JP2012048002A - 結像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】斬新な表現を可能として表示の見栄えを向上させることができる結像装置を提供する。
【解決手段】結像装置１は、入射した第１の表示光１３の、透過軸に垂直な偏光方向成分の光を第１の直線偏光として反射し、また、入射した第２の表示光３３の、透過軸に垂直な偏光方向成分の光を第２の直線偏光として反射する偏光フィルタ２１と、入射した第１の直線偏光を、その偏光方向を変更し、第１の直線偏光の偏光方向に対して垂直な偏光方向を有する第３の直線偏光として再帰反射する再帰反射部と、を備える。再帰反射部で反射した第３の直線偏光は、偏光フィルタ２１を透過し、偏光フィルタ２１の表面側で、第１の表示画像１２を表す実像４０を結像する。偏光フィルタ２１で反射した第２の直線偏光は、偏光フィルタ２１の裏面側で、第２の表示画像３２を表す虚像５０を結像する。
【選択図】図１

Description

本発明は、結像装置に関する。

結像装置として、例えば特許文献１に開示されるものがある。この結像装置は、光学系を構成する、ビームスプリッターと、再帰反射装置とを備えており、画像等を表す表示光を、ビームスプリッターについて面対称の位置に、画像等を表す像を結像させるものである。

特表平９−５０６７１７号公報

特許文献１の図２及び図３で開示される結像装置では、表示光のうち、最初にビームスプリッターで反射した光は、再帰反射装置で再帰反射する。そして、再帰反射した光のうちの一部の光は、ビームスプリッターを通り、結像する。

しかし、実像として結像する光を視認するためには、利用者の視点は再帰反射装置の再帰反射面と対向する必要があり、何も表示されない背景に実像が浮いている表示の表現に限られ、表示の見栄えに関して更なる改良の余地があった。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、斬新な表現を可能として表示の見栄えを向上させることができる結像装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る結像装置は、
第１，第２の表示部に表示された第１，第２の表示画像を表す像を結像する結像装置であって、
透過軸に平行な偏光方向の光を透過し、前記透過軸に垂直な偏光方向の光を反射する偏光フィルタであって、前記第１の表示画像を表す第１の表示光が裏面側から入射し、入射した前記第１の表示光の、前記透過軸に垂直な偏光方向成分の光を第１の直線偏光として反射し、また、前記第２の表示画像を表す第２の表示光が表面側から入射し、入射した前記第２の表示光の、前記透過軸に垂直な偏光方向成分の光を第２の直線偏光として反射する偏光フィルタと、
前記偏光フィルタで反射された前記第１の直線偏光が入射し、入射した前記第１の直線偏光を、その偏光方向を変更し、前記第１の直線偏光の偏光方向に対して垂直な偏光方向を有する第３の直線偏光として再帰反射する再帰反射部と、を備え、
前記再帰反射部で反射した前記第３の直線偏光は、前記偏光フィルタを透過し、前記偏光フィルタの表面側で、前記第１の表示画像を表す実像を結像し、
前記偏光フィルタで反射した前記第２の直線偏光は、前記偏光フィルタの裏面側で、前記第２の表示画像を表す虚像を結像する。

本発明に係る結像装置によれば、斬新な表現を可能として表示の見栄えを向上させることができる。

本発明の１実施形態に係る結像装置の概略断面図である。 結像装置において、表示光が実像として結像するまでの光の性質の変遷を説明する概念図である。 結像装置において、外光のうち偏光フィルムを透過する光の変遷を説明する概念図である。 変形例として、表示光が円偏光である場合における、表示光が実像として結像するまでの光の性質の変遷を説明する概念図である。

以下、本発明に係る１実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は下記の実施形態（図面の内容も含む。）によって限定されるものではない。下記の実施形態に変更（構成要素の削除も含む）を加えることができるのはもちろんである。また、以下の説明では、本発明の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略する。

本実施形態に係る結像装置１の構造を、図１乃至図４を参照して説明する。

結像装置１は、第１の表示装置１０と、光学系２０と、第２の表示装置３０と、筐体（図示せず）と、を備える。

第１の表示装置１０は、表示パネル１１（第１の表示部の一例）と、制御部（図示せず）と、バックライト（図示せず）と、を備える。

本実施形態では、表示パネル１１は、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）、又は、ＴＮ（Twisted Nematic）等の液晶パネルである。バックライトは、制御部に制御され、面状に発光し、表示パネル１１を照光する。表示パネル１１は、制御部による制御のもと、バックライトの光を透過又は遮光することによって、所定の第１の表示光１３を出射する。これによって第１の表示装置１０は、表示パネル１１の表示面に第１の表示光１３によって表される所定の第１の表示画像を表示する。

本実施形態では、第１の表示装置１０は、表示パネル１１に、一例として第１の表示画像１２を表示している。そして、第１の表示画像１２を表す第１の表示光１３の出射点と、後述する偏光フィルタ２１面について面対称の位置に、第１の表示画像１２を表す像である実像４０が結像される。
第１の表示画像１２を表示する表示パネル１１は、結果として、実像４０を見る観察者が、第１の表示画像１２が表す情報を認識できるように配置されている。なお、図１に示す第１の表示画像１２及び実像４０については、感覚的な理解を容易とするため、幅を持たせ、かつ、グラデーションを用いて表している。

本実施形態では、表示パネル１１は、液晶パネルであるため、表示パネル１１から出射される第１の表示光１３は直線偏光となる。

光学系２０は、偏光フィルタ２１と、λ／４板２２（第１の位相差板の一例）と、再帰反射プリズム２３（再帰反射板の一例）と、を備える。なお、この光学系２０においては、実像４０を見る観察者側の方向を「表」といい、その反対側を「裏」という。

偏光フィルタ２１は、例えば、アルミ線網を構成するワイヤグリッド面を有しており、入射光をワイヤグリッド面での複屈折作用によって偏光するワイヤグリッド偏光フィルタである。偏光フィルタ２１は、前記アルミ線に垂直な透過軸を有し、透過軸に平行な偏光方向の光を透過し、透過軸に垂直な偏光方向の光を反射する。偏光フィルタ２１と表示パネル１１及び後述する第２の表示装置３０の表示パネル３１とは、偏光フィルタ２１の透過軸が、第１の表示光１３及び後述する第２の表示光３３の偏光方向と垂直になるようにそれぞれ調整されて配置されている。また、偏光フィルタ２１は、表示パネル１１及び表示パネル３１の表側に、表示パネル１１に対して所定の角度をなして裏面が対向し、表示パネル３１に対して所定の角度をなして表面が対向するように配置されている。

偏光フィルタ２１と表示パネル１１とが上記のように配置されることで、第１の表示光１３は、偏光フィルタ２１の裏面で反射する。この反射した光は、偏光フィルタ２１の透過軸と垂直な偏光方向の直線偏光（以下、第１の直線偏光とも呼ぶ）である。また、偏光フィルタ２１と表示パネル３１とが上記のように配置されることで、第２の表示光３３は、偏光フィルタ２１の表面で反射する。この反射した光は、偏光フィルタ２１の透過軸と垂直な偏光方向の直線偏光（以下、第２の直線偏光とも呼ぶ）である。なお、本実施形態における偏光フィルタ２１の役割は後に詳細に述べる。

λ／４板２２は、λ／４板２２中を透過する光に、直交する偏光成分間に位相差π／２（９０°）を与える複屈折素子である。つまり、λ／４板２２を透過する光は、透過前後で、位相がπ／２ずれることになる。λ／４板２２は、人工水晶で形成されており、進相軸（ｆａｓｔ軸）と、遅相軸（ｓｌｏｗ軸）とを有する。λ／４板２２は、進相軸に対し＋−４５°の角度（換言すれば、遅相軸に対して−＋４５°）で入射した直線偏光を円偏光にし、逆に、円偏光を直線偏光にする。

λ／４板２２は、図１に示すように、偏光フィルタ２１の裏面側であって、偏光フィルタ２１に対して傾斜を有して配置される。これにより、偏光フィルタ２１で反射した光（第１の直線偏光）を受けることができる。また、λ／４板２２は、その進相軸が第１の直線偏光の偏光方向（即ち、偏光フィルタ２１の透過軸と垂直な方向）に対して、＋４５°又は−４５°になるように調整され配置されている。なお、λ／４板２２は、光の透過率に優れるため、光の利用効率の悪化を防止することができる。

λ／４板２２は上記のように配置されるため、第１の直線偏光は、λ／４板２２を透過した後は、円偏光（以下、第１の円偏光と呼ぶ）へと変換される。なお、λ／４板２２の役割については詳しくは後述する。

また、λ／４板２２は、その表面及び裏面に、図示しない反射防止膜（ＡＲコーティング（Antireflection Film））を備えている。反射防止膜は、透明な薄膜状に形成されている。λ／４板２２の表面では、入射光に対して僅かな反射光が生じるが、反射防止膜を設けることで、反射光に起因する表面反射を軽減し、λ／４板２２の透過率をさらに増加することができる。この反射防止膜は、単層の反射防止膜であってもよいし、より良好な反射防止効果を得るため真空蒸着法等によって作られる多層の反射防止膜であってもよい。このように、反射防止膜を備えたλ／４板２２は、光の透過率が９９％以上あるため、光の利用効率の悪化をほぼ無視することができる。

再帰反射プリズム２３は、例えば、レトロリフレクタがアレイ状に配置されたレトロリフレクタアレイを含む。レトロリフレクタは、入射光をその入射光と平行かつ逆の方向に反射する（即ち、再帰反射する）。このようなレトロリフレクタをアレイ状に配置したものがレトロリフレクタアレイである。レトロリフレクタアレイにおいては、レトロリフレクタは平面上に存在している必要はなく、曲面上にあってもよい。また、レトロリフレクタは同一面上に存在している必要はなく、各レトロリフレクタは３次元的に散在していてもよい。なお、レトロリフレクタアレイは、再帰反射プリズム２３の裏面に適宜の方法で形成されている凹凸によって構成されている。

レトロリフレクタとしては、３つの隣接する鏡面から構成されるコーナーリフレクタ、キャッツアイレトロリフレクタ等がある。コーナーリフレクタとしては、例えば、相互に直交する３つの鏡面から構成されるコーナーリフレクタ、３つの隣接する鏡面がなす角度のうちの２つが９０°であって、他の１つの角度が９０°／Ｎ（ただしＮは整数）であるコーナーリフレクタがある。また、コーナーリフレクタは、３つの鏡面がなす角度が９０°、６０°及び４５°である鋭角レトロリフレクタ等であってもよい。

再帰反射プリズム２３は、図１に示すように、その表面がλ／４板２２の裏面に接するように配置されている。このように配置された再帰反射プリズム２３は、λ／４板２２を透過し偏光された第１の円偏光を、再帰反射する。また、第１の円偏光は、再帰反射した後は、再帰反射前と回転方向が逆の円偏光（以下、第２の円偏光と呼ぶ）となる。ある回転の円偏光が反射した場合、反射後の円偏光は、反射前の円偏光と回転方向が逆となる。再帰反射プリズム２３で光が再帰反射する場合、入射光は、３回の反射によって再帰反射する。このため、第１の円偏光と第２の円偏光とでは、その回転方向が逆になっている。つまり、再帰反射プリズム２３は、円偏光の回転方向を再帰反射前後で逆にする。

なお、本実施形態では、図１に示すように、再帰反射プリズム２３を、その表面がλ／４板２２の裏面に接するように配置しているが、第１の円偏光を受けられる位置にある限り、再帰反射プリズム２３の形状や位置は限定されない。また、再帰反射プリズム２３を、λ／４板２２の裏面側に、所定間隔を空けて配置してもよい。後述するように、第１の表示光１３を実像４０として結像させるには、再帰反射プリズム２３は、第１の円偏光を、偏光フィルタ２１の位置する方向に再帰反射させることができればよいためである。

第２の表示装置３０は、表示パネル３１（第２の表示部の一例）と、制御部（図示せず）と、バックライト（図示せず）と、を備える。

本実施形態では、表示パネル３１は、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）、又は、ＴＮ（Twisted Nematic）等の液晶パネルである。バックライトは、制御部に制御され、面状に発光し、表示パネル３１を照光する。表示パネル３１は、制御部による制御のもと、バックライトの光を透過又は遮光することによって、所定の第２の表示光３３を出射する。これによって第２の表示装置３０は、第２の表示パネル３１の表示面に表示光３３によって表される所定の第２の表示画像を表示する。

本実施形態では、第２の表示装置３０は、表示パネル３１に、一例として第２の表示画像３２を表示している。そして、第２の表示画像３２を表す第２の表示光３３の出射点と、偏光フィルタ２１面について面対称の位置に、第２の表示画像３２を表す像である虚像５０が結像される。
第２の表示画像３２を表示する表示パネル３１は、結果として、虚像５０を見る観察者が、第２の表示画像３２が表す情報を認識できるように配置されている。なお、図１に示す第２の表示画像３２及び虚像５０については、感覚的な理解を容易とするため、幅を持たせ、かつ、グラデーションを用いて表している。

本実施形態では、表示パネル３１は、液晶パネルであるため、表示パネル３１から出射される第２の表示光３３は直線偏光となる。

筐体は、合成樹脂等から形成され、第１の表示装置１０と、光学系２０と、第２の表示装置３０とを上記所定の位置に固定するために用いられる。筐体でこれらの部材が固定されることにより、図１に示すように、第１の表示装置１０と、偏光フィルタ２１と、λ／４板２２とは、断面三角形状に組み合わされている。また、筐体は、第１の表示装置１０からの第１の表示光１３が、不必要に外部に漏れないように構成されている。筐体がこのように構成されることで、結像装置１の内部には、第１の表示装置１０と、偏光フィルタ２１と、λ／４板２２と、筐体とで囲まれた略密閉空間が設けられている。このように、略密閉空間が設けられることで、横方向（図１における、結像装置１の断面形状が見える方向及びその方向の逆方向）から外光が入り込むことを防ぐことができる。外光を防ぐことができれば、λ／４板２２が有する面で、意図せず発生する表面反射及び写り込みを防ぐことができ、視認性の悪化を防ぐことができる。なお、筐体は、上記した結像装置１の構成部材を一度に格納するようにはじめから一体的に形成されていてもよいし、このような筐体より小さい部分からなる複数の小筐体により構成され、これらの小筐体を嵌め合わせることで、上記構成部材を一体的に組み合わせるような形状で形成されてもよい。

また、上記筐体等によって、第１の表示装置１０と、光学系２０とが固定されるが、表示パネル１１とλ／４板２２とのなす角は９０°以上が好ましい。第１の表示光１３が偏光フィルタ２１に入射するのを遮らないためである。また、表示パネル１１と偏光フィルタ２１とのなす角は、図１のように、４５°でなくても良い。実像４０は第１の表示画像１２に対して偏光フィルタ２１を基準面とした面対象の位置に現れるため、実像４０を任意の位置に浮かび上がらせるための角度とすればよいからである。

以下に、上記のように構成された本実施形態に係る結像装置１が、どのように第１の表示光１３を実像４０として結像するかを、図１及び図２を参照して、説明する。なお、図２では、直線偏光を直線矢印で、円偏光を点線矢印で表している。

以下では、説明便宜上、偏光フィルタ２１の透過軸に垂直な偏光方向を「＋」方向とし、＋方向と垂直な偏光方向（偏光フィルタ２１の透過軸に平行な方向）を「−」方向とする。また、直線偏光がその偏光方向に対して所定の角度で配置されたλ／４板２２を透過した場合、円偏光に変換されるが、＋方向の直線偏光がλ／４板２２で変換された場合「右円偏光」になるとし、−方向の直線偏光がλ／４板２２で変換された場合「左円偏光」になると表現する。また、第１の表示光１３は、＋方向の直線偏光であるとする。

＋方向の直線偏光として出射される第１の表示光１３は、偏光フィルタ２１の裏面に入射する。偏光フィルタ２１は、その透過軸が第１の表示光１３の偏光方向（＋方向）と垂直となる向きで配置されているので、第１の表示光１３を、λ／４板２２の位置する方向へ略全反射する。この反射光は、＋方向の直線偏光（第１の直線偏光）のままである。

第１の直線偏光は、λ／４板２２の表面に入射し、λ／４板２２を略全透過する。このように透過した第１の直線偏光は、右円偏光（第１の円偏光）に変換されて出射される。その後、第１の円偏光は、λ／４板２２の裏側にある再帰反射プリズム２３へ入射する。

第１の円偏光は、再帰反射プリズム２３で再帰反射することで、回転方向が逆転し、左円偏光（第２の円偏光）となる。

第２の円偏光は、λ／４板２２の裏面に入射し、λ／４板２２を略全透過する。すると、第２の円偏光は、λ／板２２透過後は、−方向の直線偏光の光（第３の直線偏光）となる。

本実施形態に係る光学系２０では、λ／４板２２及び再帰反射プリズム２３が再帰反射部を構成している。本実施形態では、上記のような構成によって、再帰反射部は、偏光フィルタ２１で反射された第１の直線偏光が入射し、入射した第１の直線偏光を、その偏光方向を変更し、第１の直線偏光の偏光方向に対して垂直な偏光方向を有する第３の直線偏光として再帰反射する。λ／４板２２に最初に入射する前は＋方向である第１の直線偏光は、再帰反射部によって、光の偏光方向が９０°回転し、−方向の第３の直線偏光となって偏光フィルタ２１の裏面に向かって出射する。

第３の直線偏光は、偏光フィルタ２１の裏面に入射する。今度は、−方向の直線偏光として入射するため（即ち、透過軸と平行する偏光方向の直線偏光となっているため）、第３の直線偏光は、偏光フィルタ２１を略全透過する。

偏光フィルタ２１を略全透過した第３の直線偏光は、偏光フィルタ２１について、第１の表示画像１２と面対称の位置の空中に、第１の表示画像１２を表す像を実像４０として結像する（図１参照）。

次に、結像装置１が、どのように第２の表示光３３を虚像５０として結像するかを、図１を参照して説明する。

＋方向の直線偏光として出射される第２の表示光３３は、偏光フィルタ２１の表面に入射する。偏光フィルタ２１は、その透過軸が第２の表示光３３の偏光方向（＋方向）と垂直となる向きで配置されているので、第２の表示光３３を、観察者の位置する方向へ略全反射する。この反射光は、＋方向の直線偏光（第２の直線偏光）のままである。

偏光フィルタ２１を反射した第２の直線偏光は、観察者の目に入射すると網膜上で実像を結像し、その結果、偏光フィルタ２１について、第２の表示画像３２と面対称の位置の空中に、第２の表示画像３２を表す像を虚像５０として結像する（図１参照）。

以上のように、第１の表示光１３は、第１の直線偏光として出射され、結像装置１が備える光学系２０により偏光を繰り返され、結果的には、第３の直線偏光となる。そして、第３の直線偏光は、第１の表示画像１２を表す像を実像４０として結像する。また、第２の表示光３３は、第２の直線偏光として出射され、結像装置１が備える光学系２０の偏光フィルタ２１の反射機能を利用して、第２の表示画像３２を表す像を虚像５０として結像する。これにより、観察者は、偏光フィルタ２１を透過した第３の直線偏光の進行方向及び偏光フィルタ２１を反射した第２の直線偏光の進行方向に対向する方向から背景となる虚像５０と虚像５０の前方に浮かび上がる実像４０を観察することができる。実像４０と虚像５０とが重なり合って観察されることで、実像４０の背景を適宜変更することが可能となり、実像４０と虚像５０を組み合わせることで斬新な表示表現を可能として表示の見栄えを向上させることができる。

また、本実施形態に係る結像装置１では、偏光フィルタ２１で反射した第１の直線偏光は、さらに再帰反射プリズム２３で再帰反射するが、再帰反射プリズム２３で再帰反射する前後でλ／４板２２を透過する。これによって、λ／４板２２を１回目に透過する前は＋方向の直線偏光であった第１の直線偏光は、上述した通り、左円偏光（第１の円偏光）と右円偏光（第２の円偏光）とを経て、−方向の直線偏光である第３の直線偏光となる。第１の表示光１３が、第３の直線偏光となったことによって、今度は、偏光フィルタ２１を略全透過することができるため、実像４０として結像する光の損失量が少ない。よって、本実施形態に係る結像装置１では、再帰反射後における光の利用効率が良好である。

また、結像装置１では、偏光フィルタ２１が、その透過軸が＋方向の偏光方向と垂直となるように配置されているため、＋方向の直線偏光である第１の表示光１３を略全反射する。そのため、再帰反射前においても、実像４０として結像する光の損失量が少ない。よって、結像装置１によれば、再帰反射後だけでなく再帰反射前においても、実像４０として結像する光の損失量が少ないと言える。つまり、本実施形態に係る結像装置１によれば、結像の際の光の利用効率が良好である。

また、本実施形態に係る結像装置１は、偏光フィルタ２１の表面側に、従来技術の一例のように再帰反射部等の追加部材（上記特許文献１の図３参照）を設ける必要がなく、光の利用効率が良い光学系を簡単な構成で実現させることが可能である。

また、本実施形態に係る結像装置１によれば、外光反射を抑えることができる。以下に、図３を参照して、その理由を説明する。なお、図３では、図２と同様に、直線偏光を直線矢印で、円偏光を点線矢印で表している。さらに、外光を一点鎖線矢印で表している。

外光は、偏光板フィルタ２１を透過することで、透過後は−方向の直線偏光（以下、第４の直線偏光）となる。

第４の直線偏光は、λ／４板２２の表面に入射し、λ／４板２２を透過する。このように透過した第４の直線偏光は、左円偏光（以下、第３の円偏光と言う。）となる。第３の円偏光は、λ／４板２２の裏側にある再帰反射プリズム２３へ入射する。

第３の円偏光は、再帰反射プリズム２３で再帰反射することで、右円偏光（以下、第４の円偏光と言う。）となる。

第４の円偏光は、λ／４板２２の裏面に入射し、λ／４板２２を透過する。すると、第４の円偏光は、λ／板２２透過後は、＋方向の直線偏光（以下、第５の直線偏光と言う。）となる。

第５の直線偏光は、偏光フィルタ２１の裏面に入射する。今度は、＋方向の直線偏光として入射するため（即ち、透過軸と垂直する偏光方向を持つ直線偏光となっているため）、第５の直線偏光は、偏光フィルタ２１を透過することができない。

以上より、外光のうち偏光フィルタ２１を透過した光は、偏光フィルタ２１の表面に出光しないため、本実施形態に係る結像装置１によれば、外光反射を抑えることができる。

また、結像装置１は、λ／４板２２の表面及び裏面に、反射防止部を備える。これにより、λ／４板２２における、第１の表示光１３の表面反射及び映り込みを防止することができるため、視認性を向上できる。

上記実施形態では、第１，第２の表示装置１０，３０を備えた結像装置１について述べたが、本発明はこれに限られない。結像装置は第１，第２の表示部を備えず、外部の表示部に結像装置を備え付けるようにしてもよい。また、外部の表示部から出射された表示光を、外部のスクリーンを介して、偏光フィルタ２１に照射させてもよい。

また、上記実施形態に係る第１，第２の表示装置１０，３０は、液晶パネルである表示パネル１１，３１を備えるが、これに限られない。例えば、表示パネルとして、有機ＥＬ（Organic Electro-Luminescence）ディスプレイ等を採用することもできる。また、上記実施形態に係る第１，第２の表示装置１０，３０は、液晶パネルである表示パネル１１を備えるため、直線偏光を出射したが、これに限られない。結像装置が備える表示部であるか、外部の表示部であるかに関わらず、第１，第２の表示部は円偏光を出射してもよい。なお、円偏光は適宜楕円偏光であってもよい。

表示光が円偏光として出射される場合は、偏光フィルタ２１に初めて入射し、反射する際に多少の損失が生じる。偏光フィルタ２１は、表示光のうちの、偏光フィルタ２１の透過軸と平行な偏光方向の光を透過し、透過軸と垂直な偏光方向の光を反射するので、透過した光が損失になるからである。なお、偏光フィルタ２１を透過した光は、−方向の直線偏光である。偏光フィルタ２１を反射した光は、＋方向の直線偏光である。

しかし、第１の表示光が円偏光である場合であっても、一度、偏光フィルタ２１で反射した後は、その反射光が＋方向の直線偏光（第１の直線偏光）となっているため、偏光フィルタ２１で反射後の偏光成分の変遷については区別なく、結像装置１の場合と同様に説明できる（図４参照（図２と同様の表現で偏光成分等を表した））。このため、結像装置１の場合と同様に、実像４０として結像する光はほとんど損失しない。このように、第１の表示光が円偏光として出射される変形例に係る結像装置によっても、再帰反射後における光の利用効率が良好である。

また、第１，第２の表示部が出射する第１，第２の表示光が円偏光である場合、第１，第２の表示光の出射点（所定の表示部）と偏光フィルタ２１との間に、追加して、それぞれλ／４板（第２，第３の位相差板の一例）を配置することもできる。このように、λ／４板を設けることで、偏光フィルタ２１に入射する、第１，第２の表示画像を表す第１，第２の表示光を＋方向の直線偏光（第１，第２の直線偏光）とすることができる。追加するλ／４板は、λ／４板を透過する第１，第２の表示光が、透過後に＋方向の直線偏光（第１，第２の直線偏光）となるように調整して配置すればよい。このようにすれば、第１，第２の表示光が偏光フィルタ２１で略全反射できるため、結像装置１と同様に、結像の際の光の利用効率が良好である。

また、上記実施形態に係る再帰反射プリズム２３は、レトロリフレクタアレイとしたが、これに限られない。入射光を再帰反射するのであれば、プリズムでなくても、膜やコーティングでもよい。また、再帰反射させる部材の形状は、平面でも曲面でもよい。

１ 結像装置
１０ 第１の表示装置
１１ 表示パネル
１２ 第１の表示画像
１３ 第１の表示光
２０ 光学系
２１ 偏光フィルタ
２２ λ／４板
２３ 再帰反射プリズム
３０ 第２の表示蔵置
３１ 表示パネル
３２ 第２の表示画像
３３ 第２の表示光
４０ 実像
５０ 虚像

Claims (11)

1. 第１，第２の表示部に表示された第１，第２の表示画像を表す像を結像する結像装置であって、
   透過軸に平行な偏光方向の光を透過し、前記透過軸に垂直な偏光方向の光を反射する偏光フィルタであって、前記第１の表示画像を表す第１の表示光が裏面側から入射し、入射した前記第１の表示光の、前記透過軸に垂直な偏光方向成分の光を第１の直線偏光として反射し、また、前記第２の表示画像を表す第２の表示光が表面側から入射し、入射した前記第２の表示光の、前記透過軸に垂直な偏光方向成分の光を第２の直線偏光として反射する偏光フィルタと、
   前記偏光フィルタで反射された前記第１の直線偏光が入射し、入射した前記第１の直線偏光を、その偏光方向を変更し、前記第１の直線偏光の偏光方向に対して垂直な偏光方向を有する第３の直線偏光として再帰反射する再帰反射部と、を備え、
   前記再帰反射部で反射した前記第３の直線偏光は、前記偏光フィルタを透過し、前記偏光フィルタの表面側で、前記第１の表示画像を表す実像を結像し、
   前記偏光フィルタで反射した前記第２の直線偏光は、前記偏光フィルタの裏面側で、前記第２の表示画像を表す虚像を結像する、
   ことを特徴とする結像装置。
2. 前記再帰反射部は、
   透過していく光の位相差を変更する第１の位相差板と、
   前記第１の位相差板の裏面側に位置し、入射光を再帰反射する再帰反射板と、を備え、
   前記第１の直線偏光は、前記第１の位相差板を透過し、前記再帰反射板で再帰反射し、前記第１の位相差板を再度透過することによって、前記第３の直線偏光に変換されるとともに、再帰反射する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の結像装置。
3. 前記偏光フィルタに入射する前記第１の表示光は、前記第１の直線偏光であり、
   前記偏光フィルタは、その透過軸が前記第１の直線偏光の偏光方向と垂直になるように配置され、前記第１の直線偏光を略全反射する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の結像装置。
4. 前記第１の表示部と前記偏光フィルタとの間に第２の位相板をさらに備え、
   前記第１の直線偏光は、前記第１の表示部から出射された円偏光が前記第２の位相差板で偏光された光である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の結像装置。
5. 前記偏光フィルタに入射する前記第２の表示光は、前記第２の直線偏光であり、
   前記偏光フィルタは、その透過軸が前記第２の直線偏光の偏光方向と垂直になるように配置され、前記第２の直線偏光をそれぞれ略全反射する、
   ことを特徴とする請求項１及至４のいずれか１項に記載の結像装置。
6. 前記第２の表示部と前記偏光フィルタとの間に第３の位相板をさらに備え、
   前記第２の直線偏光は、前記第２の表示部から出射された円偏光が前記第３の位相差板で偏光された光である、
   ことを特徴とする請求項５に記載の結像装置。
7. 前記第１の位相差板は、入射する光の反射を防止する反射防止部を備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の結像装置。
8. 前記第１の位相差板は、λ／４板である、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の結像装置。
9. 前記第２の位相差板は、λ／４板である、
   ことを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１項に記載の結像装置。
10. 前記第３の位相差板は、λ／４板である、
    ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の結像装置。
11. 前記偏光フィルタは、ワイヤグリッド偏光フィルタである、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の結像装置。
    

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