(57)【要約】【課題】見やすい空中像を表示することができる空中表示装置を提供する。【解決手段】画像１１の空中像２を表示する空中表示装置１であって、画像１１から放射される光を反射及び透過することで、反射光及び透過光を出射するハーフミラー２０と、反射光又は透過光を再帰反射させる再帰反射シート３０と、画像１１から空中像２に至る光の経路上に位置し、空中像２のサイズを拡大する凸レンズ４０とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影対象物の空中像を表示する空中表示装置であって、
前記投影対象物から放射される光を反射及び透過することで、反射光及び透過光を出射するビームスプリッタと、
前記反射光又は前記透過光を再帰反射させる再帰反射部と、
前記投影対象物から前記空中像に至る光の経路上に位置し、前記空中像のサイズを拡大する光学素子とを備える
空中表示装置。
【請求項２】
前記光学素子は、さらに、前記空中像の表示位置を変更する
請求項１に記載の空中表示装置。
【請求項３】
前記光学素子は、凸レンズであり、前記投影対象物と前記ビームスプリッタとの間に位置し、
前記光学素子の焦点距離をｆ１、前記投影対象物と前記光学素子との間の距離をａ１とした場合、０＜ａ１＜ｆ１を満たす
請求項１又は２に記載の空中表示装置。
【請求項４】
前記光学素子は、凹レンズであり、前記ビームスプリッタと前記空中像との間に位置し、
前記光学素子の焦点距離をｆ２、前記ビームスプリッタを対称軸とする前記投影対象物の面対称位置と前記光学素子との間の距離をａ２とした場合、０＜ａ２＜ｆ２を満たす
請求項１又は２に記載の空中表示装置。
【請求項５】
前記光学素子は、凸レンズであり、前記ビームスプリッタと前記空中像との間に位置し、
前記光学素子の焦点距離をｆ３、前記ビームスプリッタを対称軸とする前記投影対象物の面対称位置と前記光学素子との間の距離をａ３とした場合、ｆ＜ａ３＜２ｆ３を満たす
請求項１又は２に記載の空中表示装置。
【請求項６】
さらに、
前記投影対象物である画像を表示するための、行列状に複数の画素が配列された表示面を有する表示部を備える
請求項１〜５のいずれか１項に記載の空中表示装置。
【請求項７】
さらに、
前記投影対象物、前記ビームスプリッタ及び前記光学素子の少なくとも１つの位置及び姿勢を変更する変更部を備える
請求項１〜６のいずれか１項に記載の空中表示装置。
【請求項８】
さらに、
検知対象物が検知領域内に存在することを検知するセンサを備え、
前記空中像は、前記検知領域と非検知領域との境界近傍に表示される
請求項１〜７のいずれか１項に記載の空中表示装置。
【請求項９】
前記センサは、静電容量式センサである
請求項８に記載の空中表示装置。
【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。
【背景技術】
【０００２】
従来、空中画像を閲覧可能とする技術の開発が進められている。例えば、特許文献１には、対象物体より放射される光を反射及び透過させるハーフミラーと、ハーフミラーで反射された光をハーフミラーへ反射させる再帰反射部材と、再帰反射部材で反射され、かつ、ハーフミラーを透過する光をハーフミラーの側へ傾ける光学素子とを備える光学装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−４０９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の光学装置では、ハーフミラー上に凸レンズが光学素子として配置されている。この場合、空中像は縮小され、かつ、ハーフミラーの近くに投影されるので、光学装置から離れた位置からは空中像が見えにくくなる。また、ハーフミラー上に凸レンズが配置されて光が曲げられるために、空中像に歪みが生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、見やすい空中像を表示することができる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】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る空中表示装置は、投影対象物の空中像を表示する空中表示装置であって、前記投影対象物から放射される光を反射及び透過することで、反射光及び透過光を出射するビームスプリッタと、前記反射光又は前記透過光を再帰反射させる再帰反射部と、前記投影対象物から前記空中像に至る光の経路上に位置し、前記空中像のサイズを拡大する光学素子とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る空中表示装置によれば、見やすい空中像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る空中表示装置のキッチンへの適用例を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る空中表示装置のキッチンへの適用例を示す断面図である。
【図３】実施の形態１に係る空中表示装置が備える結像光学系による空中像の表示原理を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る空中表示装置の斜視図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線における実施の形態１に係る空中表示装置の断面図である。
【図６】実施の形態１に係る空中表示装置の構成要素の位置関係を模式的に示す図である。
【図７Ａ】実施の形態１に係る空中表示装置の再帰反射シートの配置例を示す断面図である。
【図７Ｂ】実施の形態１に係る空中表示装置の再帰反射シートの別の配置例を示す断面図である。
【図８】実施の形態１に係る空中表示装置の実施例を模式的に示す断面図である。
【図９】実施の形態１の変形例１に係る空中表示装置の構成要素の位置関係を模式的に示す図である。
【図１０Ａ】実施の形態１の変形例１に係る空中表示装置の再帰反射シートの配置例を示す断面図である。
【図１０Ｂ】実施の形態１の変形例１に係る空中表示装置の再帰反射シートの別の配置例を示す断面図である。
【図１１】実施の形態１の変形例２に係る空中表示装置の構成要素の位置関係を模式的に示す図である。
【図１２Ａ】実施の形態１の変形例１に係る空中表示装置の再帰反射シートの配置例を示す断面図である。
【図１２Ｂ】実施の形態１の変形例１に係る空中表示装置の再帰反射シートの別の配置例を示す断面図である。
【図１３】実施の形態２に係る空中表示装置の断面図である。
【図１４Ａ】従来の空中表示装置の問題点を説明するための図である。
【図１４Ｂ】従来の空中表示装置の別の問題点を説明するための図である。
【図１５】実施の形態２に係る空中表示装置の構成と空中像とを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下では、本発明の実施の形態に係る空中表示装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１０】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１１】
（実施の形態１）
［概要］
まず、本実施の形態に係る空中表示装置１の概要について説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態に係る空中表示装置１のキッチン９０への適用例を示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係る空中表示装置１のキッチン９０への適用例を示す断面図である。具体的には、図１は、正面斜め方向から見たときのキッチン９０を示している。図２は、側方から見たときのキッチン９０の断面を示している。
【００１３】
キッチン９０は、例えばユーザ３が調理をし、食器を洗うための設備である。具体的には、キッチン９０は、システムキッチンであり、調理などの作業を行うためのキッチン台９１と、キッチン台９１の奥側に衝立状に配置されたキッチン壁９２と、キッチン台９１に組み込まれた流し台（シンク）９３と、キッチン台９１に併設された加熱調理器９４と、キッチン台９１の下方に設置された収納庫９５とを備える。
【００１４】
図１及び図２に示すように、空中表示装置１は、キッチン台９１に組み込まれている。空中表示装置１は、ディスプレイ１０が表示する画像を空中像（空中画像）２として、空中の表示領域に結像させる。表示領域は、キッチン台９１の上方かつキッチン壁９２の前方に位置する空中の領域である。これにより、キッチン台９１及びキッチン壁９２の前方に立つユーザ３にとって、空中像２が容易に視認可能になる。なお、空中表示装置１は、キッチン壁９２に組み込まれていてもよい。
【００１５】
本実施の形態では、空中表示装置１は、図２に示すように、ディスプレイ１０と、ハーフミラー２０と、再帰反射シート３０と、凸レンズ４０と、筐体５０とを備える。ディスプレイ１０と、ハーフミラー２０と、再帰反射シート３０とからなる結像光学系１ｘ（図３を参照）が、ディスプレイ１０に表示される画像１１を空中像２ｘとして空中に表示する。凸レンズ４０は、空中像２ｘのサイズを拡大することで、拡大された空中像２を形成する。
【００１６】
以下では、まず、図３を用いて、空中表示装置１の結像光学系１ｘが空中像２ｘを空中に表示する原理について説明する。図３は、本実施の形態に係る空中表示装置１が備える結像光学系１ｘによる空中像２ｘの表示原理を示す図である。図３では、光の経路を細い実線又は破線の矢印で示している。
【００１７】
結像光学系１ｘは、投影対象物をハーフミラー２０と再帰反射シート３０とによって空中に投影し、空中像２ｘを表示する。本実施の形態では、投影対象物は、ディスプレイ１０の表示面に表示される画像１１である。なお、本明細書では、画像１１及び空中像２の向きを分かりやすくするため、画像１１を矢印（太い実線又は破線）で示している。
【００１８】
図３に示すように、画像１１から放出された光（画像）は、ハーフミラー２０によって反射光ＬＲ１と透過光ＬＴ１とに分割される。透過光ＬＴ１は、ハーフミラー２０を透過した後、結像することなく進行する。反射光ＬＲ１は、再帰反射シート３０によって再帰反射される。
【００１９】
再帰反射光ＬＲＲは、再帰反射シート３０に対する入射光である反射光ＬＲ１と同じ方向に進行し、ハーフミラー２０によって反射光ＬＲ２と透過光ＬＴ２とに分割される。透過光ＬＴ２は、ハーフミラー２０を透過した後、所定の位置で結像されて空中像２ｘを形成する。
【００２０】
所定の位置は、具体的には、ハーフミラー２０を対称軸とする画像１１（ディスプレイ１０）の面対称位置である。つまり、結像光学系１ｘは、当該面対称位置に、ディスプレイ１０に表示された画像１１の空中像２ｘを表示する。
【００２１】
このように、空中表示装置１は、ディスプレイ１０に表示された画像１１を空中像２ｘとして空中に表示する。つまり、空中表示装置１は、空中に浮かび上がった状態で画像（空中像２ｘ）を表示することができる。
【００２２】
［構成］
続いて、空中表示装置１の詳細な構成について説明する。
【００２３】
図４は、本実施の形態に係る空中表示装置１の概観斜視図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線における本実施の形態に係る空中表示装置１の構成を示す断面図である。図４及び図５に示すように、空中表示装置１は、ディスプレイ１０と、ハーフミラー２０と、再帰反射シート３０と、凸レンズ４０と、筐体５０と、制御部６０と、１以上のスイッチ７０とを備える。
【００２４】
本実施の形態では、ディスプレイ１０と、ハーフミラー２０と、再帰反射シート３０と、凸レンズ４０と、制御部６０とが筐体５０の内部に配置され、１以上のスイッチ７０（図４では４つのスイッチ７０）は、筐体５０の外側面に取り付けられている。このように、空中表示装置１は、各構成部材が筐体５０の内部に収容され、又は、外部に固定されてユニット化されている。
【００２５】
これにより、空中表示装置１の設置作業を容易に行うことができる。また、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０、再帰反射シート３０及び凸レンズ４０などの光学系を設置者が素手などで直接触らずに済むため、指紋又は異物などの汚れの付着を抑制することができる。これにより、汚れによる空中像２の不鮮明化などを抑制することができる。
【００２６】
［ディスプレイ］
ディスプレイ１０は、行列状に複数の画素が配列された表示面を有する表示部である。表示面には、ディスプレイ１０に入力される画像１１が表示される。本実施の形態では、ディスプレイ１０の表示面に表示される画像１１が、空中像２として空中に表示される投影対象物の一例である。
【００２７】
ディスプレイ１０は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）又は有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置などのフラットパネルディスプレイである。
【００２８】
本実施の形態では、ディスプレイ１０は、その位置及び姿勢が変更可能な状態で、筐体５０の内部に収納されている。例えば、ディスプレイ１０には、アクチュエータなどの駆動素子が取り付けられている。当該駆動素子は、制御部６０から送信される制御信号に基づいて、ディスプレイ１０の位置及び姿勢を変更する。
【００２９】
なお、図５に示す複数の破線のうち、ディスプレイ１０の端部を通過する直線状の破線とディスプレイ１０の他の端部を通過する円弧状の破線とは、ディスプレイ１０の可動範囲の一例を表している。ディスプレイ１０は、例えば、一方の端部を中心として回動可能に設けられている。
【００３０】
本実施の形態では、ディスプレイ１０に表示される画像（映像）１１は、静止画及び動画像のいずれであってもよく、例えば、空中表示装置１に記憶されたコンテンツ映像、テレビ番組の放送中の映像若しくは録画映像、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）  Ｄｉｓｃ）若しくはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などの再生映像、又は、インターネット画像などである。
【００３１】
［ハーフミラー（ビームスプリッタ）］
ハーフミラー２０は、画像１１（ディスプレイ１０）から放射される光を反射及び透過することで、反射光及び透過光を出射するビームスプリッタの一例である。具体的には、ハーフミラー２０は、入射する光の一部を鏡面反射し、残りをそのまま（進行方向を実質的に変えることなく）透過させる。ハーフミラー２０は、例えば、入射する光を略１：１で反射及び透過する。すなわち、ハーフミラー２０は、入射する光の光束の５０％の反射光と５０％の透過光とを出射する。
【００３２】
ハーフミラー２０は、例えば、金属薄膜又は誘電体多層膜などの反射性の薄膜が表面に形成された透光性の板材である。透光性の板材としては、例えば、透明なソーダガラスなどのガラス材料、又は、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などの透明樹脂材料を用いて形成されている。金属薄膜は、アルミニウムなどの金属材料を用いて、光透過性及び光反射性を有する程度に薄く形成された薄膜である。
【００３３】
ハーフミラー２０は、画像１１から放射される光を再帰反射シート３０に向けて反射する。ハーフミラー２０は、再帰反射シート３０から再帰反射された光を透過させて、筐体５０の開口５１から外部に放出させる。
【００３４】
本実施の形態では、ハーフミラー２０は、その位置及び姿勢が変更可能な状態で、筐体５０の内部に収納されている。例えば、ハーフミラー２０には、アクチュエータなどの駆動素子が取り付けられている。当該駆動素子は、制御部６０から送信される制御信号に基づいて、ハーフミラー２０の位置及び姿勢を変更する。
【００３５】
なお、図５に示す複数の破線のうち、ハーフミラー２０の端部を通過する直線状の破線とハーフミラー２０の他の端部を通過する円弧状の破線とは、ハーフミラー２０の可動範囲の一例を表している。ハーフミラー２０は、例えば、一方の端部を中心として回動可能に設けられている。
【００３６】
［再帰反射シート（再帰反射部）］
再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０によって反射された反射光、又は、ハーフミラー２０を透過した透過光を再帰反射する。本実施の形態では、再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０を基準としてディスプレイ１０と同じ側に位置しており、反射光ＬＲ１を再帰反射する（後述する図７Ａを参照）。なお、透過光ＬＴ１を再帰反射する例については、図７Ｂを用いて後で説明する。
【００３７】
再帰反射シート３０は、例えば、複数の球状のガラスビーズが板状の基材の面内に敷き詰められた部材である。あるいは、再帰反射シート３０は、マイクロプリズムが設けられた板材でもよい。
【００３８】
本実施の形態では、再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０に対して略垂直となるように配置されているが、これに限らない。再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０による反射光ＬＲ１（又は透過光ＬＴ１）の光路上に位置していればよく、ハーフミラー２０に対して傾斜していてもよい。また、再帰反射シート３０は、筐体５０の内面に形成されていてもよい。
【００３９】
［凸レンズ］
凸レンズ４０は、画像１１（ディスプレイ１０）から空中像２に至る光の経路上に位置し、空中像２のサイズを拡大する光学素子の一例である。本実施の形態では、凸レンズ４０は、さらに、空中像２の表示位置を変更する。
【００４０】
凸レンズ４０は、画像１１（ディスプレイ１０）とハーフミラー２０との間に位置している。このとき、凸レンズ４０の焦点距離をｆ１、画像１１と凸レンズ４０との間の距離をａ１とした場合に、０＜ａ１＜ｆ１を満たす。詳細は後で説明する。
【００４１】
凸レンズ４０は、例えば、透明なガラス材料、又は、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などの透明樹脂材料を用いて形成されている。
【００４２】
本実施の形態では、凸レンズ４０は、その位置及び姿勢が変更可能な状態で、筐体５０の内部に収納されている。例えば、凸レンズ４０には、アクチュエータなどの駆動素子が取り付けられている。当該駆動素子は、制御部６０から送信される制御信号に基づいて、凸レンズ４０の位置及び姿勢を変更する。
【００４３】
なお、図５に示す複数の破線のうち、凸レンズ４０の端部を通過する直線状の破線と凸レンズ４０の他の端部を通過する円弧状の破線とは、凸レンズ４０の可動範囲の一例を表している。凸レンズ４０は、例えば、一方の端部を中心として回動可能に設けられている。
【００４４】
［筐体］
筐体５０は、空中表示装置１の外郭筐体であり、図５に示すように、内部にディスプレイ１０、ハーフミラー２０、再帰反射シート３０、凸レンズ４０及び制御部６０が収納されている。筐体５０の外壁には、図４に示すように、スイッチ７０が埋め込まれている。
【００４５】
本実施の形態では、筐体５０の外形は、略直方体状である。なお、筐体５０の外形は、略円柱状などでもよく、これらに限定されない。筐体５０は、例えば、アルミニウムなどの金属材料又は樹脂材料から形成される。
【００４６】
筐体５０には、ハーフミラー２０を透過した光を外部に取り出すための開口５１が、ハーフミラー２０に対向する面に設けられている。図４及び図５に示すように、開口５１には透光プレート５５が設けられている。
【００４７】
透光プレート５５は、可視光を透過させる透光性のガラス板又は樹脂製の板材である。透光プレート５５は、例えば、透明なソーダガラスなどから形成される。透光プレート５５が開口５１を蓋することで、筐体５０の内部に異物などが進入するのを抑制することができる。
【００４８】
筐体５０の大きさは、特に限定されないが、例えば、幅又は奥行きが１０ｃｍ以下である。これにより、例えば、一般的なユニットバスのバス壁などに筐体５０（空中表示装置１）を埋め込むことができる。
【００４９】
なお、透光プレート５５の代わりにハーフミラー２０が開口５１に設けられていてもよい。すなわち、ハーフミラー２０が開口５１を蓋する機能を有してもよい。これにより、空中表示装置１の部品点数を削減することができ、軽量化を図ることができる。
【００５０】
［制御部］
制御部６０は、各種制御処理及び演算処理を行う情報処理装置である。制御部６０は、例えば、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）又はマイクロコンピュータなどの制御回路によって実現される。
【００５１】
本実施の形態では、制御部６０は、画像１１、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の少なくとも１つの位置及び姿勢を変更する変更部の一例である。具体的には、制御部６０は、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の各々に取り付けられた駆動素子を制御する。具体的には、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０又は凸レンズ４０の位置又は姿勢の調整量を決定し、決定した調整量を示すコマンドを各駆動素子に送信する。各駆動素子は、コマンドに従って動作し、ディスプレイ１０（画像１１）、ハーフミラー２０又は凸レンズ４０の位置又は姿勢を変化させる。これにより、空中像２の位置又は姿勢が変更される。
【００５２】
なお、制御部６０は、筐体５０の内部に収納されているが、これに限らない。制御部６０は、筐体５０の外側に固定されていてもよく、あるいは、筐体５０から離れた位置に設けられていてもよい。
【００５３】
［スイッチ］
スイッチ７０は、制御部６０を制御するためのスイッチである。スイッチ７０は、例えば、メカニカルスイッチ（押しボタンなど）、タッチセンサ、又は、非接触センサなどである。
【００５４】
本実施の形態では、図４に示すように、複数のスイッチ７０が筐体５０の外側面に設けられている。例えば、複数のスイッチ７０は、ディスプレイ１０の表示のオン及びオフを切り替えるための電源用のスイッチと、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の各々の位置又は姿勢を調整するための調整用のスイッチとを含んでいる。
【００５５】
例えば、ユーザ３が調整用のスイッチ７０を操作した場合、スイッチ７０から制御信号が制御部６０に出力される。制御信号に応じて制御部６０は、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の位置又は姿勢を制御する。あるいは、ユーザ３が電源用のスイッチ７０を操作した場合、スイッチ７０から制御信号が制御部６０（又はディスプレイ１０）に出力される。制御部６０（又はディスプレイ１０）は、表示面への画像の表示を開始又は停止する。
【００５６】
このように、空中表示装置１は、スイッチ７０を備えることで、例えば、空中像２が表示されない場合、又は、後述するセンサ８０（実施の形態２を参照）が機能しない場合などに、ユーザ３からの操作を受け付けることができる。これにより、ユーザ利便性を高めることができる。
【００５７】
［空中像の拡大及び位置の変更の原理］
本実施の形態に係る空中表示装置１では、図３で示した空中像２ｘを凸レンズ４０によって拡大し、かつ、その表示位置を変更する。以下では、この原理について、図６を用いて説明する。
【００５８】
図６は、本実施の形態に係る空中表示装置１の構成要素の位置関係を模式的に示す図である。なお、本明細書において、レンズ（光学素子）を基準として「前方」をユーザ３が存在する側、「後方」をその反対側とする。
【００５９】
図６に示すように、凸レンズ４０の焦点距離をｆ１とし、画像１１（ディスプレイ１０）と凸レンズ４０との距離をａ１とした場合に、０＜ａ１＜ｆ１を満たす。すなわち、画像１１（ディスプレイ１０）は、凸レンズ４０の後方側の焦点Ｆ１と凸レンズ４０との間に位置している。
【００６０】
これにより、凸レンズ４０の後方の凸レンズ４０からの距離がｂ１となる位置に、画像１１の虚像１２が形成される。このとき、レンズの公式により、（式１）が成立する。
【００６１】
【数１】
2018031925.tif 000003
【００６２】
ハーフミラー２０は、凸レンズ４０の前方の凸レンズ４０からの距離がｃ１となる位置に配置されている。なお、図６に示す例では、ｃ１がｆ１より大きいが、これに限らない。すなわち、ハーフミラー２０は、凸レンズ４０の前方側の焦点Ｆ２より前方に位置しているが、凸レンズ４０と焦点Ｆ２との間に位置していてもよい。
【００６３】
ハーフミラー２０と再帰反射シート３０（図６には示していない）とによって、図３で説明したように、空中像２ｘが形成される。本実施の形態では、凸レンズ４０が設けられていることにより、虚像１２の空中像２がハーフミラー２０を対称軸とした面対称位置に形成される。具体的には、ハーフミラー２０と虚像１２との間の距離がｂ１＋ｃ１であるので、空中像２は、ハーフミラー２０の前方の距離がｂ１＋ｃ１となる位置に表示される。
【００６４】
また、虚像１２の大きさは、ディスプレイ１０に表示される画像の大きさのＭ（＝ｂ１／ａ１＞１）になる。したがって、空中像２は、虚像１２と同じ大きさであるので、ディスプレイ１０に表示される画像１１が拡大された空中像になる。つまり、凸レンズ４０は、凸レンズ４０がない場合に形成される空中像２ｘを拡大し、かつ、表示位置を前方（ユーザ３側）に変更する。このように、空中表示装置１は、拡大された空中像２をユーザ３に近い位置に表示することができる。
【００６５】
［再帰反射シートの配置］
ここで、本実施の形態に係る空中表示装置１における再帰反射シート３０の配置例について、図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、本実施の形態に係る空中表示装置１の再帰反射シート３０の配置例を示す断面図である。
【００６６】
本実施の形態では、図７Ａに示すように、再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０を基準としてディスプレイ１０（画像１１）と同じ側に配置されている。この配置により、再帰反射シート３０は、画像１１から放射されて凸レンズ４０を通過し、ハーフミラー２０によって反射された反射光ＬＲ１を再帰反射する。再帰反射光ＬＲＲのうちハーフミラー２０を透過した透過光ＬＴ２が空中像２を形成する。
【００６７】
また、本実施の形態では、図７Ｂに示すように、再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０を基準として、ディスプレイ１０（画像１１）の反対側（すなわち、空中像２側）に配置されていてもよい。この配置により、再帰反射シート３０は、画像１１から放射されて凸レンズ４０を通過し、ハーフミラー２０を透過した透過光ＬＴ１を再帰反射する。再帰反射光ＬＲＲのうちハーフミラー２０によって反射された反射光ＬＲ２が空中像２を形成する。
【００６８】
なお、再帰反射シート３０が空中像２側に配置されている場合、再帰反射シート３０は、筐体５０の内部に収納されていなくてもよい。あるいは、筐体５０は、再帰反射シート３０を収納可能な形状を有してもよい。図７Ｂには、筐体５０の形状の一例を長破線で示している。筐体５０は、例えば、開口５１（透光プレート５５）がハーフミラー２０に対して傾斜した形状を有してもよい。
【００６９】
また、再帰反射シート３０は、反射光ＬＲ１及び透過光ＬＴ１の両方を再帰反射してもよい。つまり、ハーフミラー２０の両側に再帰反射シート３０が設けられていてもよい。具体的には、空中表示装置１は、図７Ａ及び図７Ｂに示す２つの再帰反射シート３０を備えていてもよい。このとき、２つの再帰反射シート３０は、互いに繋がった１枚のシートでもよい。再帰反射シート３０が反射光ＬＲ１及び透過光ＬＴ１の両方を再帰反射することで、空中像２を形成する光の光束が増加するので、空中像２をより明るくすることができる。
【００７０】
［実施例］
図８は、本実施の形態に係る空中表示装置１の実施例を模式的に示す断面図である。ここで、凸レンズ４０の焦点距離ｆ１は、例えば１００ｍｍとする。
【００７１】
本実施例では、図８に示すように、凸レンズ４０は、ディスプレイ１０（画像１１）とハーフミラー２０との間において、画像１１からの距離ａ１が６０ｍｍの位置に配置されている。すなわち、画像１１と凸レンズ４０との間の距離ａ１は、焦点距離ｆ１より小さい。
【００７２】
さらに、ハーフミラー２０は、凸レンズ４０の前方側の焦点に位置している。つまり、ハーフミラー２０と凸レンズ４０との距離ｃ１は、焦点距離ｆ１に等しく、１００ｍｍである。なお、ここでの距離ｃ１は、凸レンズ４０の光軸上での距離である。
【００７３】
再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０に対して任意の距離に任意の姿勢で配置されている。図８では、ハーフミラー２０を基準としてディスプレイ１０側に、ハーフミラー２０に対して略垂直な姿勢で配置されている。
【００７４】
以上の配置により、画像１１の虚像１２が凸レンズ４０の後方（ディスプレイ１０側）の、凸レンズ４０からの距離ｂ１が１５０ｍｍの位置に形成される。虚像１２は、画像１１の２．５倍（＝１５０ｍｍ／６０ｍｍ）の大きさになる。
【００７５】
空中像２は、ハーフミラー２０を対称軸として虚像１２の面対称位置に形成されるので、ハーフミラー２０からの距離が２５０ｍｍ（＝１００ｍｍ＋１５０ｍｍ）の位置に、画像１１の２．５倍の大きさで表示される。なお、凸レンズ４０が設けられていない場合の空中像２ｘは、ハーフミラー２０からの距離が１６０ｍｍの位置に、画像１１と同じ大きさで表示される。
【００７６】
［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る空中表示装置１は、投影対象物（画像１１）の空中像２を表示する空中表示装置であって、画像１１から放射される光を反射及び透過することで、反射光ＬＲ１及び透過光ＬＴ１を出射するビームスプリッタ（ハーフミラー２０）と、反射光ＬＲ１又は透過光ＬＴ１を再帰反射させる再帰反射シート３０と、画像１１から空中像２に至る光の経路上に位置し、空中像２のサイズを拡大する光学素子の一例である凸レンズ４０とを備える。
【００７７】
これにより、空中像２を拡大することができるので、ユーザ３にとって空中像２を見やすくなる。このように、本実施の形態によれば、見やすい空中像２を表示することができる空中表示装置１を提供することができる。また、空中像２を拡大することができるので、画像１１を表示するディスプレイ１０を小型化することができる。これにより、空中表示装置１を小型化又は軽量化することができる。
【００７８】
また、例えば、凸レンズ４０は、さらに、空中像２の表示位置を変更する。
【００７９】
これにより、空中像２の位置を変更することができるので、例えば、ユーザ３に近い位置に空中像２を表示させることができる。したがって、ユーザ３にとって空中像２を見やすくすることができる。
【００８０】
また、例えば、凸レンズ４０は、画像１１とハーフミラー２０との間に位置し、凸レンズ４０の焦点距離をｆ１、画像１１と凸レンズ４０との間の距離をａ１とした場合、０＜ａ１＜ｆ１を満たす。
【００８１】
これにより、凸レンズ４０が画像１１（ディスプレイ１０）とハーフミラー２０との間に位置するので、例えば、ディスプレイ１０及びハーフミラー２０を収納する筐体５０の内部に凸レンズ４０を収納することができる。したがって、例えば、空中表示装置１をユニット化することができ、運搬、設置などを容易にすることができる。また、凸レンズ４０の配置スペースとして、ディスプレイ１０とハーフミラー２０との間のスペースを利用するので、空中表示装置１の大型化を抑えることができる。
【００８２】
また、例えば、空中表示装置１は、さらに、投影対象物である画像１１を表示するための、行列状に複数の画素が配列された表示面を有するディスプレイ１０を備える。
【００８３】
これにより、ディスプレイ１０に表示される画像１１を空中像２として表示することができるので、画像１１の表示内容を変更することで、空中像２としての表示内容を簡単に変更することができる。
【００８４】
また、例えば、空中表示装置１は、さらに、画像１１、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の少なくとも１つの位置及び姿勢を変更する制御部６０を備える。
【００８５】
これにより、空中像２のサイズ又は位置を自動で変更することができる。例えば、ユーザ３の位置などに基づいて、空中像２のサイズ及び位置を変更することにより、ユーザ３にとって見やすい大きさ、及び、見やすい位置に空中像２を表示することができる。
【００８６】
［変形例１］
以下では、実施の形態１の変形例１について説明する。
【００８７】
図９は、本変形例に係る空中表示装置１０１の構成要素の位置関係を模式的に示す図である。
【００８８】
本変形例に係る空中表示装置１０１は、図６に示す空中表示装置１と比較して、凸レンズ４０の代わりに凹レンズ１４０を備える点が相違する。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点についての説明を省略又は簡略化する場合がある。
【００８９】
凹レンズ１４０は、画像１１（ディスプレイ１０）から空中像２に至る光の経路上に位置し、空中像２のサイズを拡大する光学素子の一例である。本実施の形態では、凹レンズ１４０は、さらに、空中像２の表示位置を変更する。
【００９０】
凹レンズ１４０は、ハーフミラー２０と空中像２との間に位置している。凹レンズ１４０の焦点距離をｆ２、ハーフミラー２０を対称軸とする画像１１の面対称位置と凹レンズ１４０との間の距離をａ２とした場合、０＜ａ２＜ｆ２を満たす。画像１１の面対称位置は、凹レンズ１４０が設けられていない場合の空中像２ｘの表示位置である。すなわち、図９に示すように、凹レンズ１４０は、前方側の焦点Ｆ２と凹レンズ１４０との間に空中像２ｘ（画像１１の面対称位置）が存在するように配置されている。
【００９１】
これにより、凹レンズ１４０の前方側に空中像２ｘを虚光源として空中像２が形成される。このとき、レンズの公式により、（式２）が成立する。
【００９２】
【数２】
2018031925.tif 000004
【００９３】
ハーフミラー２０は、凹レンズ１４０の後方の凹レンズ１４０からの距離がｃ２となる位置に配置されている。なお、図９に示す例では、ｃ２がｆ２より小さいが、これに限らない。すなわち、ハーフミラー２０は、凹レンズ１４０の後方側の焦点Ｆ１と凹レンズ１４０との間に位置しているが、焦点Ｆ１より後方（ディスプレイ１０（画像１１）側）に位置していてもよい。
【００９４】
ハーフミラー２０と再帰反射シート３０（図９には示していない）とによって、図３で説明したように、空中像２ｘが形成される。本実施の形態では、凹レンズ１４０が設けられていることにより、空中像２ｘが虚光源として機能することで、拡大された空中像２が表示される。
【００９５】
また、空中像２の大きさは、空中像２ｘの大きさのＭ（＝ｂ２／ａ２＞１）になる。空中像２ｘは画像１１と同じ大きさであるので、空中像２は、画像１１が拡大された空中像になる。つまり、凹レンズ１４０は、凹レンズ１４０がない場合に形成される空中像２ｘを拡大し、かつ、表示位置を前方（ユーザ３側）に変更する。このように、空中表示装置１０１は、拡大された空中像２をユーザ３に近い位置に表示することができる。
【００９６】
ここで、図９には示していない再帰反射シート３０の配置例について、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す。図１０Ａ及び図１０Ｂは、本変形例に係る空中表示装置１０１の再帰反射シート３０の配置例を示す断面図である。
【００９７】
本実施の形態では、図１０Ａに示すように、再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０を基準としてディスプレイ１０（画像１１）と同じ側に配置されている。この配置により、再帰反射シート３０は、画像１１から放射されてハーフミラー２０によって反射された反射光ＬＲ１を再帰反射する。再帰反射光ＬＲＲのうちハーフミラー２０を透過した透過光ＬＴ２が、凹レンズ１４０を通過して空中像２を形成する。
【００９８】
また、本実施の形態では、図１０Ｂに示すように、再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０を基準として、ディスプレイ１０（画像１１）の反対側（すなわち、空中像２側）に配置されていてもよい。この配置により、再帰反射シート３０は、画像１１から放射されてハーフミラー２０を透過した透過光ＬＴ１を再帰反射する。再帰反射光ＬＲＲのうちハーフミラー２０によって反射された反射光ＬＲ２が、凹レンズ１４０を通過して空中像２を形成する。
【００９９】
なお、本変形例では、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、凹レンズ１４０は、ハーフミラー２０を基準としてディスプレイ１０（画像１１）とは反対側に位置している。このため、本変形例に係る筐体５０は、例えば、図１０Ａ及び図１０Ｂの長破線で示すように、略直方体の角を斜めに切り落とした形状を有してもよい。具体的には、筐体５０には、開口５１（透光プレート５５）が凹レンズ１４０に平行になるように設けられていてもよい。あるいは、凹レンズ１４０は、筐体５０の内部に収納されていなくてもよい。
【０１００】
以上のように、本変形例に係る空中表示装置１では、凹レンズ１４０は、ハーフミラー２０と空中像２との間に位置し、凹レンズ１４０の焦点距離をｆ２、ハーフミラー２０を対称軸とする画像１１の面対称位置（すなわち、空中像２ｘ）と凹レンズ１４０との間の距離をａ２とした場合、０＜ａ２＜ｆ２を満たす。
【０１０１】
これにより、凸レンズ４０ではなく、凹レンズ１４０を用いた場合でも、空中像２のサイズを拡大し、位置を変更することができる。
【０１０２】
［変形例２］
以下では、実施の形態１の変形例２について説明する。
【０１０３】
図１１は、本変形例に係る空中表示装置２０１の構成要素の位置関係を模式的に示す図である。
【０１０４】
本変形例に係る空中表示装置２０１は、図６に示す空中表示装置１と比較して、凸レンズ４０の代わりに凸レンズ２４０を備える点が相違する。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点についての説明を省略又は簡略化する場合がある。
【０１０５】
凸レンズ２４０は、画像１１（ディスプレイ１０）から空中像２に至る光の経路上に位置し、空中像２のサイズを拡大する光学素子の一例である。本実施の形態では、凸レンズ２４０は、さらに、空中像２の表示位置を変更する。
【０１０６】
凸レンズ２４０は、ハーフミラー２０と空中像２との間に位置している。凸レンズ２４０の焦点距離をｆ３、ハーフミラー２０を対称軸とする画像１１の面対称位置と凸レンズ２４０との間の距離をａ３とした場合、ｆ３＜ａ３＜２ｆ３を満たす。画像１１の面対称位置は、凸レンズ２４０が設けられていない場合の空中像２ｘの表示位置である。すなわち、図１１に示すように、凸レンズ２４０は、後方側の焦点Ｆ１より後方（ハーフミラー２０側）で、かつ、焦点Ｆ１からの距離がｆ３より短い位置に、空中像２ｘ（画像１１の面対称位置）が存在するように配置されている。
【０１０７】
これにより、凸レンズ２４０の前方側に空中像２ｘを光源として空中像２が形成される。このとき、レンズの公式により、（式３）が成立する。
【０１０８】
【数３】
2018031925.tif 000005
【０１０９】
ハーフミラー２０は、凸レンズ２４０の後方の凸レンズ２４０からの距離がｃ３となる位置に配置されている。なお、図１１に示す例では、ｃ３が２ｆ３より大きいが、これに限らない。すなわち、ハーフミラー２０は、凸レンズ２４０からの距離ｃ３が２ｆ３より小さくなる位置に配置されていてもよい。
【０１１０】
ハーフミラー２０と再帰反射シート３０（図１１には示していない）とによって、図３で説明したように、空中像２ｘが形成される。本実施の形態では、凸レンズ２４０が設けられていることにより、空中像２ｘが光源として機能することで、拡大された空中像２が表示される。
【０１１１】
また、空中像２の大きさは、空中像２ｘの大きさのＭ（＝ｂ３／ａ３＞１）になる。空中像２ｘは画像１１と同じ大きさであるので、空中像２は、画像１１が拡大された空中像になる。つまり、凸レンズ２４０は、凸レンズ２４０がない場合に形成される空中像２ｘを拡大し、かつ、表示位置を前方（ユーザ３側）に変更する。このように、空中表示装置２０１は、拡大された空中像２をユーザ３に近い位置に表示することができる。
【０１１２】
なお、本変形例では、図１１に示すように、空中像２は、空中像２ｘの倒立実像となるので、画像１１が反転した状態で表示される。このため、ディスプレイ１０に表示する画像１１を予め反転して表示させておくことで、正しい位置で空中像２を表示することができる。
【０１１３】
ここで、図１１には示していない再帰反射シート３０の配置例について、図１２Ａ及び図１２Ｂに示す。図１２Ａ及び図１２Ｂは、本変形例に係る空中表示装置１０１の再帰反射シート３０の配置例を示す断面図である。
【０１１４】
本実施の形態では、図１２Ａに示すように、再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０を基準としてディスプレイ１０（画像１１）と同じ側に配置されている。この配置により、再帰反射シート３０は、画像１１から放射されてハーフミラー２０によって反射された反射光ＬＲ１を再帰反射する。再帰反射光ＬＲＲのうちハーフミラー２０を透過した透過光ＬＴ２が、凸レンズ２４０を通過して空中像２を形成する。
【０１１５】
また、本実施の形態では、図１２Ｂに示すように、再帰反射シート３０は、ハーフミラー２０を基準として、ディスプレイ１０（画像１１）の反対側（すなわち、空中像２側）に配置されていてもよい。この配置により、再帰反射シート３０は、画像１１から放射されてハーフミラー２０を透過した透過光ＬＴ１を再帰反射する。再帰反射光ＬＲＲのうちハーフミラー２０によって反射された反射光ＬＲ２が、凸レンズ２４０を通過して空中像２を形成する。
【０１１６】
なお、本変形例では、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、凸レンズ２４０は、ハーフミラー２０を基準としてディスプレイ１０（画像１１）とは反対側に位置している。このため、本変形例に係る筐体５０は、例えば、図１２Ａ及び図１２Ｂの長破線で示すように、略直方体の角を斜めに切り落とした形状を有してもよい。具体的には、筐体５０には、開口５１（透光プレート５５）が凸レンズ２４０に平行になるように設けられていてもよい。あるいは、凸レンズ２４０は、筐体５０の内部に収納されていなくてもよい。
【０１１７】
以上のように、本変形例に係る空中表示装置１では、凸レンズ２４０は、ハーフミラー２０と空中像２との間に位置し、凸レンズ２４０の焦点距離をｆ３、ハーフミラー２０を対称軸とする画像１１の面対称位置（すなわち、空中像２ｘ）と凸レンズ２４０との間の距離をａ３とした場合、ｆ＜ａ３＜２ｆ３を満たす。
【０１１８】
これにより、ハーフミラー２０を基準としてディスプレイ１０（画像１１）とは反対側に配置された凸レンズ２４０を用いた場合でも、空中像２のサイズを拡大し、位置を変更することができる。
【０１１９】
（実施の形態２）
続いて、実施の形態２について説明する。
【０１２０】
［構成］
図１３は、本実施の形態に係る空中表示装置３０１の断面図である。本実施の形態に係る空中表示装置３０１の概観は、図４に示す空中表示装置１と略同じである。図１３は、図４のＶ−Ｖ線における断面図に相当する。
【０１２１】
図１３に示すように、空中表示装置３０１は、図５に示す空中表示装置１と比較して、新たにセンサ８０を備える点と、制御部６０の代わりに制御部３６０を備える点とが相違する。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点についての説明を省略又は簡略化する場合がある。
【０１２２】
センサ８０は、検知対象物が検知領域ＤＡ（図１５を参照）に存在することを検知するセンサである。センサ８０は、例えば、静電容量式センサであるが、これに限らない。センサ８０は、赤外線センサでもよい。
【０１２３】
センサ８０は、図１３に示すように、基板８１と、検知電極８２とを備える。センサ８０は、検知電極８２によって静電容量を検出することによって、検知対象物の接近又は接触を検知する。検知対象物は、例えば、人体を含む生体であり、具体的には、ユーザ３の指又は手のひらなどである。
【０１２４】
基板８１は、例えば、樹脂材料からなる樹脂基板又は金属を絶縁被覆したメタルベース基板などである。なお、基板８１は、例えば、平面視形状が円形であるが、これに限らず、矩形などでもよい。
【０１２５】
検知電極８２は、例えば、銅又は銀などの金属材料を用いて、基板８１の一方の面に所定のパターンで形成されている。具体的には、検知電極８２は、平面視形状が円形のベタ電極である。検知電極８２は、検知対象物との間に生じる静電容量の変化を示す検知信号を出力する。
【０１２６】
センサ８０は、図１３に示すように、筐体５０の上面部に埋め込むように取り付けられているが、これに限らない。センサ８０は、例えば、筐体５０の内部に収容されていてもよい。センサ８０は、例えば、透光プレート５５の下面（筐体５０内の面）に固定されていてもよい。センサ８０は、ハーフミラー２０を透過する光を妨げない位置に配置されている。
【０１２７】
制御部３６０は、センサ８０から出力される検知信号を受信する。制御部３６０は、受信した検知信号に基づいて、検知対象物が検知領域ＤＡに存在することを検知する。制御部３６０は、検知結果に基づいて、ディスプレイ１０の表示制御を行う。具体的には、制御部３６０は、検知対象物が検知領域ＤＡに存在する場合に、画像１１（空中像２）のサイズ又は内容などの表示態様を変更する。
【０１２８】
例えば、ユーザ３が空中像２を操作する場合を想定する。空中像２（画像１１）は、例えば、料理の手順を示すレシピ画像又は映画などである。空中像２（画像１１）には、ユーザ３が操作可能なボタンなどのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）オブジェクトが含まれている。センサ８０は、検知領域ＤＡがＧＵＩオブジェクトを含むように設けられている。
【０１２９】
ユーザ３が指で空中像２のＧＵＩオブジェクトを触ろうとしたときに、センサ８０は、検知領域ＤＡに指が存在することを検知し、検知信号を出力する。制御部３６０は、検知信号を受信した場合に、ＧＵＩオブジェクトに応じた画像をディスプレイ１０に表示させる。例えば、制御部３６０は、レシピ画像に含まれるボタンが操作されたことを検知した場合に、次の操作画像をディスプレイ１０に表示させる。
【０１３０】
また、制御部３６０は、実施の形態１に係る制御部６０と同様に、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の各々の位置及び姿勢を制御する。このとき、制御部３６０は、検知信号に基づいて、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の各々の位置及び姿勢を制御してもよい。例えば、空中像２に画像を拡大するためのボタンが含まれていてもよく、当該ボタンが押下されたことを検知した場合に、制御部３６０は、ディスプレイ１０の位置などを変更することにより、空中像２を拡大することができる。
【０１３１】
なお、本実施の形態では、空中表示装置３０１は、凸レンズ４０の代わりに、実施の形態１の変形例１に係る凹レンズ１４０、又は、変形例２に係る凸レンズ２４０を備えてもよい。
【０１３２】
［効果など］
ここで、凸レンズ４０などの光学素子によって空中像２を拡大しない場合の問題点について図１４Ａ及び図１４Ｂを用いて説明する。図１４Ａ及び図１４Ｂは、従来の空中表示装置３０１ｘの問題点を説明するための図である。
【０１３３】
センサ８０の検知領域ＤＡは、検知電極８２を中心としてドーム状に形成される。ユーザ３が空中像２ｘを操作する場合に、センサ８０による反応性を高めるためには、図１４Ａに示すように、センサ８０の検知領域ＤＡと非検知領域との境界近傍に空中像２ｘが表示されることが望まれる。
【０１３４】
凸レンズ４０などの光学素子が設けられていない場合には、空中像２ｘと画像１１（ディスプレイ１０）とは、ハーフミラー２０を対称軸として互いに面対称の位置関係にある。つまり、画像１１は、センサ８０の検知電極８２の裏側の中心に位置している。
【０１３５】
このため、画像１１から放射される光をセンサ８０が遮ってしまうため、視野角が狭くなる。つまり、空中像２が見える範囲が狭くなり、ユーザ３による操作性が悪くなる。
【０１３６】
視野角を広げるためには、図１４Ｂに示すように、画像１１（ディスプレイ１０）の位置をセンサ８０によって光が遮られないように配置する。具体的には、画像１１は、センサ８０の裏側の中心からハーフミラー２０に近い位置に配置する。これにより、空中像２の視野角を広げることができる。
【０１３７】
しかしながら、空中像２ｘがセンサ８０の検知領域ＤＡの中心には表示されなくなるため、ユーザ３が空中像２ｘを操作しようとした場合に、空中像２ｘに触れるより前に検知領域ＤＡに指などが侵入し、センサ８０が指の存在を検知する。このため、ユーザ３が空中像２ｘを操作するより前に、制御部３６０は、ユーザ３が空中像２ｘを操作したと検出して画像１１の制御を行うので、操作性に違和感が生じる。
【０１３８】
そこで、本実施の形態に係る空中表示装置３０１は、検知対象物が検知領域ＤＡ内に存在することを検知するセンサ８０を備え、空中像２は、検知領域ＤＡと非検知領域との境界近傍に表示される。また、例えば、センサ８０は、静電容量式センサである。
【０１３９】
これにより、図１５に示すように、検知領域ＤＡの中に位置していた空中像２ｘが拡大され、かつ、位置が変更されて、検知領域ＤＡと非検知領域との境界近傍に空中像２として表示される。したがって、ユーザ３が、指で空中像２を操作しようとしたときに、検知領域ＤＡに指が入るのと空中像２を触れるのとが略同時になるので、違和感なく空中像２を操作することができる。
【０１４０】
本実施の形態に係る空中表示装置３０１によれば、空中像２の表示位置を光学素子によってセンサ８０の検知領域ＤＡに合わせることができ、ユーザ３の操作性を高めることができる。
【０１４１】
（その他）
以上、本発明に係る空中表示装置について、上記の実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【０１４２】
例えば、上記の実施の形態では、投影対象物の一例としてディスプレイ１０を示したが、これに限らない。例えば、投影対象物は、案内表示、広告情報などの所定の情報を示す看板でもよい。看板に対して光を照射することで、看板による反射光又は透過光を、ハーフミラー２０及び再帰反射シート３０によって空中像２として空中に表示してもよい。
【０１４３】
また、投影対象物は、例えば、照明器具、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）光源を用いたアイコン表示、又は、プロジェクタにより映像若しくは画像を投影したスクリーン、などでもよく、物体そのものでもよい。
【０１４４】
また、例えば、上記の実施の形態では、凸レンズ４０及び２４０、並びに、凹レンズ１４０などの光学素子が空中像２のサイズを拡大し、かつ、位置を変更する例について説明したが、光学素子は、空中像２の位置を変更しなくてもよい。
【０１４５】
また、例えば、上記の実施の形態では、ビームスプリッタの例として、透過光と反射光との光束比が略１：１のハーフミラー２０を挙げたが、これに限らない。透過光と反射光とは、一方の光束が他方の光束より大きくてもよい。
【０１４６】
また、例えば、上記の実施の形態では、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の各々の位置及び姿勢が変更可能な例について示したが、これに限らない。ディスプレイ１０、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の少なくとも１つは固定されていてもよい。また、ディスプレイ１０、ハーフミラー２０及び凸レンズ４０の各々は、ユーザが手動で位置及び姿勢を変更可能でもよく、筐体５０は、ユーザによる手動での変更後の位置及び姿勢を保つための支持構造を備えてもよい。
【０１４７】
また、上記の各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されてもよく、あるいは、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【０１４８】
なお、本発明は、空中表示装置として実現できるだけでなく、空中表示装置の制御部が行う処理をステップとして含むプログラム、及び、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などの記録媒体として実現することもできる。
【０１４９】
つまり、上述した包括的又は具体的な態様は、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【０１５０】
また、例えば、空中表示装置１は、キッチン９０ではなく、ユニットバスに適用してもよい。空中表示装置１は、ユニットバスのバス壁に組み込まれていてもよい。空中像２は、例えば、浴槽の上方に表示される。これにより、ユーザ３は、浴槽に浸かった状態で、空中像２を見ることができる。
【０１５１】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１５２】
１、１０１、２０１、３０１  空中表示装置
２  空中像
１１  画像（投影対象物）
２０  ハーフミラー（ビームスプリッタ）
３０  再帰反射シート（再帰反射部）
４０、２４０  凸レンズ（光学素子）
６０、３６０  制御部（変更部）
８０  センサ
１４０  凹レンズ（光学素子）
ＬＲ１、ＬＲ２  反射光
ＬＴ１、ＬＴ２  透過光
【図１】
2018031925.tif 000006
【図２】
2018031925.tif 000007
【図３】
2018031925.tif 000008
【図４】
2018031925.tif 000009
【図５】
2018031925.tif 000010
【図６】
2018031925.tif 000011
【図７Ａ】
2018031925.tif 000012
【図７Ｂ】
2018031925.tif 000013
【図８】
2018031925.tif 000014
【図９】
2018031925.tif 000015
【図１０Ａ】
2018031925.tif 000016
【図１０Ｂ】
2018031925.tif 000017
【図１１】
2018031925.tif 000018
【図１２Ａ】
2018031925.tif 000019
【図１２Ｂ】
2018031925.tif 000020
【図１３】
2018031925.tif 000021
【図１４Ａ】
2018031925.tif 000022
【図１４Ｂ】
2018031925.tif 000023
【図１５】
2018031925.tif 000024