JP2022029901A - Space floating video information display system and light source device used for the same - Google Patents
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Description
本発明は、空間浮遊映像情報表示システムおよびそれに用いられる光源装置に関する。 The present invention relates to a spatial floating image information display system and a light source device used therein.
空間浮遊情報表示システムとして、直接外部に向かって映像を表示する映像表示装置と空間画面として表示される表示法は既に知られている。また、表示された空間像の操作面における操作に対する誤検知を低減する検知システムについても、例えば、特許文献1に開示されている。
As a spatial floating information display system, a video display device that directly displays an image to the outside and a display method that displays the image as a spatial screen are already known. Further, for example,
しかしながら、上述した従来技術の空間浮遊映像情報表示システムや空間像の操作に対する誤検知を低減する方法として、空間浮遊映像の映像源となる映像表示装置の光源を含む設計の最適化技術については考慮されていない。 However, as a method for reducing false positives for the above-mentioned conventional spatial floating image information display system and operation of spatial images, consideration is given to design optimization technology including a light source of an image display device that is an image source of spatial floating images. It has not been.
そこで、本発明は、空間浮遊情報表示システムにおいて視認性(見た目の解像度やコントラスト)が高く、表示されている空間像の操作に対する誤検知を低減させた好適な映像を表示することが可能な技術を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is a technique capable of displaying a suitable image having high visibility (appearance resolution and contrast) in a spatial floating information display system and reducing erroneous detection of an operation of the displayed spatial image. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、空間浮遊映像情報表示システムは、映像表示装置として、液晶パネルと、液晶パネルに特定の偏光方向の光を供給する光源装置と、を備えている。光源装置は、点状または面状の光源と、光源からの光の発散角を低減する光学手段と、光源からの光を特定方向の偏光に揃える偏光変換手段と、映像表示装置に伝搬する反射面を有する導光体と、を備えている。導光体は、映像表示装置と対向して配置され、導光体の内部または表面には光源からの光を映像表示装置に向けて反射させる反射面が設けられ、映像表示装置に光を伝搬する。液晶パネルは、映像信号に合わせて光強度を変調する。光源装置は、光源から映像表示装置に入射する光束の発散角の一部または全部を、光源装置に設けられた反射面の形状と面粗さによって制御する。液晶パネルからの挟角な発散角を有する映像光束を再起反射部材において反射させ、空中に空間浮遊映像を形成する。 In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted. The present application includes a plurality of means for solving the above problems. For example, the spatial floating image information display system supplies a liquid crystal panel and light in a specific polarization direction to the liquid crystal panel as an image display device. It is equipped with a light source device. The light source device includes a point-shaped or planar light source, an optical means for reducing the divergence angle of light from the light source, a polarization conversion means for aligning the light from the light source with polarization in a specific direction, and reflection propagating to the image display device. It is provided with a light source having a surface. The light guide is arranged so as to face the image display device, and a reflective surface for reflecting the light from the light source toward the image display device is provided inside or on the surface of the light guide to propagate the light to the image display device. do. The liquid crystal panel modulates the light intensity according to the video signal. The light source device controls a part or all of the divergence angle of the light beam incident on the image display device from the light source by the shape and surface roughness of the reflecting surface provided in the light source device. An image luminous flux having a narrow divergence angle from the liquid crystal panel is reflected by the recurrence reflection member to form a space floating image in the air.
本発明によれば、好適に空間浮遊映像情報を表示することができ、誤検知が少ないセンシング機能を有する空間浮遊情報表示システムを実現できる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to suitably display spatial floating image information, and to realize a spatial floating information display system having a sensing function with few false positives. Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は実施例の説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものには、同一の符号を付与し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the description of the examples, and various modifications and modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea disclosed in the present specification. Further, in all the drawings for explaining the present invention, the same reference numerals may be given to those having the same function, and the repeated description thereof may be omitted.
以下の実施例は、例えば、大面積な映像発光源からの映像光による映像を、ショーウィンドのガラス等の空間を仕切る透明な部材を介して透過して、店舗(空間)の内部または外部に空間浮遊映像として表示することが可能な情報表示システムに関する。また、かかる情報表示システムを複数用いて構成される大規模なデジタルサイネージシステムに関する。 In the following embodiment, for example, an image generated by an image light from a large-area image emitting source is transmitted to the inside or outside of a store (space) through a transparent member that partitions a space such as a show window glass. It relates to an information display system that can be displayed as a floating image in space. It also relates to a large-scale digital signage system configured by using a plurality of such information display systems.
以下の実施例によれば、例えば、ショーウィンドのガラス面や光透過性の板材上に高解像度な映像情報を空間浮遊した状態で表示可能となる。この時、出射する映像光の発散角を小さく、即ち鋭角とし、さらに特定の偏波に揃えることで、再帰反射部材に対して正規の反射光だけを効率良く反射させるため、光の利用効率が高く、従来の再帰反射方式での課題となっていた主空間浮遊像の他に発生するゴースト像を抑えることができ、鮮明な空間浮遊映像を得ることができる。また、本実施例の光源を含む装置により、消費電力を大幅に低減することが可能な、新規で利用性に優れた空間浮遊映像情報表示システムを提供することができる。また、例えば、車両のフロントガラスやリアガラスやサイドガラスを含むシールドガラスを介して、車両外部において視認可能である、いわゆる、一方向性の空間浮遊映像表示が可能な車両用浮遊映像情報表示システムを提供することができる。 According to the following embodiment, for example, high-resolution video information can be displayed in a spatially floating state on a glass surface of a show window or a light-transmitting plate material. At this time, by making the divergence angle of the emitted image light small, that is, making it an acute angle, and further aligning it with a specific polarization, only the normal reflected light is efficiently reflected to the retroreflective member, so that the light utilization efficiency is improved. It is expensive, and it is possible to suppress ghost images generated in addition to the main spatial floating image, which has been a problem in the conventional retroreflection method, and it is possible to obtain a clear spatial floating image. Further, the device including the light source of the present embodiment can provide a new and highly usable spatial floating image information display system capable of significantly reducing power consumption. Further, for example, a floating image information display system for a vehicle capable of displaying a so-called one-way spatial floating image that can be visually recognized outside the vehicle via a shield glass including a windshield, a rear glass, and a side glass of the vehicle is provided. can do.
一方、従来の空間浮遊映像情報表示システムでは、高解像度なカラー表示映像源150として有機ELパネルや液晶パネルを再帰反射部材151と組合せる。従来技術による空間浮遊映像表示装置では映像光が広角で拡散するため、再帰反射部材151で正規に反射する反射光の他に、図24に示すように再帰反射部材2aに斜めから入射する映像光よってゴースト像301及び302が発生し空間浮遊映像の画質を損ねていた。また、図23に示すように正規な空間浮遊映像300の他に第1ゴースト像301や第2ゴースト像302などが複数発生する。このため監視者以外にもゴースト像である同一空間浮遊映像を監視されてしまいセキュリティ上大きな課題があった。
On the other hand, in the conventional spatial floating image information display system, an organic EL panel or a liquid crystal panel is combined with the
<空間浮遊映像情報表示システム1>
図1は、本発明の一実施例に係る空間浮遊映像情報表示システムの使用形態の一例を示す図である。図1(A)は、本実施例に係る空間浮遊映像情報表示システムの全体構成を示す図である。例えば、店舗等においては、ガラス等の透光性の部材であるショーウィンド「ウィンドガラス」とも言う)105により空間が仕切られている。本実施例の空間浮遊情報表示システムによれば、かかる透明な部材を透過して、浮遊映像を店舗(空間)の外部に対して一方向に表示することが可能である。具体的には、映像表示装置1から挟角な指向特性でかつ特定偏波の光が、映像光束として出射し、再帰反射部材2に一旦入射し、再帰反射してウィンドガラス105を透過して、店舗の外側に、実像である空中像3(空間浮遊像3)を形成する。図1では、ウィンドガラス105の内側(店舗内)を奥行方向にしてその外側(例えば、歩道)が手前になるように示している。他方、ウィンドガラス105に特定偏波を反射する手段を設けることで反射させ、店内の所望の位置に空中像を形成することもできる。
<Spatial floating video
FIG. 1 is a diagram showing an example of a usage pattern of a spatial floating image information display system according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a diagram showing an overall configuration of a spatial floating image information display system according to this embodiment. For example, in a store or the like, the space is partitioned by a show window (also referred to as "wind glass") 105, which is a translucent member such as glass. According to the spatial floating information display system of the present embodiment, it is possible to display the floating image in one direction to the outside of the store (space) by passing through the transparent member. Specifically, light having a narrow directional characteristic and a specific polarization is emitted from the
図1(B)は、上述した映像表示装置1の構成を示すブロック図である。映像表示装置1は、空中像の原画像を表示する映像表示部と、入力された映像をパネルの解像度に合わせて変換する映像制御部と、映像信号を受信する映像信号受信部とを含んでいる。映像信号受信部は、HDMI(High-Definition Multimedia Interface)入力など有線での入力信号への対応と、Wi-Fi(Wireless Fidelity)などの無線入力信号への対応を行い、映像受信・表示装置として単独で機能するものでもあり、タブレット、スマートフォンなどからの映像情報を表示することもできる。更にステックPCなどを接続すれば計算処理や映像解析処理などの能力を持たせることもできる。
FIG. 1B is a block diagram showing the configuration of the above-mentioned
図2は、本発明の一実施例に係る空間浮遊映像情報表示システムの主要部構成と再帰反射部構成の一例を示す図である。図2を用いて、空間浮遊映像情報表示システムの構成をより具体的に説明する。図2(A)に示すように、ガラス等の透明な部材100の斜め方向には、特定偏波の映像光を挟角に発散させる映像表示装置1を備える。映像表示装置1は、液晶表示パネル11と挟角な拡散特性を有する特定偏波の光を生成する光源装置13とを備えている。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a main part configuration and a retroreflective part configuration of a spatial floating image information display system according to an embodiment of the present invention. The configuration of the spatial floating image information display system will be described more specifically with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, an
映像表示装置1からの特定偏波の映像光は、透明な部材100に設けた特定偏波の映像光を選択的に反射する膜を有する偏光分離部材101(図中は偏光分離部材101をシート状に形成して透明な部材100に粘着している)で反射され、再帰反射部材2に入射する。再帰反射部材の映像光入射面にはλ/4板21を設ける。映像光は、再帰反射部材への入射のときと出射のときの2回、λ/4板21を通過させられることで特定偏波から他方の偏波へ偏光変換される。ここで、特定偏波の映像光を選択的に反射する偏光分離部材101は偏光変換された他方の偏波の偏光は透過する性質を有するので、偏光変換後の特定偏波の映像光は、偏光分離部材101を透過する。偏光分離部材101を透過した映像光が、透明部材100の外側に実像である空間浮遊映像3を形成する。
The image light of the specific polarization from the
なお、空中浮遊映像3を形成する光は再帰反射部材2から空中浮遊映像3の光学像へ収束する光線の集合であり、これらの光線は、空中浮遊映像3の光学像を通過後も直進する。よって、空中浮遊映像3は、一般的なプロジェクタなどでスクリーン上に形成される拡散映像光とは異なり、高い指向性を有する映像である。よって、図2の構成では、矢印Aの方向からユーザが視認する場合は、空中浮遊映像3は明るい映像として視認される。しかし、矢印Bの方向から他の人物が視認する場合は、空中浮遊映像3は映像として一切視認することはできない。この特性は、高いセキュリティが求められる映像や、ユーザに正対する人物には秘匿したい秘匿性の高い映像を表示するシステムに採用する場合に非常に好適である。
The light forming the
なお、再帰反射部材2の性能によっては、反射後の映像光の偏光軸が不揃いになることがある。この場合、偏光軸が不揃いになった一部の映像光は、上述した偏光分離部材101で反射され映像表示装置1に戻る。この光が、映像表示装置1を構成する液晶表示パネル11の映像表示面で再反射し、ゴースト像を発生させ空間浮遊像の画質を低下させる可能性がある。そこで、本実施例では映像表示装置1の映像表示面に吸収型偏光板12を設ける。映像表示装置1から出射する映像光は吸収型偏光板12を透過させ、偏光分離部材101から戻ってくる反射光は吸収型偏光板12で吸収させることで、上記再反射を抑制できる。これにより、空間浮遊像のゴースト像による画質低下を防止することができる。
Depending on the performance of the
上述した偏光分離部材101は、例えば反射型偏光板や特定偏波を反射させる金属多層膜などで形成すればよい。
The above-mentioned
次に、図2(B)に代表的な再帰反射部材2として、今回の検討に用いた日本カーバイト工業株式会社製の再帰反射部材の表面形状を示す。規則的に配列された6角柱の内部に入射した光線は、6角柱の壁面と底面で反射され再帰反射光として入射光に対応した方向に出射し、映像表示装置1に表示した映像に基づき実像である空間浮遊映像を表示する。この空間浮遊像の解像度は液晶表示パネル11の解像度の他に、図2(B)で示す再帰反射部材2の再帰反射部の外形DとピッチPに大きく依存する。例えば、7インチのWUXGA(1920×1200画素)液晶表示パネルを用いる場合には、1画素(1トリプレット)が約80μmであっても、例えば再帰反射部の直径Dが240μmでピッチが300μmであれば空間浮遊像の1画素は300μm相当となる。このため、空間浮遊映像の実効的な解像度は1/3程度に低下する。そこで空間浮遊映像の解像度を映像表示装置1の解像度と同等にするためには、再帰反射部の直径とピッチを液晶表示パネルの1画素に近づけることが望まれる。他方、再帰反射部材と液晶表示パネルの画素によるモアレの発生を抑えるため、それぞれのピッチ比を1画素の整数倍から外して設計すると良い。また形状は再帰反射部のいずれの一辺も液晶表示パネルの1画素のいずれの一辺と重ならないように配置すると良い。
Next, FIG. 2B shows the surface shape of the retroreflective member manufactured by Nippon Carbite Industries Co., Ltd., which was used in this study as a typical
一方、再帰反射部材を低価格で製造するためには、ロールプレス法を用いて成形すると良い。具体的には再帰部を整列させフィルム上に賦形する方法であり、賦形する形状の逆形状をロール表面に形成し、固定用のベース材の上に紫外線硬化樹脂を塗布しロール間を通過させることで、必要な形状を賦形し紫外線を照射して硬化させ、所望形状の再帰反射部材2を得る。
On the other hand, in order to manufacture the retroreflective member at a low price, it is preferable to mold it by using the roll press method. Specifically, it is a method of aligning the recursive parts and shaping them on the film. The inverted shape of the shape to be shaped is formed on the roll surface, and the UV curable resin is applied on the base material for fixing to make the space between the rolls. By passing the film, a required shape is formed and cured by irradiating with ultraviolet rays to obtain a
<空間浮遊映像情報表示システム2>
図3は、本発明の一実施例に係る空間浮遊映像情報表示システムの主要部構成の他の例を示す図である。図3(A)は、空間浮遊映像情報表示システムの他の実施例を示す図である。映像表示装置1は、映像表示素子11としての液晶表示パネル11と、挟角な拡散特性を有する特定偏波の光を生成する光源装置13とを備えて構成される。液晶表示パネル11は、画面サイズが5インチ程度の小型のものから、80インチを超える大型な液晶表示パネルで構成される。例えば反射型偏光板のような偏光分離部材101で液晶表示パネルからの映像光を再帰反射部2に向けて反射させる。図2に示した例との違いは、反射シートが凸面形状に沿って設けられている点である。このため、液晶表示パネル11からの映像光は凹面の形状に合わせて拡散して再帰部材2に入射する。この結果、液晶表示パネル11の画面表示面(表示サイズは図中L1)より広がり拡大された実像である空間浮遊映像3を得ることができる。更に、再帰反射部材2で反射した映像光束は偏光変換された後、凸面の反射シートを透過したのち凸面の他方の面に設けられた凹面形状の作用により更に拡散され透明部材100を透過し、図3(A)の斜め方向に拡大された空間浮遊映像L2となる。この時、空間浮遊映像の倍率Mは、M=L2/L1となる。以上述べたように映像表示素子11と再帰反射部材2の間、又は再帰反射部材2と空間浮遊映像の間にレンズ作用を有する光学部材を設け、場合によってはこの光学部材を映像表示装置と再帰反射部材を結ぶ光軸から偏心させたり傾けたりすることで、映像情報システムにおいて得られる空間浮遊映像の大きさや結像位置を前述した光軸に対して任意に設定できる。上述したように光学部材によって空間浮遊映像の大きさや結像位置を変えると、そのままでは空間映像に歪が生じるが、映像表示装置にこの歪を補正した映像を映し出すことによって映像情報システム全体では歪のない映像を得ることができる。
<Spatial floating video
FIG. 3 is a diagram showing another example of the configuration of the main part of the spatial floating image information display system according to the embodiment of the present invention. FIG. 3A is a diagram showing another embodiment of the space floating image information display system. The
再帰部材2の光入射面にはλ/4板21を設け、入射した映像光が再帰反射部材で反射したのち再びλ/4板21を透過することで、映像光の偏波が変換され凸面の偏光分離部材101を透過する。この結果、透明部材100を透過した位置に液晶表示パネルで表示したサイズと異なるサイズの空間浮遊映像を形成できる。
A λ / 4
<空間浮遊映像情報表示システム3>
図3(B)は、空間浮遊映像情報表示システムの他の例を示す図である。図3(A)と同様に、映像表示装置1を構成する映像表示素子11は、液晶表示パネル11と挟角な拡散特性を有する特定偏波の光を生成する光源装置13を備え、画面サイズが5インチ程度の小型のものから、80インチを超える大型な液晶表示パネルで構成することもできる。例えば反射型偏光板のような偏光分離部材101で、液晶表示パネルからの映像光を再帰反射部2に向けて反射させる。図2の例との違いは、得られた空間浮遊映像を凹面ミラー5で虚像Xとして拡大することである。映像表示装置1及び再帰反射部材2の構成は図2及び図3(A)に示した実施例と同じであり説明は省略する。なお、図3(B)の構成においてさらに偏光分離部材101を凸面形状としても良い。
<Spatial floating video
FIG. 3B is a diagram showing another example of the space floating image information display system. Similar to FIG. 3A, the
ここで、図2で説明したとおり、空中浮遊映像3は高い指向性を有する光線により形成されるので、矢印Aの方向から視認する場合は空中浮遊映像3は明るい映像として視認されるが、矢印Bの方向から視認する場合には空中浮遊映像3は映像として一切視認されない。そのため、図3(B)の構成では、ユーザが矢印Bの方向から視認する場合に虚像Xの奥側に空中浮遊映像3が位置することとなるが、ユーザには、空中浮遊映像3は一切視認されず、虚像Xのみが好適に視認される。よって、この特性を活かして図3(B)に示すように虚像Xの奥側に空中浮遊映像3が位置するように構成すれば、虚像Xを視認するときのユーザXの視認範囲から空中浮遊映像3を除外するように構成するよりも、システム全体を小型化できるため、好適である。
Here, as described with reference to FIG. 2, since the
<空間浮遊映像情報表示システム4>
図4は、本発明の一実施例に係る空間浮遊映像情報表示システムの主要部構成の他の例を示す図である。図3(A)等と同様に、映像表示装置1を構成する映像表示素子11は、液晶表示パネル11と挟角な拡散特性を有する特定偏波の光を生成する光源装置13を備え、例えば、画面サイズが5インチ程度の小型のものから80インチを超える大型な液晶表示パネルで構成され、折り返しミラー22の表面には反射型偏光板のような偏光分離部材101を設け、液晶表示パネル11からの映像光を再帰反射部2に向けて反射する。映像表示装置1からの特定偏波の映像光は、透明な部材100に設けた特定偏波の映像光を選択的に反射する膜(図中はシート101を粘着)で反射され、再帰反射部材2に入射する。
<Spatial floating video information display system 4>
FIG. 4 is a diagram showing another example of the configuration of the main part of the spatial floating image information display system according to the embodiment of the present invention. Similar to FIG. 3A, the
再帰反射部材の光入射面にはλ/4板21を設け、映像光を2度通過させることで偏光変換し特定偏波を他方の偏波に変換することで、偏光分離部材101を透過させ、透明部材100の外側に実像である空間浮遊映像3を表示する。透明部材100の外光入射面には吸収型の偏光板を設ける。上述した偏光分離部材101では再帰反射することで偏光軸が不揃いになるため一部の映像光は反射し映像表示装置1に戻る。この光が再度映像表示装置1を構成する液晶表示パネル11の映像表示面で反射し、ゴースト像を発生させ空間浮遊像の画質を著しく低下させる。そこで、本実施例では映像表示装置1の映像表示面に吸収型偏光板12を設け、映像光は透過させ、上述した反射光を吸収させることで空間浮遊像のゴースト像による画質低下を防止する。更に、セット外部の太陽光や照明光による画質低下を軽減するため、透明部材105の表面に吸収型偏光板12を設けると良い。偏光分離部材101としては反射型偏光板や特定偏波を反射させる金属多層膜から形成される。
A λ / 4
次に、上述した空間浮遊映像情報システムにより得られた空間浮遊映像に対して対象物とセンサ44の距離と位置の関係をセンシングするように、TOF(Time of Fly)機能を有するセンサ44を図5に示すように複数層に配置して、対象物の平面方向の座標の他に奥行方向の座標と対象物の移動方向、移動速度も感知することが可能となる。2次元の距離と位置を読み取るために紫外線発光部と受光部の組み合わせを複数直線的に配置し、発光点からの光を対象物に照射し反射した光を受光部で受光する。発光した時間と受光した時間との差と、光速の積により対象物との距離が明確になる。また平面上の座標は複数の発光部と受光部で、発光時間と受光時間の差が最も小さい部分での座標から読み取ることができる。以上により平面(2次元)での対象物の座標と、前述したセンサを複数組み合わせることで3次元の座標情報を得ることもできる。
Next, the
更に、上述した空間浮遊映像情報システムとして3次元の空間浮遊映像を得る方法について図6を用いて説明する。図6は、空間浮遊映像情報表示システムで用いる3次元映像表示の原理の説明図である。図4に示す映像表示装置1の液晶表示パネル11の映像表示画面の画素に合わせて水平レンチキュラーレンズを配置する。この結果、図6に示すように画面水平方向の運動視差P1、P2、P3の3方向からの運動視差を表示するには、3方向からの映像を3画素ごとに1つのブロックとして、1画素ごとに3方向からの映像情報を表示し、対応するレンチキュラーレンズ(図6中に縦線で示す)の作用により光の出射方向を制御して3方向に分離出射する。この結果、3視差の立体像が表示可能となる。
Further, a method of obtaining a three-dimensional space floating image as the above-mentioned space floating image information system will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram of the principle of three-dimensional image display used in the spatial floating image information display system. A horizontal lenticular lens is arranged so as to match the pixels of the image display screen of the liquid
<反射型偏光板>
本実施例の空間浮遊映像情報装置において偏光分離部材101は、映像の画質を決めるコントラスト性能を、一般的なハーフミラーよりも向上させるために用いられる。本実施例の偏光分離部材101の一例として反射型偏光板の特性を説明する。図7は、反射型偏光板の特性を評価した測定系の説明図である。図7の反射型偏光板の偏光軸に対して垂直方向からの光線入射角に対する透過特性と反射特性をV-AOIとして、図8及び図9にそれぞれ示す。同様に反射型偏光板の偏光軸に対して水平方向からの光線入射角に対する透過特性と反射特性をH-AOIとして、図10及び図11にそれぞれ示す。
<Reflective polarizing plate>
In the spatial floating image information device of this embodiment, the
図8及び図9に示すようにグリッド構造の反射型偏光板は、偏光軸に対して垂直方向からの光についての特性は低下する。このため、偏光軸に沿った仕様が望ましく、液晶表示パネルからの出射映像光を挟角で出射可能な本実施例の光源が理想的な光源となる。また、水平方向の特性も同様に斜めからの光については特性低下がある。以上の特性を考慮して、以下、液晶表示パネルからの出射映像光をより挟角に出射可能な光源を液晶表示パネルのバックライトとして使用する、本実施例の構成例について説明する。これにより、高コントラストな空間浮遊映像が提供可能となる。 As shown in FIGS. 8 and 9, the reflective polarizing plate having a grid structure has reduced characteristics for light from a direction perpendicular to the polarization axis. Therefore, the specifications along the polarization axis are desirable, and the light source of the present embodiment capable of emitting the image light emitted from the liquid crystal display panel at a narrow angle is an ideal light source. Similarly, the characteristics in the horizontal direction also deteriorate with respect to light from an angle. In consideration of the above characteristics, a configuration example of this embodiment will be described below in which a light source capable of emitting the image light emitted from the liquid crystal display panel at a narrower angle is used as the backlight of the liquid crystal display panel. This makes it possible to provide a high-contrast spatial floating image.
<映像表示装置>
次に、本実施例の映像表示装置1について図を用いて説明する。本実施例の映像表示装置は映像表示素子11(液晶表示パネル)と共に、その光源を構成する光源装置13を備えており、図12では、光源装置13を液晶表示パネルと共に展開斜視図として示している。
<Video display device>
Next, the
この液晶表示パネル(映像表示素子11)は、図12に矢印30で示すように、バックライト装置である光源装置13からの光により挟角な拡散特性を有する、即ち、指向性(直進性)が強く、かつ、偏光面を一方向に揃えたレーザ光に似た特性の照明光束を得て、入力される映像信号に応じて変調をかけた映像光を、再帰反射部材2により反射しウィンドガラス105を透過して実像である空間浮遊像を形成する。(図1参照)。また、図12では、映像表示装置1を構成する液晶表示パネル11と、更に、光源装置13からの出射光束の指向特性を制御する光方向変換パネル54、および、必要に応じて挟角拡散板(図示せず)を備えて構成されている。即ち、液晶表示パネル11の両面には偏光板が設けられ、特定の偏波の映像光が映像信号により光の強度を変調して出射する(図12の矢印30を参照)構成となっている。これにより、所望の映像を指向性(直進性)の高い特定偏波の光として、光方向変換パネル54を介して、再帰反射部材2に向けて投写し、再帰反射部材2で反射後、店舗(空間)の外部の監視者の眼に向けて透過して空間浮遊像3を形成する。なお、上述した光方向変換パネル54の表面には保護カバー50(図13、図14を参照)を設けてよい。
As shown by the
本実施例では、光源装置13からの出射光束30の利用効率を向上させ、消費電力を大幅に低減するために、光源装置13と液晶表示パネル11を含んで構成される映像表示装置1において、光源装置13からの光(図12の矢印30を参照)を、再帰反射部材2に向けて投写し、再帰反射部材2で反射後、ウィンドガラス105の表面に設けた透明シート(図示せず)により、浮遊映像を所望の位置に形成するよう指向性を制御することもできる。具体的には、この透明シートは、フレネルレンズやリニアフレネルレンズ等の光学部品によって高い指向性を付与したまま浮遊映像の結像位置を制御する。このことによれば、映像表示装置1からの映像光は、レーザ光のようにショーウィンド105の外側(例えば、歩道)にいる観察者に対して高い指向性(直進性)で効率良く届くこととなり、その結果、高品位な浮遊映像を高解像度で表示すると共に、光源装置13のLED素子201を含む映像表示装置1による消費電力を著しく低減することが可能となる。
In this embodiment, in the
<映像表示装置の例1>
図13には、映像表示装置1の具体的な構成の一例を示す。図13では、図12の光源装置13の上に液晶表示パネル11と光方向変換パネル54を配置している。この光源装置13は、図12に示したケース上に、例えば、プラスチックなどにより形成され、その内部にLED素子201、導光体203を収納して構成されており、導光体203の端面には、図12等にも示したように、それぞれのLED素子201からの発散光を略平行光束に変換するために、受光部に対して対面に向かって徐々に断面積が大きくなる形状を有し、内部を伝搬する際に複数回全反射することで発散角が徐々に小さくなるような作用を有するレンズ形状を設けている。その上面には、映像表示装置1を構成する液晶表示パネル11が取り付けられている。また、光源装置13のケースのひとつの側面(本例では左側の端面)には、半導体光源であるLED(Light Emitting Diode)素子201や、その制御回路を実装したLED基板202が取り付けられると共に、LED基板202の外側面には、LED素子および制御回路で発生する熱を冷却するための部材であるヒートシンクが取り付けられてもよい。
<Example 1 of video display device>
FIG. 13 shows an example of a specific configuration of the
また、光源装置13のケースの上面に取り付けられる液晶表示パネルのフレーム(図示せず)には、当該フレームに取り付けられた液晶表示パネル11と、更に、当該液晶表示パネルに電気的に接続されたFPC(Flexible Printed Circuits:フレキシブル配線基板)(図示せず)などが取り付けられて構成される。即ち、液晶表示素子である液晶表示パネル11は、固体光源であるLED素子201と共に、電子装置を構成する制御回路(図示せず)からの制御信号に基づいて、透過光の強度を変調することによって表示映像を生成する。この時、生成される映像光は拡散角度が狭く特定の偏波成分のみとなるため、映像信号により駆動された面発光レーザ映像源に近い、従来にない新しい映像表示装置が得られることとなる。なお、現状では、レーザ装置により、上述した映像表示装置1で得られる画像と同等のサイズのレーザ光束を得ることは、技術的にも安全上からも不可能である。そこで、本実施例では、例えば、LED素子を備えた一般的な光源からの光束から、上述した面発光レーザ映像光に近い光を得る。
Further, the frame (not shown) of the liquid crystal display panel attached to the upper surface of the case of the
続いて、光源装置13のケース内に収納されている光学系の構成について、図13と共に、図14を参照しながら詳細に説明する。
Subsequently, the configuration of the optical system housed in the case of the
図13および図14は断面図であるため、光源を構成する複数のLED素子201が1つだけ示されており、これらは導光体203の受光端面203aの形状により略コリメート光に変換される。このため導光体端面の受光部とLED素子は所定の位置関係を保って取り付けられている。なお、この導光体203は、各々、例えば、アクリル等の透光性の樹脂により形成されている。そして、この導光体端部のLED受光面は、例えば、放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面を有し、その頂部では、その中央部に凸部(即ち、凸レンズ面)を形成した凹部を有し、その平面部の中央部には、外側に突出した凸レンズ面(あるいは、内側に凹んだ凹レンズ面でも良い)を有するものである(図示せず)。なお、LED素子201を取り付ける導光体の受光部外形形状は、円錐形状の外周面を形成する放物面形状をなし、LED素子から周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定され、あるいは、反射面が形成されている。
Since FIGS. 13 and 14 are cross-sectional views, only one plurality of
他方、LED素子201は、その回路基板である、LED基板202の表面上の所定の位置にそれぞれ配置されている。このLED基板202は、LEDコリメータ(受光端面203a)に対して、その表面上のLED素子201が、それぞれ、前述した凹部の中央部に位置するように配置されて固定される。
On the other hand, the
かかる構成によれば、導光体203の受光端面203aの形状によって、LED素子201から放射される光は略平行光として取り出すことが可能となり、発生した光の利用効率を向上することが可能となる。
According to this configuration, the shape of the light receiving
以上述べたように、光源装置13は、導光体203の端面に設けた受光部である受光端面203aに光源であるLED素子201を複数並べた光源ユニットを取り付けて構成され、LED素子からの発散光束を導光体端面の受光端面203aのレンズ形状によって略平行光として、矢印で示すように、導光体203内部を導光し(図面に平行な方向)、光束方向変換手段204によって、導光体に対して略平行に配置された液晶表示パネル11に向かって(図面から手前に垂直な方向)出射する。導光体内部または表面の形状によってこの光束方向変換手段の分布(密度)を最適化することで、液晶表示パネル11に入射する光束の均一性を制御することができる。上述した光束方向変換手段204は導光体表面の形状や導光体内部に例えば屈折率の異なる部分を設けることで、導光体内を伝搬した光束を、導光体に対して略平行に配置された液晶表示パネル11に向かって(図面から手前に垂直な方向)出射する。この時、液晶表示パネル11を画面中央に正対し画面対角寸法と同じ位置に視点を置いた状態で画面中央と画面周辺部の輝度を比較した場合の相対輝度比が20%以上あれば実用上問題なく、30%を超えていれば更に優れた特性となる。
As described above, the
なお、図13は上述した導光体203とLED素子201を含む光源装置13において、偏光変換する本実施例の光源の構成とその作用を説明するための断面配置図である。図13において、光源装置13は、例えば、プラスチックなどにより形成される表面または内部に光束方向変換手段204を設けた導光体203、光源としてのLED素子201、反射シート205、位相差板206、レンチキュラーレンズなどから構成されており、その上面には、光源光入射面と映像光出射面に偏光板を備える液晶表示パネル11が取り付けられている。
Note that FIG. 13 is a cross-sectional layout diagram for explaining the configuration of the light source of the present embodiment for polarization conversion and its operation in the
また、光源装置13に対応した液晶表示パネル11の光源光入射面(図の下面)にはフィルムまたはシート状の反射型偏光板49を設けており、LED素子201から出射した自然光束210のうち片側の偏波(例えばP波)212を選択的に反射させ、導光体203の一方(図の下方)の面に設けた反射シート205で反射して、再度、液晶表示パネル52に向かうようにする。そこで、反射シート205と導光体203の間もしくは導光体203と反射型偏光板49の間に位相差板(λ/4板)を設けて反射シート205で反射させ、2回通過させることで反射光束をP偏光からS偏光に変換し、映像光としての光源光の利用効率を向上する。液晶表示パネル11で映像信号により光強度を変調された映像光束は(図13の矢印213)、再帰反射部材2に入射して、図1に示したように、反射後にウィンドガラス105を透過して店舗(空間)の内部または外部に実像である空間浮遊像を得ることができる。
Further, a film or sheet-shaped reflective
図14は、図13と同様に、導光体203とLED素子201を含む光源装置13において、偏光変換する本実施例の光源の構成と作用を説明するための断面配置図である。光源装置13も、同様に、例えばプラスチックなどにより形成される表面または内部に光束方向変換手段204を設けた導光体203、光源としてのLED素子201、反射シート205、位相差板206、レンチキュラーレンズなどから構成されており、その上面には、映像表示素子として、光源光入射面と映像光出射面に偏光板を備える液晶表示パネル11が取り付けられている。
FIG. 14 is a cross-sectional layout diagram for explaining the configuration and operation of the light source of the present embodiment for polarization conversion in the
また、光源装置13に対応した液晶表示パネル11の光源光入射面(図の下面)にはフィルムまたはシート状の反射型偏光板49を設け、LED光源201から出射した自然光束210うち片側の偏波(例えばS波)211を選択的に反射させ、導光体203の一方(図の下方)の面に設けた反射シート205で反射して、再度液晶表示パネル11に向かう。反射シート205と導光体203の間もしくは導光体203と反射型偏光板49の間に位相差板(λ/4板)を設けて反射シート205で反射させ、2回通過させることで反射光束をS偏光からP偏光に変換し、映像光として光源光の利用効率を向上する。液晶表示パネル11で映像信号により光強度変調された映像光束は(図14の矢印214)、再帰反射部材2に入射して、図1に示すように、反射後にウィンドガラス105を透過して店舗(空間)の内部または外部に実像である空間浮遊像を得ることができる。
Further, a film or sheet-shaped reflective
図13および図14に示す光源装置においては、対応する液晶表示パネル11の光入射面に設けた偏光板の作用の他に、反射型偏光板で片側の偏光成分を反射するため、理論上得られるコントラスト比は、反射型偏光板のクロス透過率の逆数と液晶表示パネルに付帯した2枚の偏光板により得られるクロス透過率の逆数を乗じたものとなる。これにより、高いコントラスト性能が得られる。実際には、表示画像のコントラスト性能が10倍以上向上することを実験により確認した。この結果、自発光型の有機ELに比較しても遜色ない高品位な映像が得られた。
In the light source device shown in FIGS. 13 and 14, in addition to the action of the polarizing plate provided on the light incident surface of the corresponding liquid
<映像表示装置の例2>
図15には、映像表示装置1の具体的な構成の他の一例を示す。図15の光源装置13は、図17等の光源装置と同様である。この光源装置13は、例えばプラスチックなどのケース内にLED、コリメータ、合成拡散ブロック、導光体等を収納して構成されており、その上面には液晶表示パネル11が取り付けられている。また、光源装置13のケースのひとつの側面には、半導体光源であるLED(Light Emitting Diode)素子14a、14bや、その制御回路を実装したLED基板102が取り付けられると共に、LED基板102の外側面には、LED素子および制御回路で発生する熱を冷却するための部材であるヒートシンク103が取り付けられている(図17、図18等も参照)。
<Example 2 of video display device>
FIG. 15 shows another example of a specific configuration of the
また、ケースの上面に取り付けられた液晶表示パネルフレームには、当該フレームに取り付けられた液晶表示パネル11と、更に、液晶表示パネル11に電気的に接続されたFPC(Flexible Printed Circuits:フレキシブル配線基板)403(図7参照)などが取り付けられて構成されている。即ち、液晶表示素子である液晶表示パネル11は、固体光源であるLED素子14a,14bと共に、電子装置を構成する制御回路(ここでは図示せず)からの制御信号に基づいて、透過光の強度を変調することによって表示映像を生成する。
Further, the liquid crystal display panel frame attached to the upper surface of the case includes the liquid
<映像表示装置の例3>
続いて、図16を用いて映像表示装置1の具体的な構成の他の例を説明する。この映像表示装置1の光源装置は、LEDからの自然光(P偏波とS偏波が混在)の発散光束をLEDコリメータ18により略平行光束に変換し、反射型導光体304により液晶表示パネル11に向け反射する。反射光は液晶表示パネル11と反射型導光体304の間に配置された波長板と反射型偏光板49に入射する。反射型偏光板で特定の偏波(例えばS偏波)が反射され波長板で位相が変換され反射面に戻り再び位相差板を通過して反射型偏光板を透過する偏波(例えばP偏波)に変換される。
<Example 3 of video display device>
Subsequently, another example of a specific configuration of the
この結果、LEDからの自然光は特定の偏波(例えばP偏波)に揃えられ、液晶表示パネル11に入射し、映像信号に合わせて輝度変調されパネル面に映像を表示する。上述の例と同様に光源を構成する複数のLEDが示されており(ただし、縦断面のため図16では1個のみ図示)、これらはLEDコリメータ18に対して所定の位置に取り付けられている。なお、このLEDコリメータ18は、各々、例えばアクリル等の透光性の樹脂またはガラスにより形成されている。そして、このLEDコリメータ18は、放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面を有すると共に、その頂部では、その中央部に凸部(即ち、凸レンズ面)を形成した凹部を有する。また、その平面部の中央部には、外側に突出した凸レンズ面(あるいは、内側に凹んだ凹レンズ面でも良い)を有している。なお、LEDコリメータ18の円錐形状の外周面を形成する放物面は、LEDから周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定され、あるいは、反射面が形成されている。
As a result, the natural light from the LED is aligned with a specific polarization (for example, P polarization), is incident on the liquid
以上の構成は図17、図18等に示した映像表示装置の光源装置と同様の構成である。更に図16に示したLEDコリメータ18により略平行光に変換された光は、反射型導光体304で反射し反射型偏光板49の作用により特定の偏波の光を透過させ、反射した他方の偏波の光は再度導光体304を透過して、液晶表示パネル11と接しない導光体の他方の面に設けた反射板271で反射する。この時、反射板271と液晶表示パネル11の間に配置した位相差板(λ/4板)270を2度通過することで偏光変換され、再び導光体304を透過して、反対面に設けた反射型偏光板49を透過して、偏光方向を揃えて液晶表示パネル11に入射させる。この結果、光源の光を全て利用できるので光の利用効率が2倍になる。
The above configuration is the same as that of the light source device of the video display device shown in FIGS. 17, 18 and the like. Further, the light converted into substantially parallel light by the
液晶表示パネルからの出射光は、従来のTVセットでは画面水平方向(図22(a)X軸で表示)と画面垂直方向(図22(b)Y軸で表示)ともに同様な拡散特性を持っている。これに対して、本実施例の液晶表示パネルからの出射光束の拡散特性は、例えば図22の例1に示すように輝度が正面視(角度0度)の50%になる視野角が13度とすることで、従来の62度に対して1/5となる。同様に垂直方向の視野角は上下不均等として上側の視野角を下側の視野角に対して1/3程度に抑えるように反射型導光体の反射角度と反射面の面積等を最適化する。この結果、従来の液晶TVに比べ監視方向に向かう映像光量が大幅に向上し、輝度は50倍以上となる。
The light emitted from the liquid crystal display panel has the same diffusion characteristics in the conventional TV set in both the horizontal direction of the screen (displayed on the X-axis in FIG. 22 (a)) and the vertical direction of the screen (displayed on the Y-axis in FIG. 22 (b)). ing. On the other hand, as for the diffusion characteristic of the luminous flux emitted from the liquid crystal display panel of this embodiment, for example, as shown in Example 1 of FIG. 22, the viewing angle at which the brightness is 50% of the front view (
更に、図22の例2に示す視野角特性とすれば輝度が正面視(角度0度)の50%になる視野角が5度とすることで従来の62度に対して1/12となる。同様に垂直方向の視野角は上下均等として視野角を従来に対して1/12程度に抑えるように反射型導光体の反射角度と反射面の面積等を最適化する。この結果、従来の液晶TVに比べ監視方向に向かう映像光量が大幅に向上し、輝度は100倍以上となる。以上述べたように視野角を挟角とすることで監視方向に向かう光束量を集中できるので光の利用効率が大幅に向上する。この結果、従来のTV用の液晶表示パネルを使用しても、光源装置の光拡散特性を制御することで同様な消費電力で大幅な輝度向上が実現可能で、屋外に向けての情報表示システムに対応した映像表示装置とすることができる。
Further, if the viewing angle characteristic shown in Example 2 of FIG. 22 is used, the brightness becomes 50% of the front view (
大型の液晶表示パネルを使用する場合には、画面周辺の光は画面中央を監視者が正対した場合に監視者の方向に向かうように内側に向けることで、画面明るさの全面性が向上する。図20は監視者のパネルからの距離Lと、パネルサイズ(画面比16:10)とをパラメータとしたときのパネル長辺と短辺の収斂角度を求めたものである。画面を縦長として監視する場合には、短辺に合わせて収斂角度を設定すればよく、例えば22“パネルの縦使いで監視距離が0.8mの場合には収斂角度を10度とすれば画面4コーナからの映像光を有効に監視者に向けることができる。 When using a large LCD panel, the light around the screen is directed inward so that the center of the screen faces the observer when the observer faces it, thereby improving the overall brightness of the screen. do. FIG. 20 shows the convergence angles of the long side and the short side of the panel when the distance L from the observer's panel and the panel size (screen ratio 16:10) are used as parameters. When monitoring the screen vertically, the convergence angle may be set according to the short side. For example, if the 22 "panel is used vertically and the monitoring distance is 0.8 m, the convergence angle is 10 degrees. The image light from the four corners can be effectively directed to the observer.
同様に、15“パネルの縦使いで監視する場合には監視距離が0.8mの場合には収斂角度を7度とすれば画面4コーナからの映像光を有効に監視者に向けることができる。以上述べたように液晶表示パネルのサイズ及び縦使いか横使いかによって画面周辺の映像光を、画面中央を監視するのに最適な位置にいる監視者に向けることで画面明るさの全面性を向上できる。 Similarly, when monitoring with 15 "vertical use of the panel, if the monitoring distance is 0.8 m and the convergence angle is 7 degrees, the image light from the screen 4 corner can be effectively directed to the observer. As mentioned above, depending on the size of the LCD panel and whether it is used vertically or horizontally, the image light around the screen is directed to the observer who is in the optimum position to monitor the center of the screen, so that the overall screen brightness is complete. Can be improved.
基本構成としては、図16に示すように光源装置により挟角な指向特性の光束を液晶表示パネル11に入射させ、映像信号に合わせて輝度変調することで、液晶表示パネル11の画面上に表示した映像情報を、再帰反射部材で反射させ得られた空間浮遊映像を、ウィンドガラス105を介して室外または室内に表示する。
As a basic configuration, as shown in FIG. 16, a light beam having a narrow-angle directional characteristic is incident on the liquid
<光源装置の例1>
続いて、ケース内に収納されている光源装置等の光学系の構成について、図17と共に、図18(a)および(b)を参照しながら、詳細に説明する。
<Example 1 of light source device>
Subsequently, the configuration of the optical system such as the light source device housed in the case will be described in detail together with FIG. 17 with reference to FIGS. 18 (a) and 18 (b).
図17および図18には、光源を構成するLED14a、14bが示されており、これらはLEDコリメータ15に対して所定の位置に取り付けられている。なお、このLEDコリメータ15は、各々、例えばアクリル等の透光性の樹脂により形成されている。そして、このLEDコリメータ15は、図18(b)にも示すように、放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面156を有すると共に、その頂部では、その中央部に凸部(即ち、凸レンズ面)157を形成した凹部153を有する。また、その平面部の中央部には、外側に突出した凸レンズ面(あるいは、内側に凹んだ凹レンズ面でも良い)154を有している。なお、LEDコリメータ15の円錐形状の外周面を形成する放物面156は、LED14a、14bから周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定され、あるいは、反射面が形成されている。
17 and 18
また、LED14a、14bは、その回路基板である、LED基板102の表面上の所定の位置にそれぞれ配置されている。このLED基板102は、LEDコリメータ15に対して、その表面上のLED14aまたは14bが、それぞれ、その凹部153の中央部に位置するように配置されて固定される。
Further, the
かかる構成によれば、上述したLEDコリメータ15によって、LED14aまたは14bから放射される光のうち、特に、その中央部分から上方(図の右方向)に向かって放射される光は、LEDコリメータ15の外形を形成する2つの凸レンズ面157、154により集光されて平行光となる。また、その他の部分から周辺方向に向かって出射される光は、LEDコリメータ15の円錐形状の外周面を形成する放物面によって反射され、同様に、集光されて平行光となる。換言すれば、その中央部に凸レンズを構成すると共に、その周辺部に放物面を形成したLEDコリメータ15によれば、LED14aまたは14bにより発生された光のほぼ全てを平行光として取り出すことが可能となり、発生した光の利用効率を向上することが可能となる。
According to such a configuration, among the light radiated from the
なお、LEDコリメータ15の光の出射側には偏光変換素子21が設けられている。この偏光変換素子21は、図18からも明らかなように、断面が平行四辺形である柱状(以下、平行四辺形柱)の透光性部材と、断面が三角形である柱状(以下、三角形柱)の透光性部材とを組み合わせ、LEDコリメータ15からの平行光の光軸に対して直交する面に平行に、複数、アレイ状に配列して構成されている。更に、これらアレイ状に配列された隣接する透光性部材間の界面には、交互に、偏光ビームスプリッタ(以下、「PBS膜」と省略する)211と反射膜212とが設けられており、また、偏光変換素子21へ入射してPBS膜211を透過した光が出射する出射面には、λ/2位相板213が備えられている。
A
この偏光変換素子21の出射面には、更に、図18(a)にも示す矩形状の合成拡散ブロック16が設けられている。即ち、LED14aまたは14bから出射された光は、LEDコリメータ15の働きにより平行光となって合成拡散ブロック16へ入射し、出射側のテクスチャー161により拡散された後、導光体17に到る。
Further, a rectangular
導光体17は、例えばアクリル等の透光性の樹脂により断面が略三角形(図18(b)参照)の棒状に形成された部材であり、そして、図17からも明らかなように、合成拡散ブロック16の出射面に第1の拡散板18aを介して対向する導光体光入射部(面)171と、斜面を形成する導光体光反射部(面)172と、第2の拡散板18bを介して、液晶表示素子である液晶表示パネル11と対向する導光体光出射部(面)173とを備えている。
The
この導光体17の導光体光反射部(面)172には、その一部拡大図である図17にも示すように、多数の反射面172aと連接面172bとが交互に鋸歯状に形成されている。そして、反射面172a(図では右上がりの線分)は、図において一点鎖線で示す水平面に対してαn(n:自然数であり、本例では、例えば、1~130である)を形成しており、その一例として、ここでは、αnを43度以下(ただし、0度以上)に設定している。
As shown in FIG. 17, which is a partially enlarged view of the light guide body light reflecting portion (plane) 172 of the
導光体入射部(面)171は、光源側に傾斜した湾曲の凸形状に形成されている。これによれば、合成拡散ブロック16の出射面からの平行光は、第1の拡散板18aを介して拡散されて入射し、図からも明らかなように、導光体入射部(面)171により上方に僅かに屈曲(偏向)しながら導光体光反射部(面)172に達し、ここで反射して図の上方の出射面に設けた液晶表示パネル11に到る。
The light guide body incident portion (plane) 171 is formed in a curved convex shape inclined toward the light source side. According to this, the parallel light from the emission surface of the
以上に詳述した情報表示装置1によれば、光利用効率やその均一な照明特性をより向上すると同時に、モジュール化されたS偏光波の光源装置を含め、小型かつ低コストで製造することが可能となる。なお、上記の説明では、偏光変換素子21をLEDコリメータ15の後に取り付けるものとして説明したが、本発明はそれに限定されることなく、液晶表示パネル11に到る光路中に設けることによっても同様の作用・効果が得られる。
According to the
なお、導光体光反射部(面)172には、多数の反射面172aと連接面172bとが交互に鋸歯状に形成されており、照明光束は、各々の反射面172a上で全反射されて上方に向かい、更には、導光体光出射部(面)173には挟角拡散板を設けて略平行な拡散光束として指向特性を制御する光方向変換パネル54に入射し、斜め方向から液晶表示パネル11へ入射する。本実施例では光方向変換パネル54を導光体出射面173と液晶表示パネル11の間に設けたが、液晶表示パネル11の出射面に設けても、同様の効果が得られる。
A large number of reflecting
<光源装置の例2>
光源装置13等の光学系の構成について、他の例を図19に示す。図18に示した例と同様に、光源を構成する複数(本例では、2個)のLED14a、14bが示されており、これらはLEDコリメータ15に対して所定の位置に取り付けられている。なお、このLEDコリメータ15は、各々、例えばアクリル等の透光性の樹脂により形成されている。そして、図18に示した例と同様に、このLEDコリメータ15は、放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面156を有すると共に、その頂部では、その中央部に凸部(即ち、凸レンズ面)157を形成した凹部153を有する。また、その平面部の中央部には、外側に突出した凸レンズ面(あるいは、内側に凹んだ凹レンズ面でも良い)154を有している。なお、LEDコリメータ15の円錐形状の外周面を形成する放物面156は、LED14aから周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定され、あるいは、反射面が形成されている。
<Example 2 of light source device>
FIG. 19 shows another example of the configuration of the optical system such as the
また、LED14a、14bは、その回路基板である、LED基板102の表面上の所定の位置にそれぞれ配置されている。このLED基板102は、LEDコリメータ15に対して、その表面上のLED14aまたは14bが、それぞれ、その凹部153の中央部に位置するように配置されて固定される。
Further, the
かかる構成によれば、上述したLEDコリメータ15によって、LED14aまたは14bから放射される光のうち、特に、その中央部分から上方(図の右方向)に向かって放射される光は、LEDコリメータ15の外形を形成する2つの凸レンズ面157、154により集光されて平行光となる。また、その他の部分から周辺方向に向かって出射される光は、LEDコリメータ15の円錐形状の外周面を形成する放物面によって反射され、同様に、集光されて平行光となる。換言すれば、その中央部に凸レンズを構成すると共に、その周辺部に放物面を形成したLEDコリメータ15によれば、LED14aまたは14bにより発生された光のほぼ全てを平行光として取り出すことが可能となり、発生した光の利用効率を向上することが可能となる。
According to such a configuration, among the light radiated from the
なお、LEDコリメータ15の光の出射側には第一の拡散板18aを介して導光体170が設けられている。導光体170は、例えばアクリル等の透光性の樹脂により断面が略三角形(図19(a)参照)の棒状に形成された部材であり、そして、図19(a)からも明らかなように、拡散ブロック16の出射面に第1の拡散板18aを介して対向する導光体光170の入射部(面)171と、斜面を形成する導光体光反射部(面)172と、反射式偏光板200を介して液晶表示素子である液晶表示パネル11と対向する導光体光出射部(面)173とを備えている。
A
この反射型偏光板200は、例えばP偏光を反射(S偏光は透過)させる特性を有する物を選択すれば、光源であるLEDから発した自然光のうちP偏光を反射し、図19(b)に示した導光体光反射部172に設けたλ/4板202を通過して反射面201で反射し、再びλ/4板202を通過することでS偏光に変換され、液晶表示パネル11に入射する光束は全てS偏光に統一される。
If, for example, a reflective
同様に、反射型偏光板200としてS偏光を反射(P偏光は透過)させる特性を有する物を選択すれば、光源であるLEDから発した自然光のうちS偏光を反射し、図19(b)に示した導光体光反射部172に設けたλ/4板202を通過して反射面201で反射し、再びλ/4板202を通過することでP偏光に変換され、液晶表示パネル52に入射する光束は全てP偏光に統一される。以上述べた構成でも偏光変換が実現できる。
Similarly, if a reflective
<光源装置の例3>
光源装置等の光学系の構成についての他の例を、図16を用いて説明する。第3の例では、図16に示すようにLED102からの自然光(P偏光とS偏光が混在)の発散光束をコリメータレンズ18により略平行光束に変換し、反射型導光体304により液晶表示パネル11に向け反射する。反射光は液晶表示パネル11と反射型導光体304の間に配置された反射型偏光板206に入射する。反射型偏光板206で特定の偏波(例えばS偏波)が反射され導光体304の反射面を繋ぐ面を透過し、導光体304の反対面に面して配置された反射板271で反射され位相板(λ/4波長板)270を2度透過することで偏光変換され、導光体と反射型偏光板を透過して液晶表示パネル11に入射し映像光に変調される。この時、特定偏波と偏光変換された偏波面を合わせることで光の利用効率が通常の2倍となり、反射型偏光板の偏光度(消光比)もシステム全体の消光比に乗せられるので、本実施例の光源装置を用いることで情報表示システムのコントラスト比が大幅に向上する。
<Example 3 of light source device>
Another example of the configuration of an optical system such as a light source device will be described with reference to FIG. In the third example, as shown in FIG. 16, the divergent luminous flux of natural light (a mixture of P-polarized light and S-polarized light) from the
この結果、LEDからの自然光は特定の偏波(例えばP偏波)に揃えられる。上述の例と同様に光源を構成する複数のLEDが設けられており(ただし、縦断面のため図16では1個のみ図示)、これらはLEDコリメータ18に対して所定の位置に取り付けられている。なお、このLEDコリメータ18は、各々、例えばアクリル等の透光性の樹脂またはガラスにより形成されている。そして、このLEDコリメータ18は、放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面を有すると共に、その頂部では、その中央部に凸部(即ち、凸レンズ面)を形成した凹部を有する。また、その平面部の中央部には、外側に突出した凸レンズ面(あるいは、内側に凹んだ凹レンズ面でも良い)を有している。なお、LEDコリメータ18の円錐形状の外周面を形成する放物面は、LED18から周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定され、あるいは、反射面が形成されている。
As a result, the natural light from the LED is aligned with a specific polarization (for example, P polarization). Similar to the above example, a plurality of LEDs constituting the light source are provided (however, only one is shown in FIG. 16 because of the vertical cross section), and these are attached to the
また、LEDは、その回路基板である、LED基板102の表面上の所定の位置にそれぞれ配置されている。このLED基板102は、LEDコリメータ18に対して、その表面上のLEDが、それぞれ、その凹部の中央部に位置するように配置されて固定される。
Further, the LEDs are arranged at predetermined positions on the surface of the
かかる構成によれば、LEDコリメータ18によって、LEDから放射される光のうち、特に、その中央部分から放射される光は、LEDコリメータ18の外形を形成する2つの凸レンズ面により集光されて平行光となる。また、その他の部分から周辺方向に向かって出射される光は、LEDコリメータ18の円錐形状の外周面を形成する放物面によって反射され、同様に、集光されて平行光となる。換言すれば、その中央部に凸レンズを構成すると共に、その周辺部に放物面を形成したLEDコリメータ18によれば、LEDにより発生された光のほぼ全てを平行光として取り出すことが可能となり、発生した光の利用効率を向上することが可能となる。
According to such a configuration, among the light radiated from the LED by the
<光源装置の例4>
更に、光源装置等の光学系の構成についての他の例を、図25を用いて説明する。LEDコリメータ18の光の出射側には図面の垂直方向と水平方向(図の前後方向で図示せず)の拡散特性を変換する光学シート207を2枚用い、LEDコリメータ18からの光を2枚の光学シート207(拡散シート)の間に入射させる。この光学シート207は、1枚で構成する場合には表面と裏面の微細形状で垂直と水平の拡散特性を制御する。また、拡散シートを複数枚使用して作用を分担しても良い。光学シート207の表面形状と裏面形状により、LEDコリメータ18からの光の画面垂直方向の拡散角を拡散シートの反射面の垂直面の幅に合わせ、水平方向は液晶表示パネル11から出射する光束の面密度が均一になるように、LEDの数量と光学素子102からの発散角を設計パラメータとして最適設計すると良い。つまり、導光体の代わりに複数の拡散シートの表面形状により拡散特性を制御する。本実施例では、偏光変換は上述した光源装置の例3と同様の方法で行われる。これに対し、LEDコリメータ18と拡散フィルム207の間に偏光変換素子21を設けて、偏光変換を行った後、拡散シート207に光源光を入射させても良い。
<Example 4 of light source device>
Further, another example of the configuration of an optical system such as a light source device will be described with reference to FIG. 25. On the light emitting side of the
前述した反射型偏光板206は、S偏光を反射(P偏光は透過)させる特性を有する物を選択すれば、光源であるLEDから発した自然光のうちS偏光を反射し、図25に示した位相差板270を通過して、反射面271で反射し、再び位相差板270を通過することでP偏光に変換され液晶表示パネル11に入射する。この位相差板の厚さは位相差板への光線の入射角度により最適値を選ぶ必要があり、λ/16からλ/4の範囲に最適値が存在する。
If the above-mentioned reflective
<レンチキュラーレンズ>
液晶表示パネル11からの映像光の拡散分布を制御するためには、光源装置13と液晶表示パネル11の間、あるいは、液晶表示パネル11の表面に、レンチキュラーレンズを設けてレンズ形状を最適化することで、一方向の出射特性を制御できる。更に、マイクロレンズアレイをマトリックス状に配置することで映像表示装置1からの映像光束をX軸およびY軸方向に出射特性を制御することができ、この結果所望の拡散特性を有する映像表示装置を得ることができる。
<Lenticular lens>
In order to control the diffusion distribution of the image light from the liquid
レンチキュラーレンズによる作用について説明する。レンチキュラーレンズは、レンズ形状を最適化することで、上述した映像表示装置1から出射されてウィンドガラス105を透過又は反射して効率良く空間浮遊像を得ることが可能となる。即ち、映像表示装置1からの映像光に対し、2枚のレンチキュラーレンズを組み合わせ、またはマイクロレンズアレイをマトリックス状に配置して拡散特性を制御するシートを設けて、X軸およびY軸方向において、映像光の輝度(相対輝度)をその反射角度(垂直方向を0度)に応じて制御することができる。本実施例では、このようなレンチキュラーレンズにより、従来に比較し、図22(b)に示すように垂直方向の輝度特性を急峻にし、更に上下(Y軸の正負方向)方向の指向特性のバランスを変化させることで反射や拡散による光の輝度(相対輝度)を高めることにより、面発光レーザ映像源からの映像光のように、拡散角度が狭く(高い直進性)かつ特定の偏波成分のみの映像光とし、従来技術による映像表示装置を用いた場合に再帰反射部材で発生していたゴースト像を抑え、効率良く監視者の眼に再帰反射による空間浮遊像が届くように制御できる。
The operation of the lenticular lens will be described. By optimizing the lens shape of the lenticular lens, it is possible to efficiently obtain a spatial floating image by being emitted from the above-mentioned
また上述した光源装置により、図22の(a)(b)に示した一般的な液晶表示パネルからの出射光拡散特性特性(図中では従来と表記)に対してX軸方向およびY軸方向ともに大幅に挟角な指向特性とすることで、特定方向に対して平行に近い映像光束を出射する特定偏波の光を出射する映像表示装置が実現できる。 Further, by the above-mentioned light source device, the X-axis direction and the Y-axis direction are relative to the emission light diffusion characteristic characteristics (denoted as conventional in the figure) from the general liquid crystal display panel shown in FIGS. 22 (a) and 22 (b). By setting both of them to have a directional characteristic with a significantly narrow angle, it is possible to realize a video display device that emits light of a specific polarization that emits an image luminous flux that is almost parallel to a specific direction.
図21には、本実施例で採用するレンチキュラーレンズの特性の一例を示している。この例では、特に、X方向(垂直方向)における特性を示しており、特性Oは、光の出射方向のピークが垂直方向(0度)から上方に30度付近の角度であり上下に対称な輝度特性を示している。また、図21の特性AやBは、更に、30度付近においてピーク輝度の上方の映像光を集光して輝度(相対輝度)を高めた特性の例を示している。このため、これらの特性AやBでは、30度を超えた角度において、特性Oに比較して、急激に光の輝度(相対輝度)が低減する。 FIG. 21 shows an example of the characteristics of the lenticular lens used in this embodiment. In this example, in particular, the characteristic in the X direction (vertical direction) is shown. In the characteristic O, the peak in the light emission direction is at an angle of about 30 degrees upward from the vertical direction (0 degrees) and is vertically symmetrical. It shows the brightness characteristics. Further, the characteristics A and B in FIG. 21 further show an example of a characteristic in which the image light above the peak luminance is condensed at around 30 degrees to increase the luminance (relative luminance). Therefore, in these characteristics A and B, the brightness (relative brightness) of light is sharply reduced as compared with the characteristic O at an angle exceeding 30 degrees.
即ち、上述したレンチキュラーレンズを含んだ光学系によれば、映像表示装置1からの映像光束を再帰反射部材2に入射させる際、光源装置13で挟角に揃えられた映像光の出射角度や視野角を制御でき再帰反射シート2の設置の自由度を大幅に向上できる。その結果ウィンドガラス105を反射又は透過して所望の位置に結像する空間浮遊像の結像位置の関係の自由度を大幅に向上できる。この結果、拡散角度が狭く(高い直進性)かつ特定の偏波成分のみの光として効率良く室外または室内の監視者の眼に届くようにすることが可能となる。このことによれば、映像表示装置1からの映像光の強度(輝度)が低減しても、監視者は映像光を正確に認識して情報を得ることができる。換言すれば、映像表示装置1の出力小さくすることにより、消費電力の低い情報表示システムを実現することが可能となる。
That is, according to the above-mentioned optical system including the lenticular lens, when the image light beam from the
以上、種々の実施例について詳述したが、しかしながら、本発明は、上述した実施例のみに限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するためにシステム全体を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Although various examples have been described in detail above, however, the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment describes the entire system in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations. Further, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add / delete / replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.
1…映像表示装置、2…再帰反射部材、3…空間像(空間浮遊像)、105…ウィンドガラス、100…透過性プレート、101…偏光分離部材、12…吸収型偏光板、13…光源装置、54…光方向変換パネル、151…再帰反射部材、102、202…LED基板、203…導光体、205、271…反射シート、206、270…位相差板、300…空間浮遊像、301…空間浮遊映像のゴースト像、302…空間浮遊映像のゴースト像
1 ... Image display device, 2 ... Retroreflective member, 3 ... Spatial image (spatial floating image), 105 ... Wind glass, 100 ... Transmissive plate, 101 ... Polarizing separation member, 12 ... Absorption type polarizing plate, 13 ... Light source device , 54 ... Optical direction conversion panel, 151 ... Retroreflective member, 102, 202 ... LED substrate, 203 ... Light source, 205, 271 ... Reflective sheet, 206, 270 ... Phase difference plate, 300 ... Spatial floating image, 301 ... Ghost image of floating image in space, 302 ... Ghost image of floating image in space
Claims (26)
映像表示装置として、液晶パネルと、前記液晶パネルに特定の偏光方向の光を供給する光源装置と、を備え、
前記光源装置は、点状または面状の光源と、前記光源からの光の発散角を低減する光学手段と、前記光源からの光を特定方向の偏光に揃える偏光変換手段と、前記映像表示装置に伝搬する反射面を有する導光体と、を備え、
前記導光体は、前記映像表示装置と対向して配置され、前記導光体の内部または表面には前記光源からの光を前記映像表示装置に向けて反射させる反射面が設けられ、前記映像表示装置に光を伝搬し、
前記液晶パネルは、映像信号に合わせて光強度を変調し、
前記光源装置は、前記光源から前記映像表示装置に入射する光束の発散角の一部または全部を、前記光源装置に設けられた反射面の形状と面粗さによって制御し、
前記液晶パネルからの挟角な発散角を有する映像光束を再起反射部材において反射させ、空中に前記空間浮遊映像を形成する、
空間浮遊映像情報表示システム。 It is a space floating image information display system that forms a space floating image.
The image display device includes a liquid crystal panel and a light source device that supplies light in a specific polarization direction to the liquid crystal panel.
The light source device includes a point-shaped or planar light source, an optical means for reducing the divergence angle of light from the light source, a polarization conversion means for aligning the light from the light source with polarization in a specific direction, and the image display device. With a light source having a reflective surface propagating to
The light guide is arranged so as to face the video display device, and a reflective surface for reflecting light from the light source toward the video display device is provided inside or on the surface of the light guide, and the video is provided. Propagate light to the display device
The liquid crystal panel modulates the light intensity according to the video signal.
The light source device controls a part or all of the divergence angle of the light flux incident on the image display device from the light source by the shape and surface roughness of the reflecting surface provided on the light source device.
An image luminous flux having a narrow divergence angle from the liquid crystal panel is reflected by the recurrence reflection member to form the space floating image in the air.
Spatial floating video information display system.
前記光源装置は、前記映像表示装置を構成する前記液晶パネルの光線発散角が±30度以内となる様に、光束の発散角の一部または全部を、前記光源装置の前記反射面の形状と面粗さによって制御する、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system according to claim 1,
In the light source device, a part or all of the light emission divergence angle is set to the shape of the reflection surface of the light source device so that the light emission divergence angle of the liquid crystal panel constituting the image display device is within ± 30 degrees. Controlled by surface roughness,
Spatial floating video information display system.
前記光源装置は、前記映像表示装置を構成する前記液晶パネルの光線発散角が±10度以内となる様に光束の発散角の一部または全部を、前記光源装置の前記反射面の形状と面粗さによって制御する、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system according to claim 1,
The light source device has a part or all of the light emission divergence angle of the light beam so that the light emission divergence angle of the liquid crystal panel constituting the image display device is within ± 10 degrees, and the shape and surface of the reflection surface of the light source device. Controlled by roughness,
Spatial floating video information display system.
前記光源装置は、前記映像表示装置を構成する前記液晶パネルの光線発散角が水平発散角と垂直発散角が異なる様に光束の発散角の一部または全部を、前記光源装置の前記反射面の形状と面粗さによって制御する、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system according to claim 1,
In the light source device, a part or all of the light emission divergence angle of the light beam is set on the reflection surface of the light source device so that the light emission divergence angle of the liquid crystal panel constituting the image display device is different from the horizontal divergence angle and the vertical divergence angle. Controlled by shape and surface roughness,
Spatial floating video information display system.
前記光源装置は、前記液晶パネルの光入射面と光出射面とに設けた偏光板の特性により得られるコントラストに前記偏光変換手段における偏光変換の効率の逆数を乗じたコントラスト性能を備えている、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system according to claim 1,
The light source device has a contrast performance obtained by multiplying the contrast obtained by the characteristics of the polarizing plate provided on the light incident surface and the light emitting surface of the liquid crystal panel by the inverse of the efficiency of the polarization conversion in the polarization conversion means.
Spatial floating video information display system.
前記映像表示装置からの映像光が一旦反射型偏光板で反射して再帰反射部材に入射するように配置され、
前記再帰反射部材の映像光入射面には位相差板が設けられ、前記位相差板を映像光が2度通過することで映像光の偏波を他方の偏波に変換することで前記反射型偏光板を通過させる、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system according to claim 1,
The image light from the image display device is once reflected by the reflective polarizing plate and arranged so as to be incident on the retroreflective member.
A retardation plate is provided on the video light incident surface of the retroreflective member, and the video light passes through the retardation plate twice to convert the polarization of the video light into the other polarization. Pass the polarizing plate,
Spatial floating video information display system.
前記光源装置は、前記液晶パネルの光入射面および光出射面に設けられた偏光板の特性により得られるコントラストに前記偏光変換手段における偏光変換の効率の逆数と前記反射型偏光板のクロス透過率の逆数を各々乗じたコントラスト性能を備えている、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system according to claim 6,
In the light source device, the contrast obtained by the characteristics of the polarizing plate provided on the light incident surface and the light emitting surface of the liquid crystal panel is the inverse of the efficiency of the polarization conversion in the polarization conversion means and the cross transmission rate of the reflective polarizing plate. It has a contrast performance that is multiplied by the inverse of each.
Spatial floating video information display system.
映像表示装置として、液晶パネルと、前記液晶パネルに特定の偏光方向の光を供給する光源装置を備え、
前記光源装置は、点状または面状の光源と、前記光源からの光の発散角を低減する光学手段と、前記光源からの光を反射し前記映像表示装置に伝搬する反射面を有する導光体と、を備え、
前記導光体は、前記映像表示装置と対向して配置され、前記導光体の内部または表面には、前記光源からの光を前記映像表示装置に向けて反射させる反射面が設けられ、反射型偏光板で反射した特定の偏光方向の光を、前記導光体の隣り合う前記反射面を繋ぐ面を透過して、前記導光体の前記液晶パネルと接する面とは反対面に設けた反射板で反射させ、前記反射板の上面に配置した位相差板を2度通過させることで偏光変換し、前記反射型偏光板を通過する偏波に変換して前記導光体を通過させることで前記映像表示装置に光を伝搬し、
前記液晶パネルは、映像信号に合わせて光強度を変調し、
前記光源装置は、前記光源から前記映像表示装置に入射する光束の発散角の一部または全部を、前記光源装置に設けられた反射面の形状と面粗さによって制御し、
前記液晶パネルからの挟角な発散角を有する映像光束を再起反射部材において反射させ空中に前記空間浮遊映像を形成する、
空間浮遊映像情報表示システム。 It is a space floating image information display system that forms a space floating image.
The image display device includes a liquid crystal panel and a light source device that supplies light in a specific polarization direction to the liquid crystal panel.
The light source device is a light guide having a point-shaped or planar light source, an optical means for reducing the emission angle of light from the light source, and a reflecting surface that reflects the light from the light source and propagates to the image display device. With a body,
The light guide is arranged so as to face the image display device, and a reflective surface for reflecting light from the light source toward the image display device is provided inside or on the surface of the light guide to reflect the light. Light in a specific polarization direction reflected by the type polarizing plate is transmitted through a surface connecting the adjacent reflection surfaces of the light guide body, and is provided on a surface opposite to the surface of the light guide body in contact with the liquid crystal panel. It is reflected by a reflecting plate, polarized by passing through a retardation plate arranged on the upper surface of the reflecting plate twice, converted into a polarization that passes through the reflective polarizing plate, and passed through the light guide. Propagate light to the video display device with
The liquid crystal panel modulates the light intensity according to the video signal.
The light source device controls a part or all of the divergence angle of the light flux incident on the image display device from the light source by the shape and surface roughness of the reflecting surface provided on the light source device.
An image luminous flux having a narrow divergence angle from the liquid crystal panel is reflected by the recurrence reflection member to form the space floating image in the air.
Spatial floating video information display system.
前記映像表示装置として、液晶パネルと、前記液晶パネルに特定の偏光方向の光を供給する光源装置を備え、
前記光源装置は、点状または面状の光源と、前記光源からの光の発散角を低減する光学手段と、前記光源からの光を反射し前記映像表示装置に伝搬する反射面を有する導光体と、前記導光体の他方の面に対向して導光体から順に配置される位相差板および反射面を備え、
前記導光体の前記反射面は、前記光源からの光を反射させ前記導光体に対向して配置された前記映像表示装置に伝搬するように配置され、前記導光体の前記反射面と前記映像表示装置との間には反射型偏光板が配置されており、
前記反射型偏光板で反射した特定の偏光方向の光を前記導光体の他方の面に対向して近接配置した反射面で反射させ、前記導光体と前記反射面の間に配置された前記位相差板を2度通過することで偏光変換が行われ、前記反射型偏光板を通過させて前記液晶パネルに特定の偏光方向の光が伝搬され、
前記液晶パネルは、映像信号に合わせて光強度を変調し、
前記光源装置は、前記光源から前記映像表示装置に入射する光束の発散角の一部または全部を、前記光源装置に設けられた反射面の形状と面粗さとによって制御し、
前記液晶パネルからの挟角な発散角を有する映像光束を再起反射部材において反射させ空中に前記空間浮遊映像を形成する、
空間浮遊映像情報表示システム。 It is a space floating image information display system that forms a space floating image.
The image display device includes a liquid crystal panel and a light source device that supplies light in a specific polarization direction to the liquid crystal panel.
The light source device has a point-shaped or planar light source, an optical means for reducing the emission angle of light from the light source, and a light guide having a reflecting surface that reflects light from the light source and propagates to the image display device. It comprises a body and a retardation plate and a reflective surface which are sequentially arranged from the light guide so as to face the other surface of the light guide.
The reflective surface of the light guide is arranged so as to reflect light from the light source and propagate to the image display device arranged facing the light guide, and is arranged with the reflective surface of the light guide. A reflective polarizing plate is arranged between the image display device and the image display device.
Light in a specific polarization direction reflected by the reflective polarizing plate is reflected by a reflecting surface arranged close to the other surface of the light guide, and is arranged between the light guide and the reflecting surface. Polarization conversion is performed by passing through the retardation plate twice, and light in a specific polarization direction is propagated to the liquid crystal panel by passing through the reflective polarizing plate.
The liquid crystal panel modulates the light intensity according to the video signal.
The light source device controls a part or all of the divergence angle of the light flux incident on the image display device from the light source by the shape and surface roughness of the reflecting surface provided on the light source device.
An image luminous flux having a narrow divergence angle from the liquid crystal panel is reflected by the recurrence reflection member to form the space floating image in the air.
Spatial floating video information display system.
前記光源装置は、映像表示装置を構成する前記液晶パネルの光線発散角が±30度以内となる様に光束の発散角の一部または全部を、前記光源装置に設けられた前記反射面の形状と面粗さとによって制御する、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system according to claim 8,
In the light source device, a part or all of the light emission divergence angle of the light beam is provided in the light source device so that the light emission divergence angle of the liquid crystal panel constituting the image display device is within ± 30 degrees. And controlled by surface roughness,
Spatial floating video information display system.
前記光源装置は、前記映像表示装置を構成する前記液晶パネルの光線発散角が±10度以内となる様に光束の発散角の一部または全部を、前記光源装置に設けられた前記反射面の形状と面粗さとによって制御する、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system according to claim 8,
In the light source device, a part or all of the light emission divergence angle of the light beam is set to be within ± 10 degrees of the light ray divergence angle of the liquid crystal panel constituting the image display device. Controlled by shape and surface roughness,
Spatial floating video information display system.
前記光源装置は、前記映像表示装置を構成する前記液晶パネルの光線発散角が水平発散角と垂直発散角とは異なる様に光束の発散角の一部または全部を、前記光源装置に設けた反射面の形状と面粗さによって制御する、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system according to claim 8,
In the light source device, a part or all of the divergence angle of the luminous flux is provided in the light source device so that the light emission divergence angle of the liquid crystal panel constituting the image display device is different from the horizontal divergence angle and the vertical divergence angle. Controlled by surface shape and surface roughness,
Spatial floating video information display system.
前記光源装置は、前記液晶パネルの光入射面と光出射面とに設けた偏光板の特性により得られるコントラストに前記反射型偏光板のクロス透過率の逆数を乗じたコントラスト性能を備えている、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system according to claim 8,
The light source device has a contrast performance obtained by multiplying the contrast obtained by the characteristics of the polarizing plate provided on the light incident surface and the light emitting surface of the liquid crystal panel by the inverse of the cross transmittance of the reflective polarizing plate.
Spatial floating video information display system.
前記映像表示装置からの映像光が一旦反射型偏光板で反射して再帰反射部材に入射するように配置され、前記再帰反射部材の映像光入射面には位相差板が設けられ、前記位相差板を映像光が2度通過することで映像光の偏波を他方の偏波に変換することで前記反射型偏光板を通過させる、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system according to claim 8,
The video light from the video display device is once reflected by the reflective polarizing plate and arranged so as to be incident on the retroreflective member, and a retardation plate is provided on the video light incident surface of the retroreflective member to provide the phase difference. When the image light passes through the plate twice, the polarization of the image light is converted into the other polarization, so that the reflection type polarizing plate is passed.
Spatial floating video information display system.
前記光源装置は、前記液晶パネルの光入射面と光出射面とに設けられた偏光板の特性により得られるコントラストに前記2枚の反射型偏光板のクロス透過率の逆数を各々乗じたコントラスト性能を備えている、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system included in the space floating image information display display system according to claim 14,
The light source device has a contrast performance obtained by multiplying the contrast obtained by the characteristics of the polarizing plates provided on the light incident surface and the light emitting surface of the liquid crystal panel by the inverse of the cross transmittance of the two reflective polarizing plates. Is equipped with
Spatial floating video information display system.
表示された前記空間浮遊映像に対して、対象物とセンサとの距離および前記対象物の位置をセンシングするようにTOF(Time of Fly)機能を備えた映像制御入力部と、映像表示装置と、を備え、
前記映像表示装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルに特定の偏光方向の光を供給する光源装置とを備え、
前記光源装置は、点状または面状の光源と、前記光源からの光の発散角を低減する光学手段と、前記光源からの光を特定方向の偏光に揃える偏光変換手段と、前記映像表示装置に伝搬する反射面を有する導光体と、を備え、
前記導光体は、前記映像表示装置と対向して配置され、前記導光体の内部または表面には前記光源からの光を前記映像表示装置に向けて反射させる反射面が設けられ、前記映像表示装置に光を伝搬し、
前記液晶パネルは、映像信号に合わせて光強度を変調し、
前記光源装置は、前記光源から前記映像表示装置に入射する光束の発散角の一部または全部を、前記光源装置に設けられた前記反射面の形状と面粗さによって制御し、
前記液晶パネルからの挟角な発散角を有する映像光束を再起反射部材において反射させる空中に前記空間浮遊映像を形成する、
空間浮遊映像情報表示システム。 It is a space floating image information display system that forms a space floating image.
An image control input unit having a TOF (Time of Fly) function so as to sense the distance between the object and the sensor and the position of the object with respect to the displayed spatial floating image, an image display device, and an image display device. Equipped with
The image display device includes a liquid crystal panel and a light source device that supplies light in a specific polarization direction to the liquid crystal panel.
The light source device includes a point-shaped or planar light source, an optical means for reducing the divergence angle of light from the light source, a polarization conversion means for aligning the light from the light source with polarization in a specific direction, and the image display device. With a light source having a reflective surface propagating to
The light guide is arranged so as to face the video display device, and a reflective surface for reflecting light from the light source toward the video display device is provided inside or on the surface of the light guide, and the video is provided. Propagate light to the display device
The liquid crystal panel modulates the light intensity according to the video signal.
The light source device controls a part or all of the divergence angle of the light flux incident on the image display device from the light source by the shape and surface roughness of the reflection surface provided on the light source device.
The spatial floating image is formed in the air in which the image light flux having a narrow divergence angle from the liquid crystal panel is reflected by the recurrence reflection member.
Spatial floating video information display system.
前記光源装置は、1つの映像表示素子に対して複数の前記光源を備えている、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system according to any one of claims 1 to 16.
The light source device includes a plurality of the light sources for one image display element.
Spatial floating video information display system.
前記光源装置は、1つの映像表示素子に対して光の出射方向が異なる複数の面発光光源を備えている、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system according to any one of claims 1 to 17.
The light source device includes a plurality of surface-emitting light sources having different light emission directions for one image display element.
Spatial floating video information display system.
前記発散角が±30度以内である、
光源装置。 A light source device used in the spatial floating image information display system according to any one of claims 16 to 18.
The divergence angle is within ± 30 degrees.
Light source device.
前記発散角が、±10度以内である、
光源装置。 In the light source device according to claim 19,
The divergence angle is within ± 10 degrees.
Light source device.
水平拡散角と垂直拡散角とが異なる、
光源装置。 In the light source device according to claim 19,
The horizontal diffusion angle and the vertical diffusion angle are different,
Light source device.
映像表示装置として、液晶パネルと、前記液晶パネルに特定の偏光方向の光を供給する光源装置と、を備え、
前記光源装置は、点状または面状の光源と、前記光源からの光の発散角を低減する光学手段と、前記光源からの光を特定方向の偏光に揃える偏光変換手段と、前記映像表示装置に伝搬する反射面を有する導光体と、を備え、
前記導光体は、前記映像表示装置と対向して配置され、前記導光体の内部または表面には前記光源からの光を前記映像表示装置に向けて反射させる反射面が設けられ、前記映像表示装置に光を伝搬し、
前記液晶パネルは、映像信号に合わせて光強度を変調し、
前記光源装置は、前記光源から前記映像表示装置に入射する光束の発散角の一部または全部を、前記光源装置に設けられた反射面の形状と面粗さによって制御し、
前記液晶パネルからの挟角な発散角を有する映像光束を再起反射部材において反射させ、空中に前記空間浮遊映像を形成し、
前記映像表示装置と前記再帰反射部材との間又は前記再帰反射部材と空間浮遊映像との間又はその双方にレンズ作用を有する光学部材が設けられている、
空間浮遊映像情報表示システム。 It is a space floating image information display system that forms a space floating image.
The image display device includes a liquid crystal panel and a light source device that supplies light in a specific polarization direction to the liquid crystal panel.
The light source device includes a point-shaped or planar light source, an optical means for reducing the divergence angle of light from the light source, a polarization conversion means for aligning the light from the light source with polarization in a specific direction, and the image display device. With a light source having a reflective surface propagating to
The light guide is arranged so as to face the video display device, and a reflective surface for reflecting light from the light source toward the video display device is provided inside or on the surface of the light guide, and the video is provided. Propagate light to the display device
The liquid crystal panel modulates the light intensity according to the video signal.
The light source device controls a part or all of the divergence angle of the light flux incident on the image display device from the light source by the shape and surface roughness of the reflecting surface provided on the light source device.
An image luminous flux having a narrow divergence angle from the liquid crystal panel is reflected by the recurrence reflection member to form the space floating image in the air.
An optical member having a lens action is provided between the image display device and the retroreflective member, and / or between the retroreflective member and the space floating image.
Spatial floating video information display system.
前記光学部材を前記映像表示装置と前記再帰反射部材とを結ぶ光軸から偏心又は傾けることで得られる前記空間浮遊映像の大きさおよび前記空間浮遊映像の結像位置は、前記光軸に対して任意に設定される、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system according to claim 22,
The size of the spatial floating image obtained by eccentricity or tilting the optical member from the optical axis connecting the image display device and the retroreflective member and the image formation position of the spatial floating image are relative to the optical axis. Arbitrarily set,
Spatial floating video information display system.
前記光源装置は、前記映像表示装置を構成する前記液晶パネルの光線発散角が±30度以内となる様に光束の発散角の一部または全部を、前記光源装置の前記反射面の形状と面粗さによって制御する、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system according to claim 22,
The light source device has a part or all of the light emission divergence angle of the light beam so that the light emission divergence angle of the liquid crystal panel constituting the image display device is within ± 30 degrees, and the shape and surface of the reflection surface of the light source device. Controlled by roughness,
Spatial floating video information display system.
前記光源装置は、前記映像表示装置を構成する前記液晶パネルの光線発散角が±10度以内となる様に、光束の発散角の一部または全部を、前記光源装置の前記反射面の形状と面粗さによって制御する、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system according to claim 22,
In the light source device, a part or all of the light emission divergence angle is set to the shape of the reflection surface of the light source device so that the light emission divergence angle of the liquid crystal panel constituting the image display device is within ± 10 degrees. Controlled by surface roughness,
Spatial floating video information display system.
前記光源装置は、前記映像表示装置を構成する前記液晶パネルの光線発散角が水平発散角と垂直発散角が異なる様に、光束の発散角の一部または全部を、前記光源装置の前記反射面の形状と面粗さによって制御する、
空間浮遊映像情報表示システム。 In the space floating image information display system according to claim 22,
In the light source device, a part or all of the divergence angle of the light beam is used as the reflection surface of the light source device so that the light emission angle of the liquid crystal panel constituting the image display device is different from the horizontal divergence angle and the vertical divergence angle. Controlled by the shape and surface roughness of
Spatial floating video information display system.
Priority Applications (4)
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