JP2016142802A - 空中像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】観察者の視界内に、光路を折り曲げる光学部材の少なくとも一部が位置していても、観察者が視界内でその光学部材と重なる背景を視認でき、しかも、前方から視線をほとんどそらすことなく空中像も観察できる空中像表示装置を提供する。
【解決手段】空中像表示装置１は、光学プレート３と、光学部材（例えばハーフミラー４）とを備える。光学プレート３は、物体（例えば表示素子２）からの光を、観察者の前方の視界Ｖ内およびその近傍の少なくともいずれかの空中に集めることにより、物体が表す像の実像Ｒを空中に結像させる。上記光学部材は、少なくとも一部が視界Ｖ内に配置され、光学プレート３から実像Ｒの結像位置に向かう光の光路を折り曲げるために設けられている。上記光学部材は、入射光の一部を透過させる一方、残りを反射させる光学特性を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、物体が表す像の実像を空中に結像させる空中像表示装置に関するものである。

被観察物の実像を空中に結像させて、その実像を観察者に観察させる表示装置として、例えば特許文献１に開示されたものがある。この表示装置では、図１５に示すように、被観察物１０１から発せられた光線は、２面コーナーリフレクタアレイからなる光学プレート１０２に入射し、そこで２回の反射を伴って該光学プレート１０２を通過する。光学プレート１０２を通過した光線は、観察者の視線前方に位置する反射鏡（平面鏡）１０３によって観察者側に反射される。このとき、反射鏡１０３は、光学プレート１０２によって形成される被観察物１０１の実像１０４（空中像）のほぼ中央付近に配置されている。これにより、観察者は、被観察物１０１の実像１０４と、反射鏡１０３による虚像１０４’ａとを同時に観察することが可能となり、これによって反射鏡１０３の鏡面に突き刺さったような、インパクトのある像を観察することが可能となる。

特許第５４０８５３２号公報（請求項１、段落〔００２６〕、〔００４４〕〜〔００４７〕、図１０等参照）

ところが、特許文献１の反射鏡１０３は、光学プレート１０２からの入射光を全て反射させるものであり、光透過性を有していない。このような反射鏡１０３の少なくとも一部が観察者の視界内に位置すると、観察者は、視界内において反射鏡１０３と重なる背景（反射鏡１０３に対して観察者とは反対側の背景）を視認することができない。これでは、例えば車のナビゲーション装置の表示画面を空中像として観察者の視界内またはその近傍に表示させる形態を考えた場合に、観察者は、前方の空中像については視線をほとんどそらすことなく観察できるものの、反射鏡１０３と重なる背景を視認できないため、安全運転に支障を来たすおそれがある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、観察者の視界内に、光路を折り曲げる光学部材の少なくとも一部が位置していても、観察者が視界内でその光学部材と重なる背景を視認でき、しかも、前方から視線をほとんどそらすことなく空中像も観察できる空中像表示装置を提供することにある。

本発明の一側面に係る空中像表示装置は、物体からの光を、観察者の前方の視界内およびその近傍の少なくともいずれかの空中に集めることにより、前記物体が表す像の実像を前記空中に結像させる光学プレートと、少なくとも一部が前記視界内に配置され、前記光学プレートから前記実像の結像位置に向かう光の光路を折り曲げるための光学部材とを備え、前記光学部材は、入射光の一部を透過させる一方、残りを反射させる光学特性を有する。

前記光学部材は、フィルム状に構成されて、観察者の前方に位置する透明基材に貼り付けられていてもよい。

前記透明基材は、少なくとも一部に曲率を持つ、輸送機器のフロントガラスであってもよい。

上記の空中像表示装置は、前記物体として、映像を表示する表示素子を備えており、前記光学プレートは、前記表示素子からの映像光を前記空中に集めることにより、前記表示素子に表示された映像の実像を前記空中に結像させてもよい。

前記表示素子は、前記フロントガラスに貼り付けられた前記光学部材の歪みによって生じる前記実像の歪みを、表示映像のデータを補正することによって補正してもよい。

上記の空中像表示装置は、前記フロントガラスに貼り付けられた前記光学部材の歪みによって生じる前記実像の歪みを光学的に補正するための補正用光学系をさらに備えていてもよい。

前記補正用光学系は、前記光学プレートに対して前記物体側の光路中に設けられていてもよい。

前記補正用光学系は、自由曲面ミラー、自由曲面レンズ、フレネルレンズの少なくともいずれかを含んでいてもよい。

前記光学部材は、ハーフミラーであってもよい。

観察者の視界内に、光路を折り曲げる光学部材の少なくとも一部が位置していても、その光学部材が入射光の一部を透過させ、残りを反射させる光学特性を有しているため、観察者は、光学部材を介して観察者とは反対側の背景を視認できる。また、光学プレートにより、観察者の前方の視界内および／またはその近傍の空中に、物体が表す像の実像（空中像）が形成されるため、観察者は、前方から視線をほとんどそらすことなく、空中像を観察することもできる。

本発明の実施の一形態に係る空中像表示装置の全体の構成を模式的に示す説明図である。 上記空中像表示装置が備える光学部材としてのハーフミラーの概略の構成を示す断面図である。 ナビゲーション装置をダッシュボードに埋め込んだ車両において、ナビゲーション装置の表示画面を見る運転者の上下方向の視線移動範囲を模式的に示す説明図である。 表示素子から出射される映像光の光路中に光学プレートのみを配置して、空中に実像を結像させる構成を模式的に示す説明図である。 上記空中像表示装置が備える光学プレートの斜視図である。 上記光学プレートを構成する板状部材の斜視図である。 上記光学プレートを構成する他の板状部材の斜視図である。 ２次元での実像の結像原理を示す説明図である。 ３次元空間での光線の反射を模式的に示す説明図である。 ３次元空間において、複数の光線が別々のミラーを介して１点に集光する様子を模式的に示す説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る空中像表示装置の概略の構成を模式的に示す説明図である。 上記空中像表示装置の他の構成を模式的に示す説明図である。 補正前の映像データに対応する実像と、補正後の映像データに対応する実像とを模式的に示す説明図である。 上記空中像表示装置のさらに他の構成を模式的に示す説明図である。 従来の空中像表示装置の概略の構成を示す説明図である。

〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本明細書において、数値範囲をａ〜ｂと表記した場合、その数値範囲に下限ａおよび上限ｂの値は含まれるものとする。また、本発明は、以下の内容に限定されるものではない。

（空中像表示装置の全体構成）
図１は、本実施形態の空中像表示装置１の全体の構成を模式的に示す説明図である。空中像表示装置１は、車両、鉄道、船舶、航空機などの輸送機器に適用可能であるが、ここでは、例として車両に適用した場合について考える。この空中像表示装置１は、表示素子２と、光学プレート３と、ハーフミラー４とを備えている。

表示素子２は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）や有機ＥＬ表示装置で構成され、各種の映像を表示する。本実施形態では、表示素子２は、車両に搭載されるナビゲーション装置（走行時に現在位置や目的地への経路案内を行う機能を持つ装置）の表示部で構成されている。

光学プレート３は、表示素子２からの映像光を、車両のフロントガラス１０よりも観察者側（運転席側）の空中であって、観察者の前方の視界Ｖ内およびその近傍の少なくともいずれかの空中に集めることにより、表示素子２に表示された映像の実像Ｒを上記空中に結像させる。光学プレート３の詳細については後述するが、その結像原理により、実像Ｒの結像位置は、ハーフミラー４による光路の折り曲げを考慮しなければ（光路を展開したときに）、光学プレート３に対して表示素子２と対称となる位置である。

なお、観察者の視界Ｖは、厳密には観察者ごとに異なるが、ここでは、観察者が車両の運転時に前方から視線をほとんどそらすことなく観察できる範囲を指すものとする。例えば、上下方向の視界については、水平方向を基準（０°）としたときに俯角０〜５°の範囲を少なくとも含むものとする。なお、観察者が観察できる上下方向の視界は、俯角０〜１０°の範囲を含んでいてもよく、俯角０〜２０°の範囲を含んでいてもよい。以下、観察者の前方の視界Ｖについては、上下方向の視界であって、特に上記いずれかの俯角の範囲を考えるものとする。

また、観察者の前方の視界Ｖの近傍とは、観察者の前方の視界Ｖから視線が外れても、運転に支障をきたさない範囲を指し、例えば水平方向（０°）を基準としたときに、観察者の視界Ｖの外側で俯角１０°以下の範囲を含んでいてもよいし、視界Ｖの外側で俯角１５°以下の範囲を含んでいてもよいし、視界Ｖの外側で俯角２５°以下の範囲を含んでいてもよい。

ハーフミラー４は、入射光の一部を透過させる一方、残りを反射させる光学特性を持つ光学部材であり、フロントガラス１０と観察者との間で、その少なくとも一部が観察者の視界Ｖ内に位置している。なお、入射光とは、表示素子２から光学プレート３を介して入射する光（映像光）も含まれるし、ハーフミラー４に対して観察者とは反対側（背景側）から入射する光も含まれる。

このようなハーフミラー４は、図２に示すように、板状の透明基板４ａと、金属膜４ｂとで構成されている。透明基板４ａは、樹脂（例えばアクリル樹脂）またはガラスで構成されている。金属膜４ｂは、例えばアルミニウムなどの金属の膜で構成されており、透明基板４ａ上に例えば蒸着によって形成される。金属膜４ｂの膜厚は、透過率と反射率とがほぼ１：１となるように適切に制御される。なお、金属膜４ｂは、多層膜であってもよい。

上記の構成において、表示素子２から出射される映像光に含まれる複数の光線は、光学プレート３に入射し、それぞれ後述する２回の反射を伴って光学プレート３を通過する。光学プレート３を通過した光線は、ハーフミラー４に入射し、その一部はハーフミラー４を透過するが、残りはハーフミラー４によって観察者の方向に反射され、集光する。これにより、フロントガラス１０よりも観察者側の空中であって、観察者の視界Ｖ内およびその近傍の少なくともいずれかの空中に、表示素子２に表示された映像の実像Ｒが結像される。一方、ハーフミラー４に対して観察者とは反対側の背景からの光の一部は、ハーフミラー４を透過して観察者の方向に向かう（残りの光はハーフミラー４にて反射され、観察者に向かう光路から外れる）。

このように、表示素子２からの映像光の光路を折り曲げる光学部材の少なくとも一部が、観察者の視界Ｖ内に配置されていても、その光学部材が、入射光の一部を透過させ、残りを反射させるハーフミラー４で構成されていることにより、観察者は、ハーフミラー４を介して観察者とは反対側の背景を視認することが可能となる。しかも、実像Ｒは、観察者の視界Ｖ内およびその近傍の少なくともいずれかの空中に結像されるので、観察者は、前方から視線をほとんどそらすことなく実像Ｒを観察することもできる。したがって、本実施形態の空中像表示装置１は、車両運転時における観察者（運転者）の前方不注意による事故を防止する一助となり得るものであり、観察者の安全運転に寄与できるものとなる。

以下、上記した効果について補足する。図３は、ナビゲーション装置をダッシュボードに埋め込んだ車両において、ナビゲーション装置の表示画面（表示素子２）を見る運転者の上下方向の視線移動範囲を模式的に示している。運転者は、表示画面を見る際には、運転時の視線方向（前方）より瞬間的に目を下方に大きくそらす必要があり、事故等の安全上の問題が生じる。

この問題を解決するために、図４に示すように、表示素子２から出射される映像光の光路中に光学プレート３のみを配置して、表示素子２に表示された映像の実像Ｒを空中に結像し、この実像Ｒを運転者に観察させる構成も考えられる。しかし、実像Ｒは、光学プレート３と運転者との間の空中に結像されるため、運転者は、実像Ｒを観察する際に、光学プレート３の方向を見る必要がある。光学プレート３は、視界Ｖとの干渉を避けるため、視界Ｖよりも下方に配置される。したがって、実像Ｒの観察時には、視線を前方から光学プレート３の方向、つまり、視界Ｖからある程度離れた方向にずらす必要が生じる。

なお、図４で示した表示素子２および光学プレート３を、図４の紙面に垂直な方向（運転手が前方を見たときの左右方向）を軸として一体的に回転させた位置に配置することにより、実像Ｒを視界Ｖに近づけることができるようにも思われる。しかし、この場合は、実像Ｒを含む面が水平に近づくことによって、運転者は実像Ｒを観察しづらくなるため、妥当ではない。

したがって、本実施形態のように、表示素子２から出射される映像光の光路中に、光学プレート３のみならず、ハーフミラー４を配置し、ハーフミラー４の少なくとも一部を観察者の視界Ｖ内に位置させ、光学プレート３およびハーフミラー４を介して表示映像の実像Ｒを空中に結像させることにより、運転者は前方の背景をハーフミラー４を介して視認しながら、視線を前方から大きくそらすことなく実像Ｒを観察することが可能となり、運転者は安全運転に集中することが可能となる。

また、虚像を観察させる装置ではなく、実像Ｒを空中に結像する装置（空中像表示装置１）を用いることにより、以下のインタラクティブなシステムを構築することも可能となる。すなわち、実像Ｒとして表示されたナビゲーション装置の表示画面内のタッチ位置を検知するセンサを併用することにより、実像Ｒによる情報の表示と、表示画面（実像Ｒ）に対する観察者の指示入力とを前方の視界Ｖ内またはその近傍で行うことが可能となり、利便性も向上する。

（光学プレートの詳細）
次に、上述した光学プレート３の詳細について説明する。図５は、光学プレート３の斜視図である。光学プレート３は、２種の基板２０・３０を積層して構成されている。基板２０は、基板２０・３０の積層方向（例えばＺ方向）に垂直な面内で互いに垂直な２方向のうちの一方向（例えばＸ方向）に、複数の板状部材２１を隣接して並べることによって形成されており、基板３０は、上記２方向のうちの他の方向（例えばＹ方向）に、複数の板状部材３１を隣接して並べることによって形成されている。

図６は、１つの板状部材２１の斜視図であり、図７は、１つの板状部材３１の斜視図である。板状部材２１は、透明な樹脂（例えばアクリル樹脂）からなり、Ｙ方向に延びる直方体状の本体２１ａの側面、すなわち、ＹＺ面に沿った２面のうちの一方の面に、反射膜２１ｂを蒸着することによって形成されている。板状部材３１は、透明な樹脂（例えばアクリル樹脂）からなり、Ｘ方向に延びる直方体状の本体３１ａの側面、すなわち、ＺＸ面に沿った２面のうちの一方の面に、反射膜３１ｂを蒸着することによって形成されている。反射膜２１ｂ・３１ｂは、例えばアルミニウムのような金属膜で構成されており、入射光が全て反射するように膜厚が適切に制御されている。

Ｙ方向に延びる複数の板状部材２１をＸ方向に隣接して並べることにより、複数の反射膜２１ｂが、板状部材２１のＸ方向の幅に応じた間隔でＸ方向に並んで位置する。同様に、Ｘ方向に延びる複数の板状部材３１をＹ方向に隣接して並べることにより、複数の反射膜３１ｂが、板状部材３１のＹ方向の幅に応じた間隔でＹ方向に並んで位置する。そして、このような複数の板状部材２１・３１の配置により、各板状部材２１の反射膜２１ｂと各板状部材３１の反射膜３１ｂとは、平面的に見て（Ｚ軸方向から見て）直交する位置関係となる。

図８は、２次元（ＺＸ平面内）での実像の結像原理を示している。点光源Ｐから発せられた複数の光線は、Ｚ軸に平行なミラー（反射膜２１ｂ）でそれぞれ反射され、Ｘ軸に対して点光源Ｐとは反対側の位置Ｐ’（点光源ＰとＸ軸に対して対称な位置）に集光する。これにより、位置Ｐ’にて、点光源Ｐの実像が結像される。

図９は、３次元空間（ＸＹＺ座標系）での光線の反射を模式的に示している。３次元空間では、点光源Ｏから発せられた光線Ａを、ＺＸ平面内の光線ａ１と、ＹＺ平面内の光線ａ２とに分解し、図８に倣って、それぞれの光線ａ１・ａ２のＺＸ平面内またはＹＺ平面内での反射を考えることで、光線ＡのＺ軸との交点を求めることができる。つまり、ＺＸ平面内の光線ａ１は、ＹＺ面に平行なミラー（反射膜２１ｂ）で反射された後、Ｚ軸に向かい、ＹＺ平面内の光線ａ２は、ＺＸ面に平行なミラー（反射膜３１ｂ）で反射された後、Ｚ軸に向かう。これらの光線ａ１・ａ２は、Ｚ軸上の１点、つまり、点Ｏ’で交わる。したがって、光線Ａは、反射膜２１ｂおよび反射膜３１ｂにて計２回反射した後、Ｚ軸上の点Ｏ’に向かうことになる。

図１０は、３次元空間において、点光源Ｏから発せられた複数の光線が、別々のミラーを介して１点に集光する様子を模式的に示している。点光源Ｏから発せられた複数の光線は、図９と同様にして、ＹＺ面に平行なミラー（反射膜２１ｂ）およびＺＸ面に平行なミラー（反射膜３１ｂ）で反射され、Ｚ軸上の同じ点Ｏ’に集光する。これにより、点Ｏ’にて、点光源Ｏの実像が結像される。

なお、実際には、各ミラーの高さ方向（Ｚ軸方向）における光線の入射位置のずれや、各ミラーの配置精度などにより、集光状態にずれが生じるが、このずれは実像の観察において無視できるほど小さいものとする。また、光線の中には、各ミラーで３回以上反射するような複雑な経路を辿る光線も存在するが、そのような光線も無視できるものとする。

本実施形態では、２種の基板２０・３０を積層することで、各反射面２１ｂ・３１ｂがＺ軸方向にずれた光学プレート３を構成しているが、各反射面２１ｂ・３１ｂが同一基板上に位置するようなプレートを光学プレート３として用いてもよい。つまり、光学プレート３は、２つの反射面が直交し、かつ、各反射面の法線を含む平面がプレートの厚み方向と直交するように、基板上に各反射面を形成したものであってもよい。その他、反射面を側面に形成した円柱または円筒を２次元的に並べたプレートを、光学プレート３として用いることもできる。

（その他）
本実施形態では、入射光の一部を透過させ、残りを反射させる光学部材として、ハーフミラー４を用い、このハーフミラー４を光学プレート３と実像Ｒの結像位置との間の光路中に配置した例について説明したが、上記ハーフミラー４の代わりにホログラム光学素子（例えば体積位相型で反射型のホログラム光学素子）を用いてよい。ただし、ハーフミラー４を用いるほうが、空中像表示装置１を容易に構成できるため、望ましい。

また、ハーフミラー４は、入射光の透過率と反射率との比が１：１となるものであるが、この比が１：１からずれたもの（ビームスプリッタ）を上記光学部材として用いることもできる。ただし、背景および実像Ｒの視認性を同時に確保するためには、上記の比は１：１またはそれに近い比であることが望ましい。

なお、本実施形態では、表示素子２からの映像光を光学プレート３によって集めて、表示素子２に表示された映像の実像Ｒを空中に結像させる空中像表示装置１について説明したが、空中像表示装置１は表示素子２を用いた構成には限定されない。例えば、空中像表示装置１は、表示素子２の代わりに配置された物体からの光を、光学プレート３によって観察者の前方の視界Ｖ内およびその近傍の少なくともいずれかの空中に集めることにより、物体が表す像の実像Ｒを上記空中に結像させる構成であってもよい。このとき、上記の物体は３次元の物体であってもよく、物体が表す像は、物体そのものの像であってもよい。また、物体からの光とは、物体そのものが発光する光であってもよいし、物体に光が当たったときに周囲に散乱される光（散乱光）であってもよい。

〔実施の形態２〕
図１１は、本実施形態の空中像表示装置１の概略の構成を模式的に示す説明図である。本実施形態では、光学プレート３から実像Ｒの結像位置に向かう光の光路を折り曲げるための光学部材として、フィルム状のハーフミラー４ｃが用いられており、このハーフミラー４ｃが、観察者の前方に位置する透明基材としてのフロントガラス１０に貼り付けられている。また、表示素子２と光学プレート３との間の光路中には、表示素子２からの映像光の光路を折り曲げるためのミラー５が配置されており、これによって、空中像表示装置１がコンパクトに構成されている。

フィルム状のハーフミラー４ｃを用い、これをフロントガラス１０に貼り付ける構成とすることにより、フロントガラス１０をハーフミラー４ｃの支持体代わりに使うことができる。これにより、実施の形態１のように、支持体としての透明基板４ａが必要なハーフミラー４を用いる構成に比べて、空中像表示装置１を構成する部品点数が減り、全体のコストダウンにつながる。

図１２は、空中像表示装置１の他の構成を模式的に示す説明図である。表示素子２に表示された映像の中心（表示画面の中心）と、実像Ｒの中心（表示画面の中心）とを光学的に結ぶ軸を光軸とすると、図１２では、図１１に比べて、光学プレート３から遠ざかる方向に表示素子２を光軸に沿って移動させている。上述した結像原理により、実像Ｒは、光学プレート３に対して物体（表示素子２）と対称となる位置に結像されるため、上記のように表示素子２を光学プレート３から光軸方向に離すことにより、実像Ｒの結像位置を観察者側に近づけることができる。これにより、観察者は、実像Ｒを観察しやすくなる。

ところで、車両のフロントガラス１０は、少なくとも一部に曲率を持つものが多い。このようなフロントガラス１０の表面にフィルム状のハーフミラー４ｃが貼り付けられると、ハーフミラー−４ｃはフロントガラス１０の表面に沿って曲がる（歪む）ため、ハーフミラー４ｃを介して結像される実像Ｒが歪む。

そこで、表示素子２は、フロントガラス１０に貼り付けられたハーフミラー４ｃの歪みによって生じる実像Ｒの歪みを、表示映像のデータを補正することによって補正してもよい。例えば、表示素子２が補正前のデータに基づいて映像を表示したときの実像Ｒの歪みを事前に求めておき、その歪みを補正する処理を行うプログラムを表示素子２の記憶部に記憶させておけばよい。表示素子２の制御部またはデータ処理部が上記プログラムを実行し、表示部が補正後の映像データに基づいて映像を表示することにより、実像Ｒの歪みを補正することができる。例えば、フロントガラス１０に貼り付けられたハーフミラー４ｃの歪みによって、図１３に示すような台形歪みが実像Ｒに生じていれば、上記した映像データの補正により、その台形歪みを解消することができる。これにより、観察者は、実像Ｒを違和感なく観察することが可能となる。

また、図１４は、空中像表示装置１のさらに他の構成を模式的に示す説明図である。同図に示すように、空中像表示装置１は、フロントガラス１０に貼り付けられたハーフミラー４ｃの歪みによって生じる実像Ｒの歪みを光学的に補正するための補正用光学系６をさらに備えていてもよい。補正用光学系６は、自由曲面ミラー、自由曲面レンズ、フレネルレンズの少なくともいずれかを含んで構成されており、上記実像Ｒの歪みを光学的に補正できるように、ハーフミラー４ｃの歪み（フロントガラス１０の歪み）に応じて設計されている。

補正用光学系６は、光学プレート３に対してハーフミラー４ｃ側の光路中に配置されてもよいが、配置スペースを容易に確保しやすい点から、光学プレート３に対して表示素子２（物体）側の光路中に設けられている。

このように、補正用光学系６によって実像Ｒの歪みを補正することによっても、観察者は、実像Ｒを違和感なく観察することができる。また、補正用光学系６を用いることで、映像データをソフト的に処理することなく、実像Ｒの歪みを補正できるため、表示素子２側での表示に関する処理も軽くなる。また、表示素子２での映像データの補正と、補正用光学系６による光学的な補正とを併用してもよい。この場合、例えば補正用光学系６によって補正しきれない実像Ｒの歪みを、映像データの補正によって補正することが可能となり、実像Ｒの歪みを確実に解消することができる。

なお、フロントガラス１０と観察者との間に平行平板からなる透明基材を別途配置し、この透明基材にフィルム状のハーフミラー４ｃを貼り付ける構成としてもよい。この場合、透明基材が平行平板であるため、それに貼り付けられるハーフミラー４ｃの歪みに起因する実像Ｒの歪みは生じないが、上記透明基材およびそれを支持する支持部材が必要となる。しかし、フィルム状のハーフミラー４ｃを用いることによる簡便性を重視するのであれば、平行平板からなる透明基材を用いる構成も有効である。

本発明は、例えば車両などの輸送機器において、ナビゲーション装置に表示される映像の実像を空中に結像させて、観察者に観察させる空中像表示装置に利用可能である。

１ 空中像表示装置
２ 表示素子（物体）
３ 光学プレート
４ ハーフミラー（光学部材）
４ｃ ハーフミラー（光学部材）
６ 補正用光学系
１０ フロントガラス
Ｒ 実像
Ｖ 視界

Claims (9)

1. 物体からの光を、観察者の前方の視界内およびその近傍の少なくともいずれかの空中に集めることにより、前記物体が表す像の実像を前記空中に結像させる光学プレートと、
   少なくとも一部が前記視界内に配置され、前記光学プレートから前記実像の結像位置に向かう光の光路を折り曲げるための光学部材とを備え、
   前記光学部材は、入射光の一部を透過させる一方、残りを反射させる光学特性を有することを特徴とする空中像表示装置。
2. 前記光学部材は、フィルム状に構成されて、観察者の前方に位置する透明基材に貼り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の空中像表示装置。
3. 前記透明基材は、少なくとも一部に曲率を持つ、輸送機器のフロントガラスであることを特徴とする請求項２に記載の空中像表示装置。
4. 前記物体として、映像を表示する表示素子を備えており、
   前記光学プレートは、前記表示素子からの映像光を前記空中に集めることにより、前記表示素子に表示された映像の実像を前記空中に結像させることを特徴とする請求項３に記載の空中像表示装置。
5. 前記表示素子は、前記フロントガラスに貼り付けられた前記光学部材の歪みによって生じる前記実像の歪みを、表示映像のデータを補正することによって補正することを特徴とする請求項４に記載の空中像表示装置。
6. 前記フロントガラスに貼り付けられた前記光学部材の歪みによって生じる前記実像の歪みを光学的に補正するための補正用光学系をさらに備えていることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の空中像表示装置。
7. 前記補正用光学系は、前記光学プレートに対して前記物体側の光路中に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の空中像表示装置。
8. 前記補正用光学系は、自由曲面ミラー、自由曲面レンズ、フレネルレンズの少なくともいずれかを含んでいることを特徴とする請求項７に記載の空中像表示装置。
9. 前記光学部材は、ハーフミラーであることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の空中像表示装置。

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