JP2018031925A

JP2018031925A - Aerial display device

Info

Publication number: JP2018031925A
Application number: JP2016165114A
Authority: JP
Inventors: 旬臣芝田; Masaomi Shibata; 康平是澤; Kohei Koresawa
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-08-25
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2018-03-01

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aerial display device capable of displaying aerial image easy to see.SOLUTION: An aerial display device 1 for displaying an aerial image 2 of an image 11, includes: a half mirror 20 that emits reflectance and transmitted beam by reflecting and transmit a beam of emitted from the image 11; a retroreflection sheet 30 that retro-reflects the reflectance or transmitted beam; and a convex lens 40 which is positioned on alight path from the image 11 to the aerial image 2 to expands the size of the aerial image 2.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、空中表示装置に関する。 The present invention relates to an aerial display device.

従来、空中画像を閲覧可能とする技術の開発が進められている。例えば、特許文献１には、対象物体より放射される光を反射及び透過させるハーフミラーと、ハーフミラーで反射された光をハーフミラーへ反射させる再帰反射部材と、再帰反射部材で反射され、かつ、ハーフミラーを透過する光をハーフミラーの側へ傾ける光学素子とを備える光学装置が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, development of technology that enables viewing of aerial images has been underway. For example, in Patent Document 1, a half mirror that reflects and transmits light emitted from a target object, a retroreflective member that reflects light reflected by the half mirror to the half mirror, a reflective member that is reflected by the retroreflective member, and An optical device is disclosed that includes an optical element that tilts light transmitted through the half mirror toward the half mirror.

特開２０１５−４０９４３号公報JP, 2015-40943, A

しかしながら、上記従来の光学装置では、ハーフミラー上に凸レンズが光学素子として配置されている。この場合、空中像は縮小され、かつ、ハーフミラーの近くに投影されるので、光学装置から離れた位置からは空中像が見えにくくなる。また、ハーフミラー上に凸レンズが配置されて光が曲げられるために、空中像に歪みが生じる。 However, in the conventional optical device, a convex lens is arranged as an optical element on the half mirror. In this case, since the aerial image is reduced and projected near the half mirror, it is difficult to see the aerial image from a position away from the optical device. In addition, since a convex lens is disposed on the half mirror and the light is bent, the aerial image is distorted.

そこで、本発明は、見やすい空中像を表示することができる空中表示装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an aerial display device capable of displaying an easy-to-see aerial image.

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る空中表示装置は、投影対象物の空中像を表示する空中表示装置であって、前記投影対象物から放射される光を反射及び透過することで、反射光及び透過光を出射するビームスプリッタと、前記反射光又は前記透過光を再帰反射させる再帰反射部と、前記投影対象物から前記空中像に至る光の経路上に位置し、前記空中像のサイズを拡大する光学素子とを備える。 To achieve the above object, an aerial display device according to an aspect of the present invention is an aerial display device that displays an aerial image of a projection object, and reflects and transmits light emitted from the projection object. A beam splitter that emits reflected light and transmitted light, a retroreflecting unit that retroreflects the reflected light or transmitted light, and a path of light from the projection object to the aerial image, An optical element for enlarging the size of the image.

本発明に係る空中表示装置によれば、見やすい空中像を表示することができる。 The aerial display device according to the present invention can display an easy-to-see aerial image.

実施の形態１に係る空中表示装置のキッチンへの適用例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of application to the kitchen of the aerial display apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る空中表示装置のキッチンへの適用例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of application to the kitchen of the aerial display apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る空中表示装置が備える結像光学系による空中像の表示原理を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an aerial image display principle by an imaging optical system included in the aerial display device according to the first embodiment. 実施の形態１に係る空中表示装置の斜視図である。1 is a perspective view of an aerial display device according to Embodiment 1. FIG. 図４のＶ−Ｖ線における実施の形態１に係る空中表示装置の断面図である。It is sectional drawing of the aerial display apparatus which concerns on Embodiment 1 in the VV line | wire of FIG. 実施の形態１に係る空中表示装置の構成要素の位置関係を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a positional relationship of components of the aerial display device according to the first embodiment. 実施の形態１に係る空中表示装置の再帰反射シートの配置例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an arrangement example of retroreflective sheets of the aerial display device according to Embodiment 1. 実施の形態１に係る空中表示装置の再帰反射シートの別の配置例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing another arrangement example of the retroreflective sheet of the aerial display device according to Embodiment 1. 実施の形態１に係る空中表示装置の実施例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the Example of the aerial display apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１の変形例１に係る空中表示装置の構成要素の位置関係を模式的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing the positional relationship of components of an aerial display device according to Modification 1 of Embodiment 1. 実施の形態１の変形例１に係る空中表示装置の再帰反射シートの配置例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an arrangement example of retroreflective sheets of the aerial display device according to the first modification of the first embodiment. 実施の形態１の変形例１に係る空中表示装置の再帰反射シートの別の配置例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of arrangement | positioning of the retroreflection sheet | seat of the aerial display apparatus which concerns on the modification 1 of Embodiment 1. FIG. 実施の形態１の変形例２に係る空中表示装置の構成要素の位置関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the positional relationship of the component of the aerial display apparatus which concerns on the modification 2 of Embodiment 1. FIG. 実施の形態１の変形例１に係る空中表示装置の再帰反射シートの配置例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an arrangement example of retroreflective sheets of the aerial display device according to the first modification of the first embodiment. 実施の形態１の変形例１に係る空中表示装置の再帰反射シートの別の配置例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of arrangement | positioning of the retroreflection sheet | seat of the aerial display apparatus which concerns on the modification 1 of Embodiment 1. FIG. 実施の形態２に係る空中表示装置の断面図である。5 is a cross-sectional view of an aerial display device according to Embodiment 2. FIG. 従来の空中表示装置の問題点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the problem of the conventional aerial display apparatus. 従来の空中表示装置の別の問題点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another problem of the conventional aerial display apparatus. 実施の形態２に係る空中表示装置の構成と空中像とを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure and aerial image of the aerial display apparatus which concern on Embodiment 2. FIG.

以下では、本発明の実施の形態に係る空中表示装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, an aerial display device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a specific example of the present invention. Therefore, numerical values, shapes, materials, components, arrangement and connection forms of components, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims showing the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements.

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。 Each figure is a mimetic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Therefore, for example, the scales and the like do not necessarily match in each drawing. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected about the substantially same structure, The overlapping description is abbreviate | omitted or simplified.

（実施の形態１）
［概要］
まず、本実施の形態に係る空中表示装置１の概要について説明する。 (Embodiment 1)
[Overview]
First, an outline of the aerial display device 1 according to the present embodiment will be described.

図１は、本実施の形態に係る空中表示装置１のキッチン９０への適用例を示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係る空中表示装置１のキッチン９０への適用例を示す断面図である。具体的には、図１は、正面斜め方向から見たときのキッチン９０を示している。図２は、側方から見たときのキッチン９０の断面を示している。 FIG. 1 is a perspective view showing an application example of the aerial display device 1 according to the present embodiment to a kitchen 90. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an application example of the aerial display device 1 according to the present embodiment to the kitchen 90. Specifically, FIG. 1 shows the kitchen 90 when viewed from the front oblique direction. FIG. 2 shows a cross section of the kitchen 90 when viewed from the side.

キッチン９０は、例えばユーザ３が調理をし、食器を洗うための設備である。具体的には、キッチン９０は、システムキッチンであり、調理などの作業を行うためのキッチン台９１と、キッチン台９１の奥側に衝立状に配置されたキッチン壁９２と、キッチン台９１に組み込まれた流し台（シンク）９３と、キッチン台９１に併設された加熱調理器９４と、キッチン台９１の下方に設置された収納庫９５とを備える。 The kitchen 90 is a facility for the user 3 to cook and wash dishes, for example. Specifically, the kitchen 90 is a system kitchen, and is incorporated into the kitchen table 91 for performing work such as cooking, a kitchen wall 92 arranged in a partition shape on the back side of the kitchen table 91, and the kitchen table 91. A sink 93, a heating cooker 94 provided in the kitchen table 91, and a storage 95 installed below the kitchen table 91.

図１及び図２に示すように、空中表示装置１は、キッチン台９１に組み込まれている。空中表示装置１は、ディスプレイ１０が表示する画像を空中像（空中画像）２として、空中の表示領域に結像させる。表示領域は、キッチン台９１の上方かつキッチン壁９２の前方に位置する空中の領域である。これにより、キッチン台９１及びキッチン壁９２の前方に立つユーザ３にとって、空中像２が容易に視認可能になる。なお、空中表示装置１は、キッチン壁９２に組み込まれていてもよい。 As shown in FIGS. 1 and 2, the aerial display device 1 is incorporated in a kitchen table 91. The aerial display device 1 forms an image displayed on the display 10 as an aerial image (aerial image) 2 in an aerial display area. The display area is an aerial area located above the kitchen table 91 and in front of the kitchen wall 92. Thereby, the aerial image 2 can be easily visually recognized for the user 3 standing in front of the kitchen table 91 and the kitchen wall 92. The aerial display device 1 may be incorporated in the kitchen wall 92.

本実施の形態では、空中表示装置１は、図２に示すように、ディスプレイ１０と、ハーフミラー２０と、再帰反射シート３０と、凸レンズ４０と、筐体５０とを備える。ディスプレイ１０と、ハーフミラー２０と、再帰反射シート３０とからなる結像光学系１ｘ（図３を参照）が、ディスプレイ１０に表示される画像１１を空中像２ｘとして空中に表示する。凸レンズ４０は、空中像２ｘのサイズを拡大することで、拡大された空中像２を形成する。 In the present embodiment, the aerial display device 1 includes a display 10, a half mirror 20, a retroreflective sheet 30, a convex lens 40, and a housing 50, as shown in FIG. An imaging optical system 1x (see FIG. 3) including the display 10, the half mirror 20, and the retroreflective sheet 30 displays an image 11 displayed on the display 10 in the air as an aerial image 2x. The convex lens 40 forms an enlarged aerial image 2 by enlarging the size of the aerial image 2x.

以下では、まず、図３を用いて、空中表示装置１の結像光学系１ｘが空中像２ｘを空中に表示する原理について説明する。図３は、本実施の形態に係る空中表示装置１が備える結像光学系１ｘによる空中像２ｘの表示原理を示す図である。図３では、光の経路を細い実線又は破線の矢印で示している。 In the following, the principle that the imaging optical system 1x of the aerial display device 1 displays the aerial image 2x in the air will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating the display principle of the aerial image 2x by the imaging optical system 1x provided in the aerial display device 1 according to the present embodiment. In FIG. 3, the light path is indicated by a thin solid line or a broken line arrow.

結像光学系１ｘは、投影対象物をハーフミラー２０と再帰反射シート３０とによって空中に投影し、空中像２ｘを表示する。本実施の形態では、投影対象物は、ディスプレイ１０の表示面に表示される画像１１である。なお、本明細書では、画像１１及び空中像２の向きを分かりやすくするため、画像１１を矢印（太い実線又は破線）で示している。 The imaging optical system 1x projects the projection object into the air by the half mirror 20 and the retroreflective sheet 30, and displays the aerial image 2x. In the present embodiment, the projection target is an image 11 displayed on the display surface of the display 10. In this specification, the image 11 is indicated by an arrow (thick solid line or broken line) for easy understanding of the orientation of the image 11 and the aerial image 2.

図３に示すように、画像１１から放出された光（画像）は、ハーフミラー２０によって反射光ＬＲ１と透過光ＬＴ１とに分割される。透過光ＬＴ１は、ハーフミラー２０を透過した後、結像することなく進行する。反射光ＬＲ１は、再帰反射シート３０によって再帰反射される。 As shown in FIG. 3, the light (image) emitted from the image 11 is divided by the half mirror 20 into reflected light LR1 and transmitted light LT1. The transmitted light LT1 travels without being imaged after passing through the half mirror 20. The reflected light LR1 is retroreflected by the retroreflective sheet 30.

再帰反射光ＬＲＲは、再帰反射シート３０に対する入射光である反射光ＬＲ１と同じ方向に進行し、ハーフミラー２０によって反射光ＬＲ２と透過光ＬＴ２とに分割される。透過光ＬＴ２は、ハーフミラー２０を透過した後、所定の位置で結像されて空中像２ｘを形成する。 The retroreflected light LRR travels in the same direction as the reflected light LR1, which is incident light on the retroreflective sheet 30, and is divided into reflected light LR2 and transmitted light LT2 by the half mirror 20. The transmitted light LT2 passes through the half mirror 20, and then forms an image at a predetermined position to form an aerial image 2x.

所定の位置は、具体的には、ハーフミラー２０を対称軸とする画像１１（ディスプレイ１０）の面対称位置である。つまり、結像光学系１ｘは、当該面対称位置に、ディスプレイ１０に表示された画像１１の空中像２ｘを表示する。 Specifically, the predetermined position is a plane symmetric position of the image 11 (display 10) with the half mirror 20 as the axis of symmetry. That is, the imaging optical system 1x displays the aerial image 2x of the image 11 displayed on the display 10 at the plane symmetry position.

このように、空中表示装置１は、ディスプレイ１０に表示された画像１１を空中像２ｘとして空中に表示する。つまり、空中表示装置１は、空中に浮かび上がった状態で画像（空中像２ｘ）を表示することができる。 Thus, the aerial display device 1 displays the image 11 displayed on the display 10 in the air as the aerial image 2x. That is, the aerial display device 1 can display an image (aerial image 2x) in a state of floating in the air.

［構成］
続いて、空中表示装置１の詳細な構成について説明する。 [Constitution]
Next, a detailed configuration of the aerial display device 1 will be described.

図４は、本実施の形態に係る空中表示装置１の概観斜視図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線における本実施の形態に係る空中表示装置１の構成を示す断面図である。図４及び図５に示すように、空中表示装置１は、ディスプレイ１０と、ハーフミラー２０と、再帰反射シート３０と、凸レンズ４０と、筐体５０と、制御部６０と、１以上のスイッチ７０とを備える。 FIG. 4 is a schematic perspective view of the aerial display device 1 according to the present embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the aerial display device 1 according to the present embodiment taken along the line VV in FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, the aerial display device 1 includes a display 10, a half mirror 20, a retroreflective sheet 30, a convex lens 40, a housing 50, a control unit 60, and one or more switches 70. With.

本実施の形態では、ディスプレイ１０と、ハーフミラー２０と、再帰反射シート３０と、凸レンズ４０と、制御部６０とが筐体５０の内部に配置され、１以上のスイッチ７０（図４では４つのスイッチ７０）は、筐体５０の外側面に取り付けられている。このように、空中表示装置１は、各構成部材が筐体５０の内部に収容され、又は、外部に固定されてユニット化されている。 In the present embodiment, the display 10, the half mirror 20, the retroreflective sheet 30, the convex lens 40, and the control unit 60 are disposed inside the housing 50, and one or more switches 70 (four in FIG. 4). The switch 70) is attached to the outer surface of the housing 50. As described above, the aerial display device 1 is configured as a unit in which each constituent member is accommodated in the housing 50 or fixed to the outside.

これにより、空中表示装置１の設置作業を容易に行うことができる。また、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０、再帰反射シート３０及び凸レンズ４０などの光学系を設置者が素手などで直接触らずに済むため、指紋又は異物などの汚れの付着を抑制することができる。これにより、汚れによる空中像２の不鮮明化などを抑制することができる。 Thereby, the installation work of the aerial display device 1 can be easily performed. In addition, since the installer does not need to directly touch the optical system such as the display 10, the half mirror 20, the retroreflective sheet 30, and the convex lens 40 with bare hands or the like, it is possible to suppress the adhesion of dirt such as fingerprints or foreign matters. Thereby, blurring of the aerial image 2 due to dirt can be suppressed.

［ディスプレイ］
ディスプレイ１０は、行列状に複数の画素が配列された表示面を有する表示部である。表示面には、ディスプレイ１０に入力される画像１１が表示される。本実施の形態では、ディスプレイ１０の表示面に表示される画像１１が、空中像２として空中に表示される投影対象物の一例である。 [display]
The display 10 is a display unit having a display surface in which a plurality of pixels are arranged in a matrix. An image 11 input to the display 10 is displayed on the display surface. In the present embodiment, the image 11 displayed on the display surface of the display 10 is an example of a projection object displayed in the air as the aerial image 2.

ディスプレイ１０は、例えば、ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）又は有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置などのフラットパネルディスプレイである。 The display 10 is a flat panel display such as an LCD (Liquid Crystal Display) or an organic EL (Electro Luminescence) display device.

本実施の形態では、ディスプレイ１０は、その位置及び姿勢が変更可能な状態で、筐体５０の内部に収納されている。例えば、ディスプレイ１０には、アクチュエータなどの駆動素子が取り付けられている。当該駆動素子は、制御部６０から送信される制御信号に基づいて、ディスプレイ１０の位置及び姿勢を変更する。 In the present embodiment, the display 10 is housed inside the housing 50 in a state in which the position and orientation can be changed. For example, a driving element such as an actuator is attached to the display 10. The drive element changes the position and orientation of the display 10 based on a control signal transmitted from the control unit 60.

なお、図５に示す複数の破線のうち、ディスプレイ１０の端部を通過する直線状の破線とディスプレイ１０の他の端部を通過する円弧状の破線とは、ディスプレイ１０の可動範囲の一例を表している。ディスプレイ１０は、例えば、一方の端部を中心として回動可能に設けられている。 Of the plurality of broken lines shown in FIG. 5, a straight broken line passing through the end of the display 10 and an arcuate broken line passing through the other end of the display 10 are examples of the movable range of the display 10. Represents. The display 10 is provided so as to be rotatable around one end, for example.

本実施の形態では、ディスプレイ１０に表示される画像（映像）１１は、静止画及び動画像のいずれであってもよく、例えば、空中表示装置１に記憶されたコンテンツ映像、テレビ番組の放送中の映像若しくは録画映像、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃ）若しくはＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）などの再生映像、又は、インターネット画像などである。 In the present embodiment, the image (video) 11 displayed on the display 10 may be either a still image or a moving image. For example, a content video stored in the aerial display device 1 or a TV program is being broadcast. Video, recorded video, playback video such as BD (Blu-ray (registered trademark) Disc) or DVD (Digital Versatile Disc), or Internet image.

［ハーフミラー（ビームスプリッタ）］
ハーフミラー２０は、画像１１（ディスプレイ１０）から放射される光を反射及び透過することで、反射光及び透過光を出射するビームスプリッタの一例である。具体的には、ハーフミラー２０は、入射する光の一部を鏡面反射し、残りをそのまま（進行方向を実質的に変えることなく）透過させる。ハーフミラー２０は、例えば、入射する光を略１：１で反射及び透過する。すなわち、ハーフミラー２０は、入射する光の光束の５０％の反射光と５０％の透過光とを出射する。 [Half mirror (beam splitter)]
The half mirror 20 is an example of a beam splitter that emits reflected light and transmitted light by reflecting and transmitting light emitted from the image 11 (display 10). Specifically, the half mirror 20 specularly reflects a part of incident light and transmits the rest as it is (without substantially changing the traveling direction). For example, the half mirror 20 reflects and transmits incident light at approximately 1: 1. That is, the half mirror 20 emits 50% reflected light and 50% transmitted light of the incident light flux.

ハーフミラー２０は、例えば、金属薄膜又は誘電体多層膜などの反射性の薄膜が表面に形成された透光性の板材である。透光性の板材としては、例えば、透明なソーダガラスなどのガラス材料、又は、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などの透明樹脂材料を用いて形成されている。金属薄膜は、アルミニウムなどの金属材料を用いて、光透過性及び光反射性を有する程度に薄く形成された薄膜である。 The half mirror 20 is a light-transmitting plate material on which a reflective thin film such as a metal thin film or a dielectric multilayer film is formed. The translucent plate material is formed using, for example, a glass material such as transparent soda glass, or a transparent resin material such as acrylic (PMMA) or polycarbonate (PC). The metal thin film is a thin film formed using a metal material such as aluminum so as to have a light transmitting property and a light reflecting property.

ハーフミラー２０は、画像１１から放射される光を再帰反射シート３０に向けて反射する。ハーフミラー２０は、再帰反射シート３０から再帰反射された光を透過させて、筐体５０の開口５１から外部に放出させる。 The half mirror 20 reflects the light emitted from the image 11 toward the retroreflective sheet 30. The half mirror 20 transmits the light retroreflected from the retroreflective sheet 30 and emits the light from the opening 51 of the housing 50 to the outside.

本実施の形態では、ハーフミラー２０は、その位置及び姿勢が変更可能な状態で、筐体５０の内部に収納されている。例えば、ハーフミラー２０には、アクチュエータなどの駆動素子が取り付けられている。当該駆動素子は、制御部６０から送信される制御信号に基づいて、ハーフミラー２０の位置及び姿勢を変更する。 In the present embodiment, the half mirror 20 is housed inside the housing 50 in a state where the position and posture of the half mirror 20 can be changed. For example, a driving element such as an actuator is attached to the half mirror 20. The drive element changes the position and orientation of the half mirror 20 based on a control signal transmitted from the control unit 60.

なお、図５に示す複数の破線のうち、ハーフミラー２０の端部を通過する直線状の破線とハーフミラー２０の他の端部を通過する円弧状の破線とは、ハーフミラー２０の可動範囲の一例を表している。ハーフミラー２０は、例えば、一方の端部を中心として回動可能に設けられている。 Of the plurality of broken lines shown in FIG. 5, the straight broken line passing through the end of the half mirror 20 and the arcuate broken line passing through the other end of the half mirror 20 are the movable range of the half mirror 20. An example is shown. For example, the half mirror 20 is provided so as to be rotatable about one end.

［再帰反射シート（再帰反射部）］
再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０によって反射された反射光、又は、ハーフミラー２０を透過した透過光を再帰反射する。本実施の形態では、再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０を基準としてディスプレイ１０と同じ側に位置しており、反射光ＬＲ１を再帰反射する（後述する図７Ａを参照）。なお、透過光ＬＴ１を再帰反射する例については、図７Ｂを用いて後で説明する。 [Retroreflective sheet (retroreflective part)]
The retroreflective sheet 30 retroreflects the reflected light reflected by the half mirror 20 or the transmitted light transmitted through the half mirror 20. In the present embodiment, the retroreflective sheet 30 is positioned on the same side as the display 10 with respect to the half mirror 20, and retroreflects the reflected light LR1 (see FIG. 7A described later). An example of retroreflecting the transmitted light LT1 will be described later with reference to FIG. 7B.

再帰反射シート３０は、例えば、複数の球状のガラスビーズが板状の基材の面内に敷き詰められた部材である。あるいは、再帰反射シート３０は、マイクロプリズムが設けられた板材でもよい。 The retroreflective sheet 30 is, for example, a member in which a plurality of spherical glass beads are spread on the surface of a plate-like substrate. Alternatively, the retroreflective sheet 30 may be a plate material provided with a microprism.

本実施の形態では、再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０に対して略垂直となるように配置されているが、これに限らない。再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０による反射光ＬＲ１（又は透過光ＬＴ１）の光路上に位置していればよく、ハーフミラー２０に対して傾斜していてもよい。また、再帰反射シート３０は、筐体５０の内面に形成されていてもよい。 In the present embodiment, the retroreflective sheet 30 is disposed so as to be substantially perpendicular to the half mirror 20, but is not limited thereto. The retroreflective sheet 30 may be positioned on the optical path of the reflected light LR 1 (or transmitted light LT 1) from the half mirror 20, and may be inclined with respect to the half mirror 20. Further, the retroreflective sheet 30 may be formed on the inner surface of the housing 50.

［凸レンズ］
凸レンズ４０は、画像１１（ディスプレイ１０）から空中像２に至る光の経路上に位置し、空中像２のサイズを拡大する光学素子の一例である。本実施の形態では、凸レンズ４０は、さらに、空中像２の表示位置を変更する。 [convex lens]
The convex lens 40 is an example of an optical element that is positioned on the light path from the image 11 (display 10) to the aerial image 2 and enlarges the size of the aerial image 2. In the present embodiment, the convex lens 40 further changes the display position of the aerial image 2.

凸レンズ４０は、画像１１（ディスプレイ１０）とハーフミラー２０との間に位置している。このとき、凸レンズ４０の焦点距離をｆ_１、画像１１と凸レンズ４０との間の距離をａ_１とした場合に、０＜ａ_１＜ｆ_１を満たす。詳細は後で説明する。 The convex lens 40 is located between the image 11 (display 10) and the half mirror 20. At this time, when the focal length of the convex lens 40 is f ₁ and the distance between the image 11 and the convex lens 40 is a ₁ , 0 <a ₁ <f ₁ is satisfied. Details will be described later.

凸レンズ４０は、例えば、透明なガラス材料、又は、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などの透明樹脂材料を用いて形成されている。 The convex lens 40 is formed using, for example, a transparent glass material or a transparent resin material such as acrylic (PMMA) or polycarbonate (PC).

本実施の形態では、凸レンズ４０は、その位置及び姿勢が変更可能な状態で、筐体５０の内部に収納されている。例えば、凸レンズ４０には、アクチュエータなどの駆動素子が取り付けられている。当該駆動素子は、制御部６０から送信される制御信号に基づいて、凸レンズ４０の位置及び姿勢を変更する。 In the present embodiment, the convex lens 40 is housed inside the housing 50 in a state where the position and posture thereof can be changed. For example, a driving element such as an actuator is attached to the convex lens 40. The drive element changes the position and orientation of the convex lens 40 based on a control signal transmitted from the control unit 60.

なお、図５に示す複数の破線のうち、凸レンズ４０の端部を通過する直線状の破線と凸レンズ４０の他の端部を通過する円弧状の破線とは、凸レンズ４０の可動範囲の一例を表している。凸レンズ４０は、例えば、一方の端部を中心として回動可能に設けられている。 Of the plurality of broken lines shown in FIG. 5, a straight broken line passing through the end of the convex lens 40 and an arcuate broken line passing through the other end of the convex lens 40 are examples of the movable range of the convex lens 40. Represents. For example, the convex lens 40 is provided so as to be rotatable about one end.

［筐体］
筐体５０は、空中表示装置１の外郭筐体であり、図５に示すように、内部にディスプレイ１０、ハーフミラー２０、再帰反射シート３０、凸レンズ４０及び制御部６０が収納されている。筐体５０の外壁には、図４に示すように、スイッチ７０が埋め込まれている。 [Case]
The housing 50 is an outer housing of the aerial display device 1, and the display 10, the half mirror 20, the retroreflective sheet 30, the convex lens 40, and the control unit 60 are accommodated therein as shown in FIG. As shown in FIG. 4, a switch 70 is embedded in the outer wall of the housing 50.

本実施の形態では、筐体５０の外形は、略直方体状である。なお、筐体５０の外形は、略円柱状などでもよく、これらに限定されない。筐体５０は、例えば、アルミニウムなどの金属材料又は樹脂材料から形成される。 In the present embodiment, the outer shape of the housing 50 has a substantially rectangular parallelepiped shape. Note that the outer shape of the housing 50 may be substantially cylindrical or the like, and is not limited thereto. The housing 50 is made of, for example, a metal material such as aluminum or a resin material.

筐体５０には、ハーフミラー２０を透過した光を外部に取り出すための開口５１が、ハーフミラー２０に対向する面に設けられている。図４及び図５に示すように、開口５１には透光プレート５５が設けられている。 The casing 50 is provided with an opening 51 for taking out the light transmitted through the half mirror 20 to the outside on the surface facing the half mirror 20. As shown in FIGS. 4 and 5, a transparent plate 55 is provided in the opening 51.

透光プレート５５は、可視光を透過させる透光性のガラス板又は樹脂製の板材である。透光プレート５５は、例えば、透明なソーダガラスなどから形成される。透光プレート５５が開口５１を蓋することで、筐体５０の内部に異物などが進入するのを抑制することができる。 The translucent plate 55 is a translucent glass plate or resin plate material that transmits visible light. The translucent plate 55 is made of, for example, transparent soda glass. The translucent plate 55 covers the opening 51, so that foreign matter or the like can be prevented from entering the housing 50.

筐体５０の大きさは、特に限定されないが、例えば、幅又は奥行きが１０ｃｍ以下である。これにより、例えば、一般的なユニットバスのバス壁などに筐体５０（空中表示装置１）を埋め込むことができる。 Although the magnitude | size of the housing | casing 50 is not specifically limited, For example, a width | variety or depth is 10 cm or less. Thereby, for example, the housing 50 (aerial display device 1) can be embedded in a bus wall of a general unit bus.

なお、透光プレート５５の代わりにハーフミラー２０が開口５１に設けられていてもよい。すなわち、ハーフミラー２０が開口５１を蓋する機能を有してもよい。これにより、空中表示装置１の部品点数を削減することができ、軽量化を図ることができる。 Note that the half mirror 20 may be provided in the opening 51 instead of the translucent plate 55. That is, the half mirror 20 may have a function of covering the opening 51. Thereby, the number of parts of the aerial display device 1 can be reduced, and the weight can be reduced.

［制御部］
制御部６０は、各種制御処理及び演算処理を行う情報処理装置である。制御部６０は、例えば、システムＬＳＩ（ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）又はマイクロコンピュータなどの制御回路によって実現される。 [Control unit]
The control unit 60 is an information processing apparatus that performs various control processes and arithmetic processes. The control unit 60 is realized by a control circuit such as a system LSI (Large Scale Integration) or a microcomputer, for example.

本実施の形態では、制御部６０は、画像１１、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の少なくとも１つの位置及び姿勢を変更する変更部の一例である。具体的には、制御部６０は、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の各々に取り付けられた駆動素子を制御する。具体的には、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０又は凸レンズ４０の位置又は姿勢の調整量を決定し、決定した調整量を示すコマンドを各駆動素子に送信する。各駆動素子は、コマンドに従って動作し、ディスプレイ１０（画像１１）、ハーフミラー２０又は凸レンズ４０の位置又は姿勢を変化させる。これにより、空中像２の位置又は姿勢が変更される。 In the present embodiment, the control unit 60 is an example of a changing unit that changes at least one position and posture of the image 11, the half mirror 20, and the convex lens 40. Specifically, the control unit 60 controls drive elements attached to the display 10, the half mirror 20, and the convex lens 40. Specifically, the adjustment amount of the position or orientation of the display 10, the half mirror 20, or the convex lens 40 is determined, and a command indicating the determined adjustment amount is transmitted to each drive element. Each drive element operates according to a command, and changes the position or posture of the display 10 (image 11), the half mirror 20, or the convex lens 40. Thereby, the position or posture of the aerial image 2 is changed.

なお、制御部６０は、筐体５０の内部に収納されているが、これに限らない。制御部６０は、筐体５０の外側に固定されていてもよく、あるいは、筐体５０から離れた位置に設けられていてもよい。 In addition, although the control part 60 is accommodated in the inside of the housing | casing 50, it is not restricted to this. The control unit 60 may be fixed to the outside of the housing 50 or may be provided at a position away from the housing 50.

［スイッチ］
スイッチ７０は、制御部６０を制御するためのスイッチである。スイッチ７０は、例えば、メカニカルスイッチ（押しボタンなど）、タッチセンサ、又は、非接触センサなどである。 [switch]
The switch 70 is a switch for controlling the control unit 60. The switch 70 is, for example, a mechanical switch (such as a push button), a touch sensor, or a non-contact sensor.

本実施の形態では、図４に示すように、複数のスイッチ７０が筐体５０の外側面に設けられている。例えば、複数のスイッチ７０は、ディスプレイ１０の表示のオン及びオフを切り替えるための電源用のスイッチと、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の各々の位置又は姿勢を調整するための調整用のスイッチとを含んでいる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 4, a plurality of switches 70 are provided on the outer surface of the housing 50. For example, the plurality of switches 70 include a power switch for switching on / off the display of the display 10 and an adjustment switch for adjusting the position or posture of each of the display 10, the half mirror 20, and the convex lens 40. Including.

例えば、ユーザ３が調整用のスイッチ７０を操作した場合、スイッチ７０から制御信号が制御部６０に出力される。制御信号に応じて制御部６０は、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の位置又は姿勢を制御する。あるいは、ユーザ３が電源用のスイッチ７０を操作した場合、スイッチ７０から制御信号が制御部６０（又はディスプレイ１０）に出力される。制御部６０（又はディスプレイ１０）は、表示面への画像の表示を開始又は停止する。 For example, when the user 3 operates the adjustment switch 70, a control signal is output from the switch 70 to the control unit 60. In response to the control signal, the control unit 60 controls the positions or postures of the display 10, the half mirror 20, and the convex lens 40. Alternatively, when the user 3 operates the power supply switch 70, a control signal is output from the switch 70 to the control unit 60 (or the display 10). The control unit 60 (or the display 10) starts or stops displaying an image on the display surface.

このように、空中表示装置１は、スイッチ７０を備えることで、例えば、空中像２が表示されない場合、又は、後述するセンサ８０（実施の形態２を参照）が機能しない場合などに、ユーザ３からの操作を受け付けることができる。これにより、ユーザ利便性を高めることができる。 As described above, the aerial display device 1 includes the switch 70, so that, for example, when the aerial image 2 is not displayed or when the sensor 80 (see Embodiment 2) described later does not function, the user 3 The operation from can be accepted. Thereby, user convenience can be improved.

［空中像の拡大及び位置の変更の原理］
本実施の形態に係る空中表示装置１では、図３で示した空中像２ｘを凸レンズ４０によって拡大し、かつ、その表示位置を変更する。以下では、この原理について、図６を用いて説明する。 [Principle of aerial image enlargement and position change]
In the aerial display device 1 according to the present embodiment, the aerial image 2x shown in FIG. 3 is enlarged by the convex lens 40, and the display position is changed. Hereinafter, this principle will be described with reference to FIG.

図６は、本実施の形態に係る空中表示装置１の構成要素の位置関係を模式的に示す図である。なお、本明細書において、レンズ（光学素子）を基準として「前方」をユーザ３が存在する側、「後方」をその反対側とする。 FIG. 6 is a diagram schematically showing the positional relationship of the components of the aerial display device 1 according to the present embodiment. In this specification, “front” is the side where the user 3 exists and “rear” is the opposite side with reference to the lens (optical element).

図６に示すように、凸レンズ４０の焦点距離をｆ_１とし、画像１１（ディスプレイ１０）と凸レンズ４０との距離をａ_１とした場合に、０＜ａ_１＜ｆ_１を満たす。すなわち、画像１１（ディスプレイ１０）は、凸レンズ４０の後方側の焦点Ｆ_１と凸レンズ４０との間に位置している。 As shown in FIG. 6, the focal length of the convex lens 40 is _{f 1,} the image 11 (display 10) the distance between the convex lens 40 in the case of the _{a 1,} _{0 _<a} ₁ satisfy _{<f 1.} That is, the image 11 (display 10) is positioned between the focal point _{F 1} and the convex lens 40 on the rear side of the convex lens 40.

これにより、凸レンズ４０の後方の凸レンズ４０からの距離がｂ_１となる位置に、画像１１の虚像１２が形成される。このとき、レンズの公式により、（式１）が成立する。 Thereby, the virtual image 12 of the image 11 is formed at a position where the distance from the convex lens 40 behind the convex lens 40 is b ₁ . At this time, (Equation 1) is established by the lens formula.

ハーフミラー２０は、凸レンズ４０の前方の凸レンズ４０からの距離がｃ_１となる位置に配置されている。なお、図６に示す例では、ｃ_１がｆ_１より大きいが、これに限らない。すなわち、ハーフミラー２０は、凸レンズ４０の前方側の焦点Ｆ_２より前方に位置しているが、凸レンズ４０と焦点Ｆ_２との間に位置していてもよい。 The half mirror 20 is disposed at a position where the distance from the convex lens 40 in front of the convex lens 40 is c ₁ . In the example shown in FIG. 6, c ₁ is larger than f _1, but this is not limitative. That is, the half mirror 20 is located in front of the focal point F ₂ on the front side of the convex lens 40, but may be located between the convex lens 40 and the focal point F ₂ .

ハーフミラー２０と再帰反射シート３０（図６には示していない）とによって、図３で説明したように、空中像２ｘが形成される。本実施の形態では、凸レンズ４０が設けられていることにより、虚像１２の空中像２がハーフミラー２０を対称軸とした面対称位置に形成される。具体的には、ハーフミラー２０と虚像１２との間の距離がｂ_１＋ｃ_１であるので、空中像２は、ハーフミラー２０の前方の距離がｂ_１＋ｃ_１となる位置に表示される。 As described with reference to FIG. 3, the aerial image 2x is formed by the half mirror 20 and the retroreflective sheet 30 (not shown in FIG. 6). In the present embodiment, by providing the convex lens 40, the aerial image 2 of the virtual image 12 is formed at a plane-symmetrical position with the half mirror 20 as the axis of symmetry. Specifically, since the distance between the half mirror 20 and the virtual image 12 is b ₁ + c ₁ , the aerial image 2 is displayed at a position where the distance in front of the half mirror 20 is b ₁ + c ₁ .

また、虚像１２の大きさは、ディスプレイ１０に表示される画像の大きさのＭ（＝ｂ_１／ａ_１＞１）になる。したがって、空中像２は、虚像１２と同じ大きさであるので、ディスプレイ１０に表示される画像１１が拡大された空中像になる。つまり、凸レンズ４０は、凸レンズ４０がない場合に形成される空中像２ｘを拡大し、かつ、表示位置を前方（ユーザ３側）に変更する。このように、空中表示装置１は、拡大された空中像２をユーザ３に近い位置に表示することができる。 The size of the virtual image 12 is M (= b ₁ / a ₁ > 1) of the size of the image displayed on the display 10. Therefore, since the aerial image 2 is the same size as the virtual image 12, the image 11 displayed on the display 10 is an enlarged aerial image. That is, the convex lens 40 enlarges the aerial image 2x formed when there is no convex lens 40, and changes the display position to the front (user 3 side). Thus, the aerial display device 1 can display the enlarged aerial image 2 at a position close to the user 3.

［再帰反射シートの配置］
ここで、本実施の形態に係る空中表示装置１における再帰反射シート３０の配置例について、図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、本実施の形態に係る空中表示装置１の再帰反射シート３０の配置例を示す断面図である。 [Arrangement of retroreflective sheet]
Here, the example of arrangement | positioning of the retroreflection sheet 30 in the aerial display apparatus 1 which concerns on this Embodiment is demonstrated using FIG. 7A and 7B. 7A and 7B are cross-sectional views illustrating an arrangement example of the retroreflective sheet 30 of the aerial display device 1 according to the present embodiment.

本実施の形態では、図７Ａに示すように、再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０を基準としてディスプレイ１０（画像１１）と同じ側に配置されている。この配置により、再帰反射シート３０は、画像１１から放射されて凸レンズ４０を通過し、ハーフミラー２０によって反射された反射光ＬＲ１を再帰反射する。再帰反射光ＬＲＲのうちハーフミラー２０を透過した透過光ＬＴ２が空中像２を形成する。 In the present embodiment, as shown in FIG. 7A, the retroreflective sheet 30 is arranged on the same side as the display 10 (image 11) with the half mirror 20 as a reference. With this arrangement, the retroreflective sheet 30 retroreflects the reflected light LR 1 radiated from the image 11, passes through the convex lens 40, and is reflected by the half mirror 20. Of the retroreflected light LRR, the transmitted light LT2 transmitted through the half mirror 20 forms an aerial image 2.

また、本実施の形態では、図７Ｂに示すように、再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０を基準として、ディスプレイ１０（画像１１）の反対側（すなわち、空中像２側）に配置されていてもよい。この配置により、再帰反射シート３０は、画像１１から放射されて凸レンズ４０を通過し、ハーフミラー２０を透過した透過光ＬＴ１を再帰反射する。再帰反射光ＬＲＲのうちハーフミラー２０によって反射された反射光ＬＲ２が空中像２を形成する。 Moreover, in this Embodiment, as shown to FIG. 7B, the retroreflection sheet 30 is arrange | positioned on the opposite side (namely, aerial image 2 side) of the display 10 (image 11) on the basis of the half mirror 20. FIG. Also good. With this arrangement, the retroreflective sheet 30 retroreflects the transmitted light LT1 emitted from the image 11, passing through the convex lens 40, and transmitted through the half mirror 20. Of the retroreflected light LRR, the reflected light LR2 reflected by the half mirror 20 forms an aerial image 2.

なお、再帰反射シート３０が空中像２側に配置されている場合、再帰反射シート３０は、筐体５０の内部に収納されていなくてもよい。あるいは、筐体５０は、再帰反射シート３０を収納可能な形状を有してもよい。図７Ｂには、筐体５０の形状の一例を長破線で示している。筐体５０は、例えば、開口５１（透光プレート５５）がハーフミラー２０に対して傾斜した形状を有してもよい。 In addition, when the retroreflective sheet 30 is arrange | positioned at the aerial image 2 side, the retroreflective sheet 30 does not need to be accommodated in the inside of the housing | casing 50. FIG. Alternatively, the housing 50 may have a shape that can accommodate the retroreflective sheet 30. In FIG. 7B, an example of the shape of the housing 50 is indicated by a long broken line. The housing 50 may have, for example, a shape in which the opening 51 (translucent plate 55) is inclined with respect to the half mirror 20.

また、再帰反射シート３０は、反射光ＬＲ１及び透過光ＬＴ１の両方を再帰反射してもよい。つまり、ハーフミラー２０の両側に再帰反射シート３０が設けられていてもよい。具体的には、空中表示装置１は、図７Ａ及び図７Ｂに示す２つの再帰反射シート３０を備えていてもよい。このとき、２つの再帰反射シート３０は、互いに繋がった１枚のシートでもよい。再帰反射シート３０が反射光ＬＲ１及び透過光ＬＴ１の両方を再帰反射することで、空中像２を形成する光の光束が増加するので、空中像２をより明るくすることができる。 The retroreflective sheet 30 may retroreflect both the reflected light LR1 and the transmitted light LT1. That is, the retroreflective sheet 30 may be provided on both sides of the half mirror 20. Specifically, the aerial display device 1 may include two retroreflective sheets 30 illustrated in FIGS. 7A and 7B. At this time, the two retroreflective sheets 30 may be one sheet connected to each other. Since the retroreflective sheet 30 retroreflects both the reflected light LR1 and the transmitted light LT1, the luminous flux of the light forming the aerial image 2 increases, so that the aerial image 2 can be brightened.

［実施例］
図８は、本実施の形態に係る空中表示装置１の実施例を模式的に示す断面図である。ここで、凸レンズ４０の焦点距離ｆ_１は、例えば１００ｍｍとする。 [Example]
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an example of the aerial display device 1 according to the present embodiment. Here, the focal length _{f 1} of the convex lens 40 is, for example, 100 mm.

本実施例では、図８に示すように、凸レンズ４０は、ディスプレイ１０（画像１１）とハーフミラー２０との間において、画像１１からの距離ａ_１が６０ｍｍの位置に配置されている。すなわち、画像１１と凸レンズ４０との間の距離ａ_１は、焦点距離ｆ_１より小さい。 In this embodiment, as shown in FIG. 8, the convex lens 40 is disposed between the display 10 (image 11) and the half mirror 20 at a position where the distance a ₁ from the image 11 is 60 mm. That is, the distance a ₁ between the image 11 and the convex lens 40 is smaller than the focal length f ₁ .

さらに、ハーフミラー２０は、凸レンズ４０の前方側の焦点に位置している。つまり、ハーフミラー２０と凸レンズ４０との距離ｃ_１は、焦点距離ｆ_１に等しく、１００ｍｍである。なお、ここでの距離ｃ_１は、凸レンズ４０の光軸上での距離である。 Further, the half mirror 20 is located at the focal point on the front side of the convex lens 40. That is, the distance c ₁ between the half mirror 20 and the convex lens 40 is equal to the focal length f ₁ and is 100 mm. Here, the distance c ₁ is a distance on the optical axis of the convex lens 40.

再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０に対して任意の距離に任意の姿勢で配置されている。図８では、ハーフミラー２０を基準としてディスプレイ１０側に、ハーフミラー２０に対して略垂直な姿勢で配置されている。 The retroreflective sheet 30 is disposed in an arbitrary posture at an arbitrary distance with respect to the half mirror 20. In FIG. 8, the half mirror 20 is arranged on the display 10 side as a reference in a posture substantially perpendicular to the half mirror 20.

以上の配置により、画像１１の虚像１２が凸レンズ４０の後方（ディスプレイ１０側）の、凸レンズ４０からの距離ｂ_１が１５０ｍｍの位置に形成される。虚像１２は、画像１１の２．５倍（＝１５０ｍｍ／６０ｍｍ）の大きさになる。 With the above arrangement, the virtual image 12 of the image 11 is formed behind the convex lens 40 (on the display 10 side) at a distance b ₁ from the convex lens 40 of 150 mm. The virtual image 12 is 2.5 times as large as the image 11 (= 150 mm / 60 mm).

空中像２は、ハーフミラー２０を対称軸として虚像１２の面対称位置に形成されるので、ハーフミラー２０からの距離が２５０ｍｍ（＝１００ｍｍ＋１５０ｍｍ）の位置に、画像１１の２．５倍の大きさで表示される。なお、凸レンズ４０が設けられていない場合の空中像２ｘは、ハーフミラー２０からの距離が１６０ｍｍの位置に、画像１１と同じ大きさで表示される。 Since the aerial image 2 is formed at the plane-symmetrical position of the virtual image 12 with the half mirror 20 as the axis of symmetry, the aerial image 2 is 2.5 times as large as the image 11 at a distance of 250 mm (= 100 mm + 150 mm) from the half mirror 20. Is displayed. The aerial image 2x when the convex lens 40 is not provided is displayed in the same size as the image 11 at a position where the distance from the half mirror 20 is 160 mm.

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る空中表示装置１は、投影対象物（画像１１）の空中像２を表示する空中表示装置であって、画像１１から放射される光を反射及び透過することで、反射光ＬＲ１及び透過光ＬＴ１を出射するビームスプリッタ（ハーフミラー２０）と、反射光ＬＲ１又は透過光ＬＴ１を再帰反射させる再帰反射シート３０と、画像１１から空中像２に至る光の経路上に位置し、空中像２のサイズを拡大する光学素子の一例である凸レンズ４０とを備える。 [Effects, etc.]
As described above, the aerial display device 1 according to the present embodiment is an aerial display device that displays the aerial image 2 of the projection target (image 11), and reflects and transmits light emitted from the image 11. The beam splitter (half mirror 20) that emits the reflected light LR1 and the transmitted light LT1, the retroreflective sheet 30 that retroreflects the reflected light LR1 or the transmitted light LT1, and the light path from the image 11 to the aerial image 2. And a convex lens 40 that is an example of an optical element that is positioned above and that enlarges the size of the aerial image 2.

これにより、空中像２を拡大することができるので、ユーザ３にとって空中像２を見やすくなる。このように、本実施の形態によれば、見やすい空中像２を表示することができる空中表示装置１を提供することができる。また、空中像２を拡大することができるので、画像１１を表示するディスプレイ１０を小型化することができる。これにより、空中表示装置１を小型化又は軽量化することができる。 Thereby, since the aerial image 2 can be enlarged, it becomes easy for the user 3 to see the aerial image 2. Thus, according to this Embodiment, the aerial display apparatus 1 which can display the aerial image 2 which is easy to see can be provided. Moreover, since the aerial image 2 can be enlarged, the display 10 which displays the image 11 can be reduced in size. Thereby, the aerial display device 1 can be reduced in size or weight.

また、例えば、凸レンズ４０は、さらに、空中像２の表示位置を変更する。 For example, the convex lens 40 further changes the display position of the aerial image 2.

これにより、空中像２の位置を変更することができるので、例えば、ユーザ３に近い位置に空中像２を表示させることができる。したがって、ユーザ３にとって空中像２を見やすくすることができる。 Thereby, since the position of the aerial image 2 can be changed, for example, the aerial image 2 can be displayed at a position close to the user 3. Therefore, the aerial image 2 can be easily viewed by the user 3.

また、例えば、凸レンズ４０は、画像１１とハーフミラー２０との間に位置し、凸レンズ４０の焦点距離をｆ_１、画像１１と凸レンズ４０との間の距離をａ_１とした場合、０＜ａ_１＜ｆ_１を満たす。 Further, for example, the convex lens 40 is located between the image 11 and the half mirror 20, and 0 <a when the focal length of the convex lens 40 is f ₁ and the distance between the image 11 and the convex lens 40 is a _1. ₁ meet the _{<f 1.}

これにより、凸レンズ４０が画像１１（ディスプレイ１０）とハーフミラー２０との間に位置するので、例えば、ディスプレイ１０及びハーフミラー２０を収納する筐体５０の内部に凸レンズ４０を収納することができる。したがって、例えば、空中表示装置１をユニット化することができ、運搬、設置などを容易にすることができる。また、凸レンズ４０の配置スペースとして、ディスプレイ１０とハーフミラー２０との間のスペースを利用するので、空中表示装置１の大型化を抑えることができる。 Thereby, since the convex lens 40 is located between the image 11 (display 10) and the half mirror 20, the convex lens 40 can be accommodated in the inside of the housing | casing 50 which accommodates the display 10 and the half mirror 20, for example. Therefore, for example, the aerial display device 1 can be unitized, and transportation, installation, and the like can be facilitated. Moreover, since the space between the display 10 and the half mirror 20 is used as the arrangement space for the convex lens 40, an increase in the size of the aerial display device 1 can be suppressed.

また、例えば、空中表示装置１は、さらに、投影対象物である画像１１を表示するための、行列状に複数の画素が配列された表示面を有するディスプレイ１０を備える。 For example, the aerial display device 1 further includes a display 10 having a display surface in which a plurality of pixels are arranged in a matrix for displaying an image 11 that is a projection target.

これにより、ディスプレイ１０に表示される画像１１を空中像２として表示することができるので、画像１１の表示内容を変更することで、空中像２としての表示内容を簡単に変更することができる。 Thereby, since the image 11 displayed on the display 10 can be displayed as the aerial image 2, the display content of the aerial image 2 can be easily changed by changing the display content of the image 11.

また、例えば、空中表示装置１は、さらに、画像１１、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の少なくとも１つの位置及び姿勢を変更する制御部６０を備える。 For example, the aerial display device 1 further includes a control unit 60 that changes the position and orientation of at least one of the image 11, the half mirror 20, and the convex lens 40.

これにより、空中像２のサイズ又は位置を自動で変更することができる。例えば、ユーザ３の位置などに基づいて、空中像２のサイズ及び位置を変更することにより、ユーザ３にとって見やすい大きさ、及び、見やすい位置に空中像２を表示することができる。 Thereby, the size or position of the aerial image 2 can be automatically changed. For example, by changing the size and position of the aerial image 2 based on the position of the user 3 or the like, the aerial image 2 can be displayed in a size that is easy to see for the user 3 and at a position that is easy to see.

［変形例１］
以下では、実施の形態１の変形例１について説明する。 [Modification 1]
Below, the modification 1 of Embodiment 1 is demonstrated.

図９は、本変形例に係る空中表示装置１０１の構成要素の位置関係を模式的に示す図である。 FIG. 9 is a diagram schematically showing the positional relationship of the components of the aerial display device 101 according to this modification.

本変形例に係る空中表示装置１０１は、図６に示す空中表示装置１と比較して、凸レンズ４０の代わりに凹レンズ１４０を備える点が相違する。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点についての説明を省略又は簡略化する場合がある。 The aerial display device 101 according to this modification is different from the aerial display device 1 shown in FIG. 6 in that a concave lens 140 is provided instead of the convex lens 40. Below, it demonstrates centering around difference with Embodiment 1, and the description about a common point may be abbreviate | omitted or simplified.

凹レンズ１４０は、画像１１（ディスプレイ１０）から空中像２に至る光の経路上に位置し、空中像２のサイズを拡大する光学素子の一例である。本実施の形態では、凹レンズ１４０は、さらに、空中像２の表示位置を変更する。 The concave lens 140 is an example of an optical element that is positioned on the light path from the image 11 (display 10) to the aerial image 2 and enlarges the size of the aerial image 2. In the present embodiment, the concave lens 140 further changes the display position of the aerial image 2.

凹レンズ１４０は、ハーフミラー２０と空中像２との間に位置している。凹レンズ１４０の焦点距離をｆ_２、ハーフミラー２０を対称軸とする画像１１の面対称位置と凹レンズ１４０との間の距離をａ_２とした場合、０＜ａ_２＜ｆ_２を満たす。画像１１の面対称位置は、凹レンズ１４０が設けられていない場合の空中像２ｘの表示位置である。すなわち、図９に示すように、凹レンズ１４０は、前方側の焦点Ｆ_２と凹レンズ１４０との間に空中像２ｘ（画像１１の面対称位置）が存在するように配置されている。 The concave lens 140 is located between the half mirror 20 and the aerial image 2. When the focal length of the concave lens 140 is f ₂ and the distance between the plane symmetric position of the image 11 with the half mirror 20 as the axis of symmetry and the concave lens 140 is a ₂ , 0 <a ₂ <f ₂ is satisfied. The plane symmetry position of the image 11 is the display position of the aerial image 2x when the concave lens 140 is not provided. That is, as shown in FIG. 9, the concave lens 140 is disposed so as aerial image 2x (planar symmetric position of the image 11) exists between the focal point F ₂ and the concave lens 140 on the front side.

これにより、凹レンズ１４０の前方側に空中像２ｘを虚光源として空中像２が形成される。このとき、レンズの公式により、（式２）が成立する。 Thereby, the aerial image 2 is formed on the front side of the concave lens 140 using the aerial image 2x as a virtual light source. At this time, (Expression 2) is established by the lens formula.

ハーフミラー２０は、凹レンズ１４０の後方の凹レンズ１４０からの距離がｃ_２となる位置に配置されている。なお、図９に示す例では、ｃ_２がｆ_２より小さいが、これに限らない。すなわち、ハーフミラー２０は、凹レンズ１４０の後方側の焦点Ｆ_１と凹レンズ１４０との間に位置しているが、焦点Ｆ_１より後方（ディスプレイ１０（画像１１）側）に位置していてもよい。 Half mirror 20 is disposed at a position where the distance from the rear of the concave lens 140 of the concave lens 140 is c _2. In the example shown in FIG. 9, c ₂ is smaller than f _2, but this is not limitative. That is, the half mirror 20 is located between the focal point F ₁ on the rear side of the concave lens 140 and the concave lens 140, but may be located behind the focal point F ₁ (on the display 10 (image 11) side). .

ハーフミラー２０と再帰反射シート３０（図９には示していない）とによって、図３で説明したように、空中像２ｘが形成される。本実施の形態では、凹レンズ１４０が設けられていることにより、空中像２ｘが虚光源として機能することで、拡大された空中像２が表示される。 As described with reference to FIG. 3, the aerial image 2x is formed by the half mirror 20 and the retroreflective sheet 30 (not shown in FIG. 9). In the present embodiment, since the concave lens 140 is provided, the aerial image 2x functions as a virtual light source, so that the enlarged aerial image 2 is displayed.

また、空中像２の大きさは、空中像２ｘの大きさのＭ（＝ｂ_２／ａ_２＞１）になる。空中像２ｘは画像１１と同じ大きさであるので、空中像２は、画像１１が拡大された空中像になる。つまり、凹レンズ１４０は、凹レンズ１４０がない場合に形成される空中像２ｘを拡大し、かつ、表示位置を前方（ユーザ３側）に変更する。このように、空中表示装置１０１は、拡大された空中像２をユーザ３に近い位置に表示することができる。 The size of the aerial image 2 is M (= b ₂ / a ₂ > 1), which is the size of the aerial image 2x. Since the aerial image 2x is the same size as the image 11, the aerial image 2 is an aerial image in which the image 11 is enlarged. That is, the concave lens 140 enlarges the aerial image 2x formed when there is no concave lens 140, and changes the display position to the front (user 3 side). Thus, the aerial display device 101 can display the enlarged aerial image 2 at a position close to the user 3.

ここで、図９には示していない再帰反射シート３０の配置例について、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す。図１０Ａ及び図１０Ｂは、本変形例に係る空中表示装置１０１の再帰反射シート３０の配置例を示す断面図である。 Here, the example of arrangement | positioning of the retroreflection sheet | seat 30 which is not shown in FIG. 9 is shown to FIG. 10A and FIG. 10B. 10A and 10B are cross-sectional views illustrating an arrangement example of the retroreflective sheet 30 of the aerial display device 101 according to this modification.

本実施の形態では、図１０Ａに示すように、再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０を基準としてディスプレイ１０（画像１１）と同じ側に配置されている。この配置により、再帰反射シート３０は、画像１１から放射されてハーフミラー２０によって反射された反射光ＬＲ１を再帰反射する。再帰反射光ＬＲＲのうちハーフミラー２０を透過した透過光ＬＴ２が、凹レンズ１４０を通過して空中像２を形成する。 In the present embodiment, as shown in FIG. 10A, the retroreflective sheet 30 is arranged on the same side as the display 10 (image 11) with the half mirror 20 as a reference. With this arrangement, the retroreflective sheet 30 retroreflects the reflected light LR 1 emitted from the image 11 and reflected by the half mirror 20. Of the retroreflected light LRR, the transmitted light LT2 that has passed through the half mirror 20 passes through the concave lens 140 to form the aerial image 2.

また、本実施の形態では、図１０Ｂに示すように、再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０を基準として、ディスプレイ１０（画像１１）の反対側（すなわち、空中像２側）に配置されていてもよい。この配置により、再帰反射シート３０は、画像１１から放射されてハーフミラー２０を透過した透過光ＬＴ１を再帰反射する。再帰反射光ＬＲＲのうちハーフミラー２０によって反射された反射光ＬＲ２が、凹レンズ１４０を通過して空中像２を形成する。 Moreover, in this Embodiment, as shown to FIG. 10B, the retroreflection sheet 30 is arrange | positioned on the opposite side (namely, aerial image 2 side) of the display 10 (image 11) on the basis of the half mirror 20. FIG. Also good. With this arrangement, the retroreflective sheet 30 retroreflects the transmitted light LT1 emitted from the image 11 and transmitted through the half mirror 20. Of the retroreflected light LRR, the reflected light LR2 reflected by the half mirror 20 passes through the concave lens 140 to form the aerial image 2.

なお、本変形例では、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、凹レンズ１４０は、ハーフミラー２０を基準としてディスプレイ１０（画像１１）とは反対側に位置している。このため、本変形例に係る筐体５０は、例えば、図１０Ａ及び図１０Ｂの長破線で示すように、略直方体の角を斜めに切り落とした形状を有してもよい。具体的には、筐体５０には、開口５１（透光プレート５５）が凹レンズ１４０に平行になるように設けられていてもよい。あるいは、凹レンズ１４０は、筐体５０の内部に収納されていなくてもよい。 In this modified example, as shown in FIGS. 10A and 10B, the concave lens 140 is located on the opposite side of the display 10 (image 11) with the half mirror 20 as a reference. For this reason, the housing | casing 50 which concerns on this modification may have the shape which cut off the angle | corner of the substantially rectangular parallelepiped diagonally as shown by the long broken line of FIG. 10A and 10B, for example. Specifically, the housing 50 may be provided with an opening 51 (translucent plate 55) parallel to the concave lens 140. Alternatively, the concave lens 140 may not be stored in the housing 50.

以上のように、本変形例に係る空中表示装置１では、凹レンズ１４０は、ハーフミラー２０と空中像２との間に位置し、凹レンズ１４０の焦点距離をｆ_２、ハーフミラー２０を対称軸とする画像１１の面対称位置（すなわち、空中像２ｘ）と凹レンズ１４０との間の距離をａ_２とした場合、０＜ａ_２＜ｆ_２を満たす。 As described above, in the aerial display device 1 according to this modification, the concave lens 140 is positioned between the half mirror 20 and the aerial image 2, the focal length of the concave lens 140 is f ₂ , and the half mirror 20 is the symmetry axis. 0 <a ₂ <f ₂ is satisfied, where a ₂ is the distance between the plane symmetric position of the image 11 (ie, the aerial image 2x) and the concave lens 140.

これにより、凸レンズ４０ではなく、凹レンズ１４０を用いた場合でも、空中像２のサイズを拡大し、位置を変更することができる。 Accordingly, even when the concave lens 140 is used instead of the convex lens 40, the size of the aerial image 2 can be enlarged and the position can be changed.

［変形例２］
以下では、実施の形態１の変形例２について説明する。 [Modification 2]
Below, the modification 2 of Embodiment 1 is demonstrated.

図１１は、本変形例に係る空中表示装置２０１の構成要素の位置関係を模式的に示す図である。 FIG. 11 is a diagram schematically showing the positional relationship of the components of the aerial display device 201 according to this modification.

本変形例に係る空中表示装置２０１は、図６に示す空中表示装置１と比較して、凸レンズ４０の代わりに凸レンズ２４０を備える点が相違する。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点についての説明を省略又は簡略化する場合がある。 The aerial display device 201 according to this modification is different from the aerial display device 1 illustrated in FIG. 6 in that a convex lens 240 is provided instead of the convex lens 40. Below, it demonstrates centering around difference with Embodiment 1, and the description about a common point may be abbreviate | omitted or simplified.

凸レンズ２４０は、画像１１（ディスプレイ１０）から空中像２に至る光の経路上に位置し、空中像２のサイズを拡大する光学素子の一例である。本実施の形態では、凸レンズ２４０は、さらに、空中像２の表示位置を変更する。 The convex lens 240 is an example of an optical element that is located on the light path from the image 11 (display 10) to the aerial image 2 and enlarges the size of the aerial image 2. In the present embodiment, the convex lens 240 further changes the display position of the aerial image 2.

凸レンズ２４０は、ハーフミラー２０と空中像２との間に位置している。凸レンズ２４０の焦点距離をｆ_３、ハーフミラー２０を対称軸とする画像１１の面対称位置と凸レンズ２４０との間の距離をａ_３とした場合、ｆ_３＜ａ_３＜２ｆ_３を満たす。画像１１の面対称位置は、凸レンズ２４０が設けられていない場合の空中像２ｘの表示位置である。すなわち、図１１に示すように、凸レンズ２４０は、後方側の焦点Ｆ_１より後方（ハーフミラー２０側）で、かつ、焦点Ｆ_１からの距離がｆ_３より短い位置に、空中像２ｘ（画像１１の面対称位置）が存在するように配置されている。 The convex lens 240 is located between the half mirror 20 and the aerial image 2. When the focal length of the convex lens 240 is f ₃ , and the distance between the plane symmetric position of the image 11 with the half mirror 20 as the axis of symmetry and the convex lens 240 is a ₃ , f ₃ <a ₃ <2f ₃ is satisfied. The plane symmetry position of the image 11 is a display position of the aerial image 2x when the convex lens 240 is not provided. That is, as shown in FIG. 11, the convex lens 240 is located behind the rear focal point F ₁ (on the half mirror 20 side) and at a position where the distance from the focal point F ₁ is shorter than f _3. 11 plane symmetry positions).

これにより、凸レンズ２４０の前方側に空中像２ｘを光源として空中像２が形成される。このとき、レンズの公式により、（式３）が成立する。 Thereby, the aerial image 2 is formed on the front side of the convex lens 240 using the aerial image 2x as a light source. At this time, (Equation 3) is established by the lens formula.

ハーフミラー２０は、凸レンズ２４０の後方の凸レンズ２４０からの距離がｃ_３となる位置に配置されている。なお、図１１に示す例では、ｃ_３が２ｆ_３より大きいが、これに限らない。すなわち、ハーフミラー２０は、凸レンズ２４０からの距離ｃ_３が２ｆ_３より小さくなる位置に配置されていてもよい。 The half mirror 20 is disposed at a position where the distance from the convex lens 240 behind the convex lens 240 is c ₃ . In the example shown in FIG. 11, _{c 3} is greater than 2f ₃ is not limited thereto. That is, the half mirror 20 may be disposed at a position where the distance c ₃ from the convex lens 240 is smaller than 2f ₃ .

ハーフミラー２０と再帰反射シート３０（図１１には示していない）とによって、図３で説明したように、空中像２ｘが形成される。本実施の形態では、凸レンズ２４０が設けられていることにより、空中像２ｘが光源として機能することで、拡大された空中像２が表示される。 As described with reference to FIG. 3, the aerial image 2x is formed by the half mirror 20 and the retroreflective sheet 30 (not shown in FIG. 11). In the present embodiment, since the convex lens 240 is provided, the aerial image 2x functions as a light source, so that the enlarged aerial image 2 is displayed.

また、空中像２の大きさは、空中像２ｘの大きさのＭ（＝ｂ_３／ａ_３＞１）になる。空中像２ｘは画像１１と同じ大きさであるので、空中像２は、画像１１が拡大された空中像になる。つまり、凸レンズ２４０は、凸レンズ２４０がない場合に形成される空中像２ｘを拡大し、かつ、表示位置を前方（ユーザ３側）に変更する。このように、空中表示装置２０１は、拡大された空中像２をユーザ３に近い位置に表示することができる。 The size of the aerial image 2 is M (= b ₃ / a ₃ > 1), which is the size of the aerial image 2x. Since the aerial image 2x is the same size as the image 11, the aerial image 2 is an aerial image in which the image 11 is enlarged. That is, the convex lens 240 enlarges the aerial image 2x formed when there is no convex lens 240, and changes the display position to the front (user 3 side). As described above, the aerial display device 201 can display the enlarged aerial image 2 at a position close to the user 3.

なお、本変形例では、図１１に示すように、空中像２は、空中像２ｘの倒立実像となるので、画像１１が反転した状態で表示される。このため、ディスプレイ１０に表示する画像１１を予め反転して表示させておくことで、正しい位置で空中像２を表示することができる。 In the present modification, as shown in FIG. 11, the aerial image 2 is an inverted real image of the aerial image 2x, and thus is displayed in an inverted state. For this reason, the aerial image 2 can be displayed at the correct position by inverting the image 11 to be displayed on the display 10 in advance.

ここで、図１１には示していない再帰反射シート３０の配置例について、図１２Ａ及び図１２Ｂに示す。図１２Ａ及び図１２Ｂは、本変形例に係る空中表示装置１０１の再帰反射シート３０の配置例を示す断面図である。 Here, an arrangement example of the retroreflective sheet 30 not shown in FIG. 11 is shown in FIGS. 12A and 12B. 12A and 12B are cross-sectional views illustrating an arrangement example of the retroreflective sheet 30 of the aerial display device 101 according to this modification.

本実施の形態では、図１２Ａに示すように、再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０を基準としてディスプレイ１０（画像１１）と同じ側に配置されている。この配置により、再帰反射シート３０は、画像１１から放射されてハーフミラー２０によって反射された反射光ＬＲ１を再帰反射する。再帰反射光ＬＲＲのうちハーフミラー２０を透過した透過光ＬＴ２が、凸レンズ２４０を通過して空中像２を形成する。 In the present embodiment, as shown in FIG. 12A, the retroreflective sheet 30 is arranged on the same side as the display 10 (image 11) with the half mirror 20 as a reference. With this arrangement, the retroreflective sheet 30 retroreflects the reflected light LR 1 emitted from the image 11 and reflected by the half mirror 20. Of the retroreflected light LRR, the transmitted light LT2 that has passed through the half mirror 20 passes through the convex lens 240 to form an aerial image 2.

また、本実施の形態では、図１２Ｂに示すように、再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０を基準として、ディスプレイ１０（画像１１）の反対側（すなわち、空中像２側）に配置されていてもよい。この配置により、再帰反射シート３０は、画像１１から放射されてハーフミラー２０を透過した透過光ＬＴ１を再帰反射する。再帰反射光ＬＲＲのうちハーフミラー２０によって反射された反射光ＬＲ２が、凸レンズ２４０を通過して空中像２を形成する。 Moreover, in this Embodiment, as shown to FIG. 12B, the retroreflection sheet 30 is arrange | positioned on the opposite side (namely, aerial image 2 side) of the display 10 (image 11) on the basis of the half mirror 20. FIG. Also good. With this arrangement, the retroreflective sheet 30 retroreflects the transmitted light LT1 emitted from the image 11 and transmitted through the half mirror 20. Of the retroreflected light LRR, the reflected light LR2 reflected by the half mirror 20 passes through the convex lens 240 to form an aerial image 2.

なお、本変形例では、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、凸レンズ２４０は、ハーフミラー２０を基準としてディスプレイ１０（画像１１）とは反対側に位置している。このため、本変形例に係る筐体５０は、例えば、図１２Ａ及び図１２Ｂの長破線で示すように、略直方体の角を斜めに切り落とした形状を有してもよい。具体的には、筐体５０には、開口５１（透光プレート５５）が凸レンズ２４０に平行になるように設けられていてもよい。あるいは、凸レンズ２４０は、筐体５０の内部に収納されていなくてもよい。 In this modification, as shown in FIGS. 12A and 12B, the convex lens 240 is located on the opposite side of the display 10 (image 11) with the half mirror 20 as a reference. For this reason, the housing | casing 50 which concerns on this modification may have the shape which cut off the angle | corner of the substantially rectangular parallelepiped diagonally as shown by the long broken line of FIG. 12A and FIG. 12B, for example. Specifically, the housing 50 may be provided with an opening 51 (translucent plate 55) parallel to the convex lens 240. Alternatively, the convex lens 240 may not be stored in the housing 50.

以上のように、本変形例に係る空中表示装置１では、凸レンズ２４０は、ハーフミラー２０と空中像２との間に位置し、凸レンズ２４０の焦点距離をｆ_３、ハーフミラー２０を対称軸とする画像１１の面対称位置（すなわち、空中像２ｘ）と凸レンズ２４０との間の距離をａ_３とした場合、ｆ＜ａ_３＜２ｆ_３を満たす。 As described above, in the aerial display device 1 according to this modification, the convex lens 240 is located between the half mirror 20 and the aerial image 2, the focal length of the convex lens 240 is f ₃ , and the half mirror 20 is the axis of symmetry. F <a ₃ <2f ₃ is satisfied, where a ₃ is the distance between the plane symmetric position of the image 11 (ie, the aerial image 2x) and the convex lens 240.

これにより、ハーフミラー２０を基準としてディスプレイ１０（画像１１）とは反対側に配置された凸レンズ２４０を用いた場合でも、空中像２のサイズを拡大し、位置を変更することができる。 Thereby, even when the convex lens 240 arrange | positioned on the opposite side to the display 10 (image 11) on the basis of the half mirror 20 is used, the size of the aerial image 2 can be enlarged and a position can be changed.

（実施の形態２）
続いて、実施の形態２について説明する。 (Embodiment 2)
Next, the second embodiment will be described.

［構成］
図１３は、本実施の形態に係る空中表示装置３０１の断面図である。本実施の形態に係る空中表示装置３０１の概観は、図４に示す空中表示装置１と略同じである。図１３は、図４のＶ−Ｖ線における断面図に相当する。 [Constitution]
FIG. 13 is a cross-sectional view of the aerial display device 301 according to the present embodiment. An overview of the aerial display device 301 according to the present embodiment is substantially the same as that of the aerial display device 1 shown in FIG. FIG. 13 corresponds to a cross-sectional view taken along line VV in FIG.

図１３に示すように、空中表示装置３０１は、図５に示す空中表示装置１と比較して、新たにセンサ８０を備える点と、制御部６０の代わりに制御部３６０を備える点とが相違する。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点についての説明を省略又は簡略化する場合がある。 As shown in FIG. 13, the aerial display device 301 is different from the aerial display device 1 shown in FIG. 5 in that a sensor 80 is newly provided and a control unit 360 is provided instead of the control unit 60. To do. Below, it demonstrates centering around difference with Embodiment 1, and the description about a common point may be abbreviate | omitted or simplified.

センサ８０は、検知対象物が検知領域ＤＡ（図１５を参照）に存在することを検知するセンサである。センサ８０は、例えば、静電容量式センサであるが、これに限らない。センサ８０は、赤外線センサでもよい。 The sensor 80 is a sensor that detects that the detection target exists in the detection area DA (see FIG. 15). The sensor 80 is, for example, a capacitance type sensor, but is not limited thereto. The sensor 80 may be an infrared sensor.

センサ８０は、図１３に示すように、基板８１と、検知電極８２とを備える。センサ８０は、検知電極８２によって静電容量を検出することによって、検知対象物の接近又は接触を検知する。検知対象物は、例えば、人体を含む生体であり、具体的には、ユーザ３の指又は手のひらなどである。 As shown in FIG. 13, the sensor 80 includes a substrate 81 and a detection electrode 82. The sensor 80 detects the approach or contact of the object to be detected by detecting the capacitance with the detection electrode 82. The detection target is, for example, a living body including a human body, and specifically, a finger or a palm of the user 3.

基板８１は、例えば、樹脂材料からなる樹脂基板又は金属を絶縁被覆したメタルベース基板などである。なお、基板８１は、例えば、平面視形状が円形であるが、これに限らず、矩形などでもよい。 The substrate 81 is, for example, a resin substrate made of a resin material or a metal base substrate with a metal insulating coating. Note that the substrate 81 has a circular shape in plan view, but is not limited thereto, and may be a rectangle or the like.

検知電極８２は、例えば、銅又は銀などの金属材料を用いて、基板８１の一方の面に所定のパターンで形成されている。具体的には、検知電極８２は、平面視形状が円形のベタ電極である。検知電極８２は、検知対象物との間に生じる静電容量の変化を示す検知信号を出力する。 The detection electrode 82 is formed in a predetermined pattern on one surface of the substrate 81 using, for example, a metal material such as copper or silver. Specifically, the detection electrode 82 is a solid electrode having a circular shape in plan view. The detection electrode 82 outputs a detection signal indicating a change in capacitance generated between the detection electrode 82 and the detection target.

センサ８０は、図１３に示すように、筐体５０の上面部に埋め込むように取り付けられているが、これに限らない。センサ８０は、例えば、筐体５０の内部に収容されていてもよい。センサ８０は、例えば、透光プレート５５の下面（筐体５０内の面）に固定されていてもよい。センサ８０は、ハーフミラー２０を透過する光を妨げない位置に配置されている。 As shown in FIG. 13, the sensor 80 is attached so as to be embedded in the upper surface portion of the housing 50, but is not limited thereto. The sensor 80 may be accommodated in the housing 50, for example. For example, the sensor 80 may be fixed to the lower surface of the translucent plate 55 (the surface in the housing 50). The sensor 80 is disposed at a position that does not block the light transmitted through the half mirror 20.

制御部３６０は、センサ８０から出力される検知信号を受信する。制御部３６０は、受信した検知信号に基づいて、検知対象物が検知領域ＤＡに存在することを検知する。制御部３６０は、検知結果に基づいて、ディスプレイ１０の表示制御を行う。具体的には、制御部３６０は、検知対象物が検知領域ＤＡに存在する場合に、画像１１（空中像２）のサイズ又は内容などの表示態様を変更する。 The control unit 360 receives a detection signal output from the sensor 80. The control unit 360 detects that the detection target exists in the detection area DA based on the received detection signal. The control unit 360 performs display control of the display 10 based on the detection result. Specifically, the control unit 360 changes the display mode such as the size or content of the image 11 (aerial image 2) when the detection target exists in the detection area DA.

例えば、ユーザ３が空中像２を操作する場合を想定する。空中像２（画像１１）は、例えば、料理の手順を示すレシピ画像又は映画などである。空中像２（画像１１）には、ユーザ３が操作可能なボタンなどのＧＵＩ（ＧｒａｐｈｉｃａｌＵｓｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ）オブジェクトが含まれている。センサ８０は、検知領域ＤＡがＧＵＩオブジェクトを含むように設けられている。 For example, the case where the user 3 operates the aerial image 2 is assumed. The aerial image 2 (image 11) is, for example, a recipe image or a movie showing cooking procedures. The aerial image 2 (image 11) includes a GUI (Graphical User Interface) object such as a button that can be operated by the user 3. The sensor 80 is provided so that the detection area DA includes a GUI object.

ユーザ３が指で空中像２のＧＵＩオブジェクトを触ろうとしたときに、センサ８０は、検知領域ＤＡに指が存在することを検知し、検知信号を出力する。制御部３６０は、検知信号を受信した場合に、ＧＵＩオブジェクトに応じた画像をディスプレイ１０に表示させる。例えば、制御部３６０は、レシピ画像に含まれるボタンが操作されたことを検知した場合に、次の操作画像をディスプレイ１０に表示させる。 When the user 3 tries to touch the GUI object of the aerial image 2 with a finger, the sensor 80 detects the presence of the finger in the detection area DA and outputs a detection signal. When receiving the detection signal, the control unit 360 displays an image corresponding to the GUI object on the display 10. For example, when it is detected that a button included in the recipe image is operated, the control unit 360 displays the next operation image on the display 10.

また、制御部３６０は、実施の形態１に係る制御部６０と同様に、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の各々の位置及び姿勢を制御する。このとき、制御部３６０は、検知信号に基づいて、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の各々の位置及び姿勢を制御してもよい。例えば、空中像２に画像を拡大するためのボタンが含まれていてもよく、当該ボタンが押下されたことを検知した場合に、制御部３６０は、ディスプレイ１０の位置などを変更することにより、空中像２を拡大することができる。 In addition, the control unit 360 controls the positions and orientations of the display 10, the half mirror 20, and the convex lens 40 in the same manner as the control unit 60 according to the first embodiment. At this time, the control unit 360 may control the positions and postures of the display 10, the half mirror 20, and the convex lens 40 based on the detection signal. For example, the aerial image 2 may include a button for enlarging the image, and when detecting that the button is pressed, the control unit 360 changes the position of the display 10 and the like, The aerial image 2 can be enlarged.

なお、本実施の形態では、空中表示装置３０１は、凸レンズ４０の代わりに、実施の形態１の変形例１に係る凹レンズ１４０、又は、変形例２に係る凸レンズ２４０を備えてもよい。 In the present embodiment, the aerial display device 301 may include the concave lens 140 according to the first modification of the first embodiment or the convex lens 240 according to the second modification, instead of the convex lens 40.

［効果など］
ここで、凸レンズ４０などの光学素子によって空中像２を拡大しない場合の問題点について図１４Ａ及び図１４Ｂを用いて説明する。図１４Ａ及び図１４Ｂは、従来の空中表示装置３０１ｘの問題点を説明するための図である。 [Effects, etc.]
Here, problems when the aerial image 2 is not enlarged by an optical element such as the convex lens 40 will be described with reference to FIGS. 14A and 14B. 14A and 14B are diagrams for explaining problems of the conventional aerial display device 301x.

センサ８０の検知領域ＤＡは、検知電極８２を中心としてドーム状に形成される。ユーザ３が空中像２ｘを操作する場合に、センサ８０による反応性を高めるためには、図１４Ａに示すように、センサ８０の検知領域ＤＡと非検知領域との境界近傍に空中像２ｘが表示されることが望まれる。 The detection area DA of the sensor 80 is formed in a dome shape with the detection electrode 82 as the center. In order to increase the reactivity of the sensor 80 when the user 3 operates the aerial image 2x, as shown in FIG. 14A, the aerial image 2x is displayed near the boundary between the detection area DA and the non-detection area of the sensor 80. It is hoped that

凸レンズ４０などの光学素子が設けられていない場合には、空中像２ｘと画像１１（ディスプレイ１０）とは、ハーフミラー２０を対称軸として互いに面対称の位置関係にある。つまり、画像１１は、センサ８０の検知電極８２の裏側の中心に位置している。 When an optical element such as the convex lens 40 is not provided, the aerial image 2x and the image 11 (display 10) are in a plane-symmetric positional relationship with the half mirror 20 as the axis of symmetry. That is, the image 11 is located at the center on the back side of the detection electrode 82 of the sensor 80.

このため、画像１１から放射される光をセンサ８０が遮ってしまうため、視野角が狭くなる。つまり、空中像２が見える範囲が狭くなり、ユーザ３による操作性が悪くなる。 For this reason, since the sensor 80 blocks the light emitted from the image 11, the viewing angle is narrowed. That is, the range in which the aerial image 2 can be seen becomes narrow, and the operability by the user 3 is deteriorated.

視野角を広げるためには、図１４Ｂに示すように、画像１１（ディスプレイ１０）の位置をセンサ８０によって光が遮られないように配置する。具体的には、画像１１は、センサ８０の裏側の中心からハーフミラー２０に近い位置に配置する。これにより、空中像２の視野角を広げることができる。 In order to widen the viewing angle, as shown in FIG. 14B, the position of the image 11 (display 10) is arranged so that the light is not blocked by the sensor 80. Specifically, the image 11 is arranged at a position close to the half mirror 20 from the center on the back side of the sensor 80. Thereby, the viewing angle of the aerial image 2 can be expanded.

しかしながら、空中像２ｘがセンサ８０の検知領域ＤＡの中心には表示されなくなるため、ユーザ３が空中像２ｘを操作しようとした場合に、空中像２ｘに触れるより前に検知領域ＤＡに指などが侵入し、センサ８０が指の存在を検知する。このため、ユーザ３が空中像２ｘを操作するより前に、制御部３６０は、ユーザ３が空中像２ｘを操作したと検出して画像１１の制御を行うので、操作性に違和感が生じる。 However, since the aerial image 2x is not displayed at the center of the detection area DA of the sensor 80, when the user 3 tries to operate the aerial image 2x, a finger or the like is placed on the detection area DA before touching the aerial image 2x. A sensor 80 detects the presence of a finger. For this reason, before the user 3 operates the aerial image 2x, the control unit 360 detects that the user 3 has operated the aerial image 2x and controls the image 11, so that the operability is uncomfortable.

そこで、本実施の形態に係る空中表示装置３０１は、検知対象物が検知領域ＤＡ内に存在することを検知するセンサ８０を備え、空中像２は、検知領域ＤＡと非検知領域との境界近傍に表示される。また、例えば、センサ８０は、静電容量式センサである。 Therefore, the aerial display device 301 according to the present embodiment includes a sensor 80 that detects that the detection target exists in the detection area DA, and the aerial image 2 is in the vicinity of the boundary between the detection area DA and the non-detection area. Is displayed. For example, the sensor 80 is a capacitive sensor.

これにより、図１５に示すように、検知領域ＤＡの中に位置していた空中像２ｘが拡大され、かつ、位置が変更されて、検知領域ＤＡと非検知領域との境界近傍に空中像２として表示される。したがって、ユーザ３が、指で空中像２を操作しようとしたときに、検知領域ＤＡに指が入るのと空中像２を触れるのとが略同時になるので、違和感なく空中像２を操作することができる。 As a result, as shown in FIG. 15, the aerial image 2x located in the detection area DA is enlarged and the position is changed, and the aerial image 2 near the boundary between the detection area DA and the non-detection area. Is displayed. Therefore, when the user 3 tries to operate the aerial image 2 with his / her finger, the finger enters the detection area DA and touches the aerial image 2 at almost the same time, so that the aerial image 2 can be operated without a sense of incongruity. Can do.

本実施の形態に係る空中表示装置３０１によれば、空中像２の表示位置を光学素子によってセンサ８０の検知領域ＤＡに合わせることができ、ユーザ３の操作性を高めることができる。 According to the aerial display device 301 according to the present embodiment, the display position of the aerial image 2 can be adjusted to the detection area DA of the sensor 80 by the optical element, and the operability of the user 3 can be improved.

（その他）
以上、本発明に係る空中表示装置について、上記の実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。 (Other)
As described above, the aerial display device according to the present invention has been described based on the above embodiment and the modifications thereof, but the present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、上記の実施の形態では、投影対象物の一例としてディスプレイ１０を示したが、これに限らない。例えば、投影対象物は、案内表示、広告情報などの所定の情報を示す看板でもよい。看板に対して光を照射することで、看板による反射光又は透過光を、ハーフミラー２０及び再帰反射シート３０によって空中像２として空中に表示してもよい。 For example, in the above embodiment, the display 10 is shown as an example of the projection target, but the present invention is not limited to this. For example, the projection object may be a signboard indicating predetermined information such as guidance display and advertisement information. By irradiating the sign with light, the reflected light or transmitted light from the sign may be displayed in the air as the aerial image 2 by the half mirror 20 and the retroreflective sheet 30.

また、投影対象物は、例えば、照明器具、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）光源を用いたアイコン表示、又は、プロジェクタにより映像若しくは画像を投影したスクリーン、などでもよく、物体そのものでもよい。 The projection target may be, for example, a lighting fixture, an icon display using an LED (Light Emitting Diode) light source, a screen on which an image or an image is projected by a projector, or the object itself.

また、例えば、上記の実施の形態では、凸レンズ４０及び２４０、並びに、凹レンズ１４０などの光学素子が空中像２のサイズを拡大し、かつ、位置を変更する例について説明したが、光学素子は、空中像２の位置を変更しなくてもよい。 For example, in the above embodiment, the optical elements such as the convex lenses 40 and 240 and the concave lens 140 enlarge the size of the aerial image 2 and change the position. It is not necessary to change the position of the aerial image 2.

また、例えば、上記の実施の形態では、ビームスプリッタの例として、透過光と反射光との光束比が略１：１のハーフミラー２０を挙げたが、これに限らない。透過光と反射光とは、一方の光束が他方の光束より大きくてもよい。 Further, for example, in the above-described embodiment, the half mirror 20 in which the light flux ratio between the transmitted light and the reflected light is approximately 1: 1 is given as an example of the beam splitter, but the present invention is not limited to this. One of the transmitted light and the reflected light may be larger than the other.

また、例えば、上記の実施の形態では、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の各々の位置及び姿勢が変更可能な例について示したが、これに限らない。ディスプレイ１０、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の少なくとも１つは固定されていてもよい。また、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の各々は、ユーザが手動で位置及び姿勢を変更可能でもよく、筐体５０は、ユーザによる手動での変更後の位置及び姿勢を保つための支持構造を備えてもよい。 Further, for example, in the above-described embodiment, an example in which the position and posture of each of the display 10, the half mirror 20, and the convex lens 40 can be changed has been described. However, the present invention is not limited to this. At least one of the display 10, the half mirror 20, and the convex lens 40 may be fixed. Each of the display 10, the half mirror 20, and the convex lens 40 may be manually changeable in position and posture by the user, and the housing 50 has a support structure for maintaining the position and posture after the manual change by the user. May be provided.

また、上記の各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されてもよく、あるいは、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。 In each of the above embodiments, each component may be configured with dedicated hardware, or may be realized by executing a software program suitable for each component. Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU (Central Processing Unit) or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.

なお、本発明は、空中表示装置として実現できるだけでなく、空中表示装置の制御部が行う処理をステップとして含むプログラム、及び、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）などの記録媒体として実現することもできる。 The present invention is not only realized as an aerial display device, but also includes a program including steps performed by the control unit of the aerial display device, and a computer-readable DVD (Digital Versatile Disc) recording the program. It can also be realized as a medium.

つまり、上述した包括的又は具体的な態様は、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 That is, the above-described comprehensive or specific aspect may be realized by a system, an apparatus, an integrated circuit, a computer program, or a computer-readable recording medium, and any system, apparatus, integrated circuit, computer program, and recording medium It may be realized by various combinations.

また、例えば、空中表示装置１は、キッチン９０ではなく、ユニットバスに適用してもよい。空中表示装置１は、ユニットバスのバス壁に組み込まれていてもよい。空中像２は、例えば、浴槽の上方に表示される。これにより、ユーザ３は、浴槽に浸かった状態で、空中像２を見ることができる。 For example, the aerial display device 1 may be applied to a unit bath instead of the kitchen 90. The aerial display device 1 may be incorporated in the bus wall of the unit bus. The aerial image 2 is displayed above the bathtub, for example. Thereby, the user 3 can see the aerial image 2 in the state immersed in the bathtub.

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。 In addition, it is realized by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment without departing from the scope of the present invention, and forms obtained by making various modifications conceived by those skilled in the art to each embodiment. Forms are also included in the present invention.

１、１０１、２０１、３０１空中表示装置
２空中像
１１画像（投影対象物）
２０ハーフミラー（ビームスプリッタ）
３０再帰反射シート（再帰反射部）
４０、２４０凸レンズ（光学素子）
６０、３６０制御部（変更部）
８０センサ
１４０凹レンズ（光学素子）
ＬＲ１、ＬＲ２反射光
ＬＴ１、ＬＴ２透過光 1, 101, 201, 301 Aerial display device 2 Aerial image 11 Image (projection object)
20 Half mirror (beam splitter)
30 Retroreflective sheet (retroreflective part)
40, 240 Convex lens (optical element)
60, 360 Control unit (change unit)
80 sensor 140 concave lens (optical element)
LR1, LR2 Reflected light LT1, LT2 Transmitted light

Claims

An aerial display device that displays an aerial image of a projection object,
A beam splitter that emits reflected light and transmitted light by reflecting and transmitting light emitted from the projection object;
A retroreflecting portion that retroreflects the reflected light or the transmitted light;
An aerial display device comprising: an optical element positioned on a light path from the projection object to the aerial image and enlarging a size of the aerial image.

The aerial display device according to claim 1, wherein the optical element further changes a display position of the aerial image.

The optical element is a convex lens, located between the projection object and the beam splitter;
The focal length f ₁ of the optical _element, and a distance between said projection object the optical element was a _1, 0 <a 1 _<aerial display device according to claim 1 or 2 satisfying the f ₁ .

The optical element is a concave lens, located between the beam splitter and the aerial image;
When the focal length of the optical element is f ₂ , and the distance between the plane symmetry position of the projection object with the beam splitter as the axis of symmetry and the optical element is a ₂ , 0 <a ₂ <f ₂ The aerial display device according to claim 1 or 2.

The optical element is a convex lens, located between the beam splitter and the aerial image;
When the focal length of the optical element is f ₃ , and the distance between the plane symmetry position of the projection object with the beam splitter as the symmetry axis and the optical element is a ₃ , f <a ₃ <2f ₃ The aerial display device according to claim 1 or 2.

further,
The aerial display device according to claim 1, further comprising: a display unit having a display surface in which a plurality of pixels are arranged in a matrix for displaying an image that is the projection target.

further,
The aerial display device according to claim 1, further comprising a changing unit that changes a position and a posture of at least one of the projection object, the beam splitter, and the optical element.

further,
Provided with a sensor that detects the presence of the detection object in the detection area,
The aerial display device according to claim 1, wherein the aerial image is displayed near a boundary between the detection area and the non-detection area.

The aerial display device according to claim 8, wherein the sensor is a capacitive sensor.