JP2024044647A - 空中浮遊映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より好適な空中浮遊映像表示装置を提供すること。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」、「１１住み続けられるまちづくりを」に貢献する。【解決手段】空中浮遊映像表示装置は、映像表示装置１と、偏光分離部材１０１と、λ／４板２１と再帰反射部材２とを有する再帰反射モジュール２００と、それらを保持する筐体１１９０とを備える。偏光分離部材１０１に対し映像表示装置１が為す第１の角度（Ａ）と、偏光分離部材１０１に対し再帰反射モジュール２００が為す第２の角度（Ｂ’）との関係において、第１の角度に対し第２の角度が異なる。【選択図】図１５Ａ

Description

本発明は、空中浮遊映像表示装置に関する。

空中浮遊情報表示技術については、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２０１９－１２８７２２号公報

しかしながら、特許文献１の開示では、空中浮遊映像の実用的な明るさや品位を得るための構成や、ユーザが空中浮遊映像をより楽しく視認するための構成などについての考慮は十分ではなかった。

本発明の目的は、より好適な空中浮遊映像表示装置を提供することにある。

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、その一例を挙げるならば以下のとおりである。実施の形態の空中浮遊映像表示装置は、空中浮遊映像を表示する空中浮遊映像表示装置であって、映像表示装置と、映像表示装置からの特定偏波の映像光を反射し他方の偏波の映像光を透過する偏光分離部材と、偏光分離部材からの特定偏波による反射映像光を再帰反射して他方の偏波の映像光に変換する、λ／４板と再帰反射部材とを有する再帰反射モジュールと、映像表示装置、偏光分離部材、および再帰反射モジュールを保持する筐体と、を備え、再帰反射モジュールからの他方の偏波の映像光を偏光分離部材で透過して、筐体の外の所定の位置に実像である空中浮遊映像を形成し、偏光分離部材に対し映像表示装置が為す第１の角度と、偏光分離部材に対し再帰反射モジュールが為す第２の角度との関係において、第１の角度に対し第２の角度が異なる。

本発明によれば、より好適な空中浮遊映像表示装置を実現できる。これ以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明において明らかにされる。

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を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成と再帰反射部構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成と再帰反射部構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成と再帰反射部構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る光源装置の具体的な構成の一例を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る光源装置の具体的な構成の一例を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る光源装置の具体的な構成の一例を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部を示す配置図である。 本発明の一実施例に係る表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る映像表示装置の光源拡散特性を説明するための説明図である。 本発明の一実施例に係る映像表示装置の拡散特性を説明するための説明図である。 本発明の一実施例に係る再帰反射モジュールの非正規映像光の課題についての説明図である。 本発明の一実施例に係る再帰反射モジュールの非正規映像光の課題についての説明図である。 本発明の一実施例に係る解決手段の原理についての説明図である。 本発明の一実施例に係る解決手段の原理についての説明図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の非正規映像光の課題についての説明図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の非正規映像光の課題についての説明図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例１Ａ）を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例１Ｂ）を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例１Ｃ）を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例１Ｄ）を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例２Ａ）を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例２Ｂ）を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例２Ｃ）を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例２Ｄ）を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例３Ａ）を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例３Ｂ）を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例４Ａ）における保持ユニットの構成を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例４Ａ）における保持部材の構成を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例４Ａ）における保持ユニットの保持部材の配置の角度についての説明図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例４Ａ）における保持ユニットの一方の保持部材に再帰反射モジュールが配置された状態を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例４Ａ）における保持ユニットの他方の保持部材に再帰反射モジュールが配置された状態を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例４Ａ）における保持ユニットのねじ穴の構成を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例４Ｂ）における保持ユニットの構成を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成の一例（実施例４Ｂの変形例）における保持ユニットの構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は実施例の説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものには、同一の符号を付与し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

以下の実施例は、映像発光源からの映像光による映像を、ガラス等の空間を仕切る透明な部材を介して透過して、前記透明な部材の外部に空間浮遊映像として表示することが可能な映像表示装置に関する。なお、以下の実施例の説明において、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」、「空間像」、「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」などと表現してもかまわない。実施例の説明で主として用いる「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、銀行のＡＴＭや駅の券売機やデジタルサイネージ等において好適な映像表示装置を実現できる。例えば、現状、銀行のＡＴＭや駅の券売機等では、通常、タッチパネルが用いられているが、透明なガラス面や光透過性の板材を用いて、こ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。この時、出射する映像光の発散角を小さく、即ち鋭角とし、さらに特定の偏波に揃えることで、再帰反射板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、従来の再帰反射方式での課題となっていた主空間浮遊像の他に発生するゴースト像を抑えることができ、鮮明な空間浮遊映像を得ることができる。また、本実施例の光源を含む装置により、消費電力を大幅に低減することが可能な、新規で利用性に優れた空間浮遊映像表示装置（空間浮遊映像表示システム）を提供することができる。また、例えば、車両において車両内部および／または外部において視認可能である、いわゆる、一方向性の空間浮遊映像表示が可能な車両用空間浮遊映像表示装置を提供することができる。
＜実施例１＞

＜空間浮遊映像表示装置の使用形態の一例＞
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を示す図であり、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図である。空間浮遊映像表示装置の具体的な構成については、図２等を用いて詳述するが、映像表示装置１から挟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、空間浮遊映像表示装置内の光学系での反射等を経て再帰反射板２に一旦入射し、再帰反射して透明な部材１００（ガラス等）を透過して、ガラス面の外側に、実像である空中像（空間浮遊映像３）を形成する。なお、以下の実施例においては、再帰反射部材の例として再帰反射板２（再帰性反射板）を用いて説明する。しかしながら、本発明の再帰反射板２は平面形状のプレートに限られず、平面または非平面の部材に貼り付けるシート状の再帰反射部材や、平面または非平面の、樹脂またはガラスなどの部材にシート状の再帰反射部材を貼り付けたアセンブリ全体を含む概念の例として用いている。

また、店舗等においては、ガラス等の透光性の部材であるショーウィンド（「ウィンドガラス」とも言う）１０５により空間が仕切られている。本実施例の空間浮遊映像表示装置によれば、かかる透明な部材を透過して、浮遊映像を店舗（空間）の外部および／または内部に対して一方向に表示することが可能である。

図１では、ウィンドガラス１０５の内側（店舗内）を奥行方向にしてその外側（例えば、歩道）が手前になるように示している。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反射させ、店内の所望の位置に空中像を形成することもできる。

＜空間浮遊映像表示装置の光学システムの構成例＞
図２Ａは、本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の光学システムの構成の一例を示す図である。図２Ａを用いて、空間浮遊映像表示装置の構成をより具体的に説明する。図２Ａ（１）に示すように、ガラス等の透明な部材１００の斜め方向には、特定偏波の映像光を挟角に発散させる表示装置１を備える。表示装置１は、液晶表示パネル１１と、挟角な拡散特性を有する特定偏波の光を生成する光源装置１３とを備えている。

表示装置１からの特定偏波の映像光は、透明な部材１００に設けた特定偏波の映像光を選択的に反射する膜を有する偏光分離部材１０１（図中は偏光分離部材１０１をシート状に形成して透明な部材１００に粘着している）で反射され、再帰反射板２に入射する。再帰反射板２の映像光入射面にはλ／４板２１を設ける。映像光は、再帰反射板２への入射のときと出射のときの２回、λ／４板２１を通過させられることで、特定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偏光分離部材１０１は偏光変換された他方の偏波の偏光は透過する性質を有するので、偏光変換後の特定偏波の映像光は、偏光分離部材１０１を透過する。偏光分離部材１０１を透過した映像光が、透明な部材１００の外側に、実像である空間浮遊映像３を形成する。

ここで、図２Ａの光学システムにおける偏光設計の第1の例を説明する。例えば、表示装置１からＳ偏光の映像光が偏光分離部材１０１へ射出される構成とし、偏光分離部材１０１がＳ偏光を反射しＰ偏光を透過する特性を有する構成としても良い。この場合、表示装置１から偏光分離部材１０１へ到達したＳ偏光の映像光は、偏光分離部材１０１により反射され、再帰反射板２へ向かう。当該映像光が再帰反射板２で反射される際に、再帰反射板２の入射面に設けられたλ／４板２１を２回通過するので、当該映像光はＳ偏光からＰ偏光へ変換される。Ｐ偏光へ変換された映像光は再び偏光分離部材１０１へ向かう。ここで、偏光分離部材１０１は、Ｓ偏光を反射しＰ偏光を透過する特性を有するので、Ｐ偏光の映像光は偏光分離部材１０１を透過し、透明な部材１００を透過する。透明な部材１００を透過した映像光は、再帰反射板２により生成された光であるため、偏光分離部材１０１に対して表示装置１の表示映像と鏡面関係にある位置に、表示装置１の表示映像の光学像である空間浮遊映像３を形成する。このような偏光設計により好適に空間浮遊映像３を形成することができる。

次に、図２Ａの光学システムにおける偏光設計の第２の例を説明する。例えば、表示装置１からＰ偏光の映像光が偏光分離部材１０１へ射出される構成とし、偏光分離部材１０１がＰ偏光を反射しＳ偏光を透過する特性を有する構成としても良い。この場合、表示装置１から偏光分離部材１０１へ到達したＰ偏光の映像光は、偏光分離部材１０１により反射され、再帰反射板２へ向かう。当該映像光が再帰反射板２で反射される際に、再帰反射板２の入射面に設けられたλ／４板２１を２回通過するので、当該映像光はＰ偏光からＳ偏光へ変換される。Ｓ偏光へ変換された映像光は再び偏光分離部材１０１へ向かう。ここで、偏光分離部材１０１は、Ｐ偏光を反射しＳ偏光を透過する特性を有するので、Ｓ偏光の映像光は偏光分離部材１０１を透過し、透明な部材１００を透過する。透明な部材１００を透過した映像光は、再帰反射板２により生成された光であるため、偏光分離部材１０１に対して表示装置１の表示映像と鏡面関係にある位置に、表示装置１の表示映像の光学像である空間浮遊映像３を形成する。このような偏光設計により好適に空間浮遊映像３を形成することができる。

なお、空間浮遊映像３を形成する光は再帰反射板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、空間浮遊映像３は、一般的なプロジェクタなどでスクリーン上に形成される拡散映像光とは異なり、高い指向性を有する映像である。よって、図２Ａの構成では、矢印Ａの方向からユーザが視認する場合は、空間浮遊映像３は明るい映像として視認される。しかし、矢印Ｂの方向から他の人物が視認する場合は、空間浮遊映像３は映像として一切視認することはできない。この特性は、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に採用する場合に非常に好適である。

なお、再帰反射板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。また、反射角度も不揃いになることがある。このような不揃いの光は、設計上想定された偏光状態および進行角度を保たないことが有る。例えば、このような設計想定外の偏光状態および進行角度の光が、再帰反射板２の位置から偏光分離部材を介さずに直接液晶表示パネル１１の映像表示面側へ再入射してしまうこともある。このような設計想定外の偏光状態および進行角度の光が、空間浮遊映像表示装置内の部品で反射したのち、液晶表示パネル１１の映像表示面側へ再入射してしまうこともある。このような液晶表示パネル１１の映像表示面側へ再入射した光が、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し、ゴースト像を発生させ空間浮遊像の画質を低下させる可能性がある。そこで、本実施例では表示装置１の映像表示面に吸収型偏光板１２を設けてもよい。表示装置１から出射する映像光は吸収型偏光板１２を透過させ、偏光分離部材１０１から戻ってくる反射光は吸収型偏光板１２で吸収させることで、上記再反射を抑制できる。これにより、空間浮遊像のゴースト像による画質低下を防止することができる。具体的には、表示装置１からＳ偏光の映像光が偏光分離部材１０１へ射出される構成であれば、吸収型偏光板１２はＰ偏光を吸収する偏光板とすればよい。また、表示装置１からＰ偏光の映像光が偏光分離部材１０１へ射出される構成であれば、吸収型偏光板１２はＳ偏光を吸収する偏光板とすればよい。

上述した偏光分離部材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。

次に、図２Ａ（２）に、代表的な再帰反射板２として、今回の検討に用いた日本カーバイド工業株式会社製の再帰反射板の表面形状を示す。規則的に配列された６角柱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再帰反射光として入射光に対応した方向に出射し、表示装置１に表示した映像に基づき実像である空間浮遊映像を表示する。

この空間浮遊像の解像度は、液晶表示パネル１１の解像度の他に、図２Ａ（２）で示す再帰反射板２の再帰反射部の外形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）液晶表示パネルを用いる場合には、１画素（１トリプレット）が約８０μｍであっても、例えば再帰反射部の直径Ｄが２４０μｍでピッチが３００μｍであれば、空間浮遊像の１画素は３００μｍ相当となる。このため、空間浮遊映像の実効的な解像度は１／３程度に低下する。

そこで、空間浮遊映像の解像度を表示装置１の解像度と同等にするためには、再帰反射部の直径とピッチ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、再帰反射板と液晶表示パネルの画素によるモアレの発生を抑えるため、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良い。また、形状は、再帰反射部のいずれの一辺も液晶表示パネルの１画素のいずれの一辺と重ならないように配置すると良い。

なお、本実施例に係る再帰反射板の表面形状は上述の例に限られない。再帰性反射を実現するさまざまな表面形状を有してよい。具体的には、三角錐プリズム、六角錐プリズム、その他多角形プリズムまたはこれらの組み合わせを周期的に配置した再帰反射素子を、本実施例の再帰反射板の表面に備えても良い。または、これらのプリズムを周期的に配置してキューブコーナーを形成する再帰反射素子を、本実施例の再帰反射板の表面に備えても良い。または、ガラスビーズを周期的に配置したカプセルレンズ型再帰反射素子を、本実施例の再帰反射板の表面に備えても良い。これらの再帰反射素子の詳細な構成は、既存の技術を用いれば良いので、詳細な説明は省略する。具体的には、特開２００１－３３６０９号公報、特開２００１－２６４５２５号公報、特開２００５－１８１５５５号公報、特開２００８－７０８９８号公報、特開２００９－２２９９４２号公報などに開示される技術を用いればよい。

＜空間浮遊映像表示装置の光学システムの他の構成例１＞
空間浮遊映像表示装置の光学システムの他の構成例について、図２Ｂを用いて説明する。なお、図２Ｂにおいて、図２Ａと同一の符号を付している構成は、図２Ａと同一の機能、構成を有するものする。このような構成については、説明を単純化するために繰り返しの説明は省略する。

図２Ｂの光学システムでは、図２Ａと同様に、表示装置１から特定偏波の映像光が出力される。表示装置１から出力された特定偏波の映像光は、偏光分離部材１０１Ｂに入力される。偏光分離部材１０１Ｂは、特定偏波の映像光を選択的に透過する部材である。偏光分離部材１０１Ｂは、図２Ａの偏光分離部材１０１とは異なり、透明な部材１００とは一体ではなく、独立して板状の形状をしている。よって、偏光分離部材１０１Ｂは、偏光分離板と表現してもよい。偏光分離部材１０１Ｂは、例えば、透明部材に偏光分離シートを貼り付けて構成して構成する反射型偏光板として構成してもよい。または、透明部材に特定偏波を選択的に透過させ、他の特定偏波の偏波を反射する金属多層膜などで形成すればよい。図２Ｂでは、偏光分離部材１０１Ｂは、表示装置１から出力された特定偏波の映像光を透過するように構成されている。

偏光分離部材１０１Ｂを透過した映像光は、再帰反射板２に入射する。再帰反射板の映像光入射面にはλ／４板２１を設ける。映像光は、再帰反射板への入射のときと出射のときの２回において、λ／４板２１を通過させられることで特定偏波から他方の偏波へ偏光変換される。ここで、偏光分離部材１０１Ｂは、λ／４板２１で偏光変換された他方の偏波の偏光は反射する性質を有するので、偏光変換後の映像光は、偏光分離部材１０１Ｂで反射される。偏光分離部材１０１Ｂで反射した映像光は、透明な部材１００を透過し、透明な部材１００の外側に実像である空間浮遊映像３を形成する。

ここで、図２Ｂの光学システムにおける偏光設計の第1の例を説明する。例えば、表示装置１からＰ偏光の映像光が偏光分離部材１０１Ｂへ射出される構成とし、偏光分離部材１０１ＢがＳ偏光を反射しＰ偏光を透過する特性を有する構成としても良い。この場合、表示装置１から偏光分離部材１０１Ｂへ到達したＰ偏光の映像光は、偏光分離部材１０１Ｂを透過し、再帰反射板２へ向かう。当該映像光が再帰反射板２で反射される際に、再帰反射板２の入射面に設けられたλ／４板２１を２回通過するので、当該映像光はＰ偏光からＳ偏光へ変換される。Ｓ偏光へ変換された映像光は再び偏光分離部材１０１Ｂへ向かう。ここで、偏光分離部材１０１Ｂは、Ｓ偏光を反射しＰ偏光を透過する特性を有するので、Ｓ偏光の映像光は偏光分離部材１０１で反射され、透明な部材１００を透過する。透明な部材１００を透過した映像光は、再帰反射板２により生成された光であるため、偏光分離部材１０１Ｂに対して表示装置１の表示映像と鏡面関係にある位置に、表示装置１の表示映像の光学像である空間浮遊映像３を形成する。このような偏光設計により好適に空間浮遊映像３を形成することができる。

次に、図２Ｂの光学システムにおける偏光設計の第２の例を説明する。例えば、表示装置１からＳ偏光の映像光が偏光分離部材１０１Ｂへ射出される構成とし、偏光分離部材１０１ＢがＰ偏光を反射しＳ偏光を透過する特性を有する構成としても良い。この場合、表示装置１から偏光分離部材１０１Ｂへ到達したＳ偏光の映像光は、偏光分離部材１０１Ｂを透過し、再帰反射板２へ向かう。当該映像光が再帰反射板２で反射される際に、再帰反射板２の入射面に設けられたλ／４板２１を２回通過するので、当該映像光はＳ偏光からＰ偏光へ変換される。Ｐ偏光へ変換された映像光は再び偏光分離部材１０１Ｂへ向かう。ここで、偏光分離部材１０１Ｂは、Ｐ偏光を反射しＳ偏光を透過する特性を有するので、Ｐ偏光の映像光は偏光分離部材１０１で反射され、透明な部材１００を透過する。透明な部材１００を透過した映像光は、再帰反射板２により生成された光であるため、偏光分離部材１０１Ｂに対して表示装置１の表示映像と鏡面関係にある位置に、表示装置１の表示映像の光学像である空間浮遊映像３を形成する。このような偏光設計により、好適に空間浮遊映像３を形成することができる。

なお、図２Ｂにおいては、表示装置１の映像表示面と、再帰反射板２の面は平行に配置されている。偏光分離部材１０１Ｂは、表示装置１の映像表示面および再帰反射板２の面に対して、角度α（例えば３０°）だけ傾いて配置されている。すると、偏光分離部材１０１Ｂの反射においては、再帰反射板２から入射される映像光の進行方向（当該映像光の主光線の方向）に対して、偏光分離部材１０１Ｂで反射された映像光の進行方向（当該映像光の主光線の方向）は、角度β（例えば６０°）だけ異なる方向となる。このように構成することにより、図２Ｂの光学システムでは、透明な部材１００の外側に向けて図示される所定の角度で映像光が出力され、実像である空間浮遊映像３を形成する。図２Ｂの構成では、矢印Ａの方向からユーザが視認する場合は、空間浮遊映像３は明るい映像として視認される。しかし、矢印Ｂの方向から他の人物が視認する場合は、空間浮遊映像３は映像として一切視認することはできない。この特性は、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に採用する場合に非常に好適である。

以上説明したように、図２Ｂの光学システムでは、図２Ａの光学システムとは異なる構成の光学システムでありながら、図２Ａの光学システムと同様に、好適な空間浮遊映像を形成することができる。

なお、透明な部材１００の偏光分離部材１０１Ｂ側の面に吸収型偏光板を設けても良い。当該吸収型偏光板は、偏光分離部材１０１Ｂからの映像光の偏波を透過し、偏光分離部材１０１Ｂからの映像光の偏波と位相が９０°異なる偏波を吸収する吸収型偏光板とすればよい。このようにすれば、空間浮遊映像３を形成するための映像光は充分透過させながら、透明な部材１００の空間浮遊映像３側から入射する外光を約５０％低減することができる。これにより、透明な部材１００の空間浮遊映像３側から入射する外光にもとづく図２Ｂの光学システム内の迷光を低減することができる。

＜空間浮遊映像表示装置の光学システムの他の構成例２＞
空間浮遊映像表示装置の光学システムの他の構成例について、図２Ｃを用いて説明する。なお、図２Ｃにおいて、図２Ｂと同一の符号を付している構成は、図２Ｂと同一の機能、構成を有するものする。このような構成については、説明を単純化するために繰り返しの説明はしない。

図２Ｂの光学システムに対する図２Ｃの光学システムの相違点は、表示装置１の映像表示面および再帰反射板２の面に対する、偏光分離部材１０１Ｂの配置角度のみである。その他の構成はいずれも、図２Ｂの光学システムと同様であるので繰り返しの説明は省略する。図２Ｃの光学システムの偏光設計も、図２Ｂの光学システムの偏光設計と同様であるため、繰り返しの説明は省略する。

図２Ｃの光学システムでは、偏光分離部材１０１Ｂは、表示装置１の映像表示面および再帰反射板２の面に対して、角度αだけ傾いて配置されている。図２Ｃにおいて、その角度αは４５°である。このように構成すると、偏光分離部材１０１Ｂの反射においては、再帰反射板２から入射される映像光の進行方向（当該映像光の主光線の方向）に対する、偏光分離部材１０１Ｂで反射された映像光の進行方向（当該映像光の主光線の方向）のなす角度βは９０°となる。このように構成すると、表示装置１の映像表示面および再帰反射板２の面と、偏光分離部材１０１Ｂで反射された映像光の進行方向とが直角の関係になり、光学システムを構成する面の角度関係をシンプルにすることができる。透明な部材１００の面を偏光分離部材１０１Ｂで反射された映像光の進行方向に対して直交するように配置すれば、さらに光学システムを構成する面の角度関係をシンプルにすることができる。図２Ｃの構成では、矢印Ａの方向からユーザが視認する場合は、空間浮遊映像３は明るい映像として視認される。しかし、矢印Ｂの方向から他の人物が視認する場合は、空間浮遊映像３は映像として一切視認することはできない。この特性は、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に採用する場合に非常に好適である。

以上説明したように、図２Ｃの光学システムでは、図２Ａおよび図２Ｂの光学システムとは異なる構成の光学システムでありながら、図２Ａおよび図２Ｂの光学システムと同様に、好適な空間浮遊映像を形成することができる。また、光学システムを構成する面の角度をよりシンプルにすることができる。

なお、透明な部材１００の偏光分離部材１０１Ｂ側の面に吸収型偏光板を設けても良い。当該吸収型偏光板は、偏光分離部材１０１Ｂからの映像光の偏波を透過し、偏光分離部材１０１Ｂからの映像光の偏波と位相が９０°異なる偏波を吸収する吸収型偏光板とすればよい。このようにすれば、空間浮遊映像３を形成するための映像光は充分透過させながら、透明な部材１００の空間浮遊映像３側から入射する外光を約５０％低減することができる。これにより、透明な部材１００の空間浮遊映像３側から入射する外光にもとづく図２Ｃの光学システム内の迷光を低減することができる。

以上説明した、図２Ａ、図２Ｂ，図２Ｃの光学システムによれば、より明るく、より高品位な空間浮遊映像を提供することができる。

＜＜空間浮遊映像表示装置の内部構成のブロック図＞＞

次に、空間浮遊映像表示装置１０００の内部構成のブロック図について説明する。図３は、空間浮遊映像表示装置１０００の内部構成の一例を示すブロック図である。

空間浮遊映像表示装置１０００は、再帰反射部１１０１、映像表示部１１０２、導光体１１０４、光源１１０５、電源１１０６、外部電源入力インタフェース１１１１、操作入力部１１０７、不揮発性メモリ１１０８、メモリ１１０９、制御部１１１０、映像信号入力部１１３１、音声信号入力部１１３３、通信部１１３２、空中操作検出センサ１３５１、空中操作検出部１３５０、音声出力部１１４０、映像制御部１１６０、ストレージ部１１７０、撮像部１１８０等を備えている。なお、リムーバブルメディアインタフェース１１３４、姿勢センサ１１１３、透過型自発光映像表示装置１６５０、第２の表示装置１６８０、または二次電池１１１２などを備えても良い。

空間浮遊映像表示装置１０００の各構成要素は、筐体１１９０に配置されている。なお、図３に示す撮像部１１８０および空中操作検出センサ１３５１は、筐体１１９０の外側に設けられてもよい。

図３の再帰反射部１１０１は、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃの再帰反射板２に対応している。再帰反射部１１０１は、映像表示部１１０２により変調された光を再帰性反射する。再帰反射部１１０１からの反射光のうち、空間浮遊映像表示装置１０００の外部に出力された光により空間浮遊映像３が形成される。

図３の映像表示部１１０２は、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃの液晶表示パネル１１に対応している。図３の光源１１０５は、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃの光源装置１３と対応している。そして、図３の映像表示部１１０２、導光体１１０４、および光源１１０５は、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃの表示装置１に対応している。

映像表示部１１０２は、後述する映像制御部１１６０による制御により入力される映像信号に基づいて、透過する光を変調して映像を生成する表示部である。映像表示部１１０２は、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃの液晶表示パネル１１に対応している。映像表示部１１０２として、例えば透過型液晶パネルが用いられる。また、映像表示部１１０２として、例えば反射する光を変調する方式の反射型液晶パネルやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：登録商標）パネル等が用いられてもよい。

光源１１０５は、映像表示部１１０２用の光を発生するもので、ＬＥＤ光源、レーザ光源等の固体光源である。電源１１０６は、外部から外部電源入力インタフェース１１１１介して入力されるＡＣ電流をＤＣ電流に変換し、光源１１０５に電力を供給する。また、電源１１０６は、空間浮遊映像表示装置１０００内の各部に、それぞれ必要なＤＣ電流を供給する。二次電池１１１２は、電源１１０６から供給される電力を蓄電する。また、二次電池１１１２は、外部電源入力インタフェース１１１１を介して、外部から電力が供給されない場合に、光源１１０５およびその他電力を必要とする構成に対して電力を供給する。すなわち、空間浮遊映像表示装置１０００が二次電池１１１２を備える場合は、外部から電力が供給されない場合でもユーザは空間浮遊映像表示装置１０００を使用することが可能となる。

導光体１１０４は、光源１１０５で発生した光を導光し、映像表示部１１０２に照射させる。導光体１１０４と光源１１０５とを組み合わせたものを、映像表示部１１０２のバックライトと称することもできる。導光体１１０４は、主にガラスを用いた構成にしてもよい。導光体１１０４は、主にプラスチックを用いた構成にしてもよい。導光体１１０４は、ミラーを用いた構成にしてもよい。導光体１１０４と光源１１０５との組み合わせには、さまざまな方式が考えられる。導光体１１０４と光源１１０５との組み合わせについての具体的な構成例については、後で詳しく説明する。

空中操作検出センサ１３５１は、ユーザ２３０の指による空間浮遊映像３の操作を検出するセンサである。空中操作検出センサ１３５１は、例えば空間浮遊映像３の表示範囲の全部と重畳する範囲をセンシングする。なお、空中操作検出センサ１３５１は、空間浮遊映像３の表示範囲の少なくとも一部と重畳する範囲のみをセンシングしてもよい。

空中操作検出センサ１３５１の具体例としては、赤外線などの非可視光、非可視光レーザ、超音波等を用いた距離センサが挙げられる。また、空中操作検出センサ１３５１は、複数のセンサを複数組み合わせ、２次元平面の座標を検出できるように構成されたものでもよい。また、空中操作検出センサ１３５１は、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式のＬｉＤＡＲ(Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ)や、画像センサで構成されてもよい。

空中操作検出センサ１３５１は、ユーザが指で空間浮遊映像３として表示されるオブジェクトに対するタッチ操作等を検出するためのセンシングができればよい。このようなセンシングは、既存の技術を用いて行うことができる。

空中操作検出部１３５０は、空中操作検出センサ１３５１からセンシング信号を取得し、センシング信号に基づいてユーザ２３０の指による空間浮遊映像３のオブジェクトに対する接触の有無や、ユーザ２３０の指とオブジェクトとが接触した位置（接触位置）の算出等を行う。空中操作検出部１３５０は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の回路で構成される。また、空中操作検出部１３５０の一部の機能は、例えば制御部１１１０で実行される空間操作検出用プログラムによりソフトウェアで実現されてもよい。

空中操作検出センサ１３５１および空中操作検出部１３５０は、空間浮遊映像表示装置１０００に内蔵された構成としてもよいが、空間浮遊映像表示装置１０００とは別体で外部に設けられてもよい。空間浮遊映像表示装置１０００と別体で設ける場合、空中操作検出センサ１３５１および空中操作検出部１３５０は、有線または無線の通信接続路や映像信号伝送路を介して空間浮遊映像表示装置１０００に情報や信号を伝達できるように構成される。

また、空中操作検出センサ１３５１および空中操作検出部１３５０が別体で設けられてもよい。これにより、空中操作検出機能の無い空間浮遊映像表示装置１０００を本体として、空中操作検出機能のみをオプションで追加できるようなシステムを構築することが可能である。また、空中操作検出センサ１３５１のみを別体とし、空中操作検出部１３５０が空間浮遊映像表示装置１０００に内蔵された構成でもよい。空間浮遊映像表示装置１０００の設置位置に対して空中操作検出センサ１３５１をより自由に配置したい場合等には、空中操作検出センサ１３５１のみを別体とする構成に利点がある。

撮像部１１８０は、イメージセンサを有するカメラであり、空間浮遊映像３付近の空間、および／またはユーザ２３０の顔、腕、指などを撮像する。撮像部１１８０は、複数設けられてもよい。複数の撮像部１１８０を用いることで、あるいは深度センサ付きの撮像部を用いることで、ユーザ２３０による空間浮遊映像３のタッチ操作の検出処理の際、空中操作検出部１３５０を補助することができる。撮像部１１８０は、空間浮遊映像表示装置１０００と別体で設けられてもよい。撮像部１１８０を空間浮遊映像表示装置１０００と別体で設ける場合、有線または無線の通信接続路などを介して空間浮遊映像表示装置１０００に撮像信号を伝達できるように構成すればよい。

例えば、空中操作検出センサ１３５１が、空間浮遊映像３の表示面を含む平面（侵入検出平面）を対象として、この侵入検出平面内への物体の侵入の有無を検出する物体侵入センサとして構成された場合、侵入検出平面内に侵入していない物体（例えば、ユーザの指）が侵入検出平面からどれだけ離れているのか、あるいは物体が侵入検出平面にどれだけ近いのかといった情報を、空中操作検出センサ１３５１では検出できない場合がある。

このような場合、複数の撮像部１１８０の撮像画像に基づく物体の深度算出情報や深度センサによる物体の深度情報等の情報を用いることにより、物体と侵入検出平面との距離を算出することができる。そして、これらの情報や、物体と侵入検出平面との距離等の各種情報は、空間浮遊映像３に対する各種表示制御に用いられる。

また、空中操作検出センサ１３５１を用いずに、撮像部１１８０の撮像画像に基づき、空中操作検出部１３５０がユーザ２３０による空間浮遊映像３のタッチ操作を検出するようにしてもよい。

また、撮像部１１８０が空間浮遊映像３を操作するユーザ２３０の顔を撮像し、制御部１１１０がユーザ２３０の識別処理を行うようにしてもよい。また、空間浮遊映像３を操作するユーザ２３０の周辺や背後に他人が立っており、他人が空間浮遊映像３に対するユーザ２３０の操作を覗き見ていないか等を判別するため、撮像部１１８０は、空間浮遊映像３を操作するユーザ２３０と、ユーザ２３０の周辺領域とを含めた範囲を撮像するようにしてもよい。

操作入力部１１０７は、例えば操作ボタンや、リモートコントローラ等の信号受信部または赤外光受光部であり、ユーザ２３０による空中操作（タッチ操作）とは異なる操作についての信号を入力する。空間浮遊映像３をタッチ操作する前述のユーザ２３０とは別に、操作入力部１１０７は、例えば管理者が空間浮遊映像表示装置１０００を操作するために用いられてもよい。

映像信号入力部１１３１は、外部の映像出力装置を接続して映像データを入力する。映像信号入力部１１３１は、さまざまなデジタル映像入力インタフェースが考えられる。例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ―Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）規格の映像入力インタフェース、ＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）規格の映像入力インタフェース、またはＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ規格の映像入力インタフェースなどで構成すればよい。または、アナログＲＧＢや、コンポジットビデオなどのアナログ映像入力インタフェースを設けてもよい。音声信号入力部１１３３は、外部の音声出力装置を接続して音声データを入力する。音声信号入力部１１３３は、ＨＤＭＩ規格の音声入力インタフェース、光デジタル端子インタフェース、または、同軸デジタル端子インタフェース、などで構成すればよい。ＨＤＭＩ規格のインタフェースの場合は、映像信号入力部１１３１と音声信号入力部１１３３とは、端子およびケーブルが一体化したインタフェースとして構成されてもよい。音声出力部１１４０は、音声信号入力部１１３３に入力された音声データに基づいた音声を出力することが可能である。音声出力部１１４０は、スピーカーで構成してもよい。また、音声出力部１１４０は、内蔵の操作音やエラー警告音を出力してもよい。または、ＨＤＭＩ規格に規定されるＡｕｄｉｏ Ｒｅｔｕｒｎ Ｃｈａｎｎｅｌ機能のように、外部機器にデジタル信号として出力する構成を音声出力部１１４０としてもよい。

不揮発性メモリ１１０８は、空間浮遊映像表示装置１０００で用いる各種データを格納する。不揮発性メモリ１１０８に格納されるデータには、例えば、空間浮遊映像３に表示する各種操作用のデータ、表示アイコン、ユーザの操作が操作するためのオブジェクトのデータやレイアウト情報等が含まれる。メモリ１１０９は、空間浮遊映像３として表示する映像データや装置の制御用データ等を記憶する。

制御部１１１０は、接続される各部の動作を制御する。また、制御部１１１０は、メモリ１１０９に記憶されるプログラムと協働して、空間浮遊映像表示装置１０００内の各部から取得した情報に基づく演算処理を行ってもよい。

通信部１１３２は、有線または無線の通信インタフェースを介して、外部機器や外部のサーバ等と通信を行う。通信部１１３２が有線の通信インタフェースを有する場合は、当該有線の通信インタフェースは、例えば、イーサネット規格のＬＡＮインタフェースなどで構成すればよい。通信部１１３２が無線の通信インタフェースを有する場合は、例えば、Ｗｉ―Ｆｉ方式の通信インタフェース、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式の通信インタフェース、４Ｇ、５Ｇなどの移動体通信インタフェースなどで構成すればよい。通信部１１３２を介した通信により、映像データ、画像データ、音声データ等の各種データが送受信される。

また、リムーバブルメディアインタフェース１１３４は、着脱可能な記録媒体（リムーバブルメディア）を接続するインタフェースである。着脱可能な記録媒体（リムーバブルメディア）は、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの半導体素子メモリ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの磁気記録媒体記録装置、または光ディスクなどの光学記録メディアなどで構成してもよい。リムーバブルメディアインタフェース１１３４は着脱可能な記録媒体記録されている、映像データ、画像データ、音声データ等の各種データなどの各種情報を読み出すことが可能である。着脱可能な記録媒体に記録された映像データ、画像データ等は、映像表示部１１０２と再帰反射部１１０１とを介して空間浮遊映像３として出力される。

ストレージ部１１７０は、映像データ、画像データ、音声データ等の各種データなどの各種情報を記録する記憶装置である。ストレージ部１１７０は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの磁気記録媒体記録装置や、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの半導体素子メモリで構成してもよい。ストレージ部１１７０には、例えば、製品出荷時に予め映像データ、画像データ、音声データ等の各種データ等の各種情報が記録されていてもよい。また、ストレージ部１１７０は、通信部１１３２を介して外部機器や外部のサーバ等から取得した映像データ、画像データ、音声データ等の各種データ等の各種情報を記録してもよい。

ストレージ部１１７０に記録された映像データ、画像データ等は、映像表示部１１０２と再帰反射部１１０１とを介して空間浮遊映像３として出力される。空間浮遊映像３として表示される、表示アイコンやユーザが操作するためのオブジェクト等の映像データ、画像データ等も、ストレージ部１１７０に記録される。

空間浮遊映像３として表示される表示アイコンやオブジェクト等のレイアウト情報や、オブジェクトに関する各種メタデータの情報等もストレージ部１１７０に記録される。ストレージ部１１７０に記録された音声データは、例えば音声出力部１１４０から音声として出力される。

映像制御部１１６０は、映像表示部１１０２に入力する映像信号に関する各種制御を行う。映像制御部１１６０は、映像処理回路と称してもよく、例えば、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、映像用プロセッサなどのハードウェアで構成されてもよい。なお、映像制御部１１６０は、映像処理部、画像処理部と称してもよい。映像制御部１１６０は、例えば、メモリ１１０９に記憶させる映像信号と、映像信号入力部１１３１に入力された映像信号（映像データ）等のうち、どの映像信号を映像表示部１１０２に入力するかといった映像切り替えの制御等を行う。

また、映像制御部１１６０は、メモリ１１０９に記憶させる映像信号と、映像信号入力部１１３１から入力された映像信号とを重畳した重畳映像信号を生成し、重畳映像信号を映像表示部１１０２に入力することで、合成映像を空間浮遊映像３として形成する制御を行ってもよい。

また、映像制御部１１６０は、映像信号入力部１１３１から入力された映像信号やメモリ１１０９に記憶させる映像信号等に対して画像処理を行う制御を行ってもよい。画像処理としては、例えば、画像の拡大、縮小、変形等を行うスケーリング処理、輝度を変更するブライト調整処理、画像のコントラストカーブを変更するコントラスト調整処理、画像を光の成分に分解して成分ごとの重みづけを変更するレティネックス処理等がある。

また、映像制御部１１６０は、映像表示部１１０２に入力する映像信号に対して、ユーザ２３０の空中操作（タッチ操作）を補助するための特殊効果映像処理等を行ってもよい。特殊効果映像処理は、例えば、空中操作検出部１３５０によるユーザ２３０のタッチ操作の検出結果や、撮像部１１８０によるユーザ２３０の撮像画像に基づいて行われる。

姿勢センサ１１１３は、重力センサまたは加速度センサ、またはこれらの組み合わせにより構成されるセンサであり、空間浮遊映像表示装置１０００が設置されている姿勢を検出することができる。姿勢センサ１１１３の姿勢検出結果に基づいて、制御部１１１０が、接続される各部の動作を制御してもよい。例えば、ユーザの使用状態としての好ましくない姿勢を検出した場合に、映像表示部１１０２の表示していた映像の表示を中止し、ユーザにエラーメッセージを表示するような制御を行ってもよい。または、姿勢センサ１１１３により空間浮遊映像表示装置１０００の設置姿勢が変化したことを検出した場合に、映像表示部１１０２の表示していた映像の表示の向きを回転させる制御を行ってもよい。

ここまで説明したように、空間浮遊映像表示装置１０００には、さまざまな機能が搭載されている。ただし、空間浮遊映像表示装置１０００は、これらのすべての機能を備える必要はなく、空間浮遊映像３を形成する機能があればどのような構成でもよい。

＜空間浮遊映像表示装置の構成例＞
次に、空間浮遊映像表示装置の構成例について説明する。本実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成要素のレイアウトは、使用形態に応じて様々なレイアウトがあり得る。以下、図４Ａ～図４Ｍのそれぞれのレイアウトについて説明する。なお、図４Ａ～図４Ｍのいずれの例においても、空間浮遊映像表示装置１０００を囲む太い線は空間浮遊映像表示装置１０００の筐体構造の一例を示している。

図４Ａは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ａに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、図２Ａの光学システムに対応する光学システムを搭載するものである。図４Ａに示す空間浮遊映像表示装置１０００では、空間浮遊映像３が形成される側の面が上方を向くように、横置きにして設置される。すなわち、図４Ａでは、空間浮遊映像表示装置１０００は、透明な部材１００が装置上面に設置される。空間浮遊映像３が、空間浮遊映像表示装置１０００の透明な部材１００の面に対して上方に形成される。空間浮遊映像３の光は、斜め上方向に進行する。空中操作検出センサ１３５１を図のように設けた場合は、ユーザ２３０の指による空間浮遊映像３の操作を検出することができる。なお、ｘ方向がユーザから見て左右方向、ｙ方向がユーザから見て前後方向（奥行方向）、ｚ方向が上下方向（鉛直方向）である。以下、図４の各図においてｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の定義は同じであるので、繰り返しの説明は省略する。

図４Ｂは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｂに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、図２Ａの光学システムに対応する光学システムを搭載するものである。図４Ｂに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、空間浮遊映像３が形成される側の面が、空間浮遊映像表示装置１０００の正面（ユーザ２３０の方向）を向くように、縦置きにして設置される。すなわち、図４Ｂでは、空間浮遊映像表示装置は、透明な部材１００が装置の正面（ユーザ２３０の方向）に設置される。空間浮遊映像３が、空間浮遊映像表示装置１０００の透明な部材１００の面に対してユーザ２３０側に形成される。空間浮遊映像３の光は、斜め上方向に進行する。空中操作検出センサ１３５１を図のように設けた場合は、ユーザ２３０の指による空間浮遊映像３の操作を検出することができる。ここで、図４Ｂに示すように、空中操作検出センサ１３５１は、ユーザ２３０の指を上側からセンシングすることで、ユーザの爪によるセンシング光の反射を、タッチ検出に利用することができる。一般的に、爪は指の腹よりも反射率が高いため、このように構成することによりタッチ検出の精度を上げることができる。

図４Ｃは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｃに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、図２Ｂの光学システムに対応する光学システムを搭載するものである。図４Ｃに示す空間浮遊映像表示装置１０００では、空間浮遊映像３が形成される側の面が上方を向くように、横置きにして設置される。すなわち、図４Ｃでは、空間浮遊映像表示装置１０００は、透明な部材１００が装置上面に設置される。空間浮遊映像３が、空間浮遊映像表示装置１０００の透明な部材１００の面に対して上方に形成される。空間浮遊映像３の光は、斜め上方向に進行する。空中操作検出センサ１３５１を図のように設けた場合は、ユーザ２３０の指による空間浮遊映像３の操作を検出することができる。

図４Ｄは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｄに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、図２Ｂの光学システムに対応する光学システムを搭載するものである。図４Ｄに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、空間浮遊映像３が形成される側の面が、空間浮遊映像表示装置１０００の正面（ユーザ２３０の方向）を向くように、縦置きにして設置される。すなわち、図４Ｄでは、空間浮遊映像表示装置１０００は、透明な部材１００が装置の正面（ユーザ２３０の方向）に設置される。空間浮遊映像３が、空間浮遊映像表示装置１０００の透明な部材１００の面に対してユーザ２３０側に形成される。空間浮遊映像３の光は、斜め上方向に進行する。空中操作検出センサ１３５１を図のように設けた場合は、ユーザ２３０の指による空間浮遊映像３の操作を検出することができる。ここで、図４Ｄに示すように、空中操作検出センサ１３５１は、ユーザ２３０の指を上側からセンシングすることで、ユーザの爪によるセンシング光の反射を、タッチ検出に利用することができる。一般的に、爪は指の腹よりも反射率が高いため、このように構成することによりタッチ検出の精度を上げることができる。

図４Ｅは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｅに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、図２Ｃの光学システムに対応する光学システムを搭載するものである。図４Ｅに示す空間浮遊映像表示装置１０００では、空間浮遊映像３が形成される側の面が上方を向くように、横置きにして設置される。すなわち、図４Ｅでは、空間浮遊映像表示装置１０００は、透明な部材１００が装置上面に設置される。空間浮遊映像３が、空間浮遊映像表示装置１０００の透明な部材１００の面に対して上方に形成される。空間浮遊映像３の光は、真上方向に進行する。空中操作検出センサ１３５１を図のように設けた場合は、ユーザ２３０の指による空間浮遊映像３の操作を検出することができる。

図４Ｆは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｆに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、図２Ｃの光学システムに対応する光学システムを搭載するものである。図４Ｆに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、空間浮遊映像３が形成される側の面が、空間浮遊映像表示装置１０００の正面（ユーザ２３０の方向）を向くように、縦置きにして設置される。すなわち、図４Ｆでは、空間浮遊映像表示装置１０００は、透明な部材１００が装置の正面（ユーザ２３０の方向）に設置される。空間浮遊映像３が、空間浮遊映像表示装置１０００の透明な部材１００の面に対してユーザ２３０側に形成される。空間浮遊映像３の光は、ユーザ手前方向に進行する。空中操作検出センサ１３５１を図のように設けた場合は、ユーザ２３０の指による空間浮遊映像３の操作を検出することができる。

図４Ｇは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｇに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、図２Ｃの光学システムに対応する光学システムを搭載するものである。図４Ａから図４Ｆまでの空間浮遊映像表示装置の光学システムにおいては、表示装置１から発せられる映像光の中心の光路はｙｚ平面上にあった。すなわち、図４Ａから図４Ｆまでの空間浮遊映像表示装置の光学システム内においては、映像光はユーザから見て前後方向、上下方向に進行した。これに対し、図４Ｇに示す空間浮遊映像表示装置の光学システムにおいては、表示装置１から発せられる映像光の中心の光路はｘｙ平面上にある。すなわち、図４Ｇに示す空間浮遊映像表示装置の光学システム内においては、映像光はユーザから見て左右方向および前後方向に進行する。図４Ｇに示す空間浮遊映像表示装置１０００では、空間浮遊映像３が形成される側の面が、装置の正面（ユーザ２３０の方向）を向くように設置される。すなわち、図４Ｇでは、空間浮遊映像表示装置１０００は、透明な部材１００が装置正面（ユーザ２３０の方向）に設置される。空間浮遊映像３が、空間浮遊映像表示装置１０００の透明な部材１００の面に対してユーザ側に形成される。空間浮遊映像３の光は、ユーザ手前方向に進行する。空中操作検出センサ１３５１を図のように設けた場合は、ユーザ２３０の指による空間浮遊映像３の操作を検出することができる。

図４Ｈは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｈの空間浮遊映像表示装置１０００は、装置背面（ユーザ２３０が空間浮遊映像３を視認する位置の反対側、すなわち、ユーザ２３０にむかう空間浮遊映像３の映像光の進行方向の反対側）にガラスやプラスチックなどの透明板１００Ｂを有する窓を有する点で、図４Ｇの空間浮遊映像表示装置と相違する。その他の構成については、図４Ｇの空間浮遊映像表示装置と同じ構成であるため、繰り返しの説明を省略する。図４Ｈの空間浮遊映像表示装置１０００は、空間浮遊映像３に対して、空間浮遊映像３の映像光の進行方向の反対側の位置に、透明板１００Ｂを有する窓を備えている。よって、ユーザ２３０が空間浮遊映像３を視認する場合に、空間浮遊映像３の背景として、空間浮遊映像表示装置１０００の後ろ側の景色を認識することができる。よって、ユーザ２３０は、空間浮遊映像３が空間浮遊映像表示装置１０００の後ろ側の景色の前面の空中に浮遊しているように認識することができる。これにより、空間浮遊映像３の空中浮遊感をより強調することができる。

なお、表示装置１から出力される映像光の偏光分布および偏光分離部材１０１Ｂの性能によっては、表示装置１から出力される映像光の一部が偏光分離部材１０１Ｂで反射され、透明板１００Ｂへ向かう可能性がある。透明板１００Ｂの表面のコート性能によっては、この光が透明板１００Ｂの表面で再び反射され迷光としてユーザに視認される可能性がある。よって、当該迷光を防止するために、空間浮遊映像表示装置１０００装置の背面の前記窓に、透明板１００Ｂを設けない構成としてもよい。

図４Ｉは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｉの空間浮遊映像表示装置１０００は、装置背面（ユーザ２３０が空間浮遊映像３を視認する位置の反対側）に配置される透明板１００Ｂの窓に、遮光のための開閉ドア１４１０を設けている点で、図４Ｈの空間浮遊映像表示装置と相違する。その他の構成については、図４Ｈの空間浮遊映像表示装置と同じ構成であるため、繰り返しの説明を省略する。図４Ｉの空間浮遊映像表示装置１０００の開閉ドア１４１０は、例えば、遮光板を有し、遮光板を移動（スライド）する機構、回転する機構または着脱する機構を備えることで、空間浮遊映像表示装置１０００の奥側に位置する透明板１００Ｂの窓（背面側窓）について、開口状態と遮光状態を切り替えることができる。開閉ドア１４１０による遮光板の移動（スライド）や回転は、図示しないモータの駆動による電動式としてもよい。当該モータは図３の制御部１１１０が制御してもよい。なお、図４Ｉの例では、開閉ドア１４１０の遮光板の枚数は２枚の例を開示している。これに対し、開閉ドア１４１０の遮光板の枚数は1枚でもよい。

例えば、空間浮遊映像表示装置１０００の透明板１００Ｂの窓の奥に見える景色が屋外の場合は、天気によって太陽光の明るさが可変する。屋外の太陽光が強い場合、空間浮遊映像３の背景が明るくなりすぎて、ユーザ２３０が空間浮遊映像３の視認性が下がる場合もある。このような場合に、開閉ドア１４１０の遮光板の移動（スライド）、回転または装着により、背面側窓を遮光状態にすれば、空間浮遊映像３の背景は暗くなるので、相対的に空間浮遊映像３の視認性を上げることができる。このような開閉ドア１４１０の遮光板による遮蔽動作は、ユーザ２３０の手の力により直接的に行われても良い。図３の操作入力部１１０７を介した操作入力に応じて、制御部１１１０が図示しないモータを制御して開閉ドア１４１０の遮光板による遮蔽動作を行ってもよい。

なお、背面側窓近傍など、空間浮遊映像表示装置１０００の背面側（ユーザ２３０の反対側）に照度センサを設けて、背面側窓の先の空間の明るさを測定してもよい。この場合、当該照度センサの検出結果に応じて、図３の制御部１１１０が図示しないモータを制御して開閉ドア１４１０の遮光板による開閉動作を行ってもよい。このように開閉ドア１４１０の遮光板による開閉動作を制御することにより、ユーザ２３０が手動で開閉ドア１４１０の遮光板の開閉動作をしなくとも、空間浮遊映像３の視認性をより好適に維持することが可能となる。

また、開閉ドア１４１０による遮光板を、手動による着脱式としてもよい。空間浮遊映像表示装置１０００の使用用途、設置環境に応じて、背面側窓を開口状態とするか、遮光状態とするかをユーザが選択することができる。長期間にわたって背面側窓を遮光状態のまま使用する予定であれば、着脱式の遮光板を遮光状態のまま固定すればよい。また、長期間にわたって背面側窓を開口状態のまま使用する予定であれば、着脱式の遮光板を外した状態のまま使用すればよい。遮光板の着脱はネジを用いてもよく、引掛け構造を用いてもよく、嵌め込み構造を用いてもよい。

なお、図４Ｉの空間浮遊映像表示装置１０００の例でも、表示装置１から出力される映像光の偏光分布および偏光分離部材１０１Ｂの性能によっては、表示装置１から出力される映像光の一部が偏光分離部材１０１Ｂで反射され、透明板１００Ｂへ向かう可能性がある。透明板１００Ｂの表面のコート性能によっては、この光が透明板１００Ｂの表面で再び反射され迷光としてユーザに視認される可能性がある。よって、当該迷光を防止するために、空間浮遊映像表示装置１０００装置の背面の前記窓に、透明板１００Ｂを設けない構成としてもよい。透明板１００Ｂを有しない窓に、上述の開閉ドア１４１０を備えるようにすればよい。当該迷光を防止するため上述の開閉ドア１４１０の遮光板の筐体内側の面は光反射率の低いコートまたは素材を有することが望ましい。

図４Ｊは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｊの空間浮遊映像表示装置１０００は、図４Ｈの空間浮遊映像表示装置の背面側窓に、ガラスやプラスチックである透明板１００Ｂを配置する代わりに、電子制御透過率可変装置１６２０を配置する点で相違する。その他の構成については、図４Ｈの空間浮遊映像表示装置と同じ構成であるため、繰り返しの説明を省略する。電子制御透過率可変装置１６２０の例は、液晶シャッターなどである。すなわち、液晶シャッターは２つの偏光板に挟まれた液晶素子を電圧制御することにより、光の透過光を制御することができる。よって、液晶シャッターを制御して透過率を大きくすれば、空間浮遊映像３の背景は、背面側窓越しの景色が透けて見える状態となる。また、液晶シャッターを制御して透過率を大きくすれば、空間浮遊映像３の背景として背面側窓越しの景色は見えない状態とすることができる。また、液晶シャッターは中間長の制御が可能であるので、透過率５０％などの状態にもすることができる。例えば、図３の操作入力部１１０７を介した操作入力に応じて、制御部１１１０が、電子制御透過率可変装置１６２０の透過率を制御すればよい。このように構成すれば、空間浮遊映像３の背景として背面側窓越しの景色を見たいものの、背景である背面側窓越しの景色が明る過ぎて空間浮遊映像３の視認性が下がってしまう場合などに、電子制御透過率可変装置１６２０の透過率を調整することにより、空間浮遊映像３の視認性を調整することが可能となる。

なお、背面側窓近傍など、空間浮遊映像表示装置１０００の背面側（ユーザ２３０の反対側）に照度センサを設けて、背面側窓の先の空間の明るさを測定してもよい。この場合、当該照度センサの検出結果に応じて、図３の制御部１１１０が、電子制御透過率可変装置１６２０の透過率を制御すればよい。このようにすれば、ユーザ２３０が図３の操作入力部１１０７を介した操作入力を行わなくとも、背面側窓の先の空間の明るさに応じて電子制御透過率可変装置１６２０の透過率を調整することができるので、空間浮遊映像３の視認性をより好適に維持することが可能となる。

また、上述の例では、電子制御透過率可変装置１６２０として液晶シャッターの例を説明した。これに対し、電子制御透過率可変装置１６２０の別の例として、電子ペーパーを用いてもよい。電子ペーパーを用いても、上述と同様の効果を得ることができる。そのうえ、電子ペーパーは中間調状態を維持するための消費電力が非常に小さい。よって、液晶シャッターを採用した場合に比べて、低消費電力の空間浮遊映像表示装置を実現することができる。

図４Ｋは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｋの空間浮遊映像表示装置１０００は、透明な部材１００の代わりに、透過型自発光映像表示装置１６５０を有する点で、図４Ｇの空間浮遊映像表示装置と相違する。その他の構成については、図４Ｇの空間浮遊映像表示装置と同じ構成であるため、繰り返しの説明を省略する。

図４Ｋの空間浮遊映像表示装置１０００では、透過型自発光映像表示装置１６５０の表示面を、映像光束が透過したのち、空間浮遊映像表示装置１０００の外部に空間浮遊映像３を形成する。すなわち、２次元平面ディスプレイである透過型自発光映像表示装置１６５０で映像を表示しているときに、透過型自発光映像表示装置１６５０の映像のさらにユーザ手前側に、空間浮遊映像３を飛び出す映像として表示することができる。このときユーザ２３０は奥行位置の異なる２つの映像を同時に視認することができる。透過型自発光映像表示装置１６５０は、例えば、特開２０１４－２１６７６１号公報などに開示される、透過型有機ＥＬパネルなどの既存の技術を用いて構成すればよい。なお、透過型自発光映像表示装置１６５０は、図３に図示されていないが、図３の空間浮遊映像表示装置１０００の一構成部として、制御部１１１０などの他の処理部と接続されるように構成すればよい。

ここで、透過型自発光映像表示装置１６５０に、背景とキャラクターなどのオブジェクトの両者を表示したあとに、キャラクターなどのオブジェクトだけ手前側の空間浮遊映像３に移動してくる、などの演出を行えば、ユーザ２３０により効果的なサプライズ演出での映像体験を提供することができる。

また、空間浮遊映像表示装置１０００の内部を遮光状態にしておけば、透過型自発光映像表示装置１６５０の背景は十分暗くなる。よって、表示装置１に映像を表示せず、または表示装置１の光源を不点灯とし、透過型自発光映像表示装置１６５０だけに映像を表示している場合、ユーザ２３０には、透過型自発光映像表示装置１６５０は透過型ディスプレイではなく通常の２次元平面ディスプレイであるように見える（本発明の実施例における空間浮遊映像３はスクリーンのない空間に実像の光学像として表示するため、表示装置１の光源を不点灯とすれば、空間浮遊映像３の表示予定位置は何もない空間になる。）。よって、透過型自発光映像表示装置１６５０を、あたかも一般的な２次元平面ディスプレイとして使用して映像を表示しているときに、キャラクターやオブジェクトなどを突然、空間浮遊映像３として空中に表示することでユーザ２３０により効果的なサプライズ演出での映像体験を提供することができる。

なお、空間浮遊映像表示装置１０００の内部をより暗くすればするほど、透過型自発光映像表示装置１６５０は２次元平面ディスプレイのように見える。よって、透過型自発光映像表示装置１６５０の空間浮遊映像表示装置１０００の内部側の面（偏光分離部材１０１Ｂで反射した映像光の透過型自発光映像表示装置１６５０への入射面、すなわち、透過型自発光映像表示装置１６５０の空間浮遊映像３と反対側の面）に、偏光分離部材１０１Ｂで反射した映像光の偏波を透過し当該偏波と９０°位相が異なる偏波を吸収する吸収型偏光板（図示せず）を設けてもよい。このようにすれば、空間浮遊映像３を形成する映像光への影響はさほど大きくないが、外部から透過型自発光映像表示装置１６５０を介して、空間浮遊映像表示装置１０００の内部へ入射する光を大幅に低減することができ、空間浮遊映像表示装置１０００の内部をより暗くすることができ、好適である。

図４Ｌは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｌの空間浮遊映像表示装置１０００は、図４Ｋの空間浮遊映像表示装置の変形例である。空間浮遊映像表示装置１０００における構成の配置の向きが図４Ｋの空間浮遊映像表示装置と異なり、図４Ｆの空間浮遊映像表示装置に近い配置となっている。各構成の機能、動作などについては、図４Ｋの空間浮遊映像表示装置と同じ構成であるため、繰り返しの説明を省略する。

図４Ｌの空間浮遊映像表示装置でも、透過型自発光映像表示装置１６５０を映像光の光束が透過したのち、透過型自発光映像表示装置１６５０よりもユーザ２３０側に空間浮遊映像３を形成する。

図４Ｋの空間浮遊映像表示装置の例でも、図４Ｌの空間浮遊映像表示装置の例でも、ユーザ２３０からは、透過型自発光映像表示装置１６５０の映像の手前に、空間浮遊映像３が重なって表示される。ここで、空間浮遊映像３の位置と透過型自発光映像表示装置１６５０の映像の位置は、奥行方向に差があるように構成している。よって、ユーザが頭（視点の位置）を動かすと視差により２つの映像の奥行を認識することができる。よって、奥行位置の異なる２枚の映像を表示することで、立体視眼鏡などを必要とせず裸眼で、３次元的な映像体験をより好適にユーザに提供することができる。

図４Ｍは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｍの空間浮遊映像表示装置は、図４Ｇの空間浮遊映像表示装置の偏光分離部材１０１Ｂに対してユーザから見て奥側に、第２の表示装置１６８０を設ける。その他の構成については、図４Ｇの空間浮遊映像表示装置と同じ構成であるため、繰り返しの説明を省略する。

図４Ｍに示す構成例では、第２の表示装置１６８０が空間浮遊映像３の表示位置の奥側に設けられており、映像表示面が空間浮遊映像３に向けられている。かかる構成により、ユーザ２３０からみると、第２の表示装置１６８０の映像と、空間浮遊映像３との、２つの奥行の異なる位置に表示される映像を重ねて視認することができる。すなわち、第２の表示装置１６８０は、空間浮遊映像３を視認するユーザ２３０側の方向に映像を表示する向きに配置されている、といえる。なお、第２の表示装置１６８０は、図３に図示されていないが、図３の空間浮遊映像表示装置１０００の一構成部として、制御部１１１０などの他の処理部と接続されるように構成すればよい。

なお、図４Ｍの空間浮遊映像表示装置１０００の第２の表示装置１６８０の映像光は、偏光分離部材１０１Ｂを透過したのち、ユーザ２３０に視認される。したがて、第２の表示装置１６８０の映像光がより好適に偏光分離部材１０１Ｂを透過するためには、第２の表示装置１６８０から出力される映像光は、偏光分離部材１０１Ｂがより好適に透過する振動方向の偏波の偏光であることが望ましい。すなわち、表示装置１から出力される映像光の偏波と同じ振動方向の偏波の偏光であることが望ましい。例えば、表示装置１から出力される映像光がＳ偏光である場合は、第２の表示装置１６８０から出力される映像光もＳ偏光とすることが望ましい。また、表示装置１から出力される映像光がＰ偏光である場合は、第２の表示装置１６８０から出力される映像光もＰ偏光とすることが望ましい。

図４Ｍの空間浮遊映像表示装置の例も、空間浮遊映像３の奥に第２の映像を表示するという点で、図４Ｋの空間浮遊映像表示装置の例および図４Ｌの空間浮遊映像表示装置の例と同様の効果を有する。ただし、図４Ｋの空間浮遊映像表示装置の例および図４Ｌの空間浮遊映像表示装置の例と異なり、図４Ｍの空間浮遊映像表示装置の例では、空間浮遊映像３を形成するための映像光の光束が第２の表示装置１６８０を通過することはない。よって、第２の表示装置１６８０は、透過型自発光映像表示装置である必要はなく、２次元平面ディスプレイである液晶ディスプレイでよい。第２の表示装置１６８０は、有機ＥＬディスプレイでもよい。よって、図４Ｍの空間浮遊映像表示装置の例では、図４Ｋの空間浮遊映像表示装置の例および図４Ｌの空間浮遊映像表示装置の例よりも、空間浮遊映像表示装置１０００をより低コストで実現することが可能である。

ここで、表示装置１から出力される映像光の偏光分布および偏光分離部材１０１Ｂの性能によっては、表示装置１から出力される映像光の一部が偏光分離部材１０１Ｂで反射され、第２の表示装置１６８０へ向かう可能性がある。この光（映像光の一部）は、第２の表示装置１６８０の表面で再び反射され迷光としてユーザに視認される可能性がある。

よって、当該迷光を防止するために、第２の表示装置１６８０の表面に吸収型偏光板を設けてもよい。この場合、当該吸収型偏光板は、第２の表示装置１６８０から出力される映像光の偏波を透過し、第２の表示装置１６８０から出力される映像光の偏波と位相が９０°異なる偏波を吸収する吸収型偏光板とすればよい。なお、第２の表示装置１６８０が液晶ディスプレイである場合は、当該液晶ディスプレイ内部の映像出射側にも吸収型偏光板が存在する。しかしながら、当該液晶ディスプレイ内部の映像出射側の吸収型偏光板のさらに出射面にカバーガラス（映像表示面側のカバーガラス）が有る場合は、液晶ディスプレイ外部からの光により当該カバーガラスの反射で生じる迷光を防ぐことができない。よって、上述の吸収型偏光板を当該カバーガラスの表面に別途設ける必要がある。

なお、２次元平面ディスプレイである第２の表示装置１６８０で映像を表示しているときに、第２の表示装置１６８０の映像のさらにユーザ手前側に、空間浮遊映像３を映像として表示することができる。このときユーザ２３０は、奥行位置の異なる２つの映像を同時に視認することができる。空間浮遊映像３にキャラクターを表示して、第２の表示装置１６８０に背景を表示することにより、ユーザ２３０があたかもキャラクターが存在する空間を立体的に視認しているような効果を提供することができる。

また、第２の表示装置１６８０に、背景とキャラクターなどのオブジェクトの両者を表示したあとに、キャラクターなどのオブジェクトだけ手前側の空間浮遊映像３に移動してくる、などの演出を行えば、ユーザ２３０により効果的なサプライズ演出での映像体験を提供することができる。

＜表示装置＞
次に、本実施例の表示装置１について、図を用いて説明する。本実施例の表示装置１は、映像表示素子１１（液晶表示パネル）と共に、その光源を構成する光源装置１３を備えており、図５では、光源装置１３を液晶表示パネルと共に展開斜視図として示している。

この液晶表示パネル（映像表示素子１１）は、図５に矢印３０で示すように、バックライト装置である光源装置１３から、挟角な拡散特性を有する、即ち、指向性（直進性）が強く、かつ、偏光面を一方向に揃えたレーザ光に似た特性の照明光束を受光する。液晶表示パネル（映像表示素子１１）は、入力される映像信号に応じて受光した照明光束を変調する。変調された映像光は、再帰反射板２により反射し、透明な部材１００を透過して、実像である空間浮遊像を形成する（図１参照）。

また、図５では、表示装置１を構成する液晶表示パネル１１と、更に、光源装置１３からの出射光束の指向特性を制御する光方向変換パネル５４、および、必要に応じ挟角拡散板（図示せず）を備えて構成されている。即ち、液晶表示パネル１１の両面には偏光板が設けられ、特定の偏波の映像光が映像信号により光の強度を変調して出射する（図５の矢印３０を参照）構成となっている。これにより、所望の映像を指向性（直進性）の高い特定偏波の光として、光方向変換パネル５４を介して、再帰反射板２に向けて投写し、再帰反射板２で反射後、店舗（空間）の外部の監視者の眼に向けて透過して空間浮遊映像３を形成する。なお、上述した光方向変換パネル５４の表面には保護カバー５０（図６、図７を参照）を設けてよい。

＜表示装置の例１＞
図６には、表示装置１の具体的な構成の一例を示す。図６では、図５の光源装置１３の上に液晶表示パネル１１と光方向変換パネル５４を配置している。この光源装置１３は、図５に示したケース上に、例えば、プラスチックなどにより形成され、その内部にＬＥＤ素子２０１、導光体２０３を収納して構成されており、導光体２０３の端面には、図５等にも示したように、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を設けている。表示装置１における上面には、かかる表示装置１を構成する液晶表示パネル１１が取り付けられている。また、光源装置１３のケースのひとつの側面（本例では左側の端面）には、半導体光源であるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子２０１や、その制御回路を実装したＬＥＤ基板２０２が取り付けられる。ＬＥＤ基板２０２の外側面には、ＬＥＤ素子および制御回路で発生する熱を冷却するための部材であるヒートシンクが取り付けられてもよい。

また、光源装置１３のケースの上面に取り付けられる液晶表示パネルのフレーム（図示せず）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、更に、当該液晶表示パネル１１に電気的に接続されたＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：フレキシブル配線基板）（図示せず）などが取り付けられて構成される。即ち、映像表示素子である液晶表示パネル１１は、固体光源であるＬＥＤ素子２０１と共に、電子装置を構成する制御回路（図３の映像制御部１１６０）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。この時、生成される映像光は拡散角度が狭く特定の偏波成分のみとなるため、映像信号により駆動された面発光レーザ映像源に近い、従来にない新しい映像表示装置が得られることとなる。なお、現状では、レーザ装置により、上述した表示装置１で得られる画像と同等のサイズのレーザ光束を得ることは、技術的にも安全上からも不可能である。そこで、本実施例では、例えば、ＬＥＤ素子を備えた一般的な光源からの光束から、上述した面発光レーザ映像光に近い光を得る。

続いて、光源装置１３のケース内に収納されている光学系の構成について、図６と共に、図７を参照しながら詳細に説明する。

図６および図７は断面図であるため、光源を構成する複数のＬＥＤ素子２０１が１つだけ示されており、これらは導光体２０３の受光端面２０３ａの形状により略コリメート光に変換される。このため、導光体端面の受光部とＬＥＤ素子は、所定の位置関係を保って取り付けられている。

なお、この導光体２０３は、各々、例えば、アクリル等の透光性の樹脂により形成されている。そして、この導光体２０３の端部のＬＥＤ受光面は、例えば、放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面を有し、その頂部では、その中央部に凸部（即ち、凸レンズ面）を形成した凹部を有し、その平面部の中央部には、外側に突出した凸レンズ面（あるいは、内側に凹んだ凹レンズ面でも良い）を有するものである（図示せず）。なお、ＬＥＤ素子２０１を取り付ける導光体の受光部外形形状は、円錐形状の外周面を形成する放物面形状をなし、ＬＥＤ素子から周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定され、あるいは、反射面が形成されている。

他方、ＬＥＤ素子２０１は、その回路基板である、ＬＥＤ基板２０２の表面上の所定の位置にそれぞれ配置されている。このＬＥＤ基板２０２は、ＬＥＤコリメータ（受光端面２０３ａ）に対して、その表面上のＬＥＤ素子２０１が、それぞれ、前述した凹部の中央部に位置するように配置されて固定される。

かかる構成によれば、導光体２０３の受光端面２０３ａの形状によって、ＬＥＤ素子２０１から放射される光は略平行光として取り出すことが可能となり、発生した光の利用効率を向上することが可能となる。

以上述べたように、光源装置１３は、導光体２０３の端面に設けた受光部である受光端面２０３ａに光源であるＬＥＤ素子２０１を複数並べた光源ユニットを取り付けて構成され、ＬＥＤ素子２０１からの発散光束を導光体端面の受光端面２０３ａのレンズ形状によって略平行光として、矢印で示すように、導光体２０３内部を導光し（図面に平行な方向）、光束方向変換手段２０４によって、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に向かって（図面から手前に垂直な方向に）出射する。導光体内部または表面の形状によって、この光束方向変換手段２０４の分布（密度）を最適化することで、液晶表示パネル１１に入射する光束の均一性を制御することができる。

上述した光束方向変換手段２０４は、導光体表面の形状により、あるいは導光体内部に例えば屈折率の異なる部分を設けることで、導光体内を伝搬した光束を、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に向かって（図面から手前に垂直な方向に）出射する。この時、液晶表示パネル１１を画面中央に正対し画面対角寸法と同じ位置に視点を置いた状態で画面中央と画面周辺部の輝度を比較した場合の相対輝度比が２０％以上あれば実用上問題なく、３０％を超えていれば更に優れた特性となる。

なお、図６は上述した導光体２０３とＬＥＤ素子２０１を含む光源装置１３において、偏光変換する本実施例の光源の構成とその作用を説明するための断面配置図である。図６において、光源装置１３は、例えば、プラスチックなどにより形成される表面または内部に光束方向変換手段２０４を設けた導光体２０３、光源としてのＬＥＤ素子２０１、反射シート２０５、位相差板２０６、レンチキュラーレンズなどから構成されており、その上面には、光源光入射面と映像光出射面に偏光板を備える液晶表示パネル１１が取り付けられている。

また、光源装置１３に対応した液晶表示パネル１１の光源光入射面（図の下面）にはフィルムまたはシート状の反射型偏光板４９を設けており、ＬＥＤ素子２０１から出射した自然光束２１０のうち片側の偏波（例えばＰ波）２１２を選択的に反射させる。反射光は、導光体２０３の一方（図の下方）の面に設けた反射シート２０５で再度、反射して、液晶表示パネル１１に向かうようにする。そこで、反射シート２０５と導光体２０３の間もしくは導光体２０３と反射型偏光板４９の間に位相差板（λ／４板）を設けて反射シート２０５で反射させ、２回通過させることで反射光束をＰ偏光からＳ偏光に変換し、映像光としての光源光の利用効率を向上する。液晶表示パネル１１で映像信号により光強度を変調された映像光束は（図６の矢印２１３）、再帰反射板２に入射する。再帰反射板２で反射した後に実像である空間浮遊像を得ることができる。

図７は、図６と同様に、導光体２０３とＬＥＤ素子２０１を含む光源装置１３において、偏光変換する本実施例の光源の構成と作用を説明するための断面配置図である。光源装置１３も、同様に、例えばプラスチックなどにより形成される表面または内部に光束方向変換手段２０４を設けた導光体２０３、光源としてのＬＥＤ素子２０１、反射シート２０５、位相差板２０６、レンチキュラーレンズなどから構成されている。光源装置１３における上面には、映像表示素子として、光源光入射面と映像光出射面に偏光板を備える液晶表示パネル１１が取り付けられている。

また、光源装置１３に対応した液晶表示パネル１１の光源光入射面（図の下面）にはフィルムまたはシート状の反射型偏光板４９を設け、ＬＥＤ素子２０１から出射した自然光束２１０うち片側の偏波（例えばＳ波）２１１を選択的に反射させる。すなわち、図７の例では、反射型偏光板４９の選択反射特性が図７と異なる。反射光は、導光体２０３の一方（図の下方）の面に設けた反射シート２０５で反射して、再度液晶表示パネル１１に向かう。反射シート２０５と導光体２０３の間もしくは導光体２０３と反射型偏光板４９の間に位相差板（λ／４板）を設けて反射シート２０５で反射させ、２回通過させることで反射光束をＳ偏光からＰ偏光に変換し、映像光として光源光の利用効率を向上する。液晶表示パネル１１で映像信号により光強度変調された映像光束は（図７の矢印２１４）、再帰反射板２に入射する。再帰反射板２で反射した後に実像である空間浮遊像を得ることができる。

図６および図７に示す光源装置においては、対応する液晶表示パネル１１の光入射面に設けた偏光板の作用の他に、反射型偏光板で片側の偏光成分を反射するため、理論上得られるコントラスト比は、反射型偏光板のクロス透過率の逆数と液晶表示パネルに付帯した２枚の偏光板により得られるクロス透過率の逆数を乗じたものとなる。これにより、高いコントラスト性能が得られる。実際には、表示画像のコントラスト性能が１０倍以上向上することを実験により確認した。この結果、自発光型の有機ＥＬに比較しても遜色ない高品位な映像が得られた。

＜表示装置の例２＞
図８には、表示装置１の具体的な構成の他の一例を示す。この光源装置１３は、例えばプラスチックなどのケース内にＬＥＤ、コリメータ、合成拡散ブロック、導光体等を収納して構成されており、その上面には液晶表示パネル１１が取り付けられている。また、光源装置１３のケースのひとつの側面には、半導体光源であるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子１４ａ、１４ｂや、その制御回路を実装したＬＥＤ基板が取り付けられると共に、ＬＥＤ基板の外側面には、ＬＥＤ素子および制御回路で発生する熱を冷却するための部材であるヒートシンク１０３が取り付けられている。

また、ケースの上面に取り付けられた液晶表示パネルフレームには、当該フレームに取り付けられた液晶表示パネル１１と、更に、液晶表示パネル１１に電気的に接続されたＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：フレキシブル配線基板）４０３などが取り付けられて構成されている。即ち、液晶表示素子である液晶表示パネル１１は、固体光源であるＬＥＤ素子１４ａ，１４ｂと共に、電子装置を構成する制御回路（ここでは図示せず）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。

＜表示装置の例３＞
続いて、図９を用いて、表示装置１の具体的な構成の他の例（表示装置の例３）を説明する。この表示装置１の光源装置は、ＬＥＤからの光（Ｐ偏光とＳ偏光が混在）の発散光束をコリメータ１８により略平行光束に変換し、反射型導光体３０４の反射面により液晶表示パネル１１に向け反射する。反射された光は、液晶表示パネル１１と反射型導光体３０４の間に配置された反射型偏光板４９に入射する。反射型偏光板４９は、特定の偏波の光（例えばＰ偏光）を透過させ、透過した偏波光を液晶表示パネル１１に入射させる。ここで、特定の偏波以外の他の偏波（例えばＳ偏光）は、反射型偏光板４９で反射されて、再び反射型導光体３０４へ向かう。

反射型偏光板４９は、反射型導光体３０４の反射面からの光の主光線に対して垂直とならないように、液晶表示パネル１１に対して傾きを以て設置されている。そして、反射型偏光板４９で反射された光の主光線は、反射型導光体３０４の透過面に入射する。反射型導光体３０４の透過面に入射した光は、反射型導光体３０４の背面を透過し、位相差板であるλ／４板２７０を透過し、反射板２７１で反射される。反射板２７１で反射された光は、再びλ／４板２７０を透過し、反射型導光体３０４の透過面を透過する。反射型導光体３０４の透過面を透過した光は、再び反射型偏光板４９に入射する。

このとき、反射型偏光板４９に再度入射する光は、λ／４板２７０を２回通過しているため、反射型偏光板４９を透過する偏波（例えば、Ｐ偏光）へ偏光が変換されている。よって、偏光が変換されている光は反射型偏光板４９を透過し、液晶表示パネル１１に入射する。なお、偏光変換に係る偏光設計について、上述の説明から偏波を逆に構成（Ｓ偏光とＰ偏光を逆にする）してもかまわない。

この結果、ＬＥＤからの光は特定の偏波（例えばＰ偏光）に揃えられ、液晶表示パネル１１に入射し、映像信号に合わせて輝度変調されパネル面に映像を表示する。上述の例と同様に光源を構成する複数のＬＥＤが示されており（ただし、縦断面のため図９では１個のみ図示している）、これらはコリメータ１８に対して所定の位置に取り付けられている。

なお、コリメータ１８は、各々、例えばアクリル等の透光性の樹脂またはガラスにより形成されている。そして、このコリメータ１８は、放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面を有してもよい。また、コリメータ１８の頂部（ＬＥＤ基板１０２に対向する側）における中央部に、凸部（即ち、凸レンズ面）を形成した凹部を有してもよい。また、コリメータ１８の平面部（上記の頂部とは逆の側）の中央部には、外側に突出した凸レンズ面（あるいは、内側に凹んだ凹レンズ面でも良い）を有している。なお、コリメータ１８の円錐形状の外周面を形成する放物面は、ＬＥＤから周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定され、あるいは、反射面が形成されている。

なお、ＬＥＤは、その回路基板である、ＬＥＤ基板１０２の表面上の所定の位置にそれぞれ配置されている。このＬＥＤ基板１０２は、コリメータ１８に対して、その表面上のＬＥＤが、それぞれ、円錐凸形状の頂部の中央部（頂部に凹部が有る場合はその凹部）に位置するように配置されて固定される。

かかる構成によれば、コリメータ１８によって、ＬＥＤから放射される光のうち、特に、その中央部分から放射される光は、コリメータ１８の外形を形成する凸レンズ面により集光されて平行光となる。また、その他の部分から周辺方向に向かって出射される光は、コリメータ１８の円錐形状の外周面を形成する放物面によって反射され、同様に、集光されて平行光となる。換言すれば、その中央部に凸レンズを構成すると共に、その周辺部に放物面を形成したコリメータ１８によれば、ＬＥＤにより発生された光のほぼ全てを平行光として取り出すことが可能となり、発生した光の利用効率を向上することが可能となる。

さらに、図９に示したコリメータ１８により略平行光に変換された光は、反射型導光体３０４で反射される。当該光のうち、反射型偏光板４９の作用により特定の偏波の光は反射型偏光板４９透過し、反射型偏光板４９の作用により反射された他方の偏波の光は再度導光体３０４を透過する。当該光は、反射型導光体３０４に対して、液晶表示パネル１１とは逆の位置にある反射板２７１で反射する。このとき、当該光は位相差板であるλ／４板２７０を２度通過することで偏光変換される。反射板２７１で反射した光は、再び導光体３０４を透過して、反対面に設けた反射型偏光板４９に入射する。当該入射光は、偏光変換がなされているので、反射型偏光板４９を透過して、偏光方向を揃えて液晶表示パネル１１に入射される。この結果、光源の光を全て利用できるので光の幾何光学的な利用効率が２倍になる。また、反射型偏光板の偏光度（消光比）もシステム全体の消光比に乗せられるので、本実施例の光源装置を用いることで表示装置全体としてのコントラスト比が大幅に向上する。なお、反射型導光体３０４の反射面の面粗さおよび反射板２７１の面粗さを調整することで、それぞれの反射面での光の反射拡散角を調整することができる。液晶表示パネル１１に入射する光の均一性がより好適になるように、設計毎に、反射型導光体３０４の反射面の面粗さおよび反射板２７１の面粗さを調整すればよい。

なお、図９の位相差板であるλ／４板２７０は、必ずしもλ／４板２７０へ垂直に入射した偏光に対する位相差がλ／４である必要はない。図９の構成において、偏光が２回通過することで、位相が９０°（λ／２）変わる位相差板であればよい。位相差板の厚さは、偏光の入射角度分布に応じて調整すればよい。

＜表示装置の例４＞
さらに、表示装置の光源装置等の光学系の構成についての他の例（表示装置の例４）を、図１０を用いて説明する。表示装置の例３の光源装置において、反射型導光体３０４の代わりに拡散シートを用いる場合の構成例である。具体的には、コリメータ１８の光の出射側には図面の垂直方向と水平方向（図の前後方向で図示せず）の拡散特性を変換する光学シートを２枚用い（光学シート２０７Ａおよび光学シート２０７Ｂ）、コリメータ１８からの光を２枚の光学シート（拡散シート）の間に入射させる。

なお、上記の光学シートは、２枚構成ではなく１枚としても良い。1枚構成とする場合には、1枚の光学シートの表面と裏面の微細形状で垂直と水平の拡散特性を調整する。また、拡散シートを複数枚使用して作用を分担しても良い。ここで、図１０の例では、光学シート２０７Ａと光学シート２０７Ｂの表面形状と裏面形状による反射拡散特性について、液晶表示パネル１１から出射する光束の面密度が均一になるように、ＬＥＤの数量とＬＥＤ基板（光学素子）１０２からの発散角およびコリメータ１８の光学仕様を設計パラメータとして最適設計すると良い。つまり、導光体の代わりに複数の拡散シートの表面形状により拡散特性を調整する。

図１０の例では、偏光変換は、上述した表示装置の例３と同様の方法で行われる。すなわち、図１０の例において、反射型偏光板４９は、Ｓ偏光を反射（Ｐ偏光は透過）させる特性を有するように構成すればよい。その場合、光源であるＬＥＤから発した光のうちＰ偏光を透過して、透過した光は液晶表示パネル１１に入射する。光源であるＬＥＤから発した光のうちＳ偏光を反射し、反射した光は、図１０に示した位相差板２７０を通過する。位相差板２７０を通過した光は、反射板２７１で反射される。反射板２７１で反射した光は、再び位相差板２７０を通過することでＰ偏光に変換される。偏光変換された光は、反射型偏光板４９を透過し、液晶表示パネル１１に入射する。

なお、図１０の位相差板であるλ／４板２７０は、必ずしもλ／４板２７０へ垂直に入射した偏光に対する位相差がλ／４である必要はない。図１０の構成において、偏光が２回通過することで、位相が９０°（λ／２）変わる位相差板であればよい。位相差板の厚さは、偏光の入射角度分布に応じて調整すればよい。なお、図１０においても、偏光変換に係る偏光設計について、上述の説明から偏波を逆に構成（Ｓ偏光とＰ偏光を逆にする）してもかまわない。

液晶表示パネル１１からの出射光は、一般的なＴＶ用途の装置では画面水平方向（図１２（ａ）Ｘ軸で表示）と画面垂直方向（図１２（ｂ）Ｙ軸で表示）ともに同様な拡散特性を持っている。これに対して、本実施例の液晶表示パネルからの出射光束の拡散特性は、例えば図１２の例１に示すように輝度が正面視（角度０度）の５０％になる視野角が１３度とすることで、一般的なＴＶ用途の装置の６２度に対して１／５となる。同様に、垂直方向の視野角は、上下不均等として上側の視野角を下側の視野角に対して１／３程度に抑えるように反射型導光体の反射角度と反射面の面積等を最適化する。この結果、従来の液晶ＴＶに比べ、監視方向に向かう映像光量が大幅に向上し、輝度は５０倍以上となる。

更に、図１２の例２に示す視野角特性とすれば、輝度が正面視（角度０度）の５０％になる視野角が５度とすることで、一般的なＴＶ用途の装置の６２度に対して１／１２となる。同様に、垂直方向の視野角は、上下均等として視野角を一般的なＴＶ用途の装置に対して１／１２程度に抑えるように、反射型導光体の反射角度と反射面の面積等を最適化する。この結果、従来の液晶ＴＶに比べ、監視方向に向かう映像光量が大幅に向上し、輝度は１００倍以上となる。

以上述べたように、視野角を挟角とすることで、監視方向に向かう光束量を集中できるので、光の利用効率が大幅に向上する。この結果、一般的なＴＶ用途の液晶表示パネルを使用しても、光源装置の光拡散特性を制御することで、同様な消費電力で大幅な輝度向上が実現可能で、明るい屋外に向けての情報表示システムに対応した映像表示装置とすることができる。

大型の液晶表示パネルを使用する場合には、画面周辺の光は画面中央を監視者が正対した場合に監視者の方向に向かうように内側に向けることで、画面明るさの全面性が向上する。図１１は、監視者のパネルからの距離Ｌと、パネルサイズ（画面比１６：１０）とをパラメータとしたときのパネル長辺と短辺の収斂角度を求めたものである。画面を縦長として監視する場合には、短辺に合わせて収斂角度を設定すればよく、例えば２２“パネルの縦使いで監視距離が０．８ｍの場合には、収斂角度を１０度とすれば、画面４コーナからの映像光を有効に監視者に向けることができる。

同様に、１５”パネルの縦使いで監視する場合には、監視距離が０．８ｍの場合には、収斂角度を７度とすれば、画面４コーナからの映像光を有効に監視者に向けることができる。以上述べたように、液晶表示パネルのサイズ及び縦使いか横使いかによって、画面周辺の映像光を、画面中央を監視するのに最適な位置にいる監視者に向けることで、画面明るさの全面性を向上できる。

基本構成としては、図９に示すように、光源装置により挟角な指向特性の光束を液晶表示パネル１１に入射させ、映像信号に合わせて輝度変調することで、液晶表示パネル１１の画面上に表示した映像情報を、再帰反射板で反射させ得られた空間浮遊映像を、透明な部材１００を介して室外または室内に表示する。

以上説明した、本発明の一実施例に係る表示装置や光源装置を用いれば、光の利用効率がより高い空間浮遊映像表示装置を実現することが可能となる。

＜実施例の空中浮遊映像表示装置＞
次に、実施例の空中浮遊映像表示装置について説明する。以下の実施例は、再帰反射部材のλ／４板に起因して発生するゴースト像の影響を低減できる構成を示す。本実施例の空中浮遊映像表示装置は、液晶表示パネルと光源装置を含む映像表示装置と、映像表示装置からの特定偏波の映像光を反射し他方の偏波の映像光を透過する偏光分離部材と、偏光分離部材からの特定偏波による反射映像光を再帰反射して他方の偏波の映像光に変換する、λ／４板と再帰反射部材とを有する再帰反射モジュールと、映像表示装置、偏光分離部材、および再帰反射モジュールを保持する筐体と、を備え、再帰反射モジュールからの他方の偏波の映像光を偏光分離部材で透過して、筐体の外の所定の位置に実像である空中浮遊映像を形成する。また、偏光分離部材に対し映像表示装置が為す第１の角度と、偏光分離部材に対し再帰反射モジュールが為す第２の角度との関係において、第１の角度に対し第２の角度が異なる。例えば、第２の角度は、第１の角度よりも大きく、または、第２の角度は、第１の角度よりも小さい。

＜λ／４板に起因して発生するゴースト像の課題＞
図１３Ａ等を用いて、再帰反射部材のλ／４板に起因して発生するゴースト像の課題について説明する。図１３Ａは、再帰反射部材のλ／４板に起因して発生するゴースト像の課題についての説明図である。図１３Ａでは、再帰反射部材２とその再帰反射面（表面）に設けられたλ／４板２１とを有する再帰反射モジュール２００についての模式断面図（３次元形状を２次元にした模式図）を示す。再帰反射部材２の再帰反射面２Ａは、表面形状として、図示のように例えば三角形状を有している。再帰反射部材２の再帰反射面２Ａに対し、封止樹脂２２を介して、λ／４板２１が接着・固定されている。再帰反射面２Ａに対し、前述の偏光分離部材１０１からの入射光１３Ａ１は、再帰反射面２Ａの表面形状によって、逆向きの方向に、再帰反射光１３Ａ２として出射する。

ここで、再帰反射部材２の再帰反射面２Ａに入射した光のうちの一部（入射光１３Ａ３）は、λ／４板２１の表面などによって、正反射されて、正反射光つまり、非正規映像光１３Ａ４として出射される。λ／４板２１の表面のみならず、再帰反射モジュール２００における封止樹脂２２とλ／４板２１との界面などによっても、同様に正反射光が生じる場合がある。

このλ／４板２１を起因として生じる正反射光１３Ａ４は、空中浮遊映像３を形成する再帰反射光１３Ａ２を正規映像光とすると、その正規映像光に対してのゴースト像を形成する非正規映像光である。この非正規映像光１３Ａ４は、ユーザが空中浮遊映像３を視認する際にゴースト像となり、視認性を低下させる。そのため、このような非正規映像光１３Ａ４の低減が課題である。

図１３Ｂは、図１３Ａの非正規映像光（正反射光）１３Ａ４によるゴースト像の発生についての模式説明図である。λ／４板２１を含む再帰反射モジュール２００で生じた非正規映像光１３Ａ４は、空中浮遊映像３に対するゴースト像１３Ｂ１となる。このゴースト像１３Ｂ１は、空中浮遊映像３側（対応するユーザ側）から見て、再帰反射部材２の奥側に、虚像として結像する。

図１３Ｃは、図１３Ｂのような課題に対し、解決手段として、液晶表示パネル１１および偏光分離部材１０１に対する再帰反射モジュール２００の配置の傾きを変更した構成を示す模式説明図である。図１３Ｃでは、再帰反射モジュール２００を、図１３Ｂの配置状態に対し、液晶表示パネル１１の出射光線の光軸１３Ｃ１、つまり、対応する偏光分離部材１０１からの反射光の光軸、再帰反射光１３Ａ２の光軸１３Ｃ２を回転中心として所定の角度（θ）で回転させた配置とする。この回転させた際の角度をθとする。この配置では、非正規映像光１３Ａ４によるゴースト像１３Ｂ１の光軸１３Ｃ３は、空中浮遊映像３を形成する再帰反射光１３Ａ２の光軸１３Ｃ２に対し、角度２θ分だけ傾く。これにより、ゴースト像１３Ｂ１は、ユーザが空中浮遊映像３を見る方向の視野から外れることとなり、ゴースト像１３Ｂ１による空中浮遊映像３の視認性の低下が軽減される。

図１３Ｄは、図１３Ｃの配置の角度θ、および各構成要素が為す角度に関する説明図である。図１３Ｄでは、非正規映像光１３Ａ４によるゴースト像１３Ｂ１が強く視認される配置状態（図１３Ｂ）における、各部品の配置角度を、角度Ａ，Ｂ，Ｃで示している。角度Ａは、液晶表示パネル１１（特に映像光出射面）を含む映像表示装置１と偏光分離部材１０１（特に反射面）とが為す角度である。角度Ｂは、偏光分離部材１０１（特に反射面）と再帰反射モジュール２００（特にλ／４板２１の表面）とが為す角度である。角度Ｃは、液晶表示パネル１１（特に映像光出射面）を含む映像表示装置１と再帰反射モジュール２００（特にλ／４板２１の表面）とが為す角度である。角度Ｃは例えば９０度程度であり、角度Ａ，Ｂはそれぞれ４５度程度である。

それに対し、再帰反射モジュール２００を角度θで回転させた配置状態（図１３Ｃ）では、図示のように、角度Ｂは角度Ｂ’に、角度Ｃは角度Ｃ’に変化する。角度Ｂと角度Ｂ’との関係、および角度Ｃと角度Ｃ’との関係は、以下の通りとなる。すなわち、角度Ｂ’は角度Ｂから角度θ分増加しており、角度Ｃ’は角度Ｃから角度θ分減少している。
式１： Ｂ’＝Ｂ＋θ
式２： Ｃ’＝Ｃ－θ

＜横置き筐体でのゴースト像＞
図１４Ａは、前述の図４Ａの実施例のような横置き筐体における、図１３Ａ等のような非正規映像光１３Ａ４に起因するゴースト像１３Ｂ１の発生の課題を示す模式説明図である。図１４Ａでは、液晶表示パネル１１を含む映像表示装置１と、偏光分離部材１０１と、再帰反射モジュール２００との３つの構成要素は、図１３Ｄと同様に、角度Ａ，Ｂ，Ｃを為して配置されている。この構成では、角度Ａと角度Ｂとは略等しい。

図１４Ａの構成のように、液晶表示パネル１１、偏光分離部材１０１、およびλ／４板２１を含む再帰反射モジュール２００の３つの構成要素が為す角度（Ａ，Ｂ，Ｃ）の関係において、角度Ａと角度Ｂとが略等しい場合、λ／４板２１の正反射光による非正規映像光１３Ａ４が、空中浮遊像３を形成する正規映像光１３Ａ２に重なってしまう。これにより、ユーザ２３０の視点から空中浮遊映像３を見る方向で、空中浮遊映像３に対し反対側、再帰反射モジュール２００の奥側には、図１３Ｂでも示したように、非正規映像光１３Ａ４によるゴースト像１３Ｂ１が生じてしまう。このようなゴースト像１３Ｂ１が空中浮遊映像３に重なることで、ユーザ２３０から見た空中浮遊映像３の視認性を低下させる原因となる。

＜縦置き筐体でのゴースト像＞
同様に、図１４Ｂは、前述の図４Ｂの実施例のような縦置き筐体における、図１３Ａ等のような非正規映像光１３Ａ４に起因するゴースト像１３Ｂ１の発生の課題を示す模式説明図である。図１４Ｂでも、３つの構成要素は、図１３Ｄと同様に、角度Ａ，Ｂ，Ｃを為して配置されている。この構成では、角度Ａと角度Ｂとは略等しい。この構成の場合でも、λ／４板２１の正反射光による非正規映像光１３Ａ４が、空中浮遊像３を形成する正規映像光１３Ａ２に重なってしまう。これにより、ユーザ２３０の視点から空中浮遊映像３を見る方向で、空中浮遊映像３に対し反対側、再帰反射モジュール２００の奥側には、図１３Ｂでも示したように、非正規映像光１３Ａ４によるゴースト像１３Ｂ１が生じてしまう。このようなゴースト像１３Ｂ１が空中浮遊映像３に重なることで、ユーザ２３０から見た空中浮遊映像３の視認性を低下させる原因となる。

＜横置き筐体でのゴースト像を低減する実施例１Ａ＞
図１５Ａは、横置き筐体でのゴースト像を低減する第１の実施例として、実施例１Ａの空中浮遊映像表示装置の構成を示す。この実施例１Ａは、前述の図４Ａと同様に、横置きの筐体１１９０において、液晶表示パネル１１を含む映像表示装置１、偏光分離部材１０１、およびλ／４板２１を含む再帰反射モジュール２００が配置されている構成である。そして、この構成では、再帰反射モジュール２００が偏光分離部材１０１に対して為す角度Ｂ（Ｂ’）が、液晶表示パネル１１が偏光分離部材１０１に対して為す角度Ａよりも大きくなるように（Ｂ’＞Ａ）、再帰反射モジュール２００が角度θで傾けて配置されている。角度Ａ’への変更に伴い、角度Ｃも角度Ｃ’に変更されている（Ａ＋Ｂ’＋Ｃ’＝１８０度）。

再帰反射モジュール２００の非正規映像光１３Ａ４は、空中浮遊像３を形成する正規映像光１３Ａ２よりも下（図示のＺ方向で下側）の光路を通過する。これにより、非正規映像光１３Ａ４は、ユーザ２３０の視界、つまり、正規映像光１３Ａ２の光軸から外れ、非正規映像光１３Ａ４によるゴースト像１３Ｂ１は、前述の図１３Ｃのように、空中浮遊像３の光軸１３Ｃ２に対し角度２θで傾いた光軸１３Ｃ３上に外れる。そのため、ユーザ２３０から見て、空中浮遊像３に対するゴースト像１３Ｂ１の重なりが低減されるので、空中浮遊像３の視認性を向上できる。

再帰反射モジュール２００の角度θの回転に対し、再帰反射モジュール２００からの再帰反射光による正規映像光１３Ａ２の方向は、再帰反射モジュール２００の特性によって、入射時と出射時とで変わらない。それに対し、非正規映像光１３Ａ４の方向は、角度２θ分変わっている。そのため、正規映像光１３Ａ２の方向に対し、非正規映像光１３Ａ４の方向を異ならせることができる。

なお、角度θの回転の回転軸Ｊ１は、λ／４板２１の表面における、正規映像光１３Ａ２の光軸に対応した位置にあり、Ｘ方向に延在している。

なお、図１５Ａの構成では、λ／４板２１からの非正規映像光１３Ａ４は、偏光分離部材１０１および透明部材１００を通過して、筐体１１９０の外に出射する。この非正規映像光１３Ａ４（その光軸）は、光路を外に進むにつれて、正規映像光１３Ａ２（その光軸）から離れる。

実施例１Ａの空中浮遊映像表示装置によれば、原理図（図１３Ｃ）でも示したように、再帰反射モジュール２００の配置の角度Ｂ’を角度Ａに対し異ならせた構成によって、再帰反射モジュール２００からの非正規映像光１３Ａ４は、正規映像光１３Ａ２の方向に対し、ずらした方向に進む。よって、ユーザ２３０の視点から見ると、正規映像光１３Ａ２による空中浮遊映像３に対し、非正規映像光１３Ａ４によるゴースト像１３Ｂ１は、ずれた位置に形成されるので、ゴースト像１３Ｂ１の視認を低減できる。言い換えると、ユーザ２３０から見て、空中浮遊映像３に対するゴースト像１３Ｂ１の重なりを低減でき、空中浮遊映像３の視認性を高めることができる。

＜横置き筐体でのゴースト像を低減する実施例１Ｂ＞
図１５Ｂは、横置き筐体でのゴースト像を低減する第２の実施例として、実施例１Ｂの空中浮遊映像表示装置の構成を示す。図１５Ｂの構成は、図１５Ａの構成に対し、異なる点としては、再帰反射モジュール２００が偏光分離部材１０１に対して為す角度Ｂ（Ｂ’）が、液晶表示パネル１１が偏光分離部材１０１に対して為す角度Ａよりも小さくなるように（Ｂ’＜Ａ）、再帰反射モジュール２００が角度θ（図１５Ａでは＋θとすると、図１５Ｂでは－θ）で傾けて配置されている。

図１５Ｂの構成では、図１５Ａの構成とは反対に、再帰反射モジュール２００の非正規反射光１３Ａ４は、空中浮遊像３を形成する正規映像光１３Ａ２よりも上（図示のＺ方向で上側）の光路を通過する。これにより、非正規映像光１３Ａ４は、ユーザ２３０の視界、つまり、正規映像光１３Ａ２の光軸から外れ、非正規映像光１３Ａ４によるゴースト像１３Ｂ１は、前述の図１３Ｃで角度θの回転の向きを正負逆にした場合のように、空中浮遊像３の光軸１３Ｃ２に対し角度２θで傾いた光軸１３Ｃ３上に外れる。そのため、ユーザ２３０から見て、空中浮遊像３に対するゴースト像１３Ｂ１の重なりが低減されるので、空中浮遊像３の視認性を向上できる。

＜縦置き筐体でのゴースト像を低減する実施例１Ｃ＞
図１５Ｃは、縦置き筐体でのゴースト像を低減する第３の実施例として、実施例１Ｃの空中浮遊映像表示装置の構成を示す。この実施例１Ｃは、前述の図４Ｂと同様に、縦置きの筐体１１９０において、液晶表示パネル１１を含む映像表示装置１、偏光分離部材１０１、およびλ／４板２１を含む再帰反射モジュール２００が配置されている構成である。そして、この構成では、再帰反射モジュール２００が偏光分離部材１０１に対して為す角度Ｂ（Ｂ’）が、液晶表示パネル１１が偏光分離部材１０１に対して為す角度Ａよりも小さくなるように（Ｂ’＜Ａ）、再帰反射モジュール２００が角度θで傾けて配置されている。

この構成では、再帰反射モジュール２００の非正規映像光１３Ａ４は、空中浮遊像３を形成する正規映像光１３Ａ２よりも下（図示のＺ方向で下側）の光路を通過する。これにより、非正規映像光１３Ａ４は、ユーザ２３０の視界、つまり、正規映像光１３Ａ２の光軸から外れ、非正規映像光１３Ａ４によるゴースト像１３Ｂ１は、前述の図１３Ｃのように、空中浮遊像３の光軸１３Ｃ２に対し角度２θで傾いた光軸１３Ｃ３上に外れる。そのため、ユーザ２３０から見て、空中浮遊像３に対するゴースト像１３Ｂ１の重なりが低減されるので、空中浮遊像３の視認性を向上できる。

＜縦置き筐体でのゴースト像を低減する実施例１Ｄ＞
図１５Ｄは、縦置き筐体でのゴースト像を低減する第４の実施例として、実施例１Ｄの空中浮遊映像表示装置の構成を示す。この実施例１Ｄは、図１５Ｃの構成に対し、異なる点としては、再帰反射モジュール２００が偏光分離部材１０１に対して為す角度Ｂ（Ｂ’）が、液晶表示パネル１１が偏光分離部材１０１に対して為す角度Ａよりも大きくなるように（Ｂ’＞Ａ）、再帰反射モジュール２００が角度θ（図１５Ｃでは＋θとすると、図１５Ｄでは－θ）で傾けて配置されている。

図１５Ｄの構成では、図１５Ｃの構成とは反対に、再帰反射モジュール２００の非正規反射光１３Ａ４は、空中浮遊像３を形成する正規映像光１３Ａ２よりも上（図示のＺ方向で上側）の光路を通過する。これにより、非正規映像光１３Ａ４は、ユーザ２３０の視界（正規映像光１３Ａ２の光軸）から外れ、非正規映像光１３Ａ４によるゴースト像１３Ｂ１は、前述の図３Ｃで角度θの回転の向きを正負逆にした場合のように、空中浮遊像３の光軸１３Ｃ２に対し角度２θで傾いた光軸１３Ｃ３上に外れる。そのため、ユーザ２３０から見て、空中浮遊像３に対するゴースト像１３Ｂ１の重なりが低減されるので、空中浮遊像３の視認性を向上できる。

＜非正規映像光に関する遮光部を設けた実施例＞
次に、上記実施例１Ａ～１Ｄをベースとして、さらなる工夫として、上記非正規映像光１３Ａ４（ゴースト像１３Ｂ１）に関する遮光部を設けた実施例について説明する。

＜遮光部を設けた実施例２Ａ＞
図１６Ａは、横置き筐体において遮光部を設けた第１の実施例として、実施例２Ａの空中浮遊映像表示装置の構成を示す。図１６Ａの実施例２Ａの構成は、図１５Ａの実施例１Ａの構成をベースとしており、共通の構成要素を有する。図１６Ａの構成は、図１５Ａの構成に対し、異なる点としては、筐体１１９０の一部に、遮光部１６１Ａが設けられている。図１５Ａの構成では、筐体１１９０の上面において、偏光分離部材１０１および透明部材１００が配置されている領域を有し、この領域を正規映像光１３Ａ２が外に透過している。また、非正規映像光１３Ａ４（その光軸）もこの領域を外に透過している。それに対し、図１６Ａの構成では、筐体１１９０の上面において、偏光分離部材１０１および透明部材１００が配置されている領域は、遮光部１６１Ａが設けられることで、狭められている。正規映像光１３Ａ２はこの領域を外に透過するが、非正規映像光１３Ａ４（その光軸）は、この領域の遮光部１６１Ａによって遮られ、外に透過しない。つまり、遮光部１６１Ａは、ゴースト像を形成する非正規映像光１３Ａ４を遮光して、空中浮遊映像を形成するための正規映像光１３Ａ２は遮光しない領域に設けられる。

言い換えると、この実施例２Ａでは、筐体１１９０の上面において、再帰反射モジュール２００からの再帰反射光による正規映像光１３Ａ２の光束が通過する範囲は、透過性部材、つまり、偏光分離部材１０１および透明部材１００による開口とし、非正規映像光１３Ａ４のみを遮るように、筐体１１９０の一部が遮光部１６１Ａとして構成されている。これにより、非正規映像光１３Ａ４の光束がユーザ２３０の視界に入る度合いが低減されるので、この実施例２Ａは、実施例１Ａに比べて、さらにゴースト像１３Ｂ１による視認性低下を低減することができる。つまり、筐体は、偏光分離部材が配置された領域に対応させて透明部材が設けられ、再帰反射モジュールの面垂直方向の軸が通る領域で空中浮遊映像を形成するための映像光を遮らない領域に遮光部材が設けられている。後述する遮光部においても同様である。

なお、空中操作検出センサ１３５１は、筐体１１９０の遮光部１６１Ａに遮られずに、空中浮遊像３の面のセンシングを前述と同様に行う。

＜遮光部を設けた実施例２Ｂ＞
図１６Ｂは、横置き筐体において遮光部を設けた第２の実施例として、実施例２Ｂの空中浮遊映像表示装置の構成を示す。図１６Ｂの実施例２Ｂの構成は、図１５Ｂの実施例１Ｂの構成をベースとしており、共通の構成要素を有する。図１６Ｂの構成は、図１５Ｂの構成に対し、異なる点としては、筐体１１９０の一部に、遮光部１６１Ｂが設けられている。図１５Ｂの構成では、筐体１１９０の上面において、偏光分離部材１０１および透明部材１００が配置されている領域を有し、この領域を正規映像光１３Ａ２が外に透過している。また、非正規映像光１３Ａ４（その光軸）もこの領域を外に透過している。それに対し、図１６Ｂの構成では、筐体１１９０の上面１６２において、偏光分離部材１０１が配置されている領域を有し、この領域では、正規映像光１３Ａ２および非正規映像光１３Ａ４（その光軸）がともに外に通過する。図１６Ｂの構成では、筐体１１９０は、上面１６２よりもさらに上側の高さＨ１の位置に、空間１６４を空けて、第２の上面としての上面１６３が設けられている。また、上面１６２と上面１６３とをつなぐように、斜面に、透明部材１００が配置されている。

この構成では、上面１６２における偏光分離部材１０１が配置されている領域では、非正規映像光１３Ａ４を遮光するための遮光部を設けると、正規映像光１３Ａ２の光束も遮ってしまうため、より上側の位置にある上面１６３において、筐体１１９０の一部としての遮光部１６１Ｂを設けている。この遮光部１６１Ｂは、図示のように、正規映像光１３Ａ２の光束を遮らずに、非正規映像光１３Ａ４（その光軸）を遮る。正規映像光１３Ａ２の光束は、偏光分離部材１０１および透明部材１００を透過して外に出射する。非正規映像光１３Ａ４は、偏光分離部材１０１を透過した後、遮光部１６１Ｂで遮光される。これにより、非正規映像光１３Ａ４の光束がユーザ２３０の視界に入る度合いが低減されるので、この実施例２Ｂは、実施例１Ｂに比べて、さらにゴースト像１３Ｂ１による視認性低下を低減することができる。つまり、筐体は、第１筐体面、つまり上面１６２に透明部材が設けられ、第１筐体面から外側に所定の距離を有する第２筐体面、つまり上面１６３に遮光部が設けられている。

なお、上面１６２と上面１６３との間に設けられた空間１６４は、他の部材を配置する等、任意の用途に利用可能である。例えば、この空間１６４に空中操作検出センサ１３５１を配置した形態としてもよい。

＜遮光部を設けた実施例２Ｃ＞
図１６Ｃは、縦置き筐体において遮光部を設けた第３の実施例として、実施例２Ｃの構成を示す。図１６Ｃは、図１５Ｄの構成に対し、異なる点として、筐体１１９０の前面の一部に、遮光部１６１Ｃが設けられている。この遮光部１６１Ｃは、非正規映像光１３Ａ４（その光軸）が通過する位置に設けられており、正規映像光１３Ａ２の光束を遮らずに、非正規映像光１３Ａ４（その光軸）を遮る。これにより、非正規映像光１３Ａ４の光束がユーザ２３０の視界に入る度合いが低減されるので、この実施例２Ｃは、実施例１Ｄに比べて、さらにゴースト像１３Ｂ１による視認性低下を低減することができる。

＜遮光部を設けた実施例２Ｄ＞
図１６Ｄは、縦置き筐体において遮光部を設けた第４の実施例として、実施例２Ｄの構成を示す。実施例２Ｄは、実施例２Ｂと同様の遮光部を縦置き筐体に適用した例である。図１６Ｄは、図１５Ｃの構成に対し、異なる点として、筐体１１９０の前面１６６において、偏光分離部材１０１が配置されている領域を有し、この領域では、正規映像光１３Ａ２および非正規映像光１３Ａ４（その光軸）がともに外に通過する。図１６Ｄの構成では、筐体１１９０は、前面１６６よりもさらに前側の距離Ｄ１の位置に、空間１６８を空けて、第２の前面としての前面１６７が設けられている。また、前面１６６と前面１６７とをつなぐように、斜面に、透明部材１００が配置されている。

この構成では、前面１６６における偏光分離部材１０１が配置されている領域では、非正規映像光１３Ａ４を遮光するための遮光部を設けると、正規映像光１３Ａ２の光束も遮ってしまうため、より前側の位置にある前面１６７において、筐体１１９０の一部としての遮光部１６１Ｄを設けている。この遮光部１６１Ｄは、図示のように、正規映像光１３Ａ２の光束を遮らずに、非正規映像光１３Ａ４（その光軸）を遮る。正規映像光１３Ａ２の光束は、偏光分離部材１０１および透明部材１００を透過して外に出射する。非正規映像光１３Ａ４は、偏光分離部材１０１を透過した後、遮光部１６１Ｄで遮光される。これにより、非正規映像光１３Ａ４の光束がユーザ２３０の視界に入る度合いが低減されるので、この実施例２Ｄは、実施例１Ｃに比べて、さらにゴースト像１３Ｂ１による視認性低下を低減することができる。

なお、前面１６６と前面１６７との間に設けられた空間１６８は、他の部材を配置する等、任意の用途に利用可能である。例えば、この空間１６８に空中操作検出センサ１３５１を配置した形態としてもよい。

＜保持ユニットを設けた実施例＞
次に、上記実施例の空中浮遊映像表示装置の筐体１１９０に、映像表示装置１、偏光分離部材１０１、および再帰反射モジュール２００を取り付けて保持するための保持ユニットを設けた実施例について説明する。

＜保持ユニットを設けた実施例３Ａ＞
図１７Ａは、例えば横置き筐体である筐体１１９０の場合（図１５Ａの実施例１Ａ等）において、所定の保持ユニット２０００を設けた実施例として、実施例３Ａの空中浮遊映像表示装置の構成を示す。この実施例３Ａでは、前述の映像表示装置１、偏光分離部材１０１、および、λ／４板２１を含む再帰反射モジュール２００のそれぞれの構成要素を、保持ユニット２０００によって、所定の位置関係で保持する。その保持ユニット２０００が筐体１１９０に保持されるように取り付けられる。所定の位置関係は前述の角度の関係を含む。

図１７Ａでは、保持ユニット２０００の形状の概要を破線で図示しており、詳細は後述する。図示のｙ－ｚ面では、保持ユニット２０００の第１面に対し映像表示装置１が保持され、保持ユニット２０００の第２面に対し偏光分離部材１０１が保持され、保持ユニット２０００の第３面に対し再帰反射モジュール２００が保持されている。保持ユニット２０００の第２面は、筐体１１９０の上面の透明部材１００の面に平行に配置されている。前述（例えば図１５Ａの実施例１Ａ）と同様に、偏光分離部材１０１の面に対し液晶表示パネル１１の面が角度Ａを為すように保持されており、偏光分離部材１０１の面に対し再帰反射モジュール２００のλ／４板２１の面が角度Ｂ’（例えばＢ’＞Ａ）を為すように保持されている。このような保持ユニット２０００により、所定の角度の関係を保って３つの構成要素を安定的に保持できる。

＜保持ユニットを設けた実施例３Ｂ＞
図１７Ｂは、例えば縦置き筐体である筐体１１９０の場合（図１５Ｃの実施例１Ｃ等）において、所定の保持ユニット２０００を設けた実施例として、実施例３Ｂの空中浮遊映像表示装置の構成を示す。この実施例３Ｂでは、実施例３Ａと同様に、前述の３つの構成要素を、保持ユニット２０００によって、所定の位置関係で保持する。その保持ユニット２０００が筐体１１９０に保持されるように取り付けられる。図示のｙ－ｚ面では、保持ユニット２０００の第１面に対し映像表示装置１が保持され、保持ユニット２０００の第２面に対し偏光分離部材１０１が保持され、保持ユニット２０００の第３面に対し再帰反射モジュール２００が保持されている。保持ユニット２０００の第２面は、筐体１１９０の前面の透明部材１００の面に平行に配置されている。前述（例えば図１５Ｃの実施例１Ｃ）と同様に、偏光分離部材１０１の面に対し液晶表示パネル１１の面が角度Ａを為すように保持されており、偏光分離部材１０１の面に対し再帰反射モジュール２００のλ／４板２１の面が角度Ｂ’（例えばＢ’＜Ａ）を為すように保持されている。このような保持ユニット２０００により、所定の角度の関係を保って３つの構成要素を安定的に保持できる。

＜保持ユニットの構造例：実施例４Ａ＞
図１８Ａは、実施例４Ａとして、図１７Ａや図１７Ｂの保持ユニット２０００の詳細な構造例を示す斜視図である。図１８Ａでは、保持ユニット２０００に映像表示装置１のみが取り付けられた状態を示している。この保持ユニット２０００は、前述の３つの構成要素、すなわち、映像表示装置１、偏光分離部材１０１、および再帰反射モジュール２００を保持するための第１面、第２面、および第３面と、側面部として例えば図１７Ａでの筐体１１９０のｙ－ｚ面に配置される側面部２００１、言い換えると側面カバーとを有する。側面部２００１の概略三角形の面における３辺は、第１面、第２面、および第３面の各面の対応する辺に隣接している。保持ユニット２０００の第１面には、映像表示装置１が固定されている。保持ユニット２０００の第２面には、前述の偏光分離部材１０１が固定される。保持ユニット２０００の第３面には、保持部材２００２を用いて、再帰反射モジュール２００が固定される。保持ユニットは、第１面、第２面、および第３面を保持する側面部を有し、側面部に、再帰反射モジュールを第２角度、つまり偏光分離部材に対し再帰反射モジュールが為す角度となるように取り付けるための保持部材を有する。

保持ユニット２０００は、ｘ方向で前後の位置に配置されているそれぞれの側面部２００１において、保持部材２００２が固定されている。保持部材２００２は、再帰反射モジュール２００を取り付けて保持するための部材である。それぞれの側面部２００１には、２個の保持部材２００２が固定されている。例えば、一方の側面部２００１（図１８Ａでの左側）において、内側に、第１の保持部材２００２Ａ１と第２の保持部材２００２Ｂ１とを有し、他方の側面部２００１（図１８Ａでの右側）において、内側に、第１の保持部材２００２Ａ２と第２の保持部材２００２Ｂ２とを有する。言い換えると、側面部に、再帰反射モジュールを第１の角度、つまり偏光分離部材に対し映像表示装置が為す角度よりも大きい第２の角度、つまり偏光分離部材に対し再帰反射モジュールが為す角度となるように取り付けるための第１の保持部材と、再帰反射モジュールを第１の角度、つまり偏光分離部材に対し映像表示装置が為す角度よりも小さい第２の角度、つまり偏光分離部材に対し再帰反射モジュールが為す角度となるように取り付けるための第２の保持部材と、を有する。また、第１の保持部材と第２の保持部材とが同じ形状および構造を有する部品である。

各保持部材２００２は、側面部２００１（そのねじ穴等）に対し、例えばねじ止めによって固定されている。また、それぞれの側面部２００１には、保持ユニット２０００を筐体１１９０に取り付けるための取り付け部２００３も有している。側面部は、再帰反射モジュールを第１の角度、つまり偏光分離部材に対し映像表示装置が為す角度よりも大きい第２の角度、つまり偏光分離部材に対し再帰反射モジュールが為す角度となるように取り付けるための保持部材を有している場合と、再帰反射モジュールを第１の角度、つまり偏光分離部材に対し映像表示装置が為す角度よりも小さい第２の角度、つまり偏光分離部材に対し再帰反射モジュールが為す角度となるように取り付けるための保持部材を有している場合がある。

この実施例４Ａでは、保持ユニット２０００は、再帰反射モジュール２００を２種類の角度（前述の角度Ｂ’）から選択した角度で配置できるように、複数の保持部材２００２が設けられている。例えば、再帰反射モジュール２００を第１種類の角度（例えば図１５Ａの実施例１Ａでの角度Ｂ’）で配置する場合には、保持部材２００２Ａ１および保持部材２００２Ａ２が選択され、再帰反射モジュール２００を第２種類の角度（例えば図１５Ｂの実施例１Ｂ）で配置する場合には、保持部材２００２Ｂ１および保持部材２００２Ｂ２が選択される。なお、前述のように、角度Ｂ’に応じて角度Ｃ’も定まる。

図１８Ｂは、１個の保持部材２００２（例えば保持部材２００２Ａ１）の構造の概要を示す模式図である。それぞれの保持部材２００２は、一対の構造物から成る。例えば、保持部材２００２Ａ１は、保持構造物２００４ａと保持構造物２００４ｂとから成る。上側の保持構造物２００４ａ、および下側の保持構造物２００４ｂは、それぞれ概略的に板状の構造物であり、それぞれ側面部２００１に対しねじ止めによって固定される。下側の保持構造物２００４ｂは、奥側（第１面に近い側）に止め部を有する。上側の保持構造物２００４ａと、下側の保持構造物２００４ｂとの間には、所定の距離での空間、溝が設けられている。

保持部材２００２に対し再帰反射モジュール２００が取り付けられる際には、保持部材２００２の保持構造物２００４ａ，２００４ｂによって形成されている溝に、図示の矢印の方向から再帰反射モジュール２００の端部が挿入される。挿入に応じて、再帰反射モジュール２００の端部が、保持部材２００２の奥側の保持構造物２００４ｂの止め部に突き当たる。上側の保持構造物２００４ａと下側の保持構造物２００４ｂとの間に挿入された再帰反射モジュール２００の部分は、上下から挟まれてそれらの板バネによって押圧されることで保持される構造となっている。

それぞれの側面部２００１で同様に保持部材２００２に対し再帰反射モジュール２００の一方の部分が挿入された後、再帰反射モジュール２００の他方の部分（第２面に近い側）については、当該モジュールが主面方向に移動しないように、例えばクッション材と蓋によって固定される。これにより、再帰反射モジュール２００が、選択された角度で、第３面に近い保持部材２００２に対し固定される。

４個のそれぞれの保持部材２００２（例えば保持部材２００２Ａ１，２００２Ｂ１，２００２Ａ２，２００２Ｂ２）は、同じ形状等を有する同じ部品として構成されており、どの位置に取り付けられる場合でも同じ部品が適用できる。

図１８Ｃは、上記保持ユニット２０００の断面図（ｙ－ｚ面）において、２種類の角度について示す。なお、図１８Ｃでは、図１８Ａの２つの側面部２００１の保持部材２００２のうち、一方の側面部２００１の保持部材２００２Ａ１，２００２Ｂ１を示すが、他方の側面部２００１の保持部材２００２Ａ２，２００２Ｂ２も対応する同じ位置に配置されている。図１８Ｃでは、保持ユニット２０００における偏光分離部材１０１が固定されている第２面ＳＦ２に対し、映像表示装置１の第１面ＳＦ１が為す角度Ａと、偏光分離部材１０１の第２面ＳＦ２に対し、保持部材２００２Ａ１（特に面ＳＦ３Ａ）が為す角度ＢＡと、映像表示装置１の第１面ＳＦ１と保持部材２００２Ａ１（面ＳＦ３Ａ）とが為す角度ＣＡと、偏光分離部材１０１の第２面ＳＦ２に対し、保持部材２００２Ｂ１（特に面ＳＦ３Ｂ）が為す角度ＢＢと、映像表示装置１の第１面ＳＦ１と保持部材２００２Ｂ１（面ＳＦ３Ａ）とが為す角度ＣＢとを示している。

偏光分離部材１０１の第２面ＳＦ２に対し、映像表示装置１が為す角度Ａと、保持部材２００２Ａ１が為す角度ＢＡと、保持部材２００２Ｂ１が為す角度ＢＢとは、それぞれ異なり（Ａ≠ＢＡ≠ＢＢ）、角度ＢＡは角度Ａよりも大きく（ＢＡ＞Ａ）、角度ＢＢは角度Ａよりも小さい（ＢＢ＜Ａ）。

２種類の保持部材２００２に対する再帰反射モジュール２００の配置として、角度ＢＡおよび角度ＣＡとなる方の保持部材２００２Ａ１を選択する場合、前述の図１５Ａの実施例１Ａ等の配置（角度Ｂ’＞Ａ）に対応する。角度ＢＢおよび角度ＣＢとなる方の保持部材２００２Ｂ１を選択する場合、前述の図１５Ｂの実施例１Ｂ等の配置（角度Ｂ’＜Ａ）に対応する。

図１８Ｄは、図１８Ｃの保持ユニット２０００における２種類の保持部材２００２のうち、角度ＢＡに対応する保持部材２００２Ａ１，２００２Ａ２の方に再帰反射モジュール２００を挿入して取り付けた場合の状態を示す。保持部材２００２Ａ１に対応した面ＳＦ３Ａに沿って再帰反射モジュール２００のλ／４板２１が配置されている。再帰反射モジュール２００が角度ＢＡで配置されており、非正規映像光１３Ａ４は、正規映像光１３Ａ２に対し、前述の角度２θで下側にある光路から出射する。

図１８Ｅは、図１８Ｃの保持ユニット２０００における２種類の保持部材２００２のうち、角度ＢＢに対応する保持部材２００２Ｂ１，２００２Ｂ２の方に再帰反射モジュール２００を挿入して取り付けた場合の状態を示す。保持部材２００２Ｂ１に対応した面ＳＦ３Ｂに沿って再帰反射モジュール２００のλ／４板２１が配置されている。再帰反射モジュール２００が角度ＢＢで配置されており、非正規映像光１３Ａ４は、正規映像光１３Ａ２に対し、前述の角度２θで上側にある光路から出射する。

上述のように、実施例４Ａでは、空中浮遊映像表示装置の実装形態に応じて、保持ユニット２０００の２種類の保持部材２００２から２種類の角度のうち所望の角度となる方を選択して、再帰反射モジュール２００を取り付けることができる。実施例４Ａでは、同じ１つの保持ユニット２０００によって、２種類の角度の実装形態に対応することができる。

図１８Ｆは、保持ユニット２０００の側面部２００１に設けられている取り付け穴（ねじ穴）２００５についての説明図である。それぞれの側面部２００１には、所定の位置に、上記２種類の保持部材２００２を取り付けるための取り付け穴（例えばねじ止めが可能なねじ穴）２００５として、取り付け穴２００５ａ，２００５ｂ，２００５ｃ，２００５ｄが設けられている。保持ユニット２０００は、これらの取り付け穴２００５を利用して、上記２種類の保持部材２００２が固定されたユニットとしてもよいし、いずれか一方の種類の保持部材２００２が固定されたユニットとしてもよく、それらの各場合に対応可能である。取り付け穴２００５に対し、２種類の角度の保持部材２００２は、同じ形状・構造の部品とすることができるので、複数の保持部品２００２を１種類の部品として製造および管理することができる。

他の実施例としては、上記保持ユニット２０００に１種類の角度の保持部材２００２のみを取り付けた構成も可能である。

＜保持ユニットの構造例：実施例４Ｂ＞
図１９Ａは、実施例４Ｂとして、保持ユニット２０００の構成を示す。実施例４Ｂでの保持ユニット２０００は、再帰反射モジュール２００を所定の角度で配置するための構造として、実施例４Ａでの保持ユニット２０００の構造とは異なる、回転機構を含む構造を備える。図１９Ａでは、保持ユニット２０００は、側面部２００１の間、再帰反射モジュール２００が配置される第３面ＳＦ３の付近に、回転機構１９０が設けられている。回転機構１９０は、回転軸１９０Ｊを中心として、保持される再帰反射モジュール２００を回転させることができる機構である。回転軸１９０Ｊは、ｘ方向に延在する軸である。回転機構１９０の回転軸１９０Ｊは、空中浮遊像３（それに対応する正規映像光１３Ａ２）の光軸ＡＸ２の位置に対し略一致する位置に設けられている。光軸ＡＸ２は、液晶表示パネル１１からの映像光の光軸ＡＸ１に対し、偏光分離部材１０１による反射光の光軸と対応している。保持ユニットは、上述した第１面、第２面、および第３面を保持する側面部を有し、側面部に、再帰反射モジュールを第２の角度、つまり偏光分離部材に対し再帰反射モジュールが為す角度となるように取り付けるための回転機構を有する。回転機構は、偏光分離部材からの反射映像光の光軸の位置に対応させた位置に回転軸を有する。

回転機構１９０に固定される再帰反射モジュール２００は、回転軸１９０Ｊの周りに回転させられることで、破線で示すように、少なくとも前述の２種類の角度（ＢＡ，ＢＢ）から選択した角度での配置状態にすることができる。また、回転機構１９０は、２種類の角度（ＢＡ，ＢＢ）に限定されず、それらの角度の範囲内で設定された角度での配置状態にできる機構としてもよい。

図１９Ｂは、実施例４Ｂの変形例を示す。回転機構１９０について、再帰反射モジュール２００の中央付近位置として光軸ＡＸ２に対応する位置に回転軸１９０Ｊを設ける構成に限らずに、それ以外の位置に回転軸１９０Ｊを設ける構成としてもよい。図１９Ｂの構成例では、再帰反射モジュール２００における一方の端部として、第３面ＳＦ３の偏光分離部材１０１側に近い方の端部の付近に、回転軸１９０Ｊが設けられている。この変形例でも、再帰反射モジュール２００の配置の角度を、前述の２種類の角度に設定可能である。

なお、回転機構１９０に関して、実施例４Ｂのように、光軸ＡＸ２に対応した位置に回転軸１９０Ｊを設ける構成とした場合、再帰反射モジュール２００の標準状態に対し角度±θで回転した状態とした場合に、偏光分離部材１０１と再帰反射モジュール２００との間で偏光分離部材１０１からの反射映像光が入射する光軸上の距離が一定に保たれる。そのため、変形例よりも実施例４Ｂの方が、設計上、光学性能の管理がしやすい利点がある。

以上説明したように、各実施例の空間浮遊映像表示装置によれば、ユーザ２３０は空間浮遊映像３をより好適に視認できる。

＜再帰反射モジュールの配置の角度について＞
上述した実施例１Ａ等における、再帰反射モジュール２００の配置の角度Ｂ’について補足する。前述のように、実施例１Ａ等における基本的な特徴は、従来の角度Ｂ＝角度Ａの構成に対し、角度Ｂ’が角度Ａに対し異なる構成である。再帰反射モジュール２００の配置の角度について、図１４Ａ等のように角度Ｂ＝角度Ａの構成を標準状態とする。この標準状態では、再帰反射モジュール２００の主面であるλ／４板２１の表面は、偏光分離部材１０１からの反射映像光の光軸に対し、垂直となる状態である。これに対し、実施例１Ａ等では、前述のように再帰反射モジュール２００を角度θで前後に傾けた配置状態とすることで、角度Ｂ’が角度Ａに対し異なる構成としている。言い換えると、前述の図１３Ｄ、式１、式２等に示したような、角度Ａ，Ｂ’，Ｃ’の関係としている。

角度Ｂ’の値については、例えば以下のような実装とすることができる。標準状態では、角度Ａ＝Ｂが例えば４５度である。この角度Ａ＝Ｂは、勿論４５度に限らずに可能である。実施例１Ａ等では、角度Ｂ’は、角度Ａ＝４５度に対し、±Ｘ度で異ならせた角度とする。一例では、Ｘ＝１１度とすると、角度Ｂ’＝４５度＋１１度＝５６度である。角度Ｘは、勿論これに限らずに可能であり、所定の範囲内の角度（Ｘmin≦Ｘ≦Ｘmax）とすればよい。

本実施例に係る技術では、高解像度かつ高輝度な映像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、再帰反射板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」および「１１住み続けられるまちづくりを」に貢献する。

以上、種々の実施例について詳述したが、しかしながら、本発明は、上述した実施例のみに限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するためにシステム全体を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…表示装置（映像表示装置）、２…再帰反射板（再帰性反射板、再帰反射部材）、３…空間像（空間浮遊映像）、１００…透明部材、１０１…偏光分離部材、１１…液晶表示パネル、１２…吸収型偏光板、１３…光源装置、２１…λ／４板、２００…再帰反射モジュール、２３０…ユーザ、１１９０…筐体、１３５１…空中操作検出センサ、１３Ａ２…正規映像光、１３Ａ４…非正規映像光。

Claims (14)

1. 空中浮遊映像を表示する空中浮遊映像表示装置であって、
   映像表示装置と、
   前記映像表示装置からの特定偏波の映像光を反射し他方の偏波の映像光を透過する偏光分離部材と、
   前記偏光分離部材からの特定偏波による反射映像光を再帰反射して他方の偏波の映像光に変換する、λ／４板と再帰反射部材とを有する再帰反射モジュールと、
   前記映像表示装置、前記偏光分離部材、および前記再帰反射モジュールを保持する筐体と、を備え、
   前記再帰反射モジュールからの前記他方の偏波の映像光を前記偏光分離部材で透過して、前記筐体の外の所定の位置に実像である前記空中浮遊映像を形成し、
   前記偏光分離部材に対し前記映像表示装置が為す第１の角度と、前記偏光分離部材に対し前記再帰反射モジュールが為す第２の角度との関係において、前記第１の角度に対し前記第２の角度が異なる、
   空中浮遊映像表示装置。
2. 請求項１記載の空中浮遊映像表示装置において、
   前記第２の角度は、前記第１の角度よりも大きい、
   空中浮遊映像表示装置。
3. 請求項１記載の空中浮遊映像表示装置において、
   前記第２の角度は、前記第１の角度よりも小さい、
   空中浮遊映像表示装置。
4. 請求項１記載の空中浮遊映像表示装置において、
   前記筐体は、前記偏光分離部材が配置された領域に対応させて透明部材が設けられ、前記再帰反射モジュールの面垂直方向の軸が通る領域で前記空中浮遊映像を形成するための映像光を遮らない領域に遮光部が設けられている、
   空中浮遊映像表示装置。
5. 請求項４記載の空中浮遊映像表示装置において、
   前記筐体は、第１筐体面に前記透明部材が設けられ、前記第１筐体面から外側に所定の距離を有する第２筐体面に前記遮光部が設けられている、
   空中浮遊映像表示装置。
6. 請求項１記載の空中浮遊映像表示装置において、
   前記関係を満たすように前記映像表示装置、前記偏光分離部材、および前記再帰反射モジュールを保持し、前記筐体に固定される保持ユニットを備える、
   空中浮遊映像表示装置。
7. 請求項６記載の空中浮遊映像表示装置において、
   前記保持ユニットは、第１面に対し前記映像表示装置が取り付けられ、第２面に対し前記偏光分離部材が取り付けられ、第３面に対し前記再帰反射モジュールが取り付けられる、
   空中浮遊映像表示装置。
8. 請求項７記載の空中浮遊映像表示装置において、
   前記保持ユニットは、前記第１面、前記第２面、および前記第３面を保持する側面部を有し、
   前記側面部に、前記再帰反射モジュールを前記第２の角度となるように取り付けるための保持部材を有する、
   空中浮遊映像表示装置。
9. 請求項８記載の空中浮遊映像表示装置において、
   前記側面部に、前記保持部材として、前記再帰反射モジュールを前記第１の角度よりも大きい前記第２の角度となるように取り付けるための保持部材を有する、
   空中浮遊映像表示装置。
10. 請求項８記載の空中浮遊映像表示装置において、
    前記側面部に、前記保持部材として、前記再帰反射モジュールを前記第１の角度よりも小さい前記第２の角度となるように取り付けるための保持部材を有する、
    空中浮遊映像表示装置。
11. 請求項８記載の空中浮遊映像表示装置において、
    前記側面部に、前記保持部材として、前記再帰反射モジュールを前記第１の角度よりも大きい前記第２の角度となるように取り付けるための第１の保持部材と、前記再帰反射モジュールを前記第１の角度よりも小さい前記第２の角度となるように取り付けるための第２の保持部材と、を有する、
    空中浮遊映像表示装置。
12. 請求項１１記載の空中浮遊映像表示装置において、
    前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とが同じ形状および構造を有する部品である、
    空中浮遊映像表示装置。
13. 請求項７記載の空中浮遊映像表示装置において、
    前記保持ユニットは、前記第１面、前記第２面、および前記第３面を保持する側面部を有し、
    前記側面部に、前記再帰反射モジュールを前記第２の角度となるように取り付けるための回転機構を有する、
    空中浮遊映像表示装置。
14. 請求項１３記載の空中浮遊映像表示装置において、
    前記回転機構は、前記偏光分離部材からの反射映像光の光軸の位置に対応させた位置に回転軸を有する、
    空中浮遊映像表示装置。

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