特許 7152019 光学素子及びそれを用いた映像表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-03

(45)【発行日】2022-10-12

(54)【発明の名称】光学素子及びそれを用いた映像表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/09 20060101AFI20221004BHJP

   G02B 30/60 20200101ALI20221004BHJP

   H04N 13/302 20180101ALI20221004BHJP

【ＦＩ】

G02B5/09

G02B30/60

H04N13/302

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018564175

(86)(22)【出願日】2017-12-25

(86)【国際出願番号】 JP2017046392

(87)【国際公開番号】W WO2018139141

(87)【国際公開日】2018-08-02

【審査請求日】2020-11-13

(31)【優先権主張番号】P 2017014733

(32)【優先日】2017-01-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】515270828

【氏名又は名称】株式会社パリティ・イノベーションズ

(74)【代理人】

【識別番号】100084375

【弁理士】

【氏名又は名称】板谷 康夫

(72)【発明者】

【氏名】前田 有希

(72)【発明者】

【氏名】前川 聡

【審査官】池田 博一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１９１４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４７４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／１３１１２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１１／１０８４６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－０６６２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７１６７９１８（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１２３９５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２５３８８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００３／００２１０２８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ５／０９

Ｇ０２Ｂ ５／１２

Ｇ０２Ｂ ３０／６０

Ｈ０４Ｎ １３／３０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の面側にある被観察物の実像を他方の面側の空間に結像させる光学素子であって、
透明材料により形成されて一平面を成す基盤と、前記基盤から突出するように該基盤と一体的に形成された複数の突状部と、を有し、
前記突状部は、前記基盤に対して角度を持つ３つ以上の側面を有し、
前記側面のうちの隣り合う２面は、前記基盤に対して垂直で且つ互いに略直交しており、被観察物から発せられる光を反射する２面コーナーリフレクタを成し、
複数の前記突状部間には、前記突状部を成す透明材料の屈折率よりも屈折率の低い媒質から成る低屈折率部と、複数の前記突状部間に導波した光を吸収する光吸収部と、が配置されており、
前記低屈折率部は、空気であり、前記２面コーナーリフレクタと接しており、
前記光吸収部は、直径１～１０μｍの粒子から構成され、少なくとも前記基盤上における隣り合う前記突状部間の溝の底面に接していることを特徴とする光学素子。

【請求項2】

前記低屈折率部は、前記２面コーナーリフレクタの表面から１μｍ以上の厚みを成していることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。

【請求項3】

前記光吸収部は、前記２面コーナーリフレクタを成さない前記突状部の側面と接していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学素子。

【請求項4】

複数の前記突状部を一括して覆う透明パネルを更に有し、
前記光吸収部は、前記透明パネルのうち、複数の前記突状部間と対向する領域に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光学素子。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された光学素子を用いた映像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一方の面側にある被観察物の実像を他方の面側の空間に結像させる光学素子及びそれを用いた映像表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ある空間を仕切る平面体の一方の面側に被投影物を配置し、他方の一面側の空間において面対称となる位置に、被投影物の鏡映像を結像させる光学素子が発案されている。この種のものとして、各々が互いに直交する２つの微小な鏡面（反射面）から成る２面コーナーリフレクタを複数、平面的に集合させた構造を有する光学素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１は、複数の２面コーナーリフレクタが一平面上に格子状に整列配置されて成る２面コーナーリフレクタアレイを有する光学素子を開示している。この光学素子では、２面コーナーリフレクタを成す各鏡面が、光学素子の素子面に対して垂直に配置されている。そのため、素子面の一方の面側に配置した被観察物から発せられた光は、光学素子を通過する際に２面コーナーリフレクタで２回反射されて屈曲し、被観察物がない他方の一面側の空間に実像として結像する。これにより、被観察物が、光学素子の素子面に対して対称位置に存在するように、その実像が結像される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－１９１４０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に記載の光学素子では、基盤の表面から突出した立方体形状の突状部が複数、配置されており、突状部の内壁を鏡面とし、当該内壁での光の全反射を利用して実鏡映像を結像している。ここで、隣り合う突状部（２面コーナーリフレクタ）間に格子状の溝を設けることで、突状部が形成されている。このような構成では、基盤に入射した光の一部は、突状部に入射せずに、溝側に導波される。また、被観察物から発せられた光のうち、臨界角よりも入射角の小さい角度で鏡面に入射した光は、鏡面で反射されることなく溝側に導波される。このような溝側に導波された光は、実鏡映像の結像に寄与しない迷光となり、立体映像のコントラストを低下させる。また、２面コーナーリフレクタ間の溝はμｍオーダーと微細なので、外部の照明光といった環境光が上記溝に入射すると、溝で光が乱反射して、白ボケを生じさせる原因となる。

【0006】

本発明は、上記課題を解決するものであり、実鏡映像の結像に寄与しない迷光を抑制して立体映像のコントラストを向上させると共に、複数の２面コーナーリフレクタ間における光の乱反射を抑制して、白ボケを低減することができる光学素子及びそれを用いた映像表示装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明は、一方の面側にある被観察物の実像を他方の面側の空間に結像させる光学素子であって、透明材料により形成されて一平面を成す基盤と、前記基盤から突出するように該基盤と一体的に形成された複数の突状部と、を有し、前記突状部は、前記基盤に対して角度を持つ３つ以上の側面を有し、前記側面のうちの隣り合う２面は、前記基盤に対して垂直で且つ互いに略直交しており、被観察物から発せられる光を反射する２面コーナーリフレクタを成し、複数の前記突状部間には、前記突状部を成す透明材料の屈折率よりも屈折率の低い媒質から成る低屈折率部と、複数の前記突状部間に導波した光を吸収する光吸収部と、が配置されており、前記低屈折率部は、空気であり、前記２面コーナーリフレクタと接しており、前記光吸収部は、直径１～１０μｍの粒子から構成され、少なくとも前記基盤上における隣り合う前記突状部間の溝の底面に接していることを特徴とする。

【0008】

上記光学素子において、前記低屈折率部は、前記２面コーナーリフレクタの表面から１μｍ以上の厚みを成していることが好ましい。

【0009】

上記光学素子において、前記光吸収部は、前記２面コーナーリフレクタを成さない前記突状部の側面と接していることが好ましい。

【0011】

上記光学素子において、複数の前記突状部を一括して覆う透明パネルを更に有し、前記光吸収部は、前記透明パネルのうち、複数の前記突状部間と対向する領域に形成されていることが好ましい。

【0012】

上記光学素子は、映像表記装置に用いられることが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、光学素子は、低屈折率部が２面コーナーリフレクタを成す側面と接しているので、光学素子を構成する媒体との屈折率差が大きくなり、全反射効率が向上し、実鏡映像を明るくすることができる。また、突状部間には、光吸収部が設けられているので、突状部間に導波された光をカットし、実鏡映像の結像に寄与しない迷光が生じることを抑制し、実鏡映像のコントラストを向上させることができる。更に、光吸収部が外部の照明光といった環境光をカットするので、微細な突状部間で光が乱反射することもなく、白ボケの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る光学素子の構成例を概念的に示す概略斜視図。

【図2】（ａ）（ｂ）は上記光学素子による結像様式を模式的に示す図。

【図3】上記光学素子の一部を拡大した斜視図。

【図4】（ａ）は上記光学素子の側面図、（ｂ）は上面図。

【図5】上記光学素子の作用を説明するための側面図。

【図6】（ａ）（ｂ）は上記光学素子の第１の変形例に係る構成及びその形成方法を説明するための側面図。

【図7】（ａ）は上記光学素子の第２の変形例に係る構成及びその形成方法を説明するための側面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線領域の拡大図。

【図8】上記光学素子の第３の変形例に係る構成及びその形成方法を説明するための側面図。

【図9】上記光学素子の第４の変形例に係る構成及びその形成方法を説明するための側面図。

【図10】上記光学素子を備えた映像表示装置の構成例を概念的に示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の一実施形態に係る光学素子について、図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態の光学素子１は、基盤２に対して垂直で且つ互いに略直交した鏡面（垂直面３１、３２）から成る２面コーナーリフレクタ３０を有する。複数の２面コーナーリフレクタ３０は、基盤２の一平面上に格子状に整列配置されて２面コーナーリフレクタアレイ３０Ｓを成す。

【0016】

光学素子１は、その一方の面側に被観察物Ｏが配置されたとき、被観察物Ｏの実像（実鏡映像Ｐ）を光学素子１の素子面１Ｓの他方の面側の空間に結像させる。すなわち、光学素子１は、その素子面１Ｓを対称面とする面対称位置に、被観察物Ｏの実鏡映像Ｐを結像させる。ここで、素子面１Ｓとは、２面コーナーリフレクタ３０を構成する２つの垂直面３１、３２と直交する仮想的な平面を言う。なお、光学素子１の全体の大きさがｃｍ又はｍオーダーであるのに比べて、２面コーナーリフレクタ３０はμｍオーダーと微細であり、図１では、２面コーナーリフレクタ３０の集合体を、Ｖ字形状で概念的に示している。

【0017】

２面コーナーリフレクタアレイ３０Ｓによる結像様式について、図２（ａ）（ｂ）を参照して説明する。なお、図２（ａ）では、被投影物として点光源ｏから発せられた光は、３次元的には紙面奥側から紙面手前側へ進行するものとする。点光源ｏから発せられた光（実線矢印）は、光学素子１（図２（ａ）では省略）を通過する際に、２面コーナーリフレクタ３０を構成する一方の鏡面（垂直面３１）で反射して、他方の鏡面（垂直面３２）で反射した後、素子面１Ｓ（図２（ｂ）参照）を透過する。このようにして光学素子１から出射された光（一点鎖線矢印）は、素子面１Ｓに対して点光源ｏの面対称位置ｐ広がりながら通過する。すなわち、点光源ｏの素子面１Ｓに対する面対称位置ｐに、光学素子１の透過光が集束し、実鏡映像Ｐ（図１参照）として結像する。

【0018】

図３及び図４（ａ）（ｂ）に示すように、基盤２は、透明材料により形成されて一平面を成している。光学素子１は、この基盤２から突出するように形成された複数の突状部３を有する。複数の突状部３は、基盤２と同じ透明材料によって基盤２と一体的に形成されている。

【0019】

突状部３は、基盤２に対して角度を持つ３つ以上の側面を有する。本実施形態の突状部３は、角錐台形状であり、基盤２に対して垂直な２面（垂直面３１、３２）及び基盤２に対して傾斜した２面（傾斜面３３、３４）から成る４面の側面と、基盤２と平行な面を成す上面３５を有する。上記側面のうち、垂直面３１、３２の２面が隣り合い、傾斜面３３、３４の２面が隣り合っている。また、垂直面３１、３２は、互いに略直交するように配置されている。基盤２から突状部３に入射した光（図４（ａ）の実線矢印）は、垂直面３１、３２の内壁面で２回全反射され、突状部３の上面３５から出射する。

【0020】

上面３５は、垂直面３１、３２及び傾斜面３３、３４との各稜線によって画定され、それらの長さは略等しく、上面視（図４（ｂ）参照）において、略正方形である。垂直面３１（３２）は、側面視（図４（ｂ）参照）において、基盤２との境界線（図４（ａ）の点線）を下底辺、上面３５との稜線を上底辺、傾斜面３３、３４との稜線を斜辺、隣り合う垂直面３２、３１との稜線を垂直辺とする台形である。

【0021】

光学素子１の表面には、上記形状の突状部３が、複数、格子状に整列配置されている。隣り合う突状部３は、一方の垂直面３１と他方の傾斜面３４とが対峙し、一方の垂直面３２と他方の傾斜面３３が対峙する。言い換えると、複数の突状部３は、対峙する垂直面３１、３２及び傾斜面３４、３３の夫々の間に、格子状の溝２１が形成されている。また、対峙する垂直面３２（３１）の基盤２側の辺と、傾斜面３３（３４）の基盤２側の辺との間には、基盤２と平行な面を成し、溝２１の底となる底面２２が形成されている。

【0022】

また、光学素子１は、複数の突状部３間の溝２１に、突状部３を成す透明材料の屈折率よりも屈折率の低い媒質から成る低屈折率部４と、溝２１に導波した光を吸収する光吸収部５と、が配置されている。そして、低屈折率部４は、少なくとも２面コーナーリフレクタを成す垂直面３１、３２と接している。

【0023】

光学素子１を構成する基盤２及び突状部３の媒質には、光透過率８０％以上、屈折率１．３以上で、熱や湿度による変質の少ない透明材料が用いられる。このような透明材料としては、例えば、アクリル樹脂やガラスが挙げられる。本実施形態の光学素子１では、特に、低吸水性・非晶質で脂環構造を持つ炭化水素系ポリマーであるシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）を用いることが好ましい。シクロオレフィンポリマーとしては、例えば、日本ゼオン社製の商品名：ＺＥＯＮＯＲ（登録商標）（グレード：１０２０Ｒ、光透過率９２％、屈折率１．５３）が挙げられる。また、低屈折率部４は、垂直面３１、３２における臨界角を小さくして全反射を生じやすくするために、その媒質の屈折率は１．４以下であることが望ましく、本実施形態では、低屈折率部４の媒質を空気としている。

【0024】

本実施形態の光学素子１の作製に際しては、まず、上記低屈折率部４及び光吸収部５を除く部分、すなわち基盤２及び複数の突状部３から成る２面コーナーリフレクタアレイ３０Ｓが作製される。２面コーナーリフレクタアレイ３０Ｓの作製方法としては、例えば、スタンパ等の金型を用いて、透光性樹脂を射出成形する方法、又は熱プレス成形方法が挙げられる。金型は、例えば、ナノ加工により金属製マスター板に上述した突状部３及び溝２１（図３参照）の形状に対応した形状を作製した後、電珠反転する方法により作製される。また、例えば、Ｘ線リソグラフィ法を用いることにより、透明材料から成る基盤２に直接的に４つの側面を有する突状部３及び溝２１を作製することができる。

【0025】

本実施形態の光学素子１では、突状部３を成す４面のうちの２面が傾斜面３３、３４である。すなわち、突状部３は角錐台形状とされている。また、隣り合う複数の突状部３間の溝２１には、底面２２が設けられている。このような形状によれば、μｍオーダーの微細な構造体である突状部３に、いわゆる「抜きテーパ」を付けることができ、金型成形で２面コーナーリフレクタアレイ３０Ｓを作成した際に、２面コーナーリフレクタアレイ３０Ｓをスタンパ等の金型からの取り外しを容易にすることができる。

【0026】

溝２１を含む突状部３の１ピッチの上面視における一辺の幅Ｗは、例えば、１００～７００μｍとされる（図４（ｂ）参照）。なお、ピッチ幅Ｗは、実鏡映像Ｐの飛び出し距離（図１参照）に応じて設定される。例えば、飛び出し距離が１０ｃｍである場合には、ピッチ幅Ｗは約２８０μｍとされる。基盤２及び突状部３を含む光学素子１の板厚は、一般的には１～３ｍｍである。基盤２（溝２１の底面２２）から突状部３の高さＨ（溝２１の深さ）は、ピッチ幅Ｗと同等か、それよりも大きく設定される。

【0027】

傾斜面３３、３４の基盤２の法線に対する傾斜角θは、５～２５°であることが好ましい（図４（ａ）参照）。傾斜角θを５°以上とすることで、必要な抜きテーパを確保し、２面コーナーリフレクタアレイ３０Ｓの作製時に金型からの取り外しを容易にすることができる。また、傾斜角θを２５°以下とすることで、突状部３の高さＨにも依るが、２面コーナーリフレクタ３０で反射された光の出射面となる上面３５のサイズ（幅Ｌ）を確保し、実鏡映像Ｐが暗くなることを抑制することができる。なお、仮に、突状部３の高さＨを３００μｍ、突状部３の１ピッチの上面視における一辺の幅Ｗを３００μｍ、上面３５の一辺の幅Ｌを２００μｍ、傾斜角θを１８°とした場合、溝２１の底面２２の幅Ｄは、約２．５μｍとなる。なお、ここで示す数値は、本実施形態の一例として示す代表値であり、本発明は、これらの数値に限定されない。

【0028】

本実施形態の光学素子１は、上記にようにして作製された２面コーナーリフレクタ３０に、更に、低屈折率部４及び光吸収部５が形成されたものである。光吸収部５には、例えば、黒色インクや粒子状の顔料が用いられる。また、低屈折率部４は、２面コーナーリフレクタ３０を成す垂直面３１、３２の表面から１μｍ以上の厚みを成していることが好ましい。なお、低屈折率部４は、２面コーナーリフレクタ３０を成す垂直面３１、３２の表面から１μｍ以上の厚みを有する部分が、垂直面３１、３２の全面積の５０％以上となるように形成されていればよい。２面コーナーリフレクタ３０を成す垂直面３１、３２で光を全反射させる際に、垂直面３１、３２の外側に、光の波長程度の間隔を置いて屈折率の高い媒質があると、エバネッセント波を介して光が透過してしまい、垂直面３１、３２の内壁面での全反射が抑制されることがある。そこで、垂直面３１、３２の外側において、少なくともエバネッセント波がしみ出し得る領域に、１μｍ以上の厚さの低屈折率部４を、垂直面３１、３２の全面積の５０％以上に配置することで、全反射効率の低下を抑制し、実鏡映像Ｐの輝度低下を防ぐことができる。

【0029】

低屈折率部４及び光吸収部５の形成方法としては、例えば、マイクロインクジェット印刷により、傾斜面３３（３４）と溝２１の底面２２に向けて、光吸収材料を含有するインクを塗布する方法が挙げられる。このように、傾斜面３４（３３）と溝２１の底面２２に塗布されたインクが光吸収部５となり、インクが塗布されていない垂直面３１（３２）側には空気が存在することになり、この空気が存在する空間が低屈折率部４となる。なお、実用上問題ない程度であれば、傾斜面３４（３３）や溝２１に塗りムラがあってもよく、垂直面３１（３２）に多少のインクが付着していてもよい。

【0030】

このようにして作成された光学素子１では、図５に示すように、低屈折率部４が２面コーナーリフレクタ３０を成す垂直面３２（垂直面３１も同様）と接しているので、光学素子１を構成する媒体との屈折率差が大きくなる。そのため、垂直面３２における臨界角が小さくなり、低屈折率部４が無い場合には全反射されないような入射角αの小さい光（図中の実線矢印）も全反射させることができ、全反射効率が向上する。その結果、実鏡映像Ｐを明るくすることができる。

【0031】

また、突状部３間には、光吸収部５が設けられているので、基盤２に入射した光のうち、突状部３に入射せずに、底面２２から溝２１側に導波される光（図中の破線矢印）を光吸収部５でカットする。また、垂直面３２に対して臨界角よりも入射角の小さい角度で入射して溝２１側に透過した光（図中の１点鎖線矢印）もカットする。このように、溝２１側に導波された光を光吸収部５でカットするので、実鏡映像Ｐの結像に寄与しない迷光が生じることを抑制することができ、実鏡映像Ｐのコントラストを向上させることができる。

【0032】

また、２面コーナーリフレクタ３０間の溝２１はμｍオーダーと微細であるが、これらの間の外部の照明光といった環境光（図中の２点鎖線矢印）が溝２１に入射しても、光吸収部５がそれをカットするので、微細な溝２１で光が乱反射することもなく、白ボケの発生を抑制することができる。

【0033】

光吸収部５は、２面コーナーリフレクタ３０を成さない突状部３の側面、すなわち本実施形態では、傾斜面３３、３４と接していることが好ましい。基盤２から突状部３に入射する光の一部は、垂直面３１、３２ではなく、傾斜面３３、３４に入射することが有り得る。この光もまた、実鏡映像Ｐの結像には寄与せず、溝２１側に導波されると、実鏡映像Ｐのコントラストを低下させる迷光となる。そこで、光吸収部５を傾斜面３３、３４と接するように配置することで、溝２１側に導波される光をカットすることができる。

【0034】

低屈折率部４及び光吸収部５の構成、及びその形成方法は、上記で説明したものに限られない。以下、低屈折率部４及び光吸収部５の構成に係る変形例、及びその形成方法について説明する。

【0035】

第１の変形例としては、図６（ａ）に示すように、垂直面３２（３１）に除去可能なシール材料Ｒｍを１μｍ厚で予め成膜しておき、溝２１を光吸収材料Ａｍで充填し、充填された光吸収材料Ａｍを硬化させた後、シール材料Ｒｍを除去する形成方法が挙げられる。この形成方法によれば、図５（ｂ）に示すように、シール材料Ｒｍが成膜されていた空間に、垂直面３２（３１）から厚さ１μｍ程度の隙間が設けられ、この隙間が低屈折率部４となり、また、上記隙間を除いて充填された光吸収材料Ａｍが光吸収部５となる。この形成方法は、例えば、光吸収材料Ａｍは溶解せず、シール材料Ｒｍが溶解する所定の溶媒に、それらを浸してシール材料Ｒｍのみを除去する方法等が挙げられる。

【0036】

この第１の変形例においても、低屈折率部４が２面コーナーリフレクタ３０を成す垂直面３２（３１）と接しているので、全反射効率が向上し、実鏡映像Ｐを明るくすることができる。また、突状部３間には、光吸収部５が設けられているので、迷光を抑制し、実鏡映像Ｐのコントラストを向上させることができる。更に、この第１の変形例では、図５に示した構成例に比べて、光吸収部５が溝２１に占める割合が多いので、照明光といった環境光が溝２１に入射すること自体を防ぎ、白ボケの発生を効果的に抑制することができる。

【0037】

第２の変形例として、図７（ａ）に示すように、複数の突状部３間の溝２１に、略球状の光吸収粒子５ｓを充填する方法が挙げられる。光吸収粒子５ｓには、例えば、樹脂やカーボン等が用いられ、架橋ポリマー微粒子にカーボンブラックを内包させた粒子が特に好ましい。光吸収粒子５ｓの粒径は、その下限が１μｍ以上、好ましくは２μｍ以上である。光吸収粒子５ｓの粒径の上限は、少なくとも溝２１の最大幅より小さければよく、溝２１への充填性を考慮して、１０μｍ以下であることが好ましい。

【0038】

この第２の変形例では、光吸収粒子５ｓの一部は、垂直面３２（３１）にも付着する。しかしながら、図７（ｂ）に示すように、光吸収粒子５ｓは略球状なので、光吸収粒子５ｓと垂直面３２（３１）とが接する箇所は僅かであり、光吸収粒子５ｓと垂直面３２との間には、多数の隙間（空気）が存在する。従って、この隙間が、低屈折率部４として機能する。なお、低屈折率部４は、上述したように、２面コーナーリフレクタ３０を成す垂直面３１、３２の表面から１μｍ以上の厚みを有する部分が、垂直面３１、３２の全面積の５０％以上となるように形成されていればよく、低屈折率部４の厚みが部分的に１μｍ以下となる場合があってもよい。この第２の変形例によれば、複数の突状部３間の溝２１に、略球状の光吸収粒子５ｓを充填するという簡易な方法により、低屈折率部４及び光吸収部５を形成することができる。また、上記構成例と同様に、実鏡映像Ｐの結像に寄与しない迷光を抑制して立体映像のコントラストを向上させる共に、複数の２面コーナーリフレクタ３０間における光の乱反射を抑制して、白ボケを低減することができる。

【0039】

第３の変形例として、図８に示すように、複数の突状部３を一括して覆う透明パネル６を更に有し、光吸収部５を、透明パネル６のうち、複数の突状部３間の溝２１と対向する領域に形成する方法が挙げられる。透明パネル６には、ガラスやアクリル樹脂やガラスと透明材料が用いられる。

【0040】

この形成方法では、例えば、複数の突状部３間の溝２１のパターンをスキャンし、同一のパターンを透明パネル６上に光吸収材料（インク）で印刷したものを、複数の突状部３間の溝２１と精密に位置合わせをした上で張り合わせる。なお、実用上問題ない程度であれば、印刷パターンが実際の溝パターンと多少異なっていてもよく、張り合わせに際して多少の位置ズレがあってもよい。例えば、印刷した溝パターンの幅について、実際の溝２１の幅と比べて±２０μｍ程度の誤差があってもよく、張り合わせの際の位置ズレが±２０μｍ程度あってもよい。

【0041】

第３の変形例では、複数の突状部３間の溝２１と透明パネル６に形成された光吸収部５とで囲われた空間が、低屈折率部４となる。この第３の変形例でも、上記構成例と同様に、また、上記構成例と同様に、実鏡映像Ｐの結像に寄与しない迷光を抑制して立体映像のコントラストを向上させる共に、複数の２面コーナーリフレクタ３０間における光の乱反射を抑制して、白ボケを低減することができる。

【0042】

また、上述した各構成例では、溝２１内に３次元的に光吸収部５を形成する必要があったのに対して、一方、第３の変形例によれば、光吸収部５を平面状の透明パネル６上に印刷するので、実質的に２次元的に光吸収部５を形成することができ、低屈折率部４及び光吸収部５を簡易に形成することができる。

【0043】

第４の変形例は、図９に示すように、突状部３を立方体としたものであり、上記構成例における傾斜面３３、３４が存在せず、突状部３の側面を構成する４面がいずれも垂直面（図例では、垂直面３６）である。また、垂直面３６側にも低屈折率部４が設けられている。上述した傾斜面３３、３４を有する構成例では、垂直面３１、３２の内角と対向する方向にある被観察物Ｏ（図１参照）から発せられた光を垂直面３１、３２で２回反射させて、実鏡映像Ｐを結像させる。一方、この第４の変形例では、垂直面３１、３２の内角とは反対方向からの光に対しても、垂直面３６とこれと直交する垂直面（不図示）の２面コーナーリフレクタで反射して、実鏡映像を結像させることができる。

【0044】

次に、本発明の一実施形態に係る映像表示装置について、図１０を参照して説明する。映像表示装置１０は、上述した光学素子１を具体的に適用したものであり、上面に開口部１１を有する箱体１２と、箱体１２の内側面に設けられた映像表示部１３と、を備える。光学素子１は、箱体１２の開口部１１に取り付けられている。図例では、映像表示部１３は、例えば、液晶ディスプレイ装置が用いられ、図例では、文字「Ａ」を上下反転させた倒立姿勢で表示している。映像表示部１３から出射された光は、光学素子１により屈曲反射され、文字「Ａ」の実鏡映像を結像させる。観察者は、映像表示装置１０の斜め上方位置に視点Ｅｐを置いて光学素子１を覗き込んだ際に、文字「Ａ」の実鏡映像を空中映像として視認することができる。

【0045】

本発明は、上記実施形態及び各種変形例に限られず、種々変形が可能である。上記実施形態及び変形例では、いずれも突状部３が、４面の側面を有する角錐台形状又は立方体形状のものを挙げたが、２面の垂直面と光を出射する上面を有していればよく、例えば、三角錐台形状、又は五角以上の角錐台形状形であってもよい。また、光吸収部５は、垂直面３１、３２との間に低屈折率部４が形成されるように、複数の突状部３間に存在していれば、必ずしも上述した構成例に限られない。また、低屈折率部４は、屈折率の低い空気を主たる媒体とすることが最も好ましいが、突状部３自体の屈折率よりも低屈折率の透光性樹脂、中空シリカ粒子、又はメソポーラスシリカ粒子等が適宜に適用されてもよい。

【符号の説明】

【0046】

１ 光学素子
１０ 映像表示装置
２ 基盤
３ 突状部
３０ ２面コーナーリフレクタ
３１、３２ 垂直面（側面）
３３、３４ 傾斜面（側面）
４ 低屈折率部
５ 光吸収部
５ｓ 光吸収粒子（粒子）
６ 透明パネル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】