CN109917545B - 空中图像显示装置 - Google Patents

Abstract

一种空中图像显示装置，其包括显示组件，成像组件和第一限制器。显示组件具有用于显示图像的显示表面。成像组件具有第一反射表面和第二反射表面，其沿成像组件的图像形成面相互垂直地配置。成像组件设置为在相对于图像形成面与显示表面对称的显示区域形成图像的空中图像。第一限制器配置为比成像组件更靠近显示组件。第一限制器设置为限制入射到成像组件的入射光线的入射角度。第一反射表面和第二反射表面相对于包括每个显示表面和图像形成面的垂线的正中面以30°到60°之间的角度倾斜。

Description

空中图像显示装置

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2017年12月13日递交的日本专利申请2017-238258的优先权。日本专利申请2017-238258的全部公开通过引用并入本文。

技术领域

本发明一般涉及空中图像显示装置。更具体地，本发明涉及用于显示空中图像的空中图像显示装置。

背景技术

一般地，空中图像显示装置显示空中图像(例如，参见日本专利申请公开2012-137779(专利文献1))。该空中图像显示装置使用显示面板和成像光学面板。显示面板上显示的图像通过成像光学面板在空气中显示区域内形成为空中图像，其相对于成像光学面板与显示面板对称。因此，用户能够看见似乎漂浮在空气中的空中图像。

发明内容

然而，利用常规的空中图像显示装置，由于来自成像光学面板的光线中的无助于形成空中图像的不必要光线，所谓的鬼像(虚像、幻像、假像，ghost)被独立于空中图像(真实图像)形成。因此，出现了空中图像(真实图像)的可视性降低的问题。

一个目标是提供空中图像显示装置，空中图像的可视性可通过抑制形成鬼像而提升。

[1]鉴于已知技术的状态和根据本发明的方面，空中图像显示装置包括显示组件，成像组件和第一限制器。显示组件具有用于显示图像的显示表面。成像组件具有第一反射表面和第二反射表面，其沿成像组件的图像形成平面彼此垂直地配置。成像组件设置为在相对于图形形成面与显示表面对称的显示区域形成图像的空中图像。第一限制器配置为比成像组件更靠近显示组件。第一限制器配置为限制入射到成像组件上的入射光线的入射角度。第一反射表面和第二反射表面相对于包括每个显示表面和图像形成面的垂线的正中面倾斜30°到60°之间的角度。

对于这种设置，第一限制器配置为比成像组件更靠近显示组件，并且设置为限制入射在成像组件的入射光线的入射角度。因此，为鬼影的来源的光线能通过第一限制器而移除。由此，鬼影更少可能出现空中图像的可视角度内。其结果是，空中图像的可视性能被提升。并且，第一反射表面和第二反射表面以30°到60°的角度相对于正中面倾斜。由此，空中图像能从鬼像有效地分离。

[2]根据如上所述的空中图像显示装置的优选实施例，第一反射表面和第二反射表面以45°的角度相对于正中面倾斜。

对于这种设置，空中图像和鬼像能被更有效地分离。

[3]根据如上所述的任一空中图像显示装置的优选实施例，第一限制器具有多个遮光部件和多个透光部件。遮光部件沿第一方向以细长形状延伸并且配置为在与第一方向垂直的第二方向彼此间隔。透光部分别配置在相邻遮光部件对之间。

对于这种设置，第一限制器能形成为所谓的百叶窗结构。

[4]根据如上所述的任一空中图像显示装置的优选实施例，第一方向与正中面平行。第二方向与正中面垂直。

对于这种设置，有可能在垂直于正中面的方向限制入射到成像组件的入射光线的入射角度。

[5]根据如上所述的空中图像显示装置的优选实施例，第一限制器配置在覆盖在显示组件侧面的成像组件的面的位置。

[6]根据如上所述的空中图像显示装置的优选实施例，第一限制器配置在覆盖显示组件的显示表面的位置。

[7]根据如上所述的空中图像显示装置的优选实施例，显示组件具有显示面板和背景灯，显示组件的前面形成显示表面，且背景灯设置为出射光线到显示面板的后面。第一限制器配置在背景灯上。

[8]根据如上所述的任一空中图像显示装置的优选实施例，空中图像显示装置还包括配置在显示组件相对于成像组件的相反侧的第二限制器。第二限制器设置为限制来自成像组件的出射光线的出射角度。

对于这种设置，能抑制在空中图像的可视角度外部形成鬼像。

[9]根据如上所述的空中图像显示装置的优选实施例，空中图像显示装置还包括容纳显示组件和成像组件的外壳。成像组件的图像形成面沿外壳的侧面被配置。

对于这种设置，成像组件不从正前方接收外部光线。由此，外部光线更少可能被反射在成像组件上。并且，漂浮在空气中的灰尘或其他外来物质沿着成像组件下降。由此，这种外来物质更少可能附着在成像组件。

根据如上所述的空中图像显示装置的优选实施例，空中图像显示装置还包括被配置以使成像组件相对于外壳的侧面倾斜的调节机构。

对于这种设置，通过使成像组件相对于外壳的侧面倾斜，来自空中图像显示装置的斜上方的外部光线没有从正前方接收。由此，外部光线更少可能被反射在成像组件上。并且，通过使成像组件相对于外壳的侧面倾斜，能调节空中图像的位置。

根据如上所述的空中图像显示装置的优选实施例，调节机构设置为相对于外壳的侧面在0°到45°之间的范围调节图像形成面的角度。

对于这种设置，成像组件在外壳内部的可移动范围可被保持为小的。由此，能防止外壳变得庞大。

根据如上所述的空中图像显示装置的优选实施例，空中图像显示装置还包括从外壳的侧面向前突出的一对侧壁部分。

对于这种设置，来自横向方向的外部光线更少可能被侧壁部分反射在成像组件上。

根据如上所述的空中图像显示装置的优选实施例，侧壁部分具有平行于显示区域形成的空中图像延伸的上端。

对于这种设置，用户通过使用侧壁部分的上端的顶部边缘作为参照能容易地确定空中图像的位置。

[10]根据如上所述的空中图像显示装置的优选实施例，空中图像显示装置还包括包围显示区域内形成的空中图像的全周的至少一部分的框架组件。

对于这种设置，用户通过使用框架组件作为参考能容易地确定空中图像的位置。

[11]根据如上所述的空中图像显示装置的优选实施例，空中图像显示装置还包括光源，传感器，和控制器。光源配置在框架组件的外部。光源设置为将光线出射到包括显示区域的检测区域内。传感器设置为检测被检测区域内的物体反射的光线。控制器设置为基于传感器的检测结果确定物体在检测区域的位置。框架组件具有被设置为将光线从光源导向检测区域的切口部分。

对于这种设置，空中图像显示装置能被用作虚拟用户界面(VUI)。并且，来自光源的光线能通过框架组件的切口部分导向检测区域。

[12]根据如上所述的空中图像显示装置的优选实施例，空中图像显示装置还包括第一光源，第一传感器和控制器。第一光源设置为将第一光线出射到包括显示区域的第一检测区域内。第一传感器设置为检测被第一检测区域内的物体反射的第一光线。控制器设置为基于第一传感器的检测结果确定物体在第一检测区域的位置。

对于这种设置，空中图像显示装置能被用作VUI。

[13]根据如上所述的空中图像显示装置的优选实施例，空中图像显示装置还包括第二光源和第二传感器。第二光源设置为将第二光线出射到配置在与第一检测区域相反的位置的第二检测区域。第二传感器设置检测被第二检测区域内的物体反射的第二光线。控制器还设置为基于第二传感器的检测结果确定物体的推动操作。

对于这种设置，能在VUI实现所谓的悬停功能。

[14]根据如上所述的空中图像显示装置的优选实施例，成像组件包括二面角反射器阵列。二面角反射器阵列包括透光基础组件，多个二面角反射器和遮光层。基础组件具有配置在与第一主要表面相反一侧的第一主面和第二主面。二面角反射器彼此相对地设置在基础组件的第一主面上。每个二面角反射器具有第一反射表面和第二反射表面。遮光层覆盖基础组件的第二主面的区域而非对应于二面角反射器的区域。

对于这种设置，会引起虚像(ghosting)的非必要光线的产生能被抑制。

[15]根据如上所述的空中图像显示装置的优选实施例，成像组件具有第一光线控制面板和第二光线控制面板，第一光线控制面板具有在第一层压方向被层压的多个第一透光板，并且第二光线控制面板具有在垂直于第一层压方向的第二层压方向被层压的多个第二透光面板。每个第一透光面板具有其上形成第一反射表面的第一主面和配置在与第一主面相反一侧的第二主面，以及配置在第二主面的第一遮光层。每个第二透光面板具有其上形成第二反射表面的第三主面，配置在第三主面相反一侧的第四主面，以及配置在第四主面的第二遮光层。

对于这种设置，会引起重影的非必要光线的产生能被抑制。

根据如上所述的空中图像显示装置的优选实施例，成像组件设置通过利用第一反射表面和第二反射表面二者反射入射光线而形成图像的空中图像。

本发明也能作为使得电脑发挥被包括在空中图像显示设备中的特有处理器的程序或使得电脑执行被包括在空中图像显示方法中的特有步骤的程序而实现。不言而喻，这种程序能经由诸如CD-ROM(只读存贮型光盘)的非暂时性电脑可读记录介质或诸如因特网的通信网络而分发。

对于空中图像显示装置，空中图像的可视性可通过抑制形成鬼像而提升。

附图说明

现在参见形成该原始公开部分的附图：

图1是关于第一实施例的空中图像显示装置的外观的透视图；

图2是沿图1的II-II线截取的关于第一实施例的空中图像显示装置的横截面视图；

图3是关于第一实施例的成像光学面板的出射面侧的示意图；

图4A是横截面透视图，其中关于第一实施例的成像光学面板的部分入射面侧已经被切除；

图4B是成像光学面板的二面角反射器的透视图；

图5是横截面透视图，其中关于第一实施例的成像光学面板的出射面侧的一部分已经被切除；

图6是属于第一实施例的成像光学面板的入射面侧的示意图；

图7是属于第一实施例的百叶窗膜的沿图6的VII-VII线截取的横截面视图。

图8A和图8B是显示入射到成像光学面板的入射面的光线的入射角度的分布的模拟图；

图9A，9B，9C和9D是显示当成像光学面板的第一反射表面相对于正中面的角度变化时形成鬼像的光线的入射角度的分布的模拟图；

图10是显示关于第二实施例的空中图像显示装置的外观的透视图；

图11是关于第二实施例的空中图像显示装置的沿图10的XI–XI截取的横截面视图；

图12是关于第二实施例的成像光学面板的出射面侧的示意图；

图13是关于第二实施例的空中图像显示装置显示的空中图像的示例；

图14是显示关于第三实施例的空中图像显示装置的部分的详细视图的横截面视图；

图15是关于第四实施例的空中图像显示装置的外观的透视图；

图16是关于第四实施例的空中图像显示装置的沿图15的XVI-XVI线截取的横截面视图；

图17是关于第四实施例的背景灯的内部结构的示例图解；

图18是显示属于第五实施例的空中图像显示装置的部分的详细视图的透视图；

图19是关于第五实施例的空中图像显示装置的沿图18的XIX-XIX线截取的横截面视图；

图20是关于第五实施例的成像光学面板的出射面侧的示意图；

图21是关于第六实施例的成像光学面板的透视图；

图22是关于第六实施例的成像光学面板的第一透光面板和第二透光面板被提取(出)的透视图；

图23是关于第六实施例的成像光学面板的主要组件的沿图21的XXIII–XXIII线截取的横截面视图；

图24是关于第六实施例的成像光学面板的主要组件的沿图21的XXIV–XXIV线的横截面视图；

图25是关于第七实施例的空中图像显示装置的外观的透视图；和

图26是关于第七实施例的空中图像显示装置显示的空中图像的示例。

具体实施方式

现在参见附图说明选择的实施例。下面描述的实施例代表广泛或特定示例。对所属技术领域的技术人员从本公开显而易见的是下面说明的实施例仅是为了说明并非为了限制由附加的权利要求和其等同物限定的本发明。由此，数值、形状、材料、构成要素、构成要素的排列位置、连接模式，以及在下述实施例显示的仅是示例，并非意在限制本发明。并且，在下面的实施例中的构成要素中，在独立权利要求中没有描述的这些构成要素被描述为可选的构成要素。

第一实施例

1-1.空中图像显示装置的整体结构

首先，参照图1和2说明关于(属于)第一实施例的空中图像显示装置2的整体结构。图1是空中图像显示装置2的外观的透视图。图2是空中图像显示装置2的沿图1的II-II线截取的横截面视图。

如图1和2所示的，空中图像显示装置2发挥用于显示空中图像4的空中显示器或浮动显示器的功能。空中图像4是空气中的漂浮图像并且能为静止的图像或录像。空中图像显示装置2基本上包括显示单元12(显示组件或显示器的例子)，和成像光学面板14(成像组件或光学元件的例子)，和百叶窗膜16(第一限制器的例子)。空中图像显示装置2也包括外壳6，和一对侧壁部分8和10。

例如，外壳6形成为中空长方体形状。在外壳6的前侧(用户18一侧)的侧面20形成矩形开口22。外壳6的侧面20在垂直方向(Z轴方向)延伸。外壳6至少容纳显示单元12和成像光学面板14。外壳6由诸如金属或树脂，适合支撑显示单元12和成像光学面板14的材料构成。

侧壁部分8和10分别从外壳6的侧面20的左端部和右端部向前突出以从左侧和右侧隔开配置在外壳6的开口22内的成像光学面板14。侧壁部分8和10使得来自横向的外部光线更少可能被反射到成像光学面板14内。如图2所示的，侧壁部分8和10的上端部相对于水平方向(Y轴方向)倾斜并且平行于空中图像4延伸。因此，用户18通过使用侧壁部分8和10的上端部的顶部边缘作为参照能容易地确定空中图像4的位置。侧壁部分8和10的上端部能在和空中图像4的高度位置(Z轴方向的位置)相同的高度位置水平地延伸。在没有外部光线从水平方向产生的环境中，能省略一对侧壁部分8和10。

在被说明的实施例中，术语“平行”不仅意指完全平行也包括大致平行的意思，例如相对于完全平行具有约几个百分比，例如5％的差别。同样地，术语“垂直”不仅意指完全垂直也包括大致垂直的意思，例如相对于完全垂直具有约几个百分比，例如5％的差别。

显示单元12是用于显示作为空中图像4的来源的图像空中图像的单元，并且配置在外壳6内部。如图2所示，显示单元12具有显示面板24和背景灯26。例如，显示面板24是液晶显示面板。但是，显示面板24可为需要和/或期望的不同类型的显示面板。显示面板24的前面形成用于显示图像的显示表面28。显示面板24的显示表面28相对于垂直方向倾斜(例如45°)。背景灯26出射光线到显示面板24的后面(显示表面28相反侧的面)。背景灯26包括，例如，光源，如发光二极管(LED)。但是，背景灯26能为需要和/或期望的不同类型的光源。并且，显示单元12能为需要和/或期望的不同类型的显示器，例如有机发光二极管(OLED)显示器。

成像光学面板14是光学装置或元件，其形成被显示在空气中显示区域30的显示面板24的显示表面28的图像的空中图像4。成像光学面板14是由，例如，透光树脂材料制成的平板。成像光学面板14配置在外壳6的开口22内。成像光学面板14具有图像形成面32。如图2的单点链线显示的，图像形成面32是穿过成像光学面板14的厚度方向(Y轴方向)的中心的假想平面。并且，图像形成面32是平行于成像光学面板14的入射面14a和出射面14b的平面。图像形成面32沿外壳6的侧面20在垂直方向加以配置。因此，如图2所示，由于成像光学面板14没有接收来自，例如，安装在房间的天花板或类似物的照明器材60的外部光线因此外部光线更少可能被反射到成像光学面板14内。并且，由于漂浮在空气中的灰尘或其他这种外来物质62沿着成像光学面板14落下，外来物质62更少可能附着在成像光学面板14。

并且，图像形成面32配置为相对于显示面板24的显示表面28倾斜(例如45°)。成像光学面板14的入射面14a配置为面对外壳6的内部，并且出射面14b配置为面对外壳6的外部。下面说明成像光学面板14的具体结构。

如图2所示，例如，图像形成面32和显示表面28之间的距离L优选为30到200mm。当距离L短于30mm，空中图像4会太接近外壳6的侧面20，这会减弱空中图像4在漂浮的检测。另一方面，当距离L长于200mm，空中图像4的分辨率降低。在被说明的实施例中，该距离L沿垂直于显示表面28的方向被测量。并且，例如，显示表面28的垂直线(或垂线)34和图像形成面32之间的角度T优选为从30°到60°。当角度T少于30°，空中图像4的视角会太狭窄。另一方面，角度T大于60°，空中图像4(如下描述)和鬼像36之间没有足够的分开。在被说明的实施例中，例如，角度T设定为45°。

百叶窗膜16是用于限制入射到成像光学面板14的入射面14a的光线的入射角度的光学薄膜。百叶窗膜16配置为比成像光学面板14更靠近显示单元12侧。更具体地，百叶窗膜16配置在覆盖成像光学面板14的入射面14a，即，成像光学面板14在显示单元12侧的面的位置。下面说明百叶窗膜16的具体结构。

通过上述的空中图像显示装置2，空中图像4，为被显示在显示面板24的显示表面28的图像的真实副本的空中图像，在显示区域30形成，其在空气中并且在相对于成像光学面板14的图像形成面32与显示面板24的显示表面28对称的平面。空中图像4在平面视图是矩形的并且相对于垂直方向倾斜地(例如45°)被显示。以成像光学面板14为对称轴，在显示表面28显示的图像和空中图像4为1:1的关系。即，从图像形成平面32到显示表面28上的图像的距离等于从图像形成面32到显示区域30内的空中图像4的距离。

1-2.成像光学面板的结构

接着，下面通过参见图3到5描述关于第一实施例的成像光学面板14的结构。图3是成像光学面板14的出射面14b侧的示意图。图4A是横截面透视图，其中成像光学面板14的入射面14a侧的一部分被切除了。图4B是成像光学面板14的二面角反射器40的透视图。图5是横截面透视图，其中成像光学面板14的出射面14b侧的一部分被切除了。

如图3到5所示，成像光学面板14是二面角反射器阵列。成像光学面板14(二面角反射器阵列)具有基础组件38，多个二面角反射器40，和遮光层42。

基础组件38形成为扁平形状。基础组件38具有第一主面38a和配置在第一主要面38a相反侧的第二主面38b。基础组件38的第二主面38b发挥成像光学面板14的出射面14b的作用。在被说明的实施例中，基础组件38例如根据需要和/或期望形成为由树脂或玻璃制成的透光面板。

如图4A所示，多个二面角反射器40在基础组件38的第一主面38a上的阵列中彼此相对配置。每个二面角反射器40是形成为长方体形状的微反射镜。二面角反射器40一侧的长度是，例如，0.1到1mm。如图4B所示，第一反射表面44a和第二反射表面44b分别形成在每个二面角反射器40的两个相邻侧面40a和40b。第一反射表面44a和第二反射表面44b沿图像形成平面32彼此垂直地配置。每个二面角反射器40的顶面40c发挥成像光学面板14的入射面14a的作用。在图3中，每个二面角反射器40的第一反射表面44a和每个二面角反射器40的第二反射表面44b被在网格模式中相交的多个虚线描画。在被说明的实施例中，例如，成像光学面板14是由透光树脂材料制成的平板。当然，成像光学面板14能由需要和/或期望的不同材料制成。特别地，二面角反射器阵列能由，例如，玻璃和树脂的组合制成。特别地，二面角反射器40能由，例如，玻璃棱镜制成。

并且，如图4B的箭头46所指示的，入射到二面角反射器40的顶面40c(成像光学面板14的入射面14a)的光线(代表来自显示表面28的图像的光线)之中，一旦被第一反射表面44a和第二反射表面44b(总共两次)反射(全反射)的光线从二面角反射器40的底面40d(图像形成光学面板14的出射面14b)出射并且促成空中图像4的形成。由此，成像光学面板14通过第一反射表面44a和第二反射表面44b二者反射光线形成空中图像4。另一方面，如图4B的箭头48所指示的，入射到二面角反射器40的顶面40c的光线中，仅被第一反射表面44a或第二反射表面44b(总共一次)反射的光线从二面角反射器40的底面40d出射并且变成不促成空中图像4的形成的非必要光线。如图1所示，如果没有百叶窗膜16(如下描述)，这种非必要光线除了空中图像4(真实图像)外还形成鬼像36。例如，鬼像36在空中图像4的可视角度内相对于空中图像4在左右对称的位置形成，并且能被用户18看见。更具体地，仅被第一反射表面44a共反射一次的光线形成的左侧鬼像36和仅被第二反射表面44b共反射一次的光线形成的右侧鬼像36相对于空中图像4在左右对称的位置形成。

并且，如图3所示，第一反射表面44a和第二反射表面44b每个相对于包括显示表面28的垂线34和图像形成面32的垂线50的正中面52以角度R倾斜。如图2的双点划线所指示的，正中面52是平行于YZ平面的虚拟平面。角度R优选为从30°到60°，并且更优选为45°。这就使得在入射到成像光学面板14的入射面14a的光线中，将形成空中图像4的光线的入射角度与形成鬼像36的光线的入射角度有效地分开成为可能。在该实施例中，显示表面28和图像形成面32都是平的。但是，如果显示表面28和图像形成面32每个都是弯曲表面，则正中面52是包括显示表面28的正垂线和图像形成面32的正垂线的平面。

如图5所示的，遮光层42是，例如，由遮光或不透明物质形成并且覆盖除对应于二面角反射器40的底面40d的这些区域之外的基础组件38的第二主面38b。即，遮光层42是具有形成于遮光层42中的矩形开口54的掩蔽物。矩形开口54允许被二面角反射器40的第一反射表面44a反射一次和第二反射表面44b反射一次(总共两次)的光线穿过成像光学面板14。

因此，被二面角反射器40的第一反射表面44a或第二反射表面44b反射一次的光线被遮光层42遮蔽，并且不会从成像光学面板14的出射面14b出来。其结果是，上述非必要光线更少可能生成。并且，由于外部光线被反射的成像光学面板14的出射面14b的一部分的表面区域因形成遮光层42而被对应地减少，从用户18侧看见的外部光线会更少可能是可视的。

1-3.百叶窗薄膜的结构

接着，参见图6和7说明关于第一实施例的百叶窗膜16的结构。图6是成像光学面板14的入射面14a侧的示意图。图7沿图6VII–VII线截取的百叶窗膜16的横截面视图。

如图7所示，百叶窗膜16具有百叶窗结构。更具体地，百叶窗膜16具有多个遮光部件56和多个透光部件58。遮光部件56沿平行于正中面52的Z轴方向(第一方向的示例)以细长形状延伸。遮光部件56在垂直于正中面52的X轴方向(第二方向的示例)相互间隔分离地设置。遮光部件56是由遮光或不透明物质制成的掩蔽物。并且，透光部件58配置在遮光部件56的相邻遮光部件56对之间。透光部件58由透光材料形成。在图6，遮光部件56由平行排列的实线代表。

如图7所示，百叶窗膜16将入射到在X轴方向(垂直于正中面52)的成像光学面板14的入射面14a的光线(入射光线)的入射角度限制为限定角度θ或更少。此处，如果我们让p为遮光部件56的间隔并且让h为每个遮光部件56的高度，则限定角度θ满足tanθ＝p/h的关系表述。即，间隔p和高度h应该被适合地设置，这样限定角度θ会是期望角度。例如，限定角度θ是30°。

如图7所示，入射到百叶窗膜16的光线中，具有入射角度或限定角度θ之下的光线穿过透光部件58并且入射到成像光学面板14的入射面14a。入射到入射面14a的光线被二面角反射器40的第一反射表面44a反射一次和第二反射表面44b反射一次(总共两次)，之后其从成像光学面板14的出射面14b出射以形成空中图像4。

另一方面，在入射到百叶窗膜16的光线中，具有入射角度大于限定角度θ的光线被遮光部件56遮蔽并且因此没有入射到成像光学面板14的入射面14a。如果百叶窗膜16不在那里，具有入射角度大于限定角度θ的光线会只被二面角反射器40的第一反射表面44a或第二反射表面44b反射一次，之后其从成像光学面板14的出射面14b出射成为非必要光线并且形成鬼像36。在该实施例中，在入射到百叶窗膜16的光线中，具有入射角度大于限定角度θ的光线被百叶窗膜16移除。由此，更少可能生成非必要光线并且引起鬼像36。

在该实施例中，遮光部件56在垂直于正中面52的X轴方向彼此间隔。但是，本发明并非限定于此。遮光部件56也可能在相对于X轴方向倾斜的方向爱你个间隔。

1-4.效果

现在参见图8A到9D说明上述空中图像显示装置2获得的效果。

图8A和8B是显示入射到成像光学面板14的入射面14a的光线的入射角度的分布的模拟图。图8A是显示形成空中图像4(真实图像)的光线的入射角度的分布的模拟图。图8B是显示形成鬼像36的光线的入射角度的分布的模拟图。如上所述，鬼像36在空中图像4的左侧形成，并且鬼像36也在右侧形成，但是为了此说明的目的，在空中图像4的右侧形成鬼像36的光线的入射角度的分布没有在图8B显示。

图9A，9B，9C和9D是显示当成像光学面板14的第一反射表面44a相对于正中面52的角度R变化时形成鬼像36的光线的入射角度的分布的模拟图。图9A，9B，9C和9D是显示当角度R分别是20°，30°，45°，和60°时形成鬼像36的光线的入射角度的分布的模拟图。如上所述，鬼像36在空中图像4的左侧形成并且另一个鬼像36在右侧形成。为了此处描述的目的，在空中图像4的右侧形成鬼像36的光线的入射角度的分布没有显示在图9C和9D。

在如图8A到9D显示的模拟图中，在具有如图2所示的结构(除了百叶窗薄膜16)的空中图像显示装置2中，图像形成面32和显示表面28之间的距离L是70mm，图像形成面32与显示表面28的垂线34形成的角度T是45°，成像光学面板14的尺寸是120mm×120mm。在图8A和8B显示的模拟图中，成像光学面板14的第一反射表面44a相对于正中面52的角度R是45°。

如图8A所示，形成空中图像4的光线是在入射到成像光学面板14的入射面14a的所有光线中具有0°到10°的入射角度的光线。另一方面，如图8B所示，形成鬼像36的光线是在入射到成像光学面板14的入射面14a的所有光线中具有40°到50°的入射角度的光线。

因此，在该实施例中，入射到成像光学面板14的入射面14a的光线的入射角度被百叶窗膜16限制为，例如，30°或更少。这就使得具有大于30°的入射角度的光线，其为鬼像36的来源，被百叶窗膜16移除。其结果是，鬼像36更少可能被形成，并且空中图像4的可视性能被加强。

此外，如图9A所示，当角度R是20°时，在入射到成像光学面板14的入射面14a的光线中，形成鬼像36的光线的入射角度的分布是20°到40°，并且形成空中图像4的光线入射角度(0°到10°)与形成鬼像36的光线的入射角度的分布之间的分离很弱。另一方面，如图9B到9D所示，当角度R是30°，45°和60°，在入射到成像光学面板14的入射面14a的光线中，形成鬼像36的光线的入射角度的分布是30°或更多，并且形成空中图像4的光线入射角度(0°到10°)与形成鬼像36的光线的入射角度的分布之间的分离增强。

因此，在该实施例中，成像光学面板14的第一反射表面44a相对于正中面52的角度R设定为30°到60°之间。对于这种设置，在入射到成像光学面板14的入射面14a的光线中，形成空中图像4的光线的入射角度能从形成鬼像36的光线的入射角度有效地分离。其结果是，能有效地空中图像将空中图像4和鬼像36分离。

如果第一反射表面44a相对于正中面52的角度R大于60°，第二反射表面44b相对于正中面52的角度R'(未示出)会少于30°。在这一点上，左侧鬼像36相对于空中图像4的分离提升，右侧鬼像36相对于空中图像4的分离变差。为了改善左侧鬼像36和右侧鬼像36二者相对于空中图像4的分离，第一反射表面44a相对于正中面52的角度R和第二反射表面44b相对于正中面52的角度R'都优选在30°和60°之间。

第二实施例

接着，参见图10到13说明关于第二实施例的空中图像显示装置2A。图10是显示空中图像显示装置2A的外观的透视图。图11是沿图10的XI–XI线的空中图像显示装置2A的横截面视图。图12是成像光学面板14A的出射面14b侧的示意图。图13是空中图像显示装置2A显示的空中图像4的示例。在每个下述实施例中，与第一实施例中相同的构成要素有相同的编号并且不会被再次说明。

如图10和11所示，对于空中图像显示装置2A，保护板64配置在外壳6A的侧面20A的开口22。保护板64由透光玻璃或诸如丙烯酸的树脂构成。

成像光学面板14A的上端部经由诸如铰链66(调节机构的示例)可旋转地支撑于外壳6A的侧面20A的内部。铰链66配置在外壳6A的侧面20A的内部的开口22上。因此，图像形成光学面板14A相对于外壳6A的侧面20A朝向显示单元12倾斜。对于这种设置，图像形成面32相对于外壳6A的侧面20A的角度φ能被调整。角度φ优选在0°到45°的范围内(0°和45°之间的范围)。更优选地，角度φ范围是5°到35°。如果角度φ是0°，则成像光学面板14A的图像形成面32沿外壳6A的侧面20A在垂直方向被配置。

如果成像光学面板14A相对于外壳6A的侧面20A倾斜，来自在空中图像显示装置2A斜上方安装的照明器材60的外部光线不会被从正前方接收。对于这种设置，外部光线更少可能被反射在成像光学面板14A。并且，空中图像4的位置能通过相对于外壳6A的侧面20A倾斜成像光学面板14A被调节。特别地，如果角度φ设定在5°到35°之间的范围，则用户18能以站立姿势不弯下腰俯视空中图像4。

如图11和12所示，对于空中图像显示装置2A，百叶窗膜16A配置在覆盖显示面板24的显示表面28的位置。百叶窗膜16A的结构和第一实施例的百叶窗膜16的相同。对于诸如此的配置，正如第一实施例所示，百叶窗膜16A使得在垂直于正中面52(参见图2)的X轴方向入射到成像光学面板14A的入射面14a的光线的入射角度限制为限定角度角度θ(参见图7)或更少。

并且，将百叶窗膜16A粘贴到显示面板24的显示表面28将当从显示表面28穿过百叶窗膜16A的光线时因光散射导致图像质量的降低减小到最小。并且，由于显示面板24的表面区域小于图像形成光学面板14A的表面区域，和第一实施例的百叶窗膜16相比，百叶窗膜16A的尺寸能进一步被减小。

如图10和11所示，对于空中图像显示装置2A，框架组件68跨越一对侧壁部分8和10的上端部以形成空中图像显示装置2A的上部面板。框架组件68形成为平板形状并且具有矩形切口部分70。切口部分70从框架组件68的一侧(最靠近外壳6A的侧面20A的一侧)向框架组件68的另一侧(最远离外壳6A的侧面20A的一侧)延伸。空中图像4形成在切口部分70内。并且，框架组件68的主面相对于水平方向(Y轴方向)倾斜并且平行于空中图像4延伸。因此，空中图像4的全周的一部分被框架组件68围绕。由此，用户18通过使用框架组件68的切口部分70作为参考能容易地确定空中图像4的位置。

并且，空中图像显示装置2A不仅发挥显示空中图像4的空中显示器的作用，而且发挥接收用户18在空中图像4上的触控操作的空中触控面板(VUI)的作用。如图10和11所示，为了实现作为空中触控面板的作用，距离传感器72和电子控制器74配置在外壳6A内部。

距离传感器72具有光发射器76(光源或第一光源的示例)和光接收器78(传感器或第一传感器的示例)。光发射器76在包括显示区域30的扇形检测区域80(检测区域或第一检测区域的示例)扫描红外激光(光线或第一光线的示例)。如图10，11，和13所示，来自光发射器76的红外激光穿过的开口82在外壳6A的侧面20A形成。因此，来自光发射器76的红外激光穿过侧面20A的开口82和框架组件68的切口部分70被导向检测区域80。距离传感器72基于角度检测位于检测区域80的用户18的手指84的位置(物体的示例)和当光线从光发射器76发射直到其被检测区域80的手指84反射并且光接收器78接收反射光线的时间。

控制器74电耦合到距离传感器72以获得距离传感器72的检测结果。控制器74基于光接收器78的检测结果确定检测区域80的手指84的位置。控制器74也基于关于手指84的位置的确定结果控制显示在显示面板24的显示表面28的图像，并且向外部装置(未示出)发射控制信号。在被说明的实施例中，控制器74是电子控制器，例如微型计算机或处理器。控制器74还可包括诸如输入接口电路，输出接口电路和存储设备，例如ROM(只读存储器)设备和RAM(随机存取存储器)设备，闪速存储器等的其他常规组件。例如，控制器74的内部RAM存储控制器74的处理结果。控制器74的内部ROM存储用于不同操作的信息和程序。本领域技术人员从本公开显而易见的是控制器74的精确结构和算法可为执行本文描述的空中图像显示装置2A的功能的硬件和软件的任意组合。

在如图13所示的示例中，空中图像4是用于操作空调(未示出)的VUI屏幕，此处作为外部装置。空中图像4包括，例如，用于转换到加热操作的加热操作按钮86，用于转换到冷却操作的冷却操作按钮88，用于升高空调温度的升温按钮90，和用于降低空调温度的降温按钮92。例如，当用户18用手指84触压升温按钮90，控制器74确定手指84在升温按钮90的位置。因此，控制器74发射控制信号以指导空调提升空调温度。

如图13所示，多个操作区域94a到94e可在检测区域80中空中图像4外部被显示。光接收器78接收和检测被出现在多个操作区域94a到94e的每个中的用户18的手指84反射的光线。操作区域94a到94e对用户18是不可见的，但是当用户18用手指84触摸操作区域94a到94e的每个时，控制器74执行被分配到操作区域94a到94e的每个的操作。

例如，当用户18用手指84触控操作区域94a，操作菜单屏幕被显示在空中图像4。当用户18用手指84触控操作区域94b，空中图像4的显示被扩大。当用户18用手指84触控操作区域94c，空中图像4的显示的放大率减小。当用户18用手指84在横向方向(X轴方向)滑动操作区域94d，空中图像4在横向方向滚动。当用户18用手指84在垂直方向(Y轴方向)滑动操作区域94e，空中图像4在垂直方向滚动。

虽然在该实施例中使用距离传感器72，可使用相机，姿势传感器，或类似物替代距离传感器72。并且，在该实施例中，空中图像4被用户18的手指84触控。但是，代替手指84，空中图像4能用触控笔或类似物触控。

并且，在该实施例中，外部装置是空调。但是，本发明并非限定于此。外部装置可为，例如，在医疗情况使用的手术仪器，在食品工厂使用的食品处理设备，或类似物。由此，空中图像显示装置2A能有利地在为了卫生原因操作外部装置而不直接用手触控面板卫生是更好的情况下使用。

第三实施例

接着，属于第三实施例的空中图像显示装置2B通过参见图14描述。图14是显示空中图像显示装置2B的一部分的详细横截面视图。

如图14所示，对于空中图像显示装置2B，除了第二实施例的距离传感器72，还有距离传感器96配置在外壳6A的内部。距离传感器96具有光发射器98(第二光源的示例)和光接收器100(第二传感器的示例)。光发射器98在配置在与检测区域80的较低侧相反的位置的检测区域102(第二检测区域的示例)之上扫描红外激光(第二光线的示例)。来自光发射器98的红外激光穿过外壳6A的侧面20A中的开口82被导向检测区域102。光接收器100接收和检测被出现在检测区域102的用户的手指84(参见图2)反射的光线。

控制器74B基于光接收器100的检测结果确定将手指84向检测区域102的推动操作被执行。当确定手指84的推动操作被执行，控制器74B也控制显示在显示面板24的显示表面28的图像(参见图11)，并且将控制信号发发送到外部装置(未示出)。在被说明的实施例中，控制器74B是电子控制器，例如微型计算机或处理器。控制器74B还可包括诸如输入接口电路，输出接口电路和存储设备，例如ROM(只读存储器)设备和RAM(随机存取存储器)设备，闪速存储器等的其他常规组件。例如，控制器74B的内部RAM存储控制器74B的处理结果。控制器74B的内部ROM存储各种不同操作的信息和程序。本领域的技术人员从本公开显而易见的是控制器74B的精确结构和算法能为执行本文描述的空中图像显示装置2B的功能的硬件和软件的任意组合。

对于空中图像显示装置2B，所谓的悬停功能可如下所述地被实现。当用户18将他的手指84悬停在检测区域80之上，光接收器78接收和检测被出现在检测区域80的用户18的手指84反射的光线。控制器74B由此基于光接收器78的检测结果确定手指84在检测区域80的位置。

此后，当用户18向检测区域102推动(入)他的手指84，光接收器100接收和检测被出现在检测区域102的用户的手指84反射的光线。因此，控制器74B基于光接收器100的检测结果确定手指84向(进入)检测区域102的推动操作已经执行。

第四实施例

现在参见图15到17说明属于第四实施例的空中图像显示装置2C。图15是空中图像显示装置2C外观的透视图。图16是沿图15中XVI–XVI线的空中图像显示装置2C的横截面视图。图17是背景灯26C的内部结构的简化示意图。

如图15所示，对于空中图像显示装置2C，围绕空中图像4周围的矩形开口104替代第二实施例的切口部分70形成在框架组件68C。这就使得用户18使用框架组件68C的开口104作为参考更容易地确定空中图像4的位置。

如图15所示，对于空中图像显示装置2C，距离传感器72(包括光发射器76和光接收器78)配置在框架组件68C的开口104的角落。因此，即使空中图像4和距离传感器72之间的距离减少，空中图像4能被包括在距离传感器72的检测区域80内。其结果是，空中图像显示装置2C的尺寸能被保持得小。

如图16和17所示，对于空中图像显示装置2C，百叶窗膜16C配置在显示单元12C的背景灯26C内部。背景灯26C包括多个发光元件106。百叶窗膜16C配置在与发光元件106相反的位置。百叶窗膜16C的结构与第一实施例的百叶窗膜16相同。对于这种布局，就如第一实施例，百叶窗膜16C使得从每个背景灯26C在垂直于正中面52(参见图2)的X轴方向发射的光线的出射角度限制为限定角度或更少。并且，将百叶窗膜16C配置在背景灯26C的内部会将图像质量恶化减小到最低并且降低因百叶窗膜16C导致的光线量。

在该实施例中，百叶窗膜16C配置在背景灯26C内部。但是，本发明并非限定于此。例如，百叶窗膜16C能被配置在背景灯26C的出射面。

第五实施例

现在参见图18到20说明属于第五实施例的空中图像显示装置2D。图18是显示空中图像显示装置2D的一部分的详细视图的透视图。图19是沿图18中XIX–XIX线的空中图像显示装置2D的横截面视图。图20是成像光学面板14的出射面14b的示意图。

如图18所示，对于空中图像显示装置2D，距离传感器72D多个第一光发射器108，多个第二光发射器的110，多个第一光接收器112，和多个第二光接收器114。

第一光发射器108沿框架组件68C的开口104的第一侧104a间隔开地配置。第一光接收器112沿与框架组件68C的开口104的第一侧104a对面的第二侧104b间隔开设置。即，第一光发射器108对应于第一光接收器112设置。第一光发射器108将红外线线性地指向第一光接收器112。第一光接收器112从第一光发射器108接收红外线。

第二光发射器110沿框架组件68C的开口104的第三侧104c间隔开地设置。第二光接收器114沿与框架组件68C的开口104的第三侧104c对面的的第四侧104d隔开地设置。即，第二光发射器110对应于第二光接收器114设置。第二光发射器110将红外线线性地指向第二光接收器114。第二光接收器114从第二光发射器110接收红外线。

如上所述，距离传感器72D的检测区域116在框架组件68C的开口104的大致整个区域之上形成。当用户18(参见图11)用手指84触控空中图像4的特定位置，来自对应于该特定位置的第一光发射器108和第二光发射器110的光线被手指84遮蔽(阻档)。由此，光线没有被对应于该特定位置的第一光接收器112或第二光接收器114接收。控制器74基于第一光接收器112和第二光接收器114的检测结果确定手指84在检测区域116的位置。

即使当用户18用两个手指84(称为多点触控)触控空中图像4时，控制器74仍旧能确定两个手指84在检测区域116的位置。

如图19和20所示，对于空中图像显示装置2D，就如第二实施例，百叶窗膜16A配置在显示面板24的显示表面28。并且，百叶窗膜118(第二限制器的示例)配置在成像光学面板14的出射面14b，即，在成像光学面板14于显示单元12的相反侧。百叶窗膜118是用于限制从成像光学面板14的出射面14b发射的光线(出射光线)的出射角度的光学薄膜或掩蔽物，并且具有和该百叶窗膜16A相同的结构。百叶窗膜118将从成像光学面板14的出射面14b发射的光线在垂直于正中面52的X轴方向(参见图2)的出射角度限制为限定角度或更少。

如果没有提供上述百叶窗膜118，从成像光学面板14的出射面14b发射的光线中，具有大于限定角度的出射角度的光线会作为非必要光线形成鬼像。这些鬼像相对于空中图像4形成在左右对称的位置，例如，在空中图像4的可视角度的外部，并且对用户18是可视的。如果从图像形成光学面板14的出射面14b发射的光线的出射角度被百叶窗膜118限制为限定角度或更少，则具有大于限定角度的出射角度的光线，其导致鬼像生成，能被薄膜118移除。其结果是，鬼像更少可能在空中图像4的可视角度外部形成。

第六实施例

现在参见图21到24说明属于第六实施例的成像光学面板14E。图21是成像光学面板14E的透视图。图22是成像光学面板14E的第一透光面板124和第二透光面板132被提取(出)的透视图。图23是沿图21的XXIII–XXIII线截取的成像光学面板14E的主要组件的横截面视图。图24是沿图21的XXIV–XXIV线截取的成像光学面板14E的主要组件的横截面视图。图21到24的X，Y，和Z轴是和图1到20的X，Y，和Z轴不同的坐标系统。

如图21所示，成像光学面板14E的结构与第一实施例的成像光学面板14的结构不同。成像光学面板14E具有第一光线控制面板120和第二光线控制面板122。第一光线控制面板120和第二光线控制面板122在Z轴方向堆放。第一光线控制面板120配置在光线入射侧，并且第二光线控制面板122配置在光线出射侧。

第一光线控制面板120具有多个第一透光面板124。每个第一透光面板124是在X轴方向以细长形状延伸的平板，并且由，例如，玻璃或透光的类似物制成。第一透光面板124在第一层压方向层压，其为平板的厚度方向(Y轴方向)。如图23所示，第一透光面板124经由透光粘结层126结合在一起。第一反射表面128形成在每个第一透光面板124的第一主面124a。并且，第一遮光层130形成在每个第一透光面板124的第二主面124b(与第一主面124a相反的一侧的正面)。第一遮光层130由遮光或不透明物质制成。在一对相邻的第一透光面板124中，一个第一透光面板124的第一反射表面128经由粘结层126结合到另一个第一透光面板124的第一遮光层130。

第二光线控制面板122具有多个第二透光面板132。每个第二透光面板132是在Y轴方向以细长形状延伸，并且由，例如，玻璃或透光的类似物制成。第二透光面板132在垂直于第一层压方向的第二层压方向被层压，其为平板的厚度方向(X轴方向)。第二透光面板132经由透明粘结层134结合在一起。如图24所示，第二反射表面136形成在每个第二透光面板132的第三主面132a。第二遮光层138形成在每个第二透光面板132的第四主面132b(与第三主面132a相反一侧的正面)。第二遮光层138由遮光或不透明物质形成。在一对相邻的第二透光面板132中，一个第二透光面板132的第二反射表面136经由粘结层134结合到另一个第二透光面板132的第二遮光层138。

如图21和22所示，第二透光面板132配置得与第一透光面板124垂直。即，第一反射表面128和第二反射表面136沿图像形成面32配置得相互垂直。

如图22的箭头140所示，入射到第一光线控制面板120的光线中，被两次反射(全反射)的光线，即，被第一反射表面128反射一次和被第二反射表面136反射一次，从第二光线控制面板122出射并且促进空中图像4(参见图1)的形成。

如果第一遮光层130和第二遮光层138没有被提供，则在入射到第一光线控制面板120的光线中，第一透光面板124的第二主面124b反射的光线，或第二透光面板132的第四主面132b会从第二光线控制面板122发射并且成为不促进形成空中图像4的非必要光线。

在该实施例中，第一遮光层130形成在第一透光面板124的第二主面124b，并且第二遮光层138形成在第二透光面板132的第四主面132b。因此，入射到第一光线控制面板120的光线更少可能被第一透光面板124的第二主面124b或第二透光面板132的第四主面132b反射。由此，上述非必要光线更少可能生成。

第七实施例

现在参见图25和26说明属于第七实施例的空中图像显示装置2F。图25是空中图像显示装置2F的外观的透视图。图26是被空中图像显示装置2F显示的空中图像4的示例。

如第二实施例，空中图像显示装置2F发挥空中触控面板的作用。如图25和26所示，配置于外壳6F的内部的距离传感器72F是宽度大于高度并且在X轴方向延伸的传感器(称为空气棒)。距离传感器72F具有光发射器76F和光接收器78F。光发射器76F在矩形检测区域80F之上发射红外线。

如图25和26所示，宽度大于高度并且用于传递从光发射器76F发射的红外线的开口82F在外壳6F的侧面20F形成。因此，来自光发射器76F的红外线穿过侧面20F的开口82F被导向检测区域80F。如第二实施例，距离传感器72F能检测用户18的手指84(参见图11)在检测区域80F的位置。

如图26所示，多个操作区域94a到94e显示在检测区域80F中空中图像4的外部，就如第二实施例。如上所述，由于检测区域80F形成为矩形形状，在检测区域80F有足够的空间使用户18在操作区域94d和94e滑动或执行这种操作。

改进示例

本发明属于第一到第七实施例的空中图像显示装置如上所述。但是，本发明并非限定为或被第一到第七实施例限定。例如，上述实施例能相互组合。

在上述实施例中，显示单元12(12C)由显示面板24和背景灯26(26C)构成。但是，这并非是唯一的选择。例如，显示单元12(12C)能由投影仪，有机EL(电致发光)单元，无机EL单元，或类似物构成。

在上述实施例中，图像形成光学面板14(14A，14E)被配置为具有百叶窗结构。但是，本发明并非限定于此。例如，图像形成光学面板可代替被配置为具有非百叶窗结构的用于限制入射角度的结构。

其他改进示例等。

每个上述装置可设置为电脑系统，更具体地为由微处理器，ROM(只读存储器)，RAM(随机存取存储器)，硬盘驱动器，显示器，键盘，鼠标等构成的电脑系统。电脑程序存储在RAM或硬盘驱动器器。微处理器根据电脑程序操作，使得各种不同装置实现它们的功能。此处，为了实现特定功能，电脑程序被指示指令给电脑的指令代码的组合构成。

此外，构成上述装置的一些或所有的构成要素能由单个系统LSI(大规模集成)电路构成。系统LSI电路是通过将若干构成部分集成到一块芯片而生产的超级多功能LSI，并且更具体地，其是包括微处理器，ROM，RAM和类似物的电脑系统。电脑程序存储在RAM。微处理器在电脑程序下操作，使得系统LSI电路实现其功能。

并且，组成上述装置的一些或所有构成要素可由能被插入到并且从每个装置移除的单个模块或IC卡构成。IC卡或模块是由微处理器，ROM，RAM，和类似物构成的电脑系统。IC卡或模块能包括超级多功能LSI电路。微处理器在电脑程序下操作，使得IC卡或模块实现其功能。该IC卡或模块能为抗干扰的。

并且，本发明能为上述方法。本发明也可为允许这些方法被电脑执行的电脑程序或能为由上述电脑程序构成的数字信号。

此外，本发明为将上述电脑程序或上述数字信号记录在诸如软盘，硬盘，CD-ROM，MO，DVD，DVD-ROM，DVD-RAM，BD或半导体存储器的非暂时性计算机可读记录介质的产品。其也能为记录在这些非暂时性记录介质之一的上述数字信号。

本发明也可为经由电子通信线，无线或有线通信线，诸如因特网，数据广播或类似物的网络发送上述电脑程序或上述数字信号的产品。

本发明也可为包括微处理器和存储器的电脑系统，其中存储器存储上述电脑程序，并且微处理器运行适合的这个电脑程序。

并且，本发明通过将上述程序或上述数字信号记录或传送到上述非暂时性记录介质，或通过经由上述网络或类似物传送程序或数字信号由另一个独立的电脑系统而实施。

在上述实施例中，构成要素能由专用硬件组成或通过执行与每个构成要素适合的软件程序而实现。每个构成要素能通过诸如CPU或处理器的程序执行组件而实现，CPU或处理器读取和执行记录在诸如硬件或半导体存储器的记录介质的软件程序。

例如，本发明的空中图像显示装置能被应用于VUI或者操作外部设备的类似物。在理解本发明的范围时，术语“包括(comprising)”和它的衍生词，如本文所用，意在指定所陈述的特征、元件、组件、组、整体、和/或步骤存在的开放术语，但并不排除其它未陈述的特征、元件、组件、组、整体和/或步骤的存在。前述内容也适用于具有类似含义的词语，诸如术语“包含(including)”，“具有(having)”和它们的衍生词。而且，除非另有说明时，术语“零件(part)”，“部(section)”，“部分(portion)”，“构件(member)”或“元件(element)”以单数使用时可以具有单个零件或多个零件的双重含义。

如本文中所使用的，下列方向性术语“向前”，“向后”，“前”，“后”，“上”，“下”，“上方”，“下方”，“向上”，“向下”，“顶”，“底”，“侧”，“垂直”，“水平”，“垂直(perpendicular)”和“横向”以及任何其它类似的方向性术语均是指空中图像显示装置在直立状态的那些方向。因此，这些用于描述空中图像显示装置的方向术语，应当解释为相对于空中图像显示装置在水平表面的直立位置。术语“左”和“右”被用于：当从空中图像显示装置的前部观察时，从右侧参照时表示“右”；以及当从空中图像显示装置的前部观察时，从左侧参照时表示“左”。

此外，应当理解的是，尽管术语“第一”和“第二”在这里可以用于描述各种组件，但这些组件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个组件与另一个组件区分。因此，例如，上面所讨论的第一元件也可以被称为第二元件，在不脱离本发明的教导下反之亦然。如本文所用的术语“附着(attached)”或“附接(attaching)”包括通过将一个元件直接粘贴/附到另一个元件而将一个元件直接固定(secured)到另一元件的配置；通过将一个元件粘贴/附到依次又被粘贴/附到其它元件的中间部件而不直接地将一个元件粘贴/附到其它元件的配置；其中一个元件与另一个元件整合的配置，例如一个元件本质上是其它元件的一部分的配置。这个定义也适用于类似含义的词语，例如，“连接(joined)”，“连接(connected)”，“联接(coupled)”，“安装(mounted)”，“接合(bonded)”，“固定的(fixed)”和它们的衍生词。最后，在此使用的诸如“基本上(substantially)”，“大约(about)”和“近似(approximately)”的程度术语意味着最终结果没有显著改变的所修饰术语的偏差量。

虽然只有选定的实施例来说明本发明，显而易见的是，不脱离在所附的请求保护范围中定义的本发明的范围内，本领域技术人员从本公开可以对本文进行各种改变和修改。例如，除非另外具体说明，否则，各种组件的大小，形状，位置或取向可以根据需要和/或希望变化，只要该变化基本上不影响它们的预期的功能。除非特别声明，否则，直接显示彼此连接或接触的组件可具有设置在它们之间的中间结构，只要该变化基本上不影响它们的预期功能。除非特别说明，否则一个元件的功能可以由两个执行，反之亦然。一个实施例的结构和功能可以在另一个实施例中被采用。没有必要在一个特定的实施例中同时存在所有的优点。每个区别于现有技术的独特特征，单独或与其它特征的组合，也应被视为申请人的进一步发明的独立描述，包括由这些特征所体现的结构和/或功能概念。因此，提供根据本发明的实施例的前述说明仅用于说明，而不是为了限制由所附请求保护范围及其等同物所限定的本发明的目的。

Claims (14)

1.一种空中图像显示装置，其特征在于，包括：

显示组件，所述显示组件具有用于显示图像的显示表面；

成像组件，所述成像组件具有沿所述成像组件的图像形成面相互垂直设置的第一反射表面和第二反射表面，所述成像组件被设置为在相对于所述图像形成面与所述显示表面对称的显示区域形成所述图像的空中图像；和

第一限制器，所述第一限制器被配置为比所述成像组件更靠近所述显示组件，且所述第一限制器设置为限制入射到所述成像组件上的入射光的入射角度为30°或更少；

所述第一反射表面和所述第二反射表面相对于正中面以30°到60°之间的角度倾斜，所述正中面包括每个所述显示表面和所述图像形成面的垂线，

所述第一限制器具有

多个遮光部件，所述多个遮光部件以细长形状沿第一方向延伸并且配置为在与所述第一方向垂直的第二方向相互间隔，和

多个透光部件，所述多个透光部件被分别配置在相邻的遮光部件对之间，

所述遮光部件的间隔和每个所述遮光部件的高度被设置成使得具有入射角度小于或等于30°的光线穿过、并且具有入射角度大于30°的光线被移除。

2.根据权利要求1所述的空中图像显示装置，其特征在于，

所述第一反射表面和所述第二反射表面相对于所述正中面以45°倾斜。

3.根据权利要求1所述的空中图像显示装置，其特征在于，

所述第一方向与所述正中面平行，并且

所述第二方向与所述正中面垂直。

4.根据权利要求1到3任一项所述的空中图像显示装置，其特征在于，

所述第一限制器被配置在覆盖所述显示组件侧的所述成像组件的面的位置。

5.根据权利要求1到3任一项所述的空中图像显示装置，其特征在于，

所述第一限制器被配置在覆盖所述显示组件的所述显示表面的位置。

6.根据权利要求1到3任一项所述的空中图像显示装置，其特征在于，

所述显示组件具有

显示面板，所述显示面板具有形成所述显示表面的前面，和

背景灯，所述背景灯被设置为在所述显示面板的后面发射光，并且

所述第一限制器被配置在所述背景灯上。

7.根据权利要求1到3任一项所述的空中图像显示装置，其特征在于，还包括

第二限制器，所述第二限制器相对于所述成像组件被配置在所述显示组件的相反侧，且所述第二限制器被设置为限制来自所述成像组件的出射光的出射角度。

8.根据权利要求1到3任一项所述的空中图像显示装置，其特征在于，还包括

外壳，所述外壳容纳所述显示组件和所述成像组件，

所述成像组件的图像形成面沿所述外壳的侧面被配置。

9.根据权利要求8所述的空中图像显示装置，其特征在于，还包括

框架组件，所述框架组件包围所述显示区域内形成的所述空中图像的全周的至少一部分。

10.根据权利要求9所述的空中图像显示装置，其特征在于，还包括

光源，所述光源配置在所述框架组件的外侧，且所述光源设置为将光线发射到包括所述显示区域的检测区域内，

传感器，所述传感器设置为检测在所述检测区域被物体反射的所述光线，和

控制器，所述控制器设置为基于所述传感器的检测结果确定所述物体在所述检测区域的位置，

所述框架组件具有被设置为将来自所述光源的所述光线导向所述检测区域的切口部分。

11.根据权利要求1到3任一项所述的空中图像显示装置，其特征在于，还包括

第一光源，所述第一光源设置为将第一光线发射到包括所述显示区域的第一检测区域内，

第一传感器，所述第一传感器设置为检测被所述第一检测区域的物体反射的所述第一光线，和

控制器，所述控制器设置为基于所述第一传感器的检测结果确定所述物体在所述第一检测区域的位置。

12.根据权利要求11所述的空中图像显示装置，其特征在于，还包括

第二光源，所述第二光源设置为将第二光线发射到配置在与所述第一检测区域相反的位置的第二检测区域内，和

第二传感器，所述第二传感器设置为检测被所述第二检测区域的所述物体反射的所述第二光线，

所述控制器还设置为基于所述第二传感器的检测结果确定所述物体的推动操作。

13.根据权利要求1到3任一项所述的空中图像显示装置，其特征在于，

所述成像组件包括二面角反射器阵列，所述二面角反射器阵列包括

透光的基础组件，所述透光的基础组件具有第一主面和配置在所述第一主面的相反侧的第二主面，

多个二面角反射器，所述多个二面角反射器彼此相对地设置在所述基础组件的第一主面，所述二面角反射器的每个具有所述第一反射表面和所述第二反射表面，和

遮光层，所述遮光层覆盖所述基础组件的所述第二主面的除了对应于所述二面角反射器的多个区域的区域。

14.根据权利要求1到3任一项所述的空中图像显示装置，其特征在于，

所述成像组件具有

第一光线控制面板，所述第一光线控制面板具有在第一层压方向被层压的多个第一透光面板，和

第二光线控制面板，所述第二光线控制面板具有在与所述第一层压方向垂直的第二层压方向被层压的多个第二透光面板，

每个第一透光面板具有

第一主面，所述第一反射表面形成在所述第一主面，

第二主面，所述第二主面配置在所述第一主面的相反侧，和

第一遮光层，所述第一遮光层配置在所述第二主面上，并且

每个第二透光面板具有

第三主面，所述第二反射表面形成在所述第三主面上，

第四主面，所述第四主面配置在所述第三主面的相反侧，和

第二遮光层，所述第二遮光层配置在所述第四主面上。

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