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公開番号2024071316
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-24
出願番号2022202359
出願日2022-12-19
発明の名称画像表示装置
出願人日亜化学工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 30/56 20200101AFI20240517BHJP(光学)
要約【課題】簡素な構造で空中に画像を表示できる画像表示装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る画像表示装置は、結像素子と、光源と、位置検出部と、駆動部と、制御部と、を備える。前記結像素子は、第1面を有する基材と、前記基材上のリフレクタアレイと、を備える。前記リフレクタアレイは、第1方向に沿って、複数の2面直交リフレクタを含む複数のリフレクタ行を含む。前記複数のリフレクタ行は、前記第1方向に交差する第2方向に平行に配列される。前記複数の2面直交リフレクタは、第1反射面と、前記第1反射面に直交する第2反射面と、をそれぞれ含む。前記第2直交リフレクタの傾きは、前記第1面側に結像するように設定される。前記光透過部材は、前記結像素子での2回反射光を透過するように設けられる。前記遮光部材は、前記2回反射光以外の光の一部を遮光する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
結像により画像を形成する結像素子と、
前記画像を形成する光を、前記結像素子に照射する光源と、
前記結像を観測する観測者の観測位置を検出する位置検出部と、
前記結像素子および前記光源のうちの少なくとも一方の光の出射の向きを変更する駆動部と、
前記観測位置に応じて前記結像を形成するように前記駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記結像素子は、
第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する基材と、前記基材上に設けられたリフレクタアレイと、を含むか、第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する基材に設けられたリフレクタアレイと、を含み、
前記リフレクタアレイは、第１方向に沿って設けられた複数の２面直交リフレクタを含む複数のリフレクタ行を含み、
前記複数の２面直交リフレクタは、前記第１面の側からの光を反射するように設けられた第１反射面と、前記第１反射面に直交するように設けられ、前記第１反射面からの反射光を前記第１面の側に反射するように設けられた第２反射面と、をそれぞれ含み、
前記複数のリフレクタ行のそれぞれでは、前記第１反射面と前記第２反射面とが交差する直線と、前記第１方向および前記第１方向に交差する第２方向を含む仮想平面と、の間の角度は、０°よりも大きく、９０°よりも小さい値に設定され、
前記第１反射面と前記仮想平面との間の角度は、４５°よりも大きく、９０°よりも小さい値に設定され、
前記複数のリフレクタ行は、前記複数のリフレクタ行のうち、前記直線と前記仮想平面との間の角度が、もっとも小さい値に設定された第１リフレクタ行を含み、
前記複数のリフレクタ行のうち、残りのリフレクタ行は、前記直線と前記仮想平面との間の角度が、前記第１リフレクタ行から前記第２方向に離れるほど大きい値に設定された画像表示装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
結像により画像を形成する結像素子と、
前記画像を形成する光を、前記結像素子に照射する光源と、
前記結像を観測する観測者の観測位置を検出する位置検出部と、
前記結像素子および前記光源のうちの少なくとも一方の光の出射の向きを変更する駆動部と、
前記観測位置に応じて前記結像を形成するように前記駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記結像素子は、
第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する基材と、前記基材上に設けられたリフレクタアレイと、を含むか、第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する基材に設けられたリフレクタアレイと、を含み、
前記リフレクタアレイは、第１方向に沿って設けられた複数の２面直交リフレクタを含む複数のリフレクタ行を含み、
前記複数のリフレクタ行は、前記第１方向に交差する第２方向に互いに間隔をあけて平行に配列され、
前記複数の２面直交リフレクタは、前記第１面の側からの光を反射するように設けられた第１反射面と、前記第１反射面に直交するように設けられ、前記第１反射面からの反射光を前記第１面の側に反射するように設けられた第２反射面と、をそれぞれ含み、
前記複数のリフレクタ行のそれぞれでは、前記第１反射面と前記第２反射面が交差する直線と、前記第１方向および前記第２方向を含む仮想平面と、の間の角度は、０°よりも大きく、９０°よりも小さい値に設定され、
前記第１反射面と前記仮想平面との間の角度は、４５°よりも大きく、９０°よりも小さい値に設定され、
前記複数のリフレクタ行は、前記複数のリフレクタ行のうち、前記直線と前記仮想平面との間の角度が、もっとも小さい値に設定された第１リフレクタ行を含み、
前記複数のリフレクタ行のうち、残りのリフレクタ行は、前記直線と前記仮想平面との間の角度が、前記第１リフレクタ行から前記第２方向に沿って一方向に離れるほど大きい値に設定された画像表示装置。
【請求項３】
前記位置検出部は、
前記観測者の目を含む第１画像データを取得する撮像部と、
前記第１画像データを画像処理して、前記観測位置のうち前記観測者の目の位置を検出する画像処理部と、
を含む請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記結像素子および前記光源を収納する筐体をさらに備え、
前記撮像部は、前記筐体内に配置された請求項３記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記筐体は、結像素子から出射される光を透過させる窓部材を含み、
前記撮像部は、前記窓部材を介して前記第１画像データを取得する請求項４記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記基材は、透光性を有し、
前記撮像部は、前記基材を介して前記第１画像データを取得する請求項４記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記撮像部は、第１期間で前記第１画像データを取得し、
前記光源は、前記第１期間に重複しない第２期間で前記結像素子に光を照射する請求項３記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記観測位置と前記結像素子との間に配置されたハーフミラーをさらに備え、
前記撮像部は、前記ハーフミラーに写った前記観測者の反射像を撮像する請求項４記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記観測位置に向かって光を放射する照明光源をさらに備え、
前記照明光源は、前記光源が出射する光の波長とは異なる第１波長の光を照射し、
前記撮像部は、前記第１波長の光で照射された前記観測位置の前記第１画像データを取得する請求項４記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記第１波長のピーク波長は、７００ｎｍ以上である請求項９記載の画像表示装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像表示装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
被観察物の実像を空中に表示する反射型結像光学素子およびこれを応用した画像表示装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような画像表示装置は、利用者の必要なときに画像を表示し、その他の場合には、画像を非表示にすることが可能である。また、このような画像表示装置は、空中に画像を表示することから、表示部分の装置が不要である。そのため、自動車内などの限られた空間をより有効に活用できる等のメリットがある。
【０００４】
また、このような画像表示装置を応用することにより、非接触型の操作パネルを実現することができる。そのため、自動車内などの利用に加えて、応用分野の広がりが期待される。
【０００５】
空中に画像表示できる反射型結像光学素子として、２面直交リフレクタを用いたものや、コーナーキューブリフレクタと呼ばれる再帰性反射機能を有する光学素子を用いたものが実用化されている（たとえば、特許文献２等参照）。それぞれの動作原理により、問題点が指摘されている。たとえば、２面直交リフレクタを用いる結像素子を用いた画像表示装置では、利用者の意図しない場所に虚像が表示されることを回避することが困難であるとされている。
【０００６】
コーナーキューブリフレクタを用いた画像表示装置では、光源および結像素子に加えて光学素子を用いることにより、結像の形成位置を比較的自由に設定することができる。一方で、そのための光学素子の構成が複雑になる。
【０００７】
簡素な構造で空中に画像を表示できる画像表示装置が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１５－１４６００９号公報
国際公開第２０１６／１９９９０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の一実施形態は、簡素な構造で空中に画像を表示できる画像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る画像表示装置は、結像により画像を形成する結像素子と、前記画像を形成する光を、前記結像素子に照射する光源と、前記結像を観測する観測者の観測位置を検出する位置検出部と、前記結像素子および前記光源のうちの少なくとも一方の光の出射の向きを変更する駆動部と、前記観測位置に応じて前記結像を形成するように前記駆動部を制御する制御部と、を備える。前記結像素子は、第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する基材と、前記基材上に設けられたリフレクタアレイと、を含むか、第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する基材に設けられたリフレクタアレイと、を含む。前記リフレクタアレイは、第１方向に沿って設けられた複数の２面直交リフレクタを含む複数のリフレクタ行を含む。前記複数の２面直交リフレクタは、前記第１面の側からの光を反射するように設けられた第１反射面と、前記第１反射面に直交するように設けられ、前記第１反射面からの反射光を前記第１面の側に反射するように設けられた第２反射面と、をそれぞれ含む。前記複数のリフレクタ行のそれぞれでは、前記第１反射面と前記第２反射面とが交差する直線と、前記第１方向および前記第１方向に交差する第２方向を含む仮想平面と、の間の角度は、０°よりも大きく、９０°よりも小さい値に設定される。前記第１反射面と前記仮想平面との間の角度は、４５°よりも大きく、９０°よりも小さい値に設定される。前記複数のリフレクタ行は、前記複数のリフレクタ行のうち、前記直線と前記仮想平面との間の角度が、もっとも小さい値に設定された第１リフレクタ行を含む。前記複数のリフレクタ行のうち、残りのリフレクタ行は、前記直線と前記仮想平面との間の角度が、前記第１リフレクタ行から前記第２方向に離れるほど大きい値に設定される。
（【００１１】以降は省略されています）

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