JPWO2018043204A1 - 表示装置 - Google Patents

Abstract

表示する画像の変更の自由度を向上させた表示装置を提供する。光を屈折して像を拡大する屈折手段と、複数の屈折手段を、視点側に対して凸形状に配置して支持する配置支持手段と、屈折手段に対して視点側と反対側に設けられ、画像投影手段からの投影光が投影された投影面の裏面に視点側から見える画像を映し出す画像映出手段と、を備える。

Description

本発明は、画像を表示する表示装置の技術分野に関する。

道路や広場等の公共空間や、駅構内、イベント会場、競技場等の公共施設、スーパーマーケットやモール等の商業施設においては、表示装置に対して様々な位置にいる多くの人に、見やすく表示画像を見てもらえることが好ましい。例えば、特許文献１には、光源を中心に円筒形をなすレンチキュラーレンズと透過光制御手段とを備え、この透過光制御手段に、レンチキュラーレンズを構成する各レンズに対して、水平方向に縮小した透過画像を形成した表示器が開示されている。

特開２００１−２７２９３４号公報

しかしながら、特許文献１のような従来技術においては、予め記録された透過画像をレンチキュラーレンズの内側の面に印刷する必要があった。そのため、表示画像を変更させるためには、貼り替えたり、印刷し直したりする必要があり、表示する画像の変更の自由度が低かった。

そこで、本発明の課題の一例は、表示する画像の変更の自由度を向上させた表示装置等を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、光を屈折して像を拡大する屈折手段と、複数の前記屈折手段を、視点側に対して凸形状に配置して支持する配置支持手段と、前記屈折手段に対して前記視点側と反対側に設けられ、画像投影手段からの投影光が投影された投影面の裏面に前記視点側から見える画像を映し出す画像映出手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の表示装置において、前記画像映出手段が、前記反対側の前記屈折手段の面に設けられたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の表示装置において、前記画像投影手段からの投影光を複数の方向から前記画像映出手段の投影面に投影することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表示装置において、前記画像投影手段を更に備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示装置において、前記画像投影手段からの投影光を反射して、前記反射した投影光を前記画像映出手段の投影面に投影する反射手段を更に備えたことを特徴とする。

本発明によれば、画像投影手段からの投影光が投影された投影面の裏面に映し出された画像が、屈折手段を通して見えるので、画像投影手段から出力する投影光を変更することにより、表示装置に表示する表示画像を容易に変更させることができる。

一実施形態に係る表示装置の概要構成例を示す模式図である。 図１の屈折手段の一例を示す模式図である。 図１の屈折手段を立体的に配置した一例を示す模式図である。 図１の屈折手段を立体的に配置した一例を示す模式図である。 屈折手段の形状の変形例を示す模式図である。 屈折手段の形状の変形例を示す模式図である。 屈折手段の形状の変形例を示す模式図である。 屈折手段の形状の変形例を示す模式図である。 屈折手段の形状の変形例を示す模式図である。 屈折手段の形状の変形例を示す模式図である。 屈折手段の形状の変形例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 画像映出手段の一例を示す模式図である。 画像映出手段の一例を示す模式図である。 画像映出手段の変形例を示す模式図である。 画像映出手段の変形例を示す模式図である。 画像映出手段の変形例を示す模式図である。 画像映出手段の変形例を示す模式図である。 画像映出手段の変形例を示す模式図である。 画像映出手段の変形例を示す模式図である。 画像映出手段の変形例を示す模式図である。 制御装置の概要構成の一例を示すブロック図である。 画像投影手段の変形例を示す模式図である。 屈折手段における光路の一例を示す模式図である。 片凸の構造を有するレンズにおける反射の一例を示す模式図である。 片凸の構造を有するレンズにおける反射の一例を示す模式図である。 視点と各屈折手段の画像との関係の一例を示す模式図である。 視差と画像との関係の一例を示す模式図である。 第１実施例の表示装置におけるボールレンズの配置の一例を示す模式図である。 第１実施例の表示装置における表示の一例を示す模式図である。 第１実施例の表示装置における表示の一例を示す模式図である。 第１実施例の表示装置の変形例を示す模式図である。 第２実施例の表示装置における円柱レンズの配置の一例を示す模式図である。 第２実施例の表示装置における画像投影手段の一例を示す模式図である。 表示装置における反射手段の一例を示す模式図である。 表示装置の変形例を示す模式図である。

本願を実施するための形態について図を用いて説明する。
［１． 表示装置の構成および機能］

（１．１ 表示装置の構成および機能の概要）
まず、表示装置の構成の概要について、図１から図３Ｂを用いて説明する。

図１は、一実施形態に係る表示装置の概要構成例を示す模式図である。図２は、屈折手段の一例を示す模式図である。図３Ａおよび図３Ｂは、屈折手段を立体的に配置した一例を示す模式図である。

図１に示すように、表示装置１は、光を屈折して像を拡大する複数の屈折手段１ａと、各屈折手段１ａを支持して配置する配置支持手段１ｂと、投影光によって画像を映し出す画像映出手段１ｃと、画像映出手段１ｃに投影光を投影する画像投影手段１ｄと、を備える。

屈折手段１ａは、例えば、円形状の断面を有している。屈折手段１ａの一例として、例えば、図２に示すように、球形のボールレンズ１０が挙げられる。さらに、屈折手段１ａの一例として、円形状の断面を有する円柱形、楕円体、円錐形等のレンズが挙げられる。円形状は、曲率がほぼ一定の円形である。

配置支持手段１ｂは、図１に示すように、各屈折手段１ａを、視点３側に対して凸形状に配置する。立体的には、例えば、図３Ａに示すように、各ボールレンズ１０（屈折手段１ａの一例）が球面形状の曲面に配置される。図３Ｂに示すように、屈折手段１ａが、円柱レンズ１１の場合、同じ向きの各円柱レンズ１１が円筒面状の曲面に配置される。なお、円錐形状や円錐台形状のレンズの場合、円錐台状の側面の曲面にレンズが配置される。なお、視点３は、表示装置１の外にある。

ここで、配置支持手段１ｂの凸形状の一例として、曲率がほぼ一定の球面形状、円筒の軸に垂直の面で断面が円形状になる円筒面形状が挙げられる。また、球面形状は、全球面、半球面等の球面の一部を形成する曲面で、曲率がほぼ一定の曲面である。また、円筒面形状は、全円筒、半円筒、1/4円筒等の円筒面の一部を形成する曲面で、円筒の軸方向と垂直に交わる平面による断面形状が、曲率がほぼ一定の円である。なお、必ずしも曲率が一定でない曲面の形状等でもよい。

なお、図３Ｂに示すように、視点３の場合（視点３の視点方向が、円柱レンズ１１の底面と平行の場合）、円柱レンズ１１の断面の形状は円形状になり、円柱レンズ１１の断面の形状が同じなる。

また、図１は、図３Ａおよび図３Ｂのように立体的に配置された各屈折手段１ａを、ある視点３からのある断面で記載した断面図でもある。また、図１は、立体的に配置された各屈折手段１ａの一例である円筒面形状の曲面に配置されたボールレンズ１０をある断面で記載した断面図でもある。

画像映出手段１ｃは、図１に示すように、屈折手段１ａに対して視点３側と反対側に設けられる。例えば、画像映出手段１ｃは、屈折手段１ａの反対側の面に設けられる。

画像映出手段１ｃは、例えば、画像投影手段１ｄから投影された投影光による画像を映し出すスクリーンである。画像投影手段１ｄから出力された投影光が、スクリーンの投影面に投影されて投影画像が形成される。画像映出手段１ｃは、スクリーンの面の裏面に、裏面側から見て投影画像とは鏡映になる画像を映し出す透過型のスクリーンである。

ここで、画像投影手段１ｄから出力（または投射）された投影光が、画像映出手段１ｃの投影面に投影されることにより、投影面に形成される画像である。投影画像は、画像映出手段１ｃの投影面の形状と、画像投影手段１ｄの投影光と、その２つの手段の位置関係（距離や方向等）に依存して変わってよい。

図２に示すように、ボールレンズ１０の半球面を、例えば、表面処理することにより、透過型のスクリーンである画像映出手段１ｃが形成される。図２に示すような透過型スクリーンがボールレンズ１０の半球面に形成される場合、画像映出手段１ｃは、投影光が投影された投影面の裏面に視点３側から見える画像を映し出す。

画像映出手段１ｃは、図１に示すように、屈折手段１ａに対して視点３側と反対側に設けられる。すなわち、画像映出手段１ｃは、表示装置１の外側の視点３に対して、表示装置１の内側に設けられる。図２に示すように、画像投影手段１ｄから画像映出手段１ｃに投影された投影光により、ボールレンズ１０のような屈折手段１ａに対して視点３側と反対側の屈折手段１ａの面に形成画像５（図２中、文字”Ｅ”の鏡映像）が形成される。画像映出手段１ｃが、表面処理等により、反対側の屈折手段の面に設けられている場合、画像映出手段１ｃの投影面の裏面に映し出された画像（視点３側から見たら、文字”Ｅ”の正像に見える画像）が、形成画像５になる。この場合、画像映出手段１ｃの投影面の投影画像も、形成画像５（視点３と反対側から見たら、文字”Ｅ”の鏡映像に見える画像）になる。

図１に示すように、画像映出手段１ｃは、配置支持手段１ｂにより形成される凸形状の法線方向に、形成画像５の中心とする部分が向くように設けられる。すなわち、画像映出手段１ｃの中心部（形成画像の中心とする部分）が凸形状の法線方向に向くように、各屈折手段１ａが配置支持手段１ｂにより支持される。画像映出手段１ｃの中心部と屈折手段１ａの中心部とを結ぶ線が、配置支持手段１ｂの凸形状の面に対して、垂直方向になる。

視点３側と反対側の屈折手段１ａの表面に形成された形成画像５の光は、屈折手段１ａの内部を通過して、屈折手段１ａから外部に出るとときに屈折し、視点３に達する。形成画像５のうち、視点３の方向に対応した一部分（部分形成画像）が、屈折手段１ａにより拡大される。

画像投影手段１ｄは、制御装置５０に接続され、制御装置５０によって制御される。画像投影手段１ｄは、屈折手段１ａに対して視点３側と反対側から屈折手段１ａに向かう投影光を出力（または投射）する。画像投影手段１ｄから出力された投影光により、画像映出手段１ｃの投影面に投影画像が形成される。投影画像の光が画像映出手段１ｃを透過して、投影面の裏側に画像が映し出される。映し出された画像の光により、屈折手段１ａの表面に形成画像が形成される。

制御装置５０は、画像投影手段１ｄから出力する投影光が画像映出手段１ｃの投影面に形成する投影画像の画像データを生成する。制御装置５０は、投影画像が画像映出手段１ｃの投影面に形成されるような投影光を、画像投影手段１ｄから出力するように、画像投影手段１ｄを制御する。

また、各画像映出手段１ｃの投影面の投影画像が、画像投影手段１ｄからの投影光によって、全ての屈折手段１ａにおいて同一または類似する形成画像５を形成する場合、表示装置１に、視点３を変えても、同一または類似する画像が表示される。

ここで、凸形状の曲面に配置された屈折手段１ａにおいて、隣り合った各屈折手段１ａの一例として、屈折手段１ａを中心とした各方向で、最近接にある他の屈折手段１ａや、２番目に近い他の屈折手段１ａが挙げられる。

（１．２ 屈折手段の構成および機能）
次に、屈折手段１ａの構成および機能について詳細に説明する。

屈折手段１ａは、ガラス、プラスティック等の光を屈折して透過させる材質からなるレンズである。屈折手段１ａの色は、光を透過できればよいので、透明に限らず、着色されたガラス等でもよい。

屈折手段１ａは、少なくとも一部の断面が円形状である。屈折手段１ａの立体形状は、球形、円柱、楕円体、円錐形等である。例えば、屈折手段１ａの一例として、ボールレンズ、円柱レンズ等が挙げられる。さらに、屈折手段１ａの立体形状は、円柱が樽のように膨らんだ形状、または、円柱が鼓のようにくびれた形状、円錐形の頂点側が削られた形状でもよい。

ここで、屈折手段１ａの断面の形状である円形状は、真円に限らず、多少歪んでいてもよい。例えば、視点３から見て、表示装置１による表示される画像の形状が、表示装置１全体として、真円の場合の画像と認識できる程度に、真円から変形したり、歪んだりしてもよい。

さらに、図４Ａから図４Ｄに示すように、屈折手段１ａの断面の円形状は、視点３から見て、表示装置１による表示される画像の見え方に、屈折手段内部における反射（内部反射）の影響が気にならない程度、多少楕円形等の両凸の構造であってもよい。例えば、図４Ａに示すように、屈折手段１ａが楕円体で、楕円体の軸が視点３に向き、屈折手段１ａの断面の円形状が、多少楕円になってもよい。また、図４Ｂに示すように、屈折手段１ａが、２つの半球で薄い円板を挟む形状のレンズで、屈折手段１ａの断面の円形状が、長方形を半円で挟む形状でもよい、図４Ｃに示すように、ボールレンズの一部がカッティングされ、屈折手段１ａの断面の円形状が、円の一部が削られた形状でもよい。図４Ｄに示すように、視点３側に対して、手前側の屈折手段１ａの曲面と、奥行き側の屈折手段１ａの曲面とで曲率が、多少異なってもよい。

なお、図４Ｅおよび図４Ｇに示すように、屈折手段１ａは、片凸の構造を有するレンズ（例えば、半球のレンズ、半円柱のレンズ、または、これらの一部のレンズ）でもよい。この場合、屈折手段１ａの断面形状が、例えば、半円となる。屈折手段１ａは、像を拡大する機能があればよいので、片凸で片凹の構造を有するレンズでもよい。

ここで、視点３の一例として、人間の目、カメラ、ロボットの目等が挙げられる。また、表示装置１と視点３との距離も様々で、表示装置１を近づいたり、離れたりして見てもよい。視点３の視点方向も様々で、屈折手段１ａが見えればよい。

（１．３ 配置支持手段の構成および機能）
次に、配置支持手段１ｂの構成および機能について、図５Ａから図８Ｂを用いて、詳細に説明する。

配置支持手段１ｂは、樹脂、粘土等のボールレンズ等の屈折手段１ａを連結して配置を規定できる材質を有する。

なお、接着剤でフレキシブルに連結した屈折手段１ａを、凸の面を有する支持台の上に載せるようにしてもよい。この場合、配置支持手段１ｂは、接着剤および支持台である。また、配置支持手段１ｂは、画像映出手段１ｃを付けた屈折手段１ａを、可塑性の素材に半分ほど埋め込むことで支持してもよい。また、屈折手段１ａの形状が円柱、楕円体、円錐形のような棒状である場合、配置支持手段１ｂは、屈折手段１ａを差し込んで固定する支持台でもよい。

次に、屈折手段１ａの配置例について説明する。

配置支持手段１ｂは、複数の屈折手段１ａを、視点３側に対して凸形状に配置する。例えば、図５Ａに示すように、屈折手段１ａが、円形状ｓ１に配列されてもよい。この場合、各屈折手段１ａの３次元配置は、球形、半球形、円柱形、楕円体等である。半球形、円柱形、楕円体の場合、ある切断面で円形状ｓ１の配置になる。

画像映出手段１ｃにより屈折手段１ａの面に形成される形成画像の向きは、図５Ａに示すように、屈折手段１ａの配置形状（円形状ｓ１）に対して垂直方向になる。すなわち、形成画像の中心とする部分（例えば、画像映出手段１ｃの中心部）が、凸形状の法線方向に向くように、各屈折手段１ａが配置されている。

また、図５Ｂに示すように、屈折手段１ａが、楕円形状ｓ２に配列されてもよい。この場合、各屈折手段１ａの３次元配置は、例えば、楕円柱形、楕円体等である。楕円柱形、楕円体のある切断面で楕円形状ｓ２の配置になる。画像映出手段１ｃにより屈折手段１ａの面に形成される形成画像の向きは、図５Ｂに示すように、屈折手段１ａの配置形状（楕円形状ｓ２）に対して垂直方向になる。すなわち、形成画像の中心とする部分（例えば画像映出手段１ｃの中心部）が、凸形状の法線方向に向くように、各屈折手段１ａが配置されている。

図５Ｃおよび図５Ｄに示すように、片凸構造（例えば、半球または半円柱）の屈折手段１ａが、円形状ｓ１に配列されてもよい。

図５Ｃに示すように、屈折手段１ａの凸面が視点３側に向くように並べてもよい。この場合、画像映出手段１ｃが、屈折手段１ａの平面に形成されてもよい。図５Ｄに示すように、屈折手段１ａの中心側に向くように並べてもよい。この場合、画像映出手段１ｃが、屈折手段１ａの凸面に形成されてもよい。

また、図６Ａに示すように、凸形状は、各屈折手段１ａの中心を通る形状に限らず、各屈折手段１ａに内接または外接する形状ｓ３に設定してもよい。画像映出手段１ｃにより屈折手段１ａの面に形成される形成画像の向きは、図６Ａに示すように、内接または外接する形状ｓ３に対して垂直方向になる。

また、凸形状（形状ｓ３）は、図５Ａおよび図５Ｂのように閉じた形状でなくて、図６Ａに示すように開いた形状でもよい。すなわち、凸形状は、閉じた円形状、閉じた楕円形状のように閉じた凸形状でなくても、これらの一部の形状でもよい。

また、図６Ｂに示すように、凸形状は、各屈折手段１ａの中心付近を直線で結んだ多角形ｓ４でもよい。すなわち、各屈折手段１ａの３次元配置が、各屈折手段１ａの中心付近を頂点とする凸の多面体でもよい。

画像映出手段１ｃにより屈折手段１ａの面に形成される形成画像の向きは、図６Ｂに示すように、多角形の頂点において、多角形に接する１つの面に対して垂直方向になる。

また、図６Ｂに示すように、各屈折手段１ａは等間隔に配置されなくてもよい。

また、配置支持手段１ｂによる同じ凸形状ｓ５に、図７Ａに示すように、小さい屈折手段１ａ（例えば、直径の小さいボールレンズ）が配置されても、図７Ｂに示すように、大きい屈折手段１ａ（例えば、直径の大きいボールレンズ）が配置されてもよい。図７Ａに示すように、小さい屈折手段１ａの場合、表示装置１による表示される画像の解像度が高くなる。

また、配置支持手段１ｂにより屈折手段１ａが配置される凸形状の大きさは、表示装置１の大きさに依存する。例えば、図７Ｃに示すように、表示装置１の大きさが小さくなると、凸形状ｓ６の曲率が大きくなる。図７Ｃは、図７Ａと同じ大きさの個々の屈折手段１ａを用いて、配置支持手段１ｂの半径が小さい例を示す。この場合、図７Ｃの表示装置１に表示される画像は、図７Ａと比較して、表示される画像の大きさは表示装置１の大きさに合わせて小さくなるが、同じ画像になる。

また、図８Ａに示すように、必ずしも全ての屈折手段１ａが、配置支持手段１ｂにより形成される凸形状ｓ７の線上に配置されていなくてもよい。例えば、一部の屈折手段１ａが、表示装置１の設計上の凸形状ｓ７より、視点３側（表示装置１の外側に）配置されたり、視点３側とは逆の内側（表示装置１の内側）に設置されたりしてもよい。

これらの場合、表示装置１の画像において、このような一部の屈折手段１ａが担当する画像の部分が、作成前に予定していた設計の形状通りにならなくてもよい。この場合、表示装置１が表示する画像全体において、一部の画像映出手段１ｃが担当する画像の部分がずれた画像になる。

また、図８Ａに示すように、必ずしも全ての画像映出手段１ｃによる屈折手段１ａの面に形成される形成画像の向きは、表示装置１の設計上の凸形状ｓ７に、正確に垂直にならなくてもよい。このような一部の画像映出手段１ｃが担当する画像の部分が、作成前に予定していた設計の方向の通りにならなくてもよい。この場合、表示装置１が表示する画像全体において、一部の画像映出手段１ｃが担当する画像の部分がずれた画像になる。

なお、画像の中心とする部分が凸形状の法線方向に向くようにとは、画像映出手段１ｃにより屈折手段１ａの面に形成される形成画像の向きは、表示装置１の設計上の凸形状ｓ７に、正確に垂直である必要は無く、表示装置１全体として、各画像映出手段１ｃにより屈折手段１ａの面に形成される形成画像の向きが正確に垂直である場合の画像と認識できる程度に、画像映出手段１ｃにより屈折手段１ａの面に形成される形成画像の向きが垂直からずれていてもよい。

また、図８Ｂに示すように、屈折手段１ａの大きさが、それぞれ異なってもよい。例えば、視点３から見て、表示装置１全体として、各屈折手段１ａの大きさが同じ場合の画像と認識できる程度に、各屈折手段１ａの大きさは、それぞれ異なってもよい。なお、図３Ａに示すようなボールレンズ１０が３次元配置された表示装置１を、どのような断面で捉えるかにより、一部の屈折手段１ａの断面積が小さくなることもある。

また、屈折手段１ａの屈折率が、それぞれ異なってもよい。例えば、視点３から見て、表示装置１全体として、各屈折手段１ａの屈折率が同じ場合の画像と認識できる程度に、各屈折手段１ａの屈折率は、それぞれ異なってもよい。

なお、画像の中心とする部分が凸形状の法線方向に向くように、各屈折手段１ａが配置されると、各屈折手段１ａを、視点３からの各屈折手段１ａの断面形状が同じ形状になる。すなわち、特に、屈折手段１ａが、円柱形、楕円体、円錐形などのように、方向性がある立体の場合、各屈折手段１ａの向きがほぼ揃うように、各屈折手段１ａが配置される。なお、各屈折手段１ａの断面形状が、厳密に同じある必要は無く、視点３から各形成画像５を見て、表示装置１全体で、形成画像５が認識できるようであればよい。

また、配置支持手段１ｂにより屈折手段１ａが配置される凸形状は、球面形状と円筒面形状とをつなぎ合わせた形状でもよい。例えば、表示装置１の全体の形状が、２つの半球面で円筒面を挟むようにつなぎ合わせた形状でもよい。このように、各屈折手段１ａの３次元配置は、球面、半球面、円筒面、楕円体面等の組み合わせでもよい。

なお、表示装置１の全体の形状が、複数の凸形状が組み合わされた形状でもよい。この場合、凸形状と凸形状とのつなぎ目の部分は、必ずしも凸形状になっていなくてもよい。例えば、４つ葉のように、４方向に凸形状が形成されていてもよい。

また、屈折手段１ａの配置に関して、凸形状であればよいので、球面形状は、球面に類似した形状でもよい。また、屈折手段１ａの配置に関しても、円筒面形状は、円筒面が樽のように膨らんだ形状、円筒面が鼓のようにくびれた形状、または、円錐面の頂点側が削られた形状のように、円筒面に類似した形状でもよい。

（１．４ 画像映出手段の構成および機能）
次に、画像映出手段１ｃの構成および機能について、図９Ａから図１０を用いて、詳細に説明する。

画像映出手段１ｃは、例えば、透過型のスクリーンの機能を有する。屈折手段１ａの視点３側と反対側の表面を半透明にする処理や表面処理を施したり、屈折手段１ａの視点３側と反対側の表面に半透明のシート（例えば、つや消しのポリエステル等のフィルム）を貼ったり、半透明の塗料を塗布したりして、画像映出手段１ｃが設けられる。屈折手段１ａの反対側の表面が、研き砂や薬品等で表面処理されて、細かい凹凸が生じ、磨りガラスまたは曇りガラスのようになる。

例えば、図２に示すように、ボールレンズ１０の半球面を表面処理することにより、半球形状の画像映出手段１ｃが形成される。

画像映出手段１ｃは、ビニールまたはアクリル等樹脂、ガラス製等の半透明のスクリーンでもよい。

画像映出手段１ｃは、投影光が投影された投影面の裏面に画像を映し出す機能を有すればよく、投影光が投影された投影面での光の反射が少なく、画像映出手段１ｃを透過して裏面から散乱光を放射してもよい。画像映出手段１ｃに映し出された画像が、屈折手段１ａにより像が拡大されて、視点３側から見える。

画像映出手段１ｃは、図９Ａに示すように、透明な材質からなる屈折手段１ａの半面を覆うように設けられてもよい。なお、図９Ａは、透明のボールレンズ１０の表面に半球状に、画像映出手段１ｃが形成された場合の断面を示す模式図である。なお、円柱レンズが、半円筒面形状の画像映出手段が設けられた場合の断面でもよい。

半球状の画像映出手段１ｃの中心部とボールレンズ１０の中心部とを結ぶ線が、配置支持手段１ｂの凸形状の面に対して、垂直方向になる。また、円柱レンズの場合、円柱レンズの中心線と、半円筒面形状の画像映出手段１ｃの中心線を垂直に結ぶ線が、配置支持手段１ｂの凸形状の面に対して、垂直方向になる。

図９Ｂに示すように、半球状の画像映出手段１ｃが設けられたボールレンズ１０の表面に、画像投影手段１ｄから投影光が投影され、形成画像５が形成される。なお、ボールレンズ１０の表面に形成された形成画像５を、形成画像５が形成された側から見ると、形成画像５は、鏡映の画像である。

また、形成画像の中心部分は、必ずしも画像”Ｅ”自体の中心とは限らず、ボールレンズ１０が、配置支持手段１ｂにより各ボールレンズ１０が固定された後、配置支持手段１ｂにより形成された凸形状面の法線が、ボールレンズ１０の中心部を通り、視点３側と反対側のボールレンズ１０と面と交差する位置が、画像の中心とする部分である。

図１０Ａに示すように、画像映出手段１ｃは、屈折手段１ａに密着させず、屈折手段１ａとの隙間があるように設けてもよい。図１０Ｂに示すように、画像映出手段１ｃは、屈折手段１ａの面の形状に、沿った形状でなくてもよい。屈折手段１ａの断面の形状が円形状の場合、画像映出手段１ｃの断面形状が、円形状に限らず、楕円形状でもよい。画像投影手段１ｄから投影光が画像映出手段１ｃの投影面に投影され、画像映出手段１ｃの投影面の裏面に画像が映し出され、映し出された画像が、屈折手段１ａを通して、視点３側から見えればよい。隙間がある場合、画像映出手段１ｃの裏面に映し出された画像が、屈折手段１ａの表面に当たり、屈折手段１ａの表面に形成画像が形成される。

図１１Ａに示すように、画像映出手段１ｃの形状は、平面でもよい。図１１Ｂに示すように、平面の画像映出手段１ｃは、屈折手段１ａの断面形状の大きさより、大きくすることで、形成画像（または、平面の画像映出手段１ｃの裏面に映し出された画像）が見える視野角が広くなる。

図１１Ｃに示すように、画像映出手段１ｃは、各屈折手段１ａに対して視点３側とは反対側に、一体となるように形成してもよい。例えば、各屈折手段１ａが球面形状に配置される場合、画像映出手段１ｃは、球面形状になり、各屈折手段１ａが円筒形状に配置される場合、画像映出手段１ｃは、円筒形状になる。

図１２Ａおよび１２Ｂに示すように、画像映出手段１ｃは、複数の平面から構成されてもよい。

図４Ａから図４Ｄに示すように、視点３の反対側の屈折手段１ａの面に画像映出手段１ｃが設けられる。図４Ｅに示すように、屈折手段１ａの凸構造のレンズ面に、画像映出手段１ｃが設けられもよい。図４Ｆおよび図４Ｇに示すように、屈折手段１ａの平面に、画像映出手段１ｃが設けられてもよい。

（１．５ 制御装置および画像投影手段の構成および機能）
次に、制御装置５０および画像投影手段１ｄの構成および機能について、図１３から図１４を用いて、詳細に説明する。

制御装置５０は、コンピュータの機能を有する。制御装置５０は、出力部５１と、記憶部５２と、通信部５３と、入力部５４と、入出力インターフェース部５５と、制御部５６と、を備えている。そして、制御部５６と入出力インターフェース部５５とは、システムバス５７を介して電気的に接続されている。

出力部５１は、画像投影手段１ｄに、投影光の制御データ、または、画像データを出力する。

記憶部５２は、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等により構成されている。記憶部５２は、表示装置１に表示する表示画像の表示原画像を記憶する。表示原画像は、１画像（視点方向において同じ表示画像の場合）でも、視点方向毎の画像（視点方向に応じた表示画像の場合）でもよい。表示原画像は、時間に応じて画像が変わる動画像でもよい。

また、記憶部５２は、オペレーティングシステム等の各種プログラムや各種ファイル等を記憶する。なお、表示原画像、各種プログラム等は、例えば、外部からネットワークを介して取得されるようにしてもよいし、記録媒体に記録されてドライブ装置を介して読み込まれるようにしてもよい。

通信部５３は、外部の装置との通信状態を制御するようになっている。制御装置５０は、通信部５３を介して、無線または有線でインターネット等のネットワークと接続してもよい。

入力部５４は、例えば、御号等を受け付けるためのコネクタである。

入出力インターフェース部５５は、出力部５１および記憶部５２等と制御部５６との間のインターフェース処理を行うようになっている。

制御部５６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５６ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）５６ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）５６ｃ等を有する。そして、制御部５６は、ＣＰＵ５６ａが、ＲＯＭ５６ｂや記憶部５２に記憶された各種プログラムのコードを読み出し実行することにより、投影画像の画像データを生成したり、投影画像を画像映出手段１ｃの投影面に形成するような投影光の制御データや画像データを画像投影手段１ｄに送信したりする。

制御装置５０は、表示装置１の外部から接続しても、表示装置１の内部に設置してもよい。制御装置５０は、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末等でもよく、プロジェクタ等の画像投影手段１ｄに接続して、投影光の制御データや投影する画像データを送信してもよい。

画像投影手段１ｄは、例えば、投影面に画像を投影するプロジェクタである。例えば、プロジェクタは、CRT(Cathode Ray Tube)プロジェクタ、液晶プロジェクタ、DMD（Digital Mirror Device）プロジェクタ、LCOS（Liquid Crystal On Silicon）プロジェクタ、GLV（Grating Light Valve）等である。また、画像投影手段１ｄは、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等でもよい。これらのディスプレイは、曲面型、平面型、フレキシブル型でもよい。画像投影手段１ｄは、レーザ光をスキャンさせて、投影面に画像を投影してもよい。

画像投影手段１ｄの一例のプロジェクタは、光源ランプ、透過型または反射型の映像部、投影レンズ、インターフェース等を有する。プロジェクタのインターフェースは、制御装置５０の出力部５３に接続する。プロジェクタは、インターフェースを介して、制御装置５０から画像データを取得する。

制御装置５０は、画像投影手段１ｄの電源のＯＮ／ＯＦＦ、および、投影方向等を制御してもよい。また、制御装置５０は、画像投影手段１ｄの投影レンズ、画像投影手段１ｄから画像映出手段１ｃに投影される投影光の角度、画像映出手段１ｃの形状、屈折手段の表面形状等を計算して、投影画像を生成する。制御装置５０は、屈折手段の表面に、表示装置１に表示画像が表示されるように設計された形成画像が形成されるように、投影画像の画像データを生成し、投影画像が画像映出手段１ｃの投影面に形成されるように、画像投影手段１ｄの投影光を制御すればよい。投影画像を画像映出手段１ｃの投影面に形成するように、画像投影手段１ｄの投影光を制御する機能は、画像投影手段１ｄにあってもよい。

図１４に示すように、複数の画像投影手段１ｄが、複数の方向から投影光を画像映出手段１ｃの各面（画像映出手段１ｃの所定の部分、または、所定の領域）にそれぞれ投影してもよい。画像映出手段１ｃの各面に映し出された投影画像により、屈折手段１ａの対応する面の形成画像が形成される。なお、各面は、曲面における所定の部分でもよい。半球面形状や曲面形状の画像映出手段１ｃに対しても、複数の画像投影手段１ｄが、複数の方向から投影光を画像映出手段１ｃの投影面における所定の部分に投影してもよい。

ここで、各屈折手段１ａにおいて同一または類似する画像は、各画像が多少異なってもよく、視点３から見て、各屈折手段１ａの部分画像の全体で、表示装置１の画像を認識できればよい。

［２． 表示装置の作用］
次に、表示装置の作用について、図を用いて説明する。

（２．１ 屈折手段の光路）
まず、屈折手段の光路について、図１５、図１６Ａおよび図１６Ｂを用いて説明する。

図１５は、屈折手段における光路の一例を示す模式図である。図１６Ａおよび図１６Ｂは、片凸の構造を有するレンズにおける反射の一例を示す模式図である。

ここで、図１５に示すように、屈折手段１ａの大きさは、視点３から屈折手段１ａまでの距離に対して、十分小さい場合を考える。この場合、視点３から屈折手段１ａまでの距離は、無限遠と見なせる（屈折手段１ａと視点３の距離と比較して、屈折手段１ａが小さくない場合は、図１５のような平行な光路にならないが、効果は同様であるため、図１５で光路を説明する）。

断面が半径ｒの屈折手段１ａにおける光路（幅２ｒ）は、平行の光路が屈折手段１ａで屈折して、視点３側と反対側で、屈折手段１ａの円弧の部分（長さａ）に達し、屈折手段１ａの外部に出る。なお、屈折手段１ａの断面形状が円形状なので、視点３の視覚方向をずらしても、同様な光路になる。

一方、図１６Ａおよび図１６Ｂに示すように、屈折手段の断面形状が半円の場合、法線方向に対して、視点３の角度θｄが大きくなると、屈折手段内部での反射（内部反射）が生じるようになる。すなわち、片凸の構造のレンズの場合、視点３から、外光が見えることになる。

しかし、図１５に示すように、屈折手段１ａの断面形状が円形状であると、屈折手段１ａに入射した光の屈折手段１ａ内部での反射がない。

なお、長さａの円弧が、幅２ｒまで拡大されるので、屈折手段１ａの拡大率は、おおよそ２ｒ／ａとすることができる。

（２．２ 視点からの画像の見え方）
次に、各視点からの画像の見え方について図１７および図１８を用いて説明する。図１７は、視点と各屈折手段の画像との関係の一例を示す模式図である。図１８は、視差と画像との関係の一例を示す模式図である。

図１７に示すように、屈折手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが、配置支持手段１ｂにより、中心Ｃの半径Ｒの円形ｓ１０（凸形状の一例）に並んでいるとする。屈折手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの中心ｃと、配置の中心Ｃとの距離はＲである。なお、視点とレンズの距離がレンズのサイズや配置される径と比較して特別大きくはない場合、視点と各レンズを結ぶ線は、放射状になる。

各屈折手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄには、記号であるダガー、ダイヤおよびスペードの順に並んでいる形成画像の部分画像であるダガーの部分画像５ａ、ダイヤの部分画像５ｂ、スペードの部分画像５ｃが並んでいるとする。また、この例では、形成画像の中心とする部分が、ダイヤの部分画像５ｂであるとする。なお、ダガー、ダイヤおよびスペードの順に並んでいる形成画像は、画像投影手段１ｄから投影した投影光により、画像映出手段１ｃの投影面に映し出されて形成されている。

形成画像の中心とする部分であるダイヤの部分画像５ｂは、屈折手段の中心ｃと、屈折手段の配置の中心Ｃとを結ぶ線上にある。形成画像の中心とする部分であるダイヤの部分画像５ｂと、屈折手段の中心ｃとを結ぶ線は、中心Ｃの半径Ｒの円形ｓ１０（凸形状の一例）の法線方向である。すなわち、形成画像の中心とする部分であるダイヤの部分画像５ｂの向きは、円形ｓ１０（１ｂ）の法線方向である。

視点３ａから表示装置１を見ると、屈折手段１０ａには、ダガーの部分画像５ａが中心に見え、屈折手段１０ｂには、ダイヤの部分画像５ｂが中心に見え、屈折手段１０ｃには、スペードの部分画像５ｃが中心に見える。

各屈折手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃの拡大機能より、視点３ａから、屈折手段１０ａには、ダガーの部分画像５ａが、拡大された部分画像６ａのように見え、屈折手段１０ｂには、ダイヤの部分画像５ｂが、拡大された部分画像６ｂのように見え、屈折手段１０ｃには、スペードの部分画像５ｃが拡大された部分画像６ｃのように見える。

従って、屈折手段１０ａの部分画像６ａと、屈折手段１０ｂの部分画像６ａと、屈折手段１０ｃの部分画像６ｃとを合わせて、表示装置１で、拡大された合成画像であって、記号であるダガー、ダイヤおよびスペードの順に並んでいる合成画像を表示することができる。

一方、視点３ｂから表示装置１を見ると、屈折手段１０ｂには、ダガーの部分画像５ａが中心に見え、屈折手段１０ｃには、ダイヤの部分画像５ｂが中心に見え、屈折手段１０ｄには、スペードの部分画像５ｃが中心に見える。

各屈折手段１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの拡大機能より、視点３ｂから、屈折手段１０ｂには、ダガーの部分画像５ａが拡大された部分画像７ａのように見え、屈折手段１０ｃには、ダイヤの部分画像５ｂが拡大された部分画像６ｂのように見え、屈折手段１０ｄには、スペードの部分画像５ｃが拡大された部分画像７ｃのように見える。

従って、屈折手段１０ｂの拡大された部分画像７ａと、屈折手段１０ｃの拡大された部分画像６ｂと、屈折手段１０ｄの拡大された部分画像７ｃとを合わせて、表示装置１で、拡大された合成画像であって、記号であるダガー、ダイヤおよびスペードの順に並んでいる合成画像を表示することができる。

以上のように、視点３ａからも視点３ｂからも同じように、各屈折手段の拡大された部分画像から合成された合成画像であって、記号であるダガー、ダイヤおよびスペードの順に並んでいる合成画像が見える。

また、図１８に示すように、図１７のような表示を両眼（視点３ｃおよび視点３ｄ）で見ると、それぞれの眼について視点３ｃ、３ｄと各屈折手段の配置の中心Ｃとを結ぶ線と、円形ｓ１０との交点付近にある各屈折手段におけるダイヤの各部分画像５ｂが見える。よって、視差により、ダイヤの部分画像５ｂは、両眼の視線の交点である屈折手段の配置の中心Ｃ付近に、拡大された部分画像６ｃが表示されているように見える。こうして、記号であるダガー、ダイヤおよびスペードの順に並んでいる合成画像が表示装置１の中に存在するように見える。

また、図１７の例で、３ａから３ｂに移動しながら表示装置１を見ると、記号であるダガー、ダイヤおよびスペードの順に並んでいる合成画像は、面Ｐ１から面Ｐ２へと、常に視点と中心Ｃを結ぶ線に垂直な面に存在するように見える。よって、合成画像が、屈折手段の配置の中心Ｃを中心軸として、回転しながら、視点に対して正面を向いているように見える。

以上、説明したように、本実施形態に係る表示装置１によれば、画像投影手段１ｄから出力された投影光が画像映出手段１ｃの投影面に当たり投影画像が形成され、投影画像によって画像映出手段１ｃの投影面の裏面に画像が映し出され、映し出された画像が各屈折手段１ａを通して視点３側から見えるので、画像投影手段１ｄの投影光を制御して投影画像を変更することにより、表示装置１に表示する表示画像を容易に変更させることができる。

各屈折手段の１つ１つ、画像を貼り替えたり、印刷し直したりする必要がない。また、従来技術では、表示する画像の変更の自由度が低いため、動画像を表示させることが難しかったが、本実施形態に係る表示装置１によれば、動画像を表示させることができる。

画像投影手段１ｄから画像映出手段１ｃの投影面に投影される投影光を時間変化させることで、画像映出手段１ｃの投影面に動画像を投影することにより、表示装置１に動画像を容易に表示することができる。また、画像投影手段１ｄから投影光を画像映出手段１ｃの投影面に投影して動画像を表示するので、各屈折手段１ａに配線をする必要が無いので、配線がシンプルになる。

また、表示装置１を両眼で見ると、屈折手段１ａが視点３側に対して凸形状に配列されているため、視差により、合成画像が表示装置１の中に存在するように見える。動画像の投影光を投影すると、両眼でみると、表示装置１の中に、動画像が表示されているように見える。

画像映出手段１ｃが、反対側の屈折手段１ａの面に設けられた場合、スクリーンが屈折手段の面上に設けられているので、別途、画像映出手段１ｃを設ける必要がなく、部品点数が減少し、コストを下げることができる。

複数の方向から投影された投影光により画像映出手段１ｃの投影面に投影画像を投影して、屈折手段１ａに形成画像を形成する場合、投影の死角を減少させることができる。

プロジェクタのような画像投影手段を更に備える場合、各屈折手段に液晶ディスプレイ、有機ＥＬディプレイ等のディスプレイを設置する必要がないので、配線がシンプルになる。

配置支持手段１ｂが、形成画像の中心とする部分が凸形状の法線方向に向くように、各屈折手段１ａを支持するので、各屈折手段１ａにおいて同じ形成画像が形成されている場合、見る角度を変えても、表示装置１は、同じ画像を表示することができる。また、表示装置１は、各屈折手段１ａの形成画像に応じて、様々な画像を表示できる。

凸形状が、円形状の断面を有する場合、表示装置１が表示する合成画像の歪みが少なくなる。また、ユーザが見る角度を変えても、歪みが少ない画像を見ることができる。

ところで、レンチキュラーレンズの個々のレンズは、平坦面を有する片凸構造であるため、視野角が所定値以上になると、レンズの平坦面において、レンズ内部からの光の反射（内部反射）が生じるため十分な視野角を確保できなかったという問題があった。さらに、特許文献１では、周囲からの外光による影響を少なくするために、黒色の薄板に格子状に形成したスリット等の遮光手段を設けているが、遮光手段のため画像が暗くなり、特に円筒形の中心部分以外では画像が表示できない、もしくは画像が見えにくくなり視認性が低下するという問題があった。

しかし、屈折手段１ａが円形状の断面を有する場合の表示装置１によれば、屈折手段１ａが、円形状の断面を有するので、屈折手段１ａ内部における表示装置１の周囲からの外光の反射（内部反射）による視認性の低下を防止でき、外光を遮断するスリット等の遮光手段が不要になり、表示装置１が表示する画像が明るくなり、視認性が向上する。

このように視認性が向上することにより、屈折手段１ａが円形状の断面を有する場合、表示装置１に対して視認性の高い表示範囲を広く確保し、表示装置１の実用性を高めることができる。

また、各屈折手段１ａの視野角が広がったため、視点３側から見える表示装置１の表示面全体で、大きな画像を表示させることができる。一方、片凸の構造を有するレンズでは、内部反射により各屈折手段の視野角が狭いため、視点３側から見える表示装置の表示面全体に映し出す大きな画像を表示することができない。

また、屈折手段１ａの形状が、球状、または、円柱状である場合、表示装置１の周囲から外光に対して、屈折手段１ａの内部反射をほとんど無くすことができる。また、この場合、個々の屈折手段１ａの視野角が広がる。

屈折手段１ａの形状が、ボールレンズ１０のように球状である場合、球形の屈折手段１ａを、球面に配置したり、楕円体の面に配置したり等と、配置の自由度が向上する。

屈折手段１ａの形状がボールレンズ１０等の球状であり、配置支持手段１ｂが、各屈折手段１ａを球面形状に配置する場合、平面的な視点３の移動のみならず、立体的な方向からの視点３の移動に対して、表示装置１は、同じような画像を表示できる。また、屈折手段１ａの形状がボールレンズ１０等の球状であり、配置支持手段１ｂが、各屈折手段１ａを円筒形状に配置する場合、建物柱等に表示装置１を設置することができる。

屈折手段１ａの形状が、円柱レンズのように円柱状であり配置支持手段１ｂが、各屈折手段１ａを円筒面形状に配置する場合、建物柱等に表示装置１を設置することができる。

［実施例］
次に、上述した実施形態に対応する具体的な実施例について、図を用いて説明する。

（第１実施例）
屈折手段１ａが、ボールレンズ１０である場合の実施例について、図１９、図２０Ａおよび図２０Ｂを用いて説明する。

図１９に示すように、表示装置１Ａは、複数個のボールレンズ１０を球面に配置した実施例である。

なお、図１９には、図示されないが、各ボールレンズ１０の半球面に、スクリーン面として半球形状の画像映出手段１ｃが形成されている。各ボールレンズ１０には、表示装置１Ａの内側から、図９Ｂに示すように、画像投影手段１ｄからの投影光によって各ボールレンズ１０の画像映出手段１ｃの投影面に”Ｅ”の文字の投影画像が映し出され、ボールレンズ１０の視点と反対側の面に形成画像が形成される。形成画像の中心部分が、表示装置１Ａの球面の中心に向いている。すなわち、形成画像の中心部分からボールレンズ１０の中心に向かう向きが、球面の法線方向になっている。

また、球面形状のプラスティックの面に、各ボールレンズ１０をはめ込む穴が空いていて、各ボールレンズ１０が半分ほどはめ込まれている。

図２０Ａに示すように、画像”Ｅ”の各部分を受け持つ各ボールレンズ１０の部分画像から合成された画像”Ｅ”が、表示装置１Ａに表示される。

なお、両眼で見ると、画像”Ｅ”が、表示装置１Ａの中に存在するように見える。

図２０Ｂに示すように、視点をずらして見ても、画像”Ｅ”が、同じように見える。なお、図２０Ｂに示すように、画像”Ｅ”の各部分を受け持つ、ボールレンズ１０が、図２０Ａに示した場合と異なっている。

制御装置５０により、画像投影手段１ｄが画像映出手段１ｃの投影面に異なる投影画像を形成する投影光を投影すると、表示装置１Ａには、異なる画像が表示される。表示装置１Ａは、画像”Ｅ”の他に、様々な画像を容易に表示できる。

なお、表示装置の形状は、半球面等でもよい。

また、図２１に示すように、表示装置の形状は、円筒面形状の表示装置１Ｂでもよい。この場合、ボールレンズ１０が、円筒面形状に配置される。背の高い人の視線、背の低い人の視線でも、画像が見える。

表示装置１Ｂは、完全な円筒形状でなく、半円筒形状やその一部の形状でもよい。

（第２実施例）
次に、円柱レンズを円筒面形状に配置した実施例について図２２、図２３および図２４を用いて説明する。

図２２に示すように、表示装置１Ｃは、同じ長軸方向の円柱レンズ１１を、円筒面形状に配置してもよい。各円柱レンズ１１により、円筒面ｓ１１（１ｂ）が形成される。

図２２および図２３に示すように、円柱レンズ１１の片側の面に、スクリーン面として半円筒面形状の画像映出手段１ｃが形成されている。半円筒面形状の画像映出手段１ｃが、表示装置１Ｃの各円柱レンズ１１に設けられている。

図２３に示すように、半円筒面形状の画像映出手段１ｃの向きは、表示装置１Ｃの円筒面ｓ１１（１ｂ）の法線方向である。すなわち、円柱レンズ１１の中心ｃと、円筒面ｓ１１の中心Ｃとを結ぶ線上に、画像映出手段１ｃの中心部分がある。

ここで、配置支持手段１ｂは、各屈折手段１ａを、視点からの各屈折手段１ａの断面形状が同じ形状になるように配置する。

なお、表示装置１Ｃは、完全な円筒形状でなく、半円筒形状やその一部の形状でもよい。

図２３に示すように、表示装置１Ｃの内部には、画像投影手段１ｄの一例であるプロジェクタが設置されている。画像投影手段１ｄからの投影光によって画像映出手段１ｃの投影面に投影画像が投影され、投影画像が画像映出手段１ｃの裏面に映し出され、円柱レンズ１１の視点と反対側の面に形成画像が形成される。

図２４に示すように、表示装置１Ｄは、反射鏡等の反射手段１ｅを備えてもよい。反射手段１ｅは、金属を磨いた面、金属をメッキした面、蒸着した面、金属箔を貼った面、鏡のような光の反射効果を持つ面、または、光の反射効果と似た光路に光を屈折する屈折手段でもよい。

画像投影手段１ｄは、表示装置１Ｄの内部になくてもよい。反射手段１ｅは、図２４に示すように、画像投影手段１ｄに対して凸形状の球形状でもよい。反射手段１ｅは、画像投影手段１ｄに向かう軸以外、凹面の形状でもよい。反射手段１ｅは、半球、円錐形、円錐台、三角錐形、四角錐形等の多角錐形、多角錐台、放物線や双曲線型、それらの形状を２つ以上組み合わせた形状、または、360度撮影の時のミラーのような形状でもよく、画像投影手段１ｄからの投影光を、反射して画像映出手段１ｃの投影面に画像を投影できる形状ならばよい。

また、反射手段により、投影光を複数の方向から投影して画像映出手段１ｃの投影面に画像を投影してもよい。または、画像映出手段１ｃからの一部の投影光を反射手段（複数でもよい）により反射して、別の角度から、画像映出手段１ｃの他の投影面に投影してもよい。

画像投影手段１ｄから投影された投影光が、反射手段１ｅで反射してから、画像映出手段１ｃに投影され、円柱レンズ１１の視点と反対側の面に形成画像が形成される。なお、制御装置５０は、各屈折手段での形成画像が形成できるように、反射手段１ｅの反射面の形状を考慮した投影画像を生成する。

画像投影手段１ｄは、表示装置１Ｄの内部に設置しなくてもよいので、表示装置１Ｄを小型できる。画像投影手段１ｄは、表示装置１Ｄの内部に設置しなくてもよいので、小型の画像投影手段１ｄでなくてもよい。また、表示装置１Ｄは、画像投影手段１ｄは始めから備えていなくてもよいので、後付けで画像投影手段１ｄを設置でき、交換しやすくなる。

画像投影手段１ｄから出力された投影光を反射して、反射した投影光を画像映出手段１ｃの投影面に投影する反射手段１ｅを更に備えた場合、屈折手段および画像映出手段等の光学系とは別に、画像投影手段等の投影系を後から表示装置１に装着できるので、それぞれを別々にメンテナンスできる。また、プロジェクタのような画像投影手段を表示装置１の内部（配置支持手段１ｂの内部）に設置する必要がないため、表示装置１を小型化ができる。１つの画像映出手段１ｃから投影光を反射手段１ｅに投影し、反射手段１ｅから各方向の屈折手段１ａに投影すれば、複数の画像映出手段１ｃによる投影のように、投影画像間の継ぎ目の調整を考える必要がなくなり、屈折手段１ａの形成画像の生成が容易になる。

図２５に示すように、表示装置１Ｅは、円錐台の形状でもよい。複数の円錐台レンズ１２が、配置支持手段１ｂの一例の支持台１５により、円錐台の側面の曲面に配置される。図２５に示すように、上方の視点３から、表示装置１Ｅを見下ろす位置に設置することができる。図１５に示すような表示装置１Ｅを図中上下反転した表示装置の場合、下方の視点３から、表示装置１Ｅを見上げる位置に設置することができる。

なお、画像映出手段１ｃは、透過型のスクリーンでなく、反射型のスクリーンでもよい。この場合、小型の画像投影手段１ｄを、画像映出手段１ｃと屈折手段１ａとの間に設置する。また、透過型のスクリーンと反射型のスクリーンとを組み合わせてもよい。

画像映出手段１ｃは、屈折手段１ａの視点と反対側の面の全面に設けず、一部分に屈折手段１ａに直接投影画像が形成されるような投影光が、画像投影手段１ｄまたは反射手段１ｅから投影されてもよい。

さらに、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ：表示装置
１ａ：屈折手段
１ｂ：配置支持手段
１ｃ：画像映出手段
１ｄ：画像投影手段
１ｅ：反射手段
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ：視点
５：形成画像
１０：ボールレンズ（屈折手段）
１１：円柱レンズ（屈折手段）
１２：円錐台レンズ（屈折手段）
１５：支持台（配置支持手段）
ｓ１：円形状（凸形状）
ｓ２：楕円形状（凸形状）
ｓ３：形状
ｓ４：多角形状（凸形状）
ｓ５、ｓ６、ｓ７：凸形状
ｓ１０：円形（凸形状）
ｓ１１：円筒面ｓ１１（凸形状）

本発明は、画像を表示する表示装置の技術分野に関する。

道路や広場等の公共空間や、駅構内、イベント会場、競技場等の公共施設、スーパーマーケットやモール等の商業施設においては、表示装置に対して様々な位置にいる多くの人に、見やすく表示画像を見てもらえることが好ましい。例えば、特許文献１には、光源を中心に円筒形をなすレンチキュラーレンズと透過光制御手段とを備え、この透過光制御手段に、レンチキュラーレンズを構成する各レンズに対して、水平方向に縮小した透過画像を形成した表示器が開示されている。

特開２００１−２７２９３４号公報

しかしながら、特許文献１のような従来技術においては、予め記録された透過画像をレンチキュラーレンズの内側の面に印刷する必要があった。そのため、表示画像を変更させるためには、貼り替えたり、印刷し直したりする必要があり、表示する画像の変更の自由度が低かった。

そこで、本発明の課題の一例は、表示する画像の変更の自由度を向上させた表示装置等を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、光を屈折して像を拡大する屈折手段と、複数の前記屈折手段を、視点側に対して凸形状に配置して支持する配置支持手段と、前記屈折手段に対して前記視点側と反対側に設けられ、画像投影手段からの投影光が投影された投影面の裏面に前記視点側から見える画像を映し出す画像映出手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の表示装置において、前記画像映出手段が、前記反対側の前記屈折手段の面に設けられたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の表示装置において、前記画像投影手段からの投影光を複数の方向から前記画像映出手段の投影面に投影することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表示装置において、前記画像投影手段を更に備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示装置において、前記画像投影手段からの投影光を反射して、前記反射した投影光を前記画像映出手段の投影面に投影する反射手段を更に備えたことを特徴とする。

本発明によれば、画像投影手段からの投影光が投影された投影面の裏面に映し出された画像が、屈折手段を通して見えるので、画像投影手段から出力する投影光を変更することにより、表示装置に表示する表示画像を容易に変更させることができる。

一実施形態に係る表示装置の概要構成例を示す模式図である。 図１の屈折手段の一例を示す模式図である。 図１の屈折手段を立体的に配置した一例を示す模式図である。 図１の屈折手段を立体的に配置した一例を示す模式図である。 屈折手段の形状の変形例を示す模式図である。 屈折手段の形状の変形例を示す模式図である。 屈折手段の形状の変形例を示す模式図である。 屈折手段の形状の変形例を示す模式図である。 屈折手段の形状の変形例を示す模式図である。 屈折手段の形状の変形例を示す模式図である。 屈折手段の形状の変形例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 屈折手段の配置の一例を示す模式図である。 画像映出手段の一例を示す模式図である。 画像映出手段の一例を示す模式図である。 画像映出手段の変形例を示す模式図である。 画像映出手段の変形例を示す模式図である。 画像映出手段の変形例を示す模式図である。 画像映出手段の変形例を示す模式図である。 画像映出手段の変形例を示す模式図である。 画像映出手段の変形例を示す模式図である。 画像映出手段の変形例を示す模式図である。 制御装置の概要構成の一例を示すブロック図である。 画像投影手段の変形例を示す模式図である。 屈折手段における光路の一例を示す模式図である。 片凸の構造を有するレンズにおける反射の一例を示す模式図である。 片凸の構造を有するレンズにおける反射の一例を示す模式図である。 視点と各屈折手段の画像との関係の一例を示す模式図である。 視差と画像との関係の一例を示す模式図である。 第１実施例の表示装置におけるボールレンズの配置の一例を示す模式図である。 第１実施例の表示装置における表示の一例を示す模式図である。 第１実施例の表示装置における表示の一例を示す模式図である。 第１実施例の表示装置の変形例を示す模式図である。 第２実施例の表示装置における円柱レンズの配置の一例を示す模式図である。 第２実施例の表示装置における画像投影手段の一例を示す模式図である。 表示装置における反射手段の一例を示す模式図である。 表示装置の変形例を示す模式図である。

本願を実施するための形態について図を用いて説明する。
［１． 表示装置の構成および機能］

（１．１ 表示装置の構成および機能の概要）
まず、表示装置の構成の概要について、図１から図３Ｂを用いて説明する。

図１は、一実施形態に係る表示装置の概要構成例を示す模式図である。図２は、屈折手段の一例を示す模式図である。図３Ａおよび図３Ｂは、屈折手段を立体的に配置した一例を示す模式図である。

図１に示すように、表示装置１は、光を屈折して像を拡大する複数の屈折手段１ａと、各屈折手段１ａを支持して配置する配置支持手段１ｂと、投影光によって画像を映し出す画像映出手段１ｃと、画像映出手段１ｃに投影光を投影する画像投影手段１ｄと、を備える。

屈折手段１ａは、例えば、円形状の断面を有している。屈折手段１ａの一例として、例えば、図２に示すように、球形のボールレンズ１０が挙げられる。さらに、屈折手段１ａの一例として、円形状の断面を有する円柱形、楕円体、円錐形等のレンズが挙げられる。円形状は、曲率がほぼ一定の円形である。

配置支持手段１ｂは、図１に示すように、各屈折手段１ａを、視点３側に対して凸形状に配置する。立体的には、例えば、図３Ａに示すように、各ボールレンズ１０（屈折手段１ａの一例）が球面形状の曲面に配置される。図３Ｂに示すように、屈折手段１ａが、円柱レンズ１１の場合、同じ向きの各円柱レンズ１１が円筒面状の曲面に配置される。なお、円錐形状や円錐台形状のレンズの場合、円錐台状の側面の曲面にレンズが配置される。なお、視点３は、表示装置１の外にある。

ここで、配置支持手段１ｂの凸形状の一例として、曲率がほぼ一定の球面形状、円筒の軸に垂直の面で断面が円形状になる円筒面形状が挙げられる。また、球面形状は、全球面、半球面等の球面の一部を形成する曲面で、曲率がほぼ一定の曲面である。また、円筒面形状は、全円筒、半円筒、1/4円筒等の円筒面の一部を形成する曲面で、円筒の軸方向と垂直に交わる平面による断面形状が、曲率がほぼ一定の円である。なお、必ずしも曲率が一定でない曲面の形状等でもよい。

なお、図３Ｂに示すように、視点３の場合（視点３の視点方向が、円柱レンズ１１の底面と平行の場合）、円柱レンズ１１の断面の形状は円形状になり、円柱レンズ１１の断面の形状が同じなる。

また、図１は、図３Ａおよび図３Ｂのように立体的に配置された各屈折手段１ａを、ある視点３からのある断面で記載した断面図でもある。また、図１は、立体的に配置された各屈折手段１ａの一例である円筒面形状の曲面に配置されたボールレンズ１０をある断面で記載した断面図でもある。

画像映出手段１ｃは、図１に示すように、屈折手段１ａに対して視点３側と反対側に設けられる。例えば、画像映出手段１ｃは、屈折手段１ａの反対側の面に設けられる。

画像映出手段１ｃは、例えば、画像投影手段１ｄから投影された投影光による画像を映し出すスクリーンである。画像投影手段１ｄから出力された投影光が、スクリーンの投影面に投影されて投影画像が形成される。画像映出手段１ｃは、スクリーンの面の裏面に、裏面側から見て投影画像とは鏡映になる画像を映し出す透過型のスクリーンである。

ここで、画像投影手段１ｄから出力（または投射）された投影光が、画像映出手段１ｃの投影面に投影されることにより、投影面に形成される画像である。投影画像は、画像映出手段１ｃの投影面の形状と、画像投影手段１ｄの投影光と、その２つの手段の位置関係（距離や方向等）に依存して変わってよい。

図２に示すように、ボールレンズ１０の半球面を、例えば、表面処理することにより、透過型のスクリーンである画像映出手段１ｃが形成される。図２に示すような透過型スクリーンがボールレンズ１０の半球面に形成される場合、画像映出手段１ｃは、投影光が投影された投影面の裏面に視点３側から見える画像を映し出す。

画像映出手段１ｃは、図１に示すように、屈折手段１ａに対して視点３側と反対側に設けられる。すなわち、画像映出手段１ｃは、表示装置１の外側の視点３に対して、表示装置１の内側に設けられる。図２に示すように、画像投影手段１ｄから画像映出手段１ｃに投影された投影光により、ボールレンズ１０のような屈折手段１ａに対して視点３側と反対側の屈折手段１ａの面に形成画像５（図２中、文字”Ｅ”の鏡映像）が形成される。画像映出手段１ｃが、表面処理等により、反対側の屈折手段の面に設けられている場合、画像映出手段１ｃの投影面の裏面に映し出された画像（視点３側から見たら、文字”Ｅ”の正像に見える画像）が、形成画像５になる。この場合、画像映出手段１ｃの投影面の投影画像も、形成画像５（視点３と反対側から見たら、文字”Ｅ”の鏡映像に見える画像）になる。

図１に示すように、画像映出手段１ｃは、配置支持手段１ｂにより形成される凸形状の法線方向に、形成画像５の中心とする部分が向くように設けられる。すなわち、画像映出手段１ｃの中心部（形成画像の中心とする部分）が凸形状の法線方向に向くように、各屈折手段１ａが配置支持手段１ｂにより支持される。画像映出手段１ｃの中心部と屈折手段１ａの中心部とを結ぶ線が、配置支持手段１ｂの凸形状の面に対して、垂直方向になる。

視点３側と反対側の屈折手段１ａの表面に形成された形成画像５の光は、屈折手段１ａの内部を通過して、屈折手段１ａから外部に出るとときに屈折し、視点３に達する。形成画像５のうち、視点３の方向に対応した一部分（部分形成画像）が、屈折手段１ａにより拡大される。

画像投影手段１ｄは、制御装置５０に接続され、制御装置５０によって制御される。画像投影手段１ｄは、屈折手段１ａに対して視点３側と反対側から屈折手段１ａに向かう投影光を出力（または投射）する。画像投影手段１ｄから出力された投影光により、画像映出手段１ｃの投影面に投影画像が形成される。投影画像の光が画像映出手段１ｃを透過して、投影面の裏側に画像が映し出される。映し出された画像の光により、屈折手段１ａの表面に形成画像が形成される。

制御装置５０は、画像投影手段１ｄから出力する投影光が画像映出手段１ｃの投影面に形成する投影画像の画像データを生成する。制御装置５０は、投影画像が画像映出手段１ｃの投影面に形成されるような投影光を、画像投影手段１ｄから出力するように、画像投影手段１ｄを制御する。

また、各画像映出手段１ｃの投影面の投影画像が、画像投影手段１ｄからの投影光によって、全ての屈折手段１ａにおいて同一または類似する形成画像５を形成する場合、表示装置１に、視点３を変えても、同一または類似する画像が表示される。

ここで、凸形状の曲面に配置された屈折手段１ａにおいて、隣り合った各屈折手段１ａの一例として、屈折手段１ａを中心とした各方向で、最近接にある他の屈折手段１ａや、２番目に近い他の屈折手段１ａが挙げられる。

（１．２ 屈折手段の構成および機能）
次に、屈折手段１ａの構成および機能について詳細に説明する。

屈折手段１ａは、ガラス、プラスティック等の光を屈折して透過させる材質からなるレンズである。屈折手段１ａの色は、光を透過できればよいので、透明に限らず、着色されたガラス等でもよい。

屈折手段１ａは、少なくとも一部の断面が円形状である。屈折手段１ａの立体形状は、球形、円柱、楕円体、円錐形等である。例えば、屈折手段１ａの一例として、ボールレンズ、円柱レンズ等が挙げられる。さらに、屈折手段１ａの立体形状は、円柱が樽のように膨らんだ形状、または、円柱が鼓のようにくびれた形状、円錐形の頂点側が削られた形状でもよい。

ここで、屈折手段１ａの断面の形状である円形状は、真円に限らず、多少歪んでいてもよい。例えば、視点３から見て、表示装置１による表示される画像の形状が、表示装置１全体として、真円の場合の画像と認識できる程度に、真円から変形したり、歪んだりしてもよい。

さらに、図４Ａから図４Ｄに示すように、屈折手段１ａの断面の円形状は、視点３から見て、表示装置１による表示される画像の見え方に、屈折手段内部における反射（内部反射）の影響が気にならない程度、多少楕円形等の両凸の構造であってもよい。例えば、図４Ａに示すように、屈折手段１ａが楕円体で、楕円体の軸が視点３に向き、屈折手段１ａの断面の円形状が、多少楕円になってもよい。また、図４Ｂに示すように、屈折手段１ａが、２つの半球で薄い円板を挟む形状のレンズで、屈折手段１ａの断面の円形状が、長方形を半円で挟む形状でもよい、図４Ｃに示すように、ボールレンズの一部がカッティングされ、屈折手段１ａの断面の円形状が、円の一部が削られた形状でもよい。図４Ｄに示すように、視点３側に対して、手前側の屈折手段１ａの曲面と、奥行き側の屈折手段１ａの曲面とで曲率が、多少異なってもよい。

なお、図４Ｅおよび図４Ｇに示すように、屈折手段１ａは、片凸の構造を有するレンズ（例えば、半球のレンズ、半円柱のレンズ、または、これらの一部のレンズ）でもよい。この場合、屈折手段１ａの断面形状が、例えば、半円となる。屈折手段１ａは、像を拡大する機能があればよいので、片凸で片凹の構造を有するレンズでもよい。

ここで、視点３の一例として、人間の目、カメラ、ロボットの目等が挙げられる。また、表示装置１と視点３との距離も様々で、表示装置１を近づいたり、離れたりして見てもよい。視点３の視点方向も様々で、屈折手段１ａが見えればよい。

（１．３ 配置支持手段の構成および機能）
次に、配置支持手段１ｂの構成および機能について、図５Ａから図８Ｂを用いて、詳細に説明する。

配置支持手段１ｂは、樹脂、粘土等のボールレンズ等の屈折手段１ａを連結して配置を規定できる材質を有する。

なお、接着剤でフレキシブルに連結した屈折手段１ａを、凸の面を有する支持台の上に載せるようにしてもよい。この場合、配置支持手段１ｂは、接着剤および支持台である。また、配置支持手段１ｂは、画像映出手段１ｃを付けた屈折手段１ａを、可塑性の素材に半分ほど埋め込むことで支持してもよい。また、屈折手段１ａの形状が円柱、楕円体、円錐形のような棒状である場合、配置支持手段１ｂは、屈折手段１ａを差し込んで固定する支持台でもよい。

次に、屈折手段１ａの配置例について説明する。

配置支持手段１ｂは、複数の屈折手段１ａを、視点３側に対して凸形状に配置する。例えば、図５Ａに示すように、屈折手段１ａが、円形状ｓ１に配列されてもよい。この場合、各屈折手段１ａの３次元配置は、球形、半球形、円柱形、楕円体等である。半球形、円柱形、楕円体の場合、ある切断面で円形状ｓ１の配置になる。

画像映出手段１ｃにより屈折手段１ａの面に形成される形成画像の向きは、図５Ａに示すように、屈折手段１ａの配置形状（円形状ｓ１）に対して垂直方向になる。すなわち、形成画像の中心とする部分（例えば、画像映出手段１ｃの中心部）が、凸形状の法線方向に向くように、各屈折手段１ａが配置されている。

また、図５Ｂに示すように、屈折手段１ａが、楕円形状ｓ２に配列されてもよい。この場合、各屈折手段１ａの３次元配置は、例えば、楕円柱形、楕円体等である。楕円柱形、楕円体のある切断面で楕円形状ｓ２の配置になる。画像映出手段１ｃにより屈折手段１ａの面に形成される形成画像の向きは、図５Ｂに示すように、屈折手段１ａの配置形状（楕円形状ｓ２）に対して垂直方向になる。すなわち、形成画像の中心とする部分（例えば画像映出手段１ｃの中心部）が、凸形状の法線方向に向くように、各屈折手段１ａが配置されている。

図５Ｃおよび図５Ｄに示すように、片凸構造（例えば、半球または半円柱）の屈折手段１ａが、円形状ｓ１に配列されてもよい。

図５Ｃに示すように、屈折手段１ａの凸面が視点３側に向くように並べてもよい。この場合、画像映出手段１ｃが、屈折手段１ａの平面に形成されてもよい。図５Ｄに示すように、屈折手段１ａの中心側に向くように並べてもよい。この場合、画像映出手段１ｃが、屈折手段１ａの凸面に形成されてもよい。

また、図６Ａに示すように、凸形状は、各屈折手段１ａの中心を通る形状に限らず、各屈折手段１ａに内接または外接する形状ｓ３に設定してもよい。画像映出手段１ｃにより屈折手段１ａの面に形成される形成画像の向きは、図６Ａに示すように、内接または外接する形状ｓ３に対して垂直方向になる。

また、凸形状（形状ｓ３）は、図５Ａおよび図５Ｂのように閉じた形状でなくて、図６Ａに示すように開いた形状でもよい。すなわち、凸形状は、閉じた円形状、閉じた楕円形状のように閉じた凸形状でなくても、これらの一部の形状でもよい。

また、図６Ｂに示すように、凸形状は、各屈折手段１ａの中心付近を直線で結んだ多角形ｓ４でもよい。すなわち、各屈折手段１ａの３次元配置が、各屈折手段１ａの中心付近を頂点とする凸の多面体でもよい。

画像映出手段１ｃにより屈折手段１ａの面に形成される形成画像の向きは、図６Ｂに示すように、多角形の頂点において、多角形に接する１つの面に対して垂直方向になる。

また、図６Ｂに示すように、各屈折手段１ａは等間隔に配置されなくてもよい。

また、配置支持手段１ｂによる同じ凸形状ｓ５に、図７Ａに示すように、小さい屈折手段１ａ（例えば、直径の小さいボールレンズ）が配置されても、図７Ｂに示すように、大きい屈折手段１ａ（例えば、直径の大きいボールレンズ）が配置されてもよい。図７Ａに示すように、小さい屈折手段１ａの場合、表示装置１による表示される画像の解像度が高くなる。

また、配置支持手段１ｂにより屈折手段１ａが配置される凸形状の大きさは、表示装置１の大きさに依存する。例えば、図７Ｃに示すように、表示装置１の大きさが小さくなると、凸形状ｓ６の曲率が大きくなる。図７Ｃは、図７Ａと同じ大きさの個々の屈折手段１ａを用いて、配置支持手段１ｂの半径が小さい例を示す。この場合、図７Ｃの表示装置１に表示される画像は、図７Ａと比較して、表示される画像の大きさは表示装置１の大きさに合わせて小さくなるが、同じ画像になる。

また、図８Ａに示すように、必ずしも全ての屈折手段１ａが、配置支持手段１ｂにより形成される凸形状ｓ７の線上に配置されていなくてもよい。例えば、一部の屈折手段１ａが、表示装置１の設計上の凸形状ｓ７より、視点３側（表示装置１の外側に）配置されたり、視点３側とは逆の内側（表示装置１の内側）に設置されたりしてもよい。

これらの場合、表示装置１の画像において、このような一部の屈折手段１ａが担当する画像の部分が、作成前に予定していた設計の形状通りにならなくてもよい。この場合、表示装置１が表示する画像全体において、一部の画像映出手段１ｃが担当する画像の部分がずれた画像になる。

また、図８Ａに示すように、必ずしも全ての画像映出手段１ｃによる屈折手段１ａの面に形成される形成画像の向きは、表示装置１の設計上の凸形状ｓ７に、正確に垂直にならなくてもよい。このような一部の画像映出手段１ｃが担当する画像の部分が、作成前に予定していた設計の方向の通りにならなくてもよい。この場合、表示装置１が表示する画像全体において、一部の画像映出手段１ｃが担当する画像の部分がずれた画像になる。

なお、画像の中心とする部分が凸形状の法線方向に向くようにとは、画像映出手段１ｃにより屈折手段１ａの面に形成される形成画像の向きは、表示装置１の設計上の凸形状ｓ７に、正確に垂直である必要は無く、表示装置１全体として、各画像映出手段１ｃにより屈折手段１ａの面に形成される形成画像の向きが正確に垂直である場合の画像と認識できる程度に、画像映出手段１ｃにより屈折手段１ａの面に形成される形成画像の向きが垂直からずれていてもよい。

また、図８Ｂに示すように、屈折手段１ａの大きさが、それぞれ異なってもよい。例えば、視点３から見て、表示装置１全体として、各屈折手段１ａの大きさが同じ場合の画像と認識できる程度に、各屈折手段１ａの大きさは、それぞれ異なってもよい。なお、図３Ａに示すようなボールレンズ１０が３次元配置された表示装置１を、どのような断面で捉えるかにより、一部の屈折手段１ａの断面積が小さくなることもある。

また、屈折手段１ａの屈折率が、それぞれ異なってもよい。例えば、視点３から見て、表示装置１全体として、各屈折手段１ａの屈折率が同じ場合の画像と認識できる程度に、各屈折手段１ａの屈折率は、それぞれ異なってもよい。

なお、画像の中心とする部分が凸形状の法線方向に向くように、各屈折手段１ａが配置されると、視点３からの各屈折手段１ａの断面形状が同じ形状になる。すなわち、特に、屈折手段１ａが、円柱形、楕円体、円錐形などのように、方向性がある立体の場合、各屈折手段１ａの向きがほぼ揃うように、各屈折手段１ａが配置される。なお、各屈折手段１ａの断面形状が、厳密に同じある必要は無く、視点３から各形成画像５を見て、表示装置１全体で、形成画像５が認識できるようであればよい。

また、配置支持手段１ｂにより屈折手段１ａが配置される凸形状は、球面形状と円筒面形状とをつなぎ合わせた形状でもよい。例えば、表示装置１の全体の形状が、２つの半球面で円筒面を挟むようにつなぎ合わせた形状でもよい。このように、各屈折手段１ａの３次元配置は、球面、半球面、円筒面、楕円体面等の組み合わせでもよい。

なお、表示装置１の全体の形状が、複数の凸形状が組み合わされた形状でもよい。この場合、凸形状と凸形状とのつなぎ目の部分は、必ずしも凸形状になっていなくてもよい。例えば、４つ葉のように、４方向に凸形状が形成されていてもよい。

また、屈折手段１ａの配置に関して、凸形状であればよいので、球面形状は、球面に類似した形状でもよい。また、屈折手段１ａの配置に関しても、円筒面形状は、円筒面が樽のように膨らんだ形状、円筒面が鼓のようにくびれた形状、または、円錐面の頂点側が削られた形状のように、円筒面に類似した形状でもよい。

（１．４ 画像映出手段の構成および機能）
次に、画像映出手段１ｃの構成および機能について、図９Ａから図１０を用いて、詳細に説明する。

画像映出手段１ｃは、例えば、透過型のスクリーンの機能を有する。屈折手段１ａの視点３側と反対側の表面を半透明にする処理や表面処理を施したり、屈折手段１ａの視点３側と反対側の表面に半透明のシート（例えば、つや消しのポリエステル等のフィルム）を貼ったり、半透明の塗料を塗布したりして、画像映出手段１ｃが設けられる。屈折手段１ａの反対側の表面が、研き砂や薬品等で表面処理されて、細かい凹凸が生じ、磨りガラスまたは曇りガラスのようになる。

例えば、図２に示すように、ボールレンズ１０の半球面を表面処理することにより、半球形状の画像映出手段１ｃが形成される。

画像映出手段１ｃは、ビニールまたはアクリル等樹脂、ガラス製等の半透明のスクリーンでもよい。

画像映出手段１ｃは、投影光が投影された投影面の裏面に画像を映し出す機能を有すればよく、投影光が投影された投影面での光の反射が少なく、画像映出手段１ｃを透過して裏面から散乱光を放射してもよい。画像映出手段１ｃに映し出された画像が、屈折手段１ａにより像が拡大されて、視点３側から見える。

画像映出手段１ｃは、図９Ａに示すように、透明な材質からなる屈折手段１ａの半面を覆うように設けられてもよい。なお、図９Ａは、透明のボールレンズ１０の表面に半球状に、画像映出手段１ｃが形成された場合の断面を示す模式図である。なお、円柱レンズが、半円筒面形状の画像映出手段が設けられた場合の断面でもよい。

半球状の画像映出手段１ｃの中心部とボールレンズ１０の中心部とを結ぶ線が、配置支持手段１ｂの凸形状の面に対して、垂直方向になる。また、円柱レンズの場合、円柱レンズの中心線と、半円筒面形状の画像映出手段１ｃの中心線を垂直に結ぶ線が、配置支持手段１ｂの凸形状の面に対して、垂直方向になる。

図９Ｂに示すように、半球状の画像映出手段１ｃが設けられたボールレンズ１０の表面に、画像投影手段１ｄから投影光が投影され、形成画像５が形成される。なお、ボールレンズ１０の表面に形成された形成画像５を、形成画像５が形成された側から見ると、形成画像５は、鏡映の画像である。

また、形成画像の中心部分は、必ずしも画像”Ｅ”自体の中心とは限らず、ボールレンズ１０が、配置支持手段１ｂにより各ボールレンズ１０が固定された後、配置支持手段１ｂにより形成された凸形状面の法線が、ボールレンズ１０の中心部を通り、視点３側と反対側のボールレンズ１０と面と交差する位置が、画像の中心とする部分である。

図１０Ａに示すように、画像映出手段１ｃは、屈折手段１ａに密着させず、屈折手段１ａとの隙間があるように設けてもよい。図１０Ｂに示すように、画像映出手段１ｃは、屈折手段１ａの面の形状に、沿った形状でなくてもよい。屈折手段１ａの断面の形状が円形状の場合、画像映出手段１ｃの断面形状が、円形状に限らず、楕円形状でもよい。画像投影手段１ｄから投影光が画像映出手段１ｃの投影面に投影され、画像映出手段１ｃの投影面の裏面に画像が映し出され、映し出された画像が、屈折手段１ａを通して、視点３側から見えればよい。隙間がある場合、画像映出手段１ｃの裏面に映し出された画像が、屈折手段１ａの表面に当たり、屈折手段１ａの表面に形成画像が形成される。

図１１Ａに示すように、画像映出手段１ｃの形状は、平面でもよい。図１１Ｂに示すように、平面の画像映出手段１ｃは、屈折手段１ａの断面形状の大きさより、大きくすることで、形成画像（または、平面の画像映出手段１ｃの裏面に映し出された画像）が見える視野角が広くなる。

図１１Ｃに示すように、画像映出手段１ｃは、各屈折手段１ａに対して視点３側とは反対側に、一体となるように形成してもよい。例えば、各屈折手段１ａが球面形状に配置される場合、画像映出手段１ｃは、球面形状になり、各屈折手段１ａが円筒形状に配置される場合、画像映出手段１ｃは、円筒形状になる。

図１２Ａおよび１２Ｂに示すように、画像映出手段１ｃは、複数の平面から構成されてもよい。

図４Ａから図４Ｄに示すように、視点３の反対側の屈折手段１ａの面に画像映出手段１ｃが設けられる。図４Ｅに示すように、屈折手段１ａの凸構造のレンズ面に、画像映出手段１ｃが設けられもよい。図４Ｆおよび図４Ｇに示すように、屈折手段１ａの平面に、画像映出手段１ｃが設けられてもよい。

（１．５ 制御装置および画像投影手段の構成および機能）
次に、制御装置５０および画像投影手段１ｄの構成および機能について、図１３から図１４を用いて、詳細に説明する。

制御装置５０は、コンピュータの機能を有する。制御装置５０は、出力部５１と、記憶部５２と、通信部５３と、入力部５４と、入出力インターフェース部５５と、制御部５６と、を備えている。そして、制御部５６と入出力インターフェース部５５とは、システムバス５７を介して電気的に接続されている。

出力部５１は、画像投影手段１ｄに、投影光の制御データ、または、画像データを出力する。

記憶部５２は、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等により構成されている。記憶部５２は、表示装置１に表示する表示画像の表示原画像を記憶する。表示原画像は、１画像（視点方向において同じ表示画像の場合）でも、視点方向毎の画像（視点方向に応じた表示画像の場合）でもよい。表示原画像は、時間に応じて画像が変わる動画像でもよい。

また、記憶部５２は、オペレーティングシステム等の各種プログラムや各種ファイル等を記憶する。なお、表示原画像、各種プログラム等は、例えば、外部からネットワークを介して取得されるようにしてもよいし、記録媒体に記録されてドライブ装置を介して読み込まれるようにしてもよい。

通信部５３は、外部の装置との通信状態を制御するようになっている。制御装置５０は、通信部５３を介して、無線または有線でインターネット等のネットワークと接続してもよい。

入力部５４は、例えば、信号等を受け付けるためのコネクタである。

入出力インターフェース部５５は、出力部５１および記憶部５２等と制御部５６との間のインターフェース処理を行うようになっている。

制御部５６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５６ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）５６ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）５６ｃ等を有する。そして、制御部５６は、ＣＰＵ５６ａが、ＲＯＭ５６ｂや記憶部５２に記憶された各種プログラムのコードを読み出し実行することにより、投影画像の画像データを生成したり、投影画像を画像映出手段１ｃの投影面に形成するような投影光の制御データや画像データを画像投影手段１ｄに送信したりする。

制御装置５０は、表示装置１の外部から接続しても、表示装置１の内部に設置してもよい。制御装置５０は、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末等でもよく、プロジェクタ等の画像投影手段１ｄに接続して、投影光の制御データや投影する画像データを送信してもよい。

画像投影手段１ｄは、例えば、投影面に画像を投影するプロジェクタである。例えば、プロジェクタは、CRT(Cathode Ray Tube)プロジェクタ、液晶プロジェクタ、DMD（Digital Mirror Device）プロジェクタ、LCOS（Liquid Crystal On Silicon）プロジェクタ、GLV（Grating Light Valve）等である。また、画像投影手段１ｄは、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等でもよい。これらのディスプレイは、曲面型、平面型、フレキシブル型でもよい。画像投影手段１ｄは、レーザ光をスキャンさせて、投影面に画像を投影してもよい。

画像投影手段１ｄの一例のプロジェクタは、光源ランプ、透過型または反射型の映像部、投影レンズ、インターフェース等を有する。プロジェクタのインターフェースは、制御装置５０の出力部５３に接続する。プロジェクタは、インターフェースを介して、制御装置５０から画像データを取得する。

制御装置５０は、画像投影手段１ｄの電源のＯＮ／ＯＦＦ、および、投影方向等を制御してもよい。また、制御装置５０は、画像投影手段１ｄの投影レンズ、画像投影手段１ｄから画像映出手段１ｃに投影される投影光の角度、画像映出手段１ｃの形状、屈折手段の表面形状等を計算して、投影画像を生成する。制御装置５０は、屈折手段の表面に、表示装置１に表示画像が表示されるように設計された形成画像が形成されるように、投影画像の画像データを生成し、投影画像が画像映出手段１ｃの投影面に形成されるように、画像投影手段１ｄの投影光を制御すればよい。投影画像を画像映出手段１ｃの投影面に形成するように、画像投影手段１ｄの投影光を制御する機能は、画像投影手段１ｄにあってもよい。

図１４に示すように、複数の画像投影手段１ｄが、複数の方向から投影光を画像映出手段１ｃの各面（画像映出手段１ｃの所定の部分、または、所定の領域）にそれぞれ投影してもよい。画像映出手段１ｃの各面に映し出された投影画像により、屈折手段１ａの対応する面の形成画像が形成される。なお、各面は、曲面における所定の部分でもよい。半球面形状や曲面形状の画像映出手段１ｃに対しても、複数の画像投影手段１ｄが、複数の方向から投影光を画像映出手段１ｃの投影面における所定の部分に投影してもよい。

ここで、各屈折手段１ａにおいて同一または類似する画像は、各画像が多少異なってもよく、視点３から見て、各屈折手段１ａの部分画像の全体で、表示装置１の画像を認識できればよい。

［２． 表示装置の作用］
次に、表示装置の作用について、図を用いて説明する。

（２．１ 屈折手段の光路）
まず、屈折手段の光路について、図１５、図１６Ａおよび図１６Ｂを用いて説明する。

図１５は、屈折手段における光路の一例を示す模式図である。図１６Ａおよび図１６Ｂは、片凸の構造を有するレンズにおける反射の一例を示す模式図である。

ここで、図１５に示すように、屈折手段１ａの大きさは、視点３から屈折手段１ａまでの距離に対して、十分小さい場合を考える。この場合、視点３から屈折手段１ａまでの距離は、無限遠と見なせる（屈折手段１ａと視点３の距離と比較して、屈折手段１ａが小さくない場合は、図１５のような平行な光路にならないが、効果は同様であるため、図１５で光路を説明する）。

断面が半径ｒの屈折手段１ａにおける光路（幅２ｒ）は、平行の光路が屈折手段１ａで屈折して、視点３側と反対側で、屈折手段１ａの円弧の部分（長さａ）に達し、屈折手段１ａの外部に出る。なお、屈折手段１ａの断面形状が円形状なので、視点３の視覚方向をずらしても、同様な光路になる。

一方、図１６Ａおよび図１６Ｂに示すように、屈折手段の断面形状が半円の場合、法線方向に対して、視点３の角度θｄが大きくなると、屈折手段内部での反射（内部反射）が生じるようになる。すなわち、片凸の構造のレンズの場合、視点３から、外光が見えることになる。

しかし、図１５に示すように、屈折手段１ａの断面形状が円形状であると、屈折手段１ａに入射した光の屈折手段１ａ内部での反射がない。

なお、長さａの円弧が、幅２ｒまで拡大されるので、屈折手段１ａの拡大率は、おおよそ２ｒ／ａとすることができる。

（２．２ 視点からの画像の見え方）
次に、各視点からの画像の見え方について図１７および図１８を用いて説明する。図１７は、視点と各屈折手段の画像との関係の一例を示す模式図である。図１８は、視差と画像との関係の一例を示す模式図である。

図１７に示すように、屈折手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが、配置支持手段１ｂにより、中心Ｃの半径Ｒの円形ｓ１０（凸形状の一例）に並んでいるとする。屈折手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの中心ｃと、配置の中心Ｃとの距離はＲである。なお、視点とレンズの距離がレンズのサイズや配置される径と比較して特別大きくはない場合、視点と各レンズを結ぶ線は、放射状になる。

各屈折手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄには、記号であるダガー、ダイヤおよびスペードの順に並んでいる形成画像の部分画像であるダガーの部分画像５ａ、ダイヤの部分画像５ｂ、スペードの部分画像５ｃが並んでいるとする。また、この例では、形成画像の中心とする部分が、ダイヤの部分画像５ｂであるとする。なお、ダガー、ダイヤおよびスペードの順に並んでいる形成画像は、画像投影手段１ｄから投影した投影光により、画像映出手段１ｃの投影面に映し出されて形成されている。

形成画像の中心とする部分であるダイヤの部分画像５ｂは、屈折手段の中心ｃと、屈折手段の配置の中心Ｃとを結ぶ線上にある。形成画像の中心とする部分であるダイヤの部分画像５ｂと、屈折手段の中心ｃとを結ぶ線は、中心Ｃの半径Ｒの円形ｓ１０（凸形状の一例）の法線方向である。すなわち、形成画像の中心とする部分であるダイヤの部分画像５ｂの向きは、円形ｓ１０（１ｂ）の法線方向である。

視点３ａから表示装置１を見ると、屈折手段１０ａには、ダガーの部分画像５ａが中心に見え、屈折手段１０ｂには、ダイヤの部分画像５ｂが中心に見え、屈折手段１０ｃには、スペードの部分画像５ｃが中心に見える。

各屈折手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃの拡大機能より、視点３ａから、屈折手段１０ａには、ダガーの部分画像５ａが、拡大された部分画像６ａのように見え、屈折手段１０ｂには、ダイヤの部分画像５ｂが、拡大された部分画像６ｂのように見え、屈折手段１０ｃには、スペードの部分画像５ｃが拡大された部分画像６ｃのように見える。

従って、屈折手段１０ａの部分画像６ａと、屈折手段１０ｂの部分画像６ｂと、屈折手段１０ｃの部分画像６ｃとを合わせて、表示装置１で、拡大された合成画像であって、記号であるダガー、ダイヤおよびスペードの順に並んでいる合成画像を表示することができる。

一方、視点３ｂから表示装置１を見ると、屈折手段１０ｂには、ダガーの部分画像５ａが中心に見え、屈折手段１０ｃには、ダイヤの部分画像５ｂが中心に見え、屈折手段１０ｄには、スペードの部分画像５ｃが中心に見える。

各屈折手段１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの拡大機能より、視点３ｂから、屈折手段１０ｂには、ダガーの部分画像５ａが拡大された部分画像７ａのように見え、屈折手段１０ｃには、ダイヤの部分画像５ｂが拡大された部分画像６ｂのように見え、屈折手段１０ｄには、スペードの部分画像５ｃが拡大された部分画像７ｃのように見える。

従って、屈折手段１０ｂの拡大された部分画像７ａと、屈折手段１０ｃの拡大された部分画像６ｂと、屈折手段１０ｄの拡大された部分画像７ｃとを合わせて、表示装置１で、拡大された合成画像であって、記号であるダガー、ダイヤおよびスペードの順に並んでいる合成画像を表示することができる。

以上のように、視点３ａからも視点３ｂからも同じように、各屈折手段の拡大された部分画像から合成された合成画像であって、記号であるダガー、ダイヤおよびスペードの順に並んでいる合成画像が見える。

また、図１８に示すように、図１７のような表示を両眼（視点３ｃおよび視点３ｄ）で見ると、それぞれの眼について視点３ｃ、３ｄと各屈折手段の配置の中心Ｃとを結ぶ線と、円形ｓ１０との交点付近にある各屈折手段におけるダイヤの各部分画像５ｂが見える。よって、視差により、ダイヤの部分画像５ｂは、両眼の視線の交点である屈折手段の配置の中心Ｃ付近に、拡大された部分画像６ｂが表示されているように見える。こうして、記号であるダガー、ダイヤおよびスペードの順に並んでいる合成画像が表示装置１の中に存在するように見える。

また、図１７の例で、３ａから３ｂに移動しながら表示装置１を見ると、記号であるダガー、ダイヤおよびスペードの順に並んでいる合成画像は、面Ｐ１から面Ｐ２へと、常に視点と中心Ｃを結ぶ線に垂直な面に存在するように見える。よって、合成画像が、屈折手段の配置の中心Ｃを中心軸として、回転しながら、視点に対して正面を向いているように見える。

以上、説明したように、本実施形態に係る表示装置１によれば、画像投影手段１ｄから出力された投影光が画像映出手段１ｃの投影面に当たり投影画像が形成され、投影画像によって画像映出手段１ｃの投影面の裏面に画像が映し出され、映し出された画像が各屈折手段１ａを通して視点３側から見えるので、画像投影手段１ｄの投影光を制御して投影画像を変更することにより、表示装置１に表示する表示画像を容易に変更させることができる。

各屈折手段の１つ１つ、画像を貼り替えたり、印刷し直したりする必要がない。また、従来技術では、表示する画像の変更の自由度が低いため、動画像を表示させることが難しかったが、本実施形態に係る表示装置１によれば、動画像を表示させることができる。

画像投影手段１ｄから画像映出手段１ｃの投影面に投影される投影光を時間変化させることで、画像映出手段１ｃの投影面に動画像を投影することにより、表示装置１に動画像を容易に表示することができる。また、画像投影手段１ｄから投影光を画像映出手段１ｃの投影面に投影して動画像を表示するので、各屈折手段１ａに配線をする必要が無いので、配線がシンプルになる。

また、表示装置１を両眼で見ると、屈折手段１ａが視点３側に対して凸形状に配列されているため、視差により、合成画像が表示装置１の中に存在するように見える。動画像の投影光を投影すると、両眼でみると、表示装置１の中に、動画像が表示されているように見える。

画像映出手段１ｃが、反対側の屈折手段１ａの面に設けられた場合、スクリーンが屈折手段の面上に設けられているので、別途、画像映出手段１ｃを設ける必要がなく、部品点数が減少し、コストを下げることができる。

複数の方向から投影された投影光により画像映出手段１ｃの投影面に投影画像を投影して、屈折手段１ａに形成画像を形成する場合、投影の死角を減少させることができる。

プロジェクタのような画像投影手段を更に備える場合、各屈折手段に液晶ディスプレイ、有機ＥＬディプレイ等のディスプレイを設置する必要がないので、配線がシンプルになる。

配置支持手段１ｂが、形成画像の中心とする部分が凸形状の法線方向に向くように、各屈折手段１ａを支持するので、各屈折手段１ａにおいて同じ形成画像が形成されている場合、見る角度を変えても、表示装置１は、同じ画像を表示することができる。また、表示装置１は、各屈折手段１ａの形成画像に応じて、様々な画像を表示できる。

凸形状が、円形状の断面を有する場合、表示装置１が表示する合成画像の歪みが少なくなる。また、ユーザが見る角度を変えても、歪みが少ない画像を見ることができる。

ところで、レンチキュラーレンズの個々のレンズは、平坦面を有する片凸構造であるため、視野角が所定値以上になると、レンズの平坦面において、レンズ内部からの光の反射（内部反射）が生じるため十分な視野角を確保できなかったという問題があった。さらに、特許文献１では、周囲からの外光による影響を少なくするために、黒色の薄板に格子状に形成したスリット等の遮光手段を設けているが、遮光手段のため画像が暗くなり、特に円筒形の中心部分以外では画像が表示できない、もしくは画像が見えにくくなり視認性が低下するという問題があった。

しかし、屈折手段１ａが円形状の断面を有する場合の表示装置１によれば、屈折手段１ａが、円形状の断面を有するので、屈折手段１ａ内部における表示装置１の周囲からの外光の反射（内部反射）による視認性の低下を防止でき、外光を遮断するスリット等の遮光手段が不要になり、表示装置１が表示する画像が明るくなり、視認性が向上する。

このように視認性が向上することにより、屈折手段１ａが円形状の断面を有する場合、表示装置１に対して視認性の高い表示範囲を広く確保し、表示装置１の実用性を高めることができる。

また、各屈折手段１ａの視野角が広がったため、視点３側から見える表示装置１の表示面全体で、大きな画像を表示させることができる。一方、片凸の構造を有するレンズでは、内部反射により各屈折手段の視野角が狭いため、視点３側から見える表示装置の表示面全体に映し出す大きな画像を表示することができない。

また、屈折手段１ａの形状が、球状、または、円柱状である場合、表示装置１の周囲から外光に対して、屈折手段１ａの内部反射をほとんど無くすことができる。また、この場合、個々の屈折手段１ａの視野角が広がる。

屈折手段１ａの形状が、ボールレンズ１０のように球状である場合、球形の屈折手段１ａを、球面に配置したり、楕円体の面に配置したり等と、配置の自由度が向上する。

屈折手段１ａの形状がボールレンズ１０等の球状であり、配置支持手段１ｂが、各屈折手段１ａを球面形状に配置する場合、平面的な視点３の移動のみならず、立体的な方向からの視点３の移動に対して、表示装置１は、同じような画像を表示できる。また、屈折手段１ａの形状がボールレンズ１０等の球状であり、配置支持手段１ｂが、各屈折手段１ａを円筒形状に配置する場合、建物柱等に表示装置１を設置することができる。

屈折手段１ａの形状が、円柱レンズのように円柱状であり配置支持手段１ｂが、各屈折手段１ａを円筒面形状に配置する場合、建物柱等に表示装置１を設置することができる。

［実施例］
次に、上述した実施形態に対応する具体的な実施例について、図を用いて説明する。

（第１実施例）
屈折手段１ａが、ボールレンズ１０である場合の実施例について、図１９、図２０Ａおよび図２０Ｂを用いて説明する。

図１９に示すように、表示装置１Ａは、複数個のボールレンズ１０を球面に配置した実施例である。

なお、図１９には、図示されないが、各ボールレンズ１０の半球面に、スクリーン面として半球形状の画像映出手段１ｃが形成されている。各ボールレンズ１０には、表示装置１Ａの内側から、図９Ｂに示すように、画像投影手段１ｄからの投影光によって各ボールレンズ１０の画像映出手段１ｃの投影面に”Ｅ”の文字の投影画像が映し出され、ボールレンズ１０の視点と反対側の面に形成画像が形成される。形成画像の中心部分が、表示装置１Ａの球面の中心に向いている。すなわち、形成画像の中心部分からボールレンズ１０の中心に向かう向きが、球面の法線方向になっている。

また、球面形状のプラスティックの面に、各ボールレンズ１０をはめ込む穴が空いていて、各ボールレンズ１０が半分ほどはめ込まれている。

図２０Ａに示すように、画像”Ｅ”の各部分を受け持つ各ボールレンズ１０の部分画像から合成された画像”Ｅ”が、表示装置１Ａに表示される。

なお、両眼で見ると、画像”Ｅ”が、表示装置１Ａの中に存在するように見える。

図２０Ｂに示すように、視点をずらして見ても、画像”Ｅ”が、同じように見える。なお、図２０Ｂに示すように、画像”Ｅ”の各部分を受け持つ、ボールレンズ１０が、図２０Ａに示した場合と異なっている。

制御装置５０により、画像投影手段１ｄが画像映出手段１ｃの投影面に異なる投影画像を形成する投影光を投影すると、表示装置１Ａには、異なる画像が表示される。表示装置１Ａは、画像”Ｅ”の他に、様々な画像を容易に表示できる。

なお、表示装置の形状は、半球面等でもよい。

また、図２１に示すように、表示装置の形状は、円筒面形状の表示装置１Ｂでもよい。この場合、ボールレンズ１０が、円筒面形状に配置される。背の高い人の視線、背の低い人の視線でも、画像が見える。

表示装置１Ｂは、完全な円筒形状でなく、半円筒形状やその一部の形状でもよい。

（第２実施例）
次に、円柱レンズを円筒面形状に配置した実施例について図２２、図２３および図２４を用いて説明する。

図２２に示すように、表示装置１Ｃは、同じ長軸方向の円柱レンズ１１を、円筒面形状に配置してもよい。各円柱レンズ１１により、円筒面ｓ１１（１ｂ）が形成される。

図２２および図２３に示すように、円柱レンズ１１の片側の面に、スクリーン面として半円筒面形状の画像映出手段１ｃが形成されている。半円筒面形状の画像映出手段１ｃが、表示装置１Ｃの各円柱レンズ１１に設けられている。

図２３に示すように、半円筒面形状の画像映出手段１ｃの向きは、表示装置１Ｃの円筒面ｓ１１（１ｂ）の法線方向である。すなわち、円柱レンズ１１の中心ｃと、円筒面ｓ１１の中心Ｃとを結ぶ線上に、画像映出手段１ｃの中心部分がある。

ここで、配置支持手段１ｂは、各屈折手段１ａを、視点からの各屈折手段１ａの断面形状が同じ形状になるように配置する。

なお、表示装置１Ｃは、完全な円筒形状でなく、半円筒形状やその一部の形状でもよい。

図２３に示すように、表示装置１Ｃの内部には、画像投影手段１ｄの一例であるプロジェクタが設置されている。画像投影手段１ｄからの投影光によって画像映出手段１ｃの投影面に投影画像が投影され、投影画像が画像映出手段１ｃの裏面に映し出され、円柱レンズ１１の視点と反対側の面に形成画像が形成される。

図２４に示すように、表示装置１Ｄは、反射鏡等の反射手段１ｅを備えてもよい。反射手段１ｅは、金属を磨いた面、金属をメッキした面、蒸着した面、金属箔を貼った面、鏡のような光の反射効果を持つ面、または、光の反射効果と似た光路に光を屈折する屈折手段でもよい。

画像投影手段１ｄは、表示装置１Ｄの内部になくてもよい。反射手段１ｅは、図２４に示すように、画像投影手段１ｄに対して凸形状の球形状でもよい。反射手段１ｅは、画像投影手段１ｄに向かう軸以外、凹面の形状でもよい。反射手段１ｅは、半球、円錐形、円錐台、三角錐形、四角錐形等の多角錐形、多角錐台、放物線や双曲線型、それらの形状を２つ以上組み合わせた形状、または、360度撮影の時のミラーのような形状でもよく、画像投影手段１ｄからの投影光を、反射して画像映出手段１ｃの投影面に画像を投影できる形状ならばよい。

また、反射手段により、投影光を複数の方向から投影して画像映出手段１ｃの投影面に画像を投影してもよい。または、画像映出手段１ｃからの一部の投影光を反射手段（複数でもよい）により反射して、別の角度から、画像映出手段１ｃの他の投影面に投影してもよい。

画像投影手段１ｄから投影された投影光が、反射手段１ｅで反射してから、画像映出手段１ｃに投影され、円柱レンズ１１の視点と反対側の面に形成画像が形成される。なお、制御装置５０は、各屈折手段での形成画像が形成できるように、反射手段１ｅの反射面の形状を考慮した投影画像を生成する。

画像投影手段１ｄは、表示装置１Ｄの内部に設置しなくてもよいので、表示装置１Ｄを小型できる。画像投影手段１ｄは、表示装置１Ｄの内部に設置しなくてもよいので、小型の画像投影手段１ｄでなくてもよい。また、表示装置１Ｄは、画像投影手段１ｄは始めから備えていなくてもよいので、後付けで画像投影手段１ｄを設置でき、交換しやすくなる。

画像投影手段１ｄから出力された投影光を反射して、反射した投影光を画像映出手段１ｃの投影面に投影する反射手段１ｅを更に備えた場合、屈折手段および画像映出手段等の光学系とは別に、画像投影手段等の投影系を後から表示装置１に装着できるので、それぞれを別々にメンテナンスできる。また、プロジェクタのような画像投影手段を表示装置１の内部（配置支持手段１ｂの内部）に設置する必要がないため、表示装置１を小型化ができる。１つの画像映出手段１ｃから投影光を反射手段１ｅに投影し、反射手段１ｅから各方向の屈折手段１ａに投影すれば、複数の画像映出手段１ｃによる投影のように、投影画像間の継ぎ目の調整を考える必要がなくなり、屈折手段１ａの形成画像の生成が容易になる。

図２５に示すように、表示装置１Ｅは、円錐台の形状でもよい。複数の円錐台レンズ１２が、配置支持手段１ｂの一例の支持台１５により、円錐台の側面の曲面に配置される。図２５に示すように、上方の視点３から、表示装置１Ｅを見下ろす位置に設置することができる。図１５に示すような表示装置１Ｅを図中上下反転した表示装置の場合、下方の視点３から、表示装置１Ｅを見上げる位置に設置することができる。

なお、画像映出手段１ｃは、透過型のスクリーンでなく、反射型のスクリーンでもよい。この場合、小型の画像投影手段１ｄを、画像映出手段１ｃと屈折手段１ａとの間に設置する。また、透過型のスクリーンと反射型のスクリーンとを組み合わせてもよい。

画像映出手段１ｃは、屈折手段１ａの視点と反対側の面の全面に設けず、一部分に屈折手段１ａに直接投影画像が形成されるような投影光が、画像投影手段１ｄまたは反射手段１ｅから投影されてもよい。

さらに、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ：表示装置
１ａ：屈折手段
１ｂ：配置支持手段
１ｃ：画像映出手段
１ｄ：画像投影手段
１ｅ：反射手段
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ：視点
５：形成画像
１０：ボールレンズ（屈折手段）
１１：円柱レンズ（屈折手段）
１２：円錐台レンズ（屈折手段）
１５：支持台（配置支持手段）
ｓ１：円形状（凸形状）
ｓ２：楕円形状（凸形状）
ｓ３：形状
ｓ４：多角形状（凸形状）
ｓ５、ｓ６、ｓ７：凸形状
ｓ１０：円形（凸形状）
ｓ１１：円筒面ｓ１１（凸形状）

Claims (5)

1. 光を屈折して像を拡大する屈折手段と、
   複数の前記屈折手段を、視点側に対して凸形状に配置して支持する配置支持手段と、
   前記屈折手段に対して前記視点側と反対側に設けられ、画像投影手段からの投影光が投影された投影面の裏面に前記視点側から見える画像を映し出す画像映出手段と、
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記画像映出手段が、前記反対側の前記屈折手段の面に設けられたことを特徴とする表示装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の表示装置において、
   前記画像投影手段からの投影光を複数の方向から前記画像映出手段の投影面に投影することを特徴とする表示装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表示装置において、
   前記画像投影手段を更に備えたことを特徴とする表示装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示装置において、
   前記画像投影手段からの投影光を反射して、前記反射した投影光を前記画像映出手段の投影面に投影する反射手段を更に備えたことを特徴とする表示装置。
   
   

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