JP7740562B2 - Aerial image display device and display method - Google Patents
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Description
この発明の一態様は、例えばディスプレイに表示される実像を空中に虚像として表示するために使用される空中像表示装置および表示方法に関する。 One aspect of the present invention relates to an aerial image display device and display method used, for example, to display a real image displayed on a display as a virtual image in the air.
従来、ディスプレイの表示映像を、当該ディスプレイに対し斜めに配置したハーフミラー等のビームスプリッタで反射させることにより、上記表示映像の虚像を空中に表示する手法が提案されている。この手法は、構成がシンプルで大型化も容易なことから、等身大の人を表示するステージ演出等に利用されている(例えば非特許文献1を参照)。 A conventional method has been proposed in which a virtual image of a display image is projected in mid-air by reflecting the image displayed on the display using a beam splitter such as a half mirror positioned at an angle to the display. Because this method is simple in configuration and can be easily scaled up, it is used in stage productions that display life-size people (see, for example, non-patent document 1).
ところで、ビームスプリッタをディスプレイに対し斜めに配置する手法としては、例えばビームスプリッタとして空気と異なる屈折率をもつ透明樹脂フィルムを用い、この透明樹脂フィルムに張力を加えることで皺や弛みが生じないように設置する施工手法が多く採用されている。しかしながら、透明樹脂フィルムに張力を加える施工手法はそれ自体が大掛かりになるという課題を有する。 A common method for placing a beam splitter at an angle to the display is to use a transparent resin film with a refractive index different from that of air as the beam splitter, and apply tension to this transparent resin film to prevent wrinkles or sagging. However, the installation method of applying tension to a transparent resin film has the problem of being large-scale.
そこで、ビームスプリッタとして、透明樹脂フィルムに代えてガラス板やアクリル板などの厚みのある自立可能な透明板を用い、この透明板をディスプレイに対し斜めに配置する手法も提案されている。この手法を用いれば、簡単な施工でかつ歪み等の少ない空中像を表示することが可能である。 In response to this, a method has been proposed in which a thick, free-standing transparent plate such as a glass or acrylic plate is used as the beam splitter instead of a transparent resin film, and this transparent plate is positioned at an angle to the display. This method makes it possible to display aerial images with little distortion and with simple construction.
ところが、ビームスプリッタとして透明板のような厚みを有する材料を使用すると、ディスプレイから発せられた入射光がビームスプリッタの正面および裏面でそれぞれ反射することにより、同一の虚像が2つ表示される。すなわち、二重像が表示されることになり、これが空中像の表示品質の低下を招く。However, if a material as thick as a transparent plate is used as a beam splitter, the incident light emitted from the display will be reflected on both the front and back surfaces of the beam splitter, resulting in the display of two identical virtual images. In other words, a double image will be displayed, which will degrade the display quality of the aerial image.
この発明は上記事情に着目してなされたもので、二重像の発生を抑制して高品質の空中像を表示可能とする技術を提供しようとするものである。 This invention was made with the above-mentioned circumstances in mind, and aims to provide technology that suppresses the occurrence of double images and enables the display of high-quality aerial images.
上記課題を解決するためにこの発明に係る空中像表示装置の一態様は、光学像を表示する表示装置と、前記表示装置の表示画面に対し所定の傾斜角を有して対向配置され、前記光学像の一部を透過し一部を反射する第1の光学部材と、前記第1の光学部材の前記表示画面と対向する第1の面の裏面側となる第2の面に密着した状態で配置され、前記第1の光学部材を透過した前記光学像が有する偏光成分のうち第1の偏光成分を透過し他の第2の偏光成分を反射する第2の光学部材と、前記第1の光学部材の前記第1の面と第1の視聴者との間に配置され、前記第1の光学部材および前記第2の光学部材によりそれぞれ反射された光学像が有する偏光成分のうち、前記第1の偏光成分のみを透過する第3の光学部材とを備えるようにしたものである。 In order to solve the above problem, one aspect of the aerial image display device of this invention comprises a display device that displays an optical image; a first optical element positioned opposite the display screen of the display device at a predetermined inclination angle and that transmits a portion of the optical image and reflects a portion of it; a second optical element positioned in close contact with a second surface of the first optical element that is the back side of the first surface facing the display screen and that transmits a first polarized component and reflects a second polarized component of the polarized components of the optical image that has passed through the first optical element; and a third optical element positioned between the first surface of the first optical element and a first viewer and that transmits only the first polarized component of the polarized components of the optical images reflected by the first optical element and the second optical element, respectively.
この発明の一態様によれば、表示装置に表示された光学像は、例えばハーフミラーからなる第1の光学部材により一部が視聴者方向に反射されたのち、第3の光学部材により第1の偏光成分のみが透過して視聴者により視認される。これに対し、上記光学像のうち第1の光学部材を透過した光学像は、第1の光学部材の裏面側に密着配置された反射偏光特性を有する第2の光学部材により第2の偏光成分のみが反射される。このため、反射された上記第2の偏光成分のみの光学像は、上記第3の光学部材を透過せずに視聴者には視認されない。 According to one aspect of the present invention, an optical image displayed on a display device is partially reflected toward the viewer by a first optical element, such as a half mirror, and then only the first polarization component is transmitted by a third optical element, where it is viewed by the viewer. In contrast, of the optical image that passes through the first optical element, only the second polarization component is reflected by a second optical element having reflective polarization properties, which is disposed in close contact with the rear surface of the first optical element. Therefore, the reflected optical image consisting only of the second polarization component does not pass through the third optical element and is not viewed by the viewer.
すなわち、第1の光学部材の正面と裏面によりそれぞれ光学像が反射されても、裏面側で反射された光学像は第2の偏光成分のみとなるため、第3の光学部材を透過せずに視聴者には視認されない。従って、厚みを有する第1の光学部材を使用しても、二重像の発生は抑制され、これにより高品質の空中像を表示することが可能となる。 In other words, even if an optical image is reflected by the front and back surfaces of the first optical element, the optical image reflected by the back surface contains only the second polarization component, and therefore does not pass through the third optical element and is not visible to the viewer. Therefore, even if a thick first optical element is used, the occurrence of double images is suppressed, making it possible to display a high-quality aerial image.
すなわちこの発明の一態様によれば、二重像の発生を抑制して高品質の空中像を表示可能とする技術を提供することができる。 In other words, one aspect of this invention provides technology that suppresses the occurrence of double images and enables the display of high-quality aerial images.
以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
(構成例)
図1は、この発明の第1の実施形態に係る空中像表示装置の構成の一例を示す図であり、D1は表示装置のディスプレイを示している。ディスプレイD1は、例えば液晶パネル、有機ELパネルまたはLEDパネルを使用したもので、空中像の元となる表示情報を表示する。表示情報としては人物、動植物および物体のいずれを表す映像情報であってもよいし、ニュースや字幕などを表すコンテクスト情報であってもよい。
[First embodiment]
(Configuration example)
1 is a diagram showing an example of the configuration of an aerial image display device according to a first embodiment of the present invention, where D1 indicates a display of the display device. The display D1 uses, for example, a liquid crystal panel, an organic EL panel, or an LED panel, and displays display information that is the source of the aerial image. The display information may be video information representing people, animals, plants, or objects, or context information representing news, subtitles, etc.
ディスプレイD1の表示面と対向する位置には、その表示方向に対し所定の角度、例えば45度またはそれに近い角度で傾斜する状態で、第1の光学部材としてのビームスプリッタ2が配置されている。ビームスプリッタ2は、例えばアクリルまたはガラスを用いた透明板からなり、入射光の一部を透過し一部を反射する光学特性を有する。 Beam splitter 2, serving as the first optical element, is positioned opposite the display surface of display D1, tilted at a predetermined angle, for example, 45 degrees or an angle close to that, relative to the display direction. Beam splitter 2 is made of a transparent plate, for example, made of acrylic or glass, and has the optical property of transmitting part of the incident light and reflecting part of it.
また、上記ビームスプリッタ2の上記ディスプレイD1に対向する第1の面に対し裏面側となる第2の面には、第2の光学部材としての反射偏光フィルム3が、空気層が介在しない状態で密着配置されている。反射偏光フィルム3は、例えばワイヤグリッド偏光子からなり、入射光が有する偏光成分のうち例えばP偏光成分を透過しS偏光成分を反射する光学特性を有する。なお、反射偏光フィルム3はS偏光成分を透過しP偏光成分を反射するものであってもよい。 A reflective polarizing film 3 serving as a second optical member is closely attached to the second surface of the beam splitter 2, which is the rear surface of the first surface facing the display D1, with no air gap between them. The reflective polarizing film 3 is, for example, a wire grid polarizer, and has the optical property of transmitting, for example, the P-polarized component and reflecting the S-polarized component of the polarization components of the incident light. The reflective polarizing film 3 may also transmit the S-polarized component and reflect the P-polarized component.
さらに、上記ビームスプリッタ2と視聴者US1の視聴位置との間には、第3の光学部材としての偏光板4が配置されている。偏光板4は、入射光が有する偏光成分のうち上記反射偏光フィルム3により反射されるS偏光成分を反射または吸収し、P偏光成分を視聴者US1の方向へ透過する光学特性を有する。なお、上記反射偏光フィルム3がS偏光成分を透過しP偏光成分を反射する光学特性を有する場合には、偏光板4としてP偏光成分を反射または吸収しS偏光成分を透過するものが用いられる。 Furthermore, a polarizing plate 4 is disposed between the beam splitter 2 and the viewing position of viewer US1 as a third optical component. The polarizing plate 4 has the optical property of reflecting or absorbing the S-polarized component of the incident light reflected by the reflective polarizing film 3, and transmitting the P-polarized component toward viewer US1. Note that if the reflective polarizing film 3 has the optical property of transmitting the S-polarized component and reflecting the P-polarized component, a polarizing plate 4 that reflects or absorbs the P-polarized component and transmits the S-polarized component is used.
(動作例)
次に、以上のように構成された空中像表示装置の動作例を説明する。
図2は、ビームスプリッタ2および反射偏光フィルム3の動作を示す図である。
(Example of operation)
Next, an example of the operation of the aerial image display device configured as above will be described.
FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the beam splitter 2 and the reflective polarizing film 3.
ディスプレイD1に表示情報RIが表示されると、この表示情報RIに対応する光学像L(S+P) は、その一部L1(S+P) がビームスプリッタ2の第1の面で反射され、偏光板4に入射される。 When display information RI is displayed on display D1, a portion of the optical image L(S+P) corresponding to this display information RI, L1(S+P), is reflected by the first surface of beam splitter 2 and enters polarizing plate 4.
一方、上記光学像L(S+P) の他の一部は、ビームスプリッタ2を透過したのち、その裏面側の第2の面に密着配置された反射偏光フィルム3により、偏光成分のうちのS偏光成分L2(s) のみが反射され、偏光板4に入射される。 Meanwhile, another portion of the optical image L(S+P) passes through the beam splitter 2, and then only the S-polarized component L2(s) is reflected by the reflective polarizing film 3 placed in close contact with the second surface on the back side of the beam splitter 2, and is incident on the polarizing plate 4.
このとき偏光板4の光学特性は、P偏光成分を透過しS偏光成分を反射または吸収するように設定されている。このため、上記ビームスプリッタ2の第1の面(正面)で反射された光学像L1(S+P) のP偏光成分L3(P) が偏光板4を透過して視聴者US1に提示される。これに対し、ビームスプリッタ2の第2の面(裏面)側の反射偏光フィルム3により反射されたS偏光成分L2(S) は、偏光板4により反射または吸収されて視聴者US1へは出射されない。従って、視聴者US1は光学像L1(S+P) のP偏光成分L3(P) のみの空中像MI、つまり二重像が抑制された空中像を視認することが可能となる。 The optical properties of the polarizing plate 4 are set to transmit the P-polarized component and reflect or absorb the S-polarized component. Therefore, the P-polarized component L3(P) of the optical image L1(S+P) reflected by the first surface (front surface) of the beam splitter 2 passes through the polarizing plate 4 and is presented to the viewer US1. In contrast, the S-polarized component L2(S) reflected by the reflective polarizing film 3 on the second surface (rear surface) of the beam splitter 2 is reflected or absorbed by the polarizing plate 4 and is not emitted to the viewer US1. Therefore, the viewer US1 can view an aerial image MI consisting only of the P-polarized component L3(P) of the optical image L1(S+P), i.e., an aerial image with reduced double images.
(作用・効果)
以上述べたように第1の実施形態によれば、ディスプレイD1に表示された光学像L(S+P) は、ビームスプリッタ2の正面側の第1の面および裏面側の第2の面でそれぞれ反射されるが、このうち第2の面では反射偏光フィルム3によりS偏光成分L2(S) が反射されるため偏光板4を透過せず、視聴者US1にはビームスプリッタ2の正面側の第1の面で反射された光学像L1(S+P) に含まれるP偏光成分L3(P) のみが提示されることになる。
(Actions and Effects)
As described above, according to the first embodiment, the optical image L(S+P) displayed on the display D1 is reflected by the first surface on the front side of the beam splitter 2 and the second surface on the back side thereof, but at the second surface, the S-polarized component L2(S) is reflected by the reflective polarizing film 3 and does not pass through the polarizing plate 4, and therefore only the P-polarized component L3(P) contained in the optical image L1(S+P) reflected by the first surface on the front side of the beam splitter 2 is presented to the viewer US1.
従って、視聴者US1は、光学像L1(S+P) のP偏光成分L3(P) のみからなる、二重像が抑圧された空中像MIを視認することになり、これにより高品質の空中像を視認することが可能となる。 Therefore, the viewer US1 will see an aerial image MI consisting only of the P-polarized component L3(P) of the optical image L1(S+P), with double images suppressed, thereby enabling the viewer US1 to see a high-quality aerial image.
因みに、例えば図6に示すように、ビームスプリッタ2を単体で使用する場合には、ディスプレイから出射された光学像Lはビームスプリッタ2の正面側の第1の面および裏面側の第2の面でそれぞれL1,L2として反射されて、そのまま視聴者に提示される。このため、上記各反射像L1,L2が二重像となって視聴者に視認されることになり、空中像の品質低下が避けられない。 For example, as shown in Figure 6, when beam splitter 2 is used alone, optical image L emitted from the display is reflected by the first surface on the front side and the second surface on the back side of beam splitter 2 as L1 and L2, respectively, and is presented to the viewer as is. As a result, the reflected images L1 and L2 are perceived by the viewer as a double image, which inevitably reduces the quality of the aerial image.
(変形例)
(1)図3は、第1の実施形態に係る空中像表示装置の変形例を示すものである。
図3に示す例では、ビームスプリッタ2の正面側となる第1の面に、例えば金属蒸着等の手法を用いて鏡面反射面5が形成される。このようにすると、ビームスプリッタ2の第1の面による光学像L1(S+P) の反射率を高めることができ、これにより視聴者US1が見る光学像L3(P) の輝度を高めて、空中像MIの表示品質をさらに向上させることが可能となる。
(Modification)
(1) FIG. 3 shows a modified example of the aerial image display device according to the first embodiment.
3, a specular reflective surface 5 is formed by, for example, metal vapor deposition on the first surface, which is the front side of the beam splitter 2. In this way, the reflectance of the optical image L1(S+P) by the first surface of the beam splitter 2 can be increased, thereby increasing the luminance of the optical image L3(P) seen by the viewer US1 and further improving the display quality of the aerial image MI.
(2)ディスプレイD1の表示面に位相差板または偏光板を配置し、これによりディスプレイD1から出射される光学像L(S+P) がP偏光成分のみを有する光学像L(P) となるように構成してもよい。このように構成した場合、上記P偏光成分の光学像L(P) は、ビームスプリッタ2の裏面側に配置された反射偏光フィルム3では反射されず透過する。このため、空中像MIにおける二重像の発生は抑制される。 (2) A retardation film or polarizing plate may be placed on the display surface of display D1, so that the optical image L(S+P) emitted from display D1 becomes an optical image L(P) containing only the P-polarized component. In this configuration, the optical image L(P) containing the P-polarized component is transmitted without being reflected by the reflective polarizing film 3 placed on the back side of the beam splitter 2. This prevents double images from occurring in the aerial image MI.
(3)反射偏光フィルム3をビームスプリッタ2の視聴者US1と対向する正面側の第1の面に密着配置するように構成してもよい。この場合、ディスプレイD1から出射された光学像L(S+P) は、上記反射偏光フィルム3の正面で反射されるS偏光成分L(S) と、上記反射偏光フィルム3を透過したのちビームスプリッタ2で反射されるP偏光成分L(P) とに分かれる。そして、これらの反射光のうち、P偏光成分L(P) のみが偏光板4を透過して視聴者US1により視認される。従って、この構成によっても、二重像の発生が抑制された高品質の空中像MIを表示することが可能となる。 (3) The reflective polarizing film 3 may be configured to be placed in close contact with the first surface of the beam splitter 2 on the front side facing the viewer US1. In this case, the optical image L(S+P) emitted from the display D1 is split into an S-polarized component L(S) reflected by the front surface of the reflective polarizing film 3 and a P-polarized component L(P) that passes through the reflective polarizing film 3 and is then reflected by the beam splitter 2. Of these reflected lights, only the P-polarized component L(P) passes through the polarizing plate 4 and is visible to the viewer US1. Therefore, this configuration also makes it possible to display a high-quality aerial image MI with reduced double images.
[第2の実施形態]
この発明の第2の実施形態は、第1のディスプレイにより表示される第1の光学像および第2のディスプレイにより表示される第2の光学像を、第1の実施形態で述べた1組のビームスプリッタ2および反射偏光フィルム3により相反する方向に反射させ、これらの反射光学像をそれぞれ異なる偏光板を透過させることで、視聴者が異なる二方向から上記第1および第2の光学像の空中像をそれぞれ視聴可能にしたものである。
Second Embodiment
In the second embodiment of the present invention, a first optical image displayed by a first display and a second optical image displayed by a second display are reflected in opposite directions by a pair of beam splitter 2 and reflective polarizing film 3 described in the first embodiment, and these reflected optical images are transmitted through different polarizing plates, thereby enabling a viewer to view aerial images of the first and second optical images from two different directions.
(構成例)
図4は、この発明に係る空中像表示装置の第2の実施形態を示す図である。なお、同図において前記図1と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
(Configuration example)
4 is a diagram showing a second embodiment of the aerial image display device according to the present invention, in which the same parts as those in FIG. 1 are given the same reference numerals and detailed explanations thereof will be omitted.
図4に示すように、ビームスプリッタ2および反射偏光フィルム3を挟んで第1のディスプレイD1とは反対側となる位置には、反射偏光フィルム3と約45度の傾斜角を有して対向する状態で、第2のディスプレイD2が配置される。第2のディスプレイD2は、第1のディスプレイD1と同様に、例えば液晶パネル、有機ELパネルまたはLEDパネルからなり、第2の表示情報を表示する。As shown in Figure 4, a second display D2 is positioned on the opposite side of the beam splitter 2 and the reflective polarizing film 3 from the first display D1, facing the reflective polarizing film 3 at an angle of approximately 45 degrees. Similar to the first display D1, the second display D2 is composed of, for example, a liquid crystal panel, an organic EL panel, or an LED panel, and displays second display information.
また、上記反射偏光フィルム3と第2の視聴者US2の視聴位置との間には、視聴者US2の視聴方向に対し直交する状態で、第4の光学部材としての第2の偏光板6が配置されている。第2の偏光板6は、入射光の偏光成分のうちS偏光成分を透過し、P偏光成分を反射または吸収する光学特性を有する。 A second polarizing plate 6 serving as a fourth optical element is disposed between the reflective polarizing film 3 and the viewing position of the second viewer US2, perpendicular to the viewing direction of the second viewer US2. The second polarizing plate 6 has the optical property of transmitting the S-polarized component of the incident light and reflecting or absorbing the P-polarized component.
(動作例)
このような構成であるから、第1の実施形態で述べたように、第1のディスプレイD1に表示された第1の光学像L11(S+P) は、その一部がビームスプリッタ2の正面側の第1の面で反射されたのち、第1の偏光板4によりP偏光成分L13(P) のみが透過して、第1の視聴者US1に提示される。
(Example of operation)
With this configuration, as described in the first embodiment, a portion of the first optical image L11(S+P) displayed on the first display D1 is reflected by the first surface on the front side of the beam splitter 2, and then only the P-polarized component L13(P) is transmitted by the first polarizing plate 4 and presented to the first viewer US1.
これに対し、上記第1の光学像L11(S+P) の一部は、上記ビームスプリッタ2を透過したのち裏面側の第2の面に配置された反射偏光フィルム3によりS偏光成分L12(S) のみが反射され、このS偏光成分L12(S) は第1の偏光板4により反射または吸収されて、第1の視聴者US1には提示されない。 In contrast, a portion of the first optical image L11(S+P) passes through the beam splitter 2, and then only the S-polarized component L12(S) is reflected by the reflective polarizing film 3 arranged on the second surface on the back side.This S-polarized component L12(S) is reflected or absorbed by the first polarizing plate 4 and is not presented to the first viewer US1.
従って、第1の視聴者US1に対しては、第1の実施形態と同様に、ディスプレイD1に表示された第1の光学像L11(S+P) に対応する空中像を、二重像が抑圧された状態で提示することが可能となる。 Therefore, as in the first embodiment, it is possible to present to the first viewer US1 an aerial image corresponding to the first optical image L11(S+P) displayed on the display D1 with double images suppressed.
一方、第2のディスプレイD2により表示された第2の光学像L21(S+P) は、反射偏光フィルム3の正面により反射されるS偏光成分L22(S) と、反射偏光フィルム3を透過したのちビームスプリッタ2で反射されるP偏光成分L23(P) とに分かれる。このうち、S偏光成分L22(S) は第2の偏光板6をそのまま透過し、第2の視聴者US2に提示される。 Meanwhile, the second optical image L21(S+P) displayed by the second display D2 is split into an S-polarized component L22(S) that is reflected by the front surface of the reflective polarizing film 3, and a P-polarized component L23(P) that passes through the reflective polarizing film 3 and is then reflected by the beam splitter 2. Of these, the S-polarized component L22(S) passes directly through the second polarizing plate 6 and is presented to the second viewer US2.
これに対し、上記P偏光成分L23(P) は、第2の偏光板6により反射または吸収されて、第2の視聴者US2には提示されない。従って、視聴者US2に対しては、上記第2の光学像L21(S+P) に対応する空中像を二重像が抑圧された状態で提示することが可能となる。 In contrast, the P-polarized component L23(P) is reflected or absorbed by the second polarizing plate 6 and is not presented to the second viewer US2. Therefore, it is possible to present to viewer US2 an aerial image corresponding to the second optical image L21(S+P) with double images suppressed.
(作用・効果)
以上のように第2の実施形態では、1組のビームスプリッタ2および反射偏光フィルム3を共用することで、相反する二方向に異なる2つの空中像をいずれも二重像が抑制された状態で表示することが可能となる。
(Actions and Effects)
As described above, in the second embodiment, by sharing one set of beam splitter 2 and reflective polarizing film 3, it is possible to display two different aerial images in two opposing directions while suppressing double images in both cases.
[第3の実施形態]
この発明の第3の実施形態は、1組のビームスプリッタ2および反射偏光フィルム3を共用した状態で、再帰反射板と位相差板を追加することで、異なる2つの空中像の多層化表示を可能にするものである。
[Third embodiment]
The third embodiment of the present invention enables the multilayer display of two different aerial images by adding a retroreflector and a retardation plate while sharing a set of beam splitter 2 and reflective polarizing film 3.
(構成例)
図5は、この発明の第3の実施形態に係る空中像表示装置の構成を示す図である。なお、同図において図1と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
(Configuration example)
5 is a diagram showing the configuration of an aerial image display device according to a third embodiment of the present invention. In this figure, the same parts as those in FIG. 1 are given the same reference numerals and detailed explanations will be omitted.
図5に示すように、ビームスプリッタ2および反射偏光フィルム3を挟んで第1のディスプレイD1とは反対側となる位置には、反射偏光フィルム3と約45度の傾斜角を有して対向する状態で、第2のディスプレイD2が配置される。第2のディスプレイD2は、第1のディスプレイD1と同様に、例えば液晶パネル、有機ELパネルまたはLEDパネルからなり、第2の表示情報を表示する。 As shown in Figure 5, a second display D2 is positioned on the opposite side of the beam splitter 2 and the reflective polarizing film 3 from the first display D1, facing the reflective polarizing film 3 at an angle of approximately 45 degrees. Similar to the first display D1, the second display D2 is composed of, for example, a liquid crystal panel, an organic EL panel, or an LED panel, and displays second display information.
また、ビームスプリッタ2および反射偏光フィルム3を挟んで偏光板4とは反対側となる位置、つまり視聴者US1の視聴位置とは反対側となる位置には、視聴者US1の視聴方向に対し直交する状態で、位相差板7が配置されている。また、この位相差板7の裏面側には、再帰反射板8が配置されている。位相差板7は、入射光を透過する際に円偏光に変換する。再帰反射板8は、上記位相差板7を透過した円偏光を再帰反射する際に、上記円偏光の回転方向を反転させる。 A retardation plate 7 is disposed on the opposite side of the beam splitter 2 and reflective polarizing film 3 from the polarizing plate 4, i.e., on the opposite side from the viewing position of viewer US1, perpendicular to the viewing direction of viewer US1. A retroreflector 8 is disposed on the back side of this retardation plate 7. The retardation plate 7 converts incident light into circularly polarized light as it passes through. The retroreflector 8 reverses the direction of rotation of the circularly polarized light as it retroreflects the circularly polarized light that has passed through the retardation plate 7.
(動作例)
このような構成であるから、第2のディスプレイD2に表示された第2の光学像L21(S+P) は、反射偏光フィルム3によりS偏光成分L22(S) が位相差板7および再帰反射板8の方向に反射される。そして、上記S偏光成分L22(S) は、位相差板7を透過する際に先ず円偏光に変換され、再帰反射板8において再帰反射されたのち位相差板7を再度透過することで、偏光方向が90度回転してP偏光成分L23(P) に変換される。そして、上記P偏光成分L23(P) は、反射偏光フィルム3およびビームスプリッタ2を透過し、さらに偏光板4を透過して視聴者US1に空中像として提示される。
(Example of operation)
With this configuration, the second optical image L21(S+P) displayed on the second display D2 has its S-polarized component L22(S) reflected by the reflective polarizing film 3 toward the retarder 7 and the retroreflector 8. The S-polarized component L22(S) is then converted into circularly polarized light as it passes through the retarder 7, is retroreflected by the retroreflector 8, and passes through the retarder 7 again, whereby its polarization direction is rotated by 90 degrees and it is converted into a P-polarized component L23(P). The P-polarized component L23(P) then passes through the reflective polarizing film 3 and the beam splitter 2, and further passes through the polarizing plate 4 to be presented to the viewer US1 as an aerial image.
一方、第1のディスプレイD1に表示された光学像L11(S+P) は、第1の実施形態と同様に、その一部がビームスプリッタ2の正面側の第1の面で反射されたのち、偏光板4によりP偏光成分L13(P) のみが透過して、視聴者US1に提示される。 On the other hand, as in the first embodiment, a portion of the optical image L11(S+P) displayed on the first display D1 is reflected by the first surface on the front side of the beam splitter 2, and then only the P-polarized component L13(P) is transmitted by the polarizing plate 4 and presented to the viewer US1.
なお、上記第1の光学像L11(S+P) の他の一部は、上記ビームスプリッタ2を透過したのち裏面側の第2の面で反射されるが、この第2の面には反射偏光フィルム3が密着配置されているためS偏光成分L12(S) のみが反射され、このS偏光成分L12(S) は偏光板4により反射または吸収されて、視聴者US1には提示されない。このため、第1の視聴者US1に対しては、ディスプレイD1に表示された第1の光学像L11(S+P) に対応する空中像を、二重像が抑圧された状態で提示することが可能となる。 Note that another portion of the first optical image L11(S+P) passes through the beam splitter 2 and is reflected by the second surface on the rear side. However, because the reflective polarizing film 3 is closely attached to this second surface, only the S-polarized component L12(S) is reflected. This S-polarized component L12(S) is reflected or absorbed by the polarizing plate 4 and is not presented to the viewer US1. Therefore, it is possible to present to the first viewer US1 an aerial image corresponding to the first optical image L11(S+P) displayed on the display D1 with double images suppressed.
(作用・効果)
従って、第3の実施形態によれば、第2のディスプレイD2に表示された第2の光学像L21(S+P) に対応する空中像の背景に、第1のディスプレイD1に表示された第1の光学像L11(S+P) による空中像(虚像)を表示することが可能となる。すなわち、2つの空中像の多層化表示が可能となる。この多層化表示により、例えば人物像または物体像とその影を表す像を表示することが可能となり、これにより臨場感のある空中像表示を実現できる。
(Actions and Effects)
Therefore, according to the third embodiment, it is possible to display an aerial image (virtual image) based on the first optical image L11(S+P) displayed on the first display D1 against the background of an aerial image corresponding to the second optical image L21(S+P) displayed on the second display D2. That is, a multilayered display of two aerial images is possible. This multilayered display makes it possible to display, for example, an image of a person or an object and its shadow, thereby realizing a realistic aerial image display.
[その他の実施形態]
ビームスプリッタ、反射偏光フィルム、偏光板、位相差板および再帰反射板の材質やサイズ、配置構成、空中像として表示する表示情報の種類等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
[Other embodiments]
The materials, sizes, arrangements, and types of display information displayed as an aerial image of the beam splitter, reflective polarizing film, polarizing plate, retardation plate, and retroreflector can be modified and implemented in various ways without departing from the spirit of this invention.
以上、この発明の実施形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点においてこの発明の例示に過ぎない。この発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、この発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the above description is merely an example of the present invention in every respect. It goes without saying that various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention. In other words, when implementing the present invention, specific configurations corresponding to the embodiments may be adopted as appropriate.
要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 In short, this invention is not limited to the above-described embodiments, and can be embodied by modifying the components in the implementation stage without departing from the spirit of the invention. Furthermore, various inventions can be created by appropriately combining multiple components disclosed in the above-described embodiments. For example, some components may be deleted from all of the components shown in the embodiments. Furthermore, components from different embodiments may be appropriately combined.
D1,D2…ディスプレイ
2…ビームスプリッタ
3…反射偏光フィルム
4,6…偏光板
5…鏡面反射面
7…位相差板
8…再帰反射板
D1, D2...display 2...beam splitter 3...reflective polarizing film 4, 6...polarizing plate 5...specular reflective surface 7...phase difference plate 8...retroreflector
Claims (6)
前記第1の表示装置の表示画面に対し第1の傾斜角を有して対向配置され、前記第1の光学像の一部を透過し一部を反射する第1の光学部材と、
前記第1の光学部材の前記表示画面と対向する第1の面の裏面側となる第2の面に密着した状態で配置され、前記第1の光学部材を透過した前記第1の光学像が有する偏光成分のうち第1の偏光成分を透過し他の第2の偏光成分を反射する第2の光学部材と、
前記第1の光学部材の前記第1の面と第1の視聴者との間に配置され、前記第1の光学部材および前記第2の光学部材によりそれぞれ反射された光学像のうち、前記第1の偏光成分のみを透過して前記第1の視聴者に提示する第3の光学部材と
を具備する空中像表示装置。 a first display device that displays a first optical image;
a first optical member disposed opposite to a display screen of the first display device at a first tilt angle, the first optical member transmitting a part of the first optical image and reflecting a part of the first optical image;
a second optical member that is disposed in close contact with a second surface of the first optical member that is a rear surface of the first surface facing the display screen, and that transmits a first polarized component and reflects a second polarized component of the polarized components of the first optical image that has passed through the first optical member;
a third optical member that is disposed between the first surface of the first optical member and a first viewer, and that transmits only the first polarization component of the optical images reflected by the first optical member and the second optical member, and presents the first polarization component to the first viewer.
前記第2の光学部材と第2の視聴者との間に配置され、前記第2の光学像が有する偏光成分のうち前記第2の光学部材により反射された第2の偏光成分のみを透過する第4の光学部材と
をさらに具備する請求項1に記載の空中像表示装置。 a second display device disposed opposite the second optical member at a second tilt angle and configured to display a second optical image toward the second optical member;
2. The aerial image display device according to claim 1, further comprising: a fourth optical element disposed between the second optical element and a second viewer, the fourth optical element transmitting only a second polarized component reflected by the second optical element among the polarized components of the second optical image.
前記第2の光学部材に対向する位置において、前記第1の視聴者の視聴方向に対し反射面が直交またはそれに近い状態で配置される再帰反射部材と、
前記再帰反射部材と前記第2の光学部材との間に配置され、入射光に対し位相差を与える位相差部材と
をさらに具備し、
前記位相差部材および前記再帰反射部材は、前記第2の光学像が有する偏光成分のうち前記第2の光学部材により反射された前記第2の偏光成分を前記第1の偏光成分に変換して、前記第2の光学部材へ向け再帰反射する
請求項1に記載の空中像表示装置。 a second display device disposed opposite the second optical member at a second tilt angle and configured to display a second optical image toward the second optical member;
a retroreflective member disposed at a position facing the second optical member, with a reflective surface perpendicular or nearly perpendicular to the viewing direction of the first viewer;
a phase difference member disposed between the retroreflective member and the second optical member and giving a phase difference to incident light,
The aerial image display device according to claim 1, wherein the phase difference member and the retroreflective member convert the second polarized component of the second optical image that is reflected by the second optical member into the first polarized component and retroreflect it toward the second optical member.
前記第1の表示装置の表示画面に対し第1の傾斜角を有して対向配置され、前記第1の光学像が有する偏光成分のうち第1の偏光成分を視聴者の方向に反射し前記偏光成分のうち第2の偏光成分を透過する反射偏光特性を有する、第1の光学部材と、
前記第1の光学部材の前記表示画面と対向する第1の面の裏面側となる第2の面に密着した状態で配置され、前記第1の光学部材を透過した前記第2の偏光成分を前記視聴者の方向へ反射する第2の光学部材と、
前記第1の光学部材の前記第1の面と前記視聴者との間に配置され、前記第1の光学部材および前記第2の光学部材によりそれぞれ反射された各光学像のうち、前記第1の偏光成分のみを透過して前記視聴者に提示する第3の光学部材と
を具備する空中像表示装置。 a first display device that displays a first optical image;
a first optical member disposed opposite to a display screen of the first display device at a first tilt angle, and having a reflective polarization characteristic of reflecting a first polarization component of the polarization components of the first optical image toward a viewer and transmitting a second polarization component of the polarization components;
a second optical member that is disposed in close contact with a second surface of the first optical member that is a rear surface of the first surface facing the display screen, and that reflects the second polarized light component that has passed through the first optical member toward the viewer;
a third optical element disposed between the first surface of the first optical element and the viewer, the third optical element transmitting only the first polarized component of the optical images reflected by the first optical element and the second optical element, and presenting the first polarized component to the viewer.
前記第1の光学部材を透過した前記光学像が有する偏光成分のうち、第1の偏光成分を除く他の第2の偏光成分のみを、前記第1の光学部材の前記表示画面と対向する第1の面の裏面側となる第2の面に密着した状態で配置される第2の光学部材により反射させ、
前記第1の光学部材および前記第2の光学部材により反射された前記光学像が有する前記偏光成分のうち前記第1の偏光成分のみを、前記第1の光学部材の前記第1の面と第1の視聴者との間に配置される第3の光学部材により前記視聴者の方向へ透過させる
空中像表示方法。 a first optical member disposed opposite to a display screen of the first display device at a predetermined inclination angle, and reflecting a part of the optical image displayed on the first display device toward a viewer;
Among the polarization components of the optical image that has passed through the first optical member, only a second polarization component other than the first polarization component is reflected by a second optical member that is disposed in close contact with a second surface of the first optical member that is a rear surface of the first optical member that faces the display screen;
an aerial image display method, wherein only the first polarization component of the polarization components of the optical image reflected by the first optical element and the second optical element is transmitted toward the first viewer by a third optical element disposed between the first surface of the first optical element and the first viewer.
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