本發(fā)明涉及一種使用逆反射材料的空中像顯示裝置。

背景技術(shù)：

通過使來(lái)自圖像顯示裝置的顯示圖像在空中成像來(lái)在空中顯示圖像的空中像顯示裝置近年來(lái)受到關(guān)注。

空中像顯示裝置需要用于使圖像成像的成像元件。

然后，提出了使用將微小的二面角反射器陣列化而得到的微鏡成像元件的空中像顯示裝置、使用通過將半透半反鏡與逆反射材料組合而得到的逆反射成像元件的空中像顯示裝置等(例如，參照專利文獻(xiàn)1～專利文獻(xiàn)4)。

使用微鏡成像元件的空中像顯示裝置能夠提供高精細(xì)度且高亮度的空中像。

但是，對(duì)于使用微鏡成像元件的空中像顯示裝置，能夠列舉出以下問題：視場(chǎng)角特性狹窄；能夠看見因奇數(shù)次反射光引起的雜散光；以及由于必須形成以數(shù)百μm為單位的規(guī)則性圖案，因此成像元件非常昂貴，且難以使成像元件大面積化。

使用逆反射成像元件的空中像顯示裝置能夠解決使用微鏡成像元件的空中像顯示裝置所產(chǎn)生的上述問題。

但是，對(duì)于使用逆反射成像元件的空中像顯示裝置，能夠列舉出空中像的亮度低的問題。

因此，在使用逆反射成像元件的空中顯示裝置中，進(jìn)行了以下研究：通過作為半透半反鏡來(lái)特別地反射偏振光的反射型偏振片，來(lái)提高空中像的光的利用效率從而提高亮度(例如，參照專利文獻(xiàn)5～專利文獻(xiàn)6)。

專利文獻(xiàn)1：日本特開昭56-158320號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特表昭59-500189號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：國(guó)際公開第2007/116639號(hào)

專利文獻(xiàn)4：國(guó)際公開第2009/131128號(hào)

專利文獻(xiàn)5：日本特表平9-506717號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)6：美國(guó)專利第3620592號(hào)說明書

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

然而，在使用專利文獻(xiàn)5～專利文獻(xiàn)6中記載為優(yōu)選的棱鏡型逆反射材料的情況下，空中像顯示裝置的空中像的亮度不能說是充分的水平。

本發(fā)明用于在使用逆反射材料的空中像顯示裝置中得到充分的亮度，使得能夠顯示高畫質(zhì)的空中像。

用于解決問題的方案

本發(fā)明的空中像顯示裝置具有下述的結(jié)構(gòu)。

[1]一種空中像顯示裝置，具有圖像顯示裝置、半透半反鏡、逆反射材料，其中，所述半透半反鏡是反射型偏振片，在所述反射型偏振片與所述逆反射材料之間具有λ/4波片，所述逆反射材料的保偏度為50％以上。

[2]根據(jù)[1]的空中像顯示裝置，所述逆反射材料的反射率為15％以上。

[3]根據(jù)[1]或[2]的空中像顯示裝置，所述圖像顯示裝置的出射光是偏振光。

[4]根據(jù)[1]～[3]中的任一項(xiàng)的空中像顯示裝置，所述逆反射材料的發(fā)散率α小于1.20％/mm。

[5]根據(jù)[1]～[4]中的任一項(xiàng)的空中像顯示裝置，在所述反射型偏振片與觀察者之間具有吸收型偏振片。

[6]根據(jù)[1]～[5]中的任一項(xiàng)的空中像顯示裝置，在所述圖像顯示裝置與所述半透半反鏡之間具有消偏振元件。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，在使用逆反射材料的空中像顯示裝置中，能夠?qū)崿F(xiàn)高畫質(zhì)的空中像顯示裝置。更具體地說，能夠通過上述手段[1]～[3]來(lái)實(shí)現(xiàn)高亮度的空中像顯示裝置。并且，能夠通過上述手段[4]來(lái)提高精細(xì)度。另外，能夠通過上述手段[5]來(lái)提高對(duì)比度。另外，能夠通過上述手段[6]來(lái)改良色調(diào)。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的空中像顯示裝置的一般結(jié)構(gòu)的概要圖。

圖2是表示本發(fā)明的空中像顯示裝置的一般結(jié)構(gòu)的概要圖。

圖3是表示設(shè)置有遮光壁的空中像顯示裝置的一個(gè)方式的概要圖。

圖4是表示設(shè)置有遮光壁的空中像顯示裝置的其它方式的概要圖。

圖5是表示設(shè)置有遮光壁的空中像顯示裝置的另一方式的概要圖。

圖6是表示設(shè)置有吸收型偏振片的空中像顯示裝置的方式的概要圖。

圖7是表示在圖像顯示裝置中設(shè)置有消偏振元件的空中像顯示裝置的方式的概要圖。

圖8是用于測(cè)定逆反射材料的保偏度的光學(xué)系統(tǒng)的概要圖。

圖9是用于測(cè)定逆反射材料的反射率的光學(xué)系統(tǒng)的概要圖。

圖10a、圖10b是用于測(cè)定逆反射材料的發(fā)散率的光學(xué)系統(tǒng)的概要圖。

圖11a、圖11b是使用折射率2.0的微珠的逆反射材料的一例的概要圖。

圖12是表示實(shí)施例的空中像顯示裝置的結(jié)構(gòu)的概要圖。

具體實(shí)施方式

下面，詳細(xì)說明本發(fā)明。

圖1和圖2中示出本發(fā)明的空中像顯示裝置的一般結(jié)構(gòu)的概要圖(從側(cè)方觀察的圖)。

圖1和圖2所示的空中像顯示裝置均構(gòu)成為具有圖像顯示裝置1、半透半反鏡2、逆反射材料3、λ/4波片6。

圖1所示的空中像顯示裝置210為以下結(jié)構(gòu)：沿著從圖像顯示裝置1出射的圖像光被半透半反鏡2反射的方向配置有逆反射材料3。在圖1所示的空中像顯示裝置210中，被逆反射材料3逆反射的圖像光再次到達(dá)半透半反鏡2，透過半透半反鏡2后的圖像光成為空中像4而進(jìn)行成像。

圖2所示的空中像顯示裝置220為以下結(jié)構(gòu)：沿著從圖像顯示裝置1出射的圖像光透過半透半反鏡2的方向配置有逆反射材料3。在圖2所示的空中像顯示裝置220中，被逆反射材料逆反射的圖像光再次到達(dá)半透半反鏡2，在半透半反鏡2反射后的圖像光成為空中像4而進(jìn)行成像。

此外，空中像4是在圖像顯示裝置1的相對(duì)于半透半反鏡2的面對(duì)稱位置處成像的實(shí)像。

而且，在各空中像顯示裝置210、220中，在逆反射材料3的表面設(shè)置有λ/4波片6。

關(guān)于本發(fā)明的空中像顯示裝置，在圖1和圖2所示的空中像顯示裝置210、220中為以下結(jié)構(gòu)：使半透半反鏡2為反射型偏振片，另外，使逆反射材料3的保偏度為50％以上、優(yōu)選為95％以上。

半透半反鏡2是反射型偏振片，在逆反射材料3的表面設(shè)置有λ/4波片6，逆反射材料3的保偏度為50％以上、優(yōu)選為95％以上，由此能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度。

通過將半透半反鏡2設(shè)為反射型偏振片、在逆反射材料3上設(shè)置λ/4波片6，對(duì)于從圖像顯示裝置1經(jīng)半透半反鏡2進(jìn)入逆反射材料3的光而言，其偏振方向被λ/4波片6所改變，當(dāng)該光再次入射到半透半反鏡2的反射型偏振片時(shí)，會(huì)與來(lái)自圖像顯示裝置1的入射光之間高效地偏振分離，因此能夠提高空中像的亮度。

另外，當(dāng)進(jìn)一步設(shè)為借助透明粘合劑將λ/4波片6粘合在逆反射材料3上的結(jié)構(gòu)時(shí)，逆反射材料3與λ/4波片6的界面處的反射得到抑制，由此也能夠提高空中像的亮度。

此外，本發(fā)明的空中像顯示裝置不限于將λ/4波片設(shè)置在逆反射材料上的結(jié)構(gòu)，也能夠設(shè)為將設(shè)置在半透半反鏡與逆反射材料的中間的結(jié)構(gòu)。

下面，說明本發(fā)明的空中像顯示裝置的各部的結(jié)構(gòu)。

(半透半反鏡)

半透半反鏡是使入射的光的一部分反射、使剩余的一部分透過的光學(xué)元件。只要使半透半反鏡的正反射率rp與平行光線透過率tp之積變大，就能夠提高空中像的亮度。具體地說，作為吸收小的無(wú)色透明板、半透半反鏡，能夠列舉出一般的金屬薄膜板、電介質(zhì)多層板、能夠分離為正交的兩個(gè)偏振光的反射型偏振片。

在本發(fā)明的空中像顯示裝置中，將反射型偏振片用作半透半反鏡。

反射型偏振片具有反射面和非反射面。因此，在圖1所示的空中像顯示裝置210中設(shè)置成反射面為下側(cè)，在圖2所示的空中像顯示裝置220中設(shè)置成反射面為上側(cè)。

此外，也可以借助透明粘合劑將無(wú)色透明板粘合于半透半反鏡的反射型偏振片，以抑制半透半反鏡的翹曲、卷曲。

作為該結(jié)構(gòu)的無(wú)色透明板，只要無(wú)色透明即可，沒有特別限定，但是優(yōu)選折射率各向異性小的無(wú)色透明板。更具體地說，能夠列舉出丙烯酸膜、聚酯膜、聚碳酸酯膜、聚烯烴膜等塑料膜、或者堿玻璃、石英玻璃、化學(xué)強(qiáng)化玻璃、氧化鋁玻璃等玻璃板。

此外，在本發(fā)明中，“半透半反鏡”是指具有將來(lái)自圖像顯示裝置的入射光與來(lái)自逆反射材料的反射光分離到不同的方向的作用的光學(xué)部件。

而且，將多個(gè)在單獨(dú)使用的情況下作為半透半反鏡而發(fā)揮作用的光學(xué)部件相粘合來(lái)形成層疊構(gòu)造的情況下，具有上述將入射光與反射光分離的作用的是多個(gè)光學(xué)部件中的配置于最靠圖像顯示裝置側(cè)的光學(xué)部件。例如，在將反射型偏振片與作為半透半反鏡而發(fā)揮作用的無(wú)色透明板粘合來(lái)形成層疊構(gòu)造、并將反射型偏振片配置于圖像顯示裝置側(cè)的情況下，無(wú)色透明板不作為半透半反鏡發(fā)揮作用，因此在本發(fā)明中該層疊構(gòu)造的無(wú)色透明板不稱為“半透半反鏡”。

(反射型偏振片)

作為反射型偏振片，具體地說，能夠列舉出將p偏振光與s偏振光的直線偏振光分離的單軸拉伸電介質(zhì)多層板或線柵偏振片、將右圓偏振光與左圓偏振光的圓偏振光分離的膽甾液晶板。作為單軸拉伸電介質(zhì)多層板的市售產(chǎn)品，例如能夠列舉出dbef(3m公司制)、帶apcf(亮度提高膜)的偏振片(日東電工公司制)等。作為線柵偏振片的市售產(chǎn)品，例如能夠列舉出wgf(旭化成e-materials公司制)、profluxppl02(moxtek公司制)等。作為膽甾液晶板的市售產(chǎn)品，例如能夠列舉出nipocsapcf(日東電工公司制)等。

(λ/4波片)

通過將λ/4波片設(shè)置在逆反射材料上，能夠提高空中像的亮度。另外，通過將λ/4波片借助透明粘合劑粘合在逆反射材料上，能夠降低界面處的反射來(lái)提高亮度。

在此，與正分散型相比，逆波長(zhǎng)分散型能夠使圖像顯示裝置的色調(diào)與空中像的色調(diào)更接近，因此較為優(yōu)選。作為λ/4波片的市售產(chǎn)品，能夠列舉出正波長(zhǎng)分散型的elmecr140、elmecr40-#140(以上為kaneka公司制)、pure-acegt-138、pure-acegr-138、pure-acett-140、pure-acegs-120(以上為帝人公司制)等或者逆波長(zhǎng)分散型的pure-acewrs-148、pure-acewrw-142(以上為帝人公司制)等。

(逆反射材料)

本發(fā)明的空中像顯示裝置的逆反射材料表示定義為jisz8713：1995的逆反射材料，表示跨越大的照射角度地使反射光的幾乎全部按大致沿著入射光的光路的方向選擇性地返回的反射材料。

逆反射材料被廣泛用作、用于實(shí)現(xiàn)交通的安全和交通的順暢化的道路標(biāo)識(shí)、用于夜間或暗處的災(zāi)害防止的安保器材，主要分類為棱鏡型或微珠型的各種色調(diào)的商品在市面上大量出售。

作為棱鏡型的市售產(chǎn)品，能夠列舉出nikkalite水晶級(jí)(日本carbide公司制)、鉆石級(jí)dg超高亮度反射板2090/4090(3m公司制)、reflexite18605(orafol公司制)等。

另外，作為微珠型的市售產(chǎn)品，能夠列舉出scotchcal反射板1570、scotchcal反射板680-10/85、scotchlite高增益7610、scotchlite反射布8910(以上為3m公司制)、kiwalite#19513(紀(jì)和化學(xué)工業(yè)公司制)、sparklitemr501、sparklitemr718bt(以上為unitikasparklite公司制)、reflite9301、reflite8318(以上為reflite公司制)等。

并且，通過對(duì)逆反射材料賦予三維形狀，能夠顯示三維空中像。

(吸收型偏振片)

在本發(fā)明的空中像顯示裝置中，還在半透半反鏡上設(shè)置吸收型偏振片，由此能夠提高空中像的對(duì)比度。另外，通過借助透明粘合劑粘合在半透半反鏡上，能夠降低界面的反射來(lái)提高亮度。

為了提高對(duì)比度，單純利用用于降低光量的nd濾光器也能夠看到效果，但是優(yōu)選是吸收型偏振片，作為吸收型偏振片的市售產(chǎn)品，能夠列舉出npf-f1205du、npf-fw1225du、npf-g1220dun、npf-egw1225du、npf-seg1425du、npf-teg1465du(以上為日東電工公司制)、sumikalansr-w842、sumikalansr-w862a、sumikalansr-f862(以上為住友化學(xué)公司制)等。

另外，由于能夠省去吸收型偏振片的粘合工序，因此更為優(yōu)選的是使用帶吸收型偏振片的反射型偏振片，作為帶吸收型偏振片的反射型偏振片的市售產(chǎn)品，能夠列舉出dbef-q(3m公司制)、帶apcf的偏振片、nipocsapcf(以上、日東電工公司制)等。

此外，在設(shè)置吸收型偏振片的情況下，必須設(shè)置在反射型偏振片的非反射面?zhèn)?，也可以在反射型偏振片與吸收型偏振片之間設(shè)置無(wú)色透明板。但是，為了降低界面的反射來(lái)提高亮度，優(yōu)選的是借助透明粘合劑將它們相粘合。

并且，需要考慮吸收型偏振片的透過軸和反射型偏振片的透過軸的方向。在圖1所示的空中像顯示裝置210中，需要設(shè)置成吸收型偏振片的透過軸與反射型偏振片的透過軸的方向平行，在圖2所示的空中像顯示裝置220中，需要設(shè)置成吸收型偏振片的透過軸與反射型偏振片的透過軸的方向正交。

在此，圖6中示出了設(shè)置有吸收型偏振片的方式。

圖6所示的空中像顯示裝置260為以下結(jié)構(gòu)：相對(duì)于圖1所示的空中像顯示裝置210的結(jié)構(gòu)，還在作為反射型偏振片的半透半反鏡2上設(shè)置了吸收型偏振片7。

通過在半透半反鏡2上設(shè)置吸收型偏振片7，相對(duì)于來(lái)自逆反射材料3的反射光透過吸收型偏振片7一次的情況，入射到半透半反鏡2的外光透過吸收型偏振片7兩次。由此，外光被大幅減少，因此能夠提高來(lái)自逆反射材料3的反射光的對(duì)比度。

此外，吸收型偏振片不限于圖1所示的空中像顯示裝置210的結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明的范圍內(nèi)的其它結(jié)構(gòu)的空中像顯示裝置中也能夠應(yīng)用。

另外，本發(fā)明的空中像顯示裝置不限定于在半透半反鏡上設(shè)置吸收型偏振片的結(jié)構(gòu)。例如，也能夠?yàn)樵诎胪赴敕寸R與觀察者的中間設(shè)置吸收型偏振片的結(jié)構(gòu)。其中，需要將吸收型偏振片配置于使外光透過吸收型偏振片兩次的位置。

(遮光壁)

另外，作為提高空中像的對(duì)比度的方法，例如能夠列舉出如圖3～圖5中分別示出的那樣，在空中像的成像位置的周圍設(shè)置用于遮擋外光的遮光壁5。

圖3所示的空中像顯示裝置230為在圖1所示的空中像顯示裝置210的周圍設(shè)置遮光壁5的方式。遮光壁5的側(cè)面沿上下方向形成，遮光壁5的底面沿水平方向形成，遮光壁5的上表面以覆蓋從半透半反鏡2到空中像4之上的方式沿傾斜方向形成。

圖4所示的空中像顯示裝置240為在圖2所示的空中像顯示裝置220的周圍設(shè)置遮光壁5的方式。遮光壁5的側(cè)面沿上下方向形成，遮光壁5的底面和上表面沿水平方向形成，遮光壁5的上表面覆蓋從半透半反鏡2到空中像4之上。

圖5所示的空中像顯示裝置250為在圖1所示的空中像顯示裝置210的周圍設(shè)置遮光壁5的方式，是從圖3所示的空中像顯示裝置230去除遮光壁5的上表面后的結(jié)構(gòu)。

此外，設(shè)置遮光壁的結(jié)構(gòu)不限定于圖3～圖5所示的方式，能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)適當(dāng)變形。

(消偏振元件)

在本發(fā)明的空中像顯示裝置中，還在圖像顯示裝置上設(shè)置消偏振元件，由此能夠改善空中像顯示裝置中的空中像的色調(diào)的變化(彩虹狀色斑)。在此，空中像的色調(diào)的變化(彩虹狀色斑)是指以下現(xiàn)象：由于圖像顯示裝置中的觸摸傳感膜等，空中像中產(chǎn)生綠色、紅色的色斑。作為會(huì)產(chǎn)生該現(xiàn)象的圖像顯示裝置，例如能夠列舉出iphone5s、iphone5c(以上為apple公司制)、xperiaa2(索尼愛立信公司制)、aquoszetash-04f(夏普公司制)等。

作為消偏振元件的市售產(chǎn)品，能夠列舉出cosmoshinesrf(東洋紡公司制)、消偏振粘合劑(長(zhǎng)瀨產(chǎn)業(yè)公司制)。在cosmoshinesrf(東洋紡公司制)的情況下，能夠通過在圖像顯示裝置上粘合粘合劑來(lái)降低界面的反射從而提高亮度。另外，在消偏振粘合劑的情況下，通過借助消偏振粘合劑將無(wú)色透明板與圖像顯示裝置相粘合來(lái)使用。

在此，圖7中示出了設(shè)置有消偏振元件的方式。

圖7所示的空中像顯示裝置270為以下結(jié)構(gòu)：相對(duì)于圖1所示的空中像顯示裝置210的結(jié)構(gòu)，還在圖像顯示裝置1上設(shè)置了消偏振元件8。

通過在圖像顯示裝置1上設(shè)置消偏振元件8，能夠改善空中像的色調(diào)。

此外，消偏振元件不限于圖1所示的空中像顯示裝置210的結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明的范圍內(nèi)的其它結(jié)構(gòu)的空中像顯示裝置中也能夠應(yīng)用。

另外，本發(fā)明的空中像顯示裝置不限定于在圖像顯示裝置上設(shè)置消偏振元件的結(jié)構(gòu)，也能夠?yàn)樵趫D像顯示裝置與半透半反鏡的中間設(shè)置消偏振元件的結(jié)構(gòu)。

(逆反射材料的保偏度)

在本發(fā)明的空中像顯示裝置中，將反射型偏振片用作半透半反鏡，因此優(yōu)選的是，逆反射材料的保偏度高，以提高空中像的亮度，更具體地說，如前所述，逆反射材料的保偏度優(yōu)選為50％以上、更優(yōu)選為95％以上。

在此，相對(duì)于使用圖8所示的光學(xué)系統(tǒng)測(cè)定的ip、ic，逆反射材料的保偏度例如被定義為ip/(ic+ip)。

而且，在圖8所示的光學(xué)系統(tǒng)中，具備led光源10、半透半反鏡2、逆反射材料3、亮度計(jì)12以及l(fā)ed光源10與半透半反鏡2之間的第一吸收型偏振片15和半透半反鏡2與空中像4之間的第二吸收型偏振片15，將led光源10與逆反射材料3的距離d1設(shè)為175mm，將逆反射材料3與半透半反鏡2的距離d2設(shè)為75mm，將led光源10與半透半反鏡2的距離d3設(shè)為75mm。

在此，在圖8所示的光學(xué)系統(tǒng)中，在配置成兩個(gè)吸收型偏振片15的透過軸的方向一致時(shí)，由亮度計(jì)12測(cè)定出的空中像的亮度值為ip，在配置成兩個(gè)吸收型偏振片15的透過軸的方向正交時(shí)，由亮度計(jì)12測(cè)定出的空中像的亮度值為ic。

(逆反射材料的反射率)

為了提高空中像的亮度，優(yōu)選的是逆反射材料的反射率高，更具體地說，逆反射材料的反射率優(yōu)選為15％以上、更優(yōu)選為20％以上。另外，為了避免成為單色的空中像，逆反射材料的色調(diào)優(yōu)選為銀、白或黑，更優(yōu)選為反射率高的銀和白，最優(yōu)選為正面反射率高的銀。

例如能夠使用圖9所示的光學(xué)系統(tǒng)來(lái)測(cè)定逆反射材料的反射率。圖9所示的光學(xué)系統(tǒng)具備光源11、照度計(jì)16、分束器13、反射材料14，為以下結(jié)構(gòu)：從光源11出射的光被分束器13反射，再被反射材料14反射，來(lái)自反射材料14的反射光透過分束器13，由照度計(jì)16測(cè)定其亮度。

在圖9所示的光學(xué)系統(tǒng)中，在將放置反射鏡作為反射材料14的情況下的亮度設(shè)為im、將放置逆反射材料作為反射材料14的情況下的亮度設(shè)為ir、將反射鏡的絕對(duì)反射率設(shè)為rm的情況下，逆反射材料的反射率r被定義為r＝ir×rm/im。

(逆反射材料的發(fā)散率)

為了實(shí)現(xiàn)高精細(xì)度且高亮度的空中像，一般來(lái)說優(yōu)選使用棱鏡型的逆反射材料，但是在本發(fā)明中，沒有進(jìn)行棱鏡型與微珠型相比精細(xì)度更高這樣的一般考慮，而是確認(rèn)了以下情況：通過使用優(yōu)選使逆發(fā)散率α為α<1.20％/mm、更優(yōu)選使發(fā)散率α為α<1.00％/mm的逆反射材料，能夠使空中像的精細(xì)度高。

作為發(fā)散率α<1.20％/mm的逆反射材料的市售產(chǎn)品，更具體地說，能夠列舉出棱鏡型的nikkalite水晶級(jí)白(日本carbide公司制)、reflexite18605(orafol公司制)等，其中nikkalite水晶級(jí)白(日本carbide公司制)是最優(yōu)選的。

(使用折射率2.0的微珠的逆反射材料)

另外，通過利用使用了折射率約2.0的微珠的逆反射材料，能夠使本發(fā)明的空中像的精細(xì)度更高。

圖11a和圖11b中示出了使用折射率2.0的微珠的逆反射材料的一例的概要圖。圖11a是俯視圖，圖11b是剖視圖。

如圖11a和圖11b所示，在基板21上的樹脂層22處配置折射率約2.0的微珠23，微珠23的下部被嵌入到樹脂層22。微珠23如圖11a所示那樣以二維最密構(gòu)造配置在樹脂層22之上。另外，如圖11b所示，在微珠23的下半部分形成有反射層24。

作為折射率2.0的微珠，只要是折射率為約2.0的微珠即可，沒有特別限定，但是優(yōu)選接近折射率2.0。作為市售產(chǎn)品，更具體地說能夠列舉出折射率1.9的微珠k-psfn1、折射率2.0的微珠k-psfn2(以上為住田光學(xué)玻璃公司制)等，優(yōu)選為k-psfn2。

在此，相對(duì)于在圖10a和圖10b所示的光學(xué)系統(tǒng)中測(cè)定的s、s0、l0，本發(fā)明中的發(fā)散率α被定義為α＝s/s0/l0。

而且，圖10a所示的光學(xué)系統(tǒng)具備led光源10、半透半反鏡2、逆反射材料3、屏幕17，將led光源10與逆反射材料3的距離d1設(shè)為175mm，將逆反射材料3與半透半反鏡2的距離d2設(shè)為75mm，將led光源10與半透半反鏡2的距離d3設(shè)為100mm。

首先，s是在圖10a所示的光學(xué)系統(tǒng)中將屏幕17配置于空中像4的位置來(lái)測(cè)定出的空中像4的大小。

接著，l0是在圖10b所示的光學(xué)系統(tǒng)中從led光源10到空中像4的最短光路，利用l0＝(d2+d3)/cos(arctan(d1/(d2+d3)))而被求出。由于將距離d1～d3設(shè)為上述各個(gè)值，因此l0為247mm。

最后，s0是led光源10的大小，在圖10b所示的光學(xué)系統(tǒng)中，一邊改變led光源10與屏幕17之間的距離d一邊測(cè)定屏幕17上的像的大小t，將對(duì)相對(duì)于d的t進(jìn)行線性近似時(shí)的外推為距離d＝0而得到的零截距定義為s0。

(圖像顯示裝置)

本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置是顯示靜止圖像或運(yùn)動(dòng)圖像的影像信號(hào)的設(shè)備，能夠列舉出陰極射線管(crt)、液晶顯示器(lcd)、等離子顯示器(pdp)、有機(jī)el顯示器、led顯示器等。特別是，本發(fā)明的空中像顯示裝置適于大型化，能夠考慮用作空中像招牌等。作為該空中像招牌，優(yōu)選的是在明亮的外光的環(huán)境下也容易視覺識(shí)別的亮度高的led顯示器。led顯示器雖然無(wú)法提高分辨率，但是在招牌等從遠(yuǎn)處觀察的用途下是優(yōu)選的。另外，近年來(lái)，如jacovision(萬(wàn)代公司制)那樣的利用個(gè)人的智能電話、平板電腦的玩具顯示器受到關(guān)注，本發(fā)明的空中像顯示裝置也能夠應(yīng)用于這種用途。在該情況下，優(yōu)選的是智能電話、平板電腦中廣泛采用的lcd、有機(jī)el顯示器。

此外，在本發(fā)明的空中像顯示裝置中，將反射型偏振片用作半透半反鏡，因此優(yōu)選的是選定圖像光為直線偏振光或圓偏振光的圖像顯示裝置。由此，能夠使半透半反鏡中的反射率rp最大。作為直線偏振光的圖像顯示裝置的市售產(chǎn)品，能夠列舉出xperiaz2(索尼愛立信公司制)、nexus5(google公司制)等，作為圓偏振光的市售產(chǎn)品，能夠列舉出galaxys5(samsung公司制)等。

只要相互之間不矛盾，就能夠?qū)⑸鲜龅目罩邢耧@示裝置的各部的結(jié)構(gòu)、圖示的各方式的結(jié)構(gòu)在本發(fā)明的范圍內(nèi)適當(dāng)組合。

實(shí)施例

下面列舉實(shí)施例，進(jìn)一步具體地說明本發(fā)明。只要不脫離本發(fā)明的宗旨，就能夠適當(dāng)變更下面的實(shí)施例所示的材料、結(jié)構(gòu)、操作等。因而，本發(fā)明的范圍不限制于下面的具體例。

(保偏度的測(cè)定)

在測(cè)定各種逆反射材料的保偏度時(shí)，在圖8所示的光學(xué)系統(tǒng)中，使用波長(zhǎng)528nm的炮彈型綠色led作為led光源10，使用平板型b/s50r/50t(edmundoptics公司制)作為半透半反鏡2，使用spf-30c-32(西格瑪光機(jī)公司制)作為兩個(gè)吸收型偏振片15，使用cs-2000(konicaminolta公司制)作為亮度計(jì)12。

(反射率的測(cè)定)

在測(cè)定各種逆反射材料的反射率時(shí)，在圖9所示的光學(xué)系統(tǒng)中，使用波長(zhǎng)632.8nm的紅色激光05lhp111(mellesgriot公司制)作為he-ne光源11，使用lx2(三和電氣計(jì)器公司制)作為照度計(jì)16，使用平板型b/s50r/50t(edmundoptics公司制)作為分束器13，使用寬頻帶電介質(zhì)反射鏡bb1-e02(thorlabs公司制)作為反射鏡。在此，根據(jù)thorlabs公司樣本值，波長(zhǎng)632.8mm下的反射鏡的絕對(duì)反射率rm為99.1％。

(發(fā)散率的測(cè)定)

在測(cè)定各種逆反射材料的發(fā)散率時(shí)，在圖10a和圖10b所示的各光學(xué)系統(tǒng)中，使用波長(zhǎng)528nm的炮彈型綠色led作為led光源10，使用平板型b/s50r/50t(edmundoptics公司制)作為半透半反鏡2。在此，測(cè)定led光源10的大小s0得到1.7mm。

(圖像顯示裝置a的制作)

制作出借助高透明性粘接劑轉(zhuǎn)印膠帶8172cl(3m公司制)將消偏振元件cosmoshinesrf80μm(東洋紡公司制)粘合到iphone5s(apple公司制)而成的圖像顯示裝置a。

(圖像顯示裝置b的制作)

制作出借助消偏振粘合劑(長(zhǎng)瀨產(chǎn)業(yè)公司制)將sumipex000(sumikaacryl公司制)粘合到iphone5s(apple公司制)而成的圖像顯示裝置b。

(反射型偏振片a的制作)

制作出借助高透明性粘接劑轉(zhuǎn)印膠帶8172cl(3m公司制)將反射型偏振片wgf(旭化成e-materials公司制)的非反射面與吸收型偏振片npf-seg1425du(日東電工公司制)粘合而成的反射型偏振片a。在此，使得反射型偏振片wgf的透過軸的方向與吸收型偏振片npf-seg1425du的透過軸的方向平行。

(反射型偏振片b的制作)

制作出借助高透明性粘接劑轉(zhuǎn)印膠帶8172cl(3m公司制)將帶吸收型偏振片的反射型偏振片debf-q(3m公司制)的吸收型偏振片的面與sumipex000(sumikaacryl公司制)粘合而成的反射型偏振片b。

(逆反射材料a的制作)

將168個(gè)直徑2mm、折射率n＝2.0的玻璃微珠k-psfn2(住田光學(xué)玻璃公司制)利用丙酮和乙醇各進(jìn)行10分鐘的超音波清洗，等間隔地排列在以同樣的方法清洗后的玻璃板上。接著，與利用丙酮進(jìn)行超音波清洗后的鋁片1g一起置于真空蒸鍍機(jī)內(nèi)，抽真空直到1.8μtorr為止，之后流通電流，在玻璃微珠的單面進(jìn)行鋁蒸鍍來(lái)形成反射層。

在將載玻片s1111(松浪硝子工業(yè)公司制)切割為24mm之后，利用丙酮和乙醇各進(jìn)行10分鐘的超音波清洗，涂布0.5mm厚的紫外線固化型的光學(xué)粘接劑noa61(norlandproducts公司制)。接著，將進(jìn)行鋁蒸鍍后的168個(gè)玻璃微珠以鋁蒸鍍面為下、并形成二維最密構(gòu)造的方式鋪在載玻片上，使用輸出180w的紫外線照射裝置fp-35l(vilberlourmat公司制)照射20分鐘來(lái)使光學(xué)粘接劑固化，由此制作出逆反射材料a。

(逆反射材料b的制作)

使用直徑2mm、折射率n＝1.9的玻璃微珠k-psfn1(住田光學(xué)玻璃公司制)來(lái)代替直徑2mm、折射率n＝2.0的玻璃微珠k-psfn2，除此以外，以與逆反射材料a同樣的方法制作出逆反射材料b。

(實(shí)施例1)

在圖5所示的空中像顯示裝置250的結(jié)構(gòu)中，使用圖像顯示裝置a作為圖像顯示裝置1，使用反射型偏振片a作為半透半反鏡2，使用逆反射材料a作為逆反射材料3，使用λ/4波片pure-acewrw-142(帝人公司制)作為λ/4波片6，來(lái)制作出實(shí)施例1的空中像顯示裝置。在此，以反射型偏振片a的反射面為圖像顯示裝置a的iphone5s側(cè)、并且反射型偏振片a的反射軸與λ/4波片6的遲相軸的角度為45度的方式進(jìn)行配置。本實(shí)施例的空中像顯示裝置使用了圖像顯示裝置a和反射型偏振片a，因此實(shí)際上為以下結(jié)構(gòu)：在圖12所示的空中顯示裝置280的結(jié)構(gòu)中，在圖像顯示裝置1上配置有消偏振元件8，在半透半反鏡2的反射型偏振片的非反射面上形成有吸收型偏振片7。

(實(shí)施例2)

使用逆反射材料b作為逆反射材料3，除此以外，以與實(shí)施例1同樣的方法制作出實(shí)施例2的空中像顯示裝置。

(實(shí)施例3)

使用逆反射材料nikkalite水晶級(jí)白(日本carbide公司制)作為逆反射材料3，除此以外，以與實(shí)施例1同樣的方法制作出實(shí)施例3的空中像顯示裝置。

(實(shí)施例4)

使用逆反射材料scotchlite反射布8910(3m公司制)作為逆反射材料3，除此以外，以與實(shí)施例1同樣的方法制作出實(shí)施例4的空中像顯示裝置。

(實(shí)施例5)

使用逆反射材料reflite9301(reflite公司制)作為逆反射材料3，除此以外，以與實(shí)施例1同樣的方法制作出實(shí)施例5的空中像顯示裝置。

(比較例1)

使用逆反射材料reflexite18605(orafol公司制)作為逆反射材料3，除此以外，以與實(shí)施例1同樣的方法制作出比較例1的空中像顯示裝置。

(比較例2)

使用逆反射材料kiwalite#19513(紀(jì)和化學(xué)工業(yè)公司制)作為逆反射材料3，除此以外，以與實(shí)施例1同樣的方法制作出比較例2的空中像顯示裝置。

(實(shí)施例6)

使用反射型偏振片wgf(旭化成e-materials公司制)作為半透半反鏡2，除此以外，以與實(shí)施例1同樣的方法制作出實(shí)施例6的空中像顯示裝置。

(實(shí)施例7)

使用吸收型偏振片付反射型偏振片dbef-q(3m公司制)作為半透半反鏡，除此以外，以與實(shí)施例3同樣的方法制作出實(shí)施例7的空中像顯示裝置。

(實(shí)施例8)

使用圖像顯示裝置b來(lái)代替圖像顯示裝置a，除此以外，以與實(shí)施例7同樣的方法制作出實(shí)施例8的空中像顯示裝置。

(實(shí)施例9)

使用iphone5s(apple公司制)來(lái)代替圖像顯示裝置a，除此以外，以與實(shí)施例7同樣的方法制作出實(shí)施例9的空中像顯示裝置。

(實(shí)施例10)

使用圖像光為直線偏振光的xperiaz2(索尼愛立信公司制)來(lái)代替圖像顯示裝置a，除此以外，以與實(shí)施例7同樣的方法制作出實(shí)施例10的空中像顯示裝置。

(實(shí)施例11)

使用逆反射材料a作為逆反射材料3，除此以外，以與實(shí)施例10同樣的方法制作出實(shí)施例11的空中像顯示裝置。

(空中像的觀察評(píng)價(jià))

針對(duì)實(shí)施例1～實(shí)施例11和比較例1～比較例2的各空中像顯示裝置，進(jìn)行空中像的觀察評(píng)價(jià)(明亮度、對(duì)比度、圖像模糊、色調(diào))的評(píng)價(jià)，另外，進(jìn)行實(shí)施例1～實(shí)施例11和比較例1～比較例2中使用的逆反射材料的光學(xué)特性評(píng)價(jià)(保偏度、發(fā)散率、反射率)。

表1中示出空中像的觀察評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)，表2中示出空中像的觀察評(píng)價(jià)和逆反射材料的光學(xué)特性評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)結(jié)果。

[表1]

[表2]

根據(jù)實(shí)施例1～實(shí)施例5與比較例1～比較例2的比較可知，通過使用保偏度為50％以上的逆反射材料，空中像的明亮度、對(duì)比度變高，另外，根據(jù)實(shí)施例1～實(shí)施例4與實(shí)施例5的比較可知，通過使用反射率為15％以上的逆反射材料，空中像的明亮度、對(duì)比度變高，并且，根據(jù)實(shí)施例3與實(shí)施例10的比較可知，通過使圖像顯示裝置的出射光為偏振光，空中像的明亮度、對(duì)比度變高。

接著，根據(jù)實(shí)施例1～實(shí)施例5的比較可知，通過使用發(fā)散率α<1.20％/mm的逆反射材料，空中像的圖像模糊得到改善。

并且，根據(jù)實(shí)施例3及實(shí)施例7與實(shí)施例6的比較可知，通過使用吸收型偏振片，空中像的對(duì)比度變高。

最后，根據(jù)實(shí)施例7～實(shí)施例9的比較可知，通過使用消偏振元件，空中像的色調(diào)得到改善。

附圖標(biāo)記說明

1：圖像顯示裝置；2：半透半反鏡；3：逆反射材料；4：空中像；5：遮光壁；6：λ/4波片；7、15：吸收型偏振片；8：消偏振元件；10：led光源；11：光源；12：亮度計(jì)；13：分束器；14：反射材料；16：照度計(jì)；17：屏幕；21：基板；22：樹脂層；23：微珠；24：反射層；210、220、230、240、250、260、270、280：空中像顯示裝置。