JP2023003980A - 空中映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小さな筐体で視野角が大きな空中映像表示装置を提供する。【解決手段】映像表示器３と、光を透過または反射させるビームスプリッタ４と、映像表示器３から出射されビームスプリッタ４で反射された光を再帰反射させる再帰反射シート５と、ビームスプリッタ４から再帰反射シート５の外側に向かった光を反射して再帰反射シートに導くミラー６とを備える。【選択図】図１

Description

本願は、空中映像表示装置に関するものである。

特殊なメガネが不要で、霧などのスクリーンを使用せずに空中に映像を表示することができる空中映像表示装置が知られている。例えば、ビームスプリッタと再帰反射シートとを用いて、映像表示器に表示された映像をビームスプリッタに対して面対称な位置の空間に結像させて映像を表示する空中映像表示装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９－２５７７６号公報

特許文献１に示された空中映像表示装置では、観察者から空中に表示された映像（以下、空中映像と記す）が見える位置では、空中映像の奥にビームスプリッタと再帰反射シートが必ず存在しなければならない。そのため、再帰反射シートは、ビームスプリッタよりも大きなものでなければならない。さらに、観察者から空中映像が見ることができる角度である視野角を大きくしようとすると、再帰反射シートをさらに大きくしなければならないという課題があった。

本願は、上述の課題を解決するためになされたものであり、小さな筐体で視野角が大きな空中映像表示装置を提供することを目的とする。

本願に開示される空中映像表示装置は、映像表示器と、光を透過または反射させるビームスプリッタと、映像表示器から出射されビームスプリッタで反射された光を再帰反射させる再帰反射シートと、ビームスプリッタから再帰反射シートの外側に向かった光を反射して再帰反射シートに導くミラーとを備えたことを特徴とする。

本願に開示される空中映像表示装置は、ビームスプリッタから再帰反射シートの外側に向かった光を反射して再帰反射シートに導くミラーを備えたので、小さな筐体で視野角を大きくすることができる。

実施の形態１による空中映像表示装置の模式図である。 実施の形態２による空中映像表示装置の模式図である。

以下、本願を実施するための実施の形態に係る空中映像表示装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。

実施の形態１．
図１は実施の形態１による空中映像表示装置１の模式図である。図１の上の図は空中映像表示装置１を側面から見た図であり、図１の下の図は空中映像表示装置１を上部から見た図である。図１において、ｘ軸は観察者１０から見た左右方向であり、ｙ軸は観察者１０から見た奥行方向であり、ｚ軸は観察者１０から見た上下方向である。ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、それぞれ、お互いに直交している。

空中映像表示装置１は、筐体２と、筐体２の内部に配置された映像表示器３と、筐体２の開口部に設けられたビームスプリッタ４と、筐体２の内部に配置された再帰反射シート５と、筐体２の内部に配置されたミラー６とを備えている。映像表示器３としては、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤ素子が配列されたディスプレイなどを用いることができる。ビームスプリッタ４としては、例えば、ハーフミラー、反射型偏光板などを用いることができる。再帰反射シート５としては、例えば、球状の透明ガラスビーズを並べたガラスビーズ方式のシート、透明な三角錐を配列したマイクロプリズム方式のシートなどを用いることができる。映像表示器３から出射された光はビームスプリッタ４に入射し、その一部が反射されて再帰反射シート５に入射する。再帰反射シート５は、入射した光を入射方向へ反射する特性を有している。再帰反射シート５は、ビームスプリッタ４から入射した光をビームスプリッタ４に向かって反射させる。再帰反射シート５からビームスプリッタ４に向かって反射された光は、一部がビームスプリッタ４を透過する。このようにして、映像表示器３から出射された光は、ビームスプリッタ４を透過して筐体２の外側で結像され、空中映像７となる。観察者１０は、この空中映像７を観察することができる。

観察者１０から見て再帰反射シート５の左右に１枚ずつ設けられたミラー６のそれぞれは、全反射性で平面であり、ビームスプリッタ４から再帰反射シート５の外側に向かった光を反射して再帰反射シート５に導くものである。図１に示す空中映像表示装置１では、観察者１０から見た左右方向は、映像表示器３の表示面である平面に直角に交わる直線と、ビームスプリッタ４の反射面である平面に直角に交わる直線との、両方の直線と直角に交わる直線に沿った方向、すなわちｘ軸に沿った方向である。

図１の下の図では、ビームスプリッタ４から再帰反射シート５の外側に向かう光の例を矢印で示している。図１の下の図においては、映像表示器３から出射されビームスプリッタ４で反射された光が、再帰反射シート５の外側に向かっている。ミラー６は、映像表示器３から出射されビームスプリッタ４で反射されビームスプリッタ４から再帰反射シート５の外側に向かう光を反射して、再帰反射シート５に導く。再帰反射シート５は、ミラー６によって導かれた光をミラー６に向かって反射させる。再びミラー６によって反射された光の一部がビームスプリッタ４を透過して筐体２の外側で結像され、空中映像７の一部となる。

図１の下の図において、観察者１０は、ミラー６に反射した再帰反射シート５を、仮想的再帰反射シート８として見ることができる。実施の形態１による空中映像表示装置１では、ミラー６を再帰反射シート５の観察者１０から見た左右方向のそれぞれの端部の周辺に設置することにより、再帰反射シート５を仮想的再帰反射シート８の位置まで広げたときと同じだけ、観察者１０から見た左右方向の視野角を広げることができる。観察者１０から見た左右方向の視野角を広げることにより、空中映像表示装置１の左右方向から近づいた観察者１０にとって空中映像７の全体を見ることがより容易になる。

ミラー６として表面を反射面とした表面鏡あるいは金属板の表面を研磨して作られる金属鏡などを用いる場合は、再帰反射シート５の端部がミラー６の表面に接することにより、空中映像７として見える光の一部がミラー６に反射され一部がミラー６に反射されていないものであった場合であっても、空中映像７を連続した映像として見ることができる。ミラー６としてガラスの裏面に金属メッキしたような裏面鏡を用いる場合は、ミラー６の反射面をガラスが覆っており、再帰反射シート５の端部はミラー６の反射面に接することができない。そのため、ミラー６の端部が再帰反射シート５の表面に接することにより、空中映像７として見える光の一部がミラー６に反射され一部がミラー６に反射されていないものであった場合であっても、空中映像７を連続した映像として見ることができる。なお、ミラー６の端部が再帰反射シート５の表面に接する場合は、ミラー６は、裏面鏡に限るものではなく、再帰反射シート５の表面に接しているミラー６の端部まで反射面が連続しているものであればよい。

なお、図１に示す空中映像表示装置１では、ミラー６を平面として、ミラー６の反射面である平面を、ビームスプリッタ４の反射面である平面と再帰反射シート５の表面である平面とに対して垂直な面としているが、ビームスプリッタ４から再帰反射シート５の外側に向かった光を反射して再帰反射シート５に導くものであればどのようなものでも構わない。ただし、再帰反射シート５は光の入射角が大きくなるほど再帰反射性の性能が下がるため、ミラー６を平面として、ミラー６の反射面である平面を、ビームスプリッタ４の反射面である平面と再帰反射シート５の表面である平面とに対して垂直な面とすることにより、再帰反射シート５の再帰反射性の性能を保ったまま、小さな筐体で視野角を大きな空中映像表示装置１を実現することができる。また、ミラー６の反射面である平面を、ビームスプリッタ４の反射面である平面と再帰反射シート５の表面である平面とに対して垂直な面とし、ミラー６をビームスプリッタ４から再帰反射シート５の外側に向かった光を反射して再帰反射シート５に導く位置に設けることにより、観察者１０から見た左右方向にミラー６を配置することになり、観察者１０から見た左右方向の視野角を広げることができる。

以上のように、実施の形態１による空中映像表示装置１は、映像表示器３と、光を透過または反射させるビームスプリッタ４と、映像表示器３から出射されビームスプリッタ４で反射された光を再帰反射させる再帰反射シート５と、ビームスプリッタ４から再帰反射シート５の外側に向かった光を反射して再帰反射シート５に導くミラー６とを備えたので、小さな筐体で視野角を大きくすることができる。

実施の形態２．
図２は、実施の形態２による空中映像表示装置１ａの模式図である。図２に示す実施の形態２による空中映像表示装置１ａを図１に示す実施の形態１による空中映像表示装置１と比較すると、ミラー６がミラー６ａになっている。実施の形態２による空中映像表示装置１ａの他の構成は、実施の形態１による空中映像表示装置１と同じである。

観察者１０から見て左右に１枚ずつ設けられたミラー６ａは、再帰反射シート５に接するとともに、ビームスプリッタ４とも接している。このように設置することにより、筐体２において仮想的再帰反射シート８ａを最も大きくすることができ、視野角を最も広げることができる。なお、ミラー６ａの端部がビームスプリッタ４に接していても、ビームスプリッタ４の観察者１０から見た左右方向の端部がミラー６ａに接していても、どちらでもよい。

本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、１つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１、１ａ 空中映像表示装置、２ 筐体、３ 映像表示器、４ ビームスプリッタ、５ 再帰反射シート、６、６ａ ミラー、７ 空中映像、８、８ａ 仮想的再帰反射シート、１０ 観察者。

Claims (5)

1. 映像表示器と、
   光を透過または反射させるビームスプリッタと、
   前記映像表示器から出射され前記ビームスプリッタで反射された光を再帰反射させる再帰反射シートと、
   前記ビームスプリッタから前記再帰反射シートの外側に向かった光を反射して前記再帰反射シートに導くミラーとを備えたことを特徴とする空中映像表示装置。
2. 前記ミラーの反射面である平面は、前記ビームスプリッタの反射面である平面と前記再帰反射シートの表面である平面とに対して垂直な面であることを特徴とする請求項１に記載の空中映像表示装置。
3. 前記ミラーの端部が前記再帰反射シートの表面に接していることを特徴とする請求項１または２に記載の空中映像表示装置。
4. 前記ミラーは表面鏡あるいは金属鏡であり、
   前記再帰反射シートの端部が前記ミラーの表面に接していることを特徴とする請求項１または２に記載の空中映像表示装置。
5. 前記ミラーは、前記ビームスプリッタに接していることを特徴とする請求項３または４に記載の空中映像表示装置。

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