(57)【要約】  この光学デバイスは、対向する入射面および出射面と、入射面と出射面との間に配置されると共に、各々が、入射面から入射した光を出射面に向けて反射させる複数の反射部とを備える。複数の反射部はそれぞれ、互いに直交して配置された第１の反射面と第２の反射面とを有し、第１の反射面と第２の反射面とが互いに交わる線が入射面の法線に対して傾斜しているものである。
2017018204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する入射面および出射面と、
前記入射面と前記出射面との間に配置されると共に、各々が、前記入射面から入射した光を前記出射面に向けて反射させる複数の反射部と
を備え、
前記複数の反射部はそれぞれ、互いに直交して配置された第１の反射面と第２の反射面とを有し、
前記第１の反射面と前記第２の反射面とが互いに交わる線が前記入射面の法線に対して傾斜している
光学デバイス。
【請求項２】
前記第１および第２の反射面のうちの両方が、前記入射面に対して傾斜して配置されている
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項３】
前記第１および第２の反射面のうちの一方が、前記入射面に対して傾斜して配置され、他方が前記入射面に対して垂直に配置されている
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項４】
隣り合う反射部同士の間隔は、面内における第１の端部よりも、前記第１の端部から離れた第２の端部において大きくなっている
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項５】
前記間隔は、前記第１の端部から前記第２の端部に向かって連続的に変化する
請求項４に記載の光学デバイス。
【請求項６】
前記複数の反射部は、平面視的に行列状に配置されている
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項７】
前記複数の反射部では、前記第１および第２の反射面が第１の方向に沿って交互に連なって配置されることで列状の構造体を成し、前記構造体が前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って複数配置されている
請求項６に記載の光学デバイス。
【請求項８】
前記複数の反射部同士の間の領域は、互いに同一の屈折率を有する材料または空気で満たされている
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項９】
前記反射部の前記第１および第２の反射面に対向して入射光を吸収または拡散させる機能層が設けられている
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項１０】
前記入射面に対向して、光方向制御フィルムが設けられている
請求項１に記載の光学デバイス。
【請求項１１】
光学デバイスと、
前記光学デバイスに向けて映像を表示する表示デバイスと
を備え、
前記光学デバイスは、
対向する入射面および出射面と、
前記入射面と前記出射面との間に配置されると共に、各々が、前記入射面から入射した光を前記出射面に向けて反射させる複数の反射部と
を備え、
前記複数の反射部はそれぞれ、互いに直交して配置された第１の反射面と第２の反射面とを有し、
前記第１の反射面と前記第２の反射面とが互いに交わる線が前記入射面の法線に対して傾斜している
表示装置。
【請求項１２】
前記第１および第２の反射面のうちの両方が、前記入射面に対して傾斜して配置されている
請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記第１および第２の反射面のうちの一方が、前記入射面に対して傾斜して配置され、他方が前記入射面に対して垂直に配置されている
請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１４】
隣り合う反射部同士の間隔は、面内における第１の端部よりも、前記第１の端部から離れた第２の端部において大きくなっている
請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記間隔は、前記第１の端部から前記第２の端部に向かって連続的に変化する
請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記表示デバイスは、前記光学デバイスの入射面のうちの前記第１の端部に対向して配置されている
請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記複数の反射部は、平面視的に行列状に配置されている
請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記複数の反射部では、前記第１および第２の反射面が第１の方向に沿って交互に連なって配置されることで列状の構造体を成し、前記構造体が前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って複数配置されている
請求項１７に記載の表示装置。
【請求項１９】
前記複数の反射部同士の間の領域は、互いに同一の屈折率を有する材料または空気で満たされている
請求項１１に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記反射部の前記第１および第２の反射面に対向して光を吸収または拡散させる機能層が設けられている
請求項１１に記載の表示装置。
【請求項２１】
前記光学デバイスと前記表示デバイスとの間に、光方向制御フィルムが設けられている
請求項１１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば映像を空中に結像させるための光学デバイスおよびそのような光学デバイスを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空中に映像を実像として映し出し、例えば立体視あるいはタッチ入力等を実現することが可能な表示装置が開発されている（例えば、特許文献１）。このような表示装置では、表示デバイスの画面に表示された映像を、２面コーナーリフレクタアレイと呼ばれる光学デバイスを透過させることにより、空中の所定の面に結像させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−８８５５６号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、上記のような光学デバイスを用いた表示装置では、結像面が、光学デバイスを間にして表示デバイスと反対側に形成され、光学デバイス、表示デバイスおよび結像面間に一定距離以上の空間が確保される。このため、装置全体が大型になり易い。
【０００５】
装置全体の小型化を図りつつ、空中での映像表示を実現可能な光学デバイスおよび表示装置を提供することが望ましい。
【０００６】
本開示の一実施の形態の光学デバイスは、対向する入射面および出射面と、入射面と出射面との間に配置されると共に、各々が、入射面から入射した光を出射面に向けて反射させる複数の反射部とを備える。複数の反射部はそれぞれ、互いに直交して配置された第１の反射面と第２の反射面とを有し、第１の反射面と第２の反射面とが互いに交わる線が入射面の法線に対して傾斜しているものである。
【０００７】
本開示の一実施の形態の表示装置は、上記本開示の一実施の形態の光学デバイスと、この光学デバイスに向けて映像を表示する表示デバイスを備えたものである。
【０００８】
本開示の一実施の形態の光学デバイスおよび表示装置では、複数の反射部がそれぞれ、互いに直交して配置された第１および第２の反射面を有する。これにより、例えば表示デバイスから発せられた光が入射面から入射すると、この入射光は、各反射部によって反射された後、出射面から出射し、光学デバイスの上方の所定の位置に結像する。ここで、各反射部において、第１および第２の反射面の交わる線が入射面の法線に対して傾斜することで、該線が垂直である場合に比べ、入射面への光の入射角度を小さくすることができ、表示デバイスおよび光学デバイス間の距離を小さくすることができる。
【０００９】
本開示の一実施の形態の光学デバイスおよび表示装置によれば、複数の反射部がそれぞれ、互いに直交して配置された第１の反射面と第２の反射面とを有することにより、例えば表示デバイスからの光は、例えば空中の所定の位置に結像する。各反射部において、第１および第２の反射面の互いに交わる線が入射面の法線に対して傾斜するようにしたので、表示デバイスと光学デバイスとを近づけて配置し、表示装置全体の体積を削減することができる。よって、装置全体の小型化を図りつつ、空中での映像表示を実現可能となる。
【００１０】
尚、上記内容は本開示の一例である。本開示の効果は、上述したものに限らず、他の異なる効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本開示の第１の実施形態に係る光学デバイスの概要を説明するための模式図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示した光学デバイスを用いた表示装置の構成を表すブロック図である。
【図２】図１Ａに示した光学デバイスの要部構成を表すＸＹ平面図である。
【図３】図２に示した反射部の詳細構成を説明するための模式図である。
【図４】図２に示した反射部の形成手法の一例を説明するための断面図である。
【図５】図２に示した反射部の詳細構成を説明するための模式図である。
【図６Ａ】図２のＡ−Ａ'線における断面模式図である。
【図６Ｂ】図２のＢ−Ｂ'線における断面模式図である。
【図６Ｃ】図２のＣ−Ｃ'線における断面模式図である。
【図７】図１Ａおよび図１Ｂに示した光学デバイスおよび表示装置の効果を説明するための模式図である。
【図８Ａ】表示デバイスから近い位置にある反射部における作用を表す模式図である。
【図８Ｂ】表示デバイスから遠い位置にある反射部における作用を表す模式図である。
【図９Ａ】比較例１に係る光学デバイスの要部構成を表すＸＹ平面図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示した反射部の詳細構成を説明するための模式図である。
【図１０Ａ】光学デバイスによる面対称結像を説明するための模式図である。
【図１０Ｂ】光学デバイスによる面対称結像を説明するための模式図である。
【図１１】図９Ａに示した光学デバイスおよび表示デバイスを含む装置全体の構成を結像面と共に表す模式図である。
【図１２】図２に示した光学デバイスおよび表示デバイスを含む装置全体の構成を結像面と共に表す模式図である。
【図１３Ａ】変形例１に係る光学デバイスの要部構成を表すＸＹ平面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示した反射部の詳細構成を説明するための模式図である。
【図１４】図１３Ａに示した反射部の詳細構成を説明するための模式図である。
【図１５Ａ】図１３ＡのＡ−Ａ'線における断面模式図である。
【図１５Ｂ】図１３ＡのＢ−Ｂ'線における断面模式図である。
【図１５Ｃ】図１３ＡのＣ−Ｃ'線における断面模式図である。
【図１６】変形例２に係る光学デバイスの構成を表す断面図である。
【図１７】比較例２に係る光学デバイスおよび表示デバイスを含む装置全体の構成を結像面と共に表す模式図である。
【図１８】図１６に示した光学デバイスおよび表示デバイスを含む装置全体の構成を結像面と共に表す模式図である。
【図１９】変形例３に係る光学デバイスの要部構成を表す斜視図である。
【図２０】比較例３に係る光学デバイスの反射部における作用を表す模式図である。
【図２１】図１９に示した光学デバイスの反射部における作用を表す模式図である。
【図２２】変形例４の第１の構成例に係る光学デバイスの要部構成を表す断面図である。
【図２３】変形例４の第２の構成例に係る光学デバイスの要部構成を表す断面図である。
【図２４】比較例４に係る光学デバイスの作用を説明するための断面図である。
【図２５】第２の実施の形態に係る光学デバイスの要部構成を表す平面図である。
【図２６】比較例５に係る光学デバイスの要部構成を表す平面図である。
【図２７】変形例５に係る光学デバイスの要部構成を表す平面図である。
【図２８】比較例６に係る光学デバイスの要部構成を表す平面図である。
【図２９】変形例６に係る光学デバイスの要部構成を表す平面図である。
【図３０】比較例７に係る光学デバイスの要部構成を表す平面図である。
【図３１】図２９に示した光学デバイスの反射部の構成を表す斜視図である。
【図３２Ａ】図３１に示した反射部の第１の構成例を説明するための模式図である。
【図３２Ｂ】図３１に示した反射部の第２の構成例を説明するための模式図である。
【図３３】第３の実施の形態に係る表示装置の要部構成を表す模式図である。
【図３４Ａ】図３３に示した光方向制御フィルムの画面左右方向における機能を説明するための模式図である。
【図３４Ｂ】図３４Ａに対応する輝度を表す特性図である。
【図３５Ａ】図３３に示した光方向制御フィルムの画面上下方向における機能を説明するための模式図である。
【図３５Ｂ】図３５Ａに対応する輝度を表す特性図である。
【図３６Ａ】光学デバイスにおける入射角度と反射光の回帰の有無を説明するための模式図である。
【図３６Ｂ】光学デバイスにおける入射角度と反射光の回帰の有無を説明するための模式図である。
【図３６Ｃ】光学デバイスにおける入射角度と反射光の回帰の有無を説明するための模式図である。
【図３７】図３３に示した表示装置における反射部への入射光を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．第１の実施の形態（隣接する２つの反射面の交差線を入射面に傾斜するように配置した光学デバイス、およびこの光学デバイスを用いた表示装置の例）
２．変形例１（２つの反射面のうち一方を傾斜させ、他方を垂直に配置した例）
２．変形例２（端部からの距離に応じて反射部同士の間隔が異なる例）
３．変形例３（２つの反射面を交互に連ねて列状に配置した例）
４．変形例４（反射面同士の間の各領域を樹脂層または空気層とした例）
５．第２の実施の形態（反射面の対向面に光吸収または光拡散の機能をもつ機能層を形成した例）
６．変形例５，６（反射部および機能層の他の構成例）
７．第３の実施の形態（表示デバイスと光学デバイスとの間に、光方向制御フィルムを配置した例）
【００１３】
＜第１の実施の形態＞
［構成］
図１Ａは、本開示の第１の実施形態の光学デバイス（光学デバイス１０）の概要を説明するための図である。図１Ｂは、光学デバイス１０を備えた表示装置（表示装置１）の構成を表したものである。光学デバイス１０は、複数の微小ミラー（反射部１１）を用いた結像光学素子である。詳細には、光学デバイス１０は、入射面Ｓ１の下方の位置にある点Ｐ（点光源）から発せられた光を、出射面Ｓ２の上方の位置にある点Ｑ（空中の点Ｑ）に結像させるように構成されている。
【００１４】
表示装置１は、この光学デバイス１０の入射面Ｓ１の側に、表示デバイス２０を備えている。表示デバイス２０としては、例えば有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ、液晶ディスプレイ、電気泳動型ディスプレイまたはＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイ等、様々なディスプレイを用いることができる。この表示デバイス２０は、例えば光学デバイス１０の下方の所定の位置に配置されている。具体的には、表示デバイス２０は、表示デバイス２０から発せられた光が、光学デバイス１０における各反射部１１へ斜め下方から入射するように配置されている。これらの表示デバイス２０および光学デバイス１０は、一方または両方がＺ方向に沿った軸を中心として回転可能に構成されていてもよい（回転駆動機構を有していてもよい）。これにより、多視点（多方向）から映像を観察可能となる。
【００１５】
（光学デバイス１０の詳細構成）
図２は、光学デバイス１０のＸＹ平面構成を表したものである。図３は、１つの反射部１１と入射面Ｓ１との斜視構成を表したものである。光学デバイス１０は、例えばいわゆる２面コーナーリフレクタアレイであり、入射面Ｓ１と出射面Ｓ２との間に、平面視的に（ＸＹ平面において）行列状を成して２次元配置された複数の反射部１１を有している。尚、図２および図３では、出射面Ｓ２の図示を省略している。
【００１６】
複数の反射部１１はそれぞれ、入射面Ｓ１から入射した光を、１または複数回（例えば２回）にわたって反射させることにより、出射面Ｓ２へ導くミラーである。光学デバイス１０に配置される反射部１１の個数、位置および大きさ等は特に限定されるものではないが、空中に表示される映像の解像度は、例えば反射部１１の大きさに影響を受ける。この反射部１１は、互いに隣接する２つの反射面Ｓ２１，Ｓ２２（第１および第２の反射面）を有している。反射面Ｓ２１，Ｓ２２は、直線状の交差線ＣＬにおいて互いに直交するように配置されている。即ち、反射面Ｓ２１，Ｓ２２のそれぞれの法線同士の成す角は９０°である。尚、反射面Ｓ２１，Ｓ２２は、交差線ＣＬにおいて、各側面同士が繋がって（接して）配置されていてもよいし、反射面Ｓ２１，Ｓ２２同士が交差して配置されていてもよい。また、反射面Ｓ２１，Ｓ２２同士は接していなくともよく、２つの反射面同士の間に微小な隙間があっても構わない。更に、反射面Ｓ２１，Ｓ２２は互いに直交するが、これらの反射面Ｓ２１，Ｓ２２の各法線同士の成す角は、略９０°であればよく、例えば９０°から−１°〜＋１°の範囲内であればよい。
【００１７】
反射面Ｓ２１，Ｓ２２は、例えば金属薄膜により構成されている。これらの反射面Ｓ２１，Ｓ２２を構成する金属薄膜は、例えば光反射性をもつ金属、例えばアルミニウムおよび銀などから構成されている。これらの反射面Ｓ２１，Ｓ２２は、例えば次のようにして形成することができる。即ち、図４に示したように、例えばガラスや樹脂等からなる基板１２０上に、樹脂等により構成されたピラー（凸部）１２１を形成した後、このピラー１２１の側面に、例えば蒸着法またはスパッタ法等を用いて、金属薄膜１２２を形成する。金属薄膜１２２の表面には、必要に応じて、例えばフィルムが被覆されたり、あるいは研磨等の鏡面加工が施されている。ピラー１２１は、例えば射出成型、押出成型、真空成型、回転成型、積層成型、ブロー成型およびカレンダー成型などの各種成型手法を用いて形成することができる。また、この他にも、切削技術、あるいはレーザ光を用いたリソグラフィ技術により加工することも可能である。更には、ここでは、ピラーを用いて反射面Ｓ２１，Ｓ２２を形成する場合を例示したが、ピラーを用いない手法もある。例えば、平板状の基材に複数の孔（貫通孔）を形成した後、この孔の内側を鏡面加工することにより、反射面Ｓ２１，Ｓ２２を形成しても構わない。
【００１８】
尚、光学デバイス１０では、図４に示したようにピラー１２１の一部（左右片方の側面）が金属薄膜１２２によって覆われていればよい。ピラー１２１のもう一方の側面は、金属薄膜１２２が形成されていてもよいし、形成されていなくともよい。即ち、ピラー１２１等の構造体の側面を利用して、隣接する少なくとも２つの反射面Ｓ２１，Ｓ２２が形成されていればよい。但し、隣接する２面のみを反射面とした場合の方が、多重反射を抑制できるため望ましい。また、反射部１１同士の間の領域、即ちピラー１２１同士の間の領域は、例えば空気層１２３となっている。
【００１９】
本実施の形態では、このような反射面Ｓ２１，Ｓ２２の交差線ＣＬが入射面Ｓ１の法線に対して傾斜している（交差線ＣＬが入射面Ｓ１の法線に対して傾斜するように、反射面Ｓ２１，Ｓ２２が配置されている）。図５は、１つの反射部１１と入射面Ｓ１との平面構成を拡大して表したものである。図６Ａは、図２のＡ−Ａ'線の断面構成を、図６Ｂは、図２のＢ−Ｂ'線の断面構成を、図６Ｃは、図２のＣ−Ｃ'線の断面構成を、それぞれ表したものである。
【００２０】
反射面Ｓ２１，Ｓ２２は、いずれも入射面Ｓ１に対して傾斜して配置されている。交差線ＣＬは、入射面Ｓ１の法線（Ｚ方向）に対して所定の角度θ１を成して傾斜している。角度θ１の大きさは、特に限定されないが、例えば０°＜θ１≦３０°である。反射面Ｓ２１，Ｓ２２のそれぞれと入射面Ｓ１との各交線同士の成す角（入射面Ｓ１と平行な面における反射面Ｓ２１，Ｓ２２の成す角）θ２は、例えば鋭角（９０度未満）または９０°である。
【００２１】
反射面Ｓ２１，Ｓ２２は、入射面Ｓ１に対して傾斜していることから、図５に示したように、Ｚ方向に沿った真上（出射面Ｓ２側）を臨むように配置されている。また、断面でみると、図６Ａ〜図６Ｃに示したように、交差線ＣＬ、反射面Ｓ２１，Ｓ２２のいずれもが傾斜している。交差線ＣＬ、反射面Ｓ２１，Ｓ２２のそれぞれの傾斜角は、例えば、複数の反射部１１同士の間で一定である。
【００２２】
［作用、効果］
本実施の形態の表示装置１では、図７に示したように、光学デバイス１０の入射面Ｓ１の斜め下方の位置に表示デバイス２０が配置された状態で、表示デバイス２０に映像２０ａが表示されると、映像２０ａに基づく光Ｌ１が光学デバイス１０へ入射面Ｓ１から入射する。光学デバイス１０では、アレイ状に複数の反射部１１が設けられていることにより、光Ｌ１は各反射部１１に分割されて入射後、各反射部１１において反射されつつ、出射面Ｓ２へ導かれ、出射面Ｓ２から光Ｌ２として出射する。
【００２３】
ここで、光学デバイス１０では、各反射部１１が、互いに隣接して配置された２つの反射面Ｓ２１，Ｓ２２を含んでいる。これにより、例えば図８Ａおよび図８Ｂに示したように、光Ｌ１のうちの光線Ｌ１ａは、１つの反射部１１に入射すると、反射面Ｓ２１，Ｓ２２において例えば２回にわたって反射された後、光線Ｌ２ａとして反射部１１を出射する。尚、図８Ａは、光学デバイス１０において２次元配置された反射部１１のうち、表示デバイス２０に近い位置に配置された反射部１１における光線の経路について、図８Ｂは、表示デバイス２０から離れた位置に配置された反射部１１における光線の経路について、それぞれ模式的に表している。
【００２４】
具体的には、図８Ａに示したように、点Ｐ（表示デバイス２０）からの光線Ｌ１ａは、入射面Ｓ１を通過すると、反射面Ｓ２１の点ｐ１１において反射された後、反射面Ｓ２２の点ｐ１２において反射され、出射面Ｓ２（図８Ａには図示せず）へ導かれる。これにより、光線Ｌ２ａが、空中の点Ｑ（結像面３０）へ向けて、反射部１１を出射する。このとき、ＸＹ平面内では、光学デバイス１０へ入射した光線Ｌ１ａは、反射面Ｓ２１，Ｓ２２において順に反射されることで、入射方向と略同じ方向に戻る（回帰する）。同様に、図８Ｂに示した例においても、点Ｐ（表示デバイス２０）からの光線Ｌ１ａは、入射面Ｓ１を通過すると、反射面Ｓ２１の点ｐ２１において反射された後、反射面Ｓ２２の点ｐ２２において反射され、出射面Ｓ２（図８Ｂには図示せず）へ導かれる。これにより、光線Ｌ２ａが、空中の点Ｑ（結像面３０）へ向けて、反射部１１を出射する。このように、反射部１１の面内位置に応じて、光線Ｌ１ａの入射角度および光線Ｌ２ａの出射角度は異なるものの、いずれの位置にある反射部１１においても、一の点Ｐから発せられた光線は、一の点Ｑに到達する。
【００２５】
これにより、光学デバイス１０の各反射部１１を透過した光Ｌ２は、空中に結像する（結像面３０を形成する）。このとき、映像２０ａに基づく光Ｌ１，Ｌ２は、光学デバイス１０を透過して結像することから、物体（映像２０ａ）は空中に実像として表示される。これは、虚像として物体が観察される一般的な鏡とは異なる。したがって、本実施の形態の表示装置１は、様々なＵＩ（User Interface）に適用可能である。例えば、結像面３０の近傍に近赤外線などの非可視光を照射する光源を設置すると共に、この非可視光を検出可能な機能を装置に搭載することで、空中に結像した映像に対してタッチ入力などを行うことも可能である。
【００２６】
また、本実施の形態では、光学デバイス１０の各反射部１１において２回の反射により光線を透過させるが、この場合、映像の最適観察方向は、垂直方向から３０°〜５０°程度傾いた方向となる。即ち、ユーザは、例えば光学デバイス１０の斜め上方の所定の位置から出射面Ｓ２を見ることで、空中に浮かんだ映像を観察することができる。
【００２７】
ここで、図９Ａおよび図９Ｂに、本実施の形態の比較例（比較例１）に係る光学デバイス１００Ａの要部構成について示す。図９Ａは、光学デバイス１００ＡのＸＹ平面構成を、図９Ｂは、１つの反射部１００と入射面Ｓ１との詳細構成を表したものである。このように、比較例１においても、本実施の形態と同様、１つの反射部１００において、２つの反射面Ｓ１００が隣接して配置されている。但し、比較例１では、それら２つの反射面Ｓ１００がいずれも、入射面Ｓ１に対して垂直に配置されると共に、２つの反射面Ｓ１００同士が直交して配置されている。即ち、２つの反射面Ｓ１００同士の交差線は、入射面Ｓ１に垂直なＺ軸方向に沿っており、かつ隣接する２つの反射面Ｓ１００のそれぞれと入射面Ｓ１との各交線同士の成す角は、９０°となっている。
【００２８】
この比較例１においても、反射部１００に入射した光は、２つの反射面Ｓ１００において例えば２回にわたって反射された後、出射する。このとき、入射面Ｓ１に平行な面内では、図１０Ａに示したように、入射した光線Ｌ１ａが２つの反射面Ｓ１００において順に反射されることで、入射方向と略同じ方向に戻る（回帰する）。即ち、出射面Ｓ２から出射される光線Ｌ２ａは、入射面Ｓ１と平行な面内においては、光線Ｌ１ａと同じ方向の逆向きに進行する。一方で、入射面Ｓ１と垂直な軸方向では光線Ｌ１ａ，Ｌ２ａに変化はない。これらのことから、図１０Ｂに模式的に示したように、光学デバイス１００Ａを中心として、光Ｌ１（光線Ｌ１ａ）と光Ｌ２（光線Ｌ２ａ）とは、互いに面対称の位置関係にある経路を通る。各反射部１００を透過する光線Ｌ１ａ，Ｌ２ａの全ての経路が、この面対称性を有する。映像２０ａに基づく光Ｌ１，Ｌ２は、光学デバイス１０を透過して結像することから、映像２０ａの実像Ｐａ，Ｐｂは、光学デバイス１０に対して表示デバイス２０と面対称の位置に実像Ｐａ'，Ｐｂ'として結像する。
【００２９】
したがって、比較例１では、図１１に示したように、光学デバイス１００Ａを中心として表示デバイス２０と面対称の位置に、光Ｌ２が結像する（結像面３０を形成する）。
【００３０】
ところが、この比較例１の光学デバイス１００Ａを用いた場合、上記のように、結像面３０が、光学デバイス１００Ａを中心として表示デバイス２０と対称の位置に形成される。つまり、光学デバイス１００Ａおよび表示デバイス２０間の距離（ａ１）と同距離を光学デバイス１００Ａおよび結像面３０間においても確保しなければならない。換言すると、比較例１では、入射面Ｓ１への入射角度と、出射面Ｓ２からの出射角度とが同じ大きさ（θａ１）である。このため、比較例１の光学デバイス１００Ａを用いた場合には、表示デバイス２０および結像面３０を含めた装置全体が大型化し易い。
【００３１】
そこで、本実施の形態では、光学デバイス１０の各反射部１１において、反射面Ｓ２１，Ｓ２２の交差線ＣＬが入射面Ｓ１の法線に対して傾斜するように構成されている。これにより、例えば図１２に示したように、上記比較例１に比べ、表示デバイス２０から入射面Ｓ１へ入射する光Ｌ１の入射角度θａ２が小さくなる（θａ２＜θａ１）。なお、出射面Ｓ２から出射される光Ｌ２の出射角度は比較例１と同じである（θａ１）。即ち、表示デバイス２０および光学デバイス１０間の距離（ａ２）が小さくなり（ａ２＜ａ１）、比較例１に比べ、装置全体の体積を削減できる。
【００３２】
以上説明したように本実施の形態では、光学デバイス１０において、２次元配置された複数の反射部１１がそれぞれ、互いに隣接する反射面Ｓ２１，Ｓ２２を有することにより、例えば表示デバイス２０から入射した光は、空中の所定の位置に結像する。各反射部１１において、反射面Ｓ２１，Ｓ２２の交差線ＣＬが入射面Ｓ１の法線に対して傾斜するようにしたので、表示デバイス２０および光学デバイス１０間の距離を小さくすることができる。即ち、表示デバイス２０および光学デバイス１０を近づけて配置することが可能となり、表示装置１全体の体積を削減することができる。よって、装置全体の小型化を図りつつ、空中での映像表示を実現可能となる。
【００３３】
以下、上記第１の実施の形態の変形例および他の実施の形態について説明する。以下では、上記第１の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３４】
＜変形例１＞
［構成］
図１３Ａは、変形例１に係る光学デバイスのＸＹ平面構成を表したものである。図１３Ｂは、１つの反射部（反射部１１Ａ）と入射面Ｓ１との斜視構成を表したものである。本変形例の光学デバイスも、上記第１の実施の形態と同様、例えばいわゆる２面コーナーリフレクタアレイであり、入射面Ｓ１と出射面Ｓ２との間に、アレイ状に２次元配置された複数の反射部１１Ａを有している。尚、図１３Ａおよび図１３Ｂでは、出射面Ｓ２の図示を省略している。
【００３５】
複数の反射部１１Ａはそれぞれ、上記第１の実施の形態の反射部１１と同様、入射面Ｓ１から入射した光を、１または複数回（例えば２回）にわたって反射させることにより、出射面Ｓ２へ導くミラーであり、互いに隣接する２つの反射面Ｓ２３，Ｓ２４を有している。反射面Ｓ２３，Ｓ２４は、直線状の交差線ＣＬにおいて交わる（接する）ように配置されている。尚、反射面Ｓ２３，Ｓ２４は、交差線ＣＬにおいて、各側面同士が繋がるように配置されていてもよいし、反射面Ｓ２３，Ｓ２４同士が交差して配置されていてもよい。これらの反射面Ｓ２３，Ｓ２４は、例えば光反射性をもつ金属、例えばアルミニウムおよび銀などの金属薄膜から構成され、上記第１の実施の形態の反射面Ｓ２１，Ｓ２２と同様の手法により形成することができる。
【００３６】
本変形例においても、上記第１の実施の形態と同様、反射面Ｓ２３，Ｓ２４の交差線ＣＬが入射面Ｓ１の法線に対して傾斜している（交差線ＣＬが入射面Ｓ１の法線に対して傾斜するように、反射面Ｓ２３，Ｓ２４が配置されている）。図１４は、１つの反射部１１Ａと入射面Ｓ１との平面構成を拡大して表したものである。図１５Ａは、図１３ＡのＡ−Ａ'線の断面構成を、図１５Ｂは、図１３ＡのＢ−Ｂ'線の断面構成を、図１５Ｃは、図１３ＡのＣ−Ｃ'線の断面構成を、それぞれ表したものである。
【００３７】
但し、本変形例では、上記第１の実施の形態と異なり、反射面Ｓ２３，Ｓ２４のうちの一方（ここでは反射面Ｓ２３）が入射面Ｓ１に対して傾斜して配置され、他方（ここでは反射面Ｓ２４）は入射面Ｓ１に垂直に配置されている。交差線ＣＬは、入射面Ｓ１の法線（Ｚ方向）に対して所定の角度θ１を成して傾斜している。反射面Ｓ２３，Ｓ２４のそれぞれと入射面Ｓ１との各交線同士の成す角（入射面Ｓ１と平行な面における反射面Ｓ２３，Ｓ２４の成す角）は、例えば９０°である。
【００３８】
反射面Ｓ２３，Ｓ２４のうち反射面Ｓ２３は、入射面Ｓ１に対して傾斜していることから、図１４に示したように、Ｚ方向に沿った真上（出射面Ｓ２側）を臨むように配置される。また、断面でみると、図１５Ａおよび図１５Ｃに示したように、交差線ＣＬおよび反射面Ｓ２３が傾斜して配置され、交差線ＣＬおよび反射面Ｓ２３のそれぞれの傾斜角は、例えば、複数の反射部１１Ａ同士の間で一定である。反射面Ｓ２４は、複数の反射部１１Ａのいずれにおいても垂直に配置されている。
【００３９】
［作用、効果］
本変形例の光学デバイスにおいても、上記第１の実施の形態の光学デバイス１０と同様、表示デバイス２０に表示された映像に基づく光を、反射部１１Ａにおいて反射させつつ透過させることで、光学デバイスの上方へ結像させることができる。
【００４０】
また、各反射部１１Ａにおいて、反射面Ｓ２３，Ｓ２４の交差線ＣＬが入射面Ｓ１の法線に対して傾斜するように構成されている。これにより、上記第１の実施の形態と同様、表示デバイス２０から入射面Ｓ１への入射角度が小さくなる。即ち、表示デバイス２０および光学デバイス１０間の距離が小さくなり、装置全体の体積が削減される。よって、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００４１】
＜変形例２＞
［構成］
図１６は、変形例２に係る光学デバイス（光学デバイス１０Ａ）の要部構成を表したものである。この光学デバイス１０Ａも、上記第１の実施の形態の光学デバイス１０と同様、例えばいわゆる２面コーナーリフレクタアレイであり、入射面Ｓ１と出射面Ｓ２との間に、アレイ状に２次元配置された複数の反射部１１Ｂを有している。
【００４２】
複数の反射部１１Ｂはそれぞれ、上記第１の実施の形態の反射部１１と同様、入射面Ｓ１から入射した光を、１または複数回（例えば２回）にわたって反射させることにより、出射面Ｓ２へ導くミラーであり、互いに隣接する２つの反射面を有している。本変形例では、反射部１１Ｂを構成する２つの反射面間の交差線ＣＬ（図１６には図示せず）は、入射面Ｓ１に対して傾斜していてもよいが、傾斜していなくともよい（入射面Ｓ１に垂直であってもよい）。ここでは、一例として、反射部１１Ｂの各反射面同士の交差線ＣＬが入射面Ｓ１に対して垂直で、かつ各反射面と入射面Ｓ１との各交線同士の成す角が例えば９０°である場合を例示している。本変形例の反射面も、上記第１の実施の形態と同様の手法により形成される金属薄膜から構成されている。
【００４３】
本変形例の光学デバイス１０Ａでは、上記第１の実施の形態と異なり、隣り合う反射部１１Ｂ同士の間隔が、光学デバイス１０Ａ面内の１つの端部Ｅ１（第１の端部）よりも端部Ｅ１から離れた端部Ｅ２（第２の端部）において大きくなっている。具体的には、端部Ｅ１からの端部Ｅ２に向かって間隔が連続的に変化している（ｄ１１＜ｄ１２＜ｄ１３＜ｄ１４＜ｄ１５＜ｄ１６）。このように、本変形例では、反射部１１Ｂの配列ピッチが、光学デバイス１０Ａの面内位置に応じて異なっている。
【００４４】
ここで、上記第１の実施の形態と同様、表示デバイス２０は、光学デバイス１０Ａの下方の所定の位置に配置されることで、光学デバイス１０Ａにおける各反射部１１Ｂに対し、斜め下方から光が入射するように構成されている。端部Ｅ１は、例えば、光学デバイス１０Ａのうち、表示デバイス２０に対向すると共に、表示デバイス２０の最も近くに配置される部分である。端部Ｅ２は、例えば、表示デバイス２０に非対向であると共に、表示デバイス２０から離れて配置される部分である。光学デバイス１０Ａでは、例えば、端部Ｅ１から離れるに従って、連続的に（階段状に）反射部１１Ｂ同士の間隔が大きくなるように構成されている。これらの端部Ｅ１，Ｅ２はそれぞれ、光学デバイス１０Ａの面形状が例えば矩形または正方形等である場合、例えば角または辺の一部に相当する部分である。
【００４５】
［作用、効果］
本変形例の光学デバイス１０Ａにおいても、上記第１の実施の形態の光学デバイス１０と同様、表示デバイス２０に表示された映像に基づく光を、各反射部１１Ｂにおいて反射させつつ透過させることで、光学デバイス１０Ａの上方へ結像させることができる。
【００４６】
ここで、図１７に、比較例２に係る光学デバイス（光学デバイス１０１）を、表示デバイス２０および結像面３０と共に模式的に示す。この比較例２の光学デバイス１０１では、複数の反射部１０１Ｂが一定の間隔で配置されている。反射部１０１Ｂでは、２つの反射面が互いに直交して、かつ入射面Ｓ１に対して垂直に配置されている。このよう光学デバイス１０１では、表示デバイス２０に近い領域（端部Ｅ１寄りの領域）では、反射部１０１Ｂに入射した光Ｌ１は、光学デバイス１０１を透過して結像面３０まで到達する。一方で、表示デバイス２０から遠い領域（端部Ｅ２寄りの領域）では、反射部１０１Ｂに入射した光Ｌ１は、隣の反射部１０１Ｂによって遮られ、結像面３０まで到達しにくい（結像面３０まで到達する光量が少なくなる）。この結果、輝度効率が低下して、空中に表示される映像が暗くなり、画質が劣化する。
【００４７】
これに対し、本変形例では、隣り合う反射部１１Ｂ同士の間隔が、光学デバイス１０Ａ面内における端部Ｅ１よりも端部Ｅ２において大きくなっている。ここでは、端部Ｅ１から端部Ｅ２に向かって連続的に変化している。これにより、図１８に示したように、表示デバイス２０から離れた領域（端部Ｅ２寄りの領域）においても、入射した光Ｌ１が隣の反射部１１Ｂにおいて遮られにくい。このため、結像面３０まで到達する光量の減少を抑制することができ、空中に表示される映像の明るさを維持することが可能である。
【００４８】
また、上記第１の実施の形態と同様に、反射部１１Ｂにおける２つの反射面の交差線ＣＬを入射面Ｓ１に対して傾斜させた場合には、光学デバイス１０Ａおよび表示デバイス２０間の距離を小さくすることができ、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００４９】
＜変形例３＞
［構成］
図１９は、変形例３に係る光学デバイスの反射部の要部構成を表したものである。本変形例に係る光学デバイスも、上記第１の実施の形態の光学デバイス１０と同様、例えばいわゆる２面コーナーリフレクタアレイであり、入射面Ｓ１と出射面Ｓ２（図１９には図示せず）との間に、アレイ状に２次元配置された複数の反射部１１Ｃを有している。
【００５０】
複数の反射部１１Ｃはそれぞれ、上記第１の実施の形態の反射部１１と同様、入射面Ｓ１から入射した光を、１または複数回（例えば２回）にわたって反射させることにより、出射面Ｓ２へ導くミラーであり、互いに隣接する２つの反射面（反射面Ｓ２６，Ｓ２７）を有している。本変形例では、これらの反射面Ｓ２６，Ｓ２７間の交差線ＣＬは、入射面Ｓ１に対して傾斜していてもよいが、傾斜していなくともよい（入射面Ｓ１に垂直であってもよい）。ここでは、一例として、反射部１１Ｃの各反射面Ｓ２６，Ｓ２７の交差線ＣＬが入射面Ｓ１に対して垂直で、かつ反射面Ｓ２６，Ｓ２７と入射面Ｓ１との各交線同士の成す角が例えば９０°である場合を例示している。これらの反射面Ｓ２６，Ｓ２７も、上記第１の実施の形態と同様の手法により形成される金属薄膜から構成されている。
【００５１】
但し、本変形例では、上記第１の実施の形態と異なり、これらの複数の反射部１１Ｃにおいて、反射面Ｓ２６，Ｓ２７がＸ方向（第１の方向）に沿って交互に連なって配置されることで列状の構造体（構造体１１Ｃ１）を成している。即ち、構造体１１Ｃ１は、ＸＹ平面形状がジグザグ状である。本変形例の光学デバイスでは、この構造体１１Ｃ１が、Ｘ方向と直交するＹ方向（第２の方向）に沿って複数配置されている。
【００５２】
［作用、効果］
本変形例の光学デバイスにおいても、上記第１の実施の形態の光学デバイス１０と同様、表示デバイス２０に表示された映像に基づく光を、反射部１１Ｃにおいて反射させつつ透過させることで、空中に結像させることができる。
【００５３】
また、次のような効果を得ることができる。ここで、図２０に、比較例３に係る光学デバイスの１つの反射部と入射面Ｓ１との斜視構成を示す。比較例３の反射部では、隣接する２つの反射面Ｓ１００が直交して配置されており、光学デバイス全体として格子状を成している。このような構成では、入射面Ｓ１から入射した光Ｌ１は、２つの反射面Ｓ１００において反射された後、例えば反射面Ｓ１００に対向する面Ｓ１０１において遮られてしまう。このため、結像面３０まで到達する光量が少なくなり、空中に表示される映像が暗くなる。
【００５４】
これに対し、本変形例では、複数の反射部１１Ｃにおいて、反射面Ｓ２６，Ｓ２７がＸ方向に沿って交互に連なって配置されてなる列状の構造体１１Ｃ１が、Ｙ方向に沿って複数配置されている。これにより、図２１に示したように、入射面Ｓ１から入射した光Ｌ１は、反射面Ｓ２６，Ｓ２７において反射された後、その対向側で遮られにくい。このため、結像面３０まで到達する光量の減少を抑制することができ、空中に表示される映像の明るさを維持することが可能である。
【００５５】
また、上記第１の実施の形態と同様に、反射部１１Ｃにおける２つの反射面Ｓ２６，Ｓ２７の交差線ＣＬを入射面Ｓ１に対して傾斜させた場合には、光学デバイスおよび表示デバイス２０間の距離を小さくすることができ、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００５６】
＜変形例４＞
［構成］
図２２は、変形例４の第１の構成例に係る光学デバイス（光学デバイス１０Ｃ）の要部構成を表したものである。図２３は、変形例４の第２の構成例に係る光学デバイス（光学デバイス１０Ｄ）の断面構成を模式的に表したものである。この光学デバイス１０Ｃ，１０Ｄも、上記第１の実施の形態の光学デバイス１０と同様、例えばいわゆる２面コーナーリフレクタアレイであり、入射面Ｓ１と出射面Ｓ２との間に、アレイ状に２次元配置された複数の反射部１１Ｄを有している。
【００５７】
複数の反射部１１Ｄはそれぞれ、上記第１の実施の形態の反射部１１と同様、入射面Ｓ１から入射した光を、１または複数回（例えば２回）にわたって反射させることにより、出射面Ｓ２へ導くミラーであり、互いに隣接する２つの反射面を有している。本変形例では、反射部１１Ｄを構成する２つの反射面間の交差線ＣＬ（図２２および図２３には図示せず）は、入射面Ｓ１に対して傾斜していてもよいが、傾斜していなくともよい（入射面Ｓ１に垂直であってもよい）。ここでは、一例として、反射部１１Ｄの各反射面同士の交差線ＣＬが入射面Ｓ１に対して垂直で、かつ各反射面と入射面Ｓ１との各交線同士の成す角が例えば９０°である場合を例示している。本変形例の反射面も、上記第１の実施の形態と同様の手法により形成される金属薄膜から構成されている。
【００５８】
但し、本変形例の第１の構成例（図２２）では、複数の反射部１１Ｄ同士の間の各領域（反射面同士の間の各領域）は、互いに同一の屈折率を有する材料によって満たされている（樹脂層１２が形成されている）。樹脂層１２は、例えば可視光に対して透明性を有する樹脂材料から構成されている。各樹脂層１２には、同一の材料が用いられることが望ましいが、同程度の屈折率をもつ材料であれば、異なる種類の材料が用いられても構わない。
【００５９】
また、本変形例の第２の構成例（図２３）では、複数の反射部１１Ｄ同士の間の各領域（反射面同士の間の各領域）は、空気によって満たされている（空気層１２ａとなっている）。このように、各反射面同士の間の領域は空気層１２ａであってもよい。
【００６０】
［作用、効果］
本変形例の光学デバイス１０Ｃ，１０Ｄにおいても、上記第１の実施の形態の光学デバイス１０と同様、表示デバイス２０に表示された映像に基づく光を、反射部１１Ｄにおいて反射させつつ透過させることで、光学デバイス１０Ｃ，１０Ｄの上方へ結像させることができる。
【００６１】
ここで、図２４に、比較例４に係る光学デバイス（光学デバイス１０２）の断面構成を模式的に示す。この比較例４の光学デバイス１０２では、複数の反射部１０２Ｂがアレイ状に配置されている。この反射部１０２Ｂでは、２つの反射面が互いに直交して、かつ入射面Ｓ１に対して垂直に配置されている。また、各反射部１０２Ｂ同士の間の領域には、樹脂層１０３または空気層１０４が形成されている。これらの樹脂層１０３および空気層１０４は、面内において交互に配置されている。樹脂層１０３は、可視光に対して透明な樹脂材料から構成されている。このような光学デバイス１０２では、樹脂層１０３を透過して出射する光線Ｌ２１と、空気層１０４を透過して出射する光線Ｌ２２とが混在する。このため、入射した光Ｌ１の透過率が、反射部１０２Ｂによって（樹脂層１０３と空気層１０４とのどちらを透過するかによって）、異なってしまう。この結果、空中に表示される映像において、輝度むらが生じる。
【００６２】
これに対し、本変形例の第１の構成例では、反射部１１Ｄ同士の間の領域が、互いに同一の屈折率をもつ材料からなる樹脂層１２となっている。あるいは、本変形例の第２の構成例では、反射部１１Ｄ同士の間の領域が、空気層１２ａとなっている。これにより、入射した光Ｌ１の透過率が各反射部１０２Ｂ同士の間で同等となる。このため、空中に表示される映像における輝度むらの発生を抑制できる。
【００６３】
また、上記第１の実施の形態と同様に、反射部１１Ｄにおける２つの反射面の交差線ＣＬを入射面Ｓ１に対して傾斜させた場合には、光学デバイス１０Ｃ，１０Ｄおよび表示デバイス２０間の距離を小さくすることができ、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００６４】
＜第２の実施の形態＞
［構成］
図２５は、本開示の第２の実施の形態に係る光学デバイスの要部構成を表したものである。本実施の形態の光学デバイスも、上記第１の実施の形態の光学デバイス１０と同様、例えばいわゆる２面コーナーリフレクタアレイであり、入射面Ｓ１と出射面Ｓ２との間に、アレイ状に２次元配置された複数の反射部１１Ｅを有するものである。
【００６５】
複数の反射部１１Ｅはそれぞれ、上記第１の実施の形態の反射部１１と同様、入射面Ｓ１から入射した光を、１または複数回（例えば２回）にわたって反射させることにより、出射面Ｓ２へ導くミラーであり、互いに隣接する２つの反射面Ｓ２８，Ｓ２９を有している。本変形例では、これらの２つの反射面Ｓ２８，Ｓ２９間の交差線ＣＬ（図２５には図示せず）は、入射面Ｓ１に対して傾斜していてもよいし、傾斜していなくともよい（入射面Ｓ１に垂直であってもよい）。ここでは、一例として、反射面Ｓ２８，Ｓ２９同士の交差線ＣＬが入射面Ｓ１に対して垂直で、かつ反射面Ｓ２８，Ｓ２９と入射面Ｓ１との各交線同士の成す角が例えば９０°である場合を例示している。また、反射面Ｓ２８，Ｓ２９は、入射面Ｓ１に対して、垂直（９０°）であってもよいし、この垂直方向を中心として＋１５°から−１５°の範囲で傾斜していても構わない。尚、反射面Ｓ２８，Ｓ２９は、上記第１の実施の形態と同様の手法により形成される金属薄膜から構成されている。
【００６６】
但し、本実施の形態では、反射面Ｓ２８，Ｓ２９に対向して、光を吸収または拡散させる機能（光吸収性または光拡散性）をもつ機能層１３が設けられている。例えば、機能層１３は、光学デバイスにおける各反射部１１Ｅの裏面（反射面Ｓ２８，Ｓ２９の裏面）に隣接して形成されている。詳細には、機能層１３は、反射面Ｓ２８，Ｓ２９のそれぞれに正対するように屈曲した形状を成して形成されている。換言すると、一対の反射面Ｓ２８，Ｓ２９とこれらの反射面Ｓ２８，Ｓ２９に対向する機能層１３とが正方形状を成している。デバイス全体としては、複数の反射部１１Ｅと複数の機能層１３とが格子状を成して配置されている。
【００６７】
機能層１３は、光吸収性をもつ場合、例えば、ブラック樹脂層および屈折率調整層のうちの１つからなる単層構造、またはこれらを２層以上積層してなる多層構造を有している。あるいは、機能層１３は、光拡散性をもつ場合、拡散樹脂層および形状加工により拡散性を有する層のうちの１つからなる単層構造、またはこれらを２層以上積層してなる多層構造を有している。また、機能層１３は、これらの光吸収性をもつ層と、光拡散性をもつ層とを組み合わせたものであってもよい。
【００６８】
［作用、効果］
本実施の形態の光学デバイスにおいても、上記第１の実施の形態の光学デバイス１０と同様、表示デバイス２０に表示された映像に基づく光を、反射部１１Ｅにおいて反射させつつ透過させることで、上方へ結像させることができる。
【００６９】
また、次のような効果を得ることができる。ここで、図２６に、比較例５に係る光学デバイスとして、反射部１１Ｅの対向面に機能層１３が形成されていない場合の平面構成を示す。この比較例５では、反射部１１Ｅに入射した光線Ｌ１ａは、反射面Ｓ２８，２９において反射された後、光線Ｌ２ａとして出射する。ところが、実際には、反射部１１Ｅには、様々な角度方向から光が入射する。このため、入射光の中には、本来使用される反射面Ｓ２８，Ｓ２９以外の面において反射されてしまい、光線Ｌ１ａ，Ｌ２ａと同一方向に回帰しない光線（光線Ｌ５０）が生じる。この結果、空中に表示される映像において、輝度低下、黒レベル（０％レベル）輝度の上昇によるコントラスト低下、および映像ノイズの発生等を招き、画質劣化を生じる。
【００７０】
これに対し、本実施の形態では、各反射部１１Ｅの反射面Ｓ２８，Ｓ２９に対向して、光吸収性または光拡散性をもつ機能層１３が配置されている。これにより、図２５に示したように、反射部１１Ｅへの入射光のうち、所望の方向へ回帰しない光線Ｌ５０を、機能層１３において吸収または拡散することで、遮断することができる。この結果、空中に表示される映像において、輝度低下、黒レベル（０％レベル）輝度の上昇によるコントラスト低下、および映像ノイズの発生を抑制することができ、画質劣化を軽減することができる。
【００７１】
また、上記第１の実施の形態と同様に、反射部１１Ｅにおける２つの反射面Ｓ２８，Ｓ２９の交差線ＣＬを入射面Ｓ１に対して傾斜させた場合には、光学デバイスおよび表示デバイス２０間の距離を小さくすることができ、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００７２】
＜変形例５＞
図２７は、第２の実施の形態の変形例（変形例５）に係る光学デバイスの要部構成を表すものである。上記第２の実施の形態では、複数の反射部１１Ｅと複数の機能層１３とが、全体として格子状を成して配置された構成を例示したが、反射部１１Ｅおよび機能層１３は、互いに対向して配置されていればよく、その他にも様々な形態を取り得る。
【００７３】
例えば、本変形例のように、正方形状を成す反射部１１Ｅ（反射面Ｓ２８，Ｓ２９）と機能層１３との組が複数、ＸＹ平面内において離散して配置されていてもよい。
【００７４】
本変形例の比較例（比較例６）として、図２８に、反射部１１Ｅの対向面に機能層１３が形成されていない場合の平面構成を示す。この比較例６では、上記比較例５と同様、反射面Ｓ２８，Ｓ２９以外の面において反射され、光線Ｌ１ａ，Ｌ２ａと同一方向に回帰しない光線Ｌ５０が生じる。この結果、空中に表示される映像において、輝度低下、黒レベル輝度の上昇によるコントラスト低下、および映像ノイズの発生等を招き、画質劣化を生じる。これに対し、本変形例では、機能層１３において光線Ｌ５０を遮断することができることから、上記第２の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００７５】
＜変形例６＞
図２９は、第２の実施の形態の変形例（変形例６）に係る光学デバイスの要部構成を表すものである。上記第２の実施の形態では、複数の反射部１１Ｅと複数の機能層１３とが、全体として格子状を成して配置された構成を例示したが、反射部１１Ｅおよび機能層１３は、互いに対向して配置されていればよく、その他にも様々な形態を取り得る。
【００７６】
例えば、本変形例のように、反射部１１Ｅ（反射面Ｓ２８，Ｓ２９）が複数、Ｙ方向に沿って連なって列状に配置されていてもよい。これら複数の反射部１１Ｅからなる列状の構造体が複数、所定の間隔をおいてＸ方向に沿って配置されている。このような構成において、反射部１１Ｅの裏面に、機能層１３が形成されている。
【００７７】
本変形例の比較例（比較例７）として、図３０に、反射部１１Ｅの対向面に機能層１３が形成されていない場合の平面構成を示す。この比較例７では、上記比較例５と同様、反射面Ｓ２８，Ｓ２９以外の面（反射面Ｓ２８，Ｓ２９の裏面）において反射され、光線Ｌ１ａ，Ｌ２ａと同一方向に回帰しない光線Ｌ５０が生じる。この結果、空中に表示される映像において、輝度低下、黒レベル輝度の上昇によるコントラスト低下、および映像ノイズの発生等を招き、画質劣化を生じる。これに対し、本変形例では、機能層１３において光線Ｌ５０を遮断できることから、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００７８】
尚、上記第１，第２の実施の形態および変形例１〜６において例示した複数の反射部は、隣の反射部と接して（連なって）配置されていてもよいし、隣の反射部と離隔して配置されていてもよい。具体的には、図３１に示したような反射部（反射部１１Ｅを例に挙げる）において、図３２Ａに示したように反射面Ｓ２８，Ｓ２９が交互に連続して配置されていてもよいし、図３２Ｂに示したように、隣り合う反射部１１Ｅ同士の間に間隙があってもよい。また、反射面Ｓ２８，Ｓ２９の一部が欠けていても構わない。
【００７９】
＜第３の実施の形態＞
［構成］
図３３は、本開示の第３の実施の形態に係る表示装置（表示装置２）の要部構成を表したものである。表示装置２は、上記第１の実施の形態の表示装置１と同様、光学デバイス（光学デバイス１０Ｅ）の入射面Ｓ１の側に、表示デバイス２０を備えたものである。光学デバイス１０Ｅでは、入射面Ｓ１と出射面Ｓ２との間に、上記第２の実施の形態の反射部１１Ｅが複数、アレイ状に２次元配置されている。表示デバイス２０としては、例えば有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ、電気泳動型ディスプレイまたはＬＥＤディスプレイ等、様々なディスプレイを用いることができる。表示デバイス２０は、表示デバイス２０から発せられた光が、光学デバイス１０Ｅの各反射部１１Ｅへ斜め下方から入射するように配置されている。尚、ここでは、上記第２の実施の形態の反射部１１Ｅを有する光学デバイス１０Ｅを用いた構成を例示するが、本実施の形態の構成は、上記実施の形態および変形例に係る光学デバイスのいずれにも適用可能である。
【００８０】
但し、本実施の形態では、上記第１の実施の形態と異なり、光学デバイス１０Ｅと、表示デバイス２０との間に、即ち光学デバイス１０Ｅの入射面Ｓ１に対向して、光方向制御フィルム１４が配置されている。ここで、表示デバイス２０は、例えば液晶ディスプレイの場合、バックライト２１０の光出射側に、偏光板２１１Ａと、液晶パネル２１２と、偏光板２１１Ｂとを有している。光方向制御フィルム１４は、これらのうちの上側（光出射側）の偏光板２１１Ｂと、光学デバイス１０Ｅとの間に配置されている。
【００８１】
光方向制御フィルム１４は、入射した光の出射方向（出射角）を制御する（光の出射方向を制御する）機能を有するものである。具体的には、光方向制御フィルム１４は、図３４Ａに示したように、例えば表示デバイス２０の画面左右方向に沿った面内における光の出射方向が、表示画面に垂直な方向を０°として、−４５°以上＋４５°以下の範囲内となるように構成されている。これにより、図３４Ｂに示したように、光方向制御フィルム１４を出射後の輝度分布Ａ１１は、０°方向をピークとして、−４５°以上＋４５°以下の範囲内となるように制御される。尚、輝度分布Ａ１２は、光方向制御フィルム１４を設けない場合の表示デバイス２０の出射光の輝度分布である。
【００８２】
また、光方向制御フィルム１４は、画面上下方向に沿った面内における光の出射方向においても、図３５Ａに示したように、−４５°以上＋４５°以下の範囲内となるように構成されている。これにより、図３５Ｂに示したように、光方向制御フィルム１４を出射後の輝度分布Ａ２１は、０°方向をピークとして、−４５°以上＋４５°以下の範囲内となるように制御される。尚、輝度分布Ａ２２は、光方向制御フィルム１４を設けない場合の表示デバイス２０の出射光の輝度分布である。
【００８３】
光方向制御フィルム１４としては、例えば、ＶＣ−ＦＩＬＭまたはＡｄｖａｎｃｅｄ−ＶＣ−Ｆｉｌｍ（信越ポリマー株式会社製）、ルミスティー（住友化学株式会社製）、ルーバーフィルム「ＬＡＦ」 (大日本印刷株式会社製）、プライバシースクリーンプロテクター（３Ｍ社製）、液晶ポリマーフィルム、マイクロピラー（光コントロール）フィルム（株式会社巴川製紙所製）およびDirection Turning Films (Luminit社製）等が挙げられる。光方向制御フィルム１４は、上記のようなフィルムのうちの１つが用いられてもよいし、１種または２種以上のフィルムを２層以上に積層したものであってもよい。
【００８４】
［作用、効果］
本実施の形態の表示装置２では、上記第１の実施の形態の表示装置１と同様、表示デバイス２０に映像が表示されると、この映像光が、光学デバイス１０Ｅの入射面Ｓ１から各反射部１１Ｅに入射した後、各反射部１１Ｅにおいて反射されつつ出射面Ｓ２から出射する。これにより、映像光を光学デバイス１０Ｅの上方へ結像させることができる。
【００８５】
ところが、光学デバイス１０Ｅの各反射部１１Ｅには、様々な角度方向から光が入射するため、実際には、上述したような２回反射によって所望の方向（結像面３０へ向かう方向）へ回帰する光と、回帰しない光とが混在する。具体的には、反射面Ｓ２８，Ｓ２９と４５°を成す軸ｘ１（ここでは、Ｘ軸方向）に対して４５°以下の入射角度で入射する光線は回帰し、４５°より大きい入射角度で入射する光線は回帰しない。例えば、図３６Ａに示したように、点ｐ３１には、軸ｘ１との成す角θ３が４５°以下となる角度で入射する光線Ｌ１ｂと、軸ｘ１との成す角θ３が４５°より大きな角度で入射する光線Ｌ１ｃとが混在するが、これらのうち光線Ｌ１ｂは回帰するが、光線Ｌ１ｃは回帰しない。また、図３６Ｂおよび図３６Ｃに示したように、点ｐ３１と異なる点（点ｐ３２，ｐ３３）に入射する光線についても同様で、角度θ３が４５°以下の場合には回帰し、角度θ３が４５°より大きい場合には回帰しない。尚、図３６Ａ〜図３６Ｃでは、反射面Ｓ２８，Ｓ２９への入射範囲として、θ３≦４５°となる範囲（回帰範囲）をＲａ、θ３＞４５°となる範囲（非回帰範囲）をＲｂとして図示している。
【００８６】
このように、光学デバイス１０Ｅへの入射光の中には所望の方向へ回帰しない光が混在することから、空中に表示される映像において、輝度低下、黒レベル輝度の上昇によるコントラスト低下、および映像ノイズの発生等を招き、画質劣化を生じる。
【００８７】
これに対し、本実施の形態では、表示デバイス２０と光学デバイス１０Ｅとの間に、光方向制御フィルム１４が設けられていることで、光学デバイス１０への入射光の角度方向が制御される。これにより、図３７に示したように、反射部１１Ｅ（反射面Ｓ２８，Ｓ２９）へ入射する光線の軸ｘ１との成す角が４５°以下となるように制御することができる。換言すると、反射部１１Ｅ（反射面Ｓ２８，Ｓ２９）への入射光線が、範囲Ｒａ内の光路を通るように制御することができる。このように、本実施の形態では、光方向制御フィルム１４が用いられることで、光学デバイス１０Ｅへの入射光の入射角度を制御することができる。
【００８８】
したがって、本実施の形態では、光学デバイス１０Ｅへ入射した光を、反射部１１Ｅにおける反射によって、所望の方向へ回帰し易くすることができる（回帰しない光を低減することができる）。このため、空中に表示される映像において、輝度低下、黒レベル輝度の上昇によるコントラスト低下、および映像ノイズの発生等を抑制することができる。よって、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００８９】
以上、実施形態を挙げて本開示を説明したが、本開示は実施形態で説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態において説明した構成要素を全て備える必要はなく、更に他の構成要素を含んでいてもよい。また、上述した構成要素の材料や厚み、製造プロセス等は一例であり、記載したものに限定されるものではない。
【００９０】
尚、上記実施の形態等において説明した効果は一例であり、本開示の効果は、他の効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。
【００９１】
尚、本開示内容は以下のような構成であってもよい。
（１）
対向する入射面および出射面と、
前記入射面と前記出射面との間に配置されると共に、各々が、前記入射面から入射した光を前記出射面に向けて反射させる複数の反射部と
を備え、
前記複数の反射部はそれぞれ、互いに直交して配置された第１の反射面と第２の反射面とを有し、
前記第１の反射面と前記第２の反射面とが互いに交わる線が前記入射面の法線に対して傾斜している
光学デバイス。
（２）
前記第１および第２の反射面のうちの両方が、前記入射面に対して傾斜して配置されている
上記（１）に記載の光学デバイス。
（３）
前記第１および第２の反射面のうちの一方が、前記入射面に対して傾斜して配置され、他方が前記入射面に対して垂直に配置されている
上記（１）に記載の光学デバイス。
（４）
隣り合う反射部同士の間隔は、面内における第１の端部よりも、前記第１の端部から離れた第２の端部において大きくなっている
上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の光学デバイス。
（５）
前記間隔は、前記第１の端部から前記第２の端部に向かって連続的に変化する
上記（４）に記載の光学デバイス。
（６）
前記複数の反射部は、平面視的に行列状に配置されている
上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の光学デバイス。
（７）
前記複数の反射部では、前記第１および第２の反射面が第１の方向に沿って交互に連なって配置されることで列状の構造体を成し、前記構造体が前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って複数配置されている
上記（６）に記載の光学デバイス。
（８）
前記複数の反射部同士の間の領域は、互いに同一の屈折率を有する材料または空気で満たされている
上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載の光学デバイス。
（９）
前記反射部の前記第１および第２の反射面に対向して入射光を吸収または拡散させる機能層が設けられている
上記（１）〜（８）のいずれか１つに記載の光学デバイス。
（１０）
前記入射面に対向して、光方向制御フィルムが設けられている
上記（１）〜（９）のいずれか１つに記載の光学デバイス。
（１１）
光学デバイスと、
前記光学デバイスに向けて映像を表示する表示デバイスと
を備え、
前記光学デバイスは、
対向する入射面および出射面と、
前記入射面と前記出射面との間に配置されると共に、各々が、前記入射面から入射した光を前記出射面に向けて反射させる複数の反射部と
を備え、
前記複数の反射部はそれぞれ、互いに直交して配置された第１の反射面と第２の反射面とを有し、
前記第１の反射面と前記第２の反射面とが互いに交わる線が前記入射面の法線に対して傾斜している
表示装置。
（１２）
前記第１および第２の反射面のうちの両方が、前記入射面に対して傾斜して配置されている
上記（１１）に記載の表示装置。
（１３）
前記第１および第２の反射面のうちの一方が、前記入射面に対して傾斜して配置され、他方が前記入射面に対して垂直に配置されている
上記（１１）に記載の表示装置。
（１４）
隣り合う反射部同士の間隔は、面内における第１の端部よりも、前記第１の端部から離れた第２の端部において大きくなっている
上記（１１）〜（１３）のいずれか１つに記載の表示装置。
（１５）
前記間隔は、前記第１の端部から前記第２の端部に向かって連続的に変化する
上記（１４）に記載の表示装置。
（１６）
前記表示デバイスは、前記光学デバイスの入射面のうちの前記第１の端部に対向して配置されている
上記（１４）または（１５）に記載の表示装置。
（１７）
前記複数の反射部は、平面視的に行列状に配置されている
上記（１１）〜（１６）のいずれか１つに記載の表示装置。
（１８）
前記複数の反射部では、前記第１および第２の反射面が第１の方向に沿って交互に連なって配置されることで列状の構造体を成し、前記構造体が前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って複数配置されている
上記（１７）に記載の表示装置。
（１９）
前記複数の反射部同士の間の領域は、互いに同一の屈折率を有する材料または空気で満たされている
上記（１１）〜（１８）のいずれか１つに記載の表示装置。
（２０）
前記反射部の前記第１および第２の反射面に対向して光を吸収または拡散させる機能層が設けられている
上記（１１）〜（１９）のいずれか１つに記載の表示装置。
（２１）
前記光学デバイスと前記表示デバイスとの間に、光方向制御フィルムが設けられている
上記（１１）〜（２０）のいずれか１つに記載の表示装置。
【００９２】
本出願は、日本国特許庁において２０１５年７月２７日に出願された日本特許出願番号第２０１５−１４７３７９号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
【００９３】
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
2017018204.tif 000005
【図３】
2017018204.tif 000006
【図４】
2017018204.tif 000007
【図５】
2017018204.tif 000008
【図６Ａ】
2017018204.tif 000009
【図６Ｂ】
2017018204.tif 000010
【図６Ｃ】
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【図７】
2017018204.tif 000012
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
2017018204.tif 000015
【図９Ｂ】
2017018204.tif 000016
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
2017018204.tif 000019
【図１２】
2017018204.tif 000020
【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
2017018204.tif 000049
【図３６Ａ】
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【図３６Ｂ】
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【図３６Ｃ】
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【図３７】
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【国際調査報告】
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