CN112334830A - 图像显示设备 - Google Patents

Abstract

根据本发明实施例的图像显示设备，设置有：发射单元；待照射的对象；光学单元；以及偏振控制单元。发射单元沿着指定轴发射图像光。待照射的对象布置在围绕指定轴的至少一部分处。光学单元相对于作为基准的指定轴与发射单元相对地布置，并使发射的图像光进入待照射的对象。偏振控制单元根据待照射的对象的形状控制进入该对象的图像光的偏振状态。

Description

图像显示设备

技术领域

本技术涉及一种在屏幕等上显示图像的图像显示设备。

背景技术

通常，通过将图像投影到屏幕等上来显示图像的技术是已知的。专利文献1公开了一种用于减少具有光滑表面的透明屏幕上的镜面反射的图像显示系统。在该图像显示系统中，由超短焦投影仪从透明屏幕的倾斜下部投射图像光。透射在特定方向上偏振的光的偏振板设置在投影仪和透明屏幕之间。偏光板调节图像光，使得在透明屏幕的中心部分，P偏振分量占主导。因此，减少了透明屏幕上的镜面反射，并且可以减少由于图像光的反射而产生的不必要的图像(专利文献1中的说明书的段落[0022]、[0024]、[0026]和[0036]、图1等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6167340号

发明内容

技术问题

近年来，已经开发了使用全圆周屏幕等显示全圆周图像等的技术。同样，在这种全圆周屏幕等中，减少反射的影响是重要的，并且期望提供能够在全圆周屏幕等上实现高质量的图像显示的技术。

鉴于上述情况，本技术的目的是提供一种能够在全圆周屏幕等上实现高质量图像显示的图像显示设备。

问题的解决方案

为了实现上述目的，根据本技术实施例的图像显示设备包括发射器、照射目标对象、光学单元和偏振控制单元。

发射器沿预定轴线发射图像光。

照射目标对象布置在围绕预定轴线的区域的至少一部分中。

光学单元通过使用预定轴线作为基准与发射器相对地布置，并使发射的图像光进入照射目标对象。

偏振控制单元根据照射目标对象的形状控制进入照射目标对象的图像光的偏振状态。

在该图像显示设备中，从发射器沿预定轴线发射的图像光进入与发射器相对地布置的光学单元。光学单元使发射的图像光进入布置在围绕预定轴线的区域的至少一部分中的照射目标对象。此外，偏振控制单元根据照射目标对象的形状控制进入照射目标对象的图像光的偏振状态。利用这种配置，可以在全圆周屏幕等上实现高质量的图像显示。

偏振控制单元可以将图像光的偏振方向控制为图像光的偏振状态。

利用这种配置，控制进入照射目标对象的图像光的偏振方向，并且可以减少图像光的反射等。结果，可以实现明亮的图像显示等。

照射目标对象可以包括图像光进入的界面。在这种情况下，偏振控制单元可以控制图像光的偏振方向，使得图像光的偏振方向相对于入射平面的法线方向的角度基本恒定，入射平面包含图像光相对于界面的入射方向和图像光入射位置处的界面的法线方向。

利用这种配置，可以减少图像光在界面等上的反射不均匀性。结果，可以实现在全圆周屏幕等上没有亮度不均匀的高质量图像显示。

偏振控制单元可以控制图像光的偏振方向，使得图像光的入射平面与偏振方向彼此平行。

使用这种配置，可以大大减少图像光在界面上的反射。结果，可以在全圆周屏幕等上以高亮度实现高质量图像显示。

照射目标对象的形状可以包括以预定轴线作为基本中心轴线的旋转对称形状。在这种情况下，偏振控制单元可以控制偏振状态，使得图像光的偏振方向的分布相对于预定轴线对称。

例如，利用这种配置，可以均匀地减少具有旋转对称形状的屏幕上的反射。结果，可以充分降低图像显示等的亮度不均匀性。

偏振控制单元可以将图像光转换成径向偏振光。

例如，利用这种配置，可以充分减少具有旋转对称形状的屏幕上的反射。结果，可以大大提高图像显示的亮度。

照射目标对象可以布置在围绕预定轴线的整个区域中。

利用这种配置，围绕预定轴线配置全圆周屏幕，并且可以享受明亮的全圆周图像等。

照射目标对象可以由以预定轴线为基本中心轴线的圆柱形构成。

利用这种配置，可以在圆柱形全圆周屏幕等上实现高质量的图像显示。

光学单元可以控制发射的图像光相对于照射目标对象的入射角。

利用这种配置，可以容易地控制图像光在照射目标对象等上的反射量，并且可以容易地降低亮度不均匀性、降低亮度等。

光学单元可以将图像光相对于照射目标对象的入射角控制为45°以上且75°以下。

利用这种配置，可以充分减少图像光在照射目标对象等上的反射量，可以避免亮度不均匀、亮度降低等，并且实现高质量的图像显示。

光学单元可以使图像光相对于照射目标对象的入射角基本恒定。

利用这种配置，可以充分降低亮度不均匀性、亮度降低等。结果，可以在全圆周屏幕等上充分实现高质量的图像显示。

光学单元可以包括将从发射器发射的图像光反射到照射目标对象的反射表面。

利用这种配置，可以容易地经由反射表面用图像光照射该照射目标对象。

偏振控制单元可以包括旋转器，该旋转器根据照射目标对象的形状旋转进入各个点的每个光线的偏振方向。

例如，利用这种配置，可以高精度地控制图像光的偏振方向。结果，减少了照射目标对象上的反射的影响，并且可以实现高质量的图像显示。

偏振控制单元可以包括偏振板，该偏振板使入射光线的偏振方向对准并发射线性偏振光线。在这种情况下，旋转器可以旋转进入各个点的每个线性偏振光线的偏振方向。

利用这种配置，例如，即使在图像光是没有特定偏振方向的非偏振光的情况下，也可以高精度地控制图像光的偏振方向。

通过使用预定轴线作为基准，所述偏振控制单元可以被设置为与发射器相对。

利用这种配置，例如，可以容易地设置偏振控制单元，并且可以容易地控制图像光的偏振状态。

偏振控制单元可以设置在发射器内部。在这种情况下，发射器可以沿着预定轴线发射具有受控的偏振状态的图像光。

利用这种配置，可以产生具有以高精度控制的偏振状态的图像光，并且可以充分提高图像显示的质量。

偏振控制单元可以包括发射具有受控的偏振状态的图像光的发光元件。

利用这种配置，可以容易地产生具有以高精度控制的偏振状态的图像光，并且可以容易地提高图像显示的质量。

照射目标对象可以包括使用衍射光学元件的屏幕。

通过使用衍射光学元件，可以充分实现高质量的图像显示。

照射目标对象可以包括透射图像光的透射式屏幕和反射图像光的反射式屏幕中的至少一个。

例如，利用这种配置，可以任意设置显示图像的表面。结果，例如，可以显示指向外部的全圆周图像、指向内部的全圆周图像等。

照射目标对象可以是透光的。

通过这种配置，可以实现背景可见的全圆周屏幕等，并且可以显示透明的全圆周图像等。

发明的有利效果

如上所述，根据本技术，可以在全圆周屏幕等上实现高质量的图像显示。应当注意，此处描述的效果不必是限制性的，并且可以提供本公开中描述的任何效果。

附图说明

图1是示出根据本技术实施例的图像显示设备的配置示例的示意图。

图2示出轴对称波片的配置示例的示意图。

图3是示出从轴对称波片发射的光的偏振方向的示意图。

图4是示出通过偏振控制单元进行偏振转换的示例的示意图。

图5是示出图像显示设备的图像光的光路的示例的示意图。

图6是示出界面上的反射特性的图形。

图7是用于描述进入界面的光的偏振方向的示意图。

图8是示出进入屏幕的图像光的偏振方向的分布的示意图。

图9是示出进入图8所示的屏幕的图像光的光路的示例的示意图。

图10是示出被显示为比较示例的从投影仪发出的图像光的示例的示意图。

图11是示出被显示为比较示例的进入圆柱形屏幕的图像光的偏振状态的示例的示意图。

图12是示出通过偏振控制单元进行偏振转换的另一示例的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述根据本技术的实施例。

[图像显示设备的配置]

图1是示出根据本技术实施例的图像显示设备的配置示例的示意图。图1的A是示出图像显示设备100的外观的透视图。图1的B是示意示出图像显示设备100的配置的截面图。

在该实施例中，将假设布置有图像显示设备100的表面(XZ平面)的方向被定义为水平方向，并且与其垂直的方向(Y方向)被定义为上下方向，来给出描述。当然，无论图像显示设备100布置的方向如何，都可以应用本技术。

图像显示设备100包括基座10、发射器20、屏幕30、反射镜40和偏振控制单元50。

基座10具有圆柱形状，并且设置在图像显示设备100的下部。基座10通过任意保持机构(未示出)保持发射器20、屏幕30、反射镜40和偏振控制单元50。此外，基座10适当地设置有诸如电池(未示出)的电源、扬声器、图像显示设备100的操作所需的其他元件、用于执行识别处理(例如，语音识别和图像识别)的感测装置等。基座10的形状等不受限制，并且例如可以使用诸如长方体形状的任意形状。

发射器20安装在圆柱形基座10的基本上中心位置，指向上方。发射器20沿着在上下方向(Y方向)上延伸的光轴1发射构成图像的图像光21。图像光21例如由用于显示每个像素的光(光线)构成。在该实施例中，光轴1对应于预定轴线。应当注意，图像光21穿过稍后将描述的偏振控制单元50，并且朝向图像显示设备100的上部发射。

图1的B示出了在包括光轴1的任意平面的方向上截取的图像显示设备100的截面。发射器20沿光轴1径向发射图像光21。因此，如图1的B所示，在包括光轴1的任意平面上，图像光21从发射器20以预定视角发射。在图1的B中，示意性地示出了具有较小发射角并且更靠近光轴1的内侧光路22a和具有较大发射角并且更远离光轴1的外侧光路22b。在此处，发射角例如是由光轴1和对应于图像光21的每个像素的光路形成的角度。

例如，通过扫描对应于RGB的每种颜色的激光来显示每个像素的激光扫描系统的彩色投影仪等用作发射器20。发射器20的具体配置不受限制，并且例如，根据图像显示设备100的尺寸、应用等，可以适当地使用小型移动投影仪(微型投影仪)、使用单色激光的投影仪等。另外，可以使用能够投射图像光21的任意投影仪。

例如，包括使用激光二极管(LD)的发光元件和使用发光二极管(LED)的光调制元件等的投影装置(投影仪)、微机电系统(MEMS)、数字反射装置(DMD)、反射液晶、透射液晶等可以适当地用作发射器20。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、以及LED+透射型液晶的配置的投影装置等。当然，本技术也可以应用于使用具有另一种配置的投影装置的情况。

在该实施例中，假设发射以恒定方向偏振的线性偏振光，作为图像光21。因此，例如，对应于图像光21的各个像素的光线变成在彼此相似的方向上偏振的线性偏振光线。

屏幕30具有圆柱形状，并且布置在光轴1周围的区域中。在该实施例中，屏幕30被设置成使得屏幕30的中心轴线(圆柱形)基本上与发射器20的光轴1重合。因此，屏幕30具有以光轴1为基本中心轴线的旋转对称形状。

在图1的A中所示的示例中，示出了直径类似于基座10的屏幕30。本技术不限于此，并且可以适当地设置屏幕30的直径、高度等。应当注意，在图1的A中，以简化的方式示出了屏幕30在厚度方向(截面)上的结构。在该实施例中，屏幕30对应于照射目标对象。

屏幕30具有圆柱形基座构件31和光学薄膜32。圆柱形基座构件31是透射光的透光式圆柱形基座构件。圆柱形基座构件31包括作为圆柱体内表面的第一表面33和作为圆柱体外表面的第二表面34。圆柱形基座构件31用作支撑光学薄膜32的支撑构件。圆柱形基座构件31例如由透明材料(塑料材料，例如，丙烯酸树脂、玻璃等)形成。圆柱形基座构件31的具体配置不受限制。例如，可以通过使用具有高透射率的足够透明的材料、具有预定透射率(例如，30％等)的半透明材料等来配置圆柱形基座构件31。

光学薄膜32是具有显示图像的光学功能的薄膜。光学薄膜32具有在前后上彼此相对的第三表面35和第四表面36。光学薄膜32被设置成粘合到圆柱形基座构件31，使得第三表面35与圆柱形基座构件31外部的第二表面34接触。即，光学薄膜32粘合在圆柱形基座构件31外部的整个区域上。此外，光学薄膜32由透光材料形成。因此，例如，屏幕30是透光的圆柱形屏幕，并且通过该屏幕，背景是可见的。

在该实施例中，使用由衍射光学元件构成的光学薄膜32。因此，屏幕30是使用衍射光学元件的屏幕。衍射光学元件(DOE)是衍射光的光学元件。例如，通过使用记录在全息图等上的干涉条纹来衍射光的全息光学元件(HOE)用作衍射光学元件。

衍射光学元件的具体配置不受限制。例如，可以使用干涉条纹记录在元件内部的体积式HOE、干涉条纹被记录为元件表面的不规则性等的浮雕(压花)式HOE等。例如，这些HOE可以使用诸如光聚合物(光敏材料等)和紫外线可固化树脂的材料来构成。可替代地，除了通过干涉条纹的衍射之外，可以使用通过使用预定图案等的衍射光栅等来衍射光的类型的衍射光学元件。

在该实施例中，透射式全息图(透射式HOE 37)用作衍射光学元件。透射式HOE 37是控制从一个表面进入的光的传播方向并从另一表面发射该光的全息图。因此，例如，从屏幕30内部进入的光从屏幕30向外发射。因此，屏幕30是透射图像光21的透射式屏幕。

例如，由漫射板漫射的光的干涉条纹被记录在透射式HOE 37上，并且透射式HOE37具有衍射入射光并将其作为漫射光11发射的漫射功能。通过发射漫射光11，可以在透射式HOE 37(屏幕30)上显示图像。在图1的B中，示意性地示出了从透射式HOE 37发射的漫射光11。

因此，屏幕30具有双重结构，其中，透明圆柱形基座构件31设置在内部，并且透射式HOE 37(光学薄膜32)设置在外部。在这种配置中，圆柱形基座构件31内的第一表面33是图像光21进入的表面，并且透射式HOE 37的第四表面36是图像光21发射的表面。在该实施例中，第一表面33对应于图像光进入的界面。

应当注意，屏幕30的具体配置不受限制，例如，光学薄膜32可以设置在圆柱形基座构件31的内部。可替代地，可以通过将能够记录干涉条纹的材料(光聚合物)直接施加到圆柱形基底构件而不是粘合薄膜来配置透射式HOE 37。可替代地，通过将记录有干涉条纹的不规则等直接记录在圆柱形基座构件31的表面上，使其用作浮雕全息图。这样的配置也是可行的。

反射镜40具有将从发射器20发射的图像光21反射到屏幕30的反射表面41。通过使用光轴1作为基准，反射镜40被设置为与发射器20相对，使得反射表面41面向发射器20。

进入反射镜40的图像光21在反射表面41上反射，并向屏幕30发射。即，反射镜40使得从发射器20发射的图像光21进入屏幕30。在该实施例中，反射镜40对应于光学单元。

在该实施例中，反射表面41具有以光轴1为基准的旋转对称形状。具体地，反射表面41包括旋转表面，旋转表面通过使用光轴1作为基准旋转从抛物线的一部分切出的曲线而获得。旋转表面被配置为使得抛物线的凹入侧(抛物线的焦点侧)是反射光的一侧(反射表面41)，并且抛物线的轴不同于光轴1。应当注意，在图1的B中，用直线示意性地示出反射表面41的截面形状。

如图1的B所示，在该实施例中，反射表面41具有顶点在光轴1上的形状。即，在反射表面41中，旋转表面与光轴1相交的点从发射器20看具有凸起形状。此外，在反射镜40的截面形状中，从发射器20看，横跨光轴1的左曲线和右曲线具有凹入的抛物线形状。

通过以这种方式使用将抛物线的抛物面用作反射表面41，可以控制反射图像光21的方向，即，屏幕30上的入射方向。因此，反射镜40能够控制从发射器20发射的图像光21相对于屏幕30的入射角θ。

在此处，入射角θ是图像光21的入射方向(例如，光路22a和22b中的每一个的方向)相对于图像光21在屏幕30上的入射点处的法线方向2的角度。

反射镜40的具体配置等不受限制。例如，任意材料(例如，诸如丙烯酸树脂、玻璃和金属等树脂)可以用作反射镜40的构成材料。例如，通过在这些材料的表面上进行镜面抛光来配置反射镜40，使得表面粗糙度Ra<0.1μm。另外，根据例如加工精度、生产率等，任意材料可用于反射镜40。

此外，例如，反射镜40的反射表面41可以经受具有铝、银等薄膜的高反射涂层等。因此，可以高效地反射进入反射表面41的图像光21。此外，可以适当地将使用薄膜(例如，SiO2膜和聚合膜)来保护反射表面41的保护涂层等施加到反射表面41的表面。另外，用于高反射涂层、保护涂层等的材料等不受限制。

通过使用光轴1作为基准，偏振控制单元50被布置为与发射器20相对。例如，偏振控制单元50布置在使得从发射器20径向发射的整个图像光21能够穿过偏振控制单元50的位置。

偏振控制单元50控制从发射器20发射的图像光21的偏振状态。具体地，偏振控制单元50将图像光21的偏振方向控制为图像光21的偏振状态。例如，偏振控制单元50控制与图像光21的各个像素相对应的光(光线)的偏振方向中的每一个。因此，穿过偏振控制单元50的光包括在不同方向上偏振的线性偏振光。

在该实施例中，偏振控制单元50使用轴对称波片51来配置。图2是示出轴对称波片51的配置示例的示意图。图3是示出从轴对称波片51发射的光的偏振方向的示意图。

轴对称波片51具有例如以中心轴线52为中心的圆盘形状，并且被设置成使得中心轴线52与光轴1重合。在图2中，示意性地示出了从发射器20沿着平行于光轴1的方向观察的轴对称波片51。在下文中，将假设图2的上侧对应于图像显示设备100的前侧，来给出描述。因此，图中的上下方向对应于图像显示设备100的前后方向(Z轴方向)，并且图中的左右方向对应于当从前侧观察图像显示设备100时的左右方向(X轴方向)。

轴对称波片51以取决于入射位置的旋转量旋转入射光的偏振方向。具体地，轴对称波片51根据屏幕30的形状旋转进入各个点的每个光线的偏振方向。在该实施例中，轴对称波片51对应于旋转体。

轴对称波片51具有这样的结构，其中，半波片的光轴53围绕中心轴线52(光轴1)连续变化。在图3中，每个位置的光轴53用箭头示意性地示出。

通常，进入半波片的线性偏振光3的偏振方向在该线性偏振光3的偏振方向旋转了与光轴53相交的角度α的两倍的角度2α之后，进行发射。在轴对称波片51中，该光轴53被设定为在围绕中心轴线52的整个区域上在0°至180°的范围内连续变化。在下文中，被设置为0°的光轴53的方向被称为基准方向。在图2所示的示例中，基准方向设置为平行于前后方向(Z轴方向)。

例如，假设偏振方向平行于基准方向的线性偏振光3进入轴对称波片51的整个表面。在这种情况下，进入光轴53设定为0°的位置(前侧)的线性偏振光3和进入光轴53设定为90°的位置(后侧)的线性偏振光3照原样发射，偏振方向不旋转。结果，如图3所示，从轴对称波片51的前侧和后侧发射平行于前后方向(Z轴方向)的线性偏振光3a和线性偏振光3b。

此外，例如，进入光轴53设定为45°的位置(左侧)的线性偏振光3和进入光轴53设定为135°的位置(右侧)的线性偏振光3分别旋转90°和270°。因此，如图3所示，从轴对称波片51的左侧和右侧发射平行于左右方向(X轴方向)的线性偏振光3c和线性偏振光3d。进入另一位置的线性偏振光3的偏振方向也根据设定在入射位置处的光轴53的角度而旋转。

因此，平行于基准方向的线性偏振光3，作为在平行于关于光轴1的对角线的方向(径向)上偏振的线性偏振光3发射。因此，如图3所示，轴对称波片51将平行于基准方向的线性偏振光3转换成径向偏振光4，该径向偏振光4具有在以光轴1为中心的径向方向上径向分布的偏振方向。

应当注意，即使当偏离基准方向的线性偏振光3入射时，也从相对于光轴1的对角线上的位置发射在彼此平行的方向上偏振的线性偏振光3。因此，也可以说轴对称波片51是轴对称偏振转换元件，其使入射的线性偏振光3在相对于光轴1(中心轴线52)旋转对称的偏振方向上旋转。

图4是示出偏振控制单元50的偏振转换的示例的示意图。在图4中，从发射器20发射的图像光21的偏振状态和由偏振控制单元50转换的图像光21的偏振状态用箭头示意性地示出。

如上所述，在该实施例中，在恒定方向上偏振的图像光21(线性偏振光3)从发射器20朝向轴对称波片51发射。然后，轴对称波片51(偏振控制单元50)控制偏振状态，使得图像光21的偏振方向的分布相对于光轴1对称。相对于光轴1对称偏振的图像光21在反射表面41上反射，并绕光轴1径向地进入屏幕30。

因此，通过将图像光21转换成相对于光轴1对称的偏振方向，可以使图像光21的偏振状态(偏振方向等)相对于圆柱形屏幕30对准。

轴对称波片51的基准方向被设置为与从发射器20发射的图像光21的偏振方向重合。因此，径向偏振光4(参见图3)从轴对称波片51发射。即，轴对称波片51将图像光21转换成径向偏振光4。

应当注意，偏振控制单元50的具体配置不受限制。例如，光轴53被设置为围绕中心轴线52针对每个区域逐步旋转的区域划分波片等可以用作轴对称波片51。

可替代地，代替轴对称波片51，另一光学元件可以用作偏振控制单元50。例如，可以使用通过调节液晶阵列来执行径向偏振的液晶转换器等。通过使用液晶转换器，可以高精度地实现图像光21的径向偏振。另外，可以使用能够产生径向偏振光4等的任意光学元件。

图5是示出图像显示设备100的图像光21的光路的示例的示意图。沿恒定方向偏振的图像光21从发射器20沿光轴1径向向上发射。发射的图像光21进入偏振控制单元50(轴对称波片51)，并被转换成具有相对于光轴1径向分布的偏振方向的径向偏振光4。

在包括光轴1的截面中，径向偏振图像光21的偏振方向是平行于截面的方向。例如，在图5中，穿过偏振控制单元50的图像光21是在平行于XY平面(纸张)的方向上偏振的线性偏振光。在图1和图5中用平行于X方向的箭头示意性地示出了平行于XY平面的偏振方向5。

注意，线性偏振光的偏振方向是与传播方向正交的方向。因此，径向偏振图像光21的实际偏振方向5平行于XY平面，并且是与传播方向(光路)正交的方向。

径向偏振图像光21进入反射镜40的反射表面41。如上所述，反射表面41具有抛物线旋转表面。因此，例如，如图1的B所示，反射表面41上反射的图像光21相对于屏幕30的入射角θ基本恒定。即，反射镜40将图像光21相对于屏幕30的入射角θ控制为基本恒定。

应当注意，在本公开中，基本恒定的入射角θ包括能够正确执行图像显示的角度范围(允许角度范围)内的入射角θ。根据在屏幕30(圆柱形基座构件31)上的反射特性(参见图6)、屏幕30(透射式HOE 37)的衍射特性等，设定该允许角度范围。

此外，在反射表面41上反射之前和之后，保持光的偏振状态。因此，不会发生偏振方向5相对于图像光21的传播方向的旋转等。例如，如图5所示，沿着XY平面进入反射表面41的图像光21的偏振方向5即使在反射表面41上被反射之后也是平行于XY平面的方向。

即，在反射之前和之后，在Z轴方向(垂直于纸张的方向)上不产生偏振分量等。当然，不限于XY平面，而是沿着包括光轴1的任何平面入射的图像光21的偏振方向5在反射之前和之后都保持。应当注意，由于图像光21的传播方向在反射之前和之后改变，所以包括光轴1的平面中的偏振方向5的取向根据反射方向而改变。

在反射表面41上反射的图像光21以预定的入射角θ进入圆柱形基座构件31内部的第一表面33。此时，在用作入射界面的第一表面33中，在某些情况下会发生取决于空气和圆柱形基座构件31之间的折射率差(界面折射率差)的表面反射。在图1和图5中，用虚线箭头示意性地示出由表面反射产生的反射光12。

图6是示出界面上的反射特性的图。图6示出了当光进入具有不同折射率的材料相互接触的界面时界面上的反射特性。曲线图的横轴表示界面上的入射角，纵轴表示界面上的反射率。该图示出了P偏振光的反射率(实线)、S偏振光的反射率(虚线)和非偏振光的反射率(点划线)。

P偏振光是在平行于进入界面的光的入射平面的方向上偏振的线性偏振光。此外，S偏振光是在垂直于入射平面的方向上偏振的线性偏振光。因此，P偏振光和S偏振光是偏振方向彼此正交的线性偏振光。此外，非偏振光是没有特定偏振方向的偏振光。例如，通过组合P偏振光和S偏振光而获得的光是非偏振光。

图7是描述进入界面的光的偏振方向的示意图。图7的A是示出进入界面8的光(线性偏振光3)的入射平面6的示意图。图7的B是示出线性偏振光3的入射平面6与偏振方向5之间的关系的示意图。

入射平面6例如是包括光入射方向和光进入界面8的位置(入射位置P)处的界面8的法线方向2的平面。如图7的A所示，在界面上反射/折射的光沿着入射平面6传播。此外，进入每个入射位置P的光的偏振方向5可以通过使用入射平面6作为基准来定义。

在本公开中，偏振方向的取向由偏振方向5相对于入射平面6的法线方向9的角度φ表示。在图7的B的中央，示出了偏振方向5相对于入射平面6的法线方向9的角度φ。应当注意，图中的垂直方向对应于入射平面6的法线方向9，并且水平方向对应于入射平面6的面内方向。此外，光的传播方向对应于垂直于纸张的方向。

在图7的B的左侧和右侧，示出了变成P偏振光和S偏振光的光的偏振方向5。例如，P偏振光是φ＝90°的偏振光，并且沿着入射平面6振动。S偏振光是φ＝0°的偏振光，并且垂直于入射平面6振动。

如图6所示，当入射角为0°时，即，当光垂直于界面进入界面时，以基本上恒定的反射率反射光，而与光的偏振态(P偏振光、S偏振光和非偏振光)无关。随着入射角的增加，P偏振光的反射率降低到特定入射角(布鲁斯特角)，并然后增加。另一方面，S偏振光的反射率随着入射角的增加而增加，而不减少。

进一步，如图6所示，在入射角从0°到90°的范围内，S偏振光的反射率高于P偏振光的反射率。因此，也可以说，当S偏振光进入界面时，表面反射强度高于P偏振光。应当注意，非偏振光的反射率大约是P偏振光和S偏振光的反射率的平均值。因此，同样当非偏振光进入界面时，与P偏振光相比，表面反射强度高了非偏振光中包含的S偏振分量的量。

因此，在界面上的反射中，当P偏振光进入界面时，表面反射强度最小。当表面反射强度降低时，穿过界面的光强相对增加。因此，也可以说，界面上的透光率随着P偏振光而增加。

应当注意，除了P偏振光和S偏振光之外的线性偏振光包括P偏振光分量和S偏振光分量。这种线性偏振光的反射率取一个取决于P偏振光和S偏振光的比率的值。因此，在界面上发生表面反射等，其反射率取决于偏振方向相对于入射平面的角度(P偏振光和S偏振光的比率)。

在图像显示设备100中，如图5所示，包括图像光21相对于第一表面33的入射方向以及第一表面33在图像光21的入射位置P处的法线方向的平面是入射平面6。因此，沿着图5所示的光路进入屏幕30(第一表面33)的图像光21的入射平面6对应于XY平面。应当注意，屏幕30具有关于光轴1旋转对称的形状。因此，例如，包括光轴1的任意平面对应于沿着该平面进入屏幕30的图像光21的入射平面6。

图像光21相对于入射平面6的法线方向(纸张方向)的偏振方向5由偏振控制单元50设定。如参考图3所述，在偏振控制单元50(轴对称波片51)中，图像光21的偏振方向5的分布被转换成相对于光轴1对称的分布。例如，在图3中，当某一位置处的图像光21的偏振方向5(线性偏振光3)与该位置处的径向方向(入射平面6)以基本恒定的角度相交时，偏振方向5和径向方向在其他位置处以相同的角度彼此相交。

因此，在偏振控制单元50中，图像光21的偏振方向被控制为使得图像光21的偏振方向5相对于入射平面6的法线方向的角度基本恒定。应当注意，在本公开中，基本恒定的角度(入射平面6和图像光5之间的角度)包括能够适当执行图像显示的角度范围内的允许角度。适当地设置该角度范围，使得例如可以以期望的亮度执行图像显示。

因此，由于偏振方向5相对于入射平面6的角度基本是恒定的，例如，可以使包括具有相似比率的P偏振光和S偏振光的图像光进入屏幕30的360°圆周。结果，可以充分降低圆周亮度不均匀性等。

在该实施例中，偏振控制单元50使图像光21径向偏振。因此，如图3所示，从偏振控制单元50发射的图像光21的偏振方向5与径向方向之间的交角为0°，并且偏振方向5和径向方向彼此平行。因此，偏振控制单元50控制图像光21的偏振方向5，使得图像光21的入射平面6与偏振方向5彼此平行。

如上所述，当图像光21的偏振方向5平行于入射平面6时，图像光21相对于第一表面33是P偏振光。因此，也可以说偏振控制单元50控制图像光21的偏振状态，使得进入屏幕30的图像光21是相对于屏幕30的P偏振光。

图8是示出进入屏幕30的图像光21的偏振方向分布的示意图。图8示出了当从图像显示设备100的上方观察沿垂直于光轴1的方向(平行于XZ平面的方向)切割的屏幕30时的示意性剖视图。

当从上方观察屏幕30时，进入第一表面33的图像光21的偏振方向5的分布是相对于光轴1旋转对称的分布。此外，进入第一表面33的各个位置的图像光21是平行于每个入射平面6(包括光轴1的平面)的P偏振光。

图9是示出进入图8所示屏幕30的图像光21的光路示例的示意图。图9的A是沿着平行于XY平面的光轴截取的图像显示设备100的截面图。在图9的A中，示意性地示出从图8所示的视点A(图像显示设备100的前侧)观察的设备中的光路的示例。此外，图9的B是沿着平行于YZ平面的光轴截取的图像显示设备的剖视图。在图9的B中，示意性地示出从图8所示的视点B(图像显示设备100的右侧)观察的设备中的光路的示例。

例如，从发射器20发射的图像光21是在平行于Z轴方向(垂直于XY平面)的方向上偏振的线性偏振光3。因此，当从前侧观察图像显示设备100时，如图9的A所示，从发射器20发射的图像光21是垂直于纸张(XY平面)的线性偏振光3。

跨光轴1发射到图中的右侧(图像显示设备的右侧)的该图像光21的光，进入轴对称波片51的光轴53被设定为135°的位置(见图2)。结果，在Z轴方向上偏振的图像光21旋转270°(＝135°×2)，并且作为平行于XY平面的线性偏振光3d发射。因此，在平行于XY平面的路径上，平行于XY平面偏振的图像光21(即，p偏振光)进入第一表面33。

此外，当从图9的B所示的左侧观察图像显示设备100时，从发射器20发射的图像光21是平行于图中左右方向(Z轴方向)的线性偏振光3。其对应于从围绕光轴1偏移90°的位置观察图9的A所示的偏振方向5的情况。

跨光轴1发射到图中的右侧(到图像显示设备100的后侧)的该图像光21的光，进入轴对称波片51的光轴53被设定为0°的位置(参见图2)。结果，在Z轴方向偏振的图像光21，作为平行于YZ平面的线性偏振光3b发射，而不旋转。因此，在平行于YZ平面的路径上，平行于YZ平面偏振的图像光21(即，p偏振光)进入第一表面33。

此外，进入其他位置的图像光21也通过偏振控制单元50(轴对称波片51)转换为相对于屏幕30的P偏振光。应当注意，在本公开中，P偏振光包括基本上是P偏振光的光等。即，例如，进入屏幕的图像光可以包括在能够正确执行图像显示的范围内的S偏振光。在另一方面，也可以说，相对于屏幕变成P偏振光的图像光，是在相对于屏幕的偏振分量中P偏振分量作为主要偏振分量的光。

因此，偏振控制单元50根据屏幕30的形状控制进入屏幕30的图像光21的偏振状态。因此，如图8所示，可以使P偏振光进入屏幕30的360°圆周。

结果，可以显著减少屏幕30的界面(第一表面33)上的表面反射。即，表面反射分量减少，并且穿过第一表面33的穿过分量增加。结果，从屏幕30向外发射的图像光21的强度增加，并且可以显著增强在屏幕30上显示的图像的亮度。

此外，由于可以使P偏振光进入屏幕30上的任何位置，所以可以充分地减少圆周亮度不均匀等。因此，可以避免显示图像的亮度根据每个位置而变化的问题。结果，可以在全圆周屏幕30上实现高质量的图像显示。

此外，在该实施例中，图像光21的入射角θ由反射镜40控制为基本恒定。因此，可以使图像光21以基本相似的角度(见图1的B)从屏幕30的上侧区域进入下侧。因此，可以充分减少屏幕30的上下方向上的亮度不均匀等。

在该实施例中，图像光21相对于屏幕30的入射角θ控制在45°以上且75°以下。即，反射镜40被配置为使得图像光21以设定在45°以上且75°以下的范围内的入射角θ进入屏幕。

如图6的曲线图所示，当入射角θ在45°以上的范围内时，例如，与使S偏振光或非偏振光入射的情况相比，利用P偏振光可以充分降低反射率。例如，当入射角θ为45°时，可以将反射率保持在1％或更小。另一方面，在θ＝45°的情况下，S偏振光的反射率约为10％，非偏振光的反射率约为5％，并且因此与P偏振光的差异显著。因此，通过将P偏振光设置为45°或更大的入射角θ，可以有效地提高亮度。

此外，例如，当入射角θ在75°或更小的范围内时，例如，利用P偏振光，可以使图像光21以足够宽的角度进入屏幕30，同时减少反射率的增加。例如，通过以大的入射角θ执行广角图像投影，可以在上下方向上加宽可以执行图像显示的区域。因此，例如，可以在从屏幕30的上端到下端的整个区域上显示图像，并且可以充分显示全圆周屏幕的特性。

应当注意，入射角θ的范围和设定入射角的方法不受限制。例如，入射角θ可以控制在55°以上且75°以下的范围内。例如，当入射角θ为55°时，P偏振光的反射率约为0％。在这种情况下，P偏振光从屏幕30向外发射，几乎没有表面反射。因此，通过将入射角θ设定在55°以上且75°以下的范围内，可以实现宽显示范围、高亮度的图像显示。

此外，例如，入射角θ可以控制在40°以上且80°以下的范围内。因此，例如，可以符合各种形状的屏幕30，并扩展设备的变化。

此外，可以根据作为衍射光学元件的透射式HOE 37的特性来设定入射角θ。此外，例如，可以根据圆柱形基座构件31的材料等来设定入射角θ。可替代地，入射角θ可以被设定为使得可以基于稍后描述的反射率的值等来实现期望的亮度。此外，可以使用任何设定入射角θ的方法。

现在返回图5，穿过屏幕30内的第一表面33的图像光21被圆柱形基座构件31折射并在圆柱形基座构件31内传播。折射的图像光21穿过圆柱形基座构件31的第二表面34(穿过光学薄膜32的第三表面)。应当注意，通过折射率匹配，圆柱形基座构件31和光学薄膜32(透射式HOE 37)的折射率被设定为彼此相似。因此，在第二表面34和第三表面35彼此接触的界面上几乎不发生反射等。

从第三表面35进入的图像光21被记录在透射式HOE 37上的干涉条纹衍射。例如，用于发射在预定发射方向上以预定漫射角漫射的漫射光11的干涉条纹被记录在透射式HOE37上。被那些干涉条纹衍射的图像光21作为漫射光11从第四表面36发射。因此，在屏幕30上显示由图像光21构成的图像。

应当注意，当从第四表面36发射时，在某些情况下会发生取决于透射式HOE 37和空气之间的折射率差(界面折射率差)的反射。即使在这些情况下，由于图像光21是P偏振光，所以可以充分降低在第四表面36上反射的反射光的强度。即，通过将图像光21转换成P偏振光，减少了发射时的反射等，并且可以实现高亮度的图像显示。

如上所述，在根据该实施例的图像显示设备100中，从发射器20沿着光轴1发射的图像光21进入与发射器20相对布置的反射镜40。反射镜40使得发射的图像光21进入设置在围绕光轴1的区域的至少一部分中的屏幕30。此外，偏振控制单元50根据屏幕30的形状控制进入屏幕30的图像光21的偏振状态。因此，可以在全圆周屏幕等上实现高质量的图像显示。

为了在全圆周屏幕等上显示图像，一种可以想到的方法是直接投射从投影仪发射的光，而不调整光的偏振方向。在这种情况下，由于全圆周屏幕等上的表面反射，可能出现亮度降低、图像亮度不均匀等问题，并且可能难以正确显示图像。

图10是示出从作为比较示例示出的投影仪发射的图像光21的示例的示意图。图11是示出进入作为比较示例所示的圆柱形屏幕的图像光21的偏振状态的示例的示意图。

在图10的A中，投影仪60a发射作为非偏振光7的图像光21。非偏振光7是没有特定偏振方向并且通过组合在不同方向偏振的光线而获得的光。在图10的A中，示意性地示出了通过组合在彼此正交的垂直和水平方向上偏振的线性偏振光3e和3f而获得的非偏振光。

图11的A示出了当图10的A所示的作为非偏振光7的图像光21投影在圆柱形屏幕61上时的偏振状态(偏振方向的分布)。作为从投影仪60a发射的非偏振光的图像光21被反射镜等朝向圆柱形屏幕61径向反射。因此，如图11的A所示，作为非偏振光7的图像光21进入圆柱形屏幕61上的每个入射位置。

作为非偏振光7的图像光21是在圆柱形屏幕61上的每个入射位置处包括相似比率的P偏振光分量和S偏振光分量的光。因此，在每个入射位置，更多地反射S偏振分量。结果，表面反射强度增加，相反，图像的显示亮度降低。因此，当通过使用作为非偏振光7的图像光21在圆柱形屏幕61上执行图像显示等时，存在由于S偏振分量的表面反射导致图像亮度降低的可能性。

在图10的B中，投影仪60b发射在图中的左右方向(水平方向)偏振的图像光21的线性偏振光3e。在图11的B中，示意性示出当作为图10的B所示的水平方向上的线性偏振光3e的图像光21投影在圆柱形屏幕61上时的偏振方向的分布。

当如图11的B所示使用左右方向的线性偏振光3e时，图像光21作为P偏振光进入圆柱形屏幕61的左侧和右侧(图中的左侧和右侧)。另一方面，图像光21作为S偏振光进入圆柱形屏幕61的前侧和后侧(图中的一侧和右侧)。

因此，在图11的B中，在圆柱形屏幕61的左右侧表面反射的强度低，并且在圆柱形屏幕61的前后侧表面反射的强度高。结果，与在圆柱形屏幕61的左侧和右侧显示的图像的亮度相比，在前侧和后侧显示的图像的亮度降低。因此，具有不均匀亮度的图像可能在圆柱形屏幕61上显示，并且图像的质量可能被降低。

进一步，在图10的C中，投影仪60c发射图像光21，该图像光21是在图中的上下方向(垂直方向)偏振的线性偏振光3f。在图11的C中，示意性示出了当作为图10的C所示的垂直方向上的线性偏振光3f的图像光21投影在圆柱形屏幕61上时偏振方向的分布。

当如图11的C所示使用垂直方向的线性偏振光3f时，S偏振光进入圆柱形屏幕61的左右侧，而P偏振光进入圆柱形屏幕61的前后侧。结果，与在圆柱形屏幕61的前侧和后侧上显示的图像的亮度相比，在左侧和右侧显示的图像的亮度降低，并且亮度在整个圆周上变得不均匀。

因此，当作为线性偏振光3的图像光21照原样投射在圆柱形屏幕61上时，图像光21关于圆柱形屏幕61的P偏振分量和S偏振分量的比率根据每个入射位置而变化。结果，针对每个显示位置形成亮度分布，并且可能难以适当地进行图像显示。

在该实施例中，偏振控制单元50控制从发射器20发射的图像光21的偏振状态，使得P偏振光在整个圆周上进入圆柱形屏幕30。因此，能够充分避免当作为非偏振光7的图像光21入射时(参见图11的A)的亮度的降低、当作为线性偏振光3的图像光21入射时(参见图11的B和图11的C)的亮度不均匀的发生等。

例如，通过使P偏振光进入整个圆周，如图6所示，与使非偏振光7进入其中的情况相比，可以提高任何入射角θ下的亮度。即，可以避免由于包含在非偏振光7中的S偏振分量引起的表面反射等，并有效地显示图像光21。通过以这种方式增加亮度，即使在明亮的环境中，也可以实现给出足够的浮动感的视觉表达。

作为一个示例，当入射角θ为55°时，非偏振光入射时的反射率为7％，而当P偏振光以径向偏振并入射时，反射率基本上为0％。在这种情况下，可以实现根据透射率转换的约7％的亮度改善。此外，当入射角θ为75°时，非偏振光入射时的反射率为26％，而P偏振光入射时的反射率约为11％。在这种情况下，可以实现根据透射率转换的约20％的亮度改善。

进一步，例如，如图11的B和图11的C所示，在原样使用线性偏振光3的配置中，取决于P偏振光和S偏振光的反射率(透射率)的差异，出现亮度比处的亮度不均匀。例如，当入射角θ为55°时，P偏振光的反射率约为0％，S偏振光的反射率约为14％。在这种情况下，根据透射率转换的亮度比约为14％。此外，例如，当入射角θ为75°时，P偏振光的反射率约为11％，S偏振光的反射率约为40％。在这种情况下，根据透射率转换的亮度比约为48％。因此，随着入射角θ变大并且角度变宽，亮度不均匀性(亮度比)增加。

在该实施例中，通过使用偏振控制单元50径向地偏振图像光21，可以使P偏振光进入屏幕30的整个圆周。因此，可以避免亮度根据屏幕30的每个位置而变化的情况。例如，即使对于入射角θ较大的广角配置，也可以实现适当的图像显示，而不会导致亮度不均匀等。结果，可以在全圆周屏幕等上实现高质量的图像显示。

此外，在该实施例中，进入屏幕30的图像光21的入射角θ被控制为基本恒定。因此，可以使P偏振光以相似的入射角θ进入屏幕30上的任何位置。结果，可以减少屏幕30的上下方向上的亮度不均匀等，并且可以显示高质量的全圆周图像等。

<其他实施例>

本技术不限于上述实施例，并且可以构成各种其他实施例。

在上述实施例中，使用发射线性偏振光3作为图像光21的发射器20。本技术不限于此，例如，即使在使用发射非偏振光作为图像光的发射器等的情况下，也可以通过适当地配置偏振控制单元来实现图像光21等的径向偏振。

图12是示出偏振控制单元的偏振转换的另一示例的示意图。在图12中，示意性地示出了设置在图像显示设备200中的发射器220和偏振控制单元250。发射器220被配置为沿着光轴1发射作为非偏振光7的图像光21。

偏振控制单元250包括轴对称波片251和偏振板252。轴对称波片251具有以中心轴线为中心的圆盘形状，并且被布置成使得光轴1与中心轴线重合。轴对称波片251被配置为类似于上面参考图2描述的轴对称波片51等。应当注意，在轴对称波片251中，设置有作为旋转基准的基准方向(例如，图2中的z轴方向)。

偏振板252被布置成在轴对称波片251与发射器220之间、与发射器220相对。偏振板252通过使入射光的偏振方向对准来发射线性偏振光3。例如，穿过偏振板252的光被转换成在偏振板252的光轴方向上偏振的线性偏振光3。应当注意，偏振板252被设置成使得光轴方向平行于轴对称波片251的上述基准方向。例如，线栅偏振器、偏振膜等用作偏振板252。偏振板252的具体配置不受限制。

如图12所示，作为从发射器220发射的非偏振光7的图像光21进入偏振板252。进入偏振板252的图像光21被转换成线性偏振光3，并朝向轴对称波片251发射。因此，以预定方向偏振的线性偏振光3进入轴对称波片251上的每个点。

轴对称波片251使进入各个点的线性偏振光3的偏振方向中的每一个旋转。线性偏振光3的偏振方向(偏振板252的光轴方向)与轴对称波片251的基准方向重合。因此，作为线性偏振光3的图像光21被轴对称波片251转换成径向偏振光4。因此，可以使作为P偏振光的图像光21进入圆柱形屏幕230。结果，可以在全圆周屏幕等上实现高质量的图像显示。

在上述情况下，偏振控制单元设置在发射器的外部，并且控制图像光的偏振方向。例如，偏振控制单元可以设置在发射器内部。

例如，用作偏振控制单元的轴对称波片、偏振板等被适当地设置在通过使用发射器中的组合棱镜等组合的图像光的光路上。例如，在组合图像光是线性偏振光的情况下，使用轴对称波片。此外，例如，在组合图像光是非偏振光的情况下，使用偏振板和轴对称波片。设置偏振控制单元的位置等不受限制，例如，偏振控制单元可以适当地设置在能够适当控制图像光的偏振状态的位置。

此外，也可以在通过扫描光束(图像光)(例如，激光束)来执行图像显示的扫描型投影仪等用作发射器的情况下，包含偏振控制单元。在这种情况下，以时分方式控制光束的偏振方向的元件(液晶转换器等)可以用作偏振控制单元，使得例如进入屏幕上每个位置的光束是P偏振光。例如，可以使用这样的配置。

如上所述包含偏振控制单元的发射器发射具有沿光轴控制的偏振状态的图像光。例如，在使用圆柱形屏幕的情况下，从发射器直接发射径向偏振的图像光。通过集成发射器和偏振控制单元，可以精确地控制图像光的偏振方向等。此外，可以减少组件的数量，可以简化图像显示设备的配置。

发光元件(例如，激光二极管(LD))以预定的偏振状态发射激光束。例如，在发射器中，可以使用偏振光对准的RGB激光光源(发光元件)。例如，通过适当地配置每个发光元件，可以发射具有受控偏振状态的图像光。例如，通过同心地设置多个LD并且在径向方向上对准各个LD的偏振方向，可以发射对于每个区域径向偏振的光。在这种情况下，每个发光元件用作控制图像光的偏振状态的偏振控制单元。例如，可以采用这样的配置。

在上述情况下，使用包括由抛物面构成的反射表面的反射镜。反射表面的形状等不受限制，例如，可以使用能够根据屏幕等的形状反射图像光的任何反射表面。例如，反射表面可以被配置为不同于抛物线表面的非球面表面(自由曲面等)。例如，自由曲面被配置为使图像光相对于屏幕的入射角θ基本恒定。例如，可以基于光路模拟等来设计这种表面。

此外，本技术不限于使入射角θ基本恒定的情况，反射表面可以反射图像光，使得入射角θ分布在预定角度范围内。在这种情况下，例如，图像光在屏幕的上下方向以不同的入射角θ进入。同样在这种情况下，通过反射径向偏振图像光等，可以使作为P偏振光的图像光进入屏幕，并且可以充分降低亮度、圆周亮度不均匀性等。

可替代地，折射图像光的光学元件等、而不是反射图像光的反射镜，可以用来使图像光进入屏幕。例如，通过使用透射光学元件(例如，菲涅耳透镜)，可以控制传播方向，使得图像光进入屏幕。同样在这种情况下，通过适当地控制图像光的偏振方向，可以使作为P偏振光的图像光进入屏幕。

在上述实施例中，使用圆柱形屏幕。例如，本技术可以应用于具有围绕光轴设置的任意形状的屏幕。

例如，可以配置具有以光轴为中心的半圆柱形状的屏幕或具有弓形截面的屏幕。可替代地，可以配置具有椭圆形截面或双曲线形截面的屏幕，而不是基于圆形的形状。此外，例如，可以配置具有三角形或正方形截面的棱柱形屏幕。同样在这种情况下，通过根据屏幕的形状适当地配置偏振控制单元，可以使作为P偏振光的图像光进入屏幕上的各个点。

在上述情况下，使用利用透射式HOE透射图像光的透射式屏幕。例如，反射式HOE可以用作屏幕。在反射式HOE中，从某一表面进入的光被记录在全息图上的干涉条纹衍射，并从与光进入的表面相同的表面发射。即，反射式HOE是通过衍射反射光的元件。在这种情况下，屏幕是反射图像光的反射式屏幕。

例如，可以通过使用反射式HOE来配置半圆柱形屏幕等。在这种情况下，进入屏幕的图像光在反射式HOE内衍射，并且图像光从图像光已经进入的表面发射。同样在这种情况下，通过使作为P偏振光的图像光进入屏幕，可以减少屏幕和空气之间的界面上的表面反射，并增加进入反射式HOE的图像光的强度。因此，可以增强在屏幕上显示的图像的亮度，并减少亮度不均匀等。

此外，在上述实施例中，已经在P偏振光入射(径向偏振光入射)的配置中描述了偏振状态，可以采用S偏振光入射(方位角偏振光入射)。在S偏振光入射的情况下，如同在P偏振光入射中一样，提供了在整个圆周上的亮度不均匀性降低的效果。此外，与P偏振光相比，圆柱体的最外表面(发出漫射光的表面)上的反射率随着S偏振光而增加，因此入射光中的未漫射并透射的透射光量减少，并且提供了可以减少投射在桌子等上的图像噪声的效果。此外，通过在圆柱体的最内表面上应用抗反射膜(例如，蛾眼膜)，即使在S偏振光入射的情况下，反射率也大大降低，并且可以确保与P偏振光入射时相似的亮度。

根据上述本技术的至少两个特征可以组合。换言之，各个实施例中描述的各种特征可以在实施例中任意组合。此外，上述各种效果仅仅是说明性的，而不是限制性的，并且可以提供其他效果。

应当注意，本技术也可以采用以下配置。

(1)一种图像显示设备，包括：

发射器，其沿预定轴线发射图像光；

照射目标对象，其设置在围绕预定轴线的区域的至少一部分中；

光学单元，其通过使用预定轴线作为基准与发射器相对地布置，并使发射的图像光进入照射目标对象；以及

偏振控制单元，其根据照射目标对象的形状控制进入照射目标对象的图像光的偏振状态。

(2)根据(1)所述的图像显示设备，其中，

偏振控制单元将图像光的偏振方向控制为图像光的偏振状态。

(3)根据(2)所述的图像显示设备，其中，

照射目标对象包括图像光进入的界面，并且

偏振控制单元控制图像光的偏振方向，使得图像光的偏振方向相对于入射平面的法线方向的角度基本恒定，入射平面包含图像光相对于界面的入射方向和在图像光的入射位置处的界面的法线方向。

(4)根据(3)所述的图像显示设备，其中，

偏振控制单元控制图像光的偏振方向，使得图像光的入射平面和偏振方向彼此平行。

(5)根据(1)至(4)中任一项所述的图像显示设备，其中，

照射目标对象的形状包括以预定轴线作为基本中心轴线的旋转对称形状，并且

偏振控制单元控制偏振状态，使得图像光的偏振方向的分布相对于预定轴线对称。

(6)根据(5)所述的图像显示设备，其中，

偏振控制单元将图像光转换成径向偏振光。

(7)根据(1)至(6)中任一项所述的图像显示设备，其中，

照射目标对象布置在围绕预定轴线的整个区域中。

(8)根据(1)至(7)中任一项所述的图像显示设备，其中，

照射目标对象由以预定轴线为基本中心轴线的圆柱形构成。

(9)根据(1)至(8)中任一项所述的图像显示设备，其中，

光学单元控制发射的图像光相对于照射目标对象的入射角。

(10)根据(9)所述的图像显示设备，其中，

光学单元将图像光相对于照射目标对象的入射角控制为45°以上且75°以下。

(11)根据(9)或(10)所述的图像显示设备，其中，

光学单元使图像光相对于照射目标对象的入射角基本恒定。

(12)根据(9)至(11)中任一项所述的图像显示设备，其中，

光学单元包括将从发射器发射的图像光反射到照射目标对象的反射表面。

(13)根据(1)至(12)中任一项所述的图像显示设备，其中，

偏振控制单元包括旋转器，旋转器根据照射目标对象的形状旋转进入各个点的每个光线的偏振方向。

(14)根据(13)所述的图像显示设备，其中，

偏振控制单元包括偏振板，偏振板使入射光线的偏振方向对准并发射线性偏振光线，并且

旋转器旋转进入各个点的每个线性偏振光线的偏振方向。

(15)根据(1)至(14)中任一项所述的图像显示设备，其中，

通过使用预定轴线作为基准，偏振控制单元被布置为与发射器相对。

(16)根据(1)至(14)中任一项所述的图像显示设备，其中，

偏振控制单元布置在发射器内部，并且

发射器沿预定轴线发射具有受控的偏振状态的图像光。

(17)根据(16)所述的图像显示设备，其中，

偏振控制单元包括发射具有受控的偏振状态的图像光的发光元件。

(18)根据(1)至(17)中任一项所述的图像显示设备，其中，

照射目标对象包括使用衍射光学元件的屏幕。

(19)根据(1)至(18)中任一项所述的图像显示设备，其中，

照射目标对象包括透射图像光的透射式屏幕和反射图像光的反射式屏幕中的至少一个。

(20)根据(1)至(19)中任一项所述的图像显示设备，其中，

照射目标对象是透光的。

附图标记列表

1 光轴

2 法线方向

4 径向偏振光

5 偏振方向

6 入射平面

20、220 发射器

21 图像光

30、230 屏幕

31 圆柱形基座构件

32 光学薄膜

33 第一表面

37 透射式HOE

40 反射镜

41 反射表面

50、250 偏振控制单元

51、251 轴对称波片

252 偏振板

100、200 图像显示设备。

Claims (20)

1.一种图像显示设备，包括：

发射器，沿预定轴线发射图像光；

照射目标对象，布置在围绕所述预定轴线的区域的至少一部分中；

光学单元，通过使用所述预定轴线作为基准而与所述发射器相对地布置，并使发射的图像光进入所述照射目标对象；以及

偏振控制单元，根据所述照射目标对象的形状控制进入所述照射目标对象的所述图像光的偏振状态。

2.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中，

所述偏振控制单元控制所述图像光的偏振方向，作为所述图像光的所述偏振状态。

3.根据权利要求2所述的图像显示设备，其中，

所述照射目标对象包括所述图像光进入的界面，并且

所述偏振控制单元控制所述图像光的偏振方向，使得所述图像光的偏振方向相对于入射平面的法线方向的角度基本恒定，所述入射平面包含所述图像光相对于所述界面的入射方向和在所述图像光的入射位置处的所述界面的法线方向。

4.根据权利要求3所述的图像显示设备，其中，

所述偏振控制单元控制所述图像光的偏振方向，使得所述入射平面和所述图像光的偏振方向彼此平行。

5.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中，

所述照射目标对象的形状包括以所述预定轴线作为基本中心轴线的旋转对称形状，并且

所述偏振控制单元控制所述偏振状态，使得所述图像光的偏振方向的分布相对于所述预定轴线对称。

6.根据权利要求5所述的图像显示设备，其中，

所述偏振控制单元将所述图像光转换成径向偏振光。

7.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中，

所述照射目标对象布置在围绕所述预定轴线的整个区域中。

8.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中，

所述照射目标对象由以所述预定轴线为基本中心轴线的圆柱形构成。

9.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中，

所述光学单元控制发射的所述图像光相对于所述照射目标对象的入射角。

10.根据权利要求9所述的图像显示设备，其中，

所述光学单元将所述图像光相对于所述照射目标对象的入射角控制为45°以上且75°以下。

11.根据权利要求9所述的图像显示设备，其中，

所述光学单元使所述图像光相对于所述照射目标对象的入射角基本恒定。

12.根据权利要求9所述的图像显示设备，其中，

所述光学单元包括将从所述发射器发射的所述图像光反射到所述照射目标对象的反射表面。

13.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中，

所述偏振控制单元包括旋转器，所述旋转器根据所述照射目标对象的形状旋转进入各个点的每个光线的偏振方向。

14.根据权利要求13所述的图像显示设备，其中，

所述偏振控制单元包括偏振板，所述偏振板使入射光线的偏振方向对准并发射线性偏振光线，并且

所述旋转器使进入各个点的每个所述线性偏振光线的偏振方向旋转。

15.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中，

通过使用所述预定轴线作为基准，所述偏振控制单元被布置为与所述发射器相对。

16.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中，

所述偏振控制单元布置在所述发射器内部，并且

所述发射器沿所述预定轴线发射具有受控的偏振状态的图像光。

17.根据权利要求16所述的图像显示设备，其中，

所述偏振控制单元包括发光元件，所述发光元件发射具有所述受控的偏振状态的图像光。

18.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中，

所述照射目标对象包括使用衍射光学元件的屏幕。

19.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中，

所述照射目标对象包括透射所述图像光的透射式屏幕和反射所述图像光的反射式屏幕中的至少一个。

20.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中，

所述照射目标对象是透光的。

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