WO2023228919A1

WO2023228919A1 - 表示装置および空中像表示装置

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Publication number: WO2023228919A1
Application number: PCT/JP2023/019033
Authority: WO
Inventors: 主揮下瀬
Original assignee: 京セラ株式会社
Priority date: 2022-05-27
Filing date: 2023-05-22
Publication date: 2023-11-30

Abstract

本開示の表示装置は、表示部を備え、表示部によって表示された画像が所定の温度より高い温度の高温対象物を映す高温画像部を含む場合、赤外光を含む光を用いて高温画像部を表示する。また、本開示の空中像表示装置は、表示面を有する表示部と、表示面に表示された画像の画像光を反射し、実像の空中像として結像する反射光学系とを含む。空中像表示装置は、画像が所定の温度より高い温度の高温対象物を映す高温画像部を含む場合、赤外光を含む光を用いて高温画像部を表示面に表示する。空中像表示装置は、高温画像部を動画表示することが可能である。

Description

表示装置および空中像表示装置

　本開示は、表示装置および空中像表示装置に関する。

　従来、例えば特許文献１に記載された空中像表示装置が知られている。

特開２０２０－６７７０７号公報

　本開示の表示装置は、表示部を備え、
　前記表示部によって表示された画像が所定の温度より高い温度の高温対象物を映す高温画像部を含む場合、赤外光を含む光を用いて前記高温画像部を表示する。

　本開示の空中像表示装置は、表示面を有する表示部と、
　前記表示面に表示された画像の画像光を反射し、実像の空中像として結像する反射光学系と、を含み、
　前記画像が所定の温度より高い温度の高温対象物を映す高温画像部を含む場合、赤外光を含む光を用いて前記高温画像部を前記表示面に表示する。

　本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
本開示の一実施形態の空中像表示装置の構成を示す図であり、要部の側面図及びブロック図である。本開示の他の実施形態の空中像表示装置の構成を示す図であり、要部の側面図及びブロック図である。図１Ａの空中像表示装置の表示部の一例を示す断面図である。図２Ａの表示部における複数の可視光発光部および複数の赤外光発光部の配列の一例を示す平面図である。表示部に表示する画像の一例を示す図であり、画像の正面図である。図１Ａの空中像表示装置の表示部の他の例を示す断面図である。図４Ａの表示部における複数の可視光発光部および複数の赤外光発光部の配列の一例を示す平面図である。図４Ａの表示部における複数の可視光発光部および複数の赤外光発光部の配列の他の例を示す平面図である。図１Ａの空中像表示装置の反射光学系における第１凹面鏡の湾曲度の定義を説明する図であり、第１凹面鏡の断面図である。図２Ａの表示部における複数の可視光発光部および複数の赤外光発光部の配列の他の例を示す平面図である。図４Ａの表示部における複数の可視光発光部および複数の赤外光発光部の配列の他の例を示す平面図である。本開示の他の実施形態の空中像表示装置の構成を示す図であり、要部の側面図及びブロック図である。本開示の他の実施形態の空中像表示装置の構成を示す図であり、要部の側面図及びブロック図である。図９の空中像表示装置の作用効果を説明するための図であり、利用者の手及びその周囲の側面図である。本開示の他の実施形態の空中像表示装置の構成を示す図であり、要部の側面図及びブロック図である。

　従来、表示装置から射出された画像光を空中像として結像する空中像表示装置が種々提案されている。特許文献１は、赤外光を射出する表示装置を含む空中像表示装置を開示している。

　利用者に新たな映像体験を提供することが求められている。特許文献１に記載された従来の表示装置および空中像表示装置は、赤外光を用いて利用者に新たな映像体験を提供するものではなかった。

　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明がされる。以下で参照する各図は、実施形態に係る空中像表示装置の主要な構成要素を示している。実施形態に係る空中像表示装置は、図示されていない駆動回路、回路基板、配線導体、ケース等の周知の構成要素を備えていてもよい。以下の参照する各図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。また、一部の図面において、便宜的に直交座標系ＸＹＺを定義する。

　図１Ａ，１Ｂは、本開示の２つの実施形態の空中像表示装置の構成を示す図であり、図２Ａは、図１Ａの空中像表示装置の表示部の一例を示す断面図であり、図２Ｂは、図２Ａの表示部における複数の可視光発光部および複数の赤外光発光部の配列の一例を示す平面図であり、図３は、表示部に表示する画像の一例を示す正面図である。図４Ａは、図１Ａの空中像表示装置の表示部の他の例を示す断面図であり、図４Ｂは、図４Ａの表示部における複数の可視光発光部および複数の赤外光発光部の配列の一例を示す平面図であり、図４Ｃは、図４Ａの表示部における複数の可視光発光部および複数の赤外光発光部の配列の他の例を示す平面図である。図５は、図１Ａの空中像表示装置の反射光学系における第１凹面鏡の湾曲度の定義を説明する、第１凹面鏡の断面図である。図６は、図２Ａの表示部における複数の可視光発光部および複数の赤外光発光部の配列の他の例を示す平面図であり、図７は、図４Ａの表示部における複数の可視光発光部および複数の赤外光発光部の配列の他の例を示す平面図である。図１Ａ，１Ｂでは、空中像にハッチングを付して示している。図２Ａは、図２Ｂの切断面線ＩＩＡ－ＩＩＡで切断した断面を示している。図４Ａは、図４Ｂの切断面線ＩＶＡ－ＩＶＡで切断した断面を示している。図２Ｂ，４Ｂ，４Ｃ，６，７では、赤外光発光部（赤外発光素子）にハッチングを付して示している。また、図２Ｂ，４Ｂ，４Ｃ，６，７では、基板上に配列された可視光発光部および赤外光発光部のみを示している。

　本開示の表示装置は、表示部を備え、表示部によって表示された画像が所定の温度より高い温度の高温対象物を映す高温画像部を含む場合、赤外光を含む光を用いて高温画像部を表示する構成である。例えば、図３に示すように、表示装置は、表示面２ａを有し、表示面２ａによって表示された画像４が所定の温度より高い温度の高温対象物を映す高温画像部４３を含む場合、赤外光を含む光を用いて高温画像部４３を表示する。上記の構成により、以下の効果を奏する。画像４が高温画像部４３を含む場合、画像４の高温画像部４３は赤外光を含む光（可視光）によって表示されることから、利用者（視認者ともいう）は、可視光の高温画像部４３を視覚および温度感覚（例えば皮膚感覚であり、以下「温感」ともいう）により知覚することができる。その結果、温感を伴った新たな映像体験を、利用者に提供することができる。

　表示装置は、表示部２、表示部２を収容する筐体、筐体を支持する支持部材・台座等を備えていてもよい。表示部２は、透過型の表示部２であってもよく、その場合、バックライトと液晶パネルとを含む液晶表示部であってもよい。バックライトは、液晶パネルの背面側に２次元的に配列された複数の発光部を有する直下型バックライトであってもよい。例えば、複数の発光部は、複数の可視光発光部および複数の赤外光発光部を含む。バックライトは、基板を有し、複数の可視光発光部および複数の赤外光発光部は、基板の一つの面（発光面ともいう）上に交互にマトリックス状に配列されていてもよい。可視光発光部および赤外光発光部は、例えば発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode：ＯＬＥＤ）等の自発光素子で構成されていてもよい。

　表示装置の表示部２は、透過型の表示部２に限定されず、複数の自発光素子を含む自発光型の表示部２であってよい。自発光素子は、ＬＥＤ，ＯＬＥＤ等であってもよい。自発光型の表示部２は、複数の画素を含んでいる。複数の画素はそれぞれ、可視光発光部および赤外光発光部を含んでいてもよい。自発光型の表示部２は、基板を有し、複数の可視光発光部および複数の赤外光発光部が、基板の発光面上に交互にマトリックス状に配列されていてもよい。

　表示部２によって表示された画像４が所定の温度（例えば、常温）より高い温度の高温対象物を映す高温画像部４３を含む場合、液晶表示部であれば、バックライトにおける高温画像部４３に対応する赤外光発光部を発光させる。自発光型の表示部２であれば、高温画像部４３に対応する赤外光発光部を発光させる。高温画像部４３の想定温度に応じて、赤外光発光部の発光強度を制御してもよい。赤外光発光部の発光強度の制御は、例えば、表示部２に接続された発光制御部または表示部２に備わった発光制御部によって、赤外光発光部に入力する電流、印加電圧を制御することによって行ってもよい。高温画像部４３が人物、動物、キャラクター等であれば、それらの体温（３５℃～３７℃程度）に相当する温感を利用者が知覚するように、赤外光発光部の発光強度を制御してもよい。高温画像部４３が、発熱体であって、例えば湯（３８℃～４２℃程度）であれば、湯に相当する温感を利用者が知覚するように、赤外光発光部の発光強度を制御してもよい。高温画像部４３が、発熱体であって、例えば炎であれば、炎に手をかざしたときに感ずる温感（４０℃～５０℃程度）を利用者が知覚するように、赤外光発光部の発光強度を制御してもよい。高温画像部４３が、発熱体であって、例えば太陽であれば、太陽熱に相当する温感（３０℃～５０℃程度）を利用者が知覚するように、赤外光発光部の発光強度を制御してもよい。

　表示装置は、表示部２に表示される画像４の中で、高温画像部４３と非高温画像部を以下のようにして区別してもよい。表示装置は発光制御部を備え、発光制御部にフレームごとの画像データを記憶させる構成とし、画像データにおいて高温画像部４３の画像データ（高温画像データともいう）を区別可能にして記憶させる構成であってもよい。例えば、高温画像データの先頭部（開始部）に、開始部であることを示す開始フラグデータ、開始タグデータ等を追加し、高温画像データの終端部（終止部）に、終止部であることを示す終止フラグデータ、終止タグデータ等を追加する構成であってもよい。高温画像データに開始フラグデータ、開始タグデータ等を追加する処理、また終止フラグデータ、終止タグデータ等を追加する処理は、手動によって行ってもよい。また、高温画像データに開始フラグデータ、開始タグデータ等を追加する処理、また終止フラグデータ、終止タグデータ等を追加する処理は、表示部２に表示される画像４をカメラ等の撮像装置によって撮像し、撮像された画像（撮像画像）を解析プログラムソフトによって解析し、撮像画像の中で高温画像部４３を特定することに基づいて行ってもよい。解析プログラムソフトは、撮像画像を解析し特定のパターンを検出し抽出する画像認識を行う人工知能（Artificial Intelligence：ＡＩ）プログラムソフトを含んでいてもよい。ＡＩプログラムソフトは、画像データを直接解析して特定のパターンを検出し抽出する画像認識を行うものであってもよい。

　表示装置は、各種の電子機器に適用できる。その電子機器としては、自動車経路誘導システム（カーナビゲーションシステム）、船舶経路誘導システム、航空機経路誘導システム、自動車等の乗り物の計器用インジケータ、インスツルメントパネル、スマートフォン端末、携帯電話、タブレット端末、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電子手帳、電子書籍、電子辞書、パーソナルコンピュータ、複写機、ゲーム機器の端末装置、テレビジョン、商品表示タグ、価格表示タグ、産業用のプログラマブル表示装置、カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー、ファクシミリ、プリンタ、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、自動販売機、医療用表示装置、デジタル表示式腕時計、スマートウォッチ、駅および空港等に設置される案内表示装置、広告宣伝用のサイネージ（デジタルサイネージ）、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）等がある。

　本実施形態の空中像表示装置１は、図１Ａに示すように、表示部（以下、表示装置ともいう）２と反射光学系３とを備える。

　表示装置２は、表示面２ａを有し、画像光Ｌとして反射光学系３（第１凹面鏡３１）の側に伝播する画像４を、表示面２ａに表示する。表示装置２は、赤外光を含む可視光画像から構成される画像４（図３に一例を示す）を表示可能である。表示装置２は、表示面２ａから画像光Ｌを射出する。画像光Ｌは、可視光Ｌ１および赤外光Ｌ２の少なくとも一方を含んでいてもよい。従って、或る場合には画像光Ｌは可視光Ｌ１のみから構成されていてもよく、他の場合には画像光Ｌは赤外光Ｌ２のみから構成されていてもよい。

　反射光学系３は、表示面２ａに表示された画像４の画像光Ｌを反射し、実像の空中像Ｒとして結像する。これにより、利用者５は、画像光Ｌが結像されてなる空中像Ｒを知覚することができる。画像光Ｌが可視光Ｌ１のみから成る場合、利用者５は、可視光Ｌ１が結像されてなる可視光空中像Ｒ１を視覚により知覚できる。画像光Ｌが可視光Ｌ１および赤外光Ｌ２を含む場合、利用者５は、可視光Ｌ１が結像されてなる可視光空中像Ｒ１を視覚により知覚でき、赤外光Ｌ２が結像されてなる赤外光空中像Ｒ２の温度を感覚（例えば、皮膚感覚）により知覚することができる。反射光学系３は、凹面鏡、凸面鏡等の反射光学素子を含んで構成される。

　表示装置２は、図２Ａに示す透過型の表示装置２であってもよい。透過型の表示装置２は、バックライト２１と液晶パネル２２とを含む液晶表示装置であってもよい。

　バックライト２１は、液晶パネル２２の背面（即ち、光入射面）側に２次元的に配列された複数の発光部を有する直下型バックライトであってもよい。複数の発光部は、複数の可視光発光部２１ａおよび複数の赤外光発光部２１ｂを含む。バックライト２１は、図２Ａ，２Ｂに示すように、基板２３を有し、複数の可視光発光部２１ａおよび複数の赤外光発光部２１ｂは、基板２３の第１面２３ａ上に交互にマトリックス状に配列されていてもよい。可視光発光部２１ａおよび赤外光発光部２１ｂは、例えば発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode：ＯＬＥＤ）等の自発光素子で構成されていてもよい。基板２３は、ガラス基板、プラスチック基板、金属基板、セラミック基板等であってもよく、それらのうちの複数種を積層した複合基板であってもよい。

　可視光発光部２１ａは、白色光を発光してもよい。その場合、可視光発光部２１ａは、赤色光を発光する赤色ＬＥＤと、緑色光を発光する緑色ＬＥＤと、青色光を発光する青色ＬＥＤとを含んでいてよい。可視光発光部２１ａは、白色光を発光する白色ＬＥＤを備えていてもよい。白色ＬＥＤは、紫外光を発光する紫外ＬＥＤと、紫外ＬＥＤから射出された紫外光を白色光に波長変換する蛍光体と、を含んでいてもよい。白色ＬＥＤは、青色光を発光する青色ＬＥＤと、青色ＬＥＤから射出された青色光を白色光に波長変換する蛍光体と、を含んでいてもよい。

　赤外光発光部２１ｂは、赤外光を発光する赤外ＬＥＤであってもよい。赤外ＬＥＤは、波長が０．７８μｍ～２．５μｍ程度の近赤外光または赤外光を発光する近赤外ＬＥＤであってもよい。なお、「～」は「乃至」を意味し、以下同様とする。

　液晶パネル２２は、公知のように、第１偏光板、カラーフィルタ基板、液晶層、アレイ基板および第２偏光板を含んで構成されていてよい。液晶パネル２２は、複数の画素を含んでいる。画素は、赤色発光用の副画素、緑色発光用の副画素、および青色発光用の副画素を含む。画素は、赤外発光用の副画素を備えていてもよい。赤外光は、可視光に比べて液晶パネル２２に対する透過率が高いことから、画素は赤外発光用の副画素を備えていなくてもよい。赤色発光用の副画素は、可視光発光部２１ａから射出された白色光を、カラーフィルタ基板の赤色フィルタ部によって赤色光（赤色着色光）に変換するとともに、赤色光の透過量を制御する。赤色光の透過量の制御は、赤色発光用の副画素に対応する白色ＬＥＤの光量を制御することによって、実行してもよい。また、赤色発光用の副画素は、該副画素に対応する、可視光発光部２１ａにおける赤色ＬＥＤで、発光した赤色光を利用するものであってもよい。この場合、赤色光の透過量の制御は、赤色ＬＥＤの光量を制御することによって、実行してもよい。上記の副画素の構成は、緑色発光用の副画素および青色発光用の副画素にも適用し得る。赤色発光用の副画素、緑色発光用の副画素、および青色発光用の副画素は、赤外光発光部２１ｂから射出された赤外光を、ある程度遮蔽してよい。

　画素が赤外発光用の副画素を備えている場合、赤外発光用の副画素は、該副画素に対応する、赤外光発光部２１ｂとしての赤外光ＬＥＤで、発光した赤外光を利用するものであってもよい。赤外発光用の副画素における赤外光の透過量の制御は、赤外光ＬＥＤの光量を制御することによって、実行してもよい。

　画素が赤外発光用の副画素を備えていない場合、赤外光発光部２１ｂとしての赤外光ＬＥＤ等で発光した赤外光は、赤色発光用の副画素、緑色発光用の副画素、および青色発光用の副画素のうちの少なくとも１つを透過する構成であってもよい。画素における赤外光の透過量の制御は、赤外光ＬＥＤ等の光量を制御することによって、実行してもよい。

　表示装置２は、上記の構成を有することにより、外部から入力された画像信号に応じて、赤外光を含む可視光画像を表示面２ａに表示することができる。表示装置２は、ローカルディミング機能を有していてもよい。すなわち、表示装置２は、外部から入力された画像信号に応じて、複数の可視光発光部２１ａのそれぞれが射出する白色光の強度を個別に制御可能であり、複数の赤外光発光部２１ｂのそれぞれが射出する赤外光の強度を個別に制御可能であってもよい。この場合、画像４のコントラストおよび色調を向上させることができ、その結果、空中像Ｒのコントラストおよび色調を向上させることができる。また、表示装置２の消費電力を削減することもできる。

　図２Ｂは、複数の可視光発光部２１ａの個数と複数の赤外光発光部２１ｂの個数とが同数である例を示しているが、複数の赤外光発光部２１ｂの個数は、複数の可視光発光部２１ａの個数よりも少なくてもよい。赤外光発光部２１ｂから射出される赤外光は、可視光発光部２１ａから射出される可視光（白色光）と比べて、液晶パネル２２を透過しやすいため、複数の赤外光発光部２１ｂの個数を複数の可視光発光部２１ａの個数より少なくした場合であっても、赤外光Ｌ２の十分な強度を維持することができる。

　表示装置２は、透過型の表示装置２に限定されず、複数の自発光素子を含む自発光型の表示装置２であってよい。自発光型の表示装置２は、複数の画素２４（図４Ａに示す）を含んでいる。複数の画素２４はそれぞれ、可視光発光部２４ａおよび赤外光発光部２４ｂを含んでいる。自発光型の表示装置２は、図４Ａ，４Ｂに示すように、基板２３を有し、複数の可視光発光部２４ａおよび複数の赤外光発光部２４ｂは、基板２３の第１面２３ａ上に交互にマトリックス状に配列されていてもよい。

　図４Ｂに示すように、複数の可視光発光部２４ａはそれぞれ、赤色光を発光する赤色発光素子２４ａＲと、緑色光を発光する緑色発光素子２４ａＧと、青色光を発光する青色発光素子２４ａＢとを有している。複数の赤外光発光部２４ｂはそれぞれ、赤外光を発光する赤外発光素子２４ｂＩを有している。赤色発光素子２４ａＲ、緑色発光素子２４ａＧ、青色発光素子２４ａＢ、および赤外発光素子２４ｂＩは、例えばＬＥＤ、ＯＬＥＤ等で構成されていてもよい。赤色発光素子２４ａＲ、緑色発光素子２４ａＧ、青色発光素子２４ａＢ、および赤外発光素子２４ｂＩは、マイクロＬＥＤで構成されていてもよい。マイクロＬＥＤは、第１面２３ａ上に配設された状態で、一辺の長さが１μｍ程度以上１００μｍ程度以下または３μｍ程度以上１０μｍ程度以下である矩形状の平面視形状を有していてもよい。赤外発光素子２４ｂＩは、波長が０．７８μｍ～２．５μｍ程度の近赤外光または赤外光を発光する、近赤外ＬＥＤ、赤外ＬＥＤ、近赤外ＯＬＥＤおよび赤外ＯＬＥＤであってもよい。

　自発光型の表示装置２は、外部から入力された画像信号に応じて、複数の可視光発光部２４ａ（即ち、赤色発光素子２４ａＲ、緑色発光素子２４ａＧおよび青色発光素子２４ａＢ）の発光強度を個別に制御し、複数の赤外光発光部２４ｂの発光強度を個別に制御する。これにより、自発光型の表示装置２は、可視光画像と赤外光画像とで構成される画像４を表示面２ａに表示することができる。なお、赤外光画像は、人の視覚で直接的に知覚することはできないが、空中像Ｒにおける赤外光画像部およびその周辺を人の触覚で知覚することができる。従って、赤外光画像は、赤外光温感部ということもできる。

　自発光型の表示装置２の各画素の赤色発光素子２４ａＲ、緑色発光素子２４ａＧ、青色発光素子２４ａＢ、および赤外発光素子２４ｂＩは、図４Ｂに示すように、表示装置２の行方向（図４Ｂにおける左右方向）に並んでいてもよい。各画素の赤色発光素子２４ａＲ、緑色発光素子２４ａＧ、青色発光素子２４ａＢ、および赤外発光素子２４ｂＩは、図４Ｃに示すように、２行２列のマトリックス状に配列されていてもよい。

　空中像表示装置１は、図１Ａに示すように、発光制御部６を含んでいる。発光制御部６は、外部から入力される画像信号に基づいて、表示面２ａに表示される画像４を制御する。画像信号は、可視光画像信号ＳＶと、赤外光画像信号ＳＩとを含んでいる。発光制御部６は、可視光画像信号ＳＶに基づいて、表示面２ａに可視光画像を表示させ、赤外光画像信号ＳＩに基づいて、表示面２ａに赤外光を混合させる。即ち、発光制御部６は、可視光画像に赤外光を混合させるように表示装置２を制御する。

　発光制御部６は、１以上のプロセッサを含んで構成されていてもよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行するように構成される汎用のプロセッサ、および特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでいてもよい。専用のプロセッサは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を含んでいてもよい。プロセッサは、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）を含んでいてもよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を含んでいてもよい。発光制御部６は、１以上のプロセッサが協働するように構成されるＳｏＣ（System-on-a-Chip）またはＳｉＰ（System In a Package）であってもよい。

　発光制御部６は、表示装置２をオン、オフする機能、表示装置２に画像信号を送信する機能、また画像の輝度、色度、フレーム周波数等を調整する機能等を有していてもよい。また、表示装置２に放熱部材または冷却部材が備わっている場合、発光制御部６は、放熱部材または冷却部材の温度を調整する機能を有していてもよい。

　表示装置２の表示面２ａに表示される画像４が、所定の温度より高い温度の高温対象物を映す高温画像部４３を含む場合、所定の温度は以下で詳述する常温で規定してもよい。以下の実施形態の説明において、表示装置２に表示される画像４の中に常温画像部４４と高温画像部４３とが含まれる場合（図３に一例を示す）について、主に説明する。なお、常温画像部４４は、画像４における高温画像部４３と異なる部分である。

　空中像表示装置１は、表示装置２に表示される画像の中で、常温画像部４４と高温画像部４３と、を以下のようにして区別してもよい。発光制御部６にフレームごとの画像データを記憶させる構成とし、その画像データにおいて高温画像部４３の画像データ（高温画像データともいう）を区別可能にして記憶させる構成であってもよい。例えば、高温画像データの先頭部（開始部）に、高温画像データの開始部であることを示す開始フラグデータ、開始タグデータ等を追加し、高温画像データの終端部（終止部）に、高温画像データの終止部であることを示す終止フラグデータ、終止タグデータ等を追加する構成であってもよい。高温画像データに開始フラグデータ、開始タグデータ等を追加する処理、また終止フラグデータ、終止タグデータ等を追加する処理は、手動によって行ってもよい。また、高温画像データに開始フラグデータ、開始タグデータ等を追加する処理、また終止フラグデータ、終止タグデータ等を追加する処理は、表示装置２に表示される画像４をカメラ等の撮像装置によって撮像し、撮像された画像（撮像画像）を解析プログラムソフトによって解析し、撮像画像の中で高温画像部４３を特定することに基づいて行ってもよい。解析プログラムソフトは、撮像画像を解析し特定のパターンを検出および／または抽出する画像認識を行う人工知能（Artificial Intelligence：ＡＩ）プログラムソフトを含んでいてもよい。ＡＩプログラムソフトは、画像データを直接解析して特定のパターンを検出および／または抽出する画像認識を行うものであってもよい。

　また、同様にして、常温画像部４４の画像データ（常温画像データともいう）を区別可能にして、発光制御部６に記憶させる構成であってもよい。例えば、常温画像データの先頭部（開始部）に、常温画像データの開始部であることを示す開始フラグデータ、開始タグデータ等を追加し、常温画像データの終端部（終止部）に、常温画像データの終止部であることを示す終止フラグデータ、終止タグデータ等を追加する構成であってもよい。常温画像データに開始フラグデータ、開始タグデータ等を追加する処理、また終止フラグデータ、終止タグデータ等を追加する処理は、上述した方法と同様の方法で行ってもよい。なお、常温は、例えば１５℃～２５℃であってもよく、２０℃であってもよい。あるいは、空中像表示装置１は周囲の環境温度を検知する温度センサ６０（図１Ｂに示す）を含んでいてもよく、この場合、常温は、温度センサ６０によって検知される環境温度であってもよい。また、常温は、利用者５が任意の温度または任意の温度範囲に設定してもよい。それは、利用者５の出身地、居住地等によって、常温と認識する温度および温度範囲に差がある傾向があるからである。この場合、常温を、例えば０℃～３５℃程度の範囲内で利用者５が任意の温度または任意の温度範囲に設定してもよいが、０℃～３５℃程度の範囲に限らない。

　空中像表示装置１は、画像データＳＤ（図１Ｂに示す）を記憶したり、画像データＳＤにおいて高温画像部４３の高温画像データＳＤＨ（図１Ｂに示す）を常温画像データＳＤＬ（図１Ｂに示す）と区別可能にして記憶する記憶部５０を、発光制御部６に有する構成であってもよい。記憶部５０は、例えばラインメモリ、フレームメモリ等で構成されていてもよい。空中像表示装置１は、発光制御部６に記憶部５０を有しておらず別途備える構成であってもよい。記憶部５０は、常温画像データＳＤＬと高温画像データＳＤＨとを含む画像データＳＤを、可視光画像信号ＳＶとして発光制御部６に出力してもよい。また、記憶部５０は、高温画像データＳＤＨに基づいて赤外光画像信号ＳＩを生成し、赤外光画像信号ＳＩを発光制御部６に出力してもよい。

　空中像表示装置１は、画像４が常温よりも高い温度の高温対象物を映す高温画像部４３を含む場合（図３に一例を示す）、赤外光を含む光を用いて高温画像部４３を表示面２ａに表示する。赤外光を含む光は、可視光発光部２１ａ，２４ａから射出される可視光と、赤外光発光部２１ｂ，２４ｂから射出される赤外光とであってよい。空中像表示装置１は、可視光発光部２１ａ，２４ａから射出される可視光を用いて常温画像部４４を表示面２ａに表示する。表示装置２は、常温画像部４４を示す可視光Ｌ１と、高温画像部４３を示す可視光Ｌ１および赤外光Ｌ２とを含む画像光Ｌを表示面２ａから射出する。画像光Ｌは、反射光学系３によって反射され、空中像Ｒとして結像される。利用者５は、可視光Ｌ１が結像されてなる可視光空中像Ｒ１を視覚により知覚できるとともに、赤外光Ｌ２が結像されてなる赤外光空中像Ｒ２の温度を皮膚感覚により知覚できる。空中像表示装置１は、赤外光を用いて利用者５に新たな映像体験、また現実感のある映像体験を、提供することができる。

　発光制御部６または記憶部５０は、高温画像部４３となり得る特定の画像（例えば、人の画像、暖炉の画像等）のデータ（例えば、図１Ｂの高温画像データＳＤＨに対応する）と、温度とを対応付けて予め記憶してもよい。そして、表示装置２が画像４を表示する際に、画像４の画像データに特定の画像データが含まれている場合、温度センサ６０で検出した温度と、特定の画像のデータに対応付けて予め記憶された温度と、を比較して、例えば、常温画像データＳＤＬと高温画像データＳＤＨとを区別する構成であってもよい。温度センサ６０は、発光制御部６および記憶部５０の少なくとも一方に接続されていてもよい。

　空中像表示装置１は、高温画像部４３の動画表示が可能であってもよい。この場合、利用者５に、高温画像部４３（即ち、高温対象物）の動きを視覚によって知覚させるだけでなく、皮膚感覚によっても知覚させることができる。図３に示すように、高温対象物が焚き火である場合、利用者５に炎の揺らぎを視覚および皮膚感覚の両方によって知覚させることができる。したがって、空中像表示装置１は、赤外光を用いて利用者５に新たな映像体験を提供することができる。発光制御部６は、複数の可視光発光部２１ａ，２４ａおよび複数の赤外光発光部２１ｂ，２４ｂの発光および非発光を制御可能である。高温画像部４３の動画表示は、発光制御部６が複数の可視光発光部２１ａ，２４ａおよび複数の赤外光発光部２１ｂ，２４ｂの発光および非発光を制御することで可能となる。

　高温画像部４３は、可視光画像４３ａと赤外光画像４３ｂとで構成される。発光制御部６は、図３に示すように、表示装置２の表示面２ａにおいて、赤外光画像４３ｂを、可視光画像４３ａを内包する大きさとしてもよい。これにより、空中像Ｒの仮想結像面８において、赤外光空中像Ｒ２を、可視光空中像Ｒ１を内包する大きさとすることができる。その結果、利用者５に、高温対象物自体の熱だけでなく、高温対象物から周囲に放射（輻射）される輻射熱または熱伝導によって伝熱される伝導熱を、知覚させることができる。したがって、利用者５により現実感のある映像体験を提供することができる。

　発光制御部６は、高温画像部４３を、赤外光画像４３ｂが可視光画像４３ａの周囲に温度傾斜部４３ｂａを有するように表示面２ａに表示してもよい。温度傾斜部４３ｂａは、可視光画像４３ａの中心（図心）または縁から離れるにつれて赤外光の強度が低下する部分である。これにより、可視光空中像Ｒ１の周囲に温度傾斜部を有する赤外光空中像Ｒ２を仮想結像面８に結像することができる。赤外光空中像Ｒ２の温度傾斜部は、温度傾斜部４３ｂａと同様に、利用者５が知覚する可視光空中像Ｒ１の中心（図心）または縁から離れるにつれて赤外光Ｌ２の強度が低下する部分である。これにより、利用者５に、高温対象物自体の熱だけでなく、高温対象物から周囲に放射される輻射熱または熱伝導によって伝熱される伝導熱を、知覚させることができる。したがって、利用者５により現実感のある映像体験を提供することができる。

　温度傾斜部４３ｂａの温度傾斜は、０．１℃／ｍｍ～１０℃／ｍｍ程度であってもよく、０．１℃／ｍｍ～３℃／ｍｍ程度であってもよいが、この範囲に限らない。

　空中像表示装置１は、タイムラグ制御部７を含んでいてもよい。高温画像部４３を動画表示する場合、タイムラグ制御部７は、可視光画像４３ａの動きに対し、赤外光画像４３ｂの動きを時間的に遅らせるように構成されている。これにより、利用者５は、視覚によって高温対象物の動きを知覚した後に、皮膚感覚によって高温対象物の動きを知覚する。熱移動は対流および熱伝導の成分を含むために、物体の移動に対して時間的に遅れることがある。この実施の形態では、物体の移動に対する熱移動の遅れを表現することができる。可視光画像４３ａの動きに対する赤外光画像４３ｂの動きの時間的遅れΔｔは、例えば０．１秒～１．０秒程度であってもよいが、この範囲に限らない。Δｔは、例えば可視光画像４３ａのサイズ（画素数）、利用者５と仮想結像面８との距離、空気の熱伝導率、高温対象物の想定される温度等に基づいて決定されてもよい。赤外光画像４３ｂの動きを可視光画像４３ａの動きに対して遅らせることで、利用者５により現実感のある映像体験を提供することができる。

　また、タイムラグ制御部７は、静止画表示または動画表示された高温画像部４３に利用者５が指等で触れたときに、赤外光画像４３ｂの赤外光強度を徐々に上昇させてもよい。すなわち、高温画像部４３に利用者５が指等で触れた瞬間から、高温画像部４３に触れている間に、利用者５が皮膚感覚によって感ずる高温対象物の温度を徐々に高くする。熱移動は熱伝導の成分を含み、また物体は熱容量があるために、高温対象物である物体から利用者５の指等に熱が移動し、利用者５の指等の温度が上昇することが、時間的に遅れることがある。熱伝導および熱容量を考慮した温度上昇を表現することによって、利用者５の指等が物体に実際に触れたときのような皮膚感覚を表現することできる。例えば、利用者５の指が動物を表示した高温画像部４３に触れたときに、利用者５の指が徐々に暖かくなるようにしてもよい。赤外光画像４３ｂの温度上昇率は、０．１℃／秒～１℃／秒程度であってもよいが、この範囲に限らない。また、温度上昇の範囲は３℃～１０℃程度であってもよいが、この範囲に限らない。

　高温対象物は、人物、動物、キャラクター、および発熱体のうちの少なくとも１種であってもよい。キャラクターは、アニメーション、映画等の人気キャラクターであってもよく、空中像表示装置１の作製者が創作したキャラクターであってもよい。またキャラクターは、空中像表示装置１の利用者５が表示面２ａの一部に表示された複数のサンプルから選択したキャラクターであってもよい。発熱体は、例えば炎、風呂および温泉の湯、加熱された食品および飲料、太陽等であってもよい。発熱体は、太陽等の自発熱体、湯等の加熱された発熱体のいずれであってもよい。

　空中像Ｒが所定の温度（例えば、常温）より高い温度の高温対象物を映す高温画像部４３を含む場合、液晶表示装置であれば、バックライトにおける高温画像部４３に対応する赤外光発光部２１ｂを発光させる。自発光型の表示装置であれば、高温画像部４３に対応する赤外光発光部２４ｂを発光させる。高温画像部の想定温度に応じて、赤外光発光部２１ｂ，２４ｂの発光強度を制御してもよい。赤外光発光部２１ｂ，２４ｂの発光強度の制御は、例えば、表示装置２に接続された発光制御部６または表示装置２に備わった発光制御部６によって、赤外光発光部２１ｂ，２４ｂに入力する電流、印加電圧を制御することによって行ってもよい。高温画像部４３が人物、動物、キャラクター等であれば、それらの体温（３５℃～３７℃程度）に相当する温感を利用者５が知覚するように、赤外光発光部２１ｂ，２４ｂの発光強度を制御してもよい。高温画像部４３が、発熱体であって、例えば湯（３８℃～４２℃程度）であれば、湯に相当する温感を利用者５が知覚するように、赤外光発光部２１ｂ，２４ｂの発光強度を制御してもよい。高温画像部４３が、発熱体であって、例えば炎であれば、炎に手をかざしたときに感ずる温感（４０℃～５０℃程度）を利用者５が知覚するように、赤外光発光部２１ｂ，２４ｂの発光強度を制御してもよい。高温画像部４３が、発熱体であって、例えば太陽であれば、太陽熱に相当する温感（３０℃～５０℃程度）を利用者５が知覚するように、赤外光発光部２１ｂ，２４ｂの発光強度を制御してもよい。

　複数の可視光発光部２４ａのみを発光させた場合、可視光画像のみを表示させることができる。複数の赤外光発光部２４ｂを発光させた場合、赤外光画像（温感部）のみを表示させることができ、冬季などの寒い時期に温感部をヒータとして利用することもできる。複数の可視光発光部２４ａと複数の赤外光発光部２４ｂとの両方を発光させることによって、画像４の一部分を可視光画像とし、画像４の他の部分を温感部としてもよい。この場合、可視光画像を太陽等の明度の高い明るい画像とすることによって、視覚的な温感を利用者に提供してもよい。

　反射光学系３は、図１Ａ，１Ｂに示すように、第１凹面鏡３１、凸面鏡３２および第２凹面鏡３３を含んでいてもよい。

　第１凹面鏡３１は、表示装置２から射出される画像光Ｌの光路上に位置している。第１凹面鏡３１は、表示装置２から射出される画像光Ｌを、表示装置２に向かう方向とは異なる方向に反射するように構成されている。凸面鏡３２は、第１凹面鏡３１によって反射される画像光Ｌの光路上に位置している。凸面鏡３２は、第１凹面鏡３１によって反射される画像光Ｌを、第１凹面鏡３１に向かう方向とは異なる方向に反射するように構成されている。第２凹面鏡３３は、凸面鏡３２によって反射される画像光Ｌの光路上に位置している。第２凹面鏡３３は、凸面鏡３２によって反射される画像光Ｌを、凸面鏡３２に向かう方向とは異なる方向に反射し、実像の空中像Ｒとして結像するように構成されている。反射光学系３が複数の反射光学素子を含むことにより、歪みが低減された空中像Ｒを結像することができる。

　第１凹面鏡３１は、湾曲度がＳａ１である反射面３１ａを有している。凸面鏡３２は、湾曲度がＳｂである反射面３２ａを有している。第２凹面鏡３３は、湾曲度がＳａ２である反射面３３ａを有している。湾曲度Ｓａ１は、第１凹面鏡３１に入射する画像光Ｌの光軸に沿う断面において、反射面３１ａの両端を結ぶ線分ＬＳの長さを２×Ｈとし、反射面３１ａ上の点と線分ＬＳとの光軸ＯＡに沿った長さの最大値をＤ_ＭＡＸとするとき、Ｄ_ＭＡＸ／Ｈによって定義される（図５参照）。Ｄ_ＭＡＸ／Ｈが断面の取り方によって変化する場合、断面の位置を変えたときのＤ_ＭＡＸ／Ｈの最大値を湾曲度Ｓａ１としてもよい。湾曲度Ｓｂおよび湾曲度Ｓａ２も、湾曲度Ｓａ１と同様に定義される。

　空中像表示装置１は、第１凹面鏡３１の湾曲度Ｓａ１が第２凹面鏡３３の湾曲度Ｓａ２よりも大きく、かつ第２凹面鏡３３の湾曲度Ｓａ２が凸面鏡３２の湾曲度Ｓｂよりも大きい構成であってもよい。この場合、表示装置２から射出された画像光Ｌを凸面鏡３２に向けて反射する第１凹面鏡３１を、表示装置２に近接して配置することができる。その結果、表示装置２および反射光学系３の占有空間を削減することが可能となるため、空中像表示装置１を小型化できる。さらに、空中像表示装置１を小型化できることにより、表示装置２の表示面２ａと第２凹面鏡３３の反射面３３ａとの間の画像光Ｌの光路長を短くできるため、不所望な散乱、干渉等による画像光Ｌの損失を抑制できる。その結果、空中像表示装置１の表示品位を向上させることができる。

　空中像表示装置１は、第１凹面鏡３１、凸面鏡３２および第２凹面鏡３３を含む反射光学系３を用いて空中像Ｒを表示する構成であるため、第１凹面鏡３１、凸面鏡３２および第２凹面鏡３３の反射面３１ａ，３２ａ，３３ａの形状を適宜設計することによって、空中像Ｒの歪みを低減することが可能となる。また、空中像表示装置１は、反射光学系３が入射した画像光Ｌの一部を透過または分離する光学素子（例えばビームスプリッタ、偏光フィルタ等）を含んでいないため、空中像Ｒの輝度の低下を抑制できる。あるいは、空中像表示装置１によれば、空中像Ｒの十分な輝度を維持しつつ、表示面２ａに表示する画像４の輝度を低下させることができるため、空中像表示装置１の消費電力を削減することが可能となる。

　空中像表示装置１は、凸面鏡３２の湾曲度Ｓｂが比較的小さいため、凸面鏡３２によって反射された画像光Ｌの拡がりを抑制できる。その結果、凸面鏡３２によって反射された画像光Ｌを反射する第２凹面鏡３３の大型化を抑制できる。また、凸面鏡３２は、空中像Ｒの拡大に最も寄与する光学部材であり、そのため空中像Ｒの歪にも最も影響する光学部材である。凸面鏡３２の湾曲度Ｓｂが比較的小さいため、空中像Ｒの歪を小さくすることができる。

　第１凹面鏡３１は、表示装置２からの距離、傾斜角度等の表示装置２に対する相対的な空間配置を調整する調整部材を備えていてもよい。調整部材は、例えば、第１凹面鏡３１の背面側に設置されたロッド等の支持部材、支持部材に設けられ、支持部材および第１凹面鏡３１を回転させる軸部材、支持部材および第１凹面鏡３１を平行移動させるスライド機構等を備えていてもよい。調整部材は、手動によって調整されてもよく、ステッピングモータ等によって電気的に調整されてもよい。このような調整部材は、凸面鏡３２および第２凹面鏡３３にも備わっていてもよい。

　空中像表示装置１は、第２凹面鏡３３のサイズ（例えば、直径等）が第１凹面鏡３１のサイズ（例えば、直径等）よりも大きい構成であってもよい。この構成により、拡大された空中像Ｒを表示させることが容易になる。即ち、画像光Ｌは、第１凹面鏡３１、凸面鏡３２によって順次拡大された画像を空間伝搬しており、第２凹面鏡３３によって最終的に最も拡大された画像を、空中像Ｒの仮想結像面８に向けて反射することが容易になる。また、第２凹面鏡３３が比較的大きい場合、その反射面３３ａの形状を、画像光Ｌに含まれる複数の部分光のそれぞれに応じた形状とすることが容易になる。その結果、空中像Ｒの歪みを効果的に低減することが可能となる。

　第１凹面鏡３１のサイズは、第１凹面鏡３１の反射面３１ａの最大径の長さ（正面視における最大径の長さともいえる）で規定してもよい。第２凹面鏡３３のサイズは、第２凹面鏡３３の反射面３３ａの最大径の長さ（正面視における最大径の長さともいえる）で規定してもよい。例えば、第１凹面鏡３１が部分球面状である場合、第１凹面鏡３１の反射面３１ａの正面視形状は円形になる。この場合、第１凹面鏡３１のサイズ、所謂寸法は、反射面３１ａの中心の上を通り両端を結ぶ線分ＬＳの長さである２Ｈ（図５に示す）であってもよい。なお、反射面３１ａの中心は、湾曲した反射面３１ａの最下点（最大突出点）で規定される。第１凹面鏡３１が部分楕円面状である場合、第１凹面鏡３１の反射面３１ａの正面視形状は楕円形になる。この場合、第１凹面鏡３１のサイズは、反射面３１ａの中心の上を通り両端を結ぶ線分のうち長径の長さであってもよい。第１凹面鏡３１の反射面３１ａの正面視形状が矩形状等の形状である場合、第１凹面鏡３１のサイズは、反射面３１ａの中心の上を通り両端を結ぶ線分のうち最大径（例えば、対角径等）の長さであってもよい。第２凹面鏡３３のサイズおよび凸面鏡３２のサイズも同様に定義してもよい。

　第１凹面鏡３１の最大径の長さは、例えば１５０ｍｍ～２００ｍｍ程度であってもよい。第２凹面鏡３３の最大径の長さは、例えば２００ｍｍ～３５０ｍｍ程度であってもよい。凸面鏡３２の最大径の長さは、例えば１００ｍｍ～１５０ｍｍ程度であってもよい。

　第１凹面鏡３１のサイズは、第１凹面鏡３１の反射面３１ａの面積、または第１凹面鏡３１の反射面３１ａの正面視における面積で規定してもよい。第２凹面鏡３３のサイズは、第２凹面鏡３３の反射面３３ａの面積、または第２凹面鏡３３の反射面３３ａの正面視における面積で規定してもよい。

　第１凹面鏡３１および第２凹面鏡３３は、反射面３１ａ，３３ａの形状が自由曲面である自由曲面凹面鏡であってもよい。凸面鏡３２は、反射面３２ａの形状が自由曲面である自由曲面凸面鏡であってもよい。第１凹面鏡３１、凸面鏡３２および第２凹面鏡３３の反射面３１ａ，３２ａ，３３ａの形状が自由曲面である場合、反射面３１ａ，３２ａ，３３ａの形状を、空中像Ｒの歪みを効果的に低減する形状とすることが容易になる。その結果、空中像Ｒの歪みを効果的に低減することが可能となる。

　反射面３１ａ，３２ａ，３３ａを規定する自由曲面は、以下に示す式（１）および式（２）によって規定されるＸＹ多項式面（ＳＰＳ　ＸＹＰ面ともいう）であってもよい。ＸＹ多項式面は、基準コーニック面に追加される１０次までの多項式に展開される。したがって、式（１）および式（２）において、ｍとｎとの和は、１０以下である。式（１）において、ｚはｚ軸（光軸）に平行な面のサグ量であり、ｃは頂点曲率であり、ｒは半径方向の距離（即ち、ｒ^２＝ｘ^２＋ｙ^２）であり、ｋはコーニック定数であり、Ｃｊは単項式ｘ^ｍｙ^ｎの係数である。

　空中像Ｒの仮想結像面８に平行な方向（図１Ａ，１ＢにおけるＹ方向）に沿って、第２凹面鏡３３の背面側から第２凹面鏡３３を見たとき、第２凹面鏡３３の反射面３３ａは、表示装置２の表示面２ａと、第１凹面鏡３１の反射面３１ａと、凸面鏡３２の反射面３２ａとに重なっていてもよい。この場合、表示装置２および反射光学系３の占有空間を削減できるため、空中像表示装置１を小型化できる。その結果、空中像表示装置１の内部における画像光Ｌの光路長を短くできるため、不所望な散乱、干渉等による画像光Ｌの損失を抑制できる。ひいては、空中像表示装置１の表示品位を向上させることができる。

　空中像Ｒの仮想結像面８に平行な方向（Ｙ方向）に沿って、第２凹面鏡３３の背面側から第２凹面鏡３３を見たとき、第２凹面鏡３３の反射面３３ａは、表示装置２の表示面２ａと、第１凹面鏡３１の反射面３１ａと、凸面鏡３２の反射面３２ａと、を内包していてもよい。この場合、表示装置２および反射光学系３の占有空間をより削減できるため、空中像表示装置１をより小型化できる。

　利用者５は仮想結像面８にほぼ直交する方向から空中像Ｒを視認することから、空中像Ｒの仮想結像面８に平行な方向（図１Ａ，１ＢにおけるＹ方向）は、空中像表示装置１の高さ方向となる。また、空中像Ｒの仮想結像面８に直交する方向は、空中像表示装置１の厚さ方向（奥行方向）になる。仮想結像面８に平行な方向（Ｙ方向）に沿って第２凹面鏡３３を背面側から見たときに、反射面３３ａが、表示面２ａと反射面３１ａと反射面３２ａとに重なっている、または表示面２ａと反射面３１ａと反射面３２ａとを内包していることにより、空中像表示装置１の少なくとも厚さ（奥行）を薄くすることができる。

　次に、空中像表示装置１の他の例について説明する。透過型の表示装置２のバックライト２１は、図６に示すように、第１面２３ａの第１領域２３ａ１に複数の可視光発光部２１ａが配列され、第１面２３ａの第２領域２３ａ２に複数の赤外光発光部２１ｂが配列されている構成であってもよい。第２領域２３ａ２は、平面視において、第１領域２３ａ１と重ならない領域である。複数の可視光発光部２１ａと複数の赤外光発光部２１ｂとを異なる領域に配列することで、可視光発光部２１ａから射出された白色光が赤外発光用の副画素を透過することを抑制できる。また、赤外光発光部２１ｂから射出された赤外光が赤色発光用の副画素、緑色発光用の副画素、および青色発光用の副画素を透過することを抑制できる。これにより、表示面２ａに表示する可視光画像および赤外光画像の画質を向上させることができる。複数の可視光発光部２１ａと複数の赤外光発光部２１ｂとを異なる領域に配列した場合であっても、反射光学系３を適宜設計することによって、仮想結像面８における任意の位置に可視光空中像Ｒ１および赤外光空中像Ｒ２を結像することが可能である。

　複数の可視光発光部２１ａと複数の赤外光発光部２１ｂとを異なる領域に配列することによって、複数の可視光発光部２１ａのみを発光させた場合、可視光画像のみを表示させることができる。複数の赤外光発光部２１ｂのみを発光させた場合、赤外光画像（温感部）のみを表示させることができ、冬季などの寒い時期に空中像表示装置１をヒータとして利用することもできる。複数の可視光発光部２１ａと複数の赤外光発光部２１ｂとの両方を発光させることによって、画像４の一部分を可視光画像とし、画像４の他の部分を温感部としてもよい。この場合、可視光画像を太陽等の明度の高い明るい画像とすることによって、視覚的な温感を利用者に提供してもよい。

　自発光型の表示装置２は、図７に示すように、第１面２３ａの第１領域２３ａ１に複数の可視光発光部２４ａが配列され、第１面２３ａの第２領域２３ａ２に複数の赤外光発光部２４ｂが配列されている構成であってもよい。第２領域２３ａ２は、平面視において、第１領域２３ａ１と重ならない領域である。複数の可視光発光部２４ａと複数の赤外光発光部２４ｂとを異なる領域に配列することで、複数の可視光発光部２４ａの配列を最適化するとともに、複数の赤外光発光部２４ｂの配列を最適化することができる。これにより、表示面２ａに表示する可視光画像および赤外光画像の画質を向上させることができる。複数の可視光発光部２４ａと複数の赤外光発光部２４ｂとを異なる領域に配列した場合であっても、反射光学系３を適宜設計することによって、仮想結像面８における任意の位置に可視光空中像Ｒ１および赤外光空中像Ｒ２を結像することが可能である。

　複数の可視光発光部２４ａと複数の赤外光発光部２４ｂとを異なる領域に配列することによって、複数の可視光発光部２４ａのみを発光させた場合、可視光画像のみを表示させることができる。複数の赤外光発光部２４ｂのみを発光させた場合、赤外光画像（温感部）のみを表示させることができ、冬季などの寒い時期に空中像表示装置１をヒータとして利用することもできる。複数の可視光発光部２４ａと複数の赤外光発光部２４ｂとの両方を発光させることによって、画像４の一部分を可視光画像とし、画像４の他の部分を温感部としてもよい。この場合、可視光画像を太陽等の明度の高い明るい画像とすることによって、視覚的な温感を利用者に提供してもよい。

　次に、本開示の他の実施形態の空中像表示装置について説明する。図８は、本開示の他の実施形態の空中像表示装置の構成を示す図である。本実施形態の空中像表示装置１Ａは、空中像表示装置１に対して、反射光学系の構成が異なっており、その他については、同様の構成であるので、同様の構成については、空中像表示装置１と同じ参照符号を付して詳細な説明は省略する。

　本実施形態の空中像表示装置１Ａは、表示装置２と、反射光学系３Ａとを備える。反射光学系３Ａは、図８に示すように、第１凹面鏡３１と、第２凹面鏡３３とで構成される。第１凹面鏡３１は、表示装置２から射出される画像光Ｌの光路上に位置している。第１凹面鏡３１は、表示装置２から射出される画像光Ｌを、表示装置２に向かう方向とは異なる方向に反射する。第２凹面鏡３３は、第１凹面鏡３１によって反射される画像光Ｌの光路上に位置している。第２凹面鏡３３は、第１凹面鏡３１によって反射される画像光Ｌを、第１凹面鏡３１に向かう方向とは異なる方向に反射する。

　第１凹面鏡３１は、湾曲度がＳａ１である反射面３１ａを有している。第２凹面鏡３３は、湾曲度がＳａ２である反射面３３ａを有している。第１凹面鏡３１の湾曲度Ｓａ１は、第２凹面鏡３３の湾曲度Ｓａ２よりも大きくてもよい。これにより、表示装置２から射出された画像光Ｌを第２凹面鏡３３に向けて反射する第１凹面鏡３１を、表示装置２に近接して配置することができる。その結果、表示装置２および反射光学系３の占有空間を削減することが可能となるため、空中像表示装置１Ａを小型化できる。さらに、空中像表示装置１Ａが小型化できることにより、表示装置２の表示面２ａと第２凹面鏡３３の反射面３３ａとの間の画像光Ｌの光路長を短くできるため、不所望な散乱、干渉等による画像光Ｌの損失を抑制できる。その結果、空中像表示装置１Ａの表示品位を向上させることができる。

　第１凹面鏡３１および第２凹面鏡３３は、反射面３１ａ，３３ａの形状が自由曲面である自由曲面凹面鏡であってもよい。第１凹面鏡３１および第２凹面鏡３３の反射面３１ａ，３３ａの形状が自由曲面である場合、反射面３１ａ，３３ａの形状を、空中像Ｒの歪みを効果的に低減する形状とすることが容易になる。その結果、空中像Ｒの歪みを効果的に低減することが可能となる。

　空中像表示装置１Ａは、空中像表示装置１と同様に、赤外光を用いて利用者５に新たな映像体験を提供することができる。

　空中像表示装置１Ａは、空中像表示装置１と同様に、表示面２ａに可視光画像を表示せず、赤外光画像のみを表示してもよい。言い換えると、空中像表示装置１Ａは、空中像表示装置１と同様に、ヒータとして使用されてもよい。

　次に、本開示の他の実施形態の空中像表示装置について説明する。図９は、本開示の他の実施形態の空中像表示装置１Ｂの構成を示す図である。本実施形態の空中像表示装置１Ｂは、空中像表示装置１に対して、利用者の体に刺激信号６６ａを照射する刺激信号照射部６６を備える点が異なっている。また、空中像表示装置１Ｂはタイムラグ制御部７を備えていない。その他については、空中像表示装置１Ｂは空中像表示装置１と同様の構成であるので、同様の構成については、空中像表示装置１と同じ参照符号を付して詳細な説明は省略する。

　空中像表示装置１Ｂは、利用者５の体の一部（例えば、手５ｈの指５ｆの一部）が空中像Ｒにおける高温画像部４３に接したときに、利用者５の指５ｆの一部からずれた利用者５の指５ｆの部位に、刺激信号６６ａを照射する刺激信号照射部６６を備える構成である。この構成により、以下の効果を奏する。例えば、図１０に示すように、指５ｆの或る部位ｆ１に赤外光Ｌ２による温度刺激を与え、同時に指５ｆの他の部位ｆ２に刺激信号６６ａによる触覚刺激を与えると、部位ｆ１における温度刺激が触覚刺激を与えた部位ｆ２に移動する錯覚現象（相互温度参照効果ともいう）が生じる。これにより、温度刺激を奥行方向に拡張して温感に奥行を付与し、奥行のある映像と組み合わせることによって、利用者５により現実感（リアリティ）のある新たな映像体験を提供することができる。

　刺激信号６６ａが照射される利用者５の体の一部は、利用者の手５ｈの指５ｆの一部、利用者の手５ｈのはらの一部、利用者５の手５ｈの甲の一部、利用者５の腕の一部等であってもよい。

　刺激信号６６ａは、利用者５に触覚を誘起する触覚誘起信号であってもよい。触覚誘起信号は、空気振動である音波信号、超音波信号等であってもよく、空気圧力である風（空気流）等であってもよい。これらのうち超音波信号は、利用者５に聞こえることがないため、空中像Ｒの邪魔になりにくいという利点がある。超音波信号の周波数は２０ｋＨｚ程度以上であってよく、２０ｋＨｚ～２０ＭＨｚ程度であってもよい。この場合、刺激信号照射部６６は超音波信号発生装置であってよい。超音波信号発生装置は、例えば、電気－超音波変換器アレイ（超音波トランスデューサーアレイともいう）を備え、超音波トランスデューサーアレイから発した複数の超音波信号を位相コントロールにより集約することによって空間に触覚を生成する空中触覚提示装置（空中ハプティクス）であってもよい。

　刺激信号６６ａは、温感を誘起する温感誘起信号であってもよい。温感誘起信号は、熱線である近赤外線信号、赤外線信号等であってもよく、熱風（熱空気流）等であってもよい。温感誘起信号が近赤外線信号または赤外線信号である場合、利用者５の体の一部に温感誘起信号を位置精度良く、ピンポイントで照射できるという利点がある。温感誘起信号は、高温画像部４３の温感（温度）よりも高い温感（温度）を、利用者５の体の一部に与えてもよい。この場合、利用者５の体の一部に、より明確に相互温度参照を付与することができる。温感誘起信号は、高温画像部４３の温感（温度）の１倍を超え２倍程度以下の高い温感（温度）を、利用者５の体の一部に与えてもよいが、この範囲に限らない。

　刺激信号照射部６６は、利用者５の指５ｆの部位ｆ１からずれた利用者５の指５ｆの部位ｆ２に、刺激信号６６ａを照射するが、部位ｆ１と部位ｆ２とのずれ具合（距離のずれ）は、１０ｍｍ程度～８０ｍｍ程度であってもよい。すなわち、相互温度参照効果が生じる距離のずれが１０ｍｍ程度～８０ｍｍ程度であってもよい。１０ｍｍ未満では、温感に奥行を付与しにくくなる傾向がある。８０ｍｍを超えると、相互温度参照が生じにくくなる傾向がある。

　空中像表示装置１Ｂは、利用者５の体の一部（指５ｆ等）が空中像Ｒにおける高温画像部４３に接したことを検出する検出部６５を備えていてもよい。検出部６５は、例えば、カメラ等の撮像装置であってもよい。検出部６５は、可視光、レーザ光、赤外光、電磁波等の反射、通過または不通過を検出する光（電磁波）検出装置であってもよい。光（電磁波）検出装置は、可視光等の発光部と、可視光等の受光部と、を有し、指５ｆ等によって反射された反射光を受光部で受光したとき（受光部の出力があったとき）に、指５ｆ等が空中像Ｒにおける高温画像部４３に接したことを検出する構成であってもよい。また、光検出装置は、可視光等の発光部と、可視光等の受光部と、を有し、指５ｆ等によって受光部での受光が遮られたとき（受光部の出力がなくなったとき）に、指５ｆ等が空中像Ｒにおける高温画像部４３に接したことを検出する構成であってもよい。また、検出部６５は、音波、超音波の反射、通過または不通過を検出する音波検出装置であってもよい。その動作原理は光検出装置と同様であってもよい。

　図１１は、本開示の他の実施形態の空中像表示装置１Ｃの構成を示す図である。本実施形態の空中像表示装置１Ｃは、空中像表示装置１Ａに対して、利用者の体に刺激信号６６ａを照射する刺激信号照射部６６を備える点が異なっている。また、空中像表示装置１Ｃはタイムラグ制御部７を備えていない。その他については、空中像表示装置１Ｃは空中像表示装置１Ａと同様の構成であるので、同様の構成については、空中像表示装置１Ａと同じ参照符号を付して詳細な説明は省略する。

　空中像表示装置１Ｃは、反射光学系３Ａを備える。反射光学系３Ａは、第１凹面鏡３１と第２凹面鏡３３とで構成され、凸面鏡３２を有していない。これにより、小型化された空中像表示装置１Ｃとなるとともに、温度刺激を奥行方向に拡張して温感に奥行を付与し、奥行のある映像と組み合わせることによって、利用者５により現実感（リアリティ）のある新たな映像体験を提供することができる。

　空中像表示装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、乗り物に設置されるヘッドアップディスプレイであってもよい。この場合、例えば、乗り物のフロントウィンドシールドの一部を反射部材とし、その反射部材を第２凹面鏡３３に代えて使用してもよい。その反射部材を介して利用者が空中像Ｒを視認する構成であってもよい。反射部材は、半透過反射型（約半分の光を透過させ、約半分の光を反射するもの）であってもよい。

　空中像表示装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、図１Ａ，図１Ｂ，図９，図１１に示す縦断面において、空中像表示装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃを側方からみたときに、第１凹面鏡３１と第２凹面鏡３３との間に、表示装置２（および凸面鏡３２）が位置している構成であってもよい。換言すると、第１凹面鏡３１が最下位置にあり、第２凹面鏡３３が最上位置にある構成であってもよい。この場合、空中像表示装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃの高さを低くし、小型化することが容易になる。

　以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、本開示は上述の実施の形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。例えば、赤外光発光部２１ｂの大きさ（サイズ）は、可視光発光部２１ａの大きさよりも小さくてもよい。その理由は、赤外光の液晶パネル２２に対する透過率が、可視光の液晶パネル２２に対する透過率よりも高いからである。発光強度の低い小型の赤外光発光部２１ｂとすることにより、赤外光発光部２１ｂの消費電力を小さくすることができる。

　以上のように、本開示の表示装置および空中像表示装置によれば、赤外光を用いて利用者に新たな映像体験を提供することができる。

　本開示は、以下の構成（１）～（１９）の態様で実施可能である。
（１）表示部を備え、
　前記表示部によって表示された画像が所定の温度より高い温度の高温対象物を映す高温画像部を含む場合、赤外光を含む光を用いて前記高温画像部を表示する、表示装置。

（２）表示面を有する表示部と、
　前記表示面に表示された画像の画像光を反射し、実像の空中像として結像する反射光学系と、を含み、
　前記画像が所定の温度より高い温度の高温対象物を映す高温画像部を含む場合、赤外光を含む光を用いて前記高温画像部を前記表示面に表示する、空中像表示装置。

（３）前記高温画像部を動画表示することが可能である、構成（２）に記載の空中像表示装置。

（４）環境温度を検出する温度検出部を備え、
　前記所定の温度は、前記温度検出部によって検出された温度である、構成（２）または（３）に記載の空中像表示装置。

（５）発光制御部をさらに含み、
　前記表示部は、複数の可視光発光部および複数の赤外光発光部を有し、
　前記発光制御部は、前記複数の可視光発光部および前記複数の赤外光発光部の発光および非発光を制御することによって、前記高温画像部の動画表示を可能とする、構成（２）～（４）のいずれかに記載の空中像表示装置。

（６）前記複数の可視光発光部および前記複数の赤外光発光部は、交互にマトリックス状に配列されている、構成（５）に記載の空中像表示装置。

（７）前記高温画像部は、可視光によって表示される可視光画像と、赤外光によって表示される赤外光画像とで構成され、
　前記赤外光画像は、前記表示面において、前記可視光画像を内包する大きさを有する、構成（２）～（６）のいずれかに記載の空中像表示装置。

（８）前記赤外光画像は、前記表示面において、前記可視光画像の周囲に、前記可視光画像の中心から離れるにつれて赤外光の強度が低下する温度傾斜部を有する、構成（７）に記載の空中像表示装置。

（９）タイムラグ制御部をさらに含み、
　前記高温画像部を動画表示する場合、前記タイムラグ制御部は、前記可視光画像の動きに対し、前記赤外光画像の動きを時間的に遅らせる、構成（７）または（８）に記載の空中像表示装置。

（１０）利用者の体の一部が前記空中像における前記高温画像部に接したときに、前記利用者の体の一部からずれた前記利用者の体の部位に、刺激信号を照射する刺激信号照射部を備える、構成（２）～（９）のいずれかに記載の空中像表示装置。

（１１）前記刺激信号は、触覚を誘起する触覚誘起信号である、構成（１０）に記載の空中像表示装置。

（１２）前記刺激信号は、温感を誘起する温感誘起信号である、構成（１０）に記載の空中像表示装置。

（１３）前記高温対象物は、人物、動物、キャラクター、および発熱体のうちの少なくとも１種を含む、構成（２）～（１２）のいずれかに記載の空中像表示装置。

（１４）前記反射光学系は、
　　前記画像光を、前記表示部に向かう方向とは異なる方向に反射する第１凹面鏡と、
　　前記第１凹面鏡によって反射された前記画像光を、前記第１凹面鏡に向かう方向とは異なる方向に反射する凸面鏡と、
　　前記凸面鏡によって反射された前記画像光を、前記凸面鏡に向かう方向とは異なる方向に反射するとともに、実像の空中像として結像する第２凹面鏡と、を有する、構成（２）～（１３）のいずれかに記載の空中像表示装置。

（１５）前記第１凹面鏡の湾曲度をＳａ１とし、前記凸面鏡の湾曲度をＳｂとし、前記第２凹面鏡の湾曲度をＳａ２としたとき、Ｓａ１＞Ｓａ２＞Ｓｂである、構成（１４）に記載の空中像表示装置。

（１６）前記第１凹面鏡および前記第２凹面鏡は、自由曲面凹面鏡であり、
　前記凸面鏡は、自由曲面凸面鏡である、構成（１４）または（１５）に記載の空中像表示装置。

（１７）前記反射光学系は、前記画像光を、前記表示装置に向かう方向とは異なる方向に反射する第１凹面鏡と、
　前記第１凹面鏡によって反射された前記画像光を、前記第１凹面鏡に向かう方向とは異なる方向に反射するとともに、実像の空中像として結像する第２凹面鏡と、を有する、構成（２）～（１３）のいずれかに記載の空中像表示装置。

（１８）前記第１凹面鏡の湾曲度が前記第２凹面鏡の湾曲度よりも大きい、構成（１７）に記載の空中像表示装置。

（１９）前記第１凹面鏡および前記第２凹面鏡は、自由曲面凹面鏡である、構成（１７）または（１８）に記載の空中像表示装置。

産業上の利用分野

　本開示の空中像表示装置は、空中像をタッチレスで操作することを可能にし、その結果以下のような種々の製品分野において利用できるが、以下に限るものではない。例えば、空中像を伴って会話・通信等を行う通信装置、医師が患者に空中像を通して問診を行う医療用の問診装置、自動車等の乗り物用のナビゲーション装置・運転制御装置、店舗等用の注文発注受注装置・レジスタ装置、建築物・エレベーター等用の操作パネル、空中像を伴って授業をし、または授業を受ける学習装置、空中像を伴って業務連絡・指示等を行う事務機器、空中像を伴って遊戯を行う遊戯機、遊園地・ゲームセンター等で地面・建物の壁面等に画像を投影する投影装置、大学・医療機関等において空中像によって模擬実験等を行うためのシミュレーター装置、市場・証券取引所等で価格等を表示する大型ディスプレイ、空中像の映像を鑑賞する映像鑑賞装置などである。

　１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ　空中像表示装置
　２　　　表示部（表示装置）
　２ａ　　表示面
　２１　　バックライト
　２１ａ　可視光発光部
　２１ｂ　赤外光発光部
　２２　　液晶パネル
　２３　　基板
　２３ａ　第１面
　２３ａ１　第１領域
　２３ａ２　第２領域
　２４　　画素
　２４ａ　可視光発光部
　２４ａＲ　赤色発光素子
　２４ａＧ　緑色発光素子
　２４ａＢ　青色発光素子
　２４ｂ　赤外光発光部
　２４ｂＩ　赤外発光素子
　３，３Ａ　反射光学系
　３１　　第１凹面鏡
　３１ａ　反射面
　３２　　凸面鏡
　３２ａ　反射面
　３３　　第２凹面鏡
　３３ａ　反射面
　４　　　画像
　４３　　高温画像部
　４３ａ　可視光画像
　４３ｂ　赤外光画像
　４３ｂａ　温度傾斜部
　４４　　常温画像部
　５　　　利用者
　６　　　発光制御部
　７　　　タイムラグ制御部
　８　　　仮想結像面
　５０　　記憶部
　６０　　温度センサ
　６５　　検出部
　６６　　刺激信号照射部
　６６ａ　刺激信号

Claims

　表示部を備え、
　前記表示部によって表示された画像が所定の温度より高い温度の高温対象物を映す高温画像部を含む場合、赤外光を含む光を用いて前記高温画像部を表示する、表示装置。
　表示面を有する表示部と、
　前記表示面に表示された画像の画像光を反射し、実像の空中像として結像する反射光学系と、を含み、
　前記画像が所定の温度より高い温度の高温対象物を映す高温画像部を含む場合、赤外光を含む光を用いて前記高温画像部を前記表示面に表示する、空中像表示装置。
　前記高温画像部を動画表示することが可能である、請求項２に記載の空中像表示装置。
　環境温度を検出する温度検出部を備え、
　前記所定の温度は、前記温度検出部によって検出された温度である、請求項２または３に記載の空中像表示装置。
　発光制御部をさらに含み、
　前記表示部は、複数の可視光発光部および複数の赤外光発光部を有し、
　前記発光制御部は、前記複数の可視光発光部および前記複数の赤外光発光部の発光および非発光を制御することによって、前記高温画像部の動画表示を可能とする、請求項２～４のいずれか１項に記載の空中像表示装置。
　前記複数の可視光発光部および前記複数の赤外光発光部は、交互にマトリックス状に配列されている、請求項５に記載の空中像表示装置。
　前記高温画像部は、可視光によって表示される可視光画像と、赤外光によって表示される赤外光画像とで構成され、
　前記赤外光画像は、前記表示面において、前記可視光画像を内包する大きさを有する、請求項２～６のいずれか１項に記載の空中像表示装置。
　前記赤外光画像は、前記表示面において、前記可視光画像の周囲に、前記可視光画像の中心から離れるにつれて赤外光の強度が低下する温度傾斜部を有する、請求項７に記載の空中像表示装置。
　タイムラグ制御部をさらに含み、
　前記高温画像部を動画表示する場合、前記タイムラグ制御部は、前記可視光画像の動きに対し、前記赤外光画像の動きを時間的に遅らせる、請求項７または８に記載の空中像表示装置。
　利用者の体の一部が前記空中像における前記高温画像部に接したときに、前記利用者の体の一部からずれた前記利用者の体の部位に、刺激信号を照射する刺激信号照射部を備える、請求項２～９のいずれか１項に記載の空中像表示装置。
　前記刺激信号は、触覚を誘起する触覚誘起信号である、請求項１０に記載の空中像表示装置。
　前記刺激信号は、温感を誘起する温感誘起信号である、請求項１０に記載の空中像表示装置。
　前記高温対象物は、人物、動物、キャラクター、および発熱体のうちの少なくとも１種を含む、請求項２～１２のいずれか１項に記載の空中像表示装置。
　前記反射光学系は、
　　前記画像光を、前記表示部に向かう方向とは異なる方向に反射する第１凹面鏡と、
　　前記第１凹面鏡によって反射された前記画像光を、前記第１凹面鏡に向かう方向とは異なる方向に反射する凸面鏡と、
　　前記凸面鏡によって反射された前記画像光を、前記凸面鏡に向かう方向とは異なる方向に反射するとともに、実像の空中像として結像する第２凹面鏡と、
を有する、請求項２～１３のいずれか１項に記載の空中像表示装置。
　前記第１凹面鏡の湾曲度をＳａ１とし、前記凸面鏡の湾曲度をＳｂとし、前記第２凹面鏡の湾曲度をＳａ２としたとき、Ｓａ１＞Ｓａ２＞Ｓｂである、請求項１４に記載の空中像表示装置。
　前記第１凹面鏡および前記第２凹面鏡は、自由曲面凹面鏡であり、
　前記凸面鏡は、自由曲面凸面鏡である、請求項１４または１５に記載の空中像表示装置。
　前記反射光学系は、前記画像光を、前記表示部に向かう方向とは異なる方向に反射する第１凹面鏡と、
　前記第１凹面鏡によって反射された前記画像光を、前記第１凹面鏡に向かう方向とは異なる方向に反射するとともに、実像の空中像として結像する第２凹面鏡と、
を有する、請求項２～１３のいずれか１項に記載の空中像表示装置。
　前記第１凹面鏡の湾曲度が前記第２凹面鏡の湾曲度よりも大きい、請求項１７に記載の空中像表示装置。
　前記第１凹面鏡および前記第２凹面鏡は、自由曲面凹面鏡である、請求項１７または１８に記載の空中像表示装置。