JP2022140265A - 空中表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空中像の見栄えを改善す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、面状発光体と、再帰反射シートと、ハーフミラーとを備える。前記面状発光体は、発光部を有する。前記再帰反射シートは、前記面状発光体の出射面側に配置され、前記発光部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を有する。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。前記再帰反射シートのアイポイントから遠い側または前記アイポイントから略等距離にある端部は、前記ハーフミラー側に、湾曲し、または折れ曲がっており、前記貫通孔から出て前記ハーフミラーにより反射されて前記再帰反射シートの端部に入射する光の入射角が、前記再帰反射シートの再帰反射能の高い角度範囲内に設定される。【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１～３等を参照）。また、その中には、視野を広くする等のため、再帰反射シートの端部を湾曲させたり、折り曲げたりしたものもある（例えば、特許文献２、３等を参照）。

特開２０１８－８１１３８号公報 特開２０１９－１０１０５５号公報 国際公開第２０１８／０４２８３０号

しかしながら、従来の装置は、空中像の見栄えの点で改善の余地が多々あり、充分でない点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、空中像の見栄えを改善す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、面状発光体と、再帰反射シートと、ハーフミラーとを備える。前記面状発光体は、発光部を有する。前記再帰反射シートは、前記面状発光体の出射面側に配置され、前記発光部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を有する。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。前記再帰反射シートのアイポイントから遠い側または前記アイポイントから略等距離にある端部は、前記ハーフミラー側に、湾曲し、または折れ曲がっており、前記貫通孔から出て前記ハーフミラーにより反射されて前記再帰反射シートの端部に入射する光の入射角が、前記再帰反射シートの再帰反射能の高い角度範囲内に設定される。

本発明の一態様に係る空中表示装置は、空中像の見栄えを改善することができる。

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、再帰反射シートの端部の形状と光の経路との関係の例を示す断面図である。 図４は、比較例の空中表示装置の例を示す表示面側から見た図である。 図５は、図４におけるＸ－Ｘ断面図である。 図６は、一般的な再帰反射シートの入射角に対する有効反射率（再帰反射能）の例を示す図である。 図７は、再帰反射シートの断面と裏面の例を示す図である。 図８は、再帰反射シートの端部の湾曲により正反射による虚像が発生する例を示す断面図である。 図９は、正反射による虚像の位置を湾曲の曲率により調整し、遮光部材により遮光する例を示す断面図である。 図１０は、再帰反射シートによる外光に基づく回折の例を示す図である。 図１１は、アイポイントから遠い側の下面の折り曲げ部が鏡面反射シートに変えられた例を示す図である。 図１２は、下面の折り曲げ部または鏡面反射シートが再帰反射シートの本体側から離間した例を示す図である。 図１３は、再帰反射シートの本体側の端部が下面の折り曲げ部から離間した例を示す図である。 図１４は、再帰反射シートによる側面または鏡面反射シートが下面の折り曲げ部または鏡面反射シートから離間した例を示す図である。 図１５は、下面の折り曲げ部または鏡面反射シートが再帰反射シートによる側面または鏡面反射シートから離間した例を示す図である。 図１６は、再帰反射シートによる折り曲げ部の端部に入った光についての説明図である。 図１７は、再帰反射シートによる折り曲げ部の端部にテーパ部が設けられた例を示す図である。 図１８は、鏡面反射シートの端部にテーパ部が設けられた例を示す図である。

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。なお、図１および図２における空中表示装置１は、例えば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および図２において、空中表示装置１は、略矩形状の開口２ａとこれに連なる段差部２ｂとが形成されたフレーム２の段差部２ｂ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、光学素子４ｃにより形成される発光部４ｂにより光を表示面側（図のＺ軸正方向側）に出射する。

なお、この実施形態では、光学素子４ｃ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直接に出射す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。

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。

前者の場合、導光板４の発光部４ｂの端部は、再帰反射シート５のいちばん外側の貫通孔５ａに正対する位置から導光方向（Ｙ軸方向）に長く設定される。この長く設定された端部は、再帰反射シート５の貫通孔５ａから光軸を逆方向に伸ばして導光板４の裏側付近に到達する位置よりも、配光や部材の位置精度等を考慮してより外側の位置である。横方向（Ｘ軸方向）について、導光板４の発光部４ｂは、導光板４のほぼ全幅に延びるものとなる。後者の場合、導光板４の発光部４ｂは、再帰反射シート５の各貫通孔５ａについて、導光方向（Ｙ軸方向）と横方向（Ｘ軸方向）とについて長く設定される。前者の場合、空中表示する図形を変更する場合、再帰反射シート５の貫通孔５ａを変更すればよいため、対応が容易になる。また、後者の場合、導光板４から出る光を表示に必要なものに絞ることができるため、光効率を高めることができる。

また、フレーム２の段差部２ｂの非表示面側は底板で塞がれている。なお、段差部２ｂの底板の導光板４と対向する面は、光の反射性の高い白色等に着色されるか、白色等の素材で形成される。また、段差部２ｂの底板の導光板４と対向する面に反射シートが設けられるようにしてもよい。これにより、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。なお、反射シートが設けられる場合、フレーム２の非表示面側は開口となっていてもよい。

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。再帰反射シート５の図における上側には、再帰反射シート５と並んで遮光部材１５が設けられている。図示の例では、アイポイントＥＰが図における上方に設定されており、上方向への光の出射は不要となるため、遮光部材１５で覆われている。

再帰反射シート５は、入射してきた光をほぼ同じ経路で逆方向に反射する性質をもった光学部材であり、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を使用することができる。例えば、後述するように、透明な板の裏側に頂角が９０°の三角錐状の微小な多数のプリズムが形成され、その外側に金属蒸着等により反射面が形成されることで構成される。また、再帰反射シート５として、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、入射された光を同じ経路で出射（入射角と出射角が同じ）する性質を有したシートも使用することができる。

また、再帰反射シート５の図における下側の端部（アイポイントＥＰから遠い側の端部）および図における奥行方向の両側の端部（アイポイントＥＰから略等距離にある端部）は、後述するハーフミラー６側に直角に折れ曲がり、折り曲げ部５ｂとなっている。なお、これらの端部はハーフミラー６側に湾曲するものでもよいし、直角以外の折れ曲がりでもよい。なお、「折り曲げ部」という名称は、再帰反射シート５の貫通孔５ａが設けられた本体側の部分（底部）に対して折れ曲がったような形態であることを示すに過ぎず、製造工程を特定するものではない。すなわち、折り曲げ部５ｂは、１枚の再帰反射シート５の端部が折り曲げられて形成されるものでもよいし、再帰反射シート５から切り離された別部材の再帰反射シートが折り曲げ部５ｂとして接触して配置されるものでもよい。

図３は、再帰反射シート５の端部の形状と光の経路との関係の例を示す断面図である。図３において、５Ａは湾曲や折り曲げを行わなかった場合の再帰反射シート５、５Ｂは端の貫通孔５ａから湾曲した場合の再帰反射シート５、５Ｃは端の貫通孔５ａから緩やかに湾曲した場合の再帰反射シート５、５Ｄは図２で示されたように直角に折り曲げられた場合の再帰反射シート５である。

図３において、再帰反射シート５の貫通孔５ａから経路Ｌ１で出た光はハーフミラー６で反射されて経路Ｌ２により再帰反射シート５に向かい、再帰反射シート５によって再帰反射されて経路Ｌ３で外部に出射される。ここで、再帰反射シート５が５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄのいずれの形状の場合でも、再帰反射の原理から、ハーフミラー６から再帰反射シート５までの経路Ｌ２のハーフミラー６側の部分と、再帰反射シート５から出射される経路Ｌ３のハーフミラー６の周辺から出射側へ向かう部分とは変わらない。

図１および図２に戻り、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。

図２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４は、比較例の空中表示装置１’の例を示す表示面側から見た図である。図５は、図４におけるＸ－Ｘ断面図である。図４および図５において、空中表示装置１’、フレーム２’、開口２ａ’、線状光源３’、導光板４’、入光側面４ａ’、発光部４ｂ’、光学素子４ｃ’、再帰反射シート５’、貫通孔５ａ’、ハーフミラー６’、トップカバー７’および遮光部材１５’は、図１および図２における空中表示装置１、フレーム２、開口２ａ、線状光源３、導光板４、入光側面４ａ、発光部４ｂ、光学素子４ｃ、再帰反射シート５、貫通孔５ａ、ハーフミラー６、トップカバー７および遮光部材１５に対応している。図４および図５において、図１および図２と異なるのは、再帰反射シート５’の図における下側の端部が折れ曲がっていない点である。図４および図５において、領域Ａ１’は、光学ユニットを構成する主要な部材である線状光源３’、導光板４’、再帰反射シート５’および遮光部材１５’が占める空間を示している。

一方、実施形態を示す図１および図２において、領域Ａ１は、光学ユニットを構成する主要な部材である線状光源３、導光板４、再帰反射シート５および遮光部材１５が占める空間を示している。また、領域Ａ１’は、再帰反射シート５の端部が折り曲げられていない場合（図４および図５における再帰反射シート５’の状態）において光学ユニットを構成する主要な部材が占める空間を示している。

図１および図２において、空中表示装置１の厚さ方向については、折り曲げにより若干の拡大があるが、表示面内においては、相当な小型化が達成されている。なお、領域Ａ１と領域Ａ１’とに対してフレーム２やハーフミラー６、トップカバー７のサイズは図上では変更されていないが、主要部分の小型化に応じてフレーム２等のサイズを小型化してもよい。また、フレーム２等を小型化せずに、空いた空間を電子回路等の収納に利用してもよい。すなわち、再帰反射シート５の長さは視野範囲に対応するが、再帰反射シート５の端部を湾曲または折り曲げることで、視野範囲を狭めることなく小型化を図ることができる。反対に、同じサイズであれば、視野範囲を広げることができる。

次に、空中像の見栄えを改善する工夫について説明する。図６は、一般的な再帰反射シートの入射角に対する有効反射率（再帰反射能）の例を示す図である。入射角は、再帰反射シートの法線方向に対する入射光の角度である。有効反射率と再帰反射能とは同義である。再帰反射能は、ＪＩＳ Ｚ９１１７に測定方法が記載されている。図６において、入射角が０°付近の有効反射率は比較的高いが、入射角が正負に大きくなると有効反射率が低下する。有効反射率の低下は空中像の明るさの低下につながり、視認性を低下させてしまう。

この点、図３で示されたように、湾曲や折り曲げのされていない再帰反射シート５Ａに対し、湾曲された再帰反射シート５Ｃでは入射角を０°に近づけることができる。要求される視野範囲とアイポイントの位置等により、再帰反射シート５における適切な湾曲や折り曲げの程度は変わってくる。従って、再帰反射シート５の貫通孔５ａから出てハーフミラー６により反射されて再帰反射シート５の端部に入射する光の入射角が、再帰反射シート５の有効反射率の高い角度範囲内に設定されることで、有効反射率の向上により空中像の明るさを向上させ、視認性を向上させることができる。

次に、再帰反射シート５の表面の正反射（表面反射）による虚像を防止することによる空中像の見栄えの改善について説明する。図７は、再帰反射シート５の断面と裏面の例を示す図である。図７において、再帰反射シート５は、透明な板の裏側にコーナーキューブを構成する頂角が９０°のプリズム５ｃが形成され、その外側に金属蒸着等による反射層５ｄで反射面が形成されている。平面視では、三角錐状のプリズムが縦横に配置されたものとなっている。

ここで、図７の左側の断面図（稜線に沿った断面図）に示されるように、通常の再帰反射は経路Ｌ２、Ｌ３により行われるが、再帰反射シート５の表面において、経路Ｌ４、Ｌ５による正反射が生じ、再帰反射シート５が湾曲した場合、凹面鏡と同様に、焦点上に虚像を発生させてしまうことがある。

図８は、再帰反射シート５の端部の湾曲により正反射による虚像が発生する例を示す断面図である。作図の方向は図３と同様である。図８において、通常の空中表示（空中像）Ｉは、ハーフミラー６に対して再帰反射シート５の貫通孔５ａと対称となる位置に発生するが、外光に基づき、再帰反射シート５の湾曲部分により虚像ＩＩ１が発生してしまっている。この虚像の防止手法としては、湾曲した再帰反射シート５の表面の正反射による虚像を発生させる光の経路となる表面に低反射処理が施されることが望ましい。低反射処理とは、通常の再帰反射の光の通過には影響を与えず、正反射だけを低減させる表面処理である。

図９は、正反射による虚像の位置を湾曲の曲率により調整し、遮光部材１６により遮光する例を示す断面図である。図９において、ＩＩ２は再帰反射シート５の湾曲部分により発生する虚像を示しているが、再帰反射シート５の湾曲部分の曲率を調整して通常の空中表示Ｉよりも下方（アイポイントの方向と反対側）に虚像ＩＩ２が生じるようにし、その光の経路に遮光部材１６を配置している。ここでは、ハーフミラー６の一部にシート状の遮光部材１６が貼り付けられている。なお、虚像ＩＩ２が生じる位置を空中表示Ｉから充分に離し、視野範囲に入らないようにした場合には、遮光部材１６を省略することもできる。また、図８で説明したような、再帰反射シート５への低反射処理を併用してもよい。

次に、外光に基づく回折を防止することによる空中像の見栄えの改善について説明する。図１０は、再帰反射シート５による外光に基づく回折の例を示す図である。図１０において、２つの再帰反射シート５が横方向に並べられており、左側の再帰反射シート５は湾曲や折り曲げが行われておらず、右側の再帰反射シート５は下の半分程度が湾曲されている。再帰反射シート５が図７で示したような構造である場合、天井の照明等による外光とプリズム５ｃとの作用により回析が生じ、図１０の左側の再帰反射シート５の下側の部分でムラが生じている。すなわち、左側の再帰反射シート５の下部は、外光に対する入射角度（垂直基準）が大きくなるため、回折しやすくなる。

これに対し、右側の湾曲された再帰反射シート５では、回折しやすかった下部が、湾曲によって入射角度が小さくなり、回折光が発生しにくくなる。これにより、回折によるムラが防止され、見栄えが改善する。なお、湾曲の場合に限らず、折り曲げが行われる場合にも、回析によるムラが防止される。また、空中表示装置が例えば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場合、外光は天井側から到来し、再帰反射シート５の主面は壁面に平行に配置されるのが一般的であり、再帰反射シート５の端部は上方に向かって湾曲または折れ曲がることになる。

図２に示された空中表示装置１では、折り曲げ部５ｂが再帰反射シート５の一部として、１枚の再帰反射シートから折り曲げられ、または、別部材として、再帰反射シートにより形成されたものであった。しかし、折り曲げ部５ｂが再帰反射シート５の本体側に対して傾斜して配置される場合には、折り曲げ部５ｂは再帰反射シートに代えて鏡面反射シートとすることができる。鏡面反射シートは、再帰反射シートよりも安価であるため空中表示装置１のコストダウンに有効であるとともに、再帰反射シートのような再帰反射と表面反射という２種類の反射はなく、鏡面反射のみとなり、再帰反射シートの表面反射による不要な虚像が発生しないため、有利である。

図１１は、アイポイントから遠い側の下面の折り曲げ部５ｂ（図２）が鏡面反射シート５１に変えられた例を示す図である。図１１において、貫通孔５ａを有する再帰反射シート５と、この再帰反射シート５の本体側に対して傾斜して配置された鏡面反射シート５１と、ハーフミラー６と、トップカバー７とが示されており、その他の構成は図２と同様である。なお、図１１では再帰反射シート５の本体側に対して鏡面反射シート５１が直角に配置された例が示されているが、直角の配置に限られない。ただし、再帰反射シート５の本体側に対して再帰反射シートによる折り曲げ部５ｂが直角に配置された場合、不要な虚像が発生しにくくなる。また、再帰反射シート５の本体側に対して鏡面反射シート５１が直角に配置された場合、外光による不要な反射を低減することができる。

図１１において、再帰反射シート５の貫通孔５ａから経路Ｌ１で出た光は、ハーフミラー６で反射して経路Ｌ２の光となり、鏡面反射シート５１で反射して経路Ｌ３の光となる。この光は、再帰反射シート５で再帰反射して経路Ｌ４の光となり、鏡面反射シート５１で反射されて経路Ｌ５の光となり、ハーフミラー６およびトップカバー７を通して空中表示装置１の外部に出ていく。すなわち、鏡面反射シート５１では、再帰反射シートの場合よりも経路Ｌ３、Ｌ４が増えるが、外部に対しては再帰反射シートによる折り曲げ部５ｂと同様に機能する。

なお、図１１の例は、アイポイントから遠い側の下面の折り曲げ部５ｂ（図２）が鏡面反射シート５１に代えられた場合についてであったが、アイポイントから略等距離にある端部（側面）の折り曲げ部についても、折り曲げ部が再帰反射シート５の本体側に対して傾斜して配置される場合には、同様に鏡面反射シートに代替が可能である。

また、図２および図１１では、再帰反射シート５の本体側と折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１とが角部で接触しており、原理的には、角部の再帰反射シート５の本体側から折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１側に連続的に再帰反射または鏡面反射の位置が変化したとしても、動作に違いはない。しかし、１枚の再帰反射シート５が折り曲げられて本体側と折り曲げ部５ｂとが形成される場合、折り曲げられた角部は２つの面が正確に直交する状態にはなっておらず、微小な皺や湾曲が発生している場合が多い。角部に微小な皺や湾曲が発生すると、その部分で再帰反射されることで行われる空中表示の見栄えが悪化してしまう。

また、再帰反射シートによる別部材の折り曲げ部５ｂや鏡面反射シート５１が再帰反射シート５の本体側の端部に配置される場合であっても、再帰反射シート５の本体側の端部と折り曲げ部５ｂや鏡面反射シート５１の端部とが、隙間なく接触した状態に配置されるようにするのは困難である。角部に微小な隙間が発生すると、その部分で再帰反射されることで行われる空中表示の見栄えが悪化してしまう。そのため、再帰反射シート５の本体側の端部と折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１の端部とを接触させずに、離間させて（浮かせて）配置させることにより、見栄えの改善が期待できる。

図１２は、下面の折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１が再帰反射シート５の本体側から離間した例を示す図である。図１２において、貫通孔５ａを有する再帰反射シート５と、この再帰反射シート５の本体側に対して直角に離れた配置された折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１と、ハーフミラー６と、トップカバー７とが示されており、その他の構成は図２と同様である。なお、前述のように、折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１は、再帰反射シート５の本体側に対して傾斜して配置されていればよく、直角の配置に限定されない。

図１２において折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１は、再帰反射シート５の本体側から離間した状態に配置されており、再帰反射シート５の本体側の端部はＹ軸方向において折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１よりも図における下方に延びている。すなわち、再帰反射シート５の本体側の端部は、折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１の端部を覆う方向に延在している。再帰反射シート５の図における下方の端部は、最下端の貫通孔５ａに対応する空中表示Ｉから折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１の端部に引かれた直線が延ばされた先がカバーされる位置となる。折り曲げ部５ｂや鏡面反射シート５１の端部でカバーされない光はすべて再帰反射シート５の本体側でカバーされるため、再帰反射や鏡面反射がされない光がなくなり、空中表示の見栄えの悪化が防止される。

図１３は、再帰反射シート５の本体側の端部が下面の折り曲げ部５ｂから離間した例を示す図である。図１３において、貫通孔５ａを有する再帰反射シート５の本体側と、この再帰反射シート５の本体側に対して直角に離れた配置された折り曲げ部５ｂと、ハーフミラー６と、トップカバー７とが示されており、その他の構成は図２と同様である。なお、前述のように、折り曲げ部５ｂは、再帰反射シート５の本体側に対して傾斜して配置されていればよく、直角の配置に限定されない。

図１３において、再帰反射シート５の本体側の端部は折り曲げ部５ｂから離間した状態に配置されており、折り曲げ部５ｂの端部はＺ軸方向において再帰反射シート５の本体側の端部よりも図における右側に延びている。すなわち、折り曲げ部５ｂの端部は、再帰反射シート５の本体側の端部を覆う方向に延在している。折り曲げ部５ｂの図における右側の端部は、最下端の貫通孔５ａに対応する空中表示Ｉから再帰反射シート５の本体側の端部に引かれた直線が延ばされた先がカバーされる位置となる。再帰反射シート５の端部でカバーされない光はすべて折り曲げ部５ｂでカバーされるため、再帰反射や鏡面反射がされない光がなくなり、空中表示の見栄えの悪化が防止される。なお、図１３の配置関係では、折り曲げ部５ｂに代えて鏡面反射シートは用いられない。これは、再帰反射シート５の本体側の端部を抜けて図の右側に出た光は、鏡面反射シートではそのまま右側に鏡面反射され、出射側に戻らないからである。

図１２および図１３は再帰反射シート５の本体側と下面の折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１との関係についてであったが、再帰反射シート５の本体側と側面との関係についても同様であり、下面と側面との関係についても同様である。

図１４は、再帰反射シートによる側面５ｅ、５ｆまたは鏡面反射シート５２、５３が下面の折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１から離間した例を示す図である。図１４において、再帰反射シート５と、下面の折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１と、再帰反射シートによる側面５ｅ、５ｆまたは鏡面反射シート５２、５３とが示されており、その他の構成は図２と同様である。なお、再帰反射シート５の本体側と下面の折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１との関係については図１２を前提としているが、図１３の配置状態に対しても適用が可能である。

図１４において、下面の折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１のＸ軸方向の端部は、再帰反射シートによる側面５ｅ、５ｆまたは鏡面反射シート５２、５３よりも外側にはみだした状態になっている。すなわち、下面の折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１の端部は、再帰反射シートによる側面５ｅ、５ｆまたは鏡面反射シート５２、５３の端部を覆う方向に延在している。側面５ｅ、５ｆまたは鏡面反射シート５２、５３の端部でカバーされない光はすべて折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１でカバーされるため、再帰反射や鏡面反射がされない光がなくなり、空中表示の見栄えの悪化が防止される。

図１５は、下面の折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１が再帰反射シートによる側面５ｅ、５ｆまたは鏡面反射シート５２、５３から離間した例を示す図である。図１５において、再帰反射シート５と、下面の折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１と、再帰反射シートによる側面５ｅ、５ｆまたは鏡面反射シート５２、５３とが示されており、その他の構成は図２と同様である。なお、再帰反射シート５と下面の折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１との関係については図１２を前提としているが、図１３の配置状態に対しても適用が可能である。

図１５において、再帰反射シートによる側面５ｅ、５ｆまたは鏡面反射シート５２、５３のＹ軸方向の端部は、下面の折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１よりも下側にはみだした状態になっている。すなわち、再帰反射シートによる側面５ｅ、５ｆまたは鏡面反射シート５２、５３の端部は、下面の折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１の端部を覆う方向に延在している。折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１の端部でカバーされない光はすべて側面５ｅ、５ｆまたは鏡面反射シート５２、５３でカバーされるため、再帰反射や鏡面反射がされない光がなくなり、空中表示の見栄えの悪化が防止される。

図１６は、再帰反射シートによる折り曲げ部５ｂの端部に入った光についての説明図である。図１６において、再帰反射シートによる折り曲げ部５ｂは、例えば図７に示されたような構造を有しており、プリズム５ｃおよび反射層５ｄが設けられているのが、図１６における折り曲げ部５ｂの下側の面である。ここで、折り曲げ部５ｂの端部付近に経路Ｌ１で入った光は、入射側の透明層で屈折して経路Ｌ２になり、端部側面５ｂ－Ｅに当たる。一般に、折り曲げ部５ｂの端部側面５ｂ－Ｅは切断された状態のままであるため粗面となっており、バリも発生している。そのため、端部側面５ｂ－Ｅの内部で反射した光は正常にプリズム５ｃおよび反射層５ｄに届かず、正常な再帰反射が行われなくなり、空中表示が正常に行われなくなるおそれがある。そこで、折り曲げ部５ｂの再帰反射シート５の本体側の端部をテーパ状にすることで、端部側面５ｂ－Ｅの粗面により影響を受けなくすることができる。

図１７は、再帰反射シートによる折り曲げ部５ｂの端部にテーパ部５ｂ－Ｔが設けられた例を示す図である。図１７において、テーパ部５ｂ－Ｔは、テーパ面が上側を向くように、すなわち、折り曲げ部５ｂの端部を覆う側の再帰反射シート５の大面積部分側を向くテーパ面が設けられている。折り曲げ部５ｂの端部にテーパ部５ｂ－Ｔが設けられることで、折り曲げ部５ｂの端部に入射した光がテーパ面の内部で反射することが減少し、正常な再帰反射が行われなくなるのが防止される。なお、図１７は図１２における再帰反射シート５と折り曲げ部５ｂとの配置関係についてであるが、図１３の配置関係の場合、再帰反射シート５の本体側の下側の端部にテーパ部が設けられる。この場合、テーパ面は、再帰反射シート５の本体側の端部を覆う側の折り曲げ部５ｂまたは鏡面反射シート５１の大面積部分側を向く。また、図１４および図１５の側面５ｅ、５ｆについても同様に適用が可能である。

図１８は、鏡面反射シート５１の端部にテーパ部５１－Ｔが設けられた例を示す図である。図１８において、鏡面反射シート５１の上側の面に鏡面が形成されているものとしている。鏡面反射シート５１の場合、図１７の折り曲げ部５ｂと同様にテーパ面が上側を向くようにしてもよいが、鏡面反射シート５１では内部を光が通過することはないので、端部のバリの影響を避けるために、テーパ面が下側、すなわち、覆う側の再帰反射シート５の小面積部分側を向くのが有効である。また、図１４および図１５の鏡面反射シート５１、５２、５３についても同様に適用が可能である。

なお、アイポイントから遠い側の下面とアイポイントから略等距離にある端部の側面とに再帰反射シートによる折り曲げ部５ｂや鏡面反射シート５１が設けられる場合についての説明であったが、空中表示に対応する光がその下面や側面で再帰反射または鏡面反射されないのであれば、必ずしも両者とも再帰反射シートや鏡面反射シートである必要はない。

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、発光部を有する面状発光体と、面状発光体の出射面側に配置され、発光部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を有する再帰反射シートと、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、再帰反射シートのアイポイントから遠い側またはアイポイントから略等距離にある端部は、ハーフミラー側に、湾曲し、または折れ曲がっており、貫通孔から出てハーフミラーにより反射されて再帰反射シートの端部に入射する光の入射角が、再帰反射シートの有効反射率の高い角度範囲内に設定される。これにより、空中像の見栄えを改善することができる。すなわち、有効反射率の向上により空中像の明るさを向上させ、視認性を向上させることができる。

また、再帰反射シートの端部がハーフミラー側に湾曲する場合、湾曲した再帰反射シートの表面の正反射による虚像を発生させる光の経路となる再帰反射シートの表面に低反射処理が施される。これにより、再帰反射シートの表面の正反射による虚像を防止することができ、空中像の見栄えを改善することができる。

また、再帰反射シートの端部がハーフミラー側に湾曲する場合、湾曲は、再帰反射シートの表面の正反射による虚像がアイポイントの方向に発生しない曲率に設定される。これにより、再帰反射シートの表面の正反射による虚像を防止することができ、空中像の見栄えを改善することができる。

また、再帰反射シートの端部がハーフミラー側に湾曲する場合、湾曲した再帰反射シートの表面の正反射による虚像を発生させる光の経路に遮光部材が設けられる。これにより、再帰反射シートの表面の正反射による虚像を防止することができ、空中像の見栄えを改善することができる。

また、再帰反射シートの端部は、外光による回折がアイポイントの方向に発生しない角度に傾斜される。これにより、外光による回折を防止することができ、空中像の見栄えを改善することができる。

また、外光は天井側から到来し、再帰反射シートの主面は壁面に平行に配置され、再帰反射シートの端部は上方に向かって湾曲または折れ曲がる。これにより、個室トイレ内の壁面等に設置される場合に、外光による回折を防止することができ、空中像の見栄えを改善することができる。

また、再帰反射シートのアイポイントから遠い側またはアイポイントから略等距離にある端部は、ハーフミラー側に折れ曲がっており、折れ曲がった部分は独立した再帰反射シートまたは鏡面反射シートである。これにより、折れ曲がった部分が１枚の再帰反射シートから実際に折り曲げられて作成される場合の皺等が角部に発生しないため、空中像の見栄えを改善することができる。また、コストダウンが図れるとともに、不要な虚像が発生せずに空中像の見栄えを改善することができる。

また、再帰反射シートのアイポイントから遠い側またはアイポイントから略等距離にある端部は、貫通孔が設けられた再帰反射シートの本体側から離間して配置され、本体側の端部は再帰反射シートのアイポイントから遠い側またはアイポイントから略等距離にある端部を覆う方向に延在している。これにより、角部の隙間等に起因する空中表示の劣化を防止することができ、空中像の見栄えを改善することができる。

また、再帰反射シートの本体側の端部は、再帰反射シートのアイポイントから遠い側またはアイポイントから略等距離にある端部から離間して配置され、再帰反射シートのアイポイントから遠い側またはアイポイントから略等距離にある端部は、再帰反射シートの本体側の端部を覆う方向に延在している。これにより、角部の隙間等に起因する空中表示の劣化を防止することができ、空中像の見栄えを改善することができる。

また、アイポイントから略等距離にある端部は、再帰反射シートのアイポイントから遠い側の端部から離間して配置され、再帰反射シートのアイポイントから遠い側の端部は、アイポイントから略等距離にある端部を覆う方向に延在している。これにより、角部の隙間等に起因する空中表示の劣化を防止することができ、空中像の見栄えを改善することができる。

また、再帰反射シートのアイポイントから遠い側の端部は、アイポイントから略等距離にある端部から離間して配置され、アイポイントから略等距離にある端部は、再帰反射シートのアイポイントから遠い側の端部を覆う方向に延在している。これにより、角部の隙間等に起因する空中表示の劣化を防止することができ、空中像の見栄えを改善することができる。

また、本体側の端部により覆われる再帰反射シートのアイポイントから遠い側またはアイポイントから略等距離にある端部、再帰反射シートのアイポイントから遠い側またはアイポイントから略等距離にある端部により覆われる本体側の端部、再帰反射シートのアイポイントから遠い側の端部により覆われるアイポイントから略等距離にある端部、または、アイポイントから略等距離にある端部により覆われる再帰反射シートのアイポイントから遠い側の端部には、覆う側の大面積部分側を向くテーパ面が設けられる。これにより、端部側面の粗面やバリ等による空中表示の劣化を防止することができ、空中像の見栄えを改善することができる。

また、覆われる側が鏡面反射シートである場合、テーパ面は、覆う側の小面積部分側または大面積部分側を向く。これにより、端部のバリ等による空中表示の劣化を防止することができ、空中像の見栄えを改善することができる。

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 段差部，３ 線状光源，４ 導光板，４ａ 入光側面，４ｂ 発光部，４ｃ 光学素子，５ 再帰反射シート，５ａ 貫通孔，５ｂ 折り曲げ部，５ｂ－Ｔ テーパ部，５ｃ プリズム，５ｄ 反射層，５ｅ、５ｆ 側面，５１～５３ 鏡面反射シート，５１－Ｔ テーパ部，６ ハーフミラー，７ トップカバー，１６ 遮光部材，Ｉ 空中表示，Ｆ 指

Claims (13)

1. 発光部を有する面状発光体と、
   前記面状発光体の出射面側に配置され、前記発光部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を有する再帰反射シートと、
   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、
   前記再帰反射シートのアイポイントから遠い側または前記アイポイントから略等距離にある端部は、前記ハーフミラー側に、湾曲し、または折れ曲がっており、
   前記貫通孔から出て前記ハーフミラーにより反射されて前記再帰反射シートの端部に入射する光の入射角が、前記再帰反射シートの再帰反射能の高い角度範囲内に設定される、
   空中表示装置。
2. 前記再帰反射シートの端部が前記ハーフミラー側に湾曲する場合、湾曲した前記再帰反射シートの表面の正反射による虚像を発生させる光の経路となる前記再帰反射シートの表面に低反射処理が施される、
   請求項１に記載の空中表示装置。
3. 前記再帰反射シートの端部が前記ハーフミラー側に湾曲する場合、湾曲は、前記再帰反射シートの表面の正反射による虚像が前記アイポイントの方向に発生しない曲率に設定される、
   請求項１または２に記載の空中表示装置。
4. 前記再帰反射シートの端部が前記ハーフミラー側に湾曲する場合、湾曲した前記再帰反射シートの表面の正反射による虚像を発生させる光の経路に遮光部材が設けられる、
   請求項１～３のいずれか一つに記載の空中表示装置。
5. 前記再帰反射シートの端部は、外光による回折が前記アイポイントの方向に発生しない角度に傾斜される、
   請求項１～４のいずれか一つに記載の空中表示装置。
6. 前記外光は天井側から到来し、前記再帰反射シートの主面は壁面に平行に配置され、前記再帰反射シートの端部は上方に向かって湾曲または折れ曲がる、
   請求項５に記載の空中表示装置。
7. 前記再帰反射シートのアイポイントから遠い側または前記アイポイントから略等距離にある端部は、前記ハーフミラー側に折れ曲がっており、該折れ曲がった部分は独立した再帰反射シートまたは鏡面反射シートである、
   請求項１～６のいずれか一つに記載の空中表示装置。
8. 前記再帰反射シートのアイポイントから遠い側または前記アイポイントから略等距離にある端部は、前記貫通孔が設けられた前記再帰反射シートの本体側から離間して配置され、前記本体側の端部は前記再帰反射シートのアイポイントから遠い側または前記アイポイントから略等距離にある端部を覆う方向に延在している、
   請求項７に記載の空中表示装置。
9. 前記再帰反射シートの本体側の端部は、前記再帰反射シートのアイポイントから遠い側または前記アイポイントから略等距離にある端部から離間して配置され、前記再帰反射シートのアイポイントから遠い側または前記アイポイントから略等距離にある端部は、前記再帰反射シートの本体側の端部を覆う方向に延在している、
   請求項７に記載の空中表示装置。
10. 前記アイポイントから略等距離にある端部は、前記再帰反射シートのアイポイントから遠い側の端部から離間して配置され、前記再帰反射シートのアイポイントから遠い側の端部は、前記アイポイントから略等距離にある端部を覆う方向に延在している、
    請求項７～９のいずれか一つに記載の空中表示装置。
11. 前記再帰反射シートのアイポイントから遠い側の端部は、前記アイポイントから略等距離にある端部から離間して配置され、前記アイポイントから略等距離にある端部は、前記再帰反射シートのアイポイントから遠い側の端部を覆う方向に延在している、
    請求項７～９のいずれか一つに記載の空中表示装置。
12. 前記本体側の端部により覆われる前記再帰反射シートのアイポイントから遠い側または前記アイポイントから略等距離にある端部、前記再帰反射シートのアイポイントから遠い側または前記アイポイントから略等距離にある端部により覆われる前記本体側の端部、前記再帰反射シートのアイポイントから遠い側の端部により覆われる前記アイポイントから略等距離にある端部、または、前記アイポイントから略等距離にある端部により覆われる前記再帰反射シートのアイポイントから遠い側の端部には、覆う側の大面積部分側を向くテーパ面が設けられる、
    請求項８～１１のいずれか一つに記載の空中表示装置。
13. 覆われる側が鏡面反射シートである場合、前記テーパ面は、覆う側の小面積部分側または大面積部分側を向く、
    請求項１２に記載の空中表示装置。

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