(57)【要約】【課題】空中映像を表示することができると共に、平面映像も良好に観察者が観察することができる表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、画像を表示可能な画面２を有する表示部３と、板状に形成された結像基板４とを備え、結像基板４は、厚さ方向に配列する第１主表面６および第２主表面７と、第１主表面６側から入り込んだ表示部３からの光を第２主表面７側に向けて反射して第２主表面７側で結像させる複数の鏡面部８とを含み、鏡面部８は、結像基板４の厚さ方向に延び、表示部３および結像基板４は、画面９が第１主表面６に対して傾斜するように配置され、画面２からの光が第１主表面６側から結像基板４に入り、第２主表面７側で結像する第１状態と、表示部３と結像基板４とが厚さ方向に配列すると共に、互いに沿うように配置された第２状態とに切り替え可能とされる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示可能な画面を有する表示部と、
板状に形成された結像基板と、
を備え、
前記結像基板は、厚さ方向に配列する第１主表面および第２主表面と、前記第１主表面側から入り込んだ前記表示部からの光を前記第２主表面側に向けて反射して前記第２主表面側で結像させる複数の鏡面部とを含み、
前記表示部および前記結像基板は、前記画面が前記第１主表面に対して傾斜するように配置され、前記画面からの光が前記第１主表面側から前記結像基板に入り、前記第２主表面側で結像する第１状態と、前記表示部と前記結像基板とが前記厚さ方向に配列すると共に、互いに沿うように配置された第２状態とに切り替え可能とされた、表示装置。
【請求項２】
前記結像基板には、前記厚さ方向に延びる複数の穴部が形成され、
前記鏡面部は、前記穴部の内周面に形成され、
前記第２状態において、前記穴部を通して前記画面を見ることが可能とされた、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示部は、遮光性を有するブラックマトリックスを含み、
前記ブラックマトリックスは、間隔をあけて設けられた複数の線状部分を含み、
前記結像基板は、前記第１主表面に沿って第１方向に延びると共に、前記第１方向と交差する第２方向に間隔をあけて配置された複数の第１梁部と、前記第２方向に延びると共に、前記第１方向に間隔をあけて配置された複数の第２梁部とを含み、
前記結像基板には、前記第１梁部および前記第２梁部によって囲まれる複数の穴部が形成され、
前記鏡面部は、前記穴部の内周面に形成され、
前記第２状態において、前記表示部と前記結像基板とを前記結像基板の上方から見ると、前記第１梁部または前記第２梁部の少なくとも一方が、前記線状部分と重なると共に、前記線状部分に沿って延びるように配置された、請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記画面と前記第１主表面との成す角度が可変となるように、前記表示部および前記結像基板の少なくとも一方を、第１仮想軸線を中心に回転可能に支持する支持部材と、
前記画像を表示する位置を制御する制御部と、
前記画面と前記第１主表面との成す角度を検知する検知部と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記画面と前記第１主表面との成す角度が小さくなるにつれて、前記第１仮想軸線から離れるように前記画像を移動させる、請求項１から請求項３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記第１状態における前記画面を第１基準画面とし、
前記第１基準画面に表示された画像を基準画像とし、
前記基準画像および前記結像基板を通る仮想軸線を第２仮想軸線とし、
前記第１状態から前記画面と前記第１主表面との成す角度が小さくなるように前記表示部が移動したときの前記画面を第２基準画面とし、
前記第２基準画面と前記第２仮想軸線との交点を画像表示位置とすると、
前記制御部は、前記画像表示位置に前記画像を移動させる、請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記画面と前記第１主表面との成す角度が小さくなるにつれて、前記画面の輝度を高くする、請求項４または請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第１状態における前記画面を第１基準画面とし、
前記第１基準画面に表示された画像を基準画像とし、
前記基準画像および前記結像基板を通る仮想軸線を第２仮想軸線とすると、
前記制御部は、前記画面から放射される光のうち、前記第２仮想軸線を通る光の輝度が一定となるように、前記画面の輝度を調整する、請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第１状態における前記画面を第１基準画面とし、
前記第１基準画面に表示された画像を基準画像とし、
前記基準画像をとおり前記第１基準画面に対して垂直な仮想軸線を第２仮想軸線とし、
前記結像基板と前記第２仮想軸線との交点を基準交点とし、
前記第１状態から前記画面と前記第１主表面との成す角度が小さくなるように前記表示部が移動したときの前記画面を第２基準画面とし、
前記基準交点をとおり前記第２基準画面に垂直に交わる仮想軸線を第３仮想軸線とすると、
前記制御部は、前記第３仮想軸線と前記第２基準画面との交点に前記画像を移動させる、請求項４に記載の表示装置。
【請求項９】
前記表示部からの光が前記第１主表面に入射する角度を入射角度とすると、
前記結像基板の結像成分比は、前記入射角度が所定の入射角度よりも小さくなるにつれて小さくなり、
前記制御部は、前記所定の入射角度よりも、前記画面と前記第１主表面との成す角度が小さくなると、前記画像の輝度を高くする、請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記結像基板は、前記表示部の上方から退避可能に設けられた、請求項１から請求項９のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１１】
前記表示部は、第１表示部および第２表示部を含み、
前記第１表示部および前記第２表示部の少なくとも一方が、前記第２状態と前記第１状態とに切り替え可能とされた、請求項１から請求項９のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１２】
前記表示部は、前記第２状態において前記結像基板の前記第２主表面上に位置する、請求項１から請求項９のいずれかに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関し、特に、空中映像を表示可能な表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から空中映像を表示可能な表示装置や光学システム等に関して各種提案されている。たとえば、特開２００８−１５８１１４号公報に記載された光学システムは、被投影物からの光を面対称位置で結像させる反射型面対称結像素子を有する。
【０００３】
反射型面対称結像素子は、板状に形成されており、反射型面対称結像素子には、複数の穴部が形成されている。穴部の上方から穴部を見ると、穴部は、矩形形状に形成されている。穴部の各内側面には鏡面が形成されており、隣り合う鏡面同士は互いに垂直に交わるように配置されている。
【０００４】
被投影物からの光は、穴部の一方の開口部から穴部内に入り込む。穴部内に入り込んだ光は、穴部内で反射を繰り返して、穴部の他方の開口部から外部に放射される。
【０００５】
他方の穴部から放射される反射光と、穴部内に入り込む入射光とを、反射型面対称結像素子の上方から観察すると、反射光は、入射光と真反対方向に進む。入射光と、反射光とを、反射型面対称結像素子の側方から観察すると、入射光の入射角と、反射光の反射角とは等しくなる。
【０００６】
このため、被投影物からの光は、反射型面対称結像素子を基準面として、面対称となる位置に結像する。
【０００７】
国際公開第２００７／１１６６３９号に記載された光学素子は、板状に形成されており、上記特開２００８−１５８１１４号公報に記載された反射型面対称結像素子と同様の構成が採用されている。このため、この光学素子は、素子面の一方の面から入り込んだ被投影物からの光を、光学素子を基準面として、面対称となる位置に結像させる。この結果、素子面の他方側の物理的実体のない空間に実像が表示される。
【０００８】
さらに、国際公開第２００７／１１６６３９号には、この光学素子を備えた３次元空中映像ディスプレイ装置が記載されている。この３次元空中映像ディスプレイ装置は、反射型映像結像素子として機能する基板と、基板の下側に配置された表示部とを備える。そして、基板の下面から基板内に入り込んだ表示部からの光は、基板の上面の上方で結像される。
【０００９】
特開２００９−２２９９０５号公報に記載された３次元空中映像ディスプレイ装置は、２面コーナーリフレクタアレイと、映像を表示する表示面を含むディスプレイとを備える。２面コーナーリフレクタアレイは、対称面となる幾何学平面に対する面対称位置に被投影物の実像を結ぶ。なお、この３次元空中映像ディスプレイ装置は、上記２面コーナーリフレクタアレイを垂直方向に運動させる駆動部を備える。
【００１０】
特開２００９−７５４８３号公報に記載された積走査型３次元空中映像ディスプレイは、２面コーナーリフレクタアレイと、映像を表示する表示面を含むディスプレイと、ディスプレイを表示面に対して垂直方向に移動させる駆動部とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１５８１１４号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／１１６６３９号
【特許文献３】特開２００９−２２９９０５号公報
【特許文献４】特開２００９−７５４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の光学システムや３次元空中映像ディスプレイ装置においては、空中映像を表示する状態と、表示部に表示された平面画像を観察者が直接観察可能な状態とに切り替え可能となっていない。
【００１３】
具体的には、たとえば、特開２００９−７５４８３号公報に記載された空中映像ディスプレイにおいて、ディスプレイに表示された画像を観察者が直接確認する場合には、観察者は、ディスプレイの画面に対して垂直な方向から画像を見ようとする。
【００１４】
この場合、観察者は、ディスプレイ上に位置する２面コーナーリフレクタアレイの鏡面を斜め方向から見ることになり、画像の一部が２面コーナーリフレクタアレイの鏡面に覆われることになり、画像を良好に観察することができない。
【００１５】
さらに、板状の２面コーナーリフレクタアレイの素子面に垂直な方向から画像を確認しようとすると、視線は、鏡面の高さ方向と一致することで、鏡面によって画像の一部が覆われることを抑制することができる。その一方で、観察者は、画像を斜め方向から観察することになり、画像を良好に見ることができない。
【００１６】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、空中映像を表示することができると共に、平面映像も良好に観察者が観察することができる表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る表示装置は、画像を表示可能な画面を有する表示部と、板状に形成された結像基板とを備える。上記結像基板は、厚さ方向に配列する第１主表面および第２主表面と、第１主表面側から入り込んだ表示部からの光を第２主表面側に向けて反射して第２主表面側で結像させる複数の鏡面部とを含む。上記鏡面部は、結像基板の厚さ方向に延びる。上記表示部および結像基板は、画面が第１主表面に対して傾斜するように配置され、画面からの光が第１主表面側から結像基板に入り、第２主表面側で結像する第１状態と、表示部と結像基板とが厚さ方向に配列すると共に、互いに沿うように配置された第２状態とに切り替え可能とされた。
【００１８】
好ましくは、上記結像基板には、厚さ方向に延びる複数の穴部が形成され、鏡面部は、穴部の内周面に形成される。上記第２状態において、穴部を通して画面を見ることが可能とされる。
【００１９】
好ましくは、上記表示部は、遮光性を有するブラックマトリックスを含む。上記ブラックマトリックスは、間隔をあけて設けられた複数の線状部分を含む。上記結像基板は、第１主表面に沿って第１方向に延びると共に、第１方向と交差する第２方向に間隔をあけて配置された複数の第１梁部と、第２方向に延びると共に、第１方向に間隔をあけて配置された複数の第２梁部とを含む。上記結像基板には、第１梁部および第２梁部によって囲まれる複数の穴部が形成される。上記鏡面部は、穴部の内周面に形成される。上記第２状態において、表示部と結像基板とを結像基板の上方から見ると、第１梁部または第２梁部の少なくとも一方が、線状部分と重なると共に、線状部分に沿って延びるように配置される。
【００２０】
好ましくは、表示装置は、上記画面と第１主表面との成す角度が可変となるように、表示部および結像基板の少なくとも一方を、第１仮想軸線を中心に回転可能に支持する支持部材と、画像を表示する位置を制御する制御部と、画面と第１主表面との成す角度を検知する検知部とをさらに備える。上記制御部は、画面と第１主表面との成す角度が小さくなるにつれて、第１仮想軸線から離れるように画像を移動させる。
【００２１】
好ましくは、上記第１状態における画面を第１基準画面とし、第１基準画面に表示された画像を基準画像とし、基準画像および結像基板を通る仮想軸線を第２仮想軸線とする。さらに、第１状態から画面と第１主表面との成す角度が小さくなるように表示部が移動したときの画面を第２基準画面とし、第２基準画面と第２仮想軸線との交点を画像表示位置とする。上記制御部は、画像表示位置に画像を移動させる。
【００２２】
好ましくは、上記制御部は、画面と第１主表面との成す角度が小さくなるにつれて、画面の輝度を高くする。
【００２３】
好ましくは、上記第１状態における画面を第１基準画面とし、第１基準画面に表示された画像を基準画像とし、基準画像および結像基板を通る仮想軸線を第２仮想軸線とする。上記制御部は、画面から放射される光のうち、第２仮想軸線を通る光の輝度が一定となるように、画面の輝度を調整する。
【００２４】
好ましくは、上記第１状態における画面を第１基準画面とし、第１基準画面に表示された画像を基準画像とし、基準画像をとおり第１基準画面に対して垂直な仮想軸線を第２仮想軸線とする。上記結像基板と第２仮想軸線との交点を基準交点とし、第１状態から画面と第１主表面との成す角度が小さくなるように表示部が移動したときの画面を第２基準画面とする。上記基準交点をとおり第２基準画面に垂直に交わる仮想軸線を第３仮想軸線とする。上記制御部は、第３仮想軸線と第２基準画面との交点に画像を移動させる。
【００２５】
好ましくは、上記表示部からの光が第１主表面に入射する角度を入射角度とする。上記結像基板の結像成分比は、入射角度が所定の入射角度よりも小さくなるにつれて小さくなる。上記制御部は、所定の入射角度よりも、画面と第１主表面との成す角度が小さくなると、画像の輝度を高くする。
【００２６】
好ましくは、上記結像基板は、表示部の上方から退避可能に設けられる。
好ましくは、上記表示部は、第１表示部および第２表示部を含む。上記第１表示部および第２表示部の少なくとも一方が、第２状態と第１状態とに切り替え可能とされる。好ましくは、上記表示部は、第２状態において結像基板の第２主表面上に位置する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る表示装置によれば、空中映像を表示することができると共に、平面映像も良好に観察者が観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施の形態１に係る表示装置１の概略構成を示す斜視図である。
【図２】表示装置１の概略構成を示す側面図である。
【図３】交差角度θが図２に示す状態から小さくなるように、表示部３を回転させた状態を示す側面図である。
【図４】図３に示す状態から表示部３を回転させた状態を示す側面図である。
【図５】結像基板４を示す斜視図である。
【図６】結像基板４の一部を示す斜視図である。
【図７】１つの鏡面部８を示す斜視図である。
【図８】画像９からの光が結像するまでの経路について説明する側面図である。
【図９】表示部３を模式的に示す断面図である。
【図１０】カラーフィルタ２６の一部を模式的に示す平面図である。
【図１１】結像基板４の一部を模式的に示す平面図である。
【図１２】上記図４に示すように、表示部３と結像基板４とを貼り合わせたような状態において、結像基板４の上方から結像基板４および表示部３を平面視したときの平面図である。
【図１３】図４に示す状態で、画像を表示したときの模式図である。
【図１４】図２に示す視点３２から視線方向３３に画像９を見たときの様子を示す模式図である。
【図１５】視点３４から視線方向３５に画像９を観察したときの様子を示す模式図である。
【図１６】本実施の形態２に係る表示装置１を模式的に示す斜視図である。
【図１７】図１６の状態において、結像基板４の上方から結像基板４および画面２を見たときの結像基板４および画面２を模式的に示す模式図である。
【図１８】図１６に示す状態から表示部３と結像基板４とを貼り合わせるように、表示部３を回転させた状態を示す。
【図１９】上記図１８に示すように、表示部３および結像基板４を貼り合わせた状態において、結像基板４を回転させた状態を示す模式図である。
【図２０】本実施の形態３に係る表示装置１において、交差角度θを順次変化させたときの結像位置を示す側面図である。
【図２１】１つの画素において、光の放射角度と、輝度との関係を模式的に示すグラフである。
【図２２】結像基板４の結像成分比と、光の入射角度との関係を示すグラフである。
【図２３】実施の形態４に係る表示装置１について説明する側面図である。
【図２４】結像基板４の変形例を示す斜視図である。
【図２５】表示装置１の第１変形例を模式的に示す側面図である。
【図２６】表示装置１の第２変形例を模式的に示す側面図である。
【図２７】表示装置１の第３変形例を示す側面図である。
【図２８】表示装置１の第４変形例を示す平面図である。
【図２９】図２８に示す表示装置１の変形例を示す平面図である。
【図３０】表示装置１の第５変形例を模式的に示す側面図である。
【図３１】表示装置１の第６変形例を模式的に示す側面図である。
【図３２】図３１に示す表示装置１の変形例を示す側面図である。
【図３３】表示装置１の第７変形例を示す模式図である。
【図３４】図３３に示す表示装置１の変形例を示す模式図である。
【図３５】図３３に示す表示装置１の変形例を示す模式図である。
【図３６】表示装置１の第８変形例を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１から図３６を用いて、本発明に係る表示装置について説明する。
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係る表示装置１の概略構成を示す斜視図であり、図２は、表示装置１の概略構成を示す側面図である。
【００３０】
図１に示すように、表示装置１は、画像を表示可能な画面２を有する表示部３と、結像基板４と、ヒンジ部５とを含む。結像基板４および表示部３は、少なくとも一方が他方に対して、回転中心線（仮想軸線）Ｏ１を中心に回転可能なように、ヒンジ部５によって支持されている。なお、本実施の形態においては、ヒンジ部５は、表示部３の外周辺の一辺に設けられており、表示部３は回転中心線Ｏ１を中心に回転可能なようにヒンジ部５によって支持されている。
【００３１】
なお、図１に示す状態では、表示部３の画面２は、結像基板４に対して傾斜するように配置されている。
【００３２】
図２において、結像基板４は、平板状に形成されており、結像基板４の厚さ方向に配列する主表面６および主表面７と、複数の鏡面部８とを含む。なお、結像基板４には、結像基板４の厚さ方向に延び、主表面６から主表面７に達する複数の穴部が形成されており、この穴部の内周面に鏡面部８が形成されている。鏡面部８は、結像基板４の厚さ方向に延びており、鏡面部８の高さ方向は、結像基板４の厚さ方向と一致している。なお、穴部および鏡面部８は、結像基板４に均等に分布している。
【００３３】
主表面６は、表示部３の画面２と対向するように設けられており、画面２に表示された画像９からの光は、上記穴部の開口部から結像基板４内に入り込む。
【００３４】
ここで、画像９をとおり、画面２に垂直な仮想軸線を仮想軸線Ａ１とし、結像基板４の厚さ方向に延びる仮想軸線を仮想軸線Ａ２とする。さらに、仮想軸線Ａ１と仮想軸線Ａ２との交差角度のうち、小さい方の交差角度を交差角度θとする。なお、交差角度θは、表示部３が回転中心線Ｏ１を中心に回転することで変化し、結像基板４および表示部３の開成角度に相当する。
【００３５】
この図１および図２に示す状態においては、画像９からの光は、主表面６から結像基板４内に入り込み、鏡面部８によって主表面７側に向けて反射される。反射した光は、主表面７の上方で結像し、空中映像１０が表示される。
【００３６】
ここで、結像基板４の厚さ方向の中央部をとおり、鏡面部８と垂直に交わる仮想平面を仮想平面Ｐ１とすると、空中映像１０は、仮想平面Ｐ１を基準面として、画像９の面対称となる位置に結像する。
【００３７】
たとえば、図２に示すように、画像９からの光のうち画面２に対して垂直な方向に進む光Ｒ１は、鏡面部８Ａによって反射され、画像９から放射された任意の光Ｒ０は、鏡面部８Ｂによって反射される。光Ｒ１の反射光と、光Ｒ０の反射光とは、空中映像１０が位置する部分で交わっており、当該焦点位置で結像することが分かる。
【００３８】
この図２に示す例においては、空中映像１０は、主表面７の上方に位置している。空中映像１０と仮想平面Ｐ１との間の距離は、画像９と仮想平面Ｐ１との間の距離と等しくなる。交差角度θが大きくなるように、表示部３が回転することで、結像基板４と表示部３との開成角度が大きくなる。そして、画像９と仮想平面Ｐ１との間の距離が大きくなり、空中映像１０をより高く浮かせることができる。このように、交差角度θを調整することで、表示される空中映像１０が浮き上がる高さを調整することができる。
【００３９】
図３は、交差角度θが図２に示す状態から小さくなるように、表示部３を回転させた状態を示す側面図である。この図３に示すように、交差角度θが小さくなると、画像９と仮想平面Ｐ１との間の距離が短くなり、空中映像１０の浮き上がる高さも低くなる。
【００４０】
さらに、交差角度θが小さくなるように、表示部３を回転させ、交差角度θが０度となったときの状態を図４に示す。この図４に示す状態においては、結像基板４の主表面６の下面側に表示部３が位置し、表示部３および結像基板４とが結像基板４の厚さ方向に配列し、互いに沿うように配置されている。そして、表示部３の画面２と、結像基板４の主表面６とは互いに沿うように配置され、鏡面部８Ａおよび鏡面部８Ｂの高さ方向と、画面２に垂直な仮想軸線Ａ１とが平行となる。この図４に示すように、交差角度θが０度のときにおいて、観察者が結像基板４の上方から画像９を平面視すると、観察者の視線は鏡面部８の高さ方向と平行となる。
【００４１】
このため、交差角度θが０度のときにおいて、観察者が結像基板４の上方から画像９を平面視すると、鏡面部８が画像９を覆うことを抑制することができ、観察者は良好に画像９を観察することができる。
【００４２】
図５は、結像基板４を示す斜視図である。この図５に示すように、結像基板４には、複数の穴部１１が形成されている。穴部１１は、アレイ状に配置されている。結像基板４は、第１方向Ｄ１に延びる梁部１２と、第２方向Ｄ２方向に延びる梁部１３と、結像基板４の外周縁部に配置された枠部１４とを含む。梁部１２は、第２方向Ｄ２に間隔をあけて複数配列しており、梁部１３も第１方向Ｄ１に間隔をあけて複数配置されている。各梁部１２，１３の両端部は、枠部１４に接続されている。なお、第１方向Ｄ１は、結像基板４の主表面に沿って延び、第２方向Ｄ２は、結像基板４の主表面に沿って延びると共に、第１方向Ｄ１と直交する方向である。
【００４３】
各穴部１１は、隣り合う２つの梁部１２と、隣り合う２つの梁部１３とによって形成されている。穴部１１は、結像基板４を貫通し、結像基板４の厚さ方向に延びている。鏡面部８は、穴部１１の内周面に形成されている。
【００４４】
図６は、結像基板４の一部を示す斜視図である。この図６に示すように、隣り合う鏡面部８の間には、梁部１２または梁部１３が位置する。結像基板４の主表面６には穴部１１の開口部１６が形成され、主表面７には、開口部１７が形成されている。図７は、１つの鏡面部８を示す斜視図である。この図７に示すように、鏡面部８は、４つの反射面８ａ〜８ｄを含む。反射面８ａと反射面８ｃとは互いに間隔をあけて設けられており、互い対向するように配置されている。反射面８ｃと反射面８ｄとは互いに間隔をあけて設けられており、互いに対向するように配置されている。反射面８ｂは、反射面８ａの一辺と反射面８ｃの一辺を接続するように配置され、反射面８ｄは、反射面８ａの他辺と反射面８ｃの他辺とを接続するように配置されている。反射面８ａは、反射面８ｂおよび反射面８ｄと垂直に交わり、反射面８ｃも、反射面８ｂおよび反射面８ｄと垂直に交わる。反射面８ａ，８ｃは、いずれも、第２方向Ｄ２に延び、反射面８ｂ，８ｄは、第１方向Ｄ１に延びる。
【００４５】
反射面８ａ〜８ｄは、開口部１７から開口部１６に達するように形成されており、反射面８ａ〜反射面８ｄは結像基板４の厚さ方向に延びている。
【００４６】
なお、たとえば、鏡面部８は、結像基板４の５ｃｍ×５ｃｍの中に、たとえば、数万個から数十万個ほど形成されている。
【００４７】
なお、穴部１１の開口縁部に位置する各反射面８ａ〜８ｄの一辺の長さは、たとえば、５０〜１０００μｍとされ、好ましくは、１５０μｍとされる。さらに、反射面８ａ〜８ｄの高さは、たとえば、５０μｍ〜１０００μｍとされ、好ましくは、１５０μｍとされる。
【００４８】
図２および図８を用いて、画像９からの光が結像するまでの経路について説明する。画像９を構成する１つの光源（画素）１５からの光のうち、画像９から任意の方向の光Ｒ０と、画像９から垂直な方向の光Ｒ１とに着目する。光Ｒ０は、入射光ＩＲ１，ＩＲ２を含み、光Ｒ１は、入射光ＩＲ３，ＩＲ４を含む。
【００４９】
入射光ＩＲ１は、図６に示す開口部１６から穴部１１内に入り込み、反射面８ａによって反射される。この反射光は、反射面８ｂによって再度反射される。反射面８ｂによって反射された反射光ＲＬ１は、図６に示す開口部１７から外部に放射される。入射光ＩＲ２は、反射面８ｂによって反射され、この反射光は、反射面８ａによって再度反射される。そして、反射光ＲＬ２として、外部に放射される。
【００５０】
反射光ＲＬ１と、入射光ＩＲ１とを結像基板４の上方から平面視すると、反射光ＲＬ１と入射光ＩＲ１とは平行であって、反射光ＲＬ１の進行方向と入射光ＩＲ１の進行方向とは真逆となってる。同様に、反射光ＲＬ２と入射光ＩＲ２とは、互いに平行であって、互いの進行方向は真逆となっている。
【００５１】
そして、図２に示すように、鏡面部８は、光Ｒ０の垂直成分を変化させずに反射する。このため、図８に示すように、結像基板４を平面視した状態において、光Ｒ０の反射光の一部は、光源１５の上方に位置する焦点領域ＦＡを通る。
【００５２】
同様に、鏡面部８は、光Ｒ１の入射光ＩＲ３を反射光ＲＬ３として反射し、入射光ＩＲ４を反射光ＲＬ４として反射する。反射光ＲＬ３は、入射光ＩＲ３と平行であって、反射光ＲＬ３の進行方向は入射光ＩＲ３の進行方向と真逆となる。同様に、反射光ＲＬ４も、入射光ＩＲ４と平行であって、反射光ＲＬ４の進行方向は入射光ＩＲ４の進行方向と真逆となる。このため、光Ｒ１の反射光も、焦点領域ＦＡを通る。
【００５３】
上記のように結像基板４に入射される光源１５からの光は、結像基板４によって再起反射され、焦点領域ＦＡにおいて結像する。この結果、図２に示すように、空中映像１０が所定の位置に結像される。
【００５４】
なお、焦点領域ＦＡの大きさは、鏡面部８の大きさに起因しており、鏡面部８を微細化することで焦点領域ＦＡの大きさを小さくすることができる。その一方で、鏡面部８が小さくなるにしたがって、開口率（光が通過できる面積比）が低下し、空中映像の輝度が低下する。また、光の回折が生じ、却って、空中映像の解像度が落ちる。そのため、集光距離に応じて、鏡面部８の大きさは適宜設定される。
【００５５】
図９は、表示部３を模式的に示す断面図である。表示部３は、バックライトユニット２０と、このバックライトユニット２０の上面上に配置された表示ユニット２１とを含む。バックライトユニット２０は、表示ユニット２１に向けて光を放射する。
【００５６】
表示ユニット２１は、バックライトユニット２０の上面上に配置されるアクティブマトリックス基板２２と、アクティブマトリックス基板２２から間隔をあけて配置され、アクティブマトリックス基板２２と対向するように配置された対向基板２３と、対向基板２３およびアクティブマトリックス基板２２の間に封入された液晶層２４とを含む。
【００５７】
なお、アクティブマトリックス基板２２とバックライトユニット２０との間には、偏光板（図示せず）が配置されており、対向基板２３の上面にも、偏光板（図示せず）が配置されている。各偏光板が透過する光の振動方向は、互いに直交するように形成されている。
【００５８】
対向基板２３は、ガラス基板２５と、このガラス基板２５の下面に形成されたカラーフィルタ２６と、カラーフィルタ２６の下面に配置された対向電極２７とを含む。カラーフィルタ２６は、ブラックマトリックス２８と、色層２９と含む。ブラックマトリックス２８は、格子状に形成されており、ブラックマトリックス２８には、複数の窓部が形成されている。色層２９は、この窓部に形成されている。
【００５９】
アクティブマトリックス基板２２は、複数のＴＦＴトランジスタ（図示せず）と、ＴＦＴトランジスタのゲート電極に接続されたゲート配線と、ＴＦＴトランジスタのソース電極に接続されたソース配線と、ＴＦＴトランジスタのドレイン電極に接続された画素電極とを含む。格子状に形成されたブラックマトリックス２８の下方に、ゲート配線やソース配線が配置されている。
【００６０】
そして、ＴＦＴトランジスタのＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、画素電極に電圧が印加されたり、電圧が印加されなかったりする。対向電極と画素電極との間の電圧によって、画素電極と対向電極との間に位置する液晶層内の液晶の配列方向が切り替えられる。
【００６１】
そして、バックライトユニット２０からの光が、図示されない偏光板を通ることで、光の振動方向が揃えられる。その後、液晶の配列状態によって、光の振動方向が変化する。この結果、液晶層２４を通過した光が対向基板２３上に位置する偏光板を通過可能であったり、偏光板によって遮光されたりする。
【００６２】
そして、バックライトユニット２０の光が、対向基板２３の上面上の偏光板を通過するときには、バックライトからの光は既に、色層２９を通過している。このため、色層２９の色に対応する着色光が外部に放射される。
【００６３】
なお、この図９に示す例においては、カラーフィルタ２６は、対向基板２３側に設けられているが、アクティブマトリックス基板２２に設けてもよい。
【００６４】
図１０は、カラーフィルタ２６の一部を模式的に示す平面図である。この図１０に示すように、カラーフィルタ２６は、ブラックマトリックス２８と、色層２９とを含む。ブラックマトリックス２８は、第１方向Ｄ１に延び、第２方向Ｄ２に間隔をあけて複数設けられた梁部３０と、第２方向Ｄ２に延び、第１方向Ｄ１に間隔をあけて複数設けられた梁部３１とを含む。
【００６５】
隣り合う２つの梁部３０と、隣り合う２つの梁部３１とによって、窓部が形成されている。各窓部には、色層２９が形成されている。色層２９は、赤色の色層２９ｒと、緑色の色層２９ｇと、青色の色層２９ｂとを含む。なお、この図１０は、模式的に示した図であって、各梁部３０，３１の幅や色層２９の大きさなどを正確に示す図ではない。
【００６６】
図１１は、結像基板４の一部を模式的に示す平面図である。この図１１に示すように、結像基板４は、第１方向Ｄ１に延び、第２方向Ｄ２に間隔をあけて設けられた複数の梁部１２と、第２方向Ｄ２に延び、第１方向Ｄ１に間隔をあけて設けられた複数の梁部１３とを含む。隣り合う２つの梁部１２および隣り合う２つの梁部１３とによって、穴部１１が形成されている。
【００６７】
図１２は、上記図４に示すように、表示部３と結像基板４とを貼り合わせたような状態において、結像基板４の上方から結像基板４および表示部３を平面視したときの平面図である。
【００６８】
この図１２および図４において、結像基板４の梁部１２の下方に、ブラックマトリックス２８の梁部３０が位置しており、結像基板４の梁部１３の下方に、ブラックマトリックス２８の梁部３１が位置している。梁部３０が梁部１２に沿って延び、梁部３１が梁部１３に沿って延びている。そして、穴部１１内に色層２９が位置している。
【００６９】
このように、色層２９上に結像基板４の梁部１２，１３が位置することが抑制されている。なお、結像基板４の梁部１２および梁部１３のいずれもが、ブラックマトリックス２８の梁部３０または梁部３１の上方に位置する必要はなく、結像基板４の梁部１２および梁部１３の一方がブラックマトリックス２８の梁部３０または梁部３１の上方に位置し、梁部３０または梁部３１に沿って延びるようにしてもよい。
【００７０】
結像基板４の梁部１２および梁部１３の幅は、たとえば、１０μｍとされ、ブラックマトリックス２８の梁部３０および梁部３１の幅も、たとえば、１０μｍ程度とされている。好ましくは、結像基板４の梁部１２，１３の幅をブラックマトリックス２８の梁部３０，３１の幅よりも小さくする。
【００７１】
図１３は、図４に示す状態で、画像を表示したときの模式図である。なお、この図１３において、梁部１２および梁部１３を分かり易く標記しており、実際は、梁部１２および梁部１３は、視認できない程度の太さである。図４に示すように、仮想軸線Ａ１と仮想軸線Ａ２との交差角度θが０度のとき（仮想軸線Ａ１と仮想軸線Ａ２とが平行となるとき）には、図１３に示すように、鏡面部８は、カラーフィルタ２６に対して垂直に立ち上がるように配置される。このため、結像基板４の真上から結像基板４を平面視すると、反射面８ａ〜８ｄ（梁部１２，１３の側面）が観察されない。
【００７２】
このため、図４に示すように、結像基板４と表示部３とを貼り合わせた状態で、結像基板４の上方から表示部３に表示された画像９を観察するときには、図１３に示すように画像９を良好に観察することができる。
【００７３】
図１４は、図２に示す視点３２から視線方向３３に画像９を見たときの様子を示す模式図である。なお、図２に示す視線方向３３は、画面２に垂直な方向であり、視点３２は、画像９をとおる仮想軸線Ａ１の延長上に位置している。その一方で、鏡面部８は、仮想軸線Ａ２方向に延びており、視線方向３３と仮想軸線Ａ２の延在方向とは、互いに交差する方向となっている。
【００７４】
このため、図１４に示すように、観察者は、傾いた鏡面部８の穴部１１を通して、画像９を観察することになる。この結果、図１４からも明らかなように、観察者が画像９を観察したときには、鏡面部８が画像９の一部を覆うことになり、画像９を良好に確認することができないことがわかる。
【００７５】
さらに、図２において、視点３４から視線方向３５に画像９を観察したときについて説明する。図１５は、視点３４から視線方向３５に画像９を観察したときの様子を示す模式図である。この図１５および図２において、視線方向３５は、結像基板４の厚さ方向と平行となっているため、鏡面部８の反射面によって画像９が隠されていない。その一方で、画像９が表示されている表示部３は、傾斜しているため、観察者は画像９を斜め方向から観察することになる。この結果、図１５に示すように画像９を正確に観察することができない。
【００７６】
その一方で、仮想軸線Ａ１と仮想軸線Ａ２との交差角度θが小さくなるように表示部３を回転させると、画面２が結像基板４の主表面６に沿うように移動する。この結果、視点３４から画像９を観察すると、傾斜していた画像９が起きはじめ、画像９を良好に観察することができるようになる。
【００７７】
そして、仮想軸線Ａ１および仮想軸線Ａ２の交差角度が０度となるときには、上記図１３のように、良好に画像９を観察することができる。
【００７８】
なお、図２において、表示部３の液晶表示装置として、正面白色輝度が約１０００ｃｄ／ｃｍ２の液晶表示装置を採用し、交差角度θが６０°のとき、視点１８から視線方向１９に空中映像１０を観察すると、空中映像１０の輝度は、約２００ｃｄ／ｃｍ２であった。そして、空中映像１０を良好に観察することができた。さらに、図４に示す状態で、画像９を結像基板４の上方から平面視すると、画像９の輝度は、約８００ｃｄ／ｃｍ２であった。そして、画像９を良好に観察することができた。
【００７９】
（実施の形態２）
図１６から図１９を用いて、本実施の形態２に係る表示装置１について説明する。なお、図１６から図１９に示す構成のうち、上記図１から図１５に示す構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
【００８０】
図１６は、本実施の形態２に係る表示装置１を模式的に示す斜視図である。この図１６に示すように、結像基板４は、結像基板４に対して垂直に延び、結像基板４の中心を通る回転中心線Ｏ２を中心に回転可能に設けられている。なお、この図１６に示す状態は、表示部３がヒンジ部５を中心に回転しており、表示部３が結像基板４から離れている。このため、画面２に表示された画像は、結像基板４の上方に結像する。
【００８１】
図１７は、図１６の状態において、結像基板４の上方から結像基板４および画面２を見たときの結像基板４および画面２を模式的に示す模式図である。
【００８２】
この図１７に示すように、空中画像を表示する際には、結像基板４の梁部１２と、ブラックマトリックス２８の梁部３１とは、略４５度に交差している。同様に、結像基板４の梁部１３と、ブラックマトリックス２８の梁部３０とは、略４５度程度で交差している。
【００８３】
図１８は、図１６に示す状態から表示部３と結像基板４とを貼り合わせるように、表示部３を回転させた状態を示す。なお、この図１８に示す状態において、観察者が、結像基板４の上方から表示部３に表示された画像を観察するときには、結像基板４を回転中心線Ｏ２を中心に回転させる。
【００８４】
図１９は、上記図１８に示すように、表示部３および結像基板４を貼り合わせた状態において、結像基板４を回転させた状態を示す模式図である。なお、この図１９においても結像基板４の上方から結像基板４および表示部３を見たときの模式図である。
【００８５】
図１９に示すように、結像基板４を回転させることで、結像基板４の梁部１２が、ブラックマトリックス２８の梁部３１に対して表示部３および結像基板４の積層方向に重なると共に、梁部１２が梁部３１に沿って延びるように配置される。同様に、結像基板４の梁部１３と、ブラックマトリックス２８の梁部３０とが、積層方向に重なると共に、梁部１３が梁部３１に沿って延びる。これにより、表示部３および結像基板４を貼り合わせた状態で、結像基板４の上方から画像を見たときには、良好に画像を確認することができる。
【００８６】
（実施の形態３）
図２０および図２１を用いて、本実施の形態３に係る表示装置１について説明する。なお、図２０および図２１に示す構成のうち、上記図１から図１９に示す構成と同一または相当する構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８７】
図２０は、本実施の形態３に係る表示装置１において、交差角度θを順次変化させたときの結像位置を示す側面図である。
【００８８】
なお、図２０に示す例においては、結像基板４は、主表面７と主表面６とが平行な板状とされている。このため、仮想平面Ｐ１は、主表面７と主表面６との中間位置を通る。また、表示部３も板状に形成されており、表示部３の厚さ方向の中央部を通る仮想平面Ｐ２は、画面２と平行となっている。そして、ヒンジ部５によって、表示部３は回転中心線Ｏ１を中心に回転可能に設けられている。仮想平面Ｐ２は、回転中心線Ｏ１を通るように設けられている。表示部３ａは、交差角度θが、たとえば、交差角度θ０となるときの表示部３を示し、表示部３ｂは、交差角度θが、たとえば、交差角度θ１（＜θ０）となるときの表示部３を示す。表示部３ｃは、交差角度θが０度のときの表示部３を示す。
【００８９】
表示装置１は、画面２に表示される画像の位置を制御する制御部４０と、主表面６および画面２の交差角度を測定する角度センサ４１とを備えている。角度センサ４１は、センシングした交差角度に対応する角度信号を制御部４０に伝達する。制御部４０は、センシングした交差角度に基づいて、表示する画像の輝度などを調整しており、制御部４０の機能については後述する。
【００９０】
主表面７および主表面６は平行なため、結像基板４の厚さ方向に延びる仮想軸線Ａ２と、主表面６とは垂直に交わる。さらに、仮想軸線Ａ１は、画面２に垂直な仮想軸線であるため、結像基板４の主表面６と、表示部３の画面２との交差角度は、仮想軸線Ａ１および仮想軸線Ａ２の交差角度θとなる。
【００９１】
表示部３ａにおいて、画面２に画像３６ａが表示されている。画像３６ａの空中映像３７ａは、仮想平面Ｐ１（結像基板４）を基準面として、面対称となる位置に結像される。
【００９２】
ここで、画像３６ａからの光のうち、画面２に垂直な方向に放射される光Ｒ１は、結像基板４の鏡面部８によって反射光Ｒ２として反射される。反射光Ｒ２は、その後、結像位置を通って、観察者の目に達する。
【００９３】
表示部３ａの状態から表示部３が回転中心線Ｏ１を中心に回転して、仮想軸線Ａ１および仮想軸線Ａ２の交差角度が交差角度θ１となったときについて説明する。
【００９４】
図中の表示部３ｂは、交差角度θ１のときの表示部である。表示部３ｂの画面２に垂直な仮想軸線を仮想軸線Ａ３とすると、仮想軸線Ａ３と仮想軸線Ａ２との交差角度が交差角度θ１となる。
【００９５】
この表示部３ｂの画面２と、上記光Ｒ１との交点を交点Ｑとする。回転中心線Ｏ１と画像３６ａとの間の距離を「Ｌ」とし、交点Ｑと回転中心線Ｏ１との間の距離を「Ｘ」とすると、「Ｘ」は下記式（１）を満たす。
【００９６】
Ｘ＝Ｌ×ｃｏｓ-1（θ０−θ１）・・・（１）
このため、「Ｘ」は、「Ｌ」よりも大きくなり、交点Ｑと回転中心線Ｏ１との間の距離は、画像３６ａと回転中心線Ｏ１との間の距離よりも大きくなる。
【００９７】
制御部４０は、表示部３ａにおいて表示されていた画像３６ａを交点Ｑに表示する。すなわち、制御部４０は、交差角度θが交差角度θ０よりも小さくなるにつれて、表示する画像を回転中心線Ｏ１から離すように移動させる。
【００９８】
交点Ｑに表示された画像３６ｂからの光は、結像点Ｑ１において結像し、画像３６ｂは空中映像３７ｂとして表示される。
【００９９】
画像３６ｂから放射される光のうち、光Ｒ３は、上記光Ｒ１と同一の経路を通る。そして、光Ｒ３は、鏡面部８によって反射光Ｒ４として反射される。反射光Ｒ４は、反射光Ｒ２と同一の経路を通る。そして、反射光Ｒ４は、結像点Ｑ１を経由して、観察者の目で捉えられる。
【０１００】
このため、観察者は、空中映像３７ａを観察している状態から視点および観察方向を変更せずとも、空中映像３７ｂを確認することができ、表示部３が回転したとしても、観察者は、同一の視点から空中映像を確認することができる。
【０１０１】
図２１は、１つの画素において、光の放射角度と、輝度との関係を模式的に示すグラフである。この図２１に示すグラフにおいて、横軸は、光軸を基準として、放射される光の放射角度（°）を示し、縦軸は、光の輝度を示す。なお、光軸は、画面２に対して垂直な方向に延びる。
【０１０２】
この図２１に示すように、放射角度が０°の光が最も輝度が高く、放射角度が大きくなるにつれて、輝度が小さくなる。ここで、図２０において、光Ｒ１は、画面２に垂直な方向に進んでおり、画像３６ａから放射される光のうち、最も輝度が高くなっている。
【０１０３】
そして、画像３６ｂから放射される光のうち、表示部３ｂの画面２に垂直な方向に放射される光が最も輝度が高く、光Ｒ３は、この光よりも輝度が低いことがわかる。
【０１０４】
制御部４０は、交差角度θが交差角度θ０よりも小さくなるにつれて、画像を表示する画素の輝度を高くする。これにより、交差角度θが小さくなったとしても、観察者の目が捉える光の輝度が一定に保たれ、表示される空中映像の輝度も一定に保つことができる。
【０１０５】
図２２は、結像基板４の結像成分比と、光の入射角度との関係を示すグラフである。この図２２に示すグラフにおいて、横軸は、表示部からの光が主表面６に入り込むときの入射角度を示す。縦軸は、結像成分比を示す。「結像成分比」とは、被投影物（例えば表示パネル）からの光のうち結像に寄与する光の割合をいう。結像成分比が１００％に近いほど被投影物からの光は効率よく反射型結像素子で結像され、空中映像の視認性が高い。
【０１０６】
なお、図２０からも明らかなように、表示部からの光が主表面６に入り込むときの入射角度と交差角度θとは等しくなる。図２２に示すように、入射角度（交差角度θ）が５５°以上６７°以下のときに、結像成分比が高くなっていることがわかる。
【０１０７】
表示装置１が、空中映像を表示するときには、好ましくは、交差角度θを５５°以上６７°以下とする。特に、好ましくは、空中映像を表示するときには、交差角度θを６０°とする。具体的には、図２０において、交差角度θ０を６０°とする。
【０１０８】
交差角度θ０を６０°とすることで、画像３６ａから発せられる光のうち、最も輝度の高い光Ｒ１の入射角度が６０°となる。このため、最も輝度の高い光が効率よく反射されることで、空中映像３７ｂの視認性の向上をさらに図ることができる。
【０１０９】
なお、本実施の形態３においては、観察者の視点は一定の位置に固定されている場合について説明したが、当然のことながら、交差角度θの変化に合わせて、観察者が視点を異ならせる場合も考えられる。
【０１１０】
（実施の形態４）
観察者は見ている空中映像が暗くなると、視点の位置をかえて、明るい空中映像が見れる位置を模索することが多い。この実施の形態４に係る表示装置１は、交差角度θが変動したとしても、表示される空中映像の輝度を高く維持することができる表示装置１について説明する。
【０１１１】
図２３および上記図２２を用いて本発明の実施の形態４に係る表示装置１について説明する。図２３に示す構成のうち、上記図１から図２２に示す構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。この図２３において、表示部３ａは、交差角度θが６０°となる位置に配置されている。
【０１１２】
この表示部３ａの画面２には、画像３６ａが表示されている。この画像３６ａからの光は、結像基板４によって、結像し、空中映像３７ａが表示される。
【０１１３】
画像３６ａから放射される光のうち、仮想軸線Ａ１を通る光Ｒ１は、輝度が高い。この光Ｒ１は、結像基板４によって反射光Ｒ２として反射され、空中映像３７ａが位置する焦点を通る。観察者は、視点４５において、反射光Ｒ２を捉え、空中映像３７ａを観察している。観察者は、光Ｒ１を捉えることで空中映像３７ａを認識しており、空中映像３７ａの輝度は高くなっている。
【０１１４】
仮想軸線Ａ１は、画像３６ａをとおり、画面２に垂直な仮想軸線である。この仮想軸線Ａ１と、結像基板４との交点を基準交点Ｆとする。
【０１１５】
表示部３ｂは、表示部３ａが回転中心線Ｏ１を中心に回転して、交差角度θが６０°よりも小さくなったときの表示部である。
【０１１６】
基準交点Ｆをとおり、表示部３ｂの画面２に垂直に交わる仮想軸線を仮想軸線Ａ４とする。この仮想軸線Ａ４と表示部３ｂの画面２との交点を交点Ｑ２とする。
【０１１７】
制御部４０は、表示部３ｂの画面２に表示する画像を交点Ｑ２に移動させる。交点Ｑ２に表示された画像３６ｃは、結像基板４によって、結像点Ｑ３に結像する。結像点Ｑ３において、空中映像３７ｃが表示される。
【０１１８】
画像３６ｃから放射される光のうち、仮想軸線Ａ４を通る光Ｒ５が最も輝度が高い。この光Ｒ５は、基準交点Ｆに位置する鏡面部８によって反射光Ｒ６として反射される。反射光Ｒ６は、基準交点Ｆから、結像点Ｑ３を通るように進む。
【０１１９】
視点４５では、空中映像３７ｃからの光を確認できなかったり、空中映像３７ｃからの光を良好に捉えることができない。
【０１２０】
このため、観察者は空中映像３７ｃを明確に確認することができる位置に視点をずらす。視点４６から基準交点Ｆを見ると、反射光Ｒ６を観察者は捉えることができる。
【０１２１】
上記のように、反射光Ｒ６の輝度は高いため、観察者ははっきりと空中映像３７ｃを捉えることができる。
【０１２２】
ここで、空中映像３７ａが表示されているときにおいて、最も輝度の高い反射光Ｒ２は、基準交点Ｆを通る。空中映像３７ｃが表示されているときにおいて、最も輝度の高い反射光Ｒ６も基準交点Ｆを通る。
【０１２３】
観察者は、表示部３が移動したときにおいても、基準交点Ｆを見ながら、視点の位置を変えることで、輝度の明るい空中映像を再度捉えることができる。このように、観察者は、表示部３が回転することで見ている空中映像の輝度が低くなったとしても、簡単に輝度の高い空中映像を探し当てることができる。
【０１２４】
図２２において、入射角度が６０°よりも小さくなると、入射角度が小さくなるにつれて、結像基板４の結像成分比は小さくなることがわかる。
【０１２５】
上記のように、図２２の入射角度とは、画面２からの光が鏡面部８に入射するときの入射角度であり、この入射角度は、交差角度θと実質的に同じ角度となる。
【０１２６】
制御部４０は、交差角度θが６０°よりも小さくなると、交差角度θが小さくなるにつれて、表示する画像の輝度を高くする。これにより、表示部３が回転移動することで表示される空中画像の輝度が低くなることを抑制することができる。
【０１２７】
実施の形態１〜３においては、結像基板４の一例を用いて説明したが、図２４に示すような結像基板４も採用することができる。
【０１２８】
図２４に示す例においては、結像基板４は、平板状の基板４８と、この基板４８の主表面上にアレイ状に配置された複数の筒部４７と、この筒部４７の内周面に形成された鏡面部８とを含む。筒部４７は、基板４８の厚さ方向に延びる。筒部４７の内周面は、４つの内平面から形成されており、隣り合う内平面は互いに直交するように配置されている。そして、各内平面には、鏡面部が形成されている。
【０１２９】
（実施の形態５）
図２５から図３６を用いて、表示装置１の各種変形例について説明する。なお、この図２５から図３６に示す構成のうち、上記図１から図２４に示す構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する場合がある。図２５は、表示装置１の第１変形例を模式的に示す側面図である。
【０１３０】
この図２５に示す表示装置１は、結像基板４と、結像基板４を支持するフレーム５３と、表示部３およびフレーム５３を連結するリンク機構５０と、ヒンジ部５とを含む。
【０１３１】
リンク機構５０は、支持バー５１および支持バー５２を含む。支持バー５１の一端部は、フレーム５３に回転可能に支持されており、支持バー５２の一端部は、表示部３に回転可能に支持されている。支持バー５１の他端部と支持バー５２の他端部とは、互いに回転可能に連結されている。
【０１３２】
図２６は、表示装置１の第２変形例を模式的に示す側面図である。この図２６に示す例においては、スライダ機構５５によって、表示部３が支持されている。
【０１３３】
図２７は、表示装置１の第３変形例を示す側面図である。この図２７に示す例においては、表示部３と結像基板４とが蛇腹機構５８によって連結されている。この蛇腹機構５８は、扇型形状の複数の遮光板を含み、隣り合う遮光板同士は、互いにスライド移動可能なように連結されている。ヒンジ部５に回転可能に設けられている。
【０１３４】
このため、表示装置１が空中映像を表示する際に、外部からの光が結像基板４に入り込むことを抑制したり、表示部３の画面に異物が付着することを抑制することができる。
【０１３５】
図２８は、表示装置１の第４変形例を示す平面図である。この図２８に示す例においては、表示装置１は、表示部３と、結像基板４と、表示部３および結像基板４の少なくとも一方を他方に対して回転可能に支持するヒンジ部５と、結像基板４を案内する案内部材６０とを備える。結像基板４は、案内部材６０によって、表示部３の上方から退避可能とされている。このため、観察者は、平面画像を見るときには、表示部３の上方から結像基板４を退避させることで、表示部３に表示された平面画像を直接観察することができる。
【０１３６】
なお、図２８に示す例においては、結像基板４は、ヒンジ部５の延在方向に対して直交する方向にスライド移動可能に設けられているが、結像基板４が移動可能な方向としては、この方向に限られない。
【０１３７】
たとえば、図２９に示すように、ヒンジ部５の延在方向と平行な方向にスライド移動可能なようにしてもよい。
【０１３８】
図３０は、表示装置１の第５変形例を模式的に示す側面図である。この図３０に示す例においては、表示部３はヒンジ部５によって回転可能に設けられており、表示部３は、図中の表示部３ａに示す状態から、図中の表示部３ｃに示す状態となるまで回転可能に支持されている。
【０１３９】
表示部３ａは、結像基板４の主表面６の下方に位置しており、表示部３ａの画面２からの光が、主表面６から結像基板４内に入り込む。当該光は、結像基板４によって、反射され、主表面７の上方で結像する。
【０１４０】
表示部３ｃは、結像基板４の主表面７上に位置している。画面２は、上方に向けられており、観察者は、画面２を直接観察することができる。
【０１４１】
図３１は、表示装置１の第６変形例を模式的に示す側面図である。この図３１に示す例においては、表示部３は、複数の分割表示部７０，７１を含む。分割表示部７０は、ヒンジ部７２によって回転可能に設けられており、分割表示部７１は、ヒンジ部７３によって回転可能に設けられている。
【０１４２】
分割表示部７０は、図中の分割表示部７０ａに示す状態から図中の分割表示部７０ｃに示す状態となるまで回転可能に設けられている。分割表示部７０ａは、画面が結像基板４の主表面６に対して傾斜するように配置されている。分割表示部７０ｃは、主表面６の下方に位置しており、分割表示部７０ｃと結像基板４とは互いに沿うように位置している。
【０１４３】
分割表示部７１も、図中に示す分割表示部７１ａに示す状態から図中の分割表示部７１ｃに示す状態となるまで回転可能に設けられている。
【０１４４】
分割表示部７１ａは、主表面６の下方に位置しており、分割表示部７１ａの画面が主表面６に対して傾斜するように配置されている。分割表示部７１ｃは、主表面６の下方に位置しており、分割表示部７１ｃおよび結像基板４は互いに沿うように配置されている。
【０１４５】
この図３１に示す例によれば、表示装置１のコンパクト化を図ることができる。
図３２は、図３１に示す表示装置１の変形例を示す側面図である。この図３２においては、分割表示部７０が図中の分割表示部７０ａに示す状態（第１状態）から図中の分割表示部７０ｃに示す状態（第２状態）となるときの回転方向と、分割表示部７１が図中の
分割表示部７１ａに示す状態（第１状態）から図中の分割表示部７１ｃに示す（第２状態）となるときの回転方向とが反対となるように設けられている。このように、各分割表示部の回転方向を分割表示部ごとに異ならせてもよい。
【０１４６】
図３３は、表示装置１の第７変形例を示す模式図である。図３３に示す例においては、結像基板４は、表示部３の画面に対して傾斜した状態で表示部３に対してスライド移動可能なように設けられている。これにより、表示部３の画面に表示された画像を選択して、空中映像として表示させることができる。さらに、この図３３に示す例においては、結像基板４は、回転可能に設けられており、結像基板４を表示部３上に配置することができる。この際、結像基板４と表示部３とは、結像基板４の厚さ方向に配列し、互いに沿うように配置されている。
【０１４７】
図３４および図３５は、図３３に示す表示装置１の変形例を示す模式図である。図３４中の結像基板４ｃに示すように、結像基板４は表示部３の端部までスライド移動可能に設けられている。さらに、図３５中の結像基板４ｄに示すように、結像基板４は、表示部３の端部で回転し、表示部３の背面側に移動可能に設けられている。
【０１４８】
この図３４および図３５に示す例によれば、観察者は、表示部３の画面に表示された画像を直接確認することができる。
【０１４９】
図３６は、表示装置１の第８変形例を模式的に示す側面図である。この図３６に示すように表示部３は、固定表示部７７と、可動表示部７８とを含む。これにより、固定表示部７７の画像を平面画像として捉えることができると共に、可動表示部７８の画像を空中画像として捉えることができる。なお、可動表示部７８は、結像基板４に対して傾斜した状態から、結像基板４の下面に位置し、結像基板４に沿うような状態にまで回転可能に設けられている。
【０１５０】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
本発明は、表示装置に適用することができ、特に、空中映像を表示可能な表示装置に好適である。
【符号の説明】
【０１５２】
３  表示部、４  結像基板、５  ヒンジ部、６，７  主表面、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ  反射面、８  鏡面部、９  画像、１０  空中映像、１２，１３  梁部、１４  枠部、２０  バックライトユニット、２１  表示ユニット、２２  アクティブマトリックス基板、２２  上記図、２３  対向基板、２４  液晶層、２５  ガラス基板、２６  カラーフィルタ、２７  対向電極、２８  ブラックマトリックス、２９  色層、３０，３１  梁部、４０  制御部、４１  角度センサ、５０  リンク機構、５１  支持バー、５２  支持バー、５３  フレーム、５５  スライダ機構、５８  蛇腹機構、６０  案内部材、７０，７１  分割表示部、７２  ヒンジ部、７３  ヒンジ部、７７  固定表示部、７８  可動表示部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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