JP7142190B1 - 反射型空中像結像装置及び反射型空中像結像方法 - Google Patents

Abstract

本発明の反射型空中結像装置は、光学結像手段（１２）の第１の光制御部（１７）側に第１の光制御部（１７）と間隔を空けて対向配置された第１の反射鏡（３８）と、光学結像手段（１２）の第２の光制御部（１９）側に第２の光制御部（１９）と間隔を空けて対向配置された第２の反射鏡（３９）とを有し、表示手段（１１）から発せられて第１の反射鏡（３８）に照射された光を、第１の反射鏡（３８）で反射させて第１の光制御部（１７）に入射させ、第１の光制御部（１７）に入射する光のうち、第１光反射面で１回反射して第２の光制御部（１９）に入射し、第２光反射面で１回反射して第２の光制御部（１９）から出射する光を第２の反射鏡（３９）で反射させて、表示手段（１１）に表示される画像を空中像（１３）として結像させる。

Description

本発明は、表示手段に表示される画像を空中像として結像させる光学結像手段を用いた反射型空中像結像装置及び反射型空中像結像方法に関する。

物体表面から発する光（散乱光）を用いて空中にその物体の空中像（立体像）を形成する装置として、例えば、特許文献１に記載の光学結像装置（光学結像手段）がある。
この光学結像装置は、２枚の透明平板の内部に、この透明平板の厚み方向に渡って垂直に多数かつ帯状で、金属反射面（鏡面）からなる光反射面を一定のピッチで並べて形成した第１、第２の光制御パネルを有し、平面視して第１、第２の光制御パネルのそれぞれの光反射面同士が直交するように、第１、第２の光制御パネルの一面側を向い合わせて密着させたものである。この光学結像装置によれば、三次元的な形状を有する物体の立体像を空中に結像させる以外に、ディスプレイ等の表示手段が発する光を空中で結像させて、表示手段に表示される画像を空中に浮かび上がらせることができる。そして、この光学結像装置を利用したものとして、例えば特許文献２のような空中タッチパネルも提案されている。

国際公開第２００９／１３１１２８号 特開２０１４－６７０７１号公報

しかしながら、この光学結像装置では、対象物の空中像が光学結像装置を挟んで対象物と対称に形成されるため、例えば水平に配置した光学結像装置の下側に表示手段を設置し、表示手段に表示される画像の空中像を光学結像装置の上側に形成する構造とした場合、表示手段から光学結像装置までの垂直距離と光学結像装置から空中像までの垂直距離は等しくなり、表示手段から空中像までの垂直距離は、表示手段から光学結像装置までの垂直距離の２倍となって高さ方向に大きな占有スペースを必要とするという課題があった。また、鉛直に配置した光学結像装置の奥側に表示手段を設置し、表示手段に表示される画像の空中像を光学結像装置の手前側に形成する構造とした場合、表示手段から光学結像装置までの水平距離と光学結像装置から空中像までの水平距離は等しくなり、表示手段から空中像までの水平距離は、表示手段から光学結像装置までの水平距離の２倍となって奥行方向に大きな占有スペースを必要とするという課題があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、表示手段及び空中像から光学結像手段までのそれぞれの直線距離を短縮して装置の小型化及び薄型化を図りつつ、表示手段から光学結像手段を経由して空中像に至るまでの光路の長さを維持して、視野角を狭めることなく、鮮明で視認性に優れた空中像を形成することができる反射型空中像結像装置及び反射型空中像結像方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る反射型空中像結像装置は、透明平板の一方の面に垂直で該透明平板の内部に間隔を空けて平行配置された複数の第１光反射面を有する第１の光制御部と、前記透明平板の他方の面に垂直で該透明平板の内部に間隔を空けて平行配置された複数の第２光反射面を有する第２の光制御部とが、平面視して前記第１光反射面と前記第２光反射面が直交するように前記透明平板の厚さ方向に重ね合わされて配置された光学結像手段を用いる反射型空中像結像装置であって、
前記光学結像手段の前記第１の光制御部側に該第１の光制御部と間隔を空けて対向配置された第１の反射鏡と、前記光学結像手段の前記第２の光制御部側に該第２の光制御部と間隔を空けて対向配置された第２の反射鏡とを有し、表示手段から発せられて前記第１の反射鏡に照射された光を、該第１の反射鏡で反射させて前記第１の光制御部に入射させ、該第１の光制御部に入射する光のうち、前記第１光反射面で１回反射して前記第２の光制御部に入射し、前記第２光反射面で１回反射して前記第２の光制御部から出射する光を前記第２の反射鏡で反射させて、前記表示手段に表示される画像を空中像として結像させ、前記表示手段及び前記空中像は、前記第１の反射鏡を含む平面と前記第２の反射鏡を含む平面で挟まれた空間に位置する。

第１の発明に係る反射型空中像結像装置において、前記光学結像手段と重ならない位置で前記第１の反射鏡と前記第２の反射鏡の間に配置され、前記第１の反射鏡と対向する第１反射面及び前記第２の反射鏡と対向する第２反射面を表裏に有する第３の反射鏡を備え、前記表示手段から発せられる光を前記第１反射面で反射させてから前記第１の反射鏡に照射し、前記第２の光制御部から出射して前記第２の反射鏡で反射した光を前記第２反射面で反射させてから結像させることもできる。

第１の発明に係る反射型空中像結像装置において、前記空中像に触れる指示手段の位置を検知する検知手段が設けられてもよい。

前記目的に沿う第２の発明に係る反射型空中像結像方法は、透明平板の一方の面に垂直で該透明平板の内部に間隔を空けて平行配置された複数の第１光反射面を有する第１の光制御部と、前記透明平板の他方の面に垂直で該透明平板の内部に間隔を空けて平行配置された複数の第２光反射面を有する第２の光制御部とが、平面視して前記第１光反射面と前記第２光反射面が直交するように前記透明平板の厚さ方向に重ね合わされて配置された光学結像手段を用いる反射型空中像結像方法であって、
前記光学結像手段の前記第１の光制御部側に該第１の光制御部と間隔を空けて第１の反射鏡を対向配置し、前記光学結像手段の前記第２の光制御部側に該第２の光制御部と間隔を空けて第２の反射鏡を対向配置して、表示手段から発せられて前記第１の反射鏡に照射された光を、該第１の反射鏡で反射させて前記第１の光制御部に入射させ、該第１の光制御部に入射する光のうち、前記第１光反射面で１回反射して前記第２の光制御部に入射し、前記第２光反射面で１回反射して前記第２の光制御部から出射する光を前記第２の反射鏡で反射させて、前記表示手段に表示される画像を空中像として結像させ、前記表示手段及び前記空中像は、前記第１の反射鏡を含む平面と前記第２の反射鏡を含む平面で挟まれた空間に位置する。

第２の発明に係る反射型空中像結像方法において、前記光学結像手段と重ならない位置で前記第１の反射鏡と前記第２の反射鏡の間に、前記第１の反射鏡と対向する第１反射面及び前記第２の反射鏡と対向する第２反射面を表裏に有する第３の反射鏡を配置し、前記表示手段から発せられる光を前記第１反射面で反射させてから前記第１の反射鏡に照射し、前記第２の光制御部から出射して前記第２の反射鏡で反射した光を前記第２反射面で反射させてから結像させることもできる。

第１の発明に係る反射型空中像結像装置及び第２の発明に係る反射型空中像結像方法によれば、表示手段から発せられる光を第１の反射鏡で反射させて光学結像手段（第１の光制御部）に入射させ、第１光反射面及び第２光反射面で連続的に１回ずつ反射して光学結像手段（第２の光制御部）から出射する光を第２の反射鏡で反射させることにより、表示手段から光学結像手段に至る光路及び光学結像手段から空中像に至る光路をそれぞれ折り曲げて（折り畳んで）、表示手段から光学結像手段までの直線距離及び光学結像手段から空中像までの直線距離をそれぞれ短縮し、装置の小型化及び薄型化を図ることができる。

第１の発明に係る反射型空中像結像装置及び第２の発明に係る反射型空中像結像方法において、第１の反射鏡と対向する第１反射面及び第２の反射鏡と対向する第２反射面を表裏に有する第３の反射鏡を用いて、表示手段から発せられる光を第１反射面で反射させてから第１の反射鏡に照射し、光学結像手段（第２の光制御部）から出射して第２の反射鏡で反射した光を第２反射面で反射させてから結像させる場合、装置を大型化することなく、表示手段から光学結像手段に至るまでの光路及び光学結像手段から空中像に至るまでの光路をさらに長くして、視野角を狭めることなく、鮮明で視認性に優れた空中像を形成することができる。

第１の発明に係る反射型空中像結像装置において、空中像に触れる指示手段の位置を検知する検知手段が設けられた場合、空中像を非接触型のタッチパネルとして機能させることができる。

本発明の第１の実施例に係る反射型空中像結像装置の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同反射型空中像結像装置の光学結像手段の正断面図及び側断面図である。 同反射型空中像結像装置の変形例の説明図である。 本発明の第２の実施例に係る反射型空中像結像装置の説明図である。

続いて、本発明の実施例に係る反射型空中像結像装置及び反射型空中像結像方法について、図面を参照しながら説明する。
図１に示す本発明の第１の実施例に係る反射型空中像結像装置１０及び反射型空中像結像方法は、表示手段１１に表示される画像を、光学結像手段１２を用いて、空中像１３として結像させる装置及び方法である。表示手段としては、例えば、携帯電話（特に、スマートフォン）若しくはタブレット端末等のディスプレイ又はパソコンその他の機器のモニタ等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、発光により各種の画像（文字等も含む）を表示する表示画面（平面画面）を有するものであればよい。なお、表示手段は、反射型空中像結像装置に予め組み込まれていてもよいし、空中像の基となる画像が表示された表示手段を所定の位置に適宜、設置して使用してもよい。

反射型空中像結像装置１０及び反射型空中像結像方法で用いる光学結像手段１２は、図２に示すように、透明平板１５の一方の面に垂直で透明平板１５の内部に間隔を空けて平行配置された複数の第１光反射面１６を有する第１の光制御部１７と、透明平板１５の他方の面に垂直で透明平板１５の内部に間隔を空けて平行配置された複数の第２光反射面１８を有する第２の光制御部１９とが、平面視して第１光反射面１６と第２光反射面１８が直交するように透明平板１５の厚さ方向に重ね合わされて配置されたものである。なお、本実施例では、第１の光制御部１７となる複数の第１光反射面１６が形成された第１の透明板材２１と、第２の光制御部１９となる複数の第２光反射面１８が形成された第２の透明板材２２が重ね合わされ（接合され）て、光学結像手段１２が作製されている。

ここで、第１の光制御部１７は、第１の透明板材２１の他側に、傾斜面２３と垂直面２４とを有する断面三角形の複数の溝２５、及び隣り合う溝２５の間に形成される断面三角形の複数の凸条２６がそれぞれ所定ピッチで配置されたものであり、それぞれの溝２５の垂直面２４のみに第１光反射面１６が形成されている。
また、第２の光制御部１９は、第２の透明板材２２の一側に、傾斜面３０と垂直面３１とを有する断面三角形の複数の溝３２、及び隣り合う溝３２の間に形成される断面三角形の複数の凸条３３がそれぞれ所定ピッチで配置されたものであり、それぞれの溝３２の垂直面３１のみに第２光反射面１８が形成されている。
そして、向かい合わせに配置された溝２５、３２には透明樹脂３６が充填されている。
なお、第１、第２の透明板材２１、２２の屈折率η１、η２は同一で、その間に充填される透明樹脂３６の屈折率η３は、第１、第２の透明板材２１、２２の屈折率η１、η２の０．８～１．２倍（より好ましくは、０．９～１．１倍、さらに好ましくは、０．９５～１．０５倍）の範囲にあることが好ましい。また、第１、第２の透明板材２１、２２の原料となる透明樹脂としては、シクロオレフィンポリマー、ポリメチルメタルクレート（アクリル系樹脂）、非晶質フッ素樹脂、ＰＭＭＡ、光学用ポリカーボネイト、フルオレン系ポリエステル、ポリエーテルスルホン等の熱可塑性樹脂を使用することができるが、特に融点、透明度の高いものが好適に用いられる。

第１光反射面１６及び第２光反射面１８は、溝２５、３２の垂直面２４、３１に形成された金属膜３７の表面であり、鏡面（金属反射面）となっている。溝２５、３２の垂直面２４、３１に直接、スパッタリング、金属蒸着、金属微小粒子の吹き付け、イオンビームの照射、金属ペーストの塗布等を行って金属膜３７を形成し、その表面を第１光反射面１６及び第２光反射面１８として利用するものが好適に用いられるが、これらに限定されない。
また、溝２５、３２に透明樹脂３６を充填して第１、第２の光制御部１７、１９を一体化する方法としては、第１の光制御部１７の他側と、第２の光制御部１９の一側、つまり、それぞれの溝２５、３２が形成された側の面が対向するように向かい合わせに配置された状態で、その間に、第１、第２の透明板材２１、２２より融点が低いシート状の透明樹脂を挟み込み、真空状態で加熱、押圧して、透明樹脂のみを溶解し、固化させてもよいし、それぞれの溝２５、３２に別々に透明樹脂からなる透明接着剤を充填し、第１、第２の光制御部１７、１９の溝２５、３２を向かい合わせ、突き合わせて、透明接着剤を硬化させてもよい。或いは、それぞれの溝２５、３２に別々に透明樹脂を充填して硬化させた後、平板状になった第１の透明板材２１と第２の透明板材２２を透明接着剤等で接合することもできる。透明接着剤としては、紫外線等を照射することにより硬化する光硬化型の他、熱硬化型や二液混合型の接着剤を用いることができる。特に、屈折率η３を屈折率η１、η２に近づけるために、屈折率を調整した屈折率調整樹脂からなる光学用接着剤等が好適に用いられる。

次に、光学結像手段１２の動作を説明する。
光学結像手段１２は、図示しない表示手段から発せられて光学結像手段１２の第１の光制御部１７に入射する光のうち、例えば、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、Ｐ１１、Ｐ２１の位置から第１の光制御部１７に入射し、第１光反射面１６上のＰ１２、Ｐ２２の位置でそれぞれ１回反射して第２の光制御部１９に進入し、第２光反射面１８のＰ１３、Ｐ２３の位置でそれぞれ１回反射してＰ１４、Ｐ２４の位置で第２の光制御部１９から出射する光Ｌ１、Ｌ２により、表示手段に表示される画像を空中像として結像させることができる。ここで、光Ｌ１、Ｌ２は、図２（Ｂ）のＱ１、Ｑ２で第１の透明板材２１から透明樹脂３６に入射し、図２（Ａ）のＳ１、Ｓ２で透明樹脂３６から第２の透明板材２２に入射するが、第１、第２の透明板材２１、２２の屈折率η１、η２が同一で、透明樹脂３６の屈折率η３と近似する（略同等である）ので、全反射や分光等の現象は起こらない。なお、Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ１４、Ｐ２４の位置でも屈折を起こすが、Ｐ１１とＰ１４の屈折及びＰ２１とＰ２４の屈折はそれぞれ相殺する。
なお、本実施例では、図２（Ａ）、（Ｂ）において、金属膜３７の左側の面が第１光反射面１６及び第２光反射面１８となっているが、金属膜は、表裏（図２（Ａ）、（Ｂ）の左右）いずれ側の面も第１光反射面及び第２光反射面として機能することができ、第１の光制御部及び第２の光制御部の配置（表裏の反転）又は光の進入方向に対応して、金属膜の表裏いずれか一方の面が選択的に第１光反射面及び第２光反射面として機能する。

また、本実施例では、第１の光制御部１７となる複数の第１光反射面１６が形成された第１の透明板材２１と、第２の光制御部１９となる複数の第２光反射面１８が形成された第２の透明板材２２を重ね合わせた（接合した）光学結像手段１２について説明したが、光学結像手段は、１枚の透明平板の一面側及び他面側にそれぞれ第１の光制御部及び第２の光制御部を一体に形成したものでもよい。つまり、光学結像手段は、１枚の透明平板の一面側及び他面側にそれぞれ前述と同様の複数の溝と複数の凸条を形成し、一面側の各溝の垂直面及び他面側の各溝の垂直面にそれぞれ第１光反射面及び第２光反射面を形成して、一面側及び他面側のそれぞれの溝に透明樹脂を充填して作製することもできる。また、各溝の垂直面に金属膜によって鏡面（金属反射面）を形成して透明樹脂を充填する代わりに、各溝内に空気等の気体を密封したり、各溝内を真空にしたりして、光の全反射を利用する場合は、各溝の垂直面をそのまま光反射面として機能させることができる。さらに、これらの光学結像手段以外にも、例えば、特許文献１（図４～図６）に記載されたように、透明な直方体と金属膜（光反射面）が交互に積層された平板状の第１、第２の光制御部（光制御パネル）で形成された光学結像手段、又は国際公開第２０１９／００３７３０号に記載されたように、複数の光反射面が放射状に配置された第１の光制御部と、複数の光反射面が同心円状に配置された第２の光制御部を有する光学結像手段等の従来公知のその他の光学結像手段を適宜、使用することもできる。

次に、反射型空中像結像装置１０及び反射型空中像結像方法では、図１に示すように、光学結像手段１２の第１の光制御部１７側に第１の光制御部１７と間隔を空けて第１の反射鏡３８が対向配置され、光学結像手段１２の第２の光制御部１９側に第２の光制御部１９と間隔を空けて第２の反射鏡３９が対向配置されている。そして、表示手段１１から発せられて第１の反射鏡３８に照射された光を、第１の反射鏡３８で反射させて第１の光制御部１７に入射させ、第１の光制御部１７に入射する光のうち、第１光反射面１６で１回反射して第２の光制御部１９に入射し、第２光反射面１８で１回反射して第２の光制御部１９から出射する光を第２の反射鏡３９で反射させて、表示手段１１に表示される画像を空中像１３として結像させる。

ここで、第１の反射鏡３８の反射面（鏡面）４０を挟んで表示手段１１と対称な位置に仮想線で描かれた表示手段１１の虚像１１ａは、表示手段１１から発せられる光を第１の反射鏡３８を用いずに、直接、光学結像手段１２（第１の光制御部１７）に照射する場合の従来の表示手段１１の位置に相当し、第２の反射鏡３９の反射面（鏡面）４１を挟んで空中像１３と対称な位置に仮想線で描かれた空中像１３の虚像１３ａは、光学結像手段１２（第２の光制御部１９）から出射した光を第２の反射鏡３９で反射させずに、そのまま空中で結像させた場合の空中像１３の位置に相当する。
従って、この反射型空中像結像装置１０及び反射型空中像結像方法では、第１の反射鏡３８及び第２の反射鏡３９を用いて、表示手段１１から光学結像手段１２に至る光路及び光学結像手段１２から空中像１３に至る光路をそれぞれ折り曲げて（折り畳んで）、表示手段１１から光学結像手段１２までの直線距離及び光学結像手段１２から空中像１３までの直線距離をそれぞれ短縮することができ、高さ方向の寸法を半分程度まで削減（小型化）することができる。また、筐体４２で囲まれた空間内に空中像１３が形成されることにより、輝度が向上すると共に、他人からは空中像１３が視認され難く、プライバシーを守ることもできる。

さらに、反射型空中像結像装置１０に、空中像１３に触れる指示手段（例えば、手指やタッチペン等）の位置を検知する検知手段４３が設けられている場合、指示手段で指示された空中像１３上の位置を検知手段４３で検知し、指示された位置に対応した処理（命令）を図示しないパソコン等に実行させることができ、空中像１３を空中タッチパネル（非接触入力画面）として機能させることができる。本実施例では、検知手段４３として、ｚＦｏｒｃｅ（登録商標）ＡＩＲタッチセンサ若しくはＡＩＲＢＡＲ（登録商標）等のフラットバー状（短冊状）に形成された光学近接センサを、空中像１３の外周の一辺（ここでは下辺）に沿って配置したが、検知手段は、これらに限定されることなく、適宜、選択され、検知手段の配置は、それぞれの検知手段の構造（形状）及び検知方法に応じて異なる。例えば、検知手段として、空中像の外周に沿う枠型に形成され、空中像の周囲に複数の発光素子と受光素子を配置する枠型センサ（光学近接センサの一種）を用いることもできるし、赤外線モーションセンサー等を用いることもできる。

本実施例では、光学結像手段１２の下面側を第１の光制御部１７とし、上面側を第２の光制御部１９として、それに対応させて、光学結像手段１２の下側に第１の反射鏡３８を配置し、上側に第２の反射鏡３９を配置したが、図３に示す変形例の反射型空中像結像装置４５のように、光学結像手段１２、第１の反射鏡３８及び第２の反射鏡３９は、上下を反転させて配置してもよい。また、本実施例では、光学結像手段１２の入光面４６（透明平板１５の一方の面）と出光面４７（透明平板１５の他方の面）、第１の反射鏡３８の反射面４０及び第２の反射鏡３９の反射面４１を全て平行に配置した（図１参照）が、反射型空中像結像装置４５のように、光学結像手段１２の入光面４６と第１の反射鏡３８の反射面４０とのなす角度及び光学結像手段１２の出光面４７と第２の反射鏡３９の反射面４１とのなす角度は、適宜、選択することができる。さらに、表示手段１１の表示面４８と第１の反射鏡３８の反射面４０とのなす角度も適宜、選択可能である。そして、表示手段１１、光学結像手段１２、第１の反射鏡３８及び第２の反射鏡３９の設置角度を適宜、選択することにより、空中像１３が水平面となす角度を選択（設定）することができる。また、反射型空中像結像装置１０及び反射型空中像結像装置４５は、水平面に対して所望の角度で傾斜させて使用することができ、特に９０度回転させた場合は、装置の奥行き寸法を最小にして薄型化を図ることができる。

次に、図４を参照して本発明の第２の実施例に係る反射型空中像結像装置５０及び反射型空中像結像方法について説明する。なお、第１の実施例と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図４に示す第２の実施例に係る反射型空中像結像装置５０及び反射型空中像結像方法が第１の実施例に係る反射型空中像結像装置１０及び反射型空中像結像方法と異なる点は、光学結像手段１２と重ならない位置で第１の反射鏡３８と第２の反射鏡３９の間に、第１の反射鏡３８と対向する第１反射面５１及び第２の反射鏡３９と対向する第２反射面５２を表裏に有する第３の反射鏡５３を配置し、表示手段１１から発せられる光を第１反射面５１で反射させてから第１の反射鏡３８に照射し、第２の光制御部１９から出射して第２の反射鏡３９で反射した光を第２反射面５２で反射させてから結像させる点である。
このように、第１の反射鏡３８と対向する第１反射面５１及び第２の反射鏡３９と対向する第２反射面５２を表裏に有する第３の反射鏡５３を用いて、表示手段１１から発せられる光を第１反射面５１で反射させてから第１の反射鏡３８に照射し、光学結像手段１２（第２の光制御部１９）から出射して第２の反射鏡３９で反射した光を第２反射面５２で反射させてから結像させることにより、反射型空中像結像装置５０を大型化させずに、表示手段１１から光学結像手段１２に至るまでの光路及び光学結像手段１２から空中像１３に至るまでの光路を反射型空中像結像装置１０よりもさらに長くして、視野角を狭めることなく、鮮明で視認性に優れた空中像１３を形成することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は何ら上記した実施例に記載の構成に限定されるものではなく、請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施例や変形例も含むものである。
例えば、第２の実施例では、表示手段から発せられた光が空中で結像するまでの間に、第１の反射鏡の反射面、第２の反射鏡の反射面、及び第３の反射鏡の第１反射面と第２反射面でそれぞれ１回ずつ反射しているが、それぞれの反射面のいずれか１以上で複数回反射するようにして、光路をさらに長くしてもよい。

本発明に係る反射型空中像結像装置及び反射型空中像結像方法においては、装置の小型化及び薄型化を図ることができ、鮮明で視認性に優れた空中像を形成することができる。本発明に係る反射型空中像結像装置は、空中像を利用する機器、例えば、医療機器、家庭電気製品、自動車、航空機、船舶、ゲーム・遊戯機器、広告塔、非接触型のタッチパネル等に応用でき、機器全体のコンパクト化を図ることができる。

１０：反射型空中像結像装置、１１：表示手段、１１ａ：虚像、１２：光学結像手段、１３：空中像、１３ａ：虚像、１５：透明平板、１６：第１光反射面、１７：第１の光制御部、１８：第２光反射面、１９：第２の光制御部、２１：第１の透明板材、２２：第２の透明板材、２３：傾斜面、２４：垂直面、２５：溝、２６：凸条、３０：傾斜面、３１：垂直面、３２：溝、３３：凸条、３６：透明樹脂、３７：金属膜、３８：第１の反射鏡、３９：第２の反射鏡、４０、４１：反射面（鏡面）、４２：筐体、４３：検知手段、４５：反射型空中像結像装置、４６：入光面、４７：出光面、４８：表示面、５０：反射型空中像結像装置、５１：第１反射面、５２：第２反射面、５３：第３の反射鏡

Claims (5)

1. 透明平板の一方の面に垂直で該透明平板の内部に間隔を空けて平行配置された複数の第１光反射面を有する第１の光制御部と、前記透明平板の他方の面に垂直で該透明平板の内部に間隔を空けて平行配置された複数の第２光反射面を有する第２の光制御部とが、平面視して前記第１光反射面と前記第２光反射面が直交するように前記透明平板の厚さ方向に重ね合わされて配置された光学結像手段を用いる反射型空中像結像装置であって、
   前記光学結像手段の前記第１の光制御部側に該第１の光制御部と間隔を空けて対向配置された第１の反射鏡と、前記光学結像手段の前記第２の光制御部側に該第２の光制御部と間隔を空けて対向配置された第２の反射鏡とを有し、表示手段から発せられて前記第１の反射鏡に照射された光を、該第１の反射鏡で反射させて前記第１の光制御部に入射させ、該第１の光制御部に入射する光のうち、前記第１光反射面で１回反射して前記第２の光制御部に入射し、前記第２光反射面で１回反射して前記第２の光制御部から出射する光を前記第２の反射鏡で反射させて、前記表示手段に表示される画像を空中像として結像させ、前記表示手段及び前記空中像は、前記第１の反射鏡を含む平面と前記第２の反射鏡を含む平面で挟まれた空間に位置することを特徴とする反射型空中像結像装置。
2. 請求項１記載の反射型空中像結像装置において、前記光学結像手段と重ならない位置で前記第１の反射鏡と前記第２の反射鏡の間に配置され、前記第１の反射鏡と対向する第１反射面及び前記第２の反射鏡と対向する第２反射面を表裏に有する第３の反射鏡を備え、前記表示手段から発せられる光を前記第１反射面で反射させてから前記第１の反射鏡に照射し、前記第２の光制御部から出射して前記第２の反射鏡で反射した光を前記第２反射面で反射させてから結像させることを特徴とする反射型空中像結像装置。
3. 請求項１又は２記載の反射型空中像結像装置において、前記空中像に触れる指示手段の位置を検知する検知手段が設けられていることを特徴とする反射型空中像結像装置。
4. 透明平板の一方の面に垂直で該透明平板の内部に間隔を空けて平行配置された複数の第１光反射面を有する第１の光制御部と、前記透明平板の他方の面に垂直で該透明平板の内部に間隔を空けて平行配置された複数の第２光反射面を有する第２の光制御部とが、平面視して前記第１光反射面と前記第２光反射面が直交するように前記透明平板の厚さ方向に重ね合わされて配置された光学結像手段を用いる反射型空中像結像方法であって、
   前記光学結像手段の前記第１の光制御部側に該第１の光制御部と間隔を空けて第１の反射鏡を対向配置し、前記光学結像手段の前記第２の光制御部側に該第２の光制御部と間隔を空けて第２の反射鏡を対向配置して、表示手段から発せられて前記第１の反射鏡に照射された光を、該第１の反射鏡で反射させて前記第１の光制御部に入射させ、該第１の光制御部に入射する光のうち、前記第１光反射面で１回反射して前記第２の光制御部に入射し、前記第２光反射面で１回反射して前記第２の光制御部から出射する光を前記第２の反射鏡で反射させて、前記表示手段に表示される画像を空中像として結像させ、前記表示手段及び前記空中像は、前記第１の反射鏡を含む平面と前記第２の反射鏡を含む平面で挟まれた空間に位置することを特徴とする反射型空中像結像方法。
5. 請求項４記載の反射型空中像結像方法において、前記光学結像手段と重ならない位置で前記第１の反射鏡と前記第２の反射鏡の間に、前記第１の反射鏡と対向する第１反射面及び前記第２の反射鏡と対向する第２反射面を表裏に有する第３の反射鏡を配置し、前記表示手段から発せられる光を前記第１反射面で反射させてから前記第１の反射鏡に照射し、前記第２の光制御部から出射して前記第２の反射鏡で反射した光を前記第２反射面で反射させてから結像させることを特徴とする反射型空中像結像方法。

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