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公開番号2024033572
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-13
出願番号2022137227
出願日2022-08-30
発明の名称光学結像システム
出願人日東電工株式会社
代理人個人
主分類G02B 30/56 20200101AFI20240306BHJP(光学)
要約【課題】明所においても優れた視認性を有する空中画像を形成できる光学結像システムを提供すること。
【解決手段】本発明の実施形態による光学結像システムは、光源と;該光源からの光が入射される第1偏光子と;該第1偏光子に対して該光源の反対側に位置し、空中に画像を結像可能な空中結像装置と;を備えている。該空中結像装置は、画像表示パネルと;該画像表示パネルよりも上記光源の近くに位置している第2偏光子とを備え、第1偏光子の第1透過軸方向と第2偏光子の第2透過軸方向とは交差している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光源と、
前記光源からの光が入射される第１偏光子と、
前記第１偏光子に対して前記光源の反対側に位置し、空中に画像を結像可能な空中結像装置と、を備え、
前記空中結像装置は、
画像表示パネルと、
前記画像表示パネルよりも前記光源の近くに位置する第２偏光子と、を備え、
前記第１偏光子の第１透過軸方向と前記第２偏光子の第２透過軸方向とは交差している、光学結像システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１透過軸方向と前記第２透過軸方向とがなす角度は、６０°以上９０°以下である、請求項１に記載の光学結像システム。
【請求項３】
前記第２偏光子は、反射型偏光子であって、
前記空中結像装置は、
前記反射型偏光子によって反射された光を前記反射型偏光子に向けて再帰反射可能な再帰反射シートと、
前記再帰反射シートと前記反射型偏光子との間に設けられる位相差フィルムであって、面内位相差Ｒｅ（５５０）が１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である位相差フィルムと、をさらに備える、請求項１に記載の光学結像システム。
【請求項４】
前記空中結像装置は、前記画像表示パネルと前記反射型偏光子との間に設けられる第３偏光子をさらに備え、
前記第３偏光子の第３透過軸方向と前記第２透過軸方向とは実質的に直交している、請求項３に記載の光学結像システム。
【請求項５】
前記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通り前記空中画像と直交する方向と、前記空中画像の中心および前記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす極角は、０°以上９０°以下である、請求項３または４に記載の光学結像システム。
【請求項６】
前記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通る前記画像表示パネルの厚み方向と、前記空中画像の中心および前記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす方位角は、０°以上４０°以下である、請求項３または４に記載の光学結像システム。
【請求項７】
前記空中結像装置は、前記第２偏光子に対して前記光源の反対側に位置しているクロスミラーアレイ型光学素子であって、前記画像表示パネルに表示される画像に応じた光を再帰透過可能なクロスミラーアレイ型光学素子をさらに備える、請求項１に記載の光学結像システム。
【請求項８】
前記空中結像装置は、前記画像表示パネルと前記クロスミラーアレイ型光学素子との間に設けられる第３偏光子をさらに備え、
前記第３偏光子の第３透過軸方向と前記第２透過軸方向とは実質的に平行である、請求項７に記載の光学結像システム。
【請求項９】
前記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通り前記空中画像と直交する方向と、前記空中画像の中心および前記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす極角は、５０°以上１００°以下である、請求項７または８に記載の光学結像システム。
【請求項１０】
前記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通る前記画像表示パネルの厚み方向と、前記空中画像の中心および前記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす方位角は、０°以上５０°以下である、請求項７または８に記載の光学結像システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学結像システムに関する。
続きを表示（約 4,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、各種産業分野において空中に画像を表示する空中画像表示技術の適用が検討されており、特に空中浮遊ディスプレイが期待されている。そのような空中画像表示技術として空中結像方式が知られており、例えば、一方側の面に垂直に多数かつ帯状の平面光反射部を一定のピッチで並べて形成した第１および第２の光制御パネルを備え、第１および第２の光制御パネルのそれぞれの一面側を平面光反射部が直交するように向かい合わせた、光学結像装置が提案されている（例えば、特許文献１）。このような光学結像装置では、第１および第２の光制御パネルに入射した入射光が再帰透過して、空中で実像を結像する。しかし、特許文献１に記載の光学結像装置を明所において使用すると、空中画像の視認性が不十分となる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１２－１５５３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、明所においても、優れた視認性を有する空中画像を形成できる光学結像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】
【０００５】
［１］本発明の実施形態による光学結像システムは、光源と、第１偏光子と、空中結像装置と、を備えている。該第１偏光子は、該光源からの光が入射される。該空中結像装置は、空中に画像を結像可能である。該空中結像装置は、上記第１偏光子に対して上記光源の反対側に位置している。該空中結像装置は、画像表示パネルと、第２偏光子と、を備えている。該第２偏光子は、上記画像表示パネルよりも上記光源の近くに位置している。上記第１偏光子の第１透過軸方向と上記第２偏光子の第２透過軸方向とは、互いに交差している。
［２］上記［１］に記載の光学結像システムにおいて、上記第１透過軸方向と上記第２透過軸方向とがなす角度は、６０°以上９０°以下であってもよい。
［３］上記［１］または［２］に記載の光学結像システムにおいて、上記第２偏光子は、反射型偏光子であってもよい。上記空中結像装置は、再帰反射シートと、位相差フィルムとをさらに備えていてもよい。再帰反射シートは、反射型偏光子によって反射された光を、反射型偏光子に向けて再帰反射可能である。位相差フィルムは、再帰反射シートと反射型偏光子との間に設けられている。位相差フィルムの面内位相差Ｒｅ（５５０）は１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
［４］上記［３］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置は、第３偏光子をさらに備えていてもよい。第３偏光板は、上記画像表示パネルと上記反射型偏光子との間に設けられている。上記第３偏光子の第３透過軸方向と上記第２透過軸方向とは実質的に直交している。
［５］上記［３］または［４］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通り該空中画像と直交する方向と、上記空中画像の中心および上記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす極角は、０°以上９０°以下であってもよい。
［６］上記［３］から［５］のいずれかに記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通る上記画像表示パネルの厚み方向と、上記空中画像の中心および上記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす方位角は、０°以上４０°以下であってもよい。
［７］上記［１］または［２］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置は、クロスミラーアレイ型光学素子をさらに備えていてもよい。クロスミラーアレイ型光学素子は、画像表示パネルに表示される画像に応じた光を再帰透過可能である。クロスミラーアレイ型光学素子は、上記第２偏光子に対して上記光源の反対側に位置している。
［８］上記［７］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置は、第３偏光子をさらに備えていてもよい。第３偏光子は、上記画像表示パネルと上記クロスミラーアレイ型光学素子との間に設けられる。上記第３偏光子の第３透過軸方向と上記第２透過軸方向とは実質的に平行である。
［９］上記［７］または［８］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通り該空中画像と直交する方向と、上記空中画像の中心および上記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす極角は、５０°以上１００°以下であってもよい。
［１０］上記［７］から［９］のいずれかに記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通る上記画像表示パネルの厚み方向と、上記空中画像の中心および上記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす方位角は、０°以上５０°以下であってもよい。
［１１］上記［１］または［２］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置は、２面コーナーリフレクタアレイ型光学素子をさらに備えていてもよい。２面コーナーリフレクタアレイ型光学素子は、画像表示パネルに表示される画像に応じた光を再帰透過可能である。２面コーナーリフレクタアレイ型光学素子は、上記第２偏光子に対して上記光源の反対側に位置している。
［１２］上記［１１］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置は、第３偏光子をさらに備えていてもよい。上記第３偏光子の第３透過軸方向と上記第２透過軸方向とは実質的に平行である。
［１３］上記［１１］または［１２］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通り該空中画像と直交する方向と、上記空中画像の中心および上記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす極角は、６０°以上１１０°以下であってもよい。
［１４］上記［１３］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通る上記画像表示パネルの厚み方向と、上記空中画像の中心および上記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす方位角は、１０°以上６０°以下であってもよい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、明所においても、優れた視認性を有する空中画像を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、本発明の１つの実施形態による光学結像システムを説明する概略構成図である。
図２は、本発明の別の実施形態による光学結像システムを説明する概略構成図である。
図３は、図１の光学結像システムにおける極角および方位角を説明するための概略斜視図である。
図４は、図３の光学結像システムにおける極角を説明するための概略側面図である。
図５は、図３の光学結像システムにおける方位角を説明するための概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。また、図面は説明をより明確にするため、実施の形態に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【０００９】
（用語および記号の定義）
本明細書における用語および記号の定義は下記の通りである。
（１）屈折率（ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ）
「ｎｘ」は面内の屈折率が最大になる方向（すなわち、遅相軸方向）の屈折率であり、「ｎｙ」は面内で遅相軸と直交する方向（すなわち、進相軸方向）の屈折率であり、「ｎｚ」は厚み方向の屈折率である。
（２）面内位相差（Ｒｅ）
「Ｒｅ（λ）」は、２３℃における波長λｎｍの光で測定した面内位相差である。例えば、「Ｒｅ（５５０）」は、２３℃における波長５５０ｎｍの光で測定した面内位相差である。Ｒｅ（λ）は、層（フィルム）の厚みをｄ（ｎｍ）としたとき、式：Ｒｅ（λ）＝（ｎｘ－ｎｙ）×ｄによって求められる。
（３）角度
本明細書において角度に言及するときは、当該角度は基準方向に対して時計回りおよび反時計回りの両方を包含する。したがって、例えば「４５°」は±４５°を意味する。
（４）実質的に直交または平行
本明細書において「実質的に直交」および「略直交」という表現は、２つの方向のなす角度が９０°±７°である場合を包含し、好ましくは９０°±５°であり、さらに好ましくは９０°±３°である。「実質的に平行」および「略平行」という表現は、２つの方向のなす角度が０°±７°である場合を包含し、好ましくは０°±５°であり、さらに好ましくは０°±３°である。さらに、本明細書において単に「直交」または「平行」というときは、実質的に直交または実質的に平行な状態を含み得るものとする。
【００１０】
Ａ．光学結像システムの概略
図１は、本発明の１つの実施形態による光学結像システムを説明する概略構成図である。図示例の光学結像システム１００は、光源３と、第１偏光子１と、空中結像装置２とを備えている。第１偏光子１には、光源３からの光が入射される。空中結像装置２は、空中に画像（空中画像Ｉ）を結像可能である。空中結像装置２は、第１偏光子１に対して光源３の反対側に位置している。空中結像装置２は、画像表示パネル２２と、第２偏光子２１とを備えている。第２偏光子２１は、画像表示パネル２２よりも光源３の近くに位置している。第１偏光子１の第１透過軸方向Ｘと第２偏光子２１の第２透過軸方向Ｙとは、互いに交差している（図５参照）。
光源が空中結像装置の配置空間を照らす明所では、光源からの光が空中結像装置の内部に入り込む場合がある。この場合、空中結像装置の内部に侵入した外光が乱反射することにより、空中結像装置が形成する空中画像の視認性が低下するおそれがある。これに対して、本発明の１つの実施形態によれば、第１偏光子の第１透過軸方向と第２偏光子の第２透過軸方向とが交差しているので、第１偏光子を透過した直線偏光が、第２偏光子によって遮られる。そのため、光源からの光が空中結像装置の内部に侵入することを抑制できる。その結果、上記光学結像システムは、光源が照らす明所においても、優れた視認性を有する空中画像を形成できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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