−第１の実施の形態−
図面を参照しながら、第１の実施の形態による表示装置について説明する。第１の実施の形態においては、本実施の形態の表示装置がテレビに組み込まれた場合を一例に挙げて説明を行う。なお、本実施の形態の表示装置は、テレビに限らず、パーソナルコンピュータのモニタ、携帯電話、タブレット端末、腕時計型端末等の携帯型情報端末装置、音楽プレイヤ、固定電話機、ウエアラブル装置等の電子機器に組み込むことが可能である。また、本実施の形態の表示装置は、デジタルサイネージ（電子看板）等の電子機器にも組み込むことができる。デジタルサイネージとしては、たとえば自動販売機等に内蔵される小型のディスプレイであっても良いし、たとえば建築物の壁面等に設けられるような一般的な成人の大きさよりも大きなディスプレイであっても良い。また、本実施の形態の表示装置は、例えば現金自動預払機（ＡＴＭ装置）においてユーザが暗証番号や金額等を入力するためのパネルや、鉄道やバスの乗車券・定期券等の自動券売機や、図書館や美術館等の各種の情報検索端末装置等のパネルに組み込むことが可能である。
-First embodiment-
The display device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. In the first embodiment, the case where the display device of this embodiment is incorporated in a television will be described as an example. Note that the display device of this embodiment is not limited to a television set, and is an electronic device such as a monitor of a personal computer, a portable information terminal device such as a mobile phone, a tablet terminal, and a wristwatch type terminal, a music player, a fixed phone, and a wearable device. Can be incorporated into In addition, the display device of this embodiment can be incorporated into an electronic device such as a digital signage (electronic signboard). The digital signage may be, for example, a small display built in a vending machine or the like, or may be a display larger than a general adult size provided on a wall surface of a building, for example. . Further, the display device of the present embodiment includes, for example, an automatic teller machine (ATM device), a panel for a user to input a password, an amount, etc., and an automatic ticket vending machine such as a train or bus ticket / commuter pass It can also be incorporated into various information retrieval terminal devices such as libraries and museums.
図１は表示装置１の分解斜視図である。なお、説明の都合上、表示装置１について、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸からなる座標系を図示の通りに設定する。なお、座標系はＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸からなる直交座標系に限らず、極座標系や円筒座標系を採用してもよい。Ｘ軸は、表示装置１の矩形表示面の長辺方向に設定され、Ｙ軸は、表示装置１の矩形表示面の短辺方向に設定され、Ｚ軸は、表示面に垂直な方向に設定されている。
FIG. 1 is an exploded perspective view of the display device 1. For convenience of explanation, a coordinate system composed of the X axis, the Y axis, and the Z axis is set as shown in the drawing for the display device 1. The coordinate system is not limited to an orthogonal coordinate system including the X axis, the Y axis, and the Z axis, and a polar coordinate system or a cylindrical coordinate system may be employed. The X axis is set in the long side direction of the rectangular display surface of the display device 1, the Y axis is set in the short side direction of the rectangular display surface of the display device 1, and the Z axis is set in the direction perpendicular to the display surface. Has been.
表示装置１は、制御部２０を内蔵する本体１０と、表示器１１と、結像光学系１２とを備える。表示器１１と結像光学系１２とは、本体１０内に配置されている。表示器１１は、たとえば、液晶表示器や有機ＥＬ表示器等により構成され、二次元状に配列された複数の表示画素配列を有する。表示器１１は、制御部２０により制御されて、表示用画像データに対応する画像を表示する。結像光学系１２は、表示器１１の上方（Ｚ方向＋側）に、表示器１１から所定の間隔を設けて配置される。
なお、図１では、表示器１１と結像光学系１２とを平行に配置しているが、このような例に限らない。結像光学系１２の面に対して、所定の角度傾けて表示器１１を配置しても良い。所定の角度は、０°〜９０°の間のどのような角度でも良い。例えば、表示器１１は、結像光学系１２の面に対して３０°〜６０°の間の角度に設定して配置する。
The display device 1 includes a main body 10 incorporating a control unit 20, a display 11, and an imaging optical system 12. The display 11 and the imaging optical system 12 are disposed in the main body 10. The display 11 is composed of, for example, a liquid crystal display, an organic EL display, or the like, and has a plurality of display pixel arrays arranged two-dimensionally. The display 11 is controlled by the control unit 20 and displays an image corresponding to the display image data. The imaging optical system 12 is disposed above the display 11 (Z direction + side) with a predetermined distance from the display 11.
In FIG. 1, the display 11 and the imaging optical system 12 are arranged in parallel, but the present invention is not limited to such an example. The display device 11 may be disposed at a predetermined angle with respect to the surface of the imaging optical system 12. The predetermined angle may be any angle between 0 ° and 90 °. For example, the display device 11 is arranged at an angle between 30 ° and 60 ° with respect to the surface of the imaging optical system 12.
結像光学系１２は、表示器１１に表示された表示画像の実像、即ち空中像３０を、表示装置１の上方空間に形成する。従って、表示装置１の使用者（以下、ユーザという）は、表示器１１に表示された表示画像を、表示装置１の上方の空中に浮いた空中像３０として観察することができる。結像光学系１２は、後述する制御部２０の駆動制御部２１（図２参照）に制御され、空中像３０が形成される空間での位置をＸ方向およびＹ方向に移動することができる。空中像３０は、撮影画像（静止画や動画）や、ホームページ等の各種の情報が表示される画面、表示装置１の各種設定や各種機能の実行を指示するための操作ボタンに対応する複数のアイコン（操作ボタン）を含む。
The imaging optical system 12 forms a real image of the display image displayed on the display 11, that is, an aerial image 30 in the space above the display device 1. Therefore, a user of the display device 1 (hereinafter referred to as a user) can observe the display image displayed on the display 11 as an aerial image 30 floating in the air above the display device 1. The imaging optical system 12 is controlled by a drive control unit 21 (see FIG. 2) of the control unit 20 described later, and can move the position in the space where the aerial image 30 is formed in the X direction and the Y direction. The aerial image 30 includes a plurality of buttons corresponding to operation buttons for instructing execution of various settings and various functions of the display device 1, a screen on which various information such as a captured image (still image or moving image) and a homepage is displayed. Includes icons (operation buttons).
図２は、表示装置１の構成のうち、制御部２０と、記憶部９と、制御部２０によって制御される表示器１１および結像光学系１２とを示したブロック図である。制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、制御プログラムに基づいて表示装置１の表示器１１を含む種々の構成要素を制御したり、各種のデータ処理を実行したりする演算回路を含む。記憶部９は、例えば不揮発性の記憶媒体であり、制御部２０が各種の処理を実行するためのプログラムや、制御部２０が各種の処理を実行するためのデータ等が記憶される。
FIG. 2 is a block diagram showing the control unit 20, the storage unit 9, the display 11 and the imaging optical system 12 controlled by the control unit 20 in the configuration of the display device 1. The control unit 20 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and includes an arithmetic circuit that controls various components including the display 11 of the display device 1 and executes various data processing based on a control program. Including. The storage unit 9 is, for example, a non-volatile storage medium, and stores a program for the control unit 20 to execute various processes, data for the control unit 20 to execute various processes, and the like.
制御部２０は、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３とを備える。駆動制御部２１は、結像光学系１２を制御して、空中像３０が形成される位置を制御する。画像生成部２２は、表示器１１に表示するための表示画像に対応する表示用画像データを生成する。表示制御部２３は、画像生成部２２により生成された表示用画像データに対応する画像を表示器１１に表示させる。これらは、制御部２０が記憶部９に記憶されているプログラムを実行することによりソフトウェア的に実現されるが、これらをＡＳＩＣ等により構成しても構わない。
なお、制御部２０は、表示用の制御部と、光学系の駆動部を駆動させるための光学部用の制御部との２つを有しても良い。この場合、制御部２０では、表示用の制御部は表示器１１の内部に格納し、光学部用の制御部は結像光学系１２と一体化させても良い。また、制御部２０は、１つの制御部で、表示器１１と結像光学系１２とを制御してもよく、表示器１１の内部に格納しても良いし、結像光学系１２と一体化させても良い。
The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, and a display control unit 23. The drive controller 21 controls the imaging optical system 12 to control the position where the aerial image 30 is formed. The image generation unit 22 generates display image data corresponding to a display image to be displayed on the display 11. The display control unit 23 causes the display 11 to display an image corresponding to the display image data generated by the image generation unit 22. These are realized by software by the control unit 20 executing a program stored in the storage unit 9, but these may be configured by an ASIC or the like.
Note that the control unit 20 may include two of a display control unit and an optical unit control unit for driving the drive unit of the optical system. In this case, in the control unit 20, the display control unit may be stored inside the display device 11, and the optical unit control unit may be integrated with the imaging optical system 12. The control unit 20 may control the display unit 11 and the imaging optical system 12 with one control unit, may be stored in the display unit 11, or integrated with the imaging optical system 12. You may make it.
＜結像光学系１２について＞
図３は結像光学系１２の構成を模式的に示すＺＸ平面に平行な面での断面図である。なお、図３は結像光学系１２の一部の範囲を代表して表す図である。結像光学系１２は、第１光学部４１と第２光学部４２とを有する。第１光学部４１は表示器１１から出射された光をＸ方向に反射して結像させる機能を有し、第２光学部４２は表示器１１から出射された光をＹ方向に反射して結像させる機能を有する。第１光学部４１の上部（Ｚ方向＋側）に第２光学部４２が設けられる。
なお、第２光学部４２の上部（Ｚ方向＋側）に第１光学部４１を設けても良い。また、結像光学系１２が、第１光学部４１と第２光学部４２との何れか一方のみを備えるものでも良い。結像光学系１２は第１光学部４１のみを有していれば空中像３０をＸ方向に移動させることができ、第２光学部４２のみを有していれば空中像３０をＹ方向に移動させることができる。
<About the imaging optical system 12>
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the ZX plane schematically showing the configuration of the imaging optical system 12. FIG. 3 is a diagram representing a part of the imaging optical system 12 as a representative. The imaging optical system 12 includes a first optical unit 41 and a second optical unit 42. The first optical unit 41 has a function of reflecting the light emitted from the display 11 in the X direction to form an image, and the second optical unit 42 reflects the light emitted from the display 11 in the Y direction. It has a function to form an image. The second optical unit 42 is provided above the first optical unit 41 (Z direction + side).
The first optical unit 41 may be provided above the second optical unit 42 (Z direction + side). Further, the imaging optical system 12 may include only one of the first optical unit 41 and the second optical unit 42. If the imaging optical system 12 has only the first optical unit 41, the aerial image 30 can be moved in the X direction, and if it has only the second optical unit 42, the aerial image 30 can be moved in the Y direction. Can be moved.
第１光学部４１は、第１筐体４１０の内部に設けられた複数の第１結像ミラー４１１と、複数の第１駆動部４１２とを有する。第１筐体４１０は、たとえばアクリル樹脂等の透明合成樹脂やガラス等の透明な材料を用いて製造される。なお、表示器１１からの光が第１筐体４１０を通過する際に屈折しないようにするために、第１筐体４１０の材料は空気に近い屈折率を有することが好ましい。
The first optical unit 41 includes a plurality of first imaging mirrors 411 provided in the first housing 410 and a plurality of first drive units 412. The first housing 410 is manufactured using a transparent synthetic resin such as an acrylic resin or a transparent material such as glass. In order to prevent the light from the display 11 from being refracted when passing through the first housing 410, the material of the first housing 410 preferably has a refractive index close to air.
第１駆動部４１２は、複数の第１結像ミラー４１１毎に設けられ、第１結像ミラー４１１を駆動させることにより、表示器１１からの光が反射する角度を変更する。なお、第１結像ミラー４１１および第１駆動部４１２の詳細な構造については説明を後述する。
The first drive unit 412 is provided for each of the plurality of first imaging mirrors 411 and drives the first imaging mirror 411 to change the angle at which the light from the display 11 is reflected. The detailed structure of the first imaging mirror 411 and the first drive unit 412 will be described later.
それぞれの第１結像ミラー４１１と第１駆動部４１２とは、Ｘ方向に沿って所定のピッチ、たとえば１００〜１０００μｍにて配置された第１結像ミラー列を構成し、このような第１結像ミラー列がＹ方向に互いに平行に所定のピッチ、たとえば１００〜１０００μｍで複数配置されている。なお、上記の配置ピッチの値は一例であり、この値に限定されるものではない。たとえば表示装置１が組み込まれる電子機器の大きさ等に応じて好適な配置ピッチの値とすることができる。第１結像ミラー４１１の反射面は、例えば矩形形状で、Ｙ方向に、即ち図３の紙面に垂直方向に延在、即ち広がっている。
Each first imaging mirror 411 and first driving unit 412 constitute a first imaging mirror row arranged at a predetermined pitch, for example, 100 to 1000 μm, along the X direction. A plurality of imaging mirror rows are arranged in parallel with each other in the Y direction at a predetermined pitch, for example, 100 to 1000 μm. In addition, the value of said arrangement pitch is an example, and is not limited to this value. For example, a suitable arrangement pitch value can be set according to the size of the electronic device in which the display device 1 is incorporated. The reflecting surface of the first imaging mirror 411 has, for example, a rectangular shape and extends in the Y direction, that is, in a direction perpendicular to the paper surface of FIG.
なお、第１結像ミラー列内の全ての第１結像ミラー４１１と第１駆動部４１２とが同一のピッチにて配置されるものに限定されない。たとえば、ある領域に設けられた第１結像ミラー４１１および第１駆動部４１２と他の領域に設けられた第１結像ミラー４１１および第１駆動部４１２との間で配置ピッチを異ならせても良い。また、全ての第１結像ミラー列が同一のピッチで配置されるものに限定されない。この場合も、たとえば、ある領域での第１結像ミラー列間の配置ピッチと、他の領域での第１結像ミラー列の配置ピッチとを異ならせても良い。一例として、第１筐体４１０の中心部近傍と周辺部との間で第１結像ミラー列の配置ピッチを異ならすことができる。この場合、ユーザにより観察される可能性が高い中心部近傍に配置させる第１結像ミラー列の配置ピッチを、周辺部と比較して小さくすることにより、中心部で形成される空中像３０の解像度を高くすることができる。
In addition, it is not limited to what all the 1st image formation mirrors 411 and the 1st drive part 412 in a 1st image formation mirror row | line | column arrange | position with the same pitch. For example, the arrangement pitch is different between the first imaging mirror 411 and the first driving unit 412 provided in a certain area and the first imaging mirror 411 and the first driving unit 412 provided in another area. Also good. Moreover, it is not limited to what all the 1st imaging mirror row | line | columns are arrange | positioned with the same pitch. Also in this case, for example, the arrangement pitch between the first imaging mirror rows in a certain region may be different from the arrangement pitch of the first imaging mirror rows in another region. As an example, the arrangement pitch of the first imaging mirror rows can be different between the vicinity of the center portion of the first housing 410 and the peripheral portion. In this case, the aerial image 30 formed at the center is reduced by reducing the arrangement pitch of the first imaging mirror rows arranged near the center that is likely to be observed by the user as compared with the periphery. The resolution can be increased.
第２光学部４２は、第２筐体４２０の内部に設けられた複数の第２結像ミラー４２１と、複数の第２駆動部４２２とを有する。第２筐体４２０は、第１筐体４１０と同様に、たとえばアクリル樹脂等の透明合成樹脂やガラス等の透明な材料を用いて製造される。なお、第２筐体４２０についても、表示器１１からの光が屈折しないようにするために、空気に近い屈折率を有する材料を用いて製造されることが好ましい。
The second optical unit 42 includes a plurality of second imaging mirrors 421 provided inside the second housing 420 and a plurality of second drive units 422. Similar to the first casing 410, the second casing 420 is manufactured using a transparent synthetic resin such as acrylic resin or a transparent material such as glass. Note that the second housing 420 is also preferably manufactured using a material having a refractive index close to air in order to prevent light from the display 11 from being refracted.
第２駆動部４２２は、複数の第２結像ミラー４２１毎に設けられ、第２結像ミラー４２１を駆動させることにより、表示器１１からの光が反射する角度を変更する。なお、第２結像ミラー４２１および第２駆動部４２２の詳細な構造については説明を後述する。
The second drive unit 422 is provided for each of the plurality of second imaging mirrors 421 and drives the second imaging mirror 421 to change the angle at which the light from the display 11 is reflected. The detailed structure of the second imaging mirror 421 and the second drive unit 422 will be described later.
それぞれの第２結像ミラー４２１と第２駆動部４２２とは、Ｙ方向に沿って所定のピッチ、たとえば１００〜１０００μｍにて配置された第１結像ミラー列を構成している。このような第１結像ミラー列がＹ方向に互いに平行に所定のピッチ、たとえば１００〜１０００μｍで複数配置されている。なお、上記の配置ピッチの値は一例であり、この値に限定されるものではなく、たとえば表示装置１が組み込まれる電子機器の大きさ等に応じて好適な配置ピッチの値とすることができる。第２結像ミラー４２１の反射面は、図示のように、例えば矩形形状で、Ｘ方向に延在、即ち広がっている。
Each of the second imaging mirrors 421 and the second driving unit 422 constitutes a first imaging mirror row arranged at a predetermined pitch, for example, 100 to 1000 μm along the Y direction. A plurality of such first imaging mirror rows are arranged in parallel with each other in the Y direction at a predetermined pitch, for example, 100 to 1000 μm. Note that the value of the above-described arrangement pitch is an example, and is not limited to this value. For example, the arrangement pitch can be set to a suitable value according to the size of the electronic device in which the display device 1 is incorporated. . As shown in the figure, the reflecting surface of the second imaging mirror 421 has, for example, a rectangular shape and extends in the X direction, that is, spreads.
なお、第２結像ミラー列内の第２結像ミラー４２１と第２駆動部４２２とについても、同一のピッチにて配置されるものに限定されず、たとえば領域間で配置ピッチを異ならせても良い。また、全ての第２結像ミラー列が同一のピッチで配置されるものに限定されず、たとえば領域間で配置ピッチを異ならせても良い。一例として、第２筐体４２０の中心部近傍と周辺部との間で第２結像ミラー列の配置ピッチを異ならすことができる。この場合、例えば、ユーザにより観察される可能性が高い中心部近傍に配置させる第２結像ミラー列の配置ピッチを、周辺部と比較して細かくすることにより、中心部で形成される空中像３０の解像度を高くすることができる。
Note that the second imaging mirror 421 and the second drive unit 422 in the second imaging mirror row are not limited to those arranged at the same pitch, and for example, the arrangement pitch is different between regions. Also good. Further, the second imaging mirror rows are not limited to be arranged at the same pitch, and for example, the arrangement pitch may be different between regions. As an example, the arrangement pitch of the second imaging mirror row can be different between the vicinity of the center portion of the second housing 420 and the peripheral portion. In this case, for example, an aerial image formed at the center portion by making the arrangement pitch of the second imaging mirror row arranged near the center portion that is highly likely to be observed by the user smaller than the peripheral portion. The resolution of 30 can be increased.
第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１と第１駆動部４１２と第２駆動部４２２との詳細な構造について説明する。なお、第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１とは同一の構造を有し、第１駆動部４１２と第２駆動部４２２とは同一の構造を有する。したがって、以下の説明では、代表して第１結像ミラー４１１の構造と第１駆動部４１２の構造とを主に行う。
The detailed structures of the first imaging mirror 411, the second imaging mirror 421, the first drive unit 412, and the second drive unit 422 will be described. The first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 have the same structure, and the first driving unit 412 and the second driving unit 422 have the same structure. Therefore, in the following description, the structure of the first imaging mirror 411 and the structure of the first drive unit 412 are mainly performed as a representative.
図４は、１つの第１結像ミラー４１１と第１駆動部４１２との概略形状を示し、図４（ａ）はＸ方向から、図４（ｂ）はＹ方向から見たときの形状を表す。図４（ａ）は、駆動制御部２１による駆動制御が行われていない状態（以後、通常状態と呼ぶ）での第１結像ミラー４１１を示す。また、図４（ｂ）では、通常状態における第１結像ミラー４１１を実線で示し、駆動制御部２１による駆動制御が行われている状態（以後、動作状態と呼ぶ）での第１結像ミラー４１１を破線で示す。
なお、図４は第１結像ミラー４１１と第１駆動部４１２の外観の一例を示すものであり、図示した外観に限定されるものではない。
4 shows a schematic shape of one first imaging mirror 411 and the first drive unit 412. FIG. 4A shows the shape when viewed from the X direction, and FIG. 4B shows the shape when viewed from the Y direction. Represent. FIG. 4A shows the first imaging mirror 411 in a state where drive control by the drive control unit 21 is not performed (hereinafter referred to as a normal state). In FIG. 4B, the first imaging mirror 411 in the normal state is indicated by a solid line, and the first imaging in a state where drive control by the drive control unit 21 is performed (hereinafter referred to as an operation state). The mirror 411 is indicated by a broken line.
FIG. 4 shows an example of the external appearance of the first imaging mirror 411 and the first drive unit 412, and is not limited to the illustrated external appearance.
第１結像ミラー４１１は微細な平板部材であり、ＹＺ平面上で延在する一方の面と他方の面との両方に、たとえば銀なとの金属メッキ層や金属蒸着層を設けることにより反射面を形成する。反射面は、Ｚ方向と直交する第１辺４１３とＺ方向に平行な第２辺４１４とを有する。図４では、第１辺４１３が第２辺４１４と比べて短い場合を例として示すが、この例に限定されない。第１辺４１３と第２辺４１４とが同じ長さであっても良いし、第１辺４１３が第２辺４１４と比べて長くても良い。
なお、第１結像ミラー４１１のＹＺ平面上で延在する両方の面に反射面を設けるものに限定されず、一方の面のみに反射面を設けても良い。第１結像ミラー４１１の一方の面にのみ反射面を設ける場合の具体的な例は、後述する変形例２にて詳細に説明する。
The first imaging mirror 411 is a fine flat plate member that reflects by providing, for example, a metal plating layer or a metal vapor deposition layer of silver on one surface and the other surface extending on the YZ plane. Form a surface. The reflecting surface has a first side 413 orthogonal to the Z direction and a second side 414 parallel to the Z direction. In FIG. 4, the first side 413 is shorter than the second side 414 as an example, but the present invention is not limited to this example. The first side 413 and the second side 414 may have the same length, or the first side 413 may be longer than the second side 414.
It should be noted that the first imaging mirror 411 is not limited to the case where the reflecting surfaces are provided on both surfaces extending on the YZ plane, and the reflecting surface may be provided only on one surface. A specific example in which a reflecting surface is provided only on one surface of the first imaging mirror 411 will be described in detail in Modification 2 described later.
第１結像ミラー４１１の反射面は、第１辺４１３を基点に駆動可能に第１駆動部４１２に設けられる。通常状態においては、第１結像ミラー４１１の反射面は、Ｘ方向を向く、すなわち反射面がＹＺ平面と平行になるように設けられる。動作状態においては、第１結像ミラー４１１の反射面が、第１駆動部４１２によって第１辺４１３を基点として傾斜駆動されることにより、反射面とＹＺ平面とのなす角度θ１が変更される（図４（ｂ）の破線部）。即ち、第１駆動部４１２によって、第１結像ミラー４１１の反射面が第１筐体４１０に対してなす角度が変更される。
なお、以後の説明では、第１結像ミラー４１１を傾斜駆動することにより反射面とＹＺ平面とがなす角度を駆動角度θ１と呼ぶ。また、第１結像ミラー４１１が第１辺４１３を基点に図の紙面を時計回りに駆動された場合の駆動角度を−θ１、反時計回りに駆動された場合（図４（ｂ）の一点鎖線部）の駆動角度を＋θ１とする。なお、駆動角度は、ＹＺ平面を基準として規定するもの限られず、ＸＹ平面を基準として時計回りまたは反時計回りに規定しても良い。
The reflection surface of the first imaging mirror 411 is provided in the first drive unit 412 so that it can be driven with the first side 413 as a base point. In a normal state, the reflection surface of the first imaging mirror 411 is provided so as to face the X direction, that is, the reflection surface is parallel to the YZ plane. In the operating state, the reflection surface of the first imaging mirror 411 is tilted and driven by the first drive unit 412 with the first side 413 as a base point, thereby changing the angle θ1 formed by the reflection surface and the YZ plane. (Dotted line portion in FIG. That is, the angle formed by the first imaging mirror 411 with respect to the first housing 410 is changed by the first driving unit 412.
In the following description, the angle formed by the reflecting surface and the YZ plane by driving the first imaging mirror 411 to tilt is referred to as a drive angle θ1. Further, when the first imaging mirror 411 is driven in the clockwise direction with respect to the first side 413 as the base point, the driving angle is −θ1 and is driven counterclockwise (one point in FIG. 4B). The driving angle of the chain line portion is defined as + θ1. Note that the drive angle is not limited to be defined with reference to the YZ plane, and may be defined clockwise or counterclockwise with respect to the XY plane.
第１駆動部４１２は、たとえば公知のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）の技術に基づいた構成を有する。第１駆動部４１２は、設置部４１２ａと接続部４１２ｂとアクチュエータ部４１２ｃを有する。設置部４１２ａに接続部４１２ｂとアクチュエータ部４１２ｃとが設けられる。第１駆動部４１２は、設置部４１２ａにより第１筐体４２０に取り付けて固定される。接続部４１２ｂには、制御部２０の駆動制御部２１からの駆動信号、すなわち駆動用の電圧が印加されるための導線が接続される。接続部４１２ｂに接続される導線は、表示器１１からの光の進行を妨げることが無いように透明な部材により製造されたものを用いる。この場合、表示器１１からの光が屈折することを防ぐため、導線は空気に近い屈折率を有する材料により製造されたものであることが好ましい。
The first driving unit 412 has a configuration based on, for example, a well-known MEMS (Micro Electro Mechanical System) technique. The 1st drive part 412 has the installation part 412a, the connection part 412b, and the actuator part 412c. The installation part 412a is provided with a connection part 412b and an actuator part 412c. The first drive unit 412 is attached and fixed to the first housing 420 by the installation unit 412a. A conductor for applying a drive signal from the drive control unit 21 of the control unit 20, that is, a driving voltage, is connected to the connection unit 412b. As the conducting wire connected to the connecting portion 412b, a conductor made of a transparent member is used so as not to hinder the progress of light from the display 11. In this case, in order to prevent the light from the display 11 from being refracted, it is preferable that the conductive wire is made of a material having a refractive index close to air.
アクチュエータ部４１２ｃは、第１結像ミラー４１１の第１辺４１３と接続される。アクチュエータ部４１２ｃは、第１駆動部４１２から印加された電圧による電界の作用で生じた静電力によって第１結像ミラー４１１を第１辺４１３を屈曲軸として傾斜駆動する。
なお、第１駆動部４１２は静電力を用い駆動するものに限定されず、電磁力や圧電効果等を用いるものでも良い。
The actuator unit 412 c is connected to the first side 413 of the first imaging mirror 411. The actuator unit 412c drives the first imaging mirror 411 to tilt with the first side 413 as the bending axis by the electrostatic force generated by the action of the electric field generated by the voltage applied from the first driving unit 412.
Note that the first driving unit 412 is not limited to driving using an electrostatic force, and may use an electromagnetic force, a piezoelectric effect, or the like.
上記の構成を備えることにより、第１駆動部４１２は、印加される電圧の大きさに従って、例えば、第１結像ミラー４１１を数Ｈｚ〜数ＧＨｚの駆動周波数で駆動させることができる。
なお、第１駆動部４１２の構成は、上述したＭＥＭＳの技術に基づいたものに限定されず、たとえば、印加された電圧を力に変換する圧電素子（ピエゾ素子）等を用いることができる。
With the above configuration, the first drive unit 412 can drive the first imaging mirror 411 at a drive frequency of several Hz to several GHz, for example, according to the magnitude of the applied voltage.
The configuration of the first drive unit 412 is not limited to that based on the MEMS technology described above, and for example, a piezoelectric element (piezo element) that converts an applied voltage into force can be used.
上述したように、第２結像ミラー４２１と第２駆動部４２２とは、第１結像ミラー４１１と第１駆動部４１２と同一の構造を有する。第２結像ミラー４１２の反射面は、第１辺４１３を基点に駆動可能に第２駆動部４２２に設けられる。通常状態においては、第２結像ミラー４２１の反射面はＹ方向を向く、すなわち反射面がＺＸ平面と平行になるように設けられる。動作状態においては、第２結像ミラー４２１の反射面が、第１辺４１３を基点に傾斜駆動されることにより、反射面とＺＸ平面とのなす角度、即ち第２筐体４２０に対してなす角度が変更される。すなわち、第２駆動部４２２は、第２結像ミラー４２１を傾斜駆動して反射面とＺＸ平面とのなす角度（駆動角度）θ２を変更することにより、表示器１１からの光束の反射方向を変更させることができる。なお、第２結像ミラー４２１が傾斜駆動されて、後述する図５の紙面前方に向けて傾いたときの駆動角度を＋θ２とし、紙面後方に向けて傾いたときの駆動角度を−θ２とする。
As described above, the second imaging mirror 421 and the second drive unit 422 have the same structure as the first imaging mirror 411 and the first drive unit 412. The reflection surface of the second imaging mirror 412 is provided in the second drive unit 422 so as to be driven with the first side 413 as a base point. In a normal state, the reflecting surface of the second imaging mirror 421 is provided so as to face the Y direction, that is, the reflecting surface is parallel to the ZX plane. In the operating state, the reflecting surface of the second imaging mirror 421 is driven to tilt with the first side 413 as a base point, so that the angle formed between the reflecting surface and the ZX plane, that is, the second housing 420 is formed. The angle is changed. That is, the second drive unit 422 changes the reflection direction of the light flux from the display 11 by changing the angle (drive angle) θ2 formed between the reflection surface and the ZX plane by driving the second imaging mirror 421 to tilt. It can be changed. Note that the driving angle when the second imaging mirror 421 is tilted and tilted toward the front of the sheet of FIG. 5 described later is + θ2, and the driving angle when tilted toward the rear of the sheet is −θ2. .
＜結像光学系１２による空中像３０の形成＞
図５を参照して、結像光学系１２による空中像３０の形成について説明する。図５（ａ）は結像光学系１２が通常状態の場合における表示器１１の表示と、空中像３０が形成される位置との関係を模式的に示したものである。表示器１１を構成する複数の表示画素のうち、表示画素Ｐ１から出射した光の光路を用いて説明を行う。図５（ａ）は表示器１１と結像光学系１２とのＺＸ平面における断面図である。
<Formation of Aerial Image 30 by Imaging Optical System 12>
The formation of the aerial image 30 by the imaging optical system 12 will be described with reference to FIG. FIG. 5A schematically shows the relationship between the display on the display 11 and the position where the aerial image 30 is formed when the imaging optical system 12 is in a normal state. The description will be made using the optical path of the light emitted from the display pixel P1 among the plurality of display pixels constituting the display unit 11. FIG. 5A is a cross-sectional view of the display 11 and the imaging optical system 12 in the ZX plane.
まず、結像光学系１２が通常状態の場合の第１光学部４１の結像作用について説明する。
図５（ａ）において、表示画素Ｐ１から放射状に出射した光束のうち、Ｘ方向に向かう光束Ｌ１〜Ｌ８がＸ方向に配置された複数の第１結像ミラー４１１によって反射されて、収束して実像Ｐ１Ａを結像する。この実像Ｐ１Ａは、増倍率が等倍、即ち大きさが表示画素Ｐ１と同一である。また、実像Ｐ１Ａは、第１結像ミラー４１１に関して表示画素Ｐ１と対称な位置にある。第１結像ミラー４１１は、表示器１１のその他の表示画素に関しても、表示画素Ｐ１と同様に、対称な位置に等倍の実像を形成する。すなわち、複数の第１結像ミラー４１１は、表示器１１から出射された光を反射して、空中の結像位置に結像させる光学素子である。
First, the imaging action of the first optical unit 41 when the imaging optical system 12 is in the normal state will be described.
In FIG. 5A, among the light beams emitted radially from the display pixel P1, light beams L1 to L8 directed in the X direction are reflected by the plurality of first imaging mirrors 411 arranged in the X direction and converge. A real image P1A is formed. The real image P1A has the same multiplication factor, that is, the same size as the display pixel P1. Further, the real image P1A is at a position symmetrical to the display pixel P1 with respect to the first imaging mirror 411. The first imaging mirror 411 also forms a real image at an equal magnification at a symmetrical position with respect to the other display pixels of the display unit 11 as in the display pixel P1. In other words, the plurality of first imaging mirrors 411 are optical elements that reflect light emitted from the display 11 and form an image at an imaging position in the air.
次に、結像光学系１２が通常状態の場合の第２光学部４２の結像作用について説明する。
図５（ａ）において、第２光学部４２のＹ方向に配置された複数の第２結像ミラー４２１は、表示画素Ｐ１から放射状に出射した光束のうち、Ｙ方向に向かう光束を反射し、収束して実像Ｐ１Ａを結像する。この実像Ｐ１Ａは、増倍率が等倍、即ち大きさが表示画素Ｐ１と同一である。また、実像Ｐ１Ａは、第２結像ミラー４２１に関して表示画素Ｐ１と対称な位置にある。第２結像ミラー４２１は、表示器１１のその他の表示画素に関しても、表示画素Ｐ１と同様に、対称な位置に等倍の実像を形成する。すなわち、複数の第２結像ミラー４２１は、表示器１１から出射された光を反射して、空中の結像位置に結像させる光学素子である。
Next, the imaging action of the second optical unit 42 when the imaging optical system 12 is in the normal state will be described.
In FIG. 5A, the plurality of second imaging mirrors 421 arranged in the Y direction of the second optical unit 42 reflects the light beam traveling in the Y direction out of the light beams emitted radially from the display pixel P1, The real image P1A is formed by converging. The real image P1A has the same multiplication factor, that is, the same size as the display pixel P1. Further, the real image P1A is in a position symmetrical to the display pixel P1 with respect to the second imaging mirror 421. The second imaging mirror 421 also forms a real image at an equal magnification at a symmetric position with respect to the other display pixels of the display unit 11 as with the display pixel P1. That is, the plurality of second imaging mirrors 421 are optical elements that reflect the light emitted from the display 11 and form an image at an imaging position in the air.
なお、図５では、結像光学系１２の作用を説明するために結像光学系１２を拡大して示したので、第１光学部４１と第２光学部４２とのＺ方向の間隔が、第１光学部４１と表示器１１との間隔と略同等に描かれている。しかし、図５で示した間隔に限定されず、第１光学部４１と第２光学部４２との間隔を、第１光学部４１と表示器１１との間隔と比較して、きわめて小さく設定しても良い。
In FIG. 5, since the imaging optical system 12 is shown in an enlarged manner in order to explain the operation of the imaging optical system 12, the interval between the first optical unit 41 and the second optical unit 42 in the Z direction is The distance between the first optical unit 41 and the display unit 11 is drawn approximately the same. However, the interval is not limited to the interval shown in FIG. 5, and the interval between the first optical unit 41 and the second optical unit 42 is set to be extremely small compared to the interval between the first optical unit 41 and the display 11. May be.
図５（ｂ）は結像光学系１２が動作状態の場合における表示器１１の表示と、空中像３０が形成される位置との関係を模式的に示したものである。図５（ｂ）では、動作状態として第１結像ミラー４１１または第２結像ミラー４２１が例えば駆動角度−θ１、＋θ２だけ傾斜されている。ここで、図５（ｂ）での例として、第１光学部４１に含まれる第1結像ミラー４１１やその他の結像ミラーについては、同一方向に傾斜されるように駆動している。
FIG. 5B schematically shows the relationship between the display on the display 11 and the position at which the aerial image 30 is formed when the imaging optical system 12 is in an operating state. In FIG. 5B, the first imaging mirror 411 or the second imaging mirror 421 is tilted by, for example, drive angles −θ1 and + θ2 as an operation state. Here, as an example in FIG. 5B, the first imaging mirror 411 and other imaging mirrors included in the first optical unit 41 are driven to be inclined in the same direction.
まず、結像光学系１２の第１光学部４１が動作状態である場合の第１光学部４１の結像作用について説明する。図５（ｂ）において、第１光学部４１のＸ方向に配置された複数の第１結像ミラー４１１は、Ｚ方向に対して駆動角度−θ１だけ傾斜している。表示器１１の表示画素Ｐ１から放射状に出射した光束のうち、Ｘ方向に向かう光束Ｌ１〜Ｌ８がＸ方向に配置された駆動角度−θ１の第１結像ミラー４１１によって反射され、収束して実像Ｐ１Ｂを結像する。この実像Ｐ１Ｂは、増倍率が等倍であり、即ちその大きさが表示画素Ｐ１と同一である。また、実像Ｐ１Ｂの位置は、結像光学系１２が通常状態における実像Ｐ１Ａの位置から、駆動角度−θ１に応じた距離だけＸ方向に移動している。第１結像ミラー４１１は、表示器１１のその他の表示画素に関しても、表示画素Ｐ１と同様に、等倍の実像を駆動角度−θ１に応じた距離だけＸ方向に移動した位置に形成する。すなわち、第１結像ミラー４１１が駆動され、空中の表示が移動する。
First, the imaging action of the first optical unit 41 when the first optical unit 41 of the imaging optical system 12 is in an operating state will be described. In FIG. 5B, the plurality of first imaging mirrors 411 arranged in the X direction of the first optical unit 41 are inclined by the drive angle −θ1 with respect to the Z direction. Of the light beams emitted radially from the display pixel P1 of the display device 11, the light beams L1 to L8 directed in the X direction are reflected by the first imaging mirror 411 having a drive angle −θ1 arranged in the X direction, and converged to be a real image. P1B is imaged. This real image P1B has the same multiplication factor, that is, the size thereof is the same as that of the display pixel P1. Further, the position of the real image P1B is moved in the X direction by a distance corresponding to the drive angle −θ1 from the position of the real image P1A in the normal state of the imaging optical system 12. As with the display pixel P1, the first imaging mirror 411 also forms the same-magnification real image at a position moved in the X direction by a distance corresponding to the drive angle −θ1, as with the display pixel P1. That is, the first imaging mirror 411 is driven, and the display in the air moves.
次に、結像光学系１２の第２光学部４２が動作状態の場合の第２光学部４２の結像作用について説明する。図５（ｂ）において、第２光学部４２のＹ方向に配置された複数の第２結像ミラー４２１は、Ｚ方向に対して駆動角度＋θ２だけ傾斜している。駆動角度＋θ２の結像ミラー４２１は、表示画素Ｐ１から放射状に出射した光束のうち、Ｙ方向に向かう光束を反射し、収束して実像Ｐ１Ｂを結像する。この実像Ｐ１Ｂは、増倍率が等倍であり、即ちその大きさが表示画素Ｐ１と同一である。また、この実像Ｐ１Ｂの位置は、結像光学系１２が通常状態における実像Ｐ１Ａの位置から、駆動角度＋θ２に応じた距離だけＹ方向に移動している。すなわち、第２結像ミラー４２１が駆動され、空中の表示が移動する。
Next, the imaging action of the second optical unit 42 when the second optical unit 42 of the imaging optical system 12 is in an operating state will be described. In FIG. 5B, the plurality of second imaging mirrors 421 arranged in the Y direction of the second optical unit 42 are inclined by a drive angle + θ2 with respect to the Z direction. The imaging mirror 421 having a drive angle + θ2 reflects a light beam traveling in the Y direction out of the light beams emitted radially from the display pixel P1, converges, and forms a real image P1B. This real image P1B has the same multiplication factor, that is, the size thereof is the same as that of the display pixel P1. The position of the real image P1B is moved in the Y direction by a distance corresponding to the drive angle + θ2 from the position of the real image P1A in the normal state. That is, the second imaging mirror 421 is driven, and the display in the air moves.
また、結像光学系１２の第１光学部４１と第２光学部４２との両方が動作状態の場合には、結像光学系１２によって形成される等倍の実像は、図５（ａ）の通常状態の実像Ｐ１Ａの位置から、Ｘ方向に駆動角度−θ１に応じた距離だけ、Ｙ方向に駆動角度＋θ２に応じた距離だけ、それぞれ移動する。
In addition, when both the first optical unit 41 and the second optical unit 42 of the imaging optical system 12 are in an operating state, the same size real image formed by the imaging optical system 12 is shown in FIG. Are moved in the X direction by a distance corresponding to the drive angle −θ1 and in the Y direction by a distance corresponding to the drive angle + θ2.
以上のように、動作状態の結像光学系１２は、表示器１１に表示された画像の等倍の実像、即ち、空中像３０を形成し、その実像の位置は、結像光学系１２の通常状態の実像位置に対して移動する。すなわち、空中に表示された空中像３０（空中に表示された画像）は、結像光学系１２が駆動部１２によって駆動されることによって位置が移動する。この実像の移動方向は、第１結像ミラー４１１を駆動角度±θ１に設定した場合には、Ｘ方向であり、第２結像ミラー４２１を駆動角度±θ２に設定した場合には、Ｙ方向である。また、実像の移動量は、駆動角度±θ１または±θ２の絶対値の値を大きくする程大きくなる。
なお、動作状態の際に複数の第１結像ミラー４１１の全てを傾斜駆動させるものに限定されない。例えば、第１筐体４１０の中央部付近に配置された複数の第１結像ミラー４１１や、Ｘ方向−側の半分の範囲に配置された複数の第１結像ミラー４１１や、Ｘ方向＋側の半分の範囲に配置された複数の第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させても良い。また、第２結像ミラー４２１についても同様に、動作状態の際に複数の第２結像ミラー４２１の全てを傾斜駆動させるものに限定されない。例えば、第２筐体４２０の中央部付近に配置された複数の第２結像ミラー４２１や、Ｙ方向−側の半分の範囲に配置された複数の第２結像ミラー４２１や、Ｙ方向＋側の半分の範囲に配置された複数の第２結像ミラー４２１を傾斜駆動させても良い。
なお、図５（ａ）と図５（ｂ）とを比較した場合、第１結像ミラー４１１または第２結像ミラー４２１の角度が図５（ａ）と図５（ｂ）とで異なるため、実像Ｐ１Ａと実像Ｐ１Ｂとで輝度が異なる場合がある。これは、第１結像ミラー４１１または、第２結像ミラー４２１の角度が大きい場合等、表示画素Ｐ１から出射された光が、第１結像ミラー４１１または第２結像ミラー４２１によってケラレてしまうからである。このような場合を考慮して、制御部２０は、第１結像ミラー４１１または第２結像ミラー４２１の角度に基づいて、表示器１１の輝度を制御してもよい。制御部２０が表示器１１の輝度を制御することにより、空中像３０を移動させた場合でも、空中像３０の明るさを一定にすることができる。
なお、制御部２０は、表示器１１の輝度に関する制御を行うだけでなく、コントラストや画像の色など、空中像の明るさに関するパラメータを制御してもよい。制御部２０が表示器１１に表示された画像の色を制御する場合は、空中像３０が暗くなる場合には、表示されていた色から明るい色に変更するような制御を行ってもよい。たとえば、空中像３０が移動する前に画像として暗めの赤色（ルビーレッド等）を表示していた場合には、空中像３０を移動した後に、明るめの赤色（ローズ、ポピーレッド等）を表示してよい。
As described above, the imaging optical system 12 in the operating state forms a real image that is the same size as the image displayed on the display 11, that is, the aerial image 30, and the position of the real image is the position of the imaging optical system 12. It moves relative to the real image position in the normal state. In other words, the position of the aerial image 30 (image displayed in the air) displayed in the air moves when the imaging optical system 12 is driven by the drive unit 12. The moving direction of the real image is the X direction when the first imaging mirror 411 is set to the driving angle ± θ1, and the Y direction when the second imaging mirror 421 is set to the driving angle ± θ2. It is. Further, the movement amount of the real image increases as the absolute value of the drive angle ± θ1 or ± θ2 increases.
Note that the present invention is not limited to the one in which all of the plurality of first imaging mirrors 411 are tilted in the operation state. For example, a plurality of first imaging mirrors 411 disposed near the center of the first housing 410, a plurality of first imaging mirrors 411 disposed in a half range on the X direction − side, and the X direction + The plurality of first imaging mirrors 411 arranged in the half range on the side may be driven to tilt. Similarly, the second imaging mirror 421 is not limited to the one in which all of the plurality of second imaging mirrors 421 are tilt-driven in the operation state. For example, a plurality of second imaging mirrors 421 disposed near the center of the second housing 420, a plurality of second imaging mirrors 421 disposed in a half range on the Y direction − side, and the Y direction + A plurality of second imaging mirrors 421 arranged in a half range on the side may be driven to tilt.
5A and 5B, the angle of the first imaging mirror 411 or the second imaging mirror 421 differs between FIG. 5A and FIG. 5B. In some cases, the luminance may be different between the real image P1A and the real image P1B. This is because the light emitted from the display pixel P1 is vignetted by the first imaging mirror 411 or the second imaging mirror 421 when the angle of the first imaging mirror 411 or the second imaging mirror 421 is large. Because it ends up. In consideration of such a case, the control unit 20 may control the luminance of the display 11 based on the angle of the first imaging mirror 411 or the second imaging mirror 421. The brightness of the aerial image 30 can be made constant even when the aerial image 30 is moved by the control unit 20 controlling the luminance of the display 11.
Note that the control unit 20 may not only perform control related to the luminance of the display device 11 but also control parameters related to the brightness of the aerial image, such as contrast and image color. When the control unit 20 controls the color of the image displayed on the display 11, when the aerial image 30 becomes dark, control may be performed to change the displayed color to a bright color. For example, if a dark red color (ruby red, etc.) is displayed as an image before the aerial image 30 moves, a bright red color (rose, poppy red, etc.) is displayed after the aerial image 30 is moved. It's okay.
第１の実施の形態では、表示器１１から出射された光束を反射する複数の第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１を有し、表示器１１から出射された光束を空中の結像位置に結像する第１光学部４１および第２光学部と、複数の第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１を駆動して結像位置を移動させる第１駆動部４１２および第２駆動部４２２とを有するので、空中像３０が形成される位置を移動させることができる。
また、第１の実施の形態では、複数の第１結像ミラー４１１および複数の第２結像ミラー４２１が設置され、表示器１１から出射された光束の方向、即ちＺ方向に配置された第１筐体４１０および第２筐体４２０を有するので、空中像３０が形成される位置をＸＹ平面上で移動させることができる。
In the first embodiment, the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 that reflect the light beam emitted from the display unit 11 are provided, and the light beam emitted from the display unit 11 is coupled in the air. A first optical unit 41 and a second optical unit that form an image at an image position; Since the second drive unit 422 is provided, the position where the aerial image 30 is formed can be moved.
Further, in the first embodiment, a plurality of first imaging mirrors 411 and a plurality of second imaging mirrors 421 are installed, and are arranged in the direction of the light beam emitted from the display 11, that is, in the Z direction. Since the first housing 410 and the second housing 420 are provided, the position where the aerial image 30 is formed can be moved on the XY plane.
また、第１の実施の形態では、第１光学部４１と第２光学部４２とは、複数の第１結像ミラー４１１の少なくとも一部、複数の第２結像ミラー４２１の少なくとも一部によって、表示器１１から出射された光束を結像位置に結像させる。これにより、表示器１１から出射された光を結像させる機能と、結像する位置を移動させる機能とを有することになり、結像光学系１２を小型化することが可能になり、表示装置１全体の小型化に寄与する。
また、第１の実施の形態では、第１駆動部４１２は複数の第１結像ミラー４１１を駆動し、または第２駆動部４２２は複数の第２結像ミラー４２１を駆動して、複数の第１結像ミラー４１１または第２結像ミラー４２１によって表示器１１から出射された光束を反射する角度を変える。これにより、空中像３０が形成される位置を移動させることができる。
また、第１駆動部４１２または第２駆動部４２２が高速に駆動可能なＭＥＭＳの構造を有している場合には、複数の第１結像ミラー４１１または複数の第２結像ミラー４２１を高速に駆動できるので、空中像３０が形成される位置を高速に移動させることができる。なお、第１駆動部４１２または第２駆動部４２２がＭＥＭＳとは異なる構造にて高速に駆動可能な場合にも、複数の第１結像ミラー４１１または複数の第２結像ミラー４２１を高速に駆動して、空中像３０が形成される位置を高速に移動させることができる。
In the first embodiment, the first optical unit 41 and the second optical unit 42 are constituted by at least a part of the plurality of first imaging mirrors 411 and at least a part of the plurality of second imaging mirrors 421. Then, the light beam emitted from the display 11 is imaged at the imaging position. Accordingly, it has a function of forming an image of light emitted from the display 11 and a function of moving the position of image formation, and the image forming optical system 12 can be downsized, and the display device 1 contributes to the miniaturization of the whole.
In the first embodiment, the first driving unit 412 drives the plurality of first imaging mirrors 411 or the second driving unit 422 drives the plurality of second imaging mirrors 421 to The angle at which the light beam emitted from the display 11 is reflected by the first imaging mirror 411 or the second imaging mirror 421 is changed. Thereby, the position where the aerial image 30 is formed can be moved.
In addition, when the first driving unit 412 or the second driving unit 422 has a MEMS structure that can be driven at high speed, the plurality of first imaging mirrors 411 or the plurality of second imaging mirrors 421 are operated at high speed. Therefore, the position where the aerial image 30 is formed can be moved at high speed. Even when the first driving unit 412 or the second driving unit 422 can be driven at a high speed with a structure different from that of the MEMS, the plurality of first imaging mirrors 411 or the plurality of second imaging mirrors 421 are moved at a high speed. By driving, the position where the aerial image 30 is formed can be moved at high speed.
また、第１の実施の形態では、第１駆動部４１２は複数の第１結像ミラー４１１を駆動して第１筐体４１０に対してなす角度を変える。または、第２駆動部４２２は複数の第２結像ミラー４２２を駆動して第２筐体４２０に対してなす角度を変える。これにより、装置全体を移動させたり、結像光学系１２全体を移動させたりすることなく、空中像３０を表示させる位置を移動させることができる。
また、装置全体を移動させたり、結像光学系１２全体を移動させたりするための移動機構を設ける必要が無いので、空中像３０を、移動機構の動作速度に依存させることなく、第１駆動部４１２、または第２駆動部４２２により移動させることができる。
In the first embodiment, the first driving unit 412 drives the plurality of first imaging mirrors 411 to change the angle formed with respect to the first housing 410. Alternatively, the second drive unit 422 drives the plurality of second imaging mirrors 422 to change the angle formed with respect to the second housing 420. Thereby, the position where the aerial image 30 is displayed can be moved without moving the entire apparatus or the entire imaging optical system 12.
Further, since there is no need to provide a moving mechanism for moving the entire apparatus or the entire imaging optical system 12, the aerial image 30 is driven in the first drive without depending on the operating speed of the moving mechanism. It can be moved by the part 412 or the second driving part 422.
また、第１の実施の形態では、第１駆動部４１２は第１結像ミラー４１１をＸ方向に駆動し、第２駆動部４２２は第２結像ミラー４２１をＹ方向に駆動するので、空中像３０が形成される位置をＸ方向およびＹ方向に移動させることができる。即ち、空中像３０をＸＹ平面上で移動させることができる。
また、第１の実施の形態では、第１結像ミラー４１１は第１筐体４１０に配置され、第２結像ミラー４２１は第２筐体４２０に配置されるので、第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１とを同一の筐体内に配置する場合と比べて製造工程の簡略化に寄与する。
また、第１の実施の形態では、表示を行う表示器１１を備えるので、表示器１１に表示した画像を空中像３０としてユーザに視認させることができる。
なお、第１の実施の形態の第１光学部４１では、表示器１１に表示される画像の実像を形成するために、複数の第１結像ミラー４１１を使用したが、別の結像光学系を使用することもできる。たとえば、第１光学部４１が微小な凸レンズが二次元状に配列されたマイクロレンズアレイやフレネルレンズにより構成されても良い。第２光学部４２についても、上記第１光学部４１と同様に別の結像光学系を使用してもよい。以下の実施の形態で説明する、第１光学部４１、第２光学部４２についても同様に、別の結像光学系を使用しても良い。
なお、第１の実施の形態の結像光学系１２に含まれる第１光学部４１、第２光学部４２によって形成される空中像３０の倍率は等倍で説明した。しかし、上記のように別の結像光学系を使用した場合には、空中像３０の倍率は、等倍以外の倍率になり得る。従って、空中像３０の倍率は、適宜状況に応じて設計すればよい。なお、以下の実施の形態で説明する、結像光学系１２に含まれる第１光学部４１、第２光学部４２についても同様に、空中像３０の倍率は適宜変更しても良い。
In the first embodiment, the first driving unit 412 drives the first imaging mirror 411 in the X direction, and the second driving unit 422 drives the second imaging mirror 421 in the Y direction. The position where the image 30 is formed can be moved in the X and Y directions. That is, the aerial image 30 can be moved on the XY plane.
In the first embodiment, since the first imaging mirror 411 is disposed in the first housing 410 and the second imaging mirror 421 is disposed in the second housing 420, the first imaging mirror 411 is disposed. Compared with the case where the second imaging mirror 421 and the second imaging mirror 421 are arranged in the same casing, the manufacturing process is simplified.
Moreover, in 1st Embodiment, since the display 11 which displays is provided, the image displayed on the display 11 can be made to be visually recognized by the user as the aerial image 30.
In the first optical unit 41 of the first embodiment, a plurality of first imaging mirrors 411 are used to form a real image of an image displayed on the display 11, but other imaging optics are used. A system can also be used. For example, the first optical unit 41 may be configured by a microlens array or a Fresnel lens in which minute convex lenses are two-dimensionally arranged. As with the first optical unit 41, another imaging optical system may be used for the second optical unit 42 as well. Similarly, another imaging optical system may be used for the first optical unit 41 and the second optical unit 42 described in the following embodiments.
Note that the magnification of the aerial image 30 formed by the first optical unit 41 and the second optical unit 42 included in the imaging optical system 12 of the first embodiment has been described as being equal. However, when another imaging optical system is used as described above, the magnification of the aerial image 30 can be a magnification other than the same magnification. Accordingly, the magnification of the aerial image 30 may be designed according to the situation as appropriate. Similarly, the magnification of the aerial image 30 may be appropriately changed for the first optical unit 41 and the second optical unit 42 included in the imaging optical system 12 described in the following embodiments.
（第１の実施の形態の変形例１）
第１の実施の形態の表示装置１が有する表示器１１の表示面の大きさと結像光学系１２の大きさとを、以下のようにして決定しても良い。
図６は、変形例１における表示装置１の、通常状態における表示器１１と結像光学系１２とのＺＸ平面に平行な面での断面図である。表示器１１の表示面の大きさは、結像光学系１２のＸＹ平面に平行な面よりも小さい。この場合、図６（ａ）に示すように、表示器１１のＸ方向の−端部の表示画素Ｐ２から出射した光束Ｌ２１、Ｌ２２のうち、一方の光束Ｌ２１は、Ｘ方向の−端側の第１結像ミラー４１１によって反射される。他方の光束Ｌ２２は、Ｘ方向の他端（＋端）の第１結像ミラー４１１によって反射される。その結果、実像Ｐ２１が形成される。
また、表示器１１のＸ方向の他端部（＋端部）の表示画素Ｐ３から出射した光束Ｌ３１、Ｌ３２のうち、一方の光束Ｌ３１は−端の第１結像ミラー４１１によって反射される。他方の光束Ｌ３２は、＋端の第１結像ミラー４１１によって反射される。その結果、実像Ｐ３１を形成する。
(Modification 1 of the first embodiment)
The size of the display surface of the display 11 and the size of the imaging optical system 12 included in the display device 1 of the first embodiment may be determined as follows.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the display device 1 according to the first modification example on a plane parallel to the ZX plane of the display 11 and the imaging optical system 12 in a normal state. The size of the display surface of the display 11 is smaller than the surface parallel to the XY plane of the imaging optical system 12. In this case, as shown in FIG. 6A, one light beam L21 out of the light beams L21 and L22 emitted from the display pixel P2 at the negative end in the X direction of the display 11 is on the negative end side in the X direction. Reflected by the first imaging mirror 411. The other light beam L22 is reflected by the first imaging mirror 411 at the other end (+ end) in the X direction. As a result, a real image P21 is formed.
Of the light beams L31 and L32 emitted from the display pixel P3 at the other end (+ end) in the X direction of the display 11, one light beam L31 is reflected by the first imaging mirror 411 at the negative end. The other light beam L32 is reflected by the first imaging mirror 411 at the + end. As a result, a real image P31 is formed.
空中像３０の−端の実像Ｐ２１を形成する光速Ｌ２１と、空中像３０の＋端の実像Ｐ３１を形成する光速Ｌ３２とはＺ方向＋側で交差する。このため、表示器１１の表示面の大きさが結像光学系１２のＸＹ平面に平行な面よりも小さい場合には、ユーザは領域Ｕに目を置けば、空中像３０の全体を同時に視認することができる。
The light speed L21 that forms the negative end real image P21 of the aerial image 30 and the light speed L32 that forms the positive end real image P31 of the aerial image 30 intersect on the + side in the Z direction. For this reason, when the size of the display surface of the display device 11 is smaller than the surface parallel to the XY plane of the imaging optical system 12, the user can visually recognize the entire aerial image 30 at the same time if he / she looks at the region U. can do.
これに対して、図６（ｂ）に示すように、表示器１１の表示面が結像光学系１２のＸＹ平面に平行な面よりも大きい場合には、空中像３０の−端の実像Ｐ２１を形成する光速Ｌ２１、Ｌ２３と、＋端の実像Ｐ３１を形成する光速Ｌ３１、Ｌ３３とはＺ方向＋側で交わらない。このため、ユーザは、空中像３０の全体を同時に視認することができない。
On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the display surface of the display 11 is larger than the surface parallel to the XY plane of the imaging optical system 12, the real image P21 at the − end of the aerial image 30. The light speeds L21 and L23 that form the light beam and the light speeds L31 and L33 that form the positive end real image P31 do not intersect on the Z direction + side. For this reason, the user cannot visually recognize the entire aerial image 30 at the same time.
第１の実施の形態の変形例１では、複数の第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の全体の大きさ、すなわち結像光学系１２のＸＹ平面に平行な面の大きさは、表示器１１の表示面よりも大きくしたので、ユーザは空中像３０の全体を同時に視認することができる。
In the first modification of the first embodiment, the overall size of the plurality of first imaging mirrors 411 and the second imaging mirror 421, that is, the size of the plane parallel to the XY plane of the imaging optical system 12 is as follows. Since it is larger than the display surface of the display 11, the user can visually recognize the entire aerial image 30 at the same time.
なお、複数の第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１を第１駆動部４１２と第２駆動部４２２とによって駆動させる場合には、複数の第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１を駆動させる領域を表示器１１の表示面よりも大きくするのが良い。複数の第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１を駆動する領域を、前述のように一部の領域のみ傾ける場合には、傾ける領域が表示器１１の表示面よりも小さい場合には、ユーザは空中像３０の全体を同時に視認することができなくなる。そのため、ユーザが空中像３０の全体を同時に視認できるようにするために、複数の第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１を駆動する領域を表示器１１の表示面よりも大きくするのが良い。
When the plurality of first imaging mirrors 411 and the second imaging mirror 421 are driven by the first driving unit 412 and the second driving unit 422, the plurality of first imaging mirrors 411 and the second imaging mirror 421 are driven. The area for driving the mirror 421 is preferably larger than the display surface of the display 11. When the region for driving the plurality of first imaging mirrors 411 and the second imaging mirror 421 is tilted only in a part of the region as described above, when the tilted region is smaller than the display surface of the display 11 The user cannot visually recognize the entire aerial image 30 at the same time. Therefore, in order to allow the user to view the entire aerial image 30 simultaneously, the area for driving the plurality of first imaging mirrors 411 and the second imaging mirror 421 is made larger than the display surface of the display 11. Is good.
（第１の実施の形態の変形例２）
第１の実施の形態では、第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１とが有する平板部材の両面に反射面を形成する構成とした。第１の実施の形態の変形例２の第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１とは、平板部材の片面のみに反射面を形成する構成を有する。第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１の平板部材の一方の面に反射面を形成した場合には、平板部材の他方の面は非反射面となるような処理を施すと良い。
以下、第１の実施の形態と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第１の実施の形態にて説明した内容を適用することができる。
(Modification 2 of the first embodiment)
In 1st Embodiment, it was set as the structure which forms a reflective surface in both surfaces of the flat plate member which the 1st imaging mirror 411 and the 2nd imaging mirror 421 have. The first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 according to the second modification of the first embodiment have a configuration in which a reflection surface is formed only on one side of a flat plate member. When a reflective surface is formed on one surface of the flat plate member of the first image forming mirror 411 and the second image forming mirror 421, it is preferable to perform processing so that the other surface of the flat plate member becomes a non-reflective surface.
Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described. The contents described in the first embodiment can be applied to points that are not particularly described.
図７に、変形例２の構成を有する第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１と第１筐体４１０および第２筐体４２０内での配置の例を模式的に示す。なお、図７は、結像光学系１２が通常状態の場合におけるＺＸ平面における断面図である。
図７（ａ）に示すように、Ｘ方向に隣接する２つの第１結像ミラー４１１ａ、４１１ｂ同士を１つの組４１７とする。なお、図７（ａ）では、１つの組４１７を明示するために、隣接する２つの第１結像ミラー４１１ａ、４１１ｂを破線で囲って示す。１つの組４１７に属する第１結像ミラー４１１ａ、４１１ｂでは、互いの反射面が対向するように配置する。すなわち第１結像ミラー４１１ａの反射面４１６がＸ方向＋側を向くように配置された場合には、第１結像ミラー４１１ｂの反射面４１６はＸ方向−側を向くように配置される。なお、第２結像ミラー４２１についても同様に、Ｙ方向に隣接する２つの第２結像ミラー４２１同士についても１つの組とし、１つの組内で第２結像ミラー４２１の反射面が互いに対向するように配置する。
FIG. 7 schematically illustrates an arrangement example of the first imaging mirror 411, the second imaging mirror 421, the first housing 410, and the second housing 420 having the configuration of the second modification. FIG. 7 is a cross-sectional view in the ZX plane when the imaging optical system 12 is in a normal state.
As shown in FIG. 7A, two first imaging mirrors 411a and 411b adjacent in the X direction are set as one set 417. In FIG. 7A, two adjacent first imaging mirrors 411a and 411b are surrounded by a broken line to clearly show one set 417. The first imaging mirrors 411a and 411b belonging to one set 417 are arranged so that their reflecting surfaces face each other. That is, when the reflecting surface 416 of the first imaging mirror 411a is arranged so as to face the X direction + side, the reflecting surface 416 of the first imaging mirror 411b is arranged so as to face the X direction-side. Similarly, for the second imaging mirror 421, two second imaging mirrors 421 adjacent in the Y direction are also set as one set, and the reflecting surfaces of the second imaging mirror 421 are within each set. Arrange to face each other.
上記の構成とすることにより、表示器１１の中央部の表示画素Ｐ１から出射した光束Ｌ１、Ｌ２のうち、一方の光束Ｌ１は、例えばＸ方向の−端の組４１７ａの第１結像ミラー４１１ａによって反射され、他方の光束Ｌ２は、例えばＸ方向の＋端の組４１７ｂによって反射される。このように、中央部の表示画素Ｐ１から出射した光束のうち、Ｘ方向−側に向かった光束は第１結像ミラー４１１ａによって反射され、Ｘ方向＋側に向かった光束は第１結像ミラー４１１ｂによって反射されて、実像Ｐ１Ｃを形成する。
なお、例えばＸ方向の−端の組４１７ａの第１結像ミラー４１１ｂは、上述のように中央部の表示画素Ｐ１から出射した光束Ｌ１を反射しないが、表示器１１のＸ方向の−端付近の表示画素からの光束を反射するために用いられる。Ｘ方向の＋端の組４１７ｂの第１結像ミラー４１１ａも同様であり、中央部の表示画素Ｐ１から出射した光束Ｌ２を反射しないが、表示器１１のＸ方向の＋端付近の表示画素からの光束を反射するために用いられる。
With the above configuration, one of the light beams L1 out of the light beams L1 and L2 emitted from the display pixel P1 at the center of the display 11 is, for example, the first imaging mirror 411a of the negative end set 417a in the X direction. The other light beam L2 is reflected by, for example, the + end set 417b in the X direction. As described above, among the light beams emitted from the display pixel P1 in the central portion, the light beam directed toward the X direction − side is reflected by the first imaging mirror 411a, and the light beam directed toward the X direction + side is reflected on the first image forming mirror. Reflected by 411b, a real image P1C is formed.
Note that, for example, the first imaging mirror 411b of the negative end set 417a in the X direction does not reflect the light beam L1 emitted from the display pixel P1 in the central portion as described above, but is near the negative end in the X direction of the display unit 11. Used to reflect the light flux from the display pixels. The same applies to the first imaging mirror 411a of the + end set 417b in the X direction, which does not reflect the light beam L2 emitted from the display pixel P1 at the center, but from the display pixels near the + end in the X direction of the display 11. It is used to reflect the luminous flux.
以上のように、組４１７の２つの第１結像ミラー４１１ａ、４１１ｂは、表示器１１の表示画素の位置に応じて、当該表示画素からの光束を第１結像ミラー４１１ａ、４１１ｂの両方または一方で反射して、実像を形成するものである。こうして、表示画素Ｐ１から角度φ１の広がりを持つ光束を空中に結像させる。
As described above, the two first imaging mirrors 411a and 411b of the set 417 transmit light beams from the display pixels to both the first imaging mirrors 411a and 411b or according to the position of the display pixel of the display 11. On the other hand, it reflects and forms a real image. In this way, a light flux having an angle φ1 from the display pixel P1 is imaged in the air.
図７（ｂ）に変形例２の比較例における第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１と第１筐体４１０および第２筐体４２０内での配置の例を模式的に示す。この比較例では、第１結像ミラー４１１の反射面４１７は同一の方向、すなわちＸ方向＋側を向くように配置される。第２結像ミラー４２１についても、反射面が同一の方向を向くように配置される。この場合、表示画素Ｐ１を出射した光のうち、Ｘ方向−側の領域Ｒ１で第１光学部４１０に入射した光は第１結像ミラー４１１の反射面４１７で反射させることができる。しかし、Ｘ方向−側の領域Ｒ１で第１光学部４１０に入射した光は第１結像ミラー４１１で反射しない。第２結像ミラー４２１についても同様に、第２光学部４２０の全領域のうちＹ方向＋側またはＹ方向−側の半分の領域に入射する光については第２結像ミラー４２１により反射しない。このため、表示画素Ｐ１から角度φ２（＜φ１）の広がりを持って出射された光束しか空中に結像させることができない。
FIG. 7B schematically shows an example of arrangement in the first imaging mirror 411, the second imaging mirror 421, the first housing 410 and the second housing 420 in the comparative example of the second modification. In this comparative example, the reflecting surface 417 of the first imaging mirror 411 is arranged so as to face the same direction, that is, the X direction + side. The second imaging mirror 421 is also arranged so that the reflection surfaces face the same direction. In this case, out of the light emitted from the display pixel P1, the light incident on the first optical unit 410 in the region R1 on the X direction minus side can be reflected by the reflecting surface 417 of the first imaging mirror 411. However, the light incident on the first optical unit 410 in the X-direction region R1 is not reflected by the first imaging mirror 411. Similarly, with respect to the second imaging mirror 421, light incident on a half region on the Y direction + side or the Y direction − side in the entire region of the second optical unit 420 is not reflected by the second imaging mirror 421. For this reason, only a light beam emitted from the display pixel P1 with a spread of an angle φ2 (<φ1) can be imaged in the air.
第１の実施の形態の変形例２では、第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１は、一面に表示器１１から出射された光束を反射する反射面４１６を有するので、表示画素Ｐ１から角度φ１の広がりを持つ光束を空中に結像させることができる。
また、第１の実施の形態の変形例２では、一面に反射面４１６を有する第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１とを図７（ａ）に示すように配置したので、比較例の配置の場合と比較して、より広い角度φ１で出射された光束を空中に結像させることができる。
In the second modification of the first embodiment, the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 have the reflection surface 416 that reflects the light beam emitted from the display 11 on one surface, and thus the display pixel P1. Thus, a light beam having a spread of an angle φ1 can be imaged in the air.
In the second modification of the first embodiment, since the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 having the reflecting surface 416 on one surface are arranged as shown in FIG. Compared with the arrangement in the example, the light beam emitted at a wider angle φ1 can be imaged in the air.
なお、上記の説明では、第１の実施の形態の変形例２の構成を、第１の実施の形態の表示装置１に適用した場合を例に挙げて説明したが、第１の実施の形態の変形例１の表示装置１に適用しても良い。即ち、複数の第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の全体の大きさ（即ち結像光学系１２のＸＹ平面に平行な面の大きさ）を、表示器１１の表示面よりも大きくしても良い。この場合、第１の実施の形態の変形例２では、ユーザは空中像３０の全体を同時に視認することができる。
In the above description, the configuration of the second modification of the first embodiment is described as an example applied to the display device 1 of the first embodiment. However, the first embodiment is described. You may apply to the display apparatus 1 of the modification 1 of. That is, the overall size of the plurality of first imaging mirrors 411 and the second imaging mirror 421 (that is, the size of the plane parallel to the XY plane of the imaging optical system 12) is made larger than the display surface of the display unit 11. You may enlarge it. In this case, in Modification 2 of the first embodiment, the user can visually recognize the entire aerial image 30 at the same time.
（第１の実施の形態の変形例３）
第１の実施の形態では、結像光学系１２の第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１とは、表示器１１からの光を結像させるとともに、反射により光が結像する位置を移動させる機能を有した。これに対して、変形例３の結像光学系１２は、表示器１１の実像を形成する第１光学系１２１と、実像の位置を移動させる第２光学系１２２とを有する。すなわち、変形例３では、第１の実施の形態とその変形例１、２とは異なり、表示器１１から出射された光を結像させる機能と、結像する位置を移動させる機能とをそれぞれ別のミラーにて分担させることにより、空中像３０が形成される位置を移動させる。
以下、第１の実施の形態と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第１の実施の形態にて説明した内容を適用することができる。
なお、表示器１１からの光束を結像させる機能と、結像する位置を移動させる機能とを異なる光学系にて行う例については、後述する第２の実施の形態においても説明を行う。
(Modification 3 of the first embodiment)
In the first embodiment, the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 of the imaging optical system 12 form an image of light from the display 11 and a position at which the light is imaged by reflection. It had the function to move. On the other hand, the imaging optical system 12 of Modification 3 includes a first optical system 121 that forms a real image of the display 11 and a second optical system 122 that moves the position of the real image. That is, in the third modification, unlike the first embodiment and the first and second modifications, the function of imaging the light emitted from the display 11 and the function of moving the imaging position are provided. The position where the aerial image 30 is formed is moved by sharing with another mirror.
Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described. The contents described in the first embodiment can be applied to points that are not particularly described.
An example in which the function of imaging the light beam from the display 11 and the function of moving the imaging position are performed by different optical systems will also be described in a second embodiment to be described later.
図８に変形例３における結像光学系１２の例を模式的に示す。なお、図８は、結像光学系１２が動作状態の場合におけるＺＸ平面における断面図である。第１光学系１２１の上部（Ｚ方向＋側）に第２光学系１２２が配置される。なお、第２光学系１２２の上部（Ｚ方向＋側）に第１光学系１２１が配置されても良い。第１光学系１２１は、第１結像光学部４３と第２結像光学部４４とを有する。第１結像光学部４３の上部（Ｚ方向＋側）に第２結像光学部４４が配置される。なお、第２結像光学部４４の上部（Ｚ方向＋側）に第１結像光学部４３が配置されても良い。
FIG. 8 schematically shows an example of the imaging optical system 12 in the third modification. FIG. 8 is a cross-sectional view on the ZX plane when the imaging optical system 12 is in an operating state. The second optical system 122 is disposed above the first optical system 121 (Z direction + side). Note that the first optical system 121 may be disposed above the second optical system 122 (Z direction + side). The first optical system 121 includes a first imaging optical unit 43 and a second imaging optical unit 44. The second imaging optical unit 44 is disposed above the first imaging optical unit 43 (Z direction + side). Note that the first imaging optical unit 43 may be disposed above the second imaging optical unit 44 (Z direction + side).
第１結像光学部４３は、筐体４３０内に結像ミラー４３１を複数有する。第２結像光学部４４は、筐体４４０内に結像ミラー４４１を複数有する。筐体４３０、４４０は、第１の実施の形態の第１筐体４１０や第２筐体４２０と同様に透明な材料を用いて製造される。
The first imaging optical unit 43 has a plurality of imaging mirrors 431 in the housing 430. The second imaging optical unit 44 has a plurality of imaging mirrors 441 in the housing 440. The casings 430 and 440 are manufactured using a transparent material in the same manner as the first casing 410 and the second casing 420 of the first embodiment.
結像ミラー４３１は、第１の実施の形態における第１筐体４１０内での第１結像ミラー４１１に適用可能な配置ピッチと同様の配置ピッチを適用して、筐体４３０の内部で二次元状に配置される。また、結像ミラー４３１は、反射面がＸ方向を向き、かつＺ方向とのなす角度が０°となるように取り付けられる。
The imaging mirror 431 applies two arrangement pitches similar to the arrangement pitch applicable to the first imaging mirror 411 in the first casing 410 according to the first embodiment, and is formed inside the casing 430. Arranged in a dimension. The imaging mirror 431 is attached so that the reflection surface faces the X direction and the angle formed with the Z direction is 0 °.
結像ミラー４４１は、第１の実施の形態における第２筐体４２０内での第２結像ミラー４２１に適用可能な配置ピッチと同様の配置ピッチを適用して、筐体４４０の内部で二次元状に配置される。また、結像ミラー４４１は、反射面がＹ方向を向き、かつＺ方向とのなす角度が０°となるように取り付けられる。すなわち、結像ミラー４３１、４４１は、第１の実施の形態の第１結像ミラー４１１や第２結像ミラー４２１とは異なり、Ｚ方向に対して駆動角度±θ１や±θ２での駆動を行わない。即ち、第１光学系１２１は、表示器１１から出射された光束を結像させる機能を有する。
The imaging mirror 441 applies the same arrangement pitch as the arrangement pitch applicable to the second imaging mirror 421 in the second casing 420 in the first embodiment, and is formed in the casing 440. Arranged in a dimension. The imaging mirror 441 is attached so that the reflection surface faces the Y direction and the angle formed with the Z direction is 0 °. That is, unlike the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 of the first embodiment, the imaging mirrors 431 and 441 are driven at driving angles ± θ1 and ± θ2 with respect to the Z direction. Not performed. That is, the first optical system 121 has a function of forming an image of the light beam emitted from the display device 11.
第２光学系１２２は、筐体４５０の内部に複数の移動ミラー４７１と、移動ミラー４７１のそれぞれに設けられた駆動部４７２とが配置される。移動ミラー４７１と駆動部４７２とは、筐体４５０の内部で二次元状に配置される。移動ミラー４７１は、駆動部４７２によってＸ方向に駆動角度±θ１で傾斜駆動されるとともに、Ｙ方向に駆動角度±θ２で傾斜駆動される。これにより、第１光学系１２１からの光束が移動ミラー４７１にて反射され、反射面の駆動角度±θ１と±θ２とに応じて、空中像３０をＸＹ平面と平行な面内で移動させることができる。即ち、第２光学系１２２は、表示器１１から出射された光束を反射して、空中像３０が形成される位置を移動させる機能を備える。
In the second optical system 122, a plurality of moving mirrors 471 and a driving unit 472 provided in each of the moving mirrors 471 are disposed inside the housing 450. The movable mirror 471 and the drive unit 472 are two-dimensionally arranged inside the housing 450. The moving mirror 471 is driven to be tilted in the X direction by a driving angle ± θ1 and is driven to be tilted in the Y direction at a driving angle ± θ2 by the driving unit 472. Thereby, the light beam from the first optical system 121 is reflected by the moving mirror 471, and the aerial image 30 is moved in a plane parallel to the XY plane according to the driving angles ± θ1 and ± θ2 of the reflecting surface. Can do. That is, the second optical system 122 has a function of reflecting the light beam emitted from the display 11 and moving the position where the aerial image 30 is formed.
第１の実施の形態の変形例３では、表示器１１から出射された光束を結像させる第１光学系１２１と、表示器１１から出射される光束の方向を駆動部４７２による駆動によって変化させる第２光学系１２２とを有する。これにより、表示器１１から出射された光を結像させる機能と、結像する位置を移動させる機能とをそれぞれ別の光学系にて分担させた場合であっても、空中像３０が形成される位置を移動させることができる。
また、第１の実施の形態の変形例３では、第２光学系１２２は、表示器１１から出射された光を反射する複数の移動ミラー４７１で構成される。これにより、たとえば空中像３０が形成される位置を移動させることができない従来の装置の光学系に、第２光学系１２２を配置することにより、簡単に空中像３０を移動可能に形成させることができる。
また、第１の実施の形態の変形例３では、駆動部４７２は複数の移動ミラー４７１をＸ方向とＹ方向とに傾斜駆動させる。これにより、Ｘ方向へ傾斜駆動する移動ミラーとＹ方向へ傾斜駆動する移動ミラーとをそれぞれ設ける場合と比較して、部品数を減らし、結像光学系１２の小型化、表示装置１の小型化が可能になる。
In the third modification of the first embodiment, the first optical system 121 that forms an image of the light beam emitted from the display 11 and the direction of the light beam emitted from the display device 11 are changed by driving by the drive unit 472. And a second optical system 122. As a result, the aerial image 30 is formed even when the function of imaging the light emitted from the display 11 and the function of moving the imaging position are shared by different optical systems. Position can be moved.
In the third modification of the first embodiment, the second optical system 122 includes a plurality of moving mirrors 471 that reflect the light emitted from the display 11. Thus, for example, the aerial image 30 can be easily formed so as to be movable by disposing the second optical system 122 in the optical system of the conventional apparatus that cannot move the position where the aerial image 30 is formed. it can.
In the third modification of the first embodiment, the drive unit 472 drives the plurality of movable mirrors 471 to tilt in the X direction and the Y direction. This reduces the number of components, reduces the size of the imaging optical system 12, and reduces the size of the display device 1, as compared with the case where a moving mirror that is tilted in the X direction and a moving mirror that is tilted in the Y direction are provided. Is possible.
図８に示した変形例３における第２光学系１２２の移動ミラー４７１を構成する平板部材の両面に反射面を形成しても良いが、何れか一方の面に反射面を形成するとより好ましい。
図９を参照して説明する。図９（ａ）は、結像光学系１２の移動ミラー４７１の一方の面に反射面を形成した場合における、結像光学系１２が動作状態の場合でのＺＸ平面における断面図である。移動ミラー４７１の反射面４５７は同一の方向、すなわちＸ方向＋側を向くように配置される。移動ミラー４７１のＸ方向−側の面には非反射面が形成される。移動ミラー４７１の反射面は、第１の実施の形態の第１結像ミラー４１１や第２結像ミラー４２１の反射面を形成する手法と同様の手法を適用して形成される。
Although the reflecting surfaces may be formed on both surfaces of the flat plate member constituting the moving mirror 471 of the second optical system 122 in Modification 3 shown in FIG. 8, it is more preferable to form the reflecting surfaces on any one surface.
This will be described with reference to FIG. FIG. 9A is a cross-sectional view on the ZX plane when the imaging optical system 12 is in an operating state when a reflecting surface is formed on one surface of the moving mirror 471 of the imaging optical system 12. The reflecting surface 457 of the moving mirror 471 is disposed so as to face the same direction, that is, the X direction + side. A non-reflective surface is formed on the surface of the moving mirror 471 on the negative side in the X direction. The reflecting surface of the moving mirror 471 is formed by applying a method similar to the method of forming the reflecting surface of the first imaging mirror 411 or the second imaging mirror 421 of the first embodiment.
表示器１１の表示画素Ｐ１から出射された光束のうち、たとえば光束Ｌ１は、移動ミラー４７１ａの反射面４５７で反射されて、この反射光束が移動ミラー４７１ａに隣接する移動ミラー４７１ｂに入射して、これが迷光となる虞がある。しかしながら、反射光束が入射する隣接する移動ミラー４７１ｂの面は、非反射面が形成されているため、移動ミラー４７１ｂによって迷光等を発生することがない。すなわち、空中像３０の形成に寄与しない光が発生し、空中像３０の視認に悪影響を及ぼすことを防げる。
Of the light beam emitted from the display pixel P1 of the display device 11, for example, the light beam L1 is reflected by the reflecting surface 457 of the moving mirror 471a, and this reflected light beam enters the moving mirror 471b adjacent to the moving mirror 471a. This may become stray light. However, since the non-reflective surface is formed on the surface of the adjacent movable mirror 471b on which the reflected light beam is incident, stray light or the like is not generated by the movable mirror 471b. That is, it is possible to prevent light that does not contribute to the formation of the aerial image 30 from being generated and adversely affect the visual recognition of the aerial image 30.
これに対して、移動ミラー４７１の両面に反射面を形成した場合を図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）は、図９（ａ）と同様に、動作状態の場合での結像光学系１２のＺＸ平面における断面図である。図９（ｂ）に示す例では、移動ミラー４７１のＸ方向＋側に反射面４５７が形成され、Ｘ方向−側に反射面４５８が形成される。
In contrast, FIG. 9B shows a case where reflecting surfaces are formed on both surfaces of the moving mirror 471. FIG. 9B is a cross-sectional view of the imaging optical system 12 in the ZX plane in the operating state, as in FIG. 9A. In the example shown in FIG. 9B, the reflecting surface 457 is formed on the X direction + side of the moving mirror 471, and the reflecting surface 458 is formed on the X direction-side.
表示器１１の表示画素Ｐ１から出射された光束のうち、たとえば光束Ｌ１は、移動ミラー４７１ａの反射面４５７で反射され、その反射光束は、隣接する移動ミラー４７１ｂの反射面４５８に入射して反射される。この反射面４５８によって反射された光束は、迷光Ｌ４等として、空中像３０の視認を阻害する可能性がある。
したがって、空中像３０の視認精度の観点から、図９（ａ）に示すように、移動ミラー４７１の一方の面に反射面を形成するのが好ましい。
第１の実施の形態の変形例３では、移動ミラー４７１の一面に、表示器１１から出射された光束を反射する反射面４５７を設けたので、空中像３０の視認性の悪化を抑えることができる。
Of the light beam emitted from the display pixel P1 of the display device 11, for example, the light beam L1 is reflected by the reflecting surface 457 of the moving mirror 471a, and the reflected light beam is incident on the reflecting surface 458 of the adjacent moving mirror 471b and reflected. Is done. The light beam reflected by the reflecting surface 458 may interfere with the visual recognition of the aerial image 30 as stray light L4 or the like.
Therefore, from the viewpoint of the accuracy of visual recognition of the aerial image 30, it is preferable to form a reflective surface on one surface of the movable mirror 471 as shown in FIG.
In the third modification of the first embodiment, since the reflecting surface 457 for reflecting the light beam emitted from the display 11 is provided on one surface of the moving mirror 471, deterioration of the visibility of the aerial image 30 can be suppressed. it can.
なお、上述した変形例３において、結像光学系１２が、複数の移動ミラー４７１が配置された１つの第２光学系１２２を有するものに限定されない。たとえば、結像光学系１２が２つの第２光学系１２２を有し、第１光学系１２１の上部（Ｚ方向＋側）または下部（Ｚ方向−側）に配置して良い。この場合、２つの第２光学系１２２のうち一方の第２光学系１２２（たとえばＺ方向−側）に配置された移動ミラー４７１は駆動部４７２により駆動角度±θ１で傾斜駆動され、他方（Ｚ方向＋側）の第２光学系１２２に配置された移動ミラー４７１は駆動部４７２により駆動角度±θ２で傾斜駆動される。勿論、Ｚ方向＋側の第２光学系１２２に配置された移動ミラー４７１が駆動部４７２により駆動角度±θ１で傾斜駆動され、Ｚ方向−側の第２光学系１２２に配置された移動ミラー４７１が駆動部４７２により駆動角度±θ２で傾斜駆動されても良い。
Note that in the third modification described above, the imaging optical system 12 is not limited to the one having the second optical system 122 in which a plurality of moving mirrors 471 are arranged. For example, the imaging optical system 12 may include two second optical systems 122 and may be disposed on the upper part (Z direction + side) or the lower part (Z direction − side) of the first optical system 121. In this case, the movable mirror 471 disposed on one of the two second optical systems 122 (for example, in the Z direction-side) is tilted by the drive unit 472 at a drive angle ± θ1, and the other (Z The moving mirror 471 disposed in the second optical system 122 in the (direction + side) is tilted by the driving unit 472 at a driving angle ± θ2. Of course, the movable mirror 471 disposed in the second optical system 122 on the Z direction plus side is driven to be tilted by the drive unit 472 at a drive angle ± θ1, and the movable mirror 471 disposed on the second optical system 122 on the Z direction minus side. However, the drive unit 472 may be driven to tilt at a drive angle ± θ2.
なお、上記の説明では、第１の実施の形態の変形例３の構成を、第１の実施の形態の表示装置１に適用した場合を例に挙げて説明したが、第１の実施の形態の変形例１の表示装置１に適用しても良い。即ち、複数の第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の全体の大きさ（即ち結像光学系１２のＸＹ平面に平行な面の大きさ）を、表示器１１の表示面よりも大きくしても良い。この場合、第１の実施の形態の変形例３では、ユーザは空中像３０の全体を同時に視認することができる。
In the above description, the configuration of the third modification of the first embodiment is described as an example applied to the display device 1 of the first embodiment. However, the first embodiment is described. You may apply to the display apparatus 1 of the modification 1 of. That is, the overall size of the plurality of first imaging mirrors 411 and the second imaging mirror 421 (that is, the size of the plane parallel to the XY plane of the imaging optical system 12) is made larger than the display surface of the display unit 11. You may enlarge it. In this case, in Modification 3 of the first embodiment, the user can visually recognize the entire aerial image 30 at the same time.
（第１の実施の形態の変形例４）
第１の実施の形態とその変形例１〜３では、複数の第１結像ミラー４１１および複数の第２の結像ミラー４２１や複数の移動ミラー４５１、４６１を二次元状に配置する例を示したが、この例に限定されない。変形例４では、第１結像ミラー４１１、第２結像ミラー４２１の形状を第１の実施の形態とその変形例１〜３の第１結像ミラー４１１、第２結像ミラー４２１や移動ミラー４５１、４６１の形状とは異ならせることにより、それぞれＸ方向、Ｙ方向に複数配置する。以下、第１の実施の形態およびその変形例１〜３と相違する点を主にして詳細な説明を行う。特に説明を行わない点については、第１の実施の形態とその変形例１〜３にて説明した内容を適用することができる。
(Modification 4 of the first embodiment)
In the first embodiment and the first to third modifications thereof, an example in which a plurality of first imaging mirrors 411, a plurality of second imaging mirrors 421, and a plurality of moving mirrors 451 and 461 are arranged in a two-dimensional manner. Although shown, it is not limited to this example. In the fourth modification, the shapes of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 are changed according to the first embodiment and the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 of the first to third modifications. Different from the shape of the mirrors 451 and 461, a plurality of mirrors 451 and 461 are arranged in the X direction and Y direction, respectively. Hereinafter, a detailed description will be given mainly of points different from the first embodiment and the first to third modifications thereof. The contents described in the first embodiment and its modifications 1 to 3 can be applied to points that are not particularly described.
図１０に変形例４における第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の構造を示す。図１０（ａ）は変形例４における第１結像ミラー４１１をＸ方向＋側から見た時の外観形状を模式的に示す。変形例４の第１結像ミラー４１１は、第１辺４１３を第２辺４１４と比べて長い長辺となるように形成した反射面を有する。第１結像ミラー４１１は、第１辺４１３の一部で、例えば図１０（ａ）ではＹ方向−側の端部で、第１駆動部４１２と接続する。なお、第１辺４１３と第１駆動部４１２との接続箇所はこの例に限定されず、第１辺４１３の中央部でも良いし、Ｘ方向＋側端部でも良いし、第１辺４１３の全域でも良い。第１辺４１３の長さは、第１結像ミラー４１１が配置される第１筐体４１０のＹ方向の長さに略等しい。この第１結像ミラー４１１は、１つの第１駆動部４１２により、第１の実施の形態や変形例１の場合と同様に駆動角度±θ１で駆動される。
FIG. 10 shows the structure of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 in Modification 4. FIG. 10A schematically shows the external shape of the first imaging mirror 411 according to Modification 4 when viewed from the X direction + side. The first imaging mirror 411 of Modification 4 has a reflecting surface formed so that the first side 413 is a long side longer than the second side 414. The first imaging mirror 411 is a part of the first side 413, and is connected to the first drive unit 412 at, for example, an end on the Y direction minus side in FIG. In addition, the connection location of the 1st edge | side 413 and the 1st drive part 412 is not limited to this example, The center part of the 1st edge | side 413 may be sufficient as an X direction + side edge part, or the 1st edge | side 413 The whole area is good. The length of the first side 413 is substantially equal to the length in the Y direction of the first housing 410 where the first imaging mirror 411 is disposed. The first imaging mirror 411 is driven by a single first drive unit 412 at a drive angle ± θ1 as in the first embodiment and the first modification.
図１０（ｂ）に、変形例４の第１結像ミラー４１１の第１筐体４１０内部での配置例を示す。図１０（ｂ）は、結像光学系１２が通常状態の場合における第１結像ミラー４１１を示す。上述した形状を有する第１結像ミラー４１１と第１駆動部４１２とがＸ方向に沿って複数配置される。換言すると、変形例４は、第１の実施の形態や変形例１〜３においてＹ方向に沿って配置された複数の第１結像ミラー４１１や移動ミラー４５１を、１つの第１結像ミラー４１１に置き換えて配置したものである。
FIG. 10B shows an arrangement example of the first imaging mirror 411 of Modification 4 inside the first housing 410. FIG. 10B shows the first imaging mirror 411 when the imaging optical system 12 is in a normal state. A plurality of first imaging mirrors 411 and first driving units 412 having the above-described shape are arranged along the X direction. In other words, in the fourth modification, the plurality of first imaging mirrors 411 and moving mirrors 451 arranged in the Y direction in the first embodiment and the first to third modifications are replaced with one first imaging mirror. 411 is replaced with 411.
第２結像ミラー４２１についても同様に、Ｙ方向を向き、Ｘ方向に沿った長辺を有する反射面を備え、反射面の長辺は第２筐体４２０のＸ方向の長さに略等しい。第２結像ミラー４２１は、１つの第２駆動部４２２により、駆動角度±θ２で駆動される。第２結像ミラー４２１と第２駆動部４２２とが、Ｙ方向に複数配置される。すなわち、変形例４の第２光学部４２についても、第１の実施の形態や変形例１〜３においてＸ方向に沿って配置された複数の第２結像ミラー４２１や移動ミラー４６１を、１つの第２結像ミラー４２１に置き換えて配置される。
Similarly, the second imaging mirror 421 includes a reflecting surface that faces in the Y direction and has a long side along the X direction, and the long side of the reflecting surface is substantially equal to the length of the second housing 420 in the X direction. . The second imaging mirror 421 is driven at a drive angle ± θ2 by one second drive unit 422. A plurality of second imaging mirrors 421 and second drive units 422 are arranged in the Y direction. That is, the second optical unit 42 of Modification 4 also includes a plurality of second imaging mirrors 421 and moving mirrors 461 arranged along the X direction in the first embodiment and Modifications 1 to 3. The second imaging mirror 421 is disposed in place.
なお、第１光学部４１と第２光学部４２との両方が変形例４の構造を有していなくても良い。たとえば、第１光学部４１は変形例４の構造を有し、第２光学部４２は第１の実施の形態や変形例１、２の構造を有しても良いし、第１光学部４１は第１の実施の形態や変形例１、２の構造を有し、第２光学部４２は変形例４の構造を有しても良い。また、変形例３において２つの第２光学系１２２を備える場合に、２つの第２光学系１２２の両方が変形例４の構造を有していなくても良い。たとえば、２つの第２光学系１２２のうち一方の第２光学系１２２は変形例４の構造を有し、他方の第２光学系１２２は変形例３の構造を有しても良い。
Note that both the first optical unit 41 and the second optical unit 42 do not have to have the structure of the fourth modification. For example, the first optical unit 41 may have the structure of Modification Example 4, the second optical unit 42 may have the structure of the first embodiment or Modification Examples 1 and 2, or the first optical unit 41. May have the structure of the first embodiment or the first and second modifications, and the second optical unit 42 may have the structure of the fourth modification. Further, when the two second optical systems 122 are provided in the third modification, both of the two second optical systems 122 may not have the structure of the fourth modification. For example, one of the two second optical systems 122 may have the structure of Modification 4 and the other second optical system 122 may have the structure of Modification 3.
また、第１筐体４１０内に、第１の実施の形態とその変形例１、２で説明した第１結像ミラー４１１と、本変形例４の第１結像ミラー４１１とが配置されても良い。この場合、たとえば、反射面の長辺が第１筐体４１０のＹ方向の長さの２／３程度であり、第１筐体４１０の一部の領域（すなわちＹ方向の長さが２／３の領域）に変形例４の第１結像ミラー４１１が配置され、残りの領域（１／３の領域）に第１実施の形態や変形例１、２の複数の第１結像ミラー４１１を配置しても良い。第２結像ミラー４２１についても同様の構造を適用して、第２筐体４２０の一部の領域（すなわちＹ方向の長さが２／３の領域）に変形例４の第２結像ミラー４２１が配置され、残りの領域（１／３の領域）に第１実施の形態や変形例１、２の複数の第２結像ミラー４２１を配置しても良い。
In addition, the first imaging mirror 411 described in the first embodiment and the first and second modifications and the first imaging mirror 411 of the fourth modification are arranged in the first housing 410. Also good. In this case, for example, the long side of the reflecting surface is about 2/3 of the length of the first housing 410 in the Y direction, and a part of the first housing 410 (that is, the length in the Y direction is 2 / 3), the first imaging mirror 411 of the modification 4 is arranged, and the first imaging mirror 411 of the first embodiment and the modifications 1 and 2 are arranged in the remaining area (1/3). May be arranged. The same structure is applied to the second imaging mirror 421, and the second imaging mirror of Modification 4 is applied to a partial region of the second housing 420 (that is, a region having a length of 2/3 in the Y direction). 421 may be disposed, and the plurality of second imaging mirrors 421 according to the first embodiment and the first and second modifications may be disposed in the remaining region (1/3 region).
第１の実施の形態の変形例４では、第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の少なくとも一方は第１辺４１３と、第１辺４１３よりも短い第２辺４１４とを有し、第１辺４１３を軸に回転して駆動する。これにより、第１光学部４１と第２光学部４２とが有する部品数を少なくすることができる。
また、第１の実施の形態の変形例４では、傾斜駆動される第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１との個数が減少するので、容易に駆動を制御することができる。
また、第１の実施の形態の変形例４では、第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１との個数が減少するので、安価に結像光学系１２を製造することができる。
In Modification 4 of the first embodiment, at least one of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 has a first side 413 and a second side 414 shorter than the first side 413. The first side 413 is driven to rotate about the axis. Thereby, the number of parts which the 1st optical part 41 and the 2nd optical part 42 have can be decreased.
Further, in the fourth modification of the first embodiment, the number of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 that are driven to be tilted is reduced, so that the driving can be easily controlled.
In the fourth modification of the first embodiment, since the number of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 is reduced, the imaging optical system 12 can be manufactured at a low cost.
−第２の実施の形態−
図１１を参照しながら、第２の実施の形態に係る表示装置１について説明する。第２の実施の形態においては、本実施の形態の表示装置１がテレビに組み込まれた場合を一例に挙げて説明を行う。なお、本実施の形態の表示装置は、テレビに限らず、上述の第１の実施の形態で説明した各電子機器に組み込むことが可能である。
-Second Embodiment-
The display device 1 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the case where the display device 1 of the present embodiment is incorporated in a television will be described as an example. Note that the display device in this embodiment can be incorporated in each electronic device described in the above first embodiment.
本実施の形態の表示装置１は、図１に示した表示装置１の結像光学系１２とは異なる光学系１２Ａを有し、表示器１１の表示面に平行な面とは異なる面に光を結像することにより空中像３０を形成する。そのため、図１１（ａ）に示すように、空中像３０を空中に表示させるための表示器１１と光学系１２Ａとの配置の関係が、図３に示す第１の実施の形態の表示器１１と結像光学系１２との配置の関係とは異なる。第２の実施の形態では、図８、図９に示す第１の実施の形態の変形例３のように、光学系１２Ａは、表示器１１からの光束を結像するための機能と、結像する位置を移動させる機能とを異なる光学部材により分担して行う。第２の実施の形態の主要部の構成は図１１（ｂ）のように表され、図２に示す第１の実施の形態におけるブロック図と同様に表される。即ち、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、光学系１２Ａと、記憶部９とを示している。制御部２０は、駆動制御部２１と表示生成部２２と表示制御部２３とを備える。ただし、駆動制御部２１は、第１の実施の形態の場合と異なり、後述する駆動部１２１３の駆動を制御する。
なお、制御部２０は、表示用の制御部と、光学系の駆動部を駆動させるための光学部用の制御部との２つを有しても良い。この場合、制御部２０では、表示用の制御部は表示器１１の内部に格納し、光学部用の制御部は光学系１２Ａと一体化させても良い。また、制御部２０は、１つの制御部で、表示器１１と光学系１２Ａとを制御してもよく、表示器１１の内部に格納しても良いし、光学系１２Ａと一体化させても良い。
The display device 1 of the present embodiment has an optical system 12A different from the imaging optical system 12 of the display device 1 shown in FIG. An aerial image 30 is formed. Therefore, as shown in FIG. 11A, the relationship between the arrangement of the display 11 for displaying the aerial image 30 in the air and the optical system 12A is the display 11 of the first embodiment shown in FIG. And the arrangement relationship between the imaging optical system 12 are different. In the second embodiment, as in Modification 3 of the first embodiment shown in FIG. 8 and FIG. The function of moving the image position is shared by different optical members. The configuration of the main part of the second embodiment is represented as shown in FIG. 11B, and is represented in the same manner as the block diagram of the first embodiment shown in FIG. That is, the control unit 20, the display 11 controlled by the control unit 20, the optical system 12 </ b> A, and the storage unit 9 are illustrated. The control unit 20 includes a drive control unit 21, a display generation unit 22, and a display control unit 23. However, unlike the case of the first embodiment, the drive control unit 21 controls the drive of the drive unit 1213 described later.
Note that the control unit 20 may include two of a display control unit and an optical unit control unit for driving the drive unit of the optical system. In this case, in the control unit 20, the display control unit may be stored inside the display 11, and the control unit for the optical unit may be integrated with the optical system 12A. The control unit 20 may control the display unit 11 and the optical system 12A with a single control unit, may be stored in the display unit 11, or may be integrated with the optical system 12A. good.
＜光学系１２Ａの構成＞
図１１（ａ）を参照して光学系１２Ａの構成を詳細に説明する。図１１（ａ）は、表示器１１と光学系１２Ａとを模式的に示すＺＸ平面に平行な面での断面図である。表示器１１は、第１の実施の形態の場合と同様の構成を有するが、表示面がＸ方向に直交するように配置される。光学系１２Ａは、部分反射部１２１０と再帰性反射部１２２０とを有する。部分反射部１２１０は、表示器１１から出射された光束が進む方向、即ちＸ方向＋側に、Ｘ方向に対して所定の角度（たとえば４５°）の傾きを有して配置される。部分反射部１２１０は、空中像３０の形成位置を移動させるための機能を有する。再帰性反射部１２２０は、たとえば複数の微小の球形のガラスビーズや、複数の直角三角錐体の立体プリズムを表面に配置した公知の反射材により製造される。再帰性反射部１２２０は、Ｘ方向−側から入射した光を再びＸ方向−側へ反射する。再帰性反射部１２２０は、表示器１１から出射された光を空中で結像させる、すなわち空中像３０を形成するための機能を有する。
<Configuration of Optical System 12A>
The configuration of the optical system 12A will be described in detail with reference to FIG. FIG. 11A is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the ZX plane schematically showing the display 11 and the optical system 12A. The display 11 has the same configuration as in the first embodiment, but is arranged so that the display surface is orthogonal to the X direction. The optical system 12 </ b> A includes a partial reflection unit 1210 and a retroreflection unit 1220. The partial reflection unit 1210 is disposed in the direction in which the light beam emitted from the display 11 travels, that is, in the X direction + side, with a predetermined angle (for example, 45 °) with respect to the X direction. The partial reflection unit 1210 has a function for moving the formation position of the aerial image 30. The retroreflecting part 1220 is manufactured by a known reflecting material in which a plurality of minute spherical glass beads or a plurality of right-angled triangular pyramid solid prisms are arranged on the surface, for example. The retroreflecting unit 1220 reflects light incident from the X direction-side again to the X direction-side. The retroreflecting unit 1220 has a function for forming an image of the light emitted from the display 11 in the air, that is, for forming the aerial image 30.
部分反射部１２１０は、設置部１２１１と、設置部１２１１にそれぞれ設けられた複数の微細な部分反射ミラー１２１２と、設置部１２１１にそれぞれ設けられ、複数の部分反射ミラー１２１２を駆動する複数の微細な駆動部１２１３とを有する。部分反射ミラー１２１２と駆動部１２１３とは、設置部１２１１上に所定のピッチ、たとえば１００〜１０００μｍで複数配置される。なお、上記の配置ピッチの値は一例であり、この値に限定されるものではなく、たとえば表示装置１が組み込まれる電子機器の大きさ等に応じて好適な配置ピッチの値とすることができる。また、全ての部分反射ミラー１２１２と駆動部１２１３とが同一の配置ピッチで配置されるものに限定されず、設置部１２１１上の領域に応じて配置ピッチを異ならせても良い。例えば、設置部１２１１の中心部近傍と周辺部との間で配置ピッチを異ならすことができる。この場合、ユーザにより観察される可能性が高い中心部近傍に配置させる部分反射ミラー１２１２および駆動部１２１３の配置ピッチを、周辺部と比較して小さくすることにより、中心部で形成される空中像３０の解像度を高くすることができる。
The partial reflection unit 1210 includes an installation unit 1211, a plurality of fine partial reflection mirrors 1212 provided in the installation unit 1211, and a plurality of fine reflections provided in the installation unit 1211, respectively, for driving the plurality of partial reflection mirrors 1212. And a driving unit 1213. A plurality of partial reflection mirrors 1212 and drive units 1213 are arranged on the installation unit 1211 at a predetermined pitch, for example, 100 to 1000 μm. Note that the value of the above-described arrangement pitch is an example, and is not limited to this value. For example, the arrangement pitch can be set to a suitable value according to the size of the electronic device in which the display device 1 is incorporated. . Further, the arrangement pitch is not limited to that in which all the partial reflection mirrors 1212 and the drive units 1213 are arranged at the same arrangement pitch, and the arrangement pitch may be varied depending on the area on the installation unit 1211. For example, the arrangement pitch can be different between the vicinity of the center portion of the installation portion 1211 and the peripheral portion. In this case, an aerial image formed at the center by reducing the arrangement pitch of the partial reflection mirror 1212 and the drive unit 1213 arranged in the vicinity of the center, which is likely to be observed by the user, as compared with the periphery. The resolution of 30 can be increased.
部分反射ミラー１２１２は、表示器１１から出射しＸ方向＋側に進む光の一部を透過し、再帰性反射部１２２０からＸ方向−側に進む光の一部を反射するハーフミラーである。なお、以下の説明では、部分反射ミラー１２１２の透過率および反射率を５０パーセントに設定したものとして行うが、透過率および反射率はこの値に限定されず任意に値に設定することができる。駆動部１２１３は、制御部２０の駆動制御部２１の制御に従って、部分反射ミラー１２１２を駆動して、設置部１２１１に対する部分反射ミラー１２１２の角度を変更する。
The partial reflection mirror 1212 is a half mirror that transmits part of the light emitted from the display unit 11 and proceeds in the X direction + side, and reflects part of the light that travels in the X direction − side from the retroreflecting unit 1220. In the following description, the transmittance and reflectance of the partial reflection mirror 1212 are set to 50%, but the transmittance and reflectance are not limited to these values and can be arbitrarily set. The drive unit 1213 drives the partial reflection mirror 1212 under the control of the drive control unit 21 of the control unit 20 to change the angle of the partial reflection mirror 1212 with respect to the installation unit 1211.
＜部分反射部１２１０の構成＞
図１２を参照して、部分反射部１２１０の構造を説明する。図１２（ａ）は部分反射部１２１０を模式的に示す平面図であり、図１２（ｂ）は部分反射ミラー１２１２の構造と駆動部１２１３の構造との一例を模式的に示す分解斜視図である。なお、図１２においては、部分反射部１２１０について、Ｐ軸、Ｑ軸からなる座標系を図示の通りに設定する。すなわちＰＱ平面は部分反射部１２１０に平行な面であり、上述したように部分反射部１２１０はＺ方向に対して４５°傾いた場合を例に説明しているので、ＰＱ平面は、ＸＹ平面に対して４５°の傾きを有する。
<Configuration of Partial Reflector 1210>
With reference to FIG. 12, the structure of the partial reflection part 1210 is demonstrated. 12A is a plan view schematically showing the partial reflection unit 1210, and FIG. 12B is an exploded perspective view schematically showing an example of the structure of the partial reflection mirror 1212 and the structure of the drive unit 1213. is there. In FIG. 12, a coordinate system composed of a P-axis and a Q-axis is set as shown for the partial reflection unit 1210 as shown. That is, the PQ plane is a plane parallel to the partial reflection portion 1210. As described above, the partial reflection portion 1210 is described as an example in which it is inclined by 45 ° with respect to the Z direction. It has an inclination of 45 °.
図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、部分反射ミラー１２１２と駆動部１２１３とは、ＰＱ平面に平行な平面上に二次元状に配置される。なお、図１２（ａ）は、部分反射部１２１０の一部を示す図である。複数の部分反射部１２１０は、設置部１２１１に所定の間隔で配置され、各部分反射部１２１０の周囲には、駆動部１２１３が配置されている。図１２（ｂ）に示したように、設置部１２１１には、部分反射部１２１０の位置に、開口、すなわち空洞１２１１ａが形成される。部分反射部１２１０に入射する光束は、この空洞１２１１ａを通過する。なお、設置部１２１１を透明な材料で作ることができる場合には、空洞１２１１ａを形成する必要はない。
As shown in FIGS. 12A and 12B, the partial reflection mirror 1212 and the drive unit 1213 are two-dimensionally arranged on a plane parallel to the PQ plane. FIG. 12A is a diagram illustrating a part of the partial reflection unit 1210. The plurality of partial reflection units 1210 are arranged at predetermined intervals on the installation unit 1211, and a drive unit 1213 is arranged around each partial reflection unit 1210. As shown in FIG. 12B, an opening, that is, a cavity 1211 a is formed in the installation portion 1211 at the position of the partial reflection portion 1210. The light beam incident on the partial reflection portion 1210 passes through the cavity 1211a. Note that when the installation portion 1211 can be made of a transparent material, it is not necessary to form the cavity 1211a.
駆動部１２１３は、一対の駆動部位１２１３ａ、１２１３ｂと、一対の駆動部位１２１３ｃ、１２１３ｄとを有する。一対の駆動部１２１３ａ、１２１３ｂは、部分反射部１２１０の対向する一対の辺１２１２ａ、１２１２ｂにそれぞれ沿って設けられる。他方の一対の駆動部位１２１３ｃ、１２１３ｄは、部分反射部１２１０の対向する他方の一対の辺１２１２ｃ、１２１２ｄにそれぞれ沿って設けられる。
The drive unit 1213 includes a pair of drive parts 1213a and 1213b and a pair of drive parts 1213c and 1213d. The pair of drive units 1213a and 1213b are provided along a pair of opposing sides 1212a and 1212b of the partial reflection unit 1210, respectively. The other pair of drive parts 1213c and 1213d are provided along the other pair of sides 1212c and 1212d facing each other of the partial reflection portion 1210.
これらの駆動部位１２１３ａ、１２１３ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄは、駆動制御部２１から印加される駆動信号に応じて、それぞれの部分反射部１２１０の各辺１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１３ｃ、１２１３ｄを図１２（ａ）の紙面に垂直方向に変位させる。駆動部位１２１３ａ、１２１３ｂは、駆動信号に応じて、図１２（ｃ）に示したように、部分反射部１２１０をＱ軸に対して角度±θ１傾斜させ、駆動部位１２１３ｃ、１２１３ｄは、図１２（ｄ）に示したように、部分反射部１２１０をＰ軸に対して±θ２傾斜させる。角度θ１とθ２とは、駆動信号の増加に伴って増大する。
なお、駆動部１２１３は上述した構成を有するものに限定されない。たとえば、駆動部１２１３は、Ｐ軸の方向に沿って設けられ部分反射ミラー１２１２をＰ軸の回りに回転駆動させる駆動部位と、Ｑ軸の方向に沿って設けられ部分反射ミラー１２１２をＱ軸の回りに回転駆動させる駆動部位とを備え、これらの駆動部位により部分反射ミラー１２１２を支持しても良い。それぞれの駆動部位は、駆動制御部２１から印加される電圧が増加すると駆動量を増加し、部分反射ミラー１２１２の駆動角度θ１とθ２とを増加させる。
These drive parts 1213a, 1213b, 1213c, and 1213d are connected to the respective sides 1212a, 1212b, 1213c, and 1213d of the partial reflection unit 1210 according to the drive signal applied from the drive control unit 21 as shown in FIG. Displace in the direction perpendicular to the page. As shown in FIG. 12C, the drive parts 1213a and 1213b incline the partial reflection part 1210 with respect to the Q axis by an angle ± θ1, and the drive parts 1213c and 1213d are shown in FIG. As shown in d), the partial reflection portion 1210 is inclined by ± θ2 with respect to the P-axis. The angles θ1 and θ2 increase as the drive signal increases.
Note that the driving unit 1213 is not limited to the above-described configuration. For example, the drive unit 1213 is provided along the P-axis direction to drive the partial reflection mirror 1212 around the P-axis, and the drive unit 1213 is provided along the Q-axis direction to move the partial reflection mirror 1212 along the Q-axis. It is also possible to provide a drive part that rotates around and to support the partial reflection mirror 1212 by these drive parts. Each drive part increases the drive amount when the voltage applied from the drive control unit 21 is increased, and increases the drive angles θ1 and θ2 of the partial reflection mirror 1212.
動作状態時に部分反射ミラー１２１２が駆動角度±θ１または±θ２、または駆動角度±θ１および±θ２で駆動することにより、部分反射ミラー１２１２の表面がＰＱ平面となす角度が変化する。これにより、図１２（ｂ）に矢印ＡＲ１で示す方向に進む光は、部分反射ミラー１２１２の駆動角度±θ１と±θ２とに応じて反射する方向が変化する。
When the partial reflection mirror 1212 is driven at the drive angles ± θ1 or ± θ2 or the drive angles ± θ1 and ± θ2 in the operating state, the angle formed by the surface of the partial reflection mirror 1212 with the PQ plane changes. Thereby, the direction in which the light traveling in the direction indicated by the arrow AR1 in FIG. 12B is reflected varies depending on the drive angles ± θ1 and ± θ2 of the partial reflection mirror 1212.
＜光学系１２Ａによる空中像３０の形成＞
図１３を参照して、光学系１２Ａによる空中像３０の形成について説明する。図１３（ａ）は光学系１２Ａが通常状態の場合における表示器１１の表示位置と、空中像３０の位置との関係を示すＺＸ平面における断面図である。図１３（ｂ）は光学系１２Ａが動作状態の場合における表示器１１の表示位置と、空中像３０の位置との関係を示すＺＸ平面における断面図である。以下、表示器１１を構成する複数の表示画素のうち、表示画素Ｐ１から出射した光束とその空中像Ｐ１１とについて説明を行う。
<Formation of Aerial Image 30 by Optical System 12A>
The formation of the aerial image 30 by the optical system 12A will be described with reference to FIG. FIG. 13A is a cross-sectional view on the ZX plane showing the relationship between the display position of the display 11 and the position of the aerial image 30 when the optical system 12A is in the normal state. FIG. 13B is a cross-sectional view on the ZX plane showing the relationship between the display position of the display 11 and the position of the aerial image 30 when the optical system 12A is in an operating state. Hereinafter, the light beam emitted from the display pixel P1 and the aerial image P11 among the plurality of display pixels constituting the display device 11 will be described.
まず、図１３（ａ）に示す通常状態について説明する。
表示画素Ｐ１からの光束Ｌ１はＸ方向＋側に向かって進み、部分反射ミラー１２１２にて一部が透過し、一部がＺ方向−側に反射される。本実施の形態では、部分反射ミラー１２１２の透過率と反射率とを５０パーセントしたので、部分反射ミラー１２１２にて入射した光束の半分が透過し、半分が反射される。部分反射ミラー１２１２を透過した光束は、再帰性反射部１２２０にて再帰性反射する。すなわち、再帰性反射した光束は、入射光路を逆向きに進み、再び部分反射ミラー１２１２に入射する。部分反射ミラー１２１２に入射した光束は、一部が透過し、残部が反射される。反射された光束は、集光して実像Ｐ１１を形成する。すなわち、複数の部分反射ミラー１２１２は、再帰性反射部材１２２０からの光を反射して、表示器１１からの光を空中の結像位置に結像する光学素子である。
First, the normal state shown in FIG.
The light beam L1 from the display pixel P1 travels in the X direction + side, part of the light is transmitted by the partial reflection mirror 1212, and part of the light is reflected on the Z direction-side. In this embodiment, since the transmittance and reflectance of the partial reflection mirror 1212 are 50 percent, half of the light beam incident on the partial reflection mirror 1212 is transmitted and half is reflected. The light beam transmitted through the partial reflection mirror 1212 is retroreflected by the retroreflecting unit 1220. That is, the retroreflected light beam travels in the opposite direction on the incident optical path and enters the partial reflection mirror 1212 again. A part of the light beam incident on the partial reflection mirror 1212 is transmitted and the remaining part is reflected. The reflected light beam is condensed to form a real image P11. That is, the plurality of partial reflection mirrors 1212 are optical elements that reflect the light from the retroreflecting member 1220 and form the light from the display 11 at an imaging position in the air.
表示器１１のその他の表示画素からの光束も、表示画素Ｐ１の場合と同様である。こうして、表示器１１に表示された画像の実像が空中像３０として形成される。なお、この空中像３０は、図示のように、空中像の延長面と表示器１１の表示面の延長面とが直交する位置に形成される。
The luminous flux from the other display pixels of the display 11 is the same as that of the display pixel P1. In this way, a real image of the image displayed on the display 11 is formed as an aerial image 30. The aerial image 30 is formed at a position where the extended surface of the aerial image and the extended surface of the display surface of the display 11 are orthogonal to each other as shown in the figure.
次に、図１３（ｂ）に示す動作状態について説明する。図１３（ｂ）は、動作状態として、部分反射ミラー１２１２がＱ軸周りに駆動角度−θ２だけ傾斜した場合を示す。
表示画素Ｐ１から出射した光束は、図１３（ａ）の場合と同様にして、部分反射ミラー１２１２を透過した後に再帰性反射部１２２０により再帰性反射され、部分反射ミラー１２１２に再度入射する。部分反射ミラー１２１２が駆動角度−θ２だけ傾斜駆動されているので、部分反射ミラー１２１２によって反射された光束は、図１３（ａ）の実像Ｐ１１の位置からＸ方向に所定量だけ移動した位置に実像Ｐ１１を形成する。この実像Ｐ１１の移動量は、駆動角度−θ２に応じた量である。
Next, the operation state shown in FIG. 13B will be described. FIG. 13B shows a case where the partial reflection mirror 1212 is tilted by the drive angle −θ2 around the Q axis as an operation state.
The light beam emitted from the display pixel P1 passes through the partial reflection mirror 1212, is retroreflected by the retroreflecting unit 1220, and is incident on the partial reflection mirror 1212 again, as in the case of FIG. Since the partial reflection mirror 1212 is tilted by the driving angle −θ2, the light beam reflected by the partial reflection mirror 1212 is a real image at a position moved by a predetermined amount in the X direction from the position of the real image P11 in FIG. P11 is formed. The movement amount of the real image P11 is an amount corresponding to the drive angle −θ2.
駆動部１２１３は、部分反射ミラー１２１２を、Ｐ軸周りに駆動角度±θ１だけ傾斜させる、即ち、駆動部１２１３が上述の駆動角度−θ２の傾斜方向と直交する方向に部分反射ミラー１２１２を駆動角度±θ１だけ傾斜させると、実像Ｐ１１が、図１３（ａ）の実像Ｐ１１の位置からＹ方向に所定量移動する位置に形成される。このようにして、部分反射ミラー１２１２を駆動角度±θ１および±θ２傾斜させることによって、空中像３０の位置をＸ方向およびＹ方向に移動させることができる。
The drive unit 1213 tilts the partial reflection mirror 1212 about the P axis by a drive angle ± θ1, that is, the drive unit 1213 drives the partial reflection mirror 1212 in a direction orthogonal to the above-described tilt direction of the drive angle −θ2. When tilted by ± θ1, the real image P11 is formed at a position that moves a predetermined amount in the Y direction from the position of the real image P11 in FIG. In this way, the position of the aerial image 30 can be moved in the X direction and the Y direction by tilting the partial reflection mirror 1212 by the drive angles ± θ1 and ± θ2.
なお、図１１、１３、１４では、再帰性反射部１２２０は、部分反射部１２１０を透過した光束を再帰性反射する位置に配置されたが、その代わりに、再帰性反射部１２２０は、部分反射部１２１０で反射された光束を再帰性反射する位置に配置しても良い。即ち、再帰性反射部１２２０は、図１１において、部分反射部１２１０の上方位置に配置しても良い。この場合には、表示器１１からの光束は、その一部が部分反射部１２１０で反射された後に、再帰性反射部１２２０で再帰性反射され、部分反射部１２１０を透過して、空中像３０を形成する。
In FIGS. 11, 13, and 14, the retroreflecting unit 1220 is disposed at a position where the light beam transmitted through the partial reflecting unit 1210 is retroreflected, but instead, the retroreflecting unit 1220 is partially reflected. The light beam reflected by the unit 1210 may be disposed at a position where it is retroreflected. That is, the retroreflecting unit 1220 may be disposed above the partial reflecting unit 1210 in FIG. In this case, a part of the light flux from the display unit 11 is reflected by the partial reflection unit 1210, is then retroreflected by the retroreflection unit 1220, passes through the partial reflection unit 1210, and is aerial image 30. Form.
第２の実施の形態では、表示器１１から出射された光束を反射する複数の部分反射ミラー１２１２を有し、表示器１１から出射された光束を空中の結像位置に結像する部分反射部１２１０と、複数の部分反射ミラー１２１２を駆動して結像位置を移動させる駆動部１２１３とを有する。これにより、空中像３０が形成される位置を移動させることができる。
また、第２の実施の形態では、複数の部分反射ミラー１２１２は一面に表示器１１から出射された光束を反射する反射面を有するので、表示器１１の表示面（ＺＸ平面）とは異なる平面（ＸＹ平面）の空中に空中像３０を形成することができる。
また、第２の実施の形態では、複数の部分反射ミラー１２１２が配置され、表示器１１から出射された光束の方向に配置された設置部１２１１を有するので、空中像３０が形成される位置をＸＹ平面上で移動させることができる。
また、第２の実施の形態では、複数の部分反射ミラー１２１２は設置部１２１１に配置する面（ＰＱ平面）に対して平行に配置されるので、空中像３０が形成される位置を、表示器１１の表示面に平行な面とは異なるＸＹ平面上で移動させることができる。
In the second embodiment, the partial reflection unit has a plurality of partial reflection mirrors 1212 that reflect the light beam emitted from the display 11 and forms the light beam emitted from the display 11 at an imaging position in the air. 1210 and a driving unit 1213 that drives the plurality of partial reflection mirrors 1212 to move the imaging position. Thereby, the position where the aerial image 30 is formed can be moved.
In the second embodiment, since the plurality of partial reflection mirrors 1212 have a reflection surface that reflects the light beam emitted from the display 11 on one surface, a plane different from the display surface (ZX plane) of the display 11. The aerial image 30 can be formed in the air on the (XY plane).
In the second embodiment, a plurality of partial reflection mirrors 1212 are arranged, and the installation portion 1211 is arranged in the direction of the light beam emitted from the display unit 11. Therefore, the position where the aerial image 30 is formed is determined. It can be moved on the XY plane.
In the second embodiment, since the plurality of partial reflection mirrors 1212 are arranged in parallel to the surface (PQ plane) arranged on the installation portion 1211, the position where the aerial image 30 is formed is displayed on the display It can be moved on an XY plane different from the plane parallel to the 11 display planes.
また、第２の実施の形態では、複数の部分反射ミラー１２１２は、表示器１１から出射された光束を通過可能に構成されるので、光束を再帰性反射部１２２０に到達させて、反射光束を結像させることができる。
また、第２の実施の形態では、表示器１１からの光束を再帰反射する再帰性反射部１２２０を備えるので、反射光束を部分反射部１２１０に到達させて、空中像３０を移動させることができる。
また、第２の実施の形態では、部分反射ミラー１２１２を駆動する駆動部１２１３を有するので、部分反射ミラー１２１２を駆動して、空中像３０が形成される位置を移動させることができる。
なお、駆動部１２１３が高速に駆動可能な構成を有している場合には、複数の部分反射ミラー１２１２を高速に駆動して、空中像３０が形成される位置を高速に移動させることができる。
また、第２の実施の形態では、駆動部１２１３は、部分反射ミラー１２１２をＰＱ面、即ち設置部１２１０に対して傾斜させるので、再帰性反射部１２２０からの光の反射する方向を変化させ空中像３０を移動させることができる。
また、第２の実施の形態では、駆動部１２１３は、部分反射ミラー１２１２を駆動角度±θ１または±θ２、または駆動角度±θ１および±θ２で駆動させる。これにより、部分反射ミラー１２１２の表面を２方向に駆動させることができるので、空中像３０をＸ方向とＹ方向とに移動させることができる。
また、第２の実施の形態では、部分反射部１２１０は、部分反射ミラー１２１２を備えているので、部分反射ミラー１２１を傾斜させるだけで空中像３０の位置を移動することができる。そのため、空中像３０を移動させるための大掛かりな機構を必要とせず、光学系１２Ａの小型化が可能であり、表示装置１の全体の小型化に寄与する。
In the second embodiment, the plurality of partial reflection mirrors 1212 are configured to be able to pass the light beam emitted from the display device 11, so that the light beam reaches the retroreflecting unit 1220 to generate the reflected light beam. An image can be formed.
In the second embodiment, since the retroreflecting unit 1220 that retroreflects the light beam from the display 11 is provided, the aerial image 30 can be moved by causing the reflected light beam to reach the partial reflecting unit 1210. .
In the second embodiment, since the drive unit 1213 for driving the partial reflection mirror 1212 is provided, the partial reflection mirror 1212 can be driven to move the position where the aerial image 30 is formed.
In addition, when the drive part 1213 has a structure which can be driven at high speed, the position where the aerial image 30 is formed can be moved at high speed by driving the plurality of partial reflection mirrors 1212 at high speed. .
In the second embodiment, the drive unit 1213 tilts the partial reflection mirror 1212 with respect to the PQ plane, that is, the installation unit 1210. Therefore, the direction in which the light from the retroreflecting unit 1220 is reflected is changed. The image 30 can be moved.
In the second embodiment, the drive unit 1213 drives the partial reflection mirror 1212 at the drive angles ± θ1 or ± θ2 or the drive angles ± θ1 and ± θ2. Thereby, the surface of the partial reflection mirror 1212 can be driven in two directions, so that the aerial image 30 can be moved in the X direction and the Y direction.
In the second embodiment, since the partial reflection unit 1210 includes the partial reflection mirror 1212, the position of the aerial image 30 can be moved only by tilting the partial reflection mirror 121. Therefore, a large-scale mechanism for moving the aerial image 30 is not required, and the optical system 12A can be reduced in size, which contributes to the overall size reduction of the display device 1.
なお、第２の実施の形態においても、図６に示す第１の実施の形態の変形例１と同様に、光学系１２Ａの大きさを、表示器１１の表示面よりも大きくしても良い。この場合、第２の実施の形態では、ユーザは空中像３０の全体を同時に視認することができる。
In the second embodiment as well, the size of the optical system 12A may be larger than the display surface of the display 11 as in the first modification of the first embodiment shown in FIG. . In this case, in the second embodiment, the user can visually recognize the entire aerial image 30 at the same time.
（第２の実施の形態の変形例１）
第２の実施の形態の部分反射部１２１０は図１２に示す構造を有するものとして説明したが、この例に限定されない。図１４に変形例１における部分反射部１２１０の構造を示す。図１４（ａ）は部分反射ミラー１２１２の構造と駆動部１２１３の構造とを模式的に示す図であり、図１４（ｂ）、（ｄ）は部分反射ミラー１２１２と駆動部１２１３との配置の一例を模式的に示す分解斜視図である。変形例１においても部分反射部１２１０は複数の部分反射ミラー１２１２と駆動部１２１３を有するが、図１４においては、代表して１つの部分反射ミラー１２１２と駆動部１２１３とを示す。なお、図１４においては、部分反射部１２１０について、Ｐ軸、Ｑ軸からなる座標系を図示の通りに設定する。すなわちＰＱ平面は部分反射部１２１０に平行な面であり、第２の実施の形態と同様に部分反射部１２１０はＺ方向に対して４５°傾いた場合を例に説明しているので、ＰＱ平面は、ＸＹ平面に対して４５°の傾きを有する。
(Modification 1 of the second embodiment)
Although the partial reflection part 1210 of 2nd Embodiment was demonstrated as what has the structure shown in FIG. 12, it is not limited to this example. FIG. 14 shows the structure of the partial reflection portion 1210 in the first modification. 14A schematically shows the structure of the partial reflection mirror 1212 and the structure of the drive unit 1213. FIGS. 14B and 14D show the arrangement of the partial reflection mirror 1212 and the drive unit 1213. FIG. It is a disassembled perspective view which shows an example typically. Also in the first modification, the partial reflection unit 1210 includes a plurality of partial reflection mirrors 1212 and a drive unit 1213. In FIG. 14, one partial reflection mirror 1212 and a drive unit 1213 are representatively shown. In FIG. 14, a coordinate system including a P axis and a Q axis is set as illustrated for the partial reflection unit 1210. That is, the PQ plane is a plane parallel to the partial reflection portion 1210, and the partial reflection portion 1210 is described as an example in which the PQ plane is inclined by 45 ° with respect to the Z direction as in the second embodiment. Has an inclination of 45 ° with respect to the XY plane.
図１４（ａ）に示すように、部分反射ミラー１２１２は、第１の実施の形態やその変形例１の第１結像ミラー４１１や第２結像ミラー４２１と同様に、微細な平板部材により構成される。部分反射ミラー１２１２は、平板部材のうちの一辺（第１辺１２１２ａ）を軸に駆動可能となるように、駆動部１２１３と接続される。図１４に示す例では、通常状態において、部分反射ミラー１２１２がＰＱ平面に平行になるように設けられ、駆動する際の軸である第１辺１２１２ａをＱ軸に平行になるように設けられた場合を示す。
As shown in FIG. 14A, the partial reflection mirror 1212 is made of a fine flat plate member, like the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 of the first embodiment and the modification example 1 thereof. Composed. The partial reflection mirror 1212 is connected to the drive unit 1213 so that it can be driven around one side (first side 1212a) of the flat plate member. In the example shown in FIG. 14, in the normal state, the partial reflection mirror 1212 is provided so as to be parallel to the PQ plane, and the first side 1212a that is an axis for driving is provided so as to be parallel to the Q axis. Show the case.
駆動部１２１３は、第１の実施の形態において図４に示す第１駆動部４１２や第２駆動部４２２と同様に、たとえば公知のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）の技術に基づいた構成を有する。駆動部１２１３は、設置部１２１３ａと接続部１２１３ｂとアクチュエータ機構１２１３ｃとを有する。設置部１２１３ａに接続部１２１３ｂとアクチュエータ機構１２１３ｃとが設けられる。接続部１２１３ｂには、制御部２０の駆動制御部２１からの駆動信号、すなわち駆動用の電圧が印加されるための導線が接続される。この場合も、接続部１２１３ｂに接続される導線は、表示器１１からの光の進行を妨げることが無いように透明な部材により製造されたものを用いる。この場合、表示器１１からの光が屈折することを防ぐため、導線は空気に近い屈折率を有する材料により製造されたものであることが好ましい。
The drive unit 1213 has a configuration based on, for example, a well-known MEMS (Micro Electro Mechanical System) technique, similarly to the first drive unit 412 and the second drive unit 422 shown in FIG. 4 in the first embodiment. The drive unit 1213 includes an installation unit 1213a, a connection unit 1213b, and an actuator mechanism 1213c. The installation part 1213a is provided with a connection part 1213b and an actuator mechanism 1213c. A conductor for applying a drive signal from the drive control unit 21 of the control unit 20, that is, a driving voltage, is connected to the connection unit 1213b. Also in this case, the conductive wire connected to the connecting portion 1213b is made of a transparent member so as not to prevent the light from the display 11 from proceeding. In this case, in order to prevent the light from the display 11 from being refracted, it is preferable that the conductive wire is made of a material having a refractive index close to air.
アクチュエータ機構１２１３ｃは、部分反射ミラー１２１２の第１辺１２１２ａと接続される。アクチュエータ機構１２１３ｃは、駆動制御部２１から印加された電圧による電界の作用で生じた静電力により駆動する。これにより、アクチュエータ機構１２１３ｃに接続された部分反射ミラー１２１２が第１辺１２１２ａにて、Ｐ軸の回りとＱ軸の回りにて傾斜駆動される。駆動部１２１３は静電力を用いて駆動するものに限定されず、電磁力や圧電効果等を用いるものでも良い。
The actuator mechanism 1213c is connected to the first side 1212a of the partial reflection mirror 1212. The actuator mechanism 1213c is driven by the electrostatic force generated by the action of the electric field generated by the voltage applied from the drive control unit 21. Thereby, the partial reflection mirror 1212 connected to the actuator mechanism 1213c is driven to be tilted around the P axis and the Q axis at the first side 1212a. The drive unit 1213 is not limited to one driven using an electrostatic force, and may use an electromagnetic force, a piezoelectric effect, or the like.
上記の構成を備えることにより、駆動部１２１３は、印加される電圧の大きさに従って、例えば、部分反射ミラー１２１２を数Ｈｚ〜数ＧＨｚの駆動周波数で駆動させることができる。部分反射ミラー１２１２は、一辺１２１２ａにて回動可能に駆動部１２１３と接続されているので、動作状態時に、部分反射ミラー１２１２の各辺１２１２ｂ、１２１２ｃ、１２１２ｄが図１４（ｂ）の矢印ＡＲ２に示す方向に沿って変位する。この場合、駆動部１２１３に印加される電圧の大きさに応じて、図１４（ｃ）に示すように、部分反射ミラー１２１２をＱ軸に対して角度±θ１にて傾斜させる。角度θ１は、駆動部１２１３に印加される電圧の増加に伴って増大する。また、部分反射ミラー１２１２は動作状態時にＰ軸の回りに回動することにより、部分反射ミラー１２１２の各辺１２ｂ、１２１２ｃ、１２１２ｄが図１４（ｄ）の矢印ＡＲ３に示す方向に沿って変位する。この場合、駆動部１２１３に印加される電圧の大きさに応じて、図１４（ｅ）に示すように、部分反射ミラー１２１２をＰ軸に対して角度±θ２にて傾斜させる。
With the above configuration, the driving unit 1213 can drive the partial reflection mirror 1212 at a driving frequency of several Hz to several GHz, for example, according to the magnitude of the applied voltage. Since the partial reflection mirror 1212 is connected to the drive unit 1213 so as to be rotatable on one side 1212a, the sides 1212b, 1212c, and 1212d of the partial reflection mirror 1212 are indicated by an arrow AR2 in FIG. Displacement along the direction shown. In this case, the partial reflection mirror 1212 is inclined at an angle ± θ1 with respect to the Q axis, as shown in FIG. The angle θ1 increases as the voltage applied to the drive unit 1213 increases. Further, the partial reflection mirror 1212 rotates around the P-axis in the operating state, whereby each side 12b, 1212c, 1212d of the partial reflection mirror 1212 is displaced along the direction indicated by the arrow AR3 in FIG. . In this case, the partial reflection mirror 1212 is inclined at an angle ± θ2 with respect to the P axis, as shown in FIG.
動作状態時に部分反射ミラー１２１２が駆動角度±θ１、±θ２で駆動することにより、部分反射ミラー１２１２の表面がＰＱ平面となす角度が変化する。これにより、図１４（ｂ）、（ｄ）に矢印ＡＲ１で示す方向に進む光は、部分反射ミラー１２１２の駆動角度±θ１、±θ２に応じて反射する方向が変化する。
また、駆動部１２１３の構成は、上述したＭＥＭＳの技術に基づいたものに限定されず、たとえば、印加された電圧を力に変換する圧電素子（ピエゾ素子）等を用いることができる。
従って、第２の実施の形態の変形例１では、第２の実施の形態と異なる構成を有する複数の部分反射ミラー１２１２を駆動して表示器１１から出射した光束が結像する位置を移動させるので、第２の実施の形態の場合と同様に、空中像３０が形成される位置を移動させることができる。
また、駆動部１２１１が高速に駆動可能なＭＥＭＳの構造を有している場合には、複数の部分反射ミラー１２１２を高速に駆動できるので、空中像３０が形成される位置を高速に移動させることができる。なお、駆動部１２１１がＭＥＭＳとは異なる構造にて高速に駆動可能な場合にも、複数の部分反射ミラー１２１２を高速に駆動して、空中像３０が形成される位置を高速に移動させることができる。
When the partial reflection mirror 1212 is driven at driving angles ± θ1 and ± θ2 in the operating state, the angle formed by the surface of the partial reflection mirror 1212 and the PQ plane changes. Accordingly, the direction in which the light traveling in the direction indicated by the arrow AR1 in FIGS. 14B and 14D is reflected is changed according to the drive angles ± θ1 and ± θ2 of the partial reflection mirror 1212.
The configuration of the drive unit 1213 is not limited to that based on the MEMS technology described above, and for example, a piezoelectric element (piezo element) that converts an applied voltage into force can be used.
Therefore, in the first modification of the second embodiment, a plurality of partial reflection mirrors 1212 having a configuration different from that of the second embodiment are driven to move the position where the light beam emitted from the display 11 is imaged. Therefore, as in the case of the second embodiment, the position where the aerial image 30 is formed can be moved.
In addition, when the drive unit 1211 has a MEMS structure that can be driven at high speed, the plurality of partial reflection mirrors 1212 can be driven at high speed, so that the position where the aerial image 30 is formed is moved at high speed. Can do. Even when the driving unit 1211 can be driven at a high speed with a structure different from that of the MEMS, the plurality of partial reflection mirrors 1212 can be driven at a high speed to move the position where the aerial image 30 is formed at a high speed. it can.
また、第２の実施の形態の変形例１においても、図６に示す第１の実施の形態の変形例１と同様に、光学系１２Ａの大きさを、表示器１１の表示面よりも大きくしても良い。この場合、第２の実施の形態の変形例１では、ユーザは空中像３０の全体を同時に視認することができる。
Also in the first modification of the second embodiment, the size of the optical system 12A is larger than the display surface of the display 11 as in the first modification of the first embodiment shown in FIG. You may do it. In this case, in the first modification of the second embodiment, the user can visually recognize the entire aerial image 30 at the same time.
（第２の実施の形態の変形例２）
図１１に示す第２の実施の形態の光学系１２Ａは、部分反射部１２１０と再帰反射部１２２０とをそれぞれ別部材として有したが、第２の実施の形態の変形例２の光学系１２Ａでは、部分反射部１２１０と再帰性反射部１２２０とが一体部材として形成される。以下、第２の実施の形態とその変形例１と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第２の実施の形態とその変形例１にて説明した内容を適用することができる。
図１５に第２の実施の形態の変形例２における光学系１２Ａの一部におけるＺＸ平面での断面図を示す。図１５において、２次元状に配置された微細に部分反射ミラー１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ…は、部分反射ミラー１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ…をそれぞれＺ方向となす角度±φ３、Ｙ方向となす角度±φ４にて傾斜させるように駆動する微細な駆動部１２１３ａ、１２１３ｂ、１２１３ｃ…に接続されている。部分反射ミラー１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ…と駆動部１２１３ａ、１２１３ｂ、１２１３ｃ…とには、第２の実施の形態の変形例１にて図１４に示す構造と同様の構造を適用することができる。各微細な部分反射ミラー１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１３ｃ…の背後には、対応する部分反射ミラーの近傍に微細な複数のコーナーキューブ１２２１ａ、１２２１ｂ、１２２１ｃ…が配置される。これらの複数のコーナーキューブ１２２１ａ、１２２１ｂ、１２２１ｃ…は、再帰性反射部１２２０を構成する。なお、図１５においては、図の複雑化を避けるために、部分反射ミラーと駆動部とコーナーキューブとは、極めて模式的に描かれている。
(Modification 2 of the second embodiment)
The optical system 12A of the second embodiment shown in FIG. 11 has the partial reflection part 1210 and the retroreflection part 1220 as separate members, but in the optical system 12A of Modification 2 of the second embodiment, The partial reflection part 1210 and the retroreflection part 1220 are formed as an integral member. Hereinafter, differences from the second embodiment and the first modification thereof will be mainly described. The contents described in the second embodiment and the first modification thereof can be applied to points that are not particularly described.
FIG. 15 is a sectional view taken along the ZX plane of a part of the optical system 12A in Modification 2 of the second embodiment. In FIG. 15, two-dimensionally arranged partial reflection mirrors 1212a, 1212b, 1212c... Are angle ± φ3 that makes partial reflection mirrors 1212a, 1212b, 1212c. Are connected to fine driving units 1213a, 1213b, 1213c,. For the partial reflection mirrors 1212a, 1212b, 1212c,... And the drive units 1213a, 1213b, 1213c,..., A structure similar to the structure shown in FIG. A plurality of fine corner cubes 1221a, 1221b, 1221c,... Are arranged in the vicinity of the corresponding partial reflection mirrors behind the fine partial reflection mirrors 1212a, 1212b, 1213c,. The plurality of corner cubes 1221a, 1221b, 1221c,... Constitute a retroreflecting unit 1220. In FIG. 15, in order to avoid complication of the drawing, the partial reflection mirror, the drive unit, and the corner cube are depicted very schematically.
このように、第２の実施の形態の変形例２では、光学系１２Ａは、複数の部分反射ミラー１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ…と、複数の微細な駆動部１２１３ａ、１２１３ｂ、１２１３ｃ…と、複数の微細なコーナーキューブ１２２１ａ、１２２１ｂ、１２２１ｃ…とが一体に構成されている。なお、再帰性反射部１２２０として、微細なコーナーキューブ１２２１ａ、１２２１ｂ、１２２１ｃ…の代わりに、複数の微小の球形のガラスビーズを表面に配置した微細な反射材を使用しても良い。
As described above, in the second modification of the second embodiment, the optical system 12A includes a plurality of partial reflection mirrors 1212a, 1212b, 1212c, and a plurality of fine driving units 1213a, 1213b, 1213c, and the like. Fine corner cubes 1221a, 1221b, 1221c,... Are integrally formed. As the retroreflecting portion 1220, instead of the fine corner cubes 1221a, 1221b, 1221c..., A fine reflecting material having a plurality of minute spherical glass beads arranged on the surface may be used.
図１５に示すように、表示器１１の表示画素Ｐ１からの光束Ｌ１は、その一部が、たとえば部分反射ミラー１２１２ｂによって反射されて、コーナーキューブ１２２１ｂに入射し、コーナーキューブ１２２１ｂによって再帰性反射される。この再帰性反射された光束は、部分反射ミラー１２１２ｂを透過して、実像を形成する。
この状態から、駆動部１２１３ａ、１２１３ｂ、１２１３ｃ…が対応する部分反射ミラー１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ…を駆動角度±φ３または±φ４だけ傾斜駆動させると実像がその駆動角度に応じてＸ方向またはＹ方向に移動する。
As shown in FIG. 15, a part of the light beam L1 from the display pixel P1 of the display unit 11 is reflected by, for example, the partial reflection mirror 1212b, enters the corner cube 1221b, and is retroreflected by the corner cube 1221b. The The retroreflected light beam passes through the partial reflection mirror 1212b to form a real image.
When the partial reflection mirrors 1212a, 1212b, 1212c,... Corresponding to the drive units 1213a, 1213b, 1213c,... Move to.
この第２の実施の形態の変形例２では、コーナーキューブ１２２１ａ、１２２１ｂ、１２２１ｃ…は、部分反射ミラー１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ…で反射した光束を再帰性反射させた。その代わりに、コーナーキューブ１２２１ａ、１２２１ｂ、１２２１ｃ…は、部分反射ミラー１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｃ…を透過した光束を再帰性反射させるように配置しても良い。
In the second modification of the second embodiment, the corner cubes 1221a, 1221b, 1221c... Recursively reflect the light beams reflected by the partial reflection mirrors 1212a, 1212b, 1212c. Instead, the corner cubes 1221a, 1221b, 1221c,... May be arranged so as to retroreflect the light beams transmitted through the partial reflection mirrors 1212a, 1212b, 1212c,.
第２の実施の形態の変形例２では、表示器１１から出射される光束を結像する再帰性反射部１２２０上に、複数の部分反射ミラー１２１２で構成され、表示器１１から出射される光束の方向を駆動部１２１３によって変化させる部分反射部１２１０を設置した。これにより、部分反射ミラー１２１２を傾斜させるだけで空中像３０の位置を移動することができる。そのため、空中像３０を移動させるための大掛かりな機構を必要とせず、光学系１２Ａの大型化を抑制し、表示装置１の小型化に寄与する。
また、第２の実施の形態の変形例２においても、図６に示す第１の実施の形態の変形例１と同様に、光学系１２Ａの大きさを、表示器１１の表示面よりも大きくしても良い。この場合、第２の実施の形態の変形例２では、ユーザは空中像３０の全体を同時に視認することができる。
In the second modification of the second embodiment, the light beam emitted from the display unit 11 is composed of a plurality of partial reflection mirrors 1212 on the retroreflecting unit 1220 that forms an image of the light beam emitted from the display unit 11. The partial reflection part 1210 which changes the direction of this by the drive part 1213 was installed. Thereby, the position of the aerial image 30 can be moved only by tilting the partial reflection mirror 1212. Therefore, a large-scale mechanism for moving the aerial image 30 is not required, and the increase in size of the optical system 12A is suppressed, contributing to the reduction in size of the display device 1.
Also in the second modification of the second embodiment, the size of the optical system 12A is larger than the display surface of the display 11 as in the first modification of the first embodiment shown in FIG. You may do it. In this case, in the second modification of the second embodiment, the user can visually recognize the entire aerial image 30 at the same time.
なお、上述した変形例２では、部分反射ミラー１２１２を駆動角度±φ３または±φ４、または駆動角度±φ３および±φ４で駆動可能な構成を用いて説明したが、この例に限定されず部分反射ミラー１２１２を傾斜駆動しなくても良い。この場合、部分反射部１２１０は図１５に示す駆動部１２１３を備えず、部分反射ミラー１２１２の第１辺１２１２ａが再帰性反射部１２２０に直接取り付けられた構造であっても良い。
また、部分反射部１２１０が再帰性反射部１２２０に直接取り付けられるものに限定されず、部分反射部１２１０と再帰性反射部１２２０とが他の部材を介して間接的に取り付けられても良い。この場合、他の部材としては、たとえばアルミニウム等の熱吸収性を有する部材を設けることができる。これにより、部分反射ミラー１２１２を駆動させることにより発生する熱を除去することができる。
In the second modification described above, the partial reflection mirror 1212 has been described using a configuration capable of driving at the drive angles ± φ3 or ± φ4, or at the drive angles ± φ3 and ± φ4. The mirror 1212 may not be tilted. In this case, the partial reflection unit 1210 may have a structure in which the first side 1212a of the partial reflection mirror 1212 is directly attached to the retroreflection unit 1220 without including the drive unit 1213 shown in FIG.
Moreover, the partial reflection part 1210 is not limited to what is directly attached to the retroreflection part 1220, The partial reflection part 1210 and the retroreflection part 1220 may be indirectly attached via another member. In this case, as another member, a member having heat absorbability such as aluminum can be provided. Thereby, heat generated by driving the partial reflection mirror 1212 can be removed.
（第２の実施の形態の変形例３）
第２の実施の形態と、その変形例１および２では、光学系１２Ａが複数の微細な部分反射ミラー１２１２を有する部分反射部１２１０を有した。これに対して、変形例３では、部分反射部１２１０に代えて、複数の微細な偏光ビームスプリッター（以下、ＰＢＳと呼ぶ）を有する偏光ビームスプリッター部（以下、ＰＢＳ部と呼ぶ）を設ける。以下、第２の実施の形態と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第２の実施の形態にて説明した内容を適用することができる。
(Modification 3 of the second embodiment)
In the second embodiment and its modifications 1 and 2, the optical system 12A has a partial reflection portion 1210 having a plurality of fine partial reflection mirrors 1212. On the other hand, in Modification 3, instead of the partial reflection unit 1210, a polarization beam splitter unit (hereinafter referred to as a PBS unit) having a plurality of fine polarization beam splitters (hereinafter referred to as PBS units) is provided. Hereinafter, differences from the second embodiment will be mainly described. The contents described in the second embodiment can be applied to points that are not particularly described.
図１６に変形例３における光学系１２ＡのＺＸ平面での断面図を示す。なお、図１６は通常状態の光学系１２Ａの断面を示す。光学系１２Ａは、再帰性反射部１２２０とＰＢＳ部１２３０と１／４位相板（以下、λ／４位相板と呼ぶ）１２４０とを有する。再帰性反射部１２２０は、第２の実施の形態およびその変形例１、２と同様の構造を有し、表示器１１から出射された光を結像させる、すなわち空中像３０を形成する機能を有する。ＰＢＳ部１２３０は、Ｚ方向に対して所定の角度（たとえば４５°）の傾きを有して配置され、空中像３０が形成される位置を移動させる機能を有する。
FIG. 16 is a sectional view of the optical system 12A in Modification 3 on the ZX plane. FIG. 16 shows a cross section of the optical system 12A in a normal state. The optical system 12A includes a retroreflecting unit 1220, a PBS unit 1230, and a ¼ phase plate (hereinafter referred to as a λ / 4 phase plate) 1240. The retroreflecting unit 1220 has the same structure as that of the second embodiment and its modifications 1 and 2, and has a function of forming an image of the light emitted from the display 11, that is, forming an aerial image 30. Have. The PBS unit 1230 is arranged with an inclination of a predetermined angle (for example, 45 °) with respect to the Z direction, and has a function of moving a position where the aerial image 30 is formed.
ＰＢＳ部１２３０は、設置部１２３１に設けられた複数の微細なＰＢＳ１２３２と、複数のＰＢＳ１２３２ごとに設けられＰＢＳ１２３２を駆動する駆動部１２３３とを有する。ＰＢＳ１２３２と駆動部１２３３とは、第２の実施の形態における部分反射ミラー１２１２および駆動部１２１３に適用可能な配置ピッチと同様の配置ピッチを適用して、設置部１２３１上に複数配置される。
The PBS unit 1230 includes a plurality of fine PBSs 1232 provided in the installation unit 1231 and a driving unit 1233 provided for each of the plurality of PBSs 1232 to drive the PBS 1232. A plurality of PBSs 1232 and drive units 1233 are arranged on the installation unit 1231 by applying an arrangement pitch similar to the arrangement pitch applicable to the partial reflection mirror 1212 and the drive unit 1213 in the second embodiment.
ＰＢＳ１２３２は、表示器１１が液晶装置等によって構成された場合に、表示器１１から出射された特定方向に偏光された光を透過し、他の方向に偏光された光を反射する。駆動部１２３３は、制御部２０の駆動制御部２１の制御に従って、ＰＢＳ１２３２を駆動して、設置部１２２１に対するＰＢＳ１２３２の駆動角度±θ１および±θ２を変更する。
なお、図１６では、再帰性反射部１２２０とＰＢＳ部１２３０とλ／４位相板１２４０とそれぞれ独立した別部材として示しているが、ＰＢＳ部１２３０とλ／４位相板１２４０とを一体化して形成しても良い。
また、図１５に示す第２の実施の形態の変形例２で説明したように、一体化したＰＢＳ部１２３０とλ／４位相板１２４０とを、再帰性反射部１２２０に一体化するような構成であっても良い。
The PBS 1232 transmits light polarized in a specific direction emitted from the display 11 and reflects light polarized in other directions when the display 11 is configured by a liquid crystal device or the like. The drive unit 1233 drives the PBS 1232 according to the control of the drive control unit 21 of the control unit 20 to change the drive angles ± θ1 and ± θ2 of the PBS 1232 with respect to the installation unit 1221.
In FIG. 16, the retroreflecting portion 1220, the PBS portion 1230, and the λ / 4 phase plate 1240 are shown as separate members, but the PBS portion 1230 and the λ / 4 phase plate 1240 are integrally formed. You may do it.
Further, as described in the second modification of the second embodiment shown in FIG. 15, the integrated PBS unit 1230 and the λ / 4 phase plate 1240 are integrated with the retroreflecting unit 1220. It may be.
ＰＢＳ部１２３０の構造は、図１２に示す第２の実施の形態の部分反射部１２１０の構成と同様の構造を有する。すなわち、駆動部１２３３は４つの駆動部位を有し、一対の駆動部と、残りの一対の駆動部位とにより、ＰＢＳ１２３２をＱ軸またはＰ軸に対して角度±θ１または±θ２、またはＱ軸およびＰ軸に対して角度±θ１および±θ２で駆動させる。なお、駆動制御部２１から印加される電圧が増加すると、駆動角度θ１とθ２とも増加する。なお、図１４に示す第２の実施の形態の変形例１の構造を適用しても良い。
The structure of the PBS unit 1230 has the same structure as the configuration of the partial reflection unit 1210 of the second embodiment shown in FIG. That is, the drive unit 1233 has four drive parts, and the PBS 1232 is angled with respect to the Q axis or the P axis by ± θ1 or ± θ2, or the Q axis and the pair of drive parts and the remaining pair of drive parts. Drives at an angle ± θ1 and ± θ2 with respect to the P-axis. As the voltage applied from the drive control unit 21 increases, both the drive angles θ1 and θ2 increase. In addition, you may apply the structure of the modification 1 of 2nd Embodiment shown in FIG.
＜光学系１２Ａによる空中像３０の形成＞
図１６を参照して、変形例３の光学系１２Ａによる空中像３０の形成について説明する。以下、表示器１１を構成する複数の表示画素のうち、表示画素Ｐ１から出射した光束を用いて説明を行う。また、表示器１１からはＰ偏光の光が出射され、ＰＢＳ１２３２はＰ偏光の光を透過する場合を例に挙げる。
<Formation of Aerial Image 30 by Optical System 12A>
With reference to FIG. 16, formation of the aerial image 30 by the optical system 12A of the modification 3 is demonstrated. Hereinafter, among the plurality of display pixels constituting the display device 11, description will be made using a light beam emitted from the display pixel P <b> 1. Further, a case where P-polarized light is emitted from the display 11 and the PBS 1232 transmits P-polarized light will be described as an example.
表示画素Ｐ１から出射したＰ偏光の光束は、ＰＢＳ１２３２を透過した後にλ／４位相板１２４０を透過して再帰性反射部１２２０によって再帰性反射する。再帰性反射された光束Ｌ１は、再びλ／４位相板１２４０を通過すると、Ｓ偏光の光束に変換されてＰＢＳ部１２３０に入射する。Ｓ偏光の光束は、ＰＢＳ部１２３０によって反射されて、実像Ｐ１１を形成する。表示器１１の表示画素Ｐ１以外の表示画素からのＰ偏光の光束も、表示画素Ｐ１からのＰ偏光の光束と同様にして、実像すなわち空中像３０を形成する。
The P-polarized light beam emitted from the display pixel P1 passes through the PBS 1232, then passes through the λ / 4 phase plate 1240, and is retroreflected by the retroreflecting unit 1220. When the retroreflected light beam L1 passes through the λ / 4 phase plate 1240 again, it is converted into an S-polarized light beam and enters the PBS unit 1230. The S-polarized light beam is reflected by the PBS unit 1230 to form a real image P11. A P-polarized light beam from display pixels other than the display pixel P1 of the display 11 also forms a real image, that is, an aerial image 30, in the same manner as the P-polarized light beam from the display pixel P1.
動作状態の場合には、ＰＢＳ１２３２が駆動部１２３３によって駆動角度±θ１または±θ２、または駆動角度±θ１および±θ２にて駆動することにより、ＰＢＳ１２３２とＺ方向とがなす角度が変更される。これによりＰＢＳ１２３２で反射されるＳ偏光の光束の方向が駆動角度±θ１または±θ２、または駆動角度±θ１および±θ２に応じて変化する。これにより、ＰＢＳ１２３２の駆動角度±θ１または±θ２、または駆動角度±θ１および±θ２に応じて通常状態のときに結像する位置から変位した位置で結像する。したがって、空中像３０は、駆動角度±θ１または±θ２に応じてＸ方向またはＹ方向に変位した位置、または駆動角度±θ１および±θ２に応じてＸ方向およびＹ方向に移動する。
なお、上述の説明では、表示器１１の表示画素からはＰ偏光の光束が出射するとしたが、表示器１１の表示画素から例えば楕円偏光の光束が出射される場合には、この表示器１１とＰＢＳ部１２３０との間に、λ／４位相板およびλ／２位相板と、または直線偏光子を挿入して、楕円偏光をＰ偏光に変換すれば良い。
In the operation state, the PBS 1232 is driven by the drive unit 1233 at the drive angle ± θ1 or ± θ2, or the drive angles ± θ1 and ± θ2, so that the angle formed by the PBS 1232 and the Z direction is changed. As a result, the direction of the S-polarized light beam reflected by the PBS 1232 changes according to the drive angles ± θ1 or ± θ2 or the drive angles ± θ1 and ± θ2. As a result, an image is formed at a position displaced from the image forming position in the normal state in accordance with the drive angle ± θ1 or ± θ2 or the drive angles ± θ1 and ± θ2 of the PBS 1232. Therefore, the aerial image 30 moves in the X direction and the Y direction according to the positions displaced in the X direction or the Y direction according to the drive angles ± θ1 or ± θ2 or according to the drive angles ± θ1 and ± θ2.
In the above description, a P-polarized light beam is emitted from the display pixel of the display unit 11. However, when an elliptically-polarized light beam is emitted from the display pixel of the display unit 11, for example, A λ / 4 phase plate and a λ / 2 phase plate or a linear polarizer may be inserted between the PBS unit 1230 and the elliptically polarized light may be converted to P polarized light.
第２の実施の形態の変形例３では、複数のＰＢＳ１２３２を駆動して表示器１１から出射した光束が結像する位置を移動させるので、第２の実施の形態の場合と同様に、空中像３０が形成される位置を移動させることができる。
また、第２の実施の形態の変形例３では、ＰＢＳ１２３２とλ／４位相板１２４０とによって、光損失を理想的にはゼロにすることができるため、光利用効率を向上させることができる。また、再帰性反射部１２２０の光損失も小さいので、光学系１２Ａ全体として光利用効率を向上させることができる。
In the third modification of the second embodiment, a plurality of PBSs 1232 are driven to move the position where the light beam emitted from the display 11 is imaged, so that the aerial image is the same as in the second embodiment. The position where 30 is formed can be moved.
In the third modification of the second embodiment, the optical loss can be ideally zeroed by the PBS 1232 and the λ / 4 phase plate 1240, so that the light utilization efficiency can be improved. In addition, since the light loss of the retroreflecting unit 1220 is small, the light utilization efficiency can be improved as the entire optical system 12A.
また、第２の実施の形態の変形例３においても、図６に示す第１の実施の形態の変形例１と同様に、光学系１２Ａの大きさを、表示器１１の表示面よりも大きくしても良い。この場合、第２の実施の形態の変形例３では、ユーザは空中像３０の全体を同時に視認することができる。
Also in the third modification of the second embodiment, similarly to the first modification of the first embodiment shown in FIG. 6, the size of the optical system 12A is larger than the display surface of the display 11. You may do it. In this case, in Modification 3 of the second embodiment, the user can visually recognize the entire aerial image 30 at the same time.
（第２の実施の形態の変形例４）
第２の実施の形態と、その変形例１および２では、光学系１２Ａは複数の微細な部分反射ミラー１２１２を有する部分反射部１２１０を有し、変形例３では光学系１２Ａは複数の微細なＰＢＳ１２３２を有した。これに対して、変形例４では、光学系１２Ａは、複数の微細なシャッターを有するシャッター部を有する。以下、第２の実施の形態と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第２の実施の形態にて説明した内容を適用することができる。
(Modification 4 of the second embodiment)
In the second embodiment and its modifications 1 and 2, the optical system 12A has a partial reflection portion 1210 having a plurality of fine partial reflection mirrors 1212. In the modification 3, the optical system 12A has a plurality of fine PBS1232. On the other hand, in the modified example 4, the optical system 12A includes a shutter unit having a plurality of fine shutters. Hereinafter, differences from the second embodiment will be mainly described. The contents described in the second embodiment can be applied to points that are not particularly described.
図１７に第２の実施の形態の変形例４における光学系１２ＡのＺＸ平面での断面図を示す。なお、図１７は通常状態の光学系１２Ａの断面を示す。光学系１２Ａは、再帰性反射部１２２０とシャッター部１２５０とを有する。再帰性反射部１２２０は、第２の実施の形態およびその変形例１〜３と同様の構造を有し、空中像３０を形成する機能を有する。シャッター部１２５０は、Ｚ方向に対して所定の角度（たとえば４５°）の傾きを有して配置され、空中像３０が形成される位置を移動する機能を有する。
FIG. 17 is a cross-sectional view of the optical system 12A in the ZX plane according to Modification 4 of the second embodiment. FIG. 17 shows a cross section of the optical system 12A in a normal state. The optical system 12A includes a retroreflecting unit 1220 and a shutter unit 1250. The retroreflecting unit 1220 has the same structure as that of the second embodiment and the first to third modifications thereof, and has a function of forming the aerial image 30. The shutter unit 1250 is disposed with an inclination of a predetermined angle (for example, 45 °) with respect to the Z direction, and has a function of moving a position where the aerial image 30 is formed.
シャッター部１２５０は、設置部１２５１に設けられた複数の微細なシャッター１２５２と、複数のシャッター１２５２ごとに設けられシャッター１２５２を駆動する駆動部１２５３とを有する。シャッター１２５２と駆動部１２５３とは、第２の実施の形態における部分反射ミラー１２１２および駆動部１２１３に適用可能な配置ピッチと同様の配置ピッチを適用して、複数配置される。
The shutter unit 1250 includes a plurality of fine shutters 1252 provided in the installation unit 1251 and a driving unit 1253 provided for each of the plurality of shutters 1252 to drive the shutter 1252. A plurality of shutters 1252 and driving units 1253 are arranged by applying an arrangement pitch similar to the arrangement pitch applicable to the partial reflection mirror 1212 and the driving unit 1213 in the second embodiment.
シャッター１２５２は、たとえばＭＥＭＳの技術に基づいた構造を有する。微細なシャッター１２５２は、シャッター開放の時入射光束を透過させ、シャッター閉成の時、入射光束を遮光する。また、微細なシャッター１２５２は、再帰性反射部１２２０側の面に、光を反射する反射膜がコーティングされており、シャッター閉ざされている時に、再帰性反射部１２２０によって再帰性反射された光束を反射する。シャッター１２５２は、制御部２０からの駆動信号に従って、短い時間間隔で開閉動作が繰り返し行われる。
The shutter 1252 has a structure based on, for example, MEMS technology. The fine shutter 1252 transmits the incident light beam when the shutter is opened, and blocks the incident light beam when the shutter is closed. In addition, the fine shutter 1252 is coated with a reflective film that reflects light on the surface of the retroreflecting unit 1220 side. reflect. The shutter 1252 is repeatedly opened and closed at short time intervals in accordance with a drive signal from the control unit 20.
シャッター部１２５０の構造は、図１１に示す第２の実施の形態の部分反射部１２１０の構造と同様の構造を有する。すなわち、駆動部１２５３は４つの駆動部位を有し、一対の駆動部と、残りの一対の駆動部位とにより、シャッター１２５２をＱ軸およびＰ軸に対して角度±θ１および±θ２で駆動させる。なお、駆動制御部２１から印加される電圧が増加すると、駆動角度θ１、θ２も増加する。
なお、図１４に示す第２の実施の形態の変形例１の構造を適用しても良い。
The structure of the shutter unit 1250 has the same structure as that of the partial reflection unit 1210 of the second embodiment shown in FIG. That is, the drive unit 1253 has four drive parts, and the shutter 1252 is driven at angles ± θ1 and ± θ2 with respect to the Q axis and the P axis by the pair of drive parts and the remaining pair of drive parts. Note that when the voltage applied from the drive control unit 21 increases, the drive angles θ1 and θ2 also increase.
In addition, you may apply the structure of the modification 1 of 2nd Embodiment shown in FIG.
＜光学系１２Ａによる空中像３０の形成＞
図１７を参照して、変形例４の光学系１２Ａによる空中像３０の形成について説明する。以下、表示器１１を構成する複数の表示画素のうち、表示画素Ｐ１から出射した光の光路を用いて説明を行う。
<Formation of Aerial Image 30 by Optical System 12A>
With reference to FIG. 17, formation of the aerial image 30 by the optical system 12A of the modification 4 is demonstrated. Hereinafter, the description will be made using the optical path of the light emitted from the display pixel P <b> 1 among the plurality of display pixels constituting the display 11.
表示器１１の表示画素Ｐ１から出射した光束Ｌ１は、シャッター部１２５０に入射し、開放状態のシャッター１２５２の開口を通過して再帰性反射部１２２０にて再帰性反射される。再帰性反射された光束は、シャッター部１２５０に入射する。このシャッター部１２５０に入射した光束は、シャッター１２５２が閉ざされている時に、シャッター１２５２の反射膜によって反射されて、実像Ｐ１１を形成する。
表示器１１の表示画素Ｐ１以外の表示画素からの光束も、表示画素Ｐ１からの光束と同様にして、実像すなわち空中像３０を形成する。この空中像３０は、シャッター部１２５０の反射膜に関して表示器１１に表示された画像と共役な位置に形成される。
The light beam L1 emitted from the display pixel P1 of the display 11 enters the shutter unit 1250, passes through the opening of the shutter 1252 in the open state, and is retroreflected by the retroreflecting unit 1220. The retroreflected light beam enters the shutter unit 1250. The light beam incident on the shutter unit 1250 is reflected by the reflective film of the shutter 1252 when the shutter 1252 is closed, thereby forming a real image P11.
Light beams from display pixels other than the display pixel P1 of the display 11 also form a real image, that is, an aerial image 30, in the same manner as the light beams from the display pixel P1. The aerial image 30 is formed at a position conjugate with the image displayed on the display 11 with respect to the reflective film of the shutter unit 1250.
動作状態の場合には、シャッター１２５２が駆動部１２５３によって駆動角度±θ１または±θ２、または駆動角度±θ１および±θ２にて駆動することにより、シャッター１２５２の反射膜とＺ方向とがなす角が変更される。これによりシャッター１２５２の反射膜で反射される光束の方向が駆動角度±θ１または±θ２、または駆動角度±θ１および±θ２に応じて変化する。したがって、表示器１１に表示された画像の空中像３０は、シャッター１２５２の反射膜の駆動角度±θ１または±θ２に応じてＸ方向またはＹ方向に移動し、駆動角度±θ１および±θ２に応じてＸ方向およびＹ方向に移動する。
In the operation state, the shutter 1252 is driven by the drive unit 1253 at the drive angle ± θ1 or ± θ2, or the drive angles ± θ1 and ± θ2, so that the angle formed between the reflective film of the shutter 1252 and the Z direction is increased. Be changed. As a result, the direction of the light beam reflected by the reflective film of the shutter 1252 changes according to the drive angles ± θ1 or ± θ2 or the drive angles ± θ1 and ± θ2. Therefore, the aerial image 30 of the image displayed on the display 11 moves in the X direction or the Y direction according to the driving angle ± θ1 or ± θ2 of the reflection film of the shutter 1252, and according to the driving angles ± θ1 and ± θ2. Move in the X and Y directions.
第２の実施の形態の変形例４では、複数のシャッター１２５２を駆動角度で駆動することにより、シャッター１２５２が閉ざされている時に反射膜で反射される光束の方向を移動させる。これにより、第２の実施の形態とその変形例１〜３の場合と同様に、空中像３０が形成される位置を移動させることができる。
また、第２の実施の形態の変形例４では、ＭＥＭＳ構造のシャッター１２５２のように製造が比較的容易な部材を用いて、空中像３０が形成される位置を移動させることができる。
In the fourth modification of the second embodiment, by driving the plurality of shutters 1252 at the driving angle, the direction of the light beam reflected by the reflection film is moved when the shutter 1252 is closed. Thereby, the position where the aerial image 30 is formed can be moved as in the case of the second embodiment and the first to third modifications thereof.
In the fourth modification of the second embodiment, the position where the aerial image 30 is formed can be moved using a member that is relatively easy to manufacture, such as the shutter 1252 having a MEMS structure.
また、第２の実施の形態の変形例４においても、図６に示す第１の実施の形態の変形例１と同様に、光学系１２Ａの大きさを、表示器１１の表示面よりも大きくしても良い。この場合、第２の実施の形態の変形例３では、ユーザは空中像３０の全体を同時に視認することができる。
Also in the fourth modification of the second embodiment, the size of the optical system 12A is made larger than the display surface of the display 11 as in the first modification of the first embodiment shown in FIG. You may do it. In this case, in Modification 3 of the second embodiment, the user can visually recognize the entire aerial image 30 at the same time.
上述した第２の実施の形態とその変形例１〜４では、図１１、図１３、図１５、図１６、図１７等に示すように、表示器１１と光学系１２ＡとのＸ方向の距離は、表示器１１と光学系１２Ａとが設けられた表示装置１の大きさに依存するものとなる。これに対して、表示器１１と光学系１２Ａとを、例えば別体とすることにより、表示器１１と光学系１２Ａとの距離、即ちＸ方向の距離を離しても良い。例えば、室内の机等に表示器１１を載置し、光学系１２Ａを壁等に取り付けることにより、表示器１１と光学系１２Ａとの距離を離すことができる。この場合、表示器１１から出射した光束は大きく広がって光学系１２Ａに入射して、第２の実施の形態とその変形例１〜４にて説明したようにして、空中像３０が形成される。
上記の構成により、第２の実施の形態とその変形例１〜４では、表示器１１に表示した画像よりも大きな空中像３０を形成することができる。
In the second embodiment described above and the first to fourth modifications thereof, as shown in FIGS. 11, 13, 15, 16, 17, etc., the distance in the X direction between the display 11 and the optical system 12A. Depends on the size of the display device 1 provided with the display 11 and the optical system 12A. On the other hand, the display 11 and the optical system 12A may be separated, for example, so that the distance between the display 11 and the optical system 12A, that is, the distance in the X direction may be increased. For example, the distance between the display 11 and the optical system 12A can be increased by placing the display 11 on an indoor desk or the like and attaching the optical system 12A to a wall or the like. In this case, the light beam emitted from the display 11 spreads greatly and enters the optical system 12A, and the aerial image 30 is formed as described in the second embodiment and its modifications 1 to 4. .
With the above configuration, the aerial image 30 larger than the image displayed on the display 11 can be formed in the second embodiment and the first to fourth modifications thereof.
−第３の実施の形態−
第１の実施の形態とその変形例１〜４、第２の実施の形態とその変形例１〜４では、表示器１１と共役な位置に等倍の空中像３０を形成するための構成について説明した。本実施の形態では、結像光学系１２や光学系１２Ａに対して離れた位置に拡大した空中像３０の形成させるための構成について説明する。なお、以下の説明では、図３に示す第１の実施の形態で説明した結像光学系１２に適用する例に挙げて説明するが、第１の実施の形態の変形例１〜４の結像光学系１２（図６〜図１０参照）や、第２の実施の形態とその変形例１〜４の光学系１２Ａ（図１１〜図１７参照）を用いる表示装置１についても適用することができる。
-Third embodiment-
In the first embodiment and its modified examples 1 to 4, and in the second embodiment and its modified examples 1 to 4, a configuration for forming an aerial image 30 of the same magnification at a position conjugate with the display 11 is shown. explained. In the present embodiment, a configuration for forming the aerial image 30 enlarged at a position distant from the imaging optical system 12 and the optical system 12A will be described. In the following description, an example applied to the imaging optical system 12 described in the first embodiment shown in FIG. 3 will be described. However, the first to fourth modifications of the first embodiment will be described. The present invention is also applicable to the display device 1 using the image optical system 12 (see FIGS. 6 to 10) and the optical system 12A (see FIGS. 11 to 17) of the second embodiment and its modifications 1 to 4. it can.
図１８は、第３の実施の形態における、表示器１１と結像光学系１２と光学系１３との配置を模式的に示すＺＸ平面の断面図である。表示器１１と結像光学系１２とについては、第１の実施の形態と同一である。光学系１３は、表示器１１と結像光学系１２との間の光路上に配置される。光学系１３は、たとえばフレネルレンズ等の凸レンズである。表示器１１から光学系１３までのＺ方向に沿った距離は、光学系１３の焦点距離以下である。光学系１３と表示器１１とがこの位置関係を有することにより、表示器１１に表示される画像の虚像Ｖが表示器１１の後ろ（Ｚ方向−側）に形成される。
FIG. 18 is a cross-sectional view of the ZX plane schematically showing the arrangement of the display 11, the imaging optical system 12, and the optical system 13 in the third embodiment. The display 11 and the imaging optical system 12 are the same as those in the first embodiment. The optical system 13 is disposed on the optical path between the display 11 and the imaging optical system 12. The optical system 13 is a convex lens such as a Fresnel lens. The distance along the Z direction from the display 11 to the optical system 13 is not more than the focal length of the optical system 13. Since the optical system 13 and the display device 11 have this positional relationship, a virtual image V of an image displayed on the display device 11 is formed behind the display device 11 (Z direction − side).
この虚像Ｖは、表示器１１の画像よりも拡大されている。この拡大された虚像Ｖは、結像光学系１２によって表示器１１の前方側（Ｚ方向＋側）に実像として結像される。こうして、結像光学系１２によって実像として形成された空中像３０の位置は、結像光学系１２に関して虚像Ｖの位置と対称な位置である。即ち、空中像３０と結像光学系１２との距離は、虚像Ｖと結像光学系１２との距離に等しい。また、空中像３０の大きさは、虚像Ｖの大きさと等しいので、表示器１１の画像よりも拡大されている。
This virtual image V is larger than the image on the display 11. The enlarged virtual image V is formed as a real image on the front side (Z direction + side) of the display 11 by the imaging optical system 12. Thus, the position of the aerial image 30 formed as a real image by the imaging optical system 12 is a position symmetrical to the position of the virtual image V with respect to the imaging optical system 12. That is, the distance between the aerial image 30 and the imaging optical system 12 is equal to the distance between the virtual image V and the imaging optical system 12. Further, since the size of the aerial image 30 is equal to the size of the virtual image V, the aerial image 30 is larger than the image of the display 11.
なお、虚像Ｖの位置および大きさは、表示器１１と光学系１３との間の距離に依存するので、表示器１１と光学系１３との間の距離を適宜設定することにより、虚像Ｖと結像光学系１２との距離を調節することができる。すなわち、表示器１１と光学系１３との間の距離を調節することにより、ユーザが所望する距離に所望の大きさの空中像３０を形成させることができる。これにより、表示器１１と結像光学系１２との間の距離を変えることなく、光学系１３の配置位置を調節することにより空中像３０を形成するＺ方向の位置を変更することができる。すなわち、表示装置１の全体を大型化することなく、結像光学系１２からＺ方向に離れた位置に空中像３０を形成させることができる。
ただし、図６を用いて上述したように、結像光学系１２よりも虚像Ｖが大きい場合には、ユーザは空中像３０の全体を視認することができなくなる。したがって、虚像Ｖが結像光学系１２よりも小さくなるように虚像Ｖの倍率を決定しても良い。
Note that the position and size of the virtual image V depend on the distance between the display 11 and the optical system 13, and therefore, by appropriately setting the distance between the display 11 and the optical system 13, the virtual image V and The distance from the imaging optical system 12 can be adjusted. That is, by adjusting the distance between the display 11 and the optical system 13, the aerial image 30 having a desired size can be formed at a distance desired by the user. Accordingly, the position in the Z direction where the aerial image 30 is formed can be changed by adjusting the arrangement position of the optical system 13 without changing the distance between the display 11 and the imaging optical system 12. That is, the aerial image 30 can be formed at a position away from the imaging optical system 12 in the Z direction without increasing the size of the entire display device 1.
However, as described above with reference to FIG. 6, when the virtual image V is larger than the imaging optical system 12, the user cannot visually recognize the entire aerial image 30. Therefore, the magnification of the virtual image V may be determined so that the virtual image V is smaller than the imaging optical system 12.
第３の実施の形態では、表示器１１と結像光学系１２との間に、表示器１１に表示される画像の倍率を大きくする光学系１３を備えるので、表示器１１と結像光学系１２との間の距離を大きくする必要がなく、表示装置１の小型化に寄与する。
また、第３の実施の形態では、光学系１３は、表示器１１から出射された光束の虚像Ｖを表示し、結像光学系１２は虚像Ｖを空中に結像させる。これにより、表示装置１の大きさを変えることなく、結像光学系１２からＺ方向に離れた位置に、表示器１１に表示された画像に対応する空中像３０を形成することが可能になる。
また、第３の実施の形態では、虚像Ｖの大きさを表示器１１よりも大きくできるので、表示器１１に表示される画像よりも大きな空中像３０を形成することができる。
また、第３の実施の形態では、光学系１３としてフレネルレンズを用いていることにより、Ｚ方向に薄型の表示装置１にすることができる。なお、光学系１３は回折格子、液晶ホログラム、液晶レンズ等により構成されても良い。なお、液晶レンズであれば、液晶の屈折率分布を制御部２０によって制御することにより、Ｚ方向に対する結像位置を変化させることができる。
In the third embodiment, since the optical system 13 for increasing the magnification of the image displayed on the display 11 is provided between the display 11 and the imaging optical system 12, the display 11 and the imaging optical system are provided. It is not necessary to increase the distance between the display device 12 and the display device 1.
In the third embodiment, the optical system 13 displays the virtual image V of the light beam emitted from the display unit 11, and the imaging optical system 12 forms the virtual image V in the air. Thereby, an aerial image 30 corresponding to the image displayed on the display 11 can be formed at a position away from the imaging optical system 12 in the Z direction without changing the size of the display device 1. .
In the third embodiment, since the size of the virtual image V can be made larger than that of the display device 11, an aerial image 30 larger than the image displayed on the display device 11 can be formed.
In the third embodiment, since the Fresnel lens is used as the optical system 13, the display device 1 that is thin in the Z direction can be obtained. The optical system 13 may be constituted by a diffraction grating, a liquid crystal hologram, a liquid crystal lens, or the like. In the case of a liquid crystal lens, the image forming position in the Z direction can be changed by controlling the refractive index distribution of the liquid crystal by the control unit 20.
−第４の実施の形態−
図面を参照しながら、第４の実施の形態に係る表示装置１について説明する。第４の実施の形態においては、本実施の形態の表示装置１がテレビに組み込まれた場合を一例に挙げて説明を行う。なお、本実施の形態の表示装置は、テレビに限られず、上述した第１の実施の形態で説明した各電子機器に組み込むことが可能である。
-Fourth embodiment-
A display device 1 according to a fourth embodiment will be described with reference to the drawings. In the fourth embodiment, the case where the display device 1 of the present embodiment is incorporated in a television will be described as an example. Note that the display device in this embodiment is not limited to a television set, and can be incorporated into each electronic device described in the above first embodiment.
第４の実施の形態では、ユーザが表示装置１を観察する位置に基づいて、空中像３０を形成する位置を決定し、決定した位置に空中像３０を形成するものである。
図１９は、第４の実施の形態の表示装置１の外観斜視図である。第４の実施の形態の表示装置１は、撮像装置（たとえばデジタルカメラ）５を備え、この撮像装置５は表示装置１の上面（Ｚ方向＋側の面）に配置される。また、表示装置１は、図３に示す第１の実施の形態と同様の結像光学系１２を有する。その他は図１に示す第１の実施の形態の表示装置１と同様である。なお、表示装置１は、図１１（ａ）、図１５、図１６、図１７に示す第２の実施の形態とその変形例１〜４で説明した光学系１２Ａを有しても良い。また、表示装置１は、図１８に示す第３の実施の形態と同様の光学系１３を備えても良い。
In the fourth embodiment, the position at which the aerial image 30 is formed is determined based on the position at which the user observes the display device 1, and the aerial image 30 is formed at the determined position.
FIG. 19 is an external perspective view of the display device 1 according to the fourth embodiment. The display device 1 according to the fourth embodiment includes an imaging device (for example, a digital camera) 5, and the imaging device 5 is disposed on the upper surface (surface in the Z direction + side) of the display device 1. Further, the display device 1 includes the same imaging optical system 12 as that in the first embodiment shown in FIG. Others are the same as those of the display device 1 according to the first embodiment shown in FIG. The display device 1 may include the optical system 12A described in the second embodiment shown in FIGS. 11A, 15, 16, and 17 and the first to fourth modifications thereof. Further, the display device 1 may include an optical system 13 similar to that of the third embodiment shown in FIG.
撮像装置５は、表示装置１を観察するユーザを撮像する。そのため、撮像装置５に装着するレンズとしては、表示装置１の周囲を広い範囲で撮像可能とするために広角レンズであることが好ましく、魚眼レンズであってもよい。また、複数（たとえば、２個）の撮像装置５を設けることにより、それぞれの撮像装置５の撮像範囲を繋ぎあわせて表示装置１の周囲を広範囲で撮像しても良い。また、複数の撮像装置５によって、撮像可能な範囲に配置された各物体の３次元的な位置の情報（物体までの距離情報）を示すデプスマップを取得しても良い。また、測距センサである赤外線照射装置等を備え、撮像装置５によって撮像可能な位置に配置された各物体の距離情報を取得しても良い。
The imaging device 5 images a user who observes the display device 1. Therefore, the lens attached to the imaging device 5 is preferably a wide-angle lens so that the periphery of the display device 1 can be imaged in a wide range, and may be a fish-eye lens. In addition, by providing a plurality of (for example, two) imaging devices 5, the imaging range of each imaging device 5 may be connected to image the periphery of the display device 1 over a wide range. Further, a depth map indicating information on the three-dimensional position (distance information to the object) of each object arranged in the imageable range may be acquired by the plurality of imaging devices 5. In addition, an infrared irradiation device that is a distance measuring sensor or the like may be provided, and distance information of each object arranged at a position where the imaging device 5 can capture an image may be acquired.
図２０は第４の実施の形態の表示装置１の主要部の構成を示すブロック図である。制御部２０は、撮像装置５により撮像された撮像データを解析して表示装置１を観察するユーザを検出する検出部２５と、検出部２５の検出結果に基づいて空中像３０を形成する位置を決定する決定部２６とを備える。他の構成は図２の第１の実施の形態のブロック図と同様に表される。即ち、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、結像光学系１２と、記憶部９とを示している。制御部２０は、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３と検出部２５と決定部２６とを備える。
なお、制御部２０は、表示用の制御部と、光学系の駆動部を駆動させるための光学部用の制御部と、検出用の制御部との３つを有しても良い。この場合、制御部２０では、表示用の制御部は表示器１１の内部に格納し、光学部用の制御部は結像光学系１２と一体化させ、検出部２５を撮像装置５の内容に格納しても良い。また、制御部２０は、１つの制御部で、表示器１１と結像光学系１２と検出部２５とを制御してもよく、表示器１１の内部に格納しても良いし、結像光学系１２と一体化させても良い。
FIG. 20 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of the display device 1 according to the fourth embodiment. The control unit 20 analyzes the imaging data captured by the imaging device 5 and detects a user who observes the display device 1, and the position where the aerial image 30 is formed based on the detection result of the detection unit 25. And a determination unit 26 for determination. Other configurations are expressed in the same manner as the block diagram of the first embodiment in FIG. That is, the control unit 20, the display 11 controlled by the control unit 20, the imaging optical system 12, and the storage unit 9 are illustrated. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, a detection unit 25, and a determination unit 26.
The control unit 20 may include three units: a display control unit, an optical unit control unit for driving an optical system drive unit, and a detection control unit. In this case, in the control unit 20, the display control unit is stored in the display 11, the optical unit control unit is integrated with the imaging optical system 12, and the detection unit 25 is included in the contents of the imaging device 5. It may be stored. The control unit 20 may control the display unit 11, the imaging optical system 12, and the detection unit 25 with a single control unit, may be stored in the display unit 11, or may be an imaging optical unit. It may be integrated with the system 12.
検出部２５は、撮像装置５により撮像された撮像データを用いて、公知の被写体検出処理等を行って、撮像データ上から人物、すなわち表示装置１を観察するユーザを検出する。検出部２５は、撮像データ上での人物の位置に基づいて、表示装置１に対するユーザの実際の位置を検出する。決定部２６は、検出部２５により検出されたユーザの実際の位置に基づいて、空中像３０を形成させる位置を決定する。たとえば、ユーザが表示装置１のＸ方向＋側に位置する場合には、決定部２６は、空中像３０をよりユーザの近い位置に形成させるために、空中像３０が形成される方向を表示装置１の中心からＸ方向＋側とする。
The detection unit 25 performs a known subject detection process using the imaging data captured by the imaging device 5 to detect a person, that is, a user who observes the display device 1 from the imaging data. The detection unit 25 detects the actual position of the user with respect to the display device 1 based on the position of the person on the imaging data. The determination unit 26 determines a position at which the aerial image 30 is formed based on the actual position of the user detected by the detection unit 25. For example, when the user is positioned on the X direction + side of the display device 1, the determination unit 26 displays the direction in which the aerial image 30 is formed in order to form the aerial image 30 closer to the user. From the center of 1 to the X direction + side.
なお、ユーザと表示装置１との位置関係に基づいて空中像３０を形成する方向を決定するものに限定されず、ユーザの視線の方向に空中像３０を形成しても良い。この場合、検出部２５は、撮像データ上で検出された人物の顔の方向を検出して視線の方向を検出する。たとえば、ユーザが表示装置１のＸ方向＋側に位置してＹ方向＋側に顔を向けている場合には、決定部２６は、空中像３０が形成される方向を表示装置１の中心からＹ方向＋側とする。
In addition, it is not limited to what determines the direction which forms the aerial image 30 based on the positional relationship of a user and the display apparatus 1, You may form the aerial image 30 in the direction of a user's eyes | visual_axis. In this case, the detection unit 25 detects the direction of the line of sight by detecting the direction of the face of the person detected on the imaging data. For example, when the user is located on the X direction + side of the display device 1 and faces his face in the Y direction + side, the determination unit 26 determines the direction in which the aerial image 30 is formed from the center of the display device 1. The Y direction is the + side.
決定部２６は、空中像３０を表示装置１の中心からどの程度離れた位置に形成させるか、すなわち空中像３０の移動量を決定する。この場合、決定部２６は、検出されたユーザが表示装置１から離れているほど移動量を大きくする。ユーザと表示装置１との間の距離は、撮像データ上で検出された人物の大きさに基づいて算出すれば良い。または、複数の撮像装置５によって取得したデプスマップや、測距センサによって取得した距離情報を利用しても良い。距離と移動量との関係の一例として、ユーザと表示装置１との間の距離がＸ方向＋側に５０ｃｍの場合には、表示装置１の表示器１１のＸ方向の長さの１０％を、空中像３０のＸ方向＋側への移動量とするものが挙げられる。ユーザと表示装置１との間の距離と空中像３０の位置、すなわち表示器１１の中心からの移動量とは、予め試験等を行って得られた結果に基づいて関連付けされたデータとして記憶部９に記憶される。決定部２６は、移動量を算出する際に、記憶部９に記憶されたデータを参照する。
The determination unit 26 determines how far the aerial image 30 is to be formed from the center of the display device 1, that is, the amount of movement of the aerial image 30. In this case, the determination unit 26 increases the movement amount as the detected user is away from the display device 1. What is necessary is just to calculate the distance between a user and the display apparatus 1 based on the magnitude | size of the person detected on imaging data. Alternatively, depth maps acquired by a plurality of imaging devices 5 and distance information acquired by distance measuring sensors may be used. As an example of the relationship between the distance and the movement amount, when the distance between the user and the display device 1 is 50 cm in the X direction + side, 10% of the length in the X direction of the display 11 of the display device 1 is And a moving amount of the aerial image 30 in the X direction + side. The distance between the user and the display device 1 and the position of the aerial image 30, that is, the amount of movement from the center of the display 11, is stored as data associated based on results obtained by conducting a test or the like in advance. 9 is stored. The determination unit 26 refers to the data stored in the storage unit 9 when calculating the movement amount.
駆動制御部２１は、決定部２６によって決定された空中像３０の形成方向と表示装置１の中心からの移動量とに基づいて、第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１と第２駆動ミラー４２１の駆動角度θ２とを算出する。駆動制御部２１は、算出した駆動角度θ１、θ２にて第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１とを駆動させるために、第１駆動部４１２と第２駆動部４２２とに電圧の印加を行う。この結果、空中像３０は、ユーザが表示装置１を観察する位置に基づいて、駆動角度θ１、θ２に応じて移動した位置に形成される。
なお、撮像装置５によって所定の周期ごとに生成された撮像データのそれぞれに対して制御部２０が上記の処理を行うことにより、ユーザが表示装置１の周囲を移動する場合であっても、ユーザの移動に応じて空中像３０を移動させて形成することができる。なお、所定の周期ごとに生成された撮像データのそれぞれに対して上記の処理をするものではなく、所定回数の撮像データが生成されるごとに制御部２０が上記の処理を行っても良い。
The drive control unit 21 determines the drive angle θ1 of the first imaging mirror 411 and the second drive mirror 421 based on the formation direction of the aerial image 30 determined by the determination unit 26 and the amount of movement from the center of the display device 1. The driving angle θ2 is calculated. The drive control unit 21 supplies voltage to the first drive unit 412 and the second drive unit 422 in order to drive the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 at the calculated drive angles θ1 and θ2. Apply. As a result, the aerial image 30 is formed at a position moved according to the drive angles θ <b> 1 and θ <b> 2 based on the position at which the user observes the display device 1.
Note that even when the user moves around the display device 1 by the control unit 20 performing the above-described processing on each of the imaging data generated by the imaging device 5 every predetermined cycle, the user The aerial image 30 can be moved and formed in accordance with the movement. Note that the above processing is not performed on each piece of imaging data generated every predetermined period, and the control unit 20 may perform the above processing every time a predetermined number of imaging data is generated.
なお、上述した説明では、ユーザと表示装置１との間の距離と移動量が記憶部９に記憶されているものとしたが、ユーザと表示装置１との間の距離と、第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１および第２結像ミラー４２１の駆動角度±θ２とが関連付けされたデータとして記憶部９に記憶されても良い。この場合、駆動制御部２１は、駆動角度±θ１や±θ２を算出する際に、検出された距離に基づいてデータを参照すれば良い。
または、ユーザと表示装置１との間の距離と、第１駆動部４１２への印加電圧および第２駆動部４２２への印加電圧とが関連付けされたデータとして記憶部９に記憶されても良い。この場合、駆動制御部２１は、検出された距離に基づいてデータを参照して、印加する電圧を決定すれば良い。
また、上述したデータを表示装置１が備える記憶部９に記憶するものとしたが、これに限定されず、表示装置１の外部の記憶装置に記憶しても良い。表示装置１と外部の記憶装置との間は有線または無線により直接的に、またはネットワーク等を介して間接的に接続されて、各種の情報やデータの送受信を行う。
In the above description, the distance and movement amount between the user and the display device 1 are stored in the storage unit 9, but the distance between the user and the display device 1 and the first image formation are also described. The drive angle ± θ1 of the mirror 411 and the drive angle ± θ2 of the second imaging mirror 421 may be stored in the storage unit 9 as data associated with each other. In this case, the drive control unit 21 may refer to the data based on the detected distance when calculating the drive angles ± θ1 and ± θ2.
Alternatively, the distance between the user and the display device 1 may be stored in the storage unit 9 as data in which the applied voltage to the first drive unit 412 and the applied voltage to the second drive unit 422 are associated with each other. In this case, the drive control part 21 should just determine the voltage to apply with reference to data based on the detected distance.
In addition, the above-described data is stored in the storage unit 9 included in the display device 1, but is not limited thereto, and may be stored in a storage device outside the display device 1. The display device 1 and an external storage device are connected directly by wire or wireless or indirectly through a network or the like to transmit and receive various types of information and data.
図２１のフローチャートを参照して、第４の実施の形態の表示装置１による空中像３０を形成するための動作について説明する。図２１に示す処理は、制御部２０でプログラムを実行して行われる。このプログラムは記憶部９に記憶されており、制御部２０により起動され、実行される。
ステップＳ１では、撮像装置５に撮像データを生成させてステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、制御部２０の検出部２５は、生成された撮像データ上から表示装置１を観察するユーザの有無を検出する処理を行って、ステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、ステップＳ２にてユーザが検出されたか否かを判定する。ユーザが検出された場合には、ステップＳ３が肯定判定されてステップＳ４へ進む。ユーザが検出されない場合には、ステップＳ３が否定判定されてステップＳ１へ戻る。
With reference to the flowchart of FIG. 21, the operation | movement for forming the aerial image 30 by the display apparatus 1 of 4th Embodiment is demonstrated. The process shown in FIG. 21 is performed by executing a program in the control unit 20. This program is stored in the storage unit 9 and is activated and executed by the control unit 20.
In step S1, the imaging device 5 is caused to generate imaging data, and the process proceeds to step S2. In step S2, the detection unit 25 of the control unit 20 performs a process of detecting the presence or absence of a user observing the display device 1 from the generated imaging data, and the process proceeds to step S3. In step S3, it is determined whether or not a user is detected in step S2. If a user is detected, an affirmative determination is made in step S3 and the process proceeds to step S4. If no user is detected, a negative determination is made in step S3 and the process returns to step S1.
ステップＳ４では、制御部２０の決定部２６は、撮像データ上で検出されたユーザの位置に基づいて、空中像３０を形成される位置を決定し、空中像３０の移動量を算出してステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、制御部２０の駆動制御部２１は、算出された移動量に基づいて、第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の少なくとも一方の駆動角度を算出し、傾斜駆動させてステップＳ６へ進む。これにより、空中像３０が、検出されたユーザの位置に応じて移動した位置に形成される。ステップＳ６では、空中像３０の形成を終了するか否かを判定する。空中像３０の形成を終了する場合には、ステップＳ６が肯定判定されて処理を終了する。空中像３０の形成を終了しない、即ちユーザが空中像３０の視認を続ける場合には、ステップＳ６が否定判定されてステップＳ１へ戻る。
In step S4, the determination unit 26 of the control unit 20 determines the position at which the aerial image 30 is formed based on the position of the user detected on the imaging data, calculates the amount of movement of the aerial image 30, and the step Proceed to S5. In step S5, the drive control unit 21 of the control unit 20 calculates the drive angle of at least one of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 based on the calculated movement amount, and drives the tilting drive. Proceed to step S6. Thereby, the aerial image 30 is formed at a position moved according to the detected position of the user. In step S6, it is determined whether or not the formation of the aerial image 30 is to be terminated. When the formation of the aerial image 30 is finished, an affirmative determination is made in step S6 and the process is finished. If the formation of the aerial image 30 is not completed, that is, if the user continues to view the aerial image 30, a negative determination is made in step S6 and the process returns to step S1.
なお、第４の実施の形態では、撮像装置５により撮像された撮像データを用いて表示装置１を観察するユーザを検出する構成としたが、この例に限定されない。たとえば、表示装置１の表面に複数の操作ボタンを設け、ユーザが何れかの操作ボタンを操作すると、制御部２０はその操作ボタンが操作された位置にユーザが存在すると判断し、ユーザの存在する方向に空中像３０を形成しても良い。または、表示装置１はマイク等の集音装置を備え、集音装置によって集音された音声データに基づいて、制御部２０は人物の話し声がする方向にユーザが存在すると判断し、空中像３０をその方向に形成させても良い。
In the fourth embodiment, the user who observes the display device 1 is detected using the imaging data captured by the imaging device 5, but the present invention is not limited to this example. For example, when a plurality of operation buttons are provided on the surface of the display device 1 and the user operates any one of the operation buttons, the control unit 20 determines that the user exists at the position where the operation button is operated, and the user exists. The aerial image 30 may be formed in the direction. Alternatively, the display device 1 includes a sound collecting device such as a microphone, and based on the sound data collected by the sound collecting device, the control unit 20 determines that the user is present in the direction in which the person speaks, and the aerial image 30. May be formed in that direction.
第４の実施の形態では、駆動制御部２１は、ユーザの位置またはユーザの視線方向に基づいて、第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１および第２結像ミラー４２１の駆動角度±θ２の少なくとも一方を決定する。これにより、ユーザが視認し易い位置に空中像３０を形成することができる。
In the fourth embodiment, the drive control unit 21 sets the drive angle ± θ1 of the first imaging mirror 411 and the drive angle ± θ2 of the second imaging mirror 421 based on the position of the user or the viewing direction of the user. Determine at least one. Thereby, the aerial image 30 can be formed at a position where the user can easily recognize.
（第４の実施の形態の変形例１）
第４の実施の形態においては、表示装置１を観察するユーザの位置に基づいて空中像３０を移動させるものであった。これに対して、第４の実施の形態の変形例１の表示装置１は、ユーザが所定のジェスチャーを行った場合、そのジェスチャーに従って空中像３０を移動させる。以下、第４の実施の形態と相違する点を主に詳細に説明を行う。特に説明を行わない点については、第４の実施の形態にて説明した内容を適用することができる。
(Modification 1 of the fourth embodiment)
In the fourth embodiment, the aerial image 30 is moved based on the position of the user observing the display device 1. In contrast, when the user performs a predetermined gesture, the display device 1 according to the first modification of the fourth embodiment moves the aerial image 30 according to the gesture. Hereinafter, points different from the fourth embodiment will be mainly described in detail. The contents described in the fourth embodiment can be applied to points that are not particularly described.
第４の実施の形態の変形例１の表示装置１は、図１９、図２０に示す第４の実施の形態と同様の構成を有する。即ち、表示装置１は、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、結像光学系１２と、記憶部９とを示している。制御部２０は、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３と検出部２５と決定部２６とを備える。検出部２５は、撮像装置５により生成された複数の撮像データを用いて、ユーザにより行われたジェスチャーを検出する。決定部２６は、検出されたジェスチャーに基づいて、空中像３０の移動方向や移動量を決定する。
The display device 1 according to the first modification of the fourth embodiment has the same configuration as that of the fourth embodiment shown in FIGS. That is, the display device 1 shows a control unit 20, a display 11 controlled by the control unit 20, an imaging optical system 12, and a storage unit 9. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, a detection unit 25, and a determination unit 26. The detection unit 25 detects a gesture made by the user using a plurality of imaging data generated by the imaging device 5. The determining unit 26 determines the moving direction and moving amount of the aerial image 30 based on the detected gesture.
表示装置１により形成された空中像３０を視認しているユーザが、空中像３０の位置を移動させたい場合には、予め決められた特定のジェスチャーを行う。予め決められた特定のジャスチャーとして、例えば、ユーザが視認している空中像３０の位置を右側（例えばＸ方向＋側）に移動させたい場合に、ユーザが手や腕を右方向（例えばＸ方向＋側）に振る動作や、ユーザが表示装置１の方向に向けて指や手を押し込んでから一定方向（Ｘ方向＋側）にはじくように移動するフリック動作や、指や手を一定方向（Ｘ方向＋側）になぞるように移動するスワイプ動作等がある。また、ユーザが視認している空中像３０を手前側（たとえばＹ方向＋側）に移動させたい場合に、ユーザが前に突き出した腕を手前に引くような動作や、手招きするような動作等がある。
When the user who is viewing the aerial image 30 formed by the display device 1 wants to move the position of the aerial image 30, a specific gesture determined in advance is performed. As a predetermined gesture, for example, when the user wants to move the position of the aerial image 30 visually recognized by the user to the right side (for example, the X direction + side), the user moves his hand or arm to the right side (for example, X (Flicking direction + side), flicking movement to move in a certain direction (X direction + side) after the user pushes the finger or hand toward the direction of the display device 1, or a certain direction of finger or hand There is a swipe operation that moves so as to trace in the (X direction + side). Further, when the aerial image 30 visually recognized by the user is to be moved to the front side (for example, the Y direction + side), an operation of pulling the arm protruding forward by the user, an operation of beckoning, etc. There is.
検出部２５は、撮像装置５により撮像された撮像データを用いて、撮像データ上でユーザが上記のジェスチャーを行ったか否かを検出する。検出部２５によりジェスチャーが行われたことが検出されると、決定部２６は、空中像３０を移動させる方向と移動量を決定する。この場合、決定部２６は、ユーザが手や腕を右方向（Ｘ方向＋側）に振るジェスチャーをした場合に、ユーザの手や腕が移動したＸ方向＋側を、空中像３０を移動させる方向として決定する。決定部２６は、空中像３０の移動量をジェスチャーの際に手や腕が移動した量に従って決定する。即ち、決定部２６は、ユーザが手や腕を振ったときの手や腕の移動量が小さい場合は空中像３０の移動量を小さくし、手や腕の移動量が大きい場合には空中像３０の移動量を大きくする。または、決定部２６は、空中像３０が形成されている位置から予め決められた移動量だけ離れた位置に移動させても良い。即ち、ユーザが行ったジェスチャーの大きさに拘わらず、空中像３０は一定の移動量で移動する。この場合、ユーザの所望する位置まで空中像３０が移動されない場合には、空中像３０が所望の位置に移動するまで、ユーザが同様のジャスチャーを繰り返し行う。
The detection unit 25 detects whether or not the user has performed the above-described gesture on the imaging data using the imaging data captured by the imaging device 5. When the detection unit 25 detects that a gesture has been performed, the determination unit 26 determines the direction and amount of movement of the aerial image 30. In this case, the determination unit 26 moves the aerial image 30 in the X direction + side in which the user's hand or arm has moved when the user performs a gesture of shaking the hand or arm in the right direction (X direction + side). Determine as direction. The determination unit 26 determines the amount of movement of the aerial image 30 according to the amount of movement of the hand or arm during the gesture. That is, the determination unit 26 reduces the movement amount of the aerial image 30 when the movement amount of the hand or arm when the user shakes the hand or arm is small, and determines the aerial image when the movement amount of the hand or arm is large. Increase the amount of movement of 30. Alternatively, the determination unit 26 may move the position away from the position where the aerial image 30 is formed by a predetermined amount of movement. That is, the aerial image 30 moves with a constant movement amount regardless of the size of the gesture performed by the user. In this case, when the aerial image 30 is not moved to the position desired by the user, the user repeatedly performs the same gesture until the aerial image 30 moves to the desired position.
駆動制御部２１は、決定部２６によって決定された空中像３０の移動方向と移動量とに基づいて、第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１および第２駆動ミラー４２１の駆動角度θ２の少なくとも一方を算出し、第１駆動部４１２および第２駆動部４２２の少なくとも一方に電圧の印加を行う。この結果、空中像３０は、ユーザが行うジェスチャーに基づいて、第１結像ミラー４１１の傾斜駆動および第２結像ミラー４２１の傾斜駆動の少なくとも一方に応じて移動した位置に形成される。
Based on the moving direction and the moving amount of the aerial image 30 determined by the determining unit 26, the drive control unit 21 is at least one of the driving angle θ1 of the first imaging mirror 411 and the driving angle θ2 of the second driving mirror 421. And a voltage is applied to at least one of the first driving unit 412 and the second driving unit 422. As a result, the aerial image 30 is formed at a position moved according to at least one of the tilt driving of the first imaging mirror 411 and the tilt driving of the second imaging mirror 421 based on the gesture performed by the user.
また、ジェスチャーとして、ユーザが、最初に、あたかも手で空中像３０をつかみ、次に、つかんだ空中像３０をユーザが所望する位置に移動し、最後に、つかんだ空中像３０を移動したい領域にて離す、という動作がある。この場合、決定部２６は、つかんだ空中像３０を離すジェスチャーが行われた位置を、空中像３０の新たな形成位置、即ち移動後の空中像３０の位置として決定する。なお、決定部２６は、つかんだ空中像３０を離すジェスチャーが行われた位置よりも移動方向に沿って所定距離だけ手前の位置や、所定距離だけ移動方向に沿って進んだ位置を、空中像３０の新たな形成位置として決定しても良い。また、つかんだ空中像３０を離すジェスチャーが行われた位置に拘わらず、空中像３０が形成されている位置から予め決められた移動量だけ移動させても良い。
In addition, as a gesture, the user first grasps the aerial image 30 with his hand, then moves the grasped aerial image 30 to a position desired by the user, and finally, an area where he / she wants to move the grasped aerial image 30 There is an action to release at. In this case, the determination unit 26 determines a position where the gesture for releasing the grasped aerial image 30 is performed as a new formation position of the aerial image 30, that is, a position of the aerial image 30 after the movement. Note that the determination unit 26 determines a position that is a predetermined distance along the moving direction from the position where the gesture for releasing the grasped aerial image 30 is performed, or a position that is advanced along the moving direction by a predetermined distance. You may determine as 30 new formation positions. Further, regardless of the position where the gesture for releasing the grasped aerial image 30 is performed, the aerial image 30 may be moved by a predetermined amount of movement from the position where the aerial image 30 is formed.
第４の実施の形態の変形例１の表示装置１による空中像３０を移動させるための動作について説明する。以下の説明では、第４の実施の形態にて説明した図２１のフローチャートに示す処理との相違点を主に説明を行う。制御部２０の検出部２５は、図２１のステップＳ２（撮像データを用いてユーザ検出）に代えて、ステップＳ１にて撮像装置５により生成された撮像データを用いてユーザにより行われた動作、例えば手や腕の移動する方向や移動量等を検出する。この場合、検出部２５は、撮像装置５により生成された複数の撮像データを用いて、ユーザにより行われた動作を検出する。制御部２０は、図２１のステップＳ３（ユーザの検出判定）に代えて、検出部２５により検出された動作が所定のジェスチャーであるか否かを判定する。所定のジェスチャーである場合には、制御部２０は、図２１のステップＳ４（空中像の移動量算出）〜ステップＳ６（終了判定）の各処理と同様の処理を行う。所定のジェスチャーではない場合には、制御部２０は、図２１のステップＳ１に戻って処理を実行する。
An operation for moving the aerial image 30 by the display device 1 according to the first modification of the fourth embodiment will be described. In the following description, differences from the processing shown in the flowchart of FIG. 21 described in the fourth embodiment will be mainly described. The detection unit 25 of the control unit 20 performs an operation performed by the user using the imaging data generated by the imaging device 5 in step S1, instead of step S2 (user detection using imaging data) in FIG. For example, the direction or amount of movement of the hand or arm is detected. In this case, the detection unit 25 detects an operation performed by the user using a plurality of imaging data generated by the imaging device 5. The control unit 20 determines whether or not the motion detected by the detection unit 25 is a predetermined gesture instead of step S3 (user detection determination) in FIG. In the case of a predetermined gesture, the control unit 20 performs the same processing as each processing from step S4 (aerial image movement amount calculation) to step S6 (end determination) in FIG. If the gesture is not a predetermined gesture, the control unit 20 returns to step S1 in FIG. 21 and executes the process.
第４の実施の形態の変形例１では、検出部２５によって検出された、ユーザが行ったジェスチャーに基づいて、決定部２６は空中像３０の位置を決定する。これにより、ユーザが所望する位置に空中像３０を形成させることができる。
In Modification 1 of the fourth embodiment, the determination unit 26 determines the position of the aerial image 30 based on the gesture made by the user detected by the detection unit 25. Thereby, the aerial image 30 can be formed at a position desired by the user.
なお、ユーザが上記のようなジェスチャーによる空中像３０を移動させる場合に、空中像３０に対して所定の距離となる位置まで接近していないときには、検出部２５はユーザが行った動作をジェスチャーとして検出しないようにしても良い。所定の距離としては、例えば、成人が腕を伸ばすと空中像３０の位置に到達する距離、即ち空中像３０が形成されている位置から３０ｃｍ〜４０ｃｍ程度等に設定しても良いし、ユーザが成人か子供かに応じて距離を変動させても良い。この場合、検出部２５は、撮像装置５により生成された撮像データ上で検出した人物の大きさに基づいて、ユーザが空中像３０から所定の距離内に存在するか否かを判定すれば良い。ユーザが所定の距離内に存在しない場合には、検出器２５は、ユーザがどのような動作を行ったとしてもジェスチャーとして検出しない。
In addition, when the user moves the aerial image 30 by the gesture as described above, if the user does not approach the position at a predetermined distance from the aerial image 30, the detection unit 25 uses the action performed by the user as a gesture. You may make it not detect. The predetermined distance may be set to, for example, a distance that reaches the position of the aerial image 30 when an adult stretches his arm, that is, about 30 cm to 40 cm from the position where the aerial image 30 is formed. The distance may be varied depending on whether it is an adult or a child. In this case, the detection unit 25 may determine whether or not the user exists within a predetermined distance from the aerial image 30 based on the size of the person detected on the imaging data generated by the imaging device 5. . When the user does not exist within the predetermined distance, the detector 25 does not detect as a gesture no matter what operation the user performs.
または、ユーザが空中像３０の形成されている位置付近に指や手を位置させることにより、あたかも空中像３０にタッチ（触れる）するような動作を行った場合に、空中像３０の位置を移動させることが可能になるようにしても良い。即ち、ユーザが空中像３０をタッチするような動作の後に、ジェスチャーを行うことにより、空中像３０を所望する位置に移動させるようにしても良い。この場合、検出部２５は、撮像装置５により生成された撮像データからユーザが空中像３０にタッチする動作を行ったことを検出しても良い。または、表示装置１が、例えば、公知の透明静電容量式パネル（以下、静電容量パネルと記載）等によって構成され操作検出器を有する場合には、静電容量パネルからの検出信号に基づいて、ユーザの指や手の位置が空中像３０の形成位置の近傍にあることを検出しても良い。
Alternatively, the user moves the position of the aerial image 30 when the user performs an operation such as touching (touching) the aerial image 30 by placing a finger or hand near the position where the aerial image 30 is formed. It may be possible to make it possible. That is, the aerial image 30 may be moved to a desired position by performing a gesture after the user touches the aerial image 30. In this case, the detection unit 25 may detect that the user has performed an operation of touching the aerial image 30 from the imaging data generated by the imaging device 5. Alternatively, when the display device 1 includes, for example, a known transparent capacitance type panel (hereinafter referred to as a capacitance panel) or the like and has an operation detector, based on a detection signal from the capacitance panel. Thus, it may be detected that the position of the user's finger or hand is in the vicinity of the formation position of the aerial image 30.
このようにすることで、第４の実施の形態の変形例１では、ユーザが空中像３０を移動させるためとは異なる目的で行った動作を、所定のジェスチャーと誤認して、ユーザが所望していないにも拘わらず空中像３０が移動してしまうことを防止できる。
また、ユーザが空中像３０を移動させるために上述したような所定のジェスチャーを行った後、ユーザが体の前で腕や指をクロスさせ「×」を作るジェスチャーを行ったことが検出部２５により検出されたときに、空中像３０の移動をキャンセルし、当初の位置に形成させ続けても良い。
By doing in this way, in the first modification of the fourth embodiment, the user performs the operation performed for a purpose different from that for moving the aerial image 30 as a predetermined gesture, and the user desires. In spite of this, it is possible to prevent the aerial image 30 from moving.
In addition, after the user performs a predetermined gesture as described above in order to move the aerial image 30, it is detected that the user has performed a gesture of crossing arms and fingers in front of the body to create “x”. May be canceled and may continue to be formed at the original position.
なお、以上の第４の実施の形態とその変形例１では、ユーザの位置やジェスチャーに基づいて、形成されている空中像３０の位置を移動させるものであったが、ユーザの位置やジェスチャーに基づいて、空中像３０の形成を開始させるものであっても良い。例えば、表示装置１をデジタルサイネージ等に組み込んだ場合に、ユーザが表示装置１に対して所定の位置、例えば５０ｃｍ離れた位置で立ち止まった場合に、空中像３０の形成を開始すれば良い。なお、上記の所定の位置は、表示装置１が設けられた場所等の環境に応じて異ならせると良い。また、表示装置１の前でユーザが、例えば体の前で手を振る等のジェスチャーを行った場合に空中像３０の形成を開始すれば良い。
また、検出部２５によって、撮像装置５により生成された撮像データからユーザが空中像３０にタッチする動作を行ったことを検出した場合、ユーザの操作に基づいて、制御部２０は表示器１１の表示を制御してもよい。一例としては、表示器１１に動画再生用のボタンの画像が表示され、空中にボタンの画像の空中像３０が表示されているとする。このような場合、ユーザが空中に表示されたボタンの画像をタッチするような操作を検出部２５によって検出した場合、ボタンの画像に対応する動画を再生するような制御を行う。このような制御を、制御部２０は行っても良い。なお、表示器１１に表示するボタンの画像は一例であり、適宜変更してもよい。
なお、撮像装置５により生成された撮像データからユーザが空中像３０にタッチする動作を行ったか否かの判断については、例えば、ユーザの手の位置が空中像３０が表示された位置とほぼ同じ場合に、空中像３０にタッチしたと制御部２０は判断してよい。
上記の限らず、ユーザの手の位置が空中像３０から±５ｃｍ以内であった場合に、同様に空中像３０にタッチしたと制御部２０は判断してもよい。この±５ｃｍは適宜変更してもよく、空中像３０付近での操作に限定したい場合には、±５ｃｍの幅よりも狭くしても良い。逆に、広い範囲で空中像３０を操作させたい場合には、±５ｃｍの幅より広くしても良い。
In the fourth embodiment and the modification example 1 described above, the position of the formed aerial image 30 is moved based on the position and gesture of the user. Based on this, the formation of the aerial image 30 may be started. For example, when the display device 1 is incorporated into a digital signage or the like, the formation of the aerial image 30 may be started when the user stops at a predetermined position, for example, 50 cm away from the display device 1. The predetermined position may be varied depending on the environment such as the place where the display device 1 is provided. Further, the formation of the aerial image 30 may be started when the user performs a gesture such as waving in front of the body in front of the display device 1.
Further, when the detection unit 25 detects that the user has performed an operation of touching the aerial image 30 from the imaging data generated by the imaging device 5, the control unit 20 controls the display 11 based on the user's operation. The display may be controlled. As an example, it is assumed that an image of a button for reproducing a moving image is displayed on the display device 11 and an aerial image 30 of the button image is displayed in the air. In such a case, when the detection unit 25 detects an operation in which the user touches the button image displayed in the air, control is performed to reproduce a moving image corresponding to the button image. The control unit 20 may perform such control. In addition, the image of the button displayed on the display 11 is an example, and may be changed as appropriate.
For example, the determination of whether or not the user has performed an operation of touching the aerial image 30 from the imaging data generated by the imaging device 5 is substantially the same as the position where the aerial image 30 is displayed. In this case, the control unit 20 may determine that the aerial image 30 is touched.
Not limited to the above, when the position of the user's hand is within ± 5 cm from the aerial image 30, the control unit 20 may similarly determine that the aerial image 30 has been touched. This ± 5 cm may be changed as appropriate. If it is desired to limit the operation to the vicinity of the aerial image 30, it may be narrower than the width of ± 5 cm. On the contrary, when the aerial image 30 is desired to be operated in a wide range, it may be wider than ± 5 cm.
−第５の実施の形態−
図面を参照しながら、第５の実施の形態に係る表示装置１について説明する。第５の実施の形態においては、本実施の形態の表示装置１がテレビに組み込まれた場合を一例に挙げて説明を行う。なお、本実施の形態の表示装置は、テレビに限らず、上述の第１の実施の形態で説明した各電子機器に組み込むことが可能である。
-Fifth embodiment-
A display device 1 according to a fifth embodiment will be described with reference to the drawings. In the fifth embodiment, the case where the display device 1 of the present embodiment is incorporated in a television will be described as an example. Note that the display device in this embodiment can be incorporated in each electronic device described in the above first embodiment.
第１の実施の形態とその変形例１〜４（図１〜図１０参照）や、第２の実施の形態とその変形例１〜４（図１１〜図１７参照）や、第３の実施の形態（図１８参照）や、第４の実施の形態とその変形例１（図１９〜図２１参照）では、結像光学系１２や光学系１２Ａにより、空中像３０が形成される位置をＸＹ平面で移動させる例について説明した。第５の実施の形態の表示装置１は、結像光学系１２の結像ミラーを傾斜させて空中像３０を表示器１１の位置と対称な位置からずれた位置に形成する場合に実像が不鮮明になることを防止するものである。なお、本明細書においては、一例として、表示器１１の表示画素のピッチよりも粗い実像が形成された場合に、その実像を不鮮明な実像と呼ぶこととする。
以下では、本実施の形態の具体的な構成を説明する前に、結像ミラーの傾斜と実像との関係について説明を行う。
The first embodiment and its modifications 1 to 4 (see FIGS. 1 to 10), the second embodiment and its modifications 1 to 4 (see FIGS. 11 to 17), and the third embodiment (See FIG. 18), and in the fourth embodiment and its modification 1 (see FIGS. 19 to 21), the position at which the aerial image 30 is formed by the imaging optical system 12 and the optical system 12A is determined. The example of moving on the XY plane has been described. In the display device 1 of the fifth embodiment, when the aerial image 30 is formed at a position shifted from a position symmetrical to the position of the display 11 by tilting the imaging mirror of the imaging optical system 12, the real image is unclear. It is to prevent becoming. In this specification, as an example, when a real image that is coarser than the pitch of the display pixels of the display 11 is formed, the real image is referred to as a blurred real image.
Hereinafter, the relationship between the tilt of the imaging mirror and the real image will be described before describing the specific configuration of the present embodiment.
＜結像ミラーの傾斜と実像との関係＞
図２２（ａ）は、結像光学系１２に傾斜駆動可能な第１結像ミラー４１１を動作状態として空中像３０を移動した場合に、空中像３０が不鮮明になることを模式的に説明する図である。図２２（ａ）において、複数の第１結像ミラー４１１が傾斜角度−θだけ傾けて設けられていると、表示器１１の表示画素Ｐ１からの光束のうち、表示画素Ｐ１に相対的に近い位置にある第１結像ミラー４１１で反射した光束は、理想的には実像Ｐ１１に集光する。しかし、表示画素Ｐ１から相対的に離れた遠い位置にある第１結像ミラー４１１で反射した光束Ｌは、実像Ｐ１１の位置に集光せず、ずれてしまう。即ち、第１結像ミラー４１１を傾けることによって収差が発生し、結像しない。また、複数の第１結像ミラー４１１の傾斜角度−θの大きさが増加するほど、収差が増大する。これによって、実像Ｐ１１の鮮明度が低下する。
<Relationship between tilt of imaging mirror and real image>
FIG. 22A schematically illustrates that the aerial image 30 becomes unclear when the aerial image 30 is moved with the first imaging mirror 411 that can be tilt-driven to the imaging optical system 12 in an operating state. FIG. In FIG. 22A, when the plurality of first imaging mirrors 411 are provided with an inclination angle −θ, the light flux from the display pixel P1 of the display 11 is relatively close to the display pixel P1. The light beam reflected by the first imaging mirror 411 at the position is ideally focused on the real image P11. However, the light beam L reflected by the first imaging mirror 411 located far away from the display pixel P1 is not condensed at the position of the real image P11 and is shifted. That is, when the first imaging mirror 411 is tilted, aberration occurs and no image is formed. In addition, the aberration increases as the inclination angle −θ of the plurality of first imaging mirrors 411 increases. As a result, the sharpness of the real image P11 decreases.
図２２（ｂ）は、表示器１１の表示画素Ｐ１から出射した複数の光束（以下、光束群ＬＧ１）を説明する図である。なお、図２２（ｂ）では、光束群ＬＧ１を主に示すことを目的として、第１光学部４１と第２光学部４２とを簡略化して示す。表示器１１の表示画素Ｐ１から出射した光束群ＬＧ１は、第１光学部４１と第２光学部４２とにより反射され、光束群ＬＧ１１となる。しかし、結像が見込まれる範囲Ｐ１２において、光束群ＬＧ１１は幅を有する光束であり、不鮮明な実像を形成する。これは、第１結像ミラー４１１が角度−θで傾いて配置されているためである。以下にその理由を説明する。
FIG. 22B is a diagram illustrating a plurality of light beams (hereinafter referred to as a light beam group LG1) emitted from the display pixel P1 of the display 11. In FIG. 22B, the first optical unit 41 and the second optical unit 42 are simplified for the purpose of mainly showing the light beam group LG1. The light beam group LG1 emitted from the display pixel P1 of the display unit 11 is reflected by the first optical unit 41 and the second optical unit 42 to become a light beam group LG11. However, in the range P12 in which image formation is expected, the light beam group LG11 is a light beam having a width, and forms an unclear real image. This is because the first imaging mirror 411 is disposed at an angle of −θ. The reason will be described below.
図２３を用いて第１結像ミラー４１１の傾きと実像の結像との関係を説明する。図２３は、表示器１１の表示画素Ｐ１と第１結像ミラー４１１と実像の結像位置との概念をＺＸ平面での断面を用いて模式的に示す図である。図２３（ａ）は第１結像ミラー４１１が角度−θ４で傾いて配置された例を示す断面図である。表示器１１の表示画素Ｐ１からの複数の光束Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４…のうち、光束Ｌ１が第１結像ミラー４１１ａに入射して反射され、光束Ｌ２が第１結像ミラー４１１ｂに入射して反射され、光束Ｌ３が第１結像ミラー４１１ｃに入射して反射され、光束Ｌ４が第１結像ミラー４１１ｄに入射して反射される。
The relationship between the tilt of the first imaging mirror 411 and the real image is described with reference to FIG. FIG. 23 is a diagram schematically illustrating the concept of the display pixel P1, the first imaging mirror 411, and the imaging position of the real image using the cross section on the ZX plane. FIG. 23A is a cross-sectional view showing an example in which the first imaging mirror 411 is disposed at an angle of −θ4. Among the plurality of light beams L1, L2, L3, L4... From the display pixel P1 of the display 11, the light beam L1 is incident on the first imaging mirror 411a and reflected, and the light beam L2 is incident on the first imaging mirror 411b. The light beam L3 is incident on the first imaging mirror 411c and reflected, and the light beam L4 is incident on the first imaging mirror 411d and reflected.
このとき、光束Ｌ１の入射位置において第１結像ミラー４１１ａに立てた法線ＶＬ１と、光束Ｌ２の入射位置において第１結像ミラー４１１ｂに立てた法線ＶＬ２と、光束Ｌ３の入射位置において第１結像ミラー４１１ｃに立てた法線ＶＬ３と、光束Ｌ４の入射位置において第１結像ミラー４１１ｄに立てた法線ＶＬ４とは、図２３（ａ）に示すように、互いに一致せず、互いに平行になる。このため、第１結像ミラー４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｄにて反射された光束Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は一点で交わらない。
At this time, a normal line VL1 standing on the first imaging mirror 411a at the incident position of the light beam L1, a normal line VL2 standing on the first imaging mirror 411b at the incident position of the light beam L2, and a first line at the incident position of the light beam L3. As shown in FIG. 23A, the normal line VL3 raised on the first imaging mirror 411c and the normal line VL4 raised on the first imaging mirror 411d at the incident position of the light beam L4 do not coincide with each other and Become parallel. For this reason, the light beams L1, L2, L3, and L4 reflected by the first imaging mirrors 411a, 411b, 411c, and 411d do not intersect at one point.
ここで、第１結像ミラー４１１が角度−θ４で傾いている状態で表示画素Ｐ１からの光束を結像させる方法として、各光束Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４…の入射位置における第１結像ミラー４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｄ…に立てた法線ＶＬを一致させる方法がある。図２３（ｂ）に示すように、それぞれの第１結像ミラー４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｄ…をＺ方向に沿って異なる移動量で移動させることができれば、それぞれの垂線ＶＬを一致させることができる。この状態では、表示画素Ｐ１から出射された光束は実像Ｐ１１位置で一致するので、収差の発生を低減させることができる。即ち、鮮明な実像が形成させることができる。
しかし、第１結像ミラー４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｄ…をＺ方向に沿って移動させるために、Ｚ方向に対して厚みが生じてしまう。
Here, as a method of forming an image of the light beam from the display pixel P1 in a state where the first image formation mirror 411 is inclined at the angle −θ4, the first image formation at the incident positions of the light beams L1, L2, L3, L4. There is a method in which the normal lines VL raised on the mirrors 411a, 411b, 411c, 411d,. As shown in FIG. 23B, if the first imaging mirrors 411a, 411b, 411c, 411d,... Can be moved along the Z direction with different movement amounts, the perpendicular lines VL can be matched. it can. In this state, the luminous flux emitted from the display pixel P1 matches at the position of the real image P11, so that the occurrence of aberration can be reduced. That is, a clear real image can be formed.
However, since the first imaging mirrors 411a, 411b, 411c, 411d,... Are moved along the Z direction, a thickness is generated in the Z direction.
本実施の形態の表示装置１では、図２３に示す第１結像ミラーの角度と実像との関係に基づいて、収差の発生を低減して鮮明な実像を形成するように構成された光学系を有するものである。
なお、本明細書では、収差が少しでも低減されると鮮明な実像が形成されるものとして説明を行う。
＜第５の実施の形態の表示装置１の構成＞
第５の実施の形態の表示装置１は、図１に示した表示装置１の結像光学系１２とは異なる光学系１２Ｂを有する。
図２４（ａ）は、第５の実施の形態の光学系１２Ｂの構成を模式的に示すＺＸ平面に平行な面での断面図である。なお、図２４（ａ）は光学系１２Ｂの一部の範囲を代表して表す図である。光学系１２Ｂは、第１の実施の形態の結像光学系１２（図３参照）とは、第１駆動部４１２と第２駆動部４２２とを備えず、補助光学部材１４を備える点で異なる。また、図２４（ａ）では、第１筐体４１０の上部（Ｚ方向＋側）に第２筐体４２０を配置した例を示すが、第１筐体４１０の下部（Ｚ方向−側）に第２筐体４２０を配置しても良い。
In the display device 1 according to the present embodiment, an optical system configured to reduce the occurrence of aberration and form a clear real image based on the relationship between the angle of the first imaging mirror and the real image shown in FIG. It is what has.
In the present specification, description will be made assuming that a clear real image is formed when the aberration is reduced even a little.
<Configuration of Display Device 1 of Fifth Embodiment>
The display device 1 according to the fifth embodiment includes an optical system 12B that is different from the imaging optical system 12 of the display device 1 shown in FIG.
FIG. 24A is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the ZX plane schematically showing the configuration of the optical system 12B of the fifth embodiment. FIG. 24A is a diagram representatively showing a partial range of the optical system 12B. The optical system 12B is different from the imaging optical system 12 (see FIG. 3) of the first embodiment in that it does not include the first drive unit 412 and the second drive unit 422 but includes the auxiliary optical member 14. . FIG. 24A shows an example in which the second housing 420 is disposed on the upper portion (Z direction + side) of the first housing 410, but on the lower portion (Z direction − side) of the first housing 410. A second housing 420 may be disposed.
光学系１２Ｂの第１結像ミラー４１１は、反射面がＸ方向を向き、かつＺ方向に対して所定の角度−θ４だけ傾けた状態で第１筐体４１０に配置される。第２結像ミラー４２１は、反射面がＹ方向を向き、かつＺ方向に対して傾きを持たない直立状態で第２筐体４２０に配置される。すなわち、光学系１２Ｂの第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１とは、表示器１１上における表示画像のＸ座標とは異なるＸ座標の位置に空中像３０を形成する。図２４（ａ）に示す例では、第１結像ミラー４１１は、図の紙面に対して時計回りにＺ方向と角度−θ４をなすように配置されている。このため、既に第１の実施の形態とその変形例にて説明したように、空中像３０は表示器１１に対してＸ方向＋側に角度−θ４に応じた量だけ移動した位置に形成される。
The first imaging mirror 411 of the optical system 12B is disposed in the first housing 410 in a state where the reflecting surface faces the X direction and is inclined by a predetermined angle −θ4 with respect to the Z direction. The second imaging mirror 421 is disposed in the second housing 420 in an upright state in which the reflecting surface faces the Y direction and has no inclination with respect to the Z direction. That is, the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 of the optical system 12B form the aerial image 30 at a position of the X coordinate different from the X coordinate of the display image on the display 11. In the example shown in FIG. 24A, the first imaging mirror 411 is disposed so as to form an angle −θ4 with the Z direction clockwise with respect to the paper surface of the drawing. For this reason, as already described in the first embodiment and the modifications thereof, the aerial image 30 is formed at a position moved relative to the display 11 in the X direction + side by an amount corresponding to the angle −θ4. The
補助光学部材１４は、第１光学部４１の第１筐体４１０の下部（Ｚ方向−側）に配置される。補助光学部材１４は、表示器１１の表示画素から出射された複数の光束が複数の第１結像ミラー４１１にそれぞれ入射する前に、偏向させる偏向光学部材である。補助光学部材１４は、表示器１１の表示画素から出射されて複数の第１結像ミラー４１１に向かう複数の光束の進行方向をそれぞれ偏向する。なお、補助光学部材１４は、第２光学部４２の第２筐体４２０の上部（Ｚ方向＋側）に配置されても良い。この場合、補助光学部材１４は、第２結像ミラー４２１で反射された光束を偏向するための偏向光学部材である。補助光学部材１４についての詳細は、説明を後述する。
The auxiliary optical member 14 is disposed below the first housing 410 of the first optical unit 41 (on the Z direction side). The auxiliary optical member 14 is a deflection optical member that deflects a plurality of light beams emitted from the display pixels of the display device 11 before entering the plurality of first imaging mirrors 411. The auxiliary optical member 14 deflects the traveling directions of the plurality of light beams emitted from the display pixels of the display device 11 and directed to the plurality of first imaging mirrors 411. The auxiliary optical member 14 may be disposed on the upper portion (Z direction + side) of the second housing 420 of the second optical unit 42. In this case, the auxiliary optical member 14 is a deflection optical member for deflecting the light beam reflected by the second imaging mirror 421. Details of the auxiliary optical member 14 will be described later.
図２４（ｂ）は、本実施の形態の表示装置１の主要部の構成を示すブロック図である。上述したように、光学部１２Ｂは第１駆動部４１２と第２駆動部４２２とを備えていないので、本実施の形態の表示装置１は、図２に示す第１の実施の形態におけるブロック図と異なり、駆動制御部２１を有していない。他の構成については第１の実施の形態のブロック図と同様に表される。即ち、本実施の形態の表示装置１は、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、光学部１２Ｂと、記憶部９とを備え、制御部２０は、表示生成部２２と表示制御部２３とを備える。
なお、制御部２０は、表示器１１の内部に格納しても良いし、光学系１２Ｂと一体化させても良い。
FIG. 24B is a block diagram illustrating a configuration of a main part of the display device 1 according to the present embodiment. As described above, since the optical unit 12B does not include the first drive unit 412 and the second drive unit 422, the display device 1 of the present embodiment is a block diagram in the first embodiment shown in FIG. Unlike the above, the drive control unit 21 is not provided. Other configurations are expressed in the same manner as in the block diagram of the first embodiment. That is, the display device 1 according to the present embodiment includes a control unit 20, a display 11 controlled by the control unit 20, an optical unit 12 </ b> B, and a storage unit 9, and the control unit 20 includes a display generation unit 22. And a display control unit 23.
The control unit 20 may be stored inside the display device 11 or may be integrated with the optical system 12B.
＜補助光学部材１４について＞
図２４（ａ）に示すように、補助光学部材１４は、たとえば、ＺＸ平面での断面が三角形となるプリズムである。なお、補助光学部材１４として用いるプリズムのＺＸ平面での断面の形状が三角形に限定されるものではない。第１結像ミラー４１１がＺ方向となす角度−θ４の大きさ等に応じて最適な形状を採用することができる。補助光学部材１４は、第１筐体４１０の底面（Ｚ方向−側の面）と対向する第１面１４１と、Ｘ方向＋側端部でＺ方向に沿った第２面１４２と、第１面１４１と第２面１４２とを結ぶ斜面を形成する第３面１４３とを有する。本実施の形態では、補助光学部材１４の第３面１４３は、Ｘ方向−側の端部で第１面１４１に対して角度φ３をなす。すなわち、補助光学部材１４は、第３面１４３が、ＸＹ平面に対して、図の紙面を時計回りに角度φ３となるように製造される。その結果、補助光学部材１４はＸ方向＋側ほど厚み（Ｚ方向の長さ）が増す。この角度φ３は、上述した第１結像ミラー４１１がＺ方向となす角度−θ４に応じて決まる。換言すると、第１結像ミラー４１１がＺ方向となす角度−θ４の大きさを大きく設定することにより、Ｘ方向−側端部での補助光学部材１４の第３面１４３がＸＹ平面に対して図の紙面上で時計回りの方向になす角度φ３が大きくなるように設定される。即ち、第１結像ミラー４１１のＸＹ平面に対する傾きと、補助光学部材１４の第３面１４３のＸＹ平面に対する傾きとは異なる。
<About the auxiliary optical member 14>
As shown in FIG. 24A, the auxiliary optical member 14 is, for example, a prism having a triangular cross section on the ZX plane. The cross-sectional shape of the prism used as the auxiliary optical member 14 on the ZX plane is not limited to a triangle. An optimum shape can be adopted according to the magnitude of the angle −θ4 made by the first imaging mirror 411 and the Z direction. The auxiliary optical member 14 includes a first surface 141 that faces the bottom surface (Z-direction-side surface) of the first housing 410, a second surface 142 that extends along the Z-direction at the X-direction + side end portion, and a first surface. A third surface 143 forming a slope connecting the surface 141 and the second surface 142; In the present embodiment, the third surface 143 of the auxiliary optical member 14 forms an angle φ3 with respect to the first surface 141 at the end on the X direction minus side. That is, the auxiliary optical member 14 is manufactured such that the third surface 143 is at an angle φ3 in the clockwise direction with respect to the XY plane. As a result, the auxiliary optical member 14 increases in thickness (length in the Z direction) toward the X direction + side. This angle φ3 is determined according to the angle −θ4 formed by the first imaging mirror 411 with respect to the Z direction. In other words, the third surface 143 of the auxiliary optical member 14 at the X direction-side end portion is set with respect to the XY plane by setting the magnitude of the angle −θ4 that the first imaging mirror 411 makes with the Z direction to be large. The angle φ3 formed in the clockwise direction on the drawing sheet is set to be large. That is, the inclination of the first imaging mirror 411 with respect to the XY plane is different from the inclination of the third surface 143 of the auxiliary optical member 14 with respect to the XY plane.
なお、第１結像ミラー４１１がＺ方向と図の紙面上で反時計回りに所定の角度をなす場合、すなわち角度＋θ４だけ傾斜している場合には、補助光学部材１４は、図２４（ａ）に示す例に対して左右（Ｘ方向）対称となるように第１筐体４１０の下部（Ｚ方向−側）に配置される。すなわち、補助光学部材１４の第３面１４３がＸ方向＋側の端部で第１面１４１、即ちＸＹ平面に対して角度φ３をなし、第２面１４２がＸ方向−側端部に位置するように配置され、Ｘ方向−側ほど補助光学部材１４の厚みが増す。換言すると、第１結像ミラー４１１がＺ方向となす角度＋θ４の大きさを大きく設定することにより、Ｘ方向＋側端部での補助光学部材１４の第３面１４３がＸＹ平面に対して図の紙面上で反時計回りの方向になす角度φ３が大きくなるように設定される。即ち、第１結像ミラー４１１のＸＹ平面に対する傾きと、補助光学部材１４の第３面１４３のＸＹ平面に対する傾きとは異なる。
When the first imaging mirror 411 forms a predetermined angle counterclockwise on the paper surface in the figure with respect to the Z direction, that is, when tilted by the angle + θ4, the auxiliary optical member 14 is shown in FIG. ) Is arranged on the lower part (Z direction-side) of the first housing 410 so as to be symmetrical with respect to the left and right (X direction). That is, the third surface 143 of the auxiliary optical member 14 is at the X direction + side end and forms an angle φ3 with respect to the first surface 141, that is, the XY plane, and the second surface 142 is positioned at the X direction − side end. The auxiliary optical member 14 increases in thickness toward the X direction-side. In other words, the third surface 143 of the auxiliary optical member 14 at the X direction + side end portion is illustrated with respect to the XY plane by setting the size of the angle + θ4 that the first imaging mirror 411 makes with the Z direction to be large. The angle φ3 formed in the counterclockwise direction on the paper surface is set to be large. That is, the inclination of the first imaging mirror 411 with respect to the XY plane is different from the inclination of the third surface 143 of the auxiliary optical member 14 with respect to the XY plane.
以下の説明では、補助光学部材１４は屈折率が「２」であるものとして説明する。しかし、補助光学部材１４の屈折率はこの値に限定されるものではないが、空気の屈折率よりも大きい値であることが好ましい。
In the following description, the auxiliary optical member 14 is described as having a refractive index of “2”. However, the refractive index of the auxiliary optical member 14 is not limited to this value, but is preferably a value larger than the refractive index of air.
＜補助光学部材１４と光路との関係＞
図２５に示す光路図を参照して、表示器１１から出射された光の光路の補助光学部材１４による補正について説明する。図２５（ａ）は補助光学部材１４を設けた場合に表示器１１の表示画素Ｐ１から出射された光の光路を示す。表示画素Ｐ１から出射された光束のうち、図の紙面左端（Ｘ方向−側端）に向かう光束Ｌ１は、補助光学部材１４に入射して偏向して左端の第１結像ミラー４１１に入射し、そこで反射されて実像Ｐ１１の位置に集光する。表示画素Ｐ１から出射して左端の第１結像ミラー４１１の隣（Ｘ方向＋側）の第１結像ミラー４１１に向かう光束Ｌ２は、補助光学部材１４に入射して偏向し、左端の第１結像ミラー４１１の隣の第１結像ミラー４１１に入射し、そこで反射されて実像Ｐ１１の位置に集光する。
<Relationship between auxiliary optical member 14 and optical path>
With reference to the optical path diagram shown in FIG. 25, correction by the auxiliary optical member 14 of the optical path of the light emitted from the display 11 will be described. FIG. 25A shows an optical path of light emitted from the display pixel P1 of the display 11 when the auxiliary optical member 14 is provided. Of the light beams emitted from the display pixel P1, the light beam L1 directed toward the left end (X direction-side end) of the drawing is incident on the auxiliary optical member 14, deflected, and incident on the first imaging mirror 411 at the left end. Then, the light is reflected and condensed at the position of the real image P11. A light beam L2 emitted from the display pixel P1 and directed to the first imaging mirror 411 adjacent to the leftmost first imaging mirror 411 (X direction + side) is incident on the auxiliary optical member 14 to be deflected, and the leftmost first imaging mirror 411 is deflected. The light enters the first imaging mirror 411 adjacent to the first imaging mirror 411, is reflected there, and is condensed at the position of the real image P11.
同様に、表示画素Ｐ１から出射され、図の紙面右端（Ｘ方向＋側端）の第１結像ミラー４１１に向かう光束Ｌ３は、補助光学部材１４に入射して偏向し、右端の第１結像ミラー４１１に入射して、そこで反射されて実像Ｐ１１の位置に集光する。このように、表示画素Ｐ１からの複数の光束Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３等は、何れも補助光学部材１４によって偏向されて、実像Ｐ１１の位置に収束、すなわち集光するので、実像Ｐ１１は鮮明な像となる。この実像Ｐ１１は、第１結像ミラー４１１の角度−θ４に応じて、表示画素Ｐ１よりもＸ方向＋側に移動した位置に結像する。表示器１１の他の表示画素から出射される光束についても、同様にしてＸ方向＋側に移動した位置に結像する。
Similarly, a light beam L3 emitted from the display pixel P1 and directed to the first imaging mirror 411 at the right end (X direction + side end) of the drawing is incident on the auxiliary optical member 14 and deflected, and the first connection at the right end. The light enters the image mirror 411, is reflected there, and is condensed at the position of the real image P11. In this way, the plurality of light beams L1, L2, L3, etc. from the display pixel P1 are all deflected by the auxiliary optical member 14 and converge at the position of the real image P11, that is, converge, so that the real image P11 is a clear image. It becomes. This real image P11 forms an image at a position moved to the X direction + side from the display pixel P1 according to the angle −θ4 of the first imaging mirror 411. Similarly, light beams emitted from other display pixels of the display 11 are imaged at positions moved in the X direction + side.
図２５（ｂ）は補助光学部材１４を設けた場合における表示器１１の表示画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３から出射された光束とその結像点とを示す図である。なお、図２５（ｂ）においては、補助光学部材１４と光束とを主に示すことを目的として、第１光学部４１と第２光学部４２とを簡略化して示す。
FIG. 25B is a diagram showing light beams emitted from the display pixels P1, P2, and P3 of the display 11 and their image forming points when the auxiliary optical member 14 is provided. In FIG. 25B, the first optical unit 41 and the second optical unit 42 are simplified for the purpose of mainly showing the auxiliary optical member 14 and the light flux.
図２５（ｂ）に示すように、表示器１１の表示画素Ｐ１から出射した光束群ＬＧ１は、補助光学部材１４と第１光学部４１と第２光学部４２とにより屈折、反射され、光束群ＬＧ１１となり、結像して実像Ｐ１１を形成する。表示画素Ｐ２から出射した光束群ＬＧ２と、表示画素Ｐ３から出射した光束群ＬＧ３とについても同様にして、それぞれ光束群ＬＧ２１、ＬＧ３１となり、結像してそれぞれ実像Ｐ２１、Ｐ３１を形成する。すなわち、全ての表示画素から出射された光束は結像して実像を形成する。その結果、第１結像ミラー４１１がＺ方向となす角度−θ４に応じてＸ方向＋側に移動した位置に空中像３０が形成される。
As shown in FIG. 25B, the light beam group LG1 emitted from the display pixel P1 of the display 11 is refracted and reflected by the auxiliary optical member 14, the first optical unit 41, and the second optical unit 42, and the light beam group. LG11 is formed to form a real image P11. Similarly, the light beam group LG2 emitted from the display pixel P2 and the light beam group LG3 emitted from the display pixel P3 become light beam groups LG21 and LG31, respectively, and form images to form real images P21 and P31, respectively. That is, the light beams emitted from all the display pixels are imaged to form a real image. As a result, the aerial image 30 is formed at a position where the first imaging mirror 411 moves to the X direction + side according to the angle −θ4 made with the Z direction.
なお、図２５（ｂ）に示すように、空中像３０は、ＸＹ平面に対して所定の傾きを有して空中に形成される。表示器１１のＸ方向−側端の表示画素Ｐ２から出射した光束群ＬＧ２と、表示器１１のＸ方向＋側端の表示画素Ｐ３から出射した光束群ＬＧ３とを比較する。上述したように、補助光学部材１４はＸ方向＋側ほど厚み（Ｚ方向の長さ）が増すため、光束群ＬＧ２が補助光学部材１４を通過する距離よりも光束群ＬＧ３が補助光学部材１４を通過する距離の方が長い。補助光学部材１４の屈折率は空気の屈折率よりも大きな値であるため、補助光学部材１４を通過する光束群の光路長は長くなる。即ち、表示器１１から出射された光束群ＬＧ３の第１光学部４１、第２光学部４２までの光路長は、光束群ＬＧ２よりも長くなるので、光束群ＬＧ３は光束群ＬＧ２と比べて表示器１１に近い側（Ｚ方向−側）にて収束する。これにより、表示器１１のＸ方向＋側に位置された表示画素から出射された光束ほどＺ方向−側に収束するので、空中像３０は図２５（ｂ）に示す傾きを有して形成される。
As shown in FIG. 25B, the aerial image 30 is formed in the air with a predetermined inclination with respect to the XY plane. The luminous flux group LG2 emitted from the display pixel P2 at the X direction-side end of the display 11 and the luminous flux group LG3 emitted from the display pixel P3 at the X direction + side end of the display 11 are compared. As described above, since the auxiliary optical member 14 increases in thickness (length in the Z direction) toward the X direction + side, the light beam group LG3 moves through the auxiliary optical member 14 beyond the distance that the light beam group LG2 passes through the auxiliary optical member 14. The passing distance is longer. Since the refractive index of the auxiliary optical member 14 is larger than the refractive index of air, the optical path length of the light beam group that passes through the auxiliary optical member 14 becomes long. That is, the optical path length of the light beam group LG3 emitted from the display 11 to the first optical unit 41 and the second optical unit 42 is longer than that of the light beam group LG2, so that the light beam group LG3 is displayed compared to the light beam group LG2. Converge on the side close to the vessel 11 (Z direction-side). As a result, the luminous flux emitted from the display pixel located on the X direction + side of the display unit 11 converges on the Z direction − side, so that the aerial image 30 is formed with the inclination shown in FIG. The
本実施の形態では、図２５（ａ）に示したように、補助光学部材１４を構成するプリズムによって、プリズムと空気との間の屈折率の差と第３面１４３の形状（ＸＹ平面に対する傾き角度φ３）により光束Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４…の進行方向を偏向する。この偏向の結果、各第１結像ミラー４１１に入射する光束が偏向される。これにより、表示器１１の表示画素Ｐ１から出射した光束は実像Ｐ１１位置で一致し、収差が低減された実像Ｐ１１が形成される。他の表示画素から出射された光束も同様に結像するので、収差が低減された空中像３０を形成することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 25A, the refractive index difference between the prism and the air and the shape of the third surface 143 (inclination with respect to the XY plane) are caused by the prism constituting the auxiliary optical member 14. The traveling direction of the light beams L1, L2, L3, L4... Is deflected by the angle φ3). As a result of this deflection, the light beam incident on each first imaging mirror 411 is deflected. Thereby, the light beams emitted from the display pixels P1 of the display device 11 coincide with each other at the position of the real image P11, and a real image P11 with reduced aberration is formed. Since the light beams emitted from other display pixels are similarly imaged, an aerial image 30 with reduced aberration can be formed.
なお、第１結像ミラー４１１がＸ方向に傾くことなく配置され、第２結像ミラー４２１がＺ方向に対して所定の角度傾いて配置された場合には、補助光学部材１４の取付方向を９０°変更すれば良い。すなわち、補助光学部材１４の厚み（Ｚ方向の長さ）がＹ方向に沿って増減するように配置すれば良い。
When the first imaging mirror 411 is arranged without being inclined in the X direction and the second imaging mirror 421 is arranged at a predetermined angle with respect to the Z direction, the mounting direction of the auxiliary optical member 14 is changed. What is necessary is just to change 90 degrees. That is, the auxiliary optical member 14 may be arranged so that the thickness (the length in the Z direction) increases or decreases along the Y direction.
第５の実施の形態では、表示器１１から出射された光束を空中に表示する光学系１２Ｂは、表示器１１から出射された光束を反射する複数の第１結像ミラー４１１で構成される第１光学部４１と、表示器１１から出射された光束を偏向、すなわち光路を補正し、第１光学部４１によって生じる収差を低減する補助光学部材１４とを備える。これにより、形成位置を移動させた空中像３０の収差による劣化を抑制できる。
また、第５の実施の形態では、補助光学部材１４は、第３面１４３の傾き（ＸＹ平面となす角度φ３）が複数の第１結像ミラー４１１の角度−θ４とは異なる。これにより、偏向された光束が第１結像ミラー４１１に導かれて反射されるので、第１結像ミラー４１１の傾斜に起因する収差を低減させた空中像３０を形成することができる。
また、第５の実施の形態では、複数の第１結像ミラー４１１は角度−θ４に傾斜されて配置されるので、空中像３０が形成される位置を移動させることができる。
また、第５の実施の形態では、表示を行う表示器１１を備えるので、表示器１１に表示した画像を空中像３０としてユーザに視認させることができる。
また、第５の実施の形態では、表示器１１から出射された光束を反射する複数の第１結像ミラー４１１で構成される第１光学部４１と、表示器１１から出射された光束を偏向、即ち光路を補正し、表示器１１から出射された光束を空中に結像する補助光学部材１４とを備える。これにより、収差を低減させた空中像３０を結像させることができる。
また、第５の実施の形態では、表示器１１から出射された光束を偏向、すなわち光路を補正する補助光学部材１４と、表示器１１から出射され、光路が補正されたた光束を反射する複数の第１結像ミラー４１１で構成され、複数の第１結像ミラーによって表示器１１から出射された光束を空中に結像する第１光学部４１とを備える。これにより、収差を低減させた空中像３０を結像させることができる。
In the fifth embodiment, the optical system 12B that displays the light beam emitted from the display unit 11 in the air includes a first imaging mirror 411 configured to reflect the light beam emitted from the display unit 11. The first optical unit 41 and the auxiliary optical member 14 that deflects the light beam emitted from the display 11, that is, corrects the optical path and reduces the aberration generated by the first optical unit 41. Thereby, the deterioration by the aberration of the aerial image 30 which moved the formation position can be suppressed.
In the fifth embodiment, the auxiliary optical member 14 has an inclination of the third surface 143 (angle φ3 formed with the XY plane) different from the angle −θ4 of the plurality of first imaging mirrors 411. As a result, the deflected light beam is guided to and reflected by the first imaging mirror 411, so that the aerial image 30 with reduced aberration due to the tilt of the first imaging mirror 411 can be formed.
In the fifth embodiment, since the plurality of first imaging mirrors 411 are arranged to be inclined at the angle −θ4, the position where the aerial image 30 is formed can be moved.
In the fifth embodiment, since the display 11 that performs display is provided, the image displayed on the display 11 can be viewed by the user as the aerial image 30.
In the fifth embodiment, the first optical unit 41 including a plurality of first imaging mirrors 411 that reflect the light beam emitted from the display 11 and the light beam emitted from the display device 11 are deflected. That is, an auxiliary optical member 14 that corrects the optical path and forms an image of the light beam emitted from the display 11 in the air is provided. Thereby, the aerial image 30 with reduced aberration can be formed.
In the fifth embodiment, the auxiliary optical member 14 that deflects the light beam emitted from the display device 11, that is, corrects the optical path, and the plurality of light beams that are emitted from the display device 11 and reflect the light beam whose optical path is corrected are reflected. And a first optical unit 41 that forms an image of a light beam emitted from the display 11 by a plurality of first imaging mirrors in the air. Thereby, the aerial image 30 with reduced aberration can be formed.
なお、補助光学部材１４のうち、Ｚ方向に平行な第２面１４２については非反射処理を施しても良い。この場合、第５の実施の形態では、第３面１４３とは異なる傾きを有する第２面１４２に非反射処理を施すことにより、表示器１１から出射した光束が第２面１４２で反射して空中像３０の形成に悪影響を及ぼしたり、乱反射等による空中像３０の視認性が劣化したりすることを防ぐ。
In addition, you may perform a non-reflective process about the 2nd surface 142 parallel to a Z direction among the auxiliary | assistant optical members 14. FIG. In this case, in the fifth embodiment, the second surface 142 having an inclination different from that of the third surface 143 is subjected to a non-reflection process so that the light beam emitted from the display 11 is reflected by the second surface 142. This prevents the formation of the aerial image 30 from being adversely affected or the visibility of the aerial image 30 from being deteriorated due to irregular reflection or the like.
（第５の実施の形態の変形例１）
第５の実施の形態（図２４、図２５参照）では、補助光学部材１４としてプリズムを用いた例を説明したが、これに限定されない。たとえば、補助光学部材１４として公知の液晶素子や、薄膜内に液体を注入して形状を変形可能な液体レンズ（液体プリズム）を用いることができる。以下、液晶素子の例と液体レンズの例とに分けて、第５の実施の形態と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第５の実施の形態にて説明した内容を適用することができる。
＜補助光学部材１４が液晶素子の例＞
図２６（ａ）は、補助光学部材１４として透明な容器内に設けられた液晶素子１４６を用いた場合を示す。補助光学部材１４の上部（Ｚ方向＋側）と下部（Ｚ方向−側）にはそれぞれ上部電極１５１と下部電極１５２とが設けられる。上部電極１５１と下部電極１５２とに電圧が印加されることにより、補助光学部材１４内の液晶素子１４６の配列方向が制御されることにより屈折率分布が制御される。なお、上部電極１５１と下部電極１５２とは、表示器１１から出射された光を屈折させることがないように、たとえば空気に近い屈折率を有する透明な材料を用いて製造された透明電極である。補助光学部材１４の詳細については説明を後述する。なお、図２６（ａ）は、印加される電圧が制御されることにより、補助光学部材１４内の屈折率分布が制御されて、液晶素子１４６が図示するような配向方向に制御されたと見なせるような状況を作り出したと仮定した場合を模式的に示した図である。
(Variation 1 of the fifth embodiment)
In the fifth embodiment (see FIGS. 24 and 25), the example in which the prism is used as the auxiliary optical member 14 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a known liquid crystal element or a liquid lens (liquid prism) that can be deformed by injecting liquid into the thin film can be used as the auxiliary optical member 14. Hereinafter, the difference from the fifth embodiment will be mainly described by dividing into an example of a liquid crystal element and an example of a liquid lens. The contents described in the fifth embodiment can be applied to points that are not particularly described.
<Example where the auxiliary optical member 14 is a liquid crystal element>
FIG. 26A shows a case where a liquid crystal element 146 provided in a transparent container is used as the auxiliary optical member 14. An upper electrode 151 and a lower electrode 152 are provided on the upper part (Z direction + side) and the lower part (Z direction-side) of the auxiliary optical member 14, respectively. By applying a voltage to the upper electrode 151 and the lower electrode 152, the arrangement direction of the liquid crystal elements 146 in the auxiliary optical member 14 is controlled, whereby the refractive index distribution is controlled. The upper electrode 151 and the lower electrode 152 are transparent electrodes manufactured using, for example, a transparent material having a refractive index close to air so as not to refract the light emitted from the display device 11. . Details of the auxiliary optical member 14 will be described later. In FIG. 26A, the applied voltage is controlled, so that the refractive index distribution in the auxiliary optical member 14 is controlled, so that the liquid crystal element 146 can be regarded as controlled in the orientation direction as shown. It is the figure which showed typically the case where it assumed that the various situations were produced.
図２６（ｂ）は、補助光学部材１４として液晶素子１４６を用いた場合の表示装置１の主要部構成を示すブロック図である。この表示装置１では、図２４（ｂ）に示す第４の実施の形態におけるブロック図と異なり、制御部２０は、補助光学部材１４の上部電極１５１と下部電極１５２とに印加する電圧を制御する電圧制御部２４を備える。他の構成については第５の実施の形態のブロック図と同様に表される。即ち、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、補助光学部材１４に設けられた上部電極１５１および下部電極１５２と、記憶部９とを示している。制御部２０は、画像生成部２２と表示制御部２３と電圧制御部２４とを備える。
なお、制御部２０は、表示用の制御部と、補助光学部材１４の動作を制御する補正用の制御部との２つ有しても良い。この場合、制御部２０では、表示用の制御部は、表示器１１の内部に格納し、補助光学部材１４の動作を制御する補正用の制御部は、光学系１２Ｂと一体化させても良い。また、制御部２０は、１つの制御部で、表示器１１と補助光学部材１４とを制御してもよく、表示器１１の内部に格納しても良いし、光学系１２Ｂと一体化させても良い。
FIG. 26B is a block diagram showing a main part configuration of the display device 1 when the liquid crystal element 146 is used as the auxiliary optical member 14. In the display device 1, unlike the block diagram in the fourth embodiment shown in FIG. 24B, the control unit 20 controls the voltage applied to the upper electrode 151 and the lower electrode 152 of the auxiliary optical member 14. A voltage control unit 24 is provided. Other configurations are expressed in the same manner as in the block diagram of the fifth embodiment. That is, the control unit 20, the display 11 controlled by the control unit 20, the upper electrode 151 and the lower electrode 152 provided in the auxiliary optical member 14, and the storage unit 9 are illustrated. The control unit 20 includes an image generation unit 22, a display control unit 23, and a voltage control unit 24.
Note that the control unit 20 may include two of a display control unit and a correction control unit that controls the operation of the auxiliary optical member 14. In this case, in the control unit 20, the display control unit may be stored in the display 11, and the correction control unit that controls the operation of the auxiliary optical member 14 may be integrated with the optical system 12B. . Further, the control unit 20 may control the display unit 11 and the auxiliary optical member 14 with a single control unit, may be stored inside the display unit 11, or may be integrated with the optical system 12B. Also good.
＜補助光学部材１４の動作＞
図２６（ａ）に示すように、補助光学部材１４内の液晶素子１４６は、上部電極１５１と下部電極１５２との間に印加された電圧により生じた電界の作用を受ける。これにより、全体として第１の屈折率を有していると見なせる第１領域１４４と、全体として第２の屈折率を有していると見なせる第２領域１４５とが生成される。第１の屈折率と第２の屈折率とは異なる値である。屈折率分布が異なる第１領域１４４と第２領域１４５との境界では、第５の実施の形態にて説明したプリズムの場合と同様にして、表示器１１からの光束が偏向（屈折）する。
<Operation of auxiliary optical member 14>
As shown in FIG. 26A, the liquid crystal element 146 in the auxiliary optical member 14 is subjected to the action of an electric field generated by a voltage applied between the upper electrode 151 and the lower electrode 152. As a result, a first region 144 that can be regarded as having the first refractive index as a whole and a second region 145 that can be regarded as having the second refractive index as a whole are generated. The first refractive index and the second refractive index are different values. At the boundary between the first region 144 and the second region 145 having different refractive index distributions, the light beam from the display unit 11 is deflected (refracted) in the same manner as in the prism described in the fifth embodiment.
なお、第１の屈折率と第２の屈折率との差が、第５の実施の形態で説明したプリズムと空気との屈折率の差と同程度となるように上部電極１５１と下部電極１５２とに電圧が印加されるのが好ましい。この場合、上部電極１５１と下部電極１５２との間に印加する電圧は、予め試験等を行った結果に基づいて決定され、記憶部９に記憶されている。
また、第２領域１４５の第２の屈折率は空気の屈折率に近くなるように液晶素子１４６の配向が制御されることが好ましい。
Note that the upper electrode 151 and the lower electrode 152 are set so that the difference between the first refractive index and the second refractive index is approximately the same as the refractive index difference between the prism and air described in the fifth embodiment. It is preferable that a voltage is applied to each other. In this case, the voltage applied between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 is determined based on the result of a test or the like in advance and stored in the storage unit 9.
In addition, the orientation of the liquid crystal element 146 is preferably controlled so that the second refractive index of the second region 145 is close to the refractive index of air.
屈折率分布の異なる第１領域１４４と第２領域１４５との境界が境界面１４３である。本変形例では、境界面１４３は、Ｘ方向−側端部でＸＹ平面に対して図の紙面上で時計回りに角度φ３を有するように液晶素子１４６の配列方向が制御される。すなわち、第１結像ミラー４１１に対する境界面１４３の位置関係が、第５の実施の形態のプリズムにおける第１結像ミラー４１１に対する第３面１４３（図２４参照）の位置関係とほぼ同様になる。換言すると、第１結像ミラー４１１がＺ方向となす角度−θ４を大きく設定することにより、Ｘ方向−側端部での補助光学部材１４の境界面１４３がＸＹ平面に対して図の紙面上で時計回りの方向になす角度φ３が大きくなるように電圧が印加される。即ち、第１結像ミラー４１１のＸＹ平面に対する傾きと、補助光学部材１４の境界面１４３のＸＹ平面に対する傾きとは異なる。したがって、第５の実施の形態におけるプリズムにより構成される補助光学部材１４を第１筐体４１０の下部に配置した場合と同様に、表示器１１からの光束は、液晶素子１４６によって図２１や図２２（ａ）で示したように偏向されて、Ｚ方向に対して角度＋θ４に傾いて取り付けられた第１結像ミラー４１１に入射する。
A boundary between the first region 144 and the second region 145 having different refractive index distributions is a boundary surface 143. In the present modification, the alignment direction of the liquid crystal elements 146 is controlled so that the boundary surface 143 has an angle φ3 in the clockwise direction on the drawing sheet with respect to the XY plane at the X direction-side end. That is, the positional relationship of the boundary surface 143 with respect to the first imaging mirror 411 is substantially the same as the positional relationship of the third surface 143 (see FIG. 24) with respect to the first imaging mirror 411 in the prism of the fifth embodiment. . In other words, by setting the angle −θ4 that the first imaging mirror 411 makes with the Z direction to be large, the boundary surface 143 of the auxiliary optical member 14 at the X direction-side end is on the drawing surface with respect to the XY plane. The voltage is applied so that the angle φ3 formed in the clockwise direction becomes large. That is, the inclination of the first imaging mirror 411 with respect to the XY plane is different from the inclination of the boundary surface 143 of the auxiliary optical member 14 with respect to the XY plane. Therefore, similarly to the case where the auxiliary optical member 14 configured by the prism in the fifth embodiment is disposed below the first housing 410, the light flux from the display 11 is transmitted by the liquid crystal element 146 as shown in FIG. The light is deflected as indicated by 22 (a) and is incident on a first imaging mirror 411 mounted at an angle + θ4 with respect to the Z direction.
なお、第１結像ミラー４１１が所定の角度＋θ４傾けて取り付けられた場合、すなわちＺ方向と図の紙面上で反時計回りに所定の角度＋θ４をなす場合には、補助光学部材１４の境界面１４３が図２６（ａ）に示す例に対して紙面の左右（Ｘ方向）対称となるように液晶素子１４６の配列方向を制御すれば良い。すなわち、補助光学部材１４の境界面１４３がＸ方向＋側の端部でＸＹ平面と角度φ３をなすようにすれば良い。換言すると、第１結像ミラー４１１がＺ方向となす角度＋θ４の大きさを大きく設定することにより、Ｘ方向＋側端部での補助光学部材１４の境界面１４３がＸＹ平面に対して図の紙面上で反時計回りの方向になす角度φ３が大きくなるように電圧が印加される。即ち、第１結像ミラー４１１のＸＹ平面に対する傾きと、境界面１４３のＸＹ平面に対する傾きとは異なる。
また、第１結像ミラー４１１がＺ方向に傾くことなく配置され、第２結像ミラー４２１がＺ方向に対して所定の角度傾いて配置された場合には、境界面１４３と第１筐体４１０の下部との距離（Ｚ方向の距離）がＹ方向に沿って増減するように液晶素子１４６の屈折率分布を制御すれば良い。
When the first imaging mirror 411 is attached with a predetermined angle + θ4 tilted, that is, when the predetermined angle + θ4 is formed counterclockwise in the Z direction and the drawing sheet, the boundary surface of the auxiliary optical member 14 is used. The arrangement direction of the liquid crystal elements 146 may be controlled so that 143 is symmetric with respect to the paper surface (X direction) with respect to the example shown in FIG. In other words, the boundary surface 143 of the auxiliary optical member 14 may form an angle φ3 with the XY plane at the end on the + X direction side. In other words, by setting the size of the angle + θ4 made by the first imaging mirror 411 with respect to the Z direction to be large, the boundary surface 143 of the auxiliary optical member 14 at the X direction + side end portion is shown in FIG. A voltage is applied so that the angle φ3 formed in the counterclockwise direction on the paper surface is increased. That is, the inclination of the first imaging mirror 411 with respect to the XY plane is different from the inclination of the boundary surface 143 with respect to the XY plane.
Further, when the first imaging mirror 411 is arranged without being inclined in the Z direction and the second imaging mirror 421 is arranged at a predetermined angle with respect to the Z direction, the boundary surface 143 and the first housing are arranged. The refractive index distribution of the liquid crystal element 146 may be controlled so that the distance from the lower portion of 410 (distance in the Z direction) increases or decreases along the Y direction.
第５の実施の形態の変形例１では、補助光学部材１４は、液晶素子１４６の屈折率分布が異なる第１領域１４４と第２領域１４５とを少なくとも含むので、第１領域１４４と第２領域１４５との境界で屈折が生じて光束を偏向させることができる。
また、第５の実施の形態の変形例１では、補助光学部材１４の第１領域１４４と第２領域１４５との境界面１４３のＸＹ平面に対する傾き（角度φ３）が、複数の第１結像ミラー４１１の角度−θ４と異なる。これにより、偏向された光束が第１結像ミラー４１１に導かれて反射され、第１結像ミラー４１１の傾斜に起因する収差を低減させた空中像３０を形成することができる。
In the first modification of the fifth embodiment, the auxiliary optical member 14 includes at least a first region 144 and a second region 145 having different refractive index distributions of the liquid crystal element 146, and thus the first region 144 and the second region. Refraction occurs at the boundary with 145, and the light beam can be deflected.
In the first modification of the fifth embodiment, the inclination (angle φ3) of the boundary surface 143 between the first region 144 and the second region 145 of the auxiliary optical member 14 with respect to the XY plane is a plurality of first imaging. It differs from the angle −θ4 of the mirror 411. As a result, the deflected light beam is guided to and reflected by the first imaging mirror 411, and the aerial image 30 with reduced aberration due to the tilt of the first imaging mirror 411 can be formed.
なお、補助光学部材１４のうち、Ｚ方向に平行な第２面１４２については非反射処理を施しても良い。この場合、第５の実施の形態の変形例１では、第３面１４３とは異なる傾きを有する第２面１４２に非反射処理を施すことにより、表示器１１から出射した光束が第２面１４２で反射して空中像３０の形成に悪影響を及ぼしたり、乱反射等による空中像３０の視認性が劣化したりすることを防ぐ。
In addition, you may perform a non-reflective process about the 2nd surface 142 parallel to a Z direction among the auxiliary | assistant optical members 14. FIG. In this case, in the first modification of the fifth embodiment, the second surface 142 having an inclination different from that of the third surface 143 is subjected to a non-reflective process so that the light beam emitted from the display device 11 is reflected on the second surface 142. To prevent the formation of the aerial image 30 from being adversely affected or the visibility of the aerial image 30 from being deteriorated due to irregular reflection or the like.
＜補助光学部材１４が液体レンズの例＞
次に、上述した補助光学部材１４として液晶素子を用いた場合と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、補助光学部材１４として液晶素子を用いた場合にて説明した内容を適用することができる。
図２７（ａ）は、補助光学部材１４として液体レンズを用いた場合を示す。補助光学部材１４の透明な容器には、共通電極１５３と、補助光学部材１４の側面（Ｚ方向に沿った面であり、図２４（ａ）に示す第５の実施の形態における第２面１４２に相当）にそれぞれ設けられた電極１５４とが設けられる。補助光学部材１４の透明な容器の内部には、導電性液体１４７と絶縁性液体１４８とが注入されている。導電性液体１４７と絶縁性液体１４８とは、互いに交じり合わず、屈折率が異なる液体であり、導電性液体１４７と絶縁性液体１４８との境界が境界面１４３である。共通電極１５３は、導電性液体１４７と接触するように取り付けられる。本変形例では、上記の構成の液体レンズに対して、公知のエレクトロウェッティングの技術を用いて、境界面１４３の位置を制御する。補助光学部材１４の動作については詳細を後述する。
<Example where the auxiliary optical member 14 is a liquid lens>
Next, the difference from the case where a liquid crystal element is used as the auxiliary optical member 14 described above will be mainly described. For points that are not particularly described, the contents described in the case of using a liquid crystal element as the auxiliary optical member 14 can be applied.
FIG. 27A shows a case where a liquid lens is used as the auxiliary optical member 14. The transparent container of the auxiliary optical member 14 includes the common electrode 153 and the side surface of the auxiliary optical member 14 (the surface along the Z direction, the second surface 142 in the fifth embodiment shown in FIG. 24A). Corresponding electrodes) 154 provided respectively. A conductive liquid 147 and an insulating liquid 148 are injected into the transparent container of the auxiliary optical member 14. The conductive liquid 147 and the insulating liquid 148 are liquids that do not cross each other and have different refractive indexes, and the boundary between the conductive liquid 147 and the insulating liquid 148 is a boundary surface 143. The common electrode 153 is attached so as to be in contact with the conductive liquid 147. In the present modification, the position of the boundary surface 143 is controlled using a known electrowetting technique for the liquid lens having the above-described configuration. Details of the operation of the auxiliary optical member 14 will be described later.
図２７（ｂ）は、補助光学部材１４として液体レンズを用いた場合の表示装置１の主要部構成を示すブロック図である。この表示装置１では、図２６（ｂ）に示す変形例１におけるブロック図と異なり、制御部２０の電圧制御部２４は、補助光学部材１４に設けられた共通電極１５３と電極１５４とに印加する電圧を制御する。他の構成については図２６（ｂ）に示す変形例１におけるブロック図と同様に表される。即ち、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、補助光学部材１４に設けられた共通電極１５３および電極１５４と、記憶部９とを示している。制御部２０は、画像生成部２２と表示制御部２３と電圧制御部２４とを備える。
FIG. 27B is a block diagram illustrating the main configuration of the display device 1 when a liquid lens is used as the auxiliary optical member 14. In this display device 1, unlike the block diagram in Modification 1 shown in FIG. 26B, the voltage control unit 24 of the control unit 20 applies the common electrode 153 and the electrode 154 provided in the auxiliary optical member 14. Control the voltage. Other configurations are the same as those in the block diagram of the first modification shown in FIG. That is, the control unit 20, the display 11 controlled by the control unit 20, the common electrode 153 and the electrode 154 provided in the auxiliary optical member 14, and the storage unit 9 are illustrated. The control unit 20 includes an image generation unit 22, a display control unit 23, and a voltage control unit 24.
＜補助光学部材１４の動作＞
補助光学部材１４内の導電性液体１４７は、共通電極１５３と電極１５４との間に電圧が印加されると、エレクトロウェッティングにより、導電性液体１４７が補助光学部材１４の透明な容器の各側面の各々に対する接触角が変化する。これにより、導電性液体１４７と絶縁性液体１４８との境界面１４３の位置が決まる。本変形例では、境界面１４８は、第５の実施の形態におけるプリズムの第３面１４３（図２４参照）と同一面となるように、共通電極１５３と電極１５４との間に電圧が印加される。この結果、境界面１４３は、Ｘ方向−側端部でＸＹ平面に対して図の紙面上で時計回りに角度φ３を有する。換言すると、第１結像ミラー４１１がＺ方向となす角度−θ４を大きく設定することにより、Ｘ方向−側端部での補助光学部材１４の境界面１４３がＸＹ平面に対して図の紙面上で時計回りの方向になす角度φ３が大きくなるように電圧が印加される。即ち、第１結像ミラー４１１のＸＹ平面に対する傾きと、補助光学部材１４の境界面１４３のＸＹ平面に対する傾きとは異なる。
<Operation of auxiliary optical member 14>
When a voltage is applied between the common electrode 153 and the electrode 154, the conductive liquid 147 in the auxiliary optical member 14 is electrowetting so that the conductive liquid 147 is transferred to each side of the transparent container of the auxiliary optical member 14. The contact angle for each of these changes. Thereby, the position of the boundary surface 143 between the conductive liquid 147 and the insulating liquid 148 is determined. In this modification, a voltage is applied between the common electrode 153 and the electrode 154 so that the boundary surface 148 is flush with the third surface 143 (see FIG. 24) of the prism in the fifth embodiment. The As a result, the boundary surface 143 has an angle φ3 in the clockwise direction on the plane of the drawing with respect to the XY plane at the X direction-side end. In other words, by setting the angle −θ4 that the first imaging mirror 411 makes with the Z direction to be large, the boundary surface 143 of the auxiliary optical member 14 at the X direction-side end is on the drawing surface with respect to the XY plane. The voltage is applied so that the angle φ3 formed in the clockwise direction becomes large. That is, the inclination of the first imaging mirror 411 with respect to the XY plane is different from the inclination of the boundary surface 143 of the auxiliary optical member 14 with respect to the XY plane.
従って、補助光学部材１４に液体レンズを用いた場合においても、表示器１１からの光束は、導電性液体１４７と絶縁性液体１４８とによって、図２５で示したように偏向されて第１結像ミラー４１１へ向かう。これにより、表示器１１からの光束は、導電性液体１４７と絶縁性液体１４８とにより偏向されて、Ｚ方向に対して角度−θ４に傾いて取り付けられた第１結像ミラー４１１に入射し、そこで反射されて表示器１１に表示された画像の空中像３０が収差を低減された状態で形成される。
Therefore, even when a liquid lens is used as the auxiliary optical member 14, the light beam from the display 11 is deflected by the conductive liquid 147 and the insulating liquid 148 as shown in FIG. Head to mirror 411. As a result, the light beam from the display 11 is deflected by the conductive liquid 147 and the insulating liquid 148 and is incident on the first imaging mirror 411 attached at an angle −θ4 with respect to the Z direction. Therefore, an aerial image 30 of the image reflected and displayed on the display 11 is formed with reduced aberration.
なお、第１結像ミラー４１１が所定の角度＋θ４傾いて取り付けられた場合、すなわちＺ方向と図の紙面上で反時計回りに所定の角度＋θ４をなして配置される場合には、境界面１４３が図２７に示す例に対して紙面左右（Ｘ方向）対称となるように共通電極１５３と電極１５４とに印加する電圧を決めれば良い。すなわち、境界面１４３がＸ方向＋側の端部でＸＹ平面と角度φ３をなすようにすれば良い。換言すると、第１結像ミラー４１１がＺ方向となす角度＋θ４の大きさを大きく設定することにより、Ｘ方向＋側端部での補助光学部材１４の境界面１４３がＸＹ平面に対して図の紙面上で反時計回りの方向になす角度φ３が大きくなるように電圧が印加される。即ち、第１結像ミラー４１１のＸＹ平面に対する傾きと、境界面１４３のＸＹ平面に対する傾きとは異なる。
また、第１結像ミラー４１１がＺ方向に傾くことなく配置され、第２結像ミラー４２１がＺ方向に対して所定の角度傾いて配置された場合には、境界面１４３と第１筐体４１０の下部との距離（Ｚ方向の距離）がＹ方向に沿って増減するように境界面１４３の角度を制御すれば良い。
When the first imaging mirror 411 is attached with a predetermined angle + θ4 tilted, that is, when the first imaging mirror 411 is arranged at a predetermined angle + θ4 counterclockwise in the Z direction and on the paper surface of the drawing, the boundary surface 143 The voltage applied to the common electrode 153 and the electrode 154 may be determined so as to be symmetric with respect to the paper surface (X direction) with respect to the example shown in FIG. That is, the boundary surface 143 may form an angle φ3 with the XY plane at the end on the + X direction side. In other words, by setting the size of the angle + θ4 made by the first imaging mirror 411 with respect to the Z direction to be large, the boundary surface 143 of the auxiliary optical member 14 at the X direction + side end portion is shown in FIG. A voltage is applied so that the angle φ3 formed in the counterclockwise direction on the paper surface is increased. That is, the inclination of the first imaging mirror 411 with respect to the XY plane is different from the inclination of the boundary surface 143 with respect to the XY plane.
Further, when the first imaging mirror 411 is arranged without being inclined in the Z direction and the second imaging mirror 421 is arranged at a predetermined angle with respect to the Z direction, the boundary surface 143 and the first housing are arranged. The angle of the boundary surface 143 may be controlled so that the distance from the lower portion of 410 (distance in the Z direction) increases or decreases along the Y direction.
上述の例では、液体レンズとしてエレクトロウェッティングの技術を用いて境界面１４３を設定したが、これに限定されない。たとえば、透明な容器内に液体を注入し、液体の液面上に透明板を配置した液体レンズを用いても良い。この場合、たとえばポンプ等により容器内の液体を流動させ液面を変化させることにより、透明板の傾斜を変化させる。
図２８（ａ）は、この場合の補助光学部材１４を備えた光学系１２Ｂの構造を示す。なお、第１光学部４１と第２光学部４２とは図２７（ａ）に示す場合と同様であるので、補助光学部材１４の液体レンズに関する説明を主に行う。特に説明を行わない点については、エレクトロウェッティングの技術を用いた液体レンズにて説明した内容を適用することができる。
In the above example, the boundary surface 143 is set using the electrowetting technique as the liquid lens, but the present invention is not limited to this. For example, a liquid lens in which a liquid is injected into a transparent container and a transparent plate is disposed on the liquid surface may be used. In this case, for example, the liquid in the container is caused to flow by a pump or the like to change the liquid level, thereby changing the inclination of the transparent plate.
FIG. 28A shows the structure of the optical system 12B including the auxiliary optical member 14 in this case. In addition, since the 1st optical part 41 and the 2nd optical part 42 are the same as that of the case shown to Fig.27 (a), the description regarding the liquid lens of the auxiliary | assistant optical member 14 is mainly performed. For points that are not particularly described, the contents described in the liquid lens using the electrowetting technique can be applied.
補助光学部材１４の透明な容器の内部には、液体１４８と、透明板１４９と、ポンプ１５５とが設けられる。なお、ポンプ１５５は、透明な容器のＺ方向に垂直な各面にそれぞれ設けられるが、図２８（ａ）では、図示の都合から、Ｘ方向−側とＸ方向＋側とに設けられたポンプ１５５を示す。透明板１４９は、液体１４８に浮いた状態で配置され、後述するように液体１４８が流動した場合に流動に応じて揺動可能となっている。補助光学部材１４の動作については説明を後述する。
A liquid 148, a transparent plate 149, and a pump 155 are provided inside the transparent container of the auxiliary optical member 14. The pump 155 is provided on each surface perpendicular to the Z direction of the transparent container. In FIG. 28A, for convenience of illustration, the pump 155 is provided on the X direction − side and the X direction + side. 155 is shown. The transparent plate 149 is arranged in a state of floating in the liquid 148, and can swing according to the flow when the liquid 148 flows as will be described later. The operation of the auxiliary optical member 14 will be described later.
図２８（ｂ）は、表示装置１の主要部構成を示すブロック図である。この表示装置１では、図２７（ｂ）に示すブロック図とは異なり、制御部２０は、ポンプ制御部２８を有し、それぞれのポンプ１５５の動作を個別に制御する。他の構成については、図２７（ｂ）に示すブロック図と同様に表される。即ち、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、補助光学部材１４に設けられたポンプ１５５と、記憶部９とを示している。制御部２０は、画像生成部２２と、表示制御部２３と、ポンプ制御部２８とを備える。
FIG. 28B is a block diagram showing a main part configuration of the display device 1. In the display device 1, unlike the block diagram shown in FIG. 27 (b), the control unit 20 has a pump control unit 28 and individually controls the operation of each pump 155. Other configurations are expressed in the same manner as the block diagram shown in FIG. That is, the control unit 20, the display 11 controlled by the control unit 20, the pump 155 provided in the auxiliary optical member 14, and the storage unit 9 are illustrated. The control unit 20 includes an image generation unit 22, a display control unit 23, and a pump control unit 28.
＜補助光学部材１４の動作＞
各ポンプ１５５は、ポンプ制御部２８により駆動が制御され、図２８（ａ）の矢印ＡＲ４、ＡＲ５に示すようにＺ方向＋側に液体１４８を流動させる。ポンプ制御部２８は、各ポンプ１５５によって付与される流速をそれぞれ異ならせることにより、各ポンプ１５５の上部（Ｚ方向＋側）における液体１４８の液量を異ならせる。これにより、液体１４８の液面がＸＹ平面に対して傾斜を有するようになる。透明板１４９は、この液体１４８の液面の傾斜に従ってＸＹ平面に対して傾斜して、屈折面として機能する。
<Operation of auxiliary optical member 14>
The driving of each pump 155 is controlled by the pump control unit 28, and the liquid 148 flows in the Z direction + side as indicated by arrows AR4 and AR5 in FIG. The pump control unit 28 varies the amount of the liquid 148 in the upper part (Z direction + side) of each pump 155 by varying the flow velocity applied by each pump 155. Thereby, the liquid surface of the liquid 148 comes to have an inclination with respect to the XY plane. The transparent plate 149 is inclined with respect to the XY plane according to the inclination of the liquid surface of the liquid 148, and functions as a refractive surface.
本変形例では、透明板１４９の傾斜、即ち液体１４８の液面の傾斜が第５の実施の形態におけるプリズムの第３面１４３（図２４参照）と同一面となるように、各ポンプ１５５が付与する流速が制御される。この結果、透明板１４９は、Ｘ方向−側端部でＸＹ平面に対して図の紙面上で時計回りに角度φ３を有する。
表示器１１から出射された光束は、補助光学部材１４の透明板１４９にて偏向されて第１結像ミラー４１１へ向かう。これにより、Ｚ方向に対して角度−θ４に傾いて取り付けられた第１結像ミラー４１１に入射し、そこで反射されて表示器１１に表示された画像の空中像３０が収差を低減された状態で形成される。
In this modification, each pump 155 is arranged so that the inclination of the transparent plate 149, that is, the inclination of the liquid surface of the liquid 148 is the same as the third surface 143 (see FIG. 24) of the prism in the fifth embodiment. The applied flow rate is controlled. As a result, the transparent plate 149 has an angle φ3 in the clockwise direction on the drawing sheet with respect to the XY plane at the X direction-side end.
The light beam emitted from the display 11 is deflected by the transparent plate 149 of the auxiliary optical member 14 and travels toward the first imaging mirror 411. As a result, the aerial image 30 of the image that is incident on the first imaging mirror 411 mounted at an angle of −θ4 with respect to the Z direction and is reflected and displayed on the display 11 is reduced in aberration. Formed with.
第５の実施の形態の変形例１では、補助光学部材１４は、屈折率が異なる導電性液体１４７と絶縁性液体１４８とを少なくとも含む液体レンズにより構成されるので、導電性液体１４７と絶縁性液体１４８との境界で屈折が生じて光束を偏向させることができる。
また、第５の実施の形態の変形例１では、補助光学部材１４は導電性液体１４７と絶縁性液体１４８との境界面１４３のＸＹ平面に対する傾きφ３が、複数の第１結像ミラー４１１の角度−θ４と異なる。これにより、偏向された光束が第１結像ミラー４１１に導かれて反射されるので、第１結像ミラー４１１の傾斜に起因する収差を低減させた空中像３０を形成することができる。
In the first modification of the fifth embodiment, the auxiliary optical member 14 is composed of a liquid lens including at least the conductive liquid 147 and the insulating liquid 148 having different refractive indexes. Therefore, the auxiliary optical member 14 is insulated from the conductive liquid 147. Refraction occurs at the boundary with the liquid 148 to deflect the light beam.
In the first modification of the fifth embodiment, the auxiliary optical member 14 has an inclination φ3 of the boundary surface 143 between the conductive liquid 147 and the insulating liquid 148 with respect to the XY plane. Different from the angle -θ4. As a result, the deflected light beam is guided to and reflected by the first imaging mirror 411, so that the aerial image 30 with reduced aberration due to the tilt of the first imaging mirror 411 can be formed.
なお、補助光学部材１４のうち、Ｚ方向に平行な第２面１４２については非反射処理を施しても良い。この場合、第５の実施の形態の変形例１では、境界面１４３の傾斜や、透明板１４９、すなわち液体１４９の液面の傾斜とは異なる傾きを有する第２面１４２に非反射処理を施すことにより、表示器１１から出射した光束が第２面１４２で反射して空中像３０の形成に悪影響を及ぼしたり、乱反射等による空中像３０の視認性が劣化したりすることを防ぐ。
In addition, you may perform a non-reflective process about the 2nd surface 142 parallel to a Z direction among the auxiliary | assistant optical members 14. FIG. In this case, in the first modification of the fifth embodiment, the non-reflection process is performed on the second surface 142 having an inclination different from the inclination of the boundary surface 143 and the transparent plate 149, that is, the liquid surface of the liquid 149. This prevents the luminous flux emitted from the display unit 11 from being reflected by the second surface 142 and adversely affecting the formation of the aerial image 30 or the visibility of the aerial image 30 from being deteriorated due to irregular reflection or the like.
（第５の実施の形態の変形例２）
第５の実施の形態とその変形例１（図２４〜図２８参照）では、光学系１２Ｂが全ての第１結像ミラー４１１に共通する１つの第３面１４３を有する補助光学部材１４を備える例を示した。これに対して、変形例２では、複数の部分光学部材１４Ａを有する補助光学部材１４を配置する。以下、第５の実施の形態と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第５の実施の形態にて説明した内容を適用することができる。
(Modification 2 of the fifth embodiment)
In the fifth embodiment and Modification 1 thereof (see FIGS. 24 to 28), the optical system 12B includes the auxiliary optical member 14 having one third surface 143 common to all the first imaging mirrors 411. An example is shown. On the other hand, in the modification 2, the auxiliary | assistant optical member 14 which has several partial optical member 14A is arrange | positioned. Hereinafter, differences from the fifth embodiment will be mainly described. The contents described in the fifth embodiment can be applied to points that are not particularly described.
図２９（ａ）に変形例２における光学系１２ＢのＺＸ平面での断面を示す。変形例２の補助光学部材１４は、複数の部分光学部材１４Ａを有する。部分光学部材１４Ａのそれぞれは、第５の実施の形態の補助光学部材１４と同様にプリズムである。部分光学部材１４Ａは、ＸＹ平面に対して角度φ３を有する第３面１４３Ａを有する。即ち、第５の実施の形態の補助光学部材１４と相似形状を有する複数のプリズムが第１筐体４１０の下部に配置される。これにより、第５の実施の形態の変形例２の補助光学部材１４は、ＸＹ平面に対して角度φ３を有する第３面１４３Ａが複数設けられている。換言すると、ＸＹ平面に対して角度φ３を有する第３面１４３Ａと同一の角度φ３を有する面が複数設けられている。
FIG. 29A shows a cross section on the ZX plane of the optical system 12B in the second modification. The auxiliary optical member 14 of Modification 2 has a plurality of partial optical members 14A. Each of the partial optical members 14A is a prism similarly to the auxiliary optical member 14 of the fifth embodiment. The partial optical member 14A has a third surface 143A having an angle φ3 with respect to the XY plane. That is, a plurality of prisms having a shape similar to that of the auxiliary optical member 14 of the fifth embodiment are disposed in the lower portion of the first housing 410. Thereby, the auxiliary optical member 14 of Modification 2 of the fifth embodiment is provided with a plurality of third surfaces 143A having an angle φ3 with respect to the XY plane. In other words, a plurality of surfaces having the same angle φ3 as the third surface 143A having the angle φ3 with respect to the XY plane are provided.
各部分光学部１４Ａのうち、Ｚ方向に平行な第２面１４２Ａについては非反射処理が施される。第２面１４２Ａに非反射処理を施す目的は、表示器１１から出射した光束が第２面１４２Ａで反射して空中像３０の形成に悪影響を及ぼしたり、乱反射等による空中像３０の視認性が劣化したりすることを防ぐためである。また、各部分光学部１４Ａの第２面１４２Ａについて非透過処理を施しても良い。非透過処理を施す目的は、表示器１１から出射した光束が第２面１４２Ａを透過して、第３面１４３Ａで偏向されることなく第１結像ミラー４１１に到達することを防ぐためである。
Of each of the partial optical portions 14A, the second surface 142A parallel to the Z direction is subjected to a non-reflection process. The purpose of applying the non-reflective treatment to the second surface 142A is that the luminous flux emitted from the display device 11 is reflected by the second surface 142A and adversely affects the formation of the aerial image 30, or the visibility of the aerial image 30 due to irregular reflection or the like is increased. This is to prevent deterioration. Further, non-transmission processing may be performed on the second surface 142A of each partial optical unit 14A. The purpose of performing non-transmission processing is to prevent the light beam emitted from the display 11 from passing through the second surface 142A and reaching the first imaging mirror 411 without being deflected by the third surface 143A. .
なお、この変形例２では、２つの第１結像ミラー４１１に対して１つの部分光学部材１４Ａが対応するように配置されているが、１つの第１結像ミラー４１１に対して１つの部分光学部材１４Ａを配置しても良いし、３つ以上の第１結像ミラー４１１に対して１つの部分光学部材１４Ａを配置しても良い。
表示器１１から出射された光束は、部分光学部材１４Ａで偏向されて、角度−θ４に傾斜された第１結像ミラー４１１に入射し、ここで反射されて収差が低減された空中像を形成する。
In the second modification, one partial optical member 14A is disposed so as to correspond to the two first imaging mirrors 411. However, one partial optical member 14A corresponds to one first imaging mirror 411. The optical member 14A may be arranged, or one partial optical member 14A may be arranged for three or more first imaging mirrors 411.
The light beam emitted from the display unit 11 is deflected by the partial optical member 14A and is incident on the first imaging mirror 411 inclined by the angle −θ4, and is reflected here to form an aerial image with reduced aberration. To do.
第５の実施の形態の変形例２では、補助光学部材１４は、複数の微細な部分光学部材１４Ａから構成される。補助光学部材１４では、角度φ３と第３面１４３の形状とが表示器１１からの光束が偏向する角度即ち屈折角度に寄与し、Ｚ方向の長さ（厚み）は屈折角度に影響を与えない。そのため、第５の実施の形態の変形例２の部分光学部材１４Ａは、第５の実施の形態の補助光学部材１４のＺ方向の長さを小さくして形成されるので、補助光学部材１４のＺ方向の長さが小さくなり、光学系１２Ｂの小型化に寄与する。
また、それぞれの部分光学部材１４ＡのＺ方向の長さを小さくしたことにより、図２５（ｂ）に示した場合とは異なり、光束が入射するＸ方向位置に応じて光路長に差が生じない。これにより、第５の実施の形態により形成される空中像３０とは異なる形態、即ち空中像３０をＸＹ平面に対して傾けることなく形成することができる。
In the second modification of the fifth embodiment, the auxiliary optical member 14 includes a plurality of fine partial optical members 14A. In the auxiliary optical member 14, the angle φ3 and the shape of the third surface 143 contribute to the angle at which the light beam from the display 11 is deflected, that is, the refraction angle, and the length (thickness) in the Z direction does not affect the refraction angle. . Therefore, the partial optical member 14A of Modification 2 of the fifth embodiment is formed by reducing the length in the Z direction of the auxiliary optical member 14 of the fifth embodiment. The length in the Z direction is reduced, which contributes to downsizing of the optical system 12B.
Also, by reducing the length of each partial optical member 14A in the Z direction, unlike the case shown in FIG. 25B, there is no difference in the optical path length according to the position in the X direction where the light beam enters. . Thereby, a different form from the aerial image 30 formed by the fifth embodiment, that is, the aerial image 30 can be formed without being inclined with respect to the XY plane.
また、第５の実施の形態の変形例２では、各部分光学部材１４Ａの第２辺１４２Ａに、表示器１１から出射された光の反射を防ぐ処理、または透過を防ぐ処理が施されている。これにより、表示器１１から出射した光束が第２面１４２Ａで反射して空中像３０の形成に悪影響を及ぼしたり、乱反射等による空中像３０の視認性の劣化を防ぐことができる。また、非透過処理を施すことにより、表示器１１からの光束が第２面１４２Ａを透過して境界面１４３Ａで偏向されることなく第１結像ミラー４１１に到達することを防ぎ、空中像３０の視認性の劣化を防ぐことができる。
Moreover, in the modification 2 of 5th Embodiment, the process which prevents reflection of the light radiate | emitted from the indicator 11, or the process which prevents permeation | transmission is given to 2nd edge | side 142A of each partial optical member 14A. . Thereby, the light beam emitted from the display device 11 is reflected by the second surface 142A and adversely affects the formation of the aerial image 30, or the visibility of the aerial image 30 can be prevented from being deteriorated due to irregular reflection or the like. Further, by performing non-transmission processing, it is possible to prevent the light beam from the display 11 from passing through the second surface 142A and reaching the first imaging mirror 411 without being deflected by the boundary surface 143A. It is possible to prevent deterioration of visibility.
なお、第５の実施の形態の変形例２においても、部分光学部１４Ａとして、変形例１のように、図２６に示す液晶素子や図２７、図２８に示す液体レンズを用いることができる。以下、液晶素子の例と液体レンズの例とに分けて第５の実施の形態の変形例１との相違点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第５の実施の形態の変形例１にて説明した内容を適用することができる。
＜液晶素子の場合＞
図２９（ｂ）は、液晶素子を用いた場合における第５の実施の形態の変形例２の光学系１２ＢのＺＸ平面での断面図である。この場合の補助光学部材１４Ａでは、複数の部分光学部材１４Ａのそれぞれは、透明な容器内に、図２６（ａ）に示す第５の実施の形態の変形例１の補助光学部材１４と同様の液晶素子１４６を有する。この複数の部分光学部材１４Ａは、２つの第１結像ミラー４１１に対応するように配置されているが、１つまたは３つ以上の第１結像ミラー４１１に対応するように配置しても良い。また、表示装置１の主要部構成は、図２６（ｂ）に示すブロック図と以下の点で異なる。電圧制御部２４は、後述するようにして各部分光学部材１４Ａのそれぞれの境界面１４３ＡのＸＹ平面に対する角度φ３を制御する必要がある。複数の部分光学部材１４Ａのそれぞれは、図２６に示した第５の実施の形態の変形例１の場合と同様に、上部電極１５１と下部電極１５２とを有している。このため、電圧制御部２４は、各部分光学部材１４Ａごとに、それぞれが有する上部電極１５１と下部電極１５２とに印加する電圧を制御する。他の点は、図２６（ｂ）に示す第５の実施の形態の変形例１のブロック図と同様である。
In the second modification of the fifth embodiment, the liquid crystal element shown in FIG. 26 and the liquid lens shown in FIGS. 27 and 28 can be used as the partial optical unit 14A as in the first modification. Hereinafter, the difference from the modification 1 of the fifth embodiment will be mainly described by dividing into an example of a liquid crystal element and an example of a liquid lens. The contents described in the first modification of the fifth embodiment can be applied to points that are not specifically described.
<In case of liquid crystal element>
FIG. 29B is a cross-sectional view on the ZX plane of the optical system 12B of Modification 2 of the fifth embodiment when a liquid crystal element is used. In the auxiliary optical member 14A in this case, each of the plurality of partial optical members 14A is the same as the auxiliary optical member 14 of Modification 1 of the fifth embodiment shown in FIG. A liquid crystal element 146 is included. The plurality of partial optical members 14A are arranged so as to correspond to the two first imaging mirrors 411, but may be arranged so as to correspond to one or more first imaging mirrors 411. good. The main part configuration of the display device 1 is different from the block diagram shown in FIG. The voltage control unit 24 needs to control the angle φ3 of the boundary surface 143A of each partial optical member 14A with respect to the XY plane as described later. Each of the plurality of partial optical members 14A has an upper electrode 151 and a lower electrode 152 as in the case of the first modification of the fifth embodiment shown in FIG. For this reason, the voltage control unit 24 controls the voltage applied to the upper electrode 151 and the lower electrode 152 included in each partial optical member 14A. The other points are the same as the block diagram of the first modification of the fifth embodiment shown in FIG.
各部分光学部材１４Ａには、図２６に示した第５の実施の形態の変形例１の場合と同様に、上部電極１５１と下部電極１５２とに電圧が印加され、各部分光学部材１４Ａごとに液晶素子１４６の配列方向が制御される。これにより、各部分光学部材１４Ａ内で、異なる屈折率分布の境界である境界面１４３ＡがＸ方向−側端部でＸＹ平面に対して図の紙面上で時計回りに角度φ３に設定される。すなわち、図２６（ａ）に示す変形例１の補助光学部材１４と相似形状を有する複数の部分光学部材１４Ａが第１筐体４１０の下部に配置される。これにより、第５の実施の形態の変形例２の補助光学部材１４は、ＸＹ平面に対して角度φ３を有する境界面１４３Ａが複数設定される。換言すると、ＸＹ平面に対して角度φ３を有する第３面１４３Ａと同一の角度φ３を有する面が複数設定される。
各部分光学部１４Ａのうち、Ｚ方向に平行な第２面１４２Ａについては非反射処理が施される。また、各部分光学部１４Ａの第２面１４２Ａについて非透過処理を施しても良い。
As in the case of the first modification of the fifth embodiment shown in FIG. 26, a voltage is applied to each partial optical member 14A to the upper electrode 151 and the lower electrode 152. The arrangement direction of the liquid crystal elements 146 is controlled. Thereby, in each partial optical member 14A, the boundary surface 143A, which is a boundary of different refractive index distributions, is set at an angle φ3 in the clockwise direction on the drawing sheet with respect to the XY plane at the X direction-side end. That is, a plurality of partial optical members 14A having a shape similar to that of the auxiliary optical member 14 of Modification 1 shown in FIG. Thereby, in the auxiliary optical member 14 of Modification 2 of the fifth embodiment, a plurality of boundary surfaces 143A having an angle φ3 with respect to the XY plane are set. In other words, a plurality of surfaces having the same angle φ3 as the third surface 143A having the angle φ3 with respect to the XY plane are set.
Of each of the partial optical portions 14A, the second surface 142A parallel to the Z direction is subjected to a non-reflection process. Further, non-transmission processing may be performed on the second surface 142A of each partial optical unit 14A.
表示器１１から出射した光束は、各部分光学部材１４Ａでは、図２６（ａ）に示す変形例１の補助光学部材１４と同様に、所定方向に偏向されて、角度−θ４に傾斜された第１結像ミラー４１１に入射する。入射した光束は第１結像ミラー４１１で反射されて、収差が低減された空中像が形成される。
The luminous flux emitted from the display 11 is deflected in a predetermined direction in each partial optical member 14A in the same manner as in the auxiliary optical member 14 of Modification 1 shown in FIG. The light enters one imaging mirror 411. The incident light beam is reflected by the first imaging mirror 411, and an aerial image with reduced aberration is formed.
第５の実施の形態の変形例２では、補助光学部材１４は、ＸＹ平面に対して同一の角度φ３、即ち同一の傾きを有する境界面１４３Ａを複数備える。したがって、変形例２の部分光学部材１４Ａとして液晶素子１４６を用いた場合であっても、図２９（ａ）に示すようにプリズムを用いた場合と同様に、Ｚ方向の長さを小さくすることができるので、光学系１２Ｂの小型化に寄与する。
In the second modification of the fifth embodiment, the auxiliary optical member 14 includes a plurality of boundary surfaces 143A having the same angle φ3, that is, the same inclination with respect to the XY plane. Therefore, even when the liquid crystal element 146 is used as the partial optical member 14A of Modification 2, the length in the Z direction is reduced as in the case where the prism is used as shown in FIG. This contributes to downsizing the optical system 12B.
＜液体レンズの場合＞
図２９（ｃ）は、液体レンズを用いた場合における変形例２の光学系１２ＢのＺＸ平面での断面図である。この場合の補助光学部材１４Ａは、複数の部分光学部材１４Ａを有し、部分光学部材１４Ａのそれぞれは、透明な容器内に、図２７（ａ）に示す変形例２の補助光学部材１４と同様に、導電性液体１４７と絶縁性液体１４８とが注入された液体レンズである。また、表示装置１の主要部構成は、図２７（ｂ）に示すブロック図と以下の点で異なる。電圧制御部２４は、後述するようにして各部分光学部材１４Ａのそれぞれの境界面１４３ＡのＸＹ平面に対する角度φ３を制御する必要がある。複数の部分光学部材１４Ａのそれぞれは、図２７に示した第５の実施の形態の変形例１の場合と同様に、共通電極１５３と電極１５４とを有している。このため、電圧制御部２４は、各部分光学部材１４Ａごとに、それぞれが有する共通電極１５３と電極１５４とに印加する電圧を制御する。他の点は、図２７（ｂ）に示す第５の実施の形態の変形例１のブロック図と同様である。
<For liquid lenses>
FIG. 29C is a cross-sectional view on the ZX plane of the optical system 12B of Modification 2 in the case where a liquid lens is used. The auxiliary optical member 14A in this case has a plurality of partial optical members 14A, and each of the partial optical members 14A is similar to the auxiliary optical member 14 of Modification 2 shown in FIG. 27A in a transparent container. In addition, a liquid lens in which a conductive liquid 147 and an insulating liquid 148 are injected. The main part configuration of the display device 1 is different from the block diagram shown in FIG. The voltage control unit 24 needs to control the angle φ3 of the boundary surface 143A of each partial optical member 14A with respect to the XY plane as described later. Each of the plurality of partial optical members 14A has a common electrode 153 and an electrode 154, as in the first modification of the fifth embodiment shown in FIG. For this reason, the voltage control unit 24 controls the voltage applied to the common electrode 153 and the electrode 154 included in each partial optical member 14A. Other points are the same as the block diagram of the first modification of the fifth embodiment shown in FIG.
各部分光学部材１４Ａは、図２７に示した変形例１の場合と同様に、共通電極１５３と電極１５４とに電圧が印加され、エレクトロウェッティングにより、各部分光学部材１４Ａごとに導電性液体１４７と絶縁性液体１４８との境界面１４３Ａ位置が制御される。これにより、各部分光学部材１４Ａ内で、異なる屈折率分布の境界である境界面１４３ＡがＸ方向−側端部でＸＹ平面に対して図の紙面上で時計回りに角度φ３に設定される。すなわち、図２７（ａ）に示す変形例１の補助光学部材１４と相似形状を有する複数の部分光学部材１４Ａが第１筐体４１０の下部に配置される。これにより、第５の実施の形態の変形例２の補助光学部材１４は、ＸＹ平面に対して角度φ３を有する境界面１４３Ａが複数設定される。換言すると、ＸＹ平面に対して角度φ３を有する第３面１４３Ａと同一の角度φ３を有する面が複数設定される。
各部分光学部１４Ａのうち、Ｚ方向に平行な第２面１４２Ａについては非反射処理が施される。また、各部分光学部１４Ａの第２面１４２Ａについて非透過処理を施しても良い。
Each partial optical member 14A is applied with a voltage to the common electrode 153 and the electrode 154 in the same manner as in the first modification shown in FIG. 27, and is electrically conductive 147 for each partial optical member 14A by electrowetting. The position of the boundary surface 143A between the insulating liquid 148 and the insulating liquid 148 is controlled. Thereby, in each partial optical member 14A, the boundary surface 143A, which is a boundary of different refractive index distributions, is set at an angle φ3 in the clockwise direction on the drawing sheet with respect to the XY plane at the X direction-side end. That is, a plurality of partial optical members 14A having a shape similar to that of the auxiliary optical member 14 of Modification 1 shown in FIG. Thereby, in the auxiliary optical member 14 of Modification 2 of the fifth embodiment, a plurality of boundary surfaces 143A having an angle φ3 with respect to the XY plane are set. In other words, a plurality of surfaces having the same angle φ3 as the third surface 143A having the angle φ3 with respect to the XY plane are set.
Of each of the partial optical portions 14A, the second surface 142A parallel to the Z direction is subjected to a non-reflection process. Further, non-transmission processing may be performed on the second surface 142A of each partial optical unit 14A.
表示器１１から出射した光束は、各部分光学部材１４Ａでは、図２７（ａ）に示す変形例１の補助光学部材１４と同様に、所定方向に偏向されて、角度−θ４に傾斜された第１結像ミラー４１１に入射する。入射した光束は第１結像ミラー４１１で反射されて、収差が低減された空中像が形成される。
The luminous flux emitted from the display unit 11 is deflected in a predetermined direction in each partial optical member 14A in the same manner as the auxiliary optical member 14 of Modification 1 shown in FIG. 27A, and is tilted at an angle −θ4. The light enters one imaging mirror 411. The incident light beam is reflected by the first imaging mirror 411, and an aerial image with reduced aberration is formed.
第５の実施の形態の変形例２では、補助光学部材１４は、ＸＹ平面に対して同一の角度φ３、即ち同一の傾きを有する境界面１４３Ａを複数備える。したがって、変形例２の補助光学部材１４として液体レンズを用いた場合であっても、図２９（ａ）に示すプリズムを用いた場合や図２９（ｂ）に示す液晶素子１４６を用いた場合と同様に、Ｚ方向の長さを小さくして、光学系１２Ｂの小型化に寄与する。
In the second modification of the fifth embodiment, the auxiliary optical member 14 includes a plurality of boundary surfaces 143A having the same angle φ3, that is, the same inclination with respect to the XY plane. Therefore, even when a liquid lens is used as the auxiliary optical member 14 of Modification 2, the prism shown in FIG. 29A is used or the liquid crystal element 146 shown in FIG. 29B is used. Similarly, reducing the length in the Z direction contributes to the miniaturization of the optical system 12B.
なお、この場合も、エレクトロウェッティングにより境界面１４３Ａの位置を制御するものに限定されない。たとえば、図２８に示すように、透明な容器内に液体を注入させ、液体の流動を制御して、液体の液面に配置された透明板の傾斜角を変化させる液体レンズを用いても良い。この場合、図２８（ｂ）に示すポンプ制御部２８は、各部分光学部材１４Ａのそれぞれが有する透明板の傾斜を制御するために、各部分光学部材１４Ａが有するポンプ１５５ごとに、それぞれの駆動を制御する。
In this case, the position of the boundary surface 143A is controlled by electrowetting. For example, as shown in FIG. 28, a liquid lens that injects liquid into a transparent container, controls the flow of the liquid, and changes the inclination angle of the transparent plate arranged on the liquid surface may be used. . In this case, the pump control unit 28 shown in FIG. 28 (b) drives each pump 155 included in each partial optical member 14A in order to control the inclination of the transparent plate included in each partial optical member 14A. To control.
（第５の実施の形態の変形例３）
図１１〜図１７を参照して説明した第２の実施の形態とその変形例１〜４における光学系１２Ａが、第５の実施の形態とその変形例１、２で説明した補助光学部材１４を有しても良い。この場合、補助光学部材１４は再帰性反射部１２２０の前（Ｘ方向−側）に配置しても良い。即ち、部分反射部１２１０と再帰性反射部１２２０との間に補助光学部材１４を配置しても良い。なお、部分反射部材１２１０の代わりにＰＢＳ部１２３０やシャッター部１２５０が配置された場合には、ＰＢＳ部１２３０やシャッター部１２５０と再帰性反射部１２２０との間に補助光学部材１４を配置しても良い。この場合、補助光学部材１４を再帰性反射部１２２０に接着や嵌合やねじ止め等により直接設置しても良いし、支持部材等を介して再帰性反射部１２２０に取り付けられても良い。または、補助光学部材１４を部分反射部１２１０やＰＢＳ部１２３０やシャッター部１２５０の反射側（空中像３０が形成される側）に配置しても良い。
(Modification 3 of the fifth embodiment)
The optical system 12A in the second embodiment described with reference to FIGS. 11 to 17 and modifications 1 to 4 thereof is the auxiliary optical member 14 described in the fifth embodiment and modifications 1 and 2 thereof. You may have. In this case, the auxiliary optical member 14 may be disposed in front of the retroreflecting unit 1220 (X direction-side). That is, the auxiliary optical member 14 may be disposed between the partial reflection unit 1210 and the retroreflection unit 1220. When the PBS unit 1230 or the shutter unit 1250 is disposed instead of the partial reflection member 1210, the auxiliary optical member 14 may be disposed between the PBS unit 1230 or the shutter unit 1250 and the retroreflection unit 1220. good. In this case, the auxiliary optical member 14 may be directly installed on the retroreflecting portion 1220 by bonding, fitting, screwing, or the like, or may be attached to the retroreflecting portion 1220 via a support member or the like. Alternatively, the auxiliary optical member 14 may be disposed on the reflection side (the side on which the aerial image 30 is formed) of the partial reflection unit 1210, the PBS unit 1230, and the shutter unit 1250.
また、補助光学部材１４を、表示器１１と部分反射部１２１０との間に配置しても良い。この場合、補助光学部材１４は、部分反射部１２１０のＸ方向−側に配置しても良い。なお、部分反射部材１２１０の代わりにＰＢＳ部１２３０やシャッター部１２５０が配置された場合には、ＰＢＳ部１２３０やシャッター部１２５０と表示器１１との間に補助光学部材１４を配置しても良い。この場合、補助光学部材１４を部分反射部１２１０やＰＢＳ部１２３０やシャッター部１２５０に接着や嵌合やねじ止め等により直接設置しても良いし、支持部材等を介して取り付けられても良い。
Further, the auxiliary optical member 14 may be disposed between the display 11 and the partial reflection unit 1210. In this case, the auxiliary optical member 14 may be disposed on the X direction − side of the partial reflection portion 1210. When the PBS unit 1230 or the shutter unit 1250 is disposed instead of the partial reflection member 1210, the auxiliary optical member 14 may be disposed between the PBS unit 1230 or the shutter unit 1250 and the display unit 11. In this case, the auxiliary optical member 14 may be directly installed on the partial reflection portion 1210, the PBS portion 1230, and the shutter portion 1250 by adhesion, fitting, screwing, or the like, or may be attached via a support member or the like.
第５の実施の形態の変形例３では、光学系１２Ｂは、表示器１１から出射された光束を反射する複数の部分反射ミラー１２１２で構成される部分反射部１２１０、または複数のＰＢＳ１２３１で構成されるＰＢＳ部１２３０、または複数のシャッター１２５１で構成されるシャッター部１２５０を有する場合であっても、補助光学部材１４により表示器１１から出射された光束の偏向、すなわち光路を補正する。これにより、形成位置を移動させた空中像３０の収差による劣化を抑制できる。
In the third modification of the fifth embodiment, the optical system 12B includes a partial reflection unit 1210 including a plurality of partial reflection mirrors 1212 that reflect a light beam emitted from the display 11, or a plurality of PBSs 1231. Even when the PBS unit 1230 or the shutter unit 1250 including the plurality of shutters 1251 is provided, the deflection of the light beam emitted from the display unit 11 by the auxiliary optical member 14, that is, the optical path is corrected. Thereby, the deterioration by the aberration of the aerial image 30 which moved the formation position can be suppressed.
−第６の実施の形態−
図面を参照しながら、第６の実施の形態に係る表示装置１について説明する。第６の実施の形態においては、本実施の形態の表示装置１がテレビに組み込まれた場合を一例に挙げて説明を行う。なお、本実施の形態の表示装置は、テレビに限らず、上述の第１の実施の形態で説明した各電子機器に組み込むことができる。
-Sixth embodiment-
A display device 1 according to a sixth embodiment will be described with reference to the drawings. In the sixth embodiment, the case where the display device 1 of the present embodiment is incorporated in a television will be described as an example. Note that the display device in this embodiment can be incorporated in each electronic device described in the above first embodiment without being limited to a television.
本実施の形態の表示装置１は、第５の実施の形態の光学系１２Ｂ（図２４参照）が有する第１結像ミラー４１１を駆動可能に構成したことにより、第１結像ミラーの駆動に従って光路の補正量を変更する。したがって、第６の実施の形態の光学系１２Ｃは、第５の実施の形態の光学系１２Ｂが有する補助光学部材１４とは異なる補助光学部材１４Ｂを有する。以下、詳細に説明する。
The display device 1 of the present embodiment is configured to be able to drive the first imaging mirror 411 included in the optical system 12B (see FIG. 24) of the fifth embodiment, so that the first imaging mirror is driven. Change the correction amount of the optical path. Accordingly, the optical system 12C according to the sixth embodiment includes the auxiliary optical member 14B different from the auxiliary optical member 14 included in the optical system 12B according to the fifth embodiment. Details will be described below.
図３０（ａ）は、第６の実施の形態の光学系１２Ｃの構成を模式的に示すＺＸ平面における断面図である。図３０（ａ）は、第１結像ミラー４１１がＺ方向に対して紙面時計回りに駆動角度−θ１で駆動された動作状態のときの光学系１２Ｃを示す。光学系１２Ｃは、補助光学部材１４Ｂと、第１の実施の形態における第１光学部４１（図３参照）と第５の実施の形態における第２光学部４２（図２４参照）とを有する。すなわち、第１光学部４１の第１筐体４１０に配置された第１結像ミラー４１１は、通常状態においては反射面がＹＺ平面に平行であり、動作状態では第１駆動部４１２によりＺ方向に対して駆動角度±θ１で駆動される。第２光学部４２に配置された第２結像ミラー４１２は、反射面がＺＸ平面に平行でありかつＺ方向に対して傾きを持たない直立状態で第２筐体４２０に配置される。また、図３０（ａ）では、第１筐体４１０の上部（Ｚ方向＋側）に第２筐体４２０を配置した例を示すが、第１筐体４１０の下部（Ｚ方向−側）に第２筐体４２０を配置しても良い。
FIG. 30A is a cross-sectional view in the ZX plane schematically showing the configuration of the optical system 12C of the sixth embodiment. FIG. 30A shows the optical system 12C when the first imaging mirror 411 is in an operation state in which the first imaging mirror 411 is driven at a driving angle −θ1 clockwise with respect to the Z direction. The optical system 12C includes an auxiliary optical member 14B, a first optical unit 41 (see FIG. 3) in the first embodiment, and a second optical unit 42 (see FIG. 24) in the fifth embodiment. That is, the first imaging mirror 411 arranged in the first housing 410 of the first optical unit 41 has a reflecting surface parallel to the YZ plane in the normal state, and in the Z state by the first drive unit 412 in the operating state. Is driven at a drive angle ± θ1. The second imaging mirror 412 disposed in the second optical unit 42 is disposed in the second housing 420 in an upright state in which the reflecting surface is parallel to the ZX plane and has no inclination with respect to the Z direction. FIG. 30A shows an example in which the second housing 420 is disposed on the upper portion (Z direction + side) of the first housing 410, but on the lower portion (Z direction − side) of the first housing 410. A second housing 420 may be disposed.
補助光学部材１４Ｂは、たとえば第５の実施の形態の変形例１（図２６（ａ））に示すような液晶素子１４６により構成される。補助光学部材１４Ｂは、第１領域１４４Ｂと第２領域１４５Ｂとを有する。境界面１４３Ｂは、第１領域１４４Ｂと第２領域１４５Ｂとの境界である。図３０（ａ）では、境界面１４３ＢがＸ方向−側端部でＸＹ平面に対して図の紙面上で時計回りに所定の角度φ４をなしている状態を示している。なお、補助光学部材１４Ｂについての詳細は説明を後述する。なお、図３０（ａ）は、図２６（ａ）に示す第５の実施の形態の変形例１の場合と同様に、印加される電圧が制御されることにより、補助光学部材１４内の屈折率分布が制御され、液晶素子１４６が図示するような配向方向に制御されたと見なせるような状況を作り出したと仮定した場合を模式的に示した図である。
The auxiliary optical member 14B is configured by a liquid crystal element 146 as shown in, for example, Modification 1 (FIG. 26A) of the fifth embodiment. The auxiliary optical member 14B has a first region 144B and a second region 145B. The boundary surface 143B is a boundary between the first region 144B and the second region 145B. FIG. 30A shows a state in which the boundary surface 143B forms a predetermined angle φ4 in the clockwise direction on the drawing sheet with respect to the XY plane at the X-direction end. Details of the auxiliary optical member 14B will be described later. Note that FIG. 30A shows the refraction in the auxiliary optical member 14 by controlling the applied voltage, as in the case of the first modification of the fifth embodiment shown in FIG. It is the figure which showed typically the case where it assumed that the condition where the rate distribution was controlled and the liquid crystal element 146 was considered to be controlled to the orientation direction as shown in figure was produced.
図３０（ｂ）は、第６の実施の形態の表示装置１の主要部構成を示すブロック図である。第６の実施の形態では、図２に示す第１の実施の形態におけるブロック図と異なり、図２６（ｂ）のブロック図に示す、補助光学部材１４Ｂの上部電極１５１と下部電極１５２との間に印加する電圧を制御する電圧制御部２４を備える。他の構成については図２に示す第１の実施の形態のブロック図と同様に表される。即ち、表示装置１は、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、光学系１２Ｃと、記憶部９とを示している。制御部２０は、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３と電圧制御部２４とを備える。
なお、制御部２０は、表示用の制御部と、光学系の駆動部を駆動させるための光学部用の制御部と、補助光学部材１４Ｂの動作を制御する補正用の制御部との３つを有しても良い。この場合、制御部２０では、表示用の制御部は表示器１１の内部に格納し、補助光学部材１４Ｂの動作を制御する補正用の制御部は光学系１２Ｃと一体化させても良い。また、制御部２０は、１つの制御部で、表示器１１と光学系１２Ｃと補助光学部材１４Ｂとを制御してもよく、表示器１１の内部に格納しても良いし、光学系１２Ｃと一体化させても良い。
FIG. 30B is a block diagram illustrating a configuration of main parts of the display device 1 according to the sixth embodiment. In the sixth embodiment, unlike the block diagram in the first embodiment shown in FIG. 2, the space between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 of the auxiliary optical member 14B shown in the block diagram in FIG. The voltage control part 24 which controls the voltage applied to is provided. Other configurations are expressed in the same manner as the block diagram of the first embodiment shown in FIG. That is, the display device 1 shows a control unit 20, a display 11 controlled by the control unit 20, an optical system 12 </ b> C, and a storage unit 9. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, and a voltage control unit 24.
The control unit 20 includes three display control units, an optical unit control unit for driving the optical system drive unit, and a correction control unit that controls the operation of the auxiliary optical member 14B. You may have. In this case, in the control unit 20, the display control unit may be stored in the display 11, and the correction control unit that controls the operation of the auxiliary optical member 14B may be integrated with the optical system 12C. Further, the control unit 20 may control the display unit 11, the optical system 12C, and the auxiliary optical member 14B with one control unit, may be stored in the display unit 11, or may be stored in the optical system 12C. It may be integrated.
＜第１結像ミラー４１１の駆動と補助光学部材１４Ｂの動作＞
図３０において、補助光学部材１４Ｂの液晶素子１４６では、電圧制御部２４により上部電極１５１と下部電極１５２との間に印加される電圧に応じて、屈折率分布の異なる第１領域１４４Ｂと第２領域１４５Ｂとの境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度φ４が変化する。各駆動角度θ１に対して角度φ４が関係付けされる。なお、駆動角度θ１と角度φ４との関係は予め行った試験等の結果に基づいて対応付けされたデータとして記憶部９に記憶されている。
<Driving of first imaging mirror 411 and operation of auxiliary optical member 14B>
In FIG. 30, in the liquid crystal element 146 of the auxiliary optical member 14B, the first region 144B and the second region having different refractive index distributions according to the voltage applied between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 by the voltage control unit 24. The angle φ4 formed by the boundary surface 143B with the region 145B and the XY plane changes. An angle φ4 is related to each drive angle θ1. Note that the relationship between the drive angle θ1 and the angle φ4 is stored in the storage unit 9 as data associated with each other based on a result of a test or the like performed in advance.
なお、駆動角度θ１と角度φ４との関係は、第５の実施の形態（図２４、図２５参照）にて説明した角度θ４と角度φ３との関係と同様である。即ち、第１結像ミラー４１１がＺ方向となす駆動角度−θ１の大きさが増加すると、Ｘ方向−側端部での補助光学部材１４Ｂの境界面１４３ＢがＸＹ平面に対して図の紙面上で時計回りの方向になす角度φ４が増加する。また、第１結像ミラー４１１がＺ方向となす駆動角度＋θ１の大きさが増加すると、Ｘ方向＋側端部での補助光学部材１４Ｂの境界面１４３ＢがＸＹ平面に対して図の紙面上で反時計回りの方向になす角度φ４が増加する。即ち、第１結像ミラー４１１のＸＹ平面に対する傾きと、補助光学部材１４の境界面１４３ＢのＸＹ平面に対する傾きとは異なる。
The relationship between the drive angle θ1 and the angle φ4 is the same as the relationship between the angle θ4 and the angle φ3 described in the fifth embodiment (see FIGS. 24 and 25). That is, when the magnitude of the drive angle −θ1 formed by the first imaging mirror 411 with respect to the Z direction increases, the boundary surface 143B of the auxiliary optical member 14B at the X direction−side end is on the paper surface of the drawing with respect to the XY plane. The angle φ4 formed in the clockwise direction increases. Further, when the magnitude of the drive angle + θ1 made by the first imaging mirror 411 with respect to the Z direction increases, the boundary surface 143B of the auxiliary optical member 14B at the X direction + side end portion is on the drawing sheet with respect to the XY plane. The angle φ4 formed in the counterclockwise direction increases. That is, the inclination of the first imaging mirror 411 with respect to the XY plane is different from the inclination of the boundary surface 143B of the auxiliary optical member 14 with respect to the XY plane.
駆動制御部２１は、第１の実施の形態（図１〜図５参照）の場合と同様に、第１駆動部４１２に電圧を印加することにより、第１結像ミラー４１１を駆動角度−θ１で駆動させる。電圧制御部２４は、予め記憶されたデータを参照して、境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度φ４が第１結像ミラー４１１の駆動角度−θ１に対応する角度となるように上部電極１５１と下部電極１５２との間に印加する電圧の値を算出する。電圧制御部２４は、算出した電圧の値に基づいて、上部電極１５１と下部電極１５２との間に電圧を印加する。
As in the case of the first embodiment (see FIGS. 1 to 5), the drive control unit 21 applies a voltage to the first drive unit 412 to drive the first imaging mirror 411 at the drive angle −θ1. Drive with. The voltage control unit 24 refers to the data stored in advance, and the upper electrode 151 and the upper electrode 151 so that the angle φ4 formed by the boundary surface 143B with the XY plane is an angle corresponding to the drive angle −θ1 of the first imaging mirror 411. The value of the voltage applied between the lower electrode 152 is calculated. The voltage control unit 24 applies a voltage between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 based on the calculated voltage value.
なお、上述した説明では、駆動角度θ１と角度φ４との関係が予め記憶部９に記憶されているものとしたが、駆動角度θ１と、上部電極１５１および下部電極１５２の間への印加電圧とが関連付けされたデータとして記憶部９に記憶されても良い。この場合、駆動制御部２１は、予め記憶されたデータを参照して、算出した駆動角度θ１に関連付けされた印加電圧を読み出して、印加する電圧として決定すれば良い。
また、上述したデータを表示装置１が備える記憶部９に記憶するものとしたが、これに限定されず、表示装置１の外部の記憶装置に記憶しても良い。表示装置１と外部の記憶装置との間は有線または無線により直接的に、またはネットワーク等を介して間接的に接続されて、各種の情報やデータの送受信を行う。
In the above description, the relationship between the drive angle θ1 and the angle φ4 is stored in the storage unit 9 in advance, but the drive angle θ1 and the applied voltage between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 are May be stored in the storage unit 9 as associated data. In this case, the drive control unit 21 may read the applied voltage associated with the calculated drive angle θ1 with reference to data stored in advance and determine it as the voltage to be applied.
In addition, the above-described data is stored in the storage unit 9 included in the display device 1, but is not limited thereto, and may be stored in a storage device outside the display device 1. The display device 1 and an external storage device are connected directly by wire or wireless or indirectly through a network or the like to transmit and receive various types of information and data.
これにより、第１結像ミラー４１１の駆動角度−θ１に応じて境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度φ４を変更する、即ち光束の偏向量を変更する。表示器１１から出射した光束は液晶素子１４６で偏向されて、駆動角度−θ１の第１結像ミラー４１１に入射し、そこで反射されて、駆動角度−θ１に応じたＸ方向の位置に収差を低減した実像を形成する。
Accordingly, the angle φ4 formed by the boundary surface 143B and the XY plane is changed according to the drive angle −θ1 of the first imaging mirror 411, that is, the deflection amount of the light beam is changed. The light beam emitted from the display unit 11 is deflected by the liquid crystal element 146, is incident on the first imaging mirror 411 having a driving angle of −θ1, is reflected there, and has an aberration at a position in the X direction corresponding to the driving angle of −θ1. A reduced real image is formed.
なお、第１結像ミラー４１１がＺ方向と図の紙面上で反時計回りに駆動角度＋θ１で駆動される場合には、補助光学部材１４は、図３０（ａ）に示す例に対して左右（Ｘ方向）対称な境界面１４３Ｂとなるように屈折率分布が制御される。すなわち、電圧制御部２４は、補助光学部材１４ＢのＸ方向＋側の端部で境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度がφ４となり、Ｘ方向の位置が−側であるほど第１領域１４４ＢのＺ方向の長さが増加するように電圧の値を算出し、上部電極１５１と下部電極１５２との間に電圧を印加する。
また、第１結像ミラー４１１が駆動されず、第２結像ミラー４２１が駆動される場合には、境界面１４３Ｂと第１筐体４１０の下部との距離（Ｚ方向の距離）がＹ方向に沿って増減するように上部電極１５１と下部電極１５２との間に印加する電圧を制御すれば良い。
When the first imaging mirror 411 is driven at the drive angle + θ1 counterclockwise in the Z direction and on the drawing sheet, the auxiliary optical member 14 is left and right with respect to the example shown in FIG. The refractive index distribution is controlled so that the boundary surface 143B is symmetric (X direction). That is, the voltage control unit 24 determines that the angle formed by the boundary surface 143B and the XY plane at the end on the X direction + side of the auxiliary optical member 14B is φ4, and the Z direction of the first region 144B is as the position in the X direction is − The voltage value is calculated so that the length in the direction increases, and the voltage is applied between the upper electrode 151 and the lower electrode 152.
In addition, when the first imaging mirror 411 is not driven and the second imaging mirror 421 is driven, the distance between the boundary surface 143B and the lower portion of the first housing 410 (distance in the Z direction) is the Y direction. The voltage applied between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 may be controlled so as to increase or decrease along the line.
図３１のフローチャートを参照して、第６の実施の形態の表示装置１の光学系１２Ｃの動作状態時の処理について説明する。図３１に示す処理は、制御部２０でプログラムを実行して行われる。このプログラムは記憶部９に記憶されており、制御部２０により起動され、実行される。
ステップＳ２１では、駆動制御部２１は、空中像３０を形成させる位置に基づいて、第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１を算出してステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、電圧制御部２４は、第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１に基づいて、境界面１４３Ｂの角度φ４を決定してステップＳ２３へ進む。ステップＳ２３では、決定した境界面１４３Ｂの角度φ４となるための上部電極１５１と下部電極１５２との間の印加電圧を算出してステップＳ２４へ進む。
With reference to the flowchart of FIG. 31, the process at the time of the operation state of the optical system 12C of the display apparatus 1 of 6th Embodiment is demonstrated. The process shown in FIG. 31 is performed by executing a program in the control unit 20. This program is stored in the storage unit 9 and is activated and executed by the control unit 20.
In step S21, the drive control unit 21 calculates the drive angle θ1 of the first imaging mirror 411 based on the position where the aerial image 30 is formed, and proceeds to step S22. In step S22, the voltage control unit 24 determines the angle φ4 of the boundary surface 143B based on the drive angle θ1 of the first imaging mirror 411, and proceeds to step S23. In step S23, an applied voltage between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 for obtaining the determined angle φ4 of the boundary surface 143B is calculated, and the process proceeds to step S24.
ステップＳ２４では、駆動制御部２１は、算出された駆動角度θ１に従って第１駆動部４１２に電圧を印加して、第１結像ミラー４１１を駆動角度θ１で傾斜駆動させる。電圧制御部２４は、算出した電圧値に従って、補助光学部材１４Ｂの上部電極１５１と下部電極１５２との間に電圧を印加して、第１領域１４４Ｂと第２領域１４５Ｂとの境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度をφ４にさせる。これにより、収差の発生が抑制された空中像３０が、表示装置１の中心部近傍から離れた位置に形成される。ステップＳ２５では、空中像３０の形成を終了するか否かを判定する。空中像３０の形成を終了する場合には、ステップＳ２５が肯定判定されて処理を終了する。空中像３０の形成を終了しない、即ちユーザが空中像３０の視認を続ける場合には、ステップＳ２５が否定判定されてステップＳ２１へ戻る。
In step S24, the drive control unit 21 applies a voltage to the first drive unit 412 in accordance with the calculated drive angle θ1, and drives the first imaging mirror 411 to tilt at the drive angle θ1. The voltage control unit 24 applies a voltage between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 of the auxiliary optical member 14B according to the calculated voltage value, and the boundary surface 143B between the first region 144B and the second region 145B becomes XY. The angle formed with the plane is set to φ4. Thereby, the aerial image 30 in which the occurrence of aberration is suppressed is formed at a position away from the vicinity of the central portion of the display device 1. In step S25, it is determined whether or not the formation of the aerial image 30 is to be terminated. When the formation of the aerial image 30 is finished, an affirmative determination is made in step S25 and the process is finished. If the formation of the aerial image 30 is not completed, that is, if the user continues to view the aerial image 30, a negative determination is made in step S25 and the process returns to step S21.
第６の実施の形態では、表示器１１から出射された光束を反射する複数の第１結像ミラー４１１で構成される第１光学部４１と、表示器１１から出射された光束の偏向、すなわち光路を補正し、第１光学部４１によって生じる収差を低減する補助光学部材１４Ｂとを備える。これにより、収差による劣化を抑制した空中像３０を移動させることができる。
また、第６の実施の形態では、複数の第１結像ミラー４１１を駆動し、表示器１１から出射された光の光路を変更する第１駆動部４１２を備えるので、空中像３０が形成される位置を移動させることができる。
また、第６の実施の形態では、補助光学部材１４Ｂは、第１駆動部４１２による駆動量、即ち第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１に基づいて、光路の補正量を変更する。これにより、駆動角度±θ１を変化させて空中像３０の位置を移動しても、それに伴って光束の偏向量が変更され、収差を低減した空中像３０を移動させることができる。
In the sixth embodiment, the first optical unit 41 including a plurality of first imaging mirrors 411 that reflect the light beam emitted from the display 11 and the deflection of the light beam emitted from the display device 11, that is, And an auxiliary optical member 14B that corrects the optical path and reduces aberration caused by the first optical unit 41. Thereby, the aerial image 30 in which deterioration due to aberration is suppressed can be moved.
In the sixth embodiment, since the first drive unit 412 that drives the plurality of first imaging mirrors 411 and changes the optical path of the light emitted from the display 11 is provided, the aerial image 30 is formed. Position can be moved.
In the sixth embodiment, the auxiliary optical member 14B changes the correction amount of the optical path based on the driving amount by the first driving unit 412, that is, the driving angle ± θ1 of the first imaging mirror 411. Thus, even if the position of the aerial image 30 is moved by changing the drive angle ± θ1, the amount of deflection of the light beam is changed accordingly, and the aerial image 30 with reduced aberration can be moved.
また、第６の実施の形態では、第１光学部４１は、第１駆動部４１２によって第１結像ミラー４１１が傾斜駆動され、表示器１１から出射される光が反射する角度を変更するので、空中像３０が形成される位置を移動させることができる。
また、第６の実施の形態では、補助光学部材１４Ｂは、液晶素子１４６の屈折率分布を変えて光の光路を変更する。これにより、空中像３０の移動量、即ち第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１の大きさに従って光路の補正量を変更して、収差を低減した空中像３０を移動させることができる。
また、第６の実施の形態では、補助光学部材１４Ｂは、第１領域１４４Ｂと第２領域１４５Ｂとの形状を変化させて屈折率分布を変化させるので、印加する電圧を制御することにより、光路の補正量を変更することができる。
また、第６の実施の形態では、補助光学部材１４Ｂは、屈折率を変化させ屈折率分布を変化させるので、液晶素子１４６の特性を利用して第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１の大きさに応じて光路の補正量を変更することができる。
In the sixth embodiment, the first optical unit 41 changes the angle at which the first imaging mirror 411 is tilted by the first driving unit 412 and the light emitted from the display 11 is reflected. The position where the aerial image 30 is formed can be moved.
In the sixth embodiment, the auxiliary optical member 14B changes the refractive index distribution of the liquid crystal element 146 to change the optical path of light. Thus, the aerial image 30 with reduced aberration can be moved by changing the correction amount of the optical path according to the moving amount of the aerial image 30, that is, the magnitude of the drive angle ± θ1 of the first imaging mirror 411.
In the sixth embodiment, the auxiliary optical member 14B changes the refractive index distribution by changing the shapes of the first region 144B and the second region 145B. Therefore, the optical path can be controlled by controlling the applied voltage. The amount of correction can be changed.
In the sixth embodiment, since the auxiliary optical member 14B changes the refractive index and changes the refractive index distribution, the drive angle ± θ1 of the first imaging mirror 411 is set using the characteristics of the liquid crystal element 146. The optical path correction amount can be changed according to the size.
また、第６の実施の形態では、補助光学部材１４Ｂは、内部の屈折率が異なる第１領域１４４Ｂと第２領域１４５Ｂとの境界面１４３Ｂの傾き（ＸＹ平面となす角度φ４）が、複数の第１結像ミラー４１１の傾斜角度±θ１とは異なる。これにより、偏向された光束が第１結像ミラー４１１に導かれて反射され、第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１に起因する収差を低減させた空中像３０を移動させることができる。
また、第６の実施の形態では、表示を行う表示器１１を備えるので、表示器１１に表示した画像を空中像３０としてユーザに視認させることができる。
In the sixth embodiment, the auxiliary optical member 14B has a plurality of inclinations (angle φ4 formed with the XY plane) of the boundary surface 143B between the first region 144B and the second region 145B having different internal refractive indexes. This is different from the tilt angle ± θ1 of the first imaging mirror 411. Thereby, the deflected light beam is guided to and reflected by the first imaging mirror 411, and the aerial image 30 in which the aberration due to the drive angle ± θ1 of the first imaging mirror 411 is reduced can be moved.
In the sixth embodiment, since the display 11 that performs display is provided, the image displayed on the display 11 can be viewed by the user as the aerial image 30.
（第６の実施の形態の変形例１）
第５の実施の形態の変形例３と同様に、図１１〜図１７を参照して説明した第２の実施の形態とその変形例１〜４における光学系１２Ａが補助光学部材１４Ｂを有しても良い。図１１に示す例の場合、駆動部１２１３により、複数の部分反射ミラー１２１２が設置部１２１０にＰ方向とＱ方向とに傾斜して駆動される。図１６に示す例の場合、駆動部１２３３により、複数のＰＢＳ１２３２が設置部１２３０にＰ方向とＱ方向とに傾斜して駆動される。図１７に示す例の場合、駆動部１２５３により、複数のシャッター１２５２が設置部１２５０にＰ方向とＱ方向とに傾斜して駆動される。
この場合、第５の実施の形態の変形例３において補助光学部材１４が配置される位置として適用可能と説明した位置と同様な位置に、補助光学部材１４Ｂを配置することができる。
(Modification 1 of 6th Embodiment)
Similarly to the third modification of the fifth embodiment, the optical system 12A in the second embodiment described with reference to FIGS. 11 to 17 and the first to fourth modifications has an auxiliary optical member 14B. May be. In the case of the example shown in FIG. 11, the drive unit 1213 drives the plurality of partial reflection mirrors 1212 to be inclined by the installation unit 1210 in the P direction and the Q direction. In the case of the example shown in FIG. 16, a plurality of PBSs 1232 are driven by the drive unit 1233 while being inclined by the installation unit 1230 in the P direction and the Q direction. In the case of the example shown in FIG. 17, a plurality of shutters 1252 are driven by the drive unit 1253 so as to be inclined in the P direction and the Q direction by the installation unit 1250.
In this case, the auxiliary optical member 14B can be disposed at a position similar to the position described as applicable as the position at which the auxiliary optical member 14 is disposed in Modification 3 of the fifth embodiment.
第６の実施の形態の変形例１では、表示器１１から出射された光束を反射する複数の部分反射ミラー１２１２で構成される部分反射部１２１０、または複数のＰＢＳ１２３１で構成されるＰＢＳ部１２３０、または複数のシャッター１２５１で構成されるシャッター部１２５０と、表示器１１から出射された光束の偏向、すなわち光路を補正し、部分反射部１２１０またはＰＢＳ部１２３０またはシャッター部１２５０によって生じる収差を低減する補助光学部材１４Ｂとを備える。これにより、収差による劣化を抑制した空中像３０を移動させることができる。
また、第６の実施の形態の変形例１では、駆動部１２１３により、複数の部分反射ミラー１２１２が設置部１２１０にＰ方向とＱ方向とに傾斜して駆動される。または、駆動部１２３３により、複数のＰＢＳ１２３２が設置部１２３０にＰ方向とＱ方向とに傾斜して駆動される。または、駆動部１２５３により、複数のシャッター１２５２が設置部１２５０にＰ方向とＱ方向とに傾斜して駆動される。これにより、空中像３０の位置を移動させることができる。
なお、第６の実施の形態とその変形例１では、補助光学部材１４Ｂとして液晶素子１４６を用いた例を説明したが、これに限定されない。たとえば、第５の実施の形態の変形例１で用いた図２７、図２８に示す液体レンズを補助光学部材１４Ｂとして用いることができる。
In the first modification of the sixth embodiment, a partial reflection unit 1210 configured by a plurality of partial reflection mirrors 1212 that reflects a light beam emitted from the display 11, or a PBS unit 1230 configured by a plurality of PBSs 1231, Alternatively, a shutter unit 1250 including a plurality of shutters 1251 and an assist for correcting the deflection of the light beam emitted from the display 11, that is, the optical path, and reducing aberrations caused by the partial reflection unit 1210, the PBS unit 1230, or the shutter unit 1250. And an optical member 14B. Thereby, the aerial image 30 in which deterioration due to aberration is suppressed can be moved.
In the first modification of the sixth embodiment, the drive unit 1213 drives the plurality of partial reflection mirrors 1212 to be inclined by the installation unit 1210 in the P direction and the Q direction. Alternatively, the drive unit 1233 drives the plurality of PBSs 1232 to be inclined in the P direction and the Q direction by the installation unit 1230. Alternatively, the driving unit 1253 drives the plurality of shutters 1252 to be inclined to the installation unit 1250 in the P direction and the Q direction. Thereby, the position of the aerial image 30 can be moved.
In the sixth embodiment and Modification 1 thereof, the example in which the liquid crystal element 146 is used as the auxiliary optical member 14B has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the liquid lens shown in FIGS. 27 and 28 used in the first modification of the fifth embodiment can be used as the auxiliary optical member 14B.
（第６の実施の形態の変形例２）
第６の実施の形態とその変形例１では、光学系１２Ｂが全ての第１結像ミラー４１１に共通する１つの第３面１４３Ｂを有する補助光学部材１４Ｂを備える例を示した。これに対して、変形例２では、複数の第１結像ミラー４１１に入射される光束を、複数の第３面１４３Ｂを用いて光束を偏向させるように、光学系１２Ｂに複数の部分光学部材１４Ｃが配置される。この場合、部分光学部材１４Ｃは、それぞれ第５の実施の形態の変形例２で図２９（ｂ）、（ｃ）で示した部分光学部材１４Ａと同様の構成を有する。ただし、第６の実施の形態における補助光学部材１４Ｂと同様に、境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度φ４を変化させる。すなわち、部分光学部材１４Ｃは、第６の実施の形態にて説明した補助光学部材１４Ｂと相似形状を有する液晶素子や液体レンズによって構成される。この場合、表示装置１の制御部２０の電圧制御部２３は、第５の実施の形態の変形例２において説明した場合と同様にして、各部分光学部材１４Ｃごとに印加する電圧を制御する。
(Modification 2 of the sixth embodiment)
In the sixth embodiment and Modification 1 thereof, the example in which the optical system 12B includes the auxiliary optical member 14B having one third surface 143B common to all the first imaging mirrors 411 has been described. On the other hand, in Modification 2, the optical system 12B has a plurality of partial optical members so that the light beams incident on the plurality of first imaging mirrors 411 are deflected using the plurality of third surfaces 143B. 14C is arranged. In this case, the partial optical member 14C has the same configuration as the partial optical member 14A shown in FIGS. 29B and 29C in Modification 2 of the fifth embodiment. However, similarly to the auxiliary optical member 14B in the sixth embodiment, the angle φ4 formed by the boundary surface 143B and the XY plane is changed. That is, the partial optical member 14C is configured by a liquid crystal element or a liquid lens having a similar shape to the auxiliary optical member 14B described in the sixth embodiment. In this case, the voltage control unit 23 of the control unit 20 of the display device 1 controls the voltage to be applied to each partial optical member 14C in the same manner as described in the second modification of the fifth embodiment.
第６の実施の形態の変形例３では、複数の部分光学部材１４Ｃは、ＸＹ平面に対して同一の角度φ４、即ち同一の傾きを有する境界面１４３Ｂを複数備える。従って、第５の実施の形態の変形例３の場合と同様に、補助光学部材１４ＢのＺ方向の長さを小さくして、光学系１２Ｂの小型化に寄与する。
In the third modification of the sixth embodiment, the plurality of partial optical members 14C include a plurality of boundary surfaces 143B having the same angle φ4, that is, the same inclination with respect to the XY plane. Accordingly, as in the case of the third modification of the fifth embodiment, the length of the auxiliary optical member 14B in the Z direction is reduced, which contributes to the downsizing of the optical system 12B.
（第６の実施の形態の変形例３）
第６の実施の形態とその変形例１〜２では、第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１との一方が駆動される場合を例に挙げて説明したが、変形例３では、第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１とが駆動可能な場合における補助光学部材１４Ｂについて説明する。なお、以下の説明では、補助光学部材１４Ｂとして液晶素子１４６を用いた場合を例に挙げる。また、以下では第６の実施の形態と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第６の実施の形態にて説明した内容を適用することができる。
(Modification 3 of the sixth embodiment)
In the sixth embodiment and the first and second modifications thereof, the case where one of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 is driven has been described as an example, but in the third modification, The auxiliary optical member 14B when the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 can be driven will be described. In the following description, a case where the liquid crystal element 146 is used as the auxiliary optical member 14B will be described as an example. In the following description, differences from the sixth embodiment will be mainly described. The contents described in the sixth embodiment can be applied to points that are not particularly described.
図３２（ａ）は、第６の実施の形態の変形例３における光学系１２Ｃの構成を模式的に示すＺＸ平面における断面図である。図３２（ａ）は、動作状態での光学系１２Ｃを示す。光学系１２Ｃは、図３に示す第１の実施の形態と同様の第１光学部４１および第２光学部４２と、第１部材１４Ｂ１および第２部材１４Ｂ２を有する補助光学部材１４Ｂとを有する。第１部材１４Ｂ１は空中像３０をＸ方向に移動させる際に光束の進行方向を補正し、即ち光束を偏向し、第２部材１４Ｂ２は空中像３０をＹ方向に移動させる際に光束の進行方向を補正、すなわち光束を偏向するために設けられる。第１光学部４１および第２光学部４２の下部（Ｚ方向−側）には補助光学部材１４Ｂが配置される。なお、補助光学部材１４Ｂの下部に第１光学部４１および第２光学部４２が配置されても良い。
FIG. 32A is a cross-sectional view in the ZX plane schematically showing the configuration of the optical system 12C in Modification 3 of the sixth embodiment. FIG. 32A shows the optical system 12C in the operating state. The optical system 12C includes a first optical unit 41 and a second optical unit 42 similar to those in the first embodiment shown in FIG. 3, and an auxiliary optical member 14B having a first member 14B1 and a second member 14B2. The first member 14B1 corrects the traveling direction of the light beam when moving the aerial image 30 in the X direction, that is, deflects the light beam, and the second member 14B2 moves the light beam when moving the aerial image 30 in the Y direction. Is provided to correct the light beam, that is, to deflect the light beam. The auxiliary optical member 14B is disposed below the first optical unit 41 and the second optical unit 42 (Z direction-side). In addition, the 1st optical part 41 and the 2nd optical part 42 may be arrange | positioned under the auxiliary | assistant optical member 14B.
第２光学部４２の第２筐体４２０の下部（Ｚ方向−側）に第１光学部４１の第２筐体４１０が配置される。補助光学部材１４Ｂにおいては、第２部材１４Ｂ２の下部に第１部材１４Ｂ１が配置される。
なお、第１光学部４１と第２光学部４２との間のＺ方向における上下関係が逆であっても良いし、補助光学部材１４Ｂの第１部材１４Ｂ１と第２部材１４Ｂ２との間のＺ方向における上下関係が逆であっても良い。
または、Ｚ方向において、第１部材１４Ｂ１と第２部材１４Ｂ２との間に第１光学部４１と第２光学部４２とが配置されても良いし、第１光学部４１と第２光学部４２との間に補助光学部材１４Ｂが配置されても良い。
The second housing 410 of the first optical unit 41 is disposed below the second housing 420 of the second optical unit 42 (Z direction minus side). In the auxiliary optical member 14B, the first member 14B1 is disposed below the second member 14B2.
The vertical relationship in the Z direction between the first optical unit 41 and the second optical unit 42 may be reversed, or the Z between the first member 14B1 and the second member 14B2 of the auxiliary optical member 14B. The vertical relationship in the direction may be reversed.
Alternatively, in the Z direction, the first optical unit 41 and the second optical unit 42 may be disposed between the first member 14B1 and the second member 14B2, or the first optical unit 41 and the second optical unit 42. The auxiliary optical member 14B may be disposed between the two.
補助光学部材１４Ｂの第１部材１４Ｂ１と第２部材１４Ｂ２とのそれぞれは、図３０に示す補助光学部材１４Ｂと同一の構成を有する。すなわち、第１部材１４Ｂ１と第２部材１４Ｂ２とは、それぞれ境界面１４３Ｂの移動させることができる。ただし、第１部材１４Ｂ１は、第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１に従って境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度φ４が変更可能となるように、すなわち境界面１４３Ｂと第１筐体４１０の下部との距離（Ｚ方向の距離）がＸ方向に沿って増減するように取り付けられる。また、第２部材１４Ｂ２は、第２結像ミラー４２１の駆動角度θ２に従って境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度φ５が変更可能となるように、すなわち境界面１４３Ｂと第２筐体４２０の下部との距離（Ｚ方向の距離）がＹ方向に沿って増減するように取り付けられる。
Each of the first member 14B1 and the second member 14B2 of the auxiliary optical member 14B has the same configuration as the auxiliary optical member 14B shown in FIG. That is, the first member 14B1 and the second member 14B2 can move the boundary surface 143B, respectively. However, the first member 14B1 can change the angle φ4 formed by the boundary surface 143B and the XY plane according to the driving angle θ1 of the first imaging mirror 411, that is, the boundary surface 143B and the lower portion of the first housing 410. Are attached so that the distance (distance in the Z direction) increases or decreases along the X direction. Further, the second member 14B2 is configured so that the angle φ5 formed by the boundary surface 143B and the XY plane can be changed according to the driving angle θ2 of the second imaging mirror 421, that is, the boundary surface 143B and the lower portion of the second housing 420 Are attached so that the distance (distance in the Z direction) increases or decreases along the Y direction.
図３２（ｂ）は、変形例３の表示装置１の主要部構成を示すブロック図である。変形例４では、図３０（ｂ）に示す第６の実施の形態におけるブロック図と異なり、駆動制御部２１は第１駆動部４１２と第２駆動部４２２とに電圧を印加して第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１とを駆動角度θ１、θ２で傾斜駆動する。電圧制御部２４は、補助光学部材１４Ｂが有する第１部材１４Ｂ１および第２部材１４Ｂ２のそれぞれの上部電極１５１と下部電極１５２とに印加する電圧を制御する。他の構成については図３０（ｂ）に示す第６の実施の形態のブロック図と同様に表される。即ち、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、記憶部９とを示している。制御部２０は、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３と電圧制御部２４とを備える。
FIG. 32B is a block diagram illustrating the main configuration of the display device 1 according to the third modification. In the fourth modification, unlike the block diagram in the sixth embodiment shown in FIG. 30B, the drive control unit 21 applies a voltage to the first drive unit 412 and the second drive unit 422 to perform the first connection. The image mirror 411 and the second imaging mirror 421 are driven to tilt at driving angles θ1 and θ2. The voltage control unit 24 controls the voltages applied to the upper electrode 151 and the lower electrode 152 of the first member 14B1 and the second member 14B2 of the auxiliary optical member 14B. Other configurations are the same as those in the block diagram of the sixth embodiment shown in FIG. That is, the control unit 20, the display 11 controlled by the control unit 20, and the storage unit 9 are illustrated. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, and a voltage control unit 24.
電圧制御部２４は、第６の実施の形態と同様にして、第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１に基づいて、第１部材１４Ｂ１の境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度φ４を算出する。同様にして、電圧制御部２４は、第２結像ミラー４２１の駆動角度θ２に基づいて、第２部材１４Ｂ２の境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度φ５を算出する。電圧制御部２４は、算出した角度φ４、φ５から、第１部材１４Ｂ１と第２部材１４Ｂ２とに印加する電圧の値をそれぞれ算出し、算出結果に従って電圧を印加させる。これにより、表示器１１から出射した光束は、第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１と第２結像ミラー４２１の駆動角度±θ２とに応じて偏向され、収差の影響が低減された空中像３０がＸＹ平面に平行な面上で任意の位置に移動される。
Similarly to the sixth embodiment, the voltage control unit 24 calculates the angle φ4 that the boundary surface 143B of the first member 14B1 makes with the XY plane based on the drive angle θ1 of the first imaging mirror 411. Similarly, the voltage control unit 24 calculates an angle φ5 that the boundary surface 143B of the second member 14B2 makes with the XY plane based on the driving angle θ2 of the second imaging mirror 421. The voltage control unit 24 calculates voltage values to be applied to the first member 14B1 and the second member 14B2 from the calculated angles φ4 and φ5, and applies the voltage according to the calculation result. As a result, the light beam emitted from the display 11 is deflected according to the driving angle ± θ1 of the first imaging mirror 411 and the driving angle ± θ2 of the second imaging mirror 421, and the influence of aberration is reduced. The image 30 is moved to an arbitrary position on a plane parallel to the XY plane.
なお、補助光学部材１４Ｂの第１部材１４Ｂ１と第２部材１４Ｂ２とを液晶素子１４６により構成するものに代えて、液体レンズにより構成しても良い。この場合、第１部材１４Ｂ１と第２部材１４Ｂ２として、それぞれ図３３に示す補助光学部材１４Ｂを用いれば良い。また、液体レンズとしてエレクトロウェッティングにより境界面１４３Ｂの位置を制御するものに限定されず、たとえば、図２８に示した透明な容器内に液体を注入させ、液体の流動を制御して、液体の液面に配置された透明板の傾斜角を変化させる液体レンズを用いても良い。
また、第１部材１４Ｂ１を液晶素子、第２部材１４Ｂ２を液体レンズとしても良い。当然、その逆の、第２部材１４Ｂ２を液晶素子、第１部材１４Ｂ１を液体レンズとしても良い。
Note that the first member 14B1 and the second member 14B2 of the auxiliary optical member 14B may be configured by a liquid lens instead of the liquid crystal element 146. In this case, the auxiliary optical member 14B shown in FIG. 33 may be used as the first member 14B1 and the second member 14B2. Further, the liquid lens is not limited to the one that controls the position of the boundary surface 143B by electrowetting. For example, the liquid is injected into the transparent container shown in FIG. A liquid lens that changes the tilt angle of the transparent plate disposed on the liquid surface may be used.
The first member 14B1 may be a liquid crystal element, and the second member 14B2 may be a liquid lens. Of course, the opposite is also possible, in which the second member 14B2 is a liquid crystal element and the first member 14B1 is a liquid lens.
なお、変形例３では、補助光学部材１４Ｂとして第１部材１４Ｂ１と第２部材１４Ｂ２とを備えるものに限定されない。たとえば、図２６に示す液晶素子１４６からなる１つの補助光学部材１４Ｂでも良い。この場合、液晶素子１４６の屈折率分布を、Ｘ方向に対する光束を偏向するための境界面と、Ｙ方向に対する光束を偏向するための境界面とが形成されるように、電圧制御部２４は、印加する電圧を制御すれば良い。したがって、１つの補助光学部材１４Ｂが、第１部材１４Ｂ１と第２部材１４Ｂ２とにより行われていた補正を行うことができるので、表示装置１を小型化することができる。
In the third modification, the auxiliary optical member 14B is not limited to the one including the first member 14B1 and the second member 14B2. For example, one auxiliary optical member 14B composed of the liquid crystal element 146 shown in FIG. 26 may be used. In this case, the voltage control unit 24 has a refractive index distribution of the liquid crystal element 146 such that a boundary surface for deflecting the light beam in the X direction and a boundary surface for deflecting the light beam in the Y direction are formed. What is necessary is just to control the voltage to apply. Therefore, since one auxiliary optical member 14B can perform the correction performed by the first member 14B1 and the second member 14B2, the display device 1 can be reduced in size.
第６の実施の形態の変形例３では、補助光学部材１４Ｂは、光の光路に対し、Ｘ方向に対する補正と、Ｙ方向に対する補正とを行うので、空中像３０がＸＹ平面上で移動された場合でも、収差を低減させることができる。
また、第６の実施の形態の変形例３では、補助光学部材１４Ｂは、Ｘ方向に対する補正を行う第１部材１４Ｂ１と、Ｙ方向に対する補正を行う第２部材１４Ｂ２とを有する。これにより、Ｘ方向の移動に伴う収差と、Ｙ方向の移動に伴う収差とをそれぞれ低減して、収差による劣化を抑制した空中像３０を移動させることができる。
In the third modification of the sixth embodiment, the auxiliary optical member 14B performs correction in the X direction and correction in the Y direction with respect to the optical path of the light. Therefore, the aerial image 30 is moved on the XY plane. Even in this case, the aberration can be reduced.
In the third modification of the sixth embodiment, the auxiliary optical member 14B includes a first member 14B1 that performs correction in the X direction and a second member 14B2 that performs correction in the Y direction. As a result, it is possible to move the aerial image 30 in which the aberration caused by the movement in the X direction and the aberration caused by the movement in the Y direction are reduced, and deterioration due to the aberration is suppressed.
（第６の実施の形態の変形例４）
第６の実施の形態の変形例４では、ユーザが表示装置１を観察する位置に基づいて、空中像３０を形成する位置を決定する。第６の実施の形態の変形例４の表示装置１は、第４の実施の形態の表示装置１（図１９〜図２１参照）と同様に、撮像装置（たとえばデジタルカメラ）５を備え、この撮像装置５は表示装置１の上面に配置される。また、表示装置１は、図３２に示す第６の実施の形態の変形例３の光学系１２Ｃを有する。その他は図１９に示す第４の実施の形態の表示装置１と同様である。以下、第６の実施の形態とその変形例３と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第６の実施の形態とその変形例３にて説明した内容を適用することができる。
(Modification 4 of the sixth embodiment)
In the fourth modification of the sixth embodiment, the position at which the aerial image 30 is formed is determined based on the position at which the user observes the display device 1. Similar to the display device 1 (see FIGS. 19 to 21) of the fourth embodiment, the display device 1 of the modification 4 of the sixth embodiment includes an imaging device (for example, a digital camera) 5. The imaging device 5 is disposed on the upper surface of the display device 1. Further, the display device 1 includes an optical system 12C of Modification 3 of the sixth embodiment shown in FIG. Others are the same as those of the display device 1 according to the fourth embodiment shown in FIG. Hereinafter, points different from the sixth embodiment and the third modification will be mainly described. The contents described in the sixth embodiment and its modification 3 can be applied to points that are not particularly described.
図３３は第６の実施の形態の変形例４の表示装置１の主要部の構成を示すブロック図である。制御部２０は、図２０に示す第４の実施の形態と同様に、撮像装置５により撮像された画像データを解析して表示装置１を観察するユーザを検出する検出部２５と、検出部２５の検出結果に基づいて空中像３０を形成する位置を決定する決定部２６とを備える。他の構成は図３２（ｂ）の第６の実施の形態の変形例３のブロック図と同様に表される。即ち、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、光学系１２Ｃと、記憶部９とを示している。制御部２０は、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３と電圧制御部２４と検出部２５と決定部２６とを備える。
なお、制御部２０は、表示用の制御部と、光学系の駆動部を駆動させるための光学部用の制御部と、補助光学部材１４の動作を制御する補正用の制御部と、ユーザの検出を行うための検出用の制御部との３つを有しても良い。この場合、表示用の制御部は表示器１１の内部に格納し、光学部用の制御部は光学系１２Ｃと一体化させ、検出用の制御部は撮像装置５に格納しても良い。また、制御部２０は、１つの制御部で、表示器１１と光学系１２Ｃと補助光学部材１４と検出部２５とを制御してもよく、表示器１１の内部に格納しても良いし、光学系１２Ｃと一体化させても良い。
FIG. 33 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of the display device 1 according to the fourth modification of the sixth embodiment. As in the fourth embodiment shown in FIG. 20, the control unit 20 analyzes the image data captured by the imaging device 5 and detects a user who observes the display device 1, and the detection unit 25. And a determination unit 26 that determines a position at which the aerial image 30 is formed based on the detection result. Other configurations are represented in the same manner as the block diagram of the third modification of the sixth embodiment in FIG. That is, the control unit 20, the display 11 controlled by the control unit 20, the optical system 12 </ b> C, and the storage unit 9 are illustrated. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, a voltage control unit 24, a detection unit 25, and a determination unit 26.
The control unit 20 includes a display control unit, an optical unit control unit for driving the optical system drive unit, a correction control unit that controls the operation of the auxiliary optical member 14, and a user's control unit. You may have three with the control part for a detection for performing a detection. In this case, the display control unit may be stored in the display 11, the optical unit control unit may be integrated with the optical system 12 </ b> C, and the detection control unit may be stored in the imaging device 5. Further, the control unit 20 may control the display unit 11, the optical system 12C, the auxiliary optical member 14, and the detection unit 25 with one control unit, or may be stored inside the display unit 11, It may be integrated with the optical system 12C.
検出部２５は、第４の実施の形態（図１９〜図２１参照）の場合と同様にして、撮像装置５により撮像された撮像データ上から人物、すなわち表示装置１を観察するユーザを検出する。決定部２６は、第４の実施の形態の場合と同様にして、検出部２５により検出されたユーザの実際の位置に基づいて、空中像３０を形成させる位置を決定する。なお、第６の実施の形態の変形例４においても、ユーザと表示装置１との位置関係に基づいて空中像３０を形成する方向を決定するものに限定されず、ユーザの視線の方向に空中像３０を形成しても良い。
The detection unit 25 detects a person, that is, a user observing the display device 1 from the image data captured by the imaging device 5 in the same manner as in the fourth embodiment (see FIGS. 19 to 21). . The determination unit 26 determines the position at which the aerial image 30 is formed based on the actual position of the user detected by the detection unit 25 as in the case of the fourth embodiment. Note that the fourth modification of the sixth embodiment is not limited to determining the direction in which the aerial image 30 is formed based on the positional relationship between the user and the display device 1, and is in the direction of the user's line of sight. An image 30 may be formed.
決定部２６は、空中像３０を形成させる位置、すなわち空中像３０の移動量を決定する。この場合も第４の実施の形態と同様にして、決定部２６は、検出されたユーザが表示装置１から離れているほど移動量を大きくする。ユーザと表示装置１との間の距離は、撮像データ上で検出された人物の大きさに基づいて算出すれば良い。決定部２６は、記憶部９に記憶された、ユーザと表示装置１との距離および空中像３０の移動量が関連付けされたデータを参照して、空中像３０の移動量を算出する。
The determination unit 26 determines a position where the aerial image 30 is formed, that is, a moving amount of the aerial image 30. Also in this case, as in the fourth embodiment, the determination unit 26 increases the amount of movement as the detected user is further away from the display device 1. What is necessary is just to calculate the distance between a user and the display apparatus 1 based on the magnitude | size of the person detected on imaging data. The determination unit 26 calculates the movement amount of the aerial image 30 with reference to the data stored in the storage unit 9 and associated with the distance between the user and the display device 1 and the movement amount of the aerial image 30.
駆動制御部２１は、決定部２６によって決定された空中像３０の形成方向と表示装置１の中心からの移動量とに基づいて、第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１と第２駆動ミラー４２１の駆動角度θ２とを算出する。駆動制御部２１は、算出した駆動角度θ１およびθ２にて第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１とを駆動させるために、第１駆動部４１２と第２駆動部４２２とに電圧の印加を行う。電圧制御部２４は、第６の実施の形態とその変形例３の場合と同様に、駆動制御部２１により算出された駆動角度θ１およびθ２に基づいて、境界面１４３ＢがＸＹ平面に対してなす角度φ４およびφ５を算出する。電圧制御部２４は、記憶部９に記憶された、駆動角度θ１およびθ２と角度φ４およびφ５とが関連付けされたデータを参照して、境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度φ４およびφ５を算出する。電圧制御部２４は、算出した角度φ４およびφ５が得られる屈折率分布となるように、上部電極１５１と下部電極１５２との間に印加する電圧の値を算出する。
なお、上述したデータを表示装置１が備える記憶部９に記憶するものとしたが、これに限定されず、表示装置１の外部の記憶装置に記憶しても良い。表示装置１と外部の記憶装置との間は有線または無線により直接的に、またはネットワーク等を介して間接的に接続されて、各種の情報やデータの送受信を行う。
The drive control unit 21 determines the drive angle θ1 of the first imaging mirror 411 and the second drive mirror 421 based on the formation direction of the aerial image 30 determined by the determination unit 26 and the amount of movement from the center of the display device 1. The driving angle θ2 is calculated. In order to drive the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 at the calculated driving angles θ1 and θ2, the drive control unit 21 supplies a voltage to the first driving unit 412 and the second driving unit 422. Apply. As in the case of the sixth embodiment and its modification example 3, the voltage control unit 24 forms the boundary surface 143B with respect to the XY plane based on the drive angles θ1 and θ2 calculated by the drive control unit 21. The angles φ4 and φ5 are calculated. The voltage control unit 24 refers to data associated with the drive angles θ1 and θ2 and the angles φ4 and φ5 stored in the storage unit 9, and calculates the angles φ4 and φ5 that the boundary surface 143B forms with the XY plane. . The voltage control unit 24 calculates the value of the voltage applied between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 so that the calculated angles φ4 and φ5 have a refractive index distribution.
In addition, although the data mentioned above shall be memorize | stored in the memory | storage part 9 with which the display apparatus 1 is provided, it is not limited to this, You may memorize | store in the memory | storage device outside the display apparatus 1. FIG. The display device 1 and an external storage device are connected directly by wire or wireless or indirectly through a network or the like to transmit and receive various types of information and data.
図３４のフローチャートを参照して、第６の実施の形態の変形例４における表示装置１による空中像３０を形成するための動作について説明する。図３４に示す処理は、制御部２０でプログラムを実行して行われる。このプログラムは記憶部９に記憶されており、制御部２０により起動され、実行される。
ステップＳ３１（撮像データ生成）からステップＳ３４（空中像の移動量算出）までの各処理は、図２１の第４の実施の形態のフローチャートにおけるステップＳ１（撮像データ生成）からステップＳ４（空中像の移動量算出）までの各処理と同様である。ステップＳ３５では、駆動制御部２１は、算出された移動量に基づいて、第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の少なくとも一方の駆動角度を算出してステップＳ３６へ進む。ステップＳ３６（境界面の角度φ４、φ５の決定）とステップＳ３７（上部電極と下部電極への印加電圧算出）の各処理は、図３１の第６の実施の形態のフローチャートにおけるステップＳ２２（境界面の角度φ４、φ５の算出）とステップＳ２３（上部電極と下部電極への印加電圧算出）の各処理と同様である。
With reference to the flowchart of FIG. 34, the operation | movement for forming the aerial image 30 by the display apparatus 1 in the modification 4 of 6th Embodiment is demonstrated. The process shown in FIG. 34 is performed by executing a program in the control unit 20. This program is stored in the storage unit 9 and is activated and executed by the control unit 20.
Each processing from step S31 (imaging data generation) to step S34 (aerial image movement amount calculation) is performed from step S1 (imaging data generation) to step S4 (aerial image generation) in the flowchart of the fourth embodiment in FIG. This is the same as each process up to (movement amount calculation). In step S35, the drive control unit 21 calculates the drive angle of at least one of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 based on the calculated movement amount, and proceeds to step S36. Each processing of step S36 (determination of boundary surface angles φ4 and φ5) and step S37 (calculation of applied voltage to the upper electrode and lower electrode) is performed in step S22 (boundary surface) in the flowchart of the sixth embodiment in FIG. Calculation of the angles φ4 and φ5) and step S23 (calculation of applied voltage to the upper electrode and the lower electrode).
ステップＳ３８では、駆動制御部２１は、算出した駆動角度θ１およびθ２に基づいて電圧を印加して第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の少なくとも一方を傾斜駆動させる。電圧制御部２４は、算出した角度φ４およびφ５に基づいて、上部電極１５１と下部電極１５２とに電圧を印加して、第１部材１４Ｂ１の液晶素子１４６の境界面１４３Ｂと第２部材１４Ｂ２の液晶素子１４６の境界面１４３Ｂとの少なくとも一方のＸＹ平面に対する角度を制御する。これにより、収差の影響が低減された空中像３０が、検出されたユーザの位置に応じて移動した位置に形成される。ステップＳ３９では、空中像３０の形成を終了するか否かを判定する。空中像３０の形成を終了する場合には、ステップＳ３９が肯定判定されて処理を終了する。空中像３０の形成を終了しない、即ちユーザが空中像３０の視認を続ける場合には、ステップＳ３９が否定判定されてステップＳ３１へ戻る。
In step S38, the drive control unit 21 applies a voltage based on the calculated drive angles θ1 and θ2, and drives at least one of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 to tilt. The voltage control unit 24 applies a voltage to the upper electrode 151 and the lower electrode 152 based on the calculated angles φ4 and φ5, and the liquid crystal of the boundary surface 143B of the liquid crystal element 146 of the first member 14B1 and the liquid crystal of the second member 14B2. The angle with respect to at least one XY plane with the boundary surface 143B of the element 146 is controlled. Thereby, the aerial image 30 in which the influence of the aberration is reduced is formed at a position moved according to the detected position of the user. In step S39, it is determined whether or not the formation of the aerial image 30 is to be terminated. When the formation of the aerial image 30 is finished, an affirmative determination is made in step S39 and the process is finished. If the formation of the aerial image 30 is not completed, that is, if the user continues to view the aerial image 30, a negative determination is made in step S39 and the process returns to step S31.
なお、第６の実施の形態の変形例４では、撮像装置５により撮像された撮像データを用いて表示装置１を観察するユーザを検出する構成としたが、この例に限定されない。第４の実施の形態とその変形例１（図１９〜図２１参照）にて説明したように、ユーザによる操作ボタンの操作や、集音によって集音された音声データに基づいて、ユーザを検出しても良い。
In the modification 4 of the sixth embodiment, the user who observes the display device 1 is detected using the imaging data captured by the imaging device 5, but is not limited to this example. As described in the fourth embodiment and its modification 1 (see FIGS. 19 to 21), the user is detected based on the operation of the operation button by the user and the sound data collected by the sound collection. You may do it.
第６の実施の形態の変形例４では、駆動制御部２１は、ユーザの位置またはユーザの視線方向に基づいて、第１結像ミラー４１１または第２結像ミラー４２１の駆動角度、または第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の駆動角度を決定する。これにより、ユーザが視認し易い位置に収差を低減した空中像３０を形成することができる。
In Modification 4 of the sixth embodiment, the drive control unit 21 drives the first imaging mirror 411 or the second imaging mirror 421 based on the user position or the user's line-of-sight direction, or the first The drive angles of the imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 are determined. Thereby, the aerial image 30 with reduced aberration can be formed at a position that is easy for the user to visually recognize.
なお、第６の実施の形態の変形例４では、補助光学部材１４Ｂの第１部材１４Ｂ１と第２部材１４Ｂ２とを図３２に示す補助光学部材１４Ｂと同様の構成としたが、図２９（ｂ）や（ｃ）に示すように、複数の部分光学部材により構成しても良い。この場合の第６の実施の形態の変形例５では、補助光画像部材１４ＢのＺ方向の大きさを小さくできるので、光学系１２Ｃの大型化を抑制し、表示装置１の小型化に寄与する。
また、第６の実施の形態の変形例４を、図１１〜図１７に示すような第２の実施の形態とその変形例１〜４における光学系１２Ａに図３２に示す補助光学部材１４Ｂを配置した、第６の実施の形態の変形例１に適用しても良い。
In the modification 4 of the sixth embodiment, the first member 14B1 and the second member 14B2 of the auxiliary optical member 14B have the same configuration as the auxiliary optical member 14B shown in FIG. 32, but FIG. ) Or (c), it may be constituted by a plurality of partial optical members. In Modification 5 of the sixth embodiment in this case, since the size of the auxiliary light image member 14B in the Z direction can be reduced, the increase in the size of the optical system 12C can be suppressed and the display device 1 can be reduced in size. .
Further, in the fourth modification of the sixth embodiment, the auxiliary optical member 14B shown in FIG. 32 is added to the optical system 12A in the second embodiment and the first to fourth modifications as shown in FIGS. You may apply to the modification 1 of the arrange | positioned 6th Embodiment.
また、以上の第６の実施の形態の変形例４では、ユーザの位置に基づいて、形成されている空中像３０の位置を移動させるものであったが、ユーザの位置に基づいて、空中像３０の形成を開始させるものであっても良い。例えば、表示装置１をデジタルサイネージ等に組み込んだ場合に、ユーザが表示装置１に対して所定の位置、例えば５０ｃｍ離れた位置で立ち止まった場合に、空中像３０の形成を開始すれば良い。なお、上記の所定の位置は、表示装置１が設けられた場所等の環境に応じて異ならせると良い。
Moreover, in the modification 4 of the above 6th Embodiment, although the position of the formed aerial image 30 was moved based on a user's position, an aerial image was based on a user's position. 30 may be started. For example, when the display device 1 is incorporated into a digital signage or the like, the formation of the aerial image 30 may be started when the user stops at a predetermined position, for example, 50 cm away from the display device 1. The predetermined position may be varied depending on the environment such as the place where the display device 1 is provided.
なお、第４の実施の形態の変形例１のように、ユーザが行うジェスチャーに基づいて、空中像３０を移動させても良い。この場合、検出部２５は、第４の実施の形態の変形例１と同様に、撮像装置５により生成された複数の撮像データを用いて、ユーザにより行われたジェスチャーを検出する。決定部２６は、検出されたジェスチャーに基づいて、第４の実施の形態の変形例１の場合と同様にして、空中像３０の移動方向や移動量を決定する。なお、検出されるジェスチャーとしては、第４の実施の形態の変形例１にて説明した種々の態様を適用することができる。駆動制御部２１は、決定部２６によって決定された空中像３０の移動方向と移動量とに基づいて、第４の実施の形態の変形例１の場合と同様にして、第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１と第２駆動ミラー４２１の駆動角度θ２とを算出する。電圧制御部２４は、第６の実施の形態とその変形例３の場合と同様に、駆動制御部２１により算出された駆動角度θ１およびθ２に基づいて、境界面１４３ＢがＸＹ平面に対してなす角度φ４およびφ５を算出する。
Note that, as in Modification 1 of the fourth embodiment, the aerial image 30 may be moved based on a gesture performed by the user. In this case, the detection unit 25 detects a gesture made by the user using a plurality of pieces of imaging data generated by the imaging device 5 as in Modification 1 of the fourth embodiment. Based on the detected gesture, the determination unit 26 determines the moving direction and the moving amount of the aerial image 30 in the same manner as in the first modification of the fourth embodiment. As the detected gesture, various aspects described in the first modification of the fourth embodiment can be applied. Based on the moving direction and moving amount of the aerial image 30 determined by the determining unit 26, the drive control unit 21 performs the first imaging mirror 411 in the same manner as in the first modification of the fourth embodiment. And the driving angle θ2 of the second driving mirror 421 are calculated. As in the case of the sixth embodiment and its modification example 3, the voltage control unit 24 forms the boundary surface 143B with respect to the XY plane based on the drive angles θ1 and θ2 calculated by the drive control unit 21. The angles φ4 and φ5 are calculated.
第６の実施の形態の変形例４では、検出部２５によって検出された、ユーザが行ったジェスチャーに基づいて、決定部２６は空中像３０の位置を決定するので、ユーザが所望する位置に空中像３０を形成させることができる。
In the fourth modification of the sixth embodiment, the determination unit 26 determines the position of the aerial image 30 based on the gesture performed by the user, which is detected by the detection unit 25. An image 30 can be formed.
また、以上の第６の実施の形態の変形例４では、ユーザが行うジェスチャーに基づいて、形成されている空中像３０の位置を移動させるものであったが、ジェスチャーに基づいて、空中像３０の形成を開始させるものであっても良い。例えば、表示装置１の前でユーザが、例えば体の前で手を振る等のジェスチャーを行った場合に空中像３０の形成を開始すれば良い。
Moreover, in the modification 4 of the above 6th Embodiment, although the position of the formed aerial image 30 was moved based on the gesture which a user performs, aerial image 30 is based on a gesture. It may be one that starts the formation of. For example, the formation of the aerial image 30 may be started when the user performs a gesture such as waving in front of the body in front of the display device 1.
−第７の実施の形態−
上述した第５の実施の形態とその変形例１〜３（図２４〜図２９参照）および第６の実施の形態とその変形例１〜４（図３０〜図３４参照）では、補助光学部材１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを用いて表示器１１から出射された光の進行方向を補正して、収差の影響を低減した実像を形成させるものであった。これに対して、第７の実施の形態の表示装置１は、補助光学部材を用いることなく収差の影響を低減した実像を形成する構成とした。以下、詳細に説明する。
-Seventh embodiment-
In the fifth embodiment and its first to third modifications (see FIGS. 24 to 29) and the sixth embodiment and its first to fourth modifications (see FIGS. 30 to 34), the auxiliary optical member is used. 14, 14A, 14B, and 14C were used to correct the traveling direction of the light emitted from the display 11 to form a real image with reduced influence of aberration. In contrast, the display device 1 according to the seventh embodiment is configured to form a real image in which the influence of aberration is reduced without using an auxiliary optical member. Details will be described below.
図面を参照しながら、第７の実施の形態に係る表示装置１について説明する。第７の実施の形態においては、本実施の形態の表示装置１がテレビに組み込まれた場合を一例に挙げて説明を行う。なお、本実施の形態の表示装置は、テレビに限らず、上述の第１の実施の形態で説明した各電子機器に組み込むことが可能である。
A display device 1 according to a seventh embodiment will be described with reference to the drawings. In the seventh embodiment, the case where the display device 1 of the present embodiment is incorporated in a television will be described as an example. Note that the display device in this embodiment can be incorporated in each electronic device described in the above first embodiment.
図３５（ａ）は、第７の実施の形態の光学系１２Ｄの構成を模式的に示すＺＸ平面に平行な面での断面図である。光学系１２Ｄは、第１の実施の形態の結像光学系１２（図３参照）とは異なり、第１駆動部４１２と第２駆動部４２２とを備えない。すなわち、第５の実施の形態（図２４、図２５参照）と同様に第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１とを駆動させることはできない。ただし、光学系１２Ｄは、第５の実施の形態とは異なり補助光学部材１４を備えていない。また、図３５（ａ）では、第１筐体４１０の上部（Ｚ方向＋側）に第２筐体４２０を配置した例を示すが、第１筐体４１０の下部（Ｚ方向−側）に第２筐体４２０を配置しても良い。
FIG. 35A is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the ZX plane schematically showing the configuration of the optical system 12D of the seventh embodiment. Unlike the imaging optical system 12 (see FIG. 3) of the first embodiment, the optical system 12D does not include the first drive unit 412 and the second drive unit 422. That is, similarly to the fifth embodiment (see FIGS. 24 and 25), the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 cannot be driven. However, the optical system 12D does not include the auxiliary optical member 14 unlike the fifth embodiment. FIG. 35A shows an example in which the second housing 420 is arranged on the upper portion (Z direction + side) of the first housing 410, but on the lower portion (Z direction-side) of the first housing 410. A second housing 420 may be disposed.
第７の実施の形態の光学系１２Ｄの主要部構成は、上記のように第１駆動部４１２と第１駆動部４２２とを備えていないので、図３５（ｂ）に示すブロック図により表される。即ち、第７の実施の形態の表示装置１は、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、光学系１２Ｄと、記憶部９とを備える。制御部２０は、画像生成部２２と表示制御部２３とを備える。
The main configuration of the optical system 12D according to the seventh embodiment is not provided with the first drive unit 412 and the first drive unit 422 as described above, and thus is represented by the block diagram shown in FIG. The That is, the display device 1 according to the seventh embodiment includes a control unit 20, a display 11 controlled by the control unit 20, an optical system 12 </ b> D, and a storage unit 9. The control unit 20 includes an image generation unit 22 and a display control unit 23.
光学系１２Ｄの第１結像ミラー４１１の反射面がＺＸ平面に直交する方向に延在、即ち広がった状態で第１筐体４１０に配置される。複数の第１結像ミラー４１１がＸ方向に沿って配置されて構成された第１結像ミラー列では、それぞれの第１結像ミラー４１１では、Ｘ方向における配置位置に応じてＺ方向に対して傾けて固定される。したがって、第１結像ミラー列内の全てのまたはいくつかの第１結像ミラー４１１について、Ｚ方向となす角度は同一ではない。第２結像ミラー４２１は、反射面がＺＸ平面に平行、即ちＺ方向に対して傾きを持たない直立状態で第２筐体４２０に配置される。
The reflecting surface of the first imaging mirror 411 of the optical system 12D extends in a direction orthogonal to the ZX plane, that is, is disposed in the first housing 410 in a spread state. In the first imaging mirror row in which a plurality of first imaging mirrors 411 are arranged along the X direction, each first imaging mirror 411 is arranged in the Z direction according to the arrangement position in the X direction. Tilted and fixed. Therefore, the angles formed with the Z direction are not the same for all or some of the first imaging mirrors 411 in the first imaging mirror row. The second imaging mirror 421 is disposed in the second housing 420 in an upright state in which the reflecting surface is parallel to the ZX plane, that is, has no inclination with respect to the Z direction.
＜第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１の傾きと光束との関係＞
図３６（ａ）は、全ての第１結像ミラー４１１について、Ｚ方向とのなす角度−θ４が同一となるように配置された場合における、表示画素Ｐ１と光束との関係を示す図である。この場合、上述した第５の実施の形態において、図２２（ａ）や図２３（ａ）を用いて説明したように、表示画素Ｐ１から出射した複数の光束のうち、一部の光束は実像Ｐ１１に収束するが、他の光束はその実像Ｐ１１の位置に収束しない。このため、不鮮明な実像Ｐ１１が形成されることになる。
本実施の形態では、以下の考え方に従って、各第１結像ミラー４１１について、第１結像ミラー４１１と表示画素Ｐ１との位置関係に応じて、Ｚ方向となす角度±θ４を変更することにより、補助光学部材１４等を用いることなく表示画素Ｐ１から出射した光束を実像Ｐ１１に位置に収束させて、収差の影響を低減した実像Ｐ１１を形成させる。
<Relationship between tilt of first imaging mirror 411 and second imaging mirror 421 and luminous flux>
FIG. 36A is a diagram showing the relationship between the display pixel P1 and the luminous flux when all the first imaging mirrors 411 are arranged so that the angle −θ4 formed with the Z direction is the same. . In this case, in the fifth embodiment described above, as described with reference to FIGS. 22A and 23A, some of the plurality of light beams emitted from the display pixel P1 are real images. Although it converges to P11, other light beams do not converge to the position of the real image P11. For this reason, an unclear real image P11 is formed.
In the present embodiment, according to the following concept, for each first imaging mirror 411, the angle ± θ4 made with the Z direction is changed according to the positional relationship between the first imaging mirror 411 and the display pixel P1. The light beam emitted from the display pixel P1 without using the auxiliary optical member 14 or the like is converged to a position on the real image P11, thereby forming a real image P11 with reduced influence of aberration.
図３６（ｂ）は、各第１結像ミラー４１１についてＺ方向となす角度±θ４を、第１結像ミラー４１１と表示画素Ｐ１との位置関係に応じて変更、即ち修正した本実施の形態の光学系１２Ｄを示した図である。図３６（ｂ）において、表示画素Ｐ１から出射する光束Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５…のうち中心部に近い、すなわちＺ方向との間の角度が０°に最も近い光束Ｌ４は、角度−θ４の第１結像ミラー４１１によって反射され、実像Ｐ１１の位置に収束する。他の光束Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ５…の各々も、それぞれに対応する第１結像ミラー４１１によって反射され、上述の実像Ｐ１１の位置に収束するように、各光束Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ５…が入射する第１結像ミラー４１１の角度が角度−θ４から修正されている。
FIG. 36B shows the present embodiment in which the angle ± θ4 formed with respect to the Z direction for each first imaging mirror 411 is changed, that is, corrected in accordance with the positional relationship between the first imaging mirror 411 and the display pixel P1. It is the figure which showed the optical system 12D. In FIG. 36 (b), among the light beams L1, L2, L3, L4, L5... Emitted from the display pixel P1, the light beam L4 that is close to the center, that is, the angle closest to the Z direction is 0 ° It is reflected by the first imaging mirror 411 of −θ4 and converges to the position of the real image P11. Each of the other light beams L1, L2, L3, L5... Is reflected by the corresponding first imaging mirror 411 and converges to the position of the above-described real image P11 so that each of the light beams L1, L2, L3, L5. Are corrected from the angle −θ4.
まず、表示画素Ｐ１のＸ方向位置よりも−側、即ち図の紙面において表示画素Ｐ１の位置よりも左側に位置する第１結像ミラー４１１の角度を、左端とその右隣の第１結像ミラー４１１ａ、４１１ｂを代表例として説明する。第１結像ミラー４１１ａ、４１１ｂは、角度−θ４よりもそれぞれ所定角度＋Δθ４ａ、＋Δθ４ｂだけ小さい角度−θ４ａ（＝−θ４＋Δθ４ａ）、−θ４ｂ（＝−θ４＋Δθ４ｂ）に設定される。ここで、表示画素Ｐ１から相対的に遠い位置の第１結像ミラー４１１ａの所定角度＋Δθ４ａは、表示画素Ｐ１から相対的に近い位置の第１結像ミラー４１１ｂの所定角度＋Δθ４ｂよりも大きい。換言すると、第１結像ミラー４１１ａの角度−θ４ａの大きさは、第１結像ミラー４１１ｂの角度−θ４ｂの大きさよりも小さい。
First, the angle of the first imaging mirror 411 located on the-side of the display pixel P1 in the X direction, that is, on the left side of the display pixel P1 in the drawing sheet, is set to the left end and the first imaging on the right side. The mirrors 411a and 411b will be described as a representative example. The first imaging mirrors 411a and 411b are set to angles −θ4a (= −θ4 + Δθ4a) and −θ4b (= −θ4 + Δθ4b) smaller than the angle −θ4 by predetermined angles + Δθ4a and + Δθ4b, respectively. Here, the predetermined angle + Δθ4a of the first imaging mirror 411a at a position relatively far from the display pixel P1 is larger than the predetermined angle + Δθ4b of the first imaging mirror 411b at a position relatively close to the display pixel P1. In other words, the angle −θ4a of the first imaging mirror 411a is smaller than the angle −θ4b of the first imaging mirror 411b.
第１結像ミラー４１１ａ、４１１ｂの角度−θ４ａ、−θ４ｂを上述のように定める理由は以下の通りである。もしも第１結像ミラー４１１ａ、４１１ｂが共に角度−θ４に設定されていると、図３６（ａ）に示したように、第１結像ミラー４１１ａ、４１１ｂでそれぞれ反射された光束Ｌ１、Ｌ２は、共に実像Ｐ１１の位置よりも、下方側、即ちＺ方向−側にずれる。そして、この下方向のずれ量は、第１結像ミラー４１１ａの反射光束Ｌ１の方が第１結像ミラー４１１ｂの反射光束Ｌ２よりも大きい。そこで、第１結像ミラー４１１ａ、４１１ｂの角度−θ４を、共に小さくなるように調整するとともに、第１結像ミラー４１１ａの所定角度＋Δθ４ａを第１結像ミラー４１１ｂの所定角度＋Δθ４ｂよりも大きくする。このように、表示画素Ｐ１のＸ方向位置よりも、Ｘ方向−側に位置する第１結像ミラー４１１は、Ｘ方向−側に配置された第１結像ミラー４１１ほど、Ｚ方向とのなす角度−θ４の大きさが小さくなるように配置される。
The reason why the angles -θ4a and -θ4b of the first imaging mirrors 411a and 411b are determined as described above is as follows. If the first imaging mirrors 411a and 411b are both set to the angle −θ4, the light beams L1 and L2 reflected by the first imaging mirrors 411a and 411b are respectively obtained as shown in FIG. , Both are shifted downward from the position of the real image P11, that is, in the Z direction-side. The downward shift amount of the reflected light beam L1 of the first imaging mirror 411a is larger than that of the reflected light beam L2 of the first imaging mirror 411b. Therefore, the angle −θ4 of the first imaging mirrors 411a and 411b is adjusted so as to be reduced, and the predetermined angle + Δθ4a of the first imaging mirror 411a is made larger than the predetermined angle + Δθ4b of the first imaging mirror 411b. . As described above, the first imaging mirror 411 positioned on the X direction minus side of the display pixel P1 in the X direction is closer to the Z direction than the first imaging mirror 411 disposed on the X direction minus side. It arrange | positions so that the magnitude | size of angle-(theta) 4 may become small.
次に、表示画素Ｐ１のＸ方向位置よりも＋側、即ち表示画素Ｐ１の位置よりも図の紙面右側に位置する第１結像ミラー４１１の角度−θ４について説明する。表示画素Ｐ１のＸ方向位置よりも＋側に位置する複数の第１結像ミラー４１１の代表として、光束Ｌ５を反射する第１結像ミラー４１１ｃについて説明する。第１結像ミラー４１１ｃは、角度−θ４よりも所定角度−Δθ４ｃだけ大きい角度−θ４ｃ（＝−θ４−Δθ４ｃ）に設定される。この第１結像ミラー４１１ｃよりも、更にＸ方向＋側、すなわち表示画素Ｐ１から遠ざかる側の第１結像ミラー４１１は、第１結像ミラー４１１ｃの角度−θ４ｃの大きさよりも大きい角度に設定される。
Next, the angle −θ4 of the first imaging mirror 411 that is located on the + side of the display pixel P1 in the X direction, that is, on the right side of the drawing with respect to the position of the display pixel P1 will be described. As a representative of the plurality of first imaging mirrors 411 positioned on the + side of the display pixel P1 in the X direction, the first imaging mirror 411c that reflects the light beam L5 will be described. The first imaging mirror 411c is set to an angle −θ4c (= −θ4−Δθ4c) that is larger than the angle −θ4 by a predetermined angle −Δθ4c. The first imaging mirror 411 on the X direction + side, that is, the side farther from the display pixel P1 than the first imaging mirror 411c is set to an angle larger than the angle −θ4c of the first imaging mirror 411c. Is done.
第１結像ミラー４１１ｃの角度−θ４ｃを上述のように定める理由は、以下の通りである。もし第１結像ミラー４１１ｃが角度−θ４に設定されていると、図３６（ａ）に示したように、第１結像ミラー４１１ｃで反射された光束Ｌ５は、実像Ｐ１１の位置よりもＸ方向−側にずれる。そこで、第１結像ミラー４１１ｃの角度を角度−θ４よりも−Δθ４ｃだけ大きくするように調整する。これによって、表示画素Ｐ１からの光束Ｌ５は、第１結像ミラー４１１ｃで反射されて、実像Ｐ１１の位置に収束する。
The reason for determining the angle −θ4c of the first imaging mirror 411c as described above is as follows. If the first imaging mirror 411c is set to the angle −θ4, as shown in FIG. 36A, the light beam L5 reflected by the first imaging mirror 411c is more X than the position of the real image P11. Shift to the direction-side. Therefore, the angle of the first imaging mirror 411c is adjusted to be larger than the angle −θ4 by −Δθ4c. Thereby, the light beam L5 from the display pixel P1 is reflected by the first imaging mirror 411c and converges to the position of the real image P11.
なお、第２結像ミラー４２１をＺ方向に対して傾いて配置する場合には、第２結像ミラー４２１について上記と同様にして、第２結像ミラー列の中心からの位置に応じて、Ｚ方向となす角度を異ならせて配置する。これにより、表示画素Ｐ１から出射した光束を、Ｙ方向に角度＋θ５に応じた位置に移動した実像Ｐ１１の位置に収束させることができる。
In the case where the second imaging mirror 421 is arranged to be inclined with respect to the Z direction, the second imaging mirror 421 is arranged in the same manner as described above according to the position from the center of the second imaging mirror row. Arranged at different angles with respect to the Z direction. Thereby, the light beam emitted from the display pixel P1 can be converged to the position of the real image P11 moved to the position corresponding to the angle + θ5 in the Y direction.
第７の実施の形態では、表示器１１から出射された光を複数の第１結像ミラー４１１で反射し空中に結像させる第１光学部４１と、複数の第１結像ミラー４１１が配置される第１筐体４１０とを備え、第１光学部４１では、複数の第１結像ミラー４１１に含まれる第１結像ミラー４１１ａと第１結像ミラー４１１ｂとが異なる角度で配置される。これにより、収差を低減させた空中像３０を結像させることができる。
また、第７の実施の形態では、第１光学部４１では、複数の第１結像ミラー４１１に含まれる第１結像ミラー４１１ａと第１結像ミラー４１１ｂとが異なる角度で配置されるので、他の補正部材等を設ける必要がなく、装置の小型化に寄与する。
また、第７の実施の形態では、第１結像ミラー４１１によって収差を低減させたため、空中像３０に色収差が発生せず、好適な空中像３０を表示することができる。
また、第７の実施の形態では、表示を行う表示器１１を備えるので、表示器１１に表示した画像を空中像３０としてユーザに視認させることができる。
In the seventh embodiment, a first optical unit 41 that reflects light emitted from the display 11 by a plurality of first imaging mirrors 411 and forms an image in the air, and a plurality of first imaging mirrors 411 are arranged. In the first optical unit 41, the first imaging mirror 411a and the first imaging mirror 411b included in the plurality of first imaging mirrors 411 are arranged at different angles. . Thereby, the aerial image 30 with reduced aberration can be formed.
In the seventh embodiment, in the first optical unit 41, the first imaging mirror 411a and the first imaging mirror 411b included in the plurality of first imaging mirrors 411 are arranged at different angles. There is no need to provide other correction members and the like, which contributes to downsizing of the apparatus.
In the seventh embodiment, since the aberration is reduced by the first imaging mirror 411, chromatic aberration does not occur in the aerial image 30, and a suitable aerial image 30 can be displayed.
Moreover, in 7th Embodiment, since the display 11 which displays is provided, the image displayed on the display 11 can be made to be visually recognized by the user as the aerial image 30.
（第７の実施の形態の変形例１）
図１１〜図１７に示すような第２の実施の形態とその変形例１〜４における光学系１２Ａに上述した第７の実施の形態にて説明した考え方を適用してもよい。図３７は、図１１に示す第２の実施の形態と同様に、光学系１２Ｄは、設置部１２１１と、設置部１２１１に設けられた複数の部分反射ミラー１２１２を有する部分反射部１２１０と、再帰性反射部１２２０とを有する。ただし、部分反射ミラー１２１２を駆動するための駆動部１２１３を有していない。この場合、部分反射ミラー１２１２がＰ方向に対してなす角度−θ２を、それぞれの部分反射ミラー１２１２が配置された位置に応じて異ならせる。この場合、部分反射部１２１０のＺ方向−側端部付近に配置された部分反射ミラー１２１２ａ、１２１２ｂを、部分反射部１２１０の中央部近傍に配置された部分反射ミラー１２１２ｃ、１２１２ｄの角度−θ２の大きさよりも小さくして配置する。部分反射部１２１０のＺ方向＋側端部付近に配置された部分反射ミラー１２１２ｅ、１２１２ｆを、部分反射部１２１０の中央部近傍に配置された部分反射ミラー１２１２ｃ、１２１２ｄの角度−θ２の大きさよりも大きくして配置する。
(Modification 1 of 7th Embodiment)
The concept described in the seventh embodiment described above may be applied to the optical system 12A in the second embodiment and its modifications 1 to 4 as shown in FIGS. 37, similarly to the second embodiment shown in FIG. 11, the optical system 12D includes an installation unit 1211, a partial reflection unit 1210 having a plurality of partial reflection mirrors 1212 provided in the installation unit 1211, and a recursion. The reflective part 1220 is provided. However, the driving unit 1213 for driving the partial reflection mirror 1212 is not provided. In this case, the angle −θ2 formed by the partial reflection mirror 1212 with respect to the P direction is made different according to the position where each partial reflection mirror 1212 is disposed. In this case, the partial reflection mirrors 1212a and 1212b arranged in the vicinity of the Z-direction end of the partial reflection unit 1210 are replaced with an angle −θ2 of the partial reflection mirrors 1212c and 1212d arranged in the vicinity of the center of the partial reflection unit 1210. Place smaller than the size. The partial reflection mirrors 1212e and 1212f disposed in the vicinity of the Z-direction + side end portion of the partial reflection portion 1210 are made larger than the angle −θ2 of the partial reflection mirrors 1212c and 1212d disposed in the vicinity of the central portion of the partial reflection portion 1210. Enlarge and place.
図３７では、表示画素Ｐ１から出射した光束のうち中心部付近の光束Ｌ１、Ｌ２が部分反射ミラー１２１２ｃ、１２１２ｄで反射されて、収束されて実像Ｐ１１を結像する。この実像Ｐ１１の位置は、部分反射ミラー１２１２ｃ、１２１２ｄの角度−θ２に応じて、Ｘ方向に移動している。部分反射部１２１０の両端部付近に配置された部分反射ミラー１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｅ、１２１２ｆによる反射光束が、実像Ｐ１１で収束するように、それぞれの部分反射ミラー１２１２ａ、１２１２ｂ、１２１２ｅ、１２１２ｆとＰ方向との角度を決める。
In FIG. 37, light beams L1 and L2 near the center of the light beam emitted from the display pixel P1 are reflected by the partial reflection mirrors 1212c and 1212d and converged to form a real image P11. The position of the real image P11 moves in the X direction according to the angle −θ2 of the partial reflection mirrors 1212c and 1212d. Each of the partially reflecting mirrors 1212a, 1212b, 1212e, 1212f and the P direction is reflected so that the reflected light beams from the partially reflecting mirrors 1212a, 1212b, 1212e, 1212f arranged near both ends of the partially reflecting part 1210 converge in the real image P11. And determine the angle.
部分反射部１２１０のＺ方向−側端部付近における部分反射ミラー１２１２ａは、部分反射部１２１０の中央部付近の部分反射ミラー１２１２ｃ、１２１２ｄと比べて、図の紙面上を反時計回りに所定角度Δθ２ａだけ回転させて配置される。すなわち、部分反射ミラー１２１２ａが角度−θ２ａ（＝−θ２＋Δθ２ａ）の傾きにて配置される。部分反射ミラー１２１２ｂについても同様に、部分反射ミラー１２１２ｃ、１２１２ｄと比べて、図の紙面上を反時計回りに所定角度Δθ２ｂ（＜Δθ２ａ）だけ回転させて配置される。すなわち、部分反射ミラー１２１２ｂの角度−θ２ｂ（＝−θ２＋Δθ２ｂ）の傾きにて配置される。したがって、設置部１２１１の中央部からの距離が増加するほど部分反射ミラー１２１２の角度−θ２の大きさが小さくなる。
The partial reflection mirror 1212a in the vicinity of the Z-direction side end of the partial reflection portion 1210 has a predetermined angle Δθ2a counterclockwise on the paper surface of the drawing compared to the partial reflection mirrors 1212c and 1212d in the vicinity of the central portion of the partial reflection portion 1210. Only rotated and arranged. That is, the partial reflection mirror 1212a is arranged with an inclination of an angle −θ2a (= −θ2 + Δθ2a). Similarly, the partial reflection mirror 1212b is also arranged by being rotated by a predetermined angle Δθ2b (<Δθ2a) counterclockwise on the paper surface of the drawing as compared with the partial reflection mirrors 1212c and 1212d. That is, the partial reflection mirror 1212b is disposed at an inclination of an angle −θ2b (= −θ2 + Δθ2b). Therefore, as the distance from the central portion of the installation portion 1211 increases, the angle −θ2 of the partial reflection mirror 1212 decreases.
部分反射部１２１０のＺ方向＋側端部付近における部分反射ミラー１２１２ｆは、部分反射部１２１０の中央部付近の部分反射ミラー１２１２ｃ、１２１２ｄと比べて、図の紙面上を時計回りに所定角度Δθ２ａだけ回転させて配置される。すなわち、部分反射ミラー１２１２ｆが角度−θ２ｆ（＝−θ２−Δθ２ａ）の傾きにて配置される。部分反射ミラー１２１２ｅについても同様に、部分反射ミラー１２１２ｃ、１２１２ｄと比べて、図の紙面上を時計回りに所定角度Δθ２ｅ（＞Δθ２ｆ）だけ回転させて配置される。すなわち、部分反射ミラー１２１２ｅの角度−θ２ｅ（＝−θ２−Δθ２ｅ）の傾きにて配置される。したがって、設置部１２１１の中央部からの距離が増加するほど部分反射ミラー１２１２の角度−θ２の大きさが大きくなる。
なお、Ｙ方向に移動した位置に収差を低減した実像Ｐ１１を形成させる場合には、部分反射ミラー１２１２の角度θ１を、部分反射ミラー１２１２の位置に応じて変化させて配置すれば良い。
The partial reflection mirror 1212f in the vicinity of the Z-direction + side end portion of the partial reflection portion 1210 is compared with the partial reflection mirrors 1212c and 1212d near the central portion of the partial reflection portion 1210 by a predetermined angle Δθ2a in the clockwise direction on the drawing sheet. Arranged to rotate. That is, the partial reflection mirror 1212f is arranged with an inclination of an angle −θ2f (= −θ2−Δθ2a). Similarly, the partial reflection mirror 1212e is also rotated by a predetermined angle Δθ2e (> Δθ2f) clockwise on the paper surface of the drawing as compared with the partial reflection mirrors 1212c and 1212d. That is, the partial reflection mirror 1212e is disposed at an inclination of the angle −θ2e (= −θ2−Δθ2e). Therefore, as the distance from the central portion of the installation portion 1211 increases, the magnitude of the angle −θ2 of the partial reflection mirror 1212 increases.
When the real image P11 with reduced aberration is formed at the position moved in the Y direction, the angle θ1 of the partial reflection mirror 1212 may be changed according to the position of the partial reflection mirror 1212.
第７の実施の形態の変形例１では、表示器１１から出射された光を複数の部分反射ミラー１２１２で反射し空中に結像させる部分反射部１２１０と、複数の部分反射ミラー１２１２が配置される設置部１２１１とを備え、部分反射部１２１０では、複数の部分反射ミラー１２１２に含まれる部分反射ミラー１２１２ａと部分反射ミラー１２１２ｂとが異なる角度で配置される。これにより、収差を低減させた空中像３０を結像させることができる。
また、第７の実施の形態の変形例１では、部分反射部１２１０では、複数の部分反射ミラー１２１２に含まれる部分反射ミラー１２１２ａと部分反射ミラー１２１２ｂとが異なる角度で配置されるので、他の補正部材等を設ける必要がなく、装置の小型化に寄与する。
また、部分反射ミラー１２１２によって収差を低減させたため、空中像３０に色収差が発生せず、好適な空中像３０を表示することができる。
In Modification 1 of the seventh embodiment, a partial reflection unit 1210 that reflects light emitted from the display 11 by a plurality of partial reflection mirrors 1212 and forms an image in the air, and a plurality of partial reflection mirrors 1212 are arranged. In the partial reflection unit 1210, the partial reflection mirror 1212a and the partial reflection mirror 1212b included in the plurality of partial reflection mirrors 1212 are arranged at different angles. Thereby, the aerial image 30 with reduced aberration can be formed.
In the first modification of the seventh embodiment, in the partial reflection unit 1210, the partial reflection mirror 1212a and the partial reflection mirror 1212b included in the plurality of partial reflection mirrors 1212 are arranged at different angles. There is no need to provide a correction member or the like, which contributes to downsizing of the apparatus.
In addition, since the aberration is reduced by the partial reflection mirror 1212, chromatic aberration does not occur in the aerial image 30, and a suitable aerial image 30 can be displayed.
なお、上記の例では、部分反射部１２１０を例に挙げて説明したが、これに限定されず、第２の実施の形態とその変形例１〜４（図１１〜図１７参照）で説明した各光学系１２Ａに対して第７の実施の形態の変形例１を適用することができる。
In the above example, the partial reflection portion 1210 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and is described in the second embodiment and its modifications 1 to 4 (see FIGS. 11 to 17). Modification 1 of the seventh embodiment can be applied to each optical system 12A.
（第７の実施の形態の変形例２）
第１の実施の形態の変形例３の第２光学系１２２（図８参照）に代えて、第７の実施の形態の光学系１２Ｄ（図３５参照）を用いて結像光学系１２を構成しても良い。これにより、第７の実施の形態の変形例２では、表示器１１から出射された光を複数の第１結像ミラー４１１で反射し空中に結像させる第１光学部４１と、複数の第１結像ミラー４１１が配置される第１筐体４１０とを備える。第１光学部４１では、複数の第１結像ミラー４１１に含まれる第１結像ミラー４１１ａと第１結像ミラー４１１ｂとが異なる角度で配置される。これにより、光学系に対して表示画素Ｐ１と対称な位置に結像する従来の装置の光学系に本実施の形態の光学系１２Ｄを配置して、簡単に収差を低減させた空中像３０の位置を移動させて形成することができる。
(Modification 2 of 7th Embodiment)
Instead of the second optical system 122 (see FIG. 8) of the third modification of the first embodiment, the imaging optical system 12 is configured using the optical system 12D (see FIG. 35) of the seventh embodiment. You may do it. Thus, in the second modification of the seventh embodiment, the first optical unit 41 that reflects the light emitted from the display 11 by the plurality of first imaging mirrors 411 and forms an image in the air, and the plurality of first And a first housing 410 on which one imaging mirror 411 is disposed. In the first optical unit 41, the first imaging mirror 411a and the first imaging mirror 411b included in the plurality of first imaging mirrors 411 are arranged at different angles. Accordingly, the aerial image 30 in which the aberration is easily reduced by disposing the optical system 12D of the present embodiment in the optical system of the conventional apparatus that forms an image at a position symmetrical to the display pixel P1 with respect to the optical system. It can be formed by moving the position.
−第８の実施の形態−
図面を参照しながら、第８の実施の形態に係る表示装置１について説明する。第８の実施の形態においては、本実施の形態の表示装置１がテレビに組み込まれた場合を一例に挙げて説明を行う。なお、本実施の形態の表示装置は、テレビに限らず、上述の第１の実施の形態で説明した各電子機器に組み込むことが可能である。
-Eighth embodiment-
A display device 1 according to an eighth embodiment will be described with reference to the drawings. In the eighth embodiment, the case where the display device 1 of the present embodiment is incorporated in a television will be described as an example. Note that the display device in this embodiment can be incorporated in each electronic device described in the above first embodiment.
本実施の形態の表示装置１は、第７の実施の形態の光学系１２Ｄ（図３５（ａ）参照）が有する第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１を傾斜駆動可能に構成したことにより、第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の少なくとも一方の傾斜駆動に従って光路の補正量、すなわち光束の偏向量を変更する。以下、詳細に説明する。
The display device 1 of the present embodiment is configured such that the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 included in the optical system 12D (see FIG. 35A) of the seventh embodiment can be driven to tilt. Thus, the correction amount of the optical path, that is, the deflection amount of the light beam is changed according to the tilt drive of at least one of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421. Details will be described below.
図３８（ａ）は第８の実施の形態の光学系１２ＥのＺＸ平面における断面図である。第８の実施の形態の光学系１２Ｅは、図３に示す第１の実施の形態の結像光学系１２と同様の構成を有する。第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１とが傾斜駆動可能に第１筐体４１０と第２筐体４２０とに配置される。
FIG. 38A is a sectional view of the optical system 12E according to the eighth embodiment on the ZX plane. The optical system 12E of the eighth embodiment has the same configuration as the imaging optical system 12 of the first embodiment shown in FIG. The first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 are disposed in the first casing 410 and the second casing 420 so as to be tiltable.
図３８（ｂ）は、第８の実施の形態の表示装置１の主要部構成を示すブロック図である。第８の実施の形態では、図２に示す第１の実施の形態におけるブロック図と異なり、制御部２０は、算出部２７を備える。算出部２７は、第１結像ミラー４１１を駆動角度±θ１からずらす角度±Δθ１と、第２結像ミラー４２１を駆動角度±θ２からずらす角度±Δθ２との少なくとも一方を算出する。他の構成については図２に示す第１の実施の形態のブロック図と同様に表される。即ち、表示装置１は、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、光学系１２Ｅと、記憶部９とを示している。制御部２０は、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３と算出部２７とを備える。
なお、以下の説明では、理解を容易にすることを目的として第１結像ミラー４１１に対する処理を中心に行う。
FIG. 38B is a block diagram illustrating a main part configuration of the display device 1 according to the eighth embodiment. In the eighth embodiment, unlike the block diagram in the first embodiment shown in FIG. 2, the control unit 20 includes a calculation unit 27. The calculating unit 27 calculates at least one of an angle ± Δθ1 for shifting the first imaging mirror 411 from the driving angle ± θ1 and an angle ± Δθ2 for shifting the second imaging mirror 421 from the driving angle ± θ2. Other configurations are expressed in the same manner as the block diagram of the first embodiment shown in FIG. That is, the display device 1 shows a control unit 20, a display 11 controlled by the control unit 20, an optical system 12 </ b> E, and a storage unit 9. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, and a calculation unit 27.
In the following description, processing for the first imaging mirror 411 is mainly performed for the purpose of facilitating understanding.
駆動制御部２１は、表示画素Ｐ１から出射された光束を結像させる位置に基づいて、Ｘ方向の移動量を算出し、算出した移動量から駆動角度−θ１を算出する。なお、このＸ方向の移動量は、表示画素Ｐ１のＸ方向位置と、表示画素Ｐ１に対応する実像Ｐ１１のＸ方向位置との間のＸ方向の距離に相当する。駆動制御部２１は、表示画素Ｐ１に最も近い位置、すなわち表示画素Ｐ１から出射される光束のうち、ほぼ中央部からの光束を反射する第１結像ミラー４１１の駆動角度を−θ１に設定する。算出部２７は、第７の実施の形態の場合と同様の考え方を適用して、駆動角度−θ１の第１結像ミラー４１１以外の第１結像ミラー４１１の各々について、駆動角度−θ１からのずらす角度±Δθ１を算出する。なお、以後の説明では、実像Ｐ１１のＸ方向位置を決定する駆動角度−θ１に設定された第１結像ミラー４１１を基準第１結像ミラー４１１ｓと呼ぶ。
The drive control unit 21 calculates the movement amount in the X direction based on the position where the light beam emitted from the display pixel P1 is imaged, and calculates the drive angle −θ1 from the calculated movement amount. The amount of movement in the X direction corresponds to the distance in the X direction between the X direction position of the display pixel P1 and the X direction position of the real image P11 corresponding to the display pixel P1. The drive control unit 21 sets the drive angle of the first imaging mirror 411 that reflects the light beam from the position closest to the display pixel P1, that is, the light beam emitted from the display pixel P1, substantially from the center to −θ1. . The calculation unit 27 applies the same concept as in the seventh embodiment, and determines the first imaging mirror 411 other than the first imaging mirror 411 at the driving angle −θ1 from the driving angle −θ1. The shift angle ± Δθ1 is calculated. In the following description, the first imaging mirror 411 set to the drive angle −θ1 that determines the position of the real image P11 in the X direction is referred to as a reference first imaging mirror 411s.
算出部２７は、図３６を用いて第７の実施の形態にて説明したように、基準第１結像ミラー４１１ｓからのＸ方向に沿った距離が増加する程、ずらす角度Δθ１の大きさを大きくする。表示画素Ｐ１のＸ方向位置よりも−側、即ち図の紙面において表示画素Ｐ１の位置よりも左側に位置する第１結像ミラー４１１の駆動角度を、第１結像ミラー４１１ａ、４１１ｂを代表例として説明する。算出部２７は、駆動角度−θ１で傾斜駆動する基準第１結像ミラー４１１ｓに対してＸ方向−側に配置された第１結像ミラー４１１については、ずらす方向をＸ方向−側（図３８（ａ）の紙面に対して反時計回り）にする。すなわち、算出部２７は、第１結像ミラー４１１ａのずらす角度を＋Δθ１ａと第１結像ミラー４１１ｂのずらす角度＋Δθ１ｂと算出する。ここで、算出部２７は、表示画素Ｐ１から相対的に遠い位置の第１結像ミラー４１１ａのずらす角度＋Δθ１ａは、表示画素Ｐ１から相対的に近い位置の第１結像ミラー４１１ｂのずらす角度＋Δθ１ｂよりも大きくする。換言すると、第１結像ミラー４１１ａの駆動角度−θ１ａ（＝−θ１＋Δθ１ａ）の大きさは、第１結像ミラー４１１ｂの駆動角度−θ１ｂ（＝−θ１＋Δθ１ｂ）の大きさよりも小さい。
As described in the seventh embodiment with reference to FIG. 36, the calculation unit 27 sets the magnitude of the shift angle Δθ1 as the distance along the X direction from the reference first imaging mirror 411s increases. Enlarge. The drive angle of the first imaging mirror 411 positioned on the negative side of the display pixel P1 in the X direction, that is, on the left side of the display pixel P1 in the drawing, and the first imaging mirrors 411a and 411b are representative examples. Will be described. For the first imaging mirror 411 arranged on the X direction-side with respect to the reference first imaging mirror 411s that is tilt-driven at the driving angle -θ1, the calculating unit 27 shifts the X-direction (FIG. 38). (Counterclockwise with respect to the paper surface of (a)). In other words, the calculation unit 27 calculates the shift angle of the first imaging mirror 411a as + Δθ1a and the shift angle + Δθ1b of the first imaging mirror 411b. Here, the calculation unit 27 determines that the shift angle + Δθ1a of the first imaging mirror 411a at a position relatively far from the display pixel P1 is the shift angle + Δθ1b of the first imaging mirror 411b at a position relatively close to the display pixel P1. Larger than. In other words, the driving angle −θ1a (= −θ1 + Δθ1a) of the first imaging mirror 411a is smaller than the driving angle −θ1b (= −θ1 + Δθ1b) of the first imaging mirror 411b.
表示画素Ｐ１のＸ方向位置よりも＋側、即ち表示画素Ｐ１の位置よりも図の紙面右側に位置する第１結像ミラー４１１の駆動角度−θ１について、表示画素Ｐ１のＸ方向位置よりも＋側に位置する第１結像ミラー４１１の駆動角度を、第１結像ミラー４１１ｃを代表として説明する。算出部２７は、駆動角度−θ１で傾斜駆動する基準第１結像ミラー４１１ｓに対してＸ方向＋側に配置された第１結像ミラー４１１については、ずらす方向をＸ方向＋側（図３８（ａ）の紙面に対して時計回り）にする。すなわち、算出部２７は、ずらす角度を−Δθ１として算出する。算出部２７は、第１結像ミラー４１１ｃの駆動角度を−θ１よりもずらす角度−Δθ１ｃだけ大きい駆動角度−θ１ｃ（＝−θ１−Δθ１ｃ）として算出する。算出部２７は、この第１結像ミラー４１１ｃよりも、更にＸ方向＋側、すなわち表示画素Ｐ１から遠ざかる側の第１結像ミラー４１１については、第１結像ミラー４１１ｃの駆動角度−θ１ｃの大きさよりも大きい駆動角度として算出する。
With respect to the drive angle −θ1 of the first imaging mirror 411 positioned on the + side of the display pixel P1 in the X direction, that is, on the right side of the drawing with respect to the display pixel P1, the position of the display pixel P1 is + The drive angle of the first imaging mirror 411 positioned on the side will be described with the first imaging mirror 411c as a representative. The calculating unit 27 shifts the shifting direction of the first imaging mirror 411 disposed on the + X direction + side with respect to the reference first imaging mirror 411s that is tilt-driven at the drive angle −θ1 (FIG. 38). (Clockwise with respect to the paper surface of (a)). That is, the calculation unit 27 calculates the angle to be shifted as −Δθ1. The calculating unit 27 calculates the driving angle of the first imaging mirror 411c as a driving angle −θ1c (= −θ1−Δθ1c) that is larger by an angle −Δθ1c that is shifted from −θ1. For the first imaging mirror 411 further on the X direction + side than the first imaging mirror 411c, that is, on the side farther from the display pixel P1, the calculation unit 27 sets the drive angle −θ1c of the first imaging mirror 411c. It is calculated as a driving angle larger than the size.
なお、上述した第１結像ミラー４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃのずらす角度−Δθ１ａ、−Δθ１ｂ、−Δθ１ｃは、各第１結像ミラー４１１と基準第１結像ミラー４１１ｓとの距離と、基準第１結像ミラー４１１ｓの駆動角度−θ１とによって決まる値である。基準第１結像ミラー４１１ｓからの距離と、駆動角度θ１と、ずらす角度Δθ１とは、予め関連付けされたデータとして、記憶部９に記憶され、算出部２７は、ずらす角度Δθ１を算出する際に、このデータを参照する。
また、上述したデータを表示装置１が備える記憶部９に記憶するものとしたが、これに限定されず、表示装置１の外部の記憶装置に記憶しても良い。表示装置１と外部の記憶装置との間は有線または無線により直接的に、またはネットワーク等を介して間接的に接続されて、各種の情報やデータの送受信を行う。
Note that the shift angles −Δθ1a, −Δθ1b, and −Δθ1c of the first imaging mirrors 411a, 411b, and 411c described above are the distances between the first imaging mirrors 411 and the reference first imaging mirror 411s, and the reference first. This value is determined by the drive angle −θ1 of the imaging mirror 411s. The distance from the reference first imaging mirror 411s, the drive angle θ1, and the shift angle Δθ1 are stored in the storage unit 9 as data associated in advance, and the calculation unit 27 calculates the shift angle Δθ1. Refer to this data.
In addition, the above-described data is stored in the storage unit 9 included in the display device 1, but is not limited thereto, and may be stored in a storage device outside the display device 1. The display device 1 and an external storage device are connected directly by wire or wireless or indirectly through a network or the like to transmit and receive various types of information and data.
駆動制御部２１は、それぞれの第１結像ミラー４１１の第１駆動部４１２に対して、各第１結像ミラー４１１の駆動角度−θ１±Δθ１に応じて電圧を印加する。この結果、基準第１結像ミラー４１１ｓからのＸ方向の距離と位置に応じて、第１結像ミラー４１１が異なる傾きで傾斜駆動される。従って、第７の実施の形態の場合と同様に、表示器１１の表示位置とはＸ方向に異なる位置に移動させて空中像３０を形成する場合であっても、収差が低減された空中像３０が形成される。
The drive control unit 21 applies a voltage to the first driving unit 412 of each first imaging mirror 411 according to the driving angle −θ1 ± Δθ1 of each first imaging mirror 411. As a result, the first imaging mirror 411 is tilted with different inclinations according to the distance and position in the X direction from the reference first imaging mirror 411s. Therefore, as in the case of the seventh embodiment, even when the aerial image 30 is formed by moving the display 11 to a position different from the display position in the X direction, the aerial image with reduced aberrations. 30 is formed.
図３９のフローチャートを参照して、第８実施の形態の表示装置１の光学系１２Ｅの動作状態時の処理について説明する。図３９に示す処理は、制御部２０でプログラムを実行して行われる。このプログラムは記憶部９に記憶されており、制御部２０により起動され、実行される。
ステップＳ５１では、駆動制御部２１は、空中像３０を形成させる位置に基づいて、第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１を算出してステップＳ５２へ進む。ステップＳ５２では、算出部２７は、基準第１結像ミラー４１１ｓからのＸ方向の距離と位置に応じて、各第１結像ミラー４１１ごとの駆動角度θ１からのずらす角度±Δθ１を算出してステップＳ５３へ進む。
With reference to the flowchart of FIG. 39, the process at the time of the operation state of the optical system 12E of the display apparatus 1 of 8th Embodiment is demonstrated. The process shown in FIG. 39 is performed by executing a program in the control unit 20. This program is stored in the storage unit 9 and is activated and executed by the control unit 20.
In step S51, the drive control unit 21 calculates the drive angle θ1 of the first imaging mirror 411 based on the position where the aerial image 30 is formed, and proceeds to step S52. In step S52, the calculation unit 27 calculates the shift angle ± Δθ1 from the drive angle θ1 for each first imaging mirror 411 according to the distance and position in the X direction from the reference first imaging mirror 411s. Proceed to step S53.
ステップＳ５３では、駆動制御部２１は、各第１結像ミラー４１１ごとに配置された第１駆動部４１２のそれぞれに、算出された駆動角度θ１±Δθ１に従って電圧を印加して、第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させる。即ち、基準第１結像ミラー４１１ｓは駆動角度θ１で傾斜駆動され、他の第１結像ミラー４１１は、基準第１結像ミラー４１１ｓからのＸ方向の位置と距離とに応じて異なるずらす角度±Δθ１で補正された駆動角度で傾斜駆動される。これにより、収差の発生が低減された空中像３０が、表示装置１の中心部近傍から離れた位置に形成される。ステップＳ５４では、空中像３０の形成を終了するか否かを判定する。空中像３０の形成を終了する場合には、ステップＳ５５が肯定判定されて処理を終了する。空中像３０の形成を終了しない、即ちユーザが空中像３０の視認を続ける場合には、ステップＳ５５が否定判定されてステップＳ５１へ戻る。
In step S <b> 53, the drive control unit 21 applies a voltage according to the calculated drive angle θ <b> 1 ± Δθ <b> 1 to each of the first drive units 412 arranged for each first imaging mirror 411 to perform the first imaging. The mirror 411 is tilted. That is, the reference first imaging mirror 411s is tilted at a driving angle θ1, and the other first imaging mirrors 411 are shifted at different angles depending on the position and distance in the X direction from the reference first imaging mirror 411s. Tilt driving is performed at a driving angle corrected by ± Δθ1. Thereby, the aerial image 30 in which the occurrence of aberration is reduced is formed at a position away from the vicinity of the central portion of the display device 1. In step S54, it is determined whether or not the formation of the aerial image 30 is to be terminated. When the formation of the aerial image 30 is to be terminated, an affirmative determination is made in step S55 and the processing is terminated. If the formation of the aerial image 30 is not finished, that is, if the user continues to view the aerial image 30, a negative determination is made in step S55 and the process returns to step S51.
空中像３０をＹ方向に移動させる場合には、算出部２７は、同様にして駆動角度θ２からずらす角度±Δθ２を算出し、駆動制御部２１は、算出した駆動角度θ２±Δθ２に応じた電圧を第２駆動部４２２に印加する。この場合、制御部２０は、図３９と同様の処理を第２結像ミラー４２１に対して実行する。これにより、第２結像ミラー４２１は、基準となる第２結像ミラー４２１からのＹ方向の距離と位置とに応じて、異なる傾きで傾斜駆動される。従って、表示器１１の表示位置とはＹ方向に異なる位置に移動させて空中像３０を形成する場合であっても、収差が低減された空中像３０が形成される。
When the aerial image 30 is moved in the Y direction, the calculation unit 27 similarly calculates an angle ± Δθ2 shifted from the drive angle θ2, and the drive control unit 21 calculates a voltage corresponding to the calculated drive angle θ2 ± Δθ2. Is applied to the second drive unit 422. In this case, the control unit 20 performs the same processing as that in FIG. 39 on the second imaging mirror 421. As a result, the second imaging mirror 421 is driven to tilt with different inclinations according to the distance and position in the Y direction from the second imaging mirror 421 serving as a reference. Therefore, even when the aerial image 30 is formed by moving the display 11 to a position different from the display position in the Y direction, the aerial image 30 with reduced aberration is formed.
なお、上述の説明では、ステップＳ５２において、算出部２７は、基準第１結像ミラー４１１ｓからのＸ方向の距離と位置とに応じて、各第１結像ミラー４１１ごとの駆動角度θ１からのずらす角度±Δθ１を算出していたが、必ずしも算出する必要はない。つまし、算出部２７を必ずしも必要としない。すなわち、空中像３０を形成させる位置と複数ある第１結像ミラー４１１のそれぞれについて傾斜させる角度との関係を纏めたデータ表を予め記憶部９に記憶させておけば良い。
そのため、ステップＳ５１では、駆動制御部２１は、空中像３０を形成させる位置に基づいて、記憶部９に記憶させていたデータ表に基づく各第１結像ミラー４１１の駆動角度に傾斜駆動させる制御を行っても良い。
In the above description, in step S52, the calculation unit 27 determines the distance from the drive angle θ1 for each first imaging mirror 411 according to the distance and position in the X direction from the reference first imaging mirror 411s. Although the shift angle ± Δθ1 has been calculated, it is not always necessary to calculate it. That is, the calculation unit 27 is not necessarily required. That is, a data table summarizing the relationship between the position at which the aerial image 30 is formed and the angle at which each of the plurality of first imaging mirrors 411 is tilted may be stored in the storage unit 9 in advance.
Therefore, in step S51, the drive control unit 21 controls to drive the first imaging mirror 411 at a driving angle based on the data table stored in the storage unit 9, based on the position at which the aerial image 30 is formed. May be performed.
第８の実施の形態では、表示器１１から出射された光を複数の第１結像ミラー４１１で反射し空中に結像させる第１光学部４１と、複数の第１結像ミラー４１１が配置される第１筐体４１０とを備え、第１光学部４１では、複数の第１結像ミラー４１１に含まれる第１結像ミラー４１１ａと第１結像ミラー４１１ｂとが異なる角度で配置される。これにより、収差を低減させた空中像３０を結像させることができる。
また、第８の実施の形態では、第１結像ミラー４１１ａまたは第１結像ミラー４１１ｂを駆動し、第１結像ミラー４１１ａと第１結像ミラー４１１ｂとを異なる駆動角度で傾斜駆動する第１駆動部４１２を備える。したがって、空中像３０を移動させる場合であっても収差を低減させることができる。
また、第８の実施の形態では、第１駆動部４１２は、表示器１１から出射された光束を結像させる位置に基づいて、第１結像ミラー４１１の駆動角度を決定する。これにより、空中像３０の形成位置の移動量に応じて適切に収差を低減させることができる。
また、第１結像ミラー４１１は、駆動角度±θ１からのずらす角度±Δθ１が付与されて傾斜駆動されるので、他の補正部材等を設ける必要がなく、装置の小型化に寄与する。また、第１結像ミラー４１１により収差が低減された空中像３０が形成されるので、空中像３０に色収差が発生せず、好適な空中像３０を表示することができる。
また、第８の実施の形態では、表示を行う表示器１１を備えるので、表示器１１に表示した画像を空中像３０としてユーザに視認させることができる。
In the eighth embodiment, a first optical unit 41 that reflects light emitted from the display 11 by a plurality of first imaging mirrors 411 and forms an image in the air, and a plurality of first imaging mirrors 411 are arranged. In the first optical unit 41, the first imaging mirror 411a and the first imaging mirror 411b included in the plurality of first imaging mirrors 411 are arranged at different angles. . Thereby, the aerial image 30 with reduced aberration can be formed.
In the eighth embodiment, the first imaging mirror 411a or the first imaging mirror 411b is driven, and the first imaging mirror 411a and the first imaging mirror 411b are driven to tilt at different driving angles. One drive unit 412 is provided. Therefore, even when the aerial image 30 is moved, aberration can be reduced.
In the eighth embodiment, the first drive unit 412 determines the drive angle of the first imaging mirror 411 based on the position at which the light beam emitted from the display 11 is imaged. Accordingly, it is possible to appropriately reduce the aberration according to the movement amount of the formation position of the aerial image 30.
Further, since the first imaging mirror 411 is tilted by being given an angle ± Δθ1 shifted from the drive angle ± θ1, it is not necessary to provide other correction members and the like, which contributes to downsizing of the apparatus. In addition, since the aerial image 30 with reduced aberration is formed by the first imaging mirror 411, chromatic aberration does not occur in the aerial image 30, and a suitable aerial image 30 can be displayed.
In the eighth embodiment, since the display 11 that performs display is provided, the image displayed on the display 11 can be viewed by the user as the aerial image 30.
（第８の実施の形態の変形例１）
第８の実施の形態においては、表示画素Ｐ１から出射された複数の光束を実像Ｐ１１の位置に収束させることができる。しかし、表示画素Ｐ１からの距離が離れた位置の表示画素から出射された複数の光束については、実像が形成される位置に収束せず、鮮明な実像が形成されない場合がある。すなわち、ユーザは表示画素Ｐ１から離れた位置の表示画素に対応する実像を視認しにくくなる。
以下では、第８の実施の形態の変形例１の具体的な構成を説明する前に、表示画素Ｐ１からの光束を収束させるように傾斜駆動された第１結像ミラー４１１と、表示画素Ｐ１からの距離が離れた位置の表示画素から出射された複数の光束との関係について説明する。
(Modification 1 of 8th Embodiment)
In the eighth embodiment, a plurality of light beams emitted from the display pixel P1 can be converged to the position of the real image P11. However, a plurality of light beams emitted from the display pixels at positions away from the display pixel P1 may not converge at the position where the real image is formed, and a clear real image may not be formed. That is, it becomes difficult for the user to visually recognize the real image corresponding to the display pixel at a position away from the display pixel P1.
Hereinafter, before describing the specific configuration of the first modification of the eighth embodiment, the first imaging mirror 411 that is tilt-driven to converge the light beam from the display pixel P1 and the display pixel P1. A relationship with a plurality of light beams emitted from display pixels at positions away from each other will be described.
図４０は、表示画素Ｐ１から出射された光束に対して、第１結像ミラー４１１が駆動角度−θ１±Δθ１で傾斜駆動された場合を模式的に示す。即ち、表示画素Ｐ１に対して基準第１結像ミラー４１１ｓが駆動角度−θ１で傾斜駆動され、第１結像ミラー４１１ａ〜４１１ｅは駆動角度−θ１に対して、上述した第８の実施の形態の場合と同様にして、それぞれずらす角度±Δθ１が付与されて傾斜駆動される。図４０（ａ）は表示画素Ｐ１から出射された複数の光束と、複数の光束が収束して形成される実像Ｐ１１とを示し、図４０（ｂ）は、表示画素Ｐ１から離れた位置に配置された表示画素Ｐ２から出射された複数の光束を示す。
FIG. 40 schematically shows a case where the first imaging mirror 411 is driven to tilt at a drive angle of −θ1 ± Δθ1 with respect to the light beam emitted from the display pixel P1. That is, the reference first imaging mirror 411s is tilted with respect to the display pixel P1 at a driving angle of −θ1, and the first imaging mirrors 411a to 411e are driven with respect to the driving angle of −θ1 in the eighth embodiment described above. In the same manner as in the above, the angle ± Δθ1 to be shifted is given, and tilt driving is performed. 40A shows a plurality of light beams emitted from the display pixel P1 and a real image P11 formed by convergence of the plurality of light beams, and FIG. 40B is arranged at a position away from the display pixel P1. A plurality of light beams emitted from the displayed display pixel P2 are shown.
この場合、図４０（ａ）に示すように、複数の第１結像ミラー４１１が駆動角度−θ１±Δθ１で傾斜駆動されていると（第１駆動）、表示画素Ｐ１から出射された複数の光束は、駆動角度−θ１に応じてＸ方向＋側に移動した位置に収束して実像Ｐ１１を形成する。これに対して、図４０（ｂ）に示すように、複数の第１結像ミラー４１１が駆動角度−θ１±Δθ１で傾斜駆動されていると、表示画素Ｐ２からの光束のうち、表示画素Ｐ２に相対的に近い位置にある第１結像ミラー４１１（たとえば、４１１ｃや４１１ｄや４１１ｅ）で反射した光束Ｌ３〜Ｌ５は、理想的には実像Ｐ２１の位置に集光する。しかし、表示画素Ｐ２から相対的に離れた位置に配置された第１結像ミラー４１１ｂや、表示画素Ｐ１に対する基準第１結像ミラー４１１ｓで反射された光束Ｌ１、Ｌ２は、実像Ｐ２１の位置に収束せず、ずれてしまう。
In this case, as shown in FIG. 40A, when the plurality of first imaging mirrors 411 are driven to be inclined at the drive angle −θ1 ± Δθ1 (first drive), the plurality of first imaging mirrors 411 emitted from the display pixel P1. The luminous flux converges at a position moved in the X direction + side according to the driving angle −θ1 to form a real image P11. On the other hand, as shown in FIG. 40B, when the plurality of first imaging mirrors 411 are driven to be tilted at the drive angle −θ1 ± Δθ1, the display pixel P2 out of the light flux from the display pixel P2. The light beams L3 to L5 reflected by the first imaging mirror 411 (for example, 411c, 411d, and 411e) that are relatively close to each other are ideally condensed at the position of the real image P21. However, the light beams L1 and L2 reflected by the first imaging mirror 411b arranged at a position relatively distant from the display pixel P2 and the reference first imaging mirror 411s with respect to the display pixel P1 are at the position of the real image P21. It doesn't converge and shifts.
上述した第８の実施の形態の考え方に従った場合、表示画素Ｐ２からの複数の光束Ｌ１〜Ｌ５を実像Ｐ２１の位置に収束させるには、例えば、表示画素Ｐ２に最も近い第１結像ミラー４１１ｄを基準第１結像ミラーとし、第１結像ミラー４１１ｄの駆動角度を基準として、他の第１結像ミラー４１１のずらす角度を設定するといった方法がある。つまり、表示画素Ｐ２から出射した光が収束するように、全ての第１結像ミラー４１１の角度を設定する必要がある。
しかし、図４０（ｂ）に示す例では、表示画素Ｐ１に対して第１結像ミラー４１１のずらす角度が設定されている、つまり、基準第１結像ミラー４１１ｓの駆動角度−θ１を基準としてずらす角度±Δθ１が設定されている。即ち、図４０（ｂ）の複数の第１結像ミラー４１１のそれぞれ駆動角度−θ１±Δθ１は、第１結像ミラー４１１ｄを基準に設定されたものではない。第１結像ミラー４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｅと基準第１結像ミラー４１１ｓの駆動角度は、第１結像ミラー４１１ｄからのＸ方向位置に応じて決まるずらす角度が加味されたものではない。このため、表示画素Ｐ２からの複数の光束Ｌ１〜Ｌ５に対する偏向量、即ち光路の補正量が、実像Ｐ２１の位置に収束させるために必要な補正量とは異なってしまい、実像Ｐ２１が形成される位置に収束せず、鮮明な実像が形成されない場合が発生する。
第８の実施の形態の変形例１では、このような実像の視認性の低下を防ぐための動作を行う。以下、第８の実施の形態と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第８の実施の形態にて説明した内容を適用することができる。
In order to converge the plurality of light beams L1 to L5 from the display pixel P2 to the position of the real image P21 when the concept of the eighth embodiment described above is followed, for example, the first imaging mirror closest to the display pixel P2 There is a method in which 411d is set as a reference first imaging mirror, and an angle at which the other first imaging mirror 411 is shifted is set on the basis of a driving angle of the first imaging mirror 411d. That is, it is necessary to set the angles of all the first imaging mirrors 411 so that the light emitted from the display pixel P2 converges.
However, in the example shown in FIG. 40B, the angle by which the first imaging mirror 411 is shifted with respect to the display pixel P1 is set, that is, the driving angle −θ1 of the reference first imaging mirror 411s is used as a reference. The shift angle ± Δθ1 is set. That is, the drive angles −θ1 ± Δθ1 of the plurality of first imaging mirrors 411 in FIG. 40B are not set with reference to the first imaging mirror 411d. The driving angles of the first imaging mirrors 411b, 411c, and 411e and the reference first imaging mirror 411s are not added with an angle that is shifted depending on the position in the X direction from the first imaging mirror 411d. For this reason, the deflection amount with respect to the plurality of light beams L1 to L5 from the display pixel P2, that is, the correction amount of the optical path is different from the correction amount necessary for converging to the position of the real image P21, and the real image P21 is formed. There is a case where the image does not converge at the position and a clear real image is not formed.
In Modification 1 of the eighth embodiment, an operation for preventing such a reduction in the visibility of a real image is performed. Hereinafter, differences from the eighth embodiment will be mainly described. The contents described in the eighth embodiment can be applied to points that are not particularly described.
第８の実施の形態の変形例１の表示装置１は、図３８（ｂ）に示す第８の実施の形態の表示装置１と同様の構成を有する。即ち、変形例１の表示装置１は、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、第８の実施の形態の光学系１２Ｅと同様の光学系１２Ｅと、を有する。制御部２０は、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３と算出部２７とを備える。
なお、以下の説明では、理解を容易にすることを目的として第１結像ミラー４１１に対する処理を中心に行う。
The display device 1 according to the first modification of the eighth embodiment has the same configuration as the display device 1 according to the eighth embodiment shown in FIG. In other words, the display device 1 of the first modification includes a control unit 20, a display 11 controlled by the control unit 20, and an optical system 12E similar to the optical system 12E of the eighth embodiment. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, and a calculation unit 27.
In the following description, processing for the first imaging mirror 411 is mainly performed for the purpose of facilitating understanding.
制御部２０の表示制御部２３は、表示器１１の全ての表示画素から光束を出射させず、一部の表示画素から光束を出射させ、他の表示画素から光束を出射させない、またはユーザに視認できない程度の輝度で光束を出射するように制御する。即ち、制御部２０の表示制御部２３は、表示器１１の一部の表示画素に画像を表示させ、他の表示画素には画像を表示させない、または他の表示画素の画像が低輝度になるように制御する。なお、表示制御部２３は、複数の表示画素のうち１つの表示画素から光束を出射させても良いし、周囲の所定個数の表示画素から光束を出射させても良い。周囲の所定個数の表示画素は、光学系１２Ｅの第１結像ミラー４１１が第７の実施の形態のように傾斜駆動された場合であっても、出射した光束の反射光束が実像の位置に収束し、実像の視認性に影響が出ない範囲に含まれる表示画素である。
The display control unit 23 of the control unit 20 does not emit the light beam from all the display pixels of the display 11, emits the light beam from some display pixels, and does not emit the light beam from other display pixels, or is visually recognized by the user. Control is performed so that the luminous flux is emitted with a brightness that cannot be achieved. That is, the display control unit 23 of the control unit 20 displays an image on some display pixels of the display device 11 and does not display an image on other display pixels, or the image of other display pixels has low luminance. To control. The display control unit 23 may emit a light beam from one display pixel among a plurality of display pixels, or may emit a light beam from a predetermined number of surrounding display pixels. Even when the first imaging mirror 411 of the optical system 12E is tilted as in the seventh embodiment, the reflected light beam of the emitted light beam is positioned at the position of the real image. The display pixels are included in a range that converges and does not affect the visibility of the real image.
図４１（ａ）は、表示器１１のうち光束を出射するように制御された表示画素Ｐ４と、その実像Ｐ４１との関係を模式的に示す図である。表示画素Ｐ４は、画像を表示して光束を出射するが、他の表示画素は画像を表示せず光束を出射しないときには、算出部２７は、表示画素Ｐ４に対する基準第１結像ミラー４１１ｓの駆動角度−θ１からのずらす角度±Δθ１を算出する。算出部２７は、第８の実施の形態の場合と同様に、基準第１結像ミラー４１１ｓからＸ方向の距離と位置とに基づいて、第１結像ミラー４１１の駆動角度−θ１±Δθ１を算出する。駆動制御部２１は、算出された駆動角度−θ１±Δθ１に従って、それぞれの第１結像ミラー４１１に電圧を印加する。これにより、図４１（ａ）に示すように、表示画素Ｐ４から出射した複数の光束は全て、Ｘ方向＋側に駆動角度−θ１に応じて移動した位置に収束し、そこに収差が低減された鮮明な実像Ｐ４１を形成する。
FIG. 41A is a diagram schematically showing a relationship between the display pixel P4 that is controlled to emit a light beam in the display 11 and the real image P41. The display pixel P4 displays an image and emits a light beam, but when the other display pixels do not display an image and does not emit a light beam, the calculation unit 27 drives the reference first imaging mirror 411s with respect to the display pixel P4. An angle ± Δθ1 shifted from the angle −θ1 is calculated. As in the case of the eighth embodiment, the calculation unit 27 calculates the drive angle −θ1 ± Δθ1 of the first imaging mirror 411 based on the distance and position in the X direction from the reference first imaging mirror 411s. calculate. The drive controller 21 applies a voltage to each first imaging mirror 411 according to the calculated drive angle −θ1 ± Δθ1. As a result, as shown in FIG. 41A, all of the plurality of light beams emitted from the display pixel P4 converge to a position moved in the X direction + side according to the drive angle −θ1, and the aberration is reduced there. A clear real image P41 is formed.
次に、表示制御部２３は、表示画素Ｐ４による画像表示を終了し、即ち光束の出射を終了し、図４１（ｂ）に示すように表示画素Ｐ４に隣接する表示画素Ｐ５に画像を表示させて光束を出射させる。この場合も、算出部２７は、表示画素Ｐ５に対する基準第１結像ミラー４１１ｓの駆動角度−θ１からのずらす角度±Δθ１を算出し、基準第１結像ミラー４１１ｓからＸ方向の距離と位置とに基づいて、第１結像ミラー４１１の駆動角度−θ１±Δθ１を算出する。駆動制御部２１は、算出された駆動角度−θ１±Δθ１に従って、それぞれの第１結像ミラー４１１に電圧を印加する（第２駆動）。これにより、図３６（ｂ）に示すように、表示画素Ｐ５から出射した複数の光束は全て、Ｘ方向＋側に駆動角度−θ１に応じて移動した位置に収束し、そこに鮮明な実像Ｐ５１を形成する。
Next, the display control unit 23 ends the image display by the display pixel P4, that is, ends the emission of the luminous flux, and displays an image on the display pixel P5 adjacent to the display pixel P4 as shown in FIG. To emit the luminous flux. Also in this case, the calculation unit 27 calculates the shift angle ± Δθ1 from the driving angle −θ1 of the reference first imaging mirror 411s with respect to the display pixel P5, and the distance and position in the X direction from the reference first imaging mirror 411s. Based on the above, the drive angle −θ1 ± Δθ1 of the first imaging mirror 411 is calculated. The drive control unit 21 applies a voltage to each of the first imaging mirrors 411 according to the calculated drive angle −θ1 ± Δθ1 (second drive). As a result, as shown in FIG. 36 (b), all of the plurality of light beams emitted from the display pixel P5 converge at a position moved in the X direction + side in accordance with the drive angle −θ1, and a clear real image P51 there. Form.
制御部２０は、上述した動作を各表示画素について順次実行することにより、表示画素ごとに第１結像ミラー４１１の駆動角度−θ１を制御する。第１駆動部４１２が高速に駆動可能なＭＥＭＳの技術を用いて構成された場合には、第１結像ミラー４１１を高速に駆動することができる。このため、第１結像ミラー４１１の駆動も高速に行うことができるので、実像Ｐ４１の形成と実像Ｐ５１との形成とに要する時間が短時間となる。なお、第１駆動部４１２がＭＥＭＳとは異なる構造にて高速に駆動可能な場合にも、第１結像ミラー４１１を高速に駆動して、実像Ｐ４１の形成と実像Ｐ５１との形成とに要する時間が短時間になる。その結果、人間の目には、鮮明な実像Ｐ４１、Ｐ５１…が連なって、駆動角度−θ１に応じて移動した位置に１つの鮮明な空中像３０が観察される。
The controller 20 controls the drive angle −θ1 of the first imaging mirror 411 for each display pixel by sequentially executing the above-described operation for each display pixel. When the first drive unit 412 is configured using MEMS technology that can be driven at high speed, the first imaging mirror 411 can be driven at high speed. For this reason, since the first imaging mirror 411 can be driven at a high speed, the time required for forming the real image P41 and the real image P51 is shortened. Even when the first driving unit 412 can be driven at a high speed with a structure different from that of the MEMS, it is necessary to drive the first imaging mirror 411 at a high speed to form the real image P41 and the real image P51. Time is short. As a result, the clear real images P41, P51,... Are connected to the human eye, and one clear aerial image 30 is observed at a position moved according to the drive angle −θ1.
図４２のフローチャートを参照して、第８実施の形態の変形例１の表示装置１の光学系１２Ｅの動作状態時の処理について説明する。図４２に示す処理は、制御部２０でプログラムを実行して行われる。このプログラムは記憶部９に記憶されており、制御部２０により起動され、実行される。
ステップＳ６１では、表示制御部２３は、表示器１１の表示画素のうち画像を表示する表示画素を選択してステップＳ６２へ進む。ステップＳ６２（第１結像ミラーの駆動角度算出）からステップＳ６４（第１結像ミラーの傾斜駆動）までの各処理は、図３９のフローチャートにおけるステップＳ５１（第１結像ミラーの駆動角度算出）からステップＳ５３（第１結像ミラーの傾斜駆動）までの各処理と同様である。
With reference to the flowchart of FIG. 42, the process at the time of the operation state of the optical system 12E of the display apparatus 1 of the modification 1 of 8th Embodiment is demonstrated. The process shown in FIG. 42 is performed by executing a program in the control unit 20. This program is stored in the storage unit 9 and is activated and executed by the control unit 20.
In step S61, the display control unit 23 selects a display pixel for displaying an image from the display pixels of the display 11, and the process proceeds to step S62. Each processing from step S62 (calculation of driving angle of the first imaging mirror) to step S64 (inclination driving of the first imaging mirror) is performed in step S51 (calculation of driving angle of the first imaging mirror) in the flowchart of FIG. To step S53 (inclination drive of the first imaging mirror).
ステップＳ６５では、表示器１１の全ての表示画素に画像が表示され、実像が形成されたか否かを判定する。全ての表示画素に画像が表示され、実像が形成された場合には、ステップＳ６５が肯定判定されてステップＳ６６へ進む。画像が表示されていない表示画素が存在する場合には、ステップＳ６５が否定判定されてステップＳ６１へ戻る。ステップＳ６５では、空中像３０の形成を終了するか否かを判定する。空中像３０の形成を終了する場合には、ステップＳ６５が肯定判定されて処理を終了する。空中像３０の形成を終了しない、即ちユーザが空中像３０の視認を続ける場合には、ステップＳ６５が否定判定されてステップＳ６１へ戻る。
In step S65, it is determined whether an image is displayed on all display pixels of the display 11 and a real image is formed. When an image is displayed on all the display pixels and a real image is formed, an affirmative determination is made in step S65 and the process proceeds to step S66. If there is a display pixel on which no image is displayed, a negative determination is made in step S65, and the process returns to step S61. In step S65, it is determined whether or not the formation of the aerial image 30 is to be terminated. When the formation of the aerial image 30 is finished, an affirmative determination is made in step S65 and the process is finished. If the formation of the aerial image 30 is not completed, that is, if the user continues to view the aerial image 30, a negative determination is made in step S65 and the process returns to step S61.
第８の実施の形態の変形例１では、第１駆動部４１２は、表示器１１の表示画素の位置に基づいて、第１結像ミラー４１１ａと第１結像ミラー４１１ｂとを異なる駆動角度で傾斜駆動させる。これにより、画像が表示される表示画素の表示器１１上の位置によらず、収差を低減した空中像３０を形成することができる。
また、第８の実施の形態の変形例１では、第１駆動部４１２は、表示画素Ｐ４と表示画素Ｐ５とで、第１結像ミラー４１１ａまたは第１結像ミラー４１１ｂの駆動角度を異ならせる。これにより、光束が出射される位置に応じて収差を低減して、劣化を抑制した空中像３０を形成させることができる。
また、第８の実施の形態の変形例１では、表示制御部２３は、表示画素Ｐ４と表示画素Ｐ５との表示を異なるタイミングで行い、第１駆動部４１２は、表示制御部２３により表示画素Ｐ４が画像を表示している場合には、第１結像ミラー４１１ａまたは第１結像ミラー４１１ｂに対して駆動角度にて傾斜駆動させる。表示制御部２３により表示画素Ｐ５が画像を表示している場合には、第１駆動部４１２は第１結像ミラー４１１ａまたは第１結像ミラー４１１ｂに対して、表示画素Ｐ４が画像を表示していたときとは異なる駆動角度にて傾斜駆動させる。即ち、光束を出射させる表示画素を順次切り替え、切り替えに応じて第１結像ミラー４１１の傾斜駆動時の傾きを異ならせることにより、各表示画素ごとに収差を低減した実像を形成することができ、収差を低減した空中像３０を形成することができる。
また、第８の実施の形態の変形例１では、第１結像ミラー４１１によって収差を低減させたため、空中像３０に色収差が発生せず、好適な空中像３０を表示することができる。
また、他の補正部材等を用いる必要がないので、表示装置１の小型化に寄与する。
In the first modification of the eighth embodiment, the first driving unit 412 moves the first imaging mirror 411a and the first imaging mirror 411b at different driving angles based on the position of the display pixel of the display unit 11. Tilt drive. Thereby, the aerial image 30 with reduced aberration can be formed regardless of the position of the display pixel on which the image is displayed on the display 11.
In the first modification of the eighth embodiment, the first drive unit 412 varies the drive angle of the first imaging mirror 411a or the first imaging mirror 411b between the display pixel P4 and the display pixel P5. . Thereby, the aerial image 30 in which the aberration is reduced according to the position from which the light beam is emitted and the deterioration is suppressed can be formed.
In the first modification of the eighth embodiment, the display control unit 23 displays the display pixel P4 and the display pixel P5 at different timings, and the first drive unit 412 receives the display pixel from the display control unit 23. When P4 displays an image, the first imaging mirror 411a or the first imaging mirror 411b is tilted at a driving angle. When the display pixel P5 displays an image by the display control unit 23, the first drive unit 412 displays the image on the first imaging mirror 411a or the first imaging mirror 411b. Tilt driving is performed at a driving angle different from that at the time. That is, by sequentially switching the display pixels from which the light beam is emitted and changing the tilt when the first imaging mirror 411 is tilted according to the switching, a real image with reduced aberration can be formed for each display pixel. An aerial image 30 with reduced aberration can be formed.
In the first modification of the eighth embodiment, since the aberration is reduced by the first imaging mirror 411, no chromatic aberration occurs in the aerial image 30, and a suitable aerial image 30 can be displayed.
Moreover, since it is not necessary to use another correction member etc., it contributes to size reduction of the display apparatus 1. FIG.
なお、空中像３０をＹ方向に移動させる場合についても同様の動作を行う。すなわち、表示制御部２３は、Ｙ方向に沿って順次光束を出射させる表示画素を切り替える。算出部２７は、光束を出射する表示画素を切り替えるごとに、駆動角度＋θ２からずらす角度±Δθ２を算出し、駆動制御部２１は、算出した駆動角度＋θ２±Δθ２に応じた電圧を第２駆動部４２２に印加する。この場合、制御部２０は、図４２と同様の処理を第２結像ミラー４２１に対して実行する。これにより、第８の実施の形態の変形例１では、各表示画素ごとに、出射された光束は駆動角度θ２に応じてＹ方向に移動した位置に収差が低減された実像を形成するので、ユーザは、収差が低減された実像が連なることにより、駆動角度θ２に応じて移動し、収差が低減された空中像３０を視認できる。
The same operation is performed when the aerial image 30 is moved in the Y direction. That is, the display control unit 23 switches display pixels that sequentially emit light beams along the Y direction. The calculation unit 27 calculates an angle ± Δθ2 shifted from the drive angle + θ2 every time the display pixel that emits the light beam is switched, and the drive control unit 21 applies a voltage corresponding to the calculated drive angle + θ2 ± Δθ2 to the second drive unit. Apply to 422. In this case, the control unit 20 performs the same processing as that in FIG. 42 on the second imaging mirror 421. Thereby, in the first modification of the eighth embodiment, for each display pixel, the emitted light beam forms a real image with reduced aberration at a position moved in the Y direction according to the drive angle θ2. The user can visually recognize the aerial image 30 with the aberrations reduced by moving according to the driving angle θ2 by connecting the real images with reduced aberrations.
なお、以上の説明では、複数の表示画素のうち１つの表示画素Ｐ１から出射された光束を例に挙げて説明したが、上述したように表示画素Ｐ１の周囲の所定範囲に含まれる複数個の表示画素（以後、表示画素群と呼ぶ）からも光束を出射させても良い。表示画素群から出射される光束は、表示画素Ｐ１から出射された光束に対して光学系１２Ｅの第１結像ミラー４１１が図３８（ａ）に示す第７の実施の形態のように傾斜駆動された場合であっても、光学系１２Ｅによる反射光束が実像の位置に収束し実像の視認性に影響が出ない範囲に含まれる表示画素である。
In the above description, the light beam emitted from one display pixel P1 among the plurality of display pixels has been described as an example. However, as described above, a plurality of light beams included in a predetermined range around the display pixel P1. A light beam may be emitted from a display pixel (hereinafter referred to as a display pixel group). The light beam emitted from the display pixel group is tilted by the first imaging mirror 411 of the optical system 12E as in the seventh embodiment shown in FIG. 38A with respect to the light beam emitted from the display pixel P1. Even in such a case, the reflected light beam by the optical system 12E converges at the position of the real image and is a display pixel included in a range that does not affect the visibility of the real image.
図４３（ａ）は、表示器１１上の複数の表示画素からなる表示画素群ＰＧ１から出射した複数の光束が、駆動角度−θ１で傾斜駆動された第１結像ミラー４１１によって反射され実像ＰＧ１１が形成される場合を模式的に示した図である。表示画素群ＰＧ１のうちの１つの表示画素Ｐ４に対して上述したように各第１結像ミラー４１１が駆動角度−θ１±Δθ１にて傾斜駆動される。このとき、表示画素Ｐ４としては、表示画素群ＰＧ１の中心に位置する表示画素を選択しても良い。表示画素群ＰＧ１の各表示画素から出射する光束は、上記の駆動角度−θ１±Δθ１で第１結像ミラー４１１が傾斜駆動された場合であっても、収差が低減された実像ＰＧ１１が形成される。
FIG. 43A shows a real image PG11 in which a plurality of light beams emitted from a display pixel group PG1 composed of a plurality of display pixels on the display 11 are reflected by a first imaging mirror 411 that is tilt-driven at a drive angle −θ1. It is the figure which showed typically the case where is formed. As described above, the first imaging mirror 411 is driven to be tilted at the drive angle −θ1 ± Δθ1 with respect to one display pixel P4 in the display pixel group PG1. At this time, a display pixel located at the center of the display pixel group PG1 may be selected as the display pixel P4. The luminous flux emitted from each display pixel of the display pixel group PG1 forms a real image PG11 with reduced aberration even when the first imaging mirror 411 is tilted and driven at the drive angle −θ1 ± Δθ1. The
図４３（ｂ）には、表示画素群ＰＧ１に隣接する即ち第１表示画素群ＰＧ１が延在するＸ方向に沿って配置された表示画素群ＰＧ２に切り替えて光束を出射させる場合を示す。なお、表示画素Ｐ６は、表示画素Ｐ４が含まれる第１表示画素群ＰＧ１に含まれる表示画素ではない。この場合、制御部２０は、表示画素群ＰＧ２中の表示画素Ｐ６に対して各第１結像ミラー４１１が駆動角度−θ１±Δθ１にて傾斜駆動されるように第１結像ミラー４１１の傾斜駆動を切り替える。このときも、表示画素Ｐ６としては、表示画素群ＰＧ２の中心に位置する表示画素を選択しても良い。この場合も、収差が低減された実像ＰＧ２１が形成される。光束を出射する表示画素群の切り替えと第１結像ミラー４１１の傾斜駆動の切り替えとを高速に行うことにより、各表示画素群ごとに形成された鮮明な実像が、ユーザには収差が低減された空中像３０として視認される。
FIG. 43 (b) shows a case where light flux is emitted by switching to the display pixel group PG2 adjacent to the display pixel group PG1, that is, arranged along the X direction in which the first display pixel group PG1 extends. The display pixel P6 is not a display pixel included in the first display pixel group PG1 including the display pixel P4. In this case, the control unit 20 tilts the first imaging mirror 411 so that each first imaging mirror 411 is tilted and driven at a driving angle −θ1 ± Δθ1 with respect to the display pixel P6 in the display pixel group PG2. Switch drive. Also at this time, a display pixel located at the center of the display pixel group PG2 may be selected as the display pixel P6. Also in this case, a real image PG21 with reduced aberration is formed. By switching the display pixel group that emits the light beam and switching the tilt drive of the first imaging mirror 411 at high speed, a clear real image formed for each display pixel group has a reduced aberration for the user. It is visually recognized as an aerial image 30.
なお、空中像３０をＹ方向に移動させる場合についても同様の動作を行う。すなわち、表示制御部２３は、Ｙ方向に沿って順次光束を出射させる表示画素群を切り替える。算出部２７は、光束を出射する表示画素群を切り替えるごとに、駆動角度＋θ２からずらす角度±Δθ２を算出し、駆動制御部２１は、算出した駆動角度＋θ２±Δθ２に応じた電圧を第２駆動部４２２に印加する。これにより、第８の実施の形態の変形例２では、各表示画素群ごとに、出射された光束は駆動角度θ２に応じてＹ方向に移動した位置に収差が低減された空中像３０を形成できる。
The same operation is performed when the aerial image 30 is moved in the Y direction. That is, the display control unit 23 switches the display pixel group that sequentially emits the light beam along the Y direction. The calculation unit 27 calculates an angle ± Δθ2 that is shifted from the drive angle + θ2 every time the display pixel group that emits the luminous flux is switched, and the drive control unit 21 applies a voltage corresponding to the calculated drive angle + θ2 ± Δθ2 to the second drive. Applied to the unit 422. As a result, in the second modification of the eighth embodiment, for each display pixel group, the emitted light beam forms an aerial image 30 with reduced aberrations at a position moved in the Y direction according to the drive angle θ2. it can.
（第８の実施の形態の変形例２）
第８の実施の形態の変形例２の表示装置１は、図３８（ｂ）に示す第８の実施の形態とその変形例１の表示装置１と同一の構成を有する。即ち、第８の実施の形態の変形例２の表示装置１は、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、第８の実施の形態とその変形例１の光学系１２Ｅと同様の光学系１２Ｅと、記憶部９とを有する。制御部２０は、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３と算出部２７とを備える。
(Modification 2 of the eighth embodiment)
The display device 1 according to the second modification of the eighth embodiment has the same configuration as the display device 1 according to the eighth embodiment and the first modification shown in FIG. That is, the display device 1 of the second modification of the eighth embodiment includes a control unit 20, a display 11 controlled by the control unit 20, and the optical system 12E of the eighth embodiment and the first modification. The same optical system 12E and the storage unit 9 are included. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, and a calculation unit 27.
第８の実施の形態の変形例２では、全ての第１結像ミラー４１１のうち表示器１１の表示画素群ＰＧ１から出射した光束が入射する範囲内に配置された第１結像ミラー４１１が傾斜駆動される。また、全ての第２結像ミラー４２１のうち表示器１１の表示画素群ＰＧ１から出射した光束が入射する範囲内に配置された第２結像ミラー４２１が傾斜駆動される。すなわち、表示器１１の全領域のうち、一部の領域に含まれる表示画素のみから光束が出射される場合に、出射した光束が光学系に入射する範囲は光学系のＸＹ平面に平行な面の全領域よりも狭くなる。このため、第８の実施の形態の変形例２では、実像ＰＧ１１の形成に寄与しない第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１とについては傾斜駆動を行わないようにする。以下、第８の実施の形態とその変形例１と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第８の実施の形態とその変形例１にて説明した内容を適用することができる。
なお、以下の説明では、理解を容易にすることを目的として第１結像ミラー４１１に対する処理を中心に行う。
In the second modification of the eighth embodiment, the first imaging mirror 411 arranged within the range in which the light beam emitted from the display pixel group PG1 of the display 11 is incident among all the first imaging mirrors 411 is provided. Tilt driven. In addition, the second imaging mirror 421 disposed within the range in which the light beam emitted from the display pixel group PG1 of the display 11 is incident among all the second imaging mirrors 421 is driven to tilt. That is, when the light beam is emitted from only the display pixels included in a part of the entire area of the display 11, the range in which the emitted light beam enters the optical system is a plane parallel to the XY plane of the optical system. It becomes narrower than the whole area. For this reason, in the second modification of the eighth embodiment, the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 that do not contribute to the formation of the real image PG11 are not tilted. Hereinafter, differences from the eighth embodiment and its modification 1 will be mainly described. The contents described in the eighth embodiment and its modification 1 can be applied to points that are not particularly described.
In the following description, processing for the first imaging mirror 411 is mainly performed for the purpose of facilitating understanding.
図４４（ａ）は、通常状態のときに表示器１１のうち、画像を表示して光束を出射する複数の表示画素が含まれる表示画素群ＰＧ１と、光学系１２Ｅのうち表示器１１の表示画素群ＰＧ１からの光束が入射する光学系１２Ｅの領域Ｒ１０とを模式的に示す図である。なお、図４４（ａ）は、表示画素群ＰＧ１と領域Ｒ１０との関係を主に示すことを目的として、光学系１２Ｅが有する第１光学部４１と第２光学部４２とを簡略化して示す。
FIG. 44A shows a display pixel group PG1 including a plurality of display pixels that display an image and emit a light beam in the display 11 in the normal state, and display of the display 11 in the optical system 12E. It is a figure which shows typically area | region R10 of the optical system 12E in which the light beam from pixel group PG1 injects. FIG. 44A shows the first optical unit 41 and the second optical unit 42 included in the optical system 12E in a simplified manner for the purpose of mainly showing the relationship between the display pixel group PG1 and the region R10. .
表示画素群ＰＧ１から出射される光束がＺ方向となす広がり角度をθ１０とし、表示器１１と光学系１２Ｅとの間のＺ方向の距離をｈとすると、領域Ｒ１０のＸ方向に沿った長さは、次の式（１）で表される。
Ｗ＝ｈ×｛ｔａｎ（θ１０）＋ｔａｎ（θ１０）｝ …（１）
The length along the X direction of the region R10, where θ10 is the spread angle between the luminous flux emitted from the display pixel group PG1 and the Z direction and h is the distance in the Z direction between the display 11 and the optical system 12E. Is represented by the following equation (1).
W = h × {tan (θ10) + tan (θ10)} (1)
光学系１２Ｅに設けられた第１結像ミラー４１１のうち、長さＷの領域Ｒ１０の範囲に含まれる複数の第１結像ミラー４１１が、表示画素群ＰＧ１から出射された光束による実像ＰＧ１１の形成に寄与する。このため、通常状態から動作状態に変化した場合には、駆動制御部２１は、光学系１２Ｅの領域Ｒ１０に含まれる第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させることにより、実像ＰＧ１１の位置を移動させることができる。すなわち、表示される画像の範囲が領域Ｒ１０に対応する所定範囲内の場合に、第１結像ミラー４１１が傾斜駆動を行うことにより、実像ＰＧ１１の位置を移動させる。
Among the first imaging mirrors 411 provided in the optical system 12E, a plurality of first imaging mirrors 411 included in the range of the region R10 having a length W are used for the real image PG11 by the light beam emitted from the display pixel group PG1. Contributes to formation. For this reason, when changing from the normal state to the operation state, the drive control unit 21 moves the position of the real image PG11 by driving the first imaging mirror 411 included in the region R10 of the optical system 12E to be inclined. be able to. That is, when the range of the displayed image is within a predetermined range corresponding to the region R10, the first imaging mirror 411 performs the tilt drive, thereby moving the position of the real image PG11.
動作状態の場合には、制御部２０は、表示画素群ＰＧ１に最も近い位置、即ち、表示画素群ＰＧ１の真上の位置に配置された基準第１結像ミラー４１１ａの位置を中心として、長さＷの領域Ｒ１０に含まれる第１結像ミラー４１１を制御対象として選択する。駆動制御部２１は、制御対象として選択された第１結像ミラー４１１のそれぞれに対して駆動角度±θ１±Δθ１に応じた電圧を印加して、選択された第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させる（第１駆動）。駆動制御部２１は、選択されていない第１結像ミラー４１１に対しては電圧を印加せず、第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させない。
なお、制御部２０は、第２結像ミラー４２１についても同様にして、表示画素群ＰＧ１から出射された光束が入射する領域Ｒ１０内の第２結像ミラー４２１を傾斜駆動させ、その他の領域の第２結像ミラー４２１を傾斜駆動させない。
In the operation state, the control unit 20 takes a long distance from the position closest to the display pixel group PG1, that is, the position of the reference first imaging mirror 411a disposed at a position directly above the display pixel group PG1. The first imaging mirror 411 included in the region R10 having a height W is selected as a control target. The drive control unit 21 applies a voltage corresponding to the drive angle ± θ1 ± Δθ1 to each of the first imaging mirrors 411 selected as a control target, and drives the selected first imaging mirror 411 to tilt. (First drive). The drive control unit 21 does not apply a voltage to the first imaging mirror 411 that is not selected, and does not drive the first imaging mirror 411 to tilt.
The control unit 20 similarly drives the second imaging mirror 421 to tilt the second imaging mirror 421 in the region R10 in which the light beam emitted from the display pixel group PG1 is incident, and in other regions. The second imaging mirror 421 is not tilted.
また、表示器１１の複数の表示画素群が画像を表示するとき、すなわち画像が表示される範囲が領域Ｒ１０に対応する所定範囲内ではないときには、各表示画素群に対応する領域ごとに第１結像ミラー４１１の傾斜駆動を制御する。図４４（ｂ）は、表示画素群ＰＧ１とＰＧ２とが異なるタイミングで画像を表示する場合を示す。表示画素群ＰＧ１から出射された光束は、図４４（ａ）に示すように領域Ｒ１０に入射する。表示画素群ＰＧ２から出射された光束は、図４４（ｂ）に示すように、領域Ｒ２０に入射する。この場合、まず、表示画素群ＰＧ１に対応する領域Ｒ１０内の第１結像ミラー４１１の傾斜駆動が制御され（第１駆動）、次に表示画素群ＰＧ２に対応する領域Ｒ２０内の第１結像ミラー４１１の傾斜駆動が制御される（第２駆動）。このような領域Ｒ１０内の第１結像ミラー４１１の傾斜駆動と、領域２０内の第１結像ミラー４１１の傾斜駆動とを高速で交互に繰り返す。
When the plurality of display pixel groups of the display 11 display an image, that is, when the range in which the image is displayed is not within the predetermined range corresponding to the region R10, the first display is performed for each region corresponding to each display pixel group. The tilt drive of the imaging mirror 411 is controlled. FIG. 44B shows a case where the display pixel groups PG1 and PG2 display images at different timings. The light beam emitted from the display pixel group PG1 enters the region R10 as shown in FIG. The light beam emitted from the display pixel group PG2 enters the region R20 as shown in FIG. 44 (b). In this case, first, the tilt drive of the first imaging mirror 411 in the region R10 corresponding to the display pixel group PG1 is controlled (first drive), and then the first connection in the region R20 corresponding to the display pixel group PG2. The tilt drive of the image mirror 411 is controlled (second drive). Such tilt driving of the first imaging mirror 411 in the region R10 and tilt driving of the first imaging mirror 411 in the region 20 are alternately repeated at high speed.
図４５のフローチャートを参照して、第８実施の形態の変形例２の表示装置１の光学系１２Ｅの動作状態時の処理について説明する。図４５に示す処理は、制御部２０でプログラムを実行して行われる。このプログラムは記憶部９に記憶されており、制御部２０により起動され、実行される。
ステップＳ７１では、表示制御部２３は、表示器１１の表示画素群のうち画像を表示する表示画素群を選択してステップＳ７２へ進む。ステップＳ７２では、選択された表示画素群からの光束が入射する領域Ｒ１０に含まれる第１結像ミラー４１１を制御対象として選択してステップＳ７３へ進む。
With reference to the flowchart of FIG. 45, the process at the time of the operation state of the optical system 12E of the display apparatus 1 of the modification 2 of 8th Embodiment is demonstrated. The process shown in FIG. 45 is performed by executing a program in the control unit 20. This program is stored in the storage unit 9 and is activated and executed by the control unit 20.
In step S71, the display control unit 23 selects a display pixel group that displays an image from the display pixel group of the display 11, and proceeds to step S72. In step S72, the first imaging mirror 411 included in the region R10 in which the light beam from the selected display pixel group is incident is selected as a control target, and the process proceeds to step S73.
ステップＳ７３では、駆動制御部２１は、空中像３０を形成させる位置に基づいて、制御対象として選択された第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１を算出してステップＳ７４へ進む。ステップＳ７４（第１結像ミラーの駆動角度θ１からのずらす角度Δθ１算出）およびステップＳ７５（第１結像ミラーを傾斜駆動）までの各処理は、図３９のフローチャートにおけるステップＳ５２（第１結像ミラーの駆動角度θ１からのずらす角度Δθ１算出）およびステップＳ５３（第１結像ミラーの傾斜駆動）の各処理と同様である。
In step S73, the drive control unit 21 calculates the drive angle θ1 of the first imaging mirror 411 selected as the control target based on the position where the aerial image 30 is formed, and proceeds to step S74. Each processing up to step S74 (calculation of the angle Δθ1 shifted from the driving angle θ1 of the first imaging mirror) and step S75 (inclination driving of the first imaging mirror) is performed in step S52 (first imaging in the flowchart of FIG. This is the same as the processing of calculating the angle Δθ1 shifted from the mirror driving angle θ1 and step S53 (inclination driving of the first imaging mirror).
ステップＳ７６では、表示器１１の全ての表示画素群に画像が表示され、実像が形成されたか否かを判定する。全ての表示画素群に画像が表示され、実像が形成された場合には、ステップＳ７６が肯定判定されてステップＳ７７へ進む。画像が表示されていない表示画群素が存在する場合には、ステップＳ７６が否定判定されてステップＳ７１へ戻る。ステップＳ７７では、空中像３０の形成を終了するか否かを判定する。空中像３０の形成を終了する場合には、ステップＳ７７が肯定判定されて処理を終了する。空中像３０の形成を終了しない、即ちユーザが空中像３０の視認を続ける場合には、ステップＳ７７が否定判定されてステップＳ７１へ戻る。
In step S76, it is determined whether an image is displayed on all display pixel groups of the display 11 and a real image is formed. If an image is displayed on all display pixel groups and a real image is formed, an affirmative determination is made in step S76 and the process proceeds to step S77. If there is a display image group in which no image is displayed, a negative determination is made in step S76, and the process returns to step S71. In step S77, it is determined whether or not the formation of the aerial image 30 is to be terminated. When the formation of the aerial image 30 is to be ended, an affirmative determination is made in step S77 and the processing is ended. If the formation of the aerial image 30 is not completed, that is, if the user continues to view the aerial image 30, a negative determination is made in step S77 and the process returns to step S71.
なお、制御部２０は、第２結像ミラー４２１についても同様にして、領域Ｒ１０内の第２結像ミラー４２１の傾斜駆動と、領域２０内の第２結像ミラー４２１の傾斜駆動とを高速で交互に繰り返す。この場合、制御部２０は、図４５と同様の処理を第２結像ミラー４２１に対して実行する。これにより、表示画素群ごとに収差の影響が低減された実像を形成させることができる。
The control unit 20 similarly performs the tilt driving of the second imaging mirror 421 in the region R10 and the tilt driving of the second imaging mirror 421 in the region 20 in the same manner for the second imaging mirror 421. Repeat alternately with. In this case, the control unit 20 performs the same processing as that in FIG. 45 on the second imaging mirror 421. Thereby, it is possible to form a real image in which the influence of aberration is reduced for each display pixel group.
この場合、表示画素群ＰＧ１に対して領域Ｒ１０内の第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の少なくとも一方の傾斜駆動が制御されているときに、表示画素群ＰＧ２から光束が出射されていない。また、表示画素群ＰＧ２から光束を出射してもよいが、表示画素群ＰＧ２から出射する光束の光量を低減させてもよい。表示画素群ＰＧ２から光束が出射されていても、領域Ｒ１０内の第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の少なくとも一方は、表示画素群ＰＧ１から出射された光束を収束させるために傾斜駆動されている。このため、表示画素群ＰＧ２から出射された光束は、領域Ｒ１０内の第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の少なくとも一方によって鮮明な実像を形成することができない。すなわち、ユーザには表示画素群ＰＧ２に対応する実像ＰＧ２１を鮮明に視認できない。
In this case, when the tilt driving of at least one of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 in the region R10 is controlled with respect to the display pixel group PG1, a light beam is emitted from the display pixel group PG2. Not. Further, the light beam may be emitted from the display pixel group PG2, but the light amount of the light beam emitted from the display pixel group PG2 may be reduced. Even if the light beam is emitted from the display pixel group PG2, at least one of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 in the region R10 is inclined to converge the light beam emitted from the display pixel group PG1. It is driven. For this reason, the luminous flux emitted from the display pixel group PG2 cannot form a clear real image by at least one of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 in the region R10. That is, the user cannot clearly see the real image PG21 corresponding to the display pixel group PG2.
第８の実施の形態の変形例２では、表示器１１に表示される画像の範囲が領域Ｒ１０に対応する範囲の場合には、第１駆動部４１２は、領域Ｒ１０内に配置された複数の第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させる。これにより、全ての第１結像ミラー４１１、第２結像ミラー４２１を傾斜駆動する場合と比較して、制御のための負荷を低減し、消費電力を低減できる。
In the second modification of the eighth embodiment, when the range of the image displayed on the display device 11 is a range corresponding to the region R10, the first drive unit 412 has a plurality of elements arranged in the region R10. The first imaging mirror 411 is tilted. Thereby, compared with the case where all the 1st image formation mirror 411 and the 2nd image formation mirror 421 are tilt-driven, the load for control can be reduced and power consumption can be reduced.
また、第８の実施の形態の変形例２では、画像の範囲が領域Ｒ１０に対応する範囲内ではない場合、表示制御部２３が表示画素群ＰＧ１に画像を表示しているとき、第１駆動部４１２は領域Ｒ１０内に配置された第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させる。表示制御部２３が表示画素群ＰＧ２に画像を表示しているとき、第１駆動部４１２は領域Ｒ２０内に配置された第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させる。これにより、駆動角度±θ１をずらし角度±Δθ１で補正する必要がある場合であっても、領域Ｒ１０やＲ２０内の第１結像ミラー４１１の補正量、即ちずらす角度±Δθ１を、領域Ｒ１０や領域Ｒ２０の外部の第１結像ミラー４１１に対するずらす角度±Δθ１場合と比べて小さな値とすることができる。従って、制御のための負荷を低減し、消費電力を低減できる。
また、第８の実施の形態の変形例２では、光学系１２Ｅの全領域と比較して狭い範囲の領域Ｒ１０やＲ２０に配置された第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させるので、実像を形成する光束が収束しやすくなり収差が低減された実像を形成しやすくなる。
In the second modification of the eighth embodiment, when the image range is not within the range corresponding to the region R10, the first drive is performed when the display control unit 23 displays an image on the display pixel group PG1. The unit 412 tilts and drives the first imaging mirror 411 disposed in the region R10. When the display control unit 23 displays an image on the display pixel group PG2, the first drive unit 412 drives the first imaging mirror 411 disposed in the region R20 to tilt. Thus, even when the drive angle ± θ1 needs to be shifted and corrected with the shift angle ± Δθ1, the correction amount of the first imaging mirror 411 in the region R10 or R20, that is, the shifted angle ± Δθ1 is set to the region R10 or It can be set to a smaller value than the case of the shift angle ± Δθ1 with respect to the first imaging mirror 411 outside the region R20. Therefore, the load for control can be reduced and the power consumption can be reduced.
In the second modification of the eighth embodiment, since the first imaging mirror 411 arranged in the region R10 or R20 in a narrow range compared to the entire region of the optical system 12E is driven to be inclined, a real image is formed. This makes it easier for the luminous flux to converge to form a real image with reduced aberrations.
（第８の実施の形態の変形例３）
上述した第８の実施の形態の変形例２では、表示画素群ＰＧ１から出射した光束が入射する領域Ｒ１０内に配置された第１結像ミラー４１１や第２結像ミラー４２１を傾斜駆動させるものであった。これに対して、第８の実施の形態の変形例３では、領域Ｒ１０内のさらに一部領域に配置された第１結像ミラー４１１や第２結像ミラー４２１を傾斜駆動させる。換言すると、形成される空中像３０のうちの一部の範囲、たとえば空中像３０を観察しようとするユーザが視認可能な範囲について、鮮明な実像を形成させる。以下、第８の実施の形態の変形例２と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第８の実施の形態の変形例２にて説明した内容を適用することができる。
(Modification 3 of the eighth embodiment)
In the second modification of the eighth embodiment described above, the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 arranged in the region R10 where the light beam emitted from the display pixel group PG1 is incident are driven to tilt. Met. On the other hand, in the third modification of the eighth embodiment, the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 disposed in a partial region in the region R10 are driven to tilt. In other words, a clear real image is formed in a part of the formed aerial image 30, for example, in a range that can be visually recognized by the user who wants to observe the aerial image 30. Hereinafter, differences from the second modification of the eighth embodiment will be mainly described. The contents described in the second modification of the eighth embodiment can be applied to points that are not particularly described.
第８の実施の形態の変形例３の表示装置１は、図１９、図２０に示す第４の実施の形態の撮像装置５と、図３８（ａ）に示す第８の実施の形態とその変形例１、２の光学系１２Ｅとを有する。図４６は、第８の実施の形態の変形例３における表示装置１の主要部構成を示すブロック図である。第８の実施の形態の変形例３の表示装置１は、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１と撮像装置５と、光学系１２Ｅと、記憶部９とを有する。制御部２０は、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３と検出部２５と決定部２６と算出部２７とを備える。なお、制御部２０は、表示用の制御部と、光学系の駆動部を駆動させるための光学部用の制御部と、ユーザを検出するための検出用の制御部との３つを有しても良い。この場合、表示用の制御部は表示器１１の内部に格納し、光学部用の制御部は光学系１２Ｅと一体化させ、検出用の制御部は撮像装置５に格納しても良い。また、制御部２０は、１つの制御部で、表示器１１と光学系１２Ｅと検出部２５とを制御してもよく、表示器１１の内部に格納しても良いし、光学系１２Ｅと一体化させても良い。
The display device 1 of Modification 3 of the eighth embodiment includes the imaging device 5 of the fourth embodiment shown in FIGS. 19 and 20, the eighth embodiment shown in FIG. And the optical system 12E of the first and second modifications. FIG. 46 is a block diagram illustrating a configuration of main parts of the display device 1 according to Modification 3 of the eighth embodiment. The display device 1 according to the third modification of the eighth embodiment includes a control unit 20, a display 1 that is controlled by the control unit 20, an imaging device 5, an optical system 12 </ b> E, and a storage unit 9. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, a detection unit 25, a determination unit 26, and a calculation unit 27. The control unit 20 includes three units: a display control unit, an optical unit control unit for driving the optical system drive unit, and a detection control unit for detecting a user. May be. In this case, the display control unit may be stored in the display 11, the optical unit control unit may be integrated with the optical system 12 </ b> E, and the detection control unit may be stored in the imaging device 5. The control unit 20 may control the display unit 11, the optical system 12E, and the detection unit 25 with a single control unit, may be stored in the display unit 11, or may be integrated with the optical system 12E. You may make it.
検出部２５は、第４の実施の形態（図１９〜図２１参照）や第６の実施の形態の変形例４（図３３、図３４参照）と同様にして、撮像装置５により撮像された撮像データを用いて、公知の被写体検出処理等を行って、撮像データ上から人物、すなわち表示装置１を観察するユーザを検出する。検出部２５は、撮像データ上で検出した人物の顔の方向を検出して、表示装置１を観察するユーザの視線の方向を検出する。なお、検出部２５は撮像装置５に組み込まれても良い。この場合、撮像装置５の検出部２５が検出したユーザの視線方向の情報は、制御部２０に出力される。
The detection unit 25 is imaged by the imaging device 5 in the same manner as in the fourth embodiment (see FIGS. 19 to 21) and the fourth modification of the sixth embodiment (see FIGS. 33 and 34). A known subject detection process or the like is performed using the imaging data to detect a person, that is, a user who observes the display device 1 from the imaging data. The detection unit 25 detects the direction of the face of the person detected on the imaging data, and detects the direction of the line of sight of the user who observes the display device 1. Note that the detection unit 25 may be incorporated in the imaging device 5. In this case, information on the user's line-of-sight direction detected by the detection unit 25 of the imaging device 5 is output to the control unit 20.
図４７は、ユーザの視線の方向、すなわち実像ＰＧ１１を観察するために目を置く領域２と、ユーザにより観察される光束を出射する光学系１２Ｅの領域Ｒ１１との関係を模式的に示す図である。なお、図４７においても、図４３と同様に、表示画素群Ｐ１と領域Ｒ１０との関係を主に示すことを目的として、光学系１２Ｅが有する第１光学部４１と第２光学部４２とを簡略化して示す
FIG. 47 is a diagram schematically showing the relationship between the direction of the user's line of sight, that is, the region 2 where the eyes are placed to observe the real image PG11 and the region R11 of the optical system 12E that emits the light beam observed by the user. is there. 47, similarly to FIG. 43, the first optical unit 41 and the second optical unit 42 included in the optical system 12E are provided for the purpose of mainly showing the relationship between the display pixel group P1 and the region R10. Simplified and shown
表示画素群ＰＧ１の複数の表示画素から出射された光束は、図４４を用いて第８の実施の形態の変形例２にて説明した場合と同様にして、光学系１２Ｅの領域Ｒ１０に入射して、表示画素群ＰＧ１と同一の大きさの実像ＰＧ１１を形成する。この実像ＰＧ１１の全体は、領域Ｕ１において観察することができる。この領域Ｕ１と比べて狭い領域である領域Ｕ２にユーザの目がおかれた場合、ユーザの目に入る光束は、表示画素群ＰＧ１から出射されて光学系１２Ｅの領域Ｒ１０よりも狭い領域Ｒ１１に入射した光束の反射光束である。この領域Ｒ１１からの反射光束が実像ＰＧ１１の位置で収束することにより、ユーザは鮮明な実像ＰＧ１１を観察することができるようになる。したがって、第８の実施の形態の変形例３では、光学系１２Ｅのうち、ユーザが視認している領域Ｕ２に対応する領域Ｒ１１内に配置された第１結像ミラー４１１の傾斜駆動を制御する。なお、試験等を行った結果に基づいて、たとえば、ユーザの目が置かれる領域Ｕ２の位置（視線の方向）と、反射光束が領域Ｕ２に実像を形成させるための光学系１２Ｅの領域Ｒ１１の大きさおよび位置と、光束を出射させる表示画素群の位置との関係が予めデータとして記憶部９に記憶されている。なお、上述したデータを表示装置１が備える記憶部９に記憶するものとしたが、これに限定されず、表示装置１の外部の記憶装置に記憶しても良い。
The light beams emitted from the plurality of display pixels of the display pixel group PG1 enter the region R10 of the optical system 12E in the same manner as described in the second modification of the eighth embodiment with reference to FIG. Thus, a real image PG11 having the same size as the display pixel group PG1 is formed. The entire real image PG11 can be observed in the region U1. When the user's eyes are placed in a region U2 that is a narrower region than the region U1, the light flux entering the user's eyes is emitted from the display pixel group PG1 and enters a region R11 that is narrower than the region R10 of the optical system 12E. This is a reflected light beam of the incident light beam. The reflected light beam from the region R11 converges at the position of the real image PG11, so that the user can observe a clear real image PG11. Therefore, in the third modification of the eighth embodiment, the tilt drive of the first imaging mirror 411 arranged in the region R11 corresponding to the region U2 that the user is viewing in the optical system 12E is controlled. . Based on the results of the test and the like, for example, the position of the region U2 where the user's eyes are placed (the direction of the line of sight) and the region R11 of the optical system 12E for causing the reflected light beam to form a real image in the region U2. The relationship between the size and position and the position of the display pixel group that emits the luminous flux is stored in advance in the storage unit 9 as data. In addition, although the data mentioned above shall be memorize | stored in the memory | storage part 9 with which the display apparatus 1 is provided, it is not limited to this, You may memorize | store in the memory | storage device outside the display apparatus 1. FIG.
第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させるための駆動角度±θ１、すなわち空中像３０の移動量は、検出部２５によって検出されたユーザの位置に基づいて決定部２６により決定される。この場合、決定部２６は、第４の実施の形態（図１９〜図２１参照）や第６の実施の形態の変形例４（図３３、図３４参照）の場合と同様にして、検出されたユーザが表示装置１から離れているほど移動量を大きくする。ユーザと表示装置１との間の距離は、撮像データ上で検出された人物の大きさに基づいて算出すれば良い。
The driving angle ± θ1 for tilting the first imaging mirror 411, that is, the amount of movement of the aerial image 30 is determined by the determining unit 26 based on the position of the user detected by the detecting unit 25. In this case, the determination unit 26 is detected in the same manner as in the case of the fourth embodiment (see FIGS. 19 to 21) or the fourth modification of the sixth embodiment (see FIGS. 33 and 34). The amount of movement increases as the distance between the user and the display device 1 increases. What is necessary is just to calculate the distance between a user and the display apparatus 1 based on the magnitude | size of the person detected on imaging data.
駆動角度±θ１が決定されると、制御部２０は、検出部２５によって検出されたユーザの視線方向に基づいて、記憶部９に記憶された視線の方向と領域Ｒ１０の大きさおよび位置と表示画素群の位置との関係を示すデータを参照して、領域Ｒ１１内に配置された第１結像ミラー４１１を制御対象として選択する。即ち、制御部２０は、表示画素群ＰＧ１からの光束が入射する領域Ｒ１０のうち、ユーザの視線方向に基づく領域Ｒ１１内に配置された第１結像ミラー４１１を制御対象として選択する。なお、上記のデータが外部の記憶装置に記憶されている場合には、表示装置１は、外部の記憶装置と有線または無線により直接的に、またはネットワーク等を介して間接的に接続され、上記のデータを受信すれば良い。駆動制御部２１は、制御対象として選択された第１結像ミラー４１１のそれぞれに対して駆動角度±θ１±Δθ１に応じた電圧を印加して、選択された第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させる。駆動制御部２１は、選択されていない第１結像ミラー４１１に対しては電圧を印加しない。したがって、領域Ｒ１１に含まれない第１結像ミラー４１１については傾斜駆動されない。これにより、表示装置１を観察するユーザの位置と視線の方向とに基づいて、ユーザの目の置かれた位置に実像ＰＧ１１が移動して形成される。
When the drive angle ± θ1 is determined, the control unit 20 displays the direction of the line of sight stored in the storage unit 9, the size and position of the region R10, based on the line of sight of the user detected by the detection unit 25. With reference to data indicating the relationship with the position of the pixel group, the first imaging mirror 411 disposed in the region R11 is selected as a control target. That is, the control unit 20 selects, as a control target, the first imaging mirror 411 disposed in the region R11 based on the user's line-of-sight direction from the region R10 where the light flux from the display pixel group PG1 is incident. When the above data is stored in an external storage device, the display device 1 is connected to the external storage device directly by wire or wireless, or indirectly through a network, etc. Can be received. The drive control unit 21 applies a voltage corresponding to the drive angle ± θ1 ± Δθ1 to each of the first imaging mirrors 411 selected as a control target, and drives the selected first imaging mirror 411 to tilt. Let The drive control unit 21 does not apply a voltage to the first imaging mirror 411 that is not selected. Accordingly, the first imaging mirror 411 that is not included in the region R11 is not tilted. Thus, based on the position of the user observing the display device 1 and the direction of the line of sight, the real image PG11 is formed by moving to the position where the user's eyes are placed.
図４８のフローチャートを参照して、第８実施の形態の変形例３の表示装置１の光学系１２Ｅの動作状態時の処理について説明する。図４８に示す処理は、制御部２０でプログラムを実行して行われる。このプログラムは記憶部９に記憶されており、制御部２０により起動され、実行される。
ステップＳ８１では、撮像装置５に撮像データを生成させてステップＳ８２へ進む。ステップＳ８２では、制御部２０の検出部２５は、生成された撮像データ上から表示装置１を観察するユーザの有無を検出する処理を行って、ステップＳ８３へ進む。ステップＳ８３では、ステップＳ８２にてユーザが検出されたか否かを判定する。ユーザが検出された場合には、ステップＳ８３が肯定判定されてステップＳ８４へ進む。ユーザが検出されない場合には、ステップＳ８３が否定判定されてステップＳ８１へ戻る。
With reference to the flowchart of FIG. 48, the process at the time of the operation state of the optical system 12E of the display apparatus 1 of the modification 3 of 8th Embodiment is demonstrated. The processing shown in FIG. 48 is performed by executing a program in the control unit 20. This program is stored in the storage unit 9 and is activated and executed by the control unit 20.
In step S81, the imaging device 5 generates imaging data, and the process proceeds to step S82. In step S82, the detection unit 25 of the control unit 20 performs a process of detecting the presence / absence of a user observing the display device 1 from the generated imaging data, and the process proceeds to step S83. In step S83, it is determined whether a user is detected in step S82. If a user is detected, an affirmative determination is made in step S83 and the process proceeds to step S84. If no user is detected, a negative determination is made in step S83 and the process returns to step S81.
ステップＳ８４では、表示画素群ＰＧ１からの光束が入射する領域Ｒ１０のうち、検出されたユーザの視線方向に基づく領域Ｒ１１内に配置された第１結像ミラー４１１を制御対象として選択してステップＳ８５へ進む。ステップＳ８５では、駆動制御部２１は、空中像３０を形成させる位置に基づいて、制御対象として選択された第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１を算出してステップＳ８６へ進む。ステップＳ８６（第１結像ミラーの駆動角度θ１からのずらす角度Δθ１算出）およびステップＳ８７（第１結像ミラーを傾斜駆動）までの各処理は、図３９のフローチャートにおけるステップＳ５２（第１結像ミラーの駆動角度θ１からのずらす角度Δθ１算出）およびステップＳ５３（第１結像ミラーの傾斜駆動）の各処理と同様である。ステップＳ８８では、空中像３０の形成を終了するか否かを判定する。空中像３０の形成を終了する場合には、ステップＳ８８が肯定判定されて処理を終了する。空中像３０の形成を終了しない、即ちユーザが空中像３０の視認を続ける場合には、ステップＳ８８が否定判定されてステップＳ８１へ戻る。
In step S84, the first imaging mirror 411 arranged in the region R11 based on the detected user's line-of-sight direction is selected as the control target from the region R10 in which the luminous flux from the display pixel group PG1 is incident, and step S85 is selected. Proceed to In step S85, the drive control unit 21 calculates the drive angle θ1 of the first imaging mirror 411 selected as the control target based on the position where the aerial image 30 is formed, and proceeds to step S86. Each processing up to step S86 (calculation of the angle Δθ1 shifted from the driving angle θ1 of the first imaging mirror) and step S87 (inclination driving of the first imaging mirror) is performed in step S52 (first imaging in the flowchart of FIG. 39). This is the same as the processing of calculating the angle Δθ1 shifted from the mirror driving angle θ1 and step S53 (inclination driving of the first imaging mirror). In step S88, it is determined whether or not the formation of the aerial image 30 is to be terminated. When the formation of the aerial image 30 is finished, an affirmative determination is made in step S88 and the process is finished. If the formation of the aerial image 30 is not completed, that is, if the user continues to view the aerial image 30, a negative determination is made in step S88 and the process returns to step S81.
なお、制御部２０は、第２結像ミラー４２１についても同様にして、表示画素群ＰＧ１から出射された光束のうち、光学系１２Ｅによる反射光束がユーザの視線方向に向かう光束が入射する領域内の第２結像ミラー４２１を傾斜駆動する。制御部２０はその他の領域の第２結像ミラー４２１を傾斜駆動させない。この場合、制御部２０は、図４８と同様の処理を第２結像ミラー４２１に対して実行する。
これにより、表示装置１を観察するユーザの位置と視線の方向とに基づいて、ユーザの目の置かれた位置に実像ＰＧ１１が移動して形成される。
Note that the control unit 20 similarly applies to the second imaging mirror 421 in the region where the light beam reflected by the optical system 12E is incident on the user's line of sight among the light beams emitted from the display pixel group PG1. The second imaging mirror 421 is tilted. The control unit 20 does not drive the second imaging mirror 421 in other regions to tilt. In this case, the control unit 20 performs the same processing as that in FIG. 48 on the second imaging mirror 421.
Thus, based on the position of the user observing the display device 1 and the direction of the line of sight, the real image PG11 is formed by moving to the position where the user's eyes are placed.
なお、表示器１１に表示される画像の範囲に複数の表示画素群が含まれるときは、第８の実施の形態の変形例２で図４４を用いて説明した場合と同様にして、各表示画素群に対応する領域ごとに第１結像ミラー４１１や第２結像ミラー４２１の傾斜駆動を制御すればよい。これにより、表示画素群ごとに収差を低減した実像を形成させることができる。この場合も、変形例２で説明した場合と同様の理由により、表示画素群ＰＧ１に対して領域Ｒ１０内の第１結像ミラー４１１や第２結像ミラー４２１の傾斜駆動が制御されているときに、表示画素群ＰＧ２から光束が出射されても良いし、出射されていなくても良い。
When a plurality of display pixel groups are included in the range of the image displayed on the display device 11, each display is performed in the same manner as described with reference to FIG. 44 in the second modification of the eighth embodiment. The tilt driving of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 may be controlled for each region corresponding to the pixel group. Thus, a real image with reduced aberration can be formed for each display pixel group. Also in this case, when the tilt driving of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 in the region R10 is controlled with respect to the display pixel group PG1 for the same reason as described in the second modification. In addition, the light beam may be emitted from the display pixel group PG2, or may not be emitted.
なお、第８の実施の形態の変形例３では、撮像装置５により撮像された撮像データを用いて表示装置１を観察するユーザを検出する構成としたが、この例に限定されない。第４の実施の形態とその変形例１（図１９〜図２１参照）にて説明したように、ユーザによる操作ボタンの操作や、集音によって集音された音声データに基づいて、ユーザを検出しても良い。
In the third modification of the eighth embodiment, the user who observes the display device 1 is detected using the imaging data captured by the imaging device 5, but the present invention is not limited to this example. As described in the fourth embodiment and its modification 1 (see FIGS. 19 to 21), the user is detected based on the operation of the operation button by the user and the sound data collected by the sound collection. You may do it.
第８の実施の形態の変形例３では、空中に結像された空中像３０を視認するユーザに基づいて、光を結像させる位置を決定するので、ユーザごとに異なる位置に収差を低減させた空中像３０を形成させることができる。
また、第８の実施の形態の変形例３では、第１駆動部４１２は、ユーザの位置、または、ユーザの視線方向に基づいて、基準第１結像ミラー４１１ｓの駆動量、即ち駆動角度±θ１を決定し、他の第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１からのずらす角度±Δθ１を決定する。これにより、ユーザが空中像３０を視認しやすい位置またはユーザが実際に空中像３０を視認する位置（例えば、図４７の領域Ｕ２）に、収差を低減した空中像３０を形成させることができる。
In the third modification of the eighth embodiment, the position at which the light is imaged is determined based on the user who visually recognizes the aerial image 30 formed in the air. Therefore, the aberration is reduced to a different position for each user. An aerial image 30 can be formed.
In the third modification of the eighth embodiment, the first driving unit 412 drives the driving amount of the reference first imaging mirror 411s, that is, the driving angle ± based on the position of the user or the direction of the user's line of sight. θ1 is determined, and an angle ± Δθ1 shifted from the driving angle ± θ1 of the other first imaging mirror 411 is determined. Thereby, the aerial image 30 with reduced aberration can be formed at a position where the user can easily view the aerial image 30 or a position where the user actually views the aerial image 30 (for example, the region U2 in FIG. 47).
また、第８の実施の形態の変形例３では、第１駆動部４１２は、空中に結像された空中像３０を視認するユーザに対応した複数の第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させる。これにより、空中像３０のうち、ユーザが注目している範囲については収差が低減された実像を形成されることにより、視認性を向上させる。
また、第８の実施の形態の変形例３では、表示器１１に表示される画像の範囲に基づいて、ユーザに対応した複数の第１結像ミラー４１１を制御対象として決定する。これにより、表示画素群から出射された光束のうち、光学系１２Ｅによる反射光束がユーザの視線方向に向かう光束が入射する領域内の第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させて、収差が低減された空中像３０をユーザに視認させることができる。
In the third modification of the eighth embodiment, the first drive unit 412 tilts and drives the plurality of first imaging mirrors 411 corresponding to the user who visually recognizes the aerial image 30 imaged in the air. Thereby, the visibility of the aerial image 30 is improved by forming a real image with reduced aberration in the range that the user is paying attention to.
In the third modification of the eighth embodiment, a plurality of first imaging mirrors 411 corresponding to the user are determined as control targets based on the range of images displayed on the display 11. As a result, among the light beams emitted from the display pixel group, the first imaging mirror 411 in the region where the light beam reflected by the optical system 12E enters in the direction of the user's line of sight is tilted to reduce aberrations. The aerial image 30 can be visually recognized by the user.
また、第８の実施の形態の変形例３では、第１駆動部４１２は、ユーザが視認する範囲である領域Ｕ２に基づいて、複数の第１結像ミラー４１１のうちユーザに対応した複数の第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させる。これにより、全ての第１結像ミラーを傾斜駆動する場合と比較して、制御のための負荷を低減し、消費電力を低減できる。
また、第８の実施の形態の変形例３では、ユーザが視認する範囲である領域Ｕ２は、ユーザの位置またはユーザの視線方向に基づいて決定されるので、表示装置１を観察するユーザにとって、視認しやすい位置に収差が低減された空中像３０を形成することができる。
Moreover, in the modification 3 of 8th Embodiment, the 1st drive part 412 is based on the area | region U2 which is a range visually recognized by a user, among several 1st imaging mirrors 411, and several corresponding to a user. The first imaging mirror 411 is tilted. Thereby, compared with the case where all the 1st image formation mirrors are tilt-driven, the load for control can be reduced and power consumption can be reduced.
Moreover, in the modification 3 of 8th Embodiment, since the area | region U2 which is a range visually recognized by a user is determined based on a user's position or a user's gaze direction, for the user who observes the display apparatus 1, An aerial image 30 with reduced aberration can be formed at a position where it can be easily viewed.
（第８の実施の形態の変形例４）
第８の実施の形態とその変形例１〜３において説明した光学系１２Ｅが、第５の実施の形態にて説明した図２６に示す液晶素子１４６や、図２８に示す液体レンズを用いた補助光学部材１４または、第５の実施の形態の変形例３で説明した図２９に示す液晶素子１４６を用いた補助光学部材１４Ｂを有しても良い。以下、第８の実施の形態とその変形例１〜３と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第８の実施の形態とその変形例１〜３にて説明した内容を適用することができる。
(Modification 4 of the eighth embodiment)
The optical system 12E described in the eighth embodiment and its modifications 1 to 3 uses the liquid crystal element 146 shown in FIG. 26 described in the fifth embodiment and the auxiliary using the liquid lens shown in FIG. You may have the optical member 14 or the auxiliary | assistant optical member 14B using the liquid crystal element 146 shown in FIG. 29 demonstrated in the modification 3 of 5th Embodiment. Hereinafter, differences from the eighth embodiment and the first to third modifications will be mainly described. The contents described in the eighth embodiment and its modifications 1 to 3 can be applied to points that are not particularly described.
図４９は、第８の実施の形態の変形例４の光学系１２Ｅの構成を説明するＺＸ平面における断面図である。第１光学部４１と第２光学部４２とは、第８の実施の形態とその変形例１〜３の光学系１２Ｅ（図３８（ａ）参照）と同一の構成を有する。第１筐体４１０の下部（Ｚ方向−側）には、図３０に示す液晶素子１４６を用いた補助光学部材１４Ｂが配置される。なお、補助光学部材１４Ｂは、第２筐体４２０の上部（Ｚ方向＋側）に配置されてもよい。また、第１筐体４１０の下部（Ｚ方向−側）に第２筐体４２０を配置しても良い。
FIG. 49 is a cross-sectional view in the ZX plane for explaining the configuration of the optical system 12E of Modification 4 of the eighth embodiment. The 1st optical part 41 and the 2nd optical part 42 have the same composition as optical system 12E (refer to Drawing 38 (a)) of an 8th embodiment and its modifications 1-3. An auxiliary optical member 14B using the liquid crystal element 146 shown in FIG. 30 is disposed below the first housing 410 (in the Z direction-side). The auxiliary optical member 14B may be disposed on the upper portion (Z direction + side) of the second housing 420. In addition, the second housing 420 may be disposed below the first housing 410 (Z direction-side).
図５０は、第８の実施の形態の変形例４の表示装置１の主要部構成を示すブロック図である。第８の実施の形態の変形例４の表示装置１は、図４６に示す第８の実施の形態の変形例３と同様の構成と、図３０（ｂ）に示す第６の実施の形態の表示装置１の一部の構成とを有する。即ち、第８の実施の形態の変形例４の表示装置１は、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、図４９に示す光学系１２Ｅと、記憶部９とを有する。制御部２０は、駆動制御部２１と、画像生成部２２と、表示制御部２３と、電圧制御部２４と、検出部２５と、決定部２６と、算出部２７とを有する。電圧制御部２４は、第６の実施の形態と同様に、補助光学部材１４Ｂの上部電極１５１と下部電極１５２との間に印加する電圧を制御する。
なお、制御部２０は、表示用の制御部と、光学系の駆動部を駆動させるための光学部用の制御部と、補助光学部材１４の動作を制御する補正用の制御部と、ユーザを検出するための検出用の制御部との４つを有しても良い。この場合、表示用の制御部は表示器１１の内部に格納し、光学部用の制御部は光学系１２Ｅと一体化させ、補正用の制御部を補助光学部材１４と一体化させ、検出用の制御部を撮像装置５の内部に格納しても良い。また、制御部２０は、１つの制御部で、表示器１１と光学系１２Ｅと補助光学部材１４と検出部２５とを制御してもよく、表示器１１の内部に格納しても良いし、光学系１２Ｅと一体化させても良い。
FIG. 50 is a block diagram illustrating a configuration of main parts of the display device 1 according to Modification 4 of the eighth embodiment. The display device 1 of the fourth modification of the eighth embodiment has the same configuration as that of the third modification of the eighth embodiment shown in FIG. 46 and the sixth embodiment shown in FIG. A part of the structure of the display device 1. That is, the display device 1 of the fourth modification of the eighth embodiment includes a control unit 20, a display 11 controlled by the control unit 20, an optical system 12E shown in FIG. 49, and a storage unit 9. . The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, a voltage control unit 24, a detection unit 25, a determination unit 26, and a calculation unit 27. As in the sixth embodiment, the voltage control unit 24 controls the voltage applied between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 of the auxiliary optical member 14B.
The control unit 20 includes a display control unit, a control unit for the optical unit for driving the drive unit of the optical system, a control unit for correction for controlling the operation of the auxiliary optical member 14, and a user. You may have four with the control part for a detection for detecting. In this case, the display control unit is stored in the display 11, the optical unit control unit is integrated with the optical system 12E, the correction control unit is integrated with the auxiliary optical member 14, and the detection unit is used for detection. The control unit may be stored in the imaging apparatus 5. Further, the control unit 20 may control the display unit 11, the optical system 12E, the auxiliary optical member 14, and the detection unit 25 with one control unit, or may be stored inside the display unit 11, It may be integrated with the optical system 12E.
第８の実施の形態の変形例４では、詳細を後述する第１動作状態と第２動作状態とを切り替えて制御することにより、鮮明な実像を形成させる。第１動作状態では、第６の実施の形態（図３０、図３１参照）の場合と同様に補助光学部材１４Ｂを用いて表示画素群から出射された光束を偏向させる。第２動作状態では、第８の実施の形態とその変形例１〜３（図３８〜図４８参照）で説明したように、第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１をずらす角度±Δθ１で補正し、第２結像ミラー４２１の駆動角度±θ２をずらす角度±Δθ２で補正する。
なお、以下の説明においては、空中像３０の移動方向と移動量は、第８の実施の形態の変形例３（図４６〜図４８参照）にて説明したように、表示装置１を観察するユーザの視線方向と、表示装置１とユーザとの間の距離とに基づいて決定される。
なお、以下の説明では、理解を容易にすることを目的として第１結像ミラー４１１に対する処理を中心に行う。また、以下に説明する表示装置１の動作は一例であり、第８の実施の形態の変形例４の表示装置１は、収差を低減させた空中像３０を形成させるために、以下に説明する動作以外の動作を行っても良い。即ち、光学系１２Ｅは補助光学部材１４Ｂを備えているが、第１動作状態にて実像を形成させない表示装置１であっても良い。
In the fourth modification of the eighth embodiment, a clear real image is formed by switching and controlling a first operation state and a second operation state whose details will be described later. In the first operation state, the light beam emitted from the display pixel group is deflected using the auxiliary optical member 14B as in the case of the sixth embodiment (see FIGS. 30 and 31). In the second operation state, as described in the eighth embodiment and its modifications 1 to 3 (see FIGS. 38 to 48), the drive angle ± θ1 of the first imaging mirror 411 is shifted by an angle ± Δθ1. Correction is performed with an angle ± Δθ2 for shifting the driving angle ± θ2 of the second imaging mirror 421.
In the following description, the moving direction and the moving amount of the aerial image 30 are observed on the display device 1 as described in the third modification of the eighth embodiment (see FIGS. 46 to 48). It is determined based on the user's line-of-sight direction and the distance between the display device 1 and the user.
In the following description, processing for the first imaging mirror 411 is mainly performed for the purpose of facilitating understanding. Further, the operation of the display device 1 described below is an example, and the display device 1 according to Modification 4 of the eighth embodiment will be described below in order to form an aerial image 30 with reduced aberration. An operation other than the operation may be performed. That is, although the optical system 12E includes the auxiliary optical member 14B, the display device 1 that does not form a real image in the first operation state may be used.
＜第１動作状態＞
表示装置１は、表示器１１に表示される画像の範囲に複数の表示画素群が含まれる場合、即ち画像の範囲が１つの表示画素群の大きさよりも大きい場合に、第１動作状態で動作する。この場合、空中像３０の移動量に基づいて、図４４に示す領域Ｒ１０や図４７に示す領域Ｒ１１内の第１結像ミラー４１１が制御対象として選択され、制御対象の第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１が決定される。電圧制御部２４は、制御対象として選択された第１結像ミラー４１１ごとに補助光学部材１４Ｂの液晶素子１４６の境界面１４３Ｂの角度φ４を制御する。電圧制御部２４は、液晶素子１４６の屈折率分布が異なることにより生じる境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度φ４を制御対象として選択された第１結像ミラー４１１ごとに決定する。この場合、電圧制御部２４は、第５の実施の形態の場合と同様にして、記憶部９に記憶されたデータを参照して、角度φ４を決定する。電圧制御部２４は、制御対象として選択された第１結像ミラー４１１ごとに決定した角度φ４に基づいた電圧を上部電極１５１と下部電極１５２との間に印加する。
以上のように、第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１を空中像３０の移動量に基づいて、制御対象として選択された第１結像ミラー４１１ごと、即ち複数の表示画素群ごとに共通に決定する。補助光学部材１４Ｂの液晶素子１４６の屈折率分布を制御対象として選択された第１結像ミラー４１１ごとに、即ち複数の表示画素群ごとに決定する。これにより、複数の表示画素群から出射した光束は、補助光学部材１４Ｂにて偏向し、駆動角度±θ１で傾斜駆動された第１結像ミラー４１１で反射して、反射光束は収差が低減された実像を形成する。
<First operation state>
The display device 1 operates in the first operation state when a plurality of display pixel groups are included in the range of the image displayed on the display 11, that is, when the range of the image is larger than the size of one display pixel group. To do. In this case, based on the moving amount of the aerial image 30, the first imaging mirror 411 in the region R10 shown in FIG. 44 or the region R11 shown in FIG. 47 is selected as the control target, and the first imaging mirror 411 as the control target is selected. The driving angle ± θ1 is determined. The voltage control unit 24 controls the angle φ4 of the boundary surface 143B of the liquid crystal element 146 of the auxiliary optical member 14B for each first imaging mirror 411 selected as a control target. The voltage control unit 24 determines, for each first imaging mirror 411 selected as the control target, an angle φ4 formed by the boundary surface 143B generated by the difference in the refractive index distribution of the liquid crystal element 146 and the XY plane. In this case, the voltage control unit 24 determines the angle φ4 with reference to the data stored in the storage unit 9 as in the case of the fifth embodiment. The voltage control unit 24 applies a voltage between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 based on the angle φ4 determined for each first imaging mirror 411 selected as a control target.
As described above, the drive angle ± θ1 of the first imaging mirror 411 is common to the first imaging mirror 411 selected as the control target based on the movement amount of the aerial image 30, that is, for each of the plurality of display pixel groups. To decide. The refractive index distribution of the liquid crystal element 146 of the auxiliary optical member 14B is determined for each first imaging mirror 411 selected as a control target, that is, for each of a plurality of display pixel groups. As a result, the light beams emitted from the plurality of display pixel groups are deflected by the auxiliary optical member 14B and reflected by the first imaging mirror 411 driven to be inclined at the drive angle ± θ1, and the reflected light beam has reduced aberration. A real image is formed.
＜第２動作状態＞
表示装置１は、表示器１１に表示される画像の範囲に１つの表示画素群が含まれる場合に、第２動作状態で動作する。この場合、空中像３０の移動量に基づいて、図４４に示す領域Ｒ１０や図４７に示す領域Ｒ１１内の第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１が決定されると、第８の実施の形態とその変形例１〜３の場合と同様に、第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１のずらず角度±Δθ１が算出される。すなわち、第２動作状態のときには、第１結像ミラー４１１の傾斜駆動により収差が低減された実像を形成させる。このため、補助光学部材１４Ｂにおいて、表示画素群から出射した光束が偏向されないようにする。この場合、電圧制御部２４は、液晶素子１４６の屈折率分布により境界面が発生しないように、すなわち液晶素子１４６の屈折率が一様となるように、上部電極１５１と下部電極との間に電圧を印加する。
<Second operation state>
The display device 1 operates in the second operation state when one display pixel group is included in the range of the image displayed on the display device 11. In this case, if the drive angle ± θ1 of the first imaging mirror 411 in the region R10 shown in FIG. 44 or the region R11 shown in FIG. 47 is determined based on the movement amount of the aerial image 30, the eighth embodiment is performed. As in the case of the embodiment and the first to third modifications, the angle ± Δθ1 is calculated without changing the drive angle ± θ1 of the first imaging mirror 411. That is, in the second operation state, a real image with reduced aberration is formed by tilt driving of the first imaging mirror 411. For this reason, the light beam emitted from the display pixel group is prevented from being deflected in the auxiliary optical member 14B. In this case, the voltage control unit 24 does not generate a boundary surface due to the refractive index distribution of the liquid crystal element 146, that is, the refractive index of the liquid crystal element 146 is uniform between the upper electrode 151 and the lower electrode. Apply voltage.
図５１のフローチャートを参照して、第８実施の形態の変形例４の表示装置１の光学系１２Ｅの動作状態時の処理について説明する。図５１に示す処理は、制御部２０でプログラムを実行して行われる。このプログラムは記憶部９に記憶されており、制御部２０により起動され、実行される。
ステップＳ１０１（撮像データ生成）とステップＳ１０２（ユーザ検出処理）の各処理は、図４８のステップＳ８１（撮像データ生成）およびステップＳ８２（ユーザ検出処理）の各処理と同様である。
With reference to the flowchart of FIG. 51, the process at the time of the operation state of the optical system 12E of the display apparatus 1 of the modification 4 of 8th Embodiment is demonstrated. The processing shown in FIG. 51 is performed by executing a program in the control unit 20. This program is stored in the storage unit 9 and is activated and executed by the control unit 20.
Each processing of step S101 (imaging data generation) and step S102 (user detection processing) is the same as each processing of step S81 (imaging data generation) and step S82 (user detection processing) in FIG.
ステップＳ１０３では、表示器１１のうち画像を表示する範囲に複数の表示画素群が含まれるか否かを判定する。複数の表示画素群が含まれる場合には、ステップＳ１０３が肯定判定されてステップＳ１０４へ進み、１つの表示画素群が含まれる場合にはステップＳ１０３が否定判定されて後述するステップＳ１０９へ進む。
In step S103, it is determined whether or not a plurality of display pixel groups are included in the display area of the display unit 11. If a plurality of display pixel groups are included, the determination in step S103 is affirmative and the process proceeds to step S104. If one display pixel group is included, the determination in step S103 is negative and the process proceeds to step S109 described later.
ステップＳ１０４では、検出されたユーザの視線方向に基づく領域Ｒ１１内に配置された第１結像ミラー４１１を制御対象として選択し、制御対象の第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１を算出してステップＳ１０５へ進む。なお、表示画素群からの光束が入射する領域Ｒ１０に配置された第１結像ミラー４１１を制御対象として選択しても良い。
In step S104, the first imaging mirror 411 arranged in the region R11 based on the detected line-of-sight direction of the user is selected as a control target, and the drive angle θ1 of the first imaging mirror 411 to be controlled is calculated. Proceed to step S105. Note that the first imaging mirror 411 disposed in the region R10 where the light beam from the display pixel group is incident may be selected as a control target.
ステップＳ１０５では、電圧制御部２４は、第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１に基づいて、境界面１４３Ｂの角度φ４を決定してステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０６では、決定した境界面１４３Ｂの角度φ４となるための上部電極１５１と下部電極１５２との間の印加電圧を算出してステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７では、駆動制御部２１は、算出された駆動角度θ１に従って第１駆動部４１２に電圧を印加して、第１結像ミラー４１１を駆動角度θ１で傾斜駆動させる。電圧制御部２４は、算出した電圧値に従って、補助光学部材１４Ｂの上部電極１５１と下部電極１５２との間に電圧を印加して、第１領域１４４Ｂと第２領域１４５Ｂとの境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度をφ４にさせる。ステップＳ１０８では、全ての制御対象の第１結像ミラー４１１に対して処理が行われたか否かを判定する。全ての制御対象の第１結像ミラー４１１に対してステップＳ１０４〜ステップＳ１０７までの処理が行われた場合には、ステップＳ１１０が肯定判定されて後述するステップＳ１１４へ進む。処理が行われていない制御対象の第１結像ミラー４１１が存在する場合には、ステップＳ１０８が否定判定されてステップＳ１０４へ戻る。上述したステップＳ１０４からステップＳ１０８までの処理が第１動作状態である。
In step S105, the voltage control unit 24 determines the angle φ4 of the boundary surface 143B based on the drive angle θ1 of the first imaging mirror 411, and proceeds to step S106. In step S106, an applied voltage between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 for obtaining the determined angle φ4 of the boundary surface 143B is calculated, and the process proceeds to step S107. In step S107, the drive control unit 21 applies a voltage to the first drive unit 412 according to the calculated drive angle θ1 to drive the first imaging mirror 411 to tilt at the drive angle θ1. The voltage control unit 24 applies a voltage between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 of the auxiliary optical member 14B according to the calculated voltage value, and the boundary surface 143B between the first region 144B and the second region 145B becomes XY. The angle formed with the plane is set to φ4. In step S108, it is determined whether or not the processing has been performed on all the first imaging mirrors 411 to be controlled. When the processes from step S104 to step S107 have been performed on all the first imaging mirrors 411 to be controlled, an affirmative determination is made in step S110 and the process proceeds to step S114 described later. If there is a first imaging mirror 411 to be controlled that has not been processed, a negative determination is made in step S108, and the process returns to step S104. The above-described processing from step S104 to step S108 is the first operation state.
ステップＳ１０３が否定判定されて進んだステップＳ１０９においては、表示画素群からの光束が入射する領域Ｒ１０のうち、検出されたユーザの視線方向に基づく領域Ｒ１１内に配置された第１結像ミラー４１１を制御対象として選択してステップＳ１１０へ進む。なお、領域Ｒ１０内に配置された第１結像ミラー４１１を制御対象として選択しても良い。ステップＳ１１０では、駆動制御部２１は、空中像３０を形成させる位置に基づいて、制御対象として選択された第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１を算出してステップＳ１１１へ進む。ステップＳ１１１（第１結像ミラーの駆動角度θ１からのずらす角度Δθ１算出）およびステップＳ１１２（第１結像ミラーを傾斜駆動）までの各処理は、図３９のフローチャートにおけるステップＳ５２（第１結像ミラーの駆動角度θ１からのずらす角度Δθ１算出）およびステップＳ５３（第１結像ミラーの傾斜駆動）の各処理と同様である。ステップＳ１１３では、電圧制御部２４は、液晶素子１４６の屈折率分布により境界面が発生しないように、即ち液晶素子１４６の屈折率が一様となるように、上部電極１５１と下部電極との間に電圧を印加してステップＳ１１４へ進む。上述したステップＳ１０９からステップＳ１１３までの処理が第２動作状態である。
なお、上述したステップＳ１１２とステップＳ１１３とは、順番は逆でも良い。また、ステップＳ１１２とステップＳ１１３とをほぼ同時に実行しても良い。
In step S109, in which the negative determination is made in step S103, the first imaging mirror 411 arranged in the region R11 based on the detected user's line-of-sight direction out of the region R10 where the luminous flux from the display pixel group enters. Is selected as a control target, and the process proceeds to step S110. Note that the first imaging mirror 411 disposed in the region R10 may be selected as a control target. In step S110, the drive control unit 21 calculates the drive angle θ1 of the first imaging mirror 411 selected as the control target based on the position where the aerial image 30 is formed, and proceeds to step S111. Each processing up to step S111 (calculation of the angle Δθ1 shifted from the driving angle θ1 of the first imaging mirror) and step S112 (inclination driving of the first imaging mirror) is performed in step S52 (first imaging in the flowchart of FIG. 39). This is the same as the processing of calculating the angle Δθ1 shifted from the mirror driving angle θ1 and step S53 (inclination driving of the first imaging mirror). In step S <b> 113, the voltage control unit 24 prevents the boundary surface from being generated due to the refractive index distribution of the liquid crystal element 146, i.e., so that the refractive index of the liquid crystal element 146 is uniform. A voltage is applied to and the process proceeds to step S114. The processing from step S109 to step S113 described above is the second operation state.
Note that the order of step S112 and step S113 described above may be reversed. Further, step S112 and step S113 may be executed almost simultaneously.
ステップＳ１１４では、空中像３０の形成を終了するか否かを判定する。空中像３０の形成を終了する場合には、ステップＳ１１４が肯定判定されて処理を終了する。空中像３０の形成を終了しない、即ちユーザが空中像３０の視認を続ける場合には、ステップＳ１１４が否定判定されてステップＳ１０１へ戻る。
In step S114, it is determined whether or not the formation of the aerial image 30 is to be terminated. When the formation of the aerial image 30 is to be terminated, an affirmative determination is made in step S114 and the processing is terminated. If the formation of the aerial image 30 is not completed, that is, if the user continues to view the aerial image 30, a negative determination is made in step S114 and the process returns to step S101.
なお、第２結像ミラー４２１を傾斜駆動させる場合も、第１動作状態と第２動作状態との一方により行われる。第１動作状態のときには、第１結像ミラー４１１の場合と同様にして補助光学部材１４Ｂを用いて、第２結像ミラー４２１へ入射する光束を偏向させる。第２結像ミラー４２１を傾斜駆動させる場合には、光学系１２Ｅは第６の実施の形態の変形例４で説明した図３２に示す液晶素子１４６を用いた補助光学部材１４Ｂを有していることが好ましい。また、補助光学部材１４Ｂとして液体レンズを用いた場合には、電圧制御部２４は、共通電極と電極との間に印加する電圧を制御して、導電性液体と絶縁性液体との境界面がＸＹ平面となす角度を制御すれば良い。第２動作状態のときには、第１結像ミラー４１１の場合と同様にして、第２結像ミラー４２１の駆動角度θ２に応じて、補助光学部材１４Ｂの液晶素子１４６の屈折率が一様となるように、上部電極１５１と下部電極１５２との間に印加する電圧を制御する。この場合、制御部２０は、図５１と同様の処理を第２結像ミラー４２１に対して実行する。
なお、補助光学部材１４Ｂとして液体レンズを用いた場合には、電圧制御部２４は、共通電極と電極との間に印加する電圧を制御して、導電性液体と絶縁性液体との境界面がＸＹ平面となす角度をゼロとなるよう、例えば制御を行う。
Note that the second imaging mirror 421 is also tilted and driven in one of the first operation state and the second operation state. In the first operation state, the light beam incident on the second imaging mirror 421 is deflected using the auxiliary optical member 14B as in the case of the first imaging mirror 411. When the second imaging mirror 421 is driven to tilt, the optical system 12E has the auxiliary optical member 14B using the liquid crystal element 146 shown in FIG. 32 described in the fourth modification of the sixth embodiment. It is preferable. When a liquid lens is used as the auxiliary optical member 14B, the voltage control unit 24 controls the voltage applied between the common electrode and the boundary surface between the conductive liquid and the insulating liquid. The angle formed with the XY plane may be controlled. In the second operation state, similarly to the case of the first imaging mirror 411, the refractive index of the liquid crystal element 146 of the auxiliary optical member 14B becomes uniform according to the driving angle θ2 of the second imaging mirror 421. Thus, the voltage applied between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 is controlled. In this case, the control unit 20 performs the same processing as that in FIG. 51 on the second imaging mirror 421.
When a liquid lens is used as the auxiliary optical member 14B, the voltage controller 24 controls the voltage applied between the common electrode and the boundary surface between the conductive liquid and the insulating liquid. For example, control is performed so that the angle formed with the XY plane becomes zero.
第８の実施の形態の変形例４では、第１駆動部４１２は、表示される画像の範囲が所定範囲内、即ち画像の範囲に１つの表示画素群が含まれる場合に、第１結像ミラー４１１を第２動作状態で傾斜駆動させる。これにより、表示器１１からの光束が他の光学部材で光束が偏向されることなく第１結像ミラー４１１へ入射して、そこで反射されて色収差を発生させることなく空中像３０を形成することができる。
また、第８の実施の形態の変形例４では、画像の範囲に１つの表示画素群が含まれる場合には、第１結像ミラー４１１が第２動作状態で制御される。これにより、領域Ｒ１０や領域Ｒ１１に対応する表示画素群から常時光束が出射されている状態とすることができるので、特定の範囲が明るい空中像３０を収差が低減された状態で形成することができる。
In the fourth modification of the eighth embodiment, the first drive unit 412 performs the first imaging when the range of the displayed image is within a predetermined range, that is, when one display pixel group is included in the image range. The mirror 411 is tilted in the second operation state. Thereby, the light beam from the display unit 11 is incident on the first imaging mirror 411 without being deflected by another optical member, and is reflected there to form the aerial image 30 without causing chromatic aberration. Can do.
In the fourth modification of the eighth embodiment, when one display pixel group is included in the image range, the first imaging mirror 411 is controlled in the second operation state. Thereby, since it can be set as the state from which the light beam is always radiate | emitted from the display pixel group corresponding to area | region R10 or area | region R11, the aerial image 30 with a specific range bright can be formed in the state where the aberration was reduced. it can.
また、第８の実施の形態の変形例４では、画像の範囲が所定範囲ではない、即ち画像の範囲に複数の表示画素群が含まれる場合には、複数の第１結像ミラー４１１によって空中の複数の位置を通過することになる光束を偏向、即ち光路を補正し、空中のある位置に結像させる補助光学部材１４Ｂを有する。これにより、第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１にずらす角度±Δθ１を付加して傾斜駆動させることなく、収差が低減された空中像３０を形成することができる。
また、第８の実施の形態の変形例４では、画像の範囲に複数の表示画素群が含まれる場合に第１動作状態とするときであっても、表示画素群ごとに画像の表示のオンとオフとを切り替えることなく表示し続けることができるので、明るい空中像３０を形成することができる。
Further, in the fourth modification of the eighth embodiment, when the image range is not the predetermined range, that is, when the image range includes a plurality of display pixel groups, the plurality of first imaging mirrors 411 are used in the air. The auxiliary optical member 14B deflects the light beam passing through the plurality of positions, that is, corrects the optical path and forms an image at a certain position in the air. Accordingly, the aerial image 30 with reduced aberration can be formed without adding the angle ± Δθ1 shifted to the drive angle ± θ1 of the first imaging mirror 411 and driving the tilt.
Further, in the fourth modification of the eighth embodiment, even when the first operation state is set when a plurality of display pixel groups are included in the range of the image, the image display is turned on for each display pixel group. Therefore, the bright aerial image 30 can be formed.
なお、上述した第８の実施の形態とその変形例１〜４において、光学系１２Ｅが、図１１〜図１７に示すような第２の実施の形態とその変形例１〜４における光学系１２Ａによって構成されても良い。
In the above-described eighth embodiment and its modifications 1 to 4, the optical system 12E is the same as the optical system 12A in the second embodiment and its modifications 1 to 4 as shown in FIGS. It may be constituted by.
−第９の実施の形態−
図面を参照しながら、第９の実施の形態に係る表示装置１について説明する。第９の実施の形態においては、本実施の形態の表示装置１がテレビに組み込まれた場合を一例に挙げて説明を行う。なお、本実施の形態の表示装置は、テレビに限らず、上述した第１の実施の形態で説明した各電子機器に組み込むことが可能である。
-Ninth embodiment-
A display device 1 according to a ninth embodiment will be described with reference to the drawings. In the ninth embodiment, a case where the display device 1 of the present embodiment is incorporated in a television will be described as an example. Note that the display device in this embodiment can be incorporated in each electronic device described in the above-described first embodiment as well as the television.
複数のユーザに対して表示装置１が空中像３０を形成する際に、単一の空中像３０が形成されるのみでは、それぞれのユーザが所望する空中像３０を観察できないという状況が発生する場合がある。たとえば、複数のユーザが表示装置１に対して異なる位置から同一の空中像３０を観察しようとするとき、空中像３０が十分な視野角を有していない場合（たとえば±２０°程度）には、ユーザの位置によっては、空中像３０の視認性が著しく低下する虞がある。なお、この場合、視認性の低下とは、空中像３０が十分な視野角を有していないために空中像３０を視認し難くなることと、ユーザが表示装置１を真上から観察するのではなく、表示装置１をＸ方向またはＹ方向に離れた位置から斜めに観察するために空中像３０を視認し難くなることとを含んでいる。このような場合に備え、本実施の形態の表示装置１では、複数のユーザで空中像３０を観察する場合にそれぞれのユーザに対して視認可能な空中像３０を形成する。以下、２人のユーザが異なる位置から表示装置１を観察する場合を例に挙げて、詳細に説明する。
When the display device 1 forms the aerial image 30 for a plurality of users, a situation occurs in which the aerial image 30 desired by each user cannot be observed only by forming the single aerial image 30. There is. For example, when a plurality of users try to observe the same aerial image 30 from different positions with respect to the display device 1, if the aerial image 30 does not have a sufficient viewing angle (for example, about ± 20 °). Depending on the position of the user, the visibility of the aerial image 30 may be significantly reduced. In this case, the reduction in visibility means that the aerial image 30 does not have a sufficient viewing angle and thus makes it difficult to visually recognize the aerial image 30 and that the user observes the display device 1 from directly above. Instead, it is difficult to visually recognize the aerial image 30 because the display device 1 is observed obliquely from a position away from the X direction or the Y direction. In preparation for such a case, in the display device 1 of the present embodiment, when the aerial image 30 is observed by a plurality of users, the aerial image 30 that is visible to each user is formed. Hereinafter, the case where the two users observe the display device 1 from different positions will be described in detail as an example.
図５２（ａ）は第９の実施の形態の光学系１２Ｆの構成を模式的に示すＺＸ平面における断面図である。光学系１２Ｆは、第１の実施の形態の結像光学系１２（図３参照）とは、第１駆動部４１２と第２駆動部４２２とを備えない、すなわち第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１とが傾斜駆動されない点で異なる。また、図５２（ａ）では、第１筐体４１０の上部（Ｚ方向＋側）に第２筐体４２０を配置した例を示すが、第１筐体４１０の下部（Ｚ方向−側）に第２筐体４２０を配置しても良い。
FIG. 52A is a cross-sectional view in the ZX plane schematically showing the configuration of the optical system 12F of the ninth embodiment. The optical system 12F does not include the first drive unit 412 and the second drive unit 422, that is, the first image forming mirror 411 and the second image forming optical system 12 (see FIG. 3) of the first embodiment. The second imaging mirror 421 is different in that it is not tilted. FIG. 52A shows an example in which the second housing 420 is disposed on the upper portion (Z direction + side) of the first housing 410, but on the lower portion (Z direction − side) of the first housing 410. A second housing 420 may be disposed.
光学系１２Ｆの第１光学部４１の複数の第１結像ミラー４１１は、第１の実施の形態（図１〜図５参照）における第１結像ミラー４１１に適用可能な配置ピッチと同様の配置ピッチを適用して、第１筐体４１０内に複数配置されている。第１結像ミラー４１１は、反射面がＹ方向に延在、すなわち広がりを有し、かつＺ方向に対して傾けた状態で第１筐体４１０に固定して配置される。第２光学部４２の第２結像ミラー４２１は、第１の実施の形態における第２結像ミラー４２１に適用可能な配置ピッチと同様の配置ピッチを適用して、第２筐体４２０内に複数配置されている。各第２結像ミラー４２１は、反射面がＸ方向に延在、すなわち広がりを有し、かつＺ方向に対して傾きを持たない直立状態で第２筐体４２０に固定して配置される。
The plurality of first imaging mirrors 411 of the first optical unit 41 of the optical system 12F have the same arrangement pitch as that applicable to the first imaging mirror 411 in the first embodiment (see FIGS. 1 to 5). A plurality of arrangement pitches are arranged in the first housing 410. The first imaging mirror 411 is fixedly disposed on the first housing 410 in a state where the reflecting surface extends in the Y direction, that is, has a spread, and is inclined with respect to the Z direction. The second imaging mirror 421 of the second optical unit 42 is applied in the second housing 420 by applying an arrangement pitch similar to the arrangement pitch applicable to the second imaging mirror 421 in the first embodiment. Several are arranged. Each of the second imaging mirrors 421 is fixedly disposed on the second housing 420 in an upright state in which the reflecting surface extends in the X direction, that is, has a spread, and has no inclination with respect to the Z direction.
図５２（ａ）に示す例では、第１結像ミラー列には、Ｚ方向に対して角度０°すなわち垂直に配置された第１結像ミラー４１１ａと、Ｚ方向に対して角度−θ４だけ傾けて配置された第１結像ミラー４１１ｂとが含まれる。第１結像ミラー列には、第１結像ミラー４１１ａと４１１ｂとが同一個数配置される（図５２（ａ）の例では４個の第１結像ミラー４１１ａと４個の第１結像ミラー４１１ｂ）。第１結像ミラー４１１ａと第１結像ミラー４１１ｂとは、第１結像ミラー列内で交互に配置される。なお、第１結像ミラー４１１ａと第１結像ミラー４１１ｂとが第１結像ミラー列内で交互に配置されるものに限定されず、所定個数の第１結像ミラー４１１ａごとに１個または複数個の第１結像ミラー４１１ｂが配置されても良い。
In the example shown in FIG. 52A, the first imaging mirror row includes a first imaging mirror 411a arranged at an angle of 0 °, that is, perpendicular to the Z direction, and an angle −θ4 with respect to the Z direction. And a first imaging mirror 411b disposed at an angle. The same number of first imaging mirrors 411a and 411b are arranged in the first imaging mirror row (in the example of FIG. 52A, four first imaging mirrors 411a and four first imaging mirrors are arranged). Mirror 411b). The first imaging mirror 411a and the first imaging mirror 411b are alternately arranged in the first imaging mirror row. Note that the first imaging mirror 411a and the first imaging mirror 411b are not limited to being alternately arranged in the first imaging mirror row, but one for each predetermined number of first imaging mirrors 411a or A plurality of first imaging mirrors 411b may be arranged.
＜光学系１２Ｆによる空中像３０の形成＞
図５２（ｂ）は、表示器１１から出射される光束と、これらの光束によって形成される空中像３０との位置関係を模式的に示した図である。なお、図５２（ｂ）では、図示の都合上、空中像３０Ａと空中像３０ＢをＺ方向にずらして描いているが、実際は、空中像３０Ａと３０Ｂとは、Ｚ方向の略同じ位置に形成される。
<Formation of Aerial Image 30 by Optical System 12F>
FIG. 52 (b) is a diagram schematically showing the positional relationship between the light beam emitted from the display 11 and the aerial image 30 formed by these light beams. In FIG. 52 (b), for the sake of illustration, the aerial image 30A and the aerial image 30B are drawn shifted in the Z direction. Is done.
表示画素Ｐ１から放射状に出射した光束のうち、光束Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ７は垂直の第１結像ミラー４１１ａによって反射され、反射光束は収束して実像Ｐ１１Ａを結像する。この実像Ｐ１１Ａは、領域Ｕ１Ａにて視認することができる。表示画素Ｐ１から出射した光束のうち、光束Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ８は第１結像ミラー４１１ｂによって反射され、反射光束は角度−θ４に応じてＸ方向に移動した位置に収束して実像Ｐ１１Ｂを結像する。この実像Ｐ１１Ｂは、領域Ｕ１Ｂにて視認することができる。したがって、同一の表示画素Ｐ１から出射した光束が、異なる２つの実像Ｐ１Ａと、Ｐ１Ｂとを結像する。即ち、表示画素Ｐ１に表示された画像は、第１結像ミラー４１１ａと第１結像ミラー４１１ｂとによって、異なった位置に実像Ｐ１１Ａ、Ｐ１１Ｂとして形成される。
Of the luminous flux emitted radially from the display pixel P1, the luminous fluxes L1, L3, L5, and L7 are reflected by the vertical first imaging mirror 411a, and the reflected luminous flux converges to form a real image P11A. This real image P11A can be visually recognized in the region U1A. Of the light beams emitted from the display pixel P1, the light beams L2, L4, L6, and L8 are reflected by the first imaging mirror 411b, and the reflected light beam converges to a position moved in the X direction according to the angle −θ4 and converges to the real image P11B. Is imaged. This real image P11B can be visually recognized in the region U1B. Therefore, the light beams emitted from the same display pixel P1 form two different real images P1A and P1B. That is, the images displayed on the display pixel P1 are formed as real images P11A and P11B at different positions by the first imaging mirror 411a and the first imaging mirror 411b.
１人のユーザが領域Ｕ１Ａに目を置いた場合は実像Ｐ１Ａを視認することができ、他のユーザが領域Ｕ１Ｂに目を置いた場合は実像Ｐ１Ｂを視認することができる。すなわち、表示装置１に対して異なる位置の２人のユーザが、表示器１１に表示された同一の画像を、異なる位置に形成された空中像３０Ａ、３０Ｂとしてそれぞれ同時に視認することができる。勿論、複数の第１結像ミラー４１１ａは、垂直に限らず、角度−θ４と異なる角度、たとえば角度θ６に設定することができる。
なお、全ての第１結像ミラー４１１がＸ方向に傾くことなく配置され、第２結像ミラー４２１が異なる２つの角度でＹ方向に傾いて配置された場合には、第２結像ミラー４２１について上記と同様にして、Ｙ方向の異なる位置に２つの空中像３０が形成される。この場合は、Ｙ方向に沿って異なる位置の２人のユーザが表示器１１に表示された同一の画像を、異なる位置に形成された空中像３０としてそれぞれ視認できる。
勿論、第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１との両方がそれぞれ異なる２つの角度でＸ方向とＹ方向とに傾いて配置された場合には、Ｘ方向とＹ方向とに反された位置に複数の空中像が形成される。
また、本実施の形態では、Ｚ方向となす角度０°の第１結像ミラー４１１ａと角度−θ４の第１結像ミラー４１１ｂとが配置される場合を例に挙げたが、３つ以上の異なる角度で傾いた３種類以上の第１結像ミラー４１１が配置されても良い。この場合、３人以上のユーザが、互いに異なる位置から表示装置１上に形成された同一の画像に対応する３つ以上の空中像３０をそれぞれ視認することができる。
The real image P1A can be viewed when one user puts his eyes on the region U1A, and the real image P1B can be seen when another user puts his eyes on the region U1B. That is, two users at different positions with respect to the display device 1 can simultaneously view the same image displayed on the display 11 as aerial images 30A and 30B formed at different positions. Of course, the plurality of first imaging mirrors 411a are not limited to being vertical, but can be set to an angle different from the angle −θ4, for example, the angle θ6.
When all the first imaging mirrors 411 are arranged without tilting in the X direction, and the second imaging mirror 421 is arranged tilting in the Y direction at two different angles, the second imaging mirror 421 is arranged. As described above, two aerial images 30 are formed at different positions in the Y direction. In this case, two users at different positions along the Y direction can visually recognize the same image displayed on the display 11 as the aerial image 30 formed at different positions.
Of course, when both the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 are disposed at two different angles and inclined in the X direction and the Y direction, the X imaging direction and the Y direction are reversed. A plurality of aerial images are formed at the positions.
Further, in the present embodiment, the case where the first imaging mirror 411a having an angle of 0 ° with respect to the Z direction and the first imaging mirror 411b having an angle −θ4 are arranged is described as an example. Three or more types of first imaging mirrors 411 inclined at different angles may be arranged. In this case, three or more users can visually recognize three or more aerial images 30 corresponding to the same image formed on the display device 1 from different positions.
第９の実施の形態では、表示器１１から出射された光を反射する複数の第１結像ミラー４１１で構成され、表示器１１から出射された光を空中の領域Ｕ１で視認できる位置と領域Ｕ２で視認できる位置とに結像する第１光学部４１と、複数の第１結像ミラー４１１が配置される第１筐体４１０とを有する。これにより、複数のユーザで空中像３０を観察する場合、ユーザは異なる位置に形成された空中像３０を同じタイミングで視認することができる。
また、第９の実施の形態では、第１結像ミラー４１１ａは、Ｚ方向に対して角度が０°で第１筐体４１０に配置され、表示器１１から出射された光束を領域Ｕ１で視認できる位置に結像する。第１結像ミラー４１１ｂは、Ｚ方向に対して角度−θ４で傾けて第１筐体４１０に配置され、表示器１１から出射された光束を領域Ｕ２で視認できる位置に結像する。これにより、空中の異なる２つの領域に空中像３０Ａと３０Ｂとを形成させることができる。
In the ninth embodiment, a position and a region that are configured by a plurality of first imaging mirrors 411 that reflect the light emitted from the display unit 11 and that can be viewed in the aerial region U1. It has the 1st optical part 41 imaged in the position which can be visually recognized by U2, and the 1st housing | casing 410 by which the some 1st imaging mirror 411 is arrange | positioned. Thereby, when observing the aerial image 30 with a plurality of users, the user can visually recognize the aerial image 30 formed at different positions at the same timing.
In the ninth embodiment, the first imaging mirror 411a is arranged in the first housing 410 at an angle of 0 ° with respect to the Z direction, and the light beam emitted from the display 11 is visually recognized in the region U1. The image is formed at a possible position. The first imaging mirror 411b is disposed in the first housing 410 while being inclined at an angle −θ4 with respect to the Z direction, and images the light beam emitted from the display unit 11 at a position where it can be visually recognized in the region U2. Thereby, aerial images 30A and 30B can be formed in two different regions in the air.
なお、第１結像ミラー４１１ａと第１結像ミラー４１１ｂとを同一個数配置する場合に限定されず、第１結像ミラー４１１ａと第１結像ミラー４１１ｂとの個数が異なっても良い。たとえば、第１結像ミラー４１１ａの個数を第１結像ミラー４１１ｂの個数よりも多く配置する。この場合、図５２（ｂ）の実像Ｐ１Ａの位置に収束する光束は、実像Ｐ１Ｂに収束する光束よりも多くなるので、空中像３０Ａは空中像３０Ｂと比較して、高解像度の高い質を有する空中像として形成される。
The number of the first imaging mirror 411a and the first imaging mirror 411b is not limited to the same number, and the number of the first imaging mirror 411a and the first imaging mirror 411b may be different. For example, the number of first imaging mirrors 411a is larger than the number of first imaging mirrors 411b. In this case, since the light beam that converges at the position of the real image P1A in FIG. 52B is larger than the light beam that converges at the real image P1B, the aerial image 30A has a higher resolution and higher quality than the aerial image 30B. It is formed as an aerial image.
この場合、第９の実施の形態では、複数の第１結像ミラー４１１ａの個数を複数の第１結像ミラー４１１ｂの個数よりも多く配置した。これにより、表示器１１に表示された同一の画像に対応して、高解像度で質の高い空中像３０Ａと、解像度が低い空中像３０Ｂとが異なる位置に形成されることができる。
このような構成とした表示装置１は、たとえば各種の販売店や代理店等にて使用することができる。たとえば、エージェントがクライアントに対して、表示装置１を用いて各種の情報や見本の画像等を提示しながら説明する際、高解像度の空中像をクライアントに視認させつつ、エージェントは低解像度の空中像を視認しながら必要な説明を行うことができる。
In this case, in the ninth embodiment, the number of the plurality of first imaging mirrors 411a is larger than the number of the plurality of first imaging mirrors 411b. Accordingly, the high-resolution and high-quality aerial image 30A and the low-resolution aerial image 30B can be formed at different positions corresponding to the same image displayed on the display 11.
The display device 1 having such a configuration can be used, for example, at various dealers or agents. For example, when a description is given while an agent presents various information, sample images, and the like to the client using the display device 1, the agent makes the client visually recognize a high-resolution aerial image and the agent recognizes the low-resolution aerial image. Necessary explanation can be given while visually recognizing.
（第９の実施の形態の変形例１）
図１１〜図１７に示すような第２の実施の形態とその変形例１〜４における光学系１２Ａに上述した第９の実施の形態にて説明した考え方を適用してもよい。図５３は、図１１に示す第２の実施の形態と同様に、光学系１２Ｆは、設置部１２１１と、設置部１２１１に設けられた複数の部分反射ミラー１２１２を有する部分反射部１２１０と、再帰性反射部１２２０とを有する。ただし、部分反射ミラー１２１２を駆動するための駆動部１２１３を有していない。この場合、複数の部分反射ミラー１２１２のうち、部分反射ミラー１２１２ａがＰ方向に対してなす角度が０°となるように配置し、部分反射ミラー１２１２ｂがＰ方向に対してなす角度が−θ２となるように配置する。
(Modification 1 of 9th Embodiment)
The concept described in the ninth embodiment described above may be applied to the optical system 12A in the second embodiment and its modifications 1 to 4 as shown in FIGS. 53, similarly to the second embodiment shown in FIG. 11, the optical system 12F includes an installation unit 1211, a partial reflection unit 1210 having a plurality of partial reflection mirrors 1212 provided in the installation unit 1211, and a recursion. The reflective part 1220 is provided. However, the driving unit 1213 for driving the partial reflection mirror 1212 is not provided. In this case, among the plurality of partial reflection mirrors 1212, the angle formed by the partial reflection mirror 1212 a with respect to the P direction is 0 °, and the angle formed by the partial reflection mirror 1212 b with respect to the P direction is −θ2. Arrange so that
図５３では、表示器１１の表示画素Ｐ１から出射された光束のうちの一部の光束Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５は、部分反射ミラー１２１２ａを透過して再帰性反射部１２２０で再帰性反射された後に、部分反射ミラー１２１２ａで反射されて、収束されて実像Ｐ１１Ａを形成する。表示画素Ｐ１から出射された光束のうちの他の光束Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６は、部分反射ミラー１２１２ｂで反射されて、角度−θ２に応じてＸ方向に移動した位置に実像Ｐ１１Ｂを形成する。これにより、第９の実施の形態の場合と同様に、表示装置１に対して異なる位置の２人のユーザが、表示器１１に表示された同一の画像を、異なる位置に形成された空中像３０Ａ、３０Ｂとしてそれぞれ視認することができる。
In FIG. 53, some of the light beams L1, L3, and L5 out of the light beams emitted from the display pixel P1 of the display device 11 pass through the partial reflection mirror 1212a and are retroreflected by the retroreflecting unit 1220. Reflected by the partial reflection mirror 1212a and converged to form a real image P11A. Of the light beams emitted from the display pixel P1, the other light beams L2, L4, and L6 are reflected by the partial reflection mirror 1212b to form a real image P11B at a position moved in the X direction according to the angle −θ2. As a result, as in the case of the ninth embodiment, two users at different positions with respect to the display device 1 can view the same image displayed on the display 11 and an aerial image formed at different positions. It can be visually recognized as 30A and 30B.
なお、図５３では、部分反射ミラー１２１２ａと部分反射ミラー１２１２ｂとを同数とした場合を例示したが、これに限定されず、部分反射ミラー１２１２ａと１２１２ｂとの個数が異なっても良い。
また、部分反射ミラー１２１２ａがＰ方向に対して所定の角度を有して配置されてもよい。図５３では、部分反射ミラー１２１２ａと１２１２ｂとが交互に配置される例を示したが、これに限定されず、所定個数の部分反射ミラー１２１２ａごとに１個または複数個の部分反射ミラー１２１２ｂが配置されても良い。
また、Ｙ方向に移動した位置に実像Ｐ１１Ｂを形成させる場合には、部分反射ミラー１２１２ｂのＱ方向に対する角度を±θ１となるようにして配置すれば良い。
53 illustrates the case where the number of the partial reflection mirrors 1212a and the number of the partial reflection mirrors 1212b is the same. However, the present invention is not limited to this, and the number of the partial reflection mirrors 1212a and 1212b may be different.
Further, the partial reflection mirror 1212a may be arranged with a predetermined angle with respect to the P direction. FIG. 53 shows an example in which the partial reflection mirrors 1212a and 1212b are alternately arranged. However, the present invention is not limited to this, and one or a plurality of partial reflection mirrors 1212b are arranged for each predetermined number of partial reflection mirrors 1212a. May be.
When the real image P11B is formed at a position moved in the Y direction, the angle of the partial reflection mirror 1212b with respect to the Q direction may be arranged to be ± θ1.
また、上記の例では、部分反射部１２１０を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、図１１〜図１７に示す第２の実施の形態とその変形例１〜４における光学系１２Ａに適用して第９の実施の形態の変形例１の光学系１２Ｆを形成することができる。この結果、表示器１１から出射された光束は、異なる位置に空中像３０Ａと３０Ｂとを形成することができる。
In the above example, the partial reflection unit 1210 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the second embodiment shown in FIGS. The optical system 12F according to the first modification of the ninth embodiment can be formed by applying to the optical system 12A. As a result, the luminous flux emitted from the display 11 can form the aerial images 30A and 30B at different positions.
第９の実施の形態の変形例１では、表示器１１から出射された光を反射する複数の部分反射ミラー１２１２で構成され、表示器１１から出射された光を空中の異なる位置に結像する部分反射部１２１０と、複数の部分反射ミラー１２１２が配置される設置部１２１１とを有する。これにより、複数のユーザで空中像３０を観察する場合、ユーザは異なる位置に形成された空中像３０を同じタイミングで視認することができる。
また、第９の実施の形態の変形例１では、部分反射ミラー１２１２ａは、Ｐ方向に対して角度が０°で設置部１２１１に配置され、表示器１１から出射された光束を結像して実像Ｐ１１Ａを形成する。部分反射ミラー１２１２ｂは、Ｐ方向に対して角度−θ２だけ傾けて設置部１２１１に配置され、表示器１１から出射された光束を結像して実像Ｐ１１Ｂを形成する。これにより、空中の異なる２つの領域に空中像を形成させることができる。
The first modification of the ninth embodiment includes a plurality of partial reflection mirrors 1212 that reflect the light emitted from the display 11 and forms images of the light emitted from the display 11 at different positions in the air. It has the partial reflection part 1210 and the installation part 1211 in which the some partial reflection mirror 1212 is arrange | positioned. Thereby, when observing the aerial image 30 with a plurality of users, the user can visually recognize the aerial image 30 formed at different positions at the same timing.
In the first modification of the ninth embodiment, the partial reflection mirror 1212a is disposed on the installation unit 1211 at an angle of 0 ° with respect to the P direction, and forms an image of the light beam emitted from the display unit 11. A real image P11A is formed. The partial reflection mirror 1212b is disposed on the installation portion 1211 so as to be inclined by an angle −θ2 with respect to the P direction, and forms a real image P11B by forming an image of the light beam emitted from the display unit 11. Thereby, an aerial image can be formed in two different areas in the air.
（第９の実施の形態の変形例２）
第９の実施の形態の変形例２では、第７の実施の形態（図３５、図３６参照）において説明したように、複数の第１結像ミラー４１１ｂは、そのＸ方向位置に応じてＺ方向に対して傾き角度を変えて配置される。即ち、複数の第１結像ミラー４１１ｂは、Ｘ方向位置に応じた角度−θ１±Δθ１１で収束し、鮮明な実像Ｐ１１を形成する。なお、複数の第１結像ミラー４１１ａはＺ方向と角度０°となるように配置されているので、表示器１１から出射した複数の光束は実像Ｐ１１に収束するので、複数の第１結像ミラー４１１ａがＺ方向となす角度は、Ｘ方向位置によらず同一の角度０°に設定される。以下、第９の実施の形態と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第９の実施の形態にて説明した内容を適用することができる。
(Modification 2 of the ninth embodiment)
In the second modification of the ninth embodiment, as described in the seventh embodiment (see FIGS. 35 and 36), the plurality of first imaging mirrors 411b are arranged according to the positions in the X direction. The tilt angle is changed with respect to the direction. That is, the plurality of first imaging mirrors 411b converge at an angle −θ1 ± Δθ11 corresponding to the position in the X direction, and form a clear real image P11. Since the plurality of first imaging mirrors 411a are arranged at an angle of 0 ° with respect to the Z direction, the plurality of light beams emitted from the display unit 11 converge on the real image P11. The angle that the mirror 411a makes with the Z direction is set to the same angle 0 ° regardless of the position in the X direction. Hereinafter, differences from the ninth embodiment will be mainly described. The contents described in the ninth embodiment can be applied to points that are not particularly described.
図５４（ａ）は、第９の実施の形態の変形例２における光学系１２Ｆの構成を模式的に示すＺＸ平面での断面図である。なお、第１筐体４１０と第２筐体４２０との配置に関しては、第９の実施の形態における第１筐体４１０と第２筐体４２０とに適用可能な配置を適用できる。また、第１結像ミラー４１１ａと第１結像ミラー４１１ｂとの配置個数や配置態様は、第９の実施の形態に適用可能な配置個数や配置態様を適用できる。
FIG. 54A is a cross-sectional view on the ZX plane schematically showing the configuration of the optical system 12F in Modification 2 of the ninth embodiment. In addition, regarding arrangement | positioning with the 1st housing | casing 410 and the 2nd housing | casing 420, the arrangement | positioning applicable to the 1st housing | casing 410 and the 2nd housing | casing 420 in 9th Embodiment is applicable. Further, the arrangement number and arrangement manner of the first imaging mirror 411a and the first imaging mirror 411b can be the arrangement number and arrangement manner applicable to the ninth embodiment.
第９の実施の形態の変形例２の表示装置１は、第７の実施の形態の表示装置１と同様に図３５（ｂ）に示すブロック図により表される。即ち、第９の実施の形態の変形例２の表示装置１は、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、光学系１２Ｆ、記憶部９とを備える。制御部２０は、画像生成部２２と表示制御部２３とを備える。
The display device 1 according to the second modification of the ninth embodiment is represented by the block diagram shown in FIG. 35B, similarly to the display device 1 according to the seventh embodiment. That is, the display device 1 according to the second modification of the ninth embodiment includes a control unit 20, a display 11 that is controlled by the control unit 20, an optical system 12 </ b> F, and a storage unit 9. The control unit 20 includes an image generation unit 22 and a display control unit 23.
第１結像ミラー４１１ａは、第９の実施の形態にて図５２を参照して説明した場合と同様に、第１筐体４１０に対して、すなわちＸＹ平面に対して垂直に配置される。したがって、表示器１１の表示画素Ｐ１から出射した複数の光束は、複数の第１結像ミラー４１１ａにより反射され、反射光束は実像Ｐ１１の位置で収束して鮮明な実像Ｐ１１を形成する。
As in the case described with reference to FIG. 52 in the ninth embodiment, the first imaging mirror 411a is arranged with respect to the first housing 410, that is, perpendicular to the XY plane. Accordingly, the plurality of light beams emitted from the display pixels P1 of the display device 11 are reflected by the plurality of first imaging mirrors 411a, and the reflected light beams converge at the position of the real image P11 to form a clear real image P11.
第１結像ミラー４１１ｂは、第７の実施の形態にて図３６を参照して説明した場合と同様の考え方に従って、表示画素Ｐ１のＸ方向位置よりも−側、即ち図の紙面において表示画素Ｐ１の位置よりも左側に位置する第１結像ミラー４１１ｂを、紙面の左側から順に第１結像ミラー４１１ｂ１、４１１ｂ２とする。第１結像ミラー４１１ｂ１、４１１ｂ２は、角度−θ４の大きさよりもそれぞれ所定角度Δθ４ｂ１、Δθ４ｂ２だけ小さい角度−θ４ｂ１（＝−θ４＋Δθ４ｂ１）、−θ４ｂ（＝−θ４＋Δθ４ｂ２）に設定される。ここで、表示画素Ｐ１から相対的に遠い位置の第１結像ミラー４１１ｂ１の所定角度−Δθ４ｂ１の大きさは、表示画素Ｐ１から相対的に近い位置の第１結像ミラー４１１ｂ２の所定角度―Δθ４２ｂの大きさよりも大きい。換言すると、第１結像ミラー４１１ｂ１の角度−θ４ｂ１の大きさは、第１結像ミラー４１１ｂ２の角度−θ４ｂ２の大きさよりも小さい。
The first imaging mirror 411b is a display pixel on the minus side of the display pixel P1 in the X direction, that is, on the paper surface of the drawing, according to the same concept as described with reference to FIG. 36 in the seventh embodiment. The first imaging mirror 411b located on the left side of the position P1 is referred to as a first imaging mirror 411b1, 411b2 in order from the left side of the drawing. The first imaging mirrors 411b1 and 411b2 are set to angles −θ4b1 (= −θ4 + Δθ4b1) and −θ4b (= −θ4 + Δθ4b2) smaller than the angle −θ4 by predetermined angles Δθ4b1 and Δθ4b2, respectively. Here, the magnitude of the predetermined angle −Δθ4b1 of the first imaging mirror 411b1 at a position relatively far from the display pixel P1 is equal to the predetermined angle −Δθ42b of the first imaging mirror 411b2 at a position relatively close to the display pixel P1. Larger than the size of In other words, the angle −θ4b1 of the first imaging mirror 411b1 is smaller than the angle −θ4b2 of the first imaging mirror 411b2.
表示画素Ｐ１のＸ方向位置よりも＋側、即ち表示画素Ｐ１の位置よりも図の紙面右側に位置する第１結像ミラー４１１ｂを、紙面の右端側から順に、第１結像ミラー４１１ｂ３、４１１ｂ４とする。第１結像ミラー４１１ｂ３、４１１ｂ４は、角度−θ４の大きさよりもそれぞれ所定角度Δθ４ｂ３、Δθ４ｂ４ｄだけ大きい角度−θ４ｂ３（＝−θ４−Δθ４ｂ３）、−θ４ｄ（＝−θ４−Δθ４ｂ４）に設定される。Ｘ方向＋側の位置においても、表示画素Ｐ１から相対的に遠い位置の第１結像ミラー４１１ｂ３の所定角度−Δθ４ｂ３の大きさは、表示画素Ｐ１から相対的に近い位置の第１結像ミラー４１１ｂ４の所定角度−Δθ４ｂ４の大きさよりも大きい。換言すると、第１結像ミラー４１１ｂ３の角度−θ４ｂ３の大きさは、第１結像ミラー４１１ｂ４の角度−θ４ｂ４の大きさよりも大きい。
The first imaging mirrors 411b3 and 411b4 are arranged in order from the right end side of the drawing in the first imaging mirror 411b located on the + side of the display pixel P1 in the X direction, that is, on the right side of the drawing with respect to the position of the display pixel P1. And The first imaging mirrors 411b3 and 411b4 are set to angles −θ4b3 (= −θ4−Δθ4b3) and −θ4d (= −θ4−Δθ4b4) which are larger than the angle −θ4 by a predetermined angle Δθ4b3 and Δθ4b4d, respectively. Even at the position in the X direction + side, the magnitude of the predetermined angle −Δθ4b3 of the first imaging mirror 411b3 at a position relatively far from the display pixel P1 is the first imaging mirror at a position relatively near from the display pixel P1. The predetermined angle of 411b4 is larger than the magnitude of Δθ4b4. In other words, the angle −θ4b3 of the first imaging mirror 411b3 is larger than the angle −θ4b4 of the first imaging mirror 411b4.
第９の実施の形態の変形例２では、図５４（ａ）に示すように、複数の第１結像ミラー４１１ｂのＺ方向となす角度−θ４を、それぞれ第１結像ミラー４１１ｂのＸ方向位置に応じて異なる所定角度±Δθ４だけずらすことにより、表示画素Ｐ１から出射した複数の光束を、実像Ｐ１１の位置に収束させることができる。従って、第１結像ミラー４１１ａによる収差の低減された空中像３０Ａと、第１結像ミラー４１１ｂによる収差が低減された空中像３０Ｂとを、互いに異なる位置に形成させることができる。
また、第９の実施の形態の変形例２では、表示器１１から出射された複数の光束を、光学部材を用いて偏向することにより第１結像ミラー４１１ｂからの反射光束を収束させるものではないので、空中像３０に色収差が発生することを防ぐことができる。
In the second modification of the ninth embodiment, as shown in FIG. 54A, the angle −θ4 formed with the Z direction of the plurality of first imaging mirrors 411b is set to the X direction of the first imaging mirror 411b, respectively. A plurality of light beams emitted from the display pixel P1 can be converged to the position of the real image P11 by shifting by a predetermined angle ± Δθ4 that differs depending on the position. Therefore, the aerial image 30A with reduced aberration by the first imaging mirror 411a and the aerial image 30B with reduced aberration by the first imaging mirror 411b can be formed at different positions.
In the second modification of the ninth embodiment, the reflected light beam from the first imaging mirror 411b is converged by deflecting a plurality of light beams emitted from the display 11 using an optical member. Therefore, the occurrence of chromatic aberration in the aerial image 30 can be prevented.
なお、複数の第１結像ミラー４１１ａについても、Ｚ方向に対して傾きを有して配置されてもよい。この場合、第１結像ミラー４１１ａは、上述した第１結像ミラー４１１ｂと同様にして、表示画素Ｐ１のＸ方向位置からの位置に応じて、Ｚ方向となす角度を異ならせて配置すればよい。
また、第２結像ミラー４２１がＹ方向に傾いて配置される場合には、第２結像ミラー４２１について上記と同様にして、表示画素Ｐ１のＹ方向位置からの位置に応じて、Ｚ方向となす角度を異ならせて配置する。これにより、表示画素Ｐ１から出射した複数の光束を、Ｙ方向に角度＋θ５に応じた位置に移動した実像Ｐ１１の位置に収束させることができる。
The plurality of first imaging mirrors 411a may also be arranged with an inclination with respect to the Z direction. In this case, the first imaging mirror 411a may be arranged at a different angle with respect to the Z direction according to the position of the display pixel P1 from the X direction position, similarly to the first imaging mirror 411b described above. Good.
In addition, when the second imaging mirror 421 is arranged to be inclined in the Y direction, the second imaging mirror 421 is arranged in the Z direction according to the position of the display pixel P1 from the Y direction position in the same manner as described above. Arranged at different angles. Thus, the plurality of light beams emitted from the display pixel P1 can be converged to the position of the real image P11 that has moved to the position corresponding to the angle + θ5 in the Y direction.
なお、図１１〜図１７に示すような第２の実施の形態とその変形例１〜４における光学系１２Ａに上述した第９の実施の形態の変形例２にて説明した考え方を適用してもよい。即ち、図４９に示す第９の実施の形態の変形例１における光学系１２Ｆを次のように変形しても良い。
図５４（ｂ）に示す第９の実施の形態の変形例２における光学系１２Ｆは、図５３に示す第９の実施の形態の変形例１と同様の構成を有する。図５４（ｂ）に示すように、部分反射ミラー１２１２ｂがＰ方向に対してなす角度−θ２を、それぞれの部分反射ミラー１２１２ｂが配置された位置に応じて異ならせる。この場合、部分反射部１２１０のＺ方向−側端部付近に配置された部分反射ミラー１２１２ｂ１を部分反射部１２１０の中央部近傍に配置された部分反射ミラー１２１２ｂ２の角度−θ２の大きさよりも小さくして配置する。部分反射部１２１０のＺ方向＋側端部付近に配置された部分反射ミラー１２１２ｂ３を部分反射ミラー１２１２ｂ２の角度−θ２の大きさよりも大きくして配置する。
他方、残りの部分反射ミラー１２１２ａは、全て角度−θ２に設定されている。
The concept described in the second modification of the ninth embodiment is applied to the optical system 12A in the second embodiment and the first to fourth modifications as shown in FIGS. Also good. That is, the optical system 12F in Modification Example 1 of the ninth embodiment shown in FIG. 49 may be modified as follows.
The optical system 12F in Modification 2 of the ninth embodiment shown in FIG. 54B has the same configuration as that of Modification 1 of the ninth embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 54B, the angle −θ2 formed by the partial reflection mirror 1212b with respect to the P direction is varied depending on the position where each partial reflection mirror 1212b is disposed. In this case, the partial reflection mirror 1212b1 disposed in the vicinity of the Z direction-side end portion of the partial reflection portion 1210 is made smaller than the angle −θ2 of the partial reflection mirror 1212b2 disposed in the vicinity of the center portion of the partial reflection portion 1210. Arrange. The partial reflection mirror 1212b3 disposed in the vicinity of the Z direction + side end portion of the partial reflection portion 1210 is disposed to be larger than the angle −θ2 of the partial reflection mirror 1212b2.
On the other hand, the remaining partial reflection mirrors 1212a are all set to an angle −θ2.
この場合、部分反射ミラー１２１２ｂ１は、部分反射部１２１０の中央部付近の部分反射ミラー１２１２ｂ２と比べて、図の紙面上を反時計回りに所定角度Δθ２ａだけ回転させて配置される。すなわち、部分反射ミラー１２１２ｂ１が角度−θ２ａ１（＝−θ２＋Δθ２ａ）の傾きにて配置される。部分反射ミラー１２１２ｂ３は、部分反射ミラー１２１２ｂ２と比べて、図の紙面上を時計回りに所定角度Δθ２ａだけ回転させて配置される。すなわち、部分反射ミラー１２１２ｂ３が角度−θ２ａ２（＝−θ２−Δθ２ａ）の傾きにて配置される。これにより、表示画素Ｐ１から出射した光束Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６は、部分反射ミラー１２１２ｂ１、１２１２ｂ２、１２１２ｂ３にて反射して、収束して収差が低減された実像Ｐ１１を形成する。この結果、部分反射ミラ−１２１２ａ、１２１２ｂは、Ｘ方向において異なる位置に、色収差の発生が抑制され、かつ、収差が低減された実像Ｐ１１ＡとＰ１１Ｂとを形成する。
なお、Ｙ方向に移動した位置に鮮鋭な実像Ｐ１１を形成させる場合には、部分反射ミラー１２１２ｂの角度±θ１を、部分反射ミラー１２１２の位置に応じて変化させて配置すれば良い。
In this case, the partial reflection mirror 1212b1 is arranged to rotate counterclockwise by a predetermined angle Δθ2a on the paper surface of the drawing as compared to the partial reflection mirror 1212b2 near the center of the partial reflection portion 1210. That is, the partial reflection mirror 1212b1 is disposed with an inclination of an angle −θ2a1 (= −θ2 + Δθ2a). The partial reflection mirror 1212b3 is arranged to rotate clockwise by a predetermined angle Δθ2a on the paper surface of the drawing as compared to the partial reflection mirror 1212b2. That is, the partial reflection mirror 1212b3 is arranged with an inclination of an angle −θ2a2 (= −θ2−Δθ2a). Thereby, the light beams L2, L4, and L6 emitted from the display pixel P1 are reflected by the partial reflection mirrors 1212b1, 1212b2, and 1212b3, and converge to form a real image P11 with reduced aberration. As a result, the partial reflection mirrors 1212a and 1212b form real images P11A and P11B in which occurrence of chromatic aberration is suppressed and aberration is reduced at different positions in the X direction.
When a sharp real image P11 is formed at a position moved in the Y direction, the angle ± θ1 of the partial reflection mirror 1212b may be changed according to the position of the partial reflection mirror 1212.
図５４（ｂ）に示す第９の実施の形態の変形例２では、表示器１１から出射された光を反射する複数の部分反射ミラー１２１２で構成され、表示器１１から出射された光を空中の異なる位置に結像する部分反射部１２１０と、複数の部分反射ミラー１２１２が配置される設置部１２１１とを有する。これにより、複数のユーザで空中像３０を観察する場合、ユーザは異なる位置に形成された、収差が低減された空中像３０を同じタイミングで視認することができる。
また、第９の実施の形態の変形例２では、図５４（ｂ）に示すように、複数の部分反射ミラー１２１２ｂのＰ方向となす角度−θ２を、それぞれ部分反射ミラー１２１２ｂのＰ方向位置に応じて異なる所定角度Δθ２だけずらす。これにより、表示画素Ｐ１から出射した複数の光束を、実像Ｐ１１の位置に収束させることができる。従って、部分反射ミラー１２１２ａによる収差の低減された空中像３０と、部分反射ミラー１２１２ｂによる収差が低減された空中像３０とを、互いに異なる位置に形成させることができる。
In the second modification of the ninth embodiment shown in FIG. 54 (b), it is composed of a plurality of partial reflection mirrors 1212 that reflect the light emitted from the display 11, and the light emitted from the display 11 is in the air. The partial reflection part 1210 which forms an image in a different position, and the installation part 1211 in which a plurality of partial reflection mirrors 1212 are arranged. Thereby, when observing the aerial image 30 with a plurality of users, the user can visually recognize the aerial image 30 with reduced aberration formed at different positions at the same timing.
Further, in the second modification of the ninth embodiment, as shown in FIG. 54B, the angle −θ2 formed with the P direction of the plurality of partial reflection mirrors 1212b is set to the position of the partial reflection mirror 1212b in the P direction. In response to this, a different predetermined angle Δθ2 is shifted. Thereby, the several light beam radiate | emitted from the display pixel P1 can be converged on the position of the real image P11. Therefore, the aerial image 30 with reduced aberration by the partial reflection mirror 1212a and the aerial image 30 with reduced aberration by the partial reflection mirror 1212b can be formed at different positions.
上記の例では、部分反射部１２１０を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、図１１〜図１７に示す第２の実施の形態とその変形例１〜４における光学系１２Ａに適用して第９の実施の形態の変形例２の光学系１２Ｆを形成することができる。
In the above example, the partial reflection unit 1210 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the optical system in the second embodiment shown in FIGS. The optical system 12F according to Modification 2 of the ninth embodiment can be formed by applying to 12A.
（第９の実施の形態の変形例３）
第１の実施の形態の変形例３の第２光学系１２２（図８、図９参照）に代えて、図５２に示す第９の実施の形態の光学系１２Ｆや図５４（ａ）に示す第９の実施の形態の変形例２の光学系１２Ｆを用いて結像光学系１２を構成しても良い。これにより、第９の実施の形態の変形例３では、表示画素Ｐ１からの光束により異なる位置に複数の空中像３０を形成させることができる。即ち、光学系に対して表示画素Ｐ１と対称な位置に結像する従来の装置の光学系に第９の実施の形態やその変形例２の光学系１２Ｆを配置することにより、異なる位置に複数の空中像３０を形成することができる。
(Modification 3 of the ninth embodiment)
Instead of the second optical system 122 (see FIGS. 8 and 9) of Modification 3 of the first embodiment, the optical system 12F of the ninth embodiment shown in FIG. 52 and FIG. 54 (a) are shown. The imaging optical system 12 may be configured by using the optical system 12F of the second modification of the ninth embodiment. Thereby, in the modification 3 of 9th Embodiment, the several aerial image 30 can be formed in a different position with the light beam from the display pixel P1. That is, by arranging the optical system 12F of the ninth embodiment or its modification 2 in the optical system of the conventional apparatus that forms an image at a position symmetrical to the display pixel P1 with respect to the optical system, a plurality of optical systems can be provided at different positions. The aerial image 30 can be formed.
（第９の実施の形態の変形例４）
第９の実施の形態にて説明した光学系１２Ｆ（図５２参照）が、第５の実施の形態の変形例１にて説明した図２６（ａ）に示す液晶素子１４６や、図２７（ａ）に示す液体レンズを用いた補助光学部材１４を有しても良い。
図５５は、第９の実施の形態の変形例４の光学系１２Ｆの構成を説明するＺＸ平面における断面図である。第１光学部４１と第２光学部４２は、図５２に示す第９の実施の形態における光学系１２Ｅと同一の構成を有する。第１筐体４１０の下部（Ｚ方向−側には、図２６（ａ）に示す液晶素子１４６を用いた補助光学部材１４が配置される。なお、補助光学部材１４は、第２筐体４２０の上部（Ｚ方向＋側）に配置されてもよい。また、第１筐体４１０の下部（Ｚ方向−側）に第２筐体４２０を配置しても良い。以下、第９の実施の形態と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第９の実施の形態にて説明した内容を適用することができる。
(Modification 4 of the ninth embodiment)
The optical system 12F (see FIG. 52) described in the ninth embodiment is replaced with the liquid crystal element 146 shown in FIG. 26A described in the first modification of the fifth embodiment and FIG. The auxiliary optical member 14 using the liquid lens shown in FIG.
FIG. 55 is a cross-sectional view in the ZX plane for explaining the configuration of the optical system 12F of Modification 4 of the ninth embodiment. The first optical unit 41 and the second optical unit 42 have the same configuration as the optical system 12E in the ninth embodiment shown in FIG. The auxiliary optical member 14 using the liquid crystal element 146 shown in FIG. 26A is disposed at the lower portion (Z direction-side) of the first housing 410. The auxiliary optical member 14 is the second housing 420. The second housing 420 may be disposed at the lower portion (Z direction-side) of the first housing 410. Hereinafter, the ninth embodiment will be described. The points different from the embodiment will be mainly described, and the points described in the ninth embodiment can be applied to the points that are not particularly described.
第９の実施の形態の変形例４の表示装置１は、図２６（ｂ）に示す第５の実施の形態の変形例１の表示装置１と同様の構成を有する。即ち、第９の実施の形態の変形例４の表示装置１は、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、図５５に示す光学系１２Ｆと、記憶部９とを有する。制御部２０は、電圧制御部２４と、画像生成部２２と、表示制御部２３とを有する。電圧制御部２４は、第５の実施の形態の変形例１（図２６（ｂ）参照）や第６の実施の形態（図３０（ｂ）参照）と同様に、補助光学部材１４Ｂの上部電極１５１と下部電極１５２との間に印加する電圧を制御する。
The display device 1 of the fourth modification of the ninth embodiment has the same configuration as the display device 1 of the first modification of the fifth embodiment shown in FIG. That is, the display device 1 of the fourth modification of the ninth embodiment includes a control unit 20, a display 11 controlled by the control unit 20, an optical system 12F illustrated in FIG. 55, and a storage unit 9. . The control unit 20 includes a voltage control unit 24, an image generation unit 22, and a display control unit 23. The voltage control unit 24 is similar to the first modification of the fifth embodiment (see FIG. 26B) and the sixth embodiment (see FIG. 30B), and the upper electrode of the auxiliary optical member 14B. The voltage applied between 151 and the lower electrode 152 is controlled.
第９の実施の形態の変形例４では、第１結像ミラー４１１ａによる反射光束が鮮明な実像Ｐ１１Ａを形成するように補助光学部材１４Ｂを制御する第１制御と、第１結像ミラー４１１ｂによる反射光束が鮮明な実像Ｐ１１Ｂを形成するように補助光学部材１４Ｂを制御する第２制御とを高速に切り替えて実行することにより、鮮明な実像を形成させる。
In the fourth modification of the ninth embodiment, the first control for controlling the auxiliary optical member 14B so that the reflected light beam from the first imaging mirror 411a forms a clear real image P11A, and the first imaging mirror 411b. A clear real image is formed by switching and executing the second control for controlling the auxiliary optical member 14B at high speed so that the reflected light beam forms a clear real image P11B.
＜第１制御＞
第９の実施の形態（図５２参照）とその変形例２（図５４参照）で説明したように、第１結像ミラー４１１ａは、第１筐体４１０に対して、すなわちＸＹ平面に対して垂直に配置される。この場合、表示画素Ｐ１から出射された光束が、補助光学部材１４Ｂにて偏向されると、第１結像ミラー４１１ａで反射された反射光束は、実像Ｐ１１Ａの位置で一部しか収束しなくなる。このため、第１制御では、補助光学部材１４において表示画素Ｐ１から出射した光束が偏向されないようにする。電圧制御部２４は、液晶素子１４６の屈折率分布により境界面が発生しないように、すなわち液晶素子１４６の屈折率が一様となるように、上部電極１５１と下部電極との間に電圧を印加する。これにより、表示画素Ｐ１から出射した複数の光束は、第１結像ミラー４１１ａにより反射され、反射光束は実像Ｐ１１の位置で収束して鮮明な実像Ｐ１１が形成される。
<First control>
As described in the ninth embodiment (see FIG. 52) and its modification 2 (see FIG. 54), the first imaging mirror 411a is relative to the first housing 410, that is, relative to the XY plane. Arranged vertically. In this case, when the light beam emitted from the display pixel P1 is deflected by the auxiliary optical member 14B, only a part of the reflected light beam reflected by the first imaging mirror 411a converges at the position of the real image P11A. Therefore, in the first control, the light beam emitted from the display pixel P1 in the auxiliary optical member 14 is prevented from being deflected. The voltage control unit 24 applies a voltage between the upper electrode 151 and the lower electrode so that a boundary surface is not generated by the refractive index distribution of the liquid crystal element 146, that is, the refractive index of the liquid crystal element 146 is uniform. To do. Thereby, the plurality of light beams emitted from the display pixel P1 are reflected by the first imaging mirror 411a, and the reflected light beams are converged at the position of the real image P11 to form a clear real image P11.
＜第２制御＞
第９の実施の形態で図５２を参照して説明したように、第１結像ミラー４１１ｂは、Ｚ方向に対して角度−θ４だけ傾いて配置される。この場合、表示画素Ｐ１から出射された光束が、補助光学部材１４にて偏向されて第１結像ミラー４１１ｂで反射されるようにすることで、実像Ｐ１１Ｂの位置で反射光束を収束させる。即ち、補助光学部材１４の液晶素子１４６の屈折率分布を異ならせ、第１領域１４４と第２領域１４５との境界面１４３が、Ｘ方向−側端部でＸＹ平面に対して図の紙面上で時計回りに角度φ３を有するように制御する。この場合、電圧制御部２４は、第１結像ミラー４１１ｂの角度−θ４に基づいて、予め設定されている電圧を、上部電極１５１と下部電極１５２との間に印加する。これにより、表示画素Ｐ１から出射された光束は、補助光学部材１４で偏向されて第１結像ミラー４１１ｂで反射され、収束されて鮮明な実像Ｐ１１Ｂを形成する。
<Second control>
As described in the ninth embodiment with reference to FIG. 52, the first imaging mirror 411b is disposed to be inclined by an angle −θ4 with respect to the Z direction. In this case, the luminous flux emitted from the display pixel P1 is deflected by the auxiliary optical member 14 and reflected by the first imaging mirror 411b, thereby converging the reflected luminous flux at the position of the real image P11B. That is, the refractive index distribution of the liquid crystal element 146 of the auxiliary optical member 14 is made different so that the boundary surface 143 between the first region 144 and the second region 145 is on the plane of the drawing with respect to the XY plane at the X direction-side end. Is controlled to have an angle φ3 in the clockwise direction. In this case, the voltage control unit 24 applies a preset voltage between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 based on the angle −θ4 of the first imaging mirror 411b. Thereby, the light beam emitted from the display pixel P1 is deflected by the auxiliary optical member 14, reflected by the first imaging mirror 411b, and converged to form a clear real image P11B.
上述した第１制御が行われている際には、第１結像ミラー４１１ａで反射された反射光束は実像Ｐ１１Ａの位置で収束するが、第１結像ミラー４１１ｂで反射された反射光束は実像Ｐ１１Ｂの位置で一部しか収束しない。また、第２制御が行われている際には、第１結像ミラー４１１ａで反射された反射光束は実像Ｐ１１Ａの位置で一部しか収束せず、第１結像ミラー４１１ｂで反射された反射光束が実像Ｐ１１Ｂの位置で収束しない。そこで、電圧制御部２４は、第１制御と第２制御との間で所定の時間間隔で切り替える。即ち、電圧制御部２４は、上部電極１５１と下部電極１５２との間に印加する電圧を、所定の時間間隔で切り替える。これにより、鮮明な実像Ｐ１１Ａと鮮明な実像Ｐ１１Ｂとが短い時間間隔ごとに順次切り替わって形成される。ある長さを有する時間内では、鮮明な実像Ｐ１１Ａが形成される時間と鮮明度が落ちた実像Ｐ１１Ａが形成される時間とが出現することになるが、この時間内で平均すると一定の鮮明度を有する実像Ｐ１１Ａがユーザによって視認される。同様に、一定の鮮明度を有する実像Ｐ１１Ｂがユーザによって視認される。この結果、異なる位置に形成され、一定の鮮明度を有する２つの実像Ｐ１１Ａと実像Ｐ１１Ｂとがユーザによって視認される。
なお、上述した短い時間間隔は、予め行った試験等に基づいて、ユーザがそれぞれの鮮明な実像Ｐ１１Ａ、Ｐ１１Ｂを視認可能となる時間として設定される。
When the first control described above is performed, the reflected light beam reflected by the first imaging mirror 411a converges at the position of the real image P11A, but the reflected light beam reflected by the first imaging mirror 411b is a real image. Only a part of the beam converges at the position of P11B. In addition, when the second control is performed, the reflected light beam reflected by the first imaging mirror 411a converges only partially at the position of the real image P11A, and is reflected by the first imaging mirror 411b. The light beam does not converge at the position of the real image P11B. Therefore, the voltage control unit 24 switches between the first control and the second control at a predetermined time interval. That is, the voltage control unit 24 switches the voltage applied between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 at a predetermined time interval. As a result, the clear real image P11A and the clear real image P11B are sequentially switched at short time intervals. Within a time having a certain length, a time for forming a clear real image P11A and a time for forming a real image P11A with a reduced sharpness appear. A real image P11A having the Similarly, a real image P11B having a constant sharpness is visually recognized by the user. As a result, two real images P11A and P11B that are formed at different positions and have a constant sharpness are visually recognized by the user.
The short time interval described above is set as a time when the user can visually recognize each of the clear real images P11A and P11B based on a test or the like performed in advance.
図５６のフローチャートを参照して、第９実施の形態の変形例４の表示装置１の光学系１２Ｆの動作状態時の処理について説明する。図５６に示す処理は、制御部２０でプログラムを実行して行われる。このプログラムは記憶部９に記憶されており、制御部２０により起動され、実行される。
ステップＳ１２１では、表示制御部２３は、表示画素に画像を表示してステップＳ１２２へ進む。ステップＳ１２２では、電圧制御部２４は、液晶素子１４６の屈折率分布により境界面が発生しないように、すなわち液晶素子１４６の屈折率が一様となるように、上部電極１５１と下部電極との間に電圧を印加してステップＳ１２３へ進む。このステップＳ１２２において行われる処理が第１制御である。
With reference to the flowchart of FIG. 56, the process at the time of the operation state of the optical system 12F of the display apparatus 1 of the modification 4 of 9th Embodiment is demonstrated. The process shown in FIG. 56 is performed by executing a program in the control unit 20. This program is stored in the storage unit 9 and is activated and executed by the control unit 20.
In step S121, the display control unit 23 displays an image on the display pixel and proceeds to step S122. In step S <b> 122, the voltage control unit 24 prevents the boundary surface from being generated due to the refractive index distribution of the liquid crystal element 146, i.e., so that the refractive index of the liquid crystal element 146 is uniform. A voltage is applied to step S123, and the process proceeds to step S123. The process performed in step S122 is the first control.
ステップＳ１２３では、液晶素子１４６の屈折率が一様となるように電圧を印加してから所定の短い時間が経過したか否かを判定する。所定の短い時間が経過した場合には、ステップＳ１２３が肯定判定されてステップＳ１２４へ進み、所定の短い時間が経過していない場合には、ステップＳ１２３が否定判定されてステップＳ１２２へ戻る。ステップＳ１２４では、電圧制御部２４は、第１結像ミラー４１１ｂの角度−θ４に基づいて、予め設定されている電圧を、上部電極１５１と下部電極１５２との間に印加して、境界面１４３が、Ｘ方向−側端部でＸＹ平面に対してなす角度をφ３にしてステップＳ１２５へ進む。このステップＳ１２４において行われる処理が第２制御である。
In step S123, it is determined whether or not a predetermined short time has elapsed since the voltage was applied so that the refractive index of the liquid crystal element 146 is uniform. If the predetermined short time has elapsed, an affirmative determination is made in step S123 and the process proceeds to step S124. If the predetermined short time has not elapsed, a negative determination is made in step S123 and the process returns to step S122. In step S124, the voltage control unit 24 applies a preset voltage between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 based on the angle −θ4 of the first imaging mirror 411b, and the boundary surface 143. However, the angle formed with respect to the XY plane at the X direction-side end is set to φ3, and the process proceeds to step S125. The process performed in step S124 is the second control.
ステップＳ１２５では、境界面１４３がＸＹ平面となす角度をφ３となるように電圧を印加してから所定の短い時間が経過したか否かを判定する。所定の短い時間が経過した場合には、ステップＳ１２５が肯定判定されてステップＳ１２６へ進み、所定の短い時間が経過していない場合には、ステップＳ１２５が否定判定されてステップＳ１２４へ戻る。ステップＳ１２４では、空中像３０の形成を終了するか否かを判定する。空中像３０の形成を終了する場合には、ステップＳ１２４が肯定判定されて処理を終了する。空中像３０の形成を終了しない、即ちユーザが空中像３０の視認を続ける場合には、ステップＳ１２４が否定判定されてステップＳ１２２へ戻る。
In step S125, it is determined whether or not a predetermined short time has elapsed since the voltage was applied so that the angle between the boundary surface 143 and the XY plane is φ3. If the predetermined short time has elapsed, an affirmative determination is made in step S125 and the process proceeds to step S126. If the predetermined short time has not elapsed, a negative determination is made in step S125 and the process returns to step S124. In step S124, it is determined whether or not the formation of the aerial image 30 is to be terminated. When the formation of the aerial image 30 is finished, an affirmative determination is made in step S124 and the process is finished. If the formation of the aerial image 30 is not completed, that is, if the user continues to view the aerial image 30, a negative determination is made in step S124 and the process returns to step S122.
なお、上述した説明では、第１結像ミラー４１１ａはＺ方向に対して傾きを有さずに配置されたものとしたが、Ｚ方向に対して傾きを有して配置されても良い。この場合、補助光学部材１４Ｂにおいては、第１結像ミラー４１１ａがＺ方向に対して有する角度±θ４に応じて、第１制御の際に、液晶素子１４６の屈折率分布の異なる第１領域１４４と第２領域１４５との境界面１４３がＸＹ平面となす角度φ３を制御する。即ち、電圧制御部２４は、第１結像ミラー４１１ａの角度±θ４に応じて予め設定された電圧を上部電極１５１と下部電極１５２との間に印加すればよい。これにより、表示画素Ｐ１から出射された光束が偏向されて第１結像ミラー４１１ａにより反射され、収束して実像Ｐ１１Ａが形成される。換言すると、第１結像ミラー４１１ａがＺ方向に傾きを有していない場合には、補助光学部材１４Ｂによる光束の偏向量（補正量）を０に設定した状態ということができる。
In the above description, the first imaging mirror 411a is arranged with no inclination with respect to the Z direction, but may be arranged with an inclination with respect to the Z direction. In this case, in the auxiliary optical member 14B, the first region 144 having a different refractive index distribution of the liquid crystal element 146 in the first control according to the angle ± θ4 that the first imaging mirror 411a has with respect to the Z direction. And the angle φ3 formed by the boundary surface 143 between the second region 145 and the XY plane is controlled. That is, the voltage controller 24 may apply a voltage set in advance between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 according to the angle ± θ4 of the first imaging mirror 411a. Thereby, the light beam emitted from the display pixel P1 is deflected and reflected by the first imaging mirror 411a and converges to form a real image P11A. In other words, when the first imaging mirror 411a has no inclination in the Z direction, it can be said that the deflection amount (correction amount) of the light beam by the auxiliary optical member 14B is set to zero.
第９の実施の形態の変形例４では、表示器１１から出射された光の光路を補正し、表示器１１から出射された光を空中で視認する異なる位置に結像する補助光学部材１４Ｂを有し、補助光学部材１４Ｂは、第１結像ミラー４１１ａに入射する光と第１結像ミラー４１１ｂに入射する光とで補正量を異ならせる。これにより、空中の異なる位置に、収差を低減した空中像３０Ａと３０Ｂとを形成することができる。
In the fourth modification of the ninth embodiment, the auxiliary optical member 14B that corrects the optical path of the light emitted from the display 11 and forms an image at different positions where the light emitted from the display 11 is visually recognized in the air. The auxiliary optical member 14B has different correction amounts for the light incident on the first imaging mirror 411a and the light incident on the first imaging mirror 411b. Thereby, aerial images 30A and 30B with reduced aberration can be formed at different positions in the air.
なお、上記の第９の実施の形態の変形例４では、Ｚ方向と２つの異なる角度を有する第１結像ミラー４１１ａと第１結像ミラー４１１ｂとが配置される場合を例に挙げたが、３つ以上の異なる角度で傾いた３種類以上の第１結像ミラー４１１が配置されても良い。この場合も、それぞれの第１結像ミラー４１１の角度に応じて、補助光学部材１４Ｂの液晶素子１４６の境界面１４３がＸＹ平面となす角度φ３を変更するように、電圧制御部２４は、上部電極１５１と下部電極１５２との間に印加する電圧を、短い時間間隔で切り替えればよい。その結果、３人以上のユーザが、互いに異なる位置から表示装置１上に形成された同一の画像に対応する３つ以上の空中像３０をそれぞれ視認することができる。
In the fourth modification of the ninth embodiment, the case where the first imaging mirror 411a and the first imaging mirror 411b having two different angles with respect to the Z direction are described as an example. Three or more types of first imaging mirrors 411 inclined at three or more different angles may be arranged. Also in this case, the voltage control unit 24 is configured to change the angle φ3 formed by the boundary surface 143 of the liquid crystal element 146 of the auxiliary optical member 14B with the XY plane according to the angle of each first imaging mirror 411. The voltage applied between the electrode 151 and the lower electrode 152 may be switched at short time intervals. As a result, three or more users can visually recognize three or more aerial images 30 corresponding to the same image formed on the display device 1 from different positions.
また、第９の実施の形態で説明したように、第１結像ミラー４１１ａと４１１ｂとの個数を異ならせて配置させても良い。この場合、例えば第１結像ミラー４１１ａの個数よりも第１結像ミラー４１１ｂの個数の方が多く配置されているならば、補助光学部材１４は第１結像ミラー４１１ｂからの反射光束が収束して実像Ｐ１１Ｂが形成されるように、液晶素子１４６の境界面１４３の角度φ３が制御されるようにしても良い。即ち、個数が少ない第１結像ミラー４１１ａによる反射光束は一部が実像Ｐ１１Ａの位置で収束しないようにしても良い。この場合の第９の実施の形態の変形例４では、個数の多い第１結像ミラー４１１ｂにより光束が反射されて形成される実像Ｐ１１Ｂは高品質なものとなることが期待されるので、表示画素Ｐ１からの光束を偏向させて実像Ｐ１１Ｂに反射光束を収束させることにより、実像Ｐ１１Ｂの品質をより向上させることができる。
Further, as described in the ninth embodiment, the first imaging mirrors 411a and 411b may be arranged with different numbers. In this case, for example, if the number of first imaging mirrors 411b is larger than the number of first imaging mirrors 411a, the auxiliary optical member 14 converges the reflected light beam from the first imaging mirror 411b. Then, the angle φ3 of the boundary surface 143 of the liquid crystal element 146 may be controlled so that the real image P11B is formed. That is, part of the reflected light beam from the first imaging mirror 411a with a small number may not converge at the position of the real image P11A. In the fourth modification of the ninth embodiment in this case, the real image P11B formed by reflecting the light beam by the large number of first imaging mirrors 411b is expected to be of high quality. The quality of the real image P11B can be further improved by deflecting the light beam from the pixel P1 and converging the reflected light beam on the real image P11B.
また、第２結像ミラー４２１を傾けて配置する場合も、同様にして補助光学部材１４Ｂを用いて、第２結像ミラー４２１へ入射する光束を偏向させる。第２結像ミラー４２１を傾けて配置する場合には、光学系１２Ｅは第６の実施の形態の変形例４で説明した図３２に示す液晶素子１４６を用いた補助光学部材１４Ｂを有していることが好ましい。
また、補助光学部材１４として液体レンズを用いても良い。この場合には、電圧制御部２４は、共通電極と電極との間に印加する電圧を制御して、導電性液体と絶縁性液体との境界面がＸＹ平面となす角度を、第１結像ミラー４１１ａの角度に応じて制御する第１制御と、第１結像ミラー４１１ｂの角度に応じて制御する第２制御とを所定の時間間隔で切り替えれば良い。
Similarly, when the second imaging mirror 421 is arranged at an angle, the auxiliary optical member 14B is similarly used to deflect the light beam incident on the second imaging mirror 421. When the second imaging mirror 421 is disposed at an angle, the optical system 12E includes the auxiliary optical member 14B using the liquid crystal element 146 shown in FIG. 32 described in the fourth modification of the sixth embodiment. Preferably it is.
Further, a liquid lens may be used as the auxiliary optical member 14. In this case, the voltage control unit 24 controls the voltage applied between the common electrode and the angle between the boundary surface between the conductive liquid and the insulating liquid and the XY plane is set as the first image formation. The first control that is controlled according to the angle of the mirror 411a and the second control that is controlled according to the angle of the first imaging mirror 411b may be switched at a predetermined time interval.
また、光学系１２Ｆに、図２９（ａ）〜（ｃ）に示す第５の実施の形態の変形例３のような複数の部分光学部材１４Ａを配置しても良い。この場合、第１結像ミラー４１１ａと第１結像ミラー４１１ｂとの配置位置に応じて、角度φ３が異なる第３面または境界面１４３Ａが設定されるように部分光学部材１４Ａを複数配置すれば良い。この場合、電圧制御部２４による印加電圧の切り替えを高速に行う必要がなくなり、処理負荷を低減できる。
また、光学系１２Ｆが、第９の実施の形態の変形例２に示すような光学系１２Ｆ（図５４（ｂ）参照）に補助光学部材１４Ｂを設けたものであっても良い。この場合も、電圧制御部２４は、上部電極１５１と下部電極１５２との間に印加する電圧を、第１制御と第２制御との間で所定の短い時間間隔で切り替えれば良い。
Moreover, you may arrange | position several partial optical members 14A like the modification 3 of 5th Embodiment shown to Fig.29 (a)-(c) in the optical system 12F. In this case, if a plurality of partial optical members 14A are arranged so that the third surface or boundary surface 143A having a different angle φ3 is set according to the arrangement position of the first imaging mirror 411a and the first imaging mirror 411b. good. In this case, it is not necessary to switch the applied voltage at high speed by the voltage control unit 24, and the processing load can be reduced.
Further, the optical system 12F may be one in which the auxiliary optical member 14B is provided in the optical system 12F (see FIG. 54B) as shown in the second modification of the ninth embodiment. Also in this case, the voltage control unit 24 may switch the voltage applied between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 at a predetermined short time interval between the first control and the second control.
−第１０の実施の形態−
図面を参照しながら、第１０の実施の形態に係る表示装置１について説明する。第１０の実施の形態においては、本実施の形態の表示装置１がテレビに組み込まれた場合を一例に挙げて説明を行う。なお、本実施の形態の表示装置は、テレビに限らず、上述の第１の実施の形態で説明した各電子機器に組み込むことが可能である。
-Tenth embodiment-
A display device 1 according to a tenth embodiment will be described with reference to the drawings. In the tenth embodiment, the case where the display device 1 of the present embodiment is incorporated in a television will be described as an example. Note that the display device in this embodiment can be incorporated in each electronic device described in the above first embodiment.
第１０の実施の形態の表示装置１は、第９の実施の形態（図５２参照）とその変形例１〜４の光学系１２Ｆ（図５４（ａ）、図５５参照）が有する第１結像ミラー４１１、第２結像ミラー４２１を駆動可能に構成した点で異なる。以下、詳細に説明する。
The display device 1 according to the tenth embodiment includes a first connection included in the ninth embodiment (see FIG. 52) and the optical systems 12F (see FIGS. 54 (a) and 55) of the first to fourth modifications thereof. The difference is that the image mirror 411 and the second imaging mirror 421 are configured to be driven. Details will be described below.
第１０の実施の形態の光学系１２Ｇは、図３に示す第１の実施の形態の結像光学系１２と同様の構成を有する。第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１とが傾斜駆動可能に第１筐体４１０と第２筐体４２０とに配置される。
The optical system 12G of the tenth embodiment has the same configuration as the imaging optical system 12 of the first embodiment shown in FIG. The first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 are disposed in the first casing 410 and the second casing 420 so as to be tiltable.
第１０の実施の形態の表示装置１の主要部構成は、図２に示す第１の実施の形態におけるブロック図と同様に表される。即ち、表示装置１は、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、光学系１２Ｇと、記憶部９とを備える。制御部２０は、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３とを備える。
The configuration of the main part of the display device 1 according to the tenth embodiment is expressed in the same manner as the block diagram in the first embodiment shown in FIG. That is, the display device 1 includes a control unit 20, a display 11 that is controlled by the control unit 20, an optical system 12 </ b> G, and a storage unit 9. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, and a display control unit 23.
第１０の実施の形態の表示装置１においても、第９の実施の形態とその変形例１〜４（図５２〜図５６参照）と同様に、表示装置１に対して異なる位置にいる複数のユーザのそれぞれに対して視認可能な空中像３０を形成させる。以下、２人のユーザが異なる位置から表示装置１を観察する場合を例に挙げて説明を行う。また、表示装置１が２人のユーザのそれぞれに異なる画像に対応する空中像３０を視認させる場合を例に挙げて説明を行う。
Also in the display device 1 according to the tenth embodiment, a plurality of positions at different positions with respect to the display device 1 are provided, as in the ninth embodiment and the modifications 1 to 4 (see FIGS. 52 to 56). An aerial image 30 that is visible to each of the users is formed. Hereinafter, a case where the two users observe the display device 1 from different positions will be described as an example. Further, the case where the display device 1 causes the two users to visually recognize the aerial image 30 corresponding to different images will be described as an example.
＜光学系１２Ｇによる空中像３０の形成＞
図５７（ａ）は、ある時刻ｔ１において表示器１１から出射される光束と、形成される空中像３０Ａとの位置関係を模式的に示した図である。図５７（ｂ）は、時刻ｔ１に表示器１１に表示される画像Ｉｍ１を模式的に示す図である。時刻ｔ１において、複数の第１結像ミラー４１１は、第１駆動部４１２により駆動角度−θ１にて傾斜駆動される。表示器１１には画像Ｉｍ１が表示制御部２３により表示される。したがって、表示器１１から出射され複数の光束は、複数の第１駆動ミラー４１１により反射され、第１駆動ミラー４１１の駆動角度−θ１に応じた移動量にてＸ方向＋側に移動した位置に収束して、図５７（ｂ）に示す画像Ｉｍ１に対応する空中像３０Ａが形成される。
<Formation of Aerial Image 30 by Optical System 12G>
FIG. 57A is a diagram schematically showing the positional relationship between the light beam emitted from the display 11 at a certain time t1 and the formed aerial image 30A. FIG. 57B is a diagram schematically showing an image Im1 displayed on the display 11 at time t1. At time t <b> 1, the plurality of first imaging mirrors 411 are tilted by the first driving unit 412 at a driving angle −θ <b> 1. An image Im <b> 1 is displayed on the display 11 by the display control unit 23. Therefore, the plurality of light beams emitted from the display device 11 are reflected by the plurality of first drive mirrors 411 and moved to the X direction + side by a movement amount corresponding to the drive angle −θ1 of the first drive mirror 411. As a result, the aerial image 30A corresponding to the image Im1 shown in FIG. 57B is formed.
次に、ある時刻ｔ１から短い所定時間が経過した時刻ｔ２においては、図５７（ｃ）に示すように複数の第１結像ミラー４１１を、異なる駆動角度＋θ１となるように傾斜駆動させる。
図５７（ｃ）は、時刻ｔ２において表示器１１から出射される光束と、形成される空中像３０Ｂとの位置関係を模式的に示した図である。図５７（ｄ）は、時刻ｔ２に表示器１１に表示される画像Ｉｍ２を模式的に示す図である。時刻ｔ２において、複数の第１結像ミラー４１１は、図５７（ａ）に示す場合とは異なる駆動角度＋θ１にて傾斜駆動される。表示器１１には図５７（ｂ）に示す画像Ｉｍ１とは異なる画像Ｉｍ２が表示制御部２３により表示される。表示器１１から出射された複数の光束は、複数の第１駆動ミラー４１１により反射され、第１駆動ミラー４１１の駆動角度＋θ１に応じた移動量にてＸ方向−側に移動した位置に収束して、図５７（ｄ）に示す画像Ｉｍ２に対応する空中像３０Ｂが形成される。
Next, at a time t2 when a short predetermined time has elapsed from a certain time t1, as shown in FIG. 57 (c), the plurality of first imaging mirrors 411 are driven to tilt so as to have different driving angles + θ1.
FIG. 57 (c) is a diagram schematically showing the positional relationship between the light beam emitted from the display 11 at time t2 and the formed aerial image 30B. FIG. 57 (d) is a diagram schematically showing an image Im2 displayed on the display device 11 at time t2. At time t2, the plurality of first imaging mirrors 411 are driven to tilt at a driving angle + θ1 different from the case shown in FIG. The display 11 displays an image Im2 different from the image Im1 shown in FIG. The plurality of light beams emitted from the display 11 are reflected by the plurality of first drive mirrors 411 and converge to a position moved in the X direction − side by a movement amount corresponding to the drive angle + θ1 of the first drive mirror 411. Thus, an aerial image 30B corresponding to the image Im2 shown in FIG. 57 (d) is formed.
時刻ｔ２から所定時間が経過した時刻ｔ３では、図５７（ｃ）に示すように傾斜駆動された第１結像ミラー４１１を、再び図５７（ａ）に示すように傾斜駆動させる。表示制御部２３は、表示器１１に図５７（ｂ）に示す画像Ｉｍ１を表示する。以後、所定時間が経過するごとに、第１結像ミラー４１１の駆動角度を−θ１と＋θ１との間で切り替えて傾斜駆動させる。表示制御部２３は、所定時間が経過するごとに、画像Ｉｍ１と画像Ｉｍ２とを切り替えて表示器１１に表示する。これにより、異なる画像Ｉｍ１とＩｍ２とに対応する空中像３０Ａと空中像３０Ｂとが短い所定時間ごとに順次切り替わって形成される。第１結像ミラー４１１による傾斜駆動に切り替えが短時間で繰り返し行われることにより、あたかも２つの空中像３０Ａと空中像３０Ｂとが同じタイミングにて異なる結像領域に形成されているような状態となる。これにより、２人のユーザのうち、一方のユーザが空中像３０Ａを、他方のユーザが空中像３０Ｂをそれぞれ視認することができる。
なお、上述した短い時間間隔は、予め行った試験等に基づいて、２人のユーザがそれぞれの空中像３０Ａと３０Ｂとを視認可能となる時間として設定される。
At a time t3 when a predetermined time has elapsed from the time t2, the first imaging mirror 411 that is tilt-driven as shown in FIG. 57 (c) is again tilt-driven as shown in FIG. 57 (a). The display control unit 23 displays the image Im1 shown in FIG. Thereafter, every time a predetermined time elapses, the drive angle of the first imaging mirror 411 is switched between −θ1 and + θ1 and driven to tilt. The display control unit 23 switches the image Im1 and the image Im2 and displays them on the display 11 every time a predetermined time has elapsed. Thereby, the aerial image 30A and the aerial image 30B corresponding to the different images Im1 and Im2 are sequentially switched at a predetermined short time. By switching to the tilt drive by the first imaging mirror 411 repeatedly in a short time, it is as if the two aerial images 30A and 30A are formed in different imaging regions at the same timing. Become. Thus, one of the two users can visually recognize the aerial image 30A and the other user can visually recognize the aerial image 30B.
Note that the short time interval described above is set as a time period during which two users can visually recognize the aerial images 30A and 30B, based on tests performed in advance.
図５８のフローチャートを参照して、第１０実施の形態の表示装置１の光学系１２Ｇの動作状態時の処理について説明する。図５８に示す処理は、制御部２０でプログラムを実行して行われる。このプログラムは記憶部９に記憶されており、制御部２０により起動され、実行される。
ステップＳ１３１では、表示制御部２３は、表示器１１に画像Ｉｍ１を表示してステップＳ１３２へ進む。ステップＳ１３２では、駆動制御部２１は、第１駆動部４１２に電圧を印加して、複数の第１結像ミラー４１１を駆動角度−θ１にて傾斜駆動させてステップＳ１３３へ進む。これにより、画像Ｉｍ１に対応する空中像３０Ａが表示される。ステップＳ１３３では、複数の第１結像ミラー４１１が駆動角度−θ１で傾斜駆動されてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過した場合には、ステップＳ１３３が肯定判定されてステップＳ１３４へ進み、所定時間が経過していない場合には、ステップＳ１３３が否定判定されて所定時間が経過するまで待機する。
With reference to the flowchart of FIG. 58, the process at the time of the operation state of the optical system 12G of the display apparatus 1 of 10th Embodiment is demonstrated. The process shown in FIG. 58 is performed by executing a program in the control unit 20. This program is stored in the storage unit 9 and is activated and executed by the control unit 20.
In step S131, the display control unit 23 displays the image Im1 on the display 11, and proceeds to step S132. In step S132, the drive control unit 21 applies a voltage to the first drive unit 412, drives the plurality of first imaging mirrors 411 to tilt at the drive angle −θ1, and proceeds to step S133. Thereby, the aerial image 30A corresponding to the image Im1 is displayed. In step S133, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the plurality of first imaging mirrors 411 are tilt-driven at the driving angle −θ1. If the predetermined time has elapsed, an affirmative determination is made in step S133 and the process proceeds to step S134. If the predetermined time has not elapsed, a negative determination is made in step S133 and the process waits until the predetermined time elapses.
ステップＳ１３４では、表示制御部２３は、表示器１１に画像Ｉｍ２を表示してステップＳ１３５へ進む。ステップＳ１３５では、駆動制御部２１は、第１駆動部４１２に電圧を印加して、複数の第１結像ミラー４１１を駆動角度＋θ１にて傾斜駆動させてステップＳ１３６へ進む。これにより、画像Ｉｍ２に対応する空中像３０Ｂが、空中像３０Ａとは異なる結像領域に表示される。ステップＳ１３６では、複数の第１結像ミラー４１１が駆動角度＋θ１で傾斜駆動されてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過した場合には、ステップＳ１３６が肯定判定されてステップＳ１３７へ進み、所定時間が経過していない場合には、ステップＳ１３６が否定判定されて所定時間が経過するまで待機する。ステップＳ１３７では、空中像３０の形成を終了するか否かを判定する。空中像３０の形成を終了する場合には、ステップＳ１３７が肯定判定されて処理を終了する。空中像３０の形成を終了しない、即ちユーザが空中像３０の視認を続ける場合には、ステップＳ１３７が否定判定されてステップＳ１３１へ戻る。
In step S134, the display control unit 23 displays the image Im2 on the display 11, and proceeds to step S135. In step S135, the drive control unit 21 applies a voltage to the first drive unit 412, drives the plurality of first imaging mirrors 411 to tilt at the drive angle + θ1, and proceeds to step S136. Thereby, the aerial image 30B corresponding to the image Im2 is displayed in an imaging region different from the aerial image 30A. In step S136, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the plurality of first imaging mirrors 411 are tilt-driven at the drive angle + θ1. If the predetermined time has elapsed, an affirmative determination is made in step S136 and the process proceeds to step S137. If the predetermined time has not elapsed, a negative determination is made in step S136 and the process waits until the predetermined time elapses. In step S137, it is determined whether or not the formation of the aerial image 30 is to be terminated. When the formation of the aerial image 30 is completed, an affirmative determination is made in step S137 and the process ends. If the formation of the aerial image 30 is not completed, that is, if the user continues to view the aerial image 30, a negative determination is made in step S137 and the process returns to step S131.
なお、図５７（ａ）では、全ての第１結像ミラー４１１が傾斜駆動された場合を示しているが、この例に限定されず、複数の第１結像ミラー４１１のうちの一部の第１結像ミラー４１１が傾斜駆動されても良い。同様に、図５７（ｃ）においても、全ての第１結像ミラー４１１が傾斜駆動された場合を示しているが、この例に限定されず、複数の第１結像ミラー４１１のうちの一部の第１結像ミラー４１１が傾斜駆動されても良い。この場合、画像が表示された表示画素から出射された光束が入射する範囲内に配置された第１結像ミラー４１１が傾斜駆動されれば良い。また、図５７（ａ）の場合には傾斜駆動されないが図５７（ｃ）の場合には傾斜駆動される第１結像ミラー４１１があっても良い。たとえば、図５７の紙面左側端部（Ｘ方向−側端部）の第１結像ミラー４１１は、空中像３０Ａを形成する際には傾斜駆動されず、空中像３０Ｂを形成する際に傾斜駆動されても良い。同様に、図５７（ａ）の場合には傾斜駆動され、図５７（ｂ）の際には傾斜駆動されない第１結像ミラー４１１があっても良い。たとえば、図５７の紙面右側端部（Ｘ方向＋側端部）の第１結像ミラー４１１は、空中像３０Ａを形成する際には傾斜駆動され、空中像３０Ｂを形成する際には傾斜駆動されなくても良い。
FIG. 57A shows a case where all the first imaging mirrors 411 are driven to be tilted. However, the present invention is not limited to this example, and some of the plurality of first imaging mirrors 411 are partially driven. The first imaging mirror 411 may be driven to tilt. Similarly, FIG. 57C shows a case where all the first imaging mirrors 411 are driven to be tilted. However, the present invention is not limited to this example, and one of the first imaging mirrors 411 is selected. The first imaging mirror 411 may be tilted. In this case, the first imaging mirror 411 disposed within the range in which the light beam emitted from the display pixel on which the image is displayed enters may be tilted. In the case of FIG. 57A, there may be a first imaging mirror 411 that is not driven to be tilted but is tilted in the case of FIG. 57C. For example, the first imaging mirror 411 at the left end (X direction-side end) in FIG. 57 is not tilted when forming the aerial image 30A, and is tilted when forming the aerial image 30B. May be. Similarly, there may be a first imaging mirror 411 that is tilted in the case of FIG. 57A and is not tilted in the case of FIG. 57B. For example, the first imaging mirror 411 at the right end (X direction + side end) of FIG. 57 is tilted when forming the aerial image 30A, and tilted when forming the aerial image 30B. It does not have to be done.
また、図５７（ａ）、図５７（ｂ）では、時刻ｔ１と時刻ｔ２とで、空中像３０をＸ方向＋側と−側とに移動させる場合を例に挙げたが、この例に限定されず空中像３０Ａと３０ＢとがＸ方向の同一側（＋側または−側）に移動するが移動量が異なるものであっても良い。
また、第１結像ミラー４１１の駆動角度を−θ１と＋θ１との２つの角度で切り替える例を説明したが、３以上の異なる駆動角度で切り替えて第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させることにより、３以上の異なる結像領域に空中像３０を形成することができる。
また、上述の説明では、第１結像ミラー４１１による傾斜駆動を例に挙げて説明したが、第２結像ミラー４２１の駆動角度を切り替えて傾斜駆動させることにより、空中像３０をＹ方向位置が異なる結像領域に形成させることができる。この場合、制御部２０は、図５８と同様の処理を第２結像ミラー４２１に対して実行する。または、第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１との両方を傾斜駆動して、空中像３０をＸ方向およびＹ方向が異なる結像領域に形成することもできる。
また、上述した説明では、異なる画像Ｉｍ１とＩｍ２とに対応する異なる空中像３０Ａと３０Ｂとを異なる結像領域に表示させる場合を例に挙げて説明したが、同一の画像に対応する同一の空中像３０を異なる結像領域に表示させても良い。この場合、図５８に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１３４における処理を行わない。また、ステップＳ１３７が否定判定された場合には、ステップＳ１３２に戻って処理を実行すれば良い。
In FIGS. 57A and 57B, the case where the aerial image 30 is moved in the X direction + side and the − side at time t1 and time t2 is described as an example. However, the present invention is limited to this example. The aerial images 30 </ b> A and 30 </ b> B are moved to the same side (+ side or − side) in the X direction, but the moving amounts may be different.
Further, the example in which the driving angle of the first imaging mirror 411 is switched at two angles of −θ1 and + θ1 has been described, but the first imaging mirror 411 is tilted by switching at three or more different driving angles. The aerial image 30 can be formed in three or more different imaging regions.
In the above description, the tilt driving by the first imaging mirror 411 has been described as an example. However, the aerial image 30 is positioned in the Y direction by switching the driving angle of the second imaging mirror 421 and driving the tilt. Can be formed in different imaging regions. In this case, the control unit 20 performs the same processing as that in FIG. 58 on the second imaging mirror 421. Alternatively, both the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 can be tilted to form the aerial image 30 in imaging regions having different X and Y directions.
In the above description, the case where different aerial images 30A and 30B corresponding to different images Im1 and Im2 are displayed in different imaging regions has been described as an example, but the same aerial image corresponding to the same image is displayed. The image 30 may be displayed in different imaging regions. In this case, the process in step S134 is not performed in the flowchart shown in FIG. If a negative determination is made in step S137, the process may be executed by returning to step S132.
第１０の実施の形態では、表示器１１から出射された光束を空中の空中像３０Ａを形成するための結像領域と、空中像３０Ｂを形成するための結像領域とに結像する第１光学部４１と、複数の第１結像ミラー４１１が配置される第１筐体４１０とを備える。これにより、複数のユーザで同時に空中像３０Ａと３０Ｂとを視認することができる。
また、第１０の実施の形態では、第１駆動部４１２は、表示器１１から出射された光束を、空中像３０Ａを形成するための結像領域と、空中像３０Ｂを形成するための結像領域とにそれぞれ結像させるので、異なる結像領域に空中像３０Ａと３０Ｂとを形成させることができる。
In the tenth embodiment, the light beam emitted from the display 11 is imaged in an imaging region for forming an aerial image 30A and an imaging region for forming an aerial image 30B. The optical part 41 and the 1st housing | casing 410 by which the some 1st imaging mirror 411 is arrange | positioned are provided. Thereby, the aerial images 30A and 30B can be visually recognized simultaneously by a plurality of users.
In the tenth embodiment, the first drive unit 412 uses the light beam emitted from the display 11 to form an image formation region for forming the aerial image 30A and an image formation for forming the aerial image 30B. Since the images are respectively formed on the regions, the aerial images 30A and 30B can be formed on different image forming regions.
（第１０の実施の形態の変形例１）
第１０実施の形態の変形例１の表示装置１は、図５７に示す第１０の実施の形態の光学系１２Ｇが有する第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１を傾斜駆動可能に構成したことにより、第１結像ミラー４１１や第２結像ミラー４２１の傾斜駆動に従って光路の補正量、すなわち光束の偏向量を変更する。以下、第１０の実施の形態と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第１０の実施の形態にて説明した内容を適用することができる。
(Modification 1 of 10th Embodiment)
The display device 1 of Modification 1 of the tenth embodiment is configured so that the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 included in the optical system 12G of the tenth embodiment shown in FIG. Thus, the correction amount of the optical path, that is, the deflection amount of the light beam is changed according to the tilt driving of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421. Hereinafter, differences from the tenth embodiment will be mainly described. The contents described in the tenth embodiment can be applied to points that are not particularly described.
第１０の実施の形態の変形例１の光学系１２Ｇは、上述した第１０の実施の形態の光学系１２Ｇと同様の構成を有する。
The optical system 12G of Modification 1 of the tenth embodiment has the same configuration as the optical system 12G of the tenth embodiment described above.
第１０の実施の形態の変形例１の表示装置１は、図３８（ｂ）に示す第８の実施の形態の表示装置１と同様の構成を有する。即ち、第１０の実施の形態の表示装置１とは異なり、制御部２０は、第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１のずらす角度±Δθ１と、第２結像ミラー４２１の駆動角度±θ２からずらす角度±Δθ２を算出する算出部２７を備える。他の構成については第１０の実施の形態と同様に表される。即ち、表示装置１は、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、光学系１２Ｇとを示している。制御部２０は、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３と算出部２７とを備える。
なお、以下の説明では、第１０の実施の形態と同様に、表示制御部２３は、所定時間が経過するごとに、画像Ｉｍ１（図５７（ｂ）参照）と画像Ｉｍ２（図５７（ｄ）参照）とを切り替えて表示器１１に表示するものであるが、理解を容易にすることを目的として第１結像ミラー４１１に対する処理を中心に行う。
The display device 1 of the first modification of the tenth embodiment has the same configuration as the display device 1 of the eighth embodiment shown in FIG. That is, unlike the display device 1 of the tenth embodiment, the controller 20 shifts the driving angle ± θ1 of the first imaging mirror 411 and the driving angle ± θ2 of the second imaging mirror 421. A calculating unit 27 for calculating an angle ± Δθ2 to be shifted from Other configurations are the same as those in the tenth embodiment. That is, the display device 1 shows a control unit 20, a display 11 controlled by the control unit 20, and an optical system 12G. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, and a calculation unit 27.
In the following description, as in the tenth embodiment, the display control unit 23 displays the image Im1 (see FIG. 57B) and the image Im2 (see FIG. 57D) every time a predetermined time has elapsed. Is displayed on the display unit 11, but for the purpose of facilitating understanding, the processing on the first imaging mirror 411 is mainly performed.
＜光学系１２Ｇによる空中像３０の形成＞
図５９（ａ）は、ある時刻ｔ１において表示器１１から出射される光束と、形成される空中像３０Ａとの位置関係を模式的に示した図である。
駆動制御部２１は、第８の実施の形態にて図３８、図３９を参照して説明した場合と同様に、表示画素Ｐ１から出射された光束を結像させる位置に基づいて、Ｘ方向の移動量を算出し、算出した移動量から駆動角度−θ１を算出する。なお、このＸ方向の移動量は、表示画素Ｐ１のＸ方向位置と表示画素Ｐ１の実像Ｐ１１のＸ方向位置とのＸ方向の距離に相当する。表示画素Ｐ１に最も近い位置、すなわち表示画素Ｐ１から出射される光束のうち、ほぼ中央部からの光束を反射する第１結像ミラー４１１、すなわち基準第１結像ミラー４１１ｓは、駆動角度−θ１に設定される。算出部２７は、第７の実施の形態の場合と同様の考え方を適用して、駆動角度−θ１の基準第１結像ミラー４１１ｓ以外の第１結像ミラー４１１の各々について、駆動角度−θ１からのずらす角度Δθ１を算出する。
<Formation of Aerial Image 30 by Optical System 12G>
FIG. 59A is a diagram schematically showing the positional relationship between the light beam emitted from the display 11 at a certain time t1 and the formed aerial image 30A.
Similarly to the case described with reference to FIG. 38 and FIG. 39 in the eighth embodiment, the drive control unit 21 determines the X direction based on the position where the light beam emitted from the display pixel P1 is imaged. The movement amount is calculated, and the drive angle −θ1 is calculated from the calculated movement amount. The amount of movement in the X direction corresponds to the distance in the X direction between the X direction position of the display pixel P1 and the X direction position of the real image P11 of the display pixel P1. The first image forming mirror 411 that reflects the light beam from the central portion of the light beam emitted from the display pixel P1, that is, the light beam emitted from the display pixel P1, that is, the reference first image forming mirror 411s, has a drive angle −θ1. Set to The calculation unit 27 applies the same concept as in the seventh embodiment, and applies the driving angle −θ1 for each of the first imaging mirrors 411 other than the reference first imaging mirror 411s with the driving angle −θ1. The shift angle Δθ1 from is calculated.
算出部２７は、基準第１結像ミラー４１１ｓからのＸ方向に沿った距離が増加する程、ずらす角度Δθ１の大きさを大きくする。算出部２７は、駆動角度−θ１で傾斜駆動する基準第１結像ミラー４１１ｓに対してＸ方向＋側に配置された第１結像ミラー４１１については、ずらす方向をＸ方向＋側にし、即ち、ずらす角度−Δθ１とする。また、算出部２７は、基準第１結像ミラー４１１ｓに対してＸ方向−側に配置された第１結像ミラー４１１については、ずらす方向をＸ方向−側にし、即ち、ずらす角度＋Δθ１とする。
The calculation unit 27 increases the magnitude of the shift angle Δθ1 as the distance along the X direction from the reference first imaging mirror 411s increases. The calculation unit 27 sets the shifting direction to the X direction + side with respect to the first imaging mirror 411 arranged on the X direction + side with respect to the reference first imaging mirror 411 s that is tilt-driven at the drive angle −θ1. The offset angle is −Δθ1. Further, the calculating unit 27 sets the shifting direction to the X direction − side for the first imaging mirror 411 arranged on the X direction − side with respect to the reference first imaging mirror 411 s, that is, sets the shifting angle + Δθ1. .
駆動制御部２１は、それぞれの第１結像ミラー４１１の第１駆動部４１２に対して、各第１結像ミラー４１１の駆動角度−θ１±Δθ１に応じて電圧を印加する。この結果、基準第１結像ミラー４１１ｓからのＸ方向の距離と位置に応じて、第１結像ミラー４１１が異なる傾きで傾斜駆動される。したがって、第８の実施の形態にて図３８、図３９を参照して説明した場合と同様に、表示器１１の画像Ｉｍ１の表示位置とはＸ方向に異なる位置に移動させて画像Ｉｍ１に対応する空中像３０Ａを形成する場合であっても、空中像３０Ａの質の低下を抑制することができる。
The drive control unit 21 applies a voltage to the first driving unit 412 of each first imaging mirror 411 according to the driving angle −θ1 ± Δθ1 of each first imaging mirror 411. As a result, the first imaging mirror 411 is tilted with different inclinations according to the distance and position in the X direction from the reference first imaging mirror 411s. Therefore, similarly to the case described with reference to FIGS. 38 and 39 in the eighth embodiment, the display position of the image Im1 on the display unit 11 is moved to a position different in the X direction to correspond to the image Im1. Even when the aerial image 30A to be formed is formed, deterioration of the quality of the aerial image 30A can be suppressed.
次に、ある時刻ｔ１から短い所定時間が経過した時刻ｔ２においては、図５９（ａ）に示したように傾斜駆動された第１結像ミラー４１１を、それらとは異なる駆動角度となるように傾斜駆動させる。
図５９（ｂ）は、時刻ｔ２において表示器１１から出射される光束と、形成される空中像３０Ｂとの位置関係を模式的に示した図である。駆動制御部２１は、空中像３０ＢをＸ方向−側の結像位置に形成させるため、基準第１結像ミラー４１１ｓを駆動角度＋θ１に設定する。算出部２７は、図５９（ａ）の場合と同様にして、駆動角度＋θ１の基準第１結像ミラー４１１ｓ以外の第１結像ミラー４１１の各々について、駆動角度＋θ１からのずらし角度Δθ１を算出する。算出部２７は、基準第１結像ミラー４１１ｓからのＸ方向に沿った距離が増加する程、ずらす角度Δθ１の大きさを大きくする。算出部２７は、駆動角度−θ１で傾斜駆動する基準第１結像ミラー４１１ｓに対してＸ方向−側に配置された第１結像ミラー４１１については、ずらす方向をＸ方向−側にし、Ｘ方向＋側に配置された第１結像ミラー４１１については、ずらす方向をＸ方向＋側にする。
Next, at time t2 when a short predetermined time has elapsed from a certain time t1, the first imaging mirror 411 that is tilt-driven as shown in FIG. 59 (a) has a driving angle different from that. Tilt drive.
FIG. 59B is a diagram schematically showing the positional relationship between the light beam emitted from the display 11 at time t2 and the formed aerial image 30B. The drive control unit 21 sets the reference first imaging mirror 411s to the driving angle + θ1 in order to form the aerial image 30B at the imaging position on the negative side in the X direction. The calculation unit 27 calculates the shift angle Δθ1 from the drive angle + θ1 for each of the first imaging mirrors 411 other than the reference first imaging mirror 411s with the drive angle + θ1 in the same manner as in FIG. To do. The calculation unit 27 increases the magnitude of the shift angle Δθ1 as the distance along the X direction from the reference first imaging mirror 411s increases. For the first imaging mirror 411 arranged on the X direction − side with respect to the reference first imaging mirror 411s that is tilt-driven at the driving angle −θ1, the calculating unit 27 sets the shifting direction to the X direction − side, and X For the first imaging mirror 411 arranged on the direction + side, the shifting direction is set to the X direction + side.
駆動制御部２１は、それぞれの第１結像ミラー４１１の第１駆動部４１２に対して、各第１結像ミラー４１１の駆動角度−θ１±Δθ１に応じて電圧を印加する。この結果、基準第１結像ミラー４１１ｓからのＸ方向の距離と位置に応じて、第１結像ミラー４１１が異なる傾きで傾斜駆動される。したがって、画像Ｉｍ１に対応する空中像３０Ａの結像位置とは異なる結像位置、即ちＸ方向−側の結像位置に画像Ｉｍ２に対応する空中像３０Ｂを形成する。この場合であっても、空中像３０Ｂの質の低下を抑制することができる。
The drive control unit 21 applies a voltage to the first driving unit 412 of each first imaging mirror 411 according to the driving angle −θ1 ± Δθ1 of each first imaging mirror 411. As a result, the first imaging mirror 411 is tilted with different inclinations according to the distance and position in the X direction from the reference first imaging mirror 411s. Therefore, an aerial image 30B corresponding to the image Im2 is formed at an image formation position different from the image formation position of the aerial image 30A corresponding to the image Im1, that is, an image formation position on the X direction-side. Even in this case, deterioration of the quality of the aerial image 30B can be suppressed.
以後、第１０の実施の形態の場合と同様に、所定時間が経過するごとに、第１結像ミラー４１１の駆動角度を＋θ１±Δθ１と−θ１±Δθ１との間で切り替えて傾斜駆動させる。これにより、異なる画像Ｉｍ１とＩｍ２とに対応する空中像３０Ａと空中像３０Ｂとが短い所定時間ごとに順次切り替わって形成される。第１結像ミラー４１１による傾斜駆動に切り替えが短時間で繰り返し行われることにより、あたかも２つの空中像３０Ａと空中像３０Ｂとが同じタイミングにて異なる結像領域に形成されているような状態となる。これにより、２人のユーザの一方により空中像３０Ａが視認され、他方のユーザにより空中像３０Ｂが視認される。
Thereafter, as in the case of the tenth embodiment, every time a predetermined time elapses, the drive angle of the first imaging mirror 411 is switched between + θ1 ± Δθ1 and −θ1 ± Δθ1 to drive the tilt. Thereby, the aerial image 30A and the aerial image 30B corresponding to the different images Im1 and Im2 are sequentially switched at a predetermined short time. By switching to the tilt drive by the first imaging mirror 411 repeatedly in a short time, it is as if the two aerial images 30A and 30A are formed in different imaging regions at the same timing. Become. Thereby, the aerial image 30A is visually recognized by one of the two users, and the aerial image 30B is visually recognized by the other user.
図６０のフローチャートを参照して、第１０実施の形態の変形例１の表示装置１の光学系１２Ｇの動作状態時の処理について説明する。図６０に示す処理は、制御部２０でプログラムを実行して行われる。このプログラムは記憶部９に記憶されており、制御部２０により起動され、実行される。
ステップＳ１４０では、表示制御部２３は、表示器１１に画像Ｉｍ１を表示してステップＳ１４１へ進む。ステップＳ１４１では、駆動制御部２１は、空中像３０を形成させる位置に基づいて、第１結像ミラー４１１の駆動角度−θ１を算出してステップＳ１４２へ進む。ステップＳ１４２では、算出部２７は、基準第１結像ミラー４１１ｓからのＸ方向の距離と位置に応じて、各第１結像ミラー４１１ごとの駆動角度−θ１からのずらす角度±Δθ１を算出してステップＳ１４３へ進む。
With reference to the flowchart of FIG. 60, the process at the time of the operation state of the optical system 12G of the display apparatus 1 of the modification 1 of 10th Embodiment is demonstrated. The process shown in FIG. 60 is performed by executing a program in the control unit 20. This program is stored in the storage unit 9 and is activated and executed by the control unit 20.
In step S140, the display control unit 23 displays the image Im1 on the display 11, and proceeds to step S141. In step S141, the drive control unit 21 calculates the drive angle −θ1 of the first imaging mirror 411 based on the position where the aerial image 30 is formed, and proceeds to step S142. In step S142, the calculation unit 27 calculates the shift angle ± Δθ1 from the drive angle −θ1 for each first imaging mirror 411 according to the distance and position in the X direction from the reference first imaging mirror 411s. Then, the process proceeds to step S143.
ステップＳ１４３では、駆動制御部２１は、各第１結像ミラー４１１ごとに配置された第１駆動部４１２のそれぞれに、算出された駆動角度−θ１±Δθ１に従って電圧を印加して、第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させる。即ち、基準第１結像ミラー４１１ｓは駆動角度−θ１で傾斜駆動され、他の第１結像ミラー４１１は、基準第１結像ミラー４１１ｓからのＸ方向の位置と距離とに応じて異なるずらし角度±Δθ１で補正された駆動角度で傾斜駆動される。
In step S143, the drive control unit 21 applies a voltage according to the calculated drive angle −θ1 ± Δθ1 to each of the first drive units 412 arranged for each first imaging mirror 411 to perform the first connection. The image mirror 411 is driven to tilt. That is, the reference first imaging mirror 411s is tilted at a driving angle of -θ1, and the other first imaging mirrors 411 are shifted differently depending on the position and distance in the X direction from the reference first imaging mirror 411s. Tilt driving is performed at a driving angle corrected by the angle ± Δθ1.
ステップＳ１４４では、ステップＳ１４３における複数の第１結像ミラー４１１の傾斜駆動が開始されてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過した場合には、ステップＳ１４４が肯定判定されてステップＳ１４５へ進み、所定の短い時間が経過していない場合には、ステップＳ１４４が否定判定されて待機する。ステップＳ１４５では、表示制御部２３は表示器１１に画像Ｉｍ２を表示してステップＳ１４６へ進む。ステップＳ１４６では、駆動制御部２１は、空中像３０を形成させる位置に基づいて、第１結像ミラー４１１の駆動角度＋θ１を算出してステップＳ１４７へ進む。ステップＳ１４７では、算出部２７は、基準第１結像ミラー４１１ｓからのＸ方向の距離と位置に応じて、各第１結像ミラー４１１ごとの駆動角度＋θ１からのずらす角度±Δθ１を算出してステップＳ１４８へ進む。
In step S144, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the tilt driving of the plurality of first imaging mirrors 411 in step S143 is started. If the predetermined time has elapsed, an affirmative determination is made in step S144 and the process proceeds to step S145. If a predetermined short time has not elapsed, a negative determination is made in step S144 and the process waits. In step S145, the display control unit 23 displays the image Im2 on the display 11, and the process proceeds to step S146. In step S146, the drive control unit 21 calculates the drive angle + θ1 of the first imaging mirror 411 based on the position where the aerial image 30 is formed, and proceeds to step S147. In step S147, the calculation unit 27 calculates the shift angle ± Δθ1 from the drive angle + θ1 for each first imaging mirror 411 according to the distance and position in the X direction from the reference first imaging mirror 411s. It progresses to step S148.
ステップＳ１４８では、駆動制御部２１は、各第１結像ミラー４１１ごとに配置された第１駆動部４１２のそれぞれに、算出された駆動角度＋θ１±Δθ１に従って電圧を印加して、第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させる。即ち、基準第１結像ミラー４１１ｓは駆動角度＋θ１で傾斜駆動され、他の第１結像ミラー４１１は、基準第１結像ミラー４１１ｓからのＸ方向の位置と距離とに応じて異なるずらし角度±Δθ１で補正された駆動角度で傾斜駆動される。
In step S148, the drive control unit 21 applies a voltage according to the calculated drive angle + θ1 ± Δθ1 to each of the first drive units 412 arranged for each first imaging mirror 411, and performs the first imaging. The mirror 411 is tilted. That is, the reference first imaging mirror 411s is tilted and driven at a driving angle + θ1, and the other first imaging mirrors 411 are shifted according to the position and distance in the X direction from the reference first imaging mirror 411s. Tilt driving is performed at a driving angle corrected by ± Δθ1.
ステップＳ１４９では、ステップＳ１４８における複数の第１結像ミラー４１１の傾斜駆動が開始されてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過した場合には、ステップＳ１４９が肯定判定されてステップＳ１５０へ進み、所定の短い時間が経過していない場合には、ステップＳ１４９が否定判定されて待機する。ステップＳ１５０では、空中像３０の形成を終了するか否かを判定する。空中像３０の形成を終了する場合には、ステップＳ１５０が肯定判定されて処理を終了する。空中像３０の形成を終了しない、即ちユーザが空中像３０の視認を続ける場合には、ステップＳ１５０が否定判定されてステップＳ１４０へ戻る。
In step S149, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the tilt driving of the plurality of first imaging mirrors 411 in step S148 is started. If the predetermined time has elapsed, an affirmative determination is made in step S149 and the process proceeds to step S150. If the predetermined short time has not elapsed, a negative determination is made in step S149 and the process waits. In step S150, it is determined whether or not the formation of the aerial image 30 is to be terminated. When the formation of the aerial image 30 is finished, an affirmative determination is made in step S150 and the process is finished. If the formation of the aerial image 30 is not completed, that is, if the user continues to view the aerial image 30, a negative determination is made in step S150 and the process returns to step S140.
なお、空中像３０をＹ方向位置が異なる結像領域に形成させる場合には、制御部２０は、図６０と同様の処理を第２結像ミラー４２１に対して実行すれば良い。または、第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の両方を傾斜駆動して、複数の空中像をＸ方向およびＹ方向が異なる結像領域に形成することもできる。
また、同一の画像に対応する空中像３０Ａ、３０Ｂを異なる結像領域に表示させる場合には、図６０に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１４５における処理を行わない。また、ステップＳ１５０が否定判定された場合には、ステップＳ１４１に戻って処理を実行すれば良い。
Note that, when the aerial image 30 is formed in the imaging regions having different Y-direction positions, the control unit 20 may perform the same processing as that in FIG. 60 on the second imaging mirror 421. Alternatively, both the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 can be driven to be tilted to form a plurality of aerial images in imaging regions having different X and Y directions.
Further, when the aerial images 30A and 30B corresponding to the same image are displayed in different imaging regions, the process in step S145 is not performed in the flowchart shown in FIG. In addition, if a negative determination is made in step S150, the process may be executed by returning to step S141.
上述した第１０の実施の形態の変形例１では、第８の実施の形態にて図３８、図３９を参照して説明した内容を適用したが、第８の実施の形態の変形例１（図４０〜４５参照）、変形例２（図４４、図４５参照）を適用しても良い。
第８の実施の形態の変形例１を適用する場合、表示器１１に画像Ｉｍ１を表示させる際には、算出部２７は、画像Ｉｍ１が表示される表示画素Ｐごとに順次基準第１結像ミラー４１１ｓの駆動角度−θ１と、他の第１結像ミラー４１１のずらす角度±Δθ１とを算出する。すなわち、図６０のフローチャートにおけるステップＳ１４０（画像Ｉｍ１表示）〜ステップＳ１４３（第１結像ミラーを傾斜駆動）の処理に代えて、図４２のフローチャートにおけるステップＳ６１（表示画素を選択し画像を表示）〜ステップＳ６５（全表示画素に対する処理の終了判定）の処理を行う。
In the first modification of the tenth embodiment described above, the contents described with reference to FIGS. 38 and 39 in the eighth embodiment are applied. However, the first modification of the eighth embodiment ( 40 to 45) and Modification 2 (see FIGS. 44 and 45) may be applied.
When the first modification of the eighth embodiment is applied, when the image Im1 is displayed on the display unit 11, the calculation unit 27 sequentially performs the reference first imaging for each display pixel P on which the image Im1 is displayed. The driving angle −θ1 of the mirror 411s and the angle ± Δθ1 shifted by the other first imaging mirror 411 are calculated. That is, instead of the processing of step S140 (image Im1 display) to step S143 (first imaging mirror is tilted) in the flowchart of FIG. 60, step S61 (select a display pixel and display an image) in the flowchart of FIG. ˜Step S65 (determination of processing for all display pixels) is performed.
表示器１１に画像Ｉｍ２を表示させる際には、算出部２７は、画像Ｉｍ２が表示される表示画素Ｐごとに順次基準第１結像ミラー４１１の駆動角度＋θ１と、他の第１結像ミラー４１１のずらす角度±Δθ１を算出する。この場合、図６０のフローチャートにおけるステップＳ１４５（画像Ｉｍ２表示）〜ステップＳ１４８（第１結像ミラー傾斜駆動）の処理に代えて、図４２のフローチャートにおけるステップＳ６１（表示画素を選択し画像を表示）〜ステップＳ６５（全表示画素に対する処理の終了判定）の処理を行う。
なお、図４３を参照して説明した表示画素群ＰＧごとに切り替えて光束を出射させる場合も、表示画素Ｐごとに光束を出射させる場合と同様にして適用させることができる。
When displaying the image Im2 on the display device 11, the calculating unit 27 sequentially drives the reference first imaging mirror 411 driving angle + θ1 for each display pixel P on which the image Im2 is displayed, and the other first imaging mirrors. The shift angle ± Δθ1 of 411 is calculated. In this case, in place of the processing from step S145 (image Im2 display) to step S148 (first imaging mirror tilt drive) in the flowchart of FIG. 60, step S61 (select a display pixel and display an image) in the flowchart of FIG. ˜Step S65 (determination of processing for all display pixels) is performed.
Note that the case of switching the display pixel group PG described with reference to FIG. 43 to emit the light beam can be applied in the same manner as the case of emitting the light beam for each display pixel P.
第８の実施の形態の変形例２を適用する場合、表示器１１に画像Ｉｍ１を表示させる際には、表示画素群からの光束が入射する範囲内に配置されている第１結像ミラー４１１に対して傾斜駆動を行わせる。画像Ｉｍ２を表示させる際も同様に、表示画素群からの光束が入射する範囲内に配置されている第１結像ミラー４１１に対して傾斜駆動を行わせる。この場合、図６０のフローチャートにおけるステップＳ１４０（画像Ｉｍ１表示）〜ステップＳ１４３（第１結像ミラーを傾斜駆動）の処理に代えて、図４５のフローチャートにおけるステップＳ７１（表示画素群を選択し画像を表示）〜ステップＳ７６（全表示画素群に対する処理の終了判定）の処理を行う。同様に画像Ｉｍ２を表示する際には、図６０のフローチャートにおけるステップＳ１４５（画像Ｉｍ２表示）〜ステップＳ１４８（第１結像ミラー傾斜駆動）の処理に代えて、図４２のフローチャートにおけるステップＳ７１（表示画素群を選択し画像を表示）〜ステップＳ７６（全表示画素群に対する処理の終了判定）の処理を行う。
When the second modification of the eighth embodiment is applied, when the image Im1 is displayed on the display unit 11, the first imaging mirror 411 disposed within the range in which the light beam from the display pixel group is incident. Inclination driving is performed. Similarly, when the image Im <b> 2 is displayed, the first imaging mirror 411 disposed within the range in which the light beam from the display pixel group is incident is tilted. In this case, instead of the processing from step S140 (image Im1 display) to step S143 (inclination driving of the first imaging mirror) in the flowchart of FIG. 60, step S71 (select the display pixel group in the flowchart of FIG. 45 to select the image). Display) to step S76 (determination of processing for all display pixel groups) are performed. Similarly, when displaying the image Im2, instead of the processing from step S145 (image Im2 display) to step S148 (first imaging mirror tilt drive) in the flowchart of FIG. 60, step S71 (display) in the flowchart of FIG. Processes from pixel group selection and image display) to step S76 (determination of processing for all display pixel groups) are performed.
第１０の実施の形態の変形例１では、第１駆動部４１２は、表示器１１から出射された光束を、所定の位置に空中像３０Ａとして結像させる場合、または空中像３０Ａとは異なる所定の位置に空中像３０Ｂとして結像させる場合、複数の第１結像ミラー４１１に含まれる各々の第１結像ミラー４１１を第１筐体４１０第２筐体４２０に対して異なる駆動角度で傾斜駆動させる。これにより、収差が低減された空中像３０Ａと３０Ｂとを異なる位置に結像させることができ、２人のユーザの一方が空中像３０Ａを、他方のユーザが空中像３０Ｂを視認することができる。
In the first modification of the tenth embodiment, the first drive unit 412 forms a light beam emitted from the display device 11 at a predetermined position as an aerial image 30A, or is different from the aerial image 30A. When the first image forming mirror 411 included in the plurality of first image forming mirrors 411 is tilted with respect to the first housing 410 and the second housing 420 at different driving angles. Drive. Thereby, the aerial images 30A and 30B with reduced aberrations can be formed at different positions, and one of the two users can visually recognize the aerial image 30A and the other user can visually recognize the aerial image 30B. .
（第１０の実施の形態の変形例２）
第１０の実施の形態（図５７、図５８参照）とその変形例１（図５９、図６０参照）において説明した光学系１２Ｇが、第６実施の形態にて説明した図３０に示す液晶素子１４６や、第６の実施の形態の変形例２にて説明した図３３に示す液体レンズを用いた補助光学部材１４または、第６の実施の形態の変形例４で説明した図３２に示す液晶素子１４６を用いた補助光学部材１４Ｂを有しても良い。
(Modification 2 of the tenth embodiment)
The optical system 12G described in the tenth embodiment (see FIGS. 57 and 58) and its modification 1 (see FIGS. 59 and 60) is the liquid crystal element shown in FIG. 30 described in the sixth embodiment. 146, the auxiliary optical member 14 using the liquid lens shown in FIG. 33 described in the second modification of the sixth embodiment, or the liquid crystal shown in FIG. 32 described in the fourth modification of the sixth embodiment. An auxiliary optical member 14B using the element 146 may be included.
第１０の実施の形態の変形例２の光学系１２Ｇは、図４９に示す第８の実施の形態の変形例４の光学系１２Ｅと同様の構成を有する。第１結像ミラー４１１と第２結像ミラー４２１とが傾斜駆動可能に第１筐体４１０と第２筐体４２０とに配置される。第１筐体４１０の下部（Ｚ方向−側）には図３０に示す液晶素子１４６を用いた補助光学部材１４Ｂが配置される。なお、補助光学部材１４Ｂは第２筐体４２０の上部（Ｚ方向＋側）に配置されても良い。また、第１筐体４１０の下部（Ｚ方向−側）に第２筐体４２０を配置しても良い。以下、第１０の実施の形態と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第１０の実施の形態にて説明した内容を適用することができる。
The optical system 12G of the second modification of the tenth embodiment has the same configuration as the optical system 12E of the fourth modification of the eighth embodiment shown in FIG. The first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 are disposed in the first casing 410 and the second casing 420 so as to be tiltable. An auxiliary optical member 14B using the liquid crystal element 146 shown in FIG. 30 is disposed below the first housing 410 (Z direction-side). The auxiliary optical member 14B may be disposed on the upper portion (Z direction + side) of the second housing 420. In addition, the second housing 420 may be disposed below the first housing 410 (Z direction-side). Hereinafter, differences from the tenth embodiment will be mainly described. The contents described in the tenth embodiment can be applied to points that are not particularly described.
第１０の実施の形態の変形例２の表示装置１は、図３２に示す第６の実施の形態の変形例３の表示装置１と同様の構成を有する。即ち、表示装置１は、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、光学系１２Ｇとを示している。制御部２０は、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３と電圧制御部２４とを備える。
なお、以下の説明では、第１０の実施の形態と同様に、表示制御部２３は、所定時間が経過するごとに、画像Ｉｍ１（図５７（ｂ）参照）と画像Ｉｍ２（図５７（ｄ）参照）とを切り替えて表示器１１に表示するものであるが、理解を容易にすることを目的として第１結像ミラー４１１に対する処理を中心に行う。
The display device 1 of the second modification of the tenth embodiment has the same configuration as the display device 1 of the third modification of the sixth embodiment shown in FIG. That is, the display device 1 shows a control unit 20, a display 11 controlled by the control unit 20, and an optical system 12G. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, and a voltage control unit 24.
In the following description, as in the tenth embodiment, the display control unit 23 displays the image Im1 (see FIG. 57B) and the image Im2 (see FIG. 57D) every time a predetermined time has elapsed. Is displayed on the display unit 11, but for the purpose of facilitating understanding, the processing on the first imaging mirror 411 is mainly performed.
＜光学系１２Ｇによる空中像３０の形成＞
図６１（ａ）は、ある時刻ｔ１において表示器１１から出射される光束と、形成される空中像３０Ａとの位置関係を模式的に示した図である。複数の第１結像ミラー４１１は、第９の実施の形態（図５２参照）の場合と同様に、第１駆動部４１２により駆動角度−θ１にて傾斜駆動される。電圧制御部２４は、第６の実施の形態（図３０参照）の場合と同様にして、第１結像ミラー４１１の駆動角度−θ１に基づいて、補助光学部部材１４Ｂの液晶素子１４６が異なる屈折率分布の第１領域１４４Ｂと第２領域１４５Ｂとの境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度φ４ａを算出する。電圧制御部２４は、算出した角度φ４ａに基づいて、上部電極１５１と下部電極１５２との間に電圧を印加する。これにより、境界面１４３ＢがＸＹ平面とＸ方向−側端部にて角度φ４ａをなす。これにより、表示器１１から出射した光束は液晶素子１４６で偏向されて、駆動角度−θ１の第１結像ミラー４１１に入射し、そこで反射されて、駆動角度−θ１に応じたＸ方向の位置、すなわち結像領域に表示された画像Ｉｍ１に対応する、鮮明な空中像３０Ａを形成する。
<Formation of Aerial Image 30 by Optical System 12G>
FIG. 61A is a diagram schematically showing a positional relationship between a light beam emitted from the display 11 and a formed aerial image 30A at a certain time t1. As in the case of the ninth embodiment (see FIG. 52), the plurality of first imaging mirrors 411 are tilt-driven by the first drive unit 412 at a drive angle −θ1. The voltage control unit 24 is different from the liquid crystal element 146 of the auxiliary optical unit member 14B on the basis of the drive angle −θ1 of the first imaging mirror 411 in the same manner as in the sixth embodiment (see FIG. 30). An angle φ4a formed by the boundary surface 143B between the first region 144B and the second region 145B of the refractive index distribution and the XY plane is calculated. The voltage control unit 24 applies a voltage between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 based on the calculated angle φ4a. Thus, the boundary surface 143B forms an angle φ4a with the XY plane at the X direction-side end. As a result, the light beam emitted from the display 11 is deflected by the liquid crystal element 146, is incident on the first imaging mirror 411 having a drive angle of −θ1, is reflected there, and is positioned in the X direction according to the drive angle of −θ1. That is, a clear aerial image 30A corresponding to the image Im1 displayed in the imaging region is formed.
次に、ある時刻ｔ１から所定時間が経過した時刻ｔ２においては、図６１（ａ）に示したように傾斜駆動された第１結像ミラー４１１を、それらとは異なる駆動角度となるように傾斜駆動させる。
図６１（ｂ）は、時刻ｔ２において表示器１１から出射される光束と、形成される空中像３０Ｂとの位置関係を模式的に示した図である。複数の第１結像ミラー４１１は、第１駆動部４１２により駆動角度＋θ１にて傾斜駆動される。電圧制御部２４は、第１結像ミラー４１１の駆動角度＋θ１に基づいて、補助光学部部材１４Ｂの液晶素子１４６が異なる屈折率分布の第１領域１４４Ｂと第２領域１４５Ｂとの境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度φ４ｂを算出する。電圧制御部２４は、算出した角度φ４ｂに基づいて、上部電極１５１と下部電極１５２との間に電圧を印加する。これにより、境界面１４３ＢがＸＹ平面とＸ方向＋側端部にて角度φ４ｂをなす。これにより、表示器１１から出射した光束は液晶素子１４６で偏向されて、駆動角度＋θ１の第１結像ミラー４１１に入射し、そこで反射されて、駆動角度＋θ１に応じたＸ方向の位置、すなわち結像領域に表示された画像Ｉｍ２に対応する、鮮明な空中像３０Ｂを形成する。
Next, at a time t2 when a predetermined time has elapsed from a certain time t1, the first imaging mirror 411 that is tilt-driven as shown in FIG. 61A is tilted so as to have a driving angle different from those. Drive.
FIG. 61B is a diagram schematically showing the positional relationship between the light beam emitted from the display 11 at time t2 and the formed aerial image 30B. The plurality of first imaging mirrors 411 are tilted by the first driving unit 412 at a driving angle + θ1. In the voltage control unit 24, the boundary surface 143B between the first region 144B and the second region 145B having different refractive index distributions in the liquid crystal element 146 of the auxiliary optical unit member 14B is based on the driving angle + θ1 of the first imaging mirror 411. An angle φ4b formed with the XY plane is calculated. The voltage control unit 24 applies a voltage between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 based on the calculated angle φ4b. Thus, the boundary surface 143B forms an angle φ4b with the XY plane at the X direction + side end. As a result, the light beam emitted from the display 11 is deflected by the liquid crystal element 146, is incident on the first imaging mirror 411 having the drive angle + θ1, is reflected there, and is positioned in the X direction according to the drive angle + θ1, that is, A clear aerial image 30B corresponding to the image Im2 displayed in the imaging region is formed.
以後、第１０の実施の形態とその変形例１の場合と同様に、所定時間が経過するごとに、第１結像ミラー４１１の駆動角度を−θ１と＋θ１との間で切り替えて傾斜駆動させる。第１結像ミラー４１１の傾斜駆動に切り替わりに従って、補助光学部材１４Ｂの屈折率分布も切り替わる。すなわち、液晶素子１４６の屈折率分布の異なる第１領域１４４Ｂと１４５Ｂとの境界面１４３Ｂの傾斜方向が切り替わる。これにより、異なる画像Ｉｍ１とＩｍ２とに対応する空中像３０Ａと空中像３０Ｂとが短い所定時間ごとに順次切り替わって形成される。第１結像ミラー４１１による傾斜駆動および補助光学部材１４Ｂの境界面１４３Ｂの傾斜方向の切り替えが短時間で繰り返し行われることにより、あたかも２つの鮮明な空中像３０Ａと空中像３０Ｂとが同じタイミングにて異なる結像領域に形成されているような状態となる。これにより、２人のユーザの一方により空中像３０Ａが視認され、他方のユーザにより空中像３０Ｂが視認される。
Thereafter, as in the case of the tenth embodiment and its modification example 1, the drive angle of the first imaging mirror 411 is switched between −θ1 and + θ1 to drive the tilt every time a predetermined time elapses. . As the first imaging mirror 411 is switched to tilt driving, the refractive index distribution of the auxiliary optical member 14B is also switched. That is, the inclination direction of the boundary surface 143B between the first regions 144B and 145B having different refractive index distributions of the liquid crystal element 146 is switched. Thereby, the aerial image 30A and the aerial image 30B corresponding to the different images Im1 and Im2 are sequentially switched at a predetermined short time. The tilt driving by the first imaging mirror 411 and the switching of the tilt direction of the boundary surface 143B of the auxiliary optical member 14B are repeatedly performed in a short time, so that the two clear aerial images 30A and 30A are at the same timing. As a result, the images are formed in different imaging regions. Thereby, the aerial image 30A is visually recognized by one of the two users, and the aerial image 30B is visually recognized by the other user.
図６２のフローチャートを参照して、第１０実施の形態の変形例２の表示装置１の光学系１２Ｇの動作状態時の処理について説明する。図６２に示す処理は、制御部２０でプログラムを実行して行われる。このプログラムは記憶部９に記憶されており、制御部２０により起動され、実行される。
ステップＳ１５１では、表示制御部２３は、表示器１１に画像Ｉｍ１を表示してステップＳ１５２へ進む。ステップＳ１５２では、駆動制御部２１は、空中像３０を形成させる位置に基づいて、第１結像ミラー４１１の駆動角度−θ１を算出してステップＳ１５３へ進む。
With reference to the flowchart of FIG. 62, the process at the time of the operation state of the optical system 12G of the display apparatus 1 of the modification 2 of 10th Embodiment is demonstrated. The process shown in FIG. 62 is performed by executing a program in the control unit 20. This program is stored in the storage unit 9 and is activated and executed by the control unit 20.
In step S151, the display control unit 23 displays the image Im1 on the display 11, and proceeds to step S152. In step S152, the drive control unit 21 calculates the drive angle −θ1 of the first imaging mirror 411 based on the position where the aerial image 30 is formed, and proceeds to step S153.
ステップＳ１５３では、電圧制御部２４は、第１結像ミラー４１１の駆動角度−θ１に基づいて、液晶素子１４６の異なる屈折率分布の第１領域１４４Ｂと第２領域１４５Ｂとの境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度φ４ａを算出してステップＳ１５４へ進む。ステップＳ１５４では、駆動制御部２１は、算出された駆動角度−θ１に従って第１駆動部４１２に電圧を印加して、第１結像ミラー４１１を駆動角度−θ１で傾斜駆動させる。電圧制御部２４は、補助光学部材１４Ｂの上部電極１５１と下部電極１５２との間に電圧を印加して、第１領域１４４Ｂと第２領域１４５Ｂとの境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度をφ４ａにさせる。
In step S153, the voltage control unit 24 determines that the boundary surface 143B between the first region 144B and the second region 145B having different refractive index distributions of the liquid crystal element 146 is XY based on the drive angle −θ1 of the first imaging mirror 411. An angle φ4a formed with the plane is calculated, and the process proceeds to step S154. In step S154, the drive control unit 21 applies a voltage to the first drive unit 412 according to the calculated drive angle −θ1 to drive the first imaging mirror 411 to tilt at the drive angle −θ1. The voltage control unit 24 applies a voltage between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 of the auxiliary optical member 14B, and an angle formed by the boundary surface 143B between the first region 144B and the second region 145B with the XY plane is φ4a. Let me.
ステップＳ１５５では、ステップＳ１５４における複数の第１結像ミラー４１１の傾斜駆動が開始されてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過した場合には、ステップＳ１５５が肯定判定されてステップＳ１５６へ進み、所定時間が経過していない場合には、ステップＳ１５５が否定判定されて所定時間が経過するまで待機する。ステップＳ１５６では、表示制御部２３は表示器１１に画像Ｉｍ２を表示してステップＳ１５７へ進む。ステップＳ１５７では、駆動制御部２１は、空中像３０を形成させる位置に基づいて、第１結像ミラー４１１の駆動角度＋θ１を算出してステップＳ１５８へ進む。
In step S155, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the tilt driving of the plurality of first imaging mirrors 411 in step S154 was started. If the predetermined time has elapsed, an affirmative determination is made in step S155 and the process proceeds to step S156. If the predetermined time has not elapsed, a negative determination is made in step S155 and the process waits until the predetermined time elapses. In step S156, the display control unit 23 displays the image Im2 on the display 11, and the process proceeds to step S157. In step S157, the drive control unit 21 calculates the drive angle + θ1 of the first imaging mirror 411 based on the position where the aerial image 30 is formed, and proceeds to step S158.
ステップＳ１５８では、電圧制御部２４は、第１結像ミラー４１１の駆動角度＋θ１に基づいて、液晶素子１４６の異なる屈折率分布の第１領域１４４Ｂと第２領域１４５Ｂとの境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度φ４ｂを算出してステップＳ１５９へ進む。ステップＳ１５９では、駆動制御部２１は、算出された駆動角度＋θ１に従って第１駆動部４１２に電圧を印加して、第１結像ミラー４１１を駆動角度＋θ１で傾斜駆動させる。電圧制御部２４は、補助光学部材１４Ｂの上部電極１５１と下部電極１５２との間に電圧を印加して、第１領域１４４Ｂと第２領域１４５Ｂとの境界面１４３ＢがＸＹ平面となす角度をφ４ｂにさせる。
In step S158, the voltage control unit 24 determines that the boundary surface 143B between the first region 144B and the second region 145B having different refractive index distributions of the liquid crystal element 146 is based on the drive angle + θ1 of the first imaging mirror 411. The false angle φ4b is calculated, and the process proceeds to step S159. In step S159, the drive control unit 21 applies a voltage to the first drive unit 412 according to the calculated drive angle + θ1, and tilts the first imaging mirror 411 at the drive angle + θ1. The voltage control unit 24 applies a voltage between the upper electrode 151 and the lower electrode 152 of the auxiliary optical member 14B, and an angle formed by the boundary surface 143B between the first region 144B and the second region 145B with the XY plane is φ4b. Let me.
ステップＳ１６０では、ステップＳ１５９における複数の第１結像ミラー４１１の傾斜駆動が開始されてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過した場合には、ステップＳ１６０が肯定判定されてステップＳ１６１へ進み、所定時間が経過していない場合には、ステップＳ１６０が否定判定されて所定時間が経過するまで待機する。ステップＳ１６１では、空中像３０の形成を終了するか否かを判定する。空中像３０の形成を終了する場合には、ステップＳ１６１が肯定判定されて処理を終了する。空中像３０の形成を終了しない、即ちユーザが空中像３０の視認を続ける場合には、ステップＳ１６１が否定判定されてステップＳ１５１へ戻る。
なお、空中像３０をＹ方向位置が異なる結像領域に形成させる場合、制御部２０は、図６２と同様の処理を第２結像ミラー４２１に対して実行すれば良い。または、第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の両方を傾斜駆動して、複数の空中像３０をＸ方向およびＹ方向が異なる結像領域に形成することもできる。
また、同一の画像に対応する空中像３０Ａ、３０Ｂを異なる結像領域に表示させる場合には、図６２に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１５６における処理を行わない。また、ステップＳ１６１が否定判定された場合には、ステップＳ１５２に戻って処理を実行すれば良い。
In step S160, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the tilt driving of the plurality of first imaging mirrors 411 in step S159 is started. If the predetermined time has elapsed, an affirmative determination is made in step S160 and the process proceeds to step S161. If the predetermined time has not elapsed, a negative determination is made in step S160 and the process waits until the predetermined time elapses. In step S161, it is determined whether or not the formation of the aerial image 30 is to be terminated. When the formation of the aerial image 30 is to be terminated, an affirmative determination is made in step S161 and the processing is terminated. If the formation of the aerial image 30 is not completed, that is, if the user continues to view the aerial image 30, a negative determination is made in step S161 and the process returns to step S151.
Note that, when the aerial image 30 is formed in the imaging regions having different Y-direction positions, the control unit 20 may perform the same processing as in FIG. 62 on the second imaging mirror 421. Alternatively, both the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 can be driven to tilt, and the plurality of aerial images 30 can be formed in imaging regions having different X and Y directions.
Further, when the aerial images 30A and 30B corresponding to the same image are displayed in different imaging regions, the process in step S156 is not performed in the flowchart shown in FIG. If a negative determination is made in step S161, the process may be performed by returning to step S152.
なお、補助光学部材１４Ｂを液晶素子１４６により構成するものに代えて、液体レンズ（図２７、図２８参照）により構成しても良い。液体レンズとしてエレクトロウェッティングにより境界面１４３Ｂの位置を制御するものでもよいし、透明な容器内に液体を充填させ、液体の流動を制御して、液体の液面に配置された透明板の傾斜角を変化させる液体レンズを用いても良い。
The auxiliary optical member 14B may be constituted by a liquid lens (see FIGS. 27 and 28) instead of the liquid crystal element 146. As the liquid lens, the position of the boundary surface 143B may be controlled by electrowetting, or the liquid is filled in a transparent container, the flow of the liquid is controlled, and the transparent plate disposed on the liquid surface is inclined. A liquid lens that changes the angle may be used.
第１０の実施の形態の変形例２では、表示器１１から出射された光束についてその光路を補正し、即ち光束を偏向し、表示器１１から出射された光束を空中像３０Ａが形成される結像領域または空中像３０Ｂが形成される結像領域に結像させる補助光学部材１４Ｂを備える。これにより、空中像３０Ａと３０Ｂとの収差を低減することができる。
また、第１０の実施の形態の変形例２では、補助光学部材１４Ｂは、表示器１１からの光束を、空中像３０Ａが形成される結像領域に結像させる場合と、空中像３０Ｂが形成される結像領域に結像させる場合とで、補正量を異ならせる。これにより、異なる結像領域に収差が低減された空中像３０Ａと３０Ｂとを結像させることができる。
また、第１０の実施の形態の変形例２では、補助光学部材１４Ｂによる光路の補正を行う場合、空中像３０Ａを形成するとき、または空中像３０Ｂを形成するときには、第１駆動部４１２は複数の第１結像ミラー４１１を第１筐体４１０に対して同一の駆動角度±θ１にて駆動させる。これにより、複数の第１結像ミラー４１１の制御に要する負荷を低減させることができる。
In the second modification of the tenth embodiment, the optical path of the light beam emitted from the display 11 is corrected, that is, the light beam is deflected, and the aerial image 30A is formed from the light beam emitted from the display device 11. The auxiliary optical member 14B is formed to form an image in an image region or an image formation region where the aerial image 30B is formed. Thereby, the aberration of aerial images 30A and 30B can be reduced.
In the second modification of the tenth embodiment, the auxiliary optical member 14B forms the light beam from the display 11 in the image formation region where the aerial image 30A is formed, and the aerial image 30B is formed. The amount of correction differs depending on the case where the image is formed in the image formation region. Thereby, aerial images 30A and 30B with reduced aberrations can be formed in different imaging regions.
In the second modification of the tenth embodiment, when the optical path is corrected by the auxiliary optical member 14B, when the aerial image 30A is formed or when the aerial image 30B is formed, a plurality of first driving units 412 are provided. The first imaging mirror 411 is driven with respect to the first housing 410 at the same drive angle ± θ1. Thereby, the load required for control of the plurality of first imaging mirrors 411 can be reduced.
なお、上述した説明では、第１結像ミラー４１１が駆動角度＋θ１で傾斜駆動されているときと、駆動角度−θ１で傾斜駆動されているときの両方の状態で、補助光学部材１４Ｂの境界面１４３Ｂの傾斜を制御したが、これに限定されない。たとえば、第１結像ミラー４１１が駆動角度＋θ１と−θ１で傾斜駆動されているときの何れか一方の状態の場合に、補助光学部材１４Ｂの境界面１４３Ｂの傾斜を制御しても良い。この場合、第１結像ミラー４１１の傾斜角度が他の一方で傾斜駆動されているときには、たとえば、第１０の実施の形態の変形例１（図５９、図６０参照）のように、第１結像ミラー４１１のＸ方向位置に応じて駆動角度に対してずらし角を付与して傾斜駆動させても良い。
In the above description, the boundary surface of the auxiliary optical member 14B is in both the state where the first imaging mirror 411 is driven to tilt at the drive angle + θ1 and the state where the first imaging mirror 411 is driven to tilt at the drive angle −θ1. Although the inclination of 143B was controlled, it is not limited to this. For example, the tilt of the boundary surface 143B of the auxiliary optical member 14B may be controlled when the first imaging mirror 411 is in the state of being driven to tilt at the drive angles + θ1 and −θ1. In this case, when the tilt angle of the first imaging mirror 411 is tilted on the other side, the first imaging mirror 411 is, for example, as in Modification 1 (see FIGS. 59 and 60) of the tenth embodiment. The tilting drive may be performed by providing a shift angle with respect to the drive angle in accordance with the position of the imaging mirror 411 in the X direction.
なお、第１０の実施の形態の変形例２の表示装置１においても、上述した第８の実施の形態の変形例４（図５０、図５１参照）の表示装置１と同様にして、補助光学部材１４Ｂを用いて表示画素群から出射された光束を偏向させる第１動作状態と、第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１と第２結像ミラー４２１の駆動角度±θ２とをずらす角度±Δθ１と±Δθ２とにより補正する第２動作状態とを切り替えて、収差が低減された実像を形成させても良い。この場合、制御部２０は、表示器１１に表示される画像の範囲に複数の表示画素群が含まれる場合に、第１動作状態での動作を行うことを決定し、表示器１１に表示される画像の範囲に１つの表示画素群が含まれる場合に、第２動作状態での動作を行うことを決定する。
Note that, in the display device 1 of the second modification of the tenth embodiment as well, the auxiliary optical system is the same as the display device 1 of the fourth modification of the eighth embodiment (see FIGS. 50 and 51). A first operating state in which the light beam emitted from the display pixel group is deflected using the member 14B, and an angle ± that shifts the driving angle ± θ1 of the first imaging mirror 411 and the driving angle ± θ2 of the second imaging mirror 421. A real image with reduced aberration may be formed by switching between the second operating state corrected by Δθ1 and ± Δθ2. In this case, the control unit 20 determines to perform the operation in the first operation state when a plurality of display pixel groups are included in the range of the image displayed on the display 11, and is displayed on the display 11. When one display pixel group is included in the range of the image to be determined, it is determined to perform the operation in the second operation state.
第１動作状態では、第８の実施の形態の変形例４（図５０、図５１参照）の場合と同様に、第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１を空中像３０の移動量に基づいて、複数の表示画素群のそれぞれに対応する制御対象ごとに共通に決定すると共に、補助光学部材１４Ｂの液晶素子１４６の屈折率分布を表示画素群に対応する制御対象の第１結像ミラー４１１ごとに決定する。第２動作状態でも、第８の実施の形態の変形例４の場合と同様に、第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１のずらし角度±Δθ１を算出し、第１結像ミラー４１１の傾斜駆動により実像を形成させる。この場合、電圧制御部２４は、液晶素子１４６の屈折率分布により境界面が発生せず、液晶素子１４６の屈折率が一様となるように、上部電極１５１と下部電極との間に電圧を印加する。即ち、制御部２０は図５１のフローチャートに示す処理を実行すれば良い。
In the first operation state, the drive angle ± θ1 of the first imaging mirror 411 is based on the amount of movement of the aerial image 30 as in the case of the fourth modification of the eighth embodiment (see FIGS. 50 and 51). Thus, the control target corresponding to each of the plurality of display pixel groups is determined in common, and the refractive index distribution of the liquid crystal element 146 of the auxiliary optical member 14B is controlled to correspond to the first imaging mirror 411 of the control target corresponding to the display pixel group. Decide for each. Even in the second operation state, similarly to the fourth modification of the eighth embodiment, the shift angle ± Δθ1 of the drive angle ± θ1 of the first imaging mirror 411 is calculated, and the tilt of the first imaging mirror 411 is calculated. A real image is formed by driving. In this case, the voltage control unit 24 does not generate a boundary surface due to the refractive index distribution of the liquid crystal element 146 and the voltage between the upper electrode 151 and the lower electrode so that the refractive index of the liquid crystal element 146 is uniform. Apply. That is, the control unit 20 may execute the process shown in the flowchart of FIG.
なお、画像の範囲と表示画素群との大小関係に基づいて第１動作状態と第２動作状態との何れかを実行するかを決定するものに限定されず、所定の条件に基づいて第１動作状態と第２動作状態との何れかを実行するかを決定しても良い。例えば、制御部２０は、表示装置１の周囲、即ち使用環境の明るさに応じて第１動作状態と第２動作状態との何れかを実行するかを決定することができる。この場合、制御部２０は、環境の明るさが明るいときには、即ち明るさが所定の閾値を超えるときには、明るい空中像３０が形成されるように第１動作状態にて動作することを決定し、明るさが所定の閾値以下のときには、第２動作状態にて動作することを決定する。第２動作状態、空中像３０を形成する際に第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１にずらす角度±Δθ１を付与する場合には、形成される空中像３０において輝度が低下する虞がある。これに対して、第１動作状態では、光束を偏向するために補助光学部材１４Ｂの屈折率分布を変更させるので、輝度を低下させることなく空中像３０が形成される。即ち、第１動作状態の場合には、第２動作状態の場合と比較して、明るい空中像３０が形成される。
なお、制御部２０は、撮像装置５により生成された撮像データを用いて輝度を算出することにより、表示装置１の使用環境の明るさを検出すれば良い。
この場合、制御部２０は、第８の実施の形態の変形例４にて説明した図５１のフローチャートの処理と同様の処理を行う。ただし、図５１のフローチャートのステップＳ１０３（画像の範囲に複数の表示画素群が含まれるかを判定）に代えて、表示装置１の使用環境の明るさを検出する。表示装置１の使用環境が明るい場合、即ち明るさが所定の閾値を超える場合には図５１のステップＳ１０４へ進み、明るさが所定の閾値以下の場合には図５１のステップＳ１０９へ進む。
Note that the present invention is not limited to determining whether to execute the first operation state or the second operation state based on the magnitude relationship between the image range and the display pixel group, and the first operation based on a predetermined condition. Whether to execute the operation state or the second operation state may be determined. For example, the control unit 20 can determine whether to execute the first operation state or the second operation state according to the surroundings of the display device 1, that is, the brightness of the use environment. In this case, the control unit 20 determines to operate in the first operation state so that a bright aerial image 30 is formed when the brightness of the environment is bright, that is, when the brightness exceeds a predetermined threshold, When the brightness is less than or equal to a predetermined threshold, it is determined to operate in the second operation state. In the second operation state, when the aerial image 30 is formed, if the angle ± Δθ1 to be shifted to the driving angle ± θ1 of the first imaging mirror 411 is given, there is a possibility that the luminance of the aerial image 30 to be formed is lowered. . On the other hand, in the first operation state, the refractive index distribution of the auxiliary optical member 14B is changed to deflect the light beam, so that the aerial image 30 is formed without reducing the luminance. That is, in the first operation state, a bright aerial image 30 is formed as compared with the second operation state.
Note that the control unit 20 may detect the brightness of the usage environment of the display device 1 by calculating the luminance using the imaging data generated by the imaging device 5.
In this case, the control unit 20 performs the same process as the process of the flowchart of FIG. 51 described in the fourth modification of the eighth embodiment. However, instead of step S103 (determining whether a plurality of display pixel groups are included in the range of the image) in the flowchart of FIG. 51, the brightness of the usage environment of the display device 1 is detected. When the use environment of the display device 1 is bright, that is, when the brightness exceeds a predetermined threshold, the process proceeds to step S104 in FIG. 51, and when the brightness is equal to or less than the predetermined threshold, the process proceeds to step S109 in FIG.
なお、表示装置１の周囲環境の明るさに基づいて、第１動作状態と第２動作状態との何れかを行うものに代えて、表示器１１に表示される画像の明るさに基づいて第１動作状態と第２動作状態との何れかを行っても良い。この場合、制御部２０は、表示される画像が暗いときには、即ち輝度が所定の閾値以下のときには、第１動作状態にて動作することを決定する。輝度が所定の閾値を超えるときには、第２動作状態にて動作することを決定する。即ち、表示器１１に暗い画像が表示されたときには、形成される空中像３０の輝度がさらに低下しないように、補助光学部材１４Ｂを用いて光束を偏向するようにする。
In addition, based on the brightness of the surrounding environment of the display apparatus 1, it replaces with what performs either a 1st operation state or a 2nd operation state, and is based on the brightness of the image displayed on the display 11. FIG. Either the first operation state or the second operation state may be performed. In this case, the control unit 20 determines to operate in the first operation state when the displayed image is dark, that is, when the luminance is equal to or lower than a predetermined threshold. When the luminance exceeds a predetermined threshold, it is determined to operate in the second operation state. That is, when a dark image is displayed on the display device 11, the auxiliary optical member 14B is used to deflect the light beam so that the brightness of the formed aerial image 30 does not further decrease.
第１０の実施の形態の変形例２では、所定の条件に基づいて、補助光学部材１４Ｂに、表示器１１から出射された光の光路の補正を行わせるか否かを決定するので、異なる光路の補正方法の中から、好ましい補正方法を用いて収差を低減した空中像３０Ａと３０Ｂとを形成させることができる。
また、第１０の実施の形態の変形例２では、環境の明るさ、または表示器１１に表示される画像に基づいて、補助光学部材１４Ｂにより光路の補正を行わせるか否かを決定するので、表示装置１が使用される状況に適した方法を用いて光路を補正して、収差を低減した空中像３０Ａと３０Ｂとを形成させることができる。
なお、上述した第１０の実施の形態の変形例２では、同一の画像に対応する空中像３０Ａと３０Ｂと異なる結像領域に形成する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。異なる画像に対応する空中像３０Ａと３０Ｂとを異なる結像領域に形成してもよい。
In the second modification of the tenth embodiment, it is determined whether or not the auxiliary optical member 14B is to correct the optical path of the light emitted from the display 11 based on a predetermined condition. Among these correction methods, the aerial images 30A and 30B with reduced aberration can be formed using a preferable correction method.
Further, in the second modification of the tenth embodiment, whether or not to correct the optical path by the auxiliary optical member 14B is determined based on the brightness of the environment or the image displayed on the display unit 11. The aerial images 30A and 30B with reduced aberrations can be formed by correcting the optical path using a method suitable for the situation in which the display device 1 is used.
In the second modification of the tenth embodiment described above, the case where the aerial images 30A and 30B corresponding to the same image are formed in different imaging regions has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The aerial images 30A and 30B corresponding to different images may be formed in different imaging regions.
（第１０の実施の形態の変形例３）
第１０の実施の形態の変形例３では、第１０の実施の形態とその変形例１〜２の表示装置１が、さらにユーザが表示装置１を観察する位置に基づいて、空中像３０を形成することができるようにしたものである。即ち、第１０の実施の形態の変形例３の表示装置１は、第８の実施の形態の変形例３（図４６参照）の表示装置１と同様に、図１９に示す第４の実施の形態の撮像装置５と、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、第１０の実施の形態の光学系１２Ｇと、記憶部９とを備える。制御部２０は、図４６に示す第８の実施の形態の変形例３と同様に、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３と検出部２５と算出部２７とを備える。
なお、光学系１２Ｇは、第１０の実施の形態の変形例１や変形例２の光学系１２Ｇと同様の構成を有しても良い。第１０の実施の形態の変形例１の光学系１２Ｇ（すなわち図３に示す第１の実施の形態の結像光学系１２）を有する場合には、表示装置１は、撮像装置５と、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、光学系１２Ｇと、記憶部９とを有している。制御部２０は、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３と検出部２５と算出部２７とを備える。
また、第１０の実施の形態の変形例２の光学系１２Ｇ（すなわち図４９に示す第８の実施の形態の変形例４の光学系１２Ｅ）を有する場合には、表示装置１は、撮像装置５と、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、光学系１２Ｇと、記憶部９とを示している。制御部２０は、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３と検出部２５と、電圧制御部２４とを備える。
(Modification 3 of the tenth embodiment)
In the third modified example of the tenth embodiment, the display device 1 of the tenth embodiment and the modified examples 1 and 2 further forms the aerial image 30 based on the position where the user observes the display device 1. It is something that can be done. That is, the display device 1 of the third modification of the tenth embodiment is similar to the display device 1 of the third modification (see FIG. 46) of the eighth embodiment, and the fourth embodiment shown in FIG. The imaging device 5, the control unit 20, the display 11 controlled by the control unit 20, the optical system 12G of the tenth embodiment, and the storage unit 9 are provided. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, a detection unit 25, and a calculation unit 27, as in the third modification of the eighth embodiment shown in FIG.
The optical system 12G may have the same configuration as that of the optical system 12G according to Modification 1 or Modification 2 of the tenth embodiment. When the optical system 12G according to the first modification of the tenth embodiment (that is, the imaging optical system 12 according to the first embodiment shown in FIG. 3) is included, the display device 1 includes the imaging device 5 and a control. A display unit 11 controlled by the control unit 20, an optical system 12G, and a storage unit 9. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, a detection unit 25, and a calculation unit 27.
When the optical system 12G according to the second modification of the tenth embodiment (that is, the optical system 12E according to the fourth modification of the eighth embodiment shown in FIG. 49) is included, the display device 1 is an imaging device. 5, a control unit 20, a display 11 controlled by the control unit 20, an optical system 12 </ b> G, and a storage unit 9. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, a detection unit 25, and a voltage control unit 24.
検出部２５は、第４の実施の形態（図１９〜図２１参照）や第６の実施の形態の変形例４（図３３、図３４参照）と同様にして、撮像装置５により撮像された撮像データを用いて、公知の被写体検出処理等を行って、撮像データ上から人物、すなわち表示装置１を観察するユーザを検出する。検出部２５は、撮像データ上で検出した人物の顔の方向を検出して、表示装置１を観察するユーザの視線の方向を検出する。決定部２６は、検出部２５により検出されたユーザの実際の位置に基づいて、空中像３０を形成させる位置、すなわち結像領域を決定する。複数のユーザが検出された場合には、決定部２６は、それぞれのユーザの位置ごとに空中像３０の結像領域を決定する。以下の説明では、２人のユーザが検出され、一方のユーザが表示装置１のＸ方向＋側、他方のユーザが表示装置１のＸ方向−側に検出された場合を一例に挙げて説明を行う。
なお、複数のユーザが検出されない場合、すなわち１人のユーザのみが検出された場合には、表示装置１は上述した第４の実施の形態（図１９〜図２１参照）や第６の実施の形態の変形例４（図３３、図３４参照）の場合と同様にして、検出された１人のユーザが視認可能な位置に空中像３０を表示させて良い。
The detection unit 25 is imaged by the imaging device 5 in the same manner as in the fourth embodiment (see FIGS. 19 to 21) and the fourth modification of the sixth embodiment (see FIGS. 33 and 34). A known subject detection process or the like is performed using the imaging data to detect a person, that is, a user who observes the display device 1 from the imaging data. The detection unit 25 detects the direction of the face of the person detected on the imaging data, and detects the direction of the line of sight of the user who observes the display device 1. The determination unit 26 determines a position at which the aerial image 30 is formed, that is, an imaging region, based on the actual position of the user detected by the detection unit 25. When a plurality of users are detected, the determination unit 26 determines an imaging region of the aerial image 30 for each user position. In the following description, a case where two users are detected, one user is detected on the X direction + side of the display device 1, and the other user is detected on the X direction − side of the display device 1 will be described as an example. Do.
When a plurality of users are not detected, that is, when only one user is detected, the display device 1 is the same as the fourth embodiment (see FIGS. 19 to 21) or the sixth embodiment described above. The aerial image 30 may be displayed at a position where one detected user can visually recognize, in the same manner as in the fourth modification of the embodiment (see FIGS. 33 and 34).
以下、第１０の実施の形態と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第１０の実施の形態にて説明した内容を適用することができる。また、以下の説明では、第１０の実施の形態と同様に、表示制御部２３は、所定時間が経過するごとに、画像Ｉｍ１（図５７（ｂ）参照）と画像Ｉｍ２（図５７（ｄ）参照）とを切り替えて表示器１１に表示するものであるが、理解を容易にすることを目的として第１結像ミラー４１１に対する処理を中心に行う。
決定部２６は、表示装置１のＸ方向＋側に位置するユーザに視認させるために、空中像３０Ａが形成される方向を表示装置１の中心からＸ方向＋側に設定する。決定部２６は、表示装置１のＸ方向−側に位置するユーザに視認させるために、空中像３０Ｂが形成される方向を表示装置１の中心からＸ方向−側に設定する。さらに、決定部２６は、空中像３０Ａ、３０Ｂの移動量を決定する。この場合、決定部２６は、検出されたユーザが表示装置１からＸ方向＋側に、またはＸ方向−側に離れているほど移動量を大きくする。ユーザと表示装置１との間の距離は、撮像データ上で検出された人物の大きさに基づいて算出すれば良い。
Hereinafter, differences from the tenth embodiment will be mainly described. The contents described in the tenth embodiment can be applied to points that are not particularly described. Further, in the following description, as in the tenth embodiment, the display control unit 23 displays the image Im1 (see FIG. 57B) and the image Im2 (see FIG. 57D) every time a predetermined time elapses. Is displayed on the display unit 11, but for the purpose of facilitating understanding, the processing on the first imaging mirror 411 is mainly performed.
The determination unit 26 sets the direction in which the aerial image 30 </ b> A is formed from the center of the display device 1 to the X direction + side in order to make the user located on the X direction + side of the display device 1 visually recognize. The determination unit 26 sets the direction in which the aerial image 30 </ b> B is formed from the center of the display device 1 to the X direction− side in order to make the user located on the X direction− side of the display device 1 visually recognize. Furthermore, the determination part 26 determines the moving amount | distance of aerial image 30A, 30B. In this case, the determination unit 26 increases the amount of movement as the detected user moves away from the display device 1 in the X direction + side or the X direction − side. What is necessary is just to calculate the distance between a user and the display apparatus 1 based on the magnitude | size of the person detected on imaging data.
空中像３０Ａ、３０Ｂが形成される方向と移動量、すなわち空中像３０Ａと３０Ｂのそれぞれの結像領域の位置が決定されると、駆動制御部２１は、第１結像ミラー４１１の駆動角度±θ１を算出する。この場合、駆動制御部２１は、空中像３０Ａと３０Ｂとのそれぞれの結像領域の位置に基づいて、空中像３０Ａを形成させるための第１結像ミラー４１１の駆動角度−θ１と空中像３０Ｂを形成させるための第１駆動ミラー４１１の駆動角度＋θ１とを算出する。
When the direction in which the aerial images 30A and 30B are formed and the amount of movement, that is, the positions of the respective imaging regions of the aerial images 30A and 30B are determined, the drive control unit 21 drives the driving angle ± of the first imaging mirror 411. θ1 is calculated. In this case, the drive control unit 21 drives the first imaging mirror 411 driving angle −θ1 and the aerial image 30B to form the aerial image 30A based on the positions of the respective imaging regions of the aerial images 30A and 30B. The drive angle + θ1 of the first drive mirror 411 for forming the angle is calculated.
駆動制御部２１は、時刻ｔ１において、算出した駆動角度−θ１で第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させる。その結果、第１０の実施の形態にて参照した図５７（ａ）に示すように、画像Ｉｍ１に対応する空中像３０Ａは、一方のユーザが空中像３０Ａを視認し易いＸ方向＋側の結像領域に形成される。短い所定時間が経過した時刻ｔ２では、駆動制御部２１は、算出した駆動角度＋θ１で第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させる。その結果、第１０の実施の形態にて参照した図５７（ｃ）に示すように、画像Ｉｍ２に対応する空中像３０Ｂは、他方のユーザが空中像３０Ｂを視認し易いＸ方向−側の結像領域に形成される。以後、第１０の実施の形態の場合と同様に、所定時間が経過するごとに、第１結像ミラー４１１の駆動角度を−θ１と＋θ１との間で切り替えて傾斜駆動させる。これにより、異なる画像Ｉｍ１とＩｍ２とに対応する空中像３０Ａと空中像３０Ｂとが短い所定時間ごとに順次切り替わって形成される。第１結像ミラー４１１による傾斜駆動および補助光学部材１４Ｂの境界面１４３Ｂの傾斜方向の切り替えが短時間で繰り返し行われることにより、２人のユーザはそれぞれ空中像３０Ａと３０Ｂとを視認することができる。
The drive control unit 21 drives the first imaging mirror 411 to tilt at the calculated drive angle −θ1 at time t1. As a result, as shown in FIG. 57A referred to in the tenth embodiment, the aerial image 30A corresponding to the image Im1 is connected to the X direction + side where one user can easily see the aerial image 30A. Formed in the image area. At time t2 when a short predetermined time has elapsed, the drive control unit 21 drives the first imaging mirror 411 to tilt at the calculated drive angle + θ1. As a result, as shown in FIG. 57 (c) referred to in the tenth embodiment, the aerial image 30B corresponding to the image Im2 is connected to the X direction-side where the other user can easily see the aerial image 30B. Formed in the image area. Thereafter, as in the case of the tenth embodiment, every time a predetermined time elapses, the drive angle of the first imaging mirror 411 is switched between −θ1 and + θ1 to drive the tilt. Thereby, the aerial image 30A and the aerial image 30B corresponding to the different images Im1 and Im2 are sequentially switched at a predetermined short time. The tilt driving by the first imaging mirror 411 and the switching of the tilt direction of the boundary surface 143B of the auxiliary optical member 14B are repeatedly performed in a short time, so that two users can visually recognize the aerial images 30A and 30B, respectively. it can.
図６３のフローチャートを参照して、第１０実施の形態の変形例３の表示装置１の光学系１２Ｇの動作状態時の処理について説明する。図６３に示す処理は、制御部２０でプログラムを実行して行われる。このプログラムは記憶部９に記憶されており、制御部２０により起動され、実行される。
ステップＳ１７１では、撮像装置５に撮像データを生成させてステップＳ１７２へ進む。ステップＳ１７２では、制御部２０の検出部２５は、生成された撮像データ上から表示装置１を観察するユーザの有無を検出する処理を行って、ステップＳ１７３へ進む。ステップＳ１７３では、ステップＳ１７２にて複数のユーザが検出されたか否かを判定する。複数のユーザが検出された場合には、ステップＳ１７３が肯定判定されてステップＳ１７４へ進む。複数のユーザが検出されない場合には、ステップＳ１７３が否定判定されてステップＳ１７１へ戻る。なお、本フローチャートにおいても、上述したように複数のユーザとして２人が検出された場合を一例として説明を行う。また、上述したように、１人のユーザのみが検出された場合には、第４の実施の形態の図２１に示すフローチャートに示す処理を行っても良い。
With reference to the flowchart of FIG. 63, the process at the time of the operation state of the optical system 12G of the display apparatus 1 of the modification 3 of 10th Embodiment is demonstrated. The process shown in FIG. 63 is performed by executing a program in the control unit 20. This program is stored in the storage unit 9 and is activated and executed by the control unit 20.
In step S171, the imaging device 5 generates imaging data, and the process proceeds to step S172. In step S172, the detection unit 25 of the control unit 20 performs processing for detecting the presence / absence of a user observing the display device 1 from the generated imaging data, and the process proceeds to step S173. In step S173, it is determined whether a plurality of users are detected in step S172. If a plurality of users are detected, an affirmative determination is made in step S173 and the process proceeds to step S174. If a plurality of users are not detected, a negative determination is made in step S173 and the process returns to step S171. In this flowchart, the case where two persons are detected as a plurality of users as described above will be described as an example. Further, as described above, when only one user is detected, the process shown in the flowchart of FIG. 21 in the fourth embodiment may be performed.
ステップＳ１７４では、表示制御部２３は、表示器１１に画像Ｉｍ１を表示してステップＳ１７５へ進む。ステップＳ１７５では、２人のユーザの内の一方のユーザが検出された位置に基づいて、空中像３０Ａを形成させる位置を決定し、第１結像ミラー４１１の駆動角度−θ１を算出してステップＳ１７６へ進む。ステップＳ１７６では、駆動制御部２１は、算出された駆動角度−θ１に従って第１駆動部４１２に電圧を印加して、第１結像ミラー４１１を駆動角度−θ１で傾斜駆動させてステップＳ１７７へ進む。
In step S174, the display control unit 23 displays the image Im1 on the display 11, and proceeds to step S175. In step S175, the position at which the aerial image 30A is formed is determined based on the position where one of the two users is detected, and the drive angle −θ1 of the first imaging mirror 411 is calculated to be step. Proceed to S176. In step S176, the drive control unit 21 applies a voltage to the first drive unit 412 in accordance with the calculated drive angle −θ1 to drive the first imaging mirror 411 to tilt at the drive angle −θ1 and then proceeds to step S177. .
ステップＳ１７７では、ステップＳ１７６における複数の第１結像ミラー４１１の傾斜駆動が開始されてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過した場合には、ステップＳ１７７が肯定判定されてステップＳ１７８へ進み、所定の短い時間が経過していない場合には、ステップＳ１７７が否定判定されて所定の時間が経過するまで待機する。ステップＳ１７８では、表示制御部２３は、表示器１１に画像Ｉｍ２を表示してステップＳ１７９へ進む。ステップＳ１７９では、駆動制御部２１は、２人のユーザの内の他のユーザが検出された位置に基づいて、空中像３０Ｂを形成させる位置を決定し、第１結像ミラー４１１の駆動角度＋θ１を算出してステップＳ１８０へ進む。
In step S177, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the tilt driving of the plurality of first imaging mirrors 411 in step S176 was started. If the predetermined time has elapsed, an affirmative determination is made in step S177 and the process proceeds to step S178. If the predetermined short time has not elapsed, a negative determination is made in step S177 and the process waits until the predetermined time elapses. . In step S178, the display control unit 23 displays the image Im2 on the display 11, and proceeds to step S179. In step S179, the drive control unit 21 determines the position at which the aerial image 30B is formed based on the position detected by the other users of the two users, and the driving angle + θ1 of the first imaging mirror 411. Is calculated and the process proceeds to step S180.
ステップＳ１８０では、駆動制御部２１は、算出された駆動角度＋θ１に従って第１駆動部４１２に電圧を印加して、第１結像ミラー４１１を駆動角度＋θ１で傾斜駆動させてステップＳ１８１へ進む。ステップＳ１８１では、ステップＳ１８０における複数の第１結像ミラー４１１の傾斜駆動が開始されてから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過した場合には、ステップＳ１８１が肯定判定されてステップＳ１８２へ進み、所定の短い時間が経過していない場合には、ステップＳ１８１が否定判定されて所定の時間が経過するまで待機する。ステップＳ１８２では、空中像３０の形成を終了するか否かを判定する。空中像３０の形成を終了する場合には、ステップＳ１８２が肯定判定されて処理を終了する。空中像３０の形成を終了しない、即ちユーザが空中像３０の視認を続ける場合には、ステップＳ１８２が否定判定されてステップＳ１７４へ戻る。
また、上述の説明では、第１結像ミラー４１１による傾斜駆動を例に挙げて説明したが、検出された複数のユーザの観察位置に応じて、第２結像ミラー４２１の駆動角度を切り替えて傾斜駆動させることにより、空中像３０をＹ方向位置が異なる結像領域に形成させることができる。この場合、制御部２０は、図６３と同様の処理を第２結像ミラー４２１に対して実行する。または、検出された複数のユーザの観察位置に応じて、第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の両方を傾斜駆動して、複数の空中像３０をＸ方向およびＹ方向が異なる結像領域に形成することもできる。
また、上述した説明では、異なる画像Ｉｍ１とＩｍ２とに対応する異なる空中像３０Ａと３０Ｂとを異なる結像領域に表示させる場合を例に挙げて説明したが、同一の画像に対応する同一の空中像３０を異なる結像領域に表示させても良い。この場合、図６３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１７８における処理を行わない。また、ステップＳ１８２が否定判定された場合には、ステップＳ１７５に戻って処理を実行すれば良い。
In step S180, the drive control unit 21 applies a voltage to the first drive unit 412 according to the calculated drive angle + θ1, causes the first imaging mirror 411 to be tilted at the drive angle + θ1, and proceeds to step S181. In step S181, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the tilt driving of the plurality of first imaging mirrors 411 in step S180 was started. If the predetermined time has elapsed, an affirmative determination is made in step S181 and the process proceeds to step S182. If a predetermined short time has not elapsed, a negative determination is made in step S181 and the process waits until the predetermined time elapses. . In step S182, it is determined whether or not the formation of the aerial image 30 is to be terminated. When the formation of the aerial image 30 is to be ended, an affirmative determination is made in step S182 and the process ends. If the formation of the aerial image 30 is not completed, that is, if the user continues to view the aerial image 30, a negative determination is made in step S182 and the process returns to step S174.
In the above description, the tilt driving by the first imaging mirror 411 has been described as an example. However, the driving angle of the second imaging mirror 421 is switched according to the detected observation positions of a plurality of users. By performing the tilt driving, the aerial image 30 can be formed in imaging regions having different Y-direction positions. In this case, the control unit 20 performs the same processing as that in FIG. 63 on the second imaging mirror 421. Alternatively, both the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 are driven to tilt according to the detected observation positions of the plurality of users, and the plurality of aerial images 30 are connected in different X and Y directions. It can also be formed in the image area.
In the above description, the case where different aerial images 30A and 30B corresponding to different images Im1 and Im2 are displayed in different imaging regions has been described as an example, but the same aerial image corresponding to the same image is displayed. The image 30 may be displayed in different imaging regions. In this case, the process in step S178 is not performed in the flowchart shown in FIG. If a negative determination is made in step S182, the process may return to step S175 to execute the process.
なお、第１０の実施の形態の変形例３では、撮像装置５により撮像された撮像データを用いて表示装置１を観察するユーザを検出する構成としたが、この例に限定されない。第４の実施の形態とその変形例１（図１９〜図２１参照）にて説明したように、ユーザによる操作ボタンの操作や、集音によって集音された音声データに基づいて、ユーザを検出しても良い。
In the third modification of the tenth embodiment, the configuration is such that the user who observes the display device 1 is detected using the imaging data captured by the imaging device 5, but is not limited to this example. As described in the fourth embodiment and its modification 1 (see FIGS. 19 to 21), the user is detected based on the operation of the operation button by the user and the sound data collected by the sound collection. You may do it.
第１０の実施の形態の変形例３では、第１駆動部４１２は、検出したユーザに基づいた異なる結像領域に空中像３０Ａと３０Ｂとを形成する。これにより、ユーザが表示装置１を観察する位置に応じて、ユーザが視認し易い位置に空中像３０Ａと３０Ｂとを形成することができる。
In Modification 3 of the tenth embodiment, the first drive unit 412 forms aerial images 30A and 30B in different imaging regions based on the detected user. Accordingly, the aerial images 30A and 30B can be formed at positions that are easy for the user to visually recognize according to the position at which the user observes the display device 1.
（第１０の実施の形態の変形例４）
上述した第１０の実施の形態とその変形例１〜３では、所定の時間間隔ごとに空中像３０Ａと空中像３０Ｂとを切り替えて形成させることにより、ユーザにより常に空中像３０Ａと３０Ｂとが視認できるように構成した。これに対して、第１０の実施の形態の変形例４では、空中像３０Ａと３０Ｂとが所定の条件を満たした場合に形成されるようにした点で異なる。以下、第１０の実施の形態の変形例３と相違する点を主に説明を行う。特に説明を行わない点については、第１０の実施の形態の変形例３にて説明した内容を適用することができる。
(Modification 4 of the tenth embodiment)
In the tenth embodiment described above and the first to third modifications thereof, the aerial images 30A and 30B are always visually recognized by the user by switching the aerial image 30A and the aerial image 30B at predetermined time intervals. Configured to be possible. In contrast, the fourth modification of the tenth embodiment is different in that the aerial images 30A and 30B are formed when a predetermined condition is satisfied. Hereinafter, differences from the third modification of the tenth embodiment will be mainly described. The contents described in the third modification of the tenth embodiment can be applied to points that are not particularly described.
第１０の実施の形態の変形例４では、第１０の実施の形態の変形例３と同様に、図１９に示す第４の実施の形態の撮像装置５と、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、第１０の実施の形態の光学系１２Ｇと、記憶部９とを備える。制御部２０は、図４６に示す第８の実施の形態の変形例３と同様に、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３と検出部２５と算出部２７とを備える。なお、第１０の実施の形態の変形例４においても、第１０の実施の形態の変形例３における表示装置１として適用可能な構成と同様の構成を適用することができる。
In the fourth modification of the tenth embodiment, similarly to the third modification of the tenth embodiment, the imaging device 5, the control unit 20, and the control unit 20 of the fourth embodiment shown in FIG. The display 11 controlled by the above, the optical system 12G of the tenth embodiment, and the storage unit 9 are provided. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, a detection unit 25, and a calculation unit 27, as in the third modification of the eighth embodiment shown in FIG. Note that, in the fourth modification of the tenth embodiment, the same configuration as that applicable as the display device 1 in the third modification of the tenth embodiment can be applied.
＜例１＞
第１０の実施の形態の変形例５の表示装置１は、空中像３０Ｂの形成を開始させるタイミングを所定の条件が満たされた場合に実行するようにする。例１では、たとえば、１人のユーザが表示装置１を観察している場合には空中像３０Ａのみを形成しているが、途中で表示装置１を観察するユーザの人数が増えた場合に空中像３０Ｂの形成を開始する。
<Example 1>
The display device 1 according to the fifth modification of the tenth embodiment executes the timing for starting the formation of the aerial image 30B when a predetermined condition is satisfied. In Example 1, for example, when one user observes the display device 1, only the aerial image 30 </ b> A is formed. The formation of the image 30B is started.
検出部２５は、撮像装置５により撮像された撮像データを用いて、公知の被写体検出処理等を行って、撮像データ上から人物、すなわち表示装置１を観察するユーザを検出する。検出部２５によって表示装置１を観察するユーザが１人しか検出されない場合には、空中像３０Ａのみを形成させるようにする。この場合も、検出部２５は、撮像データ上で検出した人物の顔の方向を検出して、表示装置１を観察するユーザの視線の方向を検出する。決定部２６は、検出部２５により検出されたユーザの実際の位置と視線の方向とに基づいて、空中像３０を形成させる方向と位置、すなわち結像領域を決定する。
The detection unit 25 performs a known subject detection process using the imaging data captured by the imaging device 5 to detect a person, that is, a user who observes the display device 1 from the imaging data. When only one user observing the display device 1 is detected by the detection unit 25, only the aerial image 30A is formed. Also in this case, the detection unit 25 detects the direction of the face of the person detected on the imaging data, and detects the direction of the line of sight of the user observing the display device 1. The determination unit 26 determines the direction and position where the aerial image 30 is formed, that is, the imaging region, based on the actual position of the user detected by the detection unit 25 and the direction of the line of sight.
空中像３０Ａの結像領域の位置が決定されると、駆動制御部２１は、第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１ａを算出し、第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させる。これにより、ユーザが視認しやすい位置に空中像３０Ａが形成される。なお、空中像３０Ａが形成されている間も、所定の時間間隔ごとに、撮像装置５による表示装置１の周囲の撮像と、検出部２５によるユーザの検出とが行われる。
When the position of the imaging region of the aerial image 30A is determined, the drive control unit 21 calculates the driving angle θ1a of the first imaging mirror 411 and drives the first imaging mirror 411 to tilt. As a result, the aerial image 30A is formed at a position that is easily visible to the user. Note that while the aerial image 30A is formed, imaging around the display device 1 by the imaging device 5 and detection of the user by the detection unit 25 are performed at predetermined time intervals.
空中像３０Ａが形成されている最中に、検出部２５によって新たなユーザが表示装置１を観察していることが検出されると、決定部２６は、新たに検出されたユーザの位置と視線の方向とに基づいて、新たな空中像３０Ｂを形成させる方向と位置、すなわち結像領域を決定する。空中像３０Ｂの結像領域の位置が決定されると、駆動制御部２１は、空中像３０Ｂを形成させるための第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１ｂを算出し、第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させる。以後、所定時間ごとに、駆動制御部２１は、第１結像ミラー４１１の駆動角度を±θ１ａと±θ１ｂとの間で切り替える。その結果、当初から形成されていた空中像３０Ａと、新たなユーザが視認するための空中像３０Ｂと形成される。
When the detection unit 25 detects that a new user is observing the display device 1 while the aerial image 30A is being formed, the determination unit 26 determines the position and line of sight of the newly detected user. The direction and position where a new aerial image 30B is formed, that is, the imaging region is determined on the basis of the direction. When the position of the image formation region of the aerial image 30B is determined, the drive control unit 21 calculates the drive angle θ1b of the first image formation mirror 411 for forming the aerial image 30B, and the first image formation mirror 411 is moved. Tilt drive. Thereafter, the drive control unit 21 switches the drive angle of the first imaging mirror 411 between ± θ1a and ± θ1b every predetermined time. As a result, an aerial image 30A formed from the beginning and an aerial image 30B for a new user to visually recognize are formed.
その後、さらに表示装置１を観察するユーザが増えると、同一の処理を行って、空中像３０Ａと空中像３０Ｂとに加えて、さらに増加したユーザが視認するための空中像３０Ｃが新たに形成される。すなわち、さらに増加したユーザの位置と視線の方向とに基づいて、駆動制御部２１は第１結像ミラー４１１を駆動角度θ１ｃで傾斜駆動させる。その後、所定時間ごとに、駆動制御部２１は、第１結像ミラー４１１を駆動角度θ１ａ、θ１ｂ、θ１ｃの間で切り替えて傾斜駆動させることにより、空中像３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを形成させる。
また、空中像３０Ａと空中像３０Ｂとが形成されているときに、たとえば当初から表示装置１を観察していたユーザがいなくなった場合には、表示装置１を観察し続けているユーザが視認するための空中像３０Ｂのみが形成されるようにする。すなわち、駆動制御部２１は、第１結像ミラー４１１を駆動角度θ１ｂにて傾斜駆動させる。
Thereafter, when the number of users who observe the display device 1 further increases, the same processing is performed, and in addition to the aerial image 30A and the aerial image 30B, an aerial image 30C for the increased number of users to visually recognize is newly formed. The That is, based on the further increased user position and line-of-sight direction, the drive control unit 21 drives the first imaging mirror 411 to tilt at the drive angle θ1c. Thereafter, the drive control unit 21 forms the aerial images 30 </ b> A, 30 </ b> B, and 30 </ b> C by switching the first imaging mirror 411 between the drive angles θ <b> 1 a, θ <b> 1 b, and θ <b> 1 c at every predetermined time.
Further, when the aerial image 30A and the aerial image 30B are formed, for example, when there is no user who has been observing the display device 1 from the beginning, the user who continues to observe the display device 1 visually recognizes it. Only the aerial image 30B is formed. That is, the drive control unit 21 drives the first imaging mirror 411 to tilt at the drive angle θ1b.
なお、上述した例１では、表示装置１を観察するユーザを検出するために、表示装置１が撮像装置５により撮像された撮像データを用いる場合を例に挙げたが、これに限定されない。第４の実施の形態とその変形例１（図１９〜図２１参照）にて説明したように、ユーザによる操作ボタンの操作や、集音によって集音された音声データに基づいて、ユーザを検出しても良い。また、操作ボタンが表示装置１に設けられているものではなく、空中像３０として表示されたアイコンをユーザが空中で押下する操作を行われた場合にユーザの存在を判断しても良い。この場合、表示装置１は、ユーザがアイコンを押下する操作を検出するための操作検出器として、光学系１２Ｇの上方（Ｚ方向＋側）に設けられた、たとえば公知の透明静電容量式パネルを備える。静電容量パネルからなる操作検出器は、実質的に透明な部材からなる電極によって電界を形成する。操作検出器１３は、ユーザが空中像３０の形成位置を操作するために指またはスタイラスを空中像３０の方に移動させた場合に、その指またはスタイラスの位置を静電容量の値として検出する。
また、空中像３０Ａと３０Ｂと３０Ｃは、同じ画像であっても良いし、少なくとも１つが異なる画像であっても良い。
In Example 1 described above, the case where the display device 1 uses imaging data captured by the imaging device 5 in order to detect a user observing the display device 1 is described as an example. However, the present invention is not limited to this. As described in the fourth embodiment and its modification 1 (see FIGS. 19 to 21), the user is detected based on the operation of the operation button by the user and the sound data collected by the sound collection. You may do it. The operation button is not provided on the display device 1, and the presence of the user may be determined when the user performs an operation of pressing the icon displayed as the aerial image 30 in the air. In this case, the display device 1 is, for example, a known transparent capacitance panel provided above the optical system 12G (Z direction + side) as an operation detector for detecting an operation of the user pressing the icon. Is provided. An operation detector composed of a capacitance panel forms an electric field with an electrode composed of a substantially transparent member. The operation detector 13 detects the position of the finger or stylus as a capacitance value when the user moves the finger or stylus toward the aerial image 30 in order to operate the formation position of the aerial image 30. .
The aerial images 30A, 30B, and 30C may be the same image, or at least one of them may be different images.
＜例２＞
例１では、表示装置１を観察するユーザの人数の増減に応じて空中像３０Ｂを形成するタイミングを制御したが、例２では、表示装置１で形成されている空中像３０Ａを視認しているユーザによって予め決められた特定のジェスチャーが行われた場合に、空中像３０Ｂの形成を開始する。以下、詳細に説明する。
<Example 2>
In Example 1, the timing at which the aerial image 30B is formed is controlled according to the increase or decrease in the number of users observing the display device 1, but in Example 2, the aerial image 30A formed on the display device 1 is visually recognized. When a specific gesture predetermined by the user is performed, formation of the aerial image 30B is started. Details will be described below.
図６４は、表示装置１により形成された空中像３０とユーザの位置との関係を模式的に示す図である。なお、図示の都合から、図６４では、光学系１２Ｇの第１光学部４１および第２光学部４２を簡略化して示す。
図６４（ａ）は、あるユーザが領域Ｕ１にて表示装置１により形成された空中像３０Ａを視認している様子を模式的に示した図である。この状態から、図６４（ｂ）に模式的に示すように別のユーザが領域Ｕ２に現れたので、領域Ｕ１のユーザが領域Ｕ２のユーザにも空中像３０Ａを視認させようとした場合に、領域Ｕ１のユーザは、予め決められた特定のジェスチャーを行う。予め決められた特定のジェスチャーとして、上述した第４の実施の形態の変形例１にて説明した各種のジェスチャーを適用させることができる。
FIG. 64 is a diagram schematically showing the relationship between the aerial image 30 formed by the display device 1 and the position of the user. For convenience of illustration, FIG. 64 shows the first optical unit 41 and the second optical unit 42 of the optical system 12G in a simplified manner.
FIG. 64A is a diagram schematically illustrating a state in which a certain user visually recognizes the aerial image 30A formed by the display device 1 in the region U1. From this state, as another user has appeared in the region U2 as schematically shown in FIG. 64B, when the user in the region U1 tries to make the user in the region U2 also visually recognize the aerial image 30A, The user in the region U1 performs a predetermined specific gesture. As the specific gesture determined in advance, the various gestures described in the first modification of the fourth embodiment described above can be applied.
検出部２５は、撮像装置５により撮像された撮像データを用いて、撮像データ上で領域Ｕ１のユーザが上記のジェスチャーを行ったか否かを検出する。検出部２５によりジェスチャーが行われたことが検出されると、決定部２６は、検出されたジェスチャーに基づき、第４の実施の形態の変形例１の場合と同様にして、領域Ｕ２のユーザが視認するための空中像３０Ｂを形成させる方向と位置、すなわち結像領域を決定する。
なお、検出部２５は、上記のジェスチャーが行われると、ジェスチャーで移動された方向に存在する人物を撮像データ上から検出し、その人物の視線の方向を検出する。決定部２６は検出された人物の位置と視線の方向とに基づいて、空中像３０Ｂを形成する方向と位置とを決定しても良い。
The detection unit 25 detects whether or not the user of the region U1 has performed the above-described gesture on the imaging data using the imaging data captured by the imaging device 5. When the detection unit 25 detects that the gesture has been performed, the determination unit 26 determines that the user of the region U2 is based on the detected gesture in the same manner as in the first modification of the fourth embodiment. The direction and position in which the aerial image 30B for visual recognition is formed, that is, the imaging region is determined.
When the gesture is performed, the detection unit 25 detects a person existing in the direction moved by the gesture from the imaging data, and detects the direction of the line of sight of the person. The determination unit 26 may determine the direction and position for forming the aerial image 30B based on the detected position of the person and the direction of the line of sight.
空中像３０Ｂの結像領域の位置が決定されると、駆動制御部２１は、空中像３０Ｂを形成させるための複数の第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１ｂを算出し、複数の第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させる。以後、所定時間ごとに、駆動制御部２１は、第１結像ミラー４１１の駆動角度を±θ１ａと±θ１ｂとの間で切り替える。その結果、図６４（ｃ）に示すように、当初から形成されていた空中像３０Ａと、新たなユーザが視認するための空中像３０Ｂとが交互に繰り返し形成される。すなわち、領域Ｕ１のユーザと、領域Ｕ２のユーザとは、異なる位置に結像された同一または異なる空中像３０Ａと３０Ｂとを、それぞれ視認することができる。
なお、領域Ｕ１のユーザと領域Ｕ２のユーザとのそれぞれに空中像３０Ａと３０Ｂと視認させるものに限定されない。たとえば、空中像３０Ｂが形成されたら空中像３０Ａの形成を終了させても良い。この場合、たとえば領域Ｕ１のユーザが、顔の前で手を振るようなジェスチャーを行ったことが検出部２５により検出されたときに、空中像３０Ａの形成を終了しても良い。
また、空中像３０Ｂの形成を行わず、空中像３０Ａの形成のみを継続して行っても良い。たとえば、領域Ｕ１のユーザが、領域Ｕ２のユーザに空中像３０Ｂを視認させるようなジェスチャーを行った後、直ちに領域Ｕ１のユーザが体の前で腕や指をクロスさせ「×」を作るジェスチャーを行ったことが検出部２５により検出されたときに、空中像３０Ｂの形成をキャンセルし、空中像３０Ａの形成のみを引き続き行うようにする。また、領域Ｕ１のユーザが、領域Ｕ２のユーザに空中像３０Ｂを視認させるようなジェスチャーを行い、空中像３０Ｂが形成された後に、領域Ｕ１のユーザが体の前で腕や指をクロスさせ「×」を作るジェスチャーを行ったことが検出部２５により検出されたときには、空中像３０Ｂの形成を終了させ、空中像３０Ａの形成のみを引き続き行うようにしても良い。
When the position of the image formation region of the aerial image 30B is determined, the drive control unit 21 calculates the drive angles θ1b of the plurality of first image formation mirrors 411 for forming the aerial image 30B, and the plurality of first results. The image mirror 411 is driven to tilt. Thereafter, the drive control unit 21 switches the drive angle of the first imaging mirror 411 between ± θ1a and ± θ1b every predetermined time. As a result, as shown in FIG. 64C, the aerial image 30A formed from the beginning and the aerial image 30B for a new user to visually recognize are alternately and repeatedly formed. That is, the user in the region U1 and the user in the region U2 can visually recognize the same or different aerial images 30A and 30B that are imaged at different positions.
In addition, it is not limited to what makes the user of area | region U1 and the user of area | region U2 visually recognize aerial image 30A and 30B. For example, the formation of the aerial image 30A may be terminated when the aerial image 30B is formed. In this case, for example, the formation of the aerial image 30A may be terminated when the detection unit 25 detects that the user in the region U1 has made a gesture of waving in front of the face.
Alternatively, the formation of the aerial image 30B may be continued without forming the aerial image 30B. For example, after the user in the region U1 performs a gesture that causes the user in the region U2 to visually recognize the aerial image 30B, the user in the region U1 immediately performs a gesture of crossing arms and fingers in front of the body to create “x”. When this is detected by the detection unit 25, the formation of the aerial image 30B is canceled and only the formation of the aerial image 30A is continued. In addition, after the user in the region U1 performs a gesture for causing the user in the region U2 to visually recognize the aerial image 30B and the aerial image 30B is formed, the user in the region U1 crosses his arms and fingers in front of the body. When the detection unit 25 detects that a gesture for creating “x” has been performed, the formation of the aerial image 30B may be terminated, and only the formation of the aerial image 30A may be continued.
＜例３＞
例３では、表示装置１を観察しているユーザの位置や視線の方向が移動すると、その移動に伴って、表示装置１は空中像３０を移動させることで、常にユーザに視認できる位置に空中像３０を形成させる。以下、１人のユーザが表示装置１を観察している場合を例に挙げて、詳細に説明する。
<Example 3>
In Example 3, when the position of the user who is observing the display device 1 or the direction of the line of sight moves, the display device 1 moves the aerial image 30 along with the movement, so that the user can always see the aerial image at a position that can be visually recognized by the user. An image 30 is formed. Hereinafter, a case where one user is observing the display device 1 will be described in detail.
検出部２５は、撮像装置５により撮像された撮像データを用いて、公知の被写体検出処理等を行って、撮像データ上から人物、すなわち表示装置１を観察するユーザを検出する。検出部２５は、撮像データ上で検出した人物の顔の方向を検出して、表示装置１を観察するユーザの視線の方向を検出する。決定部２６は、検出部２５により検出されたユーザの位置と視線の方向とに基づいて、空中像３０を形成させる方向と位置、すなわち結像領域を決定する。
The detection unit 25 performs a known subject detection process using the imaging data captured by the imaging device 5 to detect a person, that is, a user who observes the display device 1 from the imaging data. The detection unit 25 detects the direction of the face of the person detected on the imaging data, and detects the direction of the line of sight of the user who observes the display device 1. The determination unit 26 determines the direction and position where the aerial image 30 is formed, that is, the imaging region, based on the position of the user and the direction of the line of sight detected by the detection unit 25.
空中像３０の結像領域の位置が決定されると、駆動制御部２１は、複数の第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１ａを算出し、複数の第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させる。これにより、ユーザが視認しやすい位置に空中像３０が形成される。空中像３０が形成されている間も、所定の時間間隔ごとに、撮像装置５は表示装置１の周囲を撮像し、検出部２５は撮像データからユーザの検出を行う。検出部２５は、新たに撮像された撮像データ上で検出された人物の位置や視線の方向が、既に検出されている人物の位置や視線の方向に対して変位しているか否かを判定する。
When the position of the imaging region of the aerial image 30 is determined, the drive control unit 21 calculates the driving angle θ1a of the plurality of first imaging mirrors 411 and drives the plurality of first imaging mirrors 411 to tilt. As a result, the aerial image 30 is formed at a position that is easy for the user to visually recognize. Even while the aerial image 30 is formed, the imaging device 5 images the periphery of the display device 1 at predetermined time intervals, and the detection unit 25 detects the user from the imaging data. The detection unit 25 determines whether the position of the person or the direction of the line of sight detected on the newly captured image data is displaced with respect to the position of the person or the direction of the line of sight that has already been detected. .
新たに検出された人物の位置や視線の方向が変位している場合には、決定部２６は、新たに検出された人物の位置と視線の方向とに基づいて、新たに空中像３０を形成させる方向と位置を決定する。駆動制御部２１は、決定部２６により新に決定された方向と位置とに基づいて、第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１ｂを算出し、第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させる。したがって、第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１ｂに応じた位置に移動した位置に、新たな空中像３０が形成される。換言すると、ユーザの位置や視線の方向が変化するタイミングで、それまで形成されていた位置から移動した位置に新な空中像３０が形成される。これにより、ユーザが移動した位置や新たに視線を向けた位置に空中像３０が形成される、即ちユーザの移動に伴って空中像３０を移動させて、空中像３０をユーザに視認可能となるように形成させる。
When the position of the newly detected person and the direction of the line of sight are displaced, the determination unit 26 forms a new aerial image 30 based on the position of the newly detected person and the direction of the line of sight. Determine the direction and position. The drive control unit 21 calculates the drive angle θ1b of the first imaging mirror 411 based on the direction and position newly determined by the determination unit 26, and drives the first imaging mirror 411 to tilt. Therefore, a new aerial image 30 is formed at a position moved to a position corresponding to the driving angle θ1b of the first imaging mirror 411. In other words, a new aerial image 30 is formed at a position moved from the previously formed position at the timing when the position of the user and the direction of the line of sight change. As a result, the aerial image 30 is formed at a position where the user has moved or a position where the user's line of sight is newly directed. To form.
＜例４＞
例１〜例３では、ユーザの人数やジェスチャーや位置に応じたタイミングにて、新な空中像３０を形成するものであったが、例４では、表示器１１に表示された画像が有する情報に基づいて形成する空中像３０の個数を決める。即ち、画像が有する情報が１人のユーザにより視認することを示す場合には、１つの空中像３０Ａが形成され、画像が有する情報が複数のユーザにより視認するためのものである場合には、複数の空中像３０が形成される。
<Example 4>
In Examples 1 to 3, the new aerial image 30 is formed at a timing according to the number of users, gestures, and positions. The number of aerial images 30 to be formed is determined based on the above. That is, when the information that the image has is viewed by one user, one aerial image 30A is formed, and when the information that the image has is for viewing by a plurality of users, A plurality of aerial images 30 are formed.
画像が有する情報の一例として、画像が含まれるコンテンツ自体が複数のユーザにより実行されるものであったり、複数のユーザで実行することが前提となる特定のモードに対応する画像がある。例えば、表示装置１をゲーム機に組み込んだ場合、ゲームの種類やゲームが有するモードによっては１人のユーザに空中像３０を視認させれば良いときと、複数のユーザにそれぞれ空中像３０を視認させる必要があるときとがある。たとえば対戦モードを有するゲームの場合には、対戦モードが選択されると対戦相手のユーザも空中像３０を視認する必要があるので、表示装置１は、ユーザ自身が視認するための空中像３０Ａと、対戦相手のユーザが視認するための空中像３０Ｂとを形成する。
なお、対戦モードの選択は、表示装置１が組み込まれたゲーム機本体に設けられた操作部材から行っても良いし、表示装置１によってモード選択の画面を空中像として形成し、ユーザがモード選択の空中像を押し込むように操作しても良い。モード選択の空中像をユーザが操作する場合には、撮像装置５がユーザの空中像への操作を撮像し、検出器２５が撮像データからモード選択を行うユーザ操作を検出し、決定部２６が検出されたモード選択を行うユーザ操作に基づいて、対戦モードを選択して良い。
As an example of information included in an image, there is an image corresponding to a specific mode on which the content itself including the image is executed by a plurality of users or is assumed to be executed by a plurality of users. For example, when the display device 1 is incorporated in a game machine, depending on the type of game and the mode that the game has, one user may view the aerial image 30 and a plurality of users visually recognize the aerial image 30. There are times when it is necessary to make it happen. For example, in the case of a game having a battle mode, when the battle mode is selected, the opponent user also needs to visually recognize the aerial image 30, so the display device 1 includes an aerial image 30 </ b> A for the user to visually recognize. And an aerial image 30B for the user of the opponent to view.
The selection of the battle mode may be performed from an operation member provided on the game machine main body in which the display device 1 is incorporated, or the display device 1 forms a mode selection screen as an aerial image, and the user selects the mode. You may operate to push in the aerial image. When the user operates the aerial image of mode selection, the imaging device 5 captures the user's operation on the aerial image, the detector 25 detects the user operation for selecting the mode from the captured data, and the determination unit 26 The battle mode may be selected based on the detected user operation for selecting the mode.
この場合、ユーザにより対戦モードが選択されると、駆動制御部２１は、予め決められている異なる結像領域に空中像３０Ａと３０Ｂとがそれぞれ形成されるように、第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１ａ、θ１ｂを決定する。駆動制御部２１は、所定時間ごとに、第１結像ミラー４１１の駆動角度をθ１ａとθ１ｂとの間で切り替える。これにより、空中像３０Ａと３０Ｂとが対戦ゲームを行う２人のユーザのそれぞれによって視認することができる。
ユーザにより対戦モードが選択されていない場合、即ち１人のユーザがゲームを行う場合には、画像が有する情報は１人のユーザが空中像３０を視認することを示す。この場合は、駆動制御部２１は、第１結像ミラー４１１を駆動角度θ１で傾斜駆動させて、１つの空中像３０Ａのみを形成させる。即ち、ゲームを行うユーザ以外にゲームの状況を観察する人物が表示装置１の周囲に存在したとしても、表示装置１は空中像３０Ａ以外の空中像を形成しない。
なお、ゲームの内容によって２人のユーザがそれぞれ視認する空中像３０が同一のものか異なるものかが決まる。従って、例４においては、形成される空中像３０Ａと３０Ｂとは同じ画像であっても良いし、異なる画像であっても良い。
In this case, when the battle mode is selected by the user, the drive control unit 21 sets the first imaging mirror 411 so that the aerial images 30A and 30B are formed in different predetermined imaging regions. The drive angles θ1a and θ1b are determined. The drive control unit 21 switches the drive angle of the first imaging mirror 411 between θ1a and θ1b every predetermined time. Thereby, aerial images 30A and 30B can be visually recognized by each of two users who play a battle game.
When the battle mode is not selected by the user, that is, when one user plays a game, the information included in the image indicates that one user visually recognizes the aerial image 30. In this case, the drive control unit 21 drives the first imaging mirror 411 to be inclined at the drive angle θ1 to form only one aerial image 30A. That is, even if a person observing the game situation exists around the display device 1 other than the user who plays the game, the display device 1 does not form an aerial image other than the aerial image 30A.
Depending on the content of the game, it is determined whether the aerial images 30 viewed by the two users are the same or different. Therefore, in Example 4, the formed aerial images 30A and 30B may be the same image or different images.
＜例５＞
例１〜例４では、表示装置１を観察するユーザの人数や、表示器１１に表示される画像が有する情報に基づいて、空中像３０を複数個形成させるものであった。例５では、画像が有する情報に基づいて、空中像３０を、表示装置１を観察するそれぞれのユーザに対して形成する場合を説明する。この場合の一例として、表示装置１を医療現場、たとえば手術中の手術室で使用する場合を例に挙げる。
<Example 5>
In Examples 1 to 4, a plurality of aerial images 30 are formed based on the number of users observing the display device 1 and the information included in the image displayed on the display 11. Example 5 describes a case where the aerial image 30 is formed for each user who observes the display device 1 based on information included in the image. As an example of this case, a case where the display device 1 is used in a medical field, for example, an operating room during an operation will be described as an example.
複数の医師と看護師により長時間の手術が行われる場合に、手術の手順、注意事項等の情報が空中像３０として形成される。この場合、医師や看護師にはそれぞれ役割分担が決まっているので、それぞれに対して必要となる情報が異なることが考えられる。たとえば、図６５（ａ）に示すように、医師Ａには手順及び注意事項Ａ、医師Ｂには手順及び注意事項Ｂ、看護師Ｃには手順及び注意事項Ａと手順及び注意事項Ｂが必要な情報であるとする。この場合、手順及び注意事項Ａを示す画像は医師Ａおよび看護師Ｃに関連付けられ、手順及び注意事項Ｂを示す画像は医師Ｂと看護師Ｃとに関連付けられる。なお、表示される画像と、表示される空中像を視認するユーザを示す顔画像とが関連付けられても良い。この場合、手順および注意事項Ａを示す画像と医師Ａの顔画像および看護師Ｃの顔画像とが関連付けされ、手順および注意事項Ｂを示す画像と医師Ｂの顔画像とが関連付けされる。
When a long-time operation is performed by a plurality of doctors and nurses, information such as operation procedures and precautions is formed as an aerial image 30. In this case, since the division of roles is determined for each doctor and nurse, the information required for each may be different. For example, as shown in FIG. 65 (a), doctor A requires procedure and caution A, doctor B requires procedure and caution B, and nurse C requires procedure and caution A and procedure and caution B. Information. In this case, the image indicating the procedure and the caution item A is associated with the doctor A and the nurse C, and the image indicating the procedure and the caution item B is associated with the doctor B and the nurse C. Note that a displayed image and a face image indicating a user who visually recognizes the displayed aerial image may be associated with each other. In this case, the image indicating the procedure and the caution item A is associated with the face image of the doctor A and the face image of the nurse C, and the image indicating the procedure and the caution item B is associated with the face image of the doctor B.
図６５（ｂ）に示すように、医師Ａ、Ｂが手術台Ｔ１の両側にそれぞれ位置し、看護師Ｃが手術台Ｔ１の一端部に、即ち医師Ａ、Ｂの中間に位置するとする。表示装置１は、手術台Ｔ１の他端部の近傍に配置される。表示装置１が備える撮像装置５により生成された撮像データを用いて、医師Ａ、Ｂと看護師Ｃの立ち位置を検出する。手術中の医師Ａ、Ｂと看護師Ｃの立ち位置はほぼ決まっているので、表示装置１は、検出された医師Ａ、Ｂと看護師Ｃの立ち位置に基づいて、それぞれが視認するための空中像３０Ａ〜３０Ｃを空中に表示する。なお、画像と人物の顔画像とが関連付けされている場合には、表示装置１は、撮像データから医師Ａ、Ｂと看護師Ｃの顔を検出して、検出した顔に基づいて、医師Ａ、Ｂと看護師Ｃとにそれぞれ関連付けされた画像に対応する空中像３０Ａ〜３０Ｃを空中に表示しても良い。以下、詳細に説明する。
画像生成部２２は、手順及び注意事項Ａを示す画像Ａと、手順及び注意事項Ｂを示す画像Ｂとを生成する。
時刻ｔ１において、表示制御部２３は、画像生成部２２が生成した画像Ａを表示器１１に表示させる。駆動制御部２１は、医師Ａおよび看護師Ｃのための空中像３０Ａおよび３０Ｃを形成するために、医師Ａおよび看護師Ｃの立ち位置に基づき、第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の少なくとも一方を所定の駆動角度で傾斜駆動させる。これによって、医師Ａは、目の前で手順及び注意事項Ａを示す空中像３０Ａを視認し、看護師Ｃは目の前で手順及び注意事項Ａを示す空中像３０Ｃを視認することができる。
As shown in FIG. 65 (b), doctors A and B are positioned on both sides of the operating table T1, and a nurse C is positioned at one end of the operating table T1, that is, between the doctors A and B. The display device 1 is disposed in the vicinity of the other end of the operating table T1. The standing positions of the doctors A and B and the nurse C are detected using the imaging data generated by the imaging device 5 included in the display device 1. Since the standing positions of the doctors A and B and the nurse C during the operation are almost determined, the display device 1 is used for visual recognition based on the detected standing positions of the doctors A and B and the nurse C. The aerial images 30A to 30C are displayed in the air. When the image and the human face image are associated with each other, the display device 1 detects the faces of the doctors A and B and the nurse C from the imaging data, and based on the detected faces, the doctor A The aerial images 30A to 30C corresponding to the images respectively associated with B and nurse C may be displayed in the air. Details will be described below.
The image generation unit 22 generates an image A indicating the procedure and the caution item A and an image B indicating the procedure and the caution item B.
At time t1, the display control unit 23 causes the display 11 to display the image A generated by the image generation unit 22. In order to form the aerial images 30A and 30C for the doctor A and the nurse C, the drive control unit 21 uses the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror based on the standing positions of the doctor A and the nurse C. At least one of 421 is tilted at a predetermined driving angle. Accordingly, the doctor A can visually recognize the aerial image 30A showing the procedure and the caution item A in front of the eyes, and the nurse C can visually recognize the aerial image 30C showing the procedure and the caution item A in front of the eyes.
所定の時間が経過した時刻ｔ２では、表示制御部２３は画像生成部２２が生成した画像Ｂを表示器１１に表示させる。駆動制御部２１は、医師Ｂおよび看護師Ｃのための空中像３０Ｂおよび３０Ｄを形成するために、医師Ｂおよび看護師Ｃの立ち位置に基づき、第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の少なくとも一方を所定の駆動角度で傾斜駆動させる。これによって、医師Ｂは、目の前で手順及び注意事項Ｂを示す空中像３０Ｂを視認し、看護師Ｃも目の前で手順及び注意事項Ｂを示す空中像３０Ｃを視認することができる。上記の処理を短い時間間隔で繰り返し行うことにより、空中像３０Ａ〜３０Ｃがそれぞれ医師Ａ、Ｂと看護師Ｃとによって視認することができる。
At time t <b> 2 when a predetermined time has elapsed, the display control unit 23 causes the display 11 to display the image B generated by the image generation unit 22. The drive control unit 21 forms the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror based on the standing positions of the doctor B and the nurse C in order to form the aerial images 30B and 30D for the doctor B and the nurse C. At least one of 421 is tilted at a predetermined driving angle. Thereby, the doctor B can visually recognize the aerial image 30B showing the procedure and the cautions B in front of the eyes, and the nurse C can also visually recognize the aerial image 30C showing the procedure and the cautions B in front of the eyes. By repeating the above processing at short time intervals, the aerial images 30A to 30C can be visually recognized by the doctors A and B and the nurse C, respectively.
なお、手術中の医師や看護師は立ち位置がほぼ決まっており、表示装置１に対して大きな移動を行うことは少ないので、各空中像３０Ａ〜３０Ｃが形成される位置を移動させなくても良いし、視線の方向に従って空中像３０Ａ〜３０Ｃが移動しても良い。空中像３０Ａ〜３０Ｃを移動させる場合には、撮像装置５により撮像された撮像データに基づいて検出部２５が行った検出の結果に従って、空中像３０Ａ〜３０Ｃを移動させれば良い。
なお、全員に共通する情報として、例えば患者のヴァイタルサインの測定結果等が上記の各画像ＡとＢとに付加されても良い。
Note that the standing positions of doctors and nurses during the operation are almost fixed, and the display device 1 is rarely moved so that the positions where the aerial images 30A to 30C are formed need not be moved. The aerial images 30A to 30C may move according to the direction of the line of sight. When moving the aerial images 30 </ b> A to 30 </ b> C, the aerial images 30 </ b> A to 30 </ b> C may be moved according to the result of detection performed by the detection unit 25 based on the imaging data captured by the imaging device 5.
As information common to all, for example, a measurement result of a patient's vital sign may be added to each of the images A and B.
なお、上述した説明では、空中像３０Ａ〜３０Ｃが表示装置１から同一の距離だけ離れた空中に形成される場合を例に挙げたが、空中像３０Ａ〜３０Ｃの少なくとも１つが他の空中像に対して表示装置１からの距離が異なる位置に形成されても良い。図６５（ｂ）に示す例では、例えば表示装置１から最も離れた場所に位置する看護師Ｃのために、空中像３０Ｃを空中像３０Ａや３０Ｂに対して表示装置１から離れた位置、即ち看護師Ｃに近い位置に形成させても良い。
In the above description, the case where the aerial images 30A to 30C are formed in the air separated by the same distance from the display device 1 has been described as an example. On the other hand, the distance from the display device 1 may be different. In the example shown in FIG. 65 (b), for example, for the nurse C located farthest from the display device 1, the aerial image 30C is positioned away from the display device 1 with respect to the aerial images 30A and 30B. It may be formed at a position close to the nurse C.
この場合、表示装置１は、図７６を用いて後述するように、モータまたはアクチュエータなどの駆動部によって、光学系１２Ｇまたは表示器１１を光軸方向、即ちＺ方向に移動することにより、形成される空中像３０の表示位置を移動させることができる。図６５（ｂ）の看護師Ｃの立ち位置の近くに空中像３０Ｃを表示させるためには、光学系１２Ｇと表示器１１との間の距離が小さくなる方向に移動させれば良い。
また、図１８に示す第３の実施の形態の表示装置１のように光学系１３を有する場合には、光学系１３または表示器１１の一方、または光学系１３および表示器１１の両方をＺ方向に沿って移動させて、光学系１３と表示器１１との間のＺ方向の距離を変更しても良い。これにより、虚像Ｖが形成される位置を変更させて、虚像Ｖが光学系１２Ｇによって表示されるＺ方向の位置を変更させることにより、空中像３０の表示位置をＺ方向に沿って移動させることができる。
In this case, as will be described later with reference to FIG. 76, the display device 1 is formed by moving the optical system 12G or the display 11 in the optical axis direction, that is, the Z direction, by a driving unit such as a motor or an actuator. The display position of the aerial image 30 can be moved. In order to display the aerial image 30C near the standing position of the nurse C in FIG. 65 (b), the aerial image 30C may be moved in the direction in which the distance between the optical system 12G and the display 11 becomes smaller.
Further, in the case of having the optical system 13 as in the display device 1 of the third embodiment shown in FIG. 18, one of the optical system 13 and the display unit 11 or both of the optical system 13 and the display unit 11 is set to Z. The distance in the Z direction between the optical system 13 and the display 11 may be changed by moving along the direction. Thereby, the display position of the aerial image 30 is moved along the Z direction by changing the position where the virtual image V is formed and changing the position in the Z direction where the virtual image V is displayed by the optical system 12G. Can do.
＜例６＞
例６は、画像が示す対象物の状況の変化に応じて形成される空中像３０が変化する場合を説明する。例６では、一例として、製造現場で製造品の検査工程において表示装置１に製品の検査項目を示す情報を空中像３０として形成させる場合を例に挙げる。この場合、ある製造品に対する複数の検査項目、例えば２つの検査項目のそれぞれを複数の作業者、例えば２人の作業者によって分担して実行する場合に、画像生成部２２は、第１の検査項目に関する第１の検査項目画像と、第２の検査項目に関する第２の検査項目画像とをそれぞれ生成する。表示装置１は、一方の作業者Ａに対して第１の検査項目画像の空中像３０Ａを形成すると共に、他の作業者Ｂに対する第２の検査項目画像の空中像３０Ｂを形成する。なお、作業者Ｂによる第２の検査項目は、作業者Ａが製造品に対して第１の検査項目に従って検査した結果、合格した場合に行われるものとする。
<Example 6>
Example 6 describes the case where the aerial image 30 formed according to the change in the state of the object indicated by the image changes. In Example 6, as an example, a case where information indicating a product inspection item is formed as an aerial image 30 on the display device 1 in a manufacturing product inspection process at a manufacturing site will be described as an example. In this case, when each of a plurality of inspection items for a certain manufactured product, for example, two inspection items, is shared and executed by a plurality of workers, for example, two workers, the image generation unit 22 performs the first inspection. A first inspection item image relating to the item and a second inspection item image relating to the second inspection item are respectively generated. The display device 1 forms an aerial image 30A of the first inspection item image for one worker A and an aerial image 30B of the second inspection item image for the other worker B. In addition, the 2nd inspection item by the worker B shall be performed when the worker A passes through the inspection of the manufactured product according to the first inspection item, and passes.
図６６（ａ）に示すように、作業者Ａ、Ｂは、例えばベルトコンベアー等が設けられた作業台Ｔ２の前に立ち、作業台Ｔ２上を移動される製造品Ｓ１に対して、それぞれ第１および第２の検査項目に従って検査を行う。作業台Ｔ２に対して作業者Ａ、Ｂと対向する位置に表示装置１が設けられる。製造品Ｓ１は、図の矢印ＡＲ２に示す方向に沿って移動される。表示装置１は、製造品Ｓ１が作業者Ａの視界の範囲内に移動されると、第１の検査項目画像に対応する空中像３０Ａを製造品Ｓ１の近傍の空中に形成する。この場合、制御部２０は、撮像装置５により撮像された撮像データに基づいて検出部２５が行った検出の結果に従って、製造品Ｓ１が作業者Ａの視界の範囲に移動されたか否かを判定する。
As shown in FIG. 66 (a), the workers A and B stand in front of a work table T2 provided with, for example, a belt conveyor and the like with respect to the manufactured product S1 moved on the work table T2. Inspection is performed according to the first and second inspection items. The display device 1 is provided at a position facing the workers A and B with respect to the work table T2. The manufactured product S1 is moved along the direction indicated by the arrow AR2 in the figure. When the manufactured product S1 is moved within the field of view of the worker A, the display device 1 forms an aerial image 30A corresponding to the first inspection item image in the air in the vicinity of the manufactured product S1. In this case, the control unit 20 determines whether or not the manufactured product S1 is moved to the range of the field of view of the worker A according to the detection result performed by the detection unit 25 based on the imaging data captured by the imaging device 5. To do.
製造品Ｓ１が作業者Ａの視界の範囲内に移動されたと判定されると、駆動制御部２１は、製造品Ｓ１の上方に空中像３０Ａが形成されるように、第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の少なくとも一方の駆動角度を算出して、第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の少なくとも一方を傾斜駆動させる。以後、検出部２５は、作業台Ｔ２上での製造品Ｓ１の移動に伴って、撮像装置５により撮像された撮像データに基づいて製造品Ｓ１の位置を検出する。検出した製造品Ｓ１の位置に基づいて、駆動制御部２１は、第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の少なくとも一方を傾斜駆動させて空中像３０Ａの形成位置を移動させる。即ち、製造品Ｓ１の移動に伴って空中像３０Ａが矢印ＡＲ３の方向に移動される。これにより、作業者Ａの視界の範囲内で、第１の検査項目を示す空中像３０Ａが製造品Ｓ１の上方に形成され、製造品Ｓ１の移動に伴って移動する。作業者Ａは、この空中像３０Ａを視認しながら、製造品Ｓ１に対して検査を行う。
When it is determined that the manufactured product S1 has been moved within the field of view of the worker A, the drive control unit 21 determines that the first imaging mirror 411 and the aerial image 30A are formed above the manufactured product S1. The drive angle of at least one of the second imaging mirror 421 is calculated, and at least one of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 is tilted. Thereafter, the detection unit 25 detects the position of the manufactured product S1 based on the imaging data captured by the imaging device 5 as the manufactured product S1 moves on the workbench T2. Based on the detected position of the manufactured product S1, the drive control unit 21 moves at least one of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 to move the formation position of the aerial image 30A. That is, the aerial image 30A is moved in the direction of the arrow AR3 with the movement of the manufactured product S1. Thus, an aerial image 30A indicating the first inspection item is formed above the manufactured product S1 within the range of the field of view of the worker A, and moves with the movement of the manufactured product S1. The worker A inspects the manufactured product S1 while visually recognizing the aerial image 30A.
作業者Ａによる検査が終了し、検査に合格した場合には、製造品Ｓ１は更に作業台Ｔ上を矢印ＡＲ４の方向に移動して、作業者Ｂによる検査が行われる。図６６（ｂ）に示すように、製造品Ｓ１が作業者Ｂの視界の範囲内に移動されると、駆動制御部２１は、製造品Ｓ１の上方に第２の検査項目画像に対応する空中像３０Ｂが形成されるように、第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の少なくとも一方の駆動角度を算出して、第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の少なくとも一方を傾斜駆動させる。これにより、作業者Ｂが行う第２の検査項目を示す空中像３０Ｂが製造品Ｓ１の上方に形成される。この場合も、検出部２５は、撮像装置５により撮像された撮像データに基づいて、製造品Ｓ１が作業者Ｂの視界の範囲内に移動されたことを検出する。更に、撮像装置５からの撮像データに基づく検出部２５による検出結果に基づいて、空中像３０Ｂを製造品Ｓ１の移動に従って、矢印ＡＲ５の方向に移動させる。これにより、作業者Ｂの視界の範囲内で、第２の検査項目を示す空中像３０Ｂが製造品Ｓ１の上方に形成され、この空中像３０Ｂは製造品Ｓ１の移動に伴って移動する。作業者Ｂは、この空中像３０Ｂを視認しながら、製造品Ｓ１に対して検査を行う。
When the inspection by the worker A is completed and the inspection has passed, the manufactured product S1 further moves on the work table T in the direction of the arrow AR4, and the inspection by the worker B is performed. As shown in FIG. 66 (b), when the manufactured product S1 is moved within the range of the field of view of the worker B, the drive control unit 21 is in the air corresponding to the second inspection item image above the manufactured product S1. The drive angle of at least one of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 is calculated so that the image 30B is formed, and at least one of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 is moved. Tilt drive. Thereby, an aerial image 30B indicating the second inspection item performed by the worker B is formed above the manufactured product S1. Also in this case, the detection unit 25 detects that the manufactured product S <b> 1 has been moved within the field of view of the worker B based on the imaging data captured by the imaging device 5. Further, the aerial image 30B is moved in the direction of the arrow AR5 according to the movement of the manufactured product S1, based on the detection result by the detection unit 25 based on the imaging data from the imaging device 5. Thus, an aerial image 30B indicating the second inspection item is formed above the manufactured product S1 within the range of the field of view of the worker B, and the aerial image 30B moves as the manufactured product S1 moves. The worker B inspects the manufactured product S1 while visually recognizing the aerial image 30B.
作業者Ｂが製造品Ｓ１に対して検査を行っている際に、次の製造品Ｓ２が作業台Ｔ２上を移動して、作業者Ａの視界の範囲内に移動されると、図６６（ａ）を用いて説明した場合と同様にして、製造品Ｓ２の上方に第１の検査項目を示す空中像３０Ａが再び形成される。この空中像３０Ａを視認しながら、作業者Ａは製造品Ｓ２に対して検査を行う。この場合には、所定の短い時間間隔ごとに、表示制御部２３による第１の検査項目画像の表示、および空中像３０Ａを形成するための第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の少なくとも一方の傾斜駆動と、表示制御部２３による第２の検査項目画像の表示、および空中像３０Ｂを形成するための第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の少なくとも一方の傾斜駆動とが、切り替わって実行される。
なお、作業者Ａによる検査の結果が不合格の場合には、作業者Ｂによる検査は行われないので、表示装置１により空中像３０Ｂは形成されない。この場合、作業者Ａによって製造品Ｓ１が不合格だったことを示す操作部材等が操作されたり、表示装置１に向かって予め決められたジェスチャー（例えば、体の前面で腕や指をクロスさせて「×」をつくる）をすると、表示装置１は、製造品Ｓ１に対する空中像３０Ｂを形成しないようにする。
また、上述した説明では、製造品Ｓ１やＳ２の移動に伴って空中像３０Ａ、３０Ｂが移動するものとしたが、これに限定されない。空中像３０Ａ、３０Ｂが作業者Ａ、Ｂのそれぞれが視認しやすい位置に移動することなく形成されても良い。
When the worker B is inspecting the manufactured product S1, the next manufactured product S2 moves on the workbench T2 and is moved within the range of the view of the worker A. FIG. Similarly to the case described with reference to a), the aerial image 30A indicating the first inspection item is formed again above the manufactured product S2. The worker A inspects the manufactured product S2 while visually recognizing the aerial image 30A. In this case, the display control unit 23 displays the first inspection item image and the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 for forming the aerial image 30A at predetermined short time intervals. At least one tilt drive, display of the second inspection item image by the display control unit 23, and tilt drive of at least one of the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 for forming the aerial image 30B Are switched and executed.
In addition, when the result of the inspection by the worker A fails, the inspection by the worker B is not performed, and thus the aerial image 30B is not formed by the display device 1. In this case, the operation member or the like indicating that the manufactured product S1 has been rejected by the operator A is operated, or a predetermined gesture (for example, an arm or a finger is crossed on the front of the body) toward the display device 1. If “x” is created, the display device 1 prevents the aerial image 30B from being formed on the manufactured product S1.
In the above description, the aerial images 30A and 30B are moved with the movement of the manufactured products S1 and S2. However, the present invention is not limited to this. The aerial images 30A and 30B may be formed without moving to positions where the workers A and B can easily see each other.
第１０の実施の形態の変形例４では、第１駆動部４１２または第２駆動部４２２、または第１駆動部４１２および第２駆動部４２２は、取得した情報に基づいて、空中の異なる結像位置に空中像３０Ａと３０Ｂとの形成を開始する。これにより、常に複数の空中像３０が形成されるように制御する必要がなく、省電力化に寄与する。
また。第１０の実施の形態の変形例４では、取得した情報が所定の条件を満たさない場合には、空中像３０Ｂを形成しない。これにより、第１結像ミラー４１１や第２結像ミラー４２１を空中像３０Ａを形成するために使用することができ、ユーザは明るい空中像３０Ａを視認することができる。
In the fourth modification of the tenth embodiment, the first driving unit 412 or the second driving unit 422, or the first driving unit 412 and the second driving unit 422, perform different imaging in the air based on the acquired information. The formation of the aerial images 30A and 30B is started at the positions. Thereby, it is not necessary to control so that a plurality of aerial images 30 are always formed, which contributes to power saving.
Also. In the fourth modification of the tenth embodiment, when the acquired information does not satisfy a predetermined condition, the aerial image 30B is not formed. Accordingly, the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 can be used to form the aerial image 30A, and the user can visually recognize the bright aerial image 30A.
また、第１０の実施の形態の変形例４では、取得した情報は、例えば例１で説明したように、表示装置１を視認する複数のユーザを検出したことを示す情報である。これにより、表示装置１を観察するユーザの人数の増減に応じて形成する空中像３０の個数を制御して、必要のない空中像３０を形成するための処理を行う必要がなく、消費電力を低減させることができる。
また、第１０の実施の形態の変形例４では、情報は、例えば例２で説明したように、表示装置１を視認するユーザの所定の動き、即ちジェスチャーを検出したことを示す情報である。これにより、ユーザの意思に応じて複数の空中像３０の形成を開始することができ、利便性が向上する。
また、第１０の実施の形態の変形例４では、情報は、例えば例３〜例６で説明したように、表示器１１に表示される画像に関する情報である。これにより、例えば複数のユーザで視認することが前提となっている画像に対応する空中像３０を形成する場合には、複数のユーザを検出する等の処理を行うことなく複数の空中像３０を形成することができる。
Further, in the fourth modification of the tenth embodiment, the acquired information is information indicating that a plurality of users who visually recognize the display device 1 are detected as described in Example 1, for example. Thereby, it is not necessary to control the number of aerial images 30 to be formed in accordance with the increase or decrease of the number of users observing the display device 1, and it is not necessary to perform processing for forming unnecessary aerial images 30, thereby reducing power consumption. Can be reduced.
In the fourth modification of the tenth embodiment, the information is information indicating that a predetermined movement of the user who visually recognizes the display device 1, that is, a gesture is detected, as described in the second example. Thereby, formation of the several aerial image 30 can be started according to a user's intention, and the convenience improves.
Moreover, in the modification 4 of 10th Embodiment, information is the information regarding the image displayed on the indicator 11, as demonstrated in Examples 3-6. Thereby, for example, when forming an aerial image 30 corresponding to an image that is supposed to be viewed by a plurality of users, the plurality of aerial images 30 are not performed without performing processing such as detecting a plurality of users. Can be formed.
上述した第１０の実施の形態の変形例４の各例においては、第４の実施の形態（図１９〜図２１参照）とその変形例１の場合にて説明した各種の方法を適用して、複数の空中像３０のそれぞれに対してユーザが行った操作（タッチする動作）を検出し、表示器１１の表示を制御してよい。たとえば、動画再生用のボタンの画像として空中像３０Ａと空中像３０Ｂとが表示されている場合を例に挙げる。なお、空中像３０Ａは、動画である空中像３０Ｃの再生用のボタンであり、空中像３０Ｂは、動画である空中像３０Ｄの再生用のボタンであるとする。ユーザによる空中像３０Ａをタッチするような操作を検出部２５によって検出した場合、制御部２０は、空中像３０Ａに割り当てられた機能である空中像３０Ｃの再生を開始する。すなわち、表示制御部２３は、表示器１１に空中像３０Ｃに対応する動画を再生表示させる。ユーザによる空中像３０Ｂをタッチするような操作を検出部２５によって検出した場合、制御部２０は、空中像３０Ｂに割り当てられた機能である空中像３０Ｄの再生を開始する。すなわち、表示制御部２３は、表示器１１に空中像３０Ｄに対応する動画を再生表示させる。
空中像３０Ａに対してタッチするような操作が検出されたが、空中像３０Ｂに対してタッチするような操作が検出されていない場合には、制御部２０は、上述したように空中像３０Ａの表示から空中像３０Ｃの再生表示に切り替えるが、空中像３０Ｂについては表示を継続するように制御を行う。逆に、空中像３０Ｂに対してタッチするような操作が検出され、空中像３０Ａに対する操作が検出されない場合には、制御部２０は、空中像３０Ｂの表示から空中像３０Ｄの再生表示に切り替え、空中像３０Ａについての表示を継続するように制御を行う。なお、上記の説明では、２つの空中像３０を同時に表示する場合を例に挙げて説明したが、３個以上の空中像３０を同時に表示する場合にも同様にして各々の空中像３０に対して処理を適用することができる。
In each example of the modification 4 of the tenth embodiment described above, various methods described in the case of the fourth embodiment (see FIGS. 19 to 21) and the modification 1 are applied. The operation (touching operation) performed by the user on each of the plurality of aerial images 30 may be detected and the display on the display 11 may be controlled. For example, a case where an aerial image 30A and an aerial image 30B are displayed as an image of a button for moving image reproduction will be described as an example. It is assumed that the aerial image 30A is a button for reproducing an aerial image 30C that is a moving image, and the aerial image 30B is a button for reproducing an aerial image 30D that is a moving image. When the detection unit 25 detects an operation of touching the aerial image 30A by the user, the control unit 20 starts reproduction of the aerial image 30C, which is a function assigned to the aerial image 30A. That is, the display control unit 23 reproduces and displays a moving image corresponding to the aerial image 30C on the display 11. When the detection unit 25 detects an operation of touching the aerial image 30B by the user, the control unit 20 starts reproduction of the aerial image 30D that is a function assigned to the aerial image 30B. That is, the display control unit 23 causes the display device 11 to reproduce and display a moving image corresponding to the aerial image 30D.
When an operation for touching the aerial image 30A is detected, but an operation for touching the aerial image 30B is not detected, the control unit 20 controls the aerial image 30A as described above. Although the display is switched to the reproduction display of the aerial image 30C, the aerial image 30B is controlled to continue the display. Conversely, when an operation that touches the aerial image 30B is detected and no operation is detected on the aerial image 30A, the control unit 20 switches from the display of the aerial image 30B to the reproduction display of the aerial image 30D. Control is performed so as to continue displaying the aerial image 30A. In the above description, the case where two aerial images 30 are displayed simultaneously has been described as an example. However, when three or more aerial images 30 are displayed simultaneously, each aerial image 30 is similarly displayed. Process can be applied.
図６７のフローチャートを参照して、第１０実施の形態の変形例４の表示装置１の表示制御の処理について説明する。図６７に示す処理は、制御部２０でプログラムを実行して行われる。このプログラムは記憶部９に記憶されており、制御部２０により起動され、実行される。
ステップＳ１８４では、表示制御部２３は、表示器１１に空中像３０Ａに対応する画像と（空中像３０Ｃの再生用ボタンの画像）と、空中像３０Ｂに対応する画像（空中像３０Ｄの生成用ボタンの画像）とを表示させてステップＳ１８５へ進む。なお、ステップＳ１８４では、制御部２０は、第１０の実施の形態とその変形例１〜３（図５８、図６０、図６２、図６３参照）の何れかのフローチャートに示す各処理を表示器１１および光学系１２Ｇに対して行う。
A display control process of the display device 1 according to the fourth modification of the tenth embodiment will be described with reference to the flowchart in FIG. The process shown in FIG. 67 is performed by executing a program in the control unit 20. This program is stored in the storage unit 9 and is activated and executed by the control unit 20.
In step S184, the display control unit 23 displays on the display 11 an image corresponding to the aerial image 30A (an image of the aerial image 30C reproduction button) and an image corresponding to the aerial image 30B (aerial image 30D generation button ) And the process proceeds to step S185. In step S184, the control unit 20 displays each process shown in the flowchart of any one of the tenth embodiment and its first to third modifications (see FIGS. 58, 60, 62, and 63). 11 and the optical system 12G.
ステップＳ１８５では、制御部２０は、ユーザによる空中像３０をタッチするような操作が行われたか否かを判定する。検出部２５によって、撮像装置５により生成された撮像データからユーザが空中像３０にタッチする動作を行ったことが検出された場合、ステップＳ１８５が肯定判定されてステップＳ１８６へ進む。ユーザが空中像３０にタッチする動作を行ったことが検出されない場合には、ステップＳ１８５が否定判定されてステップＳ１８４へ戻る。
In step S185, the control unit 20 determines whether or not an operation for touching the aerial image 30 by the user has been performed. When the detection unit 25 detects from the imaging data generated by the imaging device 5 that the user has performed an operation of touching the aerial image 30, the determination in step S185 is affirmative and the process proceeds to step S186. If it is not detected that the user has performed an operation of touching the aerial image 30, a negative determination is made in step S185, and the process returns to step S184.
ステップＳ１８６では、制御部２０は、空中像３０Ａに対してユーザがタッチする動作を行ったか否かを判定する。撮像装置５で生成された撮像データから、ユーザがタッチする動作を行った位置が空中像３０Ａが表示された位置とほぼ同じであることが検出された場合には、ステップＳ１８６が肯定判定されたステップＳ１８７へ進む。ユーザがタッチする動作を行った位置が空中像３０Ｂが表示された位置とほぼ同じであることが検出された場合には、ステップＳ１８６が否定判定されてステップＳ１８８へ進む。
In step S186, the control unit 20 determines whether or not the user touches the aerial image 30A. If it is detected from the imaging data generated by the imaging device 5 that the position where the user touches is almost the same as the position where the aerial image 30A is displayed, an affirmative determination is made in step S186. The process proceeds to step S187. If it is detected that the position where the user touches is substantially the same as the position where the aerial image 30B is displayed, a negative determination is made in step S186 and the process proceeds to step S188.
ステップＳ１８７では、表示制御部２３は、表示器１１の表示を、空中像３０Ａに対応する画像から空中像３０Ｃに対応する画像の表示に切り替え、空中像３０Ｂに対応する画像の表示を継続する。これにより、空中像３０Ｃの再生と、空中像３０Ｂの表示とが行われる。ステップＳ１８８では、表示制御部２３は、表示器１１の表示を、空中像３０Ｂに対応する画像から空中像３０Ｄに対応する画像の表示に切り替え、空中像３０Ａに対応する画像の表示を継続する。これにより、空中像３０Ｄの再生と、空中像３０Ａの表示とが行われる。なお、ステップＳ１８７、ステップＳ１８８では、制御部２０は、第１０の実施の形態とその変形例１〜３（図５８、図６０、図６２、図６３参照）の何れかのフローチャートに示す各処理を表示器１１および光学系１２Ｇに対して行う。
In step S187, the display control unit 23 switches the display on the display 11 from the image corresponding to the aerial image 30A to the display of the image corresponding to the aerial image 30C, and continues to display the image corresponding to the aerial image 30B. Thereby, the reproduction of the aerial image 30C and the display of the aerial image 30B are performed. In step S188, the display control unit 23 switches the display on the display 11 from the image corresponding to the aerial image 30B to the image corresponding to the aerial image 30D, and continues displaying the image corresponding to the aerial image 30A. Thereby, the reproduction of the aerial image 30D and the display of the aerial image 30A are performed. In step S187 and step S188, the control unit 20 performs each process shown in the flowchart of any one of the tenth embodiment and its first to third modifications (see FIGS. 58, 60, 62, and 63). Is performed on the display 11 and the optical system 12G.
ステップＳ１８９では、空中像３０の表示を終了するか否かを判定する。空中像３０の形成を終了する場合には、ステップＳ１８９が肯定判定されて処理を終了する。空中像３０の形成を終了しない、即ちユーザが空中像３０の視認を続ける場合には、ステップＳ１８９が否定判定されてステップＳ１８４へ戻る。
なお、切り替えた後の空中像３０Ｃと３０Ｄとについては、同じ画像でも良いし、異なる画像であっても良い。
In step S189, it is determined whether or not to end the display of the aerial image 30. When the formation of the aerial image 30 is to be ended, an affirmative determination is made in step S189 and the process ends. If the formation of the aerial image 30 is not completed, that is, if the user continues to view the aerial image 30, a negative determination is made in step S189 and the process returns to step S184.
Note that the aerial images 30C and 30D after switching may be the same image or different images.
（第１０の実施の形態の変形例５）
第１０の実施の形態の変形例５の表示装置１は、複数のユーザ、例えば２人のユーザが表示装置１により形成された空中像３０Ａ、３０Ｂをそれぞれ視認する場合、一方のユーザには空中像３０Ａのみが視認され、他方のユーザには空中像３０Ｂのみが視認されるように、空中像３０Ａおよび３０Ｂの結像領域を設定する。以下、詳細に説明する。
(Modification 5 of the tenth embodiment)
In the display device 1 of Modification 5 of the tenth embodiment, when a plurality of users, for example, two users view the aerial images 30A and 30B formed by the display device 1, respectively, one user is in the air. The imaging regions of the aerial images 30A and 30B are set so that only the image 30A is visually recognized and only the aerial image 30B is visually recognized by the other user. Details will be described below.
第１０の実施の形態の変形例５では、第１０の実施の形態の変形例３、４と同様に、図１９に示す第４の実施の形態の撮像装置５と、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、第１０の実施の形態の光学系１２Ｇと、記憶部９とを備える。制御部２０は、第８の実施の形態の変形例３（図４６参照）と同様に、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３と検出部２５と算出部２７とを備える。なお、第１０の実施の形態の変形例５においても、第１０の実施の形態の変形例３、４における表示装置１として適用可能な構成と同様の構成を適用することができる。
In the fifth modification of the tenth embodiment, as in the third and fourth modifications of the tenth embodiment, the imaging device 5 of the fourth embodiment shown in FIG. 19, the control unit 20, and the control The display 11 controlled by the unit 20, the optical system 12G of the tenth embodiment, and the storage unit 9 are provided. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, a detection unit 25, and a calculation unit 27, as in Modification 3 (see FIG. 46) of the eighth embodiment. Note that, in the fifth modification of the tenth embodiment, the same configuration as that applicable as the display device 1 in the third and fourth modifications of the tenth embodiment can be applied.
図６８は、表示器１１の表示画素Ｐ１に画像が表示され、出射した光束により実像Ｐ１１ＡとＰ１１Ｂとを形成させた場合を示す。複数の第１結像ミラー４１１のうち、複数の第１結像ミラー４１１ａは傾斜駆動されず、即ち駆動角度０°のままであり、複数の第１結像ミラー４１１ｂは駆動角度−θ１にて傾斜駆動される。複数の第１結像ミラー４１１ａにより反射された光束が収束して実像Ｐ１１Ａが空中像３０Ａとして形成され、複数の第１結像ミラー４１１ｂにより反射された光束が収束して実像Ｐ１１Ｂが空中像３０Ｂとして形成される。
FIG. 68 shows a case where an image is displayed on the display pixel P1 of the display 11 and real images P11A and P11B are formed by the emitted light flux. Among the plurality of first imaging mirrors 411, the plurality of first imaging mirrors 411a are not tilted, that is, the driving angle remains 0 °, and the plurality of first imaging mirrors 411b are driven at the driving angle −θ1. Tilt driven. The light beams reflected by the plurality of first imaging mirrors 411a converge to form a real image P11A as an aerial image 30A, and the light beams reflected by the plurality of first imaging mirrors 411b converge to form a real image P11B as an aerial image 30B. Formed as.
図６８（ａ）に示すように、ユーザが領域Ｕ１Ａの範囲に目を置く場合には、ユーザは実像Ｐ１１Ａを視認できるが、実像Ｐ１１Ｂを視認することはできない。また、ユーザが領域Ｕ１Ｂに目を置く場合には、ユーザは実像Ｐ１１Ｂを視認することができるが、実像Ｐ１１Ａを視認することはできない。
しかし、図６８（ｂ）に示すように、ユーザが領域Ｕ１Ｃの範囲に目を置く場合には、ユーザは実像Ｐ１１ＡとＰ１１Ｂとの両方を視認できてしまう。即ち、ユーザが実像Ｐ１１Ａを視認しようとしているときに実像Ｐ１１Ｂが視界に入ることになり、実像Ｐ１１Ａの視認性に悪影響を及ぼすことになる。
As shown in FIG. 68 (a), when the user puts his eyes on the range of the area U1A, the user can visually recognize the real image P11A, but cannot visually recognize the real image P11B. Further, when the user puts his eyes on the area U1B, the user can visually recognize the real image P11B, but cannot visually recognize the real image P11A.
However, as shown in FIG. 68 (b), when the user places an eye on the range of the area U1C, the user can visually recognize both the real images P11A and P11B. That is, the real image P11B enters the field of view when the user tries to visually recognize the real image P11A, which adversely affects the visibility of the real image P11A.
第１０の実施の形態の変形例５では、表示装置１は、ユーザが空中像３０Ａを視認するための位置において、空中像３０Ｂが形成される位置をユーザの視界外に移動させるように第１結像ミラー４１１ｂの傾斜駆動を制御する。なお、空中像３０Ｂを移動させる場合を例に挙げて説明するが、空中像３０Ａを移動させても良いし、空中像３０Ａと３０Ｂとを移動させても良い。
また、以下の説明では、ユーザが空中像３０を視認するための位置をユーザ位置と呼ぶ。ユーザ位置は、たとえば空中像３０が形成される位置、即ち結像領域からＺ方向に沿って所定距離だけ離れた位置とする。なお、この所定距離は、例えば、アイコン等が空中像３０として形成され、ユーザがこの空中像３０のアイコン等に対して操作する際に、ユーザ位置から手を伸ばすと空中像３０に到達する距離に定めることができる。この場合、所定距離を、例えば、成人の腕の長さを基準としたとき４０ｃｍ程度とすれば良い。なお、所定距離は、ユーザが成人か子供かに応じて異ならせても良いし、表示装置１を観察するユーザごとに異なっても良い。また、所定距離が一定のものに限定されず、可変としても良い。例えば、空中像３０が示すコンテンツが、例えば動画やスライドショーやイラストが移動するような大きな動きを伴うものである場合には、所定距離を増加させても良い。
なお、ユーザ位置を、表示装置１から結像領域までのＺ方向の距離に所定距離を加えたものに限定されず、ユーザ位置と結像領域とを同一、即ち所定距離がゼロであっても良い。
In Modification 5 of the tenth embodiment, the display device 1 is configured to move the position at which the aerial image 30B is formed outside the user's field of view at a position where the user visually recognizes the aerial image 30A. The tilt drive of the imaging mirror 411b is controlled. In addition, although the case where the aerial image 30B is moved is described as an example, the aerial image 30A may be moved, or the aerial images 30A and 30B may be moved.
In the following description, a position where the user visually recognizes the aerial image 30 is referred to as a user position. The user position is, for example, a position where the aerial image 30 is formed, that is, a position away from the imaging region by a predetermined distance along the Z direction. The predetermined distance is, for example, a distance in which an icon or the like is formed as an aerial image 30 and the user reaches the aerial image 30 when reaching out from the user position when operating the icon or the like of the aerial image 30. Can be determined. In this case, the predetermined distance may be about 40 cm, for example, based on the length of the adult arm. The predetermined distance may be varied depending on whether the user is an adult or a child, or may be different for each user who observes the display device 1. Further, the predetermined distance is not limited to a constant distance, and may be variable. For example, when the content indicated by the aerial image 30 is accompanied by a large movement such as moving a movie, a slide show, or an illustration, the predetermined distance may be increased.
The user position is not limited to the Z-direction distance from the display device 1 to the imaging region plus a predetermined distance, and the user position and the imaging region are the same, that is, even if the predetermined distance is zero. good.
まず、図６９を参照しながら、空中像３０Ａを結像領域３０１Ａに形成させる場合を説明する。図６９は、表示器１１の表示画素群ＰＧ１に画像を表示して、光束を出射させる場合を模式的に示したものである。なお、図６９では、図示の都合上、光学系１２Ｇの第１光学部４１と第２光学部４２とを簡略化して示しているが、複数の第１結像ミラー４１１のうち、傾斜駆動されていない第１結像ミラー４１１により反射された光束により空中像３０Ａが形成される。結像領域３０１Ａの視野角、即ちユーザにより空中像３０Ａが視認できる範囲は、表示器１１の表示画素群ＰＧ１から出射される光束の視野角と、第１結像ミラー４１１に入射する光束の角度と、第１結像ミラー４１１の駆動角度と、によって決まる。なお、表示画素群ＰＧ１から出射される光束の視野角は表示器１１の特性等に依存する。
First, the case where the aerial image 30A is formed in the imaging region 301A will be described with reference to FIG. FIG. 69 schematically shows a case where an image is displayed on the display pixel group PG1 of the display 11 to emit a light beam. In FIG. 69, for convenience of illustration, the first optical unit 41 and the second optical unit 42 of the optical system 12G are illustrated in a simplified manner, but the plurality of first imaging mirrors 411 are driven to be tilted. The aerial image 30 </ b> A is formed by the light beam reflected by the first imaging mirror 411 that is not. The viewing angle of the imaging region 301 </ b> A, that is, the range in which the aerial image 30 </ b> A can be viewed by the user is the viewing angle of the light beam emitted from the display pixel group PG <b> 1 of the display 11 and the angle of the light beam incident on the first imaging mirror 411. And the driving angle of the first imaging mirror 411. The viewing angle of the light beam emitted from the display pixel group PG1 depends on the characteristics of the display 11 and the like.
図６９（ａ）に示すように、表示画素群ＰＧ１のＸ方向−側端部の表示画素から、Ｘ方向−側端の光束Ｌ１とＸ方向＋側端の光束Ｌ２との範囲内で複数の光束が出射され、傾斜駆動されていない第１結像ミラー４１１ａにより反射されて空中像３０ＡのＸ方向−側端を形成する位置に収束する。このとき、光束Ｌ１と光束Ｌ２とがなす角度φ３０が表示器１１の表示画素群ＰＧ１から出射される光束の視野角である。即ち、表示画素群ＰＧ１内の全ての表示画素から、視野角φ３０で光束が出射される。表示画素群ＰＧ１のＸ方向＋側端部の表示画素からも視野角φ３０で光束が出射され、空中像３０ＡのＸ方向＋側端を形成する位置に収束する。これにより、結像領域３０１Ａに空中像３０Ａが形成され、視認範囲Ｒ３００にてユーザにより視認される。
As shown in FIG. 69 (a), from the display pixel at the X direction-side end of the display pixel group PG1, a plurality of light beams L1 within the range of the light beam L1 at the X direction-side end and the light beam L2 at the X direction + side end. The luminous flux is emitted, reflected by the first imaging mirror 411a that is not tilted, and converges to a position that forms the X-direction end of the aerial image 30A. At this time, the angle φ30 formed by the light beam L1 and the light beam L2 is the viewing angle of the light beam emitted from the display pixel group PG1 of the display 11. That is, a light beam is emitted from all the display pixels in the display pixel group PG1 at a viewing angle φ30. A light beam is also emitted at a viewing angle φ30 from the display pixels at the X direction + side end of the display pixel group PG1, and converges to a position that forms the X direction + side end of the aerial image 30A. Thereby, the aerial image 30A is formed in the imaging region 301A and is visually recognized by the user in the visual recognition range R300.
なお、図６９（ｂ）に示すように、表示器１１と光学系１２ＧとのＸＹ方向における位置関係や、表示画素群の表示器１１上での位置によっては、出射した光束の全てが光学系１２Ｇに入射しない。例えば、表示画素群ＰＧ２のＸ方向−側端部およびＸ方向＋側端部から出射した複数の光束のうち、Ｘ方向−側に向かう光束の一部は光学系１２Ｇに入射しない。これにより、光学系１２Ｇが有する第１結像ミラー４１１により結像される光束の視野角は、表示画素群ＰＧ２から出射した光束の視野角よりも狭くなるので、結像領域３０１Ａに形成される空中像３０Ａの視認範囲Ｒ３０１は図６９（ａ）に示す視認範囲Ｒ３００よりも狭くなる。
As shown in FIG. 69B, depending on the positional relationship between the display 11 and the optical system 12G in the X and Y directions and the position of the display pixel group on the display 11, all of the emitted light beam is an optical system. Not incident on 12G. For example, out of a plurality of light beams emitted from the X direction-side end portion and the X direction + side end portion of the display pixel group PG2, a part of the light beam traveling toward the X direction-side does not enter the optical system 12G. As a result, the viewing angle of the light beam imaged by the first imaging mirror 411 of the optical system 12G is narrower than the viewing angle of the light beam emitted from the display pixel group PG2, so that it is formed in the imaging region 301A. The viewing range R301 of the aerial image 30A is narrower than the viewing range R300 shown in FIG.
図７０は、空中像３０Ｂを結像領域３０１Ｂに形成させる場合を説明する。図７０は、表示器１１の表示画素群ＰＧ１に画像を表示して、光束を出射させる場合を模式的に示したものである。なお、図７０では、図示の都合上、光学系１２Ｇに配置された第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１を省略しているが、複数の第１結像ミラー４１１のうち、駆動角度−θ１にて傾斜駆動された第１結像ミラー４１１により反射された光束により空中像３０Ｂが形成される。
FIG. 70 illustrates a case where the aerial image 30B is formed in the imaging region 301B. FIG. 70 schematically shows a case where an image is displayed on the display pixel group PG1 of the display 11 to emit a light beam. In FIG. 70, for convenience of illustration, the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 disposed in the optical system 12G are omitted, but among the plurality of first imaging mirrors 411, driving is performed. An aerial image 30B is formed by the light beam reflected by the first imaging mirror 411 that is tilt-driven at an angle −θ1.
図７１は、ユーザ位置Ｕ３０にて、空中像３０Ａの視認範囲Ｒ３０１Ａと空中像３０Ｂの視認範囲Ｒ３０１Ｂとが重複しないように結像領域３０１Ｂが移動された場合を模式的に示す。なお、図６９においても、図示の都合上、光学系１２Ｇに配置された第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１を省略している。また、図７１では、第１結像ミラー４１１によって反射された複数の光束のうち、空中像３０Ａの形成に寄与する光束を実線で示し、空中像３０Ｂの形成に寄与する光束を二点鎖線で示す。
制御部２０は、図７１（ａ）のように空中像３０Ｂが形成される結像領域３０１Ｂを変位させることにより、ユーザ位置Ｕ３０において、結像領域３０１Ｂの端部を形成する光束Ｌ３’が結像領域３０１Ａの端部を形成する光束Ｌ２’と交差しないようにする。即ち、空中像３０Ｂを形成させるための第１結像ミラー４１１の駆動角度を−θ１に対して補正を行うことにより、空中像３０Ｂの結像領域３０１ＢをＸ方向−側に移動させる。この場合、駆動制御部２１は、第１結像ミラー４１１の駆動角度を補正量＋Δθ１で補正して−θ１＋Δθ１にて傾斜駆動させる。なお、この補正量は、予め試験等を行った結果に基づいて算出された値として、記憶部９に記憶されている。
FIG. 71 schematically illustrates a case where the imaging region 301B is moved so that the viewing range R301A of the aerial image 30A and the viewing range R301B of the aerial image 30B do not overlap at the user position U30. Also in FIG. 69, for convenience of illustration, the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 disposed in the optical system 12G are omitted. In FIG. 71, among the plurality of light beams reflected by the first imaging mirror 411, a light beam contributing to the formation of the aerial image 30A is indicated by a solid line, and a light beam contributing to the formation of the aerial image 30B is indicated by a two-dot chain line. Show.
The control unit 20 displaces the imaging region 301B where the aerial image 30B is formed as shown in FIG. 71A, so that the light beam L3 ′ forming the end of the imaging region 301B is coupled at the user position U30. It should not intersect with the light beam L2 ′ forming the end of the image area 301A. That is, by correcting the driving angle of the first imaging mirror 411 for forming the aerial image 30B with respect to −θ1, the imaging region 301B of the aerial image 30B is moved to the X direction − side. In this case, the drive control unit 21 corrects the drive angle of the first imaging mirror 411 with the correction amount + Δθ1 and drives the tilt at −θ1 + Δθ1. The correction amount is stored in the storage unit 9 as a value calculated based on a result of a test or the like performed in advance.
図７１（ａ）に示すように結像領域３０１Ｂが位置する場合であっても、ユーザがユーザ位置Ｕ３０よりも後方、即ちＺ方向＋側に移動した場合には、視認範囲Ｒ３００とＲ３０１とが重複、即ち空中像３０Ａと３０Ｂとの両方が視認できる位置が生じてしまう。この場合、図７１（ｂ）に示すように、結像領域３０１ＢのＸ方向＋側端部を形成する光束Ｌ３’と、結像領域３０１ＡのＸ方向−側端部を形成する光束Ｌ２’とが互いに平行か、それ以上の開いた角度となるように、結像領域３０１Ｂの位置を移動させれば良い。図７１（ｂ）に示すようにする場合には、ユーザが仮にユーザ位置Ｕ３０よりもＺ方向＋側に移動したとしても、空中像３０Ａと３０Ｂとが同時に視認されることが無くなる。
なお、上記の例では、空中像３０Ａと３０Ｂとが同時に視認されなくなるように、第１結像ミラー４１１ｂの傾斜角度を制御し、空中像３０Ａと３０Ｂとの何れか一方を移動させた。しかし、反対に、第１結像ミラー４１１ｂの傾斜角度を制御し、ユーザ位置から空中像３０Ａと３０Ｂとが同時に視認できるように制御してもよい。この場合、ユーザ位置において、たとえば図６８（ｂ）に示すような状態にて空中像３０Ａと３０Ｂとが形成されるように、第１結像ミラー４１１ｂの傾斜角度を制御すればよい。すなわち、図７１を参照して上述した場合とは異なり、結像領域３０１ＢのＸ方向＋側端部を形成する光束Ｌ３’と、結像領域３０１ＡのＸ方向−側端部を形成する光束Ｌ２’とが、平行な状態よりも閉じた状態となるように、結像領域３０１Ｂの位置を移動させれば良い。
また、第１結像ミラー４１１は上記の駆動に限定されるものではなく、複数の第１結像ミラー列のそれぞれについて、第１結像ミラー列内に配置された複数の第１結像ミラー４１１の一部を駆動傾斜させず、残りの第１結像ミラー４１１を駆動角度−θ１で傾斜駆動させても良い。
また、第１０の実施の形態の変形例５を、第１０の実施の形態の変形例１〜４（図５９〜図６６参照）の何れに適用しても良い。
Even when the imaging region 301B is located as shown in FIG. 71 (a), when the user moves rearward from the user position U30, that is, in the Z direction + side, the viewing ranges R300 and R301 are changed. Overlap, that is, a position where both aerial images 30A and 30B can be visually recognized occurs. In this case, as shown in FIG. 71 (b), a light beam L3 ′ forming the X direction + side end of the imaging region 301B and a light beam L2 ′ forming the X direction − side end of the imaging region 301A. The position of the imaging region 301B may be moved so that the angles are parallel to each other or more open. In the case shown in FIG. 71 (b), the aerial images 30A and 30B are not visually recognized at the same time even if the user moves to the Z direction + side from the user position U30.
In the above example, the tilt angle of the first imaging mirror 411b is controlled so that the aerial images 30A and 30B are not visually recognized at the same time, and one of the aerial images 30A and 30B is moved. However, conversely, the tilt angle of the first imaging mirror 411b may be controlled so that the aerial images 30A and 30B can be simultaneously viewed from the user position. In this case, the tilt angle of the first imaging mirror 411b may be controlled so that the aerial images 30A and 30B are formed in the state shown in FIG. 68B, for example, at the user position. That is, unlike the case described above with reference to FIG. 71, the light beam L3 ′ forming the X direction + side end portion of the imaging region 301B and the light beam L2 forming the X direction−side end portion of the imaging region 301A. It is only necessary to move the position of the imaging region 301B so that 'becomes a closed state rather than a parallel state.
Further, the first imaging mirror 411 is not limited to the above drive, and a plurality of first imaging mirrors arranged in the first imaging mirror row for each of the plurality of first imaging mirror rows. The remaining first imaging mirror 411 may be tilted and driven at a driving angle −θ1 without driving and tilting part of 411.
Further, the fifth modification of the tenth embodiment may be applied to any one of the first to fourth modifications (see FIGS. 59 to 66) of the tenth embodiment.
第１０の実施の形態の変形例５では、空中の結像領域３０１Ａに結像された空中像３０Ａを視認範囲Ｒ３００からユーザが視認可能であり、視認範囲Ｒ３００から視認できない位置である結像領域３０１Ｂに空中像３０Ｂを結像させる。これにより、空中像３０Ａを視認するユーザの視界内に空中像３０Ｂが入ることによる空中像３０Ａの視認性の低下を防止することができる。
In the modified example 5 of the tenth embodiment, the aerial image 30A formed in the aerial imaging region 301A is visible to the user from the viewing range R300, and the imaging region is a position that cannot be viewed from the viewing range R300. An aerial image 30B is formed on 301B. Accordingly, it is possible to prevent the visibility of the aerial image 30A from being deteriorated due to the aerial image 30B entering the field of view of the user who visually recognizes the aerial image 30A.
（第１０の実施の形態の変形例６）
第１０の実施の形態の変形例６では、第１結像ミラー列ごとに第１結像ミラー４１１の駆動角度を異ならせて傾斜駆動させる。以下、詳細に説明する。
第１０の実施の形態の変形例６は、第１０の実施の形態の変形例３〜５と同様に、図１９に示す第４の実施の形態の撮像装置５と、制御部２０と、制御部２０によって制御される表示器１１と、第１０の実施の形態の光学系１２Ｇと、記憶部９とを備える。制御部２０は、図４６に示す第８の実施の形態の変形例３と同様に、駆動制御部２１と画像生成部２２と表示制御部２３と検出部２５と算出部２７とを備える。なお、第１０の実施の形態の変形例６においても、第１０の実施の形態の変形例３〜５における表示装置１として適用可能な構成と同様の構成を適用することができる。
(Modification 6 of the tenth embodiment)
In the sixth modification of the tenth embodiment, the first imaging mirror 411 is tilted by changing the driving angle of the first imaging mirror row for each first imaging mirror row. Details will be described below.
The sixth modification of the tenth embodiment is similar to the third to fifth modifications of the tenth embodiment, the imaging device 5 of the fourth embodiment shown in FIG. 19, the control unit 20, and the control. The display 11 controlled by the unit 20, the optical system 12G of the tenth embodiment, and the storage unit 9 are provided. The control unit 20 includes a drive control unit 21, an image generation unit 22, a display control unit 23, a detection unit 25, and a calculation unit 27, as in the third modification of the eighth embodiment shown in FIG. Note that in the sixth modification of the tenth embodiment, the same configuration as that applicable as the display device 1 in the third to fifth modifications of the tenth embodiment can be applied.
図７２は、光学系１２Ｇの第１光学部４１のＸＹ平面に平行な面での断面を模式的に示す図である。なお、図７２では、第１結像ミラー４１１を省略し、第１光学部４１を簡略化して示す。図７２に示すように、第１光学部４１の第１筐体４１０内には、複数の第１結像ミラー列４９０がＹ方向に並んで設けられる。
FIG. 72 is a diagram schematically showing a cross section of the first optical unit 41 of the optical system 12G on a plane parallel to the XY plane. In FIG. 72, the first imaging mirror 411 is omitted, and the first optical unit 41 is shown in a simplified manner. As shown in FIG. 72, in the first housing 410 of the first optical unit 41, a plurality of first imaging mirror rows 490 are provided side by side in the Y direction.
図７２では、Ｙ方向＋側からＹ方向に沿って奇数番目に位置する複数の第１結像ミラー列のそれぞれを符号４９０ａで示し、偶数番目に位置する複数の第１結像ミラー列のそれぞれを符号４９０ｂで示す。図７２では、第１結像ミラー列４９０ｂに斜線を付与して第１結像ミラー列４９０ａと区別して描く。
In FIG. 72, each of the plurality of first imaging mirror rows located at odd numbers along the Y direction from the Y direction + side is indicated by reference numeral 490a, and each of the plurality of first imaging mirror rows located at even numbers is shown. Is denoted by reference numeral 490b. In FIG. 72, the first imaging mirror row 490b is hatched to distinguish it from the first imaging mirror row 490a.
駆動制御部２１は、ある時刻ｔ１においては、奇数番目に位置する複数の第１結像ミラー列４９０ａに配置された複数の第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させず、偶数番目に位置する複数の第１結像ミラー列４９０ｂに配置された複数の第１結像ミラー４１１を駆動角度−θ１にて傾斜駆動させる。これにより、第１結像ミラー列４９０ａに配置された第１結像ミラー４１１によって反射された光束が空中像３０Ａを形成すると同時に、第１結像ミラー列４９０ｂに配置された第１結像ミラー４１１によって反射された光束が空中像３０Ｂを形成する。
The drive control unit 21 does not drive the plurality of first imaging mirrors 411 disposed in the plurality of first imaging mirror rows 490a positioned at odd numbers at a certain time t1, and drives the plurality of even imaging positions at even times. The plurality of first imaging mirrors 411 arranged in the first imaging mirror row 490b are driven to tilt at a driving angle −θ1. Thus, the light beam reflected by the first imaging mirror 411 arranged in the first imaging mirror row 490a forms the aerial image 30A, and at the same time, the first imaging mirror arranged in the first imaging mirror row 490b. The light beam reflected by 411 forms an aerial image 30B.
ある時刻ｔ１から所定の時間が経過した時刻ｔ２においては、駆動制御部２１は、奇数番目に位置する複数の第１結像ミラー列４９０ａに配置された複数の第１結像ミラー４１１を駆動角度−θ１で傾斜駆動させ、偶数番目に位置する複数の第１結像ミラー列４９０ｂに配置された複数の第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させない。これにより、第１結像ミラー列４９０ａに配置された第１結像ミラー４１１によって反射された光束が空中像３０Ｂを形成すると同時に、第１結像ミラー列４９０ｂに配置された第１結像ミラー４１１によって反射された光束が空中像３０Ａを形成する。
At a time t2 when a predetermined time has elapsed from a certain time t1, the drive control unit 21 drives the plurality of first imaging mirrors 411 arranged in the plurality of odd-numbered first imaging mirror rows 490a. The plurality of first imaging mirrors 411 arranged in the even-numbered first imaging mirror rows 490b are not tilted and driven at −θ1. As a result, the light beam reflected by the first imaging mirror 411 arranged in the first imaging mirror row 490a forms the aerial image 30B, and at the same time, the first imaging mirror arranged in the first imaging mirror row 490b. The light beam reflected by 411 forms an aerial image 30A.
以後所定時間ごとに上述のようにして第１結像ミラー４１１の駆動を高速で切り替える。その結果、時刻ｔ１で形成された空中像３０Ａおよび３０Ｂと、時刻ｔ２で形成された空中像３０Ａおよび３０Ｂとによって、空中像３０Ａと３０Ｂとがユーザに視認される。このように、空中像３０Ａは、時刻ｔ１では奇数番目に位置する複数の第１結像ミラー列４９０ａによって形成され、時刻ｔ２では偶数番目に位置する複数の第１結像ミラー列４９０ｂによって形成される。他方、空中像３０Ｂは、時刻ｔ１では偶数番目に位置する複数の第１結像ミラー列４９０ｂによって形成され、時刻ｔ２では奇数番目に位置する複数の第１結像ミラー列４９０ａによって形成される。即ち、空中像３０Ａと空中像３０Ｂとの両方が、共に同一の第１結像ミラー列４９０ａと第１結像ミラー列４９０ｂとによって形成される。
Thereafter, the drive of the first imaging mirror 411 is switched at high speed as described above at predetermined time intervals. As a result, the aerial images 30A and 30B formed at the time t1 and the aerial images 30A and 30B formed at the time t2 are visually recognized by the user. Thus, the aerial image 30A is formed by the plurality of first imaging mirror rows 490a positioned at odd numbers at time t1, and formed by the plurality of first imaging mirror rows 490b positioned at even times at time t2. The On the other hand, the aerial image 30B is formed by a plurality of even-numbered first imaging mirror rows 490b at time t1, and is formed by a plurality of odd-numbered first imaging mirror rows 490a at time t2. That is, both the aerial image 30A and the aerial image 30B are formed by the same first imaging mirror row 490a and first imaging mirror row 490b.
なお、各第１結像ミラー列４９０ごとに第１結像ミラー４１１の駆動を異ならせるものとしたが、これに限定されず、複数の第１結像ミラー列４９０ごと、例えば２個や３個の第１結像ミラー列４９０ごとに第１結像ミラー４１１の駆動を異ならせても良い。また、第１筐体４１０のＹ方向＋側（図７２の紙面上部）の半分の領域に位置する複数の第１結像ミラー列４９０と残りの領域に位置する複数の第１結像ミラー列４９０との間で、第１結像ミラー４１１の駆動を異ならせても良い。
The first imaging mirror row 490 is driven differently for each first imaging mirror row 490. However, the present invention is not limited to this, and for each of the plurality of first imaging mirror rows 490, for example, two or three. The first imaging mirror 411 may be driven differently for each first imaging mirror row 490. In addition, a plurality of first imaging mirror rows 490 located in a half area on the Y direction + side of the first housing 410 (upper side in FIG. 72) and a plurality of first imaging mirror rows located in the remaining area. The drive of the first imaging mirror 411 may be different from that of 490.
第１０の実施の形態の変形例６では、表示器１１から出射された光束を空中の空中像３０Ａを形成するための結像領域と、空中像３０Ｂを形成するための結像領域とに結像する第１光学部４１と、複数の第１結像ミラー４１１が配置される第１筐体４１０とを備える。これにより、複数のユーザが同時に空中像３０Ａと３０Ｂとを視認することができる。
なお、第１０の実施の形態の変形例６を、上述した第１０の実施の形態の変形例１〜５（図５９〜図７１参照）の何れに適用しても良い。
また、ある時刻において、例えば、奇数番目に位置する複数の第１結像ミラー４１１で空中像３０Ａを形成し、偶数番目に位置する複数の第１結像ミラー４１１で空中像３０Ｂを形成している。そのため、ある時刻において空中像３０Ａと３０Ｂとが表示されているため、空中像３０Ａと３０Ｂとを時間的な分解能を低減させることなく、表示することができる。
In the sixth modification of the tenth embodiment, the light beam emitted from the display unit 11 is combined into an imaging region for forming the aerial image 30A and an imaging region for forming the aerial image 30B. A first optical unit 41 for imaging and a first housing 410 in which a plurality of first imaging mirrors 411 are arranged. Thereby, a plurality of users can view the aerial images 30A and 30B at the same time.
The sixth modification of the tenth embodiment may be applied to any one of the first to fifth modifications (see FIGS. 59 to 71) of the tenth embodiment described above.
At a certain time, for example, an aerial image 30A is formed by a plurality of first imaging mirrors 411 positioned oddly, and an aerial image 30B is formed by a plurality of first imaging mirrors 411 positioned evenly. Yes. Therefore, since the aerial images 30A and 30B are displayed at a certain time, the aerial images 30A and 30B can be displayed without reducing the temporal resolution.
（第１０の実施の形態の変形例７）
第１０の実施の形態の変形例５（図６８図６８〜図７１参照）では、結像領域を移動させることにより、同一のユーザに２つの空中像３０Ａと３０Ｂとが視認されないようにするものであった。これに対して、第１０の実施の形態の変形例７では、２つの空中像３０Ａと３０Ｂとのうちの少なくとも一方の空中像３０の視野角を狭くすることにより、同一のユーザに２つの空中像３０Ａと３０Ｂとが視認されないようにする。以下、第１０の実施の形態の変形例５と同一の構成を有する表示装置１において、例えば、空中像３０Ｂの視野角を狭くする場合を例に挙げて説明を行う。
(Modification 7 of the tenth embodiment)
In the fifth modification of the tenth embodiment (see FIGS. 68 to 71), the two aerial images 30A and 30B are prevented from being visually recognized by the same user by moving the imaging region. Met. On the other hand, in the modified example 7 of the tenth embodiment, two aerial images 30A and 30B are narrowed by narrowing the viewing angle of at least one aerial image 30 so that two aerial images are transmitted to the same user. The images 30A and 30B are prevented from being visually recognized. Hereinafter, in the display device 1 having the same configuration as that of the fifth modification of the tenth embodiment, for example, a case where the viewing angle of the aerial image 30B is narrowed will be described as an example.
図６９（ｂ）にて説明したように、表示画素群から出射した光束の全てが光学系１２Ｇに入射しない場合には、第１結像ミラー４１１により反射される光束の視野角は狭くなる。変形例７の表示装置１は、第１結像ミラー４１１を傾斜駆動させることにより、図６９（ｂ）に示すような状況を作り出す。即ち、結像領域３０１Ｂを形成する複数の光束のうち、結像領域３０１Ａ側の端部近傍の光束が第１結像ミラー４１１によって反射されないようにする。この場合、例えば、第１結像ミラー４１１の駆動角度θ１を４５°よりも大きくすることにより、表示画素群から出射された光束をＺ方向＋側に進行しないようにする。例えば、迷光等を抑制するために、θ１を４５°〜９０°の間に設定しても良い。
As described with reference to FIG. 69B, when all of the light beams emitted from the display pixel group do not enter the optical system 12G, the viewing angle of the light beams reflected by the first imaging mirror 411 is narrowed. The display device 1 of the modification 7 creates a situation as shown in FIG. 69B by driving the first imaging mirror 411 to tilt. In other words, among the plurality of light beams forming the imaging region 301B, the light beam near the end on the imaging region 301A side is prevented from being reflected by the first imaging mirror 411. In this case, for example, the driving angle θ1 of the first imaging mirror 411 is set larger than 45 ° so that the light beam emitted from the display pixel group does not travel in the Z direction + side. For example, in order to suppress stray light and the like, θ1 may be set between 45 ° and 90 °.
図７３は、視野角を狭くする空中像３０Ｂを形成する光束の視野角を狭くする場合の考え方を模式的に示す図である。なお、図７３（ａ）、（ｂ）においても、図示の都合上、光学系１２Ｇに配置された第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１を省略している。また、図７３では、第１結像ミラー４１１によって反射された複数の光束のうち、空中像３０Ａの形成に寄与する光束を実線で示し、空中像３０Ｂの形成に寄与する光束を二点鎖線で示す。図７３（ａ）は、ユーザ位置Ｕ３０にて視野範囲Ｒ３００とＲ３０１とが重複する場合を示している。この状態から、視野範囲Ｒ３０１を狭くするためには、図７３（ｂ）に示すように、表示画素群ＰＧ１のＸ方向＋側端部から出射した空中像３０Ｂの形成に寄与する光束のうち第１結像ミラー４１１で反射された光束Ｌ３’が、空中像３０Ａの形成に寄与する光束Ｌ２’とユーザ位置Ｕ３０で交わらないようにする。なお、図７３（ｂ）では、光束Ｌ２’とＬ３’とが略平行となった場合を描いている。しかし、ユーザ位置Ｕ３０にて空中像３０Ａと３０Ｂとが視認されないようにするには、必ずしも光束Ｌ２’とＬ３’とを略平行になるようにする必要はなく、ユーザ位置Ｕ３０にて、光束Ｌ２’とＬ３’とが交わらなければ良い。即ち、光束Ｌ２’とＬ３’とが、ユーザ位置Ｕ３０の位置よりも表示装置１から遠い位置（Ｚ方向＋側）にて交わればよい。
FIG. 73 is a diagram schematically showing the concept in the case of narrowing the viewing angle of the light beam forming the aerial image 30B that narrows the viewing angle. 73 (a) and 73 (b), the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 disposed in the optical system 12G are omitted for the sake of illustration. In FIG. 73, among the plurality of light beams reflected by the first imaging mirror 411, a light beam contributing to the formation of the aerial image 30A is indicated by a solid line, and a light beam contributing to the formation of the aerial image 30B is indicated by a two-dot chain line. Show. FIG. 73A shows a case where the visual field ranges R300 and R301 overlap at the user position U30. From this state, in order to narrow the visual field range R301, as shown in FIG. 73 (b), the first of the luminous fluxes contributing to the formation of the aerial image 30B emitted from the X direction + side end of the display pixel group PG1. The light beam L3 ′ reflected by the first imaging mirror 411 is prevented from intersecting the user position U30 with the light beam L2 ′ that contributes to the formation of the aerial image 30A. Note that FIG. 73B illustrates a case where the light beams L2 'and L3' are substantially parallel. However, in order to prevent the aerial images 30A and 30B from being visually recognized at the user position U30, it is not always necessary to make the light beams L2 ′ and L3 ′ substantially parallel, and at the user position U30, the light beam L2 If 'and L3' do not intersect, it is good. In other words, the light beams L2 'and L3' may intersect at a position (Z direction + side) farther from the display device 1 than the position of the user position U30.
光束Ｌ２’とＬ３’とが略平行となるようにするには、領域Ｒ４に配置された第１結像ミラー４１１のうち駆動角度θ１で傾斜駆動させるべき第１結像ミラー４１１の駆動角度を、上述したように４５°よりも大きくする。このため、領域Ｒ４の第１結像ミラー４１１によって、光束はＺ方向＋側に反射されず、空中像３０Ｂの形成に寄与しない。即ち、結像領域３０１Ｂのうち、領域Ｒ４の第１結像ミラー４１１の駆動角度を結像領域３０１Ｂのうち、結像領域３０１Ａ側の端部が移動して結像領域３０１Ｂの範囲が狭くなる。この結果、ユーザ位置Ｕ３０における視認範囲Ｒ３０１も狭くなる。即ち、空中像３０Ａの視認範囲Ｒ３００から視認されない位置に空中像３０Ｂが形成される。
なお、第１結像ミラー４１１により反射されないようにする範囲Ｒ４、即ち視野角を狭める量については、ユーザ位置Ｕ３０に基づいて決まる値であり、予め試験等により得られた結果に基づいて決定された値がデータとして記憶部９に記憶されている。
In order to make the light beams L2 ′ and L3 ′ substantially parallel, the driving angle of the first imaging mirror 411 to be tilted at the driving angle θ1 among the first imaging mirrors 411 arranged in the region R4 is set. As described above, the angle is larger than 45 °. For this reason, the first imaging mirror 411 in the region R4 does not reflect the light beam in the Z direction + side and does not contribute to the formation of the aerial image 30B. That is, in the imaging region 301B, the driving angle of the first imaging mirror 411 in the region R4 is moved at the end of the imaging region 301B on the imaging region 301A side, and the range of the imaging region 301B becomes narrower. . As a result, the visual recognition range R301 at the user position U30 is also narrowed. That is, the aerial image 30B is formed at a position that is not visible from the viewing range R300 of the aerial image 30A.
The range R4 that is not reflected by the first imaging mirror 411, that is, the amount by which the viewing angle is narrowed, is a value that is determined based on the user position U30, and is determined based on a result obtained in advance by a test or the like. The stored values are stored in the storage unit 9 as data.
なお、第１結像ミラー４１１の駆動角度を４５°よりも大きくして傾斜駆動させることにより視野角を狭くした場合、空中像３０Ｂの輝度が低下する領域が発生する場合がある。この場合の例を図７４に模式的に示す。図７４は、範囲Ｒ４の第１結像ミラー４１１の駆動角度を４５°よりも大きくして傾斜駆動することにより、表示画素群ＰＧ１のうち図の紙面右側（Ｘ方向＋側）端部から出射された光束Ｌ３がＺ方向＋側に反射されないように制限した場合を示す。範囲Ｒ４の第１結像ミラー４１１により光束Ｌ３の反射が制限されない場合の反射光束Ｌ３１を二点鎖線で示す。
In addition, when the viewing angle is narrowed by driving the first imaging mirror 411 to have a driving angle larger than 45 ° and tilting, a region where the luminance of the aerial image 30B is reduced may occur. An example of this case is schematically shown in FIG. In FIG. 74, the drive angle of the first imaging mirror 411 in the range R4 is tilted to be larger than 45 °, thereby emitting from the right side (X direction + side) end of the drawing in the display pixel group PG1. The case where it restrict | limits so that the performed light beam L3 may not be reflected in the Z direction + side is shown. A reflected light beam L31 when the reflection of the light beam L3 is not limited by the first imaging mirror 411 in the range R4 is indicated by a two-dot chain line.
表示画素群ＰＧ１のうち図の紙面左側（Ｘ方向−側）端部から角度φ３０で出射された光束Ｌ１、Ｌ２は、範囲Ｒ４の第１結像ミラー４１１により反射が制限されることなく実像を形成し、ユーザ位置Ｕ３０における視野範囲がＲ３１０となる。光束Ｌ３の反射が制限されない場合、表示画素群ＰＧ１のＸ方向＋側端部から角度φ３０にて出射した光束Ｌ３とＬ４は、第１結像ミラー４１１により反射され、反射光束Ｌ３１とＬ４１とはユーザ位置Ｕ３０において視野範囲Ｒ３１１となるように実像が形成される。この場合、視野範囲Ｒ３１０とＲ３１１とは略等しい範囲となる。
Of the display pixel group PG1, the light beams L1 and L2 emitted at an angle φ30 from the left end (X direction-side) of the drawing in the drawing form a real image without being limited by the first imaging mirror 411 in the range R4. The visual field range at the user position U30 is R310. When the reflection of the light beam L3 is not limited, the light beams L3 and L4 emitted from the X direction + side end of the display pixel group PG1 at an angle φ30 are reflected by the first imaging mirror 411, and the reflected light beams L31 and L41 are A real image is formed so as to be in the visual field range R311 at the user position U30. In this case, the visual field ranges R310 and R311 are substantially equal.
これに対して、範囲Ｒ４の第１結像ミラー４１１により光束Ｌ３の反射が制限された場合、表示画素群ＰＧ１のＸ方向＋側端部から出射した光束Ｌ３とＬ４は第１結像ミラー４１１により反射され、反射光束Ｌ３２とＬ４１とにより実像が形成される。この場合、図７４に示すように、ユーザ位置Ｕ３０における視野範囲はＲ３１１となり、反射が制限されていない場合の視野範囲Ｒ３１０よりも狭い範囲となる。この結果、Ｘ方向＋側の輝度が、Ｘ方向−側の輝度と比較して低い空中像３０、即ち輝度にムラがある空中像３０がユーザ位置３０のユーザによって観察されることになる。今回の例では、光束Ｌ４からの光を例に説明したが、その他の光束のうち、範囲Ｒ４を通過する光束についても、同様に輝度の低下が発生する。空中像３０に輝度ムラが発生することを防ぐため、表示制御部２３は、輝度の低下が発生する空中像３０の領域に対応する画素に対して画像の輝度を増加させる制御を行う。これにより、空中像３０の輝度低下を抑制し、空中像３０の全体の輝度が略均一となるようにすることができる。
On the other hand, when the reflection of the light beam L3 is limited by the first imaging mirror 411 in the range R4, the light beams L3 and L4 emitted from the X direction + side end of the display pixel group PG1 are the first imaging mirror 411. And a real image is formed by the reflected light beams L32 and L41. In this case, as shown in FIG. 74, the visual field range at the user position U30 is R311 and is narrower than the visual field range R310 when reflection is not limited. As a result, the aerial image 30 whose luminance in the X direction + side is lower than that in the X direction − side, that is, the aerial image 30 having uneven luminance, is observed by the user at the user position 30. In this example, the light from the light beam L4 has been described as an example, but among the other light beams, the luminance decreases similarly for the light beam passing through the range R4. In order to prevent uneven brightness from occurring in the aerial image 30, the display control unit 23 performs control to increase the brightness of the image with respect to the pixels corresponding to the region of the aerial image 30 where the decrease in brightness occurs. Thereby, the brightness | luminance fall of the aerial image 30 can be suppressed, and the whole brightness | luminance of the aerial image 30 can be made substantially uniform.
第１０の実施の形態の変形例７では、領域Ｒ４に配置された第１結像ミラー４１１のうち駆動角度θ１で傾斜駆動させるべき第１結像ミラー４１１の駆動角度を、上述したように４５°よりも大きくするので、結像領域３０１Ａ側の端部が移動して結像領域３０１Ｂの範囲が狭くなる、即ちユーザ位置Ｕ３０における視認範囲Ｒ３０１も狭くなり、空中像３０Ａと３０Ｂとが同時に視認されることを防ぐことができる。
In the seventh modification of the tenth embodiment, the driving angle of the first imaging mirror 411 to be tilted at the driving angle θ1 among the first imaging mirrors 411 arranged in the region R4 is 45 as described above. Therefore, the range of the imaging region 301B is narrowed, that is, the visual recognition range R301 at the user position U30 is also narrowed, and the aerial images 30A and 30B are visible at the same time. Can be prevented.
（第１０の実施の形態の変形例８）
第１０の実施の形態の変形例５や変形例７においては、図７１や図７３（ｂ）を参照して説明したようにして、同一のユーザに２つの空中像３０Ａと空中像３０Ｂとが視認されないように異なる２つの空中像３０Ａ、３０Ｂを形成した。この場合には、１人のユーザが一方の空中像３０Ａのみを視認していると、空中像３０Ｂが形成されていてもユーザは空中像３０Ｂを視認することができないので、ユーザは他方の空中像３０Ｂが形成されていることに気付かない場合がある。また、ユーザの立ち位置によっては、同様に２つの空中像３０Ａと空中像３０Ｂとが視認されない場合があるため、ユーザは他方の空中像３０Ｂが形成されていることに気付かない場合がある。第１０の実施の形態の変形例８では、空中像３０Ａに空中像３０Ｂが形成されていることを示す情報が付与されるようにする。
(Modification 8 of the tenth embodiment)
In Modifications 5 and 7 of the tenth embodiment, as described with reference to FIG. 71 and FIG. 73 (b), two aerial images 30A and 30A are displayed to the same user. Two different aerial images 30A and 30B were formed so as not to be visually recognized. In this case, if one user views only one aerial image 30A, the user cannot view the aerial image 30B even if the aerial image 30B is formed. There is a case where the user does not notice that the image 30B is formed. Similarly, depending on the user's standing position, the two aerial images 30A and 30B may not be visually recognized, so the user may not be aware that the other aerial image 30B is formed. In Modification 8 of the tenth embodiment, information indicating that the aerial image 30B is formed is added to the aerial image 30A.
図７５は、形成された空中像３０Ａと３０Ｂとをユーザが視認する方向、即ちＺ方向＋側から見た状態を示す図である。上述したように、空中像３０Ａを視認するユーザには空中像３０Ｂを視認することはできず、空中像３０Ｂを視認するユーザには空中像３０Ａを視認することはできない。以後の説明では、空中像３０Ａを視認するユーザを対象として説明を行う。
FIG. 75 is a diagram illustrating a state in which the formed aerial images 30A and 30B are viewed from the direction in which the user visually recognizes, that is, the Z direction + side. As described above, a user who views the aerial image 30A cannot view the aerial image 30B, and a user who views the aerial image 30B cannot view the aerial image 30A. In the following description, a description will be given for a user who visually recognizes the aerial image 30A.
図７５（ａ）は、空中像３０Ａを視認するユーザに対して、空中像３０Ｂも形成されていることを示すための指標が空中像３０Ａの一部の領域に形成された例を示す。図７５（ａ）では、空中像３０Ａを視認するユーザの右側（Ｘ方向＋側）に空中像３０Ｂが形成されている。この場合、一例として空中像３０ＡのＸ方向＋側の一部の領域に、矢印３９０が指標として形成される。なお、図７５（ａ）では、矢印３９０が空中像３０Ａの右下に形成されているが、右上であっても良いし、右側の中央部付近であっても良い。また、指標としては、矢印３９０に限定されず、「○」等の記号や、空中像３０Ｂが形成された方向を指さす手のイラスト等であっても良い。このような空中像３０Ａを形成させる場合、画像生成部２２は、空中像３０Ａを表す画像データ上に指標のデータを重畳させた画像を生成する。表示制御部２３は、画像生成部２２により生成された画像を表示器１１に表示させて、表示画素から光束を出射させる。これにより、図７５（ａ）に示すような空中像３０Ａが形成される。
FIG. 75A shows an example in which an index for indicating that the aerial image 30B is also formed for a user who visually recognizes the aerial image 30A is formed in a partial region of the aerial image 30A. In FIG. 75A, the aerial image 30B is formed on the right side (X direction + side) of the user who visually recognizes the aerial image 30A. In this case, as an example, an arrow 390 is formed as an index in a partial region on the + X direction side of the aerial image 30A. In FIG. 75A, the arrow 390 is formed at the lower right of the aerial image 30A, but it may be at the upper right or near the center on the right. The index is not limited to the arrow 390, and may be a symbol such as “◯” or an illustration of a hand pointing in the direction in which the aerial image 30B is formed. When such an aerial image 30A is formed, the image generation unit 22 generates an image in which index data is superimposed on image data representing the aerial image 30A. The display control unit 23 displays the image generated by the image generation unit 22 on the display 11 and emits a light beam from the display pixel. Thereby, an aerial image 30A as shown in FIG. 75A is formed.
なお、空中像３０Ａに指標を重畳するものに限定されない。図７５（ｂ）に示すように、空中像３０Ａの一部に、空中像３０Ｂを縮小した縮小空中像３９１を重畳しも良い。図７５（ｂ）でも、空中像３０Ａを視認するユーザの右側（Ｘ方向＋側）に空中像３０Ｂが形成されていので、空中像３０ＡのＸ方向＋側の一部の領域に、縮小空中像３９１が形成される。なお、図７５（ｂ）では、縮小空中像３９１が空中像３０Ａの右下に形成されているが、位置は特に限定されることなく、右上であっても良いし、右側の中央部付近であっても良い。もちろん左側に配置されても良い。
In addition, it is not limited to what superimposes a parameter | index on aerial image 30A. As shown in FIG. 75B, a reduced aerial image 391 obtained by reducing the aerial image 30B may be superimposed on a part of the aerial image 30A. Also in FIG. 75 (b), since the aerial image 30B is formed on the right side (X direction + side) of the user who visually recognizes the aerial image 30A, a reduced aerial image is formed in a partial region on the X direction + side of the aerial image 30A. 391 is formed. In FIG. 75B, the reduced aerial image 391 is formed on the lower right side of the aerial image 30A. However, the position is not particularly limited, and may be on the upper right side, or in the vicinity of the central part on the right side. There may be. Of course, it may be arranged on the left side.
画像生成部２２は、空中像３０Ａを表す画像データ上に、空中像３０Ｂを表す画像データを縮小したデータを重畳させた画像を生成する。表示制御部２３は、画像生成部２２により生成された画像を表示器１１に表示させて、表示画素から光束を出射させる。これにより、図７５（ｂ）に示すような空中像３０Ａが形成される。
The image generation unit 22 generates an image in which data obtained by reducing the image data representing the aerial image 30B is superimposed on the image data representing the aerial image 30A. The display control unit 23 displays the image generated by the image generation unit 22 on the display 11 and emits a light beam from the display pixel. Thereby, an aerial image 30A as shown in FIG. 75B is formed.
また、空中像３０Ａに指標や縮小空中像を重畳するものに限定されない。図７５（ｃ）に示すように、マップ３９２を重畳しても良い。マップ３９２は、現在形成されている空中像３０の個数に対して、ユーザが視認している空中像３０Ａがどの位置に形成されているかを示す。図７５（ｃ）に示す例では、空中像３０Ａを示すマップ３９２ａと空中像３０Ｂを示すマップ３９２ｂとが左右方向（Ｘ方向）に隣接して、１つの全体のマップ３９２を構成する。マップ３９２のうち、マップ３９２ａの表示態様をマップ３９２ｂと異ならせる、例えば色を異ならせたり、点滅させたりする（図７５（ｃ）では図示の都合上、斜線を付して示す）。これにより、ユーザは、自身が視認している空中像３０Ａの他にも空中像３０が形成され、空中像３０Ａが他の空中像３０に対してどの位置にどの程度の大きさで形成されているのかを認識することができる。この場合も、画像生成部２２は、空中像３０Ａを表す画像データ上に、マップ３９２を示すデータを重畳させた画像を生成する。表示制御部２３は、画像生成部２２により生成された画像を表示器１１に表示させて、表示画素から光束を出射させる。これにより、図７５（ｃ）に示すような空中像３０Ａが形成される。
Moreover, it is not limited to what superimposes a parameter | index and a reduced aerial image on 30 A of aerial images. As shown in FIG. 75 (c), a map 392 may be superimposed. The map 392 shows the position at which the aerial image 30A visually recognized by the user is formed with respect to the number of aerial images 30 currently formed. In the example shown in FIG. 75C, a map 392a indicating the aerial image 30A and a map 392b indicating the aerial image 30B are adjacent to each other in the left-right direction (X direction) to form one entire map 392. Of the map 392, the display mode of the map 392a is different from that of the map 392b, for example, the color is changed or blinked (in FIG. 75 (c), it is indicated by hatching for the sake of illustration). Thus, the user forms an aerial image 30 in addition to the aerial image 30 </ b> A that the user is viewing, and the aerial image 30 </ b> A is formed at what position and in what size with respect to the other aerial image 30. Can recognize. Also in this case, the image generation unit 22 generates an image in which data representing the map 392 is superimposed on the image data representing the aerial image 30A. The display control unit 23 displays the image generated by the image generation unit 22 on the display 11 and emits a light beam from the display pixel. Thereby, an aerial image 30A as shown in FIG. 75C is formed.
なお、図７５においては、空中像３０Ａに対する説明を主に行うことを目的として、指標や縮小空中像やマップが空中像３０Ａにのみ重畳された場合を示したが、空中像３０Ｂにも同様に指標や縮小空中像やマップが重畳される。この場合も、画像生成部２２は、空中像３０Ｂに対応する画像データに指標や縮小空中像やマップのデータを重畳して画像を生成する。
なお、上述した説明では、空中像３０Ａと空中像３０Ｂとが表示された場合を例に挙げたが、表示される空中像３０は２個に限定されず、３個以上の空中像３０が表示される場合にも適用することができる。この場合、表示される空中像３０の個数と位置関係とに応じて、縮小空中像３９１の個数や位置を変更したり、マップ３９２の表示を変更すると良い。
In FIG. 75, for the purpose of mainly explaining the aerial image 30A, a case where an index, a reduced aerial image, and a map are superimposed only on the aerial image 30A is shown. An index, a reduced aerial image, and a map are superimposed. Also in this case, the image generation unit 22 generates an image by superimposing an index, a reduced aerial image, and map data on the image data corresponding to the aerial image 30B.
In the above description, the case where the aerial image 30A and the aerial image 30B are displayed has been exemplified. However, the displayed aerial images 30 are not limited to two, and three or more aerial images 30 are displayed. It can also be applied to cases where In this case, the number and position of the reduced aerial images 391 may be changed or the display of the map 392 may be changed according to the number of aerial images 30 to be displayed and the positional relationship.
第１０の実施の形態の変形例８では、表示制御部２３は、表示器１１を制御して、空中像３０Ａを表す画像データ上に、空中像３０Ｂが形成されることを示すデータを重畳して表示させるので、空中像３０Ａを視認するユーザは、自分の視界外に空中像３０Ｂが形成されていることを認識することができ、利便性が向上する。
また、第１０の実施の形態の変形例８では、表示制御部２３は、表示器１１を制御して、空中像３０Ａを表す画像データ上にマップ３９２を示すデータを重畳させた画像データを生成して、空中像３０Ａが他の空中像３０に対してどの位置にどの程度の大きさで形成されているのかを示す表示を行うので、空中像３０Ａを視認するユーザは、自分の視界外に形成された空中像３０と視認している空中像３０Ａとの間の位置関係等を把握することができる。
In the eighth modification of the tenth embodiment, the display control unit 23 controls the display unit 11 to superimpose data indicating that the aerial image 30B is formed on the image data representing the aerial image 30A. Therefore, the user who visually recognizes the aerial image 30A can recognize that the aerial image 30B is formed outside his / her field of view, which improves convenience.
Moreover, in the modification 8 of 10th Embodiment, the display control part 23 controls the indicator 11, and produces | generates the image data which superimposed the data which show the map 392 on the image data showing the aerial image 30A. Then, since the display showing which position and in what size the aerial image 30A is formed with respect to the other aerial images 30, the user who visually recognizes the aerial image 30A is out of his field of view. A positional relationship between the formed aerial image 30 and the visually recognized aerial image 30A can be grasped.
以上で説明した全ての実施の形態と全ての変形例においては、空中像３０をＸＹ平面に平行な面上を移動する場合を例に挙げて説明したが、Ｚ方向に移動させても良い。
この場合、表示装置１は、結像光学系１２や各光学系１２Ａ〜１２ＧをＺ方向に移動させることにより空中像３０をＺ方向に移動させる。図７６は、この場合の表示装置１の構成の一例を示す図である。図７６（ａ）は、表示装置１の分解斜視図であり、図７６（ｂ）は主要部構成を示すブロック図である。
In all the embodiments and all the modifications described above, the aerial image 30 has been described as an example of moving on the plane parallel to the XY plane. However, the aerial image 30 may be moved in the Z direction.
In this case, the display device 1 moves the aerial image 30 in the Z direction by moving the imaging optical system 12 and the optical systems 12A to 12G in the Z direction. FIG. 76 is a diagram showing an example of the configuration of the display device 1 in this case. FIG. 76 (a) is an exploded perspective view of the display device 1, and FIG. 76 (b) is a block diagram showing a main part configuration.
位置変更部５００は、例えばモーターまたはアクチュエータなどの駆動部を有し、結像光学系１２を矢印で示すように結像光学系１２の光軸方向に移動して、結像光学系１２によって形成される空中像３０の表示位置をＺ方向に移動して変更する。空中像３０を図７６（ａ）の＋Ｚ方向、即ち表示器１１から離れる方向に移動させるには、結像光学系１２を−Ｚ方向、即ち表示器１１から離れる方向に移動させる。逆に空中像３０を−Ｚ方向、即ち表示器１１に近づく方向に移動させるには、結像光学系１２を＋Ｚ方向、即ち表示器１１に近づく方向に移動させる。なお、位置変更部５００は、結像光学系１２を移動する代わりに、表示器１１を結像光学系１２の光軸方向に移動して、空中像３０の表示位置を移動し変更することもできる。すなわち、位置変更部５００は、結像光学系１２と表示器１１とを移動するような構成であってもよい。もちろん、位置変更部５００は、結像光学系１２のみを移動する構成であってもよいし、表示器１１のみを移動させる構成であってもよい。
また、第３の実施の形態（図８参照）に記載の光学系１３を表示器１１と結像光学系１２との間に備える場合には、位置変更部５００によって、光学系１３を移動してもよい。位置変更部５００は、光学系１３を移動することによって、空中像３０の位置を変更してもよい。
なお、上記では、空中像３０を図７６（ａ）の＋Ｚ方向、即ち表示器１１から離れる方向に移動させるには、結像光学系１２を−Ｚ方向、即ち表示器１１から離れる方向に移動させる例で説明した。しかし、結像光学系１２の構成によってはこの限りでなく、結像光学系１２を−Ｚ方向に移動し、空中像３０を図７６（ａ）の＋Ｚ方向、すなわち表示器１１から離れる方向に移動させる場合もありえる。
なお、図７６は、第１の実施の形態（図１〜図５参照）の表示装置１に、表示位置変更部５００を設けた例を示したが、これに限定されず、第２〜第１０の実施の形態とその変形例で示した各表示装置１に位置変更部５００を設けても良い。
The position changing unit 500 includes a driving unit such as a motor or an actuator, and is formed by the imaging optical system 12 by moving the imaging optical system 12 in the optical axis direction of the imaging optical system 12 as indicated by an arrow. The display position of the aerial image 30 is moved and changed in the Z direction. In order to move the aerial image 30 in the + Z direction in FIG. 76A, that is, in the direction away from the display 11, the imaging optical system 12 is moved in the −Z direction, that is, in the direction away from the display 11. On the contrary, in order to move the aerial image 30 in the −Z direction, that is, the direction approaching the display 11, the imaging optical system 12 is moved in the + Z direction, that is, the direction approaching the display 11. The position changing unit 500 may move and change the display position of the aerial image 30 by moving the display 11 in the optical axis direction of the imaging optical system 12 instead of moving the imaging optical system 12. it can. That is, the position changing unit 500 may be configured to move the imaging optical system 12 and the display 11. Of course, the position changing unit 500 may be configured to move only the imaging optical system 12 or may be configured to move only the display unit 11.
When the optical system 13 described in the third embodiment (see FIG. 8) is provided between the display 11 and the imaging optical system 12, the optical system 13 is moved by the position changing unit 500. May be. The position changing unit 500 may change the position of the aerial image 30 by moving the optical system 13.
In the above description, in order to move the aerial image 30 in the + Z direction in FIG. 76A, that is, in the direction away from the display 11, the imaging optical system 12 is moved in the −Z direction, that is, in the direction away from the display 11. This is explained in the example. However, this is not limited depending on the configuration of the imaging optical system 12, and the imaging optical system 12 is moved in the −Z direction, and the aerial image 30 is moved in the + Z direction in FIG. 76A, that is, in a direction away from the display 11. It can be moved.
In addition, although FIG. 76 showed the example which provided the display position change part 500 in the display apparatus 1 of 1st Embodiment (refer FIGS. 1-5), it is not limited to this, The 2nd-2nd You may provide the position change part 500 in each display apparatus 1 shown by 10 embodiment and its modification.
または、表示器１１に国際公開公報２０１１／１５８９１１に記載の技術を適用させても良い。すなわち、表示器１１が三次元の立体像を表示させる公知のライトフィールド表示が可能な構成を有し、表示器１１に二次元表示用の画像を表示させることにより、空中の光軸方向に沿った異なる位置に空中像３０を形成させることができる。図７７にこの場合の表示器１１と光学系１２ＧとのＺＸ平面における断面を模式的に示す。なお、図７７においては光学系１２Ｇの第１光学部４１と第２光学部４２とを簡略化して示す。
Alternatively, the technique described in International Publication No. 2011/158911 may be applied to the display 11. In other words, the display 11 has a configuration capable of displaying a known light field in which a three-dimensional stereoscopic image is displayed. By displaying an image for two-dimensional display on the display 11, the display 11 extends along the optical axis direction in the air. The aerial image 30 can be formed at different positions. FIG. 77 schematically shows a cross section of the display 11 and the optical system 12G in this case on the ZX plane. In FIG. 77, the first optical unit 41 and the second optical unit 42 of the optical system 12G are shown in a simplified manner.
図示の通り、表示器１１の表示面には、二次元状に配列された複数のマイクロレンズ１１０により構成されるマイクロレンズアレイ１１１が配置される。１つのマイクロレンズ１１０は、表示器１１の複数の表示画素Ｐごとに設けられる。なお、図７７（ａ）に示す例では、図示の都合上、５×５の表示画素Ｐに対して１個のマイクロレンズ１１０が設けられた例を示しているが、実際の表示画素Ｐの個数よりも少なく描いている。マイクロレンズアレイ１１１は、表示器１１の表示面からマイクロレンズ１１０の焦点距離ｆだけＺ方向＋側に離れた位置に配置される。各マイクロレンズ１１０は、表示された画像に応じて表示画素Ｐからの光をＺ方向の所定の像面に投影する。
なお、マイクロレンズ１１０に代えて、レンチキュラーレンズを配置してもよい。
As illustrated, a microlens array 111 including a plurality of microlenses 110 arranged in a two-dimensional manner is disposed on the display surface of the display 11. One microlens 110 is provided for each of the plurality of display pixels P of the display 11. In the example shown in FIG. 77A, for convenience of illustration, an example in which one microlens 110 is provided for a 5 × 5 display pixel P is shown. Drawing less than the number. The microlens array 111 is disposed at a position away from the display surface of the display 11 by the focal length f of the microlens 110 on the Z direction + side. Each microlens 110 projects light from the display pixel P on a predetermined image plane in the Z direction according to the displayed image.
In place of the microlens 110, a lenticular lens may be arranged.
この表示器１１では、空中像３０を構成する各光点ＬＰが空中に形成されるためには、それぞれの光点ＬＰを形成する光は、異なる複数のマイクロレンズ１１０のそれぞれに被覆される一部の表示画素Ｐから出射される。なお、光点ＬＰは、表示器１１とマイクロレンズ１１０とによって空中に表示された像であるため、空中像である。図７７（ａ）に示す例では、斜線を付して示す表示画素Ｐから出射された光がマイクロレンズ１１０により投影されて光点ＬＰを形成する。この場合、１つのマイクロレンズ１１０によって被覆される表示画素Ｐの個数（図７７の例では５×５個）が異なる複数のマイクロレンズ１１０に分散して割り当てられる。この割り当て方に応じて、空中に形成される光点ＬＰのＺ方向に対する位置を異ならせることができる。空中像３０は、このようにして形成された光点Ｐが光学系１２Ｇによって結像されることにより形成される。以上により、空中像３０のＺ方向に対する位置は、表示器１１に表示する画像を変更することによって変更される。
In this display 11, in order for each light spot LP constituting the aerial image 30 to be formed in the air, the light forming each light spot LP is covered by each of a plurality of different microlenses 110. It is emitted from the display pixel P of the part. The light spot LP is an aerial image because it is an image displayed in the air by the display 11 and the microlens 110. In the example shown in FIG. 77 (a), light emitted from the display pixel P indicated by hatching is projected by the microlens 110 to form a light spot LP. In this case, the number of display pixels P covered by one microlens 110 (5 × 5 in the example of FIG. 77) is distributed and assigned to a plurality of different microlenses 110. According to this allocation method, the position of the light spot LP formed in the air in the Z direction can be varied. The aerial image 30 is formed by forming the light spot P formed in this way by the optical system 12G. As described above, the position of the aerial image 30 in the Z direction is changed by changing the image displayed on the display 11.
たとえば、第１０の実施の形態の変形例４の例５の表示装置１に上記の表示方法を適用して、表示制御部２３は、空中像３０Ｃに対応する画像の割り当て方を、他の空中像３０Ａや３０Ｂに対応する画像の割り当て方と異ならせる。すなわち、表示器１１に表示される画像は、空中像３０Ｃに対応する光点ＬＰが形成されるＺ方向での位置が、空中像３０Ａや３０Ｃに対応する光点ＬＰが形成される位置と異なるような画像が割り当てられる。この場合、空中像３０を形成するＺ方向の位置と、画像の割り当て方とがデータとして記憶部９に予め記憶される。そして、表示制御部２３は、このデータを参照して医師Ａ、Ｂと看護師Ｃとに対応する画像を複数の表示画素Ｐに割り当てる。なお、空中像３０を形成するＺ方向の位置は、上述したように撮像装置５により生成された撮像データに基づいて検出された医師Ａ、Ｂと看護師Ｃの立ち位置に対応する位置である。
For example, the above display method is applied to the display device 1 of Example 5 of Modification 4 of the tenth embodiment, and the display control unit 23 assigns an image corresponding to the aerial image 30C to another aerial. Different from the image allocation method corresponding to the images 30A and 30B. That is, the image displayed on the display 11 is different in the position in the Z direction where the light spot LP corresponding to the aerial image 30C is formed from the position where the light spot LP corresponding to the aerial images 30A and 30C is formed. Such an image is assigned. In this case, the position in the Z direction where the aerial image 30 is formed and the image allocation method are stored in advance in the storage unit 9 as data. Then, the display control unit 23 assigns images corresponding to the doctors A and B and the nurse C to the plurality of display pixels P with reference to this data. The position in the Z direction forming the aerial image 30 is a position corresponding to the standing positions of the doctors A and B and the nurse C detected based on the imaging data generated by the imaging device 5 as described above. .
図７７（ｂ）に示すように、医師Ａ、Ｂと看護師Ｃとに対応する画像のそれぞれからの光は、光点ＬＰＡ、ＬＰＢ、ＬＰＣを形成する。図７７（ｂ）に示すように、光点ＬＰＡ、ＬＰＢとは表示器１１からＺ方向に沿って略同程度の距離だけ離れた位置に形成される。光点ＬＰＣは、光点ＬＰＡ、ＬＰＢと比べて、Ｚ方向に沿って表示器１１に近い位置に形成される。これらの各光点ＬＰＡ、ＬＰＢ、ＬＰＣが光学系１２Ｇによって空中像３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを形成する。これにより、図７７（ｂ）に示すように、表示装置１からＺ方向に最も離れた場所に位置する看護師Ｃに対して表示した空中像３０Ｃが、空中像３０Ａや３０ＢとはＺ方向において異なる位置、即ち看護師Ｃの立ち位置の近傍に形成される。
なお、上記で説明した構成に加え、マイクロレンズ１１０と結像光学系１２との間に、屈折型のレンズ、例えば凸レンズを備えても良い。または、マイクロレンズ１１０と表示器１１との間に凸レンズを備えても良い。このように、凸レンズを備えることによって、マイクロレンズ１１０によって表示される光点ＬＰのＺ方向に対する位置を、マイクロレンズ１１０によって表示可能なＺ方向に対する位置よりも離れた位置にすることができる。
なお、凸レンズの代わりに、凹レンズやフレネルレンズ等であってもよい。また、凸レンズの代わりに、液晶ホログラム等でもよい。また、凸レンズのような屈折型のレンズに代えて、回折型のレンズである回折格子やゾーンプレート等であってもよい。
As shown in FIG. 77 (b), the light from each of the images corresponding to the doctors A and B and the nurse C forms light spots LPA, LPB, and LPC. As shown in FIG. 77 (b), the light spots LPA and LPB are formed at positions separated from the display unit 11 by substantially the same distance along the Z direction. The light spot LPC is formed at a position closer to the display unit 11 along the Z direction than the light spots LPA and LPB. These light spots LPA, LPB, LPC form aerial images 30A, 30B, 30C by the optical system 12G. Thereby, as shown in FIG. 77 (b), the aerial image 30C displayed to the nurse C located farthest from the display device 1 in the Z direction is different from the aerial images 30A and 30B in the Z direction. It is formed in a different position, that is, in the vicinity of the standing position of the nurse C.
In addition to the configuration described above, a refractive lens such as a convex lens may be provided between the microlens 110 and the imaging optical system 12. Alternatively, a convex lens may be provided between the microlens 110 and the display unit 11. As described above, by providing the convex lens, the position of the light spot LP displayed by the microlens 110 in the Z direction can be set farther than the position in the Z direction that can be displayed by the microlens 110.
A concave lens, a Fresnel lens, or the like may be used instead of the convex lens. Further, a liquid crystal hologram or the like may be used instead of the convex lens. Further, instead of a refractive lens such as a convex lens, a diffraction grating or a zone plate that is a diffractive lens may be used.
以上で説明した全ての実施の形態と全ての変形例においては、表示装置１をテレビやパーソナルコンピュータのモニタ、携帯電話、タブレット端末、腕時計型端末等の携帯型情報端末装置、パーソナルコンピュータ、音楽プレイヤ、固定電話、ウエアラブル装置、デジタルサイネージ、現金自動預払機のパネル、自動券売機、各種の情報検索端末装置のパネル等の各電子機器に組み込む場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、表示装置１を各種のロボットに搭載しても良い。
In all the embodiments and all the modifications described above, the display device 1 is a portable information terminal device such as a television, a monitor of a personal computer, a mobile phone, a tablet terminal, a wristwatch type terminal, a personal computer, or a music player. Although it has been described by taking as an example the case where it is incorporated in each electronic device such as a fixed telephone, a wearable device, digital signage, a panel of an automatic teller machine, an automatic ticket vending machine, a panel of various information retrieval terminal devices, it is not limited to this . For example, the display device 1 may be mounted on various robots.
図７８に、一例として自走可能な人型のロボット１０００に表示装置１を搭載した例を示す。図７８（ａ）は、例えば各種の施設や自宅などの屋内や、公園や遊園地や観光地等の屋外に置かれ、空中像３０の表示を行うことにより、ユーザに各種の情報を提供するロボット１０００である。ロボット１０００は、表示装置１と、撮像装置５と、右腕装置１００１と、左腕装置１００２と、自走装置１００３とを有している。
なお、ここでのロボット１０００の例は、人型のロボットで説明するが、それに限らない。ロボット１０００は、犬や猫などの動物型のロボットでも良い。また、ロボット１０００は、自走式の掃除機のような電子機器でも良い。
FIG. 78 shows an example in which the display device 1 is mounted on a humanoid robot 1000 capable of self-running. FIG. 78 (a) provides various types of information to the user by displaying the aerial image 30, for example, indoors such as various facilities and homes, or outdoors such as parks, amusement parks, and sightseeing spots. Robot 1000. The robot 1000 includes a display device 1, an imaging device 5, a right arm device 1001, a left arm device 1002, and a self-propelled device 1003.
In addition, although the example of the robot 1000 here demonstrates as a humanoid robot, it is not restricted to it. The robot 1000 may be an animal type robot such as a dog or a cat. The robot 1000 may be an electronic device such as a self-propelled cleaner.
表示装置１は、ロボット１０００の前面の上部、人間の腹部に相当する位置に配置される。表示装置１により、図７８（ａ）の紙面に対して垂直方向手前側の空中に空中像３０が形成される。なお、表示装置１が配置される位置は図７８（ａ）に示す位置に限定されるものではなく、例えば人間の胸部に相当する位置や顔や目に相当する位置に配置されても良い。
The display device 1 is disposed at a position corresponding to the upper part of the front surface of the robot 1000 and the human abdomen. An aerial image 30 is formed by the display device 1 in the air on the near side in the vertical direction with respect to the paper surface of FIG. The position at which the display device 1 is disposed is not limited to the position illustrated in FIG. 78A, and may be disposed at a position corresponding to a human chest, a position corresponding to a face or an eye, for example.
撮像装置５は、ロボット１０００の周囲を撮像して、撮像データを生成する。そのため、図７８（ａ）に示す例では、ロボット１０００の上端部近傍、人間の目に相当する位置に２個の撮像装置５を設けることにより、それぞれの撮像装置５の撮像範囲を繋ぎあわせて表示装置１の周囲を広範囲で撮像する。なお、２個の撮像装置５が設けられるものに限定されず、１個の撮像装置５であっても良いし、３個以上の撮像装置５であっても良い。撮像装置５として、図１９〜２２を用いて説明した第４の実施の形態の表示装置１に適用可能な撮像装置５を用いることができる。
The imaging device 5 images the surroundings of the robot 1000 and generates imaging data. Therefore, in the example shown in FIG. 78A, by providing two imaging devices 5 in the vicinity of the upper end of the robot 1000 and at a position corresponding to human eyes, the imaging ranges of the respective imaging devices 5 are joined together. The periphery of the display device 1 is imaged over a wide range. In addition, it is not limited to what is provided with the two imaging devices 5, One imaging device 5 may be sufficient, and three or more imaging devices 5 may be sufficient. As the imaging device 5, the imaging device 5 applicable to the display device 1 of the fourth embodiment described with reference to FIGS. 19 to 22 can be used.
右腕装置１００１と、左腕装置１００２とは、ロボット１０００の上部の右側と左側、人間の右腕と左腕とに相当する位置に配置され、後述する主制御部１００５（図７８（ｂ）参照）により種々の駆動が制御され、人間の腕の動きに類似した動作を行ってマニピュレータとして機能する。自走装置１００３はロボット１０００の下部、人間の下半身に相当する位置に配置される。自走装置１００３は、モータおよび駆動機構を備え、ロボット１０００の下端に配置される車輪１００４を駆動することにより、ロボット１０００を前後左右に移動する。自走装置１００３は、後述する主制御部１００５（図７８（ｂ）参照）による制御に従って車輪１００４を駆動する。
The right arm device 1001 and the left arm device 1002 are arranged at positions corresponding to the upper right side and the left side of the robot 1000 and the human right arm and the left arm, and variously controlled by a main control unit 1005 (see FIG. 78B) described later. Is controlled, and functions as a manipulator by performing an operation similar to the movement of a human arm. The self-propelled device 1003 is disposed at the lower part of the robot 1000 and at a position corresponding to the lower body of a human. The self-propelled device 1003 includes a motor and a drive mechanism, and moves the robot 1000 back and forth and right and left by driving a wheel 1004 disposed at the lower end of the robot 1000. Self-propelled device 1003 drives wheels 1004 according to control by a main control unit 1005 (see FIG. 78 (b)) described later.
図７８（ｂ）は、ロボット１０００の構成のうち、主制御部１００５と、記憶部１００６と、主制御部１００５によって制御される表示装置１と、撮像装置５と、右腕装置１００１と、左腕装置１００２と、自走装置１００３とを示したブロック図である。主制御部１００５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、制御プログラムに基づいてロボット１０００の種々の構成要素を制御したり、各種のデータ処理を実行したりする演算回路を含む。記憶部１００６は、例えば不揮発性の記憶媒体であり、主制御部１００５が各種の処理を実行するためのプログラムや、主制御部１００５が各種の処理を実行するためのデータ等が記憶される。
FIG. 78 (b) shows the main controller 1005, the storage unit 1006, the display device 1 controlled by the main controller 1005, the imaging device 5, the right arm device 1001, and the left arm device in the configuration of the robot 1000. It is the block diagram which showed 1002 and the self-propelled apparatus 1003. The main control unit 1005 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and includes an arithmetic circuit that controls various components of the robot 1000 and executes various data processes based on a control program. The storage unit 1006 is, for example, a nonvolatile storage medium, and stores a program for the main control unit 1005 to execute various processes, data for the main control unit 1005 to execute various processes, and the like.
主制御部１００５は、画像解析部１００７と表示装置制御部１００８とを備える。画像解析部１００７は、撮像装置５により撮像された撮像データを解析して、ロボット１０００の近傍でロボット１０００に視線を向けているユーザを検出する。主制御部１００５は、画像解析部１００７により解析されたユーザの近傍にロボット１０００が近づくように自走装置１００３の駆動を制御しても良い。この場合、例えば、主制御部１００５は、表示装置１により形成される空中像３０とユーザとの間の距離が、第１０の実施の形態の変形例６にて説明したユーザ位置となるようにロボット１０００を移動させるように自走装置１００３の駆動量を算出する。
The main control unit 1005 includes an image analysis unit 1007 and a display device control unit 1008. The image analysis unit 1007 analyzes the imaging data captured by the imaging device 5 and detects a user who is looking at the robot 1000 in the vicinity of the robot 1000. The main control unit 1005 may control the driving of the self-propelled device 1003 so that the robot 1000 approaches the vicinity of the user analyzed by the image analysis unit 1007. In this case, for example, the main control unit 1005 ensures that the distance between the aerial image 30 formed by the display device 1 and the user is the user position described in the sixth modification of the tenth embodiment. The driving amount of the self-propelled device 1003 is calculated so that the robot 1000 is moved.
表示装置制御部１００８は、表示装置１の制御部２０に信号を出力して、表示装置１の動作の開始または終了を指示する。表示装置１は、表示装置制御部１００８からの動作開始を指示する信号を入力すると、表示器１１に画像を表示して空中像３０を形成し、ユーザに空中像３０を視認させる。表示装置１が、第４の実施の形態や、第６の実施の形態の変形例５や、第８の実施の形態の変形例３や、第１０の実施の形態の変形例４の構成を有する場合には、ロボット１０００に配置された表示装置１を観察するユーザの位置や視線方向に基づいた位置に空中像３０が形成される。また、表示装置１が、第４の実施の形態の変形例１や、第６の実施の形態の変形例６や、第１０の実施の形態の変形例５の例２の構成を有する場合には、ユーザが行うジェスチャーに応じて空中像３０の位置が移動する。
The display device control unit 1008 outputs a signal to the control unit 20 of the display device 1 to instruct the start or end of the operation of the display device 1. When the display device 1 inputs a signal instructing the start of operation from the display device control unit 1008, the display device 1 displays an image on the display 11 to form the aerial image 30, and allows the user to visually recognize the aerial image 30. The display device 1 has the configuration of the fourth embodiment, the fifth modification of the sixth embodiment, the third modification of the eighth embodiment, or the fourth modification of the tenth embodiment. In the case of having the aerial image 30, the aerial image 30 is formed at a position based on the position of the user who observes the display device 1 disposed on the robot 1000 and the line-of-sight direction. Further, when the display device 1 has the configuration of the first modification example of the fourth embodiment, the sixth modification example of the sixth embodiment, or the second modification example 5 of the tenth embodiment. The position of the aerial image 30 moves according to the gesture performed by the user.
なお、表示装置１が上記の例以外の構成を有する場合、即ちユーザの位置に基づいて空中像３０を形成したり、ジェスチャーに応じて空中像３０の位置を移動させたりするものではない場合には、ユーザが空中像３０を視認しやすくなるような位置関係となるように、主制御部１００５はロボット１０００を移動させても良い。この場合も、主制御部１００５は、画像解析部１００７により解析されたユーザと表示装置１との位置と、空中像３０が形成される位置との関係に基づいて、自走装置１００３の駆動量を算出すれば良い。
また、表示装置制御部１００８が表示装置１の制御部２０の機能を有していても良い。この場合、表示装置１は、表示器１１と、結像光学系１２または光学部１２Ａ〜１２Ｇの何れかとを有する構成とすることができる。
When the display device 1 has a configuration other than the above example, that is, when the aerial image 30 is not formed based on the position of the user or the position of the aerial image 30 is not moved according to a gesture. The main controller 1005 may move the robot 1000 so that the user can easily recognize the aerial image 30. Also in this case, the main control unit 1005 determines the driving amount of the self-propelled device 1003 based on the relationship between the position analyzed by the image analysis unit 1007 and the display device 1 and the position where the aerial image 30 is formed. May be calculated.
Further, the display device control unit 1008 may have the function of the control unit 20 of the display device 1. In this case, the display device 1 can be configured to include the display 11 and any one of the imaging optical system 12 and the optical units 12A to 12G.
なお、表示装置１を自走式ロボットに組み込む場合には、上記のような人型のロボット１０００に組み込むものに限定されない。右腕装置１００１や左腕装置１００２のようなマニピュレータを備えていない、例えば、図７８（ｃ）に示すような自走式のロボット１０１０に表示装置１を組み込んでも良い。図７８（ｃ）のロボット１０１０は、筐体１０１１の下部に設けられた自走装置１００３により移動可能に構成される。表示装置１は、筐体１０１１の上面に設けられ、筐体１０１１の上部に向けて空中像３０を形成する。この場合も、図７８（ａ）、（ｂ）のロボット１０００に組み込まれた表示装置１と同様にして、空中像３０をユーザ位置やユーザの視線方向に空中像３０を形成したり、ユーザのジェスチャーに基づいて空中像３０の位置を移動することができる。
In addition, when incorporating the display apparatus 1 in a self-propelled robot, it is not limited to what is incorporated in the humanoid robot 1000 as described above. For example, the display device 1 may be incorporated into a self-propelled robot 1010 as shown in FIG. 78C that does not include a manipulator such as the right arm device 1001 or the left arm device 1002. The robot 1010 in FIG. 78C is configured to be movable by a self-propelled device 1003 provided at the lower part of the housing 1011. The display device 1 is provided on the upper surface of the housing 1011 and forms an aerial image 30 toward the upper portion of the housing 1011. Also in this case, the aerial image 30 is formed in the user position or the user's line-of-sight direction in the same manner as in the display device 1 incorporated in the robot 1000 of FIGS. 78 (a) and 78 (b). The position of the aerial image 30 can be moved based on the gesture.
なお、上記のロボット１０００やロボット１０１０は、検出したユーザの位置に基づいて、空中像３０の形成位置を移動した場合であっても、ユーザの立ち位置や視認可能な位置に空中像３０を形成させることができない場合には、ロボット１０００や１０１０が移動しても良い。即ち、ユーザが空中像３０を視認しやすくなるような位置関係となるように、主制御部１００５はロボット１０００や１０１０を移動させても良い。空中像３０を形成させることができない位置とは、図７８（ａ）に示すロボット１０００においては、例えば図の紙面左右方向において空中像３０を移動可能な位置よりも離れた位置や、ロボット１０００の背後、即ち図の紙面奥の位置である。
なお、視認可能な位置であるか否かについては、上述の実施の形態や変形例で説明したように（例えば第１０の実施の形態の変形例５、図６８など）表示される空中像３０の視野角内にユーザが位置するか否かで決定してもよい。すなわち、ユーザが空中像３０の視野角内に位置しない場合には、視認可能な位置ではないと、主制御部１００５が判定してもよい。
なお、視認可能であるか否かの判定については、主制御部１００５は、空中像３０の一部でも視認できない場合に視認可能と判定しても良い。また、視認可能であるか否かの判定について、主制御部１００５は、空中像３０の半分以上が視認できない場合に、視認可能ではないと判定してもよい（この場合、空中像３０の半分以上が視認できる場合には、視認可能であると主制御部１００５を判定する）。ここでは、空中像３０が視認できない範囲が半分以上の場合を例に説明したが、この例に限られず、４割でも６割でも７割でもよい。適宜状況に応じて設計すればよい。
Note that the robot 1000 and the robot 1010 described above form the aerial image 30 at a position where the user is standing or visible even when the formation position of the aerial image 30 is moved based on the detected user position. If the robot 1000 or 1010 cannot be moved, the robot 1000 or 1010 may move. That is, the main control unit 1005 may move the robots 1000 and 1010 so that the user can easily recognize the aerial image 30. In the robot 1000 shown in FIG. 78A, the position where the aerial image 30 cannot be formed is, for example, a position away from a position where the aerial image 30 can be moved in the left-right direction in the drawing, This is the back, that is, the back of the drawing.
As to whether or not the position is visible, as described in the above-described embodiment and modification (for example, modification 5 of the tenth embodiment, FIG. 68, etc.), the aerial image 30 is displayed. It may be determined by whether or not the user is located within the viewing angle. That is, when the user is not positioned within the viewing angle of the aerial image 30, the main control unit 1005 may determine that the position is not visible.
Note that the main control unit 1005 may determine that the image can be visually recognized when it cannot be visually recognized even by a part of the aerial image 30. Further, regarding the determination as to whether or not the image can be visually recognized, the main control unit 1005 may determine that the image is not visible when half or more of the aerial image 30 is not visually recognized (in this case, half of the aerial image 30). If the above is visible, the main control unit 1005 determines that it is visible). Here, the case where the range in which the aerial image 30 is not visible is half or more has been described as an example, but the range is not limited to this example, and may be 40%, 60%, or 70%. What is necessary is just to design according to a situation suitably.
図７９のフローチャートを参照して、変形例におけるロボット１０００の動作について説明する。図７９に示す処理は、主制御部１００５でプログラムを実行して行われる。このプログラムは記憶部１００６に記憶されており、主制御部１００５により起動され、実行される。
ステップＳ１９０では、撮像装置５に撮像データを生成させてステップＳ１９１へ進む。ステップＳ１９１では、主制御部１００５の画像解析部１００７は、生成された撮像データ上から表示装置１を観察するユーザの有無を検出する処理を行って、ステップＳ１９２へ進む。
With reference to the flowchart of FIG. 79, the operation of the robot 1000 in the modification will be described. The process shown in FIG. 79 is performed by executing a program in the main control unit 1005. This program is stored in the storage unit 1006 and is activated and executed by the main control unit 1005.
In step S190, the imaging device 5 is caused to generate imaging data, and the process proceeds to step S191. In step S191, the image analysis unit 1007 of the main control unit 1005 performs processing for detecting the presence / absence of a user observing the display device 1 from the generated imaging data, and the process proceeds to step S192.
ステップＳ１９２では、画像解析部１００７は、撮像データ上で検出されたユーザの位置からユーザとロボット１０００との間の距離を算出し、検出されたユーザの位置と、算出された距離とから、ユーザが空中像３０を視認可能な位置にいるか否かを判定する。ユーザが空中像３０を視認可能な位置にいる場合は、ステップＳ１９２が肯定判定されてステップＳ１９５へ進む。ユーザが空中像３０を視認可能な位置にいない場合には、ステップＳ１９２が否定判定されてステップＳ１９３へ進む。
In step S192, the image analysis unit 1007 calculates the distance between the user and the robot 1000 from the position of the user detected on the imaging data, and the user is calculated from the detected position of the user and the calculated distance. Is in a position where the aerial image 30 is visible. If the user is at a position where the aerial image 30 can be viewed, an affirmative determination is made in step S192 and the process proceeds to step S195. If the user is not in a position where the aerial image 30 is visible, a negative determination is made in step S192 and the process proceeds to step S193.
ステップＳ１９３では、ユーザの位置と距離とに基づいて、主制御部１００５は、自走装置１００３の駆動量を算出してステップＳ１９４へ進む。この場合、主制御部１００５は、空中像３０が形成可能な範囲の限界付近の位置に形成された場合にユーザによってこの空中像３０が視認できるような位置までロボット１０００が移動するように駆動量を算出しても良い。また、主制御部１００５は、ユーザの略正面に表示装置１が位置するようにロボット１０００を移動させるように駆動量を算出しても良い。
In step S193, the main control unit 1005 calculates the driving amount of the self-propelled device 1003 based on the position and distance of the user, and proceeds to step S194. In this case, when the aerial image 30 is formed at a position near the limit of the range in which the aerial image 30 can be formed, the main control unit 1005 drives the robot 1000 so that the robot 1000 moves to a position where the aerial image 30 can be visually recognized by the user. May be calculated. In addition, the main control unit 1005 may calculate the drive amount so that the robot 1000 is moved so that the display device 1 is positioned substantially in front of the user.
ステップＳ１９４では、ステップＳ１９３により算出した駆動量にて自走装置１００３を駆動させて、ロボット１０００を移動させてステップＳ１９５へ進む。ステップＳ１９５では、ユーザの位置と距離とに基づいて空中像３０を形成する位置を決定し、第１結像ミラー４１１または第２結像ミラー４２１、または第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１の駆動角度を算出してステップＳ１９６へ進む。
In step S194, the self-propelled device 1003 is driven with the drive amount calculated in step S193, the robot 1000 is moved, and the process proceeds to step S195. In step S195, the position at which the aerial image 30 is formed is determined based on the position and distance of the user, and the first imaging mirror 411 or the second imaging mirror 421, or the first imaging mirror 411 and the second imaging image. The drive angle of the mirror 421 is calculated and the process proceeds to step S196.
ステップＳ１９６では、表示装置制御部１００８は、表示装置１の第１駆動部４１２または第２駆動部４２２、または第１駆動部４１２および第２駆動部４２２を介して、第１結像ミラー４１１または第２結像ミラー４２１、または第１結像ミラー４１１および第２結像ミラー４２１を傾斜駆動させる。表示装置制御部１００８は、表示器１１に画像の表示を行わせる。これにより、ユーザに視認可能な位置に空中像３０を表示させる。ステップＳ１９７では、空中像３０の形成を終了するか否かを判定する。空中像３０の形成を終了する場合には、ステップＳ１９７が肯定判定されて処理を終了する。空中像３０の形成を終了しない、即ちユーザが空中像３０の視認を続ける場合には、ステップＳ１９７が否定判定されてステップＳ１９０へ戻る。
上記の構成により、自走可能なロボット１０００や１０１０に表示装置１を組み込んだ場合であっても、ユーザが視認しやすい位置に空中像３０を形成させることができる。
In step S196, the display device controller 1008 receives the first imaging mirror 411 or the first drive unit 412 or the second drive unit 422 of the display device 1 or the first drive unit 412 and the second drive unit 422. The second imaging mirror 421 or the first imaging mirror 411 and the second imaging mirror 421 are driven to tilt. The display device control unit 1008 causes the display 11 to display an image. As a result, the aerial image 30 is displayed at a position visible to the user. In step S197, it is determined whether or not the formation of the aerial image 30 is to be terminated. When the formation of the aerial image 30 is to be terminated, an affirmative determination is made in step S197 and the processing is terminated. If the formation of the aerial image 30 is not completed, that is, if the user continues to view the aerial image 30, a negative determination is made in step S197 and the process returns to step S190.
With the configuration described above, the aerial image 30 can be formed at a position that is easy for the user to visually recognize even when the display device 1 is incorporated in the robot 1000 or 1010 that can run by itself.
以上で説明した全ての実施の形態と全ての変形例の表示装置１が空中像を生成する方法として、レーザ光を空中に集光して空気を構成する分子をプラズマ化して空中で光を発光させ、空中に像を形成するものであってもよい。この場合、レーザ光の集光位置を３次元空間中に自由に制御することで空中に実像として３次元画像が生成される。また、空中像を生成する方法として、プロジェクタ機能に加えて空気中に霧を発生させる機能を有する表示装置を用い、空気中に霧を発生させたてスクリーンを形成し、この霧によるスクリーンに画像を投影する（フォグディスプレイ）ことで、空中に像を生成してもよい。
As a method for generating the aerial image by the display devices 1 according to all the embodiments and all the modifications described above, the laser light is condensed in the air, the molecules constituting the air are turned into plasma, and light is emitted in the air. The image may be formed in the air. In this case, a three-dimensional image is generated as a real image in the air by freely controlling the condensing position of the laser light in the three-dimensional space. Moreover, as a method for generating an aerial image, a display device having a function of generating mist in the air in addition to the projector function is used, and a screen is formed by generating mist in the air. An image may be generated in the air by projecting (fog display).
表示装置１が空中像３０の位置を移動させるために実行する各種処理のためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録しておき、このプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて、キャリブレーションを実行してもよい。なお、ここで言う「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）や周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
A program for various processes executed by the display device 1 to move the position of the aerial image 30 is recorded on a computer-readable recording medium, and this program is read into a computer system to perform calibration. May be. The “computer system” mentioned here may include an OS (Operating System) and hardware such as peripheral devices.
なお、上記「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用したホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含む。また、上記「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに上記「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍ ＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含む。
The “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) using the WWW system. The “computer-readable recording medium” includes a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a writable non-volatile memory such as a flash memory, a portable medium such as a CD-ROM, a hard disk built in a computer system, etc. This is a storage device. Further, the above-mentioned “computer-readable recording medium” is a volatile memory (for example, DRAM (Dynamic Random) in a computer system serving as a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. (Access Memory)) and the like that hold a program for a certain period of time.
上記「プログラム」は、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
The “program” may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
As long as the characteristics of the present invention are not impaired, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention. .
