WO2024048539A1 - 空中像形成装置 - Google Patents

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WO2024048539A1
WO2024048539A1 PCT/JP2023/031054 JP2023031054W WO2024048539A1 WO 2024048539 A1 WO2024048539 A1 WO 2024048539A1 JP 2023031054 W JP2023031054 W JP 2023031054W WO 2024048539 A1 WO2024048539 A1 WO 2024048539A1
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WO
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light
diffusion control
light diffusion
section
aerial image
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/031054
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English (en)
French (fr)
Inventor
麦 片桐
健太郎 草間
直也 小泉
誠 大坪
Original Assignee
リンテック株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
    • G02B30/56—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels by projecting aerial or floating images
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements

Definitions

  • the present invention relates to an aerial image forming device.
  • An aerial image is an image formed at an arbitrary position in space by reflecting and refracting light emitted from a light source by an optical element or the like. There is no screen or display placed at the location where the aerial images are displayed, giving viewers a strange feeling when viewing the aerial images. Therefore, in recent years, aerial images have been utilized in various applications including virtual reality.
  • Patent Document 1 discloses an aerial image forming device that includes at least a display section and a translucent imaging section, in which an image (real image) displayed on the display section is mainly caused by the action of the translucent imaging section.
  • An aerial image forming device that displays an aerial image is disclosed.
  • an unintended image called a ghost image may be displayed simultaneously with the aerial image.
  • the occurrence of a ghost image is unintended and cannot be said to accurately reflect a real image.
  • the ghost image may overlap the aerial image, making it difficult to visually recognize the aerial image.
  • optical elements also called viewing angle control elements, privacy films, etc.
  • optical elements that transmit only light entering at a predetermined angle of incidence and block other light are used to create aerial images. It is practiced to provide it in a forming apparatus.
  • the optical element By using the optical element, it is possible to block light for forming a ghost image, thereby suppressing the generation of a ghost image.
  • the optical element acts to block part of the light emitted from the display section. Therefore, the overall brightness decreases, making it difficult to visually recognize the aerial image brightly, and also reducing the contrast ratio of the aerial image.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an aerial image forming device that can satisfactorily suppress the generation of ghost images while maintaining sufficient brightness. do.
  • the present invention includes a display section that has a display surface and emits light from the display surface; A light diffusion control section that diffuses or transmits light depending on the angle; and a light diffusion control section that is laminated on the side of the light diffusion control section opposite to the display section, that transmits the light that has passed through the light diffusion control section; a light-transmitting imaging section that forms an image at a position on the side opposite to the diffusion control section;
  • an aerial image forming device characterized by having a louver-like regular internal structure with a plate-like region (invention 1).
  • the display section is arranged in the light diffusion control section such that the display surface and the surface of the light diffusion control section opposite to the light transmission imaging section are non-parallel. And it is preferable that it is arranged with respect to the light-transmitting imaging section (Invention 2).
  • a direction that is perpendicular to the longitudinal direction of the plate-shaped region and that exists in a plane on the opposite side of the light-transmitting imaging section of the light diffusion control section is set as 1, a direction parallel to a plane perpendicular to both sides of the display surface and one side of the light diffusion control section, and the surface of the light diffusion control section on the opposite side from the light-transmitting imaging section. It is preferable that an acute angle formed by the first direction and the second direction is 0° or more and 90° or less (invention 3), when the direction existing within is defined as the second direction.
  • a direction that is perpendicular to the longitudinal direction of the plate-shaped region and that exists in a plane on the opposite side of the light-transmitting imaging section of the light diffusion control section is the first direction.
  • each of the plate-like regions is inclined toward the first direction within the light diffusion control section (invention 4).
  • the angle of inclination of the plate-like region is 0° or more and 30° or less with respect to the thickness direction of the light diffusion control section (invention 5).
  • the light transmission imaging section includes a retrotransmission optical element that retransmits incident light (invention 6).
  • the retrotransmissive optical element is formed by laminating two layers each having a plurality of reflective surfaces, and in each of the two layers, the plurality of reflective surfaces are are arranged perpendicularly to one surface of the retrotransmissive optical element and at a predetermined interval from each other, such that the reflective surface in one of the two layers is orthogonal to the reflective surface in the other layer; It is preferable that two layers are laminated (Invention 7).
  • the light transmission section is perpendicular to a surface of the light transmission imaging section opposite to the light diffusion control section and both sides of the display surface, and passes through a center point of the light transmission imaging section.
  • a plane F and assuming that the width of the translucent imaging section in a cross section obtained by cutting the translucent imaging section at the plane F is the width W, at an observation point existing within the plane F, Therefore, when observing the aerial image forming apparatus from an observation point that satisfies both conditions A and B below, (Condition A)
  • An angle ⁇ is defined as an angle between a line segment connecting the observation point and the center point and a surface of the translucent imaging section opposite to the light diffusion control section, and a plane including the display surface of the display section.
  • the sum of the angle ⁇ and the angle ⁇ is 90°.
  • the distance between the observation point and the center point is 3.5 times the width W.
  • the light diffusion control unit applies haze to light that is reflected in both of the two layers constituting the retrotransmissive optical element, out of the light that is irradiated from an arbitrary point on the display unit and reaches the observation point.
  • the haze value is 60% or more (Invention 8).
  • the aerial image forming apparatus according to the present invention can satisfactorily suppress the generation of ghost images while maintaining sufficient brightness.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of an aerial image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the internal structure of a light diffusion control section.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between optical characteristics of a light diffusion control section and light that forms an aerial image and a ghost image.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a light diffusion control section according to Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the incident range of light that forms an aerial image and a ghost image identified in Test Example 1.
  • 3 is a graph showing the results of the optical characteristics of the light diffusion control section measured in Test Example 1. These are images showing an aerial image and a ghost image taken in Test Example 2.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of an aerial image forming apparatus according to this embodiment.
  • the aerial image forming apparatus 10 includes a display section 1 having a display surface and emitting light from the display surface, and a display section 1 disposed on the display surface side of the display section 1, A light diffusion control section 2 that diffuses or transmits the light depending on the incident angle thereof; and a light diffusion control section 2 that is laminated on the side opposite to the display section 1 in the light diffusion control section 2, and the light that passes through the light diffusion control section 2; It is provided with a light transmission imaging section 3 that transmits the light and forms an image at a position on the side opposite to the light diffusion control section 2.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the internal structure of the light diffusion control section.
  • the light diffusion control unit 2 has a louver-shaped regular internal structure including a plurality of plate-like regions 201 having a relatively high refractive index within a region 202 having a relatively low refractive index. It is something that you have.
  • the light diffusion control unit 2 is capable of emitting incident light that has entered the surface of the light diffusion control unit 2 within a predetermined incident angle range while strongly diffusing it with a predetermined opening angle. Can be done.
  • the incident light falls outside the above-mentioned incident angle range, it can be transmitted without being diffused, or it can be emitted with weaker diffusion than in the case of incident light within the incident angle range.
  • this is a direction perpendicular to the longitudinal direction of the plate-like region 201 and exists on the surface of the light diffusion control section 2 on the opposite side of the light transmission imaging section 3 (in FIG. 2, "D1" The indicated direction) is referred to as the "first direction".
  • the aerial image forming apparatus 10 displays a desired image (real image) on the display surface of the display unit 1, when viewed from a predetermined observation point 5, An image formed by forming the real image in the air (aerial image) can be visually recognized at the indicated position.
  • the surface at the position indicated by the symbol "4" is referred to as the "aerial image observation surface.”
  • an image called a ghost image may also be displayed along with the aerial image.
  • the ghost image refers to an image reflecting a real image that is not displayed on the display surface of the display unit 1 but is displayed around the aerial image on the aerial image observation surface 4.
  • an optical element that blocks only the light that contributes to the formation of ghost images is sometimes used.
  • the optical element blocks a portion of the light emitted from the display unit 1, there is a problem in that the brightness of the aerial image is reduced, making it difficult for the viewer to visually recognize the aerial image.
  • the aerial image forming apparatus 10 includes the light diffusion control section 2, thereby effectively suppressing the generation of ghost images while maintaining sufficient brightness of the aerial image. can do. It is estimated that such an effect is caused by the action of the light diffusion control section 2, as described below. However, it is not limited to this effect, and the possibility that other effects also exist cannot be denied.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the action of the light diffusion control unit 2, and in particular is a diagram illustrating the relationship between the optical characteristics of the light diffusion control unit 2 and the light that forms an aerial image and a ghost image.
  • the light diffusion control unit 2 diffuses and transmits light incident within a predetermined incident angle range, and transmits light incident outside the incident angle range with almost no diffusion.
  • the graph in FIG. 3 shows the relationship between the incident angle of light entering the light diffusion control unit 2 and the haze value. Specifically, it has been shown that for light incident from an incident angle range of about -10° to about 10°, the haze value exceeds 80% (that is, the light is diffusely transmitted). There is. On the other hand, it has been shown that for light incident from an incident angle range of about -70° to about -20°, the haze value is about 15% (that is, the light is transmitted without being diffused). has been done. Note that the incident angle at which the haze value varies greatly (near -15° in FIG. 3) is sometimes referred to as a "threshold value.”
  • the above-mentioned “haze value” is different from normal “haze” and is a value measured by taking a predetermined distance between the integrating sphere aperture and the sample and changing the incident angle to the sample.
  • the predetermined distance is 20 mm, but the value is not particularly limited as long as it is a value that allows confirmation of straight transmission/diffuse transmission of incident light.
  • the light diffusion control section 2 exhibiting the above-mentioned optical characteristics is present between the display section 1 and the light-transmitting imaging section 3, so that the light diffusion control section 2 can
  • the light for forming an image is made to reach the translucent imaging section 3 in a good manner, while the light for forming a ghost image is made to reach the translucent imaging section 3 in a diffused state.
  • the light diffusion control unit 2 controls the diffusion of light rather than blocking the light, it is possible to display the aerial image with sufficient brightness while suppressing the generation of ghost images. It becomes possible.
  • the incident angle range of light and ghost image for forming an aerial image can be adjusted.
  • a better effect can be achieved by adjusting the threshold value to be located between the range of incident angles of light for formation.
  • Display unit 1 that constitutes the aerial image forming apparatus 10 according to the present embodiment has a display surface, displays an image on the display surface, and transmits the light to the light diffusion control unit 2 and the translucent imaging unit. There is no particular limitation as long as it can emit light toward the target.
  • a liquid crystal (LCD) display, a light emitting diode (LED) display, an organic electroluminescence (organic EL) display, etc. can be used as the display unit 1, a liquid crystal (LCD) display, a light emitting diode (LED) display, an organic electroluminescence (organic EL) display, etc. can be used.
  • LCD liquid crystal
  • LED light emitting diode
  • organic EL organic electroluminescence
  • the positional relationship between the display section 1, the light diffusion control section 2, and the light transmission imaging section 3 is not particularly limited. As shown in FIG. 1, it is preferable that the display section 1 and the light diffusion control section 2 are sufficiently isolated, and that a space exists between them. Further, the display section 1 is connected to the light diffusion control section 2 and the light transmission section so that the display surface of the display section 1 and the surface of the light diffusion control section 2 on the side opposite to the light transmission imaging section 3 are non-parallel. It is also preferable to arrange it with respect to the imaging section 3. With such a positional relationship, it becomes possible to display an aerial image better.
  • the light diffusion control unit 2 constituting the aerial image forming apparatus 10 according to the present embodiment is not particularly limited as long as it has the regular louver-like internal structure described above.
  • the light diffusion control unit 2 includes a high refractive index component and a low refractive index component having a lower refractive index than the high refractive index component. It is preferable that the composition be cured. In particular, it is preferable that the high refractive index component and the low refractive index component each have one or two polymerizable functional groups.
  • High refractive index component Preferred examples of high refractive index components include (meth)acrylic esters containing an aromatic ring, and particularly preferred examples include (meth)acrylic esters containing a plurality of aromatic rings. .
  • Examples of (meth)acrylic esters containing multiple aromatic rings include biphenyl (meth)acrylate, naphthyl (meth)acrylate, anthracyl (meth)acrylate, benzylphenyl (meth)acrylate, and (meth)acrylate.
  • (meth)acrylic acid means both acrylic acid and methacrylic acid. The same applies to other similar terms.
  • the molecular weight of the high refractive index component is preferably 150 to 2,500, particularly preferably 200 to 1,500, and even more preferably 250 to 1,000. When the molecular weight is within the above range, it becomes easier to form the light diffusion control section 2 having a desired regular internal structure.
  • the molecular weight of the high refractive index component refers to the theoretical molecular weight.
  • the molecular weight of the high refractive index component is determined by gel permeation chromatography (GPC).
  • weight average molecular weight obtained as a standard polystyrene equivalent value measured by the method refers to the weight average molecular weight obtained as a standard polystyrene equivalent value measured by the method. Note that the method for measuring the weight average molecular weight in this specification refers to the value measured by the GPC method in terms of standard polystyrene.
  • the refractive index of the high refractive index component is preferably 1.45 to 1.70, more preferably 1.50 to 1.65, particularly preferably 1.54 to 1.62, More preferably, it is 1.56 to 1.59.
  • the refractive index in this specification means the refractive index of a predetermined component before curing the composition for a light diffusion control part, and the refractive index is measured according to JIS K0062:1992. It is.
  • the content of the high refractive index component in the composition for a light diffusion control layer is preferably 25 to 400 parts by mass, more preferably 50 to 350 parts by mass, based on 100 parts by mass of the low refractive index component.
  • the amount is preferably 75 to 300 parts by weight, and more preferably 100 to 200 parts by weight.
  • Low refractive index component Preferred examples of the low refractive index component include urethane (meth)acrylate, (meth)acrylic polymer having (meth)acryloyl group in the side chain, (meth)acryloyl group-containing silicone resin, and Examples include saturated polyester resins. Among these, it is particularly preferable to use urethane (meth)acrylate from the viewpoint of easy formation of a good regular internal structure. More specifically, using a urethane (meth)acrylate formed from (a) a compound containing at least two isocyanate groups, (b) a polyalkylene glycol, and (c) a hydroxyalkyl (meth)acrylate. is preferred.
  • Preferred examples of the above-mentioned (a) compound containing at least two isocyanate groups include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 1,3-xylylene diisocyanate, 1, Aromatic polyisocyanates such as 4-xylylene diisocyanate, aliphatic polyisocyanates such as hexamethylene diisocyanate, alicyclic polyisocyanates such as isophorone diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, and these Examples include biuret forms, isocyanurate forms, and adduct forms that are reactants with low-molecular active hydrogen-containing compounds such as ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, trimethylolpropane, and castor oil. Among these, alicyclic polyisocyanates are preferred, and alicyclic diisocyanates are particularly preferred.
  • polyalkylene glycol (b) mentioned above examples include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol, polyhexylene glycol, etc. Among them, polypropylene glycol is preferred.
  • the weight average molecular weight of the polyalkylene glycol (b) is preferably from 2,300 to 19,500, particularly preferably from 3,000 to 14,300, and even more preferably from 4,000 to 12,300.
  • hydroxyalkyl (meth)acrylate examples include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, and 2-hydroxybutyl (meth)acrylate. ) acrylate, 3-hydroxybutyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, etc. Among them, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate is preferred.
  • Urethane (meth)acrylate can be synthesized using the above-mentioned components (a) to (c) according to a conventional method.
  • the blending ratio of components (a) to (c) is determined by molar ratio of (a) component: (b) component: (c) component.
  • the ratio is preferably from 1 to 5:1:1 to 5, particularly preferably from 1 to 3:1:1 to 3.
  • the weight average molecular weight of the low refractive index component is preferably 3,000 to 20,000, particularly preferably 5,000 to 15,000, and even more preferably 7,000 to 13,000. When the weight average molecular weight is within the above range, it becomes easy to form the light diffusion control section 2 having a desired regular internal structure.
  • the refractive index of the low refractive index component is preferably 1.30 to 1.59, more preferably 1.38 to 1.50, particularly preferably 1.42 to 1.49, More preferably, it is 1.46 to 1.48 or less.
  • the refractive index is within the above range, it becomes easy to form the light diffusion control section 2 having a desired regular internal structure.
  • composition for a light diffusion control section may contain other additives in addition to the high refractive index component and the low refractive index component.
  • Other additives include, for example, polyfunctional monomers, photopolymerization initiators, antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, antistatic agents, polymerization accelerators, polymerization inhibitors, infrared absorbers, plasticizers, Examples include diluting solvents and leveling agents.
  • the light diffusion control layer composition contains a photopolymerization initiator. This makes it easy to efficiently form the light diffusion control section 2 having a desired regular internal structure.
  • photopolymerization initiators include benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin-n-butyl ether, benzoin isobutyl ether, acetophenone, dimethylaminoacetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2,2-diethoxy-2-phenylacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]- 2-morpholino-propan-1-one, 4-(2-hydroxyethoxy)phenyl-2-(hydroxy-2-propyl)ketone, benzophenone, p-phenylbenzophenone, 4,4-diethylaminobenzophenone, dichlorobenzophenone, 2- Methylanthraquinone, 2-ethylanthraquinon
  • the content of the photopolymerization initiator in the composition for a light diffusion control part is 0.2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the high refractive index component and the low refractive index component. It is preferably from 1 to 20 parts by weight, preferably from 0.5 to 16 parts by weight, particularly preferably from 1 to 13 parts by weight, and even more preferably from 1 to 10 parts by weight.
  • composition for light diffusion control part contains the above-mentioned high refractive index component and low refractive index component, and if desired, other additives such as a photopolymerization initiator and an ultraviolet absorber. It can be prepared by uniformly mixing the agents.
  • stirring may be performed while heating to a temperature of 40 to 80°C to obtain a uniform composition for a light diffusion control part.
  • a diluting solvent may be added and mixed so that the resulting composition for a light diffusion control part has a desired viscosity.
  • the light diffusion control unit 2 has a regular louver-like structure, which includes a plurality of plate-like regions 201 having a relatively high refractive index in a region 202 having a relatively low refractive index. It is preferable to have a specific internal structure.
  • each of the plate-shaped regions 201 is preferably inclined toward the first direction D1 within the light diffusion control section 2.
  • the angle of the inclination is preferably 0° or more, more preferably 1° or more with respect to the thickness direction of the light diffusion control section 2.
  • the angle is preferably 2° or more, and more preferably 3° or more.
  • the above angle is preferably 30° or less, more preferably 28° or less, particularly preferably 25° or less, further preferably 20° or less, and especially 10° or less. It is preferable that Since the plate-shaped region 201 is inclined at these angles, the aerial image forming apparatus 10 according to the present embodiment can easily suppress the generation of ghost images and can easily display a brighter aerial image. .
  • the light diffusion control unit 2 may have a structure other than the regular internal structure shown in FIG. 2.
  • the plate-like region 201 may be bent midway in the thickness direction of the light diffusion control section 2 .
  • the light diffusion control layer 10 may have two or more laminated layers each having a regular internal structure in which the plate-like regions 201 are arranged.
  • the thickness of the light diffusion control section 2 is preferably 1 to 500 ⁇ m, more preferably 10 to 300 ⁇ m, particularly preferably 50 to 250 ⁇ m, and is preferably 80 to 200 ⁇ m, particularly preferably 100 to 160 ⁇ m.
  • the aerial image forming apparatus 10 according to the present embodiment can easily suppress the generation of ghost images and can easily display brighter aerial images.
  • the method for forming the light diffusion control section 2 is not particularly limited, and can be formed by a conventionally known method.
  • the light diffusion control section 2 can be formed by irradiating and curing the coating film with active energy rays through the process sheet or release sheet. In this way, by laminating the release sheet on the coating film, the gap between the release sheet and the process sheet is maintained, the coating film is suppressed from being crushed, and a uniform thickness and desired regular internal structure can be achieved. This makes it easy to form the light diffusion control section 2 having the above structure.
  • release sheet examples include polyethylene film, polypropylene film, polybutene film, polybutadiene film, polymethylpentene film, polyvinyl chloride film, vinyl chloride copolymer film, polyethylene terephthalate film, polyethylene naphthalate film, and polybutylene terephthalate film. , polyurethane film, ethylene vinyl acetate film, ionomer resin film, ethylene/(meth)acrylic acid copolymer film, ethylene/(meth)acrylic acid ester copolymer film, polystyrene film, polycarbonate film, polyimide film, fluororesin film A resin film such as the following is used. Moreover, these crosslinked films are also used. Furthermore, a laminated film of these may be used.
  • the release surface of the release sheet is subjected to a release treatment.
  • the release agent used in the release treatment include alkyd-based, silicone-based, fluorine-based, unsaturated polyester-based, polyolefin-based, and wax-based release agents.
  • the thickness of the release sheet is not particularly limited, but from the viewpoint of excellent handling properties and the ability to protect the light diffusion control section well until use, it is preferably 20 to 200 ⁇ m, and 30 to 100 ⁇ m. is more preferable.
  • the resin film used as the above-mentioned release sheet, a crosslinked film, or a laminated film of these can be used.
  • the release sheet described above can also be used as a process sheet.
  • the thickness of the process sheet is preferably 20 to 250 ⁇ m, and preferably 30 to 200 ⁇ m, from the viewpoint of easy formation of the desired light diffusion control portion and the ability to protect the light diffusion control portion well until use. is more preferable.
  • the above-mentioned coating methods include knife coating, roll coating, bar coating, blade coating, die coating, and gravure coating.
  • the composition for a light diffusion control part may be diluted with a solvent as necessary.
  • the coating film can be irradiated with active energy rays by a conventionally known method.
  • a linear light source is used as a light source for active energy rays, and band-shaped (almost linear) light is generated randomly in the width direction (TD direction) and approximately parallel to the flow direction (MD direction) with respect to the surface of the irradiation target. irradiate.
  • the inclination angle of the plate-shaped region 201 can also be adjusted by adjusting the irradiation angle of the light.
  • the active energy rays refer to electromagnetic waves or charged particle beams that have energy quantum, and specifically include ultraviolet rays and electron beams.
  • ultraviolet rays are particularly preferred because they are easy to handle and can easily form a desired regular internal structure.
  • the irradiation conditions are preferably such that the peak illuminance on the coating surface is 0.1 to 200 mW/cm 2 . Further, it is preferable that the cumulative amount of light on the surface of the coating film is 5 to 300 mJ/cm 2 . Further, the relative moving speed of the active energy ray light source with respect to the irradiation target is preferably 0.1 to 10 m/min.
  • the translucent imaging unit 3 constituting the aerial image forming apparatus 10 according to the present embodiment transmits light originating from the display unit 1 and forms an aerial image on a predetermined aerial image observation surface.
  • a light-transmitting imaging section 3 is a retrotransmissive optical element that recursively transmits incident light.
  • retrotransmissive optical element conventionally known ones can be used, but from the viewpoint of easily forming an aerial image well, a retrotransmissive optical element having a dihedral corner reflector array structure, a plurality of reflective It is preferable to use a retrotransmissive optical element formed by laminating two layers each having a surface, and more preferably to use a retrotransmission optical element formed by laminating two layers each having a plurality of reflective surfaces.
  • a plurality of reflective surfaces are arranged perpendicularly to one surface of the retrotransmissive optical element and at a predetermined interval from each other, and It is preferable that the two layers are laminated such that the reflective surface of one of the two layers and the reflective surface of the other layer are orthogonal to each other.
  • the thickness of the transparent imaging section 3 is preferably 0.1 to 20 mm, more preferably 0.5 to 15 mm, particularly preferably 1 to 12 mm, and even more preferably 2 to 10 mm. It is preferably 4 to 8 mm, particularly preferably 4 to 8 mm.
  • the aerial image forming apparatus 10 according to the present embodiment may include components other than the display section 1, light diffusion control section 2, and light transmission imaging section 3 described above.
  • the aerial image forming apparatus 10 according to the present embodiment includes a housing for accommodating the display section 1, the light diffusion control section 2, and the translucent imaging section 3 while fixing them at predetermined positions.
  • the material, shape, dimensions, etc. of the casing can be selected as appropriate depending on the use and purpose.
  • the casing is made of a light-shielding material to prevent light from the display unit 1 from unintentionally leaking to the outside, and to prevent unintentional leakage of light from the display unit 1 to the light diffusion control unit 2 to the outside. It is preferable that light can be prevented from entering.
  • the second direction is assumed to be a direction parallel to a plane perpendicular to both surfaces of the light diffusion control section 2 and in a plane on the opposite side of the light-transmitting imaging section 3, It is preferable that the acute angle between the first direction and the second direction is 0° or more and 90° or less. No matter what angle the above-mentioned acute angle is, aerial image formation according to the present embodiment can be achieved by considering the angle of incidence on the light diffusion control section 2 in a plane that includes D1 and is perpendicular to the light diffusion control section 2. The device 10 can more easily suppress the generation of ghost images and can more easily display a brighter aerial image.
  • the aerial image forming apparatus 10 uses the above-mentioned retrotransmissive optical element having a dihedral corner reflector array structure, or a two-layer stacked layer having a plurality of reflective surfaces, as the translucent imaging section 3.
  • a retrotransmissive optical element it is also preferable that the following conditions are satisfied.
  • a plane that is perpendicular to the surface of the translucent imaging section 3 opposite to the light diffusion control section 2 and both surfaces of the display surface of the display section 1 and passing through the center point of the translucent imaging section 3 Assume F. Further, the width of the light-transmitting image forming portion 3 in a cross section obtained by cutting the light-transmitting image forming portion 3 along the plane F is defined as the width W.
  • the above condition A means that the position of the observation point is determined according to the positional relationship between the display section 2 and the transparent imaging section 3 in the aerial image forming apparatus 10.
  • the angle ⁇ related to the observation point is 45°
  • the angle ⁇ is 60°.
  • the angle ⁇ related to the observation point is 30°.
  • condition B the expression "length 1 to 10 times the width W" means that the observation point needs to satisfy the condition for any one point within this range.
  • condition B is that "the distance between the observation point and the center point is 3.5 times the width W.”
  • Each element of the aerial image forming apparatus 10 is configured such that when the aerial image forming apparatus 10 is observed from the observation point, the light diffusion control section 2 simultaneously satisfies the following two conditions. preferable.
  • the haze value is 60% or less for the light that is reflected in both of the two layers that constitute the retrotransmissive optical element.
  • the haze value is 60% or more for the light that is reflected only in one of the two layers that constitute the retrotransmissive optical element.
  • the aerial image forming apparatus 10 When the aerial image forming apparatus 10 according to the present embodiment satisfies the above conditions, it becomes easier to suppress the generation of ghost images, and it becomes easier to display brighter aerial images.
  • the luminance measured when the entire surface of the display section 1 is displayed in white is preferably 1 to 1000 cd/m2, and preferably 3 to 1000 cd/ m2 . It is more preferably 500 cd/m 2 , particularly preferably 5 to 100 cd/m 2 , even more preferably 7 to 50 cd/m 2 , and especially preferably 9 to 30 cd/m 2 , 10-15 cd/m 2 is most preferred.
  • the brightness of the white display is within the above range, it becomes possible to better visually recognize the aerial image.
  • the luminance measured when the entire surface of the display section 1 is displayed in black is preferably 0.01 to 10 cd/m 2 , and preferably 0.05 to 10 cd/m 2 . It is more preferably 5 cd/m 2 , particularly preferably 0.10 to 1 cd/m 2 , even more preferably 0.15 to 0.50 cd/m 2 , especially 0.20 to 0 .30 cd/m 2 is preferred.
  • the luminance of the black display is within the above range, the Lac trust ratio can be easily improved, and the aerial image can be better viewed.
  • the contrast ratio calculated from the luminance of the white display and the luminance of the black display is preferably 1 to 10,000, and preferably 10 to 5,000. It is more preferably 20 to 1,000, even more preferably 30 to 500, and especially preferably 40 to 100. When the contrast ratio is within the above range, it becomes possible to visually recognize the aerial image better.
  • the method of manufacturing the aerial image forming apparatus 10 according to this embodiment is not particularly limited. For example, after preparing the display section 1, the light diffusion control section 2, and the light transmission imaging section 3, the display section 1 is installed at a predetermined position of the housing, and the light diffusion control section 2 and the light transmission imaging section By installing a stacked body with 3, the aerial image forming device 10 can be obtained.
  • the aerial image forming device 10 can be used as a display device for displaying any image or video in the air.
  • the specific method of using it is not limited, and it can be used in the same manner as conventionally known display devices.
  • composition for light diffusion control section 40 mass of polyether urethane methacrylate having a weight average molecular weight of 9,900 obtained by reacting polypropylene glycol, isophorone diisocyanate, and 2-hydroxyethyl methacrylate as a low refractive index component (solid content equivalent; the same applies hereinafter), 60 parts by mass of o-phenylphenoxyethoxyethyl acrylate with a molecular weight of 268 as a high refractive index component and 2-hydroxy-2-methyl-1 as a photopolymerization initiator. After adding 8 parts by mass of -phenylpropan-1-one, heating and mixing were performed at 80° C. to obtain a composition for a light diffusion control section.
  • the weight average molecular weight (Mw) mentioned above is the weight average molecular weight in terms of standard polystyrene measured using gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions (GPC measurement).
  • GPC gel permeation chromatography
  • ⁇ Measurement conditions> ⁇ Measuring device: Tosoh Corporation, HLC-8320 ⁇ GPC column (passed in the following order): TSK gel superH-H manufactured by Tosoh Corporation TSK gel superHM-H TSK gel superH2000 ⁇ Measurement solvent: Tetrahydrofuran ⁇ Measurement temperature: 40°C
  • the obtained laminate was placed on a conveyor.
  • the surface of the release sheet in the laminate was on the upper side, and the longitudinal direction of the process sheet and the release sheet was parallel to the flow direction of the conveyor.
  • an ultraviolet irradiation device manufactured by I-Graphics, product name "ECS-4011GX" consisting of a linear high-pressure mercury lamp and a cold mirror for focusing was installed on the conveyor on which the laminate was placed. .
  • This device can irradiate a target with ultraviolet rays that are focused in a band shape (almost a linear shape).
  • the above-mentioned ultraviolet irradiation apparatus was installed so that the longitudinal direction of the above-mentioned high-pressure mercury lamp and the flow direction of the conveyor were perpendicular to each other.
  • the irradiation angle of the ultraviolet rays irradiated from the high-pressure mercury lamp to the laminate was set to be 5° with respect to the normal to the surface of the laminate.
  • the irradiation angle here refers to the position directly below the high-pressure mercury lamp in the laminate, and when irradiating ultraviolet rays toward the downstream side of the flow of the conveyor, the irradiation angle is the angle between the normal to the surface of the laminate and the UV rays. If the ultraviolet rays are irradiated toward the upstream side of the flow of the conveyor, the acute angle between the normal to the surface of the laminate and the ultraviolet rays is written as a minus sign. shall be described.
  • the coating film was irradiated with ultraviolet rays (scattered light) through the release sheet at a peak illuminance of 190 mW/cm 2 and a cumulative light intensity of 180 mJ/cm 2 .
  • the coating film in the laminate was cured (this curing may be conveniently referred to as "secondary curing").
  • the above-mentioned peak illuminance and cumulative light intensity were measured by installing a UV METER (manufactured by Eye Graphics, product name: ⁇ Eye Ultraviolet Integrated Illuminance Meter UVPF-A1'') equipped with a receiver at the position of the above-mentioned coating film. It is something.
  • the above-mentioned coating film was sufficiently cured to become a light diffusion control layer.
  • a laminate was obtained in which the process sheet, the light diffusion control section having a thickness of 140 ⁇ m, and the release sheet were laminated in this order.
  • the obtained laminate of the light diffusion control section and the transparent imaging section is placed in a predetermined housing such that the main surface of the laminate is horizontal and the surface facing the light diffusion control section faces downward.
  • a display section the screen of a laptop personal computer was installed inside the housing so as to face the stacked body of the light diffusion control section and the light-transmitting imaging section.
  • the angle between the display surface of the display unit 1 and the main surface of the light diffusion control unit 2 was 45°, as shown in FIG. 4(a).
  • the above-mentioned first direction a direction perpendicular to the longitudinal direction of the plate-like region and existing in a plane on the opposite side of the light-transmitting imaging section in the light diffusion control section, as shown in FIG. D1
  • a second direction a direction parallel to a plane perpendicular to both sides of the display surface and one side of the light diffusion control section, and within the plane on the opposite side of the light transmission imaging section in the light diffusion control section
  • the above-mentioned casing is shielded so that the light emitted from the display section does not come out from any part other than the light diffusion control section and the light-transmitting imaging section.
  • an aerial image forming apparatus 10 was obtained in which the translucent imaging section 3, the light diffusion control section 2, and the display section 1 were arranged within the housing.
  • Example 2 A commercially available light diffusion control film (manufactured by Lintec, product name "WINCOS Z-2555”) was used as the light diffusion control unit 2, and the angle between the first direction and the second direction was 90°.
  • An aerial image forming apparatus was obtained in the same manner as in Example 1 except for this. That is, as shown in FIG. 4(a), an aerial image forming apparatus 10 was obtained in which a transparent imaging section 3, a light diffusion control section 2, and a display section 1 were arranged in a housing.
  • the above-mentioned commercially available light diffusion control film is a two-layer stack of layers each having a louver structure in which a plurality of plate-like regions 201 are arranged in parallel at predetermined intervals, as shown in FIG. .
  • the two layers are stacked such that the directions of the louver structures are opposite to each other.
  • the acute angle between the main surface of the louver structure and the normal to the light diffusion control section was ⁇ 27° for one layer and +27° for the other layer.
  • Example 3 A retrotransmissive optical element (manufactured by Parity Innovations, product name ⁇ Parity Mirror'', 300 mm long x 300 mm wide x 2 mm thick) having a dihedral corner reflector array structure on a resin plate was used as the light-transmitting imaging section.
  • An aerial image forming device was obtained in the same manner as in Example 1, except that the light diffusion control section was laminated on the resin plate surface on which the dihedral corner reflector array structure of the retrotransmissive optical element was not arranged.
  • FIG. 4(a) an aerial image forming apparatus 10 was obtained in which the transparent imaging section 3, the light diffusion control section 2, and the display section 1 were arranged in a housing.
  • Example 1 An aerial image forming apparatus was obtained in the same manner as in Example 1 except that the light diffusion control section was not used. That is, as shown in FIG. 4(b), an aerial image forming device was obtained in which the transparent imaging section 3 and the display section 1 were arranged within a housing.
  • Example 3 An aerial image forming apparatus was obtained in the same manner as in Example 3 except that the light diffusion control section was not used. That is, as shown in FIG. 4(b), an aerial image forming device was obtained in which the transparent imaging section 3 and the display section 1 were arranged within a housing.
  • Example 4 In the air, the same procedure as in Example 3 was used, except that the light diffusion control unit was not used and a privacy film (manufactured by 3M Company, product name "PF12.1WH2”) was used on the screen of the laptop computer. An image forming device was obtained. Note that the privacy film was attached to the display unit so that the viewing angle control direction of the privacy film was perpendicular to the second direction. As a result, as shown in FIG. 4(c), an aerial image forming device was obtained in which the transparent imaging section 3, the privacy film 6, and the display section 1 were arranged inside the housing.
  • PF12.1WH2 product name
  • the position of the viewer (observation point) when confirming the above-mentioned aerial image was as follows.
  • a plane F was assumed, which is perpendicular to both surfaces of the display section side of the translucent imaging section and the display surface of the display section, and passes through the center point of the translucent imaging section.
  • the width of the light-transmitting image forming section in a cross section obtained by cutting the light-transmitting image forming section at the plane F was set to be the width W (specifically, 200 mm).
  • one point existing within plane F and satisfying both conditions A and B described above was designated as an observation point.
  • condition A since the angle ⁇ related to the manufactured aerial image forming device is 45°, the angle ⁇ is 45°.
  • the magnification for condition B was selected to be 3.5 times (that is, the distance between the observation point and the center point was set to be 3.5 times the width W).
  • FIG. 5A shows a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along the above-mentioned plane F) of the translucent imaging section 3 and the display section 1 viewed from the side.
  • FIG. 5(b) shows a cross-sectional view of the translucent imaging section 3 and the display section 1 taken along a plane indicated by the symbol F' in FIG. 5(c). Note that the plane indicated by the symbol F' is a plane perpendicular to both the above-described plane F and one side of the light-transmitting imaging section 3.
  • the area indicated by "R” is the area where the real image is displayed on the display section 1. Further, the area indicated by “A” is the area through which the light forming the aerial image passes. Further, the area indicated by “G” is the area through which the light forming the ghost image passes. Note that two ghost images originally occur symmetrically on the left and right sides of the aerial image when looking at the cross section taken by the plane F', but it is sufficient to consider only one of them, so FIG. (only the ghost image on the right) is shown.
  • the optical path is irradiated from the edge of area R and reaches the edge of area A (in FIGS. 5(a) and 5(b), the edges of area R and area A ) was identified.
  • the optical path that is emitted from the edge of area R and reaches the edge of area G in FIGS. 5(a) and 5(b), the optical path between area R and area G is The line segment connecting the ends) was identified.
  • the light for forming an aerial image irradiated from any one point on the display surface reaches the transparent imaging section in the incident range of ⁇ au to ⁇ ad in the front-back direction, and in the incident range of ⁇ ar to ⁇ al in the left-right direction. It can be seen that the light reaches the transparent imaging section within the incident range of .
  • the light for forming a ghost image irradiated from any one point on the display surface reaches the transparent imaging section in the incident range of ⁇ gu to ⁇ gd in the front-rear direction, and in the left-right direction of ⁇ gr to ⁇ gl. It can be seen that the light reaches the transparent imaging section within the incident range.
  • Example 1 the incident angle with respect to the normal to one side of the light diffusion control section was set in the range of -90° to 0° along the front-rear direction specified in step (1) above.
  • the haze value (%) was sequentially measured by irradiating the light beam while changing the light beam. The results are shown in FIG. 6(a).
  • Example 2 the light beam is applied to one side of the light diffusion control unit while changing the incident angle with respect to the normal line in the range of -90° to 90° along the left and right direction specified in step (1) above. was irradiated, and the haze value (%) was sequentially measured. The results are shown in FIG. 6(b).
  • FIG. 6(a) shows the incident light when the light forming the aerial image is incident on the light-transmitting imaging section (and the light diffusion control section) in the front-rear direction with respect to the aerial image forming apparatus according to the first embodiment.
  • the range ⁇ au to ⁇ ad and the incident range ⁇ gu to ⁇ gd when the light forming the ghost image is incident on the translucent imaging unit (and the light diffusion control unit) are shown as hatched areas, respectively. Further, FIG.
  • FIG. 6(b) shows the incidence when the light forming an aerial image is incident on the translucent imaging section (and the light diffusion control section) in the left and right direction for the aerial image forming apparatus according to the second embodiment.
  • the range ⁇ ar to ⁇ al and the incident range ⁇ gr to ⁇ gl when the light forming the ghost image is incident on the translucent imaging unit (and the light diffusion control unit) are shown as hatched areas, respectively.
  • the light diffusion control unit in the front-rear direction, causes a rapid change in haze value when the incident angle is around ⁇ 20° as a threshold value.
  • the light diffusion control unit exhibits a low haze value (approximately 5%) in the incident range ⁇ au to ⁇ ad related to the aerial image, and a high haze value (approximately 80%) in the incident range ⁇ gu to ⁇ gd related to the ghost image. ). That is, it was found that the light diffusion control unit according to Example 1 was able to satisfactorily transmit the light that forms an aerial image and diffuse the light that forms a ghost image in the front-rear direction.
  • the light diffusion control unit controls the sharpness of the haze value by using the incident angles of ⁇ 30° and around 30° as threshold values. It can be seen that a significant change occurs.
  • the light diffusion control unit exhibits a low haze value (about 5%) in the incident range ⁇ ar to ⁇ al related to the aerial image, and a high haze value (about 80%) in the incident range ⁇ gr to ⁇ gl related to the ghost image. ). That is, it was found that the light diffusion control unit according to Example 2 was able to satisfactorily transmit the light that forms an aerial image and diffuse the light that forms a ghost image in the left and right directions.
  • Test Example 2 (Ghost image reduction and brightness evaluation) For the aerial image forming devices manufactured in Examples 1 and 3 and Comparative Examples 1 to 4, images were displayed on the display section to generate aerial images, which were visually observed and photographed as still images. The observation conditions were as described in step (1) of Test Example 1.
  • FIG. 7(a) is an image related to Example 1
  • FIG. 7(b) is an image related to Comparative Example 1
  • FIG. 7(c) is an image related to Comparative Example 2
  • FIG. 7(d) is an image related to Comparative Example 2.
  • FIG. 7E is an image according to Comparative Example 3
  • FIG. 7F is an image according to Comparative Example 4.
  • the aerial image forming device according to Comparative Example 1 had the highest brightness and the highest contrast ratio in both white display and black display. This is considered to be because the aerial image forming apparatus does not include a light diffusion control section or a privacy film. Note that, as described above, the aerial image forming apparatus according to Comparative Example 1 clearly produces a ghost image.
  • the aerial image forming apparatus of the present invention can be suitably used as a display for displaying an aerial image.
  • SYMBOLS 10 Aerial image forming device 1...Display part 2...Light diffusion control part 201...Plate-shaped area 202...Region with relatively low refractive index 3...Translucent imaging part 4...Aerial image observation surface 5...Observation point 6... privacy film

Landscapes

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Abstract

表示面を有し、前記表示面から光を出射する表示部１と、表示部１における前記表示面側に配置され、前記光をその入射角度に依存して拡散または透過させる光拡散制御部２と、光拡散制御部２における表示部１とは反対の面側に積層され、光拡散制御部２を透過した前記光を透過させ、光拡散制御部２とは反対の面側の位置において結像させる透光結像部３とを備え、光拡散制御部２が、屈折率が相対的に低い領域中に屈折率が相対的に高い複数の板状領域を備えた、ルーバー状の規則的内部構造を有する空中像形成装置１０。かかる空中撮像形成装置は、十分な明るさを維持しながらも、ゴースト像の発生を良好に抑制することができる。

Description

空中像形成装置
　本発明は、空中像形成装置に関するものである。
　空中像は、光源から出射された光を光学素子等によって反射・屈折させ、空間の任意の位置に結像させた像である。空中像を表示する位置にはスクリーンやディスプレイが配置されておらず、空中像を見る観察者は不思議な感覚を得る。そのため、近年、バーチャルリアリティをはじめとする様々なアプリケーションで、空中像が活用されている。
　例えば、特許文献１には、表示部と透光結像部とを少なくとも備えた空中像形成装置であって、表示部に表示される画像（実像）が、主として透光結像部の作用によって空中像として表示される空中像形成装置が開示されている。
特開２０２０－０６０７５２号公報
　空中像形成装置を作動させると、空中像とともに、ゴースト像と呼ばれる意図していない像が同時に表示される場合がある。ゴースト像の発生は意図されていないものであり、実像を正確に反映したものとはいえない。また、ゴースト像が空中像と重なってしまうこともあり、空中像を良好に視認することが困難となる。
　このようなゴースト像の発生を抑制する観点から、所定の入射角で進入する光のみを透過させ、それ以外の光を遮蔽する光学素子（視野角制御素子、プライバシーフィルム等とも呼ばれる）を空中像形成装置内に設けることが行われている。当該光学素子を使用することで、ゴースト像を形成するための光を遮蔽し、それによって、ゴースト像の発生を抑制することができる。しかしながら、当該光学素子は、表示部から照射される光の一部を遮蔽するよう作用する。そのため、全体的な明るさが低減し、空中像を明るく視認することが困難となり、また、空中像のコントラスト比も低減してしまう。
　本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、十分な明るさを維持しながらも、ゴースト像の発生を良好に抑制することができる空中像形成装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、第１に本発明は、表示面を有し、前記表示面から光を出射する表示部と、前記表示部における前記表示面側に配置され、前記光をその入射角度に依存して拡散または透過させる光拡散制御部と、前記光拡散制御部における前記表示部とは反対の面側に積層され、前記光拡散制御部を透過した前記光を透過させ、前記光拡散制御部とは反対の面側の位置において結像させる透光結像部とを備え、前記光拡散制御部が、屈折率が相対的に低い領域中に屈折率が相対的に高い複数の板状領域を備えた、ルーバー状の規則的内部構造を有することを特徴とする空中像形成装置を提供する（発明１）。
　上記発明（発明１）において、前記表示面と、前記光拡散制御部における前記透光結像部とは反対側の面とが非平行となるように、前記表示部が、前記光拡散制御部および前記透光結像部に対して配置されていることが好ましい（発明２）。
　上記発明（発明２）において、前記板状領域の長手方向に対して垂直な方向であって、前記光拡散制御部における前記透光結像部とは反対側の面内に存在する方向を第１の方向とし、前記表示面および前記光拡散制御部の片面の両面に対して垂直な平面に平行な方向であって、前記光拡散制御部における前記透光結像部とは反対側の面内に存在する方向を第２の方向とした場合に、前記第１の方向と第２の方向とのなす鋭角の角度が、０°以上、９０°以下であることが好ましい（発明３）。
　上記発明（発明１）において、前記板状領域の長手方向に対して垂直な方向であって、前記光拡散制御部における前記透光結像部とは反対側の面内に存在する方向を第１の方向とした場合、前記板状領域の各々が、前記光拡散制御部内において、前記第１の方向に向けて傾斜していることが好ましい（発明４）。
　上記発明（発明４）において、前記板状領域の傾斜の角度が、前記光拡散制御部の厚さ方向に対して、０°以上、３０°以下であることが好ましい（発明５）。
　上記発明（発明１）において、前記透光結像部は、入射する光を再帰透過させる再帰透過光学素子を備えるものであることが好ましい（発明６）。
　上記発明（発明６）において、前記再帰透過光学素子が、複数の反射面を備える層が二層積層されてなるものであり、前記二層のそれぞれの層において、前記複数の反射面は、前記再帰透過光学素子の片面に対して垂直に且つ互いに所定の間隔をもって配置されており、前記二層における一方の層における前記反射面と、他方の層における前記反射面とが直交するように、前記二層が積層されていることが好ましい（発明７）。
　上記発明（発明７）において、前記透光結像部における前記光拡散制御部とは反対側の面および前記表示面の両面に対して垂直であり且つ前記透光結像部の中心点を通る平面Ｆを想定するとともに、当該平面Ｆで前記透光結像部を切断してなる断面における前記透光結像部の幅を幅Ｗとした場合に、前記平面Ｆ内に存在する観察点であって、以下の条件Ａおよび条件Ｂの両方を満たす観察点から前記空中像形成装置を観察したときに、
　（条件Ａ）
　前記観察点と前記中心点とを結ぶ線分と、前記透光結像部における前記光拡散制御部と反対側の面とのなす角度を角度αとし、前記表示部の前記表示面を含む平面と、前記透光結像部における前記光拡散制御部と反対側の面を含む平面とのなす角度を角度βとした場合に、前記角度αと前記角度βとの合計が９０°となる。
　（条件Ｂ）
　前記観察点と前記中心点との距離が幅Ｗの３．５倍の長さとなる。
前記光拡散制御部が、前記表示部の任意の一点から照射され前記観察点まで到達する光のうち、前記再帰透過光学素子を構成する前記二層の両層において反射が生じる光に対してヘイズ値が６０％以下となり、前記表示部の任意の一点から照射され前記観察点まで到達する光のうち、前記再帰透過光学素子を構成する前記二層の一方の層のみにおいて反射が生じる光に対してヘイズ値が６０％以上となるものであることが好ましい（発明８）。
　本発明に係る空中像形成装置は、十分な明るさを維持しながらも、ゴースト像の発生を良好に抑制することができる。
本発明の一実施形態に係る空中像形成装置の一例を模式的に示した断面図である。 光拡散制御部の内部構造を模式的に示した斜視図である。 光拡散制御部の光学特性と、空中像およびゴースト像を形成する光との関係を説明する図である。 実施例１、比較例１および比較例２に係る光拡散制御部を模式的に示した断面図である。 試験例１において特定した空中像およびゴースト像を形成する光の入射範囲を説明する図である。 試験例１において測定した光拡散制御部の光学特性の結果を示すグラフである。 試験例２において撮影した空中像およびゴースト像を示す画像である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。
　図１は、本実施形態に係る空中像形成装置の一例を模式的に示した断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る空中像形成装置１０は、表示面を有し、当該表示面から光を出射する表示部１と、表示部１における上記表示面側に配置され、上記光をその入射角度に依存して拡散または透過させる光拡散制御部２と、光拡散制御部２における表示部１とは反対の面側に積層され、光拡散制御部２を透過した上記光を透過させ、光拡散制御部２とは反対の面側の位置において結像させる透光結像部３とを備える。
　さらに、図２は、光拡散制御部の内部構造を模式的に示した斜視図である。図２に示すように、光拡散制御部２は、屈折率が相対的に低い領域２０２中に屈折率が相対的に高い複数の板状領域２０１を備えた、ルーバー状の規則的内部構造を有するものである。光拡散制御部２は、当該規則的内部構造を有することにより、光拡散制御部２の表面に所定の入射角度範囲内で入射した入射光を、所定の開き角をもって強く拡散しながら出射させることができる。一方、上記入射角度範囲外の入射となる場合、拡散することなく透過させるか、または、入射角度範囲内の入射光の場合よりも弱い拡散にて出射させることができる。なお、板状領域２０１の長手方向に対して垂直な方向であって、光拡散制御部２における透光結像部３とは反対側の面に存在する方向（図２中、「Ｄ１」で示される方向）を、「第１の方向」とする。
　本実施形態に係る空中像形成装置１０は、表示部１の表示面に所望の画像（実像）を表示させると、所定の観察点５から見た場合に、図１中、符号「４」で示される位置に、上記実像が空中に結像されてなる像（空中像）を視認することができる。なお、本明細書において、符号「４」で示される位置の面を、「空中像観察面」というものとする。
　ここで、従来の空中像形成装置においては、空中像とともに、ゴースト像といわれる像も表示されてしまうことがあった。ゴースト像とは、表示部１の表示面には表示されていないにもかかわらず、空中像観察面４における空中像の周囲に表示されてしまう、実像を反映した像をいう。このようなゴースト像の発生を抑制する目的で、ゴースト像の形成に寄与する光のみを遮蔽する光学素子が用いられることがある。しかしながら、当該光学素子は、表示部１から照射される光の一部を遮蔽するため、空中像の明るさを低減させてしまい、視認者が空中像を視認し難くなってしまう問題がある。
　これに対し、本実施形態に係る空中像形成装置１０は、光拡散制御部２を備えていることにより、空中像が十分な明るさを維持しながらも、ゴースト像の発生を効果的に抑制することができる。このような効果は、以下に説明するように、光拡散制御部２による作用に起因するものと推定される。但し、当該作用のみに限定されるものではなく、その他の作用も存在する可能性は否定されない。
　図３は、光拡散制御部２による作用を説明する図であり、特に、光拡散制御部２の光学特性と、空中像およびゴースト像を形成する光との関係を説明する図である。
　前述した通り、光拡散制御部２は、所定の入射角度範囲内で入射した光を拡散透過させ、当該入射角度範囲外で入射した光を殆ど拡散させることなく透過させる。図３のグラフは、光拡散制御部２に入射する光の入射角度とヘイズ値との関係を示す。具体的には、約－１０°～約１０°の入射角度範囲から入射した光に対しては、８０％を超えるヘイズ値となること（すなわち、当該光を拡散透過させること）が示されている。一方、約－７０°～約－２０°の入射角度範囲から入射した光に対しては、１５％程度のヘイズ値となること（すなわち、当該光を殆ど拡散させることなく透過させること）が示されている。なお、ヘイズ値が大きく変動する入射角度（図３中では、－１５°付近）を、「閾値」という場合がある。
　ここで、上述した「ヘイズ値」とは、通常の「ヘイズ」と異なり、積分球開口とサンプルの間に所定の距離を取り、サンプルへの入射角度を変えた測定値である。本明細書の測定では所定の距離を２０ｍｍとしているが、入射光の直進透過／拡散透過を確認できる値であれば、特に値を限定するものではない。
　本実施形態に係る空中像形成装置１０は、上記光学特性を示す光拡散制御部２が表示部１と透光結像部３との間に存在することにより、光拡散制御部２が、空中像を形成するための光を透光結像部３に良好に到達させ、その一方で、ゴースト像を形成するための光を拡散させた状態で透光結像部３に到達させる。それにより、視認者は、空中像を明瞭に視認できる一方で、ゴースト像を視認し難くなる。そして、光拡散制御部２は、光を遮蔽するのではなく、光の拡散を制御するものであるため、ゴースト像の発生を抑制しながらも、空中像を十分な明るさで表示することが可能となる。
　なお、光拡散制御部２の種類や透光結像部３等との積層状態を適宜調整して、図３に示すように、空中像を形成するための光の入射角度範囲とゴースト像を形成するための光の入射角度範囲との間に閾値が位置するよう調整することで、より良好な効果を達成することができる。
１．表示部
　本実施形態に係る空中像形成装置１０を構成する表示部１は、表示面を有し、当該表示面に映像を表示して、その光を光拡散制御部２および透光結像部３に向けて出射可能であるものであれば、特に限定されない。例えば、表示部１としては、液晶（ＬＣＤ）ディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）ディスプレイ等を使用することができる。
　なお、表示部１と、光拡散制御部２および透光結像部３との位置関係は、特に限定されない。図１に示すように、表示部１と光拡散制御部２とが十分隔離されており、これらの間には空間が存在することが好ましい。また、表示部１の表示面と、光拡散制御部２における透光結像部３とは反対側の面とが非平行となるように、表示部１が、光拡散制御部２および透光結像部３に対して配置されていることも好ましい。このような位置関係であることにより、空中像をより良好に表示することが可能となる。
２．光拡散制御部
　本実施形態に係る空中像形成装置１０を構成する光拡散制御部２は、前述したルーバー状の規則的内部構造を有するものである限り特に限定されない。
　上記規則的内部構造を形成し易いという観点からは、光拡散制御部２は、高屈折率成分と、当該高屈折率成分よりも低い屈折率を有する低屈折率成分とを含有する光拡散制御部用組成物を硬化させたものであることが好ましい。特に、高屈折率成分および低屈折率成分は、それぞれ、１個または２個の重合性官能基を有するものであることが好ましい。
（１）高屈折率成分
　高屈折率成分の好ましい例としては、芳香環を含有する（メタ）アクリル酸エステルが挙げられ、特に複数の芳香環を含有する（メタ）アクリル酸エステルが好ましく挙げられる。複数の芳香環を含有する（メタ）アクリル酸エステルの例としては、（メタ）アクリル酸ビフェニル、（メタ）アクリル酸ナフチル、（メタ）アクリル酸アントラシル、（メタ）アクリル酸ベンジルフェニル、（メタ）アクリル酸ビフェニルオキシアルキル、（メタ）アクリル酸ナフチルオキシアルキル、（メタ）アクリル酸アントラシルオキシアルキル、（メタ）アクリル酸ベンジルフェニルオキシアルキル等、これらの一部がハロゲン、アルキル、アルコキシ、ハロゲン化アルキル等によって置換されたもの等が挙げられる。これらの中でも、良好な規則的内部構造を形成し易いという観点から、（メタ）アクリル酸ビフェニルが好ましく、具体的には、ｏ－フェニルフェノキシエチルアクリレート、ｏ－フェニルフェノキシエトキシエチルアクリレート等が好ましい。なお、本明細書において、（メタ）アクリル酸とは、アクリル酸及びメタクリル酸の両方を意味する。他の類似用語も同様である。
　高屈折率成分の分子量は、１５０～２５００であることが好ましく、特に２００～１５００であることが好ましく、さらには２５０～１０００であることが好ましい。当該分子量が上記範囲であることで、所望の規則的内部構造を有した光拡散制御部２を形成し易くなる。なお、上記高屈折率成分が、分子構造に基づいて理論分子量を特定可能である場合には、高屈折率成分の分子量とは、当該理論分子量を指すものとする。一方、上記高屈折率成分が、例えば高分子成分であることに起因して、上述した理論分子量が特定困難である場合には、高屈折率成分の分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法により測定した標準ポリスチレン換算の値として得られる重量平均分子量をいうものとする。なお、本明細書における重量平均分子量の測定方法は、当該ＧＰＣ法により測定した標準ポリスチレン換算の値をいうものとする。
　高屈折率成分の屈折率は、１．４５～１．７０であることが好ましく、１．５０～１．６５であることがより好ましく、特に１．５４～１．６２であることが好ましく、さらには１．５６～１．５９であることが好ましい。当該屈折率が上記範囲であることで、所望の規則的内部構造を有した光拡散制御部２を形成し易くなる。なお、本明細書における屈折率とは、光拡散制御部用組成物を硬化する前における所定の成分の屈折率を意味し、また、当該屈折率は、ＪＩＳ　Ｋ００６２：１９９２に準じて測定したものである。
　光拡散制御層用組成物中の高屈折率成分の含有量は、低屈折率成分１００質量部に対して、２５～４００質量部であることが好ましく、５０～３５０質量部であることがより好ましく、特に７５～３００質量部であることが好ましく、さらには１００～２００質量部であることが好ましい。当該含有量が上記範囲であることで、形成される光拡散制御層１１の規則的内部構造において、高屈折率成分に由来する領域と低屈折率成分に由来する領域とが所望の割合で存在するものとなって、所望の規則的内部構造を形成し易くなる。
（２）低屈折率成分
　低屈折率成分の好ましい例としては、ウレタン（メタ）アクリレート、側鎖に（メタ）アクリロイル基を有する（メタ）アクリル系ポリマー、（メタ）アクリロイル基含有シリコーン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。中でも、良好な規則的内部構造を形成し易いという観点から、特にウレタン（メタ）アクリレートを使用することが好ましい。より具体的には、（ａ）イソシアナート基を少なくとも２つ含有する化合物、（ｂ）ポリアルキレングリコール、および（ｃ）ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートから形成されるウレタン（メタ）アクリレートを使用することが好ましい。
　上述した（ａ）イソシアナート基を少なくとも２つ含有する化合物の好ましい例としては、２，４－トリレンジイソシアナート、２，６－トリレンジイソシアナート、１，３－キシリレンジイソシアナート、１，４－キシリレンジイソシアナート等の芳香族ポリイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート等の脂肪族ポリイソシアナート、イソホロンジイソシアナート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアナート等の脂環式ポリイソシアナート、およびこれらのビウレット体、イソシアヌレート体、さらにはエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ヒマシ油等の低分子活性水素含有化合物との反応物であるアダクト体等が挙げられる。これらの中でも、脂環式ポリイソシアナートであることが好ましく、特に脂環式ジイソシアナートが好ましい。
　上述した（ｂ）ポリアルキレングリコールの好ましい例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリヘキシレングリコール等が挙げられ、中でも、ポリプロピレングリコールであることが好ましい。なお、（ｂ）ポリアルキレングリコールの重量平均分子量は、２３００～１９５００であることが好ましく、特に３０００～１４３００であることが好ましく、さらには４０００～１２３００であることが好ましい。
　上述した（ｃ）ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートの好ましい例としては、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、３－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、４－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート等が挙げられ、中でも、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートであることが好ましい。
　上述した（ａ）～（ｃ）の成分を材料としたウレタン（メタ）アクリレートの合成は、常法に従って行うことができる。このとき、（ａ）～（ｃ）の成分の配合割合は、ウレタン（メタ）アクリレートを効率的に合成する観点から、モル比にて、（ａ）成分：（ｂ）成分：（ｃ）成分＝１～５：１：１～５の割合とすることが好ましく、特に１～３：１：１～３の割合とすることが好ましい。
　低屈折率成分の重量平均分子量は、３０００～２００００であることが好ましく、特に５０００～１５０００であることが好ましく、さらには７０００～１３０００であることが好ましい。当該重量平均分子量が上記範囲であることにより、所望の規則的内部構造を有した光拡散制御部２を形成し易いものとなる。
　低屈折率成分の屈折率は、１．３０～１．５９であることが好ましく、１．３８～１．５０であることがより好ましく、特に１．４２～１．４９であることが好ましく、さらには１．４６～１．４８以下であることが好ましい。当該屈折率が上記範囲であることで、所望の規則的内部構造を有した光拡散制御部２を形成し易いものとなる。
（３）その他の添加剤
　前述した光拡散制御部用組成物は、高屈折率成分および低屈折率成分以外に、その他の添加剤を含有してもよい。その他の添加剤としては、例えば、多官能性モノマー、光重合開始剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、重合促進剤、重合禁止剤、赤外線吸収剤、可塑剤、希釈溶剤、およびレベリング剤等が挙げられる。
　上記の中でも、光拡散制御層部組成物は、光重合開始剤を含有することが好ましい。これにより、所望の規則的内部構造を有する光拡散制御部２を効率的に形成し易いものとなる。
　光重合開始剤の例としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン－ｎ－ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、アセトフェノン、ジメチルアミノアセトフェノン、２，２－ジメトキシ－２－フェニルアセトフェノン、２，２－ジエトキシ－２－フェニルアセトフェノン、２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニルプロパン－１－オン、１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２－メチル－１－［４－（メチルチオ）フェニル］－２－モルフォリノ－プロパン－１－オン、４－（２－ヒドロキシエトキシ）フェニル－２－（ヒドロキシ－２－プロピル）ケトン、ベンゾフェノン、ｐ－フェニルベンゾフェノン、４，４－ジエチルアミノベンゾフェノン、ジクロロベンゾフェノン、２－メチルアントラキノン、２－エチルアントラキノン、２－ターシャリーブチルアントラキノン、２－アミノアントラキノン、２－メチルチオキサントン、２－エチルチオキサントン、２－クロロチオキサントン、２，４－ジメチルチオキサントン、２，４－ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、アセトフェノンジメチルケタール、ｐ－ジメチルアミン安息香酸エステル、オリゴ［２－ヒドロキシ－２－メチル－１－［４－（１－メチルビニル）フェニル］プロパン］等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
　光重合開始剤を使用する場合、光拡散制御部用組成物中の光重合開始剤の含有量は、高屈折率成分と低屈折率成分との合計量１００質量部に対して、０．２～２０質量部とすることが好ましく、０．５～１６質量部とすることが好ましく、特に１～１３質量部とすることが好ましく、さらには１～１０質量部とすることが好ましい。当該含有量を上記範囲とすることで、所望の規則的内部構造を有する光拡散制御部２を効率的に形成し易いものとなる。
（４）光拡散制御部用組成物の調製
　光拡散制御部用組成物は、前述した高屈折率成分および低屈折率成分、ならびに、所望により光重合開始剤、紫外線吸収剤等のその他の添加剤を均一に混合することで調製することができる。
　上記混合の際には、４０～８０℃の温度に加熱しながら撹拌し、均一な光拡散制御部用組成物を得てもよい。また、得られる光拡散制御部用組成物が所望の粘度となるように、希釈溶剤を添加して混合してもよい。
（５）規則的内部構造
　光拡散制御部２は、前述した通り、屈折率が相対的に低い領域２０２中に屈折率が相対的に高い複数の板状領域２０１を備えた、ルーバー状の規則的内部構造を有することが好ましい。
　光拡散制御部２では、図２に示すように、板状領域２０１の各々が、光拡散制御部２内において、第１の方向Ｄ１に向けて傾斜していることが好ましい。これにより、本実施形態に係る空中像形成装置１０が、ゴースト像の発生を抑制し易くなるとともに、より明るく空中像を表示し易いものとなる。
　板状領域２０１が上記の通り傾斜している場合、当該傾斜の角度は、光拡散制御部２の厚さ方向に対して、０°以上であることが好ましく、１°以上であることがより好ましく、特に２°以上であることが好ましく、さらには３°以上であることが好ましい。また、上記角度は、３０°以下であることが好ましく、２８°以下であることがより好ましく、特に２５°以下であることが好ましく、さらには２０°以下であることが好ましく、中でも１０°以下であることが好ましい。板状領域２０１がこれらの角度で傾斜していることにより、本実施形態に係る空中像形成装置１０が、ゴースト像の発生を抑制し易くなるとともに、より明るく空中像を表示し易いものとなる。
　光拡散制御部２は、図２に示されるような規則的内部構造以外の構造を有していてもよい。例えば、板状領域２０１は、光拡散制御部２の厚さ方向の途中において屈曲していてもよい。また、光拡散制御層１０は、板状領域２０１が配列されてなる規則的内部構造の層が、２層以上積層されていてもよい。
（６）光拡散制御部の厚さ
　光拡散制御部２の厚さは、１～５００μｍであることが好ましく、１０～３００μｍであることがより好ましく、特に５０～２５０μｍであることが好ましく、さらには８０～２００μｍであることが好ましく、中でも１００～１６０μｍであることが好ましい。当該厚さが上記範囲であることにより、本実施形態に係る空中像形成装置１０が、ゴースト像の発生を抑制し易くなるとともに、より明るく空中像を表示し易いものとなる。
（７）光拡散制御部の形成方法
　光拡散制御部２の形成方法としては、特に限定されず、従来公知の方法によって形成することができる。
　例えば、工程シートの片面に、前述した光拡散制御層部用組成物を塗布し、塗膜を形成した後、当該塗膜における工程シートとは反対側の面に、剥離シートの片面（特に剥離面）を貼合する。続いて、工程シートまたは剥離シート越しに、上記塗膜に対して活性エネルギー線を照射して硬化させることにより、光拡散制御部２を形成することができる。このように、上記塗膜に剥離シートを積層することにより、剥離シートと工程シートとのギャップを保ち、塗膜が押しつぶされることを抑制して、均一な厚さかつ所望の規則的内部構造を有する光拡散制御部２を形成し易いものとなる。
　上記剥離シートとしては、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリブテンフィルム、ポリブタジエンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、塩化ビニル共重合体フィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリウレタンフィルム、エチレン酢酸ビニルフィルム、アイオノマー樹脂フィルム、エチレン・（メタ）アクリル酸共重合体フィルム、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体フィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム、フッ素樹脂フィルム等の樹脂フィルムが用いられる。また、これらの架橋フィルムも用いられる。さらに、これらの積層フィルムであってもよい。
　剥離シートの剥離面には、剥離処理が施されていることが好ましい。剥離処理に使用される剥離剤としては、例えば、アルキッド系、シリコーン系、フッ素系、不飽和ポリエステル系、ポリオレフィン系、ワックス系の剥離剤が好ましく挙げられる。
　剥離シートの厚さは、特に制限はないが、取扱い性に優れる観点および光拡散制御部を使用時まで良好に保護可能な観点から、２０～２００μｍであることが好ましく、３０～１００μｍであることがより好ましい。
　上記工程シートとしては、上述した剥離シートとして用いられる樹脂フィルム、架橋フィルム、または、これらの積層フィルムを使用することができる。また、上述した剥離シートを工程シートとしても使用することができる。
　工程シートの厚さは、所望の光拡散制御部を形成し易い観点および光拡散制御部を使用時まで良好に保護可能な観点から、２０～２５０μｍであることが好ましく、３０～２００μｍであることがより好ましい。
　上述した塗布の方法としては、例えば、ナイフコート法、ロールコート法、バーコート法、ブレードコート法、ダイコート法、およびグラビアコート法等が挙げられる。また、光拡散制御部用組成物は、必要に応じて溶剤を用いて希釈してもよい。
　塗膜に対する活性エネルギー線の照射は、従来公知の方法により行うことができる。例えば、活性エネルギー線の光源として線状光源を用い、照射対象の表面に対して幅方向（ＴＤ方向）にはランダムかつ流れ方向（ＭＤ方向）には略平行な帯状（ほぼ線状）の光を照射する。なお、上記光の照射角度を調整することで、板状領域２０１の傾斜角度を調整することもできる。
　なお、上記活性エネルギー線とは、電磁波または荷電粒子線の中でエネルギー量子を有するものをいい、具体的には、紫外線や電子線などが挙げられる。活性エネルギー線の中でも、取扱いが容易で、所望の規則的内部構造を形成し易い紫外線が特に好ましい。
　活性エネルギー線として紫外線を用いる場合、その照射条件としては、塗膜表面におけるピーク照度を０．１～２００ｍＷ／ｃｍ２とすることが好ましい。さらに、塗膜表面における積算光量を、５～３００ｍＪ／ｃｍ２とすることが好ましい。また、照射対象に対する、活性エネルギー線の光源の相対的な移動速度は、０．１～１０ｍ／分とすることが好ましい。
　なお、より確実な硬化を完了させる観点から、前述したような帯状の光を用いた硬化を行った後に、通常の活性エネルギー線（平行光や帯状の光に変換する処理を行っていない活性エネルギー線，散乱光）を照射することも好ましい。
３．透光結像部
　本実施形態に係る空中像形成装置１０を構成する透光結像部３は、表示部１に由来する光を透過させ、所定の空中像観察面において空中像を結像させることができるものである限り、特に限定されない。このような透光結像部３の例としては、入射する光を再帰透過させる再帰透過光学素子等が挙げられる。
　上記再帰透過光学素子としては、従来公知のものを使用することができるものの、空中像を良好に結像させ易いという観点からは、２面コーナーリフレクターアレイ構造を有する再帰透過光学素子、複数の反射面を備える層が二層積層されてなる再帰透過光学素子等を使用することが好ましく、複数の反射面を備える層が二層積層されてなる再帰透過光学素子を使用することがより好ましい。特に、当該再帰透過光学素子においては、上記二層のそれぞれの層において、複数の反射面が、再帰透過光学素子の片面に対して垂直に且つ互いに所定の間隔をもって配置されており、且つ、上記二層における一方の層における上記反射面と、他方の層における上記反射面とが直交するように、上記二層が積層されていることが好ましい。
　透光結像部３の厚さは、０．１～２０ｍｍであることが好ましく、０．５～１５ｍｍであることがより好ましく、特に１～１２ｍｍであることが好ましく、さらには２～１０ｍｍであることが好ましく、中でも４～８ｍｍであることが好ましい。透光結像部３の厚さが上記範囲であることにより、本実施形態に係る空中像形成装置１０が、ゴースト像の発生を抑制し易くなるとともに、より明るく空中像を表示し易いものとなる。
４．その他の構成要素
　本実施形態に係る空中像形成装置１０は、上述した表示部１、光拡散制御部２および透光結像部３以外の構成要素を備えていてもよい。特に、本実施形態に係る空中像形成装置１０は、表示部１、光拡散制御部２および透光結像部３を所定の位置に固定して収容するための筐体を備えることが好ましい。
　当該筐体の材質、形状、寸法等は、用途や目的に応じて適宜選択できる。特に、筐体は、遮光性の材質から形成されており、表示部１由来の光が意図せず外部へ漏れること防ぐとともに、表示部１から光拡散制御部２までの光路への意図しない外部光の侵入を防ぐことができることが好ましい。
５．各要素の位置関係
　本実施形態に係る空中像形成装置１０においては、図１に「Ｄ１」で示される第１の方向を想定するとともに、表示部１の表示面および光拡散制御部２の片面の両面に対して垂直な平面に平行な方向であって、光拡散制御部２における透光結像部３とは反対側の面内に存在する方向を第２の方向として想定した場合に、第１の方向と第２の方向とのなす鋭角の角度が、０°以上、９０°以下であることが好ましい。上記鋭角がどのような角度であっても、Ｄ１を含み光拡散制御部２に垂直な面内での、光拡散制御部２への入射角度を考えることにより、本実施形態に係る空中像形成装置１０が、ゴースト像の発生を抑制し易くなるとともに、より明るく空中像を表示し易いものとなる。
　また、本実施形態に係る空中像形成装置１０が、透光結像部３として、前述した、２面コーナーリフレクターアレイ構造を有する再帰透過光学素子、あるいは複数の反射面を備える層が二層積層されてなる再帰透過光学素子を備える場合においては、以下の条件を満たすことも好ましい。
　まず、前提として、透光結像部３における光拡散制御部２と反対側の面および表示部１の表示面の両面に対して垂直であり且つ透光結像部３の中心点を通る平面Ｆを想定する。また、当該平面Ｆで透光結像部３を切断してなる断面における透光結像部３の幅を幅Ｗとする。
　さらに、上記平面Ｆ内に存在する観察点であって、以下の条件Ａおよび条件Ｂの両方を満たす観察点を想定する。
　（条件Ａ）
　上記観察点と上記中心点とを結ぶ線分と、透光結像部３における光拡散制御部２と反対側の面とのなす角度を角度αとし、表示部１の表示面を含む平面と、透光結像部３における光拡散制御部２と反対側の面を含む平面とのなす角度を角度βとした場合に、角度αと角度βとの合計が９０°となる。
　（条件Ｂ）
　上記観察点と上記中心点との距離が幅Ｗの１～１０倍の長さとなる。
　なお、補足として、上記条件Ａは、空中像形成装置１０における表示部２と透光結像部３との位置関係に応じて、観察点の位置が決定されることを意味する。例えば、角度βが４５°となるように表示部２および透光結像部３が設けられている空中像形成装置１０については、観察点に係る角度αは４５°となり、角度βが６０°となる空中像形成装置１０については、観察点に係る角度αは３０°となることを意味する。
　また、上記条件Ｂに関して、「幅Ｗの１～１０倍の長さ」という表現は、上記観察点が、この範囲のうちのいずれか一点の条件を満たせばよいことを意味する。とりわけ、条件Ｂは、「上記観察点と上記中心点との距離が幅Ｗの３．５倍の長さとなる」ということであることが好ましい。
　そして、当該観察点から空中像形成装置１０を観察した場合に、光拡散制御部２が、次の２つの条件を同時に満たすように、空中像形成装置１０の各要素が構成されていることが好ましい。
　（条件１）
　表示部１の任意の一点から照射され観察点まで到達する光のうち、再帰透過光学素子を構成する二層の両層において反射が生じる光に対してヘイズ値が６０％以下となる。
　（条件２）
　表示部１の任意の一点から照射され観察点まで到達する光のうち、再帰透過光学素子を構成する二層の一方の層のみにおいて反射が生じる光に対してヘイズ値が６０％以上となる。
　本実施形態に係る空中像形成装置１０が、上記条件を満たすことで、ゴースト像の発生を抑制し易くなるとともに、より明るく空中像を表示し易いものとなる。
　ここで、「二層の両層において反射が生じる」あるいは「二層の一方の層のみにおいて反射が生じる」とは、物理的な反射ではなく、進行方向の変更という意味での反射を意味する。複数の反射面を備える層が二層積層されてなる再帰透過光学素子の各層では平行な鏡面が並んでいるため、奇数回の反射で進行方向が変更され、偶数回の反射では進行方向は変更されない。上記文言中の「反射が生じる」は「奇数回反射が生じ、進行方向が変更される」と言い換えることができる。
６．空中像形成装置の物性
　本実施形態に係る空中像形成装置１０では、表示部１の全面を白色で表示した場合に測定される輝度が、１～１０００ｃｄ／ｍ２であることが好ましく、３～５００ｃｄ／ｍ２であることがより好ましく、特に５～１００ｃｄ／ｍ２であることが好ましく、さらには７～５０ｃｄ／ｍ２であることが好ましく、中でも９～３０ｃｄ／ｍ２であることが好ましく、１０～１５ｃｄ／ｍ２であることが最も好ましい。白色表示の輝度が上記範囲であることで、空中像をより良好に視認することが可能となる。
　また、本実施形態に係る空中像形成装置１０では、表示部１の全面を黒色で表示した場合に測定される輝度が、０．０１～１０ｃｄ／ｍ２であることが好ましく、０．０５～５ｃｄ／ｍ２であることがより好ましく、特に０．１０～１ｃｄ／ｍ２であることが好ましく、さらには０．１５～０．５０ｃｄ／ｍ２であることが好ましく、中でも０．２０～０．３０ｃｄ／ｍ２であることが好ましい。黒色表示の輝度が上記範囲であることで、コトントラスト比が向上し易くなり、空中像をより良好に視認することが可能となる。
　なお、上述した白色表示および黒色表示における輝度の測定方法の詳細は、後述する試験例の通りである。
　さらに、本実施形態に係る空中像形成装置１０では、上述した白色表示の輝度および黒色表示の輝度から算出されるコントラスト比が、１～１０，０００であることが好ましく、１０～５，０００であることがより好ましく、特に２０～１，０００であることが好ましく、さらには３０～５００であることが好ましく、中でも４０～１００であることが好ましい。コントラスト比が上記範囲であることで、空中像をより良好に視認することが可能となる。
７．空中像形成装置の製造方法
　本実施形態に係る空中像形成装置１０の製造方法は特に限定されない。例えば、表示部１、光拡散制御部２および透光結像部３をそれぞれ準備した後、筐体の所定の位置に表示部１を設置するとともに、光拡散制御部２と透光結像部３との積層体を設置することで、空中像形成装置１０を得ることができる。
８．空中像形成装置の使用方法
　本実施形態に係る空中像形成装置１０は、任意の画像や映像を空中に表示させるための表示装置として使用することができる。その具体的な使用方法は限定されず、従来公知の表示装置と同様に使用することができる。
　なお、本明細書において、「Ｘ～Ｙ」（Ｘ，Ｙは任意の数字）と記載した場合、特に断らない限り「Ｘ以上Ｙ以下」の意と共に、「好ましくはＸより大きい」或いは「好ましくはＹより小さい」の意も包含するものである。また、「Ｘ以上」（Ｘは任意の数字）と記載した場合、特に断らない限り「好ましくはＸより大きい」の意を包含し、「Ｙ以下」（Ｙは任意の数字）と記載した場合、特に断らない限り「好ましくはＹより小さい」の意も包含するものである。
　以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
　以下、実施例等により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。
〔実施例１〕
１．光拡散制御部用組成物の調製
　低屈折率成分としての、ポリプロピレングリコールとイソホロンジイソシアナートと２－ヒドロキシエチルメタクリレートとを反応させて得られた重量平均分子量９，９００のポリエーテルウレタンメタクリレート４０質量部（固形分換算値；以下同じ）に対し、高屈折率成分としての、分子量２６８のｏ－フェニルフェノキシエトキシエチルアクリレート６０質量部と、光重合開始剤としての２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニルプロパン－１－オン８質量部とを添加した後、８０℃の条件下にて加熱混合を行い、光拡散制御部用組成物を得た。
　ここで、前述した重量平均分子量（Ｍｗ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて以下の条件で測定（ＧＰＣ測定）した標準ポリスチレン換算の重量平均分子量である。
＜測定条件＞
・測定装置：東ソー社製，ＨＬＣ－８３２０
・ＧＰＣカラム（以下の順に通過）：東ソー社製
　ＴＳＫ ｇｅｌ ｓｕｐｅｒＨ－Ｈ
　ＴＳＫ ｇｅｌ ｓｕｐｅｒＨＭ－Ｈ
　ＴＳＫ ｇｅｌ ｓｕｐｅｒＨ２０００
・測定溶媒：テトラヒドロフラン
・測定温度：４０℃
２．光拡散制御部の形成
　得られた光拡散制御部用組成物を、工程シートとしてのポリエチレンテレフタレートフィルムの片面をシリコーン系剥離剤で剥離処理した剥離シート（リンテック社製，製品名「ＳＰ－ＰＥＴ３８１１３０」，厚さ：３８μｍ，）の剥離面に塗布し、塗膜を形成した。これにより、当該塗膜と工程シートとからなる積層体を得た。続いて、当該積層体における塗膜側の面に、ポリエチレンテレフタレートフィルムの片面をシリコーン系剥離剤で剥離処理した剥離シート（リンテック社製，製品名「ＳＰ－ＰＥＴ３８１１３０」，厚さ：３８μｍ）の剥離面を積層し、工程シートと、上記塗膜と、剥離シートとがこの順に積層されてなる積層体を得た。
　続いて、得られた積層体を、コンベア上に載置した。このとき、積層体における剥離シートの面が上側となるとともに、工程シートおよび剥離シートの長手方向がコンベアの流れ方向と平行になるようにした。そして、積層体を載置したコンベアに対して、線状の高圧水銀ランプに集光用のコールドミラーが付属した紫外線照射装置（アイグラフィックス社製，製品名「ＥＣＳ－４０１１ＧＸ」）を設置した。当該装置は、帯状（ほぼ線状）に集光された紫外線を対象に照射することができる。なお、上記装置の設置の際には、上記高圧水銀ランプの長手方向と、コンベアの流れ方向とが直交するように上記紫外線照射装置を設置した。
　さらに、高圧水銀ランプの長手方向から眺めた場合において、積層体表面に対する法線を基準として、積層体に対して高圧水銀ランプから照射される紫外線の照射角度が５°となるように設定した。なお、ここにおける照射角度とは、積層体における高圧水銀ランプの直下の位置を基準として、コンベアの流れの下流側に向けて紫外線を照射した場合には、積層体表面に対する法線と当該紫外線とのなす鋭角をプラスの表記にて記載したものとし、コンベアの流れの上流側に向けて紫外線を照射した場合には、積層体表面に対する法線と当該紫外線とのなす鋭角をマイナスの表記にて記載したものとする。
　その後、コンベアを作動させて、上記積層体を１．０ｍ／分の速度で移動させながら、塗膜表面におけるピーク照度２．５ｍＷ／ｃｍ２、積算光量４０．０ｍＪ／ｃｍ２の条件で、上記剥離シートを介して、紫外線を照射することにより、積層体中の塗膜を硬化させた（当該硬化を、便宜的に「一次硬化」という場合がある。）。
　続いて、１．０ｍ／分の速度で移動させながら、当該剥離シートを介して、塗膜に対し、ピーク照度１９０ｍＷ／ｃｍ２、積算光量１８０ｍＪ／ｃｍ２の条件で紫外線（散乱光）を照射することで、積層体中の塗膜を硬化させた（当該硬化を、便宜的に「二次硬化」という場合がある。）。なお、上述したピーク照度および積算光量は、受光器を取り付けたＵＶ　ＭＥＴＥＲ（アイグラフィックス社製，製品名「アイ紫外線積算照度計ＵＶＰＦ－Ａ１」）を上記塗膜の位置に設置して測定したものである。
　以上の一次硬化および二次硬化により、上述した塗膜が十分に硬化し、光拡散制御層となった。これにより、工程シートと、厚さが１４０μｍである光拡散制御部と、剥離シートとがこの順に積層されてなる積層体を得た。
　なお、形成された光拡散制御部の断面の顕微鏡観察等を行ったところ、光拡散制御部の内部に、図２に示されるように、複数の板状領域２０１が所定の間隔をもって複数平行に配置されたルーバー構造が形成されていることが確認された。ルーバー構造の主面と光拡散制御部の法線とがなす鋭角側の角度は、３．３°であった。
３．空中像形成装置の形成
　上記の通り得られた積層体から剥離シートを剥離し、それによって露出した光拡散制御部の露出面を、透光結像部としての、複数の反射面を備える層が二層積層されてなる再帰透過光学素子（アスカネット社製，製品名「ＡＳＫＡ３Ｄ－２００ＮＴ」，縦２００ｍｍ×横２００ｍｍ×厚さ６．３ｍｍ）の片面に積層した。
　そして、得られた光拡散制御部と透光結像部との積層体を、当該積層体の主面が水平となり且つ光拡散制御部側の面が下向きとなるように、所定の筐体に設置した。さらに、表示部として、ラップトップパソコンの画面を、光拡散制御部と透光結像部との積層体に向くように筐体内に設置した。
　上記表示部の設置の際には、図４（ａ）に示すように、表示部１の表示面と、光拡散制御部２の主面とがなす角度が４５°となるようにした。また、前述した第１の方向（板状領域の長手方向に対して垂直な方向であって、光拡散制御部における透光結像部とは反対側の面内に存在する方向，図２のＤ１）と第２の方向（表示面および光拡散制御部の片面の両面に対して垂直な平面に平行な方向であって、光拡散制御部における透光結像部とは反対側の面内に存在する方向）とがなす角度が０°となるように、表示部を設置した。
　なお、上記筐体は、表示部から照射される光が、光拡散制御部および透光結像部以外から外部に出てくることがないように遮光されたものとなっている。
　以上により、図４（ａ）に示すように、透光結像部３と光拡散制御部２と表示部１とが筐体内に配置されてなる空中像形成装置１０を得た。
〔実施例２〕
　光拡散制御部２として市販される光拡散制御フィルム（リンテック社製，製品名「ＷＩＮＣＯＳ　Ｚ－２５５５」）を使用するとともに、第１の方向と第２の方向とのなす角度を９０°とした以外は、実施例１と同様にして空中像形成装置を得た。すなわち、図４（ａ）に示すように、透光結像部３と光拡散制御部２と表示部１とが筐体内に配置されてなる空中像形成装置１０を得た。
　なお、上記市販の光拡散制御フィルムは、図２に示されるような、複数の板状領域２０１が所定の間隔をもって複数平行に配置されたルーバー構造を備える層が二層積層されたものである。当該二層は、ルーバー構造の傾斜の方向が反対となるように積層されている。そして、ルーバー構造の主面と光拡散制御部の法線とがなす鋭角側の角度は、一方の層が－２７°であり、他方の層が＋２７°であった。
〔実施例３〕
　透光結像部として、樹脂板上に２面コーナーリフレクターアレイ構造を有する再帰透過光学素子（パリティ・イノベーションズ社製，製品名「パリティミラー」，縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ２ｍｍ）を使用し、当該再帰透過光学素子における２面コーナーリフレクターアレイ構造が配置されていない樹脂板面に光拡散制御部を積層したこと以外は、実施例１と同様にして空中像形成装置を得た。これにより、図４（ａ）に示すように、透光結像部３と光拡散制御部２と表示部１とが筐体内に配置されてなる空中像形成装置１０を得た。
〔比較例１〕
　光拡散制御部を使用しない以外は、実施例１と同様にして空中像形成装置を得た。すなわち、図４（ｂ）に示すように、透光結像部３と表示部１とが筐体内に配置されてなる空中像形成装置を得た。
〔比較例２〕
　光拡散制御部を使用せず、且つ、ラップトップパソコンの画面にプライバシーフィルム（３Ｍ社製，製品名「ＰＦ１２．１ＷＨ２」）を貼付したものを使用した以外は、実施例１と同様にして空中像形成装置を得た。上記プライバシーフィルムは、左右方向の有効な視野角が４８°以内に狭まるように所定の光を遮蔽するものであり、その視野角制御の方向が、第２の方向に直交するように（図４（ｃ）において、紙面の奥行き方向となるように）表示部に貼付した。これにより、図４（ｃ）に示すように、透光結像部３とプライバシーフィルム６と表示部１とが筐体内に配置されてなる空中像形成装置を得た。
〔比較例３〕
　光拡散制御部を使用しない以外は、実施例３と同様にして空中像形成装置を得た。すなわち、図４（ｂ）に示すように、透光結像部３と表示部１とが筐体内に配置されてなる空中像形成装置を得た。
〔比較例４〕
　光拡散制御部を使用せず、且つ、ラップトップパソコンの画面にプライバシーフィルム（３Ｍ社製，製品名「ＰＦ１２．１ＷＨ２」）を貼付したものを使用した以外は、実施例３と同様にして空中像形成装置を得た。なお、上記プライバシーフィルムの視野角制御の方向が、第２の方向に直交するように表示部に貼付した。これにより、図４（ｃ）に示すように、透光結像部３とプライバシーフィルム６と表示部１とが筐体内に配置されてなる空中像形成装置を得た。
〔試験例１〕（空中像形成装置における所定の角度の関係性の確認）
（１）空中像およびゴースト像を形成する光の入射角度範囲の特定
　比較例１と同様に、透光結像部と表示部とが筐体内に配置されてなる（光拡散制御部やプライバシーフィルムを備えない）空中像形成装置を作製した。当該空中像形成装置について、表示部の表示面に、縦７０ｍｍ、横１００ｍｍの画像を表示させた。それによって、空中像およびゴースト像が生じることを目視により確認した。
　ここで、上述した空中像の確認の際における視認者の位置（観察点）は、次の通りとした。まず、透光結像部における表示部側の面および表示部の表示面の両面に対して垂直であり、且つ、透光結像部の中心点を通る平面Ｆを想定した。さらに、当該平面Ｆで透光結像部を切断してなる断面における透光結像部の幅を幅Ｗ（具体的には、２００ｍｍ）とした。そして、平面Ｆ内に存在する一点であって、前述した条件Ａおよび条件Ｂの両方を満たす一点を観察点とした。ここで、条件Ａに関し、作製した空中像形成装置に係る角度βは４５°であるため、角度αは４５°となる。また、条件Ｂに関する倍率は、３．５倍を選択した（すなわち、観察点と上記中心点との距離が幅Ｗの３．５倍の長さとなるようにした）。
　続いて、目視確認できた空中像およびゴースト像に基づいて、表示部から照射された光のうち、これらの像を形成する光が通過した透光結像部内の領域を特定した。ここで、図５（ａ）には、透光結像部３および表示部１を側面から見た断面図（上述した平面Ｆで切断してなる断面図）を示す。また、図５（ｂ）には、透光結像部３および表示部１を、図５（ｃ）において符号Ｆ’で示す平面で切断してなる断面図を示す。なお、符号Ｆ’で示す平面とは、上述した平面Ｆと透光結像部３の片面との両面に垂直な平面である。以下では、図５（ａ）に示す像を検討する場合には、「前後方向」の像と表現し、図５（ｂ）に示す像を検討する場合には、「左右方向」の像と表現する場合がある。
　これら図５（ａ）および図５（ｂ）において、「Ｒ」で示される領域が表示部１において実像が表示されている領域である。また、「Ａ」で示される領域が空中像を形成する光が通過する領域である。さらに、「Ｇ」で示される領域がゴースト像を形成する光が通過する領域である。なお、ゴースト像は本来、平面Ｆ’による断面を見た場合、空中像の左右に対象的に２つ生じるものの、一方のみを検討すれば十分であるため、図５（ｂ）には、一方のみ（右側のゴースト像のみ）を示す。
　空中像を形成する光のうち、領域Ｒの端部から照射され、領域Ａの端部に到達する光路（図５（ａ）および図５（ｂ）において領域Ｒと領域Ａとの端部同士を結ぶ線分）を特定した。同様に、ゴースト像を形成する光のうち、領域Ｒの端部から照射され、領域Ｇの端部に到達する光路（図５（ａ）および図５（ｂ）において領域Ｒと領域Ｇとの端部同士を結ぶ線分）を特定した。
　そして、これらの線分と、透光結像部３の片面における法線とがなす鋭角の角度（図５（ａ）および図５（ｂ）において、「θ」を含む記号で示される種々の角度）を測定した。その結果を表１に示す。なお、表１中の角度は、図５（ａ）および図５（ｂ）において、上記法線を基準として、紙面左側に存在する鋭角についてはマイナスで表記し、紙面右側に存在する鋭角についてはプラスで表記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　以上により、表示面の任意の一点から照射される空中像を形成するための光は、前後方向において、θａｕ～θａｄの入射範囲で透光結像部に到達し、左右方向において、θａｒ～θａｌの入射範囲で透光結像部に到達することがわかる。また、表示面の任意の一点から照射されたゴースト像を形成するための光は、前後方向において、θｇｕ～θｇｄの入射範囲で透光結像部に到達し、左右方向において、θｇｒ～θｇｌの入射範囲で透光結像部に到達することがわかる。
（２）変角ヘイズの測定
　実施例１および２で用いた光拡散制御部について、変角ヘイズメーター（東洋精機製作所社製，製品名「ヘイズガードプラス、変角ヘイズメーター」）を用いて、ヘイズ値（％）を測定した。
　具体的には、実施例１については、光拡散制御部の片面に対し、その法線に対する入射角度を、上記工程（１）で特定した前後方向に沿って－９０°～０°の範囲で変えながら光線を照射し、順次ヘイズ値（％）を測定した。その結果を、図６（ａ）に示す。
　また、実施例２については、光拡散制御部の片面に対し、その法線に対する入射角度を、上記工程（１）で特定した左右方向に沿って－９０°～９０°の範囲で変えながら光線を照射し、順次ヘイズ値（％）を測定した。その結果を、図６（ｂ）に示す。
　なお、図６（ａ）および図６（ｂ）においては、曲線で示されるグラフが、入射角度の変化に伴うヘイズ値の変化を示している。
（３）入射範囲と変角ヘイズとの関係性の確認
　上記工程（２）の測定結果に対し、上記工程（１）で特定した空中像およびゴースト像に係る光の入射範囲を重ねあわせた。すなわち、図６（ａ）には、実施例１に係る空中像形成装置について、前後方向において、空中像を形成する光が透光結像部（および光拡散制御部）に入射するときの入射範囲θａｕ～θａｄと、ゴースト像を形成する光が透光結像部（および光拡散制御部）に入射するときの入射範囲θｇｕ～θｇｄとを、それぞれ斜線を引いた領域として示した。また、図６（ｂ）には、実施例２に係る空中像形成装置について、左右方向において、空中像を形成する光が透光結像部（および光拡散制御部）に入射するときの入射範囲θａｒ～θａｌと、ゴースト像を形成する光が透光結像部（および光拡散制御部）に入射するときの入射範囲θｇｒ～θｇｌとを、それぞれ斜線を引いた領域として示した。
　実施例１に係る空中像形成装置では、図６（ａ）に示すように、前後方向において、光拡散制御部は、入射角度が－２０°付近を閾値として、ヘイズ値の急激な変化が生じることがわかる。そして、光拡散制御部は、空中像に係る入射範囲θａｕ～θａｄにおいては、低いヘイズ値（５％程度）を示し、ゴースト像に係る入射範囲θｇｕ～θｇｄにおいては、高いヘイズ値（８０％程度）を示すことがわかる。すなわち、実施例１に係る光拡散制御部は、前後方向において、空中像を形成する光を良好に透過させ、ゴースト像を形成する光を拡散させることができることがわかった。
　実施例２に係る空中像形成装置では、図６（ｂ）に示されるように、左右方向において、光拡散制御部は、入射角度が－３０°および３０°付近を閾値として、ヘイズ値の急激な変化が生じることがわかる。そして、光拡散制御部は、空中像に係る入射範囲θａｒ～θａｌにおいては、低いヘイズ値（５％程度）を示し、ゴースト像に係る入射範囲θｇｒ～θｇｌにおいては、高いヘイズ値（８０％程度）を示すことがわかる。すなわち、実施例２に係る光拡散制御部は、左右方向において、空中像を形成する光を良好に透過させ、ゴースト像を形成する光を拡散させることができることがわかった。
〔試験例２〕（ゴースト像の低減および明るさの評価）
　実施例１および３並びに比較例１～４で作製した空中像形成装置について、表示部に画像を表示して空中像を生じさせ、目視により観察するとともに、静止画として撮影した。観察の条件は、試験例１の工程（１）に記載した通りとした。
　撮影した画像を図７に示す。図７（ａ）が実施例１に係る画像であり、図７（ｂ）が比較例１に係る画像であり、図７（ｃ）が比較例２に係る画像であり、図７（ｄ）が実施例３に係る画像であり、図７（ｅ）が比較例３に係る画像であり、図７（ｆ）が比較例４に係る画像である。これらの画像から明らかなように、比較例１および比較例３に係る空中像形成装置では、空中像の左右にゴースト像が明確に生じているのに対し、実施例１および３並びに比較例２および４に係る空中像形成装置では、殆ど目視できない程度までゴースト像の発生が軽減された。なお、実施例２で作製した空中像形成装置についても同様の条件で目視により観察したところ、殆ど目視できない程度までゴースト像の発生が軽減されることを確認した。
　さらに、空中像の明るさを確認する目的で、表示部の全面を白色で表示した場合、および、全面を黒色で表示した場合について、輝度（ｃｄ／ｍ２）を測定するとともに、それらの値からコントラスト比を算出した。輝度測定には、ＫＯＮＩＣＡ　ＭＩＮＯＬＴＡ製Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ　ｍｅｔｅｒ　ＬＳ－１１０を用いた。なお、実施例１および２並びに比較例１および２については、環境照度を約１００ｌｘと設定して測定した。一方、実施例３並びに比較例３および４については、環境照度を約１００ｌｘと設定すると表面反射による周期的な明暗が生じやすく、正確な測定ができなかったため、環境照度を約２０ｌｘと設定して測定した（これらの環境照度は、ＨＩＯＫＩ　ＬＵＸ　ＨｉＴＥＳＴＥＲ３４２３にて測定した）。測定結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２によると、比較例１に係る空中像形成装置が、白表示および黒表示の両方において最も輝度が高く、且つ、コントラスト比が最も高いものとなった。これは、当該空中像形成装置が光拡散制御部やプライバシーフィルムを備えていないためであると考えられる。なお、比較例１に係る空中像形成装置は、上述の通り、ゴースト像が明確に生じてしまう。
　一方、光拡散制御部を備えた実施例１に係る空中像形成装置と、プライバシーフィルムを備えた比較例２に係る空中像形成装置とを比較すると、実施例１に係る空中像形成装置の方が、白表示および黒表示の両方において輝度が高く、コントラスト比も高いことがわかる。このことは、光拡散制御部を備えた実施例３に係る空中像形成装置と、プライバシーフィルムを備えた比較例４に係る空中像形成装置とを比較しても、同様のことがわかる。
　以上より、実施例１に係る空中像形成装置は、表示の明るさを十分に維持しつつ、ゴースト像の発生を良好に低減することが可能であることがわかった。
　本発明の空中像形成装置は、空中像を表示するディスプレイ等として好適に使用することができる。
１０…空中像形成装置
　１…表示部
　２…光拡散制御部
　　２０１…板状領域
　　２０２…屈折率が相対的に低い領域
　３…透光結像部
４…空中像観察面
５…観察点
６…プライバシーフィルム

Claims (8)

  1. 　表示面を有し、前記表示面から光を出射する表示部と、
    　前記表示部における前記表示面側に配置され、前記光をその入射角度に依存して拡散または透過させる光拡散制御部と、
    　前記光拡散制御部における前記表示部とは反対の面側に積層され、前記光拡散制御部を透過した前記光を透過させ、前記光拡散制御部とは反対の面側の位置において結像させる透光結像部と
    を備え、
    　前記光拡散制御部が、屈折率が相対的に低い領域中に屈折率が相対的に高い複数の板状領域を備えた、ルーバー状の規則的内部構造を有する
    ことを特徴とする空中像形成装置。
  2. 　前記表示面と、前記光拡散制御部における前記透光結像部とは反対側の面とが非平行となるように、前記表示部が、前記光拡散制御部および前記透光結像部に対して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の空中像形成装置。
  3. 　前記板状領域の長手方向に対して垂直な方向であって、前記光拡散制御部における前記透光結像部とは反対側の面内に存在する方向を第１の方向とし、
    　前記表示面および前記光拡散制御部の片面の両面に対して垂直な平面に平行な方向であって、前記光拡散制御部における前記透光結像部とは反対側の面内に存在する方向を第２の方向とした場合に、
    　前記第１の方向と第２の方向とのなす鋭角の角度が、０°以上、９０°以下である
    ことを特徴とする請求項２に記載の空中像形成装置。
  4. 　前記板状領域の長手方向に対して垂直な方向であって、前記光拡散制御部における前記透光結像部とは反対側の面内に存在する方向を第１の方向とした場合、
    　前記板状領域の各々が、前記光拡散制御部内において、前記第１の方向に向けて傾斜している
    ことを特徴とする請求項１に記載の空中像形成装置。
  5. 　前記板状領域の傾斜の角度が、前記光拡散制御部の厚さ方向に対して、０°以上、３０°以下であることを特徴とする請求項４に記載の空中像形成装置。
  6. 　前記透光結像部は、入射する光を再帰透過させる再帰透過光学素子を備えるものであることを特徴とする請求項１に記載の空中像形成装置。
  7. 　前記再帰透過光学素子が、複数の反射面を備える層が二層積層されてなるものであり、
    　前記二層のそれぞれの層において、前記複数の反射面は、前記再帰透過光学素子の片面に対して垂直に且つ互いに所定の間隔をもって配置されており、
    　前記二層における一方の層における前記反射面と、他方の層における前記反射面とが直交するように、前記二層が積層されている
    ことを特徴とする請求項６に記載の空中像形成装置。
  8. 　前記透光結像部における前記光拡散制御部とは反対側の面および前記表示面の両面に対して垂直であり且つ前記透光結像部の中心点を通る平面Ｆを想定するとともに、当該平面Ｆで前記透光結像部を切断してなる断面における前記透光結像部の幅を幅Ｗとした場合に、
    　前記平面Ｆ内に存在する観察点であって、以下の条件Ａおよび条件Ｂの両方を満たす観察点から前記空中像形成装置を観察したときに、
    　（条件Ａ）
    　前記観察点と前記中心点とを結ぶ線分と、前記透光結像部における前記光拡散制御部と反対側の面とのなす角度を角度αとし、前記表示部の前記表示面を含む平面と、前記透光結像部における前記光拡散制御部と反対側の面を含む平面とのなす角度を角度βとした場合に、前記角度αと前記角度βとの合計が９０°となる。
    　（条件Ｂ）
    　前記観察点と前記中心点との距離が幅Ｗの３．５倍の長さとなる。
    　前記光拡散制御部が、
    　前記表示部の任意の一点から照射され前記観察点まで到達する光のうち、前記再帰透過光学素子を構成する前記二層の両層において反射が生じる光に対してヘイズ値が６０％以下となり、
    　前記表示部の任意の一点から照射され前記観察点まで到達する光のうち、前記再帰透過光学素子を構成する前記二層の一方の層のみにおいて反射が生じる光に対してヘイズ値が６０％以上となるものである
    ことを特徴とする請求項７に記載の空中像形成装置。
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