特開 2023-1954 空中映像表示装置

(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】P2023001954

(43)【公開日】2023-01-10

(54)【発明の名称】空中映像表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 30/60 20200101AFI20221227BHJP

   H04N 5/66 20060101ALI20221227BHJP

   G06F 3/041 20060101ALI20221227BHJP

【ＦＩ】

G02B30/60

H04N5/66 D

G06F3/041 400

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021102879

(22)【出願日】2021-06-22

(71)【出願人】

【識別番号】591036457

【氏名又は名称】三菱電機エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002941

【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坂井 雅彦

【テーマコード（参考）】

2H199

5C058

【Ｆターム（参考）】

2H199BA32

2H199BA42

2H199BA49

2H199BB12

2H199BB18

2H199BB20

2H199BB52

2H199BB59

2H199BB67

5C058AB01

5C058BA35

(57)【要約】

【課題】空中映像の位置の把握が困難な使用者が使い易い空中映像表示装置を提供する。
【解決手段】筐体２と、筐体の内部の第１の位置１１に配置された映像表示部３と、筐体の開口部に設置され、第１の位置に配置された映像表示部に表示された映像を反射させるビームスプリッター４と、筐体の内部に設置され、ビームスプリッターで反射された映像を再帰反射させる再帰反射シート５と、再帰反射シートで再帰反射された映像が筐体の外部で結像される空中映像６が含まれる空間領域内の物体の位置を検出するセンサー７と、第１の位置と映像表示部の表示面が筐体の外部から見える第２の位置１２との間で映像表示部を移動させる可動機構８とを備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体と、
前記筐体の内部の第１の位置に配置された映像表示部と、
前記筐体の開口部に設置され、前記第１の位置に配置された前記映像表示部の表示面に表示された映像を反射させるビームスプリッターと、
前記筐体の内部に設置され、前記ビームスプリッターで反射された前記映像を再帰反射させる再帰反射シートと、
前記再帰反射シートで再帰反射された前記映像が前記筐体の外部で結像される空中映像が含まれる空間領域内の物体の位置を検出するセンサーと、
前記第１の位置と前記映像表示部の前記表示面が前記筐体の外部から見える第２の位置との間で前記映像表示部を移動させる可動機構とを備えたことを特徴とする空中映像表示装置。

【請求項2】

前記第２の位置に配置された前記映像表示部の前記表示面の前面に透光性を有するタッチセンサーをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の空中映像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、空中映像表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特殊なメガネが不要で、霧などのスクリーンを使用せずに空中に映像を表示することができる空中映像表示装置が知られている。例えば、ビームスプリッターと再帰反射シートとを用いて、映像表示部に表示された映像をビームスプリッターに対して面対称な位置の空間に結像させて映像を表示する空中映像表示装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－２５７７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

空中映像表示装置において、空中に表示された映像（以下、空中映像と記す）としてタッチパネルを表示させ、使用者が指でそのタッチパネルを操作する空中タッチパネルとしての使用方法がある。空中映像は空中に浮いているため、その周囲に距離感の指標となる物体がない。そのため、空中映像を空中タッチパネルとして使用するときに、使用者は距離感がつかみにくいという問題がある。とくに視力の弱い人、両眼の視力の差が大きい人などは、空中映像の位置の把握が困難になるという問題がある。

【0005】

本願は、上述の課題を解決するためになされたもので、空中映像の位置の把握が困難な使用者が使い易い空中映像表示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】

【0006】

本願の空中映像表示装置は、筐体と、筐体の内部の第１の位置に配置された映像表示部と、筐体の開口部に設置され、第１の位置に配置された映像表示部の表示面に表示された映像を反射させるビームスプリッターと、筐体の内部に設置され、ビームスプリッターで反射された映像を再帰反射させる再帰反射シートと、再帰反射シートで再帰反射された映像が筐体の外部で結像される空中映像が含まれる空間領域内の物体の位置を検出するセンサーと、第１の位置と映像表示部の表示面が筐体の外部から見える第２の位置との間で映像表示部を移動させる可動機構とを備えている。

【発明の効果】

【0007】

本願の空中映像表示装置においては、第１の位置と映像表示部の表示面が筐体の外部から見える第２の位置との間で映像表示部を移動させる可動機構を備えており、使用者は第２の位置に配置された映像表示部の表示面に対して操作することができるので、空中映像の位置の把握が困難な使用者が使い易い空中映像表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る空中映像表示装置の模式図である。

【図2】実施の形態１に係る空中映像表示装置の模式図である。

【図3】実施の形態２に係る空中映像表示装置の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本願を実施するための実施の形態に係る空中映像表示装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。

【0010】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空中映像表示装置の模式図である。本実施の形態の空中映像表示装置１は、筐体２と、筐体２の内部の第１の位置１１に配置された映像表示部３と、筐体２の開口部に設けられたビームスプリッター４と、筐体２の内部に配置された再帰反射シート５とを有する。第１の位置１１に配置された映像表示部３から出射された光は、ビームスプリッター４に入射し、その一部が反射されて再帰反射シート５に入射する。再帰反射シート５は、入射した光を入射方向へ反射する特性を有している。再帰反射シート５は、ビームスプリッター４から入射した光をビームスプリッター４に向かって反射させる。再帰反射シート５からビームスプリッター４に向かって反射された光は、一部がビームスプリッター４を透過する。このようにして第１の位置１１に配置された映像表示部３に表示された映像は、ビームスプリッター４を通過して筐体２の外部で結像されて空中映像６となる。使用者１０は、この空中映像６を観察することができる。例えば、空中映像６として種々の機器を操作するためのタッチパネルを表示させる。使用者１０は、空中映像６として表示されたタッチパネルに指１０ａを近づけることでタッチパネルに対するタッチ操作を行うことができる。指１０ａの位置は、筐体２に設けられ、空中映像６が含まれる空間領域内の物体の位置を検出する三次元距離センサー７で測定することができる。映像表示部３としては、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤ素子が配列されたディスプレイなどを用いることができる。ビームスプリッター４としては、ハーフミラー、反射型偏光板などを用いることができる。再帰反射シート５としては、球状の透明ガラスビーズを並べたガラスビーズ方式のシート、透明な三角錐を配列したマイクロプリズム方式のシートなどを用いることができる。三次元距離センサー７としては、例えばＴｏＦセンサー（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ Ｓｅｎｓｏｒ）、ステレオカメラなどを用いることができる。

【0011】

さらに、本実施の形態の空中映像表示装置１は、第１の位置１１に配置された映像表示部３を第２の位置１２に移動させる可動機構８を備えている。ここで、第１の位置１１とは、映像表示部３の表示面の映像がビームスプリッター４で再帰反射シート５に向かって反射される位置である。また、第２の位置１２とは映像表示部３の表示面が筐体２の外部から見える位置である。なお、第２の位置１２は、映像表示部３の表示面が筐体２の外部に露出した位置とも言える。

【0012】

通常、映像表示部３は図１に示す第１の位置１１に配置されており、空中映像表示装置１は空中映像６としてタッチパネルを表示させる。使用者１０は、空中映像６として表示されたタッチパネルに指１０ａを近づけてタッチ操作を行うことができる。指１０ａの位置と空中映像６との距離は、筐体２に設けられた三次元距離センサー７で測定することができる。このタッチ操作は非接触であるため、接触による指先の汚染、タッチパネルを介した有害物質の拡散などを防ぐことができる。

【0013】

しかしながら、空中映像は空中に浮いているため、その周囲に距離感の指標となる物体がない。そのため、空中映像をタッチパネルとして使用するときに、使用者は距離感がつかみにくいという問題がある。とくに視力の弱い人、両眼の視力の差が大きい人が使用するときは、使用者が空中映像の位置の把握が困難になるという問題がある。

【0014】

本実施の形態の空中映像表示装置１は、空中映像の位置の把握が困難な使用者が使用するときの使い易さを向上させたものである。そのため、本実施の形態の空中映像表示装置１は、空中映像を表示するときに第１の位置１１に配置された映像表示部３を筐体２の外部から映像表示部３の表示面が見える第２の位置１２に移動させる可動機構８を備えている。

【0015】

図２は、本実施の形態１に係る空中映像表示装置の模式図である。図２に示す空中映像表示装置１は、可動機構８によって映像表示部３が第２の位置１２に移動された状態を示している。空中映像の位置の把握が困難な使用者１０は、この第２の位置１２に配置された映像表示部３の表示面に表示されたタッチパネルに対して指１０ａを近づけることでタッチパネルに対するタッチ操作を行うことができる。指１０ａの位置と第２の位置１２に配置された映像表示部３の表示面との距離は、筐体２に設けられた三次元距離センサー７で測定することができる。

【0016】

これ以降、映像表示部３が第１の位置１１に配置されて空中映像を表示している状態を空中表示モード、映像表示部３が第２の位置１２に配置されて表示面が外部から見える状態をパネル表示モードと称する。

【0017】

このように構成された空中映像表示装置においては、空中映像の位置の把握が困難な使用者は、空中映像として表示された虚像のタッチパネルではなく、第２の位置１２に配置された映像表示部３の表示面に表示された実像のタッチパネルに対してタッチ操作を行うことができるので、タッチパネルの位置の把握が容易となる。その結果、本実施の形態の空中映像表示装置は、空中映像の位置の把握が困難な使用者にとって使い易いものとなる。また、指１０ａの位置と第２の位置１２に配置された映像表示部３の表示面との距離は三次元距離センサー７で測定しているので、非接触でタッチパネルを操作することができる。そのため、空中映像のタッチパネルに対する操作と同様に、接触による指先の汚染、タッチパネルを介した有害物質の拡散などを防ぐことができる。

【0018】

なお、空中表示モードとパネル表示モードとの切り替えに関しては、次のような方法が考えられる。通常は映像表示部が第１の位置に配置された空中表示モードとしておく。そして操作開始前の空中映像に、例えば「この映像が見えにくい場合には、切り替えスイッチを押してください」という表示を行う。使用者が空中表示モードで空中映像が見えにくい場合は、筐体に設置された切り替えスイッチを押すことで映像表示部を第２の位置に移動させてパネル表示モードに切り替えることができる。使用者が空中表示モードで空中映像が見える場合は空中表示モードを継続する。なお、空中表示モードとパネル表示モードとの切り替え方法は、これに限るものではない。

【0019】

本実施の形態の空中映像表示装置においては、可動機構を用いて１つの映像表示部を第１の位置と第２の位置との間で移動させている。そのため、空中表示モードでタッチパネルが表示されている状態とパネル表示モードでタッチパネルが表示される状態とが同時に起こらない。そのため、使用者がどちらのタッチパネルを操作すればよいか迷うことはない。また、２つの表示モードに対して高価な映像表示部を共用することで低コスト化が図れる。

【0020】

なお、本実施の形態において、指１０ａの位置は三次元距離センサー７で測定される。本実施の形態の空中映像表示装置は、三次元距離センサー７で測定された指１０ａの位置からタッチパネルにタッチする位置となる指先の位置を算出するための認識部を備えていてもよい。また、本実施の形態においては、空中表示モードおよびパネル表示モードのどちらのモードにおいても、タッチパネルとして使用するときにタッチ操作に応じて表示画像を切り替えることも想定される。本実施の形態の空中映像表示装置は、認識部で算出された指先の位置に基づいて映像表示部の表示画像を切り替えるための表示処理部を備えていてもよい。

【0021】

実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係る空中映像表示装置の模式図である。本実施の形態の空中映像表示装置１は、実施の形態１の空中映像表示装置の第２の位置１２に配置された映像表示部３の前面に透明なタッチセンサー１３が追加されたものである。使用者１０は、透明なタッチセンサー１３を通して第２の位置１２に配置された映像表示部３の表示面を見ることができる。

【0022】

実施の形態１の空中映像表示装置においては、第２の位置１２に配置された映像表示部３に対して使用者１０が指１０ａで操作するときに、指１０ａの位置と映像表示部３の表示面との距離を三次元距離センサー７で測定している。本実施の形態の空中映像表示装置１においては、第２の位置１２に配置された映像表示部３に表示されたタッチパネルに対して、使用者１０は指１０ａでタッチセンサー１３に直接タッチしてタッチ操作することができる。

【0023】

このように構成された空中映像表示装置１においては、タッチセンサー１３で指１０ａの位置を直接検出しているので検出精度が向上する。また、使用者１０はタッチセンサー１３に直接タッチすることができるので、指先の接触によって確実にタッチ操作を行ったことを認識できる。

【0024】

なお、本実施の形態の空中映像表示装置においては、映像表示部とは別にタッチセンサーを備える例を説明したが、映像表示部の表示面にタッチセンサーが組み込まれていてもよい。

【0025】

なお、実施の形態１～２においては、ビームスプリッターと再帰反射シートとを用いた方式の空中映像表示装置で説明した。これ以外の方式の空中映像表示装置として、二面コーナーリフレクタアレイと呼ばれる光学プレートを用いた方式、直交ミラーアレイと呼ばれる光学プレートを用いた方式のものがある。これらの方式の空中映像表示装置においては、図１に示した空中映像表示装置において、再帰反射シートが除かれビームスプリッターの位置に光学プレートが配置される。このような空中映像表示装置は、映像表示部に表示された映像を光学プレートに対して面対称な位置の空間に結像させて空中映像を表示することができる。このような方式の空中映像表示装置においても、空中映像を空中タッチパネルとして使用するときに、使用者は距離感がつかみにくいという問題がある。このような方式の空中映像表示装置においても、空中映像を表示するときに第１の位置に配置された映像表示部を筐体の外部から映像表示部の表示面が見える第２の位置に移動させる可動機構を備えることで、使用者は第２の位置に配置された映像表示部の表示面に表示された実像のタッチパネルに対してタッチ操作を行うことができるので、空中映像の位置の把握が困難な使用者にとって使い易いものとなる。

【0026】

本願は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

【符号の説明】

【0027】

１ 空中映像表示装置、２ 筐体、３ 映像表示部、４ ビームスプリッター、５ 再帰反射シート、６ 空中映像、７ 三次元距離センサー、８ 可動機構、１０ 使用者、１０ａ 指、１１ 第１の位置、１２ 第２の位置、１３ タッチセンサー。

【図1】

【図2】

【図3】