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CN117642680A - 空中显示装置用的光学元件以及空中显示装置 - Google Patents

空中显示装置用的光学元件以及空中显示装置 Download PDF

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Publication number
CN117642680A
CN117642680A CN202280049137.9A CN202280049137A CN117642680A CN 117642680 A CN117642680 A CN 117642680A CN 202280049137 A CN202280049137 A CN 202280049137A CN 117642680 A CN117642680 A CN 117642680A
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CN
China
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display device
optical element
light
aerial
angle
Prior art date
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Application number
CN202280049137.9A
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代工康宏
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Toppan Inc
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Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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    • G02B30/56Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels by projecting aerial or floating images
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Abstract

光学元件(17)被用于在空中成像出图像的空中显示装置,具有平面状的基材(31)、以及设置在基材(31)之下、分别沿第一方向延伸且沿着与第一方向正交的第二方向排列的多个光学要素(32)。多个光学要素(32)分别具有相对于基材(31)的法线方向分别倾斜且相互相接的入射端面(33)以及反射端面(34)。光学元件(17)配置为通过入射端面(33)接受来自外部的光。

Description

空中显示装置用的光学元件以及空中显示装置
技术领域
本发明涉及空中显示装置用的光学元件以及空中显示装置。
背景技术
研究有能够将图像、动画等显示为空中像的空中显示装置,并期待作为新的人机接口。关于空中显示装置,例如提出有使用将二面角形反射器排列为阵列状而成的二面角形反射器阵列,使从显示元件的显示面射出的光反射,在空中成像出实像。由二面角形反射器阵列进行的显示方法无像差地在面对称位置上显示实像(空中像)。
专利文献1公开了一种光学元件,将从透明平板的表面突出的透明的四棱柱用作为二面角形反射器,将多个四棱柱以阵列状配置在平面上。另外,专利文献2公开了一种光学元件,将第一以及第二光控制面板分别形成为在透明平板的内部垂直地排列多个平面光反射部,将第一以及第二光控制面板配置为相互的平面光反射部正交。专利文献1、2的光学元件通过正交的反射面使从显示元件射出的光反射两次,生成空中像。
利用了专利文献1、2的光学元件的显示装置通过从光学元件的斜方向观察而能够识别出空中显示像,在从光学元件的法线方向观察时难以识别良好的空中显示像。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-191404号公报
专利文献2:日本特开2011-175297号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明提供能够在确保显示品质的同时显示空中像的空中显示装置用的光学元件以及空中显示装置。
用于解决课题的手段
根据本发明的第一方式,提供一种光学元件,被用于在空中成像出图像的空中显示装置,其具有平面状的基材以及多个光学要素,所述多个光学要素设置在所述基材之下,并分别沿着第一方向延伸且沿着与所述第一方向正交的第二方向排列,所述多个光学要素分别具有相对于所述基材的法线方向分别倾斜且相互相接的入射端面以及反射端面,所述光学元件配置为通过所述入射端面来接受来自外部的光。
根据本发明的第二方式,提供第一方式的光学元件,所述反射端面相对于所述基材的法线方向的角度被设定为,向所述反射端面入射的光的入射角大于临界角。
根据本发明的第三方式,提供第一方式的光学元件,所述入射端面相对于所述基材的法线方向的角度被设定为,向所述入射端面入射的光的入射角小于临界角。
根据本发明的第四方式,提供第一方式的光学元件,所述光学元件在与所述光学元件平行的位置成像出空中像。
根据本发明的第五方式,提供一种空中显示装置,具备:显示元件,显示图像;以及第一方式的所述光学元件,配置为通过所述入射端面来接受来自所述显示元件的光。
根据本发明的第六方式,提供第五方式的空中显示装置,所述显示元件与所述光学元件相互平行地配置。
根据本发明的第七方式,提供第五方式的空中显示装置,所述显示元件与所述光学元件倾斜地配置。
根据本发明的第八方式,提供第五方式的空中显示装置,还具备光控制元件,该光控制元件配置在所述显示元件与所述光学元件之间,使来自所述显示元件的光的一部分透射。
发明效果
根据本发明,能够提供能够在确保显示品质的同时显示空中像的空中显示装置用的光学元件以及空中显示装置。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的空中显示装置的立体图。
图2是空中显示装置的侧视图。
图3A是光控制元件的平面图。
图3B是沿着图3A的A-A′线的光控制元件的截面图。
图4是光学元件的立体图以及局部放大图。
图5是空中显示装置的框图。
图6是对光学元件中的光的反射样态进行说明的立体图。
图7是对光学元件中的光的反射样态进行说明的XZ面的侧视图。
图8是对光学元件中的光的反射样态进行说明的YZ面的侧视图。
图9是对光学元件中的入射端面33以及反射端面34的角度条件进行说明的图。
图10是空中显示装置的光线跟踪图。
图11是X方向上的空中显示装置的配光图。
图12是Y方向上的空中显示装置的配光图。
图13是对空中显示装置的整体构成进行说明的立体图。
图14是对空中显示装置的视场角进行说明的立体图。
图15是第一变形例的空中显示装置的侧视图。
图16是第二变形例的空中显示装置的侧视图。
图17是本发明的第二实施方式的空中显示装置的立体图。
图18是空中显示装置的侧视图。
图19是空中显示装置的光线跟踪图。
图20是本发明的第三实施方式的空中显示装置的立体图。
图21是空中显示装置的侧视图。
图22是对由光学元件反射的光路进行说明的图。
具体实施方式
以下,参照附图对实施方式进行说明。但是,附图是示意性或者概念性的图,各附图的尺寸以及比率等不一定与现实情况相同。此外,即使在附图相互之间表示相同的部分的情况下,也存在相互的尺寸关系、比率被不同地表示的情况。特别是,以下所示的几个实施方式示例了用于使本发明的技术思想具体化的装置以及方法,不通过构成部件的形状、构造、配置等来确定本发明的技术思想。此外,在以下的说明中,对于具有相同功能以及构成的要素赋予相同符号,省略重复的说明。
[1]第一实施方式
[1-1]空中显示装置1的构成
图1是本发明的第一实施方式的空中显示装置1的立体图。图2是空中显示装置1的侧视图。图2的箭头表示光路。在图1中,X方向是沿着空中显示装置1的某一边的方向,Y方向是在水平面内与X方向正交的方向,Z方向是与XY面正交的方向(也称作法线方向)。。
空中显示装置1是对图像(包括动画)进行显示的装置。空中显示装置1在自身的光射出面上方的空中显示空中像。空中显示装置1的光射出面是指,构成空中显示装置1的多个部件中的配置在最上层的部件的上表面。空中像是在空中成像的实像。空中显示装置1具备显示装置15、光控制元件16以及光学元件17。
显示装置15、光控制元件16以及光学元件17依次相互平行地配置。显示装置15、光控制元件16以及光学元件17通过未图示的支承部件而固定于图1的位置。例如,显示装置15、光控制元件16以及光学元件17收纳于未图示的壳体内。
显示装置15在显示面中显示图像。在本实施方式中,以显示装置15由液晶显示装置构成的情况为例进行说明。显示装置15具备照明元件(也称为背光灯)13以及显示元件14。
照明元件13发出照明光,并将该照明光朝向显示元件14射出。照明元件13具备光源部10、导光板11以及反射片12。照明元件13例如是侧灯型的照明元件。照明元件13构成面光源。
光源部10发出照明光。光源部10被配置为与导光板11的侧面相面对,朝向导光板11的侧面射出照明光。光源部10例如包括沿着Y方向排列的多个发光元件(未图示)。发光元件由白色LED(Light Emitting Diode)构成。导光板11对来自光源部10的照明光进行导光,并从上表面射出照明光。反射片12将从导光板11的底面射出的照明光再次朝向导光板11反射。
显示元件14由透射式的液晶显示元件构成。显示元件14的驱动模式不特别限定,能够使用TN(Twisted Nematic)模式、VA(Vertical Alignment)模式、或者同质模式等。显示元件14接受从照明元件13射出的照明光。显示元件14使照明光透射而进行光调制。而且,显示元件14在其显示面上显示所希望的图像。
光控制元件16以如下方式起作用:以相对于法线方向倾斜的方向为中心而使规定的角度范围的光成分透射,对上述角度范围以外的光成分进行遮光。光控制元件16的面积被设定为与显示元件14的面积大致相同。关于光控制元件16的具体构成将后述。
光学元件17将从底面侧入射的光向上表面侧反射。另外,光学元件17将从底面侧倾斜地入射的入射光例如向正面方向(法线方向)反射。而且,光学元件17在空中显示装置1上方的空中成像出空中像18。空中像18被成像在与光学元件17的元件面平行的位置(平行的面),是二维的图像。元件面是指光学元件17在面内方向上扩展的虚拟的平面。元件面是与元件的面内相同的含义。对于其他元件的元件面也是相同的含义。处在光学元件17的正面的观察者19能够视觉辨认出空中像18。光学元件17的面积被设定为显示元件14的面积以上。
[1-1-1]光控制元件16的构成
图3A是光控制元件16的平面图。图3B是沿着图3A的A-A′线的光控制元件16的截面图。
基材21、22分别构成为四边形的平面状。在基材21上设置有分别沿着Y方向延伸、且沿着X方向排列的多个透明部件23。另外,在基材21上设置有分别沿着Y方向延伸、且沿着X方向排列的多个遮光部件24。多个透明部件23与多个遮光部件24以相邻接的部件彼此相接的方式交替地配置。在多个透明部件23以及多个遮光部件24上设置有基材22。
透明部件23在XZ面中沿着相对于基材21的法线方向呈角度θ1的倾斜方向延伸。透明部件23在XZ面中是侧面倾斜了角度θ1的平行四边形。透明部件23使光透射。
遮光部件24在XZ面中沿着相对于基材21的法线方向呈角度θ1的倾斜方向延伸。遮光部件24在XZ面中是侧面倾斜了角度θ1的平行四边形。遮光部件24对光进行遮光。
邻接的两个遮光部件24被配置为在Z方向上彼此的端部重叠若干。
作为基材21、22以及透明部件23,使用透明的树脂,例如使用丙烯酸树脂。作为遮光部件24,例如使用混入了黑色染料的树脂。
另外,也可以省略基材21、22的一方或者两方而构成光控制元件16。只要多个透明部件23与多个遮光部件24交替地配置,就能够实现光控制元件16的功能。
如此构成的光控制元件16能够以使相对于法线方向呈角度θ1的倾斜方向的光强度成为峰值的方式使显示光透射。例如,光控制元件16构成为对相对于法线方向为30°±30°的范围以外的光成分进行遮光。优选地,光控制元件16构成为对相对于法线方向为30°±20°的范围以外的光成分进行遮光。
[1-1-2]光学元件17的构成
图4是光学元件17的立体图以及局部放大图。图4的局部放大图是XZ面的放大图。
光学元件17具备基材31以及多个光学要素32。基材31在XY面中构成为平面状,具有长方体形状。
在基材31的底面上设置有多个光学要素32。多个光学要素32分别由三棱柱构成。光学要素32被配置为三棱柱的三个侧面与XY面平行,一个侧面与基材31相接。多个光学要素32分别沿着Y方向延伸且沿着X方向排列地配置。换言之,多个光学要素32具有锯齿状。
光学要素32具有入射端面33以及反射端面34。入射端面33是来自光控制元件16的光所入射的面。反射端面34是将从外部向入射端面33入射的光在光学要素32的内部进行反射的面。
光学要素32例如由与基材31相同的透明材料而与基材31一体地形成。也可以将基材31与光学要素32分别独立形成,并使用透明的粘合材将光学要素32粘合于基材31。作为构成基材31以及光学要素32的透明材料,例如使用丙烯酸树脂或者玻璃。
光学元件17在内部对入射光进行反射,而在空中成像出实像。另外,光学元件17在其元件面的正面的位置上与光学元件17平行地成像出空中像。
[1-2]空中显示装置1的模块构成
图5是空中显示装置1的框图。空中显示装置1具备显示装置15(包括照明元件13以及显示元件14)、显示驱动回路40、电压产生回路41、控制部42、存储部43、以及输入部44。
显示驱动回路40驱动显示元件14,使显示元件14显示图像以及/或者动画。电压产生回路41产生照明元件13以及显示驱动回路40进行动作所需要的多种电压,并将这些电压供给至照明元件13以及显示驱动回路40。
控制部42对空中显示装置1整体的动作进行控制。即,控制部42对照明元件13、显示驱动回路40以及电压产生回路41的动作进行控制。而且,控制部42在所希望的显示位置显示空中像18。
存储部43包括易失性存储器以及非易失性存储器。存储部43储存空中显示装置1的动作所需要的各种数据。另外,存储部43储存空中显示装置1所显示的图像的数据。
输入部44接受用户输入的信息。输入部44将由用户输入的信息发送至控制部42。控制部42能够基于输入部44接受的信息来选择显示装置15所显示的图像。
[1-3]空中显示装置1的动作
接下来,对如上述那样构成的空中显示装置1的动作进行说明。
如图2所示,从显示装置15射出的光向光控制元件16入射。从显示装置15射出的光中的角度θ1的光成分(包括以角度θ1为中心的规定角度范围的光成分)透射光控制元件16。透射了光控制元件16的光向光学元件17入射。光学元件17使入射光在与光控制元件16相反侧的空中进行成像,在空中显示出空中像18。
图6是对光学元件17中的光的反射样态进行说明的立体图。图7是对光学元件17中的光的反射样态进行说明的XZ面的侧视图。图7是在观察者19的双眼(即,将双眼连结的线)与X方向平行的状态下观察光学元件17的图。图8是对光学元件17中的光的反射样态进行说明的YZ面的侧视图。图8是在观察者19的双眼与Y方向平行的状态下观察光学元件17的图。
从光控制元件16的元件面上的任意点“o”射出的光向光学元件17的入射端面33入射,并到达反射端面34。相对于反射端面34的法线方向以大于临界角的角度到达的光,由反射端面34全反射,并从光学元件17的与形成有光学要素32的一侧相反侧的平面射出。临界角是指当超过该入射角时全反射最少的入射角。临界角是相对于入射面的垂线的角度。
在图7的XZ面中,从点“o”射出的光由光学要素32的反射端面34全反射,该光在空中成像而生成空中像。
在图8的YZ面中,从点“o”射出的光未由光学要素32的反射端面34反射,该光不会在空中成像,因此无助于空中像的生成。
即,观察者19能够识别出空中像的条件为,观察者19的双眼与X方向平行或者是与此接近的状态(例如相对于X方向为±10度)。另外,当在观察者19的双眼与X方向平行或者与此接近的状态下使视点沿着Y方向移动的情况下,能够常时识别出空中像。
图9是对光学元件17中的入射端面33以及反射端面34的角度条件进行说明的图。
将入射端面33相对于Z方向(与元件面垂直的方向)的角度设为θ2,将反射端面34相对于Z方向的角度设为θ3,将入射端面33与反射端面34所成的角度设为θp。角度θp由以下的式(1)表示。
θp=θ23···(1)
从光控制元件16以角度θ1射出的光向入射端面33入射。将光学元件17的材料的折射率设为np,将空气的折射率设为1。将入射端面33中的入射角设为θ4,将折射角设为θ5。将反射端面34中的入射角设为θ6,将反射角设为θ7(=θ6)。将光控制元件16的上表面上的入射角设为θ8,将折射角设为θ9。折射角θ9为射出角。射出角θ9由以下的式(2)表示。
θ9=sin-1(np*sin(sin-1((1/np)*sin(90°-(θ12)))+θ2+2θ3-90°))···(2)
反射端面34中的临界角由以下的式(3)表示。
临界角<θ6(=θ7)
临界角=sin-1(1/np)···(3)
即,反射端面34中的入射角θ6被设定得大于反射端面34中的临界角。换言之,反射端面34的角度θ3被设定为,向反射端面34入射的光的入射角大于临界角。
另外,设定为向入射端面33入射的光不由入射端面33全反射。即,入射端面33的角度θ2被设定为,向入射端面33入射的光的入射角小于临界角。
光学元件17的元件面与空中像18的面的角度、以及光学元件17的元件面与空中像18的面的距离,能够通过将向光学元件17入射的光的角度θ1、光学元件17的折射率、光学元件17的入射端面33的角度θ2、光学元件17的反射端面34的角度θ3设定为最佳来进行调整。
图10是空中显示装置1的光线跟踪图。图10的参数为θ1=35度、θ3=22.5度、θp=45度。
从光控制元件16的元件面上的点“o”射出的光在点“o′”处成像。将光学元件17作为面而设为“p”时,确保“op:o′p≈1:2”。
图11是X方向上的空中显示装置1的配光图。图11是与图10的参数对应的波形。图11的横轴表示观察者沿着X方向观察光学元件17的角度(度),纵轴表示光的输出比(%)。根据图11,在从角度0度即正面方向观察的情况下,输出比变大。观察者在从正面方向观察的情况下,能够更清晰地视觉辨认出空中像。
图12是Y方向上的空中显示装置1的配光图。图12也是与图10的参数对应的波形。图12的横轴表示观察者沿着Y方向观察光学元件17的角度(度),纵轴表示光的输出比(%)。根据图12,在沿着Y方向观察空中显示装置1的情况下,未成像出空中像,从显示装置15射出的光透射光学元件17。
图13是对空中显示装置1的整体构成进行说明的立体图。
空中显示装置1具备壳体20。壳体20具有包括底板以及四个侧板的箱形状。壳体20收纳显示装置15(照明元件13以及显示元件14)、光控制元件16以及光学元件17。在图13中省略了照明元件13以及光控制元件16的图示。壳体20在上部具有四边形的开口部,在该开口部中嵌入有光学元件17。
如图13所示,空中显示装置1能够在自身的光射出面上方的空中显示空中像18。另外,空中显示装置1能够显示与光学元件17的元件面平行且是二维的空中像18。另外,能够实现在Z方向上成为薄型化的空中显示装置1。
图14是对空中显示装置1的视场角进行说明的立体图。在图14中,提取出空中显示装置1所具备的显示元件14以及光学元件17而表示。图14的箭头表示视场角方向。
观察者19在其双眼与X方向大致平行的状态下观察空中显示装置1的情况下,能够视觉辨认出空中像18。而且,空中显示装置1为,在观察者19沿着Y方向移动了视点的情况下,能够实现更宽的视场角。将与光学元件17的元件面垂直的方向即Z方向设为0度来定义视场角。在本实施方式中,空中显示装置1在YZ面中能够实现上下各30度程度的视场角。即,空中显示装置1能够实现上下视场角范围0度±30度程度。
作为以往的空中显示装置已知有如下装置:使用二面角形反射器阵列,将显示元件与二面角形反射器阵列倾斜地(例如以45度)配置。在一般情况下,该以往的空中显示装置具有上下左右各0度以上15度以下程度的视场角。由此,根据本实施方式,与以往的空中显示装置相比能够大幅度提高视场角。
[1-4]变形例
接下来,对与光控制元件16的位置相关的变形例进行说明。图15是第一变形例的空中显示装置1的侧视图。光控制元件16也可以配置在照明元件13与显示元件14之间。
图16是第二变形例的空中显示装置1的侧视图。光控制元件16也可以与光学元件17更接近地配置。
另外,也可以省略光控制元件16而构成空中显示装置1。在省略光控制元件16而构成了空中显示装置1的情况下,空中显示装置1也能够在空中显示空中像。
[1-5]第一实施方式的效果
根据第一实施方式,能够实现能够在确保显示品质的同时显示空中像的空中显示装置1。
另外,在观察者19的双眼与X方向(即,多个光学要素32所排列的方向)平行或者与此接近的状态下观察光学元件17的情况下,观察者19能够视觉辨认出空中像。另外,在观察者19的双眼与X方向平行或者与此接近的状态下沿着Y方向移动了视点的情况下,能够常时视觉辨认出空中像。即,在观察者19的双眼与X方向平行或者与此接近的状态下能够确保视场角。
另外,能够将构成空中显示装置1的多个元件平行地配置。由此,能够实现在Z方向上能够薄型化(小型化)的空中显示装置1。
另外,能够在空中显示装置1的正面方向上显示空中像。另外,能够与对空中像进行成像的光学元件17的元件面平行地显示二维的空中像。
[2]第二实施方式
第二实施方式是将显示元件14相对于光学元件17倾斜地配置的构成例。
图17是本发明的第二实施方式的空中显示装置1的立体图。图18是空中显示装置1的侧视图。在图17中,X方向是沿着显示装置15的某一边的方向,Y方向是在显示装置15的水平面内与X方向正交的方向,Z方向是与XY面正交的方向。
空中显示装置1具备显示装置15以及光学元件17。显示装置15具备照明元件13以及显示元件14。显示装置15以及光学元件17的构成与第一实施方式相同。
光学元件17相对于显示装置15以角度θ10倾斜地配置。在第二实施方式中,角度θ10例如为40度以上50度以下。角度θ10优选为大致45度。
如图18所示,从显示装置15射出的光向光学元件17入射。光学元件17将从底面侧倾斜地入射的光向上表面侧反射。例如,光学元件17将显示装置15所显示的图像在将光学元件17作为对称面的面对称的位置处成像为空中像18。处于相对于光学元件17的法线方向以角度θ10倾斜的方向的观察者19能够视觉辨认出空中像18。
光学元件17的元件面与空中像18的面的角度以及光学元件17的元件面与空中像18的面的距离,能够通过将显示装置15与光学元件17的角度θ10、光学元件17的折射率、光学元件17的入射端面33的角度θ2、光学元件17的反射端面34的角度θ3设定为最佳来进行调整。空中显示装置1也能够与光学元件17的元件面平行地显示空中像18。
图19是空中显示装置1的光线跟踪图。图19的参数为θ10=45度。从显示装置15射出的光在将光学元件17作为对称面的面对称的位置处成像,在该成像位置处显示空中像18。
根据第二实施方式,能够将显示装置15相对于光学元件17倾斜地配置而实现空中显示装置1。其他效果与第一实施方式相同。
[3]第三实施方式
第三实施方式是将显示元件14相对于光学元件17倾斜地配置的其他构成例。
图20是本发明的第三实施方式的空中显示装置1的立体图。图21是空中显示装置1的侧视图。在图20中,X方向是沿着显示装置15的某一边的方向,Y方向是在显示装置15的水平面内与X方向正交的方向,Z方向是与XY面正交的方向。
空中显示装置1具备显示装置15、光控制元件16以及光学元件17。显示装置15具备照明元件13以及显示元件14。显示装置15、光控制元件16以及光学元件17的构成与第一实施方式相同。
光控制元件16以与显示装置15平行的方式配置在显示装置15上方。
光学元件17相对于显示装置15以角度θ10倾斜地配置。在第三实施方式中,角度θ10例如大于0度而小于45度。角度θ10优选为大致30度。
如图21所示,从显示装置15射出的光向光控制元件16入射。从显示装置15射出的光中的角度θ1的光成分(包括以角度θ1为中心的规定角度范围的光成分)透射光控制元件16。第三实施方式中的角度θ1能够适当设定。透射了光控制元件16的光向光学元件17入射。光学元件17使入射光在与光控制元件16相反侧的空中成像,在空中显示空中像18。空中显示装置1也能够与光学元件17的元件面平行地显示空中像18。
图22是对由光学元件17反射的光路进行说明的图。图22的箭头表示光路。透射了光控制元件16的光向光学元件17的入射端面33入射,并由反射端面34反射。此时,空中像的显示所不需要的光由光控制元件16遮光,几乎不向光学元件17入射。
根据第三实施方式,能够将显示装置15相对于光学元件17倾斜地配置而实现空中显示装置1。另外,光控制元件16能够对空中像所需要的光成分以外进行遮光。由此,能够抑制空中显示装置1的显示特性恶化。其他效果与第一实施方式相同。
另外,在第三实施方式中,也可以省略光控制元件16。
在上述各实施方式中,作为显示装置15而列举液晶显示装置为例来进行说明,但并不限定于此。显示装置15也能够使用自发光型的有机EL(electroluminescence)显示元件、或者微型LED(Light Emitting Diode)显示元件等。微型LED显示元件是使构成像素的R(红)、G(绿)、B(蓝)分别由LED发光的显示元件。
本发明不限定于上述实施方式,在实施阶段在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变形。此外,各实施方式也可以适当地组合而实施,在该情况下能够得到组合的效果。并且,在上述实施方式包含各种发明,通过从公开的多个构成要件中选择的组合能够提取各种发明。例如,在从实施方式所示的全部构成要件中删除几个构成要件也能够解决课题并得到效果的情况下,该构成要件被删除的构成也能够提取为发明。
符号的说明
1:空中显示装置,10:光源部,11:导光板,12:反射片,13:照明元件,14:显示元件,15:显示装置,16:光控制元件,17:光学元件,18:空中像,19:观察者,21:基材,22:基材,23:透明部件,24:遮光部件,31:基材,32:光学要素,33:入射端面,34:反射端面,40:显示驱动回路,41:电压产生回路,42:控制部,43:存储部,44:输入部。

Claims (8)

1.一种光学元件,被用于在空中成像出图像的空中显示装置,其中,
具有平面状的基材以及多个光学要素,所述多个光学要素设置在所述基材之下,并分别沿着第一方向延伸且沿着与所述第一方向正交的第二方向排列,
所述多个光学要素分别具有相对于所述基材的法线方向分别倾斜且相互相接的入射端面以及反射端面,
所述光学元件配置为通过所述入射端面来接受来自外部的光。
2.如权利要求1所述的光学元件,其中,
所述反射端面相对于所述基材的法线方向的角度被设定为,向所述反射端面入射的光的入射角大于临界角。
3.如权利要求1所述的光学元件,其中,
所述入射端面相对于所述基材的法线方向的角度被设定为,向所述入射端面入射的光的入射角小于临界角。
4.如权利要求1所述的光学元件,其中,
所述光学元件在与所述光学元件平行的位置成像出空中像。
5.一种空中显示装置,具备:
显示元件,显示图像;以及
权利要求1所述的所述光学元件,配置为通过所述入射端面来接受来自所述显示元件的光。
6.如权利要求5所述的空中显示装置,其中,
所述显示元件与所述光学元件相互平行地配置。
7.如权利要求5所述的空中显示装置,其中,
所述显示元件与所述光学元件倾斜地配置。
8.如权利要求5所述的空中显示装置,其中,
还具备光控制元件,该光控制元件配置在所述显示元件与所述光学元件之间,使来自所述显示元件的光的一部分透射。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0325849D0 (en) * 2003-11-05 2003-12-10 Microsharp Corp Ltd Rear projection screen,and rear projection system using the screen
JP4865088B2 (ja) 2008-04-22 2012-02-01 株式会社アスカネット 光学結像方法
JP2011191404A (ja) 2010-03-12 2011-09-29 Stanley Electric Co Ltd 2面コーナーリフレクタアレイ光学素子およびそれを用いた表示装置
JP2012042518A (ja) * 2010-08-12 2012-03-01 Tohoku Univ 反射型フロントスクリーンとそれを用いた立体表示システム
JP2012133128A (ja) * 2010-12-21 2012-07-12 Stanley Electric Co Ltd 立体表示装置
US20190179062A1 (en) * 2016-08-31 2019-06-13 Scivax Corporation Optical image formation apparatus
JP2019032404A (ja) * 2017-08-07 2019-02-28 コニカミノルタ株式会社 空中映像表示装置
JP7087368B2 (ja) * 2017-12-13 2022-06-21 船井電機株式会社 空中像表示装置
EP3809189B1 (en) * 2018-06-12 2024-08-28 Toppan Printing Co., Ltd. Aerial-display apparatus
CN111583781B (zh) * 2019-02-18 2022-12-27 诚屏科技股份有限公司 多荧幕显示装置
JP7459563B2 (ja) * 2020-03-02 2024-04-02 Toppanホールディングス株式会社 空中表示装置

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