JP7623690B2 - 表示装置および表示装置による空中像の表示位置調整方法 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 令和３年３月９日 東京ビックサイトにおいて開催された第３７回流通情報システム総合展リテールテックＪＡＰＡＮ２０２１で公開

本発明は、表示装置に関し、特に、空中像を表示する表示装置に関する。

空中像を表示可能な表示装置では、ディスプレイ画面などに表示された画像をミラーなどの光学デバイスによって空中（空間）に結像させ、画像や映像を空中表示させることができる。例えば、直方体形状の表示装置として、筐体上面にミラーを配置し、筐体内の画面に表示された像の光をミラーに入射させる。ミラーによって像の光が筐体上で結像することにより、ユーザは空中像を視認することができる（特許文献１参照）。

実用新案登録第３２２１６３１号 公報

例えば、ポータブル型の表示装置の場合、ミラーなどの光学デバイスのサイズが制限されることによって、結像距離、空中像のサイズも制限される。これに伴い、視野角に影響される空中像の視認可能な範囲も制限され、ユーザの見る位置によって空中像を視認できない、あるいは視認困難な状況が生じやすい。

したがって、空中像をユーザの見やすい位置に表示できることが求められる。

本発明の一態様である表示装置は、表示用画像の光を空中に結像させる光学デバイスを設けた表示部本体と、表示部本体を支持可能な支持部とを備える。表示装置は、デジタルサイネージ、自動受付機などに適用可能であり、様々なＤＸ（デジタルトランスフォーメーション）の場を提供する方向に向けられている。

本発明の表示部本体は、支持部に対し、規定された方向に相対移動可能である。その規定された方向は、空中像の表示位置を装置前方側および装置後方側に傾斜させる方向に対応している。例えば、空中像の移動が回転移動となるように、表示部本体を相対移動させる構成にすることができる。

表示部本体に、表示部本体および支持部の少なくとも一方にガイド機構を設けることが可能である。例えば、ガイド機構は、空中像の表示位置を装置前方側および装置後方側に傾斜させるように、表示部本体を支持部材に対してスライドさせる構成にすればよい。

空中像の鉛直方向に沿った表示位置を装置前方側よりも装置後方側に大きく傾斜可能となるように、支持部に対して表示部本体が相対移動する構成にすることができる。また、表示部本体が、前記表示部本体の回転移動量に応じた移動量で空中像が回転するように、前記支持部に対して相対移動可能に支持すればよい。例えば空中像を、その結像面から外れた位置を中心として回転移動させるように、表示部本体が支持部に対して相対移動する構成にすることができる。

本発明の一態様である表示装置による空中像表示位置調整方法は、表示用画像の光を空中に結像させるプレート状ミラーを設け、円弧状の凸面を底面として形成した表示部本体を、底面の形状に応じた凹面を形成し、空中像の表示位置を定めるように表示部本体を支持可能な支持部に搭載する。そして、空中像の表示位置を装置前方側および装置後方側に傾斜させる方向に応じた表示部本体の移動方向を規定するガイド機構によって、表示部本体を支持部に対しスライドさせる。これによって、空中像の表示位置を調整する。

本発明によれば、表示装置において、空中像をユーザの見やすい位置に表示することができる。

本実施形態である表示装置の斜視図である。 表示装置の側面図である。 表示装置の底面図である。 表示部本体２０をスライドさせたときの側面図である。

以下、図面を用いて、本実施形態である表示装置について説明する。

図１は、本実施形態である表示装置の斜視図を示し、図２は、表示装置の側面図を示す。また、図３は、表示装置の底面図を示す。

表示装置１０は、装置外の空間に空中像を表示可能な表示装置であり、自動受付機、デジタルサイネージなどに適用可能である。ユーザが所定の操作（空中入力操作など）を行うと、受付対応する（人の）キャラクター画像、あるいは商品紹介するキャラクター画像などを、空中像として表示することが可能である。

表示装置１０は、ここでは、スマートフォンなどの端末４０に画像を表示させ、その画像を空中像として表示するように構成されている。表示装置１０は、空中像を結像させる光学デバイス２５を装備した表示部本体２０と、表示部本体２０を支持する支持部３０とを備える。支持部３０は、テーブルＴなどに搭載可能である。

表示部本体２０は、本体前面となる傾斜面２０Ａに光学デバイス２５を配置し、反対側に底面２０Ｂを形成した筐体２０Ｃを備える。底面２０Ｂは、ここでは半円型（蒲鉾型）であり、表示部本体２０の前方側には、端末挿入口２０Ｆが形成されている。端末４０は、表示部本体２０に対して取り外し可能に装着可能であり、端末４０の一方の端部を支持する支持部材（図示せず）によって本体内で保持され、位置決めされる。

光学デバイス２５は、端末４０の画面４０Ｓに表示される画像の光を表示部本体２０の外部へ導き、結像面ＦＰに結像させる。これによって、端末画面に表示された画像が、空中像Ｉとして空間表示される。ユーザは、例えば、あらかじめ表示用画像を画面表示させた状態で端末４０を表示部本体２０へ挿入することにより、所望する画像を空中像Ｉとして表示させることができる。端末４０を遠隔操作することで、表示用画像を画面表示させてもよい。

光学デバイス２５は、公知のプレート状ミラーを適用することが可能である。ここでは、２面コーナーリフレクターアレイ構造をもつミラー、２直交面リフレクターなどの光学素子が配置可能である。光学デバイス２５の縦横比、サイズなどは、端末４０の画面サイズに応じて定められている。

支持部３０は、表示部本体２０の円弧状底面２０Ｂに応じた曲面で構成される凹面３０Ｂを有し、表示部本体２０は凹面３０Ｂに搭載され、支持される。図１，２の位置（姿勢）で表示部本体２０が支持部３０に搭載されたとき、空中像Ｉは、鉛直方向に沿って表示される。

支持部３０の凹面３０Ｂには、一対の溝３２Ａ、３２Ｂが、支持部３０の幅方向端部付近に形成されている（図３参照）。溝３２Ａ、３２Ｂは互いに平行であって、装置前後方向に沿って延びるように形成されている。

一方、表示部本体２０の底面２０Ｂには、底面２０Ｂの曲面形状に沿った円弧状の一対のガイドレール２２Ａ、２２Ｂが形成されている。ガイドレール２２Ａ、２２Ｂは、支持部３０の一対の溝３２Ａ、３２Ｂの形成位置に合わせて形成され、支持部３０の溝３２Ａ、３２Ｂに嵌まるようなサイズに定められている。

ガイドレール２２Ａ、２２Ｂが一対の溝３２Ａ、３２Ｂに嵌まることで、表示部本体２０が支持部３０によって保持され、位置決めされる。その一方で、ユーザによって表示部本体２０に力が加えられると、表示部本体２０は、支持部３０に対し、装置前後方向にスライド（摺動）することができる。ここでは、支持部３０の端末挿入口側を装置前方側、その逆を装置後方側としている。

図４は、表示部本体２０をスライドさせたときの側面図である。ユーザが表示部本体２０の筐体２０Ｃを上部後方側から押すと、表示部本体２０は支持部３０に対して装置（支持部３０）の前方側へスライドする。その結果、光学デバイス２５の位置が水平方向に近づくように移動し、空中像Ｉの表示位置が変化する。

具体的には、空中像Ｉは、鉛直方向に沿った表示位置から、装置後方側へ傾斜する表示位置に移動する。表示部本体２０の移動量が多くなるほど、空中像Ｉの表示位置もより後方側へ傾斜していく。一方、表示部本体２０は、支持部３０に対して装置前方側だけでなく後方側へもスライド可能であるため、空中像Ｉを装置後方側へ傾斜させることができる。

上述したように、表示部本体２０の底面２０Ｂは断面円弧状の曲面で形成されている。そのため、表示部本体２０が支持部３０に対してスライドするとき、空中像Ｉの表示位置は、表示部本体２０の回転移動に応じて回転し、空中像の回転移動量は、表示部本体２０の回転移動量に応じた移動量となる。表示部本体２０の回転移動中心は、底面２０Ｂの曲率中心に従って定められ、結像面ＦＰ上から外れた位置にある。

空中像Ｉの表示位置を前方側へ表示位置を移動（傾斜）させるように表示部本体２０を回転させると、鉛直方向に沿った空中像Ｉの表示位置（図４の破線参照）に対して空中像がより前方側へ突き出るように傾斜する。逆に、空中像Ｉの表示位置を後方側へ移動させるように表示部本体２０を回転移動させると、空中像がより後方側へ突き出るように傾斜する。

一般的に、空中像Ｉの視認できる範囲は、視野角（約４０°）に依存し、ユーザの空中像Ｉを見る方向が少し逸れただけでも、空中像Ｉの視認が困難となる。特に、表示装置１０をテーブルＴに設置した場合、ユーザ個々の伸長差によって表示装置１０の見る角度も相違する。

ユーザは、表示部本体２０に力を加えることによって、そのユーザにとって空中像Ｉが視認しやすい位置へ表示部本体２０を前方側、あるいは後方側へスライドさせることができる。そして、ユーザが力を加えることを止めると、支持部３０はその位置で表示部本体２０を保持し、空中像の表示位置を定めるように支持（位置決め）することができる。

表示部本体２０は、上述したガイド機構によってその移動方向が規定されており、鉛直方向に沿った空中像Ｉの表示位置を基準として、像の上下関係を維持しながら空中像Ｉの表示位置を調整するようになっている。表示部本体２０の移動方向を自在にするのではなく、規制することによって、空中像Ｉを視認しやすい表示位置へ適切かつ容易に誘導することが可能となる。

特に、空中像Ｉの結像面から外れた位置を中心として、空中像Ｉを装置前方側、装置後方側へ回転移動するため、空中像Ｉの表示位置を微妙に調整することができる。また、ガイドレール２２Ａ、２２Ｂが溝３２Ａ、３２Ｂと摺動するスライド機構を採用しているため、力の作用を止めた位置で表示部本体２０を自重により位置決めすることができる。

図１，２に示すように、空中像Ｉを鉛直方向に沿って表示させたとき、比較的大きな傾斜角度で光学デバイス２５が位置決めされるように、表示部本体２０が支持部３０に搭載されている。そのため、支持部３０が表示部本体２０を保持できる条件下において、表示部本体２０の装置後方側への移動量の方が、装置前方側への移動量より多い。すなわち、空中像Ｉの鉛直方向に沿った表示位置を、装置前方側よりも装置後方側へ大きく移動させることができる。

例えば、図１のように表示装置１０をテーブルＴに設置した場合、ユーザが立った姿勢で表示装置１０を見ると、表示部本体２０を装置後方側（立たせる方向）へ大きくスライドさせる必要性が生じるが、このような状況においても、空中像Ｉをユーザの視認しやすい表示位置へ調整することができる。一方、表示装置１０が比較的高い位置に設置している場合には、表示部本体２０を装置前方側へ（寝かせる方向へ）スライドさせることにより、空中像Ｉを見やすい位置に表示させることができる。

上述したスライド機構には限定されず、空中像Ｉを装置前方側、装置後方側へ傾斜させる方向へ案内するガイド機構であればよい。また、表示部本体２０の移動可能な範囲も適宜変更すればよく、光学デバイス２５の光学特性（結像させる位置）に応じて表示部本体と支持部との相対的な位置関係及びスライド可能な範囲を定めればよい。

本実施形態の表示装置１０は、端末４０において表示用画像を表示させる構成であるが、あらかじめ表示部本体２０内にディスプレイを備えるように構成してもよい。例えば、通信ネットワークを利用してディスプレイに表示用画像データを送信させ、空中像を表示させることも可能である。また、ＵＳＢメモリなどの記憶媒体を表示部本体２０に装着させて空中像Ｉを表示させてもよい。さらに、２次元画像ではなく、３次元画像を空中像として表示する光学系を適用することも可能である。

１０ 表示装置
２０ 表示部本体
２２Ａ、２２Ｂ ガイドレール
２５ 光学デバイス
３０ 支持部
３２Ａ、３２Ｂ 溝
４０ 端末

Claims (9)

1. 表示用画像の光を空中に結像させる光学デバイスを設けた表示部本体と、
   前記表示部本体を支持可能な支持部とを備え、
   前記表示部本体が、前記支持部に対し、空中像の表示位置を装置前方側および装置後方側に傾斜させる規定された方向に沿って、相対移動可能であることを特徴とする表示装置。
2. 前記表示部本体が、空中像の鉛直方向に沿った表示位置を装置前方側よりも装置後方側に大きく傾斜可能となるように、前記支持部に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記表示部本体が、前記表示部本体の回転移動量に応じた移動量で空中像が回転するように、前記支持部に対して相対移動可能に支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記表示部本体が、前記表示部本体および前記支持部の少なくとも一方に設けられたガイド機構により規定された方向に沿って、スライド可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置。
5. 前記支持部が、装置前後方向に沿った溝を設けた支持面を備え、
   前記表示部本体が、前記溝に嵌まるガイドレールを設けた底面を備えることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 前記表示部本体が、表示用画像を表示可能な端末を、取り出し可能に本体内で支持し、
   前記光学デバイスが、前記端末の画面に表示された表示用画像の光を本体外の空中に結像させるミラーを備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表示装置。
7. 表示用画像の光を空中に結像させるプレート状ミラーを設け、円弧状の凸面を底面として形成した表示部本体と、
   前記底面の形状に応じた凹面を形成し、空中像の表示位置を定めるように前記表示部本体を支持可能な支持部とを備え、
   前記表示部本体および前記支持部の少なくとも一方に、空中像の表示位置を装置前方側および装置後方側に傾斜させる方向に案内するガイド機構が設けられ、
   前記表示部本体が、前記ガイド機構によって規定された方向にスライド可能であることを特徴とする表示装置。
8. 前記表示部本体が、表示用画像を表示可能な端末を、取り出し可能に本体内で支持することを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
9. 表示用画像の光を空中に結像させるプレート状ミラーを設け、円弧状の凸面を底面として形成した表示部本体を、前記底面の形状に応じた凹面を形成し、空中像の表示位置を定めるように前記表示部本体を支持可能な支持部に搭載し、
   空中像の表示位置を装置前方側および装置後方側に傾斜させる方向に応じた前記表示部本体の移動方向を規定するガイド機構によって、前記表示部本体を前記支持部に対しスライドさせ、これによって、空中像の表示位置を調整することを特徴とする表示装置による空中像の表示位置調整方法。
   

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