JP2023007106A - 空中浮遊映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より好適な空中浮遊映像表示装置を提供すること。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」に貢献する。【解決手段】空中浮遊映像表示装置であって、映像を表示する表示装置と、表示装置からの映像光を反射させ、反射した光により空中に空中浮遊映像を表示せしめる再帰性反射板と、表示装置に表示する映像に画像処理を行う画像処理部と、を備え、空中浮遊映像表示装置が表示する空中浮遊映像として、オブジェクトの表示を含む空中浮遊映像を表示する場合に、画像処理部は、表示装置に表示する前記オブジェクトの画像に対して画像処理を行うものであり、当該画像処理の入出力特性は、入力画像の低輝度側の画素に対して、画素の輝度値を増加させた出力画像へ変換する入出力特性を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、空中浮遊映像表示装置に関する。

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。

特開２０１９－１２８７２２号公報

しかしながら、特許文献１の開示では、空中浮遊映像の実用的な明るさや品位を得るための構成や、ユーザが空中浮遊映像をより楽しく視認するための構成などについての考慮は十分ではなかった。

本発明の目的は、より好適な空中浮遊映像表示装置を提供することにある。

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、その一例を挙げるならば、空中浮遊映像表示装置であって、映像を表示する表示装置と、表示装置からの映像光を反射させ、反射した光により空中に空中浮遊映像を表示せしめる再帰性反射板と、表示装置に表示する映像に画像処理を行う画像処理部と、を備え、空中浮遊映像表示装置が表示する空中浮遊映像として、オブジェクトの表示を含む空中浮遊映像を表示する場合に、画像処理部は、表示装置に表示する前記オブジェクトの画像に対して画像処理を行うものであり、当該画像処理の入出力特性は、入力画像の低輝度側の画素に対して、画素の輝度値を増加させた出力画像へ変換する入出力特性を有するように構成すればよい。

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。これ以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明において明らかにされる。

本発明の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。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成と再帰反射部構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成と再帰反射部構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成と再帰反射部構成の一例を示す図である。 空間浮遊映像表示装置の構成例を示す図である。 空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。 光源装置の具体的な構成の一例を示す断面図である。 光源装置の具体的な構成の一例を示す断面図である。 光源装置の具体的な構成の一例を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部を示す配置図である。 本発明の一実施例に係る表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る表示装置の構成を示す断面図である。 映像表示装置の光源拡散特性を説明するための説明図である。 映像表示装置の拡散特性を説明するための説明図である。 本発明の一実施例に係る画像処理が解決する課題の一例の説明図である。 本発明の一実施例に係る画像処理の一例の説明図である。 本発明の一実施例に係る映像表示処理の一例の説明図である。 本発明の一実施例に係る映像表示処理の一例の説明図である。

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。

以下の実施例は、映像発光源からの映像光による映像を、ガラス等の空間を仕切る透明な部材を介して透過して、前記透明な部材の外部に空間浮遊映像として表示することが可能な映像表示装置に関する。なお、以下の実施例の説明において、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」、「空間像」、「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」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。

以下の実施例によれば、例えば、銀行のＡＴＭや駅の券売機やデジタルサイネージ等において好適な映像表示装置を実現できる。例えば、現状、銀行のＡＴＭや駅の券売機等では、通常、タッチパネルが用いられているが、透明なガラス面や光透過性の板材を用いて、このガラス面や光透過性の板材上に高解像度な映像情報を空間浮遊した状態で表示可能となる。この時、出射する映像光の発散角を小さく、即ち鋭角とし、さらに特定の偏波に揃えることで、再帰反射板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、従来の再帰反射方式での課題となっていた主空間浮遊像の他に発生するゴースト像を抑えることができ、鮮明な空間浮遊映像を得ることができる。また、本実施例の光源を含む装置により、消費電力を大幅に低減することが可能な、新規で利用性に優れた空間浮遊映像表示装置（空間浮遊映像表示システム）を提供することができる。また、例えば、車両において車両内部および／または外部において視認可能である、いわゆる、一方向性の空間浮遊映像表示が可能な車両用空間浮遊映像表示装置を提供することができる。

＜空間浮遊映像表示装置の使用形態の一例＞
図１は、本発明の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り、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図である。空間浮遊映像表示装置の具体的な構成については、図２等を用いて詳述するが、映像表示装置１から挟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、再帰反射板２に一旦入射し、再帰反射して透明な部材１００（ガラス等）を透過して、ガラス面の外側に、実像である空中像（空間浮遊映像３）を形成する。なお、以下の実施例においては、再帰反射部材の例として再帰反射板２（再帰性反射板）を用いて説明する。しかしながら、本発明の再帰反射板２は平面形状のプレートに限られず、平面または非平面の部材に貼り付けるシート状の再帰反射部材や、平面または非平面の部材にシート状の再帰反射部材を貼り付けたアセンブリ全体を含む概念の例として用いている。

また、店舗等においては、ガラス等の透光性の部材であるショーウィンド（「ウィンドガラス」とも言う）１０５により空間が仕切られている。本実施例の空間浮遊映像表示装置によれば、かかる透明な部材を透過して、浮遊映像を店舗（空間）の外部および／または内部に対して一方向に表示することが可能である。

図１では、ウィンドガラス１０５の内側（店舗内）を奥行方向にしてその外側（例えば、歩道）が手前になるように示している。他方、ウィンドガラス１０５に特定偏波を反射する手段を設けることで反射させ、店内の所望の位置に空中像を形成することもできる。

＜空間浮遊映像表示装置の光学システムの構成例＞
図２Ａは、本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の光学システムの構成の一例を示す図である。図２Ａを用いて、空間浮遊映像表示装置の構成をより具体的に説明する。図２Ａ（１）に示すように、ガラス等の透明な部材１００の斜め方向には、特定偏波の映像光を挟角に発散させる表示装置１を備える。表示装置１は、液晶表示パネル１１と、挟角な拡散特性を有する特定偏波の光を生成する光源装置１３とを備えている。

表示装置１からの特定偏波の映像光は、透明な部材１００に設けた特定偏波の映像光を選択的に反射する膜を有する偏光分離部材１０１（図中は偏光分離部材１０１をシート状に形成して透明な部材１００に粘着している）で反射され、再帰反射板２に入射する。再帰反射板２の映像光入射面にはλ／４板２１を設ける。映像光は、再帰反射板２への入射のときと出射のときの２回、λ／４板２１を通過させられることで、特定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偏光分離部材１０１は偏光変換された他方の偏波の偏光は透過する性質を有するので、偏光変換後の特定偏波の映像光は、偏光分離部材１０１を透過する。偏光分離部材１０１を透過した映像光が、透明な部材１００の外側に、実像である空間浮遊映像３を形成する。

ここで、図２Ａの光学システムにおける偏光設計の第1の例を説明する。例えば、表示装置１からＳ偏光の映像光が偏光分離部材１０１へ射出される構成とし、偏光分離部材１０１がＳ偏光を反射しＰ偏光を透過する特性を有する構成としても良い。この場合、表示装置１から偏光分離部材１０１へ到達したＳ偏光の映像光は、偏光分離部材１０１により反射され、再帰反射板２へ向かう。当該映像光が再帰反射板２で反射される際に、再帰反射板２の入射面に設けられたλ／４板２１を２回通過するので、当該映像光はＳ偏光からＰ偏光へ変換される。Ｐ偏光へ変換された映像光は再び偏光分離部材１０１へ向かう。ここで、偏光分離部材１０１は、Ｓ偏光を反射しＰ偏光を透過する特性を有するので、Ｐ偏光の映像光は偏光分離部材１０１を透過し、透明な部材１００を透過する。透明な部材１００を透過した映像光は、再帰反射板２により生成された光であるため、偏光分離部材１０１に対して表示装置１の表示映像と鏡面関係にある位置に、表示装置１の表示映像の光学像である空間浮遊映像３を形成する。このような偏光設計により好適に空間浮遊映像３を形成することができる。

次に、図２Ａの光学システムにおける偏光設計の第２の例を説明する。例えば、表示装置１からＰ偏光の映像光が偏光分離部材１０１へ射出される構成とし、偏光分離部材１０１がＰ偏光を反射しＳ偏光を透過する特性を有する構成としても良い。この場合、表示装置１から偏光分離部材１０１へ到達したＰ偏光の映像光は、偏光分離部材１０１により反射され、再帰反射板２へ向かう。当該映像光が再帰反射板２で反射される際に、再帰反射板２の入射面に設けられたλ／４板２１を２回通過するので、当該映像光はＰ偏光からＳ偏光へ変換される。Ｓ偏光へ変換された映像光は再び偏光分離部材１０１へ向かう。ここで、偏光分離部材１０１は、Ｐ偏光を反射しＳ偏光を透過する特性を有するので、Ｓ偏光の映像光は偏光分離部材１０１を透過し、透明な部材１００を透過する。透明な部材１００を透過した映像光は、再帰反射板２により生成された光であるため、偏光分離部材１０１に対して表示装置１の表示映像と鏡面関係にある位置に、表示装置１の表示映像の光学像である空間浮遊映像３を形成する。このような偏光設計により好適に空間浮遊映像３を形成することができる。

なお、空間浮遊映像３を形成する光は再帰反射板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、空間浮遊映像３は、一般的なプロジェクタなどでスクリーン上に形成される拡散映像光とは異なり、高い指向性を有する映像である。よって、図２Ａの構成では、矢印Ａの方向からユーザが視認する場合は、空間浮遊映像３は明るい映像として視認される。しかし、矢印Ｂの方向から他の人物が視認する場合は、空間浮遊映像３は映像として一切視認することはできない。この特性は、高いセキュリティが求められる映像や、ユーザ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に採用する場合に非常に好適である。

なお、再帰反射板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。また、反射角度も不揃いになることがある。このような不揃いの光は、設計上想定された偏光状態および進行角度を保たないことが有る。例えば、このような設計想定外の偏光状態および進行角度の光が、再帰反射板２の位置から偏光分離部材を介さずに直接液晶表示パネル１１の映像表示面側へ再入射してしまうこともある。このような設計想定外の偏光状態および進行角度の光が、空間浮遊映像表示装置内の部品で反射したのち、液晶表示パネル１１の映像表示面側へ再入射してしまうこともある。このような液晶表示パネル１１の映像表示面側へ再入射した光が、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し、ゴースト像を発生させ空間浮遊像の画質を低下させる可能性がある。そこで、本実施例では表示装置１の映像表示面に吸収型偏光板１２を設けてもよい。表示装置１から出射する映像光は吸収型偏光板１２を透過させ、偏光分離部材１０１から戻ってくる反射光は吸収型偏光板１２で吸収させることで、上記再反射を抑制できる。これにより、空間浮遊像のゴースト像による画質低下を防止することができる。具体的には、表示装置１からＳ偏光の映像光が偏光分離部材１０１へ射出される構成であれば、吸収型偏光板１２はＰ偏光を吸収する偏光板とすればよい。また、表示装置１からＰ偏光の映像光が偏光分離部材１０１へ射出される構成であれば、吸収型偏光板１２はＳ偏光を吸収する偏光板とすればよい。

上述した偏光分離部材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すればよい。

次に、図２Ａ（２）に、代表的な再帰反射板２として、今回の検討に用いた日本カーバイト工業株式会社製の再帰反射板の表面形状を示す。規則的に配列された６角柱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再帰反射光として入射光に対応した方向に出射し、表示装置１に表示した映像に基づき実像である空間浮遊映像を表示する。

この空間浮遊像の解像度は、液晶表示パネル１１の解像度の他に、図２Ａ（２）で示す再帰反射板２の再帰反射部の外形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）液晶表示パネルを用いる場合には、１画素（１トリプレット）が約８０μｍであっても、例えば再帰反射部の直径Ｄが２４０μｍでピッチが３００μｍであれば、空間浮遊像の１画素は３００μｍ相当となる。このため、空間浮遊映像の実効的な解像度は１／３程度に低下する。

そこで、空間浮遊映像の解像度を表示装置１の解像度と同等にするためには、再帰反射部の直径とピッチ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、再帰反射板と液晶表示パネルの画素によるモアレの発生を抑えるため、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良い。また、形状は、再帰反射部のいずれの一辺も液晶表示パネルの１画素のいずれの一辺と重ならないように配置すると良い。

なお、本実施例に係る再帰反射板の表面形状は上述の例に限られない。再帰性反射を実現するさまざまな表面形状を有してよい。具体的には、三角錐プリズム、六角錐プリズム、その他多角形プリズムまたはこれらの組み合わせを周期的に配置した再帰反射素子を、本実施例の再帰反射板の表面に備えても良い。または、これらのプリズムを周期的に配置してキューブコーナーを形成する再帰反射素子を、本実施例の再帰反射板の表面に備えても良い。または、ガラスビーズを周期的に配置したカプセルレンズ型再帰反射素子を、本実施例の再帰反射板の表面に備えても良い。これらの再帰反射素子の詳細な構成は、既存の技術を用いれば良いので、詳細な説明は省略する。具体的には、特開２００１－３３６０９号公報、特開２００１－２６４５２５号公報、特開２００５－１８１５５５号公報、特開２００８－７０８９８号公報、特開２００９－２２９９４２号公報などに開示される技術を用いればよい。

＜空間浮遊映像表示装置の光学システムの他の構成例１＞
空間浮遊映像表示装置の光学システムの他の構成例について、図２Ｂを用いて説明する。なお、図２Ｂにおいて、図２Ａと同一の符号を付している構成は、図２Ａと同一の機能、構成を有するものする。このような構成については、説明を単純化するために繰り返しの説明は省略する。

図２Ｂの光学システムでは、図２Ａと同様に、表示装置１から特定偏波の映像光が出力される。表示装置１から出力された特定偏波の映像光は、偏光分離部材１０１Ｂに入力される。偏光分離部材１０１Ｂは、特定偏波の映像光を選択的に透過する部材である。偏光分離部材１０１Ｂは、図２Ａの偏光分離部材１０１とは異なり、透明な部材１００とは一体ではなく、独立して板状の形状をしている。よって、偏光分離部材１０１Ｂは、偏光分離板と表現してもよい。偏光分離部材１０１Ｂは、例えば、透明部材に偏光分離シートを貼り付けて構成して構成する反射型偏光板として構成してもよい。または、透明部材に特定偏波を選択的に透過させ、他の特定偏波の偏波を反射する金属多層膜などで形成すればよい。図２Ｂでは、偏光分離部材１０１Ｂは、表示装置１から出力された特定偏波の映像光を透過するように構成されている。

偏光分離部材１０１Ｂを透過した映像光は、再帰反射板２に入射する。再帰反射板の映像光入射面にはλ／４板２１を設ける。映像光は、再帰反射板への入射のときと出射のときの２回において、λ／４板２１を通過させられることで特定偏波から他方の偏波へ偏光変換される。ここで、偏光分離部材１０１Ｂは、λ／４板２１で偏光変換された他方の偏波の偏光は反射する性質を有するので、偏光変換後の映像光は、偏光分離部材１０１Ｂで反射される。偏光分離部材１０１Ｂで反射した映像光は、透明な部材１００を透過し、透明な部材１００の外側に実像である空間浮遊映像３を形成する。

ここで、図２Ｂの光学システムにおける偏光設計の第1の例を説明する。例えば、表示装置１からＰ偏光の映像光が偏光分離部材１０１Ｂへ射出される構成とし、偏光分離部材１０１ＢがＳ偏光を反射しＰ偏光を透過する特性を有する構成としても良い。この場合、表示装置１から偏光分離部材１０１Ｂへ到達したＰ偏光の映像光は、偏光分離部材１０１Ｂを透過し、再帰反射板２へ向かう。当該映像光が再帰反射板２で反射される際に、再帰反射板２の入射面に設けられたλ／４板２１を２回通過するので、当該映像光はＰ偏光からＳ偏光へ変換される。Ｓ偏光へ変換された映像光は再び偏光分離部材１０１Ｂへ向かう。ここで、偏光分離部材１０１Ｂは、Ｓ偏光を反射しＰ偏光を透過する特性を有するので、Ｓ偏光の映像光は偏光分離部材１０１で反射され、透明な部材１００を透過する。透明な部材１００を透過した映像光は、再帰反射板２により生成された光であるため、偏光分離部材１０１Ｂに対して表示装置１の表示映像と鏡面関係にある位置に、表示装置１の表示映像の光学像である空間浮遊映像３を形成する。このような偏光設計により好適に空間浮遊映像３を形成することができる。

次に、図２Ｂの光学システムにおける偏光設計の第２の例を説明する。例えば、表示装置１からＳ偏光の映像光が偏光分離部材１０１Ｂへ射出される構成とし、偏光分離部材１０１ＢがＰ偏光を反射しＳ偏光を透過する特性を有する構成としても良い。この場合、表示装置１から偏光分離部材１０１Ｂへ到達したＳ偏光の映像光は、偏光分離部材１０１Ｂを透過し、再帰反射板２へ向かう。当該映像光が再帰反射板２で反射される際に、再帰反射板２の入射面に設けられたλ／４板２１を２回通過するので、当該映像光はＳ偏光からＰ偏光へ変換される。Ｐ偏光へ変換された映像光は再び偏光分離部材１０１Ｂへ向かう。ここで、偏光分離部材１０１Ｂは、Ｐ偏光を反射しＳ偏光を透過する特性を有するので、Ｐ偏光の映像光は偏光分離部材１０１で反射され、透明な部材１００を透過する。透明な部材１００を透過した映像光は、再帰反射板２により生成された光であるため、偏光分離部材１０１Ｂに対して表示装置１の表示映像と鏡面関係にある位置に、表示装置１の表示映像の光学像である空間浮遊映像３を形成する。このような偏光設計により、好適に空間浮遊映像３を形成することができる。

なお、図２Ｂにおいては、表示装置１の映像表示面と、再帰反射板２の面は平行に配置されている。偏光分離部材１０１Ｂは、表示装置１の映像表示面および再帰反射板２の面に対して、角度α（例えば３０°）だけ傾いて配置されている。すると、偏光分離部材１０１Ｂの反射においては、再帰反射板２から入射される映像光の進行方向（当該映像光の主光線の方向）に対して、偏光分離部材１０１Ｂで反射された映像光の進行方向（当該映像光の主光線の方向）は、角度β（例えば６０°）だけ異なる方向となる。このように構成することにより、図２Ｂの光学システムでは、透明な部材１００の外側に向けて図示される所定の角度で映像光が出力され、実像である空間浮遊映像３を形成する。図２Ｂの構成では、矢印Ａの方向からユーザが視認する場合は、空間浮遊映像３は明るい映像として視認される。しかし、矢印Ｂの方向から他の人物が視認する場合は、空間浮遊映像３は映像として一切視認することはできない。この特性は、高いセキュリティが求められる映像や、ユーザ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に採用する場合に非常に好適である。

以上説明したように、図２Ｂの光学システムでは、図２Ａの光学システムとは異なる構成の光学システムでありながら、図２Ａの光学システムと同様に、好適な空間浮遊映像を形成することができる。

なお、透明な部材１００の偏光分離部材１０１Ｂ側の面に吸収型偏光板を設けても良い。当該吸収型偏光板は、偏光分離部材１０１Ｂからの映像光の偏波を透過し、偏光分離部材１０１Ｂからの映像光の偏波と位相が９０°異なる偏波を吸収する吸収型偏光板とすればよい。このようにすれば、空間浮遊映像３を形成するための映像光は充分透過させながら、透明な部材１００の空間浮遊映像３側から入射する外光を約５０％低減することができる。これにより、透明な部材１００の空間浮遊映像３側から入射する外光にもとづく図２Ｂの光学システム内の迷光を低減することができる。

＜空間浮遊映像表示装置の光学システムの他の構成例２＞
空間浮遊映像表示装置の光学システムの他の構成例について、図２Ｃを用いて説明する。なお、図２Ｃにおいて、図２Ｂと同一の符号を付している構成は、図２Ｂと同一の機能、構成を有するものする。このような構成については、説明を単純化するために繰り返しの説明はしない。

図２Ｂの光学システムに対する図２Ｃの光学システムの相違点は、表示装置１の映像表示面および再帰反射板２の面に対する、偏光分離部材１０１Ｂの配置角度のみである。その他の構成はいずれも、図２Ｂの光学システムと同様であるので繰り返しの説明は省略する。図２Ｃの光学システムの偏光設計も、図２Ｂの光学システムの偏光設計と同様であるため、繰り返しの説明は省略する。

図２Ｃの光学システムでは、偏光分離部材１０１Ｂは、表示装置１の映像表示面および再帰反射板２の面に対して、角度αだけ傾いて配置されている。図２Ｃにおいて、その角度αは４５°である。このように構成すると、偏光分離部材１０１Ｂの反射においては、再帰反射板２から入射される映像光の進行方向（当該映像光の主光線の方向）に対する、偏光分離部材１０１Ｂで反射された映像光の進行方向（当該映像光の主光線の方向）のなす角度βは９０°となる。このように構成すると、表示装置１の映像表示面および再帰反射板２の面と、偏光分離部材１０１Ｂで反射された映像光の進行方向とが直角の関係になり、光学システムを構成する面の角度関係をシンプルにすることができる。透明な部材１００の面を偏光分離部材１０１Ｂで反射された映像光の進行方向に対して直交するように配置すれば、さらに光学システムを構成する面の角度関係をシンプルにすることができる。図２Ｃの構成では、矢印Ａの方向からユーザが視認する場合は、空間浮遊映像３は明るい映像として視認される。しかし、矢印Ｂの方向から他の人物が視認する場合は、空間浮遊映像３は映像として一切視認することはできない。この特性は、高いセキュリティが求められる映像や、ユーザ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に採用する場合に非常に好適である。

以上説明したように、図２Ｃの光学システムでは、図２Ａおよび図２Ｂの光学システムとは異なる構成の光学システムでありながら、図２Ａおよび図２Ｂの光学システムと同様に、好適な空間浮遊映像を形成することができる。また、光学システムを構成する面の角度をよりシンプルにすることができる。

なお、透明な部材１００の偏光分離部材１０１Ｂ側の面に吸収型偏光板を設けても良い。当該吸収型偏光板は、偏光分離部材１０１Ｂからの映像光の偏波を透過し、偏光分離部材１０１Ｂからの映像光の偏波と位相が９０°異なる偏波を吸収する吸収型偏光板とすればよい。このようにすれば、空間浮遊映像３を形成するための映像光は充分透過させながら、透明な部材１００の空間浮遊映像３側から入射する外光を約５０％低減することができる。これにより、透明な部材１００の空間浮遊映像３側から入射する外光にもとづく図２Ｃの光学システム内の迷光を低減することができる。

以上説明した、図２Ａ、図２Ｂ，図２Ｃの光学システムによれば、より明るく、より高品位な空間浮遊映像を提供することができる。

＜＜空間浮遊映像表示装置の内部構成のブロック図＞＞

次に、空間浮遊映像表示装置１０００の内部構成のブロック図について説明する。図３は、空間浮遊映像表示装置１０００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１０００は、再帰反射部１１０１、映像表示部１１０２、導光体１１０４、光源１１０５、電源１１０６、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１１８０等を備えている。

空間浮遊映像表示装置１０００の各構成要素は、筐体１１９０に配置されている。なお、図３に示す撮像部１１８０および空中操作検出センサ１３５１は、筐体１１９０の外側に設けられてもよい。

図３の再帰反射部１１０１は、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃの再帰反射板２に対応している。再帰反射部１１０１は、映像表示部１１０２により変調された光を再帰性反射する。再帰反射部１１０１からの反射光のうち、空間浮遊映像表示装置１０００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。

図３の映像表示部１１０２は、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃの液晶表示パネル１１に対応している。図３の光源１１０５は、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃの光源装置１３と対応している。そして、図３の映像表示部１１０２、導光体１１０４、および光源１１０５は、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃの表示装置１に対応している。

映像表示部１１０２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。映像表示部１１０２は、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃの液晶表示パネル１１に対応している。映像表示部１１０２として、例えば透過型液晶パネルが用いられる。また、映像表示部１１０２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。

光源１１０５は、映像表示部１１０２用の光を発生するもので、ＬＥＤ光源、レーザ光源等の固体光源である。電源１１０６は、外部から入力されるＡＣ電流をＤＣ電流に変換し、光源１１０５に電力を供給する。また、電源１１０６は、空間浮遊映像表示装置１０００内の各部に、それぞれ必要なＤＣ電流を供給する。

導光体１１０４は、光源１１０５で発生した光を導光し、映像表示部１１０２に照射させる。導光体１１０４と光源１１０５とを組み合わせたものを、映像表示部１１０２のバックライトと称することもできる。導光体１１０４は、主にガラスを用いた構成にしてもよい。導光体１１０４は、主にプラスチックを用いた構成にしてもよい。導光体１１０４は、ミラーを用いた構成にしてもよい。導光体１１０４と光源１１０５との組み合わせには、さまざまな方式が考えられる。導光体１１０４と光源１１０５との組み合わせについての具体的な構成例については、後で詳しく説明する。

空中操作検出センサ１３５１は、ユーザ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。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。

空中操作検出センサ１３５１は、ユーザ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。

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ユーザ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、ユーザ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。

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１０００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１０００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１０００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１０００に情報や信号を伝達できるように構成される。

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１０００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。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１０００に内蔵された構成でもよい。空間浮遊映像表示装置１０００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。

撮像部１１８０は、イメージセンサを有するカメラであり、空間浮遊映像３付近の空間、および／またはユーザ２３０の顔、腕、指などを撮像する。撮像部１１８０は、複数設けられてもよい。複数の撮像部１１８０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、ユーザ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１１８０は、空間浮遊映像表示装置１０００と別体で設けられてもよい。撮像部１１８０を空間浮遊映像表示装置１０００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１０００に撮像信号を伝達できるように構成すればよい。

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、ユーザの指）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。

このような場合、複数の撮像部１１８０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１１８０の撮像画像に基づき、空中操作検出部１３５０がユーザ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。

また、撮像部１１８０が空間浮遊映像３を操作するユーザ２３０の顔を撮像し、制御部１１１０がユーザ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を操作するユーザ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に対するユーザ２３０の操作を覗き見ていないか等を判別するため、撮像部１１８０は、空間浮遊映像３を操作するユーザ２３０と、ユーザ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。

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、ユーザ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ユーザ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１０００を操作するために用いられてもよい。

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（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。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。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。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。

不揮発性メモリ１１０８は、空間浮遊映像表示装置１０００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、ユーザ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。

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１０００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。

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。

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＆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。

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、映像表示部１１０２と再帰反射部１１０１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、表示アイコンやユーザ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。

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。

映像制御部１１６０は、映像表示部１１０２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、どの映像信号を映像表示部１１０２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、重畳映像信号を映像表示部１１０２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。

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、映像表示部１１０２に入力する映像信号に対して、ユーザ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によるユーザ２３０のタッチ操作の検出結果や、撮像部１１８０によるユーザ２３０の撮像画像に基づいて行われる。

ここまで説明したように、空間浮遊映像表示装置１０００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１０００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。

＜空間浮遊映像表示装置の構成例＞
次に、空間浮遊映像表示装置の構成例について説明する。本実施例に係る空間浮遊映像表示装置の構成要素のレイアウトは、使用形態に応じて様々なレイアウトがあり得る。以下、図４Ａ～図４Ｍのそれぞれのレイアウトについて説明する。なお、図４Ａ～図４Ｍのいずれの例においても、空間浮遊映像表示装置１０００を囲む太い線は空間浮遊映像表示装置１０００の筐体構造の一例を示している。

図４Ａは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ａに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、図２Ａの光学システムに対応する光学システムを搭載するものである。図４Ａに示す空間浮遊映像表示装置１０００では、空間浮遊映像３が形成される側の面が上方を向くように、横置きにして設置される。すなわち、図４Ａでは、空間浮遊映像表示装置１０００は、透明な部材１００が装置上面に設置される。空間浮遊映像３が、空間浮遊映像表示装置１０００の透明な部材１００の面に対して上方に形成される。空間浮遊映像３の光は、斜め上方向に進行する。空中操作検出センサ１３５１を図のように設けた場合は、ユーザ２３０の指による空間浮遊映像３の操作を検出することができる。なお、ｘ方向がユーザから見て左右方向、ｙ方向がユーザから見て前後方向（奥行方向）、ｚ方向が上下方向（鉛直方向）である。以下、図４の各図においてｘ方向、ｙ方向、z方向の定義は同じであるので、繰り返しの説明は省略する。

図４Ｂは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｂに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、図２Ａの光学システムに対応する光学システムを搭載するものである。図４Ｂに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、空間浮遊映像３が形成される側の面が、空間浮遊映像表示装置１０００の正面（ユーザ２３０の方向）を向くように、縦置きにして設置される。すなわち、図４Ｂでは、空間浮遊映像表示装置は、透明な部材１００が装置の正面（ユーザ２３０の方向）に設置される。空間浮遊映像３が、空間浮遊映像表示装置１０００の透明な部材１００の面に対してユーザ２３０側に形成される。空間浮遊映像３の光は、斜め上方向に進行する。空中操作検出センサ１３５１を図のように設けた場合は、ユーザ２３０の指による空間浮遊映像３の操作を検出することができる。ここで、図４Ｂに示すように、空中操作検出センサ１３５１は、ユーザ２３０の指を上側からセンシングすることで、ユーザの爪によるセンシング光の反射を、タッチ検出に利用することができる。一般的に、爪は指の腹よりも反射率が高いため、このように構成することによりタッチ検出の精度を上げることができる。

図４Ｃは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｃに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、図２Ｂの光学システムに対応する光学システムを搭載するものである。図４Cに示す空間浮遊映像表示装置１０００では、空間浮遊映像３が形成される側の面が上方を向くように、横置きにして設置される。すなわち、図４Ｃでは、空間浮遊映像表示装置１０００は、透明な部材１００が装置上面に設置される。空間浮遊映像３が、空間浮遊映像表示装置１０００の透明な部材１００の面に対して上方に形成される。空間浮遊映像３の光は、斜め上方向に進行する。空中操作検出センサ１３５１を図のように設けた場合は、ユーザ２３０の指による空間浮遊映像３の操作を検出することができる。

図４Ｄは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｄに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、図２Ｂの光学システムに対応する光学システムを搭載するものである。図４Ｄに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、空間浮遊映像３が形成される側の面が、空間浮遊映像表示装置１０００の正面（ユーザ２３０の方向）を向くように、縦置きにして設置される。すなわち、図４Ｄでは、空間浮遊映像表示装置１０００は、透明な部材１００が装置の正面（ユーザ２３０の方向）に設置される。空間浮遊映像３が、空間浮遊映像表示装置１０００の透明な部材１００の面に対してユーザ２３０側に形成される。空間浮遊映像３の光は、斜め上方向に進行する。空中操作検出センサ１３５１を図のように設けた場合は、ユーザ２３０の指による空間浮遊映像３の操作を検出することができる。ここで、図４Ｄに示すように、空中操作検出センサ１３５１は、ユーザ２３０の指を上側からセンシングすることで、ユーザの爪によるセンシング光の反射を、タッチ検出に利用することができる。一般的に、爪は指の腹よりも反射率が高いため、このように構成することによりタッチ検出の精度を上げることができる。

図４Ｅは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｅに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、図２Ｃの光学システムに対応する光学システムを搭載するものである。図４Ｅに示す空間浮遊映像表示装置１０００では、空間浮遊映像３が形成される側の面が上方を向くように、横置きにして設置される。すなわち、図４Ｅでは、空間浮遊映像表示装置１０００は、透明な部材１００が装置上面に設置される。空間浮遊映像３が、空間浮遊映像表示装置１０００の透明な部材１００の面に対して上方に形成される。空間浮遊映像３の光は、真上方向に進行する。空中操作検出センサ１３５１を図のように設けた場合は、ユーザ２３０の指による空間浮遊映像３の操作を検出することができる。

図４Ｆは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｆに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、図２Ｃの光学システムに対応する光学システムを搭載するものである。図４Ｆに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、空間浮遊映像３が形成される側の面が、空間浮遊映像表示装置１０００の正面（ユーザ２３０の方向）を向くように、縦置きにして設置される。すなわち、図４Ｆでは、空間浮遊映像表示装置１０００は、透明な部材１００が装置の正面（ユーザ２３０の方向）に設置される。空間浮遊映像３が、空間浮遊映像表示装置１０００の透明な部材１００の面に対してユーザ２３０側に形成される。空間浮遊映像３の光は、ユーザ手前方向に進行する。空中操作検出センサ１３５１を図のように設けた場合は、ユーザ２３０の指による空間浮遊映像３の操作を検出することができる。

図４Ｇは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｇに示す空間浮遊映像表示装置１０００は、図２Ｃの光学システムに対応する光学システムを搭載するものである。図４Ａから図４Ｆまでの空間浮遊映像表示装置の光学システムにおいては、表示装置１から発せられる映像光の中心の光路はｙｚ平面上にあった。すなわち、図４Ａから図４Ｆまでの空間浮遊映像表示装置の光学システム内においては、映像光はユーザから見て前後方向、上下方向に進行した。これに対し、図４Ｇに示す空間浮遊映像表示装置の光学システムにおいては、表示装置１から発せられる映像光の中心の光路はｘｙ平面上にある。すなわち、図４Ｇに示す空間浮遊映像表示装置の光学システム内においては、映像光はユーザから見て左右方向および前後方向に進行する。図４Ｇに示す空間浮遊映像表示装置１０００では、空間浮遊映像３が形成される側の面が、装置の正面（ユーザ２３０の方向）を向くように設置される。すなわち、図４Ｇでは、空間浮遊映像表示装置１０００は、透明な部材１００が装置正面（ユーザ２３０の方向）に設置される。空間浮遊映像３が、空間浮遊映像表示装置１０００の透明な部材１００の面に対してユーザ側に形成される。空間浮遊映像３の光は、ユーザ手前方向に進行する。空中操作検出センサ１３５１を図のように設けた場合は、ユーザ２３０の指による空間浮遊映像３の操作を検出することができる。

図４Ｈは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｈの空間浮遊映像表示装置１０００は、装置背面（ユーザ２３０が空間浮遊映像３を視認する位置の反対側、すなわち、ユーザ２３０にむかう空間浮遊映像３の映像光の進行方向の反対側）にガラスやプラスチックなどの透明板１００Ｂを有する窓を有する点で、図４Ｇの空間浮遊映像表示装置と相違する。その他の構成については、図４Ｇの空間浮遊映像表示装置と同じ構成であるため、繰り返しの説明を省略する。図４Ｈの空間浮遊映像表示装置１０００は、空間浮遊映像３に対して、空間浮遊映像３の映像光の進行方向の反対側の位置に、透明板１００Ｂを有する窓を備えている。よって、ユーザ２３０が空間浮遊映像３を視認する場合に、空間浮遊映像３の背景として、空間浮遊映像表示装置１０００の後ろ側の景色を認識することができる。よって、ユーザ２３０は、空間浮遊映像３が空間浮遊映像表示装置１０００の後ろ側の景色の前面の空中に浮遊しているように認識することができる。これにより、空間浮遊映像３の空中浮遊感をより強調することができる。

なお、表示装置１から出力される映像光の偏光分布および偏光分離部材１０１Ｂの性能によっては、表示装置１から出力される映像光の一部が偏光分離部材１０１Ｂで反射され、透明板１００Ｂへ向かう可能性がある。透明板１００Ｂの表面のコート性能によっては、この光が透明板１００Ｂの表面で再び反射され迷光としてユーザに視認される可能性がある。よって、当該迷光を防止するために、空間浮遊映像表示装置１０００装置の背面の前記窓に、透明板１００Ｂを設けない構成としてもよい。

図４Ｉは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｉの空間浮遊映像表示装置１０００は、装置背面（ユーザ２３０が空間浮遊映像３を視認する位置の反対側）に配置される透明板１００Ｂの窓に、遮光のための開閉ドア１４１０を設けている点で、図４Ｈの空間浮遊映像表示装置と相違する。その他の構成については、図４Ｈの空間浮遊映像表示装置と同じ構成であるため、繰り返しの説明を省略する。図４Ｉの空間浮遊映像表示装置１０００の開閉ドア１４１０は、例えば、遮光板を有し、遮光板を移動（スライド）する機構、回転する機構または着脱する機構を備えることで、空間浮遊映像表示装置１０００の奥側に位置する透明板１００Ｂの窓（背面側窓）について、開口状態と遮光状態を切り替えることができる。開閉ドア１４１０による遮光板の移動（スライド）や回転は、図示しないモータの駆動による電動式としてもよい。当該モータは図３の制御部１１１０が制御してもよい。なお、図４Ｉの例では、開閉ドア１４１０の遮光板の枚数は２枚の例を開示している。これに対し、開閉ドア１４１０の遮光板の枚数は1枚でもよい。

例えば、空間浮遊映像表示装置１０００の透明板１００Ｂの窓の奥に見える景色が屋外の場合は、天気によって太陽光の明るさが可変する。屋外の太陽光が強い場合、空間浮遊映像３の背景が明るくなりすぎて、ユーザ２３０が空間浮遊映像３の視認性が下がる場合もある。このような場合に、開閉ドア１４１０の遮光板の移動（スライド）、回転または装着により、背面側窓を遮光状態にすれば、空間浮遊映像３の背景は暗くなるので、相対的に空間浮遊映像３の視認性を上げることができる。このような開閉ドア１４１０の遮光板による遮蔽動作は、ユーザ２３０の手の力により直接的に行われても良い。図３の操作入力部１１０７を介した操作入力に応じて、制御部１１１０が図示しないモータを制御して開閉ドア１４１０の遮光板による遮蔽動作を行ってもよい。

なお、背面側窓近傍など、空間浮遊映像表示装置１０００の背面側（ユーザ２３０の反対側）に照度センサを設けて、背面側窓の先の空間の明るさを測定してもよい。この場合、当該照度センサの検出結果に応じて、図３の制御部１１１０が図示しないモータを制御して開閉ドア１４１０の遮光板による開閉動作を行ってもよい。このように開閉ドア１４１０の遮光板による開閉動作を制御することにより、ユーザ２３０が手動で開閉ドア１４１０の遮光板の開閉動作をしなくとも、空間浮遊映像３の視認性をより好適に維持することが可能となる。

また、開閉ドア１４１０による遮光板を、手動による着脱式としてもよい。空間浮遊映像表示装置１０００の使用用途、設置環境に応じて、背面側窓を開口状態とするか、遮光状態とするかをユーザが選択することができる。長期間にわたって背面側窓を遮光状態のまま使用する予定であれば、着脱式の遮光板を遮光状態のまま固定すればよい。また、長期間にわたって背面側窓を開口状態のまま使用する予定であれば、着脱式の遮光板を外した状態のまま使用すればよい。遮光板の着脱はネジを用いてもよく、引掛け構造を用いてもよく、嵌め込み構造を用いてもよい。

なお、図４Ｉの空間浮遊映像表示装置１０００の例でも、表示装置１から出力される映像光の偏光分布および偏光分離部材１０１Ｂの性能によっては、表示装置１から出力される映像光の一部が偏光分離部材１０１Ｂで反射され、透明板１００Ｂへ向かう可能性がある。透明板１００Ｂの表面のコート性能によっては、この光が透明板１００Ｂの表面で再び反射され迷光としてユーザに視認される可能性がある。よって、当該迷光を防止するために、空間浮遊映像表示装置１０００装置の背面の前記窓に、透明板１００Ｂを設けない構成としてもよい。透明板１００Ｂを有しない窓に、上述の開閉ドア１４１０を備えるようにすればよい。当該迷光を防止するため上述の開閉ドア１４１０の遮光板の筐体内側の面は光反射率の低いコートまたは素材を有することが望ましい。

図４Ｊは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｊの空間浮遊映像表示装置１０００は、図４Ｈの空間浮遊映像表示装置の背面側窓に、ガラスやプラスチックである透明板１００Ｂを配置する代わりに、電子制御透過率可変装置１６２０を配置する点で相違する。その他の構成については、図４Ｈの空間浮遊映像表示装置と同じ構成であるため、繰り返しの説明を省略する。電子制御透過率可変装置１６２０の例は、液晶シャッターなどである。すなわち、液晶シャッターは２つの偏光板に挟まれた液晶素子を電圧制御することにより、光の透過光を制御することができる。よって、液晶シャッターを制御して透過率を大きくすれば、空間浮遊映像３の背景は、背面側窓越しの景色が透けて見える状態となる。また、液晶シャッターを制御して透過率を大きくすれば、空間浮遊映像３の背景として背面側窓越しの景色は見えない状態とすることができる。また、液晶シャッターは中間長の制御が可能であるので、透過率５０％などの状態にもすることができる。例えば、図３の操作入力部１１０７を介した操作入力に応じて、制御部１１１０が、電子制御透過率可変装置１６２０の透過率を制御すればよい。このように構成すれば、空間浮遊映像３の背景として背面側窓越しの景色を見たいものの、背景である背面側窓越しの景色が明る過ぎて空間浮遊映像３の視認性が下がってしまう場合などに、電子制御透過率可変装置１６２０の透過率を調整することにより、空間浮遊映像３の視認性を調整することが可能となる。

なお、背面側窓近傍など、空間浮遊映像表示装置１０００の背面側（ユーザ２３０の反対側）に照度センサを設けて、背面側窓の先の空間の明るさを測定してもよい。この場合、当該照度センサの検出結果に応じて、図３の制御部１１１０が、電子制御透過率可変装置１６２０の透過率を制御すればよい。このようにすれば、ユーザ２３０が図３の操作入力部１１０７を介した操作入力を行わなくとも、背面側窓の先の空間の明るさに応じて電子制御透過率可変装置１６２０の透過率を調整することができるので、空間浮遊映像３の視認性をより好適に維持することが可能となる。

また、上述の例では、電子制御透過率可変装置１６２０として液晶シャッターの例を説明した。これに対し、電子制御透過率可変装置１６２０の別の例として、電子ペーパーを用いてもよい。電子ペーパーを用いても、上述と同様の効果を得ることができる。そのうえ、電子ペーパーは中間調状態を維持するための消費電力が非常に小さい。よって、液晶シャッターを採用した場合に比べて、低消費電力の空間浮遊映像表示装置を実現することができる。

図４Ｋは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｋの空間浮遊映像表示装置１０００は、透明な部材１００の代わりに、透過型自発光映像表示装置１６５０を有する点で、図４Ｇの空間浮遊映像表示装置と相違する。その他の構成については、図４Ｇの空間浮遊映像表示装置と同じ構成であるため、繰り返しの説明を省略する。

図４Ｋの空間浮遊映像表示装置１０００では、透過型自発光映像表示装置１６５０の表示面を、映像光束が透過したのち、空間浮遊映像表示装置１０００の外部に空間浮遊映像３を形成する。すなわち、２次元平面ディスプレイである透過型自発光映像表示装置１６５０で映像を表示しているときに、透過型自発光映像表示装置１６５０の映像のさらにユーザ手前側に、空間浮遊映像３を飛び出す映像として表示することができる。このときユーザ２３０は奥行位置の異なる２つの映像を同時に視認することができる。透過型自発光映像表示装置１６５０は、例えば、特開２０１４－２１６７６１号公報などに開示される、透過型有機ＥＬパネルなどの既存の技術を用いて構成すればよい。なお、透過型自発光映像表示装置１６５０は、図３に図示されていないが、図３の空間浮遊映像表示装置１０００の一構成部として、制御部１１１０などの他の処理部と接続されるように構成すればよい。

ここで、透過型自発光映像表示装置１６５０に、背景とキャラクターなどのオブジェクトの両者を表示したあとに、キャラクターなどのオブジェクトだけ手前側の空間浮遊映像３に移動してくる、などの演出を行えば、ユーザ２３０により効果的なサプライズ演出での映像体験を提供することができる。

また、空間浮遊映像表示装置１０００の内部を遮光状態にしておけば、透過型自発光映像表示装置１６５０の背景は十分暗くなる。よって、表示装置１に映像を表示せず、または表示装置１の光源を不点灯とし、透過型自発光映像表示装置１６５０だけに映像を表示している場合、ユーザ２３０には、透過型自発光映像表示装置１６５０は透過型ディスプレイではなく通常の２次元平面ディスプレイであるように見える（本発明の実施例における空間浮遊映像３はスクリーンのない空間に実像の光学像として表示するため、表示装置１の光源を不点灯とすれば、空間浮遊映像３の表示予定位置は何もない空間になる。）。よって、透過型自発光映像表示装置１６５０を、あたかも一般的な２次元平面ディスプレイとして使用して映像を表示しているときに、キャラクターやオブジェクトなどを突然、空間浮遊映像３として空中に表示することでユーザ２３０により効果的なサプライズ演出での映像体験を提供することができる。

なお、空間浮遊映像表示装置１０００の内部をより暗くすればするほど、透過型自発光映像表示装置１６５０は２次元平面ディスプレイのように見える。よって、透過型自発光映像表示装置１６５０の空間浮遊映像表示装置１０００の内部側の面（偏光分離部材１０１Ｂで反射した映像光の透過型自発光映像表示装置１６５０への入射面、すなわち、透過型自発光映像表示装置１６５０の空間浮遊映像３と反対側の面）に、偏光分離部材１０１Ｂで反射した映像光の偏波を透過し当該偏波と９０°位相が異なる偏波を吸収する吸収型偏光板（図示せず）を設けてもよい。このようにすれば、空間浮遊映像３を形成する映像光への影響はさほど大きくないが、外部から透過型自発光映像表示装置１６５０を介して、空間浮遊映像表示装置１０００の内部へ入射する光を大幅に低減することができ、空間浮遊映像表示装置１０００の内部をより暗くすることができ、好適である。

図４Ｌは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｌの空間浮遊映像表示装置１０００は、図４Ｋの空間浮遊映像表示装置の変形例である。空間浮遊映像表示装置１０００における構成の配置の向きが図４Ｋの空間浮遊映像表示装置と異なり、図４Ｆの空間浮遊映像表示装置に近い配置となっている。各構成の機能、動作などについては、図４Ｋの空間浮遊映像表示装置と同じ構成であるため、繰り返しの説明を省略する。

図４Ｌの空間浮遊映像表示装置でも、透過型自発光映像表示装置１６５０を映像光の光束が透過したのち、透過型自発光映像表示装置１６５０よりもユーザ２３０側に空間浮遊映像３を形成する。

図４Ｋの空間浮遊映像表示装置の例でも、図４Ｌの空間浮遊映像表示装置の例でも、ユーザ２３０からは、透過型自発光映像表示装置１６５０の映像の手前に、空間浮遊映像３が重なって表示される。ここで、空間浮遊映像３の位置と透過型自発光映像表示装置１６５０の映像の位置は、奥行方向に差があるように構成している。よって、ユーザが頭（視点の位置）を動かすと視差により２つの映像の奥行を認識することができる。よって、奥行位置の異なる２枚の映像を表示することで、立体視眼鏡などを必要とせず裸眼で、３次元的な映像体験をより好適にユーザに提供することができる。

図４Ｍは、空間浮遊映像表示装置の構成の一例を示す図である。図４Ｍの空間浮遊映像表示装置１０００は、図４Ｇの空間浮遊映像表示装置の偏光分離部材１０１Ｂに対してユーザから見て奥側に、第２の表示装置１６８０を設ける。その他の構成については、図４Ｇの空間浮遊映像表示装置と同じ構成であるため、繰り返しの説明を省略する。

図４Ｍに示す構成例では、第２の表示装置１６８０が空間浮遊映像３の表示位置の奥側に設けられており、映像表示面が空間浮遊映像３に向けられている。かかる構成により、ユーザ２３０からみると、第２の表示装置１６８０の映像と、空間浮遊映像３との、２つの奥行の異なる位置に表示される映像を重ねて視認することができる。すなわち、第２の表示装置１６８０は、空間浮遊映像３を視認するユーザ２３０側の方向に映像を表示する向きに配置されている、といえる。なお、第２の表示装置１６８０は、図３に図示されていないが、図３の空間浮遊映像表示装置１０００の一構成部として、制御部１１１０などの他の処理部と接続されるように構成すればよい。

なお、図４Ｍの空間浮遊映像表示装置１０００の第２の表示装置１６８０の映像光は、偏光分離部材１０１Ｂを透過したのち、ユーザ２３０に視認される。したがて、第２の表示装置１６８０の映像光がより好適に偏光分離部材１０１Ｂを透過するためには、第２の表示装置１６８０から出力される映像光は、偏光分離部材１０１Ｂがより好適に透過する振動方向の偏波の偏光であることが望ましい。すなわち、表示装置１から出力される映像光の偏波と同じ振動方向の偏波の偏光であることが望ましい。例えば、表示装置１から出力される映像光がＳ偏光である場合は、第２の表示装置１６８０から出力される映像光もＳ偏光とすることが望ましい。また、表示装置１から出力される映像光がＰ偏光である場合は、第２の表示装置１６８０から出力される映像光もＰ偏光とすることが望ましい。

図４Ｍの空間浮遊映像表示装置の例も、空間浮遊映像３の奥に第２の映像を表示するという点で、図４Ｋの空間浮遊映像表示装置の例および図４Ｌの空間浮遊映像表示装置の例と同様の効果を有する。ただし、図４Ｋの空間浮遊映像表示装置の例および図４Ｌの空間浮遊映像表示装置の例と異なり、図４Ｍの空間浮遊映像表示装置の例では、空間浮遊映像３を形成するための映像光の光束が第２の表示装置１６８０を通過することはない。よって、第２の表示装置１６８０は、透過型自発光映像表示装置である必要はなく、２次元平面ディスプレイである液晶ディスプレイでよい。第２の表示装置１６８０は、有機ＥＬディスプレイでもよい。よって、図４Ｍの空間浮遊映像表示装置の例では、図４Ｋの空間浮遊映像表示装置の例および図４Ｌの空間浮遊映像表示装置の例よりも、空間浮遊映像表示装置１０００をより低コストで実現することが可能である。

ここで、表示装置１から出力される映像光の偏光分布および偏光分離部材１０１Ｂの性能によっては、表示装置１から出力される映像光の一部が偏光分離部材１０１Ｂで反射され、第２の表示装置１６８０へ向かう可能性がある。この光（映像光の一部）は、第２の表示装置１６８０の表面で再び反射され迷光としてユーザに視認される可能性がある。

よって、当該迷光を防止するために、第２の表示装置１６８０の表面に吸収型偏光板を設けてもよい。この場合、当該吸収型偏光板は、第２の表示装置１６８０から出力される映像光の偏波を透過し、第２の表示装置１６８０から出力される映像光の偏波と位相が９０°異なる偏波を吸収する吸収型偏光板とすればよい。なお、第２の表示装置１６８０が液晶ディスプレイである場合は、当該液晶ディスプレイ内部の映像出射側にも吸収型偏光板が存在する。しかしながら、当該液晶ディスプレイ内部の映像出射側の吸収型偏光板のさらに出射面にカバーガラス（映像表示面側のカバーガラス）が有る場合は、液晶ディスプレイ外部からの光により当該カバーガラスの反射で生じる迷光を防ぐことができない。よって、上述の吸収型偏光板を当該カバーガラスの表面に別途設ける必要がある。

なお、２次元平面ディスプレイである第２の表示装置１６８０で映像を表示しているときに、第２の表示装置１６８０の映像のさらにユーザ手前側に、空間浮遊映像３を映像として表示することができる。このときユーザ２３０は、奥行位置の異なる２つの映像を同時に視認することができる。空間浮遊映像３にキャラクターを表示して、第２の表示装置１６８０に背景を表示することにより、ユーザ２３０があたかもキャラクターが存在する空間を立体的に視認しているような効果を提供することができる。

また、第２の表示装置１６８０に、背景とキャラクターなどのオブジェクトの両者を表示したあとに、キャラクターなどのオブジェクトだけ手前側の空間浮遊映像３に移動してくる、などの演出を行えば、ユーザ２３０により効果的なサプライズ演出での映像体験を提供することができる。

＜表示装置＞
次に、本実施例の表示装置１について、図を用いて説明する。本実施例の表示装置１は、映像表示素子１１（液晶表示パネル）と共に、その光源を構成する光源装置１３を備えており、図５では、光源装置１３を液晶表示パネルと共に展開斜視図として示している。

この液晶表示パネル（映像表示素子１１）は、図５に矢印３０で示すように、バックライト装置である光源装置１３から、挟角な拡散特性を有する、即ち、指向性（直進性）が強く、かつ、偏光面を一方向に揃えたレーザ光に似た特性の照明光束を受光する。液晶表示パネル（映像表示素子１１）は、入力される映像信号に応じて受光した照明光束を変調する。変調された映像光は、再帰反射板２により反射し、透明な部材１００を透過して、実像である空間浮遊像を形成する（図１参照）。

また、図５では、表示装置１を構成する液晶表示パネル１１と、更に、光源装置１３からの出射光束の指向特性を制御する光方向変換パネル５４、および、必要に応じ挟角拡散板（図示せず）を備えて構成されている。即ち、液晶表示パネル１１の両面には偏光板が設けられ、特定の偏波の映像光が映像信号により光の強度を変調して出射する（図５の矢印３０を参照）構成となっている。これにより、所望の映像を指向性（直進性）の高い特定偏波の光として、光方向変換パネル５４を介して、再帰反射板２に向けて投写し、再帰反射板２で反射後、店舗（空間）の外部の監視者の眼に向けて透過して空間浮遊映像３を形成する。なお、上述した光方向変換パネル５４の表面には保護カバー５０（図６、図７を参照）を設けてよい。

＜表示装置の例１＞
図６には、表示装置１の具体的な構成の一例を示す。図６では、図５の光源装置１３の上に液晶表示パネル１１と光方向変換パネル５４を配置している。この光源装置１３は、図５に示したケース上に、例えば、プラスチックなどにより形成され、その内部にＬＥＤ素子２０１、導光体２０３を収納して構成されており、導光体２０３の端面には、図５等にも示したように、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を設けている。表示装置１における上面には、かかる表示装置１を構成する液晶表示パネル１１が取り付けられている。また、光源装置１３のケースのひとつの側面（本例では左側の端面）には、半導体光源であるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子２０１や、その制御回路を実装したＬＥＤ基板２０２が取り付けられる。ＬＥＤ基板２０２の外側面には、ＬＥＤ素子および制御回路で発生する熱を冷却するための部材であるヒートシンクが取り付けられてもよい。

また、光源装置１３のケースの上面に取り付けられる液晶表示パネルのフレーム（図示せず）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、更に、当該液晶表示パネル１１に電気的に接続されたＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：フレキシブル配線基板）（図示せず）などが取り付けられて構成される。即ち、映像表示素子である液晶表示パネル１１は、固体光源であるＬＥＤ素子２０１と共に、電子装置を構成する制御回路（図３の映像制御部１１６０）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。この時、生成される映像光は拡散角度が狭く特定の偏波成分のみとなるため、映像信号により駆動された面発光レーザ映像源に近い、従来にない新しい映像表示装置が得られることとなる。なお、現状では、レーザ装置により、上述した表示装置１で得られる画像と同等のサイズのレーザ光束を得ることは、技術的にも安全上からも不可能である。そこで、本実施例では、例えば、ＬＥＤ素子を備えた一般的な光源からの光束から、上述した面発光レーザ映像光に近い光を得る。

続いて、光源装置１３のケース内に収納されている光学系の構成について、図６と共に、図７を参照しながら詳細に説明する。

図６および図７は断面図であるため、光源を構成する複数のＬＥＤ素子２０１が１つだけ示されており、これらは導光体２０３の受光端面２０３ａの形状により略コリメート光に変換される。このため、導光体端面の受光部とＬＥＤ素子は、所定の位置関係を保って取り付けられている。

なお、この導光体２０３は、各々、例えば、アクリル等の透光性の樹脂により形成されている。そして、この導光体２０３の端部のＬＥＤ受光面は、例えば、放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面を有し、その頂部では、その中央部に凸部（即ち、凸レンズ面）を形成した凹部を有し、その平面部の中央部には、外側に突出した凸レンズ面（あるいは、内側に凹んだ凹レンズ面でも良い）を有するものである（図示せず）。なお、ＬＥＤ素子２０１を取り付ける導光体の受光部外形形状は、円錐形状の外周面を形成する放物面形状をなし、ＬＥＤ素子から周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定され、あるいは、反射面が形成されている。

他方、ＬＥＤ素子２０１は、その回路基板である、ＬＥＤ基板２０２の表面上の所定の位置にそれぞれ配置されている。このＬＥＤ基板２０２は、ＬＥＤコリメータ（受光端面２０３ａ）に対して、その表面上のＬＥＤ素子２０１が、それぞれ、前述した凹部の中央部に位置するように配置されて固定される。

かかる構成によれば、導光体２０３の受光端面２０３ａの形状によって、ＬＥＤ素子２０１から放射される光は略平行光として取り出すことが可能となり、発生した光の利用効率を向上することが可能となる。

以上述べたように、光源装置１３は、導光体２０３の端面に設けた受光部である受光端面２０３ａに光源であるＬＥＤ素子２０１を複数並べた光源ユニットを取り付けて構成され、ＬＥＤ素子２０１からの発散光束を導光体端面の受光端面２０３ａのレンズ形状によって略平行光として、矢印で示すように、導光体２０３内部を導光し（図面に平行な方向）、光束方向変換手段２０４によって、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に向かって（図面から手前に垂直な方向に）出射する。導光体内部または表面の形状によって、この光束方向変換手段２０４の分布（密度）を最適化することで、液晶表示パネル１１に入射する光束の均一性を制御することができる。

上述した光束方向変換手段２０４は、導光体表面の形状により、あるいは導光体内部に例えば屈折率の異なる部分を設けることで、導光体内を伝搬した光束を、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に向かって（図面から手前に垂直な方向に）出射する。この時、液晶表示パネル１１を画面中央に正対し画面対角寸法と同じ位置に視点を置いた状態で画面中央と画面周辺部の輝度を比較した場合の相対輝度比が２０％以上あれば実用上問題なく、３０％を超えていれば更に優れた特性となる。

なお、図６は上述した導光体２０３とＬＥＤ素子２０１を含む光源装置１３において、偏光変換する本実施例の光源の構成とその作用を説明するための断面配置図である。図６において、光源装置１３は、例えば、プラスチックなどにより形成される表面または内部に光束方向変換手段２０４を設けた導光体２０３、光源としてのＬＥＤ素子２０１、反射シート２０５、位相差板２０６、レンチキュラーレンズなどから構成されており、その上面には、光源光入射面と映像光出射面に偏光板を備える液晶表示パネル１１が取り付けられている。

また、光源装置１３に対応した液晶表示パネル１１の光源光入射面（図の下面）にはフィルムまたはシート状の反射型偏光板４９を設けており、ＬＥＤ素子２０１から出射した自然光束２１０のうち片側の偏波（例えばＰ波）２１２を選択的に反射させる。反射光は、導光体２０３の一方（図の下方）の面に設けた反射シート２０５で再度、反射して、液晶表示パネル１１に向かうようにする。そこで、反射シート２０５と導光体２０３の間もしくは導光体２０３と反射型偏光板４９の間に位相差板（λ／４板）を設けて反射シート２０５で反射させ、２回通過させることで反射光束をＰ偏光からＳ偏光に変換し、映像光としての光源光の利用効率を向上する。液晶表示パネル１１で映像信号により光強度を変調された映像光束は（図６の矢印２１３）、再帰反射板２に入射する。再帰反射板２で反射した後に実像である空間浮遊像を得ることができる。

図７は、図６と同様に、導光体２０３とＬＥＤ素子２０１を含む光源装置１３において、偏光変換する本実施例の光源の構成と作用を説明するための断面配置図である。光源装置１３も、同様に、例えばプラスチックなどにより形成される表面または内部に光束方向変換手段２０４を設けた導光体２０３、光源としてのＬＥＤ素子２０１、反射シート２０５、位相差板２０６、レンチキュラーレンズなどから構成されている。光源装置１３における上面には、映像表示素子として、光源光入射面と映像光出射面に偏光板を備える液晶表示パネル１１が取り付けられている。

また、光源装置１３に対応した液晶表示パネル１１の光源光入射面（図の下面）にはフィルムまたはシート状の反射型偏光板４９を設け、ＬＥＤ光源２０１から出射した自然光束２１０うち片側の偏波（例えばＳ波）２１１を選択的に反射させる。すなわち、図７の例では、反射型偏光板４９の選択反射特性が図７と異なる。反射光は、導光体２０３の一方（図の下方）の面に設けた反射シート２０５で反射して、再度液晶表示パネル１１に向かう。反射シート２０５と導光体２０３の間もしくは導光体２０３と反射型偏光板４９の間に位相差板（λ／４板）を設けて反射シート２０５で反射させ、２回通過させることで反射光束をＳ偏光からＰ偏光に変換し、映像光として光源光の利用効率を向上する。液晶表示パネル１１で映像信号により光強度変調された映像光束は（図７の矢印２１４）、再帰反射板２に入射する。再帰反射板２で反射した後に実像である空間浮遊像を得ることができる。

図６および図７に示す光源装置においては、対応する液晶表示パネル１１の光入射面に設けた偏光板の作用の他に、反射型偏光板で片側の偏光成分を反射するため、理論上得られるコントラスト比は、反射型偏光板のクロス透過率の逆数と液晶表示パネルに付帯した２枚の偏光板により得られるクロス透過率の逆数を乗じたものとなる。これにより、高いコントラスト性能が得られる。実際には、表示画像のコントラスト性能が１０倍以上向上することを実験により確認した。この結果、自発光型の有機ＥＬに比較しても遜色ない高品位な映像が得られた。

＜表示装置の例２＞
図８には、表示装置１の具体的な構成の他の一例を示す。この光源装置１３は、例えばプラスチックなどのケース内にＬＥＤ、コリメータ、合成拡散ブロック、導光体等を収納して構成されており、その上面には液晶表示パネル１１が取り付けられている。また、光源装置１３のケースのひとつの側面には、半導体光源であるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子１４ａ、１４ｂや、その制御回路を実装したＬＥＤ基板が取り付けられると共に、ＬＥＤ基板の外側面には、ＬＥＤ素子および制御回路で発生する熱を冷却するための部材であるヒートシンク１０３が取り付けられている。

また、ケースの上面に取り付けられた液晶表示パネルフレームには、当該フレームに取り付けられた液晶表示パネル１１と、更に、液晶表示パネル１１に電気的に接続されたＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：フレキシブル配線基板）４０３などが取り付けられて構成されている。即ち、液晶表示素子である液晶表示パネル１１は、固体光源であるＬＥＤ素子１４ａ，１４ｂと共に、電子装置を構成する制御回路（ここでは図示せず）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。

＜表示装置の例３＞
続いて、図９を用いて、表示装置１の具体的な構成の他の例（表示装置の例３）を説明する。この表示装置１の光源装置は、ＬＥＤからの光（Ｐ偏光とＳ偏光が混在）の発散光束をコリメータ１８により略平行光束に変換し、反射型導光体３０４の反射面により液晶表示パネル１１に向け反射する。反射された光は、液晶表示パネル１１と反射型導光体３０４の間に配置された反射型偏光板４９に入射する。反射型偏光板４９は、特定の偏波の光（例えばＰ偏光）を透過させ、透過した偏波光を液晶表示パネル１１に入射させる。ここで、特定の偏波以外の他の偏波（例えばＳ偏光）は、反射型偏光板４９で反射されて、再び反射型導光体３０４へ向かう。

反射型偏光板４９は、反射型導光体３０４の反射面からの光の主光線に対して垂直とならないように、液晶表示パネル１１に対して傾きを以て設置されている。そして、反射型偏光板４９で反射された光の主光線は、反射型導光体３０４の透過面に入射する。反射型導光体３０４の透過面に入射した光は、反射型導光体３０４の背面を透過し、位相差板であるλ／４板２７０を透過し、反射板２７１で反射される。反射板２７１で反射された光は、再びλ／４板２７０を透過し、反射型導光体３０４の透過面を透過する。反射型導光体３０４の透過面を透過した光は、再び反射型偏光板４９に入射する。

このとき、反射型偏光板４９に再度入射する光は、λ／４板２７０を２回通過しているため、反射型偏光板４９を透過する偏波（例えば、Ｐ偏光）へ偏光が変換されている。よって、偏光が変換されている光は反射型偏光板４９を透過し、液晶表示パネル１１に入射する。なお、偏光変換に係る偏光設計について、上述の説明から偏波を逆に構成（Ｓ偏光とＰ偏光を逆にする）してもかまわない。

この結果、ＬＥＤからの光は特定の偏波（例えばＰ偏光）に揃えられ、液晶表示パネル１１に入射し、映像信号に合わせて輝度変調されパネル面に映像を表示する。上述の例と同様に光源を構成する複数のＬＥＤが示されており（ただし、縦断面のため図９では１個のみ図示している）、これらはコリメータ１８に対して所定の位置に取り付けられている。

なお、コリメータ１８は、各々、例えばアクリル等の透光性の樹脂またはガラスにより形成されている。そして、このコリメータ１８は、放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面を有してもよい。また、コリメータ１８の頂部（ＬＥＤ基板１０２に対向する側）における中央部に、凸部（即ち、凸レンズ面）を形成した凹部を有してもよい。また、コリメータ１８の平面部（上記の頂部とは逆の側）の中央部には、外側に突出した凸レンズ面（あるいは、内側に凹んだ凹レンズ面でも良い）を有している。なお、コリメータ１８の円錐形状の外周面を形成する放物面は、ＬＥＤから周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定され、あるいは、反射面が形成されている。

なお、ＬＥＤは、その回路基板である、ＬＥＤ基板１０２の表面上の所定の位置にそれぞれ配置されている。このＬＥＤ基板１０２は、コリメータ１８に対して、その表面上のＬＥＤが、それぞれ、円錐凸形状の頂部の中央部（頂部に凹部が有る場合はその凹部）に位置するように配置されて固定される。

かかる構成によれば、コリメータ１８によって、ＬＥＤから放射される光のうち、特に、その中央部分から放射される光は、コリメータ１８の外形を形成する凸レンズ面により集光されて平行光となる。また、その他の部分から周辺方向に向かって出射される光は、コリメータ１８の円錐形状の外周面を形成する放物面によって反射され、同様に、集光されて平行光となる。換言すれば、その中央部に凸レンズを構成すると共に、その周辺部に放物面を形成したコリメータ１８によれば、ＬＥＤにより発生された光のほぼ全てを平行光として取り出すことが可能となり、発生した光の利用効率を向上することが可能となる。

さらに、図９に示したコリメータ１８により略平行光に変換された光は、反射型導光体３０４で反射される。当該光のうち、反射型偏光板４９の作用により特定の偏波の光は反射型偏光板４９透過し、反射型偏光板４９の作用により反射された他方の偏波の光は再度導光体３０４を透過する。当該光は、反射型導光体３０４に対して、液晶表示パネル１１とは逆の位置にある反射板２７１で反射する。このとき、当該光は位相差板であるλ／４板２７０を２度通過することで偏光変換される。反射板２７１で反射した光は、再び導光体３０４を透過して、反対面に設けた反射型偏光板４９に入射する。当該入射光は、偏光変換がなされているので、反射型偏光板４９を透過して、偏光方向を揃えて液晶表示パネル１１に入射される。この結果、光源の光を全て利用できるので光の幾何光学的な利用効率が２倍になる。また、反射型偏光板の偏光度（消光比）もシステム全体の消光比に乗せられるので、本実施例の光源装置を用いることで表示装置全体としてのコントラスト比が大幅に向上する。なお、反射型導光体３０４の反射面の面粗さおよび反射板２７１の面粗さを調整することで、それぞれの反射面での光の反射拡散角を調整することができる。液晶表示パネル１１に入射する光の均一性がより好適になるように、設計毎に、反射型導光体３０４の反射面の面粗さおよび反射板２７１の面粗さを調整すればよい。

なお、図９の位相差板であるλ／４板２７０は、必ずしもλ／４板２７０へ垂直に入射した偏光に対する位相差がλ／４である必要はない。図９の構成において、偏光が２回通過することで、位相が９０°（λ／２）変わる位相差板であればよい。位相差板の厚さは、偏光の入射角度分布に応じて調整すればよい。

＜表示装置の例４＞
さらに、表示装置の光源装置等の光学系の構成についての他の例（表示装置の例４）を、図１０を用いて説明する。表示装置の例３の光源装置において、反射型導光体３０４の代わりに拡散シートを用いる場合の構成例である。具体的には、コリメータ１８の光の出射側には図面の垂直方向と水平方向（図の前後方向で図示せず）の拡散特性を変換する光学シートを２枚用い（光学シート２０７Ａおよび光学シート２０７Ｂ）、コリメータ１８からの光を２枚の光学シート（拡散シート）の間に入射させる。

なお、上記の光学シートは、２枚構成ではなく１枚としても良い。1枚構成とする場合には、1枚の光学シートの表面と裏面の微細形状で垂直と水平の拡散特性を調整する。また、拡散シートを複数枚使用して作用を分担しても良い。ここで、図１０の例では、光学シート２０７Ａと光学シート２０７Ｂの表面形状と裏面形状による反射拡散特性について、液晶表示パネル１１から出射する光束の面密度が均一になるように、ＬＥＤの数量とＬＥＤ基板（光学素子）１０２からの発散角およびコリメータ１８の光学仕様を設計パラメータとして最適設計すると良い。つまり、導光体の代わりに複数の拡散シートの表面形状により拡散特性を調整する。

図１０の例では、偏光変換は、上述した表示装置の例３と同様の方法で行われる。すなわち、図１０の例において、反射型偏光板４９は、Ｓ偏光を反射（Ｐ偏光は透過）させる特性を有するように構成すればよい。その場合、光源であるＬＥＤから発した光のうちＰ偏光を透過して、透過した光は液晶表示パネル１１に入射する。光源であるＬＥＤから発した光のうちＳ偏光を反射し、反射した光は、図１０に示した位相差板２７０を通過する。位相差板２７０を通過した光は、反射面２７１で反射される。反射面２７１で反射した光は、再び位相差板２７０を通過することでＰ偏光に変換される。偏光変換された光は、反射型変更板４９を透過し、液晶表示パネル１１に入射する。

なお、図１０の位相差板であるλ／４板２７０は、必ずしもλ／４板２７０へ垂直に入射した偏光に対する位相差がλ／４である必要はない。図１０の構成において、偏光が２回通過することで、位相が９０°（λ／２）変わる位相差板であればよい。位相差板の厚さは、偏光の入射角度分布に応じて調整すればよい。なお、図１０においても、偏光変換に係る偏光設計について、上述の説明から偏波を逆に構成（Ｓ偏光とＰ偏光を逆にする）してもかまわない。

液晶表示パネル１１からの出射光は、一般的なＴＶ用途の装置では画面水平方向（図１２（ａ）Ｘ軸で表示）と画面垂直方向（図１２（ｂ）Ｙ軸で表示）ともに同様な拡散特性を持っている。これに対して、本実施例の液晶表示パネルからの出射光束の拡散特性は、例えば図１２の例１に示すように輝度が正面視（角度０度）の５０％になる視野角が１３度とすることで、一般的なＴＶ用途の装置の６２度に対して１／５となる。同様に、垂直方向の視野角は、上下不均等として上側の視野角を下側の視野角に対して１／３程度に抑えるように反射型導光体の反射角度と反射面の面積等を最適化する。この結果、従来の液晶ＴＶに比べ、監視方向に向かう映像光量が大幅に向上し、輝度は５０倍以上となる。

更に、図１２の例２に示す視野角特性とすれば、輝度が正面視（角度０度）の５０％になる視野角が５度とすることで、一般的なＴＶ用途の装置の６２度に対して１／１２となる。同様に、垂直方向の視野角は、上下均等として視野角を一般的なＴＶ用途の装置に対して１／１２程度に抑えるように、反射型導光体の反射角度と反射面の面積等を最適化する。この結果、従来の液晶ＴＶに比べ、監視方向に向かう映像光量が大幅に向上し、輝度は１００倍以上となる。

以上述べたように、視野角を挟角とすることで、監視方向に向かう光束量を集中できるので、光の利用効率が大幅に向上する。この結果、一般的なＴＶ用途の液晶表示パネルを使用しても、光源装置の光拡散特性を制御することで、同様な消費電力で大幅な輝度向上が実現可能で、明るい屋外に向けての情報表示システムに対応した映像表示装置とすることができる。

大型の液晶表示パネルを使用する場合には、画面周辺の光は画面中央を監視者が正対した場合に監視者の方向に向かうように内側に向けることで、画面明るさの全面性が向上する。図１１は、監視者のパネルからの距離Ｌと、パネルサイズ（画面比１６：１０）とをパラメータとしたときのパネル長辺と短辺の収斂角度を求めたものである。画面を縦長として監視する場合には、短辺に合わせて収斂角度を設定すればよく、例えば２２“パネルの縦使いで監視距離が０．８ｍの場合には、収斂角度を１０度とすれば、画面４コーナからの映像光を有効に監視者に向けることができる。

同様に、１５”パネルの縦使いで監視する場合には、監視距離が０．８ｍの場合には、収斂角度を７度とすれば、画面４コーナからの映像光を有効に監視者に向けることができる。以上述べたように、液晶表示パネルのサイズ及び縦使いか横使いかによって、画面周辺の映像光を、画面中央を監視するのに最適な位置にいる監視者に向けることで、画面明るさの全面性を向上できる。

基本構成としては、図９に示すように、光源装置により挟角な指向特性の光束を液晶表示パネル１１に入射させ、映像信号に合わせて輝度変調することで、液晶表示パネル１１の画面上に表示した映像情報を、再帰反射板で反射させ得られた空間浮遊映像を、透明な部材１００を介して室外または室内に表示する。

以上説明した、本発明の一実施例に係る表示装置や光源装置を用いれば、光の利用効率がより高い空間浮遊映像表示装置を実現することが可能となる。

＜空間浮遊映像表示装置における映像表示処理の例＞
次に、本実施例の画像処理が解決する課題の一例について、図１３Ａを用いて説明する。空間浮遊映像表示装置１０００において、ユーザから見て空間浮遊映像３の奥側が空間浮遊映像表示装置１０００の筐体内であり、十分暗い場合には、ユーザは、空間浮遊映像３の背景は黒であると視認する。

ここで、図１３Ａを用いて、空間浮遊映像３において、キャラクター“パンダ”１５２５を表示する例を説明する。まず、図３の映像制御部１１６０は、図１３Ａ（１）に示すような、キャラクター“パンダ” １５２５の画像を描画する画素領域と、背景画像である透明情報領域１５２０を含む画像について、キャラクター“パンダ”１５２５の画像を描画する画素領域と、背景画像である透明情報領域１５２０とを区別して認識する。

キャラクター画像と背景画像を区別して認識する方法は、例えば、映像制御部１１６０の画像処理において、背景画像レイヤーと、背景画像レイヤーの前面にあるキャラクター画像のレイヤーを別のレイヤーとして処理できるように構成しておき、これらのレイヤーを合成するときの重畳関係により、キャラクター画像と背景画像を区別して認識してもよい。

ここで、映像制御部１１６０は、キャラクター画像などのオブジェクトを描画する画素の黒と透明情報画素とは異なる情報として認識する。ただし、オブジェクトを描画する画素の黒と透明情報画素のいずれの画素も輝度が０であるとする。この場合、空間浮遊映像３を表示するとき、キャラクター“パンダ”１５２５の画像のうち黒を描画する画素と、背景画像である透明情報領域１５２０の画素とには、輝度の差がない。よって、空間浮遊映像３では、図１３Ａ（２）に示すように、キャラクター“パンダ”１５２５の画像のうち黒を描画する画素と透明情報領域１５２０の画素のいずれにも輝度はなく、光学的に同じ黒色の空間としてユーザ視認される。すなわち、オブジェクトであるキャラクター“パンダ” １５２５の画像のうち黒を描画する部分は、背景に溶け込んでしまい、キャラクター“パンダ”１５２５の黒ではない部分だけが空間浮遊映像３の表示領域に浮遊している映像として認識されてしまう。

本実施例の画像処理の一例について図１３Ｂを用いて説明する。図１３Ｂは、図１３Ａで説明した、オブジェクトの黒い画像領域が、背景に溶け込んでしまうという課題をより好適に解消する画像処理の一例を説明する図である。図１３Ｂ（１）、（２）では、それぞれ、上側に空間浮遊映像３の表示状態、下側に、オブジェクトの画像の画像処理の入出力特性を示している。なお、オブジェクト（キャラクター“パンダ”１５２５）の画像やこれに対応するデータは、図３のストレージ部１１７０やメモリ１１０９から読み出してもよい。または、映像信号入力部１１３１から入力されてもよい。または、通信部１１３２を介して取得してもよい。

ここで、図１３Ｂ（１）の状態では、オブジェクトの画像の画像処理の入出力特性は、特に調整していないリニアな状態である。この場合、図１３Ａ（２）と同様の表示状態であり、オブジェクトの黒い画像領域が、背景に溶け込んでしまっている。これに対し、図１３Ｂ（２）では、本実施例の映像制御部１１６０は、オブジェクト（キャラクター“パンダ”１５２５）の画像への画像処理の入出力特性を、下段に示す入出力特性にように調整する。

すなわち、映像制御部１１６０は、オブジェクト（キャラクター“パンダ”１５２５）の画像について、入力画像の画素について低輝度領域の画素の輝度値を増加させた出力画素に変換する特性を有する、入出力特性の画像処理を施す。オブジェクト（キャラクター“パンダ”１５２５）の画像は、当該入出力特性の画像処理を施されたのちに、オブジェクト（キャラクター“パンダ”１５２５）の画像を含む映像が表示装置１に入力され、表示されることとなる。すると、空間浮遊映像３の表示状態は、図１３Ｂ（２）上段に示すように、キャラクター“パンダ”１５２５の画像における黒を描画する画素領域の輝度が増加する。これにより、キャラクター“パンダ”１５２５の画像を描画する領域のうち、黒を描画する領域についても、背景の黒に溶け込ませず区別してユーザに認識させることができ、オブジェクトをより好適に表示することが可能となる。

すなわち、図１３Ｂ（２）の画像処理を用いることにより、オブジェクトであるキャラクター“パンダ”１５２５の画像を表示する領域が、窓を介した空間浮遊映像表示装置１０００の筐体内部である背景の黒と区別して認識できるようになり、当該オブジェクトの視認性が改善する。よって、例えば、前記画像処理前（すなわち、前記オブジェクトの画像やこれに対応するデータを図３のストレージ部１１７０やメモリ１１０９から読み出した時点、または、前記オブジェクトの画像を映像信号入力部１１３１から入力した時点、または、通信部１１３２を介して前記オブジェクトのデータを取得した時点、など。）において、オブジェクトを構成する画素に輝度の値が０の画素が含まれているオブジェクトであっても、映像制御部１１６０による当該入出力特性の画像処理により、低輝度領域の画素の輝度値を大きくしたオブジェクトに変換されたのち、表示装置１に表示され、空間浮遊映像表示装置１０００の光学システムによって、空間浮遊映像３に変換されることとなる。

すなわち、当該入出力特性の画像処理後のオブジェクトを構成する画素には、輝度の値が０の画素は含まれない状態に変換されたのち、表示装置１に表示され、空間浮遊映像表示装置１０００の光学システムによって、空間浮遊映像３に変換されることとなる。

なお、図１３Ｂ（２）の画像処理において、オブジェクト（キャラクター“パンダ”１５２５）の画像の領域のみ、図１３Ｂ（２）の入出力特性の画像処理を施す方法としては、例えば、映像制御部１１６０の画像処理において、背景画像レイヤーと、背景画像レイヤーの前面にあるキャラクター画像のレイヤーを別のレイヤーとして処理できるように構成しておき、キャラクター画像のレイヤーに図１３Ｂ（２）の入出力特性の画像処理を施し、背景画像レイヤーには当該画像処理を行わないようにする。

その後、これらのレイヤーを合成すれば、図１３Ｂ（２）に示すように、キャラクター画像のみ、入力画像の低輝度領域を持ち上げる特性の画像処理が施されることとなる。また、別の方法としては、キャラクター画像のレイヤーと背景画像レイヤーが合成されたのちに、キャラクター画像の領域にのみ、図１３Ｂ（２）の入出力特性の画像処理を施すように構成しても良い。

また、入力映像に対する入出力特性の低輝度領域を持ち上げる映像処理で用いる入出力映像特性は、図１３Ｂ（２）の例に限られない。低輝度を持ち上げる映像処理であれば何でもよく、いわゆるブライト調整でもよい。または、国際公開２０１４／１６２５３３号に開示されるような、レティネックス処理の重みづけを変える利得を制御することで、視認性を向上する映像処理を行ってもよい。

以上説明した、図１３Ｂ（２）の画像処理によれば、キャラクターやオブジェクトなどの画像を描画する領域のうち黒を描画する領域について、背景の黒に溶け込ませずユーザに認識させることができ、より好適な表示を実現することが可能となる。

なお、図１３Ａ，図１３Ｂの例では、背景が黒に見える空間浮遊映像表示装置（例えば、図４Ａ～Ｇの空間浮遊映像表示装置１０００や、図４Ｉ、図４Ｊで背面側窓を遮光している状態の空間浮遊映像表示装置１０００など）を例に、その課題とより好適な画像処理について説明した。しかしながら、当該画像処理は、これらの空間浮遊映像表示装置以外の装置においても有効である。

具体的には、図４Ｈの空間浮遊映像表示装置１０００や、図４Ｉ、図４Ｊで背面側窓を遮光していない状態の空間浮遊映像表示装置１０００では、空間浮遊映像３の背景は黒ではなく、窓を介した空間浮遊映像表示装置１０００の後ろ側の景色となる。この場合も、図１３Ａおよび図１３Ｂで説明した課題は同様に存在する。

すなわち、オブジェクトであるキャラクター“パンダ”１５２５の画像のうち黒を描画する部分は、窓を介した空間浮遊映像表示装置１０００の後ろ側の景色に溶け込んでしまうこととなる。この場合も、図１３Ｂ（２）の画像処理を用いることにより、オブジェクトであるキャラクター“パンダ”１５２５の画像のうち黒を描画する部分が、窓を介した空間浮遊映像表示装置１０００の後ろ側の景色と区別して認識できるようになり、当該オブジェクトの視認性が改善する。

すなわち、図１３Ｂ（２）の画像処理を用いることにより、オブジェクトであるキャラクター“パンダ”１５２５の画像を表示する領域が、窓を介した空間浮遊映像表示装置１０００の後ろ側の景色と区別して認識でき、当該オブジェクトであるキャラクター“パンダ”１５２５が前記景色の前面にあることがより好適に認識できるようになり、当該オブジェクトの視認性が改善する。

また、図４Ｋ、図４Ｌ、図４Ｍの空間浮遊映像表示装置１０００において、上述のとおり、空間浮遊映像３とは奥行の異なる位置に別の映像（透過型自発光映像表示装置１６５０の映像、または第２の表示装置１６８０の映像、など）が表示されている場合は、空間浮遊映像３の背景は黒ではなく、当該別の映像となる。この場合も、図１３Ａおよび図１３Ｂで説明した課題は同様に存在する。

すなわち、オブジェクトであるキャラクター“パンダ”１５２５の画像のうち黒を描画する部分は、空間浮遊映像３とは奥行の異なる位置に表示されている前記別の映像に溶け込んでしまうこととなる。この場合も、図１３Ｂ（２）の画像処理を用いることにより、オブジェクトであるキャラクター“パンダ”１５２５の画像のうち黒を描画する部分が、前記別の映像と区別して認識できるようになり、当該オブジェクトの視認性が改善する。

すなわち、図１３Ｂ（２）の画像処理を用いることにより、オブジェクトであるキャラクター“パンダ”１５２５の画像を表示する領域が、前記別の映像と区別して認識でき、当該オブジェクトであるキャラクター“パンダ”１５２５が前記別の映像の前面にあることがより好適に認識できるようになり、当該オブジェクトの視認性が改善する。

本実施例の映像表示処理の一例について、図１３Ｃを用いて説明する。図１３Ｃは、本実施例の映像表示の例のうち、空間浮遊映像３と、別の映像である第２の画像２０５０を同時に表示する映像表示例である。第２の画像２０５０は、図４Ｋまたは図４Ｌの透過型自発光映像表示装置１６５０の表示映像に対応してもよい。また、第２の画像２０５０は、図４Ｍの第２の表示装置１６８０の表示映像に対応してもよい。

すなわち、図１３Ｃの映像表示の一例は、図４Ｋ、図４Ｌ、図４Ｍの空間浮遊映像表示装置１０００の映像表示例の具体例の一例を示したものである。本図の例では、空間浮遊映像３にはクマのキャラクターが表示されている。空間浮遊映像３でのクマのキャラクター以外の領域は黒表示であり、空間浮遊映像としては透明になる。また、第２の画像２０５０は、平原と山と太陽が描画された背景画像である。

ここで、図１３Ｃにおいて、空間浮遊映像３と、第２の画像２０５０は、奥行の異なる位置に表示されている。ユーザ２３０が矢印２０４０の視線方向で空間浮遊映像３と第２の画像２０５０の２つの映像を視認することにより、ユーザ２３０は、この２つの映像が重なった状態で映像を視認することができる。具体的には、第２の画像２０５０に描画される平原と山と太陽の背景の手前に、空間浮遊映像３のクマのキャラクターが重畳して見えることとなる。

ここで、空間浮遊映像３は空中に実像として結像しているため、ユーザ２３０が少し視点を動かすと、視差により空間浮遊映像３と第２の画像２０５０の奥行を認識することができる。よって、ユーザ２３０は、２つの映像を重なった状態で視認しながら、空間浮遊映像３についてより強い空間浮遊感を得ることが可能となる。

本実施例の映像表示処理の一例について図１３Ｄを用いて説明する。図１３Ｄ（１）は、図１３Ｃの本実施例の映像表示の例のうち、空間浮遊映像３をユーザ２３０の視線方向から見た図である。ここで、空間浮遊映像３には、クマのキャラクターが表示されている。空間浮遊映像３でのクマのキャラクター以外の領域は黒表示であり、空間浮遊映像としては透明になる。

図１３Ｄ（２）は、図１３Ｃの本実施例の映像表示の例のうち、第２の画像２０５０をユーザ２３０の視線方向から見た図である。本図の例では、第２の画像２０５０は、平原と山と太陽が描画された背景画像である。

図１３Ｄ（３）は、図１３Ｃの本実施例の映像表示の例のうち、ユーザ２３０の視線方向において、第２の画像２０５０と空間浮遊映像３とが重畳して見える状態を示した図である。具体的には、第２の画像２０５０に描画される平原と山と太陽の背景の手前に、空間浮遊映像３のクマのキャラクターが重畳して見えることとなる。

ここで、空間浮遊映像３と第２の画像２０５０とを同時に表示する場合に、空間浮遊映像３の視認性をより好適に確保するためには、両者の映像の明るさのバランスに留意することが望ましい。空間浮遊映像３の明るさに対して、第２の画像２０５０が明るすぎれば、空間浮遊映像３の表示映像が透けてしまい、背景である第２の画像２０５０が透過して強く視認されるようになる。

よって、少なくとも、空間浮遊映像３の表示位置における空間浮遊映像３の単位面積当たりの明るさが、第２の画像２０５０から空間浮遊映像３の表示位置に到達する映像光の単位面積当たりの明るさよりも大きくなるように、空間浮遊映像３の光源の出力および表示装置１の表示映像輝度、第２の画像２０５０を表示する表示装置の光源の出力および当該表示装置の表示映像輝度を設定すればよい。

なお、空間浮遊映像３と第２の画像２０５０とを同時に表示する場合にこの条件を満たせばよいので、空間浮遊映像３を表示せず第２の画像２０５０のみを表示している第１の表示モードから、空間浮遊映像３と第２の画像２０５０とを同時に表示する第２の表示モードに切り替える場合に、第２の画像２０５０を表示する表示装置の光源の出力および／または当該表示装置の表示映像輝度をさげることにより、第２の画像２０５０の明るさを低減する制御を行ってもよい。これらの制御は、図３の制御部１１１０が表示装置１および第２の画像２０５０を表示する表示装置（図４Ｋまたは図４Ｌの透過型自発光映像表示装置１６５０または図４Ｍの第２の表示装置１６８０）を制御することにより実現すればよい。

なお、上述の第１の表示モードから上述の第２の表示モードへの切り替えにおいて、第２の画像２０５０の明るさを低減する制御を行う場合、第２の画像２０５０の画面全体に対して均一に明るさを低減しても良い。または、第２の画像２０５０の画面全体に対して均一に明るさを低減せずに、空間浮遊映像３にオブジェクトが表示されている部分を最も明るさ低減効果が高い状態とし、その周辺は段階的に明るさ低減効果を緩めてもよい。すなわち、空間浮遊映像３が第２の画像２０５０に重畳されて視認される部分のみ、第２の画像２０５０の明るさ低減を実現すれば、空間浮遊映像３の視認性確保は十分であるからである。

ここで、空間浮遊映像３と、第２の画像２０５０は奥行の異なる位置に表示されているので、ユーザ２３０が少し視点を変えると、視差により、第２の画像２０５０に対する空間浮遊映像３の重畳位置は変化する。よって、上述の第１の表示モードから上述の第２の表示モードへの切り替えにおいて、第２の画像２０５０の画面全体に対して不均一に明るさを低減する場合は、空間浮遊映像３に表示されているオブジェクトの輪郭に基づいてシャープに明るさを低減することは望ましくなく、上述のように位置によって段階的に明るさ低減効果を変えていく、明るさ低減効果のグラデーション処理を行うことが望ましい。

なお、空間浮遊映像３に表示されるオブジェクトの位置がほぼ空間浮遊映像３の中央である空間浮遊映像表示装置１０００においては、当該明るさ低減効果のグラデーション処理の最も明るさ低減効果が高い位置は、空間浮遊映像３の中央の位置にすればよい。

以上説明した、本実施例の映像表示処理によれば、ユーザ２３０は空間浮遊映像３と第２の画像２０５０をより好適に視認できる。

なお、空間浮遊映像３を表示する場合は第２の画像２０５０の表示を行わないように制御してもよい。第２の画像２０５０の表示を行わない方が空間浮遊映像３の視認性は高まるので、空間浮遊映像３の表示時は空間浮遊映像３をユーザが確実に視認しなければならない用途の空間浮遊映像表示装置１０００などに好適である。

本実施例に係る技術では、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、例えば、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。

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、さらに特定の偏波に揃えることで、再帰反射板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」および「11住み続けられるまちづくりを」に貢献する。

以上、種々の実施例について詳述したが、しかしながら、本発明は、上述した実施例のみ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。

１…表示装置、２…再帰反射板（再帰性反射板）、３…空間像（空間浮遊映像）、１０５…ウィンドガラス、１００…透明な部材、１０１…偏光分離部材、１０１Ｂ…偏光分離部材、１２…吸収型偏光板、１３…光源装置、５４…光方向変換パネル、１５１…再帰反射板、１０２、２０２…ＬＥＤ基板、２０３…導光体、２０５、２７１…反射シート、２０６、２７０…位相差板、２３０…ユーザ、１０００…空間浮遊映像表示装置、１１１０…制御部、１１６０…映像制御部、１１８０…撮像部、１１０２…映像表示部、１３５０…空中操作検出部、１３５１…空中操作検出センサ。

Claims (15)

1. 空中浮遊映像表示装置であって、
   映像を表示する表示装置と、
   前記表示装置からの映像光を反射させ、反射した光により空中に空中浮遊映像を表示せしめる再帰性反射板と、
   前記表示装置に表示する映像に画像処理を行う画像処理部と、
   を備え、
   前記空中浮遊映像表示装置が表示する空中浮遊映像として、オブジェクトの表示を含む空中浮遊映像を表示する場合に、前記画像処理部は、前記表示装置に表示する前記オブジェクトの画像に対して画像処理を行うものであり、当該画像処理の入出力特性は、入力画像の低輝度側の画素に対して、画素の輝度値を増加させた出力画像へ変換する入出力特性を有する、
   空中浮遊映像表示装置。
2. 請求項１に記載の空中浮遊映像表示装置において、
   前記空中浮遊映像表示装置のユーザから視認できる前記空中浮遊映像の背景は前記空中浮遊映像表示装置の筐体内部であって、前記画像処理部による前記入出力特性を有する前記画像処理により、前記空中浮遊映像に含まれる前記オブジェクトの領域は、前記空中浮遊映像の背景である前記空中浮遊映像表示装置の筐体内部とは区別して視認される、
   空中浮遊映像表示装置。
3. 請求項１に記載の空中浮遊映像表示装置において、
   前記画像処理前にはオブジェクトを構成する画素に輝度値が０の画素が含まれているオブジェクトであっても、前記入出力特性の前記画像処理により、前記オブジェクトを構成する画素に輝度の値が０の画素は含まれない状態に変換され、変換後のオブジェクトが前記空中浮遊映像に含められて表示される、
   空中浮遊映像表示装置。
4. 空中浮遊映像表示装置であって、
   映像を表示する表示装置と、
   前記表示装置からの映像光を反射させ、反射した光により空中に空中浮遊映像を表示せしめる再帰性反射板と、
   筐体と、
   を備え、
   前記筐体は、前記空中浮遊映像表示装置のユーザが前記空中浮遊映像を視認する側とは反対側に、窓を有し、
   前記ユーザが前記空中浮遊映像を視認する場合に、前記窓を介してユーザから視認できる前記空中浮遊映像表示装置の背景の手前に前記空中浮遊映像が表示される、
   空間浮遊映像表示装置。
5. 請求項４に記載の空中浮遊映像表示装置において、
   前記筐体において、前記空中浮遊映像表示装置のユーザが前記空中浮遊映像を視認する側とは反対側に位置する窓には、当該窓を遮光状態に切り替える機構が備えられている、
   空間浮遊映像表示装置。
6. 請求項４に記載の空中浮遊映像表示装置において、
   前記筐体において、前記空中浮遊映像表示装置のユーザが前記空中浮遊映像を視認する側とは反対側に位置する窓には、電子制御透過率可変装置が備えられている、
   空間浮遊映像表示装置。
7. 請求項４に記載の空中浮遊映像表示装置において、
   前記表示装置に表示する映像に画像処理を行う画像処理部を備え、
   前記空中浮遊映像表示装置が表示する空中浮遊映像として、オブジェクトの表示を含む空中浮遊映像を表示する場合に、前記画像処理部は、前記表示装置に表示する前記オブジェクトの画像に対して画像処理を行うものであり、当該画像処理の入出力特性は、入力画像の低輝度側の画素に対して、画素の輝度値を増加させた出力画像へ変換する入出力特性を有するものであり、
   前記空中浮遊映像表示装置のユーザから視認できる前記空中浮遊映像の背景は、前記窓を介してユーザから視認できる前記空中浮遊映像表示装置の後ろ側の景色であって、前記画像処理部による前記入出力特性を有する前記画像処理により、前記空中浮遊映像に含まれる前記オブジェクトの領域は、前記空中浮遊映像の背景である前記空中浮遊映像表示装置の後ろ側の景色とは区別して視認される、
   空中浮遊映像表示装置。
8. 空中浮遊映像表示装置であって、
   映像を表示する表示装置と、
   前記表示装置からの映像光を反射させ、反射した光により空中に空中浮遊映像を表示せしめる再帰性反射板と、
   透過型自発光映像表示装置と、
   を備え、
   前記空中浮遊映像は、前記表示装置からの映像光が前記再帰性反射板により反射され、前記透過型自発光映像表示装置を透過したのちに形成される、
   空間浮遊映像表示装置。
9. 請求項８に記載の空中浮遊映像表示装置において、
   前記空中浮遊映像は表示せず、前記透過型自発光映像表示装置の映像を表示する第１の状態から、前記空中浮遊映像と前記透過型自発光映像表示装置の映像とがともに表示される第２の状態に移行するときに、前記透過型自発光映像表示装置の映像の明るさを低減する、
   空間浮遊映像表示装置。
10. 請求項８に記載の空中浮遊映像表示装置において、
    前記透過型自発光映像表示装置の前記空中浮遊映像とは反対側の面には、吸収型偏光板が設けられている、
    空間浮遊映像表示装置。
11. 請求項８に記載の空中浮遊映像表示装置において、
    前記表示装置に表示する映像に画像処理を行う画像処理部を備え、
    前記空中浮遊映像表示装置が表示する空中浮遊映像として、オブジェクトの表示を含む空中浮遊映像を表示する場合に、前記画像処理部は、前記表示装置に表示する前記オブジェクトの画像に対して画像処理を行うものであり、当該画像処理の入出力特性は、入力画像の低輝度側の画素に対して、画素の輝度値を増加させた出力画像へ変換する入出力特性を有するものであり、
    前記透過型自発光映像表示装置が映像を表示しているとき、前記空中浮遊映像表示装置のユーザから視認できる前記空中浮遊映像の背景は、前記透過型自発光映像表示装置の映像であって、前記画像処理部による前記入出力特性を有する前記画像処理により、前記空中浮遊映像に含まれる前記オブジェクトの領域は、前記空中浮遊映像の背景である前記透過型自発光映像表示装置の映像とは区別して視認される、
    空中浮遊映像表示装置。
12. 空中浮遊映像表示装置であって、
    映像を表示する表示装置と、
    前記表示装置からの映像光を反射させ、反射した光により空中に空中浮遊映像を表示せしめる再帰性反射板と、
    第２の表示装置と、
    を備え、
    前記第２の表示装置は、前記空中浮遊映像をユーザが視認するときに、前記空中浮遊映像の奥側から、前記ユーザ側に向けて映像を表示するように配置されている、
    空間浮遊映像表示装置。
13. 請求項１２に記載の空中浮遊映像表示装置において、
    前記空中浮遊映像は表示せず、前記第２の表示装置の映像を表示する第１の状態から、前記空中浮遊映像と前記第２の表示装置の映像とがともに表示される第２の状態に移行するときに、前記第２の表示装置の映像のあかるさを低減する、
    空間浮遊映像表示装置。
14. 請求項１２に記載の空中浮遊映像表示装置において、
    前記第２の表示装置の映像表示面のカバーガラスの表面に吸収型偏光板が設けられている、
    空間浮遊映像表示装置。
15. 請求項１２に記載の空中浮遊映像表示装置において、
    前記表示装置に表示する映像に画像処理を行う画像処理部を備え、
    前記空中浮遊映像表示装置が表示する空中浮遊映像として、オブジェクトの表示を含む空中浮遊映像を表示する場合に、前記画像処理部は、前記表示装置に表示する前記オブジェクトの画像に対して画像処理を行うものであり、当該画像処理の入出力特性は、入力画像の低輝度側の画素に対して、画素の輝度値を増加させた出力画像へ変換する入出力特性を有するものであり、
    前記第２の表示装置が映像を表示しているとき、前記空中浮遊映像表示装置のユーザから視認できる前記空中浮遊映像の背景は、前記第２の表示装置の映像であって、前記画像処理部による前記入出力特性を有する前記画像処理により、前記空中浮遊映像に含まれる前記オブジェクトの領域は、前記空中浮遊映像の背景である前記第２の表示装置の映像とは区別して視認される、
    空中浮遊映像表示装置。

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