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】P2024067866
(43)【公開日】2024-05-17
(54)【発明の名称】空中表示装置
(51)【国際特許分類】
G06F 3/042 20060101AFI20240510BHJP
G02B 3/08 20060101ALI20240510BHJP
G02B 5/08 20060101ALI20240510BHJP
G02B 5/04 20060101ALI20240510BHJP
【ＦＩ】
G06F3/042 483
G02B3/08
G02B5/08 Z
G02B5/04 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022178245
(22)【出願日】2022-11-07
(71)【出願人】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100199565
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100209048
【弁理士】
【氏名又は名称】森川 元嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100212705
【弁理士】
【氏名又は名称】矢頭 尚之
(74)【代理人】
【識別番号】100219542
【弁理士】
【氏名又は名称】大宅 郁治
(72)【発明者】
【氏名】代工 康宏
【テーマコード（参考）】
2H042
【Ｆターム（参考）】
2H042BA20
2H042CA13
2H042DA22
(57)【要約】
【課題】 観察者による空中像へのタッチ操作をより正確に検知することが可能な空中表示装置を提供する。
【解決手段】 空中表示装置は、画像を表示する表示素子２０と、表示素子２０からの光を受けるように配置され、表示素子２０からの光を、表示素子２０と反対側に反射し、空中に空中像を結像する光学素子４０と、空中像と重なる空間領域に検知領域を形成し、検知領域内の対象物を検知するセンシング素子５０とを含む。検知領域は、第１及び第２空中像にそれぞれ対応した第１及び第２検知領域を含む。第１検知領域は、複数の第１部分領域を含み、第２検知領域は、複数の第２部分領域を含む。センシング素子５０は、オンした第１部分領域の数と、オンした第２部分領域の数との関係に基づいて、第１及び第２空中像のどちらがタッチされたかを判定する。
【選択図】 図１
【解決手段】 空中表示装置は、画像を表示する表示素子２０と、表示素子２０からの光を受けるように配置され、表示素子２０からの光を、表示素子２０と反対側に反射し、空中に空中像を結像する光学素子４０と、空中像と重なる空間領域に検知領域を形成し、検知領域内の対象物を検知するセンシング素子５０とを含む。検知領域は、第１及び第２空中像にそれぞれ対応した第１及び第２検知領域を含む。第１検知領域は、複数の第１部分領域を含み、第２検知領域は、複数の第２部分領域を含む。センシング素子５０は、オンした第１部分領域の数と、オンした第２部分領域の数との関係に基づいて、第１及び第２空中像のどちらがタッチされたかを判定する。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
画像を表示する表示素子と、
前記表示素子からの光を受けるように配置され、前記表示素子からの光を、前記表示素子と反対側に反射し、空中に空中像を結像する光学素子と、
前記空中像と重なる空間領域に検知領域を形成し、前記検知領域内の対象物を検知するセンシング素子と、
を具備し、
前記空中像は、第１方向に沿って配置された第１及び第２空中像を含み、
前記検知領域は、前記第１及び第２空中像にそれぞれ対応した第１及び第２検知領域を含み、
前記第１検知領域は、それぞれが前記第１方向に直交する第２方向に延び、前記第１方向に並んだ複数の第１部分領域を含み、
前記第２検知領域は、それぞれが前記第２方向に延び、前記第１方向に並んだ複数の第２部分領域を含み、
前記センシング素子は、前記複数の第１部分領域のうちオンした第１部分領域の数と、前記複数の第２部分領域のうちオンした第２部分領域の数との関係に基づいて、前記第１及び第２空中像のどちらがタッチされたかを判定する
空中表示装置。
前記表示素子からの光を受けるように配置され、前記表示素子からの光を、前記表示素子と反対側に反射し、空中に空中像を結像する光学素子と、
前記空中像と重なる空間領域に検知領域を形成し、前記検知領域内の対象物を検知するセンシング素子と、
を具備し、
前記空中像は、第１方向に沿って配置された第１及び第２空中像を含み、
前記検知領域は、前記第１及び第２空中像にそれぞれ対応した第１及び第２検知領域を含み、
前記第１検知領域は、それぞれが前記第１方向に直交する第２方向に延び、前記第１方向に並んだ複数の第１部分領域を含み、
前記第２検知領域は、それぞれが前記第２方向に延び、前記第１方向に並んだ複数の第２部分領域を含み、
前記センシング素子は、前記複数の第１部分領域のうちオンした第１部分領域の数と、前記複数の第２部分領域のうちオンした第２部分領域の数との関係に基づいて、前記第１及び第２空中像のどちらがタッチされたかを判定する
空中表示装置。
【請求項2】
前記複数の第１部分領域のうちオンした第１部分領域の数をｍ、前記複数の第２部分領域のうちオンした第２部分領域の数をｎとすると、
前記センシング素子は、ｍ＞ｎである場合に、前記第１空中像がタッチされたと判定し、ｍ＜ｎである場合に、前記第２空中像がタッチされたと判定する
請求項１に記載の空中表示装置。
前記センシング素子は、ｍ＞ｎである場合に、前記第１空中像がタッチされたと判定し、ｍ＜ｎである場合に、前記第２空中像がタッチされたと判定する
請求項１に記載の空中表示装置。
【請求項3】
前記センシング素子は、ｍ＝ｎである場合、タッチ操作が無いと判定する
請求項２に記載の空中表示装置。
請求項２に記載の空中表示装置。
【請求項4】
前記表示素子は、前記センシング素子によりｍ＝ｎであると判定された場合、前記第１及び第２空中像を点滅させる
請求項２に記載の空中表示装置。
請求項２に記載の空中表示装置。
【請求項5】
前記表示素子は、前記センシング素子によりｍ＝ｎであると判定された場合、前記第１及び第２空中像を拡大する
請求項２に記載の空中表示装置。
請求項２に記載の空中表示装置。
【請求項6】
前記センシング素子は、ｍ＝ｎである場合、一定時間だけ待機し、前記一定時間が経過した後、数ｍと数ｎとの大小関係を判定する
請求項２に記載の空中表示装置。
請求項２に記載の空中表示装置。
【請求項7】
前記センシング素子は、前記検知領域に向けて光を発光する発光部と、前記対象物で反射された反射光を受光する受光部とを含む
請求項１に記載の空中表示装置。
請求項１に記載の空中表示装置。
【請求項8】
前記光学素子は、平面状の基材と、前記基材の下に設けられ、それぞれが前記第１方向に延び、前記第２方向に並んだ複数の光学要素とを含み、
前記複数の光学要素の各々は、前記基材の法線方向に対してそれぞれが傾き、互いに接する入射面及び反射面を有する
請求項１に記載の空中表示装置。
前記複数の光学要素の各々は、前記基材の法線方向に対してそれぞれが傾き、互いに接する入射面及び反射面を有する
請求項１に記載の空中表示装置。
【請求項9】
前記表示素子と前記光学素子との間に配置され、前記表示素子からの光のうち斜め方向の光成分を透過する配向制御素子をさらに具備する
請求項１に記載の空中表示装置。
請求項１に記載の空中表示装置。
【請求項10】
前記配向制御素子は、交互に配置された複数の透明部材及び複数の遮光部材を含み、
前記複数の遮光部材は、前記配向制御素子の法線に対して傾いている
請求項９に記載の空中表示装置。
前記複数の遮光部材は、前記配向制御素子の法線に対して傾いている
請求項９に記載の空中表示装置。
【請求項11】
前記表示素子及び前記光学素子は、互いに平行に配置される
請求項１に記載の空中表示装置。
請求項１に記載の空中表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空中表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
画像や動画などを空中像として表示可能な空中表示装置が研究され、新しいヒューマン・マシン・インターフェースとして期待されている。空中表示装置は、例えば、２面コーナーリフレクタがアレイ状に配列された２面コーナーリフレクタアレイを備え、表示素子の表示面から出射される光を反射し、空中に実像を結像する。２面コーナーリフレクタアレイによる表示方法は、収差が無く、面対称位置に実像（空中像）を表示することができる。
【0003】
特許文献１は、透明平板の表面から突出した透明な四角柱を２面コーナーリフレクタとして使用し、複数の四角柱を平面上にアレイ状に配置した光学素子を開示している。また、特許文献２は、第１及び第２光制御パネルの各々を、透明平板の内部に垂直に複数の平面光反射部を並べて形成し、第１及び第２光制御パネルを、互いの平面光反射部が直交するように配置した光学素子を開示している。特許文献１、２の光学素子は、表示素子から出射された光を直交する反射面で２回反射させ、空中像を生成している。
【0004】
観察者は、機器に接触することなく、空中表示装置が表示した空中像をタッチすることが可能である。空中表示装置が備えるセンシング素子は、空中像の領域に存在する物体を検知し、観察者が空中像をタッチしたことを認識する。
【0005】
空中表示装置に対して観察者の視点が移動した場合に、視点の移動に合わせて空中像が移動する場合がある。この場合、空中像と、空中像を検知するための検知領域とがずれてしまう。この場合、センシング素子は、観察者が目標とする空中像とは異なる空中像がタッチされたと認識してしまう可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１１－１９１４０４号公報
【特許文献2】特開２０１１－１７５２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、観察者による空中像へのタッチ操作をより正確に検知することが可能な空中表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の第１態様によると、画像を表示する表示素子と、前記表示素子からの光を受けるように配置され、前記表示素子からの光を、前記表示素子と反対側に反射し、空中に空中像を結像する光学素子と、前記空中像と重なる空間領域に検知領域を形成し、前記検知領域内の対象物を検知するセンシング素子とを具備し、前記空中像は、第１方向に沿って配置された第１及び第２空中像を含み、前記検知領域は、前記第１及び第２空中像にそれぞれ対応した第１及び第２検知領域を含み、前記第１検知領域は、それぞれが前記第１方向に直交する第２方向に延び、前記第１方向に並んだ複数の第１部分領域を含み、前記第２検知領域は、それぞれが前記第２方向に延び、前記第１方向に並んだ複数の第２部分領域を含み、前記センシング素子は、前記複数の第１部分領域のうちオンした第１部分領域の数と、前記複数の第２部分領域のうちオンした第２部分領域の数との関係に基づいて、前記第１及び第２空中像のどちらがタッチされたかを判定する、空中表示装置が提供される。
【0009】
本発明の第２態様によると、前記複数の第１部分領域のうちオンした第１部分領域の数をｍ、前記複数の第２部分領域のうちオンした第２部分領域の数をｎとすると、前記センシング素子は、ｍ＞ｎである場合に、前記第１空中像がタッチされたと判定し、ｍ＜ｎである場合に、前記第２空中像がタッチされたと判定する、第１態様に係る空中表示装置が提供される。
【0010】
本発明の第３態様によると、前記センシング素子は、ｍ＝ｎである場合、タッチ操作が無いと判定する、第２態様に係る空中表示装置が提供される。
【0011】
本発明の第４態様によると、前記表示素子は、前記センシング素子によりｍ＝ｎであると判定された場合、前記第１及び第２空中像を点滅させる、第２態様に係る空中表示装置が提供される。
【0012】
本発明の第５態様によると、前記表示素子は、前記センシング素子によりｍ＝ｎであると判定された場合、前記第１及び第２空中像を拡大する、第２態様に係る空中表示装置が提供される。
【0013】
本発明の第６態様によると、前記センシング素子は、ｍ＝ｎである場合、一定時間だけ待機し、前記一定時間が経過した後、数ｍと数ｎとの大小関係を判定する、第２態様に係る空中表示装置が提供される。
【0014】
本発明の第７態様によると、前記センシング素子は、前記検知領域に向けて光を発光する発光部と、前記対象物で反射された反射光を受光する受光部とを含む、第１態様に係る空中表示装置が提供される。
【0015】
本発明の第８態様によると、前記光学素子は、平面状の基材と、前記基材の下に設けられ、それぞれが前記第１方向に延び、前記第２方向に並んだ複数の光学要素とを含み、前記複数の光学要素の各々は、前記基材の法線方向に対してそれぞれが傾き、互いに接する入射面及び反射面を有する、第１態様に係る空中表示装置が提供される。
【0016】
本発明の第９態様によると、前記表示素子と前記光学素子との間に配置され、前記表示素子からの光のうち斜め方向の光成分を透過する配向制御素子をさらに具備する、第１態様に係る空中表示装置が提供される。
【0017】
本発明の第１０態様によると、前記配向制御素子は、交互に配置された複数の透明部材及び複数の遮光部材を含み、前記複数の遮光部材は、前記配向制御素子の法線に対して傾いている、第９態様に係る空中表示装置が提供される。
【0018】
本発明の第１１態様によると、前記表示素子及び前記光学素子は、互いに平行に配置される、第１態様に係る空中表示装置が提供される。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、観察者による空中像へのタッチ操作をより正確に検知することが可能な空中表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0022】
［１］ 第１実施形態
［１－１］ 空中表示装置１の構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る空中表示装置１の斜視図である。図１において、Ｘ方向は、空中表示装置１のある１辺に沿った方向であり、Ｙ方向は、水平面内においてＸ方向に直交する方向であり、Ｚ方向は、ＸＹ面に直交する方向（法線方向ともいう）である。図２は、図１に示した空中表示装置１のＸＺ面における側面図である。図３は、空中表示装置１の外観を説明する斜視図である。
［１－１］ 空中表示装置１の構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る空中表示装置１の斜視図である。図１において、Ｘ方向は、空中表示装置１のある１辺に沿った方向であり、Ｙ方向は、水平面内においてＸ方向に直交する方向であり、Ｚ方向は、ＸＹ面に直交する方向（法線方向ともいう）である。図２は、図１に示した空中表示装置１のＸＺ面における側面図である。図３は、空中表示装置１の外観を説明する斜視図である。
【0023】
空中表示装置１は、画像（動画を含む）を表示する装置である。空中表示装置１は、自身の光出射面の上方の空中に、空中像を表示する。空中表示装置１の光出射面とは、空中表示装置１を構成しかつ光路上に配置された複数の部材のうち最上層に配置された部材の上面を意味する。空中像とは、空中に結像する実像である。
【0024】
空中表示装置１は、照明素子（バックライトともいう）１０、表示素子２０、配向制御素子３０、光学素子４０、センシング素子５０、及び筐体６０を備える。照明素子１０、表示素子２０、配向制御素子３０、及び光学素子４０は、この順にＺ方向に沿って配置され、互いに平行に配置される。照明素子１０、表示素子２０、配向制御素子３０、及び光学素子４０は、互いに特定の間隔を空けるようにして、図示せぬ固定部材で特定の位置に固定される。
【0025】
照明素子１０は、照明光を発光し、この照明光を表示素子２０に向けて出射する。照明素子１０は、光源部１１、導光板１２、及び反射シート１３を備える。照明素子１０は、例えばサイドライト型の照明素子である。照明素子１０は、面光源を構成する。照明素子１０は、後述する角度θ１の斜め方向に光強度がピークになるように構成してもよい。
【0026】
光源部１１は、導光板１２の側面に向き合うように配置される。光源部１１は、導光板１２の側面に向けて光を発光する。光源部１１は、例えば白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる複数の発光素子を含む。導光板１２は、光源部１１からの照明光を導光し、照明光を自身の上面から出射する。反射シート１３は、導光板１２の底面から出射した照明光を、再び導光板１２に向けて反射する。照明素子１０は、導光板１２の上面に、光学特性を向上させる部材（プリズムシート、及び拡散シートを含む）を備えていてもよい。
【0027】
表示素子２０は、透過型の表示素子である。表示素子２０は、例えば液晶表示素子で構成される。表示素子２０の駆動モードについては特に限定されず、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Vertical Alignment）モード、又はホモジニアスモードなどを用いることができる。表示素子２０は、照明素子１０から出射された照明光を受ける。表示素子２０は、照明素子１０からの照明光を透過して光変調を行う。そして、表示素子２０は、自身の画面に特定の画像を表示する。
【0028】
配向制御素子３０は、不要光を低減する機能を有する。不要光とは、空中像を生成するのに寄与しない光成分であり、法線方向に光学素子４０を透過する光成分を含む。配向制御素子３０は、法線方向に対して角度θ１の斜め方向を中心として所定の角度範囲の光成分を透過するとともに、上記角度範囲以外の光成分を遮光するように構成される。配向制御素子３０の面積は、表示素子２０の面積以上に設定される。配向制御素子３０の詳細な構成については後述する。
【0029】
光学素子４０は、底面側から入射した光を上面側に反射する。また、光学素子４０は、底面側から斜めに入射した入射光を、例えば正面方向（法線方向）に反射する。光学素子４０の面積は、表示素子２０の面積以上に設定される。光学素子４０の詳細な構成については後述する。光学素子４０は、空中に空中像２を結像する。空中像２は、光学素子４０の素子面に平行であり、２次元の画像である。素子面とは、光学素子４０が面内方向に広がる仮想的な平面を言う。素子面は、面内と同じ意味である。その他の素子の素子面についても同様の意味である。光学素子４０の正面にいる観察者３は、空中像２を視認することができる。
【0030】
センシング素子５０は、光学素子４０の上方かつ空中表示装置１の一側部に配置される。センシング素子５０は、例えば、空中像２とおおよそ同じレベルに配置される。センシング素子５０は、センシング素子５０から出射される光が空中像２を斜めに横切るように、空中像２より下方に配置してもよい。センシング素子５０は、図示せぬ固定部材で特定の位置に固定される。
【0031】
センシング素子５０は、空中表示装置１が生成した空中像２の一部又は全部を含む２次元の空間領域に、検知領域５３を形成する。センシング素子５０は、検知領域５３に存在する対象物（物体）を検知する。センシング素子５０は、検知領域５３に赤外光を出射し、対象物で反射された反射光を検知する。センシング素子５０は、検知領域５３に向けて赤外光を発光する発光部と、対象物で反射された反射光を検知する受光部（センサ）とを含む。センシング素子５０は、例えば、複数の発光素子と複数の受光素子とが交互に一列に並んだラインセンサで構成される。ラインセンサは、赤外光を用いてライン状に空間をスキャンすることが可能であり、複数の発光素子が並んだ方向と光が進む方向とからなる２次元の空間をスキャンすることが可能である。センシング素子５０が出射する赤外光の方向は、適宜設定可能である。
【0032】
筐体６０は、照明素子１０、表示素子２０、配向制御素子３０、光学素子４０、及びセンシング素子５０を収容する。筐体６０は、上部に光学素子４０を露出する開口部を有する。また、筐体６０の一側部には、センシング素子５０が取り付けられる。センシング素子５０は、筐体６０に収容されず、筐体６０の外の任意の位置に配置してもよい。センシング素子５０は、検知動作に最適な箇所に配置することが可能である。
【0033】
【0034】
基材３１は、ＸＹ面において平面状に構成され、直方体を有する。基材３１は、光を透過する。
【0035】
基材３１上には、それぞれがＹ方向に延び、Ｘ方向に並んだ複数の透明部材３３が設けられる。また、基材３１上には、それぞれがＹ方向に延び、Ｘ方向に並んだ複数の遮光部材３４が設けられる。複数の透明部材３３と複数の遮光部材３４とは、隣接するもの同士が接するようにして交互に配置される。
【0036】
複数の透明部材３３及び複数の遮光部材３４上には、基材３２が設けられる。基材３２は、ＸＹ面において平面状に構成され、直方体を有する。基材３２は、光を透過する。
【0037】
透明部材３３は、ＸＺ面において、基材３１の法線方向に対して角度θ１の斜め方向に延びる。透明部材３３は、ＸＺ面において、側面が角度θ１だけ傾いた平行四辺形である。透明部材３３は、光を透過する。
【0038】
遮光部材３４は、ＸＺ面において、基材３１の法線方向に対して角度θ１の斜め方向に延びる。遮光部材３４は、ＸＺ面において、側面が角度θ１だけ傾いた平行四辺形である。遮光部材３４は、光を遮光する。遮光部材３４の厚みは、透明部材３３の厚みより薄く設定される。
【0039】
隣接する２個の遮光部材３４は、Ｚ方向において互いの端部が若干重なるように配置される。
【0040】
基材３１、３２、及び透明部材３３としては、ガラス、又は透明な樹脂（アクリル樹脂を含む）が用いられる。遮光部材３４としては、例えば、黒色の染料又は顔料が混入された樹脂が用いられる。
【0041】
なお、基材３１、３２の一方又は両方を省略して、配向制御素子３０を構成してもよい。複数の透明部材３３と複数の遮光部材３４とが交互に配置されていれば、配向制御素子３０の機能を実現できる。
【0042】
このように構成された配向制御素子３０は、法線方向に対して角度θ１の斜め方向の光強度がピークになるように、表示光を透過することができる。例えば、配向制御素子３０は、法線方向に対して３０°±３０°の範囲以外の光成分を遮光するように構成される。望ましくは、配向制御素子３０は、法線方向に対して３０°±２０°の範囲以外の光成分を遮光するように構成される。
【0043】
なお、変形例として、配向制御素子３０は、照明素子１０と表示素子２０との間に配置してもよい。また、配向制御素子３０を省略して、空中表示装置１を構成してもよい。
【0044】
【0045】
光学素子４０は、基材４１、及び複数の光学要素４２を備える。基材４１は、ＸＹ面において平面状に構成され、直方体を有する。
【0046】
基材４１の底面には、複数の光学要素４２が設けられる。複数の光学要素４２の各々は、三角柱で構成される。光学要素４２は、三角柱の３個の側面がＸＹ面と平行になるように配置され、１つの側面が基材４１に接する。複数の光学要素４２は、それぞれがＹ方向に延び、Ｘ方向に並んで配置される。換言すると、複数の光学要素４２は、ＸＺ面において鋸歯状を有する。
【0047】
複数の光学要素４２の各々は、入射面４３及び反射面４４を有する。Ｙ方向から見て、左側の側面が入射面４３であり、右側の側面が反射面４４である。入射面４３は、表示素子２０からの光が入射する面である。反射面４４は、入射面４３に外部から入射した光を、光学要素４２の内部で反射する面である。入射面４３と反射面４４とは、角度θｐを有する。
【0048】
基材４１及び光学要素４２は、透明材料で構成される。光学要素４２は、例えば、基材４１と同じ透明材料によって基材４１と一体的に形成される。基材４１と光学要素４２とを個別に形成し、透明な接着材を用いて基材４１に光学要素４２を接着してもよい。基材４１及び光学要素４２を構成する透明材料としては、ガラス、又は透明な樹脂（アクリル樹脂を含む）が用いられる。
【0049】
このように構成された光学素子４０は、入射光を内部で反射して、空中に実像を結像する。また、光学素子４０は、素子面の正面の位置に、空中像２を結像する。
【0050】
［１－１－３］ 空中表示装置１のブロック構成
図６は、空中表示装置１のブロック図である。空中表示装置１は、制御部７０、記憶部７１、入出力インターフェース（入出力ＩＦ）７２、表示部７３、センシング素子５０、及び入力部７４を備える。制御部７０、記憶部７１、及び入出力インターフェース７２は、バス７５を介して互いに接続される。
図６は、空中表示装置１のブロック図である。空中表示装置１は、制御部７０、記憶部７１、入出力インターフェース（入出力ＩＦ）７２、表示部７３、センシング素子５０、及び入力部７４を備える。制御部７０、記憶部７１、及び入出力インターフェース７２は、バス７５を介して互いに接続される。
【0051】
入出力インターフェース７２は、表示部７３、センシング素子５０、及び入力部７４に接続される。入出力インターフェース７２は、表示部７３、センシング素子５０、及び入力部７４のそれぞれに対して、所定の規格に応じたインターフェース処理を行う。
【0052】
表示部７３は、照明素子１０、及び表示素子２０を備える。表示部７３は、画像を表示する。
【0053】
センシング素子５０は、発光部５１、及び受光部５２を備える。発光部５１は、検知領域に向けて赤外光を発光する。受光部５２は、対象物で反射された反射光を検知する。
【0054】
制御部７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の１つ以上のプロセッサにより構成される。制御部７０は、記憶部７１に格納されたプログラムを実行することで各種機能を実現する。制御部７０は、表示処理部７０Ａ、情報処理部７０Ｂ、及び検知位置算出部７０Ｃを備える。
【0055】
表示処理部７０Ａは、表示部７３（具体的には、照明素子１０、及び表示素子２０）の動作を制御する。表示処理部７０Ａは、照明素子１０のオン及びオフを制御する。表示処理部７０Ａは、表示素子２０に画像信号を送信し、表示素子２０に画像を表示させる。
【0056】
情報処理部７０Ｂは、空中表示装置１が表示する画像を生成する。情報処理部７０Ｂは、記憶部７１に格納された画像データを用いることが可能である。情報処理部７０Ｂは、図示せぬ通信機能を用いて外部から画像データを取得してもよい。
【0057】
検知位置算出部７０Ｃは、センシング素子５０の動作を制御する。検知位置算出部７０Ｃは、センシング素子５０に含まれる発光部５１が赤外光を出射するように制御し、所定の空間領域に赤外光からなる検知領域を形成する。検知位置算出部７０Ｃは、センシング素子５０に含まれる受光部５２から送られる複数の検知信号に基づいて、対象物の位置を算出する。
【0058】
記憶部７１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、及びＳＳＤ（Solid State Drive）等の不揮発性記憶装置と、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びレジスタ等の揮発性記憶装置とを含む。記憶部７１は、制御部７０が実行するプログラムを格納する。記憶部７１は、制御部７０の制御に必要な各種データを格納する。記憶部７１は、空中表示装置１が表示する画像のデータを格納する。
【0059】
入力部７４は、例えばタッチパネルやボタンなどを含み、ユーザが入力した情報を受け付ける。情報処理部７０Ｂは、入力部７４が受け付けた情報に基づいて、表示部７３に表示する画像を選択することが可能である。
【0060】
［１－２］ 空中表示装置１の動作
次に、上記のように構成された空中表示装置１の動作について説明する。
次に、上記のように構成された空中表示装置１の動作について説明する。
【0061】
図２の矢印は、光路を示している。図２に示すように、表示素子２０の任意の点“ｏ”から出射された光は、配向制御素子３０に入射する。表示素子２０から出射された光のうち角度θ１の光成分（角度θ１を中心とした所定の角度範囲の光成分を含む）は、配向制御素子３０を透過する。配向制御素子３０を透過した光は、光学素子４０に入射する。光学素子４０は、入射光を、配向制御素子３０と反対側に反射し、空中に空中像２を結像する。
【0062】
図７は、光学素子４０における光の反射の様子を説明する斜視図である。図８は、光学素子４０における光の反射の様子を説明するＸＺ面の側面図である。図８は、観察者３の両目（すなわち、両目を結ぶ線）がＸ方向に平行な状態で光学素子４０を見た図である。図９は、光学素子４０における光の反射の様子を説明するＹＺ面の側面図である。図９は、観察者３の両目がＹ方向に平行な状態で光学素子４０を見た図である。
【0063】
表示素子２０の任意の点“ｏ”から出射された光は、光学素子４０の入射面４３に入射し、反射面４４に到達する。反射面４４の法線方向に対して臨界角よりも大きい角度で反射面４４に到達した光は、反射面４４で全反射され、光学素子４０の光学要素４２が形成されている側と反対側の平面から出射される。臨界角とは、その入射角を超えると全反射する最少の入射角である。臨界角は、入射面の垂線に対する角度である。
【0064】
図８のＸＺ面では、点“ｏ”から出射された光は、光学要素４２の反射面４４で全反射され、その光は空中で結像されて空中像を生成する。
【0065】
図９のＹＺ面では、点“ｏ”から出射された光は、光学要素４２の反射面４４で反射されず、その光は空中で結像することがないため空中像の生成に寄与しない。
【0066】
すなわち、観察者３が空中像を視認できる条件は、観察者３の両眼がＸ方向に平行、又はそれに近い状態（例えばＸ方向に対して±１０度）である。また、観察者３の両眼がＸ方向に平行、又はそれに近い状態でＹ方向に沿って視点を移動した場合、空中像を常に認識することができる。
【0067】
図１０は、光学素子４０における入射面４３及び反射面４４の角度条件を説明する図である。
【0068】
Ｚ方向（素子面に垂直な方向）に対する入射面４３の角度をθ２、Ｚ方向に対する反射面４４の角度をθ３、入射面４３と反射面４４とのなす角度をθｐとする。角度をθｐは、以下の式（１）で表される。
θｐ＝θ２＋θ３ ・・・（１）
θｐ＝θ２＋θ３ ・・・（１）
【0069】
配向制御素子３０から角度θ１で出射された光は、入射面４３に入射する。光学素子４０の材料の屈折率をｎｐ、空気の屈折率を１とする。入射面４３における入射角をθ４、屈折角をθ５とする。反射面４４における入射角をθ６、反射角をθ７（＝θ６）とする。光学素子４０の上面における入射角をθ８、屈折角をθ９とする。屈折角θ９が出射角である。出射角θ９は、以下の式（２）で表される。
θ９＝sin－１（ｎｐ＊sin（sin－１（（１／ｎｐ）＊sin(９０°－（θ１＋θ２）））＋θ2＋２θ３－９０°）） ・・・（２）
θ９＝sin－１（ｎｐ＊sin（sin－１（（１／ｎｐ）＊sin(９０°－（θ１＋θ２）））＋θ2＋２θ３－９０°）） ・・・（２）
【0070】
反射面４４における臨界角は、以下の式（３）で表される。
臨界角＜θ６（＝θ７）
臨界角＝sin－１（１／ｎｐ） ・・・（３）
臨界角＜θ６（＝θ７）
臨界角＝sin－１（１／ｎｐ） ・・・（３）
【0071】
すなわち、反射面４４における入射角θ６は、反射面４４における臨界角より大きく設定される。換言すると、反射面４４の角度θ３は、反射面４４に入射する光の入射角が臨界角より大きくなるように設定される。
【0072】
また、入射面４３に入射した光は、入射面４３で全反射されないように設定される。すなわち、入射面４３の角度θ２は、入射面４３に入射する光の入射角が臨界角より小さくなるように設定される。
【0073】
光学素子４０の素子面と空中像２の面との角度、及び光学素子４０の素子面と空中像２の面との距離は、光学素子４０に入射する光の角度θ１、光学素子４０の屈折率、光学素子４０の入射面４３の角度θ２、光学素子４０の反射面４４の角度θ３を最適に設定することで調整が可能である。
【0074】
［１－３］ 対象物の検知動作
次に、対象物の検知動作について説明する。
次に、対象物の検知動作について説明する。
【0075】
図１１は、観察者３が空中像２をタッチする様子を説明する図である。図１１において、Ｙ方向が鉛直方向（地面に直交する方向）であり、Ｘ方向が水平方向（地面に平行な方向）であり、Ｚ方向が観察者３の正面方向（視線に平行な方向）である。観察者３の上下方向は、Ｙ方向に沿った方向である。
【0076】
空中表示装置１は、空中に空中像２Ａ、２Ｂを結像する。空中像２Ａ、２Ｂは、例えば、四角形の押しボタンである。空中像２Ａ、２Ｂは、互いに異なる２次元の空間領域に表示される。
【0077】
センシング素子５０は、制御部７０の制御に基づいて、空中像２Ａ、２Ｂにおおよそ重なる領域にそれぞれ、検知領域５３Ａ、５３Ｂを形成する。検知領域５３Ａ、５３Ｂは、赤外光で形成される。空中像の形状は、空中表示装置１が表示する画像として予め決められており、空中像の形状に関する情報は、空中表示装置１が表示する画像の情報に関連付けて、記憶部７１に格納されている。空中像２Ａが占める領域は、検知領域５３Ａとして設定され、検知領域５３Ａの情報は、記憶部７１に格納されている。同様に、複数の空中像の各々について、検知領域が設定される。
【0078】
観察者３は、自身の指３Ａで空中像２Ａ又は空中像２Ｂをタッチする。センシング素子５０は、制御部７０の制御に基づいて、検知領域５３Ａ又は検知領域５３Ｂに存在する観察者３の指３Ａを検知する。具体的には、検知位置算出部７０Ｃは、センシング素子５０の受光部５２から送られる信号に基づいて、対象物の位置を算出する。検知位置算出部７０Ｃは、算出した位置が例えば検知領域５３Ａに存在する場合、空中像２Ａがタッチされたと判定する。
【0079】
図１２は、観察者３が視点を上下に動かした場合の空中像の様子を説明する図である。観察者３が空中表示装置１の正面から上側に視点を移動した場合、観察者３が視認する空中像２Ａ、２Ｂも上側に移動する。図１２は、空中像２Ａ、２Ｂが上側に移動した場合を例示している。観察者３が空中表示装置１の正面から下側に視点を移動した場合、観察者３が視認する空中像２Ａ、２Ｂも下側に移動する。
【0080】
一方、検知領域５３Ａ又は検知領域５３Ｂの情報は、表示する空中像に基づいて制御部７０により予め管理されており、検知領域５３Ａ又は検知領域５３Ｂは、常に同じ位置に設定される。よって、観察者３から見て、空中像２Ａ、２Ｂと検知領域５３Ａ、５３Ｂとがそれぞれずれる場合がある。
【0081】
図１３は、空中表示装置１が表示する空中像の一例を説明する図である。空中表示装置１は、４個の空中像２Ａ～２Ｄを表示する。空中像２Ａ～２Ｄの各々は、例えば、四角形の押しボタンである。空中像２Ａ～２Ｄは、四角形に配置される。空中像２Ａ～２Ｄは、例えば、互いに異なる色に着色される。
【0082】
図１４は、センシング素子５０が形成する検知領域の一例を説明する図である。センシング素子５０は、４個の空中像２Ａ～２Ｄにそれぞれ対応する４個の検知領域５３Ａ～５３Ｄを形成する。検知領域５３Ａの外形は、空中像２Ａと同じ形状を有する。検知領域５３Ａは、平面視において、空中像２Ａと重なるように配置されるとともに、空中像２Ａとおおよそ同じレベルに配置される。検知領域５３Ｂ～５３Ｄの構成も、検知領域５３Ａと同様である。
【0083】
図１５は、一部の検知領域（検知領域５３Ａ、５３Ｂ）の詳細な構成を説明する図である。検知領域５３Ａは、それぞれがＸ方向に延び、Ｙ方向に並んだ複数の検知部分領域５４Ａを備える。複数の検知部分領域５４Ａの各々は、長方形を有する。検知部分領域５４Ａの幅（Ｙ方向の長さ）は、適宜設定可能であり、より狭い方が望ましい。隣接する検知部分領域５４Ａの間隔は、適宜設定可能であり、より狭い方が望ましい。センシング素子５０は、検知部分領域５４Ａごとに、対象物を検知することが可能である。同様に、検知領域５３Ｂは、複数の検知部分領域５４Ｂを備える。検知領域５３Ｃ、５３Ｄの構成も、検知領域５３Ａと同様である。検知領域５３Ａ～５３Ｄに含まれる検知部分領域の幅及び間隔はそれぞれ同じである。
【0084】
図１６は、センシング素子５０による検知動作を説明する模式図である。図１６には、２個の検知領域５３Ａ、５３Ｂを示している。図１６は、検知領域５３Ａ、５３Ｂを観察者３と反対側（空中表示装置１側）から見た図である。
【0085】
観察者３の指３Ａが検知領域５３Ａ、５３Ｂの間の領域を含むようにして検知領域５３Ａ、５３Ｂの両方に存在しているものとする。検知領域５３Ａにおいて、ｍ本の検知部分領域５４Ａがオンしている。検知領域５３Ｂにおいて、ｎ本の検知部分領域５４Ｂがオンしている。“検知部分領域がオン”とは、検知部分領域が対象物を検知している状態をいう。ｍは、０以上かつ全検知部分領域５４Ａの数以下である。ｎは、０以上かつ全検知部分領域５４Ｂの数以下である。
【0086】
センシング素子５０は、対象物を以下のように判定する。
・「ｍ＞ｎ」の場合は、空中像２Ａがタッチされている。「ｍ＞ｎ」は、対象物のうち検知領域５３Ａに存在する領域が、検知領域５３Ｂに存在する領域より大きいことを意味する。
・「ｍ＜ｎ」の場合は、空中像２Ｂがタッチされている。「ｍ＜ｎ」は、対象物のうち検知領域５３Ｂに存在する領域が、検知領域５３Ａに存在する領域より大きいことを意味する。
・「ｍ＝ｎ」の場合は、タッチ操作が無いと判定する。
・「ｍ＞ｎ」の場合は、空中像２Ａがタッチされている。「ｍ＞ｎ」は、対象物のうち検知領域５３Ａに存在する領域が、検知領域５３Ｂに存在する領域より大きいことを意味する。
・「ｍ＜ｎ」の場合は、空中像２Ｂがタッチされている。「ｍ＜ｎ」は、対象物のうち検知領域５３Ｂに存在する領域が、検知領域５３Ａに存在する領域より大きいことを意味する。
・「ｍ＝ｎ」の場合は、タッチ操作が無いと判定する。
【0087】
このような対象物の判定処理により、観察者３のタッチ操作をより正確に判定できる。
【0088】
［１－４］ 全体動作の流れ
次に、空中表示装置１における全体動作の流れについて説明する。図１７は、空中表示装置１における全体動作を説明するフローチャートである。以下の説明では、図１６に対応した動作について説明する。すなわち、空中表示装置１は、２個の空中像２Ａ、２Ｂを表示するとともに、２個の検知領域５３Ａ、５３Ｂを形成するものとする。
次に、空中表示装置１における全体動作の流れについて説明する。図１７は、空中表示装置１における全体動作を説明するフローチャートである。以下の説明では、図１６に対応した動作について説明する。すなわち、空中表示装置１は、２個の空中像２Ａ、２Ｂを表示するとともに、２個の検知領域５３Ａ、５３Ｂを形成するものとする。
【0089】
制御部７０は、空中像２Ａ、２Ｂを表示する（ステップＳ１００）。表示処理部７０Ａは、表示素子２０の画面に画像を表示させる。光学素子４０は、表示素子２０からの光を反射し、空中に空中像２Ａ、２Ｂを結像する。
【0090】
続いて、センシング素子５０は、センシング動作を実行する（ステップＳ１０１）。センシング素子５０に含まれる発光部５１は、空中像２Ａ、２Ｂが表示された領域を含む検知領域５３Ａ、５３Ｂに、赤外光を出射する。
【0091】
続いて、センシング素子５０は、検知領域５３Ａ、５３Ｂ内に対象物が存在するか否かを監視している（ステップＳ１０２）。すなわち、センシング素子５０に含まれる受光部５２は、対象物で反射された赤外光を監視している。
【0092】
センシング素子５０が対象物を検知した場合（Ｓ１０２＝Ｙｅｓ）、検知位置算出部７０Ｃは、センシング素子５０により検知された信号に基づいて、オンしている検知部分領域の数を判定する（ステップＳ１０３）。具体的には、検知位置算出部７０Ｃは、検知領域５３Ａに含まれる全ての検知部分領域５４Ａのうちオンしている検知部分領域５４Ａの数ｍと、検知領域５３Ｂに含まれる全ての検知部分領域５４Ｂのうちオンしている検知部分領域５４Ｂの数ｎとの関係を判定する。検知位置算出部７０Ｃは、数ｍと数ｎとを比較し、数ｍと数ｎとの大小関係を判定する。
【0093】
「ｍ＞ｎ」である場合（ステップＳ１０４＝Ｙｅｓ）、検知位置算出部７０Ｃは、第１空中像（空中像２Ａに対応する）がタッチされたと判定する（ステップＳ１０５）。
【0094】
「ｍ＜ｎ」である場合（ステップＳ１０６＝Ｙｅｓ）、検知位置算出部７０Ｃは、第２空中像（空中像２Ｂに対応する）がタッチされたと判定する（ステップＳ１０７）。
【0095】
「ｍ＝ｎ」である場合（ステップＳ１０６＝Ｎｏ）、検知位置算出部７０Ｃは、観察者３によるタッチ操作が無いと判定する（ステップＳ１０８）。
【0096】
このようにして、観察者３による空中像２へのタッチ操作が検知される。その後、空中表示装置１は、観察者３のタッチ操作に応じた動作を実行する。
【0097】
［１－５］ 第１実施形態の効果
第１実施形態では、ある空中像２に対応して検知領域５３を形成し、この検知領域５３を、複数のライン状の検知部分領域５４で構成する。そして、対象物によりオンした検知部分領域５４の数に応じて、観察者３のタッチ操作を判定するようにしている。これにより、隣接する２個の検知領域５３の両方に対象物が存在する場合でも、観察者３が目標とする空中像２へのタッチ操作を認識することができる。ひいては、観察者３による空中像２へのタッチ操作をより正確に検知することが可能な空中表示装置１を実現できる。
第１実施形態では、ある空中像２に対応して検知領域５３を形成し、この検知領域５３を、複数のライン状の検知部分領域５４で構成する。そして、対象物によりオンした検知部分領域５４の数に応じて、観察者３のタッチ操作を判定するようにしている。これにより、隣接する２個の検知領域５３の両方に対象物が存在する場合でも、観察者３が目標とする空中像２へのタッチ操作を認識することができる。ひいては、観察者３による空中像２へのタッチ操作をより正確に検知することが可能な空中表示装置１を実現できる。
【0098】
また、空中表示装置１は、表示素子２０から出射された光を光学素子４０で反射させることで、空中に空中像２を表示することができる。また、空中表示装置１は、その正面方向において、光学素子４０の素子面に平行に空中像２を表示することができる。また、表示品質を向上させることが可能な空中表示装置１を実現できる。
【0099】
また、観察者３の両眼がＸ方向（すなわち、複数の光学要素４２が並ぶ方向）に平行、又はそれに近い状態で光学素子４０を見た場合に、観察者３は、空中像を視認することができる。また、観察者３の両眼がＸ方向に平行、又はそれに近い状態でＹ方向に沿って視点を移動した場合、空中像を常に視認することができる。また、観察者３の両眼がＸ方向に平行、又はそれに近い状態において、より広い視野角を実現できる。
【0100】
また、空中表示装置１を構成する複数の素子を平行に配置することができる。これにより、Ｚ方向に小型化が可能な空中表示装置１を実現できる。
【0101】
［２］ 第２実施形態
第２実施形態は、オンしている検知部分領域５４Ａの数ｍと、オンしている検知部分領域５４Ｂの数ｎとが同じである場合、２個の空中像２Ａ、２Ｂのどちらをタッチしているか判定できないことを観察者３に認識させるようにしている。
第２実施形態は、オンしている検知部分領域５４Ａの数ｍと、オンしている検知部分領域５４Ｂの数ｎとが同じである場合、２個の空中像２Ａ、２Ｂのどちらをタッチしているか判定できないことを観察者３に認識させるようにしている。
【0102】
図１８は、本発明の第２実施形態に係る空中表示装置１における全体動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１００～Ｓ１０７までの動作は、第１実施形態と同じである。
【0103】
「ｍ＝ｎ」である場合（ステップＳ１０６＝Ｎｏ）、制御部７０は、第１及び第２空中像（空中像２Ａ、２Ｂ）を点滅させる（ステップＳ２００）。具体的には、表示処理部７０Ａは、表示素子２０の画像を点滅させる。光学素子４０は、点滅した第１及び第２空中像（空中像２Ａ、２Ｂ）を結像する。この動作は、第１及び第２空中像のどちらがタッチされたか判定できないことを観察者３に認識させることが可能である。この動作により、観察者３が指３Ａを目標の空中像にずらすように促すことが可能である。
【0104】
続いて、ステップＳ１０３に移行する。その後、「ｍ＞ｎ」であるか、又は「ｍ＜ｎ」であるかが判定される。
【0105】
第２実施形態によれば、観察者３のタッチ操作をより正確に判定できる。その他の効果は、第１実施形態と同じである。
【0106】
なお、変形例として、対象の２個の空中像を点滅させる動作に替えて、対象の２個の空中像を所定の割合だけ拡大するようにしてもよい。
【0107】
［３］ 第３実施形態
第３実施形態は、オンしている検知部分領域５４Ａの数ｍと、オンしている検知部分領域５４Ｂの数ｎとが同じである場合、タッチ操作の判断を一定時間だけ待機するようにしている。
第３実施形態は、オンしている検知部分領域５４Ａの数ｍと、オンしている検知部分領域５４Ｂの数ｎとが同じである場合、タッチ操作の判断を一定時間だけ待機するようにしている。
【0108】
図１９は、本発明の第３実施形態に係る空中表示装置１における全体動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１００～Ｓ１０７までの動作は、第１実施形態と同じである。
【0109】
「ｍ＝ｎ」である場合（ステップＳ１０６＝Ｎｏ）、検知位置算出部７０Ｃは、一定時間だけ待機する（ステップＳ２０１）。この動作は、第１及び第２空中像のどちらがタッチされたか判定できないことを観察者３に認識させることが可能である。この動作により、観察者３が指３Ａを目標の空中像にずらすように促すことが可能である。
【0110】
続いて、ステップＳ１０３に移行する。その後、「ｍ＞ｎ」であるか、又は「ｍ＜ｎ」であるかが判定される。
【0111】
第３実施形態によれば、観察者３のタッチ操作をより正確に判定できる。その他の効果は、第１実施形態と同じである。
【0112】
［４］ 変形例
上記実施形態では、観察者３の上下方向（Ｙ方向）に隣接する２個の空中像のどちらがタッチされたかを判定するようにしている。しかし、これに限定されず、Ｘ方向に隣接する２個の空中像についても、検知部分領域の数に応じてどちらがタッチされたかを判定するようにしてもよい。
上記実施形態では、観察者３の上下方向（Ｙ方向）に隣接する２個の空中像のどちらがタッチされたかを判定するようにしている。しかし、これに限定されず、Ｘ方向に隣接する２個の空中像についても、検知部分領域の数に応じてどちらがタッチされたかを判定するようにしてもよい。
【0113】
上記実施形態では、表示素子２０と光学素子４０とを平行に配置している。しかし、これに限定されず、光学素子４０に対して表示素子２０を斜めに配置してもよい。表示素子２０と光学素子４０との角度は、０度より大きく４５度より小さい範囲に設定される。この変形例では、配向制御素子３０を省略できる。
【0114】
上記実施形態で説明した光学素子４０に限定されず、他の種類の結像素子を用いることも可能である。例えば、２面コーナーリフレクタがアレイ状に配列された２面コーナーリフレクタアレイで光学素子４０を構成してもよい。２面コーナーリフレクタアレイを用いた場合は、面対称の位置に空中像が結像される。
【0115】
上記実施形態では、光学要素４２の左側の側面が入射面４３、右側の側面が反射面４４として定義している。しかし、これに限定されず、入射面４３と反射面４４とを逆に構成してもよい。この場合、実施形態で説明した空中表示装置１の作用も左右が逆になる。
【0116】
上記実施形態では、表示素子２０として液晶表示素子を例に挙げて説明しているが、これに限定されるものではない。表示素子２０は、自発光型である有機ＥＬ（electroluminescence）表示素子、又はマイクロＬＥＤ（Light Emitting Diode）表示素子などを用いることも可能である。マイクロＬＥＤ表示素子は、画素を構成するＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）をそれぞれＬＥＤで発光させる表示素子である。自発光型の表示素子２０を用いる場合、照明素子１０は不要である。
【0117】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【0118】
１…空中表示装置、２…空中像、３…観察者、１０…照明素子、１１…光源部、１２…導光板、１３…反射シート、２０…表示素子、３０…配向制御素子、３１…基材、３２…基材、３３…透明部材、３４…遮光部材、４０…光学素子、４１…基材、４２…光学要素、４３…入射面、４４…反射面、５０…センシング素子、５１…発光部、５２…受光部、５３…検知領域、５４…検知部分領域、６０…筐体、７０…制御部、７０Ａ…表示処理部、７０Ｂ…情報処理部、７０Ｃ…検知位置算出部、７１…記憶部、７２…入出力インターフェース、７３…表示部、７４…入力部、７５…バス。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
