JP6654446B2 - 空中映像表示デバイスおよび空中映像表示装置 - Google Patents
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Description
図1A〜図1Cは、本実施形態の空中映像表示デバイスの一例である表示デバイス1の平面図、正面図および側面図である。なお、これらの図において、z方向は、後述する光学パネル1aの厚み方向に対応しており、x方向は、光学パネル1aの厚み方向(z方向)に垂直な一方向であって、光学パネル1aの幅方向に対応しており、y方向は、z方向およびx方向に垂直な方向であって、光学パネル1aの上下方向に対応している。
図10は、本実施形態の空中映像表示装置40の概略の構成を示す説明図である。なお、同図では、空中映像表示装置40の表示デバイス1の奥行方向をZ方向とし、Z方向に垂直な面内で上下方向をY方向とし、YZ面に垂直な左右方向をX方向としている。なお、後述するように、表示デバイス1はZX面内で傾き角θ(°)だけ傾いているため、図10におけるX方向およびZ方向は、図1A等で示したx方向およびz方向と一致していないが、Y方向については、図1A等で示したy方向と一致している。
次に、光学パネル1aの厚みの数値例について説明する。光学パネル1aは、板状部材10を多数枚積層して積層構造体30(図4参照)を作製し、この積層構造体30を所定間隔で切断して切断面を研磨した後、切断面に金属膜からなる第1光反射部3を形成することで作製されている。ここでは、上記の板状部材10は、薄板ガラス等の透明基板11の両面にアルミ等の金属膜をコートして第2光反射部12を形成したもので構成されているとする。
n0×sinθ=n×sinθ’ ・・・(1)
が成り立つ。また、図19Aより幾何学的に、ピッチpは、厚みtを用いて以下の式で表される。
p=t×tanθ’×2 ・・・(2)
p<t×tanθ’×2 ・・・(3)
を満足することが必要である。
0.5<t×tanθ’×2 ・・・(4)
を満足することが必要である。
sin22.5°=1.523×sinθ’
が成り立つため、この式より、
θ’=14.55°
となる。したがって、得られたθ’の値を式(4)に代入してtについて整理すると、
t>0.963
が得られる。すなわち、光学パネル1aの厚みtが0.963mmよりも大きい場合、第1光反射部3と第2光反射部12とで入射光の2回反射が起こり、1mm程度の薄さで上記2回反射を実現できることになる。
図21は、本実施形態の光学パネル1aの他の構成を示している。光学パネル1aは、第1光反射部3に垂直な方向の厚みtが、ZX面内で、実像Rに最も近い側の端部E1から、実像Rから最も遠い側の端部E2に向かうにつれて、連続的に減少する形状であってもよい。
図23は、本実施形態の空中映像表示装置40の他の構成を模式的に示している。同図のように、空中映像表示装置40の表示デバイス1は、複数の光学パネル1a・1aを有していてもよい。複数の光学パネル1a・1aは、ZX面内でつながるように、並んで配置されている。なお、ここでは、光学パネル1aを2枚並べて配置しているが、3枚以上並べて配置してもよい。また、2枚の光学パネル1a・1aは、各第1光反射部3が面一となるように並べられてもよいが、ここでは、ZX面内での各第1光反射部3の法線Nの向きが、ZX面内で各光学パネル1aにおける連結側とは反対側の端部F1・F1同士を結ぶ線分Vに垂直な軸AXに対して傾斜し、かつ、対称となるように配置されている。
1a 光学パネル
2 積層体
3 第1光反射部
3a 金属膜
3b ミラー
3c 接着層
10 板状部材
11 透明基板
12 第2光反射部
40 空中映像表示装置
AX 軸
E1 端部
E2 端部
F1 端部
L1 光線(中心光線)
L2 光線
L3 光線
N 法線
OB 物体
Q 虚像
R 実像
SP1 空間(第1の空間)
SP2 空間(第2の空間)
V 線分
Claims (10)
- 物体の実像を映像として空中に表示する空中映像表示デバイスであって、
平板状の光学パネルを有し、
前記光学パネルは、
該光学パネルの厚み方向に垂直な一方向に複数の板状部材が並んだ積層体と、
前記積層体における該光学パネルの厚み方向に垂直な一側面を、前記複数の板状部材にわたって覆う平面状の第1光反射部とを有しており、
前記複数の板状部材は、それぞれ、
透明基板と、前記透明基板における前記一方向に垂直な2面の少なくとも一方に、前記第1光反射部と垂直に位置する平面状の第2光反射部とを有しており、
前記第1光反射部および各第2光反射部の両方に垂直な任意の面を基準面としたとき、
前記光学パネルは、前記物体から出射される発散光に含まれる各光線が、前記第1光反射部といずれかの前記第2光反射部とで合計2回反射されて前記物体とは異なる位置に向かい、かつ、前記2回の反射が前記各光線を投影した前記基準面内で再帰反射となるように配置されることにより、該光学パネルに対して前記物体と同じ側の第1の空間に前記実像を、前記光学パネルに対して前記物体とは反対側の第2の空間に前記物体の虚像をそれぞれ提供することを特徴とする空中映像表示デバイス。 - 前記第1光反射部の法線は、前記2回の反射が前記基準面内で再帰反射となるように、前記基準面に投影した、前記光学パネルに入射する前記発散光における強度の最も高い中心光線に対して、前記基準面内で傾いていることを特徴とする請求項1に記載の空中映像表示デバイス。
- 前記透明基板および前記第2光反射部は、前記第1光反射部上で、前記基準面に垂直な方向に長尺状に設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の空中映像表示デバイス。
- 前記第1光反射部は、金属膜であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の空中映像表示デバイス。
- 前記第1光反射部は、シート状のミラーと、接着層とを有していることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の空中映像表示デバイス。
- 前記接着層の屈折率と、前記積層体に含まれる前記透明基板の屈折率との差は、0.01以下であることを特徴とする請求項5に記載の空中映像表示デバイス。
- 前記光学パネルは、前記基準面内で、前記実像に最も近い側の端部から、前記実像から最も遠い側の端部に向かうにつれて、厚みが段階的または連続的に減少する形状であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の空中映像表示デバイス。
- 前記光学パネルを複数有しており、
該空中映像表示デバイスの奥行方向をZ方向とし、Z方向に垂直な面内で上下方向をY方向とし、YZ面に垂直な左右方向をX方向としたとき、
前記複数の光学パネルは、X方向に並んで配置されてつながっていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の空中映像表示デバイス。 - 前記複数の光学パネルは、ZX面内での各第1光反射部の法線の向きが、ZX面内で各光学パネルにおける連結側とは反対側の端部同士を結ぶ線分に垂直な軸に対して傾斜し、かつ、対称となるように配置されていることを特徴とする請求項8に記載の空中映像表示デバイス。
- 請求項1から9のいずれかに記載の空中映像表示デバイスと、前記物体とを含むことを特徴とする空中映像表示装置。
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