JP2017138357A - Aerial floating image display optical sheet and aerial floating image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、映像源からの映像光に基づいて、映像を空間に浮遊しているように表示することができる空間浮遊映像表示光学シート、及び、空間浮遊映像表示装置に関する。 The present invention relates to a space floating image display optical sheet and a space floating image display device capable of displaying an image as if it is floating in space based on image light from an image source.
例えば特許文献1、2のように、映像源からの映像光を受けて、これを空間に浮遊しているように投影することができる空間浮遊映像表示装置が開示されている。この装置は、映像源と、空間に浮遊したように映像を表示をさせるための光学シートと、を備えている。そして、映像源からの光を光学シートの一方側から入射させ、反射及び透過させることで、光学シートの他方側(一方側とは反対側)で結像させて映像を空間に浮遊しているように表示させることを可能としている。
For example,
しかしながら、特許文献に開示された技術を含めた従来の空間浮遊映像表示装置は、得られるべき主映像の周りのいずれか(特に左右方向)に、主映像と同じで暗い、いわゆるゴースト像といわれる像が観察されることがあった(像の多重化)。 However, the conventional space floating image display device including the technique disclosed in the patent document is called a so-called ghost image which is the same as the main image and dark in any part of the main image to be obtained (particularly in the left-right direction). An image was sometimes observed (multiplexing of images).
そこで本発明は上記問題点に鑑み、像の多重化を防止する空間浮遊映像表示光学シートを提供することを課題とする。またこれを用いた空間浮遊映像表示装置を提供する。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a space floating image display optical sheet that prevents multiplexing of images. A space floating image display device using the same is also provided.
以下、本発明について説明する。ここでは分かり易さのため、図面に付した参照符号を括弧書きで併せて記載するが、本発明はこれに限定されるものではない。 The present invention will be described below. Here, for ease of understanding, reference numerals attached to the drawings are described in parentheses, but the present invention is not limited thereto.
請求項1に記載の発明は、映像源(2)からの光を透過して、出射側に結像させて映像を空間に表示させる光学シート(10)であって、所定の断面を有してシート面に沿って一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列される光透過部(13)、及び、隣り合う光透過部の間隔に形成され光を吸収する光吸収部(14)を有するルーバー層(12)と、所定の断面を有してシート面に沿って一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列され、全反射界面を形成する単位反射要素(23)を具備する第一光反射シート(20)と、所定の断面を有してシート面に沿って一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列され、全反射界面を形成する単位反射要素を具備する第二光反射シート(30)と、を備え、第一光反射シートと第二光反射シートとは、第一光反射シートの単位反射要素の稜線が延びる方向と、第二光反射シートの単位反射要素の稜線が延びる方向と、が光学シートの平面視で直交するように重ねられている、空間浮遊映像表示光学シートである。 The invention according to claim 1 is an optical sheet (10) that transmits light from the image source (2), forms an image on the exit side, and displays the image in space, and has a predetermined cross section. The light transmitting portions (13) that extend in one direction along the sheet surface and are arranged at predetermined intervals in a direction different from the extending direction, and are formed at intervals between adjacent light transmitting portions and absorb light. A louver layer (12) having a light absorbing portion (14), a plurality of louver layers having a predetermined cross section, extending in one direction along the sheet surface, and arranged in a direction different from the extending direction at predetermined intervals, and being totally reflected A first light reflecting sheet (20) having a unit reflecting element (23) that forms an interface; and a predetermined cross section having a predetermined cross section and extending in one direction along the sheet surface; A plurality of unit reflective elements arranged at intervals and forming a total reflection interface A second light reflecting sheet (30), wherein the first light reflecting sheet and the second light reflecting sheet have a direction in which a ridge line of a unit reflecting element of the first light reflecting sheet extends, The space floating image display optical sheet is superposed so that the direction in which the ridge line of the unit reflection element extends is orthogonal to the planar view of the optical sheet.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の空間浮遊映像表示光学シート(10)において、光透過部(13)及び光吸収部(14)が延びる方向は、第一光反射シート(20)の単位反射要素(23)の稜線が延びる方向又は二光反射シート(30)の単位反射要素(23)の稜線が延びる方向のいずれかに対して、平面視で45度±10度で傾いている。 According to a second aspect of the present invention, in the spatial floating image display optical sheet (10) according to the first aspect, the direction in which the light transmitting portion (13) and the light absorbing portion (14) extend is the first light reflecting sheet ( 20) with respect to either the direction in which the ridge line of the unit reflection element (23) extends or the direction in which the ridge line of the unit reflection element (23) of the two-light reflection sheet (30) extends at 45 ° ± 10 ° in plan view. Tilted.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の空間浮遊映像表示光学シート(10)において、単位反射要素(23)の配列ピッチが50μm以上300μm以下である。 According to a third aspect of the present invention, in the space floating image display optical sheet (10) according to the first or second aspect, the arrangement pitch of the unit reflection elements (23) is 50 μm or more and 300 μm or less.
請求項4に記載の発明は、映像源(2)と、映像源からの映像光を入射する請求項1乃至3のいずれかに記載の空間浮遊映像表示光学シート(10)と、を備える、空間浮遊映像表示装置(1)である。 Invention of Claim 4 is equipped with the image source (2) and the space floating image display optical sheet (10) in any one of Claims 1 thru | or 3 which injects the image light from an image source, It is a space floating image display device (1).
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の空間浮遊映像表示装置(1)において、ルーバー層(12)の光透過部(13)及び光吸収部(14)が延びる方向が上下方向に対して45度±10度で傾いている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the space floating image display device (1) according to the fourth aspect, the direction in which the light transmitting portion (13) and the light absorbing portion (14) of the louver layer (12) extend is the vertical direction. It is inclined at 45 degrees ± 10 degrees.
請求項6に記載の発明は、請求項4又は5に記載の空間浮遊映像表示装置(1)において、ルーバー層(12)は第一光反射シート(20)及び第二光反射シート(30)よりも映像源(2)側に配置される。 The invention according to claim 6 is the spatial floating image display device (1) according to claim 4 or 5, wherein the louver layer (12) includes the first light reflecting sheet (20) and the second light reflecting sheet (30). Rather than the video source (2).
本発明によれば、像の多重化を抑制することで、質の良い映像を表示することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to display a high-quality video by suppressing the multiplexing of images.
以下、本発明を図面に示す形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら形態に限定されるものではない。なお、図面では、理解を容易にするため各部の大きさや形状を模式的に変形や誇張して記載することがある。また、見易さのため繰り返しとなる符号は省略することがある。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited to these forms. In the drawings, the size and shape of each part may be schematically modified or exaggerated for easy understanding. For ease of viewing, repeated symbols may be omitted.
図1は1つの形態を説明するための図で、空間浮遊映像表示光学シート10(以下、「光学シート10」と記載することがある。)を含む空間浮遊映像表示装置1を説明する図である。図1(a)は斜視図、図1(b)は側面から見た図である。
図1(a)、図1(b)からわかるように、空間浮遊映像表示装置1によれば、映像源2から出射された映像Aが光学シート10を透過することにより、該光学シート10のうち、映像源2とは反対側の空間に像を結び、映像Aが空間中に浮遊するように表示される。
ここで用いられる映像源2は、光学シート10に対して画像や映像を出射することができれば特に限定されることはなく、例えば液晶表示装置やプロジェクション表示装置などを挙げることができる。
FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment, and is a diagram for explaining a space floating image display device 1 including a space floating image display optical sheet 10 (hereinafter sometimes referred to as “
As can be seen from FIGS. 1A and 1B, according to the spatially floating image display device 1, the image A emitted from the
The
光学シート10は、上記のように、映像源2から出射された映像Aを透過させることにより、該光学シート10のうち、映像源2とは反対側の空間に像を結ぶように構成された光学的要素を備えるシート状の部材である。図2には光学シート10の斜視図、図3には光学シート10の分解斜視図を示した。また、図4には図1にIV−IVで示した線に沿った光学シート10を空間浮遊映像表示装置1に備えた際に水平となる方向における光学シート10の層構成を説明する断面図を表した。同様に、図5には図1にV−Vで示した線に沿った上下方向における光学シート10の層構成を説明する断面図を表した。図2〜図5よりわかるように、本形態の光学シート10は、映像源側2から、基材層11、ルーバー層12、第一光反射シート20、及び第二光反射シート30が重ねられるようにして配置されている。以下、各層について説明する。
As described above, the
基材層11は、ルーバー層12を形成するためのベースとなる層であり、基材層11の一方の面にルーバー層12が積層されている。
基材層としては、透明樹脂フィルム、透明樹脂板、透明樹脂シートや透明ガラスを用いることができる。透明樹脂フィルムとしては、トリアセテートセルロース(TAC)フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル系フィルム、ジアセチルセルロースフィルム、アセテートブチレートセルロースフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム、ポリアクリル系樹脂フィルム、ポリウレタン系樹脂フィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、(メタ)アクリルロニトリルフィルム等を好適に使用できるが、これらの中でも、ポリエステル系フィルムが好ましく用いられる。ポリエステル系フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートの他、ポリブチレンテレフタレート、ポリナフタレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等が挙げられる。
The
As the base material layer, a transparent resin film, a transparent resin plate, a transparent resin sheet or transparent glass can be used. Transparent resin films include triacetate cellulose (TAC) film, polyester film such as polyethylene terephthalate (PET), diacetyl cellulose film, acetate butyrate cellulose film, polyethersulfone film, polyacrylic resin film, polyurethane resin film Polyester film, polycarbonate film, polysulfone film, polyether film, polymethylpentene film, polyether ketone film, (meth) acrylonitrile film, etc. can be suitably used. Among these, polyester films are preferably used. . Examples of the polyester film include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polynaphthalene terephthalate, and polytrimethylene terephthalate.
ルーバー層12は、シート面に沿った方向に光透過部13と光吸収部14とが交互に配列され、一部の光を吸収する層である。図6は図3にVI−VIで示した線に沿ったルーバー層12の断面の一部を拡大した図である。図6はルーバー層12の光透過部13及び光吸収部14が延びる方向に直交する断面である。そして、ルーバー層12は図6に示した断面を有して紙面奥/手前側に延び、光透過部13、光吸収部14はいずれも柱状とされている。すなわち、図6に表れる断面において、ルーバー層12は、略台形又は長方形である光透過部13と、隣り合う2つの光透過部13の間に形成された光吸収部14と、を有している。
The
光透過部13は光を透過させることを主要の機能とする部位であり、本形態では図6に表れる断面において、一方のシート面側に長い下底、その反対側である他方のシート面側に短い上底を有する略台形、又は長方形の断面形状を有する。光透過部13は、シート面方向に沿って当該断面を維持して上記した方向に延びるとともに、この延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で配列される。そして、隣り合う光透過部13の間には、略台形断面、又は長方形断面を有する溝状の間隔が形成されている。従って、当該間隔は、光透過部13が台形断面の場合には、光透過部13の上底側に長い下底を有し、光透過部13の下底側に短い上底を有する台形断面となる。そして、この台形断面又は長方形断面の溝状の間隔に必要な材料が充填されることにより光吸収部14が形成される。
なお、本形態では隣り合う光透過部13は長い下底側で連結され、土台部15とされている。従って本形態では当該土台部15が上記溝(光吸収部14)の底部を形成している。土台部15は可能な限り薄いことが好ましい。これにより迷光を抑制することができ、高い画質を得ることができる。
The
In the present embodiment, the adjacent
光透過部13は屈折率がNtとされている。屈折率Ntの値は特に限定されることはないが、1.38以上、1.60以下であることが好ましい。屈折率が1.38より小さい材料は入手性に問題を生じる虞があり、屈折率が1.60より大きくなると割れが発生しやすい材料となる場合が多い。
The
このような光透過部13は例えばウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの熱可塑性樹脂等、により形成することができる。
Such a
光吸収部14は隣り合う光透過部13の間に形成された上記した間隔に設けられる、光を吸収する部位である。従って光透過部13が台形断面の場合には光吸収部14も台形断面となり、光吸収部14の短い上底が光透過部13の下底側を向き、光吸収部14の長い下底が光透過部13の上底側となる。そして光吸収部14は、屈折率がNrとされるとともに、光を吸収することができるように構成されている。具体的には屈折率がNrであるバインダーに光吸収粒子、又は顔料が分散される。屈折率Nrは、光透過部13の屈折率Nt以上の屈折率であることが好ましい。このように、光吸収部14の屈折率を光透過部13の屈折率以上とすることにより、光透過部13と光吸収部14との界面で全反射することなく光が光吸収部14に入り、ゴースト像の原因となる光を吸収することができる。
屈折率Nrの値は特に限定されることはなく、光透過部13と同様に考えることができる。
The
The value of the refractive index Nr is not particularly limited, and can be considered in the same manner as the
バインダーとして用いられる材料は特に限定されないが、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、およびブタジエン(メタ)アクリレート等の光硬化型樹脂組成物を挙げることができる。 Although the material used as a binder is not specifically limited, For example, photocurable resin compositions, such as urethane (meth) acrylate, polyester (meth) acrylate, epoxy (meth) acrylate, and butadiene (meth) acrylate, can be mentioned. .
光透過部に光吸収粒子が用いられる場合、樹脂微粒子と、その樹脂微粒子の内側に配置された色材とからなるものを適用することができる。 When light absorbing particles are used for the light transmission part, it is possible to apply a material composed of resin fine particles and a color material arranged inside the resin fine particles.
樹脂微粒子としては、メラミンビーズ、アクリルビーズ、アクリル−スチレンビーズ、ポリカーボネートビーズ、ポリエチレンビーズ、ポリスチレンビーズ、塩ビビーズ等、特に制限されることなく使用することができる。その中でも特に、アクリル架橋重合体、スチレン架橋重合体、またはアクリル−スチレン共重合体を好適に使用することが可能である。
樹脂微粒子は、透明なものも使用できるが、顔料または染料等で着色された樹脂を用いることが好ましく、必要に応じて特定の波長を選択的に吸収するものであってよいが、好ましくは黒色に着色された樹脂微粒子が用いられる。
ここで、樹脂微粒子の屈折率はバインダーの屈折率以上であることが好ましい。これによりバインダーと樹脂微粒子との界面で全反射が起こることを防止することができ、ヘイズが高くなるのを抑えることができる。そして、樹脂微粒子の屈折率はバインダーの屈折率より0.005以内であることがより好ましい。このように屈折率差を小さく抑えることで屈折や反射によるヘイズの上昇をさらに抑制することが可能である。
As the resin fine particles, melamine beads, acrylic beads, acrylic-styrene beads, polycarbonate beads, polyethylene beads, polystyrene beads, polyvinyl chloride beads and the like can be used without particular limitation. Among these, an acrylic cross-linked polymer, a styrene cross-linked polymer, or an acrylic-styrene copolymer can be preferably used.
The resin fine particles may be transparent, but it is preferable to use a resin colored with a pigment or a dye, which may selectively absorb a specific wavelength as necessary, but preferably black. Colored resin fine particles are used.
Here, the refractive index of the resin fine particles is preferably equal to or higher than the refractive index of the binder. Thereby, it is possible to prevent total reflection from occurring at the interface between the binder and the resin fine particles, and to suppress an increase in haze. The refractive index of the resin fine particles is more preferably within 0.005 from the refractive index of the binder. In this way, it is possible to further suppress the increase in haze due to refraction and reflection by suppressing the difference in refractive index.
樹脂微粒子に内包される色材としては、光を吸収するものであれば特に制限されることなく使用することができ、着色されたフィラーやカーボンブラックを挙げることができる。
着色フィラーとしては、例えば、ポリマーに顔料を分散させた着色フィラーを好適に使用することができ、例えば、メタクリル酸メチルやスチレン等のモノマーに顔料を添加し、重合して得られた樹脂等を好適に使用することができる。顔料としては、公知の有機系顔料や無機系顔料を使用でき、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、ペリレンブラック等の有機系黒色顔料や、銅、鉄、クロム、マンガン、コバルト等を含有した無機系黒色顔料やチタンブラック等を好適に使用することができる。
カーボンブラックは、平均粒子径が10nm以上500nm以下のものを好適に使用することができ、例えば、ファーネスブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー等が使用できる。また、市販のものを使用することもでき、例えば、HCFシリーズ、MCFシリーズ、RCFシリーズ、LFFシリーズ(いずれも三菱化学株式会社製)、バルカンシリーズ(キャボット社製)、ケッチェンシリーズ(ライオン株式会社製)等を好適に使用することができる。
The color material included in the resin fine particles can be used without particular limitation as long as it absorbs light, and examples thereof include colored fillers and carbon black.
As the colored filler, for example, a colored filler in which a pigment is dispersed in a polymer can be suitably used. For example, a resin obtained by adding a pigment to a monomer such as methyl methacrylate or styrene and polymerizing it can be used. It can be preferably used. As the pigment, known organic pigments and inorganic pigments can be used. For example, inorganic black pigments such as carbon black, aniline black, perylene black, and inorganic pigments containing copper, iron, chromium, manganese, cobalt, etc. A black pigment, titanium black, or the like can be preferably used.
Carbon black having an average particle diameter of 10 nm to 500 nm can be suitably used. For example, furnace black, acetylene black, channel black, thermal black, carbon nanotube, carbon fiber, and the like can be used. Commercially available products can also be used. For example, HCF series, MCF series, RCF series, LFF series (all manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), Vulcan series (made by Cabot Corporation), Ketjen series (Lion Corporation) Etc.) can be preferably used.
ここで、本形態の光吸収粒子は、その平均粒子径は1μm以上5μm以下であることが好ましい。平均粒子径が1μmより小さいとワイピングを用いてルーバー層を作製する際に光透過部の表面に光吸収粒子が残ってしまう可能性が高い。一方、平均粒子径が5μmより大きいと、光透過部の間に充填され難くなってしまい、十分な光吸収性を得ることができなくなる虞がある。
ここで「平均粒子径」とは、光吸収粒子を100個電子顕微鏡で観察してその直径を計り、算術平均した直径を意味する。
Here, the light-absorbing particles of this embodiment preferably have an average particle size of 1 μm or more and 5 μm or less. When the average particle diameter is smaller than 1 μm, there is a high possibility that light absorbing particles remain on the surface of the light transmission part when a louver layer is produced using wiping. On the other hand, if the average particle diameter is larger than 5 μm, it becomes difficult to fill the space between the light transmission parts, and there is a possibility that sufficient light absorption cannot be obtained.
Here, the “average particle diameter” means an arithmetic average diameter obtained by observing 100 light absorbing particles with an electron microscope and measuring the diameter.
また、バインダーと光吸収粒子との質量部の比は、バインダーが100質量部に対して、光吸収粒子の質量部が10以上20以下であることが好ましい。10質量部より少ないと光の吸収性能が不十分となる可能性があり、20質量部より多いとワイピングを用いてルーバー層を作製する際に光透過部の表面に光吸収粒子が残ってしまう可能性が高い。また、光吸収粒子が多いことにより、バインダーが紫外線硬化型の樹脂の場合、紫外線硬化反応の進行が妨げられ、光吸収部が十分に硬化しない可能性が高くなる。 Moreover, it is preferable that the ratio of the mass part of a binder and light absorption particle | grains is 10-20 mass parts of light absorption particles with respect to 100 mass parts of binders. If the amount is less than 10 parts by mass, light absorption performance may be insufficient. If the amount is more than 20 parts by mass, light-absorbing particles remain on the surface of the light transmission part when a louver layer is formed using wiping. Probability is high. Moreover, when there are many light-absorbing particles, when the binder is an ultraviolet curable resin, the progress of the ultraviolet curing reaction is hindered, and the possibility that the light-absorbing part is not sufficiently cured increases.
本形態では光透過部13と光吸収部14との界面(台形断面の脚部)が断面において一直線状となる例を示したが、これに限らず折れ線状、凸である曲面状、凹である曲面状等であってもよい。また、複数の光透過部13及び光吸収部14で断面形状が同じであってもよいし、必要に応じて所定の規則性を有して異なる断面形状であってもよい。
また、当該断面は必ずしも等脚台形である必要はなく、一方の脚と他方の脚とが線対称でなく、一方と他方とで傾斜角度や形状が異なるように構成してもよい。
In this embodiment, the interface between the light transmitting
Further, the cross section is not necessarily an isosceles trapezoid, and one leg and the other leg are not line-symmetric, and one and the other may be configured such that the inclination angle and shape are different.
ルーバー層12は、特に限定されることはないが、例えば次のように光透過部13、光吸収部14等が形成される。図6に記号を付した。
光透過部13、及び光吸収部14の配列ピッチPは20μm以上180μm以下とすることが好ましい。
このとき、光透過部13うち土台部15とは反対側のピッチ方向(幅方向)の大きさDも20μm以上180μm以下が好ましい。同じように土台部15が形成された側とは反対側における光吸収部14のピッチ方向(幅方向)の大きさWは2μm以上30μm以下であることが好ましい。
The
The arrangement pitch P of the
At this time, the size D in the pitch direction (width direction) of the
一方、ルーバー層12の厚さTは30μm以上480μm以下であることが好ましい。
このうち、光透過部13、及び光吸収部14の厚さT1は20μm以上470μm以下であることが好ましい。
そして土台部15の厚さT2は1μm以上50μm以下であることが好ましい。これにより、迷光を抑制することができる。
さらに、光透過部13と光吸収部14との界面がシート面法線(厚さ方向)と成す角θは0度以上10度以下が好ましい。0度では光透過部及び光吸収部が長方形となる。
On the other hand, the thickness T of the
Among these, it is preferable that the thickness T 1 of the
And it is preferable that the thickness T 2 of the
Furthermore, the angle θ formed by the interface between the light transmitting
以上のようなルーバー層12は例えば次のように作製することができる。
はじめに光透過部13を作製する。光透過部の形状を転写することができる金型と基材層11との間に当該光透過部を構成する硬化前の組成物を供給し、適切な方法により硬化させて中間シートを得る。この中間シートは基材層11の一方側の面に土台部15及び光透過部13が形成されたシートであり、光透過部13の間に溝が形成されている。
The
First, the
次に、硬化前の光吸収部を構成する組成物を、中間シートの複数の光透過部13の間の溝に過剰に供給し、ドクターブレードやワイピングロールにより連続的に掻き取る(ワイピングと呼ぶこともある。)ことで、溝に組成物を確実に充填するとともに、余剰分を適切に掻き取る。そして、適切な方法によりバインダーを硬化させることで、光吸収部14が形成される。
Next, the composition constituting the light absorbing portion before curing is excessively supplied to the grooves between the
以上により効率よくルーバー層12を作製することができる。
Thus, the
図2〜図5に戻り、第一光反射シート20について説明する。図7には図4に表れた断面における第一光反射シート20一部を拡大した図を示した。本形態の第一光反射シート20は、シート状に形成された基部21と、基部21の一方の面に設けられた反射要素部22と、を備えている。
Returning to FIGS. 2 to 5, the first
この第一光反射シート20は、後述するように、入光側から入射した光の進行方向を変化させて第二光反射シート30へと出射させる。この反射機能は、主として、第一光反射シート20のうち、反射要素部22によって発揮される。
As will be described later, the first
図7からわかるように、基部21は、反射要素部22を支持する機能を有する透光性の平板状シート部材である。
As can be seen from FIG. 7, the
反射要素部22は、図2、図7によく表れているように、複数の単位反射要素23が基部21の一方の面側から突出するように、シート面に沿って配列されている。より具体的には、単位反射要素23は、当該並べられる方向に直交する方向に、図7に示した所定の断面形状を維持して稜線が延びるように形成された柱状の部材である。その稜線が延びる方向は、単位反射要素23が並べられる方向に直交する方向である。
隣り合う単位反射要素23の間は、空気等の気体、又は、単位反射要素23よりも屈折率が低い樹脂で満たされている。
The
The space between adjacent
図7からわかるように、本形態では、単位反射要素23は、基部21の一方の面側から突出した台形断面を有している。そしてこの台形は基部31のシート面と平行な方向の単位反射要素23の幅が、基部21の法線方向に沿って基部21から離れるにつれて小さくなる。すなわち、基部21側に長い下底、これとは反対側に短い上底を有する台形である。
As can be seen from FIG. 7, in this embodiment, the
そして単位反射要素23は台形断面における脚部22a、22bのうち一方の脚部22aが全反射面として機能するように構成されている。
そのため、全反射面となる面を構成する脚部23aが光学シートのシート面法線と成す角αは0度以上1度以下であることが好ましい。
一方、全反射面とならない側の面を構成する脚部23bが光学シートのシート面法線と成す角βは3度以上30度以下が好ましい。これにより、脚部23bによる面で光が反射することを抑制することができる。
The
Therefore, it is preferable that the angle α formed by the
On the other hand, the angle β formed by the
反射要素部22は、特に限定されることはないが、例えば次のように形成される。図7に記号を付した。
単位反射要素23の配列ピッチPrは50μm以上300μm以下とすることが好ましい。Prが50μmより小さいと回折の影響や作製のための金型の精度を確保することができないことにより映像の解像性が低下する虞がある。また、Prが300μmより大きくなると成形時の変形が大きくなりこれも映像の解像性低下の原因となると考えられる。
このとき、単位反射要素23のうち台形断面の上底のピッチ方向(幅方向)の大きさDrは、単位反射要素23の厚さTrとの関係で次式(1)を満たすことが好ましい。
tan−1(Tr/Dr)=sin−1(sin45°/n) (1)
ここで、nは単位反射要素23の屈折率である。好ましい屈折率は上記ルーバー層12の光透過部と同様に考えることができる。これにより、角度45度方向で入光した光を効率よく反射することができる。またTrは20μm以上470μm以下であることが好ましい。
Although the
The arrangement pitch of unit
At this time, it is preferable that the size Dr in the pitch direction (width direction) of the upper base of the trapezoidal cross section of the
tan −1 (T r / D r ) = sin −1 (sin 45 ° / n) (1)
Here, n is the refractive index of the
一方、第一光反射シート20の厚さTsは30μm以上480μm以下であることが好ましい。そして基部21の厚さTkは1μm以上50μm以下であることが好ましい。Tkを薄くすることにより、迷光を抑制することができる。
On the other hand, the thickness T s of the first
このような第一光反射シート20は、種々の材料を使用することができる。ただし、光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性及び加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂(電離放射線硬化型樹脂等)が好適に使用され得る。
Various materials can be used for the first
そして、第一光反射シート20は、押し出し成形や、基部21に反射要素部22を賦形することにより作製することができる。
And the 1st
第二光反射シート30は、その構造、及びその製造方法については、ここまで説明した第一光反射シート20と同様である。そこで図2〜図4のように同じ符号を用いて説明を省略する。
The second
以上のような各部材が例えば次のように組み合わされて空間浮遊映像表示光学シート10とされている。
図2〜図5よりわかるように、第一光反射シート20と第二光反射シート30とが、互いの単位反射要素23が対向するように配置されるとともに、光学シート10の平面視で、単位反射要素23が延びる稜線方向が角度90度で交差(図2参照)する向きとされている。
The above-described members are combined, for example, as follows to form the space floating image display
As can be seen from FIGS. 2 to 5, the first
一方、基材層11及びルーバー層12は図2〜図5に示したように第一光反射シート20に積層される。すなわち、ルーバー層12のうち、基材層11が積層されていない側の面が第一光反射シート20に重ねられるようにして積層される。
このとき、光透過部13、光吸収部14が延びる方向は、光学シート10を正面視したときに、第一光反射シート20の単位反射要素23の稜線が延びる方向に対して45度±10度で傾斜していることが好ましい。これにより、生じるゴースト像を抑制し、質のよい映像を表示させることができる。
On the other hand, the
At this time, the direction in which the
以上では、1つの形態として、第一光反射シート20の単位反射要素23と第二光反射シート30の単位反射要素23とが向かい合う配置である光学シート10を説明した。ただし本発明はこれに限定されることなく他の配置とすることもできる。図8、図9に斜視図を示した。これらの図は図2に相当する図である。
図8(a)の例にかかる空間浮遊映像表示光学シート110では、第一光反射シート20の単位反射要素23が第二光反射シート30の基部21に向き合うように配置されている。
図8(b)の例にかかる空間浮遊映像表示光学シート210では、第一光反射シート20の単位反射要素23がルーバー層12に向き合うように配置され、第二光反射シート30の単位反射要素23は第一光反射シート20の基部21に向き合うように配置されている。
図9の例にかかる空間浮遊映像表示光学シート310では、第一光反射シート20の単位反射要素23がルーバー層12に向き合うように配置され、第二光反射シート30の基部21と第一光反射シート20の基部21とが向き合うように配置されている。
The
In the space floating image display
In the space floating image display
In the space floating image display
以上のような、映像源2及び光学シート10が例えば次のように組み合わされて空間映像表示装置1とされている。すなわち、図1からわかるように、映像源2から出射される映像光を受光できる位置に光学シート10を配置する。
このとき、本形態では、ルーバー層12が第一光反射シート20及び第二光反射シート30よりも映像源2側に配置されるとともに、ルーバー層12の光透過部13及び光吸収部14が延びる方向が水平に対して傾斜する(45度±10度)方向である。これによりゴースト像の発生を効率よく防止することができる。
なお、図1(b)からわかるように、光学シート10は、映像源2の表示面に対して、入光面が角度φで傾くように配置される。このφの角度は必要に応じて設定することができるが、通常45度程度とされている。
The
At this time, in this embodiment, the
As can be seen from FIG. 1B, the
以上のような光学シート10を備える空間浮遊映像表示装置1は例えば次のように作用する。
映像源2からの映像光は光学シート10に入射し基材層11及びルーバー層12の光透過部13を透過し、第一光反射シート20及び第二光反射シート30を透過する。その際、初めに図2にL1、図4にL2で例示したように、第一光反射シート20の全反射面である脚部23aで全反射する。その反射光が次に図2にL1、図5にL3で例示したように、第二光反射シート30の反射面である脚部23aで全反射する。
これにより、映像源2から拡散しつつ光学シート10に入射した映像光が光学シート10を透過して光学シート10の反対側から出射することで結像し、空間に浮遊したように映像が表示される。
The space floating image display device 1 including the
Image light from the
As a result, the image light that has entered the
一方、映像源2から出射される映像光の中には、必ずしも適切な位置に結像せず、少しずれて結像してゴースト像を形成してしまうものもある。これに対して本発明ではルーバー層12を設けていることから、図4にL4で示したようにゴースト像を形成してしまう映像光を吸収することができる。
従って、光学シート10及びこれを用いた空間浮遊映像表示装置1により、ゴースト像の発生を防止して質の良い映像を提供することができる。
On the other hand, some image light emitted from the
Therefore, the
以上説明した形態では、ルーバー層を第一光反射シート、及び第二光反射シートよりも映像源側に配置したが、これに限ることなく、ルーバー層を第一光反射シート、及び第二光反射シートの映像光出射側に配置してもよいし、第一光反射シートと第二光反射シートとの間に配置してもよい。 In the embodiment described above, the louver layer is disposed on the image source side with respect to the first light reflecting sheet and the second light reflecting sheet. However, the louver layer is not limited to this, and the louver layer is disposed on the first light reflecting sheet and the second light reflecting sheet. You may arrange | position to the image light emission side of a reflection sheet, and may arrange | position between a 1st light reflection sheet and a 2nd light reflection sheet.
1 空間浮遊映像表示装置
2 映像源
10 空間浮遊映像表示光学シート
11 基材層
12 ルーバー層
13 光透過部
14 光吸収部
20 第一光反射シート
21 基部
22 反射要素部
23 単位反射要素
30 第二光反射シート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Space floating
Claims (6)
所定の断面を有してシート面に沿って一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列される光透過部、及び、隣り合う前記光透過部の間隔に形成され光を吸収する光吸収部を有するルーバー層と、
所定の断面を有してシート面に沿って一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列され、全反射界面を形成する単位反射要素を具備する第一光反射シートと、
所定の断面を有してシート面に沿って一方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で複数配列され、全反射界面を形成する単位反射要素を具備する第二光反射シートと、を備え、
前記第一光反射シートと前記第二光反射シートとは、前記第一光反射シートの前記単位反射要素の稜線が延びる方向と、前記第二光反射シートの前記単位反射要素の稜線が延びる方向と、が前記光学シートの平面視で直交するように重ねられている、空間浮遊映像表示光学シート。 An optical sheet that transmits light from an image source, forms an image on the exit side, and displays an image in space,
A light transmitting portion having a predetermined cross section and extending in one direction along the sheet surface and arranged in a direction different from the extending direction at a predetermined interval, and formed between the adjacent light transmitting portions. A louver layer having a light absorbing portion for absorbing light;
A first light reflection sheet having unit reflection elements having a predetermined cross section, extending in one direction along the sheet surface, arranged in a direction different from the extension direction at predetermined intervals, and forming a total reflection interface When,
A second light reflection sheet having unit reflection elements having a predetermined cross section, extending in one direction along the sheet surface, arranged in a direction different from the extension direction at a predetermined interval, and forming a total reflection interface And comprising
The first light reflecting sheet and the second light reflecting sheet are a direction in which a ridge line of the unit reflecting element of the first light reflecting sheet extends and a direction in which a ridge line of the unit reflecting element of the second light reflecting sheet extends. Are stacked so as to be orthogonal to each other in plan view of the optical sheet.
前記映像源からの映像光を入射する請求項1乃至3のいずれかに記載の空間浮遊映像表示光学シートと、を備える、空間浮遊映像表示装置。 A video source,
A spatially floating image display device comprising: the spatially floating image display optical sheet according to any one of claims 1 to 3, which receives image light from the image source.
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