CN103777358A

CN103777358A - 显示装置

Info

Publication number: CN103777358A
Application number: CN201310470676.2A
Authority: CN
Inventors: 金田一贤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2014-05-07
Also published as: US20140104577A1; US9606369B2; JP2014081510A

Abstract

本发明提供了一种显示装置。该显示装置包括：包括成像第一图像的第一屏幕并且能够在第一方向上显示第一图像的第一显示单元以及能够在与第一方向相交的至少一个第二方向上反射和显示第一图像的第一光学部件；包括成像第二图像的第二屏幕并且能够在第二方向上显示第二图像的第二显示单元；以及光源，被配置为将形成第一图像的第一图像光投射到第一屏幕上并且将形成第二图像的第二图像光投射到第二屏幕上。

Description

显示装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年10月17日提交的日本在先专利申请JP2012-229679号的优先权，通过引用将其全部内容结合于此。

技术领域

本公开涉及能够在空间中显示虚拟图像的显示装置。

背景技术

近年来，已经开发出各种用于显示立体图像的显示装置。例如，日本专利申请公开第2000-92521号（在下文中，称之为专利文献1）公开了“一种立体全景图像显示***”，该***包括被布置为构成单一的360度视野的多个照相机并且能够扫描360度视野。

此外，日本专利申请公开第2008-224748号（在下文中，称之为专利文献2）公开了“立体图像显示设备”，该设备包括其上设置有多个多边形反射镜的多棱锥面以及显示多个平面实像的平板显示器，该多个平面实像关于多棱锥面的中心轴分别与环形形状的多边形反射镜相对。这种显示装置能够实现从多棱锥面的任何方向观看，都是由多边形反射镜所获得的平面实像的镜像和具有根据所提供的观看方向而不同的视点的立体图像。

发明内容

然而，在专利文献1所公开的显示***中，可以提供给用户的图像限于由照相机所拍摄的图像。相似地，在专利文献2所公开的显示装置中，可以提供给用户的图像限于显示在平板显示器上的图像。因此，在专利文献1和专利文献2所公开的结构中，可以提供给用户的图像是有限的，因此难以显示更复杂或者更庞大的信息。

鉴于如上所述的情况，需要一种能够显示更复杂或者更庞大信息的显示装置。

根据本公开的实施方式，提供了一种显示装置，包括：第一显示单元、第二显示单元以及光源。

第一显示单元包括成像第一图像并且能够在第一方向上显示第一图像的第一屏幕和第一光学部件，该第一光学部件能够在与第一方向交叉的至少一个第二方向上反射并显示第一图像。

第二显示单元包括成像第二图像的第二屏幕并且能够在第二方向上显示第二图像。

光源被配置为将形成第一图像的第一图像光投射到第一屏幕上以及将形成第二图像的第二图像光投射到第二屏幕上。

在显示装置中，因为除了在第一屏幕上显示的图像之外，还可以将显示在第二屏幕上的图像提供给用户，故可以提供更复杂或者更庞大的信息。

显示装置可进一步包括反射部件，该反射部件被配置为将从光源投射的第二图像光反射向第二屏幕。

使用这个结构，可以提高第二屏幕的安装自由度。

第一光学部件可以由半透明材料形成。在这种情况下，光源经由第一光学部件将第二图像光投射到第二屏幕上。

通过形成半透明材料的第一光学部件，第一图像的虚拟图像可以显示在第一光学部件的背面（后面）。此外，因为第二图像光的部分路径可以由第一光学部件构造，故可以额外地提高安装第二屏幕的自由度。

第一光学部件可以被形成为包括第一顶点部分和多个第一侧面的棱锥形状。第一顶点部分在第一方向上与第一屏幕相对。多个第一侧面能够在多个第二方向上反射和显示第一屏幕上显示的第一图像。

使用这个结构，能够在第一光学部件内部形成第一图像的虚拟图像。根据第一图像的类型，还能够根据观看方向提供共同的图像或者不同的图像。

第一图像可以包括对于多个第一侧面中的每一个均不同的多个图像部分。在这种情况下，在第一屏幕上显示的多个图像部分在对于多个第一侧面中的每一个均不同的多个第二方向上被反射和显示。

使用这个结构，可以很容易地显示对于第一光学部件的每个侧面均不同的图像。

多个图像部分可以包括从不同视点观看对象时获得的多个图像部分。

使用这个结构，可以显示具有根据观看方向而不同的视点的3D虚拟图像。

第二屏幕可以由透射型屏幕构成。

使用这个结构，可以简化第二显示单元的结构，并且可以增强第一图像和第二图像的可视性。

第一屏幕可具有5.5以上的屏幕增益。

使用这个结构，可以稳定地实现高亮度的图像显示，并且可以使用户难以看到第一屏幕上显示的实像。

第一光学部件可以形成为空心形状。

因为与显示图像相关的物品可以被容纳在第一光学部件内，所以通过将第一图像叠加在物品上，可以显示更复杂的或更庞大的信息。

第二显示单元可以形成为半透明棱锥形状，该形状包括在第一方向上与第一顶点部分相对的第二顶点部分和连接至多个第一侧面的多个第二侧面。在这种情况下，第二屏幕由多个第二侧面中的至少一个构成。

使用这个结构，可以根据观看方向提供共用显示形式或者不同显示形式的第二图像。

第二屏幕可以包括第二图像光入射至的光入射面并且在该光入射面上形成防反射膜。

例如，即使当第一图像光入射到第二光学部件时，可以通过防反射膜防止从第二光学部件形成不期望的反射图像。

另一方面，第二屏幕可以是反射型屏幕。在这种情况下，第二显示单元进一步包括能够在第二方向上反射和显示第二图像的第二光学部件。

在这种情况下，第二光学部件可以形成为棱锥形状。该棱锥形状包括与第二屏幕相对的顶点部分和能够在第二方向上反射和显示第二屏幕上显示的第二图像的多个侧面。

光源可以包括投影仪。

通过利用投影仪的光的线性特性，可以同时在空间中将多条信息显示出来。

如上所述，根据本公开的实施方式，显示复杂或者庞大信息成为可能。

根据以下对附图中所示的本公开的实施方式的最佳模式的详细描述，本公开的这些以及其他目的、特征和优势将变得更加显而易见。

附图说明

图1是示出了根据本公开的第一实施方式的显示装置的结构的示意性透视图；

图2是示出了显示装置的结构的示意性侧面图；

图3是示出了显示装置中的光源的投射影像的示例的平面图；

图4是用于说明显示装置的操作的主要部分的示意性侧面图；

图5是示出了显示装置中的第一屏幕的特性示例的示图；

图6是根据修改示例的显示装置的示意性结构图；

图7是用于说明构成光源的投影仪的特性的示图；

图8是用于说明显示装置中的不期望的反射图像的生成机制的示意性侧面图；

图9是可以观看到不期望的反射图像的位置的解释示图；

图10是示出了显示装置的结构示例的示图，在该结构中采取了防止生成不期望的反射图像的措施；

图11是示出了一般的防反射膜的薄膜特性的示例的示图；

图12是示出了显示装置的另一个结构实例的示图，在该结构中采取了防止生成不期望的反射图像的措施；

图13是示出了显示装置的又一个结构示例的示图，在该结构中采取了防止生成不期望的反射图像的措施；

图14是示出了根据本公开第二实施方式的显示装置的结构的示意性透视图；

图15是示出了根据本公开第三实施方式的显示装置的结构的示意性侧面图；

图16是示出了根据本公开第四实施方式的显示装置的结构的示意性侧面图；以及

图17是示出了根据本公开第五实施方式的显示装置的结构的示意性侧面图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本公开的实施方式。

<第一实施方式>

图1是示出根据本公开第一实施方式的显示装置的结构的示意性透视图。图2是示出了显示装置的结构的示意性侧面图。在图中，X轴、Y轴和Z轴指示相互垂直的三维方向，并且Z轴指示垂直方向（高度方向）。

（整体结构）

这个实施方式的显示装置10包括第一显示单元11、第二显示单元12以及光源13。

第一显示单元11包括第一屏幕110和第一光学部件111。第一图像P1成像在第一屏幕110上，并且该第一屏幕110能够在第一方向（在这个实施方式中，为纵向（Z轴方向））上显示第一图像P1。第一光学部件111能够在与第一方向相交的第二方向（这个实施方式中，为水平方向（X轴和Y轴方向））上反射第一图像P1。

第二显示单元12包括成像第二图像P2的第二屏幕120并且能够在第二方向上显示第二图像P2。

光源13将形成第一图像P1的第一图像光L1投射到第一屏幕110上，并且将形成第二图像P2的第二图像光L2投射到第二屏幕120上。

（第一显示单元）

第一显示单元11包括第一屏幕110和第一光学部件111。

第一屏幕110平行于XY平面。通过将来自于光源13的第一图像光L1投射到第一屏幕110上来形成第一图像P1。第一屏幕110被构造为能够向第一光学部件111的多个侧面显示第一图像P1的透射型屏幕。

第一光学部件111能够在实际水平方向（第二方向）上反射第一屏幕110上显示的第一图像P1。换言之，第一光学部件111包括至少一个反射面，该至少一个反射面在多个实际水平方向（包括+X方向、-X方向、+Y方向以及–Y方向）将第一屏幕110上显示的第一图像P1反射并显示。在这个实施方式中，反射面对应于形成棱锥形状的第一光学部件111的侧面S11、侧面S12、侧面S13以及侧面S14（第一侧面）。

第一光学部件111具有正方棱锥形状，该正方棱锥形状包括在Z轴方向上与第一屏幕110相对的顶点S10（第一顶点部分）和四个侧面S11至S14。侧面S11和侧面S12形成为适当的角度以能够使第一图像P1分别在+X方向和+Y方向上反射。另一方面，侧面S13和侧面S14形成为适当的角度以能够使第一图像P1分别在-X方向和-Y方向上反射。应当注意，第一顶点部分不需要是正方棱锥的尖锐顶点，并且正方棱锥可以包括小的平坦部分或者以R形状形成。

尽管侧面S11至侧面S14被形成为平坦面，但侧面的形状不限于此，并且侧面S11至侧面S14可以形成为曲面。这个实施方式中的第一光学部件111通过侧面S11至侧面S14来以预定的仰角/俯角（相对于水平方向向上的角（仰角）和向下的角（俯角））反射第一图像P1。

通常，第一光学部件111由半透明材料形成。对于半透明材料，除了具有半透明性的合成树脂材料（诸如丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯和聚碳酸酯）之外，存在诸如玻璃和陶瓷的无机材料。因为第一光学部件111具有半透明性，故第一图像P1的虚拟图像可以显示在侧面S11到S14的背面（或者第一光学部件111的内部），如稍后将要描述的。

第一光学部件111可以是实心的或者是中空的。当第一光学部件111是中空的，中空部分可以用作预定物品的容纳空间。物品的类型不被特定的限制并且例如选自第一图像P1的显示内容。通常，当第一图像涉及广告时，与广告有关的产品对应于该物品。

（第二显示单元）

第二显示单元12包括棱锥形状的第二光学部件121。这个实施方式中的第二光学部件121具有正方棱锥形状，该正方棱锥形状包括顶点S20（第二顶点部分）和四个侧面S21、S22、S23以及S24（第二侧面）。侧面S21至S24分别连接至第一光学部件111的侧面S11至S14。应当注意，第二顶点部分并非必须是正方棱锥的尖锐顶点，并且正方棱锥可以包括小的平坦部分或者形成为R形状。

第二光学部件121由半透明材料形成，并且侧面S21至侧面S24中至少一个构成第二屏幕120。第二屏幕120被构造为透射型屏幕并且以适当的倾角倾斜以使已经穿过第二光学部件121的内部并且成像于第二屏幕120上的第二图像光L2能够在实际水平方向上显示。

对于形成第二光学部件121的半透明材料，例如，除了具有半透明性的合成树脂材料（诸如丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯以及聚碳酸酯）之外，还存在诸如玻璃和陶瓷的无机材料。如稍后将描述的，因为第二光学部件121具有半透明性，故第二图像P2的虚拟图像可以显示在侧面S21至侧面S24的背面（或者第二光学部件121内部）。

尽管侧面S21至侧面S24被形成为平坦面，但侧面的形状不限于此，并且侧面S21至侧面S24可以形成为曲面。这个实施方式中的第二光学部件121通过侧面S21至侧面S24以预定的仰角/俯角（相对于水平方向向上的角（仰角）和向下的角（俯角））反射第二图像P2。

第二光学部件121可以是实心的或者中空的，当第二光学部件121是中空的，中空部分可以被用于预定物品的容纳空间。当第一光学部件111为中空时，第二光学部件121的中空部分可以连接至第一光学部件111的中空部分。

这个实施方式中的第二光学部件121的形状是与第一光学部件111的形状颠倒的，以使得整体形成单个八面体。应当注意，第二光学部件121的形状不限于上述形状，并且第二光学部件121可以是与第一光学部件111不对称的。

如上所述，第二屏幕120由第二光学部件121的侧面S21至侧面S24中的至少一个构成。尽管在这个实施方式中将描述侧面S21和侧面S23用作第二屏幕120的示例，但还可以基于从光源13投射的影像源来使任意表面起到第二屏幕120的作用。

（反射部件）

这个实施方式的显示装置10还包括将从光源13投射的第二图像光L2反射到第二屏幕120（侧面S21至侧面S24）上的反射部件14。只要从光源13投射的第二图像光L2可以反射向第二屏幕120，反射部件14可以设置在任何位置。

这个实施方式中的反射部件14由实际成矩形的环形部件构成，在该矩形的环形部件中，布置在第一屏幕110周围的四个板状反射镜141、142、143以及144相互耦接。反射镜141至反射镜144的反射面的结构不被特定的限制，只要其是镜面即可，并且可以是金属表面、白色树脂表面、玻璃表面等。

反射部件14被设置在壳体15中，该壳体用于支撑第一屏幕110、光源13以及控制光源13的驱动的控制器（未示出）。尽管未示出，但壳体15还包括用于支撑第一显示单元11和第二显示单元12的支撑部件。

反射镜141能够经由第一光学部件111的侧面S13将第二图像光L2反射向第二光学部件121的侧面S21，并且反射镜142能够经由第一光学部件111的侧面S14将第二图像光L2反射向第二光学部件121的侧面S22。另一方面，反射镜143能够经由第一光学部件111的侧面S11将第二图像光L2反射向第二光学部件121的侧面S23，并且反射镜144能够经由第一光学部件111的侧面S12将第二图像光L2反射向第二光学部件121的侧面S24。如上所述，通过将第一光学部件111构造为第二图像光L2的反射光的路径的一部分，能够提高安装第二屏幕120（侧面S21至侧面S24）的自由度。

（光源）

光源13由投影仪（投影型图像显示装置）构成。光源13设置在第一屏幕110下方并且向第一屏幕110和反射部件14投射第一图像光L1和第二图像光L2。

图3是示出了从光源13投射的影像P的示例的平面图。影像P被分成正方形区域PA以及位于区域PA两侧的矩形区域PB1和矩形区域PB2。影像P的纵横比是例如16:9或4:3，并且基于构成投影仪的影像调制设备的类型来确定。

光源13将形成区域PA、区域PB1以及PB2的图像的第一图像光L1和第二图像光L2分布性地投射至第一屏幕110和反射部件14上，并且在第一屏幕110和第二屏幕120（侧面S21和侧面S23）上形成第一图像P1和第二图像P2的实像。

区域PA包括第一图像P1，以及区域PB1和区域PB2包括第二图像P2。第一图像P1被投射至第一屏幕110上。区域PB1的第二图像P2经由反射镜141被投射至第二屏幕120（侧面S21）上，并且区域PB2的第二图像P2经由反射镜143被投射至第二屏幕120（侧面23）上。

光源13将对于第一光学部件111的侧面S11至S14中的每一个均不同的多个图像作为第一图像光L1投射至第一屏幕110上。第一图像P1包括对于多个侧面S11至S14中的每一个均不同的多个图像部分。在图中所示的示例中，多个图像部分包括：当从多个不同视点观看目标人物时获得的多个图像（人物的正面图像“D”、背面图像“C”、左手侧图像“A”以及右手侧图像“B”），并且那些图像被布置为以90°的间隔绕人物的脚一次旋转90°。通过将形成第一图像P1的第一图像光L1投射到第一屏幕110的背面上，光源13将第一图像P1成像于第一屏幕110上。

区域PB1和区域PB2中的第二图像P2由字符、图形及其组合等所构成的图像构造。第二图像P2可以是相同的图像或者可以是不同的图像。

通过将形成第二图像P2的第二图像光L2投射到第二屏幕120（侧面S21和侧面S23）的背面，光源13将第二图像P2成像于第二屏幕120（侧面S21和侧面S23）上。在图中所示的示例中，包括在区域PB1中的图像“E”被投射在侧面S21上，并且包括在区域PB2中的图像“F”被投射在侧面S23上。

应当注意，因为形成图像“E”和图像“F”的第二图像光L2具有线性特性，并且图像成像在侧面S21和侧面S23上，故图像不显示在非侧面S21和侧面S23的表面上。此外，通过将第一光学部件111的侧面S11和侧面S13布置为实际垂直于反射光，由反射部件14反射的第二图像光L2可以有效地到达第二屏幕120（侧面S21和侧面S23）。

第一光学部件111被设置在第一屏幕110上方，从而使得其顶点S10被定位在第一图像P1的中心，并且侧面S11至S14与构成第一图像P1的图像在纵向方向上相对。在这个实施方式中，左手侧图像“A”与侧面S14相对，右手侧图像“B”与侧面S12相对，背面图像“C”与侧面S13相对，以及正面图像“D”与侧面S11相对。图像可以是静止图像或者移动图像。

如图4中所示，投射到第一屏幕110上的第一图像P1（背面图像“C”）的实像被第一光学部件111的侧面S13反射在水平方向（-X方向）上。这时，因为侧面S13由半透明材料形成，故与侧面S13相对的用户在视觉上识别侧面S13的背面上（即，第一光学部件111的内部）的背面图像“C”的虚拟图像P1'。

如上所述，在这个实施方式中，能够使用户感觉到好像人是直立的站在第一光学部件111内部。因为正面图像“D”、右手侧图像“B”以及左手侧图像“A”的虚像类似地显示在其他侧面S11、S12以及S14上，故可以向用户提供根据观看方向不同的3D虚像。

应当注意，虚拟图像P1'形成于与第一屏幕110和侧面S13等距离的位置。因此，通过将侧面S11至侧面S14的倾角设置为，使得距第一屏幕110的距离和距第一光学部件111的距离相同，即使从任意方向观看，也能够在第一光学部件111的基本中心位置显示虚像P1'。

此外，在这个实施方式中，因为除了虚拟图像P1'之外，还向用户显示第二图像P2，故显示更复杂或更庞大的信息成为可能。这种显示方式可以广泛地用于诸如数位电子看板领域，并且可以被构造为使用虚拟图像的产品展览显示器。

（虚拟图像的高亮度显示）

对于形成虚拟图像P1'的光源13，除了投影仪之外，还可以采用液晶监视器。然而，一般的液晶监视器的亮度低到大约300cd/m²。此外，在具有宽视角的最新液晶监视器的情况下，光照向全方向，并且因此不会出现只有轴线上的一个部分明亮的现象。因此，当亮度大约为300(cd/m²)的实像被诸如丙烯醛基、聚苯乙烯以及光学玻璃的透明材料反射时，反射率变为约12%，因而满足以下亮度不足的表达式。

300(cd/m²)*0.12=36(cd/m²)...（1）

因此，获得的虚拟图像难以被观看到，因而缺失看板的消息特性。此外，因为在具有宽视角的最新液晶监视器的情况下，光照射向全方向，故存在的缺陷在于，显示在液晶监视器的显示面上的图像（实像）易于伸出超过最初观看到的虚拟图像。

通常，室内荧光灯下足够忍受的可见性的亮度需要大约100(cd/m²)，该亮度相当于50lm（流明）级的微型投影仪投射25英寸尺寸时的亮度。因此，当液晶监视器用作光源13时，虚拟图像变暗。即使液晶监视器的发光是不规则的，但由于背光的亮度是有限的，使得难以获得明亮的图像。

此外，尽管可以通过使用半反射镜（half mirror）等来提高反射实像的透明部件（相当于第一光学部件111）的反射率，但仍需要一定水平的透光度用于使得虚拟图像看起来好像漂浮在透明部件中。

另一方面，当投影仪用作光源13时，即使具有与投射到小区域上相同的流明，投影亮度上升。因此，可以获得明亮的实像。此外，随着诸如激光器和发光二极管（LED：发光二极管）的发光设备的输出的增加，即使投影尺寸相同仍可以获得高亮度。

作为显示第一图像P1（实像）的第一屏幕110，可以采用具有高屏幕增益（例如，5.5以上）的背面透射型屏幕（背面屏幕）。随着屏幕增益的增加，显示的实像变得更加明亮。

通常，屏幕增益指示通过使用亮度计测量从某个光源照射到完全漫射板上的反射光并且在相同条件下以亮度值1从不同角度将光照射到屏幕材料上所获得的亮度值的比率。完全漫射板指的是表示前后和左右（或者纵向和横向）180°方向具有几乎恒定的反射率的漫射板。应当注意，在以下的描述中，屏幕增益也可以简单地被称为“增益”。

图5是示出具有屏幕增益为5.5的背面屏幕的特性示例的示图。在小发射角的区域中具有高增益，可以在垂直于屏幕的方向上获得约5.5倍的投影图像的亮度，并且在±20°的范围内可以获得1以上的增益。在实像被投射到第一屏幕110上并且如这个实施方式中在第一屏幕110正上方设置第一光学部件111的结构示例中，具有高增益的屏幕对于增加亮度是极其有效的。

此处，将论述使用作为光源13的50lm微型投影仪和具有屏幕增益5.5的背面屏幕，由19英寸投影图像形成虚拟图像的情形。

正面投影中的光通量50lm在25英寸投影中变为大约100(cd/m²)。因此，在19英寸投影中，可以获得如下明亮的实像。

100(cd/m²)*(25/19)²*5.5=952(cd/m²)...（2）

当实际的图像被反射率约为12%、由聚苯乙烯等形成的透明部件反射时，反射光的亮度如下。

952(cd/m²)*0.12=114(cd/m²)...（3）

这个亮度等于或者大于将50lm正面投射到25英寸并且足够明亮时的亮度。（3）的结果指示可以获得比从（1）得到的36(cd/m²)更亮的虚拟图像，这个亮度足够用于在空间中存在漂浮的虚拟图像以及在吊灯下作为看板吸引注意。

此外，因为在这个实施方式中第一光学部件111是中空的，故第一图像P1被侧面S11至侧面S14的前后表面反射。因此，与仅仅被侧面S11至侧面S14的前表面反射的情形相比，光强度增加并且因此可以提高虚拟图像的亮度。

此处，在第一光学部件111是中空的情况下，因为光被构成侧面S11至侧面S14的板部件的内表面反射，所有存在第一图像的可视性被削弱的担忧。为了解决这种问题，侧面S11至S14的厚度越小越好。侧面S11至S14的厚度由实像的像素间距等确定，并且被设置为例如0.5mm以下。

此外，通过采用高增益背面屏幕作为第一屏幕110，可以使用户难以看到显示在第一屏幕110上的实像。

例如，图6示出了其中液晶监视器102以其显示面向下设置在正方棱锥形状的透明部件101上方的显示装置。显示装置100被构造为能够通过透明部件101的侧面反射液晶监视器102的显示面上所显示的图像，并且能够显示透明部件101内部图像的虚拟图像。使用这个结构，可以使用户难以看到显示在液晶监视器102的显示面上的图像（实像），但是因为液晶监视器102平放在透明部件101上方，故作为显示器其缺少开放感。

另一方面，根据这个实施方式的显示装置10，通过为显示第一图像P1的实像的第一屏幕110采用高增益背面屏幕，实像的大多数光朝向第一光学部件111的侧面S11至S14传播，结果是从相对于显示装置10倾斜的视点几乎看不到实像。因此，因为只有虚拟图像P1可以呈现给用户，故可以刺激用户的好奇心并且增强看板特性。此外，因为不需要为第一显示单元11上的实际图像设置显示装置，所以可以设置诸如第二屏幕120的另一个透明部件，并且因此提高演出的自由度。如上所述的优势可以通过由投影仪组成的光源13和具有高增益的第一屏幕110来获得。

（投影仪的性能）

这个实施方式的显示装置10能够利用光的线性，在不同于第一屏幕110的第二屏幕120（侧面S21和侧面S23）上的区域PB1和区域PB2（图3）中显示第二图像光L2。这时，显示在第一屏幕110和第二屏幕120（侧面S21和侧面S23）上的图像P1和图像P2需要聚焦。在这点上，用作光源13的投影仪如下被构造。

如上所述，从光源13投射的影像P（第一图像光L1和第二图像光L2）的区域PA、区域PB1以及区域PB2的光通量被投射到不同的屏幕上（第一屏幕110和第二屏幕120）。此处，将讨论以上描述的19英寸投影的情形。

例如，在具有投射比（投射距离/水平投影尺寸）为1.07（=水平视场角为50度）的投影仪中，纵横比是16：9的情况下，对于19英寸投影所需要的投影距离是450mm。背面屏幕（设置在第一屏幕110上方的第一光学部件111和第二光学部件121）的总高度被设定为300mm。假如区域PB1和区域PB2的部分光通量（第二图像光L2）通过反射部件14（反射镜141和反射镜143）被弯曲，以从背面侧投射到第二光学部件121的侧面S21和侧面S23上，投射距离平均变成

450(mm)+300*(3/4)=675(mm)...（4）

因此，区域PA中的450mm的投射距离不同于区域PB1和区域PB2中的675mm投射距离（差值Δ为225mm），并且因此需要将两个图像均聚焦。换言之，除非视场的深度与投影仪一样大，否则当另一个图像被聚焦时图像中的一个是模糊的，这是不利的。

此处，根据发光设备（光源）和显示设备（调制设备）的类型，对于投影仪，众所周知的是***：（1）DLP（注册商标）（发光设备：LED）、（2）LCOS（硅上的液晶）（发光设备：LED）、（3）LCOS（发光设备：LD（激光二极管））以及MEMS（微机电***）。

上述类型（4）的投影仪使用平行光束扫描***，并且亮度大约为30lm，该亮度是不足的。

另一方面，在如上述（1）和（2）中使用LED作为发光设备的投影仪，聚焦的宽度小，并且屏幕不能按预期布置。因为使用LED作为发光设备的投影仪有效地接收从发光设备发出的光，故照明光学***的Fno（F数）被设定为较小（例如，Fno=2）。如图7中所示，当透镜的焦距由f（mm）表示，孔径（F数）由Fno表示，允许的模糊圈直径由δ（mm）表示，并且物距由s（mm）表示时，照明光学***的Fno与视场深度之间的关系变为如下Fno∝视场深度。

后视场深度Lr=(δ*Fno*L²)/(f²-δ*Fno*s)...（5）

前视场深度Lf=(δ*Fno*L²)/(f²+δ*Fno*s)...（6）

视场深度L=Lr+Lf...（7）

如上所述，对于小的Fno，不能获得需要的视场深度。在投影仪的情况下，允许的模糊圈直径δ与作为调制设备的LCOS或者DLP（注册商标）的像素大小相对应。因此，尽管受像素（分辨率）或者透镜的焦距的影响，但在与上述使用LD作为发光设备的（3）的LCOS相同的条件下的计算显示的结果如表1所示。

[表1]

将论述第一图像P1和第二图像P2聚焦在光源13和第一屏幕110之间的距离450mm与光源13和第二屏幕120之间的距离675mm之间的中间位置（560mm）的情形。如表1中所示，在使用在光捕捉效率上起重要作用的具有Fno大约是2的LED的LCOS***中，视场深度只有75.6mm，这与设计示例的差值（Δ=225mm）差很多，并且因此两个图像不能聚焦。

另一方面，在使用激光器的LCOS***中，高效地从激光器接收准直光所需要的照明光学***的Fno大约为6，这是足够的并且在如表1所示图像被聚焦在视场深度为235.2mm的范围内。因为这是在设计示例的差值（Δ=225mm）的范围内，所以第一屏幕110和第二屏幕120两者都可以被聚焦。

如上所述，构成光源13的投影仪只需要具有50lm以上的亮度，并且只需要相对第一屏幕110和第二屏幕120固定视场深度等于或者大于投射距离之间的差值。

应当注意，基于显示虚拟图像的亮度或者第一屏幕110和第二屏幕120距光源13的距离确定投影仪的类型，并且根据说明书可以采用使用上述的LED的LCOS***（2）、上述的DLP（注册商标）***（1），或者上述的MEMS***（4）的投影仪。

（针对不期望的反射图像的对策）

接下来将描述针对来自于第二光学部件121的不期望的反射图像的对策。

当从如图8中所示的视点x观看图像时，仅经由侧面S11看到的虚拟图像“D”和显示在侧面S21上的实像“E”是最初观看到的图像。然而，存在可同时自视点x看到不期望的反射图像的情形，诸如投射到侧面S23上的图像“F”的反射图像和作为由侧面S23反射到第一屏幕110上的图像“C”获得的反射图像。因为如上所述不期望的反射图像会变得叠影，故需要抑制这种图像的生成。

作为用于抑制不希望的反射图像的对策，第二屏幕120（侧面S21至侧面S24）可以由具有高增益（窄视角）的透明屏幕构成。具体地，由反射部件14反射的大部分第二图像光L2垂直地入射到侧面S21至侧面S24。因此，通过用具有有限视角的屏幕构造侧面S21至侧面S24，可以消除反射光“F”的路径，其中当屏幕从水平方向倾斜几十度时该有限视角可以用于使第二图像P2消失。作为具有这样光学增益的透明屏幕，可以采用具有高透明性的屏幕，其中微量的漫射珠渗入由丙烯醛基等形成的透明部件中。

作为可以抑制不期望的反射图像的另一个结构示例，存在一种在侧面S21至侧面S24的每一个的前后表面（光入射面和光出射面）上形成防反射膜（AR（防反射）涂层）的方法。如图8中所示，实像“C”的反射图像以大约45度的入射角入射至侧面S23。在这点上，可以在侧面S23的背面涂覆AR涂层，其中利用AR涂层可以使例如以45±15度的入射角入射的入射光的反射被抑制。在具有小的RGB频谱宽度的激光源用作光源13的情形中，在宽频谱中不需要进行AR涂层，并且可以形成专门只用在RGB波长中的AR薄膜。因此，可以去除实像“C”的不期望的反射图像。

下面，将描述被实施作为针对不期望的反射图像的对策的第二光学部件121的形状。

图9是示出了在这个实施方式的显示装置10中从不同高度的多个观察点（观察点X1、观察点X2、观察点X3和观察点X4）观察第一光学部件111和第二光学部件121时的不期望的反射图像“C”的光学路径的示意图。

观察点X1至观察点X4被设置在水平方向上距第一屏幕110的中心（第一光学部件111和第二光学部件121的中心）300mm的位置。第一屏幕110的总宽度是240mm，并且第二光学部件121的顶点S20的角度是直角。

X1是从下方看第一光学部件111的观察点，X2是从正面看显示在第一光学部件111上的虚拟图像的观察点，X3是从正面看显示在第二光学部件121上的实像的观察点，以及X4是从上方看第二光学部件121的观察点。在这个实例中，尽管可以看见的不期望的反射图像“C”的量有差异，但是不期望的反射图像“C”可以从观察点X1至观察点X4的任意观察点观看到。

此处，当第二光学部件121的顶点S20设置在浅的点（具有大的顶角）时，如图10中所示，从观察点X3和观察点X4看不到不期望的反射图像“C”。通过在第二光学部件121的每一侧面上形成防反射膜（AR涂层），从观察点X1和观察点X2看到的反射图像的亮度变低。顶角的尺寸可以基于距观测点的距离、第一屏幕110的尺寸等进行适当的设置。

图11示出了一般的AR涂层的薄膜特性的示例。随着相对于反射面形成的角度变得尖锐（更大的反射角），反射率降低。换言之，以类似于观察点X3和观察点X4的大的反射角可以看到的不期望的反射图像“C”，难以用上述AR涂层防止其出现，但是以类似于观察点X1和观察点X2的小到接近0°的反射角可以看到的不期望的反射图像“C”，易于使用AR涂层防止其出现。

此外，如图12中所示，除了将顶点形成为浅的点之外，通过将第二光学部件121的顶点形成为水平的，反射面的面积可以减少，结果是在观察点X3和观察点X4也可以完全防止不期望的反射图像“C”出现。顶点水平面的面积可以基于距观测点的距离、第一屏幕110的尺寸等进行适当的设置。

此外，如图13中所示，也可以通过形成圆锥状的第二光学部件121来防止不期望的反射。通过形成圆锥状的第二光学部件121，第一屏幕110的不期望的反射图像“C”变为圆锥表面上的反射图像，结果是反射图像在弧形方向被扭曲。作为人看到时的印象，对于第一屏幕110的实际图像获得的不期望的图像被反射，则被识别为不期望的图像，但是当看扭曲的反射图像时，印象难以被识别为不期望的反射图像，并且因此存在小的影响。此外，因为在这个示例中投射到第二光学部件121上的图像变为相对弯曲表面的投影图像，故在看板区域中显示消息特性成为可能。

（第二实施方式）

图14是示出了根据本公开第二实施方式的显示装置的结构的示意性透视图。在下文中，将主要描述与第一实施方式的结构不同的结构。此外，将使用相同的符号表示与第一实施方式的结构相同的结构，并且将省略或者简化其描述。

这个实施方式的显示装置20包括：第一显示单元，该第一显示单元包括第一屏幕110和第一光学部件211；第二光学部件221（第二显示单元），该第二光学部件221包括第二屏幕220；以及光源13。

第一光学部件211由半透明材料形成并且在水平方向上（-Y方向）反射和显示从光源13投射到第一屏幕110上的第一图像。第二屏幕220由设置在第一光学部件211右上方的透射型屏幕组成，并且在水平方向上（-Y方向）显示从光源13被投射的第二图像。

因为在这个实施方式的显示装置20中，除了显示在第一屏幕110上的第一图像之外，还将显示在第二屏幕220上的第二图像提供给用户，故显示更复杂的或者更庞大的信息成为可能。此外，尽管因为在这个实施方式中只能在一个方向上呈现信息而不能显示3维图像，但是因为可以提供第一图像的虚拟图像，故可以表达深度感。此外，通过与以上第一实施方式中相似地构造光源13和第一屏幕110，与使用液晶面板作为光源13的情形相比，可以显示明亮的图像（虚拟图像和实像）。

（第三实施方式）

图15是示出了根据本公开第三实施方式的显示装置的结构的示意性侧面图。在下文中，将主要描述与第一实施方式的结构不同的结构。此外，将使用相同的符号表示与第一实施方式的结构相同的结构，并且将省略或者简化其描述。

这个实施方式的显示装置30包括：第一显示单元，该第一显示单元包括第一屏幕110和第一光学部件111；第二显示单元，该第二显示单元包括两个第二屏幕321和322；以及光源13。

第一光学部件111形成于与第一实施方式中一样的透明正方棱锥形状，并且包括四个侧面S11至S14，该四个侧面用于在实际水平方向上反射和显示从光源13投射到第一屏幕110上的第一图像。

第二屏幕321和第二屏幕322中的每一个均由透射型屏幕构成。第二屏幕321和第二屏幕322设置在第一屏幕110周围，并且在实际水平方向上显示从光源13投射的第二图像。第二屏幕的数目不限于如图所示的两个，并且可以设置一个屏幕或者三个以上屏幕。

这个实施方式也具有与上述第一实施方式相同的操作效果。根据这个实施方式，因为第二屏幕321和第二屏幕322的位置、第二图像光L2的分布位置等可以被设置在任意位置，故可以提供看板自由度。

（第四实施方式）

图16是示出了根据本公开第四实施方式的显示装置的结构的示意性侧面图。在下文中，将主要描述与第一实施方式的结构不同的结构。此外，将用相同的符号表示与第一实施方式的结构相同的结构，并且将省略或者简化其描述。

这个实施方式的显示装置40包括：第一显示单元，该第一显示单元包括第一屏幕110和第一光学部件111；第二显示单元，该第二显示单元包括第二屏幕420和第二光学部件421；以及光源13。

第一光学部件111形成为类似于第一实施方式中的透明的正方棱锥形状，并且包括四个侧面S11至S14，该四个侧面用于在实际水平方向上反射和显示从光源13投射到第一屏幕110上的第一图像。

第二屏幕420由反射型屏幕（正面屏幕）构成，光从光源13经由反射镜141和反射镜143、第一光学部件111和第二光学部件421被投射到第二屏幕420上，并且该第二屏幕420设置在第二光学部件421的正上方。第二光学部件421被形成为类似于第一实施方式的透明的正方棱锥形状，并且包括四个侧面S21至侧面S24，该侧面用于在实际水平方向上反射显示在第二屏幕420上的第二图像。

第二光学部件421的侧面S21至侧面S24可以由诸如一般称为珠光（pearl）屏幕的正面屏幕组成，使用该屏幕可以在与入射方向相反的方向上看到明亮的图像。使用这个结构，在视点固定的情形中，可以容易地确保亮度。此外，因为在反射方向上存在明亮的分布，所以可以同时明亮地看到显示在第一光学部件111上的虚拟图像和显示在第二光学部件421上的实像。

（第五实施方式）

图17是示出了根据本公开第五实施方式的显示装置的结构的示意性侧面图。在下文中，将主要描述与第一实施方式的结构不同的结构。此外，将用相同的符号表示与第一实施方式的结构相同的结构，并且将省略或者简化其描述。

这个实施方式的显示装置50包括：第一显示单元，该第一显示单元包括第一屏幕110和第一光学部件111；包含第二屏幕120和第二光学部件121的第二显示单元；以及光源53。

第一光学部件111被形成为类似于第一实施方式中的透明的正方棱锥形状，并且包括四个侧面S11至S14，该侧面用于在实际水平方向反射和显示从光源53投射到第一屏幕110上的第一图像。

第二屏幕120由透射型屏幕（背面屏幕）组成，光从光源53经由反射镜141、第一光学部件111和第二光学部件121被投射到第二屏幕120上，并且第二屏幕120设置在第二光学部件121的侧面S21上。第二屏幕120在实际水平方向上（+X方向）显示从光源53投射的第二图像。

光源53由能够在最近位置投射影像的投影仪构成，并且，例如，使用超短焦投影仪。通过使用如上所述的光源53，整个显示装置可以显著地小型化，并且例如能够构造紧凑的看板工具。

迄今，已经描述了本公开的实施方式。然而，本公开不限于以上实施方式并且当然在不背离本公开的主旨的前提下，可以存在各种修改。

例如，尽管显示在第一光学部件111上的图像（虚拟图像）由侧面S11至侧面S14上的不同图像构成，但本公开不限于此，并且所有的图像可以相同。利用这个结构，共用的信息可以被呈现至显示装置的外周。

此外，在上述实施方式中，第一光学部件111和第二光学部件121被形成为正方棱锥形状。然而，形状不限于此，并且第一光学部件111和第二光学部件121可以形成为三棱锥形状、五边形棱锥形状或者其它多边棱锥形状。

第一光学部件111不需要由透明材料形成并且可以由诸如金属材料形成。在这种情况下，虚拟图像不能显示在第一光学部件上，但是可以显示具有高亮度的反射图像。

此外，上述实施方式已经采用用在数位电子看板中的显示装置作为示例。然而，本公开不限于此，并且因为可以根据观看方向呈现不同的虚像，例如，本公开还适用于游戏等的娱乐装置，以及显示路线导航、交通信息等的显示装置。

应当注意的是，本公开也可以采用以下结构。

（1）一种显示装置，包括：

第一显示单元，包括成像第一图像并且能够在第一方向上显示所述第一图像的第一屏幕，以及能够在与所述第一方向交叉的至少一个第二方向上反射和显示所述第一图像的第一光学部件；

第二显示单元，包括成像第二图像的第二屏幕，并且能够在所述第二方向上显示所述第二图像；以及

光源，被配置为将形成所述第一图像的第一图像光投射到所述第一屏幕上并且将形成所述第二图像的第二图像光投射到所述第二屏幕上。

（2）根据上述（1）的显示装置，进一步包括：

反射部件，被配置为将从所述光源投射的所述第二图像光反射向所述第二屏幕。

（3）根据上述（1）或者（2）的显示装置，

其中，所述第一光学部件由半透明材料形成，以及

其中，所述光源通过所述第一光学部件将所述第二图像光投射到所述第二屏幕上。

（4）根据上述（1）到（3）的任何一个的显示装置，

其中，所述第一光学部件形成为棱锥形状，所述棱锥形状包括在所述第一方向上与所述第一屏幕相对的第一顶点部分和在多个第二方向上反射和显示所述第一屏幕上显示的所述第一图像的多个第一侧表面。

（5）根据上述（4）的显示装置，

其中，所述第一图像包括对于所述多个第一侧表面中的每个都各不相同的多个图像部分，以及

其中，显示在所述第一屏幕上的所述多个图像部分在对于所述多个第一侧表面中的每个都各不相同的所述多个第二方向上被反射和显示。

（6）根据上述（5）的显示装置，

其中，所述多个图像部分包括从不同视点观察对象时所获得的多个图像部分。

（7）根据上述（1）到（6）任何一个的显示装置，

其中，所述第二屏幕由透射型屏幕构成。

（8）根据上述（4）到（7）的任何一个的显示装置，

其中，所述第一光学部件形成为中空形状。

（9）根据上述（4）到（8）的任何一个的显示装置，

其中，所述第二显示单元被形成为半透明的棱锥形状，所述棱锥形状包括在所述第一方向上与所述第一顶点部分相对的第二顶点部分以及连接到所述多个第一侧表面的多个第二侧表面，以及

其中，所述第二屏幕由所述多个第二侧表面中的至少一个构成。

（10）根据上述（7）到（9）的任何一个的显示装置，

其中，所述第二屏幕包括所述第二图像光入射的光入射面，并且在所述光入射面上形成防反射膜。

（11）根据上述（1）到（8）的任何一个的显示装置，

其中，所述第二屏幕是反射型屏幕，以及

其中，所述第二显示单元还包括能够在所述第二方向上反射和显示所述第二图像的第二光学部件。

（12）根据上述（11）的显示装置。

其中，所述第二光学部件被形成为棱锥形状，所述棱锥形状包括与所述第二屏幕相对的顶点部分和能够在所述第二方向上反射和显示所述第二屏幕上显示的所述第二图像的多个侧面。

（13）根据上述（1）到（12）的任何一个的显示装置，

其中，所述第一屏幕具有的屏幕增益为5.5以上。

（14）根据上述（1）到（13）的任何一个的显示装置，

其中，所述光源包括投影仪。

本领域中的技术人员应当理解根据所附权利要求或者其等同物的范围内的设计需求和其他因素可以出现各种变形、组合、子组合和改造。

Claims

1.一种显示装置，包括：

2.根据权利要求1所述的显示装置，还包括：

3.根据权利要求1所述的显示装置，

其中，所述第一光学部件由半透明材料形成，以及

4.根据权利要求1所述的显示装置，

5.根据权利要求4所述的显示装置，

6.根据权利要求5所述的显示装置，

7.根据权利要求1所述的显示装置，

其中，所述第二屏幕由透射型屏幕构成。

8.根据权利要求4所述的显示装置，

其中，所述第一光学部件形成为中空形状。

9.根据权利要求4所述的显示装置，

10.根据权利要求7所述的显示装置，

11.根据权利要求1所述的显示装置，

其中，所述第二屏幕是反射型屏幕，以及

12.根据权利要求11所述的显示装置，

13.根据权利要求1所述的显示装置，

其中，所述第一屏幕具有的屏幕增益为5.5以上。

14.根据权利要求1所述的显示装置，

其中，所述光源包括投影仪。

15.根据权利要求12所述的显示装置，

其中，所述第二光学部件由半透明材料形成，并且所述多个侧面中的至少一个构成所述第二屏幕。