CN106030379B

CN106030379B - 显示装置

Info

Publication number: CN106030379B
Application number: CN201580008870.6A
Authority: CN
Inventors: 十二纪行
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2015-04-13
Publication date: 2017-09-15
Anticipated expiration: 2035-04-13
Also published as: US20170013256A1; JP2015225287A; JP5947333B2; WO2015182265A1; CN106030379A; US9706195B2

Abstract

本发明的显示装置具备：成像光学元件(微镜阵列M)，其以使光透过的方式配设在壳体的上表面；显示器(D)，其被配设为相对于成像光学元件的下表面倾斜规定的倾斜角度；读出器(R)，其以非接触的方式读取信息保持体(卡C)所保有的信息；传感器(S)，其探测壳体的上表面有无物体；以及控制单元，其对上述显示器的显示进行控制，其中，上述控制单元基于从读出器(R)传递的信息保持体的信息来准备与信息保持体相应的图像(I)，基于从传感器(S)传递的物体检测信号来将准备好的上述图像(I)在适当的时刻显示为空间像(I')。由此，本发明的显示装置能够将与配置在成像光学元件的周围的信息保持体对应的立体的二维影像在适当的时刻富有临场感地显示在装置的上方。

Description

显示装置

技术领域

本发明涉及一种对载置于收容显示器的壳体的上表面的物体(信息保持体)进行识别并将与该信息保持体对应的立体的二维影像投影到装置上方的空间的显示装置。

背景技术

以往，已知如下一种图像显示装置：在显示包含立体像在内的图像的图像显示面(液晶显示面板等)的前侧(观看者侧)与该显示面分离地配置有使上述图像在空间中成像的图像传递面板(成像光学元件)(例如参照专利文献1)。

与此相对，本申请人在日本特开2014-115606号公报、专利文献2等中已经提出如下一种显示装置：具备收容显示器的外壳、将显示器以规定的倾斜角度倾斜地载置的载置台以及面板状的成像光学元件，通过从上述显示器投射并透过上述成像光学元件的光，使显示于上述显示器的影像的投影像以在该成像光学元件的上侧浮起的状态成像。

并且，本申请人在日本特开2014-126682号公报和日本特开2014-126683号公报中提出了如下一种显示装置：能够与载置于上述显示装置的上表面的卡、图形(Figure)等信息保持体(具备IC标签、条形码等的信息输入体)连动地，将与该信息保持体相应的立体的二维影像实时且有效地显示在装置的上方。

这些提案所涉及的显示装置如图10所示，利用识别单元(读出器R)读取配置于在壳体的上表面配置的成像光学元件(微镜阵列M)的周围的平板状的信息保持体(卡C等信息输入体)所保有的识别信息(IC标签T)，并从识别单元向显示器D的控制单元传递该信息，由此使以显示面Da相对于成像光学元件倾斜规定的倾斜角度α的状态配设的显示器D显示与信息保持体相应的影像(图像I)，将该影像的投影像经由上述成像光学元件而显示为在壳体的上侧的空间中浮起的空间像I’。此外，图10中的标记P表示微镜阵列M的元件面，Ma和Mb分别表示微镜阵列M的上表面和下表面。

专利文献1：日本特开2003-98479号公报

专利文献2：日本特开2013-228671号公报

发明内容

发明要解决的问题

另外，受验者经过进行监视器测试等，指出了一个与上述显示装置的使用有关的担忧。担忧以下问题：在将卡、图形等信息保持体载置在显示装置(外壳)的上表面时，有时对空间像感到不自然感而难以得到临场感等。因此，当本发明者试着追究该现象的原因时，了解到存在以下情况：例如将游戏卡载置在了上表面，但是当空间像怎么也不浮起等，将这些信息保持体置于上表面的时刻与立体像(空间像)从上表面浮起的时刻之间大幅偏移时，对空间像的惊奇、真实感受到损害，观看者难以移入感情(即，“虚拟物”的印象强烈而令人扫兴)。此处存在改进上述显示装置的余地。

本发明是鉴于这样的情形而完成的，因此其目的在于提供一种能够将与配置在成像光学元件的周围的信息保持体对应的立体的二维影像在适当的时刻富有临场感地显示在装置的上方的显示装置。

用于解决问题的方案

为了达成上述的目的，本发明的显示装置取以下结构：具备：壳体，其收容显示器；成像光学元件，其以使光透过的方式配设在所述壳体的上表面；显示器，其以显示面相对于该成像光学元件的下表面倾斜规定的倾斜角度的状态配设在成像光学元件的下侧；信息保持体，其要被载置在所述壳体的上表面；读出器，其以非接触的方式读取所述信息保持体所保有的信息；传感器，其探测所述壳体的上表面有无物体；以及控制单元，其具有使所述显示器显示影像的功能，基于来自所述读出器和传感器的信号来控制所述影像，其中，所述控制单元基于从所述读出器传递的信息保持体的信息和从所述传感器传递的物体检测信号，来在下述(A)的待机状态与下述(B)的显示状态之间进行切换。

(A)待机状态为，在所述信息保持体抵接于壳体的上表面之前且侵入到所述读出器能够读取信号的区域内时，由该读出器读取所述信息保持体所保有的个体信息，所述控制单元基于从读出器向控制单元传递的个体信息，来准备与所述信息保持体对应的影像。

(B)显示状态为，在所述信息保持体抵接于壳体的上表面的期间，所述控制单元基于从所述传感器向控制单元传递的物体检测信号，来使准备好的所述影像显示于显示器，该影像的投影像经由所述成像光学元件以在壳体上侧的空间中浮起的状态成像。

即，本发明者为了解决所述课题而反复进行研究，其结果发现，通过除了设置读取信息保持体的识别(个体)信息的读出器之外，还另外设置探测该信息保持体向壳体上表面的抵接的传感器，并且将来自这些读出器和传感器的检测信号进行组合来利用，能够在对于观赏者来说最佳的时刻有效地提供与该信息保持体相应的影像(静止图像、运动图像等)，从而实现了本发明。

此外，本发明中的壳体上表面与信息保持体之间的“抵接”除了包含上表面与保持体之间的间隙为0(零)的“接触”状态之外，还包含上表面与保持体之间的间隙为2mm以下的“紧密靠近”的状态。另外，上述“读出器能够读取信号”是指以关于IC卡的ISO/IEC 10536所记载的“无触点型”为标准的、在读出器与信息保持体(IC标签)之间的距离为10cm以内能够进行稳定的互相通讯的状态(实际上包含10cm以上且能够进行单向通信的距离)。

发明的效果

根据本发明的显示装置，使用从以非接触的方式读取信息的读出器得到的信号信息(信息保持体固有的信息)和从探测壳体上表面有无物体的传感器得到的信号信息(信息保持体的检测信号)，来迅速地在读取靠近壳体上表面的信息保持体的个体信息并准备与该信息保持体对应的影像的待机状态和使准备好的上述影像经由成像光学元件而在壳体上侧的空间中成像的显示状态之间进行切换，由此能够将与上述信息保持体对应的立体的二维影像在适当的时刻以浮起的方式显示在装置的上方。由此，本发明的显示装置能够将与上述信息保持体相应的有效的空间像以仿佛该空间像真实存在于此的方式在最佳的时刻富有临场感地进行显示。

此外，在本发明的显示装置中，尤其是上述信息保持体为平板状且在该信息保持体的一部分设置有与上述成像光学元件的平面形状对应的光透过部的显示装置，构成为上述投影像透过该光透过部而成像。根据该结构，卡等平板状信息保持体成为在上述投影像(空间像)与成像光学元件上表面之间产生视差的比较对象物，因此能够以更加容易被观赏者视觉确认、更加鲜明且更加富有临场感的立体的影像感觉空间像。并且，上述显示装置通过上述的结构，在将卡等平板状信息保持体载置在装置上表面的同时，空间像在适当的时刻从该平板状信息保持体的内部(光透过部)浮出。根据这些相辅相成的效果，本发明的显示装置能够使与上述平板状信息保持体对应的空间像更加印象深刻地展现。

另外，在本发明的显示装置中，尤其是上述显示器的显示面相对于上述成像光学元件的下表面的倾斜角度被设定为30°以上且小于90°的显示装置，能够将上述显示的立体的二维图像显示为悬浮感更强的立体的图像。

此外，作为能够在本发明的显示装置中使用的“成像光学元件”，能够例举使被投影物的镜像以实像成像的折射型成像元件(包括菲涅尔透镜(Fresnel Lens)等在内的各种透镜或远焦光学系统的微镜、角反射器等)。在这些折射型成像元件中，尤其优选的是，其外形形状为面板状或平板状且其正面和反面(上表面和下表面)比较平坦且为平面的元件。另外，上述成像光学元件的“上表面”、“下表面”表示相当于外壳、机壳等壳体的外侧的面或相当于内侧的面，是指与成为成像的基准(光路的折射点)的成像光学元件的“元件面”大致平行的面。

附图说明

图1是说明本发明的实施方式中的显示装置的基本结构的一部分截面图。

图2是本发明的第一实施方式的显示装置的外观立体图。

图3是示出上述第一实施方式的显示装置的结构的截面图。

图4是本发明的第二实施方式的显示装置的外观立体图。

图5是示出本发明的显示装置中使用的微镜阵列的一个结构例的立体图。

图6是上述微镜阵列的立体图。

图7是示出本发明的显示装置中使用的微镜阵列的其它的结构例的立体图。

图8是示出本发明的显示装置中使用的微镜阵列的再一个其它的结构例的立体图。

图9是说明本发明的显示装置中使用的微镜阵列的变形例的结构的图。

图10是说明以往的显示装置的结构的一部分截面图。

具体实施方式

接着，基于附图来详细地说明本发明的实施方式。但是，本发明并不限定于该实施方式。

图1是说明本发明的显示装置的基本的结构的图，与图10所示的现有例子的不同点在于具备传感器S。此外，在图1中，为了只简洁地说明本发明的原理而省略了外壳、机壳等构件、配线、电气件等部件的图示。另外，关于保有个体信息的平板状的信息保持体(图中的卡C)，夸张地绘出了其厚度。

本实施方式中的显示装置如图1所示具备面板状的微镜阵列成像光学元件(以下称为“微镜阵列M”)、平面面板显示器(以下称为显示器D)以及对显示于该显示器D的影像(图像I)进行控制的控制单元(未图示)，通过由设置于微镜阵列M的多个角反射器进行的光的反射，来将显示于显示器D的显示面Da上的图像I在该微镜阵列M的上表面Ma侧的空间中以浮起的方式成像为倾斜状立起的空间像I’，其中，显示器D以倾斜规定的倾斜角度α的状态配设在微镜阵列M的下表面Mb侧。

另外，关于上述显示装置，其上表面为用于载置信息保持体(卡C)来读取该信息保持体所保有的个体信息的信息输入面(操作面)，在上述微镜阵列M的周围配设有读出器R以及传感器S，其中，该读出器R用于以非接触的方式读取所载置的卡C的个体信息，传感器S用于对上述卡C等信息保持体已与装置上表面抵接进行检测，探测有无物体。

而且，上述显示装置基于从上述读出器R向控制单元传递的信息保持体(卡C)的信息以及从上述传感器S向控制单元传递的物体检测信号，来迅速地在待机状态与显示状态之间进行切换，其中，该待机状态为在卡C载置前由上述控制单元读取靠近装置的壳体上表面的卡C的个体信息(IC标签T)，并将与该卡C对应的图像I准备在显示器D上，该显示状态为使准备好的上述图像I经由微镜阵列M而在壳体上侧的空间中成像为空间像I’。这是本发明的显示装置的特征。

根据上述结构的显示装置，通过利用从上述读出器R向控制单元传递的信息保持体(卡C)的信息以及从上述传感器S向控制单元传递的物体检测信号，在卡C抵接于装置上表面之前且侵入到上述读出器R能够读取信号的区域(大概10cm以内)时，由该读出器R读取上述卡C所保有的个体信息，上述控制单元能够基于从读出器R向控制单元传递的个体信息，来预先准备显示于显示器D的与上述卡C对应的影像(图像I)(待机状态)。另外，接下来，在使上述卡C抵接于装置上表面时，上述控制单元基于从上述传感器S向控制单元传递的物体检测信号，来使上述影像(图像I)立刻显示在显示器D上，该图像I的投影像透过微镜阵列M和设置于卡C的开口Ca(光透过部)而在装置上侧显示为空间像I’(显示状态)。

这样，在本实施方式的显示装置中，上述控制单元能够迅速地在读取靠近装置的壳体上表面的卡C的个体信息并将与该卡C对应的图像I准备在显示器D上的待机状态与使准备好的上述图像I经由微镜阵列M而在壳体上侧的空间中成像为空间像I’的显示状态之间进行切换。并且，上述空间像I’的显示是基于上述物体(卡C)的检测信号而与卡C的载置(向上表面的抵接)同时进行的，因此观赏者E能够感觉上述空间像I’仿佛在适当的时刻从该卡C的内部(光透过部)浮出。由此，本发明的显示装置能够将与上述信息保持体(卡C等)相应的有效的空间像I’以仿佛该空间像I’真实存在于此的方式在最佳的时刻富有临场感地进行显示。

详细地说明构成上述显示装置的各部分。作为该显示装置中使用的成像光学元件，能够使用包括菲涅尔透镜等在内的各种透镜或远焦光学系统的微镜、角反射器等折射型成像元件。尤其是，在本实施方式中，适当地使用如图5～图9所示那样的在相对于元件面P面对称的位置成像的微镜阵列M(角反射器阵列)。此外，在后面详细地说明具有特征性的结构的上述微镜阵列M的详细的结构。另外，该微镜阵列M通过任意的固定构件等被配设为与观赏者E的视点(感觉)大致水平。

显示上述图像I的平面面板显示器(显示器D)如图1那样被配置为相对于上述微镜阵列M的下表面Mb从观赏者E的前侧(正面侧)朝向背面侧以规定的倾斜角度α朝下倾斜，经由上述微镜阵列M投影的空间像I’朝向观赏者E的方向。

此外，作为用于显示上述图像I的显示器D，除了能够使用具备背光灯的液晶显示面板(LCD：Liquid Crystal Display(液晶显示器))之外，还能够使用等离子体显示器面板、有机EL(Electro-Luminescence：电致发光)显示面板等、能够使遍及整个可视光波长而尽可能没有偏置的“白色”与不显示时的“黑色”对比度良好地再现的显示器面板。并且，显示器D还可以是移动电话或便携式信息终端等的显示部，具体地说，作为上述显示器D，能够使用智能手机、平板型PC(Personal Computer：个人电脑)、数字相框或便携式游戏机、便携式电子书阅读器、PDA(Personal Digital Assistant：掌上电脑)、以及电子辞典等中的、显示部始终暴露(没有被覆盖)的类型的设备中的其显示面Da的尺寸为与上述微镜阵列M的大小(平面形状)对应的尺寸的设备。

另外，考虑到利用该显示装置的观赏者E的姿势、距离等而将上述显示器D的倾斜角度α设定为30°以上且小于90°(30°≤α<90°)。

接着，载置于微镜阵列M的上侧的平板状的信息保持体(卡C)整体为平板状，如图2和图4所示，在该信息保持体的大致中央部设置有与上述微镜阵列M的平面形状对应的光透过部(开口Ca)，透过该开口Ca，上述空间像I’成像。此外，卡C的光透过部(开口Ca)的形状为与微镜阵列M的上表面Ma的形状接近的形状，有时设为比上表面Ma稍小或稍大的形状。另外，除了设为正方形形状之外，还可以设为圆形、椭圆形或者六边形形状等其它的多边形形状。并且，还可以将由玻璃、塑料等形成的透明板嵌入该开口Ca。

作为上述卡C，能够使用由纸、塑料等形成的片状或薄板状的卡，作为具体的例子，能够例举游戏等娱乐用卡、消息卡、教育用卡、购物卡、认证用卡、信息交换用卡、图画书等书籍、相册等。

另外，在上述卡C的与上述显示装置的读出器R对应的位置(图1中的标记T所指示的位置)配置有IC标签(RFID：Radio Frequency Identification(射频识别))T、印刷的二维或一维的条形码等来作为用于识别该卡C的固有的个体信息。而且，如前面也已叙述的那样，通过对应的读出器R来读出这些IC标签T、条形码等所保有的信息，该信息通过有线或无线通信等传递到显示器D的控制单元。

作为读出上述个体信息的读出器R，在卡C中使用了IC标签T的情况下，使用具备HF(High Frequency：高频)或UHF(Ultra High Frequency：超高频)频带等的天线的IC标签(RFID)读出器、NCF(Near Field Communication：近场通信)读出器(包括读出器/写入器)，在卡C中使用了条形码的情况下，使用C-MOS(Complementary Metal-OxideSemiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器(照相机)、光学扫描器等光学式传感器。此外，在为IC标签(RFID)读出器、NCF读出器装置的情况下，为了在上述卡C抵接于装置上表面之前读出信息，使用以ISO/IEC 10536所记载的“无触点型”为标准的、在读出器与信息保持体(IC标签T)之间的距离为10cm或10cm以上能够进行稳定的互相通讯(数据的读出)的读出器装置。

而且，作为用于对上述卡C等信息保持体已抵接于装置上表面进行检测的传感器S，能够使用压敏开关等各种电磁式的接通-断开开关，或者能够对与卡C之间的距离进行测定的红外线传感器、图像传感器等。尤其是，适当地使用构造简单、动作稳定且明确可知上述卡C是否抵接(存在)的红外线传感器。此外，上述传感器S只要处于能够探测出卡C等信息保持体的抵接的位置即可，也可以设置在装置上表面或装置上表面缘部的任意位置，但是为了可靠地进行探测，期望配设在微镜阵列M的附近的位置。

此外，在上述实施方式中，将用于以非接触的方式读取卡C的信息的读出器R以及对卡C等信息保持体向装置上表面的抵接进行探测的传感器S配设在了靠观赏者E侧(前侧)的上表面，但是设置位置并不限定于此，读出器R只要被配置在例如装置(外壳)的内部等能够与上述卡C等信息保持体互相通讯的适当的位置即可。另外，考虑到与装置上表面抵接的信息保持体的底面形状，而能够将传感器S配置在成像光学元件的周围、装置的上表面缘部等易于探测有无信息保持体存在的适当的位置。

另外，在上述实施方式中，以载置于装置上表面的信息保持体是游戏卡等平板状或片状的信息保持体为例子进行了说明，但是作为上述信息保持体，还能够使用图形或模型等具有IC标签或条形码等个体信息的立体物。但是，在为这些立体物的情况下，有时无法设置使空间像I’通过的开口(光透过部)。另外，需要考虑上述立体物的底面形状及其载置位置来配置探测有无信息保持体的传感器S。另一方面，在为立体物的情况下，与空间像I’之间产生立体的视差，因此还具有以下优点：与平板状的信息保持体相比，更易于使视点(焦点)对准空间像I’，与卡C等平板状信息保持体相比，进一步提高立体感、悬浮感或临场感等。

接着，对更具体的实施方式(第一实施方式)进行说明。

图2是本发明的第一实施方式的显示装置的外观立体图，图3是示出该显示装置的结构的一部分截面图。

该第一实施方式的显示装置10也具备面板状的微镜阵列成像光学元件(微镜阵列1)和平面面板显示器(液晶显示器2)，通过由设置于微镜阵列1的多个微镜(角反射器)进行的光的反射，来使配置在微镜阵列1的下表面1b侧的液晶显示器2所显示的影像(图像I)在该微镜阵列1的上表面1a侧的空间中以在空间中浮起的方式成像为以倾斜状立起的空间像I’。上述显示装置10也是，上述液晶显示器2以其显示面2a相对于微镜阵列1的下表面1b倾斜规定的倾斜角度α(30°以上且小于90°)的状态载置在载置台3上。此外，使外壳6的上表面(顶板)6a大致平坦以能够载置卡C等平板状信息保持体。

另外，上述显示装置10与上述实施方式所说明的显示装置同样，在载置信息保持体的外壳6的上表面6a配设有IC标签读出器(读出器/写入器)4以及红外线传感器5，其中，IC标签读出器(读出器/写入器)4用于以非接触的方式读取平板状的信息保持体(卡C)所保有的个体信息(IC标签T)，红外线传感器5探测上表面6a上有无(抵接)物体，在液晶显示器2中内置有对显示于显示面2a的影像(图像I)进行控制的控制单元(省略图示)。

当更加详细地说明时，具备用于载置液晶显示器2的载置面3a的载置台3包括兼用作上述载置面3a的板状构件3b以及基台3c，载置台3被配设在大致箱状(暗箱状)的外壳6的内部。上述板状构件3b如图3那样以相对于外壳6的底面6b和微镜阵列1的下表面1b(或元件面P)倾斜规定的倾斜角度α的状态被上述基台3c支承，该板状构件3b的上表面为液晶显示器2的载置面3a。而且，通过将液晶显示器2载置在该载置台3的载置面3a上，该显示器以其显示面2a相对于微镜阵列1的元件面P倾斜α°的状态被保持。此外，外壳6内的上述载置面3a相对于微镜阵列1的下表面1b(元件面P)的倾斜角度α被调整为使由微镜阵列1进行的成像为最佳，通常该倾斜角α被设定为30°以上且小于90°，优选为40°以上且80°以下。

另外，收容上述液晶显示器2和载置台3的壳体(外壳6)为大致箱形(盒状)，对设置于该外壳6的上表面6a的开口嵌入有大致正方形形状的微镜阵列1(参照图2)。此外，图2和图3示出了在该外壳6的上表面(顶板)6a上已载置有与上述实施方式同样的卡C的状态。

而且，第一实施方式的显示装置10形成为，在由观赏者E等使所准备的卡C靠近装置(外壳6)并载置于该外壳6的上表面6a的规定位置的期间内，基于从上述IC标签读出器4向控制单元传递的卡C的信息以及从上述红外线传感器5向控制单元传递的物体检测信号，来使立体的空间像I’在上表面6a上侧以浮起的方式显示。

即，首先，在显示装置10中，在卡C抵接于外壳6的上表面6a之前且侵入到上述IC标签读出器4能够读取信号的区域(与IC标签读出器4之间的距离为约10cm以内)时，通过该IC标签读出器4读取上述卡C所保有的个体信息，上述控制单元基于该个体信息来预先准备与上述卡C对应的图像I(待机状态)。另外，之后，当上述卡C载置(抵接)于外壳6的上表面6a时，上述控制单元基于从红外线传感器5传递的物体检测信号，使上述图像I立刻显示于液晶显示器2，该图像I的投影像透过微镜阵列1和设置于卡C的开口Ca(光透过部)而在装置上侧显示为空间像I’(显示状态)。此外，在载置有卡C的期间内持续进行该空间像I’的显示。

之后，当上述卡C的使用结束并且上述卡C从外壳6的上表面6a被取下时，上述显示装置10以与所述实施方式同样地，基于从红外线传感器5传递的物体检测信号(的中断)，立即中止上述图像I的显示。然后，IC标签读出器4在等待下一卡C等的靠近的期间内(直到进入到能够读取的区域内为止)，重复进行个体信息的读取操作(待机状态的循环)。

根据上述结构，也能够立即在“待机状态”与“显示状态”之间进行切换，其中，该“待机状态”为在卡C向外壳6的上表面6a抵接之前由IC标签读出器4读取卡C所保有的个体信息，并且控制单元基于该个体信息来预先准备显示于液晶显示器2的图像I，该“显示状态”为使上述图像I与卡C的抵接的时刻一致地显示于液晶显示器2，并将该图像I的投影像在外壳6的上侧显示为空间像I’。因而，本实施方式的显示装置10也能够将与上述信息保持体(卡C等)相应的有效的空间像I’在最佳的时刻富有临场感地显示。

此外，实际上，在由红外线传感器5进行的信息保持体(卡C等)的检测与由液晶显示器2进行的图像I的显示开始之间存在因信号传递路径、信号处理等产生的稍微的时间滞后。因此，由上述红外线传感器5进行的抵接的检测灵敏度优选设定为稍大于距离0(零)的值，具体地说，设定为距离5mm以下、距离2mm以下等。由此，能够避免检测时间滞后的影响。

另外，在利用液晶面板等进行背光灯的点亮需要时间的平面面板显示器的情况下，也可以采用以下方法：在信息保持体载置前预先准备上述图像I的阶段，在使液晶显示器2的背光灯预先点亮的状态下事先使一面黑色的图像叠加于该图像I上来(关闭液晶快门)显示，与上述红外线传感器5的检测信号一致地去除上面的黑色图像(打开液晶快门)。由此，能够降低点亮时间滞后的影响。

接着，作为第二实施方式对使用开放形的壳体(机壳7)来代替上述大致箱形的外壳6的情况进行说明。图4是本发明的第二实施方式的显示装置的外观立体图。此外，对具有与第一实施方式同样的功能的结构构件标注相同的标记，省略其详细的说明。另外，IC标签读出器4和红外线传感器5通过Bluetooth(注册商标)等无线通信而与后述的智能手机8连接。

如图4所示，第二实施方式的显示装置20中使用的机壳7为没有横方向上的壁面的形状，将在机壳7的底板7b上一体地形成的一个侧面(斜面7c)用作后述的显示器(智能手机8)的载置面(以规定的倾斜角度α倾斜的载置面)。另外，在该机壳7的上表面(顶板)7a上载置有与上述实施方式同样的卡C。

另外，在上述显示装置20的载置面(斜面7c)贴附有用于固定显示器(智能手机8)的吸附(粘合)带等，使得暂时固定于载置面上的智能手机8能够被取下。因此，作为第二实施方式的显示器，除了能够使用上述智能手机8之外，还能够使用平板型PC、数字相框或便携式游戏机、便携式电子书阅读器、PDA以及电子辞典等中的、其显示部始终暴露(没有被覆盖)的类型的设备中的具有能够载置在上述载置面(斜面7c)上的尺寸的设备。并且，上述机壳7具有能够容易且简单地进行这些智能手机8等的插入、取出、更换等这样的优点。

另外，在将上述智能手机8、便携式信息终端等用作显示器的情况下，在这些设备中还存在其背面(显示器的显示面8a的背面)侧具备设备单独的IC标签读出器(NFC读出器/写入器)、光学式传感器(CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)照相机)等的设备。在智能手机8具备上述NFC读出器/写入器的情况下，也可以代替所述IC标签读出器4而在信息保持体的信息的读出中使用该NFC读出器/写入器。

另外，在为显示面8a的背面侧具有图像传感器、行扫描器等光学式传感器的智能手机8的情况下，例如也可以是，在对应的位置的载置面(斜面7c)设置拍摄用的贯通孔、洞等，在通过该贯通孔等读取出信息保持体的条形码等信息之后，将上述卡C载置在顶板(上表面7a)上。或者，在为设备前表面配置有光学式传感器的智能手机8的情况下，也可以是，将卡C插到顶板下来读取(读入)个体信息，之后将上述卡C载置在上表面7a上。

根据以上的结构，也能够通过IC标签读出器4或内置于智能手机8中的NFC读出器/写入器等读取要载置于上述机壳7的上表面7a上的预定的卡C(平板状的信息保持体)所保有的个体信息，向显示器(智能手机8)的控制单元传递该信息来预先准备与上述卡C对应的图像I(待机状态)。而且，之后，当上述卡C被载置(抵接)于机壳7的上表面7a时，上述控制单元基于从红外线传感器5传递的物体检测信号，使上述图像I立刻显示于液晶显示器(智能手机8)，该图像I的投影像透过微镜阵列1和设置于卡C的开口Ca(光透过部)而在装置上侧显示为空间像I’(显示状态)。

此外，与所述第一实施方式同样，在载置有卡C期间内持续进行该空间像I’的显示。而且，之后，在上述卡C的使用结束并且上述卡C从机壳7的上表面7a被取下时，上述显示装置20基于从红外线传感器5传递的物体检测信号的变化(中断)，中止上述图像I的显示。另外，IC标签读出器4在等待下一卡C等的靠近的期间内(直到进入到能够读取的区域内为止)，重复进行个体信息的读取操作(循环)，这一点也与所述第一实施方式相同。

由此，本实施方式的显示装置20也能够在最佳的时刻在“待机状态”与“显示状态”之间进行切换，该“待机状态”为控制单元基于卡C所保有的个体信息来预先准备显示于智能手机8的显示器的图像I，该“显示状态”为使上述图像I与卡C的抵接时刻一致地显示在智能手机8的显示器并将该图像I的投影像在机壳7的上侧显示为空间像I’，从而能够富有临场感地显示与上述信息保持体(卡C等)相应的有效的空间像I’。

接着，对本发明的各实施方式的显示装置中使用的特征性的微镜阵列进行说明。图5～图9是说明上述实施方式中使用的微镜阵列的结构的图。

关于上述各实施方式中使用的微镜阵列中的图5～图8所示的微镜阵列，将在透明的平板状基板的一面通过使用了旋转刀的切割加工而以规定的间隔形成有相互平行的多条直线状槽的两个光学元件以使各光学元件的直线状槽的延伸的方向在俯视时相互正交的方式、以下述(X)～(Z)中的任一个方式重合的状态构成为一组。

(X)各光学元件的形成有直线状槽的正面彼此抵接的方式。〔参照图5、图6〕

(Y)一方的光学元件的形成有直线状槽的正面与另一方的光学元件的没有形成槽的反面相抵接的方式。〔参照图7〕

(Z)各光学元件的没有形成槽的反面彼此抵接的方式。〔参照图8〕

另外，关于图9所示的微镜阵列，通过使用了旋转刀的切割加工而在构成光学元件的一个透明的平板状基板的一个面和相反侧的另一个面上以规定的间隔分别形成有相互平行的多条直线状槽，其中，正面侧的直线状槽与反面侧的直线状槽在俯视时相互正交。

当以图6的微镜阵列30为例来说明各微镜阵列的结构时，上述图6所示的微镜阵列30是将图5所示的光学元件(9、9’)叠加而构成的。构成各光学元件的基板9、9’(形成槽9g、9’g前的基板)是用于进行直线状的槽9g、9’g的雕刻加工的基体，例如由玻璃、丙烯酸类树脂等可视光的透过率为80％以上的材料形成。该基板9、9’通常为具有固定的厚度的硬质的板状(厚度为0.5mm～10.0mm左右)，在其上表面(正面9a、9’a)通过切割加工而雕刻形成上述直线状的各槽9g、9’g。此外，上述直线状的槽9g、9’g同与其相邻的槽9g、9’g之间的没有雕刻形成槽的基板表面部分由于相邻的槽的形成而成为朝向基板9、9’的一面突出的凸部(凸条部或凸条部位)。另外，上述各槽9g、9’g的雕刻所没有到达的平板状部位(板状部9c、9’c)成为在各槽9g、9’g之间雕刻剩余而形成的上述凸条部的支承基台。

上述基板9、9’上的槽9g、9’g是通过切割加工机等的旋转刀(切削加工)形成的，在基板9、9’的加工对象面(正面)上沿着一个方向以规定的间隔(间距)且以相互平行的方式形成。此外，构成这些槽9g、9’g的侧面(壁面)由于是通过使用了上述旋转刀的切割加工而形成的，因此形成为光反射性的垂直面(镜面)。

另外，通过使用了切割刀片等的雕刻加工而得到的槽9g、9’g还依赖于上述刀片的厚度(旋转刀端面之间的整个厚度)，但是通常使用厚度为0.015mm(15μm)～0.3mm(300μm)左右的刀片，在该情况下，形成槽宽为约20μm～350μm、槽深为约50μm～500μm左右的槽9g、9’g，没有形成这些槽9g、9’g的剩余的区域(凸条部)呈宽度(W)为约50μm～300μm、高度为约50μm～500μm(与槽的深度相同)的平行的肋状。

而且，使形成了上述直线状的各槽9g、9’g的两个基板9、9’以使一方的基板9’相对于下侧的另一方的基板9水平旋转90°的状态(即，下侧的基板9上的“槽”的延长方向的相位与上侧的基板9’上的“槽”的延长方向的相位之间相差90°的状态)抵接并重合，由此形成为图6～图8那样的一组(一体)的微镜阵列(30、40、50)。

此时，如上述那样下侧的基板9上的槽方向的相位与上侧的基板9’上的槽方向的相位之间相差90°，因此形成为相同形状的基板9的各槽9g和基板9’的各槽9’g成为俯视时它们的连续方向相互正交的配置〔立体上为“扭转的位置”〕。在该状态下，在从基板正反方向(上下方向)观察上述各微镜阵列30、40、50的情况下，上侧的基板9’的各槽9’g与下侧的基板9的各槽9g成为俯视时相互正交的格子状，在这些交叉位置各自形成有由上侧的基板9’的各槽9’g的光反射性的垂直面(第二镜面)和下侧的基板9的各槽9g的光反射性的垂直面(第一镜面)构成的角反射器〔角反射器的沿上下方向分离的一对面〕(作为例子，参照日本特开2014-32394号公报)。

图6～图8所示的微镜阵列30、40、50如上述那样构成，图6所示的微镜阵列30是如以下那样构成的：使用相同形状的两个光学元件(基板9、9’)，使上侧的一方的基板9’的正面和反面反转，在使该基板9’相对于下侧的另一方的基板9旋转90°的状态(图5的状态)下使上侧的基板9’的形成有槽9’g的正面9’a抵接于下侧的基板9的形成有槽9g的正面9a，以使基板9上设置的各槽9g的延伸的方向与基板9’上设置的各槽9’g的延伸的方向在俯视时相互正交的方式将这些基板9、9’彼此上下重合〔所述(X)的方式〕。

另外，关于图7所示的微镜阵列40，使用上述两个光学元件(基板9、9’)，在使上侧的一方的基板9’相对于下侧的另一方的基板9旋转90°以使得基板9上设置的各槽9g的延伸的连续方向与基板9’上设置的各槽9’g的延伸的连续方向在俯视时相互正交的状态下，使上侧的基板9’的没有形成槽9’g的反面9’b(板状部9’c)抵接于下侧的基板9的形成有槽9g的正面9a，并使这些基板9、9’彼此上下重合，由此构成为一组微镜阵列40〔所述(Y)的方式〕。此外，使基板9的各槽9g与基板9’的各槽9’g以朝向图示下侧的方式重合，也能够得到相同结构的微镜阵列。

并且，关于图8所示的微镜阵列50，使用上述两个光学元件(基板9、9’)，使下侧的一方的基板9’的正面和反面反转，在使该基板9’相对于上侧的另一方的基板9旋转90°的状态下使上侧的基板9的反面(板状部9c的下侧面)9b(参照图5)与下侧的基板9’的反面(板状部9’c的上侧面)9’b(参照图5)对接，以使基板9上设置的各槽9g的延伸的方向与基板9’上设置的各槽9’g的延伸的方向在俯视时相互正交的方式将这些基板9、9’彼此上下重合，由此构成为一组微镜阵列50〔所述(Z)的方式〕。

另外，关于图9所示的微镜阵列60，所述各微镜阵列30、40、50是使用对一面施加了直线状的槽(g)的两个基板9、9’构成的，与此相对，该微镜阵列60是由一个基板(光学元件)构成的。即，上述微镜阵列60如图9所示那样，在透明的平板状的基板的上侧的正面60a和下侧的反面60b上，分别通过上述的使用了旋转刀等的切割加工来以规定的间隔形成多条相互平行的直线状的槽9g和槽9g’，这些正面60a侧的各槽9g和反面60b侧的各槽9g’被配置为槽9g的形成方向(连续方向)与槽9g’的形成方向(连续方向)在俯视时相互正交。

而且，上述各微镜阵列30、40、50、60在如图2的第一实施方式和图4的第二实施方式那样被嵌入设置于各显示装置的上表面(6a、7a)的开口部时，以整体相对于观赏者E的正面旋转45°的状态配设，以使构成各角反射器的一对光反射面(第一镜面和第二镜面)朝向观赏者E的视点侧。

根据上述各微镜阵列30、40、50、60，从各微镜阵列的一个面(下表面30b、40b、50b、反面60b)侧入射的光被上述第一镜面和第二镜面分别进行一次反射，反射后的光透过另一个面(上表面30a、40a、50a、正面60a)侧。由此，本发明的各实施方式的显示装置中使用的各微镜阵列30、40、50、60能够如图1、图3那样使配置于微镜阵列的一个面侧的显示器上显示的影像(图像I)的镜影像(空间像I’)在该微镜阵列的相对于元件面P面对称的另一个面侧的空间位置成像。

此外，在上述实施例中，示出了本发明中的具体的方式，但是上述实施例只不过是例示，并不是限定性地进行解释。意图将对于本领域技术人员来说清楚可知的各种变形包括在本发明的范围内。

产业上的可利用性

根据本发明的显示装置，能够使与配置在成像光学元件的周围的信息保持体对应的、富有深度感的真实的立体的二维空间像在与信息保持体向壳体上表面的抵接一致的适当的时刻显示。因而，该显示装置适合用于儿童等容易具有兴趣的游戏机、教育关联用的便携式设备或立体图画书、弹出式图画书等。

附图标记说明

1：微镜阵列；1a：上表面；1b：下表面；2：液晶显示器；2a：显示面；3：载置台；3a：载置面；3b：板状构件；3c：基台；4：IC标签读出器；5：红外线传感器；6：外壳；6a：上表面；6b：底面；7：机壳；7a：上表面；7b：底板；7c：斜面；8：智能手机；8a：显示面；9、9’：基板；9a、9’a：正面；9b、9’b：反面；9c、9’c：板状部；9g、9’g、9g’：槽；10、20：显示装置；30、40、50、60：微镜阵列；30a：上表面；30b：下表面；40a：上表面；40b：下表面；50a：上表面；50b：下表面；60a：正面；60b：反面；C：卡；Ca：开口；D：显示器；Da：显示面；M：微镜阵列；Ma：上表面；Mb：下表面；P：元件面；R：读出器；S：传感器；T：IC标签；I：图像；I’：空间像。

Claims

1.一种显示装置，具备：壳体，其收容显示器；成像光学元件，其以使光透过的方式配设在所述壳体的上表面；显示器，其以显示面相对于该成像光学元件的下表面倾斜规定角度的状态配设在成像光学元件的下侧；信息保持体，其要被载置在所述壳体的上表面；读出器，其以非接触的方式读取所述信息保持体所保有的信息；传感器，其探测所述壳体的上表面有无物体；以及控制单元，其具有使所述显示器显示影像的功能，基于来自所述读出器和所述传感器的信号来控制所述影像，该显示装置的特征在于，

所述控制单元基于从所述读出器传递的信息保持体的信息和从所述传感器传递的物体检测信号，来在下述A的待机状态与下述B的显示状态之间进行切换，

其中，A的待机状态为，在所述信息保持体抵接于壳体的上表面之前且侵入到所述读出器能够读取信号的区域内时，由该读出器读取所述信息保持体所保有的个体信息，所述控制单元基于从读出器向控制单元传递的个体信息，来准备与所述信息保持体对应的影像，

B的显示状态为，在所述信息保持体抵接于壳体的上表面的期间，所述控制单元基于从所述传感器向控制单元传递的物体检测信号，来使准备好的所述影像显示于显示器，该影像的投影像经由所述成像光学元件以在壳体上侧的空间中浮起的状态成像。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述信息保持体为平板状且在该信息保持体的一部分设置有与所述成像光学元件的平面形状对应的光透过部，并且所述投影像透过该光透过部而成像。

3.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，

所述显示器的显示面相对于所述成像光学元件的下表面的倾斜角度为30°以上且小于90°。