JP2022139535A - 空中表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固定的な発光パターンを空中表示するのに適し、発光パターンごとに明るさや色を変えることのできる空中表示装置を提供すること。【解決手段】実施形態の空中表示装置は、再帰反射シートと、複数の面状発光体と、ハーフミラーとを備える。前記再帰反射シートは、空中表示する図形を表した複数の貫通孔を有する。前記複数の面状発光体は、前記再帰反射シートの前記貫通孔による発光パターンごとに、前記再帰反射シートの裏面側に配置される。前記ハーフミラーは、前記再帰反射シートの出射面側に配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、空中表示装置に関する。

従来から、再帰反射シートやハーフミラーが用いられ、空中に画像を結像させる空中表示装置が提案されている（例えば、特許文献１、２等を参照）。

特開２０１８－８１１３８号公報 特開２０１７－１０７１６５号公報

しかしながら、従来の技術では、画像出力装置やディスプレイを光源として使用しており、固定的な発光パターンを空中表示するのには適していなかった。また、固定的な発光パターンを空中表示する場合、単一の固定的な光源が用いられることが多く、発光パターンごとに明るさや色を変えることは困難となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、固定的な発光パターンを空中表示するのに適し、発光パターンごとに明るさや色を変えることのできる空中表示装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る空中表示装置は、再帰反射シートと、複数の面状発光体と、ハーフミラーとを備える。前記再帰反射シートは、空中表示する図形を表した複数の貫通孔を有する。前記複数の面状発光体は、前記再帰反射シートの前記貫通孔による発光パターンごとに、前記再帰反射シートの裏面側に配置される。前記ハーフミラーは、前記再帰反射シートの出射面側に配置される。

本発明の一態様に係る空中表示装置は、固定的な発光パターンを空中表示するのに適し、発光パターンごとに明るさや色を変えることができる。

図１は、一実施形態にかかる空中表示装置の例を示す表示面側から見た図である。 図２は、図１におけるＸ－Ｘ断面図である。 図３は、空中表示装置の主要部の分解斜視図である。 図４は、トイレ個室内における操作パネルの配置例を示す図である。 図５Ａは、空中表示装置の垂直方向および水平方向の配光の例を示す図である。 図５Ｂは、導光板等から構成される面状発光体の垂直方向および水平方向の配光の例を示す図である。 図６は、面状発光体を構成する光源と導光板の構成例を示す図である。 図７は、面状発光体を構成する光源と導光板の他の構成例を示す図である。 図８は、図７のType-1とType-2とによる、導光板の終端の厚さに対する出射光束の変化の例を示す図である。 図９は、面状発光体を構成する導光板単体での導光方向の配光角度に対する輝度の例を示す図である。 図１０は、面状発光体を構成する光源と導光板とプリズムシートの構成例を示す図である。 図１１は、図１０のType-3のプリズムシートによる光の屈折と全反射の例を示す図である。 図１２は、導光板の出射面側に設けられるＶプリズム光学素子の最適化されたより具体的な例を示す図である。 図１３は、導光板の反出射面側に設けられるドット光学素子とプリズムシートの反出射面側に設けられるプリズム光学素子の最適化されたより具体的な例を示す図である。 図１４は、最適化された導光板等から構成される面状発光体の配光の例を示す図である。 図１５は、最適化された導光板等から構成される面状発光体の導光方向の配光角度に対する輝度の例を示す図である。 図１６は、比較例となる空中表示装置の例を示す表示面側から見た図である。 図１７は、図１６におけるＸ－Ｘ断面図である。

以下、実施形態に係る空中表示装置について図面を参照して説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、１つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。

図１は、一実施形態にかかる空中表示装置１の例を示す表示面側から見た図である。図２は、図１におけるＸ－Ｘ断面図である。図３は、空中表示装置１の主要部の分解斜視図である。なお、図１～図３における空中表示装置１は、個室トイレ内の壁面等に設置される操作パネルに採用されることが想定されており、表示面が水平方向を向いている。

図１～図３において、空中表示装置１は、略矩形状の開口２ａが形成されたフレーム２の内側の底面２ｂの一部に反射シート８が固定されている。また、基板３１、光源３２、導光板４、プリズムシート１５およびルーバーシート１０から構成される面状発光体が発光パターンごとに設けられており、それぞれの基板３１が反射シート８と並んでフレーム２の底面２ｂに固定されており、それぞれの導光板４は反射シート８の反射面に対向するように配置されている。また、複数の面状発光体に共通の光源制御基板１６が設けられ、基板３１の一端が光源制御基板１６に接続されている。光源制御基板１６は、後述するセンサ電極１４Ａの非出射面側に固定されている。

それぞれの導光板４の裏側の主面の入光側面４ａ側の端部は基板３１に固定され、入光側面４ａは基板３１上に配置された光源３２の発光部に対向するようになっている。導光板４の入光側面４ａ側の所定の範囲は混色のための混色エリアとなっており、それよりも終端側の主面が出射面となっており、この出射面にプリズムシート１５およびルーバーシート１０が重ねて配置されている。なお、ルーバーシート１０は省略される場合もある。

更に、ルーバーシート１０の出射面側（ルーバーシート１０が省略される場合にはプリズムシート１５の出射面側）には、空中表示する図形を表した複数の貫通孔５ａを有する再帰反射シート５が、反射面を出射面側（導光板４とは反対側）に向けて配置されている。

反射シート８は、導光板４から背面側へ漏れる光を導光板４に戻すことで、光効率を高め、輝度を高めるためのものである。基板３１は、フレキシブル基板等により構成され、光源３２への給電のための配線を含む。光源３２は、例えば、赤・緑・青の発光素子を内部に有するサイドビュー型（パッケージの側面から発光するタイプ）のＲＧＢ－ＬＥＤであり、図示の例では１つの導光板４に対して３個が設けられている。ＲＧＢ－ＬＥＤとすることで、発光色の制御が容易になる。また、ＲＧＢ－ＬＥＤは小型であるため面状発光体の薄型化が図れる。ＲＧＢ－ＬＥＤをサイドビュー型とすることで、基板を出射面に平行に配置することができ、更なる薄型化が図れる。なお、薄型化の利点は薄れるが、基板３１の配置を変更し、光源３２としてトップビュー型（パッケージの天面から発光するタイプ）のＲＧＢ－ＬＥＤとすることもできる。光源制御基板１６には、光源３２の発光量や発光色を制御するための制御回路部品が搭載されている。

導光板４は、ポリカーボネートやアクリル等の透明材料により形成され、入光側面４ａから入射された光を終端側まで導き、裏面（非表示面）側に設けられたドット光学素子により光の拡散を行って輝度均一性を維持するとともに、出射面側に設けられたＶプリズム光学素子（レンチキュラーレンズも可）により光源３２の配列ピッチ方向の配光を制御するようにしている。また、導光方向の配光を制御するために、プリズムシート１５が設けられている。

プリズムシート１５は、透明シートの表面に一方向（図におけるＸ軸方向）に延びるプリズムが形成されたシートである。これらは、後述する比較例（図１６、図１７）における線状光源を用いないことで、線状光源が担っていた配光の制御を導光板４とプリズムシート１５とによって実現したものである。ルーバーシート１０は、所定の方向の光（図２では左下向きの光）を通し、その他の方向の光を抑制するように機能するシートである。導光板４のドット光学素子、Ｖプリズム光学素子およびプリズムシート１５の働きの詳細については後述する。

再帰反射シート５の出射面側の貫通孔５ａが設けられていない部分は、入射された光を同じ経路で出射（入射角と出射角が同じ）する性質を有している。再帰反射シート５は、例えば、透明の微小なガラスビーズ球などが表面に隙間なく配置されたものである。また、再帰反射シート５としては、ガラスビーズ球の他に、コーナーキューブと呼ばれる、光を反射する性質を持った３枚の面が互いに直角に組み合わされた、立方体の頂点の内面を利用したものも使用することができる。この場合、コストは若干高くなるが、光利用効率が高く、空中表示（空中像）のボケが少なくなるという利点がある。

一方、フレーム２の表示面側には、開口２ａを覆うようにハーフミラー６が配置され、ハーフミラー６にはトップカバー７が外側に重ねられている。なお、ハーフミラー６の外側（視認側）にハードコート処理を施すことにより、トップカバー７を省略することもできるが、ハーフミラー６はフィルム状であるため、支持用の透明樹脂板が必要となる。なお、ハードコート処理は、傷防止や汚れ防止、抗菌などを目的として施されるものであり、トップカバー７が外側に配置される場合でも、トップカバー７にハードコート処理を施すのが好ましい。

ハーフミラー６は、入射された光の半分程度を反射し、残りの半分程度を透過させる性質を有した光学部材である。トップカバー７は、透明材料により形成され、ハーフミラー６を保護するためのものである。なお、トップカバー７の透過度を下げることにより、外部から空中表示装置１の内部が見えづらくなり、空中表示だけを見やすくすることができる。また、再帰反射シート５とハーフミラー６とは、互いに少し傾けて配置されるものであってもよい。

また、ハーフミラー６の裏側には、発光パターンごとに、上下（Ｙ軸方向）に一対のセンサ電極１４Ａ、１４Ｂが設けられている。センサ電極１４Ａ、１４Ｂ間に電圧を印加することで、センサ電極１４Ａ、１４Ｂ間に電気力線が生じ、ユーザが指Ｆで空中表示Ｉを触れる過程で、接地レベルにある指Ｆにより電気力線に変化を生じさせ、その変化から空中表示Ｉへのタッチを検出することができる。ユーザの指Ｆは空中表示Ｉに触れるだけで、実在のボタン等に触れるわけではないので、衛生面において望ましいものとすることができる。なお、ＩＲ（赤外線）センサ等により指Ｆの空中表示Ｉへの接触が検出され、対応する機能のオン・オフ等が制御されるようにしてもよい。

図２において、光源３２から導光板４、プリズムシート１５およびルーバーシート１０を介して出た光は再帰反射シート５の貫通孔５ａを通って経路Ｌ１で出る。なお、導光板４のドット光学素子、Ｖプリズム光学素子およびプリズムシート１５の調整により、表示面側のアイポイントＥＰが存在しない方向（図２における左下側）に光を出射し、アイポイントＥＰが存在する所定方向に出射する光（経路Ｌ０で出る光）を抑制するようにしている。アイポイントＥＰは、ユーザが目視することが想定される位置である。

再帰反射シート５の貫通孔５ａから経路Ｌ１で出た光は、半分程度がハーフミラー６で反射され、経路Ｌ２により再帰反射シート５に当たる。再帰反射シート５に当たった光は、入射角と同じ出射角で経路Ｌ３によりハーフミラー６に戻り、半分程度が透過する。再帰反射シート５のある貫通孔５ａから出た光は、経路Ｌ１の角度が変わっても幾何学的な関係から空中表示装置１外の同じ位置を通過するため、ハーフミラー６およびトップカバー７の外側に空中像による空中表示Ｉが行われ、ユーザのアイポイントＥＰから視認することができ、ユーザに指Ｆにより触れる動作を行わせることができる。

図４は、トイレ個室内における操作パネル１００の配置例を示す図である。操作パネル１００の前面には空中表示装置１が配置されている。図４においては、便座Ｔに腰かけた利用者Ｍが容易に手の届く壁Ｗ上の位置に操作パネル１００が設けられている。操作パネル１００の床面からの高さは例えば１ｍ、水平位置は利用者Ｍの膝の位置と同等である。このような操作パネル１００の配置に対し、日本人の平均座高を考慮すると、空中表示Ｉの垂直方向の視野範囲は、例えば、水平方向を基準として、上方向に１０deg～３５degとなる。空中表示Ｉの水平方向の視野範囲は、例えば±４０degとなる。

図５Ａは、空中表示装置１の垂直方向および水平方向の配光の例を示す図であり、縦軸は垂直方向の配光角度（正面を０°）、横軸は水平方向の配光角度（正面を０°）である。図４の説明において配光について言及したが、中心輝度に対する各点の輝度の割合を考慮して、より厳密に配光を定めている。図５Ａにおいて、中心輝度は垂直方向が２３°、水平方向が０°の点における輝度であり、その中心輝度に対する輝度の割合が５０％以上となるべき点を黒丸で示し、割合が３０％以上となるべき点を黒四角で示している。

図５Ｂは、導光板４等から構成される面状発光体の垂直方向および水平方向の配光の例を示す図であり、図５Ａと水平方向については同じで、垂直方向について角度の正負が逆になっている。これは、前述したとおり、ハーフミラー６による反射と再帰反射シート５による再帰反射とにより、面状発光体からの出射方向は空中表示が行われる方向とは対称的な関係になるからである。

図６は、面状発光体を構成する光源３２と導光板４の構成例を示す図である。図６において、左側は表示面の正面となる方向から見た図であり、右側は側面方向から見た図である。導光板４の入光側（入光側面４ａが設けられた側）は、ＲＧＢ－ＬＥＤによる光源３２の混色のために、例えば、全長３７ｍｍに対して、１０ｍｍの混色エリアが設けられている。この混色エリアには、出射のためのドット光学素子４ｄは設けられておらず、混色エリアの下の有効エリアにドット光学素子４ｄが設けられている。これは、ＲＧＢ－ＬＥＤのパッケージ内には赤・緑・青の発光素子が若干の間隔をおいて配置されているため、入光側面４ａに入光した直後に主面に出射させると、色別れが生じてしまうためである。

なお、導光板４の入光側面４ａに、光を拡散させるレンチキュラーレンズやプリズム等の光学素子が設けられることで、混色を短距離で済ませ、混色エリアの導光方向の長さを短くすることができる。また、導光板４の出射面側には、光源３２のピッチ方向の配光を制御するＶプリズム光学素子（レンチキュラーレンズも可）が設けられるが、これについては後述する。

図７は、面状発光体を構成する光源３２と導光板４の他の構成例を示す図である。図７において、右側の側面方向から見た図において、導光板４の厚さを変えた、楔形状の断面を有する２つのタイプを示している。Type-1は、光源３２のサイズに合わせるための厚さ（１ｍｍ）の入光側面４ａから混色エリアにおいて厚さを減少させ、有効エリアにおいて厚さを一定にしたものである。Type-2は、光源３２のサイズに合わせるための厚さ（１ｍｍ）の入光側面４ａから終端側まで厚さを減少させたものである。なお、Type-2において、ドット光学素子４ｄが設けられる裏面側が傾斜面となっている。

図８は、図７のType-1とType-2とによる、導光板４の終端の厚さに対する出射光束の変化の例を示す図である。図８において、導光板４の終端の厚さが薄い領域では、Type-2の方が出射光束が大きく、好ましい。これは、Type-1では、入光側面４ａから厚さが減少して一定になるまでの部分で光の反射の角度が変わってしまい、配光制御できない光が発生してしまうことによる。

図９は、面状発光体を構成する導光板４単体での導光方向の配光角度に対する輝度の例を示す図であり、図７におけるType-2の導光板４によるものである。図９において、４つの曲線は、導光板４の裏面に設けられるドット光学素子４ｄの接触角（ドットを形成する球面の端部の接線と、ドットが設けられる平面とのなす角度）に対応している。実線は接触角が１０°、破線は接触角が２０°、一点二短鎖線は接触角が３０°、二点鎖線は接触角が４０°の場合である。図９の中央付近に示された矩形状の破線のエリアは、面状発光体に要求される垂直方向の配光の範囲（図５Ｂ）に対応するものであり、ドット光学素子４ｄだけでは十分に垂直方向の配光が制御できていないことがわかる。そのため、プリズムシート１５が設けられることになる。

図１０は、面状発光体を構成する光源３２と導光板４とプリズムシート１５の構成例を示す図である。図１０において、左側の表示面の正面となる方向から見た図では、光源３２の配列ピッチ方向の配光を制御するＶプリズム光学素子４ｅが設けられている。Ｖプリズム光学素子４ｅは、部分的な拡大図に示されるように、三角形状の凹凸面を有している。なお、前述のように、Ｖプリズム光学素子４ｅは円弧形状の断面を有するレンチキュラーレンズに代替が可能である。

また、図１０において、右側の側面方向から見た図において、プリズムシート１５として、プリズム光学素子１５ａの設けられた面を導光板４側にしたType-3と、プリズム光学素子１５ａの設けられた面を出射面側にしたType-4とが示されている。図１１は、図１０のType-3のプリズムシート１５による光の屈折と全反射の例を示す図である。図１１において、入射した光Ｌ１１は屈折して光Ｌ１２となり、更に屈折して光Ｌ１３として出射する。また、光Ｌ２１は内部に入射した後に全反射により光Ｌ２２となり、更に屈折して光Ｌ２３として出射する。図１０のType-3とType-4とを比べると、Type-4ではType-3よりも配光が広くなり、アイポイント方向へ出射する光が多くなって、好ましくない。よって、Type-3がより好ましい。

図１２は、導光板４の出射面側に設けられるＶプリズム光学素子４ｅの最適化されたより具体的な例を示す図である。図１２において、Ｖプリズム光学素子４ｅの断面形状の三角形の底辺の長さは１００μｍ、両端の底角は１０°、頂角は１６０°としている。

図１３は、導光板４の反出射面側に設けられるドット光学素子４ｄとプリズムシート１５の反出射面側に設けられるプリズム光学素子１５ａの最適化されたより具体的な例を示す図である。図１３において、導光板４のドット光学素子４ｄの接触角は２９．６°、底部の直径は４０μｍ、高さは５．２μｍとなっている。また、プリズムシート１５のプリズム光学素子１５ａの上側の底角は７４．４°、頂角は７５°、ピッチは５０μｍとなっている。

図１４は、最適化された導光板４等から構成される面状発光体の配光の例を示す図であり、縦軸は垂直方向の配光角度（正面を０°）、横軸は水平方向の配光角度（正面を０°）である。図中の破線で囲まれた矩形の領域は、図５Ｂにおける割合が３０％になる領域に対応している。各配光角度における輝度（［ｃｄ／ｍ^２］）と、中心輝度に対する輝度の割合（［％］）は、次の表１のようになる。なお、ルーバーシート１０は設けられていないものとしている。表１から明らかなように、図５Ｂの配光の要件は満たされている。

図１５は、最適化された導光板４等から構成される面状発光体の導光方向の配光角度に対する輝度の例を示す図である。なお、ルーバーシート１０は設けられていないものとしている。図１５において、実線の曲線は最適化された前述のType-3の場合を示しており、破線の曲線は比較のためにプリズム面を出射側にしたType-4の場合を示している。図中の－３０°付近の破線で囲まれた矩形の領域は、図５Ｂの割合が３０％になる領域（ターゲットエリア）に対応している。また、０°以上の破線で囲まれた矩形の領域は、アイポイント方向に直接に出射される光であり、できるだけ小さく抑えたい光である。

図１５から明らかなように、ターゲットエリアではType-4の方が輝度が高くなるが、アイポイント方向に直接に出射される光も大きくなり、好ましくない。この点、実線で示されたType-3の場合、アイポイント方向に直接に出射される光は、充分に抑制されたものとなっている。なお、Type-3の場合でもアイポイント方向に直接に出射される光は若干残るため、その部分の除去が要求される場合、ルーバーシート１０が用いられる。ルーバーシート１０は、ターゲットエリアの方向の光を通過させ、それ以外の方向の光を抑制する。

図１６は、比較例となる空中表示装置１’の例を示す表示面側から見た図である。図１７は、図１６におけるＸ－Ｘ断面図である。図１６および図１７において、空中表示装置１’は、略矩形状の開口２ａ’が形成されたフレーム２’内に、面状発光体を構成する線状光源３’と導光板４’とが配置されている。線状光源３’は、導光板４’の入光側面４ａ’の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って線状に発光する光源であり、ＬＥＤ等の光源の他に、ポリカーボネートやアクリル等の透明材料による成形品のライトバーとプリズムバーとを含んでいる。導光板４’は、同様に、ポリカーボネートやアクリル等の透明材料により形成され、入光側面４ａ’から入射された光を終端側まで導き、裏面（非表示面）側に設けられた、光学素子により形成される発光部４ｂ’により光を反射する。なお、発光部４ｂ’の光学素子の調整により、表示面側のアイポイントＥＰ’が存在しない方向（図１７における左下側）に光を出射し、アイポイントＥＰ’が存在する所定方向に出射する光を抑制するようにしている。

また、導光板４’の発光部４ｂ’は、後述する再帰反射シート５’における、空中表示する図形を表すのに用いられる可能性のある複数の貫通孔５ａ’の位置を余裕をもってカバー（貫通孔５ａ’の周囲の所定範囲もカバー）する略矩形状の領域（表示面側から見た形状）を発光するか、または、再帰反射シート５’の１または複数の貫通孔５ａ’に対応する位置を余裕をもってカバー（貫通孔５ａ’の周囲の所定範囲もカバー）する領域を発光するものとする。また、フレーム２’の非表示面側には、開口２ａ’を覆うように、反射シート８’が配置されており、導光板４’から背面側へ漏れる光を導光板４’に戻すことで、光効率を高め、輝度を高めている。

また、導光板４’の出射面側には、発光部４ｂ’に対応する位置に空中表示する図形を表した複数の貫通孔５ａ’を有する再帰反射シート５’が、反射面を出射面側（導光板４’とは反対側）に向けて配置されている。また、フレーム２’の表示面側には、開口２ａ’を覆うようにハーフミラー６’が配置され、ハーフミラー６’にはトップカバー７’が外側に重ねられている。

図１７において、面状発光体を構成する導光板４’の発光部４ｂ’から出た光は再帰反射シート５’の貫通孔５ａ’を通って経路Ｌ１’で出る。この光は、半分程度がハーフミラー６’で反射され、経路Ｌ２’により再帰反射シート５’に当たる。再帰反射シート５’に当たった光は、入射角と同じ出射角で経路Ｌ３’によりハーフミラー６’に戻り、半分程度が透過する。発光部４ｂ’のある点から出た光は、経路Ｌ１’の角度が変わっても幾何学的な関係から空中表示装置１’外の同じ位置を通過するため、ハーフミラー６’およびトップカバー７’の外側に空中像による空中表示Ｉ’が行われ、ユーザのアイポイントＥＰ’から視認することができ、ユーザに指Ｆ’により触れる動作を行わせることができる。

図１６および図１７の比較例の空中表示装置１’では、再帰反射シート５’の貫通孔５ａ’による全ての発光パターンについて１つの導光板４’の発光部４ｂ’により光を供給するものであるため、発光パターンごとに明るさや色を変えることは困難であった。この点、図１～図１５の実施形態の空中表示装置１によれば、発光パターンごとに面状発光体が設けられるため、発光パターンごとに明るさや色を変えることが容易になる。

また、図１６および図１７の比較例の空中表示装置１’では、面状発光体が線状光源３’と導光板４’とから構成され、線状光源３’は、ライトバーとプリズムバーとを含んでいるため、成形品の種類が多く、金型の種類が多くなるため、コストダウンが困難となる。この点、図１～図１５の実施形態の空中表示装置１によれば、成形品は導光板４だけとなるため、導光板４が複数であっても１つの金型から製造が可能であり、金型の種類の減少によりコストダウンを図ることができる。また、実施形態の空中表示装置１によれば、光源３２にＲＧＢ－ＬＥＤを用いているため、空中表示の色の制御が容易となるとともに薄型化を図ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

以上のように、実施形態に係る空中表示装置は、空中表示する図形を表した複数の貫通孔を有する再帰反射シートと、再帰反射シートの貫通孔による発光パターンごとに、再帰反射シートの裏面側に配置される複数の面状発光体と、再帰反射シートの出射面側に配置されたハーフミラーとを備える。これにより、固定的な発光パターンを空中表示するのに適し、発光パターンごとに明るさや色を変えることができる。

また、面状発光体は、複数の点状の光源と、入光側面が前記複数の点状の光源に対向し、一方の主面にドット光学素子が設けられた導光板と、導光板の出射面側に配置され、導光方向の配光を制御するプリズムシートとを備える。これにより、成形品が１種類の金型で製造できる導光板だけで済むため、コストダウンを図ることができる。また、線状光源を用いなくても、輝度の均一性が図れ、所望の配光に制御することができる。

また、導光板は、他方の主面に複数の点状の光源のピッチ方向の配光を制御するＶプリズムまたはレンチキュラーレンズからなる光学素子が設けられる。これにより、光源に依存せずにピッチ方向の配光を制御することができる。

また、複数の点状の光源は、それぞれ、赤・緑・青の発光素子を内部に有するＲＧＢ－ＬＥＤである。これにより、空中表示の色の制御が容易となるとともに薄型化を図ることができる。

また、導光板は、入光側に、混色のための、ドット光学素子が設けられない混色エリアを有する。これにより、充分な混色が行われ、色別れを防止することができる。

また、導光板の入光側面には、光を拡散させる他の光学素子が設けられる。これにより、混色のための混色エリアの導光方向の長さを短くすることができる。

また、導光板は、入光側の厚さよりも終端側の厚さが薄い楔形状の断面を有する。これにより、光源のサイズに応じた入光側の厚さを確保しつつ無駄な厚さを削減することができ、出射効率を向上させることができる。

また、プリズムシートのプリズム面は、導光板側の面または出射面側の面に設けられる。これにより、プリズム面が導光板側の面に設けられる場合は、出射面側にプリズム面が設けられる場合に比べて配光を狭くすることができ、アイポイント方向への出射光を減らすことができる。また、プリズム面が出射面側の面に設けられる場合は、若干の性能低下はあるが、充分に実用に耐えるものとすることができる。

また、面状発光体は、出射面側に配置されたルーバーシートを備える。これにより、アイポイント方向への出射光をよりいっそう減らすことができる。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ 空中表示装置，２ フレーム，２ａ 開口，２ｂ 底面，３１ 基板，３２ 光源，４ 導光板，４ａ 入光側面，４ｄ ドット光学素子，４ｅ Ｖプリズム光学素子，５ 再帰反射シート，５ａ 貫通孔，６ ハーフミラー，７ トップカバー，８ 反射シート，１０ ルーバーシート，１４Ａ、１４Ｂ センサ電極，１５ プリズムシート，１５ａ プリズム光学素子，１６ 光源制御基板，ＥＰ アイポイント，Ｉ 空中表示，Ｆ 指

Claims (9)

1. 空中表示する図形を表した複数の貫通孔を有する再帰反射シートと、
   前記再帰反射シートの前記貫通孔による発光パターンごとに、前記再帰反射シートの裏面側に配置される複数の面状発光体と、
   前記再帰反射シートの出射面側に配置されたハーフミラーと、
   を備える空中表示装置。
2. 前記面状発光体は、
   複数の点状の光源と、
   入光側面が前記複数の点状の光源に対向し、一方の主面にドット光学素子が設けられた導光板と、
   前記導光板の出射面側に配置され、導光方向の配光を制御するプリズムシートと、
   を備える請求項１に記載の空中表示装置。
3. 前記導光板は、他方の主面に前記複数の点状の光源のピッチ方向の配光を制御するＶプリズムまたはレンチキュラーレンズからなる光学素子が設けられる、
   請求項２に記載の空中表示装置。
4. 前記複数の点状の光源は、それぞれ、赤・緑・青の発光素子を内部に有するＲＧＢ－ＬＥＤである、
   請求項２または３に記載の空中表示装置。
5. 前記導光板は、入光側に、混色のための、前記ドット光学素子が設けられない混色エリアを有する、
   請求項４に記載の空中表示装置。
6. 前記導光板の入光側面には、光を拡散させる他の光学素子が設けられる、
   請求項５に記載の空中表示装置。
7. 前記導光板は、入光側の厚さよりも終端側の厚さが薄い楔形状の断面を有する、
   請求項２～６のいずれか一つに記載の空中表示装置。
8. 前記プリズムシートのプリズム面は、前記導光板側の面または出射面側の面に設けられる、
   請求項２～７のいずれか一つに記載の空中表示装置。
9. 前記面状発光体は、出射面側に配置されたルーバーシートを備える、
   請求項１～８のいずれか一つに記載の空中表示装置。

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