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特開2022-180955車両用空中入力装置、車両用空中入力表示装置及び車両
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022180955
(43)【公開日】2022-12-07
(54)【発明の名称】車両用空中入力装置、車両用空中入力表示装置及び車両
(51)【国際特許分類】
   G06F 3/041 20060101AFI20221130BHJP
   G02B 30/56 20200101ALI20221130BHJP
   B60R 11/02 20060101ALI20221130BHJP
   G06F 3/0346 20130101ALI20221130BHJP
   G06F 3/0488 20220101ALI20221130BHJP
   G06F 3/042 20060101ALI20221130BHJP
   G06F 3/04815 20220101ALI20221130BHJP
   G09G 5/00 20060101ALI20221130BHJP
【ＦＩ】
G06F3/041 580
G02B30/56
B60R11/02 Z
G06F3/0346 421
G06F3/0488
G06F3/042 480
G06F3/0481 150
G09G5/00 510G
G09G5/00 550C
G09G5/00 510H
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021087750
(22)【出願日】2021-05-25
(71)【出願人】
【識別番号】000002897
【氏名又は名称】大日本印刷株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(74)【代理人】
【識別番号】100127465
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 幸裕
(74)【代理人】
【識別番号】100210790
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大策
(72)【発明者】
【氏名】本間 聡
(72)【発明者】
【氏名】三浦 啓介
【テーマコード（参考）】
2H199
3D020
5B087
5C182
5E555
【Ｆターム（参考）】
2H199BA20
2H199BA32
2H199BB23
2H199BB52
2H199BB65
3D020BA01
3D020BA09
3D020BB01
3D020BC03
3D020BD03
3D020BD05
3D020BE02
5B087AA07
5B087AB02
5B087CC33
5C182AA02
5C182AA03
5C182AA11
5C182AB15
5C182AB25
5C182AC02
5C182AC03
5C182AC39
5C182BA06
5C182BA65
5C182BA66
5C182BA75
5E555AA11
5E555AA27
5E555BA23
5E555BB23
5E555BC04
5E555BC08
5E555BE16
5E555CA12
5E555CA41
5E555CB22
5E555CB33
5E555CB52
5E555CB53
5E555CB65
5E555CC05
5E555DA11
5E555EA11
5E555FA00
(57)【要約】
【課題】非接触型の位置検出センサが検出可能な位置を利用者に認識させることができる空中入力装置であって、車両に設けることが可能な空中入力装置を提供する。
【解決手段】空中入力装置２０は、車両に設けられ、光源３１と、ホログラムシート４０と、位置検出センサ２１と、を備える。ホログラムシート４０は、光源３１からの光によって記録されている像を結像位置３８に結像する。位置検出センサ２１は、結像位置３８に対応した位置に感度を有する。位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓは、ホログラムシート４０から離間している。光源３１は、ホログラムシート４０に対して結像位置３８と同じ側に位置している。結像位置３８とホログラムシート４０との間の距離Ｄ１は、１０ｍｍ以上である。
【選択図】図２６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両に設けられる空中入力装置であって、
光源と、
前記光源からの光によって記録されている像を結像位置に結像するホログラムシートと、
前記結像位置に対応した位置に感度を有する位置検出センサと、を備え、
前記位置検出センサが感度を有する位置は、前記ホログラムシートから離間しており、
前記光源は、前記ホログラムシートに対して前記結像位置と同じ側に位置しており、
前記結像位置と前記ホログラムシートとの間の距離は、１０ｍｍ以上である、車両用空中入力装置。
【請求項2】
前記ホログラムシートが結像する前記像の、前記ホログラムシートのシート面の法線を基準とした視野角は、前記ホログラムシートのシート面に沿った上下方向における前記ホログラムシートの上端側において１０°以下であり、前記ホログラムシートのシート面に沿った左右方向において２０°以下である、請求項１に記載の車両用空中入力装置。
【請求項3】
前記光源は、前記結像位置において前記位置検出センサが区別して認識可能な複数の検出位置を示す、請求項１または２に記載の車両用空中入力装置。
【請求項4】
前記像は、入力スイッチを示し、
前記位置検出センサは、前記入力スイッチに対する利用者の動作を検出する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両用空中入力装置。
【請求項5】
前記ホログラムシートは、体積ホログラムを含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両用空中入力装置。
【請求項6】
前記ホログラムシートの可視光透過率は、５０％以上である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両用空中入力装置。
【請求項7】
前記光源は、第１光源と、前記第１光源とは異なる位置に位置する第２光源と、を少なくとも含み、
前記ホログラムシートは、前記第１光源からの光によって記録されている第１の像を結像し、前記第２光源からの光によって記録されている第２の像を結像する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の車両用空中入力装置。
【請求項8】
前記位置検出センサは、モーションセンサを含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の車両用空中入力装置。
【請求項9】
前記車両に設けられ且つ透明な透明部材をさらに備え、
前記ホログラムシートは前記透明部材の面上に設けられる、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の空中入力装置。
【請求項10】
前記車両に設けられ且つ画像を表示する表示面を有する表示装置と、
前記ホログラムシートが前記表示面上に設けられた請求項１乃至８のいずれか一項に記載の空中入力装置と、を備える、車両用空中入力表示装置。
【請求項11】
前記光源から出て前記表示面において反射する反射光の、前記ホログラムシートのシート面の法線を基準とした角度は、前記ホログラムシートのシート面に沿った上下方向における前記ホログラムシートの上端側において１０°以下であり、前記ホログラムシートのシート面に沿った左右方向において２０°以下である、請求項１０に記載の車両用空中入力表示装置。
【請求項12】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の空中入力装置を備える、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空中入力装置及び空中入力装置を有する空中入力表示装置に関する。また、本発明は、空中入力装置を有する車両に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、ウイルス等の接触感染を抑制するために、非接触型の位置検出センサが求められている。表示面等に接触することなく位置を検出することができるセンサとして、赤外線センサ等が知られている。非接触型の位置検出センサによれば、指等の物体を検出可能な位置に配置することで、物体が配置された位置を検出することができる。
【0003】
また、このような非接触型の位置検出センサと合わせて、例えば特許文献１に記載されているような、空中に像を結像する空中結像装置を設けて、情報を入力する入力装置とすることが考えられている。空中結像装置と非接触型の位置検出センサとの組み合わせにおいては、例えば、空中結像装置によって結像される像の位置に、非接触型の位置検出センサが感度を有する位置を対応させる。利用者は、空中結像装置によって結像した像を観察することで、非接触型の位置検出センサが感度を有する位置を認識することができる。そして、位置検出センサが感度を有する位置に指等を配置することで、適切に情報を入力することができる。例えば、位置検出センサ及び空中結像装置を、タッチパネル等の表示装置に設けることが考えられる。この場合、位置検出センサは、表示装置の表示面から離間した位置において物体を検出可能なように配置される。これによって、利用者は、表示装置の表示面に表示されている情報に基づいて、表示面に接触することなく、情報を入力することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第２００９／１３１１２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
非接触型の位置検出センサと空中結像装置とを合わせた入力装置を、自動車などの車両に設けることが求められる場合があった。しかしながら、入力装置を車両に設ける場合には、車室内の空間が限られていることなどの理由から、光源などの入力装置の構成要素の配置に制約が生じる。
【0006】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、非接触型の位置検出センサが検出可能な位置を利用者に認識させることができる空中入力装置であって、車両に設けることが可能な空中入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一実施の形態による空中入力装置は、
車両に設けられる空中入力装置であって、
光源と、
前記光源からの光によって記録されている像を結像位置に結像するホログラムシートと、
前記結像位置に対応した位置に感度を有する位置検出センサと、を備え、
前記位置検出センサが感度を有する位置は、前記ホログラムシートから離間しており、
前記光源は、前記ホログラムシートに対して前記結像位置と同じ側に位置しており、
前記結像位置と前記ホログラムシートとの間の距離は、１０ｍｍ以上である。
【0008】
本開示の一実施の形態による空中入力装置において、
前記ホログラムシートが結像する前記像の、前記ホログラムシートのシート面の法線を基準とした視野角は、前記ホログラムシートのシート面に沿った上下方向における前記ホログラムシートの上端側において１０°以下であり、前記ホログラムシートのシート面に沿った左右方向において２０°以下であってもよい。
【0009】
本開示の一実施の形態による空中入力装置において、
前記光源は、前記結像位置において前記位置検出センサが区別して認識可能な複数の検出位置を示してもよい。
【0010】
本開示の一実施の形態による空中入力装置において、
前記像は、入力スイッチを示し、
前記位置検出センサは、前記入力スイッチに対する利用者の動作を検出してもよい。
【0011】
本開示の一実施の形態による空中入力装置において、
前記ホログラムシートは、体積ホログラムを含んでもよい。
【0012】
本開示の一実施の形態による空中入力装置において、
前記ホログラムシートの可視光透過率は、５０％以上であってもよい。
【0013】
本開示の一実施の形態による空中入力装置において、
前記光源は、第１光源と、前記第１光源とは異なる位置に位置する第２光源と、を少なくとも含み、
前記ホログラムシートは、前記第１光源からの光によって記録されている第１の像を結像し、前記第２光源からの光によって記録されている第２の像を結像してもよい。
【0014】
本開示の一実施の形態による空中入力装置において、
前記位置検出センサは、モーションセンサを含んでもよい。
【0015】
本開示の一実施の形態による空中入力装置において、
前記車両に設けられ且つ透明な透明部材をさらに備え、
前記ホログラムシートは前記透明部材の面上に設けられてもよい。
【0016】
本開示の一実施の形態による空中入力表示装置は、
前記車両に設けられ且つ画像を表示する表示面を有する表示装置と、
前記ホログラムシートが前記表示面上に設けられた上記記載の空中入力装置と、を備える。
【0017】
本開示の一実施の形態による空中入力表示装置において、
前記光源から出て前記表示面において反射する反射光の、前記ホログラムシートのシート面の法線を基準とした角度は、前記ホログラムシートのシート面に沿った上下方向における前記ホログラムシートの上端側において１０°以下であり、前記ホログラムシートのシート面に沿った左右方向において２０°以下であってもよい。
【0018】
本開示の一実施の形態による車両は、上記空中入力装置を備える。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、非接触型の位置検出センサが検出可能な位置を利用者に認識させることができる空中入力装置であって、車両に設けることが可能な空中入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】図１は、第１の実施の形態の空中入力表示装置の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図2】図２は、第１の実施の形態の表示装置に表示される画像の一例を示す上面図である。
【図3】図３は、第１の実施の形態の空中結像装置によって結像される像の一例を示す上面図である。
【図4】図４は、第１の実施の形態の空中結像装置によって結像される像の他の例を示す上面図である。
【図5】図５は、第１の実施の形態の空中結像装置によって結像される像のさらに他の例を示す上面図である。
【図6】図６は、第１の実施の形態の空中結像装置によって結像される像のさらに他の例を示す上面図である。
【図7】図７は、ホログラムシートの構成の一例を示す断面図である。
【図8】図８は、第１の実施の形態の空中入力表示装置の上面図である。
【図9】図９は、図８のＩＸ－ＩＸ線に沿った断面図である。
【図10】図１０は、ホログラムの製造方法の一例を説明するための図である。
【図11】図１１は、ホログラムの製造方法の一例を説明するための図である。
【図12】図１２は、ホログラムの製造方法の一例を説明するための図である。
【図13】図１３は、第２の実施の形態の空中入力表示装置の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図14】図１４は、第２の実施の形態の表示装置に表示される画像の一例を示す上面図である。
【図15a】図１５ａは、第２の実施の形態の空中結像装置によって結像される像の一例を示す上面図である。
【図15b】図１５ｂは、第２の実施の形態の空中結像装置によって結像される像の一例を示す上面図である。
【図16】図１６は、第２の実施の形態の空中入力表示装置の上面図である。
【図17】図１７は、図１７のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図18】図１８は、第３の実施の形態の空中入力表示装置の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図19】図１９は、図１８のＸＩＸ－ＸＩＸ線に沿った断面図である。
【図20】図２０は、第４の実施の形態の空中入力表示装置の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図21】図２１は、図２０のＸＸＩ－ＸＸＩ線に沿った断面図である。
【図22】図２２は、第４の実施の形態の空中入力表示装置の上面図である。
【図23】図２３は、第５の実施の形態の空中入力表示装置の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図24】図２４は、第５の実施の形態の空中入力表示装置の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図25】図２５は、第５の実施の形態の空中入力表示装置の上面図である。
【図26】図２６は、車両に適用された空中入力表示装置を側方から見た様子を示す図である。
【図27】図２７は、車両に適用された空中入力表示装置を上方から見た様子を示す図である。
【図28】図２８は、変形例１の空中入力表示装置を上方から見た様子を示す図である。
【図29】図２９は、変形例１の空中入力表示装置の表示装置に表示される図形の一例を示す図である。
【図30】図３０は、変形例１の空中入力表示装置の表示装置に表示される図形の一例を示す図である。
【図31】図３１は、変形例２の空中入力表示装置を上方から見た様子を示す図である。
【図32】図３２は、変形例３の空中入力表示装置を上方から見た様子を示す図である。
【図33a】図３３ａは、変形例３の空中入力表示装置の断面図である。
【図33b】図３３ｂは、変形例３の空中入力表示装置の断面図である。
【図34】図３４は、変形例４の空中入力表示装置の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図35】図３５は、変形例５の空中入力表示装置の断面図である。
【図36】図３６は、変形例５の空中入力表示装置の断面図である。
【図37】図３７は、変形例５の空中入力表示装置の上面図である。
【図38】図３８は、変形例６の空中入力表示装置の断面図である。
【図39】図３９は、変形例７の空中入力表示装置の断面図である。
【図40】図４０は、変形例７の空中入力表示装置の断面図である。
【図41】図４１は、変形例８の空中入力表示装置の断面図である。
【図42】図４２は、変形例８の空中入力表示装置の断面図である。
【図43】図４３は、変形例１０の空中入力表示装置の断面図である。
【図44】図４４は、変形例１０の空中入力表示装置の断面図である。
【図45】図４５は、変形例１１のホログラムシートの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【0022】
なお、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【0023】
以下、第１乃至第５の実施の形態に係る空中入力装置２０について説明する。
【0024】
＜第１の実施の形態＞
まず、第１の実施の形態に係る空中入力装置２０について説明する。第１の実施の形態に係る空中入力装置２０は、車両に設けられた表示装置１１に設けられる。表示装置１１は、例えば、自動車の車室内に設けられたナビゲーション装置やメーター表示装置などである。
【0025】
図１には、第１の実施の形態に係る空中入力装置２０を、車両に設けられた表示装置１１であって、空中入力装置２０が設けられる表示装置１１とともに示す分解斜視図である。表示装置１１と、空中入力装置２０と、を有する装置を、空中入力表示装置１０とも称する。空中入力表示装置１０は、表示装置１１による画像を表示し、また空中入力装置２０により空中に像を結像する。すなわち、空中入力表示装置１０の利用者は、表示装置１１の表示面１２に表示された画像と、表示面１２から離間した位置に結像した像と、を視認することができる。また、空中入力装置２０により、利用者は、空中入力表示装置１０に情報を入力することができる。典型的には、空中入力表示装置１０の利用者は、空中に結像した像の位置に指等の物体を配置することで、表示面１２等に接触することなく、空中入力表示装置１０に情報を入力することができる。例えば、空中入力表示装置１０の利用者は、「はい」「いいえ」や「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ｄ」等の複数の選択枝から１つを選択したという情報を入力することができる。
【0026】
表示装置１１は、表示面１２を有する。表示装置１１は、表示面１２に画像を表示することができる。表示面１２に表示された画像は、空中入力装置２０を介して、空中入力表示装置１０の利用者に観察され得る。表示装置１１は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の任意の表示装置を用いることができる。このような表示装置１１の表示面１２は、典型的にはガラス面となっている。
【0027】
あるいは、表示装置１１は、光を印刷が施された透明なフィルム等を透過させて画像を表示するものや、光の一部を遮光物によって遮光することで明暗による画像を表示するものであってもよい。この場合、表示装置１１は、光を発する光源と、表示する画像に対応した印刷が施された透明なフィルムや表示する画像に対応した形状の遮光物等といった所定のパターン部と、を含んでいる。透明なフィルムの表面や遮光物の非形成部が表示面１２となる。光源としては、所定のパターン部を透過する光の強度を均一にするために、例えば面状に光を発する面光源装置が用いられることが好ましい。
【0028】
図２には、表示装置１１が表示面１２に表示している画像の一例が示されている。図２に示されている例では、表示面１２には、４つの矩形の枠内にそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの文字が表示されている。
【0029】
図１に示されているように、空中入力装置２０は、位置検出センサ２１と、空中結像装置３０と、を有している。空中入力装置２０は、空中結像装置３０により空中に像を結像する。また、空中入力装置２０は、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓにおける物体の存在を検出する。物体の存在を検出することにより、検出した位置の情報を入力することができる。また、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓは、空中結像装置３０が像を結像する位置に対応している。
【0030】
図１に示すように、空中入力装置２０の各構成要素は、表示装置１１の表示面１２の側に配置されている。このため、空中入力装置２０は、車両に設けられた表示装置１１に対して後付けで設置することができる。すなわち、既設の表示装置１１に空中入力装置２０が設けられることで、空中入力表示装置１０として機能させることができる。
【0031】
図１に示すように、空中結像装置３０は、光を照射する光源３１と、ホログラムシート４０と、を有している。ホログラムシート４０は、光を照射されると、記録されている像３７を結像位置３８に結像する。結像位置３８とは、利用者によって像３７が観察される位置である。とりわけ、ホログラムシート４０は、光源３１からの光によって、像３７を結像する。結像した像３７は、利用者に観察される。図１に示す例において、ホログラムシート４０は、光を照射されると、像３７を結像面３９上に結像する。すなわち、ホログラムシート４０が結像する像３７は、結像面３９上に位置する。結像面３９とは、表示装置１１の表示面１２に平行且つ結像位置３８を通る面のうち、表示面１２に最も近い面である。図１に示す例において、像３７は、結像面３９と一致する面を示す。
【0032】
光源３１は、空中結像装置３０において結像する像３７の基になる光をホログラムシート４０に照射する。光源３１は、点光源であることが好ましい。すなわち、光源３１は、１点から広がるような光を出射することが好ましい。光源３１は、平行光を出射することがより好ましい。このような光源３１としては、例えばＬＥＤライトを用いることができる。また、光源３１は、単一であることが好ましい。光源３１が出射する光は、ホログラムシート４０に記録されている像３７を再生させる波長を含んでいる。
【0033】
ホログラムシート４０は、光を照射されることによって像３７を結像位置３８に結像する。すなわち、ホログラムシート４０は、像３７を当該ホログラムシート４０から離間した位置に結像することができる。より詳しくは、ホログラムシート４０は、光を回折することで入射した光を所定の位置に向かわせ、像３７を結像位置３８に結像する。特に、図示されている例では、ホログラムシート４０が像３７を結像する結像位置３８は、表示装置１１の表示面１２の法線方向に位置している。言い換えると、結像位置３８は、表示面１２の正面に位置している。図示されている例では、ホログラムシート４０は、表示面１２に平行に重ねられている。このため、図１に示す表示面１２に対して垂直な垂直方向ＤＡは、ホログラムシート４０に対しても垂直となっている。また、図示されている例では、ホログラムシート４０は、光源３１からの光が入射する側に像を結像する。したがって、ホログラムシート４０は、光を反射させながら像を結像する。
【0034】
図１に示されているように、ホログラムシート４０は、表示装置１１の表示面１２上に設けられている。ホログラムシート４０を介して表示装置１１の表示面１２を観察可能なよう、ホログラムシート４０の可視光透過率は、高くなっていることが好ましい。具体的には、ホログラムシート４０の可視光透過率は、５０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましい。なお、可視光透過率は、分光光度計（（株）島津製作所製「ＵＶ－３１００ＰＣ」、ＪＩＳ Ｋ ０１１５準拠品）を用いて測定波長３８０ｎｍ～７８０ｎｍの範囲内で測定したときの、各波長における透過率の平均値として特定することができる。
【0035】
上述したように、ホログラムシート４０は、光源３１からの光が入射する側に像を結像する。言い換えると、光源３１は、ホログラムシート４０に対して結像位置３８と同じ側に位置している。図示された例において、ホログラムシート４０が像を結像する結像位置３８は、光源３１とホログラムシート４０との間にある。結像位置３８とホログラムシート４０との間の距離Ｄ１は、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることがより好ましい。結像位置３８とホログラムシート４０との距離Ｄ１は、像３７のホログラムシート４０に最も近い部分とホログラムシート４０との距離である。
【0036】
図３乃至図６には、ホログラムシート４０が結像位置３８に結像する像３７の具体的な例が、示されている。以下、図３乃至図６に示された像３７の各例について説明する。
【0037】
図３に示されている例では、像３７は、結像位置３８に規則的に配置された複数の点を含んでいる。図３に示されたような像３７によれば、像３７が結像されている結像位置３８が利用者に容易に認識される。また、光源３１以外の光源、例えば周囲の照明等の環境光によって像が結像される場合、当該像は、結像面３９上であって光源３１による像３７からずれた位置に規則的に配置された複数の点として結像される。光源３１以外の光源に起因する複数の点の像は光源３１に起因する複数の点の像３７とほとんど区別なく観察される。したがって、光源３１以外の光源による像によって結像位置３８の視認性が害されにくい。
【0038】
図４に示されている例では、像３７は、結像位置３８に規則的に二次元配列された複数の線を含んでいる。図４に示されたような像３７によれば、複数の線によって結像位置３８が規定されている。像３７によって規定された結像位置３８は、利用者に容易に認識される。したがって、像３７が結像されている結像位置３８を容易に認識することができる。
【0039】
図５に示されている例では、像３７は、結像位置３８に不規則に配置された複数の点を含んでいる。図５に示されたような像３７によれば、光源３１以外の光源、例えば周囲の照明等の環境光によって像が結像される場合、当該像は、結像面３９上であって光源３１による像３７からずれた位置に不規則に配置された複数の点として結像される。光源３１以外の光源に起因する複数の点の像は光源３１に起因する複数の点の像３７とほとんど区別なく観察される。したがって、光源３１以外の光源による像によって結像位置３８の視認性が特に害されにくい。
【0040】
図６に示されている例では、像３７は、結像位置３８に規則的に配置された複数の意匠を含んでいる。図示された例では、像３７は、意匠として複数のＸＹＺの文字列を含んでいる。ただし、図示された例に限らず、像３７は、図形や記号等のマークを含んでいてもよいし、文字と図形や記号等との組み合わせを含んでいてもよい。図６に示されたような像３７によれば、像３７に意匠性を付与することができる。また、意匠を観察することで、結像位置３８を容易に認識することができる。したがって、像３７が結像されている結像位置３８を容易に認識することができる。
【0041】
結像位置３８における像３７は、図３乃至図６に例示されたようなドット、格子、図柄パターンのいずれか、またはその組み合わせからなる。表示面１２に垂直な方向（図１に示す垂直方向ＤＡ）から観察した像３７の面積の和は、表示面１２の面積の０．１％以上６０％以下であることが好ましく、１％以上３０％以下であることがより好ましい。像３７が十分な面積の和であることで、利用者に像３７を適切に観察させることができる。また、像３７の面積の和が表示面１２に比べて大きすぎないことで、利用者に表示面１２に表示されている画像を適切に観察させることができる。
【0042】
また、図７に示されているように、ホログラムシート４０は、基材層４１と、基材層４１に支持されたホログラム層４５と、基材層４１とホログラム層４５とを接合する接合層４３と、ホログラム層４５に積層されホログラムシート４０の表面を形成する表面層４７と、ホログラムシート４０を表示装置１１の表示面１２に貼合するための接着層４９と、を含んでいる。
【0043】
基材層４１は、ホログラム層４５を支持する。基材層４１は、可視光線波長帯域の波長（３８０ｎｍ～７８０ｎｍ）を透過する一般に言うところの透明なフィルムである。基材層４１としては、透明であり、ホログラム層４５を適切に支持し得るものであればいかなる材料でもよいが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、環状ポリオレフィン等を挙げることができる。また、基材層４１は、透明性や、ホログラム層４５の適切な支持性及び耐久性等を考慮すると、１０μｍ以上１００μｍ以下の厚みを有していることが好ましい。
【0044】
接合層４３は、基材層４１とホログラム層４５とを接合する。このような接合層４３としては、種々の接着性または粘着性を有した材料からなる層を用いることができる。また、接合層４３は、可視光透過率が高いものを用いることが好ましい。このような接合層４３の典型的な材料としては、アクリル系粘着材を例示することができる。接合層４３の厚みは、例えば５μｍ以上５０μｍ以下である。
【0045】
ホログラム層４５は、ホログラムシート４０において、入射した光を結像位置３８に結像する機能を発揮する。ホログラム層４５は、体積ホログラム（リップマンホログラムともいう）であることが好ましい。また、図示されている例では、ホログラムシート４０は、光源３１からの光が入射する側に像を結像する。したがって、ホログラム層４５は、光を反射させながら像を結像する反射型ホログラムである。ホログラム層４５は、例えば銀塩感材、重クロム酸ゼラチン、架橋性ポリマー、フォトポリマー等を硬化したものを用いることができる。ホログラム層４５の厚みは、例えば１μｍ以上１００μｍ以下であり、より好ましくは５μｍ以上４０μｍ以下である。
【0046】
表面層４７は、ホログラムシート４０の表面をなしており、ホログラム層４５を外部から保護する保護層として機能する。表面層４７は、透明であり、ホログラム層４５を適切に保護し得るものであればいかなる材料でもよいが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、環状ポリオレフィン等を挙げることができる。表面層４７の厚みは、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下である。さらに表面層４７には、何らかの機能を付与するようにしてもよい。表面層４７に付与され得る機能としては、一例として、抗菌機能、抗ウイルス機能、耐アルコール機能、低反射（ＬＲ）機能、耐擦傷性を有したハードコート（ＨＣ）機能、赤外線遮蔽（反射）機能、紫外線遮蔽（反射）機能、防汚機能、接合機能等を例示することができる。表面層４７には、２以上の機能が付与されていてもよい。とりわけ、表面層４７に抗菌機能や抗ウイルス機能が付与されていることで、利用者がホログラムシート４０に接触してしまった場合でも菌やウイルス等の接触感染を抑制することができる。また、表面層４７に耐アルコール機能が付与されていることで、ホログラムシート４０の表面をアルコールで消毒することができる。表面のアルコール消毒により、利用者がホログラムシート４０に接触してしまった場合でも菌やウイルス等の接触感染を抑制することができる。
【0047】
接着層４９は、ホログラムシート４０を表示装置１１の表示面１２に接着するための層である。接着層４９は、一度接着した部材から剥離することができ、剥離した後にも再接着可能であることが好ましい。また、接着層４９は、可視光透過率が高いものを用いることが好ましい。このような接着層４９としては、例えば、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤、アクリル系粘着剤等を挙げることができる。接着層４９の厚みは、例えば５μｍ以上５０μｍ以下である。
【0048】
位置検出センサ２１は、感度を有する領域、とりわけ面において、物体の位置を検出する。位置検出センサ２１は、物体の位置だけでなく動きを検出してもよい。位置検出センサ２１は、例えば赤外線によって物体の位置を検出する。位置検出センサ２１は、像３７が結像される結像位置３８に対応した位置に検出の感度を有するよう、設定および配置されている。言い換えると、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓが、像３７が結像している結像位置３８によって示されている。位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓは、表示装置１１の表示面１２に平行且つ結像位置３８を通る面のうち表示面１２に最も近い面である結像面３９と一致していてもよいが、結像位置３８よりホログラムシート４０から離間していることが好ましい。言い換えると、結像位置３８とホログラムシート４０との間の距離Ｄ１は、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓとホログラムシート４０との間の距離Ｄ２より短くなっている。具体的には、結像位置３８とホログラムシート４０との間の距離Ｄ１は、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓとホログラムシート４０との間の距離Ｄ２より１ｍｍ以上２０ｍｍ以下短いことが好ましく、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下短いことがより好ましい。
【0049】
図８には、空中入力装置２０の上面図が示されている。図８に示されている例では、表示装置１１の表示面１２において４つの矩形の枠内にそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの文字が表示されており、表示面１２上の結像位置３８に像３７が結像されている。図９には、図８のＩＸ－ＩＸ線に沿った断面図が示されている。図８及び図９に示されている例において、位置検出センサ２１は、表示面１２に表示されたＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの文字に重なる位置において、物体の存在を検出する。このような空中入力装置２０において、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓにおいて利用者が指Ｆで表示面１２に描かれた文字を指すと、位置検出センサ２１は指されている位置を検出する。検出した位置に対応した表示面１２の位置から、利用者が指している文字を特定する。指されている文字の特定により、利用者が指している文字の情報を入力することができる。
【0050】
次に、ホログラム層４５及びホログラムシート４０の製造方法について、図１０乃至図１２を参照しながら説明する。
【0051】
まず、図１０に示すように、ガラス基板５１上にホログラム感材５７ａ及びパターンマスク５３を設ける。ホログラム感材５７ａは例えば、銀塩感材、重クロム酸ゼラチン、架橋性ポリマー、フォトポリマー等が挙げられるが、とりわけ、フォトポリマーは、紫外線を照射されることで硬化する乾式材料からなり、量産性に優れるため、ホログラム感材５７ａの材料として好ましい。フォトポリマーは、少なくとも一種の光重合性化合物と、光重合開始剤と、を含む。パターンマスク５３は、開口部５３ａを有しており、開口部５３ａが設けられていない部分では光を遮光するが、開口部５３ａが設けられている部分では光を透過させる。パターンマスク５３は、開口部５３ａによって、ホログラムシート４０が結像する像３７の位置に対応したパターン形状を形成している。例えば、ホログラムシート４０が結像する像３７に重なる位置において、パターンマスク５３は開口部５３ａが設けられていない。
【0052】
次に、図１０に矢印で示すように、パターンマスク５３を介して紫外線を照射する。パターンマスク５３の開口部５３ａが設けられていない部分では、紫外線は遮られる。一方、開口部５３ａが設けられている部分では、紫外線は、パターンマスク５３を透過して、ホログラム感材５７ａに照射される。紫外線を照射されたホログラム感材５７ａは、硬化する。すなわち、ホログラム感材５７ａは、パターンマスク５３に対応したパターン形状以外の部分で硬化する。ホログラム感材５７ａの硬化した部分は、ホログラムを記録しない不感部分５７ｂとなる。すなわち、後にホログラムを結像するための光を照射しても、不感部分５７ｂにおいてはホログラムが結像されなくなる。
【0053】
その後、図１１に示すように、パターンマスク５３を除去する。また、ガラス基板５１のホログラム感材５７ａが設けられた側とは逆側に第１ホログラム原版５５を配置する。第１ホログラム原版５５には、全体にホログラムが記録されている。この状態で、図１１に矢印で示すように、ホログラム感材５７ａに光、特に平行光束を照射する。ホログラム感材５７ａに直接照射される光が参照光として、またホログラム感材５７ａをいったん透過して第１ホログラム原版５５で回折された回折光が物体光として、ホログラム感材５７ａに入射する。物体光と参照光とが干渉することにより、ホログラム感材５７ａにおいて明暗パターンである干渉縞が生成される。そして、この干渉縞が、感光性を有したホログラム感材５７ａに記録される。一方、不感部分５７ｂには干渉縞が記録されない。ホログラムシート４０が結像する像３７に重なる位置において干渉縞が記録されることで、ホログラム感材５７ａから第２ホログラム原版５７が製造される。
【0054】
なお、ホログラム感材５７ａに照射される光、すなわち物体光及び参照光としては、例えば、アルゴンイオンレーザー（波長４５７．９ｎｍ、４７６．５ｎｍ、４８８．０ｎｍ、５１４．５ｎｍ）、クリプトンイオンレーザー（波長６４７．１ｎｍ）、ヘリウム－ネオンレーザー（波長６３２．８ｎｍ）、ＹＡＧレーザー（波長５３２ｎｍ）が用いられる。ここで照射される波長の光は、光源３１から照射される光に含まれる。
【0055】
その後、図１２に示すように、ホログラム層４５を形成するホログラム感材４５ａと上述した工程で製造された第２ホログラム原版５７とを離間して配置する。ホログラム感材４５ａと第２ホログラム原版５７との間の距離は、製造されるホログラム層４５に記録された像３７が結像する結像位置３８とホログラム層４５との間の距離となる。すなわち、ホログラム感材４５ａと第２ホログラム原版５７との間の距離を調節することで、ホログラム層４５に記録された像３７が結像する結像位置３８とホログラム層４５との間の距離を調節することができる。図１２に示されている例では、ホログラム感材４５ａと第２ホログラム原版５７との間を所望の距離で離間させるために、ホログラム感材４５ａと第２ホログラム原版５７との間にガラスや透明樹脂等からなる基板５２が設けられている。あるいは、図示されている例に限らず、ホログラム感材４５ａと第２ホログラム原版５７との間は、所望の距離で離間していれば、空気等であってもよい。その後、図１２に矢印で示すように、ホログラム感材４５ａに光を照射することで、上述した第２ホログラム原版５７の製造工程と同様に、ホログラム感材４５ａ内に明暗パターンである干渉縞が生成される。干渉縞は、第２ホログラム原版５７において干渉縞が生成されている位置、すなわちホログラムシート４０が結像する像３７に重なる位置に生成される。このようにして、ホログラム層４５が製造される。
【0056】
製造されたホログラム層４５を、接合層４３を介して基材層４１に接合させ、基材層４１のホログラム層４５が設けられた側とは逆側に接着層４９を設ける。また、ホログラム層４５の基材層４１が設けられた側とは逆側に表面層４７を設ける。このようにして、図７に示したようなホログラムシート４０が製造される。なお、接着層４９が意図せずに他の部材に粘着することを防止するため、接着層４９に剥離可能なセパレータを設けてもよい。
【0057】
次に、第１の実施の形態に係る空中結像装置３０及び空中入力装置２０の作用について説明する。
【0058】
図９に示すように、まず、光源３１から光がホログラムシート４０に照射される。ホログラムシート４０に照射された光は、ホログラムシート４０におけるホログラム層４５の干渉縞が生成されている部分において回折される。すなわち、ホログラム層４５は、記録されているパターンに基づいて光を回折する。ホログラム層４５で回折された光は、結像位置３８に集光して、記録されているパターンに基づいた像３７を結像する。このようにして、光源３１からの光によって空中に像が結像される。すなわち、光源３１から照射される光が、ホログラムを再生させる再生光となる。
【0059】
結像位置３８に対応した位置に検出の感度を有する位置検出センサ２１が配置されている。位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓに物体、例えば利用者の指Ｆを配置することで、位置検出センサ２１は、指Ｆの位置を検出する。位置検出センサ２１により、空中入力装置２０は、指Ｆで指された位置を特定することができ、当該位置の情報を入力することができる。とりわけ、位置検出センサ２１が検出の感度を有する位置２１ｓは、結像位置３８に結像した像３７によって容易に認識することができる。
【0060】
ところで、車両に設けられた表示装置１１に対して、表示面１２に接触することなく、適切に情報を入力することが可能な設備を設けることが求められている。とりわけ、接触感染について早期に対策するために、このような設備を低コストで簡易に設けられることが求められている。しかしながら、単に非接触型の位置検出センサを設けることでは、位置検出センサが感度を有する位置を適切に認識できないことがある。このため、車両の表示装置１１に設けると適切に情報を入力することが困難であり、また表示面１２に意図せずに接触してしまうことがある。一方、空中結像装置と非接触型の位置検出センサとを組み合わせた設備は、車室内の空間が限られていることなどの理由から、光学的な配置の制約上、車両に設けられた表示装置１１に設けることが困難である。
【0061】
一方、第１の実施の形態の空中入力装置２０は、位置検出センサ２１を有している。位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓは、ホログラムシート４０から離間している。すなわち、位置検出センサ２１は、非接触型で位置を検出することができる。さらに、空中入力装置２０は、光源３１と、光源３１からの光によって結像位置３８に像３７を結像するホログラムシート４０を有している。位置検出センサ２１、光源３１及びホログラムシート４０は、表示装置１１の表示面１２の側に配置される。したがって、位置検出センサ２１、光源３１及びホログラムシート４０を車両の表示装置１１に容易に設けて、空中入力表示装置１０とすることができる。また、ホログラムシート４０によれば、像３７が結像されている結像位置３８を容易に認識することができる。そして、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓは、結像位置３８に対応している。空中入力装置２０の利用者は、結像位置３８を認識することで、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓを認識することができる。すなわち、非接触型の位置検出センサ２１が検出可能な位置を利用者に認識させることができる空中結像装置３０を、車両の表示装置１１に容易に設けて、空中入力装置２０を形成することができる。
【0062】
また、結像位置３８とホログラムシート４０との間の距離は、１０ｍｍ以上である。結像位置３８とホログラムシート４０とが十分に離間しているため、例えば結像位置３８に合わせて位置検出センサ２１が検出の感度を有している場合、指Ｆで像３７を指したときに、指Ｆがホログラムシート４０に触れにくくなっている。したがって、ホログラムシート４０におけるウイルス等の接触感染を抑制することができる。また、ホログラムシート４０に指紋等の汚れが付着し、当該汚れにより像が結像しにくくなることが抑制される。
【0063】
結像位置３８とホログラムシート４０との間の距離は、１００ｍｍ以下であることが好ましい。結像位置３８とホログラムシート４０と離間しすぎていないことで、結像位置３８に結像している像３７と、ホログラムシート４０が設けられている表示装置１１の表示面１２とを、同時に認識することが容易となる。
【0064】
さらに、光源３１は、点光源である。すなわち、光源３１は、１点から広がるような光を出射する。光源３１からの光は、ホログラムシート４０で回折した光が結像位置３８の光源３１に対応した位置に結像する。光源３１が線状あるいは面状に拡散して広がっていると、ホログラムシート４０で回折する光も線状あるいは面状に拡散して広がってしまい、結像する像も線状あるいは面状に拡散して広がってしまう。すなわち、ホログラムシート４０が結像する像３７がぼやけてしまう。光源３１が点光源であることで、光源３１からの光が拡散しにくく、したがってホログラムシート４０が結像する像３７を明確にすることができる。これにより、結像位置３８が認識されやすくなる。すなわち、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓが認識されやすくなる。また、光源３１が点光源であると、光源３１とホログラムシート４０との間の距離が小さくても、ホログラムシート４０の全体を光源３１からの光で照射することができる。このため、空中入力装置２０を小さくすることができる。
【0065】
あるいは、光源３１は、平行光を出射する。光源３１からの光は、ホログラムシート４０で回折した光が結像位置３８の光源３１に対応した位置に結像する。ホログラムシート４０において、像３７は、参照光として平行光を照射されている。したがって、再生光となる光源３１からの光が平行光となっていることで、ホログラムシート４０が結像する像３７をより明確にすることができる。これにより、結像位置３８が認識されやすくなる。すなわち、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓがより認識されやすくなる。
【0066】
ホログラムシート４０は、体積ホログラムであるホログラム層４５を含んでいる。体積ホログラムによれば、２次以上の回折光が生じにくい。このため、ホログラムシート４０に入射した光を効率よく結像位置３８に結像することができる。すなわち、結像位置３８が認識されやすくなり、したがって位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓが認識されやすくなる。
【0067】
ホログラムシート４０の可視光透過率は、５０％以上である。ホログラムシート４０の可視光透過率が十分に高くなっていることで、ホログラムシート４０を介した視認性が害されにくくなる。例えば、ホログラムシート４０を介して、ホログラムシート４０が貼合されている表示装置１１の表示面１２を明瞭に観察することができる。
【0068】
結像位置３８における像３７はドット、格子、図柄パターンのいずれか、またはそれらの組み合わせからなり、表示面１２に垂直な方向から観察した像３７の面積の和は、表示面１２の面積の０．１％以上６０％以下である。像３７の面積が上記の数値範囲を満たすことによって、像３７が十分な面積の和となるように結像される。このため、像３７を観察することで、利用者は結像位置３８を容易に認識することができる。これにより、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓが認識されやすくなる。また、像３７の面積の和が過剰でないため、像３７を介して表示面１２を観察することができる。さらに、結像位置３８の像３７が設けられていない部分が適切な割合で存在することによって、利用者の両目に視差を生じさせて、像３７を立体的に観察させることができる。言い換えると、像３７は、ホログラムシート４０から離間した位置に存在するように観察される。
【0069】
＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態に係る空中入力表示装置１０及び空中入力装置２０について説明する。なお、第２の実施の形態の空中入力表示装置１０において、上述した第１の実施の形態の空中入力表示装置１０と同様に構成され得る部分について、上述の第１の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
【0070】
図１３には、第２の実施の形態に係る空中入力表示装置１０の分解斜視図が示されている。図１３に示されているように、第２の実施の形態の空中入力表示装置１０は、表示装置１１と、空中入力装置２０と、を有している。第１の実施の形態と同様に、空中入力表示装置１０の利用者は、空中に結像した像の位置に指等の物体を配置することで、表示装置１１の表示面１２等に接触することなく、空中入力表示装置１０に情報を入力することができる。
【0071】
表示装置１１は、後述する空中入力装置２０の通知手段２５として機能することができる。図１４には、通知手段２５としての表示装置１１が表示面１２に表示している画像の一例が示されている。図１４に示されている例では、後述する結像位置３８に結像される像３７に対応して、表示面１２には４つの矩形の枠の周縁が表示可能である。図示されている例において、１つの枠の周縁のみが表示されている。なお、表示装置１１は、通知手段２５としての表示以外の情報を表示することができてもよい。あるいは、表示装置１１以外の部材が通知手段２５として機能する場合、表示装置１１は通知手段２５としての機能を有していなくてもよい。
【0072】
図１３に示されているように、空中入力装置２０は、位置検出センサ２１と、空中結像装置３０と、通知手段２５と、を有している。空中入力装置２０は、空中結像装置３０により空中に像を結像し、また、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓにおける物体の存在を検出する。位置検出センサ２１は、物体の存在を検出することにより、検出した位置の情報を入力することができる。さらに、空中入力装置２０は、通知手段２５により、検出した位置の情報を出力して、利用者に通知する。位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓは、空中結像装置３０が像３７を結像する位置に対応している。
【0073】
図１３に示されている例では、空中入力装置２０の通知手段２５以外の各構成要素は、表示装置１１の表示面１２の側に配置されている。また、表示装置１１を通知手段２５として機能させている。このため、空中入力装置２０は、車両に設けられた表示装置１１に対して後付けで設置することができる。すなわち、車両に設けられた表示装置１１に空中入力装置２０が設けられることで、空中入力表示装置１０として機能させることができる。
【0074】
図１３に示すように、空中結像装置３０は、光を照射する光源３１と、ホログラムシート４０と、を有している。ホログラムシート４０は、光源３１からの光によって、結像位置３８に像３７を結像する。ホログラムシート４０が結像する像３７は、結像位置３８において位置検出センサ２１が区別して認識可能な複数の検出位置を示す。とりわけ、ホログラムシート４０は、結像位置３８に指等を配置すべき位置を像３７として結像する。
【0075】
図１５ａには、ホログラムシート４０が結像位置３８に結像する像３７の具体的な例が示されている。図１５ａに示されている例では、像３７は、結像位置３８に４つの矩形の枠及びそれぞれの枠内に配置されたＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの文字を含んでいる。これらの枠が、結像位置３８において指等の物体を配置すべき位置として示される。位置検出センサ２１は、各枠に対応した位置において物体の存在を検出することができる。すなわち、各枠が、位置検出センサ２１が区別して認識可能な複数の検出位置を示している。なお、結像位置３８に結像される像３７は、位置検出センサ２１が区別して認識可能な複数の検出位置に対応させることができれば、いかなるものであってもよい。例えば、像３７は、テンキーやキーボード等であってもよい。
【0076】
図１５ｂは、ホログラムシート４０が結像位置３８に結像する像３７の、図１５ａとは異なる一例である。図１５ｂに示されている例は、例えば表示装置１１が自動車のナビゲーション装置である場合に、ホログラムシート４０が結像する像３７である。図１５ｂに示す例において、像３７は、通常の自動車のナビゲーション装置の画面に表示される機能等の選択画面と同様の表示を示している。図１５ｂに示されている例では、像３７は、結像位置３８に６つの矩形の枠及びそれぞれの枠内に配置されたナビゲーション装置の機能を示すアイコンを含んでいる。この場合においても、位置検出センサ２１は、各枠に対応した位置において物体の存在を検出することができる。
【0077】
また、ホログラムシート４０は、第１の実施の形態と同様に、基材層４１と、ホログラム層４５と、接合層４３と、表面層４７と、接着層４９と、を含んでいる。
【0078】
通知手段２５は、検出位置に対応した通知を行う。より具体的には、通知手段２５は、位置検出センサ２１が物体の存在を検出すると、物体を検出した検出位置に基づいた情報を利用者に通知する。図示されている例において、通知手段２５は、表示装置１１の表示面１２に表示される矩形の枠である。この例において、位置検出センサ２１が指等の物体の存在を検出すると、通知手段２５として、物体が検出された位置に対応した位置において表示装置１１の表示面１２に矩形の枠が表示される。なお、図示された例に限らず、通知手段２５は、表示装置１１とは別の表示手段であってもよい。あるいは、通知手段２５は、表示手段以外の手段、例えばスピーカ等から発せられる音声であってもよい。
【0079】
図１６には、空中入力装置２０の上面図が示されている。図１６に示されている例では、表示面１２上の結像位置３８に像３７として４つの矩形の枠及びそれぞれの枠内に配置されたＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの文字が結像されている。また、通知手段２５として、表示装置１１の表示面１２において１つの矩形の枠の周縁が表示されている。図示されている例は、空中入力装置２０において、Ａの文字の情報が入力されている状態を示している。すなわち、表示面１２に表示されている矩形の枠の周縁は、像３７のＡの文字の枠に重なっている。
【0080】
第２の実施の形態に係るホログラムシート４０は、第１の実施の形態に係るホログラムシート４０と同様の工程によって製造することができる。
【0081】
次に、第２の実施の形態に係る空中結像装置３０及び空中入力装置２０の作用について、図１７を参照しながら説明する。図１７は、図１６のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ線に沿った断面図である。
【0082】
図１７に示すように、まず、光源３１から光がホログラムシート４０に照射される。ホログラムシート４０に照射された光は、ホログラムシート４０におけるホログラム層４５の干渉縞が生成されている部分において回折される。すなわち、ホログラム層４５は、記録されているパターンに基づいて光を回折する。ホログラム層４５で回折された光は、結像位置３８に集光して、記録されているパターンに基づいた像３７を結像する。このようにして、光源３１からの光によって空中に像が結像される。すなわち、光源３１から照射される光が、ホログラムを再生させる再生光となる。
【0083】
結像位置３８に対応した位置に検出の感度を有する位置検出センサ２１が配置されている。したがって、位置検出センサ２１が検出の感度を有する位置２１ｓは、結像位置３８に結像した像３７によって容易に認識することができる。位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓに物体、例えば利用者の指Ｆを配置することで、位置検出センサ２１は、指Ｆの位置を検出する。位置検出センサ２１により、空中入力装置２０は、指Ｆで指された位置を特定することができ、当該位置の情報を入力することができる。図１６及び図１７に示されている例では、位置検出センサ２１は、結像位置３８に結像されたＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの文字が配置された枠において、位置を区別して物体の存在を検出する。このような空中入力装置２０において、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓにおいて利用者が指Ｆで結像位置３８に結像された文字を指すと、位置検出センサ２１は指されている位置を検出する。検出した位置に対応した表示面１２の位置から、利用者が指している文字を特定する。指されている文字の特定により、利用者が指している文字の情報を入力することができる。また、通知手段２５が、入力されている情報を利用者に通知する。具体的には、通知手段２５としての表示面１２において、入力されている情報に対応して矩形の枠が表示される。通知手段２５として表示面１２に表示されている枠が利用者に観察されることで、利用者は指等によって入力した情報を確認することができる。
【0084】
第２の実施の形態の空中入力装置２０は、位置検出センサ２１を有している。位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓは、ホログラムシート４０から離間している。すなわち、位置検出センサ２１は、非接触型で位置を検出することができる。さらに、空中入力装置２０は、光源３１と、光源３１からの光によって結像位置３８に像３７を結像するホログラムシート４０を有している。光源３１及びホログラムシート４０は、表示装置１１の表示面１２の側に配置される。したがって、光源３１及びホログラムシート４０は、車両に設けられた表示装置１１に容易に設けることができる。また、ホログラムシート４０によれば、結像位置３８に指等を配置すべき位置を像３７として結像する。そして、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓは、結像位置３８に対応している。空中入力装置２０の利用者は、結像位置３８に結像した像３７を観察することで、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓを認識することができる。すなわち、非接触型の位置検出センサ２１が検出可能な位置を利用者に認識させることができる空中結像装置３０を車両に設けられた表示装置に容易に設けることができる。
【0085】
とりわけ、第２の実施の形態の空中入力装置２０は、結像位置３８において位置検出センサ２１が区別して認識可能な複数の検出位置を示している。利用者は、結像位置３８に結像した像３７を観察することで、位置検出センサ２１が区別して認識可能な複数の検出位置を認識することができる。これにより、利用者は、結像位置３８に結像した像３７に基づいて情報を選択して入力することができる。
【0086】
また、第２の実施の形態に係る空中入力装置２０は、検出位置に対応した通知を行う通知手段２５を有している。通知手段２５による通知により、利用者は、自身が入力した情報が意図した情報であるかを確認することができる。
【0087】
＜第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態に係る空中入力表示装置１０及び空中入力装置２０について説明する。なお、第３の実施の形態に係る空中入力表示装置１０において、上述した第１及び第２の実施の形態の空中入力表示装置１０と同様に構成され得る部分について、上述の第１及び第２の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
【0088】
図１８は、第３の実施の形態に係る空中入力表示装置１０の分解斜視図である。図１９は、図１８のＸＩＸ－ＸＩＸ線に沿った断面図である。図１８及び図１９に示すように、第３の実施の形態の空中入力表示装置１０は、表示装置１１と、空中入力装置２０と、を有している。空中入力装置２０は、光を照射する光源３１と、ホログラムシート４０と、位置検出センサ２１と、を有している。ホログラムシート４０は、光源３１からの光によって、結像位置３８に像３７を結像する。
【0089】
第３の実施の形態においては、図１８及び図１９に示すように、像３７が、ホログラムシート４０からの距離が異なる複数の部分を有する。図１８及び図１９に示す例において、ホログラムシート４０が結像する像３７は、ホログラムシート４０からの距離が異なる複数の部分として、センサ対応部分３７ａと目印部分３７ｂとを有する。
【0090】
センサ対応部分３７ａは、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓに対応した位置であるセンサ対応位置３８ａに結像される。空中入力表示装置１０の利用者は、像３７のセンサ対応部分３７ａを認識することで、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓを認識することができる。
【0091】
図１９に示す例において、センサ対応部分３７ａは、第２の実施の形態に係る空中入力表示装置１０の像３７と同様に、センサ対応位置３８ａにおいて位置検出センサ２１が区別して認識可能な複数の検出位置を示す。特に図１９に示す例において、センサ対応部分３７ａは、４つの矩形の枠及びそれぞれの枠内に配置されたＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの文字である。
【0092】
像３７は、センサ対応部分３７ａとともに目印部分３７ｂを有する。目印部分３７ｂは、センサ対応部分３７ａとホログラムシート４０との距離Ｄ１－１とは異なる距離Ｄ１－２だけホログラムシート４０から離間した位置である目印位置３８ｂに結像される。
【0093】
目印部分３７ｂは、例えば、第１の実施の形態において説明した図３乃至図６に例示されたようなドット、格子、図柄パターンのいずれか、またはその組み合わせからなる。これによって、利用者は、目印部分３７ｂが結像されている目印位置３８ｂを容易に認識することができる。
【0094】
目印部分３７ｂが、センサ対応部分３７ａとホログラムシート４０との間の距離Ｄ１－１とは異なる距離だけホログラムシート４０から離間した位置に結像されることによって、以下の効果が得られる。利用者に、センサ対応部分３７ａとともに、センサ対応部分３７ａとはホログラムシート４０からの距離が異なる目印部分３７ｂを視認させることによって、利用者の目に見えるセンサ対応部分３７ａの立体感を強調することができる。特に、センサ対応部分３７ａがホログラムシート４０から離間していることを、利用者に明確に認識させることができる。センサ対応部分３７ａがホログラムシート４０から離間していることを明確に認識させる観点からは、目印部分３７ｂとホログラムシート４０との距離Ｄ１－２は、センサ対応部分３７ａとホログラムシート４０との距離Ｄ１－１よりも小さいことが好ましい。
【0095】
＜第４の実施の形態＞
次に、第４の実施の形態に係る空中入力表示装置１０及び空中入力装置２０について説明する。なお、第４の実施の形態に係る空中入力表示装置１０において、上述した第１乃至第３の実施の形態の空中入力表示装置１０と同様に構成され得る部分について、上述の第１乃至第３の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
【0096】
図２０は、第４の実施の形態に係る空中入力表示装置１０の分解斜視図である。図２１は、図２０のＸＸＩ－ＸＸＩ線に沿った断面図である。図２０及び図２１に示すように、第４の実施の形態に係る空中入力表示装置１０は、表示装置１１と、空中入力装置２０と、を有している。空中入力装置２０は、光を照射する光源３１と、ホログラムシート４０と、位置検出センサ２１と、を有している。ホログラムシート４０は、光源３１からの光によって、結像位置３８に像３７を結像する。
【0097】
第４の実施の形態においては、第３の実施の形態と同様に、像３７が、ホログラムシート４０からの距離が異なる複数の部分を有する。図２０及び図２１に示す例において、ホログラムシート４０が結像する像３７は、ホログラムシート４０からの距離が異なる複数の部分として、第３の実施の形態において説明したセンサ対応部分３７ａとともに、ガイド部分３７ｃを有する。ガイド部分３７ｃは、センサ対応部分３７ａとホログラムシート４０との距離Ｄ１－１よりも長い距離Ｄ１－３だけホログラムシート４０から離間した位置に結像される。
【0098】
図２２は、第４の実施の形態に係る空中入力表示装置１０を、表示面１２に垂直な方向（図２０に示す垂直方向ＤＡ）から観察した様子を示す図、特に図２０の上方から観察した様子を示す図である。ガイド部分３７ｃは、開口部３７ｃ１を有する。ガイド部分３７ｃの開口部３７ｃ１は、表示面１２に垂直な方向（図２０に示す垂直方向ＤＡ）からの観察において、センサ対応部分３７ａに重なる。
【0099】
図２２に示す例において、センサ対応部分３７ａは、４つの矩形の枠及びそれぞれの枠内に配置されたＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの文字である。そして、空中入力表示装置１０を表示面１２に垂直な方向から観察した場合に、ガイド部分３７ｃの周縁は、センサ対応部分３７ａの４つの矩形の枠に重なっている。開口部３７ｃ１は、センサ対応部分３７ａの文字の部分に重なっている。
【0100】
ガイド部分３７ｃが結像されることによって、以下の効果が得られる。利用者に、センサ対応位置３８ａに指等を配置する際には開口部３７ｃ１を通すよう促すことにより、センサ対応位置３８ａ及び位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓに進入する利用者の指等を、表示面１２に対して垂直に近い角度にさせることができる。このため、利用者の指等が表示面１２に対して傾いていたことに起因する位置検出センサ２１の誤検出を、抑制することができる。例えば、利用者がセンサ対応部分３７ａのＡの文字を指したにも関わらず、利用者の指が表示面１２に対して大きく傾いていたために、位置検出センサ２１が誤ってＢの文字が指されたと検出することを、抑制することができる。
【0101】
＜第５の実施の形態＞
次に、第５の実施の形態に係る空中入力表示装置１０及び空中入力装置２０について説明する。なお、第５の実施の形態の空中入力表示装置１０において、上述した第１乃至第４の実施の形態の空中入力表示装置１０と同様に構成され得る部分について、上述の第１乃至第４の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
【0102】
図２３は、第５の実施の形態に係る空中入力表示装置１０の分解斜視図である。図２３に示すように、第５の実施の形態の空中入力表示装置１０は、表示装置１１と、空中入力装置２０と、を有している。空中入力装置２０は、光を照射する光源３１と、ホログラムシート４０と、位置検出センサ２１と、を有している。ホログラムシート４０は、光源３１からの光によって、結像位置３８に像３７を結像する。
【0103】
第５の実施の形態に係る空中入力装置２０において、ホログラムシート４０は、異なる複数の像３７を結像することができる。一例として、ホログラムシート４０は、異なる複数の像３７を記録している。また、空中入力表示装置１０の光源３１は、位置の異なる複数の部分を含んでいる。ホログラムシート４０は、光源３１の複数の部分の１つからの光によって、記録されている複数の像３７の１つを結像する。また、ホログラムシート４０は、光源３１の複数の部分の他の１つからの光によって、記録されている複数の像３７の他の１つを結像する。これによって、ホログラムシート４０は、異なる複数の像３７を結像することができる。
【0104】
図２４は、ホログラムシート４０が図２３において結像している像３７とは異なる像３７を結像している状態の、第５の実施の形態に係る空中入力表示装置１０の分解斜視図である。図２３及び図２４に示す例において、空中入力装置２０の光源３１は、第１光源３１１と第２光源３１２と、を含む。第２光源３１２は、第１光源３１１とは非平行な方向からホログラムシート４０に光を照射する。また、ホログラムシート４０は、第１の像３７１と第２の像３７２とを記録している。一例として、ホログラムシート４０は、第１光源３１１からの光によって、図２３に示すように第１の像３７１を結像する。また、ホログラムシート４０は、第２光源３１２からの光によって、図２４に示すように第２の像３７２を結像する。
【0105】
図２３に示す第１の像３７１は、４つの矩形の枠及びそれぞれの枠内に配置されたＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの文字を含んでいる。図２４に示す第２の像３７２は、第１の像３７１においてＡの文字が配置されていた枠内のみ、第１の像３７１と異なっている。第２の像３７２は、第１の像３７１においてＡの文字が配置されていた枠内に、Ａの文字が形成されていた領域を除いて像を形成したような形状を有している。
【0106】
ホログラムシート４０が第１光源３１１からの光によって第１の像３７１を結像し、第２光源３１２からの光によって第２の像３７２を結像することができることによって、以下の効果が得られる。第１光源３１１及び第２光源３１２のオンオフを切り替えることによって、ホログラムシート４０が結像する像３７を変更することができる。例えば、図２３に示すように第１の像３７１が結像されている状態を、第１光源３１１をオフにし且つ第２光源３１２をオンにすることによって、第２の像３７２が結像されている状態に変更することができる。
【0107】
空中入力表示装置１０は、位置検出センサ２１による物体の検出結果に応じて、結像される像３７を変更する。結像される像３７を変更することによって、例えば、位置検出センサ２１による物体の検出結果を空中入力表示装置１０の利用者に通知することができる。例えば、位置検出センサ２１が指等の物体の存在を検出することでＡの文字の情報が入力された場合に、結像される像３７を第１の像３７１から第２の像３７２に変更することによって、Ａの文字の情報が入力されたことを利用者に通知することができる。
【0108】
結像される像３７を第１の像３７１から第２の像３７２に変更することによって利用者に位置検出センサ２１による物体の検出結果を通知する場合、第２の像３７２の形状は、利用者が位置検出センサ２１による物体の検出結果を認識できる限り、特に限られない。例えば、結像される像３７を第１の像３７１から第２の像３７２に変更することによってＡの文字の情報が入力されたことを利用者に通知する場合、第２の像３７２を、第１の像３７１のＡの文字の色が変化したような形状とすることもできる。また、第２の像３７２は、第１の像３７１のＡの文字が配置されている枠が太くなったような形状とすることもできる。また、第２の像３７２は、第１の像３７１のＡの文字及びＡの文字が配置されている枠がホログラムシート４０側に移動したような形状とすることもできる。
【0109】
ホログラムシート４０は、さらに第１の像３７１及び第２の像３７２とは異なる像を結像することができてもよい。図２３乃至図２５に示す例において、光源３１は、第１光源３１１及び第２光源３１２を含むとともに、第１光源３１１及び第２光源３１２とは異なる位置に位置する第３光源３１３及び第４光源３１４を含む。また、ホログラムシート４０は、第１の像３７１及び第２の像３７２とは異なる第３の像及び第４の像を記録している。そして、ホログラムシート４０は、第３光源３１３からの光によって第３の像を結像し、第４光源３１４からの光によって第４の像を結像する。第３の像及び第４の像は、例えば、位置検出センサ２１が指等の物体の存在を検出することでＢ，ＣまたはＤの文字の情報が入力されたことを利用者に通知するものである。
【0110】
光源３１の複数の部分のホログラムシート４０に対する位置は、光源３１のオンオフによってホログラムシート４０が記録されている複数の像３７を結像することができる限り、特に限られない。光源３１の位置は、後述するように、車両の機能や車室内での利用者の活動を大きく阻害しないように定められることが好ましい。光源３１の複数の部分は、図２５に示すように空中入力表示装置１０を表示面１２に垂直な方向から観察した場合に、ホログラムシート４０を囲うように配置されていてもよい。図２５に示すように空中入力装置２０が４つの光源３１を有する場合、４つの光源３１は、ホログラムシート４０上の一点（例えば、ホログラムシート４０の重心）を中心として９０°間隔で配置されていてもよい。また、空中入力装置２０が８つの光源３１を有する場合、８つの光源３１は、ホログラムシート４０上の一点（例えば、ホログラムシート４０の重心）を中心として４５°間隔で配置されていてもよい。
【0111】
一例として、ホログラムシート４０は、互いに異なる像３７を記録した複数のホログラム層４５を有することによって、複数の像３７を記録することができる。例えば、ホログラムシート４０は、第１の像３７１を記録している第１のホログラム層４５と、第２の像３７２を記録している第２のホログラム層４５とを有することによって、第１の像３７１と第２の像３７２とを記録することができる。また、ホログラムシート４０は、多重記録によって、複数の像３７を記録してもよい。結像される像３７の光量を確保する観点からは、ホログラムシート４０が、互いに異なる像３７を記録した複数のホログラム層４５を有することによって、複数の像３７を記録していることが好ましい。
【0112】
なお、位置検出センサ２１による物体の検出結果に応じて結像される像３７を変更する空中入力表示装置１０の使用方法は、上述した、入力された文字等の情報の入力結果を利用者に通知するものに限られない。例えば、第１の像３７１が結像されている状態において、位置検出センサ２１による物体の検出結果から利用者による情報の入力が読み取られた場合に、第２の像３７２として、第１の像３７１とは異なる入力用の表示を結像してもよい。
【0113】
以上のように、第１乃至第５の実施の形態の空中入力装置２０は、光源３１と、光源３１からの光によって記録されている像３７を結像位置３８に結像するホログラムシート４０と、結像位置３８に対応した位置に感度を有する位置検出センサ２１と、を備え、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓは、ホログラムシート４０から離間している。このような空中入力装置２０によれば、光源３１及びホログラムシート４０を、車両の表示装置１１に容易に設けることができる。また、結像位置３８に結像した像３７を観察することで、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓを認識することができる。このため、非接触型の位置検出センサ２１が検出可能な位置を利用者に認識させることができる空中入力装置２０を車両の表示装置１１に容易に設けることができる。
【0114】
ホログラムシート４０を備える空中入力装置２０及び空中入力表示装置１０によれば、ホログラムシート４０が結像する像３７の視野角を制御することによって、利用者以外の者に像３７を覗き見られることを防止することができる。また、通常のタッチパネル等の場合には、利用者の指紋を確認することによって、利用者が入力した情報が利用者以外の者に知られる懸念がある。これに対して、ホログラムシート４０を備える空中入力装置２０及び空中入力表示装置１０によれば、指紋によって利用者が入力した情報が利用者以外の者に知られることも防止される。以上より、利用者が入力した情報が利用者以外の者に知られることを防止することもできる。
【0115】
次に、空中入力装置２０及び空中入力表示装置１０を車両に適用した具体的な例について説明する。図２６及び図２７は、空中入力装置２０及び空中入力表示装置１０が適用された車両を示す図である。図２６及び図２７では、空中入力装置２０及び空中入力表示装置１０が適用された車両として自動車９０を例示している。しかしながら、図示された例に限らず、空中入力装置２０及び空中入力表示装置１０は、他の乗り物、例えば電車や船舶等に適用されてもよく、他の乗り物への適用においても、後述する作用効果に対応する作用効果を奏することができる。図２６及び図２７に示す例において、表示装置１１は、自動車９０の車室内であって自動車９０の前方且つ自動車９０のフロントウィンドウ９１の下方に設けられている。表示装置１１は、運転手Ｄ等に視認される。このような表示装置１１の例としては、自動車９０のナビゲーション装置やメーター表示装置が挙げられる。
【0116】
図２６は、表示装置１１に適用された空中入力表示装置１０及び空中入力装置２０を、自動車９０の側方から見た様子を示している。図２７は、図２６に示す空中入力表示装置１０及び空中入力装置２０を上方から見た図である。図２７においては、光源３１及び位置検出センサ２１の図示は省略している。図２６に示す例において、表示装置１１の表示面１２は、水平面Ｇに非平行となっている。
【0117】
図２７に位置を破線で示す、水平面Ｇに垂直且つホログラムシート４０のシート面４０ａに垂直な面を、面ＳＢと称する。図２６に位置を破線で示す、面ＳＢに垂直且つホログラムシート４０のシート面４０ａに垂直な面を、面ＳＡと称する。面ＳＡに垂直な方向を、ホログラムシート４０のシート面４０ａに沿った上下方向ＤＢ、または単に上下方向ＤＢと称する。上下方向ＤＢは、ホログラムシート４０のシート面４０ａに平行に、ホログラムシート４０の上端から下端へと向かう方向である。面ＳＢに垂直な方向を、ホログラムシート４０のシート面４０ａに沿った左右方向ＤＣ、または単に左右方向ＤＣと称する。左右方向ＤＣは、ホログラムシート４０のシート面４０ａに平行に、ホログラムシート４０の側方の一端から他端へと向かう方向である。
【0118】
図２６に示す角度θ４ａ及び角度θ４ｂは、ホログラムシート４０が結像する像３７の、ホログラムシート４０のシート面４０ａの法線を基準とした視野角を表す。シート面４０ａの法線を基準とした視野角とは、像３７を視認できる領域と像３７を視認できない領域との境界を示す線と任意のシート面４０ａの法線とがなす角度の、最小値である。図２６に示す角度θ４ａは、像３７の、上下方向ＤＢにおけるホログラムシート４０の上端側（図２６に示す上下方向ＤＢにおける第１の側ＳＢ１）の視野角を表す。図２６に示す角度θ４ｂは、像３７の、上下方向ＤＢにおけるホログラムシート４０の下端側（図２６に示す上下方向ＤＢにおける第２の側ＳＢ２）の像３７の視野角を表す。角度θ４ａ及び角度θ４ｂは、像３７を視認できる領域と像３７を視認できない領域との境界を示す線と面ＳＡとがなす角度に相当する。
【0119】
図２６に示す空中入力表示装置１０においては、線Ｌ１に示す経路のように、ホログラムシート４０からの光がフロントウィンドウ９１において反射して運転手Ｄの目Ｅに到達し、運転手Ｄの視野を遮ることも考えられる。このような事態を防ぐ観点からは、上下方向ＤＢにおけるホログラムシート４０の上端側の視野角θ４ａは小さいことが好ましい。一方で、上下方向ＤＢにおけるホログラムシート４０の下端側の視野角θ４ｂは、大きくても運転手Ｄの視野を遮る懸念はない。運転手Ｄの姿勢や身長の高低に関わらず運転手Ｄが像３７を視認しやすくする観点からは、上下方向ＤＢにおけるホログラムシート４０の下端側の視野角θ４ｂは、大きいことが好ましい。一例として、上下方向ＤＢにおけるホログラムシート４０の下端側の視野角θ４ｂは、上下方向ＤＢにおけるホログラムシート４０の上端側の視野角θ４ａよりも大きいことが好ましい。
【0120】
ホログラムシート４０を備える空中入力装置２０及び空中入力表示装置１０が図２６及び図２７に示すように自動車９０の表示装置１１に適用される場合には、上記の観点から、上下方向ＤＢにおけるホログラムシート４０の上端側の視野角θ４ａと上下方向ＤＢにおけるホログラムシート４０の下端側の視野角θ４ｂとを調整することができる。上下方向ＤＢにおけるホログラムシート４０の上端側の視野角θ４ａ及び上下方向ＤＢにおけるホログラムシート４０の下端側の視野角θ４ｂは、水平面Ｇに対する表示面１２の傾きに応じて定めることができる。一例として、上下方向ＤＢにおける表示面１２の上端側の視野角θ４ａは１０°以下である。すなわち、像３７の、シート面４０ａの法線を基準とした視野角は、上下方向ＤＢにおけるホログラムシート４０の上端側において１０°以下である。一例として、上下方向ＤＢにおける表示面１２の下端側の視野角θ４ｂは２０°以下である。
【0121】
また、図２６に示す空中入力表示装置１０においては、表示装置１１の表示面１２において反射した光源３１からの光が、線Ｌ２に示す経路のようにフロントウィンドウ９１において反射して運転手Ｄの目に到達し、運転手Ｄの視野を遮ることが考えられる。また、ホログラムシート４０からの０次光が、フロントウィンドウ９１において反射して運転手Ｄの目に到達し、運転手Ｄの視野を遮ることも考えられる。光源３１は、このような事態が生じにくい位置に配置されることが好ましい。
【0122】
一例として、光源３１の位置は、以下の条件を満たすように定められる。光源３１から出て表示面１２において反射する反射光の、シート面４０ａの法線を基準とした角度は、シート面４０ａに沿った上下方向ＤＢにおけるホログラムシート４０の上端側において１０°以下である。一例として、光源３１は、表示面１２よりも上方に配置される。
【0123】
図２７に示す例において、表示装置１１は上方から見て運転手Ｄの正面に位置している。図２７に示す角度θ５は、像３７の、シート面４０ａの法線を基準とした左右方向ＤＣにおける視野角を表す。角度θ５は、像３７を視認できる領域と像３７を視認できない領域との境界を示す線と面ＳＢとがなす角度に相当する。図２６及び図２７に示す空中入力表示装置１０において、像３７の左右方向ＤＣにおける視野角θ５は、覗き見防止の観点からは小さいほうが好ましい。また、左右方向ＤＣにおける運転手Ｄの視点の位置は、運転手Ｄの姿勢の変化によっては大きく変化しないと考えられる。このため、像３７の左右方向ＤＣにおける視野角θ５が小さくても、運転手Ｄの視点からの視認しやすさは損なわれにくい。以上の観点から、像３７の左右方向ＤＣにおける視野角θ５は、比較的小さいことが好ましい。一例として、像３７の左右方向ＤＣにおける視野角θ５は、例えば２０°以下である。すなわち、像３７の、シート面４０ａの法線を基準とした視野角は、左右方向ＤＣにおいて２０°以下である。像３７の左右方向ＤＣにおける視野角θ５は、１０°以下であってもよい。
【0124】
また、図２７に示す空中入力表示装置１０においては、表示装置１１の表示面１２において反射した光源３１からの光が、線Ｌ３に示す経路のように自動車９０のサイドウィンドウ９２において反射して運転手Ｄの目Ｅに到達し、運転手Ｄの視野を遮ることが考えられる。また、ホログラムシート４０からの０次光が、サイドウィンドウ９２において反射して運転手Ｄの目Ｅに到達し、運転手Ｄの視野を遮ることも考えられる。光源３１は、このような事態が生じにくい位置に配置されることが好ましい。
【0125】
一例として、光源３１の位置は、以下の条件を満たすように定められる。光源３１から出て表示面１２において反射する反射光の、シート面４０ａの法線を基準とした角度は、シート面４０ａに沿った左右方向ＤＣにおいて２０°以下である。
【0126】
なお、上述した第１乃至第５の実施の形態、並びに空中入力装置２０及び空中入力表示装置１０を車両に適用した例に対して、様々な変更を加えることが可能である。例えば、第１乃至第５の実施の形態に係る空中入力装置２０の各部材が適宜に組み合わされてもよい。具体的な例として、第１の実施の形態に係る空中入力装置２０において、ホログラムシート４０が結像位置３８に結像する像３７は、規則的に配置された複数の点、複数の矩形の枠及びそれぞれの枠内に配置された文字を含んでいてもよい。
【0127】
（変形例１）
空中入力装置２０及び空中入力表示装置１０を車両に適用した例に関し、上述した例とは別の例について、変形例１としてさらに説明する。変形例１では、自動車９０の車室内に設けられる表示装置１１であって上方から見て運転手Ｄの正面に位置する表示装置１１に、空中入力表示装置１０及び空中入力装置２０が適用される例について示した。しかしながら、空中入力表示装置１０及び空中入力装置２０が適用される表示装置１１は、上方から見て運転手Ｄの正面に位置するものに限られない。図２８に示す例において、表示装置１１は、左右方向ＤＣにおける自動車９０の中心に位置している。このため、表示装置１１は、運転手Ｄの左右方向ＤＣにおける左側に位置している。なお、自動車９０の側方から見た表示装置１１の位置は、図２６に示す表示装置１１の位置と同様である。すなわち、表示装置１１は、運転手Ｄの前方且つ運転手Ｄの視点の下方に設けられている。
【0128】
ここで、ホログラムシート４０が像３７を結像する結像位置３８は、利用者の視点の位置を考慮して定めることができる。結像位置３８は、運転手Ｄの視点の位置を考慮して、運転手Ｄが像３７を視認しやすい位置に定めることができる。例えば図２８に示すように、結像位置３８を、左右方向ＤＣにおける表示面１２の中心よりも運転手Ｄ側に定めることができる。また、像３７が平面である場合には、平面である像３７が運転手Ｄの目Ｅの位置として想定される位置を向くように、像３７が表示面１２に非平行となるように結像位置３８を定めてもよい。
【0129】
また、ホログラムシート４０が結像する像３７の形状は、利用者の視点の位置を考慮して定めることができる。特に、ホログラムシート４０が結像する像３７の形状は、利用者の視点からの表示面１２の見え方を考慮して定めることができる。一例として、図２８に示す表示装置１１の表示面１２に図２９に示すような長方形６が表示されており、ホログラムシート４０を用いて運転手Ｄの視点から表示面１２に表示された長方形６と同じ形状に見える図形を結像する場合を考える。なお、図２８に示すように、長方形６の面が運転手Ｄの目Ｅの位置として想定される位置を向くように、像３７が表示面１２に非平行に結像されるものとする。
【0130】
表示面１２は、図２８に示すように、運転手Ｄの視点の左斜め前方に位置している。また、表示面１２は、図２６に示すように、運転手Ｄの視点の下方に位置している。この場合、運転手Ｄの視点からは、表示面１２に表示された長方形６は図３０に示す形状に見える。すなわち、長方形６の辺のうち右側の辺６ａのほうが左側の辺６ｂよりも運転手Ｄの目に近いために、運転手Ｄの視点からは、右側の辺６ａのほうが左側の辺６ｂよりも長く見える。また、表示面１２が運転手Ｄの視点の左斜め前方且つ下方に位置するために、運転手Ｄの視点からは、右側の辺６ａのほうが左側の辺６ｂよりも下方に位置するように見える。このため、図３０に示す図形と同じ形状の像３７を結像することによって、表示面１２に表示された長方形６と像３７とが運転手Ｄの視点から同じ形状に見えるようにすることができる。また、位置検出センサ２１が感度を有する位置２１ｓは、利用者である運転手Ｄの視点から像３７が結像していると認識される位置に対応するように定めることができる。
【0131】
（変形例２）
像３７が異なる複数の方向から視認されることが想定される場合、像３７は、複数の方向のうち１つから視認しやすい部分と、複数の方向のうち他の１つから視認しやすい部分とを含んでいてもよい。例えば図３１に示すように、空中入力表示装置１０及び空中入力装置２０が、自動車９０の車室内であって自動車９０の前方に設けられて運転席Ｓ１に座る運転手Ｄ及び助手席Ｓ２に座る人物Ｐ１に視認される表示装置１１に適用される場合が考えられる。この場合、像３７は、運転席Ｓ１から視認しやすい運転席向け部分３７ｅと、助手席Ｓ２から視認しやすい助手席向け部分３７ｄとを含んでいてもよい。この場合、像３７のうち運転席向け部分３７ｅの形状及び運転手Ｄの視点に対する位置関係として、矛盾しない限り、実施の形態及び変形例において上述した像３７の形状及び運転手Ｄの視点に対する位置関係を採用することができる。また、像３７のうち助手席向け部分３７ｄの形状及び助手席Ｓ２に座る人物Ｐ１の視点に対する位置関係として、矛盾しない限り、実施の形態及び変形例において上述した像３７の形状及び運転手Ｄの視点に対する位置関係を採用することができる。
【0132】
図３１に示すように、像３７が運転席向け部分３７ｅと助手席向け部分３７ｄとを含む場合、第５の実施の形態として上述した方法によって、運転席向け部分３７ｅのみを結像させたり、助手席向け部分３７ｄのみを結像させたりすることが可能であってもよい。すなわち、光源３１は、第１光源３１１と、第１光源３１１とは異なる位置に位置する第２光源３１２と、を含んでもよい。そして、ホログラムシート４０は、第１光源３１１からの光によって運転席向け部分３７ｅを結像し、第２光源３１２からの光によって助手席向け部分３７ｄを結像することが可能であってもよい。
【0133】
（変形例３）
上述の実施の形態においては、空中入力装置２０を表示装置１１に設けて空中入力表示装置１０とする例について説明した。また、上述の実施の形態及び各変形例においては、空中入力装置２０を車両に設けられた表示装置１１に設ける例について説明した。しかしながら、空中入力装置２０は、表示装置１１に設けられなくてもよい。図３２は、変形例３に係る空中入力装置２０を示す図である。図３２は、空中入力装置２０が適用された自動車９０の、運転席Ｓ１、助手席Ｓ２及び後部座席Ｓ３、Ｓ４が位置する範囲を、上方から見た様子を示している。図３２においては、光源３１及び位置検出センサ２１の図示は省略している。
【0134】
変形例３において、空中入力装置２０は、車両に設けられ且つ透明な透明部材９５を備えている。一例として、透明部材９５は、車両に既設の板状の透明な部材である。透明部材９５は、例えばガラス製または樹脂製である。図３２に示す例においては、運転席Ｓ１及び助手席Ｓ２と後部座席Ｓ３、Ｓ４との間を仕切るパーテーション９３、並びに自動車９０の後部座席Ｓ３、Ｓ４の側方のサイドウィンドウ９４が、透明部材９５に相当する。ホログラムシート４０は、透明部材９５の面上に設けられる。
【0135】
図３２に示す例においては、パーテーション９３とパーテーション９３の面上に設けられたホログラムシート４０とを有する空中入力装置２０が、後部座席Ｓ３、Ｓ４に座る人物Ｐ２、Ｐ３に向けて、像３７を結像している。図３２の後部座席Ｓ３の右方のサイドウィンドウ９４と当該サイドウィンドウ９４の面上に設けられたホログラムシート４０とを有する空中入力装置２０が、後部座席Ｓ３、Ｓ４に座る人物Ｐ２、Ｐ３に向けて、像３７を結像している。図３２の後部座席Ｓ４の左方のサイドウィンドウ９４と当該サイドウィンドウ９４の面上に設けられたホログラムシート４０とを有する空中入力装置２０が、自動車９０の外方に像３７を結像している。
【0136】
図３２に示す空中入力装置２０のホログラムシート４０は、例えば自動車９０のドアの開閉を選択させる表示を結像する。利用者が像３７を指等で指すと、位置検出センサ２１による利用者が指した位置の検出結果に基づいて、自動車９０のドアの開閉がされる。これによって、像３７を視認した後部座席Ｓ３、Ｓ４に座る人物Ｐ２、Ｐ３や自動車９０の外方の人物は、空中入力装置２０を用いて、自動車９０のドアの開閉を行うことができる。
【0137】
透明部材９５とホログラムシート４０とを備える空中入力装置２０によれば、パーテーション９３やサイドウィンドウ９４等の既設の透明部材９５を用いて、車両に空中入力装置２０を設けることができる。また、空中入力装置２０に既設の透明部材９５を用いた場合であっても、ホログラムシート４０が透明であることにより、空中入力装置２０を透明とすることができる。このため、例えば空中入力装置２０にパーテーション９３を用いた場合であっても、パーテーション９３を介して運転席Ｓ１及び助手席Ｓ２から後部座席Ｓ３、Ｓ４を見ることができるし、後部座席Ｓ３、Ｓ４から運転席Ｓ１及び助手席Ｓ２を見ることができる。また、空中入力装置２０にサイドウィンドウ９４を用いた場合であっても、サイドウィンドウ９４を介して車室内から車外を見ることができる。
【0138】
空中入力装置２０が後部座席Ｓ３、Ｓ４に座る人物Ｐ２、Ｐ３や車外の人物に向けて像３７を結像する場合には、像３７の視野角や光源３１の位置は、空中入力装置２０に起因する光が運転手Ｄの視野を遮ることが抑制されるように調整されることが好ましい。一例として、図３２に示すパーテーション９３とパーテーション９３の面上に設けられたホログラムシート４０とを有する空中入力装置２０は、以下のように調整されていることが好ましい。像３７がパーテーション９３よりも自動車９０の前方において視認されることがないように、像３７の視野角が調整されることが好ましい。また、光源３１からの光がパーテーション９３よりも自動車９０の前方に漏れることがないように、光源３１の位置が調整されることが好ましい。
【0139】
図３２に示すように車外に像３７を結像する場合、空中入力装置２０は、反射型ホログラムであるホログラム層４５を有するホログラムシート４０と、車外に位置する光源３１と、を用いて像３７を結像することができる。空中入力装置２０は、透過型ホログラムであるホログラム層４５を有するホログラムシート４０と、車室内に位置する光源３１と、を用いて像３７を結像することもできる。空中入力装置２０は、反射型ホログラムであるホログラム層４５を有するホログラムシート４０と、車室内に位置する光源３１と、を用いて像３７を結像することもできる。
【0140】
車外に像３７を結像する空中入力装置２０の一例について、より具体的に説明する。図３３ａ及び図３３ｂは、反射型ホログラムであるホログラム層４５を有するホログラムシート４０と、車室内に位置する光源３１と、を用いて車外に像３７を結像する空中入力装置２０の一例を示す断面図である。図３３ａ及び図３３ｂに示す例において、空中入力装置２０は、ハーフミラー９６を備える。図３３ａ及び図３３ｂに示すホログラムシート４０は、車室内に配置されている。ホログラムシート４０は、シート面４０ａとして第１シート面４０ａ１と第２シート面４０ａ２とを有する。ホログラムシート４０は、第１シート面４０ａ１側からの光の入射を受けて第１シート面４０ａ１側に像３７を結像するように構成されている。
【0141】
図３３ａに示す例において、ホログラムシート４０は、第１シート面４０ａ１側を透明部材９５に向けて配置されている。ハーフミラー９６は、ホログラムシート４０と透明部材９５との間に配置されている。この場合、光源３１からの光の一部が、ハーフミラー９６において反射してホログラムシート４０に入射する。そして、ホログラムシート４０に入射して回折された光の一部がハーフミラー９６を透過して、像３７を結像する。
【0142】
図３３ｂに示す例において、ホログラムシート４０は、第２シート面４０ａ２側を透明部材９５に向けて配置されている。ハーフミラー９６は、ホログラムシート４０の第１シート面４０ａ１側に配置されている。この場合、光源３１からの光の一部が、ハーフミラー９６を透過してホログラムシート４０に入射する。そして、ホログラムシート４０に入射して回折された光の一部がハーフミラー９６において反射されて、像３７を結像する。
【0143】
（変形例４）
上述した実施の形態並びに各変形例においては、位置検出センサ２１として、感度を有する領域が面状であるセンサを用いる例について説明した。しかしながら、位置検出センサ２１の例はこれに限られず、利用者による情報を入力する動作を検出することができるセンサを広く用いることが可能である。また、複数のセンサを組み合わせて用いることもできる。
【0144】
例えば、位置検出センサ２１は、モーションセンサを含んでいてもよい。モーションセンサは、利用者の映像を撮影し、撮影した映像を解析して利用者の動きを検出することにより、利用者による情報を入力する動作を検出する。
【0145】
位置検出センサ２１としてモーションセンサを用いることの効果について説明する。位置検出センサ２１として感度を有する領域が面状であるセンサを用いる場合には、図９に示すように、位置検出センサ２１を結像位置３８の側方に配置する必要が生じる。このため、表示面１２に平行な方向における空中入力装置２０の寸法が大きくなる。これに対して、位置検出センサ２１としてモーションセンサを用いる場合、位置検出センサ２１が配置される位置は、利用者による情報を入力する動作を撮影できる位置であれば、特に限られない。このため、空中入力装置２０が設けられる環境に応じて位置検出センサ２１の位置を定めることができる。また、必ずしも位置検出センサ２１を結像位置３８の側方に配置する必要はないため、表示面１２に平行な方向における空中入力装置２０の寸法を小さくすることができる。
【0146】
また、モーションセンサによれば、指に限らず入力ペンや義手等によって情報を入力する動作を検出することができる。
【0147】
また、モーションセンサによれば、位置検出センサ２１として感度を有する領域が面状であるセンサを用いる場合と比較して、面状の領域に限らず、三次元空間において利用者による情報を入力する動作を検出することができる。このため、モーションセンサによれば、三次元空間の情報を考慮することによって誤検出を低減し得る。
【0148】
モーションセンサを位置検出センサ２１として用いることの効果について、特に空中入力装置２０が表示装置１１に設けられている場合を例として説明する。像３７の結像位置３８とホログラムシート４０との距離、すなわち図９に示す距離Ｄ１を長くすることが求められる場合がある。一例として、利用者が表示面１２の付近まで手を延ばさなくても結像位置３８に指等を配置できるようにする場合には、距離Ｄ１を長くする必要が生じる。また、利用者が認識する結像位置３８は、利用者の視点の位置に応じて変化する。ここで、距離Ｄ１を長くする場合、利用者の視点の位置の変化に応じた利用者が認識する結像位置３８の変化が、大きくなる。この場合、利用者が情報の入力を意図して結像位置３８に指等を配置したときの指等の位置も、利用者の視点に応じて大きく変化する。モーションセンサを位置検出センサ２１として用いることによって、三次元空間の情報を考慮することができるため、上記の通り利用者の視点に応じて利用者が指等を配置する位置が変化する場合においても、誤検出を低減することができる。
【0149】
また、モーションセンサによれば、利用者が情報の入力を意図して像３７に対して行う多様な動作を、正確に検出することができる。例えば、利用者が情報の入力を意図して像３７に対して行う動作として、指等で像３７の一部を指す動作以外にも、スワイプ、ピンチイン、ピンチアウト、像３７を引っ張る動作、像３７を回転させる動作等の、多様な動作ができるようにすることも考えられる。このような場合に、モーションセンサを位置検出センサ２１として用いることによって、三次元空間の情報を考慮して、利用者の動作を正確に検出することができる。
【0150】
以下、位置検出センサ２１としてモーションセンサを用いた空中入力装置２０について、空中入力装置２０が表示装置１１に設けられている場合を例として説明する。図３４には、位置検出センサ２１としてモーションセンサを用いる空中入力表示装置１０の分解斜視図が示されている。図３４に示す例において、像３７は、入力スイッチを示す。そして、位置検出センサ２１は、入力スイッチに対する利用者の動作を検出する。図３４に示す例において、像３７は、ダイヤル式の入力スイッチを示している。この場合、利用者は、像３７が結像されている位置において、像３７が示す入力スイッチを回転させる動作を行う。位置検出センサ２１がモーションセンサであることによって、位置検出センサ２１を用いて利用者による入力スイッチを回転させる動作を検出することができる。このため、利用者は、入力スイッチを回転させる動作によって、空中入力表示装置１０に情報を入力することができる。
【0151】
また、モーションセンサを位置検出センサ２１として用いるとともに、アイトラッキングにより利用者の視点を把握することによって、さらに誤検出を低減することができる。この場合、空中入力装置２０は、アイトラッキング実行手段をさらに備えてもよい。特に、図９に示す距離Ｄ１を長くする場合に、モーションセンサとアイトラッキングとを組み合わせることによって、さらに誤検出を低減することができる。なお、アイトラッキングを行う場合には、アイトラッキングの結果に応じて、光源３１のオンオフや、ホログラムシート４０により結像される像３７の変更を行うことができる。例えば、アイトラッキングの結果として利用者が表示面１２を見ていないことが検出された場合には光源３１をオフにし、利用者が像３７や表示面１２を見ていることが検出された場合には光源３１をオンにすることができる。また、第５の実施の形態として上述したように、ホログラムシート４０が異なる複数の像３７を結像することができる場合には、空中入力装置２０は以下のように動作することもできる。まず、アイトラッキングによって利用者の視点の位置を把握する。そして、ホログラムシート４０が結像できる像３７のうち、把握された視点の位置から視認しやすい像３７を選択して結像させる。
【0152】
（変形例５）
空中入力装置２０は、特に表示装置１１に設けられる場合に、ホログラムシート４０に重ねられた加飾シート６０をさらに備えてもよい。図３５は、加飾シート６０を備える空中入力装置２０の、加飾シート６０、表示装置１１及びホログラムシート４０を示す図である。図３５に示す例においては、ホログラムシート４０に関し、表面層４７、接合層４３及び接着層４９については図示を省略して、ホログラム層４５及び基材層４１のみを図示している。加飾シート６０は、加飾部材７０によって表示される意匠を形成されている。加飾シート６０はシート状である。加飾シート６０は、シート状のホログラムシート４０に、表示面１２に垂直な垂直方向ＤＡに重ねられている。図３５に示す例において、加飾シート６０が、ホログラムシート４０と表示装置１１との間に位置している。加飾シート６０は、表示装置１１に粘着層等を介して貼合されていてもよい。また、ホログラムシート４０は、加飾シート６０に粘着層等を介して貼合されていてもよい。例えば、ホログラムシート４０は、図７に示す接着層４９によって加飾シート６０に貼合されていてもよい。ホログラムシート４０と加飾シート６０とを併せて、加飾部材７０とも称する。
【0153】
加飾部材７０の可視光透過率を、５０％以下としてもよく、４５％以下としてもよく、４０％以下としてもよい。加飾部材７０の全光線透過率に上限を設定することにより、加飾部材７０の豊かな意匠表現を可能にし、とりわけ濃い黒色の意匠を表示できる。図示された例では、加飾部材７０によって表示装置１１を隠蔽できる。
【0154】
表示装置１１と組み合わせて用いられる加飾部材７０は、表示面１２から射出する画像光を透過させる。利用者は、加飾部材７０を介して、表示面１２に表示される画像を透過観察可能である。加飾部材７０の可視光透過率を、１０％以上としてもよく、１５％以上としてもよく、２０％以上としてもよい。加飾部材７０の可視光透過率に下限を設定することにより、表示装置１１によって表示される画像の視認性を十分に確保できる。可視光透過率の上限値のいずれかと、可視光透過率の下限値のいずれかと、を任意に組み合わせて、加飾部材７０の可視光透過率の範囲を設定できる。
【0155】
本明細書で用いる「透明」や「可視光透過性」とは、可視光透過率が、５０％以上であることを意味し、好ましくは８０％以上である。
【0156】
図３５乃至図３７に示すように、加飾シート６０は、意匠を表示する加飾層６４を有している。加飾部材７０によって表現される意匠は、加飾層６４に形成されている。垂直方向ＤＡからの観察において加飾層６４が表示面１２を覆うように、加飾シート６０は表示装置１１に重ねられる。表示装置１１が非表示状態にある場合、加飾シート６０は表示装置１１を隠蔽して、意匠を表示する。
【0157】
加飾層６４は、図形、パターン、デザイン、色彩、絵、写真、キャラクター、マーク、ピクトグラム、文字や数字などの絵柄を、意匠として設けられてもよい。加飾層６４は、背景を表示する意匠表現を行ってもよい。例えば、空中入力装置２０が設けられる周辺環境と加飾シートを調和させることができる意匠として、木目絵柄、レザー（皮シボ）絵柄、大理石、花崗岩、砂岩等の石材表面の石目絵柄、砂目絵柄、タイル貼絵柄、煉瓦積絵柄、布目絵柄、幾何学絵柄等を、加飾層６４が表示してもよい。加飾層６４は、印刷によって形成されてもよい。加飾層６４は、転写によっても形成されてもよい。
【0158】
図３５及び図３６に示すように、加飾シート６０は、加飾層６４と積層された基材６２を更に含んでもよい。基材６２は加飾層６４を支持する。基材６２はシート状である。基材６２として、樹脂製のフィルムを用いることができる。基材６２の材料として、例えば、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ＡＢＳ（アクリロニトリル ブタジエン スチレン共重合体）、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、環状ポリオレフィン等が例示される。基材６２の垂直方向ＤＡに沿った厚さを、２０μｍ以上２５０μｍ以下としてもよい。
【0159】
加飾シート６０は、加飾層６４を被覆する機能層（図示せず）を更に含んでもよい。機能層は、種々の機能を期待され得る。種々の機能としては、ハードコート機能、反射防止機能、防眩機能、帯電防止機能、防汚機能等が例示される。機能層は加飾シート６０の最表面層でもよい。最表面層としての機能層は、対擦傷性等を有したハードコート層としてもよい。
【0160】
図３５は、加飾シート６０の一例を示している。図３５に示された図示された加飾シート６０は、基材６２及び加飾層６４を有している。加飾層６４は、第１意匠層６７Ａ及び第２意匠層６７Ｂを含んでいる。第２意匠層６７Ｂが、第１意匠層６７Ａと、加飾部材７０の観察者となる利用者と、の間に位置している。
【0161】
第１意匠層６７Ａは黒色や濃い茶色等の暗色でもよい。加飾シート６０によって表示される意匠のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるＬ＊の値が３０以下となるように、更にはＬ＊の値が１０以下となるように、第１意匠層６７Ａの色が調整されてもよい。加飾シート６０によって表示される意匠のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるａ＊の値が－１以上１以下となるように、第１意匠層６７Ａの色が調整されてもよい。加飾シート６０によって表示される意匠のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるｂ＊の値が－１以上１以下となるように、第１意匠層６７Ａの色が調整されてもよい。
【0162】
加飾シート６０が表示する意匠のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるＬ＊の値、ａ＊の値およびｂ＊の値は、次のようにして特定する。まず、加飾シート６０の垂直方向ＤＡにおいて使用者１００に対面する表面とは反対側の表面に、黒色シートを貼り合わせることによって、評価用サンプルを作製する。垂直方向ＤＡにおいて利用者に対面する表面から評価用サンプルに光を照射し、評価表サンプルからの反射光を測定することによって、Ｌ＊の値、ａ＊の値およびｂ＊の値を特定する。Ｌ＊の値、ａ＊の値およびｂ＊の値の特定には、分光測色計（コニカミノルタ製「ＣＭ－７００ｄ」）を用いる。この分光測色計で特定された値を、Ｌ＊の値、ａ＊の値およびｂ＊の値とする。黒色シートは、評価用サンプルと同様にして分光測色計（コニカミノルタ製「ＣＭ－７００ｄ」）を用いて特定されたＬ＊ａ＊ｂ＊表色系における明度Ｌ＊の値が３０であるものを用いる。
【0163】
第１意匠層６７Ａは、色材を有している。色材として、種々の色材、例えば顔料や染料を用いてもよい。第１意匠層６７Ａが、シアン顔料、マゼンタ顔料およびイエロー顔料を含有し、黒色の意匠を表示してもよい。第１意匠層６７Ａが、黒色顔料であるカーボンブロック及びシアン顔料を含有し、黒色の意匠を表示してもよい。
【0164】
第１意匠層６７Ａの色材が分散される母材として、例えば、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル－酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル－酢酸ビニル－アクリル共重合体、塩素化ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、ニトロセルロース樹脂、酢酸セルロース樹脂等が挙げられる。これらの材料は、１種単独で使用してもよく、また２種以上を組み合わせて使用してもよい。第１意匠層６７Ａは、母材及び色材を含む樹脂組成物を印刷することによって形成され得る。第１意匠層６７Ａの垂直方向ＤＡに沿った厚さを、１μｍ以上１０μｍ以下としてもよい。
【0165】
印刷層として作製された第１意匠層６７Ａは、背景を表示する意匠表現を行ってもよい。例えば、空中入力装置２０が設けられる周辺環境と加飾シート６０を調和させることができる意匠は、上述したとおりである。一例として、木目調や石目調の絵柄、質感、幾何学模様を、第１意匠層６７Ａが黒色の濃淡パターン等によって表現してもよい。
【0166】
第１意匠層６７Ａは、基材として機能してもよい。色材が練り込まれた樹脂シートによって、第１意匠層６７Ａを構成してもよい。この例において、加飾シート６０から基材６２を省略してもよい。この例における第１意匠層６７Ａの垂直方向ＤＡに沿った厚さを、２０μｍ以上２５０μｍ以下としてもよい。
【0167】
第２意匠層６７Ｂは、第１意匠層６７Ａの観察者側、すなわち空中入力装置２０の利用者側に配置されている。上述したように、第１意匠層６７Ａによって黒色等の色調を表現できる。この第１意匠層６７Ａと組合せて使用される第２意匠層６７Ｂは、図形、パターン、デザイン、絵、キャラクター、マーク、ピクトグラム、文字や数字などの絵柄を表示し得る。第２意匠層６７Ｂは、第１意匠層６７Ａと同様に、母材と色材とを含む。色材として、種々の顔料や染料を用いてもよい。第２意匠層６７Ｂは、転写や印刷等によって、第１意匠層６７Ａ上に作製され得る。第１意匠層６７Ａの垂直方向ＤＡに沿った厚さは、０．５μｍ以上１０μｍ以下としてもよい。第２意匠層６７Ｂは、加飾シート６０から省いてもよい。
【0168】
図３６及び図３７には、加飾シート６０の他の例が開示されている。図３６及び図３７に示された加飾シート６０は、基材６２及び加飾層６４を有している。加飾層６４は、意匠層６７及び遮光層６９を含んでいる。意匠層６７は、上述した第１意匠層６７Ａや第２意匠層６７Ｂと同様に構成してもよい。
【0169】
遮光層６９は、意匠層６７の背面側に配置されている。背面側とは、垂直方向ＤＡにおいて観察者である空中入力装置２０の利用者側とは反対側のことである。遮光層６９は、表示装置１１側から意匠層６７を覆っている。遮光層６９は、表示装置１１からの画像光が意匠層６７に入射しないよう、光を吸収する機能を有してもよい。遮光層６９は、母材と光吸収粒子とを含んでもよい。光吸収粒子としては、カーボンブラックやチタンブラック等の黒色顔料を例示することができる。
【0170】
遮光層６９の母材の材料として、例えば、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル－酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル－酢酸ビニル－アクリル共重合体、塩素化ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、ニトロセルロース樹脂、酢酸セルロース樹脂等が挙げられる。これらの材料は、１種単独で使用してもよく、また２種以上を組み合わせて使用してもよい。遮光層６９の厚さは、例えば、１μｍ以上２０μｍ以下である。
【0171】
図３６及び図３７に示された例において、加飾層６４には、開口部６５が形成されている。表示装置１１からの画像光は、開口部６５を通過することで加飾シート６０を透過する。画像光は、遮光層６９に入射すると吸収され得る。これにより、表示装置１１によって表示される画像の色変化を抑制できる。また、意匠層６７によって形成される意匠を濃く明瞭に表示できる。
【0172】
図３６及び図３７に示された例において、加飾層６４は、意匠を形成する加飾部６４Ａと、加飾部６４Ａの非形成部としての透過部６４Ｂと、を含んでいる。加飾部６４Ａは、加飾層６４のうちの開口部６５が設けられていない領域によって形成されている。透過部６４Ｂは、加飾層６４のうちの開口部６５が設けられている領域によって形成されている。加飾部６４Ａは、加飾層６４が形成されている部分である。透過部６４Ｂは、加飾シート６０のうちの表示装置１１からの画像光が透過する部分となる。透過部６４Ｂは、可視光透過性を有している。
【0173】
図３７は、図３６の加飾シート６０を示す部分平面図である。図３７に示すように、平面視における加飾シート６０は、加飾部６４Ａ及び透過部６４Ｂに区分けされ得る。図示された例において、開口部６５の位置、形状及び面積が、それぞれ、透過部６４Ｂの位置、形状および面積を決めている。開口部６５の平面視の形状は特に限定されない。例えば、開口部６５の平面視形状として、円形状、楕円形状等の曲線輪郭を含んだ形状、三角形形状、四角形形状、五角形形状、六角形形状、八角形形状等の多角形形状、多角形形状の角を面取りした形状等が、例示される。ただし、光学特性の等方性を確保する上で、孔の平面視形状は円形状であることが好ましい。図３７に示された例において、開口部６５の平面視形状は円である。
【0174】
平面視における加飾層６４の面積に対する開口部６５が占める面積の割合を、加飾層６４の開口率と定義する。各開口部６５の面積は、垂直方向ＤＡへの投影において加飾層６４を貫通している部分の面積とする。すなわち、垂直方向ＤＡの全厚みに亘って加飾層６４を貫通している領域であって、垂直方向ＤＡに進む光が加飾部６４Ａに入射することなく加飾層６４を通過し得る領域の面積を、各開口部６５の面積とする。加飾層６４の開口率の上限値は、好ましくは、表示装置１１が画像を表示していない状態で十分明瞭に加飾層６４の意匠を観察し得るよう決定される。加飾層６４の開口率を、５０％以下としてもよく、４０％以下としてもよく、３０％以下としてもよい。加飾層６４の開口率の下限値は、好ましくは、表示装置１１が画像を表示している状態で十分明瞭に画像を観察し得るよう決定される。加飾層６４の開口率を、好ましくは３％以上としてもよく、５％以上としてもよく、１０％以上としてもよい。開口率の上限値のいずれかと、開口率の下限値のいずれかと、を任意に組み合わせて、加飾層６４の開口率の範囲を設定できる。
【0175】
図３６及び図３７に示された加飾シート６０の開口部６５は、レーザー光の照射や、フォトリソグラフィー技術を用いたパターニングによって、形成され得る。
【0176】
加飾シート６０を備える空中入力装置２０の効果について説明する。利用者による入力が実施されていない状態において、表示装置１１は、画像を表示していない非表示状態になり得る。このとき、図１に示すように、空中入力装置２０の加飾部材７０には、透明なホログラムシート４０を介し、加飾シート６０の意匠が観察される。図示された例において、利用者は、加飾シート６０の加飾層６４によって表示される意匠を観察する。加飾シート６０は、印刷等の豊かな表現力により、優れた意匠を形成することができる。加飾シート６０の意匠表現により、周囲環境との調和や統一性が確保され、更には加飾部材７０を設置した環境に優れた意匠性を付与できる。加えて、表示装置１１は、加飾シート６０によって隠蔽される。すなわち、加飾部材７０によれば、周囲環境との調和や統一性を確保しながら、表示装置１１を設置できる。昨今では空中入力装置２０の適用範囲が急速に広がっており、加飾部材７０を用いることによって、意匠性が重視される自動車の内装、建物の内装、家具、家電製品等に空中入力装置２０を適用できる。
【0177】
（変形例６）
図示された例において、光源３１として点光源が用いられていた。しかしながら、光源３１は、この例に限られない。図３８に示すように、面状の発光面３１ｃを有した面光源装置３２を光源３１として用いてもよい。面光源装置３２を光源３１として用いた空中入力装置２０について、特に空中入力装置２０が表示装置１１に設けられている場合を例として説明する。面光源装置３２は、主たる構成要素として、導光板３１ａ及び発光体３１ｂを有している。発光体３１ｂから射出した光が、導光板３１ａ内に入射する。光は、導光板３１ａ内から少しずつ出射しながら導光板３１ａ内を進む。導光板３１ａから出射した光の進行方向を、光学部材等を用いて、集光させてよい。これにより、明瞭に観察される像３７を生成できる。図３８に示された空中入力装置２０において、表示装置１１、ホログラムシート４０及び面光源装置３２がこの順で垂直方向ＤＡに重ねられている。図３８に示すような空中入力装置２０は、例えば空中入力装置２０を自動車９０の車室内に設ける場合のような、光源３１として点光源を配置する空間が制限されている場合に、特に有効である。
【0178】
（変形例７）
空中入力装置２０は、図３９及び図４０に示すように、光の進行方向を制御する光制御シート８１をさらに備えてもよい。光制御シート８１を備える空中入力装置２０について、特に空中入力装置２０が表示装置１１に設けられている場合を例として説明する。光制御シート８１は、所定の方向を中心とした狭い角度範囲内を進む光のみを透過させることで、光の進行方向を制御する。光制御シート８１はシート状である。一例として、光制御シート８１は、シート面に沿う方向に配列された多数の遮光部を有する。遮光部の断面形状は、高アスペクトを有する。この場合、遮光部の間を通過する光以外の光は遮光部によって遮られるため、光制御シート８１を透過する光は狭い角度範囲内を進む光のみとなる。図３９に示された空中入力装置２０において、表示装置１１、ホログラムシート４０及び光制御シート８１がこの順で垂直方向ＤＡに重ねられている。図４０に示された空中入力装置２０において、表示装置１１、光制御シート８１及びホログラムシート４０がこの順で垂直方向ＤＡに重ねられている。
【0179】
空中入力装置２０が光制御シート８１を備えることによって、光源３１からの光や外光が表示装置１１の表示面１２において反射して利用者の目に到達し、像３７や表示面１２が見にくくなることを、防ぐことができる。また、表示装置１１の表示面１２が発する光の出射角度範囲を狭くして、表示面１２の覗き見防止の効果を得ることもできる。
【0180】
（変形例８）
空中入力装置２０は、図４１及び図４２に示すように、光源３１からの光や外光が表示装置１１の表示面１２、透明部材９５の面及びホログラムシート４０の面において反射することを妨げる、反射防止層８２をさらに備えてもよい。反射防止層８２を備える空中入力装置２０について、特に空中入力装置２０が表示装置１１に設けられている場合を例として説明する。図４１に示された反射防止層８２は、ホログラムシート４０の表示面１２と対面するシート面４０ａ上に設けられている。図４１に示された反射防止層８２は、ホログラムシート４０のシート面４０ａにおける光源３１からの光や外光の反射を防止する。図４２に示された反射防止層８２は、表示装置１１の表示面１２上に設けられている。図４２に示された反射防止層８２は、表示面１２における光源３１からの光や外光の反射を防止する。反射防止層８２によって、光源３１からの光や外光が表示装置１１の表示面１２やホログラムシート４０の面において反射して利用者の目に到達し、像３７や表示面１２が見にくくなることを、防ぐことができる。図４１及び図４２に示す反射防止層８２は、特に、ホログラムシート４０と表示装置１１との間に隙間が開けられている場合に設けられる。
【0181】
（変形例９）
図７に示すホログラムシート４０の基材層４１として、色の付された基材を用いてもよい。基材層４１として色の付された基材を用いることで、基材層４１の可視光透過率を小さく抑えることができる。特に空中入力装置２０が表示装置１１に設けられている場合において、表示装置１１が発する光は、基材層４１を一度通過すれば利用者の目に到達する。一方で、光源３１からの光や外光が表示装置１１の表示面１２において反射して利用者の目に到達する場合には、基材層４１を二度通過する必要が生じる。このため、基材層４１として可視光透過率が小さく抑えられた基材を用いることによって、表示装置１１が発する光を利用者の目に到達させつつ、表示装置１１の表示面１２において反射する光を効果的に減少させることができる。
【0182】
（変形例１０）
空中入力装置２０が表示装置１１に設けられている場合において、一般的な表示装置１１の表示面１２上には、表示面１２の周辺を覆う額縁８３と、表示面１２及び額縁８３を覆って表示面１２を保護するカバーパネル８４とが設けられる場合がある。額縁８３は、例えば表示面１２の周辺を保護するベゼルである。カバーパネル８４は、例えば樹脂またはガラスから構成される板状の部材である。表示面１２上に額縁８３及びカバーパネル８４が設けられる表示装置１１は、例えば自動車９０のナビゲーション装置である。表示面１２上に額縁８３及びカバーパネル８４が設けられる場合、ホログラムシート４０は、図４３に示すように表示面１２と額縁８３との間に配置することができる。ホログラムシート４０は、図４４に示すようにカバーパネル８４と額縁８３との間に配置してもよい。
【0183】
（変形例１１）
空中入力装置２０に用いられるホログラムシート４０には、アライメントマーク８５が設けられていてもよい。一例として、図４５に示すように、空中入力装置２０の１つに備えられるホログラムシート４０と、空中入力装置２０の他の１つに備えられるホログラムシート４０とは、連続した状態で形成される。連続した状態で形成された複数のホログラムシート４０は、互いから切り離された上で、空中入力装置２０に組み込まれる。図４５に示す一点鎖線Ｌ５は、ホログラムシート４０が切り離される位置を示している。図４５に示す例において、空中入力装置２０の１つに備えられるホログラムシート４０は、矩形の形状を有する。そして、図４５に示す例において、アライメントマーク８５は、矩形の形状を有するホログラムシート４０の角部に設けられている。アライメントマーク８５は、十字型の記号である。アライメントマーク８５は、複数のホログラムシート４０を互いから切り離すときの切断位置、またはホログラムシート４０を空中入力装置２０に組み込むときの位置合わせの目安にすることができる。
【符号の説明】
【0184】
１０ 空中入力表示装置
１１ 表示装置
１２ 表示面
２０ 空中入力装置
２１ 位置検出センサ
２５ 通知手段
３０ 空中結像装置
３１ 光源
３１１ 第１光源
３１２ 第２光源
３７ 像
３８ 結像位置
３９ 結像面
４０ ホログラムシート
４０ａ シート面
４１ 基材層
４３ 接合層
４５ ホログラム層
４７ 表面層
４９ 接着層
９５ 透明部材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15a】
【図15b】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33a】
【図33b】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
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