JP2024033572A - optical imaging system - Google Patents

Abstract

【課題】明所においても優れた視認性を有する空中画像を形成できる光学結像システムを提供すること。【解決手段】本発明の実施形態による光学結像システムは、光源と；該光源からの光が入射される第１偏光子と；該第１偏光子に対して該光源の反対側に位置し、空中に画像を結像可能な空中結像装置と；を備えている。該空中結像装置は、画像表示パネルと；該画像表示パネルよりも上記光源の近くに位置している第２偏光子とを備え、第１偏光子の第１透過軸方向と第２偏光子の第２透過軸方向とは交差している。【選択図】図１An object of the present invention is to provide an optical imaging system that can form an aerial image with excellent visibility even in bright places. An optical imaging system according to an embodiment of the present invention includes: a light source; a first polarizer into which light from the light source is incident; and an opposite side of the light source with respect to the first polarizer. , and an aerial imaging device capable of forming an image in the air. The aerial imaging device includes an image display panel; a second polarizer located closer to the light source than the image display panel, and the first transmission axis direction of the first polarizer and the second polarizer It intersects with the second transmission axis direction. [Selection diagram] Figure 1

Description

本発明は、光学結像システムに関する。 FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to optical imaging systems.

近年、各種産業分野において空中に画像を表示する空中画像表示技術の適用が検討されており、特に空中浮遊ディスプレイが期待されている。そのような空中画像表示技術として空中結像方式が知られており、例えば、一方側の面に垂直に多数かつ帯状の平面光反射部を一定のピッチで並べて形成した第１および第２の光制御パネルを備え、第１および第２の光制御パネルのそれぞれの一面側を平面光反射部が直交するように向かい合わせた、光学結像装置が提案されている（例えば、特許文献１）。このような光学結像装置では、第１および第２の光制御パネルに入射した入射光が再帰透過して、空中で実像を結像する。しかし、特許文献１に記載の光学結像装置を明所において使用すると、空中画像の視認性が不十分となる場合がある。 In recent years, the application of aerial image display technology for displaying images in the air has been studied in various industrial fields, and floating displays are particularly expected. An aerial imaging method is known as such an aerial image display technology, and for example, first and second light beams are formed by arranging a large number of band-shaped planar light reflecting portions at a constant pitch perpendicular to one surface. An optical imaging device has been proposed that includes a control panel and has first and second light control panels facing each other so that their planar light reflecting portions are perpendicular to each other (for example, Patent Document 1). In such an optical imaging device, the incident light that has entered the first and second light control panels is retransmitted and forms a real image in the air. However, when the optical imaging device described in Patent Document 1 is used in a bright place, the visibility of the aerial image may become insufficient.

特開２０１２－１５５３４５号公報Japanese Patent Application Publication No. 2012-155345

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、明所においても、優れた視認性を有する空中画像を形成できる光学結像システムを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and its main purpose is to provide an optical imaging system that can form aerial images with excellent visibility even in bright places.

［１］本発明の実施形態による光学結像システムは、光源と、第１偏光子と、空中結像装置と、を備えている。該第１偏光子は、該光源からの光が入射される。該空中結像装置は、空中に画像を結像可能である。該空中結像装置は、上記第１偏光子に対して上記光源の反対側に位置している。該空中結像装置は、画像表示パネルと、第２偏光子と、を備えている。該第２偏光子は、上記画像表示パネルよりも上記光源の近くに位置している。上記第１偏光子の第１透過軸方向と上記第２偏光子の第２透過軸方向とは、互いに交差している。
［２］上記［１］に記載の光学結像システムにおいて、上記第１透過軸方向と上記第２透過軸方向とがなす角度は、６０°以上９０°以下であってもよい。
［３］上記［１］または［２］に記載の光学結像システムにおいて、上記第２偏光子は、反射型偏光子であってもよい。上記空中結像装置は、再帰反射シートと、位相差フィルムとをさらに備えていてもよい。再帰反射シートは、反射型偏光子によって反射された光を、反射型偏光子に向けて再帰反射可能である。位相差フィルムは、再帰反射シートと反射型偏光子との間に設けられている。位相差フィルムの面内位相差Ｒｅ（５５０）は１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
［４］上記［３］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置は、第３偏光子をさらに備えていてもよい。第３偏光板は、上記画像表示パネルと上記反射型偏光子との間に設けられている。上記第３偏光子の第３透過軸方向と上記第２透過軸方向とは実質的に直交している。
［５］上記［３］または［４］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通り該空中画像と直交する方向と、上記空中画像の中心および上記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす極角は、０°以上９０°以下であってもよい。
［６］上記［３］から［５］のいずれかに記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通る上記画像表示パネルの厚み方向と、上記空中画像の中心および上記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす方位角は、０°以上４０°以下であってもよい。
［７］上記［１］または［２］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置は、クロスミラーアレイ型光学素子をさらに備えていてもよい。クロスミラーアレイ型光学素子は、画像表示パネルに表示される画像に応じた光を再帰透過可能である。クロスミラーアレイ型光学素子は、上記第２偏光子に対して上記光源の反対側に位置している。
［８］上記［７］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置は、第３偏光子をさらに備えていてもよい。第３偏光子は、上記画像表示パネルと上記クロスミラーアレイ型光学素子との間に設けられる。上記第３偏光子の第３透過軸方向と上記第２透過軸方向とは実質的に平行である。
［９］上記［７］または［８］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通り該空中画像と直交する方向と、上記空中画像の中心および上記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす極角は、５０°以上１００°以下であってもよい。
［１０］上記［７］から［９］のいずれかに記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通る上記画像表示パネルの厚み方向と、上記空中画像の中心および上記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす方位角は、０°以上５０°以下であってもよい。
［１１］上記［１］または［２］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置は、２面コーナーリフレクタアレイ型光学素子をさらに備えていてもよい。２面コーナーリフレクタアレイ型光学素子は、画像表示パネルに表示される画像に応じた光を再帰透過可能である。２面コーナーリフレクタアレイ型光学素子は、上記第２偏光子に対して上記光源の反対側に位置している。
［１２］上記［１１］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置は、第３偏光子をさらに備えていてもよい。上記第３偏光子の第３透過軸方向と上記第２透過軸方向とは実質的に平行である。
［１３］上記［１１］または［１２］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通り該空中画像と直交する方向と、上記空中画像の中心および上記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす極角は、６０°以上１１０°以下であってもよい。
［１４］上記［１３］に記載の光学結像システムにおいて、上記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通る上記画像表示パネルの厚み方向と、上記空中画像の中心および上記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす方位角は、１０°以上６０°以下であってもよい。 [1] An optical imaging system according to an embodiment of the present invention includes a light source, a first polarizer, and an aerial imaging device. Light from the light source is incident on the first polarizer. The aerial imaging device is capable of forming an image in the air. The aerial imaging device is located on the opposite side of the light source with respect to the first polarizer. The aerial imaging device includes an image display panel and a second polarizer. The second polarizer is located closer to the light source than the image display panel. The first transmission axis direction of the first polarizer and the second transmission axis direction of the second polarizer intersect with each other.
[2] In the optical imaging system according to [1] above, the angle between the first transmission axis direction and the second transmission axis direction may be 60° or more and 90° or less.
[3] In the optical imaging system according to [1] or [2] above, the second polarizer may be a reflective polarizer. The aerial imaging device may further include a retroreflective sheet and a retardation film. The retroreflective sheet is capable of retroreflecting the light reflected by the reflective polarizer toward the reflective polarizer. The retardation film is provided between the retroreflective sheet and the reflective polarizer. The in-plane retardation Re (550) of the retardation film is 100 nm or more and 200 nm or less.
[4] In the optical imaging system according to [3] above, the aerial imaging device may further include a third polarizer. A third polarizing plate is provided between the image display panel and the reflective polarizer. The third transmission axis direction of the third polarizer and the second transmission axis direction are substantially perpendicular to each other.
[5] In the optical imaging system according to [3] or [4] above, a direction passing through the center of the aerial image formed by the aerial imaging device and orthogonal to the aerial image, and a direction between the center of the aerial image and the The polar angle formed by the virtual line segment connecting the centers of the light emission surfaces of the light source may be 0° or more and 90° or less.
[6] In the optical imaging system according to any one of [3] to [5] above, the thickness direction of the image display panel passing through the center of the aerial image formed by the aerial imaging device and the thickness direction of the aerial image The azimuth angle formed by the center and a virtual line segment connecting the center of the light output surface of the light source may be 0° or more and 40° or less.
[7] In the optical imaging system according to [1] or [2] above, the aerial imaging device may further include a cross mirror array type optical element. The cross mirror array type optical element is capable of retroactively transmitting light corresponding to an image displayed on an image display panel. The cross mirror array type optical element is located on the opposite side of the light source with respect to the second polarizer.
[8] In the optical imaging system according to [7] above, the aerial imaging device may further include a third polarizer. A third polarizer is provided between the image display panel and the cross mirror array type optical element. The third transmission axis direction of the third polarizer and the second transmission axis direction are substantially parallel.
[9] In the optical imaging system according to [7] or [8] above, a direction passing through the center of the aerial image formed by the aerial imaging device and perpendicular to the aerial image, and a direction between the center of the aerial image and the The polar angle formed by the virtual line segment connecting the centers of the light exit surfaces of the light source may be 50° or more and 100° or less.
[10] In the optical imaging system according to any one of [7] to [9] above, the thickness direction of the image display panel passing through the center of the aerial image formed by the aerial imaging device and the thickness direction of the aerial image The azimuth angle formed by the center and a virtual line segment connecting the center of the light exit surface of the light source may be 0° or more and 50° or less.
[11] In the optical imaging system according to [1] or [2] above, the aerial imaging device may further include a dihedral corner reflector array type optical element. The dihedral corner reflector array type optical element is capable of retroactively transmitting light corresponding to an image displayed on an image display panel. The dihedral corner reflector array type optical element is located on the opposite side of the light source with respect to the second polarizer.
[12] In the optical imaging system according to [11] above, the aerial imaging device may further include a third polarizer. The third transmission axis direction and the second transmission axis direction of the third polarizer are substantially parallel.
[13] In the optical imaging system according to [11] or [12] above, a direction passing through the center of the aerial image formed by the aerial imaging device and orthogonal to the aerial image, and a direction between the center of the aerial image and the The polar angle formed by the virtual line segment connecting the centers of the light emission surfaces of the light source may be 60° or more and 110° or less.
[14] In the optical imaging system according to [13] above, the thickness direction of the image display panel passing through the center of the aerial image formed by the aerial imaging device, the center of the aerial image, and the light emission of the light source. The azimuth angle formed by the virtual line segment connecting the centers of the surfaces may be 10° or more and 60° or less.

本発明の実施形態によれば、明所においても、優れた視認性を有する空中画像を形成できる。 According to the embodiments of the present invention, it is possible to form an aerial image with excellent visibility even in bright light.

図１は、本発明の１つの実施形態による光学結像システムを説明する概略構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an optical imaging system according to one embodiment of the present invention. 図２は、本発明の別の実施形態による光学結像システムを説明する概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an optical imaging system according to another embodiment of the invention. 図３は、図１の光学結像システムにおける極角および方位角を説明するための概略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining polar angles and azimuthal angles in the optical imaging system of FIG. 1. 図４は、図３の光学結像システムにおける極角を説明するための概略側面図である。FIG. 4 is a schematic side view for explaining polar angles in the optical imaging system of FIG. 3. FIG. 図５は、図３の光学結像システムにおける方位角を説明するための概略平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view for explaining the azimuth angle in the optical imaging system of FIG. 3. FIG.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。また、図面は説明をより明確にするため、実施の形態に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments. In addition, in order to make the explanation more clear, the drawings may schematically represent the width, thickness, shape, etc. of each part compared to the embodiment, but these are merely examples, and the interpretation of the present invention may be limited. It is not limited.

（用語および記号の定義）
本明細書における用語および記号の定義は下記の通りである。
（１）屈折率（ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ）
「ｎｘ」は面内の屈折率が最大になる方向（すなわち、遅相軸方向）の屈折率であり、「ｎｙ」は面内で遅相軸と直交する方向（すなわち、進相軸方向）の屈折率であり、「ｎｚ」は厚み方向の屈折率である。
（２）面内位相差（Ｒｅ）
「Ｒｅ（λ）」は、２３℃における波長λｎｍの光で測定した面内位相差である。例えば、「Ｒｅ（５５０）」は、２３℃における波長５５０ｎｍの光で測定した面内位相差である。Ｒｅ（λ）は、層（フィルム）の厚みをｄ（ｎｍ）としたとき、式：Ｒｅ（λ）＝（ｎｘ－ｎｙ）×ｄによって求められる。
（３）角度
本明細書において角度に言及するときは、当該角度は基準方向に対して時計回りおよび反時計回りの両方を包含する。したがって、例えば「４５°」は±４５°を意味する。
（４）実質的に直交または平行
本明細書において「実質的に直交」および「略直交」という表現は、２つの方向のなす角度が９０°±７°である場合を包含し、好ましくは９０°±５°であり、さらに好ましくは９０°±３°である。「実質的に平行」および「略平行」という表現は、２つの方向のなす角度が０°±７°である場合を包含し、好ましくは０°±５°であり、さらに好ましくは０°±３°である。さらに、本明細書において単に「直交」または「平行」というときは、実質的に直交または実質的に平行な状態を含み得るものとする。 (Definition of terms and symbols)
Definitions of terms and symbols used herein are as follows.
(1) Refractive index (nx, ny, nz)
"nx" is the refractive index in the direction in which the in-plane refractive index is maximum (i.e., slow axis direction), and "ny" is the direction perpendicular to the slow axis in the plane (i.e., fast axis direction) "nz" is the refractive index in the thickness direction.
(2) In-plane phase difference (Re)
"Re(λ)" is an in-plane retardation measured with light having a wavelength of λnm at 23°C. For example, "Re(550)" is an in-plane retardation measured with light having a wavelength of 550 nm at 23°C. Re(λ) is determined by the formula: Re(λ)=(nx−ny)×d, where d (nm) is the thickness of the layer (film).
(3) Angle When an angle is referred to in this specification, the angle includes both clockwise and counterclockwise directions with respect to the reference direction. Therefore, for example, "45°" means ±45°.
(4) Substantially orthogonal or parallel In this specification, the expressions "substantially orthogonal" and "substantially orthogonal" include cases where the angle between two directions is 90°±7°, preferably 90° °±5°, more preferably 90°±3°. The expressions "substantially parallel" and "substantially parallel" include cases where the angle between two directions is 0°±7°, preferably 0°±5°, and more preferably 0°±5°. It is 3°. Further, in this specification, the term "orthogonal" or "parallel" may include substantially orthogonal or substantially parallel states.

Ａ．光学結像システムの概略
図１は、本発明の１つの実施形態による光学結像システムを説明する概略構成図である。図示例の光学結像システム１００は、光源３と、第１偏光子１と、空中結像装置２とを備えている。第１偏光子１には、光源３からの光が入射される。空中結像装置２は、空中に画像（空中画像Ｉ）を結像可能である。空中結像装置２は、第１偏光子１に対して光源３の反対側に位置している。空中結像装置２は、画像表示パネル２２と、第２偏光子２１とを備えている。第２偏光子２１は、画像表示パネル２２よりも光源３の近くに位置している。第１偏光子１の第１透過軸方向Ｘと第２偏光子２１の第２透過軸方向Ｙとは、互いに交差している（図５参照）。
光源が空中結像装置の配置空間を照らす明所では、光源からの光が空中結像装置の内部に入り込む場合がある。この場合、空中結像装置の内部に侵入した外光が乱反射することにより、空中結像装置が形成する空中画像の視認性が低下するおそれがある。これに対して、本発明の１つの実施形態によれば、第１偏光子の第１透過軸方向と第２偏光子の第２透過軸方向とが交差しているので、第１偏光子を透過した直線偏光が、第２偏光子によって遮られる。そのため、光源からの光が空中結像装置の内部に侵入することを抑制できる。その結果、上記光学結像システムは、光源が照らす明所においても、優れた視認性を有する空中画像を形成できる。 A. Overview of Optical Imaging System FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating an optical imaging system according to one embodiment of the invention. The illustrated optical imaging system 100 includes a light source 3 , a first polarizer 1 , and an aerial imaging device 2 . Light from a light source 3 is incident on the first polarizer 1 . The aerial imaging device 2 is capable of forming an image (aerial image I) in the air. The aerial imaging device 2 is located on the opposite side of the light source 3 with respect to the first polarizer 1 . The aerial imaging device 2 includes an image display panel 22 and a second polarizer 21. The second polarizer 21 is located closer to the light source 3 than the image display panel 22. The first transmission axis direction X of the first polarizer 1 and the second transmission axis direction Y of the second polarizer 21 intersect with each other (see FIG. 5).
In a bright place where the light source illuminates the space in which the aerial imaging device is placed, the light from the light source may enter the interior of the aerial imaging device. In this case, the visibility of the aerial image formed by the aerial imaging device may be reduced due to diffuse reflection of external light that has entered the interior of the aerial imaging device. On the other hand, according to one embodiment of the present invention, since the first transmission axis direction of the first polarizer and the second transmission axis direction of the second polarizer intersect, the first polarizer The transmitted linearly polarized light is blocked by the second polarizer. Therefore, it is possible to suppress light from the light source from entering the inside of the aerial imaging device. As a result, the optical imaging system can form an aerial image with excellent visibility even in a bright place illuminated by a light source.

光源３は、空中結像装置２を配置する空間を照らす。１つの実施形態において、光源３は、空中結像装置２が配置される部屋に設けられる。光源３は、代表的には、部屋の天井に設けられる。光源は、任意の適切な光源を採用し得る。光源として、例えば、白熱電球、蛍光灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機エレクトロルミネセンス（有機ＥＬ）ライト、無機エレクトロルミネセンス（無機ＥＬ）ライトが挙げられる。光源は、太陽光を室内に取り込む窓であってもよい。光源の照度は、特に制限されないが、第２偏光板上において、例えば５０ｌｘ以上２０００ｌｘ以下である。 The light source 3 illuminates the space in which the aerial imaging device 2 is placed. In one embodiment, the light source 3 is provided in the room in which the aerial imaging device 2 is located. The light source 3 is typically provided on the ceiling of the room. The light source may be any suitable light source. Examples of light sources include incandescent bulbs, fluorescent lamps, light emitting diodes (LEDs), organic electroluminescent (organic EL) lights, and inorganic electroluminescent (inorganic EL) lights. The light source may be a window that lets sunlight into the room. The illuminance of the light source is not particularly limited, but is, for example, 50 lx or more and 2000 lx or less on the second polarizing plate.

光源３は、空中結像装置２に対して、任意の適切な位置に配置され得る。光源３の光出射面３ａの中心は、好ましくは、空中結像装置２が形成する空中画像Ｉの中心を通り空中画像Ｉと直交する方向Ｄ１に対して画像表示パネル２２と反対側に位置する（図４参照）。
空中画像Ｉの中心を通り空中画像Ｉと直交する方向Ｄ１と、空中画像Iの中心および光源３の光出射面３ａの中心を結ぶ仮想線分Ｌとがなす極角θ_１は、代表的には０°以上１２０°以下、好ましくは１°以上１１０°以下である（図４参照）。
空中画像Ｉの中心を通る画像表示パネル２２の厚み方向Ｄ２と、上記仮想線分Ｌとがなす方位角θ_２は、代表的には０°以上１８０°以下であり、好ましく０°以上８９°以下である（図５参照）。 The light source 3 may be placed in any suitable position relative to the aerial imaging device 2. The center of the light exit surface 3a of the light source 3 is preferably located on the opposite side of the image display panel 22 with respect to a direction D1 passing through the center of the aerial image I formed by the aerial imaging device 2 and perpendicular to the aerial image I. (See Figure 4).
The polar angle θ ₁ formed by the direction D1 passing through the center of the aerial image I and perpendicular to the aerial image I and the virtual line segment L connecting the center of the aerial image I and the center of the light output surface 3a of the light source 3 is typically is 0° or more and 120° or less, preferably 1° or more and 110° or less (see FIG. 4).
The azimuth angle θ ₂ formed by the virtual line segment L and the thickness direction D2 of the image display panel 22 passing through the center of the aerial image I is typically 0° or more and 180° or less, preferably 0° or more and 89°. The following is (see Figure 5).

第１偏光子１は、代表的には、光源３の光出射面３ａの全体を覆うように配置されている。これによって、光源から出射する光を第１偏光子に確実に入射できるので、第２偏光子に到達する光を、安定して、第１透過軸方向に応じた直線偏光（第１直線偏光）とできる。そのため、外光が空中結像装置の内部に侵入することをより抑制できる。 The first polarizer 1 is typically arranged to cover the entire light output surface 3a of the light source 3. As a result, the light emitted from the light source can be reliably incident on the first polarizer, so that the light reaching the second polarizer can be stably converted into linearly polarized light (first linearly polarized light) according to the first transmission axis direction. It can be done. Therefore, it is possible to further suppress external light from entering the inside of the aerial imaging device.

１つの実施形態において、第１偏光子は、吸収型偏光子である。光学結像システム１００は、第１偏光子としての吸収型偏光子を含む第１偏光板を備えていてもよい。第１偏光板は、代表的には、吸収型偏光子に加えて保護層を備えている。なお、第１偏光子は、反射型偏光子であってもよい。吸収型偏光子、保護層および反射型偏光子については後で詳述する。 In one embodiment, the first polarizer is an absorptive polarizer. The optical imaging system 100 may include a first polarizer including an absorptive polarizer as the first polarizer. The first polarizing plate typically includes a protective layer in addition to an absorption polarizer. Note that the first polarizer may be a reflective polarizer. The absorptive polarizer, protective layer, and reflective polarizer will be described in detail later.

第１偏光子の第１透過軸方向Ｘと第２偏光子の第２透過軸方向Ｙとがなす角度は、例えば６０°以上、好ましくは７０°以上、より好ましくは８０°以上である（図５参照）。第１透過軸方向と第２透過軸方向とは、とりわけ好ましくは、実質的に直交している。第１透過軸方向と第２透過軸方向とがこのように交差していれば、外光が空中結像装置の内部に侵入することをより一層抑制できる。 The angle between the first transmission axis direction X of the first polarizer and the second transmission axis direction Y of the second polarizer is, for example, 60° or more, preferably 70° or more, and more preferably 80° or more (Fig. 5). Particularly preferably, the first transmission axis direction and the second transmission axis direction are substantially orthogonal. If the first transmission axis direction and the second transmission axis direction intersect in this way, it is possible to further suppress external light from entering the inside of the aerial imaging device.

Ａ－１．再帰反射型結像装置
１つの実施形態において、空中結像装置２は、再帰反射型結像装置２ａである。再帰反射型結像装置２ａは、画像表示パネル２２と；第２偏光子の一例としての反射型偏光子２１ａと；再帰反射シート２３と；位相差フィルム２４と；を備えている。図示例において、画像表示パネル２２と、反射型偏光子２１ａと、再帰反射シート２３とは、側面視略三角形状に配置されており、反射型偏光子２１ａが、画像表示パネル２２および再帰反射シート２３よりも光源３の近くに配置されている。 A-1. Retroreflective Imaging Device In one embodiment, the aerial imaging device 2 is a retroreflective imaging device 2a. The retroreflective imaging device 2a includes an image display panel 22; a reflective polarizer 21a as an example of a second polarizer; a retroreflective sheet 23; and a retardation film 24. In the illustrated example, the image display panel 22, the reflective polarizer 21a, and the retroreflective sheet 23 are arranged in a substantially triangular shape when viewed from the side. 23 is located closer to the light source 3.

画像表示パネル２２として、任意の適切な画像表示パネルを採用し得る。画像表示パネル２２として、例えば、液晶表示パネル、有機ＥＬ表示パネルが挙げられる。画像表示パネルが液晶表示パネルである場合、図示しないが、再帰反射型結像装置は、液晶表示パネルの背面に光源（バックライト）および導光板を備えている。 Any suitable image display panel may be employed as the image display panel 22. Examples of the image display panel 22 include a liquid crystal display panel and an organic EL display panel. When the image display panel is a liquid crystal display panel, the retroreflective imaging device includes a light source (backlight) and a light guide plate on the back side of the liquid crystal display panel, although not shown.

反射型偏光子２１ａは、第２透過軸方向に応じた第２直線偏光を透過し、第２直線偏光以外の光を反射する。
反射型偏光子２１ａと画像表示パネル２２とがなす角度は、例えば４５°±３０°以内、好ましくは４５°±１５°以内、より好ましくは４５°±５°以内である。
なお、図示しないが、反射型偏光子２１ａの光源側の表面には、吸収型偏光子が配置されていてもよい。この場合、反射型偏光子の透過軸と吸収型偏光子の透過軸とは、実質的に平行である。 The reflective polarizer 21a transmits second linearly polarized light according to the second transmission axis direction and reflects light other than the second linearly polarized light.
The angle between the reflective polarizer 21a and the image display panel 22 is, for example, within 45°±30°, preferably within 45°±15°, and more preferably within 45°±5°.
Although not shown, an absorption polarizer may be disposed on the light source side surface of the reflective polarizer 21a. In this case, the transmission axis of the reflective polarizer and the transmission axis of the absorptive polarizer are substantially parallel.

再帰反射シート２３は、反射型偏光子２１ａによって反射された光を、反射型偏光子２１ａに向けて再帰反射（反射型偏光子からの光を入射方向と逆向きの方向に反射）可能である。再帰反射シート２３として、任意の適切な構成を採用し得る。再帰反射シートとして、例えば、ビーズタイプ、プリズムタイプが挙げられる。
再帰反射シート２３と画像表示パネル２２とがなす角度は、例えば９０°±３０°以内、好ましくは９０°±１５°以内、より好ましくは９０°±５°以内である。 The retroreflective sheet 23 is capable of retroreflecting the light reflected by the reflective polarizer 21a toward the reflective polarizer 21a (reflecting the light from the reflective polarizer in a direction opposite to the direction of incidence). . Any suitable configuration can be adopted as the retroreflective sheet 23. Examples of the retroreflective sheet include bead type and prism type.
The angle between the retroreflective sheet 23 and the image display panel 22 is, for example, within 90°±30°, preferably within 90°±15°, and more preferably within 90°±5°.

位相差フィルム２４は、再帰反射シート２３と反射型偏光子２１ａとの間に配置されている。位相差フィルム２４は、代表的には、再帰反射シート２３における反射型偏光子側の表面に設けられている。位相差フィルム２４は、目的に応じて任意の適切な光学的特性および／または機械的特性を有する位相差フィルムで構成され得る。位相差フィルム２４は、代表的には、ｎｘ＞ｎｙ≧ｎｚの屈折率を有する。なお、ここで「ｎｙ＝ｎｚ」はｎｙとｎｚが完全に等しい場合だけではなく、実質的に等しい場合を包含する。
位相差フィルム２４は、いわゆるλ／４板として機能する。位相差フィルム２４の面内位相差Ｒｅ（５５０）は、例えば１００ｎｍ～２００ｎｍであり、好ましくは１３０ｎｍ～１５０ｎｍである。
位相差フィルム２４の厚みは、λ／４板として適切な機能を有するように、設定される。位相差フィルム２４の厚みは、例えば２０～１００μｍ、好ましくは２０～６０μｍ、より好ましくは３０～５０μｍである。
位相差フィルム２４の遅相軸と反射型偏光子２１ａの反射軸とのなす角度は、例えば４０°～５０°であり、好ましくは４２°～４８°であり、より好ましくは４４°～４６°であり、特に好ましくは約４５°である。 The retardation film 24 is arranged between the retroreflective sheet 23 and the reflective polarizer 21a. The retardation film 24 is typically provided on the surface of the retroreflective sheet 23 on the reflective polarizer side. The retardation film 24 may be composed of a retardation film having any suitable optical properties and/or mechanical properties depending on the purpose. The retardation film 24 typically has a refractive index of nx>ny≧nz. Note that "ny=nz" here includes not only the case where ny and nz are completely equal, but also the case where they are substantially equal.
The retardation film 24 functions as a so-called λ/4 plate. The in-plane retardation Re (550) of the retardation film 24 is, for example, 100 nm to 200 nm, preferably 130 nm to 150 nm.
The thickness of the retardation film 24 is set so that it has an appropriate function as a λ/4 plate. The thickness of the retardation film 24 is, for example, 20 to 100 μm, preferably 20 to 60 μm, and more preferably 30 to 50 μm.
The angle between the slow axis of the retardation film 24 and the reflective axis of the reflective polarizer 21a is, for example, 40° to 50°, preferably 42° to 48°, more preferably 44° to 46°. and particularly preferably about 45°.

再帰反射型結像装置２ａは、好ましくは、第３偏光子２８をさらに備えている。第３偏光子２８は、画像表示パネル２２と反射型偏光子２１ａとの間に設けられている。第３偏光子２８は、代表的には、吸収型偏光子である。再帰反射型結像装置２ａは、第３偏光子としての吸収型偏光子を含む第３偏光板を備えていてもよい。第３偏光板は、代表的には、吸収型偏光子に加えて保護層を備えている。第３偏光板を含む第３偏光板は、代表的には、画像表示パネル２２における反射型偏光子側の表面に貼り付けられている。第３偏光子２８には、画像表示パネル２２に表示される画像に応じた光が入射される。第３偏光子２８は、第３透過軸方向に応じた第３直線偏光のみを透過する。第３偏光子２８の第３透過軸方向と反射型偏光子２１ａの第２透過軸方向とは実質的に直交している。つまり、第２直線偏光の偏光方向と、第３直線偏光の偏光方向とは実質的に直交している。再帰反射型結像装置が第３偏光子を備えていると、空中画像の視認性のさらなる向上を図ることができる。 The retroreflective imaging device 2a preferably further includes a third polarizer 28. The third polarizer 28 is provided between the image display panel 22 and the reflective polarizer 21a. The third polarizer 28 is typically an absorption type polarizer. The retroreflective imaging device 2a may include a third polarizing plate including an absorption polarizer as a third polarizer. The third polarizing plate typically includes a protective layer in addition to an absorption polarizer. The third polarizing plate including the third polarizing plate is typically attached to the surface of the image display panel 22 on the reflective polarizer side. Light corresponding to the image displayed on the image display panel 22 is incident on the third polarizer 28 . The third polarizer 28 transmits only the third linearly polarized light corresponding to the third transmission axis direction. The third transmission axis direction of the third polarizer 28 and the second transmission axis direction of the reflective polarizer 21a are substantially orthogonal. That is, the polarization direction of the second linearly polarized light and the polarization direction of the third linearly polarized light are substantially orthogonal. When the retroreflective imaging device includes the third polarizer, the visibility of the aerial image can be further improved.

次に、再帰反射型結像装置における空中画像の形成について説明する。
図示例の再帰反射型結像装置２ａでは、画像表示パネル２２に表示される画像に応じた光が、まず、第３偏光子２８に入射される。第３偏光子２８は、入射された光のうち第３直線偏光（代表的にはｓ偏光）のみを透過する。その後、反射型偏光子２１ａは、第３偏光子２８を透過した第３直線偏光を、再帰反射シート２３に向けて反射する。反射型偏光子２１ａで反射された第３直線偏光は、再帰反射シート２３に到達する前、および、再帰反射シート２３によって再帰反射された後に、λ／４板として機能する位相差フィルム２４を通過する。これによって、第３直線偏光の偏光方向が略９０°回転する。つまり、第３直線偏光が第２直線偏光となる。その後、第２直線偏光は、反射型偏光子２１ａを透過して、反射型偏光子２１ａに対して画像表示パネル２２と面対称な位置で結像する。これによって、空中画像Ｉが形成される。 Next, formation of an aerial image using a retroreflective imaging device will be explained.
In the illustrated retroreflective imaging device 2a, light corresponding to an image displayed on the image display panel 22 is first incident on the third polarizer 28. The third polarizer 28 transmits only the third linearly polarized light (typically s-polarized light) among the incident light. Thereafter, the reflective polarizer 21 a reflects the third linearly polarized light that has passed through the third polarizer 28 toward the retroreflective sheet 23 . The third linearly polarized light reflected by the reflective polarizer 21a passes through a retardation film 24 that functions as a λ/4 plate before reaching the retroreflective sheet 23 and after being retroreflected by the retroreflective sheet 23. do. As a result, the polarization direction of the third linearly polarized light is rotated by approximately 90 degrees. In other words, the third linearly polarized light becomes the second linearly polarized light. Thereafter, the second linearly polarized light passes through the reflective polarizer 21a and forms an image with respect to the reflective polarizer 21a at a position that is plane symmetrical to the image display panel 22. As a result, an aerial image I is formed.

再帰反射型結像装置２ａを備える光学結像システム１００において、空中画像Ｉの中心を通り空中画像Ｉと直交する方向Ｄ１と、空中画像Ｉの中心および光源３の光出射面３ａの中心を結ぶ仮想線分Ｌとがなす極角θ_１は、好ましくは０°以上、より好ましくは５°以上であり、好ましくは９０°以下、より好ましくは５０°以下、さらに好ましくは４０°以下、とりわけ好ましくは３０°以下、特に好ましくは２０°以下、最も好ましくは１０°以下である（図４参照）。
再帰反射型結像装置２ａを備える光学結像システム１００において、空中画像Ｉの中心を通る画像表示パネル２２の厚み方向Ｄ２と、上記仮想線分Ｌとがなす方位角θ_２は、好ましく０°以上であり、好ましくは４０°以下、より好ましくは３０°以下、さらに好ましくは２０°以下、とりわけ好ましくは１０°以下、特に好ましくは５°以下である（図５参照）。
極角θ_１および／または方位角θ_２が上記範囲であると、再帰反射型結像装置を備える光学結像システムにおいて、空中画像の視認性の向上をより一層図ることができる。
なお、再帰反射型結像装置２ａでは、代表的には、方位角θ_２が厚み方向Ｄ２に対する時計回りおよび反時計回りのいずれの角度であっても、同様に空中画像の視認性が向上され得る。 In an optical imaging system 100 including a retroreflective imaging device 2a, a direction D1 passing through the center of the aerial image I and perpendicular to the aerial image I connects the center of the aerial image I and the center of the light exit surface 3a of the light source 3. The polar angle θ ₁ formed by the virtual line segment L is preferably 0° or more, more preferably 5° or more, preferably 90° or less, more preferably 50° or less, still more preferably 40° or less, and particularly preferably is 30° or less, particularly preferably 20° or less, most preferably 10° or less (see FIG. 4).
In the optical imaging system 100 including the retroreflective imaging device 2a, the azimuth angle θ ₂ formed by the virtual line segment L and the thickness direction D2 of the image display panel 22 passing through the center of the aerial image I is preferably 0°. The angle is preferably 40° or less, more preferably 30° or less, even more preferably 20° or less, particularly preferably 10° or less, particularly preferably 5° or less (see FIG. 5).
When the polar angle θ ₁ and/or the azimuth angle θ ₂ are within the above ranges, visibility of an aerial image can be further improved in an optical imaging system including a retroreflective imaging device.
In addition, in the retroreflective imaging device 2a, typically, the visibility of the aerial image is similarly improved regardless of whether the azimuth angle θ ₂ is clockwise or counterclockwise with respect to the thickness direction D2. obtain.

Ａ－２．再帰透過型結像装置
図２に示すように、１つの実施形態において、空中結像装置２は、再帰透過型結像装置２ｂである。再帰透過型結像装置２ｂは、上記した画像表示パネル２２と；再帰透過型光学素子２６と；第２偏光子の一例としての吸収型偏光子２１ｂと；を備えている。図示例において、画像表示パネル２２と、再帰透過型光学素子２６とは、側面視略楔形状に配置されており、支持部材２５によって支持されている。 A-2. Retrotransmissive Imaging Device As shown in FIG. 2, in one embodiment, the aerial imaging device 2 is a retrotransmissive imaging device 2b. The retrotransmissive imaging device 2b includes the above-described image display panel 22; a retrotransmissive optical element 26; and an absorption polarizer 21b as an example of a second polarizer. In the illustrated example, the image display panel 22 and the retrotransmissive optical element 26 are arranged in a substantially wedge shape when viewed from the side, and are supported by a support member 25.

再帰透過型光学素子２６は、吸収型偏光子２１ｂに対して光源３の反対側に位置している。再帰透過型光学素子２６と画像表示パネル２２とがなす角度は、例えば４５°±３０°以内、好ましくは４５°±１５°以内、より好ましくは４５°±５°以内である。 The retrotransmissive optical element 26 is located on the opposite side of the light source 3 with respect to the absorption polarizer 21b. The angle between the retrotransmissive optical element 26 and the image display panel 22 is, for example, within 45°±30°, preferably within 45°±15°, and more preferably within 45°±5°.

再帰透過型光学素子２６は、画像表示パネル２２に表示される画像に応じた光が入射される。再帰透過型光学素子２６は、入射光に対して、面内方向での再帰性と法線方向への透過性を有する。すなわち、再帰透過型光学素子２６は、入射光を法線方向に折り返さずに、面内方向にのみ折り返す。 Light corresponding to an image displayed on the image display panel 22 is incident on the retrotransmissive optical element 26 . The retrotransmissive optical element 26 has retroactivity in the in-plane direction and transparency in the normal direction for incident light. That is, the retrotransmissive optical element 26 does not return the incident light in the normal direction, but only in the in-plane direction.

再帰透過型光学素子２６として、例えば、クロスミラーアレイ型光学素子２６ａ（以下、ＣＭＡ型結像素子２６ａとする。）、２面コーナーリフレクタアレイ型光学素子２６ｂ（以下、ＤＣＲＡ型結像素子２６ｂとする。）が挙げられる。 Examples of the retrotransmissive optical element 26 include a cross mirror array type optical element 26a (hereinafter referred to as a CMA type imaging element 26a), and a dihedral corner reflector array type optical element 26b (hereinafter referred to as a DCRA type imaging element 26b). ).

ＣＭＡ型結像素子２６ａは、任意の適切な構成を採用し得る。ＣＭＡ型結像素子２６ａは、例えば、所定の方向に間隔を空けて互いに平行に配置される複数の第１ミラーが設けられる第１透明樹脂基板と；所定の方向に間隔を空けて互いに平行に配置される複数の第２ミラーが設けられる第２透明樹脂基板と；を備えており、第１透明樹脂基板と第２透明樹脂基板とが、第１ミラーおよび第２ミラーが互いに直交するように、積層されている。
ＣＭＡ型結像素子として、例えば、特開２０１２－１５５３４５号公報に記載の光制御パネル、特許第６２０３９８９号に記載の光制御パネルが挙げられる。これらの公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。 CMA type imaging element 26a may adopt any suitable configuration. The CMA type imaging element 26a includes, for example, a first transparent resin substrate provided with a plurality of first mirrors arranged parallel to each other at intervals in a predetermined direction; a second transparent resin substrate on which a plurality of second mirrors are arranged; the first transparent resin substrate and the second transparent resin substrate are arranged such that the first mirror and the second mirror are orthogonal to each other; , are laminated.
Examples of the CMA type imaging element include the light control panel described in Japanese Patent Application Publication No. 2012-155345 and the light control panel described in Japanese Patent No. 6203989. The entire descriptions of these publications are incorporated herein by reference.

ＤＣＲＡ型結像素子２６ｂは、任意の適切な構成を採用し得る。ＤＣＲＡ型結像素子２６ｂは、例えば、透明樹脂基板と；透明樹脂基板上に設けられる複数の突状部と；を備えており、複数の突状部のそれぞれが、２面コーナーリフレクタを成す２面を有している。
ＤＣＲＡ型結像素子として、例えば、国際公開第２０１８／１３９１４１号公報に記載の光学素子が挙げられる。この公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。 DCRA type imaging element 26b may adopt any suitable configuration. The DCRA type imaging element 26b includes, for example, a transparent resin substrate; and a plurality of protrusions provided on the transparent resin substrate; each of the plurality of protrusions forms a two-sided corner reflector. It has a surface.
Examples of the DCRA type imaging element include the optical element described in International Publication No. 2018/139141. This publication is incorporated herein by reference in its entirety.

吸収型偏光子２１ｂは、第２透過軸方向に応じた第２直線偏光を透過し、第２直線偏光以外の光を吸収する。再帰透過型結像装置２ｂは、吸収型偏光子２１ｂを含む第２偏光板を備えていてもよい。第２偏光板は、代表的には、吸収型偏光子２１ｂに加えて保護層を備えている。吸収型偏光子２１ｂを含む第２偏光板は、代表的には、再帰透過型光学素子２６における光源側の表面に貼り付けられている。 The absorption polarizer 21b transmits the second linearly polarized light according to the second transmission axis direction and absorbs light other than the second linearly polarized light. The retrotransmissive imaging device 2b may include a second polarizing plate including an absorption polarizer 21b. The second polarizing plate typically includes a protective layer in addition to the absorption polarizer 21b. The second polarizing plate including the absorptive polarizer 21b is typically attached to the surface of the retrotransmissive optical element 26 on the light source side.

再帰透過型結像装置２ｂは、好ましくは、上記した第３偏光子２８をさらに備えている。再帰透過型結像装置２ｂにおいて、第３偏光子２８は、画像表示パネル２２と再帰透過型光学素子２６（ＣＭＡ型結像素子２６ａ、ＤＣＲＡ型結像素子２６ｂ）との間に設けられている。第３偏光子を含む第３偏光板は、代表的には、画像表示パネル２２における再帰透過型光学素子側の表面に貼り付けられている。再帰透過型結像装置２ｂにおいて、第３偏光子２８の第３透過軸方向と第２偏光子２１の第２透過軸方向とは実質的に平行である。つまり、第２直線偏光の偏光方向と、第３直線偏光の偏光方向とは実質的に平行である。再帰透過型光学素子が第３偏光子を備えていると、空中画像の視認性のさらなる向上を図ることができる。 The retrotransmissive imaging device 2b preferably further includes the third polarizer 28 described above. In the retrotransmissive imaging device 2b, the third polarizer 28 is provided between the image display panel 22 and the retrotransmissive optical element 26 (CMA imaging element 26a, DCRA imaging element 26b). . The third polarizing plate including the third polarizer is typically attached to the surface of the image display panel 22 on the retrotransmissive optical element side. In the retrotransmissive imaging device 2b, the third transmission axis direction of the third polarizer 28 and the second transmission axis direction of the second polarizer 21 are substantially parallel. That is, the polarization direction of the second linearly polarized light and the polarization direction of the third linearly polarized light are substantially parallel. When the retrotransmissive optical element includes the third polarizer, it is possible to further improve the visibility of the aerial image.

次に、再帰透過型結像装置における空中画像の形成について説明する。
図示例の再帰透過型結像装置では、画像表示パネル２２に表示される画像に応じた光が、まず、第３偏光子２８に入射される。第３偏光子２８は、入射された光のうち直線偏光（代表的にはｓ偏光）のみを透過する。その後、再帰透過型光学素子２６（ＣＭＡ型結像素子２６ａ、ＤＣＲＡ型結像素子２６ｂ）は、第３偏光子２８を透過した直線偏光を再帰透過する。再帰透過型光学素子２６を再帰透過した直線偏光は、吸収型偏光子２１ｂを透過した後、再帰透過型光学素子２６に対して画像表示パネル２２と面対称な位置で結像する。これによって、空中画像Ｉが形成される。 Next, formation of an aerial image in the retrotransmissive imaging device will be explained.
In the illustrated retrotransmissive imaging device, light corresponding to an image displayed on the image display panel 22 is first incident on the third polarizer 28 . The third polarizer 28 transmits only linearly polarized light (typically s-polarized light) among the incident light. Thereafter, the retrotransmission type optical element 26 (CMA type imaging element 26a, DCRA type imaging element 26b) retrotransmits the linearly polarized light that has passed through the third polarizer 28. The linearly polarized light that has passed through the retrotransmissive optical element 26 passes through the absorption polarizer 21b, and then forms an image on the retrotransmissive optical element 26 at a position symmetrical to the image display panel 22. As a result, an aerial image I is formed.

再帰透過型結像装置２ｂがＣＭＡ型結像素子２６ａを備える場合、光学結像システム１００において、空中画像Ｉの中心を通り空中画像Ｉと直交する方向Ｄ１と、空中画像Ｉの中心および光源３の光出射面３ａの中心を結ぶ仮想線分Ｌとがなす極角θ_１は、好ましくは５０°以上、より好ましくは５５°以上、さらに好ましくは６５°以上であり、好ましくは１００°以下、より好ましくは９０°以下、さらに好ましくは８０°以下、とりわけ好ましくは７５°以下である（図４参照）。
再帰透過型結像装置２ｂがＤＣＲＡ型結像素子２６ｂを備える場合、光学結像システム１００において、空中画像Ｉの中心を通り空中画像Ｉと直交する方向Ｄ１と、空中画像Ｉの中心および光源３の光出射面３ａの中心を結ぶ仮想線分Ｌとがなす極角θ_１は、好ましくは６０°以上、より好ましくは６５°以上、さらに好ましくは７５°以上、とりわけ好ましくは８５°以上であり、好ましくは１１０°以下、より好ましくは１００°以下、さらに好ましくは９５°以下である（図４参照）。 When the retrotransmissive imaging device 2b includes a CMA imaging element 26a, in the optical imaging system 100, a direction D1 passing through the center of the aerial image I and perpendicular to the aerial image I, and a direction D1 passing through the center of the aerial image I and the light source 3 The polar angle θ ₁ formed by the virtual line segment L connecting the centers of the light exit surface 3a is preferably 50° or more, more preferably 55° or more, still more preferably 65° or more, and preferably 100° or less, The angle is more preferably 90° or less, further preferably 80° or less, particularly preferably 75° or less (see FIG. 4).
When the retrotransmission type imaging device 2b includes the DCRA type imaging element 26b, in the optical imaging system 100, the direction D1 passing through the center of the aerial image I and perpendicular to the aerial image I, the center of the aerial image I and the light source 3 The polar angle θ ₁ formed by the virtual line segment L connecting the centers of the light exit surfaces 3a is preferably 60° or more, more preferably 65° or more, still more preferably 75° or more, and particularly preferably 85° or more. , preferably 110° or less, more preferably 100° or less, even more preferably 95° or less (see FIG. 4).

再帰透過型結像装置２ｂがＣＭＡ型結像素子２６ａを備える場合、光学結像システム１００において、空中画像Ｉの中心を通る画像表示パネル２２の厚み方向Ｄ２と、上記仮想線分Ｌとがなす方位角θ_２は、好ましく０°以上、より好ましくは１０°以上であり、好ましくは５０°以下、より好ましくは４０°以下、さらに好ましくは３０°以下、とりわけ好ましくは２５°以下である（図５参照）。
再帰透過型結像装置２ｂがＤＣＲＡ型結像素子２６ｂを備える場合、光学結像システム１００において、空中画像Ｉの中心を通る画像表示パネル２２の厚み方向Ｄ２と、上記仮想線分Ｌとがなす方位角θ_２は、好ましく０°以上、より好ましくは５°以上、さらに好ましくは１０°以上、とりわけ好ましくは１５°以上であり、好ましくは６０°以下、より好ましくは４０°以下、さらに好ましくは３０°以下、とりわけ好ましくは２５°以下である（図５参照）。
極角θ_１および／または方位角θ_２が上記範囲であると、再帰透過型結像装置を備える光学結像システムにおいて、空中画像の視認性の向上をより一層図ることができる。
なお、ＣＭＡ型結像素子２６ａを備える再帰透過型結像装置２ｂでは、代表的には、方位角θ_２が厚み方向Ｄ２に対する時計回りおよび反時計回りのいずれの角度であっても、同様に空中画像の視認性が向上され得る。
また、ＤＣＲＡ型結像素子２６ｂを備える再帰透過型結像装置２ｂでは、方位角θ_２が厚み方向Ｄ２に対する時計回りおよび反時計回りのいずれの角度であっても同様に空中画像の視認性が向上されてもよく、方位角θ_２が厚み方向Ｄ２に対する時計回りおよび反時計回りのいずれ一方（「＋」および「－」のいずれか一方）の角度である場合により優れた効果を奏してもよい。 When the retrotransmission type imaging device 2b includes the CMA type imaging element 26a, in the optical imaging system 100, the thickness direction D2 of the image display panel 22 passing through the center of the aerial image I and the above virtual line segment L form. The azimuth angle θ ₂ is preferably 0° or more, more preferably 10° or more, preferably 50° or less, more preferably 40° or less, still more preferably 30° or less, particularly preferably 25° or less (see Figure 5).
When the retrotransmission type imaging device 2b includes the DCRA type imaging element 26b, in the optical imaging system 100, the thickness direction D2 of the image display panel 22 passing through the center of the aerial image I and the above virtual line segment L form. The azimuth angle θ ₂ is preferably 0° or more, more preferably 5° or more, even more preferably 10° or more, particularly preferably 15° or more, preferably 60° or less, more preferably 40° or less, and even more preferably It is 30° or less, particularly preferably 25° or less (see FIG. 5).
When the polar angle θ ₁ and/or the azimuth angle θ ₂ are within the above ranges, it is possible to further improve the visibility of an aerial image in an optical imaging system including a retrotransmissive imaging device.
In addition, in the retrotransmission type imaging device 2b equipped with the CMA type imaging element 26a, typically, the azimuth angle θ ₂ is either clockwise or counterclockwise with respect to the thickness direction D2. The visibility of aerial images can be improved.
In addition, in the retrotransmissive imaging device 2b equipped with the DCRA type imaging element 26b, the visibility of the aerial image is similarly improved regardless of whether the azimuth angle θ ₂ is clockwise or counterclockwise with respect to the thickness direction D2. The azimuth angle θ ₂ may be an angle in either a clockwise direction or a counterclockwise direction (either “+” or “−”) with respect to the thickness direction D2. good.

以下、吸収型偏光子、保護層、および反射型偏光子について、より詳細に説明する。 The absorptive polarizer, protective layer, and reflective polarizer will be explained in more detail below.

Ｂ．吸収型偏光子
吸収型偏光子としては、任意の適切な偏光子が採用され得る。１つの実施形態において、吸収型偏光子は、樹脂フィルムから構成される。吸収型偏光子を形成する樹脂フィルムは、単層の樹脂フィルムであってもよく、二層以上の積層体であってもよい。 B. Absorption Type Polarizer Any suitable polarizer may be employed as the absorption type polarizer. In one embodiment, the absorptive polarizer is constructed from a resin film. The resin film forming the absorption polarizer may be a single layer resin film or a laminate of two or more layers.

単層の樹脂フィルムから構成される偏光子の具体例としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系フィルム、部分ホルマール化ＰＶＡ系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルムなどの親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料などの二色性物質による染色処理および延伸処理が施されたもの、ＰＶＡの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物などポリエン系配向フィルムが挙げられる。好ましくは、光学特性に優れることから、ＰＶＡ系フィルムをヨウ素で染色し一軸延伸して得られた吸収型偏光子が用いられる。 Specific examples of polarizers made of single-layer resin films include hydrophilic polymer films such as polyvinyl alcohol (PVA) films, partially formalized PVA films, and partially saponified ethylene/vinyl acetate copolymer films. Examples include those that have been dyed and stretched with a dichroic substance such as iodine or dichroic dye, and polyene-based oriented films such as dehydrated PVA and dehydrochloric acid treated polyvinyl chloride. Preferably, an absorption type polarizer obtained by dyeing a PVA film with iodine and uniaxially stretching is used because it has excellent optical properties.

上記ヨウ素による染色は、例えば、ＰＶＡ系フィルムをヨウ素水溶液に浸漬することにより行われる。上記一軸延伸の延伸倍率は、好ましくは３～７倍である。延伸は、染色処理後に行ってもよいし、染色しながら行ってもよい。また、延伸してから染色してもよい。必要に応じて、ＰＶＡ系フィルムに、膨潤処理、架橋処理、洗浄処理、乾燥処理などが施される。例えば、染色の前にＰＶＡ系フィルムを水に浸漬して水洗することで、ＰＶＡ系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるだけでなく、ＰＶＡ系フィルムを膨潤させて染色ムラなどを防止することができる。 The above-mentioned staining with iodine is performed, for example, by immersing the PVA film in an iodine aqueous solution. The stretching ratio of the above-mentioned uniaxial stretching is preferably 3 to 7 times. Stretching may be carried out after the dyeing process or may be carried out while dyeing. Alternatively, it may be dyed after being stretched. If necessary, the PVA film is subjected to swelling treatment, crosslinking treatment, washing treatment, drying treatment, etc. For example, by soaking the PVA film in water and washing it with water before dyeing, you can not only wash dirt and anti-blocking agents from the surface of the PVA film, but also swell the PVA film and prevent uneven dyeing. It can be prevented.

積層体を用いて得られる吸収型偏光子の具体例としては、樹脂基材と当該樹脂基材に積層されたＰＶＡ系樹脂層（ＰＶＡ系樹脂フィルム）との積層体、あるいは、樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたＰＶＡ系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光子が挙げられる。樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたＰＶＡ系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光子は、例えば、ＰＶＡ系樹脂溶液を樹脂基材に塗布し、乾燥させて樹脂基材上にＰＶＡ系樹脂層を形成して、樹脂基材とＰＶＡ系樹脂層との積層体を得ること；当該積層体を延伸および染色してＰＶＡ系樹脂層を吸収型偏光子とすること；により作製され得る。本発明の１つの実施形態においては、好ましくは、樹脂基材の片側に、ハロゲン化物とポリビニルアルコール系樹脂とを含むポリビニルアルコール系樹脂層を形成する。延伸は、代表的には積層体をホウ酸水溶液中に浸漬させて延伸することを含む。さらに、延伸は、必要に応じて、ホウ酸水溶液中での延伸の前に積層体を高温（例えば、９５℃以上）で空中延伸することをさらに含み得る。加えて、本発明の１つの実施形態においては、好ましくは、積層体は、長手方向に搬送しながら加熱することにより幅方向に２％以上収縮させる乾燥収縮処理に供される。代表的には、本実施形態の製造方法は、積層体に、空中補助延伸処理と染色処理と水中延伸処理と乾燥収縮処理とをこの順に施すことを含む。補助延伸を導入することにより、熱可塑性樹脂上にＰＶＡを塗布する場合でも、ＰＶＡの結晶性を高めることが可能となり、高い光学特性を達成することが可能となる。また、同時にＰＶＡの配向性を事前に高めることで、後の染色工程や延伸工程で水に浸漬された時に、ＰＶＡの配向性の低下や溶解などの問題を防止することができ、高い光学特性を達成することが可能になる。さらに、ＰＶＡ系樹脂層を液体に浸漬した場合において、ＰＶＡ系樹脂層がハロゲン化物を含まない場合に比べて、ポリビニルアルコール分子の配向の乱れ、および配向性の低下が抑制され得る。これにより、染色処理および水中延伸処理など、積層体を液体に浸漬して行う処理工程を経て得られる偏光子の光学特性を向上し得る。さらに、乾燥収縮処理により積層体を幅方向に収縮させることにより、光学特性を向上させることができる。得られた樹脂基材／吸収型偏光子の積層体はそのまま用いてもよく（すなわち、樹脂基材を偏光子の保護層としてもよく）、樹脂基材／吸収型偏光子の積層体から樹脂基材を剥離し、当該剥離面に目的に応じた任意の適切な保護層を積層して用いてもよい。このような吸収型偏光子の製造方法の詳細は、例えば特開２０１２－７３５８０号公報、特許第６４７０４５５号に記載されている。これらの公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。 Specific examples of absorption type polarizers obtained using a laminate include a laminate of a resin base material and a PVA resin layer (PVA resin film) laminated on the resin base material, or a laminate of a resin base material and a PVA resin layer (PVA resin film) laminated on the resin base material. Examples include polarizers obtained using a laminate with a PVA-based resin layer coated on the resin base material. A polarizer obtained using a laminate of a resin base material and a PVA-based resin layer coated on the resin base material can be obtained by, for example, applying a PVA-based resin solution to the resin base material and drying it. By forming a PVA-based resin layer thereon to obtain a laminate of the resin base material and the PVA-based resin layer; stretching and dyeing the laminate to make the PVA-based resin layer an absorption type polarizer; can be made. In one embodiment of the present invention, preferably, a polyvinyl alcohol resin layer containing a halide and a polyvinyl alcohol resin is formed on one side of the resin base material. Stretching typically includes immersing the laminate in an aqueous boric acid solution and stretching. Furthermore, the stretching may further include stretching the laminate in air at a high temperature (for example, 95° C. or higher) before stretching in the boric acid aqueous solution, if necessary. In addition, in one embodiment of the present invention, the laminate is preferably subjected to a drying shrinkage treatment in which the laminate is heated while being conveyed in the longitudinal direction to shrink by 2% or more in the width direction. Typically, the manufacturing method of this embodiment includes subjecting the laminate to an in-air auxiliary stretching process, a dyeing process, an underwater stretching process, and a drying shrinkage process in this order. By introducing auxiliary stretching, even when PVA is applied onto a thermoplastic resin, it becomes possible to improve the crystallinity of PVA and achieve high optical properties. At the same time, by increasing the orientation of PVA in advance, it is possible to prevent problems such as deterioration of orientation and dissolution of PVA when it is immersed in water during the subsequent dyeing and stretching processes, resulting in high optical properties. becomes possible to achieve. Furthermore, when the PVA-based resin layer is immersed in a liquid, disturbance in the orientation of polyvinyl alcohol molecules and deterioration of orientation can be suppressed compared to when the PVA-based resin layer does not contain a halide. This can improve the optical properties of a polarizer obtained through a treatment process performed by immersing the laminate in a liquid, such as dyeing treatment and underwater stretching treatment. Furthermore, optical properties can be improved by shrinking the laminate in the width direction by drying shrinkage treatment. The obtained resin base material/absorption polarizer laminate may be used as is (that is, the resin base material may be used as a protective layer for the polarizer), or the resin base material/absorption polarizer laminate may be used as is. The base material may be peeled off, and any suitable protective layer depending on the purpose may be laminated on the peeled surface. Details of the method for manufacturing such an absorption polarizer are described in, for example, Japanese Patent Application Publication No. 2012-73580 and Japanese Patent No. 6470455. The entire descriptions of these publications are incorporated herein by reference.

本実施形態において、吸収型偏光子の厚みは、例えば１μｍ～８０μｍであり、好ましくは１μｍ～１５μｍであり、より好ましくは１μｍ～１２μｍであり、さらに好ましくは３μｍ～１２μｍであり、特に好ましくは３μｍ～８μｍである。吸収型偏光子の厚みがこのような範囲であれば、加熱時のカールを良好に抑制することができ、および、良好な加熱時の外観耐久性が得られる。 In this embodiment, the thickness of the absorption polarizer is, for example, 1 μm to 80 μm, preferably 1 μm to 15 μm, more preferably 1 μm to 12 μm, even more preferably 3 μm to 12 μm, and particularly preferably 3 μm. ~8 μm. If the thickness of the absorption type polarizer is within such a range, curling during heating can be well suppressed, and good appearance durability during heating can be obtained.

別の実施形態において、吸収型偏光子は、保護層に積層されるコーティング膜として構成される。
コーティング膜は、代表的には、配向させたリオトロピック液晶の固化層又は硬化層である。本明細書において「リオトロピック液晶」とは、温度や溶質（液晶化合物）の濃度を変化させることにより、等方相－液晶相の相転移を起こすものをいう。「固化層」は、軟化、溶融又は溶液状態の液晶性組成物を冷却して固まった状態のものをいい、「硬化層」は、液晶性組成物の一部又は全部が、熱、触媒、光及び／又は放射線により架橋されて、不溶不融又は難溶難融の状態となったものをいう。 In another embodiment, the absorptive polarizer is configured as a coating layer laminated to the protective layer.
The coating film is typically a solidified or hardened layer of aligned lyotropic liquid crystal. As used herein, the term "lyotropic liquid crystal" refers to a liquid crystal that undergoes a phase transition between an isotropic phase and a liquid crystal phase by changing the temperature or the concentration of a solute (liquid crystal compound). "Solidified layer" refers to a liquid crystal composition in a softened, melted or solution state that is cooled and solidified. It refers to materials that have been crosslinked by light and/or radiation to become insoluble, infusible, or poorly soluble.

リオトロピック液晶は、好ましくは、波長４００ｎｍ～７８０ｎｍのいずれかの波長の光を吸収する二色性リオトロピック液晶である。このようなリオトロピック液晶として、例えば、特開２００７－１５６３２２号公報に記載のリオトロピック液晶性色素、特開２０１２－０５８４２７号公報に記載のアゾ化合物が挙げられる。これらの公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。 The lyotropic liquid crystal is preferably a dichroic lyotropic liquid crystal that absorbs light having a wavelength of 400 nm to 780 nm. Examples of such lyotropic liquid crystals include lyotropic liquid crystal dyes described in JP-A No. 2007-156322 and azo compounds described in JP-A No. 2012-058427. The entire descriptions of these publications are incorporated herein by reference.

リオトロピック液晶の固化層又は硬化層は、例えば、リオトロピック液晶と溶媒（例えば、水）とを混合し、ネマチック液晶相を示す溶液を調整し、該溶液を保護層の表面に流延し、乾燥させることにより、作製し得る。 The solidified or hardened layer of lyotropic liquid crystal can be produced, for example, by mixing lyotropic liquid crystal and a solvent (e.g., water) to prepare a solution exhibiting a nematic liquid crystal phase, casting the solution onto the surface of the protective layer, and drying it. It can be produced by

このようなコーティング膜から構成される偏光子の厚みは、例えば０．１μｍ～２０μｍである。特に偏光子がリオトロピック液晶の固化層又は硬化層であると、吸収二色性に優れるために、偏光子をより薄厚化できる。リオトロピック液晶の固化層又は硬化層の厚みは、好ましくは０．１μｍ～１０μｍであり、より好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以下である。 The thickness of a polarizer made of such a coating film is, for example, 0.1 μm to 20 μm. In particular, when the polarizer is a solidified layer or a hardened layer of lyotropic liquid crystal, the polarizer can be made thinner because it has excellent absorption dichroism. The thickness of the solidified layer or hardened layer of the lyotropic liquid crystal is preferably 0.1 μm to 10 μm, more preferably 5 μm or less, and even more preferably 1 μm or less.

吸収型偏光子の単体透過率（Ｔｓ）は、例えば４０．０％～４６．０％であり、好ましくは４１．０％～４６．０％であり、より好ましくは４２．０％～４６．０％である。偏光子の偏光度（Ｐ）は、好ましくは９７．０％以上であり、より好ましくは９９．０％以上であり、さらに好ましくは９９．５％以上である。 The single transmittance (Ts) of the absorption polarizer is, for example, 40.0% to 46.0%, preferably 41.0% to 46.0%, more preferably 42.0% to 46.0%. It is 0%. The degree of polarization (P) of the polarizer is preferably 97.0% or more, more preferably 99.0% or more, and still more preferably 99.5% or more.

Ｃ．保護層
保護層は、例えば、任意の適切な接着剤層（図示せず）を介して、吸収型偏光子の少なくともいずれか一方の表面に貼り合わされる。
保護層は、偏光子の保護層として使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料の具体例としては、ポリノルボルネン系などのシクロオレフィン（ＣＯＰ）系、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系などのポリエステル系、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）などのセルロース系樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）系、（メタ）アクリル系、ポリビニルアルコール系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、ポリオレフィン系、アセテート系などの透明樹脂が挙げられる。また、（メタ）アクリル系、ウレタン系、（メタ）アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系などの熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂なども挙げられる。なお、「（メタ）アクリル系樹脂」とは、アクリル系樹脂および／またはメタクリル系樹脂をいう。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマーなどのガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開２００１－３４３５２９号公報（ＷＯ０１／３７００７）に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとＮ－メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。当該ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。樹脂フィルムの材料は、単独でまたは組み合わせて使用できる。樹脂フィルムのなかでは、好ましくは、（メタ）アクリル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂が挙げられる。 C. Protective Layer The protective layer is bonded to at least one surface of the absorption polarizer, for example, via any suitable adhesive layer (not shown).
The protective layer is formed of any suitable film that can be used as a protective layer of a polarizer. Specific examples of materials that are the main components of the film include cycloolefin (COP) systems such as polynorbornene systems, polyester systems such as polyethylene terephthalate (PET) systems, cellulose resins such as triacetylcellulose (TAC), and polycarbonate. Examples include transparent resins such as (PC), (meth)acrylic, polyvinyl alcohol, polyamide, polyimide, polyethersulfone, polysulfone, polystyrene, polyolefin, and acetate. Other examples include thermosetting resins such as (meth)acrylic, urethane, (meth)acrylic urethane, epoxy, and silicone resins, and ultraviolet curable resins. Note that "(meth)acrylic resin" refers to acrylic resin and/or methacrylic resin. Other examples include glassy polymers such as siloxane polymers. Furthermore, the polymer film described in JP-A-2001-343529 (WO01/37007) can also be used. Materials for this film include, for example, a resin composition containing a thermoplastic resin having a substituted or unsubstituted imide group in its side chain, and a thermoplastic resin having a substituted or unsubstituted phenyl group and nitrile group in its side chain. For example, a resin composition containing an alternating copolymer of isobutene and N-methylmaleimide and an acrylonitrile/styrene copolymer can be used. The polymer film may be, for example, an extrusion molded product of the resin composition. The materials for the resin film can be used alone or in combination. Among the resin films, (meth)acrylic resins and cycloolefin resins are preferred.

保護層の厚みは、代表的には５ｍｍ以下であり、好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは１μｍ～５００μｍ、さらに好ましくは５μｍ～１５０μｍである。 The thickness of the protective layer is typically 5 mm or less, preferably 1 mm or less, more preferably 1 μm to 500 μm, and still more preferably 5 μm to 150 μm.

Ｄ．反射型偏光子
反射型偏光子は、代表的には、多層構造を有するフィルム（反射型偏光フィルムと称する場合がある）で構成される。多層構造は、複屈折性を有する層Ａと複屈折性を実質的に有さない層Ｂとを交互に有する。多層構造を構成する層の総数は、５０～１０００であってもよい。例えば、Ａ層のｘ軸方向の屈折率ｎｘはｙ軸方向の屈折率ｎｙより大きく、Ｂ層のｘ軸方向の屈折率ｎｘとｙ軸方向の屈折率ｎｙとは実質的に同一であり、Ａ層とＢ層との屈折率差は、ｘ軸方向において大きく、ｙ軸方向においては実質的にゼロである。その結果、ｘ軸方向が反射軸となり、ｙ軸方向が透過軸となり得る。Ａ層とＢ層とのｘ軸方向における屈折率差は、好ましくは０．２～０．３である。 D. Reflective Polarizer A reflective polarizer is typically composed of a film having a multilayer structure (sometimes referred to as a reflective polarizing film). The multilayer structure has alternating layers A with birefringence and layers B with substantially no birefringence. The total number of layers making up the multilayer structure may be between 50 and 1000. For example, the refractive index nx in the x-axis direction of the A layer is larger than the refractive index ny in the y-axis direction, and the refractive index nx in the x-axis direction and the refractive index ny in the y-axis direction of the B layer are substantially the same, The refractive index difference between layer A and layer B is large in the x-axis direction and substantially zero in the y-axis direction. As a result, the x-axis direction can become the reflection axis, and the y-axis direction can become the transmission axis. The refractive index difference between layer A and layer B in the x-axis direction is preferably 0.2 to 0.3.

上記Ａ層は、代表的には、延伸により複屈折性を発現する材料で構成される。このような材料としては、例えば、ナフタレンジカルボン酸ポリエステル（例えば、ポリエチレンナフタレート）、ポリカーボネートおよびアクリル系樹脂（例えば、ポリメチルメタクリレート）が挙げられる。上記Ｂ層は、代表的には、延伸しても複屈折性を実質的に発現しない材料で構成される。このような材料としては、例えば、ナフタレンジカルボン酸とテレフタル酸とのコポリエステルが挙げられる。上記多層構造は、共押出と延伸とを組み合わせて形成され得る。例えば、Ａ層を構成する材料とＢ層を構成する材料とを押し出した後、多層化する（例えば、マルチプライヤーを用いて）。次いで、得られた多層積層体を延伸する。図示例のｘ軸方向は、延伸方向に対応し得る。 The layer A is typically made of a material that exhibits birefringence when stretched. Such materials include, for example, naphthalene dicarboxylic acid polyesters (eg, polyethylene naphthalate), polycarbonates, and acrylic resins (eg, polymethyl methacrylate). The B layer is typically made of a material that does not substantially exhibit birefringence even when stretched. Examples of such materials include copolyesters of naphthalene dicarboxylic acid and terephthalic acid. The multilayer structure may be formed by a combination of coextrusion and stretching. For example, after extruding the material constituting layer A and the material constituting layer B, they are multilayered (for example, using a multiplier). The obtained multilayer laminate is then stretched. The x-axis direction in the illustrated example may correspond to the stretching direction.

反射型偏光フィルムの市販品として、例えば、３Ｍ社製の商品名「ＤＢＥＦ」、「ＡＰＦ」、日東電工社製の商品名「ＡＰＣＦ」が挙げられる。 Commercially available reflective polarizing films include, for example, 3M's product names "DBEF" and "APF" and Nitto Denko's product name "APCF".

反射型偏光子の厚みは、例えば１０μｍ～１５０μｍであり、好ましくは２０μｍ～１００μｍであり、さらに好ましくは３０μｍ～６０μｍである。
反射型偏光子（反射型偏光フィルム）の直交透過率（Ｔｃ）は、例えば０．０１％～３％であり得る。反射型偏光子（反射型偏光フィルム）の単体透過率（Ｔｓ）は、例えば４３％～４９％であり、好ましくは４５．０％～４７．０％である。反射型偏光子（反射型偏光フィルム）の偏光度（Ｐ）は、例えば９２．０％以上であり、好ましくは９９．０％以上であり、例えば９９．９９％以下である。 The thickness of the reflective polarizer is, for example, 10 μm to 150 μm, preferably 20 μm to 100 μm, and more preferably 30 μm to 60 μm.
The cross transmittance (Tc) of the reflective polarizer (reflective polarizing film) may be, for example, 0.01% to 3%. The single transmittance (Ts) of the reflective polarizer (reflective polarizing film) is, for example, 43% to 49%, preferably 45.0% to 47.0%. The degree of polarization (P) of the reflective polarizer (reflective polarizing film) is, for example, 92.0% or more, preferably 99.0% or more, and, for example, 99.99% or less.

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。各特性の測定方法は以下の通りである。
（１）白輝度、黒輝度およびコントラストの測定
実施例および比較例の光学結像システムにおいて、画像表示パネルに白色画像および黒色画像をスライド表示させて、それらの空中画像を形成した。各空中画像の輝度を、極角０°および方位角０°の位置に配置した輝度計（ＴＯＰＣＯＮ社製、ＳＲ－５０００）によって測定した。また、黒色空中画像の輝度（黒輝度）に対する白色空中画像の輝度（白輝度）の比（コントラスト；白輝度／黒輝度）を算出した。さらに、極角および方位角が同じである実施例と比較例とのコントラストの比（実施例のコントラスト／比較例のコントラスト）を、改善効果として算出した。黒輝度、白輝度、コントラストおよび改善効果を表１から表３に示す。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. The method for measuring each characteristic is as follows.
(1) Measurement of white brightness, black brightness, and contrast In the optical imaging systems of Examples and Comparative Examples, a white image and a black image were slid and displayed on the image display panel to form aerial images thereof. The brightness of each aerial image was measured using a brightness meter (manufactured by TOPCON, SR-5000) placed at a polar angle of 0° and an azimuth angle of 0°. In addition, the ratio (contrast; white brightness/black brightness) of the brightness of the white aerial image (white brightness) to the brightness of the black aerial image (black brightness) was calculated. Furthermore, the contrast ratio between the example and the comparative example (contrast of the example/contrast of the comparative example) having the same polar angle and azimuth angle was calculated as an improvement effect. Tables 1 to 3 show black luminance, white luminance, contrast, and improvement effects.

［調製例１］
１．吸収型偏光板の作製
熱可塑性樹脂基材として、長尺状で、Ｔｇ約７５℃である、非晶質のイソフタル共重合ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚み：１００μｍ）を用い、樹脂基材の片面に、コロナ処理を施した。
ポリビニルアルコール（重合度４２００、ケン化度９９．２モル％）およびアセトアセチル変性ＰＶＡ（日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマー」）を９：１で混合したＰＶＡ系樹脂１００質量部に、ヨウ化カリウム１３質量部を添加したものを水に溶かし、ＰＶＡ水溶液（塗布液）を調製した。
樹脂基材のコロナ処理面に、上記ＰＶＡ水溶液を塗布して６０℃で乾燥することにより、厚み１３μｍのＰＶＡ系樹脂層を形成し、積層体を作製した。
得られた積層体を、１３０℃のオーブン内で縦方向（長手方向）に２．４倍に一軸延伸した（空中補助延伸処理）。
次いで、積層体を、液温４０℃の不溶化浴（水１００質量部に対して、ホウ酸を４質量部配合して得られたホウ酸水溶液）に３０秒間浸漬させた（不溶化処理）。
次いで、液温３０℃の染色浴（水１００質量部に対して、ヨウ素とヨウ化カリウムを１：７の重量比で配合して得られたヨウ素水溶液）に、最終的に得られる偏光子の単体透過率（Ｔｓ）が所望の値となるように濃度を調整しながら６０秒間浸漬させた（染色処理）。
次いで、液温４０℃の架橋浴（水１００質量部に対して、ヨウ化カリウムを３質量部配合し、ホウ酸を５質量部配合して得られたホウ酸水溶液）に３０秒間浸漬させた（架橋処理）。
その後、積層体を、液温７０℃のホウ酸水溶液（ホウ酸濃度４重量％、ヨウ化カリウム濃度５重量％）に浸漬させながら、周速の異なるロール間で縦方向（長手方向）に総延伸倍率が５．５倍となるように一軸延伸を行った（水中延伸処理）。
その後、積層体を液温２０℃の洗浄浴（水１００質量部に対して、ヨウ化カリウムを４質量部配合して得られた水溶液）に浸漬させた（洗浄処理）。
その後、約９０℃に保たれたオーブン中で乾燥しながら、表面温度が約７５℃に保たれたＳＵＳ製の加熱ロールに接触させた（乾燥収縮処理）。
このようにして、樹脂基材上に厚み約５μｍの偏光子を形成し、樹脂基材／吸収型偏光子の構成を有する積層体を得た。
得られた積層体の吸収型偏光子表面（樹脂基材とは反対側の面）に、保護層としてＨＣ－ＴＡＣフィルム（厚み２０μｍ）を貼り合わせた。次いで、樹脂基材を剥離し、保護層／吸収型偏光子／の構成を有する吸収型偏光板を得た。 [Preparation example 1]
1. Preparation of absorption type polarizing plate A long amorphous isophthalic polyethylene terephthalate film (thickness: 100 μm) with a Tg of about 75°C was used as the thermoplastic resin base material, and on one side of the resin base material, Corona treatment was applied.
100 parts by mass of a PVA resin prepared by mixing polyvinyl alcohol (degree of polymerization 4200, degree of saponification 99.2 mol%) and acetoacetyl-modified PVA (manufactured by Nippon Gosei Kagaku Kogyo Co., Ltd., trade name "Gosefaimer") at a ratio of 9:1. to which 13 parts by mass of potassium iodide was added was dissolved in water to prepare a PVA aqueous solution (coating solution).
The PVA aqueous solution was applied to the corona-treated surface of the resin base material and dried at 60° C. to form a PVA-based resin layer with a thickness of 13 μm, thereby producing a laminate.
The obtained laminate was uniaxially stretched 2.4 times in the vertical direction (longitudinal direction) in an oven at 130° C. (in-air auxiliary stretching treatment).
Next, the laminate was immersed for 30 seconds in an insolubilization bath (boric acid aqueous solution obtained by blending 4 parts by mass of boric acid with 100 parts by mass of water) at a liquid temperature of 40° C. (insolubilization treatment).
Next, the final polarizer was added to a dyeing bath (an iodine aqueous solution obtained by blending iodine and potassium iodide at a weight ratio of 1:7 to 100 parts by mass of water) at a liquid temperature of 30°C. The sample was immersed for 60 seconds while adjusting the concentration so that the single transmittance (Ts) became a desired value (staining treatment).
Next, it was immersed in a crosslinking bath (boric acid aqueous solution obtained by blending 3 parts by mass of potassium iodide and 5 parts by mass of boric acid with 100 parts by mass of water) at a liquid temperature of 40 °C for 30 seconds. (Crosslinking treatment).
Thereafter, while immersing the laminate in a boric acid aqueous solution (boric acid concentration: 4% by weight, potassium iodide concentration: 5% by weight) at a liquid temperature of 70°C, the laminate was completely rolled in the longitudinal direction (longitudinal direction) between rolls having different circumferential speeds. Uniaxial stretching was performed so that the stretching ratio was 5.5 times (underwater stretching treatment).
Thereafter, the laminate was immersed in a cleaning bath (an aqueous solution obtained by blending 4 parts by mass of potassium iodide with 100 parts by mass of water) at a liquid temperature of 20° C. (cleaning treatment).
Thereafter, while drying in an oven kept at about 90°C, it was brought into contact with a SUS heating roll whose surface temperature was kept at about 75°C (drying shrinkage treatment).
In this way, a polarizer with a thickness of about 5 μm was formed on the resin base material, and a laminate having a resin base material/absorption type polarizer configuration was obtained.
An HC-TAC film (thickness: 20 μm) was attached as a protective layer to the absorption polarizer surface (the surface opposite to the resin base material) of the obtained laminate. Next, the resin base material was peeled off to obtain an absorption type polarizing plate having a structure of protective layer/absorption type polarizer/.

＜実施例１～２８および比較例１～７＞
まず、画像表示パネルを含むモニター（ＪＡＰＡＮＮＥＸＴ社製、ＪＮ－ＭＤ－ＩＰＳ１０１０ＨＤＲ）と、反射型偏光子（第２偏光子、日東電工社製、ＡＰＣＦ、厚み３８μｍ）と、再帰反射部材（日本カーバイト社製、ＲＦ－Ａｘ）とを準備した。なお、再帰反射部材は、再帰反射シートとλ／４板とを含んでいる。次いで、モニターと反射型偏光子と再帰反射部材とを、図４に示すように側面視略三角形状に配置して、再帰反射型結像装置を作成した。
画像表示パネルと反射型偏光子とがなす角度は４５°であり、再帰反射シートと反射型偏光子とがなす角度は４５°であった。
また、光源（Ｓｏｆｉｒｎ社製、ＬＥＤ照明）を準備した。次いで、光源の光出射面に、調製例１で得た吸収型偏光板（第１偏光板）を、第１偏光子の第１透過軸方向と第２偏光子の第２透過軸方向とがなす角度が表１の値となるように貼り付けた。
次いで、光源を極角θ_１および方位角θ_２が表１の値となるように配置した。なお、反射型偏光子上における照度は２００ｌｘであり、空中画像の中心および光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分の長さは、５０ｃｍであった。
以上によって、再帰反射型結像装置を備える光学結像システムを得た。 <Examples 1 to 28 and Comparative Examples 1 to 7>
First, a monitor including an image display panel (manufactured by JAPANNEXT, JN-MD-IPS1010HDR), a reflective polarizer (second polarizer, manufactured by Nitto Denko, APCF, thickness 38 μm), and a retroreflective member (Nippon Carbide RF-Ax) was prepared. Note that the retroreflective member includes a retroreflective sheet and a λ/4 plate. Next, the monitor, reflective polarizer, and retroreflective member were arranged in a substantially triangular shape when viewed from the side, as shown in FIG. 4, to create a retroreflective imaging device.
The angle between the image display panel and the reflective polarizer was 45°, and the angle between the retroreflective sheet and the reflective polarizer was 45°.
In addition, a light source (manufactured by Sofirn, LED lighting) was prepared. Next, the absorption type polarizing plate (first polarizing plate) obtained in Preparation Example 1 is placed on the light exit surface of the light source so that the first transmission axis direction of the first polarizer and the second transmission axis direction of the second polarizer are aligned. They were attached so that the angles formed were as shown in Table 1.
Next, the light sources were arranged so that the polar angle θ ₁ and the azimuth angle θ ₂ had the values shown in Table 1. The illuminance on the reflective polarizer was 200 lx, and the length of the virtual line segment connecting the center of the aerial image and the center of the light exit surface of the light source was 50 cm.
Through the above steps, an optical imaging system including a retroreflective imaging device was obtained.

＜実施例２９～５９および比較例８～１６＞
まず、クロスミラーアレイ型結像素子（アスカネット社製、ＡＳＫＡ３Ｄプレート）を準備して、クロスミラーアレイ型結像素子の表面に調製例１で得られた吸収型偏光板（第２偏光板）を貼り付けた。次いで、図４において、反射型偏光子に代えてクロスミラーアレイ型結像素子が配置されるように、クロスミラーアレイ型結像素子と上記したモニターとを側面視略楔形状に配置した。なお、クロスミラーアレイ型結像素子とモニターとは、光を吸収可能な黒色の布上に配置した。これによって、クロスミラーアレイ型結像素子を備える再帰透過型結像装置を作成した。画像表示パネルとクロスミラーアレイ型結像素子とがなす角度は４５°であった。
また、上記した光源を準備し、光源の光出射面に、調製例１で得た吸収型偏光板（第１偏光板）を、第１偏光板の第１透過軸方向と第２偏光板の第２透過軸方向とがなす角度が表２の値となるように貼り付けた。
次いで、光源を極角θ_１および方位角θ_２が表２の値となるように配置した。なお、第２偏光板上における照度は２００ｌｘであり、空中画像の中心および光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分の長さは、５０ｃｍであった。
以上によって、クロスミラーアレイ型結像装置を備える光学結像システムを得た。 <Examples 29 to 59 and Comparative Examples 8 to 16>
First, a cross-mirror array type imaging element (manufactured by Askanet, ASKA3D plate) is prepared, and the absorption type polarizing plate (second polarizing plate) obtained in Preparation Example 1 is placed on the surface of the cross-mirror array type imaging element. pasted. Next, in FIG. 4, the cross-mirror array-type imaging element and the above-mentioned monitor were arranged in a substantially wedge-shaped side view so that the cross-mirror array-type imaging element was arranged in place of the reflective polarizer. Note that the cross mirror array type imaging element and the monitor were placed on a black cloth that can absorb light. As a result, a retrotransmissive imaging device including a cross-mirror array imaging element was created. The angle between the image display panel and the cross mirror array type imaging element was 45°.
In addition, the above-mentioned light source was prepared, and the absorption type polarizing plate (first polarizing plate) obtained in Preparation Example 1 was placed on the light output surface of the light source in the first transmission axis direction of the first polarizing plate and in the direction of the second polarizing plate. They were attached so that the angles formed with the second transmission axis direction were the values shown in Table 2.
Next, the light sources were arranged so that the polar angle θ ₁ and the azimuth angle θ ₂ had the values shown in Table 2. Note that the illuminance on the second polarizing plate was 200 lx, and the length of the virtual line segment connecting the center of the aerial image and the center of the light exit surface of the light source was 50 cm.
Through the above steps, an optical imaging system including a cross mirror array type imaging device was obtained.

＜実施例６０～７５および比較例１７～２４＞
クロスミラーアレイ型結像素子を２面コーナーリフレクタアレイ型結像素子（パリティ・イノベーションズ社製、パリティミラー）に変更したこと以外は、実施例２９と同様にして、２面コーナーリフレクタアレイ型結像素子を備える再帰透過型結像装置を作成した。画像表示パネルと２面コーナーリフレクタアレイ型結像素子とがなす角度は４５°であった。
また、上記した光源を準備し、光源の光出射面に、調製例１で得た吸収型偏光板（第１偏光板）を、第１偏光板の第１透過軸方向と第２偏光板の第２透過軸方向とがなす角度が表３の値となるように貼り付けた。
次いで、光源を極角θ_１および方位角θ_２が表３の値となるように配置した。なお、第２偏光板上における照度は２００ｌｘであり、空中画像の中心および光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分の長さは、５０ｃｍであった。
以上によって、２面コーナーリフレクタアレイ型結像装置を有する光学結像システムを得た。 <Examples 60 to 75 and Comparative Examples 17 to 24>
A dihedral corner reflector array type imaging element was prepared in the same manner as in Example 29, except that the cross mirror array type imaging element was changed to a dihedral corner reflector array type imaging element (manufactured by Parity Innovations, Parity Mirror). We created a retrotransmission type imaging device equipped with a mirror. The angle between the image display panel and the dihedral corner reflector array type imaging element was 45°.
In addition, the above-mentioned light source was prepared, and the absorption type polarizing plate (first polarizing plate) obtained in Preparation Example 1 was placed on the light output surface of the light source in the first transmission axis direction of the first polarizing plate and in the direction of the second polarizing plate. They were pasted so that the angles formed with the second transmission axis direction were the values shown in Table 3.
Next, the light sources were arranged so that the polar angle θ ₁ and the azimuth angle θ ₂ had the values shown in Table 3. Note that the illuminance on the second polarizing plate was 200 lx, and the length of the virtual line segment connecting the center of the aerial image and the center of the light exit surface of the light source was 50 cm.
As described above, an optical imaging system having a dihedral corner reflector array type imaging device was obtained.

本発明の実施形態による光学結像システムは、空中画像表示技術が適用される各種産業分野に用いられ、特に空中浮遊ディスプレイに好適に用いられ得る。 Optical imaging systems according to embodiments of the present invention are used in various industrial fields to which aerial image display technology is applied, and can be particularly suitably used for aerial floating displays.

１ 第１偏光子
２ 空中結像装置
２１ 第２偏光子
２２ 画像表示パネル
２３ 再帰反射シート
２４ 位相差フィルム
２６ 再帰透過型光学素子
２６ａ ＣＭＡ型結像素子
２６ｂ ＤＣＲＡ型結像素子
２８ 第３偏光子
３ 光源 1 First polarizer 2 Aerial imaging device 21 Second polarizer 22 Image display panel 23 Retroreflective sheet 24 Retardation film 26 Retrotransmissive optical element 26a CMA type imaging element 26b DCRA type imaging element 28 Third polarizer 3 Light source

Claims (14)

光源と、
前記光源からの光が入射される第１偏光子と、
前記第１偏光子に対して前記光源の反対側に位置し、空中に画像を結像可能な空中結像装置と、を備え、
前記空中結像装置は、
画像表示パネルと、
前記画像表示パネルよりも前記光源の近くに位置する第２偏光子と、を備え、
前記第１偏光子の第１透過軸方向と前記第２偏光子の第２透過軸方向とは交差している、光学結像システム。 a light source and
a first polarizer into which light from the light source is incident;
an aerial imaging device located on the opposite side of the light source with respect to the first polarizer and capable of forming an image in the air;
The aerial imaging device includes:
an image display panel;
a second polarizer located closer to the light source than the image display panel;
An optical imaging system, wherein a first transmission axis direction of the first polarizer and a second transmission axis direction of the second polarizer intersect. 前記第１透過軸方向と前記第２透過軸方向とがなす角度は、６０°以上９０°以下である、請求項１に記載の光学結像システム。 The optical imaging system according to claim 1, wherein the angle between the first transmission axis direction and the second transmission axis direction is 60° or more and 90° or less. 前記第２偏光子は、反射型偏光子であって、
前記空中結像装置は、
前記反射型偏光子によって反射された光を前記反射型偏光子に向けて再帰反射可能な再帰反射シートと、
前記再帰反射シートと前記反射型偏光子との間に設けられる位相差フィルムであって、面内位相差Ｒｅ（５５０）が１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である位相差フィルムと、をさらに備える、請求項１に記載の光学結像システム。 The second polarizer is a reflective polarizer,
The aerial imaging device includes:
a retroreflective sheet capable of retroreflecting light reflected by the reflective polarizer toward the reflective polarizer;
1 . The retardation film provided between the retroreflective sheet and the reflective polarizer, the retardation film having an in-plane retardation Re (550) of 100 nm or more and 200 nm or less. 1 . The optical imaging system described in . 前記空中結像装置は、前記画像表示パネルと前記反射型偏光子との間に設けられる第３偏光子をさらに備え、
前記第３偏光子の第３透過軸方向と前記第２透過軸方向とは実質的に直交している、請求項３に記載の光学結像システム。 The aerial imaging device further includes a third polarizer provided between the image display panel and the reflective polarizer,
The optical imaging system according to claim 3, wherein the third transmission axis direction of the third polarizer and the second transmission axis direction are substantially orthogonal. 前記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通り前記空中画像と直交する方向と、前記空中画像の中心および前記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす極角は、０°以上９０°以下である、請求項３または４に記載の光学結像システム。 The polar angle formed by the direction passing through the center of the aerial image formed by the aerial imaging device and perpendicular to the aerial image and the virtual line segment connecting the center of the aerial image and the center of the light output surface of the light source is 0. The optical imaging system according to claim 3 or 4, wherein the angle is greater than or equal to 90 degrees. 前記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通る前記画像表示パネルの厚み方向と、前記空中画像の中心および前記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす方位角は、０°以上４０°以下である、請求項３または４に記載の光学結像システム。 The azimuth angle formed by the thickness direction of the image display panel passing through the center of the aerial image formed by the aerial imaging device and the virtual line segment connecting the center of the aerial image and the center of the light output surface of the light source is 0. The optical imaging system according to claim 3 or 4, wherein the angle is greater than or equal to 40 degrees. 前記空中結像装置は、前記第２偏光子に対して前記光源の反対側に位置しているクロスミラーアレイ型光学素子であって、前記画像表示パネルに表示される画像に応じた光を再帰透過可能なクロスミラーアレイ型光学素子をさらに備える、請求項１に記載の光学結像システム。 The aerial imaging device is a cross mirror array type optical element located on the opposite side of the light source with respect to the second polarizer, and is configured to reflect light according to an image displayed on the image display panel. The optical imaging system of claim 1, further comprising a transmissive cross-mirror array optical element. 前記空中結像装置は、前記画像表示パネルと前記クロスミラーアレイ型光学素子との間に設けられる第３偏光子をさらに備え、
前記第３偏光子の第３透過軸方向と前記第２透過軸方向とは実質的に平行である、請求項７に記載の光学結像システム。 The aerial imaging device further includes a third polarizer provided between the image display panel and the cross mirror array type optical element,
8. The optical imaging system of claim 7, wherein the third transmission axis direction of the third polarizer and the second transmission axis direction are substantially parallel. 前記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通り前記空中画像と直交する方向と、前記空中画像の中心および前記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす極角は、５０°以上１００°以下である、請求項７または８に記載の光学結像システム。 The polar angle formed by the direction passing through the center of the aerial image formed by the aerial imaging device and perpendicular to the aerial image and the virtual line segment connecting the center of the aerial image and the center of the light output surface of the light source is 50 The optical imaging system according to claim 7 or 8, wherein the angle is greater than or equal to 100 degrees. 前記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通る前記画像表示パネルの厚み方向と、前記空中画像の中心および前記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす方位角は、０°以上５０°以下である、請求項７または８に記載の光学結像システム。 The azimuth angle formed by the thickness direction of the image display panel passing through the center of the aerial image formed by the aerial imaging device and the virtual line segment connecting the center of the aerial image and the center of the light output surface of the light source is 0. The optical imaging system according to claim 7 or 8, wherein the angle is greater than or equal to 50 degrees. 前記空中結像装置は、前記第２偏光子に対して前記光源の反対側に位置している２面コーナーリフレクタアレイ型光学素子であって、前記画像表示パネルに表示される画像に応じた光を再帰透過可能である２面コーナーリフレクタアレイ型光学素子をさらに備える、請求項１に記載の光学結像システム。 The aerial imaging device is a dihedral corner reflector array type optical element located on the opposite side of the light source with respect to the second polarizer, and is a dihedral corner reflector array type optical element that emits light according to an image displayed on the image display panel. The optical imaging system according to claim 1, further comprising a dihedral corner reflector array type optical element capable of retrotransmitting. 前記空中結像装置は、前記画像表示パネルと前記２面コーナーリフレクタアレイ型光学素子との間に設けられる第３偏光子をさらに備え、
前記第３偏光子の第３透過軸方向と前記第２透過軸方向とは実質的に平行である、請求項１１に記載の光学結像システム。 The aerial imaging device further includes a third polarizer provided between the image display panel and the dihedral corner reflector array type optical element,
12. The optical imaging system of claim 11, wherein the third transmission axis direction of the third polarizer and the second transmission axis direction are substantially parallel. 前記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通り前記空中画像と直交する方向と、前記空中画像の中心および前記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす極角は、６０°以上１１０°以下である、請求項１１または１２に記載の光学結像システム。 The polar angle formed by the direction passing through the center of the aerial image formed by the aerial image forming device and perpendicular to the aerial image and the virtual line segment connecting the center of the aerial image and the center of the light output surface of the light source is 60 The optical imaging system according to claim 11 or 12, wherein the angle is greater than or equal to 110 degrees. 前記空中結像装置が形成する空中画像の中心を通る前記画像表示パネルの厚み方向と、前記空中画像の中心および前記光源の光出射面の中心を結ぶ仮想線分とがなす方位角は、１０°以上６０°以下である、請求項１１または１２に記載の光学結像システム。 The azimuth angle formed by the thickness direction of the image display panel passing through the center of the aerial image formed by the aerial imaging device and the virtual line segment connecting the center of the aerial image and the center of the light output surface of the light source is 10 The optical imaging system according to claim 11 or 12, wherein the angle is greater than or equal to 60 degrees.

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