JP6690266B2 - 空間浮遊映像表示光学シート、空間浮遊映像表示装置 - Google Patents

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。

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。

特許第５１４３９６３号公報 特許第５０３６８９８号公報

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において、干渉縞が発生して外観に影響することがあった。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、干渉縞の発生を抑制することができ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。

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。

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、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（２３）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交差するように重ねられており、単位反射要素のうち他の層と接触する面（２３ｃ）がシート面に沿った方向に対して傾斜している、空間浮遊映像表示光学シートとする。

この空間浮遊映像表示光学シートでは、単位反射要素の配列ピッチが５０μｍ以上３００μｍ以下であってもよい。

また、この空間浮遊映像表示光学シートでは、さらに、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）を備えてもよい。

そして、光透過部及び光吸収部が延びる方向は、第一光反射シートの単位反射要素の稜線が延びる方向または第二光反射シートの単位反射要素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度で傾いてもよい。

また、映像源と、映像源からの映像光を入射する上記態様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を提供する。

この空間浮遊映像表示装置では、ルーバー層（１２）の光透過部（１３）及び光吸収部（１４）が延びる方向が上下方向に対して４５度±１０度とすることができる。

また、この空間浮遊映像表示装置では、ルーバー層は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することができる。

本発明によれば、干渉縞の発生を防止して外観に優れたものを提供することができる。

図１（ａ）は空間浮遊映像表示装置１を説明する斜視図、図１（ｂ）は空間浮遊映像表示装置を説明する側面図である。 空間浮遊映像表示光学シート１０の斜視図である。 空間浮遊映像表示光学シート１０の分解斜視図である。 空間浮遊映像表示光学シート１０の層構成を説明する断面図である。 空間浮遊映像表示光学シート１０の層構成を説明する断面図である。 ルーバー層１２の構造を説明する図である。 第一光反射シート２０の構造を説明する図である。 図８（ａ）は空間浮遊映像表示光学シート１１０の斜視図、図８（ｂ）は空間浮遊映像表示光学シート２１０の斜視図である。 空間浮遊映像表示光学シート３１０の斜視図である。 他の形態を説明する図である。

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。

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。

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、図５には、図１にＶ−Ｖで示した、同様の場合の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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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とすることができる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｔ_１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Ｔ_２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。

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。

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。

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。

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の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。

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。

図６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。

反射要素部２２は、図２〜図４、図７によく表れているように、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設けられ、複数の単位反射要素２３が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の間には空気等の気体または単位反射要素より低い屈折率の樹脂で満たされている。

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四角形断面を有している。そしてこの四角形は基部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。

そして単位反射要素２３は基部２１から延びる辺である脚部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_１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。

さらに本形態では、単位反射要素２３のうち基部２１と反対側に配置される面２３ｃは、基部２１の面に平行な方向（シート面に平行な方向）に対して角度γ_１で傾いている。これにより、第一光反射シート２０が他のシートに重ねられても干渉縞（ニュートンリング）の発生を防止することができる。γ_１の角度は０．５度以上５度以下であることが好ましい。０．５度より小さいと干渉縞の発生の防止の効果が低い虞があり、５度より大きいと像のゆがみが大きくなってしまう虞がある。
本形態では、全反射面である脚部２３ａが他方の脚部２３ｂよりも大きく欠かれるように傾斜している。

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Ｐ_ｒは５０μｍ以上３００μｍ以下とすることが好ましい。Ｐ_ｒ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、Ｐ_ｒ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、基部２１とは反対側に配置された面のピッチ方向（幅方向）の大きさＤ_ｒは、単位反射要素２３の厚さＴ_ｒとの関係で次式（１）を満たすことが好ましい。
ｔａｎ^−１（Ｔ_ｒ／Ｄ_ｒ）＝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Ｔ_ｒは２０μｍ以上４７０μｍ以下であることが好ましい。

一方、第一光反射シート２０の厚さＴ_ｓ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Ｔ_ｋは１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。Ｔ_ｋを薄くすることにより迷光を抑制することができる。

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。

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。

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５のように同じ符号を用いて説明を省略する。

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。
このとき、本形態では基部２１とは反対側の面２３ｃが上記のようにγの角度で傾斜しているので、当該面２３が他のシートと接触（密着）する面積を小さくおさえることができる。これにより干渉縞の発生を防止することが可能となる。

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を平面視したときに、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°±１０°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。

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。

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。

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Ｌ_１、図４にＬ_２で例示したように、第一光反射シート２０の反射面である脚部２３ａで全反射する。その反射光が次に図２にＬ_１、図５にＬ_３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。

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Ｌ_４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。

また、本形態では第一光反射シート２０、及び第二光反射シート３０において基部２１とは反対側の面となる面２３ｃが光学シートのシート面に沿った方向に対して上記のように傾斜している。これにより、当該面２３ｃにおいて他の層と積層したときでも光学的な密着状態が解消されており、干渉縞の発生を防止して外観を向上させることが可能である。

なお、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。

図１０は他の形態を説明する図である。図１０は他の形態に備えられる構成のうち、第一光反射シート１２０の構造を表した図で、図７に相当する図である。本形態では、第一光反射シート２０の代わりに第一光反射シート１２０が適用された例であり、不図示の第二光反射シートも構造は第一光反射シート１２０と同様である。本形態の第一光反射シート１２０と不図示の第二光反射シートとの関係は上記した光学シート１０と同じであり、これ以外の構成も光学シート１０と同じである。従ってここでは、第一光反射シート１２０についてのみ説明する。

第一光反射シート１２０も、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へと出射させる。第一光反射シート１２０は、基部２１及び反射要素部１２２を有し、反射機能は、主として、反射要素部１２２によって発揮される。

図１０からわかるように、基部２１は、反射要素部１２２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。

反射要素部１２２は、図１０によく表れているように、単位反射要素１２３が基部２１の一方の面側から突出するように設けられ、複数の単位反射要素１２３がシート面に沿って並べられるように配列されている。より具体的には、単位反射要素１２３は、当該並べられる方向に直交する方向に、図１０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１２３が並べられる方向に直交する方向である。

次に単位反射要素１２３の配列方向の断面形状について説明する。図１０からわかるように、本形態では、単位反射要素１２３は、基部２１の一方の面側から突出した四角形断面を有している。そしてこの四角形は基部２１のシート面と平行な方向の単位反射要素１２３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。

そして単位反射要素１２３は基部２１から延びる辺である脚部１２２ａ、１２２ｂのうち一方の脚部１２２ａ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１２３ａが光学シートのシート面法線と成す角α_２は後述する面１２３ｃの傾斜角γ_２の１／２〜１／８の範囲で角度で傾斜していることが好ましく、より好ましくはγ_２の１／３〜１／６の範囲の角度で傾斜している。このように傾斜させることにより、面１２３ｃを本形態のように傾斜させることによる屈折角のずれを全反射面（脚部１２３ａ）で補正することができる。
一方、全反射面とならない側の面を構成する脚部１２３ｂ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１２３ｂによる面で光が反射することを抑制することができる。

さらに本形態では、単位反射要素１２３のうち基部２１と反対側に配置される面１２３ｃは、基部２１の面に平行な方向（シート面に平行な方向）に対して角度γ_２で傾いている。本形態では、全反射面である脚部１２３ａが他方の脚部１２３ｂよりも小さく欠かれるように傾斜している。
このような態様よっても、第一光反射シート１２０が他のシートに重ねられても干渉縞（ニュートンリング）の発生を防止することができる。γ_２の角度は０．５度以上５度以下であることが好ましい。０．５度より小さいと干渉縞の発生の防止の効果が低い虞があり、５度より大きいと像のゆがみが大きくなってしまう虞がある。そして全反射面である脚部１２３ａの傾斜角α_２は、このγ_２を基準に上記ような範囲内で設定される。

そのほかの形態は上記した第一光反射シート２０と同様に考えることができる。

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、１２０ 第一光反射シート
２１ 基部
２２、１２２ 反射要素部
２３、１２３ 単位反射要素
３０ 第二光反射シート

Claims (7)

1. 映像源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であって、
   基部、及び、前記基部の一方の面に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、
   基部、及び、前記基部の一方の面に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交差するように重ねられており、
   前記単位反射要素のうち前記基部とは反対側の面の全部がシート面に沿った方向に対して傾斜している、空間浮遊映像表示光学シート。
2. 前記単位反射要素の配列ピッチが５０μｍ以上３００μｍ以下である請求項１に記載の空間浮遊映像表示光学シート。
3. さらに、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を備える、請求項１又は２に記載の空間浮遊映像表示光学シート。
4. 前記光透過部及び前記光吸収部が延びる方向は、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または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のいずれかに対して、平面視で４５度±１０度で傾いている、請求項３に記載の空間浮遊映像表示光学シート。
5. 映像源と、
   前記映像源からの映像光を入射する請求項１乃至４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。
6. 映像源と、
   前記映像源からの映像光を入射する請求項３又は４に記載の空間浮遊映像表示光学シートと、を備え、
   前記ルーバー層の前記光透過部及び前記光吸収部が延びる方向が上下方向に対して４５度±１０度である空間浮遊映像表示装置。
7. 前記ルーバー層は前記第一光反射シート及び前記第二光反射シートよりも前記映像源側に配置される請求項６に記載の空間浮遊映像表示装置。

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