CN109643513B - 显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供提高了所显示的图像的变更的自由度的显示装置。具备：折射单元，其使光折射而放大像；配置支持单元，其将多个折射单元相对于视点侧配置为凸形状并支持；图像放映单元，其相对于折射单元被设置在视点侧的相反侧，在投影了来自图像投影单元的投影光的投影面的背面放映出能够从视点侧看得到的图像。

Description

显示装置

技术领域

本发明涉及显示图像的显示装置的技术领域。

背景技术

理想的是在道路、广场等公共空间、站台内、活动会场、体育场等公共设施、超市、购物中心等商业设施中，能够使相对于显示装置而位于各种位置的许多人方便地看得到显示图像。例如在专利文献1中，公开了一种显示器，其具备以光源为中心呈圆筒形的双凸透镜和透射光控制单元，在该透射光控制单元中针对构成双凸透镜的各透镜形成在水平方向上缩小了的透射图像。

专利文献

专利文献1：日本专利特开2001-272934号公报

但是，在专利文献1那样的现有技术中，必须在双凸透镜的内侧的面上印刷预先记录的透射图像。因此，为了变更显示图像，必须重新粘贴、或重新印刷，显示图像的变更的自由度低。

因此，本发明的课题的一个例子的目的在于：提供提高了显示图像的变更的自由度的显示装置等。

发明内容

为了解决上述课题，权利要求1记载的发明的特征在于，具备：折射单元，其使光折射而放大像；配置支撑单元，其将多个上述折射单元相对于视点侧配置为凸形状并支撑；图像放映单元，其相对于上述折射单元被设置在上述视点侧的相反侧，在投影了来自图像投影单元的投影光的投影面的背面放映出能够从上述视点侧看得到的图像。

权利要求2记载的发明的特征在于：在权利要求1记载的显示装置中，上述图像放映单元被设置在上述相反侧的上述折射单元的面。

权利要求3记载的发明的特征在于：在权利要求1或权利要求2记载的显示装置中，从多个方向将来自上述图像投影单元的投影光投影到上述图像放映单元的投影面。

权利要求4记载的发明的特征在于：在权利要求1～权利要求3的任意一项记载的显示装置中，还具备上述图像投影单元。

权利要求5记载的发明的特征在于：在权利要求1～权利要求4的任意一项记载的显示装置中，还具备：反射单元，其反射来自上述图像投影单元的投影光，并将上述反射的投影光投影到上述图像放映单元的投影面。

根据本发明，通过折射单元能够看得到放映到投影了来自图像投影单元的投影光的投影面的背面的图像，因此通过变更从图像投影单元输出的投影光，能够容易地变更显示在显示装置上的显示图像。

附图说明

图1是表示一个实施方式的显示装置的概要结构例子的示意图。

图2是表示图1的折射单元的一个例子的示意图。

图3A是表示立体地配置了图1的折射单元的一个例子的示意图。

图3B是表示立体地配置了图1的折射单元的一个例子的示意图。

图4A是表示折射单元的形状的变形例子的示意图。

图4B是表示折射单元的形状的变形例子的示意图。

图4C是表示折射单元的形状的变形例子的示意图。

图4D是表示折射单元的形状的变形例子的示意图。

图4E是表示折射单元的形状的变形例子的示意图。

图4F是表示折射单元的形状的变形例子的示意图。

图4G是表示折射单元的形状的变形例子的示意图。

图5A是表示折射单元的配置的一个例子的示意图。

图5B是表示折射单元的配置的一个例子的示意图。

图5C是表示折射单元的配置的一个例子的示意图。

图5D是表示折射单元的配置的一个例子的示意图。

图6A是表示折射单元的配置的一个例子的示意图。

图6B是表示折射单元的配置的一个例子的示意图。

图7A是表示折射单元的配置的一个例子的示意图。

图7B是表示折射单元的配置的一个例子的示意图。

图7C是表示折射单元的配置的一个例子的示意图。

图8A是表示折射单元的配置的一个例子的示意图。

图8B是表示折射单元的配置的一个例子的示意图。

图9A是表示图像放映单元的一个例子的示意图。

图9B是表示图像放映单元的一个例子的示意图。

图10A是表示图像放映单元的变形例子的示意图。

图10B是表示图像放映单元的变形例子的示意图。

图11A是表示图像放映单元的变形例子的示意图。

图11B是表示图像放映单元的变形例子的示意图。

图11C是表示图像放映单元的变形例子的示意图。

图12A是表示图像放映单元的变形例子的示意图。

图12B是表示图像放映单元的变形例子的示意图。

图13是表示控制装置的概要结构的一个例子的框图。

图14是表示图像投影单元的变形例子的示意图。

图15是表示折射单元的光路的一个例子的示意图。

图16A是表示具有单凸的构造的透镜的反射的一个例子的示意图。

图16B是表示具有单凸的构造的透镜的反射的一个例子的示意图。

图17是表示视点和各折射单元的图像之间的关系的一个例子的示意图。

图18是表示视差和图像之间的关系的一个例子的示意图。

图19是表示第一实施例的显示装置的球状透镜的配置的一个例子的示意图。

图20A是表示第一实施例的显示装置的显示的一个例子的示意图。

图20B是表示第一实施例的显示装置的显示的一个例子的示意图。

图21是表示第一实施例的显示装置的变形例子的示意图。

图22是表示第二实施例的显示装置的圆柱透镜的配置的一个例子的示意图。

图23是表示第二实施例的显示装置的图像投影单元的一个例子的示意图。

图24是表示显示装置的反射单元的一个例子的示意图。

图25是表示显示装置的变形例子的示意图。

附图标记说明

1、1A、1B、1C、1D、1E：显示装置；1a：折射单元；1b：配置支撑单元；1c：图像放映单元；1d：图像投影单元；1e：反射单元；3、3a、3b、3c、3d：视点；5：形成图像；10：球状透镜(折射单元)；11：圆柱透镜(折射单元)；12：圆锥台透镜(折射单元)；15：支撑台(配置支撑单元)；s1：圆形状(凸形状)；s2：椭圆形状(凸形状)；s3：形状；s4：多角形状(凸形状)；s5、s6、s7：凸形状；s10：圆形(凸形状)；s11：圆筒面s11(凸形状)。

具体实施方式

使用附图说明用于实施本申请的形式。

[1.显示装置的结构和功能]

(1.1显示装置的结构和功能的概要)

首先，使用图1～图3B说明显示装置的结构的概要。

图1是表示一个实施方式的显示装置的概要结构例子的示意图。

图2是表示折射单元的一个例子的示意图。图3A和图3B是表示立体地配置了折射单元的一个例子的示意图。

如图1所示，显示装置1具备使光折射而放大像的多个折射单元1a、支撑配置各折射单元1a的配置支撑单元1b、通过投影光放映图像的图像放映单元1c、将投影光投影到图像放映单元1c的图像投影单元1d。

折射单元1a例如具有圆形状的截面。作为折射单元1a的一个例子，例如如图2所示，可以列举球形的球状透镜10。进而，作为折射单元1a的一个例子，可以列举具有圆形状的截面的圆柱形、椭圆体、圆锥形等的透镜。圆形状是曲率大致固定的圆形。

如图1所示，配置支撑单元1b相对于视点3侧将各折射单元1a配置为凸形状。例如如图3A所示，立体地将各球状透镜10(折射单元1a的一个例子)配置为球面形状的曲面。如图3B所示，在折射单元1a是圆柱透镜11的情况下，将相同方向的各圆柱透镜11配置为圆筒面状的曲面。此外，在圆锥形状、圆锥台状的透镜的情况下，将透镜配置为圆锥台状的侧面的曲面。此外，视点3位于显示装置1以外。

在此，作为配置支撑单元1b的凸形状的一个例子，可以列举曲率大致固定的球面形状、截面在与圆筒的轴垂直的面上为圆形状的圆筒面形状。另外，球面形状是形成全球面、半球面等球面的一部分的曲面，是曲率大致固定的曲面。另外，圆筒面形状是形成全圆筒、半圆筒、1/4圆筒等圆筒面的一部分的曲面，与圆筒的轴方向垂直相交的平面所形成的截面形状是曲率大致固定的圆。此外，也可以是曲率并不一定固定的曲面的形状等。

此外，如图3B所示，在视点3的情况(视点3的视点方向与圆柱透镜11的底面平行的情况)下，圆柱透镜11的截面的形状为圆形状，圆柱透镜11的截面的形状相同。

另外，图1也是在从某视点3看的某截面处记载如图3A和图3B那样立体地配置了的各折射单元1a的截面图。另外，图1是在某截面处记载配置在作为立体地配置的各折射单元1a的一个例子的圆筒面形状的曲面上的球状透镜10的截面图。

如图1所示，图像放映单元1c相对于折射单元1a被设置在视点3侧的相反侧。例如，图像放映单元1c被设置在折射单元1a的相反侧的面上。

图像放映单元1c例如是放映由从图像投影单元1d投影的投影光形成的图像的屏幕。从图像投影单元1d输出的投影光被投影到屏幕的投影面而形成投影图像。图像放映单元1c是将从背面侧看与投影图像呈镜像的图像放映到屏幕的面的背面的透射型的屏幕。

在此，是通过将从图像投影单元1d输出(或投射)的投影光投影到图像放映单元1c的投影面而形成在投影面上的图像。投影图像可以依存于图像放映单元1c的投影面的形状、图像投影单元1d的投影光、该2个单元的位置关系(距离、方向等)而变化。

如图2所示，例如通过对球状透镜10的半球面进行表面处理，形成作为透射型的屏幕的图像放映单元1c。在球状透镜10的半球面形成图2所示那样的透射型屏幕的情况下，图像放映单元1c在投影投影光的投影面的背面放映出能够从视点3侧看得到的图像。

如图1所示，图像放映单元1c相对于折射单元1a被设置在视点3侧的相反侧。即，图像放映单元1c相对于显示装置1的外侧的视点3被设置在显示装置1的内侧。如图2所示，通过从图像投影单元1d投影到图像放映单元1c的投影光，相对于球状透镜10那样的折射单元1a，在视点3侧的相反侧的折射单元1a的面上形成形成图像5(在图2中，为文字“E”的镜像)。在通过表面处理等将图像放映单元1c设置在相反侧的折射单元的面上的情况下，放映到图像放映单元1c的投影面的背面的图像(如果从视点3侧看，则为能够看到文字“E”的正像的图像)成为形成图像5。在该情况下，图像放映单元1c的投影面的投影图像也成为形成图像5(如果从视点3的相反侧看，则为能够看到文字“E”的镜像的图像)。

如图1所示，图像放映单元1c被设置得形成图像5的中心的部分朝向由配置支撑单元1b形成的凸形状的法线方向。即，通过配置支撑单元1b支撑各折射单元1a，使得图像放映单元1c的中心部分(形成图像的中心的部分)朝向凸形状的法线方向。将图像放映单元1c的中心部分和折射单元1a的中心部分连接起来的线相对于配置支撑单元1b的凸形状的面为垂直的方向。

形成在视点3侧的相反侧的折射单元1a的表面的形成图像5的光通过折射单元1a的内部，在从折射单元1a射出到外部时折射，而到达视点3。形成图像5中的与视点3的方向对应的一部分(部分形成图像)被折射单元1a放大。

图像投影单元1d与控制装置50连接，被控制装置50控制。图像投影单元1d输出(或投影)相对于折射单元1a从视点3侧的相反侧朝向折射单元1a的投影光。通过从图像投影单元1d输出的投影光，在图像放映单元1c的投影面上形成投影图像。投影图像的光通过图像放映单元1c，将图像放映到投影面的背侧。通过放映出的图像的光，在折射单元1a的表面形成形成图像。

控制装置50生成由从图像投影单元1d输出的投影光形成在图像放映单元1c的投影面上的投影图像的图像数据。控制装置50控制图像投影单元1d，以便从图像投影单元1d输出在图像放映单元1c的投影面上形成投影图像那样的投影光。

另外，在通过来自图像投影单元1d的投影光，由各图像放映单元1c的投影面的投影图像在全部折射单元1a中形成相同或类似的形成图像5的情况下，即使改变视点3，在显示装置1上也显示相同或类似的图像。

在此，作为在配置在凸形状的曲面上的折射单元1a中相邻的各折射单元1a的一个例子，可以列举在以折射单元1a为中心的各方向上最接近的其他折射单元1a、第二接近的其他折射单元1a。

(1.2折射单元的结构和功能)

接着，详细说明折射单元1a的结构和功能。

折射单元1a是由玻璃、塑料等使光折射并透射的材质构成的透镜。折射单元1a的颜色只要能够使光透射即可，因此并不限于透明，也可以是着色了的玻璃等。

折射单元1a的至少一部分的截面是圆形状。折射单元1a的立体形状是球形、圆柱、椭圆体、圆锥形等。例如，作为折射单元1a的一个例子，可以列举球状透镜、圆柱透镜等。进而，折射单元1a的立体形状也可以是圆柱如桶那样膨胀所得的形状、圆柱如鼓那样中心变细所得的形状、圆锥形削去了顶点侧所得的形状。

在此，作为折射单元1a的截面的形状的圆形状并不限于正圆，也可以稍微歪斜。例如，从视点3看的显示装置1所显示的图像的形状只要成为能够识别为作为显示装置1整体为正圆的情况下的图像的程度，则也可以相对于正圆变形或歪斜。

进而，如图4A～图4D所示，只要从视点3看显示装置1所显示的图像的外观时不会注意到折射单元内部的反射(内部反射)的影响的程度，则折射单元1a的截面的圆形状也可以是稍微椭圆形等的双凸的构造。例如如图4A所示，也可以是折射单元1a是椭圆体，椭圆体的轴朝向视点3，折射单元1a的截面的圆形状稍微为椭圆。另外，如图4B所示，也可以是折射单元1a是由2个半球夹住薄的圆板的形状的透镜，折射单元1a的截面的圆形状是由半圆夹住长方形的形状。如图4C所示，也可以是切去球状透镜的一部分，折射单元1a的截面的圆形状是削去了圆的一部分的形状。如图4D所示，也可以是相对于视点3侧，对于前面侧的折射单元1a的曲面和里面侧的折射单元1a的曲面，曲率稍微不同。

此外，如图4E和图4G所示，折射单元1a也可以是具有单凸的构造的透镜(例如半球的透镜、半圆柱的透镜、或它们的一部分的透镜)。在该情况下，折射单元1a的截面形状例如为半圆。折射单元1a只要具有放大像的功能即可，因此也可以是具有单凸、单凹的构造的透镜。

在此，作为视点3的一个例子，可以列举人的眼睛、照相机、机器人的眼睛等。另外，显示装置1与视点3之间的距离也可以是各种各样的，可以接近、或远离显示装置1。只要能够看得到折射单元1a，则视点3的视点方向也可以是各种各样的。

(1.3配置支撑单元的结构和功能)

接着，使用图5A～图8B详细说明配置支撑单元1b的结构和功能。

配置支撑单元1b具有树脂、黏土等能够连结球状透镜等折射单元1a而规定配置的材质。

此外，也可以将通过粘结剂可挠地连结起来的折射单元1a载置在具有凸的面的支撑台上。在该情况下，配置支撑单元1b是粘结剂和支撑台。另外，配置支撑单元1b也可以通过将附带有图像放映单元1c的折射单元1a的一半左右嵌入到可塑性的材料中来支撑。另外，在折射单元1a的形状是圆柱、椭圆体、圆锥形那样的棒状的情况下，配置支撑单元1b也可以是插入折射单元1a而固定的支撑台。

接着，说明折射单元1a的配置例子。

配置支撑单元1b相对于视点3侧将多个折射单元1a配置为凸形状。例如如图5A所示，折射单元1a可以排列为圆形状s1。在该情况下，各折射单元1a的三维配置是球形、半球形、圆柱形、椭圆体等。在半球形、圆柱形、椭圆体的情况下，在某切断面处为圆形状s1的配置。

如图5A所示，由图像放映单元1c形成在折射单元1a的面上的形成图像的方向为与折射单元1a的配置形状(圆形状s1)垂直的方向。即，将各折射单元1a配置为形成图像的中心的部分(例如图像放映单元1c的中心部分)朝向凸形状的法线方向。

另外，如图5B所示，折射单元1a也可以排列为椭圆形状s2。在该情况下，各折射单元1a的三维配置例如是椭圆柱形、椭圆体等。在椭圆柱形、椭圆体的某切断面处，为椭圆形状s2的配置。如图5B所示，由图像放映单元1c形成在折射单元1a的面上的形成图像的方向为与折射单元1a的配置形状(椭圆形状s2)垂直的方向。即，将各折射单元1a配置得形成图像的中心的部分(例如图像放映单元1c的中心部分)朝向凸形状的法线方向。

如图5C和图5D所示，单凸构造(例如半球或半圆柱)的折射单元1a也可以排列为圆形状s1。

如图5C所示，也可以排列得折射单元1a的凸面朝向视点3侧。在该情况下，图像放映单元1c也可以形成在折射单元1a的平面上。如图5D所示，也可以排列得朝向折射单元1a的中心侧。在该情况下，图像放映单元1c也可以形成在折射单元1a的凸面上。

另外，如图6A所示，凸形状并不限于通过各折射单元1a的中心的形状，也可以设定为与各折射单元1a内接或外接的形状s3。如图6A所示，由图像放映单元1c形成在折射单元1a的面上的形成图像的方向为与内接或外接的形状s3垂直的方向。

另外，凸形状(形状s3)也可以不是如图5A和图5B那样闭合的形状，而是如图6所示那样开放的形状。即，凸形状也可以不是如闭合的圆形状、闭合的椭圆形状那样闭合的形状，而是它们的一部分的形状。

另外，如图6B所示，凸形状也可以是用直线连接各折射单元1a的中心附近所得的多角形s4。即，各折射单元1a的三维配置也可以是以各折射单元1a的中心附近为顶点的凸的多面体。

如图6B所示，由图像放映单元1c形成在折射单元1a的面上的形成图像的方向为与在多角形的顶点处与多角形相接的一个面垂直的方向。

另外，如图6B所示，也可以不等间隔地配置各折射单元1a。

另外，既可以如图7A所示将小的折射单元1a(例如直径小的球状透镜)配置为与配置支撑单元1b所形成形状相同的凸形状S5，也可以如图7B所示将大的折射单元1a(例如直径大的球状透镜)配置为与配置支撑单元1b所形成的形状相同的凸形状s5。在如图7A所示那样是小的折射单元1a的情况下，显示装置1所显示的图像的分辨率高。

另外，通过配置支撑单元1b配置折射单元1a的凸形状的尺寸依存于显示装置1的尺寸。例如，如图7C所示，如果显示装置1的尺寸小，则凸形状s6的曲率大。图7C表示使用与图7A相同的尺寸的各个折射单元1a而配置支撑单元1b的半径小的例子。在该情况下，显示在图7C的显示装置1的图像与图7A相比，显示的图像的尺寸与显示装置1的尺寸匹配而比较小，但为相同的图像。

另外，如图8A所示，也可以并不一定将全部的折射单元1a配置在由配置支撑单元1b形成的凸形状s7的线上。例如，也可以将一部分折射单元1a配置得相对于显示装置1的设计上的凸形状s7处于于视点3侧(显示装置1的外侧)，或设置在与视点3侧相反的内侧(显示装置1的内侧)。

在这些情况下，在显示装置1的图像中，这样的一部分折射单元1a所承担的图像的部分也可以不如制作前预定的设计的形状那样。在该情况下，在显示装置1所显示的图像整体中，一部分图像放映单元1c所承担的图像的部分成为偏离的图像。

另外，如图8A所示，全部的图像放映单元1c形成在折射单元1a的面上的形成图像的方向也可以不一定准确地与显示装置1的设计上的凸形状s7垂直。这样的一部分图像放映单元1c所承担的图像的部分也可以不如制作前预定的设计的方向那样。在该情况下，在显示装置1所显示的图像整体中，一部分图像放映单元1c所承担的图像的部分成为偏离的图像。

此外，由图像放映单元1c形成在折射单元1a的面上的形成图像的方向并不必须如图像的中心的部分朝向凸形状的法线方向那样准确地与显示装置1的设计上的凸形状s7垂直，只要作为显示装置1整体，为能够识别为由各图像放映单元1c形成在折射单元1a的面上的形成图像的方向准确地垂直的情况下的图像的程度，则由图像放映单元1c形成在折射单元1a的面上的形成图像的方向也可以从垂直偏离。

另外，如图8B所示，折射单元1a的尺寸也可以分别不同。例如，只要为作为显示装置1整体从视点3看能够识别为各折射单元1a的尺寸相同的情况下的图像的程度，则各折射单元1a的尺寸也可以分别不同。此外，根据在怎样的截面处获得图3A所示那样的三维地配置有球状透镜10的显示装置1，也有时一部分折射单元1a的截面积小。

另外，折射单元1a的折射率也可以分别不同。例如，只要为作为显示装置1整体从视点3看能够识别为各折射单元1a的折射率相同的情况下的图像的程度，则各折射单元1a的折射率也可以分别不同。

此外，如果将各折射单元1a配置得图像的中心的部分朝向凸形状的法线方向，则从视点3看的各折射单元1a的截面形状为相同形状。即，特别在折射单元1a是如圆柱形、椭圆体、圆锥形等那样具有方向性的立体的情况下，将各折射单元1a配置得各折射单元1a的方向大致一致。此外，各折射单元1a的截面形状并不必须严格地相同，只要从视点3看各形成图像5，在显示装置1整体上能够识别形成图像5即可。

另外，通过配置支撑单元1b配置折射单元1a的凸形状也可以是组合球面形状和圆筒面形状所得的形状。例如，显示装置1的整体的形状可以是用2个半球面夹住圆筒面那样的组合的形状。这样，各折射单元1a的三维配置也可以是球面、半球面、圆筒面、椭圆体面等的组合。

此外，显示装置1的整体的形状也可以是组合了多个凸形状所得的形状。在该情况下，凸形状与凸形状的接缝的部分并不一定为凸形状。例如，可以如4片叶子那样在4个方向上形成凸形状。

另外，关于折射单元1a的配置，只要是凸形状即可，因此球面形状可以是类似球面的形状。另外，关于折射单元1a的配置，也可以是圆筒面如桶那样膨胀所得的形状、圆筒面如鼓那样中间变细所得的形状、或者如削去了圆锥面的顶点侧所得的形状那样类似圆筒面的形状。

(1.4图像放映单元的结构和功能)

接着，使用图9A～图10详细说明图像放映单元1c的结构和功能。

图像放映单元1c例如具有透射型的屏幕的功能。通过将折射单元1a的与视点3侧相反一侧的表面处理为半透明、或实施表面处理，或在折射单元1a的与视点3侧相反一侧的表面粘贴半透明的膜(例如磨砂的聚酯等薄膜)，或涂抹半透明的涂料，来设置图像放映单元1c。用磨砂、药品等对折射单元1a的相反侧的表面进行表面处理，产生细微的凹凸，成为抛光玻璃或磨砂玻璃那样的情况。

例如如图2所示那样，对球状透镜10的半球面进行表面处理，由此形成半球形状的图像放映单元1c。

图像放映单元1c也可以是乙烯或丙烯等树脂、玻璃制等的半透明的屏幕。

图像放映单元1c只要具有在投影了投影光的投影面的背面放映出图像的功能即可，也可以是投影了投影光的投影面上的光的反射少，而通过图像放映单元1c从背面发射散射光。通过折射单元1a对像进行放大，而能够从视点3侧看得到被图像放映单元1c放映出的图像。

如图9A所示，也可以将图像放映单元1c设置得覆盖由透明的材料构成的折射单元1a的半面。此外，图9A是表示在透明的球状透镜10的表面将图像放映单元1c形成为半球状的情况下的截面的示意图。此外，圆柱透镜也可以是设置了半圆筒面形状的图像放映单元的情况下的截面。

将半球状的图像放映单元1c的中心部和球状透镜10的中心部连接起来的线相对于配置支撑单元1b的凸形状的面为垂直的方向。另外，在圆柱透镜的情况下，将圆柱透镜的中心线和半圆筒面形状的图像放映单元1c的中心线垂直地连接起来的线相对于配置支撑单元1b的凸形状的面为垂直的方向。

如图9B所示，从图像投影单元1d向设置有半球状的图像放映单元1c的球状透镜10的表面投影投影光，形成形成图像5。此外，如果从形成了形成图像5的一侧看形成在球状透镜10的表面的形成图像5，则形成图像5是镜像的图像。

另外，形成图像的中心部分并不一定限于图像“E”自身的中心，在通过配置支撑单元1b固定了各球状透镜10后，由配置支撑单元1b形成的凸形状面的法线通过球状透镜10的中心部，视点3侧的相反侧的球状透镜10与面交叉的位置是图像的中心的部分。

如图10A所示，图像放映单元1c也可以不与折射单元1a紧贴，而设置得存在与折射单元1a的间隙。如图10B所示，图像放映单元1c也可以不是沿着折射单元1a的面的形状的形状。在折射单元1a的截面的形状是圆形状的情况下，图像放映单元1c的截面形状并不限于圆形状，也可以是椭圆形状。从图像投影单元1d向图像放映单元1c的投影面投影投影光，将图像放映到图像放映单元1c的投影面的背面，所放映的图像通过折射单元1a，能够从视点3侧看得到即可。在存在间隙的情况下，放映到图像放映单元1c的背面的图像对准折射单元1a的表面，在折射单元1a的表面形成形成图像。

如图11A所示，图像放映单元1c的形状也可以是平面。如图11B所示，平面的图像放映单元1c比折射单元1a的截面形状的尺寸大，由此能够看到形成图像(或放映到平面的图像放映单元1c的背面的图像)的视野角度变宽。

如图11C所示，相对于各折射单元1a，在视点3侧的相反侧图像放映单元1c也可以形成为一体。例如在各折射单元1a被配置为球面形状的情况下，图像放映单元1c为球面形状，在各折射单元1a被配置为圆筒形状的情况下，图像放映单元1c为圆筒形状。

如图12A和图12B所示，图像放映单元1c也可以由多个平面构成。

如图4A～图4D所示，将图像放映单元1c设置在视点3的相反侧的折射单元1a的面。如图4E所示，可以将图像放映单元1c设置在折射单元1a的凸构造的透镜面。如图4F和图4G所示，也可以将图像放映单元1c设置在折射单元1a的平面。

(1.5控制装置和图像投影单元的结构和功能)

接着，使用图13～图14详细说明控制装置50和图像投影单元1d的结构和功能。

控制装置50具有计算机的功能。控制装置50具备输出部51、存储部52、通信部53、输入部54、输入输出接口部55、控制部56。另外，控制部56和输入输出接口部55经由系统总线57电气连接。

输出部51向图像投影单元1d输出投影光的控制数据或图像数据。

存储部52例如由硬盘驱动器、固态驱动器等构成。存储部52存储显示在显示装置1上的显示图像的显示原图像。显示原图像既可以是一个图像(在视点方向上相同的显示图像的情况)，也可以是每个视点方向的图像(与视点方向对应的显示图像的情况)。显示原图像可以是图像与时间对应地变化的动画图像。

另外，存储部52存储操作系统等各种程序、各种文件等。此外，显示原图像、各种程序等例如既可以经由网络从外部取得，也可以存储在存储介质中经由驱动装置读入。

通信部53控制与外部的设备的通信状态。控制装置50可以经由通信部53无线或有线地与因特网等网络连接。

输入部54例如是用于接受控制信号等的连接器。

输入输出接口部55进行输出部51和存储部52等与控制部56之间的接口处理。

控制部56具备CPU(中央处理单元)56a、ROM(只读存储器)56b、RAM(随机存取存储器)56c等。另外，通过由CPU56a读出存储在ROM56b、存储部52中的各种程序的代码并执行，控制部56生成投影图像的图像数据，或向图像投影单元1d发送在图像放映单元1c的投影面形成投影图像那样的投影光的控制数据、图像数据。

控制装置50既可以从显示装置1的外部连接，也可以设置在显示装置1的内部。控制装置50可以是个人计算机、智能手机、平板终端等，也可以与投影仪等图像投影单元1d连接，发送投影光的控制数据、投影的图像数据。

图像投影单元1d例如是向投影面投影图像的投影仪。例如投影仪是CRT(阴极射线管)投影仪、液晶投影仪、DMD(数字镜像设备)投影仪、LCOS(液晶附硅)投影仪、GLV(光栅光阀)等。另外，图像投影单元1d也可以是液晶显示器或有机EL(电致发光)显示器等。这些显示器可以是曲面型、平面型、弹性型。图像投影单元1d可以使激光进行扫描而向投影面投影图像。

图像投影单元1d的一个例子的投影仪具有光源灯、透射型或反射型的映像部、投影透镜、接口等。投影仪的接口与控制装置50的输出部53连接。投影仪经由接口从控制装置50取得图像数据。

控制装置50也可以控制图像投影单元1d的电源的开/关、以及投影方向等。另外，控制装置50计算图像投影单元1d的投影透镜、从图像投影单元1d向图像放映单元1c投影的投影光的角度、图像放映单元1c的形状、折射单元的表面形状等，生成投影图像。控制装置50生成投影图像的图像数据，使得在折射单元的表面形成被设计为在显示装置1上显示显示图像的形成图像，并控制图像投影单元1d的投影光使得在图像放映单元1c的投影面形成投影图像即可。控制图像投影单元1d的投影光使得在图像放映单元1c的投影面形成投影图像的功能也可以位于图像投影单元1d。

如图14所示，也可以由多个图像投影单元1d从多个方向分别向图像放映单元1c的各面(图像放映单元1c的规定的部分、或规定的区域)投影投影光。通过放映到图像放映单元1c的各面的投影图像，形成折射单元1a的对应的面的形成图像。此外，各面也可以是曲面上的规定的部分。针对半球面形状、曲面形状的图像放映单元1c，也可以由多个图像投影单元1d从多个方向向图像放映单元1c的投影面的规定的部分投影投影光。

在此，对于在各折射单元1a中相同或类似的图像，各图像也可以稍微不同，只要从视点3看，作为各折射单元1a的部分图像的整体，能够识别显示装置1的图像即可。

[2.显示装置的作用]

接着，使用附图说明显示装置的作用。

(2.1折射单元的光路)

首先，使用图15、图16A和图16B说明折射单元的光路。

图15是表示折射单元的光路的一个例子的示意图。图16A和图16B是表示具有单凸的构造的透镜的反射的一个例子的示意图。

在此，如图15所示，考虑折射单元1a的尺寸比从视点3到折射单元1a的距离充分小的情况。在该情况下，从视点3到折射单元1a的距离可以看作为无限远(在与折射单元1a与视点3的距离相比，折射单元1a不小的情况下，不为图15那样的平行的光路，但效果是同样的，因此按照图15说明光路)。

对于截面为半径r的折射单元1a的光路(宽度2r)，平行的光路通过折射单元1a折射，在视点3侧的相反侧，到达折射单元1a的圆弧的部分(长度a)，射出到折射单元1a的外部。此外，折射单元1a的截面形状是圆形状，因此即使使视点3的视觉方向偏离，也为同样的光路。

另一方面，如图16A和图16B所示，在折射单元的截面形状是半圆的情况下，如果相对于法线方向，视点3的角度θd大，则产生折射单元内部的反射(内部反射)。即，在单凸的构造的透镜的情况下，能够从视点3看到外光。

但是，如图15所示，如果折射单元1a的截面形状是圆形状，则入射到折射单元1a的光不会在折射单元1a的内部反射。

此外，长度a的圆弧被放大到宽度2r，因此可以将折射单元1a的放大率大致设为2r/a。

(2.2从视点看的图像的外观)

接着，使用图17和图18说明从各视点看的图像的外观。图17是表示视点和各折射单元的图像之间的关系的一个例子的示意图。图18是表示视差和图像之间的关系的一个例子的示意图。

如图17所示，假设折射单元10a、10b、10c、10d通过配置支撑单元1b排列为中心C的半径R的圆形s10(凸形状的一个例子)。折射单元10a、10b、10c、10d的中心c和配置的中心C之间的距离是R。此外，在视点和透镜之间的距离与透镜的尺寸、所配置的直径相比并不特别大的情况下，连接视点和各透镜的线为放射状。

假设在各折射单元10a、10b、10c、10d上，排列有按照作为记号的短剑、方片和黑桃的顺序排列的形成图像的部分图像即短剑的部分图像5a、方片的部分图像5b和黑桃的部分图像5c。另外，在该例子中，假设形成图像的中心的部分是方片的部分图像5b。此外，通过从图像投影单元1d投影的投影光，将按照短剑、方片和黑桃的顺序排列的形成图像放映到图像放映单元1c的投影面而形成。

形成图像的中心的部分即方片的部分图像5b位于连接折射单元的中心c和折射单元的配置的中心C的线上。连接形成图像的中心的部分即方片的部分图像5b和折射单元的中心c的线是中心C的半径R的圆形s10(凸形状的一个例子)的法线方向。即，形成图像的中心的部分即方片的部分图像5b的方向是圆形s10(1b)的法线方向。

如果从视点3看显示装置1，则能够在折射单元10a的中心看到短剑的部分图像5a，在折射单元10b的中心看到方片的部分图像5b，在折射单元10c的中心看到黑桃的部分图像5c。

通过各折射单元10a、10b、10c的放大功能，从视点3a能够在折射单元10a上看到放大了短剑的部分图像5a后的部分图像6a，能够在折射单元10b上看到放大了方片的部分图像5b后的部分图像6b，能够在折射单元10c上看到放大了黑桃的部分图像5c后的部分图像6c。

因此，能够组合折射单元10a的部分图像6a、折射单元10b的部分图像6b、折射单元10c的部分图像6c并通过显示装置1显示放大后的合成图像，即按照作为记号的短剑、方片和黑桃的顺序排列的合成图像。

另一方面，如果从视点3b看显示装置1，则能够在折射单元10b的中心看到短剑的部分图像5a，在折射单元10c的中心看到方片的部分图像5b，在折射单元10d的中心看到黑桃的部分图像5c。

通过各折射单元10b、10c、10d的放大功能，从视点3b能够在折射单元10b上看到放大了短剑的部分图像5a后的部分图像7a，能够在折射单元10c上看到放大了方片的部分图像5b后的部分图像6b，能够在折射单元10d上看到放大了黑桃的部分图像5c后的部分图像7c。

因此，能够由组合折射单元10b放大了的部分图像7a、由折射单元10c放大了的部分图像6b、由折射单元10d放大了的部分图像7c并通过显示装置1显示放大后的合成图像，即按照作为记号的短剑、方片和黑桃的顺序排列的合成图像。

如以上那样，无论从视点3a看还是从视点3b看都相同，能够看到由各折射单元的放大了的部分图像合成的合成图像，即按照作为记号的短剑、方片和黑桃的顺序排列的合成图像。

另外，如图18所示，如果用双眼(视点3c和视点3d)看图17那样的显示，则对于各个眼睛，能够看到位于连接视点3c、3d和各折射单元的配置的中心C的线与圆形s10的交点附近的各折射单元的方片的各部分图像5b。由此，由于视差，能够看到方片的部分图像5b，使得放大了的部分图像6c被显示在双眼的视线的交点即折射单元的配置的中心C附近。这样，能够看到在显示装置1中存在按照作为记号的短剑、方片和黑桃的顺序排列的合成图像。

另外，在图17的例子中，如果一边从3a向3b移动一边看显示装置1，则能够看到按照作为记号的短剑、方片和黑桃的顺序排列的合成图像从面P1到面P2始终存在于与连接视点和中心C的线垂直的面上。由此，能够看到合成图像一边以折射单元的配置的中心C为中心轴旋转，一边正面朝向视点。

如以上说明的那样，根据本实施方式的显示装置1，从图像投影单元1d输出的投影光对准图像放映单元1c的投影面形成投影图像，通过投影图像在图像放映单元1c的投影面的背面放映出图像，放映出的图像通过各折射单元1a，能够从视点3侧看到，因此通过控制图像投影单元1d的投影光而变更投影图像，能够容易地改变显示在显示装置1上的显示图像。

不需要对各折射单元的各个重新粘贴、或重新印刷图像。另外，在现有技术中，显示的图像的变更的自由度低，因此难以显示动画图像，但根据本实施方式的显示装置1，能够显示动画图像。

通过随着时间改变从图像投影单元1d向图像放映单元1c的投影面投影的投影光，而向图像放映单元1c的投影面投影动画图像，能够容易地向显示装置1显示动画图像。另外，从图像投影单元1d向图像放映单元1c的投影面投影投影光而显示动画图像，因此不需要对各折射单元1a进行布线，因此布线变得简单。

另外，如果用双眼看显示装置1，则折射单元1a相对于视点3侧排列为凸形状，因此由于视差，能够看得到合成图像存在于显示装置1中。如果投影动画图像的投影光，则如果用双眼看，则能够看得到动画图像被显示在显示装置1中。

在将图像放映单元1c设置在相反侧的折射单元1a的面的情况下，屏幕被设置在折射单元的面上，因此不需要另外设置图像放映单元1c，能够减少部件个数，降低成本。

在通过从多个方向投影的投影光向图像放映单元1c的投影面投影投影图像，在折射单元1a形成形成图像的情况下，能够减少投影的死角。

在还具备投影仪那样的图像投影单元的情况下，不需要对各折射单元设置液晶显示器、有机EL显示器等显示器，因此布线变得简单。

配置支撑单元1b将各折射单元1a支撑得形成图像的中心的部分朝向凸形状的法线方向，因此在各折射单元1a中形成相同的形成图像的情况下，即使改变观察的角度，显示装置1也能够显示相同的图像。另外，显示装置1能够与各折射单元1a的形成图像对应地显示各种图像。

在凸形状具有圆形状的截面的情况下，显示装置1所显示的合成图像的失真减少。另外，即使改变用户观察的角度，也能够看得到失真少的图像。

但是，双凸透镜的各个透镜是具有平坦面的单凸构造，因此存在以下的问题，即如果视野角度成为规定值以上，则在透镜的平坦面，产生来自透镜内部的光的反射(内部反射)，因此无法确保充分的视野角度。进而，在专利文献1中，为了减少因来自周围的外光造成的影响，设置了在黑色的薄板上形成为栅格状的狭缝等的遮光单元，但存在以下的问题，即由于遮光单元而图像变暗，特别在圆筒形的中心部分以外无法显示图像，或难以看到图像而视觉识别性降低。

但根据折射单元1a具有圆形状的截面的情况下的显示装置1，折射单元1a具有圆形状的截面，因此能够防止因折射单元1a内部的来自显示装置1的周围的外光的反射(内部反射)造成的视觉识别性的降低，不需要遮挡外光的狭缝等遮光单元，显示装置1所显示的图像变亮，视觉识别性提高。

通过这样提高视觉识别性，在折射单元1a具有圆形状的截面的情况下，能够针对显示装置1确保视觉识别性高的广的显示范围，提高显示装置1的实用性。

另外，各折射单元1a的视野角度变宽，因此在从视点3侧看到的显示装置1的显示面整体，能够显示大的图像。另一方面，对于具有单凸的构造的透镜，由于内部反射而各折射单元的视野角度窄，因此无法向从视点3侧看到的显示装置的显示面整体，显示所放映的大的图像。

另外，在折射单元1a的形状是球状、或圆柱状的情况下，能够使得针对来自显示装置1的周围的外光，几乎没有折射单元1a的内部反射。另外，在该情况下，各个折射单元1a的视野角度宽。

在折射单元1a的形状如球状透镜10那样是球状的情况下，如果将球形的折射单元1a配置在球面上，或配置在椭圆体的面上等，则配置的自由度提高。

在折射单元1a的形状是球状透镜10等的球状，配置支撑单元1b将各折射单元1a配置为球面形状的情况下，不只是平面的视点3的移动，对于立体方向的视点3的移动，显示装置1也能够显示相同的图像。另外，在折射单元1a的形状是球状透镜10等的球状，配置支撑单元1b将各折射单元1a配置为圆筒形状的情况下，能够将显示装置1设置在建筑物柱子等上。

在折射单元1a的形状如圆柱透镜那样是圆柱状，配置支撑单元1b将各折射单元1a配置为圆筒面形状的情况下，能够将显示装置1设置在建筑物柱子等上。

[实施例]

接着，使用附图说明与上述实施方式对应的具体实施例。

(第一实施例)

使用图19、图20A和图20B说明折射单元1a是球状透镜10的情况下的实施例。

如图19所示，显示装置1A是将多个球状透镜10配置为球面的实施例。

此外，在图19中虽然没有图示，但在各球状透镜10的半球面，作为屏幕面形成有半球形状的图像放映单元1c。如图9B所示，在各球状透镜10上，从显示装置1A的内侧看，通过来自图像投影单元1d的投影光，在各球状透镜10的图像放映单元1c的投影面上放映出“E”的文字的投影图像，在球状透镜10的与视点相反的一侧的面上形成形成图像。形成图像的中心部分朝向显示装置1A的球面的中心。即，从形成图像的中心部分朝向球状透镜10的中心的方向为球面的法线方向。

另外，在球面形状的塑料的面上，开有嵌入各球状透镜10的孔，各球状透镜10被嵌入大致一半。

如图20A所示，在显示装置1A上显示出由接受了图像“E”的各部分的各球状透镜10的部分图像合成的图像“E”。

此外，如果用双眼看，则能够看到图像“E”存在于显示装置1A的中心。

如图20B所示，即使错开视点进行观察，也能够看到图像“E”是相同的。此外，如图20B所示，接受了图像“E”的各部分的球状透镜10与图20A所示的情况不同。

如果通过控制装置50，由图像投影单元1d向图像放映单元1c的投影面投影形成不同的投影图像的投影光，则在显示装置1A上显示不同的图像。显示装置1A除了显示图像“E”以外，还能够容易地显示各种图像。

此外，显示装置的形状也可以是半球面等。

另外，如图21所示，显示装置的形状也可以是圆筒面形状的显示装置1B。在该情况下，球状透镜10被配置为圆筒面形状。即使个高的人的视线、个矮的人的视线也能够看到图像。

显示装置1B也可以不是完全的圆筒形状，而是半圆筒形状、其一部分的形状。

(第二实施例)

接着，使用图22、图23和图24说明将圆柱透镜配置为圆筒面形状的实施例。

如图22所示，显示装置1C可以将相同的长轴方向的圆柱透镜11配置为圆筒面形状。由各圆柱透镜11形成圆筒面s11(1b)。

如图22和图23所示，在圆柱透镜11的单侧的面上，作为屏幕面形成有半圆筒面形状的图像放映单元1c。半圆筒面形状的图像放映单元1c被设置在显示装置1C的各圆柱透镜11上。

如图23所示，半圆筒面形状的图像放映单元1c的方向是显示装置1C的圆筒面s11(1b)的法线方向。即，图像放映单元1c的中心部分位于连接圆柱透镜11的中心c和圆筒面s11的中心C的线上。

在此，配置支撑单元1b将各折射单元1a配置得从视点看的各折射单元1a的截面形状为相同形状。

此外，显示装置1C也可以不是完全的圆筒形状，而是半圆筒形状、其一部分的形状。

如图23所示，在显示装置1C的内部，设置有作为图像投影单元1d的一个例子的投影仪。通过来自图像投影单元1d的投影光向图像放映单元1c的投影面投影投影图像，投影图像被放映到图像放映单元1c的背面，在圆柱透镜11的与视点相反的一侧的面上形成形成图像。

如图24所示，显示装置1D也可以具备反射镜等反射单元1e。反射单元1e可以是抛光金属所得的面、电镀金属所得的面、蒸镀所得的面、粘贴金属箔所得的面、具有镜子那样的光反射效果的面或使光在与光的反射效果相似的光路上折射的折射单元。

图像投影单元1d也可以不处于显示装置1D的内部。如图24所示，反射单元1e可以是相对于图像投影单元1d为凸形状的球形状。反射单元1e除了朝向图像投影单元1d的轴以外，也可以是凹面的形状。反射单元1e可以是半球、圆锥形、圆锥台、三棱锥形、四棱锥形等多角锥形、多角锥台、抛物线或双曲线形、结合它们的2个以上的形状的形状或进行360度摄影时的镜子那样的形状，只要是能够反射来自图像投影单元1d的投影光而向图像放映单元1c的投影面投影图像的形状即可。

另外，也可以通过反射单元从多个方向投影投影光，向图像放映单元1c的投影面投影图像。或者，也可以通过反射单元(也可以是多个)反射来自图像放映单元1c的一部分投影光，从其他角度向图像放映单元1c的其他投影面投影。

在通过反射单元1e反射从图像投影单元1d投影的投影光后，投影到图像放映单元1c，在圆柱透镜11的与视点相反的一侧的面上形成形成图像。此外，控制装置50生成考虑到反射单元1e的反射面的形状的投影图像，使得能够形成各折射单元的形成图像。

图像投影单元1d也可以不设置在显示装置1D的内部，因此能够使显示装置1D小型化。图像投影单元1d也可以不设置在显示装置1D的内部，因此也可以不是小型的图像投影单元1d。另外，显示装置1D也可以在开始时不具备图像投影单元1d，因此能够在安装后设置图像投影单元1d，容易进行更换。

在还具备反射从图像投影单元1d输出的投影光并将反射的投影光投影到图像放映单元1c的投影面的反射单元1e的情况下，可以与折射单元和图像放映单元等光学系统分别地，从后面将图像投影单元等投影系统安装到显示装置1，因此能够分别地对它们进行维护。另外，不需要在显示装置1的内部(配置支撑单元1b的内部)设置投影仪那样的图像投影单元，因此能够使显示装置1小型化。如果从一个图像放映单元1c向反射单元1e投影投影光，从反射单元1e向各方向的折射单元1a进行投影，则不需要如多个图像放映单元1c的投影那样考虑投影图像之间的接缝的调整，容易生成折射单元1a的形成图像。

如图25所示，显示装置1E可以是圆锥台的形状。通过配置支撑单元1b的一个例子的支撑台15，将多个圆锥台透镜12配置在圆锥台的侧面的曲面。如图25所示，可以设置在能够从上方的视点3向下看到显示装置1E的位置。在图中将图15所示那样的显示装置1E上下反转所得的显示装置的情况下，可以设置在能够从下方的视点3向上看到显示装置1E的位置。

此外，图像放映单元1c也可以不是透射型的屏幕，而是反射型的屏幕。在该情况下，将小型的图像投影单元1d设置在图像放映单元1c和折射单元1a之间。另外，也可以组合透射型的屏幕和反射型的屏幕。

图像放映单元1c也可以不设置在折射单元1a的与视点相反的一侧的面的整个面上，而从图像投影单元1d或反射单元1e向一部分投影在折射单元1a上直接形成投影图像那样的投影光。

进而，本发明并不限于上述各实施方式。上述各实施方式是示例，具有与本发明的权利要求所记载的技术思想实质上相同的结构并起到同样的效果的任意的实施方式都包含在本发明的技术范围内。

Claims (5)

1.一种显示装置，其特征在于包括：

折射单元，使光折射而放大像；

配置支撑单元，相对于视点侧将多个上述折射单元配置为凸形状并支撑；以及

半透明的图像放映单元，相对于上述折射单元被设置在与上述视点侧相反一侧，在投影了来自图像投影单元的投影光的投影面的背面放映出能够从上述视点侧看得到的图像，

上述图像放映单元由上述相反一侧的上述折射单元的面形成。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：从多个方向将来自上述图像投影单元的投影光投影到上述图像放映单元的投影面。

3.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于还包括：

上述图像投影单元。

4.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于还包括：

反射单元，反射来自上述图像投影单元的投影光，并将上述反射的投影光投影到上述图像放映单元的投影面。

5.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于还包括：

反射单元，反射来自上述图像投影单元的投影光，并将上述反射的投影光投影到上述图像放映单元的投影面。

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