。散乱及び再帰反射セグメント２２は、隣接する表示面２０ａ、２０ｂ、２０ｃの散乱錐体２ａ、２ｂ、２ｃが軸Ａｒｅｆに直交する水平面内で部分的に対をなして重なるように設計されていることが好ましい。より正確には、表示面２０ａに関連付けられた散乱インディカトリクス（scattering indicatrix）は、隣接する表示面２０ｂに関連付けられた散乱インディカトリクスと交差していることが好ましい。これにより、システムの発光効率を維持しながら、浮遊画像の三次元的側面を強化することができる。

【0078】

図８Ａ及び図８Ｂは、表示スクリーン２０及び半反射構造体３０が湾曲して同軸であり、準三次元の浮遊画像を観察する印象を強化ことができる、他の実施形態に係る同じ浮遊画像形成システム１を示す。

【0079】

表示スクリーン２０は、湾曲した表示面を備え、基準軸Ａｒｅｆを中心として外側に回転体である錐体（cone of revolution）を形成している。表示面は、表示スクリーン２０の内面２０ｉ又は外面２０ｅに対応する（図３Ａ以降の図を参照）。半反射構造体３０は、湾曲した半反射面を有し、同じ基準軸Ａｒｅｆを中心として内側に回転体である錐体を形成する。したがって、表示スクリーン２０及び半反射構造体３０は、同じ基準軸Ａｒｅｆの周りに連続的に延在し、軸の周りの角度位置に関係なく、互いに対して同じ傾斜を有する。

【0080】

プロジェクタ１０は画像ソース（図示せず）を備える。供給される画像は、アナモルフィック画像（anamorphic image）、又はアナモルフィック（anamorphosis）、すなわち、ソース画像の視覚的意味が出射面で認識できないが、対応する浮遊画像が観察される際には当該視覚的意味が認識できるように、画像ソースの出射面の平面内で変形される画像であることが好ましい。

【0081】

さらに、それは、画像ソースと表示スクリーン２０とを確実に光学的に共役させるのに適した投影光学系（図示せず）を備える。それは、最終的には、基準軸に関して軸対称な、反射面又は一組の面を備えるステアリング構造体１３を備える。反射面１３は、投影光学系を透過した光線を表示スクリーン２０の方向に３６０°にわたって反射するのに適している。

【0082】

動作時において、画像ソース１１は、光学系によって投影され、錐体ステアリングミラー１３によって反射された３６０°のアナモルフィック画像を錐体表示スクリーン２０上に供給する。当該スクリーン２０は、アナモルフィックのままである、供給された画像の投影された実像を表示する。表示された実像は、円錐形の半反射構造体３０の方向に散乱され、そして好ましくは再帰反射され、それにより、表示された実像の虚像が形成される。したがって、虚像は光景上に重ね合わされて浮遊しているように見え、形成表示システム１に対する観察者の位置にかかわらず観察可能である。その場合、浮遊画像は、供給されたアナモルフィック画像では判読することができない視覚的意味を有する。したがって、表示された実像は視覚的な意味を有さないため、観察者が偶然それを見たとしてもそれによって気を散らされることは少なくなり、観察者の注意を浮遊画像に集中する。

【0083】

図８Ｃは、図８Ａ及び図８Ｂに示した浮遊画像形成システム１の変形例を示しており、変形例に係る浮遊画像形成システム１は、図８Ａ及び図８Ｂに示した浮遊画像形成システム１と、プロジェクタ１０が固定（すなわち不動）ステアリング構造体ではなく、基準軸Ａｒｅｆを中心に回転可能なステアリング面（steering face）１３を備えている点で本質的に異なる。

【0084】

ステアリング面１３は、ここでは実質的に平面であり、基準軸Ａｒｅｆに対して角度θだけ傾斜しているので、画像ソースに由来する光線を表示スクリーン２０の方向に向けることができる。

【0085】

このように、画像ソースは、回転可能なステアリングミラー１３を介して、投影光学系によって表示スクリーン２０上に投影される、任意選択的にアナモルフィックである投影されるべき画像を供給する。回転可能なステアリングミラー１３は角速度Φ（ｔ）で回転し、その結果、供給された画像は３６０°にわたって表示スクリーン２０上に投影される。表示された実像は、次いで、表示スクリーン２０によって、半反射構造体３０の方向に散乱され、そして好ましくは再帰反射され、浮遊画像が形成される。

【0086】

変形例として、プロジェクタ１０は、走査可能な画像プロジェクタ、例えば小型走査可能ビデオプロジェクタを備えることができる。この装置は、上記ミラーの回転面を照らすように配置されているので、当該ミラーによって反射された光線はスクリーンの表示面を照射する。例えば、装置は、可動レーザ光源を備える。例として、この装置は、固定レーザ光源と可動ミラーとを備える、当技術分野で頭字語ＬＢＳ（Light Beam Steering用）と呼ばれるタイプのピコプロジェクタである。その場合、当該ミラーは少なくとも２つの軸を中心にして、基準軸を中心とした角度Φ、及び角度θだけ回転することができ、スクリーンの表示面全体を走査することができる。

【0087】

特定の実施形態について説明した。当業者にとって、様々な変形例及び修正形態が明らかであろう。

【0088】

したがって、画像形成システムの要素の位置及び傾斜配置を、浮遊画像が実質的に水平軸に沿って、又はローアングルショットのように観察されるように選択することができる。これにより、表示スクリーン及び半反射構造体の基準軸に対する傾きを小さくすることができる。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図8C】