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公開番号2024162596
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-21
出願番号2023078277
出願日2023-05-11
発明の名称空中表示装置
出願人TOPPANホールディングス株式会社
代理人インフォート弁理士法人,個人,個人,個人,個人
主分類G02B 30/56 20200101AFI20241114BHJP(光学)
要約【課題】光制御素子における光の利用効率に優れた空中表示装置を提供する。
【解決手段】画像を表示するとともに前記画像を含む光を出射する表示照明ユニットと、前記表示照明ユニットが出射した前記画像を含む光を、前記表示照明ユニットと反対側の空中に投影して空中像を形成する光学素子と、前記表示照明ユニットと前記光学素子の間に配置されるとともに、前記表示照明ユニットが出射した前記画像を含む光を前記光学素子に導く光制御素子と、を有し、前記光制御素子は、前記表示照明ユニットが出射した前記画像を含む光を透過する透過領域と、前記表示照明ユニットが出射した前記画像を含む光を吸収する吸収領域と、前記表示照明ユニットが出射した前記画像を含む光を反射する反射領域と、を有する、ことを特徴とする空中表示装置。
【選択図】図14
特許請求の範囲【請求項１】
画像を表示するとともに前記画像を含む光を出射する表示照明ユニットと、
前記表示照明ユニットが出射した前記画像を含む光を、前記表示照明ユニットと反対側の空中に投影して空中像を形成する光学素子と、
前記表示照明ユニットと前記光学素子の間に配置されるとともに、前記表示照明ユニットが出射した前記画像を含む光を前記光学素子に導く光制御素子と、
を有し、
前記光制御素子は、
前記表示照明ユニットが出射した前記画像を含む光を透過する透過領域と、
前記表示照明ユニットが出射した前記画像を含む光を吸収する吸収領域と、
前記表示照明ユニットが出射した前記画像を含む光を反射する反射領域と、
を有する、
ことを特徴とする空中表示装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記透過領域は、前記表示照明ユニットが出射した前記画像を含む光を前記光学素子に向けて透過し、
前記反射領域は、前記表示照明ユニットが出射した前記画像を含む光を前記光学素子に向けて反射する、
ことを特徴とする請求項１に記載の空中表示装置。
【請求項３】
前記透過領域と前記吸収領域と前記反射領域は、前記光制御素子の法線と直交する方向に並んで配置される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空中表示装置。
【請求項４】
前記透過領域と前記吸収領域と前記反射領域は、前記光制御素子の法線に対して傾いて配置される、
ことを特徴とする請求項３に記載の空中表示装置。
【請求項５】
前記光制御素子の法線と直交する方向で見たとき、前記吸収領域が中央に位置し、前記吸収領域を挟んだ両側に前記透過領域と前記反射領域が位置したパターンが定義されて、当該パターンが前記光制御素子の法線と直交する方向に繰り返される、
ことを特徴とする請求項４に記載の空中表示装置。
【請求項６】
前記パターンにおいて、前記透過領域が相対的に大きく、前記吸収領域と前記反射領域が相対的に小さい、
ことを特徴とする請求項５に記載の空中表示装置。
【請求項７】
前記パターンにおいて、前記透過領域が占める割合がＸ［％］であるとき、前記吸収領域と前記反射領域が占める割合がそれぞれ（１００－Ｘ）／２［％］である、
ことを特徴とする請求項５に記載の空中表示装置。
【請求項８】
隣接する前記パターンにおいて、前記吸収領域の一部が、前記光制御素子の法線方向に重なる、
ことを特徴とする請求項５に記載の空中表示装置。
【請求項９】
隣接する前記パターンにおいて、前記吸収領域が、前記光制御素子の法線方向に重ならない、
ことを特徴とする請求項５に記載の空中表示装置。
【請求項１０】
前記光制御素子の法線と直交する方向で見たとき、前記透過領域どうしの境界部、前記反射領域どうしの境界部、及び、前記透過領域と前記反射領域の境界部に前記吸収領域が介在する、
ことを特徴とする請求項４に記載の空中表示装置。
（【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】
本発明は、空中表示装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、画像を表示する表示素子と、表示素子からの光を受けるように配置され、表示素子からの光を表示素子と反対側に反射する光学素子とを具備する空中表示装置が記載されている。光学素子は、平面状の基材と、基材の下に設けられ、それぞれが第１方向に延び、第１方向に直交する第２方向に並んだ複数の光学要素とを有する。複数の光学要素の各々は、基材の法線方向に対してそれぞれが傾き、互いに接する入射端面及び反射端面を有する。光学素子は、表示素子からの光を入射端面で受けることが可能なように配置され、光学素子の表示素子と反対側の空中に空中像を結像するように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第７１８４２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の空中表示装置において、表示素子と光学素子の間には、表示素子からの光の一部を透過する光制御素子が配置されているが、本発明者の鋭意研究によれば、光制御素子における光の利用効率という観点で改良の余地がある。
【０００５】
本発明は、光制御素子における光の利用効率に優れた空中表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態の空中表示装置は、画像を表示するとともに前記画像を含む光を出射する表示照明ユニットと、前記表示照明ユニットが出射した前記画像を含む光を、前記表示照明ユニットと反対側の空中に投影して空中像を形成する光学素子と、前記表示照明ユニットと前記光学素子の間に配置されるとともに、前記表示照明ユニットが出射した前記画像を含む光を前記光学素子に導く光制御素子と、を有し、前記光制御素子は、前記表示照明ユニットが出射した前記画像を含む光を透過する透過領域と、前記表示照明ユニットが出射した前記画像を含む光を吸収する吸収領域と、前記表示照明ユニットが出射した前記画像を含む光を反射する反射領域と、を有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光制御素子における光の利用効率に優れた空中表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態の空中表示装置の一例を示す斜視図である。
本実施形態の空中表示装置の一例を示す側面図である。
光学素子の一例を示す斜視図及び部分拡大図である。
本実施形態の空中表示装置の一例を示すブロック図である。
光学素子における光の反射の様子を説明する斜視図である。
光学素子における光の反射の様子を説明するＸＺ面の側面図である。
光学素子における光の反射の様子を説明するＹＺ面の側面図である。
光学素子における入射端面及び反射端面の角度条件を説明する図である。
本実施形態の空中表示装置の光線追跡図である。
Ｘ方向における空中表示装置の配光図である。
Ｙ方向における空中表示装置の配光図である。
本実施形態の空中表示装置の全体構成を説明する斜視図である。
本実施形態の空中表示装置の視野角を説明する斜視図である。
光制御素子の第１実施形態を示す断面図である。
光制御素子の第２実施形態を示す断面図である。
光制御素子の第３実施形態を示す断面図である。
光制御素子の第４実施形態を示す断面図である。
光制御素子の第５実施形態を示す断面図である。
光制御素子の第６実施形態を示す断面図である。
本実施形態の空中表示装置による光の利用効率の優位性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１０】
図１は、本実施形態の空中表示装置１の一例を示す斜視図である。図２は、本実施形態の空中表示装置１の一例を示す側面図である。図２の矢印は、光路を表している。図１において、Ｘ方向は、空中表示装置１のある一辺に沿った方向であり、Ｙ方向は、水平面内においてＸ方向に直交する方向であり、Ｚ方向は、ＸＹ面に直交する方向（法線方向ともいう）である。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直交するＸＹＺ空間（三次元空間）を構成する。
（【００１１】以降は省略されています）

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