WO2021220622A1 - 空中結像装置 - Google Patents

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隆義 望月
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株式会社村上開明堂
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/31—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers
    • H04N13/312—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers the parallax barriers being placed behind the display panel, e.g. between backlight and spatial light modulator [SLM]

Definitions

  • the present disclosure relates to an aerial imaging device that forms a virtual image in the air.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-75474 describes a stereoscopic image display method and a stereoscopic image display device.
  • the stereoscopic image display device includes a display, a display drive circuit, a paralux barrier provided on the observer side of the display, a barrier drive circuit, and an image processing means for controlling the display drive circuit and the barrier drive circuit.
  • the image processing means is capable of communicating with a parallax image source composed of three-dimensional data of the subject and the like.
  • the parallax barrier method is described in the above publication.
  • a parallax barrier method a parallax barrier having a plurality of slits is arranged on the observer side of the striped image of the display.
  • the observer can obtain a stereoscopic effect by observing the parallax image corresponding to each eye with each of the left and right eyes through the parallax barrier.
  • an aerial imaging device that forms a virtual image in the air includes a display and an aerial imaging device that reflects light from the display twice to display the virtual image in the air, and is more like an observer than an aerial imaging device.
  • the virtual image is displayed on the side.
  • a parallax barrier or other line-of-sight control mask is placed closer to the observer than the aerial imaging device in order to obtain a stereoscopic effect in the aerial imaging device, a virtual image that provides a stereoscopic effect is not displayed.
  • the virtual image is displayed at a position symmetrical to the plane of the display with respect to the aerial imaging device, unlike the image on a normal display. Therefore, even if the line-of-sight control mask is placed on the observer side of the aerial imaging device, the observer cannot visually recognize a virtual image that gives a stereoscopic effect.
  • An object of the present disclosure is to provide an aerial imaging apparatus capable of visually recognizing a virtual image that gives a stereoscopic effect.
  • the aerial imaging device includes a display device that irradiates light to display information, an aerial imaging device that reflects light from the display device a plurality of times and displays information as a virtual image in the air, and a display device.
  • a line-of-sight control mask which is arranged between the aerial imaging device and controls the line of sight of the user who visually recognizes the virtual image, is provided.
  • This aerial imaging device includes a display device that displays information and an aerial imaging device that displays the information as a virtual image in the air.
  • the aerial imaging device displays a virtual image on the user side of the aerial imaging device. Therefore, since the virtual image is displayed as if it stands out from the user's point of view, the visibility of the information can be improved.
  • a line-of-sight control mask that controls the line of sight of the user is arranged between the display device and the aerial imaging device. Therefore, by arranging the line-of-sight control mask between the display device and the aerial imaging device, the left and right binocular parallax of the user is generated. As a result, the user can visually recognize the parallax image as a virtual image with the left and right eyes. Therefore, it is possible to visually recognize a virtual image that gives a three-dimensional effect.
  • the line-of-sight control mask may be a parallax barrier in which a plurality of slits are formed.
  • the parallax barrier between the display device and the aerial imaging device, the user can visually recognize the parallax image as a virtual image by the left and right eyes and visually recognize the image that can obtain a stereoscopic effect. Can be done.
  • the pitch of the plurality of slits may be wider than the pitch of the pixels of the display device.
  • the pitch of the slits of the parallax barrier is wider than the pitch of the pixels of the display device, the parallax image as a virtual image can be visually recognized more clearly by the left and right eyes.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structure of the aerial imaging apparatus which concerns on embodiment. It is a conceptual diagram explaining the line-of-sight control mask of a comparative example. It is a conceptual diagram explaining the line-of-sight of the user in the line-of-sight control mask of the comparative example of FIG. It is a conceptual diagram explaining the line-of-sight of the user in the line-of-sight control mask which concerns on embodiment. It is a conceptual diagram which enlarged the arrangement mode of the line-of-sight control mask of FIG.
  • FIG. 1 shows the aerial imaging apparatus 1 according to the embodiment.
  • the aerial imaging device 1 includes a display device 2 including a display that irradiates light F to display information, and an aerial imaging device 3 that receives light F from the display device 2 and displays a virtual image K. ..
  • the display device 2 is, for example, a liquid crystal panel.
  • the display device 2 may be a display of a PC (personal computer), a tablet terminal, a mobile terminal, or the like.
  • the aerial imaging device 3 displays the image of the display device 2 as a virtual image K at a position in front of the display device 2 and the aerial imaging device 3 (user M side).
  • the aerial imaging device 3 is an AI (Aerial Imaging) plate (registered trademark).
  • the light F emitted from the display device 2 and incident on the aerial imaging device 3 is reflected by the aerial imaging device 3 a plurality of times (for example, twice), and is on the front side of the aerial imaging device 3 when viewed from the user M.
  • the virtual image K is displayed in the space of.
  • the aerial imaging device 1 further includes a line-of-sight control mask 5 located between the display device 2 and the aerial imaging device 3.
  • the "line-of-sight control mask” controls the light from the display device according to the line of sight of the user who visually recognizes the virtual image, and the user so as to visually recognize different images in the right eye and the left eye of the user. The parts that control the line of sight of are shown.
  • the line-of-sight control mask 5 is, for example, a parallax barrier.
  • the line-of-sight control mask 5 is arranged between the display device 2 and the aerial imaging device 3, so that the three-dimensional virtual image K can be visually recognized.
  • the description of the line-of-sight control mask 5 will be described in detail later.
  • FIG. 2 shows a comparative example in which the parallax barrier 102 as a line-of-sight control mask is arranged on the display 101 and the front side of the display 101 (the left eye H and the right eye R side of the user M) instead of the aerial imaging device.
  • the image display device of is shown.
  • FIG. 3 is a schematic enlarged view of the display 101 and the parallax barrier 102 of FIG.
  • the distance between the left eye H and the right eye R is Peye
  • the distance from the display 101 to the virtual straight line C passing through the left eye H and the right eye R is L
  • the display is displayed.
  • the pitch of the pixels of 101 will be described as P dot.
  • the value of P eye is less 60mm or more and 65 mm
  • the value of L is 1000 mm
  • the perpendicular line passing through the midpoint A between the left eye H and the right eye R and orthogonal to the display 101 is the y-axis
  • the direction in which the display surface of the display 101 extends is the x-axis
  • the y-axis Let the origin N 0 (0,0) be the intersection where the x-axis intersects with each other.
  • the coordinates P Right_eye the right eye R, and coordinates P Left_eye the left eye H are shown as follows.
  • Equation (1) the equation of the line of sight connecting the right eye R and the point Nn (nP dot , 0) (n is an integer) on the display 101 is expressed by the following equation (1).
  • equation (2) The equation of the line of sight connecting the left eye H and the point Nn'(n'P dot , 0) (n'is an integer) on the display 101 is expressed by the following equation (2).
  • the y-coordinate of the intersection is a constant that does not depend on n, and the distance from the pixel of the display 101 to the parallax barrier 102 is constant.
  • the x-coordinate of the intersection is an increase or decrease of one unit of n. It can be seen that the pitch of the parallax barrier 102 is constant.
  • the y coordinate of the intersection (the end of the slit 102b), which is the distance between the pixels of the display 101 and the parallax barrier 102, is 3.1592 mm, and the pitch of the parallax barrier 102 (slit 102b).
  • the x-coordinate of the intersection which is (the distance between the two), can be set to 0.20535 mm. Under these conditions, it was confirmed that the image on the display 101 can be viewed stereoscopically by the parallax barrier 102.
  • the line-of-sight control mask such as the parallax barrier 102
  • the user can visually recognize the image of the display 101 in three dimensions. I understood. Therefore, in the case where the aerial imaging device 3 for displaying the virtual image K is provided as in the aerial imaging device 1 according to the present embodiment, a method for displaying the virtual image K in three dimensions will be examined.
  • the line of sight of the user M via the aerial imaging device 3 is reversed plane-symmetrically in the aerial imaging device 3, so that the aerial imaging device 3 is used as in the comparative example. Even if the line-of-sight control mask 5 is arranged at the front position B1, the user M cannot visually recognize the image three-dimensionally.
  • the line-of-sight control mask 5 is arranged at the position B2 between the display device 2 and the aerial imaging device 3.
  • the line of sight of the user M when the line-of-sight control mask 5 is arranged at the position B2 between the display device 2 and the aerial imaging device 3 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 5 describes an example in which the line-of-sight control mask 5, which is a parallax barrier with a slit 5b, is arranged at the plane-symmetrical position B3 of the position B2 with respect to the aerial imaging device 3 for easy understanding. ..
  • the conditions for arranging the line-of-sight control mask 5 at position B3 and the case where the line-of-sight control mask 5 is placed at position B2 are the same from the viewpoint of line-of-sight control. However, in reality, the line-of-sight control mask 5 is arranged at the position B2.
  • Equation (6) The equation of the line of sight connecting the right eye R and the point N n (nP dot , 0) (n is an integer) on the virtual image K to be imaged is expressed by the following equation (5), and the left eye H and the virtual image The equation of the line of sight connecting the point Nn'(n'P dot , 0) (n'is an integer) on K is expressed by the following equation (6).
  • the y coordinate is a negative constant and the line-of-sight control mask 5 is located on the back side of the virtual image K (opposite side to the user M).
  • the x coordinate is an increase or decrease of one unit of n, It can be seen that the pitch of the slit 5b of the line-of-sight control mask 5 is constant.
  • the value of the distance P eye of the eye 65 mm, 0.20600Mm the value of the pitch P dot of the pixels of the virtual image K (the pixel display device 2), the value of L is 1000 mm.
  • the y-coordinate of the intersection (the end of the slit 5b), which is the distance between the pixel of the virtual image K (the pixel of the display device 2) and the slit 5b of the line-of-sight control mask 5, is 3.17930 mm.
  • the x-coordinate of the intersection which is the pitch of the slits 5b of the line-of-sight control mask 5 (interval between the slits 5b), can be set to 0.206065 mm.
  • the virtual image K can be clearly stereoscopically viewed by the line-of-sight control mask 5. It was found that the distance between the slits 5b of the line-of-sight control mask 5 was wider than the pixel pitch of the virtual image K (the pixel pitch of the display device 2).
  • the aerial imaging device 1 includes a display device 2 for displaying information and an aerial imaging device 3 for displaying the information as a virtual image K in the air.
  • the aerial imaging device 3 displays the virtual image K on the user M side of the aerial imaging device 3. Therefore, since the virtual image K is displayed as if it stands out from the user M, the visibility of the information can be improved.
  • a line-of-sight control mask 5 for controlling the line of sight of the user M is arranged between the display device 2 and the aerial imaging device 3. Therefore, by arranging the line-of-sight control mask 5 between the display device 2 and the aerial imaging device 3, it is possible to cause left-right binocular parallax of the user M. As a result, the user M can visually recognize the parallax image as the virtual image K by each of the left eye H and the right eye R. Therefore, the virtual image K that gives a three-dimensional effect can be visually recognized.
  • the line-of-sight control mask 5 may be a parallax barrier in which a plurality of slits 5b are formed.
  • the user M visually recognizes the parallax image as a virtual image K by each of the left eye H and the right eye R and stereoscopically. You can visually recognize the virtual image K that gives you a feeling.
  • the pitch of the plurality of slits 5b may be wider than the pitch of the pixels of the display device 2.
  • the pitch of the slit 5b of the line-of-sight control mask 5, which is a parallax barrier is wider than the pitch of the pixels of the display device 2, the parallax image as the virtual image K is made clearer by each of the left eye H and the right eye R. Can be visually recognized.
  • the present disclosure has been described above. However, the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and may be modified or applied to other things without changing the gist described in each claim.
  • the configuration of each part of the aerial imaging apparatus can be appropriately changed without changing the gist of each claim.
  • the line-of-sight control mask 5 which is a parallax barrier has been exemplified.
  • a line-of-sight control mask other than the parallax barrier may be used.
  • the aerial imaging apparatus may include a line-of-sight control mask, which is a lenticular lens, instead of the line-of-sight control mask 5.
  • a lenticular lens is provided instead of the parallax barrier, left and right binocular parallax can be generated, so that a virtual image that gives a stereoscopic effect can be visually recognized.
  • the aerial imaging device 3 is an AI plate for forming a virtual image K in the air
  • the aerial imaging device may be an element other than the AI plate.
  • the aerial imaging device may be a stereoscopic imaging element that forms a virtual image in the space on the user M side, such as a method using a retroreflective sheet.
  • Aerial imaging device 1 ... Aerial imaging device, 2 ... Display device, 3 ... Aerial imaging device, 5 ... Eye control mask, 5b ... Slit, A ... Midpoint, B1, B2, B3 ... Position, C ... Virtual straight line, F ... Light , H ... left eye, K ... virtual image, M ... user, R ... right eye.

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Abstract

一実施形態に係る空中結像装置は、光を照射して情報を表示する表示装置２と、表示装置２からの光を複数回反射させて空中に虚像Ｋとして情報を表示する空中結像デバイス３と、表示装置２及び空中結像デバイス３の間に配置されており、虚像Ｋを視認する使用者Ｍの視線を制御する視線制御マスク５と、を備える。

Description

空中結像装置
　本開示は、空中に虚像を結像する空中結像装置に関する。
　特開平９－７４５７４号公報には、立体画像表示方法及び立体画像表示装置が記載されている。立体画像表示装置は、ディスプレイと、ディスプレイ駆動回路と、ディスプレイよりも観察者側に設けられるパララックスバリアと、バリア駆動回路と、ディスプレイ駆動回路及びバリア駆動回路を制御する画像処理手段とを備える。画像処理手段は、被写体の３次元データ等から構成されている視差画像ソースと通信可能とされている。
　上記の公報には、パララックス・バリア法が記載されている。パララックス・バリア法では、ディスプレイのストライプ画像よりも観察者側に複数のスリットを有するパララックスバリアを配置する。観察者は、パララックスバリアを介して左右それぞれの眼でそれぞれの眼に対応した視差画像を観察することによって立体感を得られる。
特開平９－７４５７４号公報
　ところで、空中に虚像を結像する空中結像装置は、ディスプレイと、ディスプレイからの光を２回反射して空中に虚像を表示する空中結像デバイスとを備え、空中結像デバイスよりも観察者側に当該虚像が表示される。前述したように、空中結像装置において立体感を得るためにパララックスバリア等の視線制御マスクを空中結像デバイスよりも観察者側に配置した場合、立体感を得られる虚像が表示されないという現状がある。虚像は、通常のディスプレイの画像とは異なり、空中結像デバイスに対してディスプレイの面対称の位置に表示される。従って、空中結像デバイスより観察者側に視線制御マスクを配置しても、観察者は立体感を得られる虚像を視認できないという現状がある。
　本開示は、立体感を得られる虚像を視認することができる空中結像装置を提供することを目的とする。
　本開示に係る空中結像装置は、光を照射して情報を表示する表示装置と、表示装置からの光を複数回反射させて空中に虚像として情報を表示する空中結像デバイスと、表示装置及び空中結像デバイスの間に配置されており、虚像を視認する使用者の視線を制御する視線制御マスクと、を備える。
　この空中結像装置では、情報を表示する表示装置と、当該情報を空中に虚像として表示する空中結像デバイスとを備える。空中結像デバイスは、空中結像デバイスよりも使用者側に虚像を表示する。従って、使用者から見て虚像が浮き出たように表示されるので、情報の視認性を高めることができる。この空中結像装置では、使用者の視線を制御する視線制御マスクが表示装置と空中結像デバイスの間に配置される。よって、視線制御マスクが表示装置と空中結像デバイスの間に配置されることにより使用者の左右の両眼視差を生じさせる。その結果、使用者は左右それぞれの眼によって虚像としての視差画像を視認することができる。従って、立体感を得られる虚像を視認することができる。
　視線制御マスクは、複数のスリットが形成されたパララックスバリアであってもよい。この場合、パララックスバリアが表示装置と空中結像デバイスの間に配置されることにより、使用者は左右それぞれの眼によって虚像としての視差画像を視認して立体感を得られる画像を視認することができる。
　複数のスリットのピッチは、表示装置の画素のピッチよりも広くてもよい。この場合、パララックスバリアのスリットのピッチが表示装置の画素のピッチよりも広いことにより、左右それぞれの眼によって虚像としての視差画像をより鮮明に視認することができる。
　本開示によれば、立体感を得られる虚像を視認することができる。
実施形態に係る空中結像装置の構成を示す図である。 比較例の視線制御マスクを説明する概念図である。 図２の比較例の視線制御マスクにおける使用者の視線について説明する概念図である。 実施形態に係る視線制御マスクにおける使用者の視線について説明する概念図である。 図４の視線制御マスクの配置態様を拡大した概念図である。
　以下では、図面を参照しながら、本開示に係る空中結像装置の実施形態について説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。図面は、理解の容易のため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率及び角度等は図面に記載のものに限定されない。
　図１は、実施形態に係る空中結像装置１を示している。例えば、空中結像装置１は、光Ｆを照射して情報を表示するディスプレイを含む表示装置２と、表示装置２からの光Ｆを受けて虚像Ｋを表示する空中結像デバイス３とを含む。表示装置２は、例えば、液晶パネルである。表示装置２は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、タブレット端末、又は携帯端末等のディスプレイであってもよい。
　空中結像デバイス３は、表示装置２の画像を、表示装置２及び空中結像デバイス３よりも手前（使用者Ｍ側）の位置で虚像Ｋとして表示する。一例として、空中結像デバイス３は、ＡＩ（Aerial Imaging）プレート（登録商標）である。表示装置２から出射して空中結像デバイス３に入射した光Ｆは、空中結像デバイス３において複数回（例えば２回）反射し、使用者Ｍから見て空中結像デバイス３よりも手前側の空間に虚像Ｋを表示する。
　空中結像装置１は、更に、表示装置２と空中結像デバイス３の間に位置する視線制御マスク５を備える。本開示において、「視線制御マスク」は、虚像を視認する使用者の視線に応じて表示装置からの光を制御し、使用者の右眼及び左眼において互いに異なる像を視認するように使用者の視線を制御する部品を示している。
　本実施形態に係る視線制御マスク５は、例えば、パララックスバリアである。空中結像装置１では、表示装置２及び空中結像デバイス３の間に視線制御マスク５が配置されることにより、立体的な虚像Ｋを視認可能としている。視線制御マスク５の説明については後に詳述する。
　次に、視線制御マスクの詳細を説明する。図２は、空中結像装置ではなく、ディスプレイ１０１、及びディスプレイ１０１の手前側（使用者Ｍの左眼Ｈ及び右眼Ｒ側）に視線制御マスクとしてのパララックスバリア１０２が配置される比較例の画像表示装置を示している。
　図３は、図２のディスプレイ１０１及びパララックスバリア１０２を模式的に拡大した図である。図２及び図３に示されるように、以下では、左眼Ｈと右眼Ｒとの距離をＰｅｙｅ、ディスプレイ１０１から左眼Ｈ及び右眼Ｒを通る仮想直線Ｃまでの距離をＬ、ディスプレイ１０１の画素のピッチをＰｄｏｔ、として説明する。
　一例として、Ｐｅｙｅの値は６０ｍｍ以上且つ６５ｍｍ以下であり、Ｌの値は１０００ｍｍである。Ｐｄｏｔの値は、ディスプレイ１０１の幅が２１１ｍｍであってディスプレイ１０１のドットの数が１０２４である場合には、０．２０６００ｍｍ（＝２１１÷１０２４）である。
　図３に示されるように、左眼Ｈと右眼Ｒとの中点Ａを通り且つディスプレイ１０１に直交する垂線をｙ軸、ディスプレイ１０１の表示面が延びる方向をｘ軸、そして、ｙ軸とｘ軸とが互いに交差する交点を原点Ｎ０（０，０）とする。このとき、右眼Ｒの座標Ｐｒｉｇｈｔ＿ｅｙｅ、及び左眼Ｈの座標Ｐｌｅｆｔ＿ｅｙｅ、は以下のように示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、右眼Ｒとディスプレイ１０１上の点Ｎｎ（ｎＰｄｏｔ，０）（ｎは整数）とを結ぶ視線の方程式は下記の式（１）のように表される。左眼Ｈとディスプレイ１０１上の点Ｎｎ’（ｎ’Ｐｄｏｔ，０）（ｎ’は整数）とを結ぶ視線の方程式は下記の式（２）のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　左眼Ｈと点ｎＰｄｏｔとを結ぶ視線、及び右眼Ｒと点ｎ’Ｐｄｏｔとを結ぶ視線、の交点（パララックスバリア１０２のスリット１０２ｂの端部）の座標を求める。このとき、視点数を１として、右眼Ｒで視認する点Ｎｎと左眼Ｈで視認する点Ｎ’との関係がｎ’＝ｎ－１であるときに立体視効果が得られる。従って、式（２）のｎ’にｎ－１を代入して以下の式（３）を得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　式（１）と式（３）をｘ，ｙについて解くと、後述の式（４）のように交点が求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　以上の式（４）から、交点のｙ座標はｎに依存しない定数であり、ディスプレイ１０１の画素からパララックスバリア１０２までの距離が一定であることが分かる。
　交点のｘ座標は、ｎの一単位の増減で、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 の幅で変化することが分かり、パララックスバリア１０２のピッチは一定であることが分かる。
　眼の間隔Ｐｅｙｅの値を６５ｍｍ、ディスプレイ１０１の画素のピッチＰｄｏｔの値を０．２０６００ｍｍ（＝２１１÷１０２４）、Ｌの値を１０００ｍｍとする。このとき、上記の式（４）から、ディスプレイ１０１の画素とパララックスバリア１０２との間隔である交点（スリット１０２ｂの端部）のｙ座標は３．１５９２ｍｍ、パララックスバリア１０２のピッチ（スリット１０２ｂの間隔）である交点のｘ座標は０．２０５３５ｍｍと設定できる。これらの条件の場合、ディスプレイ１０１の画像をパララックスバリア１０２によって立体視できることを確認した。
　以上のように、比較例の画像表示装置の場合には、ディスプレイ１０１の画像の手前側にパララックスバリア１０２等の視線制御マスクを配置すると、使用者はディスプレイ１０１の画像を立体的に視認できることが分かった。そこで、本実施形態に係る空中結像装置１のように、虚像Ｋを表示する空中結像デバイス３を備える場合について、虚像Ｋを立体的に表示する方法を検討する。
　しかしながら、図４に示されるように、空中結像デバイス３を経由した使用者Ｍの視線は、空中結像デバイス３において面対称に反転されるため、比較例のように空中結像デバイス３の手前の位置Ｂ１に視線制御マスク５を配置しても、使用者Ｍは像を立体的に視認することができない。
　本実施形態では、表示装置２と空中結像デバイス３の間の位置Ｂ２に視線制御マスク５を配置している。以下では、表示装置２と空中結像デバイス３の間の位置Ｂ２に視線制御マスク５を配置した場合の使用者Ｍの視線について図４及び図５を用いて説明する。
　図５では、理解の容易化のため、空中結像デバイス３に対して位置Ｂ２の面対称の位置Ｂ３にスリット５ｂ付きのパララックスバリアである視線制御マスク５を配置している例を説明する。位置Ｂ３に視線制御マスク５を配置した場合と、位置Ｂ２に視線制御マスク５を配置した場合とでは視線制御の観点では互いに同一の条件となる。しかしながら、実際には、位置Ｂ２に視線制御マスク５が配置される。
　図４及び図５の場合であっても、前述と同様、右眼Ｒの座標Ｐｒｉｇｈｔ＿ｅｙｅ、及び左眼Ｈの座標Ｐｌｅｆｔ＿ｅｙｅ、が以下のように示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　右眼Ｒと結像される虚像Ｋ上の点Ｎｎ（ｎＰｄｏｔ，０）（ｎは整数）とを結ぶ視線の方程式は下記の式（５）のように表され、左眼Ｈと虚像Ｋ上の点Ｎｎ’（ｎ’Ｐｄｏｔ，０）（ｎ’は整数）とを結ぶ視線の方程式は下記の式（６）のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　視線制御マスク５のスリット５ｂの端部における右眼Ｒと点ｎＰｄｏｔとを結ぶ視線、及び左眼Ｈと点ｎ’Ｐｄｏｔとを結ぶ視線の交点の座標を求める。このとき、左眼Ｈで視認する点Ｎｎと右眼Ｒで視認する点Ｎｎ’との関係がｎ’＝ｎ＋１であるときに立体視効果が得られることが分かる。従って、式（６）のｎ’にｎ＋１を代入して以下の式（７）を得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　式（５）と式（７）をｘ，ｙについて解くと、後述の式（８）のように交点が求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　以上の式（８）から、ｙ座標は負の定数であり、虚像Ｋの裏側（使用者Ｍとの反対側）に視線制御マスク５が位置することが分かる。ｘ座標はｎの一単位の増減で、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 の幅で変化することが分かり、視線制御マスク５のスリット５ｂのピッチが一定であることが分かる。
　眼の間隔Ｐｅｙｅの値を６５ｍｍ、虚像Ｋの画素（表示装置２の画素）のピッチＰｄｏｔの値を０．２０６００ｍｍ、Ｌの値を１０００ｍｍとする。このとき、上記の式（８）から、虚像Ｋの画素（表示装置２の画素）と視線制御マスク５のスリット５ｂの間隔である交点（スリット５ｂの端部）のｙ座標は３．１７９３０ｍｍ、視線制御マスク５のスリット５ｂのピッチ（スリット５ｂの間隔）である交点のｘ座標は０．２０６６５ｍｍと設定できる。これらの条件の場合、虚像Ｋを視線制御マスク５によって鮮明に立体視できることを確認した。視線制御マスク５のスリット５ｂの間隔は、虚像Ｋの画素ピッチ（表示装置２の画素ピッチ）よりも広いことが分かった。
　次に、本実施形態に係る空中結像装置１の作用効果について詳細に説明する。図４に示されるように、空中結像装置１では、情報を表示する表示装置２と、当該情報を空中に虚像Ｋとして表示する空中結像デバイス３とを備える。空中結像デバイス３は空中結像デバイス３よりも使用者Ｍ側に虚像Ｋを表示する。従って、使用者Ｍから見て虚像Ｋが浮き出たように表示されるので、情報の視認性を高めることができる。
　空中結像装置１では、使用者Ｍの視線を制御する視線制御マスク５が表示装置２と空中結像デバイス３の間に配置される。よって、視線制御マスク５が表示装置２と空中結像デバイス３の間に配置されることにより使用者Ｍの左右の両眼視差を生じさせることができる。その結果、使用者Ｍは左眼Ｈ及び右眼Ｒのそれぞれによって虚像Ｋとしての視差画像を視認することができる。従って、立体感を得られる虚像Ｋを視認することができる。
　視線制御マスク５は、複数のスリット５ｂが形成されたパララックスバリアであってもよい。この場合、パララックスバリアが表示装置２と空中結像デバイス３の間に配置されることによって、使用者Ｍは左眼Ｈ及び右眼Ｒのそれぞれによって虚像Ｋとしての視差画像を視認して立体感を得られる虚像Ｋを視認することができる。
　複数のスリット５ｂのピッチは、表示装置２の画素のピッチよりも広くてもよい。この場合、パララックスバリアである視線制御マスク５のスリット５ｂのピッチが表示装置２の画素のピッチよりも広いことにより、左眼Ｈ及び右眼Ｒのそれぞれによって虚像Ｋとしての視差画像をより鮮明に視認することができる。
　以上、本開示に係る空中結像装置の実施形態について説明した。しかしながら、本開示は、前述の実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲において変形し又は他のものに適用されたものであってもよい。空中結像装置の各部の構成は、各請求項の要旨を変更しない範囲において適宜変更可能である。
　例えば、前述の実施形態では、パララックスバリアである視線制御マスク５について例示した。しかしながら、パララックスバリア以外の視線制御マスクであってもよい。例えば、空中結像装置は、視線制御マスク５に代えて、レンチキュラーレンズである視線制御マスクを備えていてもよい。パララックスバリアに代えてレンチキュラーレンズを備える場合であっても、左右の両眼視差を生じさせることができるので、立体感を得られる虚像を視認することができる。
　前述の実施形態では、空中結像デバイス３が虚像Ｋを空中に結像させるＡＩプレートである例について説明した。しかしながら、空中結像デバイスは、ＡＩプレート以外の素子であってもよい。例えば、空中結像デバイスは、再帰反射シートを使った方式等、使用者Ｍ側の空間に虚像を結像する立体結像素子であってもよい。
１…空中結像装置、２…表示装置、３…空中結像デバイス、５…視線制御マスク、５ｂ…スリット、Ａ…中点、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…位置、Ｃ…仮想直線、Ｆ…光、Ｈ…左眼、Ｋ…虚像、Ｍ…使用者、Ｒ…右眼。

Claims (3)

  1. 　光を照射して情報を表示する表示装置と、
    　前記表示装置からの光を複数回反射させて空中に虚像として前記情報を表示する空中結像デバイスと、
    　前記表示装置及び前記空中結像デバイスの間に配置されており、前記虚像を視認する使用者の視線を制御する視線制御マスクと、
    を備える空中結像装置。
  2. 　前記視線制御マスクは、複数のスリットが形成されたパララックスバリアである、
    請求項１に記載の空中結像装置。
  3. 　前記複数のスリットのピッチは、前記表示装置の画素のピッチよりも広い、
    請求項２に記載の空中結像装置。
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