JP5283042B2 - ディスプレイシステム - Google Patents

Description

本発明はディスプレイシステムに関する。

鏡の中の虚像として結像する鏡映像、つまり、面対称位置に結像する像を、空間に実像として結像できるマイクロミラーを備えた透過型の光学素子がすでに提案されている（特許文献１参照）。この光学素子を用いると、素子上に歪がない等倍の空中像（実像）を観察者の至近距離に作ることができる。

詳しくは、従来の光学素子Ｘ’は、図７に示すように、多数の２面コーナーリフレクタ２０’（以下、「マイクロミラー２０’」という場合がある）をマトリクス状に並べたマイクロミラーアレイ構造を備える。マイクロミラー２０’のそれぞれは、互いに直交する微小な２枚の鏡面２１’、２２’からなり、素子面Ｓ’に対して垂直に立設して配されている。

これにより、光学素子Ｘ’は、各マイクロミラー２０’への入射光の素子面Ｓ’に対する面内方向成分が再帰反射して、入射光の素子面Ｓ’に対する垂直方向成分がそのまま透過するので、面対称結像特性を有する。このため、光学素子Ｘ’では、素子面Ｓ’の裏面側の空間に配された被投影物Ｏの実像が、素子面Ｓ’の表面側の空間における当該素子面Ｓ’に対する面対称位置に、３次元の鏡映像Ｐ（空中像Ｐ）として結像するという作用を有している。

ＷＯ２００７／１１６６３９号パンフレット

本件発明者は、上述の光学素子を用いて３次元の鏡映像（実像）を再現する際に、この鏡映像に重畳する映像を表示できると、映像の表現性の向上が図れて好都合であると考えている。

例えば、基板上の空間に３次元の物体像を作り出す場合に、この物体像の影を重畳的に（同時に）表示すると、従来のディスプレイシステムと比較してリアリティに富む映像を表現できる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光学素子のマイクロミラーによって３次元の鏡映像（実像）を再現する際に、この鏡映像（実像）と重畳的に１以上の映像を表示できるディスプレイシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、素子面に対して立設する複数のマイクロミラーによって光の鏡面反射が起こる光学素子を備え、
前記光学素子の裏面側の空間に配された被投影物から発せられた光が前記素子面を透過する際に、前記光の鏡面反射により、前記光学素子の表面側の空間に前記被投影物の実像を結像でき、前記被投影物の実像と重畳的に１以上の映像を表示できる映像表示手段を更に備えるディスプレイシステムにおいて、
前記映像表示手段は、複数の画素が配列された画素領域を備え、
前記マイクロミラーのそれぞれが、前記光学素子を構成する基板に垂直に形成された複数の光学的な穴の内壁面に設けられ、
前記穴以外の前記基板の表面に対応する領域が、前記画素領域に用いられ、
前記画素領域内の前記複数の画素によって構成される平面画像が、前記被投影物の実像と重畳的に表示されるディスプレイシステムを提供する。

これにより、本発明のディスプレイシステムにおいて、映像の表現性の向上を図れる。

例えば、基板上の空間に３次元の物体像（実像）を作り出す場合に、物体像の影を重畳的に（同時に）表示すると、従来のディスプレイシステムと比較してリアリティに富む映像を表現できる。

以上の構成により、本実施形態のディスプレイシステムにおいて、光学機能を有しなかった従来の光学素子のマイクロミラーのデットスペースを、平面映像の表示用の複数の画素が配列された画素領域（映像表示手段）として有効に活用できる。

なお、ここで、前記素子面を平面視した場合、前記画素領域を、矩形状の前記光学的な穴の、互いに直交する幅方向に沿ってストライプ状に延在させ、前記画素領域の延在方向において、異なる色の前記画素を、交互に配列させてもよい。

これにより、赤、青、緑の３原色の各色を発光できる赤色画素、青色画素および緑色画素を適切に配列できて、任意の映像のカラー表示を行える。

また、本発明のディスプレイシステムにおいて、前記映像表示手段は、表示画面が前記光学素子と対向するように配された表示パネルと、前記表示パネルと前記光学素子との間の空間に配されたハーフミラーと、を備えてもよい。これにより、前記表示パネルの虚像を前記被投影物の実像と重畳的に表示できる。

以上の構成により、表示パネルの虚像を、ハーフミラーの主面に対して面対称位置に結像させることができる。このように、被投影物の実像と重畳的に表示パネルの虚像を表示できるので、映像の表現性の向上を図れる。

例えば、基板上の空間に３次元の物体像（実像）を作り出す場合に、この物体像の足元近くに、物体像の影を表す虚像を、表示パネルの表示画面中に重畳的に（同時に）表示できるので、更にリアリティに富む映像を表現できる。

本発明によれば、光学素子のマイクロミラーによって３次元の鏡映像（実像）を再現する際に、この鏡映像（実像）と重畳的に１以上の映像を表示できるディスプレイシステムが得られる。

本発明の第１実施形態によるディスプレイシステムの全体構成を模式的に示した斜視図である。 図１の光学素子の基板端部での拡大斜視図である。 図２のIII-III線に対応する赤色発光素子Ｒの断面を示した断面図である。 本発明の第２実施形態によるディスプレイシステムの全体構成を模式的に示した斜視図である。 本発明の第３実施形態によるディスプレイシステムの全体構成を模式的に示した斜視図である。 本発明の変形例によるディスプレイシステムに用いる光学素子の基板端部での拡大斜視図である。 従来の光学素子を含むシステムを模式的に示した斜視図である。

以下、本発明の第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるディスプレイシステムの全体構成を模式的に示した斜視図である。図２は、図１の光学素子の基板端部での拡大斜視図である。

図１に示すように、本実施形態のディスプレイシステム１００は、光学素子Ｘを備える。

この光学素子Ｘを構成する基板１０は、図２に示すように、マイクロミラー領域Ｓ１および画素領域Ｓ２（映像表示手段）によって区画されている。

まず、マイクロミラー領域Ｓ１の構成について述べ、画素領域Ｓ２の構成については後述する。

光学素子Ｘの基板１０では、島状に点在する多数のマイクロミラー領域Ｓ１毎に２面コーナーリフレクタ２０（以下、「マイクロミラー２０」という場合がある）が、高密度に敷詰されてマトリクス状に配列されている。

これらのマイクロミラー２０のそれぞれが、マイクロ光学素子（単位光学素子）として機能しており、図１に示すように、光学素子Ｘの裏面側の空間に配された被投影物Ｏから発せられた光２００が光学素子Ｘの素子面Ｓを透過する際に、マイクロミラー領域Ｓ１での各マイクロミラー２０による光２００の鏡面反射によって、光学素子Ｘの表面側の空間に被投影物Ｏの実像（鏡映像Ｐ）を結像できる。

なお、本明細書では、図２に示しように、薄いシート状の基板１０の厚みの中央部を通り、かつ、基板１０の主面に平行な面（換言すると、マイクロミラー２０を形成する後述の内壁面２１、２２と直交する面）を、便宜上「素子面Ｓ」と定義するが、このような素子面Ｓは、本技術を具体化した製品に実在するものではなく、あくまで仮想面に過ぎない。但し、光学素子Ｘの基準面として、素子面Ｓを上述の如く選ぶと、光学素子Ｘの構成の説明において都合がよい。また、本技術を具体化した製品では、基板１０に微小なマイクロミラー２０が多数形成されているが、図面の図示では、マイクロミラー２０の大きさを誇張して表し、マイクロミラー２０の個数を図示できる程度に略している。

ところで、マイクロミラーアレイ構造（マイクロミラー２０）の形成では、図２に示すように、基板１０に垂直に形成された「光学的な穴」を用いることができる。例えば、基板１０の厚み方向に、基板１０の主面に対して垂直に貫通する複数の矩形状の貫通穴Ｈ（ここでは、正方形の貫通穴Ｈ）を形成するとよい。つまり、マイクロミラー２０は、貫通穴Ｈを区画する４つの内壁面２１〜２４の内の内壁面２１、２２に形成されて、直角に折れた２面コーナーリフレクタ（光の鏡面反射が起こる反射面）になっている。一方、鏡面仕上げが行われた内壁面２１、２２のそれぞれに対向する内壁面２３、２４では、光の多重散乱による迷光を抑制する観点から反射不能な面に仕上げるか、あるいは、これらの内壁面２３、２４を素子面Ｓに対して直角とならないよう傾けて形成して、鏡面と平行にならないようにするとよい。

なお、ここでは、「光学的な穴」として上述の中空状態の貫通穴Ｈを例示したが、本明細書において、「光学的な穴」とは、必ずしも、これに限らず、光を透過できる部分であればよい。例えば、このような貫通穴Ｈの中空部に透明な矩形状の固体を配設させること、あるいは、貫通穴Ｈの中空部に透明な気体や液体を充填させること、によっても、「光学的な穴」の機能が発揮され、これにより、貫通穴Ｈの中空部の屈折率を適切に調整できる。あるいは２面コーナーリフレクタは、光学的な穴として、透明なガラスや樹脂のような固体によって形成された筒状体を利用するものであってもよい。なお、固体によって個々の筒状体が形成されている場合、これらの筒状体は、相互に密着させて素子の支持部材として働かせてもよく、基盤を具備するものとして当該基盤の表面から突出した態様をとってもよい。また筒状体の形状についても、その内壁（当該基盤の表面から突出した態様をとっている時は外壁内側）に２面コーナーリフレクタとして働くための１枚もしくは複数の同一平面に含まれない鏡面を具備し、かつ鏡面で反射した光が筒状体を透過できる限り、任意の形状を取ることが可能であり、筒状体と称してはいるが各筒状体が連結していたり、一部が欠損している複雑な形状であってもよい。

次に、マイクロミラーアレイ構造の設計スペックの一例を説明する。

以上のマイクロミラーアレイ構造では、マイクロミラー２０に用いる貫通穴Ｈの２方向の幅を例えば、５０μｍ以上、１０００μｍ以下の範囲内に設定するとよい。本実施形態では、その幅を１００μｍ程度に設定している。また、貫通穴Ｈの高さ（基板１０の厚みに相当）を例えば、５０μｍ以上、１０００μｍ以下の範囲内に設定するとよい。本実施形態では、厚みを１００μｍ程度に設定している。上述の貫通穴Ｈの幅は、マイクロミラー２０に用いる２つの鏡面の幅を規定し、上述の貫通穴Ｈの高さは、マイクロミラー２０に用いる２つの鏡面の高さを規定する。よって、本実施形態では、これらの鏡面は、幅と高さとがほぼ等しい正方形となっている。このようにして、本実施形態では、微小なマイクロミラー２０を、約５ｃｍ角の基板１０に敷詰め、これにより、数万個ないし数十万個のマイクロミラー２０が、基板１０内に組み込まれている。

次に、マイクロミラーアレイ構造の製造方法の一例を説明する。

まず、ナノ加工によって金属製の金型に整列した筒状体を作成する。そして、上述の内壁面２１、２２に対応する筒状体の側面に、面粗さを５０ｎｍ以下とした平滑な鏡面形成を行う。次いで、上述の金型を用いてナノインプリント工法または電鋳工法により反転転写を行い、これにより、所定ピッチの複数の貫通穴Ｈを利用した各マイクロミラー２０を形成する。

電鋳工法を用いて基板１０をアルミやニッケルなどの金属製とした場合、内壁面２１、２２は、金型の面粗さが充分に小さければ、それによって自然に鏡面となる。また、ナノインプリント工法を用いて基板１０を樹脂製とした場合、内壁面２１、２２に、スパッタリング法によって鏡面コーティングを施すとよい。

以上に述べたマイクロミラーアレイ構造によれば、基板１０の一方側（表面側或いは裏面側）から貫通穴Ｈに入った光を一方の鏡面（内壁面２１、２２のうちの一方）によって鏡面反射させ、更にその反射光を他方の鏡面（内壁面２１、２２のうちの他方）によって鏡面反射させて、基板１０の他方側（裏面側或いは表面側）へ通過させる機能を有する。

つまり、本実施形態の光学素子Ｘでは、素子面Ｓのマイクロミラー領域Ｓ１を光が透過する際に、素子面Ｓに対して垂直に立設している鏡面（内壁面２１、２２）による光の鏡面反射が２回起こる。これにより、素子面Ｓは、基板１０の一方側にある被投影物Ｏの実像を、その他方側の面対称位置に鏡映像Ｐとして結像させる面となる。

なお、このようなマイクロミラーアレイ構造の光学的な機能（２回反射光による光学特性）は、上述の特許文献１においてすでに詳細に説明されている。よって、ここでは、このマイクロミラーアレイ構造の機能の詳細な説明は省略する。

次に、本実施形態のディスプレイシステム１００の特徴部である画素領域Ｓ２の構成について述べる。

本実施形態の光学素子Ｘでは、図２に示すように、貫通穴Ｈ以外の基板１０の表面に対応する領域が、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかの色を発光できる自発光型の画素（発光素子）が配列された画素領域Ｓ２に用いられている。詳しくは、素子面Ｓを平面視した場合、この画素領域Ｓ２は、矩形状の貫通穴Ｈの幅方向に沿って、互いに直交する２方向にストライプ状に延びている（以下、画素領域Ｓ２の延在方向をそれぞれ、便宜上、「第１方向」および「第２方向」という；図２参照）。

画素領域Ｓ２の第１方向では、緑色発光素子Ｇおよび青色発光素子Ｂが、図２に示す如く、交互に配列されている。つまり、第１方向に間隔を隔てて連なる、異なる色の素子配列では、青色発光素子Ｂが、貫通穴Ｈの幅方向の中心に置かれ、緑色発光素子Ｇが、この青色発光素子Ｂを挟むように位置している。

また、画素領域Ｓ２の第２方向では、緑色発光素子Ｇおよび赤色発光素子Ｂが、図２に示す如く、交互に配列されている。つまり、第２方向に間隔を隔てて連なる、異なる色の素子配列では、赤色発光素子Ｒが、貫通穴Ｈの幅方向の中心に置かれ、緑色発光素子Ｇの端が、この赤色発光素子Ｒを挟むように位置している。

このように、画素領域Ｓ２の第１方向と第２方向との間の交差部には、緑色発光素子Ｇが配されている。これにより、第１方向における素子配列のうちの一つ置きの連なりを構成する緑色発光素子Ｇが、第２方向における素子配列のうちの一つ置きの連なりをも構成している。

但し、以上に述べた赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂの配列はあくまで一例に過ぎず、赤、緑、青の３原色のそれぞれの発光素子を上述と異なる方法で配列してもよい。

以上の構成により、本実施形態の光学素子Ｘでは、赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれを、赤、緑、青の３原色の画素の一つとして用いることができ、これらの画素によって構成される平面映像Ｐ１を基板１０上に表示できる。つまり、このような３原色の多数の画素の点灯および非点灯の適宜の組合せにより、基板１０の表面上に任意の平面映像Ｐ１を、鏡映像Ｐに重畳的に（同時に）表示できる。このため、本実施形態の光学素子Ｘでは、従来の光学素子Ｘ’において光学機能を有しなかったマイクロミラー２０間のデットスペースを、平面映像Ｐ１の表示用の赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂが配列された画素領域Ｓ２（映像表示手段）として有効に活用できる。

なお、本実施形態の光学素子Ｘでは、マイクロミラー領域Ｓ１は１００μｍ程度の微小な正方形領域なので、赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂを用いた平面映像Ｐ１の視認性において、マイクロミラー領域Ｓ１の存在は問題とならない。

次に、赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂの構造の一例を説明する。

ここでは、赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂを、有機ＥＬ素子を用いて形成する例を述べるが、赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂとして、他の自発光型の発光素子（例えば、ＰＤＰの発光素子）を用いてもよい。

図３は、図２のIII-III線に対応する赤色発光素子Ｒの断面を示した断面図である。

この赤色発光素子Ｒは、図３に示すように、赤色の発光層４３を含む有機ＥＬ膜およびこの有機ＥＬ膜を挟む一対の電極４１、４５が積層された有機ＥＬ（Organic Electro-Luminescence）素子を用いて形成することができる。

なお、発光層４３の発光材料を変更することにより、緑色および青色発光素子Ｇ、Ｂを容易に形成できるので、ここでは、緑色および青色発光素子Ｇ、Ｂの図示は省略する。

本実施形態では、有機ＥＬ膜の積層構造として、正孔輸送層４４／発光層４３／電子輸送層４２の３層型を例示しているが、他の積層構造（例えば、単層型や２層型）を用いてもよい。また、有機ＥＬ膜の電子輸送層４２側の電極４１（陰極）には、金属（例えば、アルミニウム）や合金（例えば、マグネシウム・銀の合金）が用いられ、有機ＥＬ膜の正孔輸送層４４側の電極４５（陽極）には、透明な導電部材（例えば、インジウム−スズ酸化物）が用いられている。このように、赤色発光素子Ｒに用いる有機ＥＬ素子は、サンドイッチ状のヘテロ構造を有している。

また、以上の赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂについては、真空蒸着法を中心として公知のドライプロセスによって、図２に示す如く、ガラス基板４６（図３参照）上に島状に配して製造できる。そして、赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂを画素領域Ｓ２内に適切に配列できるように、ガラス基板４６を基板１０の適所に張り合わせるとよい。なお、赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂ（有機ＥＬ素子）の性能安定化を図るには、ガラス基板４６と基板１０との間の張り合わせの端部に封止材を施すとよい。

また、以上の赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂの両電極の間に、適宜の直流の駆動電圧（例えば、３Ｖ〜１０Ｖ程度）を印加すると、赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂは、有機ＥＬ膜に注入された電子と正孔との再結合によって生じる励起子によって発光する。

すると、赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂによる赤、青、緑の３原色の発光が、透明な電極４５および透明なガラス基板４６を透過して平面映像Ｐ１のカラー表示に利用される。このような平面映像Ｐ１の解像度は、赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂの配列ピッチに支配されるので、これらの赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂを高密度（微小ピッチ）に敷詰めると、平面映像Ｐ１の高解像度化が期待できる。

特に、本実施形態では、赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂの有機ＥＬ膜および電極のトータルの厚み（図３では、赤色発光素子Ｒのトータルの厚みＬを例示）を、１μｍ以下と極薄に形成できるので、上述のマイクロミラー領域Ｓ１での透過光の進行が、赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂの不透明膜よって妨げられずに都合がよい。また、赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂの駆動方法としてパッシブ型を用いると、赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂの素子構造が簡略化できて好ましい。

以上のとおり、本実施形態のディスプレイシステム１００では、素子面Ｓに対して立設する多数のマイクロミラー２０によって光の鏡面反射が起こる光学素子Ｘを備える。これにより、光学素子Ｘの裏面側の空間に配された被投影物Ｏから発せられた光が素子面Ｓを透過する際に、光の鏡面反射により、光学素子Ｘの表面側の空間に被投影物Ｏの実像（鏡映像Ｐ）を結像できる。

また、本実施形態のディスプレイシステム１００は、被投影物Ｏの実像（鏡映像Ｐ）に重畳する映像を表示できる映像表示手段の一例として、自発光型の画素である多数の赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂが配された画素領域Ｓ２を備える。これにより、基板１０上の画素領域Ｓ２に、被投影物Ｏの実像と重畳的に（同時に）平面映像Ｐ１を表示できる。

このようにして、本実施形態のディスプレイシステム１００では、映像の表現性の向上を図れる。例えば、基板１０上の空間に３次元の物体像（実像）を作り出す場合に、基板１０の表面上の画素領域Ｓ２に、物体像の影を同時に表示すると、従来のディスプレイシステムと比較してリアリティに富む映像を表現できる。そして、以上の映像の表現性の向上により、エンターテイメント立体映像、立体映像によるミュージアムでの展示、立体映像による商品広告などの様々な用途へのディスプレイシステム１００の利用拡大を期待できる。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態によるディスプレイシステムの全体構成を模式的に示した斜視図である。

なお、図４に示すように、本実施形態のディスプレイシステム１０１は、図１の光学素子Ｘを備えるが、光学素子Ｘの構成説明、および、光学素子Ｘによる被投影物Ｏの実像（鏡映像Ｐ）の結像方法の詳細説明、並びに、画素領域Ｓ２での平面映像Ｐ１の形成方法の詳細説明については、第１実施形態と同じ内容なので、省略する。

本実施形態のディスプレイシステム１０１は、図４に示すように、表示画面（図示せず）が光学素子Ｘと対向するように配された表示パネル５０と、表示パネル５０と光学素子Ｘとの間の空間に挿入されたハーフミラー５１と、を備える。

この表示パネル５０としては、液晶表示パネル、ＰＤＰ、有機ＥＬ表示パネルなどの既存の表示デバイスを用いるとよい。また、ハーフミラー５１は、ガラス板に金属薄膜や誘電体多層膜のコーティング（真空蒸着）を施して、透過光強度と反射光強度が等しくなるようにした公知の光学素子である。

以上の表示パネル５０とハーフミラー５１とを組合せが、映像表示手段を構成している。つまり、本実施形態のディスプレイシステム１０１では、表示パネル５０の虚像５０Ａが、ハーフミラー５１の主面に対して面対称位置に結像する。

よって、本実施形態のディスプレイシステム１０１は、以下に述べる３種類の性質が異なる映像Ｐ、Ｐ１、５０Ａを重畳的に（同時に）表示できる。

＜平面映像Ｐ１＞
第１実施形態で述べたように、平面映像Ｐ１は、基板１０上の画素領域Ｓ２に配列された有機ＥＬ素子（図２の赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂを参照）を用いて表示された２次元映像である。この平面映像Ｐ１の解像度は、上述のとおり、赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂの配列ピッチに支配されるので、これらの赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂを高密度（微小ピッチ）に敷詰めると、平面映像Ｐ１の高解像度化が期待できる。

なお、基板１０の表面に置かれた実体物（例えば、映像へのインタラクションを行う手指や物体；以下、同じ）が、平面映像Ｐ１を隠してしまうという特徴がある。

＜被投影物Ｏの実像（鏡映像Ｐ）＞
第１実施形態で述べたように、被投影物Ｏの実像は、素子面Ｓ（図２参照）に対して面対称位置に、鏡映像Ｐとして空中に結像しており、ハーフミラー５１の上面に結像させることもできる。よって、３次元物体でも結像できるが、この場合、凹凸が反転する。鏡映像Ｐの解像度は、マイクロミラー２０の回折の影響を受けて悪化する場合がある。

なお、上述の平面映像Ｐ１と同様に、基板１０の表面に置かれた実体物が、鏡映像Ｐを隠してしまうという特徴がある。

＜表示パネル５０の虚像５０Ａ＞
表示パネル５０の虚像５０Ａは、表示パネル５０をハーフミラー５１の主面に対して面対称位置にした鏡映像である。この鏡映像は、虚像なので、必ずハーフミラー５１の下方位置（表示パネル５０と反対側の位置）において結像する。虚像５０Ａを光学素子Ｘの基板１０の下方位置（表示パネル５０と反対側の位置）において結像させることもできる。通常の鏡に写る像と同様に、虚像５０Ａの高解像度化を実現できる。

なお、ハーフミラー５１の下方に置かれた実体物は、この虚像５０Ａを隠さず、ハーフミラー５１の上方に置かれた実体物は、この虚像５０Ａを隠してしまうという特徴がある。

以上のとおり、本実施形態のディスプレイシステム１０１では、素子面Ｓに対して立設する多数のマイクロミラー２０によって光の鏡面反射が起こる光学素子Ｘを備える（詳細は第１実施形態の説明参照）。これにより、光学素子Ｘの裏面側の空間に配された被投影物Ｏから発せられた光が素子面Ｓを透過する際に、光の鏡面反射により、光学素子Ｘの表面側の空間に被投影物Ｏの実像（鏡映像Ｐ）を結像できる。

また、本実施形態のディスプレイシステム１０１は、被投影物Ｏの実像（鏡映像Ｐ）に重畳する映像を表示できる映像表示手段の一例として、自発光型の画素である多数の赤色、緑色および青色発光素子Ｒ、Ｇ、Ｂが配された画素領域Ｓ２を備える（詳細は第１実施形態の説明参照）。これにより、基板１０上の画素領域Ｓ２に、被投影物Ｏの実像と重畳的に（同時に）平面映像Ｐ１を表示できる。

更に、本実施形態のディスプレイシステム１０１は、被投影物Ｏの実像（鏡映像Ｐ）に重畳する映像を表示できる映像表示手段の他の例として、表示パネル５０およびハーフミラー５１を備える。これにより、ハーフミラー５１の下方位置に、被投影物Ｏの実像と重畳的に（同時に）表示パネル５０の虚像５０Ａを結像できる。

特に、本実施形態のディスプレイシステム１０１では、図４に示すように、表示パネル５０の虚像５０Ａを、基板１０から離して鏡映像Ｐ（実像）に近接させた位置に結像できるという効果がある。このため、被投影物Ｏの実像に関連する映像を、虚像５０Ａを用いて表示すると有益な場合がある。

例えば、基板１０上の空間に３次元の物体像（実像）を作り出す場合に、この物体像の足元近くに、物体像の影を表す虚像５０Ａ（図４の網掛け図示参照）を、表示パネル５０の表示画面中に重畳的に（同時に）表示できるので、更にリアリティに富む映像を表現できる。

以上のとおり、本実施形態のディスプレイシステム１０１では、投影物Ｏの実像（鏡映像Ｐ）に重畳する様々な性質の映像を表示できるので、映像の表現性の向上を図れる。そして、この映像の表現性の向上により、エンターテイメント立体映像、立体映像によるミュージアムでの展示、立体映像による商品広告などの様々な用途へのディスプレイシステム１０１の利用拡大を期待できる。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態によるディスプレイシステムの全体構成を模式的に示した斜視図である。

図５に示すように、本実施形態のディスプレイシステム１０２では、第２実施形態のディスプレイシステム１０１（図４）において、光学素子Ｘを、従来（特許文献１）の光学素子Ｘ’に置き換えて構成されている。

なお、本実施形態のディスプレイシステム１０２の構成要素のうち、第２実施形態のディスプレイシステム１０１と同じ構成要素については、同一の付号を付し、両者に共通する構成要素の説明、および、これらの構成要素により実現される映像（具体的には、表示パネル５０の虚像５０Ａ）の詳細説明は省略する。

また、従来の光学素子Ｘ’の構成説明、および、光学素子Ｘ’による被投影物Ｏの実像（鏡映像Ｐ）の結像方法の詳細説明についても、ここでは、省略する。

以上のとおり、本実施形態のディスプレイシステム１０２では、被投影物Ｏの実像と重畳的に映像を表示するディスプレイシステムの構成を簡素化できる。これにより、本実施形態のディスプレイシステム１０２では、映像の表現性の向上を簡易な手法により行える。

特に、本実施形態のディスプレイシステム１０２では、図５に示すように、虚像５０Ａを、基板１０’から離して鏡映像Ｐ（実像）に近接させた位置に結像できるという効果がある。このため、被投影物Ｏの実像に関連する映像を、虚像５０Ａを用いて表示すると有益な場合がある。

例えば、基板１０上の空間に３次元の物体像（実像）を作り出す場合に、この物体像の足元近くに、物体像の影を表す虚像５０Ａ（図５の網掛け図示参照）を、表示パネル５０の表示画面内に同時に表示できるので、更にリアリティに富む映像を表現できる。

（変形例）
第１および第２実施形態の光学素子Ｘでは、上述のとおり、中空状態の貫通穴Ｈの内壁面２１、２２にマイクロミラー２０が形成されている（図示を省略しているが、第３実施形態の光学素子Ｘ’でも同じ）。

本変形例の光学素子ＸＸにおいては、このようなマイクロミラー２０に代えて、図６に示すように、基板１１０の表面から基板１１０の厚み方向に突出してマトリクス状に配された透明な矩形体Ｄを用いてマイクロミラー１２０が形成されている。この場合、マイクロミラー１２０は、矩形体Ｄを区画する４つの側壁面１２１〜１２４の内の側壁面１２１、１２２に形成されて、直角に折れた２面コーナーリフレクタ（光の鏡面反射が起こる反射面）になっている。

一方、鏡面仕上げが行われた側壁面１２１、１２２のそれぞれに対向する側壁面１２３、１２４では、光の多重散乱による迷光を抑制する観点から反射不能な面に仕上げるか、あるいは、これらの側壁面１２３、１２４を素子面（図示せず）に対して直角とならないよう傾けて形成して、鏡面と平行にならないようにするとよい。

また、画素領域（図６では図示せず）の形成では、矩形体Ｄの間の２方向に延びるストライプ状の空間に適宜の充填部材（図示せず）で埋めて、この充填部材の表面上に、有機ＥＬ素子などの発光素子（画素）を配列させるとよい。

本発明は、光学素子のマイクロミラーによって３次元の鏡映像（実像）を再現する際に、この鏡映像（実像）と重畳的に１以上の映像を表示できるディスプレイシステムを提供する。

よって、本発明は、エンターテイメント立体映像、立体映像によるミュージアムでの展示、立体映像による商品広告などの様々な用途に利用できる。

１０、１１０ 基板
２０、１２０ ２面コーナーリフレクタ（マイクロミラー）
４１ 電極（陰極）
４２ 電子輸送層
４３ 発光層
４４ 正孔輸送層
４５ 電極（陽極）
４６ ガラス基板
５０ 表示パネル
５０Ａ 虚像
５１ ハーフミラー
１００、１０１、１０２ ディスプレイシステム
Ｂ 青色発光素子
Ｇ 緑色発光素子
Ｄ 矩形体
Ｈ 光学的な穴
Ｏ 被投影物
Ｐ 鏡映像（空中像）
Ｐ１ 平面映像
Ｒ 赤色発光素子
Ｓ 素子面
Ｓ１ マイクロミラー領域
Ｓ２ 画素領域
Ｘ、ＸＸ 光学素子

Claims (3)

1. 素子面に対して立設する複数のマイクロミラーによって光の鏡面反射が起こる光学素子を備え、
   前記光学素子の裏面側の空間に配された被投影物から発せられた光が前記素子面を透過する際に、前記光の鏡面反射により、前記光学素子の表面側の空間に前記被投影物の実像を結像でき、前記被投影物の実像と重畳的に１以上の映像を表示できる映像表示手段を更に備えるディスプレイシステムにおいて、
   前記映像表示手段は、複数の画素が配列された画素領域を備え、
   前記マイクロミラーのそれぞれが、前記光学素子を構成する基板に垂直に形成された複数の光学的な穴の内壁面に設けられ、
   前記穴以外の前記基板の表面に対応する領域が、前記画素領域に用いられ、
   前記画素領域内の前記複数の画素によって構成される平面画像が、前記被投影物の実像と重畳的に表示されるディスプレイシステム。
2. 前記素子面を平面視した場合、前記画素領域は、矩形状の前記光学的な穴の、互いに直交する幅方向に沿ってストライプ状に延びており、
   前記画素領域の延在方向において、異なる色の前記画素が、交互に配列されている請求項１に記載のディスプレイシステム。
3. 前記映像表示手段は、表示画面が前記光学素子と対向するように配された表示パネルと、前記表示パネルと前記光学素子との間の空間に配されたハーフミラーと、を備え、
   前記表示パネルの虚像が、前記被投影物の実像と重畳的に表示される請求項１または２に記載のディスプレイシステム。

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