CN111989616B - 图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的实施例的图像显示装置100包括：发射单元20；照射对象物30；和反射部40。发射单元沿着预定轴线发射图像光。照射对象物布置于预定轴线1的周围的至少一部分。反射部相对于预定轴线与发射单元对置地布置并且具有多个反射区域42，该多个反射区域42将发射的图像光分为多个光束并且将光束朝着照射对象物反射。

Description

图像显示装置
技术领域
本技术涉及在屏幕等上显示图像的图像显示装置。
背景技术
过去，已经开发了用于将图像投影到各种形状的屏幕等上的技术。例如，通过将图像投影在圆柱形屏幕的侧面上，可以欣赏在360度的所有方向上显示的全周图像。
专利文献1描述了一种用于在具有旋转器形状的全周屏幕上显示视频的全周视频绘制设备。在专利文献1中描述的全周视频绘制设备中，旋转体反射镜以其凸出面朝向下方的方式安装在全周屏幕的顶部上。由图像投影单元从全周屏幕的下方投影的投影光被旋转体反射镜反射在全周屏幕的全周上。这使得可以立体地显示视频(专利文献1的说明书的第[0025]、[0033]和[0040]段、图1等)。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开No.2004-12477
发明内容
技术问题
期望将这种用于在全周屏幕等上显示图像的技术应用于诸如广告和娱乐之类的广泛领域，并且需要一种能够实现高娱乐性的图像显示的技术。
鉴于如上所述的情况，本技术的目的是提供一种图像显示装置，该图像显示装置能够在全周屏幕等上实现高娱乐性的图像显示。
问题的解决方案
为了实现上述目的，根据本技术的实施例的图像显示装置包括：发射单元；照射对象物；和反射部。
发射单元沿着预定轴线发射图像光。
照射对象物布置于预定轴线的周围的至少一部分。
反射部关于预定轴线与发射单元对置地布置并且具有多个反射区域，所述多个反射区域将发射的图像光分为多个光束并且将光束朝着照射对象物反射。
在该图像显示装置中，从发射单元沿着预定轴线发射的图像光入射于与发射单元对置地布置的反射部。反射部设置有多个反射区域。已经入射于多个反射区域的图像光被分裂成多个光束并且朝着照射对象物反射，该照射对象物布置于预定轴线的周围的至少一部分。以这种方式，通过划分和照射图像光，可以在全周屏幕等上实现高娱乐性的图像显示。
多个反射区域可以包括：第一反射区域，反射图像光并发射第一光束；以及第二反射区域，反射图像光并发射第二光束，该第二光束沿着与第一光束的方向不同的方向行进。
结果，可以控制从各个反射区域发射的各个光束的行进方向等，并且适当地划分各个光束。
照射对象物可以具有第一漫射面，该第一漫射面使以第一角度入射的光漫射。在这种情况下，第一反射区域可以发射基本平行的光束，所述基本平行的光束以第一角度作为第一光束入射于第一漫射面。
结果，可以使用第一光束实现高精度的图像显示，并且例如，可以充分地改善显示在照射对象物上的图像的质量。
第一反射区域可以被构造为具有包括预定轴线的平面上的截面形状当从发射单元观看时为凹形的抛物线形状，并且抛物线的轴线和预定轴线可以彼此不同。
结果，可以高精度地发射基本平行的光束。结果，可以在全周屏幕等上实现高质量的图像显示。
第一光束可以是显示主图像的光束。
结果，可以在全周屏幕等上显示主图像，并实现高娱乐性的图像显示。
第一漫射面可以使在第二角度范围内入射的光透射，第二角度范围不同于包括第一角度的第一角度范围。在这种情况下，第二反射区域可以反射图像光并发射第二光束，所述第二光束在第二角度范围内入射于第一漫射面。
结果，例如可以使用第二光束在不同于第一控制面的另一区域中执行图像显示，并且可以改善娱乐性。
第二反射区域可以发射基本平行的光束作为第二光束，所述基本平行的光束以包括在第二角度范围内的第二角度入射于第一漫射面。
结果，例如可以使用第二光束适当地显示图像。
照射对象物可以具有第二漫射面，该第二漫射面使以第二角度入射的光漫射。
结果，例如可以叠加和显示图像，并且表现出优异的视觉效果。
第二反射区域可以发射发散光束作为第二光束，所述发散光束在第二角度范围内入射于第一漫射面。
结果，可以例如扩大和施加第二光束，并且容易地扩大使用第二光束等的效果的范围。
第二反射区域可以具有包括预定轴线的平面上的截面形状当从发射单元观看时为凸形的形状。
结果，例如可以容易地调整第二光束的应用范围。
第二反射区域可以发射会聚光束作为第二光束，所述会聚光束在第二角度范围内入射于第一漫射面。
结果，例如，可以以放大或缩小的大小施加第二光束，扩大使用第二光束的显示范围，并增加亮度。
第二反射区域可以具有包括预定轴线的平面上的截面形状当从发射单元观看时为凹形的形状。
结果，例如，可以容易地调整第二光束的应用范围、亮度等。
第二光束可以是显示副图像、叠加图像、指示器和照明中的至少一者的光束。
结果，可以在全周屏幕等上显示诸如副图像的副内容，并实现高娱乐性的图像显示。
反射部可以具有关于预定轴线的旋转面。在这种情况下，多个反射区域可以分别设置在旋转面上。
结果，例如可以在关于预定轴线旋转对称的全周屏幕等上在所有方向上显示图像。
第一反射区域可以布置在旋转面的周边。在这种情况下，第二反射区域可以布置在旋转面的中心。
结果，例如，通过使用投影在旋转面的周边上的图像光来显示主图像等。结果，例如可以在全周屏幕等上以高分辨率显示图像，并实现高质量的图像显示。
照射对象物可以使以各自不同角度入射的不同波长的光漫射。在这种情况下，多个反射区域可以对于照射对象物的预定的照射范围发射不同波长的多个光束。
结果，可以在照射对象物的照射范围内显示高亮度的彩色图像等，并且可以在全周屏幕等上实现高质量的图像显示。
照射对象物可以遍及预定轴线的周围整体而布置。
结果，在预定轴线周围构造了全周屏幕，并且可以欣赏全周图像等。
照射对象物可以以预定轴线作为中心轴线构成为圆柱形状。
结果，可以在圆柱形的全周屏幕等上实现高质量的图像显示。
照射对象物可以是使用衍射光学元件的屏幕。
通过使用衍射光学元件，可以实现足够高质量的图像显示。
发明的有益效果
如上所述，根据本技术，可以在全周屏幕等上实现高娱乐性的图像显示。注意，这里描述的效果不一定是限制性的，并且可以提供本公开中描述的任何效果。
附图说明
图1是示意性地示出根据本技术的第一实施例的图像显示装置的外观的图。
图2是示出透射型全息图的构造示例的示意图。
图3是用于描述要被反射镜反射的图像光的示意图。
图4是示出反射镜的具体构造示例的示意图。
图5是示出由图4中所示的反射镜反射的图像光的入射角度与屏幕的衍射效率之间的关系的曲线图。
图6是示出反射镜的另一构造示例的示意图。
图7是示出由图6中所示的反射镜反射的图像光的入射角度与屏幕的衍射效率之间的关系的曲线图。
图8是示出反射镜的另一构造示例的示意图。
图9是示出由图8中所示的反射镜反射的图像光的入射角度与屏幕的衍射效率之间的关系的曲线图。
图10是示出根据比较示例的图像显示装置的构造示例的示意图。
图11是示出根据比较示例的另一图像显示装置的构造示例的示意图。
图12是示意性地示出根据本技术的第二实施例的图像显示装置的外观的图。
图13是示出屏幕单元的衍射效率的示例的示意图。
图14是用于描述使用图像显示装置的图像显示的示例的示意图。
图15是示意性地示出根据本技术的第三实施例的图像显示装置的外观的图。
图16是示意性地示出根据本技术的第四实施例的图像显示装置的外观的图。
具体实施方式
现在将在下面参照附图描述根据本技术的实施例。
<第一实施例>
[图像显示装置的构造]
图1是示意性地示出根据本技术的第一实施例的图像显示装置100的外观的图。图像显示装置100能够显示在360度的所有方向上显示的全周图像。
图像显示装置100通过被布置在桌子、地板等上来使用。在本实施例中，将布置图像显示装置100的平面的方向(XZ平面)描述为水平方向，并且将垂直于水平方向的方向(Y方向)描述为上下方向。不言而喻，无论图像显示装置100所布置的朝向如何，本技术都是适用的。
图像显示装置100包括基座10、发射单元20、屏幕30和反射镜40。
基座10构成为圆柱形状，并设置在图像显示装置100的下部。基座10通过任意的保持机构(未示出)保持发射单元20、屏幕30和反射镜40。此外，基座10适当地设置有诸如电池(未示出)之类的电源、扬声器和图像显示装置100的操作所需的其它元件。基座10的形状等不受限制，并且可以使用诸如长方体形状之类的任意形状。
发射单元20朝上大致安装在圆柱形基座10的中心的位置处。发射单元20发射图像光21，该图像光21沿着在上下方向(Y方向)上延伸的光轴1形成图像。在该实施例中，光轴1对应于预定轴线。发射单元20用作视频投影仪(投影仪)，其通过向上投影(发射)图像光21来投影视频等。
图1图示了沿着包括光轴1的任意平面截取的图像显示装置100的截面。发射单元20沿着光轴1径向地发射图像光21。因此，在包括光轴1的任意平面中，以预定视角从发射单元20发射图像光21。
图1示意性地图示了发射到包括光轴1的截面的一侧(图中的右侧)的图像光21，该图像光21关于光轴1被划分。另外，在图1中，省略了发射到截面的另一侧(图中的左侧)的图像光21的图示。实际上，发射单元20遍及光轴1的全周发射图像光21。因此，在包括光轴1的截面中，图像光21相对于光轴1两侧以预定视角发射。
作为发射单元20，例如，使用通过扫描与RGB的每种颜色相对应的激光来显示每个像素的激光扫描系统的彩色投影仪。发射单元20的具体构造不受限制。例如，可以根据图像显示装置100的大小、应用等适当地使用小型的移动投影仪(微型投影仪)或使用单色激光的投影仪。可替代地，可以使用能够投影图像光21的任意投影仪。
例如，作为发射单元20，可以适当地使用包括使用LD(激光二极管)、LED(发光二极管)等的发光元件以及使用MEMS(微机电系统)、DMD(数字镜设备)、反射型液晶、透射型液晶等的光调制元件的投影仪。即，可以使用具有诸如LD+MEMS、LD+DMD、LD+反射型液晶、LD+透射型液晶、LED+MEMS、LED+DMD、LED+反射型液晶和LED+透射型液晶之类的构造的投影仪等。不言而喻，当使用具有另一构造的投影仪时，本技术也是适用的。
屏幕30构成为圆柱形状，并且遍及光轴1的周围整体而布置。屏幕30包括内周面31和外周面32。内周面31和外周面32分别是圆柱形屏幕30的内部和外部的表面。
在本实施例中，屏幕30被设置为使得屏幕30(构成为圆柱形状)的中心轴线和发射单元20的光轴1基本重合。在图1中所示的示例中，示出了具有与基座10的直径类似的直径的屏幕30。本技术不限于此，并且可以适当地设定屏幕30的直径、高度等。在该实施例中，屏幕30对应于照射对象物。
屏幕30是使用衍射光学元件的屏幕。衍射光学元件(DOE)是使光衍射的光学元件。作为衍射光学元件，例如，使用用于利用记录在全息图上的干涉条纹使光衍射的全息光学元件(HOE)。
衍射光学元件的具体构造没有限制。例如，可以使用其中在元件内部记录有干涉条纹的体型HOE或者其中通过使用元件面的凹凸等记录干涉条纹的浮雕型(压纹型)HOE。对于这些HOE，例如，可以使用诸如光聚合物(光敏材料等)和UV可固化树脂之类的材料。此外，除了通过干涉条纹进行的衍射之外，还可以使用用于利用预定图案的衍射光栅等使光衍射的类型的衍射光学元件等。
在该实施例中，透射型全息图(透射型HOE)被用作衍射光学元件。因此，屏幕30用作使用透射型全息图的全息屏幕。
图2是示出透射型全息图33的构造示例的示意图。例如，通过漫射板使光漫射的干涉条纹被记录在透射型全息图33上，并且透射型全息图33具有使入射光2衍射的漫射功能，并且发射经衍射的入射光2作为漫射光3。通过发射漫射光3，可以在透射型全息图33(屏幕30)上显示图像。注意，从透射型全息图33发射的漫射光3是已经通过干涉条纹进行了一次衍射的一次衍射光(一次光)。
图2示意性地图示了以入射角度θA和θB入射于透射型全息图33的入射光2a和2b以及漫射光3。这里，入射角度例如是在入射光2入射的位置处透射型全息图33(屏幕30)的法线和入射光2的光路之间的角度。例如，垂直地入射于透射型全息图33的入射光2的入射角度为0°。
透射型全息图33具有入射光2a和2b入射的第一面34以及从其发射漫射光3的第二面35。第一面34对应于图1中的屏幕30内部的内周面31，并且第二面35对应于屏幕30外部的外周面32。
在本实施例中，透射型全息图33被构造为使以入射角度θA入射于第一面34的入射光2a衍射，并且从第二面35发射经衍射的入射光2a作为漫射光3。因此，透射型全息图33的第一面34，即，屏幕30的内周面31用作漫射面，该漫射面使以入射角度θA入射于内周面31的光漫射。在该实施例中，屏幕30的内周面31对应于第一漫射面，并且入射角度θA对应于第一角度。
根据诸如屏幕30的直径和高度之类的参数来设定入射角度θA。设定入射角度θA的方法等不受限制，并且入射角度θA可以例如根据以下描述的透射型全息图33或反射镜40的特性来设定。可替代地，可以根据图像显示装置100的各个部分的排列、设计等适当地设定入射角度θA。
此外，透射型全息图33能够使在包括入射角度θA的预定角度范围内入射于第一面34的入射光2衍射。即，具有包括在预定角度范围内的入射角度的入射光2被透射型全息图33衍射。在图2中，使用箭头4示意性地图示了包括入射角度θA的预定角度范围。在下文中，使用与箭头4相同的附图标记，将预定角度范围称为衍射角度范围4。在该实施例中，衍射角度范围4对应于第一角度范围。
透射型全息图33的衍射效率根据入射光2的入射角度而变化。这里，衍射效率是表示透射型全息图33对入射光2的衍射率的量。例如，衍射效率是基于入射光2的光强度与漫射光3的光强度之比来计算出的。衍射效率例如示出了在预定的入射角度处具有峰值的角度分布(参见图5和图7)。
根据该衍射效率的角度分布设定衍射角度范围4。例如，将衍射效率等于或高于衍射效率具有峰值的角度附近的预定参照值(例如，20％或10％)的范围设定为衍射角度范围4。因此，在包括在衍射角度范围4中的入射角度内入射于第一面34的入射光2以至少等于或高于预定参照值的比率被衍射，并且被发射为漫射光3。注意，设定衍射角度范围4等的方法不受限制。
同时，以偏离衍射角度范围4的入射角度的入射光2基本上没有被衍射地通过透射型全息图33。以下，将与衍射角度范围4不同的入射角度的角度范围描述为透射角度范围。在该实施例中，透射角度范围对应于第二角度范围。
透射角度范围例如是被设定为不与衍射角度范围4重叠的角度范围。例如，在相对于第一面34(内周面31)的入射角度从+90°到-90°的角度范围中，排除衍射角度范围4的角度范围是透射角度范围。
因此，透射型全息图33的第一面34，即，屏幕30的内周面31，使得在与包括入射角度θA的衍射角度范围4不同的透射角度范围内入射于内周面31的入射光2透射。因此，也可以说透射型全息图33对于在透射角度范围内入射于透射型全息图33的入射光是透明的。
如图2中所示，入射角度θB不包括在衍射角度范围4中。换句话说，入射角度θB是包括在透射角度范围中的角度。以入射角度θB入射于第一面34(内周面31)的入射光2b在不改变入射前后的行进方向等的情况下透过透射型全息图33。即，入射光2b作为未被衍射的光直行通过透射型全息图33。也可以说，通过透射型全息图33的入射光2b是通过干涉条纹进行了零次衍射的零次衍射光(零次光)。
不言而喻，不仅入射光2b，而且以不包括在衍射角度范围4中(包括在透射角度范围内)的入射角度入射于透射型全息图33的光也透射通过透射型全息图33，基本上没有被衍射。此外，例如，从图中的右上方入射于透射型全息图33的诸如天花板照明之类的外部光几乎不受衍射的影响。因此，透射型全息图33对于倾斜地入射于透射型全息图33的外部光基本上是透明的。
因此，透射型全息图33表现出高的入射角度选择性，取决于入射角度，入射光2被衍射或透射。因此，例如，通过控制相对于透射型全息图33的入射角度，可以同时建立将入射光2转换为漫射光3的漫射衍射(散射衍射)以及入射光2的透射。
注意，在不同波长的入射光2以相同的入射角度入射的情况下，入射光2被衍射的比率在一些情况下依赖于波长而变化。即，透射型全息图33的衍射效率的角度分布表现出波长依赖性。因此，例如，在发射显示彩色图像等的图像光21的情况下，根据包括在图像光21中的每种颜色的光(即，红光(R：红色)、绿光(G：绿色)和蓝光(B：蓝色))的衍射效率来设计透射型全息图33。
例如，透射型全息图33被适当地构造为使得以入射角度θA入射于透射型全息图33的RGB的每种颜色的光以适当的平衡和高效率被衍射。即，也可以说透射型全息图33被构造为使得可以使用以入射角度θA入射于透射型全息图33的图像光21适当地显示彩色图像。结果，可以在透射型全息图33(屏幕30)上实现高质量的图像显示。
在使用光敏材料等的体积型全息图用作透射型全息图33的情况下，具有预定曝光波长的物体光和参照光入射于片状光敏材料的一个面(第一面34)。作为物体光，使用通过使用漫射板等产生的漫射光。结果，由物体光(漫射光)和参照光引起的干涉条纹曝光于光敏材料，并且产生具有漫射功能的透射型全息图。
例如，通过适当地设定当曝光干涉条纹时的参照光的入射角度、曝光波长等，可以形成使以入射角度θA的图像光21(各颜色R、G和B的光)以适当的平衡最有效地衍射的透射型全息图33等。另外，形成透射型全息图33的方法不受限制，并且可以适当地构造透射型全息图33，以使得可以以期望的精度显示图像。
再次参照图1，使用例如全息膜形成屏幕30(全息屏幕)。全息膜是薄膜状的材料，并且例如由涂有光聚合物的基膜形成。通过将全息膜附着到诸如玻璃之类的高度平坦的基板上，来执行将干涉条纹曝光于全息膜。通过从基板上剥离记录有干涉条纹的全息膜并将该全息膜附着到构成为圆柱形状的透明基材(透明圆柱形基材)而形成圆柱形屏幕30。注意，在图1中，省略了透明圆柱形基材的图示。
全息膜(透射型全息图33)附着到例如圆柱形基材的内部或外部。结果，可以使用透射型全息图33容易地形成圆柱形屏幕30。此外，例如，可以将光聚合物等直接施加到透明圆柱形基材上。在这种情况下，在透明圆柱形基材的内部或外部形成由光聚合物形成的全息层。
例如，可以在光聚合物被施加到透明圆柱形基材上的同时使干涉条纹曝光于光聚合物。因此，不需要基膜并且可以减少部件的数量。另外，由于不需要附着过程，因此可以简化生产步骤并抑制屏幕30的生产成本。另外，全息图的类型、形成屏幕30的方法等不受限制。在下文中，将以体积型透射型全息图33作为示例进行描述。不言而喻，本技术也适用于使用另一类型的全息图等的情况。
反射镜40具有反射面41和多个反射区域42，该反射面41反射由发射单元20发射的图像光21。反射镜40关于光轴1与发射单元20对置地布置，以使得反射面41与发射单元20对置。在该实施例中，反射镜40对应于反射部。
反射面41具有相对于光轴1的旋转对称形状。即，反射面41是相对于光轴的旋转面。这允许图像光21遍及屏幕30的全周被反射。反射面41的直径被设定为例如类似于屏幕30的直径。
多个反射区域42将发射的图像光21划分为多个光束并且朝着屏幕30反射光。这里，光束例如是显示各个像素的光线的束(光线束)。光束包括在与预定行进轴平行的方向上行进的平行光束(基本平行的光束)、相对于预定行进轴辐射的发散光束以及相对于预定行进轴行进并会聚的会聚光束。
多个反射区域42设置在反射镜40的反射面41上。即，也可以说反射镜40的反射面41被分成多个区域，从而使得图像光21被分成多个光束并被反射。因此，入射于反射面41上的每个区域的图像光被反射为与该区域的特性相对应的光束。
在本实施例中，设置第一反射区域42a和第二反射区域42b作为多个反射区域42。在图1中，设置在反射面41上的第一反射区域42a(细密虚线的区域)的截面和第二反射区域42b(粗略虚线的区域)的截面用直线示意性地图示。实际上，适当地设定各个反射区域的截面，以便能够将入射的图像光21反射为期望的光束。这将在下面详细描述。
如图1中所示，第一反射区域42a布置在反射面41的周边。此外，第二反射区域42b布置在反射面41的中心。即，在相对于光轴1为旋转面的反射面41上，第二反射区域42b和第一反射区域42a从光轴1到外周按顺序布置。因此，当从发射单元20观看时，在反射面41的中心处的圆形区域是第二反射区域42b，并且在其外侧的环形区域是第一反射区域42a。
第一反射区域42a反射图像光21并发射第一光束43a。具体地，第一反射区域42a发射以入射角度θA入射于屏幕30的内周面31的基本平行的光束作为第一光束43a。
例如，在从发射单元20发射的图像光21中，投影到第一反射区域42a上的图像光21被第一反射区域42a反射并且作为以入射角度θA入射于内周面31的基本平行的光束(第一光束43a)被发射。在下文中，将投影到第一反射区域42a上的图像光21称为第一投影光22a。在图1中，使用点的图案示意性地图示了第一投影光22a和第一光束43a。
如参照图2等所描述的，以入射角度θA入射于内周面31的入射光2被屏幕30(透射型全息图33)衍射，并从外周面32发射作为漫射光3。因此，在屏幕30的外周面32上显示由第一光束43a(第一投影光22a)产生的图像。结果，从外部观察屏幕30的用户可以视觉识别遍及屏幕30的全周显示的全周图像。
注意，在本公开中，基本平行的光束包括以下光束，该光束例如包括以在图像显示可以被适当执行的角度范围(允许角度范围)内的入射角度入射于屏幕30的光线。即，以在允许角度范围内的入射角度入射的一组光线也包括在基本平行的光束中。另外，在本公开中，术语“基本平行”包括“平行”。即，基本平行的光束包括平行的光束。
允许角度范围例如根据全息屏幕(屏幕30)的衍射特性来设定。如上所述，屏幕30的衍射效率具有关于入射角度的角度分布。因此，例如，也可以以高衍射效率使以稍微偏移入射角度θA的入射角度入射于屏幕30的光衍射，并且发射衍射光作为漫射光3。
例如，将所有RGB颜色的光的衍射效率为50％以上的角度范围设定为允许角度范围。结果，入射于屏幕30的第一光束43a(图像光21)的50％以上被衍射，并且可以执行适当的图像显示。设定允许角度范围的方法等不受限制，并且例如，可以参照诸如40％和30％之类的衍射效率来设定允许角度范围。另外，可以通过使用任意方法来设定允许角度范围，从而可以执行适当的图像显示。
第二反射区域42b反射图像光21并发射沿着与第一光束43a的方向不同的方向行进的第二光束43b。具体地，第二反射区域42b反射图像光21并且发射在透射角度范围内入射于屏幕30的内周面31的第二光束43b。即，也可以说第二反射区域42b反射从发射单元20发射的图像光21，以使得作为反射光的第二光束43b透射通过屏幕30(透射型全息图33)。
在图1中所示的示例中，作为第二光束43b，发射出以透射角度范围内包括的入射角度θB入射于屏幕30的内周面31的基本平行的光束。注意，本技术不限于发射基本平行的光束作为第二光束43b的情况。例如，发散光束、会聚光束等可以被发射作为第二光束43b。下面将参照图6、图8等详细描述第二光束43b是发散光束和会聚光束的情况。
例如，在从发射单元20发射的图像光21中，投影到第二反射区域42b上的图像光21被第二反射区域42b反射，并且作为以入射角度θB入射于内周面31的基本平行的光束(第二光束43b)被发射。在下文中，将投影到第二反射区域42b上的图像光21称为第二投影光22b。在图1中，使用十字图案示意性地图示了第二投影光22b和第二光束43b。
以入射角度θB入射于内周面31的第二光束43b基本上不被屏幕30(透射型全息图33)衍射地从外周面32发射。图1示出了其中通过屏幕30的第二光束43b(第二投影光22b)被施加到其上布置有图像显示装置100的面(布置面11)的状态。在下文中，将布置面11上的要被施加第二光束43b的区域称为外部照射区域12。外部照射区域12例如是围绕图像显示装置100的全周的环形区域。
反射镜40的具体构造等不受限制。例如，可以使用诸如丙烯酸之类的树脂、玻璃和金属之类的任意材料作为形成反射镜40的材料。例如，通过对材料的表面执行镜面处理以使表面粗糙度Ra小于0.1μm，来形成反射面41(第一和第二反射区域42a和42b)。另外，根据例如处理精度、生产率等，可以将任意材料用于反射镜40。
此外，例如，反射镜40的反射面41可以用铝、银等的薄膜进行高反射涂覆。结果，可以高效地反射入射于反射面41的图像光21。此外，可以将使用诸如SiO2膜和聚合膜之类的薄膜来保护反射面41的保护涂层等适当地施加到反射面41的表面上。另外，用于高反射涂层和保护涂层的材料等不受限制。
图3是用于描述由反射镜40反射的图像光21的示意图。图3的部分A是示出当从一侧观看图像显示装置100时反射镜40和屏幕30之间的排列关系的示意图。图3的部分B是示出投影到反射镜40上的图像数据的示例的示意图。注意，在图3的部分A中省略了基座10和发射单元20的图示。
在图3的部分A中，示意性地图示了投影到反射面41的靠近光轴1的反射位置P上的图像光21p和投影到比反射位置P远离光轴1的反射位置Q上图像光21q。图像光21p和21q分别在反射位置P和Q处被反射，并以与每个反射位置的特性相对应的角度朝向屏幕30发射。在图3的部分A中，示意性地图示了到达屏幕30的图像光21p和21q。
在使用旋转对称的反射面41(旋转镜)以使图像光21入射于圆柱形屏幕30的情况下，图像光21在水平方向上以与反射面41上的反射位置相对应的倍率被放大并且入射于屏幕30。水平方向上的倍率M例如使用反射位置处的反射面41的直径
Figure BDA0002729108810000151
和圆柱形屏幕30的直径Φ表达如下。
Figure BDA0002729108810000152
例如，如图3的部分A中所示，入射于靠近光轴1的反射位置P的图像光21在反射位置P处被反射，并在到达屏幕30之前在水平方向上以倍率
Figure BDA0002729108810000153
被放大。类似地，入射于远离光轴1的反射位置Q的图像光21在反射位置Q处被反射，并在到达屏幕30之前在水平方向上以倍率
Figure BDA0002729108810000154
被放大。
结果，在靠近光轴1的反射位置P处的水平方向上的倍率Mp大于在远离光轴1的反射位置Q处的水平方向上的倍率Mq(Mp＞Mq)。因此，也可以说在图像光21中，反射位置越靠近反射面41的中心(光轴1)，则到达屏幕30时的倍率越高。
图3的部分B中所示的图像数据23例如是输入至发射单元20的图像数据23。图像数据23是其中存储了形成图像的图像信号24的数据。在图3的部分B中，图示了包括1280像素×720像素的像素的图像数据23。不言而喻，图像数据23的格式、像素数量等不受限制，并且可以使用任意图像数据23。
在图像显示装置100中，为了在圆柱形屏幕30上正确地显示视频，对图像信号24执行失真校正处理。例如，为了在屏幕30的全周上水平地显示直线，需要圆形图像信号24。图3的部分B示意性地图示了圆形图像信号24p和24q，投影到图3的部分A中所示的反射位置P和Q上的图像光21p和21q基于该圆形图像信号24p和24q。
如图3的部分B中所示，表示图像信号24p的圆周上的信息(像素)小于表示图像信号24q的圆周上的信息(像素)。因此，在将图像光21p和图像光21q扩大到屏幕30的直径Φ的情况下，投影在反射面41的中心附近的图像光21p的像素少，并且比投影在远离中心的位置处的图像光21q粗略。
如上所述，由于投影在反射面41的中心附近的图像光21具有少量的图像信号24的信息，并且在水平方向上的倍率M大，因此在屏幕30上形成具有低分辨率的图像。因此，例如，当使用在反射面41的中心附近反射的图像光21在屏幕30上显示图像时，在某些情况下显示粗略图像。
在该实施例中，如参照图1和图2所描述的，由设置在反射面41的外周上的第一反射区域42a反射的第一光束43a用作在屏幕30上显示图像的光束。即，使用在反射面41的远离光轴1的位置处反射的图像光21来显示作为主要内容的全周图像等。结果，可以在屏幕30上以高分辨率显示全周图像等，并且实现了全周屏幕上的高质量的图像显示。
以此方式，第一光束43a是显示全周图像的光束。全周图像的内容等不受限制，并且例如，诸如包括人或人物在其中动作的视频的移动图像和静止图像之类的任意图像可以被显示为全周图像。在该实施例中，全周图像对应于主图像。
在该实施例中，在反射面41的中心(第二反射区域42b)附近被反射的图像光21(第二光束43b)透射通过屏幕30。因此，使用第二光束43b等的图像未在屏幕30上显示。结果，可以避免屏幕30上显示的图像的分辨率降低的情况。
如图1中所示，透射通过屏幕30的第二光束43b被施加到布置面11的外部照射区域12。即，可以使用第二光束43b在外部照射区域12上显示图像。
由第二光束43b显示的图像的示例包括指示各种状态的指示器，各种状态诸如是图像显示装置100的电池状态和通信状态、时间、日历等。另外，可以通过使用第二光束43b来显示根据全周图像显示的诸如效果图像、副标题和字幕之类的副图像(副内容)。
此外，第二光束43b还可以用于显示用于照亮用户的手的照度。此外，例如，在可以检测到外部照射区域12上的用户操作输入的情况下，可以在外部照射区域12上显示用于控制音量、内容的再现/停止等的操作图标等。另外，第二光束43b显示的图像不受限制。
以此方式，第二光束43b是显示副图像、指示器等的光束。即，通过使用第二光束43b，可以在屏幕30以外的位置(外部照射区域12)处显示可以具有低分辨率的图像等。结果，可以表现出高娱乐性能和高可用性。
图4是示出反射镜40的具体构造示例的示意图。图5是示出由图4中所示的反射镜40反射的图像光21的入射角度与屏幕30的衍射效率之间的关系的曲线图。图4示意性地图示了沿着包括光轴1的任意平面截取的反射镜40(反射面41)和屏幕30的截面形状。
第一反射区域42a被构造为能够发射入射角度θA的基本平行的光束(第一光束43a)。在图4中所示的示例中，第一反射区域42a通过使用通过切出一部分抛物线而获得的曲线来构造。通过使用抛物线，可以以高精度产生基本平行的光束。在下文中，将构成第一反射区域42a的抛物线称为第一抛物线。在图4中，使用细密虚线示意性地图示了通过切出构成第一反射区域42a的第一抛物线而获得的弯曲形状。
第一反射区域42a的在包括光轴1的平面中的截面形状被构造为第一抛物线的一部分，该第一抛物线具有向上凸出的顶点并且从光轴1轴向偏移。即，第一反射区域42a被构造为具有包括光轴1的平面上的截面形状当从发射单元20观看时为凹形的第一抛物线的形状，第一抛物线的轴线和光轴1彼此不同。
注意，轴向偏移是指抛物线的轴线与光轴1彼此不重叠的状态。例如，轴向偏移状态包括抛物线的顶点偏离光轴1并且光轴1与包括在截面形状中的抛物线的轴线彼此平行的状态。这是抛物线从抛物线的轴线与光轴1重合的状态平行移动的状态。此外，轴向偏移状态包括光轴1与包括在截面形状中的抛物线的轴线在抛物线的顶点处以预定角度相交的状态。这是使抛物线从抛物线的轴线与光轴1重合的状态起相对于顶点旋转的状态。此外，使抛物线平行移动并引起抛物线旋转的状态也包括在轴向偏移状态中。
例如，通过适当地设定第一抛物线的朝向、位置和形状(例如，抛物线的开度和焦距)，可以形成第一反射区域42a，用于发射入射角度θA的基本平行的光束。
第二反射区域42b被构造为能够发射入射角度θB的基本平行的光束(第二光束43b)。在图4中所示的示例中，第二反射区域42b通过使用通过切出一部分抛物线而获得的曲线来构造。在下文中，将构成第二反射区域42a的抛物线称为第二抛物线。图4通过使用粗略虚线示意性地图示了通过切出构成第二反射区域42b的第二抛物线而获得的弯曲形状。
第二反射区域42b的在包括光轴1的平面中的截面形状被构造为第二抛物线的一部分，该第二抛物线具有向上凸出的顶点并且从光轴1轴向偏移。注意，第二抛物线例如是焦距等与第一抛物线的焦距等不同的抛物线。此外，第二抛物线的轴向偏移不同于第一抛物线的轴向偏移。例如，可以通过适当地设定第二抛物线的朝向、位置、形状等，来形成用于发射入射角度θB的基本平行的光束的第二反射区域42b。
第一反射区域42a和第二反射区域42b彼此连接，从而没有大的台阶。因此，反射镜40的截面具有将通过切出第一抛物线获得的曲线和通过切出第二抛物线获得的曲线彼此连接的形状。
图5是图示屏幕30(透射型全息图33)的衍射特性的示意图。曲线图的纵轴指示衍射效率，并且曲线图的横轴指示相对于屏幕30的内周面31的入射角度。
屏幕30的衍射效率相对于入射角度具有陡峭的峰结构36(角度分布)。在图5中，示意性地图示了屏幕30的衍射效率的峰结构36。根据该峰结构36，设定参照图2描述的衍射角度范围4、透射角度范围等。例如，将在该峰结构36中衍射效率高于预定阈值的角度范围设定为衍射角度范围4，并且将其它角度范围设定为透射角度范围。
适当地构造屏幕30，以使得例如衍射效率在入射角度θA处具有峰值(参见图2)。因此，以入射角度θA入射于内周面31的第一光束43a以足够高的衍射效率被衍射。结果，可以增加从外周面32发射的漫射光3的亮度，并且可以在屏幕30上显示明亮的图像。
入射角度θB被设定为偏离衍射效率的峰结构36的角度。即，入射角度θB被设定在光透射通过屏幕30的范围(透射角度范围)内，避免由于屏幕30而发生衍射的衍射角度范围4。因此，以入射角度θB入射于内周面31的第二光束43b基本上不被屏幕30衍射地透射通过屏幕30，并且被施加到外部照射区域12上。
在图4中所示的示例中，第二光束43b以与第一光束43a入射的范围重叠的方式入射。即使在这种情况下，第二光束43b也基本上不被衍射地透射通过屏幕30。因此，第二光束43b不影响第一光束43a显示的全周图像等。即，在各光束重叠并入射的范围内，同时实现衍射和透射。
如上所述，在图4中所示的反射镜40中，入射角度θA的基本平行的光束(第一光束43a)从布置在周边上的第一反射区域42a发射，并且入射角度θB的基本平行的光束(第二光束43b)从布置在中心的第二反射区域42b发射。然后，第一光束43a在圆柱形屏幕30上显示全周图像，并且第二光束43b在布置面11上的外部照射区域12上显示指示器等。
例如，通过适当地设定入射角度θB的值，可以容易地改变外部照射区域12的位置，即指示器等的显示位置。另外，通过使用基本平行的光束作为第二光束43b，可以增加在外部照射区域12上显示的图像的亮度等，并显示明亮的指示器等。结果，可以在外部照射区域12上以高质量显示图像。
注意，适当地设定第一反射区域42a和第二反射区域42b的边界的位置，即各个区域的大小(面积)，以使得例如可以以期望的分辨率在屏幕30上显示图像。例如，在屏幕30的下端显示在与第二反射区域42b的边界附近的第一反射区域42a内的反射位置处反射的图像光21。各个反射区域的边界的位置被设定为使得以适当的分辨率在下端显示图像。另外，设定各个反射区域的边界的位置的方法不受限制。
图6是示出反射镜的另一构造示例的示意图。图7是示出由图6中所示的反射镜50反射的图像光21的入射角度与屏幕30的衍射效率之间的关系的曲线图。在图6中所示的构造示例中，使用具有与图4中描述的屏幕30的构造类似的构造的屏幕。
第一反射区域52a被构造为能够发射入射角度θA的基本平行的光束(第一光束53a)。在图6中所示的示例中，第一反射区域52a通过使用通过切出一部分抛物线而获得的曲线来构造。在下文中，将构成第一反射区域52a的抛物线称为第三抛物线。第一反射区域52a例如与图4中所示的第一反射区域42a类似地构造。即，上述第一抛物线和第三抛物线是相同的抛物线。
第二反射区域52b被构造为能够发射发散光束(第二光束53b)。第二反射区域52b被构造为具有包括光轴1的平面上的截面形状当从发射单元20观看时为凸形的形状。在图6中所示的示例中，第二反射区域52b在包括光轴1的平面中的截面形状被构造为抛物线的一部分，该抛物线在光轴1上具有顶点并且向下凸出。在下文中，将构成第二反射区域52b的抛物线称为第四抛物线。
如图6中所示，第二反射区域52b具有朝着图像光21入射的一侧扩展的形状。结果，可以容易地将图像光21(第二投影光22b)作为发散光束发射。另外，通过使用以光轴1为对称轴的第四抛物线作为截面形状，可以以高精度控制包括在发散光束中的光线相对于内周面31的入射角度。
第一反射区域52a和第二反射区域52b彼此连接，从而没有大的台阶。因此，反射镜50的截面具有将通过切出第三抛物线获得的曲线和通过切出第四抛物线获得的曲线彼此连接的形状。
在第四抛物线中，设定顶点的位置、形状等，以使得作为发散光束的第二光束53b在第二光束53b透射通过屏幕30的角度范围内入射。即，第二反射区域52b被构造为使得第二光束53b中包括的光线透射通过屏幕30。
例如，如图7中所示，设定不与屏幕30的衍射效率的峰结构36重叠的入射角度范围54。在图7中，示意性地图示了设定为从入射角度θC到入射角度θC′的范围的入射角度范围54。入射角度θC和θC′是峰结构36(衍射角度范围4)中不包括的角度，即在透射角度范围内的角度。入射角度范围54的大小等不受限制，并且例如，可以将入射角度范围54设定为不与峰结构36重叠的任意角度范围。
适当地设定第四抛物线并且构造第二反射区域52b，以使得第二光束53b在设定的入射角度范围54内入射于屏幕30。这允许第二反射区域52b发射发散光束，该发散光束在透射角度范围内作为第二光束53b入射于内周面31。入射于屏幕30的发散光束(第二光束53b)没有被屏幕30衍射，而是原样通过屏幕30。
即使在使用发散光束作为第二光束53b的情况下，也可以在不被屏幕30衍射的情况下向外发射第二光束53b。第二光束53b用于例如用于产生在屏幕30上显示的全周图像等的照明。此外，通过适当地设定发散光束的应用范围、应用方向等，可以执行各种效果。
如上所述，在图6中所示的反射镜40中，入射角度θA的基本平行的光束(第一光束53a)从布置在周边上的第一反射区域52a发射，并且具有θC至θC′的入射角度的发散光束(第二光束53b)从布置在中心的第二反射区域52b发射。然后，第一光束53a在圆柱形屏幕30上显示全周图像，并且第二光束53b显示用于性能的照明等。结果，可以提供具有高娱乐性的观看体验。
图8是示出反射镜的另一构造示例的示意图。图9是示出由图8中所示的反射镜60反射的图像光21的入射角度与屏幕30的衍射效率之间的关系的曲线图。在图8中所示的构造示例中，使用具有与图4中描述的屏幕30的构造类似的构造的屏幕。
第一反射区域62a被构造为能够发射入射角度θA的基本平行的光束(第一光束63a)。在图8中所示的示例中，第一反射区域62a通过使用通过切出一部分抛物线而获得的曲线来构造。在下文中，将构成第一反射区域62a的抛物线称为第五抛物线。第一反射区域62a例如与图4中所示的第一反射区域42a类似地构造。即，上述第一抛物线和第五抛物线是相同的抛物线。
第二反射区域62b被构造为能够发射会聚光束(第二光束63b)。第二反射区域62b被构造为具有包括光轴1的平面上的截面形状当从发射单元20观看时为凹形的形状。因此，如图8中所示，当从图像光21入射的一侧观看时，第二反射区域62b具有凹形形状。
设计第二反射区域62b的截面形状，以使得例如反射的图像光聚集在预定位置(聚集位置P)处。即，在包括光轴1的截面中，设定凹形的截面形状，以使得被第二反射区域62b反射的图像光21通过聚集位置P。可以使用例如弧形、抛物线、自由曲线等适当地设定该截面形状。
在图8中所示的示例中，聚集位置P被设定在图像显示装置100(屏幕30)的内部。在这种情况下，通过聚集位置P的光作为发散光束入射于屏幕30的内周面31。注意，可以将聚焦位置P设定在图像显示装置100的外部。在这种情况下，图像光21作为会聚光束入射于内周面31。
因此，例如通过设定聚集位置P，可以容易地控制从第二反射区域62b发射的会聚光束中包括的光线相对于内周面31的入射角度。注意，本技术不限于设定聚集位置P的情况，并且例如，第二反射区域62b可以被构造为使得反射的图像光被聚集在预定范围(聚集范围)中而不是被聚集在聚集位置P。
第一反射区域62a和第二反射区域62b彼此连接，从而没有大的台阶。因此，反射镜60的截面具有将通过切出第五抛物线而获得的曲线和凹形曲线彼此连接的形状。
设定第二反射区域62b的凹形的截面形状，以使得作为会聚光束的第二光束63b在第二光束63b透射通过屏幕30的角度范围内入射。即，第二反射区域62b被构造为使得第二光束63b中包括的光线透射通过屏幕30。
例如，如图9中所示，设定不与屏幕30的衍射效率的峰结构36重叠的入射角度范围64。在图9中，示意性地图示了设定为从入射角度θD到入射角度θD′的范围的入射角度范围64。入射角度θD和θD′是峰结构36(衍射角度范围4)中不包括的角度，即在透射角度范围内的角度。入射角度范围64的大小等不受限制，并且例如，可以将入射角度范围64设定为不与峰结构36重叠的任意角度范围。
适当地设定凹形的截面形状并且构造第二反射区域62b，以使得第二光束63b在设定的入射角度范围64内入射于屏幕30。结果，第二反射区域62b能够发射在透射角度范围内入射于内周面31的会聚光束作为第二光束63b。入射于屏幕30的会聚光束(第二光束63b)不被屏幕30衍射地通过屏幕30。
即使在将会聚光束用作第二光束63b的情况下，也可以向外发射第二光束63b而不会被屏幕30衍射。例如，如图8中所示，在将聚集位置P设定在屏幕30内部的情况下，可以显示明亮的照明等以产生全周图像，并且可以表现出具有宽动态范围的性能效果。
此外，例如，通过发射朝着诸如桌子和地板之类的布置面12会聚的会聚光束，可以增加在外部照射区域12上显示的图像的亮度等(参见图1)。这使得可以显示足够明亮的指示器等。结果，可以实现具有良好可视性的附加信息等的显示，并且表现出高可用性。另外，可以通过适当地设定会聚光束的聚集位置P(聚集范围)、应用方向等来执行各种效果。
如上所述，在根据本实施例的图像显示装置100中，从发射单元20沿着光轴1发射的图像光21入射于与发射单元20对置地布置的反射镜40。反射镜40设置有多个反射区域42。入射于多个反射区域42的图像光21被分成多个光束43，并且朝着布置于光轴1的周围的至少一部分的的屏幕30反射。以这种方式，通过划分并施加图像光21，可以在全周屏幕等上实现高娱乐性的图像显示。
作为在全周屏幕上执行图像显示的方法，可以想到使用旋转镜的整个反射面投影图像等的方法。在这种情况下，由于在旋转镜的中心附近反射的光被放大并投影在全周屏幕上，因此存在降低亮度和分辨率的可能性。
图10是示出作为比较示例给出的图像显示装置的构造示例的示意图。在图10中所示的图像显示装置中，在旋转镜70的中心附近反射的光线71被朝着屏幕72的下端反射。
如参照图3所描述的，投影在旋转镜70的中心附近的图像光具有少量信息。此外，与光线71在旋转镜70的周边上被反射的情况相比，在旋转镜70的中心附近被反射的光线71(图像光)在到达屏幕72之前被大大放大。因此，屏幕72下端的像素变得粗略，这可能导致分辨率降低。此外，由于倍率高，因此在某些情况下亮度降低。结果，存在屏幕72上的图像显示劣化的可能性。
例如，可以考虑通过不使用投影在旋转镜70的中心附近的图像光来抑制图像显示的劣化的方法。在这种情况下，例如，使用使投影到中心的图像光变黑而不被照明的图像数据等。因此，由于投影了不用于屏幕72上的图像显示的图像光，因此存在发生不必要的数据处理等的可能性。
作为在设备的周边中显示指示器等的方法，除了在全周屏幕上进行图像显示之外，还可以考虑并入用于显示指示器等的另一显示装置的方法。在这种情况下，需要重新设置光源等。
图11是示出作为比较示例给出的另一图像显示装置的构造示例的示意图。在图11中所示的图像显示装置中，用于在桌面上显示指示器等的光源73设置在图像显示装置的顶部。在这种情况下，由于使用了另一光源73等，因此存在图像显示装置的成本增加的可能性。此外，可能存在通过新添加光源73等而增大设备大小的情况。
在根据本实施例的图像显示装置100中，反射镜40设置有第一反射区域42a和第二反射区域42b。第一反射区域42a发射显示全周图像等的第一光束43a，并且第二反射区域42a发射显示指示器等的第二光束43b。如上所述，通过针对每个反射区域分别发射光束，可以实现在屏幕30上的高质量的图像显示，显示指示器等，并且因此表现出高娱乐性。结果，可以提供高附加值的图像显示装置。
第一反射区域42a设置在反射镜40的周边上，并且第二反射区域42b设置在反射镜40的周边上。结果，可以使用适于在屏幕30上显示的图像光显示全周图像等，并以高分辨率和亮度实现足够高质量的图像显示。
此外，第二反射区域42b被构造为使得被第二反射区域42b反射的第二光束43b具有第二光束43b透射通过屏幕30的入射角度。结果，可以通过使用投影到中心上的图像光21来显示指示器、副标题、照明等。即，可以通过使用不适合在屏幕30上显示的图像光21来显示适合于图像光21的内容等。
结果，可以利用投影到中心的图像光21，并且抑制不必要的数据处理等的产生。另外，由于可以照原样使用从发射单元20发射的图像光21，因此可以增加显示指示器等的功能，而无需新提供光源等。结果，可以在不增加设备大小、设备成本等的情况下提供表现出优异娱乐性的图像显示装置100。结果，可以为诸如圆柱形显示器之类的显示装置创建新价值。
<第二实施例>
将描述根据本技术的第二实施例的图像显示装置。在下文中，将省略或简化与在上述实施例中描述的图像显示装置100中的构造和操作类似的构造和操作的描述。
图12是示意性地示出根据本技术的第二实施例的图像显示装置200的外观的图。图像显示装置200是圆柱形显示装置，其显示在360度的所有方向上显示的全周图像。图像显示装置200包括发射单元220、屏幕单元250和反射镜240。注意，发射单元220和反射镜240例如与图1中所示的发射单元20和反射镜40类似地构造。
屏幕单元250包括第一屏幕230a和第二屏幕230b。第一屏幕230a构成为圆柱形状，并且布置为遍及光轴1的全周。第一屏幕230a包括在圆柱形状内部的第一内周面231a和在圆柱形状外部的第一外周面232a。
第一屏幕230a包括具有漫射功能的透射型全息图33。此外，第一屏幕230a被构造为最有效地使以入射角度θA入射于第一内周面231a的光衍射。即，第一屏幕230a的衍射效率具有在入射角度θA处取峰值的角度分布(峰结构)。
因此，第一内周面231a用作使以入射角度θA入射于第一内周面231a的光漫射的漫射面。在本实施例中，入射角度θA对应于第一角度，并且第一内周面231a对应于第一漫射面。例如，第一屏幕230a与图1中所示的屏幕30类似地构造。
第二屏幕230b构成为圆柱形状，并且遍及光轴1的周围整体以预定间隔布置在第一屏幕230a的外部。第二屏幕230b包括在圆柱形状内部的第二内周面231b和在圆柱形状外部的第二外周面232b。
第二屏幕230b包括具有漫射功能的透射型全息图33。此外，第二屏幕230b被构造为最有效地使以入射角度θB入射于第二内周面231b的光衍射。即，第二屏幕230b的衍射效率具有在入射角度θB处取峰值的角度分布(峰结构)。
因此，第二内周面231b用作使以入射角度θB入射于第二内周面231b的光漫射的漫射面。在本实施例中，入射角度θB对应于第二角度，并且第二内周面231b对应于第二漫射面。
以此方式，屏幕单元250是圆柱形双屏幕，其中第一屏幕230a布置在内部，并且第二屏幕230b布置在外部。例如，第一屏幕230a被附着到具有预定厚度的圆柱形透明构件的内部，并且第二屏幕230b被附着到外部。例如，这样的构造是可能的。
图13是示出屏幕单元250的衍射效率的示例的示意图。在图13中，示意性地图示了第一屏幕230a的衍射效率的角度分布(第一峰结构36a)和第二屏幕230b的衍射效率的角度分布(第二峰结构36b)。
例如，第一屏幕230a被构造为使得第一峰结构236a在入射角度θA处具有峰值。在这种情况下，第二屏幕230b被适当地构造为使得第二结构236b在不同于入射角度θA的入射角度θB处具有峰值。通常，入射角度θB被设定为使得第二结构236b不与第一峰结构236a重叠。注意，可以设定入射角度θB，使得第一峰结构236a和第二结构236b在可以适当地执行在屏幕单元250上的图像显示的范围内部分重叠。
例如，第一屏幕230a以高比率使以入射角度θA入射的光衍射，并且使以入射角度θB入射的光基本不被衍射地透射通过。第二屏幕230b以高比率使以入射角度θB入射的光衍射，并且使以入射角度θA入射的光基本不被衍射地透射通过。结果，可以构造用于选择性地使设定的入射角度的光衍射的双屏幕。
再次参照图12，在反射镜240的第一反射区域242a中，从发射单元220发射的图像光21被反射，并且入射角度θA的第一光束43a被发射。第一光束43a入射于第一屏幕230a的第一内周面231a，被记录在第一屏幕230a上的干涉条纹衍射，并从第一外周面232a作为漫射光3发射。在下文中，从第一屏幕230a(第一外周面232a)发射的漫射光3将被称为第一漫射光3a。
第一漫射光3a入射于第二屏幕230b的第二内周面231b。例如，将第一漫射光3a的漫射范围适当地设定为不被第二屏幕230b衍射的角度范围。因此，第一漫射光3a透射通过第二屏幕230b并从第二外周面232b发射。结果，屏幕单元250外部的用户可以在视觉上识别在第一屏幕230a上显示的全周图像等。
此外，在反射镜240的第二反射区域242b中，从发射单元220发射的图像光21被反射，并且入射角度为θB的第二光束43b被发射。第二光束43b入射于第一屏幕230a的第一内周面231a，穿过第一屏幕230a，并从第一外周面232a被发射。
透射通过第一屏幕230a的第二光束43b入射于第二屏幕230b的第二内周面231b。第二光束43b被记录在第二屏幕230b上的干涉条纹衍射，并且作为漫射光3从第二外周面232b发射。在下文中，从第二屏幕230b(第二外周面232b)发射的漫射光3将被称为第二漫射光3b。
结果，通过第二漫射光3在第二屏幕230b上显示副标题、字幕、图标等的图像。注意，如图12中所示，被第二光束43b照射的区域(发射第二漫射光3b的区域)与显示全周图像等的区域重叠。因此，用户可以在视觉上识别由第二漫射光3b显示的图像，该图像被叠加在全周图像等上的图像上。在下文中，由第二漫射光3b显示的图像将被称为叠加图像。
如上所述，全周图像和叠加图像分别显示在第一屏幕230a和第二屏幕230b上。结果，例如，可以使用具有高分辨率的全周图像来执行视频表示，并在其上显示标题、图标、背景等。结果，可以将视频叠加在透明屏幕单元250上，并且实现高娱乐性的图像显示。
另外，通过适当地设定第一屏幕230a和第二屏幕230b之间的间隔(透明构件的厚度等)，可以在透明屏幕单元250上叠加浮动视频等。结果，可以以浮动的感觉和深度来执行视频表示，并且表现出优异的视觉效果。
图14是用于描述使用图像显示装置200的图像显示的示例的示意图。图14的部分A是示出平面上的立体视图的示例的示意图。图14的部分B是示出使用圆柱形屏幕单元250的立体视图的示例的示意图。在双重结构的屏幕单元250中，可以通过使用第一屏幕230a和第二屏幕230b之间的间隔来实现使用DFD(深度融合3D)等的立体视觉。
DFD是一种通过呈现深度来实现立体视觉的方法。如图14的部分A中所示，在用户5的视场中，两个透明的平面图像(2D视频等)一个放置在另一个后面。作为平面图像，例如，使用通过二维地投影所显示的三维物体而获得的图像。当观看在前显示的前图像233和在后显示的后图像234时，用户5将图像识别为(光学错觉)不是两个图像而是在深度方向上融合的一个图像。即，显示的图像被感知为立体视觉。
图14的部分B示意性地图示了用于使用DFD进行立体观看的圆柱形屏幕单元250的显示示例。例如，后图像234被显示在第一屏幕230a上，并且前图像233被显示在第二屏幕230b上以与后图像重叠。用户5可以通过以重叠的方式在视觉上识别前图像233和后图像234而将图像感知为一个立体图像。
以这种方式，通过使用其中两个透射型全息图33被组合的双重结构的屏幕单元250，可以提供其中立体图像看起来像漂浮在空中的观看体验。结果，通过使用一个视频源(发射单元220)可以表现出优异的视觉效果。
注意，第一屏幕230a和第二屏幕230b的顺序、间隔等不受限制。例如，第二屏幕230b可以布置在内部，并且第一屏幕230a可以布置在外部。这使得可以显示在背面上突起一定深度的叠加图像等。此外，例如，可以适当地设定每个屏幕的间隔(透明构件的宽度等)，以便能够实现期望的视觉效果(立体视觉等)。可替代地，可以采用其中第一屏幕230a和第二屏幕230b彼此之间没有间隔地附着的构造。另外，屏幕单元250的具体构造不受限制。
<第三实施例>
图15是示意性地示出根据本技术的第三实施例的图像显示装置300的外观的图。图像显示装置300是圆柱形显示装置，其显示在360度的所有方向上显示的全周图像。图像显示装置300包括发射单元320、屏幕330和反射镜340。注意，例如，发射单元320与图1中所示的发射单元20类似地构造。
屏幕330构成为圆柱形状，并且遍及发射单元320的光轴1的周围整体而布置。屏幕330包括具有漫射功能的透射型全息图33。在屏幕330上，例如，记录了被以三个入射角度的入射参照光曝光的干涉条纹。此外，当以每个入射角度执行曝光时，将不同的波长用作参照光的曝光波长。即，通过使用三种类型的曝光波长的参照光改变每个波长的入射角度来记录干涉条纹。干涉条纹(曝光)的记录例如执行三次。
作为参照光，使用红光R(波长约为630nm)、绿光G(波长约为530nm)和蓝光R(波长约为455nm)。例如，红光R、绿光G和蓝光B分别以入射角度θr、入射角度θg和入射角度θB入射于透射型全息图33，并且对应于各个波长的干涉条纹被曝光。注意，各个入射角度满足以下关系：θr＜θg＜θB，并且其值根据以下描述的照射区域335来设定。作为物体光，使用具有与参照光相同波长的漫射光。注意，作为物体光(漫射光)的入射角度，对于各个波长使用相同角度。
例如，当红光R以入射角度θr入射于屏幕330时，红光R在衍射效率的峰值处被衍射，并且被发射为红色漫射光3。类似地，以入射角度θB和入射角度θg入射的蓝光B和绿光G以各自最大的衍射效率被衍射，并且分别被发射为绿色漫射光3和蓝色漫射光3。因此，屏幕330被构造为漫射不同波长的光，这些光以不同的角度入射。注意，可以使用另一种方法来构造屏幕330。
反射镜340具有第一反射区域342a、第二反射区域342b和第三反射区域342c。各个反射区域从反射镜340的中心(光轴1)到外周以第三反射区域342c、第二反射区域342b和第一反射区域342a的顺序布置。
第一反射区域342a被构造为能够反射图像光21并发射以入射角度θB入射于屏幕330的基本平行的光束。第二反射区域342b被构造为能够反射图像光21并发射以入射角度θg入射于屏幕330的基本平行的光束。第三反射区域342c被构造为能够反射图像光21并发射以入射角度θr入射于屏幕330的基本平行的光束。
注意，入射角度θr、入射角度θg和入射角度θB被设定为使得从各个反射区域发射的基本平行的光束入射于设置在屏幕330上的照射区域335。例如，基于照射区域335和各个反射区域的排列来设定入射角度θr、入射角度θg和入射角度θB，以使得基本平行的光束发射到相同范围。在该实施例中，照射区域335对应于预定照射范围。
图15示意性地图示了由第一至第三反射区域342a至342c反射的图像光21入射于设定在屏幕330上的照射区域335的状态。设置照射区域335的位置、照射区域335的大小等不受限制，并且可以适当地来设定。
通过发射单元320，不同颜色(波长)的图像光21被朝着对应的反射区域投影。例如，蓝色图像光21投影在第一反射区域342a上，并且蓝色基本平行的光束从第一反射区域342a朝着照射区域335发射。此外，绿色图像光21投影在第二反射区域342b上，并且绿色基本平行的光束从第二反射区域342b朝着照射区域335发射。另外，红色图像光21投影在第三反射区域342c上，并且红色基本平行的光束从第三反射区域342c朝着照射区域335发射。
因此，在本实施例中，第一至第三反射区域342a至342c分别向屏幕330上的照射区域335发射不同波长的蓝色、绿色和红色基本平行的光束。因此，从各个反射区域发射的蓝色、绿色和红色基本平行的光束入射于照射区域335。
入射于照射区域335的各个颜色的基本平行的光束以高衍射效率被衍射，并被发射为漫射光。结果，R、G和B图像被叠加并显示在照射区域335上。注意，从发射单元320发射的R、G和B的各个颜色的图像光21被适当地构造，以使得例如在屏幕330上的照射区域335上显示彩色图像等。结果，可以在照射区域335上以高亮度显示明亮的彩色图像等。
以这种方式，通过利用透射型全息图33(屏幕330)的高入射角度选择性，可以改善图像的亮度等。结果，例如，可以确保高动态范围，并且可以在全周屏幕等上以高可见度显示高质量的全周图像等。
<第四实施例>
图16是示意性地示出根据本技术的第四实施例的图像显示装置400的外观的图。图像显示装置400包括发射单元420、屏幕430和反射镜440。如图16中所示，在图像显示装置400中使用平面屏幕430。在下文中，布置图像显示装置400的平面方向被定义为水平方向，并且垂直于水平方向的方向被定义为上下方向。屏幕430的厚度方向被定义为前后方向。
发射单元420布置在图像显示装置400的下侧，并且向上发射图像光21。屏幕430具有平面形状并且平行于上下方向布置。屏幕430具有图像光21入射在其上的内面431和与之相对的外面432。
此外，屏幕430包括具有漫射功能的透射型全息图33。屏幕430被构造为例如使以入射角度θA入射于内面431的光衍射，并且从外面432发射衍射光作为漫射光3。注意，以远离入射角度θA的角度入射的光原样透射通过屏幕430。在该实施例中，内面431对应于第一漫射面。
反射镜440包括第一反射区域442a和第二反射区域442b。第一反射区域442a被构造为反射从发射单元420发射的图像光21，并发射以入射角度θA入射于屏幕430的内面431的基本平行的光束。即，在第一反射区域442a中，图像光21从反射图像光21的各个反射位置沿着相同方向(以入射角度θA入射于内面431的方向)朝着内面431反射。
第一反射区域442a被构造为使得例如在包括光轴1并且平行于上下方向和前后方向的平面(以下称为中心平面)上的截面形状包括通过切出具有面向上的顶点的抛物线的一部分而获得的线段。
第一反射区域442a在与中心平面平行的另一平面上的截面形状例如根据相对于中心平面中的抛物线距中心平面的距离(深度)等适当地设计。本技术不限于此，并且可以使用能够构造第一反射区域442a的任意方法。
例如，可以使用诸如计算微小反射面之类的方法，该微小反射面针对表示构成图像光21的每个像素的发射方向的每个矢量在期望的方向上反射每个矢量。在这种情况下，例如，可以通过模拟微小反射面来构造整个反射面，在该微小反射面上，使矢量的Z分量(深度分量)为零，并且X分量和Y分量的比率基本恒定。
第二反射区域442b被构造为反射从发射单元420发射的图像光21，并发射以入射角度θB入射于屏幕430的内面431的基本平行的光束。入射角度θB被设定为例如光不被屏幕430衍射并且透射通过屏幕430的角度。第二反射区域442b被适当地构造为例如使用与构造第一反射区域442a的方法类似的方法，以能够发射入射角度θB的基本平行的光束。
如图16中所示，从反射镜440的第一反射区域442a发射的入射角度θA的基本平行的光束被屏幕430衍射，并作为漫射光3从外面432发射。结果，图像显示在平面形的透明屏幕430上。此外，从第二反射区域442b发射的入射角度θB的基本平行的光束透射通过屏幕430，并且被施加到诸如桌子和地板之类的布置面。结果，可以在图像显示装置400的外部显示指示器等。
如上所述，即使在使用平面屏幕430的情况下，也可以同时在屏幕430上实现衍射和透射，并且可以在屏幕430上显示图像并且在设备的外部显示指示器等。结果，可以提供高附加值的图像显示装置400。
另外，本技术不限于使用透射型全息图的情况，并且例如，可以使用包括反射型全息图的屏幕430。
例如，在使用反射型全息图的屏幕430中，以高衍射效率将以入射角度θA入射的光作为漫射光从光入射的表面发射。即，以入射角度θA入射的光被屏幕430漫反射。此外，例如，以入射角度θB入射的光未经历衍射地透射通过屏幕430，并且被施加到布置面等。
如上所述，在使用反射型全息图的情况下，在光束入射的内面431侧显示图像。此外，指示器等显示在外面432侧的布置面(桌子、地板等)上。结果，例如，可以使用一个光源来在屏幕430上显示主要内容，并且在其背侧的地板等上显示指示器等。
注意，屏幕430的形状不限于平面形状。例如，可以使用具有半圆柱形状的屏幕430、具有包括任意曲面形状的任意形状的屏幕430等。即使在这种情况下，通过根据屏幕430的形状适当地构造反射镜440，也可以在屏幕430上显示图像以及指示器等。
在根据上述本技术的特征部分中，可以组合至少两个特征部分。换句话说，在各个实施例中描述的各种特征可以与实施例无关地进行任意组合。此外，上述各种效果不是限制性的，而仅仅是说明性的，并且可以提供其它效果。
注意，本技术还可以采取以下构造。
(1)一种图像显示装置，包括：
发射单元，沿着预定轴线发射图像光；
照射对象物，布置于所述预定轴线的周围的至少一部分；和
反射部，关于所述预定轴线与所述发射单元对置地布置并且具有多个反射区域，所述多个反射区域将发射的图像光分为多个光束并且将光束朝着所述照射对象物反射。
(2)根据(1)所述的图像显示装置，其中
所述多个反射区域包括第一反射区域和第二反射区域，所述第一反射区域反射所述图像光并发射第一光束，所述第二反射区域反射所述图像光并发射第二光束，所述第二光束沿着与所述第一光束的方向不同的方向行进。
(3)根据(2)所述的图像显示装置，其中
所述照射对象物具有第一漫射面，所述第一漫射面使以第一角度入射的光漫射，以及
所述第一反射区域发射基本平行的光束，所述基本平行的光束以所述第一角度作为所述第一光束入射于所述第一漫射面。
(4)根据(3)所述的图像显示装置，其中
所述第一反射区域被构造为具有包括所述预定轴线的平面上的截面形状当从所述发射单元观看时为凹形的抛物线形状，并且抛物线的轴线和所述预定轴线彼此不同。
(5)根据(3)或(4)所述的图像显示装置，其中
所述第一光束是显示主图像的光束。
(6)根据(3)至(5)中的任一项所述的图像显示装置，其中
所述第一漫射面使在第二角度范围内入射的光透射，所述第二角度范围不同于包括所述第一角度的第一角度范围，以及
所述第二反射区域反射所述图像光并发射所述第二光束，所述第二光束在所述第二角度范围内入射于所述第一漫射面。
(7)根据(6)所述的图像显示装置，其中
所述第二反射区域发射基本平行的光束作为所述第二光束，所述基本平行的光束以包括在所述第二角度范围内的第二角度入射于所述第一漫射面。
(8)根据(7)所述的图像显示装置，其中
所述照射对象物具有第二漫射面，所述第二漫射面使以所述第二角度入射的光漫射。
(9)根据(6)所述的图像显示装置，其中
所述第二反射区域发射发散光束作为所述第二光束，所述发散光束在所述第二角度范围内入射于所述第一漫射面。
(10)根据(9)所述的图像显示装置，其中
所述第二反射区域具有包括所述预定轴线的平面上的截面形状当从所述发射单元观看时为凸形的形状。
(11)根据(6)所述的图像显示装置，其中
所述第二反射区域发射会聚光束作为所述第二光束，所述会聚光束在所述第二角度范围内入射于所述第一漫射面。
(12)根据(11)所述的图像显示装置，其中
所述第二反射区域具有包括所述预定轴线的平面上的截面形状当从所述发射单元观看时为凹形的形状。
(13)根据(3)至(11)中的任一项所述的图像显示装置，其中
所述第二光束是显示副图像、叠加图像、指示器和照明中的至少一者的光束。
(14)根据(2)至(13)中的任一项所述的图像显示装置，其中
所述反射部具有关于所述预定轴线的旋转面，以及
所述多个反射区域分别设置在所述旋转面上。
(15)根据(14)所述的图像显示装置，其中
所述第一反射区域布置在所述旋转面的周边，以及
所述第二反射区域布置在所述旋转面的中心。
(16)根据(1)所述的图像显示装置，其中
所述照射对象物使以各自不同角度入射的不同波长的光漫射，以及
所述多个反射区域对于所述照射对象物的预定的照射范围发射不同波长的多个光束。
(17)根据(1)至(16)中的任一项所述的图像显示装置，其中
所述照射对象物遍及所述预定轴线的周围整体而布置。
(18)根据(1)至(17)中的任一项所述的图像显示装置，其中
所述照射对象物以所述预定轴线作为中心轴线构成为圆柱形状。
(19)根据(1)至(18)中的任一项所述的图像显示装置，其中
所述照射对象物是使用衍射光学元件的屏幕。
附图标记列表
1 光轴
2、2a、2b 入射光
3、3a、3b 漫射光
4 衍射角度范围
20、220、320、420 发射单元
21、21p、21q 图像光
30、330、430 屏幕
31 内周面
32 外周面
33 透射型全息图
40、50、60、240、340、440 反射镜
41 反射面
42a、52a、62a、242a、442a 第一反射区域
42b、52b、62b、242b、442b 第二反射区域
43a、53a、63a 第一光束
43b、53b、63b 第二光束
250、 屏幕单元
231a 第一内周面
231b 第二内周面
100、200、300、400 图像显示装置

Claims (18)

1.一种图像显示装置，包括：
光发射单元，沿着预定轴线发射图像光；
照射对象物，布置于所述预定轴线的周围的至少一部分；和
反射部，关于所述预定轴线与所述光发射单元对置地布置并且具有多个反射区域，所述多个反射区域具有不同的形状以将发射的图像光分为多个光束并且将光束朝着所述照射对象物反射，
其中所述照射对象物具有第一漫射面和第二漫射面，其中所述第一漫射面使以第一角度入射于所述第一漫射面的光漫射，并且使在第二角度范围内入射于照射对象物的光透射照射对象物，所述第二角度范围不同于包括所述第一角度的第一角度范围，并且所述第二漫射面使以包括在所述第二角度范围内的第二角度入射于照射对象物的光漫射。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中
所述多个反射区域包括第一反射区域和第二反射区域，所述第一反射区域反射所述图像光并发射第一光束，所述第二反射区域反射所述图像光并发射第二光束，所述第二光束沿着与所述第一光束的方向不同的方向行进。
3.根据权利要求2所述的图像显示装置，其中
所述第一反射区域发射基本平行的光束，所述基本平行的光束以所述第一角度作为所述第一光束入射于所述第一漫射面。
4.根据权利要求3所述的图像显示装置，其中
所述第一反射区域被构造为具有包括所述预定轴线的平面上的截面形状当从所述光发射单元观看时为凹形的抛物线形状，并且抛物线的轴线和所述预定轴线彼此不同。
5.根据权利要求3所述的图像显示装置，其中
所述第一光束是显示主图像的光束。
6.根据权利要求3所述的图像显示装置，其中
所述第二反射区域反射所述图像光并发射所述第二光束，所述第二光束在所述第二角度范围内入射于所述第一漫射面。
7.根据权利要求6所述的图像显示装置，其中
所述第二反射区域发射基本平行的光束作为所述第二光束，所述基本平行的光束以所述第二角度入射于所述第一漫射面。
8.根据权利要求6所述的图像显示装置，其中
所述第二反射区域发射发散光束作为所述第二光束，所述发散光束在所述第二角度范围内入射于所述第一漫射面。
9.根据权利要求8所述的图像显示装置，其中
所述第二反射区域具有包括所述预定轴线的平面上的截面形状当从所述光发射单元观看时为凸形的形状。
10.根据权利要求6所述的图像显示装置，其中
所述第二反射区域发射会聚光束作为所述第二光束，所述会聚光束在所述第二角度范围内入射于所述第一漫射面。
11.根据权利要求10所述的图像显示装置，其中
所述第二反射区域具有包括所述预定轴线的平面上的截面形状当从所述光发射单元观看时为凹形的形状。
12.根据权利要求3所述的图像显示装置，其中
所述第二光束是显示副图像、叠加图像、指示器和照明中的至少一者的光束。
13.根据权利要求2所述的图像显示装置，其中
所述反射部具有关于所述预定轴线的旋转面，以及
所述多个反射区域设置在所述旋转面上。
14.根据权利要求13所述的图像显示装置，其中
所述第一反射区域布置在所述旋转面的周边，以及
所述第二反射区域布置在所述旋转面的中心。
15.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中
所述照射对象物使以不同角度入射于照射对象物的不同波长的光漫射，以及
所述多个反射区域对于所述照射对象物的预定的照射范围发射不同波长的多个光束。
16.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中
所述照射对象物遍及所述预定轴线的周围整体而布置。
17.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中
所述照射对象物具有以所述预定轴线作为中心轴线的圆柱形状。
18.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中
所述照射对象物是使用衍射光学元件的屏幕。
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