JP2023004010A - 空間浮遊映像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両内での使用に好適で、視認性の高い空間浮遊映像を表示できる技術を提供する。本発明によれば、持続可能な開発目標の「3すべての人に健康と福祉を」、「9産業と技術革新の基盤をつくろう」に貢献する。【解決手段】空間浮遊映像表示装置は、車両内の天井またはバックミラーの近傍の位置に取り付け可能である、映像表示装置が収容された筐体106を備える。筐体106の外側には、λ/4板が設けられた再帰反射部材2と、所定の角度で配置された偏光分離部材101とを備える。映像表示装置からの特定偏波の映像光は、偏光分離部材101および再帰反射部材2等を経由して偏光変換され、他方の偏波の映像光に基づいて、所定の位置に、空間浮遊映像3を表示する。【選択図】図7
Description
本発明は、空間浮遊映像表示装置の技術に関する。
空間浮遊映像表示装置の一例として、特許文献1は「情報処理装置のCPUは、空気中に形成される像へのユーザの接近方向を検知する接近方向検知部と、入力が検知された座標を検知する入力座標検知部と、操作の受け付けを処理する操作受付部と、受け付けた操作に応じて操作画面を更新する操作画面更新部とを備える。CPUは、ユーザが予め定めた方向から像に接近する場合、ユーザの動きを操作として受け付け、操作に応じた処理を実行する」旨を記載している。
特許文献1のような空間浮遊映像表示装置は、空間浮遊映像の操作性を向上させることはできても、空間浮遊映像の見た目の解像度やコントラストの向上については考慮されておらず、更なる映像品質の向上が求められているという実情がある。
空間浮遊映像表示装置の用途は幅広く、サイネージ(広告用看板)として用いれば、従来の平面ディスプレイには無い「空間に映像が浮かんで表示される」という珍しさから、多くの人の関心を引き寄せる効果が得られる。また、特許文献1にも記載のように、空間浮遊映像をなんらかの操作を行うためのヒューマン・インタフェースとして用いれば、非接触という特徴から、押しボタン等の接触部分を媒介としたウイルス感染を防止する効果が得られる。
一方、空間浮遊映像表示装置を自動車等の車両内に手軽に設置することができれば、例えば空間浮遊映像として表示される人(コンシェルジュ)の映像と音声とによって、道案内やPOI(Point Of Interest)情報などを運転者に伝えることができる。逆に、運転者が、上記コンシェルジュに対し、エアコンの温度設定や音楽の選曲などを指示し、それに対して、上記コンシェルジュが映像や音声で応答できれば、通常のボタン操作による指示よりも、見た目にも楽しく、より安全で快適な運転支援が可能となる。上記コンシェルジュによる音声の発声や、運転者の音声認識や応答は、すでに車両に備えられた公知の技術を用いて、実現することができる。
本発明の目的は、特に、車両内での使用に好適で、視認性の高い空間浮遊映像を表示することができる空間浮遊映像表示装置を提供することである。
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、一例を挙げるならば以下の通りである。空間浮遊映像表示装置は、空間浮遊映像を表示する空間浮遊映像表示装置であって、映像制御部が収容された第1筐体と、前記第1筐体と有線または無線で接続され、車両内の天井またはバックミラーの近傍の位置に取り付け可能である、映像表示装置が収容された第2筐体と、前記第2筐体の外側に前記映像表示装置と対向して配置され、再帰反射面にλ/4板が設けられた再帰反射部材と、前記第2筐体の外側で前記映像表示装置と前記再帰反射部材とを結ぶ空間に、前記映像表示装置および前記再帰反射部材に対し所定の角度で配置された偏光分離部材と、を備え、前記映像表示装置は、光源装置と、映像源としての液晶表示パネルとを有し、前記液晶表示パネルから出射する特定偏波の映像光は、前記偏光分離部材を通過し、前記再帰反射部材で反射され、前記λ/4板の通過によって偏光変換されることで、他方の偏波の映像光となり、前記他方の偏波の映像光は、前記偏光分離部材によって反射され、反射された映像光に基づいて、所定の位置に、実像である空間浮遊映像を表示する。
本発明のうち代表的な実施の形態によれば、特に、車両内での使用に好適で、視認性の高い空間浮遊映像を表示することができる空間浮遊映像表示装置を提供できる。上記した以外の課題、構成および効果等については、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。図面において、同一部には原則として同一符号を付し、繰り返しの説明を省略する。図面において、各構成要素の表現は、発明の理解を容易にするために、実際の位置、大きさ、形状、および範囲等を表していない場合がある。説明上、プログラムによる処理について説明する場合に、プログラムや機能や処理部等を主体として説明する場合があるが、それらについてのハードウェアとしての主体は、プロセッサ、あるいはそのプロセッサ等で構成されるコントローラ、装置、計算機、システム等である。計算機は、プロセッサによって、適宜にメモリや通信インタフェース等の資源を用いながら、メモリ上に読み出されたプログラムに従った処理を実行する。これにより、所定の機能や処理部等が実現される。プロセッサは、例えばCPUやGPU等の半導体デバイス等で構成される。プロセッサは、所定の演算が可能な装置や回路で構成される。処理は、ソフトウェアプログラム処理に限らず、専用回路でも実装可能である。専用回路は、FPGA、ASIC、CPLD等が適用可能である。プログラムは、対象計算機に予めデータとしてインストールされていてもよいし、プログラムソースから対象計算機にデータとして配布されてインストールされてもよい。プログラムソースは、通信網上のプログラム配布サーバでもよいし、非一過性のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体(メモリカード等)等でもよい。プログラムは、複数のモジュールから構成されてもよい。コンピュータシステムは、複数台の装置によって構成されてもよい。コンピュータシステムは、クライアントサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等で構成されてもよい。各種のデータや情報は、例えばテーブルやリスト等の構造で構成されるが、これに限定されない。識別情報、識別子、ID、名、番号等の表現は互いに置換可能である。
<実施の形態>
実施の形態の空間浮遊映像表示装置は、映像表示装置と、偏光分離部材であるビームスプリッタと、再帰反射面にλ/4板(位相差板)が設けられた再帰反射部材とを有して構成される。映像表示装置は、光源装置と、映像源(映像表示素子)として特定偏波の映像光(例えばP偏光)を発する液晶表示パネルとを有して構成される。光源装置は、液晶表示パネルにバックライトとしての光を発生・供給する。映像表示装置の液晶表示パネルと再帰反射部材とを結んだ空間には、偏光分離部材が配置される。偏光分離部材は、液晶表示パネルからの特定偏波の映像光を、再帰反射部材に向けて透過させ、再帰反射部材およびλ/4板によって偏光変換された後の他方の偏波(例えばS偏光)の映像光を反射させる性質を有する。反射後の他方の偏波の映像光は、映像表示装置とは異なる方向における所定の位置に、実像である空間浮遊映像を生成・表示する。
実施の形態の空間浮遊映像表示装置は、映像表示装置と、偏光分離部材であるビームスプリッタと、再帰反射面にλ/4板(位相差板)が設けられた再帰反射部材とを有して構成される。映像表示装置は、光源装置と、映像源(映像表示素子)として特定偏波の映像光(例えばP偏光)を発する液晶表示パネルとを有して構成される。光源装置は、液晶表示パネルにバックライトとしての光を発生・供給する。映像表示装置の液晶表示パネルと再帰反射部材とを結んだ空間には、偏光分離部材が配置される。偏光分離部材は、液晶表示パネルからの特定偏波の映像光を、再帰反射部材に向けて透過させ、再帰反射部材およびλ/4板によって偏光変換された後の他方の偏波(例えばS偏光)の映像光を反射させる性質を有する。反射後の他方の偏波の映像光は、映像表示装置とは異なる方向における所定の位置に、実像である空間浮遊映像を生成・表示する。
映像表示装置は、空間浮遊映像のコントラスト性能を改善するために、光源装置からの光源光を特定方向の偏光に揃える偏光変換部を設けてもよい。例えば、光源装置は、点状または面状の光源と、光源からの光の発散角を低減する光学素子部と、光源からの光を特定方向の偏光に揃える偏光変換部と、光源からの光を液晶表示パネルに伝搬する反射面を有する導光体とを備え、反射面の形状と面粗さによって液晶表示パネルからの映像光の映像光束を制御する。
実施の形態の空間浮遊映像表示装置は、限定しないが特に車両内での使用を考慮し、車両内の天井またはバックミラーの近傍に設置可能な、空間浮遊映像表示部と、その空間浮遊映像表示部とは分けて設けられた映像制御部とを有する。映像制御部は、第1筐体に実装・収容される。空間浮遊映像表示部における映像表示装置は、薄型である第2筐体に実装・収容され、偏光分離部材および再帰反射部材は第2筐体の外側に配置される。第2筐体内には、視認性の高い空間浮遊映像を生成するための映像表示装置が内蔵される。
第1筐体の映像制御部は、第2筐体の映像表示装置に対し供給すべき映像信号や制御信号を生成する映像信号処理回路、映像素材を蓄積したメモリ、車両のバッテリーから供給された電圧を所定の電圧に変換するための電源回路等を含む。第1筐体と第2筐体とは、有線または無線で接続される。第1筐体は、車両のダッシュボード上に設置されてもよいし、運転者や同乗者からは見えない場所(例えばグローブボックス内)に設置されてもよい。
第2筐体の外部、特に下側には、偏光分離部材および再帰反射部材などから成る光学系が配置される。この光学系は、筐体で覆わずに、第2筐体の下側に、支柱を介して吊り下げられるようにして配置される。
[空間浮遊映像表示装置]
以下の実施例は、例えば、大面積な映像発光源からの映像光による映像を、ショーウィンドのガラス等の空間を仕切る透明部材を介して透過して、店舗の空間の内部または外部に空間浮遊映像として表示可能な空間浮遊映像表示装置に関する。また、以下の別の実施例は、上記実施例とは別に、小面積(例えば、2~5インチ程度)の映像発光源からの映像光による映像を、後述するビームスプリッタ(言い換えると偏光分離部材)および再帰反射板などで構成された光学系を用いた、車両内での空間浮遊映像の表示に供せられる空間浮遊映像表示装置に関する。
以下の実施例は、例えば、大面積な映像発光源からの映像光による映像を、ショーウィンドのガラス等の空間を仕切る透明部材を介して透過して、店舗の空間の内部または外部に空間浮遊映像として表示可能な空間浮遊映像表示装置に関する。また、以下の別の実施例は、上記実施例とは別に、小面積(例えば、2~5インチ程度)の映像発光源からの映像光による映像を、後述するビームスプリッタ(言い換えると偏光分離部材)および再帰反射板などで構成された光学系を用いた、車両内での空間浮遊映像の表示に供せられる空間浮遊映像表示装置に関する。
なお、以下の実施例の説明では、空間に浮遊する映像を「空間浮遊映像」という用語で表現している。この用語の代わりに、「空中像」、「空中浮遊映像」、「表示映像の空間浮遊光学像」、「表示映像の空中浮遊光学像」等と表現しても構わない。実施例の説明で用いる「空間浮遊映像」との用語は、これらの用語の代表例として用いている。
以下の実施例によれば、例えば、ショーウィンドのガラス面や光透過性の板材上に高解像度な映像情報を空間浮遊した状態で表示可能となる。また、実施例の空間浮遊映像表示装置は、車両内部のような限られた空間においても設置可能であり、車両外部からの太陽光などの強い光が差し込む状態にあっても、従来の液晶表示パネルなどのように外光反射によって視認性が著しく低下するようなことが無い空間浮遊映像を、運転者等の人に対して提示可能となる。
従来技術例の空間浮遊映像表示装置では、高解像度なカラー表示映像源としての有機ELパネルや液晶表示パネルを、再帰反射部材と組み合わせて用いている。従来技術例の空間浮遊映像表示装置では、映像光が広角で拡散するため、以下のような課題があった。
図4に示すように、再帰反射部材2(再帰反射板、あるいは再帰反射シート)において、再帰反射部2aが6面体であるために、正規に反射する反射光の他に、再帰反射部材2に斜めから入射する映像光よってゴースト像が発生し、空間浮遊映像の画質を損ねるという課題があった。
また、図5に示すように、映像源である映像表示装置からの映像光を再帰反射部材2で反射させて得られた空間浮遊映像は、上述したゴースト像の他に、液晶表示パネルの画素ごとにボケが生じるという課題もあった。
図1は、本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の使用形態の一例と構成例を示す。図1の(A)は、本実施例に係る空間浮遊映像表示装置の全体構成を示す。例えば、店舗等においては、ガラス等の光透過性部材(透明部材とも記載)であるショーウィンド(ウィンドガラス)105により空間が仕切られている。本実施例の空間浮遊情報表示装置によれば、かかる透明部材を透過して、空間浮遊映像を店舗の空間の外部に対して一方向に表示可能である。具体的には、空間浮遊情報表示装置における映像表示装置1から、狭角な指向特性でかつ特定偏波の光が、映像光束として出射し、再帰反射部材2に一旦入射し、再帰反射して、ウィンドガラス105を透過して、店舗の空間の外側に、実像である空間浮遊映像3を形成する。図1の(A)では、奥行き方向において、ウィンドガラス105に対し奥側が店舗内空間、手前側が店舗外空間(例えば歩道)である場合を示している。他方、ウィンドガラス105に特定偏波を反射する手段を設けることで、映像光束を反射させて、店舗内の所望の位置に空間浮遊映像3を形成することもできる。
図1の(B)は、上述した映像表示装置1のブロック構成を示す。映像表示装置1は、空間浮遊映像3の原画像を表示する映像表示部1aと、入力された映像を映像表示部1aのパネルの解像度に合わせて変換する映像制御部1bと、映像信号を受信する映像信号受信部1cと、受信アンテナ1dとを含んでいる。映像信号受信部1cは、USB(Universal Serial Bus:登録商標)入力やHDMI(High-Definition Multimedia Interface:登録商標)入力などの有線での入力信号への対応と、Wi-Fi(Wireless Fidelity:登録商標)などの無線での入力信号への対応とを行う。映像表示装置1は、映像受信・表示装置として単独で機能するものでもあり、外部PC、タブレットやスマートフォンなどからの映像情報を表示することもできる。更に、映像表示装置1は、ステックPCなどを接続すれば、計算処理や映像解析処理などの能力を持たせることもできる。
[空間浮遊映像表示装置 V型]
図2は、一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部の構成例を示す。図2の実施例は、映像表示装置1と、再帰反射部材(言い換えると再帰反射板)2とが、略V字型またはV字型に配置されている構成(以下、V型と記載)を示す。図2に示すように、V型の構成では、ガラス等の透明部材100(本例では水平方向に配置されている)に対する斜め方向(光軸A1に対応する方向)には、特定偏波の映像光を発生する映像表示装置1を備える。また、透明部材100に対する他の斜め方向(光軸A2に対応する方向)には、再帰反射部材2を備える。映像表示装置1は、光源装置13、液晶表示素子である液晶表示パネル11、吸収型偏光板12等で構成されている。
図2は、一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部の構成例を示す。図2の実施例は、映像表示装置1と、再帰反射部材(言い換えると再帰反射板)2とが、略V字型またはV字型に配置されている構成(以下、V型と記載)を示す。図2に示すように、V型の構成では、ガラス等の透明部材100(本例では水平方向に配置されている)に対する斜め方向(光軸A1に対応する方向)には、特定偏波の映像光を発生する映像表示装置1を備える。また、透明部材100に対する他の斜め方向(光軸A2に対応する方向)には、再帰反射部材2を備える。映像表示装置1は、光源装置13、液晶表示素子である液晶表示パネル11、吸収型偏光板12等で構成されている。
図2で、映像表示装置1の液晶表示パネル11から発する特定偏波の映像光は、透明部材100に設けられた特定偏波の映像光を選択的に反射する膜を有するビームスプリッタ101(偏光分離部材)で反射され、再帰反射部材2に入射する。本例では、ビームスプリッタ101は、シート状に形成されて、透明部材100の下面に粘着されている。
再帰反射部材2の映像光入射面(言い換えると再帰反射面)には、λ/4板21が設けられている。λ/4板21は、言い換えると、偏光変換素子、位相差板、四分の一波長板である。
ビームスプリッタ101からの光軸A2上の映像光は、再帰反射部材2への入射の際と出射の際との計2回、λ/4板21を通過させられることで、特定偏波(一方の偏波)から他方の偏波へ偏光変換される。ここで、特定偏波の映像光を選択的に反射するビームスプリッタ101は、偏光変換後の他方の偏波の映像光については透過する性質を有する。よって、偏光変換後の他方の偏波の映像光は、ビームスプリッタ101を透過する。ビームスプリッタ101を透過した映像光は、光軸A2に対応する光軸A3の方向で、透明部材100の外側の所定の位置に、実像である空間浮遊映像3を形成・表示する。
なお、空間浮遊映像3を形成する光は、再帰反射部材2から空間浮遊映像3の光学像へ収束する光線の集合であり、これらの光線は、空間浮遊映像3の光学像を通過後も直進する。よって、図2の構成では、光軸A3に対応した、矢印で示す方向Aから、ユーザが視認する場合には、空間浮遊映像3は明るい映像として視認される。しかし、例えば矢印で示す方向Bから他の人が視認する場合には、空間浮遊映像3は映像として一切視認できない。このような特性は、高いセキュリティが求められる映像や、ユーザに正対する人物には秘匿したい秘匿性の高い映像を表示するシステムなどに採用する場合に、非常に好適である。
なお、再帰反射部材2の性能によっては、反射後の映像光の偏光軸が不揃いになることがある。この場合、偏光軸が不揃いになった一部の映像光は、上述したビームスプリッタ101で反射されて映像表示装置1の方に戻る。この戻った光が、映像表示装置1を構成する液晶表示パネル11の映像表示面で再反射することで、ゴースト像を発生させ、空間浮遊映像3の画質を低下させる可能性がある。そこで、本実施例では、映像表示装置1の映像表示面には吸収型偏光板12が設けられている。映像表示装置1から出射する映像光については吸収型偏光板12を透過させ、ビームスプリッタ101から戻ってくる反射光については吸収型偏光板12で吸収させる。これにより、上記再反射を抑制でき、空間浮遊映像3のゴースト像による画質低下を防止することができる。
上述したビームスプリッタ(偏光分離部材)101は、例えば反射型偏光板や特定偏波を反射させる金属多層膜などで形成すればよい。
[空間浮遊映像表示装置 Z型]
図3は、図2の実施例とは異なる、一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部の構成例を示す。図3の実施例は、映像表示装置1と再帰反射部材2(再帰反射板)とが対向して配置され、それらを結ぶ空間に、ビームスプリッタ101が、映像表示装置1と再帰反射部材2に対し互いに45度程度の角度をなして、概略的にZ字型(または、逆Z字型)に配置されている構成(以下、Z型と記載)を示している。このZ型の構成では、ガラス板等の透明部材100および吸収型偏光板112に対しては、映像表示装置1および再帰反射部材2が、90度程度の角度をなして配置されており、ビームスプリッタ101が、45度程度の角度をなして配置されている。本例では、ビームスプリッタ101は水平方向に配置されている。
図3は、図2の実施例とは異なる、一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部の構成例を示す。図3の実施例は、映像表示装置1と再帰反射部材2(再帰反射板)とが対向して配置され、それらを結ぶ空間に、ビームスプリッタ101が、映像表示装置1と再帰反射部材2に対し互いに45度程度の角度をなして、概略的にZ字型(または、逆Z字型)に配置されている構成(以下、Z型と記載)を示している。このZ型の構成では、ガラス板等の透明部材100および吸収型偏光板112に対しては、映像表示装置1および再帰反射部材2が、90度程度の角度をなして配置されており、ビームスプリッタ101が、45度程度の角度をなして配置されている。本例では、ビームスプリッタ101は水平方向に配置されている。
[再帰反射部材]
図4の(A)には、代表的な再帰反射部材2として、今回の検討に用いた日本カ-バイト工業株式会社製の再帰反射部材2(再帰反射板)の表面形状を示す。図4の(A)は上面図、図4の(B)は側面図を示す。再帰反射部材2の表面において、規則的に配列された6角柱からなる再帰反射部2aを有する。再帰反射部2aの内部に入射した光線は、6角柱の壁面と底面で反射されて、再帰反射光として、入射光に対応した方向に出射する。この出射した光は、例えば図2や図3に示す構成で、正規な反射像(正規像)として空間浮遊映像3を形成する。一方、図4の(B)に示したように、映像表示装置1からの映像光のうちで再帰反射部材2に対し斜めに入射した映像光によっては、正規像とは別の位置に、図示しないゴースト像が形成される。このゴースト像が空間浮遊映像3の視認性を低下させる。
図4の(A)には、代表的な再帰反射部材2として、今回の検討に用いた日本カ-バイト工業株式会社製の再帰反射部材2(再帰反射板)の表面形状を示す。図4の(A)は上面図、図4の(B)は側面図を示す。再帰反射部材2の表面において、規則的に配列された6角柱からなる再帰反射部2aを有する。再帰反射部2aの内部に入射した光線は、6角柱の壁面と底面で反射されて、再帰反射光として、入射光に対応した方向に出射する。この出射した光は、例えば図2や図3に示す構成で、正規な反射像(正規像)として空間浮遊映像3を形成する。一方、図4の(B)に示したように、映像表示装置1からの映像光のうちで再帰反射部材2に対し斜めに入射した映像光によっては、正規像とは別の位置に、図示しないゴースト像が形成される。このゴースト像が空間浮遊映像3の視認性を低下させる。
そこで、本実施例(図3)では、映像表示装置1に表示した映像に基づき、ゴースト像を形成すること無く、実像である空間浮遊映像3を表示する。この空間浮遊映像3の解像度は、液晶表示パネル11の解像度の他に、図4の(A)で示す再帰反射部材2の再帰反射部2aの外径DとピッチPに大きく依存する。例えば、7インチのWUXGA(1920×1200画素)の液晶表示パネル11を用いる場合には、1画素(1トリプレット)が約80μmであっても、例えば再帰反射部2aの直径Dが240μmでピッチPが300μmであれば、空間浮遊映像3の1画素は300μm相当となる。このため、空間浮遊映像3の実効的な解像度は1/3程度に低下する。そこで、空間浮遊映像3の解像度を映像表示装置1の解像度と同等にするためには、再帰反射部2aの直径DとピッチPを、液晶表示パネルの1画素に近づけることが望まれる。他方、再帰反射部材2と液晶表示パネル11の画素によるモアレの発生を抑えるためには、それぞれのピッチ比を1画素の整数倍から外して設計するとよい。また、形状は、再帰反射部2aのいずれの一辺も液晶表示パネル11の1画素のいずれの一辺と重ならないように配置した形状とするとよい。
本発明者は、視認性を向上するために許容できる空間浮遊映像3の像のボケ量l(スモールL)と画素サイズL(ラージL)との関係を、画素ピッチ40μmの液晶表示パネル11と本実施例の狭発散角(発散角15°)の光源装置13とを組み合わせた映像表示装置1を作成して実験により求めた。図5に、その実験結果を示す。視認性が悪化するボケ量lは、画素サイズの40%以下が望ましく、15%以下であれば殆ど目立たないことが分かった。このボケ量lが許容量となる反射面の面粗さは、測定距離40μmの範囲において平均粗さが160nm以下であり、より目立たないボケ量lとなるには、反射面の面粗さは120nm以下が望ましいことが分かった。このため、前述した再帰反射部材2の表面粗さを軽減するとともに、反射面を形成する反射膜とその保護膜を含めた面粗さを、上述した値以下とすることが望まれる。
一方、再帰反射部材2を低価格で製造するためには、ロールプレス法を用いて成形するとよい。具体的には、再帰反射部2aを整列させてフィルム上に賦形する方法である。この方法では、賦形する形状の逆形状をロール表面に形成し、固定用のベース材の上に紫外線硬化樹脂を塗布し、ロール間を通過させることで、必要な形状を賦形し、紫外線を照射して硬化させ、所望形状の再帰反射部材2を得る。
本実施例の映像表示装置1は、液晶表示パネル11と、特定偏波の光を生成する光源としての光源装置13(詳しくは図6)とにより、上述した再帰反射部材2に対して斜めから映像光が入射する可能性が小さくなる。その結果、ゴースト像の発生を抑え、たとえゴースト像が発生したとしても、そのゴースト像の輝度が低いという、構造的に優れたシステムとなる。
一方、図3に示すZ型の空間浮遊映像表示装置の構成では、液晶表示パネル11と吸収型偏光板12と光源装置13とを有して構成された映像表示装置1は、所定の角度(例えば水平面のビームスプリッタ101に対して45度程度の角度)をもって配置されている。映像表示装置1からの映像光は、光軸B1の方向(ビームスプリッタ101に対する斜め方向)で、ビームスプリッタ101を通過し、光軸B1に対応した光軸B2の方向で、再帰反射部材2に向かって進む。
ここで、映像表示装置1からの映像光は、特定偏波の光として、例えば、P偏光(平行偏光)の特性を有する映像光である。また、ビームスプリッタ101は、反射型偏光板のような偏光分離部材であって、映像表示装置1からのP偏光の映像光については透過するが、逆にS偏光(垂直偏光)については反射する性質を有している。このビームスプリッタ101は、反射型偏光板や特定偏波を反射させる金属多層膜から形成される。
一方、再帰反射部材2の光入射面(再帰反射面)には、λ/4板21が設けられている。映像表示装置1からのビームスプリッタ101を透過したP偏光の映像光は、再帰反射部材2に対する入射と出射の際にλ/4板21を計2度通過させられることで、P偏光からS偏光に偏光変換される。この結果、再帰反射部材2からの偏光変換後のS偏光の映像光は、ビームスプリッタ101で反射され、透明部材100等に向かって進む。反射後の光軸B3に対応する方向(ビームスプリッタ101に対する斜め方向)を進んだS偏光の映像光は、ガラス板等による透明部材100および吸収型偏光板112を透過し、透明部材100等の外側の所定の位置に、実像である空間浮遊映像3を生成・表示する。
ここで、映像表示装置1や再帰反射部材2やビームスプリッタ101等の光学部品により構成される光学系に対して、太陽光や照明光が入射することによる画質低下を軽減するためには、透明部材100の外表面に吸収型偏光板112を設けるとよい。再帰反射部材2で光が再帰反射することで偏光軸が不揃いになる場合があるため、ビームスプリッタ101では一部の映像光が反射して映像表示装置1の方に戻る場合がある。この戻った光が、再度、映像表示装置1を構成する液晶表示パネル11の映像表示面で反射することで、ゴースト像を発生させ、空間浮遊映像3の画質を著しく低下させる。
そこで、図2および図3に示すいずれの実施例においても、映像表示装置1の映像表示面には吸収型偏光板12が設けられている。もしくは、映像表示装置1の表面に設けた吸収型偏光板12の映像出射側面に、図示しない反射防止膜を設けてもよい。これにより、ゴースト像を発生させる原因となる光を、吸収型偏光板12で吸収させることで、空間浮遊映像3のゴースト像による画質低下を防止する。
さらに、図3のZ型の構成では、再帰反射部材2に外光が直接入射すると、強力なゴースト像を発生させる。そのため、このゴースト像の発生を抑制・防止するために、この実施例では、再帰反射部材2を外光の入射方向に対して下向きに傾けることで、外光の入射を妨げる構成とする。具体的には、外光の主な入射方向を、矢印で示す方向C(ユーザが空間浮遊映像3を正面から視認する方向)に対応する方向(光軸B3のような斜め方向)とする。その場合に、再帰反射部材2は、光軸B2が、その方向C(光軸B3)に対し、例えば90度程度の関係となるように配置されている。言い換えると、再帰反射部材2の主面が、透明部材100等の主面に対し、例えば90度程度の関係となるように配置されている。これにより、方向Cで入射した場合の外光は、再帰反射部材2の主面(再帰反射面)に直接的に入射することが無いので、ゴースト像の発生が防止される。
また、映像表示装置1についても、外光の入射方向(方向C)とは異なる向きに配置されている。具体的には、映像表示装置1の主面(映像光出射面)は、再帰反射部材2の主面と同じ向き(言い換えると平行)に配置されており、映像表示装置1の光軸B1が外光の入射方向(方向C)に対応する光軸B3に対して90度程度の関係で配置されている。また、開口部として機能する透明部材100の主面に対し方向Cで外光が入射する場合の光束の範囲を考えた場合に、その範囲の外側にやや離れた位置に映像表示装置1が配置されている。これらにより、映像表示装置1での再反射を原因とするゴースト像の発生が軽減される。
[映像表示装置]
図6は、図2や図3の実施例に適用可能である映像表示装置1の構成例を示す。この映像表示装置1は、光源装置13、液晶表示パネル11、光方向変換パネル54等を有して構成されている。液晶表示パネル11の映像出射面側には、前述の吸収型偏光板12が設けられてもよい。光源装置13は、光源を構成する半導体光源(固体光源)である複数のLED素子201(LED:Light Emitting Diode)、および導光体203等を有して構成されている。図6では、光源装置13の上に液晶表示パネル11と光方向変換パネル54が配置された状態を展開斜視図として示している。
図6は、図2や図3の実施例に適用可能である映像表示装置1の構成例を示す。この映像表示装置1は、光源装置13、液晶表示パネル11、光方向変換パネル54等を有して構成されている。液晶表示パネル11の映像出射面側には、前述の吸収型偏光板12が設けられてもよい。光源装置13は、光源を構成する半導体光源(固体光源)である複数のLED素子201(LED:Light Emitting Diode)、および導光体203等を有して構成されている。図6では、光源装置13の上に液晶表示パネル11と光方向変換パネル54が配置された状態を展開斜視図として示している。
光源装置13は、例えば、プラスチック等のケース(図示しない)により形成され、内部にLED素子201、および導光体203を収納して構成されている。導光体203の端面には、それぞれのLED素子201からの発散光を略平行光束に変換するために、受光端面203aが設けられている。受光端面203aは、受光部に対して対面に向かって徐々に断面積が大きくなる形状を有し、内部を伝搬する際に複数回全反射することで発散角が徐々に小さくなるような作用を有するレンズ形状が設けられている。
さらに、導光体203の上面には、導光体203に対して略平行に配置された液晶表示パネル11が取り付けられている。また、光源装置13のケースの1つの側面(図6では下側の側面)には、複数のLED素子201が取り付けられている。複数のLED素子201からの光は、導光体203の受光端面203aの形状によって、略コリメート光(略平行光)に変換される。このため、受光端面203aの受光部とLED素子201とは、所定の位置関係を保って取り付けられている。
光源装置13は、導光体203の端面に設けられた受光部である受光端面203aに、光源であるLED素子201が複数並べられた光源ユニットを取り付けて構成されている。LED素子201からの発散光束は、導光体203の受光端面203aのレンズ形状によって、略コリメート光とされる。この略コリメート光は、導光体203の内部を矢印で示す方向Aに導光する。方向Aは、液晶表示パネル11に対して略平行な方向(図面では下から上への方向)である。方向Aに導光した光は、導光体203に備える光束方向変換部204によって光束方向が変換されて、導光体203に対し略平行な液晶表示パネル11に向かって、矢印で示す方向Bに出射する。方向Bは、液晶表示パネル11の表示面に対して略垂直な方向である。
導光体203は、導光体203内部または表面の形状によって、光束方向変換部204の分布(言い換えると密度)が最適化されている構成を有する。これにより、方向Bで示す光源装置13からの出射光束であって液晶表示パネル11への入射光束である光の均一性を制御することができる。
さらに、光源装置13と液晶表示パネル11とを含んで構成される映像表示装置1において、方向Bで示す光源装置13からの出射光束の利用効率を向上させ、消費電力を大幅に低減するために、光源装置13からの方向Bの光の指向性を制御することもできる。より具体的には、光源装置13として、狭角な発散角を有する光源を構成することができる。この結果、映像表示装置1からの映像光は、レーザ光のように観察者に対して高い指向性(言い換えると直進性)で効率良く届くこととなり、高品位な空間浮遊映像を高解像度で表示できる。それとともに、光源装置13のLED素子201を含む映像表示装置1による消費電力を著しく低減可能となる。
また、光源装置13の図示しないケースの上面に取り付けられる液晶表示パネル11の図示しないフレームには、当該フレームに取り付けられた液晶表示パネル11と、当該液晶表示パネル11に電気的に接続された図示しないフレキシブル配線基板(FPC:Flexible Printed Circuits)等とが取り付けられて構成されている。液晶表示素子である液晶表示パネル11は、LED素子201と共に、電子装置を構成する図示しない制御回路からの制御信号に基づいて、透過光の強度を変調することによって、表示映像を生成する。
<車載用空間浮遊映像表示装置(Z型)>
次に、図7以降を用いて、実施例に係る車載用の空間浮遊映像表示装置について説明する。以降に示す各実施例の空間浮遊映像表示装置は、基本構成としては前述の図3のZ型の構成に該当する。空間浮遊映像3を形成する機能のために、空間浮遊映像表示装置の各構成要素(映像表示装置1、ビームスプリッタ101、再帰反射部材2等)は、所定の位置関係を有して相互に固定されている。
次に、図7以降を用いて、実施例に係る車載用の空間浮遊映像表示装置について説明する。以降に示す各実施例の空間浮遊映像表示装置は、基本構成としては前述の図3のZ型の構成に該当する。空間浮遊映像3を形成する機能のために、空間浮遊映像表示装置の各構成要素(映像表示装置1、ビームスプリッタ101、再帰反射部材2等)は、所定の位置関係を有して相互に固定されている。
[第1実施例-(1)]
図7は、一実施例(第1実施例とする)に係る車載用として好適な空間浮遊映像表示装置の外観構成例を示す。図7に示す第1実施例の空間浮遊映像表示装置は、大別して、映像制御部300(対応する筐体107)と、空間浮遊映像表示部400(対応する筐体106)とを備える。映像制御部300は、第1筐体である筐体107(言い換えると映像制御部収納部)に実装・収納されている。空間浮遊映像表示部400のうちの映像表示装置1は、第2筐体である筐体106(言い換えると薄型筐体、映像表示装置収納部)に実装・収納されている。筐体107と筐体106とは、有線のケーブル105で接続されている。ケーブル105は、制御信号線や電源供給線などよりなる。なお、変形例では、筐体107と筐体106とが、無線(例えばWi-Fi等。近距離無線通信インタフェース)で接続されてもよい。
図7は、一実施例(第1実施例とする)に係る車載用として好適な空間浮遊映像表示装置の外観構成例を示す。図7に示す第1実施例の空間浮遊映像表示装置は、大別して、映像制御部300(対応する筐体107)と、空間浮遊映像表示部400(対応する筐体106)とを備える。映像制御部300は、第1筐体である筐体107(言い換えると映像制御部収納部)に実装・収納されている。空間浮遊映像表示部400のうちの映像表示装置1は、第2筐体である筐体106(言い換えると薄型筐体、映像表示装置収納部)に実装・収納されている。筐体107と筐体106とは、有線のケーブル105で接続されている。ケーブル105は、制御信号線や電源供給線などよりなる。なお、変形例では、筐体107と筐体106とが、無線(例えばWi-Fi等。近距離無線通信インタフェース)で接続されてもよい。
本実施例では、筐体106内に、図6のような映像表示装置1の構成要素が収容され固定されている(後述の図10)。そして、筐体106の外部、特に下側には、ビームスプリッタ101、再帰反射部材2およびλ/4板21などから成る光学系が、支柱108によって吊り下げられるようにして配置・固定されている。
図7では、空間浮遊映像表示装置を正面側から見た場合の外観を示している。ここでの装置正面は、空間浮遊映像表示部400で形成する空間浮遊映像3(破線枠で示す)をユーザ(特に運転者)が正面から視認できる方向に対応した面とする。説明上、図示の(X,Y,Z)のような座標系や方向を用いる場合がある。Z方向は、鉛直方向、上下方向(空間浮遊映像3の画面内での垂直方向)であり、X方向およびY方向は、2つの水平方向であり、X方向は、左右方向(空間浮遊映像3の画面内での水平方向)であり、Y方向は、奥行き方向、前後方向(ユーザが空間浮遊映像3を見る方向)である。
映像制御部300は、図1の(B)の映像制御部1bおよび映像信号受信部1c等を実装した部分である。筐体107内には、映像制御部1bおよび映像信号受信部1c等の実装物である回路基板などが収納されている。映像制御部300は、前述のように映像表示装置1に対し映像信号や制御信号などを生成して供給する映像信号処理回路や、映像素材などのデータや情報を蓄積するメモリや、車両のバッテリーから供給された電圧を所定の電圧に変換するための電源回路等を含む。
空間浮遊映像表示部400は、図1の(B)の映像表示部1aを実装した部分であり、映像表示装置1を収納した筐体106、ビームスプリッタ101、再帰反射部材(再帰反射板)2、λ/4板21、および支柱108等を有して構成されている。筐体106内には、映像表示装置1を構成する、光源装置13、液晶表示パネル11、吸収型偏光板12などが収納・固定されている(図10)。再帰反射部材2の再帰反射面(図7では上面)にはλ/4板21が設けられている。
筐体106における薄型とは、図示のZ方向において厚さが比較的小さく抑えられていることを指す。本実施例では、図示のように、空間浮遊映像表示部400は、映像制御部300の筐体107と分けられるとともに、筐体106の外側、特に下側に、ビームスプリッタ101および再帰反射部材2等を、筐体で覆わずに露出して配置した構成としている。そのため、筐体106は比較的小型(コンパクト)でZ方向の厚さが小さく抑えられた薄型となっている。本実施例では、空間浮遊映像表示部400は、筐体106の下側に、支柱108を介して、ビームスプリッタ101および再帰反射部材2等を吊り下げるようにして配置・固定している。よって、ユーザの視点からY方向、正面で空間浮遊映像表示部400(特に空間浮遊映像3)を見る場合、ユーザの視界に入る筐体は、薄型である筐体106のみとなる。そのため、本実施例は、ユーザの視界を遮る物が少なく、空間浮遊映像3の空中浮遊感を高めることができ、利用に好適である。
ビームスプリッタ101や再帰反射部材2は厚さが十分に薄い。金属で構成される再帰反射部材2の主面は、Y方向(例えば水平方向)に沿って配置されている。よって、ユーザの視点からY方向、正面で空間浮遊映像3を視認する際には、再帰反射部材2はあまり目立たない。また、空間浮遊映像3を表示せず空間浮遊映像表示装置を利用しない時には、ユーザの視点からY方向で空間浮遊映像表示部400を見た場合、ビームスプリッタ101は半透明のように見え、ビームスプリッタ101の奥(前方)の風景などをある程度視認可能である。
筐体106の下面には後述(図9)の開口部を有し、筐体106内の映像表示装置1からの映像光がその開口部を経由して下側に出射する。なお、以降の実施例では、映像表示装置1として、例えば図6のような構成を同様に適用でき、詳細説明を省略する。
映像表示装置1、ビームスプリッタ101、および再帰反射部材2等は、図3のZ型の構成と同様に、所定の位置関係等を有して配置・固定されている。筐体106の下側には、支柱108を介して、まずビームスプリッタ101が接続され配置されている。そして、ビームスプリッタ101(特に下辺)に対し、支柱108を介して、再帰反射部材2(特に奥側の辺)およびλ/4板21が接続され配置されている。例えば、ビームスプリッタ101や再帰反射部材2は、それぞれ、長方形の4辺が、対応する支柱108に接着されて固定されている。図示のように、ビームスプリッタ101に対しY方向で手前側の所定の位置に、空間浮遊映像3が形成される。
なお、図7等では、再帰反射部材2等の形状や配置がわかりやすいように、筐体106の上下面に対し、再帰反射部材2等の面がやや斜め下側に傾いて開いたような見え方で図示しているが、実際には、後述の図10のように、筐体106(対応する映像表示装置1)の上下面と、再帰反射部材2等の主面とは略平行である。また、ビームスプリッタ101は、それらに対し、例えば45度程度の斜めの傾きで配置されている。
[第1実施例-(2)]
図8は、図7の空間浮遊映像表示部400を斜め上方(特に右上)から見た場合の外観構成例を示す。筐体106は概略的に直方体形状を有する。筐体106には、前述の光源装置13および液晶表示パネル11を備える映像表示装置1を収納する必要がある。本実施例では、液晶表示パネル11として、略3インチの液晶表示装置を採用する。これに対応して、本実施例では、筐体106は、図示のような形状および寸法を有する。薄型である筐体106の寸法・形状は、空間浮遊映像3側(Y方向)から見た場合に、幅801(X方向サイズ)が90mm、奥行き802(Y方向サイズ)が55mm、厚さ803(Z方向サイズ)が23mmとしている。
図8は、図7の空間浮遊映像表示部400を斜め上方(特に右上)から見た場合の外観構成例を示す。筐体106は概略的に直方体形状を有する。筐体106には、前述の光源装置13および液晶表示パネル11を備える映像表示装置1を収納する必要がある。本実施例では、液晶表示パネル11として、略3インチの液晶表示装置を採用する。これに対応して、本実施例では、筐体106は、図示のような形状および寸法を有する。薄型である筐体106の寸法・形状は、空間浮遊映像3側(Y方向)から見た場合に、幅801(X方向サイズ)が90mm、奥行き802(Y方向サイズ)が55mm、厚さ803(Z方向サイズ)が23mmとしている。
後述するが、本実施例の空間浮遊映像表示装置は、筐体106の上面部が車両室内の天井部に対し固定される。そのため、筐体106は、運転者や他の乗員から見て存在がなるべく気にならない程度に薄型形状であることが望ましい。また、筐体106には、光源装置13および液晶表示パネル11を備える映像表示装置1を収納し、さらに、光源装置13から発せられる熱を放熱するための空間も確保する必要がある。それらを考慮して、本実施例では、筐体106の厚さ803を23mmとした。
[第1実施例-(3)]
図9は、図7の空間浮遊映像表示部400を斜め下方(特に左下)から見た場合の外観構成例を示す。図9に示すように、筐体106の下面には、液晶表示パネル11(後述の図10)による映像光をビームスプリッタ101に向けて出射するために、開口部1061が設けられている。開口部1061は、単なる開口としてもよいが、図3と同様に、ガラス板等の透明部材100を設けてもよい。
図9は、図7の空間浮遊映像表示部400を斜め下方(特に左下)から見た場合の外観構成例を示す。図9に示すように、筐体106の下面には、液晶表示パネル11(後述の図10)による映像光をビームスプリッタ101に向けて出射するために、開口部1061が設けられている。開口部1061は、単なる開口としてもよいが、図3と同様に、ガラス板等の透明部材100を設けてもよい。
図示のように、筐体106の下面において、Y方向で手前側にある2つの角からは、下側に支柱108が出ている。その支柱108は、まず斜め下方向に延在し、その支柱108(特に支柱108a)の4辺(少なくとも左右の2辺)によって、対応するビームスプリッタ101の4辺(少なくとも左右の2辺)を支持・固定している。さらに、その支柱108(特に支柱108a)の下端から、Y方向で手前側に支柱108(特に支柱108b)が延在している。その支柱108(特に支柱108b)の4辺(少なくとも左右の2辺)によって、対応する再帰反射部材2およびλ/4板21の4辺(少なくとも左右の2辺)を支持・固定している。本例では、支柱108bは、手前側の辺を含む3辺によって、再帰反射部材2の手前側の辺を含む3辺を支持・固定している。
それらの支柱108(108a,108b)は、ビームスプリッタ101や再帰反射部材2等を安定的に支持できる程度の剛性等を有する。なお、支柱108は、ビームスプリッタ101や再帰反射部材2等を安定的に支持できるのであれば、必ずしも4辺すべてで支持しなくてもよく、例えば2辺や3辺で支持する構成でもよい。
それらの支柱108(108a,108b)は、ビームスプリッタ101や再帰反射部材2等を安定的に支持できる程度の剛性等を有する。なお、支柱108は、ビームスプリッタ101や再帰反射部材2等を安定的に支持できるのであれば、必ずしも4辺すべてで支持しなくてもよく、例えば2辺や3辺で支持する構成でもよい。
[第1実施例-(4)]
図10は、図7~図9の空間浮遊映像表示部400を、側面、X方向(図7での方向A)から見た場合の断面図による内部構造を示す。この空間浮遊映像表示部400は、図示のように、図3のZ型の構造を有する。図3の構成を図面内で回転させ、図3での方向Dを鉛直方向(Z方向)となるようにした場合、透明部材100等を除けば、図3の構成と図10の構成とは同様となる。
図10は、図7~図9の空間浮遊映像表示部400を、側面、X方向(図7での方向A)から見た場合の断面図による内部構造を示す。この空間浮遊映像表示部400は、図示のように、図3のZ型の構造を有する。図3の構成を図面内で回転させ、図3での方向Dを鉛直方向(Z方向)となるようにした場合、透明部材100等を除けば、図3の構成と図10の構成とは同様となる。
図10において、筐体106内に収容されている映像表示装置1は、液晶表示パネル11からの映像光がZ方向の下向きに出射される向きに配置されている。即ち、液晶表示パネル11の映像表示面は、X-Y面(水平面)に配置されている。筐体106内において、上から順に、光源装置13、液晶表示パネル11、および吸収型偏光板12が配置されている。図10では、映像表示装置1から開口部1061を経由して下向きに光軸C1上に出射される映像光を、破線矢印で示している。3本の破線矢印の中央が光軸、左右両側が光束の範囲を示す。
液晶表示パネル11より出射された映像光は、所定の偏光特性、例えば、P偏光(平行偏光:PはParallelの略)を有する光とする。このP偏光の映像光は、ビームスプリッタ101をそのまま下方に通過し、光軸C1に対応した光軸C2上を再帰反射部材2に向かって進む。ビームスプリッタ101は、P偏光を通過させ、S偏光(垂直偏光:SはSenkrechtの略)を反射させる性質を有する。ビームスプリッタ101は、このP偏光の映像光(光軸C1、Z方向)と例えば約45度の角度をなすように配置されている。即ち、ビームスプリッタ101は、主面が、液晶表示パネル11および再帰反射部材2の主面のY方向に対し約45度の角度をなすように配置されている。
一方、再帰反射部材2の光入射面には、λ/4板21が設けられている。映像表示装置1からのビームスプリッタ101を透過した光軸C2上のP偏光の映像光は、再帰反射部材2で反射される前と反射された後との計2度、λ/4板21を通過させられることで、P偏光からS偏光に偏光変換される。この結果、再帰反射部材2で反射後の光軸C2上を進んだS偏光の映像光は、ビームスプリッタ101で反射され、Y方向の光軸C3上を進み、図示のようにY方向で手前側の所定の位置に、実像である空間浮遊映像3を生成・表示する。本実施例では、この空間浮遊映像3の形成の位置は、奥行き方向(Y方向)で、再帰反射部材2の主面の領域のうちの手前側の端部付近の位置とされている。この所定の位置は、設計によって調整可能である。上述の通り、本実施例では、空間浮遊映像3は、直線偏光(本実施例ではS偏光)した映像光により生成される。ユーザは、Y方向の手前側からこの空間浮遊映像3を好適に視認できる。
上記実施例では、映像表示装置1、ビームスプリッタ101、および再帰反射部材2は、図10のようにZ型の位置関係を保ち、かつ、観察者に対し視認性に優れた空間浮遊映像3を提供することができる。
[変形例]
ここで、よく知られているように、S偏光した映像光は、観察者が偏光サングラスを使用してこのS偏光(直線偏光)の映像光を観察した場合に、視認することができない。これは、偏光サングラスが直線偏光した光、一般的にはP偏光した光だけを透過し、S偏光した光を透過することができないためである。結果的に、上記実施例の場合には、偏光サングラスをかけた観察者(運転者)は空間浮遊映像3を観察できないことになる。
ここで、よく知られているように、S偏光した映像光は、観察者が偏光サングラスを使用してこのS偏光(直線偏光)の映像光を観察した場合に、視認することができない。これは、偏光サングラスが直線偏光した光、一般的にはP偏光した光だけを透過し、S偏光した光を透過することができないためである。結果的に、上記実施例の場合には、偏光サングラスをかけた観察者(運転者)は空間浮遊映像3を観察できないことになる。
そこで、観察者(運転者)が偏光サングラスを使用して空間浮遊映像3を観察する場合にも好適に対応できる変形例を以下に示す。図11および図12は、変形例の空間浮遊映像表示装置の構成を示す。図11は、変形例での空間浮遊映像表示部400を正面側から見た図、図12は、変形例での空間浮遊映像表示部400を側面(方向A)から見た図を示す。
図11および図12で、この変形例では、ビームスプリッタ101からY方向の手前側で空間浮遊映像3が形成される所定の位置までの間における位置、例えば空間浮遊映像3が形成される所定の位置に対する直前の位置に、第2のλ/4板であるλ/4板22が配置されている。λ/4板22は、直線偏光した映像光を円偏光した映像光に変換する性質を有する。即ち、この変形例では、ビームスプリッタ101で反射後のS偏光の映像光(直線偏光した映像光)は、λ/4板22の通過によって、円偏光した映像光に変換され、所定の位置に、円偏光した映像光による空間浮遊映像3を形成する。この結果、この空間浮遊映像3は、ユーザ(運転者)が偏光サングラスを使用して観察する場合であっても視認可能となる。
λ/4板22は、筐体106の下面のY方向の手前側の位置から下側に出た支柱108(特に支柱108c)および再帰反射部材2のY方向の手前側の位置から上側に出た支柱108(特に支柱108c)によって支持されている。それらの支柱108cは筐体106の下面から再帰反射部材2まで延在する支柱としてもよい。λ/4板22は、少なくとも、主面の長方形のうちの4個の角が支柱108cによって支持される。これに限らず、λ/4板22は、左右の2辺、もしくは4辺が、支柱108cによって支持されてもよい。
[支柱]
図7以降の実施例のように、空間浮遊映像3を生成・表示するために用いられるビームスプリッタ101や再帰反射部材2等の構成要素は、筐体106の下側に支柱108によって吊り下げられるようにして支持・固定されている。例えば、図7~図10の実施例では、ビームスプリッタ101は主面が長方形であり、支柱108(特に支柱108a)はビームスプリッタ101の4辺の縁部のうち少なくとも左右の2辺を支持する形状となっている。また、再帰反射部材2も同様に主面が長方形であり、支柱108(特に支柱108b)は、再帰反射部材2の4辺の縁部のうち少なくとも左右の2辺を支持する形状となっている。
図7以降の実施例のように、空間浮遊映像3を生成・表示するために用いられるビームスプリッタ101や再帰反射部材2等の構成要素は、筐体106の下側に支柱108によって吊り下げられるようにして支持・固定されている。例えば、図7~図10の実施例では、ビームスプリッタ101は主面が長方形であり、支柱108(特に支柱108a)はビームスプリッタ101の4辺の縁部のうち少なくとも左右の2辺を支持する形状となっている。また、再帰反射部材2も同様に主面が長方形であり、支柱108(特に支柱108b)は、再帰反射部材2の4辺の縁部のうち少なくとも左右の2辺を支持する形状となっている。
支柱108は、柱形状、あるいは棒状や細長い長板形状などを有する支持部、支持物、支持器具であり、言い換えると、固定部やつり下げ部である。支柱108は、筐体106に対し下側にビームスプリッタ101や再帰反射部材2をつり下げるようにして支持・固定するための物、器具、機械的機構である。
支柱108の素材としては、アルミや鉄などの金属や、樹脂等を用いることができる。ユーザが空間浮遊映像3を視認する際に、空間浮遊映像3の空中浮遊感を際立たせ、空間浮遊映像3以外の構成要素がなるべく目立たない方が好ましい。よって、支柱108は、ビームスプリッタ101等を覆う筐体ではなく、支持のための剛性・強度を確保した上で、例えば柱状として、体積を最小限としている。
また、支柱108は、支柱108に外光等の光が反射することで空間浮遊映像3の視認性を悪化させることが無いように、いわゆるつや消し仕上げであることが望ましい。即ち、支柱108の表面は、外光反射防止・抑制の性質(遮光性)を持つ物とする。
また、空間浮遊映像3の空中浮遊感をより際立たせるためには、支柱108がより目立たないことが望ましい。その場合、支柱108は、透明に近い性質(光透過性)を持つ素材、例えば光透過性樹脂により構成してもよい。
[支柱に関する構成例]
上記支柱108によってビームスプリッタ101や再帰反射部材2を支持する構成について、上記実施例などに限定されず、以下のように様々な変形例が可能である。図13以降には、支柱108に関する変形例(第1例~第8例とする)を示す。以下の変形例では、主に支柱108の本数を増やすことで、上記ビームスプリッタ101および再帰反射部材2を支持するための機械的強度をより高める場合の構成を示す。この結果、例えば車両走行時の揺れや振動に伴う空間浮遊映像3の位置の変化が少ない構成とすることができる。即ち、運転者に対し、映像のブレが少なく、視認性が良い空間浮遊映像3を提供できる。なお、図13以降では、構造をわかりやすく示すために、空間浮遊映像3の表示位置の図示を省略する場合がある。
上記支柱108によってビームスプリッタ101や再帰反射部材2を支持する構成について、上記実施例などに限定されず、以下のように様々な変形例が可能である。図13以降には、支柱108に関する変形例(第1例~第8例とする)を示す。以下の変形例では、主に支柱108の本数を増やすことで、上記ビームスプリッタ101および再帰反射部材2を支持するための機械的強度をより高める場合の構成を示す。この結果、例えば車両走行時の揺れや振動に伴う空間浮遊映像3の位置の変化が少ない構成とすることができる。即ち、運転者に対し、映像のブレが少なく、視認性が良い空間浮遊映像3を提供できる。なお、図13以降では、構造をわかりやすく示すために、空間浮遊映像3の表示位置の図示を省略する場合がある。
[第1例]
図13は、支柱108に関する第1例を示す。第1例は、図11、図12の変形例と類似であるが、再帰反射部材2のY方向の最前方の左右端の位置に、筐体106の対応する位置からZ方向で延在する支柱108cを1本ずつ追加した構成を示している。これにより、再帰反射部材2は、ビームスプリッタ101の支柱108aを通じて支柱108bによって支持されているのみならず、支柱108cによっても支持される。よって、全体的に強度が高まる。
図13は、支柱108に関する第1例を示す。第1例は、図11、図12の変形例と類似であるが、再帰反射部材2のY方向の最前方の左右端の位置に、筐体106の対応する位置からZ方向で延在する支柱108cを1本ずつ追加した構成を示している。これにより、再帰反射部材2は、ビームスプリッタ101の支柱108aを通じて支柱108bによって支持されているのみならず、支柱108cによっても支持される。よって、全体的に強度が高まる。
なお、ビームスプリッタ101の支柱108aと、再帰反射部材2の支柱108bとにおいて、ビームスプリッタ101と再帰反射部材2とが接続されている辺の部分については、図13のように共通の支柱として設けてもよいし、支柱を設けなくてもよい。
[第2例]
図14は、支柱108に関する第2例を示す。第2例は、第1例の構成に加え、さらに、再帰反射部材2のY方向の最後方の左右端の位置にも支柱108dを1本ずつ追加した構成を示している。ビームスプリッタ101および再帰反射部材2は、支柱108aおよび支柱108bのみらならず、支柱108cおよび支柱108dによっても支持されている。これにより、全体的に強度が高まる。
図14は、支柱108に関する第2例を示す。第2例は、第1例の構成に加え、さらに、再帰反射部材2のY方向の最後方の左右端の位置にも支柱108dを1本ずつ追加した構成を示している。ビームスプリッタ101および再帰反射部材2は、支柱108aおよび支柱108bのみらならず、支柱108cおよび支柱108dによっても支持されている。これにより、全体的に強度が高まる。
[第3例]
図15は、支柱108に関する第3例を示す。第3例は、前述の支柱108a,108bに加え、再帰反射部材2のX方向の左右辺において、Y方向の中央付近の位置に、筐体106の下面との間でZ方向に延在する支柱108eを1本ずつ追加した構成を示している。支柱108eは、支柱108aおよび支柱108bの一部とも接続されている。ビームスプリッタ101および再帰反射部材2は、支柱108aおよび支柱108bのみらならず、支柱108eによっても支持されている。これにより、全体的に強度が高まる。
図15は、支柱108に関する第3例を示す。第3例は、前述の支柱108a,108bに加え、再帰反射部材2のX方向の左右辺において、Y方向の中央付近の位置に、筐体106の下面との間でZ方向に延在する支柱108eを1本ずつ追加した構成を示している。支柱108eは、支柱108aおよび支柱108bの一部とも接続されている。ビームスプリッタ101および再帰反射部材2は、支柱108aおよび支柱108bのみらならず、支柱108eによっても支持されている。これにより、全体的に強度が高まる。
[第4例]
図16は、支柱108に関する第4例を示す。第4例は、柱状の支柱の追加ではなく、ビームスプリッタ101の後方、筐体106の下面と再帰反射部材2との間でY方向の最奥の位置に、透明部材(例えばアクリル板)による壁1601(言い換えると支持板)を設置した構成を示す。この壁1601は、X方向-Z方向に主面を有し、その主面の下辺は、ビームスプリッタ101の支柱108aの下辺に接続されている。この壁1601は、柱状ではなく平板状であるが、支柱108と同様に、ビームスプリッタ101および再帰反射部材2を支持する部材として機能する。この構成により、ビームスプリッタ101および再帰反射板2は、図7の構成よりも安定して支持可能となり、全体的に強度が高まる。
図16は、支柱108に関する第4例を示す。第4例は、柱状の支柱の追加ではなく、ビームスプリッタ101の後方、筐体106の下面と再帰反射部材2との間でY方向の最奥の位置に、透明部材(例えばアクリル板)による壁1601(言い換えると支持板)を設置した構成を示す。この壁1601は、X方向-Z方向に主面を有し、その主面の下辺は、ビームスプリッタ101の支柱108aの下辺に接続されている。この壁1601は、柱状ではなく平板状であるが、支柱108と同様に、ビームスプリッタ101および再帰反射部材2を支持する部材として機能する。この構成により、ビームスプリッタ101および再帰反射板2は、図7の構成よりも安定して支持可能となり、全体的に強度が高まる。
また、この第4例の場合、壁1601は透明部材であるため、ユーザから空間浮遊映像表示部400を見た場合に、ビームスプリッタ101および壁1601は、あまり目立たない。なお、空間浮遊映像表示装置の非使用時に、ユーザから空間浮遊映像表示部400を見た場合に、ビームスプリッタ101は半透明状、壁1601は透明状であるため、それらを介して前方の風景がある程度視認可能である。
[第5例]
図17は、支柱108に関する第5例を示す。第5例は、前述の図7のような支柱108(108a,108b)の構成に加え、支柱109(斜線ハッチングで示す)が追加されている。この構成は、まず、再帰反射部材2のY方向の最前方の辺の位置に支柱109(横支柱)が設けられている。この支柱109のX方向の幅(X2)は、再帰反射部材2のX方向の幅(X1)よりも長くしている(X1<X2)。本例では、再帰反射部材2の支柱108bは再帰反射部材2の左右辺にあり、手前側の辺には支柱109が設けられている。さらに、この支柱109のX方向の左右両端の位置から垂直であるZ方向に筐体106の下面まで支柱110(縦支柱)が設けられている。支柱109は再帰反射部材2の手前側の辺と接続されており、支柱110は支柱109および筐体106と接続されている。ビームスプリッタ101および再帰反射部材2は、支柱108aおよび支柱108bのみならず、支柱109および支柱110によって支持している。これにより、全体的に強度が高まる。
図17は、支柱108に関する第5例を示す。第5例は、前述の図7のような支柱108(108a,108b)の構成に加え、支柱109(斜線ハッチングで示す)が追加されている。この構成は、まず、再帰反射部材2のY方向の最前方の辺の位置に支柱109(横支柱)が設けられている。この支柱109のX方向の幅(X2)は、再帰反射部材2のX方向の幅(X1)よりも長くしている(X1<X2)。本例では、再帰反射部材2の支柱108bは再帰反射部材2の左右辺にあり、手前側の辺には支柱109が設けられている。さらに、この支柱109のX方向の左右両端の位置から垂直であるZ方向に筐体106の下面まで支柱110(縦支柱)が設けられている。支柱109は再帰反射部材2の手前側の辺と接続されており、支柱110は支柱109および筐体106と接続されている。ビームスプリッタ101および再帰反射部材2は、支柱108aおよび支柱108bのみならず、支柱109および支柱110によって支持している。これにより、全体的に強度が高まる。
また、この第5例の構成では、再帰反射部材2の幅(X1)よりも左右2本の支柱110の間隔を広げていることで、左右2本の支柱110は、空間浮遊映像3(位置を破線枠で示す)からX方向でやや離れた位置となる。その結果、運転者が空間浮遊映像3を視認する際に、支柱110が邪魔にならない(より目立たない)という効果が得られる。
[第6例]
図18は、支柱108に関する第6例を示す。第6例は、再帰反射部材2の平板形状を、長方形ではなく、台形形状としている。台形形状として、再帰反射部材2の奥側の辺の長さL1と手前側の辺の長さL2との関係はL1>L2であり、手前側の辺の長さL2よりも奥側の辺の長さL1を長くした構成である。なお図18では、わかりやすいように、再帰反射部材2の手前側をZ方向斜め下に傾けて開いて見えるように図示している。支柱108は、ビームスプリッタ101の4辺を支持する支柱108a、および台形形状の再帰反射部材2の4辺を支持する支柱108bを有する。
図18は、支柱108に関する第6例を示す。第6例は、再帰反射部材2の平板形状を、長方形ではなく、台形形状としている。台形形状として、再帰反射部材2の奥側の辺の長さL1と手前側の辺の長さL2との関係はL1>L2であり、手前側の辺の長さL2よりも奥側の辺の長さL1を長くした構成である。なお図18では、わかりやすいように、再帰反射部材2の手前側をZ方向斜め下に傾けて開いて見えるように図示している。支柱108は、ビームスプリッタ101の4辺を支持する支柱108a、および台形形状の再帰反射部材2の4辺を支持する支柱108bを有する。
この構成では、空間浮遊映像3は、破線枠の長方形で示すように、やや小ぶりの形状となる。それは、空間浮遊映像3の横幅が再帰反射部材2の手前側の辺の長さL2に合わせて設計されるためである。このため、この構成では、運転者が空間浮遊映像3を観察する際に、運転者の視点(視角)がX方向である程度(例えば±10度程度)左右にずれたとしても、支柱108(108a,108b)が空間浮遊映像3と重なって見えることが無い。その点で、視認性の良い空間浮遊映像3を提供可能となる。
[第7例]
図19は、支柱108に関する第7例を示す。第7例は、図17の第5例と類似であり、支柱108a,108bに加え、支柱109および支柱110を有する。第7例は、まず、再帰反射部材2のY方向の最前方の位置(手前側の辺)を支持する支柱109の幅(X2)が再帰反射部材2の幅(X1)よりも長い。そして、支柱109の左右両端の位置に取付けられる支柱110は、筐体106まで鉛直方向に延在するのではなく、X方向中央に向いてやや斜め方向に延在する。これにより、左右2本の支柱110で構成されるX方向の幅は、下側の再帰反射部材2側の幅(X2)の方が、上側の筐体106側の幅(X3)よりも広い。言い換えると、筐体106の下面と支柱109および支柱110とで構成される開口は、図示のように上辺側が短い台形形状となっている。この結果、この第7例の構成では、図17の第5例と同様に、運転者の視点(視角)がある程度(例えば±10度程度)左右にずれたとしても、支柱110が空間浮遊映像3と重なることがない。その点で、視認性の良い空間浮遊映像3を提供可能となる。
図19は、支柱108に関する第7例を示す。第7例は、図17の第5例と類似であり、支柱108a,108bに加え、支柱109および支柱110を有する。第7例は、まず、再帰反射部材2のY方向の最前方の位置(手前側の辺)を支持する支柱109の幅(X2)が再帰反射部材2の幅(X1)よりも長い。そして、支柱109の左右両端の位置に取付けられる支柱110は、筐体106まで鉛直方向に延在するのではなく、X方向中央に向いてやや斜め方向に延在する。これにより、左右2本の支柱110で構成されるX方向の幅は、下側の再帰反射部材2側の幅(X2)の方が、上側の筐体106側の幅(X3)よりも広い。言い換えると、筐体106の下面と支柱109および支柱110とで構成される開口は、図示のように上辺側が短い台形形状となっている。この結果、この第7例の構成では、図17の第5例と同様に、運転者の視点(視角)がある程度(例えば±10度程度)左右にずれたとしても、支柱110が空間浮遊映像3と重なることがない。その点で、視認性の良い空間浮遊映像3を提供可能となる。
[第8例]
図20は、支柱108に関する第8例を示す。第8例は、図19の第7例と類似であり、支柱109および支柱110が、Y方向で奥側の位置に設けられている。再帰反射部材2のY方向で最後方の位置を支持する支柱109の幅(X2)は、再帰反射部材2の幅(X1)よりも長い。支柱109の左右両端に筐体106との間で取付けられた支柱110は、X方向で中央に向かってやや斜め方向に延在しており、支柱110のX方向の幅は、上側の幅(X3)が下側の幅(X2)よりも狭い。この構成の場合も、図19の第7例の場合と同様に、運転者の視点(視角)がある程度(例えば±10度程度)左右にずれたとしても、支柱110が空間浮遊映像3と重なることがない。その点で、視認性の良い空間浮遊映像3を提供可能となる。
図20は、支柱108に関する第8例を示す。第8例は、図19の第7例と類似であり、支柱109および支柱110が、Y方向で奥側の位置に設けられている。再帰反射部材2のY方向で最後方の位置を支持する支柱109の幅(X2)は、再帰反射部材2の幅(X1)よりも長い。支柱109の左右両端に筐体106との間で取付けられた支柱110は、X方向で中央に向かってやや斜め方向に延在しており、支柱110のX方向の幅は、上側の幅(X3)が下側の幅(X2)よりも狭い。この構成の場合も、図19の第7例の場合と同様に、運転者の視点(視角)がある程度(例えば±10度程度)左右にずれたとしても、支柱110が空間浮遊映像3と重なることがない。その点で、視認性の良い空間浮遊映像3を提供可能となる。
上記図13~図20に示した支柱108に関する変形例に限定されず、例えば各変形例の構成を組み合わせた形態も可能である。例えば、図19の第7例と図20の第8例とを組み合わせた形態とし、Y方向で前後の両方に支柱(109,110)を設けてもよい。
<車載用空間浮遊映像表示装置の設置例(1)>
図21は、図7以降の車載用の空間浮遊映像表示装置についての、車両内部への設置例(第1設置例とする)を示す。図21では、右ハンドル位置の運転者から車両内部の前方のウィンドシールド2101等を見た場合を模式的に図示している。図21の第1設置例は、図7の実施例の映像制御部300の筐体107が、ダッシュボード2100上の左手側に配置されている。また、空間浮遊映像表示部400が、車両内部の天井部2103の付近で横方向中央付近のバックミラー2102(言い換えるとルームミラー)の右側に配置されている。図21では、バックミラー2102の右側に、空間浮遊映像表示部400によって空間浮遊映像3が表示される例を示している。筐体106は、バックミラー2102または天井部2103の近傍の所定の位置に配置・固定される。第1設置例では、映像表示装置1が収納されている筐体106(特に上面)が、車両内部の天井部2103に固定されている。
図21は、図7以降の車載用の空間浮遊映像表示装置についての、車両内部への設置例(第1設置例とする)を示す。図21では、右ハンドル位置の運転者から車両内部の前方のウィンドシールド2101等を見た場合を模式的に図示している。図21の第1設置例は、図7の実施例の映像制御部300の筐体107が、ダッシュボード2100上の左手側に配置されている。また、空間浮遊映像表示部400が、車両内部の天井部2103の付近で横方向中央付近のバックミラー2102(言い換えるとルームミラー)の右側に配置されている。図21では、バックミラー2102の右側に、空間浮遊映像表示部400によって空間浮遊映像3が表示される例を示している。筐体106は、バックミラー2102または天井部2103の近傍の所定の位置に配置・固定される。第1設置例では、映像表示装置1が収納されている筐体106(特に上面)が、車両内部の天井部2103に固定されている。
映像制御部300の筐体107は、ダッシュボード2100上の任意の位置、例えば右ハンドル位置の運転者にとって目立たない(邪魔にならない)ように左隅の位置に配置されている。筐体107は、ダッシュボード210上に限らず、運転者や同乗者から見えない場所、例えばグローブボックス内部などに設置されてもよい。筐体107内の映像制御部と、筐体106内の映像表示装置1とを接続するケーブル105は、例えば図21中に破線で示すように、Aピラー2105の内部と、天井部2103の内部とを通して配線2106がされている。これにより、ケーブル105が目立つことなく配線2106が可能である。
空間浮遊映像表示装置の設置によって、空間浮遊映像表示部400の向き、即ち空間浮遊映像3の向き(光軸の方向)は、水平方向に限らず、運転者の視点位置・視線方向に合わせるように調整可能である。例えば、天井部2103の天井面に対し空間浮遊映像表示部400の全体がやや斜め下に向くように設置されてもよい。筐体106は、天井部2103に対し固定器具を介して固定されてもよい。
<車載用空間浮遊映像表示装置の設置例(2)>
図22は、同様に、車載用の空間浮遊映像表示装置についての、車両内部への他の設置例(第2設置例とする)を示す。第2設置例では、図21と同様に、右ハンドル位置の運転者から見て、バックミラー2102の右側に、空間浮遊映像表示部400が配置され、空間浮遊映像3が表示される例を示している。空間浮遊映像表示部400の筐体106は、図21と同様に、天井部2103に固定されている。第2設置例では、映像制御部300の筐体107は、ダッシュボード2100上ではなく、天井部2103のうちの取付部カバー2107の内部に収納されている。取付部カバー2107は、バックミラー2102等を取り付けるための部分である。筐体107と筐体106との間には、ケーブル105が配線2108されている。
図22は、同様に、車載用の空間浮遊映像表示装置についての、車両内部への他の設置例(第2設置例とする)を示す。第2設置例では、図21と同様に、右ハンドル位置の運転者から見て、バックミラー2102の右側に、空間浮遊映像表示部400が配置され、空間浮遊映像3が表示される例を示している。空間浮遊映像表示部400の筐体106は、図21と同様に、天井部2103に固定されている。第2設置例では、映像制御部300の筐体107は、ダッシュボード2100上ではなく、天井部2103のうちの取付部カバー2107の内部に収納されている。取付部カバー2107は、バックミラー2102等を取り付けるための部分である。筐体107と筐体106との間には、ケーブル105が配線2108されている。
第2設置例によれば、筐体107と筐体106との間のケーブル105の配線2108が短くて済む。また、ダッシュボード2100上に筐体107が設置されないので、ダッシュボード2100上もすっきりとした見栄えとなる。
[効果等]
以上のように、実施例や変形例の空間浮遊映像表示装置によれば、車両内での使用に好適で、視認性の高い空間浮遊映像を表示することができる空間浮遊映像表示装置を提供できる。実施例等の空間浮遊映像表示装置は、車両内に手軽に設置可能である。
以上のように、実施例や変形例の空間浮遊映像表示装置によれば、車両内での使用に好適で、視認性の高い空間浮遊映像を表示することができる空間浮遊映像表示装置を提供できる。実施例等の空間浮遊映像表示装置は、車両内に手軽に設置可能である。
実施例では、空間浮遊映像表示装置を、図21等のように車両内の天井部2103またはバックミラー2102の近傍に配置することを考慮して、2つの筐体(筐体107と筐体106)に分け、空間浮遊映像表示部400をコンパクト、軽量にした。また、空間浮遊映像表示部400による空間浮遊映像3をユーザから視認する際に、空間浮遊映像3の空中浮遊感を高める、言い換えるとより強調するために、映像表示装置1を収容した筐体106と、筐体などで覆わずに露出したビームスプリッタ101および再帰反射部材2とに分けることで、筐体106を薄型にした。筐体106の下側に、支柱108を介して、ビームスプリッタ101および再帰反射部材2等を吊り下げるように配置した。構成要素のうち相対的には映像表示装置1が一番重く、ビームスプリッタ101や再帰反射部材2等は軽いので、映像表示装置1を収容した筐体106を鉛直方向で一番上側に配置して天井部2103から吊り下げられる構成とした。また、ユーザから見て、支柱108や再帰反射部材2等がなるべく目立たないように構成した。
実施例等の車載用の空間浮遊映像表示装置をユーザが利用する場合、空間浮遊映像3として例えばコンシェルジュの映像を表示し、コンシェルジュによって道案内やPOI情報などを運転者に伝えることができる。これにより、見た目にも楽しく、より安全で快適な運転支援などが可能となる。
本実施例に係る技術では、空間浮遊映像を高解像度かつ高輝度な映像情報を空間浮遊した状態で表示することにより、例えば、ユーザは感染症の接触感染に対する不安を感じることなく操作することを可能にする。不特定多数のユーザが使用するシステムに本実施例に係る技術を用いれば、感染症の接触感染のリスクを低減し、不安を感じることなく使用できる非接触ユーザインタフェースを提供することを可能にする。これにより、国連の提唱する持続可能な開発目標(SDGs:Sustainable Development Goals)の「3すべての人に健康と福祉を」に貢献する。
また、本実施例に係る技術では、出射する映像光の発散角を小さく、さらに特定の偏波に揃えることで、再帰反射部材に対して正規の反射光だけを効率良く反射させるため、光の利用効率が高く、明るく鮮明な空間浮遊映像を得ることを可能にする。本実施例に係る技術によれば、消費電力を大幅に低減することが可能な、利用性に優れた非接触ユーザインタフェースを提供することができる。これにより、国連の提唱する持続可能な開発目標(SDGs:Sustainable Development Goals)の「9産業と技術革新の基盤をつくろう」に貢献する。
以上、本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は前述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。特に限定しない場合、各構成要素は、単数でも複数でもよい。各実施例の構成要素について、必須構成要素を除き、追加・削除・置換などが可能である。各実施例を組み合わせた形態も可能である。
1:映像表示装置
2:再帰反射部材
3:空間浮遊映像
11:液晶表示パネル
12:吸収型偏光板
13:光源装置
21:λ/4板
101:ビームスプリッタ(偏光分離部材)
105:ケーブル
106:筐体(第2筐体)
107:筐体(第1筐体)
108:支柱
300:映像制御部
400:空間浮遊映像表示部
2:再帰反射部材
3:空間浮遊映像
11:液晶表示パネル
12:吸収型偏光板
13:光源装置
21:λ/4板
101:ビームスプリッタ(偏光分離部材)
105:ケーブル
106:筐体(第2筐体)
107:筐体(第1筐体)
108:支柱
300:映像制御部
400:空間浮遊映像表示部
Claims (13)
- 空間浮遊映像を表示する空間浮遊映像表示装置であって、
映像制御部が収容された第1筐体と、
前記第1筐体と有線または無線で接続され、車両内の天井またはバックミラーの近傍の位置に取り付け可能である、映像表示装置が収容された第2筐体と、
前記第2筐体の外側に前記映像表示装置と対向して配置され、再帰反射面にλ/4板が設けられた再帰反射部材と、
前記第2筐体の外側で前記映像表示装置と前記再帰反射部材とを結ぶ空間に、前記映像表示装置および前記再帰反射部材に対し所定の角度で配置された偏光分離部材と、
を備え、
前記映像表示装置は、光源装置と、映像源としての液晶表示パネルとを有し、
前記液晶表示パネルから出射する特定偏波の映像光は、前記偏光分離部材を通過し、前記再帰反射部材で反射され、前記λ/4板の通過によって偏光変換されることで、他方の偏波の映像光となり、前記他方の偏波の映像光は、前記偏光分離部材によって反射され、反射された映像光に基づいて、所定の位置に、実像である空間浮遊映像を表示する、
空間浮遊映像表示装置。 - 請求項1記載の空間浮遊映像表示装置において、
前記第2筐体から下側に、前記偏光分離部材および前記再帰反射部材が吊り下げられている、
空間浮遊映像表示装置。 - 請求項1記載の空間浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材および前記再帰反射部材は、前記第2筐体に対し、支柱によって支持されている、
空間浮遊映像表示装置。 - 請求項1記載の空間浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材と前記空間浮遊映像の形成の所定の位置との間に、第2のλ/4板が配置されている、
空間浮遊映像表示装置。 - 請求項3記載の空間浮遊映像表示装置において、
前記支柱は、前記偏光分離部材を支持する支柱と、前記再帰反射部材を支持する支柱と、前記第2筐体の下面と前記再帰反射部材との間を接続する支柱と、を有する、
空間浮遊映像表示装置。 - 請求項3記載の空間浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材の背後に、前記第2筐体の下面と前記再帰反射部材との間を接続する透明部材による壁を有する、
空間浮遊映像表示装置。 - 請求項3記載の空間浮遊映像表示装置において、
前記支柱は、前記偏光分離部材を支持する支柱と、前記再帰反射部材を支持する支柱と、
前記再帰反射部材の手前側または奥側の辺に設けられ、この辺の幅よりも長い横支柱と、前記第2筐体の下面と前記横支柱との間を接続する縦支柱と、を有する、
空間浮遊映像表示装置。 - 請求項3記載の空間浮遊映像表示装置において、
前記再帰反射部材は、主面が台形形状を有し、
前記台形形状は、手前側の辺よりも奥側の辺が長い台形形状であり、
前記支柱は、前記偏光分離部材を支持する支柱と、前記台形形状の再帰反射部材を支持する支柱と、を有する、
空間浮遊映像表示装置。 - 請求項3記載の空間浮遊映像表示装置において、
前記支柱の表面は、外光反射防止のための遮光性を有する、
空間浮遊映像表示装置。 - 請求項3記載の空間浮遊映像表示装置において、
前記支柱は、透明部材を用いて構成されている、
空間浮遊映像表示装置。 - 請求項1記載の空間浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材は、反射型偏光板あるいは特定偏波を反射させる金属多層膜から形成されている、
空間浮遊映像表示装置。 - 請求項1記載の空間浮遊映像表示装置において、
前記映像表示装置は、前記液晶表示パネルの映像光出射側に設けられた吸収型偏光板を有する、または、前記液晶表示パネルの映像表示面に反射防止膜が設けられている、
空間浮遊映像表示装置。 - 請求項1記載の空間浮遊映像表示装置において、
前記再帰反射部材の再帰反射面の面粗さは、前記空間浮遊映像のボケ量と前記映像表示装置の画素サイズとの比率が40%以下となるように設定されており、
前記光源装置は、
点状または面状の光源と、
前記光源からの光の発散角を低減する光学素子部と、
前記光源からの光を特定方向の偏光に揃える偏光変換部と、
前記光源からの光を前記液晶表示パネルに伝搬する反射面を有する導光体と、
を備え、
前記反射面の形状と面粗さによって前記液晶表示パネルからの映像光の映像光束を制御する、
空間浮遊映像表示装置。
Priority Applications (3)
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JP2021105463A JP2023004010A (ja) | 2021-06-25 | 2021-06-25 | 空間浮遊映像表示装置 |
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PCT/JP2022/025404 WO2022270636A1 (ja) | 2021-06-25 | 2022-06-24 | 空間浮遊映像表示装置 |
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JP2021105463A JP2023004010A (ja) | 2021-06-25 | 2021-06-25 | 空間浮遊映像表示装置 |
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Family Applications (1)
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- 2021-06-25 JP JP2021105463A patent/JP2023004010A/ja active Pending
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