WO2018169018A1 - 画像表示システム - Google Patents

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WO2018169018A1
WO2018169018A1 PCT/JP2018/010336 JP2018010336W WO2018169018A1 WO 2018169018 A1 WO2018169018 A1 WO 2018169018A1 JP 2018010336 W JP2018010336 W JP 2018010336W WO 2018169018 A1 WO2018169018 A1 WO 2018169018A1
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image display
image
display unit
light
beam splitter
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PCT/JP2018/010336
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直良 山田
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富士フイルム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an image display system.
  • FIG. 30 shows a schematic diagram of an image display system 10 using a papers ghost.
  • the image display system 10 includes a virtual image A in which an image displayed on the first image display unit 220 is regularly reflected by the beam splitter 230 and a visual image displayed on the second image display unit 250. This is a system in which a transmission image C that is visible through the splitter 230 is viewed in a superimposed manner.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laying-Open No. 2015-210379 (hereinafter referred to as Patent Document 1) uses a half mirror to display an image superimposed on an entity. Are listed.
  • Patent Document 3 describes a method using a transmissive display device and a transmissive screen.
  • the method using the transmissive display device described in Patent Document 2 has a problem that the transmittance of the transmissive display device is generally low, and the brightness of the transmitted image displayed through the transmissive display device is significantly reduced. there were.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and the problem to be solved by the present invention is that a superposed image that is space-saving and high-intensity without a direct image that hinders viewing of the superimposed image being viewed. Is to provide an image display system capable of displaying the image.
  • the first image display system of the present invention includes a first image display unit that has a first image display surface that displays a first image and emits first emitted light that is first polarized light, and It has a transmission / reflection surface that transmits a part of the incident light and reflects the other part, and the transmission / reflection surface is arranged at a position where the first emitted light emitted from the first image display unit is incident.
  • a beam splitter that reflects and changes the polarization of the first outgoing light; Absorption that absorbs the first polarized light and transmits the second polarized light different from the first polarized light, which is disposed at a position where the reflected light reflected by the transmission reflecting surface of the beam splitter of the first emitted light is incident. It is an image display system provided with a type polarizer.
  • the angle ⁇ 1 formed by the first image display surface of the first image display unit and the transmission / reflection surface of the beam splitter is 0 ° ⁇ 1 ⁇ 90 °. It is preferable to satisfy.
  • the first image display system of the present invention further includes a second image display unit that has a second image display surface for displaying a second image, and emits second emitted light.
  • the image display unit is disposed at a position where the second outgoing light is incident on the transmission / reflection surface of the beam splitter from the side opposite to the side on which the first outgoing light is incident. It is preferable that a part is transmitted through the beam splitter and the absorbing polarizer.
  • the second image display surface of the second image display unit is the first across the transmission reflection surface of the beam splitter. It is preferable to be disposed at a position where the virtual image formed at a position symmetrical to the image display surface is visually recognized.
  • the second image display surface of the second image display unit is parallel to the virtual image and located on a different surface. Is preferred.
  • a second image display unit if the angle between the first of the first image display surface of the image display unit and the beam splitter of the transmission reflective surface is alpha 1 it is preferable that the first image display surface of the first image display unit, the angle between the second image display surface of the second image display unit is 2.alpha 1.
  • the first image display system of the present invention when the second image display unit is provided, it is preferable that the first image and the second image complement each other information.
  • the beam splitter preferably includes a half mirror.
  • the beam splitter further includes a polarization conversion element.
  • the polarization conversion element a quarter-wave retardation plate is particularly preferable.
  • a first image display unit that has a first image display surface for displaying a first image and emits first emitted light that is first polarized light, and , A reflective polarizer that reflects the first polarized light, disposed at a position where the first outgoing light emitted from the first image display unit is incident;
  • the transmission / reflection surface is disposed at a position where the first outgoing light reflected by the reflective polarizer is incident and has a transmission / reflection surface that transmits a part of the incident light and reflects the other part.
  • a beam splitter wherein the beam splitter reflects and changes the polarization of the first outgoing light
  • the reflective polarizer is preferably disposed at a position where the reflected light reflected by the reflective polarizer and further reflected by the beam splitter of the first outgoing light is incident.
  • the angle ⁇ 2 formed between the first image display surface of the first image display unit and the reflective polarizer is 0 ° ⁇ 2 ⁇ 90 °.
  • the angle ⁇ 2 formed between the first image display surface and the transmission / reflection surface is 85 ° ⁇ 2 ⁇ 95 ° Preferably it is.
  • the second image display system of the present invention further includes a second image display unit that has a second image display surface for displaying the second image and that emits the second emitted light.
  • the image display unit is disposed at a position where the second outgoing light is incident on the transmission / reflection surface of the beam splitter from the side opposite to the side where the reflective polarizer is arranged. It is preferable that at least a part of the light is transmitted through the beam splitter and the reflective polarizer.
  • the second image display surface of the second image display unit when the second image display unit is provided, includes the transmission and reflection surfaces of the reflective polarizer and the beam splitter. It is preferable that the first image display surface formed on the first image display surface is disposed at a position where the first image display surface is visually recognized.
  • the second image display surface of the second image display unit is parallel to the virtual image and located on a different surface.
  • the second image display surface of the second image display unit is parallel to the virtual image and located on a different surface.
  • it is.
  • the angle between the reflective polarizer and the first image display surface of the first image display unit is alpha 2
  • the first image and the second image complement each other information.
  • the absorbing polarizer that absorbs the first polarized light and is disposed on the surface of the reflective polarizer opposite to the surface on which the first outgoing light is incident. It is preferable to provide.
  • the beam splitter preferably includes a half mirror.
  • the beam splitter further includes a polarization conversion element.
  • the polarization conversion element a quarter-wave retardation plate is particularly preferable.
  • an image display system capable of displaying a high-luminance superimposed image in a space-saving manner without directly viewing a direct image that hinders viewing of the superimposed image.
  • 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a first image display system of the present invention. It is explanatory drawing of one Embodiment of the 1st image display system of this invention. It is explanatory drawing of one Embodiment of the 1st image display system of this invention. It is explanatory drawing of one Embodiment of the 1st image display system of this invention. It is explanatory drawing of one Embodiment of the 1st image display system of this invention. It is a schematic block diagram which shows other one Embodiment of the 1st image display system of this invention. It is explanatory drawing of other one Embodiment of the 1st image display system of this invention. It is an example of the image displayed with the image display system of embodiment. It is a schematic block diagram which shows preferable embodiment of the 1st image display system of this invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an image display system of Example 1.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an image display system according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an image display system according to a third embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an image display system according to a fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an image display system according to a fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an image display system according to a sixth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an image display system according to a seventh embodiment. It is the schematic showing the image display system of the comparative example 1. It is the schematic showing the image display system of the comparative example 2. It is the schematic of the conventional image display system.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a first image display system of the present invention.
  • the image display system 11 includes a first image display unit 20, an absorption polarizer 30, and a beam splitter 40.
  • the first image display unit 20 has a first image display surface 20a that displays a first image, and emits first emitted light that is first polarized light.
  • the beam splitter 40 has a transmission reflection surface 40a that transmits a part of the incident light and reflects the other part, and a position at which the first emitted light emitted from the first image display unit 20 enters.
  • a transmission / reflection surface 40a is disposed on the surface.
  • the beam splitter 40 has a function of changing the polarization of the first outgoing light and reflecting it.
  • “changing the polarization of the first outgoing light” means changing the first outgoing light, which is the first polarized light, to light containing polarized light other than the first polarized light. This includes not only changing to light including second polarized light different from the first polarized light but also converting to light having both the first polarized light and second polarized light components.
  • the absorptive polarizer 30 absorbs the first polarized light and transmits the second polarized light different from the first polarized light, and is reflected by the transmission / reflection surface 40a of the beam splitter 40 of the first emitted light. It is arranged at a position where the reflected light is incident.
  • the image display system 11 converts a virtual image formed at a position symmetrical to the first image display surface 20a of the first image display unit 20 with respect to the transmission / reflection surface 40a of the beam splitter 40 into an absorptive polarizer. 30 is visible.
  • the virtual image formed here is a virtual image of the first image displayed on the first image display surface 20a.
  • the side where the human eye is schematically shown is the image viewing side (the same applies to the following drawings).
  • FIG. 2 shows light beams 101, 102, and 103 emitted from one point of the first image display surface 20a of the first image display unit 20 at different angles.
  • the light beams 101 and 102 are incident on the transmission / reflection surface 40a of the beam splitter 40, and at least a part of the light is reflected by the transmission / reflection surface 40a, and the virtual image is positioned symmetrically with the first image display surface 20a with respect to the transmission / reflection surface 40a.
  • B is formed.
  • the subsequent optical paths of the light beams 101 and 102 are the same as the optical path of the light beam emitted from the virtual image B, and the reflected light reflected by the transmission / reflection surface 40 a is incident on the surface 30 a of the absorption polarizer 30.
  • the light beams 101 and 102 are light including at least a part of polarized light other than the first polarized light by the action of the beam splitter 40, at least a part of the light is transmitted through the absorption polarizer 30. Therefore, the virtual image B becomes visible.
  • the light beam 103 emitted from the first image display unit 20 is incident on the surface 30a of the absorptive polarizer 30, and is absorbed by the absorptive polarizer 30 that absorbs the first polarized light. That is, the light emitted from the first image display unit 20 and directly incident on the absorption polarizer 30 is absorbed by the absorption polarizer 30 and is not transmitted to the viewer side. Accordingly, the first image display surface 20a itself is not visually recognized by the viewer.
  • FIG. 3 shows a case where an entity 55 is installed on the side opposite to the viewing side of the beam splitter 40 in the image display system 11. At least some of the light beams 104 and 105 emitted from the entity 55 are transmitted through the beam splitter 40, and then further transmitted through the absorption polarizer 30 and emitted to the viewing side. Therefore, the image of the entity 55 can be visually recognized as a transmission image C through the absorption polarizer 30 and the beam splitter 40.
  • the virtual image B and the transmission image C are visually recognized.
  • the virtual image B can be displayed in front of the transmission image C, or the virtual image B can be displayed in the back of the transmission image C. You can also.
  • the entity 55 may be a moving object, and can be visually recognized so that the transmission image C passes through the virtual image B.
  • the entity 55 may be a person, for example. At this time, by displaying a moving image that matches the movement of the person as the virtual image B, it is possible to enhance the effect in the theater or concert venue.
  • the image display system 12 shown in FIG. 5 is the same as the image display system 11 described above in that it includes the first image display unit 20, the absorption polarizer 30, and the beam splitter 40. To do.
  • the image display system 12 further includes a second image display unit 50 on the side opposite to the viewing side of the beam splitter 40.
  • the second image display unit 50 has a second image display surface 50a for displaying a second image, and emits second emitted light.
  • the second image display unit 50 is disposed at a position where the second incident light is incident on the transmission / reflection surface 40a of the beam splitter 40 from the side opposite to the side on which the first outgoing light is incident.
  • the second outgoing light (light rays 106 and 107) emitted from the second image display unit 50 is transmitted through the beam splitter 40, and then the absorption polarizer 30 is further passed through. Transmits and exits to the viewing side. Accordingly, the second image displayed on the second image display unit 50 can be visually recognized as the transmission image C through the beam splitter 40 and the absorption polarizer 30.
  • the light beam emitted from the first image display unit 20 passes through the same optical path as that described with reference to FIG. 2, and enters the first image display surface 20 a of the first image display unit 20.
  • the displayed first image is visually recognized as a virtual image B.
  • the second image display surface 50a of the second image display unit 50 is parallel to the virtual image B formed at a position symmetrical to the first image display surface 20a across the transmission / reflection surface 40a of the beam splitter 40. Arranged on different surfaces. Therefore, as shown in FIG. 6, the virtual image B and the transmission image C are visually recognized by the viewer as superimposed.
  • the virtual image B can be displayed in front of the transmission image C, or the transmission image C is displayed in front of the virtual image B. It can also be done.
  • a map image 300 is displayed as a transmission image C, and an additional image 301 such as navigation information is displayed as a virtual image B, thereby generating a superimposed image 302 in which they overlap. be able to.
  • the additional image 301 is visually recognized as floating above the map image 300, there is an advantage that the map image 300 and the additional image 301 can be easily identified at a glance.
  • the first image display unit 20 is installed on the side opposite to the viewing side of the absorption polarizer 30.
  • the first image display surface 20a may be a flat surface or a curved surface.
  • the virtual image B is also a curved surface, so that the image can be displayed three-dimensionally, and the effect in a theater or the like can be enhanced.
  • the first image display unit 20 emits the first polarized light as outgoing light.
  • the means for displaying an image may be a still image or a photograph, or an image display device.
  • a liquid crystal display device or an organic EL display device can be suitably used.
  • Some liquid crystal display devices and organic EL display devices emit linearly polarized light, and these can be suitably used as the first image display unit 20.
  • the first image display unit 20 transmits an image display device that emits a still image, a photograph, or non-polarized light, and transmits the first polarized light on the image display surface.
  • the configuration may include an absorption polarizer for adjusting the outgoing light polarization that absorbs different second polarized light.
  • the second polarized light is absorbed by the absorption polarizer for adjusting the outgoing light polarization, and as a result, the outgoing light that is the first polarized light can be obtained.
  • the first polarized light may be linearly polarized light or circularly polarized light.
  • the second polarized light is linearly polarized light orthogonal to the first polarized light.
  • the second polarization is circular polarization opposite to the first polarization.
  • the component incident on the absorption polarizer 30 that absorbs the first polarized light out of the light emitted from the first image display unit 20 is: Since it is absorbed by the absorption polarizer 30, the first image on the first image display surface 20a of the first image display unit 20 can be prevented from being directly viewed.
  • the first image display unit 20 includes an image display device that emits the first polarized light
  • an absorption polarizer that absorbs the second polarized light is provided on the image display surface. Also good. In this way, the first image display surface 20a of the first image display unit 20, that is, an area other than the image display area can be prevented from being directly viewed.
  • the absorptive polarizer 30 is disposed closer to the viewing side than the first image display unit 20 and the beam splitter 40.
  • the absorptive polarizer 30 absorbs the first polarized light and transmits the second polarized light different from the first polarized light.
  • the first image display surface of the first image display unit 20 is matched with the polarized light absorbed by the absorption polarizer 30 and the polarization of the outgoing light emitted from the first image display unit 20.
  • the first image displayed on 20a is not directly visible.
  • the absorbing polarizer 30 may be a linear polarizer that absorbs linearly polarized light.
  • the absorbing polarizer 30 can be a circular polarizer that absorbs circularly polarized light.
  • the circular polarizer can be produced, for example, by pasting a 1 ⁇ 4 wavelength phase difference plate to a linear polarizer.
  • the absorptive polarizer 30 is a position where light reflected by the beam splitter 40 out of the first emitted light emitted from the image display surface 20a of the first image display unit 20 is incident.
  • the angle ⁇ 1 formed by the image display surface 20 a and the surface 30 a of the absorption polarizer 30 is not limited as long as the optical path of the first outgoing light from the display unit 20 to the beam splitter 40 is not obstructed. .
  • the surface of the absorption polarizer 30 is preferably subjected to antireflection treatment.
  • the antireflection treatment includes laminating a thin layer having a specific refractive index and a film thickness, bonding a moth-eye film, and the like so as to reduce the reflectance of visible light.
  • the beam splitter 40 is a semi-transmissive optical member that regularly reflects part of the first incident light and transmits the other part.
  • the transmission / reflection surface 40a of the beam splitter 40 is preferably a flat surface.
  • the beam splitter 40 is installed on the side opposite to the viewing side of the absorption polarizer 30 and the first image display unit 20.
  • the angle ⁇ 1 formed by the image display surface 20a of the first image display unit 20 and the transmission / reflection surface 40a of the beam splitter 40 is 0 ° ⁇ 1 ⁇ 90 °. It is preferable to satisfy. It is preferable that ⁇ 1 is in the above range because the virtual image B can be viewed at an angle that is easily visible to the viewer.
  • the angle formed by the first image display surface 20a and the transmission / reflection surface 40a is the most convex on the first image display surface 20a. The angle between the tangent line at and the transmission / reflection surface 40a.
  • the beam splitter 40 changes the polarization state of the first outgoing light and reflects it. By changing the polarization state of the first outgoing light, at least a part of the first outgoing light reflected by the beam splitter 40 can be transmitted through the absorption polarizer 30 and emitted to the viewing side. .
  • the first polarized light is linearly polarized light
  • a reflective polarizer having selective reflection of circularly polarized light is preferable because when linearly polarized light is incident, part of the incident light is changed to circularly polarized light and reflected.
  • a reflection type polarizer having selective reflection of linearly polarized light is used as the beam splitter 40, and an angle formed between the transmission axis of the absorption polarizer 30 and the transmission axis of the beam splitter 40 is about approximately as viewed from the viewing side. It is also preferable to install it at 45 °.
  • the beam splitter 40 it is also preferable to use a half mirror, a polarization selective reflection material, or a wavelength selective reflection material having a polarization conversion element bonded to the surface on the viewing side. This is also preferable because it can be reflected by changing the polarization state of incident light.
  • the wavelength range including the wavelength of the first emitted light from the first image display unit 20 is selectively reflected. .
  • the reflectance of the first outgoing light can be increased, and the luminance of the virtual image B can be improved, which is preferable.
  • the second image display unit 50 is installed on the side opposite to the viewing side of the beam splitter 40, a wavelength range including the wavelength of the second emitted light from the second image display unit 50 is selected. Is preferably designed to be transparent. In this case, it is preferable because the transmittance of the second emitted light can be increased and the luminance of the transmitted image C can be improved.
  • polarization conversion element In the case where a polarization conversion element is provided on the surface of the beam splitter 40, a depolarization element or a phase difference plate can be used as the polarization conversion element.
  • a quarter wavelength retardation plate is preferable. As viewed from the viewing side, it is preferable that the angle between the transmission axis of the absorption polarizer 30 and the slow axis of the quarter-wave retardation plate is about 45 °.
  • the quarter wavelength phase difference plate only needs to have a phase difference of about a quarter wavelength at any of the visible wavelengths.
  • a retardation plate having a phase difference of about 138 nm at a wavelength of 550 nm can be suitably used.
  • the quarter-wave retardation plate preferably has reverse dispersion with respect to the wavelength.
  • having reverse dispersion with respect to a wavelength means that the value of the phase difference at that wavelength increases as the wavelength increases.
  • a polarization conversion element may be installed on the side opposite to the viewing side of the beam splitter.
  • the second image display unit 50 is installed on the side opposite to the viewing side of the beam splitter 40.
  • the second image display surface 50a of the second image display unit 50 may be a flat surface or a curved surface. Further, the second image display unit 50 may be a still image, a photograph, or the like, or an image display device.
  • an image display device that emits polarized light as the second image display unit 50.
  • a beam splitter having polarization selective reflectivity is used as the beam splitter 40 so that most of the light emitted from the second image display unit 50 is transmitted through the beam splitter 40 and the absorption polarizer 30. Therefore, the brightness of the transmission image C can be increased.
  • the image display device a liquid crystal display device, an organic EL display device, or the like can be suitably used.
  • the angle ⁇ 1 formed by the second image display surface 50a of the second image display unit 50 and the first image display surface 20a of the first image display unit 20 can be arbitrarily set, but the virtual image B and the transmission It is preferably set so that the image C is parallel to each other.
  • ⁇ 1 2 ⁇ 1
  • FIG. 8 shows a preferred embodiment of the first image display system of the present invention.
  • the image display system 13 includes the first image display unit 20, the absorption polarizer 30, and the beam splitter 40 on mutually non-identical surfaces, and the absorption polarizer 30 and the beam splitter 40 are installed in this order from the viewing side. Furthermore, a second image display unit 50 is provided on the side opposite to the viewing side of the beam splitter 40.
  • a first image display surface 20a of the first image display unit 20, the angle between the transmitting reflecting surface 40a of the beam splitter 40 is alpha 1.
  • ⁇ 1 is 60 °.
  • the first image display unit 20 is a liquid crystal display device that emits linearly polarized light (first polarized light). Further, an absorption polarizer 21 is provided on the first image display surface 20 a of the first image display unit 20. The absorptive polarizer 21 is installed in a direction to transmit the light emitted from the first image display unit 20.
  • a quarter-wave retardation plate 41, a half mirror 42, and a quarter-wave retardation plate 43 are laminated in this order from the viewing side.
  • the angle between the transmission axis of 30 and the slow axis of the quarter-wave retardation plate 41 is 45 °, and the slow axis of the quarter-wave retardation plate 41 and the quarter-wave phase difference It is installed so that the angle formed by the slow axis of the plate 43 is 90 °.
  • FIG. 9 shows the optical paths of the light beam 201 and the light beam 202 emitted from one point on the first image display surface 20 a in the image display system 13.
  • the light beam 201 and the light beam 202 are s-polarized light when emitted from the first image display unit 20.
  • the light beam 201 and the light beam 202 pass through the absorption polarizer 21 and enter the beam splitter 40.
  • a part of the light beam 201 and a part of the light beam 202 incident on the beam splitter 40 while being s-polarized are specularly reflected by the surface of the half mirror 42, that is, the transmission / reflection surface 40a of the beam splitter 40, and are in a plane-symmetrical position with respect to the transmission / reflection surface 40a.
  • a virtual image B of the first image displayed on the first image display surface 20a is formed.
  • the virtual image B is the angle between the image display surface 20a of the first image display unit 20 is 2.alpha 1.
  • the light beam 201 and the light beam 202 specularly reflected by the beam splitter 40 are converted into p-polarized light by passing through the quarter-wave retardation plate 41 twice. Therefore, when the light ray 201 and the light ray 202 are incident on the absorption polarizer 30, most of the light passes through the absorption polarizer 30 and the virtual image B is visually recognized from the viewing side.
  • FIG. 10 shows optical paths of the light beam 203 and the light beam 204 emitted from one point on the second image display surface 150a of the second image display unit 50 in the image display system 13.
  • the light beam 203 and the light beam 204 are p-polarized light.
  • the light beam 203 and a part of the light beam 204 are transmitted through the quarter-wave retardation plate 43, the half mirror 42, and the quarter-wave retardation plate 41 in this order.
  • the second emitted light transmitted through the beam splitter 40 is p It remains polarized. Therefore, most of the second emitted light is transmitted through the absorption polarizer 30, and the second image displayed on the second image display surface 50a is viewed as the transmitted image C.
  • a second image display surface 50a of the second image display unit 50 the first image displayed as the angle formed by the first image display surface 20a of the first image display unit 20 is 2.alpha 1 Since the unit 20 and the second image display unit 50 are installed, the virtual image B and the transmission image C are parallel to each other and are visually recognized by the viewer as a superimposed image.
  • the image display system 13 of the present embodiment can display the virtual image B and the transmission image C in a superimposed manner. Further, a high-intensity superimposed image can be displayed in a small space without visually recognizing a direct image that hinders viewing of the superimposed image.
  • FIG. 11 shows an embodiment of the second image display system of the present invention.
  • the image display system 111 includes a first image display unit 120, a reflective polarizer 130, and a beam splitter 140 on mutually non-identical surfaces.
  • a reflective polarizer 130 and a beam splitter 140 are installed in this order from the viewing side.
  • the first image display unit 120 has a first image display surface 120a that displays a first image, and emits first emitted light that is first polarized light.
  • the reflective polarizer 130 reflects the first polarized light and transmits the second polarized light different from the first polarized light, and the first emitted light emitted from the first image display unit 120 is incident. It is arranged at the position to do. The position where the reflective polarizer 130 is disposed is also the position where the reflected light further reflected by the beam splitter 140 through the reflective polarizer 130 of the first outgoing light is incident.
  • the beam splitter 140 has a transmission reflection surface 140a that transmits a part of the incident light and reflects the other part, and at a position where the first outgoing light reflected by the reflective polarizer 130 is incident.
  • a transmission / reflection surface 140a is disposed.
  • the beam splitter 140 has a function of changing the polarization of the first outgoing light and reflecting it.
  • “changing the polarization of the first outgoing light” means changing the first outgoing light, which is the first polarized light, to light containing polarized light other than the first polarized light. This includes not only changing to light including second polarized light different from the first polarized light but also converting to light having both the first polarized light and second polarized light components.
  • the image display system 111 converts the virtual image of the first image displayed on the first image display surface 120a of the first image display unit 120 via the beam splitter 140 and the reflective polarizer 130. Visible.
  • FIG. 12 shows light paths of a light beam 211 and a light beam 212 emitted from one point on the first image display surface 120a of the first image display unit 120 at different angles.
  • the light beam 211 and the light beam 212 are regularly reflected by the reflective polarizer 130, and form a virtual image A at a position symmetrical to the first image display surface 120 a with respect to the surface 130 a of the reflective polarizer 130.
  • the optical path of the subsequent light beam can be regarded as the same as the optical path of the light beam emitted from the virtual image A.
  • the virtual image A is an image that is not visually recognized from the viewing side.
  • the reflective polarizer 130 is specularly reflected by the beam splitter 140, and a virtual image B is formed at a position symmetrical to the virtual image A with respect to the transmission reflection surface 140 a of the beam splitter 140.
  • the optical path of the subsequent light beam can be regarded as the same as the optical path of the light beam emitted from the virtual image B. Further thereafter, at least part of the light beam passes through the reflective polarizer 130 and exits to the viewing side. Therefore, the virtual image B becomes visible.
  • FIG. 13 illustrates a case where an entity 155 is installed on the side opposite to the viewing side of the beam splitter 140 in the image display system 111. At least a part of the light beam 213 and the light beam 214 emitted from the entity 155 are transmitted through the beam splitter 140, and then further transmitted through the reflective polarizer 130 and emitted to the viewing side. Therefore, the image of the entity 155 is visible as the transmission image C through the reflective polarizer 130 and the beam splitter 140.
  • the virtual image B and the transmission image C are visually recognized by the viewer in a superimposed manner.
  • the virtual image B can be displayed in front of the transmission image C, or the virtual image B can be displayed in the back of the transmission image C. You can also.
  • the entity 155 may be a moving object, and can be visually recognized so that the transmission image C passes through the virtual image B.
  • the entity 155 may be a person, for example. At this time, by displaying a moving image that matches the movement of the person as the virtual image B, it is possible to enhance the effect in the theater or concert venue.
  • the image display system 112 illustrated in FIG. 15 includes the first image display unit 120, the reflective polarizer 130, and the beam splitter 140 on surfaces that are not identical to each other.
  • the reflective polarizer 130 and the beam splitter 140 are the same as the image display system 111 described above in that the reflective polarizer 130 and the beam splitter 140 are installed in this order from the viewing side.
  • the image display system 112 further includes a second image display unit 150 on the side opposite to the viewing side of the beam splitter 140.
  • At least a part of the light beam 215 and the light beam 216 emitted from the second image display unit 150 are transmitted through the beam splitter 140, and then further transmitted through the reflective polarizer 130 and emitted to the viewing side. Therefore, the second image displayed on the second image display unit 150 is visually recognized as the transmission image C through the reflective polarizer 130 and the beam splitter 140.
  • the virtual image B and the transmission image C are visually recognized by the viewer in a superimposed manner.
  • the virtual image B can be displayed in front of the transmission image C, or the transmission image C is displayed in front of the virtual image B. It can also be done.
  • a map image 300 is displayed as a transmission image C and an additional image 301 such as navigation information is displayed as a virtual image B as shown in FIG.
  • an additional image 301 such as navigation information is displayed as a virtual image B as shown in FIG.
  • the first image display unit 120 is installed on the side opposite to the viewing side of the reflective polarizer.
  • the image display surface 120a of the first image display unit 120 may be a flat surface or a curved surface.
  • the virtual image B is also a curved surface, so that the image can be displayed three-dimensionally, and the effect in the theater or the like can be enhanced.
  • the first image display unit 120 emits the first polarized light as outgoing light.
  • the means for displaying an image may be a still image or a photograph, or an image display device.
  • a liquid crystal display device or an organic EL display device can be suitably used.
  • Some liquid crystal display devices and organic EL display devices emit linearly polarized light, and these can be suitably used as the first image display unit 120.
  • the first image display unit 120 transmits an image display device that emits a still image, a photograph, or non-polarized outgoing light, and transmits the first polarized light on the image display surface.
  • the configuration may include an absorption polarizer for adjusting the outgoing light polarization that absorbs different second polarized light.
  • the second polarized light is absorbed by the absorption polarizer for adjusting the outgoing light polarization, and as a result, the outgoing light that is the first polarized light can be obtained.
  • the first polarized light may be linearly polarized light or circularly polarized light.
  • the second polarized light is linearly polarized light orthogonal to the first polarized light.
  • the second polarization is circular polarization opposite to the first polarization.
  • the first polarized light is emitted from the first image display unit 120 so that most of the light emitted from the first image display unit 120 is reflected by the reflective polarizer 130. It is possible to prevent the display of the first image display unit 120 from being directly visually recognized.
  • the first image display unit 120 includes an image display device that emits the first polarized light, an absorption polarizer that absorbs the second polarized light is provided on the image display surface. Also good. By doing so, it is possible to prevent the first image display surface 120a of the first image display unit 120, that is, an area other than the image display area from being directly visually recognized.
  • the reflective polarizer 130 is an optical member that specularly reflects the first polarized light and transmits the second polarized light different from the first polarized light.
  • the reflected and transmitted polarized light may be linearly polarized light or circularly polarized light.
  • the reflective polarizer 130 is preferably a reflective polarizer having linearly polarized selective reflectivity. Since the first emitted light from the first image display unit 120 is the first polarized light, it is regularly reflected by the reflective polarizer that reflects the first polarized light and is not emitted to the viewing side.
  • the angle ⁇ 2 formed by the image display surface 120a of the first image display unit 120 and the surface 130a of the reflective polarizer 130 is 0 ° ⁇ 2 ⁇ 90 °. It is preferable to satisfy.
  • alpha 2 is in the above range, since the virtual image B becomes visible in the viewing easy angle for a viewer, preferred.
  • the angle formed between the image display surface 120a and the surface 130a is the angle formed between the tangent at the most convex point of the image display surface 120a and the surface 130a. .
  • the reflective polarizer 130 a film obtained by stretching a dielectric multilayer film, a wire grid polarizer, or the like as described in JP 2011-053705 A can be used.
  • a reflective polarizer (trade name APF) manufactured by 3M
  • a wire grid polarizer (trade name WGF) manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., or the like can be suitably used.
  • an absorbing polarizer may be laminated on the surface of the reflective polarizer 130 on the viewing side so that the transmission axis coincides with the reflective polarizer.
  • the surface of the reflective polarizer 130 is subjected to an antireflection treatment.
  • the antireflection treatment includes laminating a thin layer having a specific refractive index and a film thickness, bonding a moth-eye film, and the like so as to reduce the reflectance of visible light.
  • the beam splitter 140 is a semi-transmissive optical member that regularly reflects part of incident light and transmits the remaining light.
  • the transmission / reflection surface 140a of the beam splitter 140 is preferably a flat surface.
  • the beam splitter 140 is installed on the side opposite to the viewing side of the reflective polarizer 130 and the first image display unit 120.
  • the angle ⁇ 2 formed by the first image display surface 120a of the first image display unit 120 and the transmission / reflection surface 140a of the beam splitter 140 is It is preferable that 85 ° ⁇ 2 ⁇ 95 °. In this case, since the virtual image B is visually recognized at an easy-to-view angle, it is preferable.
  • the beam splitter 140 is installed so as to change the polarization state of the light beam reflected by the reflective polarizer 130 and reflect it. With this arrangement, the light reflected by the beam splitter 140 changes its polarization state. Therefore, when the light is incident on the reflective polarizer 130 again, the light is transmitted through the reflective polarizer 130 to the viewing side. Can be emitted.
  • a reflective polarizer having selective reflectivity of linearly polarized light is used as the reflective polarizer 130
  • a reflective polarizer having selective reflection of circularly polarized light is preferable because when linearly polarized light is incident, part of the incident light is changed to circularly polarized light and reflected.
  • a reflective polarizer having linearly polarized selective reflectivity is used as the reflective polarizer 130
  • a reflective polarizer having linearly polarized selective reflectivity is used as the beam splitter 140, and the reflected light is viewed from the viewing side. It is also preferable that the angle between the transmission axis of the type polarizer and the transmission axis of the beam splitter is about 45 °.
  • the beam splitter 140 it is also preferable to use a half mirror, a polarization selective reflection material, or a wavelength selective reflection material having a polarization conversion element bonded to the surface on the viewing side. This is also preferable because it can be reflected by changing the polarization state of incident light.
  • the wavelength range including the wavelength of the emitted light from the first image display unit is selectively reflected. This is preferable because the reflectance of the light beam reflected by the reflective polarizer 130 can be increased and the brightness of the virtual image B can be improved.
  • the wavelength region including the wavelength of the emitted light from the second image display unit 150 is selectively transmitted. It is preferably designed to do so. This is preferable because the transmittance of the emitted light from the second image display unit 150 can be increased and the luminance of the transmitted image C can be improved.
  • Polarization conversion element When a polarization conversion element is bonded to the surface of the beam splitter, a depolarization element or a phase difference plate can be used as the polarization conversion element.
  • a quarter wavelength phase difference plate is preferable.
  • the transmission axis of the reflective polarizer and the slow axis of the 1 ⁇ 4 wavelength phase difference plate are viewed from the viewing side. It is preferable to install so that the angle formed by
  • the quarter wavelength phase difference plate only needs to have a phase difference of about a quarter wavelength at any of the visible wavelengths.
  • a retardation plate having a phase difference of about 138 nm at a wavelength of 550 nm can be suitably used.
  • the quarter-wave retardation plate preferably has reverse dispersion with respect to the wavelength.
  • having reverse dispersion with respect to a wavelength means that the value of the phase difference at that wavelength increases as the wavelength increases.
  • the viewing side of the beam splitter 140 is increased in order to increase the transmittance of the emitted light from the second image display unit 150.
  • a polarization conversion element may be installed on the opposite side to the above.
  • the second image display unit 150 is installed on the side opposite to the viewing side of the beam splitter 140.
  • the second image display surface 150a of the second image display unit 150 may be a flat surface or a curved surface. Further, the second image display unit 150 may be a still image and a photograph, or may be an image display device.
  • an image display device that emits polarized light is preferably used.
  • a beam splitter having polarization selective reflectivity is used as the beam splitter 140 so that most of the light emitted from the second image display unit 150 is transmitted through the beam splitter and the reflective polarizer 130. And the brightness of the transmitted image C can be increased.
  • the image display device a liquid crystal display device, an organic EL display device, or the like can be suitably used.
  • FIG. 17 is a preferred embodiment of the present invention.
  • the image display system 113 includes the first image display unit 120, the reflective polarizer 130, and the beam splitter 140 on non-identical surfaces, and the reflective polarizer 130 and the beam splitter 140 are installed in this order from the viewing side. Furthermore, a second image display unit 150 is provided on the side opposite to the viewing side of the beam splitter 140.
  • ⁇ 2 is 60 °.
  • a first image display surface 120a of the first image display unit 120, the angle beta 2 of the transmission reflective surface 140a of the beam splitter 140 is 90 °.
  • the first image display unit 120 is a liquid crystal display device that emits linearly polarized light (first polarized light). Further, an absorption polarizer 121 is provided on the first image display surface 120 a of the first image display unit 120. An absorptive polarizer 121 is installed in a direction that transmits the light emitted from the first image display unit 120.
  • the absorption polarizer 131 is installed on the viewing side of the reflective polarizer 130 so that the directions of the transmission axes thereof coincide with each other.
  • the beam splitter 140 includes a quarter-wave retardation plate 141, a half mirror 142, and a quarter-wave retardation plate 143 that are stacked in this order from the viewing side.
  • the angle between the transmission axis of 130 and the slow axis of the quarter-wave retardation plate 141 is 45 °, and the slow axis of the quarter-wave retardation plate 141 and the quarter-wave phase difference are set.
  • the plate 143 is installed so that the angle formed with the slow axis of the plate 143 is 90 °.
  • the second image display device 150 the angle formed by the first image display surface 120a of the second image display surface 150a and the first image display device 120 is installed such that the 2.alpha 2.
  • FIG. 18 shows light paths of the light beam 215 and the light beam 216 emitted from one point on the first image display surface 120a of the first image display unit 120 in the image display system 113.
  • the light beam 115 and the light beam 216 are s-polarized light when emitted from the first image display unit 120.
  • the light beam 215 and the light beam 216 pass through the absorption polarizer 121 and enter the reflection polarizer 130.
  • the reflective polarizer 130 is installed in a direction to reflect the s-polarized light, and most of the light rays 215 and 216 are specularly reflected, and a virtual image A is formed at a plane-symmetrical position with respect to the surface 130a of the reflective polarizer 130.
  • the virtual image A is the angle between the first image display surface 120a of the first image display unit 120 is 2.alpha 2.
  • the virtual image A is not visually recognized from the viewing side. Further, since the absorption polarizer 121 is installed, the first image display surface 120a and other regions of the first image display unit 120 are not directly viewed from the viewing side.
  • FIG. 19 shows the optical paths of the light beam 215 and the light beam 216 after regular reflection by the reflective polarizer 130.
  • the light beam 215 and a part of the light beam 216 incident on the beam splitter 140 while being s-polarized are regularly reflected by the surface of the half mirror 142 (that is, the transmission / reflection surface 140a of the beam splitter 140), and the transmission / reflection surface 140a of the beam splitter 40 is obtained.
  • a virtual image B is formed at a position symmetrical to the virtual image A. Since ⁇ 2 is 90 °, the angle formed between the virtual image B and the first image display surface 120a of the first image display unit 120 is 2 ⁇ 2 .
  • the light beam 215 and the light beam 216 specularly reflected by the beam splitter 140 pass through the quarter-wave retardation plate 141 twice, and are converted into p-polarized light. Therefore, when the light beam 215 and the light beam 216 enter the reflective polarizer 130 again, most of the light passes through the reflective polarizer 130 and the virtual image B is viewed from the viewing side.
  • FIG. 20 shows optical paths of the light beam 217 and the light beam 218 emitted from one point on the second image display surface 150a of the second image display unit 150 in the image display system 113.
  • the light beam 217 and the light beam 218 are p-polarized light.
  • the light beam 217 and a part of the light beam 218 are transmitted through the quarter-wave retardation plate 143, the half mirror 142, and the quarter-wave retardation plate 141 in this order.
  • the second emitted light transmitted through the beam splitter 140 is p It remains polarized. Therefore, most of the light passes through the reflective polarizer 130, and the second image displayed on the second image display surface 150a is visually recognized as the transmitted image C.
  • first and second angles are set so that the angle formed between the second image display surface 150a of the second image display unit 150 and the first image display surface 120a of the first image display unit 120 is 2 ⁇ 2. Since the image display units 120 and 150 are installed, the virtual image B and the transmission image C are parallel to each other and are visually recognized by the viewer as a superimposed image.
  • the image display system 113 of the present embodiment can display the virtual image B and the transmission image C in a superimposed manner. Further, a high-intensity superimposed image can be displayed in a small space without visually recognizing a direct image that hinders viewing of the superimposed image.
  • first and second image display systems of the present invention do not use a transmissive display device, a high-luminance superimposed image can be displayed. Furthermore, the first and second image display systems of the present invention do not need to install a device such as a projector on the viewing side of the absorbing polarizer or the reflective polarizer, and can be a space-saving system.
  • reverse-dispersion polycarbonate quarter-wave retardation films product surface: Pure Ace WR W-142, manufactured by Teijin Ltd.
  • 63 and 64 are disposed on both surfaces of the half mirror 70, and the directions of the slow axes of each are orthogonal.
  • the half mirror 72 with a quarter wavelength phase difference plate was produced.
  • Example 1 is a specific configuration example of the first image display system of the present invention.
  • FIG. 21 shows a schematic configuration of the first embodiment.
  • the tablet terminal Kindle fire HDX manufactured by Amazon was installed with the display surface 20a facing upward to form the first image display unit 20 (hereinafter, the surface on which the first image display unit 20 is installed is referred to as “bottom surface”. Call it.)
  • the light emitted from the Kindle fire HDX was linearly polarized light (first polarized light).
  • the absorptive polarizer 21 is placed on the display surface 20a of the first image display unit 20 so that the transmission axis is oriented to transmit linearly polarized light emitted from the first image display unit 20. did.
  • the absorptive polarizer 30 was installed at a position closer to the viewing side than the first image display unit 20 so as to form 90 ° with the image display surface 20a of the first image display unit 20.
  • the beam splitter 40 the half mirror 72 with a quarter wavelength phase difference plate is disposed at a position on the opposite side of the first image display unit 20 from the viewing side, and the image display surface of the first image display unit 20.
  • Example 1 the image display system 81 of Example 1 was produced.
  • Examples 2 to 6 are specific configuration examples of the second image display system of the present invention.
  • FIG. 22 shows a schematic configuration of the image display system 82 of the second embodiment.
  • An Amazon tablet terminal Kindle fire HDX was installed with the display surface 120a facing upward to form the first image display unit 120.
  • the light emitted from the Kindle fire HDX was linearly polarized light.
  • the polarization beam splitter 71 is formed at 60 ° with the image display surface 120 a of the first image display unit 120 at a position closer to the viewing side than the first image display unit 120. installed.
  • the transmission axis of the wire grid polarizer 61 and the absorptive polarizer 62 is such that the absorptive polarizer 62 is on the viewer side in a direction that does not transmit linearly polarized light emitted from the first image display unit 120. installed.
  • the polarizing beam splitter 71 is arranged so that the transmission axes of the wire grid polarizer 61 and the absorption polarizer 62 form 45 ° with the transmission axis of the reflective polarizer 130 when viewed from the viewing side.
  • the glass plate 60 was installed so as to be on the viewing side.
  • the image display system 82 of Example 2 was produced.
  • FIG. 23 shows a schematic configuration of the image display system 83 of the third embodiment.
  • the absorption polarizer 121 is transmitted on the display surface 120 a of the first image display unit 120, and the transmission axis transmits linearly polarized light emitted from the first image display unit 120. It was installed so that it would be oriented. In this way, an image display system 83 of Example 3 was produced.
  • FIG. 24 shows a schematic configuration of the image display system 84 of the fourth embodiment.
  • the half-mirror 72 with a quarter-wave retardation plate is used as the beam splitter 140, and the slow axis of the quarter-wave retardation film 63 is a reflection type as viewed from the viewing side.
  • the polarizer 130 was installed in the direction of 45 ° with the transmission axis of the polarizer 130.
  • the image display system 84 of Example 4 was produced.
  • FIG. 25 shows a schematic configuration of the image display system 85 of the fifth embodiment.
  • the image display surface 120a of the first image display unit 120 and the reflective polarizer 130 are installed at 45 °, and the image display surface of the second image display unit 50 is installed.
  • An image display system 85 of Example 5 was produced in the same manner as Example 4 except that 150a was installed so as to form 90 ° with the image display surface 120a of the first image display unit 120.
  • FIG. 26 shows a schematic configuration of the image display system 86 of the sixth embodiment.
  • the image display system 86 of Example 6 was produced in the same manner as in Example 5 except that the second image display unit 50 was not installed.
  • FIG. 27 shows a schematic configuration of the image display system 90 of the first comparative example.
  • Apple's smartphone iPhone (registered trademark) 6sPlus was installed with the display surface facing upward to form the first image display unit 120).
  • iPhone (registered trademark) 6sPlus had an elliptical polarized light and was not a linearly polarized light.
  • the half mirror 70 was installed at a position closer to the viewing side than the first image display unit 120 so as to form 60 ° with the image display surface 120a of the first image display unit 120.
  • another half mirror 70 is installed at a position opposite to the viewing side with respect to the first image display unit 120 so as to form 90 ° with the image display surface 120a of the first image display unit 120. .
  • Apple's smartphone iPhone registered trademark
  • 6sPlus is displayed, and the display surface 150 a and the image display surface 120 a of the first image display unit 120 are 120 °.
  • the second image display unit 150 is installed.
  • the image display system 90 of the comparative example 1 was produced.
  • FIG. 28 shows a schematic configuration of an image display system 91 of Comparative Example 2.
  • An Amazon tablet terminal Kindle fire HDX was installed on the bottom surface so that the display surface 23a faced upward, and the first image display unit 23 was obtained.
  • the polarizing beam splitter 71 was installed at a position opposite to the viewing side with respect to the first image display unit 23 so as to form a 45 ° angle with the first display surface 23 a, thereby forming the beam splitter 33.
  • the transmission axis of the wire grid polarizer 61 and the absorption polarizer 62 is such that the linearly polarized light emitted from the first image display unit 23 is reflected and the glass plate 60 is on the viewing side. installed.
  • an Amazon tablet terminal Kindle fire HDX is installed so that the display surface 51a and the image display surface 23a of the first image display unit 23 form 90 °.
  • the second image display unit 51 is used. In this way, an image display system 91 of Comparative Example 2 was produced.
  • FIG. 29 shows a schematic configuration of an image display system 92 of Comparative Example 3.
  • a transmission type liquid crystal display device (product name: TSM-1020) manufactured by Innolux was installed perpendicularly to the bottom surface to form the first image display unit 24.
  • a tablet terminal Kindle fire HDX manufactured by Amazon was installed on the opposite side of the first image display unit 24 from the viewing side to form a second image display unit 52. In this way, an image display system 92 of Comparative Example 3 was produced.
  • Table 1 shows the main configuration of each example and comparative example and the above evaluation results.
  • the virtual image B and the transmission image C were displayed with high luminance and had high visibility. Further, in any case, it is not necessary to install a projector such as a projector, and the display system is a space-saving display system.
  • the display of the first image display unit was not directly visually recognized because the absorption type polarizer was used on the most viewing side. Moreover, since the absorption polarizer is used, unnecessary regular reflection is suppressed, and double images, ghosts, and the like are not visually recognized.
  • the absorption polarizer 62 is installed on the viewing side of the reflective polarizer, so that the reflection of external light incident from the viewing side is significantly increased. It was suppressed and had good visibility.
  • the image display system 82 uses an image display device that emits linearly polarized light as the first image display unit, and uses a polarization beam splitter as the reflective polarizer, thereby displaying the first image display unit. Was not directly visible.
  • the absorption polarizer 21 was further installed, so that not only the display area of the first image display unit but also the non-display area was not directly visible.
  • the image display system 84 of the fourth embodiment and the image display system 85 of the fifth embodiment use the half mirror with a quarter wavelength phase difference plate as the second beam splitter, so that the brightness of the virtual image B and the transmission image C is increased. It was particularly high and had good visibility.
  • the second image display unit is not installed, so that a transmission image of a real object installed behind the image is visually recognized superimposed on the virtual image B and has a high effect. It was.

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Abstract

本発明の画像表示システム（１３）は、第１の画像を表示する第１の画像表示面（２０ａ）を有し、第１の偏光である第１の出射光（２０１，２０２）を出射する第１の画像表示部（２０）と、入射した光の一部を透過し、他の一部を反射する透過反射面を有し、第１の画像表示部（２０）から出射された第１の出射光（２０１，２０２）が入射する位置に透過反射面が配置されたビームスプリッターであって、第１の出射光（２０１，２０２）の偏光を変化させて反射するビームスプリッター（４０）と、第１の出射光（２０１，２０２）のうちビームスプリッター（４０）の透過反射面で反射された反射光が入射する位置に配置された、第１の偏光を吸収し、第１の偏光と異なる第２の偏光を透過させる吸収型偏光子（３０）とを備える。

Description

画像表示システム
　本発明は、画像表示システムに関する。
　近年、自動車に搭載される情報表示装置等において、表示される情報量が増大し、運転者が一目で情報を識別することが困難になりつつある。そこで、確認したい情報をより目立たせるため、確認したい表示画像を、それ以外の表示画像の上方に浮遊させ、重畳表示させるシステムが望まれている。
　また、劇場やコンサート会場等において、２つの異なる画像を重畳して表示させるシステムや、画像を実体物や人物に重畳して表示させるシステムが、視覚トリック効果や演出効果をもたらす目的で利用されている。
　上述のように、２つの異なる画像、あるいは画像と実体物を重畳して表示させるシステムとして、一般にペッパーズゴーストが知られている。
　図３０に、ペーパーズゴーストを利用した画像表示システム１０の概略図を示す。画像表示システム１０は、第１の画像表示部２２０に表示された画像が、ビームスプリッター２３０で正反射されて視認される虚像Ａと、第２の画像表示部２５０に表示された画像が、ビームスプリッター２３０を透過して視認される透過像Ｃとが、重畳して視認されるシステムである。
　同様に、ペッパーズゴーストを利用したシステムとして、特開２０１５－２１０３７９号公報（以下において、特許文献１とする。）には、ハーフミラーを用いて、画像を実体物に重畳して表示させる方法が記載されている。
　また、２つの異なる画像、あるいは画像と実体物を重畳して表示させる他のシステムとして、特許第３４６０６７１号（以下において、特許文献２とする。）および特開２０１１－７６１２１号公報（以下において、特許文献３とする。）には、透過型表示装置および透過型スクリーンを用いる方法が記載されている。
　前述のペッパーズゴーストおよび特許文献１に記載の表示方法は、第１の画像表示部２２０がビームスプリッター２３０よりも視認側に設置されるため、第１の画像表示部２２０に表示される画像が直接に視認され、重畳画像の視聴の妨げになってしまう問題があった。
　また、特許文献２に記載の透過型表示装置を用いる方法は、一般的に透過型表示装置の透過率が低く、透過型表示装置を透過させて表示する透過像の輝度が著しく低下する問題があった。
　また、特許文献３に記載の透過型スクリーンを用いる方法は、透過型スクリーンに像を投影するプロジェクタが必要であり、システムが巨大になり、設置場所が限定される問題があった。
　本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、重畳画像の視聴の妨げになる直接像が視認されることなく、省スペースで、高輝度な重畳画像を表示可能な画像表示システムを提供することである。
　本発明の第１の画像表示システムは、第１の画像を表示する第１の画像表示面を有し、第１の偏光である第１の出射光を出射する第１の画像表示部と、
　入射した光の一部を透過し、他の一部を反射する透過反射面を有し、第１の画像表示部から出射された第１の出射光が入射する位置に透過反射面が配置されたビームスプリッターであって、第１の出射光の偏光を変化させて反射するビームスプリッターと、
　第１の出射光のうちビームスプリッターの透過反射面で反射された反射光が入射する位置に配置された、第１の偏光を吸収し、第１の偏光と異なる第２の偏光を透過させる吸収型偏光子とを備えた画像表示システムである。
　本発明の第１の画像表示システムにおいては、第１の画像表示部の第１の画像表示面とビームスプリッターの透過反射面とのなす角α１が
　０°＜α１＜９０°
を満たすことが好ましい。
　本発明の第１の画像表示システムにおいては、第２の画像を表示する第２の画像表示面を有し、第２の出射光を出射する第２の画像表示部をさらに備え、第２の画像表示部は、ビームスプリッターの透過反射面に、第１の出射光が入射する側とは反対の側から第２の出射光を入射させる位置に配置されており、第２の出射光の少なくとも一部がビームスプリッターおよび吸収型偏光子を透過することが好ましい。
　本発明の第１の画像表示システムにおいては、第２の画像表示部を備えた場合、第２の画像表示部の第２の画像表示面が、ビームスプリッターの前記透過反射面を挟んで第１の画像表示面と対称な位置に形成される虚像と重畳して視認される位置に配置されていることが好ましい。
　本発明の第１の画像表示システムにおいては、第２画像表示部を備えた場合、第２の画像表示部の第２の画像表示面が虚像と平行、かつ、異なる面に位置していることが好ましい。
　本発明の第１の画像表示システムにおいては、第２画像表示部を備え、第１の画像表示部の第１の画像表示面とビームスプリッターの透過反射面とのなす角がα１である場合、第１の画像表示部の第１の画像表示面と、第２の画像表示部の第２の画像表示面とのなす角が２α１であることが好ましい。
　本発明の第１の画像表示システムにおいては、第２の画像表示部を備えた場合には、第１の画像と第２の画像とが、互いに情報を補完するものであることが好ましい。
　本発明の第１の画像表示システムにおいては、ビームスプリッターがハーフミラーを含むことが好ましい。
　この場合、ビームスプリッターがさらに偏光変換素子を含むことが好ましい。
　ここで、偏光変換素子としては１／４波長位相差板が特に好ましい。
　本発明の第２の画像表示システムにおいては、第１の画像を表示する第１の画像表示面を有し、第１の偏光である第１の出射光を出射する第１の画像表示部と、
　第１の画像表示部から出射された第１の出射光が入射する位置に配置された、第１の偏光を反射する反射型偏光子と、
　入射した光の一部を透過し、他の一部を反射する透過反射面を有し、反射型偏光子で反射された第１の出射光が入射する位置に、透過反射面が配置されたビームスプリッターであって、第１の出射光の偏光を変化させて反射するビームスプリッターとを備え、
　反射型偏光子は、第１の出射光のうち反射型偏光子で反射されビームスプリッターでさらに反射された反射光が入射する位置に配置されていることが好ましい。
　本発明の第２の画像表示システムにおいては、第１の画像表示部の第１の画像表示面と反射型偏光子とのなす角α２が
　０°＜α２＜９０°
を満たし、かつ、第１の画像表示面と透過反射面とのなす角β２が
　８５°＜β２＜９５°
であること好ましい。
　本発明の第２の画像表示システムにおいては、第２の画像を表示する第２の画像表示面を有し、第２の出射光を出射する第２の画像表示部をさらに備え、第２の画像表示部は、ビームスプリッターの透過反射面に、反射型偏光子が配置されている側とは反対の側から第２の出射光を入射させる位置に配置されており、第２の出射光の少なくとも一部がビームスプリッターおよび反射型偏光子を透過することが好ましい。
　本発明の第２の画像表示システムにおいては、第２の画像表示部を備えた場合、第２の画像表示部の第２の画像表示面が、反射型偏光子およびビームスプリッターの透過反射面を介して形成される第１の画像表示面の虚像と重畳して視認される位置に配置されていることが好ましい。
　本発明の第２の画像表示システムにおいては、第２の画像表示部を備えた場合、第２の画像表示部の第２の画像表示面が前記虚像と平行、かつ、異なる面に位置していることが好ましい。
　本発明の第２の画像表示システムにおいては、第２の画像表示部を備え、第１の画像表示部の第１の画像表示面と反射型偏光子とのなす角がα２である場合、第１の画像表示部の第１の画像表示面と、第２の画像表示部の第２の画像表示面とのなす角が２α２であることが好ましい。
　本発明の第２の画像表示システムにおいては、第２の画像表示部を備えた場合、第１の画像と、第２の画像とが、互いに情報を補完するものであることが好ましい。
　本発明の第２の画像表示システムにおいては、反射型偏光子の、第１の出射光が入射する面とは反対の面側に配置された、第１の偏光を吸収する吸収型偏光子を備えていることが好ましい。
　本発明の第２の画像表示システムにおいては、ビームスプリッターがハーフミラーを含むことが好ましい。
　この場合、ビームスプリッターがさらに偏光変換素子を含むことが好ましい。
　ここで、偏光変換素子としては１／４波長位相差板が特に好ましい。
　本発明によれば、重畳画像の視聴の妨げになる直接像が視認されることなく、省スペースで、高輝度な重畳画像を表示可能な画像表示システムを提供することができる。
本発明の第１の画像表示システムの一実施形態を示す概略構成図である。 本発明の第１の画像表示システムの一実施形態の説明図である。 本発明の第１の画像表示システムの一実施形態の説明図である。 本発明の第１の画像表示システムの一実施形態の説明図である。 本発明の第１の画像表示システムの他の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明の第１の画像表示システムの他の一実施形態の説明図である。 実施形態の画像表示システムで表示される画像の一例である。 本発明の第１の画像表示システムの好ましい実施形態を示す概略構成図である。 本発明の第１の画像表示システムの好ましい実施形態の説明図である。 本発明の第１の画像表示システムの好ましい実施形態の説明図である。 本発明の第２の画像表示システムの一実施形態を示す概略構成図である。 本発明の第２の画像表示システムの一実施形態の説明図である。 本発明の第２の画像表示システムの一実施形態の説明図である。 本発明の第２の画像表示システムの一実施形態の説明図である。 本発明の第２の画像表示システムの他の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明の第２の画像表示システムの他の一実施形態の説明図である。 本発明の第２の画像表示システムの好ましい実施形態を示す概略構成図である。 本発明の第２の画像表示システムの好ましい実施形態の説明図である。 本発明の第２の画像表示システムの好ましい実施形態の説明図である 本発明の第２の画像表示システムの好ましい実施形態の説明図である。 実施例１の画像表示システムを表す概略図である。 実施例２の画像表示システムを表す概略図である。 実施例３の画像表示システムを表す概略図である。 実施例４の画像表示システムを表す概略図である。 実施例５の画像表示システムを表す概略図である。 実施例６の画像表示システムを表す概略図である。 実施例７の画像表示システムを表す概略図である。 比較例１の画像表示システムを表す概略図である。 比較例２の画像表示システムを表す概略図である。 従来の画像表示システムの概略図である。
　以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。
［本発明の第１の画像表示システムの一形態］
　図１は、本発明の第１の画像表示システムの一実施形態の概略構成を示す図である。本画像表示システム１１は、第１の画像表示部２０と、吸収型偏光子３０と、ビームスプリッター４０とを備えている。
　第１の画像表示部２０は、第１の画像を表示する第１の画像表示面２０ａを有し、第１の偏光である第１の出射光を出射する。
　ビームスプリッター４０は、入射した光の一部を透過し、他の一部を反射する透過反射面４０ａを有し、第１の画像表示部２０から出射された第１の出射光が入射する位置に透過反射面４０ａが配置されている。また、ビームスプリッター４０は、第１の出射光の偏光を変化させて反射する機能を有する。ここで、「第１の出射光の偏光を変化させる」とは、第１の偏光である第１の出射光を、第１の偏光以外の偏光を含む光に変化させることを意味し、第１の偏光とは異なる第２の偏光を含む光に変化させる場合のみならず、第１の偏光と第２の偏光の両成分を有する偏光に変換する場合を含む。
　吸収型偏光子３０は、第１の偏光を吸収し、第１の偏光と異なる第２の偏光を透過させるものであり、第１の出射光のうちビームスプリッター４０の透過反射面４０ａで反射された反射光が入射する位置に配置されている。
　本画像表示システム１１は、上記構成により、ビームスプリッター４０の透過反射面４０ａに関して第１の画像表示部２０の第１の画像表示面２０ａと対称な位置に形成される虚像を、吸収型偏光子３０を介して視認可能としている。ここで形成される虚像は、第１の画像表示面２０ａに表示される第１の画像の虚像である。図１中において、模式的に示されている人の眼が位置する側が画像視認側である（以下の図において同様である）。
　図２を参照して、本画像表示システム１１の画像表示の原理を説明する。
　図２には、第１の画像表示部２０の第１の画像表示面２０ａの一点から異なる角度で出射した光線１０１、１０２および１０３が図示されている。光線１０１および１０２は、ビームスプリッター４０の透過反射面４０ａに入射し、少なくとも一部は、透過反射面４０ａで反射され、透過反射面４０ａに関して第１の画像表示面２０ａと面対称な位置に虚像Ｂを形成する。その後の光線１０１、１０２の光路は、虚像Ｂから出射した光線の光路と同一であり、透過反射面４０ａで反射された反射光は吸収型偏光子３０の面３０ａに入射する。ここで、光線１０１、１０２は、ビームスプリッター４０の作用により第１の偏光以外の偏光を少なくとも一部含む光となっているため、少なくとも一部の光は吸収型偏光子３０を透過する。従って、虚像Ｂが視認可能となる。
　なお、第１の画像表示部２０から出射した光線１０３は吸収型偏光子３０の面３０ａに入射し、第１の偏光を吸収する吸収型偏光子３０により吸収される。すなわち、第１の画像表示部２０から出射し、直接、吸収型偏光子３０に入射する光は吸収型偏光子３０で吸収されるため、視認者側へは透過しない。従って、第１の画像表示面２０ａ自体は視認者には視認されない。
　図３には、本画像表示システム１１において、ビームスプリッター４０の視認側とは反対側に、実体物５５を設置した場合が図示されている。実体物５５から出射した光線１０４、１０５の少なくとも一部は、ビームスプリッター４０を透過し、その後さらに、吸収型偏光子３０を透過し、視認側へ出射する。したがって、実体物５５の像は、吸収型偏光子３０およびビームスプリッター４０を介して透過像Ｃとして視認可能である。
　従って、図４に示すように、本画像表示システム１１においては、虚像Ｂと透過像Ｃとが重畳して視認される。実体物５５の設置位置を調整することにより、虚像Ｂが透過像Ｃよりも手前に表示されるようにすることもできるし、虚像Ｂが透過像Ｃよりも奥に表示されるようにすることもできる。また、実体物５５は移動する物体であってもよく、透過像Ｃが虚像Ｂを通り抜けるように視認させることもできる。
　実体物５５は、たとえば、人物であってもよい。このとき、虚像Ｂとして、人物の動きに合わせた動画を表示することによって、劇場やコンサート会場等における演出効果を高めることができる。
［本発明の第１の画像表示システムの別の一形態］
　次に、本発明の第１の画像表示システムにおいて、第２の画像表示部を設置する場合の一実施形態について説明する。なお、先に説明した構成要素と同等の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
　図５に示される本画像表示システム１２は、第１の画像表示部２０と、吸収型偏光子３０と、ビームスプリッター４０とを備えた構成である点で先に説明した画像表示システム１１と共通する。本画像表示システム１２は、さらに、ビームスプリッター４０の視認側とは反対の側に、第２の画像表示部５０を備える。
　第２の画像表示部５０は、第２の画像を表示する第２の画像表示面５０ａを有し、第２の出射光を出射する。第２の画像表示部５０は、ビームスプリッター４０の透過反射面４０ａに、第１の出射光が入射する側とは反対の側から第２の入射光を入射させる位置に配置されている。
　図５に示すように、第２の画像表示部５０から出射した第２の出射光（光線１０６および１０７）の少なくとも一部は、ビームスプリッター４０を透過し、その後さらに、吸収型偏光子３０を透過し、視認側へ出射する。これにより、第２の画像表示部５０で表示された第２の画像が、ビームスプリッター４０および吸収型偏光子３０を介して透過像Ｃとして視認可能となる。なお、第２の出射光は、吸収型偏光子３０を透過するために、少なくとも吸収型偏光子３０に入射する際には第１の偏光とは異なる偏光を含む。
　また、第１の画像表示部２０から出射した光線の少なくとも一部は、図２を用いて説明した場合と同様の光路を通り、第１の画像表示部２０の第１の画像表示面２０ａに表示された第１の画像は、虚像Ｂとして視認される。
　ここで、第２の画像表示部５０の第２の画像表示面５０ａは、ビームスプリッター４０の透過反射面４０ａを挟んで第１の画像表示面２０ａと対称な位置に形成される虚像Ｂと平行にかつ異なる面に配置されている。従って、図６に示すように、視認者には虚像Ｂと透過像Ｃとが重畳して視認される。第２の画像表示部５０の設置位置を調整することにより、虚像Ｂが透過像Ｃよりも手前に表示されるようにすることもできるし、透過像Ｃが虚像Ｂよりも手前に表示されるようにすることもできる。
　画像表示システム１２において、図７に示すように、透過像Ｃとして地図画像３００を表示させ、虚像Ｂとしてナビゲーション情報等の付加画像３０１を表示させることにより、それらが重なった重畳画像３０２を生成することができる。このとき、付加画像３０１は、地図画像３００の上方に浮遊しているように視認されるため、地図画像３００と付加画像３０１が一目で識別しやすいという利点がある。
　上記実施形態の第１の画像表示システムに備えられる各要素の詳細について以下に説明する。
［第１の画像表示部］
　第１の画像表示部２０は、吸収型偏光子３０の視認側とは反対側に設置される。第１の画像表示面２０ａは平面であってもよく、曲面であってもよい。第１の画像表示面２０ａが曲面である場合、虚像Ｂも曲面となり、画像を立体的に見せることや、劇場等における演出効果を高めることができる。
　第１の画像表示部２０は、第１の偏光を出射光として出射する。画像を表示する手段は、静止画あるいは写真等であってもよいし、画像表示装置であってもよい。画像表示装置としては、液晶表示装置あるいは、有機ＥＬ表示装置等を好適に用いることができる。液晶表示装置および有機ＥＬ表示装置の中には、出射光が直線偏光となるものがあり、これらを第１の画像表示部２０として好適に使用することができる。なお、第１の画像表示部２０は、静止画、写真、あるいは非偏光の出射光を出射する画像表示装置と、その画像表示面上に第１の偏光を透過し、第１の偏光とは異なる第２の偏光を吸収する出射光偏光調整用の吸収型偏光子とを備えた構成であってもよい。静止画、写真あるいは画像表示装置からの光のうち第２の偏光が出射光偏光調整用の吸収型偏光子において吸収され、結果として第１の偏光である出射光を得ることができる。
　なお、第１の偏光は直線偏光であっても、円偏光であってもよい。第１の偏光が直線偏光である場合、第２の偏光は第１の偏光に直交する直線偏光である。第１の偏光が円偏光である場合、第２の偏光は第１の偏光と逆向きの円偏光である。
　第１の画像表示部２０から第１の偏光が出射されることで、第１の画像表示部２０から出射した光線のうち第１の偏光を吸収する吸収型偏光子３０に入射した成分は、吸収型偏光子３０で吸収されるため、第１の画像表示部２０の第１の画像表示面２０ａの第１の画像を直接視認されないようにすることができる。
　なお、第１の画像表示部２０が第１の偏光を出射する画像表示装置から構成される場合であっても、画像表示面上に第２の偏光を吸収する吸収型偏光子を設置してもよい。このようにすることで、第１の画像表示部２０の第１の画像表示面２０ａすなわち画像表示領域以外の領域を、直接視認されないようにすることができる。
［吸収型偏光子］
　吸収型偏光子３０は、第１の画像表示部２０およびビームスプリッター４０よりも視認側に配置される。吸収型偏光子３０は、第１の偏光を吸収し、第１の偏光と異なる第２の偏光を透過する。吸収型偏光子３０により吸収される偏光と、第１の画像表示部２０から出射される出射光の偏光とが一致していることにより、第１の画像表示部２０の第１の画像表示面２０ａに表示された第１の画像は、直接視認されない。
　第１の偏光が直線偏光である場合、吸収型偏光子３０は直線偏光を吸収する直線偏光子を用いることができる。また、第１の偏光が円偏光である場合、吸収型偏光子３０は円偏光を吸収する円偏光子を用いることができる。円偏光子は、たとえば、直線偏光子に１／４波長位相差板を貼合することによって作製することができる。
　吸収型偏光子３０は、第１の画像表示部２０の画像表示面２０ａから出射された第１の出射光のうちビームスプリッター４０で反射された光が入射される位置であり、第１の画像表示部２０からビームスプリッター４０への第１の出射光の光路を妨げない位置に配置されていればよく、画像表示面２０ａと吸収型偏光子３０の面３０ａとのなす角β１は限定されない。
　また、吸収型偏光子３０の表面には、反射防止処理が施されていることが好ましい。反射防止処理としては、可視光の反射率を低減するように、特定の屈折率および膜厚を有する薄層を積層することや、モスアイフィルムを貼合すること等が含まれる。反射防止処理を施すことにより、吸収型偏光子３０の表面で生じる不要な反射を抑えることができ、像の視認性を悪化させる迷光の発生や、外光の反射を抑制することができる。
［ビームスプリッター］
　ビームスプリッター４０は、第１の入射光の一部を正反射し、他の一部を透過させる、半透過性の光学部材である。歪みのない像を得るために、ビームスプリッター４０の透過反射面４０ａは平面であることが好ましい。
　ビームスプリッター４０は、吸収型偏光子３０および第１の画像表示部２０の視認側とは反対側に設置される。
　第１の画像表示部２０の画像表示面２０ａと、ビームスプリッター４０の透過反射面４０ａとのなす角α１は
　０°＜α１＜９０°
を満たすことが好ましい。α１が上記範囲にあると、虚像Ｂが視認者に視認しやすい角度で視認可能になるため、好ましい。なお、第１の画像表示面２０ａが曲面である場合、上述の第１の画像表示面２０ａと透過反射面４０ａとのなす角は、第１の画像表示面２０ａの最も凸となっている点における接線と透過反射面４０ａとのなす角とする。
　ビームスプリッター４０は、第１の出射光の偏光状態を変化させて反射する。第１の出射光の偏光状態を変化させることにより、ビームスプリッター４０で反射された第１の出射光のうち少なくとも一部を、吸収型偏光子３０を透過させ、視認側に出射させることができる。
　第１の偏光が直線偏光である場合、ビームスプリッター４０としては円偏光の選択反射性を有する反射型偏光子を用いることが好ましい。円偏光の選択反射性を有する反射型偏光子は、直線偏光が入射した場合、入射光の一部を円偏光に変化させて反射するため、好ましい。
　また、ビームスプリッター４０として直線偏光の選択反射性を有する反射型偏光子を用い、視認側から見て、吸収型偏光子３０の透過軸と、ビームスプリッター４０の透過軸とのなす角が、約４５°になるように設置することも好ましい。
　また、ビームスプリッター４０としては、ハーフミラー、偏光選択反射材、または波長選択反射材の視認側の表面に偏光変換素子を貼合したものを用いることも好ましい。この場合も、入射光の偏光状態を変化させて反射することができるため、好ましい。
　ビームスプリッター４０として波長選択反射材を使用する場合は、第１の画像表示部２０からの第１の出射光の波長を含む波長域を、選択的に反射するように設計されていることが好ましい。この場合、第１の出射光の反射率を高めることができ、虚像Ｂの輝度を向上させることができるため、好ましい。また、ビームスプリッター４０の視認側とは反対の側に第２の画像表示部５０を設置する場合は、第２の画像表示部５０からの第２の出射光の波長を含む波長域を、選択的に透過するように設計されていることが好ましい。この場合、第２の出射光の透過率を高めることができ、透過像Ｃの輝度を向上させることができるため、好ましい。
［偏光変換素子］
　ビームスプリッター４０の表面に偏光変換素子を備えた構成とする場合、偏光変換素子としては、偏光解消素子や、位相差板を用いることができる。
　偏光変換素子としては、１／４波長位相差板が好ましい。視認側から見て、吸収型偏光子３０の透過軸と、１／４波長位相差板の遅相軸とのなす角が、約４５°になるように設置することが好ましい。
　１／４波長位相差板は、可視域の波長のいずれかにおいて、およそ１／４波長となる位相差を有していればよい。例えば、波長５５０ｎｍにおいて、およそ１３８ｎｍの位相差を有する位相差板を好適に用いることができる。また、虚像Ｂおよび透過像Ｃの色ムラを低減するため、１／４波長位相差板は波長に対して逆分散性を有していることが好ましい。ここで、波長に対して逆分散性を有するとは、波長が大きくなるに伴い、その波長における位相差の値が大きくなることをいう。
　また、ビームスプリッター４０の視認側とは反対の側に第２の画像表示部５０を設置する場合、第２の画像表示部５０から出射された第２の出射光の透過率を高めるために、ビームスプリッターの視認側とは反対の側にも偏光変換素子を設置してもよい。
［第２の画像表示部］
　第２の画像表示部５０は、ビームスプリッター４０の視認側とは反対の側に設置される。第２の画像表示部５０の第２の画像表示面５０ａは、平面であってもよく、曲面であってもよい。また、第２の画像表示部５０は、静止画および写真等であってもよいし、画像表示装置であってもよい。
　第２の画像表示部５０としては、偏光を出射する画像表示装置を用いることが好ましい。この場合、ビームスプリッター４０として、偏光選択反射性を有するビームスプリッターを用いることで、第２の画像表示部５０から出射した光線の大部分をビームスプリッター４０および吸収型偏光子３０を透過するように設置することが可能になり、透過像Ｃの輝度を高めることができる。画像表示装置としては、液晶表示装置や、有機ＥＬ表示装置等を好適に用いることができる。
　第２の画像表示部５０の第２の画像表示面５０ａと、第１の画像表示部２０の第１の画像表示面２０ａとのなす角γ１は任意に設定され得るが、虚像Ｂと透過像Ｃとが互いに平行になるように設定されることが好ましい。
　γ１＝２α１
となるように第１の画像表示部２０、第２の画像表示部５０およびビームスプリッター４０を設置することで、虚像Ｂと透過像Ｃとを互いに平行にすることができる。
［好ましい実施形態の例］
　本発明の第１の画像表示システムの好ましい一実施形態について、図８～図１０を用いてさらに詳細に説明する。
　図８は、本発明の第１の画像表示システムの好ましい一実施形態である。画像表示システム１３は、第１の画像表示部２０と、吸収型偏光子３０と、ビームスプリッター４０とを互いに同一でない面に備え、吸収型偏光子３０とビームスプリッター４０が視認側からこの順に設置されており、さらに、ビームスプリッター４０の視認側とは反対の側に、第２の画像表示部５０を備えている。
　第１の画像表示部２０の第１の画像表示面２０ａと、ビームスプリッター４０の透過反射面４０ａとのなす角は、α１である。例として、α１は６０°である。
　第１の画像表示部２０は、直線偏光（第１の偏光）を出射する液晶表示装置である。さらに、第１の画像表示部２０の第１の画像表示面２０ａ上に吸収型偏光子２１を備えている。吸収型偏光子２１は、第１の画像表示部２０からの出射光を透過する向きに設置されている。
　ビームスプリッター４０は、１／４波長位相差板４１、ハーフミラー４２、および１／４波長位相差板４３が、視認側よりこの順で積層されており、視認側から見て、吸収型偏光子３０の透過軸と１／４波長位相差板４１の遅相軸とのなす角が４５°になるように設置され、１／４波長位相差板４１の遅相軸と１／４波長位相差板４３の遅相軸とのなす角が９０°になるように設置されている。
　図９は、画像表示システム１３において、第１の画像表示面２０ａ上の一点から出射した光線２０１および光線２０２の光路を示す。例として、光線２０１および光線２０２は、第１の画像表示部２０から出射したときｓ偏光であるとする。
　光線２０１および光線２０２は吸収型偏光子２１を透過し、ビームスプリッター４０に入射する。ｓ偏光のままビームスプリッター４０に入射した光線２０１および光線２０２の一部は、ハーフミラー４２の表面、すなわちビームスプリッター４０の透過反射面４０ａで正反射され、透過反射面４０ａに関して面対称の位置に第１の画像表示面２０ａに表示されている第１の画像の虚像Ｂが形成される。このとき、虚像Ｂは、第１の画像表示部２０の画像表示面２０ａとのなす角が２α１である。
　また、ビームスプリッター４０で正反射した光線２０１および光線２０２は、１／４波長位相差板４１を２回通過することにより、ｐ偏光へと偏光変換される。そのため、光線２０１および光線２０２は吸収型偏光子３０に入射する際、大部分が吸収型偏光子３０を透過し、視認側から虚像Ｂが視認される。
　図１０は、画像表示システム１３において、第２の画像表示部５０の第２の画像表示面１５０ａ上の一点から出射した光線２０３および光線２０４の光路を示す。例として、光線２０３および光線２０４はｐ偏光であるとする。光線２０３および光線２０４の一部は、１／４波長位相差板４３、ハーフミラー４２、１／４波長位相差板４１をこの順に透過する。このとき、１／４波長位相差板４３の遅相軸と１／４波長位相差板４１の遅相軸が直交していることにより、ビームスプリッター４０を透過した第２の出射光は、ｐ偏光のままである。よって、第２の出射光の大部分が吸収型偏光子３０を透過し、第２の画像表示面５０ａに表示されている第２の画像が透過像Ｃとして視認される。
　また、第２の画像表示部５０の第２の画像表示面５０ａと、第１の画像表示部２０の第１の画像表示面２０ａとのなす角が２α１となるように第１の画像表示部２０および第２の画像表示部５０が設置されていることにより、虚像Ｂと透過像Ｃは、互いに平行であり、視認者には重畳画像として視認される。
　このようにして、本実施形態の画像表示システム１３は、虚像Ｂと透過像Ｃを重畳させて表示することができる。また、重畳画像の視聴の妨げになる直接像が視認されることなく、省スペースで、高輝度な重畳画像を表示可能である。
［本発明の第２の画像表示システムの一形態］
　図１１は、本発明の第２の画像表示システムの一実施形態である。本画像表示システム１１１は、第１の画像表示部１２０と、反射型偏光子１３０と、ビームスプリッター１４０とを互いに同一でない面に備えている。本画像表示システム１１１は、反射型偏光子１３０とビームスプリッター１４０が視認側からこの順に設置されている。
　第１の画像表示部１２０は、第１の画像を表示する第１の画像表示面１２０ａを有し、第１の偏光である第１の出射光を出射する。
　反射型偏光子１３０は、第１の偏光を反射し、第１の偏光と異なる第２の偏光を透過するものであり、第１の画像表示部１２０から出射された第１の出射光が入射する位置に配置されている。なお、反射型偏光子１３０が配置されている位置は、第１の出射光のうち反射型偏光子１３０を経てビームスプリッター１４０でさらに反射された反射光が入射する位置でもある。
　ビームスプリッター１４０は、入射した光の一部を透過し、他の一部を反射する透過反射面１４０ａを有し、反射型偏光子１３０で反射された第１の出射光が入射する位置に、透過反射面１４０ａが配置されている。また、ビームスプリッター１４０は、第１の出射光の偏光を変化させて反射する機能を有する。ここで、「第１の出射光の偏光を変化させる」とは、第１の偏光である第１の出射光を、第１の偏光以外の偏光を含む光に変化させることを意味し、第１の偏光とは異なる第２の偏光を含む光に変化させる場合のみならず、第１の偏光と第２の偏光の両成分を有する偏光に変換する場合を含む。
　本画像表示システム１１１は、上記構成により、第１の画像表示部１２０の第１の画像表示面１２０ａに表示される第１の画像の虚像を、ビームスプリッター１４０および反射型偏光子１３０を介して視認可能としている。
　図１２を参照して、本画像表示システム１１１の画像表示の原理を説明する。
　図１２には、第１の画像表示部１２０の第１の画像表示面１２０ａ上の一点から異なる角度で出射した光線２１１、および光線２１２の光路が図示されている。光線２１１および光線２１２は、反射型偏光子１３０で正反射され、反射型偏光子１３０の面１３０ａに関して第１の画像表示面１２０ａと面対称な位置に虚像Ａを形成する。その後の光線の光路は、虚像Ａから出射した光線の光路と同一であると見なすことができる。なお、虚像Ａは視認側からは視認されない像である。
　さらに、反射型偏光子１３０で正反射された光線の少なくとも一部は、ビームスプリッター１４０で正反射され、ビームスプリッター１４０の透過反射面１４０ａに関して虚像Ａと面対称な位置に虚像Ｂを形成する。その後の光線の光路は、虚像Ｂから出射した光線の光路と同一であると見なすことができる。さらにその後、光線の少なくとも一部は反射型偏光子１３０を透過し、視認側へ出射する。従って、虚像Ｂが視認可能となる。
　図１３には、本画像表示システム１１１において、ビームスプリッター１４０の視認側とは反対の側に、実体物１５５を設置した場合が図示されている。実体物１５５から出射した光線２１３、および光線２１４の少なくとも一部は、ビームスプリッター１４０を透過し、その後さらに、反射型偏光子１３０を透過し、視認側へ出射する。従って、実体物１５５の像は反射型偏光子１３０およびビームスプリッター１４０を介して、透過像Ｃとして視認可能である。
　以上より、本画像表示システム１１１においては、図１４に示すように、視認者には虚像Ｂと透過像Ｃとが重畳して視認される。実体物１５５の設置位置を調整することにより、虚像Ｂが透過像Ｃよりも手前に表示されるようにすることもできるし、虚像Ｂが透過像Ｃよりも奥に表示されるようにすることもできる。また、実体物１５５は移動する物体であってもよく、透過像Ｃが虚像Ｂを通り抜けるように視認させることもできる。
　実体物１５５は、たとえば、人物であってもよい。このとき、虚像Ｂとして、人物の動きに合わせた動画を表示することによって、劇場やコンサート会場等における演出効果を高めることができる。
［本発明の第２の画像表示システムの別の一形態］
　次に、本発明の第２の画像表示システムにおいて、第２の画像表示部を設置する場合について説明する。
　図１５に図示される本画像表示システム１１２は、第１の画像表示部１２０と、反射型偏光子１３０と、ビームスプリッター１４０とを互いに同一でない面に備えている。そして、反射型偏光子１３０とビームスプリッター１４０が視認側からこの順に設置された構成である点で、先に説明した画像表示システム１１１と共通している。本画像表示システム１１２においては、さらに、ビームスプリッター１４０の視認側とは反対の側に、第２の画像表示部１５０を備える。
　第２の画像表示部１５０から出射した光線２１５、および光線２１６の少なくとも一部は、ビームスプリッター１４０を透過し、その後さらに、反射型偏光子１３０を透過し、視認側へ出射する。従って、第２の画像表示部１５０で表示された第２の画像は、反射型偏光子１３０およびビームスプリッター１４０を介して透過像Ｃとして視認される。
　また、第１の画像表示部１２０から出射した光線の少なくとも一部は、図１２を用いて説明した場合と同様の光路を通り、第１の画像表示部１２０により表示される第１の画像は、虚像Ｂとして視認される。従って、図１６に示すように、視認者には虚像Ｂと透過像Ｃとが重畳して視認される。第２の画像表示部１５０の設置位置を調整することにより、虚像Ｂが透過像Ｃよりも手前に表示されるようにすることもできるし、透過像Ｃが虚像Ｂよりも手前に表示されるようにすることもできる。
　画像表示システム１１２において、本発明の第１の画像表示システムの場合と同様に、図７に示すように、透過像Ｃとして地図画像３００を表示させ、虚像Ｂとしてナビゲーション情報等の付加画像３０１を表示させることにより、それらが重なった重畳画像３０２を生成することができる。このとき、付加画像３０１は、地図画像３００の上方に浮遊しているように視認されるため、地図画像３００と付加画像３０１が一目で識別しやすいという利点がある。
　上記実施形態の第２の画像表示システムに備えられる各要素の詳細について以下に説明する。
［第１の画像表示部］
　第１の画像表示部１２０は、反射型偏光子の視認側とは反対側に設置される。
　第１の画像表示部１２０の画像表示面１２０ａは平面であってもよく、曲面であってもよい。画像表示部が曲面である場合、虚像Ｂも曲面となり、画像を立体的に見せることや、劇場等における演出効果を高めることができる。
　第１の画像表示部１２０は、第１の偏光を出射光として出射する。画像を表示する手段は、静止画あるいは写真等であってもよいし、画像表示装置であってもよい。画像表示装置としては、液晶表示装置あるいは、有機ＥＬ表示装置等を好適に用いることができる。液晶表示装置および有機ＥＬ表示装置の中には、出射光が直線偏光となるものがあり、これらを第１の画像表示部１２０として好適に使用することができる。なお、第１の画像表示部１２０は、静止画、写真、あるいは非偏光の出射光を出射する画像表示装置と、その画像表示面上に第１の偏光を透過し、第１の偏光とは異なる第２の偏光を吸収する出射光偏光調整用の吸収型偏光子とを備えた構成であってもよい。静止画、写真あるいは画像表示装置からの光のうち第２の偏光が出射光偏光調整用の吸収型偏光子において吸収され、結果として第１の偏光である出射光を得ることができる。
　なお、第１の偏光は直線偏光であっても、円偏光であってもよい。第１の偏光が直線偏光である場合、第２の偏光は第１の偏光に直交する直線偏光である。第１の偏光が円偏光である場合、第２の偏光は第１の偏光と逆向きの円偏光である。
　また、第１の画像表示部１２０から第１の偏光が出射されることで、第１の画像表示部１２０から出射した光線の大部分が反射型偏光子１３０で反射されるように設置することが可能になり、第１の画像表示部１２０の表示が直接視認されないようにすることができる。
　なお、第１の画像表示部１２０が第１の偏光を出射する画像表示装置から構成される場合であっても、画像表示面上に第２の偏光を吸収する吸収型偏光子を設置してもよい。このようにすることで、第１の画像表示部１２０の第１の画像表示面１２０ａすなわち画像表示領域以外の領域が、直接視認されないようにすることができる。
［反射型偏光子］
　反射型偏光子１３０は、第１の偏光を正反射し、第１の偏光とは異なる第２の偏光を透過する光学部材である。反射および透過する偏光は直線偏光であってもよいし、円偏光であってもよい。中でも、反射型偏光子１３０としては、直線偏光の選択反射性を有する反射型偏光子が好ましい。第１の画像表示部１２０からの第１の出射光は第１の偏光であるので、第１の偏光を反射する反射型偏光子で正反射され、視認側へ出射されない。
　第１の画像表示部１２０の画像表示面１２０ａと、反射型偏光子１３０の面１３０ａとのなす角α２は
　０°＜α２＜９０°
を満たすことが好ましい。α２が上記範囲にあると、虚像Ｂが視認者にとって視認しやすい角度で視認可能となるため、好ましい。なお、画像表示面１２０ａが曲面である場合、上述の画像表示面１２０ａと面１３０ａとのなす角は、画像表示面１２０ａの最も凸となっている点における接線と面１３０ａとのなす角とする。
　反射型偏光子１３０としては、特開２０１１－０５３７０５号公報に記載されているような、誘電体多層膜を延伸したフィルムや、ワイヤグリッド偏光子等を用いることができる。市販品としては、３Ｍ社製の反射型偏光子（商品名ＡＰＦ）や、旭化成株式会社製のワイヤグリッド偏光子（商品名ＷＧＦ）等を、好適に用いることができる。
　また、反射型偏光子１３０の視認側の面に、吸収型偏光子を、反射型偏光子と透過軸が一致するように積層してもよい。このようにすることで、視認側から反射型偏光子へ入射する外光の反射を抑制することができ、像の視認性を向上させることができる。
　また、反射型偏光子１３０の表面には、反射防止処理が施されていることが好ましい。反射防止処理としては、可視光の反射率を低減するように、特定の屈折率および膜厚を有する薄層を積層することや、モスアイフィルムを貼合すること等が含まれる。反射防止処理を施すことにより、反射型偏光子１３０の表面で生じる不要な反射を抑えることができ、像の視認性を悪化させる迷光の発生や、外光の反射を抑制することができる。
［ビームスプリッター］
　ビームスプリッター１４０は、入射光の一部を正反射し、残りの光を透過させる、半透過性の光学部材である。歪みのない像を得るために、ビームスプリッター１４０の透過反射面１４０ａは平面であることが好ましい。
　ビームスプリッター１４０は、反射型偏光子１３０および第１の画像表示部１２０の視認側とは反対側に設置される。第１の画像表示部１２０の第１の画像表示面１２０ａと、ビームスプリッター１４０の透過反射面１４０ａとのなす角β２は、
　８５°＜β２＜９５°であることが好ましい。この場合、虚像Ｂが視認しやすい角度で視認されるため、好ましい。
　ビームスプリッター１４０は、反射型偏光子１３０で反射された光線の偏光状態を変化させて反射するように設置される。このように設置されていると、ビームスプリッター１４０で反射された光は、偏光状態が変化されるので、再び反射型偏光子１３０に入射する際に反射型偏光子１３０を透過し、視認側へ出射することができる。　たとえば、反射型偏光子１３０として直線偏光の選択反射性を有する反射型偏光子を用いる場合、ビームスプリッター１４０としては円偏光の選択反射性を有する反射型偏光子を用いることが好ましい。円偏光の選択反射性を有する反射型偏光子は、直線偏光が入射した場合、入射光の一部を円偏光に変化させて反射するため、好ましい。
　また、反射型偏光子１３０として直線偏光の選択反射性を有する反射型偏光子を用いる場合、ビームスプリッター１４０として直線偏光の選択反射性を有する反射型偏光子を用い、視認側から見て、反射型偏光子の透過軸と、ビームスプリッターの透過軸とのなす角が、約４５°になるように設置することも好ましい。
　また、ビームスプリッター１４０としては、ハーフミラー、偏光選択反射材、または波長選択反射材の視認側の表面に偏光変換素子を貼合したものを用いることも好ましい。この場合も、入射光の偏光状態を変化させて反射することができるため、好ましい。
　ビームスプリッター１４０として波長選択反射材を使用する場合は、第１の画像表示部からの出射光の波長を含む波長域を、選択的に反射するように設計されていることが好ましい。この場合、反射型偏光子１３０で反射された光線の反射率を高めることができ、虚像Ｂの輝度を向上させることができるため、好ましい。また、ビームスプリッター１４０の視認側とは反対の側に第２の画像表示部１５０を設置する場合は、第２の画像表示部１５０からの出射光の波長を含む波長域を、選択的に透過するように設計されていることが好ましい。この場合、第２の画像表示部１５０からの出射光の透過率を高めることができ、透過像Ｃの輝度を向上させることができるため、好ましい。
［偏光変換素子］
　ビームスプリッターの表面に偏光変換素子を貼合する場合、偏光変換素子としては、偏光解消素子や、位相差板を用いることができる。
　ビームスプリッターの表面に設置する偏光変換素子としては、１／４波長位相差板が好ましい。また、反射型偏光子１３０として直線偏光の選択反射性を有する反射型偏光子を用いる場合、視認側から見て、反射型偏光子の透過軸と、１／４波長位相差板の遅相軸とのなす角が、約４５°になるように設置することが好ましい。
　１／４波長位相差板は、可視域の波長のいずれかにおいて、およそ１／４波長となる位相差を有していればよい。例えば、波長５５０ｎｍにおいて、およそ１３８ｎｍの位相差を有する位相差板を好適に用いることができる。また、虚像Ｂおよび透過像Ｃの色ムラを低減するため、１／４波長位相差板は波長に対して逆分散性を有していることが好ましい。ここで、波長に対して逆分散性を有するとは、波長が大きくなるに伴い、その波長における位相差の値が大きくなることをいう。
　また、ビームスプリッターの視認側とは反対の側に第２の画像表示部１５０を設置する場合、第２の画像表示部１５０からの出射光の透過率を高めるために、ビームスプリッター１４０の視認側とは反対の側にも偏光変換素子を設置してもよい。
［第２の画像表示部］
　第２の画像表示部１５０は、ビームスプリッター１４０の視認側とは反対の側に設置される。第２の画像表示部１５０の第２の画像表示面１５０ａは平面であってもよく、曲面であってもよい。また、第２の画像表示部１５０は、静止画および写真であってもよいし、画像表示装置であってもよい。
　第２の画像表示部１５０としては、偏光を出射する画像表示装置を用いることが好ましい。この場合、ビームスプリッター１４０として、偏光選択反射性を有するビームスプリッターを用いることで、第２の画像表示部１５０から出射した光線の大部分がビームスプリッターおよび反射型偏光子１３０を透過するように設置することが可能になり、透過像Ｃの輝度を高めることができる。画像表示装置としては、液晶表示装置や、有機ＥＬ表示装置等を好適に用いることができる。
　第２の画像表示部１５０の第２の画像表示面１５０ａと、第１の画像表示部１２０の第１の画像表示面１２０ａとのなす角γ２は任意に設定され得るが、虚像Ｂと透過像Ｃとが互いに平行になるように設定されることが好ましい。たとえば、第１の画像表示部を含む面と、第２のビームスプリッターを含む面とのなす角β２が９０°である場合、
γ２＝２α２
とすることで、虚像Ｂと透過像Ｃとを互いに平行にすることができる。
［好ましい実施形態の例］
　本発明の第２の画像表示システムの好ましい一実施形態について、図１７～図２０を用いてさらに詳細に説明する。
　図１７は、本発明の好ましい一実施形態である。画像表示システム１１３は、第１の画像表示部１２０と、反射型偏光子１３０と、ビームスプリッター１４０とを互いに同一でない面に備え、反射型偏光子１３０とビームスプリッター１４０が視認側からこの順に設置されており、さらに、ビームスプリッター１４０の視認側とは反対の側に、第２の画像表示部１５０を備えている。
　第１の画像表示部１２０の第１の画像表示面１２０ａと、反射型偏光子１３０の面１３０ａとのなす角は、α２である。例として、α２は６０°である。また、第１の画像表示部１２０の第１の画像表示面１２０ａと、ビームスプリッター１４０の透過反射面１４０ａとのなす角β２は、９０°である。
　第１の画像表示部１２０は、直線偏光（第１の偏光）を出射する液晶表示装置である。さらに、第１の画像表示部１２０の第１の画像表示面１２０ａ上に吸収型偏光子１２１を備えている。吸収型偏光子１２１が、第１の画像表示部１２０からの出射光を透過する向きに設置されている。
　反射型偏光子１３０の視認側には吸収型偏光子１３１が、互いの透過軸の向きが一致するように設置されている。
　ビームスプリッター１４０は、１／４波長位相差板１４１、ハーフミラー１４２、および１／４波長位相差板１４３が、視認側よりこの順で積層されており、視認側から見て、反射型偏光子１３０の透過軸と１／４波長位相差板１４１の遅相軸とのなす角が４５°になるように設置され、１／４波長位相差板１４１の遅相軸と１／４波長位相差板１４３の遅相軸とのなす角が９０°になるように設置されている。
　なお、第２の画像表示装置１５０は、第２の画像表示面１５０ａと第１の画像表示装置１２０の第１の画像表示面１２０ａとのなす角が２α２になるように設置されている。
　図１８は、画像表示システム１１３において、第１の画像表示部１２０の第１の画像表示面１２０ａ上の一点から出射した光線２１５および光線２１６の光路を示す。例として、光線１１５および光線２１６は、第１の画像表示部１２０から出射したときｓ偏光であるとする。
　光線２１５および光線２１６は吸収型偏光子１２１を透過し、反射型偏光子１３０に入射する。反射型偏光子１３０はｓ偏光を反射する向きに設置されており、光線２１５および光線２１６の大部分が正反射され、反射型偏光子１３０の面１３０ａに関して面対称の位置に虚像Ａが形成される。このとき、虚像Ａは、第１の画像表示部１２０の第１の画像表示面１２０ａとのなす角が２α２である。なお、虚像Ａは視認側からは視認されない。また、吸収型偏光子１２１が設置されていることにより、第１の画像表示部１２０の第１の画像表示面１２０ａおよびその他の領域が、視認側から直接に視認されることがない。
　図１９は、反射型偏光子１３０で正反射した後の光線２１５および光線２１６の光路を示す。ｓ偏光のままビームスプリッター１４０に入射した光線２１５および光線２１６の一部は、ハーフミラー１４２の表面（すなわち、ビームスプリッター１４０の透過反射面１４０ａ）で正反射され、ビームスプリッター４０の透過反射面１４０ａに関して虚像Ａと面対称の位置に虚像Ｂが形成される。β２が９０°であるので、虚像Ｂは、第１の画像表示部１２０の第１の画像表示面１２０ａとのなす角が２α２である。
　また、ビームスプリッター１４０で正反射した光線２１５および光線２１６は、１／４波長位相差板１４１を２回通過することにより、ｐ偏光へと偏光変換される。そのため、光線２１５および光線２１６が再び反射型偏光子１３０へと入射する際、大部分が反射型偏光子１３０を透過し、視認側から虚像Ｂが視認される。
　図２０は、画像表示システム１１３において、第２の画像表示部１５０の第２の画像表示面１５０ａ上の一点から出射した光線２１７および光線２１８の光路を示す。例として、光線２１７および光線２１８はｐ偏光であるとする。光線２１７および光線２１８の一部は、１／４波長位相差板１４３、ハーフミラー１４２、１／４波長位相差板１４１をこの順に透過する。このとき、１／４波長位相差板１４３の遅相軸と１／４波長位相差板１４１の遅相軸が直交していることにより、ビームスプリッター１４０を透過した第２の出射光は、ｐ偏光のままである。よって、大部分が反射型偏光子１３０を透過し、第２の画像表示面１５０ａに表示されている第２の画像が透過像Ｃとして視認される。
　また、第２の画像表示部１５０の第２の画像表示面１５０ａと、第１の画像表示部１２０の第１の画像表示面１２０ａとのなす角が２α２となるように第１および第２の画像表示部１２０、１５０が設置されていることにより、虚像Ｂと透過像Ｃは、互いに平行であり、視認者には重畳画像として視認される。
　このようにして、本実施形態の画像表示システム１１３は、虚像Ｂと透過像Ｃを重畳させて表示することができる。また、重畳画像の視聴の妨げになる直接像が視認されることなく、省スペースで、高輝度な重畳画像を表示可能である。
　以上に説明した本発明の第１および第２の画像表示システムは、透過型表示装置を用いないため、高輝度の重畳画像を表示することができる。さらに、本発明の第１および第２の画像表示システムは、吸収型偏光子あるいは反射型偏光子の視認側にプロジェクタ等の装置を設置する必要がなく、省スペースのシステムとすることができる。
　以下に実施例を挙げて、本発明の特徴をさらに具体的に説明する。なお、以下に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。また、本発明の趣旨を逸脱しない限り、以下に示す構成以外の構成とすることもできる。
［ビームスプリッターの作製］
　厚み１ｍｍのガラス板６０の片面に、アルミニウムを真空蒸着し、透過率５０％のハーフミラー７０を作製した。
　また、厚み１ｍｍのガラス板６０の片面に、ワイヤグリッド偏光子（商品名ＷＧＦ、旭化成株式会社製）６１、および吸収型偏光子６２を、それぞれの透過軸の方向が一致するように、この順に積層し、偏光ビームスプリッター７１（ＰＢＳ７１）を作製した。
　また、ハーフミラー７０の両面に、逆分散性のポリカーボネート１／４波長位相差フィルム（商品面ピュアエースＷＲ　Ｗ－１４２、帝人株式会社製）６３および６４を、互いの遅相軸の方向が直交する向きで積層し、１／４波長位相差板付きハーフミラー７２を作製した。
[実施例１]
　実施例１は、本発明の第１の画像表示システムの具体的な構成例である。図２１に実施例１の概略構成を示す。
　Ａｍａｚｏｎ社製タブレット端末Ｋｉｎｄｌｅ　ｆｉｒｅ　ＨＤＸを、表示面２０ａが上方を向くように設置し、第１の画像表示部２０とした（以降、第１の画像表示部２０を設置した面を「底面」と呼ぶ。）。Ｋｉｎｄｌｅ　ｆｉｒｅ　ＨＤＸから出射する光は直線偏光（第１の偏光）であった。
　次に、第１の画像表示部２０の表示面２０ａの上に、吸収型偏光子２１を、透過軸が第１の画像表示部２０から出射される直線偏光を透過する向きになるように設置した。
　次に、吸収型偏光子３０を、第１の画像表示部２０よりも視認側の位置で、第１の画像表示部２０の画像表示面２０ａと９０°をなすように設置した。さらに、ビームスプリッター４０として、１／４波長位相差板付きハーフミラー７２を、第１の画像表示部２０よりも視認側とは反対側の位置で、第１の画像表示部２０の画像表示面２０ａと６０°をなし、かつ、１／４波長位相差フィルム６３の遅相軸が、視認側から見て、吸収型偏光子３０の透過軸と４５°をなす向きになるように設置した。
　また、１／４波長位相差板付きハーフミラー７２の視認側とは反対の側に、Ａｍａｚｏｎ社製タブレット端末Ｋｉｎｄｌｅ　ｆｉｒｅ　ＨＤＸを、表示面５０ａと第１の画像表示部２０の画像表示面２０ａが１２０°をなすように設置し、第２の画像表示部５０とした。
　このようにして、実施例１の画像表示システム８１を作製した。
　実施例２～６は、本発明の第２の画像表示システムの具体的な構成例である。
[実施例２]
　図２２に実施例２の画像表示システム８２の概略構成を示す。
　Ａｍａｚｏｎ社製タブレット端末Ｋｉｎｄｌｅ　ｆｉｒｅ　ＨＤＸを表示面１２０ａが上方を向くように設置し、第１の画像表示部１２０とした。Ｋｉｎｄｌｅ　ｆｉｒｅ　ＨＤＸから出射する光は直線偏光であった。
　次に、反射型偏光子１３０として、偏光ビームスプリッター７１を、第１の画像表示部１２０よりも視認側の位置で、第１の画像表示部１２０の画像表示面１２０ａと６０°をなすように設置した。このとき、ワイヤグリッド偏光子６１および吸収型偏光子６２の透過軸が、第１の画像表示部１２０から出射される直線偏光を透過しない向きで、吸収型偏光子６２が視認側となるように設置した。
　また、ビームスプリッター１４０として、偏光ビームスプリッター７１を、ワイヤグリッド偏光子６１および吸収型偏光子６２の透過軸が、視認側から見て、反射型偏光子１３０の透過軸と４５°をなす向きで、ガラス板６０が視認側となるように設置した。
　このようにして、実施例２の画像表示システム８２を作製した。
[実施例３]
　図２３に実施例３の画像表示システム８３の概略構成を示す。
　実施例２の画像表示システム８２において、第１の画像表示部１２０の表示面１２０ａの上に、吸収型偏光子１２１を、透過軸が第１の画像表示部１２０から出射される直線偏光を透過する向きになるように設置した。
　このようにして、実施例３の画像表示システム８３を作製した。
[実施例４]
　図２４に実施例４の画像表示システム８４の概略構成を示す。
　実施例３の画像表示システム８３において、ビームスプリッター１４０として１／４波長位相差板付きハーフミラー７２を用い、１／４波長位相差フィルム６３の遅相軸が、視認側から見て、反射型偏光子１３０の透過軸と４５°をなす向きで設置した。
　このようにして、実施例４の画像表示システム８４を作製した。
[実施例５]
　図２５に実施例５の画像表示システム８５の概略構成を示す。
　実施例４の画像表示システム８４において、第１の画像表示部１２０の画像表示面１２０ａと反射型偏光子１３０とが４５°をなすように設置し、第２の画像表示部５０の画像表示面１５０ａが第１の画像表示部１２０の画像表示面１２０ａと９０°をなすように設置した以外は、実施例４と同様にして、実施例５の画像表示システム８５を作製した。
[実施例６]
　図２６に実施例６の画像表示システム８６の概略構成を示す。
　実施例５の画像表示システム８５において、第２の画像表示部５０を設置しなかった以外は、実施例５と同様にして、実施例６の画像表示システム８６を作製した。
[比較例１]
　図２７に比較例１の画像表示システム９０の概略構成を示す。
　Ａｐｐｌｅ社製スマートフォンｉＰｈｏｎｅ（登録商標）６ｓＰｌｕｓを、表示面が上方を向くように設置し、第１の画像表示部１２０とした）。なお、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）６ｓＰｌｕｓは、出射光が楕円偏光であり、直線偏光ではなかった。
　次に、ハーフミラー７０を、第１の画像表示部１２０よりも視認側の位置で、第１の画像表示部１２０の画像表示面１２０ａと６０°をなすように設置した。さらに、もうひとつのハーフミラー７０を、第１の画像表示部１２０よりも視認側とは反対側の位置で、第１の画像表示部１２０の画像表示面１２０ａと９０°をなすように設置した。また、２つ目のハーフミラー７０の視認側とは反対の側に、Ａｐｐｌｅ社製スマートフォンｉＰｈｏｎｅ（登録商標）６ｓＰｌｕｓを、表示面１５０ａと第１の画像表示部１２０の画像表示面１２０ａが１２０°をなすように設置し、第２の画像表示部１５０とした。
　このようにして、比較例１の画像表示システム９０を作製した。
[比較例２]
　図２８に比較例２の画像表示システム９１の概略構成を示す。
　底面にＡｍａｚｏｎ社製タブレット端末Ｋｉｎｄｌｅ　ｆｉｒｅ　ＨＤＸを、表示面２３ａが上方を向くように設置し、第１の画像表示部２３とした。次に、偏光ビームスプリッター７１を、第１の画像表示部２３に対し視認側とは反対側の位置で、第１の表示面２３ａと４５°をなすように設置し、ビームスプリッター３３とした。なお、このとき、ワイヤグリッド偏光子６１および吸収型偏光子６２の透過軸が、第１の画像表示部２３から出射される直線偏光を反射する向きで、ガラス板６０が視認側となるように設置した。また、ビームスプリッター３３の視認側とは反対の側に、Ａｍａｚｏｎ社製タブレット端末Ｋｉｎｄｌｅ　ｆｉｒｅ　ＨＤＸを、表示面５１ａと第１の画像表示部２３の画像表示面２３ａが９０°をなすように設置し、第２の画像表示部５１とした。
　このようにして、比較例２の画像表示システム９１を作製した。
[比較例３]
　図２９に比較例３の画像表示システム９２の概略構成を示す。
　Ｉｎｎｏｌｕｘ社製透過型液晶表示装置（製品名：ＴＳＭ－１０２０）を、底面に対し垂直に設置し、第１の画像表示部２４とした。また、第１の画像表示部２４の視認側とは反対の側に、Ａｍａｚｏｎ社製タブレット端末Ｋｉｎｄｌｅ　ｆｉｒｅ　ＨＤＸを、底面に対し垂直に設置し、第２の画像表示部５２とした。このようにして、比較例３の画像表示システム９２を作製した。
＜画像評価システムの評価＞
[虚像Ｂまたは直接像Ｄの輝度の評価]
　作製した画像表示システムにおいて、第１の画像表示部の全面を白色表示にし、第２の画像表示部を非表示として、株式会社トプコンテクノハウス社製分光放射計「ＳＲ－３」を用いて虚像Ｂの輝度を測定した。なお、比較例３の画像表示システム９２においては、透過型液晶表示装置の直接像Ｄの輝度を測定した。結果を表１に示す。
[透過像Ｃの輝度の評価]
　作製した画像表示システムにおいて、第１の画像表示部を非表示とし、第２の画像表示部の全面を白色表示にして、株式会社トプコンテクノハウス社製分光放射計「ＳＲ－３」を用いて透過像Ｃの輝度を測定した。結果を表１に示す。
[第１の画像表示部の直接像の視認性の評価]
　作製した画像表示システムにおいて、第１の画像表示部の全面を白色表示にし、第２の画像表示部を非表示として、第１の画像表示部の表示領域および非表示領域が視認側から直接視認されるかどうかを目視評価した。評価基準は以下の通りである。なお、結果を表１に示す。
＜評価基準＞
Ａ：第１の画像表示部の表示領域および非表示領域の両方が視認されない。
Ｂ：第１の画像表示部の表示領域が視認されず、非表示領域がわずかに視認される。
Ｃ：第１の画像表示部の表示領域および非表示領域の両方がわずかに視認される。
Ｄ：第１の画像表示部の表示領域および非表示領域の両方が明瞭に視認される。
　各実施例および比較例の主要構成および上記各評価結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１～６の画像表示システム８１～８６は、いずれも、虚像Ｂおよび透過像Ｃが高輝度で表示され、高い視認性を有していた。また、いずれも、プロジェクタ等の投射機を設置する必要がなく、省スペースの表示システムとなっていた。
　実施例１の画像表示システム８１は、最も視認側に吸収型偏光子を用いたことにより、第１の画像表示部の表示が直接視認されることがなかった。また、吸収型偏光子を用いているので、不要な正反射が抑制され、二重像やゴースト等が視認されることがなかった。
　実施例２～６の画像表示システム８２～８６は、いずれも、反射型偏光子の視認側に吸収型偏光子６２が設置されていることにより、視認側から入射する外光の反射が大幅に抑制され、良好な視認性を有していた。
　実施例２の画像表示システム８２は、第１の画像表示部として直線偏光を出射する画像表示装置を用い、反射型偏光子として偏光ビームスプリッターを用いたことにより、第１の画像表示部の表示が直接視認されることがなかった。
　実施例３の画像表示システム８３は、さらに、吸収型偏光子２１を設置したことにより、第１の画像表示部の表示領域だけでなく、非表示領域も直接視認されることがなかった。
　実施例４の画像表示システム８４および実施例５の画像表示システム８５は、第２のビームスプリッターとして１／４波長位相差板付きハーフミラーを用いたことにより、虚像Ｂおよび透過像Ｃの輝度が特に高く、良好な視認性を有していた。
　実施例６の画像表示システム８６は、第２の画像表示部を設置しなかったことにより、背後に設置される実物体の透過像が虚像Ｂと重畳して視認され、高い演出効果を有していた。
　１０、１１、１２、１３　　画像表示システム
　２０、２３、２４　　第１の画像表示部
　２０ａ　第１の画像表示面
　２１　　吸収型偏光子
　３０　　吸収型偏光子
　３０ａ　　吸収型偏光子の面
　４０　　ビームスプリッター
　４０ａ　　透過反射面
　４１、４３　　１/４波長位相差板
　４２　　ハーフミラー
　５０、５１、５２　　第２の画像表示部
　５０ａ　　第２の画像表示面
　５５　　実体物
　６０　　ガラス板
　６１　　ワイヤグリッド偏光子
　６２　　吸収型偏光子
　６３、６４　　１/４波長位相差フィルム
　７０　　ハーフミラー
　７１　　偏光ビームスプリッター
　７２　　１／４波長位相差板付きハーフミラー
　７３　　吸収型偏光子
　８１～８６、９０～９２　　画像表示システム
　１０１～１０６、２０１～２０４、２１１～２１８　　光線
　１１１、１１２、１１３　　画像表示システム
　１２０　　第１の画像表示部
　１２０ａ　第１の画像表示面
　１２１　　吸収型偏光子
　１３０　　反射型偏光子
　１３０ａ　　反射型偏光子の面
　１３１　　吸収型偏光子
　１４０　　ビームスプリッター
　１４０ａ　　透過反射面
　１５０　　第２の画像表示部
　１５０ａ　第２の画像表示面
　１５５　　実体物
　３００　　地図画像
　３０１　　付加画像
　３０２　　重畳画像

Claims (21)

  1. 　第１の画像を表示する第１の画像表示面を有し、第１の偏光である第１の出射光を出射する第１の画像表示部と、
    　入射した光の一部を透過し、他の一部を反射する透過反射面を有し、前記第１の画像表示部から出射された前記第１の出射光が入射する位置に前記透過反射面が配置されたビームスプリッターであって、前記第１の出射光の偏光を変化させて反射するビームスプリッターと、
    　前記第１の出射光のうち前記ビームスプリッターの前記透過反射面で反射された反射光が入射する位置に配置された、前記第１の偏光を吸収し、該第１の偏光と異なる第２の偏光を透過させる吸収型偏光子とを備えた画像表示システム。
  2. 　前記第１の画像表示部の前記第１の画像表示面と前記ビームスプリッターの前記透過反射面とのなす角α１が
    　０°＜α１＜９０°
    を満たす請求項１に記載の画像表示システム。
  3. 　第２の画像を表示する第２の画像表示面を有し、第２の出射光を出射する第２の画像表示部をさらに備え、
    　該第２の画像表示部は、前記ビームスプリッターの前記透過反射面に、前記第１の出射光が入射する側とは反対の側から前記第２の出射光を入射させる位置に配置されており、
    　前記第２の出射光の少なくとも一部が前記ビームスプリッターおよび前記吸収型偏光子を透過する請求項１または２に記載の画像表示システム。
  4. 　前記第２の画像表示部の前記第２の画像表示面が、前記ビームスプリッターの前記透過反射面を挟んで前記第１の画像表示面と対称な位置に形成される虚像と重畳して視認される位置に配置されている請求項３に記載の画像表示システム。
  5. 　前記第２の画像表示部の前記第２の画像表示面が前記虚像と平行、かつ、異なる面に位置している請求項４に記載の画像表示システム。
  6. 　前記第１の画像表示部の前記第１の画像表示面と前記ビームスプリッターの前記透過反射面とのなす角がα１である場合、
    　前記第１の画像表示部の前記第１の画像表示面と、前記第２の画像表示部の前記第２の画像表示面とのなす角が２α１である請求項３から５のいずれか１項に記載の画像表示システム。
  7. 　前記第１の画像と前記第２の画像とが、互いに情報を補完するものである請求項３から６のいずれか１項に記載の画像表示システム。
  8. 　前記ビームスプリッターがハーフミラーを含む請求項１から７のいずれか１項に記載の画像表示システム。
  9. 　前記ビームスプリッターが偏光変換素子を含む請求項８に記載の画像表示システム。
  10. 　前記偏光変換素子が１／４波長位相差板である請求項９に記載の画像表示システム。
  11. 　第１の画像を表示する第１の画像表示面を有し、第１の偏光である第１の出射光を出射する第１の画像表示部と、
    　該第１の画像表示部から出射された前記第１の出射光が入射する位置に配置された、前記第１の偏光を反射する反射型偏光子と、
    　入射した光の一部を透過し、他の一部を反射する透過反射面を有し、前記反射型偏光子で反射された前記第１の出射光が入射する位置に、前記透過反射面が配置されたビームスプリッターであって、前記第１の出射光の偏光を変化させて反射するビームスプリッターとを備え、
    　前記反射型偏光子は、前記第１の出射光のうち該反射型偏光子で反射され前記ビームスプリッターでさらに反射された反射光が入射する位置に配置されている画像表示システム。
  12. 　前記第１の画像表示部の前記第１の画像表示面と前記反射型偏光子とのなす角α２が
    　０°＜α２＜９０°
    を満たし、かつ、前記第１の画像表示面と前記透過反射面とのなす角β２が
    　８５°＜β２＜９５°
    である請求項１１に記載の画像表示システム。
  13. 　第２の画像を表示する第２の画像表示面を有し、第２の出射光を出射する第２の画像表示部をさらに備え、
    　該第２の画像表示部は、前記ビームスプリッターの前記透過反射面に、前記反射型偏光子が配置されている側とは反対の側から前記第２の出射光を入射させる位置に配置されており、
    　前記第２の出射光の少なくとも一部が前記ビームスプリッターおよび前記反射型偏光子を透過する請求項１１または１２に記載の画像表示システム。
  14. 　前記第２の画像表示部の前記第２の画像表示面が、前記反射型偏光子および前記ビームスプリッターの前記透過反射面を介して形成される前記第１の画像表示面の虚像と重畳して視認される位置に配置されている請求項１３に記載の画像表示システム。
  15. 　前記第２の画像表示部の前記第２の画像表示面が前記虚像と平行、かつ、異なる面に位置している請求項１４に記載の画像表示システム。
  16. 　前記第１の画像表示部の前記第１の画像表示面と前記反射型偏光子とのなす角がα２である場合、
    　前記第１の画像表示部の前記第１の画像表示面と、前記第２の画像表示部の前記第２の画像表示面とのなす角が２α２である請求項１３から１５のいずれか１項に記載の画像表示システム。
  17. 　前記第１の画像と、前記第２の画像とが、互いに情報を補完するものである請求項１３から１６のいずれか１項に記載の画像表示システム。
  18. 　前記反射型偏光子の、前記第１の出射光が入射する面とは反対の面側に配置された、前記第１の偏光を吸収する吸収型偏光子を備えている請求項１１から１７のいずれか１項に記載の画像表示システム。
  19. 　前記ビームスプリッターがハーフミラーを含む請求項１１から１８のいずれか１項に記載の画像表示システム。
  20. 　前記ビームスプリッターが偏光変換素子を含む請求項１９に記載の画像表示システム。
  21. 　前記偏光変換素子が１／４波長位相差板である請求項２０に記載の画像表示システム。
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