(57)【要約】【課題】空中映像の視認性が向上した反射型結像素子を備える光学システムを提供する。【解決手段】光学システム（１００）は、表示面（２ａ）を有する表示パネル（２）と、互いに直交する２つの鏡面要素（１４、１５）を有する単位結像素子（２１）を複数備える反射型結像素子（２０）と、表示パネル（２）と反射型結像素子（２０）との間に配置され、表示面（２ａ）に平行な第１主面（４ａ）と第１主面（４ａ）に平行な第２主面（４ｂ）とを有する光出射角制御層（４）とを備え、２つの鏡面要素（１４、１５）でそれぞれ１回ずつ、合わせて２回反射する光以外の光によって、反射型結像素子（２０）の表示パネル（２）側とは反対側に画像が形成するのを実質的に防止しつつ、表示パネル（２）の表示面（２ａ）に表示される画像を、反射型結像素子（２０）を対称面とする面対称な位置に結像する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示面を有する表示パネルと、
互いに直交する２つの鏡面要素を有する単位結像素子を複数備える反射型結像素子と、
前記表示パネルと前記反射型結像素子との間に配置され、前記表示面に平行な第１主面と前記第１主面に平行な第２主面とを有する光出射角制御層とを備え、
前記２つの鏡面要素でそれぞれ１回ずつ、合わせて２回反射する光以外の光によって、前記反射型結像素子の前記表示パネル側とは反対側に画像が形成するのを実質的に防止しつつ、
前記表示パネルの前記表示面に表示される画像を、前記反射型結像素子を対称面とする面対称な位置に結像する、光学システム。
【請求項２】
光源および表示面を有する表示パネルと、
互いに直交する２つの鏡面要素を有する単位結像素子を複数備える反射型結像素子と、
前記光源と前記表示面との間に配置された光出射角制御層とを備え、
前記２つの鏡面要素でそれぞれ１回ずつ、合わせて２回反射する光以外の光によって、前記反射型結像素子の前記表示パネル側とは反対側に画像が形成するのを実質的に防止しつつ、
前記表示パネルの前記表示面に表示される画像を、前記反射型結像素子を対称面とする面対称な位置に結像する、光学システム。
【請求項３】
前記光出射角制御層は、光を透過する複数の透光帯と光を遮光する複数の遮光帯とを有する少なくとも１つのルーバーフィルムを含む、請求項１または２に記載の光学システム。
【請求項４】
前記複数の遮光帯は、格子状に形成されている、請求項３に記載の光学システム。
【請求項５】
前記表示パネルは、行および列を有するマトリクス状に配列された複数の画素を有し、
前記少なくとも１つのルーバーフィルムは、第１ルーバーフィルムおよび第２ルーバーフィルムを含み、
前記第１ルーバーフィルムは、光を透過する複数の第１透光帯と光を遮光する複数の第１遮光帯とを有し、
前記第２ルーバーフィルムは、光を透過する複数の第２透光帯と光を遮光する複数の第２遮光帯とを有し、
前記表示パネルの法線方向から見たときに、前記複数の第１遮光帯のそれぞれは、前記複数の第２遮光帯のそれぞれと交差しており、
前記第１ルーバーフィルムおよび前記第２ルーバーフィルムは、前記複数の第１遮光帯および前記複数の第２遮光帯のうちの少なくとも一方が前記列に平行な線と交差するように配置されている、請求項３に記載の光学システム。
【請求項６】
前記複数の第２遮光帯のそれぞれは、前記複数の第１遮光帯のそれぞれと直交しており、
前記表示パネルの法線方向から見たときに、前記第１ルーバーフィルムおよび前記第２ルーバーフィルムは、前記複数の第１遮光帯のそれぞれが前記列に平行な線と４５度の角度をなすように配置されている、請求項５に記載の光学システム。
【請求項７】
前記光出射角制御層は、偏光素子および複屈折素子を含む、請求項１から６のいずれかに記載の光学システム。
【請求項８】
前記光出射角制御層は、ファイバーオプティクプレートであって、
前記ファイバーオプティクプレートの開口率は、０．２５以上１．００以下である、請求項１または２に記載の光学システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間に被投影物の像を結像させることができる反射型結像素子と、表示パネルとを有する光学システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、反射型結像素子を用いて空間に被投影物を結像させる光学システムが提案されている（例えば特許文献１〜１０）。光学システムは反射型結像素子と被投影物とを有し、空間に表示される像（空中映像という）は反射型結像素子を対称面とする面対称な位置に、被投影物の像が結像したものである。
【０００３】
特許文献１に開示されている反射型結像素子は、平板状の基板の厚さ方向に貫通された複数の貫通孔を備え、各孔の内壁に直交する２つの鏡面要素から構成される光学素子を形成したもの（特許文献１の図４参照）、あるいは基板の厚さ方向に突出させた複数の透明な筒状体を備え、各筒状体の内壁面に直交する２つの鏡面要素から構成される光学素子を形成したものである（特許文献１の図７参照）。
【０００４】
特許文献１、２、５および８に開示されている反射型結像素子では、厚さが５０μｍ〜１０００μｍの基板に、一辺が約５０μｍ〜１０００μｍの正方形の孔が数万から数十万個形成されており、各孔の内面には、電鋳法、ナノプリント法やスパッタ法によって鏡面コーティングが施されている。
【０００５】
また、特許文献６に開示されている反射型結像素子は、長手方向に互いに平行に配置された鏡面を有する２つの部材を、互いの部材の鏡面要素が直交するように重ねあわせて形成されたもの（特許文献６の図４参照）である。特許文献６に開示されている他の反射型結像素子は、長手方向に互いに平行に掘削された無数の細長い溝を含む２つの部材を有し、互いの部材の溝内に形成された光を全反射させる平滑面が直交するように２つの透明基板を重ねあわせて形成されたものである（特許文献６の図９参照）。
【０００６】
上述の反射型結像素子を用いた光学システムは、反射型結像素子の鏡面反射または全反射を利用しており、原理上、被投影物の像と空間に映し出される像の大きさの比は、１：１である。
【０００７】
特許文献１〜１０の開示内容の全てを参考のために本明細書に援用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１５８１１４号公報
【特許文献２】特開２００９−７５４８３号公報
【特許文献３】特開２００９−４２３３７号公報
【特許文献４】特開２００９−２５７７６号公報
【特許文献５】国際公開第２００７／１１６６３９号
【特許文献６】特開２００９−２７６６９９号公報
【特許文献７】国際公開第２００９／１３６５７８号
【特許文献８】国際公開第２００８／１１１４２６号
【特許文献９】国際公開第２０１１／１３６２００号
【特許文献１０】国際公開第２０１１／０５２５８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した反射型結像素子を有する光学システムでは、反射型結像素子が有する互いに直交した２つの鏡面要素または平滑面（以下、「鏡面要素」という）で光が２回反射されることにより、被投影物の像が結像される。
【００１０】
しかしながら、反射型結像素子に入射したすべての光が結像に用いられるのではなく、結像に寄与しない迷光も生じる。具体的には、図１４に示すように、鏡面要素での光の反射が１回である迷光Ｍ１およびＭ２や、鏡面要素以外の要素で多重反射された迷光などがある。迷光が結像に寄与する光と混ざることにより空中映像７０の視認性が低下する。さらに、空中映像７０を観察する視点によっては、反射型結像素子２０を介して直接被投影物（例えば、表示パネル２に表示された画像Ａ１）が観察され、これにより空中映像７０の視認性が低下する。このような現象は、被投影物の設置条件や被投影物と反射型結像素子との間の距離により、顕著に現れる場合がある。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、空中映像の視認性が向上した反射型結像素子を備える光学システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施形態による光学システムは、表示面を有する表示パネルと、互いに直交する２つの鏡面要素を有する単位結像素子を複数備える反射型結像素子と、前記表示パネルと前記反射型結像素子との間に配置され、前記表示面に平行な第１主面と前記第１主面に平行な第２主面とを有する光出射角制御層とを備え、前記２つの鏡面要素でそれぞれ１回ずつ、合わせて２回反射する光以外の光によって、前記反射型結像素子の前記表示パネル側とは反対側に画像が形成するのを実質的に防止しつつ、前記表示パネルの前記表示面に表示される画像を、前記反射型結像素子を対称面とする面対称な位置に結像する。
【００１３】
本発明の実施形態による光学システムは、光源および表示面を有する表示パネルと、互いに直交する２つの鏡面要素を有する単位結像素子を複数備える反射型結像素子と、前記光源と前記表示面との間に配置された光出射角制御層とを備え、前記２つの鏡面要素でそれぞれ１回ずつ、合わせて２回反射する光以外の光によって、前記反射型結像素子の前記表示パネル側とは反対側に画像が形成するのを実質的に防止しつつ、前記表示パネルの前記表示面に表示される画像を、前記反射型結像素子を対称面とする面対称な位置に結像する。
【００１４】
ある実施形態において、前記光出射角制御層は、光を透過する複数の透光帯と光を遮光する複数の遮光帯とを有する少なくとも１つのルーバーフィルムを含む。
【００１５】
ある実施形態において、前記複数の遮光帯は、格子状に形成されている。
【００１６】
ある実施形態において、前記表示パネルは、行および列を有するマトリクス状に配列された複数の画素を有し、前記少なくとも１つのルーバーフィルムは、第１ルーバーフィルムおよび第２ルーバーフィルムを含み、前記第１ルーバーフィルムは、光を透過する複数の第１透光帯と光を遮光する複数の第１遮光帯とを有し、前記第２ルーバーフィルムは、光を透過する複数の第２透光帯と光を遮光する複数の第２遮光帯とを有し、前記表示パネルの法線方向から見たときに、前記複数の第１遮光帯のそれぞれは、前記複数の第２遮光帯のそれぞれと交差しており、前記第１ルーバーフィルムおよび前記第２ルーバーフィルムは、前記複数の第１遮光帯および前記複数の第２遮光帯のうちの少なくとも一方が前記列に平行な線と交差するように配置されている。
【００１７】
ある実施形態において、前記複数の第２遮光帯のそれぞれは、前記複数の第１遮光帯のそれぞれと直交しており、前記表示パネルの法線方向から見たときに、前記第１ルーバーフィルムおよび前記第２ルーバーフィルムは、前記複数の第１遮光帯のそれぞれが前記列に平行な線と４５度の角度をなすように配置されている。
【００１８】
ある実施形態において、前記表示パネルは、行および列を有するマトリクス状に配列された複数の画素を有し、前記複数の遮光帯は、複数の第１遮光帯と前記複数の第１遮光帯のそれぞれに直交する複数の第２遮光帯とを含み、前記表示パネルの法線方向から見たときに、前記少なくとも１つのルーバーフィルムは、前記複数の第１遮光帯のそれぞれおよび前記複数の第２遮光帯のそれぞれが前記列に平行な線と４５度の角度をなすように配置されている。
【００１９】
ある実施形態において、前記光出射角制御層は、偏光素子および複屈折素子を含む。
【００２０】
ある実施形態において、前記光出射角制御層は、ファイバーオプティクプレートであって、前記ファイバーオプティクプレートの開口率は、０．２５以上１．００以下である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の実施形態によれば、空中映像の視認性が向上した反射型結像素子を備える光学システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態による光学システム１００および２００の模式的な斜視図であり、（ｂ）は光学システム１００および２００の模式的な側面図である。
【図２】（ａ）は反射型結像素子２０の模式的な平面図であり、（ｂ）は単位結像素子２１の模式的な斜視図である。
【図３】（ａ）はファイバーオプティクプレート２４のコアガラス２４ａとクラッドガラス２４ｂとを説明するための模式的な側面図であり、（ｂ）は光学システム１００の模式的な側面図である。
【図４】ファイバーオプティクプレート２４の効果を説明するための模式的な斜視図である。
【図５】（ａ）は、ルーバーフィルム３４の配置を説明する模式的な平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、ルーバーフィルム３４の模式的な平面図である。
【図６】ルーバーフィルム３４の配置を説明する模式的な平面図である。
【図７】（ａ）は、光学システム３００、４００ａ、４００ｂおよび５００の模式的な斜視図であり、（ｂ）は、光学システム３００、４００ａ、４００ｂおよび５００の模式的な側面図である。
【図８】光学システム３００の模式的な側面図である。
【図９】ルーバーフィルム３４の配置を説明する模式的な平面図である。
【図１０】ルーバーフィルム３４の配置を説明する模式的な平面図である。
【図１１】偏光素子５２ａおよび５２ｂ、複屈折素子５４の配置を説明する模式的な平面図である。
【図１２】光学システム１００および２００の模式的な側面図である。
【図１３】鏡面要素１４により１回反射した光の反射角範囲と観察者Ｖに受光される光の受光角度範囲との関係を説明する模式的な平面図である。
【図１４】結像に寄与しない迷光により形成された画像を説明するための模式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明するが、本発明は例示する実施形態に限定されない。
【００２４】
図１に本発明の実施形態における光学システム１００を示す。図１（ａ）は、光学システム１００の模式的な斜視図である。なお、図１（ａ）に示すＶは、観察者を表す。図１（ｂ）は、光学システム１００の模式的な側面図である。図２（ａ）は、反射型結像素子２０の模式的な平面図であり、図２（ｂ）は、単位結像素子２１の模式的な斜視図である。
【００２５】
光学システム１００は、表示面２ａを有する表示パネル２と、互いに直交する２つの鏡面要素１４および１５を有する単位結像素子２１を複数備える反射型結像素子２０と、表示面２ａに平行な第１主面４ａと、第１主面４ａに平行な第２主面４ｂとを有する光出射角制御層４とを備える。光出射角制御層４は、表示パネル２と反射型結像素子２０との間に配置されている。光学システム１００は、表示パネル２の表示面２ａに表示される画像を、反射型結像素子２０を対称面とする面対称な位置に結像させる。光学システム１００では、２つの鏡面要素１４および１５でそれぞれ１回ずつ、合わせて２回反射する光以外の光（迷光）によって、反射型結像素子２０の表示パネル２側とは反対側に画像が形成するのを実質的に防止することができる。
【００２６】
このような構成を有する光学システム１００は、結像に寄与しない迷光が結像に寄与する光と混ざることを防ぎ、空中映像７０の視認性が向上するという効果を奏する。
【００２７】
反射型結像素子２０としては、例えば特許文献１または６に開示された反射型結像素子を用いることができる。反射型結像素子２０を図２（ａ）および図２（ｂ）を参照しながら簡単に説明する。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、反射型結像素子２０は複数の単位結像素子２１を有する。各単位結像素子２１は、例えば貫通孔１６を有し、貫通孔１６内の側壁に互いに直交する２つの鏡面要素１４および１５が形成されている。２つの鏡面要素１４および１５によって、反射型結像素子２０に入射した光Ｌを２回反射させて、被投影物の像を空中に結像させることができる。本例では、反射型結像素子２０が全体として直方体形状とされており、個々の貫通孔１６における鏡面要素１４および１５のそれぞれは、反射型結像素子２０の側面と４５度の角度をなすように設定されている。光学システム１００が有する反射型結像素子２０において、鏡面要素１４および１５の幅ａは、例えば約１５０μｍであり、鏡面要素１４および１５の高さ（反射型結像素子２０の厚さ方向と平行な方向の長さ）は、例えば約１７０μｍである。鏡面要素１４および１５は、例えばＡｌ（アルミニウム）から形成されている。鏡面要素１４および１５のそれぞれに対向する面に表示パネル２からの光Ｌが当たると、結像に寄与しない迷光が生じ得る。また、鏡面要素１４また１５において１回反射しかしていない光も迷光となり得る。
【００２８】
表示パネル２は、例えば液晶表示パネルである。その他、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、プラズマディスプレイ、プロジェクターまたはＬＥＤ（Light Emitting Diodes）ディスプレイを表示パネル２として用いることもできる。表示パネル２は、設置面に対して所定の角度θを有して配置されている。光学システム１００において、角度θは例えば約３０度である。角度θは、約０度超約９０度未満が好ましく、約３０度以上約７０度以下が好ましい。なお、角度θを大きくするほど、空中映像７０の浮遊感が増す。
【００２９】
光出射角制御層４は、後述するように、例えば、ファイバーオプティクプレート（Fiber Optic Plate（ＦＯＰ））や、ルーバーフィルムを含んでいる。光出射角制御層４が、偏光素子および複屈折素子を含んでいてもよい。詳細は後述するが、光出射角制御層４は、図２（ａ）に示した、Ｘ方向（反射型結像素子２０の横方向と平行な方向）に広がる光と、Ｙ方向（反射型結像素子２０の縦方向と平行な方向）に広がる光とを同時に制御し得る。
【００３０】
次に、図３および図４を参照しながらファイバーオプティクプレート２４を光出射角制御層４として用いた光学システム１００を説明する。図３（ａ）は、ファイバーオプティクプレート２４を説明する模式的な断面図である。図３（ｂ）は、ファイバーオプティクプレート２４を備える光学システム１００を説明する模式的な側面図である。図４は、表示パネル２から出射された光がファイバーオプティクプレート２４を通過した後、反射型結像素子２０に入射する光Ｃ１を説明する模式的な斜視図である。図４に示すＣ２は、表示パネル２からファイバーオプティクプレート２４を通過すること無くそのまま反射型結像素子２０に入射する光を表す。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、ファイバーオプティクプレート２４は、コアガラス２４ａと、コアガラス２４ａを間に挟むように形成されたクラッドガラス２４ｂとを有する。ファイバーオプティクプレート２４における、コアガラス２４ａの屈折率（ｎ0）およびクラッドガラス２４ｂの屈折率（ｎ1）は、予め決められた入射角度φで入射した光を出射角度φで出射するように設定されている。具体的には、入射角度φを有してファイバーオプティクプレート２４に入射した光は、コアガラス２４ａおよびクラッドガラス２４ｂ界面において全反射等を繰り返して、出射角度φを有してファイバーオプティクプレート２４から出射する。予め設定された範囲を超える入射角度で入射した光は、コアガラス２４ａおよびクラッドガラス２４ｂ界面で全反射せずに、漏れる（透過する）。
【００３２】
ファイバーオプティクプレート２４における開口数（開口率）ＮＡは、コアガラス２４ａの屈折率（ｎ0）およびクラッドガラス２４ｂの屈折率（ｎ1）を用いて、以下の式（１）により表すことができる。
ＮＡ＝（ｎo2−ｎ12）1/2      （１）
【００３３】
したがって、ファイバーオプティクプレート２４において、上述の角度φが例えば約３０度、開口数ＮＡが例えば０．５０となるようにする場合には、屈折率ｎ0を例えば１．５７６（ｎ0＝１．５７６）とし、屈折率ｎ1を例えば１．４９５とすればよい。また、ファイバーピッチｐは、例えば約１０μｍ（ｐ＝１０μｍ）とすることができる。なお、ファイバーピッチｐは、表示パネル２の画素ピッチよりも小さいことが好ましい。ファイバーピッチｐが表示パネル２の画素ピッチに近いと、干渉縞が発生し、空中映像７０の視認性が低下する。また、ファイバーピッチｐが表示パネル２の画素ピッチよりも大きいと、高精細な空中映像７０が得られないおそれがある。
【００３４】
ファイバーオプティクプレート２４の厚さは、例えば約１ｍｍである。上述の角度φは、例えば約１０度以上約９０度未満が好ましく、例えば約２０度以上約４５度以下がより好ましい。屈折率ｎ0およびｎ1は、それぞれ角度φに対応して決められるが、例えば、屈折率ｎ1が約１．４９５の場合、屈折率ｎ0は例えば約１．５１７以上約１．７９９以下の範囲が好ましく、例えば約１．５３４以上約１．６５４以下がより好ましい。なお、上述の角度φおよび開口数ＮＡは、それぞれ表示パネル２と反射型結像素子２０との距離、表示パネル２の設置角度θ、反射型結像素子２０の大きさ、および観察者Ｖの位置に依存する値であり、これらに応じて上述の角度φおよび開口数ＮＡは、それぞれ適宜設定される。ファイバーオプティクプレート２４の開口数ＮＡは、０．２５以上１．００以下であることが好ましい。
【００３５】
図４に示すように、ファイバーオプティクプレート２４を通過した光Ｃ１は、ファイバーオプティクプレート２４により光の出射角範囲を制御されているので、ファイバーオプティクプレート２４を通過しない光Ｃ２よりも光の出射角範囲が狭い。このため、光Ｃ２では、反射型結像素子２０の鏡面要素１４および１５で２回反射しない迷光が生じるのに対し、光Ｃ１では、反射型結像素子２０の鏡面要素１４および１５で２回反射しない迷光が生じにくい。これは、特に、図４に示すＸ方向（反射型結像素子２０の横方向と平行な方向）に広がる光を制御することで実現され得る。さらに、ファイバーオプティクプレート２４により、例えば、空中映像７０を観察する位置（観察者Ｖ）から、反射型結像素子２０の貫通孔１６を介して、表示パネル２に映し出された画像を直接見えなくできる。これは、図３（ｂ）に示した、Ｙ方向（反射型結像素子２０の縦方向と平行な方向）に広がる光を制御することで実現され得る。
【００３６】
次に、図５および図６を参照しながら、ルーバーフィルム３４を光出射角制御層４として用いた場合の光学システム２００を説明する。光学システム１００と共通する構成要素には、同じ参照符号を付し、説明の重複を避ける。なお、光学システム２００の全体構成は、光学システム１００と共通するので、図１（ａ）および図１（ｂ）を参照する。
【００３７】
図５（ａ）および図６は、表示パネル２と、ルーバーフィルム３４と、反射型結像素子２０との配置関係を説明する模式的な平面図である。図５（ｂ）および図５（ｃ）は、ルーバーフィルム３４の改変例を説明する模式的な平面図である。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、本実施形態において、光出射角制御層４は、光を遮光する複数の遮光帯４４と光を透過する複数の透光帯４５とを有する少なくとも１つのルーバーフィルム３４を含んでいる。図５（ａ）に示した例では、ルーバーフィルム３４が第１ルーバーフィルム３４ａと第２ルーバーフィルム３４ｂを含んでおり、第１ルーバーフィルム３４ａの上に、第２ルーバーフィルム３４ｂが配置されている。なお、第１ルーバーフィルム３４ａの上に第２ルーバーフィルム３４ｂを配置してもよいし、第２ルーバーフィルム３４ｂの上に第１ルーバーフィルム３４ａを配置してもよい。
【００３９】
第１ルーバーフィルム３４ａは、光を遮光する複数の第１遮光帯（ルーバー）４４ａと光を透過する複数の第１透光帯４５ａとを有する。第２ルーバーフィルム３４ｂは、光を遮光する複数の第２遮光帯（ルーバー）４４ｂと光を透過する複数の第２透光帯４５ｂとを有する。なお、ルーバーピッチｐ’（第１透光帯４５ａまたは第２透光帯４５ｂの幅）は、例えば約１０μｍである。第１遮光帯４４ａと第１透光帯４５ａとは、交互に配置されている。同様に、第２遮光帯４４ｂと第２透光帯４５ｂとは、交互に配置されている。第１ルーバーフィルム３４ａにおける第１遮光帯４４ａおよび第１透光帯４５ａは、それぞれ第１の方向に延設されている。第２ルーバーフィルム３４ｂにおける第２遮光帯４４ｂおよび第２透光帯４５ｂは、それぞれ第１の方向とは異なる第２の方向に延設されている。例えば、第１ルーバーフィルム３４ａおよび第２ルーバーフィルム３４ｂは、ルーバーフィルム３４の法線方向からみたときに、第１ルーバーフィルム３４ａにおける複数の第１遮光帯４４ａのそれぞれと第２ルーバーフィルム３４ｂにおける複数の第２遮光帯４４ｂのそれぞれとがほぼ直交するように配置されている。
【００４０】
また、使用用途によっては、第１ルーバーフィルム３４ａおよび第２ルーバーフィルム３４ｂのいずれか一方だけを用いてもよい。この場合も、表示パネル２から出射される光の出射角範囲を制御することができ、反射型結像素子２０からの迷光の出射を抑制し得る。なお、第１ルーバーフィルム３４ａおよび第２ルーバーフィルム３４ｂを用いる代わりに、互いに直交するよう（格子状）に形成された複数の遮光帯４４を有する１枚のルーバーフィルムを用いてもよい。
【００４１】
さらに、図５（ｂ）に示すように、ルーバーフィルム３４の法線方向から見たとき、複数の遮光帯４４ｇがジグザグ形状に形成されているルーバーフィルム３４ｇを光出射角制御層４として用いてもよい。この場合、複数の透光帯４５ｇは、複数の遮光帯４４ｇに応じた形状を有する。さらに、図５（ｃ）に示すように、ルーバーフィルム３４の法線方向から見たとき、複数の遮光帯４４ｓが複数の円弧を有する形状に形成されているルーバーフィルム３４ｓを光出射角制御層４として用いてもよい。この場合、複数の透光帯４５ｓは、複数の遮光帯４４ｓに応じた形状を有する。このように、複数の遮光帯４４の形状は、所望とする表示パネルの光出射角（視野角）を制御できる性能を有していれば、例示した形状に限定されない。
【００４２】
ルーバーフィルム３４は、表示パネル２と反射型結像素子２０との間に配置されている。ルーバーフィルム３４が第１ルーバーフィルム３４ａおよび第２ルーバーフィルム３４ｂを含む場合、例えば、第１ルーバーフィルム３４ａにおける複数の第１遮光帯４４ａが、鏡面要素１４および１５の一方とほぼ平行となるように配置され、第２ルーバーフィルム３４ｂにおける複数の第２遮光帯４４ｂが、鏡面要素１４および１５の他方とほぼ平行となるように配置される。つまり、反射型結像素子２０の法線方向から見たとき、ルーバーフィルム３４は、例えば、鏡面要素１４の幅方向（図２（ｂ）参照）と平行な方向に延設された複数の第２遮光帯４４ｂと、鏡面要素１５の幅方向（図２（ｂ）参照）と平行な方向に延設された複数の第１遮光帯４４ａとを有する。
【００４３】
図５（ａ）に示したように、ルーバーフィルム３４を配置すると、鏡面要素１４または１５による１回反射の迷光、鏡面要素１４および１５に対向する面において反射した迷光、および表示パネル２に映し出された画像を直接観察することにつながる迷光が観察者Ｖに向けて出射されることが抑制される。観察者Ｖへ向けての迷光の出射を抑制することにより、観察者Ｖに迷光が視認されることを防止でき、空中映像７０の視認性が高まる。
【００４４】
表示パネル２は、列および行を有するマトリクス状に配列された複数の画素を有する。表示パネル２の法線方向からみたときに、複数の遮光帯４４が表示パネル２の行および列方向と交わるように、ルーバーフィルム３４が表示パネル２上に配置されることが好ましい。本実施形態において、複数の遮光帯４４の延設方向と表示パネル２の列方向とが例えば約４５度となるようにルーバーフィルム３４は配置されている。このようにルーバーフィルム３４を配置すると干渉縞を防ぐことができる。図５（ａ）に示した例では、表示パネル２の法線方向から見たときに、複数の第１遮光帯４４ａのそれぞれは、複数の第２遮光帯４４ｂのそれぞれと交差している。また、第１ルーバーフィルム３４ａおよび第２ルーバーフィルム３４ｂは、複数の第１遮光帯４４ａおよび複数の第２遮光帯４４ｂのうちの少なくとも一方が表示パネル２の画素の列に平行な線と交差するように配置されている。第１ルーバーフィルム３４ａおよび第２ルーバーフィルム３４ｂは、例えば、複数の第１遮光帯４４ａのそれぞれが表示パネル２の画素の列に平行な線と４５度の角度をなすように配置される。複数の第２遮光帯４４ｂのそれぞれと複数の第１遮光帯４４ａのそれぞれとが直交する場合、複数の第２遮光帯４４ｂのそれぞれは、表示パネル２の画素の列に平行な線と４５度の角度をなす。
【００４５】
また、図６に示すようにルーバーフィルム３４を配置してもよい。
【００４６】
具体的には、図６に示すように、表示パネル２の法線方向から見たとき、表示パネル２の列方向に平行な複数の第２遮光帯４４ｂと、表示パネル２の行方向に平行な複数の第１遮光帯４４ａとを有するように、ルーバーフィルム３４を反射型結像素子２０と表示パネル２との間に配置する。このようにルーバーフィルム３４を配置しても、表示パネル２に映しだされた画像を直接観察することに繋がる迷光や、鏡面要素１４および１５に対向する面において反射した迷光が観察者Ｖに視認されることを防ぐことができ、空中映像７０の視認性が高まる。特に、表示パネル２の行方向に平行な第１遮光帯４４ａにより、表示パネル２に映しだされた画像を直接観察することに繋がる迷光が観察者Ｖに視認されることを防ぐことができる。また、表示パネル２の列方向に平行な第２遮光帯４４ｂにより、鏡面要素１４および１５に対向する面において反射した迷光が観察者Ｖに視認されることを防ぐことができる。なお、表示パネル２の画素ピッチとルーバーピッチｐ’とが近い値の場合、干渉縞が発生し、空中映像７０の視認性が低下する場合がある。この場合、複数の遮光帯４４のすべてが表示パネル２の列方向と交わるようにルーバーフィルム３４を配置することが好ましい。このように配置すると、干渉縞の発生を防ぐことができ、空中映像７０の視認性が向上する。
【００４７】
例えば、上述した表示パネル２が、偏光板を有する液晶表示パネルである場合、ルーバーフィルム３４と偏光板とを一体的に形成してもよい。ルーバーフィルム３４と偏光板とが一体的に形成されたフィルムにおいて、ルーバーフィルム３４が偏光板よりも液晶表示パネル側にある場合、ルーバーフィルム３４の偏光特性を加味して、偏光板の偏光特性を設計すればよい。
【００４８】
さらに、表示パネル２が例えば液晶表示パネルの場合、光出射角制御層４の配置は、表示パネル２と反射型結像素子２０との間に限られない。例えば、液晶表示パネルが備えるバックライトにおいて、ルーバーのような遮光壁を設けてもよい。このように、液晶表示パネルが備えるバックライトの配光制御などによっても、液晶表示パネルからの光の出射角範囲を制御し得る。
【００４９】
次に、図７（ａ）および図７（ｂ）を参照しながら、バックライトと表示パネル２の表示面２ａとの間に光出射角制御層４が配置された光学システム３００の例について説明する。図７に本発明の他の実施形態における光学システム３００を示す。図７（ａ）は、光学システム３００の模式的な斜視図である。図７（ｂ）は、光学システム３００の模式的な側面図である。
【００５０】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、光学システム３００は、光源３および表示面２ａを有する表示パネル２と、互いに直交する２つの鏡面要素１４および１５を有する単位結像素子２１を複数備える反射型結像素子２０と、光出射角制御層４とを備える。光出射角制御層４は、光源３と表示面２ａとの間に配置されている。光学システム３００は、光源３としてのバックライトと表示パネル２の表示面２ａとの間に光出射角制御層４が配置される点で、上述した光学システム１００または２００と異なっている。
【００５１】
後述するように、光学システム３００では、光源３としてのバックライトの配光が制御されることにより、表示パネル２からの光の出射角範囲が制御される。光学システム３００は、表示パネル２からの光の出射角範囲が制御されることにより、反射型結像素子２０からの迷光の出射が抑制される点において、上述した光学システム１００および２００と共通している。光学システム３００は、表示パネル２の表示面２ａに表示される画像を、反射型結像素子２０を対称面とする面対称な位置に結像させる。光学システム３００では、２つの鏡面要素１４および１５でそれぞれ１回ずつ、合わせて２回反射する光以外の光（迷光）によって、反射型結像素子２０の表示パネル２側とは反対側に画像が形成するのを実質的に防止することができる。以下では、表示パネル２として液晶表示パネルが適用された例について説明するが、表示パネル２としては、光源３および表示面２ａを有するものであれば液晶表示パネルに限定されない。また、以下では、光学システム１００と共通する構成要素には、同じ参照符号を付し、説明の重複を避ける。バックライトには、光源３と同一の参照番号を付す。
【００５２】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、表示パネル２は、液晶パネル５と、液晶パネル５に対して反射型結像素子２０とは反対側に配置されたバックライト３とを有する。液晶パネル５は、電極の形成された２枚の基板の間に液晶層を有し、液晶パネル５の表面側（表示面２ａ側）および裏面側のそれぞれには、偏光板が配置されている。液晶パネル５では、液晶層の液晶分子の配向が制御されることにより、バックライト３からの光の透過および遮断が制御される。なお、液晶パネル５における動作モードは特に限定されない。バックライト３としては、ＬＥＤ、冷陰極蛍光ランプ（cold cathode fluorescent lamp（ＣＣＦＬ））などを挙げることができ、光源の種類は特に限定されない。バックライト３が、導光板、レンズアレイ、プリズムアレイなどを含んでいてもよい。
【００５３】
光出射角制御層４としては、例えば、図３（ａ）に例示したファイバーオプティクプレート２４を用いることができる。光出射角制御層４としてファイバーオプティクプレート２４を用いることにより、図８に示すように、バックライト３の配光を制御して、表示パネル２からの光の出射角範囲を制御することができる。なお、バックライト３と表示パネル２の表示面２ａとの間に光出射角制御層４を配置する場合、光出射角制御層４の主面および裏面は、互いに平行でなくてもかまわない。
【００５４】
次に、図９および図１０を参照しながら、ルーバーフィルム３４を光出射角制御層４として用いた場合の光学システム４００ａおよび４００ｂについて順に説明する。以下、光学システム３００と共通する構成要素には同じ参照符号を付し、説明の重複を避ける。
【００５５】
図９および図１０は、表示パネル２と、ルーバーフィルム３４と、反射型結像素子２０との配置関係を説明する模式的な平面図である。図９および図１０に示す例では、ルーバーフィルム３４が、バックライト３の上面に配置されている。ルーバーフィルム３４は、例えば、第１ルーバーフィルム３４ａと第２ルーバーフィルム３４ｂを含み、第１ルーバーフィルム３４ａの上に、第２ルーバーフィルム３４ｂが配置される。ルーバーフィルム３４が第１ルーバーフィルム３４ａおよび第２ルーバーフィルム３４ｂを含む場合、第２ルーバーフィルム３４ｂの上に第１ルーバーフィルム３４ａが配置されてもよい。また、第１ルーバーフィルム３４ａおよび第２ルーバーフィルム３４ｂのうちのいずれか一方が、液晶パネル５の上面側（表示パネル２の表示面２ａと反射型結像素子２０との間）に配置されてもよい。
【００５６】
第１ルーバーフィルム３４ａは、光を遮光する複数の第１遮光帯４４ａと光を透過する複数の第１透光帯４５ａとを有し、第２ルーバーフィルム３４ｂは、光を遮光する複数の第２遮光帯４４ｂと光を透過する複数の第２透光帯４５ｂとを有する。図９に示した例では、第１ルーバーフィルム３４ａにおける複数の第１遮光帯４４ａが、鏡面要素１４および１５の一方とほぼ平行となるように配置され、第２ルーバーフィルム３４ｂにおける複数の第２遮光帯４４ｂが、鏡面要素１４および１５の他方とほぼ平行となるように配置されている。第１ルーバーフィルム３４ａおよび第２ルーバーフィルム３４ｂを用いる代わりに、互いに直交するよう（格子状）に形成された複数の遮光帯４４を有する１枚のルーバーフィルムを用いてもよい。また、液晶パネル５におけるバックライト３側の偏光板にかえて、ルーバーフィルム３４と偏光板とが一体的に形成されたフィルムを使用してもよい。
【００５７】
図１０では、表示パネル２の法線方向から見たとき、表示パネル２の列方向に平行な複数の第２遮光帯４４ｂと、表示パネル２の行方向に平行な複数の第１遮光帯４４ａとを有するように、ルーバーフィルム３４がバックライト３と表示パネル２の表示面２ａとの間に配置された光学システム４００ｂを示している。このようにルーバーフィルム３４を配置しても、表示パネル２に映しだされた画像を直接観察することに繋がる迷光や、鏡面要素１４および１５に対向する面において反射した迷光が観察者Ｖに視認されることを防ぐことができる。
【００５８】
光出射角制御層４が、偏光素子および複屈折素子を含んでいてもよい。図１１は、バックライト３と表示パネル２の表示面２ａとの間に、偏光素子５２ａおよび５２ｂ、複屈折素子５４およびルーバーフィルム３６が配置された光学システム５００を示している。光学システム５００では、偏光素子５２ａ、複屈折素子５４、偏光素子５２ｂおよびルーバーフィルム３６が、バックライト３に近い側から順に配置されている。以下の説明により明らかとなるように、偏光素子５２ａおよび５２ｂ、複屈折素子５４の組み合わせによっても、表示パネル２からの光の出射角範囲を制御することができる。なお、国際公開第２０１２／０９０７６９号には、第１偏光素子、複屈折層および第２偏光素子を備える光学素子を用いて、液晶表示装置の黒表示における光漏れを低減することが開示されている。国際公開第２０１２／０９０７６９号の開示全体をここに参考のために援用する。
【００５９】
偏光素子５２ａおよび５２ｂは、具体的には、直線偏光板である。この場合、偏光素子５２ａの透過軸の方向および偏光素子５２ｂの透過軸の方向は、ほぼ平行に設定される。また、偏光素子５２ａおよび５２ｂは、透過軸の方向が例えば表示パネル２の画素の行に平行な線とほぼ垂直になるように配置されている。直線偏光板にかえて、偏光プリズムを使用してもよい。
【００６０】
偏光素子５２ａおよび５２ｂの間に配置される複屈折素子５４としては、位相差板または位相差フィルム（複屈折を有する樹脂フィルム）などを用いることができる。位相差フィルムとしては、１軸延伸フィルム、２軸延伸フィルム、液晶化合物を利用した光学補償フィルムなどが挙げられる。光学補償フィルムは、ネガティブ型またはポジティブ型のいずれの型であっても、複屈折素子５４として用いることが可能である。
【００６１】
次に、光学システム５００における光出射角制御層４の作用について説明する。以下では、偏光素子５２ａおよび５２ｂに直線偏光板を使用し、複屈折素子５４に１軸性の屈折率異方性を有する光学補償フィルムを使用した場合を例にとって説明する。
【００６２】
バックライト３から出射された光は、偏光素子５２ａに入射され、偏光素子５２ａからは、直線偏光が出射される。偏光素子５２ａから出射された光は、複屈折素子５４を通過する。ここで、複屈折素子５４の光学軸（optic axis）の方向が、例えば、液晶パネル５の主面に垂直な方向に設定されていた場合、偏光素子５２ａから出射された光のうち、液晶パネル５の主面に垂直な方向に進む光は、複屈折素子５４を通過しても偏光状態に変化を受けない。また、偏光素子５２ａから出射された光のうち、表示パネル２の画素の行に垂直または平行な方位に進む光も、複屈折素子５４を通過しても偏光状態に変化を受けない。残りの光は、複屈折素子５４を通過することにより偏光状態が変化する（楕円偏光となる）。複屈折素子５４により偏光状態に変化を受けなかった光は、偏光素子５２ｂを透過する。これに対して、複屈折素子５４により偏光状態に変化を受けた光の一部は、偏光素子５２ｂにより吸収または反射される。すなわち、表示パネル２の画素の行に垂直または平行な方位とは異なる方位に進む光の強度が小さくなる。
【００６３】
このように、偏光素子５２ａおよび５２ｂ、複屈折素子５４の組み合わせによっても、表示パネル２からの光の出射角範囲を制御することができ、反射型結像素子２０からの迷光の出射を抑制することができる。複屈折素子５４の屈折率異方性が２軸性である場合には、複屈折素子５４の進相軸の方向と偏光素子５２ａおよび偏光素子５２ｂの透過軸の方向とが、複屈折素子５４の面内においてほぼ平行または垂直となるように設定される。なお、偏光素子５２ｂは、表示パネル２の表示面２ａ側に配置されてもよい。
【００６４】
図１１に示す例では、偏光素子５２ｂと液晶パネル５との間にルーバーフィルム３６がさらに配置されている。図１１に示すように、ルーバーフィルム３６における複数の遮光帯４６は、表示パネル２の画素の行に平行な線とほぼ平行となるように配置される。ルーバーフィルム３６における複数の遮光帯４６は、表示パネル２の画素の行に平行な線とほぼ垂直となるように配置されてもよい。ルーバーフィルム３６は、互いに直交するよう（格子状）に形成された複数の遮光帯を有する１枚のルーバーフィルムであってもよいし、ルーバーフィルム３６が２枚以上のルーバーフィルムを含んでいてもよい。偏光素子５２ｂと液晶パネル５との間にルーバーフィルム３６をさらに配置することで、反射型結像素子２０からの迷光の出射をより抑制することができ、空中映像の視認性をより向上させることができる。
【００６５】
ルーバーフィルム３６を用いる場合、ルーバーフィルム３６が表示パネル２の表示面２ａ側に配置されてもかまわない。この場合、偏光素子５２ｂは、液晶パネルの表面および裏面に配置される偏光板のうち、裏面側の偏光板を兼ねることができる。ルーバーフィルム３６とともに、偏光素子５２ｂが表示パネル２の表示面２ａ側に配置されてもよい。使用用途によっては、偏光素子５２ａ、複屈折素子５４および偏光素子５２ｂが表示パネル２の表示面２ａ側に配置されてもよい。さらに、バックライト３と表示パネル２の表示面２ａとの間、および表示パネル２と反射型結像素子２０との間のそれぞれに光出射角制御層４が配置されてもよい。
【００６６】
以上に説明したように、本発明の実施形態によれば、反射型結像素子２０からの迷光の出射を抑制して、空中映像７０の視認性を向上させることができる。表示パネル２が液晶表示パネルの場合には、視野角が小さく（光の出射角範囲が狭く）制御された液晶表示パネルと、上述のファイバーオプティクプレート２４やルーバーフィルム３４とを組み合わせてもよい。液晶表示パネルの光の出射角範囲は、例えば、液晶表示パネル自体の液晶材料の配向制御および／または位相差板などによる光学補償によって制御することが可能である。
【００６７】
次に、図１２を参照しながら、具体的な表示パネル２の設置角度θや空中映像７０を視認しやすい最適視野角度の範囲を例示しながら、光出射角制御層４により制御された光の出射角範囲について説明する。なお、ここでいう光の出射角は、表示パネル２の法線方向と光が出射される方向とのなす角をいい、時計回りを正の方向とし、反時計回りを負の方向とする。
【００６８】
図１２は、光出射角制御層４により制御された光の出射角範囲を説明するための光学システム１００および２００の模式的な側面図である。光学システム３００、４００ａ、４００ｂおよび５００についても、光学システム１００および２００と同様に考えることができる。なお、分かりやすくするために、図１２において、光出射角制御層４の記載を省略している。
【００６９】
まず、表示パネル２の設置角度θを約３０度とした場合における、光出射角制御層４により制御された好ましい光の出射角範囲について説明する。空中映像７０を視認しやすい最適視野角度の範囲は、時計回りを正の方向、反時計回りを負の方向としたときに、約−２０度以上約＋２０度以下の範囲であるとする。これは、視野角約４０度に対応する。図１２において、表示パネル２の設置角度をθとしたとき、表示パネル２の法線方向へ出射された光ｍの鏡面要素１４および１５への入射角度はθである。
【００７０】
図１２に示すように、表示パネル２から出射される光の出射角範囲の絶対値うちの最大値を最大出射角度αとしたとき、最大出射角度αが傾斜角度θ以下であれば、鏡面要素１４および１５に対向する面（対向面、という場合がある）１４’および１５’に光が入射せず、迷光が生じない。したがって、設置角度θが約３０度の場合、最大出射角度αが約３０度以下であれば、対向面１４’および１５’に光が入射せず、対向面１４’および１５’に起因する迷光が生じない。
【００７１】
さらに、少なくとも反射型結像素子２０の真上の位置（観察者Ｖ’）から反射型結像素子２０を介して、表示パネル２の画像が直接見えなくするようにすれば、表示パネル２の画像の直接観察につながる迷光は防げる。この場合も、最大出射角度αが設置角度θ以下であればよい。したがって、設置角度θが約３０度の場合、最大出射角度αが約３０度以下であれば、表示パネル２の画像の直接観察につながる迷光が観察者Ｖに視認されることを防げる。
【００７２】
また、最大出射角度αが約３０度以下であれば、鏡面要素１４または１５における１回反射に起因した迷光を観察者Ｖは視認しない。この理由を図１３を参照しながら説明する。
【００７３】
図１３は、光学システム１００および２００における、反射型結像素子２０の法線方向から見たときの鏡面要素１４および１５と表示パネル２との配置関係を説明する模式的な平面図である。光学システム３００、４００ａ、４００ｂおよび５００についても、光学システム１００および２００と同様に考えることができる。なお、図１３に示されている＋または−が付されている各角度について、時計回りを正の方向、反時計周りを負の方向としている。
【００７４】
図１３に示すように、光学システム１００および２００において、反射型結像素子２０の法線方向から見たとき、反射型結像素子２０の鏡面要素１４（または１５）と、表示パネル２の横方向（Ｘ方向と平行な方向）とのなす角が例えば約４５度となるように、表示パネル２と反射型結像素子２０とが配置されている。表示パネル２から出射されて、光出射角制御層４を透過した後の光の出射角範囲が約−３０度以上約＋３０度以下となるように光出射角制御層４で制御されている。なお、この範囲以外では、光が出射されないことが好ましいが、上記出射角範囲内の光の強度の約１／１０以下の強度を有する光が上記出射角範囲以外から出射されていてもよい。光出射角制御層４で制御された光が鏡面要素１４に入射すると、鏡面要素１４を対称面として面対称な位置に鏡像２２が映し出される。この場合、光出射角制御層４を透過した光の出射角範囲が約−３０度以上約＋３０度以下となるように制御されているため、鏡面要素１４で反射される光の反射角範囲も約−３０度以上約＋３０度以下となる。また、上述したように、空中映像７０の最適視野角度の範囲を約−２０度以上約＋２０度以下としているので、観察者Ｖが空中映像７０からの光を受光できる範囲（受光角度範囲という）は約−２０度以上約＋２０度以下である。ここで、図１３に示す受光角度範囲のうち角度約＋２０度を最大受光角度といい、約−２０度を最小受光角度という。この受光角度範囲以外の光は観察者Ｖには視認されにくい。図１３に示す最小受光角度を規定する線（図１３の破線Ｂ１）と鏡像２２の法線方向とのなす角度は約７０度である。この約７０度という角度は、反射角範囲の絶対値のうちの最大値である約３０度よりも大きな角度であるので、観察者Ｖは鏡像２２を視認できない。したがって、光学システム１００および２００において、出射角範囲を約−３０度以上約＋３０度以下にすれば、鏡面要素１４（または、１５）で１回反射された迷光を観察者Ｖは視認しない。
【００７５】
以上より、表示パネル２の設置角度を例えば約３０度とし、空中映像７０の最適視野角度の範囲を約−２０度以上約＋２０度以下としたとき、最大出射角度αが約２０度以上約３０度以下となるように光出射角制御層４により表示パネル２から出射された光を制御することが好ましい。約２０度未満だと空中映像７０の視野角が低下し、約３０度超だと上述した迷光を観察者Ｖが視認してしまうので、空中映像７０の視認性が低下する。
【００７６】
同様に、発明者は、表示パネル２の設置角度を例えば約４５度、約６０度および約７５度とし、空中映像７０の最適視野角度の範囲を例えば約−２０度以上約＋２０度以下とした場合における、光出射角制御層４による表示パネル２の適切な最大出射角度αを検討した。その結果、以下に示す最大出射角度αの範囲を見出した。
【００７７】
表示パネル２の設置角度θを例えば約４５度とし、空中映像７０の最適視野角度の範囲を例えば約−２０度以上約＋２０度以下とした場合、最大出射角度αは約２０度以上約４５度以下が好ましい。約２０度未満だと空中映像７０の視野角が低下し、約４５度超だと上述した迷光を観察者Ｖが視認してしまうので、空中映像７０の視認性が低下する。
【００７８】
さらに、表示パネル２の設置角度θを例えば約６０度とし、空中映像７０の最適視野角度の範囲を例えば約−２０度以上約＋２０度以下とした場合、最大出射角度αは約２０度以上約４５度以下が好ましい。約２０度未満だと空中映像７０の視野角が低下し、約４５度超だと上述した迷光を観察者Ｖが視認してしまうので、空中映像７０の視認性が低下する。
【００７９】
さらに、表示パネル２の設置角度θを例えば約７５度とし、空中映像７０の最適視野角度の範囲を例えば約−２０度以上約＋２０度以下とした場合、最大出射角度αは約２０度以上約４５度以下が好ましい。約２０度未満だと空中映像７０の視野角が低下し、約４５度超だと上述した迷光を観察者Ｖが視認してしまうので、空中映像７０の視認性が低下する。
【００８０】
このように、光出射角制御層４により適切に表示パネル２からの光の出射角度を制御すれば、様々な要因で発生する迷光を観察者Ｖに視認させなくでき、空中映像７０の視認性が高まる。
【００８１】
以上、本発明の実施形態による光学システムにより、空中映像の視認性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の実施形態は、空間に被投影物を結像させることができる反射型結像素子を有する光学システムに用いることができる。
【符号の説明】
【００８３】
２      表示パネル
４      光出射角制御層
４ａ、４ｂ      主面
２０      反射型結像素子
７０      空中映像
１００、２００、３００、４００ａ、４００ｂ、５００      光学システム
Ｖ      観察者
θ      設置角度
【図１】
2013257529.tif 000003
【図２】
2013257529.tif 000004
【図３】
2013257529.tif 000005
【図４】
2013257529.tif 000006
【図５】
2013257529.tif 000007
【図６】
2013257529.tif 000008
【図７】
2013257529.tif 000009
【図８】
2013257529.tif 000010
【図９】
2013257529.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2013257529.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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