知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】P2024176540
(43)【公開日】2024-12-19
(54)【発明の名称】空中浮遊映像表示装置
(51)【国際特許分類】
G02B 30/56 20200101AFI20241212BHJP
G02B 5/124 20060101ALI20241212BHJP
G02B 5/04 20060101ALI20241212BHJP
【ＦＩ】
G02B30/56
G02B5/124
G02B5/04 B
G02B5/04 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】28
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023095124
(22)【出願日】2023-06-08
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
(71)【出願人】
【識別番号】000005810
【氏名又は名称】マクセル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001689
【氏名又は名称】青稜弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】野田 正樹
(72)【発明者】
【氏名】藤田 浩司
【テーマコード（参考）】
2H042
2H199
【Ｆターム（参考）】
2H042CA10
2H042EA04
2H042EA05
2H042EA15
2H199BA32
2H199BA47
2H199BA62
2H199BB10
2H199BB12
2H199BB15
2H199BB20
2H199BB52
2H199BB67
(57)【要約】
【課題】より好適に空中浮遊映像を表示することができる技術を提供する。本発明によれば、持続可能な開発目標の「３すべての人に健康と福祉を」、「９産業と技術革新の基盤をつくろう」、「１１住み続けられるまちづくりを」に貢献する。
【解決手段】空中浮遊映像表示装置は、映像を表示する表示パネルと、表示パネルから出射した映像光の一部を反射する偏光分離部材と、偏光分離部材からの反射光を再帰反射する再帰反射部材と、を備え、再帰反射部材が再帰反射した反射光が偏光分離部材を透過して空中浮遊映像を形成するものであり、偏光分離部材は、表示パネル及び再帰反射部材に対する角度が可変である。
【選択図】図７
【解決手段】空中浮遊映像表示装置は、映像を表示する表示パネルと、表示パネルから出射した映像光の一部を反射する偏光分離部材と、偏光分離部材からの反射光を再帰反射する再帰反射部材と、を備え、再帰反射部材が再帰反射した反射光が偏光分離部材を透過して空中浮遊映像を形成するものであり、偏光分離部材は、表示パネル及び再帰反射部材に対する角度が可変である。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
空中浮遊映像表示装置であって、
映像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルから出射した映像光の一部を反射する偏光分離部材と、
前記表示パネルに対し所定の角度で配置され、前記偏光分離部材からの反射光を再帰反射する再帰反射部材と、を備え、
前記再帰反射部材が再帰反射した反射光が前記偏光分離部材を透過して空中浮遊映像を形成するものであり、
前記偏光分離部材は、前記表示パネル及び前記再帰反射部材に対する角度が可変である、
空中浮遊映像表示装置。
映像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルから出射した映像光の一部を反射する偏光分離部材と、
前記表示パネルに対し所定の角度で配置され、前記偏光分離部材からの反射光を再帰反射する再帰反射部材と、を備え、
前記再帰反射部材が再帰反射した反射光が前記偏光分離部材を透過して空中浮遊映像を形成するものであり、
前記偏光分離部材は、前記表示パネル及び前記再帰反射部材に対する角度が可変である、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項2】
請求項１に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の少なくとも一辺において、前記表示パネルとの間の離隔距離、および前記再帰反射部材との間の離隔距離が可変である、
空中浮遊映像表示装置。
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の少なくとも一辺において、前記表示パネルとの間の離隔距離、および前記再帰反射部材との間の離隔距離が可変である、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項3】
請求項１に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材を回転可能に保持する回転軸を備え、
前記偏光分離部材は、前記回転軸を回転支点として回転することにより前記表示パネル及び前記再帰反射部材に対する角度を変える、
空中浮遊映像表示装置。
前記偏光分離部材を回転可能に保持する回転軸を備え、
前記偏光分離部材は、前記回転軸を回転支点として回転することにより前記表示パネル及び前記再帰反射部材に対する角度を変える、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項4】
請求項３に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の一辺において前記回転軸に保持された、
空中浮遊映像表示装置。
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の一辺において前記回転軸に保持された、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項5】
請求項４に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材は、前記回転軸を回転支点として駆動する駆動機構を備える、
空中浮遊映像表示装置。
前記偏光分離部材は、前記回転軸を回転支点として駆動する駆動機構を備える、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項6】
請求項５に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記駆動機構は、前記偏光分離部材の前記回転軸に保持されている一辺の対辺に備えられた、
空中浮遊映像表示装置。
前記駆動機構は、前記偏光分離部材の前記回転軸に保持されている一辺の対辺に備えられた、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項7】
請求項５に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の前記空中浮遊映像を視認する利用者の側と反対側の一辺において前記回転軸に保持され、
前記駆動機構は、前記偏光分離部材の前記利用者の側を駆動する、
空中浮遊映像表示装置。
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の前記空中浮遊映像を視認する利用者の側と反対側の一辺において前記回転軸に保持され、
前記駆動機構は、前記偏光分離部材の前記利用者の側を駆動する、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項8】
請求項５に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記空中浮遊映像を視認する利用者を撮像して前記利用者の位置を検出する撮像部と、
前記利用者の位置に基づいて前記駆動機構を制御する制御部と、を備える、
空中浮遊映像表示装置。
前記空中浮遊映像を視認する利用者を撮像して前記利用者の位置を検出する撮像部と、
前記利用者の位置に基づいて前記駆動機構を制御する制御部と、を備える、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項9】
請求項８に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記利用者の位置は、前記利用者の背丈、顔の高さ、または顔の構成要素の高さである、
空中浮遊映像表示装置。
前記利用者の位置は、前記利用者の背丈、顔の高さ、または顔の構成要素の高さである、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項10】
請求項３に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の中心線近傍において前記回転軸に保持された、
空中浮遊映像表示装置。
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の中心線近傍において前記回転軸に保持された、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項11】
請求項１０に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記表示パネルの中心位置から出射された映像光は、前記偏光分離部材の中心線上を反射あるいは透過する、
空中浮遊映像表示装置。
前記表示パネルの中心位置から出射された映像光は、前記偏光分離部材の中心線上を反射あるいは透過する、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項12】
請求項１０に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の中心線近傍において前記回転軸に両端を保持された、
空中浮遊映像表示装置。
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の中心線近傍において前記回転軸に両端を保持された、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項13】
請求項１０に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材は、前記回転軸を回転支点として駆動する駆動機構を備える、
空中浮遊映像表示装置。
前記偏光分離部材は、前記回転軸を回転支点として駆動する駆動機構を備える、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項14】
請求項１３に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の前記空中浮遊映像を視認する利用者の側の一辺と平行な中心線において前記回転軸に保持され、
前記駆動機構は、前記偏光分離部材の前記利用者の側の一辺に配置された、
空中浮遊映像表示装置。
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の前記空中浮遊映像を視認する利用者の側の一辺と平行な中心線において前記回転軸に保持され、
前記駆動機構は、前記偏光分離部材の前記利用者の側の一辺に配置された、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項15】
請求項１３に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記空中浮遊映像を視認する利用者を撮像して前記利用者の位置を検出する撮像部と、
前記利用者の位置に基づいて前記駆動機構を制御する制御部と、を備える、
空中浮遊映像表示装置。
前記空中浮遊映像を視認する利用者を撮像して前記利用者の位置を検出する撮像部と、
前記利用者の位置に基づいて前記駆動機構を制御する制御部と、を備える、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項16】
空中浮遊映像表示装置であって、
映像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルから出射した映像光の一部を透過する偏光分離部材と、
前記表示パネルと対向して配置され、前記偏光分離部材を透過した光を再帰反射する再帰反射部材と、を備え、
前記再帰反射部材が再帰反射した反射光が前記偏光分離部材で反射して空中浮遊映像を形成するものであり、
前記偏光分離部材は、前記表示パネル及び前記再帰反射部材に対する角度が可変である、
空中浮遊映像表示装置。
映像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルから出射した映像光の一部を透過する偏光分離部材と、
前記表示パネルと対向して配置され、前記偏光分離部材を透過した光を再帰反射する再帰反射部材と、を備え、
前記再帰反射部材が再帰反射した反射光が前記偏光分離部材で反射して空中浮遊映像を形成するものであり、
前記偏光分離部材は、前記表示パネル及び前記再帰反射部材に対する角度が可変である、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項17】
請求項１６に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の少なくとも一辺において、前記表示パネルとの間の第１の離隔距離、および前記再帰反射部材との間の第２の離隔距離が可変である、
空中浮遊映像表示装置。
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の少なくとも一辺において、前記表示パネルとの間の第１の離隔距離、および前記再帰反射部材との間の第２の離隔距離が可変である、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項18】
請求項１７に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記第１の離隔距離を大きくすると前記第２の離隔距離が小さくなり、
前記第１の離隔距離を小さくすると前記第２の離隔距離が大きくなる、
空中浮遊映像表示装置。
前記第１の離隔距離を大きくすると前記第２の離隔距離が小さくなり、
前記第１の離隔距離を小さくすると前記第２の離隔距離が大きくなる、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項19】
請求項１６に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材を回転可能に保持する回転軸を備え、
前記偏光分離部材は、前記回転軸を回転支点として回転することにより前記表示パネル及び前記再帰反射部材に対する角度を変える、
空中浮遊映像表示装置。
前記偏光分離部材を回転可能に保持する回転軸を備え、
前記偏光分離部材は、前記回転軸を回転支点として回転することにより前記表示パネル及び前記再帰反射部材に対する角度を変える、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項20】
請求項１９に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の一辺において前記回転軸に保持された、
空中浮遊映像表示装置。
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の一辺において前記回転軸に保持された、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項21】
請求項２０に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材の前記表示パネル及び前記再帰反射部材に対する角度を調整する角度調整部を備える、
空中浮遊映像表示装置。
前記偏光分離部材の前記表示パネル及び前記再帰反射部材に対する角度を調整する角度調整部を備える、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項22】
請求項２１に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記空中浮遊映像を視認する利用者を撮像して前記利用者の位置を検出する撮像部を備え、
前記角度調整部は、前記利用者の位置に基づいて前記偏光分離部材の角度を調整する、
空中浮遊映像表示装置。
前記空中浮遊映像を視認する利用者を撮像して前記利用者の位置を検出する撮像部を備え、
前記角度調整部は、前記利用者の位置に基づいて前記偏光分離部材の角度を調整する、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項23】
請求項２２に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記利用者の位置は、前記利用者の背丈、顔の高さ、または顔の構成要素の高さである、
空中浮遊映像表示装置。
前記利用者の位置は、前記利用者の背丈、顔の高さ、または顔の構成要素の高さである、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項24】
請求項２１に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記角度調整部は、前記空中浮遊映像を視認する利用者の位置と前記表示パネルの位置の距離に基づいて、前記偏光分離部材の角度を調整する、
空中浮遊映像表示装置。
前記角度調整部は、前記空中浮遊映像を視認する利用者の位置と前記表示パネルの位置の距離に基づいて、前記偏光分離部材の角度を調整する、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項25】
請求項２１に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記角度調整部は、前記空中浮遊映像を視認する利用者の位置が前記表示パネルの位置から離れた場合に、前記偏光分離部材の前記回転軸に保持されている一辺の対辺が前記利用者の側へ近づくように、前記偏光分離部材の角度を調整する、
空中浮遊映像表示装置。
前記角度調整部は、前記空中浮遊映像を視認する利用者の位置が前記表示パネルの位置から離れた場合に、前記偏光分離部材の前記回転軸に保持されている一辺の対辺が前記利用者の側へ近づくように、前記偏光分離部材の角度を調整する、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項26】
請求項１９に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の中心線近傍において前記回転軸に保持された、
空中浮遊映像表示装置。
前記偏光分離部材は、前記偏光分離部材の中心線近傍において前記回転軸に保持された、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項27】
請求項１６に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記再帰反射部材は、一辺における前記表示パネルとの離隔距離が、前記一辺に対向する辺における前記表示パネルとの離隔距離と異なる、
空中浮遊映像表示装置。
前記再帰反射部材は、一辺における前記表示パネルとの離隔距離が、前記一辺に対向する辺における前記表示パネルとの離隔距離と異なる、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項28】
請求項１６に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記再帰反射部材は、前記空中浮遊映像に対して垂直である一辺における前記表示パネルとの離隔距離が、前記一辺に対向する辺における前記表示パネルとの離隔距離と異なる、
空中浮遊映像表示装置。
前記再帰反射部材は、前記空中浮遊映像に対して垂直である一辺における前記表示パネルとの離隔距離が、前記一辺に対向する辺における前記表示パネルとの離隔距離と異なる、
空中浮遊映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、空中浮遊映像表示装置の技術に関する。
【背景技術】
【0002】
空間浮遊映像表示装置の一例として、直接外部に向かって映像を空間像として表示する映像表示装置および表示方法については、既に知られている。また、表示された空間像の操作面における操作に対する誤検知を低減する検知システムについても、例えば、特開２０１９－１２８７２２号公報（特許文献１）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－１２８７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１の空間浮遊映像表示装置は、様々な利用条件においてより好適に空間浮遊映像を表示するための技術は十分に考慮されていなかった。
【0005】
本発明の目的は、より好適に空間浮遊映像を表示することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、一例を挙げるならば以下の通りである。空中浮遊映像表示装置は、映像を表示する表示パネルと、表示パネルから出射した映像光の一部を反射する偏光分離部材と、偏光分離部材からの反射光を再帰反射する再帰反射部材と、を備え、再帰反射部材が再帰反射した反射光が偏光分離部材を透過して空中浮遊映像を形成するものであり、偏光分離部材は、表示パネル及び再帰反射部材に対する角度が可変である。
【発明の効果】
【0007】
本発明のうち代表的な実施の形態によれば、より好適な空中浮遊映像表示装置を実現できる。上記した課題および上記以外の課題、ならびにそれらの課題を解決する構成、および効果等については、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の使用形態の一例を示す図である。
【図2】一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成の一例としてＶ型の構成を示す図である。
【図3】一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成の一例としてＺ型の構成を示す図である。
【図4】再帰反射部材の詳細な構造の例を示す図である。
【図5】再帰反射部材の表面粗さと再帰反射像（空間浮遊映像）のボケ量との関係を表す特性図である。
【図6】一実施例に係る映像表示装置の構成例を示す図である。
【図7】一実施例（第１実施例）に係る空間浮遊映像表示装置で、Ｖ型の構成例を示す図である。
【図8】一実施例（第２実施例）に係る空間浮遊映像表示装置で、Ｖ型の別の構成例を示す図である。
【図9】一実施例（第３実施例）に係る空間浮遊映像表示装置で、Ｖ型の別の構成例を示す図である。
【図10】一実施例（第４実施例）に係る空間浮遊映像表示装置で、内部構成の一例を示すブロック図である。
【図11】一実施例（第５実施例）に係る空間浮遊映像表示装置で、Ｚ型の構成例を示す図である。
【図12】一実施例（第６実施例）に係る空間浮遊映像表示装置で、Ｚ型の別の構成例を示す図である。
【図13】一実施例（第７実施例）に係る空間浮遊映像表示装置で、Ｚ型の別の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しながら本開示の実施の形態を詳細に説明する。図面において、同一部には原則として同一符号を付し、繰り返しの説明を省略する。図面において、各構成要素の表現は、発明の理解を容易にするために、実際の位置、大きさ、形状、範囲等を表していない場合がある。説明上、プログラムによる処理について説明する場合に、プログラムや機能や処理部等を主体として説明する場合があるが、それらについてのハードウェアとしての主体は、プロセッサ、あるいはそのプロセッサ等で構成されるコントローラ、装置、計算機、システム等である。計算機は、プロセッサによって、適宜にメモリや通信インタフェース等の資源を用いながら、メモリ上に読み出されたプログラムに従った処理を実行する。これにより、所定の機能や処理部等が実現される。プロセッサは、例えばＣＰＵ／ＭＰＵやＧＰＵ等の半導体デバイス等で構成される。プロセッサは、所定の演算が可能な装置や回路で構成される。処理は、ソフトウェアプログラム処理に限らず、専用回路でも実装可能である。専用回路は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、ＣＰＬＤ等が適用可能である。プログラムは、対象計算機に予めデータとしてインストールされていてもよいし、プログラムソースから対象計算機にデータとして配布されてインストールされてもよい。プログラムソースは、通信網上のプログラム配布サーバでもよいし、非一過性のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えばメモリカードやディスク等でもよい。プログラムは、複数のモジュールから構成されてもよい。コンピュータシステムは、複数台の装置によって構成されてもよい。コンピュータシステムは、クライアント・サーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等で構成されてもよい。各種のデータや情報は、例えばテーブルやリスト等の構造で構成されるが、これに限定されない。識別情報、識別子、ＩＤ、名前、番号等の表現は互いに置換可能である。
【0010】
＜実施の形態＞
実施の形態の空間浮遊映像表示装置は、映像表示装置と、偏光分離部材であるビームスプリッタと、再帰反射面にλ／４板（位相差板、四分の一波長板）が設けられた再帰反射部材とを有して構成される。映像表示装置は、光源装置と、映像源（映像表示素子）として特定偏波の映像光（例えばＰ偏光）を発する表示パネルまたは液晶表示パネルとを有して構成される。光源装置は、液晶表示パネルにバックライトとしての光を発生・供給する。映像表示装置の液晶表示パネルと再帰反射部材とを結んだ空間には、偏光分離部材が配置される。偏光分離部材は、液晶表示パネルからの特定偏波の映像光を、再帰反射部材に向けて透過させ、再帰反射部材およびλ／４板によって偏光変換された後の他方の偏波（例えばＳ偏光）の映像光を反射させる性質を有する。反射後の他方の偏波の映像光は、映像表示装置とは異なる方向における所定の位置に、実像である空間浮遊映像を生成・表示する。
実施の形態の空間浮遊映像表示装置は、映像表示装置と、偏光分離部材であるビームスプリッタと、再帰反射面にλ／４板（位相差板、四分の一波長板）が設けられた再帰反射部材とを有して構成される。映像表示装置は、光源装置と、映像源（映像表示素子）として特定偏波の映像光（例えばＰ偏光）を発する表示パネルまたは液晶表示パネルとを有して構成される。光源装置は、液晶表示パネルにバックライトとしての光を発生・供給する。映像表示装置の液晶表示パネルと再帰反射部材とを結んだ空間には、偏光分離部材が配置される。偏光分離部材は、液晶表示パネルからの特定偏波の映像光を、再帰反射部材に向けて透過させ、再帰反射部材およびλ／４板によって偏光変換された後の他方の偏波（例えばＳ偏光）の映像光を反射させる性質を有する。反射後の他方の偏波の映像光は、映像表示装置とは異なる方向における所定の位置に、実像である空間浮遊映像を生成・表示する。
【0011】
映像表示装置は、空間浮遊映像のコントラスト性能を改善するために、光源装置からの光源光を特定方向の偏光に揃える偏光変換部を設けてもよい。例えば、光源装置は、点状または面状の光源と、光源からの光の発散角を低減する光学素子部と、光源からの光を特定方向の偏光に揃える偏光変換部（偏光変換素子など）と、光源からの光を液晶表示パネルに伝搬する反射面を有する導光体とを備え、導光体の反射面の形状と面粗さによって液晶表示パネルからの映像光の映像光束を制御する。
【0012】
実施の形態の空間浮遊映像表示装置は、限定しないが特に室内での使用を考慮し、机の上に設置可能な筐体を有する映像表示装置部と、フレーム構造を有する空間浮遊映像表示部とを備えて構成される。
【0013】
映像表示装置部は、主に、液晶表示パネルと、光源（バックライト）とを有して構成される。
【0014】
空間浮遊映像表示部は、偏光分離部材および再帰反射部材などから成る光学系を有して構成される。本実施例の光学系は、溝や金属や樹脂などで構成されるフレームで支えられる構造を備える。
【0015】
［空間浮遊映像表示装置］
以下の実施例は、例えば、大面積な映像発光源からの映像光による映像を、ショーウィンドゥのガラス等の、空間を仕切る透明部材を介して透過して、店舗の空間の内部または外部に空間浮遊映像として表示可能な、空間浮遊映像表示装置に関する。また、上記実施例とは別に、より小面積（例えば、２～５インチ程度）の映像発光源からの映像光による映像を、後述する偏光分離部材（言い換えると、偏光ビームスプリッタ、または単に、ビームスプリッタ）および再帰反射板などで構成された光学系を用いた、主に室内での空間浮遊映像の表示に供せられる、空間浮遊映像表示装置に関する。
以下の実施例は、例えば、大面積な映像発光源からの映像光による映像を、ショーウィンドゥのガラス等の、空間を仕切る透明部材を介して透過して、店舗の空間の内部または外部に空間浮遊映像として表示可能な、空間浮遊映像表示装置に関する。また、上記実施例とは別に、より小面積（例えば、２～５インチ程度）の映像発光源からの映像光による映像を、後述する偏光分離部材（言い換えると、偏光ビームスプリッタ、または単に、ビームスプリッタ）および再帰反射板などで構成された光学系を用いた、主に室内での空間浮遊映像の表示に供せられる、空間浮遊映像表示装置に関する。
【0016】
なお、以下の実施例の説明では、空間に浮遊する映像を「空間浮遊映像」という用語で表現している。この用語の代わりに、「空中像」、「空中浮遊映像」、「表示映像の空間浮遊光学像」、「表示映像の空中浮遊光学像」等と表現しても構わない。実施例の説明で用いる「空間浮遊映像」との用語は、これらの用語の代表例として用いている。
【0017】
以下の実施例によれば、例えば、ショーウィンドゥのガラス面や光透過性の板材上に高解像度の映像情報を空間浮遊した状態で表示可能となる。また、実施例の空間浮遊映像表示装置は、書斎の机の上、リビングルームのテーブル上、カウンターキッチンなど、比較的小さな空間においても設置可能である。
【0018】
従来技術例の空間浮遊映像表示装置では、高解像度なカラー表示映像源としての有機ＥＬパネルや液晶表示パネルを、再帰反射部材と組み合わせて用いている。従来技術例の空間浮遊映像表示装置では、映像光が広角で拡散するため、以下のような課題があった。
【0019】
図４に示すように、再帰反射部材２において、再帰反射部材２ａが６面体であるために、正規に反射する反射光の他に、再帰反射部材２に斜めから入射する映像光によってゴースト像が発生し、空間浮遊映像の画質を損ねるという課題があった。再帰反射部材２は、再帰反射板、あるいは再帰反射シート等とも呼ばれる。
【0020】
また、図５に示すように、映像源である映像表示装置からの映像光を再帰反射部材２で反射させて得られた空間浮遊映像は、上述したゴースト像の他に、液晶表示パネルの画素ごとにボケが生じるという課題もあった。
【0021】
図１は、一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の使用形態の一例と構成例を示す。図１の（Ａ）は、本実施例に係る空間浮遊映像表示装置の全体構成を示す。例えば、店舗等においては、ガラス等の光透過性部材（透明部材とも記載）であるショーウィンドゥ（ウィンドゥガラス）１０５により空間が仕切られている。本実施例の空間浮遊情報表示装置によれば、かかる透明部材１００を透過して、空間浮遊映像３を店舗の空間の外部に対して一方向に表示可能である。具体的には、空間浮遊情報表示装置における映像表示装置１から、狭角な指向特性でかつ特定偏波の光が、映像光束として出射し、再帰反射部材２に一旦入射し、再帰反射して、ウィンドゥガラス１０５を透過して、店舗の空間の外側に、実像である空間浮遊映像３を形成する。図１の（Ａ）では、奥行き方向において、ウィンドゥガラス１０５に対し奥側が店舗内空間、手前側が店舗外空間（例えば歩道）である場合を示している。他方、ウィンドゥガラス１０５に特定偏波を反射する手段（光学部材など）を設けることで、映像光束を反射させて、店舗内の所望の位置に空間浮遊映像３を形成することもできる。
【0022】
図１の（Ｂ）は、上述した映像表示装置１のブロック構成を示す。映像表示装置１は、空間浮遊映像３の原画像を表示する映像表示部１ａと、入力された映像を映像表示部１ａのパネルの解像度に合わせて変換する映像制御部１ｂと、映像信号を受信する映像信号受信部１ｃと、受信アンテナ１ｄとを含んでいる。映像信号受信部１ｃは、ＵＳＢ（Universal Serial Bus：登録商標）入力やＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface：登録商標）入力などの有線での入力信号への対応と、Ｗｉ－Ｆｉ（Wireless Fidelity：登録商標）などの無線での入力信号への対応とを行う。映像表示装置１は、映像受信・表示装置として単独で機能するものでもあり、外部ＰＣ、タブレットやスマートフォンなどからの映像情報を表示することもできる。更に、映像表示装置１は、スティックＰＣなどを接続すれば、計算処理や映像解析処理などの能力を持たせることもできる。
【0023】
［空間浮遊映像表示装置 Ｖ型］
図２は、一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部の構成例を示す。図２の実施例は、映像表示装置１と、再帰反射部材（言い換えると再帰反射板）２とが、略Ｖ字型に配置されている構成（以下、Ｖ型と記載）を示す。図２に示すように、Ｖ型の構成では、平面ガラス等の透明部材１００（本例では水平方向に配置されている）に対する斜め方向（光軸Ａ１に対応する方向）には、特定偏波の映像光を発生する映像表示装置１を備える。また、平面ガラス等の透明部材１００に対する他の斜め方向（光軸Ａ２に対応する方向）には、再帰反射部材２を備える。映像表示装置１は、光源装置１３、液晶表示素子である液晶表示パネル１１、吸収型偏光板１２等で構成されている。
図２は、一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部の構成例を示す。図２の実施例は、映像表示装置１と、再帰反射部材（言い換えると再帰反射板）２とが、略Ｖ字型に配置されている構成（以下、Ｖ型と記載）を示す。図２に示すように、Ｖ型の構成では、平面ガラス等の透明部材１００（本例では水平方向に配置されている）に対する斜め方向（光軸Ａ１に対応する方向）には、特定偏波の映像光を発生する映像表示装置１を備える。また、平面ガラス等の透明部材１００に対する他の斜め方向（光軸Ａ２に対応する方向）には、再帰反射部材２を備える。映像表示装置１は、光源装置１３、液晶表示素子である液晶表示パネル１１、吸収型偏光板１２等で構成されている。
【0024】
図２で、映像表示装置１の液晶表示パネル１１から発する特定偏波の映像光は、光軸Ａ１の方向に進み、透明部材１００に設けられた特定偏波の映像光を選択的に反射する膜を有するビームスプリッタ１０１（偏光分離部材）で反射され、光軸Ａ２の方向に進み、再帰反射部材２に入射する。本例では、ビームスプリッタ１０１は、シート状に形成されて、平面ガラス等の透明部材１００の下面に粘着されている。または、平面ガラスに直接、光学薄膜を蒸着することで、ビームスプリッタ１０１が形成されてもよい。
【0025】
再帰反射部材２の映像光入射面（言い換えると再帰反射面）には、λ／４板２１が設けられている。λ／４板２１は、言い換えると、偏光変換素子、位相差板、四分の一波長板である。
【0026】
ビームスプリッタ１０１からの光軸Ａ２上の映像光は、再帰反射部材２への入射の際と再帰反射部材２から出射の際との計２回、λ／４板２１を通過させられることで、特定偏波（一方の偏波）から他方の偏波へ偏光変換される。ここで、特定偏波の映像光を選択的に反射するビームスプリッタ１０１は、偏光変換後の他方の偏波の映像光については透過する性質を有する。よって、偏光変換後の他方の偏波の映像光は、ビームスプリッタ１０１を透過する。ビームスプリッタ１０１を透過した映像光は、光軸Ａ２に対応する光軸Ａ３の方向で、透明部材１００の外側の所定の位置に、実像である空間浮遊映像３を形成・表示する。
【0027】
なお、空間浮遊映像３を形成する光は、再帰反射部材２から空間浮遊映像３の光学像へ収束する光線の集合であり、これらの光線は、空間浮遊映像３の光学像を通過後も直進する。よって、図２の構成では、光軸Ａ３に対応した、矢印で示す方向Ａから、利用者が視認する場合には、空間浮遊映像３は明るい映像として視認される。しかし、例えば矢印で示す方向Ｂから他の人が視認する場合には、空間浮遊映像３は映像として一切視認できない。このような特性は、高いセキュリティが求められる映像や、利用者に正対する人物には秘匿したい秘匿性の高い映像を表示するシステムなどに採用する場合に、非常に好適である。
【0028】
なお、再帰反射部材２の性能によっては、反射後の映像光の偏光軸が不揃いになることがある。この場合、偏光軸が不揃いになった一部の映像光は、上述したビームスプリッタ１０１で反射されて映像表示装置１の方に戻る。この戻った光が、映像表示装置１を構成する液晶表示パネル１１の映像表示面で再反射することで、ゴースト像を発生させ、空間浮遊映像３の画質を低下させる可能性がある。そこで、本実施例では、映像表示装置１の映像表示面には吸収型偏光板１２が設けられている。映像表示装置１から出射する映像光については吸収型偏光板１２を透過させ、ビームスプリッタ１０１から戻ってくる反射光については吸収型偏光板１２で吸収させる。これにより、上記再反射を抑制でき、空間浮遊映像３のゴースト像による画質低下を防止することができる。
【0029】
上述したビームスプリッタ（偏光分離部材）１０１は、例えば反射型偏光板や特定偏波を反射させる金属多層膜などで形成される。より具体的には、ビームスプリッタ１０１は、平面ガラス（例えば石英ガラス）上に光学薄膜を蒸着して構成することができる。
【0030】
［空間浮遊映像表示装置 Ｚ型］
図３は、図２の実施例とは異なる、一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部の構成例を示す。図３の実施例は、映像表示装置１と再帰反射部材２（再帰反射板）とが対向して配置され、それらを結ぶ空間に、ビームスプリッタ１０１が、映像表示装置１と再帰反射部材２に対し互いに４５度程度の角度をなして、概略的にＺ字型（または、逆Ｚ字型）に配置されている構成（以下、Ｚ型と記載）を示している。
図３は、図２の実施例とは異なる、一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部の構成例を示す。図３の実施例は、映像表示装置１と再帰反射部材２（再帰反射板）とが対向して配置され、それらを結ぶ空間に、ビームスプリッタ１０１が、映像表示装置１と再帰反射部材２に対し互いに４５度程度の角度をなして、概略的にＺ字型（または、逆Ｚ字型）に配置されている構成（以下、Ｚ型と記載）を示している。
【0031】
図３に示すＺ型の構成では、方向Ｃから入射してくる外光の再帰反射部材２や映像表示装置１に対しての影響を低減することを目的として、ガラス板等の透明部材１００および吸収型偏光板１１２を備えている。図３に示すように、映像表示装置１および再帰反射部材２は、透明部材１００および吸収型偏光板１１２と９０度程度の角度をなして配置されており、ビームスプリッタ１０１とは略４５度程度の角度をなして配置されている。本実施例では、ビームスプリッタ１０１は水平方向に配置されており、映像表示装置１、より具体的には液晶表示パネル１１上に表示された映像の位置と、空間浮遊映像３が形成される位置とは、ビームスプリッタ１０１と面対称の位置関係となる。
【0032】
［再帰反射部材］
図４の（Ａ）には、代表的な再帰反射部材２として、今回の検討に用いた日本カ－バイト工業株式会社製の再帰反射部材２（再帰反射板）の表面形状を示す。図４の（Ａ）は上面図、図４の（Ｂ）は側面図を示す。再帰反射部材２の表面において、規則的に配列された６角柱からなる再帰反射部材（再帰反射素子）２ａを有する。再帰反射部材２ａの内部に入射した光線は、６角柱の壁面と底面で反射されて、再帰反射光として、入射光に対応した方向に出射する。この出射した光は、例えば図２や図３に示す構成で、正規な反射像（正規像）として空間浮遊映像３を形成する。一方、図４の（Ｂ）に示したように、映像表示装置１からの映像光のうちで再帰反射部材２に対し斜めに入射した映像光によっては、正規像とは別の位置に、図示しないゴースト像が形成される。このゴースト像が空間浮遊映像３の視認性を低下させる。
図４の（Ａ）には、代表的な再帰反射部材２として、今回の検討に用いた日本カ－バイト工業株式会社製の再帰反射部材２（再帰反射板）の表面形状を示す。図４の（Ａ）は上面図、図４の（Ｂ）は側面図を示す。再帰反射部材２の表面において、規則的に配列された６角柱からなる再帰反射部材（再帰反射素子）２ａを有する。再帰反射部材２ａの内部に入射した光線は、６角柱の壁面と底面で反射されて、再帰反射光として、入射光に対応した方向に出射する。この出射した光は、例えば図２や図３に示す構成で、正規な反射像（正規像）として空間浮遊映像３を形成する。一方、図４の（Ｂ）に示したように、映像表示装置１からの映像光のうちで再帰反射部材２に対し斜めに入射した映像光によっては、正規像とは別の位置に、図示しないゴースト像が形成される。このゴースト像が空間浮遊映像３の視認性を低下させる。
【0033】
そこで、本実施例（図３）では、映像表示装置１に表示した映像に基づき、ゴースト像を形成すること無く、実像である空間浮遊映像３を表示する。この空間浮遊映像３の解像度は、液晶表示パネル１１の解像度の他に、図４の（Ａ）で示す再帰反射部材２の再帰反射部材２ａの外径ＤとピッチＰに大きく依存する。例えば、７インチのＷＵＸＧＡ（１９２０×１２００画素）の液晶表示パネル１１を用いる場合には、１画素（１トリプレット）が約８０μｍであっても、例えば再帰反射部材２ａの直径Ｄが２４０μｍでピッチＰが３００μｍであれば、空間浮遊映像３の１画素は３００μｍ相当となる。このため、空間浮遊映像３の実効的な解像度は１／３程度に低下する。そこで、空間浮遊映像３の解像度を映像表示装置１の解像度と同等にするためには、再帰反射部材２ａの直径ＤとピッチＰを、液晶表示パネルの１画素に近づけることが望まれる。他方、再帰反射部材２と液晶表示パネル１１の画素によるモアレの発生を抑えるためには、それぞれのピッチ比を１画素の整数倍から外して設計するとよい。また、形状は、再帰反射部材２ａのいずれの一辺も液晶表示パネル１１の１画素のいずれの一辺と重ならないように配置した形状とするとよい。
【0034】
本発明者は、視認性を向上するために許容できる空間浮遊映像３の像のボケ量ｌ（スモールＬ）と画素サイズＬ（ラージＬ）との関係を、画素ピッチ４０μｍの液晶表示パネル１１と本実施例の狭発散角（発散角１５°）の光源装置１３とを組み合わせた映像表示装置１を作成して実験により求めた。図５に、その実験結果を示す。 視認性が悪化するボケ量ｌは、画素サイズの４０％以下が望ましく、１５％以下であれば殆ど目立たないことが分かった。このボケ量ｌが許容量となる反射面の面粗さは、測定距離４０μｍの範囲において平均粗さが１６０ｎｍ以下であり、より目立たないボケ量ｌとなるには、反射面の面粗さは１２０ｎｍ以下が望ましいことが分かった。このため、前述した再帰反射部材２の表面粗さを軽減するとともに、反射面を形成する反射膜とその保護膜を含めた面粗さを、上述した値以下とすることが望まれる。
【0035】
一方、再帰反射部材２を低価格で製造するためには、ロールプレス法を用いて成形するとよい。具体的には、再帰反射部材２ａを整列させてフィルム上に賦形する方法である。この方法では、賦形する形状の逆形状をロール表面に形成し、固定用のベース材の上に紫外線硬化樹脂を塗布し、ロール間を通過させることで、必要な形状を賦形し、紫外線を照射して硬化させ、所望形状の再帰反射部材２を得る。
【0036】
本実施例の映像表示装置１は、液晶表示パネル１１と、特定偏波の光を生成する光源としての光源装置１３（詳しくは図６）とにより、上述した再帰反射部材２に対して斜めから映像光が入射する可能性が小さくなる。その結果、ゴースト像の発生を抑え、たとえゴースト像が発生したとしても、そのゴースト像の輝度が低いという、構造的に優れたシステムとなる。
【0037】
一方、図３に示すＺ型の空間浮遊映像表示装置の構成では、液晶表示パネル１１と吸収型偏光板１２と光源装置１３とを有して構成された映像表示装置１は、所定の角度（例えば水平面のビームスプリッタ１０１に対して４５度程度の角度）をもって配置されている。映像表示装置１からの映像光は、光軸Ｂ１の方向（ビームスプリッタ１０１に対する斜め方向）で、ビームスプリッタ１０１を通過し、光軸Ｂ１に対応した光軸Ｂ２の方向（方向Ｄと対応する）で、再帰反射部材２に向かって進む。
【0038】
ここで、映像表示装置１からの映像光は、特定偏波の光として、例えば、Ｐ偏光（平行偏光：Parallel Polarization）の特性を有する映像光である。また、ビームスプリッタ１０１は、反射型偏光板のような偏光分離部材であって、映像表示装置１からのＰ偏光の映像光については透過するが、Ｓ偏光（垂直偏光：Senkrecht Polarization）の映像光については反射する性質を有している。このビームスプリッタ１０１は、反射型偏光板や特定偏波を反射させる金属多層膜から形成される。このビームスプリッタ１０１は、一般的に平板ガラス基板上に光学薄膜を蒸着することで形成できる。したがって、ビームスプリッタ１０１の屈折率は、実質的に平板ガラスの屈折率ｎ（ｎ≒１．５）と同じ値を有する。
【0039】
一方、再帰反射部材２の光入射面（再帰反射面）には、λ／４板２１が設けられている。映像表示装置１からのビームスプリッタ１０１を透過したＰ偏光の映像光は、再帰反射部材２に対する入射と出射の際にλ／４板２１を計２度通過させられることで、Ｐ偏光からＳ偏光に偏光変換される。この結果、再帰反射部材２からの偏光変換後のＳ偏光の映像光は、ビームスプリッタ１０１で反射され、透明部材１００等に向かって進む。反射後の光軸Ｂ３に対応する方向（ビームスプリッタ１０１に対する斜め方向）を進んだＳ偏光の映像光は、ガラス板等による透明部材１００および吸収型偏光板１１２を透過し、透明部材１００等の外側の所定の位置に、実像である空間浮遊映像３を生成・表示する。
【0040】
ここで、映像表示装置１や再帰反射部材２やビームスプリッタ１０１等の光学部品により構成される光学系に対して、太陽光や照明光が入射することによる画質低下を軽減するためには、透明部材１００の外表面に吸収型偏光板１１２を設けるとよい。再帰反射部材２で光が再帰反射することで偏光軸が不揃いになる場合があるため、ビームスプリッタ１０１では一部の映像光が反射して映像表示装置１の方に戻る場合がある。この戻った光が、再度、映像表示装置１を構成する液晶表示パネル１１の映像表示面で反射することで、ゴースト像を発生させ、空間浮遊映像３の画質を著しく低下させる。
【0041】
そこで、図２および図３に示すいずれの実施例においても、映像表示装置１の映像表示面には吸収型偏光板１２が設けられている。もしくは、映像表示装置１の表面に設けた吸収型偏光板１２の映像出射側面に、図示しない反射防止膜を設けてもよい。これにより、ゴースト像を発生させる原因となる光を、吸収型偏光板１２で吸収させることで、空間浮遊映像３のゴースト像による画質低下を防止する。
【0042】
さらに、図３のＺ型の構成では、再帰反射部材２に外光が直接入射すると、強力なゴースト像を発生させる。そのため、このゴースト像の発生を抑制・防止するために、この実施例では、再帰反射部材２を外光の入射方向に対して下向きに傾けることで、外光の入射を妨げる構成とする。具体的には、外光の主な入射方向を、矢印で示す方向Ｃ（利用者が空間浮遊映像３を正面から視認する方向）に対応する方向（光軸Ｂ３のような斜め方向）とする。その場合に、再帰反射部材２は、光軸Ｂ２が、その方向Ｃ（光軸Ｂ３）に対し、例えば９０度程度の関係となるように配置されている。言い換えると、再帰反射部材２の主面が、透明部材１００等の主面に対し、例えば９０度程度の関係となるように配置されている。これにより、方向Ｃで入射した場合の外光は、再帰反射部材２の主面（再帰反射面）に直接的に入射することが無いので、ゴースト像の発生が防止される。
【0043】
また、映像表示装置１についても、外光の入射方向（方向Ｃ）とは異なる向きに配置されている。具体的には、映像表示装置１の主面（映像光出射面）は、再帰反射部材２の主面と同じ向き（言い換えると平行）に配置されており、映像表示装置１の光軸Ｂ１が外光の入射方向（方向Ｃ）に対応する光軸Ｂ３に対して９０度程度の関係で配置されている。また、開口部として機能する透明部材１００の主面に対し方向Ｃで外光が入射する場合の光束の範囲を考えた場合に、その範囲の外側にやや離れた位置に映像表示装置１が配置されている。これらにより、映像表示装置１での再反射を原因とするゴースト像の発生が軽減される。
【0044】
［映像表示装置］
図６は、図２や図３の実施例に適用可能である映像表示装置１の構成例を示す。この映像表示装置１は、光源装置１３、液晶表示パネル１１、光方向変換パネル５４等を有して構成されている。液晶表示パネル１１の映像出射面側には、前述の吸収型偏光板１２が設けられてもよい。光源装置１３は、光源を構成する半導体光源（固体光源）である複数のＬＥＤ素子２０１（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、および導光体２０３等を有して構成されている。図６では、光源装置１３の光出射側に液晶表示パネル１１と光方向変換パネル５４が配置された状態を展開斜視図として示している。
図６は、図２や図３の実施例に適用可能である映像表示装置１の構成例を示す。この映像表示装置１は、光源装置１３、液晶表示パネル１１、光方向変換パネル５４等を有して構成されている。液晶表示パネル１１の映像出射面側には、前述の吸収型偏光板１２が設けられてもよい。光源装置１３は、光源を構成する半導体光源（固体光源）である複数のＬＥＤ素子２０１（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、および導光体２０３等を有して構成されている。図６では、光源装置１３の光出射側に液晶表示パネル１１と光方向変換パネル５４が配置された状態を展開斜視図として示している。
【0045】
光源装置１３は、例えば、プラスチック等のケース（図示しない）により形成され、内部にＬＥＤ素子２０１、および導光体２０３を収納して構成されている。導光体２０３の光入射側には、それぞれのＬＥＤ素子２０１からの発散光を略平行光束に変換するために、受光端面２０３ａが設けられている。受光端面２０３ａは、受光部に対して対面に向かって徐々に断面積が大きくなる形状を有し、内部を伝搬する際に複数回全反射することで発散角が徐々に小さくなるような作用を有するレンズ形状が設けられている。
【0046】
さらに、導光体２０３の上面には、導光体２０３に対して略平行に配置された液晶表示パネル１１が取り付けられている。導光体２０３の上面は、導光体２０３で反射された光を出射する出射面となる。また、光源装置１３のケースの１つの側面（図６では下側の側面）には、複数のＬＥＤ素子２０１が取り付けられている。複数のＬＥＤ素子２０１からの光は、導光体２０３の受光端面２０３ａの形状によって、略コリメート光（略平行光）に変換される。このため、受光端面２０３ａの受光部とＬＥＤ素子２０１とは、所定の位置関係を保って取り付けられている。
【0047】
光源装置１３は、導光体２０３の光入射側に設けられた受光部である受光端面２０３ａに、光源であるＬＥＤ素子２０１が複数並べられた光源ユニットを取り付けて構成されている。ＬＥＤ素子２０１からの発散光束は、導光体２０３の受光端面２０３ａのレンズ形状によって、略コリメート光とされる。この略コリメート光は、導光体２０３の内部を矢印で示す方向Ａに導光する。方向Ａは、液晶表示パネル１１に対して略平行な方向（図面では下から上への方向）である。方向Ａに導光した光は、導光体２０３に備える光束方向変換部２０４によって光束方向が変換されて、導光体２０３に対し略平行な液晶表示パネル１１に向かって、矢印で示す方向Ｂに出射する。方向Ｂは、液晶表示パネル１１の表示面に対して略垂直な方向である。
【0048】
導光体２０３は、導光体２０３内部または表面の形状によって、光束方向変換部２０４の分布（言い換えると密度）が最適化されている構成を有する。これにより、方向Ｂで示す光源装置１３からの出射光束であって液晶表示パネル１１への入射光束である光の均一性を制御することができる。
【0049】
さらに、光源装置１３と液晶表示パネル１１とを含んで構成される映像表示装置１において、方向Ｂで示す光源装置１３からの出射光束の利用効率を向上させ、消費電力を大幅に低減するために、光源装置１３からの方向Ｂの光の指向性を制御することもできる。より具体的には、光源装置１３として、狭角な発散角を有する光源を構成することができる。この結果、映像表示装置１からの映像光は、レーザ光のように観察者に対して高い指向性（言い換えると直進性）で効率良く届くこととなり、高品位な空間浮遊映像を高解像度で表示できる。それとともに、光源装置１３のＬＥＤ素子２０１を含む映像表示装置１による消費電力を著しく低減可能となる。
【0050】
また、光源装置１３の図示しないケースの上面に取り付けられる液晶表示パネル１１の図示しないフレームには、当該フレームに取り付けられた液晶表示パネル１１と、当該液晶表示パネル１１に電気的に接続された図示しないフレキシブル配線基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）等とが取り付けられて構成されている。液晶表示素子である液晶表示パネル１１は、ＬＥＤ素子２０１と共に、電子装置を構成する図示しない制御回路からの制御信号に基づいて、透過光の強度を変調することによって、表示映像を生成する。
【0051】
【0052】
［第１実施例］
図７は、一実施例（第１実施例とする）に係る、机上設置用として好適な空間浮遊映像表示装置４００の主要部の構成例を示す。
図７は、一実施例（第１実施例とする）に係る、机上設置用として好適な空間浮遊映像表示装置４００の主要部の構成例を示す。
【0053】
図７では、空間浮遊映像表示装置４００を横から見た場合の断面図を示している。ここでの装置正面は、空間浮遊映像表示装置４００で形成する空間浮遊映像３（３Ａ，３Ｂ）を利用者（２３０Ａ，２３０Ｂ）が正面から視認できる方向に対応した面とする。
【0054】
方向ＡＡと方向ＡＢは、利用者が空間浮遊映像３（３Ａ，３Ｂ）を正面から視認する方向であり、Ｙ方向での負方向と対応している。
【0055】
説明上、図示の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のような座標系や方向を用いる場合がある。本図において、Ｚ方向は、鉛直方向、上下方向であり、Ｘ方向およびＹ方向は、直交する２つの水平方向であり、Ｘ方向は、奥行き方向、前後方向（空間浮遊映像３の画面内での前後の水平方向）であり、Ｙ方向は、左右方向（空間浮遊映像３の画面内での左右の水平方向）である。
【0056】
図７のＶ型の基本構成は、図２のＶ型の構成に対し、構成要素（映像表示装置１、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａ、および再帰反射部材２等）の位置関係は同様である。また、映像表示装置１は液晶表示パネル１１と光源装置１３を備えている。
【0057】
なお、以下、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａは一体として扱い透明部材を略して記すことがある。また、他の同種の構成要素においても同様に略することがある。
【0058】
空間浮遊映像３Ａを形成する機能のために、空間浮遊映像表示装置４００の各構成要素（映像表示装置１、ビームスプリッタ１０１Ａ、および再帰反射部材２等）は、所定の位置関係を有して相互に配置されている。すなわち、図７の映像表示装置１、ビームスプリッタ１０１Ａおよび再帰反射部材２等は、図２の構成と同様に、Ｖ字形状を為すように、所定の位置関係を有して配置されている。形成された空間浮遊映像３Ａは方向ＡＡから利用者２３０Ａが正面から視認できる。
【0059】
図７に示す第１実施例の空間浮遊映像表示装置４００は、ビームスプリッタ１０１Ａの一端に回転支点となるヒンジ機構３３０を備えている。ヒンジ機構３３０は上下左右には動かないが，回転は自由であるような機構であり、ビームスプリッタ１０１Ａの左端のＸ方向に設けられてヒンジ機構３３０を回転支点として、ビームスプリッタ１０１Ａは上下に回転可動する構造である。つまり、図７に示す空中浮遊映像表示装置は、映像を表示する表示パネルと、表示パネルから出射した映像光の一部を反射する偏光分離部材と、偏光分離部材からの反射光を再帰反射する再帰反射部材と、を備え、再帰反射部材が再帰反射した反射光が偏光分離部材を透過して空中浮遊映像を形成するものであり、偏光分離部材は、表示パネル及び再帰反射部材に対する角度が可変である。
【0060】
すなわち、映像表示装置１と再帰反射部材２が固定配置に対して、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａは角度を変えて配置することが可能な構造である。もしくは、ヒンジ機構３３０を回転支点として、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａが回転され、ビームスプリッタ１０１Ａと映像表示装置１、および、ビームスプリッタ１０１Ａと再帰反射部材２の離隔距離を変えることができる構造である。ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａの配置角度が異なっても、図２の構成と同様にＶ字形状を為すように、位置関係を有して配置される。
【0061】
図７に示す第１実施例の空間浮遊映像表示装置４００において、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａを、ヒンジ機構３３０を回転支点として、水平位置（ＸＹ平面）に対して上方に角度γだけ回転して、ビームスプリッタ１０１Ｂと透明部材１００Ｂの位置に配置する。この配置の構成では、映像表示装置１からの映像光は光軸Ａ１より長い距離の光軸ＡＢ１を通って、ビームスプリッタ１０１Ｂで反射されて、光軸ＡＢ２に沿ってλ／４板２１を通過して再帰反射部材２に入射する。
【0062】
再帰反射部材２で再帰反射されて出射された映像光は、λ／４板２１を再び通過して他方の偏波に変換されて、ビームスプリッタ１０１Ｂを透過する。ビームスプリッタ１０１Ｂを透過した映像光は、光軸ＡＢ２に対応する光軸ＡＢ３の方向で、透明部材１００Ｂの外側の所定の位置に、実像である空間浮遊映像３Ｂを形成・表示する。形成された空間浮遊映像３Ｂは、光軸ＡＢ３に対応した矢印で示す方向ＡＢから、利用者２３０Ｂが正面位置で明るい映像として視認できる。
【0063】
ビームスプリッタ１０１Ａより角度γだけビームスプリッタ１０１Ｂが上方に位置していることから、映像表示装置１からビームスプリッタ１０１Ａに至る光軸Ａ１に対して、映像表示装置１からビームスプリッタ１０１Ｂに至る光軸ＡＢ１の長さが長く、空間浮遊映像３Ｂは、空間浮遊映像３Ａより高い位置に形成される。このことから、利用者の身長差などによって視点位置の高さが異なる場合、ビームスプリッタ１０１の傾斜角度を変えることによって、視認しやすい位置に空間浮遊映像３を形成することが可能である。
【0064】
図７の実施例では、水平位置のビームスプリッタ１０１Ａは、利用者２３０Ａにとって最適な空間浮遊映像３Ａを形成するのに対して、水平位置（ＸＹ平面）に対して上方にγの角度傾斜をもつビームスプリッタ１０１Ｂは、利用者２３０Ａより背の高い利用者２３０Ｂに好適な空間浮遊映像３Ｂを形成する。
【0065】
［第２実施例］
図８は、一実施例（第２実施例とする）に係る、机上設置用として好適な空間浮遊映像表示装置４００の構成例を示す。
図８は、一実施例（第２実施例とする）に係る、机上設置用として好適な空間浮遊映像表示装置４００の構成例を示す。
【0066】
図８では、空間浮遊映像表示装置４００を横から見た場合の断面図を示している。
【0067】
本実施例では、図７の第１実施例の空間浮遊映像表示装置４００が筐体４００１内に配置されおり、筐体４００１は水平方向（ＸＹ平面に平行）に開口部（開口穴）４００２を備えている。ヒンジ機構３３０は、開口部４００２の一端に設けられ、ビームスプリッタ１０１Ａの利用者２３０と反対側の一辺においてビームスプリッタ１０１Ａを回転可能に保持し、ビームスプリッタ１０１Ａの回転支点となる。
【0068】
また、空間浮遊映像表示装置４００は、制御などの機能を有する制御部等５００と、撮像部５１０と、ピストンを上下若しくは伸縮するピストン機構３１０を備えている。
【0069】
図８は、図７のＶ型の構成に対し、構成要素（映像表示装置１、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａ、および再帰反射部材２等）の位置関係は同様である。なお、以下、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａは一体として扱い透明部材を略して記すことがある。また、他の同種の構成要素においても同様に略することがある。
【0070】
空間浮遊映像３Ａを形成する機能のために、空間浮遊映像表示装置４００の各構成要素（映像表示装置１、ビームスプリッタ１０１Ａ、および再帰反射部材２等）は、所定の位置関係を有して相互に配置されている。すなわち、図８の映像表示装置１、ビームスプリッタ１０１Ａおよび再帰反射部材２等は、図７の構成と同様に、Ｖ字形状を為すように、所定の位置関係を有して配置されている。形成された空間浮遊映像３Ａは方向ＡＡから利用者２３０Ａが正面から視認できる。
【0071】
ヒンジ機構３３０を回転支点として、ビームスプリッタ１０１Ａは上下方向に回転あるいは移動する構造の一例である。すなわち、映像表示装置１と再帰反射部材２が固定配置に対して、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａは角度を変えて配置することが可能な構造である。もしくは、ヒンジ機構３３０を回転支点として、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａが回転され、ビームスプリッタ１０１Ａと映像表示装置１の離隔距離、および、ビームスプリッタ１０１Ａと再帰反射部材２の離隔距離を変えることができる構造である。つまり、図８に示す空中浮遊映像表示装置は、映像を表示する表示パネルと、表示パネルから出射した映像光の一部を反射する偏光分離部材と、偏光分離部材からの反射光を再帰反射する再帰反射部材と、を備え、再帰反射部材が再帰反射した反射光が偏光分離部材を透過して空中浮遊映像を形成するものであり、偏光分離部材は、表示パネル及び再帰反射部材に対する角度が可変である。
【0072】
ピストン機構３１０は、ヒンジ機構３３０に対してビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａの対向する辺に配置されている。ピストン機構３１０のピストンは、初期状態ではピストン３１０Ａの長さでビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａの一辺に接して、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａを水平（ＸＹ平面に平行）に保持している。ピストン機構３１０のピストン３１０Ａが伸びて、ピストン３１０Ｂの状態では、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａは、ヒンジ機構３３０を回転支点として、水平位置（ＸＹ平面）に対して上方に角度γだけ回転して、ビームスプリッタ１０１Ｂと透明部材１００Ｂの位置に移動する。すなわち、ピストン機構３１０により、ビームスプリッタ１０１Ａは回転軸のヒンジ機構３３０を回転支点として回転され、映像表示装置１および再帰反射部材２に対する角度を変えることができる。
【0073】
このビームスプリッタ１０１Ｂと透明部材１００Ｂの位置では、映像表示装置１からの映像光は光軸Ａ１より長い距離の光軸ＡＢ１を通って、ビームスプリッタ１０１Ｂで反射されて、光軸ＡＢ２に沿ってλ／４板２１を通過して再帰反射部材２に入射する。再帰反射部材２で再帰反射されて出射された映像光は、λ／４板２１を再び通過して他方の偏波に変換されて、ビームスプリッタ１０１Ｂを透過する。ビームスプリッタ１０１Ｂを透過した映像光は、光軸ＡＢ２に対応する光軸ＡＢ３の方向で、透明部材１００Ｂの外側の所定の位置に、実像である空間浮遊映像３Ｂを形成・表示する。形成された空間浮遊映像３Ｂは、光軸ＡＢ３に対応した矢印で示す方向ＡＢから、利用者２３０Ｂが正面位置で明るい映像として視認できる。
【0074】
なお、ピストン機構３１０の配置は本実施例に限るものではなく、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａの他の辺や、また、複数位置に配置しても同様な効果が得られる。また、ヒンジ機構３３０を回転支点として、ビームスプリッタ１０１Ａを回転あるいは上下方向に駆動する方法は、ピストン機構３１０に限るものではない。
【0075】
(撮像部、制御部等について)
撮像部５１０は、利用者２３０の背丈、顔、目や口などの顔の構成要素を撮像し、利用者２３０の背丈や顔などの情報が制御部等５００に入力される。撮像部５１０は、入力された利用者２３０の情報から、例えば、利用者２３０の目の位置を検出して、利用者２３０の目の高さ情報を求める。
撮像部５１０は、利用者２３０の背丈、顔、目や口などの顔の構成要素を撮像し、利用者２３０の背丈や顔などの情報が制御部等５００に入力される。撮像部５１０は、入力された利用者２３０の情報から、例えば、利用者２３０の目の位置を検出して、利用者２３０の目の高さ情報を求める。
【0076】
制御部等５００は、求めた利用者２３０の目の高さ情報があらかじめ想定した視認の高さと異なる場合、ピストン機構３１０を駆動して、ビームスプリッタ１０１Ａの角度を利用者２３０が視認に最適な位置に変えることができる。
【0077】
例えば、利用者２３０Ａがあらかじめ想定した視認の高さであったとすると、撮像部５１０と制御部等５００はピストン機構３１０をビームスプリッタ１０１Ａが水平に保持するように制御する。利用者２３０Ａより背の高い利用者２３０Ｂの場合は、撮像部５１０と制御部等５００によりピストン機構３１０のピストン３１０Ａをピストン３１０Ｂに伸ばし、ビームスプリッタ１０１Ａの傾斜を角度γだけ傾けたビームスプリッタ１０１Ｂの位置に変えて、利用者２３０Ｂが正面位置で明るい映像として視認できる。
【0078】
［第３実施例］
図９は、一実施例（第３実施例とする）に係る、机上設置用として好適な空間浮遊映像表示装置の構成例を示す。
図９は、一実施例（第３実施例とする）に係る、机上設置用として好適な空間浮遊映像表示装置の構成例を示す。
【0079】
図９では、空間浮遊映像表示装置を横から見た場合の断面図を示している。本実施例では、空間浮遊映像表示装置４００が筐体４００１内に配置されている。
【0080】
図９は、図２のＶ型の構成に対し、構成要素（映像表示装置１、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａ、および再帰反射部材２等）の位置関係は同様である。なお、以下、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａは一体として扱い透明部材を略して記すことがある。また、他の同種の構成要素においても同様に略することがある。
【0081】
空間浮遊映像３Ａを形成する機能のために、空間浮遊映像表示装置の各構成要素（映像表示装置１、ビームスプリッタ１０１Ａ、および再帰反射部材２等）は、所定の位置関係を有して相互に配置されている。すなわち、図９の映像表示装置１、ビームスプリッタ１０１Ａおよび再帰反射部材２等は、図２の構成と同様に、Ｖ字形状を為すように、所定の位置関係を有して配置されている。形成された空間浮遊映像３Ａは方向ＡＡから利用者２３０Ａが正面から視認できる。
【0082】
図９に示す第３実施例の空間浮遊映像表示装置において、ヒンジ機構３３１は、開口部４００２の中心付近に設けられ、ビームスプリッタ１０１Ａの利用者２３０側の一辺に平行なビームスプリッタ１０１Ａの中心線若しくは中心線近傍においてビームスプリッタ１０１Ａの両端を回転可能に保持し、ビームスプリッタ１０１Ａの回転支点となる。ヒンジ機構３３１は上下左右には動かないが，回転は自由であるような機構であり、ヒンジ機構３３１を回転支点として、ビームスプリッタ１０１Ａは上下に回転する構造である。つまり、図９に示す空中浮遊映像表示装置は、映像を表示する表示パネルと、表示パネルから出射した映像光の一部を反射する偏光分離部材と、偏光分離部材からの反射光を再帰反射する再帰反射部材と、を備え、再帰反射部材が再帰反射した反射光が偏光分離部材を透過して空中浮遊映像を形成するものであり、偏光分離部材は、表示パネル及び再帰反射部材に対する角度が可変である。
【0083】
すなわち、映像表示装置１と再帰反射部材２が固定配置に対して、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａは角度を変えて配置することが可能な構造である。もしくは、ヒンジ機構３３１を回転支点として、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａが回転され、ビームスプリッタ１０１Ａと映像表示装置１、および、ビームスプリッタ１０１Ａと再帰反射部材２の離隔距離を変えることができる構造である。ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａの配置角度が異なっても、図２の構成と同様にＶ字形状を為すように、位置関係を有して配置される。
【0084】
ピストン機構３１０は、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａの利用者２３０側の辺に配置されている。ピストン機構３１０のピストンは、初期状態ではピストン３１０Ａの長さでビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａの一辺に接して、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａを水平（ＸＹ平面に平行）に保持している。ピストン機構３１０のピストン３１０Ａが伸びて、ピストン３１０Ｃの状態では、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａは、ヒンジ機構３３１を回転支点として、水平位置（ＸＹ平面）に対して上方に角度γだけ回転して、ビームスプリッタ１０１Ｃと透明部材１００Ｃの位置に移動する。すなわち、ピストン機構３１０により、ビームスプリッタ１０１Ａは回転軸のヒンジ機構３３１を回転支点として回転され、映像表示装置１および再帰反射部材２に対する角度を変えることができる。
【0085】
この配置の構成では、映像表示装置１の中心位置からの映像光は、光軸Ａ１、Ａ２、Ａ３に沿って、ビームスプリッタ１０１Ａのヒンジ機構３３１の回転支点軸上（Ｘ軸方向）を反射あるいは通過する。映像表示装置１の中心位置からの映像光は、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａが角度だけ回転して、ビームスプリッタ１０１Ｃと透明部材１００Ｃの位置に来ても、光路の経路と長さはほぼ変わらないため、ビームスプリッタ１０１Ａ、１０１Ｃで反射されて、光軸Ａ２に沿ってλ／４板２１を通過して再帰反射部材２に入射する。
【0086】
再帰反射部材２で再帰反射されて出射された映像光は、λ／４板２１を再び通過して他方の偏波に変換されて、ビームスプリッタ１０１Ａ、１０１Ｃを透過する。ビームスプリッタ１０１Ａ、１０１Ｃを透過した映像光は、光軸Ａ２に対応する光軸Ａ３の方向で、透明部材１００Ａ、１００Ｃの外側の所定の位置に実像である空間浮遊映像の発生し、ほぼ同じ位置に空間浮遊映像は発生して、空間浮遊映像３Ａと３Ｃはほぼ重なる。
【0087】
この配置の構成において、映像表示装置１の中心から離れた位置からの映像光について考える。映像表示装置１の下端（図９において左端）の光軸Ａ１１の映像光がビームスプリッタ１０１Ａで反射すると、光軸Ａ１２に沿ってλ／４板２１を通過して再帰反射部材２に入射する。再帰反射部材２で再帰反射されて出射された映像光は、λ／４板２１を再び通過して他方の偏波に変換されて、ビームスプリッタ１０１Ａを透過する。ビームスプリッタ１０１Ａを透過した映像光は、光軸Ａ１２に対応する光軸Ａ１３の方向で、透明部材１００Ａの外側の所定の位置に実像である空間浮遊映像３Ａを発生する。
【0088】
次に、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａが角度γだけ回転して、ビームスプリッタ１０１Ｃと透明部材１００Ｃの位置に来た場合は、映像表示装置１の下端の光軸Ａ１１の映像光がビームスプリッタ１０１Ｃで反射すると、光軸Ｃ１２に沿ってλ／４板２１を通過して再帰反射部材２に入射する。再帰反射部材２で再帰反射されて出射された映像光は、λ／４板２１を再び通過して他方の偏波に変換されて、ビームスプリッタ１０１Ｃを透過する。ビームスプリッタ１０１Ｃを透過した映像光は、光軸Ｃ１２に対応する光軸Ｃ１３の方向で、透明部材１００Ｃの外側の所定の位置に実像である空間浮遊映像３Ｃを発生する。
【0089】
映像表示装置１の下端とビームスプリッタ１０１Ｃ間の距離は、角度γの回転によって、映像表示装置１とビームスプリッタ１０１Ａ間の距離より短くなるため、換言すれば光路距離が短くなるため、発生した空間浮遊映像３Ｃの上端（図９において左端）位置は、空間浮遊映像３Ａの上端位置と比較して低い位置になる。映像表示装置１の上端（図９において右端）の光軸Ａ２１の映像光がビームスプリッタ１０１Ａで反射すると、光軸Ａ２２に沿ってλ／４板２１を通過して再帰反射部材２に入射する。再帰反射部材２で再帰反射されて出射された映像光は、λ／４板２１を再び通過して他方の偏波に変換されて、ビームスプリッタ１０１Ａを透過する。ビームスプリッタ１０１Ａを透過した映像光は、光軸Ａ２２に対応する光軸Ａ２３の方向で、透明部材１００Ａの外側の所定の位置に実像である空間浮遊映像３Ａを発生する。
【0090】
次に、ビームスプリッタ１０１Ａと透明部材１００Ａが角度γだけ回転して、ビームスプリッタ１０１Ｃと透明部材１００Ｃの位置に来た場合は、映像表示装置１の上端の光軸Ａ２１の映像光がビームスプリッタ１０１Ｃで反射すると、光軸Ｃ２２に沿ってλ／４板２１を通過して再帰反射部材２に入射する。再帰反射部材２で再帰反射されて出射された映像光は、λ／４板２１を再び通過して他方の偏波に変換されて、ビームスプリッタ１０１Ｃを透過する。ビームスプリッタ１０１Ｃを透過した映像光は、光軸Ｃ２２に対応する光軸Ｃ２３の方向で、透明部材１００Ｃの外側の所定の位置に実像である空間浮遊映像３Ｃを発生する。
【0091】
映像表示装置１の上端とビームスプリッタ１０１Ｃ間の距離は、角度γの回転によって、映像表示装置１とビームスプリッタ１０１Ａ間の距離より長くなるため、換言すれば光路距離が長くなるため、発生した空間浮遊映像３Ｃの下端（図９において左端）位置は、空間浮遊映像３Ａの上端位置と比較して高い位置になる。
【0092】
つまり、空間浮遊映像３Ｃは空間浮遊映像３Ａより反時計回り方向に傾斜、あるいは、空間浮遊映像３Ｃの傾斜角度は空間浮遊映像３Ａより水平面に近い浅い角度に発生する。空間浮遊映像３Ｃは、利用者２３０Ａより背の高いあるいは視点の位置が高い利用者２３０Ｃから、矢印で示す方向ＡＣに正面位置で明るい空間浮遊映像として視認できる。
【0093】
［第４実施例］
次に、空間浮遊映像表示装置４００の内部構成のブロック図について説明する。
次に、空間浮遊映像表示装置４００の内部構成のブロック図について説明する。
【0094】
図１０は、空間浮遊映像表示装置４００の内部構成の一例を示すブロック図である。空間浮遊映像表示装置４００は、再帰反射部材２、液晶表示パネル１１、導光体２０３、光源装置１３、電源１１０６、外部電源入力インタフェース１１１１、操作入力部１１０７、不揮発性メモリ１１０８、メモリ１１０９、制御部１１１０、映像信号入力部１１３１、音声信号入力部１１３３、通信部１１３２、空中操作検出センサ１３５１、空中操作検出部１３５０、音声出力部１１４０、映像制御部１１６０、ストレージ部１１７０、撮像部５１０、ビームスプリッタ１０１、ビームスプリッタ角度調整部１０１０等を備えている。
【0095】
【0096】
なお、リムーバブルメディアインタフェース１１３４、姿勢センサ１１１３、透過型自発光映像表示装置（不図示）、第２の表示装置（不図示）、または二次電池１１１２などを備えても良い。
【0097】
空間浮遊映像表示装置４００の各構成要素は、筐体４００１に配置されている。なお、撮像部５１０および空中操作検出センサ１３５１は、筐体４００１の外側に設けられてもよい。
【0098】
再帰反射部材２は、液晶表示パネル１１により変調された光を再帰反射する。再帰反射部材２からの反射光のうち、空間浮遊映像表示装置４００の外部に出力された光により空間浮遊映像３が形成される。
【0099】
液晶表示パネル１１は、後述する映像制御部１１６０による制御により入力される映像信号に基づいて、透過する光を変調して映像を生成する表示部である。液晶表示パネル１１として、例えば透過型液晶パネルが用いられる。また、液晶表示パネル１１として、例えば反射する光を変調する方式の反射型液晶パネルやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：登録商標）パネル等が用いられてもよい。
【0100】
光源装置１３は、液晶表示パネル１１に光を供給するもので、ＬＥＤ光源、レーザ光源等の固体光源である。電源１１０６は、外部から外部電源入力インタフェース１１１１介して入力されるＡＣ電流をＤＣ電流に変換し、光源装置１３に電力を供給する。また、電源１１０６は、空間浮遊映像表示装置４００内の各部に、それぞれ必要なＤＣ電流を供給する。
【0101】
二次電池１１１２は、電源１１０６から供給される電力を蓄電する。また、二次電池１１１２は、外部電源入力インタフェース１１１１を介して、外部から電力が供給されない場合に、光源装置１３およびその他電力を必要とする構成に対して電力を供給する。すなわち、空間浮遊映像表示装置４００が二次電池１１１２を備える場合は、外部から電力が供給されない場合でも利用者は空間浮遊映像表示装置４００を使用することが可能となる。
【0102】
導光体２０３は、光源装置１３で発生した光を導光し、液晶表示パネル１１に照射させる。導光体２０３と光源装置１３とを組み合わせたものを、液晶表示パネル１１のバックライトと称することもできる。導光体２０３は、主にガラスを用いた構成にしてもよい。導光体２０３は、主にプラスチックを用いた構成にしてもよい。導光体２０３は、ミラーを用いた構成にしてもよい。導光体２０３と光源装置１３との組み合わせには、さまざまな方式が考えられる。
【0103】
空中操作検出センサ１３５１は、利用者２３０の指による空間浮遊映像３の操作を検出するセンサである。空中操作検出センサ１３５１は、例えば空間浮遊映像３の表示範囲の全部と重畳する範囲をセンシングする。
【0104】
なお、空中操作検出センサ１３５１は、空間浮遊映像３の表示範囲の少なくとも一部と重畳する範囲のみをセンシングしてもよい。空中操作検出センサ１３５１の具体例としては、赤外線などの非可視光、非可視光レーザ、超音波等を用いた距離センサが挙げられる。また、空中操作検出センサ１３５１は、複数のセンサを複数組み合わせ、２次元平面の座標を検出できるように構成されたものでもよい。また、空中操作検出センサ１３５１は、ＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式のＬｉＤＡＲ(Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ)や、画像センサで構成されてもよい。
【0105】
空中操作検出センサ１３５１は、利用者が指で空間浮遊映像３として表示されるオブジェクトに対するタッチ操作等を検出するためのセンシングができればよい。このようなセンシングは、既存の技術を用いて行うことができる。
【0106】
空中操作検出部１３５０は、空中操作検出センサ１３５１からセンシング信号を取得し、センシング信号に基づいて利用者２３０の指による空間浮遊映像３のオブジェクトに対する接触の有無や、利用者２３０の指とオブジェクトとが接触した位置（接触位置）の算出等を行う。空中操作検出部１３５０は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の回路で構成される。また、空中操作検出部１３５０の一部の機能は、例えば制御部１１１０で実行される空間操作検出用プログラムによりソフトウェアで実現されてもよい。
【0107】
空中操作検出センサ１３５１および空中操作検出部１３５０は、空間浮遊映像表示装置４００に内蔵された構成としてもよいが、空間浮遊映像表示装置４００とは別体で外部に設けられてもよい。空間浮遊映像表示装置４００と別体で設ける場合、空中操作検出センサ１３５１および空中操作検出部１３５０は、有線または無線の通信接続路や映像信号伝送路を介して空間浮遊映像表示装置４００に情報や信号を伝達できるように構成される。
【0108】
また、空中操作検出センサ１３５１および空中操作検出部１３５０が別体で設けられてもよい。これにより、空中操作検出機能の無い空間浮遊映像表示装置４００を本体として、空中操作検出機能のみをオプションで追加できるようなシステムを構築することが可能である。
【0109】
また、空中操作検出センサ１３５１のみを別体とし、空中操作検出部１３５０が空間浮遊映像表示装置４００に内蔵された構成でもよい。空間浮遊映像表示装置４００の設置位置に対して空中操作検出センサ１３５１をより自由に配置したい場合等には、空中操作検出センサ１３５１のみを別体とする構成に利点がある。
【0110】
撮像部５１０は、イメージセンサを有するカメラであり、利用者２３０の顔、目、腕、指および／または空間浮遊映像３付近の空間などを撮像する。
【0111】
例えば、撮像部５１０が撮像した利用者２３０の顔や目の情報は、ビームスプリッタ角度調整部１０１０によって利用者２３０の顔や目の位置を検出して、高さ情報を求める。ビームスプリッタ角度調整部１０１０は、求めた高さ情報があらかじめ想定した視認の高さと異なる場合、ピストン機構３１０を駆動して、ビームスプリッタ１０１の角度を利用者２３０が視認に最適な位置に変えることができる。
【0112】
撮像部５１０は、複数設けられてもよい。複数の撮像部５１０を用いることで、あるいは深度センサ付きの撮像部を用いることで、利用者２３０による空間浮遊映像３のタッチ操作の検出処理の際、空中操作検出部１３５０を補助することができる。撮像部５１０は、空間浮遊映像表示装置４００と別体で設けられてもよい。撮像部５１０を空間浮遊映像表示装置４００と別体で設ける場合、有線または無線の通信接続路などを介して空間浮遊映像表示装置４００に撮像信号を伝達できるように構成すればよい。
【0113】
例えば、空中操作検出センサ１３５１が、空間浮遊映像３の表示面を含む平面（侵入検出平面）を対象として、この侵入検出平面内への物体の侵入の有無を検出する物体侵入センサとして構成された場合、侵入検出平面内に侵入していない物体（例えば、利用者の指）が侵入検出平面からどれだけ離れているのか、あるいは物体が侵入検出平面にどれだけ近いのかといった情報を、空中操作検出センサ１３５１では検出できない場合がある。
【0114】
このような場合、複数の撮像部５１０の撮像画像に基づく物体の深度算出情報や深度センサによる物体の深度情報等の情報を用いることにより、物体と侵入検出平面との距離を算出することができる。そして、これらの情報や、物体と侵入検出平面との距離等の各種情報は、空間浮遊映像３に対する各種表示制御に用いられる。また、空中操作検出センサ１３５１を用いずに、撮像部５１０の撮像画像に基づき、空中操作検出部１３５０が利用者２３０による空間浮遊映像３のタッチ操作を検出するようにしてもよい。
【0115】
また、撮像部５１０が空間浮遊映像３を操作する利用者２３０の顔を撮像し、制御部１１１０が利用者２３０の識別処理を行うようにしてもよい。また、空間浮遊映像３を操作する利用者２３０の周辺や背後に他人が立っており、他人が空間浮遊映像３に対する利用者２３０の操作を覗き見ていないか等を判別するため、撮像部５１０は、空間浮遊映像３を操作する利用者２３０と、利用者２３０の周辺領域とを含めた範囲を撮像するようにしてもよい。
【0116】
操作入力部１１０７は、例えば操作ボタンや、リモートコントローラ等の信号受信部または赤外光受光部であり、利用者２３０による空中操作（タッチ操作）とは異なる操作についての信号を入力する。空間浮遊映像３をタッチ操作する前述の利用者２３０とは別に、操作入力部１１０７は、例えば管理者が空間浮遊映像表示装置４００を操作するために用いられてもよい。
【0117】
映像信号入力部１１３１は、外部の映像出力装置を接続して映像データを入力する。映像信号入力部１１３１は、さまざまなデジタル映像入力インタフェースが考えられる。例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ―Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）規格の映像入力インタフェース、ＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）規格の映像入力インタフェース、またはＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ規格の映像入力インタフェースなどで構成すればよい。または、アナログＲＧＢや、コンポジットビデオなどのアナログ映像入力インタフェースを設けてもよい。
【0118】
音声信号入力部１１３３は、外部の音声出力装置を接続して音声データを入力する。音声信号入力部１１３３は、ＨＤＭＩ規格の音声入力インタフェース、光デジタル端子インタフェース、または、同軸デジタル端子インタフェース、などで構成すればよい。
【0119】
ＨＤＭＩ規格のインタフェースの場合は、映像信号入力部１１３１と音声信号入力部１１３３とは、端子およびケーブルが一体化したインタフェースとして構成されてもよい。
【0120】
音声出力部１１４０は、音声信号入力部１１３３に入力された音声データに基づいた音声を出力することが可能である。音声出力部１１４０は、スピーカーで構成してもよい。また、音声出力部１１４０は、内蔵の操作音やエラー警告音を出力してもよい。または、ＨＤＭＩ規格に規定されるＡｕｄｉｏ Ｒｅｔｕｒｎ Ｃｈａｎｎｅｌ機能のように、外部機器にデジタル信号として出力する構成を音声出力部１１４０としてもよい。
【0121】
不揮発性メモリ１１０８は、空間浮遊映像表示装置４００で用いる各種データを格納する。不揮発性メモリ１１０８に格納されるデータには、例えば、空間浮遊映像３に表示する各種操作用のデータ、表示アイコン、利用者の操作が操作するためのオブジェクトのデータやレイアウト情報等が含まれる。メモリ１１０９は、空間浮遊映像３として表示する映像データや装置の制御用データ等を記憶する。
【0122】
制御部１１１０は、接続される各部の動作を制御する。また、制御部１１１０は、メモリ１１０９に記憶されるプログラムと協働して、空間浮遊映像表示装置４００内の各部から取得した情報に基づく演算処理を行ってもよい。
【0123】
通信部１１３２は、有線または無線の通信インタフェースを介して、外部機器や外部のサーバ等と通信を行う。通信部１１３２が有線の通信インタフェースを有する場合は、当該有線の通信インタフェースは、例えば、イーサネット規格のＬＡＮインタフェースなどで構成すればよい。通信部１１３２が無線の通信インタフェースを有する場合は、例えば、Ｗｉ―Ｆｉ方式の通信インタフェース、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式の通信インタフェース、４Ｇ、５Ｇなどの移動体通信インタフェースなどで構成すればよい。通信部１１３２を介した通信により、映像データ、画像データ、音声データ等の各種データが送受信される。
【0124】
また、リムーバブルメディアインタフェース１１３４は、着脱可能な記録媒体（リムーバブルメディア）を接続するインタフェースである。着脱可能な記録媒体（リムーバブルメディア）は、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの半導体素子メモリ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの磁気記録媒体記録装置、または光ディスクなどの光学記録メディアなどで構成してもよい。リムーバブルメディアインタフェース１１３４は着脱可能な記録媒体記録されている、映像データ、画像データ、音声データ等の各種データなどの各種情報を読み出すことが可能である。着脱可能な記録媒体に記録された映像データ、画像データ等は、液晶表示パネル１１と再帰反射部材２とを介して空間浮遊映像３として出力される。
【0125】
ストレージ部１１７０は、映像データ、画像データ、音声データ等の各種データなどの各種情報を記録する記憶装置である。ストレージ部１１７０は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの磁気記録媒体記録装置や、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの半導体素子メモリで構成してもよい。ストレージ部１１７０には、例えば、製品出荷時に予め映像データ、画像データ、音声データ等の各種データ等の各種情報が記録されていてもよい。また、ストレージ部１１７０は、通信部１１３２を介して外部機器や外部のサーバ等から取得した映像データ、画像データ、音声データ等の各種データ等の各種情報を記録してもよい。
【0126】
ストレージ部１１７０に記録された映像データ、画像データ等は、液晶表示パネル１１と再帰反射部材２とを介して空間浮遊映像３として出力される。空間浮遊映像３として表示される、表示アイコンや利用者が操作するためのオブジェクト等の映像データ、画像データ等も、ストレージ部１１７０に記録される。
【0127】
空間浮遊映像３として表示される表示アイコンやオブジェクト等のレイアウト情報や、オブジェクトに関する各種メタデータの情報等もストレージ部１１７０に記録される。ストレージ部１１７０に記録された音声データは、例えば音声出力部１１４０から音声として出力される。
【0128】
映像制御部１１６０は、液晶表示パネル１１に入力する映像信号に関する各種制御を行う。映像制御部１１６０は、映像処理回路と称してもよく、例えば、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、映像用プロセッサなどのハードウェアで構成されてもよい。なお、映像制御部１１６０は、映像処理部、画像処理部と称してもよい。映像制御部１１６０は、例えば、メモリ１１０９に記憶させる映像信号と、映像信号入力部１１３１に入力された映像信号（映像データ）等のうち、どの映像信号を液晶表示パネル１１に入力するかといった映像切り替えの制御等を行う。また、映像制御部１１６０は、メモリ１１０９に記憶させる映像信号と、映像信号入力部１１３１から入力された映像信号とを重畳した重畳映像信号を生成し、重畳映像信号を液晶表示パネル１１に入力することで、合成映像を空間浮遊映像３として形成する制御を行ってもよい。
【0129】
また、映像制御部１１６０は、映像信号入力部１１３１から入力された映像信号やメモリ１１０９に記憶させる映像信号等に対して画像処理を行う制御を行ってもよい。画像処理としては、例えば、画像の拡大、縮小、変形等を行うスケーリング処理、輝度を変更するブライト調整処理、画像のコントラストカーブを変更するコントラスト調整処理、画像を光の成分に分解して成分ごとの重みづけを変更するレティネックス処理等がある。また、映像制御部１１６０は、液晶表示パネル１１に入力する映像信号に対して、利用者２３０の空中操作（タッチ操作）を補助するための特殊効果映像処理等を行ってもよい。特殊効果映像処理は、例えば、空中操作検出部１３５０による利用者２３０のタッチ操作の検出結果や、撮像部５１０による利用者２３０の撮像画像に基づいて行われる。
【0130】
姿勢センサ１１１３は、重力センサまたは加速度センサ、またはこれらの組み合わせにより構成されるセンサであり、空間浮遊映像表示装置４００が設置されている姿勢を検出することができる。姿勢センサ１１１３の姿勢検出結果に基づいて、制御部１１１０が、接続される各部の動作を制御してもよい。例えば、利用者の使用状態としての好ましくない姿勢を検出した場合に、液晶表示パネル１１の表示していた映像の表示を中止し、利用者にエラーメッセージを表示するような制御を行ってもよい。または、姿勢センサ１１１３により空間浮遊映像表示装置４００の設置姿勢が変化したことを検出した場合に、液晶表示パネル１１の表示していた映像の表示の向きを回転させる制御を行ってもよい。
【0131】
ここまで説明したように、空間浮遊映像表示装置４００には、さまざまな機能が搭載されている。ただし、空間浮遊映像表示装置４００は、これらのすべての機能を備える必要はなく、空間浮遊映像３を形成する機能があればどのような構成でもよい。
【0132】
【0133】
図１１は、一実施例（第５実施例とする）に係る、机上設置用として好適な空間浮遊映像表示装置の構成例を示す。
【0134】
図１１では、空間浮遊映像表示装置を横から見た場合の断面図（Ａ）と装置正面から見た場合の上面図（Ｂ）を示している。ここでの装置正面は、空間浮遊映像表示装置４００で形成する空間浮遊映像３Ｄを利用者が正面から視認できる方向に対応した面とする。方向Ｄは、利用者が空間浮遊映像３Ｄを正面から視認する方向であり、Ｚ方向での負方向と対応している。説明上、図示の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のような座標系や方向を用いる場合がある。Ｚ方向は、鉛直方向、上下方向であり、Ｘ方向およびＹ方向は、直交する２つの水平方向であり、Ｘ方向は、奥行き方向、前後方向（空間浮遊映像３Ｄの画面内での前後の水平方向）であり、Ｙ方向は、左右方向（空間浮遊映像３Ｄの画面内での左右の水平方向）である。
【0135】
図１１のＺ型の構成は、図３のＺ型の構成に対し、構成要素（映像表示装置１、ビームスプリッタ１０１Ｄ、および再帰反射部材２Ａ等）の位置関係は同様である。空間浮遊映像３Ｄを形成する機能のために、空間浮遊映像表示装置の各構成要素（映像表示装置１、ビームスプリッタ１０１Ｄ、および再帰反射部材２等）は、所定の位置関係を有して相互に配置されている。すなわち、図１１の映像表示装置部３００の映像表示装置１、ビームスプリッタ１０１Ｄ、および再帰反射部材２Ａ等は、図３の構成と同様に、Ｚ字形状を為すように、所定の位置関係を有して配置されている。
【0136】
図１１に示す第５実施例の空間浮遊映像表示装置は、大別して、映像表示装置部３００と、映像表示装置部３００に対応する筐体１０６と、空間浮遊映像表示装置４００と、空間浮遊映像表示装置４００に対応する、開口部４００２を有する筐体４００１と、ビームスプリッタ１０１Ｄの一端に回転支点となるヒンジ機構３３２とを備えている。
【0137】
ヒンジ機構３３２は、筐体４００１に設けられ、ビームスプリッタ１０１Ｄの利用者２３０と反対側の一辺においてビームスプリッタ１０１Ｄを回転可能に保持し、ビームスプリッタ１０１Ｄの回転支点となる。
【0138】
映像表示装置１は、筐体１０６の収納部に実装・収納されている。図１１では、図示のＸ－Ｙ面を机面（本例では水平面）とした場合に、その机面に対して垂直のＸ－Ｚ面に沿って筐体１０６が配置されている。
【0139】
筐体１０６は、概略的に長方体形状、所定の高さ（Ｙ方向で所定の厚さ）の平板形状である。筐体１０６内には机面上でＸ－Ｚ面に沿って映像表示装置１が配置されている。筐体１０６にＹ方向で対向して、空間浮遊映像表示装置４００が配置されている。
【0140】
空間浮遊映像表示装置４００は、筐体４００１に実装・収納されている。空間浮遊映像表示装置４００は、再帰反射部材２Ａ、λ／４板２１Ａ、ビームスプリッタ１０１Ｄなどにより構成される。
【0141】
本実施例では、開口部４００２から入射してくる外光の、再帰反射部材２Ａや映像表示装置１に対する影響の低減を目的として、ガラス板等の透明部材１００および吸収型偏光板１１２を備えている。方向Ｄは、本例では鉛直方向であるＺ方向で上から下への方向、開口部４００２に対する垂直方向である。
【0142】
本実施例では、筐体４００１内において、ビームスプリッタ１０１Ｄが、机面に対し斜めに配置されている。斜めとは、机面（Ｘ－Ｙ面）のＹ方向に対し、ビームスプリッタ１０１Ｄの主面の一辺の方向が為す角度が対応しており、例えば図１１ではその斜めの角度である角度αが４５度程度（≒４５°）である。
【0143】
映像表示装置１（図１１）に対して、ビームスプリッタ１０１Ｄを挟んでＹ方向で向かい側には、再帰反射部材２Ａおよびλ／４板２１Ａが配置されている。λ／４板２１Ａは、再帰反射部材２Ａの主面に対し、ビームスプリッタ１０１Ｄが配置される側に配置されている。つまり、λ／４板２１Ａは、再帰反射部材２Ａの光入射側に配置されている。空間浮遊映像３Ｄ（破線枠で示す）は、筐体１０６と再帰反射部材２Ａとの間で、ビームスプリッタ１０１ＤからＺ方向で上側に出て、水平方向（Ｘ－Ｙ面）に配置されている。空間浮遊映像３Ｄは、ビームスプリッタ１０１Ｄに対応して形成される空中像である。
【0144】
本実施例では、筐体１０６内に映像表示装置１の構成要素、すなわち、光源装置１３、液晶表示パネル１１、および吸収型偏光板１２、等が収容され固定されている。
【0145】
筐体１０６のＹ方向で左側の面、および筐体４００１のＹ方向で右側の面には、開口部１０６１が設けられている。開口部１０６１は、映像表示装置１からの映像光が通過または透過する部分である。開口部１０６１には、透明部材などが設けられてもよい。映像表示装置１、より具体的には液晶表示パネル１１上に表示された映像に対応する映像光は、この開口部１０６１を経て、Ｙ方向で左方向（負方向）にあるビームスプリッタ１０１Ｄに向かって進む。
【0146】
先述の構成（図３）と同様に、ビームスプリッタ１０１Ｄは、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する性質を有する物とし、例えば平板ガラス基板上に光学薄膜を蒸着することで形成できる。このとき、ビームスプリッタ１０１Ｄに対する偏光光の入射角としては、４５度±１５度程度で、水平方向（Ｘ－Ｙ面）に配置される空間浮遊映像３Ｄが発生する。
【0147】
図１１では、映像表示装置１から、開口部１０６１を経て、Ｙ方向での負方向に、光軸Ｄ１上に出射される映像光を、破線矢印で示している。ビームスプリッタ１０１Ｄに対する４本の破線矢印における、代表例として示す。液晶表示パネル１１より出射された映像光は、所定の偏光特性、例えば、Ｐ偏光（平行偏光：ＰはParallelの略）を有する光とする。このＰ偏光の映像光は、光軸Ｄ１上、ビームスプリッタ１０１ＤをそのままＹ方向で負方向（左）に通過し、光軸Ｄ１に対応した光軸Ｄ２上を再帰反射部材２Ａに向かって進む。ビームスプリッタ１０１Ｄは、Ｐ偏光を通過させ、Ｓ偏光（垂直偏光：ＳはSenkrechtの略）を反射させる性質を有する。ビームスプリッタ１０１Ｄは、このＰ偏光の映像光（光軸Ｄ２、Ｙ方向）と、例えば約４５度の角度を為すように配置されている。言い換えると、ビームスプリッタ１０１Ｄは、主面が、液晶表示パネル１１および再帰反射部材２Ａの主面を為すＺ方向に対し、約４５度の角度を為すように配置されている。
【0148】
再帰反射部材２Ａの光入射面には、λ／４板２１Ａが設けられている。映像表示装置１から出射され、ビームスプリッタ１０１Ｄを透過した、光軸Ｄ１のＰ偏光の映像光は、再帰反射部材２Ａで反射される前と反射された後との計２回、λ／４板２１Ａを通過することで、Ｐ偏光からＳ偏光に偏光変換される。この結果、再帰反射部材２で反射後の光軸Ｄ２上を進んだＳ偏光の映像光は、ビームスプリッタ１０１Ｄで反射され、Ｚ方向の光軸Ｄ３上を進む。このＳ偏光の映像光は、図示のように、開口部４００２の外側、透明部材１００および吸収型偏光板１１２を透過した後の、Ｚ方向で所定の位置に、実像である空間浮遊映像３Ｄを生成・表示する。
【0149】
空間浮遊映像３Ｄが形成される所定の位置は、映像表示装置１、ビームスプリッタ１０１Ｄ、および再帰反射部材２Ａを含む光学系の光路の光学距離に応じて定まる。空間浮遊映像３Ｄとビームスプリッタ１０１Ｄ間の距離は、映像表示装置１とビームスプリッタ１０１Ｄ間の距離とほぼ等しい。
【0150】
図１１に示すヒンジ機構３３２は上下左右には動かないが，回転は自由であるような機構であり、ビームスプリッタ１０１Ｄの左端のＸ方向に設けられてヒンジ機構３３２を回転支点として、ビームスプリッタ１０１Ｄは上下方向に回転する構造である。すなわち、映像表示装置１と再帰反射部材２が固定配置に対して、ビームスプリッタ１０１Ｄは角度を変えて配置することが可能な構造である。もしくは、ヒンジ機構３３０を回転支点として、ビームスプリッタ１０１Ｄが回転され、ビームスプリッタ１０１Ｄと映像表示装置１、および、ビームスプリッタ１０１Ｄと再帰反射部材２Ａの離隔距離を変えることができる構造である。ビームスプリッタ１０１Ｄの配置角度が異なっても、図３の構成と同様にＺ字形状を為すように、位置関係を有して配置される。
【0151】
図１１に示す第５実施例の空間浮遊映像表示装置において、ビームスプリッタ１０１Ｄを、ヒンジ機構３３２を回転支点として、水平位置（ＸＹ平面）に対して上方に角度γだけ回転して、ビームスプリッタ１０１Ｅの位置に移動した場合を考える。この配置の構成では、映像表示装置１からのＰ偏光の映像光は光軸Ｄ１を進んで、ビームスプリッタ１０１Ｅを透過して、再帰反射部材２Ａで反射される前と反射された後との計２回、λ／４板２１Ａを通過することで、Ｐ偏光からＳ偏光に偏光変換される。この結果、再帰反射部材２で反射後の光軸Ｄ２上を進んだＳ偏光の映像光は、ビームスプリッタ１０１Ｅで反射され、Ｚ方向の光軸Ｅ３上を進む。このＳ偏光の映像光は、図示のように、開口部４００２の外側、透明部材１００および吸収型偏光板１１２を透過した後の、Ｚ方向で所定の位置に、実像である空間浮遊映像３Ｅを生成・表示する。
【0152】
空間浮遊映像３Ｅが形成される所定の位置は、映像表示装置１、ビームスプリッタ１０１Ｅ、および再帰反射部材２Ａを含む光学系の光路の光学距離に応じて定まる。空間浮遊映像３Ｅとビームスプリッタ１０１Ｅ間の距離は、映像表示装置１とビームスプリッタ１０１Ｅ間の距離とほぼ等しくなる。
【0153】
ヒンジ機構３３２を回転支点として、水平位置（ＸＹ平面）に対して上方に角度γだけ回転することにより、映像表示装置１とビームスプリッタ１０１Ｅ間の距離は、ヒンジ機構３３２から離れたビームスプリッタ１０１Ｅ面では、ビームスプリッタ１０１Ｄに対して遠くなる。このため、ビームスプリッタ１０１Ｅの空間浮遊映像３Ｅは、ほぼ水平位置のビームスプリッタ１０１Ｄの空間浮遊映像３Ｄに対して、上方にほぼ角度γだけ回転した位置に生成・表示される。形成された空間浮遊映像３Ｅは、矢印で示す方向Ｅから、利用者２３０Ｅが正面位置で明るい映像として視認できる。すなわち、ヒンジ機構３３２を回転支点として、ビームスプリッタ１０１Ｄの傾斜角度γを変化させることにより、空間浮遊映像３Ｄを水平位置から傾斜した位置で発生・表示が可能である。
【0154】
撮像部５１０は、イメージセンサを有するカメラであり、利用者２３０Ｄ、２３０Ｅの顔、目、腕、指および／または空間浮遊映像３Ｄや空間浮遊映像３Ｅの空間などを撮像する。例えば、撮像部５１０が撮像した利用者２３０Ｄ、２３０Ｅの顔や目の情報から、ビームスプリッタ角度調整部１０１０（図１０）により利用者２３０Ｄ、２３０Ｅの顔や目の位置を検出し、ヒンジ機構３３２を駆動して、利用者２３０Ｄの視認に最適なビームスプリッタ１０１Ｄの角度から、利用者２３０Ｅの視認に最適なビームスプリッタ１０１Ｅの角度に調整することができる。
【0155】
［第６実施例］
図１２は、一実施例（第６実施例とする）に係る、机上設置用として好適な空間浮遊映像表示装置の構成例を示す。
図１２は、一実施例（第６実施例とする）に係る、机上設置用として好適な空間浮遊映像表示装置の構成例を示す。
【0156】
図１２の実施例は、図１１の実施例の空間浮遊映像表示装置をＸ軸回りに９０°左に回転した配置である。この実施例の座標系は、Ｙ方向は鉛直方向、上下方向であり、Ｚ方向およびＹ方向は、直交する２つの水平方向であり、Ｘ方向は、奥行き方向、前後方向であり、Ｚ方向は、左右方向である。すなわち、空間浮遊映像表示装置から見た座標関係は、図１１の実施例と図１２の実施例は同一としている。ここでの装置正面は、空間浮遊映像表示装置４００で形成する空間浮遊映像３Ｄを利用者が正面から視認できる方向に対応した面（Ｙ－Ｘ平面）とする。方向Ｄは、利用者が空間浮遊映像３Ｄを正面から視認する方向であり、Ｚ方向での負方向と対応している。
【0157】
図１２の実施例における、空間浮遊映像表示装置４００は図１１の実施例と構成要素は、同一であり、同一符号を用いている。空間浮遊映像３Ｄと、空間浮遊映像３Ｅの発生・表示は同一手段による。図１２の実施例における利用者２３０Ｄと利用者２３０Ｅの視点位置は、図１１の実施例と同一の位置関係であるが、利用者２３０Ｄは利用者２３０Ｅより背が高い場合を想定して示している。利用者２３０Ｄは正面方向の空間浮遊映像３Ｄが最適である。利用者２３０Ｅは利用者２３０Ｄより背が低いため、空間浮遊映像表示装置４００を少し見上げることになり、空間浮遊映像３Ｅが正面方向となり視認の最適位置となる。
【0158】
撮像部５１０は、イメージセンサを有するカメラであり、利用者２３０Ｄ、２３０Ｅの背の高さ、顔、目および／または空間浮遊映像３Ｄや空間浮遊映像３Ｅ付近の空間などを撮像する。例えば、利用者２３０Ｄに対しては、撮像部５１０が撮像した利用者２３０Ｄの背の高さや、顔や目の位置情報から、ビームスプリッタ角度調整部１０１０（図１０）によって、利用者２３０Ｄの目の位置を検出して、ビームスプリッタ１０１の角度を、ヒンジ機構３３２により、ビームスプリッタ１０１Ｄの位置に調整し配置する。これにより、利用者２３０Ｄは正面方向の最適位置で空間浮遊映像３Ｄを視認することができる。
【0159】
背の低い利用者２３０Ｅに対しては、撮像部５１０が撮像した利用者２３０Ｅの背の高さや、顔や目の位置情報から、ビームスプリッタ角度調整部１０１０（図１０）によって、利用者２３０Ｅの目の位置を検出して、ビームスプリッタ１０１Ｄの角度を、ヒンジ機構３３２により、回転角度γだけ版時計方向に回転させて、ビームスプリッタ１０１Ｅの位置に調整し配置する。これにより、利用者２３０Ｅは少し見上げた正面方向の最適位置で空間浮遊映像３Ｅを視認することができる。
【0160】
本実施例は、利用者２３０Ｄより背の低い場合に限らず、利用者２３０Ｄより背の高い利用者に対しても有効である。撮像部５１０が撮像した利用者２３０Ｄより背の高い利用者の例えば目の位置情報から、ビームスプリッタ１０１Ｄの角度を時計方向に回転調整することにより、発生する空間浮遊映像の傾斜角度を、利用者２３０Ｄより背の高い利用者の視認が最適になるように、調整可能である。利用者（観測者）の視認性が高くなり、操作性の向上に好適である。
【0161】
［第７実施例］
図１３は、一実施例（第７実施例とする）に係る、机上設置用として好適な空間浮遊映像表示装置の構成例を示す。
図１３は、一実施例（第７実施例とする）に係る、机上設置用として好適な空間浮遊映像表示装置の構成例を示す。
【0162】
図１３（Ａ）は、一実施例（第７実施例）に係る空間浮遊映像表示装置を横から見た場合の外観の断面図、図１３（Ｂ）は、一実施例（第７実施例）に係る空間浮遊映像表示装置を上から見た場合の外観の断面図を示している。図１３（Ｂ）では、再帰反射部材２Ｂは、液晶表示パネル１１に対して所定の角度傾いて対向するように配置されている。ここでの装置正面は、空間浮遊映像表示装置４００で形成する空間浮遊映像３Ｆを利用者が正面から視認できる方向に対応した面とする。方向Ｆは、利用者２３０Ｆが空間浮遊映像３Ｆを正面から視認する方向であり、Ｚ方向での負方向と対応している。
【0163】
【0164】
空間浮遊映像３Ｆを形成する機能のために、空間浮遊映像表示装置の各構成要素（映像表示装置１、ビームスプリッタ１０１Ｆ、および再帰反射部材２Ｂ等）は、所定の位置関係を有して相互に配置されている。すなわち、図１３の映像表示装置部３００の映像表示装置１、ビームスプリッタ１０１Ｆ、および再帰反射部材２Ｂ等は、図３の構成と同様に、Ｚ字形状を為すように、所定の位置関係を有して配置されている。
【0165】
図１３に示す第７実施例の空間浮遊映像表示装置は、大別して、映像表示装置部３００と、映像表示装置部３００に対応する筐体１０６と、空間浮遊映像表示装置４００と、空間浮遊映像表示装置４００に対応する、開口部４００２を有する筐体４００１と、ビームスプリッタ１０１Ｆを回転可能に保持するヒンジ機構３３３を備えている。
【0166】
ヒンジ機構３３３は、ビームスプリッタ１０１Ｆの利用者２３０側の一辺に平行なビームスプリッタ１０１Ｆの中心線若しくは中心線近傍においてビームスプリッタ１０１Ｆの両端を回転可能に保持し、ビームスプリッタ１０１Ｆの回転支点となる。ヒンジ機構３３３は上下左右には動かないが，回転は自由であるような機構であり、ヒンジ機構３３３を回転支点として、ビームスプリッタ１０１Ｆは上下に回転する構造である。すなわち、映像表示装置１と再帰反射部材２Ｂが固定配置に対して、ビームスプリッタ１０１Ｆは角度を変えて配置することが可能な構造である。もしくは、ヒンジ機構３３３を回転支点として、ビームスプリッタ１０１Ｆが回転され、ビームスプリッタ１０１Ｆと映像表示装置１、および、ビームスプリッタ１０１Ｆと再帰反射部材２Ｂの離隔距離を変えることができる構造である。ビームスプリッタ１０１Ｆの配置角度が異なっても、図３の構成と同様にＺ字形状を為すように、位置関係を有して配置される。
【0167】
映像表示装置１から出射されたＰ偏光の映像光は、ビームスプリッタ１０１Ｆを透過して、λ／４板２１Ｂに到達する。当該映像光は、λ／４板２１Ｂを透過することで、再帰反射部材２Ｂで反射されて、λ／４板２１Ｂを計２回通過することになり、Ｐ偏光からＳ偏光に偏光変換される。当該映像光は、ビームスプリッタ１０１Ｆで反射されて、Ｚ軸方向、つまり鉛直方向において、空間浮遊映像３Ｆを生成する。
【0168】
本実施例では図１３（Ｂ）に模式的に白抜き矢印で不要光６００を示している。不要光６００となるＰ偏光の映像光は、λ／４板２１Ｂに到達したＰ偏光の映像光の一部が、λ／４板２１Ｂの表面で鏡面反射されて、Ｐ偏光のままでビームスプリッタ１０１Ｆへ進む。さらに、ビームスプリッタ１０１Ｆの表面でもＰ偏光の映像光の一部は鏡面反射される。
【0169】
本実施例では、再帰反射部材２Ｂとλ／４板２１ＢはＸ－Ｚ面に対して平行ではなく、Ｘ－Ｙ平面上で角度を持って配置されている。そのため、不要光６００となるＰ偏光の映像光は、λ／４板２１Ｂの表面ではＹ－Ｚ平面に対しては入射光と平行に鏡面反射されるが、Ｘ－Ｙ平面に対してλ／４板２１Ｂは角度を有するため、入射角度に対応する角度で鏡面反射されて、ビームスプリッタ１０１Ｆの表面へはＸ－Ｙ平面上で角度を持って入射される。このため、不要光６００は、ビームスプリッタ１０１Ｆの表面で上記入射角度に対応する角度で鏡面反射されるが、直上方向のＺ方向から外れて、空間浮遊映像３Ｆの画面外の方向に進む。これにより、利用者が方向Ｆから空間浮遊映像３Ｆを見ると、不要光６００は空間浮遊映像３Ｆの画面外となり視認されないため、不要光６００による空間浮遊映像の視認の妨げを避けることができる。
【0170】
図１３に示す第１実施例の空間浮遊映像表示装置において、ビームスプリッタ１０１Ｆの中心線位置若しくは中心線近傍に設けられたヒンジ機構３３３を回転支点として水平位置（ＸＹ平面）に対して反時計回りあるいは上方に角度γだけ回転して、ビームスプリッタ１０１Ｊの位置に配置される。
【0171】
この配置の構成において、映像表示装置１の中心から離れた位置からの映像光について考える。映像表示装置１の下端の光軸Ｆ１の映像光がビームスプリッタ１０１Ｆで透過すると、光軸Ｆ１に沿ってλ／４板２１Ｂを通過して再帰反射部材２Ｂに入射する。再帰反射部材２で再帰反射されて出射された映像光は、λ／４板２１Ｂを再び通過して他方の偏波に変換されて、ビームスプリッタ１０１Ｆで反射した映像光は、光軸Ｆ２に対応する光軸Ｆ３の方向で、透明部材１００の外側の所定の位置に実像である空間浮遊映像３Ｆを発生する。
【0172】
次に、ビームスプリッタ１０１Ｆが角度γだけ回転して、ビームスプリッタ１０１Ｊの位置に来た場合は、映像表示装置１の光軸Ｆ１の映像光がビームスプリッタ１０１Ｊを透過すると、光軸Ｆ２に沿ってλ／４板２１Ｂを通過して再帰反射部材２Ｂに入射する。再帰反射部材２Ｂで再帰反射されて出射された映像光は、λ／４板２１Ｂを再び通過して他方の偏波に変換されて、ビームスプリッタ１０１Ｊで反射され、光軸Ｊ３の方向で、透明部材１００の外側の所定の位置に実像である空間浮遊映像３Ｊを発生する。
【0173】
映像表示装置１の下端とビームスプリッタ１０Ｊ間の距離は、角度γの回転によって、映像表示装置１とビームスプリッタ１０１Ｊ間の距離は、ビームスプリッタ１０１Ｆより短くなるため、換言すれば光路距離が近くなるため、発生した空間浮遊映像3Ｊの左端位置は、空間浮遊映像3Ｆの左端位置と比較して低い位置になる。
【0174】
逆に、映像表示装置１の上端とビームスプリッタ１０Ｊ間の距離は、角度γの回転によって、映像表示装置１とビームスプリッタ１０１Ｊ間の距離は、ビームスプリッタ１０１Ｆより遠くなるため、換言すれば光路距離が長くなるため、発生した空間浮遊映像３Ｊの右端位置は、空間浮遊映像3Ｆの右端位置と比較して高い位置になる。つまり、空間浮遊映像３Ｊは空間浮遊映像３Ｆより反時計回り方向に傾斜する。すなわち、ヒンジ機構３３３を回転支点として、ビームスプリッタ１０１Ｆの傾斜角度γを変化させることにより、空間浮遊映像３Ｆを水平位置から傾斜した位置で発生・表示が可能である。
【0175】
撮像部５１０は、イメージセンサを有するカメラであり、利用者２３０Ｆ、２３０Ｊの顔、目、腕、指および／または空間浮遊映像３Ｆや空間浮遊映像３Ｊの空間などを撮像する。例えば、撮像部５１０が撮像した利用者２３０Ｆ、２３０Ｊの顔や目の情報は、ビームスプリッタ角度調整部１０１０（図１０）によって利用者２３０Ｆや２３０Ｊの顔や目の位置を検出して、ヒンジ機構３３３を駆動して、ビームスプリッタ１０１Ｆの角度を、例えば利用者２３０Ｆの視認最適位置から、利用者２３０Ｊの視認に、好適なビームスプリッタ１０１Ｊの角度に調整することができる。
【0176】
上述したように、図７～図９に示す空中浮遊映像表示装置については、映像を表示する表示パネルと、表示パネルから出射した映像光の一部を反射する偏光分離部材と、偏光分離部材からの反射光を再帰反射する再帰反射部材と、を備え、再帰反射部材が再帰反射した反射光が偏光分離部材を透過して空中浮遊映像を形成するものであり、偏光分離部材は、表示パネル及び再帰反射部材に対する角度が可変である。
【0177】
また、上述したように、図１１～図１３に示す空中浮遊映像表示装置についても、映像を表示する表示パネルと、表示パネルから出射した映像光の一部を透過する偏光分離部材と、偏光分離部材を透過した光を再帰反射する再帰反射部材と、を備え、再帰反射部材が再帰反射した反射光が偏光分離部材を反射して空中浮遊映像を形成するものであり、偏光分離部材は、表示パネル及び再帰反射部材に対する角度が可変である。
【0178】
以上のように、各実施例や変形例の空間浮遊映像表示装置によれば、主に室内での使用に好適で、視認性の高い空間浮遊映像を表示することができる。また、本実施の形態の空間浮遊映像表示装置は、表示される空間像が異なる高さや傾きで表示されて、視認性や操作性を向上させる構成とした。より具体的には、上記ビームスプリッタを底面等に対する角度を調整する機能を設けて、各ビームスプリッタから高さや傾斜が異なる空間浮遊映像を表示する構成とした。
【0179】
これにより、利用者の見る位置や、背の高さが異なる利用者に対して、空間浮遊映像の視認性や操作性を向上させる効果をもたらす。生成された空間浮遊映像を非接触利用者インタフェースとして用いる場合に、利用者にとって使い勝手がより良く、視認性や操作性がより高く、誤操作や誤入力の防止や低減の効果をもたらす。
【0180】
また、本実施例は、例えば机上設置用が考えられる。なお、λ／４板２１Ｂの位置は、空間浮遊映像の結像前であればよく、ビームスプリッタ１０１と開口部４００２の間の任意の位置に配置が可能である。なお、再帰反射部材２は、液晶表示パネル１１に対して所定の角度傾いて対向するように配置されてもよい。
【0181】
以上の効果により、各実施例や変形例の空間浮遊映像表示装置は、比較的狭い室内で使用しても、利用者以外の人にとっては不要な映像光を照射することなく、明るく、視認性に優れた空間浮遊映像を表示することができ、かつ、小型・軽量であるため、室内の机、テーブルの上や、棚などに、手軽に設置するのに好適である。
【0182】
以上、本開示の実施の形態について具体的に説明したが、前述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。特に限定しない場合、各構成要素は、単数でも複数でもよい。各実施例の構成要素について、必須構成要素を除き、追加・削除・置換などが可能である。また、各実施例を組み合わせた形態も可能である。
【0183】
例えば、ビームスプリッタが平板形状ではなく湾曲したビームスプリッタでも可能である。また、上記実施例では、利用者が空間浮遊映像を主に鉛直方向で見る場合の実施例を示したが、勿論これに限らず、各実施例の空間浮遊映像表示装置の配置を全体的に回転等した配置とすれば、上述の例とは異なる方向に空間浮遊映像を表示する形態とすることができる。また、映像表示装置１は表示パネル、液晶表示パネル、液晶パネル等と称してもよい。
【0184】
本実施例に係る技術では、空間浮遊映像を高解像度かつ高輝度な映像情報を空間浮遊した状態で表示することにより、この空間浮遊映像を非接触型の利用者インタフェースとして使用することも可能であり、利用者は感染症の接触感染に対する不安を感じることなく操作することができる。これにより、国連の提唱する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ：Sustainable Development Goals）の「3すべての人に健康と福祉を」に貢献する。
【0185】
また、本実施例に係る技術では、出射する映像光の発散角を小さく、さらに特定の偏波（偏光）に揃えることで、再帰反射部材に対して正規の反射光だけを効率良く反射させるため、光の利用効率が高く、明るく鮮明な空間浮遊映像を得ることを可能にする。本実施例に係る技術によれば、消費電力を大幅に低減することが可能な、利用性に優れた非接触ユーザインタフェースを提供することができる。これにより、国連の提唱する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ：Sustainable Development Goals）の「9産業と技術革新の基盤をつくろう」に貢献する。
【0186】
さらに、実施の形態に係る技術では、指向性（直進性）の高い映像光による空間浮遊映像の形成を可能にする。本実施例に係る技術では、いわゆるキオスク端末のような高いセキュリティが求められる映像や、利用者に正対する人物には秘匿したい秘匿性の高い映像を表示する場合でも、指向性の高い映像光を表示することで、利用者以外に空間浮遊映像を覗き込まれる危険性が少ない非接触ユーザインタフェースを提供可能にする。本発明は、以上のような技術を提供することにより、国連の提唱する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ:Sustainable Development Goals）の「１１住み続けられるまちづくりを」に貢献する。
【符号の説明】
【0187】
１：映像表示装置、２，２Ａ，２Ｂ：再帰反射部材、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｊ：空間浮遊映像、１１：液晶表示パネル、１２，１１２：吸収型偏光板、１３：光源装置、２１，２１Ａ，２１Ｂ：λ／４板、２０３：導光体、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ：透明部材、１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄ，１０１Ｅ，１０１Ｆ，１０１Ｊ：ビームスプリッタ（偏光分離部材）、１０１０：ビームスプリッタ角度調整部、１０６：映像表示装置部の筐体、３００：映像表示装置部、４００：空間浮遊映像表示装置、１０６１：開口部、４００１：筐体、４００２：開口部、２３０Ａ，２３０Ｂ，２３０Ｃ，２３０Ｄ，２３０Ｅ，２３０Ｆ，２３０Ｊ：利用者、３１０：ピストン機構、３１０Ａ，３１０Ｂ，３１０Ｃ：ピストン、３３０，３３１，３３２，３３３：ヒンジ機構、５００：制御部等、５１０：撮像部、６００：不要光、１１１０：制御部、１１６０：映像制御部、１３５０：空中操作検出部、１３５１：空中操作検出センサ
【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】
