CN109313347B

CN109313347B - 显示装置

Info

Publication number: CN109313347B
Application number: CN201780035475.6A
Authority: CN
Inventors: 筱原正幸; 奥田满; 北村智和; 田上靖宏
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2017-06-15
Publication date: 2021-09-10
Anticipated expiration: 2037-06-15
Also published as: WO2018016243A1; JP2018013628A; US10859824B2; JP6604284B2; US20190121129A1; DE112017003636T5; CN109313347A

Abstract

一种仰视用的显示装置，使表示具有上下方向的物体的像且从上下方向的上方观看物体的情况下被辨认的像，形成在显示装置外的空间上。

Description

显示装置

技术领域

本发明涉及显示装置。

背景技术

已知的是如下立体的二维图像显示装置，即，由具备显示二维图像的图像显示面的显示部、离开图像显示面而配置的微透镜阵列构成，使从图像显示面射出的光在位于微透镜阵列的显示部相反侧的空间中的成像面上成像，从而显示立体的二维图像(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：(日本)特开2001－255493号公报

所要解决的技术问题

在利用仰视用的显示装置形成立体的像的情况下，存在以下的情况：根据观察者利用仰视的意识观看像或利用俯瞰的意识观看像，会使观察者辨认到非意图的像。

发明内容

在第一方式中，提供仰视用的显示装置。显示装置使表示具有上下方向的物体(object)的像且从上下方向的上方观看物体的情况下被辨认的像，形成在显示装置外的空间上。

物体可以具有成为上下方向的基准的基准面。显示装置可以以基准面的上方侧被观察者观察的方式形成像。

显示装置可以以基准面的上方侧被观察者观察的方式形成使物体倾斜的像。

显示装置可以以基准面的上方侧被观察者观察的方式，并以基准面的观察位置侧的端部为比基准面的观察位置的相反侧的端部更靠上下方向的下方的方式，形成使物体倾斜的像。

基准面可以是物体所具有的实质上与水平面平行的面。

显示装置可以具备在与射出面平行的面内引导光的导光板。显示装置可以具备多个偏向部，其使由导光板引导的光偏向，并使在导光板的外部的空间上形成所述像的光从射出面射出。多个偏向部可以使从上下方向的上方观看物体的情况下被辨认的像，形成在导光板的外部的空间上。

多个偏向部可以分别使实质上会聚在空间上的一个会聚点或会聚线的方向的光、或者实质上从空间上的一个会聚点或会聚线发散的方向的光从射出面射出。会聚点或会聚线可以在多个偏向部之间相互不同，可以通过多个会聚点或会聚线的集合，在空间上形成像。

多个偏向部可以在与射出面平行的面内分别沿着预定的线形成。

多个偏向部各自可以通过使入射到多个偏向部各自的光，在平行于射出面的面内扩展成在与导光板的导光方向正交的方向具有与像相对应的强度分布的光，并从射出面射出，并通过来自沿着与导光方向正交的方向配置的多个偏向部的光的集合，形成从像发散的方向的光。

多个偏向部各自可以通过使入射到多个偏向部各自的光，二维地扩展成与像相对应的强度分布的光，并从射出面射出，并来自不在同一直线上的三个以上的偏向部的光的集合，形成从像发散的方向的光。

多个偏向部各自可以具有设置于导光板的表面或内部，使由导光板引导的光进行反射、折射或衍射的、相对于射出面倾斜的一个偏向面或多个偏向面的集合。

偏向面的至少一个可以具有朝向不同方向的多个平面或曲面。

偏向面中的至少一个可以在投影到平行于射出面的面上的情况下，具有沿着与导光板的导光方向正交的方向延伸的折线或曲线的形状。

显示装置可以是路径导向用的显示装置。物体可以是表示引导观察者的路径的物体。基准面可以表示提供路径的路面。显示装置可以以路面的上方侧被观察者观察的方式形成像。

像可以包括表示沿着路面观察者应前进的方向的箭头的像。

物体可以是表示观察者操作的操作部件的物体。基准面可以是操作部件的操作面。显示装置可以以操作面被观察者观察的方式形成像。

显示装置可以表示双眼式或多眼式的视差图像。

此外，上述的发明的概要并未列举本发明的特征的全部。另外，这些特征组的子组合也成为发明。

附图说明

图1是将第一实施方式的显示装置10与投影到空间上的立体像一同概略地表示的图；

图2是表示偏向部30a包含的反射面31a、偏向部30b包含的反射面31b、偏向部30c包含的反射面31c的图；

图3是表示显示装置10的使用环境的一例的图；

图4是用于说明被位于下方的观察者90A识别的像的图；

图5是表示作为显示装置10的比较例的显示装置410的使用环境的图；

图6是概略地表示从观察者90可观看的水平面像416的图；

图7是将作为显示装置10的变形例的显示装置610与空间上投影的立体像一起概略表示的图；

图8是概略表示作为偏向部30的变形例的偏向部130及偏向部132的图；

图9是概略表示作为变形例的显示装置710形成的像706的图；

图10是将第二实施方式的显示装置210与空间上形成的像一起概略表示的图；

图11是概略表示显示装置210的yz平面的截面的图；

图12是概略表示偏向部230具有的光学元件231的一例的图；

图13是示意性表示提供朝向特定的观察位置的光的光偏向部230的图；

图14是示意性表示作为偏向部230的变形例的偏向部330的图；

图15是示意性表示作为偏向部230的变形例的偏向部230A的立体图；

图16是说明形成作为偏向部230A的变形例的偏向部230G的方法的图；

图17是说明形成作为偏向部230A的变形例的偏向部230G的方法的图；

图18是示意性表示光学元件231的形状的另一例的图；

图19是示意性表示xy面内的光学元件231的配置例的图；

图20是示意性表示光学元件231的反射面的形状的另一例的图；

图21是示意性表示光学元件231的反射面的形状的另一例的图。

具体实施方式

下面，通过发明的实施方式对本发明进行说明，但以下实施方式不局限于本发明保护的范围。另外，实施方式中说明的特征的全部组合不一定都是本发明的解决方案所必需的。

图1是将第一实施方式的显示装置10与投影到空间上的立体像一同概略地表示的图。实施方式的说明所使用的附图都是以容易理解地进行说明为目的的，有时是概略或示意性的图。另外，附图有时不以实际的比例尺来描绘。另外，包含立体像的附图为容易理解地表示形成于空间的像的位置，不一定是从观察者的位置看到的图，有时表示的是从不同于观察者的位置看到的图。

显示装置10例如是路径导向用的显示装置。显示装置10是仰视用的显示装置。显示装置10是位于显示装置10的垂直下方的观察者用的显示装置。例如，显示装置10从路径的顶棚悬吊而被设置。因此，观察者仰视显示装置10。

像6包括表示沿着路径的路面观察者应该前进的方向的箭头的像。在此，像6是表示指示引导观察者的路径的物体的像。像6具有基准面像16a及基准面像16b。基准面像16是表示提供路径的路面的像。基准面像16是表示实质上水平的路面的像。此外，基准面像16表示面的轮廓。如后述，基准面像16是实质上通过点的集合形成表示面的轮廓的线的像。显示装置10显示的像6表示对于观看显示装置10的观察者以目前的方向直线前进后，在向行进方向右侧U形转弯返回的方向前进，下台阶等前进。此外，表示路径的物体是具有上下方向的物体的一例。

显示装置10具备导光板70和光源20。导光板70由透明且折射率比较高的树脂材料成型。形成导光板70的材料例如也可以为聚碳酸酯树脂(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)、玻璃等。导光板70是光学器件(光器件、光学设备)之一例。显示装置10是光学系统之一例。

导光板70具有射出光的射出面71。射出面71成为显示装置10的显示面。显示装置10通过从射出面71射出的光，形成作为立体像的像6。像6是由用户在空间上所识别的立体像。此外，立体像指的是以位于与导光板70的射出面71不同的位置的方式识别的像。立体像例如也包含在远离射出面71的位置所识别的二维像。即，立体像是不仅包含作为立体形状而识别的像，也包含在与显示装置10的显示面上不同的位置所识别的二维形状的像的概念。

导光板70具有射出面71相反侧的背面72。射出面71是导光板70的一主面，背面72是另一主面。另外，导光板70具有：导光板70的四方的端面即端面73、端面74、端面75及端面76。端面73是导光板70的入光端面。在端面73设有光源20，来自光源20的光从端面73入射到导光板70。端面74是端面73相反侧的面。端面76是端面75相反侧的面。

在实施方式的说明中，有时使用x轴、y轴及z轴的右手系的正交坐标系。z轴向用垂直于射出面71的方向来规定。将从背面72朝向射出面71的方向规定为z轴正向。另外，y轴向用垂直于端面73的方向来规定。将从端面73朝向端面74的方向规定为y轴正向。x轴是垂直于端面75及端面76的方向，将从端面75朝向端面76的方向规定为x轴正向。此外，有时以短(不冗长)方式描述，将平行于xy平面的面称为xy面，将平行于yz平面的面称为yz面，将平行于xz平面的面称为xz面。

光源20例如为LED光源。光源20的光轴实质上与y轴平行。来自光源20的光向端面73入射。从光源20入射到端面73的光一边在射出面71和背面72之间进行全反射，一边在导光板70内且在平行于射出面71的面内进行扩展，一边在导光板70内行进。由导光板70引导的光的中心实质上与y轴平行。这样，导光板70在平行于射出面71的面内以面状扩展的方式引导来自光源20的光。在导光板70内被引导地通过导光板70内的各位置的光束在导光板70内的各位置都具有小于规定值的扩展角。具体地说，在导光板70内被引导的光以连结导光板70内的各位置和光源20的方向为中心而具有小于规定值的扩展角。具体地说，在xy面内，通过导光板70内的各位置的光束以连结导光板70内的各位置和光源20的方向为中心而具有小于规定值的扩展角。此外，在本说明书中，通过导光板内外的点的光束的扩展指的是该光束被看作是从该点进行发散的光时的光的扩展。

在导光板70的背面72形成有包括偏向部30a、偏向部30b及偏向部30c的多个偏向部30。偏向部30实质上连续地形成于x轴向上。在偏向部30的x轴向的各位置入射有从光源20入射到端面73并一边在射出面71和背面72之间进行全反射一边通过导光板70被引导的光

在此，由导光板70引导的光作为在沿着yz面的方向上不具有扩展的光进行说明。偏向部30使入射到偏向部30的各位置的光实质上会聚于分别与偏向部30对应的定点上。在图1中，作为偏向部30的一部分，特别表示出了偏向部30a、偏向部30b及偏向部30c，且在偏向部30a、偏向部30b及偏向部30c各自中，表示出了从偏向部30a、偏向部30b、及偏向部30c各自射出的多个光线进行会聚的情形。

具体地说，偏向部30a与像6上的定点PA相对应。来自偏向部30a的各位置的光线会聚于定点PA。因此，来自偏向部30a的光的波面成为如从定点PA发出的那样的光的波面。同样地，偏向部30b与像6上的定点PB相对应，来自偏向部30b的各位置的光线会聚于定点PB。另外，偏向部30c与像6上的定点PC相对应，来自偏向部30c的各位置的光线会聚于定点PC。这样，来自任意偏向部30的各位置的光线都实质上会聚于与偏向部30相对应的定点上。由此，通过任意的偏向部30，能够提供如从对应的定点发光那样的光的波面。各偏向部30对应的定点各不相同，通过分别与偏向部30对应的多个定点的集合，形成在空间上所识别的像6。

在本实施方式中，偏向部30的各自都包含实质上连续地形成于x轴向上的多个反射面。反射面是偏光面之一例。图2表示的是偏向部30a包含的多个反射面中的一个反射面31a、偏向部30b包含的多个反射面中的一个反射面31b、偏向部30c包含的多个反射面中的一个反射面31c。由导光板70引导的光中的入射到反射面31a的光在反射面31a进行反射，通过射出面71而射向PA。另外，由导光板70引导的光中的入射到光反射面31b的光在反射面31b进行反射，通过射出面71而射向PB。另外，由导光板70引导的光中的入射到反射面31c的光在反射面31c进行反射，通过射出面71而射向PC。

一个偏向部30所具有的反射面，其朝向各不相同，分别使入射光向与偏向部30相对应的一个定点反射。这样，偏向部30分别具有的反射面的反射光就会聚于与偏向部30相对应的一个定点。例如，由偏向部30a具有的多个反射面各自反射的多个反射光的光线会聚于定点PA。另外，由偏向部30b具有的多个反射面各自反射的多个反射光的光线会聚于定点PB。另外，由偏向部30c具有的多个反射面各自反射的多个反射光的光线会聚于定点PC。

如上所述，在xy面内，由导光板70引导的光以连结导光板70内的各位置和光源20的方向为中心而具有小于规定值的扩展角。即，在xy面内，由导光板70引导的光在连结导光板70内的各位置和光源20的方向的周围实质上不具有扩展。在偏向部30设置于远离光源20的位置的情况下，由导光板70引导的光在设有偏向部30的位置，向大致以y轴向为中心的方向行进，在xy面内，实质上不具有扩展。因此，例如，在包含定点PA且平行于xz平面的面，来自偏向部30a的光实质上会聚于一个定点。

如图1所示，偏向部30a沿着线190a而形成。偏向部30b沿着线190b而形成。偏向部30c沿着线190c而形成。在此，线190a、线190b及线190c是与x轴大致平行的直线。其他任意偏向部30也同样，分别沿着与x轴大致平行的直线而实质上连续地形成。

这样，偏向部30在平行于射出面71的面内，分别沿着预定的线而形成。而且，偏向部30的各自入射有由导光板70引导的光，且从射出面71射出实质上会聚于空间上的一个会聚点的方向的射出光。此外，在将形成像的定点设置于导光板70的背面72侧的情况下，背面72侧的对应于定点的偏向部30只要从射出面71射出从定点发散的方向的光即可。例如，只要在背面72侧的对应于定点的偏向部30，以从射出面71射出从空间上的一个会聚点实质上发散的方向的射出光的方式形成反射面即可。

此外，在由导光板70引导的光在沿着yz面的方向上不具有扩展的情况下，如上所述，来自偏向部30的光实质上会聚于定点。另一方面，在由导光板70引导的光在沿着yz面的方向上具有扩展的情况下，由偏向部30的反射面反射的光实质上会聚于与yz面平行且与射出面平行的会聚线上。例如，偏向部30a的光实质上会聚于包含PA且与yz面平行且与射出面71平行的线上。定点设置于导光板70的背面72侧的情况也同样，偏向部30具有的反射面从射出面71射出从空间上的一个会聚线实质上发散的方向的射出光。但是，由于在观察者处仅可看到会聚于会聚线或从会聚线发散的光中的、射向观察者的眼的一部分光，因此在观察者处能够辨认像6。

图3表示显示装置10的使用环境的一例。显示装置10以观察者90仰视的方式被设置。

显示装置10在导光板70的观察者90侧形成像6。像6具有基准面像16a及基准面像16b。基准面像16a及基准面像16b是表示路径的基准面的像。基准面是成为上下方向的基准的面。在导向用的显示装置10中，基准面是提供路面的面。基准面的上侧表示观察者90存在侧的面。因此，基准面的上侧的面为垂直上方侧的面。

在此，基准面像16a及基准面像16b不与路面水平而向垂直下方倾斜形成。例如，显示装置410以基准面像16a及基准面像16b相对于z轴方向向垂直下方倾斜的方式形成基准面像16a及基准面像16b。例如，偏向部30对于基准面像16a及基准面像16b的每一个，以基准面像16的观察者90侧的端点位于基准面像16的导光板70侧的端点的垂直下方并可看得见的方式，形成像6。因此，偏向部30能够以路面的上方侧被观察者90观察的方式形成像。

这样，偏向部30以基准面的上方侧被观察者90观察的方式形成像6。因此，显示装置10即使在观察者90从垂直下方的位置观看显示装置10的情况下，也能够向观察者90提供观察者90从垂直上方看得见像6表示的路径的像。可以说，显示装置10能够显示为观察者90能够俯瞰像6表示的路径。

图4概略地表示被位于观察者90的下方的观察者90A识别的像6'。如上述，在通过导光板70引导的光在沿着yz面的方向具有扩展的情况下，来自偏向部30的光在yz面内在一定的角度范围内具有扩展。因此，来自偏向部30的光实质上会聚在与yz面平行且与射出面平行的会聚线上。例如，如图4所示，来自偏向部30b的光实质上会聚在包括定点PB的会聚线LB上。

图4中，观察者90'表示从观察者90的下方观看显示装置10的观察者。作为观察者90'仅看见会聚在会聚线LB的光当中朝向观察者90'的眼睛的一部分的光。因此，对于观察者90'识别出例如以与定点PB对应的点存在于PB'的位置。因此，对于观察者90'识别出存在由像6'所示的像。因此，对于观察者90'显示出能够俯瞰路径。这样，根据显示装置10，对于从下方观看(观察)显示装置10的观察者，也能够提供能够俯瞰路径的像。

图5表示作为显示装置10的比较例的显示装置410的使用环境。图5是与图3对应的图。

显示装置410在导光板70的观察者90侧形成像406。像406具有表示水平面的水平面像416a及水平面像416b。在此，水平面像416a及水平面像416b与路面水平形成。例如，显示装置410形成水平面像416a及水平面像416b，使得水平面像416a及水平面像416b实质上与z轴方向平行。该情况下，观察者90看见从垂直下方观看显示装置410形成的像406的路径。

图6(a)概略表示从观察者90看得见的像406。观察者90以从垂直下方观看的意识观看像406的情况下，作为观察者90可以看到像406表示图6(b)所示的路径。另一方面，观察者90以从垂直上方观看的意识观看像406的情况下，误认为像406表示图6(c)所示的路径。因此，在仰视用的显示装置10中，当形成如像406那样以仰视观看的情况下被识别的像时，观察者容易导致混乱。

与之相对，如图1～图4相关联说明的那样，显示装置10形成像6使得观察者90从垂直上方可以观看到基准面像16。由此，如图1所示，能够向观察者90提供以俯瞰的方式可以观看的像。因此，与图5及6相关联说明的显示装置410相比，显示装置10能够提供观察者90难以导致混乱的像6。

如图1～图4相关联说明的那样，显示装置10的偏向部30形成像使得观察者90观察路面的上方侧。由此，偏向部30在导光板70外的空间上形成从上下方向的上方观看路径的情况下被辨认的像。因此，观察者90能够容易识别为俯瞰像，因此，能够降低观察者90识别非意图的像的可能性。

图7将作为显示装置10的变形例的显示装置610与空间上投影的立体像一起概略表示。显示装置610形成像6及像606。像606表示地图上的路面。例如，显示装置610是车站建筑内的路径导向用的显示装置的情况下，像606可以是表示建筑内图的像。能够容易理解地向观察者提示路径。

图8概略表示的是作为偏向部30的变形例的偏向部130及偏向部132。图8(a)概略表示的是由菲涅耳透镜的一部分形成的一个偏向部130。此外，可以在作为菲涅耳透镜发挥功能的偏向部130的多个折射面(棱镜面)之间设置间隙。

图8(b)所示的偏向部132与将偏向部130沿x轴向分割为多个部分140a、部分140b、部分140c、部分140d、部分140e、部分140f、部分140g及部分140h后的偏向部相对应。分别来自偏向部132的各部分140的光成为会聚于同一定点的光或从同一定点发散的光。这样，通过将偏向部分割为多个部分，像的对比度有时会提高。此外，除反射面或菲涅耳透镜以外，作为偏向部30，也可以使用衍射光栅。

图9概略表示作为显示装置10的变形例的显示装置710形成的像706。像706是表示按钮的像。像706包含表示按钮的操作面的基准面像717。基准面像717是表示成为上下方向的基准的基准面的像。偏向部30形成像706使得观察者观察操作面。具体而言，偏向部30形成使物体倾斜的像706，以使操作面的观察位置侧的端部为比操作面的观察位置的相反侧的端部更靠下方。由此，观察者能够在仰视用的显示装置10中容易识别操作面。

此外，通过与显示装置710一起使用检测基准面像717的附近的物体的传感器，能够提供作为虚拟开关发挥功能的操作输入装置。该操作输入装置能够用作用于控制空气调节器等设置于垂直上方的设备的开关等。另外，该操作输入装置能够用作工厂等操作面板等的操作输入装置。

此外，像706所示的按钮是观察者操作的操作部件的一例。作为操作部件，能够应用按钮以外的各种操作部件。基准面可以是操作部件的操作面。

此外，提供与图9相关联说明的操作面或与显示装置10相关联说明的路径的路面是基准面的一例。基准面不限于这些面。基准面是具有上下方向的物体的、成为上下方向的基准的面。例如，基准面是与物体具有的上下方向正交的面。基准面可以是不与物体具有的上下方向平行的面。基准面可以与水平面平行，也可以不与水平面平行。

如与图1～图9相关联说明的那样，偏向部30使具有上下方向的物体的像形成使物体倾斜的像，以使观察者90观察到成为上下方向的基准的基准面的上方侧。具体而言，偏向部30可以以基准面的上方侧被观察者90观察的方式，且以基准面的观察位置侧的端部为比基准面的观察位置相反侧的端部更靠上下方向的下方的方式，形成使物体倾斜的像。

此外，显示装置10不限于导向用的显示装置或开关用的显示装置。只要是仰视用的显示装置，显示装置10还能够应用于任何装置。例如，显示装置10可作为设置于通道上方的广告用的显示装置。另外，显示装置10能够应用为设置于建筑物的上部的广告用的看板、表示设置于房屋的上方的设备的标识(logo)等的显示装置。

图10是将第二实施方式的显示装置210与形成于空间上的像一同概略地表示的图。在显示装置210中，与显示装置10附带同一符号的构成要素具有同样的结构。在第二实施方式的说明中，对于与显示装置10同样的结构，省略说明，有时以其不同点为主进行说明。

在第二实施方式中，显示装置210形成位于射出面71的z轴正侧的面9内的“A”字的像906。面9是与xy面平行的面。在第二实施方式的说明中，为了容易理解地说明显示装置210如何形成立体的像，对形成“A”字的像的情况进行说明。但是，通过与后述的显示装置210同样的结构的显示装置，能够提供与图1～图4等相关联说明的的像6实质上同样能够识别的像。

显示装置210具备导光板70、光源220和入射光调节部50。光源220包括发光二极管(LED)。来自光源220的光在入射光调节部50中被调节，作为向导光板70入射的入射光而入射到端面73。

在导光板70的背面72设有包含偏向部230a、偏向部230b及偏向部230c且设置于相互不同位置的多个偏向部230。偏向部230在xy面内二维地设置。例如，偏向部230在xy面内设置为矩阵状。在偏向部230入射的是由导光板70引导的光。

偏向部230a、偏向部230b及偏向部230c分别使在导光板70内传递的光偏向，分别从射出面71射出描绘像906的光。具体地说，偏向部230a从射出面71射出朝向像906的各位置的光。偏向部230a使由导光板70引导的光偏向，并在xy面内及yz面内扩展，然后射向像906的各位置。图10表示的是来自偏向部230a的光朝向像906的几个位置扩展的情形。偏向部230b及偏向部230c以及偏向部230其它的偏向部230各自也同样。偏向部230分别在背面72内占有微小区域。偏向部230分别比在将像906投影到xy面内的情况下所占的面积小。像906分别通过来自使光朝向像906内的各位置扩展的多个偏向部230的光形成。即，来自多个偏向部230的光形成从像906发散的方向的光。此外，形成像906的光可以通过不在同一直线上的至少三个偏向部230来提供。即，偏向部230分别使入射到偏向部230各自的光二维地扩展为与像906相对应的强度分布的光，然后从射出面射出。由此，来自不在同一直线上的三个以上的偏向部230的光成像为像906。这样，显示装置210将立体像投影在空间上。根据显示装置210，通过来自不在同一直线上的多个偏向部230的光束的集合，能够将从像906发散的光束提供给观察者侧。因此，观察者无论从x轴向及y轴向的哪个方向看都能够识别像906。

图11概略表示的是显示装置210的yz平面的截面。图12概略表示的是偏向部230具有的光元件231之一例。

光源220例如具有LED21。LED21沿着x轴向设有多个。LED21的射出光的光轴相对于射出面71形成角度η。例如，LED21的射出光的光轴和射出面71所成的夹角η为约20°。LED21的射出光入射到入射光调节部50。

入射光调节部50具有透镜51。透镜51沿着x轴向与多个LED21相对应地设置为一对一。透镜51分别使沿着对应的LED21的射出光的光轴的方向的光的扩展减小。透镜51使来自LED21的射出光接近平行光。例如，透镜51降低来自LED21的射出光的xy面内的扩展角。另外，透镜51降低来自LED21的射出光的yz面内的扩展角。由此，能够向导光板70入射更接近平行光的光。

由此，在xy面内，由导光板70引导并通过导光板70内的各位置的光束成为以连结导光板70内的各位置和光源220的方向为中心而一边以小于规定值的角度从各位置扩展一边行进的光束。在本说明书中，将通过导光板内或导光板外的某点而行进的光束看作为从该点输出的光时的光的扩展简称为“光的扩展”等。另外，将该光的扩展的角度简称为“扩展角”等。扩展角可以是在角度方向的光强度分布中，光强度成为最大值的一半时的角度的宽度(半值全宽)。由导光板70引导的光的扩展角可以为5°以下。光的扩展角可以优选为小于1°。投影到xy面内时的光的扩展角可以为5°以下，可以优选为小于1°。另外，投影到yz面内时的光的扩展角也可以为5°以下，可以优选为小于1°。

如图11及图12所示，偏向部230a具有反射面40a。另外，偏向部230a具有：反射面40b、反射面40c、反射面40d、反射面40e。反射面40是作为使光偏向的偏向面发挥功能的光学面之一例。反射面40a、反射面40b、反射面40c、反射面40d及反射面40e是朝向不同方向的曲面。此外，如上所述，LED21的光轴以在yz面内相对于射出面71倾斜角度η的方式设置。因此，即使在射向导光板70的入射光接近平行光的情况下，与入射光的光轴平行于y轴的情况相比，也能够增大一边在射出面71和背面72重复反射一边在导光板70内传递的光量。因此，与入射光的光轴平行于y轴的情况相比，能够增大向反射面40入射的光量。

反射面40a根据反射面40a的入射位置，使入射到反射面40a的光从射出面71以不同的射出角射出。反射面40a将入射到反射面40a的光扩展到像906中的边61的范围内。在本实施方式中，边61是平行于y轴的边。来自反射面40a的反射光朝向存在边61的方向，从反射面40a朝向不存在边61的方向的光实质上不存在。因此，在yz面内，来自反射面40a的反射光实质上仅使反射光分布在从反射面40a朝向边61的角度内。这样，在yz面内，反射面40a使入射后光沿角度方向调制强度而射出。由于反射面40a为曲面，因此，即使在朝向反射面40a的入射光为平行光的情况下，也能够提供用于形成描图像的线的光。

另外，反射面40b使入射到反射面40b的光反射，并使反射后的光扩展到像906的边62的范围内。边62是形成字母A的y轴负侧的边中的、位于与边61的交点和最靠x轴正侧的端点之间的边。另外，反射面40c使入射到反射面40c的光反射，并使反射后的光扩展到像906的边63的范围内。边63是形成字母A的y轴正侧的边中的、位于与边61的交点和在x轴向上最靠正侧的端点之间的边。反射面40d使入射到反射面40d的光反射，并使反射后的光扩展到像906的边64的范围内。边64是形成字母A的y轴负侧的边中的、位于与边61的交点和最靠x轴负侧的端点之间的边。另外，反射面40e使入射到反射面40e的光反射，并使反射后的光发散到像906的边65的范围内。边65是形成字母A的y轴正侧的边中的、位于与边61的交点和最靠x轴向负侧的端点之间的边。由于反射面40b、反射面40c、反射面40d及反射面40e都是曲面，因此，即使在朝向各反射面40的入射光为平行光的情况下，也能够提供用于形成描绘像的线的光。

这样，反射面40a使入射后的光扩展为至少在z轴向上具有与边61的像相对应的强度分布的光而射出。反射面40b使入射后的光扩展为至少在x轴向上具有与边62的像相对应的强度分布的光而射出。反射面40c使入射后的光扩展为至少在x轴向上具有与边63的像相对应的强度分布的光而射出。反射面40d使入射后的光扩展为至少在x轴向上具有与边64的像相对应的强度分布的光而射出。反射面40e使入射后的光扩展为至少在x轴向上具有与边65的像相对应的强度分布的光而射出。这样，偏向部230a具有朝向像906的线反射的多个反射面，使入射后的光根据像906而二维地或双向地调制强度，并从射出面71射出。由此，一个偏向部230a提供通过像906的实质上整体的光束。

偏向部230b具有反射面41b。反射面41b与反射面40a同样，根据反射面41b的入射位置，使入射到反射面41b的光从射出面71以不同的射出角射出。具体地说，反射面41b使由反射面41b反射后的光扩展到像906中的边61的范围。此外，在图14中，仅对反射面40a及反射面41b进行了表示，但偏向部230的各自都具有使入射后的光扩展到边61的范围的反射面。另外，偏向部230的各自与偏向部230a同样，都具有光元件，所述光元件都具有朝向像906的线反射的多个反射面。而且，偏向部230的各自都使入射后的光根据像906而二维地或双向地调制强度而从射出面71射出。这样，偏向部230的各自都提供通过像906的实质上整体的光束。

此外，来自射出面71的射出光实际上在射出面71中进行折射。因此，偏向部230实际上要考虑射出面71的折射而设计。但是，在本实施方式中，为了容易理解地进行说明，采用在射出面71上不产生折射的情况进行说明。

图13示意地表示的是提供朝向特定的观察位置的光的偏向部230。例如，形成边62的光通过来自偏向部230e内的特定的反射面和偏向部230f内的特定的反射面的光而提供，不通过偏向部230d及偏向部230g来提供。这样，在从特定的观察位置看时，像906的特定的部位由来自多个偏向部30内的特定的偏向部30内的特定的部位的光形成。

根据显示装置10，二维地设置于xy面内的多个偏向部230各自提供通过像906的各部位的光。因此，能够辨认立体像的范围扩大。另外，由于能够从xy面内的特定部位，提供通过像906整体的部位的光，因此，立体像可由面形成，而不是由点形成。

图14示意地表示的是作为偏向部230的变形例的偏向部330。偏向部330具有设置于不同位置的多个光元件331。各光元件331分别具有单一平面的反射面。各光元件331分别具有的反射面使入射后的光朝向像6中的相互不同的点反射。

此外，光元件331可以全部都单独地设置，也可以一部分相接地设置。另外，光元件331的配置图案可以因设置偏向部330的位置而不同。

图15是示意地表示作为偏向部230的变形例的偏向部230A的立体图。偏向部230A作为整体而具有凸形状的反射面。偏向部230A设置于导光板70的背面72。偏向部230A的凸形状的反射面以使在导光板70内引导的光偏向，并使通过包含像906的面9的光束从射出面71射出的方式形成。

在偏向部230A中，除对应于字母“A”的部分以外，都形成有防反射膜110。在偏向部230A中，入射到形成有防反射膜110的部位的光实质上不反射。在偏向部230A中，仅入射到未形成有防反射膜110的部位的光实质上进行反射。由此，偏向部230A使入射后的光偏向，并使通过A字的像906的光束从射出面71射出。防反射膜110例如可以通过在背面72中除对应于字母“A”的区域以外都涂布黑色涂料而形成。防反射膜110可以通过除对应于字母“A”的区域以外都印刷黑色涂料而形成。由于在导光板70形成了凸部之后，能够通过印刷黑色涂料而形成偏向部230A，因此，偏向部的制造变得容易。

图16、图17(a)及图17(b)是对形成作为偏向部230A的变形例的偏向部230G的方法进行说明的图。偏向部230G通过菲涅耳透镜的一部分来提供。

在导光板70的背面72，以偏向部230为单位而设置形成菲涅耳透镜的光学面。图17(a)及图17(b)表示的是在偏向部230中的一个偏向部230G形成有菲涅耳透镜的状态。偏向部230的各自的菲涅耳透镜以使在导光板70内引导的光偏向，并使通过包含像6的面9的光束从射出面71射出的方式形成。

图18(a)、图18(b)、图18(c)示意地表示的是光元件231的形状的另一例。图18(a)表示的是光元件231的立体图。图18(b)表示的是将反射面40投影到xy面上的情况。在将反射面40投影到xy面上的情况下，划分反射面40的外形的y轴正向的外形线及y轴负向的外形线具有同心圆的圆弧。此外，有时将投影到xy面上的反射面40的y轴负侧的外形线称为前侧外形线，将y轴正向的外形线称为后侧外形线。反射面40的前侧外形线及后侧外形线为同心圆的圆弧。

在用平行于zy面的平面将图18(a)及图18(b)所示的光元件231剖切的情况下，与反射面40的交线为直线。但是，由于前侧外形线及后侧外形线均为曲线，所以图18的反射面40为曲面。因此，能够通过一个反射面40来提供用于形成像的至少一部分的线或形成面的光。

图18(c)示意地表示的是光元件231的反射面的形状的另一例。图18(c)表示的是投影到xy面内的反射面40的形状。图18(c)所示的反射面40是将前侧外形线及后侧前侧外形线均为同心圆的圆弧的反射面分割并分离为多个部分而设置的反射面。

图19(a)、图19(b)、图19(c)示意地表示的是xy面内的光元件231的配置例。图19(a)表示的是在偏向部230中，将多个光元件231沿着y轴向整齐排列而设置的配置例。作为图19(a)的变形例，图19(b)表示的是在沿着y轴向依次看沿y轴向整齐排列的光元件231的情况下以在x轴向上各移动了一定量的方式设置的配置例。图19(c)表示的是在x轴向上连续设置为一个光元件231的配置例。图19(c)是将在x轴向上相邻的光元件的端部连接而设置为一个光元件的图。在图19(c)中，虚线所示的位置与相邻的光元件的x轴向的端部相对应。

图20(a)、图20(b)示意地表示的是光元件231的反射面的形状的另一例。图20(a)表示的是光元件231的立体图。图20(b)表示的是将光元件231的反射面40投影到xy面上的情况。光元件231由法线方向相互不同的三个平面形成。在将反射面40投影到xy面上的情况下，前侧外形线及后侧前侧外形线分别由延伸方向不同的三个折线形成。由于图20所示的反射面40为平面，所以入射到各反射面40的光射向相互不同的三个方向。因此，图20所示的光元件231能够提供用于形成像的一部分即3个点的光。

图21(a)、图21(b)示意地表示的是光元件231的反射面的形状的另一例。图21(a)及图21(b)所示的光元件231的反射面40与图18(a)所示的光元件231不同，反射面40的z轴正侧的缘部的z轴向的高度不同。在将反射面40投影到xz面上的情况下，z轴正侧的缘部在x轴向上连续地变化。用平行于yz平面的面剖切反射面40时的反射面40的直线长度沿着x轴向而变化。因此，由反射面40反射的反射光的强度沿着x轴向而变化。因此，根据图21(a)及图21(b)所示的光元件231，能够提供用于形成亮度沿着x轴向变化的线的像的光。

根据图10～图21(b)所示的显示装置210或显示装置210的变形例，二维地设置于导光板70的平行于射出面的面内的多个偏向部分别提供形成立体像内的多个部位的像的光。因此，能够辨认立体像的范围扩大。

此外，代替上述的显示装置10，也可以应用通过视差图像模拟地提供立体像的双眼式或多眼式的显示装置。例如，可以在导光板设置偏向部，其使通过导光板引导的光偏向，使在导光板上形成双眼式或多眼式的视差图像的光从射出面71射出。在使用导光板实现双眼式或多眼式的显示装置的情况下，通过设置在导光板上显示右眼用的视差图像的第一反射面组、在导光板上显示左眼用的视差图像的第二反射面组，可以提供右眼用及左眼用的视差图像。作为双眼式或多眼式的显示装置，可以应用不使用导光板的方式。例如，作为双眼式或多眼式的显示装置，可以应用显示多个视差图像的二维的显示装置。

上述的显示装置10或双眼式或多眼式的显示装置是显示具有上下方向的物体，且在外部的空间上形成从该上下方向的上方观看该物体的情况下被辨认的像的仰视用的显示装置的一例。作为该仰视用的显示装置能够应用例如通过将来自投影对象物体的光偏向或转换为在从形成像的位置射出的方向行进的光，并形成于外部的空间上的显示装置。此外，在该仰视用的显示装置中，代替投影对象物体，可以使用通过投影机等投影的二维像或通过二维显示装置显示的二维像。

以上，利用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围不局限于上述实施方式记载的范围。可对上述实施方式加以各种变更或改进，这对本领域技术人员来说是显而易见的。该加以各种变更或改进后的形态也包含在本发明的技术范围内，这从本发明的保护范围中即可明白。

本发明的保护范围、说明书及附图中所示的装置、系统、程序及方法的动作、顺序、步骤及阶段等各处理的执行顺序均未特别明确为“更靠前”、“之前”等，另外，应该注意的是，只要在后边的处理中不使用前边的处理的输出，可以任意顺序来实现。关于本发明的保护范围、说明书及附图中的动作流程，即使为了方便起见而使用“首先”、“接着”等进行了说明，但也并不是必须按该顺序来实施的意思。

符号说明

6 像

9 面

10 显示装置

16 基准面像

20 光源

21 LED

30 偏向部

31 反射面

40 反射面

41 反射面

50 入射光调节部

51 透镜

61 边

62 边

63 边

64 边

65 边

70 导光板

71 射出面

72 背面

73 端面

74 端面

75 端面

76 端面

90 观察者

110 防反射膜

130 偏向部

132 偏向部

140 部分

190 线

210 显示装置

220 光源

230、330 偏向部

231、331 光学元件

406 像

410 显示装置

416 水平面像

606 像

610 显示装置

706 像

710 显示装置

717 基准面像

906 像

Claims

1.一种显示装置，为仰视用的显示装置，其中，

使表示具有上下方向的物体的像且从所述上下方向的上方观看所述物体的情况下被辨认的像，形成在所述显示装置外的空间上，

所述显示装置具备：

导光板，其在与射出面平行的面内引导光；

多个偏向部，其使由所述导光板引导的光偏向，并使在所述导光板的外部的空间上形成所述像的光从所述射出面射出，

所述多个偏向部使从所述上下方向的上方观看所述物体的情况下被辨认的所述像，形成在所述导光板的外部的空间上。

2.如权利要求1所述的显示装置，其中，

所述物体具有成为所述上下方向的基准的基准面，

所述显示装置以所述基准面的上方侧被观察者观察的方式形成所述像。

3.如权利要求2所述的显示装置，其中，

所述显示装置以所述基准面的上方侧被观察者观察的方式形成使所述物体倾斜的所述像。

4.如权利要求3所述的显示装置，其中，

所述显示装置以所述基准面的上方侧被观察者观察的方式，并以所述基准面的观察位置侧的端部成为比所述基准面的所述观察位置的相反侧的端部更靠所述上下方向的下方的方式，形成使所述物体倾斜的所述像。

5.如权利要求2～4中任一项所述的显示装置，其中，

所述基准面是物体所具有的实质上与水平面平行的面。

6.如权利要求1所述的显示装置，其中，

所述多个偏向部分别使实质上会聚在所述空间上的一个会聚点或会聚线的方向的光、或者实质上从所述空间上的一个会聚点或会聚线发散的方向的光从所述射出面射出，

所述会聚点或会聚线在所述多个偏向部之间相互不同，通过多个所述会聚点或会聚线的集合，在所述空间上形成所述像。

7.如权利要求6所述的显示装置，其中，

所述多个偏向部在平行于所述射出面的面内分别沿着预定的线形成。

8.如权利要求1所述的显示装置，其中，

所述多个偏向部各自通过使入射到所述多个偏向部各自的光，在平行于所述射出面的面内扩展成在与所述导光板的导光方向正交的方向具有与所述像相对应的强度分布的光，并从所述射出面射出，并通过来自沿着与所述导光方向正交的方向配置的所述多个偏向部的光的集合，形成从所述像发散的方向的光。

9.如权利要求1所述的显示装置，其中，

所述多个偏向部各自通过使入射到所述多个偏向部各自的光，二维地扩展成与所述像相对应的强度分布的光，并从所述射出面射出，并通过来自不在同一直线上的三个以上的偏向部的光的集合，形成从所述像发散的方向的光。

10.如权利要求8所述的显示装置，其中，

所述多个偏向部各自具有设置于所述导光板的表面或内部，使由所述导光板引导的光进行反射、折射或衍射的、相对于所述射出面倾斜的一个偏向面或多个偏向面的集合。

11.如权利要求10所述的显示装置，其中，

所述偏向面的至少一个具有朝向不同方向的多个平面或曲面。

12.如权利要求10所述的显示装置，其中，

所述偏向面中的至少一个在投影到平行于所述射出面的面上的情况下，具有沿着与所述导光板的导光方向正交的方向延伸的折线或曲线的形状。

13.如权利要求2～4中任一项所述的显示装置，其中，

所述显示装置为路径导向用的显示装置，

所述物体为表示引导观察者的路径的物体，

所述基准面表示提供所述路径的路面，

所述显示装置以所述路面的上方侧被观察者观察的方式形成所述像。

14.如权利要求13所述的显示装置，其中，

所述像包括沿着所述路面表示观察者应该前进的方向的箭头的像。

15.如权利要求2～4中任一项所述的显示装置，其中，

所述物体为表示观察者操作的操作部件的物体，

所述基准面为所述操作部件的操作面，

所述显示装置以所述操作面被观察者观察的方式形成所述像。

16.如权利要求1～4中任一项所述的显示装置，其中，

所述显示装置表示双眼式或多眼式的视差图像。