(57)【要約】【課題】多重反射映像が視認されるのを低減すると共に、正確に空中映像を表示することのできる光学結合素子を提供する。【解決手段】光学結合素子（１）において、透明部材（２１）と、透明部材（２１）よりも低屈折率の透明接着層（２２）との界面（２３ａ・２３ｂ）が、全反射条件で入射する光を反射する一方、全反射条件でない条件で入射する光を透過する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する複数の光学部材と、複数の光学部材間を接着する透光性を有する接着層とからなるプレートを２枚重ね合わせた光学結合素子であって、
前記各プレートにおける光学部材と接着層との界面は平行に配置されており、
一方のプレートにおける光学部材と接着層との界面と、他方のプレートにおける光学部材と接着層との界面とが、垂直に配置されており、
前記接着層の屈折率が、前記光学部材の屈折率よりも小さく、
前記光学部材と接着層との界面は、全反射条件で入射する光を反射する一方、全反射条件でない条件で入射する光を透過することを特徴とする光学結合素子。
【請求項２】
前記２枚のプレートの一方のプレート側から観察者が視認した場合に、
前記観察者の視線方向と前記一方のプレートの表面に対する垂線とのなす角が、前記全反射条件の臨界角以下である場合に、両プレートにおける前記界面にて全反射条件で入射した光を反射させることにより、観察者側の空中に結像された第１被観察映像が視認され、
前記観察者の視線方向と前記一方のプレートの表面の垂線とのなす角が、前記全反射条件の臨界角よりも大きい場合に、他方のプレート側に配置され、かつ、両プレートを透過した観察者の視線方向の先に配置された第２被観察映像が視認されることを特徴とする請求項１に記載の光学結合素子。
【請求項３】
前記第１被観察映像が視認される観察者の視線方向と、前記一方のプレートの表面とのなす角が、前記第２被観察映像が視認される観察者の視線方向と前記一方のプレートの表面とのなす角よりも大きく、かつ、
前記他方のプレート側に配置された第１被観察映像の元映像と、前記他方のプレートの表面とのなす角αが、前記第２被観察映像と前記他方のプレートの表面とのなす角βよりも小さくなっていることを特徴とする請求項２に記載の光学結像素子。
【請求項４】
上記各プレートの厚さ方向の開口率が９０％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学結合素子。
【請求項５】
上記光学部材の屈折率が１．４５〜１．６５であり、
（Ｎ１／Ｎ２）×（ｃｏｓ（ａｓｉｎ（ｓｉｎθ１/Ｎ１）））＜１
（ここで、Ｎ１は上記光学部材の屈折率であり、Ｎ２は上記接着層の屈折率であり、θ１は、上記光学結合素子の入射面の法線に対する入射角である）
を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学結合素子。
【請求項６】
前記２枚のプレートの少なくとも一方の表面に、反射防止シートが設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学結合素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空中に映像を表示する光学結合素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射型光学結像素子を利用して、実像を空間中に結像させて、観察者が空中映像として認識することができる映像表示素子が提案されている。このような反射型光学結合素子は、お互いに直交する鏡面要素が、光学結合素子面内に複数配置される２面リフレクタアレイ構造を基本構成とし、様々な構成が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、２面リフレクタアレイ構造を備えた光学結像装置が開示されている。図１３は、特許文献１に記載の光学結像装置１００の一部を示す斜視図である。図１３に示すように、光学結像装置１００は、金属蒸着膜からなる短冊状の平面光反射部１２３ａ・１２３ｂを一定のピッチで並べて形成した２枚の光制御パネル１１１・１１２を備えている。光制御パネル１１１・１１２は、平面光反射部１２３ａ・１２３ｂをお互いに直交させて各光制御パネル１１１・１１２の一面側を向かい合わせて、２枚の光制御パネル１１１・１１２が平行に配置された構成となっている。このように、光学結像装置１００は、２枚の光制御パネル１１１・１１２の平面光反射部１２３ａ・１２３ｂが直交する２面コーナーリフレクタアレイ構造となっている。
【０００４】
光学結像装置１００では、下側（光制御パネル１１２側）に配置された物体Ｎから放射された光が、光制御パネル１１２の下面に斜めに入射すると、入射した光は光制御パネル１１２内に進入し平面光反射部１２３ａのｃ点で反射される。そして、平面光反射部１２３ａで反射された反射光は、光制御パネル１１２の上面から光制御パネル１１１の下面（光制御パネル１１２との当接面）を通過して光制御パネル１１１内に進入する。ここで、光制御パネル１１１内に進入した光のなかで、一部の光は光制御パネル１１１の平面光反射部１２３ｂのｄ点で反射されて更に光制御パネル１１１内を進行し、光制御パネル１１１内の上面から外部に放出される。
【０００５】
ここで、平面光反射部１２３ａ・１２３ｂは、直交させて向かい合わせた状態で配置されている。このため、光制御パネル１１１内を進行して光制御パネル１１１の上面から外部に放出される光のなかで、平面光反射部１２３ａに入射した入射光が平面光反射部１２３ａのｃ点で１回目の反射をしてその反射光が平面光反射部１２３ｂのｄ点で２回目の反射を起こすと、２回目の反射光は平面光反射部１２３ａに入射した入射光と平面視して平行になる。このため、物体Ｎから光学結像装置１００に入射した光のなかで、平面光反射部１２３ａ・１２３ｂで連続して反射した反射光は、光学結像装置１００を挟んで物体Ｎと対称位置に収束し、光学結像装置１００を挟んで物体Ｎと面対称の位置に物体像Ｎ’が生成する。したがって、光制御パネル１１１側の観察者は、この物体像Ｎ’をいわゆる空中映像（空間映像）として認識することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１４１９４号公報（２０１２年１月１９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の光学結像装置１００は、平面光反射部１２３ａ・１２３ｂが金属反射面であるため、多重反射映像が視認されてしまうと共に、物体Ｎ’を正確に空中表示することができないという問題が生じる。
【０００８】
具体的には、平面光反射部１２３ａ・１２３ｂが金属反射面である場合、金属反射面では、入射角と等しい出射角にて界面反射が起こる。このため、入射角による反射率の違いは生じるものの、金属反射面に照射された光は、金属反射面を透過することなく反射する。したがって、光学結像装置１００に入射した光は入射面に対して垂直方向に近く、金属反射面に当たらない光線以外は、金属反射面での反射を免れない。さらに、光学結像装置１００の表面（入射面）との為す角度が小さい光線になるほど、金属反射面への入射角も小さくなり、金属反射面による反射回数が多くなる。その結果、金属反射面越しに浮遊感のない多重反射映像が視認されてしまう。この多重反射映像は、空中映像を結像するためには意味をなさないものであるため、できる限り視認できなくする必要があるものの、特許文献１には何らその対策は記載されていない。
【０００９】
また、金属反射面は、界面での反射損失が生じるため、物体像Ｎ’の輝度ムラにつながる。さらに、金属反射面は、光の波長に依存して反射率が変化する。このため、各色にて反射率が異なるために物体Ｎを物体像Ｎ’（空中映像）として忠実に再現できない。特に反射率の低い領域の色（赤色領域）の成分が多いと空中映像の明るさの低下が引き起こされる。したがって、物体Ｎ’を正確に表示することができない。
【００１０】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、多重反射映像が視認されるのを低減すると共に、正確に空中映像を表示することのできる光学結合素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光学結合素子は、透光性を有する複数の光学部材と、複数の光学部材間を接着する透光性を有する接着層とからなるプレートを２枚重ね合わせた光学結合素子であって、前記各プレートにおける光学部材と接着層との界面は平行に配置されており、一方のプレートにおける光学部材と接着層との界面と、他方のプレートにおける光学部材と接着層との界面とが、垂直に配置されており、前記接着層の屈折率が、前記光学部材の屈折率よりも小さく、前記光学部材と接着層との界面は、全反射条件で入射する光を反射する一方、全反射条件でない条件で入射する光を透過する構成である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様によれば、多重反射映像が視認されるのを低減すると共に、正確に空中映像を表示することのできる光学結合素子を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１に係る光学結合素子の構成を示す斜視図である。
【図２】上記光学結合素子を用いた空間映像表示の概略図である。
【図３】上記光学結合素子のプレートを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’矢視断面図である。
【図４】上記光学結合素子によって実像が結像される原理を示す斜視図である。
【図５】上記光学結合素子によって実像が結像される位置を示す側面図である。
【図６】上記光学結合素子において、透明部材と透明接着層との界面における光の振る舞いを示す断面図であり、（ａ）は界面が透過面となる状態、（ｂ）は界面が反射面となる状態を示している。
【図７】金属蒸着膜の有無による光の振る舞いの違いを示すものであり、（ａ）は、金属蒸着膜を有する従来の光学結像装置による光の振る舞いを示す図であり、（ｂ）は、金属蒸着膜を有さない本発明の実施形態１に係る光学結合素子による光の振る舞いを示す図である。
【図８】全反射する界面での反射率と金属蒸着膜での反射率とにおける反射強度と光の波長との相関を示すグラフである。
【図９】上記光学結合素子における観察者の視線方向の違いによる映像の見え方を示したものであり、（ａ）は光学結合素子の断面図であり、（ｂ）は光学結合素子の上面図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係る光学結合素子における観察者の視線方向の違いによる映像の見え方を示したものであり、（ａ）は光学結合素子の断面図であり、（ｂ）は光学結合素子の上面図である。
【図１１】本発明の実施形態３に係る光学結合素子における観察者の視線方向の違いによる映像の見え方を示したものであり、（ａ）は光学結合素子の断面図であり、（ｂ）は光学結合素子の上面図である。
【図１２】本発明の実施形態４に係る光学結合素子における観察者の視線方向の違いによる映像の見え方を示したものであり、（ａ）は光学結合素子の断面図であり、（ｂ）は光学結合素子の上面図である。
【図１３】特許文献１に記載の光学結像装置の一部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図９に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
（光学結合素子１の概略構成）
本発明の実施形態１に係る光学結合素子１の概略構成を図１および図２に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る光学結合素子１の構成を示す斜視図である。図２は、光学結合素子１を用いた空間映像表示の概略図である。
【００１６】
図１に示すように、光学結合素子１は、光学素子である２枚のプレート１１・１２が接合された構成である。プレート１１・１２は、それぞれ、長尺の透明部材（光学部材）２１を複数並べて配置されることによりなっている。隣接する透明部材２１間には、透明接着層（接着層）２２が形成されており、透明接着層２２によって透明部材２１が接着され、プレート１１・１２が形成される。
【００１７】
光学結合素子１は、プレート１１の透明部材２１の長手方向と、プレート１２の透明部材２１の長手方向とが互いに直交するように、プレート１１とプレート１２とを重ね合わせて構成されている。以降では、便宜上、光学結合素子１のプレート１１が配置されている方向を上方、プレート１２が配置されている方向を下方として説明する。
【００１８】
このような光学結合素子１では、図２に示すように、プレート１２の下方にある画像１１０（第１被観察映像の元映像）が存在する場合、画像１０のある点から出射された光のうち、プレート１２内の透明部材２１（図示せず）で１回目の反射をした後、プレート１１内の透明部材２１（図示せず）で２回目の反射をして、プレート１２から出射された光は、必ず画像１０のある点と光学結合素子１に対して対称の位置にある点に収束する。したがって、画像１０と光学結合素子１に対して対称の位置に画像１０’（第１被観察映像）を実像として形成することができる。この画像１０’はいわゆる空間映像（空中映像）として観察者Ｏによって認識される。このように、光学結合素子１は、空間映像の元画像となる画像１０を、光学結合素子１を介して反転させて画像１０’として結像し、画像１０’を空間映像として表示することが可能となる。光学結合素子１による画像１０’の空間表示の詳細については後述する。
【００１９】
（プレート１１・１２の構成）
次に、プレート１１・１２の構成を図３に基づいて説明する。図３は、光学結合素子１のプレート１１・１２を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’矢視断面図である。
【００２０】
図３の（ａ）（ｂ）に示すように、プレート１１・１２は、複数の透明部材２１が並んで配置され、隣接する透明部材２１・２１が透明接着層２２によって接着されている。
【００２１】
光学結合素子１では、透明部材２１は、直方体の部材にてなっており、光が透明部材２１内部を透過することができるようになっている。透明部材２１は透光性を有していればその形状は直方体に限定されるものではなく、柱状（多角柱）、棒状などの長尺の透光性部材であればよい。各透明部材２１は、長手方向が平行になるように配置されている。
【００２２】
各透明部材２１において、透明接着層２２との界面２３（透明部材２１の側面）は、プレート１１・１２の厚さ方向に形成され、平坦なプレート１１・１２の表面（上下面）に対して垂直な面となっている。
【００２３】
本実施形態では透明部材２１は、透明なポリカーボネートにてなっており、透明部材２１内部を光が透過することができるようになっている。透明部材２１の屈折率Ｎ１は、１．５８（ポリカーボネートの屈折率）である。
【００２４】
透明部材２１は、ポリカーボネートに限られず、光透過性材料からなるものであればよい。透明部材２１は、例えば、アクリル樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエステル系樹脂、環状オレフィンコポリマー、ガラス等でもよい。また、透明部材２１は、無色透明で有る必要はなく、可視光の一部を透過させる部材であればよい。
【００２５】
透明接着層２２は、透明部材２１同士を接着するためのものであり、透明性を有し、光透過性を有する接着剤にてなっている。より具体的には、透明接着層２２は、透明部材２１の屈折率Ｎ１より小さい屈折率を有し、かつ、光を透過させる接着剤にてなっている。本実施形態で使用した透明接着層２２は、屈折率Ｎ２が１．４６のアクリル系接着剤を用いている。つまり、透明部材２１（屈折率Ｎ１＝１．５８）と透明接着層２２（屈折率Ｎ２＝１．４６）との間には０．１２の屈折率差がある。このように、透明部材２１の間には、透明部材２１の屈折率Ｎ１よりも小さい屈折率を有する透明接着層２２が形成されることになる。
【００２６】
透明接着層２２は、アクリル系接着剤に限定されるものではなく、透明部材２１の屈折率Ｎ１よりも小さい屈折率を有し、透光性を有する接着剤を用いることができる。透明接着層２２は、例えば、フッ素樹脂系接着剤、シリコン系接着剤、エポキシ系接着剤を用いることができる。透明接着層２２は、粘着テープから構成することもできる。透明接着層２２は、無色透明で有る必要はなく、可視光の一部を透過させることができればよい。
【００２７】
本実施形態では、透明部材２１の幅Ｄ１（透明部材２１が並んでいる方向の幅）は０．５ｍｍであり、透明部材２１の厚さＴ１（プレート１１・１２の厚さ）は１．８ｍｍである。また、透明接着層２２の幅Ｄ２（透明部材２１が並んでいる方向の幅）は０．０５ｍｍである。ただし、幅Ｄ１・Ｄ２、および厚さＴ１の値はあくまで１つの例であり、空中映像（図２の画像１０’）の元画像（図２の画像１０）の画素数や空中映像の視野角の設定によって様々な値をとることができる。
【００２８】
ここで、透明部材２１の間に、透明接着層２２の代わりに、透明部材２１の屈折率Ｎ１よりも小さい屈折率を有する層（以下、低屈折率層という。）として、空気層を設けることが考えられる。しかし、低屈折率層として空気層を設ける場合、透明部材２１同士を面で接着させ、透明部材２１を保持・固定することができなくなる。そこで、プレート１１・１２をそれぞれ１枚の平板にし、該平板に一定のピッチで凹形状の溝を形成し、空気層による低屈折率層を形成することが考えられる。しかし、光学結合素子を高精細化するためには、平板に設ける低屈折率層の幅は１００μｍ以下にする必要がある。低屈折率層として空気層を設ける場合、凹形状の溝を精度よく作製するためには凹形状の溝は大きくならざるを得ず、１００μｍ以下の凹形状の溝を形成するのは非常に困難である。
【００２９】
そこで、本実施形態の光学結合素子１では、低屈折率層として透明接着層２２を用いている。それにより、透明部材２１同士を面で接着させ、透明部材２１を保持・固定することができる。さらに、透明接着層２２の幅Ｄ２を１０μｍ以下にすることも可能であり、透明部材２１の幅Ｄ１に対する透明接着層２２の幅Ｄ２の比（Ｄ２／Ｄ１）を１／１０以下にすることも可能である。
【００３０】
透明部材２１の幅Ｄ１に対する、透明接着層２２の幅Ｄ２の比は、光学結合素子１の開口率に影響する。ここで、開口率とは、プレート１１・１２の表面（プレート１１・１２の上下面）において、透明部材２１が占める割合のことをいう。光学結合素子１に対して照射された光のうち、透明接着層２２から入射する光は、空中映像の実像を結像するために使用することができない。したがって、透明接着層２２の幅Ｄ２が大きいと、光学結合素子１の開口率が小さくなり、光の損失につながるため、光学結合素子１に入射する光を効率よく使用することができない。
【００３１】
ここで、上述のように、本実施形態における光学結合素子１では、図３に示すように、プレート１１・１２における透明部材２１の幅Ｄ１は０．５ｍｍであり、厚さＴ１は１．８ｍｍで、透明接着層２２の幅Ｄ２は０．０５ｍｍである。このため、この場合の光学結合素子１の開口率は、８２．６％となる。しかし、光学結合素子１では、低屈折率層として透明接着層２２を用いているため、透明接着層２２の幅Ｄ２を１０μｍ以下にすることも可能である。これにより、開口率を９０％以上にすることができ、光学結合素子１に入射した光を効率よく使用することができる。
【００３２】
なお、本実施形態における光学結合素子１では、低屈折率層は透明接着層２２による単層にて構成されているが、本発明の光学結合素子１はこれに限定されない。例えば、低屈折率層を複層にすることにより、より高精度に屈折率・厚みの制御を行うことが可能である。
【００３３】
（光学結合素子１によって実像が結像される原理）
次に、図４および図５に基づいて、光学結合素子１によって空中に実像を形成する場合における、光の振る舞いについて説明する。図４は、光学結合素子１によって実像が結像される原理を示す斜視図である。図４には図１の光学結合素子１内において光の反射が起こる透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａ・２３ｂでの光線の振る舞いが模式的に示されている。図５は、光学結合素子１によって実像が結像される位置を示す側面図である。
【００３４】
なお、図５および後述する図６、図７では、光の反射の概念を容易にするため、プレート１１・１２の本来の配置状態に対して４５°傾けて図示している。このため、本来の配置状態で記載された後述する図１０〜図１２の各図の（ｂ）の断面方向とは一致しなくなっている。また、光学結合素子１を真上から見た場合の光線の経路については、特許文献１の図４と同様であるため、説明を省略する。
【００３５】
図４に示すように、光学結合素子１は、プレート１１における界面２３ｂがそれぞれ平行に並んでおり、プレート１２における界面２３ａもそれぞれ平行に並んでいる。そして、上述のように、プレート１１を構成する透明部材２１とプレート１２を構成する透明部材２１とはそれぞれ直交して配置されている。このため、プレート１１における界面２３ｂとプレート１２における界面２３ａとが直交して配置されている。このように、光学結合素子１は、プレート１１・１２の界面２３ａ・２３ｂが互いに直交し、複数の界面２３ａ・２３ｂがアレイ状に整列配置された、２面リフレクタアレイ構造となっている。以下では、光学結合素子１の下面側の点Ｃ、点Ｄについて光学結合素子１を通過する光線の経路について説明する。
【００３６】
まず、プレート１２の下方に存在する点Ｃから出射された光Ｃ１について説明する。点Ｃから出射された光Ｃ１は、プレート１２の下面に入射する。つまり、本実施形態では、プレート１２の下面が、光学結合素子１の入射面となる。プレート１２に入射した光Ｃ１は、プレート１２の内部を進行し、全反射条件でプレート１２の界面２３ａに到達すると、界面２３ａにて１回目の反射が起こる。界面２３ａで反射した光Ｃ１は、再びプレート１２の内部を進行し、プレート１１に入射する。プレート１１に入射した光Ｃ１は、プレート１１の内部を進行し、全反射条件でプレート１１の界面２３ｂに到達すると、界面２３ｂにて２回目の反射が起こる。界面２３ｂで反射した光Ｃ１は、再びプレート１１の内部を進行し、プレート１１の上面から出射される。なお、全反射条件以外の光は、界面２３ａ・２３ｂで反射されずにプレート１１・１２を透過する。
【００３７】
次に、点Ｃから光Ｃ１とは異なる向きに出射された光Ｃ２について説明する。上述の光Ｃ１と同じように、光Ｃ２はプレート１２の下面に入射する。光Ｃ２は、光Ｃ１が到達した界面２３ａでは全反射条件を満たさない。このため、光Ｃ２は、その界面２３ａでは反射されずに透過し、全反射条件となるまでプレート１２の内部を進行する。そして、全反射条件を満たす界面２３ａ（光Ｃ１が到達した界面２３ａとは異なる界面２３ａ）にて、１回目の反射が起こる。その後、光Ｃ２は、プレート１１に入射し、光Ｃ１が到達した界面２３ｂにて２回目の反射が起こる。界面２３ｂで反射した光Ｃ２は、再びプレート１１の内部を進行し、プレート１１の上面から出射される。
【００３８】
一方、点Ｃとは異なる位置の点Ｄから出射された光Ｄ１・Ｄ２についても同様である。つまり、プレート１２に入射した光Ｄ１・Ｄ２は、プレート１２の界面２３ａにて、１回目の反射が起こった後、プレート１１の界面２３ｂにて２回目の反射が起こり、プレート１１の上面から出射される。
【００３９】
ここで、プレート１１の界面２３ｂとプレート１２の界面２３ａとは、互いに直交するように配置されている。そのため、図５に示すように、点Ｃから出射された光の中で、プレート１１内の界面（図示せず）で１回目の反射をし、プレート１２内の界面（図示せず）で２回目の反射をして、プレート１２から出射された光は、必ず点Ｃと光学結合素子１に対して対称の位置にある点Ｃ’を通る。したがって、プレート１１から出射された光は、点Ｃと光学結合素子１に対して対称の位置にある点Ｃ’を通る。
【００４０】
このように、点Ｃから出射された光のうち、プレート１１内の界面２３ａで１回目の反射をし、プレート１２内の界面２３ｂで２回目の反射をして、プレート１２から出射された光は、必ず点Ｃと光学結合素子１に対して対称の位置にある点Ｃ’に収束する。
【００４１】
また、点Ｄから出射された光についても同様のことがいえる。つまり、点Ｄから出射された光Ｄ１、Ｄ２のうち、プレート１１内の界面２３ａで１回目の反射をし、プレート１２内の界面２３ｂで２回目の反射をして、プレート１２から出射された光は、必ず点Ｄと光学結合素子１に対して対称の位置にある点Ｄ’に収束する。
【００４２】
なお、図４および図５には、点Ｃ、点Ｄから出射された２種類の光Ｃ１・Ｃ２、光Ｄ１・Ｄ２の光路しか示していない。しかし、点Ｃ、点Ｄからの光線は、光学結合素子１の下面のあらゆる部位に出射され、全反射条件を満たす光線は、界面２３ａおよび界面２３ｂにて２回反射される。その結果、全反射条件を満たすいずれの光線も、光学結合素子１に対して面対称の位置にある点Ｃ’または点Ｄ’に収束する。したがって、上述した図２に示すように、光学結合素子１の下面に配置された画像１０を、光学結合素子１を介して、光学結合素子１の上面側に空間映像（画像１０’）として表示することができる。
【００４３】
（透明部材２１と透明接着層２２との界面における光の振る舞い）
次に、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３における光の振る舞いについて、図６に基づいて説明する。図６は、光学結合素子１において、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａにおける光の振る舞いを示す断面図であり、（ａ）は界面２３ａが透過面となる状態、（ｂ）は界面２３ａが反射面となる状態を示している。なお、図６では、プレート１２における界面２３ａでの光の振る舞いについて説明するが、プレート１１の界面２３ｂでの光の振る舞いについても同様である。
【００４４】
光学結合素子１では、透明部材２１が透光性を有する材料からなっており、界面２３ａに、図１３に示す特許文献１の光学結像装置１００の平面光反射部１２３ａ・１２３ｂのように金属蒸着膜は形成されていない。しかも、透明接着層２２の屈折率は、透明部材２１の屈折率よりも小さい。このため、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａは、全反射条件でない条件で入射する光を透過する一方、全反射条件で入射する光を反射する。したがって、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａは、入射する光線の角度によって、透過面となる場合（図６の（ａ））と、反射面となる場合（図６の（ｂ））の２通りの状態をとりえる。
【００４５】
なお、図６の（ａ）（ｂ）では、プレート１２の下面（入射面）の法線に対する入射角および屈折角を、それぞれ入射角θ１および屈折角θ２としており、プレート１２の外部、つまり空気層と透明部材２１との間における屈折を示している。図６の（ａ）では、プレート１２の内部において、透明部材２１と透明接着層２２との間における屈折を示しており、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａの法線方向に対する入射角および屈折角を、それぞれ入射角θ３および屈折角θ４としている。図６の（ｂ）では、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａの法線方向に対する入射角および反射角を、それぞれ入射角θ３および反射角θ４’としている。
【００４６】
図６の（ａ）に示すように、透明部材２１の内部と外部とでは屈折率が異なるため、プレート１２の下方から透明部材２１に、入射角θ１で入射した光は、屈折し、屈折角θ２で透明部材２１の内部に入る。透明部材２１の内部の屈折率Ｎ１はポリカーボネートの屈折率である１．５８であり、透明部材２１の外部の屈折率は空気の屈折率である１である。このとき、スネルの法則により、関係式（１）；
１×ｓｉｎθ１＝Ｎ１×ｓｉｎθ２    …（１）
が成り立つ。
【００４７】
屈折角θ２で透明部材２１に入射した光は、透明部材２１の内部を進行し、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａに到達する。ここで、光は、入射角θ３で、透明部材２１から透明接着層２２に入射するとする。
【００４８】
光が透明部材２１から透明接着層２２に入射する場合、入射角θ３の大きさに依存して、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａにおいて、光は異なる振る舞いを行う。つまり、全反射条件でない条件で界面２３ａに入射する光は界面２３ａを透過する一方、全反射条件で界面２３ａに入射する光は界面２３ａで反射する。具体的に以下に説明する。
【００４９】
上述したように、本実施形態において、透明部材２１の屈折率Ｎ１は１．５８であり、透明接着層２２の屈折率Ｎ２は１．４６である。したがって、屈折率Ｎ１・Ｎ２の間には、関係式（２）；
Ｎ１＞Ｎ２    …（２）
の関係がある。したがって、入射角θ３が屈折率Ｎ１・Ｎ２によって決まる臨界角θｃ（θｃの大きさについては後述する。）より小さい角度で入射した光は、全反射条件でない光となる。この光は、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａで屈折し、透明接着層２２内を進行（透過）する。一方、入射角θ３が臨界角θｃ以上の角度で入射した光は、全反射条件の光となる。この光は、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａで全反射し、透明部材２１内を進行する。
【００５０】
ここで臨界角θｃの大きさについて説明する。まず、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａに入射角θ３で入射し、界面２３ａで屈折し、透明接着層２２内を進行する場合を考える。このとき、スネルの法則により、次の関係式（３）；
Ｎ１×ｓｉｎθ３＝Ｎ２×ｓｉｎθ４    …（３）
が成り立つ。
【００５１】
本実施形態の光学結合素子１において、透明部材２１の屈折率Ｎ１は１．５８であり、透明接着層２２の屈折率Ｎ２は１．４６である。したがって、入射角θ３が６７．５°よりも小さい場合、ｓｉｎθ４の値が１未満になり、θ４は値を持つ。つまり、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａに入射した光は、図６の（ａ）に示すように、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａで屈折して、界面２３ａを透過し、屈折角θ４の角度で透明接着層２２内を進行する。
【００５２】
一方、入射角θ３が６７．５°以上の場合、ｓｉｎθ４の値が１以上になり、θ４は値を持たない。つまり、入射角θ３がこの臨界角θｃ＝６７．５°以上のときは、図６の（ｂ）に示すように、光は透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａにおいて反射つまり、全反射し、反射角θ４’の角度で透明部材２１内を進行する。
【００５３】
ここで、表１に、本実施形態において、プレート１２の下方から透明部材２１に入射する光の入射角θ１の大きさを変化させたときの各角度（屈折角θ２、入射角θ３、屈折角θ４、および反射角θ４’）の値をまとめたものを示す。
【００５４】
【表１】
2016224110.tif 000003
【００５５】
屈折角θ２と入射角θ３との間には関係式（４）
θ２＋θ３＝９０°    …（４）
の関係が成り立っている。したがって、式（１）と式（４）とを用いると、入射角θ３が臨界角θｃであるときのθ１の角度が計算することができる。本実施形態では、Ｎ１＝１．５８であるので、入射角θ３が臨界角θｃであるときのθ１の角度は３７．２°となる。
【００５６】
したがって、プレート１２の下方から透明部材２１に入射する光の入射角θ１が、３７．２°よりも大きいときは、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａに入射する光の入射角が６７．５°よりも小さくなる。その結果、透明部材２１と透明接着層２２との界面に入射した光は、図６の（ａ）に示すように、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａで屈折して、界面２３ａを透過し、屈折角θ４の角度で透明接着層２２内を進行する。つまり、光学結合素子１は透過素子として機能する。
【００５７】
一方、プレート１２の下方から透明部材２１に入射する光の入射角θ１が、３７．２°以下のときは、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａに入射する光の入射角θ３が６７．５°以上になる。その結果、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａに入射した光は、図６の（ｂ）に示すように、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａにおいて反射つまり、全反射し、反射角θ４’の角度で透明部材２１内を進行する。つまり、光学結合素子１は反射素子として機能する。
【００５８】
このように、入射角θ１が０〜３７．２°の範囲内においては、全反射が起こり、θ４’の角度にて界面にて反射が起こる。この反射した光線はプレート１１に入射し、再度透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ｂにて反射されることで、プレート１１の上方にて空中映像を結像する。一方、入射角θ１が３７．２°よりも大きくなり、入射角θ３が臨界角を超えると、全反射は起こらず、光線は透明部材２１内部へと侵入し、反射することなく、プレート１１を突き抜ける。
【００５９】
（本実施形態の光学結合素子１と従来の光学結像装置１００との光の振る舞いの違い）
次に、反射面に金属蒸着膜が形成された従来の光学結像装置１００（図１３参照）と、金属膜が形成されていない本実施形態の光学結合素子１との光の振る舞いの違いについて、図７および図８に基づいて説明する。図７は、金属蒸着膜の有無による光の振る舞いの違いを示すものであり、（ａ）は金属蒸着膜１２２を有する従来の光学結像装置１００による光の振る舞いを示す図であり、（ｂ）は金属蒸着膜を有さない本実施形態の光学結合素子１による光の振る舞いを示す図である。図８は、全反射する界面での反射率と金属蒸着膜での反射率とにおける反射強度と光の波長との相関を示すグラフである。
【００６０】
図７の（ａ）に示すように、反射面（図１３の平面光反射部１２３ａ・１２３ｂ）が金属蒸着膜１２２にてなっている従来の光学結像装置１００では、観察者Ｏと反対側の下面側の点Ｑから出射された光のうち、光制御パネル１１２に入射する入射角が小さい光Ｑ１は、光制御パネル１１２内の透明平板１２１と金属蒸着膜１２２との界面において１回目の反射が起こり、光制御パネル１１１内でも同様に２回目の反射をする（２回目の反射の様子は図示していない）。これにより、光制御パネル１１１・１１２の金属蒸着膜１２２が実質的な反射面となり、光制御パネル１１１の上方にて空中映像を結像し、その空中映像が観察者Ｏによって視認される。
【００６１】
一方、点Ｑから出射された光のうち、光制御パネル１１２に入射する入射角が大きい光Ｑ２は、光制御パネル１１２内の金属蒸着膜１２２において１回目の反射が起こった後、再び光制御パネル１１２内の１回目の反射が起こった金属蒸着膜１２２と対向する金属蒸着膜１２２で反射が起こる。さらに、再度対向する金属蒸着膜１２２で反射、そしてまたその対向する金属蒸着膜１２２にて反射が起こり、最終的に光制御パネル１１１に入射する。したがって、入射角が小さい光Ｑ１と入射角が大きい光Ｑ２とが混ざって光制御パネル１１１から出射される。
【００６２】
しかし、入射角が小さい光Ｑ１は、空中映像を結像するために必要な光である一方、入射角が大きい光Ｑ２は空中映像を結像するために不要な光、すなわち光Ｑ２は迷光成分である。その結果、観察者Ｏには光Ｑ１による空中映像と共に、空中映像を結像しない光Ｑ２による浮遊感のない多重反射映像も視認されてしまう。
【００６３】
しかも、反射面が金属蒸着膜１２２にてなっていると、界面での反射損失が生じる。このため、図８に示すように、金属蒸着膜１２２による反射率（反射強度）は、どの波長域についても、反射により低下する。また、この反射率（反射強度）は、金属蒸着膜１２２に入射する光の入射角にも依存する。具体的には、入射角が大きくなるほど反射強度が低くなる。さらに、この反射率（反射強度）は、金属蒸着膜１２２で光を反射するたびに小さくなってしまう。例えば、光の強度が１度の金属蒸着膜１２２での反射で、９０％に低下すると仮定すると、金属蒸着膜１２２で３回反射が起こった場合、光の強度が約７３％まで低下する。したがって、図７の（ａ）に示すように、従来の光学結像装置１００において、金属蒸着膜１２２で複数回反射が起こってしまうと、反射のたびに反射強度が低下してしまう。この反射損失は、光制御パネル１１１でも同様に生じる。つまり、光Ｑ１および光Ｑ２のいずれの光も、反射強度が小さくなる。しかも、図８に示すように、金属蒸着膜１２２は、光の波長に依存して反射率（反射強度）が変化する。特に、長波長領域（つまり赤色領域）の反射強度は大きく低下している。その結果、光制御パネル１１１の上方に空中映像として結像される実像に輝度ムラが発生する。このため、各色にて反射率が異なるために空中映像として実像を忠実に再現できず、空中映像の正確な表示ができない。それゆえ、光制御パネル１１１の上方に結像される空中映像の品位の低下が引き起こされる。また、特に反射率の低い領域の色（赤色領域）の成分が多いと空中映像の明るさの低下が引き起こされる。
【００６４】
これに対し、図７の（ｂ）に示すように、本実施形態における光学結合素子１では、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａには金属蒸着膜は形成されていない。しかも、透明接着層２２の屈折率は、透明部材２１の屈折率よりも小さい。このため、観察者Ｏと反対側の下面側の点Ｐから出射された光のうち、プレート１２に入射する入射角が小さい光Ｐ１は、プレート１２内の透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａにおいて１回目の反射（全反射）が起こり、プレート１１内でも同様に２回目の反射（全反射）をする（２回目の反射の様子は図示していない）。これにより、プレート１１の上方にて空中映像を結像し、その空中映像が観察者Ｏによって視認される。
【００６５】
しかも、光学結合素子１では、界面２３ａに金属蒸着膜が形成されていないため、点Ｐから出射された光のうち、プレート１２に入射する入射角が大きい光（全反射条件でない光）Ｐ２は、プレート１２内の透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａにおいて反射は起こらず、界面２３ａを透過し、透明接着層２２へと入射する。つまり、全反射しない光Ｐ２は、観察者Ｏとは逆側に抜けていくため、観察者Ｏによって光Ｐ２は視認されない。したがって、光Ｐ２による多重反射映像が観察者Ｏによって視認されない。
【００６６】
さらに、図８に示すように、界面２３ａに金属蒸着膜が形成されていないため、界面２３ａでの反射損失が生じない。また、界面２３ａは全反射条件で入射する光を、どの波長域でも全反射させるため、反射率（反射強度）は全波長において一定である。その結果、プレート１１の上方に空中映像として結像される実像をすべての波長領域で明るく表示することができるため、輝度ムラが発生するのを低減することができる。このため、空中映像として実像を忠実に再現し、空中映像の正確な表示が可能となる。それゆえ、空中映像の品位の低下が引き起こされず、安定的に高品位の空中映像を結像させることが可能である。
【００６７】
（透明部材２１および透明接着層２２の各屈折率と入射角θ１および屈折角θ４との関係）
本実施形態における光学結合素子１では、透明部材２１の屈折率Ｎ１は１．５８であり、透明接着層２２の屈折率Ｎ２は１．４６である。しかし、透明部材２１の屈折率Ｎ１および透明接着層２２の屈折率Ｎ２はこれに限られず、様々な屈折率を有することが可能である。屈折率Ｎ１・Ｎ２の組み合わせにより、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３において全反射を起こすための入射角θ１の臨界角を制御することが可能になる。
【００６８】
具体的には、上述の図６の（ａ）（ｂ）を用いて説明したように、プレート１２の下面（入射面）の法線に対する入射角θ１および透明部材２１での屈折角θ２は、スネルの法則により、関係式（１）が成り立つ。また、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａの法線に対する入射角θ３および透明接着層２２での屈折角θ４は、スネルの法則により、関係式（３）が成り立つ。
【００６９】
１×ｓｉｎθ１＝Ｎ１×ｓｉｎθ２    …（１）
Ｎ１×ｓｉｎθ３＝Ｎ２×ｓｉｎθ４    …（３）
ここで、屈折角θ４が値を持つ条件が、界面２３ａで全反射しない条件である。すなわち、図６の（ａ）のように、屈折角θ４＜９０°（つまりｓｉｎθ４＜１）である場合、界面２３ａで全反射が起こらず、透明部材２１および透明接着層２２を透過する透過光が見える条件となる。このような条件は、スネルの法則により、関係式（３ａ）および関係式（３ｂ）で表すことができる。関係式（３ｂ）は関係式（３ａ）のｓｉｎθ３を書き換えた式である。
【００７０】
（Ｎ１／Ｎ２）×ｓｉｎθ３＝ｓｉｎθ４＜１    …（３ａ）
（Ｎ１／Ｎ２）×（ｃｏｓ（ａｓｉｎ（ｓｉｎθ１/Ｎ１）））＜１    …（３ｂ）
ここで、透明部材２１の屈折率Ｎ１が１．４５〜１．６５の範囲である場合、関係式（３ｂ）を満たす、透明接着層２２の屈折率Ｎ２の条件および屈折率Ｎ１と屈折率Ｎ２との屈折率差（Δｎ）は、以下の通りである。この条件を満たせば、界面２３ａで全反射が起こらず、透明部材２１および透明接着層２２を透過する透過光が見えるようになる。
【００７１】
Ｎ１＝１．６５のとき、Ｎ２＞１．３２（Δｎ＜０．３３）
Ｎ１＝１．６０のとき、Ｎ２＞１．２５（Δｎ＜０．３５）
Ｎ１＝１．５５のとき、Ｎ２＞１．１９（Δｎ＜０．３６）
Ｎ１＝１．５０のとき、Ｎ２＞１．１２（Δｎ＜０．３８）
Ｎ１＝１．４５のとき、Ｎ２＞１．０５（Δｎ＜０．４０）。
【００７２】
このように、透明部材２１の屈折率Ｎ１が１．６５かつ透明接着層２２の屈折率Ｎ２が１．３２よりも大きく、屈折率Ｎ１が１．６０かつ屈折率Ｎ２が１．２５よりも大きく、屈折率Ｎ１が１．５５かつ屈折率Ｎ２が１．１９よりも大きく、屈折率Ｎ１が１．５０かつ屈折率Ｎ２が１．１２よりも大きく、または、屈折率Ｎ１が１．４５かつ屈折率Ｎ２が１．０５よりも大きければ、関係式（３ｂ）を満たす。これにより、この関係式（３ｂ）を満たす光は、界面２３ａで全反射が起こらず、透明部材２１および透明接着層２２を透過する透過光となる。したがって、そのような透過光が見える条件を、より確実に設定することができる。
【００７３】
一方、表２は、透明部材２１の屈折率Ｎ１が１．６０の場合において、透明接着層２２の屈折率Ｎ２を変化させたときの入射角θ１の臨界角を示した表である。
【００７４】
【表２】
2016224110.tif 000004
【００７５】
表２に示すように、透明部材２１の屈折率Ｎ１と透明接着層２２の屈折率Ｎ２との差が大きくなるにつれて、θ１の臨界角は大きくなり、その差が０．４になると、プレート１２の下方から透明部材２１に入射する光の入射角θ１の大きさによらず、全ての光について、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３において全反射が起こるようになる。したがって、表２の条件において界面２３での全反射を起こさないためには、屈折率Ｎ１と屈折率Ｎ２との差は、０．３５以下であればよいことになる。
【００７６】
一方、透明部材２１の屈折率Ｎ１と透明接着層２２の屈折率Ｎ２との差が小さい場合、入射角θ１の臨界角は小さくなり、入射面の法線に漸近する。その結果、空中映像として表示する元映像となる画像１０（図２参照）を光学結合素子１に対して平行にしていく必要がある。しかし、元映像を光学結合素子１に対して平行にすると、画像１０’（図２参照）を空中映像として視認するための最適な視線方向が、光学結合素子１を真上から覗き込む方向（光学結合素子１の上面に対して垂直方向）になる。しかし、最適な視線方向が光学結合素子１を真上から覗き込む方向になると、その最適な視線方向からは、空中映像（画像１０’）だけでなく、その元映像（画像１０）の直接透過光も同時に視認されることになる。その結果、２つの映像が重なってしまうため、空中映像の浮遊感が損なわれる。さらに、空中映像として結像するために界面２３ａ・界面２３ｂで反射した光成分である２回反射成分が、いずれの界面２３ａ・２３ｂでも反射せずに光学結合素子１を透過した光成分である０回反射透過光、または、界面２３ａまたは界面２３ｂの一方で反射した光成分よりも少なくなる。その結果、映像が暗くなってしまう。
【００７７】
したがって、より正確な空中映像を得るための望ましい条件は、透明部材２１の屈折率Ｎ１と透明接着層２２の屈折率Ｎ２との屈折率差（Δｎ）を０．０５以上、０．４未満、好ましくは０．３未満、より好ましくは０．２５未満である。例えば、Ｎ１が１．６０であり、Ｎ２が１．５５である場合、つまり屈折率Ｎ１と屈折率Ｎ２との差が０．０５である場合、入射角θ１の臨界角は２３．４°となり、入射角θ１が２３．４°以下の光が空中映像の結像に寄与するため、より実用的な空中映像を実現することが可能になる。一方、表２に示すように屈折率差（Δｎ）が０．３５より大きくなると、全ての光が全反射してしまうため、屈折率差（Δｎ）は０．３５以下である必要があり、好ましくは０．３未満である。
【００７８】
なお、表２には、透明部材２１の屈折率Ｎ１が１．６０の場合についての結果を示しているが、屈折率Ｎ１が１．４５〜１．６５の場合であれば同様の傾向を示す。すなわち、上述した関係式（３ｂ）を満たし、透明部材２１の屈折率Ｎ１が１．４５≦Ｎ１≦１．６５である場合、透明部材２１の屈折率Ｎ１と透明接着層２２の屈折率Ｎ２との屈折率差（Δｎ）が０．０５≦Δｎ＜０．４であることが好ましく、０．０５≦Δｎ＜０．３であることがより好ましく、０．０５≦Δｎ＜０．２５であることがさらに好ましい。これにより、空中映像の浮遊感が損なわれたり、空中映像が暗くなったりするのをより確実に低減し、より正確な空中映像を表示することができる。
【００７９】
なお、好ましい屈折率差Δｎは、透明部材２１の屈折率Ｎ１の値によって変化する。
【００８０】
（観察者の視線の角度の違いによる映像の見え方）
次に、観察者の視線方向の違いによる映像の見え方について、図９に基づいて説明する。図９は、光学結合素子１における観察者Ｏ１・Ｏ２の視線方向の違いによる映像の見え方を示したものであり、（ａ）は光学結合素子１の断面図であり、（ｂ）は光学結合素子１の上面図である。なお、図９において、鉛直方向（光学結合素子１の厚さ方向）をｚ軸方向とし、光学結合素子１の厚さ方向に垂直な平面がなす面をｘ−ｙ面とする。
【００８１】
図９の（ａ）（ｂ）に示すように、光学結合素子１の上方から観察者Ｏ１・Ｏ２が視認するようになっている。また、光学結合素子１の下方（観察者Ｏ１・Ｏ２と逆側）には、２つの映像Ｉ１・Ｉ２が配置されている。映像Ｉ１（第１被観察映像の元映像）は光学結合素子１の下方であり、上方から見たときに光学結合素子１の中央付近に配置されている。映像Ｉ１と、光学結合素子１の下面（図示しないプレート１２の表面）とのなす角はα°となっている。映像Ｉ２（第２被観察映像）は、光学結合素子１の下方であり、上方から見たときに、光学結合素子１の一辺の外側（外周部）に配置されている。映像Ｉ２と光学結合素子１の下面（表面）とのなす角はβ°となっている。
【００８２】
ここで、映像Ｉ１と光学結合素子１の下面との為す角αと、映像Ｉ２と光学結合素子１の下面との為す角βとの間には、次の関係式（５）；
α＜β    …（５）
が成り立っている。
【００８３】
ここで、二人の観察者Ｏ１・Ｏ２を想定する。二人の観察者Ｏ１・Ｏ２は、上方（ｚ軸方向）から見た視線方向３１・３２は同じ（ｘ軸方向）であるが、側方（ｙ軸方向）から見た視線方向は、光学結合素子１に対する角度が互いに異なる。具体的には、図９の（ａ）に示すように、観察者Ｏ１の視線方向３１は、光学結合素子１の上面（図示しないプレート１１の表面）の垂線に対して３０°傾いており、観察者Ｏ２の視線方向３２は、光学結合素子１の上面の垂線に対して６０°傾いている。すなわち、空中映像Ｉ１’が視認される観察者Ｏ１の視線方向３１と、光学結合素子１（プレート１１）の上面とのなす角（図９では６０°）が、映像Ｉ２が視認される観察者Ｏ２の視線方向３２と光学結合素子１（プレート１１）の上面とのなす角（図９では１５°）よりも大きくなっている。
【００８４】
上述したように、本実施形態の光学結合素子１において、光学結合素子１の表面の垂線に対する視線の方向が臨界角である３７．２°以下であれば、観察者にとって光学結合素子１は反射素子となる。一方、光学結合素子１の表面の垂線に対して視線の方向が臨界角である３７．２°よりも大きいと、観察者からみて光学結合素子１は透過素子となる。
【００８５】
したがって、図９に示すように、視線方向３１が光学結合素子１の垂線に対して３０°傾いている観察者Ｏ１にとっては、光学結合素子１は反射素子となる。これにより、映像Ｉ１が光学結合素子１（プレート１２・１１の各界面２３ａ・２３ｂ）によって２回反射されて結像された空中映像Ｉ１’（第１被観察映像）を、観察者Ｏ１が視認することができる。
【００８６】
一方、視線方向３２が光学結合素子１の表面の垂線に対して６０°傾いている観察者Ｏ２にとっては、光学結合素子１は透過素子となる。そのため、観察者Ｏ２は、映像Ｉ１が光学結合素子１によって２回反射されて結像した空中映像Ｉ１’を視認することができない。しかし、観察者Ｏ２は、光学結合素子１（プレート１１・１２）を透過した視線方向３２の先に配置されている映像Ｉ２（第２被観察映像）を、視認することができる。
【００８７】
さらに、映像Ｉ１と光学結合素子１の下面との為す角αが、映像Ｉ２と光学結合素子１の下面との為す角βよりも小さくなっている（α＜β）ため、映像Ｉ２の視認性を高めることができる。
【００８８】
以上のように、本実施形態の光学結合素子１は、透明接着層２２の屈折率が、透明部材２１の屈折率よりも小さくなっており、透明部材２１と透明接着層２２との界面２３（２３ａ・２３ｂ）は、全反射条件で入射する光を反射する一方、全反射条件でない条件で入射する光を透過する構成である。
【００８９】
これにより、上記光学結像素子では、プレート１２における透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａで反射された後、プレート１１における透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ｂで反射された光を出射させることにより、プレート１１の空中に空中映像Ｉ１’（画像１０’）が結像される。その結果、観察者Ｏ１は、プレート１１側から空中映像Ｉ１’を視認することができる。一方、上記界面２３ａ・２３ｂに金属蒸着膜が形成される場合に生じる多重反射映像を形成する光は、両プレート１１・１２における透明部材２１と透明接着層２２との界面２３ａ・２３ｂを透過するため、観察者Ｏ２に視認されない。さらに、上記界面２３ａ・２３ｂに金属蒸着膜が形成される場合のような界面での反射損失も低減されると共に、光の波長に依存した反射率の変化も低減される。
【００９０】
したがって、多重反射映像が視認されるのを低減すると共に、正確に空中映像Ｉ１’を表示することのできる光学結合素子１を提供することができる。
【００９１】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図１０は、本発明の実施形態２に係る光学結合素子１Ａにおける観察者Ｏ１・Ｏ２の視線方向の違いによる映像の見え方を示したものであり、（ａ）は光学結合素子１Ａの断面図であり、（ｂ）は光学結合素子１Ａの上面図である。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００９２】
本実施形態における光学結合素子１Ａでは、映像が配置される位置が、実施形態１における光学結合素子１とは異なる。なお、本実施形態における光学結合素子１Ａについては、実施形態１の光学結合素子１と同じく、透明部材２１は屈折率１．５８のポリカーボネートであり、透明接着層２２は屈折率１．４６の接着剤にてなっている。
【００９３】
図１０は、光学結合素子１Ａにおける観察者の視線方向の違いによる映像の見え方を示したものであり、（ａ）は観察者が映像を視認する様子を示した概略図であり、（ｂ）は光学結合素子１Ａにおける映像の配置を示したものであり、光学結合素子１Ａを上部から見た図である。図１０において、鉛直方向をｚ軸方向とし、光学結合素子１の平面がなす面をｘ−ｙ面とする。
【００９４】
図１０の（ａ）（ｂ）に示すように、光学結合素子１Ａの上方から観察者Ｏ１・Ｏ２が視認するようになっている。また、光学結合素子１Ａの下方（観察者Ｏ１・Ｏ２と逆側）には、２つの映像Ｉ１・Ｉ３が配置されている。映像Ｉ１（第１被観察映像の元映像）は、光学結合素子１Ａの下方であり、上方から見たときに光学結合素子１Ａの中央付近に配置されている。映像Ｉ１と、光学結合素子１Ａの下面との為す角はα°となっている。映像Ｉ３（第２被観察映像）は、ｘ−ｚ平面と４５°の角度を為すように配置されており、光学結合素子１の下方であり、上方から見たときに、矩形の光学結合素子１Ａの１つの頂点の外側に配置されている。映像Ｉ３と光学結合素子１の下面とのなす角はβ°となっている。
【００９５】
ここで、映像Ｉ１と光学結合素子１Ａとの為す角αと、映像Ｉ３と光学結合素子１Ａとの為す角βとの間には、次の関係式（５）；
α＜β    …（５）
が成り立っている。
【００９６】
ここで、二人の観察者Ｏ１・Ｏ２を想定する。観察者Ｏ１の視線方向４１は、上方（ｚ軸方向）から見た方向はｘ軸方向であり、光学結合素子１の上面の垂線に対して３０°傾いている。観察者Ｏ１の視線方向４２は、上方（ｚ軸方向）から見た方向はｘ軸方向から時計回りに４５°回転した方向であり、光学結合素子１の上面の垂線に対して６０°傾いている。つまり、光学結合素子１Ａでは、上方から見ると、二人の観察者Ｏ１・Ｏ２の視線方向４１・４２は３０°異なっている。
【００９７】
上述したように、本実施形態の光学結合素子１において、光学結合素子１Ａの表面の垂線に対する視線の方向が臨界角である３７．２°以下であれば、観察者にとって光学結合素子１は反射素子となる。一方、光学結合素子１の表面の垂線に対して視線の方向が臨界角である３７．２°よりも大きいと、観察者からみて光学結合素子１Ａは透過素子となる。
【００９８】
したがって、図１０に示すように、視線方向４１が光学結合素子１Ａの上面の垂線に対して３０°傾いている観察者Ｏ１にとっては、光学結合素子１Ａは反射素子となる。これにより、映像Ｉ１が光学結合素子１によって２回反射されて結像した空中映像Ｉ１’（第１被観察映像）を観察者Ｏ１が視認することができる。
【００９９】
一方、視線方向４２が光学結合素子１Ａの表面の垂線に対して６０°傾いている観察者Ｏ２にとっては、光学結合素子１Ａは透過素子となる。そのため、観察者Ｏ２は、映像Ｉ１が光学結合素子１Ａによって２回反射されて結像した空中映像Ｉ１’を視認することができないが、光学結合素子１Ａを透過した視線方向４２の先に配置されている映像Ｉ３を観察者Ｏ２が直接視認することができる。
【０１００】
ここで、上述したように、上方から見ると、二人の観察者Ｏ１・Ｏ２の視線方向４１・４２は３０°異なっている。これにより、ｘ−ｚ面内の視線方向の違いにより視認する映像の切り替えを行っていた実施形態１の光学結合素子１に比べて、本実施形態における光学結合素子１Ａでは、映像の切り替えをより明確にすることができる。また、映像Ｉ１と映像Ｉ３とは観察者から見て同一直線上に存在しないので、観察者Ｏ１・Ｏ２の視線のずれが起こったとしても互いの映像が重なり合うことが無いようにすることができる。
【０１０１】
また、図１０の（ｂ）に示すように、光学結合素子１Ａ内に形成されている、透明部材２１と透明接着層２２との界面がｘ軸およびｙ軸に対して４５°回転している場合、視線方向４２と１つの界面とが平行となる。
【０１０２】
これにより、実施形態１において、観察者Ｏ２が映像Ｉ２を視認する場合には、観察者Ｏ２は両方の界面を視認していたのに対し、本実施形態においては、観察者Ｏ２は、片方の界面のみを視認することになるので、映像Ｉ３をより明確な透過映像として視認することができる。
【０１０３】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図１１は、本発明の実施形態３に係る光学結合素子１Ｂにおける観察者Ｏ１・Ｏ２の視線方向の違いによる映像の見え方を示したものであり、（ａ）は光学結合素子１Ｂの断面図であり、（ｂ）は光学結合素子１Ｂの上面図である。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１０４】
本実施形態における光学結合素子１Ｂでは、実施形態１の光学結合素子１において、透明部材２１は屈折率１．４９のＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）から形成されており、透明接着層２２は１．４１のフッ素系接着剤を用いている点が異なる。透明部材２１と透明接着層２２との屈折率差Δｎは０．０８である。
【０１０５】
光学結合素子１Ｂでは、屈折率差Δｎが０．０８のため、透明部材２１と透明接着層２２との界面で全反射が起こるための光学結合素子１Ｂの表面への入射角θ１は２９°以下となる。よって、映像Ｉ１を空中映像Ｉ１’として表示させるための元画像となる映像Ｉ１と、光学結合素子１Ｂの下面との為す角αは１５°としている。ここでは空中映像Ｉ１’の結像に関する詳細な説明は省略するが、空中映像Ｉ１’は光学結合素子１Ｂの表面に対して１５°傾いて結像している。よって、図１１に示すように空中映像Ｉ１’は光学結合素子１Ｂの表面の法線方向に近い方向から視認することができる。図１１中においては、空中映像Ｉ１’に対して垂直方向、つまり、光学結合素子１Ｂの表面の垂線に対して１５°傾斜した方向から観察者Ｏ１は空中映像Ｉ１’を視認している。このとき、光学結合素子１Ｂの下面に配置している映像Ｉ２については視認することができない。
【０１０６】
一方、光学結合素子１Ｂに対して浅い角度になっていくと空中映像Ｉ１’は視認できなくなる。そして、例えば図１１に示すように、視線方向５２が光学結合素子１Ｂの表面に対して１５°傾いている観察者Ｏ２にとっては、光学結合素子１Ｂは反射素子として機能せず、光学的に透明な透過素子として振る舞う。よって、観察者Ｏ２は、空中映像Ｉ１’を視認することができないが、映像Ｉ２を直接視認することができる。ここで映像Ｉ１は光学結合素子１Ｂの下方に配置しているが、映像Ｉ２は、光学結合素子１Ｂの下方（直下）ではなく、光学結合素子１Ｂの下方の外周部に配置し、かつ、映像Ｉ２の表面と光学結合素子１Ｂの下面とのなす角度βが約７５°になるようにして配置されていることが好ましい。これにより、観察者Ｏ１はもちろん、観察者Ｏ２以外の方向から映像Ｉ２を視認できなくすることができる。
【０１０７】
その理由は、本実施形態においては、屈折率差Δｎが０．０８と小さくなる構成としているために、光学結合素子１Ｂの界面において全反射の起こる角度が小さくなっているため、上述のように光学結合素子１Ｂの表面の垂線に対して２９°以下の角度でしか、光学結合素子１Ｂ内部の界面で全反射が起こらないためである。
【０１０８】
一方、観察者の視線が光学結合素子１Ｂの表面の垂線に対して大きくなると、光学結合素子１Ｂは光学的に透明な透過素子として振る舞うために光線は透過する。ただし、視線の先に映像Ｉ２を配置していなければ、映像Ｉ２を視認することはできない。例えば、図１１においては、視線方向５１と視線方向５２との間の視線方向においては光学結合素子１Ｂの下面に視認される映像が配置されておらず、例えば黒く遮光されていれば、何も視認できない。しかし、視線方向が視線方向５２に近づくことで映像Ｉ２を直接視認することができるようになる。よって、本実施形態おいては、空中映像Ｉ１’を最適に視認できる視線方向５１と、映像Ｉ２を最適に視認できる視線方向５２との間には約６０°の角度差を作り出すことができており、かつ、空中映像Ｉ１’を視認できる範囲が狭くなっている。したがって、空中映像Ｉ１’と映像Ｉ２とをお互いに、より明確に分離することが可能である。
【０１０９】
また、本実施の形態においては、光学結合素子１Ｂの下面および上面の両表面に反射防止シート（ＡＲシート）１３を設けている。特に本実施形態においては、視線方向５２においては光学結合素子１Ｂの表面に対して浅い角度となるために、反射防止シート１３により、表面反射を抑えることで、より明確に映像Ｉ２を視認することができるようになる。また、透明部材２１をＰＭＭＡとしているために、反射防止シート１３との屈折率差を大きくすることなく、クリアな映像表示を可能にする。
【０１１０】
さらに、透明部材２１がアクリル樹脂からなる場合は、アクリル系接着剤もしくはアクリル系コート剤を光学結合素子１Ｂの表面に塗布し平滑化した後に硬化させることで、物理的な平滑面が得られるだけでなく、透明部材２１であるアクリル樹脂との屈折率差が小さいことから光学的にも段差のない表面を作製することができる。
【０１１１】
〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図１２は、本発明の実施形態４に係る光学結合素子１Ｃにおける観察者Ｏ１・Ｏ２の視線方向の違いによる映像の見え方を示したものであり、（ａ）は光学結合素子１Ｃの断面図であり、（ｂ）は光学結合素子１Ｃの上面図である。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１１２】
本実施形態における光学結合素子１Ｃでは、実施形態１の光学結合素子１において、透明部材２１が屈折率１．４９のアクリル樹脂から形成されており、透明接着層２２が屈折率１．４１のフッ素系接着剤を用いている点が異なる。透明部材２１と透明接着層２２との屈折率差Δｎは０．０８である。光学結合素子１Ｃ内部および光学結合素子１Ｃへの入射光の全反射が起こるために条件は実施形態３に示すものと同様であるため、ここでは説明は省く。
【０１１３】
本実施形態の光学結合素子１Ｃにおいては、実施の形態３と同様に、光学結合素子１Ｃの下方に空中映像Ｉ１’を形成するための元画像となる映像Ｉ１が配置され、光学結合素子１Ｃの上方に空中映像Ｉ１’が形成される。そして、その空中映像Ｉ１’を視認するのは、視線方向６１の視線となる観察者Ｏ１だけである。
【０１１４】
本実施形態の光学結合素子１Ｃにおいては、光学結合素子１Ｃの下方の外周部にさらに映像Ｉ２Ａ、Ｉ２Ｂ、Ｉ２Ｃの３つの異なる映像を配置している。ここで、光学結合素子１Ｃの表面を図１２に示すようにｘ−ｙ平面とした場合、映像Ｉ２Ａ、Ｉ２Ｂ、Ｉ２Ｃは、ｘ−ｙ平面の法線方向に対して１５°の傾きで配置されており、これら３つの映像Ｉ２Ａ、Ｉ２Ｂ、Ｉ２Ｃの位置関係は、光学結合素子１Ｃの中心を原点とした場合にｘ−ｙ平面内にてそれぞれ４５°ずれた位置に配置されている。
【０１１５】
映像Ｉ２Ａ、Ｉ２Ｂ、Ｉ２Ｃは実施の形態３の映像Ｉ２と同じく、光学結合素子１Ｃ表面に対して浅い角度の視線（視線方向６２Ａ・６２Ｂ・６２Ｃ）にて視認できる映像である。映像Ｉ２Ａ、Ｉ２Ｂ、Ｉ２Ｃは、空中表示されず、光学結合素子１Ｃが透過素子として機能した場合に、直接視認される映像となる。よって、図１２に示すように、映像Ｉ２Ａ、Ｉ２Ｂ、Ｉ２Ｃは、それぞれ、視線方向６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃから視認されることになる。
【０１１６】
以上のように、本実施形態の光学結合素子１Ｃのような構成および映像（映像Ｉ１、映像Ｉ２Ａ〜ＩＡ３）の配置によって、１つの空中映像Ｉ１’と、３つの透過映像（映像Ｉ２Ａ、Ｉ２Ｂ、Ｉ２Ｃ）との合計４つの映像を、それぞれ異なる角度（異なる視線方向）から視認することが可能になる。
【０１１７】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る光学結合素子（１，１Ａ〜１Ｃ）は、透光性を有する複数の光学部材（透明部材２１）と、複数の光学部材（透明部材２１）間を接着する透光性を有する接着層（透明接着層２２）とからなるプレート（１１・１２）を２枚重ね合わせた光学結合素子（１，１Ａ〜１Ｃ）であって、前記各プレート（１１・１２）における光学部材（透明部材２１）と接着層（透明接着層２２）との界面（２３ａ・２３ｂ）は平行に配置されており、一方のプレート（１１）における光学部材（透明部材２１）と接着層（透明接着層２２）との界面（２３ｂ）と、他方のプレート（１２）における光学部材（透明部材２１）と接着層（透明接着層２２）との界面（２３ａ）とが、垂直に配置されており、前記接着層（透明接着層２２）の屈折率が、前記光学部材（透明部材２１）の屈折率よりも小さくなっており、前記光学部材（透明部材２１）と接着層（透明接着層２２）との界面は、全反射条件で入射する光を反射する一方、全反射条件でない条件で入射する光を透過する構成である。
【０１１８】
なお、本明細書において、上記「平行」または「垂直」とは、完全に「平行」または完全に「垂直」であることのみを示すのではなく、「平行」または「垂直」とみなせる範囲をも包含する意味である。すなわち、一方のプレートの界面と他方のプレートの界面とによって、空中映像を表示できる範囲であれば、界面が実質的に「平行」または「垂直」とみなせる。つまり、上記「平行」とは、完全に平行または略平行であることを意味し、上記「垂直」とは、完全に垂直または略垂直であることを意味する。
【０１１９】
上記の構成によれば、光学結合素子が、複数の透光性の光学部材間を透光性の接着層によって接着した２枚のプレートを重ねた構成となっている。また、接着層の屈折率は光学部材の屈折率よりも小さくなっている。しかも、光学部材と接着層との界面には、特許文献１に記載されているような金属蒸着膜は形成されていない。このため、光学部材と接着層との界面は全反射条件で入射する光を反射する一方、全反射条件でない条件で入射する光を透過するようになる。
【０１２０】
これにより、上記光学結像素子では、一方のプレートにおける光学部材と接着層との界面で反射された後、他方のプレートにおける光学部材と接着層との界面で反射された光を出射させることにより、他方のプレートの空中に空中映像が結像される。その結果、観察者は、他方のプレート側から空中映像を視認することができる。一方、上記界面に金属蒸着膜が形成される場合に生じる多重反射映像を形成する光は、両プレートにおける光学部材と接着層との界面を透過するため、観察者に視認されない。さらに、上記界面に金属蒸着膜が形成される場合のような界面での反射損失も低減されると共に、光の波長に依存した反射率の変化も低減される。
【０１２１】
したがって、多重反射映像が視認されるのを低減すると共に、正確に空中映像を表示することのできる光学結合素子を提供することができる。
【０１２２】
また、上記光学結合素子には、光学部材と接着層との界面には金属蒸着膜が形成されないため、観察者の視線の方向に応じて、反射素子として機能と、透過素子としての機能とが切り替わる、全く新しいタイプの光学結合素子を実現することができる。
【０１２３】
本発明の態様２に係る光学結合素子（１，１Ａ〜１Ｃ）は、上記態様１において、前記２枚のプレート（１１・１２）の一方のプレート（１１）側から観察者（Ｏ１・Ｏ２）が視認するようになっており、前記観察者（Ｏ１）の視線方向（３１・４１・５１・６１）と前記一方のプレート（１１）の表面に対する垂線とのなす角が、前記全反射条件の臨界角以下である場合に、両プレート（１１・１２）における前記界面（２３ａ・２３ｂ）にて全反射条件で入射した光を反射させることにより、観察者（Ｏ１）側の空中に結像された第１被観察映像（空中映像Ｉ１’）が視認され、前記観察者（Ｏ２）の視線方向（３２・４２・５２・６２Ａ〜６２Ｃ）と前記一方のプレート（１１）の表面の垂線とのなす角が、前記全反射条件の臨界角よりも大きい場合に、両プレート（１１・１２）を透過した観察者（Ｏ２）の視線方向（３２・４２・５２・６２Ａ〜６２Ｃ）の先に配置された第２被観察映像（Ｉ２・Ｉ３・Ｉ２Ａ〜Ｉ２Ｃ）が視認される構成であってもよい。
【０１２４】
上記の構成によれば、観察者の視線方向と観察者側のプレートの表面の垂線とのなす角が全反射条件の臨界角以下の場合には、観察者側の空中に結像された第１被観察映像が視認される。一方、そのなす角が全反射条件の臨界角よりも大きい場合には、観察者の視線方向における、両プレートを透過した先に配置された第２被観察映像が視認される。その結果、観察者は、空中映像である第１被観察映像を視認できる視線方向では、第２被観察映像を視認できず、第１被観察映像を視認できない視線方向では、第２被観察映像を視認できるようになる。したがって、空中映像を視認できない視線方向においても意味のある映像表示を行うことができる。すなわち、視点の移動により視認することができる映像を第１被観察映像または第２被観察映像に切り替えたり、第１被観察映像または第２被観察映像を２方向の視点により同時に視認させたりすることが可能になる。
【０１２５】
本発明の態様３に係る光学結合素子（１，１Ａ〜１Ｃ）は、上記態様２において、前記第１被観察映像（空中映像Ｉ１’）が視認される観察者（Ｏ１）の視線方向（３１・４１・５１・６１）と、前記一方のプレート（１１）の表面とのなす角が、前記第２被観察映像（Ｉ２・Ｉ３・Ｉ２Ａ〜Ｉ２Ｃ）が視認される観察者（Ｏ２）の視線方向（３２・４２・５２・６２Ａ〜６２Ｃ）と前記一方のプレート（１１）の表面とのなす角よりも大きく、かつ、前記他方のプレート（１２）側に配置された第１被観察映像の元映像（Ｉ１）と、前記他方のプレート（１２）の表面とのなす角αが、前記第２被観察映像（Ｉ２・Ｉ３・Ｉ２Ａ〜Ｉ２Ｃ）と前記他方のプレート（１２）の表面とのなす角βよりも小さくなっている構成であってもよい。
【０１２６】
上記の構成によれば、第２被観察映像が、他方のプレートの表面に対して垂直に近づく方向に配置される。これにより、第２被観察映像が、第２被観察映像が視認される観察者の視線方向から視認されやすい方向に配置される。したがって、第２被観察映像の視認性を高めることができる。
【０１２７】
本発明の態様４に係る光学結合素子（１，１Ａ〜１Ｃ）は、上記態様１〜３において、上記各プレート（１１・１２）の厚さ方向の開口率が９０％以上であってもよい。
【０１２８】
上記の構成によれば、各プレートの厚さ方向の開口率が９０％以上の構成であるため、光学結合素子のシースルー性が向上する。したがって、両プレートを透過した先に配置された第２被観察映像の視認性が改善される。
【０１２９】
本発明の態様５に係る光学結合素子（１，１Ａ〜１Ｃ）は、上記態様１〜４において、上記光学部材（透明部材２１）の屈折率が１．４５〜１．６５であり、
（Ｎ１／Ｎ２）×（ｃｏｓ（ａｓｉｎ（ｓｉｎθ１/Ｎ１）））＜１
（ここで、Ｎ１は上記光学部材（透明部材２１）の屈折率であり、Ｎ２は上記接着層（透明接着層２２）の屈折率であり、θ１は、上記光学結合素子（１，１Ａ〜１Ｃ）の入射面の法線に対する入射角である）
を満たす構成であってもよい。
【０１３０】
上記の構成によれば、光学部材の屈折率Ｎ１、接着層の屈折率Ｎ２、および光学結合素子の入射面の法線に対する入射角θ１が、（Ｎ１／Ｎ２）×（ｃｏｓ（ａｓｉｎ（ｓｉｎθ１/Ｎ１）））＜１の関係を満たす。これにより、この関係を満たす光は、光学部材と接着層との界面で全反射が起こらず、光学部材と接着層を透過する透過光となる。したがって、そのような透過光が見える条件を、より確実に設定することができる。それゆえ、光学部材と接着層との界面での全反射による空中映像を視認する角度と、光学部材と接着層との界面を透過する角度とを明確に分離することが可能である。また、空中映像の浮遊感が損なわれることなく、空中映像として結像する光成分の低減を抑制することができる。したがって、空中映像が暗くなるのを低減し、より効果的な空中映像を得ることができる。
【０１３１】
本発明の態様６に係る光学結合素子（１，１Ａ〜１Ｃ）は、上記態様１〜５において、前記２枚のプレート（１１・１２）の少なくとも一方の表面に、反射防止シート（１３）が設けられているであってもよい。
【０１３２】
上記の構成によれば、２枚のプレートの表面の一方または両方に、反射防止シートが設けられている。これにより、反射防止シートが、光学結像素子の表面反射を抑制することができるため、より明確な映像視認が可能になる。
【０１３３】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明は、高いアイキャッチ特性を活かして、商業施設、交通施設、公共施設、工場、等での広告表示または情報表示の用途に利用することができる。また、本発明の光学結合素子は、空中映像が視認できる視線角度以外では、１枚の透明なプレートとして振舞うため、光学結合素子の向こう側が透ける窓として使用することも可能である。また、本発明の光学結合素子は、視線方向の切り替えによる映像の切り替えの境界を重ねることで、透過映像と空中映像とを部分的に重ねて表示することも可能である。したがって、幅広い表示バリエーションを実現できる光学結合素子を提供することができる。また、空中映像は実体をもたない映像表示であるため、本発明は、アミューズメント施設等での遊戯機器への適用、イルミネーションへの適用、シースルーで実体が無い通り抜けられる映像表示としての広告等への適用も可能である。
【符号の説明】
【０１３５】
１  光学結合素子
１Ａ  光学結合素子
１Ｂ  光学結合素子
１Ｃ  光学結合素子
１０  画像（第１被観察映像の元映像）
１０’  画像（第１被観察映像）
１１  プレート
１２  プレート
１３  反射防止シート
２１  透明部材（光学部材）
２２  透明接着層（接着層）
２３  界面
２３ａ  界面
２３ｂ  界面
３１  視線方向
３２  視線方向
４１  視線方向
４２  視線方向
５１  視線方向
５２  視線方向
６１  視線方向
６２Ａ  視線方向
６２Ｂ  視線方向
６２Ｃ  視線方向
Ｉ１  映像（第１被観察映像の元映像）
Ｉ１’  空中映像（第１被観察映像）
Ｉ２  映像（第２被観察映像）
Ｉ２Ａ  映像（第２被観察映像）
Ｉ２Ｂ  映像（第２被観察映像）
Ｉ２Ｃ  映像（第２被観察映像）
Ｉ３  映像（第２被観察映像）
Ｏ  観察者
Ｏ１  観察者
Ｏ２  観察者
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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