JP2015194601A - 空間映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実像の浮上量と比べて、光学システムの厚さを低く抑えることの可能な空間映像表示装置を提供する。【解決手段】本技術の空間映像表示装置は、光学プレートと、１または複数の反射板とを備えている。光学プレートは、Ｚ軸方向が法線となる基板に対して、Ｚ軸方向成分においては入射光線を正反射するとともにＸＹ軸方向成分については入射光線を再帰性反射する複数の光学素子が行列状に設けられたものである。１または複数の反射板は、光学プレートのうち観察者側の面を前面とし、光学プレートのうち前面とは反対側の面を裏面としたとき、光学プレートの裏面側に配置される発光体または被光照射体から発せられる光を反射することにより裏面に斜めに入射させる。【選択図】図１

Description

本技術は、空間中に映像を表示する空間映像表示装置に関する。

面対称結像素子を用いて、その素子の下面側に置かれた物体の像を素子の上面側の面対称となる位置に結像させる光学システムが、特許文献１に開示されている。この光学システムで用いられた面対称結像素子の基板には、貫通した複数の穴が行列状に設けられ、各穴の内壁には、互いに直交する２つの鏡面を含む光学素子が形成されている。物体から発せられた光は、その穴を透過する際に、２つの鏡面でそれぞれ１回ずつ反射され、その反射光が素子の面対称となる位置で結像する。その結果、観察者には、結像した像（実像）が素子の上面に浮いて見える。

特開２００８−１５８１１４号公報

特許文献１に記載の光学システムでは、実像の、素子の上面からの浮上量は、物体と素子の下面との距離と等しい。そのため、上記浮上量を大きくしようとすると、その分だけ物体を素子の下面から遠ざけることが必要となるので、光学システムの容積の増大につながってしまうという問題があった。

本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、実像の浮上量と比べて、光学システムの厚さを低く抑えることの可能な空間映像表示装置を提供することにある。

本技術の空間映像表示装置は、光学プレートと、１または複数の反射板とを備えている。光学プレートは、Ｚ軸方向が法線となる基板に対して、Ｚ軸方向成分においては入射光線を正反射するとともにＸＹ軸方向成分については入射光線を再帰性反射する複数の光学素子が行列状に設けられたものである。１または複数の反射板は、光学プレートのうち観察者側の面を前面とし、光学プレートのうち前面とは反対側の面を裏面としたとき、光学プレートの裏面側に配置される発光体または被光照射体から発せられる光を反射することにより裏面に斜めに入射させる。

本技術の空間映像表示装置では、光学プレートの裏面側に配置される発光体または被光照射体から発せられる光が、１または複数の反射板で反射されることにより裏面に斜めに入射する。ここで、発光体または被光照射体から発せられた光が１または複数の反射板で反射された後、光学プレートを裏面側から透過した結果、光学プレートの前面側に生成される実像との関係で、光学プレートを基準として面対称の位置を、対称位置と称するとする。このとき、例えば、対称位置と、複数の光学素子との間に、１つの反射板（第１反射板）を設け、対称位置よりも上側の位置から発光体または被光照射体の光を第１反射板に入射させることにより、上記実像を形成することができる。つまり、発光体または被光照射体が対称位置に実在していなくても、発光体または被光照射体が対称位置に実在しているかのように、上記実像を形成することができる。その結果、発光体や、１または複数の反射板を、対称位置よりも光学プレートの裏面寄りに配置することができる。

本技術の空間映像表示装置によれば、１または複数の反射板を設けることにより、発光体や、１または複数の反射板を、対称位置よりも光学プレートの裏面寄りに配置することができるようにしたので、実像の浮上量と比べて、空間映像表示装置の厚さを低く抑えることができる。なお、本技術の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。

本技術の第１の実施の形態に係る空間映像表示装置の断面構成の一例を表す図である。 図１の光学プレートの平面構成の一例を表す図である。 図１の光学プレートのＸＹ平面内での作用の一例を表す図である。 図１の光学プレートのＸＺ平面内およびＹＺ平面内での作用の一例を表す図である。 図１の空間映像表示装置の作用の一例を表す図である。 図１の空間映像表示装置の一変形例を表す図である。 図６の空間映像表示装置の作用の一例を表す図である。 図１の空間映像表示装置の一変形例を表す図である。 図６の空間映像表示装置の一変形例を表す図である。 本技術の第２の実施の形態に係る空間映像表示装置の断面構成の一例を表す図である。 図１０の空間映像表示装置の作用の一例を表す図である。 図１１の空間映像表示装置の一変形例を表す図である。 図１２の空間映像表示装置の作用の一例を表す図である。 図１３の空間映像表示装置の一変形例を表す図である。 図１の空間映像表示装置の一変形例を表す図である。 図８の空間映像表示装置の一変形例を表す図である。 図６の空間映像表示装置の一変形例を表す図である。 図９の空間映像表示装置の一変形例を表す図である。 図１０の空間映像表示装置の一変形例を表す図である。 図１２の空間映像表示装置の一変形例を表す図である。 図１４の空間映像表示装置の一変形例を表す図である。 表示パネルの代替構成の一例を表す図である。

以下、本技術を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．第１の実施の形態（図１〜図５）
２枚の反射板と発光体を内蔵した例
２．第１の実施の形態の変形例（図６〜図９）
変形例Ａ 発光体の位置を変えた例
変形例Ｂ 遮光板を設けた例
３．第２の実施の形態（図１０、図１１）
２枚の反射板と発光体の他に、さらに、
１枚の偏光子、２枚の偏光反射板および１／２波長板を内蔵した例
４．第２の実施の形態の変形例（図１２〜図１５）
変形例Ｃ 発光体の位置を変えた例
変形例Ｄ 遮光板を設けた例
５．各実施の形態およびそれらの変形例に共通する変形例（図１６〜図２２）
変形例Ｅ 発光体が外付けとなっている例
変形例Ｆ 表示パネルの代わりに、透過スクリーンを設けた例

＜１．第１の実施の形態＞
[構成]
図１は、本技術の第１の実施の形態に係る空間映像表示装置１の断面構成の一例を表す。空間映像表示装置１は、空間中に映像を表示する。空間映像表示装置１は、例えば、光学プレート１０、反射板２０，３０、表示パネル４０、駆動回路基板５０および支持板６０，７０を備えている。光学プレート１０、反射板２０，３０、表示パネル４０および支持板６０，７０によって内部空間が形成されている。支持板６０，７０は、必要に応じて省略され得る。光学プレート１０は、本技術の「光学プレート」の一具体例に相当する。反射板２０，３０は、本技術の「複数の反射板」の一具体例に相当する。反射板２０は、本技術の「第２反射板」の一具体例に相当する。反射板３０は、本技術の「第１反射板」の一具体例に相当する。表示パネル４０は、本技術の「発光体」の一具体例に相当する。

（光学プレート１０）
図２は、光学プレート１０の平面構成の一例を表す。光学プレート１０は、板状の基板１１を有している。ここで、光学プレート１０（基板１１）のうち観察者１０００側の面を前面１０Ａとし、光学プレート１０（基板１１）のうち前面１０Ａとは反対側の面を裏面１０Ｂとする。また、光学プレート１０の前面１０Ａと平行な面をＸＹ平面とし、後述する反射面１３Ａと平行な面をＸＺ平面とし、後述する反射面１３Ｂと平行な面をＹＺ平面とする。また、光学プレート１０（基板１１）の法線ＡＸ１が、Ｚ軸と平行となっている。

光学プレート１０（基板１１）は、前面１０Ａと平行な面内に行列状に配置された複数の開口１２を有している。各開口１２は、光学プレート１０を厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通しており、光学プレート１０の裏面１０Ｂ側から入射した光を、光学プレート１０の前面１０Ａ側に透過する。各開口１２の直径は、例えば、サブミクロン（１μｍ未満）、μｍオーダ（１μｍ〜９９９μｍ）またはｍｍオーダ（１ｍｍ〜９ｍｍ）となっている。各開口１２は、例えば、空隙となっている。各開口１２は、例えば、基板１１内に設けられている。各開口１２は、基板１１の前面１０Ａに形成された凸状の構造物内に設けられていてもよい。光学プレート１０（基板１１）は、各開口１２の形成されている部分を除いた部分において、遮光性（光反射性または光吸収性）の部材を有していてもよい。

各開口１２の側面には、光学素子１３が設けられている。つまり、光学プレート１０は、前面１０Ａと平行な面内に行列状に配置された複数の光学素子１３を有している。各光学素子１３は、例えば、互いに直交する２つの反射面１３Ａ，１３Ｂを含んで構成されている。反射面１３Ａは、ＸＺ平面と平行となっており、反射面１３Ｂは、ＹＺ平面と平行となっている。反射面１３Ａおよび反射面１３Ｂは、光学プレート１０において、同一層内に設けられていてもよいし、互いに異なる層内に設けられていてもよい。反射面１３Ａおよび反射面１３Ｂが、光学プレート１０において、同一層内に設けられている場合、例えば、反射面１３Ａおよび反射面１３Ｂのそれぞれの端部が互いに接している。反射面１３Ａおよび反射面１３Ｂが、光学プレート１０において、互いに異なる層内に設けられている場合、例えば、反射面１３Ａおよび反射面１３Ｂのそれぞれの四隅の１つが互いに接している。

図３は、光学プレート１０のＸＹ平面内での作用の一例を表す。図４は、光学プレート１０のＸＺ平面内およびＹＺ平面内での作用の一例を表す。ＸＹ平面内では、光学プレート１０の裏面１０Ｂ側から入射した光Ｌは、例えば、入射角θで反射面１３Ａに入射し、出射角θで反射されたのち、入射角φで反射面１３Ｂに入射し、出射角φで反射される。したがって、反射面１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの法線方向以外の角度で反射面１３Ａへ入射した光は、反射面１３Ａ，１３Ｂによって、もと来た方向に戻される。ここで、各光学素子１３において、光学素子１３に入射した光の光軸と、光学素子１３で反射され戻ってきた光の光軸との芯ずれ量Δｄは、開口１２の直径よりも小さい。従って、各開口１２の直径が上述した程度の大きさとなっている場合、反射面１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの法線方向以外の角度で反射面１３Ａへ入射した光のＸＹ軸方向成分は、反射面１３Ａ，１３Ｂによって再帰性反射される。

一方、ＸＺ平面内およびＹＺ平面内では、光学プレート１０の裏面１０Ｂ側から入射した光Ｌは、例えば、入射角ψで反射面１３Ａに入射し、出射角ψで反射されたのち、入射角ψで反射面１３Ｂに入射し、出射角ψで反射され、光学プレート１０の前面１０Ａ側に出射する。したがって、Ｚ軸方向においては、反射面１３Ａ，１３Ｂによる再帰性反射は、現れない。以上のことから、各光学素子１３は、光学プレート１０（基板１１）の法線ＡＸ１と平行なＺ軸方向成分においては入射光線を正反射するとともに、光学プレート１０の裏面１０Ｂと平行なＸＹ軸方向成分については入射光線を再帰性反射する。

例えば、光学プレート１０の裏面１０Ｂ側に、発散光を発する発光体または被光照射体が配置されている場合、その発光体または被光照射体から発せられた発散光は、光学プレート１０を透過したのち、発光体または被光照射体との位置関係で、光学プレート１０を基準として面対称の位置に収束（結像）する。従って、光学プレート１０は、光学プレート１０に入射する、発光体または被光照射体からの発散光を、発光体または被光照射体との位置関係で、光学プレート１０を基準として面対称の位置に収束（結像）する面対称結像素子として機能する。

（反射板２０，３０）
図５は、空間映像表示装置１の作用の一例を表す。反射板２０，３０は、光学プレート１０の裏面１０Ｂ側の所定位置に配置された表示パネル４０から発せられる光を反射することにより発散光の状態で裏面１０Ｂに斜めに入射させる。ここで、表示パネル４０から発せられた光が反射板２０，３０で反射された後、光学プレート１０を裏面１０Ｂ側から透過した結果、光学プレート１０の前面１０Ａ側に結像される像を、実像１００と称するものとする。また、実像１００との関係で、光学プレート１０を含む面を基準として面対称の位置を、対称位置２００と称するものとする。このとき、反射板２０，３０は、光学プレート１０の裏面１０Ｂ側に配置され、かつ、対称位置２００よりも裏面１０Ｂ寄りに配置されている。

反射板３０は、対称位置２００と、光学プレート１０内の複数の光学素子１３との間に配置されている。つまり、反射板３０は、対称位置２００との関係で、反射板３０を含む面を基準として面対称の位置（対称位置３００）の方角から入射してくる光を複数の光学素子１３に向けて反射する。反射板３０は、裏面１０Ｂと反射板２０との間に存在する間隙と同一の層内に配置されており、光学プレート１０（基板１１）の法線ＡＸ１に対して平行または斜めに配置されている。図１，図５には、反射板３０が法線ＡＸ１に対して平行に配置されている様子が例示されている。

反射板２０は、反射板３０と、対称位置３００との間に配置されている。つまり、反射板２０は、対称位置３００との関係で、反射板２０を含む面を基準として面対称の位置の方角から入射してくる光を反射板３０に向けて反射する。反射板２０は、所定の空隙（内部空間）を介して裏面１０Ｂと対向配置されており、裏面１０Ｂに対して平行または斜めに配置されている。図１，図５には、反射板２０が裏面１０Ｂに対して平行に配置されている様子が例示されている。反射板２０，３０が互いに直交するように配置されていることが好ましい。さらに、反射板２０が裏面１０Ｂに対して平行に配置されるとともに、反射板３０が法線ＡＸ１に対して平行に配置されていることが好ましい。

（表示パネル４０）
表示パネル４０は、例えば、外部から入力される映像信号に基づいて映像を表示する平板状のパネルであり、例えば、液晶パネル、有機ＥＬパネル、または、無機ＥＬパネルである。表示パネル４０は、複数の画素が行列状に配置された映像表示面４０Ａを有している。各画素は、所定の発散角を有する発散光を発する。表示パネル４０は、映像表示面４０Ａから発散光を発する。表示パネル４０から発せられた光は、空間映像表示装置１の内部空間を介して光学プレート１０の裏面１０Ｂに入射する。

表示パネル４０は、光学プレート１０の裏面１０Ｂ側の所定位置に配置されている。表示パネル４０は、表示パネル４０から発せられた光が反射面２０で反射される位置に配置されている。表示パネル４０は、さらに、表示パネル４０から発せられた光が反射面２０，３０でそれぞれ１回ずつ反射される位置に配置されている。より具体的には、表示パネル４０は、表示パネル４０から発せられた光が反射面２０，３０でそれぞれ１回ずつ反射されて裏面１０Ｂに斜めに入射する位置に配置されている。表示パネル４０は、対称位置３００との関係で、反射板２０を含む面を基準として面対称の位置に配置されている。従って、表示パネル４０は、光学プレート１０を含む面よりも上側に配置されているか、または、図１，図５に示したように、裏面１０Ｂと反射板１３Ａとの間に存在する間隙と同一の層内に配置されている。表示パネル４０は、光学プレート１０（基板１１）の法線ＡＸ１に対して平行または斜めに配置されている。図１，図５には、表示パネル４０が法線ＡＸ１に対して平行に配置されている様子が例示されている。

（駆動回路基板５０、支持板６０，７０）
駆動回路基板５０は、外部から入力される映像信号に基づいて表示パネル４０を駆動する。支持板６０は、表示パネル４０を支持する。支持板６０は、例えば、表示パネル４０と同一面内に配置されており、例えば、支持板６０に設けた開口に表示パネル４０を嵌め込むことにより、表示パネル４０を支持する。表示パネル４０が、例えば、反射板３０と同等の大きさとなっている場合、支持板６０は省略され得る。支持板７０は、例えば、光学プレート１０、反射板２０，３０、表示パネル４０および支持板６０を支持する。光学プレート１０、反射板２０，３０、表示パネル４０および支持板６０が支持板７０による支えが無くても空間映像表示装置１の内部空間を維持できる場合、支持板７０は省略され得る。支持板６０，７０は、光吸収性の部材を有していてもよい。

[作用・効果]
次に、図５を参照しつつ、空間映像表示装置１の作用・効果について説明する。

表示パネル４０から発せられた発散光は、反射板２０，３０でそれぞれ１回ずつ反射されて光学プレート１０の裏面１０Ｂに斜めに入射する。光学プレート１０の裏面１０Ｂに斜めに入射した光において、光学プレート１０（基板１１）の法線ＡＸ１と平行なＺ軸方向成分が反射されるとともに、光学プレート１０の裏面１０Ｂと平行なＸＹ軸方向成分が再帰性反射される。このようにして光学プレート１０を透過した光は、対称位置２００との関係で、光学プレート１０を含む面を基準として面対称の位置に収束（結像）し、実像１００を形成する。このように、表示パネル４０が対称位置２００に実在していなくても、表示パネル４０が対称位置２００に実在しているかのように、実像１００が形成される。

ところで、本実施の形態では、反射板２０，３０が設けられていることにより、表示パネル４０から発せられた光には、光学プレート１０の裏面１０Ｂに到達するまでの間に２回の反射が起こる。そのため、表示パネル４０から発せられた光が光学プレート１０の裏面１０Ｂに到達するまでの光路ＯＰ１は、真っ直ぐではなく、２か所で折れ曲がる。仮に、対称位置２００に表示パネル４０が配置され、反射板２０，３０が省略されている場合、表示パネル４０から発せられた光が光学プレート１０の裏面１０Ｂに到達するまでの光路ＯＰ２は、真っ直ぐとなる。このとき、表示パネル４０の位置（対称位置２００）は、本実施の形態における本来の表示パネル４０の位置と比べて、光学プレート１０の裏面１０Ｂから遠ざかった位置にある。

ここで、光学プレート１０の裏面１０Ｂから対称位置２００の下端までの距離（つまり、対称位置２００の沈み量Ｈ２）は、光学プレート１０の前面１０Ａから実像１００の上端までの距離（つまり、実像１００の浮上量Ｈ１）と等しい。従って、空間映像表示装置１のＺ軸方向の厚さをｈとすると、浮上量Ｈ１は、以下の式で表される。
Ｈ１＝Ｈ２＝２ｈ

このように、本実施の形態では、実像１００の浮上量Ｈ１が、空間映像表示装置１のＺ軸方向の厚さｈの２倍となっている。従って、本実施の形態では、反射板２０，３０を設けることにより、実像１００の浮上量Ｈ１と比べて、空間映像表示装置１のＺ軸方向の厚さｈを低く抑えることができる。

また、本実施の形態において、光学プレート１０（基板１１）が、各開口１２の形成されている部分を除いた部分において、遮光性（光反射性または光吸収性）の部材を有していている場合、実像１００の形成に寄与しない光が外部に漏れるのを低減することができる。その結果、実像１００の表示品質が向上する。

また、本実施の形態において、空間映像表示装置１が表示パネル４０の向きを変える機構を備えていてもよい。そのような機構を設けることにより、例えば、映像表示面４０Ａに表示する映像の内容や、観察者１０００の視線の向きなどに応じて、表示パネル４０の向きを変えることができる。

＜２．第１の実施の形態の変形例＞
[変形例Ａ]
図６は、上記実施の形態の空間映像表示装置１の一変形例を表す。本変形例では、反射板３０が省略され、反射板２０、表示パネル４０および支持板６０が、上記実施の形態の空間映像表示装置１において反射板３０が設けられていた箇所を基準として面対称の位置に配置されている。このとき、表示パネル４０は、表示パネル４０から発せられた光が反射板２０で反射される位置に配置されている。反射板２０は、上記実施の形態と同様、裏面１０Ｂに対して平行または斜めに配置されている。図６には、反射板２０が裏面１０Ｂに対して平行に配置されている例が示されている。

さらに、上記実施の形態において表示パネル４０および支持板６０が設けられていた箇所に支持板９１が設けられ、光学プレート１０と同一の面内であって、かつ反射板２０と対向する位置に支持板９２が設けられている。上記実施の形態において反射板２０が設けられていた箇所に支持板９３が設けられている。支持板９１，９２，９３は、光学プレート１０、反射板２０、表示パネル４０および支持板６０，７０と共に、空間映像表示装置１の内部空間を形成している。支持板９１，９２，９３のうち少なくとも１つは、必要に応じて省略され得る。支持板９１，９２，９３は、例えば、光吸収性の部材を有していてもよい。

図７は、本変形例の空間映像表示装置１の作用の一例を表す。本変形例では、反射板２０および表示パネル４０が、上記実施の形態の空間映像表示装置１において反射板３０が設けられていた箇所を基準として面対称の位置に配置されている。これにより、表示パネル４０から発せられた発散光は、反射板２０で反射されて光学プレート１０の裏面１０Ｂに斜めに入射する。光学プレート１０の裏面１０Ｂに斜めに入射した光において、光学プレート１０（基板１１）の法線ＡＸ１と平行なＺ軸方向成分が反射されるとともに、光学プレート１０の裏面１０Ｂと平行なＸＹ軸方向成分が再帰性反射される。このようにして光学プレート１０を透過した光は、対称位置２００との関係で、光学プレート１０を含む面を基準として面対称の位置に収束（結像）し、実像１００を形成する。このように、表示パネル４０が対称位置２００に実在していなくても、表示パネル４０が対称位置２００に実在しているかのように、実像１００が形成される。従って、本変形例では、上記実施の形態と同様の効果を得つつ、上記実施の形態よりも光学部品の点数を１つ、削減することができる。

なお、本変形例において、反射板２０が、光学プレート１０と対向する位置に隣接する位置だけでなく、支持板９３の形成されている位置にも配置されていてもよい。つまり、支持板９３の代わりに反射板２０が設けられていてもよい。ただし、この場合には、支持板９１が、表示パネル４０から発せられた光を吸収する作用を有していることが好ましい。

[変形例Ｂ]
図８は、上記実施の形態の空間映像表示装置１の一変形例を表す。図９は、上記変形例Ａの空間映像表示装置１の一変形例を表す。本変形例では、空間映像表示装置１は、表示パネル４０と複数の光学素子１３との間に遮光板８０をさらに備えている。遮光板８０は、表示パネル４０から発せられた光を吸収する作用を有している。遮光板８０は、例えば、支持板７０によって支持される。

一般に、表示パネル４０から発せられる光はランバート光であり、表示パネル４０からの光は非常に広い角度に発散される。遮光板８０は、表示パネル４０から直接、光学プレート１０の各光学素子１３に光線が到達するのを防ぐ。仮に、表示パネル４０から直接、光学プレート１０の各光学素子１３に光線が入射すると、上述の実像１００よりも浮上量の低い位置に、実像１００と同じ像がゴーストとして生成される。

ゴーストの生成に必要な光は、例えば、図８、図９に記載の線分Ｌ１と、図８、図９に記載の線分Ｌ２との間を伝播する。従って、表示パネル４０から発せられる光のうち、図８、図９に記載の線分Ｌ１と、図８、図９に記載の線分Ｌ２との間を伝播して、光学プレート１０の裏面１０Ｂに到達する成分を遮光板８０によって遮蔽することにより、ゴーストの生成を防ぐことができる。ここで、線分Ｌ１は、映像表示面４０Ａの下端（裏面１０Ｂから最も離れた端部）と、光学プレート１０において各光学素子１３の形成されている領域のうち、表示パネル４０から最も離れた部分（最遠部分）とを直線で結んだ線分である。線分Ｌ２は、映像表示面４０Ａの上端（裏面１０Ｂに最も近い端部）と、光学プレート１０において各光学素子１３の形成されている領域のうち、表示パネル４０に最も近い部分（最近部分）とを直線で結んだ線分である。

ただし、表示パネル４０から発せられる光のうち、実像１００生成に必要な成分までも遮光板８０によって遮蔽しないようにすることが好ましい。例えば、表示パネル４０から発せられた光のうち、図８、図９に記載の線分Ｌ３に沿って伝播する成分を遮光板８０によって遮蔽しないようにすることが好ましい。ここで、線分Ｌ３は、例えば、映像表示面４０Ａの上端（裏面１０Ｂに最も近い端部）から発せられた光のうち、反射板２０，３０で反射され、上記最近部分に入射する成分が伝播する光路に対応する線分である。反射板３０が省略されている場合には、線分Ｌ３は、例えば、映像表示面４０Ａの上端（裏面１０Ｂに最も近い端部）から発せられた光のうち、反射板２０で反射され、上記最遠部分に入射する成分が伝播する光路に対応する線分である。

従って、遮光板８０は、表示パネル４０から発せられる光のうち、線分Ｌ１と、線分Ｌ２との間を伝播して、光学プレート１０の裏面１０Ｂに到達する成分を遮蔽する位置であって、かつ表示パネル４０から発せられる光のうち、線分Ｌ３に沿って伝播する成分を遮蔽しない位置に設けられていることが好ましい。このようにした場合には、実像１００を欠くことなく、明るさを犠牲にすることなく、不要なゴーストの生成を防ぐことができる。

＜３．第２の実施の形態＞
[構成]
次に、本技術の第２の実施の形態に係る空間映像表示装置２について説明する。図１０は、空間映像表示装置２の断面構成の一例を表す。空間映像表示装置２は、空間中に映像を表示する。空間映像表示装置２は、上記実施の形態の空間映像表示装置１に対して、さらに、偏光子９４、偏光反射板９５，９６、１／２波長板９７を設けたものである。偏光子９４は、本技術の「偏光子」の一具体例に相当する。偏光反射板９５は、本技術の「第１偏光反射板」の一具体例に相当する。偏光反射板９６は、本技術の「第２偏光反射板」の一具体例に相当する。１／２波長板９７は、本技術の「１／２波長板」の一具体例に相当する。

偏光子９４は、ｐ偏光およびｓ偏光のいずれか一方の偏光光（第１偏光光）を透過し、他方の偏光光（第２偏光光）を吸収または反射する。偏光反射板９５は、第１偏光光を透過し、第２偏光光を反射する。偏光反射板９６は、第２偏光光を透過し、第１偏光光を反射する。１／２波長板は、ｐ偏光をｓ偏光に変換するか、または、ｓ偏光をｐ偏光に変換する。偏光子９４、偏光反射板９５、偏光反射板９６および１／２波長板９７は、表示パネル４０から発せられた光が、偏光子９４、偏光反射板９５、偏光反射板９６、１／２波長板９７、偏光反射板９５、偏光反射板９６を経由して裏面１４Ｂに入射するように配置されている。

偏光子９４および偏光反射板９５は、例えば、互いに重ね合わされた状態で、表示パネル４０の映像表示面４０に接して、または近接して配置されている。偏光反射板９６は、裏面１４Ｂに接して、または近接して配置されている。１／２波長板９８は、例えば、上記変形例Ｂに記載の遮光板８０と同じ位置に配置されている。具体的には、１／２波長板９８は、例えば、偏光反射板９６で反射された第１偏光光のうち、線分Ｌ１と、線分Ｌ２との間を伝播して、偏光反射板９５に到達する成分が通過する位置であって、かつ表示パネル４０から発せられる光のうち、線分Ｌ３に沿って伝播する成分を遮蔽しない位置に設けられている。１／２波長板９８は、例えば、支持板７０によって支持されている。

[作用・効果]
次に、図１１を参照しつつ、空間映像表示装置２の作用・効果について説明する。

図１１は、空間映像表示装置２の作用の一例を表す。表示パネル４０から発せられた発散光に含まれる第１偏光光は、偏光子９４、偏光反射板９５を透過したのち、反射板２０，３０でそれぞれ１回ずつ反射され、偏光反射板９６に入射する。偏光反射板９６に入射した第１偏光光は、偏光反射板９６で反射されたのち、１／２波長板９８で第２偏光光に変換される。１／２波長板９８を透過した第２偏光光は、偏光反射板９５、反射板２０，３０でそれぞれ１回ずつ反射され、偏光反射板９６を透過したのち、光学プレート１０の裏面１０Ｂに斜めに入射する。

光学プレート１０の裏面１０Ｂに斜めに入射した光において、光学プレート１０（基板１１）の法線ＡＸ１と平行なＺ軸方向成分が反射されるとともに、光学プレート１０の裏面１０Ｂと平行なＸＹ軸方向成分が再帰性反射される。このようにして光学プレート１０を透過した光は、対称位置２００との関係で、光学プレート１０を含む面を基準として面対称の位置に収束（結像）し、実像１００を形成する。このように、表示パネル４０が対称位置２００に実在していなくても、表示パネル４０が対称位置２００に実在しているかのように、実像１００が形成される。

ところで、本実施の形態では、第１の実施の形態の空間映像表示装置１の場合と比べると、４回多く反射が起こっている。そのため、４回多く反射が起こった分だけ、光路長が長くなる。実像１００の浮上量Ｈ１は、以下の式で表される。
Ｈ１＝Ｈ２＝４ｈ

このように、本実施の形態では、実像１００の浮上量Ｈ１が、空間映像表示装置２のＺ軸方向の厚さｈの４倍となっている。仮に、反射板２０，３０を用いずに、対称位置２００に表示パネル４０を設置した場合には、空間映像表示装置２のＺ軸方向の厚さｈが実像１００の浮上量Ｈ１と等しくなる。従って、本実施の形態では、反射板２０，３０を設けることにより、実像１００の浮上量Ｈ１と比べて、空間映像表示装置２のＺ軸方向の厚さｈを低く抑えることができる。

また、本実施の形態では、例えば、図１０に示したように、偏光子９４、偏光反射板９５、偏光反射板９６および１／２波長板９７が、空間映像表示装置２の内部空間内に配置されている。そのため、偏光子９４、偏光反射板９５、偏光反射板９６および１／２波長板９７を設けたことによる空間映像表示装置２の容積の増大を最小限に留めることができる。

＜４．第２の実施の形態の変形例＞
[変形例Ｃ]
図１２は、上記第２の実施の形態の空間映像表示装置２の一変形例を表す。本変形例では、反射板３０が省略され、反射板２０、表示パネル４０および支持板６０が、上記第２の実施の形態の空間映像表示装置２において反射板３０が設けられていた箇所を基準として面対称の位置に配置されている。さらに、上記第２の実施の形態において表示パネル４０および支持板６０が設けられていた箇所に反射板９８が設けられ、光学プレート１０と同一の面内であって、かつ反射板２０と対向する位置に支持板９２が設けられている。上記第２の実施の形態において反射板２０が設けられていた箇所にも反射板２０が設けられている。支持板９２および反射板９８は、光学プレート１０、反射板２０、表示パネル４０および支持板６０，７０と共に、空間映像表示装置２の内部空間を形成している。

図１３は、本変形例の空間映像表示装置２の作用の一例を表す。本変形例では、反射板２０および表示パネル４０が、上記第２の実施の形態の空間映像表示装置２において反射板３０が設けられていた箇所を基準として面対称の位置に配置されている。これにより、表示パネル４０から発せられた発散光は、反射板２０で反射され偏光反射板９５に入射する。偏光反射板９５に入射した光に含まれる第１偏光光は、偏光反射板９５を透過したのち、偏光反射板９６で反射される。偏光反射板９６で反射された第１偏光光は、１／２波長板９８で第２偏光光に変換される。１／２波長板９８を透過した第２偏光光は、反射板２０、偏光反射板９５でそれぞれ１回ずつ反射され、偏光反射板９６を透過したのち、光学プレート１０の裏面１０Ｂに斜めに入射する。

光学プレート１０の裏面１０Ｂに斜めに入射した光において、光学プレート１０（基板１１）の法線ＡＸ１と平行なＺ軸方向成分が反射されるとともに、光学プレート１０の裏面１０Ｂと平行なＸＹ軸方向成分が再帰性反射される。このようにして光学プレート１０を透過した光は、対称位置２００との関係で、光学プレート１０を含む面を基準として面対称の位置に収束（結像）し、実像１００を形成する。このように、表示パネル４０が対称位置２００に実在していなくても、表示パネル４０が対称位置２００に実在しているかのように、実像１００が形成される。従って、本変形例では、上記第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

[変形例Ｄ]
図１４は、上記変形例Ｃの空間映像表示装置１の一変形例を表す。本変形例では、空間映像表示装置２は、表示パネル４０と複数の光学素子１３との間に遮光板８０をさらに備えている。遮光板８０は、表示パネル４０から発せられた光を吸収する作用を有している。遮光板８０は、例えば、支持板７０によって支持される。

遮光板８０は、上記変形例Ｂと同様、表示パネル４０から発せられる光のうち、線分Ｌ１と、線分Ｌ２との間を伝播して、光学プレート１０の裏面１０Ｂに到達する成分を遮蔽するとともに、表示パネル４０から発せられる光のうち、線分Ｌ３に沿って伝播する成分を遮蔽しない位置に設けられていることが好ましい。このようにした場合には、実像１００を欠くことなく、明るさを犠牲にすることなく、不要なゴーストの生成を防ぐことができる。

＜５．各実施の形態およびそれらの変形例に共通する変形例＞
[変形例Ｅ]
図１５〜図１８は、上記第１の実施の形態およびその変形例の空間映像表示装置１に共通する変形例を表す。図１９〜図２１は、上記第２の実施の形態およびその変形例の空間映像表示装置２に共通する変形例を表す。本変形例では、表示パネル４０および駆動回路基板５０が省略されている。つまり、本変形例では、表示パネル４０および駆動回路基板５０が、空間映像表示装置１，２を使用する際に別途、用意される外部部品として位置付けられている。

本変形例において、空間映像表示装置１，２は、表示パネル４０が設置される位置に、表示パネル４０を位置決めする機構を備えていることが好ましい。そのような機構として、例えば、図１５〜図２１に示したように、支持板６０が、表示パネル４０を嵌め込む開口６１Ａを有していてもよい。開口６１Ａは、上記各実施の形態およびその変形例の空間映像表示装置１，２において、表示パネル４０が配置される位置に設けられている。

従って、上記変形例Ａまたは上記変形例Ｃの構成を備えた空間映像表示装置１，２において、開口６１Ａは、表示パネル４０を、表示パネル４０から発せられた光が反射板２０で反射される位置に配置させる構成の一例である。従って、このときには、表示パネル４０は、表示パネル４０から発せられた光が反射板２０で反射される位置に配置される。

また、上記各実施の形態の構成を備えた空間映像表示装置１，２において、開口６１Ａは、表示パネル４０を、表示パネル４０から発せられた光が反射板２０，３０でそれぞれ１回ずつ反射される位置に配置させる構成の一例である。従って、このときには、表示パネル４０は、表示パネル４０から発せられた光が反射板２０で反射される位置に配置される。さらに、表示パネル４０は、表示パネル４０から発せられた光が反射板２０，３０でそれぞれ１回ずつ反射される位置に配置される。

また、上記各実施の形態およびその変形例の空間映像表示装置１，２において、開口６１Ａは、表示パネル４０を、裏面１０Ｂと反射板２０との間に存在する間隙と同一の層内に配置させる構成の一例である。従って、このときには、表示パネル４０は、裏面１０Ｂと反射板２０との間に存在する間隙と同一の層内に配置される。

[変形例Ｆ]
図２２は、表示パネル４０の代替構成の一例を表す。上記各実施の形態およびその変形例の空間映像表示装置１，２において、表示パネル４０の代わりに、光透過性を有する透過スクリーン９９が設けられていてもよい。この場合には、上記各実施の形態およびその変形例の記載において、表示パネル４０を透過スクリーン９９と読み替えるものとする。透過スクリーン９９は、透過スクリーン９９の被照射面に対してプロジェクタ４００から映像光が照射されたときに、被照射面とは反対側の面（裏面）から映像光を発散光として出射する。従って、透過スクリーン９９の裏面から出射される光は、表示パネル４０の映像表示面４０Ａから出射される光と同様、ランバートな光である。透過スクリーン９９が、本技術の「被光照射体」の一具体例に相当する。

例えば、表示パネル４０の位置に、表示パネル４０の代わりに透過スクリーン９９が配置されている。プロジェクタ４００は、透過スクリーン９９に映像光を照射することの可能な位置に配置される。なお、プロジェクタ４００から発せられた映像光は、反射板を介して透過スクリーン９９に照射されてもよい。本変形例において、空間映像表示装置１，２が、プロジェクタ４００を備えていてもよいし、プロジェクタ４００の他に、さらに、プロジェクタ４００から発せられた映像光を透過スクリーン９９に導く反射板を備えていてもよい。

以上、実施の形態およびその変形例を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本技術の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本技術が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。

また、例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）
Ｚ軸方向が法線となる基板に対して、Ｚ軸方向成分においては入射光線を正反射するとともにＸＹ軸方向成分については入射光線を再帰性反射する複数の光学素子が行列状に設けられた光学プレートと、
前記光学プレートのうち観察者側の面を前面とし、前記光学プレートのうち前記前面とは反対側の面を裏面としたとき、前記光学プレートの前記裏面側の所定位置に配置される発光体または被光照射体から発せられる光を反射することにより前記裏面に斜めに入射させる１または複数の反射板と
を備えた
空間映像表示装置。
（２）
１または複数の前記反射板のうちの１つである第１反射板が、対称位置と、複数の前記光学素子との間に配置され、
前記対称位置は、前記発光体または前記被光照射体から発せられた光が１または複数の前記反射板で反射された後、前記光学プレートを前記裏面側から透過した結果、前記光学プレートの前記前面側に生成される実像との関係で、前記光学プレートを含む面を基準として面対称の位置である
（１）に記載の空間映像表示装置。
（３）
１または複数の前記反射板は、前記光学プレートの前記裏面側に配置され、かつ、対称位置よりも前記裏面寄りに配置されている
（１）または（２）に記載の空間映像表示装置。
（４）
当該空間映像表示装置は、前記第１反射板を備え、
前記第１反射板は、前記裏面に対して平行または斜めに配置され、
前記発光体または前記被光照射体は、当該発光体または当該被光照射体から発せられた光が前記第１反射板で反射される位置に配置される
（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の空間映像表示装置。
（５）
前記発光体または前記被光照射体は、前記裏面と前記第１反射板との間に存在する間隙と同一の層内に配置される
（４）に記載の空間映像表示装置。
（６）
当該空間映像表示装置は、２つの前記反射板として前記第１反射板および前記第２反射板を有し、
前記第１反射板は、前記裏面に対して平行または斜めに配置され、
前記第２反射板は、前記裏面と前記第１反射板との間に存在する間隙と同一の層内に、前記第１反射板の法線に対して平行または斜めに配置され、
前記発光体または前記被光照射体は、当該前記発光体または当該被光照射体から発せられた光が前記第１反射板および前記第２反射板でそれぞれ１回ずつ反射される位置に配置される
（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の空間映像表示装置。
（７）
前記発光体または前記被光照射体は、前記裏面と前記第１反射板との間に存在する間隙と同一の層内に配置される
（６）に記載の空間映像表示装置。
（８）
前記発光体または前記被光照射体と複数の前記光学素子との間に遮光板をさらに備えた
（１）ないし（７）のいずれか１つに記載の空間映像表示装置。
（９）
前記光学プレートの前記裏面側に前記発光体または前記被光照射体をさらに備えた
（１）ないし（７）のいずれか１つに記載の空間映像表示装置。
（１０）
前記発光体は、外部から入力される映像信号に基づいて映像を表示する表示パネルである
（９）に記載の空間映像表示装置。
（１１）
前記被光照射体は、光透過性を有する透過スクリーンである
（９）に記載の空間映像表示装置。
（１２）
ｐ偏光およびｓ偏光のいずれか一方の第１偏光光を透過し、他方の第２偏光光を吸収または反射する偏光子と、
前記第１偏光光を透過し、前記第２偏光光を反射する第１偏光反射板と、
前記第２偏光光を透過し、前記第１偏光光を反射する第２偏光反射板と、
１／２波長板と
をさらに備えた
（１）ないし（１１）のいずれか１つに記載の空間映像表示装置。
（１３）
前記偏光子、前記第１偏光反射板、前記第２偏光反射板および前記１／２波長板は、前記発光体または前記被光照射体から発せられた光が、前記偏光子、前記第１偏光反射板、前記第２偏光反射板、前記１／２波長板、前記第１偏光反射板、前記第２偏光反射板を経由して前記裏面に入射するように配置されている
（１２）に記載の空間映像表示装置。

１，２…空間映像表示装置、１０…光学プレート、１０Ａ…前面、１０Ｂ…裏面、１１…基板、１２，６０Ａ…開口、１３…光学素子、１３Ａ，１３Ｂ…反射面、２０，３０，９８…反射板、４０…表示パネル、４０Ａ…映像表示面、５０…駆動回路基板、６０，７０，９１，９２，９３…支持板、８０…遮光板、９４…偏光子、９５，９６…偏光反射板、９７…１／２波長板、９９…透過スクリーン、１００…実像、２００，３００…対称位置、４００…プロジェクタ、１０００…観察者、ＡＸ１，ＡＸ２…法線、ｈ…厚さ、Ｈ１…浮上量、Ｈ２…沈み量。

Claims (13)

1. Ｚ軸方向が法線となる基板に対して、Ｚ軸方向成分においては入射光線を正反射するとともにＸＹ軸方向成分については入射光線を再帰性反射する複数の光学素子が行列状に設けられた光学プレートと、
   前記光学プレートのうち観察者側の面を前面とし、前記光学プレートのうち前記前面とは反対側の面を裏面としたとき、前記光学プレートの前記裏面側の所定位置に配置される発光体または被光照射体から発せられる光を反射することにより前記裏面に斜めに入射させる１または複数の反射板と
   を備えた
   空間映像表示装置。
2. １または複数の前記反射板のうちの１つである第１反射板が、対称位置と、複数の前記光学素子との間に配置され、
   前記対称位置は、前記発光体または前記被光照射体から発せられた光が１または複数の前記反射板で反射された後、前記光学プレートを前記裏面側から透過した結果、前記光学プレートの前記前面側に生成される実像との関係で、前記光学プレートを含む面を基準として面対称の位置である
   請求項１に記載の空間映像表示装置。
3. １または複数の前記反射板は、前記光学プレートの前記裏面側に配置され、かつ、対称位置よりも前記裏面寄りに配置されている
   請求項２に記載の空間映像表示装置。
4. 当該空間映像表示装置は、前記第１反射板を備え、
   前記第１反射板は、前記裏面に対して平行または斜めに配置され、
   前記発光体または前記被光照射体は、当該発光体または当該被光照射体から発せられた光が前記第１反射板で反射される位置に配置される
   請求項３に記載の空間映像表示装置。
5. 前記発光体または前記被光照射体は、前記裏面と前記第１反射板との間に存在する間隙と同一の層内に配置される
   請求項４に記載の空間映像表示装置。
6. 当該空間映像表示装置は、２つの前記反射板として前記第１反射板および前記第２反射板を有し、
   前記第２反射板は、前記裏面に対して平行または斜めに配置され、
   前記第１反射板は、前記裏面と前記第２反射板との間に存在する間隙と同一の層内に、前記第１反射板の法線に対して平行または斜めに配置され、
   前記発光体または前記被光照射体は、当該前記発光体または当該被光照射体から発せられた光が前記第１反射板および前記第２反射板でそれぞれ１回ずつ反射される位置に配置される
   請求項３に記載の空間映像表示装置。
7. 前記発光体または前記被光照射体は、前記裏面と前記第２反射板との間に存在する間隙と同一の層内に配置される
   請求項６に記載の空間映像表示装置。
8. 前記発光体または前記被光照射体と複数の前記光学素子との間に遮光板をさらに備えた
   請求項３に記載の空間映像表示装置。
9. 前記光学プレートの前記裏面側に前記発光体または前記被光照射体をさらに備えた
   請求項３に記載の空間映像表示装置。
10. 前記発光体は、外部から入力される映像信号に基づいて映像を表示する表示パネルである
    請求項９に記載の空間映像表示装置。
11. 前記被光照射体は、光透過性を有する透過スクリーンである
    請求項９に記載の空間映像表示装置。
12. ｐ偏光およびｓ偏光のいずれか一方の第１偏光光を透過し、他方の第２偏光光を吸収または反射する偏光子と、
    前記第１偏光光を透過し、前記第２偏光光を反射する第１偏光反射板と、
    前記第２偏光光を透過し、前記第１偏光光を反射する第２偏光反射板と、
    １／２波長板と
    をさらに備えた
    請求項３に記載の空間映像表示装置。
13. 前記偏光子、前記第１偏光反射板、前記第２偏光反射板および前記１／２波長板は、前記発光体または前記被光照射体から発せられた光が、前記偏光子、前記第１偏光反射板、前記第２偏光反射板、前記１／２波長板、前記第１偏光反射板、前記第２偏光反射板を経由して前記裏面に入射するように配置されている
    請求項１２に記載の空間映像表示装置。

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