特開 2023-16446 表示装置およびこれを用いた空間入力装置

(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】P2023016446

(43)【公開日】2023-02-02

(54)【発明の名称】表示装置およびこれを用いた空間入力装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 30/56 20200101AFI20230126BHJP

   G09F 13/00 20060101ALI20230126BHJP

   G09F 13/16 20060101ALI20230126BHJP

【ＦＩ】

G02B30/56

G09F13/00 R

G09F13/16 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021120761

(22)【出願日】2021-07-21

(71)【出願人】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098497

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 恭三

(74)【代理人】

【識別番号】100099748

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 克志

(74)【代理人】

【識別番号】100103171

【弁理士】

【氏名又は名称】雨貝 正彦

(74)【代理人】

【識別番号】100105784

【弁理士】

【氏名又は名称】橘 和之

(72)【発明者】

【氏名】安次嶺 勉成

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 弘樹

【テーマコード（参考）】

2H199

5C096

【Ｆターム（参考）】

2H199BA32

2H199BA45

2H199BA63

2H199BB10

2H199BB12

2H199BB15

2H199BB20

2H199BB29

2H199BB30

2H199BB59

5C096AA11

5C096BA03

5C096BC12

5C096CA06

5C096CA22

5C096CA36

5C096CB05

5C096CC06

5C096CE03

5C096FA18

(57)【要約】

【課題】 空中像の視認性を改善した表示装置を提供する。
【解決手段】 本発明の表示装置１００は、底面に意匠としての光拡散領域Ｐ１が形成された透明な導光層１５０と、導光層１５０の底面側に配置された再帰反射層１６０と、導光層１５０の上面側に配置され、第１の偏光方向の光を透過可能な偏光ビームスプリッター１７０と、第１の偏光方向の光または当該第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の光を前記導光層内に照射する照射手段とを有し、第１の偏光方向の光を照射したとき、光拡散領域Ｐ１によって反射された光が偏光ビームスプリッター１７０を透過し、意匠Ｐ１が視認可能であり、第２の偏光方向の光を照射したとき、再帰反射層１６０によって反射された光が偏光ビームスプリッター１７０を透過し、意匠Ｐ１の空中像Ｐ１’が視認可能である。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

再帰反射を利用して空中像を表示可能な表示装置であって、
底面または底部に意匠としての光拡散領域が形成された透明な導光層と、
前記導光層の底面側に配置された再帰反射層と、
前記導光層の上面側に配置され、第1の偏光方向の光を透過可能な偏光ビームスプリッターと、
第１の偏光方向の光または当該第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の光を前記導光層内に照射する照射手段とを有し、
第１の偏光方向の光を照射したとき、前記光拡散領域によって反射された光が前記偏光ビームスプリッターを透過し、前記意匠が視認可能であり、
第２の偏光方向の光を照射したとき、前記再帰反射層によって反射された光が前記偏光ビームスプリッターを透過し、前記意匠の空中像が視認可能である、表示装置。

【請求項2】

第２の偏光方向の光が照射されたとき、前記光拡散領域によって反射された光が前記偏光ビームスプリッターによって反射され、この反射された光が前記再帰反射層によって反射された後、前記偏光ビームスプリッターを透過する、請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記照射手段は、前記導光層の第１の側部側から第１の偏光方向の光を照射し、または前記導光層の第１の側部と直交する第２の側部側から第1の偏光方向を照射する、請求項１に記載の表示装置。

【請求項4】

前記照射手段は、前記導光層の第１の側部側から第1の偏光方向の光と第２の偏光方向の光を選択的に照射可能である、請求項１に記載の表示装置。

【請求項5】

前記照射手段は、偏光方向を変更可能な偏光板を含み、前記偏光板が第１の位置にあるとき第１の偏光方向の光を生成し、前記偏光板が第２の位置にあるとき第２の偏光方向の光を生成する、請求項４に記載の表示装置。

【請求項6】

第１の偏光方向と第２の偏光方向は、振動方向が直交する直線偏光である、請求項１に記載の表示装置。

【請求項7】

請求項１ないし６いずれか１つに記載の表示装置と、
前記表示装置により表示された意匠または空中像が操作対象によって選択されたことを検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づき前記照射手段を制御する制御手段と、
を含む空間入力装置。

【請求項8】

前記制御手段は、前記空中像が前記操作対象によって選択されたとき、選択確定を通知するために前記意匠を表示させる、請求項７に記載の空間入力装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、再帰反射を利用して空中に像を表示する表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

表示に立体感を得る構成として、レンズ構造またはプリズム構造を付与することによって、立体視を可能とした、立体ディスプレイが特許文献１に開示されている。また、再帰反射を用いた空中表示（Ａｅｒｉａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ｂｙ Ｒｅｔｒｏ－Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：ＡＩＲＲ）が知られている。例えば、特許文献２の表示装置は、空中に形成される像をより広い角度から観察可能とするため、２つの再帰反射部材を用い、その一方の再帰反射部材を光源の出射軸上に配置している。特許文献３の画像表示装置は、画像の結像位置の調整を容易にするため、ハーフミラー、再帰反射部材、および画像出力装置をそれぞれ平行に配置し、ハーフミラーまたは画像出力装置の位置を変更し結像位置を調整可能にしている。特許文献４の画像表示装置は、画像の視認性の低下を抑制するため、光が位相差部材（λ／４板）を透過する回数を低減し、かつ再帰反射部材と位相差部材との間に埃などが入り込み難くしている。特許文献５の空中映像表示装置は、装置の薄型化を図るため、ビームスプリッターに対しディスプレイおよび再帰反射部材を平行に配置し、ディスプレイ上に偏向光学素子を配置している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１３－５１７５２８号公報。

【特許文献2】特開２０１７－１０７１６５号公報

【特許文献3】特開２０１８－８１１３８号公報

【特許文献4】特開２０１９－６６８３３号公報

【特許文献5】特開２０１９－１０１０５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図１は、従来の空中像を表示する表示装置の概略断面図である。表示装置１０は、ハウジング１２内に、画像を出力するディスプレイ等の光源１４、ビームスプリッター１６および再帰反射部材１８を配置する。光源１４からの光Ｌ１は、ビームスプリッター１６で反射され、その反射光Ｌ２が再帰反射部材１８に進む。再帰反射部材１８は、入射した光と同じ方向に光を反射する光学部材であり、再帰反射部材１８の反射光Ｌ３が入射光Ｌ２と同じ方向に進み、ビームスプリッター１６を透過した光Ｌ４が、収束後再度拡散し、観察者の視点Ｕの目の前の空中に映像２０が結像される。ビームスプリッター１６で反射された光Ｌ２が再帰反射部材１８の表面の保護フィルム等によって正反射されると、再帰反射部材１８の後方に光源１４の虚像２２が生成され、ユーザーの視点Ｕからは、空中像２０の背景に虚像２２が重ねて見えるため、空中像２０の視認性が低下してしまう。

【0005】

また、本発明者は、図２（Ｃ）に示すように、背面映像と空中像で異なる表示をし、立体感を演出するような提案も行っている。この表示装置３０は、第１の導光層４０と、その上方に配置されたハーフミラー５０と、第１の導光層４０の下方に配置された第２の導光層６０と、その下方に配置された再帰反射層７０と、第１の導光層４０の側部を照射するＬＥＤ１と、第２の導光層６０の側部を照射するＬＥＤ２とを有する。第１の導光層４０の底面には、光拡散面である意匠Ｐ１（例えば、円形）が形成され、第２の導光層６０の底面には、意匠Ｐ１と重複しない位置に光拡散面である意匠Ｐ２（例えば、リング形状）が形成される。ＬＥＤ１を点灯させたとき（ＬＥＤ２は非点灯）、その光は第１の導光層４０内に進み、光拡散面Ｐ１で反射され、その結果、図２（Ａ）に示すように、ユーザーの視点Ｕからは、意匠Ｐ１が視認される。

【0006】

他方、ＬＥＤ２を点灯させたとき（ＬＥＤ１は非点灯）、その光は、第２の導光層６０内に進み、光拡散面Ｐ２で反射され、その反射光の一部がハーフミラー５０で反射され、その反射光が再帰反射層７０で反射され、その光がハーフミラー５０を介して再結像される。その結果、図２（Ｂ）に示すように、ユーザーの視点Ｕからは、意匠Ｐ２とその空中像Ｐ２’が視認される。このような表示装置では、意匠Ｐ１を表示させるための導光層４０と空中像Ｐ２’を表示させるための導光層６０をそれぞれ設ける必要があり、さらに、意図的に上下の意匠Ｐ１、Ｐ２の位置をずらさないといけないなどの課題もある。

【0007】

本発明は、このような従来の課題を解決し、空中像の視認性を改善した表示装置およびこれを用いた空間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】

【0008】

本発明に係る表示装置は、再帰反射を利用して空中像を表示可能なものであって、底面または底部に意匠としての光拡散領域が形成された透明な導光層と、前記導光層の底面側に配置された再帰反射層と、前記導光層の上面側に配置され、第1の偏光方向の光を透過可能な偏光ビームスプリッターと、第１の偏光方向の光または当該第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向の光を前記導光層内に照射する照射手段とを有し、第１の偏光方向の光を照射したとき、前記光拡散領域によって反射された光が前記偏光ビームスプリッターを透過し、前記意匠が視認可能であり、第２の偏光方向の光を照射したとき、前記再帰反射層によって反射された光が前記偏光ビームスプリッターを透過し、前記意匠の空中像が視認可能である。

【0009】

ある態様では、第２の偏光方向の光が照射されたとき、前記光拡散領域によって反射された光が前記偏光ビームスプリッターによって反射され、この反射された光が前記再帰反射層によって反射された後、前記偏光ビームスプリッターを透過する。ある態様では、前記照射手段は、前記導光層の第１の側部側から第１の偏光方向の光を照射し、または前記導光層の第１の側部と直交する第２の側部側から第1の偏光方向を照射する。ある態様では、前記照射手段は、前記導光層の第１の側部側から第1の偏光方向の光と第２の偏光方向の光を選択的に照射可能である。ある態様では、前記照射手段は、偏光方向を変更可能な偏光板を含み、前記偏光板が第１の位置にあるとき第１の偏光方向の光を生成し、前記偏光板が第２の位置にあるとき第２の偏光方向の光を生成する。ある態様では、第１の偏光方向と第２の偏光方向は、振動方向が直交する直線偏光である。

【0010】

本発明に係る空間入力装置は、上記記載の表示装置と、前記表示装置により表示された意匠または空中像が操作対象によって選択されたことを検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づき前記照射手段を制御する制御手段とを含む。ある態様では、前記制御手段は、前記空中像が前記操作対象によって選択されたとき、選択確定を通知するために前記意匠を表示させる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、導光層を照射する光の偏光方向を制御することで意匠と空中像の輝度比を制御し、空中像の視認性を改善することができる。さらに第１の偏光方向の光または第２の偏光方向の光を選択的に照射することで意匠または空中像の表示をシームレスに切替えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】従来の空中像を表示する表示装置の概略断面図である。

【図2】空中像を表示する表示装置の他の例を説明する図である。

【図3】図３（Ａ）は、本発明の実施例に係る表示装置の平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。

【図4】図４（Ａ）は、第１の光源を点灯させたとき意匠Ｐ１が上方から視認される例を示し、図４（Ｂ）は、第１の光源から出射された光の進行方向を模式的に示す図である。

【図5】図５（Ａ）は、第２の光源を点灯させたときに空中像Ｐ１’が上方から視認される例を示し、図５（Ｂ）は、第１の光源から出射された光の進行方向を模式的に示す図である。

【図6】図６（Ａ）は、本発明の第２の実施例に係る表示装置の平面図、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。

【図7】本発明の実施例に係る表示装置を適用した空間入力装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

次に、本発明の実施の形態について説明する。本発明の表示装置は、特殊なメガネ等をかけなくても３次元空間内に再帰反射を用いた映像を表示する。ある態様では、本発明の表示装置は、空中に表示された映像を利用したユーザー入力インターフェースに適用される。なお、以下の実施例の説明で参照される図面は、発明の理解を容易にするために誇大または強調した部分を含んでおり、実際の製品の形状やスケールをそのまま表したものではないことに留意すべきである。

【実施例0014】

次に、本発明の実施例について詳細に説明する。図３（Ａ）は、本発明の実施例に係る表示装置の概略平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す表示装置のＡ－Ａ線概略断面図である。本実施例の表示装置１００は、導光層（または導光板）の側部から照射する光の偏光方向を制御することで空中像と元映像の輝度比を調整し、かつ空中像と原画像との表示の切替えをシームレスに行うことを可能にする。

【0015】

本実施例の表示装置１００は、第１の光源１１０、第１の偏光板（偏光フィルター）１２０、第２の光源１３０、第２の偏光板１４０、導光層１５０、再帰反射層１６０、偏光ビームスプリッター１７０を含んで構成される。

【0016】

第１の光源１１０は、導光層１５０の第１の側部１５２に配置され、一定の出射角（または放射角）を持つ光をＸ方向に向けて出射する。第１の光源１１０は、特に限定されないが、例えば、発光ダイオードのような無偏光の発光素子を用いることができる。第１の光源１１０が出射する光の波長（色）は特に限定されないが、例えば、第２の光源１３０が出射する光の波長と同じであってもよいし、異ならせても良い。導光層１５０の第１の側部１５２がＹ方向に一定の長さを有する場合には、第１の光源１１０は、Ｙ方向に沿うように複数の発光素子を配置させるものであってもよい。

【0017】

第１の光源１１０に対向して第１の偏光板（偏光子）１２０が配置される。第１の偏光板１２０は、例えば、偏光フィルムあるいはＤＢＥＦ（反射型偏光素子）であり、第１の光源１１０から出射された光の進行方向と直角な面内において一定の方向に振動する直線偏光の光を生成する光学素子である。第１の偏光板１２０は、その直線偏光の偏光方向が偏光ビームスプリッター１７０で透過することができる偏光方向と概ね一致するように調整される。図の例では、第１の偏光板１２０は、概ねＹ方向に振動する直線偏光の光を生成する。第１の偏光板１２０で生成された直線偏光の光Ｌ１は、導光層１５０の第１の側部１５２から内部に入射され、導光層１５０の内部を一様に照射する。

【0018】

第２の光源１３０は、導光層１５０の第２の側部１５４に配置され、一定の出射角（または放射角）を持つ光をＹ方向に向けて出射する。第２の光源１３０は、特に限定されないが、例えば、発光ダイオードのような無偏光の発光素子を用いることができる。導光層１５０の第２の側部１５４がＸ方向に一定の長さを有する場合には、第２の光源１３０は、Ｘ方向に沿うように複数の発光素子を配置させるものであってもよい。

【0019】

第２の光源１３０に対向して第２の偏光板（偏光子）１４０が配置される。第２の偏光板１４０は、第１の偏光板１２０と同様に構成され、第２の光源１３０から出射された光の進行方向と直角な面内において一定の方向に振動する直線偏光の光を生成する。第２の偏光板１４０は、第１の偏光板１２０と同じ方向の直線偏光の光を生成するが、第２の光源１３０および第２の偏光板１４０は、第１の側部１５２と直交する第２の側部１５４に配置されるため、導光層１５０内に入射される第２の偏光板１４０の直線偏光の光Ｌ２は、第１の偏光板１２０の直線方向の光Ｌ１に対し直角であり、すなわち、光Ｌ２の偏光方向は、偏光ビームスプリッター１７０で透過することができる偏光方向に対し概ね直角である。第２の偏光板１４０で生成された直線偏光の光Ｌ２は、導光層１５０の第２の側部１５４から内部に入射され、導光層１５０の内部を一様に照射する。

【0020】

導光層１５０は、平坦な上面、平坦な底面および上面と底面とを接続する側面とを備えた板状またはフィルム状の透明な光学部材である。導光層１５０の平面形状は特に限定されないが、例えば矩形状である。導光層１５０が矩形状であるとき、第１の側部１５２と第２の側部１５４とは概ね直交する。導光層１５０は、公知のものを用いることができ、例えば、ガラス、アクリル製のプラスチック、ポリカーボネート樹脂、あるいはシクロオレフィン系樹脂などから構成される。また、導光層１５０は、第１の光源１１０あるいは第２の光源１３０からの光を入射するためＺ方向に一定の厚さを有する。

【0021】

導光層１５０の底部または底面には、光をＺ方向に拡散または散乱させるための意匠（原画像）としての光拡散面Ｐ１が形成される。光拡散面Ｐ１は、例えば、導光層１５０の底面をレーザーや印刷により微細構造に加工され、また、偏光状態が保存されるような構造であることが望ましく、例えば、マイクロストラクチャ、微粒子を分散したような光散乱体であることができる。光拡散面Ｐ１の形状や大きさは、特に限定されないが、もし、表示装置１００を空間入力に使用する場合には、ユーザー入力に応じた意匠（例えば、入力ボタンの形状などアイコンの形状）に加工される。図の例では、光拡散面Ｐ１は、環状（リング状）である。

【0022】

導光層１５０の下方に再帰反射層１６０が形成される。再帰反射層１６０は、入射光と同じ方向に光を反射する光学部材であり、その構成は特に限定されないが、例えば、三角錐型再帰反射素子、フルキューブコーナー型再帰反射素子などのプリズム型再帰反射素子やビーズ型再帰反射素子によって構成される。

【0023】

また、再帰反射層１６０は、反射光の直線偏光の振動方向が入射光の直線偏光の振動方向と異なるように調整される。意匠Ｐ１とその空中像Ｐ１’の輝度比をより大きくしたい場合には、反射光が偏光ビームスプリッター１７０を透過できるように、反射光の直線偏光が入射光の直線偏光と直角（９０度）になるように調整することが好ましい。反射光の偏光方向を調整する方法は特に限定されないが、再帰反射層１６０で光が反射される回数で偏光方向を調整したり、あるいは再帰反射層１６０の反射面に位相差を生じさせるような位相差フィルムを貼り付けることで反射光の偏光方向を調整するようにしてもよい。さらに、再帰反射層１６０と導光層１５０との間に、λ／４フィルムのような位相差フィルムを介在させるようにしてもよい。

【0024】

導光層１５０の上面側に偏光ビームスプリッター１７０が配置される。偏光ビームスプリッター１７０は、入射光をp偏光成分とs偏光成分とに分割することができる偏光分離素子であり、ある特定の方向に直線偏光された光成分を透過することができる。第１の偏光板１２０の直線方向は、偏光ビームスプリッター１７０で透過する直線偏光と概ね同じ方向になるように調整されため、導光層１５０の光拡散面Ｐ１でＺ方向に反射された第１の光源１１０の直線偏光の光Ｌ１の大部分が偏光ビームスプリッター１７０を透過する。一方、導光層１５０の光拡散面Ｐ１でＺ方向に反射された第２の光源１３０の直線偏光の光Ｌ２の大部分が偏光ビームスプリッター１７０で反射され、偏光ビームスプリッター１７０で反射された光が再帰反射層１６０に進み、再帰反射層１６０で反射された光は、入射した光と同一方向に進み、かつ入射した光の偏光方向が調整され（例えば、９０度回転した直線偏光に調整され）、この反射光の大部分が偏光ビームスプリッター１７０を透過する。

【0025】

次に、本実施例の表示装置１００の表示動作について説明する。第１の光源１１０の点灯／非点灯、第２の光源１３０の点灯／非点灯は、図示しない制御部によって制御され、ある態様では、第１の光源１１０が点灯されるとき、第２の光源１３０が非点灯され、第１の光源１１０が非点灯されるとき、第２の光源１３０が点灯される。例えば、表示装置１００を空間入力装置に適用した場合に、制御部は、ユーザーの入力操作状態に応じて第１および第２の光源１１０、１３０の点灯／非点灯を制御し、あるいは表示装置１００の表示目的に応じて第１および第２の光源１１０、１３０の点灯／非点灯を制御する。

【0026】

図４（Ａ）は、第１の光源１１０を点灯させたときに意匠（光拡散面）Ｐ１がユーザーによって視認される例を示し、図４（Ｂ）は、第１の光源１１０からの光の進行方向を模式的に示す図である。第１の光源１１０から出射された光Ｌ１は、第１の偏光板１２０によって直線偏光の光Ｌ１に変換され、光Ｌ１は、導光層１５０の側部１５２から入射し、導光層１５０内を照射する。光Ｌ１の一部は、光拡散面Ｐ１によって上方向（Ｚ方向）に向けて反射され、このとき、光Ｌ１の直線偏光は概ね保存される。光拡散面Ｐ１で反射された光Ｌ１の直線偏光は、偏光ビームスプリッター１７０で透過される偏光方向と概ね一致するため、光Ｌ１の大部分が偏光ビームスプリッター１７０を透過する。その結果、ユーザーがＺ方向の視点Ｕから表示装置１００を観察したとき、ユーザーは、光拡散面である意匠Ｐ１を視認することができる。

【0027】

図５（Ａ）は、第２の光源１３０を点灯させたときに意匠（光拡散面）Ｐ１の空中像Ｐ１’’がユーザーによって視認される例を示し、図５（Ｂ）は、第２の光源１３０からの光の進行方向を模式的に示す図である。第２の光源１３０から出射された光Ｌ２は、第２の偏光板１４０によって直線偏光の光Ｌ２に変換され、光Ｌ２は、導光層１５０の側部１５４から入射し、導光層１５０内を照射する。光Ｌ２の一部は、光拡散面Ｐ１によって上方向（Ｚ方向）に向けて反射され、このとき、光Ｌ２の直線偏光は概ね保存される。光拡散面Ｐ１で反射された光Ｌ２の直線偏光は、偏光ビームスプリッター１７０で透過される偏光方向と概ね直交するため、光Ｌ２の大部分が偏光ビームスプリッター１７０で反射される。

【0028】

偏光ビームスプリッター１７０で反射された光は、再帰反射層１６０に進行し、そこで入射方向と同じ方向に反射される。このとき、光Ｌ２の直線偏光の状態は保存されず、再帰反射層１６０の反射によって無偏光状態になるか、あるいは位相差フィルムを介して元の直線偏光が一定角度回転した直線偏光になる。その結果、再帰反射層１６０で反射された光Ｌ２の大部分またはその一部が偏光ビームスプリッター１７０を透過し、その後再結像することで空中像Ｐ１’が生成される。ユーザーがＺ方向の視点Ｕから表示装置１００を観察したとき、ユーザーは、表示装置１００の表面から浮き上がった意匠Ｐ１の空中像Ｐ１’を視認することができる。また、第１の光源１１０が非点灯であるため全体の輝度が抑えられ、空中像Ｐ１’のコントラストまたは視認性が改善される。

【0029】

このように本実施例によれば、導光層１５０へ入射される光の偏光方向を制御することで意匠Ｐ１と空中像Ｐ１’の輝度比を制御し、空中像Ｐ１’の視認性を改善することができる。また、第１の光源１１０と第２の光源１３０の点灯／非点灯を切替えることで意匠Ｐ１または空中像Ｐ１’の表示の切替えをシームレスに行うことができる。

【0030】

なお、上記実施例では、光源と偏光板との組み合わせにより直線偏光の光を導光層１５０へ入射させたが、これは一例であり、これ以外にも、レーザーダイオードのように直線偏光の光を出射するような発光素子を用いた場合には、必ずしも偏光板は不要であり、レーザーダイオードから出射された光が偏光板を通過せずに導光層１５０へ直接入射されるようにしてもよい。

【0031】

また、上記実施例では、第１の光源１１０と第２の光源１３０とを用意したが、同一波長（同一の色）の光を用いる場合には、単一の光源から出射する光をビームスプリッターや導波管等により２つに分割し、分割された光を第１の偏光板１２０および第2の偏光板１４０にそれぞれ出射するようにしてもよい。

【0032】

次に、本発明の第２の実施例について説明する。第１の実施例では、導光層１５０の側部１５２、１５４から偏光方向の異なる光を入射させたが、第２の実施例では、導光層１５０の側部１５２から偏光方向の異なる光を入射させる。

【0033】

図６（Ａ）は、第２の実施例の表示装置１００Ａの平面図、図６（Ｂ）は、Ａ－Ａ線概略断面図である。表示装置１００Ａは、導光層１５０の側部５１２側に配置された第１の光源１１０と、第１の偏光板１２０と、第１の偏光板１２０の偏光方向を制御可能なアクチュエータ２００とを含む。アクチュエータ２００は、図示しない制御部からの駆動信号Ｓに応答して第１の偏光板１２０を回転させ、第１の偏光板１２０から導光層１５０へ入射される光Ｌ１の偏光方向を制御する。図６（Ａ）に示すように、第１の偏光板１２０が第１の位置にあるとき、光Ｌ１の直線偏光の振動方向がＹ方向に概ね平行であり、アクチュエータ２００が第１の偏光板１２０を第１の位置から９０度回転させたとき、図６（Ｂ）に示すように、第１の偏光板１２０から出射される光Ｌ２の直線偏光の振動方向がＺ方向に概ね平行になる。

【0034】

第１の偏光板１２０が第１の位置にあるとき、第１の実施例で説明したように、光Ｌ１が光拡散面Ｐ１で反射し、その反射光が偏光ビームスプリッター１７０を透過し、ユーザーは、意匠Ｐ１を視認することができる。

【0035】

第１の偏光板１２０が第２の位置にあるとき、第１の偏光板１２０から出射された光Ｌ２は、光拡散面Ｐ１で反射し、その反射光が偏光ビームスプリッター１７０でさらに反射し、その反射光が再帰反射層１６０で反射され、その反射光が偏光ビームスプリッター１７０を透過し、その後再結像することで意匠Ｐ１の空中像Ｐ１’が生成される。ユーザーは、表示装置１００Ａを上方から観察したとき、空中像Ｐ１’を視認することができる。

【0036】

本実施例によれば、導光層の一方の側部側から偏光方向の異なる光を入射するようにしたので、表示装置１００Ａの小型化、省スペース化を図ることができる。なお、上記の例では１つの光源から出射される光の偏光方向を第１の偏光板１２０で切替えるようにしたが、これに限らず、導光層１５０の側部１５２に、第１の光源１１０と第１の偏光板１２０の組合せと、第２の光源１３０と第２の偏光板１４０の組合せを配置させ、第１の偏光板１２０と第２の偏光板１４０の直線偏光の方向が互いに直角するようにしてもよい。

【0037】

次に、本発明の第３の実施例について説明する。第３の実施例は、第１または第２の実施例の表示装置をユーザー入力インターフェースに適用した空間入力装置に関する。図７（Ａ）に、本実施例の表示装置１００／１００Ａを空間入力装置に適用した例を示す。空間入力装置３００は、表示装置１００／１００Ａを収容したハウジング３１０と、操作対象（例えば、ユーザーの指など）３２０の３次元距離を検出する３次元距離センサ３３０と、制御部３４０とを含んで構成される。

【0038】

導光層１５０の底面には、例えば、図７（Ｂ）に示すように左右のスクロールキー３５０、３５２やアイコン画像３６０～３７０が入力ボタンを表示させるための意匠（光拡散面）が形成される。制御部３４０が第１の光源１１０を点灯させたとき、ユーザーは、ハウジング３１０の表面にこれらの入力ボタン３５０～３７０を視認することができ、制御部３４０が第２の光源１３０を点灯させたとき、ハウジング３１０から浮き上がった位置に入力ボタンの空中像３８０を視認することができる。

【0039】

また、制御部３４０は、３次元距離センサ３３０の検出結果を受け取り、当該検出結果に基づき操作対象３２０が近接する入力ボタンを識別し、識別した入力ボタンがユーザーによって選択されたものと判定する。

【0040】

ある態様では、制御部３４０は、空中像３８０の入力ボタンの選択をユーザーに強いる場合に第２の光源１３０を点灯させ、入力ボタンが選択されたとき、制御部３４０は、第１の光源１１０を点灯させ（第２の光源１３０は非点灯）、空中像３８０を切替えることで入力確定をユーザーに知らせる。

【0041】

なお、空中像３８０の切替えは、上記に限らず、例えば通常の入力操作のときに第１の光源１１０を点灯させて意匠（原画像）を表示させ、入力確定を知らせるために第２の光源１３０を点灯させて空中像３８０を表示させるようにしてもよい。また、別の態様では、制御部３４０は、第１の光源１１０と第２の光源１３０とを同時に点灯させ、意匠と空中像３８０の双方を表示させることで、入力確定を知らせるようにしてもよい。さらに操作対象３２０の検出方法は、上記に限らず、例えば、赤外線を利用した近接センサ、静電容量型の検出センサ、機械式スイッチ、撮像素子などを利用して操作対象３２０の位置を検出するようにしてもよい。

【0042】

このように本実施例の空間入力装置によれば、空中像３８０と意匠（原画像）の表示をシームレスに切替えることで、用途要件により、非接触入力と接触入力の切替えを視覚的に伝える入力デバイスが可能になる。また、表示する映像の輝度比を制御することで操作性の高いユーザーインターフェースを提供することができる。

【0043】

本実施例の空間入力装置は、あらゆるユーザー入力に適用することができ、例えば、コンピュータ装置、車載用電子機器、銀行等のＡＴＭ、駅等のチケットの購入機、エレベータの入力ボタンなどに適用することができる。

【0044】

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲において、種々の変形、変更が可能である。

【符号の説明】

【0045】

１００／１００Ａ：表示装置
１１０：第１の光源
１２０：第１の偏光板
１３０：第２の光源
１４０：第２の偏光板
１５０：導光層
１５２、１５４：側部
１６０：再帰反射層
１７０：偏光ビームスプリッター
３００：空間有力装置
３１０：ハウジング
３２０：操作対象
３３０：３次元距離センサ
３４０：制御部
３５０～３７０：入力ボタン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】