JP6003093B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載のディスプレイ装置に用いられる結像素子は、直交する2つの鏡面を有する2面コーナーリフレクターからなる単位光学素子を複数備えている。結像素子は、素子面の一方側の空間に配置された被投影物の実像を、素子面の他方側の空間における当該素子面に対する面対称位置に生成する作用を有する。そのため、素子面の一方側の空間に立体物を配置すれば、素子面の他方側の空間における当該素子面に対する面対称位置に立体像が生成される。
この構成によれば、拡散角度制限部材を適切に設計することにより、物体像生成装置からの光の拡散角度を所望の角度範囲内に制限することができる。そのため、物体像生成装置自体は、光の拡散角度に制限が必要なく、一般のディスプレイを用いることができる。
この構成によれば、簡易な構成の拡散角度制限部材を用いて光の拡散角度を制限することができる。また、フィルム状部材を物体像生成装置の像生成面に密着させて配置すれば、表示装置全体の薄型化を図ることができる。
この構成によれば、遮光部を用いていないため、拡散角度制限部材は物体像生成装置から広角に射出される光を遮断することなく、単位レンズの所定の方向における光の拡散角度を制限することができる。
この構成によれば、結像素子に対する物体像生成装置の取付角度に係わらず、虚像の発生が確実に抑えられる。
本発明の「再帰性透過材」は、光透過部の壁面のうち、少なくとも互いに直交する2つの壁面が反射面とされた反射素子である。すなわち、素子面と垂直な方向から見たときには、一般の再帰性反射材と同様、反射面に入射した光は入射方向と同じ方向に反射する。一方、素子面と平行、かつ光入射面に垂直な方向から見たときには、通常の反射鏡と同様、反射面に入射した光は入射角と同じ反射角で反射する。この種の再帰性透過材を結像素子に用いることで、簡易な構成の表示装置を実現することができる。
この構成によれば、実像表示が可能な表示装置を比較的低コストで実現することができる。
この構成によれば、物体像生成装置の設置方法の自由度が高い表示装置を実現することができる。
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図14を用いて説明する。
本実施形態の表示装置は、空間に平面像を生成することができる表示装置の一例である。
図1は、本実施形態の表示装置の概略構成を示す斜視図である。
なお、以下の全ての図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
図3(A)〜(C)では、再帰性透過材4の素子面SをX軸とY軸とで構成されるXY平面に一致させ、素子面Sと直交する軸をZ軸とした。また、物体像から光が射出される点を点P、光が再帰性透過材4の反射面9に入射する点を点T、光が結像する点を点Q、で表した。図3(D)、図3(E)は点Tの近傍を拡大視した図であり、図3(D)は平面図であり、図3(E)は側面図である。
図4に示す再帰性透過材11は、両面もしくは片面が反射面となった金属もしくはガラスなどの複数の板材12を互いに直交するように格子状に組み合わせたものである。板材12の片面のみが反射面である場合には、全ての板材12の反射面が観察方向を向くように板材12を並べる必要がある。隣り合う板材12の間の空間は空気が存在してもよいし、透明性の高い樹脂材料などが充填されていてもよい。
本実施形態の場合、FPD2の画像表示面2a上に拡散角度制限フィルム3が設けられているため、図6の実像Mだけが浮いて見える。その理由は後で説明する。ところが、仮にFPD2の画像表示面2a上に拡散角度制限フィルム3が設けられていなかったとすると、2つの虚像Nが実像Mよりも遠いところに見えてしまう。これらの虚像Nは本来必要のないものであり、虚像Nが見えることで本来見るべき実像Mが見えにくくなる、という不具合が生じる。
なお、図7(A)〜(C)は、図2における再帰性透過材4の開口部8ごとに分離された反射面9を連続的に一体化した反射面として記載している。
図7(A)は再帰性透過材4の素子面Sの法線方向から見た平面図である。図7(B)は素子面Sに平行、かつFPD2の画像表示面2aに平行な方向(図1の矢印B方向)から見た側面図である。図7(C)は素子面Sに平行、かつ再帰性透過材4の一方の反射面9に平行な方向(図7(A)の矢印C方向)から見た側面図である。
以下の説明では、観察者Kから見て右側に位置する反射面9を右反射面9R、観察者Kから見て左側に位置する反射面9を左反射面9Lと称する。
本実施形態では、図9に示すように、拡散角度制限フィルム3をFPD2の画像表示面2aの前方に配置し、物体像Vから発する光線の拡散角度θoを制限している。すなわち、物体像Vから拡散角度θoの範囲内の光線のみが射出される。図9のように、表示装置1を平面視したときの物体像Vから発する光線の拡散角度θoは、再帰性透過材4の素子面Sの法線方向から見たときの物体像Vから発する光線の拡散角度のことである。以下、説明の便宜上、再帰性透過材4の素子面Sは水平面に一致しているものとし、拡散角度θoのことを水平面内拡散角度θoと称する。拡散角度制限フィルム3の作用により、物体像Vの位置から水平面内拡散角度θoの外側に拡散する方向に射出される光線が遮断され、物体像Vから虚像Nの位置に向かう光線L3が遮断される。その結果、虚像Nが生成されなくなる。
図10に示す拡散角度制限フィルム3は、複数の薄板状の遮光板16が一定の間隔をおいて平行に並べられ、隣り合う遮光板16の間が空間であるか、もしくは透明性の高い樹脂材料で充填されたフィルム状部材である。隣り合う遮光板16の間の領域が光透過領域として機能する。
図13に示す拡散角度制限フィルム3Bは、樹脂板17に幅の狭い複数の溝が一定の間隔をおいて平行に形成され、溝の内部に遮光層18が設けられたフィルム状部材である。
隣り合う遮光層18の間の領域が光透過領域として機能する。拡散角度制限フィルム3Bを製造する際には、金型を用いて複数の溝を有する樹脂板17を成型した後、溝の内部に遮光性を有する黒色インクを充填して遮光層18とすればよい。
以下、本発明の第2実施形態について、図14、図15を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第1実施形態と同様であり、物体像生成装置の構成が第1実施形態と異なる。
図14は、本実施形態の表示装置の概略構成を示す斜視図である。図15は、本実施形態の表示装置に用いるスクリーンおよび拡散角度制限フィルムの断面図である。
図14、図15において、第1実施形態の図面と共通する構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
本実施形態の場合、第1実施形態のFPD2の位置に、FPD2に代えてスクリーン23が配置されている。すなわち、スクリーン23は、スクリーン23の画像表示面23aが再帰性透過材4の素子面Sに対して傾くように配置されている。
以下、本発明の第3実施形態について、図16〜図18を用いて説明する。
本実施形態の表示装置において、物体像生成装置がスクリーンとプロジェクターとで構成されている点は第2実施形態と同様であり、拡散角度制限部材の構成が第2実施形態と異なる。
図16は、本実施形態の表示装置の概略構成を示す斜視図である。図17は、本実施形態の表示装置に用いるスクリーンアセンブリの断面図である。
図16、図17において、第2実施形態の図面と共通する構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
第3実施形態では、拡散角度制限部材としてレンチキュラーレンズを用いたが、拡散角度の制限が可能な他の光学素子を用いてもよい。
その他、表示装置を構成する各種構成要素については適宜変更が可能である。
Claims (7)
- 物体像を生成する物体像生成装置と、
前記物体像生成装置の像生成面に対して素子面が傾いて配置され、前記素子面の一方側に位置する前記物体像から発する光を2回反射させ、前記素子面の他方側の空間における前記素子面に対する面対称位置に前記物体像を実像として結像させる結像素子と、を備え、
前記物体像生成装置から前記結像素子に向かう光の拡散角度が所定の角度範囲内に制限されることにより、前記素子面の法線方向から見た前記素子面と平行な面内における見掛け上の前記光の拡散角度が所定の角度範囲内に制限され、
前記素子面と平行な面内における前記見掛け上の前記光の拡散角度が、90度未満であることを特徴とする表示装置。 - 前記物体像生成装置と前記結像素子との間に、前記物体像生成装置からの光の拡散角度を所定の角度範囲内に制限する拡散角度制限部材が設けられたことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記拡散角度制限部材が、複数の遮光部が間隔をおいて平行に配置され、隣り合う前記遮光部間の領域が光透過領域とされたフィルム状部材で構成されることを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
- 前記拡散角度制限部材が、複数の単位レンズが一方向に配列されたレンズアレイで構成され、
前記レンズアレイのゲイン特性が、前記単位レンズの一方向において相対的に広く、前記単位レンズの他の方向において相対的に狭いことを特徴とする請求項2に記載の表示装置。 - 前記結像素子が、複数の光透過部を有し、前記光透過部の壁面のうち、少なくとも互いに直交する2つの壁面が反射面とされた再帰性透過材で構成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記物体像生成装置がフラットパネルディスプレイで構成され、
前記像生成面が前記フラットパネルディスプレイの画像表示面であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記物体像生成装置がプロジェクターとスクリーンとで構成され、
前記像生成面が前記スクリーンの画像表示面であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の表示装置。
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