特開 2025-6158 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】P2025006158

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 30/56 20200101AFI20250109BHJP

   G09F 13/16 20060101ALI20250109BHJP

   G09F 9/40 20060101ALI20250109BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

G02B30/56

G09F13/16 F

G09F9/40 302

G09F9/00 313

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023106787

(22)【出願日】2023-06-29

(71)【出願人】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098497

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 恭三

(74)【代理人】

【識別番号】100099748

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 克志

(74)【代理人】

【識別番号】100103171

【弁理士】

【氏名又は名称】雨貝 正彦

(74)【代理人】

【識別番号】100105784

【弁理士】

【氏名又は名称】橘 和之

(72)【発明者】

【氏名】湯座 慎吾

(72)【発明者】

【氏名】大島 千広

【テーマコード（参考）】

2H199

5C094

5C096

5G435

【Ｆターム（参考）】

2H199BA32

2H199BA62

2H199BB15

2H199BB18

2H199BB20

2H199BB52

2H199BB67

2H199BB68

5C094DA01

5C096AA06

5C096BA04

5C096BC12

5C096CB05

5C096CC06

5C096CE03

5C096CE07

5C096FA05

5C096FA08

5G435DD11

5G435FF05

5G435GG08

5G435GG09

(57)【要約】

【課題】 広い視野角で空中像を表示することができる表示装置を提供する。
【解決手段】 本発明の空中映像表示装置１００は、同一の映像をそれぞれ出力する複数の光源１１０＿１、１１０＿２、１１０＿３と、複数の光源に対向する第１の再帰反射面１２０＿１、第２の再帰反射面１２０＿２、第３の再帰反射面１２０＿３を含む再帰反射シート１２０と、再帰反射シート１２０に対向するように配置されたビームスプリッター１３０とを含む。第１、第２、第３の再帰反射面１２０＿１、１２０＿２、１２０＿３の各々には、光源１１０の映像を透過または通過させるための複数の切り欠き１２２が形成され、複数の光源１１０＿１、１１０＿２、１１０＿３に対応する複数の空中像１５０＿１、１５０＿２、１５０＿３が表示される。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

再帰反射を利用して空中像を表示可能な表示装置であって、
同一の映像をそれぞれ異なる方向に出力する複数の光源と、
入射した光を一定の割合で反射光と透過光に分離する光学部材と、
前記光学部材の主面に対し概ね１８０度の範囲で再帰反射面を提供する再帰反射部材とを含み、
前記複数の光源の各々が出力する映像の光が前記光学部材を介して前記再帰反射部材に入射され、前記再帰反射部材で反射された光が前記光学部材を透過し、前記複数の光源の映像に対応する複数の空中像が表示される、表示装置。

【請求項2】

前記複数の光源と前記光学部材との間に前記再帰反射部材が配置され、前記再帰反射部材には、前記複数の光源からの光を透過または通過させるための複数の開口が形成される、請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

少なくとも３つの光源が前記光学部材の主面に対し異なる角度で配置され、
前記再帰反射部材は、前記複数の光源の位置に整合する複数の再帰反射面を有し、前記複数の再帰反射面には、前記複数の光源によって出力された映像を前記光学部材に向けて透過または通過させるための複数の切り欠きが形成される、請求項１に記載の表示装置。

【請求項4】

前記再帰反射部材は、凹形状を有し、凹形状の側面と底面に近接して光源が配置される、請求項３に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、再帰反射を利用して空中に像を表示する表示装置に関し、広い視野角で空中像を表示する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

再帰反射を用いた空中表示（Ａｅｒｉａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ｂｙ Ｒｅｔｒｏ－Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：ＡＩＲＲ）が知られている。例えば、特許文献１は、空中に形成される像をより広い角度から観察可能とするため、２つの再帰反射部材を用いた表示装置を開示している。また、特許文献２は、再帰反射部材で正反射された光が観察範囲に入らないように光源および再帰反射部材が位置決めすることで、コントラストや視認性の低下を抑制した表示装置を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１０７１６５号公報

【特許文献2】特開２０２２－１５０２４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

我々が日常的に目にするものは、それ自体が発光しているか外光に照らされ、これにより見ているものを視覚的に認識することができる。その多くは、物理的に存在していることから、空間にデザイン性をあしらう際には、それが必要なものであっても空間のデザイン性を損ねる恐れがある。このことを解決する手段の一つとして、空中像の利用が挙げられる。

【0005】

図１は、空中像を表示する表示装置の一例を示す図である。同図に示すように、エレベータドア１０の近傍には、エレベータの動作状態（例えば、停止する階など）を表す空中像２０が表示される。空中像２０は、あたかも壁面に取り付けられたランタン（照明器具）のように空間デザイン性をもって表示される。ユーザーＵ１は、方向Ｙ１から空中像２０を視認し、エレベータの動作状態を確認する。

【0006】

図２は、このような空中像を表示する表示装置の概略構成を示す上面図である。表示装置３０は、光源（例えば、映像を出力するディスプレイ）４０、入射光を所定の割合で反射光と透過光に分離するビームスプリッター５０、ビームスプリッター５０の表面に形成された装飾や意匠が施された加飾シート６０、再帰反射シート７０を含んで構成される。

【0007】

光源４０に映像が表示されると、その映像を表す光の一部がビームスプリッター５０で反射され、その反射光が再帰反射シート７０に進む。再帰反射シート７０は、入射した光と同じ方向に光を反射する光学部材であり、再帰反射シート７０で反射された光は、再びビームスプリッター５０に進み、ビームスプリッター５０および加飾シート６０を透過した光が、収束後再度拡散し、図１に示すような空中像２０（図の例では「Ａ」）が表示される。

【0008】

空中像２０の光学的特性として、空中像２０は、ビームスプリッター５０の面に関し、光源４０と対称の位置に形成される。また、ユーザーが観察できる空中像２０は、ユーザーの視点からビームスプリッター５０を介して再帰反射シート７０を見ることができる範囲に限られる。つまり、視野角に制限がある。このため、図１、図２において、空中像２０の正面側のユーザーＵ１、Ｕ２、Ｕ３は、その視点方向に空中像２０を視認することができるが、背面側のユーザーＵ４は、その視点方向Ｙ２に空中像２０を視認することができず、その結果、エレベータの動作状態を確認することができない。

【0009】

本発明は、このような従来の課題を解決し、広い視野角で空中像を表示することができる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】

【0010】

本発明に係る表示装置は、再帰反射を利用して空中像を表示可能なものであって、同一の映像をそれぞれ異なる方向に出力する複数の光源と、入射した光を一定の割合で反射光と透過光に分離する光学部材と、前記光学部材の主面に対し概ね１８０度の範囲で再帰反射面を提供する再帰反射部材とを含み、前記複数の光源の各々が出力する映像の光が前記光学部材を介して前記再帰反射部材に入射され、前記再帰反射部材で反射された光が前記光学部材を透過し、前記複数の光源の映像に対応する複数の空中像が表示される。

【0011】

ある態様では、前記複数の光源と前記光学部材との間に前記再帰反射部材が配置され、前記再帰反射部材には、前記複数の光源からの光を透過または通過させるための複数の開口が形成される。ある態様では、少なくとも３つの光源が前記光学部材の主面に対し異なる角度で配置され、前記再帰反射部材は、前記複数の光源の位置に整合する複数の再帰反射面を有し、前記複数の再帰反射面には、前記複数の光源によって出力された映像を前記光学部材に向けて透過または通過させるための複数の切り欠きが形成される。ある態様では、前記再帰反射部材は、凹形状を有し、凹形状の側面と底面に近接して光源が配置される。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、複数の光源が出力する同一映像に対応する複数の空中像を表示するようにしたので、単一の空中像を表示する場合と比較して空中像の視野角を広げることができる。これにより、空中像の視認性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】従来の表示装置の設置例を示す図である。

【図2】従来の表示装置の概略構成を示す上面図である。

【図3】図３（Ａ）は、本発明の実施例に係る表示装置の概略構成を示す上面図、図３（Ｂ）は、その正面図である。

【図4】本発明の実施例に係る表示装置の動作を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明に係る表示装置は、ＡＩＲＲ方式により広い視野角で空中像を表示する機能を備える。また、本発明に係る表示装置は、空間デザイン性を兼ね備えた広い視野角の空中像を表示することが可能である。さらに本発明に係る表示装置は、空中像を利用したユーザー入力インターフェースにも適用することができる。以下の実施例の説明で参照する図面は、発明の理解を容易にするために誇大した表示を含んでおり、実際の製品の形状やスケールをそのまま表したものではないことに留意すべきである。

【実施例0015】

次に、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。図３（Ａ）は、本発明の実施例に係る表示装置の概略構成を示す上面図、同図（Ｂ）は正面図であり、当該表示装置は、例えば、図１に示すようなエレベータドア１０の近傍に設置され、空中像を表示する。

【0016】

本実施例の表示装置１００は、異なる方向に映像を出力するように異なる位置に配された少なくとも３つの光源１１０＿１、１１０＿２、１１０＿３（これらの光源を総称するときは光源１１０）、光源１１０に近接して配された再帰反射シート１２０、再帰反射シート１２０に対向するように配されたビームスプリッター１３０、ビームスプリッター１３０の表面に形成された装飾や意匠が施された加飾シート１４０を含んで構成される。

【0017】

光源１１０は、空中像の原映像を出力するものであり、例えば、液晶等のディスプレイやプロジェクタなどが用いられる。光源１１０＿１、１１０＿２、１１０＿３は、広い視野角での空中像の表示を可能にするため、少なくとも３つの方向に向けて映像を出力する。例えば、光源１１０＿１は、その光軸（ディスプレイの表示面と法線方向）がビームスプリッター１３０の主面に対し角度θ１（＝３０度）、光源１１０＿２は、角度θ２（＝９０度）、光源１１０＿３は、角度θ３（＝１５０度）となるように配置される。

【0018】

光源１１０＿１、１１０＿２、１１０＿３のサイズ（例えば、ディスプレイのサイズ）は、異なるものであってもよいが、光源１１０＿１、１１０＿２、１１０＿３は、同一の映像を表示する。例えば、図示しない表示コントローラは、光源１１０＿１、１１０＿２、１１０＿３に同一映像を表示させるように光源１１０を制御する。例えば、図１に示す例では、光源１１０＿１、１１０＿２、１１０＿３は、エレベータが停止している階の映像を出力する。また、光源１１０は、偏光制御された光を出射するものであってもよく、例えば、偏光制御された光を出射するようにディスプレイ表面に偏光板を取り付けるものであってもよい。

【0019】

再帰反射シート１２０は、入射した光と同じ方向に光を反射する光学部材であり、例えば、コーナーキューブ型再帰反射素子、三角錐型再帰反射素子、ビーズ型再帰反射素子などによって構成される。再帰反射シート１２０は、広い視野角の空中像の表示を可能にするため、ビームスプリッター１３０の主面に対して概ね１８０度の再帰反射面を提供する。具体的には、再帰反射シート１２０は、光源１１０＿１、１１０＿２、１１０＿３の位置に整合するような凹部形状を有し、光源１１０＿１の主面と概ね平行である第１の再帰反射面１２０＿１、光源１１０＿２の主面と概ね平行である第２の再帰反射面１２０＿２、光源１１０＿３の主面と概ね平行である第３の再帰反射面１１０＿３とを含んで構成される。この例では、第２の再帰反射面１２０＿２の平面形状が第１および第３の再帰反射面１２０＿１、１２０＿３よりも大きく、第１の再帰反射面１２０＿１と第３の再帰反射面１２０＿３の平面形状が概ね等しいが、これは一例である。第１、第２および第３の再帰反射面１２０＿１、１２０＿２、１２０＿３は、１つの再帰反射部材を折り曲げ加工することによって構成されてもよいし、３つの再帰反射部材を接着剤等により結合することによって構成されてもよい。

【0020】

さらに、再帰反射シート１１０の第１の再帰反射面１２０＿１、第２の再帰反射面１２０＿２、第３の再帰反射面１２０＿３には、裏面側に配置された光源１１０からの映像の光を透過または通過させるための複数の切り欠き１２２が形成される。切り欠き１２２の数、ピッチ、形状、大きさ等は、光源１１０のサイズ、光源１１０によって出力される映像の明るさや解像度等に応じて適宜選択される。ここでは、図３（Ｂ）に示すように、切り欠き１２２は、細長い矩形状の開口（貫通孔）であるが、切り欠き１２２は、他の形状、例えば、グリッド状の開口であってもよい。また、貫通孔以外にも、光を透過する透明な部材による透過窓であってもよい。

【0021】

ビームスプリッター１３０は、入射光を一定の割合で透過光と反射光に分離する光学部材である（ビームスプリッター１３０は、ハーフミラーであってもよい）。ビームスプリッター１３０の表面には、加飾シート１４０が貼り付けられる。加飾シート１４０には、装飾や意匠が施され、これにより、空中像を表示する空間に適したデザインが提供される。

【0022】

図４は、本実施例の表示装置による空中像の表示を説明する図である。光源１１０＿１、１１０＿２、１１０＿３に同一の映像がそれぞれ表示されると、当該映像の光は、再帰反射シート１２０の切り欠き１２２を介してビームスプリッター１３０の方向に進み、ビームスプリッター１３０で反射された光が再帰反射シート１２０に入射し、再帰反射シート１２０で反射された光がビームスプリッター１３０および加飾シート１４０を透過し、これにより、光源１１０＿１、１１０＿２、１１０＿３に表示された映像に対応する空中像１５０＿１、１５０＿２、１５０＿５が表示される。

【0023】

例えば、光源１１０＿１に表示された映像の光は、第１の再帰反射面１２０＿１の切り欠き１２２を通過し、その光の一部がビームスプリッター１３０で反射され、反射した光が、例えば、第２の再帰反射面１２０＿２、第３の再帰反射面１２０＿３に入射する。これらの入射した光は、入射したときと同じ方向に反射され、その反射した光がビームスプリッター１３０を透過し、空中像１５０＿１が表示される。第３の再帰反射面１２０＿３に入射した光も同様に、入射したときと同じ方向に反射され、その反射した光がビームスプリッター１３０および加飾シート１４０を透過し、空中像１５０＿１が表示される。こうして、光源１１０＿１の映像に対応する空中像１５０＿１が表示される。

【0024】

光源１１０＿２に表示された映像の光は、第２の再帰反射面１２０＿２の切り欠き１２２を通過し、その光の一部がビームスプリッター１３０で反射され、反射した光が、例えば、第１の再帰反射面１２０＿１、第２の再帰反射面１２０＿２、第３の再帰反射面１２０＿３に射する。これらの入射した光は、入射したときと同じ方向に反射され、その反射した光がビームスプリッター１３０および加飾シート１４０を透過し、空中像１５０＿２が表示される。こうして、光源１１０＿２の映像に対応する空中像１５０＿２が表示される。

【0025】

同様に、光源１１０＿３に表示された映像の光は、第３の再帰反射面１２０＿２の切り欠き１２２を通過し、その光の一部がビームスプリッター１３０で反射され、その反射した光が再帰反射シート１２０で反射され、これにより、光源１１０＿３の映像に対応する空中像１５０＿３が表示される。

【0026】

空中像１５０＿１、１５０＿２、１５０＿３と光源１１０＿１、１１０＿２、１３０＿３の映像は、ビームスプリッター１３０に対して線対称である。光源１１０＿１の正面側のユーザーＵ５は、その視点方向に空中像１５０＿１を視認することができ、光源１１０＿２の正面側のユーザーＵ６は、その視点方向に空中像１５０＿２を視認することができ、光源１１０＿３の正面側のユーザーＵ７は、その視点方向において、空中像１５０＿３を視認することができる。

【0027】

このように本実施例によれば、複数の方向に映像を出力する複数の光源を用い、複数の光源の映像に対応する複数の空中像を表示するようにしたので、空中像の視野角を大きくし、空中像の視認性を向上させることができる。単一の空中像の視野角を広くしても、正面以外から見る人にその表示内容を伝えづらいが、本実施例では、複数の空中像についての複数の正面が生まれるため、空中像を視認し易い方向を増やすことができる。

【0028】

上記実施例では、３つの光源を例示したが、光源の数は、４つ以上であってもよい。その場合、複数の光源は、各光軸がビームスプリッターの主面に対し異なる角度になるように配置される。光源の数の増加に応じて空中像の数が増加するため、より空中像を正面から見易くなり、空中像の視認性を向上させることができる。また、上記実施例では、３つの光源を３つのディスプレイから構成する例を示したが、例えば、１つの光源がディスプレイから構成され、他の光源が、ディスプレイに表示された映像をミラー等によって複製する光学機器から構成するようにしてもよい。

【0029】

上記実施例では、複数の再帰反射面を有する凹形状の再帰反射シートを例示したが、再帰反射シートは、ビームスプリッターの主面に対し概ね１８０度の範囲で再帰反射面を提供できる形状であれば、上記以外の構成であってもよい。また、上記実施例は、単一構造の再帰反射シートを例示したが、再帰反射シートは、複数の再帰反射シートから構成されるようにしてもよい。さらに再帰反射シートの表面に、λ／４板のような位相差フィルムを設け、ビームスプリッターが偏光制御された光を透過または反射するようにしてもよい。

【0030】

上記実施例では、表示装置をエレベータホール等の空間に適用する例を示したが、これは一例であり、他の空間に適用することも可能である。さらに、本実施例の表示装置は、ユーザーインターフェースにも適用することができ、例えば、空中映像は、コンピュータ装置、車載用電子機器、銀行等のＡＴＭ、駅等のチケットの購入機、エレベータの入力ボタンなどに適用することができる。

【0031】

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

【符号の説明】

【0032】

１００：表示装置
１１０、１１０＿１、１１０＿２、１１０＿３：光源
１２０：再帰反射シート
１２０＿１、１２０＿２、１２０＿３：反射面
１２２：切り欠き
１３０：ビームスプリッター
１４０：加飾シート
１５０：空中像

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】