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(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】2025-06-03
(45)【発行日】2025-06-11
(54)【発明の名称】空間浮遊映像表示装置
(51)【国際特許分類】
G02B 30/56 20200101AFI20250604BHJP
G03B 35/00 20210101ALI20250604BHJP
G02B 5/30 20060101ALI20250604BHJP
H04N 13/363 20180101ALI20250604BHJP
H04N 13/346 20180101ALI20250604BHJP
【ＦＩ】
G02B30/56
G03B35/00 Z
G02B5/30
H04N13/363
H04N13/346
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2021120807
(22)【出願日】2021-07-21
(65)【公開番号】P2022089750
(43)【公開日】2022-06-16
【審査請求日】2024-04-04
(31)【優先権主張番号】P 2020202251
(32)【優先日】2020-12-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000005810
【氏名又は名称】マクセル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000442
【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】平田 浩二
(72)【発明者】
【氏名】藤田 浩司
(72)【発明者】
【氏名】杉山 寿紀
【審査官】井亀 諭
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－２０７３７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０１８００３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／００２４３７３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０２０－０９５１０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／１６９０１８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０２０－１３４８４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０３１９２５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ３０／５６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
空間浮遊映像を形成する空間浮遊映像表示装置であって、表示パネルと、
前記表示パネルに特定の偏光方向の光を供給する光源装置と、
再帰反射面に位相差板を設けた再帰反射部材と、
前記表示パネルと前記再帰反射部材とを結んだ空間にある偏光分離部材と、
筐体と、
前記筐体の窓部として設けられた透明部材と、を備え、
前記偏光分離部材は、前記表示パネルからの特定偏波の映像光を前記再帰反射部材に向けて一旦は透過させ、前記再帰反射部材で偏光変換し他方の偏波に変換することで、前記偏光分離部材で反射させ、前記偏光分離部材で反射した映像光を前記窓部である前記透明部材を透過させて、前記窓部の外側に実像である空間浮遊映像を表示し、
前記表示パネルから前記再帰反射部材へ入射する光は、水平に対して斜め上方向に傾いており、前記再帰反射部材の反射面は鉛直方向に対して下向きに傾くように前記再帰反射部材が配置されている、空間浮遊映像表示装置。
【請求項2】
請求項１に記載の空間浮遊映像表示装置であって、前記表示パネルの映像表示面と前記再帰反射部材の再帰反射面とは平行となるように配置されている、空間浮遊映像表示装置。
【請求項3】
請求項２に記載の空間浮遊映像表示装置であって、前記空間浮遊映像の表示位置は、前記表示パネルと前記偏光分離部材との間の距離に応じて定まる位置である、空間浮遊映像表示装置。
【請求項4】
請求項１に記載の空間浮遊映像表示装置であって、前記偏光分離部材は反射型偏光板あるいは特定偏波を反射させる金属多層膜から形成される、空間浮遊映像表示装置。
【請求項5】
請求項１に記載の空間浮遊映像表示装置であって、前記窓部である前記透明部材の少なくとも一面に吸収型偏光板が設けられた、空間浮遊映像表示装置。
【請求項6】
請求項１に記載の空間浮遊映像表示装置であって、前記窓部である前記透明部材は前記映像光が通過する部分を透明体で形成し、前記映像光が通過しない部分は遮光部材からなる、空間浮遊映像表示装置。
【請求項7】
請求項１に記載の空間浮遊映像表示装置であって、前記表示パネルの映像表示面には反射防止膜を設け、前記表示パネルに設けた吸収型偏光板により反射光を吸収させる、空間浮遊映像表示装置。
【請求項8】
請求項１に記載の空間浮遊映像表示装置であって、前記表示パネルを、前記窓部から離れた位置に設ける構成とした、空間浮遊映像表示装置。
【請求項9】
請求項１に記載の空間浮遊映像表示装置であって、前記表示パネルから出射する映像光が前記窓部から視認できない位置に前記表示パネルを設ける構成とした、空間浮遊映像表示装置。
【請求項10】
請求項１に記載の空間浮遊映像表示装置であって、前記窓部から出射した光によって空間浮遊映像が形成され、前記窓部から出射した光は反射ミラーで一旦反射する構成とし、前記窓部の平面に対して反射ミラーの角度を所望の角度に設定することで、得られる空間浮遊映像の位置と角度が変更できる、空間浮遊映像表示装置。
【請求項11】
請求項１０に記載の空間浮遊映像表示装置であって、前記窓部から出射した空間浮遊映像を反射する反射ミラーは特定偏波の反射率が高い特性を有する、空間浮遊映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空間浮遊映像表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
空間浮遊映像表示装置の一例として、特許文献１は「情報処理装置のＣＰＵは、空気中に形成される像へのユーザの接近方向を検知する接近方向検知部と、入力が検知された座標を検知する入力座標検知部と、操作の受け付けを処理する操作受付部と、受け付けた操作に応じて操作画面を更新する操作画面更新部とを備える。ＣＰＵは、ユーザが予め定めた方向から像に接近する場合、ユーザの動きを操作として受け付け、操作に応じた処理を実行する（要約抜粋）。」とする記載を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１９－１２８７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述した特許文献１の空間浮遊映像表示装置は、空間浮遊映像の操作性を向上させることはできても、空間浮遊映像の見た目の解像度やコントラストの向上については考慮されておらず、更なる映像品質の向上が求められているという実情がある。
【0005】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、好適で視認性の高い空間浮遊映像を表示することができる空間浮遊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】
【0006】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、空間浮遊映像を形成する空間浮遊映像表示装置であって、表示パネルと、前記表示パネルに特定の偏光方向の光を供給する光源装置と、再帰反射面に位相差板を設けた再帰反射部材と、前記表示パネルと前記再帰反射部材とを結んだ空間にある偏光分離部材と、筐体と、前記筐体の窓部として設けられた透明部材と、を備え、前記偏光分離部材は、前記表示パネルからの特定偏波の映像光を前記再帰反射部材に向けて一旦は透過させ、前記再帰反射部材で偏光変換し他方の偏波に変換することで、前記偏光分離部材で反射させ、前記偏光分離部材で反射した映像光を前記窓部である前記透明部材を透過させて、前記窓部の外側に実像である空間浮遊映像を表示し、前記表示パネルから前記再帰反射部材へ入射する光は、水平に対して斜め上方向に傾いており、前記再帰反射部材の反射面は鉛直方向に対して下向きに傾くように前記再帰反射部材が配置されている。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、好適で視認性の高い空間浮遊映像を表示することができる空間浮遊映像表示装置を実現できる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示システムの使用形態の一例を示す図である。
【図2】本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示システムの主要部構成と再帰反射部構成の一例を示す図である。
【図3】空間浮遊映像表示システムの課題を示す図である。
【図4】再帰反射部材の表面粗さと再帰反射像のボケ量の関係を表す特性図である。
【図5】空間浮遊映像表示システムの課題を示す図である。
【図6A】本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成の他の実施を示す図である。
【図6B】本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成の他の実施を示す図である。
【図6C】本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成の他の実施を示す図である。
【図6D】本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成の他の実施を示す図である。
【図6E】本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成の他の実施を示す図である
【図7】光源装置の具体的な構成の一例を示す断面図である。
【図8】光源装置の具体的な構成の一例を示す断面図である。
【図9】光源装置の具体的な構成の一例を示す断面図である。
【図10】本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示システムの主要部を示す配置図である。
【図11】本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示システムを構成する映像表示装置の構成を示す断面図である。
【図12】光源装置の具体的な構成の一例を示す断面図である。
【図13】光源装置の具体的な構成の一例を示す断面図である。
【図14】光源装置の具体的な構成の一例を示す断面図である。
【図15】映像表示装置の拡散特性を説明するための説明図である。
【図16】映像表示装置の拡散特性を説明するための説明図である。
【図17】本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示システムを構成する映像表示装置の構成を示す断面図である。
【図18】本発明の一実施例に係る光源装置の具体的な構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は実施例の説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものには、同一の符号を付与し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。なお、以下の実施例の説明において、空間に浮遊する映像を「空間浮遊映像」という用語で表現している。この用語の代わりに、「空中浮遊映像」、「表示映像の空間浮遊光学像」、「表示映像の空中浮遊光学像」と表現してもかまわない。実施例の説明で用いる「空間浮遊映像」との用語は、これらの用語の代表例として用いている。
【0010】
以下の実施例は、例えば、大面積な映像発光源からの映像光による映像を、ショーウィンドのガラス等の空間を仕切る透明部材を介して透過して、店舗（空間）の内部または外部に空間浮遊映像として表示することが可能な空間浮遊映像表示システムに関する。また、かかる空間浮遊映像表示システムを複数用いて構成される大規模なデジタルサイネージシステムに関する。
【0011】
以下の実施例によれば、例えば、ショーウィンドのガラス面や光透過性の板材上に高解像度な映像情報を空間浮遊した状態で表示可能となる。この時、出射する映像光の発散角を小さく、即ち鋭角とし、さらに特定の偏波に揃えることで、再帰反射部材に対して正規の反射光だけを効率良く反射させるため、光の利用効率が高く、従来の再帰反射方式での課題となっていた主空間浮遊映像の他に発生するゴースト像を抑えることができ、鮮明な空間浮遊映像を得ることができる。また本実施例の光源を含む装置により、消費電力を大幅に低減することが可能な、新規で利用性に優れた空間浮遊映像表示システムを提供することができる。また、例えば、車両のフロントガラスやリアガラスやサイドガラスを含むシールドガラスを介して、車両外部において視認可能である、いわゆる、一方向性の空間浮遊映像表示が可能な車両用浮遊映像表示システムを提供することができる。
【0012】
一方、従来の空間浮遊映像表示システムでは、高解像度なカラー表示映像源として有機ＥＬパネルや液晶表示パネルを再帰反射部材と組合せる。従来技術による空間浮遊映像表示装置では映像光が広角で拡散するため、再帰反射部が６面体であるために正規に反射する反射光の他に、図３に示すように再帰反射部材（再帰反射シート）２に斜めから入射する映像光よってゴースト像が発生し空間浮遊映像の画質を損ねていた。従来技術として示した再帰反射部材は６面体であるために、図５に示すように空間浮遊映像の正規像Ｒ１の他に第１ゴースト像Ｇ１からから第６ゴースト像Ｇ６まで複数発生する。このため観視者以外にも同一空間浮遊映像であるゴースト像を監視されてしまいセキュリティ上大きな課題があった。
【0013】
また後述する狭角な指向特性を有する映像表示装置からの映像光を再帰反射部材で反射させ得られた空間浮遊映像は上述したゴースト像の他に図４に示したように液晶表示パネルの画素ごとにボケが視認された。
【0014】
＜空間浮遊映像表示システム（１）＞
図１は、本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示システムの使用形態の一例を示す図である。図１（Ａ）は、本実施例に係る空間浮遊映像表示システムの全体構成を示す図である。例えば、店舗等においては、ガラス等の透光性の部材であるショーウィンド（ウィンドガラス１０５）により空間が仕切られている。本実施例の空間浮遊情報表示システムによれば、かかる透明部材を透過して、浮遊映像を店舗（空間）の外部に対して一方向に表示することが可能である。具体的には、映像表示装置１から狭角な指向特性でかつ特定偏波の光が、映像光束として出射し、再帰反射部材２に一旦入射し、再帰反射してウィンドガラス１０５を透過して、店舗の外側に、実像である空中像（空間浮遊映像３）を形成する。図１では、ウィンドガラス１０５の内側（店舗内）を奥行方向にしてその外側（例えば、歩道）が手前になるように示している。他方、ウィンドガラス１０５に特定偏波を反射する手段を設けることで反射させ、店内の所望の位置に空中像を形成することもできる。
図１は、本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示システムの使用形態の一例を示す図である。図１（Ａ）は、本実施例に係る空間浮遊映像表示システムの全体構成を示す図である。例えば、店舗等においては、ガラス等の透光性の部材であるショーウィンド（ウィンドガラス１０５）により空間が仕切られている。本実施例の空間浮遊情報表示システムによれば、かかる透明部材を透過して、浮遊映像を店舗（空間）の外部に対して一方向に表示することが可能である。具体的には、映像表示装置１から狭角な指向特性でかつ特定偏波の光が、映像光束として出射し、再帰反射部材２に一旦入射し、再帰反射してウィンドガラス１０５を透過して、店舗の外側に、実像である空中像（空間浮遊映像３）を形成する。図１では、ウィンドガラス１０５の内側（店舗内）を奥行方向にしてその外側（例えば、歩道）が手前になるように示している。他方、ウィンドガラス１０５に特定偏波を反射する手段を設けることで反射させ、店内の所望の位置に空中像を形成することもできる。
【0015】
図１（Ｂ）は、上述した映像表示装置１の構成を示すブロック図である。映像表示装置１は、空中像の原画像を表示する映像表示部１ａと、入力された映像をパネルの解像度に合わせて変換する映像制御部１ｂと、映像信号を受信する映像信号受信部１ｃと、受信アンテナ１ｄとを含んでいる。映像信号受信部１ｃは、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ－Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：登録商標）入力など有線での入力信号への対応と、Ｗｉ－Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ：登録商標）などの無線入力信号への対応を行い、映像受信・表示装置として単独で機能するものでもあり、タブレット、スマートフォンなどからの映像情報を表示することもできる。更にステックＰＣなどを接続すれば計算処理や映像解析処理などの能力を持たせることもできる。
【0016】
図２は、本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示システムの主要部構成と再帰反射部構成の一例を示す図である。図２を用いて、空間浮遊映像表示システムの構成をより具体的に説明する。図２（Ａ）に示すように、ガラス等の透明部材１００の斜め方向には、特定偏波の映像光を狭角に発散させる映像表示装置１を備える。映像表示装置１は、液晶表示パネル１１と狭角な拡散特性を有する特定偏波の光を生成する光源装置１３とを備えている。
【0017】
映像表示装置１からの特定偏波の映像光は、透明部材１００に設けた特定偏波の映像光を選択的に反射する膜を有する偏光分離部材１０１（図中は偏光分離部材１０１をシート状に形成して透明部材１００に粘着している）で反射され、再帰反射部材２に入射する。再帰反射部材の映像光入射面にはλ／４板２１を設ける。映像光は、再帰反射部材２への入射のときと出射のときの２回、λ／４板２１を通過させられることで特定偏波から他方の偏波へ偏光変換される。ここで、特定偏波の映像光を選択的に反射する偏光分離部材１０１は偏光変換された他方の偏波の偏光は透過する性質を有するので、偏光変換後の特定偏波の映像光は、偏光分離部材１０１を透過する。偏光分離部材１０１を透過した映像光が、透明部材１００の外側に実像である空間浮遊映像３を形成する。
【0018】
なお、空間浮遊映像３を形成する光は再帰反射部材２から空間浮遊映像３の光学像へ収束する光線の集合であり、これらの光線は、空間浮遊映像３の光学像を通過後も直進する。よって、空間浮遊映像３は、一般的なプロジェクタなどでスクリーン上に形成される拡散映像光とは異なり、高い指向性を有する映像である。よって、図２の構成では、矢印Ａの方向からユーザが視認する場合には空間浮遊映像３は明るい映像として視認されるが、矢印Ｂの方向から他の人物が視認する場合は、空間浮遊映像３は映像として一切視認することはできない。この特性は、高いセキュリティが求められる映像や、ユーザに正対する人物には秘匿したい秘匿性の高い映像を表示するシステムに採用する場合非常に好適である。
【0019】
なお、再帰反射部材２の性能によっては、反射後の映像光の偏光軸が不揃いになることがある。この場合、偏光軸が不揃いになった一部の映像光は、上述した偏光分離部材１０１で反射され映像表示装置１に戻る。この光が、映像表示装置１を構成する液晶表示パネル１１の映像表示面で再反射し、ゴースト像を発生させ空間浮遊映像の画質を低下させる可能性がある。そこで、本実施例では映像表示装置１の映像表示面に吸収型偏光板１２を設ける。映像表示装置１から出射する映像光は吸収型偏光板１２を透過させ、偏光分離部材１０１から戻ってくる反射光は吸収型偏光板１２で吸収させることで、上記再反射を抑制できる。これにより、空間浮遊映像のゴースト像による画質低下を防止することができる。
【0020】
上述した偏光分離部材１０１は、例えば反射型偏光板や特定偏波を反射させる金属多層膜などで形成すればよい。
【0021】
次に、図２（Ｂ）に代表的な再帰反射部材２として、今回の検討に用いた日本カ－バイト工業株式会社製の再帰反射部材２の表面形状を示す。規則的に配列された６角柱からなる再帰反射部２ａの内部に入射した光線は、６角柱の壁面と底面で反射され再帰反射光として入射光に対応した方向に出射して図５に示す正規像Ｒ１を形成する。一方、図３に示したように映像表示装置１からの映像光の内で再帰反射部材２に斜めに入射した映像光によっては正規像Ｒ１とは別にゴースト像（図５中のＧ１からＧ６）が形成される。
【0022】
そこで、本発明の映像表示装置１に表示した映像に基づき、ゴースト像を形成することなく、実像である空間浮遊映像３を表示する。この空間浮遊映像３の解像度は液晶表示パネル１１の解像度の他に、図２（Ｂ）で示す再帰反射部材２の再帰反射部２ａの外径ＤとピッチＰに大きく依存する。例えば、７インチのＷＵＸＧＡ（１９２０×１２００画素）液晶表示パネル１１を用いる場合には、１画素（１トリプレット）が約８０μｍであっても、例えば再帰反射部２ａの直径Ｄが２４０μｍでピッチが３００μｍであれば空間浮遊映像３の１画素は３００μｍ相当となる。このため、空間浮遊映像３の実効的な解像度は１／３程度に低下する。そこで空間浮遊映像３の解像度を映像表示装置１の解像度と同等にするためには、再帰反射部２ａの直径とピッチを液晶表示パネルの１画素に近づけることが望まれる。他方、再帰反射部材２と液晶表示パネル１１の画素によるモアレの発生を抑えるため、それぞれのピッチ比を１画素の整数倍から外して設計すると良い。また形状は再帰反射部２ａのいずれの一辺も液晶表示パネル１１の１画素のいずれの一辺と重ならないように配置すると良い。
【0023】
発明者らは視認性を向上するために許容できる空間浮遊映像の像のボケ量ｌと画素サイズＬとの関係を画素ピッチ４０μｍの液晶表示パネルと本願発明の狭発散角（発散角１５°）の光源を組み合わせた映像表示装置１を作成し実験により求めた。図４のその実験結果を示す。視認性が悪化するボケ量ｌは画素サイズの４０％以下が望ましく１５％以下であればほとんど目立たないことが分かった。この時のボケ量ｌが許容量となる反射面の面粗さは測定距離４０μｍの範囲において平均粗さが１６０ｎｍ以下であり、より目立たないボケ量ｌとなるには反射面の面粗さは１２０ｎｍ以下が望ましいことが分かった。このため、前述した再帰反射部材の表面粗さを軽減するとともに反射面を形成する反射膜とその保護膜を含めた面粗さを上述した値以下とすることは望まれる。
【0024】
一方、再帰反射部材２を低価格で製造するためには、ロールプレス法を用いて成形すると良い。具体的には再帰反射部２ａを整列させフィルム上に賦形する方法であり、賦形する形状の逆形状をロール表面に形成し、固定用のベース材の上に紫外線硬化樹脂を塗布しロール間を通過させることで、必要な形状を賦形し紫外線を照射して硬化させ、所望形状の再帰反射部材２を得る。
【0025】
本発明の映像表示装置１は、液晶表示パネル１１と後述詳細に説明する狭角な拡散特性を有する特定偏波の光を生成する光源装置１３により上述した再帰反射部材２に対して斜めから映像が入射する可能性が小さくゴーストの発生と発生しても輝度が低いという構造的に優れたシステムとなる。
【0026】
＜空間浮遊映像表示システム（２）＞
図６Ａは、本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示システムの主要部構成の他の例（第二例）を示す図である。映像表示装置１は、映像表示素子としての液晶表示パネル１１と、狭角な拡散特性を有する特定偏波の光を生成する光源装置１３とを備えて構成される。液晶表示パネル１１は、画面サイズが５インチ程度の小型のものから、８０インチを超える大型な液晶表示パネルで構成される。例えば反射型偏光板のような偏光分離部材１０１で液晶表示パネルからの映像光を再帰反射部材２に向けて反射させる。
図６Ａは、本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示システムの主要部構成の他の例（第二例）を示す図である。映像表示装置１は、映像表示素子としての液晶表示パネル１１と、狭角な拡散特性を有する特定偏波の光を生成する光源装置１３とを備えて構成される。液晶表示パネル１１は、画面サイズが５インチ程度の小型のものから、８０インチを超える大型な液晶表示パネルで構成される。例えば反射型偏光板のような偏光分離部材１０１で液晶表示パネルからの映像光を再帰反射部材２に向けて反射させる。
【0027】
再帰反射部材２の光入射面にはλ／４板２１を設け、映像光を２度通過させることで偏光変換し特定偏波を他方の偏波に変換することで、偏光分離部材１０１を透過させ、透明部材１００の外側に実像である空間浮遊映像３を表示する。透明部材１００の外光入射面には吸収型の偏光板を設ける。上述した偏光分離部材１０１では再帰反射することで偏光軸が不揃いになるため一部の映像光は反射し映像表示装置１に戻る。この光が再度映像表示装置１を構成する液晶表示パネル１１の映像表示面で反射し、ゴースト像を発生させ空間浮遊映像３の画質を著しく低下させる。そこで本実施例では映像表示装置１の映像表示面に吸収型偏光板１２を設け、映像光は透過させ、上述した反射光を吸収させることで空間浮遊映像３のゴースト像による画質低下を防止する。
【0028】
更に、セット外部の太陽光や照明光による画質低下を軽減するため、透明部材１００の表面に吸収型偏光板１１２を設けると良い。さらに再帰反射部材２に外光が入射すると強力なゴースト像を発生させるため第４遮光部材２５で外光の入射を妨げる構成とする。偏光分離部材１０１は反射型偏光板や特定偏波を反射させる金属多層膜から形成される。
【0029】
偏光分離部材１０１と液晶表示パネル１１の間に、空間浮遊映像を形成する正規映像光以外の斜め映像光を遮光する第２遮光部材２３及び第３遮光部材２４を併設している。また再帰反射部材２と偏光分離部材１０１の間にも正規映像光以外の斜め映像光を遮光する第１遮光部材２２を設け、更に上述したように外光が直接再帰反射部材２に入射しないように第４遮光部材２５も併設してゴースト像を発生させる斜め光を遮光する。この結果、ゴースト像の発生を抑えることができる。
【0030】
発明者らは実験により液晶表示パネル１１と偏光分離部材１０１の空間に第３遮光部材２４と第２遮光部材２３を併設することで遮光の効果を高められることを確認した。この実験では、第２遮光部材２３及び第３遮光部材２４の内径は、空間浮遊映像を形成する正規映像光束が通過する領域に対して面積で１１０％とすることで部品精度を機械公差の範囲で作成し組み立てることができる。更に、ゴースト像発生をさらに軽減するには前述の遮光部材の正規映像光束が通過する領域に対して１０４％以下とすればゴースト像の発生を実用上問題のないレベルに抑えることができた。一方が再帰反射部材２と偏光分離部材１０１の間に設けた第１遮光部材２２は、第１遮光部材２２と再帰反射部材２の距離Ｌ１を再帰反射部材２と偏光分離部材１０１の距離に対して５０％以下であればゴースト像の発生を更に軽減でき３０％以下では目視では実用上問題のないレベルまで軽減できた。更に、再帰反射部材２を囲むように設けた第４遮光部材２５と第１遮光部材２２と第２遮光部材２３及び第３遮光部材２４を併設することで更にゴーストレベルを軽減できた。
【0031】
図６Ａの遮光部材の断面形状は空間浮遊映像を形成する正規映像光束が通過する領域（本実施形態では吸収型偏光板１１２における映像光束が通過する領域に相当する。）に対する遮光部材の有効面積とほぼ同サイズとし内面に向かって梁を設けゴースト像を形成する異常光を梁の表面で複数回反射させ異常光を吸収させると更に良い。遮光部材外枠に対して正規映像光束が通過する領域を小さくし梁の内接する面と同等の面積としている。
【0032】
他方、再帰反射部材２の形状を映像表示装置１と正対した平面形状から曲率半径２００ｍｍ以上の凹面又は凸面として再帰反射部材２で反射した斜め映像光によりゴースト像が発生しても、反射後に発生したゴースト像を観視者の視界から離してしまうことで監視できないようにしても良い。曲率半径が１００ｍｍ以下とする再帰反射部材２の周辺で反射した光の内、正規で反射した光量が低下し得られる空間浮遊映像３の周辺光量が低下するという新たな課題が発生する。このため、ゴースト像を実用上問題のないレベルに軽減するためには上述した技術手段を選択し適用するか、併用すると良い。
【0033】
＜空間浮遊映像表示システム（３）＞
図６Ｂは本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成の他の例（第三例）を示す図である。映像表示装置１は、映像表示素子としての液晶表示パネル１１と、狭角な拡散特性を有する特定偏波の光を生成する光源装置１３とを備えて構成される。液晶表示パネル１１は、画面サイズが５インチ程度の小型のものから、８０インチを超える大型な液晶表示パネル１１で構成される。例えば反射型偏光板のような偏光分離部材１０１で液晶表示パネル１１からの映像光を再帰反射部材２に向けて一旦は透過させる。
図６Ｂは本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成の他の例（第三例）を示す図である。映像表示装置１は、映像表示素子としての液晶表示パネル１１と、狭角な拡散特性を有する特定偏波の光を生成する光源装置１３とを備えて構成される。液晶表示パネル１１は、画面サイズが５インチ程度の小型のものから、８０インチを超える大型な液晶表示パネル１１で構成される。例えば反射型偏光板のような偏光分離部材１０１で液晶表示パネル１１からの映像光を再帰反射部材２に向けて一旦は透過させる。
【0034】
再帰反射部材２の光入射面にはλ／４板２１を設け、映像光を２度通過させることで偏光変換し特定偏波を他方の偏波に変換することで、偏光分離部材１０１で反射させ、透明部材１００の外側に実像である空間浮遊映像３を表示する。透明部材１００の外光入射面には吸収型偏光板１１２を設ける。この透明部材１００は映像光が通過する部分だけ透明体でありそのほかの部分は外光がセット内に入射しないように光を遮る遮光部材１００ｂで構成されている。再帰反射部材２の性能によっては、反射後の映像光の偏光軸が不揃いになることがある。この場合、偏光軸が不揃いになった一部の映像光は偏光分離部材１０１で反射され映像表示装置１に戻る。この光が再度映像表示装置１を構成する液晶表示パネル１１の映像表示面で再反射し、ゴースト像を発生させ空間浮遊映像３の画質を著しく低下させる。そこで本実施例では映像表示装置１の映像表示面にさらに吸収型偏光板１２を設ける。もしくは、映像表示装置１の表面に設けた吸収型偏光板１２の映像出射側面に反射防止膜（不図示）を設けることでゴースト像の光を透過させ、吸収型偏光板１２で吸収させることで空間浮遊映像３のゴースト像による画質低下を防止する。
【0035】
更に、映像表示装置１やその他の光学部品を収容する筐体１０６の外部の太陽光や照明光による画質低下を軽減するため、透明部材１００の外表面に吸収型偏光板１１２を設けると良い。さらに再帰反射部材２に外光が入射すると強力なゴースト像を発生させるため再帰反射部材２を傾け（傾きθ）、再帰反射映像光が通過する透明体で形成された窓部１００ａから離れた位置に配置し外光の入射を妨げる構成とする。映像表示装置１も同様に窓部１００ａから離れた位置に配置し、映像表示装置１から出射する映像光が窓部１００ａから視認できない位置に映像表示装置１を設けるとゴースト像の発生が軽減される。（窓部１００ａは開口部の一形態である。）
【0036】
また、偏光分離部材１０１は反射型偏光板や特定偏波を反射させる金属多層膜から形成される。
【0037】
窓部１００ａから出射した空間浮遊映像３は反射ミラー４００で反射される。この時、窓部１００ａの平面に対して反射ミラー４００の角度を所望の角度に設定することで、得られる空間浮遊映像３の位置と角度を変更できる。反射ミラー４００は特定偏波の反射率が高い特性のものを用いれば、透過度が高いミラーとして用いることができる。また空間浮遊映像光をＳ偏波で得る光学系とすれば反射膜を成膜することなく透明体ミラーを用いても高い反射率が得られる。この結果、視認性の高い良好な空間浮遊映像（図６Ｂ中は立体像と表記）を、透明体ミラーを用いても得ることができ、観視者が外景を監視する支障とならない。他方、反射ミラー４００を除いた光学システムでは図６Ｂに示したように窓部１００ａを透過した映像光により図中に示す平面像を得ることができる。
【0038】
＜空間浮遊映像表示システム（４）＞
図６Ｃは本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成の他の例（第四例）を示す図である。図６Ｃにおいて、図６Ｂと同様に、映像表示装置１は、映像表示素子としての液晶表示パネル１１と、狭角な拡散特性を有する特定偏波の光を生成する光源装置１３とを備えて構成される。液晶表示パネル１１は、画面サイズが５インチ程度の小型のものから、８０インチを超える大型な液晶表示パネル１１で構成される。例えば反射型偏光板のような偏光分離部材１０１で液晶表示パネル１１からの映像光を再帰反射部材２に向けて一旦は透過させ、透過した映像光は再帰反射部材２で反射される。ここで、上記偏光分離部材１０１は、ビームスプリッタとも称され、特定の偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）を伴う映像光を透過するが、上記特定の偏光とは別の偏光（Ｓ偏光またはＰ偏光）を伴う映像光は反射する特徴を有している。
図６Ｃは本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成の他の例（第四例）を示す図である。図６Ｃにおいて、図６Ｂと同様に、映像表示装置１は、映像表示素子としての液晶表示パネル１１と、狭角な拡散特性を有する特定偏波の光を生成する光源装置１３とを備えて構成される。液晶表示パネル１１は、画面サイズが５インチ程度の小型のものから、８０インチを超える大型な液晶表示パネル１１で構成される。例えば反射型偏光板のような偏光分離部材１０１で液晶表示パネル１１からの映像光を再帰反射部材２に向けて一旦は透過させ、透過した映像光は再帰反射部材２で反射される。ここで、上記偏光分離部材１０１は、ビームスプリッタとも称され、特定の偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）を伴う映像光を透過するが、上記特定の偏光とは別の偏光（Ｓ偏光またはＰ偏光）を伴う映像光は反射する特徴を有している。
【0039】
再帰反射部材２の光入射面にはλ／４板２１を設け、映像光を２度通過させることで偏光変換し特定偏波を他方の偏波に変換することで、偏光分離部材１０１で反射させ、透明部材１００の外側に実像である空間浮遊映像３を表示する。図６Ｂ同様、透明部材１００の外光入射面には吸収型偏光板１１２を設ける。また、図示はしないが、図６Ｂ同様、外光が再帰反射部材２や映像表示装置１に入射しないように、透明部材１００の周囲を遮光部材１００ｂで囲む構成としてもよい。
【0040】
図６Ｃを用いて空間浮遊映像表示装置の主要構成の配置を説明する。図６Ｃにおいて、矢印方向を示す観察方向Ｃから観察する場合、２次元平面形状の空間浮遊映像３は観察することができる。空間浮遊映像３が形成される位置は以下のように定まる。図６Ｃでは、映像表示装置１と再帰反射部材２とが互いに平行となるように配置されており、具体的に映像表示装置１を構成する液晶表示パネル１１の映像表示面と再帰反射部材２の反射面とは正対して配置されている。よって、好適な空間浮遊映像３を観察することが可能となる。一方、映像表示装置１を構成する液晶表示パネル１１の映像表示面と再帰反射部材２の反射面とが互いに略平行となるように配置されてもよく、互いになす角が１０度前後であれば、発生するゴースト像は実用上問題とならない、つまり、ゴースト像は発生しても空間浮遊映像３の視認性に影響を与えることがほぼない。
【0041】
映像表示装置１を構成する液晶表示パネル１１上の任意の点Ａ（ここでは、液晶表示パネル１１上の中央の１点）と、再帰反射部材２上の対応点Ａ’（同様に、再帰反射部材２上の中央の１点）とを結んだ線分Ａ－Ａ’が偏光分離部材（ビームスプリッタ）１０１と交差する点Ｂとし、線分ＡＢの長さをＬ１とする。線分Ａ－Ａ’は液晶表示パネル１１の映像表示面から出射される映像光の光軸であり、当該光源の出射方向が液晶表示パネル１１の映像表示面とほぼ垂直であり、あるいは線分Ａ－Ａ’は液晶表示パネル１１の映像表示面に略垂直または垂直である。次に、上記偏光分離部材１０１上の点Ｂから鉛直方向（図６Ｃの透明部材１００を配置する方向）に長さＬ２の点を点Ｃとし、線分ＡＢの長さＬ１と線分ＢＣの長さＬ２とはほぼ同じ長さである。すると、上記点Ｃを中央とする２次元平面上に空間浮遊映像３が形成される。
【0042】
ここでは、液晶表示パネル１１上の中央の１点Ａで説明したが、液晶表示パネル１１上の任意の点について、上記、Ｌ１＝Ｌ２の関係が成り立つ。したがって、図６Ｃにおいて、液晶表示パネル１１を偏光分離部材１０１の点Ｂから遠ざけて配置すれば、Ｌ１は長くなり、Ｌ１＝Ｌ２の関係から、Ｌ２も長くなるので、空間浮遊映像３が形成される位置はより上方となる。すなわち、透明部材１００で構成される窓部１００ａから空間浮遊映像３までの距離が長くなる。よって、空間浮遊映像３の表示位置は液晶表示パネル１１と偏光分離部材１０１との間の距離に応じて変化する。つまり、空間浮遊映像３の表示位置は、液晶表示パネル１１と偏光分離部材１０１との間の距離に応じて定まる位置である。
【0043】
ただし、液晶表示パネル１１から同じ強度の映像光を出射する場合、液晶表示パネル１１を偏光分離部材１０１から遠ざけて配置することは、液晶表示パネル１１と再帰反射部材２との距離も長くなるため、液晶表示パネル１１から再帰反射部材２に到達する映像光の強度（輝度）は低くなり、結果的に、空間浮遊映像３の明るさも低下することになる。したがって、表示する空間浮遊映像３から透明部材１００までの距離と、空間浮遊映像３の明るさとはトレードオフの関係にあるため、液晶表示パネル１１と偏光分離部材１０１との配置位置を調整することで、好適で視認性の高い空間浮遊映像３を表示することができる。
【0044】
また、図６Ｃより明らかなように、偏光分離部材１０１と、線分Ａ‐Ａ’（液晶表示パネル１１から出射される映像光の光軸）とのなす角が４５度である場合には、映像表示装置１で生成される映像と、空間浮遊映像３との大きさは同一となる。一方、図示はしないが、上記角度が４５度よりも大きい場合には、空間浮遊映像３の幅は、映像表示装置１で生成される映像に比べて小さくなり、逆に、上記角度が４５度よりも小さい場合には、空間浮遊映像３の幅は、映像表示装置１で生成される映像に比べて大きくなる。
【0045】
＜空間浮遊映像表示システム（５）＞
図６Ｄ、および、図６Ｅは本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成の他の例（第五例）を示す図である。図６Ｄに示す空間浮遊映像表示装置は、図６Ｃと同じ部品、すなわち、映像表示装置１、再帰反射部材２、λ／４板２１、偏光分離部材１０１、透明部材１００等より構成されている。また、映像表示装置１を構成する液晶表示パネル１１の映像表示面と再帰反射部材２の再帰反射面とは正対して配置されている。
図６Ｄ、および、図６Ｅは本発明の一実施例に係る空間浮遊映像表示装置の主要部構成の他の例（第五例）を示す図である。図６Ｄに示す空間浮遊映像表示装置は、図６Ｃと同じ部品、すなわち、映像表示装置１、再帰反射部材２、λ／４板２１、偏光分離部材１０１、透明部材１００等より構成されている。また、映像表示装置１を構成する液晶表示パネル１１の映像表示面と再帰反射部材２の再帰反射面とは正対して配置されている。
【0046】
ただし、図６Ｄが図６Ｃとは、映像表示装置１を構成する液晶表示パネル１１の映像表示面と再帰反射部材２の反射面とは正対して配置されているものの、再帰反射部材２の方が映像表示装置１よりも上部に位置している点で異なる。つまり、映像表示装置１が透明部材１００から離れた位置に配置されている。よって、映像表示装置１から出射する映像光が透明部材１００から視認できない位置に映像表示装置１を設けるとゴースト像の発生が軽減される。また、再帰反射部材２を傾け、再帰反射映像光が通過する透明部材１００から離れた位置に配置し外光の入射を妨げる構成とする。すなわち、映像表示装置１を構成する液晶表示パネル１１から発せられる映像光の向き、換言すれば、点Ａと点Ａ’とを結ぶ線分Ａ－Ａ’は図６Ｃでは水平であるが、図６Ｄにおいては、左斜め上方に傾いており、線分Ａ－Ａ’と偏光分離部材１０１とのなす角が４５度よりも大きい点で異なっている。上記の結果、傾いた空間浮遊映像３を観察することが可能となる。
【0047】
さらに、図６Ｄでは、空間浮遊映像３は、図６Ｃのごとく水平に形成されるのに対して、上記線分Ａ－Ａ’の傾き、および、偏光分離部材１０１の傾き角度に応じて、傾き角を有して形成される。すなわち、線分Ａ－Ａ’の傾き、および、偏光分離部材１０１の傾き角度を変化させることで、空間浮遊映像３が形成される平面の角度を調整することが可能であり、ユーザの観察方向Ｓを、適切な角度とすることが可能となる。
【0048】
図６Ｅに示す空間浮遊映像表示装置では、図６Ｄと同じ部品より構成され、また、部品の配置も同じであるが、偏光分離部材１０１の傾きが、図６Ｄと比較して大きく（より水平に近い傾き角を有し）、そのため、映像光の光軸、すなわち、線分Ａ－Ａ’と、偏光分離部材１０１のなす角βは、図６Ｄにおける角αと比較して、より小さい角度となっている。つまり、角度α＞角度βの関係となっている。
【0049】
【0050】
上記の通り、映像光の向き、すなわち、線分Ａ－Ａ’と、偏光分離部材１０１のなす角（αまたはβ）を調整することにより、空間浮遊映像３と透明部材１００とのなす角を変化させることができる。よって、ユーザにとって好適な観察方向を得ることが可能となる。
【0051】
＜反射型偏光板＞
本発明のグリッド構造の反射型偏光板は、偏光軸に対して垂直方向からの光についての特性は低下する。このため、偏光軸に沿った仕様が望ましく、液晶表示パネル１１からの出射映像光を狭角で出射可能な本実施例の光源が理想的な光源となる。また、水平方向の特性も同様に斜めからの光については特性低下がある。以上の特性を考慮して、以下、液晶表示パネル１１からの出射映像光をより狭角に出射可能な光源を液晶表示パネル１１のバックライトとして使用する、本実施例の構成例について説明する。これにより、高コントラストな空間浮遊映像３が提供可能となる。
本発明のグリッド構造の反射型偏光板は、偏光軸に対して垂直方向からの光についての特性は低下する。このため、偏光軸に沿った仕様が望ましく、液晶表示パネル１１からの出射映像光を狭角で出射可能な本実施例の光源が理想的な光源となる。また、水平方向の特性も同様に斜めからの光については特性低下がある。以上の特性を考慮して、以下、液晶表示パネル１１からの出射映像光をより狭角に出射可能な光源を液晶表示パネル１１のバックライトとして使用する、本実施例の構成例について説明する。これにより、高コントラストな空間浮遊映像３が提供可能となる。
【0052】
＜映像表示装置＞
次に、本実施例の映像表示装置１について図を用いて説明する。本実施例の映像表示装置１は映像表示素子（液晶表示パネル１１）と共に、その光源を構成する光源装置１３を備えており、図７では、光源装置１３を液晶表示パネルと共に展開斜視図として示している。
次に、本実施例の映像表示装置１について図を用いて説明する。本実施例の映像表示装置１は映像表示素子（液晶表示パネル１１）と共に、その光源を構成する光源装置１３を備えており、図７では、光源装置１３を液晶表示パネルと共に展開斜視図として示している。
【0053】
この液晶表示パネル（映像表示素子）は、図７に矢印３０で示すように、バックライト装置である光源装置１３からの光により狭角な拡散特性を有する、即ち、指向性（直進性）が強く、かつ、偏光面を一方向に揃えたレーザ光に似た特性の照明光束を得て、入力される映像信号に応じて変調をかけた映像光を、再帰反射部材２により反射しウィンドガラス１０５を透過して実像である空間浮遊映像を形成する（図１参照）。また、図７では、映像表示装置１を構成する液晶表示パネル１１と、更に、光源装置１３からの出射光束の指向特性を制御する光方向変換パネル５４、および、必要に応じて狭角拡散板（図示せず）を備えて構成されている。即ち、液晶表示パネル１１の両面には偏光板が設けられ、特定の偏波の映像光が映像信号により光の強度を変調して出射する（図７の矢印３０を参照）構成となっている。これにより、所望の映像を指向性（直進性）の高い特定偏波の光として、光方向変換パネル５４を介して、再帰反射部材２に向けて投写し、再帰反射部材２で反射後、店舗（空間）の外部の観視者の眼に向けて透過して空間浮遊映像３を形成する。なお、上述した光方向変換パネル５４の表面には保護カバー５０（図８、図９を参照）を設けてよい。
【0054】
本実施例では、光源装置１３からの出射光束（矢印３０で示す）の利用効率を向上させ、消費電力を大幅に低減するために、光源装置１３と液晶表示パネル１１を含んで構成される映像表示装置１において、光源装置１３からの光（図８の矢印３０を参照）を、再帰反射部材２に向けて投写し、再帰反射部材２で反射後、ウィンドガラス１０５の表面に設けた透明シート（図示せず）により、空間浮遊映像３を所望の位置に形成するよう指向性を制御することもできる。具体的には、この透明シートは、フレネルレンズやリニアフレネルレンズ等の光学部品によって高い指向性を付与したまま浮遊映像の結像位置を制御する。このことによれば、映像表示装置１からの映像光は、レーザ光のようにウィンドガラス１０５の外側（例えば、歩道）にいる観察者に対して高い指向性（直進性）で効率良く届くこととなり、その結果、高品位な浮遊映像を高解像度で表示すると共に、光源装置１３のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子２０１を含む映像表示装置１による消費電力を著しく低減することが可能となる。
【0055】
＜映像表示装置の例（１）＞
図７は映像表示装置１の別例を示す図である。また図８は、図７の光源装置１３の上に液晶表示パネル１１と光方向変換パネル５４を配置した状態を示す。この光源装置１３は、例えば、プラスチックなどにより形成され、その内部にＬＥＤ素子２０１、導光体２０３を収納して構成されており、導光体２０３の端面には、図８等にも示したようにそれぞれのＬＥＤ素子２０１からの発散光を略平行光束に変換するために、受光部に対して対面に向かって徐々に断面積が大きくなる形状を有し、内部を伝搬する際に複数回全反射することで発散角が徐々に小さくなるような作用を有するレンズ形状を設けている。その上面には、映像表示装置１を構成する液晶表示パネル１１が取り付けられている。また、光源装置１３のケースのひとつの側面（本例では左側の端面）には、半導体光源であるＬＥＤ素子２０１や、その制御回路を実装したＬＥＤ基板２０２（図８参照）が取り付けられると共に、ＬＥＤ基板２０２の外側面には、ＬＥＤ素子２０１および制御回路で発生する熱を冷却するための部材であるヒートシンクが取り付けられてもよい。
図７は映像表示装置１の別例を示す図である。また図８は、図７の光源装置１３の上に液晶表示パネル１１と光方向変換パネル５４を配置した状態を示す。この光源装置１３は、例えば、プラスチックなどにより形成され、その内部にＬＥＤ素子２０１、導光体２０３を収納して構成されており、導光体２０３の端面には、図８等にも示したようにそれぞれのＬＥＤ素子２０１からの発散光を略平行光束に変換するために、受光部に対して対面に向かって徐々に断面積が大きくなる形状を有し、内部を伝搬する際に複数回全反射することで発散角が徐々に小さくなるような作用を有するレンズ形状を設けている。その上面には、映像表示装置１を構成する液晶表示パネル１１が取り付けられている。また、光源装置１３のケースのひとつの側面（本例では左側の端面）には、半導体光源であるＬＥＤ素子２０１や、その制御回路を実装したＬＥＤ基板２０２（図８参照）が取り付けられると共に、ＬＥＤ基板２０２の外側面には、ＬＥＤ素子２０１および制御回路で発生する熱を冷却するための部材であるヒートシンクが取り付けられてもよい。
【0056】
また、光源装置１３のケースの上面に取り付けられる液晶表示パネル１１のフレーム（図示せず）には、当該フレームに取り付けられた液晶表示パネル１１と、更に、当該液晶表示パネル１１に電気的に接続されたＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：フレキシブル配線基板）（図示せず）などが取り付けられて構成される。即ち、映像表示素子である液晶表示パネル１１は、固体光源であるＬＥＤ素子２０１と共に、電子装置を構成する制御回路（図示せず）からの制御信号に基づいて、透過光の強度を変調することによって表示映像を生成する。この時、生成される映像光は拡散角度が狭く特定の偏波成分のみとなるため、映像信号により駆動された面発光レーザ映像源に近い、従来にない新しい映像表示装置１が得られることとなる。なお、現状では、レーザ装置により、上述した映像表示装置１で得られる画像と同等のサイズのレーザ光束を得ることは、技術的にも安全上からも不可能である。そこで、本実施例では、例えば、ＬＥＤ素子２０１を備えた一般的な光源からの光束から、上述した面発光レーザ映像光に近い光を得る。
【0057】
続いて、光源装置１３のケース内に収納されている光学系の構成について、図８と共に、図９を参照しながら詳細に説明する。図８および図９は断面図であるため、光源を構成する複数のＬＥＤ素子２０１が１つだけ示されており、これらは導光体２０３の受光端面２０３ａの形状により略コリメート光に変換される。このため導光体端面の受光部とＬＥＤ素子２０１は所定の位置関係を保って取り付けられている。なお、この導光体２０３は、各々、例えば、アクリル等の透光性の樹脂により形成されている。そして、この導光体端部のＬＥＤ受光面は、例えば、放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面を有し、その頂部では、その中央部に凸部（即ち、凸レンズ面）を形成した凹部を有し、その平面部の中央部には、外側に突出した凸レンズ面（あるいは、内側に凹んだ凹レンズ面でも良い）を有するものである（図示せず）。なお、導光体２０３の受光部外形形状は、円錐形状の外周面を形成する放物面形状をなし、ＬＥＤ素子２０１から周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定され、あるいは、反射面が形成されている。
【0058】
他方、ＬＥＤ素子２０１は、その回路基板であるＬＥＤ基板２０２の表面上の所定の位置にそれぞれ配置されている。このＬＥＤ基板２０２は、ＬＥＤコリメータ（受光端面２０３ａ）に対して、その表面上のＬＥＤ素子２０１が、それぞれ、前述した凹部の中央部に位置するように配置されて固定される。
【0059】
かかる構成によれば、導光体２０３の受光端面２０３ａの形状によって、ＬＥＤ素子２０１から放射される光は略平行光として取り出すことが可能となり、発生した光の利用効率を向上することが可能となる。
【0060】
以上述べたように、光源装置１３は、導光体２０３の端面に設けた受光部である受光端面２０３ａに光源であるＬＥＤ素子２０１を複数並べた光源ユニットを取り付けて構成され、ＬＥＤ素子２０１からの発散光束を導光体端面の受光端面２０３ａのレンズ形状によって略平行光として、矢印で示すように、導光体２０３の内部を導光し（図面に平行な方向）、光束方向変換手段２０４によって、導光体２０３に対して略平行に配置された液晶表示パネル１１に向かって（図面から手前に垂直な方向）出射する。導光体２０３内部または表面の形状によってこの光束方向変換手段２０４の分布（密度）を最適化することで、液晶表示パネル１１に入射する光束の均一性を制御することができる。上述した光束方向変換手段２０４は導光体２０３の表面の形状や導光体２０３の内部に例えば屈折率の異なる部分を設けることで、導光体２０３内を伝搬した光束を、導光体２０３に対して略平行に配置された液晶表示パネル１１に向かって（図面から手前に垂直な方向）出射する。この時、液晶表示パネル１１を画面中央に正対し画面対角寸法と同じ位置に視点を置いた状態で画面中央と画面周辺部の輝度を比較した場合の相対輝度比が２０％以上あれば実用上問題なく、３０％を超えていれば更に優れた特性となる。
【0061】
なお、図８は上述した導光体２０３とＬＥＤ素子２０１を含む光源装置１３において、偏光変換する本実施例の光源の構成とその作用を説明するための断面配置図である。図８において、光源装置１３は、例えば、プラスチックなどにより形成される表面または内部に光束方向変換手段２０４を設けた導光体２０３、光源としてのＬＥＤ素子２０１、反射シート２０５、位相差板２１６、レンチキュラーレンズなどから構成されており、その上面には、光源光入射面と映像光出射面に偏光板を備える液晶表示パネル１１が取り付けられている。
【0062】
光源装置１３に対向した液晶表示パネル１１の光源光入射面（図の下面）にはフィルムまたはシート状の反射型偏光板４９を設けており、ＬＥＤ素子２０１から出射した自然光束２１０のうち片側の偏波（例えばＰ波）２１２を選択的に反射させ、導光体２０３の一方（図の下方）の面に設けた反射シート２０５で反射して、再度、液晶表示パネル１１に向かうようにする。そこで、反射シート２０５と導光体２０３の間もしくは導光体２０３と反射型偏光板４９の間に位相差板２１６（λ／４板）を設けて反射シート２０５で反射させ、２回通過させることで反射光束をＰ偏光からＳ偏光に変換し、映像光としての光源光の利用効率を向上する。液晶表示パネル１１で映像信号により光強度を変調された映像光束は（図８の矢印２１３）、再帰反射部材２に入射して、図１に示したように、反射後にウィンドガラス１０５を透過して店舗（空間）の内部または外部に実像である空間浮遊映像３を得ることができる。
【0063】
図９は、図８と同様に、導光体２０３とＬＥＤ素子２０１を含む光源装置１３において、偏光変換する本実施例の光源の構成と作用を説明するための断面配置図である。光源装置１３も、同様に、例えばプラスチックなどにより形成される表面または内部に光束方向変換手段２０４を設けた導光体２０３、光源としてのＬＥＤ素子２０１、反射シート２０５、位相差板２１６、レンチキュラーレンズなどから構成されており、その上面には、映像表示素子として、光源光入射面と映像光出射面に偏光板を備える液晶表示パネル１１が取り付けられている。
【0064】
また、光源装置１３に対応した液晶表示パネル１１の光源光入射面（図の下面）にはフィルムまたはシート状の反射型偏光板４９を設け、ＬＥＤ素子２０１から出射した自然光束２１０うち片側の偏波（例えばＳ波）２１１を選択的に反射させ、導光体２０３の一方（図の下方）の面に設けた反射シート２０５で反射して、再度液晶表示パネル１１に向かう。反射シート２０５と導光体２０３の間もしくは導光体２０３と反射型偏光板４９の間に位相差板２１６（λ／４板）を設けて反射シート２０５で反射させ、２回通過させることで反射光束をＳ偏光からＰ偏光に変換し、映像光として光源光の利用効率を向上する。液晶表示パネル１１で映像信号により光強度変調された映像光束は（図９の矢印２１４）、再帰反射部材２に入射して、図１に示すように、反射後にウィンドガラス１０５を透過して店舗（空間）の内部または外部に実像である空間浮遊映像３を得ることができる。
【0065】
図８および図９に示す光源装置１３においては、対向する液晶表示パネル１１の光入射面に設けた反射型偏光板４９の作用とともに、反射型偏光板４９で片側の偏光成分を反射するため、理論上得られるコントラスト比は、反射型偏光板４９のクロス透過率の逆数と液晶表示パネル１１に付帯した２枚の偏光板により得られるクロス透過率の逆数を乗じたものとなる。これにより、高いコントラスト性能が得られる。実際には、表示画像のコントラスト性能が１０倍以上向上することを実験により確認した。この結果、自発光型の有機ＥＬに比較しても遜色ない高品位な映像が得られた。
【0066】
＜映像表示装置の例（２）＞
図１０には、映像表示装置１の具体的な構成の他の一例を示す。図１０の光源装置１３は、図１２等の光源装置と同様である。この光源装置１３は、例えばプラスチックなどのケース内にＬＥＤ、コリメータ、合成拡散ブロック、導光体等を収納して構成されており、その上面には液晶表示パネル１１が取り付けられている。また、光源装置１３のケースのひとつの側面には、図１２等に示す半導体光源であるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子１４ａ、１４ｂや、その制御回路を実装したＬＥＤ基板１０２が取り付けられると共に、ＬＥＤ基板１０２の外側面には、ＬＥＤ素子１４ａ、１４ｂおよび制御回路で発生する熱を冷却するための部材であるヒートシンク１０３（図１０参照）が取り付けられている（図１２、図１３等も参照）。
図１０には、映像表示装置１の具体的な構成の他の一例を示す。図１０の光源装置１３は、図１２等の光源装置と同様である。この光源装置１３は、例えばプラスチックなどのケース内にＬＥＤ、コリメータ、合成拡散ブロック、導光体等を収納して構成されており、その上面には液晶表示パネル１１が取り付けられている。また、光源装置１３のケースのひとつの側面には、図１２等に示す半導体光源であるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子１４ａ、１４ｂや、その制御回路を実装したＬＥＤ基板１０２が取り付けられると共に、ＬＥＤ基板１０２の外側面には、ＬＥＤ素子１４ａ、１４ｂおよび制御回路で発生する熱を冷却するための部材であるヒートシンク１０３（図１０参照）が取り付けられている（図１２、図１３等も参照）。
【0067】
また、ケースの上面に取り付けられた液晶表示パネルフレームには、当該フレームに取り付けられた液晶表示パネル１１と、更に、液晶表示パネル１１に電気的に接続されたＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：フレキシブル配線基板）４０３（図１０参照）などが取り付けられて構成されている。即ち、映像表示素子である液晶表示パネル１１は、固体光源であるＬＥＤ素子１４ａ，１４ｂと共に、電子装置を構成する制御回路（ここでは図示せず）からの制御信号に基づいて、透過光の強度を変調することによって表示映像を生成する。
【0068】
＜映像表示装置の例（３）＞
続いて、図１１を用いて映像表示装置１の具体的な構成の他の例（表示装置の例３）を説明する。この映像表示装置１の光源装置は、ＬＥＤからの光（Ｐ偏光とＳ偏光が混在）の発散光束をコリメータ（コリメータレンズまたはＬＥＤコリメータレンズ）１８により略平行光束に変換し、反射型導光体３０４の反射面により液晶表示パネル１１に向け反射する。反射光は液晶表示パネル１１と反射型導光体３０４の間に配置された反射型偏光板４９に入射する。反射型偏光板４９では特定の偏波（例えばＰ偏光）は透過して液晶表示パネル１１に入射する。反射型偏光板で他方の偏波（例えばＳ偏光）は反射され再び反射型導光体３０４へ向かう。反射型偏光板４９は、反射型導光体３０４の反射面からの光の主光線に対して垂直とならないよう傾きを以て設置されており、反射型偏光板４９で反射された光の主光線は、反射型導光体３０４の透過面に入射する。反射型導光体３０４の透過面に入射した光は、反射型導光体３０４の背面を透過し、位相差板であるλ／４板２７０を透過し、反射板２７１で反射される。反射板２７１で反射された光は、再びλ／４板２７０を透過し、反射型導光体３０４の透過面を透過する。反射型導光体３０４の透過面を透過した光は再び反射型偏光板４９に入射する。このとき、反射型偏光板４９に再度入射する光は、λ／４板２７０を2回通過しているため、反射型偏光板４９を透過する偏波（例えば、Ｐ偏光）へ偏光が変換されている。よって、偏光が変換されている光は反射型偏光板４９を透過し、液晶表示パネル１１に入射する。なお、偏光変換に係る偏光設計について、上述の説明から偏波を逆に構成（Ｓ偏光とＰ偏光を逆にする）してもかまわない。
続いて、図１１を用いて映像表示装置１の具体的な構成の他の例（表示装置の例３）を説明する。この映像表示装置１の光源装置は、ＬＥＤからの光（Ｐ偏光とＳ偏光が混在）の発散光束をコリメータ（コリメータレンズまたはＬＥＤコリメータレンズ）１８により略平行光束に変換し、反射型導光体３０４の反射面により液晶表示パネル１１に向け反射する。反射光は液晶表示パネル１１と反射型導光体３０４の間に配置された反射型偏光板４９に入射する。反射型偏光板４９では特定の偏波（例えばＰ偏光）は透過して液晶表示パネル１１に入射する。反射型偏光板で他方の偏波（例えばＳ偏光）は反射され再び反射型導光体３０４へ向かう。反射型偏光板４９は、反射型導光体３０４の反射面からの光の主光線に対して垂直とならないよう傾きを以て設置されており、反射型偏光板４９で反射された光の主光線は、反射型導光体３０４の透過面に入射する。反射型導光体３０４の透過面に入射した光は、反射型導光体３０４の背面を透過し、位相差板であるλ／４板２７０を透過し、反射板２７１で反射される。反射板２７１で反射された光は、再びλ／４板２７０を透過し、反射型導光体３０４の透過面を透過する。反射型導光体３０４の透過面を透過した光は再び反射型偏光板４９に入射する。このとき、反射型偏光板４９に再度入射する光は、λ／４板２７０を2回通過しているため、反射型偏光板４９を透過する偏波（例えば、Ｐ偏光）へ偏光が変換されている。よって、偏光が変換されている光は反射型偏光板４９を透過し、液晶表示パネル１１に入射する。なお、偏光変換に係る偏光設計について、上述の説明から偏波を逆に構成（Ｓ偏光とＰ偏光を逆にする）してもかまわない。
【0069】
この結果、ＬＥＤからの光は特定の偏波（例えばＰ偏光）に揃えられ、液晶表示パネル１１に入射し、映像信号に合わせて輝度変調されパネル面に映像を表示する。上述の例と同様に光源を構成する複数のＬＥＤが示されており（ただし、縦断面のため図１６では１個のみ図示）、これらはコリメータ１８に対して所定の位置に取り付けられている。なお、コリメータ１８は、各々、例えばアクリル等の透光性の樹脂またはガラスにより形成されている。そして、このコリメータ１８は、放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面を有してもよい。その頂部では、その中央部に凸部（即ち、凸レンズ面）を形成した凹部を有してもよい。また、その平面部の中央部には、外側に突出した凸レンズ面（あるいは、内側に凹んだ凹レンズ面でも良い）を有している。なお、コリメータ１８の円錐形状の外周面を形成する放物面は、ＬＥＤから周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定され、あるいは、反射面が形成されている。
【0070】
なお、ＬＥＤは、その回路基板である、ＬＥＤ基板１０２の表面上の所定の位置にそれぞれ配置されている。このＬＥＤ基板１０２は、コリメータ１８に対して、その表面上のＬＥＤが、それぞれ、円錐凸形状の頂部の中央部（頂部に凹部が有る場合はその凹部）に位置するように配置されて固定される。
【0071】
かかる構成によれば、コリメータ１８によって、ＬＥＤから放射される光のうち、特に、その中央部分から放射される光は、コリメータ１８の外形を形成する凸レンズ面 により集光されて平行光となる。また、その他の部分から周辺方向に向かって出射される光は、コリメータ１８の円錐形状の外周面を形成する放物面によって反射され、同様に、集光されて平行光となる。換言すれば、その中央部に凸レンズを構成すると共に、その周辺部に放物面を形成したコリメータ１８によれば、ＬＥＤにより発生された光のほぼ全てを平行光として取り出すことが可能となり、発生した光の利用効率を向上することが可能となる。
【0072】
以上の構成は図１２、図１３等に示した映像表示装置の光源装置と同様の構成である。 さらに、図１１に示したコリメータ１８により略平行光に変換された光は、反射型導光体３０４で反射される。当該光のうち、反射型偏光板４９の作用により特定の偏波の光は反射型偏光板４９透過し、反射型偏光板４９の作用により反射された他方の偏波の光は再度導光体３０４を透過する。当該光は、反射型導光体３０４に対して、液晶表示パネル１１とは逆の位置にある反射板２７１で反射する。この時、当該光は位相差板であるλ／４板２７０を２度通過することで偏光変換される。反射板２７１で反射した光は、再び導光体３０４を透過して、反対面に設けた反射型偏光板４９に入射する。当該入射光は、偏光変換がなされているので、反射型偏光板４９を透過して、偏光方向を揃えて液晶表示パネル１１に入射される。この結果、光源の光を全て利用できるので光の幾何光学的な利用効率が２倍になる。また、反射型偏光板の偏光度（消光比）もシステム全体の消光比に乗せられるので、本実施例の光源装置を用いることで表示装置全体としてのコントラスト比が大幅に向上する。なお、反射型導光体３０４の反射面の面粗さおよび反射板２７１の面粗さを調整することで、それぞれの反射面での光の反射拡散角を調整することができる。液晶表示パネル１１に入射する光の均一性がより好適になるように、設計毎に、反射型導光体３０４の反射面の面粗さおよび反射板２７１の面粗さを調整すればよい。
【0073】
なお、図１１の位相差板であるλ／４板２７０は、必ずしもλ／４板２７０へ垂直に入射した偏光に対する位相差がλ／４である必要はない。図１１の構成において、偏光が２回通過することで、位相が９０°（λ／２）変わる位相差板であればよい。位相差板の厚さは偏光の入射角度分布に応じて調整すればよい。
【0074】
液晶表示パネル１１からの出射光は、従来のＴＶセットでは画面水平方向（図１６（Ａ）Ｘ軸で表示）と画面垂直方向（図１６（Ｂ）Ｙ軸で表示）ともに同様な拡散特性を持っている。これに対して、本実施例の液晶表示パネル１１からの出射光束の拡散特性は、例えば図１６の例１に示すように輝度が正面視（角度０度）の５０％になる視野角が１３度とすることで、従来の６２度に対して１／５となる。同様に垂直方向の視野角は上下不均等として上側の視野角を下側の視野角に対して１／３程度に抑えるように反射型導光体の反射角度と反射面の面積等を最適化する。この結果、従来の液晶ＴＶに比べ監視方向に向かう映像光量が大幅に向上し、輝度は５０倍以上となる。
【0075】
更に、図１６の例２に示す視野角特性とすれば輝度が正面視（角度０度）の５０％になる視野角が５度とすることで従来の６２度に対して１／１２となる。同様に垂直方向の視野角は上下均等として視野角を従来に対して１／１２程度に抑えるように反射型導光体の反射角度と反射面の面積等を最適化する。この結果、従来の液晶ＴＶに比べ監視方向に向かう映像光量が大幅に向上し、輝度は１００倍以上となる。以上述べたように視野角を狭角とすることで監視方向に向かう光束量を集中できるので光の利用効率が大幅に向上する。この結果、従来のＴＶ用の液晶表示パネルを使用しても、光源装置の光拡散特性を制御することで同様な消費電力で大幅な輝度向上が実現可能で、屋外に向けての空間浮遊映像表示システムに対応した映像表示装置１とすることができる。
【0076】
図１１に戻る。基本構成としては、図１１に示すように光源装置により狭角な指向特性の光束を液晶表示パネル１１に入射させ、映像信号に合わせて輝度を変調することで、液晶表示パネル１１の画面上に表示した映像情報を、再帰反射部材２で反射させ得られた空間浮遊映像３を、ウィンドガラス１０５を介して室外または室内に表示する。
【0077】
【0078】
図１２には、光源を構成するＬＥＤ素子１４ａ、１４ｂが示されており、これらはＬＥＤコリメータ１５に対して所定の位置に取り付けられている。なお、このＬＥＤコリメータ１５は、各々、例えばアクリル等の透光性の樹脂により形成されている。そして、このＬＥＤコリメータ１５は、図１３（Ｂ）にも示すように、放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面１５６を有すると共に、その頂部では、その中央部に凸部（即ち、凸レンズ面）１５７を形成した凹部１５３を有する。また、その平面部の中央部には、外側に突出した凸レンズ面（あるいは、内側に凹んだ凹レンズ面でも良い）１５４を有している。なお、ＬＥＤコリメータ１５の円錐形状の外周面１５６を形成する放物面は、ＬＥＤ素子１４ａ、１４ｂから周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定され、あるいは、反射面が形成されている。
【0079】
また、ＬＥＤ素子１４ａ、１４ｂは、その回路基板であるＬＥＤ基板１０２の表面上の所定の位置にそれぞれ配置されている。このＬＥＤ基板１０２は、ＬＥＤコリメータ１５に対して、その表面上のＬＥＤ素子１４ａまたは１４ｂが、それぞれ、その凹部１５３の中央部に位置するように配置されて固定される。
【0080】
かかる構成によれば、上述したＬＥＤコリメータ１５によって、ＬＥＤ素子１４ａまたは１４ｂから放射される光のうち、特に、その中央部分から上方（図１３（Ｂ）の右方向）に向かって放射される光は、ＬＥＤコリメータ１５の外形を形成する２つの凸レンズ面１５７、１５４により集光されて平行光となる。また、その他の部分から周辺方向に向かって出射される光は、ＬＥＤコリメータ１５の円錐形状の外周面１５６を形成する放物面によって反射され、同様に、集光されて平行光となる。換言すれば、その中央部に凸レンズを構成すると共に、その周辺部に放物面を形成したＬＥＤコリメータ１５によれば、ＬＥＤ素子１４ａまたは１４ｂにより発生された光のほぼ全てを平行光として取り出すことが可能となり、発生した光の利用効率を向上することが可能となる。
【0081】
なお、図１３に示すようにＬＥＤコリメータ１５の光の出射側には偏光変換素子２１が設けられている。この偏光変換素子２１は、図１３からも明らかなように、断面が平行四辺形である柱状（以下、平行四辺形柱）の透光性部材と、断面が三角形である柱状（以下、三角形柱）の透光性部材とを組み合わせ、ＬＥＤコリメータ１５からの平行光の光軸に対して直交する面に平行に、複数、アレイ状に配列して構成されている。更に、これらアレイ状に配列された隣接する透光性部材間の界面には、交互に、偏光ビームスプリッタ（以下、「ＰＢＳ膜」と省略する）２１１と反射膜２１２とが設けられており、また、偏光変換素子２１へ入射してＰＢＳ膜２１１を透過した光が出射する出射面には、λ／２位相板２１５が備えられている。
【0082】
この偏光変換素子２１の出射面には、更に、図１３（Ａ）にも示す矩形状の合成拡散ブロック１６が設けられている。即ち、ＬＥＤ素子１４ａまたは１４ｂから出射された光は、ＬＥＤコリメータ１５の働きにより平行光となって合成拡散ブロック１６へ入射し、出射側のテクスチャー１６１により拡散された後、導光体１７に到る。
【0083】
導光体１７は、例えばアクリル等の透光性の樹脂により断面が略三角形（図１３（Ｂ）参照）の棒状に形成された部材であり、そして、図１２からも明らかなように、合成拡散ブロック１６の出射面に第１拡散板１８ａを介して対向する導光体光入射部（面）１７１と、斜面を形成する導光体光反射部（面）１７２と、第２拡散板１８ｂを介して、映像表示素子である液晶表示パネル１１と対向する導光体光出射部（面）１７３とを備えている。
【0084】
この導光体１７の導光体光反射部（面）１７２には、その一部拡大図である図１３（Ｂ）にも示すように、多数の反射面１７２ａと連接面１７２ｂとが交互に鋸歯状に形成されている。そして、反射面１７２ａ（図では右上がりの線分）は、図において一点鎖線で示す水平面に対してαｎ（ｎ：自然数であり、本例では、例えば、１～１３０である）を形成しており、その一例として、ここでは、αｎを４３度以下（ただし、０度以上）に設定している。
【0085】
導光体入射部（面）１７１は、光源側に傾斜した湾曲の凸形状に形成されている。これによれば、合成拡散ブロック１６の出射面からの平行光は、第１拡散板１８ａを介して拡散されて入射し、図１２からも明らかなように、導光体入射部（面）１７１により上方に僅かに屈曲（偏向）しながら導光体光反射部（面）１７２に達し、ここで反射して図１２の上方の出射面に設けた液晶表示パネル１１に到る。
【0086】
以上に詳述した映像表示装置１によれば、光利用効率やその均一な照明特性をより向上すると同時に、モジュール化されたＳ偏光波の光源装置を含め、小型かつ低コストで製造することが可能となる。なお、上記の説明では、偏光変換素子２１をＬＥＤコリメータ１５の後に取り付けるものとして説明したが、本発明はそれに限定されることなく、液晶表示パネル１１に到る光路中に設けることによっても同様の作用・効果が得られる。
【0087】
なお、導光体光反射部（面）１７２には、多数の反射面１７２ａと連接面１７２ｂとが交互に鋸歯状に形成されており、照明光束は、各々の反射面１７２ａ上で全反射されて上方に向かい、更には、導光体光出射部（面）１７３には狭角拡散板（図示せず）を設けて略平行な拡散光束として指向特性を制御する光方向変換パネル５４に入射し、斜め方向から液晶表示パネル１１へ入射する。本実施例では光方向変換パネル５４を導光体出射面１７３と液晶表示パネル１１の間に設けたが、液晶表示パネル１１の出射面に設けても、同様の効果が得られる。
【0088】
＜光源装置１３の例（２）＞
光源装置１３等の光学系の構成について、他の例を図１４に示す。図１３に示した例と同様に、光源を構成する複数（本例では、２個）のＬＥＤ素子１４ａ、１４ｂが示されており、これらはＬＥＤコリメータ１５に対して所定の位置に取り付けられている。なお、このＬＥＤコリメータ１５は、各々、例えばアクリル等の透光性の樹脂により形成されている。そして、図１３に示した例と同様に、このＬＥＤコリメータ１５は、放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面１５６を有すると共に、その頂部では、その中央部に凸部（即ち、凸レンズ面）１５７を形成した凹部１５３を有する。また、その平面部の中央部には、外側に突出した凸レンズ面（あるいは、内側に凹んだ凹レンズ面でも良い）１５４を有している。なお、ＬＥＤコリメータ１５の円錐形状の外周面１５６を形成する放物面は、ＬＥＤ素子１４ａから周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定され、あるいは、反射面が形成されている。
光源装置１３等の光学系の構成について、他の例を図１４に示す。図１３に示した例と同様に、光源を構成する複数（本例では、２個）のＬＥＤ素子１４ａ、１４ｂが示されており、これらはＬＥＤコリメータ１５に対して所定の位置に取り付けられている。なお、このＬＥＤコリメータ１５は、各々、例えばアクリル等の透光性の樹脂により形成されている。そして、図１３に示した例と同様に、このＬＥＤコリメータ１５は、放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面１５６を有すると共に、その頂部では、その中央部に凸部（即ち、凸レンズ面）１５７を形成した凹部１５３を有する。また、その平面部の中央部には、外側に突出した凸レンズ面（あるいは、内側に凹んだ凹レンズ面でも良い）１５４を有している。なお、ＬＥＤコリメータ１５の円錐形状の外周面１５６を形成する放物面は、ＬＥＤ素子１４ａから周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定され、あるいは、反射面が形成されている。
【0089】
また、ＬＥＤ素子１４ａ、１４ｂは、その回路基板である、ＬＥＤ基板１０２の表面上の所定の位置にそれぞれ配置されている。このＬＥＤ基板１０２は、ＬＥＤコリメータ１５に対して、その表面上のＬＥＤ素子１４ａまたは１４ｂが、それぞれ、その凹部１５３の中央部に位置するように配置されて固定される。
【0090】
かかる構成によれば、上述したＬＥＤコリメータ１５によって、ＬＥＤ素子１４ａまたは１４ｂから放射される光のうち、特に、その中央部分から上方（図の右方向）に向かって放射される光は、ＬＥＤコリメータ１５の外形を形成する２つの凸レンズ面１５７、１５４により集光されて平行光となる。また、その他の部分から周辺方向に向かって出射される光は、ＬＥＤコリメータ１５の円錐形状の外周面１５６を形成する放物面によって反射され、同様に、集光されて平行光となる。換言すれば、その中央部に凸レンズを構成すると共に、その周辺部に放物面を形成したＬＥＤコリメータ１５によれば、ＬＥＤ素子１４ａまたは１４ｂにより発生された光のほぼ全てを平行光として取り出すことが可能となり、発生した光の利用効率を向上することが可能となる。
【0091】
なお、ＬＥＤコリメータ１５の光の出射側には第１拡散板１８ａを介して導光体１７０が設けられている。導光体１７０は、例えばアクリル等の透光性の樹脂により断面が略三角形（図１４（Ａ）参照）の棒状に形成された部材であり、そして、図１４（Ａ）からも明らかなように、合成拡散ブロック１６の出射面に第１拡散板１８ａを介して対向する導光体１７０の入射部（面）１７１と、斜面を形成する導光体光反射部（面）１７２と、反射型偏光板２００を介して映像表示素子である液晶表示パネル１１と対向する導光体光出射部（面）１７３とを備えている。
【0092】
この反射型偏光板２００は、例えばＰ偏光を反射（Ｓ偏光は透過）させる特性を有する物を選択すれば、光源であるＬＥＤ素子１４ａ、１４ｂから発した自然光のうちＰ偏光を反射し、図１４（Ｂ）に示した導光体光反射部１７２に設けたλ／４板１７２ｃを通過して反射面１７２ｄで反射し、再びλ／４板１７２ｃを通過することでＳ偏光に変換され、液晶表示パネル１１に入射する光束は全てＳ偏光に統一される。
【0093】
同様に、反射型偏光板２００としてＳ偏光を反射（Ｐ偏光は透過）させる特性を有する物を選択すれば、光源であるＬＥＤ素子１４ａ、１４ｂから発した自然光のうちＳ偏光を反射し、図１４（Ｂ）に示した導光体光反射部１７２に設けたλ／４板１７２ｃを通過して反射面１７２ｄで反射し、再びλ／４板１７２ｃを通過することでＰ偏光に変換され、液晶表示パネル５２に入射する光束は全てＰ偏光に統一される。以上述べた構成でも偏光変換が実現できる。
【0094】
＜光源装置１３の例（３）＞
光源装置等の光学系の構成についての他の例を、図１１を用いて説明する。第３の例では、図１１に示すようにＬＥＤ基板１０２からの自然光（Ｐ偏光とＳ偏光が混在）の発散光束をＬＥＤコリメータレンズ１８により略平行光束に変換し、反射型導光体３０４により液晶表示パネル１１に向け反射する。反射光は液晶表示パネル１１と反射型導光体３０４の間に配置された反射型偏光板４９に入射する。反射型偏光板４９で特定の偏波（例えばＳ偏波）が反射され導光体３０４の反射面を繋ぐ面を透過し、導光体３０４の反対面に面して配置された反射板２７１で反射され位相板（λ／４波長板）２７０を２度透過することで偏光変換され、導光体と反射型偏光板を透過して液晶表示パネル１１に入射し映像光に変調される。この時、特定偏波と偏光変換された偏波面を合わせることで光の利用効率が通常の２倍となり、反射型偏光板の偏光度（消光比）もシステム全体の消光比に乗せられるので、本実施例の光源装置を用いることで情報表示システムのコントラスト比が大幅に向上する。
光源装置等の光学系の構成についての他の例を、図１１を用いて説明する。第３の例では、図１１に示すようにＬＥＤ基板１０２からの自然光（Ｐ偏光とＳ偏光が混在）の発散光束をＬＥＤコリメータレンズ１８により略平行光束に変換し、反射型導光体３０４により液晶表示パネル１１に向け反射する。反射光は液晶表示パネル１１と反射型導光体３０４の間に配置された反射型偏光板４９に入射する。反射型偏光板４９で特定の偏波（例えばＳ偏波）が反射され導光体３０４の反射面を繋ぐ面を透過し、導光体３０４の反対面に面して配置された反射板２７１で反射され位相板（λ／４波長板）２７０を２度透過することで偏光変換され、導光体と反射型偏光板を透過して液晶表示パネル１１に入射し映像光に変調される。この時、特定偏波と偏光変換された偏波面を合わせることで光の利用効率が通常の２倍となり、反射型偏光板の偏光度（消光比）もシステム全体の消光比に乗せられるので、本実施例の光源装置を用いることで情報表示システムのコントラスト比が大幅に向上する。
【0095】
この結果、ＬＥＤからの自然光は特定の偏波（例えばＰ偏波）に揃えられる。上述の例と同様に光源を構成する複数のＬＥＤが設けられており（ただし、縦断面のため図１２では１個のみ図示）、これらはＬＥＤコリメータレンズ１８に対して所定の位置に取り付けられている。なお、このＬＥＤコリメータレンズ１８は、各々、例えばアクリル等の透光性の樹脂またはガラスにより形成されている。そして、このＬＥＤコリメータレンズ１８は、放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面を有すると共に、その頂部では、その中央部に凸部（即ち、凸レンズ面）を形成した凹部を有する。また、その平面部の中央部には、外側に突出した凸レンズ面（あるいは、内側に凹んだ凹レンズ面でも良い）を有している。なお、ＬＥＤコリメータレンズ１８の円錐形状の外周面を形成する放物面は、ＬＥＤコリメータレンズ１８から周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定され、あるいは、反射面が形成されている。
【0096】
また、ＬＥＤは、その回路基板である、ＬＥＤ基板１０２の表面上の所定の位置にそれぞれ配置されている。このＬＥＤ基板１０２は、ＬＥＤコリメータレンズ１８に対して、その表面上のＬＥＤが、それぞれ、その凹部の中央部に位置するように配置されて固定される。
【0097】
かかる構成によれば、ＬＥＤコリメータレンズ１８によって、ＬＥＤから放射される光のうち、特に、その中央部分から放射される光は、ＬＥＤコリメータレンズ１８の外形を形成する２つの凸レンズ面により集光されて平行光となる。また、その他の部分から周辺方向に向かって出射される光は、ＬＥＤコリメータレンズ１８の円錐形状の外周面を形成する放物面によって反射され、同様に、集光されて平行光となる。換言すれば、その中央部に凸レンズを構成すると共に、その周辺部に放物面を形成したＬＥＤコリメータレンズ１８によれば、ＬＥＤにより発生された光のほぼ全てを平行光として取り出すことが可能となり、発生した光の利用効率を向上することが可能となる。
【0098】
＜映像表示装置の例（４）＞
さらに、表示装置の光源装置等の光学系の構成についての他の例（表示装置の例４）を、図１７を用いて説明する。表示装置の例３の光源装置において、反射型導光体３０４の代わりに拡散シートを用いる場合の構成例である。具体的には、ＬＥＤコリメータレンズ１８の光の出射側には図面の垂直方向と水平方向（図の前後方向で図示せず）の拡散特性を変換する光学シートを２枚用い（光学シート２０７Ａおよび光学シート２０７Ｂ）、ＬＥＤコリメータレンズ１８からの光を２枚の光学シート（拡散シート）の間に入射させる。この光学シートは、２枚構成ではなく１枚としても良い。１枚構成とする場合には１枚の光学シートの表面と裏面の微細形状で垂直と水平の拡散特性を調整する。また、拡散シートを複数枚使用して作用を分担しても良い。ここで、図１７の例では、光学シート２０７Ａと光学シート２０７Ｂの表面形状と裏面形状による反射拡散特性について、液晶表示パネル１１から出射する光束の面密度が均一になるように、ＬＥＤの数量とＬＥＤ基板（光学素子）１０２からの発散角およびＬＥＤコリメータレンズ１８の光学仕様を設計パラメータとして最適設計すると良い。つまり、導光体の代わりに複数の拡散シートの表面形状により拡散特性を調整する。図１７の例では偏光変換は上述した表示装置の例３と同様の方法で行われる。すなわち、図１７の例において、反射型偏光板４９はＳ偏光を反射（Ｐ偏光は透過）させる特性を有するように構成すればよい。その場合、光源であるＬＥＤから発した光のうちＰ偏光を透過して、透過した光は液晶表示パネル１１に入射する。光源であるＬＥＤから発した光のうちＳ偏光を反射し、反射した光は、図１７に示した位相差板２７０を通過する。位相差板２７０を通過した光は、反射板２７１で反射される。反射板２７１で反射した光は、再び位相差板２７０を通過することでＰ偏光に変換される。偏光変換された光は、反射型偏光板４９を透過し、液晶表示パネル１１に入射する。なお、図１７の位相差板であるλ／４板２７０は、必ずしもλ／４板２７０へ垂直に入射した偏光に対する位相差がλ／４である必要はない。図１７の構成において、偏光が２回通過することで、位相が９０°（λ／２）変わる位相差板であればよい。位相差板の厚さは偏光の入射角度分布に応じて調整すればよい。なお、図１７においても、偏光変換に係る偏光設計について、上述の説明から偏波を逆に構成（Ｓ偏光とＰ偏光を逆にする）してもかまわない。
さらに、表示装置の光源装置等の光学系の構成についての他の例（表示装置の例４）を、図１７を用いて説明する。表示装置の例３の光源装置において、反射型導光体３０４の代わりに拡散シートを用いる場合の構成例である。具体的には、ＬＥＤコリメータレンズ１８の光の出射側には図面の垂直方向と水平方向（図の前後方向で図示せず）の拡散特性を変換する光学シートを２枚用い（光学シート２０７Ａおよび光学シート２０７Ｂ）、ＬＥＤコリメータレンズ１８からの光を２枚の光学シート（拡散シート）の間に入射させる。この光学シートは、２枚構成ではなく１枚としても良い。１枚構成とする場合には１枚の光学シートの表面と裏面の微細形状で垂直と水平の拡散特性を調整する。また、拡散シートを複数枚使用して作用を分担しても良い。ここで、図１７の例では、光学シート２０７Ａと光学シート２０７Ｂの表面形状と裏面形状による反射拡散特性について、液晶表示パネル１１から出射する光束の面密度が均一になるように、ＬＥＤの数量とＬＥＤ基板（光学素子）１０２からの発散角およびＬＥＤコリメータレンズ１８の光学仕様を設計パラメータとして最適設計すると良い。つまり、導光体の代わりに複数の拡散シートの表面形状により拡散特性を調整する。図１７の例では偏光変換は上述した表示装置の例３と同様の方法で行われる。すなわち、図１７の例において、反射型偏光板４９はＳ偏光を反射（Ｐ偏光は透過）させる特性を有するように構成すればよい。その場合、光源であるＬＥＤから発した光のうちＰ偏光を透過して、透過した光は液晶表示パネル１１に入射する。光源であるＬＥＤから発した光のうちＳ偏光を反射し、反射した光は、図１７に示した位相差板２７０を通過する。位相差板２７０を通過した光は、反射板２７１で反射される。反射板２７１で反射した光は、再び位相差板２７０を通過することでＰ偏光に変換される。偏光変換された光は、反射型偏光板４９を透過し、液晶表示パネル１１に入射する。なお、図１７の位相差板であるλ／４板２７０は、必ずしもλ／４板２７０へ垂直に入射した偏光に対する位相差がλ／４である必要はない。図１７の構成において、偏光が２回通過することで、位相が９０°（λ／２）変わる位相差板であればよい。位相差板の厚さは偏光の入射角度分布に応じて調整すればよい。なお、図１７においても、偏光変換に係る偏光設計について、上述の説明から偏波を逆に構成（Ｓ偏光とＰ偏光を逆にする）してもかまわない。
【0099】
＜光源装置１３の例（５）＞
光源装置１３の光学系の構成についての他の例を、図１８を用いて説明する。図１８（Ｃ）に示すようにＬＥＤコリメータレンズ１８の光の出射側には偏光変換素子２１を配置する。そしてＬＥＤ素子１４ｃからの自然光を特定の偏波に揃えて拡散特性を制御する光学素子８１に入射し図面の垂直方向と水平方向（図の前後方向で図示せず）の拡散特性を制御することで反射型導光体２２０の反射面に向けての配光特性を最適なものとする。反射型導光体２２０の表面には図１８（Ｂ）に示すように凹凸パターン２２２を設け、反射型導光体２２０の対向面に配置される映像表示装置（図示せず）に向けて反射し所望の拡散特性を得る。光源のＬＥＤ素子１４ｃとＬＥＤコリメータレンズ１８の配置精度は光源の効率に大きく影響するため通常光軸精度は５０μｍ程度の精度が必要となるため発明者らはＬＥＤの発熱によりＬＥＤコリメータレンズ１８の膨張により取り付け精度が低下する対策として、幾つかのＬＥＤ素子１４ｃとＬＥＤコリメータレンズ１８を一体とした光源ユニット２２３構造として複数又は単独のユニットを光源装置に用いることで取り付け精度の低下を軽減した。
光源装置１３の光学系の構成についての他の例を、図１８を用いて説明する。図１８（Ｃ）に示すようにＬＥＤコリメータレンズ１８の光の出射側には偏光変換素子２１を配置する。そしてＬＥＤ素子１４ｃからの自然光を特定の偏波に揃えて拡散特性を制御する光学素子８１に入射し図面の垂直方向と水平方向（図の前後方向で図示せず）の拡散特性を制御することで反射型導光体２２０の反射面に向けての配光特性を最適なものとする。反射型導光体２２０の表面には図１８（Ｂ）に示すように凹凸パターン２２２を設け、反射型導光体２２０の対向面に配置される映像表示装置（図示せず）に向けて反射し所望の拡散特性を得る。光源のＬＥＤ素子１４ｃとＬＥＤコリメータレンズ１８の配置精度は光源の効率に大きく影響するため通常光軸精度は５０μｍ程度の精度が必要となるため発明者らはＬＥＤの発熱によりＬＥＤコリメータレンズ１８の膨張により取り付け精度が低下する対策として、幾つかのＬＥＤ素子１４ｃとＬＥＤコリメータレンズ１８を一体とした光源ユニット２２３構造として複数又は単独のユニットを光源装置に用いることで取り付け精度の低下を軽減した。
【0100】
図１８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示した実施例では反射型導光体２２０の長辺方向の両端部にはＬＥＤ素子１４ｃとＬＥＤコリメータレンズ１８を一体化した光源ユニット２２３が複数組み込まれ（図１８の実施例では片側３個ずつ）光源装置の輝度均一化を実現している。反射型導光体２２０の反射面２２０ａには光源ユニットに略平行の凹凸パターン２２２が複数形成され、一つの凹凸パターン２２２においてもその表面は多面体を形成することで映像表示装置１に入射する光量を高精度に制御することができる。本実施例では反射面の形状を凹凸パターン２２２として説明したが三角面、波形面などが規則的または不規則に配列したパターンでも面形状により反射型導光体２２０から映像表示装置１に向けた配光パターンを制御すれば本願発明に抵触することは言うまでもない。また、反射型導光体２２０の側面にはＬＥＤコリメータレンズ１８で制御された光が光源装置１３から外部に漏れないように遮光壁２２４を設けＬＥＤ素子１４ｃは金属製の基盤２２５により放熱性を高めた設計とするとよい。
【0101】
＜レンチキュラーシート＞
以下、映像表示装置１からの出射光の拡散特性を制御するレンチキュラーレンズによる作用について説明する。レンチキュラーレンズのレンズ形状を最適化することで、上述した映像表示装置１から出射されてウィンドガラス１０５を透過又は反射して効率良く空間浮遊映像３を得ることが可能となる。即ち、映像表示装置１からの映像光に対し、２枚のレンチキュラーレンズを組み合わせ、またはマイクロレンズアレイをマトリックス状に配置して拡散特性を制御するシートを設けて、Ｘ軸およびＹ軸方向において、映像光の輝度（相対輝度）をその反射角度（垂直方向を０度）に応じて制御することができる。本実施例では、このようなレンチキュラーレンズにより、従来に比較し、図１６（Ｂ）に示すように垂直方向の輝度特性を急峻にできる。更に上下（Ｙ軸の正負方向）方向の指向特性のバランスを変化させることで反射や拡散による光の輝度（相対輝度）を高めることができる。これらの作用効果により、面発光レーザ映像源からの映像光のように、拡散角度が狭く（直進性が高く）かつ特定の偏波成分のみの映像光とし、従来技術による映像表示装置を用いた場合に再帰反射部材で発生していたゴースト像を抑え、効率良く観視者の眼に再帰反射による空間浮遊映像が届くように制御できる。
以下、映像表示装置１からの出射光の拡散特性を制御するレンチキュラーレンズによる作用について説明する。レンチキュラーレンズのレンズ形状を最適化することで、上述した映像表示装置１から出射されてウィンドガラス１０５を透過又は反射して効率良く空間浮遊映像３を得ることが可能となる。即ち、映像表示装置１からの映像光に対し、２枚のレンチキュラーレンズを組み合わせ、またはマイクロレンズアレイをマトリックス状に配置して拡散特性を制御するシートを設けて、Ｘ軸およびＹ軸方向において、映像光の輝度（相対輝度）をその反射角度（垂直方向を０度）に応じて制御することができる。本実施例では、このようなレンチキュラーレンズにより、従来に比較し、図１６（Ｂ）に示すように垂直方向の輝度特性を急峻にできる。更に上下（Ｙ軸の正負方向）方向の指向特性のバランスを変化させることで反射や拡散による光の輝度（相対輝度）を高めることができる。これらの作用効果により、面発光レーザ映像源からの映像光のように、拡散角度が狭く（直進性が高く）かつ特定の偏波成分のみの映像光とし、従来技術による映像表示装置を用いた場合に再帰反射部材で発生していたゴースト像を抑え、効率良く観視者の眼に再帰反射による空間浮遊映像が届くように制御できる。
【0102】
また上述した各光源装置により、図１６（Ａ）、（Ｂ）に示した一般的な液晶表示パネル１１からの出射光拡散特性（図中では従来と表記）に対してＸ軸方向およびＹ軸方向ともに大幅に狭角な指向特性を実現することができる。これにより、特定方向に対して平行に近い映像光束を出射する特定偏波の光を出射する映像表示装置が実現できる。
【0103】
図１５には、本実施例で採用するレンチキュラーレンズの特性の一例を示している。この例では、特に、Ｘ方向（垂直方向）における特性を示しており、特性Ｏは、光の出射方向のピークが垂直方向（０度）から上方に３０度付近の角度であり上下に対称な輝度特性を示している。また、図１５の特性ＡやＢは、更に、３０度付近においてピーク輝度の上方の映像光を集光して輝度（相対輝度）を高めた特性の例を示している。このため、これらの特性ＡやＢでは、３０度を超えた角度において、特性Ｏに比較して、急激に光の輝度（相対輝度）が低減する。
【0104】
即ち、上述したレンチキュラーレンズを含んだ光学系によれば、映像表示装置１からの映像光束を再帰反射部材２に入射させる際、光源装置１３，２３０で狭角に揃えられた映像光の出射角度や視野角を制御でき再帰反射部材２の設置の自由度を大幅に向上できる。その結果ウィンドガラス１０５を反射又は透過して所望の位置に結像する空間浮遊映像３の結像位置の関係の自由度を大幅に向上できる。この結果、拡散角度が狭く（直進性が高く）かつ特定の偏波成分のみの光として効率良く室外または室内の観視者の眼に届くようにすることが可能となる。このことによれば、映像表示装置１からの映像光の強度（輝度）が低減しても、観視者は映像光を正確に認識して情報を得ることができる。換言すれば、映像表示装置１の出力を小さくすることにより、消費電力の低い空間浮遊映像表示システムを実現することが可能となる。
【0105】
以上、種々の実施例について詳述したが、しかしながら、本発明は、上述した実施例のみに限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するためにシステム全体を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【0106】
本実施例に係る技術では、空間浮遊映像を高解像度かつ高輝度な映像情報を空間浮遊した状態で表示することにより、例えば、ユーザは感染症の接触感染に対する不安を感じることなく操作することを可能にする。不特定多数のユーザが使用するシステムに本実施例に係る技術を用いれば、感染症の接触感染のリスクを低減し、不安を感じることなく使用できる非接触ユーザインタフェースを提供することを可能にする。これにより、国連の提唱する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ：Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｇｏａｌｓ）の「３すべての人に健康と福祉を」に貢献する。
【0107】
また、本実施例に係る技術では、出射する映像光の発散角を小さく、さらに特定の偏波に揃えることで、再帰反射部材に対して正規の反射光だけを効率良く反射させるため、光の利用効率が高く、明るく鮮明な空間浮遊映像を得ることを可能にする。本実施例に係る技術によれば、消費電力を大幅に低減することが可能な、利用性に優れた非接触ユーザインタフェースを提供することができる。これにより、国連の提唱する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ：Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｇｏａｌｓ）の「９産業と技術革新の基盤をつくろう」および「１１住み続けられるまちづくりを」に貢献する。
【0108】
さらに、本実施例に係る技術では、指向性（直進性）の高い映像光による空間浮遊映像を形成することを可能にする。本実施例に係る技術では、銀行のＡＴＭや駅の券売機等における高いセキュリティが求められる映像や、ユーザに正対する人物には秘匿したい秘匿性の高い映像を表示する場合でも、指向性の高い映像光を表示することで、ユーザ以外に空間浮遊映像を覗き込まれる危険性が少ない非接触ユーザインタフェースを提供することを可能にする。これにより、国連の提唱する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ：Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｇｏａｌｓ）の「１１住み続けられるまちづくりを」に貢献する。
【符号の説明】
【0109】
１ ：映像表示装置
１ａ ：映像表示部
１ｂ ：映像制御部
１ｃ ：映像信号受信部
１ｄ ：受信アンテナ
２ ：再帰反射部材
２ａ ：再帰反射部
３ ：空間浮遊映像
１１ ：液晶表示パネル
１２ ：吸収型偏光板
１３ ：光源装置
１３ａ ：光源装置
１４ａ～ｃ ：ＬＥＤ素子
１５ ：ＬＥＤコリメータ
１６ ：合成拡散ブロック
１７ ：導光体
１８ ：ＬＥＤコリメータレンズ
１８ａ ：第１拡散板
１８ｂ ：第２拡散板
２１ ：λ／４板（偏光変換素子）
２２ ：第１遮光部材
２３ ：第２遮光部材
２４ ：第３遮光部材
２５ ：第４遮光部材
３０ ：矢印
４９ ：反射型偏光板
５０ ：保護カバー
５２ ：液晶表示パネル
５４ ：光方向変換パネル
８１ ：光学素子
１００ ：透明部材
１００ａ ：窓部
１００ｂ ：遮光部材
１０１ ：偏光分離部材
１０２ ：ＬＥＤ基板
１０３ ：ヒートシンク
１０５ ：ウィンドガラス
１０６ ：筐体
１０７ ：光学素子
１１２ ：吸収型偏光板
１５３ ：凹部
１５４ ：凸レンズ面
１５６ ：外周面
１５７ ：凸レンズ面
１６１ ：テクスチャー
１７０ ：導光体
１７２ ：導光体光反射部
１７２ａ ：反射面
１７２ｂ ：連接面
１７２ｃ ：λ／４板
１７２ｄ ：反射面
１７３ ：導光体出射面
２００ ：反射型偏光板
２０１ ：ＬＥＤ素子
２０２ ：ＬＥＤ基板
２０３ ：導光体
２０３ａ ：受光端面
２０４ ：光束方向変換手段
２０５ ：反射シート
２０６ ：反射型偏光板
２０７ ：光学シート
２１０ ：自然光束
２１１ ：ＰＢＳ膜
２１２ ：反射膜
２１５ ：λ／２位相板
２１６ ：位相差板
２２０ ：反射型導光体
２２０ａ ：反射面
２２２ ：凹凸パターン
２２３ ：光源ユニット
２３０ ：光源装置
２７０ ：位相差板
２７１ ：反射板
２７２ ：反射面
３０４ ：反射型導光体
４００ ：反射ミラー
１０２７ ：光学素子偏光変換素子
２１３５ ：２位相板
２２０ ：導光体
２２２ ：凹凸パターン
２２３ ：光源ユニット
２２４ ：遮光壁
２２５ ：基盤
Ｇ１～Ｇ６ ：第１ゴースト像～第６ゴースト像
Ｒ１ ：正規像
１ａ ：映像表示部
１ｂ ：映像制御部
１ｃ ：映像信号受信部
１ｄ ：受信アンテナ
２ ：再帰反射部材
２ａ ：再帰反射部
３ ：空間浮遊映像
１１ ：液晶表示パネル
１２ ：吸収型偏光板
１３ ：光源装置
１３ａ ：光源装置
１４ａ～ｃ ：ＬＥＤ素子
１５ ：ＬＥＤコリメータ
１６ ：合成拡散ブロック
１７ ：導光体
１８ ：ＬＥＤコリメータレンズ
１８ａ ：第１拡散板
１８ｂ ：第２拡散板
２１ ：λ／４板（偏光変換素子）
２２ ：第１遮光部材
２３ ：第２遮光部材
２４ ：第３遮光部材
２５ ：第４遮光部材
３０ ：矢印
４９ ：反射型偏光板
５０ ：保護カバー
５２ ：液晶表示パネル
５４ ：光方向変換パネル
８１ ：光学素子
１００ ：透明部材
１００ａ ：窓部
１００ｂ ：遮光部材
１０１ ：偏光分離部材
１０２ ：ＬＥＤ基板
１０３ ：ヒートシンク
１０５ ：ウィンドガラス
１０６ ：筐体
１０７ ：光学素子
１１２ ：吸収型偏光板
１５３ ：凹部
１５４ ：凸レンズ面
１５６ ：外周面
１５７ ：凸レンズ面
１６１ ：テクスチャー
１７０ ：導光体
１７２ ：導光体光反射部
１７２ａ ：反射面
１７２ｂ ：連接面
１７２ｃ ：λ／４板
１７２ｄ ：反射面
１７３ ：導光体出射面
２００ ：反射型偏光板
２０１ ：ＬＥＤ素子
２０２ ：ＬＥＤ基板
２０３ ：導光体
２０３ａ ：受光端面
２０４ ：光束方向変換手段
２０５ ：反射シート
２０６ ：反射型偏光板
２０７ ：光学シート
２１０ ：自然光束
２１１ ：ＰＢＳ膜
２１２ ：反射膜
２１５ ：λ／２位相板
２１６ ：位相差板
２２０ ：反射型導光体
２２０ａ ：反射面
２２２ ：凹凸パターン
２２３ ：光源ユニット
２３０ ：光源装置
２７０ ：位相差板
２７１ ：反射板
２７２ ：反射面
３０４ ：反射型導光体
４００ ：反射ミラー
１０２７ ：光学素子偏光変換素子
２１３５ ：２位相板
２２０ ：導光体
２２２ ：凹凸パターン
２２３ ：光源ユニット
２２４ ：遮光壁
２２５ ：基盤
Ｇ１～Ｇ６ ：第１ゴースト像～第６ゴースト像
Ｒ１ ：正規像
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
