(57)【要約】【課題】  画像が結像される位置を調整し易い画像表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  ハーフミラー１８と、ハーフミラー１８の一面１８ｒに向けて光を出力する画像出力装置１０と、画像出力装置１０とハーフミラー１８との間に配置され、画像出力装置１０から出力される光の少なくとも一部が通る複数の開口１４ｈを有すると共にハーフミラー１８の一面１８ｒで鏡面反射する光の少なくとも一部をハーフミラー１８側に再帰反射する再帰反射部材１４と、を備える。【選択図】    図１
2018081138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハーフミラーと、
前記ハーフミラーの一面に向けて光を出力する画像出力装置と、
前記画像出力装置と前記ハーフミラーとの間に配置され、前記画像出力装置から出力される前記光の少なくとも一部が通る複数の開口を有すると共に前記ハーフミラーの前記一面で鏡面反射された前記光の少なくとも一部を前記ハーフミラー側に再帰反射する再帰反射部材と、
を備える
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記光が出力される前記画像出力装置の発光面と、前記ハーフミラーの前記一面と、前記ハーフミラーの前記一面で鏡面反射された前記光を再帰反射する再帰反射部材の仮想再帰反射面と、が互いに平行である
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記再帰反射部材が厚さ方向に直交する方向の成分を有する方向に移動可能である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記再帰反射部材の前記複数の開口がスリット状であり、
前記再帰反射部材の移動可能な方向が、平面視において前記開口の長手方向に直交する方向の成分を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記画像出力装置と前記再帰反射部材との間に第１の偏光板が備えられ、
前記ハーフミラーの前面側に、前記第１の偏光板を透過する偏光と直交する方向の偏光を透過する第２の偏光板が備えられ、
前記再帰反射部材と前記ハーフミラーとの間に、前記再帰反射部材の複数の開口と重なる複数の開口を有する１／４波長板が備えられる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記再帰反射部材及び前記１／４波長板が厚さ方向に直交する方向の成分を有する方向に移動可能である
ことを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記再帰反射部材及び前記１／４波長板の前記複数の開口がスリット状であり、
前記再帰反射部材及び前記１／４波長板の移動可能な方向が、平面視において前記開口の長手方向に直交する方向の成分を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再帰反射部材を備えた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
専用眼鏡を用いることなく３次元画像を視認できる画像表示装置として、再帰反射部材と画像出力装置とハーフミラーとを備えた画像表示装置は広く知られている。
【０００３】
例えば下記特許文献１には、ハーフミラーと再帰反射素子とが具備され、被投影物の実鏡映像を結像する結像光学系が開示されている。この結像光学系では、被投影物から発せられる光の一部がハーフミラーで反射され、その反射された光の少なくとも一部が再帰反射素子にてハーフミラー側に再帰反射される。このようにしてハーフミラーに到達する光の少なくとも一部はハーフミラーを透過し、当該ハーフミラーに対して面対象の位置に被投影物の実鏡映像が結像される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示されている結像光学系のような従来の画像表示装置では、被投影物、再帰反射部材及びハーフミラーはそれぞれの相対的位置が固定されている。したがって、被投影物の画像が結像される位置を適宜変更することは難しい。
【０００６】
そこで、本発明は、画像が結像される位置を調整し易い画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の画像表示装置は、ハーフミラーと、前記ハーフミラーの一面に向けて光を出力する画像出力装置と、前記画像出力装置と前記ハーフミラーとの間に配置され、前記画像出力装置から出力される前記光の少なくとも一部が通る複数の開口を有すると共に前記ハーフミラーの前記一面で鏡面反射された前記光の少なくとも一部を前記ハーフミラー側に再帰反射する再帰反射部材と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記表示装置では、画像出力装置から出力される光の少なくとも一部が再帰反射部材に設けられる複数の開口を通ってハーフミラーに達する。ハーフミラーに達した光のうち少なくとも一部は、ハーフミラーによって鏡面反射される。ハーフミラーで鏡面反射された光の少なくとも一部は、再帰反射部材に達して再帰反射され、再びハーフミラーに達する。このようにしてハーフミラーに達した光の少なくとも一部はハーフミラーを透過し、空中の所定の位置に画像が結像される。なお、本発明において「画像」は静止画及び動画を含む。上記のように画像が結像される位置のハーフミラーからの距離は、画像出力装置からハーフミラーまでの距離とほぼ同じになる。したがって、上記画像表示装置では、ハーフミラーの位置または画像出力装置の位置を変更するだけで、画像が結像される位置を調整することができる。このように、上記画像表示装置では、画像が結像される位置を調整することが容易である。
【０００９】
上記画像表示装置において、前記光が出力される前記画像出力装置の発光面と、前記ハーフミラーの前記一面と、前記ハーフミラーの前記一面で鏡面反射された前記光を再帰反射する再帰反射部材の仮想再帰反射面と、が互いに平行であることが好ましい。
【００１０】
後に詳述するように、再帰反射部材による再帰反射は複数の再帰反射素子によって行われる。本発明の説明において「仮想再帰反射面」とは、ハーフミラーで鏡面反射された光の再帰反射に寄与する複数の再帰反射素子のそれぞれの一部を含む平面を意味する。上記のように画像出力装置の発光面と再帰反射部材の仮想再帰反射面とハーフミラーの一面である光反射面とが互いに平行であることによって、発光面から出力されて仮想再帰反射面に至るまでに光が経る距離は、発光面のいずれの位置から出力される光についてもほぼ同じとなる。したがって、発光面から出力される光の光路差によって結像される画像の輝度や解像度にばらつきが生じることを抑制することがでる。
【００１１】
また、前記再帰反射部材が厚さ方向に直交する方向の成分を有する方向に移動可能であることが好ましい。
【００１２】
画像出力装置から出力される光の一部は、再帰反射部材のうち開口が形成されていない部位によって遮られる場合がある。ここで、上記のように再帰反射部材が移動することによって、画像出力装置の発光面に対する再帰反射部材の開口の位置を継時的に変化させることができる。したがって、時間積分した場合には、画像出力装置の発光面のうちより多くの部位から出力される光を、ハーフミラーを通して上記のように空中に結像させることができる。すなわち、再帰反射部材の開口が形成されていない部位によって結像される画像に影が生じることを抑制することができる。
【００１３】
また、前記再帰反射部材の前記複数の開口がスリット状であり、前記再帰反射部材の移動可能な方向が、平面視において前記開口の長手方向に直交する方向の成分を有することが好ましい。
【００１４】
再帰反射部材の複数の開口がスリット状であることによって、当該スリット状の開口の長手方向と平行に、再帰反射部材の開口が形成されていない部位が形成される。ここで、上記のように再帰反射部材が開口の長手方向に直交する方向に移動することによって、画像出力装置の発光面から出力される光が再帰反射部材の開口が形成されてない部位によって遮られることをより抑制することができる。したがって、再帰反射部材の開口が形成されていない部位によって結像される画像に影が生じることをより抑制することができる。
【００１５】
また、前記画像出力装置と前記再帰反射部材との間に第１の偏光板が備えられ、前記ハーフミラーの前面側に、前記第１の偏光板を透過する偏光と直交する方向の偏光を透過する第２の偏光板が備えられ、前記再帰反射部材と前記ハーフミラーとの間に、前記再帰反射部材の複数の開口と重なる複数の開口を有する１／４波長板が備えられることが好ましい。
【００１６】
上記のように第１の偏光板、第２の偏光板、及び１／４波長板が備えられることによって、画像出力装置から出力される光は以下のように光路を経る。まず、画像出力装置から出力された光は第１の偏光板を通ることによって所定の方向の偏光とされる。その後、当該偏光のうち再帰反射部材の開口を通る光の少なくとも一部は１／４波長板の開口を通る。その後、当該偏光の一部はハーフミラーによって鏡面反射され、他の一部はハーフミラーを透過する。第２の偏光板は第１の偏光板を透過する偏光と直交する方向の偏光を透過するため、ここでハーフミラーを透過する偏光は第２の偏光板を透過することが抑制される。一方、ハーフミラーで鏡面反射された偏光の少なくとも一部は１／４波長板を透過して円偏光とされ、再帰反射部材で再帰反射される。このように再帰反射された円偏光は反対方向の円偏光とされて１／４波長板を再度透過し、直線偏光とされる。この直線偏光は、第１の偏光板を透過した偏光と直交する方向の偏光とされる。したがって、当該偏光のうちハーフミラーを透過する光の少なくとも一部は、第２の偏光板を透過する。このように上記構成の画像表示装置では、再帰反射部材に達せずにハーフミラーを透過する光は第２の偏光板を透過することが抑制され、再帰反射部材で再帰反射された後にハーフミラーを透過する光の少なくとも一部は第２の偏光板を透過する。したがって、空中での画像の結像に寄与する光の他の光に対する相対的強度を高め易くなり、空中で結像する画像を鮮明にすることが容易になる。
【００１７】
また、前記再帰反射部材及び前記１／４波長板が厚さ方向に直交する方向の成分を有する方向に移動可能であることが好ましい。
【００１８】
画像出力装置から出力される光の一部は、再帰反射部材のうち開口が形成されていない部位によって遮られたり、１／４波長板のうち開口が形成されていない部位を通ることによって意図しない偏光とされたりする場合がある。ここで、上記のように再帰反射部材及び１／４波長板が移動することによって、画像出力装置の発光面に対する再帰反射部材及び１／４波長板の開口の位置を継時的に変化させることができる。したがって、時間積分した場合には、画像出力装置の発光面のうちより多くの部位から出力される光を、ハーフミラーを通して上記のように空中に結像させることができる。すなわち、再帰反射部材の開口が形成されていない部位や１／４波長板の開口が形成されていない部位によって結像される画像に影が生じることを抑制することができる。
【００１９】
また、前記再帰反射部材及び前記１／４波長板の前記複数の開口がスリット状であり、前記再帰反射部材及び前記１／４波長板の移動可能な方向が、平面視において前記開口の長手方向に直交する方向の成分を有することが好ましい。
【００２０】
再帰反射部材及び１／４波長板の複数の開口がスリット状であることによって、当該スリット状の開口の長手方向と平行に、再帰反射部材及び１／４波長板の開口が形成されていない部位が形成される。ここで、上記のように再帰反射部材及び１／４波長板が開口の長手方向に直交する方向に移動することによって、画像出力装置の発光面から出力される光が再帰反射部材及び１／４波長板の開口が形成されてない部位によって遮られることをより抑制することができる。したがって、再帰反射部材の開口が形成されていない部位や１／４波長板の開口が形成されていない部位によって結像される画像に影が生じることをより抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば、画像が結像される位置を調整し易い画像表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の断面を概略的に示す図である。
【図２】図１に示す画像表示装置を正面から見た平面図を概略的に示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の他の部位の断面を概略的に示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る画像表示装置を図２と同様にして示す図である。
【図５】変形例に係る画像表示装置を図２と同様にして示す図である。
【図６】他の変形例に係る画像表示装置を図２と同様にして示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る表示装置の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の断面を概略的に示す図である。図２は、図１に示す画像表示装置を正面から見た平面図を概略的に示す図である。なお、図２では、理解を容易にするため、図１に示すハーフミラー及び第２の偏光板を省略している。
【００２５】
図１及び図２に示すように、画像表示装置１は、画像出力装置１０、第１の偏光板１２、再帰反射部材１４、１／４波長板１６、ハーフミラー１８、及び第２の偏光板２０を主な構成要素として備える。
【００２６】
画像出力装置１０は、画像を構成する光を出力する発光面１０ｆを有する。当該光は、ハーフミラー１８の一面に向けて出力される。画像出力装置１０としては、例えば、液晶ディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ、レーザーディスプレイ、ＣＲＴ、液晶プロジェクター等を用いることができる。画像出力装置１０が備える光源としては、例えば、白熱電球、蛍光灯、高輝度放電ランプ（ＨＩＤ）、ＬＥＤ、ＥＬ、各種レーザー等を挙げることができる。なお、画像出力装置１０の数は特に限定されず、複数備えられても良い。
【００２７】
ハーフミラー１８は、入射する光の一部を鏡面反射し、且つ、他の一部を透過する板状部材である。ハーフミラー１８の一面は上記のように光を鏡面反射する光反射面１８ｒとされる。
【００２８】
このようなハーフミラー１８としては、例えば、金属層を薄膜で蒸着したガラス板またはフィルム、ワイヤグリッド偏光板等が挙げられる。当該金属層を構成する金属としては、例えば、アルミニウム、銀、クロム、チタン、錫、ニッケル、亜鉛、インヂウム、ジルコニウム、ステンレス等が挙げられる。また、当該金属層を構成する金属は、合金でもよく、酸化物でもよい。例えば、厚さが５０ｎｍ〜８０ｎｍ程度のアルミニウムからなる金属層が表面に蒸着されたガラス板をハーフミラー１８とする場合、ハーフミラー１８の金属層が形成された側の面である光反射面１８ｒにおける鏡面反射率及びハーフミラー１８の光透過率を共に約５０％とすることができる。また、ハーフミラー１８として用いることができる市販のワイヤグリッド偏光板としては、旭化成イーマテリアルズ社製のＷＧＦ＃８４０８（商品名）等を挙げることができる。
【００２９】
再帰反射部材１４は、画像出力装置１０とハーフミラー１８との間に配置され、厚さ方向に貫通した複数の開口１４ｈを有する板状の部材である。本実施形態の再帰反射部材１４は、平面視において格子状となるように形成されることによって、複数の開口１４ｈが形成されている。また、本実施形態の再帰反射部材１４は、シート状の基材層１４ａと、当該基材層１４ａの画像出力装置１０側とされる面に形成される複数の再帰反射素子１４ｂとを有する。
【００３０】
複数の再帰反射素子１４ｂは、例えば、三角錐型再帰反射素子、フルキューブコーナー型再帰反射素子などのプリズム型再帰反射素子やビーズ型再帰反射素子によって構成される。また、本実施形態の再帰反射部材１４において、複数の再帰反射素子１４ｂは基材層１４ａ上に隙間なく形成されることが好ましい。
【００３１】
上記三角錐型再帰反射素子は互いに概ね垂直の関係にある３つの三角形の反射面を有し、これらの反射面は、一つの頂点を共有し、互いに隣り合う反射面同士で一つの辺を共有している。また、上記フルキューブコーナー型再帰反射素子は、互いに概ね垂直の関係にある３つの四角形の反射面を有し、これらの反射面は、一つの頂点を共有し、互いに隣り合う反射面同士で一つの辺を共有している。これらのような３つの反射面を有するプリズム型再帰反射素子に入射した光は、当該３つの反射面において順に反射されることによって、光源方向へと再帰反射する。また、ビーズ型再帰反射素子の場合、入射した光は、１回反射されることによって光源方向へと再帰反射する。
【００３２】
複数の再帰反射素子１４ｂが三角錐型再帰反射素子またはフルキューブコーナー型再帰反射素子である場合、再帰反射部材１４の製造時に用いる金型を精度よく製造し易い。また、フルキューブコーナー型再帰反射素子は、一般に特定の入射角度を超えない範囲で三角錐型再帰反射素子よりも高い再帰反射性を示す。
【００３３】
複数の再帰反射素子１４ｂは、内部全反射型再帰反射素子であっても良く、鏡面反射型再帰反射素子であっても良い。内部全反射型再帰反射素子は、透明材料で構成され、内部全反射型再帰反射素子の反射面に接する空気等と当該透明材料との屈折率差を利用して光を内部全反射させる。すなわち、臨界角を超えた角度で再帰反射素子１４ｂを構成する反射面に入射した光は、合計３回の内部全反射により、再帰反射する。また、鏡面反射型再帰反射素子は、アルミニウム、銀等の金属による鏡面反射層を有する。このような鏡面反射層は、プリズム型再帰反射素子の表面に金属を蒸着して設けられる。鏡面反射層の厚みは、十分に光を反射できるのであれば特に制限はないが、例えば８０ｎｍ〜２００ｎｍである。鏡面反射型再帰反射素子に入射した光は、３つの上記鏡面反射層において合計３回の鏡面反射により、再帰反射する。なお、内部全反射型再帰反射素子には、鏡面反射型再帰反射素子よりも高い再帰反射性を備えさせることが容易である。
【００３４】
複数の再帰反射素子１４ｂを構成する上記透明材料は、全光線透過率が３０％以上の材料であることが好ましい。全光線透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７１０５に基づき、Ａ光源を用いて測定される。当該透明材料として好適なものとしては、例えば、ガラス等の無機材料と、アクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル等の有機材料とが挙げられる。
【００３５】
複数の再帰反射素子１４ｂが内部全反射型再帰反射素子とされる場合、上記透明材料の屈折率は、１．３以上３．０以下であることが好ましい。より好ましくは、１．４５以上１．７以下である。屈折率が１．３以上であれば、内部全反射条件に適し、再帰反射部材１４の再帰反射性能が優れる。好適な透明材料は、フッ素樹脂（屈折率  １．３４〜１．４２）、アクリル系樹脂（屈折率  １．４９〜１．５０）、ポリカーボネート（屈折率  １．５９）、ポリ塩化ビニル（屈折率  １．５４）、ポリスチレン（屈折率  １．５９〜１．６０）、ポリエステル（屈折率  １．６０）、ポリウレタン（屈折率  １．４９）、ポリプロピレン（屈折率  １．４８）、シクロオレフィン樹脂（屈折率  １．５０〜１．５４）、各種無機ガラス（屈折率  １．４３〜２．１４）などが挙げられる。内部全反射型再帰反射素子を構成する透明材料は、屈折率が高いほど入射角特性が優れる。屈折率が１．５９と高くかつ全光線透過率が９０％以上と高いため、ポリカーボネートは、プリズム型再帰反射素子に好適な透明材料の一つである。なお、屈折率は、ＪＩＳ  Ｋ７１０５に基づいて測定できる。本明細書において、屈折率は波長５８９ｎｍにおける値である。
【００３６】
また、上記透明材料には、各種添加剤が添加されても良い。複数の再帰反射素子１４ｂを構成する透明材料として、例えば、熱安定剤や屈折率調整剤を含むポリカーボネートを用いることができる。
【００３７】
再帰反射部材１４は、例えば、再帰反射素子１４ｂの形状に応じて切削加工された金型上に上記透明材料を流入させ、当該透明材料を溶融させた後に固化させて得られる。
【００３８】
基材層１４ａ及び複数の再帰反射素子１４ｂは一種類の材料によって成形されても良く、複数種類の材料によって形成されても良い。例えば、基材層１４ａと複数の再帰反射素子１４ｂとを別々の部材によって成形した後に結合されても良い。ただし、再帰反射部材１４を構成する複数の層の間での意図しない光の反射や、再帰反射部材１４を構成する複数の層の間での分離等を抑制する観点からは、再帰反射部材１４は同一の組成から構成される単層であることが好ましい。
【００３９】
１／４波長板１６は、再帰反射部材１４とハーフミラー１８との間に配置され、厚さ方向に貫通した複数の開口１６ｈを有する板状の部材である。正面視において、複数の開口１６ｈは、再帰反射部材１４に形成された複数の開口１４ｈと重なる。１／４波長板１６と再帰反射部材１４とは平面視において重なるため、図２には、１／４波長板１６が表れ、再帰反射部材１４が表れていない。本実施形態の１／４波長板１６は、再帰反射部材１４の表面に固定されて一体化されている。
【００４０】
第１の偏光板１２は、画像出力装置１０と再帰反射部材１４との間に設けられ、画像出力装置１０から出力される光のうち所定の方向の偏光を透過する。本実施形態の第１の偏光板１２は、画像出力装置１０の発光面１０ｆに固定されて画像出力装置１０と一体化されている。
【００４１】
第２の偏光板２０は、ハーフミラー１８の前面側に設けられ、第１の偏光板１２を透過する偏光と直交する方向の偏光を透過する。本実施形態の第２の偏光板２０は、ハーフミラー１８の前面に固定されてハーフミラー１８と一体化されている。
【００４２】
なお、画像表示装置１を構成する上記各構成要素は、不図示の台や筐体等に固定されることによって、位置が固定される。ただし、画像出力装置１０及びハーフミラー１８は、互いの相対的位置を適宜変更可能なように固定されることが好ましい。
【００４３】
次に、画像出力装置１０からの光の出力について説明する。
【００４４】
画像出力装置１０から出力される光の少なくとも一部は、再帰反射部材１４に設けられる複数の開口１４ｈを通ってハーフミラー１８に達する。ハーフミラー１８に達した光のうち少なくとも一部は、ハーフミラー１８の光反射面１８ｒにおいて鏡面反射される。ハーフミラー１８で鏡面反射された光の少なくとも一部は、再帰反射部材１４に達して複数の再帰反射素子１４ｂによって再帰反射され、再びハーフミラー１８に達する。このようにしてハーフミラー１８に達した光の少なくとも一部はハーフミラー１８を透過し、空中の所定の位置に画像Ｆが結像される。
【００４５】
上記のように画像Ｆが結像される位置のハーフミラー１８からの距離Ｄ１は、画像出力装置１０からハーフミラー１８までの距離Ｄ２とほぼ同じになる。したがって、画像表示装置１では、ハーフミラー１８の位置または画像出力装置１０の位置を変更するだけで、画像Ｆが結像される位置を調整することができる。このように、画像表示装置１では、画像Ｆが結像される位置を調整することが容易である。したがって、例えば、画像出力装置１０をハーフミラー１８から遠ざける方向に動かすと、画像Ｆが観察者１７に近づく方向に動く。画像Ｆが表示されている間に上記のようにハーフミラー１８と画像出力装置１０との距離を変更することによって、画像Ｆに躍動感を与えることができる。なお、画像出力装置１０は観察者１７から見て第２の偏光板２０及びハーフミラー１８の背面側に配置されるため、上記のように画像出力装置１０が動かされたとしても、観察者１７にその動きが目立つことを抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態の画像表示装置１では、光が出力される画像出力装置１０の発光面１０ｆと、ハーフミラー１８の光反射面１８ｒと、ハーフミラー１８の光反射面１８ｒで鏡面反射された光を再帰反射する再帰反射部材１４の仮想再帰反射面１４ｒと、が互いに平行である。このように画像出力装置１０の発光面１０ｆと再帰反射部材１４の仮想再帰反射面１４ｒとハーフミラー１８の光反射面１８ｒとが互いに平行であることによって、発光面１０ｆから出力されて仮想再帰反射面１４ｒに至るまでに光が経る距離は、発光面１０ｆのいずれの位置から出力される光についてもほぼ同じとなる。したがって、発光面１０ｆから出力される光の光路差によって結像される画像Ｆの輝度や解像度にばらつきが生じることを抑制することがでる。なお、本実施形態の画像表示装置１では、仮想再帰反射面１４ｒはハーフミラー１８の光反射面１８ｒで鏡面反射された光の再帰反射に寄与する全ての再帰反射素子１４ｂのそれぞれの一部を含む平面である。また、本実施形態の画像表示装置１では、再帰反射部材１４のうちハーフミラー１８側の面である入射面１４ｉも、画像出力装置１０の発光面１０ｆ及びハーフミラー１８の光反射面１８ｒと平行である。
【００４７】
また、本実施形態の画像表示装置１では、上記のように第１の偏光板１２、第２の偏光板２０、及び１／４波長板１６が備えられることによって、画像出力装置１０から出力される光は以下のように光路を経る。図１には、破線で光路例を示し、合わせて偏光方向を示している。
【００４８】
画像出力装置１０から出力された光は、まず第１の偏光板１２を通ることによって所定の方向の偏光とされる。第１の偏光板１２を透過する光は、例えば、横偏光とされる。その後、当該偏光のうち再帰反射部材１４の開口１４ｈを通る光の少なくとも一部は１／４波長板１６の開口１６ｈを通る。その後、当該偏光の一部はハーフミラー１８の光反射面１８ｒによって鏡面反射され、他の一部はハーフミラー１８を透過する。第２の偏光板２０は第１の偏光板１２を透過する偏光と直交する方向の偏光を透過するため、ここでハーフミラー１８を透過する偏光は第２の偏光板２０を透過することが抑制される。一方、ハーフミラー１８で鏡面反射された偏光の少なくとも一部は１／４波長板１６を透過して円偏光とされる。このように１／４波長板１６を透過する光は、例えば、右旋偏光とされる。１／４波長板１６を透過した光は、再帰反射素子１４ｂを構成する平面によって上記のように奇数回反射されて再帰反射されることにより、再帰反射素子１４ｂに入射する円偏光とは回転方向が逆の円偏光とされる。したがって、再帰反射素子１４ｂに入射する光が右旋偏光である場合、再帰反射素子１４ｂで再帰反射された光は左旋偏光とされる。このように再帰反射された円偏光は１／４波長板１６を再度透過し、直線偏光とされる。この直線偏光は、第１の偏光板１２を透過した偏光と直交する方向の偏光とされる。したがって、第１の偏光板１２を透過する偏光が横偏光である場合、当該直線偏光は縦偏光とされる。第２の偏光板２０は第１の偏光板１２を透過する偏光と直交する方向の偏光を透過するため、上記のように再帰反射素子１４ｂで再帰反射されて再びハーフミラー１８に到達してハーフミラー１８を透過する光の少なくとも一部は、第２の偏光板２０を透過する。このように画像表示装置１では、再帰反射部材１４に達せずにハーフミラー１８を透過する光は第２の偏光板２０を透過することが抑制され、再帰反射部材１４で再帰反射された後にハーフミラー１８を透過する光の少なくとも一部は第２の偏光板２０を透過する。したがって、空中での画像Ｆの結像に寄与する光の他の光に対する相対的強度を高め易くなり、空中で結像する画像Ｆを鮮明にすることが容易になる。
【００４９】
上記のように、結像する画像Ｆを構成する光は、再帰反射部材１４の複数の開口１４ｈ及び１／４波長板１６の複数の開口１６ｈを通る。一方、画像出力装置１０から出力される光の一部は、再帰反射部材１４のうち開口１４ｈが形成されていない部位によって遮られたり、１／４波長板１６のうち開口１６ｈが形成されていない部位を通ることによって意図しない偏光とされたりする場合がある。したがって、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６が厚さ方向に直交する方向の成分を有する方向に移動可能であることが好ましく、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６が発光面１０ｆに平行な方向に移動可能であることがより好ましい。このように再帰反射部材１４及び１／４波長板１６が移動することによって、画像出力装置１０の発光面１０ｆに対する再帰反射部材１４及び１／４波長板１６の開口の位置を継時的に変化させることができる。したがって、時間積分した場合には、画像出力装置１０の発光面１０ｆのうちより多くの部位から出力される光を、ハーフミラー１８を通して上記のように空中に結像させることができる。すなわち、再帰反射部材１４の開口１４ｈが形成されていない部位や１／４波長板１６の開口１６ｈが形成されていない部位によって画像Ｆに影が生じることを抑制することができる。
【００５０】
例えば、画像表示装置１を図３に示すような形態とすることによって、上記のように再帰反射部材１４及び１／４波長板１６を移動させることができる。図３は、本実施形態の画像表示装置１の他の部位の断面を概略的に示す図である。図３に示すように、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６は、帯状に形成され、画像出力装置１０を挟むように配置された２本のロール３０の間を渡すようにして配置される。これにより、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６が一体となった帯は、画像出力装置１０を囲うように環状に配置される。なお、ハーフミラー１８及び第２の偏光板２０は、１／４波長板１６から所定の距離離れた位置で支持体３２に固定されている。各部材がこのように配置された状態でロール３０が矢印Ａで示した方向に回転することによって、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６は画像出力装置１０に対して相対的に矢印Ｂの方向に移動する。すなわち、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６は、少なくとも平面視で画像出力装置１０の発光面１０ｆと重なる範囲において、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６の厚さ方向に直交する方向に移動する。このような再帰反射部材１４及び１／４波長板１６の移動の速度及び方向は、ロール３０の回転速度及び回転方向を調整することによって調整される。
【００５１】
このような画像表示装置１は、いわゆる３次元画像表示装置として用いられる。例えば、各種看板、情報表示装置、情報入力装置、アミューズメント機器の用途に好適である。
【００５２】
また、画像表示装置１に備えられる再帰反射部材１４は薄く形成され得るため、再帰反射部材１４を曲げて用いることもできる。すなわち、再帰反射部材１４は、画像出力装置１０の発光面１０ｆが曲面や球面の場合にも適用可能である。再帰反射部材１４の厚さは、例えば１５０μｍ程度にされ得る。
【００５３】
また、本実施形態の画像表示装置１では、仮想再帰反射面１４ｒに入射する光の入射角をゼロに近づけることができるため、再帰反射部材１４による再帰反射性を高めやすい。
【００５４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
【００５５】
図４は、本発明の第２実施形態に係る画像表示装置を図２と同様にして示す図である。
【００５６】
本実施形態の画像表示装置２は、再帰反射部材１４の複数の開口１４ｈ及び１／４波長板１６の複数の開口１６ｈの形状がスリット状である以外は、第１実施形態に係る画像表示装置１と同様である。
【００５７】
本実施形態の画像表示装置２では、平面視において、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６の移動可能な方向が再帰反射部材１４の複数の開口１４ｈ及び１／４波長板１６の複数の開口１６ｈの長手方向に直交する方向の成分を有することが好ましい。また、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６の移動可能な方向は、再帰反射部材１４の複数の開口１４ｈ及び１／４波長板１６の複数の開口１６ｈの長手方向に直交する方向であることがより好ましい。すなわち、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６の移動可能な方向は、図４に示す矢印Ｃの方向またはその反対方向であることがより好ましい。再帰反射部材１４及び１／４波長板１６の複数の開口１４ｈ，１６ｈがスリット状であることによって、当該スリット状の開口１４ｈ，１６ｈの長手方向と平行に、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６の開口が形成されていない部位が形成される。ここで、上記のように再帰反射部材１４及び１／４波長板１６が移動することによって、画像出力装置１０の発光面１０ｆから出力される光が再帰反射部材１４及び１／４波長板１６の開口１４ｈ，１６ｈが形成されてない部位によって遮られることを抑制することができる。したがって、再帰反射部材１４の開口１４ｈが形成されていない部位や１／４波長板１６の開口１６ｈが形成されていない部位によって結像される画像に影が生じることを抑制することができる。
【００５８】
上記のように再帰反射部材１４及び１／４波長板１６が移動する本実施形態の画像表示装置２は、スリットアニメーションに好適である。画像表示装置２がスリットアニメーションに適用される場合、コマ数に応じて開口１４ｈ，１６ｈの幅と互いに隣り合う開口１４ｈ，１６ｈの間隔との比率を適宜調整することが好ましい。
【００５９】
以上、本発明について、第１、第２実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、上記実施形態の説明では、画像出力装置１０の発光面１０ｆとハーフミラー１８の光反射面１８ｒと再帰反射部材１４の仮想再帰反射面１４ｒとが互いに平行である例を挙げて説明したが、これらの面は互いに非平行であっても良い。また、第１の偏光板１２、第２の偏光板２０、及び１／４波長板１６は必須の構成要素ではない。第１の偏光板１２、第２の偏光板２０、及び１／４波長板１６が備えられない場合、再帰反射素子１４ｂにおける反射回数は特に限定されない。また、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６を移動させる方向は特に限定されず、例えば、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６が一定範囲におけて振動するように動いても良く、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６が厚さ方向に垂直な軸周りに回転しても良い。また、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６を移動させる機構は必須の構成要素ではない。
【００６０】
また、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６に形成される開口の形状は特に限定されない。図５及び図６に変形例を示す。図５は、変形例に係る画像表示装置を図２と同様にして示す図である。図６は、他の変形例に係る画像表示装置を図２と同様にして示す図である。図５に示す画像表示装置１ａでは、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６に形成される開口１４ｈ，１６ｈの形状が三角形である。なお、図２と同様に、図５には１／４波長板１６の開口１６ｈが表れて再帰反射部材１４の開口１４ｈは表れていないが、開口１４ｈの形状は開口１６ｈと同様に三角形である。上記三角錐型再帰反射素子は、平面視において外形が三角形となる。したがって、再帰反射素子１４ｂが三角錐型再帰反射素子とされる場合において、上記のように再帰反射部材１４の開口１４ｈの形状が三角形とされることによって、再帰反射素子１４ｂの形状に沿って開口１４ｈを設けることができる。このため、再帰反射素子１４ｂを傷つけることを抑制しつつ開口１４ｈを形成することができる。よって、特に開口１４ｈの周辺に存在する再帰反射素子１４ｂの再帰反射性が低下することを抑制できる。同様の観点から、再帰反射部材１４の開口１４ｈの形状は菱形等であっても良い。また、図６に示す画像表示装置１ｂでは、再帰反射部材１４及び１／４波長板１６に形成される開口１４ｈ，１６ｈの形状が六角形である。なお、図２と同様に、図６には１／４波長板１６の開口１６ｈが表れて再帰反射部材１４の開口１４ｈは表れていないが、開口１４ｈの形状は開口１６ｈと同様に六角形である。上記フルキューブコーナー型再帰反射素子は、平面視において外形が六角形となる。したがって、再帰反射素子１４ｂがフルキューブコーナー型再帰反射素子とされる場合において、上記のように再帰反射部材１４の開口１４ｈの形状が六角形とされることによって、再帰反射素子１４ｂの形状に沿って開口１４ｈを設けることができる。このため、再帰反射素子１４ｂを傷つけることを抑制しつつ開口１４ｈを形成することができる。よって、特に開口１４ｈの周辺に存在する再帰反射素子１４ｂの再帰反射性が低下することを抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明の画像表示装置は、画像が結像される位置を調整し易い。本発明の画像表示装置は、例えば、各種看板、情報表示装置、情報入力装置、アミューズメント機器に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００６２】
１，１ａ，１ｂ，２・・・画像表示装置
１０・・・画像出力装置
１２・・・第１の偏光板
１４・・・再帰反射部材
１４ｈ・・・開口
１６・・・１／４波長板
１６ｈ・・・開口
１８・・・ハーフミラー
２０・・・第２の偏光板
【図１】
2018081138.tif 000003
【図２】
2018081138.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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