CN115698826A - 空中像投影装置以及移动体 - Google Patents

Abstract

空中像投影装置包括第一反射元件、第二反射元件、第一光学元件、显示装置以及第二光学元件。第一反射元件构成为：将从第一方向入射的第一图像光的一部分向第二方向透射，将从第二方向入射的第二图像光的一部分向第三方向反射。第二反射元件构成为：将透射过第一反射元件的第一图像光作为第二图像光进行逆反射。第一光学元件构成为：位于第一反射元件与第二反射元件之间，对第一图像光进行聚光，对第二图像光进行聚光。显示装置构成为发出第一图像光。第二光学元件构成为将从显示装置发出的第一图像光的光束分割为至少两个光束。

Description

空中像投影装置以及移动体

技术领域

本公开涉及空中像投影装置以及移动体。

背景技术

现有技术的一例被记载于专利文献1中。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-253128号公报

发明内容

本公开的一实施方式的空中像投影装置包括第一反射元件、第二反射元件、第一光学元件、显示装置和第二光学元件。第一反射元件构成为：将从第一方向入射的第一图像光的一部分向第二方向透射，将从所述第二方向入射的第二图像光的一部分向第三方向反射。第二反射元件构成为：将透射过所述第一反射元件的所述第一图像光作为所述第二图像光进行逆反射。第一光学元件构成为：位于所述第一反射元件与所述第二反射元件之间，对所述第一图像光进行聚光，对所述第二图像光进行聚光。显示装置构成为：与所述第一反射元件在所述第一方向分离开配置，并发出所述第一图像光。第二光学元件构成为：将从所述显示装置发出的所述第一图像光的光束分割为至少两个光束。

本公开的一实施方式所涉及的移动体包括上述的空中像投影装置。

附图说明

根据下述的详细说明和附图，本公开的目的、特色以及优点将变得更加清楚。

图1是概略性地表示空中像投影装置的一例的图。

图2是概略性地表示图1所示的显示装置的结构的图。

图3是用于说明图1所示的空中像与利用者的眼睛的关系的图。

图4是概略性地表示空中像投影装置的另一例的图。

图5是概略性地表示空中像投影装置的另一例的图。

图6是概略性地表示空中像投影装置的另一例的图。

图7是概略性地表示空中像投影装置的另一例的图。

图8是概略性地表示空中像投影装置的另一例的图。

图9是概略性地表示空中像投影装置的另一例的图。

图10是概略性地表示空中像投影装置的另一例的图。

图11是概略性地表示搭载有空中像投影装置的移动体的一例的图。

具体实施方式

提出了各种使从成为本公开的基础的结构的显示器发出的图像光成像为空中像的空中像投影装置。

以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。另外，在以下的说明中使用的附图是示意性的图。附图上的各部分的尺寸比率等未必与实际的尺寸比率一致。

空中像投影装置1具备第一反射元件2、第二反射元件3、第一光学元件5、显示装置8和第二光学元件6。

显示装置8可以由透射型的显示装置构成，也可以由自发光型的显示装置构成。作为透射型的显示装置，例如可以采用液晶显示装置。作为自发光型的显示装置，例如可以采用包括发光二极管(Light Emitting Diode；LED)元件、有机电致发光(Organic ElectroLuminescence；OEL)元件、有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode；OLED)元件、半导体激光器(Laser Diode；LD)元件等自发光元件的显示装置。

在本实施方式中，显示装置8由液晶显示装置构成。显示装置8包括背光灯81和液晶面板82。显示装置8具有显示面8a，构成为从显示面8a发出表示图像的第一图像光(以下，也称为第一光)L1。显示装置8构成为向第一方向D1发出第一光L1。第一光L1可以是表示动态图像的图像光，也可以是表示静止图像的图像光。

背光灯81可以包括在显示面8a的背面侧与显示面8a对置且二维地排列的多个光源。光源例如可以是LED、冷阴极荧光灯、卤素灯或者氙气灯。具有在显示面8a的背面侧与显示面8a对置配置的多个光源的背光灯81能够称为正下方型方式的背光灯。背光灯81可以包括排列在液晶面板82的外周部的多个光源，通过导光板将光引导至显示面8a的整个背面。具有配置在液晶面板82的外周部的多个光源的背光灯81能够称为侧光方式的背光灯。为了将从光源发出的光均匀化照射于显示面8a，背光灯81也可以构成为包括透镜阵列、导光板以及扩散板等。

液晶面板82可以具有公知的液晶面板的结构。作为公知的液晶面板，可以采用IPS(In-Plane Switching)方式、FFS(Fringe Field Switching)方式、VA(VerticalAlignment)方式以及ECB(Electrically Controlled Birefringence)方式等各种液晶面板。液晶面板82可以构成为包括第一偏振板、滤色片基板、液晶层、阵列基板以及第二偏振板。第一偏振板可以位于显示装置8的显示面8a侧。

液晶面板82在板状的面上例如如图2所示，具有由格子状的黑矩阵820在水平方向以及垂直方向上划分的多个划分区域。多个划分区域可以是显示面8a。划分区域的每一个对应一个子像素。黑矩阵由沿垂直方向延伸的第一黑色线820a和沿水平方向延伸的第二黑色线820b划分出多个划分区域。在黑矩阵820中，多个第一黑色线820a在水平方向上例如以固定的间距排列。多个子像素在水平方向以及垂直方向上呈矩阵状排列。各子像素与R(Red)、G(Green)、B(Blue)的各色对应，能够将R、G、B这三个子像素作为一组而构成一个像素。一个像素(pixel)可以称为一个像元。水平方向例如是构成一个像素的多个子像素排列的方向。垂直方向例如是相同颜色的子像素排列的方向。在图2中，水平方向表示为h轴方向，垂直方向表示为v轴方向。

第一反射元件2位于与显示装置8在第一方向D1分离开的位置。换言之，显示装置8位于与第一反射元件2在第一方向D1分离开的位置。第一反射元件2构成为将从第一方向D1入射的第一光L1的至少一部分向第二方向D2透射。第一反射元件2能够构成为反射第一光L1的剩余部分。第一反射元件2构成为将从第二方向D2入射的第二图像光(以下，也称为第二光)L2的一部分向第三方向D3反射。第一反射元件2能够构成为将第二光L2的剩余部分透射。第二光L2与第一光L1同样，可以是表示图像的图像光。

第一光L1可以是在第一方向D1传播的平行光，也可以是在与第一方向D1大致平行的方向传播的光。第一光L1也可以说是主传播方向为第一方向D1的光。第二光L2也可以是在第二方向D2传播的平行光，也可以是在与第二方向D2大致平行的方向传播的光。第二光L2也可以说是主传播方向为第二方向D2的光。第一反射元件2可以将第二光L2的一部分作为在第三方向D3传播的平行光进行反射，也可以将第二光L2的一部分作为在与第三方向D3大致平行的方向传播的光反射。也可以说第一反射元件2将第二光L2的一部分作为主传播方向沿着第三方向D3的光进行反射。在本说明书中，在提及光的传播方向的情况下，意味着光的实质的传播方向。在本说明书中，在提及光的传播方向的情况下，也可以说提及光的主传播方向。

在图1中，示出从显示装置8发出的第一光L1在第一方向D1传播并入射到第一反射元件2的例子。在图1中，为了使图解变得容易，示出从显示装置8所包括的一个像素射出的光的传播路径。对于后述的图4～10也是同样的。“传播路径”也可以称为光路。

第一反射元件2位于从显示装置发出的第一光L1的光路上，并且位于在第二方向D2传播来的第二光L2的光路上。第一反射元件2可以由反射型偏振器构成。反射型偏振器例如包括半透半反镜、线栅偏振器、反射型偏振板或者分束器等。在第一反射元件2为偏振板的情况下，透射过的第一光L1成为偏振方向沿着第一反射元件2的透射轴的直线偏振、或者微小的椭圆偏振。第一反射元件2可以是包括光透射性基材和在光透射性基材的表面上形成的多个金属细线而构成的线栅偏振器。光透射性基材可以是例如三乙酰纤维素(TAC)膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、或者环烯烃聚合物(COP)膜等。多个金属细线例如可以由铝、铬、氧化钛等金属材料形成。

第二反射元件3构成为对透射过第一反射元件2的第一光L1进行逆反射。第二光L2是透射过第一反射元件2的第一光L1被第二反射元件3反射后的反射光。第二反射元件3可以与第一反射元件2在第二方向D2分开配置。

第二反射元件3也可以由也被称为后向反射器的逆反射元件构成。逆反射元件例如包括角隅棱镜型逆反射元件以及微型珠型逆反射元件等。

例如，如图1所示，第一光学元件5位于第一反射元件2与第二反射元件3之间。第一光学元件5位于透射过第一反射元件2的第一光L1的光路上，并且位于由第二反射元件3反射后的第二光L2的光路上。

第一光学元件5具有聚光功能。第一光学元件5构成为对透射过第一反射元件2的第一光L1进行聚光。第一光学元件5构成为对由第二反射元件3逆反射后的第二光L2进行聚光。第一光学元件5例如可以构成为包括一个或者多个透镜，也可以构成为包括一个或者多个反射镜。

第一光学元件5可以由双凸透镜构成，也可以由菲涅耳透镜构成。双凸透镜的透镜面可以在至少一部分中包括球面形状，也可以在至少一部分中包括非球面形状，也可以在至少一部分中包括自由曲面形状。在第一光学元件5为菲涅耳透镜的情况下，能够减少第一光学元件5的厚度。其结果，能够使空中像投影装置1小型化。菲涅耳透镜的各折射部可以在至少一部分中包括球面形状，也可以在至少一部中包括非球面形状，也可以在至少一部分中包括自由曲面形状。

第一光学元件5例如可以通过在第二方向D2上排列两个平凸透镜而构成。两个平凸透镜也可以配置为凸状的透镜面彼此对置，也可以配置为平坦的透镜面彼此对置。平凸透镜的凸状的透镜面，可以在至少一部中包括球面形状，也可以在至少一部中包括非球面形状，也可以在至少一部中包括自由曲面形状。构成第一光学元件5的透镜的数量不限于一个或者两个，可以是三个，也可以是四个以上。

第一光学元件5也可以在透镜面的一部分或者全部形成减少该透镜面中的第一光L1以及第二光L2中的至少一方的反射的AR(Anti-Reflection)涂层。由此，能够提高空中像投影装置1的光利用效率。

第二光学元件6构成为将从显示装置8发出的第一光L1的光束分割为至少两个光束。“光束”也可以称为光线。第二光学元件6可以构成为将从显示装置8发出的第一光L1的光束分割成入射到利用者12的第一眼(左眼)13L的第一部分光L1L的光束和入射到利用者12的第二眼(右眼)13R的第二部分光L1R的光束。第二光学元件6可以位于第一方向D1上的显示装置8与第一反射元件2之间。第二光学元件6例如可以由视差屏障构成，也可以由双凸透镜构成，也可以由微透镜阵列构成。

在本实施方式的空中像投影装置1中，第二光学元件6由视差屏障61构成。例如如图1所示，视差屏障61可以与显示装置8的显示面8a接近地配置。视差屏障61可以位于与显示面8a仅隔开给定距离的位置处。视差屏障61相对于液晶面板82位于背光灯81的相反侧。视差屏障可以位于液晶面板82的背光灯81侧。

例如，如图1～图3所示，视差屏障61具有多个遮光面61a。多个遮光面61a对从显示装置8发出的图像光进行遮光。多个遮光面61a划分彼此相邻的该遮光面61a之间的开口区域61b。开口区域61b的透光率比遮光面61a的透光率高。遮光面61a的透光率比开口区域61b的透光率低。

开口区域61b是使入射到视差屏障的光透射的部分。开口区域61b可以以第一给定值以上的透射率使光透射。第一给定值例如可以是100％，也可以是接近100％的值。遮光面61a是遮挡入射到视差屏障的光而不透射的部分。换言之，遮光面61a遮挡显示于显示装置8的图像。遮光面61a可以以第二给定值以下的透射率遮挡光。第二给定值例如可以是0％，也可以是接近0％的值。第二给定值相对于第一给定值之比可以是1/100，也可以是1/1000。

例如，如图2所示，遮光面61a和开口区域61b在水平方向以及垂直方向上交替排列。假设在表示开口区域61b的端部的线沿着垂直方向的情况下，由于子像素的配置或者开口区域61b的尺寸所包括的误差，在显示图像中容易识别莫尔纹。在表示开口区域61b的端部的线在相对于垂直方向具有给定的角度的方向上延伸的情况下，无论子像素的配置或者开口区域61b的尺寸所包括的误差如何，都难以在显示图像中识别莫尔纹。

视差屏障61可以由具有小于第二给定值的透射率的膜或者板状构件构成。在这种情况下，遮光面61a由该膜或者板状构件构成。开口区域61b由设置于膜或者板状构件的开口构成。膜可以由树脂构成，也可以由其他材料构成。板状构件可以由树脂或者金属等构成，也可以由其他材料构成。视差屏障61不限于膜或者板状构件，也可以由其他种类的构件构成。视差屏障61的基材可以具有遮光性，也可以在基材中含有具有遮光性的添加物。

视差屏障61可以由液晶快门构成。液晶快门可以根据施加的电压控制光的透射率。液晶快门可以由多个像素构成，控制各像素中的光的透射率。液晶快门可以将光的透射率高的区域或者光的透射率低的区域形成为任意的形状。在视差屏障61由液晶快门构成的情况下，开口区域61b可以设为具有第一给定值以上的透射率的区域。在视差屏障61由液晶快门构成的情况下，遮光面61a可以设为具有第二给定值以下的透射率的区域。

参照图3，对视差屏障61的光学功能进行说明。图3表示从显示装置8发出的第一光L1的光束的一部分、入射到利用者12的左眼13L的第一部分光L1L的光束的一部分、以及入射到利用者12的右眼13R的第二部分光L1R的光束的一部分。在图2中，为了使图解变得容易，省略了空中像投影装置1中的显示装置8以及视差屏障61以外的结构部。

显示装置8从显示面8a向第一方向D1发出表示视差图像的第一光L1。视差图像是分别投影到利用者12的左眼13L以及右眼13R的图像，是对利用者12的眼睛13L、13R赋予视差的图像。例如，如图2所示，视差屏障61将第一光L1的光束分割成第一部分光L1L的光束和第二部分光L1R的光束。第一部分光L1L以及第二部分光L1R都在第一方向D1传播。

如后所述，第一部分光L1L以及第二部分光L1R通过第一反射元件2、第二反射元件3以及第一光学元件5所具有的光学功能，在装置外的成像位置IP处成像。利用者12用左眼13L观察第一部分光L1L，用右眼13R观察第二部分光L1R，由此能够视觉辨认基于两眼视差的三维空中像。

空中像投影装置1可以具备控制器。控制器与空中像投影装置1的各结构部连接，对各结构部进行控制。控制器例如构成为处理器。控制器可以包括一个以上的处理器。处理器可以包括读入特定的程序来执行特定的功能的通用处理器、以及专用于特定的处理的专用处理器。专用处理器可以包括面向特定用途的IC(ASIC：Application SpecificIntegrated Circuit)。处理器可以包括可编程逻辑器件(PLD：Programmable LogicDevice)。PLD可以包括FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)。控制器可以是一个或者多个处理器协作的SoC(System-on-a-Chip)、以及SiP(System In aPackage)中的任意一者。控制器可以具有存储部，在存储部中保存各种信息、或者用于使空中像投影装置1的各结构部动作的程序等。存储部例如可以由半导体存储器等构成。存储部可以作为控制器的工作存储器发挥功能。

参照图1、图3，对空中像投影装置1的空中像的成像进行说明。从显示装置8向第一方向D1发出的第一光L1通过第二光学元件6。第一光L1在其光束被第二光学元件6分割为第一部分光L1L的光束和第二部分光L1R的光束的状态下，在第一方向D1传播。第一部分光L1L是入射到利用者12的左眼13L的光，第二部分光L1R是入射到利用者12的右眼13R的光。第一部分光L1L所表示的图像与第二部分光L1R所表示的图像相互具有视差。

第一光L1在第一方向D1传播，到达第一反射元件2。到达第一反射元件2后的第一光L1的一部分透射第一反射元件2，在第二方向D2传播。透射过第一反射元件2的第一光L1被第一光学元件5聚光，到达第二反射元件3。

到达第二反射元件3的第一光L1被第二反射元件3逆反射，成为第二光L2。第二光L2被第一光学元件5聚光而到达第一反射元件2。到达第一反射元件2的第二光L2的一部分被第一反射元件2向第三方向D3反射。由第一反射元件2反射的第二光L2在空中的成像位置IP成像。

在空中成像的第二光L2的一部分包括作为第一部分光L1L的一部分的左眼图像光以及作为第二部分光L1R的一部分的右眼图像光。左眼图像光表示使利用者12的左眼13L视觉辨认的左眼图像。右眼图像光表示使利用者12的右眼13R视觉辨认的右眼图像。左眼图像和右眼图像相互具有视差。利用者12用左眼13L观察左眼图像，用右眼13R观察右眼图像，由此能够视觉辨认基于两眼视差的三维空中像。

这样，根据本实施方式的空中像投影装置1，能够使空中像三维化。由此，与对二维的空中像进行投影的情况比较，能够使空中像向利用者提示的信息量增加。

在利用基于逆反射元件的逆反射对空中像进行投影的装置中，在应逆反射的图像光入射到逆反射元件的反射面的大范围的情况下，图像光可能受到构成逆反射元件的棱镜的尺寸的影响以及该棱镜中的衍射的影响。其结果，被逆反射的图像光扩散，有可能成为空中像模糊的图像。关于构成逆反射元件的棱镜中的衍射的影响，显示装置与逆反射元件的距离越长则越显著。在本实施方式的空中像投影装置1中，在显示装置8与第二反射元件3之间设置有具有聚光功能的第一光学元件5。由此，由第一光学元件5聚光的光入射到第二反射元件3的反射面3a的比较窄的范围。由此，能够减少被第二反射元件3逆反射的第二光L2的扩散。其结果，能够使空中像高分辨率化，能够使空中像向利用者提示的信息量增加。

在本实施方式的空中像投影装置1中，由第一光学元件5进一步将由第二反射元件3逆反射后的第二光L2聚光，使其入射到第一反射元件2。由此，能够进一步减少第二光L2的扩散。其结果，能够使空中像高分辨率化，能够使空中像向利用者提示的信息量增加。

第一光学元件5不限于双凸透镜以及菲涅耳透镜。第一光学元件5可以是微透镜阵列，也可以是凹面镜。

微透镜阵列是将多个微透镜排列在基板上而构成的光学元件。多个微透镜在从与基板的主面正交的方向观察时，其形状可以是圆形状，也可以是矩形状，也可以是多边形状。多个微透镜可以规则地(即，矩阵状地)排列，也可以不规则地排列。各微透镜的透镜面可以在至少一部分中包括球面形状，也可以在至少一部分中包括非球面形状。各微透镜的透镜面可以在至少一部分中包括自由曲面形状。在第一光学元件5是微透镜阵列的情况下，通过调整多个微透镜的排列以及各微透镜的形状以及尺寸，能够进行第一光L1以及第二光L2的精细的配光控制。其结果，能够使空中像高分辨率化，能够使空中像向利用者提示的信息量增加。

凹面镜构成为将透射过第一反射元件2的第一光L1向第二反射元件3反射，将从第二反射元件3逆反射的第二光L2向第一反射元件2反射。凹面镜的反射面被配置为与第一光学元件5以及第二反射元件3对置。凹面镜的反射面可以在至少一部分中包括球面形状，也可以在至少一部分中包括非球面形状。凹面镜的反射面可以在至少一部分中包括自由曲面形在第一光学元件5为凹面镜的情况下，能够使用简易的结构的空中像投影装置1，使空中像高分辨率化，能够使空中像向利用者提示的信息量增加。

第二反射元件3可以位于第一光学元件5的聚光点附近。由此，由第一光学元件5聚光的第一光L1入射到第二反射元件3的反射面3a的狭窄的范围，因此能够减少第二光L2的扩散。其结果，能够使空中像高分辨率化，能够使空中像向利用者12提示的信息量增加。

空中像投影装置1可以构成为使得显示装置8位于第一光学元件5的焦点附近，并且第二反射元件3位于第一光学元件5的焦点附近。换言之，空中像投影装置1可以构成为使得显示装置8和第二反射元件3在光学上共轭。由此，仅通过使第一反射元件2平行移动或者旋转，就能够在空中的各种位置投影高分辨率的空中像。

例如，如图4所示，空中像投影装置1可以具备第三光学元件14。第三光学元件14可以位于第二反射元件3与第一光学元件5之间。第三光学元件14能够位于接近第二反射元件3的反射面3a的位置。第三光学元件14可以构成为对第二光L2所包括的散射光进行聚光。由此，能够抑制被第二反射元件3逆反射的第二光L2的扩散。其结果，能够使空中像高分辨率化，能够使空中像向利用者提示的信息量增加。

第三光学元件14例如可以由平凸透镜、双凸透镜、凹凸透镜、或者菲涅耳透镜等透镜构成。第三光学元件14可以构成为包括一个或者多个透镜。第三光学元件14例如可以是微透镜阵列。

在显示装置8为液晶显示装置的情况下，显示装置8发出的第一光L1的偏振状态可以是沿着第一偏振板的偏振方向的直线偏振。在第一反射元件2为反射型偏振板的情况下，若第一光L1沿着第一反射元件2的透射轴偏振，则第一光L1能够减少该第一反射元件2的反射。例如，第一偏振板的偏振方向沿着第一反射元件2的透射轴。

空中像投影装置1例如如图5所示，可以具备相位差板7。相位差板7可以位于第二反射元件3与第一光学元件5之间。相位差板7可以构成为使透射的光的偏振方向旋转。相位差板7可以位于接近第二反射元件3的反射面3a的位置。相位差板7可以位于从第二反射元件3的反射面3a离开给定距离的位置。

在第一反射元件2为偏振器的情况下，透射过第一反射元件2的第一光L1是偏振方向沿着第一反射元件2的透射轴的直线偏振、或者微小的椭圆偏振。该偏振被第二反射元件3逆反射后的第二光L2的偏振状态可以是沿着第一反射元件2的偏振方向的直线偏振、或者微小的椭圆偏振。因此，在第二光L2不经由偏振器而直接入射到第一反射元件2的情况下，第二光L2的偏振方向沿着第一反射元件2的透射轴，透射第一反射元件2的第二光L2的比例可能变多。

相位差板7例如可以是1/4波长板。若沿着第一反射元件2的透射轴的直线偏振、或者作为微小的椭圆偏振的第一光L1通过1/4波长板，则成为在第一旋转方向旋转的圆偏振。该圆偏振若由第二反射元件3逆反射，则成为在与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转的圆偏振的第二光L2。当该圆偏振的第二光L2通过1/4波长板时，第二光L2成为沿着与第一反射元件2的透射轴相交的方向的直线偏振。即，第二光L2成为沿着第一反射元件2的反射轴的直线偏振。通过使用相位差板7将第二光L2的偏振状态设为沿着与第一光L1相交的方向的直线偏振、或者微小的椭圆偏振，能够提高第一反射元件2中的第二光L2的反射率。其结果，能够对空中像实施高分辨率化以及高亮度化。进而，能够使空中像向利用者提示的信息量增加。

相位差板7的利用不限于第一反射元件2为偏振器的情况。例如，通过利用相位差板7使第二光L2相对于第一反射元件2以s偏振入射，能够利用布鲁斯特角附近的高反射率。

相位差板7可以具有1/4波长板7a、以及位于第二方向D2上的1/4波长板7a与第二反射元件3之间的1/2波长板7b。相位差板7的1/4波长板7a的慢轴与1/2波长板7b的慢轴的交叉角度例如可以为45°，也可以为接近45°的角度。由此，相位差板7能够在较宽的波段具有固定的相位差特性。相位差板7能够使第二光L2为宽波段的圆偏振。

透射过第一反射元件2的第一光L1是偏振方向沿着第一反射元件2的偏振方向的直线偏振的光。在空中像投影装置1不包括相位差板7的情况下，由第二反射元件3逆反射的第二光L2的偏振状态可以是沿着第一反射元件2的偏振方向的直线偏振或者微小的椭圆偏振。因此，当第二光L2以原样的偏振状态入射到第一反射元件2时，透射第一反射元件2的第二光L2的比例可能变多。通过使用相位差板7将第二光L2的偏振状态设为圆偏振，能够提高第一反射元件2中的第二光L2的反射率。其结果，能够对空中像实施高分辨率化以及高亮度化。进而，能够使空中像向利用者提示的信息量增加。

在空中像投影装置1中，显示装置8发出的第一光L1的偏振方向可以沿着第一反射元件2的偏振方向。由此，能够提高第一反射元件2中的第一光L1的透射率。其结果，能够提高空中像投影装置1的光利用率，能够对空中像实施高分辨率化以及高亮度化。因此，能够使空中像向利用者提示的信息量增加。或者，能够在使空中像高分辨率化的同时，减少背光灯81的光量，使空中像投影装置1低耗电化。

例如，如图6所示，空中像投影装置1可以具备相机9。相机9可以构成为经由第一反射元件2对第三方向D3进行拍摄。

相机9可以是可见光相机或者红外线相机。红外线相机可以是远红外线相机。相机9可以拍摄可见光图像以及红外光图像。相机9可以是单眼相机或者立体相机。相机9例如可以包括CCD(Charge Coupled Device)摄像元件或者CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor)摄像元件。

相机9可以构成为拍摄利用者12。相机9可以拍摄利用者12的面部。相机9可以拍摄利用者12的眼睛13。空中像投影装置1可以构成为从摄像图像中检测利用者12的眼睛13的位置。空中像投影装置1可以构成为，基于检测到的利用者12的眼睛13的位置，来调整空中像的成像位置等。由此，能够使位于各种场所的利用者12视觉辨认高分辨率的空中像。相机9也可以不对利用者12的眼睛13进行拍摄，而对利用者12的眼睛13的位置进行确定，对利用者12的面部所包括的特征点进行拍摄。特征点可以包括利用者的眉毛、鼻子以及嘴唇等。

相机9可以构成为经由第一反射元件2对由反射镜等反射构件反射的利用者12的像进行拍摄。由此，能够提高配置相机9的场所的自由度。

空中像投影装置1也可以不具备相机9，而与装置外的外部相机连接。空中像投影装置1可以具备输入来自外部相机的信号的输入端子。外部相机可以与输入端子直接连接。外部相机可以经由共用的网络而间接地连接于输入端子。

利用者12的眼睛13L、13R的位置有时根据利用者12的体格以及姿势等而变化。在这种情况下，基于由相机9检测出的利用者12的眼睛13L、13R的位置，使第一光L1或者第二光L2的光路变化，由此能够使利用者12适当地视觉辨认空中像。空中像投影装置1例如为了使由第一反射元件2反射的第二光L2的光路变化，可以变更第一反射元件2的位置以及姿势中的至少一方。

空中像投影装置1可以具备构成为变更第一反射元件2的位置以及姿势中的至少一方的驱动部。驱动部的动作可以由控制器控制。驱动部为了变更第一反射元件2的位置，也可以构成为沿着第一方向D1平行驱动第一反射元件2。为了变更第一反射元件2的姿势，驱动部可以构成为绕设置于第一反射元件2的一个或者两个旋转轴旋转驱动第一反射元件2。由此，能够使被第一反射元件2反射的第二光L2成像的位置、以及被第一反射元件2反射的第二光L2的传播方向(即，第三方向D3)的至少一方变化。其结果，能够与利用者12的眼睛13的位置对应地使第二光L2的光路变化，使利用者适当地视觉辨认空中像。

例如，如图7所示，空中像投影装置1可以具备第三反射元件4。第三反射元件4可以构成为将由第一反射元件2反射的第二光L2朝向利用者反射。由此，利用者能够从各种方向视觉辨认空中像。第三反射元件4可以是反射镜，例如可以构成为包括玻璃、光反射树脂等。在空中像投影装置1搭载于具备挡风玻璃的移动体的情况下，挡风玻璃也可以兼作第三反射元件4。

相机9可以构成为经由第一反射元件2对由第三反射元件4反射的利用者的像进行拍摄。由此，能够提高配置相机9的场所的自由度，同时拍摄利用者。

在上述说明中，对第二光学元件6由视差屏障61构成的情况进行了说明，但第二光学元件6例如如图8所示，也可以由双凸透镜62构成。双凸透镜62例如可以由在给定方向上延伸的多个半圆柱形的柱面透镜62a在与给定方向正交的方向上排列而构成。空中像投影装置1即使在由双凸透镜62构成第二光学元件6的情况下，也与由视差屏障61构成第二光学元件6的情况同样地，能够使三维空中像成像，能够使空中像向利用者提示的信息量增加。

例如，如图9所示，第二光学元件6可以由微透镜阵列63构成。微透镜阵列63例如可以以矩阵状排列多个微透镜63a而构成。各微透镜63a例如可以是双凸透镜、平凸透镜或者凹凸透镜等。空中像投影装置1即使在由微透镜阵列63构成第二光学元件6的情况下，也与由视差屏障61构成第二光学元件6的情况同样地，能够使三维空中像成像，能够使空中像向利用者提示的信息量增加。

例如如图10所示，空中像投影装置1可以具备构成为层叠型显示装置的显示装置8。层叠型显示装置例如可以具有背光灯81和多个液晶面板82。从多个液晶面板82的多个像素发出的光束在空中的相互不同的成像位置IP分别成像，其结果，形成三维空中像。因此，能够使空中像向利用者提示的信息量增加。在显示装置8为层叠型显示装置的情况下，空中像投影装置1可以不具备第二光学元件6。图10所示的空中像投影装置1能够使利用者从各种视点视觉辨认三维空中像。图10所示的空中像投影装置1也能够使多个利用者视觉辨认三维空中像。

例如，如图11所示，空中像投影装置1可以搭载于移动体10。

本公开中的“移动体”例如可以包括车辆、船舶以及航空器等。车辆例如可以包括汽车、工业车辆、铁道车辆、生活车辆、以及在滑行路上行驶的固定翼机等。汽车可以包括例如乘用车、卡车、公共汽车、二轮车、以及无轨电车等。工业车辆例如可以包括面向农业以及建设的工业车辆等。工业车辆例如可以包括叉车以及高尔夫球车等。面向农业的工业车辆例如可以包括拖拉机、耕耘机、移植机、割捆机(binder)、联合收割机以及割草机。面向建设的工业车辆例如可以包含公牛推土机、铲土机(scraper)、挖土机、起重机车、翻斗车以及压路机等。车辆也可以包含通过人力行驶的车辆。另外，车辆的分类并不局限于上述。例如，汽车中，可以包含能在道路行驶的工业车辆，可以在多个分类中包含相同的车辆。船舶例如可以包含海上喷气机、船、油船。航空机例如可以包含固定翼机和旋转翼机。

在图11中，例示了移动体10为乘用车的情况，但移动体10不限于乘用车，也可以是上述例子中的任一种。空中像投影装置1的位置在移动体10的内部以及外部是任意的。空中像投影装置1例如可以位于移动体10的仪表盘内。空中像投影装置1也可以构成为，使由第一反射元件2反射的第二光L2由作为第三反射元件4的挡风玻璃11反射，入射到利用者12的眼睛13。由此，利用者12能够视觉辨认三维空中像。搭载了空中像投影装置1的移动体10能够使空中像向利用者提示的信息量增加。

在本公开中，“第一”以及“第二”等的记载是用于区别该结构的标识符。以本公开中的“第一”以及“第二”等的记载区别开的结构能够交换该结构中的编号。例如，第一反射元件能够与第二反射元件交换作为标识符的“第一”和“第二”。标识符的交换同时进行。在交换标识符之后也能够区别该结构。标识符可以删除。删除了标识符的结构用附图标记来区别。仅基于本公开中的“第一”以及“第二”等标识符的记载，并不用于该结构的顺序的解释、存在小的编号的标识符的依据。

本公开能够进行以下的实施方式。

本公开的一实施方式的空中像投影装置包括第一反射元件、第二反射元件、第一光学元件、显示装置和第二光学元件。第一反射元件构成为：将从第一方向入射的第一图像光的一部分向第二方向透射，将从所述第二方向入射的第二图像光的一部分向第三方向反射。第二反射元件构成为：将透射过所述第一反射元件的所述第一图像光作为所述第二图像光进行逆反射。第一光学元件构成为：位于所述第一反射元件与所述第二反射元件之间，对所述第一图像光进行聚光，对所述第二图像光进行聚光。显示装置构成为与所述第一反射元件在所述第一方向上分开配置，并发出所述第一图像光。第二光学元件构成为将从所述显示装置发出的所述第一图像光的光束分割为至少两个光束。

本公开的一实施方式所涉及的移动体包括上述的空中像投影装置。

本公开的一实施方式的空中像投影装置能够使空中像向利用者提示的信息量增加。本公开的一实施方式的移动体能够使空中像向利用者提示的信息量增加。

以上，对本公开的实施方式进行了详细说明，此外，本公开并不限定于上述的实施方式，在未脱离本公开的主旨的范围内，能够进行各种变更、改良等。当然能够将分别构成上述各实施方式的全部或者一部分适当地在不矛盾的范围内进行组合。

-符号说明-

1 空中像投影装置

2 第一反射元件

3 第二反射元件

3a 反射面

4 第三反射元件

5 第一光学元件

6 第二光学元件

61 视差屏障

61a 遮光面

61b 开口区域

62 双凸透镜

62a 柱面透镜

63 微透镜阵列

63a 微透镜

7 相位差板

7a 1/4波长板

7b 1/2波长板

8 显示装置

8a 显示面

81 背光灯

82 液晶面板

820 黑矩阵

820a 第一黑色线

820b 第二黑色线

9 相机

10 移动体

11 挡风玻璃

12 利用者

13 眼睛

13L 第一眼(左眼)

13R 第二眼(右眼)

14 第三光学元件。

Claims (11)

1.一种空中像投影装置，包括：

第一反射元件，构成为将从第一方向入射的第一图像光的一部分向第二方向透射，将从所述第二方向入射的第二图像光的一部分向第三方向反射；

第二反射元件，构成为将透射过所述第一反射元件的所述第一图像光作为所述第二图像光进行逆反射；

第一光学元件，构成为位于所述第一反射元件与所述第二反射元件之间，对所述第一图像光进行聚光，对所述第二图像光进行聚光；

显示装置，构成为与所述第一反射元件在所述第一方向分开配置，并发出所述第一图像光；以及

第二光学元件，构成为将从所述显示装置发出的所述第一图像光的光束分割为至少两个光束。

2.根据权利要求1所述的空中像投影装置，其中，

所述第一反射元件为反射型偏振器。

3.根据权利要求1或2所述的空中像投影装置，其中，

所述至少两个光束是入射到利用者的第一眼的第一部分光的光束以及入射到所述利用者的第二眼的第二部分光的光束。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的空中像投影装置，其中，

包括：经由所述第一反射元件对所述第三方向进行拍摄的相机。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的空中像投影装置，其中，

所述第二反射元件位于所述第一光学元件的聚光点附近。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的空中像投影装置，其中，

所述显示装置位于所述第一光学元件的焦点附近。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的空中像投影装置，其中，

在所述第二反射元件与所述第一光学元件之间包括具有聚光功能的第三光学元件。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的空中像投影装置，其中，

在所述第二反射元件与所述第一光学元件之间包括使透射的光的偏振方向旋转的相位差板。

9.根据权利要求8所述的空中像投影装置，其中，

所述相位差板具有1/4波长板和位于所述1/4波长板与所述第二反射元件之间的1/2波长板。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的空中像投影装置，其中，

包括：第三反射元件，构成为将由所述第一反射元件反射的所述第二图像光朝向利用者反射。

11.一种移动体，

包括权利要求1～10中任一项所述的空中像投影装置。

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