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DISPLAY DEVICE AND DISPLAY METHOD OF AERIAL IMAGE

Patent code P190015860
File No. (S2016-0201-N0)
Posted date Feb 22, 2019
Application number P2016-170376
Publication number P2017-107165A
Date of filing Aug 31, 2016
Date of publication of application Jun 15, 2017
Priority data
  • P2015-238993 (Dec 7, 2015) JP
Inventor
  • (In Japanese)山本 裕紹
  • (In Japanese)徳田 雄▲嵩▼
  • (In Japanese)伊藤 秀征
  • (In Japanese)黒川 菜緒
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人宇都宮大学
Title DISPLAY DEVICE AND DISPLAY METHOD OF AERIAL IMAGE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device which allows observation of an image formed in the air at a wider angle.
SOLUTION: A display device 1A which is an embodiment applied with the present invention includes a first light source S1, a first retroreflection part 2 arranged at a position in an emission direction E1 of a first light L1 emitted from the first light source S1, and a first optical branch part 4 which reflects at least a part of the first light L1 transmitting the first retroreflection part 2 as a first reflection light L2 and allows at least a part of the first reflection light L2 which is retro-reflected by the first retroreflection part 2 to pass through.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、通信・放送、エンターテイメント、アート、医療等をはじめとする分野において、環境や空間を利用し、特殊なメガネ等をかけなくても見える像を三次元空間内に表示可能な空中表示技術が注目されている。前述のように三次元空間内に像を表示する方法の一つとして、再帰反射を用いた空中表示(Aerial Imaging by Retro-Reflection:AIRR)が知られている(例えば、非特許文献1参照)。

図51に示す表示装置101は、AIRRの構成の一例であり、ディスプレイD1等に設けられた光源Sと、ハーフミラー104と、再帰反射部106と、を備える。光源Sから出射された光L1のうち、光L101の一部は、ハーフミラー104によって反射光L102として反射される。反射光L102は、再帰反射部106に入射し、再帰反射部106によって入射方向と同じ方向に反射され、反射光L103としてハーフミラー104に入射すると共に、ハーフミラー104を透過し、ハーフミラー104に対してディスプレイD1の面対称となる位置Q1に空中像Iを形成する。ユーザには、ハーフミラー104に対して光源Sとは反対側の観察方向E0から空間A(即ち、ハーフミラー104に対してユーザがいる空間)内に表示された空中像Iが見える。ここで、ユーザが観察できる空中像Iは、ユーザの視点位置からハーフミラー104を通して再帰反射部106が見える範囲に限られる。空中像Iが形成されていても、ユーザーにはある領域Z1内の空中像しか観察できない。

また、特許文献1には、部品数を抑えた構成の一例として、対象物(光源)からの光の通路に置かれるビーム分割装置、及びビーム分割装置により透過または反射させられる対象物からの光の通路に置かれる再帰反射手段を有する表示装置が開示されている。特許文献1に記載の表示装置において、ビーム分割装置は、不透明な表面における開口部に装着されている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、表示装置及び空中像の表示方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
第一光源と、
前記第一光源から出射される第一光の出射方向を示す第一出射軸上の位置に配置される第一再帰反射部と、
前記第一光源から出射された前記第一光の少なくとも一部を第一反射光として反射し、前記第一再帰反射部によって再帰反射された前記第一反射光の少なくとも一部を透過させる第一光分岐部と、
を備える表示装置。

【請求項2】
 
前記第一再帰反射部は、前記第一出射軸上の前記第一光源を基準として前記第一光の出射方向に配置され、前記第一光を透過可能である請求項1に記載の表示装置。

【請求項3】
 
前記第一再帰反射部は、前記第一出射軸上の前記第一光源を基準として前記第一光の出射方向の反対側に配置され、
前記第一出射軸上の前記第一光源が配置される位置において、前記第一光源の非配置部は前記第一光及び前記第一反射光を透過可能とされている請求項1に記載の表示装置。

【請求項4】
 
前記第一再帰反射部は、前記第一出射軸上の前記第一光源が配置される位置に配置されている請求項1に記載の表示装置。

【請求項5】
 
前記第一反射光が前記第一再帰反射部に入射する請求項1から請求項4の何れか一項に記載の表示装置。

【請求項6】
 
前記第一反射光が前記第一再帰反射部に入射し、
前記第一出射軸上の前記第一光源と前記第一再帰反射部との間に配置された第一波長板と、
前記第一出射軸上の前記第一再帰反射部を基準として前記第一光の出射方向に配置された第二波長板と、
前記第一出射軸上の前記第一光源と前記第一波長板との間に配置され、特定の偏光を透過可能な第一偏光分岐部と、
を備え、
前記第一波長板及び前記第二波長板は、各々に入射する光の電界振動方向に(π/2)の位相差を与える請求項5に記載の表示装置。

【請求項7】
 
前記第一光分岐部によって反射された前記第一反射光の出射方向を示す第二出射軸上の位置に配置された第二再帰反射部を備える請求項1から請求項5の何れか一項に記載の表示装置。

【請求項8】
 
前記第一出射軸上の前記第一光源と前記第一再帰反射部との間に配置された第一波長板と、
前記第一出射軸上の前記第一再帰反射部を基準として前記第一光の出射方向に配置された第二波長板と、
前記第一出射軸上の前記第一光源と前記第一波長板との間に配置され、特定の偏光を透過可能な第一偏光分岐部と、
前記第一光分岐部によって反射された前記第一反射光の出射方向の反対側に第二光を出射する第二光源と、
前記第二光の出射方向を示す第三出射軸上の位置に配置され、前記第一反射光を再帰反射可能且つ前記第二光を透過可能な第二再帰反射部と、
前記第二再帰反射部を透過した前記第二光の少なくとも一部を第二反射光として反射し、前記第二再帰反射部によって再帰反射された前記第二反射光の少なくとも一部を透過させる第二光分岐部と、
前記第三出射軸上の前記第二光源と前記第二再帰反射部との間に配置された第三波長板と、
前記第三出射軸上の前記第二再帰反射部を基準として前記第二光の出射方向に配置された第四波長板と、
前記第三出射軸上の前記第二光源と前記第三波長板との間に配置され、前記特定の偏光に直交する偏光を透過可能な第二偏光分岐部と、
を備え、
前記第一波長板、前記第二波長板、前記第三波長板及び前記第四波長板は、各々に入射する光の電界振動方向に(π/2)の位相差を与える請求項1に記載の表示装置。

【請求項9】
 
前記第一光分岐部によって反射された前記第一反射光の出射方向の反対側に第二光を出射する第二光源と、
前記第二光の出射方向を示す第三出射軸上の位置に配置され、前記第一反射光を再帰反射可能且つ前記第二光を透過可能な第二再帰反射部と、を備える請求項1に記載の表示装置。

【請求項10】
 
前記第一出射軸上の前記第一光源と前記第一再帰反射部との間に結像素子が配置されている請求項2又は3に記載の表示装置。

【請求項11】
 
第一光源から第一光を出射させ、前記第一光の出射方向を示す第一出射軸上の位置において前記第一光を第一再帰反射部から透過させるステップと、
前記第一再帰反射部を透過した前記第一光の少なくとも一部を第一光分岐部によって第一反射光として前記第一再帰反射部に向けて反射させるステップと、
前記第一再帰反射部によって再帰反射された前記第一反射光の少なくとも一部を前記第一光分岐部から透過させるステップと、
を備える空中像の表示方法。

【請求項12】
 
第一光源と、
前記第一光源から出射された前記第一光の少なくとも一部を第一反射光として反射させる第一光分岐部と、
前記第一光分岐部によって反射された前記第一反射光の出射方向を示す第二反射軸上の位置に配置された第一再帰反射部と、
を備え、
前記第一光分岐部は、外周縁から中央に向かうに従い、該第一光分岐部に対して前記第一光源及び前記第一再帰反射部が配置されている側とは反対側に凸状に湾曲する表示装置。

【請求項13】
 
第一光源と、
前記第一光源の一方の側部から、前記第一光源から出射される第一光の出射方向を示す第一出射軸に沿って延在する第一波長板と、
前記第一波長板において前記第一光源に向く側とは反対側に設けられた第一再帰反射部と、
前記第一光源の他方の側部から、前記第一出射軸に沿って延在する第一反射板と、
前記第一波長板の先端部と前記第一反射板の先端部との間に設けられた第一光分岐部と、
前記第一反射板の先端部から前記第一光分岐部を挟んで前記第一反射板の延在方向と同一の方向に延在する第二反射板と、
を備え、
前記第一波長板は、各々に入射する光の電界振動方向に(π/2)の位相差を与える表示装置。

【請求項14】
 
第一光源と、
前記第一光源を挟んで互いに対向するように配置された第一光分岐部と、第二光分岐部と、を備え、
前記第一光源の出射部は、前記第一光分岐部及び前記第二光分岐部の間に形成された空間に向けられ、
前記第一光分岐部及び前記第二光分岐部は、前記第一光源から出射された前記第一光の少なくとも一部を第一反射光として反射させると共に、前記第一反射光の少なくとも一部を反射させ、
前記第一光分岐部及び前記第二光分岐部のうち一方の光分岐部において他方の光分岐部に対向する側とは反対側に第一再帰反射部が設けられている表示装置。

【請求項15】
 
第一光源と、
前記第一光源から出射される第一光の出射方向を示す第一出射軸上の位置に配置される第一液晶パネルと、
前記第一出射軸上の前記第一光源と前記第一液晶パネルとの間に配置された第一偏光板と、
前記第一光源から出射された前記第一光の少なくとも一部を第一反射光として反射し、前記第一再帰反射部によって再帰反射された前記第一反射光の少なくとも一部を透過させる第一光分岐部と、
前記第一反射光の出射方向を示す第二出射軸上の位置に配置される第一再帰反射部と、
を備える表示装置。

【請求項16】
 
前記第一出射軸上の前記第一偏光板と前記第一液晶パネルとの間に第二液晶パネルが配置され、
前記第一出射軸上の前記第一液晶パネルの前方に第二偏光板が配置され、
前記第二出射軸上の前記第一再帰反射部の後方に第一波長板が配置され、
前記第一波長板は、入射する光の電界振動方向に(π/2)の位相差を与え、
前記第一光分岐部は、反射型偏光板であり、
前記反射型偏光板の偏光の向きは、前記第一偏光板の偏光の向きに平行になっている請求項15に記載の表示装置。

【請求項17】
 
前記第一出射軸上の前記第一偏光板と前記第一液晶パネルとの間に第二液晶パネルが配置され、
前記第二出射軸上の前記第一再帰反射部の後方に第一波長板が配置され、
前記第一波長板は、入射する光の電界振動方向に(π/2)の位相差を与え、
前記第一光分岐部は、反射型偏光板であり、
前記反射型偏光板の偏光の向きは、前記第一偏光板の偏光の向きに平行になっており、
前記第一波長板の光学軸は、前記第一光源の幅方向に対して平行に配置されている請求項15に記載の表示装置。

【請求項18】
 
前記第一出射軸上の前記第一偏光板と前記第一液晶パネルとの間に第二液晶パネルが配置され、
前記第一出射軸上の前記第一液晶パネルの前方に第二偏光板及び第一波長板が配置され、
前記第二出射軸上の前記第一再帰反射部の後方に第二波長板が配置され、
前記反射型偏光板の偏光の向きは、前記第一偏光板4の偏光の向きに直交し、
前記第一波長板及び前記第二波長板の光学軸はそれぞれ、前記第一光源の幅方向に対して垂直に配置されている請求項15に記載の表示装置。

【請求項19】
 
前記第一出射軸上の前記第一偏光板と前記第一液晶パネルとの間に第二液晶パネルが配置され、
前記第一出射軸上の前記第一液晶パネルの前方に第一波長板が配置され、
前記第二出射軸上の前記第一再帰反射部の後方に第二波長板が配置され、
前記反射型偏光板の偏光の向きは、前記第一偏光板4の偏光の向きに直交し、
前記第一波長板及び前記第二波長板の光学軸は、前記第一光源の幅方向に対して平行に配置されている請求項15に記載の表示装置。

【請求項20】
 
前記第一出射軸に直交する方向にプリズムを複数有するプリズムシートが前記第一出射軸上の前記第一光源の前方に配置されている請求項1から10の何れか一項または請求項12から19の何れか一項に記載の表示装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2016170376thum.jpg
State of application right Published
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