JP2017142309A - 結像光学素子及び空中表示装置並びに結像光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた品質の空中画像を得ることができる結像光学素子を提供する。【解決手段】透光性を有する基板２１と、基板２１の上に形成され、二次元的に区画された複数の開口部２２ａを有する隔壁２２とを備え、複数の開口部２２ａの各々には、互いに交差する２つの反射面２２ａ１が形成され、基板２１と隔壁２２との間には、反射膜２３が形成されている。【選択図】図８

Description

本発明は、結像光学素子及びこれを備える空中表示装置、並びに、結像光学素子の製造方法に関する。

従来、ディスプレイに表示された２次元画像を空中画像として空中に表示することができる空中表示装置が提案されている（例えば特許文献１、２）。

空中画像表示装置では、ディスプレイに表示された画像から放たれる光を結像光学素子によって空中に結像させることで空中に空中画像を表示している。

特開２００３−９８４７９号公報 特開２０１５−２２５２８７号公報

しかしながら、従来の空中表示装置に用いられる結像光学素子では、迷光によって空中画像の品質が低下するという課題がある。

本発明は、優れた品質の空中画像を得ることができる結像光学素子及び空中表示装置並びに結像光学素子の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る結像光学素子の一態様は、透光性を有する基板と、前記基板の上に形成され、二次元的に区画された複数の開口部を有する隔壁とを備え、前記複数の開口部の各々の内面には、互いに交差する２つの反射面が形成され、前記基板と前記隔壁との間には、反射膜が形成されている。

また、本発明に係る空中表示装置の一態様は、上記の結像光学素子の一態様と、画像を表示する画像表示部とを備え、前記結像光学素子は、前記画像表示部に表示された画像を空中画像として空中に結像させる。

また、本発明に係る結像光学素子の製造方法の一態様は、透光性を有する基板を準備する工程と、前記基板の表面に反射膜を形成する工程と、前記反射膜の上に、二次元的に区画された複数の開口部を有する隔壁を形成する工程とを含み、前記複数の開口部の各々内面には、互いに交差する２つの反射面が形成されている。

本発明によれば、優れた品質の空中画像を得ることができる。

実施の形態に係る空中表示装置をキッチンに適用したときの適用例を示す図である。 実施の形態に係る空中表示装置をキッチンに適用したときの適用例を示す図である。 実施の形態に係る空中表示装置の原理を説明するための図である。 実施の形態に係る空中表示装置の外観図である。 実施の形態に係る結像光学素子を模式的に示す視図である。 図５の破線で囲まれる領域ＶＩを拡大して示す実施の形態に係る結像光学素子の一部拡大断面斜視図である。 実施の形態に係る結像光学素子における単位素子の拡大斜視図である。 図６におけるVIII−VIII線における実施の形態に係る結像光学素子の断面図である。 実施の形態に係る結像光学素子の製造方法を説明するための図である。 比較例の結像光学素子の拡大断面図である。 実施の形態に係る結像光学素子の拡大断面図ある。 変形例１に係る空中表示装置の外観図である。 変形例２に係る空中表示装置の模式断面図である。 変形例３に係る空中表示装置をキッチンに適用したときの適用例を示す図である。 変形例４に係る空中表示装置をユニットバスに適用したときの適用例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺等は必ずしも一致しない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態）
まず、実施の形態に係る空中表示装置１の概要について、図１〜図３を用いて説明する。図１及び図２は、実施の形態に係る空中表示装置１をキッチン１００に適用したときの適用例を模式的に示す模式図であり、図１は正面斜め方向から見たときのキッチン１００の斜視図、図２は側方から見たときのキッチン１００の一部断面図である。図３は、実施の形態に係る空中表示装置１の原理を説明するための図である。

図１及び図２に示すように、空中表示装置１は、キッチン１００に適用することができる。この場合、キッチン１００を使用するユーザＵが空中表示装置１を利用することができる。

キッチン１００は、例えばユーザＵが調理をしたり食器を洗ったりするための設備である。具体的には、キッチン１００は、システムキッチンであり、調理等の作業を行うためのキッチン台１１０と、キッチン台１１０の奥側に衝立状に配置されたキッチン壁１２０と、キッチン台１１０に組み込まれた流し台（シンク）１３０と、キッチン台１１０に併設された加熱調理器１４０と、キッチン台１１０の下方に設置された収納庫１５０とを備える。本実施の形態において、空中表示装置１は、キッチン壁１２０に組み込まれている。

空中表示装置１は、空中の所定の表示領域２（空間領域）に画像を表示するための空間表示装置である。図１及び図２において、表示領域２は、キッチン台１１０の上方かつキッチン壁１２０の前方に位置する空間領域である。空中の表示領域２に表示された画像は、空中画像３であり、図２に示すように、キッチン壁１２０の前方に立つユーザＵによって視認される。空中表示装置１は、例えば、表示領域２に料理のレシピ等の空中画像３を表示する。これにより、ユーザＵは、空中画像３として表示されたレシピ等を見ながら調理することができる。なお、詳細は後述するが、空中の表示領域２に表示された空中画像３は、ユーザＵによって操作することができる。例えば、ユーザＵによって空中画像３の表示内容を変更することができる。

図３に示すように、空中表示装置１は、ディスプレイ１０と、結像光学素子２０とを備えており、ディスプレイ１０に表示された２次元画像を空中画像３として立体的に空中に表示する。つまり、空中表示装置１は、空中に浮かび上がった状態で画像（空中画像３）を表示することができる。

なお、本実施の形態において、画像（映像）は、静止画像及び動画像のいずれであってもよく、例えば、空中表示装置１に記憶されたコンテンツ映像、テレビ番組の放送中の映像や録画映像、ＢＤやＤＶＤ等の再生映像、又は、インターネット画像等である。

ディスプレイ１０は、画像を表示（出力）する画像表示部の一例であり、例えば液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置又はＬＥＤ表示装置等の２次元画像を表示するフラットパネルディスプレイである。ディスプレイ１０は、ディスプレイ１０に入力された画像が表示される表示面を有する。ディスプレイ１０の表示面には、空中画像３として空中に表示するための画像が表示される。

ディスプレイ１０の表示面は、マトリクス状に複数の画素が設けられた画素領域である。ディスプレイ１０の表示面には、例えば１フレームの画像が表示される。

結像光学素子２０は、ディスプレイ１０に表示された画像を空中画像３として空中に結像させる光学デバイスである。結像光学素子２０は、いわゆる反射型面対称結像素子であり、入射する光を透過及び反射することで結像光学素子２０を対象軸として１：１で空中に実像を形成する。

図２に示すように、このように構成される空中表示装置１は、ディスプレイ１０及び結像光学素子２０が筐体３０に収納されてユニット化されている。つまり、本実施の形態において、空中表示装置１は、ユニットとしてキッチン１００に組み込まれている。ディスプレイ１０及び結像光学素子２０は、保持手段等によって筐体３０内の所定の位置に保持されている。

図４に示すように、筐体３０の外形は、略直方体状であり、例えば金属材料又は樹脂材料によって構成される。図４は、実施の形態に係る空中表示装置１の外観図である。なお、筐体３０の外形は、略直方体状に限るものではなく、略円柱状等であってもよい。

また、筐体３０には、ディスプレイ１０に表示される画像から放たれる光を外部に取り出すための開口が設けられており、この開口には、ガラス製又は透明樹脂製の透光プレート３１が設けられている。

このように、空中表示装置１をユニット化することで設置作業を容易に行うことができる。また、空中表示装置１をユニット化することで、ディスプレイ１０及び結像光学素子２０を設置者が素手などで直接触らずに済むため、指紋又は異物等の汚れディスプレイ１０及び結像光学素子２０に付着することを抑制できる。これにより、汚れによって空中画像３が不鮮明化すること等を抑制できる。

また、図２及び図４に示すように、空中表示装置１は、さらに、操作検知部４０と、制御部５０とを備える。

操作検知部４０は、空中画像３に対するユーザＵの操作を検知する機能を有する。例えば、空中画像３が表示される表示領域２内の位置に応じて予めユーザ操作領域が設定されており、操作検知部４０は、空中画像３の一部としてユーザ操作領域に表示された操作ボタン等のＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）をユーザＵが操作した場合に、当該ＧＵＩに対応した操作（指示）があったと検知する。これにより、ユーザＵは、空中に表示された空中画像３を操作することができる。例えば、ユーザＵの操作によって、空中画像３が別の画像に変更される。なお、ユーザ操作領域は、例えば表示領域２に略一致しており、ユーザＵが空中画像３に触れるように操作した場合に、その操作を検知するための領域である。

操作検知部４０は、例えば、モーションセンサである。モーションセンサは、例えば赤外光を発する赤外ＬＥＤとイメージセンサとを備えており、赤外ＬＥＤが発した赤外光のユーザＵの指による反射光をイメージセンサで受光することで、ユーザＵの操作を検知する。なお、モーションセンサは、ステレオカメラ、又は、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）式の距離センサ等でもよい。

制御部５０は、各種制御処理及び演算処理等を行う情報処理装置であり、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）又はマイクロコンピュータ等の制御回路によって実現される。

制御部５０は、操作検知部４０で検知されたユーザＵの操作に応じてディスプレイ１０で表示する画像を制御する機能を有する。例えば、ユーザＵが空中画像３の一部としてユーザ操作領域に表示された操作ボタンを操作したことを操作検知部４０が検知した場合、制御部５０は、操作検知部４０で検知されたユーザＵの操作内容にしたがって、ディスプレイ１０で表示する画像を制御する。これにより、ユーザＵの操作に応じてディスプレイ１０で表示する画像が変更され、これに連動して空中画像３の表示内容も変更される。

なお、図示しないが、空中表示装置１は、記憶部（メモリ）を備えていてもよい。この記憶部には、ディスプレイ１０に表示するための映像コンテンツが記憶されていてもよいし、処理部６０での処理を実行するためのアプリケーションプログラム等が記憶されていてもよい。

次に、本実施の形態における結像光学素子２０の詳細構成について、図５〜図８を用いて説明する。図５は、実施の形態に係る結像光学素子２０を模式的に示す斜視図である。図６は、図５の破線で囲まれる領域ＶＩを拡大して示す同結像光学素子２０の一部拡大断面斜視図である。図７は、同結像光学素子２０における単位素子の拡大斜視図である。図８は、図６におけるVIII−VIII線における同結像光学素子２０の断面図である。

図５に示すように、結像光学素子２０は平板状のプレートである。結像光学素子２０は、入射する複数の光の各々を反射して透過するリフレクタアレイ装置であって、図６に示すように、透光性を有する基板２１と、基板２１の上に形成された隔壁２２と、基板２１と隔壁２２との間に形成された反射膜２３とを備える。

基板２１は、ガラス基板又は透明樹脂基板等の透光性基板である。基板２１は、隔壁２２を支持している。基板２１の形状は、矩形板状であるが、これに限るものではない。

隔壁２２は、透光性樹脂材料によって構成された樹脂壁であり、例えば、アクリル系又はエポキシ系の透明樹脂材料を用いて形成されている。隔壁２２は、二次元的に区画された複数の開口部２２ａを有する。隔壁２２は、平面視において格子状に形成されている。したがって、複数の開口部２２ａは、マトリクス状に形成されている。

各開口部２２ａは、基板２１の厚み方向に貫通する貫通孔である。隔壁２２における各開口部２２ａは、結像光学素子２０の単位素子を構成している。本実施の形態において、各開口部２２ａは、直方体であり、例えば、平面視形状が１辺１００μｍ〜１２０μｍの正方形で、深さが１００μｍ〜１２０μｍである。

反射膜２３は、基板２１と隔壁２２との接合面に形成されている。具体的には、基板２１と隔壁２２との間にのみ形成されており、隔壁２２の開口部２２ａが形成された部分には形成されていない。つまり、反射膜２３は、隔壁２２の複数の開口部２２ａの各々に対応した複数の開口部を有する。反射膜２３は、全反射膜であり、例えば、アルミニウム、銀、タングステン又はモリブデン等を用いて形成された金属膜である。

複数の開口部２２ａの各々の内面（表面）には、互いに交差する２つの反射面２２ａ１が形成されている。複数の開口部２２ａの各々は、平面視において矩形であり、４つの内面を有する。つまり、各開口部２２ａにおいて互いに交差する２つの反射面２２ａ１は、直交している。本実施の形態では、各開口部２２ａの４つの内面の全てに反射面２２ａ１が形成されている。

隔壁２２の複数の開口部２２ａの各々の内面には反射膜として金属膜２４が形成されている。つまり、各開口部２２ａにおける互いに交差する２つの反射面２２ａ１は、金属膜２４の表面である。具体的には、各開口部２２ａの４つの内面の全てに金属膜２４が形成されている。

本実施の形態において、金属膜２４の表面は、鏡面（マイクロミラー）である。金属膜２４は、反射性を有する金属材料によって構成されており、例えば、アルミニウム又は銀等を用いて形成されている。

このように構成される結像光学素子２０は、基板２１がディスプレイ１０側に位置するように配置されている。これにより、ディスプレイ１０に表示された画像から放たれて結像光学素子２０に入射する光は、基板２１から入射し、基板２１を透過して隔壁２２に入射する。隔壁２２に入射した光は、図７に示すように、隔壁２２の各開口部２２ａの反射面２２ａ１のうちの隣接する２つの反射面２２ａ１（直交する２つの反射面２２ａ１）で順次反射して開口部２２ａから出射する。具体的には、隔壁２２に入射した光は、隔壁２２の４つの内面に形成された金属膜２４のうちの直交する２つの金属膜２４の表面で１回ずつ反射する。

このように、空中表示装置１では、図３に示すように、ディスプレイ１０に表示された画像から放たれる無数の光線が、円錐状に広がってその一つ一つが結像光学素子２０に入射し、結像光学素子２０の開口部２２ａの反射面２２ａ１のうち隣接する２つの反射面２２ａ１で反射して結像することで、空中画像３として鏡像が空中に投影される。この場合、結像光学素子２０は、ディスプレイ１０の表示面と面対称となる位置に、ディスプレイ１０の表示面に表示される画像の空中画像３（鏡像）を形成する。したがって、結像光学素子２０からディスプレイ１０までの距離と、結像光学素子２０から空中画像３までの距離とは等しく、ディスプレイ１０の表示面に表示される画像の大きさと空中画像３の大きさも等しい。

次に、結像光学素子２０の製造方法について、図９を用いて説明する。図９は、実施の形態に係る結像光学素子２０の製造方法を説明するための図である。図９において、左側の図は、同結像光学素子２０の製造方法の各工程の断面図であり、右側の図は、同結像光学素子２０の製造方法の各工程の断面斜視図である。なお、図９では、結像光学素子２０における隔壁２２の単位素子のみを示しているが、全ての単位素子が同時に形成される。

まず、図９の（ａ１）及び（ｂ１）に示すように、基板２１を準備する。本実施の形態では、基板２１としてガラス基板を用いている。

次に、図９の（ａ２）及び（ｂ２）に示すように、基板２１の表面に反射膜２３を形成する。本実施の形態において、反射膜２３は金属膜であり、例えばスパッタ法又は蒸着法等によって基板２１に反射膜２３を成膜することができる。

次に、図９の（ａ３）及び（ｂ３）に示すように、反射膜２３の上に、開口部２２ａを有する隔壁２２を形成する。隔壁２２は、透明樹脂材料によって構成されており、例えばフォトリソグラフィー法又はインプリント法等によって形成することができる。なお、図９の（ａ３）及び（ｂ３）では、１つの開口部２２ａのみを図示しているが、反射膜２３の上には、二次元的に区画された複数の開口部２２ａを有する隔壁２２が形成される。

次に、図９の（ａ４）及び（ｂ４）に示すように、隔壁２２の各開口部２２ａの表面に、表面が互いに交差する２つの反射面を含む金属膜２４を形成する。金属膜２４は、例えばスパッタ法又は蒸着法等によって隔壁２２の内面に成膜することができる。これにより、隔壁２２の複数の開口部２２ａの各々に、金属膜２４の表面として、互いに交差する２つの反射面２２ａ１が形成される。本実施の形態において、金属膜２４は、各開口部２２ａの４つの内面の全てに形成される。

次に、図９の（ａ５）及び（ｂ５）に示すように、隔壁２２をマスクとして反射膜２３を除去する。本実施の形態では、隔壁２２の内面に金属膜２４が形成されているので、隔壁２２及び金属膜２４をマスクとして反射膜２３を除去している。これにより、隔壁２２及び金属膜２４と基板２１との間の領域以外の反射膜２３を除去することができる。この結果、隔壁２２及び金属膜２４と基板２１との間の領域のみに反射膜２３を選択的に残すことができる。反射膜２３の除去は、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）等のドライエッチング法等によって行うことができる。

次に、本実施の形態における結像光学素子２０の効果について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、比較例の結像光学素子２０Ｘの拡大断面図である。図１１は、実施の形態に係る結像光学素子２０の拡大断面図ある。

図１０に示すように、比較例の結像光学素子２０Ｘでは、基板２１と隔壁２２との間に反射膜２３が形成されていない。これにより、基板２１に入射した光のうち隔壁２２の基板２１側の面に向かう光Ｌ２は、隔壁２２の基板２１側の面から隔壁２２の内部に侵入する。この結果、隔壁２２に侵入した光Ｌ２が迷光（不要光）となって空中画像３がぼけてしまい、画像不良が発生する場合がある。

特に、隔壁２２の開口部２２ａの表面に金属膜２４が形成されていると、隔壁２２の基板２１側の面から隔壁２２に侵入した光Ｌ２は、金属膜２４で反射される。このため、隔壁２２に侵入した光Ｌ２は、隔壁２２の基板２１側とは反対側の端部の面から出射して迷光となりやすい。この結果、空中画像３の画像不良が発生しやすい。

これに対して、図１１に示すように、実施の形態に係る結像光学素子２０では、基板２１と隔壁２２との間に反射膜２３が形成されている。これにより、基板２１に入射した光のうち隔壁２２の基板２１側の面に向かう光Ｌ２を反射膜２３によって反射することができる。したがって、隔壁２２の基板２１側の面から迷光となる光Ｌ２が隔壁２２に侵入することを抑制できる。この結果、空中画像３がぼけることを抑制できるので、画像不良の発生を抑制できる。

なお、図１０及び図１１において、基板２１に入射した光のうち開口部２２ａに向かう光Ｌ１は、空中画像３として結像される光（必要な光）である。

（まとめ）
以上、本実施の形態に係る結像光学素子２０によれば、基板２１と複数の開口部２２ａを有する隔壁２２とを備え、複数の開口部２２ａの各々には互いに交差する２つの反射面２２ａ１が形成され、基板２１と隔壁２２との間には反射膜２３が形成されている。

これにより、隔壁２２の基板２１側の面から迷光となる光が隔壁２２に侵入することを抑制できるので、空中画像３がぼける等して画像不良が発生を抑制することができる。したがって、優れた品質の空中画像３を得ることができる結像光学素子２０を実現できる。

また、本実施の形態において、複数の開口部２２ａの各々の表面には金属膜２４が形成され、互いに交差する２つの反射面２２ａ１は、金属膜２４の表面である。

上記のように、各開口部２２ａの表面に反射面２２ａ１となる金属膜２４を形成すると、空中画像３の画像不良が発生しやすいが、本実施の形態では、基板２１と隔壁２２との間に反射膜２３が形成されているので、空中画像３の画像不良の発生を効果的に抑制することができる。

また、本実施の形態において、複数の開口部２２ａの各々は、平面視において矩形であり、４つの内面を有し、この４つの内面のうちの２つには、互いに直交する２つの反射面２２ａ１が形成されている。

これにより、各開口部２２ａにおいて互いに交差する２つの反射面２２ａ１は、直交する。したがって、互いに直交する２つの反射面２２ａ１が形成された開口部２２ａを有する結像光学素子２０を容易に得ることができる。

また、本実施の形態において、開口部２２ａの４つの内面の全てに反射面２２ａ１が形成されている。

これにより、互いに直交する２つの反射面２２ａ１が形成された開口部２２ａを一層容易に形成することができる。

また、本実施の形態において、隔壁２２は、平面視において格子状であり、複数の開口部２２ａは、マトリクス状に形成されている。

これにより、優れた品質の空中画像３を容易に得ることができるとともに、複数の開口部２２ａを有する隔壁２２を容易に形成することができる。

また、本実施の形態に係る空中表示装置１によれば、上記の結像光学素子２０と、画像を表示するディスプレイ１０とを備えており、結像光学素子２０は、ディスプレイ１０に表示された画像を空中画像３として空中に結像させる。

このように、基板２１と隔壁２２との間に反射膜２３が形成された結像光学素子２０を用いることにより、優れた品質の空中画像３を表示することができる空中表示装置１を実現できる。

また、本実施の形態において、空中表示装置１は、さらに、空中画像３に対するユーザＵの操作を検知する操作検知部４０と、操作検知部４０で検知されたユーザＵの操作に応じてディスプレイ１０で表示する画像を制御する制御部５０とを備える。

これにより、ユーザＵが空中画像３を操作したときに、操作検知部４０によって空中画像３に対するユーザＵの操作が検知され、制御部５０によって操作検知部４０で検知されたユーザＵの操作に応じてディスプレイ１０で表示する画像が制御される。したがって、ユーザＵの操作に応じてディスプレイ１０で表示する画像が変更され、これに連動して空中画像３の表示内容も変更される。

また、本実施の形態に係る結像光学素子２０の製造方法によれば、基板２１を準備する工程と、基板２１の表面に反射膜２３を形成する工程と、反射膜２３の上に、二次元的に区画された複数の開口部２２ａを有する隔壁２２を形成する工程とを含み、複数の開口部２２ａの各々には、互いに交差する２つの反射面２２ａ１が形成されている。

これにより、基板２１と隔壁２２との間に反射膜２３が形成された結像光学素子２０を容易に製造することができる。

また、本実施の形態における結像光学素子２０の製造方法は、隔壁２２を形成する工程の後に、複数の開口部２２ａの各々における隔壁２２の表面に、表面が２つの反射面２２ａ１を含む金属膜２４を形成する工程を含む。

これにより、隔壁２２の内面に金属膜２４が形成された結像光学素子２０を容易に製造することができる。

また、本実施の形態における結像光学素子２０の製造方法は、さらに、隔壁２２を形成する工程の後に、隔壁２２をマスクとして反射膜２３を除去する工程を含む。

これにより、隔壁２２と基板２１との間の領域に反射膜２３を選択的に残すことができるので、基板２１と隔壁２２との間にのみ反射膜２３が形成された結像光学素子２０を容易に製造することができる。

（変形例等）
以上、本発明に係る結像光学素子及び空中表示装置並びに結像光学素子の製造方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態において、結像光学素子２０に入射する光は、基板２１を透過してから隔壁２２に入射したが、これに限るものではない。

また、上記実施の形態において、空中画像３に対するユーザＵの操作に対応する制御部５０の制御は、操作検知部４０によってユーザＵの操作を検知することで行ったが、これに限るものではない。例えば、図１２に示すように、筐体３０に設けられたスイッチ７０によって、制御部５０を直接制御してもよい。スイッチ７０は、例えば、メカニカルスイッチ（押しボタン等）、タッチセンサ、又は、非接触センサ等である。なお、スイッチ７０には、ディスプレイ１０の表示のオン及びオフを切り替えるための電源用のスイッチが含まれていてもよい。このように、空中表示装置がスイッチ７０を備えることで、例えば、空中画像３が表示されない場合、又は、故障等によって操作検知部４０が機能しない場合等でも、ユーザＵからの操作を受け付けることができる。これにより、ユーザ利便性を高めることができる。

また、上記実施の形態では、ディスプレイ１０及び結像光学素子２０の位置又は角度については変更させなかったが、これに限るものではない。例えば、図１３に示すように、ディスプレイ１０及び結像光学素子２０の位置又は角度を微調整できるように、筐体３０内にモータ等の制御機構を設けてもよい。これにより、ユーザＵの身長又はユーザＵの位置に一層適した空中画像３にすることができるので、ユーザＵにとって見やすい空中画像３で表示することができる。なお、筐体３０内には、レンズ等の光学系を設けてもよい。

また、上記実施の形態において、空中表示装置１は、キッチン壁１２０に組み込まれていたが、これに限るものではない。例えば、図１４に示すように、空中表示装置１Ａは、キッチン台１１０に組み込まれていてもよい。なお、この場合も、上記実施の形態と同様に、ディスプレイ１０は、表示面が結像光学素子２０の主面に対して傾斜するように配置されているが、図１４に示される空中表示装置１Ａでは、上記実施の形態とは反対に、ディスプレイ１０は、ディスプレイ１０の表示面の上端と結像光学素子２０との距離がディスプレイ１０の表示面の下端と結像光学素子２０との距離が大きくなるように配置されている。

また、上記実施の形態において、空中表示装置１Ｂは、キッチン１００に適用したが、これに限るものではない。例えば、図１５に示すように、空中表示装置１は、ユニットバス２００に適用してもよい。具体的には、空中表示装置１は、ユニットバス２００のバス壁２１０に組み込まれていてもよい。これにより、ユーザＵは、浴槽２２０に浸かった状態で空中画像３を視認することができる。

また、本発明は、空中表示装置として実現できるだけではなく、空中表示装置の各構成要素が行う処理をステップとして含むプログラム、及び、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体として実現することもできる。

なお、その他、上記実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１ 空中表示装置
３ 空中画像
１０ ディスプレイ（画像表示部）
２０ 結像光学素子
２１ 基板
２２ 隔壁
２２ａ 開口部
２２ａ１ 反射面
２３ 反射膜
２４ 金属膜
４０ 操作検知部
５０ 制御部

Claims (10)

1. 透光性を有する基板と、
   前記基板の上に形成され、二次元的に区画された複数の開口部を有する隔壁とを備え、
   前記複数の開口部の各々の内面には、互いに交差する２つの反射面が形成され、
   前記基板と前記隔壁との間には、反射膜が形成されている、
   結像光学素子。
2. 前記複数の開口部の各々の内面には金属膜が形成され、
   前記２つの反射面は、前記金属膜の表面である、
   請求項１に記載の結像光学素子。
3. 前記複数の開口部の各々は、平面視において矩形であり、４つの内面を有し、
   前記４つの内面のうちの２つには、前記２つの反射面が形成されている、
   請求項１又は２に記載の結像光学素子。
4. 前記４つの内面の全てに反射面が形成されている、
   請求項３に記載の結像光学素子。
5. 前記複数の開口部は、マトリクス状に形成されている、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の結像光学素子。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の結像光学素子と、
   画像を表示する画像表示部とを備え、
   前記結像光学素子は、前記画像表示部に表示された画像を空中画像として空中に結像させる、
   空中表示装置。
7. さらに、
   前記空中画像に対するユーザの操作を検知する操作検知部と、
   前記操作検知部で検知されたユーザの操作に応じて前記画像表示部で表示する画像を制御する制御部と、を備える、
   請求項６に記載の空中表示装置。
8. 透光性を有する基板を準備する工程と、
   前記基板の表面に反射膜を形成する工程と、
   前記反射膜の上に、二次元的に区画された複数の開口部を有する隔壁を形成する工程とを含み、
   前記複数の開口部の各々内面には、互いに交差する２つの反射面が形成されている、
   結像光学素子の製造方法。
9. 前記隔壁を形成する工程の後に、前記複数の開口部の各々の内面に、表面が前記２つの反射面を含む金属膜を形成する工程を含む、
   請求項８に記載の結像光学素子の製造方法。
10. さらに、前記隔壁を形成する工程の後に、前記隔壁をマスクとして前記反射膜を除去する工程を含む
    請求項８又は９に記載の結像光学素子の製造方法。

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