JP2017083694A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】形成される実像の意図しない湾曲を抑制でき、高品質の画像表示が可能な表示装置を提供する。【解決手段】円筒状の筐体と、筐体の周方向の少なくとも一部に沿って設けられた反射型スクリーンと、反射型スクリーンに投射光を投射する投射装置と、筐体の周方向の少なくとも一部に沿って設けられ、反射型スクリーンで反射された投射光を反射させるミラーと、を備え、投射装置は投射光を反射型スクリーンに結像させ、ミラーは反射型スクリーンにより反射された投射光を反射させて筐体の内部に視認可能な表示像として結像させる、表示装置。【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に関する。

円筒状のケース部材の内部に表示パネルを配置し、表示パネルの画像をケース部材の内面に反射させることで空間に浮いて見える実像を形成する表示装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００９−２４４７２８号公報

特許文献１記載の表示装置では、平面の表示パネルを用いているため、ケース部材内の空間に形成される実像は必ず湾曲した画像となり、意図しない形状の画像となっていた。

本発明は、形成される実像の意図しない湾曲を抑制でき、高品質の画像表示が可能な表示装置を提供することを目的の一つとする。

本発明の一態様によれば、円筒状の筐体と、前記筐体の周方向の少なくとも一部に沿うように配置された反射型スクリーンと、投射光を投射する投射装置と、前記筐体の周方向の少なくとも一部に沿うように配置されたミラーと、を備え、前記投射装置は、前記投射光を前記反射型スクリーンに結像させ、前記ミラーは、前記反射型スクリーンにより反射された前記投射光を反射させて前記筐体の内部に視認可能な表示像として結像させる表示装置が提供される。

この構成によれば、投射装置から投射される投射光を、反射型スクリーンを介してミラーに入射させるので、反射型スクリーンの表面形状を変えることで、投射光の反射面形状を調整することができる。その結果、表示像の立体形状を所望の形状に容易に調整することができる。したがって、表示像が意図しない湾曲を持った形状となることが抑制され、高品質の表示を得ることができる。

前記反射型スクリーンは、前記筐体の中心軸の延在方向に前記ミラーと隣り合うように配置されている構成としてもよい。
この構成によれば、１つの筐体内にコンパクトに光学系を構成することができる。

前記筐体は円筒状の透明部を有し、前記透明部は、前記ミラーに対して前記反射型スクリーンと反対側に配置されている構成としてもよい。
この構成によれば、透明部を介して表示像を観察することで、透明部が表示像に対する奥行きの基準となるため、観察者には表示像の浮遊感が増した状態で見えるようになる。

前記投射装置は、前記筐体の中心軸周りに配置された複数の光源を有する構成としてもよい。
この構成によれば、複数の方向から視認可能な表示像を形成することができる。

前記複数の光源は、前記筐体の中心軸周りに間隔が等しくなるように配置されている構成としてもよい。
この構成によれば、筐体の周囲から観察可能な表示像を形成することができる。

前記投射装置から投射される前記投射光は、前記反射型スクリーン上で連結し、周方向に連続した前記表示像を形成する構成としてもよい。
この構成によれば、水平方向に大きな表示像を形成することができる。

前記表示像は、前記筐体の中心軸周りに一周連続している構成としてもよい。
この構成によれば、投射装置の位置によらず、筐体の周囲の任意の方向から観察可能な表示像を形成することができる。

前記筐体の内部に配置された導光ミラーを備え、前記導光ミラーは、前記投射装置から投射される前記投射光を前記反射型スクリーンに向けて反射する構成としてもよい。
この構成によれば、投射装置の配置の自由度が大きくなるので、投射装置から反射型スクリーンまでの投射距離を長くすることができるので、投射装置のフォーカス距離の制限や投射像の大きさの制限を緩和することができる。

前記導光ミラーは前記筐体の中心軸周りに複数の反射面を有する構成としてもよい。
この構成によれば、反射面ごとに表示像を形成することができる。

前記導光ミラーは、前記投射装置から投射される前記投射光を分割し、分割した前記投射光が互いに前記反射型スクリーンの異なる領域に結像するように反射する構成としてもよい。
この構成によれば、１つの投射装置を用いて複数の表示像を形成することができる。

前記投射装置は、前記筐体の中心軸の延在方向の前記筐体よりも外側に位置する構成としてもよい。
この構成によれば、投射装置へのアクセスが容易になり、メンテナンス性を向上させることができる。

前記反射型スクリーンは、前記筐体の径方向内側へ突出する湾曲形状の反射面を有する構成としてもよい。
この構成によれば、立体感を伴う表示像を形成することができる。

前記反射型スクリーンは、表面に凹凸を有する立体形状の反射面を有する構成としてもよい。
この構成によれば、任意の凹凸の立体形状を有する表示像を形成することができる。

第１実施形態の表示装置を示す斜視図。 第１実施形態の表示装置の中心軸に沿った断面図。 第１実施形態の表示装置の平面図。 第２実施形態の表示装置の中心軸に沿った断面図。 第２実施形態の表示装置の平面図。 第２実施形態の表示装置の作用を説明するために示す平面図。 第３実施形態の表示装置の中心軸に沿った断面図。 第３実施形態の表示装置の平面図。 第３実施形態の表示装置の底壁部の平面図。 第４実施形態の表示装置の中心軸に沿った断面図。 第４実施形態の表示装置の平面図。 第５実施形態の表示装置の中心軸に沿った断面図。 第５実施形態の表示装置の平面図。 第６実施形態の表示装置の中心軸に沿った断面図。 第６実施形態の表示装置の平面図。 第７実施形態の表示装置の中心軸に沿った断面図。 第７実施形態の表示装置の平面図。 表示像を示す斜視図。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態である表示装置について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
以下の図面を用いた説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、ＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。本実施形態では、鉛直方向にＺ軸を設定し、鉛直方向の上側を＋Ｚ側、鉛直方向の下側を−Ｚ側とする。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の表示装置を示す斜視図である。図２は、第１実施形態の表示装置の中心軸に沿った断面図である。図３は、第１実施形態の表示装置の平面図である。

表示装置１０は、図１から図３に示すように、円筒状の筐体１１と、筐体１１の内面に設けられた反射型スクリーン１２と、反射型スクリーン１２に画像を投射するプロジェクター（投射装置）１３と、筐体１１の内面に設けられ、反射型スクリーン１２で反射された投射光を反射させるミラー１４と、を備える。表示装置１０には、図２に示すように、制御装置１５０が接続される。

筐体１１は中心軸Ｏに沿って鉛直方向（Ｚ軸方向）に延びる有底の円筒状である。筐体１１は、円筒状の筒部１１ａと、筒部１１ａの一方の端部（下端）を閉塞する底壁部１１ｂと、を有する。筒部１１ａの上端部（底壁部１１ｂと反対側の端部）には透明部１５が設けられる。透明部１５は、筒部１１ａのうち、ミラー１４よりも上側の部分である。

反射型スクリーン１２は、筒部１１ａの下部（底壁部１１ｂ側の端部）の内面に、反射面が内向きとなるように設けられる。筒部１１ａの全体が透明な材質であれば、筒部１１ａの外面に反射型スクリーン１２を配置してもよい。
反射型スクリーン１２は、筐体１１の内面を中心軸Ｏ周りに一周する円筒状である。プロジェクター１３が１台のみである本実施形態では、反射型スクリーン１２は筒部１１ａの周方向の一部（プロジェクター１３の投射範囲）にのみ設けられていてもよい。

ミラー１４は、反射型スクリーン１２よりも上側（＋Ｚ側）の筒部１１ａ内面に、反射面が内向きとなるように設けられる。ミラー１４は中心軸Ｏ周りに一周する円筒状である。ミラー１４についても、反射型スクリーン１２で反射された投射光が入射する範囲に少なくとも設けられていればよく、したがって、筒部１１ａの周方向の一部にのみ設けられていてもよい。ミラー１４としては、フィルム状の基材の表面に金属膜を形成したものを用いることができる。筒部１１ａの全体が透明な材質であれば、筒部１１ａの外面に反射型スクリーン１２を配置してもよい。あるいは、筒部１１ａの内面又は外面に金属膜を成膜してミラー１４としてもよい。

プロジェクター１３は、底壁部１１ｂの上面の外周部（筒部１１ａ近傍）に設置される。プロジェクター１３は、筒部１１ａの近傍から底壁部１１ｂの中心へ向けて投射光を投射する。プロジェクター１３には制御装置１５０が接続される。
制御装置１５０は、ケーブル及びネットワーク等を介して外部装置から入力される画像情報から、プロジェクター１３に投射させる画像を形成し、映像信号としてプロジェクター１３に送信する。制御装置１５０は、上記の画像情報を記憶する記憶装置を備えていてもよい。

表示装置１０では、鉛直方向において反射型スクリーン１２に対してプロジェクター１３とミラー１４とが対称に近い位置に配置される一方、水平方向では反射型スクリーン１２が円弧状又は円筒状に設けられる。そこで、反射型スクリーン１２としてピークゲインの高いスクリーンを用いることが好ましい。ピークゲインの高いスクリーンを用いることで、ミラー１４への反射方向に射出される光量を比較的多く、水平方向に射出される光量を比較的少なくすることができ、投射光を効率よく表示に使用することができる。

［表示動作］
表示装置１０の画像表示動作において、プロジェクター１３は、図２及び図３に示すように、中心軸Ｏを介して対向する反射型スクリーン１２に投射光を投射し、反射型スクリーンの表面で結像させる。投射された投射光は反射型スクリーン１２により拡散反射される。反射型スクリーンで反射された投射光は、中心軸Ｏを介して反射型スクリーン１２の反対側に位置するミラー１４に入射し、ミラー１４で反射される。

ここで、筒部１１ａの半径をＲとすると、ミラー１４は水平方向に対して焦点距離ｆがＲ／２となる凹面鏡を構成する。結像式（１／ａ）＋（１／ｂ）＝（１／ｆ）において、ａ＝２Ｒ、ｆ＝Ｒ／２を代入すると、ｂ＝２Ｒ／３となる。したがって、ミラー１４は、ミラー１４から中心へ２Ｒ／３の位置（言い換えると中心軸Ｏから半径の１／３だけミラー１４寄りの位置）に、反射型スクリーン１２から入射する投射光を表示像Ａとして結像させる。

表示像Ａは、図２に示すように、ミラー１４と対向する方向から筒部１１ａの内部を観察することで視認できる。筒部１１ａの内部は、筒部１１ａの上端開口部からのぞき込んで観察してもよく、透明部１５を介して側方から観察してもよい。表示像Ａは、筒部１１ａ内の空中に浮遊した状態で視認される。プロジェクター１３から投射する画像の背景色を黒などの暗色とすることで、表示像Ａの枠が見えにくくなり、より大きな浮遊感を観察者に感じさせることができる。

表示像Ａの観察方向（上または側方）については、表示装置１０の設置場所や表示像Ａとして表示する物体の態様に応じて適宜決めればよい。決定された観察方向に応じて筒部１１ａの軸方向長さ及び透明部１５の軸方向長さを調整してもよい。
本実施形態では、筐体１１に透明部１５が設けられている。透明部１５を介して観察することで、透明部１５が表示像Ａに対する奥行きの基準となるため、観察者には表示像Ａの浮遊感が増した状態で見える。

なお、ミラー１４で反射された画像光線は、鉛直方向に対しては結像せず、ミラー１４を中心とした反射型スクリーン１２の＋Ｘ側の対称位置（筐体１１の外側）に虚像を形成する。しかし、観察者は基本的に両眼を水平とした姿勢で画像を観察するため、水平方向の凹面鏡により生成される表示像Ａを観察することができる。

また表示装置１０によれば、表示像Ａの意図しない湾曲を抑制し、高品質の表示像Ａを得ることができる。以下、詳細に説明する。
従来の表示装置では、液晶パネル又は有機ＥＬパネルのような平面形状の表示パネルの表示画像を円筒状のケース部材の内面で反射させて実像を浮遊表示させていた。この構成では、浮遊表示させる実像は、必ず軸方向視で弧状に湾曲してしまう。このような像面湾曲は、表示パネルの位置を移動させても解消することはできない。

上記に対して、本実施形態の表示装置１０では、プロジェクター１３から投射した画像光線を円筒状の反射型スクリーン１２の凹曲面で反射させてミラー１４に入射させ、さらに円筒状のミラー１４の凹曲面により結像させて表示像Ａを形成する。これにより、ほぼ平面形状の表示像Ａを形成することができる。表示装置１０によれば、例えば、文字やイラストなどを歪みの少ない状態で表示することができ、視認性に優れた表示が得られる。

このように本実施形態の表示装置１０によれば、従来の表示装置において解消することができなかった意図しない像面湾曲の発生を抑制することができる。
さらに、反射型スクリーン１２は、その表面形状を自在に変形することができるため、平面形状の表示像Ａだけでなく、所望の立体形状を有する表示像Ａを自在に形成することができる。反射型スクリーン１２の立体形状を変化させた具体例については後述する実施形態で説明する。

なお、表示装置１０では、表示像Ａは、プロジェクター１３から投射した画像に対して、鉛直方向（縦方向）は等倍であるが、水平方向（横方向）が１／３に縮小される。したがって、表示像Ａにおいて所望の縦横比が得られるように、プロジェクター１３又は制御装置１５０において、画像を横方向に３倍に伸長する補正を施すとよい。プロジェクター１３に水平方向に３倍伸長した画像を表示させる場合には、プロジェクター１３の表示領域の長手方向が水平方向に一致するように配置することで、表示領域の無駄を比較的少なくすることができる。

また本実施形態では、筒部１１ａの中心軸の延在方向（鉛直方向）に、反射型スクリーン１２と、ミラー１４とを隣り合うように配置している。これにより、プロジェクター１３の投射光を反射型スクリーン１２、ミラー１４で順次折り返しながら筒部１１ａの上部へ案内し、表示像Ａを結像させることができる。したがって、投射光の結像光学系の光路長を確保しつつ、筒部１１ａをコンパクトに構成することができる。

また本実施形態では、透明部１５をミラー１４の上側（中心軸の延在方向において反射型スクリーン１２と反対側）に設けている。これにより、筐体１１の一部を利用して表示像Ａの観察窓を設置することができ、筐体１１の大型化を抑制しつつ浮遊感を増大させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図４から図６を参照して説明する。
図４は、第２実施形態の表示装置の中心軸に沿った断面図である。図５は、第２実施形態の表示装置の平面図である。図６は、第２実施形態の表示装置の作用を説明するために示す平面図である。
なお、以下の説明では、上記実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略する。

第２実施形態の表示装置２０は、第１実施形態においてプロジェクター１３を周方向に複数台配置し、反射型スクリーン１２の水平方向において、プロジェクターの投射範囲を一周にわたって隙間無く配置した構成である。すなわち、本実施形態の表示装置２０は、複数の光源（プロジェクター１３）を有する投射装置を備える。この構成により、本実施形態の表示装置２０では、第１実施形態の表示像Ａに相当する表示像を複数周方向に並べて表示させ、複数の方向から表示像を視認可能としている。

具体的に、第２実施形態の表示装置２０は、図４及び図５に示すように、６台のプロジェクター１３１〜１３６（投射装置の光源）と、筐体１１と、反射型スクリーン１２と、ミラー１４とを備える。６台のプロジェクター１３１〜１３６のそれぞれは第１実施形態のプロジェクター１３と共通の構成である。

プロジェクター１３１〜１３６は、図５に示すように、底壁部１１ｂの上面に、中心軸Ｏを中心として周方向に６０°おきの等間隔に配置される。各々のプロジェクター１３１〜１３６は、底壁部１１ｂの外周部から内側向きに配置される。各々のプロジェクター１３１〜１３６は、第１実施形態のプロジェクター１３と同様に、反射型スクリーン１２に投射像を結像させる。投射光は反射型スクリーン１２で反射されてミラー１４に入射し、ミラー１４によって筐体１１内に浮遊して見える表示像Ａ１〜Ａ６に結像される。

プロジェクター１３１〜１３６には、制御装置１５０Ａが接続される。
制御装置１５０Ａは、ケーブル及びネットワーク等を介して外部装置から入力される画像情報から、プロジェクター１３１〜１３６に投射させる画像を形成し、映像信号として６台のプロジェクター１３１〜１３６に送信する。本実施形態の場合、外部装置から制御装置１５０Ａに入力される画像情報は、中心軸Ｏ周りの一周分の長さを有する横長の画像である。制御装置１５０Ａは、入力された画像情報を６分割し、６台のプロジェクター１３０〜１３５の各々に表示させる画像、すなわち表示像Ａ１〜Ａ６に対応する画像を形成する。画像情報を６分割するに際しては、隣り合う画像同士で重複する部分を有するように分割してもよい。

プロジェクター１３０〜１３５による表示像Ａ１〜Ａ６同士が水平方向において部分的に重なり合う場合には、重なり合う部分の画像に輝度傾斜を持たせることもできる。これにより、隣り合う表示像Ａ１〜Ａ６同士を、繋ぎ目が違和感なく見えるように連結して表示することができる。

表示装置２０における観察位置と表示像の関係について図６を参照して説明する。以下では、表示装置２０は、６台のプロジェクター１３１〜１３６により表示像Ａ１〜Ａ６を表示させた状態である。
図６に示す観察位置ａから表示装置２０の中心軸Ｏ方向を観察すると、観察者は、表示像Ａ１〜Ａ６を連結した表示像の一部である表示像Ａａを視認することができる。一方、観察位置ａとは異なる観察位置ｂから中心軸Ｏ方向を観察すると、観察者は、表示像Ａ１〜Ａ６を連結した表示像の一部である表示像Ａｂを視認することができる。

表示像Ａａ、Ａｂは、円筒状の反射型スクリーン１２に周方向に連続する画像として投射された像のうち、反射型スクリーン１２の拡散特性で決定される範囲の投射像ＩＭａ、ＩＭｂにそれぞれ対応する像である。反射型スクリーン１２の水平方向の拡散角度を変えることで、視認される表示像Ａａ、Ａｂの水平方向の長さを調整することができる。

表示像Ａａ、Ａｂは、プロジェクター１３１〜１３６の位置とは無関係に、表示装置２０の外周の任意の位置から中心方向を見たときの表示像である。表示装置２０には、表示像Ａ１〜Ａ６が周方向に連結された連続する画像が表示されているため、プロジェクター１３１〜１３６が配置された角度位置だけでなく、中間の角度位置から観察した場合でも、角度位置に対応した表示像を観察することができる。

本実施形態の表示装置２０は、例えば、観光地における風景の説明図を、実際の方位に対応させて表示させる用途に用いることができる。このように表示させることで、複数の観察者が異なる方向から同時に説明図の浮遊像（表示像）を観察することができる。
また例えば、一連の文章を一周にわたって表示させておけば、部分的に表示される文章を観察者が表示装置２０の周囲を歩きながら観察するように用いることもできる。このような表示により、観察者に文章を印象づける効果が期待できる。

なお、本実施形態では、６台のプロジェクター１３１〜１３６により表示像Ａ１〜Ａ６を形成する構成について説明したが、一周にわたって連続する表示像を形成可能であればプロジェクターの台数は特に限定されない。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について、図７から図９を参照して説明する。
図７は、第３実施形態の表示装置の中心軸に沿った断面図である。図８は、第３実施形態の表示装置の平面図である。図９は、第３実施形態の表示装置の底壁部の平面図である。
なお、以下の説明では、上記実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略する。

第３実施形態の表示装置３０は、第１実施形態においてプロジェクター１３を周方向に複数台配置し、複数の表示像を形成することにより複数の方向から表示像を観察可能に構成した形態である。すなわち本実施形態の表示装置３０は、複数の光源（プロジェクター）を有する投射装置を備える。

具体的に、第３実施形態の表示装置３０は、図７及び図８に示すように、４台のプロジェクター１３１〜１３４（投射装置の光源）と、筐体１１と、反射型スクリーン１２と、ミラー１４とを備える。４台のプロジェクター１３１〜１３４のそれぞれは第１実施形態のプロジェクター１３と共通の構成である。プロジェクター１３１〜１３４には、制御装置１５０がそれぞれ接続される。一台の制御装置１５０によりプロジェクター１３１〜１３４を制御する構成としてもよい。

プロジェクター１３１〜１３４は、図８に示すように、底壁部１１ｂの上面に、中心軸Ｏを中心として周方向に９０°おきの等間隔に配置される。各々のプロジェクター１３１〜１３４は、底壁部１１ｂの外周部から内側向きに配置される。各々のプロジェクター１３１〜１３４は、第１実施形態のプロジェクター１３と同様に、反射型スクリーン１２に投射像ＩＭ１〜ＩＭ４を結像させる。反射型スクリーン１２で反射された投射光はミラー１４で結像され、筐体１１内に浮遊して見える表示像Ａ１〜Ａ４が形成される。

本実施形態の表示装置３０によれば、周方向の９０°おきに４つの表示像Ａ１〜Ａ４を表示するので、表示装置３０の周囲の４方向からそれぞれ表示像Ａ１〜Ａ４の少なくとも一つを視認することができる。観察者に対する表示像の見え方は、プロジェクター１３１〜１３４から反射型スクリーン１２に投射する投射像ＩＭ１〜ＩＭ４の幅（周方向長さ）及び反射型スクリーン１２の反射特性によって異ならせることができる。
投射像ＩＭ１〜ＩＭ４の幅を変えることで表示像Ａ１〜Ａ４の幅を調整することができる。また反射型スクリーン１２の水平方向の拡散角度を変えることで、表示像Ａ１〜Ａ４の見える範囲を調整することができる。例えば、反射型スクリーン１２の水平方向の拡散角度を小さくすることで、表示像Ａ１〜Ａ４の同時に見える範囲を制限することができる。

なお、本実施形態では、プロジェクター１３１〜１３４を周方向に９０°おきに配置した場合について説明したが、プロジェクター１３１〜１３４の配置はこれに限られない。図９に示すように、底壁部１１ｂは、中心軸Ｏ周りに等間隔（図示では１５°ピッチ）で設けられた複数（図示では２４個）の取り付け孔３１を有する。図８に示した例では、位置Ｐ１、Ｐ７、Ｐ１３、Ｐ１９の取り付け孔３１にプロジェクター１３１〜１３４が取り付けられる。

プロジェクター１３１〜１３４は、２４個の取り付け孔３１のいずれにも取り付け可能であり、任意に配置することができる。プロジェクター１３１〜１３４をいずれの取り付け孔３１に取り付けたとしても、反射型スクリーン１２及びミラー１４は筒部１１ａの一周にわたって円筒状に設けられているため、プロジェクター１３１〜１３４の取り付け位置に対応する位置に表示像Ａ１〜Ａ４を表示させることができる。例えば、連続する４つの位置Ｐ１〜Ｐ４にプロジェクター１３１〜１３４を取り付ければ、周方向の約６０°の範囲から視認可能に表示像Ａ１〜Ａ４を並べて表示させることができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について、図１０及び図１１を参照して説明する。
図１０は、第４実施形態の表示装置の中心軸に沿った断面図である。図１１は、第４実施形態の表示装置の平面図である。
なお、以下の説明では、上記実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略する。

第４実施形態の表示装置４０は、第３実施形態においてプロジェクター１３１〜１３４を筐体１１の鉛直上方に配置し、筐体１１の開口部から投射光を入射させる構成とした形態である。本実施形態の表示装置４０は、複数の光源（プロジェクター）を有する投射装置を備える。
具体的に、第４実施形態の表示装置４０は、図１０及び図１１に示すように、４台のプロジェクター１３１〜１３４と、筐体１１と、反射型スクリーン１２と、ミラー１４と、導光ミラー１６とを備える。４台のプロジェクター１３１〜１３４のそれぞれは第１実施形態のプロジェクター１３と共通の構成である。プロジェクター１３１〜１３４には、制御装置１５０がそれぞれ接続される。一台の制御装置１５０によりプロジェクター１３１〜１３４を制御する構成としてもよい。

導光ミラー１６は正四角錐状であり、４つの側面１６ａ〜１６ｄに反射面を有する。底面の中心と頂点を中心軸Ｏが通る位置に配置される。導光ミラー１６の４つの三角形状の側面１６ａ〜１６ｄの上方に、４台のプロジェクター１３１〜１３４が下向きに配置される。プロジェクター１３１〜１３４は、図に示すように、側面１６ａ〜１６ｄで反射された投射光が反射型スクリーン１２上に適切な投射像を形成する位置に配置される。プロジェクター１３１〜１３４は図示しない支持機構により筐体１１に対して所定位置に固定される。

表示装置４０は、プロジェクター１３１〜１３４から、導光ミラー１６の対応する側面１６ａ〜１６ｄに投射光を投射することで筐体１１の上部に浮遊する表示像を形成する。
１つのプロジェクター１３３を例に挙げて説明すると、プロジェクター１３３は、導光ミラー１６の側面１６ｃに投射光を投射する。投射光は側面１６ｃで筐体１１の径方向外側へ反射され、反射型スクリーン１２に入射する。投射光は反射型スクリーン１２上で結像され、投射像ＩＭ３を形成する。反射型スクリーン１２で拡散反射された投射光は、ミラー１４により筐体１１の上部で結像され、表示像Ａ３を形成する。他のプロジェクター１３１、１３２、１３４の動作もプロジェクター１３３と同様である。
上記の動作により、４台のプロジェクター１３１〜１３４により、筐体１１の上部に第３実施形態と同様の４つの表示像が形成される。

本実施形態の表示装置４０によれば、筐体１１の上方にプロジェクター１３１〜１３４を配置するので、底壁部１１ｂの上面にプロジェクターを配置する場合と比較して、プロジェクター１３１〜１３４の投射距離を長くすることができる。具体的には、プロジェクター仮想位置１３３ｖに示すように、筐体１１の径方向の外方から反射型スクリーン１２に投射した場合と同様の投射距離とすることができる。これにより、プロジェクター１３１〜１３４のフォーカス調整距離の制限が緩和される。また、投射距離が長くなることで、反射型スクリーン１２上に十分な大きさの投射像を容易に形成することができる。

また、プロジェクター１３１〜１３４を筐体１１の底部に配置していると、プロジェクター１３１〜１３４へアクセスするために筒部１１ａを底壁部１１ｂから取り外したりする必要があり、作業が繁雑になる。これに対して、本実施形態のように筐体１１の上方にプロジェクター１３１〜１３４を配置していれば、プロジェクター１３１〜１３４のメンテナンスや修理が容易になる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について、図１２及び図１３を参照して説明する。
図１２は、第５実施形態の表示装置の中心軸に沿った断面図である。図１３は、第５実施形態の表示装置の平面図である。
なお、以下の説明では、上記実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略する。

第５実施形態の表示装置５０は、第４実施形態の表示装置４０と同様の表示を１台のプロジェクター１３で可能にした構成である。
具体的に、第５実施形態の表示装置５０は、図１２及び図１３に示すように、１台のプロジェクター１３と、筐体１１と、反射型スクリーン１２と、ミラー１４と、導光ミラー１６とを備える。プロジェクター１３には、制御装置１５０が接続される。

プロジェクター１３は、導光ミラー１６の鉛直上方に、下向きの姿勢で配置される。プロジェクター１３は、導光ミラー１６に対して投射した投射光が、側面１６ａ〜１６ｄで四方に均等に反射されるように、投射光の光軸と筐体１１の中心軸Ｏとを一致させて配置される。プロジェクター１３は図示しない支持機構により筐体１１に対する位置を固定される。

表示装置５０は、プロジェクター１３から、導光ミラー１６の側面１６ａ〜１６ｄに投射光を投射することで筐体１１の上部に浮遊する表示像を形成する。プロジェクター１３から投射される投射光は、側面１６ａ〜１６ｄにより四方に分割され、反射型スクリーン１２に投射される。
導光ミラー１６の１つの側面１６ｃで反射される投射光を例に挙げて説明すると、投射光は側面１６ｃで筐体１１の径方向外側へ反射され、反射型スクリーン１２に入射する。投射光は反射型スクリーン１２上で結像され、投射像ＩＭ３を形成する。反射型スクリーン１２で拡散反射された投射光は、ミラー１４により筐体１１の上部で結像され、表示像Ａ３を形成する。他の側面１６ａ、１６ｂ、１６ｄで反射される投射光も同様に筐体１１の上部に表示像を結像する。
上記の動作により、１台のプロジェクター１３のみを用いて、筐体１１の上部に第４実施形態と同様の４つの表示像が形成される。

なお、導光ミラー１６の側面１６ａ〜１６ｄは、上側（プロジェクター１３側）に行くに従って面の幅が狭くなるが、制御装置１５０において、側面１６ａ〜１６ｄの反射面形状を考慮した画像を予め形成すればよい。

本実施形態の表示装置５０によれば、１台のプロジェクター１３を用いて４つの表示像を形成することができ、装置の小型化、低コスト化を実現可能である。

なお、本実施形態では四角錐状の導光ミラー１６により投射光を４分割する場合について説明したが、投射光は任意の個数に分割することができる。例えば、２枚の矩形状の平面ミラーを互いに背中合わせに三角形状に立てかけた態様の導光ミラーを用いれば、投射光を２分割して２つの表示像を形成することができる。また三角錐状や六角錐状の導光ミラーを用いれば、側面の数に応じた数の表示像を形成することができる。

また本実施形態では、導光ミラー１６により投射光を均等に分割することとしたが、投射光を不均等に分割してもよい。この場合、分割された投射光の大きさに応じた複数の表示像が形成される。

また、表示装置５０においても、プロジェクター仮想位置１３ｖから反射型スクリーン１２に投射したのと同様の動作になるため、プロジェクター１３から反射型スクリーン１２までの投射距離を長くすることができる。したがって、表示装置５０においても、第４実施形態の表示装置４０と同様の作用効果が得られる。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について、図１４及び図１５を参照して説明する。
図１４は、第６実施形態の表示装置の中心軸に沿った断面図である。図１５は、第６実施形態の表示装置の平面図である。
なお、以下の説明では、上記実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略する。

第６実施形態の表示装置６０は、第１実施形態における反射型スクリーン１２に代えて、表面に凹凸が形成された立体形状を有する反射型スクリーン６２を備えた構成である。
具体的に、第６実施形態の表示装置６０は、プロジェクター１３と、筐体１１と、反射型スクリーン６２と、ミラー１４とを備える。プロジェクター１３には、制御装置１５０が接続される。

反射型スクリーン６２は、本実施形態の場合、人間の顔を模した立体形状に形成される。表示装置６０では、プロジェクター１３から反射型スクリーン６２に投射光を投射し、表面に投射像を結像させる。反射型スクリーン６２により反射された投射光は、ミラー１４により結像され、筐体１１の上部に表示像Ａを形成する。

表示像Ａは、図１４及び図１５に示すように、人間の顔の立体形状で浮遊表示される。したがって、反射型スクリーン６２に対して、プロジェクター１３から人物の顔の写真や絵を投射することで、顔の実像を立体的に視認可能な表示像Ａを表示することができる。

なお、表示像Ａは、反射型スクリーン６２上に結像される投射像に対して水平方向が１／３に縮小された形状となる。したがって、反射型スクリーン６２の表面の立体形状は、人間の顔を横方向に３倍に引き延ばした形状とする。また、反射型スクリーン６２に投射する画像も、水平方向に３倍に引き延ばした画像とする。

さらに、反射型スクリーン６２の奥行き方向についても、表示像Ａについて所望の立体形状を得られるように加工することが好ましい。反射型スクリーン６２の奥行き方向の形状は、投射像の奥行き位置が変化することによる縦倍率の変化と像面湾曲を考慮して設計することができる。奥行き方向の形状は計算により算出することも可能である。あるいは、反射型スクリーン６２を、粘土などの可塑性の支持体の表面に貼り付けた状態で筐体１１内に配置し、反射型スクリーン６２の表面又は裏面の支持体を指などで押すことで塑性変形可能に構成してもよい。この場合、反射型スクリーン６２に実際の画像を投射した状態で、表示像Ａを見ながら反射型スクリーン６２の表面を変形させることができ、表示像Ａを容易に適切な立体形状とすることができる。画像を表示しながら反射型スクリーン６２を変形させる場合には、筐体１１に反射型スクリーン６２の表面又は裏側にアクセスするための開口部を設けるとよい。

本実施形態では、人間の顔の前面を模した形状の反射型スクリーン６２を１つのみ配置した構成について説明したが、反射型スクリーン６２を複数設けてもよい。また、反射型スクリーン６２に加えて、人間の側頭部や後頭部を模した反射型スクリーンを筐体１１の内側に配置してもよい。これらの反射型スクリーンに対して人間の顔、側頭部、後頭部の画像を投射すれば、人間の頭部の擬似的な立体画像を表示させることができる。

また、反射型スクリーン６２の形状は人間の頭部に限られず、例えば、工業製品の立体形状を模したものでもよい。この場合、工業製品の表面の色や詳細形状を、投射像によって様々に変化させて見せることができる。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について、図１６から図１８を参照して説明する。
図１６は、第７実施形態の表示装置の中心軸に沿った断面図である。図１７は、第７実施形態の表示装置の平面図である。図１８は、表示像を示す斜視図である。
なお、以下の説明では、上記実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略する。

第７実施形態の表示装置７０は、第１実施形態における反射型スクリーン１２に代えて、筐体１１の中心に向かって突出する形状の反射型スクリーン７２を備えた構成である。
具体的に、第７実施形態の表示装置７０は、プロジェクター１３と、筐体１１と、反射型スクリーン７２と、ミラー１４とを備える。プロジェクター１３には、制御装置１５０が接続される。

反射型スクリーン７２は、筒部１１ａの内面から径方向内側に突出する凸円筒面形状を有する。表示装置７０では、プロジェクター１３から反射型スクリーン７２に投射光を投射し、表面に投射像ＩＭを結像させる。反射型スクリーン７２により反射された投射光は、ミラー１４により結像され、筐体１１の上部に表示像Ａを形成する。

表示像Ａは、図１８に示すように、水平方向が観察者側（中心軸Ｏ側）に突出する立体形状で浮遊表示される。したがって、中央部が凸となる立体物（図示ではリンゴ）を表示させたときに、中央部が観察者に近い側、左右が奥側に観察されるため、観察者には実際の立体物のように見える。特に、表示像Ａの背景色を黒などの暗色とすれば、表示像Ａの周囲が画枠で切断されないため、より立体物に近く見える。
このように本実施形態の表示装置７０によれば、擬似的な立体感を伴う表示像Ａを表示することができる。

なお、本実施形態では、反射型スクリーン７２を１つのみ配置した構成について説明したが、複数の反射型スクリーン７２を筒部１１ａの周方向に配列し、複数の表示像Ａを表示させてもよい。また、反射型スクリーン７２は、筒部１１ａの内面に接していなくてもよい。

また上記各実施形態では、筐体１１を地面に立てた状態で設置した場合について説明したが、表示装置１０〜７０は任意の姿勢で設置し、使用することができる。例えば、底壁部１１ｂを天井に固定し、吊り下げて使用することもできる。あるいは、筐体１１を寝かせた状態で使用してもよい。

１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０…表示装置、１１…筐体、１２，６２，７２…反射型スクリーン、１３…プロジェクター（投射装置）、１４…ミラー、１５…透明部、１６…導光ミラー、Ａ，Ａ１〜Ａ４，Ａａ，Ａｂ…表示像、ＩＭ，ＩＭ１〜ＩＭ４，ＩＭａ…投射像、Ｏ…中心軸

Claims (13)

1. 円筒状の筐体と、
   前記筐体の周方向の少なくとも一部に沿うように配置された反射型スクリーンと、
   投射光を投射する投射装置と、
   前記筐体の周方向の少なくとも一部に沿うように配置されたミラーと、
   を備え、
   前記投射装置は、前記投射光を前記反射型スクリーンに結像させ、
   前記ミラーは、前記反射型スクリーンにより反射された前記投射光を反射させて前記筐体の内部に視認可能な表示像として結像させることを特徴とする表示装置。
2. 前記反射型スクリーンは、前記筐体の中心軸の延在方向に前記ミラーと隣り合うように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記筐体は、円筒状の透明部を有し、
   前記透明部は、前記ミラーに対して前記反射型スクリーンと反対側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記投射装置は、前記筐体の中心軸周りに配置された複数の光源を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記複数の光源は、前記筐体の中心軸周りに間隔が等しくなるように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 前記投射装置から投射される前記投射光は、前記反射型スクリーン上で連結し、周方向に連続した前記表示像を形成することを特徴とする請求項４又は５に記載の表示装置。
7. 前記表示像は、前記筐体の中心軸周りに一周連続していることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
8. 前記筐体の内部に配置された導光ミラーを備え、
   前記導光ミラーは、前記投射装置から投射される前記投射光を前記反射型スクリーンに向けて反射することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記導光ミラーは、前記筐体の中心軸周りに複数の反射面を有することを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
10. 前記導光ミラーは、前記投射装置から投射される前記投射光を分割し、分割した前記投射光が互いに前記反射型スクリーンの異なる領域に結像するように反射することを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
11. 前記投射装置は、前記筐体の中心軸の延在方向の前記筐体よりも外側に位置することを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の表示装置。
12. 前記反射型スクリーンは、前記筐体の径方向内側へ突出する湾曲形状の反射面を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の表示装置。
13. 前記反射型スクリーンは、表面に凹凸を有する立体形状の反射面を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の表示装置。

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