JP6232163B2 - 空中像表示装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る空中像表示装置100の構成例を示す側面図である。図1に示す空中像表示装置100は、表示装置110の表示面の異なる表示領域に個別に表示された複数の表示像それぞれの虚像を、表示面に対して略水平方向から観察する観察者1に対して前後に重畳して表示することで、空中像を表示するものである。
第1の実施形態においては、光学素子130による虚像B2は、表示領域から出射された光が光学素子130を透過し、その透過光が反射部材140により反射され、その反射光が光学素子130により反射されることで形成される。そのため、虚像B2は、表示領域に表示された表示像と比べて明るさが減衰する。さらに、第1の実施形態においては、光学素子130による虚像B2が光学素子120による虚像B1よりも観察者1から見て手前側に形成されるため、表示される空中像は全体として暗いものとなってしまう。
∠b=45°−x ・・・式(1)
となる。また、三角形DEBにおいて、∠DEB=90°より、
∠d=90°−x ・・・式(2)
である。
∠c=∠a+∠b・・・式(3)
である。また、三角形DABにおいて内角の和が180°であるので、
∠c=180°−(2x+d)−x=180−3x−d
=180°−3x−(90°−x)=90°−2x ・・・式(4)
である。
第1および第2の実施形態のように、複数の光学素子120,130を観察者1の観察方向(X方向)に沿って配置し、各光学素子120,130により形成される虚像を重畳して観察者1に視認させる場合、表示装置110のX方向の長さが一定であるとすると、光学素子120,130の数(層数)が増加するほど、各光学素子120,130に割り当てられる表示装置110の表示面の表示領域のX方向の長さが小さくなる。各光学素子120,130に割り当てられる表示領域(各光学素子120,130に対応する表示領域)のX方向の長さが小さくなると、各光学素子120,130により形成される虚像の高さが小さくなり、臨場感のある空中像の表示が困難になる。本実施形態においては、光学素子120,130の総数が増加した場合にも、臨場感のある空中像の表示が可能な構成について説明する。
xf=bf+df+(af+bf+df) ・・・式(5)
xm=(bf+cfm+bm)+dm+(am+bm+dm) ・・・式(6)
xb=(bf+cfm+bm+cmg)+bg+ab ・・・式(7)
図14は、本発明の第4の実施形態に係る空中像表示装置100の構成例を示す側面図である。図14に示す空中像表示装置100は、表示装置110および表示装置111の表示面に表示された複数の表示像それぞれの虚像を、表示面に対して略水平方向から観察する観察者1に対して前後に重畳して表示することで、空中像を表示するものである。ここで、表示装置110は本発明の第1の表示装置に対応する。また、表示装置111は本発明の第2の表示装置に対応する。表示装置111は表示装置110に対向して設けられる。本実施形態において表示装置110と表示装置111とは略平行に設けられている。
図16は、本発明の第5の実施形態に係る空中像表示装置100の構成例を示す側面図である。本実施形態に係る空中像表示装置100は、第4の実施形態に係る空中像表示装置100の構成(図15参照)に加えて光学素子120を備える。本実施形態において、表示装置110の表示面はX方向に光学素子130の手前側の端部から光学素子120の奥側の端部にわたる。表示装置110は、光学素子120,130に対応する表示面の異なる表示領域に表示像を個別に表示する。図16では、図15と同じ要素には同じ符号を付している。これらの要素については重複説明回避のため詳細な説明を省略する。
第4の実施形態および第5の実施形態に係る空中像表示装置100は、光学素子130の数が1つであった。しかし、光学素子130の数は2以上であってもよい。空中像表示装置100では光学素子140が光学素子130と組み合わせて用いられるため、光学素子140の数も2以上になる。図17は、光学素子130および光学素子140を複数備える、第6の実施形態に係る空中像表示装置100の構成例を示す側面図である。図17では、図15および図16と同じ要素には同じ符号を付している。これらの要素については重複説明回避のため詳細な説明を省略する。
第4〜第6の実施形態において、表示装置110の表示面は、複数の表示領域に分かれている場合であっても表示像を表示するために用いられていた。第7の実施形態の実施形態においては、表示装置110の表示面の表示領域の一部を表示像の表示以外の用途で用いる。
第1〜第7の実施形態に係る空中像表示装置100は、観察者が両目で同じ虚像を観察する構成であった。しかし、適切な視差を持つ右目用の虚像と左目用の虚像を表示することで、より立体的な虚像をつくることが可能になる。
2,2−1,2−2 観察者の目
10,100,100A、100B,100C 空中像表示装置
100a 筐体
100b 実空間
110,111 表示装置
110a 空中像生成用領域
110b 照明制御用領域
120,130,130−1,130−2,140,140−1,140−2,120a,120b,130f,130m 光学素子
140,140−1,140−2,140a,140f,140m 反射部材
141,142 ミラー
143 微小ミラー
151 実物体
152 光学素子
160,160−1,160−2 レンズ
171,172 ディスプレイ
Claims (13)
- 表示装置と、
前記表示装置から出射された光が入射される第1の光学素子であって、入射された光の一部が透過し、一部が反射する前記第1の光学素子と、
前記表示装置から出射された光が入射される第2の光学素子であって、前記第1の光学素子を透過した前記表示装置から出射された光を前記第1の光学素子の反射面に向けて反射する前記第2の光学素子と、
前記表示装置から出射された光が入射される第3の光学素子であって、前記表示装置から出射された光を前記第1の光学素子の透過面に向けて反射する前記第3の光学素子と、
前記表示装置から出射された光が入射される、前記第1の光学素子と前記第3の光学素子との間に配置された1以上の第4の光学素子であって、入射された光の一部が透過し、一部が反射する前記1以上の第4の光学素子と、
前記表示装置から出射された光が入射される1以上の第5の光学素子であって、前記表示装置から出射されて前記1以上の第4の光学素子を透過した光を前記1以上の第4の光学素子の反射面に向けて反射する、前記1以上の第5の光学素子と、を備え、
前記表示装置から出射され、前記第2の光学素子で反射されて前記第1の光学素子の反射面で反射された光が、前記表示装置に表示された第1の表示像に対応する第1の表示像に対応する第1の虚像を形成し、
前記表示装置から出射され、前記第3の光学素子で反射された光が、前記表示装置に表示された第2の表示像に対応する第2の虚像を形成し、
前記表示装置から出射され、前記1以上の第5の光学素子で反射されて前記1以上の第4の光学素子の反射面で前記第1の光学素子の透過面に向けて反射された光が、前記表示装置に表示された1以上の第3の表示像に対応する1以上の第3の虚像を形成し、
前記第1の光学素子、前記1以上の第4の光学素子、前記第3の光学素子の順に、前記表示装置から出射された光を反射するまでの光路長が長くなるように、前記第2の光学素子および前記1以上の第5の光学素子が設けられ、前記第2の光学素子は、前記表示装置から出射された光を反射するまでの光路長が、前記第3の光学素子が前記表示装置から出射された光を反射するまでの光路長よりも長くなるように設けられていることを特徴とする、空中像表示装置。 - 前記第1および第2の表示像ならびに前記1以上の第3の表示像の大きさは、対応する光学素子の配置順に前記第1の表示像から順に大きいことを特徴とする、請求項1に記載の空中像表示装置。
- 前記第1の光学素子、前記1以上の第4の光学素子、前記第3の光学素子の上端の位置は、前記第1の光学素子から配置順に高いことを特徴とする、請求項1に記載の空中像表示装置。
- 表示装置と、
前記表示装置から出射された光が入射される第1の光学素子であって、入射された光の一部が透過し、一部が反射する前記第1の光学素子と、
前記表示装置から出射された光が入射される第2の光学素子であって、前記第1の光学素子を透過した前記表示装置から出射された光を前記第1の光学素子の反射面に向けて反射する前記第2の光学素子と、
前記表示装置から出射された光が入射される第3の光学素子であって、前記表示装置から出射された光を前記第1の光学素子の透過面に向けて反射する前記第3の光学素子を備え、
前記表示装置から出射され、前記第2の光学素子で反射されて前記第1の光学素子の反射面で反射された光が、前記表示装置に表示された第1の表示像に対応する第1の虚像を形成し、
前記表示装置から出射され、前記第3の光学素子で反射された光が、前記表示装置に表示された第2の表示像に対応する第2の虚像を形成し、
前記第2の光学素子は、前記表示装置から出射された光を反射するまでの光路長が、前記第3の光学素子が前記表示装置から出射された光を反射するまでの光路長よりも長くなるように設けられており、
前記第3の光学素子は、前記第1の光学素子よりも高い反射率を有し、前記第2の光学素子は、観察者が前記第1の光学素子側から前記第1および第2の虚像を見たとき、前記第1の虚像が前記第2の虚像よりも奥側に形成されるように設けられていることを特徴とする、空中像表示装置。 - 前記第3の光学素子は、前記第1の光学素子および前記1以上の第4の光学素子よりも高い反射率を有し、前記第2の光学素子は、観察者が前記第1の光学素子側から前記第1および第2の虚像を見たとき、前記第1の虚像が前記第2の虚像よりも奥側に形成されるように設けられていることを特徴とする、請求項1に記載の空中像表示装置。
- 表示装置と、
前記表示装置から出射された光が入射される第1の光学素子であって、入射された光の一部が透過し、一部が反射する前記第1の光学素子と、
前記表示装置から出射された光が入射される第2の光学素子であって、前記第1の光学素子を透過した前記表示装置から出射された光を前記第1の光学素子の反射面に向けて反射する前記第2の光学素子と、を備え、前記表示装置から出射され、前記第2の光学素子で反射されて前記第1の光学素子の反射面で反射された光が、前記表示装置に表示された第1の表示像に対応する第1の虚像を形成し、
前記第2の光学素子は、複数の光学素子を含み、前記第1の光学素子を透過した光を前記複数の光学素子間で複数回反射して、前記第1の光学素子に出射することを特徴とする、空中像表示装置。 - 表示装置と、
前記表示装置から出射された光が入射される第1の光学素子であって、入射された光の一部が透過し、一部が反射する前記第1の光学素子と、
前記表示装置から出射された光が入射される第2の光学素子であって、前記第1の光学素子を透過した前記表示装置から出射された光を前記第1の光学素子の反射面に向けて反射する前記第2の光学素子と、を備え、前記表示装置から出射され、前記第2の光学素子で反射されて前記第1の光学素子の反射面で反射された光が、前記表示装置に表示された第1の表示像に対応する第1の虚像を形成し、
前記第1の光学素子と前記第2の光学素子とが成す角度は略45°であり、前記第1の光学素子と前記表示装置の表示面とが成す角度は、0°より大きく60°未満であることを特徴とする、空中像表示装置。 - 表示装置と、
前記表示装置から出射された光が入射される第1の光学素子であって、入射された光の一部が透過し、一部が反射する前記第1の光学素子と、
前記表示装置から出射された光が入射される第2の光学素子であって、前記第1の光学素子を透過した前記表示装置から出射された光を前記第1の光学素子の反射面に向けて反射する前記第2の光学素子と、を備え、前記表示装置から出射され、前記第2の光学素子で反射されて前記第1の光学素子の反射面で反射された光が、前記表示装置に表示された第1の表示像に対応する第1の虚像を形成し、
前記第2の光学素子は前記表示装置の表示面に対して略平行に設けられ、前記第2の光学素子と前記第1の光学素子とが成す角度は45°から所定角度だけずれ、前記第1の光学素子と前記表示面とが成す角度は、0°より大きく90°未満であり、
前記所定角度に応じて前記表示面の表示像の補正が行われることを特徴とする、空中像表示装置。 - 表示装置と、
前記表示装置から出射された光が入射される第1の光学素子であって、入射された光の一部が透過し、一部が反射する前記第1の光学素子と、
前記表示装置から出射された光が入射される第2の光学素子であって、前記第1の光学素子を透過した前記表示装置から出射された光を前記第1の光学素子の反射面に向けて反射する前記第2の光学素子と、を備え、前記表示装置から出射され、前記第2の光学素子で反射されて前記第1の光学素子の反射面で反射された光が、前記表示装置に表示された第1の表示像に対応する第1の虚像を形成し、
前記表示装置は、第1の表示装置と、前記第1および第2の光学素子を挟んで前記第1の表示装置に対向して設けられた第2の表示装置とを含み、
前記第2の光学素子は、前記第1の表示装置から出射され、前記第1の光学素子を透過した光を前記第1の光学素子の反射面に向けて反射する反射面と、前記第2の表示装置から出射された光を透過する、前記第2の光学素子の反射面と対向する透過面とを有し、
前記第1の表示装置から出射された光は、前記第1の光学素子の透過面を透過して前記第2の光学素子の反射面に入射し、
前記第2の表示装置から出射された光は、前記第2の光学素子の透過面を透過して前記第1の光学素子の反射面に入射し、
前記第1の表示装置から出射され、前記第2の光学素子で反射されて前記第1の光学素子の反射面で反射された光が、前記第1の表示装置に表示された第2の表示像に対応する第2の虚像を形成し、前記第2の表示装置から出射され、前記第2の光学素子を透過して前記第1の光学素子の反射面で反射された光が、前記第2の表示装置に表示された第3の表示像に対応する第3の虚像を形成することを特徴とする、空中像表示装置。 - 前記第1の表示装置と、前記第2の表示装置と、前記第2の光学素子とは互いに略平行に設けられ、
前記前記第1の光学素子は、前記第2の光学素子と略45°の角度を成すように配置されることを特徴とする、請求項9に記載の空中像表示装置。 - 前記第1の表示装置から出射された光が入射される第3の光学素子であって、前記第1の表示装置から出射された光を前記第1の光学素子の透過面に向けて反射する前記第3の光学素子をさらに備え、
前記第1の表示装置から出射され、前記第3の光学素子で反射された光が、前記第1の表示装置に表示された第4の表示像に対応する第4の虚像を形成することを特徴とする、請求項9に記載の空中像表示装置。 - 前記第1および第2の表示装置から出射された光が入射される、前記第1の光学素子と前記第3の光学素子との間に配置された1以上の第4の光学素子であって、前記第1の表示装置から入射された光の一部が透過し、一部が反射する前記1以上の第4の光学素子と、
前記第1および第2の表示装置から出射された光が入射される1以上の第5の光学素子であって、前記第1の表示装置から出射されて前記1以上の第4の光学素子を透過した光を前記1以上の第4の光学素子の反射面に向けて反射する反射面と、前記第2の表示装置から出射された光を透過する、前記1以上の第5の光学素子の反射面と対向する透過面とを有する、前記1以上の第5の光学素子と、
をさらに備え、
前記第1の表示装置から出射され、前記1以上の第5の光学素子で反射されて前記1以上の第4の光学素子の反射面で反射された光が、前記第1の表示装置に表示された1以上の第5の表示像に対応する1以上の第5の虚像を形成し、前記第2の表示装置から出射され、前記1以上の第5の光学素子を透過して前記1以上の第4の光学素子の反射面で反射された光が、前記第2の表示装置に表示された1以上の第6の表示像に対応する1以上の第6の虚像を形成することを特徴とする、請求項11に記載の空中像表示装置。 - 前記第2〜4の虚像、前記1以上の第5の虚像および前記1以上の6の虚像が形成される領域が前記第1の表示装置により照明されることを特徴とする、請求項9に記載の空中像表示装置。
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