JP2017049352A - Spatial image display device - Google Patents
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Abstract
【課題】より鮮明に虚像を観察者に視認させる。
【解決手段】本発明に係る空間像表示装置１００は、表示面からの出射光を第１の方向と第１の方向とは異なる第２の方向とに反射して、対応する表示領域の表示像の空間像を形成する光学素子を備え、光学素子により形成された空間像を、第１の方向および第２の方向それぞれから観察者に視認させ、第１の方向から観察する観察者から見て光学素子よりも手前に設けられた偏光板１６０、および、第２の方向から観察する観察者から見て光学素子よりも手前側に設けられ、偏光板１６０とは偏光状態の異なる光を透過する偏光板１７０を備える。
【選択図】図１The present invention makes an observer visually recognize a virtual image more clearly.
An aerial image display device according to the present invention reflects light emitted from a display surface in a first direction and a second direction different from the first direction to display a corresponding display area. An optical element that forms an aerial image of the image, and the observer observes the aerial image formed by the optical element from each of the first direction and the second direction, and observes from the first direction. The polarizing plate 160 provided in front of the optical element and the polarizing plate 160 provided in front of the optical element as viewed from the observer observing from the second direction and transmitting light having a polarization state different from that of the polarizing plate 160 A polarizing plate 170 is provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、空間像を表示する空間像表示装置に関する。 The present invention relates to an aerial image display device that displays an aerial image.
スマートフォンやタブレット端末などの表示装置の表示面から出射された光を、表示面に対して傾斜して設けられたハーフミラーや透明板などの光学素子により反射することで、表示面に表示された表示像の虚像を空間に投影する空間像表示装置がある（例えば、非特許文献１参照）。このような空間像表示装置の中には、複数の光学素子により形成された複数の虚像を観察者から見て前後に重畳して表示することで立体感のある空間像を観察者に視認させる多面投影型の空間像表示装置がある。 The light emitted from the display surface of a display device such as a smartphone or tablet terminal is reflected on the display surface by an optical element such as a half mirror or a transparent plate provided to be inclined with respect to the display surface. There is an aerial image display device that projects a virtual image of a display image into a space (for example, see Non-Patent Document 1). In such an aerial image display device, a plurality of virtual images formed by a plurality of optical elements are superimposed on the front and back when viewed from the observer to display the three-dimensional aerial image visually. There are multi-surface projection type aerial image display devices.
また、特許文献１には、装置の両側から観察者に空間像を視認させる多面投影型の空間像表示装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a multi-surface projection type spatial image display device that allows an observer to visually recognize a spatial image from both sides of the device.
図１４は、特許文献１に開示されているような、装置の両側から観察者に空間像を視認させる多面投影型の空間像表示装置１０の構成例を示す側面図である。図１４に示す空間像表示装置１０は、表示装置１１の表示面の異なる表示領域に個別に表示された表示像それぞれの虚像を、表示面に対して略水平方向であって、空間像表示装置１０の両側から観察する観察者１，２それぞれから見て前後に重畳して表示することで、観察者１，２それぞれに立体感のある空間像を視認させるものである。
FIG. 14 is a side view showing a configuration example of a multi-surface projection type spatial
図１４に示す空間像表示装置１０においては、表示装置１１が、空間像表示装置１０の筐体１０ａの一面（図１４においては筐体１０ａの上面）に、表示面が筐体１０ａ側を向くようにして（図１４においては表示面を下向きにして）、設置される。筐体１０ａの表示装置１１の設置面のうち、表示装置１１の表示面に対応する領域には、表示面から出射された光が筐体１０ａ内に入射するように、開口が設けられる。当該開口は、例えば、透明の部材で塞いだり、覆ったりしてもよい。なお、以下では、筐体１０ａの観察者１側の面から筐体１０ａの観察者２側の面に向かう方向（観察者１の観察方向）をＸ方向とする。この場合、観察者２の観察方向は−Ｘ方向となる。また、以下では、表示装置１１の表示面の向く方向をＹ方向とする。
In the aerial
図１４に示す空間像表示装置１０は、光学素子１２，１３と、反射部材１４，１５とを備える。
The aerial
光学素子１２，１３は、表示装置１１の表示面に沿って、表示装置１１の表示面から見て−Ｘ方向に略４５°傾斜して設けられ、観察者１，２の観察方向に沿って順次配列されている。図１４においては、観察者１から見て、手前側に光学素子１３が設けられ、奥側に光学素子１２が設けられている。光学素子１２，１３はそれぞれ、表示面の異なる表示領域に対応して設けられている。
The
光学素子１２は、対応する表示領域から出射された光（出射光）の一部の光を透過するとともに、他の少なくとも一部の光を観察者１に向かう方向に反射する。また、光学素子１２は、透過した光が後述する反射部材１４により反射された光を観察者２に向かう方向に反射する。また、光学素子１２は、他の光学素子（光学素子１３）により観察者２に向かう方向に反射された光を透過する。
The
光学素子１３は、対応する表示領域からの出射光の一部の光を透過するとともに、他の少なくとも一部の光を観察者１に向かう方向に反射する。また、光学素子１３は、透過した光が後述する反射部材１５により反射された光を観察者２に向かう方向に反射する。また、光学素子１３は、他の光学素子（光学素子１２）により観察者１に向かう方向に反射された光を透過する。光学素子１２，１３の具体例としては、ハーフミラー、透明板などがある。
The
反射部材１４，１５はそれぞれ、光学素子１２，１３に対応して設けられている。反射部材１４は、表示装置１１の表示面に対して略平行に設けられ、光学素子１２を光学素子１２に対応する表示領域と挟むように設けられている。つまり、光学素子１２に対応する表示領域と、光学素子１２と、反射部材１４とが略直線上に設けられている。また、反射部材１５は、表示装置１１の表示面に対して略平行に設けられ、光学素子１３を光学素子１３に対応する表示領域と挟むように設けられている。つまり、光学素子１３に対応する表示領域と、光学素子１３と、反射部材１５とが略直線上に設けられている。したがって、光学素子１２に対応する表示領域から出射され、光学素子１２を透過した光は、反射部材１４に入射する。また、光学素子１３に対応する表示領域から出射され、光学素子１３を透過した光は、反射部材１５に入射する。
The reflecting
反射部材１４は、光学素子１２を透過し、反射部材１４に入射した光を光学素子１２に向かって反射する。反射部材１５は、光学素子１３を透過し、反射部材１５に入射した光を光学素子１３に向かって反射する。反射部材１４，１５の具体例としては、入射光を全反射するフルミラーなどがある。
The
次に、空間像表示装置１０による空間像の表示について図１５を参照して説明する。まず、観察者１に対する空間像の表示について図１５（ａ）を参照して説明する。なお、以下では、光学素子１２，１３のＹ方向の厚みをＤとする。
Next, display of an aerial image by the aerial
図１５（ａ）に示すように、光学素子１２は、対応する表示領域からの出射光の一部の光を観察者１に向かう方向に反射する。この反射により、光学素子１２に対応する表示領域に表示された表示像Ａ１の虚像Ｂ１が、観察者１から見ると、光学素子１２の奥側の端部１２ａの位置に形成される。
As shown in FIG. 15A, the
光学素子１３は、対応する表示領域からの出射光の一部の光を観察者１に向かう方向に反射する。この反射により、光学素子１３に対応する表示領域に表示された表示像Ａ２の虚像Ｂ２が、観察者１から見ると、光学素子１３の奥側の端部１３ａの位置に形成される。
The
上述したように、光学素子１２，１３は、観察者１，２の観察方向に沿って順次配列されている。また、光学素子１３は、光学素子１２により観察者１に向かう方向に反射された光を透過する。そのため、虚像Ｂ１と虚像Ｂ２とが観察者１から見て前後に重畳して表示され、観察者１は、立体感のある空間像を視認することができる。
As described above, the
次に、観察者２に対する空間像の表示について、図１５（ｂ）を参照して説明する。 Next, the display of the aerial image for the observer 2 will be described with reference to FIG.
図１５（ｂ）に示すように、光学素子１２は、対応する表示領域からの出射光のうち、観察者１に向かう方向に反射した光以外の他の一部の光を透過し、反射部材１４に入射する。これにより、光学素子１２に対応する表示領域に表示された表示像Ａ１の虚像Ｂ１’が、反射部材１４からＹ方向にＤだけ離れた位置に形成される。さらに、光学素子１２は、透過した光が反射部材１４により反射された光を観察者２に向かう方向に反射する。この反射により、虚像Ｂ１’の虚像Ｂ１が、観察者２から見て、光学素子１２の奥側の端部１２ｂから奥側（−Ｘ方向）にＤだけ離れた位置に形成される。
As shown in FIG. 15B, the
光学素子１３は、対応する表示領域からの出射光のうち、観察者１に向かう方向に反射した光以外の他の一部の光を透過し、反射部材１５に入射する。これにより、光学素子１３に対応する表示領域に表示された表示像Ａ２の虚像Ｂ２’が、反射部材１５からＹ方向にＤだけ離れた位置に形成される。さらに、光学素子１３は、透過した光が反射部材１５により反射された光を観察者２に向かう方向に反射する。この反射により、虚像Ｂ２’の虚像Ｂ２が、観察者２から見て、光学素子１３の奥側の端部１３ｂから奥側（−Ｘ方向）にＤだけ離れた位置に形成される。
The
上述したように、光学素子１２，１３は、観察者１，２の観察方向に沿って順次配列されている。また、光学素子１２は、光学素子１３により観察者２に向かう方向に反射された光を透過する。そのため、虚像Ｂ１と虚像Ｂ２とが観察者２から見て前後に重畳して表示され、観察者２は、立体感のある空間像を視認することができる。このように、空間像表示装置１０により、空間像表示装置１０の両側から観察する観察者１，２にそれぞれ、空間像を視認させることができる。
As described above, the
しかしながら、空間像表示装置１０においては、図１５（ａ）に示すように、観察者１から見ると、観察者２側からの外光３の影響により、視認される虚像が不鮮明となる。また、同様に、図１５（ｂ）に示すように、観察者２から見ると、観察者１側からの外光４の影響により、視認される虚像が不鮮明となる。このように、空間像表示装置１０においては、観察者１，２が視認する虚像が不鮮明となるという問題がある。
However, in the aerial
本発明の目的は、上述した課題を解決し、装置の異なる２面から虚像を視認させる場合に、より鮮明に虚像を観察者に視認させることができる空間像表示装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a spatial image display device that allows a viewer to visually recognize a virtual image more clearly when the virtual image is viewed from two different surfaces of the device.
上記課題を解決するため、本発明に係る空間像表示装置は、表示装置の表示面からの出射光を第１の方向と前記第１の方向とは異なる第２の方向とに反射して、前記表示面に表示された表示像の空間像を形成する光学素子を備え、前記光学素子により形成された空間像を、前記第１の方向および前記第２の方向それぞれから観察者に視認させる空間像表示装置であって、前記第１の方向から観察する観察者から見て前記光学素子よりも手前に設けられた第１の偏光板、および、前記第２の方向から観察する観察者から見て前記光学素子よりも手前に設けられ、前記第１の偏光板とは偏光状態の異なる光を透過する第２の偏光板を備える。 In order to solve the above problems, the aerial image display device according to the present invention reflects the emitted light from the display surface of the display device in a first direction and a second direction different from the first direction, A space that includes an optical element that forms a spatial image of the display image displayed on the display surface, and allows the observer to visually recognize the spatial image formed by the optical element from each of the first direction and the second direction. An image display device, the first polarizing plate provided in front of the optical element as viewed from an observer observing from the first direction, and the observer observing from the second direction And a second polarizing plate that is provided in front of the optical element and transmits light having a polarization state different from that of the first polarizing plate.
本発明に係る空間像表示装置によれば、装置の異なる２面から虚像を視認させる場合に、より鮮明な虚像を観察者に視認させることができる。 According to the aerial image display device according to the present invention, when a virtual image is visually recognized from two different surfaces of the device, a clearer virtual image can be visually recognized by an observer.
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る空間像表示装置１００の構成例を示す側面図である。図１に示す空間像表示装置１００は、表示装置１１０の表示面の異なる表示領域に個別に表示された表示像それぞれの虚像を、表示面に対して略水平方向であって、空間像表示装置１００の両側から観察する観察者１，２から見て前後に重畳して表示することで、観察者１，２に立体感のある空間像を視認させるものである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a side view showing a configuration example of an aerial
図１に示す空間像表示装置１００においては、表示装置１１０が、空間像表示装置１００の筐体１００ａの一面（図１においては筐体１００ａの上面）に、表示面が筐体１００ａ側を向くようにして（図１においては表示面を下向きにして）、設置される。筐体１００ａの表示装置１１０の設置面のうち、表示面に対応する領域には、表示面から出射された光が筐体１００ａ内に入射するように、開口が設けられている。当該開口は、透明の部材で塞いだり、覆ったりしてもよい。なお、以下では、筐体１００ａの観察者１側の面から筐体１００ａの観察者２側の面に向かう方向（観察者１の観察方向）をＸ方向とする。この場合、観察者２の観察方向は、観察者１の観察方向とは反対の方向（−Ｘ方向）となる。また、以下では、表示装置１１０の表示面の向く方向をＹ方向とする。
In the aerial
表示装置１１０は、例えば、スマートフォン、タブレット端末などであるが、これらに限られるものではなく、より大きなサイズの表示面を有する表示装置であってもよい。また、表示装置１１０は、空間像表示装置１００と一体的に設けられていてもよい。また、図１においては便宜上、表示装置１１０と筐体１００ａの上面とが所定の間隔を隔てて設けられているように示されているが、実際には、表示装置１１０と筐体１００ａの上面とは略密接している。
The
図１に示す空間像表示装置１００は、光学素子１２０，１３０と、反射部材１４０，１５０と、偏光板１６０，１７０（第１の偏光板、第２の偏光板）とを備える。
The aerial
光学素子１２０，１３０は、表示装置１１０の表示面に沿って、表示装置１１０の表示面から見て−Ｘ方向に略４５°傾斜して設けられ、観察者１，２の観察方向に沿って順次配列されている。図１においては、観察者１から見て、手前側に光学素子１３０が設けられ、奥側に光学素子１２０が設けられている。光学素子１２０，１３０はそれぞれ、表示面の異なる表示領域に対応して設けられている。
The
光学素子１２０は、対応する表示領域からの出射光の一部の光を透過するとともに、他の少なくとも一部の光を観察者１に向かう方向（−Ｘ方向）に反射する。また、光学素子１２０は、透過した光が後述する反射部材１４０により反射された光を観察者２に向かう方向（Ｘ方向）に反射する。また、光学素子１２０は、他の光学素子（光学素子１３０）により観察者２に向かう方向に反射された光を透過する。
The
光学素子１３０は、対応する表示領域からの出射光の一部の光を透過するとともに、他の少なくとも一部の光を観察者１に向かう方向（−Ｘ方向）に反射する。また、光学素子１３０は、透過した光が後述する反射部材１５０により反射された光を観察者２に向かう方向（Ｘ方向）に反射する。また、光学素子１３０は、他の光学素子（光学素子１２０）により観察者１に向かう方向に反射された光を透過する。光学素子１２０，１３０の具体例としては、ハーフミラー、透明板などがある。
The
反射部材１４０，１５０はそれぞれ、光学素子１２０，１３０に対応して設けられている。反射部材１４０は、表示装置１１０の表示面に対して略平行に設けられ、光学素子１２０を光学素子１２０に対応する表示領域と挟むように設けられている。つまり、光学素子１２０に対応する表示領域と、光学素子１２０と、反射部材１４０とが略直線上に設けられている。また、反射部材１５０は、表示装置１１０の表示面に対して略平行に設けられ、光学素子１３０を光学素子１３０に対応する表示領域と挟むように設けられている。つまり、光学素子１３０に対応する表示領域と、光学素子１３０と、反射部材１５０とが略直線上に設けられている。したがって、光学素子１２０に対応する表示領域から出射され、光学素子１２０を透過した光は、反射部材１４０に入射する。また、光学素子１３０に対応する表示領域から出射され、光学素子１３０を透過した光は、反射部材１５０に入射する。
The reflecting
反射部材１４０は、光学素子１２０を透過し、反射部材１４０に入射した光を光学素子１２０に向かって反射する。反射部材１５０は、光学素子１３０を透過し、反射部材１５０に入射した光を光学素子１３０に向かって反射する。反射部材１４０，１５０の具体例としては、入射光を全反射するフルミラーなどがある。
The
偏光板１６０，１７０は、観察者１，２の観察方向から見て、複数の光学素子１２０，１３０を挟むように設けられている。すなわち、観察者１から見ると、最も手前側に偏光板１６０が設けられ、偏光板１６０の奥に光学素子１３０および光学素子１２０が設けられ、光学素子１２０の奥に偏光板１７０が設けられている。偏光板１６０は、特定の偏光状態の光を透過する。また、偏光板１７０は、偏光板１６０とは偏光状態の異なる光（例えば、位相が９０°ずれた光）を透過する。
The
なお、偏光板１６０および偏光板１７０の透過光は、偏光状態が異なっていれば（例えば、位相が９０°ずれていれば）よく、円偏光であるか、直線偏光であるかなどは問わない。また、偏光板１６０，１７０は、表示装置１１０の表示面（例えば、液晶ディスプレイ）と干渉を起こさないものとする。
Note that the light transmitted through the
次に、空間像表示装置１００による空間像の表示について図２を参照して説明する。まず、観察者１に対する空間像の表示について図２（ａ）を参照して説明する。なお、以下では、光学素子１２０，１３０のＹ方向の厚みをＤとする。
Next, display of the aerial image by the aerial
図２（ａ）に示すように、光学素子１２０は、対応する表示領域からの出射光の一部の光を観察者１に向かう方向に反射する。この反射により、光学素子１２０に対応する表示領域に表示された表示像Ａ１の虚像Ｂ１が、観察者１から見て、光学素子１２０の奥側の端部１２０ａの位置に形成される。
As shown in FIG. 2A, the
光学素子１３０は、対応する表示領域からの出射光の一部の光を観察者１に向かう方向に反射する。この反射により、光学素子１３０に対応する表示領域に表示された表示像Ａ２の虚像Ｂ２が、観察者１から見て、光学素子１３０の奥側の端部１３０ａの位置に形成される。
The
上述したように、光学素子１２０，１３０は、観察者１，２の観察方向に沿って順次配列されている。また、光学素子１３０は、光学素子１２０により観察者１に向かう方向に反射された光を透過する。そのため、虚像Ｂ１と虚像Ｂ２とが観察者１から見て前後に重畳して表示され、観察者１は、立体感のある空間像を視認することができる。
As described above, the
次に、観察者２に対する空間像の表示について図２（ｂ）を参照して説明する。 Next, the display of the aerial image for the observer 2 will be described with reference to FIG.
図２（ｂ）に示すように、光学素子１２０は、対応する表示領域からの出射光のうち、観察者１に向かう方向に反射した光以外の他の一部の光を透過し、反射部材１４０に入射する。これにより、表示像Ａ１の虚像Ｂ１’が、反射部材１４０からＹ方向にＤだけ離れた位置に形成される。さらに、光学素子１２０は、透過した光が反射部材１４０により反射された光を観察者２に向かう方向に反射する。この反射により、虚像Ｂ１’の虚像Ｂ１が、観察者２から見て、光学素子１２０の奥側の端部１２０ｂから奥側（−Ｘ方向）にＤだけ離れた位置に形成される。
As shown in FIG. 2B, the
光学素子１３０は、対応する表示領域からの出射光のうち、観察者１に向かう方向に反射した光以外の他の一部の光を透過し、反射部材１５０に入射する。これにより、表示像Ａ２の虚像Ｂ２’が、反射部材１５０からＹ方向にＤだけ離れた位置に形成される。さらに、光学素子１３０は、透過した光が反射部材１５０により反射された光を観察者２に向かう方向に反射する。この反射により、虚像Ｂ２’の虚像Ｂ２が、観察者２から見て、光学素子１３０の奥側の端部１３０ｂから奥側（−Ｘ方向）にＤだけ離れた位置に形成される。
The
上述したように、光学素子１２０，１３０は、観察者１，２の観察方向に沿って順次配列されている。また、光学素子１２０は、光学素子１３０により観察者２に向かう方向に反射された光を透過する。そのため、虚像Ｂ１と虚像Ｂ２とが観察者２から見て前後に重畳して表示され、観察者２は、立体感のある空間像を視認することができる。
As described above, the
本実施形態に係る空間像表示装置１００においては、光学素子１２０，１３０を観察者１，２の観察方向に沿って挟むように偏光板１６０，１７０が設けられている。偏光板１６０と偏光板１７０とは、偏光状態の異なる光を透過する（例えば、透過する光の位相が９０°ずれている）。したがって、一方の観察者側から入射し、他方の観察者側に向かう外光は、偏光板１７０および偏光板１６０を介することで遮断される。そのため、観察者１，２は、外光の影響を抑えた、より鮮明な虚像を視認することができる。
In the aerial
このように本実施形態によれば、空間像表示装置１００は、表示装置１１０の表示面のそれぞれ異なる表示領域に対応して設けられ、対応する表示領域からの出射光をＸ方向と−Ｘ方向（第１の方向と第１の方向とは反対の第２の方向）とに反射することで、対応する表示領域に表示された表示像の虚像を形成する複数の光学素子（光学素子１２０，１３０）を備え、複数の光学素子それぞれにより形成された虚像を重畳した空間像を、Ｘ方向および−Ｘ方向それぞれから観察者１，２に視認させる。そして、複数の光学素子それぞれに対応して、対応する光学素子をその光学素子に対応する表示領域と挟むように反射部材１４０，１５０が設けられる。複数の光学素子はそれぞれ、対応する表示領域からの出射光の一部の光を対応する反射部材に透過し、他の一部の光および透過した光が対応する反射部材により反射された光のうち、一方の光をＸ方向に反射し、他方の光を−Ｘ方向に反射する。また、空間像表示装置１００は、観察者１，２から見て複数の光学素子を挟むように設けられ、偏光状態の異なる光を透過する偏光板１６０，１７０を備える。
As described above, according to the present embodiment, the aerial
そのため、一方の観察者側から筐体１００ａに入射し、他方の観察者側に向かう外光は、偏光板１６０および偏光板１７０を介することで遮断される。したがって、空間像表示装置１００の両側から虚像を観察する場合にも、外光の影響を抑えた、より鮮明な虚像を観察者１，２に視認させることができる。
Therefore, external light that enters the
なお、本実施形態においては、空間像表示装置１００は、観察者１，２の観察方向に沿って配列され、同じ方向に傾斜する２つの光学素子（光学素子１２０，１３０）を備える例を用いて説明したがこれに限られるものではない。空間像表示装置１００は、観察者１，２に観察方向に沿って配列され、同じ方向に傾斜する光学素子を３以上備え、各光学素子により形成された虚像を重畳して観察者１，２に視認させてもよい。また、本実施形態においては、光学素子１２０，１３０が表示装置１１０の表示面から見て−Ｘ方向に傾斜する例を用いて説明したが、これに限られるものではなく、光学素子１２０，１３０は、表示面から見てＸ方向に傾斜してもよい。
In the present embodiment, the aerial
（第２の実施形態）
一般に、複数の虚像を重畳して空間像を視認させる場合、虚像間の距離を小さくすることで、より立体感のある空間像を視認させることができる。図１に示す空間像表示装置１００においては、虚像Ｂ１と虚像Ｂ２との間の距離は、虚像Ｂ１，Ｂ２の高さ以下にはできないという制約があり、より立体感のある空間像を視認させることが難しい。以下では、上述した制約が生じる理由について、図３を参照して説明する。なお、図３においては、図１に示す空間像表示装置１００において、観察者１に空間像を視認させる場合を例として説明する。この場合、観察者１に対する空間像の表示においては、反射部材１４０，１５０は直接関係しないため、図３においては、反射部材１４０，１５０については記載を省略する。また、図３においては、偏光板１６０，１７０についても記載を省略する。
(Second Embodiment)
In general, when a plurality of virtual images are superimposed and a spatial image is visually recognized, a spatial image with a more stereoscopic effect can be visually recognized by reducing the distance between the virtual images. In the aerial
虚像Ｂ１と虚像Ｂ２との間の距離を小さくするためには、図３に示すように、光学素子１２０と光学素子１３０との間の距離を小さくすることが考えられる。光学素子１２０と光学素子１３０との間の距離を小さくすることで、虚像Ｂ１と虚像Ｂ２との間の距離を小さくすることができる。しかしながら、光学素子１２０と光学素子１３０との間の距離を虚像Ｂ１の高さＨ以下に小さくすると、図３に示すように、表示像Ａ１の表示領域の一部と光学素子１３０とが重なり、光学素子１３０により表示像Ａ１の一部分の虚像Ｂ１’が形成されてしまう。その結果、空間像を適切に表示することができなくなる。したがって、第１の実施形態に係る空間像表示装置１００においては、虚像Ｂ１と虚像Ｂ２との間の距離は、虚像Ｂ１，Ｂ２の高さＨ以下にはできず、より立体感のある空間像の表示が難しい。なお、図３においては、観察者１に空間像を視認させる場合を例として説明したが、観察者２に対して空間像を視認させる場合も同様である。
In order to reduce the distance between the virtual image B1 and the virtual image B2, it is conceivable to reduce the distance between the
そこで、本実施形態においては、虚像間の距離をより小さくし、より立体感のある空間像を観察者１，２に視認させるための構成について説明する。 Therefore, in the present embodiment, a configuration for reducing the distance between virtual images and causing the viewers 1 and 2 to visually recognize a spatial image with a more stereoscopic effect will be described.
図４は、本発明の第２の実施形態に係る空間像表示装置１００Ａの構成例を示す側面図である。なお、図４において、図１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
FIG. 4 is a side view showing a configuration example of an aerial
図４に示す空間像表示装置１００Ａは、図１に示す空間像表示装置１００と比較して、光学素子１３０を光学素子１３１に変更した点が異なる。
4 is different from the aerial
光学素子１３１は、表示装置１１０の表示面から見てＸ方向に略４５°傾斜して設けられている。したがって、図１に示す空間像表示装置１００は、同じ方向に傾斜する光学素子１２０と光学素子１３０とを備えるのに対し、本実施形態に係る空間像表示装置１００Ａは、Ｘ方向（−Ｘ方向）から見て手前側に設けられ、表示装置１１０の表示面から見てＸ方向（−Ｘ方向）に傾斜する第１の光学素子としての光学素子１３１（光学素子１２０）と、Ｘ方向（−Ｘ方向）から見て第１の光学素子よりも奥側に設けられ、表示面から見て−Ｘ方向（Ｘ方向）に傾斜する第２の光学素子としての光学素子１２０（光学素子１３１）とを備える。
The
光学素子１３１は、光学素子１３０と同様に、光学素子１２０により観察者１に向かう方向に反射された光を透過する。また、光学素子１３１は、光学素子１３０と同様に、対応する表示領域からの出射光の一部の光を透過し、他の一部の光を反射する。さらに、光学素子１３１は、透過した光が反射部材１５０により反射された光を反射する。ここで、光学素子１３１は、光学素子１３０とは反対側に傾斜して設けられている。そのため、光学素子１３１は、光学素子１３０と比較して、光を反射する方向が異なっている。具体的には、光学素子１３１は、対応する表示領域からの出射光の一部の光を観察者２に向かう方向に反射するとともに、観察者２に向かう方向に反射した光以外の他の一部の光を透過し、その透過した光が反射部材１５０により反射された光を観察者１に向かって反射する。
Similar to the
次に、空間像表示装置１００Ａによる空間像の表示について図５を参照して説明する。まず、観察者１に対する空間像の表示について図５（ａ）を参照して説明する。
Next, display of the aerial image by the aerial
図５（ａ）に示すように、光学素子１２０は、対応する表示領域からの出射光の一部の光を観察者１に向かう方向に反射する。この反射により、光学素子１２０に対応する表示領域に表示された表示像Ａ１の虚像Ｂ１が、観察者１から見ると、光学素子１２０の奥側の端部１２０ａの位置に形成される。
As shown in FIG. 5A, the
光学素子１３１は、対応する表示領域からの出射光の一部の光を透過し、反射部材１５０に入射する。これにより、光学素子１３１に対応する表示領域に表示された表示像Ａ２の虚像Ｂ２’が、反射部材１５０からＹ方向にＤだけ離れた位置に形成される。さらに、光学素子１３１は、透過した光が反射部材１５０により反射された光を観察者１に向かう方向に反射する。この反射により、虚像Ｂ２’の虚像Ｂ２が、観察者１から見て、光学素子１３１の奥側の端部１３１ｂから奥側（Ｘ方向）にＤだけ離れた位置に形成される。
The
なお、本実施形態においては、虚像Ｂ１は表示領域からの出射光が光学素子１２０により１回反射されて形成されるため、表示像Ａ１は、実際の表示対象像を左右に反転させたものとなる。また、虚像Ｂ２は表示領域からの出射光が反射部材１５０と光学素子１３１とで２回反射されて形成されるため、表示像Ａ２は、実際の表示対象像を上下に反転させたものとなる。
In the present embodiment, since the virtual image B1 is formed by the light emitted from the display region being reflected once by the
光学素子１２０，１３１は、観察者１，２の観察方向に沿って順次配列されている。また、光学素子１３１は、光学素子１２０により観察者１に向かう方向に反射された光を透過する。そのため、虚像Ｂ１と虚像Ｂ２とが観察者１から見て前後に重畳して表示され、観察者１は、立体感のある空間像を視認することができる。
The
ここで、本実施形態に係る空間像表示装置１００Ａにおいては、観察者１から見て、虚像Ｂ１は、光学素子１２０の奥側の端部１２０ａの位置に形成される。したがって、虚像Ｂ１が形成される位置は、第１の実施形態に係る空間像表示装置１００と同じである。一方、虚像Ｂ２が形成される位置は、第１の実施形態に係る空間像表示装置１００と比べて、Ｄだけ奥側（Ｘ方向）にシフトしている。したがって、本実施形態に係る空間像表示装置１００Ａにおいては、光学素子１２０と光学素子１３１との間の距離を調整（小さく）することで、第１の実施形態に係る空間像表示装置１００と比べて、観察者１から見て、虚像Ｂ１と虚像Ｂ２との距離を小さくすることができる。そのため、より立体感のある空間像を視認させることができる。
Here, in the aerial
次に、観察者２に対する空間像の表示について図５（ｂ）を参照して説明する。 Next, the display of the aerial image for the observer 2 will be described with reference to FIG.
図５（ｂ）に示すように、光学素子１２０は、対応する表示領域からの出射光のうち、観察者１に向かう方向に反射した光以外の他の一部の光を透過し、反射部材１４０に入射する。これにより、表示像Ａ１の虚像Ｂ１’が、反射部材１４０からＹ方向にＤだけ離れた位置に形成される。さらに、光学素子１２０は、透過した光が反射部材１４０により反射された光を観察者２に向かう方向に反射する。この反射により、虚像Ｂ１’の虚像Ｂ１が、観察者２から見て、光学素子１２０の奥側の端部１２０ｂから奥側（−Ｘ方向）にＤだけ離れた位置に形成される。
As shown in FIG. 5B, the
光学素子１３１は、対応する表示領域からの出射光のうち、反射部材１５０に向けて透過した光以外の他の一部の光を観察者２に向かって反射する。この反射により、表示像Ａ２の虚像Ｂ２が、観察者２から見ると、光学素子１３１の奥側の端部１３１ａの位置に形成される。
The
上述したように、光学素子１２０，１３１は、観察者１，２の観察方向に順次配列されている。また、光学素子１２０は、光学素子１３１により観察者２に向かう方向に反射された光を透過する。そのため、虚像Ｂ１と虚像Ｂ２とが観察者１から見て前後に重畳して表示され、観察者２は、立体感のある空間像を視認することができる。
As described above, the
ここで、本実施形態に係る空間像表示装置１００Ａにおいては、観察者２から見て、虚像Ｂ２は、光学素子１３１の奥側の端部１３１ａの位置に形成される。したがって、虚像Ｂ２が形成される位置は、第１の実施形態に係る空間像表示装置１００と同じである。一方、虚像Ｂ１が形成される位置は、第１の実施形態に係る空間像表示装置１００と比べて、Ｄだけ奥側（−Ｘ方向）にシフトしている。したがって、本実施形態に係る空間像表示装置１００Ａにおいては、光学素子１２０と光学素子１３１との間の距離を調整（小さく）することで、第１の実施形態に係る空間像表示装置１００と比べて、観察者２から見て、虚像Ｂ１と虚像Ｂ２との距離を小さくすることができる。そのため、より立体感のある空間像を視認させることができる。
Here, in the aerial
なお、図５から明らかなように、光学素子１２０と光学素子１３１との間の距離を小さくしても（光学素子１２０の端部１２０ｂと光学素子１３１の端部１３１ｂとを接触させても）、一方の光学素子と他方の光学素子に対応する表示領域とが重なることがないので、虚像Ｂ１と虚像Ｂ２とが干渉を起こすことがない。
As is clear from FIG. 5, even if the distance between the
このように、本実施形態によれば、空間像表示装置１００Ａは、Ｘ方向（−Ｘ方向）から見て手前側に設けられ、表示面から見てＸ方向（−Ｘ方向）に傾斜する第１の光学素子としての光学素子１３１（光学素子１２０）と、Ｘ方向（−Ｘ方向）から見て第１の光学素子よりも奥側に設けられ、表示面から見て−Ｘ方向（Ｘ方向）に傾斜する第２の光学素子としての光学素子１２０（光学素子１３１）とを備える。
As described above, according to the present embodiment, the aerial
そのため、異なる方向に傾斜した光学素子により形成される虚像間の距離を小さくし、より立体感のある空間像を観察者１，２に視認させることができる。 Therefore, the distance between the virtual images formed by the optical elements inclined in different directions can be reduced, and the viewers 1 and 2 can visually recognize a spatial image with a more stereoscopic effect.
なお、本実施形態においては、光学素子１２０および光学素子１３１がそれぞれ、１つずつ設けられている場合を例として説明したが、これに限られるものではなく、空間像表示装置１００Ａは、光学素子１２０および光学素子１３１の少なくとも一方を複数備えていてもよい。図６は、複数の光学素子１３１を備える空間像表示装置１００Ａの構成例を示す側面図である。なお、図６において、図４と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
In the present embodiment, the case where one
図６に示す空間像表示装置１００Ａは、光学素子１２０と、複数の光学素子１３１（光学素子１３１−１，１３１−２）と、複数の反射部材１５０（反射部材１５０−１，１５０−２）とを備える。
An aerial
光学素子１３１−１，１３１−２は、観察者１，２の観察方向に沿って、順次配列されている。図６においては、観察者１から見て、手前側に光学素子１３１−２が設けられ、奥側に光学素子１３１−１が設けられている。 The optical elements 131-1 and 131-2 are sequentially arranged along the observation direction of the viewers 1 and 2. In FIG. 6, as viewed from the observer 1, the optical element 131-2 is provided on the front side, and the optical element 131-1 is provided on the back side.
反射部材１５０−１は、光学素子１３１−１に対応し、筐体１００ａの上面（表示装置１１０の表示面）からＤだけ離れた位置に設けられている。また、反射部材１５０−２は、光学素子１３１−２に対応し、光学素子１３０−２のＸ方向奥側の端部１３１ｂからＹ方向にＥだけ離れた位置に設けられている。
The reflecting member 150-1 corresponds to the optical element 131-1, and is provided at a position separated by D from the upper surface of the
光学素子１３１−１，１３１−２はそれぞれ、対応する表示領域からの出射光の一部の光を観察者２に向かう方向に反射するとともに、観察者２に向かう方向に反射した光以外の他の一部の光を透過する。また、光学素子１３１−１，１３１−２はそれぞれ、その透過した光が対応する反射部材１５０−１，１５０−２により反射された光を観察者１に向かう方向に反射する。また、光学素子１３１−１は、光学素子１２０により観察者１に向かう方向に反射された光を透過し、光学素子１３１−２により観察者２に向かう方向に反射された光を透過する。また、光学素子１３１−２は、光学素子１２０および光学素子１３１−１により観察者１に向かう方向に反射された光を透過する。
Each of the optical elements 131-1 and 131-2 reflects a part of the light emitted from the corresponding display area in the direction toward the viewer 2 and other than the light reflected in the direction toward the viewer 2. Transmits part of the light. In addition, the optical elements 131-1 and 131-2 respectively reflect the light reflected by the corresponding reflecting members 150-1 and 150-2 in the direction toward the observer 1 in the transmitted light. The optical element 131-1 transmits light reflected by the
図６に示すように、反射部材１５０−２の方が反射部材１５０−１よりも、対応する光学素子からＹ方向に離れて設けられている。そのため、光学素子１３１−１と光学素子１３１−２とを比較すると、光学素子１３１−２が対応する表示領域からの入射光を観察者１に向かって反射するまでの光路長の方が、光学素子１３１−１が対応する表示領域からの入射光を観察者１に向かって反射するまでの光路長よりも長い。このように、図６に示す空間像表示装置１００Ａにおいては、観察者１から見て手前側の光学素子１３１ほど、対応する表示領域からの入射光を透過した後、透過した光の反射部材１５０による反射光を反射するまでの光路長が長くなるように、各光学素子１３１に対応する反射部材１５０が設けられている。
As shown in FIG. 6, the reflecting member 150-2 is provided farther in the Y direction from the corresponding optical element than the reflecting member 150-1. Therefore, when the optical element 131-1 and the optical element 131-2 are compared, the optical path length until the optical element 131-2 reflects incident light from the corresponding display area toward the observer 1 is optical. It is longer than the optical path length until the element 131-1 reflects incident light from the corresponding display area toward the viewer 1. As described above, in the aerial
次に、図６に示す空間像表示装置１００Ａによる空間像の表示について説明する。まず、観察者１に対する空間像の表示について説明する。
Next, the display of the aerial image by the aerial
光学素子１２０は、対応する表示領域からの出射光の一部の光を観察者１に向かう方向に反射する。この反射により、光学素子１２０に対応する表示領域に表示された表示像の虚像が、観察者１から見て、光学素子１２０奥側の端部１２０ａの位置に形成される。
The
光学素子１３１−１は、対応する表示領域からの出射光の一部の光を透過し、反射部材１５０−１に入射する。これにより、光学素子１３１−１に対応する表示領域に表示された表示像の虚像が、反射部材１５０−１からＹ方向にＤだけ離れた位置に形成される。さらに、光学素子１３１−１は、透過した光が反射部材１５０−１により反射された光を観察者１に向かう方向に反射する。この反射により、反射部材１５０−１により形成された虚像の虚像が、観察者１から見て、光学素子１３１−１の奥側の端部１３１ｂから奥側（Ｘ方向）にＤだけ離れた位置に形成される。
The optical element 131-1 transmits part of the light emitted from the corresponding display area and enters the reflecting member 150-1. Thereby, the virtual image of the display image displayed on the display area corresponding to the optical element 131-1 is formed at a position away from the reflecting member 150-1 by D in the Y direction. Further, the optical element 131-1 reflects the light reflected by the reflecting member 150-1 in the direction toward the observer 1. Due to this reflection, the virtual image of the virtual image formed by the reflecting member 150-1 is separated from the
光学素子１３１−２は、対応する表示領域からの出射光の一部の光を透過し、反射部材１５０−２に入射する。これにより、光学素子１３１−２に対応する表示領域に表示された表示像の虚像が、反射部材１５０−２からＹ方向にＤ＋Ｅだけ離れた位置に形成される。さらに、光学素子１３１−２は、透過した光が反射部材１５０−２により反射された光を観察者１に向かう方向に反射する。この反射により、反射部材１５０−２により形成された虚像の虚像が、観察者１から見て、光学素子１３１−２の奥側の端部１３１ｂから奥側（Ｘ方向）にＤ＋Ｅだけ離れた位置に形成される。
The optical element 131-2 transmits a part of the light emitted from the corresponding display area and enters the reflecting member 150-2. Thereby, the virtual image of the display image displayed in the display area corresponding to the optical element 131-2 is formed at a position away from the reflecting member 150-2 by D + E in the Y direction. Further, the optical element 131-2 reflects the light reflected by the reflecting member 150-2 in the direction toward the observer 1. Due to this reflection, the virtual image of the virtual image formed by the reflecting member 150-2 is a position away from the
光学素子１３１−１は、光学素子１２０により観察者１に向かう方向に反射された光を透過する。また、光学素子１３１−２は、光学素子１２０および光学素子１３１−１により観察者１に向かう方向に反射された光を透過する。そのため、光学素子１２０、１３１−１，１３１−２それぞれに対応する表示領域に表示された表示像の虚像が、観察者１から見ると前後に重畳して表示される。
The optical element 131-1 transmits light reflected by the
ここで、図６に示す空間像表示装置１００Ａにおいては、観察者１から見て手前側の光学素子１３１ほど、対応する表示領域からの入射光を観察者１に向かう方向に反射するまでの光路長が長くなるように、各光学素子１３１に対応する反射部材１５０が設けられている。そのため、観察者１から見て手前側の光学素子１３１による虚像ほど、奥側（Ｘ方向）に大きくシフトして形成されるので、任意の枚数の虚像を重畳しつつ、各虚像間の距離が小さい、より立体感のある空間像を観察者１に視認させることができる。
Here, in the aerial
次に、図６に示す空間像表示装置１００Ａによる観察者２に対する空間像の表示について説明する。
Next, the display of the aerial image for the observer 2 by the aerial
光学素子１２０は、対応する表示領域からの出射光の一部の光（観察者１に向かう方向に反射した光以外の光）を透過し、反射部材１４０に入射する。これにより、光学素子１２０に対応する表示領域に表示された表示像の虚像が、反射部材１４０からＹ方向にＤだけ離れた位置に形成される。さらに、光学素子１２０は、透過した光が反射部材１４０により反射された光を観察者２に向かう方向に反射する。この反射により、反射部材１４０により形成された虚像の虚像が、観察者２から見て、光学素子１２０の奥側の端部１２０ｂから奥側（−Ｘ方向）にＤだけ離れた位置に形成される。
The
光学素子１３１−１は、対応する表示領域からの出射光の一部の光（反射部材１５０−１に向かって透過した光以外の光）を観察者２に向かう方向に反射する。この反射により、光学素子１３１−１に対応する表示領域に表示された表示像の虚像が、観察者２から見て、光学素子１３１−１の奥側の端部１３１ａの位置に形成される。
The optical element 131-1 reflects a part of the light emitted from the corresponding display area (light other than the light transmitted toward the reflecting member 150-1) in the direction toward the viewer 2. By this reflection, a virtual image of the display image displayed in the display area corresponding to the optical element 131-1 is formed at the position of the
光学素子１３１−２は、対応する表示領域からの出射光の一部の光（反射部材１５０−２に向かって透過した光以外の光）を観察者２に向かう方向に反射する。この反射により、光学素子１３１−２に対応する表示領域に表示された表示像の虚像が、観察者２から見て、光学素子１３２−１の奥側の端部１３１ａの位置に形成される。
The optical element 131-2 reflects a part of light emitted from the corresponding display area (light other than light transmitted toward the reflecting member 150-2) in a direction toward the observer 2. By this reflection, a virtual image of the display image displayed in the display area corresponding to the optical element 131-2 is formed at the position of the
光学素子１３１−１は、光学素子１３１−２により観察者２に向かう方向に反射された光を透過する。また、光学素子１２０は、光学素子１３１−１および光学素子１３１−２より観察者２に向かう方向に反射された光を透過する。そのため、光学素子１２０、１３１−１，１３１−２それぞれに対応する表示領域に表示された表示像の虚像が、観察者１から見ると前後に重畳して表示される。
The optical element 131-1 transmits the light reflected by the optical element 131-2 in the direction toward the observer 2. The
ここで、光学素子１２０による虚像は、観察者２から見て、奥側（−Ｘ方向）にシフトして形成される。そのため、例えば、各光学素子を同じ方向に傾斜させた場合と比べて、光学素子１２０による虚像と光学素子１３１−１による虚像との間の距離、また、光学素子１２０による虚像と光学素子１３１−２による虚像との間の距離を小さくすることができる。そのため、任意の枚数の虚像を重畳しつつ、各虚像間の距離が小さい、より立体感のある空間像を観察者２に視認させることができる。
Here, the virtual image by the
なお、図６においては、光学素子１２０は１つである例を用いて説明したが、光学素子１２０も複数設けられてもよい。この場合、各光学素子１２０に対応する反射部材１４０は、観察者２から見て手前側の光学素子１２０ほど、対応する表示領域からの入射光を観察者２に向かう方向に反射するまでの光路長が長くなるように設けられていることが好ましい。こうすることで、各光学素子１２０により形成される虚像間の距離が小さい、より立体感の空間像を観察者２に視認させることができる。
In FIG. 6, an example in which there is one
また、図６に示す空間像表示装置１００Ａにおいては、観察者１から見て手前側の光学素子１３１に対応する反射部材１５０ほど、対応する光学素子１３１からのＹ方向の距離が大きくなるよう設けられている。この場合、Ｙ方向の空間像表示装置１００Ａのサイズが増大する。そこで、Ｙ方向の装置サイズの増大を抑制した空間像表示装置１００Ａの構成例を図７に示す。
In the aerial
図７に示す空間像表示装置１００Ａは、図６に示す空間像表示装置１００Ａと比較して、反射部材１５０−２を反射部材１５１に変更した点が異なる。反射部材１５１は、ミラー１５２，１５３を備える。
The aerial
ミラー１５２は、光学素子１３１−２と略平行になるように設けられている。観察者１から見て、光学素子１３１−１の奥側の端部１３１ｂとミラー１５２の手前側の端部１５２ａとのＹ方向の位置は略同じである。
The
ミラー１５３は、ミラー１５２よりも観察者１から見て奥側に、表示装置１１０の表示面に対して略垂直に設けられている。
The
ミラー１５２は、光学素子１３１−２を透過した光をミラー１５３に向けて反射する。ミラー１５３は、ミラー１５２の反射光をミラー１５２に向けて反射する。ミラー１５２は、ミラー１５３の反射光を光学素子１３１−２に反射する。したがって、反射部材１５１は、反射部材１５０と同様に、光学素子１３１を透過した光を光学素子１３１に向かって反射する。
The
ミラー１５２のＹ方向の厚みをＥ１とし、ミラー１５２のＸ方向奥側の端部１５２ｂとミラー１５３との間の距離をＥ２とすると、光学素子１３１−２に対応する表示領域に表示された表示像の虚像が、観察者１から見ると、光学素子１３１−２の奥側の端部１３１ｂからＤ＋Ｅ１＋Ｅ２だけ奥側の位置に形成される。したがって、Ｅ１，Ｅ２の値を調整することで、図６に示す空間像表示装置１００Ａと同様に、光学素子１３１−２による虚像を、観察者１から見て、光学素子１３１−２の奥側の端部１３１ｂから奥側にＤ＋Ｅだけシフトした位置に形成することができる。
When the thickness of the
ここで、図７に示す空間像表示装置１００Ａにおいては、光学素子１３１−２を透過した光を反射部材１５１において複数回反射して光学素子１３１−２に出射することで、光学素子１３１−２が対応する表示領域からの入射光を観察者１に向かって反射するまでの光路長として一定の長さを確保している。そのため、光学素子１３１と反射部材１５１との間にＹ方向に大きな間隔を設けなくても、光学素子１３１−２が対応する表示領域からの入射光を観察者１に向かって反射するまでの光路長として一定の長さを確保できるので、Ｙ方向の装置サイズの増大を抑制することができる。
Here, in the aerial
なお、反射部材１５１の構成は図７に示す構成に限られるものではない。表示領域から出射され、対応する光学素子１３１を透過した光を複数回反射させた後、光学素子１３１に出射することができれば、反射部材１５１は、任意の構成とすることができる。また、第１の実施形態における反射部材１４０、１５０として反射部材１５１を用いてもよいし、第２の実施形態における反射部材１４０として反射部材１５１を用いてもよい。
The configuration of the reflecting
また、本実施形態においては、光学素子１３１は、表示面に対して略４５°傾いており、反射部材１５０は、表示面に対して略平行に設けられている例を用いて説明したが、これに限られるものではない。
In the present embodiment, the
例えば、図８に示す空間像表示装置１００Ｂのように、光学素子１３１と反射部材１５０とが成す角度が略４５°であり、かつ、光学素子１３１と表示面とが成す角度が０より大きく９０°未満であれば、光学素子１３１が観察者１から見て前後に傾いていても、観察者１から見てＸ方向に傾きの無い虚像を形成することができる。以下では、その理由について図９を参照して説明する。
For example, as in the aerial
図９は、図８に示す空間像表示装置１００Ｂにおける光学素子１３１および光学素子１３１に対応する構成を拡大した図である。図９において、光学素子１３１と反射部材１５０との接点を点Ｂとする。また、表示装置１１０の表示面から下ろした垂線Ｌ１と筐体１００ａの下面との交点を点Ｅとする。また、垂線Ｌ１と反射部材１５０との交点を点Ｄとする。表示装置１１０の表示面から下ろした垂線は、表示装置１１０の表示面から出射された光に相当する。表示装置１１０の表示面から出射された光が点Ｄにおいて反射された光に相当する直線Ｌ２と筐体１００ａの下面との交点を点Ａとする。また、直線Ｌ２と光学素子１３１との交点を点Ｃとする。また、点Ｄを通り、反射部材１５０と直交する垂線Ｌ３と筐体１００ａの下面との交点を点Ｆとする。また、∠ＡＣＢ＝∠ａとし、∠ＣＢＥ＝∠ｂとし、∠ＤＡＦ＝∠ｃとし、∠ＢＤＥ＝∠ｄとし、∠ＤＢＥ＝ｘとする。
FIG. 9 is an enlarged view of the
この場合、∠ＥＤＦ＝∠９０°−∠ＥＦＤである。ここで、三角形ＤＦＢにおいて、∠ＥＦＤ＝９０°−ｘであるので、∠ＥＤＦ＝ｘとなる。入射角と反射角とは等しいので、∠ＥＤＦ＝∠ＦＤＡ＝ｘである。 In this case, ∠EDF = ∠90 ° −∠EFD. Here, in the triangle DFB, since EFD = 90 ° -x, EDF = x. Since the incident angle and the reflection angle are equal, ∠EDF = ∠FDA = x.
また、∠ＤＢＣ＝４５°であるので、
∠ｂ＝４５°−ｘ ・・・式（１）
となる。また、三角形ＤＥＢにおいて、∠ＤＥＢ＝９０°より、
∠ｄ＝９０°−ｘ ・・・式（２）
である。
Since ∠DBC = 45 °,
∠b = 45 ° −x Expression (1)
It becomes. Further, in triangle DEB, from ∠DEB = 90 °,
∠d = 90 ° −x Expression (2)
It is.
また、三角形ＡＢＣにおいて、外角∠ｃは内角の和に等しいので、
∠ｃ＝∠ａ＋∠ｂ・・・式（３）
である。また、三角形ＤＡＢにおいて内角の和が１８０°であるので、
∠ｃ＝１８０°−（２ｘ＋ｄ）−ｘ＝１８０−３ｘ−ｄ
＝１８０°―３ｘ−（９０°―ｘ）＝９０°−２ｘ ・・・式（４）
である。
In the triangle ABC, the outer angle ∠c is equal to the sum of the inner angles,
∠c = ∠a + ∠b Formula (3)
It is. In addition, since the sum of the inner angles is 180 ° in the triangle DAB,
∠c = 180 ° − (2x + d) −x = 180−3x−d
= 180 ° −3x− (90 ° −x) = 90 ° −2x Equation (4)
It is.
式（３）＝式（４）より、∠ａ＝９０°−２ｘ−∠ｂ＝４５°−ｘ＝∠ｂとなり、∠ａ＝∠ｂ＝４５°−ｘとなる。 From equation (3) = equation (4), ∠a = 90 ° −2x−∠b = 45 ° −x = ∠b, and ∠a = ∠b = 45 ° −x.
したがって、点Ｄにおいて反射された光は、光学素子１３１と成す角度が４５°−ｘで点Ｃに入射する。反射角と出射角度とは等しいので、光学素子１３０により反射された光と、光学素子１３１とが成す角度は４５°−ｘ＝∠ａ＝∠ｂとなる。したがって、点Ｃで反射された光は、一点鎖線で示す筐体１００ａの下面と平行な方向に出射されるので、傾きの無い虚像を形成することができる。
Therefore, the light reflected at the point D is incident on the point C at an angle formed by the
なお、光学素子１３１および反射部材１５０の両方を傾ける代わりに、図１０に示すような、傾斜をつけた微小ミラー１５４を配列させたミラー板を反射部材１５０として用い、反射部材１５０と表示装置１１０の表示面とは平行なまま、光学素子１３１だけを４５°から前後に傾けるようにしてもよい。図１０に示す反射部材１５０においては、垂直方向からの入射光が、微小ミラー１５４により所定角度だけ傾いて反射される。したがって、微小ミラー１５４の斜面の傾きを調整することで、傾きの無い虚像を形成することができる。図１０に示す反射部材１５０を用いる場合、反射部材１５０（微小ミラー１５４）による反射光と光学素子１３１とが成す角度は４５°以上である必要がある。
Instead of tilting both the
また、図１１に示すように、反射部材１５０は表示装置１１０の表示面と平行なまま、光学素子１３１だけを４５°から前後に傾けるようにしてもよい。光学素子１３１だけを４５°から傾けると、光学素子１３１と表示面とが成す角度が４５°からずれた分だけ、光学素子１３１により形成される虚像Ｂ１も、観察者１から見て前後に傾く。この場合、表示面と成す角度が４５°である場合からずれた角度に応じて、表示装置１１０で表示する表示像に対して、虚像Ｂ１の傾きを補償するような補正（例えば、台形補正）を行うことで、傾きの無い虚像Ｂ１を形成することができる。この場合も、光学素子１３１と表示面とが成す角度が０より大きく９０°未満である必要がある。
Further, as shown in FIG. 11, only the
光学素子１３１や反射部材１５０を傾けることにより、装置サイズの増大の抑制を図ることができる。
By tilting the
なお、これまでは、光学素子１３１や反射部材１５０がＸ方向において前後に傾斜する例を説明したが、これに限られるものではなく、光学素子１３０、光学素子１２０あるいは反射部材１４０がＸ方向において前後に傾斜してもよい。
Heretofore, an example in which the
また、上述した実施形態においては、空間像表示装置（空間像表示装置１００、１００Ａ、１００Ｂ）は、複数の光学素子（光学素子１２０および光学素子１３０（光学素子１３１）を備える例を用いて説明したが、これに限られるものではなく、光学素子は１つだけ備えていてもよい。図１２は、１つの光学素子を備える空間像表示装置１００Ｃの構成を図である。
In the above-described embodiments, the aerial image display devices (aerial
図１２に示す空間像表示装置１００Ｃは、図１に示す空間像表示装置１００と比較して、光学素子１３０および反射部材１５０を削除した点が異なる。図１２に示す空間像表示装置１００Ｃにおいても、表示領域の出射光の一部の光は光学素子１２０により観察者１に向かって反射されることで、観察者１は空間像を視認することができる。また、表示領域の出射光の他の一部の光は光学素子１２０を透過し、反射部材１４０により反射される。そして、その反射光が光学素子１２０により観察者２に向かって反射されることで、観察者１は空間像を視認することができる。
The aerial image display device 100C shown in FIG. 12 is different from the aerial
このように、１つの光学素子１２０および光学素子１２０に対応する反射部材１４０を備える空間像表示装置１００Ｃによっても、空間像表示装置１００Ｃの両側から観察者１，２に空間像を視認させることができる。なお、図１２においては、空間像表示装置１００Ｃは、空間像を形成するための光学素子として、光学素子１２０を備える例を用いて説明したが、これに限られるものではなく、空間像を形成するための光学素子として、光学素子１３０や光学素子１３１を備えていてもよい。
As described above, even with the aerial image display device 100C including one
また、上述した実施形態においては、空間像表示装置（空間像表示装置１００、１００Ａ、１００Ｂ）は、装置の両側から観察者１，２にそれぞれ空間像を視認させる例を用いて説明したが、これに限られるものではなく、装置の隣り合う２面から観察者１，２にそれぞれ空間像を視認させるようにしてもよい。図１３は、隣り合う２面から観察者１，２にそれぞれ空間像を視認させる空間像表示装置１００Ｄの構成を図であり、図１３（ａ）は空間像表示装置１００Ｄの斜視図であり、図１３（ｂ）は空間像表示装置１００Ｄの上面図である。
In the above-described embodiment, the aerial image display devices (aerial
空間像表示装置１００Ｄにおいては、図１３（ａ）に示すように、表示装置１１０が空間像表示装置１００Ｄの下面に、表示面が上方向を向くようにして設けられている。そして、空間像表示装置１００Ｄは、表示面からの出射光を、観察者１に向かう方向と、観察者１に向かう方向とは９０°異なる観察者２に向かう方向とに反射する光学素子１３２を備える。なお、光学素子１３２は、例えば、三角錐状の反射板などで構成される。
In the aerial image display device 100D, as shown in FIG. 13A, the
光学素子１３２により、表示面からの出射光が、空間像表示装置１００Ｄのある一面から観察する観察者１に向かう方向と、空間像表示装置１００Ｄの、観察者１が観察する面と隣接する面から観察する観察者２に向かう方向とに反射されることで、表示面の表示上像の空間像を、観察者１，２にそれぞれ視認させることができる。
The light emitted from the display surface by the
そして、空間像表示装置１００Ｄにおいては、図１３（ｂ）に示すように、観察者１が観察する面に偏光板１６０が設けられ、観察者２が監査する面に偏光板１７０が設けられている。すなわち、観察者１から見ると光学素子１３２の手前に偏光板１６０が設けられ、観察者２から見ると光学素子１３２の手前に偏光板１７０が設けられている。上述したように、偏光板１６０と偏光板１７０とは透過する光の偏光状態が異なる。
In the aerial image display device 100D, as shown in FIG. 13B, a
そのため、観察者２が観察する面側から入射し、光学素子１３２により観察者１に向かう方向に反射された外光は、光板１６０および偏光板１７０を介することで遮断される。同様に、観察者１が観察する面側から入射し、光学素子１３２により観察者２に向かう方向に反射された外光は、光板１６０および偏光板１７０を介することで遮断される。そのため、図１３に示す空間像表示装置１００Ｄによれば、隣り合う２面から観察者１，２にそれぞれ空間像を視認させる場合にも、より鮮明に空間像を視認させることができる。
Therefore, external light that is incident from the surface side observed by the observer 2 and reflected in the direction toward the observer 1 by the
本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。 Although the present invention has been described based on the drawings and embodiments, it should be noted that those skilled in the art can easily make various variations or modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations or modifications are included in the scope of the present invention.
１００，１００Ａ，１１０Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ 空間像表示装置
１１０ 表示装置
１２０，１３０，１３１，１３１−１，１３１−２，１３２ 光学素子
１４０，１５０，１５０−１，１５０−２，１５１ 反射部材
１５２，１５３ ミラー
１５４ 微小ミラー
１６０，１７０ 偏光板
100, 100A, 110B, 100C, 100D Spatial
Claims (8)
前記第１の方向から観察する観察者から見て前記光学素子よりも手前に設けられた第１の偏光板、および、前記第２の方向から観察する観察者から見て前記光学素子よりも手前に設けられ、前記第１の偏光板とは偏光状態の異なる光を透過する第２の偏光板を備えることを特徴とする空間像表示装置。 An optical element that reflects light emitted from a display surface of a display device in a first direction and a second direction different from the first direction to form a spatial image of the display image displayed on the display surface A spatial image display device that allows an observer to visually recognize the spatial image formed by the optical element from each of the first direction and the second direction,
A first polarizing plate provided in front of the optical element as viewed from an observer observing from the first direction, and in front of the optical element as viewed from an observer observing from the second direction A spatial image display device comprising: a second polarizing plate that is provided in the first polarizing plate and transmits light having a polarization state different from that of the first polarizing plate.
前記光学素子に対応して、前記光学素子を前記表示面と挟むように設けられた反射部材をさらに備え、
前記第２の方向は、前記第１の方向とは反対の方向であり、
前記光学素子は、前記表示面からの出射光の一部の光を透過し、前記表示面からの出射光の他の一部の光および前記透過した光が前記反射部材により反射された光のうち、一方の光を前記第１の方向に反射し、他方の光を前記第２の方向に反射することを特徴とする空間像表示装置。 The aerial image display device according to claim 1,
Corresponding to the optical element, further comprising a reflection member provided so as to sandwich the optical element with the display surface,
The second direction is a direction opposite to the first direction;
The optical element transmits a part of the light emitted from the display surface, and another part of the light emitted from the display surface and the light transmitted through the reflection member are reflected by the reflecting member. Among these, the spatial image display device reflects one light in the first direction and reflects the other light in the second direction.
前記光学素子が複数設けられ、
前記複数の光学素子はそれぞれ、前記表示面のそれぞれ異なる表示領域に対応して設けられており、
前記複数の光学素子それぞれに対応して前記反射部材が設けられていることを特徴とする空間像表示装置。 The aerial image display device according to claim 2.
A plurality of the optical elements are provided,
Each of the plurality of optical elements is provided corresponding to a different display area of the display surface,
An aerial image display device, wherein the reflecting member is provided corresponding to each of the plurality of optical elements.
前記複数の光学素子は、前記第１の方向から見て手前側に設けられ、前記表示面から見て前記第１の方向に傾斜する第１の光学素子と、前記第１の方向から見て前記第１の光学素子よりも奥側に設けられ、前記表示面から見て前記第２の方向に傾斜する第２の光学素子とからなることを特徴とする空間像表示装置。 The aerial image display device according to claim 3.
The plurality of optical elements are provided on the front side when viewed from the first direction, and are tilted in the first direction when viewed from the display surface, and when viewed from the first direction. An aerial image display device comprising: a second optical element that is provided on a deeper side than the first optical element and is inclined in the second direction when viewed from the display surface.
前記第１の光学素子および前記第２の光学素子の少なくとも一方が複数設けられ、
前記第１の光学素子が複数設けられている場合、前記複数の第１の光学素子それぞれに対応する反射部材は、前記第１の方向から見て手前側の第１の光学素子ほど、前記対応する表示領域からの入射光を透過した後、該透過した光の前記反射部材による反射光を反射するまでの光路長が長くなるように設けられ、
前記第２の光学素子が複数設けられている場合、前記複数の第２の光学素子それぞれに対応する反射部材は、前記第１の方向から見て奥側の第２の光学素子ほど、前記対応する表示領域からの入射光を透過した後、該透過した光の前記反射部材による反射光を反射するまでの光路長が長くなるように設けられていることを特徴とする空間像表示装置。 The aerial image display device according to claim 4.
A plurality of at least one of the first optical element and the second optical element are provided;
In the case where a plurality of the first optical elements are provided, the reflection member corresponding to each of the plurality of first optical elements is more corresponding to the first optical element on the near side as viewed from the first direction. After the incident light from the display area is transmitted, the optical path length until the reflected light reflected by the reflecting member of the transmitted light is reflected is increased,
In the case where a plurality of the second optical elements are provided, the reflecting member corresponding to each of the plurality of second optical elements corresponds to the second optical element on the back side as viewed from the first direction. An aerial image display device, wherein an optical path length from when the incident light from the display area is transmitted to when the reflected light from the reflecting member is reflected is increased.
前記反射部材は、前記対応する光学素子を透過した光を複数回反射して、前記対応する光学素子に出射することを特徴とする空間像表示装置。 In the aerial image display device according to any one of claims 2 to 5,
The aerial image display device, wherein the reflection member reflects the light transmitted through the corresponding optical element a plurality of times and emits the light to the corresponding optical element.
前記反射部材と該反射部材に対応する光学素子とが成す角度は略４５°であり、前記光学素子と前記表示面とが成す角度は、０°より大きく９０°未満であることを特徴とする空間像表示装置。 In the aerial image display device according to any one of claims 2 to 5,
The angle formed between the reflecting member and the optical element corresponding to the reflecting member is approximately 45 °, and the angle formed between the optical element and the display surface is greater than 0 ° and less than 90 °. Aerial image display device.
前記反射部材は前記表示面に対して略平行に設けられ、前記反射部材と該反射部材に対応する光学素子とが成す角度は４５°から所定角度だけずれ、前記光学素子と前記表示面とが成す角度は、０°より大きく９０°未満であり、
前記所定角度に応じて前記表示面の表示像の補正が行われることを特徴とする空間像表示装置。 In the aerial image display device according to any one of claims 2 to 5,
The reflecting member is provided substantially parallel to the display surface, and an angle formed by the reflecting member and the optical element corresponding to the reflecting member is shifted from 45 ° by a predetermined angle, and the optical element and the display surface are The angle formed is greater than 0 ° and less than 90 °,
The aerial image display device, wherein the display image on the display surface is corrected according to the predetermined angle.
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