(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】P2024063505
(43)【公開日】2024-05-13
(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 20200101AFI20240502BHJP
【ＦＩ】
G02B30/56
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022171520
(22)【出願日】2022-10-26
(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】110002066
【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 敏光
(72)【発明者】
【氏名】朝倉 祥
【テーマコード（参考）】
2H199
【Ｆターム（参考）】
2H199BA32
2H199BA68
2H199BB06
2H199BB20
2H199BB30
2H199BB52
2H199BB57
(57)【要約】
【課題】より好適な空中浮遊映像表示装置を提供する。これにより、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】映像表示部と、映像表示部から出射した映像光を透過して空中浮遊映像を形成せしめる再帰性透過板と、を備え、映像表示部の表示面から出射した映像光について、映像表示部の表示面から出射して再帰性透過板を透過して前記空中浮遊映像の位置に到達するまでの光路長が、映像光が出射する前記映像表示部の表示面における位置に応じて異なるものであり、映像表示部は、光路長に応じて、単位面積当たりの出射光量が異なるものである。
【選択図】図１
【解決手段】映像表示部と、映像表示部から出射した映像光を透過して空中浮遊映像を形成せしめる再帰性透過板と、を備え、映像表示部の表示面から出射した映像光について、映像表示部の表示面から出射して再帰性透過板を透過して前記空中浮遊映像の位置に到達するまでの光路長が、映像光が出射する前記映像表示部の表示面における位置に応じて異なるものであり、映像表示部は、光路長に応じて、単位面積当たりの出射光量が異なるものである。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
映像表示部と、
前記映像表示部から出射した映像光を透過して空中浮遊映像を形成せしめる再帰性透過板と、を備え、
前記映像表示部の表示面から出射した映像光について、前記映像表示部の表示面から出射して前記再帰性透過板を透過して前記空中浮遊映像の位置に到達するまでの光路長が、前記映像光が出射する前記映像表示部の表示面における位置に応じて異なるものであり、
前記映像表示部は、前記光路長に応じて、単位面積当たりの出射光量が異なるものである、
空中浮遊映像表示装置。
前記映像表示部から出射した映像光を透過して空中浮遊映像を形成せしめる再帰性透過板と、を備え、
前記映像表示部の表示面から出射した映像光について、前記映像表示部の表示面から出射して前記再帰性透過板を透過して前記空中浮遊映像の位置に到達するまでの光路長が、前記映像光が出射する前記映像表示部の表示面における位置に応じて異なるものであり、
前記映像表示部は、前記光路長に応じて、単位面積当たりの出射光量が異なるものである、
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、
前記映像表示部の表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記映像表示部の表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記映像表示部と前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記映像表示部は、前記映像表示部の表示面における前記第１の方向に対応する方向に前記単位面積当たりの出射光量が傾斜するように、異ならせる、
空中浮遊映像表示装置。
前記映像表示部の表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記映像表示部の表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記映像表示部と前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記映像表示部は、前記映像表示部の表示面における前記第１の方向に対応する方向に前記単位面積当たりの出射光量が傾斜するように、異ならせる、
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、前記映像表示部は、液晶表示パネルと拡散板と光源ユニットで構成され、
前記映像表示部の表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記映像表示部の表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記映像表示部と前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記拡散板の厚さは、前記映像表示部の表示面における前記第１の方向に対応する方向に、異ならせる、
空中浮遊映像表示装置。
前記映像表示部の表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記映像表示部の表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記映像表示部と前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記拡散板の厚さは、前記映像表示部の表示面における前記第１の方向に対応する方向に、異ならせる、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項4】
請求項１に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記映像表示部は、液晶表示パネルと拡散板と光源ユニットで構成され、
前記映像表示部の表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記映像表示部の表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記映像表示部と前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記光源ユニットは、前記映像表示部の表示面における前記第１の方向に対応する方向に前記単位面積当たりの出射光量が傾斜するように、異ならせる、
空中浮遊映像表示装置。
前記映像表示部は、液晶表示パネルと拡散板と光源ユニットで構成され、
前記映像表示部の表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記映像表示部の表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記映像表示部と前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記光源ユニットは、前記映像表示部の表示面における前記第１の方向に対応する方向に前記単位面積当たりの出射光量が傾斜するように、異ならせる、
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、
前記光源ユニットは複数の光源素子を等間隔に配置され、
前記光源素子は、前記映像表示部の表示面における前記第１の方向に対応する方向に、前記光源素子の駆動電流を異ならせる、
空中浮遊映像表示装置。
前記光源ユニットは複数の光源素子を等間隔に配置され、
前記光源素子は、前記映像表示部の表示面における前記第１の方向に対応する方向に、前記光源素子の駆動電流を異ならせる、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項6】
請求項４に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記光源ユニットは複数の光源素子を有し、
前記光源素子は、前記映像表示部の表示面における前記第１の方向に対応する方向に、前記光源素子の配置間隔を異ならせる、
空中浮遊映像表示装置。
前記光源ユニットは複数の光源素子を有し、
前記光源素子は、前記映像表示部の表示面における前記第１の方向に対応する方向に、前記光源素子の配置間隔を異ならせる、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項7】
請求項１に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記映像表示部の表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記映像表示部の表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記映像表示部と前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記再帰性透過板は、前記映像表示部の表示面における前記第１の方向に対応する方向とは直角方向となる寸法を、異ならせる、
空中浮遊映像表示装置。
前記映像表示部の表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記映像表示部の表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記映像表示部と前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記再帰性透過板は、前記映像表示部の表示面における前記第１の方向に対応する方向とは直角方向となる寸法を、異ならせる、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項8】
光源と拡散板とを備えるバックライトユニットと、
表示パネルと、
前記表示パネルから出射した映像光を透過して空中浮遊映像を形成せしめる再帰性透過板と、を備え、
前記表示パネルの表示面から出射した映像光について、前記表示パネルの表示面から出射して前記再帰性透過板を透過して前記空中浮遊映像の位置に到達するまでの光路長が、前記映像光が出射する前記表示パネルの表示面における位置に応じて異なるものであり、
前記表示パネルの表示面の位置における前記光路長に応じて、前記表示パネルの表示面の前記位置に対応する前記バックライトユニットの出射面における単位面積当たりの出射光量を異ならせる、
空中浮遊映像表示装置。
表示パネルと、
前記表示パネルから出射した映像光を透過して空中浮遊映像を形成せしめる再帰性透過板と、を備え、
前記表示パネルの表示面から出射した映像光について、前記表示パネルの表示面から出射して前記再帰性透過板を透過して前記空中浮遊映像の位置に到達するまでの光路長が、前記映像光が出射する前記表示パネルの表示面における位置に応じて異なるものであり、
前記表示パネルの表示面の位置における前記光路長に応じて、前記表示パネルの表示面の前記位置に対応する前記バックライトユニットの出射面における単位面積当たりの出射光量を異ならせる、
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、
前記表示パネルの表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記表示パネルの表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記表示パネルと前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記バックライトユニットは、前記表示パネルの表示面における前記第１の方向に対応する方向に前記単位面積当たりの出射光量が傾斜するように、異ならせる、
空中浮遊映像表示装置。
前記表示パネルの表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記表示パネルの表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記表示パネルと前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記バックライトユニットは、前記表示パネルの表示面における前記第１の方向に対応する方向に前記単位面積当たりの出射光量が傾斜するように、異ならせる、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項10】
請求項８に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記表示パネルの表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記表示パネルの表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記表示パネルと前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記拡散板の厚さは、前記表示パネルの表示面における前記第１の方向に対応する方向に、異ならせる、
空中浮遊映像表示装置。
前記表示パネルの表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記表示パネルの表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記表示パネルと前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記拡散板の厚さは、前記表示パネルの表示面における前記第１の方向に対応する方向に、異ならせる、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項11】
請求項８に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記表示パネルの表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記表示パネルの表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記表示パネルと前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記光源は、複数の発光部を有し、
前記光源は、前記複数の発光部の駆動電流を異ならせることによって、前記表示パネルの表示面における前記第１の方向に対応する方向に前記単位面積当たりの出射光量を傾斜させる、
空中浮遊映像表示装置。
前記表示パネルの表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記表示パネルの表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記表示パネルと前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記光源は、複数の発光部を有し、
前記光源は、前記複数の発光部の駆動電流を異ならせることによって、前記表示パネルの表示面における前記第１の方向に対応する方向に前記単位面積当たりの出射光量を傾斜させる、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項12】
請求項８に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記表示パネルの表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記表示パネルの表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記表示パネルと前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記光源は、複数の発光部を有し、
前記光源は、前記複数の発光部の配置間隔を異ならせることによって、前記表示パネルの表示面における前記第１の方向に対応する方向に前記単位面積当たりの出射光量を傾斜させる、
空中浮遊映像表示装置。
前記表示パネルの表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記表示パネルの表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記表示パネルと前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記光源は、複数の発光部を有し、
前記光源は、前記複数の発光部の配置間隔を異ならせることによって、前記表示パネルの表示面における前記第１の方向に対応する方向に前記単位面積当たりの出射光量を傾斜させる、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項13】
光源と拡散板とを備えるバックライトユニットと、
表示パネルと、
前記表示パネルから出射した映像光を透過して空中浮遊映像を形成せしめる再帰性透過板と、を備え、
前記表示パネルの表示面から出射した映像光について、前記表示パネルの表示面から出射して前記再帰性透過板を透過して前記空中浮遊映像の位置に到達するまでの光路長が、前記映像光が出射する前記表示パネルの表示面における位置に応じて異なるものであり、
前記表示パネルの表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記表示パネルの表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記表示パネルと前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記拡散板は、前記表示パネルの表示面における前記第１の方向に対応する方向において、前記拡散板の厚さが異なるように構成されている、
空中浮遊映像表示装置。
表示パネルと、
前記表示パネルから出射した映像光を透過して空中浮遊映像を形成せしめる再帰性透過板と、を備え、
前記表示パネルの表示面から出射した映像光について、前記表示パネルの表示面から出射して前記再帰性透過板を透過して前記空中浮遊映像の位置に到達するまでの光路長が、前記映像光が出射する前記表示パネルの表示面における位置に応じて異なるものであり、
前記表示パネルの表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記表示パネルの表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記表示パネルと前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記拡散板は、前記表示パネルの表示面における前記第１の方向に対応する方向において、前記拡散板の厚さが異なるように構成されている、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項14】
光源とフレネルレンズと拡散板とを備えるバックライトユニットと、
表示パネルと、
前記表示パネルから出射した映像光を透過して空中浮遊映像を形成せしめる再帰性透過板と、を備え、
前記表示パネルの表示面から出射した映像光について、前記表示パネルの表示面から出射して前記再帰性透過板を透過して前記空中浮遊映像の位置に到達するまでの光路長が、前記映像光が出射する前記表示パネルの表示面における位置に応じて異なるものであり、
前記光源から前記フレネルレンズの面への法線を含む面に対して、前記フレネルレンズの光軸をシフトして配置する、
空中浮遊映像表示装置。
表示パネルと、
前記表示パネルから出射した映像光を透過して空中浮遊映像を形成せしめる再帰性透過板と、を備え、
前記表示パネルの表示面から出射した映像光について、前記表示パネルの表示面から出射して前記再帰性透過板を透過して前記空中浮遊映像の位置に到達するまでの光路長が、前記映像光が出射する前記表示パネルの表示面における位置に応じて異なるものであり、
前記光源から前記フレネルレンズの面への法線を含む面に対して、前記フレネルレンズの光軸をシフトして配置する、
空中浮遊映像表示装置。
【請求項15】
請求項１４に記載の空中浮遊映像表示装置において、
前記表示パネルの表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記表示パネルの表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記表示パネルと前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記バックライトユニットは、前記光源から前記フレネルレンズの面への法線を含む面に対して、前記フレネルレンズの光軸をシフトして配置したことにより、前記表示パネルの表示面における前記第１の方向に対応する方向に単位面積当たりの出射光量が傾斜するように、異ならせる、
空中浮遊映像表示装置。
前記表示パネルの表示面の映像表示領域は矩形であって、
前記映像光の前記光路長が、前記表示パネルの表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、前記表示パネルと前記再帰性透過板とが配置されるものであり、
前記バックライトユニットは、前記光源から前記フレネルレンズの面への法線を含む面に対して、前記フレネルレンズの光軸をシフトして配置したことにより、前記表示パネルの表示面における前記第１の方向に対応する方向に単位面積当たりの出射光量が傾斜するように、異ならせる、
空中浮遊映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空中浮遊映像表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
空中浮遊情報表示技術については、例えば、特許文献１に開示されているように、第１および第２光反射面を有する微小ミラーユニットがマトリクス状に配列された構造体で構成された光反射光学素子が備えられ、空間映像を実像表示することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１２－１７７９２２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の開示では、空間映像の表示位置が異なると光透過面に取り込まれる総光量が変化するため、監視者から見た明るさが表示位置により異なり、ユーザが強い違和感を覚えることになる。本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、より好適な空中浮遊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】
【0005】
上記課題を解決するために、本発明の一実施の態様は、例えば、映像表示部と、映像表示部から出射した映像光を透過して空中浮遊映像を形成せしめる再帰性透過板と、を備え、映像表示部の表示面から出射した映像光について、映像表示部の表示面から出射して再帰性透過板を透過して前記空中浮遊映像の位置に到達するまでの光路長が、映像光が出射する前記映像表示部の表示面における位置に応じて異なるものであり、映像表示部は、光路長に応じて、単位面積当たりの出射光量が異なるものである。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、より好適な空中浮遊映像表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の一実施例に係る、空中浮遊映像表示装置の構成図である。
【図2】本発明の一実施例に係る、空中浮遊映像表示装置の、一構成例における、結像光路を示す図である。
【図3】本発明の一実施例に係る、空中浮遊映像表示装置の、第一の実施例における光学部材を示す図である。
【図4】本発明の一実施例に係る、空中浮遊映像表示装置の、第二の実施例における光源の構成を示す図である。
【図5】本発明の一実施例に係る、空中浮遊映像表示装置の、第二の実施例におけるＬＥＤユニットの構成例を示す図である。
【図6】本発明の一実施例に係る、空中浮遊映像表示装置の、第三の実施例における光源の構成を示す図である。
【図7】本発明の一実施例に係る、空中浮遊映像表示装置の、第四の実施例における光源の構成を示す図である。
【図8】本発明の一実施例に係る、空中浮遊映像表示装置の、第四の実施例における光源を構成する光学部材を示す図である。
【図9】本発明の一実施例に係る、空中浮遊映像表示装置の、第五の実施例の構成を示す図である。
【図10】本発明の一実施例に係る、空中浮遊映像表示装置の光反射光学素子の結像光路を示す図である。
【図11】本発明の一実施例に係る、空中浮遊映像表示装置の光反射光学素子の結像光路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は実施例の説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものには、同一の符号を付与し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【0009】
また、以下の実施例の説明において、空中に浮遊する映像を「空中浮遊映像」という用語で表現している。この用語の代わりに、「空中像」、「空間像」、「空間浮遊映像」、「表示映像の空間浮遊光学像」、「表示映像の空中浮遊光学像」などと表現してもかまわない。実施例の説明で主として用いる「空中浮遊映像」との用語は、これらの用語の代表例として用いている。
【0010】
【0011】
空中浮遊映像映像表示装置は、２層式再帰透過光学プレート１０１と映像表示装置１０２で構成され、空中浮遊像１０３を表示するものである。２層式再帰透過光学プレート１０１は再帰性透過板と、映像表示装置１０２は映像表示部と称してもよい。
【0012】
映像表示装置１０２は２層式再帰透過光学プレート１０１の裏面に配置され、点１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄは映像表示装置１０２の４コーナーの各位置が、形成される空中浮遊像１０３の４コーナーの各位置に対する結像位置との間の中点であり、２層式再帰透過光学シート１０１の面上に位置する点である。
【0013】
映像表示装置１０２の４コーナーの各位置から２層式再帰透過光学プレート１０１に向かう４つの点線矢印は主光線を示すものであり、白丸２０１、２０３は映像表示装置１０２の出射光位置を示しており、点１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄから空中浮遊像１０３に向かう点線矢印も主光線を示すものである。白丸２０２、２０４は対応する空中浮遊像１０３の結像位置を示している。
【0014】
２層式再帰透過光学プレート１０１の動作原理を図１０、図１１を用いて説明する。図１０は２層式再帰透過光学プレート１０１の構成の一部分を示している。ミラー１０１１、ミラー１０１２、ミラー１０１３、ミラー１０１４ミラー１０１５は、短冊状の微小な反射面を並べて配置されており第一のスリット・ミラー・アレイ(ＳＭＡ)を構成している。
【0015】
ミラー１０２０、ミラー１０２１、ミラー１０２２、ミラー１０２３は、短冊状の微小な反射面を並べて配置されており第二のＳＭＡを構成している。２層式再帰透過光学プレート１０１は、第一のＳＭＡと第二のＳＭＡを２層、直交するように重ねたプレートである。図１１には第一のＳＭＡに、さらに説明のための黒丸で示す光源１０１６、白丸で示す実像１０１７、光線１０３１、１０３２、１０３３、１０３４を記載している。光源１０１６から出射された複数の光線の中で、光線１０３１はミラー１０１２で反射し、光線１０３２となり、光線１０３３はミラー１０１４で反射し、光線１０３４となる。
【0016】
光線１０３２と光線１０３４は実像１０１７の位置で結像することで実像となる。図１０に示す様に２層式再帰透過光学プレート１０１は、２層、直交するように重ねたプレートであるため、裏面からの入射光に対して「法線方向の折り返しをせず、面内の折り返しのみを行う」という再帰透過性を有することになる。この様子を光線１０３０で示している。再帰透過された光線は、プレートに関して光源と面対称位置に実像を結像することになるため、実像を形成することになる。
【0017】
図１における矢印１０５から見た場合の光線図を図２に示す。図２を用いて、空中浮遊像１０３の面内輝度分布の低下要因について説明する。白丸位置２０１からの出射光は所定の発散角度θをもって光が放射されているものとする。θは例えば、輝度半値全角相当とする。θに対応して２層式再帰透過光学プレート１０１に入射する光線を光線２０５、２０６で示す。
【0018】
下記で説明する図８より、面対称位置に結像するため、２層式再帰透過光学プレート１０１を透過後の光線は光線２０７、２０８となり白丸２０２に結像する。この結果、光線２０７と２０８で示される角度はほぼθとなり、出射光束の損失は殆ど発生しない。ところが、白丸位置２０３からの出射光を示す同一角θの光線２０９、２１０は、２層式再帰透過光学プレート１０１の大きさにより、図２における光線２１１、２１２までの角度φに制限されて入射することになり、２層式再帰透過光学プレート１０１を透過後の光線は光線２１３、２１４となり白丸２０４に結像するため、出射光束の損失が発生する。
【0019】
この結果、白丸位置２０４において空中浮遊映像１０３の輝度が低下することになる。この輝度低下を補償する手段として、映像表示装置１０２の発散角を制御する機能を持たせることで空中浮遊映像１０３の輝度を均一化することができる。
【0020】
つまり、映像表示部の表示面から出射した映像光について、映像表示部の表示面から出射して再帰性透過板を透過して空中浮遊映像の位置に到達するまでの光路長が、前記映像光が出射する映像表示部の表示面における位置に応じて異なるものであり、映像表示部１０２の表示面の映像表示領域は矩形であり、前記映像光の前記光路長が、映像表示部の表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、映像表示部と再帰性透過板とが配置されるものであり、映像表示部は、映像表示部の表示面における第１の方向に対応する方向に単位面積当たりの出射光量が傾斜するように、異ならせる。言い換えると、光源ユニット３０３と拡散板３０２とを備えるバックライトユニットは、表示パネルの表示面における前記第１の方向に対応する方向に単位面積当たりの出射光量が傾斜するように、異ならせる。これの実施例を以下に示す。
【0021】
図３は図１の矢印１０６の向きから見た場合の構成を示す図である。映像表示装置１０２は、液晶表示パネル３０１、拡散板３０２、光源ユニット３０３により構成されている。本実施例では、液晶表示パネル３０１の表示面の映像表示領域は矩形であるが、矩形でなくてもよい。液晶表示パネル３０１は表示パネルと、拡散板３０２は光学部材と称してもよい。
【0022】
また、光源ユニット３０３と拡散板３０２とを備えるバックライトユニットと称してもよい。拡散板３０２の断面形状は白丸２０１から白丸２０３の方向に向かって薄くなるクサビ形となっている。拡散板３０２は樹脂内部に光拡散材料が練りこまれている構成であり、厚さにより光源ユニット３０３からの出射光を所定の発散角となる様に制御することができるため、クサビ型の断面形状とすることにより、白丸２０３における光源発散角が狭くなり、出射光量の損失を受けることなく空中浮遊像１０３の白丸２０４における輝度低下を抑えることができ、輝度を均一化することが可能となる。
【0023】
つまり、映像表示部の表示面から出射した映像光について、映像表示部の表示面から出射して再帰性透過板を透過して空中浮遊映像の位置に到達するまでの光路長が、前記映像光が出射する映像表示部の表示面における位置に応じて異なるものであり、液晶表示パネル３０１の表示面の映像表示領域は矩形であり、前記映像光の前記光路長が、映像表示部の表示面における位置において、前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、映像表示部と再帰性透過板とが配置されるものであり、拡散板の厚さは、映像表示部の表示面における第１の方向に対応する方向に、異ならせる。言い換えると、拡散板３０２は表示パネルの表示面における前記第１の方向に対応する方向において、拡散板３０２の厚さが異なるように構成されている。
【0024】
図４は、本発明の一実施例に係る空中浮遊映像表示装置の第二の実施例を示す図である。図４は図１の矢印１０６の向きから見た場合の構成を示す図である。映像表示装置１０２は、液晶表示パネル３０１、拡散板３０４、光源ユニット４１４により構成されている。光源ユニット４１４は、光源光学ユニット４０１と光源駆動回路４０８、４０９、４１０、４１１、４１２、４１３で構成されている。光源ユニット４１４は、光源と称してもよい。光源光学ユニット４０１は、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)ユニット４０２、４０３、４０４、４０５、４０６、４０７で構成されており、各ＬＥＤユニットは各光源駆動回路に接続されている。ＬＥＤユニットは光源素子、発光部と称してもよい。ＬＥＤユニット４０２～４０７は基本的に同じ構成であり、図５に構成の一例を示す。
【0025】
図５は、図１の矢印１０５の方向からＬＥＤユニット４０２を見た場合を示しており、ＬＥＤ４１５、４１６、４１７、４１８、４１９、４２０、４２１を並べて配置している。各ＬＥＤユニットの配置間隔は均一であり、各ＬＥＤは直列に接続され、図４の光源駆動回路によって定電流駆動される。図４の光源駆動回路４０８の駆動電流に対して、光源駆動回路４１３の駆動電流を増加することで白丸２０３における発光量が増加し、空中浮遊像１０３の白丸２０４における輝度低下を抑えることができ、輝度を均一化することが可能となる。
【0026】
つまり、映像表示部の表示面から出射した映像光について、映像表示部の表示面から出射して再帰性透過板を透過して空中浮遊映像の位置に到達するまでの光路長が、前記映像光が出射する映像表示部の表示面における位置に応じて異なるものであり、映像表示部の表示面の映像表示領域は矩形であって、前記映像光の前記光路長が、映像表示部の表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、映像表示部と再帰性透過板とが配置されるものであり、光源ユニットは、映像表示部の表示面における前記第１の方向に対応する方向に単位面積当たりの出射光量が傾斜するように、異ならせる。
【0027】
さらに、光源ユニット４１４は複数の光源素子４０２～４０７を等間隔に配置され、光源素子４０２～４０７は、映像表示部の表示面における前記第１の方向に対応する方向に、光源素子の駆動電流を異ならせる。言い換えると、光源４１４は、複数の発光部４０２～４０７を有し、光源４１４は、複数の発光部４０２～４０７の駆動電流を異ならせることによって、表示パネル３０１の表示面における前記第１の方向に対応する方向に単位面積当たりの出射光量を傾斜させる。
【0028】
図６は、本発明の一実施例に係る空中浮遊映像表示装置の第三の実施例を示す図である。図６は図１の矢印１０６の向きから見た場合の構成を示す図である。映像表示装置１０２は、液晶表示パネル３０１、拡散板３０４、光源ユニット４３１により構成されている。光源ユニット４１４は、光源と称してもよい。光源ユニット４３１は、光源光学ユニット４３２と光源駆動回路４３５で構成されている。
【0029】
光源ユニット４３１における光源光学ユニット４３２は、ＬＥＤユニット４０２、４０３、４０４、４０５、４０６、４０７で構成されており、各ＬＥＤユニットは光源駆動回路４３５によって定電流駆動され、同一の発光量となっている。各ＬＥＤユニットの配置間隔は図４の実施例とは異なるものである。一例として、ＬＥＤユニット４０２と４０３の配置間隔を距離４３３とし、ＬＥＤユニット４０６と４０７の配置間隔を距離４３４とした場合、距離４３３に比べて距離４３４を短縮することにより、単位面積当たりの発光量を増加することができる。
【0030】
白丸２０３における発光量が増加し、空中浮遊像１０３の白丸２０４における輝度低下を抑えることができ、輝度を均一化することが可能となる。つまり、映像表示部の表示面から出射した映像光について、映像表示部の表示面から出射して再帰性透過板を透過して空中浮遊映像の位置に到達するまでの光路長が、前記映像光が出射する映像表示部の表示面における位置に応じて異なるものであり、映像表示部の表示面の映像表示領域は矩形であって、前記映像光の前記光路長が、映像表示部の表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、映像表示部と再帰性透過板とが配置されるものであり、光源ユニット４３１は、映像表示部の表示面における前記第１の方向に対応する方向に単位面積当たりの出射光量が傾斜するように、異ならせる。
【0031】
さらに、光源ユニット４３１は複数の光源素子４０２～４０７を有し、光源素子４０２～４０７は、映像表示部の表示面における前記第１の方向に対応する方向に、光源素子４０２～４０７の配置間隔を異ならせる。言い換えると、光源４３１は、複数の発光部４０２～４０７を有し、光源４３１は、複数の発光部の配置間隔を異ならせることによって、表示パネル３０１の表示面における前記第１の方向に対応する方向に単位面積当たりの出射光量を傾斜させる。
【0032】
図７は、本発明の一実施例に係る空中浮遊映像表示装置の第四の実施例を示す図である。図７は図１の矢印１０６の向きから見た場合の構成を示す図である。映像表示装置１０２は、液晶表示パネル３０１、拡散板３０４、光源ユニット５０１により構成されている。
【0033】
光源ユニット５０１は、フレネルレンズ５０２とＬＥＤユニット５０３で構成され、フレネルレンズ５０２の焦点位置にＬＥＤユニット５０３が配置されている。光源５０１とフレネルレンズ５０２と拡散板３０４とを備えるものをバックライトユニットと称してもよい。また、ＬＥＤユニット５０３を光源と、フレネルレンズ５０２は光学部材と称してもよい。また、白丸２０１と白丸２０３の中点を通る法線面を点線５０５で示しており、フレネルレンズ５０２の中心となる法線面を点線５０６で示している。法線５０６は法線５０５に対して、白丸２０１の方向に距離５０４ずらして配置される構造となっている。この状態を矢印５０７から見た方向の図を図８に示す。
【0034】
図８はフレネルレンズの中心位置を示す図であり、フレネルレンズ５０２の光学的中心位置は法線面５０５と法線面５０６との距離差は距離５０４となっている。また、法線面５０６はフレネルレンズ５０２の光軸が含まれる面であり、法線面５０５はＬＥＤユニット５０３からフレネルレンズ５０２面に対する法線面である。ＬＥＤユニット５０３で発光した光はランバーティアンの光度分布となる拡散光であるが、フレネルレンズ５０２の集光作用で、出射方向である拡散板３０４に向かって略平行光となる。この時、距離５０４だけずらすことにより、白丸２０３における発光量が白丸２０１の発光量より増加し、空中浮遊像１０３の白丸２０４における輝度低下を抑えることができ、輝度を均一化することが可能となる。
【0035】
つまり、光源５０３とフレネルレンズ５０２と拡散板３０４とを備えるバックライトユニットと表示パネル３０１と、表示パネル３０１から出射した映像光を透過して空中浮遊映像を形成せしめる再帰性透過板１０１と、を備え、表示パネル３０１の表示面から出射した映像光について、表示パネル３０１の表示面から出射して再帰性透過板１０１を透過して空中浮遊映像１０３の位置に到達するまでの光路長が、前記映像光が出射する表示パネル３０１の表示面における位置に応じて異なるものであり、光源５０３からフレネルレンズ５０２の面への法線を含む面に対して、フレネルレンズ５０２の光軸をシフトして配置する。
【0036】
さらに、表示パネル３０１の表示面の映像表示領域は矩形であって前記映像光の前記光路長が、表示パネル３０１の表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、表示パネル３０１と再帰性透過板１０１とが配置されるものであり、バックライトユニットは、光源５０３から前記フレネルレンズ５０２の面への法線を含む面に対して、フレネルレンズ５０２の光軸をシフトして配置したことにより、表示パネル３０１の表示面における前記第１の方向に対応する方向に単位面積当たりの出射光量が傾斜するように、異ならせる。
【0037】
図９は、本発明の一実施例に係る空中浮遊映像表示装置の第五の実施例を示す図である。空中浮遊映像映像表示装置は、台形２層式再帰透過光学プレート６０１と映像表示装置１０２で構成され、空中浮遊像１０３を表示するものである。台形２層式再帰透過光学プレート６０１は再帰性透過板と、映像表示装置１０２は映像表示部と称してもよい。映像表示装置１０２は台形２層式再帰透過光学プレート６０１の裏面に配置され、空中浮遊像１０３を表示するものである。
【0038】
映像表示装置１０２は台形２層式再帰透過光学プレート６０１の裏面に配置され、点１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄは映像表示装置１０２の４コーナーの各位置が、形成される空中浮遊像１０３の４コーナーの各位置に対する結像位置との間の中点であり、台形２層式再帰透過光学シート６０１の面上に位置する点である。白丸２０１、２０３は映像表示装置１０２の出射光位置を示しており、白丸２０２、２０４は対応する空中浮遊像１０３の結像位置を示している。
【0039】
台形２層式再帰透過光学プレート６０１は異形形状、すなわち点１０４ｂから点１０４ｃに向かって、水平方向(図９に示すｘ方向)の幅が広くなるような形状となっている。図２で説明したように、２層式再帰透過光学プレート１０１の幅が広がることにより、発散角θと取り込み角φとの差が小さくなり、白丸２０３からの出射光束の損失を小さくできるため、空中浮遊像１０３の白丸２０４における輝度低下を抑えることができ、輝度を略均一化することが可能となる。
【0040】
つまり、映像表示部の表示面から出射した映像光について、映像表示部の表示面から出射して再帰性透過板を透過して空中浮遊映像の位置に到達するまでの光路長が、前記映像光が出射する映像表示部の表示面における位置に応じて異なるものであり、映像表示部の表示面の映像表示領域は矩形であって、前記映像光の前記光路長が、映像表示部の表示面における位置において前記矩形の１つの辺に沿う方向である第１の方向に傾斜するように、映像表示部と再帰性透過板とが配置されるものであり、再帰性透過板は映像表示部の表示面における前記第１の方向に対応する方向とは直角方向となる寸法を、異ならせる。
【0041】
よって、上述するように、空中浮遊映像表示装置は、映像表示部と、映像表示部から出射した映像光を透過して空中浮遊映像を形成せしめる再帰性透過板と、を備え、映像表示部の表示面から出射した映像光について、映像表示部の表示面から出射して再帰性透過板を透過して空中浮遊映像の位置に到達するまでの光路長が、映像光が出射する映像表示部の表示面における位置に応じて異なるものであり、映像表示部は、光路長に応じて、単位面積当たりの出射光量が異なるものである。言い換えると、表示パネルの表示面の位置における前記光路長に応じて、表示パネルの表示面の前記位置に対応する、光源ユニット３０３と拡散板３０２とを備えるバックライトユニットの出射面における単位面積当たりの出射光量を異ならせる。
【0042】
つまり、空中浮遊映像を表示する空中浮遊映像表示装置は、映像表示部から出射する光の発散角を、光透過光学素子で取り込み可能な光量および映像表示の位置に応じて調整することが可能な光学部材を備え、監視者から見た明るさが略均一となるように構成すればよい。
【0043】
本実施例においては、空中浮遊像を生成する手段として、２層式再帰透過光学プレートを例として説明したが、例えば２面のコーナーリフレクタアレイと透明樹脂材料を組み合わせた光学プレートでもよい。同様の機能を有する光学プレートであれば、限定することなく適用可能である。
【0044】
本実施例に係る技術では、映像情報を空中に浮遊した状態で表示することにより、例えば、非接触の指位置検出装置などと組み合わせることにより、ユーザ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を可能にする。不特定多数のユーザが使用するシステムに本実施例に係る技術を用いれば、感染症の接触感染のリスクを低減し、不安を感じることなく使用できる非接触ユーザインタフェースを提供することを可能にする。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。
【0045】
また、本実施例に係る技術では、均一で明るい空中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、エネルギー効率に優れた、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」および「１１住み続けられるまちづくりを」に貢献する。
【0046】
以上、種々の実施例について詳述したが、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かりやすく説明するためにシステム全体を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【0047】
１０１…２層式再帰透過光学プレート、１０２…映像表示装置、１０３…空中浮遊映像、３０１…液晶表示パネル、３０２…拡散板、３０３…光源ユニット、４０１…光源光学ユニット、５０２…フレネルレンズ、６０１…台形２層式再帰透過光学プレート。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】