(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射面に平行な面内で光を導く導光板と、
前記導光板によって導かれている光が入射し、空間上の１つの収束点又は収束線に実質的に収束する又は空間上の１つの収束点又は収束線から実質的に発散する方向の出射光を前記出射面から出射させる光学面をそれぞれ有する複数の光収束部と
を備え、
前記複数の光収束部は、前記出射面に平行な面内でそれぞれ予め定められた線に沿って形成され、
前記収束点又は収束線は前記複数の光収束部の間で互いに異なり、複数の前記収束点又は収束線の集まりによって空間上に像が形成される
光デバイス。
【請求項２】
出射面に平行な面内で光を導く導光板と、
それぞれ前記導光板によって導かれている光が入射し、それぞれ前記出射面に平行な面内において前記導光板の導光方向に直交する方向に長さを持って形成された複数の光収束部と
を備え、
前記複数の光収束部のそれぞれは、
前記出射面に平行な面に投影した法線の方向がそれぞれの光収束部の長さ方向に沿って連続的又は断続的に変化する光学面を持ち、前記導光板によって導かれている光が前記光学面で反射されることによって空間上の１つの収束点又は収束線に実質的に収束する又は空間上の１つの収束点または収束線から実質的に発散する方向の出射光を前記出射面から出射させ、
前記収束点又は収束線は、前記複数の光収束部が有する複数の前記光収束部の間で互いに異なり、複数の前記収束点又は収束線の集まりによって空間上に像が形成される
光デバイス。
【請求項３】
前記導光板が導く光の前記導光板内の各点での広がり角は、前記出射面に平行な面内で５°以下である
請求項１又は２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記導光板が導く光の前記導光板内の各点での広がり角をθとし、前記複数の光収束部の形成方向に沿う方向における前記像の２つの端点と前記複数の光収束部のそれぞれとを結ぶ線がなす角度をΦΔｐとした場合、１．５θ＜ΦΔｐ／５を満たす
請求項１から３のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記導光板が導く光の前記導光板内の各点での広がり角をθとし、前記像が有する２つの特徴点と前記複数の光収束部のそれぞれとを結ぶ線を前記導光板の導光方向及び前記出射面に直交する面に投影したときに当該線がなす角度をΦΔｉとした場合、１．５θ＜２ΦΔｉを満たす
請求項１から４のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記導光板が導く光の前記導光板内の各点での広がり角をθとし、前記複数の光収束部の形成方向に沿う方向に隣接する２つの前記収束点と前記複数の光収束部のそれぞれとを結ぶ線を前記導光板の導光方向及び前記出射面に直交する面に投影したときに当該線がなす角度をΦΔｒとした場合、１．５θ＜２ΦΔｒを満たす
請求項１から５のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記導光板の入光端面と前記出射面の中央との間の距離をＬとし、前記入光端面から入射する光の広がり幅をＷとした場合、Ｗ≦Ｌ／１０を満たす
請求項１から６のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項８】
光源と、
前記導光板の入光端面と前記光源との間に設けられ、前記光源から前記入光端面に入射する光を制限する開口を持つ遮光部と
を更に備える請求項１から７のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項９】
光源と、
前記光源からの光をコリメートして前記導光板の入光端面に入射するコリメート部と
を更に備える請求項１から６のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１０】
前記複数の光収束部のうちの少なくとも１つの光収束部は、当該光収束部の形成方向に沿って連続的に配置された複数の反射面を有する
請求項１から９のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１１】
前記複数の光収束部のそれぞれは、それぞれの光収束部の形成方向に直交する方向の長さが、それぞれの光収束部の形成方向に直交する方向に隣接する光収束部との間の距離の１／２を超えない
請求項１から１０のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１２】
前記複数の光収束部のうちの少なくとも１つの光収束部は、回折格子を形成する複数の光学面を含む
請求項１から１１のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１３】
前記複数の光収束部のうちの少なくとも１つの光収束部は、シリンドリカルフレネルレンズを形成する複数の光学面を含む
請求項１から１１のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１４】
前記複数の光収束部は、直線、凹曲線又は凸曲線に沿って形成される
請求項１から１３のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１５】
前記複数の光収束部のうち、前記導光板の前記出射面側に前記収束点又は収束線を持つ光収束部、及び、前記複数の光収束部のうち、前記導光板の前記出射面とは反対側に前記収束点又は収束線を持つ光収束部は、一方が凸曲線に沿って形成され、他方が凹曲線に沿って形成される
請求項１から１４のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１６】
前記複数の光収束部は、前記複数の光収束部の間で略相似する線に沿って形成される
請求項１から１５のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１７】
前記複数の光収束部は、それぞれの前記収束点又は前記収束線上の点と前記導光板との間の距離が長いほど、それぞれの光収束部の形成方向により長く形成される
請求項１から１６のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１８】
前記複数の光収束部は、それぞれの前記収束点又は収束線上の点を頂点とし、予め定められた軸に対して予め定められた立体角を持つ円錐面と前記導光板との交線に沿って形成される
請求項１から１７のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１９】
前記複数の光収束部のうちの少なくとも１つの光収束部は、当該光収束部の形成方向に沿って複数の部分に分割されている
請求項１から１８のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項２０】
前記複数の部分のうちの第１部分と前記収束点又は収束線上の点とを結ぶ直線と、前記第１部分に隣接する第２部分と前記収束点又は収束線上の点とを結ぶ直線とがなす角度をΔψとし、前記導光板が導く光の前記導光板内の各点での広がり角をθとした場合、Δψ＜１．５θを満たす
請求項１９に記載の光デバイス。
【請求項２１】
前記複数の部分のうちの第１部分と前記収束点又は収束線上の点とを結ぶ直線と、前記第１部分に隣接する第２部分と前記収束点又は収束線上の点とを結ぶ直線とがなす角度は、５°未満である
請求項１９又は２０に記載の光デバイス。
【請求項２２】
前記複数の部分のうちの第１部分と前記収束点又は収束線上の点とを結ぶ直線と、前記第１部分に隣接する第２部分と前記収束点又は収束線上の点とを結ぶ直線とがなす角度をΔψとし、前記導光板が導く光の前記導光板内の各点での広がり角をθとした場合、Δψ＞θ／５を満たす
請求項１９から２１のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項２３】
前記複数の光収束部のそれぞれの前記収束点又は収束線と、それぞれの光収束部の形成方向に沿う方向の２つの端点とを結ぶ直線がなす角度は、２０°以上である
請求項１から２２のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項２４】
前記出射面に平行な面内において、前記複数の光収束部が有する複数の前記光学面のパターン密度が３０％以下である
請求項１から２３のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項２５】
前記複数の光収束部は、
第１の収束点又は第１の収束線に実質的に収束する又は第１の収束点又は第１の収束線から実質的に発散する方向の出射光を前記出射面から出射させる第１の光収束部と、
第２の収束点又は第２の収束線に実質的に収束する又は第２の収束点又は第２の収束線から実質的に発散する方向の出射光を前記出射面から出射させる第２の光収束部と
を有し、
前記第１の収束点又は第１の収束線は、前記第２の収束点又は第２の収束線より、前記出射面に近く、
前記第１の光収束部は、前記第１の収束点又は前記第１の収束線上の点と、前記第２の収束点又は前記第２の収束線上の点とを結ぶ直線が前記導光板と交わる位置には、前記光学面を有しない
請求項１から２４のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項２６】
前記複数の光収束部は、
前記出射面から光が出射される空間とは反対側の空間における第１の収束点又は第１の収束線から実質的に発散する方向の出射光を前記出射面から出射させる第１の光収束部
を有し、
前記第１の収束点又は第１の収束線は、前記出射面から光が出射される空間とは反対側の空間において物体が配されるべき位置より、前記導光板から離れた位置にあり、
前記第１の光収束部は、前記第１の収束点又は前記第１の収束線上の点と、前記物体が配されるべき位置とを結ぶ直線が前記導光板と交わる位置には、前記光学面を有しない
請求項１から２４のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項２７】
光源と前記導光板との間に設けられ、光源からの光を、前記出射面に平行な面内において広がり角の小さい光に変換する光変換部
を更に備える請求項１から２６のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項２８】
光源と前記導光板との間に設けられ、光源からの光を、前記出射面に平行な面内において前記導光板の導光方向に収束する光に変換する光変換部
を更に備える請求項１から２６のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項２９】
前記導光板によって導かれる光は、前記複数の光収束部の形成方向に沿う方向において、前記複数の光収束部のそれぞれの中心の位置より前記導光板の端部に近い位置から、前記導光板内に入射される
請求項１から２８のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項３０】
前記導光板は、
平板状の第１の導光部と、
前記第１の導光部と略平行に設けられた平板状の第２の導光部と、
前記第１の導光部と前記第２の導光部とを接続する第３の導光部と
を有し、
前記導光板に入射した光は、前記第１の導光部、前記第３の導光部、前記第２の導光部の順で導かれ、
前記出射面は、前記第２の導光部において前記第１の導光部と向かい合う面とは反対側の面によって提供される
請求項１から２９のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項３１】
前記複数の光収束部のそれぞれは、それぞれの光収束部の位置より、前記導光板により導かれる光の向きの側の空間に向かう前記出射光を、前記出射面から出射させる
請求項１から３０のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項３２】
前記出射面と平行な面と前記光学面とがなす角の鋭角は、３０°未満である
請求項１から３１のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項３３】
前記複数の光収束部のそれぞれが有する複数の光学面は、前記複数の光収束部のそれぞれの形成方向に沿って、実質的に等しいピッチで設けられる
請求項１から３２のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項３４】
前記複数の光収束部のそれぞれの形成方向に沿う方向において、前記複数の光学面のそれぞれの長さは、前記光収束部のそれぞれ長さに略反比例する
請求項３３に記載の光デバイス。
【請求項３５】
前記複数の光収束部のうちの第１の光収束部に含まれる少なくとも１つの光学面と、前記複数の光収束部のうちの第２の光収束部に含まれる少なくとも１つの光学面とが、前記第１の光収束部及び前記第２の光収束部の形成方向に繋げて連続した反射面として設けられる
請求項３３又は３４に記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
導光板と、光源と、導光板の表面側に配置した、パララックスバリア方式又はレンズアレイ方式におけるマスク又はレンズアレイとを備えた、立体視可能な表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１  特開２０１２−００８４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
マスク又はレンズアレイを用いると、光デバイスの構造が複雑になってしまう。また、立体像が変形して認識され易い場合がある。また、透明な光デバイスからの光で立体的な像を形成することが容易でない。例えば、図９２（ａ）に示すように、右眼用画像９００１及び左眼用画像９００２が表示された表示デバイス９０００を両眼で見た場合において、右眼用画像９００１が右眼でのみ見え、かつ、左眼用画像９００２が左眼でのみ見えた場合にはじめて、点９０２０の位置に物体があるように見えて、そこにピントが合う。点９０２０は、右眼用画像９００１内の対応点９０１１と右眼とを結ぶ線と、左眼用画像９００２内の対応点９０１２と左眼とを結ぶ線との交点である。しかし、光デバイス９０００が透明であると、観察者には右眼用画像９００１及び左眼用画像９００２だけでなく、背景の物体９００３も見える。そのため、背景の物体９００３にピントが合ってしまい易い。この場合、例えば図９２（ｂ）に示すように、観察者の目には、右眼用画像９００１と左眼用画像９００２とが分離して見えてしまい易い。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第一の態様においては、光デバイスは、出射面に平行な面内で光を導く導光板と、導光板によって導かれている光が入射し、空間上の１つの収束点又は収束線に実質的に収束する又は空間上の１つの収束点又は収束線から実質的に発散する方向の出射光を出射面から出射させる光学面をそれぞれ有する複数の光収束部とを備え、複数の光収束部は、出射面に平行な面内でそれぞれ予め定められた線に沿って形成され、収束点又は収束線は複数の光収束部の間で互いに異なり、複数の収束点又は収束線の集まりによって空間上に像が形成される。
【０００５】
第二態様においては、光デバイスは、出射面に平行な面内で光を導く導光板と、それぞれ導光板によって導かれている光が入射し、それぞれ出射面に平行な面内において導光板の導光方向に直交する方向に長さを持って形成された複数の光収束部とを備え、複数の光収束部のそれぞれは、出射面に平行な面に投影した法線の方向がそれぞれの光収束部の長さ方向に沿って連続的又は断続的に変化する光学面を持ち、導光板によって導かれている光が光学面で反射されることによって空間上の１つの収束点又は収束線に実質的に収束する又は空間上の１つの収束点または収束線から実質的に発散する方向の出射光を出射面から出射させ、収束点又は収束線は、複数の光収束部が有する複数の光収束部の間で互いに異なり、複数の収束点又は収束線の集まりによって空間上に像が形成される。
【０００６】
導光板が導く光の導光板内の各点での広がり角は、出射面に平行な面内で５°以下であってよい。
【０００７】
導光板が導く光の導光板内の各点での広がり角をθとし、複数の光収束部の形成方向に沿う方向における像の２つの端点と複数の光収束部のそれぞれとを結ぶ線がなす角度をΦΔｐとした場合、１．５θ＜ΦΔｐ／５を満たしてよい。
【０００８】
導光板が導く光の導光板内の各点での広がり角をθとし、像が有する２つの特徴点と複数の光収束部のそれぞれとを結ぶ線を導光板の導光方向及び出射面に直交する面に投影したときに当該線がなす角度をΦΔｉとした場合、１．５θ＜２ΦΔｉを満たしてよい。
【０００９】
導光板が導く光の導光板内の各点での広がり角をθとし、複数の光収束部の形成方向に沿う方向に隣接する２つの収束点と複数の光収束部のそれぞれとを結ぶ線を導光板の導光方向及び出射面に直交する面に投影したときに当該線がなす角度をΦΔｒとした場合、１．５θ＜２ΦΔｒを満たしてよい。
【００１０】
導光板の入光端面と出射面の中央との間の距離をＬとし、入光端面から入射する光の広がり幅をＷとした場合、Ｗ≦Ｌ／１０を満たしてよい。
【００１１】
光源と、
導光板の入光端面と光源との間に設けられ、光源から入光端面に入射する光を制限する開口を持つ遮光部とを更に備えてよい。
【００１２】
光源と、光源からの光をコリメートして導光板の入光端面に入射するコリメート部とを更に備えてよい。
【００１３】
複数の光収束部のうちの少なくとも１つの光収束部は、当該光収束部の形成方向に沿って連続的に配置された複数の反射面を有してよい。
【００１４】
複数の光収束部のそれぞれは、それぞれの光収束部の形成方向に直交する方向の長さが、それぞれの光収束部の形成方向に直交する方向に隣接する光収束部との間の距離の１／２を超えなくてよい。
【００１５】
複数の光収束部のうちの少なくとも１つの光収束部は、回折格子を形成する複数の光学面を含んでよい。
【００１６】
複数の光収束部のうちの少なくとも１つの光収束部は、シリンドリカルフレネルレンズを形成する複数の光学面を含んでよい。
【００１７】
複数の光収束部は、直線、凹曲線又は凸曲線に沿って形成されてよい。
【００１８】
複数の光収束部のうち、導光板の出射面側に収束点又は収束線を持つ光収束部、及び、複数の光収束部のうち、導光板の出射面とは反対側に収束点又は収束線を持つ光収束部は、一方が凸曲線に沿って形成され、他方が凹曲線に沿って形成されてよい。
【００１９】
複数の光収束部は、複数の光収束部の間で略相似する線に沿って形成されてよい。
【００２０】
複数の光収束部は、それぞれの収束点又は収束線上の点と導光板との間の距離が長いほど、それぞれの光収束部の形成方向により長く形成されてよい。
【００２１】
複数の光収束部は、それぞれの収束点又は収束線上の点を頂点とし、予め定められた軸に対して予め定められた立体角を持つ円錐面と導光板との交線に沿って形成されてよい。
【００２２】
複数の光収束部のうちの少なくとも１つの光収束部は、当該光収束部の形成方向に沿って複数の部分に分割されてよい。
【００２３】
複数の部分のうちの第１部分と収束点又は収束線上の点とを結ぶ直線と、第１部分に隣接する第２部分と収束点又は収束線上の点とを結ぶ直線とがなす角度をΔψとし、導光板が導く光の導光板内の各点での広がり角をθとした場合、Δψ＜１．５θを満たしてよい。
【００２４】
複数の部分のうちの第１部分と収束点又は収束線上の点とを結ぶ直線と、第１部分に隣接する第２部分と収束点又は収束線上の点とを結ぶ直線とがなす角度は、５°未満であってよい。
【００２５】
複数の部分のうちの第１部分と収束点又は収束線上の点とを結ぶ直線と、第１部分に隣接する第２部分と収束点又は収束線上の点とを結ぶ直線とがなす角度をΔψとし、導光板が導く光の導光板内の各点での広がり角をθとした場合、Δψ＞θ／５を満たしてよい。
【００２６】
複数の光収束部のそれぞれの収束点又は収束線と、それぞれの光収束部の形成方向に沿う方向の２つの端点とを結ぶ直線がなす角度は、２０°以上であってよい。
【００２７】
出射面に平行な面内において、複数の光収束部が有する複数の光学面のパターン密度が３０％以下であってよい。
【００２８】
複数の光収束部は、第１の収束点又は第１の収束線に実質的に収束する又は第１の収束点又は第１の収束線から実質的に発散する方向の出射光を出射面から出射させる第１の光収束部と、第２の収束点又は第２の収束線に実質的に収束する又は第２の収束点又は第２の収束線から実質的に発散する方向の出射光を出射面から出射させる第２の光収束部とを有し、第１の収束点又は第１の収束線は、第２の収束点又は第２の収束線より、出射面に近く、第１の光収束部は、第１の収束点又は第１の収束線上の点と、第２の収束点又は第２の収束線上の点とを結ぶ直線が導光板と交わる位置には、光学面を有しなくてよい。
【００２９】
複数の光収束部は、出射面から光が出射される空間とは反対側の空間における第１の収束点又は第１の収束線から実質的に発散する方向の出射光を出射面から出射させる第１の光収束部を有し、第１の収束点又は第１の収束線は、出射面から光が出射される空間とは反対側の空間において物体が配されるべき位置より、導光板から離れた位置にあり、第１の光収束部は、第１の収束点又は第１の収束線上の点と、物体が配されるべき位置とを結ぶ直線が導光板と交わる位置には、光学面を有しなくてよい。
【００３０】
光源と導光板との間に設けられ、光源からの光を、出射面に平行な面内において広がり角の小さい光に変換する光変換部を更に備えてよい。
【００３１】
光源と導光板との間に設けられ、光源からの光を、出射面に平行な面内において導光板の導光方向に収束する光に変換する光変換部を更に備えてよい。
【００３２】
導光板によって導かれる光は、複数の光収束部の形成方向に沿う方向において、複数の光収束部のそれぞれの中心の位置より導光板の端部に近い位置から、導光板内に入射されてよい。
【００３３】
導光板は、平板状の第１の導光部と、第１の導光部と略平行に設けられた平板状の第２の導光部と、第１の導光部と第２の導光部とを接続する第３の導光部とを有し、導光板に入射した光は、第１の導光部、第３の導光部、第２の導光部の順で導かれ、出射面は、第２の導光部において第１の導光部と向かい合う面とは反対側の面によって提供されてよい。
【００３４】
複数の光収束部のそれぞれは、それぞれの光収束部の位置より、導光板により導かれる光の向きの側の空間に向かう出射光を、出射面から出射させてよい。
【００３５】
出射面と平行な面と光学面とがなす角の鋭角は、３０°未満であってよい。
【００３６】
複数の光収束部のそれぞれが有する複数の光学面は、複数の光収束部のそれぞれの形成方向に沿って、実質的に等しいピッチで設けられてよい。
【００３７】
複数の光収束部のそれぞれの形成方向に沿う方向において、複数の光学面のそれぞれの長さは、光収束部のそれぞれ長さに略反比例してよい。
【００３８】
複数の光収束部のうちの第１の光収束部に含まれる少なくとも１つの光学面と、複数の光収束部のうちの第２の光収束部に含まれる少なくとも１つの光学面とが、第１の光収束部及び第２の光収束部の形成方向に繋げて連続した反射面として設けられてよい。
【００３９】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】表示装置７００を、投影される立体像と共に概略的に示す。
【図２】光収束部７３０の変形例としての光収束部７３２を概略的に示す。
【図３】表示装置７００の変形例としての表示装置１０２を概略的に示す。
【図４】１つの反射面１４０への入射光の広がり角Δθと、出射光の発散角ΦΔとの関係を概略的に示す。
【図５】像６の特徴点を説明するための概略図である。
【図６】定点と光収束部が沿うべき線の形状を概略的に示す。
【図７】定点と光収束部が沿うべき線の他の形状を概略的に示す。
【図８】定点と光収束部が沿うべき線の他の形状を概略的に示す。
【図９】定点と光収束部が沿うべき線の他の形状を概略的に示す。
【図１０】分割配置された反射面を概略的に示す。
【図１１】反射面のピッチ及と入射光の広がり角Δθとの関係を概略的に示す。
【図１２】像の認識度合いの実験結果を示す。
【図１３】光収束部の重なりを回避するための配置例を概略的に示す。
【図１４】光収束部の重なりを回避するための他の配置例を概略的に示す。
【図１５】複数の反射面を提供する１つの光素子を概略的に示す。
【図１６】表示装置１０のｙｚ平面に平行な断面を概略的に示す。
【図１７】表示装置１０のｘｚ平面に平行な断面を観察者によって視認される像等と共に概略的に示す。
【図１８】パターン部８０を概略的に示す。
【図１９】導光板７内の光及び反射面４２による反射光の挙動を概略的に示す。
【図２０】反射面４６、反射面４７及び反射面４８のそれぞれによる反射光の挙動を概略的に示す。
【図２１】パターン部１１８０の変形例としてのパターン部１１８０を概略的に示す斜視図である。
【図２２】パターン部８０の変形例としてのパターン部１２８０を概略的に示す斜視図である。
【図２３】表示装置１０の変形例としての表示装置１０００を概略的に示す。
【図２４】表示装置１０の変形例としての表示装置１１００を概略的に示す。
【図２５】表示装置１０の変形例としての表示装置１２００を概略的に示す。
【図２６】表示装置１０の変形例としての表示装置１３００を概略的に示す。
【図２７】カバーフィルム１３０１の断面構造を概略的に示す。
【図２８】主面７２の反射面の設計例を概略的に示す。
【図２９】主面７２の反射面の設計例を概略的に示す。
【図３０】導光板７の近傍に定点Ｐａを設定した場合の反射面の設計例を概略的に示す。
【図３１】導光板７の近傍の定点に対する反射面の２つの設計例を概略的に示す。
【図３２】反射面の配置の他の設計例を概略的に示す。
【図３３】図３２に反射面の位置の設計例を概略的示す。
【図３４】表示装置１００の設置例を概略的に示す。
【図３５】表示装置１００の利用例を概略的に示す。
【図３６】表示装置１００の利用例を概略的に示す。
【図３７】表示装置１００の表示例を概略的に示す。
【図３８】表示装置１００の他の表示例を概略的に示す。
【図３９】複数の表示装置によって１つの連続する立体像の表示例を概略的に示す。
【図４０】円筒形の表示面を有する表示装置１２０による表示例を概略的に示す。
【図４１】表示装置１０の変形例としての表示装置１４００を概略的に示す。
【図４２】透光性シート１４８０を利用した表示装置１５００を概略的に示す。
【図４３】表示装置１０の変形例としての表示装置１７００を概略的に示す。
【図４４】導光板１７０７に形成される像から認識される像の一例を概略的に示す。
【図４５】表示装置１０の変形例としての表示装置１８００を概略的に示す。
【図４６】表示装置１８００のｘｚ面の断面図を概略的に示す。
【図４７】表示装置１０の変形例としての表示装置１９００を概略的に示す。
【図４８】表示装置１８００の利用例を概略的に示す。
【図４９】表示装置１０の変形例としての表示装置２０００を概略的に示す。
【図５０】光源の切り換えによる立体像の切り換えを概略的に示す。
【図５１】立体像の他の切り換え例を概略的に示す。
【図５２】立体像の他の切り換え例を概略的に示す。
【図５３】３つの光源によるカラー立体像の表示例を概略的に示す。
【図５４】画像の切り換えを行うための他の構成例を概略的に示す。
【図５５】表示装置１０の変形例としての表示装置２５００を概略的に示す。
【図５６】表示装置１０の変形例としての表示装置２６００を概略的に示す斜視図である。
【図５７】導光板２６０７の変形例としての導光板２７０７を概略的に示す。
【図５８】表示装置１０の変形例としての表示装置２８００を概略的に示す。
【図５９】表示装置１０の変形例としての表示装置３０００を概略的に示す。
【図６０】表示装置３０００が有する反射面による反射光を概略的に示す。
【図６１】表示装置１０の変形例としての表示装置３１００を概略的に示す。
【図６２】表示装置１０の変形例としての表示装置３２００を概略的に示す。
【図６３】表示装置１０の変形例としての表示装置３３００を概略的に示す。
【図６４】表示装置１０の変形例としての表示装置４０００を概略的に示す。
【図６５】表示装置１０の変形例としての表示装置４０００を概略的に示す。
【図６６】表示装置４０００の変形例としての表示装置４４００を示す。
【図６７】光収束部７３０による定点に光が収束を概略的に説明する図である。
【図６８】表示装置７００の変形例としての表示装置８００を概略的に示す。
【図６９】ｘ軸方向に収束しながら進む光を入射させる他の構成を概略的に示す。
【図７０】収束しながら進む光束を利用する表示装置の一例を概略的に示す
【図７１】パターン部８０の変形例としてのパターン部１８０を概略的に示す。
【図７２】複数の反射面を提供する１つの光素子の形成方法を概略的に示す。
【図７３】複数の反射面を提供する１つの光素子の他の形成方法を概略的に示す。
【図７４】光源２１の変形例としての光源１０４１を概略的に示す。
【図７５】光源２１と導光板７との間を光学的に密着させる構成を示す。
【図７６】表示装置１８００の変形例としての表示装置１８５０を概略的に示す。
【図７７】立体像の階調を高めるための構成を説明する図である。
【図７８】表示装置１９００の変形例としての表示装置１９５０を概略的に示す。
【図７９】導光板７における反射面の設計方法の他の例を示す。
【図８０】主面７２近傍の定点Ｐｂに対応する反射面の設計例を示す。
【図８１】複数の反射面をまとめて周期的に配置する例を模式的に示す。
【図８２】導光板７から光を出射可能な角度範囲を説明する図である。
【図８３】反射面が並ぶ方向に離れた位置に像を形成するための構成を示す。
【図８４】端面７３が端部に傾斜面を有する形態を示す。
【図８５】伝搬光をｙ軸に対して傾斜させた表示装置６７００を用いた改札機システム６８００を概略的に示す。
【図８６】改札機システム６９００に適用された表示装置６９１０を概略的に示す。
【図８７】改札機システム６９００のＡ部の断面図である。
【図８８】像６９１６を視認可能な通過者の位置関係を模式的に示す。
【図８９】導光板７の入射光を平行光に近づけるための構成を示す。
【図９０】多眼式の立体表示装置における課題を概略的に示す。
【図９１】本実施形態を概略的に示す。
【図９２】透明な光デバイスによる立体表示の課題を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００４２】
図１は、一実施形態における表示装置７００を、空間上に投影される立体像と共に概略的に示す。表示装置７００は、空間上の立体像として、文字「Ａ」の像７０６を形成する。なお、分かり易く説明することを目的として、実施形態の説明に用いる図は概略的又は模式的なものであり、実際のスケールで描かれていない場合がある。
【００４３】
なお、立体像とは、表示装置の表示面上とは異なる位置にあるように認識される像をいう。立体像とは、例えば、表示装置の表示面から浮いているように見える二次元像も含む。つまり、立体像とは、立体的な形状として認識される像だけでなく、表示装置の表示面上とは異なる位置に認識される２次元的な形状の像も含む概念である。
【００４４】
表示装置７００は、導光板７０７と、光源２１とを備える。導光板７０７は、透明で屈折率が比較的に高い樹脂材料で成形される。導光板７０７を形成する材料は、例えばポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）、ガラス等であってよい。
【００４５】
導光板７０７は、光を出射する出射面である主面７７１と、主面７７１とは反対側の主面７７２とを有する。また、導光板７０７は、導光板７０７の四方の端面である端面７７３、端面７７４、端面７７５及び端面７７６を有する。端面７７３は、導光板７０７の入光端面である。端面７７３には光源２１が設けられ、光源２１からの光は、端面７７３から導光板７０７に入射する。端面７７４は、端面７７３とは反対側の面である。端面７７６は、端面７７５とは反対側の面である。導光板７０７は、主面７７１に平行な面内で光を導く。
【００４６】
実施形態の説明において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の右手系の直交座標系を用いる場合がある。ｚ軸方向を、主面７７１に垂直な方向で定める。主面７７２から主面７７１への向きをｚ軸プラス方向と定める。また、ｙ軸方向を、端面７７３に垂直な方向で定める。端面７７３から端面７７４への向きをｙ軸プラス方向と定める。ｘ軸は、端面７７５及び端面７７６に垂直な方向であり、端面７７５から端面７７６への向きがｘ軸プラス方向と定める。なお、記載が冗長にならないよう、ｘｙ平面に平行な面のことをｘｙ面、ｙｚ平面に平行な面のことをｙｚ面、ｘｚ平面に平行な面のことをｘｚ面と呼ぶ場合がある。
【００４７】
導光板７０７の主面７７２には、光収束部７３０ａ及び光収束部７３０ｂを含む複数の光収束部７３０が形成されている。導光板７は、光源２１からの光を主面７７１に平行な面内で面状に広げて導く。光収束部７３０は、それぞれフレネルレンズの一部により形成される。光収束部７３０はｘ軸方向に実質的に連続して形成されている。なお、フレネルレンズとして機能する光収束部７３０の複数の屈折面（プリズム面）の間には隙間が設けられてよい。光収束部７３０のｘ軸方向の各位置には、導光板７０７によって導かれている光が入射する。光収束部７３０は、光収束部７３０の各位置に入射した光を、光収束部７３０にそれぞれ対応する定点に実質的に収束させる。図１には、光収束部７３０からの複数の光線が収束する様子が示されている。
【００４８】
具体的には、光収束部７３０ａは、像７０６上の定点ＰＡに対応する。光収束部７３０ａの各位置からの光線は、定点ＰＡに収束する。したがって、光収束部７３０ａからの光の波面は、定点ＰＡから発するような光の波面となる。光収束部７３０ｂは、像７０６上の定点ＰＢに対応する光収束部である。光収束部７３０ｂからの各位置からの光線は、定点ＰＢに収束する。このように、任意の光収束部７３０の各位置からの光線は、光収束部７３０に対応する定点に実質的に収束する。これにより、任意の光収束部７３０によって、対応する定点から光が発するような光の波面を提供できる。各光収束部７３０が対応する定点は互いに異なり、光収束部７３０にそれぞれ対応する複数の定点の集まりによって、空間上に像７０６が形成される。このようにして、表示装置７００は空間上に立体像を投影する。
【００４９】
後述するように、ｘｙ面内において、導光板７０７によって導かれて導光板７０７内の各位置を通過する光束は、導光板７０７内の各位置と光源２１とを結ぶ方向を中心として所定値より小さい広がり角を有する。また、導光板７０７内の各位置と光源２１とを結ぶ線を含みｘｙ面に直交する面内において、導光板７０７によって導かれて導光板７０７内の各位置を通過する光束は、導光板７０７内の各位置と光源２１とを結ぶ方向中心として所定値より小さい広がり角を有する。光収束部７３０が光源２１から離れた位置に設けられている場合、導光板７０７によって導かれて光収束部７３０に入射する光束は、概ねｙ軸方向を中心として、ｘｙ面内において広がりを有しない。したがって、例えば、ＰＡを含みｘｚ平面に平行な面では、光収束部７３０ａからの光は実質的に１つの定点に収束する。なお、本明細書において、導光板内の点を通過する光束の広がりとは、当該光束がその点から発散する光とみなした場合の光の広がりのことをいう。また、導光板内の点を通過する光束の広がりのことを、単に光の広がりと呼ぶ場合がある。
【００５０】
なお、光収束部７３０に入射する光にｚ方向に広がりがある場合、後述するように、光収束部７３０からの光は、空間上の定点を含む、ｙ軸に沿う線上に収束する。ここでは特に、光収束部７３０に入射する光のｘｙ面内の光の広がり、及び、光収束部７３０からの光のｘｚ面内の収束性について説明するので、光収束部７３０からの光は定点に収束するとして説明する。
【００５１】
図示されるように、光収束部７３０ａは、線７９０ａに沿って形成されている。光収束部７３０ｂは、線７９０ｂに沿って形成されている。ここで、線７９０ａ、線７９０ｂは、ｘ軸に平行な直線である。任意の光収束部７３０は、ｘ軸に平行な直線に沿って実質的に連続的に形成される。このように、光収束部７３０は、それぞれ主面７７１に平行な面内において導光板７０７の導光方向に垂直な方向に長さを持って形成されている。
【００５２】
このように、光収束部７３０は、主面７７１に平行な面内でそれぞれ予め定められた線に沿って形成されている。そして、光収束部７３０のそれぞれは、導光板７０７によって導かれている光が入射し、空間上の１つの収束点に実質的に収束する方向の出射光を主面７７１から出射させる。なお、定点が導光板７０７の主面７７２側にある場合は、出射光は、定点から発散する方向になる。したがって、定点が導光板７０７の主面７７２側にある場合、光収束部７３０が有する反射面は、空間上の１つの収束点から実質的に発散する方向の出射光を主面７７１から出射させる。
【００５３】
図２は、光収束部７３０の変形例としての光収束部７３２を概略的に示す。図２（ｂ）に示される光収束部７３２は、図２（ａ）に示される光収束部７３０を、ｘ軸方向に沿って複数の部分７４０ａ、部分７４０ｂ、部分７４０ｃ、部分７４０ｄ、部分７４０ｅ、部分７４０ｆ、部分７４０ｇ及び部分７４０ｈに分割したものに対応する。光収束部７３０は、光収束部７３０の長さ方向に沿って連続的に変化する光学面を持つのに対し、光収束部７３２は、部分７４０ａ、部分７４０ｂ、部分７４０ｃ、部分７４０ｄ、部分７４０ｅ、部分７４０ｆ、部分７４０ｇ及び部分７４０ｈのように、光収束部７３２の長さ方向に沿って断続的に変化する光学面を持つ。光収束部７３２の各部分７４０のそれぞれからの光は、光収束部７３２に対応する同一の定点に収束する。当該定点において、各部分７４０のそれぞれからの光のｘ軸方向の光の強度分布は、定点の位置で実質的にピークを持ち、定点から離れるにつれて急峻に減少する分布となる。一方、光収束部７３０の光学面をｘ軸方向に離間せずに連続的な光学面とした場合、光学面のうちのある部分面からの光には、その部分面の周囲の光学面からの光が一部重なってしまう。そのため、部分７４０をｘ軸方向にわずかに離間して設けた場合と比べると、その対応する部分面からの光のｘ軸方向の強度分布に広がりが生じてしまう。つまり、光収束部を複数の部分７４０に分割して離間して設けることで、離間しない場合と比べて、各部分７４０のそれぞれからの光の強度分布の広がりを小さくすることができる。このように、光収束部を複数の部分に分割することで、いわゆるブラックマトリックス効果が生じて、像のコントラストが高まる場合がある。
【００５４】
なお、光収束部７３０及び光収束部７３２として、シリンドリカル型等のフレネルレンズに代えて、回折格子を適用してよい。また、光収束部７３０及び光収束部７３２として、プリズム等の反射面で形成した光収束部を適用してよい。反射面で形成する場合について更に説明する。
【００５５】
図３は、表示装置７００の変形例としての表示装置１０２を概略的に示す。表示装置１０２は、表示装置７００と同様、空間上に文字「Ａ」の像６を形成する。
【００５６】
表示装置１０２は、導光板７０と、光源２１とを備える。導光板７０は、主面１７１及び主面１７２を有する。主面１７１は、導光板７０の光出射面である。主面１７２は、主面１７２とは反対側の面である。導光板７０は導光板７０７に対応する。主面１７１は主面７７１に対応し、主面１７２は主面７７２に対応する。
【００５７】
導光板７０の主面１７２には、光収束部３０ａ及び光収束部３０ｂを含む複数の光収束部３０が形成されている。光収束部３０ａは、像６上の定点Ｐ１ａに対応する光収束部である。
【００５８】
光収束部３０は、それぞれ多数の反射面を有する。光収束部３０は、光収束部７３０を多数の反射面で形成したものに対応する。光収束部３０ａが有する反射面による複数の反射光の光線は、定点Ｐ１ａに収束する。光収束部３０ｂは、像６上の定点Ｐ１ｂに対応する光収束部である。光収束部３０ｂが有する反射面による複数の反射光の光線は、定点Ｐ１ｂに収束する。このように、任意の光収束部３０がそれぞれの有する反射面の反射光は、光収束部３０に対応する定点に収束する。それぞれの光収束部３０からの光がそれぞれ対応する定点に収束するよう、それぞれの光収束部３０が有する反射面は、主面１７１に平行な面に投影した法線の方向がそれぞれの光収束部３０の長さ方向に沿って断続的に変化する。各光収束部３０が対応する定点Ｐ１は互いに異なり、複数の定点Ｐ１の集まりによって、空間上に像６が形成される。
【００５９】
なお、光収束部３０の反射面に入射する光にｚ方向に広がりがある場合、後述するように、光収束部３０の反射面による反射光は、空間上の定点Ｐ１を含む、ｙ軸に沿う線上に収束する。ここでは特に、反射面に入射する光のｘｙ面内の光の広がり、及び、反射光のｘｚ面内の収束性について説明するので、反射光が定点Ｐ１に収束するとして説明する。
【００６０】
図示されるように、光収束部３０ａは、線１９０ａに沿って形成されている。例えば、光収束部３０ａは、線１９０ａに沿って複数の反射面が連続的に配置されて形成される。ここでは、線１９０は、ｘ軸に平行な直線である。任意の光収束部３０は、ｘ軸に平行な直線に沿って複数の反射面が連続的に配置されて形成される。このように、光収束部３０は、それぞれ主面１７１に平行な面内において導光板７０の導光方向に垂直な方向に長さを持って形成されている。
【００６１】
このように、光収束部３０は、主面１７１に平行な面内でそれぞれ予め定められた線に沿って形成されている。そして、光収束部３０のそれぞれは、導光板７０によって導かれている光が入射し、空間上の１つの収束点に実質的に収束する方向の出射光を主面１７１から出射させる反射面を有する。なお、定点Ｐ１が導光板７０の主面１７２側にある場合は、出射光は、定点Ｐ１から発散する方向になる。したがって、定点Ｐ１が導光板７０の主面１７２側にある場合、光収束部３０が有する反射面は、空間上の１つの収束点から実質的に発散する方向の出射光を主面１７１から出射させる。
【００６２】
なお、光収束部３０のそれぞれは、線１９０に直交する方向の長さｄｙが、線１９０に直交する方向に隣接する他の光収束部３０との間の距離Ｄｙの１／２を超えないことが好ましい。例えば、ｄｙは、Ｄｙの約１／２であってよい。これにより、像６を形成する収束点が階段状に見えてしまうことを抑制できる。
【００６３】
図４は、１つの反射面１４０への入射光の広がり角Δθと、出射光の発散角ΦΔとの関係を概略的に示す。なお、Δθは、反射面１４０における導光板７０が導く光の広がり角である。具体的には、Δθはｘｙ面内の広がり角、すなわち、主面１７１に平行な面内での広がり角である。Δθは、角度方向の光強度分布において、光強度が最大値の半分となる位置の幅（半値全幅）であってよい。
【００６４】
図４において、Δｘは、定点Ｐ１における反射面１４０による出射光のｘ軸方向の広がりを表す。ｄは、主面１７２から定点Ｐ１までの距離を表す。ここで、反射面１４０への入射光及び反射面１４０による出射光の光の広がりは所定値より小さい。具体的には、Δｘ及びΔθが微小であるとする。この場合、ΦΔｘ＝Δｘ／ｄが近似的に成り立つ。
【００６５】
実際には、出射光が主面１７１における屈折等の影響等を受けるので、発散角ΦΔｘはΔθより大きくなる。ここで、発散角ΦΔｘは、ΔθのＣα倍になるとする。Ｃαは、１より大きい値である。一例として、Ｃαとして１．５を適用してよい。
【００６６】
ここで、定点Ｐ１が主面１７１側にある場合、すなわち、定点Ｐ１が観察者側にある場合、ｄは８ｍｍ以上であることが好ましい。ｄが８ｍｍ未満であると、立体像として認識できない場合があるからである。また、Δｘは１ｍｍ以下であることが好ましい。Δｘが１ｍｍを超えると、ロゴ等の像を十分な解像度で形成できない場合があるからである。
【００６７】
したがって、ΦΔｘは、ａｔａｎ（１／８）以下であることが好ましい。すなわち、Δθは、Ｃα×Δθ≦ａｔａｎ（１／８）を満たすことが好ましい。Ｃαを考慮して、Δθは５°以下であることが好ましい。
【００６８】
図５は、像６の特徴点を説明するための概略図である。特徴点としては、予め定められた方向における像の端点、像を構成する直線の少なくとも一方の端点、像を構成する２つの線の交点、像を構成する線の変曲点等を例示できる。端点ａ１、端点ａ２、端点ａ３及び交点ａ４は、像６の特徴点である。
【００６９】
端点ａ１は、像６上の点のうち、ｘ軸方向において最もマイナス側に位置する。端点ａ２は、像６上の点のうち、ｘ軸方向において最もプラス側に位置する。ΦΔｘは、端点ａ１と主面１７２上の点Ｑ１とを結ぶ直線と、端点ａ２と主面１７２上の点Ｑ１とを結ぶ直線とをｘｚ面に投影したときに当該線がなす角度である。この場合において、Δθは、Ｃα×Δθ＜（ΦΔｐ／１０）×Ｃβを満たすことが好ましい。ここで、Ｃβは、１より大きい定数である。具体的には、Ｃβとして２を適用することが好ましい。このように、導光板７０が導く光の広がり角をΔθとし、予め定められた線に沿う方向における像の２つの端点と複数の光収束部３０のそれぞれとを結ぶ線をｘｚ面に投影したときに当該線がなす角度をΦΔｐとした場合、１．５Δθ＜ΦΔｐ／５を満たすことが好ましい。これにより、観察者は像６をはっきりと認識できる。なお、像６を最低でもＮ分割した収束点で形成する必要がある場合、Δθは、Ｃα×Δθ＜（ΦΔｐ／Ｎ）×Ｃβを満たすことが好ましい。
【００７０】
端点ａ１は、辺ｓ１の一方の端点であり、端点ａ３は、辺ｓ１の他方の端点である。交点ａ４は、辺ｓ２と辺ｓ３との交点である。ΦΔｉａは、点Ｑ１と端点ａ１とを結ぶ直線と、点Ｑ１と端点ａ３とを結ぶ直線とがなす角度である。ΦΔｉｂは、端点ａ３と点Ｑ１とを結ぶ直線と、交点ａ４と点Ｑ１を結ぶ直線とがなす角度である。なお、ΦΔｉａ及びΦΔｉｂは、ｘｚ面内の角度である。この場合、Δθは、Ｃα×Δθ＜Ｃβ×ΦΔｉａを満たすことが好ましい。また、Δθは、Ｃα×Δθ＜Ｃβ×ΦΔｉｂを満たすことが好ましい。このように、像が有する２つの特徴点と複数の光収束部３０のそれぞれとを結ぶ線をｘｚ面に投影したときに当該線がなす角度をΦΔｉとした場合、Δθは、Ｃα×Δθ＜Ｃβ×ΦΔｉを満たすことが好ましい。具体的には、Δθは、１．５Δθ＜２ΦΔｉを満たすことが好ましい。この条件を満たすことで、観察者が像６の特徴的な部分を認識することが容易になるので、観察者が像６を立体像として認識し易くなる。
【００７１】
定点Ｐ１ｄは、定点Ｐ１ｂにｙ軸方向に隣接する、辺ｓ２上の定点である。ΦΔｒは、点Ｑ２と定点ｐ２とを結ぶ直線と、点Ｑ２と定点ｐ４とを結ぶ直線とがなす角度である。ΦΔｒもｘｚ面内の角度である。この場合に、Δθは、Ｃα×Δθ＜Ｃβ×ΦΔｒを満たすことが好ましい。このように、光収束部３０が形成される線に沿う方向に隣接する２つの収束点と複数の光収束部３０のそれぞれとを結ぶ線がなす角度をΦΔｒとした場合、Ｃα×Δθ＜Ｃβ×ΦΔｒを満たすことが好ましい。具体的には、Δθは、１．５Δθ＜２ΦΔｒを満たすことが好ましい。この条件を満たすことで、観察者は像６をよりクリアに認識できる。
【００７２】
図６は、定点と光収束部３０が沿うべき線の形状を概略的に示す。図６は、４つの定点Ｐ２及び主面１７２を、設計上想定される観察者の移動方向と共に概略的に示す斜視図である。
【００７３】
定点Ｐ２ａは、主面１７２から距離ｄ２だけｚ軸マイナス方向の位置にある。定点Ｐ２ｂは、主面１７２から距離ｄ１だけｚ軸マイナス方向の位置にある。定点Ｐ２ｃは、主面１７２上にある。定点Ｐ２ｄは、主面１７２から距離ｄ１だけｚ軸プラス方向の位置にある。定点Ｐ２ｅは、主面１７２から距離ｄ２だけｚ軸プラス方向の位置にある。なお、０＜ｄ１＜ｄ２であるとする。
【００７４】
図６に示されるように、設計上想定される観察者の移動方向がｘ軸に平行な場合、光収束部が沿うべき線１９１は、ｘ軸に平行な直線になる。具体的には、直線１９１ａ、直線１９１ｂ、点１９１ｃ、直線１９１ｄ、線１９１ｅは、それぞれ定点Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ２ｄ、及びＰ２ｅに対応する光収束部３０が沿うべき線又は点である。
【００７５】
また、視野角を固定した場合、直線１９１の長さは、光収束部３０に対応する定点と導光板７０との間の距離に比例する。このように、光収束部３０は、それぞれの収束点と導光板７０との間の距離が長いほど、予め定められた線１９１に沿う方向に長く形成される。
【００７６】
図７は、定点と光収束部３０が沿うべき線の他の形状を概略的に示す。図７は、４つの定点Ｐ２及び主面１７２を、設計上想定される観察者の移動方向と共に概略的に示す斜視図である。
【００７７】
図７の例では、設計上想定される移動方向は、ｙ軸に平行な軸ａｘのまわりに回転移動する方向である。凹曲線１９２ａ、凹曲線１９２ｂ、点１９２ｃ、凸曲線１９２ｄ、凸曲線１９２ｅは、それぞれ定点Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ２ｄ、及びＰ２ｅに対応する光収束部３０が沿うべき線又は点である。
【００７８】
図７の例では、導光板７０外に収束点に対応する光収束部３０は、凹曲線又は凸曲線に沿って形成される。具体的には、導光板７０の出射面側に収束点を持つ光収束部３０は、凸曲線に沿って形成され、導光板７０の出射面とは反対側に収束点を持つ光収束部３０は、凹曲線に沿って形成される。図３２に関連して後述するように、光収束部３０は、それぞれの収束点を頂点とし、予め定められた軸に対して予め定められた立体角を持つ円錐面と導光板７０との交線に沿って形成される。なお、任意の収束点に対して、同じ形状の円錐面を適用してよい。すなわち、各収束点に適用する円錐面の立体角は、一定であってよい。円錐面の立体角は、設計上想定される移動範囲内の位置と収束点とを結ぶ直線と、収束点を通りｙ軸に平行な軸とがなす角度で定まる。
【００７９】
図８は、定点と光収束部３０が沿うべき線の他の形状を概略的に示す。図８は、４つの定点Ｐ２及び主面１７２を、設計上想定される観察者の移動方向と共に概略的に示す斜視図である。
【００８０】
図８の例では、設計上想定される移動方向は、ｚ軸に平行な軸のまわりに回転移動する方向である。凹曲線１９３ａ、凹曲線１９３ｂ、点１９３ｃ、凸曲線１９３ｄ、凸曲線１９３ｅは、それぞれ定点Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ２ｄ、及びＰ２ｅに対応する。このように、導光板７０の出射面側に収束点を持つ光収束部３０は、凸曲線に沿って形成され、導光板７０の出射面とは反対側に収束点を持つ光収束部３０は、凹曲線に沿って形成される。なお、光収束部３０が沿う線が凹曲線になるか凸曲線になるかは、観察者の移動範囲が導光板７０の中心よりｙ軸プラス側に属するかマイナス側に属するかによって変わる。
【００８１】
図９は、定点と光収束部３０が沿うべき線の他の形状を概略的に示す。図９は、４つの定点Ｐ２及び主面１７２を、設計上想定される観察者の移動方向と共に概略的に示す斜視図である。
【００８２】
図９の例では、設計上想定される観察者の移動方向がｘ軸に対して傾いている。この場合、光収束部３０が沿うべき線１９４は、ｘ軸に対して傾いた直線になる。具体的には、直線１９４ａ、直線１９４ｂ、点１９４ｃ、直線１９４ｄ、直線１９４ｅは、それぞれ定点Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ２ｄ、及びＰ２ｅに対応する。
【００８３】
図６から図９に示されるように、光収束部３０が沿うべき線の形状は、光収束部３０の間で略相似する。また、光収束部３０のそれぞれの収束点と導光板７０との間の距離が長いほど、光収束部３０が沿うべき線は長くなる。
【００８４】
なお、光収束部３０の複数の反射面のうちの一部の反射面を、光収束部３０が形成される線からずらして配置してもよい。例えば、光収束部３０の一部の反射面は、光収束部３０の他の反射面が沿う線から、ｙ軸方向にずれて配置されてよい。また、光収束部３０の一部の反射面は、光収束部３０の他の反射面が沿う線から、ｘ軸方向にずれて配置されてもよい。また、光収束部３０の一部の反射面は、光収束部３０の他の反射面が沿う線から、ｘ軸方向及びｙ軸方向にずれて配置されてよい。一部の反射面をずらす方向は、ｙ軸プラス方向、ｙ軸マイナス方向、ｘ軸プラス方向及びｘ軸マイナス方向のいずれであってよく、それらの方向の任意の組み合わせであってよい。
【００８５】
このように１つの光収束部３０を形成する複数の反射面のうち一部の反射面が、他の反射面が沿う線から予め定められた値以上ずれた位置に形成されてよい。実質的に像の形状や向き等が変わらない範囲内で、少なくとも一部の反射面の位置を、反射面が沿うべき線からずらすことができる。なお、反射面の位置のずらし幅の上限値としては、隣接する収束点の間隔を適用できる。一部の反射面をずらして配置する具体例については後述される。
【００８６】
図１０は、分割配置された反射面を有する光収束部３３を概略的に示す。図１０（ａ）は、反射面を１つずつ分離して配置した場合を示す。１つの光収束部３３において、反射面１５１、反射面１５２を含む複数の反射面が、線１９５に沿って配置されている。反射面１５１及び反射面１５２は、互いに隣接する反射面である。反射面１５１と反射面１５２との間は、線１９５に沿う方向に、予め定められた距離δｘ離間している。同様に、光収束部３３の互いに隣接する任意の反射面の間は、予め定められた距離δｘ離間して設けられる。光収束部３０のそれぞれが有する複数の反射面は、光収束部３０のそれぞれの形成方向に沿って、実質的に等しいピッチで設けられる。
【００８７】
図１０（ｂ）は、反射面が２つずつ分離して配置された光収束部３４を概略的に示す。１つの光収束部３４において、反射面１６１、反射面１６２、反射面１６３及び反射面１６４を含む複数の反射面が、線１９６に沿って配置されている。線１９６に沿って、反射面１６１、反射面１６２、反射面１６３、反射面１６４の順で、ｘ軸マイナス方向に並んでいる。反射面１６２と反射面１６３との間は、線１９６に沿う方向に、予め定められた距離δｘ離間している。なお、反射面１６１と反射面１６２との間も離間しているが、その距離はδｘ未満である。図１０（ｂ）では２つおきに反射面を分離して配置する例を説明したが、一般には、ｎ個（ｎ≧２）おきに反射面を分離して配置してよい。このように、光収束部３０は、光収束部３０の形成方向に連続するｎ個の反射面の複数の組から形成され、ｎ個の反射面の複数の組が、光収束部３０の形成方向に沿って、実質的に等しいピッチで設けられてもよい。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示されるように、各反射面からの光が定点に収束するよう、各反射面は、ｘｙ面に投影した法線の方向が光収束部の長さ方向に沿って断続的に変化する。
【００８８】
光収束部３３及び光収束部３４に関連して説明したように、任意の光収束部は、光収束部が沿って形成されるべき予め定められた線に沿って、複数の部分に分割されていてよい。このように、光収束部を複数の部分に分割することで、いわゆるブラックマトリックス効果が生じて、像のコントラストが高まる場合がある。
【００８９】
図１１は、反射面のピッチ及と入射光の広がり角Δθとの関係を概略的に示す。ここでは、図１０（ａ）に示した反射面１５１及び反射面１５２を含む光収束部３３を取り上げて説明する。
【００９０】
Δψは、反射面１５１と定点Ｐ４とを結ぶ直線と、反射面１５２と定点Ｐ４とを結ぶ直線とがなす角度である。Δψは、５°未満であることが好ましい。すなわち、反射面１５１と反射面１５２とを離間して設ける場合であっても、Δψは５°以上とならないようにすることが好ましい。Δψを５°未満にすることで、１つの光収束部からの出射光の波面を均一にすることができる。
【００９１】
なお、Λは、線１９５に沿う方向に隣接する反射面の中心位置の間の位置差である。Λは、反射面の配列のピッチを表す。主面１７２から定点Ｐ４までの距離ｄよりΛが十分に小さい場合、Δψ＝Λ／ｄと近似できる。
【００９２】
また、Δψ＜Ｃα×Δθが満たされることが好ましい。具体的には、Ｃαとして１．５を適用した場合、Δψ＜１．５Δθが満たされるようにすることが好ましい。これにより、出射光の強度が極端に小さくなる方向が生じることを抑制できる。
【００９３】
また、Δψ＞θ／５が満たされることが好ましい。これにより、出射光をある程度分離できる。そのため、いわゆるブラックマトリックス効果によって、像のコントラストが高まる場合がある。
【００９４】
なお、図３に示すＤｙ（線１９０に直交する方向に隣接する光収束部３０との間の距離）及びΛは、Ｄｙ＜５Λを満たすことが好ましい。
【００９５】
図１１において、光収束部３３が有する反射面１５０及び反射面１５９は、線１９５に沿う方向の両端に位置する反射面である。反射面１５０は、ｘ軸プラス側の端部に位置する。反射面１５９は、ｘ軸マイナス側の端部に位置する。ψは、反射面１５０と定点Ｐ４とを結ぶ直線と、反射面１５９と定点Ｐ４とを結ぶ直線とが成す角度である。ψは、２０°以上であることが好ましい。このように、光収束部が形成された線に沿う方向の２つの端点と、収束点とを結ぶ直線がなす角度は、２０°以上であることが好ましい。
【００９６】
透明な表示装置で像を表示した場合、観察者には像だけでなく表示装置の背景も見える。この場合に観察者は、首を振って像の位置が変わらないことを確認することで、そこに像があることを認識することが多い。首を横に移動する量は、通常、１５０ｍｍ程度である。観察者の顔の位置が導光板から４００ｍｍ程度とすると、その角度は約２１度となる。したがって、ψを２０°未満であると、観察者が首を振ると観察者が像を見ることができなくなる場合がある。
【００９７】
図１２は、像の認識可否に関する実験結果を示す。透明な導光板を用いて点及び線からなる図形の像を形成させ、５人の成人男性を被験者として、首を振った場合に像を認識できたか否かの実験結果を行った。×は、首を振ると像が消えてしまうか、像を立体的に認識できなかったことを示す。○は、首を振っても像を立体的に認識できたことを示す。この実験結果からも、ψを２０°以上にすれば、観察者が首を振っても、観察者が像を認識できることがわかる。
【００９８】
図１３は、光収束部３５の重なりを回避するための配置例を示す。ここでは、光収束部３５の収束点で形成される像が、ｘ軸方向に離間した平行な２本の線１８１及び線１８２を含むとする。線１８１及び線１８２は、ｙ軸方向に延伸する線である。
【００９９】
図示されるように、光収束部３５の反射面が沿う方向に直交する方向（ｙ軸方向）に、光収束部３５ａ、光収束部３５ｂ、光収束部３５ｃ、光収束部３５ｄ、光収束部３５ｅ、光収束部３５ｆの順で並んでいる。このうち、光収束部３５ａがｙ軸プラス方向に位置し、光収束部３５ｆがｙ軸マイナス方向に位置する。
【０１００】
光収束部３５ａは、線１８１上の隣接する定点Ｐ５ａに収束する。光収束部３５ｃは、線１８１上の定点Ｐ５ｃに収束する。光収束部３５ｅは、線１８１上の定点Ｐ５ｅに収束する。線１８１に沿って、定点Ｐ５ａは定点Ｐ５ｃに隣接し、定点Ｐ５ｃは定点Ｐ５ｅに隣接する。
【０１０１】
光収束部３５ｂは、線１８２上の隣接する定点Ｐ５ｂに収束する。光収束部３５ｄは、線１８２上の定点Ｐ５ｄに収束する。光収束部３５ｆは、線１８２上の定点Ｐ５ｆに収束する。線１８２に沿って、定点Ｐ５ｂは定点Ｐ５ｄに隣接し、定点Ｐ５ｄは定点Ｐ５ｆに隣接する。
【０１０２】
この場合、ｙ軸方向に沿って、光収束部３５ａと光収束部３５ｃとの間に、光収束部３５ｂを配置し、光収束部３５ｃと光収束部３５ｅとの間に、光収束部３５ｄを配置する。このように、ｙ軸方向にずらして配置することで、光収束部３５ａのｘ軸マイナス側の部分と光収束部３５ｂのｘ軸プラス側の部分とが重ならないようにすることができる。
【０１０３】
図１４は、光収束部３５の重なりを回避するための他の配置例を示す。図１４は、図１３に示した配置例とは異なり、光収束部３５ｂのうちの一部の反射面、光収束部３５ｄのうちの一部の反射面、及び、光収束部３５ｆのうちの一部の反射面を、他の光収束部３５ａ、他の光収束部３５ｃ及び他の光収束部３５ｅと重ならないように、ｙ軸方向にずらして配置する。
【０１０４】
光収束部３５ｆについて説明すると、光収束部３５ｆの反射面のｘ軸マイナス方向の部分集合３６−１は、ｙ軸方向の位置が光収束部３５ｅと同じであり、光収束部３５ｅのｘ軸マイナス方向の位置にある。これに対し、光収束部３５ｆの反射面のｘ軸プラス方向の部分集合３６−２は、ｙ軸方向の位置を部分集合３６−１よりｙ軸マイナス方向にずらして配置される。これにより、部分集合３６−２が光収束部３５ｅと重ならないようにすることができる。
【０１０５】
光収束部３５ｄ及び光収束部３５ｂについても同様に、ｘ軸プラス側の一部の部分集合をｙ軸マイナス方向にずらすことにより、光収束部３５ａ、光収束部３５ｃと重ならないように配置する。
【０１０６】
このように、光収束部３５に含まれる一部の反射面をずらして配置することで、異なる光収束部３５に含まれる反射面同士が重なることを回避できる。また、一部の反射面をずらして配置することで、複数の反射面が一箇所に集中しないようにすることができる。例えば、複数の反射面が重なったり密接したりすると、反射面の成形ダレ等が原因で迷光が発生して、像のボケが大きくなる場合がある。上述したように、所定のずらし幅の上限値の範囲内で一部の反射面をずらすことで、複数の反射面が重なったり密接したりすることを回避することができ、ひいては像のボケを抑制することができる。
【０１０７】
図１５は、複数の反射面を提供する１つの光素子を概略的に示す。図１５（ａ）は、それぞれ複数の反射面を有する光収束部３０ｃ及び光収束部３０ｄを示す。図１５（ｂ）は、光収束部３０ｃを、１つの連続する光要素である光収束部３６ａで形成した場合を示す。光収束部３６ａは、光収束部３０ｃが有する複数の各反射面の間を接続した反射面を有する。同様に、図１５（ｂ）に示されるように、光収束部３０ｄは、実質的にｘ方向に延伸する１つの光要素である光収束部３６ｂで形成される。光収束部３６ｂの反射面は、ｘｙ面に投影した法線の方向が光収束部３６ｂの長さ方向に沿って連続的に変化する。
【０１０８】
なお、光収束部３０ｃが有する互いに隣接する反射面１４０ａ及び反射面１４０ｂを接続する場合、反射面１４０ａ及び反射面１４０ｂの大きさ及び向きを変えずに、反射面１４０ａ及び反射面１４０ｂの少なくとも一方の位置（ｘｙ面内の位置）を変えて両端を接続してよい。また、光収束部３０ｃが有する全ての反射面１４０を接続せずに、一部の反射面１４０だけを接続してもよい。また、同一の光収束部３０に含まれる反射面同士だけでなく、異なる光収束部３０に含まれる互いに近接する反射面同士を接続してもよい。
【０１０９】
図１５（ｃ）は、それぞれ複数の反射面を有する光収束部３０ｅ、光収束部３０ｆ及び光収束部３０ｇを示す。図１５（ｄ）は、光収束部３０ｅが有する反射面１４０ｅと、光収束部３０ｆが有する反射面１４０ｆと、光収束部３０ｇが有する反射面１４０ｇとを、１つの光要素１１２で形成した場合を示す。光要素１１２は、３つの反射面１１３ａ、反射面１１３ｂ及び反射面１１３ｃを有する。反射面１１３ａの向きは反射面１４０ｅの向きと略一致し、反射面１１３ｂの向きは反射面１４０ｆの向きと略一致し、反射面１１３ｃの向きは、反射面１４０ｇの向きと略一致する。このように、複数の反射面を近接して設ける必要がある場合、当該複数の反射面と向きが略一致する反射面を持つ１つの光要素を形成してよい。
【０１１０】
なお、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）で説明したのと同様に、反射面１４０ｅ及び反射面１４０ｆ及び反射面１４０ｇの大きさ及び向きを変えずに、反射面１４０ｅ及び反射面１４０ｆ及び反射面１４０ｇの少なくとも２つの位置（ｘｙ面内の位置）を変えて、それらの両端を接続してよい。
【０１１１】
図１６は、表示装置１０の断面を概略的に示す。図１７は、表示装置１０の他方の断面を観察者によって視認される像５と共に概略的に示す。表示装置１０は、表示装置７００、表示装置１０２の変形例としての表示装置である。
【０１１２】
表示装置１０は、導光板７と、光源２１とを有する。導光板７は、導光板７０７及び導光板７０に対応する。
【０１１３】
導光板７は、光を出射する出射面である主面７１と、主面７１とは反対側の主面７２とを有する。また、導光板７は、導光板７の四方の端面である端面７３、端面７４、端面７５及び端面７６を有する。端面７３は、導光板７の入光端面である。端面７３には光源２１が設けられ、光源２１からの光は、端面７３から導光板７に入射する。端面７４は、端面７３とは反対側の面である。端面７６は、端面７５とは反対側の面である。導光板７は、主面７１に平行な面内で光を導く。導光板７が導く光の広がり角は、少なくとも主面７１に平行な面内で所定値より小さい。
【０１１４】
図１６には、表示装置１０のｙｚ平面に平行な断面が示される。図１７には、表示装置１０のｘｚ平面に平行な断面が示される。
【０１１５】
光収束部４０ａは、反射面４１、反射面４２及び反射面４３を含む複数の反射面を含む。反射面４１は、光源２１からの光を、反射面４１上の点と定点Ｐ１とを結ぶ直線に沿う方向に反射させる。反射面４２は、光源２１からの光を、反射面４２上の点と定点Ｐ１とを結ぶ直線に沿う方向に反射させる。反射面４３は、光源２１からの光を、反射面４３上の点と定点Ｐ１とを結ぶ直線に沿う方向に反射させる。反射面４１が反射した光線、反射面４２が反射した光線、及び反射面４３が反射した光線のそれぞれを、光線の進む方向と反対の方向に延長したとき、定点Ｐ１に収束する。
【０１１６】
このように、光収束部４０ａが含む複数の反射面は、光源２１からの光を、それぞれの反射面上の点と定点Ｐ１とを結ぶ直線に沿う方向に反射させる。光収束部４０ａが含む複数の反射面が反射した光線のそれぞれを、それぞれの光線の進む方向と反対の方向に延長したとき、定点Ｐ１に収束する。したがって、表示装置１０によれば、定点Ｐ１から、位置Ｖ２から位置Ｖ３の範囲内のどの位置にも向かう光を提供できる。
【０１１７】
光収束部４０ｂは、反射面４６を含む複数の反射面を含む。反射面４６は、光源２１からの光を、反射面４６上の点と定点Ｐ２とを結ぶ直線に沿う方向に反射させる。同様に、光収束部４０ｂが含む複数の反射面は、光源２１からの光を、それぞれの反射面上の点と定点Ｐ２とを結ぶ直線に沿う方向に反射させる。光収束部４０ｂは、光収束部４０ｂが含む複数の反射面が反射した光線は、定点Ｐ２に収束する。
【０１１８】
主面７２には、光収束部４０ａ、光収束部４０ｂと同様、互いに異なる定点に収束する反射光を出射する光収束部を複数有する。こうして、表示装置１０は、定点Ｐ１及び定点Ｐ２を含む複数の収束点の集まりによって、立体的な像５を形成する。なお、反射面４１、反射面４２、反射面４３及び反射面４６を含む各反射面は、光学面の一例である。
【０１１９】
本実施形態では、説明が複雑になることを防ぐために、特に断らない限り、光収束部４０が有する反射面による反射光の進行方向が、導光板７から出射する出射光の進行方向と一致するとみなして説明する。実際には、反射光が主面７１に入射する角度によっては、主面７１において実質的に屈折が生じる場合がある。したがって、反射光の進行方向が出射光の進行方向と厳密に一致しない場合がある。したがって、例えば、「反射面４１が、光源２１からの光を、反射面４１上の点と定点Ｐ１とを結ぶ直線に沿う方向に反射させる」との記載は、反射面４１が、光源２１からの光を反射面４１上の点と定点Ｐ１とを結ぶ直線に厳密に沿う方向に反射させることに限定して解釈すべきではない。上記記載は、例えば反射面４１による反射光の進行方向と主面７２とがなす角度、主面７１の屈折率及び導光板７外の空間の屈折率等を考慮して、反射面４１が、主面７１からの出射光の出射点と定点Ｐ１とを結ぶ直線に出射光の方向が実質的に沿うように、光源２１からの光を反射させることを含む概念である。他の反射面についても同様である。
【０１２０】
端面７３は、主面７１に略直交し、反射面４１と反射面４２とを結ぶ直線に沿う面である。端面７３は、導光板７の入光端面である。光源２１は、端面７３に設けられ、発光した光を端面７３から導光板７に光を入射する。
【０１２１】
導光板７は、光源２１からの光を導く導光体の一例である。導光板７は、光源２１からの光を、主面７１に沿って導く。図１６等に示されるように、主面７２は、反射面４６等の反射面を形成するパターン部８０と、平坦面７９とを含む。平坦面７９は、端面７３から導光板７内に入射した光を反射させて導光し、導光板７内の光を面状に広げる機能を有する領域である。光源２１から端面７３を通じて導光板７の内部に入射した光は、導光板７の主面７１と、導光板７の主面７２の平坦面７９との間で全反射を繰り返す。これにより、端面７３を通じて導光板７の内部に入射した光は、導光板７によって閉じ込められて面状に広がり、端面７３から遠くなる方向へと導光板７内を伝搬する。
【０１２２】
光収束部４０が含む各反射面は、導光板７によって導かれる光源２１からの光を反射させて、導光板７の主面７１から出射させる。具体的には、端面７３から導光板７内に入射した光は、導光板７によって導かれて端面７４、端面７５及び端面７６に達する前に、その一部の光が、光収束部４０が含む反射面に入射する。光収束部４０が含む各反射面は、入射した光を反射して、導光板７の主面７１から出射させる。このように、光収束部４０が含む各反射面は、導光板７によって導かれている光を反射して導光板７の主面７１から出射させる。
【０１２３】
なお、導光板７の端面７４の内側、端面７５の内側及び端面７６の内側は、反射加工が施されている。例えば、端面７４の内側、端面７５の内側及び端面７６の内側は、黒化処理が施されている。
【０１２４】
表１に、反射面を様々なパターン密度と透明感の有無との間の関連性の実験結果を示す。「ＯＫ」は、透明感があると被験者が判断したことを示す。ＮＧは、透明感がないと被験者が判断したことを示す。なお、パターン密度は、主面７２においてパターン部８０が占める面積の密度で表す。
【０１２５】
【表１】
0005861797.tif 000002
【０１２６】
この実験結果で示されるように、パターン密度は、主面７２内の大半の領域において３０％以下であることが好ましい。
【０１２７】
図１８は、パターン部８０を概略的に示す。パターン部８０は、導光板７の主面７２に形成される。パターン部８０は、導光板７の主面７２に形成された三角形凹状の部分である。パターン部８０は、反射面８１、側面８２、側面８３及び背面８４を持つ。前縁８６は、反射面８１と主面７２との境界線である。後縁８７は、背面８４と主面７２との境界線である。
【０１２８】
パターン部８０は、実質的に三角プリズム形状を有する。例えば、反射面８１に垂直な面でパターン部８０を切断した場合の断面形状は三角形である。パターン部８０の断面形状は、直角三角形状であってよい。反射面８１及び背面８４の形状は、四角形である。
【０１２９】
反射面８１は、光源２１を向いており、入射した光源２１からの光を反射する。具体的には、反射面８１は平滑平面であり、入射した光を正反射する。反射面８１は、入射した光を実質的に全反射する。反射面８１は、反射面４１、反射面４２、反射面４３、反射面４６等の反射面を提供する。
【０１３０】
反射面８１により反射光が進む方向は、主として、反射面８１と光源２１との間の位置関係と、反射面８１の角度によって定まる。反射面８１の角度は、例えばパターン部８０の前縁８６とｘ軸とがなす角度γと、反射面８１と主面７２とがなす角度α（すなわち、（主面７２と平行な面と反射面８１とがなす角の鋭角）によって定まる。
【０１３１】
パターン部８０の位置、角度α及び角度γは、例えば次のように設計される。パターン部８０が表す立体像内の定点Ｐｉと、パターン部８０を視認可能とする設計上の視認方向に基づいて、主面７２内のパターン部８０の位置を決定する。決定したパターン部８０の位置と、光源２１の位置とに基づいて、反射面８１による反射光が、定点Ｐｉと反射面８１内の位置（例えば、中心位置）とを結ぶ直線に沿うように、角度α及び角度γを決定する。
【０１３２】
上述したように、実際には、反射光が主面７１に入射する角度によっては、主面７１において屈折が生じる場合がある。したがって、実際には、例えば導光板７の屈折率及び導光板７外の空間の屈折率等に更に基づき、主面７１における反射光の屈折を更に考慮して、角度α及び角度γを決定する。
【０１３３】
次に、導光板７内を導かれている光、並びに、光収束部４０が有する各反射面による反射光の光の広がりについて説明する。導光板７内の各点において、導光板７により導かれる光は、主面７１に平行な面内で光源２１と導光板７内の各点とを結ぶ直線に沿う方向を中心に、小さい広がり角を持つ。具体的には、導光板７内の任意の点において、導光板７によって導光されている光の強度の角度プロファイルをｘｙ面に投影した場合、光源２１とその点とを結ぶ直線に沿う方向を中心として強い方向性を持つプロファイルになる。
【０１３４】
図１６等に示されるように、反射面４１で反射した光は、反射面４１上の点と定点Ｐ１とを結ぶ直線に沿う方向を中心として所定値より小さい広がり角を持つ。特に、反射面４１による反射光の強度の角度プロファイルをｘｚ面に投影した場合、そのプロファイルは強い方向性を持つ。同様に、反射面４２で反射した光は、反射面４２上の点と定点Ｐ１とを結ぶ直線に沿う方向を中心として所定値より小さい広がり角を持つ。また、反射面４３で反射した光は、反射面４３上の点と定点Ｐ１とを結ぶ直線に沿う方向に所定値より小さい広がり角を持つ。
【０１３５】
このように、導光板７内の光はｘｙ面内において所定値より小さい広がり角を持つ。これにより、反射面４１による反射光、反射面４２による反射光、及び反射面４３による反射光も、少なくともｘｚ面内において所定値より小さい広がり角を持つ。そのため、反射面４１の反射光は、位置Ｖ１からｘ方向に実質的にずれた位置は通過しない。また、反射面４２の反射光は、位置Ｖ２からｘ方向に実質的にずれた位置は通過せず、反射面４３の反射光は、位置Ｖ３からｘ方向に実質的にずれた位置は通過しない。そして、光収束部４０ａが有する複数の反射面は、各反射光の波面の集まりによって、Ｐ１から発生したような光の波面４を実現する。光収束部４０ｂが有する複数の反射面も同様に、各反射光の波面の集まりによって、Ｐ２から発生したような光の波面を実現する。そのため、観察者が、位置Ｖ２から位置Ｖ３の範囲内のどの位置にいても、観察者には立体像５として認識される。
【０１３６】
図１９は、導光板７内の光及び反射面４６による反射光の挙動を概略的に示す。図２０は、光収束部４０ｂが含む反射面４６、反射面４７及び反射面４８のそれぞれによる反射光の挙動を概略的に示す。
【０１３７】
図１９に示されるように、反射面４６には、光源２１から端面７３に入射した光線のうちのいくつかの光線が入射する。つまり、反射面４６へ入射する光の入射角度の分布は、ｚ方向について一定の広がりを持つ。そのため、反射面４６による反射光は、ｙ軸方向に一定の広がり持つ。
【０１３８】
反射面４７及び反射面４８についても、反射面４６と同様である。すなわち、反射面４７による反射光及び反射面４８による反射光はそれぞれ、ｙ軸方向に一定の分布を持つ。したがって、図２０に示されるように、反射面４６による反射光、反射面４７による反射光、及び反射面４８による反射光は、定点Ｐ２を含みｙ軸に平行な直線上に集まる。このように、光収束部４０ｂが有する各反射面による反射光は、実質的に１つの収束線に実質的に収束する。反射光が線状に収束する場合でも、観察者には、反射光の全光束のうち観察者の方向に進むごく一部の光束だけが見える。そのため、観察者には問題なく立体像が認識される。なお、反射面４６、反射面４７及び反射面４８による各反射光は、厳密に１つの線上に収束せず、各反射光が向かう方向に多少のずれが生じる場合がある。この場合、観察者の観察位置が移動すると、立体像が変形して見える場合がある。
【０１３９】
図２１は、パターン部８０の変形例としてのパターン部１１８０を概略的に示す斜視図である。パターン部１１８０は、反射面１１８１、側面１１８２、側面１１８３及び背面１１８４を持つ。前縁１１８６は、反射面１１８１と主面７２との境界線である。反射面１１８１は、パターン部１１８０が有する複数の面のうちの光源２１側の面である。
【０１４０】
後縁１１８７は、背面１１８４と主面７２との境界線である。前縁１１８６は、後縁１１８７より長い。反射面１１８１の形状は台形である。背面１１８４の形状は四角形である。また、パターン部１１８０をｘｙ面で切断した断面の形状は台形である。
【０１４１】
光源２１からの光が反射面１１８１に入射する入射方向に見た場合、側面１１８２、側面１１８３及び背面１１８４は、反射面１１８１で隠れる。すなわち、パターン部１１８０が有する複数の面のうち反射面１１８１以外の面を、光源２１と反射面１１８１とを結ぶ直線に沿って反射面１１８１に投影した場合に、反射面１１８１以外の面の全体が、反射面１１８１内に投影される。これにより、光源２１からの光が側面１１８２及び側面１１８３に入射することを抑制できる。また、側面１１８２、側面１１８３及び背面１１８４に成形ダレ等によって広がりが生じても、広がった部分が反射光に与える影響を抑制できる。
【０１４２】
図２２は、パターン部８０の変形例としてのパターン部１２８０を概略的に示す斜視図である。パターン部１２８０は、反射面１２８１及び後面１２８４を持つ。前縁１２８６は、反射面１２８１と主面７２との境界線である。
【０１４３】
反射面１２８１は、パターン部１２８０が有する複数の面のうちの光源２１側の面である。反射面１２８１の形状は、概略には半円形又は半楕円形である。後面１２８４は、曲面である。
【０１４４】
光源２１からの光が反射面１２８１に入射する入射方向に見た場合、後面１２８４は、反射面１２８１で隠れる。例えば、パターン部１２８０が有する複数の面のうち反射面１２８１以外の面を、光源２１と反射面１２８１とを結ぶ直線に沿って反射面１２８１に投影した場合に、反射面１２８１以外の面の全体が、反射面１２８１内に投影される。これにより、光源２１からの光が、後面１２８４に入射することを抑制できる。また、後面１２８４に成形ダレ等によって広がりが生じても、広がった部分が反射光に与える影響を抑制できる。
【０１４５】
図２３は、表示装置１０の変形例としての表示装置１０００を概略的に示す。表示装置１０００は、光源２１の一例としての光源１０２１を有する。光源１０２１は、ｘ軸方向の広がりが比較的に小さい光を導光板７に入射する。
【０１４６】
光源１０２１は、発光部１０２４と、遮光部１０２６とを有する。遮光部１０２６は、開口１０２５を有する。開口１０２５は、ｘ軸方向の光を絞るスリットであってよい。発光部１０２４が発した光のうち、遮光部１０２６の開口１０２５を通過した光だけが、導光板７の端面７３に入射する。これにより、導光板７内への入射光の広がり角を所定値より小さくすることができる。特に、入射光のｘ軸方向の広がりを小さくすることができる。
【０１４７】
光源１０２１を適用した場合、導光板７の端面７３と主面７１の中央の位置Ｃとの間の距離をＬとし、端面７３から入射する光の広がり幅をＷとした場合、Ｗ≦Ｌ／１０を満たすことが好ましい。ここで、開口１０２５のｘ軸方向の幅をＷとして適用してよい。他にも、端面７３から入光する光の強度分布の広がり幅を、Ｗとして適用してよい。例えば、ｘ軸方向の位置を横軸とし、端面７３から入光する光の強度を縦軸で表した光の強度分布において、光強度が最大値の半分となる位置の全幅（半値全幅）を、Ｗとして適用してよい。
【０１４８】
図２４は、表示装置１０の変形例としての表示装置１１００を概略的に示す。表示装置１１００は、光源２１の変形例としての光源１１２１を有する。光源１１２１は、平行化光源である。具体的には、光源１１２１は、ｙ軸に実質的に平行な光を導光板７に入射する。
【０１４９】
光源１１２１は、ｍ個の光源部１１２２−１〜光源部１１２２−ｍを有する。ここで、ｍは、２以上の整数である。光源部１１２２−１〜光源部１１２２−ｍのそれぞれは、ｙ軸に実質的に平行な光を発する平行光光源である。
【０１５０】
光源部１１２２−１は、発光部１１２４−１と、凹面鏡１１２７−１とを有する。凹面鏡１１２７−１は、発光部１１２４−１に対して端面７３とは反対側に設けられる。凹面鏡１１２７−１は、発光部１１２４−１が発光した光を反射して、実質的にｙ軸に平行な光に変換する。これにより、光源部１１２２−１は、導光板７の端面７３に、ｙ軸に実質的に平行な実質的な平行光が入射する。光源部１１２２−２〜光源部１１２２−ｍのそれぞれは、光源部１１２２−１と同様の構成を有する。そのため、光源部１１２２−２〜光源部１１２２−ｍの構成については説明を省略する。
【０１５１】
導光板７の端面７３には、光源部１１２２−１〜光源部１１２２−ｍが、ｘ軸方向に沿って並べて設けられる。これにより、光源１１２１は、導光板７の端面７３の略全面から、ｙ軸に実質的に平行な光を導光板７に入射する。
【０１５２】
図２５は、表示装置１０の変形例としての表示装置１２００を概略的に示す。表示装置１２００は、光源２１の一例としての光源１２２１を有する。
【０１５３】
光源１２２１は、発光部１２２４と、レンズ１２２８とを有する。レンズ１２２８は、発光部１２２４が発した光をコリメートして、導光板７の端面７３に入射する。発光部１２２４は、発散光を発してよい。
【０１５４】
なお、光源２１として、図２３に示す光源１０２１、図２４に示す光源１１２１、及び図２５に示す光源１２２１のいずれかを適用して、図４、図５等に関連して上述したΔθに係る条件が満たされるようにしてよい。
【０１５５】
図２６は、表示装置１０の変形例としての表示装置１３００を概略的に示す。表示装置１３００は、表示装置１０が備える構成要素に加えて、カバーフィルム１３０１及びカバーフィルム１３０２を更に備える。
【０１５６】
カバーフィルム１３０１は、主面７１に設けられる。カバーフィルム１３０１は、導光板７の屈折率より低い屈折率を持つ接着層１３０３によって、主面７１に接着される。カバーフィルム１３０２は、主面７２に設けられる。カバーフィルム１３０２は、導光板７の屈折率より低い屈折率を持つ接着層１３０４によって、主面７２に接着される。なお、カバーフィルム１３０２は、カバーフィルム１３０２と主面７２との間において、反射面を持つパターン部を形成する凹部に空気が入るように設けられる。
【０１５７】
カバーフィルム１３０１及びカバーフィルム１３０２を設けることで、導光板７の表面にキズが付くことを防止できる。そのため、設計された光束の方向とは異なる方向の出射光が増加することを抑制できる。
【０１５８】
カバーフィルム１３０１及びカバーフィルム１３０２は、反射防止層を有してよい。カバーフィルム１３０１及びカバーフィルム１３０２は、反射防止膜（ＡＲコート（減反射コーティング））を有してよい。これにより、導光板７の表面における反射を低下させ、光の透過率を高めることができる。なお、表示装置１３００の変形例として、カバーフィルム１３０１を有し、カバーフィルム１３０２を有しない構成を採用できる。また、表示装置１３００の他の変形例として、カバーフィルム１３０２を有し、カバーフィルム１３０１を有しない構成を採用できる。なお、反射防止層は、主面７１及び主面７２の少なくとも一方に直接形成されてよい。
【０１５９】
図２７は、カバーフィルム１３０１の断面構造を概略的に示す。カバーフィルム１３０１は、基材層１３１０、表面層１３１１及び表面層１３１２を有する。
【０１６０】
一例として、基材層１３１０の屈折率は、表面層１３１１の屈折率より高い。また、基材層１３１０の屈折率は、表面層１３１２の屈折率より高い。基材層１３１０は、ポリカーボネートで形成されてよい。表面層１３１１は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂で形成されてよい。なお、カバーフィルム１３０２は、カバーフィルム１３０１と同様の構成を有してよい。
【０１６１】
図２８は、主面７２の反射面の設計例を概略的に示す。図２８（ａ）は、設計上の定点Ｐａ及び光束の収束範囲を概略的に示すｙｚ面の平面図である。定点Ｐａは、導光板７よりｚ軸プラス方向（観察者側）に位置する。収束範囲は、導光板７の法線に対して３０°である。
【０１６２】
図２８（ｂ）は、設計上の収束範囲を概略的に示すｘｙ面の平面図である。ｘｙ面内において、収束する光束の方向は、−３０°以上３０°以内の範囲内で、３°毎に設定される。設計上の光束の数は２１個である。
【０１６３】
１つの定点Ｐａについて、２１方向の光束に対応する２１個の反射面の位置及び向きが定められる。各反射面の位置及び向きは、反射光の方向が、収束範囲内の対応する方向に向くように定められる。このようにして各反射面の位置及び向きを定めることで、各反射面による反射光は定点Ｐａに集まる。したがって、各反射面による反射光は、定点Ｐａと各反射面上の点とを結ぶ直線上に沿うこととなる。
【０１６４】
図２８（ｃ）は、上述の設計例で定まる反射面の位置及び向きを概略的に示す。図２８（ｃ）には、主面７２上の光収束部４０ｃ及び光収束部４０ｄが示されている。光収束部４０ｃに含まれる反射面による反射光は、導光板７からｚ軸プラス方向に第１の距離だけ離れている定点に集まる。光収束部４０ｄに含まれる反射面による反射光は、導光板７からｚ軸方向に第２の距離だけ離れている定点に集まる。ここで、第１の距離は、第２の距離より大きい値である。
【０１６５】
図２９は、主面７２の反射面の設計例を概略的に示す。図２９（ａ）は、設計上の定点Ｐｂ及び収束範囲を概略的に示すｙｚ面の平面図である。定点Ｐｂは、導光板７よりｚ軸マイナス方向（観察者とは反対側）に位置する。収束範囲は、導光板７の法線に対して３０°である。
【０１６６】
図２９（ｂ）は、設計上の収束範囲を概略的に示すｘｙ面の平面図である。ｘｙ面内において、収束する光束の方向は、−３０°以上３０°以内の範囲内で、３°毎に設定される。したがって、設計上の光束の数は２１個である。
【０１６７】
１つの定点Ｐｂについて、２１方向の光束に対応する２１個の反射面の位置及び向きが定められる。各反射面の位置及び向きは、反射光の方向が、収束範囲内の対応する方向に向くように定められる。このようにして各反射面の位置及び向きを定めることで、各反射面による反射光の方向をｚ軸マイナス側に延長した場合、定点Ｐｂに集まる。したがって、図２８における観察者側の定点Ｐａの場合と同様に、各反射面による反射光は、定点Ｐｂと各反射面上の点とを結ぶ直線上に沿うこととなる。
【０１６８】
図２９（ｃ）は、上述の設計例で定まる反射面の位置及び向きを概略的に示す。図２９（ｃ）には、主面７２上の光収束部４０ｅ及び光収束部４０ｆが示されている。光収束部４０ｅに含まれる反射面による反射光の方向をｚ軸マイナス側に延長した場合、導光板７からｚ軸方向に第１の距離だけ離れている定点に集まる。光収束部４０ｆに含まれる反射面による反射光をｚ軸マイナス側に延長した場合、導光板７からｚ軸マイナス方向に第２の距離だけ離れている定点に集まる。ここで、第１の距離は、第２の距離より大きい値である。
【０１６９】
図２８及び図２９等に関連して説明した設計方法は、各定点について設計上の観察者の移動方向が平面内にある場合の設計方法である。この設計方法は、表示装置１０の利用環境において、観察者の移動の自由度がｘ軸方向に高いことが予測される場合に最適である。
【０１７０】
この設計方法によれば、１つの光収束部４０が有する複数の反射面のうち隣接する反射面と定点とを結ぶ直線がなす角度は、予め定められた分解角度（例えば、３°）をなす。これにより、隣接する反射面を離間させつつ、予め定められた角度範囲内（例えば、−３０°から３０°）において、定点から発生するように広がる波面を生成できる。これにより、いわゆるブラックマトリックス効果が生じて、像のコントラストを高めることができる場合がある。分解角度、角度範囲及び光の広がり等の関係については、図４、図５等に関連して説明したとおりである。
【０１７１】
図３０は、導光板７の近傍に定点Ｐａを設定した場合の反射面の設計例を概略的に示す。図３０には、主面７２上の光収束部４０ｇ及び光収束部４０ｈが示されている。光収束部４０ｇに含まれる反射面は、導光板７からｚ軸方向に第３の距離だけ離れている定点に対して定められた反射面である。光収束部４０ｈが属する反射面は、導光板７からｚ軸方向に第４の距離だけ離れている定点に対して定められた反射面である。ここで、第２の距離＞第３の距離＞第４の距離である。
【０１７２】
図２８及び図３０に示されるように、導光板７から定点Ｐａまでの距離が小さくなるほど、反射面の配置密度が高くなる。特に図３０の光収束部４０ｈの反射面は、光源２１からの光の進行方向に沿って見た場合に、隣接する反射面と一部が重なっている。そのため、観察者が設計上の光束の方向から見た場合に、設計上意図される反射面による反射光だけでなく、当該反射面に隣接する反射面による反射光が観察者に見えてしまう場合がある。そのため、観察者に認識される立体像にぼけが生じる場合がある。
【０１７３】
図３１は、導光板７の近傍の定点に対する反射面の２つの設計例を概略的に示す。図３１（ａ）は、反射面の第１の配置例を示す。図３１（ｂ）は、反射面の第２の配置例を示す。
【０１７４】
図３１（ａ）の設計例によると、反射面のｙ軸座標を、反射面のｘ座標が大きいほど、大きくする。これにより、反射面の配列方向をｘ方向に実質的に平行にする場合と比べて、反射面の配置密度が高くなることによる影響を抑制できる。なお、反射面のｙ座標を、反射面のｘ座標が大きいほど小さくしてもよい。
【０１７５】
図３１（ａ）の設計例によると、ｘ軸に沿って反射面のｙ座標を並べた場合に、反射面のｙ座標を、ｙ軸プラス方向及びｙ軸マイナス方向に交互にずらす。このように、反射面をジグザグ状にずらして配置する。これにより、反射面の配列方向をｘ方向に実質的に平行にする場合と比べて、反射面の配置密度が高くなることによる影響を抑制できる。
【０１７６】
図３１（ａ）及び図３１（ｂ）に示すように、反射面の位置をずらした場合、ずらした後の反射面の位置と、定点Ｐａとに基づいて、反射面の角度を決定する。例えば、反射面の角度として、図１８で説明した角度γ及び角度αを決定する。
【０１７７】
図３２は、反射面の配置の他の設計例を概略的に示す。図３２で説明する設計方法は、収束する光束の方向が基準方向と角度θをなす場合の設計方法を説明する。ここでは、定点Ｐｃを原点とする座標軸を用いて説明する。
【０１７８】
定点Ｐｃは、主面７２よりｚ軸マイナス方向の位置にある。定点Ｐｃを通り、ｙ軸と角度θをなす円錐２００を考える。円錐２００と主面７２との交線２０２上に、反射面を設置する。光束の方向を定める場合、円錐２００をｘｙ面内で切断した円上において、予め定められた角度毎に定めてよい。一例として、円２１０上でｚ軸の投影軸２２０に対して、予め定められた角度範囲を設定して、予め定められた角度分解能毎に光束の方向を定めてよい。
【０１７９】
図３３は、図３２に反射面の位置の設計例を概略的示す。図３３（ａ）は、導光板７よりｚ軸プラス方向（観察者側）に定点Ｐｃを設定した場合の反射面の位置及び向きを概略的に示す。光束の方向は、θ＝３０°において、−３０°以上３０°以内の角度範囲内に、３°の角度分解能毎にとる。
【０１８０】
図３３（ａ）には、主面７２上の光収束部５０ａ及び光収束部５０ｂが示されている。光収束部５０ａに含まれる反射面による反射光は、導光板７からｚ軸プラス方向に第１の距離だけ離れている定点に集まる。光収束部５０ｂに含まれる反射面による反射光は、導光板７からｚ軸方向に第２の距離だけ離れている定点に集まる。ここで、第１の距離は、第２の距離より大きい値である。
【０１８１】
図３３（ｂ）は、ｚ軸マイナス方向（観察者とは反対側側）に定点Ｐｃを設定した場合の反射面の位置及び向きを概略的に示す。収束する光の方向は、θ＝３０°において、−３０°以上３０°以内の角度範囲内に、３°の角度分解能毎にとる。
【０１８２】
図３３（ｂ）には、主面７２上の光収束部５０ｄ及び光収束部５０ｃが示されている。光収束部５０ｃに含まれる反射面による反射光の方向をｚ軸マイナス側に延長した場合、導光板７からｚ軸マイナス方向に第１の距離だけ離れている定点に集まる。光収束部５０ｄに含まれる反射面による反射光をｚ軸マイナス側に延長した場合、導光板７からｚ軸方向に第２の距離だけ離れている定点に集まる。ここで、第１の距離は、第２の距離より大きい値である。
【０１８３】
図３２及び図３３に関連して説明した設計方法は、表示装置１０の利用環境において、観察者の移動の自由度が、特定方向のまわりの角度方向に高いことが予測される場合に最適である。これにより、立体像のゆがみを抑制できる。
【０１８４】
図３４は、表示装置１００の設置例を概略的に示す。なお、特に断らない限り、表示装置１００とは、表示装置１０、表示装置１０００、表示装置１１００、表示装置１２００、表示装置１２００、及び、表示装置１０の変形例として後述する表示装置を総称する。つまり、表示装置１００を、表示装置１０、表示装置１０００、表示装置１１００、表示装置１２００、表示装置１２００、及び、表示装置１０の変形例として後述する表示装置の任意の表示装置で置き換えることができる。
【０１８５】
図３４（ａ）は、表示装置１００を観察者３００の頭部より鉛直上方に設置した状態を示す。表示装置１００は、光源２１が鉛直上方に位置するように設置されている。反射面からの光が出射可能な角度範囲は、図１８に示される角度αによって変わる。図１８に示す角度αが大きくしていくと、光源２１側に向かう光を出射可能になる。しかし、角度αが大きい反射面は製造が容易でない。そのため、図３４（ａ）に示されるように、出射光の方向は、光源２１から離れる方向になるよう設計することが望ましい。光収束部４０のそれぞれは、それぞれの光収束部４０の位置より、導光板７により導かれる光の向きの側の空間に向かう出射光を、主面７１から出射させることが望ましい。図３４（ｂ）は、表示装置１００の傾斜角を調整して配置した状態を示す。観察者３００が表示装置１００を見る方向が、設計上の観察方向に沿うように、表示装置１００の傾斜角が調整されている。
【０１８６】
図３５は、表示装置１００の利用例を概略的に示す。図３５（ａ）は、表示装置１００を看板４１０に適用した状態を示す。表示装置１００は透光性を有するので、表示装置１００を看板４１０に追加的に適用しても、観察者に違和感を与えることがない。
【０１８７】
図３５（ｂ）は、表示装置１００を壁に適用した状態を示す。表示装置１００は、壁から離れて例えば廊下上に浮いているように認識される立体像を提示できる。
【０１８８】
図３５（ｃ）は、表示装置１００及び表示装置１１０をドア及び壁に適用した状態を示す。なお、表示装置１１０とは、表示装置１００と同様に、表示装置１０、表示装置１０００、表示装置１１００、表示装置１２００、表示装置１２００、及び、表示装置１０の変形例として後述する表示装置を総称する。表示装置１００及び表示装置１１０は、ドアより奥の経路を分かり易く示すことができる。
【０１８９】
図３６は、表示装置１００の利用例を概略的に示す。図３６（ａ）は、表示装置１００をバーチャルスイッチに適用した状態を示す。表示装置１００は、物体の存在を検出する検出部と、バーチャルスイッチのＯＮ面の位置に物体が存在することを検出部で検出された場合に、バーチャルスイッチが押されたことを通知する制御部を有してよい。例えば、制御部は、光源２１が発光する光の色を変えることにより、バーチャルスイッチが押されたことを通知してよい。また、制御部は、バーチャルスイッチのＯＮ面の位置に物体が存在することを検出部で検出された場合に、バーチャルスイッチが押されたことを示す信号を外部に出力してよい。
【０１９０】
図３６（ｂ）は、表示装置１００を指紋認証装置とともに実装した状態を示す。表示装置１００は、指紋検出装置４２０の近傍に、矢印の立体像４３０として認識される像を提示する。立体像４３０は、指の移動先の位置である目標位置を示してよい。目標位置は、指紋検出装置４２０より上方の位置であってよい。指の目標位置を指紋検出装置４２０より上方の位置にすることで、指紋検出装置４２０の検出精度が高まる場合がある。
【０１９１】
なお、表示装置１００は、物体の存在を検出する検出部と、立体像４３０が示す位置に物体が存在することを検出部で検出された場合に、物体が予め定められた位置に存在することを通知する制御部を有してよい。例えば、制御部は、光源２１が発光する光の色を変えることにより、物体が予め定められた位置に存在することを通知してよい。これにより、指紋検出の検出精度が高まる場合がある。
【０１９２】
図３６（ｃ）及び図３６（ｄ）は、表示装置１００の利用例を概略的に示す。表示装置１００は、タッチパネル４００とともに実装される。図３６（ｃ）は、表示装置１００をｚ軸プラス方向の位置からｚ軸に沿って見た場合の上面図である。図３６（ｄ）は、表示装置１００及びタッチパネル４００を備える表示入力システムのｙｚ断面の断面図である。
【０１９３】
図３６（ｃ）及び図３６（ｄ）に示されるように、表示装置１００は、図３６（ａ）に示すバーチャルスイッチの像と同様の立体像４５０を表示する。タッチパネル４００は、液晶パネル等の表示部４０１と、タッチセンサ４０２とを有する。タッチパネル４００は、表示入力装置の一例である。タッチパネル４００は、表示装置１００の主面７２側に設けられる。タッチパネル４００の表示面は、表示装置１００の主面７２に対向する。表示装置１００は、タッチパネル４００の表示部４０１によって表示された平面画像４６０に重畳して、バーチャルスイッチの立体像４５０を形成する。
【０１９４】
タッチセンサ４０２は、抵抗膜方式、静電容量方式等のタッチセンサである。タッチパネル４００は、タッチセンサ４０２で検出されたタッチ位置を示す位置信号を、外部に出力する。位置信号は、タッチされたｘｙ面内の位置の座標を示す信号であってよい。タッチパネル４００は、位置信号を表示装置１００に出力してよい。表示装置１００は、タッチパネル４００から取得した位置信号が示すタッチ位置が、立体像４５０を形成したｘｙ面内の位置に対応する位置である場合、バーチャルスイッチが押されたと判断してよい。
【０１９５】
表示装置１００が透明であるので、観察者は、タッチパネル４００に表示された画像４６０を、表示装置１００の主面７１側から視認することができる。なお、表示装置１００及びタッチパネル４００によって提供される表示入力機能に加えて、タッチパネル４００によって平面内の表示入力機能が提供されてもよい。
【０１９６】
図３７は、表示装置１００の表示例を概略的に示す。図３７（ａ）は、縦ラインの多い立体像として認識される像の表示例である。縦ラインを多くすることで、観察者は立体像として認識し易くなる。
【０１９７】
図３７（ｂ）は、２次元像を含む表示例である。「ＥＸＩＴ」は２次元像であり、表示装置１００の表示面上に描画される、任意の観察方向から視認できる像である。
【０１９８】
図３８は、表示装置１００の他の表示例を概略的に示す。表示装置１００は、表示装置１００の表示面から突き出る２つの面上に描かれた立体像として認識される像を形成する。
【０１９９】
図３９は、複数の表示装置によって１つの連続する立体像の表示例を概略的に示す。図３９（ａ）は、表示装置１００及び表示装置１１０によって、表示装置１００及び表示装置１１０を突き抜けるような立体像を概略的に示す。表示装置１００及び表示装置１１０は、表示面が平行になるように配置される。表示装置１００及び表示装置１１０は、表示面の少なくとも一部が重なるように配置される。立体像の部分５００は、表示装置１００が形成した像によって認識される部分である。立体像の部分５１０は、表示装置１１０が形成した像によって認識される部分である。
【０２００】
なお、図３９（ａ）は、観察者によって認識される立体像を分かり易く表すことを目的として、観察者の視点とは異なる視点から立体像を描いている。観察者の視点から図３９（ａ）のような像が見えるわけではない。
【０２０１】
図３９（ｂ）は、表示装置１００の表示面の法線と表示装置１１０の表示面の法線が交差するように配置した場合の表示例を概略的に示す。図３９（ａ）と同様に、立体像５４０として認識される像の一部は表示装置１００によって形成され、他の一部は少なくとも表示装置１１０によって形成される。
【０２０２】
図４０は、円筒形の表示面を有する表示装置１２０による表示例を概略的に示す。表示装置１２０は、平板状の導光板７に代えて円筒形の導光体を適用した点を除いて、表示装置１００等と同様の構成を有する。表示装置１２０は、円筒形の表示面で囲まれる空間内に立体像５５０が存在するように認識される像を形成する。
【０２０３】
図４１は、表示装置１０の変形例としての表示装置１４００を概略的に示す。表示装置１４００は、導光板７に代えて導光板１４０７を有するとともに、接着層１４１０及び透光性シート１４８０とを有する。導光板１４０７は、導光板７の主面７１に対応する主面１４７１と、導光板７の主面７２に対応する主面１４７２とを有する。導光板１４０７は、反射面を有しない点を除いて、導光板７と同様の構成を有する。
【０２０４】
透光性シート１４８０は、導光板１４０７の主面７２に設けられる。透光性シート１４８０は、導光板１４０７の屈折率より低い屈折率を持つ接着層１４１０によって、主面１４７２に接着される。透光性シート１４８０には、光収束部１４４０ａ、光収束部１４４０ｂを含む複数の光収束部が形成される。光収束部１４４０ａは、反射面１４４１を含む複数の反射面を含む。光収束部１４４０ｂは、反射面１４４６を含む複数の反射面を含む。光収束部１４４０ａは光収束部４０ａに対応し、光収束部１４４０ｂは光収束部４０ｂに対応する。また、反射面１４４１は反射面４１に対応し、反射面１４４６は反射面４６に対応する。この表示装置１４００によれば、透光性シート１４８０を交換可能になる。例えば、透光性シート１４８０を交換することで、表示装置１４００が形成する像を異ならせることができる。
【０２０５】
図４２は、透光性シート１４８０を利用した表示装置１５００を概略的に示す。表示装置１５００は、導光板１５０７と、光源１５２１と、透光性シート１４８０とを有する。導光板１５０７は、導光板１４０７に対応する。光源１５２１は、光源２１に対応する。
【０２０６】
導光板１５０７の表示面は、２次元表示領域１５６０を有する。導光板１５０７は、２次元表示領域１５６０には、面状の光を出射する。導光板１５０７は、２次元表示領域１５６０以外の領域には、導光板１４０７のように反射面や散乱面を有しない。これにより、導光板１５０７の２次元表示領域１５６０以外の領域に透光性シート１４８０を設けることで、透光性シート１４８０により形成される像によって立体像を提供できる。
【０２０７】
図４３は、表示装置１０の変形例としての表示装置１７００を概略的に示す。表示装置１７００は、導光板１７０７と、光源１１２１と、光源１７２２とを有する。導光板１７０７は、導光板７に対応する。光源１１２１は、光源２１と同様に、導光板１７０７のｘｚ面に平行な入光端面に設けられる。光源１７２２は、ｘｚ面とは直交する側面１７７５に設けられる。側面１７７５は、導光板１７０７への入光端面として機能する。
【０２０８】
導光板１７０７には、光収束部４０ａ及び光収束部１７４０ｂと同様の光収束部１７４０ａ及び光収束部１７４０ｂを含む複数の光収束部１７４０が形成されている。また、導光板１７０７には、光源２１からの光を散乱する複数の光散乱部を有する散乱パターン群１７９０が形成されている。光散乱部は、例えばｚ軸プラス方向に直立する円錐状のパターンである。散乱パターン群１７９０は、光散乱部の位置によって定まる２次元像を形成する。
【０２０９】
光源１１２１を発光させた場合、光源１１２１からの光は、光収束部１７４０ａ及び光収束部１７４０ｂを含む複数の光収束部１７４０がそれぞれ有する反射面によって反射される。これにより、立体像が導光板１７０７からの光によって形成される。また、光源１１２１からの光は、散乱パターン群１７９０が有する光散乱部によって散乱されて、導光板１７０７上に２次元像を形成する。
【０２１０】
光源１７２２は、光源２１とは異なる位置に設けられ、散乱パターン群１７９０が含む複数の光散乱部に入射し、光収束部１７４０がそれぞれ含む反射面に実質的に入射しない光を発する。したがって、光源１１２１を発光させずに光源１７２２を発光させた場合、光源１７２２からの光は、光収束部１７４０がそれぞれ有する反射面には実質的に入射せず、散乱パターン群１７９０が有する光散乱部によって散乱される。これにより、導光板１７０７には、散乱パターン群１７９０が有する光散乱部の位置によって定まる２次元像だけが実質的に形成される。
【０２１１】
表示装置１７００は、光源１１２１の発光状態及び光源１７２２の発光状態を制御する制御部を更に備える。具体的には、制御部は、少なくとも光源１１２１が発光している状態と、光源１１２１が発光せず光源１７２２が発光している状態とを切り換える。なお、発光状態とは点灯状態、点滅状態を含む概念である。
【０２１２】
図４４は、導光板１７０７に形成される像から認識される像の一例を概略的に示す。立体像１７３０は、光収束部１７４０がそれぞれ含む反射面によって形成される像から認識される立体像である。２次元像１７３２は、散乱パターン群１７９０が有する光散乱部によって形成される２次元像である。
【０２１３】
図４５は、表示装置１０の変形例としての表示装置１８００を概略的に示す。図４６は、表示装置１８００のｘｚ面の断面図を概略的に示す。
【０２１４】
表示装置１８００は、第１ユニット１８１１と、第２ユニット１８１２と、第３ユニット１８１３とを有する。第１ユニット１８１１、第２ユニット１８１２及び第３ユニット１８１３のそれぞれは、表示装置１０と略同様の構成を有する。
【０２１５】
第１ユニット１８１１は、ｚ軸マイナス方向からｚ軸プラス方向に沿って、第３ユニット１８１３、第２ユニット１８１２、第１ユニット１８１１の順で設けられる。第１ユニット１８１１と第２ユニット１８１２とは、接着層１８８０で接着されている。接着層１８８０の屈折率は、第１ユニット１８１１及び第２ユニット１８１２がそれぞれ有する導光板のいずれの屈折率より低い。第２ユニット１８１２と第３ユニット１８１３とは、接着層１８８２で接着されている。接着層１８８２の屈折率は、第２ユニット１８１２及び第３ユニット１８１３がそれぞれ有する導光板のいずれの屈折率より低い。
【０２１６】
第１ユニット１８１１が有する光源１８２１と、第２ユニット１８１２が有する光源１８２２との間には、遮光部１８７０が設けられる。これにより、光源１８２１からの光が第２ユニット１８１２に入射することを抑制できる。また、光源１８２２からの光が第１ユニット１８１１に入射することを抑制できる。また、第３ユニット１８１３が有する光源１８２３と、第２ユニット１８１２が有する光源１８２２との間には、遮光部１８７２が設けられる。これにより、光源１８２３からの光が第２ユニット１８１２に入射することを抑制できる。また、光源１８２２からの光が第３ユニット１８１３に入射することを抑制できる。これにより、ユニット間で入射光が混ざることを抑制できる。
【０２１７】
表示装置１８００は、光源１８２１の発光状態、光源１８２２の発光状態及び光源１８２３の発光状態の組み合わせを切り換える制御部を更に供える。制御部の機能について、説明する。
【０２１８】
一実施形態において、第１ユニット１８１１、第２ユニット１８１２及び第３ユニット１８１３は、それぞれ略同一の像を形成する。具体的には、位置Ｖ１から表示装置１８００を見た場合に、第１ユニット１８１１に形成される像の形状は、第２ユニット１８１２に形成される像の形状及び第３ユニット１８１３に形成される像の形状と略同一である。また、第１ユニット１８１１に形成される像の位置は、第２ユニット１８１２に形成される像の位置及び第３ユニット１８１３に形成される像の位置と略同一である。位置Ｖ２から表示装置１８００を見た場合についても、位置Ｖ１から表示装置１８００を見た場合と同様に、各ユニットで形成される像の形状及び位置は互いに同一である。位置Ｖ３から表示装置１８００を見た場合も同様である。
【０２１９】
すなわち、第２ユニット１８１２が有する光収束部は、第１ユニット１８１１が有する光収束部が形成する立体像と同一の立体像を形成するために、第１ユニット１８１１が有する反射面と１対１で対応する反射面を有する。そして、第２ユニット１８１２が有する各反射面は、光源１８２２からの光を、第１ユニット１８１１の対応する反射面による反射光の進行方向と略同一の方向に、反射光を反射する。
【０２２０】
光源１８２１が発する光の波長域、光源１８２２が発する光の波長域、及び光源１８２３が発する光の波長域は互いに異なる。例えば、光源１８２１は、青の波長域の光を発し、光源１８２２は、緑の波長域の光を発し、光源１８２３は、赤の波長域の光を発する。これにより、表示装置１８００は、立体像を任意の色で提供できる。
【０２２１】
表示装置１８００が備える制御部は、光源１８２１の発光強度、光源１８２２の発光強度及び光源１８２３の発光強度の組み合わせを切り換える。これにより、認識される立体像の色を切り換えることができる。例えば、表示装置１８００は、赤く認識される立体像を形成する場合に、光源１８２３のみを発光させる。表示装置１８００は、灰色の立体像を形成する場合に、光源１８２１の発光強度、光源１８２２の発光強度及び光源１８２３の発光強度を略同一にする。
【０２２２】
他の実施形態において、第１ユニット１８１１、第２ユニット１８１２及び第３ユニット１８１３は、それぞれ互いに実質的に異なる像を形成してよい。具体的には、位置Ｖ２から位置Ｖ３の範囲内の特定の位置から表示装置１８００を見た場合に、第１ユニット１８１１に形成される像の形状は、第２ユニット１８１２に形成される像の形状とも、第３ユニット１８１３に形成される像の形状とも実質的に異なる。また、第１ユニット１８１１に形成される像の位置は、第２ユニット１８１２に形成される像の位置とも、第３ユニット１８１３に形成される像の位置とも実質的に異なってよい。
【０２２３】
第１ユニット１８１１は、位置Ｖ２から位置Ｖ３の範囲内の観察者に、第１立体像を提供する。また、第２ユニット１８１２は、当該観察者に、第１立体像とは異なる第２立体像を提供する。また、第３ユニット１８１３は、当該観察者に、第１立体像及び第２立体像とは異なる第３立体像を提供する。表示装置１８００が備える制御部は、第１ユニット１８１１による像の形成状態と、第２ユニット１８１２による像の形成状態と、第３ユニット１８１３による像の形成状態との組み合わせを切り換える。例えば、表示装置１８００が備える制御部は、観察者に第１立体像を提供する場合に、光源１８２２及び光源１８２３を発光させていない状態で、光源１８２１を発光させる。また、表示装置１８００が備える制御部は、第２立体像を提供する場合に、光源１８２１及び光源１８２３を発光させていない状態で、光源１８２２を発光させる。また、表示装置１８００が備える制御部は、第３立体像を提供する場合に、光源１８２１及び光源１８２２を発光させていない状態で、光源１８２３を発光させる。これにより、観察者に認識される立体像を切り換えることができる。
【０２２４】
図４７は、表示装置１０の変形例としての表示装置１９００を概略的に示す。表示装置１９００は、光源１８２１、光源１８２２及び光源１８２３の位置が表示装置１８００と異なる点を除いて、表示装置１８００と同様の構成を有する。光源１８２１、光源１８２２及び光源１８２３は、設けられている互いにｘ方向の位置が互いに異なる。例えば、光源１８２２は、光源１８２１よりｘ軸マイナス方向に位置する。また、光源１８２３は、光源１８２１よりｘ軸プラス方向に位置する。これにより、ユニット間で入射光が混ざることを抑制できる。
【０２２５】
図４８は、表示装置１８００の利用例を概略的に示す。図４８は、表示装置１８００を指紋認証装置とともに実装した状態を示す。ここで、表示装置１８００は、第１ユニット１８１１、第２ユニット１８１２及び第３ユニット１８１３が、それぞれ互いに異なるｚ軸方向の位置にある立体像を形成できる。
【０２２６】
表示装置１８００は、指紋検出装置４２０の近傍に、矢印の立体像４３０として認識される像を提示する。例えば、立体像４３０は、第１ユニット１８１１によって表示される。
【０２２７】
表示装置１８００は、物体の位置を検出する検出部を更に備える。表示装置１８００は、検出部で検出された物体の位置の近くに、立体像１８０４を表示させる。例えば、第２ユニット１８１２による立体像１８０４が表す位置の近くで物体が検出された場合に、光源１８２１を発光させて、立体像１８０４を表示させる。そして、表示装置１８００は第３ユニット１８１３による立体像が表す位置の近くで物体が検出された場合に、光源１８２２の発光を停止して、光源１８２３を発光させて、第３ユニット１８１３による立体像を表示させる。これにより、指のｚ軸方向の位置に追従して、現在の指の位置を利用者に通知できる。
【０２２８】
図４９は、表示装置１０の変形例としての表示装置２０００を概略的に示す。図４９（ａ）は、表示装置２０００のｘｚ面内の断面図である。図４９（ｂ）及び図４９（ｃ）は、表示装置２０００の斜視図である。表示装置２０００は、光源２１に代えて３つの光源２０２１、光源２０２２及び光源２０２３を有し、これらの光源の発光状態の組み合わせを切り換える制御部を更に備える点で、表示装置１０と異なる。図４９には、光収束部４０ａに含まれる反射面４１、反射面４２、反射面４４及び反射面４５が示されている。なお、光源２０２１は、光源２１に対応する。
【０２２９】
ここで、図４９（ａ）を参照して、光源２０２２を発光させた場合について説明する。反射面４４は、光源２０２２からの光を、反射面４４上の点と点Ｐ１'とを結ぶ直線に沿う方向に反射する。また、反射面４５は、光源２０２２からの光を、反射面４５上の点と点Ｐ１'とを結ぶ直線に沿う方向に反射する。図４９に示されるように、Ｐ１とＰ１'の位置は異なる。したがって、光源２０２１を発光させた場合と光源２０２２を発光させた場合とで、形成される立体像が変わる。そのため、異なる位置の光源を発光させることで、後述するように立体像の角度を変えたり、立体像を回転させたりすることができる場合がある。
【０２３０】
図４９（ｂ）及び図４９（ｃ）は、発光させる光源の切り換えによって、光束が収束する定点が変化する様子を概略的に示す。図４９（ｂ）は、光源の切り換えによって、観察者側に収束する定点が変化する様子を概略的に示す。光源２０２１を発光させた場合は、定点Ｐに収束する光が生成される。光源２０２２を発光させた場合は、定点Ｐ'に収束する光が生成される。光源２０２３を発光させた場合は、定点Ｐ''に収束する光が生成される。このように、発光させる光源の切り換えによって、観測者側の定点が変化する。図４９（ｃ）に示されるように、観察者側とは反対側の定点についても同様である。光源２０２１を発光させた場合は、定点Ｑからの光束を表す光束が生成される。光源２０２２を発光させた場合は、定点Ｑ'からの光束を表す光束が生成される。光源２０２３を発光させた場合は、定点Ｑ''からの光束を表す光束が生成される。
【０２３１】
図５０は、光源の切り換えによる立体像の切り換えを概略的に示す。図５０（ａ）は、光源２０２２及び光源２０２３を発光させていない状態で、光源２０２１を発光させた場合の立体像の様子を示す。図５０（ｂ）は、光源２０２１及び光源２０２３を発光させていない状態で、光源２０２２を発光させた場合の立体像の様子を示す。図５０（ｃ）は、光源２０２１及び光源２０２２を発光させていない状態で、光源２０２３を発光させた場合の立体像の様子を示す。表示装置２０００が備える制御部は、例えば、図５０（ａ）の発光状態、図５０（ｂ）の発光状態、図５０（ｃ）の発光状態、図５０（ａ）の発光状態・・・のように予め定められた順で発光させる光源を切り換えることによって、立体像を切り換える。
【０２３２】
図５１は、立体像の他の切り換え例を概略的に示す。表示装置２１００は、表示装置１０の変形例である。表示装置２１００は、４個の光源２１２１、光源２１２２、光源２１２３及び光源２１２４を備える点、及び、表示装置２０００が有する反射面が形成する像とは異なる像を形成する反射面を有する点を除いて、表示装置２０００と略同一の構成を有する。
【０２３３】
図５１（ａ）は、光源２１２２、光源２１２３及び光源２１２４を発光させていない状態で、光源２１２１を発光させた場合の立体像の様子を示す。図５１（ｂ）は、光源２１２１、光源２１２２及び光源２１２４を発光させていない状態で、光源２１２３を発光させた場合の立体像の様子を示す。図５１（ｃ）は、光源２１２１、光源２１２２及び光源２１２３を発光させていない状態で、光源２１２４を発光させた場合の立体像の様子を示す。図５１（ｄ）は、光源２１２１、光源２１２３及び光源２１２４を発光させていない状態で、光源２１２２を発光させた場合の立体像の様子を示す。
【０２３４】
表示装置２１００が備える制御部は、例えば、図５１（ａ）の発光状態、図５１（ｂ）の発光状態、図５１（ｃ）の発光状態、図５１（ｄ）の発光状態、図５１（ａ）の発光状態・・・のように予め定められた順で発光させる光源を切り換えることによって、立体像を切り換える。これにより、光源を切り換えることで、あたかも回転しているように見える立体像を提供する。
【０２３５】
図５２は、立体像の他の切り換え例を概略的に示す。表示装置２２００は、表示装置１０の変形例である。表示装置２２００は、表示装置２０００が有する反射面が形成する像とは異なる像を形成する反射面を有する点を除いて、表示装置２０００と略同一の構成を有する。
【０２３６】
具体的には、表示装置２２００は、光源２０２２からの光によってある位置像を形成する光収束部と、光源２０２２からの光によって他の位置から視認可能な像を形成する光収束部とを有する。ここで、光源２０２２からの光によって形成される像は、光源２０２１からの光によって形成される像とは異なる。すなわち、表示装置２２００は、光源２０２１に対応する複数の光収束部群及び光源２０２２に対応する複数の光収束部群を有し、それぞれの光収束部群が形成する像は異なる。したがって、表示装置２２００は、光源２０２１を発光させた場合と光源２０２２を発光させた場合とで、全く異なる立体像を提供できる。
【０２３７】
図５２（ａ）は、光源２０２２及び光源２０２３を発光させていない状態で、光源２０２１を発光させた場合の立体像の様子を示す。図５２（ｂ）は、光源２０２１及び光源２０２３を発光させていない状態で、光源２０２２を発光させた場合の立体像の様子を示す。表示装置２２００が備える制御部が、光源２０２１の発光させた状態と光源２０２２を発光させた状態とを切り換えることで、異なる立体像を提供する。
【０２３８】
図５３は、３つの光源によるカラー立体像の表示例を概略的に示す。表示装置２３００は、表示装置１０の変形例である。表示装置２３００は、表示装置２０００が有する反射面が形成する像とは異なる像を形成する反射面を有する点を除いて、表示装置２０００と略同一の構成を有する。
【０２３９】
具体的には、表示装置２３００は、光源２０２２からの光によって立体像を形成する光収束部と、光源２０２２からの光によって立体像を形成する光収束部とを有する。ここで、光源２０２２からの光によって形成される立体像は、光源２０２１からの光によって形成される立体像と略一致する。また、光源２０２２からの光によって形成される立体像は、光源２０２１からの光によって形成される立体像と略一致する。すなわち、表示装置２３００は、光源２０２１に対応する光収束部群及び光源２０２２に対応する光収束部群を有し、それぞれの光収束部群が形成する像は略同一である。光源２０２３についても同様である。
【０２４０】
表示装置２３００において、光源２０２１が発する光の波長域、光源２０２２が発する光の波長域、及び光源２０２３が発する光の波長域は互いに異なる。例えば、光源２０２１は、赤の波長域の光を発し、光源２０２２は、青の波長域の光を発し、光源２０２３は、緑の波長域の光を発する。各光源２０２１からの光による立体像、光源２０２２からの光による立体像及び光源２０２３からの光による立体像は略同一であるので、表示装置１８００は、各光源の発光強度を調節することで、立体像を任意の色で提供できる。
【０２４１】
表示装置２３００が備える制御部は、光源２０２１の発光強度、光源２０２２の発光強度及び光源２０２３の発光強度の組み合わせを切り換える。これにより、認識される立体像の色を切り換えることができる。例えば、表示装置２３００の制御部は、赤く認識される立体像を形成する場合に、光源２０２１のみを発光させる。表示装置２３００の制御部は、灰色の立体像を形成する場合に、光源２０２１の発光強度、光源２０２２の発光強度及び光源２０２３の発光強度を略同一にする。
【０２４２】
図５４は、画像の切り換えを行うための他の構成例を概略的に示す。表示装置２４００は、表示装置１０の変形例である。表示装置２４００は、光源２１に代えて、第１光源２４２１及び第２光源２４２２を備える点、及び、これらの光源を制御する制御部を備える点で、表示装置１０と相違する。第１光源２４２１及び第２光源２４２２は共に所定値より小さい広がり角を有する光を端面７３に入射する。第１光源２４２１及び第２光源２４２２は、例えばＬＥＤ光源である。
【０２４３】
第１光源２４２１の光の入射軸は、端面７３に対して実質的に垂直である。第１光源２４２１は、ｙ軸に実質的に平行な光を導光板７に入射する。第２光源２４２２の光の入射軸は、端面７３の法線方向に対して傾いている。第２光源２４２２の光の入射軸は、ｘｙ平面に対して傾いている。
【０２４４】
図５４（ａ）は、第２光源２４２２を発光させていない状態で、第１光源２４２１を発光させた場合を示す。図５４（ｂ）は、第１光源２４２１を発光させていない状態で、第２光源２４２２を発光させた場合を示す。このように、特定の反射面による反射光の方向は、第１光源２４２１を発光させた場合と、第２光源２４２２を発光させた場合とで異なる。そのため、表示装置の制御部は、第１光源２４２１の発光状態と、第２光源２４２２の発光状態とを切り換えることで、異なる立体像を提供する。
【０２４５】
図５５は、表示装置１０の変形例としての表示装置２５００を概略的に示す。図５５（ａ）は、表示装置２５００を概略的に示す斜視図である。図５５（ｂ）は、表示装置２５００のｘｚ面内の断面図である。
【０２４６】
表示装置２５００は、表示装置１０が備える構成要素に加えて、シリンドリカルレンズ２５５０を備える。シリンドリカルレンズ２５５０は、主面７１に設けられる。複数のシリンドリカルレンズ２５５０のそれぞれは、ｙ軸方向に沿って延伸する。複数のシリンドリカルレンズ２５５０は、ｘ軸方向に沿って並べて設けられる。
【０２４７】
反射面４１による反射光は、シリンドリカルレンズ２５５０によって光の広がり角が小さくした状態で出射される。特に、シリンドリカルレンズ２５５０は、出射光のｘ軸方向の広がりを小さくする。そのため、シリンドリカルレンズ２５５０を設けることで、立体像のぼけ等の影響をより抑制できる。反射面４２、反射面４３の反射光についても同様である。
【０２４８】
なお、出射光の出射角は、反射面４１、反射面４２及び反射面４３のそれぞれの反射面とシリンドリカルレンズ２５５０との間の位置関係によって定まる。したがって、シリンドリカルレンズ２５５０のｘ軸上の位置は、設計上の光束の方向、各反射面の位置に基づいて決定する。
【０２４９】
このように、シリンドリカルレンズ２５５０を設けることによって、出射光の広がり角をより小さくすることができる。なお、シリンドリカルレンズ２５５０は、出射光のｘ軸方向の広がりを制限する出射制限部の一例である。表示ユニットが透光性を有しなくてよい場合は、パララックスバリアによって、出射光のｘ軸方向の広がりを制限してもよい。
【０２５０】
図５６は、表示装置１０の変形例としての表示装置２６００を概略的に示す斜視図である。表示装置２６００は、表示装置１０が備える導光板７に代えて、導光板２６０７を備える。導光板２６０７は、図５５に関連して説明した複数のシリンドリカルレンズ２５５０を導光板７と一体に設けたものに相当する。なお、図５５及び図５６に関連して説明した表示装置２５００及び表示装置２６００では、光源２１に代えて、図２４に関連して説明した平行化光源を適用してよい。
【０２５１】
図５７は、導光板２６０７の変形例としての導光板２７０７を概略的に示す。導光板２７０７は、平坦部２７７０と、シリンドリカルレンズ部２７５０と有する。導光板２６０７は、平坦部２７７０を有するので、平坦部２７７０を有しない場合と比べて、透明性を高めることができる。そのため、図４５、図４６、図４７及び図４８等に関連して説明した表示装置１８００、表示装置１９００等が備えるユニットとして、導光板２６０７を適用できる場合がある。
【０２５２】
図５８は、表示装置１０の変形例としての表示装置２８００を概略的に示す。図５８（ａ）は、表示装置２８００を概略的に示す斜視図である。図５８（ｂ）は、表示装置２８００のｘｚ面内の断面図である。
【０２５３】
表示装置２８００は、表示装置１０が備える構成要素に加えて、シリンドリカルレンズ２８５０を備える。シリンドリカルレンズ２８５０は、主面７１に設けられる。複数のシリンドリカルレンズ２８５０のそれぞれは、ｘ軸方向に沿って延伸する。複数のシリンドリカルレンズ２８５０は、ｙ軸方向に沿って並べて設けられる。１つの光収束部と１つのシリンドリカルレンズ２８５とは、１対１に設けられる。
【０２５４】
反射面４１による反射光は、反射面４１によってｘ軸方向の広がりが小さい状態で出射され、シリンドリカルレンズ２８５０によってｙ軸方向の広がりが小さい状態で出射される。このように、反射面４１による反射光は、シリンドリカルレンズ２８５０によって広がり角を小さくした状態で出射される。特に、シリンドリカルレンズ２８５０は、出射光のｙ軸方向の広がりを小さくする。これにより、空間上の実質的に一点から光が発しているように見える方向を増やすことができる。そのため、シリンドリカルレンズ２８５０を設けることで、立体像のぼけ、ゆがみ等の影響をより抑制できる。反射面４６の反射光についても同様である。
【０２５５】
なお、出射光の出射角は、反射面４１及び反射面４６とシリンドリカルレンズ２８５０との間の位置関係によって定まる。したがって、シリンドリカルレンズ２８５０のｙ軸上の位置は、設計上の光束の方向、各反射面の位置に基づいて決定する。
【０２５６】
このように、シリンドリカルレンズ２８５０を設けることによって、出射光の広がり角をより小さくすることができる。なお、シリンドリカルレンズ２８５０は、主面７１に平行な面内の反射面４１と反射面４２とを結ぶ直線方向に垂直な方向における、反射面４１及び反射面４２で反射又は屈折した光の広がりを制限する出射制限部の一例である。表示ユニットが透光性を有しなくてよい場合は、パララックスバリアによって、出射光のｙ軸方向の広がりを制限してもよい。なお、出射制限部として、マイクロレンズを用いてもよい。
【０２５７】
図５９は、表示装置１０の変形例としての表示装置３０００を概略的に示す。表示装置３０００は、表示装置１０が備える光源２１に代えて、広がり角が小さい光を発す光源３０２１を備える。光源３０２１は、ＬＥＤ光源であってよい。光源３０２１は、例えば図２５の光源１２２１と同様に、ｙ軸方向に平行化した光を出射するＬＥＤ光源であってよい。光源３０２１は、レーザ光源であってもよい。光源３０２１は、ｙ軸方向に実質的に平行な光を導光板７に入射する。
【０２５８】
図５９に示されるように、光源３０２１が広がり角の小さい光を発するので、導光板７が有する反射面４１による反射光は、位置Ｖ１に向かう方向を中心として小さい広がり角を持つ。反射光は、ｘ軸方向の広がりだけでなく、ｙ軸方向の広がりも小さい。反射面４６による反射光も同様である。このような反射面を多数設けることで、空間上の定点に収束する光を提供できる。
【０２５９】
図６０は、表示装置３０００が有する反射面による反射光を概略的に示す。図示されるように、表示装置３０００によれば、各反射面から、広がり角が小さい反射光が位置Ｖ１に向かう。ｙ軸方向にシフトした位置に反射面を多数設けることで、空間上の定点に収束する光を提供できる。
【０２６０】
図６１は、表示装置１０の変形例としての表示装置３１００を概略的に示す。表示装置３１００は、導光板３１０７と、光源３１２１とを備える。光源３１２１は、ｘｙ面内に対して傾きを持つ光を導光板３１０７に入射する。
【０２６１】
導光板３１０７は、導光板３１０７の外部に突出した反射面３１４１、反射面３１４２及び反射面３１４３を有する。反射面３１４１による反射光、反射面３１４１による反射光及び反射面３１４２による反射光はいずれも、位置Ｖに向かう。したがって、図６１に示す方式によっても、空間上の定点に収束する光を提供できる。
【０２６２】
図６２は、表示装置１０の変形例としての表示装置３２００を概略的に示す。表示装置３２００は、導光板３２０７と、光源３２２１とを備える。光源３２２１は、ｘｙ面内に対して傾きを持つ光を導光板３２０７に入射する。
【０２６３】
導光板３２０７は、導光板３２０７に凹設された屈折面３２４１、屈折面３２４２及び屈折面３２４３を有する。屈折面３２４１による屈折光、屈折面３２４２による屈折光及び屈折面３２４３による屈折光はいずれも、位置Ｖに向かう。したがって、図６２に示す方式によっても、空間上の定点に収束する光を提供できる。なお、屈折面３２４１、屈折面３２４２及び屈折面３２４３は、光源３２２１からの光を、各屈折面上の点と定点とを結ぶ直線に沿う方向に屈折させる光学面の一例である。
【０２６４】
図６３は、表示装置１０の変形例としての表示装置３３００を概略的に示す。表示装置３３００は、導光板３３０７と、光源３３２１とを備える。光源３３２１は、ｘｙ面内に対して傾きを持つ光を導光板３３０７に入射する。
【０２６５】
導光板３３０７は、導光板３３０７に凹設された反射面３３４１、反射面３３４２及び反射面３３４３を有する。反射面３３４１による反射光、反射面３３４２による反射光及び反射面３３４３による反射光はいずれも、位置Ｖに向かう。したがって、図６３に示す方式によっても、空間上の定点に収束する光を提供できる立体像を提供できる。なお、反射面３３４１、反射面３３４２及び反射面３３４３には、反射層を設けてもよい。
【０２６６】
図６４は、表示装置１０の変形例としての表示装置４０００を示す。図６４（ａ）は、表示装置４０００が表示する立体像４００６と共に表示装置４０００を示す斜視図である。図６４（ｂ）は、表示装置４０００を定点等と共に示す断面図である。
【０２６７】
立体像４００６は、辺ｓ４、辺ｓ５及び辺ｓ６を含む線で描画した直方体を表す立体像である。辺ｓ５は、辺ｓ４より導光板４００７側の辺である。表示装置４０００は、立体像４００６を形成する線に対していわゆる隠線処理をすることにより、立体感を強調した立体像４００６を提供する。
【０２６８】
具体的には、図６４（ａ）に示されるように、辺ｓ５と辺ｓ４と交差して見えるような位置から見た場合、観察者には、辺ｓ５と辺ｓ４とが交わる位置の近傍で辺ｓ５が切れているように見える。これにより、辺ｓ４と辺ｓ５とが繋がって見えないようにする。そのため、辺ｓ４と辺ｓ５との間の前後の位置関係がより分かり易くなり、立体感を強調することができる。
【０２６９】
図６４（ｂ）に示されるように、表示装置４０００が有する導光板４００７には、光収束部４０４０ａ、光収束部４０４０ｂ及び光収束部４０４０ｃを含む複数の光収束部が形成されている。光収束部４０４０ａは、反射面４１４１、反射面４１４２、反射面４１４３及び反射面４１４４を含む複数の反射面を有する。光収束部４０４０ａは、定点Ｐ８ａに収束する方向の出射光を出射させる。
【０２７０】
光収束部４０４０ｂは、反射面４２４１及び反射面４２４２を含む複数の反射面を有する。光収束部４０４０ｂは、定点Ｐ８ｂに収束する方向の出射光を出射させる。光収束部４０４０ｃは、反射面４３４１及び反射面４３４２を含む複数の反射面を有する。光収束部４０４０ｃは、定点Ｐ８ｃに収束する方向の出射光を出射させる。定点Ｐ８ａ、定点Ｐ８ｂ及び定点Ｐ８ｃは、辺ｓ５を形成する定点である。定点Ｐ８ｂ及び定点Ｐ８ｃは、辺ｓ５に沿って、定点Ｐ８ａに隣接する定点である。
【０２７１】
定点Ｐ８ｄは、光収束部４０４０ａ、光収束部４０４０ｂ及び光収束部４０４０ｃ以外のある１つの光収束部による出射光の収束点である。定点Ｐ８ａ、定点Ｐ８ｂ及び定点Ｐ８ｃは、定点Ｐ８ｄより、導光板４００７の主面４０７１に近い。
【０２７２】
ここで、光収束部４０４０ａは、定点Ｐ８ｄと定点Ｐ８ａとを結ぶ直線４０１０ａと主面４０７２が交わる位置には、反射面を有しない。これにより、直線４０１０ａの方向にいる観察者には、辺ｓ４と辺ｓ５とが完全に繋がって見えないようにすることができる。
【０２７３】
また、光収束部４０４０ｂは、直線４０１０ａと略平行であり、定点Ｐ８ｂを通る直線４０１０ｂと主面４０７２が交わる位置には、反射面を有しない。また、光収束部４０４０ｃは、直線４０１０ａと略平行であり、定点Ｐ８ｃを通る直線４０１０ｃと主面４０７２が交わる位置には、反射面を有しない。これにより、直線４０１０ａの方向にいる観察者には、辺ｓ４と辺ｓ５とが繋がって見えないようにすることができる。
【０２７４】
なお、定点Ｐ８ｂ及び定点Ｐ８ｃ以外に、定点Ｐ８ａの近傍の予め定められた数の定点に対応する光収束部についても同様に、反射面の形成を一部省いてよい。また、光収束部４０４０ａは、直線４０１０ａと主面４０７２が交わる位置だけでなく、定点Ｐ８ａを通り直線４０１０ａに対して予め定められた角度（例えば、分解角３°）以内の角度をなす直線と主面４０７２が交わる範囲に、反射面を有しなくてよい。
【０２７５】
このように、辺ｓ５を形成する定点を形成する光収束部に対して、定点Ｐ８ｄで交差して見えないような隠線処理を施す。係る陰線処理と同様、辺ｓ６を形成する定点を形成する光収束部に対して、定点Ｐ８ｅで交差して見えないような隠線処理を施してよい。
【０２７６】
図６５は、表示装置１０の変形例としての表示装置５０００を示す。図６５（ａ）は、表示装置５０００が表示する立体像５００６及び商品５００２と共に表示装置５０００を示す斜視図である。図６５（ｂ）は、表示装置５０００の断面図を定点等と共に概略的に示す。表示装置５０００は、物体に空間投影像を重ねたいわゆるＡＲ（拡張現実）を実現する。
【０２７７】
立体像５００６は、商品籠を表す立体像である。商品籠内で商品が置かれるべき位置は、予め定められている。商品５００２は、不透光性である。商品５００２は、物体の一例である。
【０２７８】
図６５（ｂ）に示されるように、表示装置５０００が有する導光板５００７には、光収束部５０４０を含む複数の光収束部が形成されている。光収束部５０４０は、反射面５１４１、反射面５１４２及び反射面５１４３を含む複数の反射面を有する。光収束部５０４０は、定点Ｐ９から発散する方向の出射光を主面５０７１から出射させる。ここで、定点Ｐ９は、商品５００２が設けられるべき位置より、ｚ軸における導光板５００７からの光の出射方向とは反対方向（ｚ軸マイナス方向）に導光板５００７から離れた点である。例えば、定点Ｐ９は、観察者から見ると、商品籠のうち、商品５００２の裏側に位置する部分の点を表す。
【０２７９】
ここで、光収束部５０４０は、定点Ｐ９と商品５００２が配される位置とを結ぶ直線５０１０と主面５０７２が交わる位置には、反射面を有しない。また、定点Ｐ９と商品５００２が配される位置とを結ぶ直線５０２０と主面５０７２が交わる位置には、反射面を有しない。そのため、導光板５００７からは、物体が占める位置と定点Ｐ９とを通る直線５０１０及び直線５０２０の方向には光が出射することがない。一方で、導光板５００７からは、物体が占めない位置と定点Ｐ９とを通る方向には光が出射する。したがって、定点Ｐ９から発散する方向のうち、物体が占める位置を通過しない方向に、導光板５００７から出射する光の方向を制限することができる。例えば観察者が動きながら導光板５００７を観察した場合、定点が商品５００２の奥に隠れるような位置に観察者がいるときには、当該定点からの方向の光は観察者には見えず、定点が商品５００２に隠れないような位置に観察者がいるときには、当該定点からの方向の光が観察者に見えることになる。したがって、表示装置５０００によれば、観察者が立体感を感じやすい像を形成できる。なお、光収束部５０４０以外に、他の定点に対応する光収束部についても同様に、一部に反射面を有しなくてよい。
【０２８０】
図６６は、表示装置４０００の変形例としての表示装置４４００を示す。図６６（ａ）は、表示装置４４００が表示する立体像４４０６と共に表示装置４４００を示す斜視図である。図６６（ｂ）は、表示装置４４００を定点等と共に示す断面図である。立体像４４０６は、直方体を表す立体像である。立体像４４０６が表す直方体は、直方体の面により隠れた辺を観察者に見えなくする陰線処理が施されている点で、立体像４００６が表す直方体と異なる。
【０２８１】
立体像４４０６は、辺ｓ４、辺ｓ７、辺ｓ８、辺ｓ９及び辺ｓ１０を含む直方体を線で描画した立体像である。立体像４４０６は、辺ｓ４、辺ｓ７、辺ｓ８及び辺ｓ９で囲まれる仮想的な面Ｓ１を含む直方体を表す。辺ｓ１０は、面Ｓ１より導光板４４０７側の辺である。辺ｓ４及び辺ｓ１０は、立体像４４０６が表す直方体の辺のうち、ｘ軸方向の最もプラス側に位置する辺である。
【０２８２】
表示装置４４００により表示される立体像４４０６によれば、例えば図６６（ａ）に示されるように、辺ｓ１０よりｘ軸プラス側に位置する観察者には辺ｓ１０が視認できる。一方、面Ｓ１の正面に位置する観察者や、辺ｓ４よりｘ軸マイナス側に位置する観察者からは、陰線処理によって辺ｓ１０が視認されないようになっている。これにより、観察者にとって辺ｓ１０と面Ｓ１との間の前後の位置関係がより分かり易くなる。
【０２８３】
面Ｓ１によって隠れる辺ｓ１０に対する隠線処理を取り上げて、表示装置４４００の具体的な構成を説明する。図６６（ｂ）に示されるように、表示装置４４００が有する導光板４４０７には、光収束部４４４０を含む複数の光収束部が形成されている。光収束部４４４０は、反射面４４４１、反射面４４４２、反射面４４４３及び反射面４４４４を含む複数の反射面を有する。光収束部４４４０は、定点Ｐ７ｄに収束する方向の出射光を出射させる。定点Ｐ７ｄは、辺ｓ１０を形成する複数の定点のうちの１つである。定点Ｐ７ｄは、面Ｓ１より導光板４４０７の主面４４７１に近い。
【０２８４】
図６６（ｂ）において、反射面４４４１と定点Ｐ７ｄとを結ぶ直線は、面Ｓ１と交差しない。同様に、反射面４４４２、反射面４４４３及び反射面４４４４のそれぞれと定点Ｐ７ｄとを結ぶ各直線は、面Ｓ１と交差しない。したがって、定点Ｐ７ｄよりｘ軸プラス側に位置する観察者には、定点Ｐ７ｄが視認できる。
【０２８５】
図６６（ｂ）において、直線４４１０ａ、直線４４１０ｂ、直線４４１０ｃ及び直線４４１０ｄは、定点Ｐ７ｄを通過し、面Ｓ１と交差する直線である。光収束部４４４０は、直線４４１０ａと主面４４７２とが交わる位置には、反射面を有しない。これにより、直線４４１０ａの方向にいる観察者には、定点Ｐ７ｄが見えないようにすることができる。同様に、光収束部４４４０は、直線４４１０ｂ、直線４４１０ｃ及び直線４４１０ｄのそれぞれと主面４４７２とが交わる位置に、反射面を有しない。これにより、面Ｓ１の正面に位置する観察者や、定点Ｐ７ｄよりｘ軸マイナス側に位置する観察者には、定点Ｐ７ｄが見えないようにすることができる。
【０２８６】
光収束部４４４０と同様に、辺ｓ１０を形成する定点Ｐ７ｄ以外の全ての定点に収束する光収束部について、反射面を形成しない領域を設けることで、辺ｓ１０に対する隠線処理が施された立体像４４０６を提供できる。また、同様の陰線処理を、直方体が有するいずれかの面によって隠れる全ての辺に対して隠線処理を施すことで、図６６（ａ）に示すように、仮想的な面により隠れた辺が観察者に見えないようにすることができる。
【０２８７】
図６７は、光収束部７３０による定点に光が収束を概略的に説明する図である。図６７（ａ）は、観察者とは反対側の定点Ｐ７５０に収束する向きの光束を表す斜視図である。図６７（ｂ）は、観察者側の定点Ｐ７５１に収束する光束を表す斜視図である。
【０２８８】
図６７（ａ）を参照して、定点Ｐ７５０は、導光板７０７より観察者とは反対側の定点である。光源２１から出射した光は、導光板７０７内を広がりながら進んでいき、光収束部７３０ｃによってｘ軸方向に発散する方向の光束に変換される。光収束部７３０ｃは、導光板７０７内をｘ軸方向に広がる方向に進む光束を、ｘ軸方向に発散する方向の光束に変換すればよい。
【０２８９】
一方、図６７（ｂ）に示されるように、導光板７０７より観察者側の定点Ｐ７５１に収束する光束を生成するためには、光収束部７３０ｄは、導光板７０７内をｘ軸方向に広がる方向に進む光束を、ｘ軸方向に収束する方向に進む光束に変換する必要がある。一般には、観察者とは反対側の定点（導光板７０７より奥の定点）を表す光束を生成する場合よりも、観察者側の定点（導光板７０７より飛び出した定点）に収束する光束を生成する場方が困難である。
【０２９０】
図６７（ｃ）は、定点７５１に収束する光を容易に生成するための構成を概念的に示す。図６７（ｃ）に示されるように、光収束部７３０ｄには、導光板７０７内をｘ軸方向に収束しながら進む光が入射する。この場合、光収束部７３０ｄは、ｘ軸方向に収束しながら進む光束を、ｘ軸方向に収束する方向の光束に変換すればよい。これにより、図６７（ｂ）に示す構成と比較して、観察者側の定点に収束する光束を容易に生成できる。
【０２９１】
図６８は、表示装置７００の変形例としての表示装置８００を概略的に示す。表示装置８００は、表示装置７００が備える構成に加えて、レンズ８１０を更に備える。レンズ８１０は、光源２１と端面７７３との間に設けられる。レンズ８１０は、光源２１からの光束をｘ軸方向において広がりを小さくして集光する光束、すなわち、導光板７０７の導光方向に収束する光束に変換して、端面７７３に入射する。これにより、光収束部７３０ｄに、導光板７０７内をｘ軸方向に収束しながら進む光を入射することができる。
【０２９２】
図６９は、ｘ軸方向に収束しながら進む光を光収束部に入射させるための他の構成を概略的に示す。図６９（ａ）は、導光板８０７の端面８７１からの戻り光を利用する構成を概念的に示す。端面８７１は、導光板７０７の端面７７４に対応する端面である。導光板８０７の端面８７１には、光を反射する反射面が形成されている。
【０２９３】
図６９（ｂ）は、端面８７１の内側に円弧状の反射面８８０が形成された形態を示す。光源２１からの光は、導光板８０７内を広がりながら進んで反射面８８０に到達し、反射面８８０で反射する。反射面８８０による反射光は、ｘ軸方向に収束しながら進む光となる。
【０２９４】
図６９（ｃ）は、端面８７１の内側がプリズム状の反射面８９０が形成された形態を、端面８７１の一部の拡大部Ｃと共に示す。光源２１からの光は、導光板８０７内を広がりながら進んで反射面８９０に到達し、反射面８９０で再起反射する。反射面８９０による反射光は、ｘ軸方向に収束しながら進む光となる。
【０２９５】
図７０は、導光板内を収束しながら進む光束を利用する表示装置の一例を概略的に示す。図７０（ａ）は、第１ユニット９１０と、第２ユニット９２０とを有する表示装置９００を概略的に示す。第１ユニット９１０は、第２ユニット９２０の出射面上に設けられる。第１ユニット９１０は、第２ユニット９２０より観察者側に位置する。
【０２９６】
第１ユニット９１０は、表示装置７００や上述した表示装置の変形例等と同様の構成を有する。第１ユニット９１０は、光源２１ａからの光が入射され、観察者とは反対側の定点９０１ａ及び定点９０１ｂからの光を表す光束を生成する光収束部を持つ。第１ユニット９１０は、観察者側の定点に収束する光束を生成する光収束部を持たない。
【０２９７】
第２ユニット９２０は、表示装置８００と同様の構成を有する。第２ユニット９２０において、光源２１ｂからの光は、レンズ８００によって、収束しながら進む光に変換される。第２ユニット９２０は、観察者側の定点９０２ａ及び９０２ｂに収束する光束を生成する光収束部を持つ。なお、第２ユニット９２０は、観察者とは反対側の定点からの光を表す光束を生成する光収束部を持たない。
【０２９８】
なお、第２ユニット９２０として、レンズ８００に替えて、図６９に関連して説明した、導光板の戻り光を利用する構造を採用してよい。
【０２９９】
図７０（ｂ）は、導光板の戻り光を利用する形態の他の表示装置９５０を概略的に示す。表示装置９５０は、第１ユニット９１０と、反射部９８０と、第２ユニット９７０とを備える。第２ユニット９７０は、導光板９７７を有する。
【０３００】
反射部９８０は、第１ユニット９１０の導光板９７７の端面９１１と、第２ユニット９７０の端面９７１とを光学的に接続する。第１ユニット９１０の端面９１１は、端面７７４に対応する端面である。光源２１からの光のうち、端面９１１に到達した光の少なくとも一部は、反射部９８０が有する反射面９８１及び反射面９８２で反射して、第２ユニット９７０の端面９７１から、第２ユニット９７０に入射する。
【０３０１】
第２ユニット９７０に入射した光は、導光板９７７内を収束しながらｙ軸マイナス方向に進む。第２ユニット９７０は、観察者側の定点９０２ａ及び９０２ｂに収束する光束を生成する光収束部を持つ。第２ユニット９７０に入射した光は、導光板９７７内を収束しながらｙ軸マイナス方向に進み、光収束部によって、定点９０２ａ及び９０２ｂに収束する光束を生成する。なお、第２ユニット９７０は、観察者とは反対側の定点からの光を表す光束を生成する光収束部を持たない。図７０（ａ）及び図７０（ｂ）に関連して説明したように、導光板より奥の位置の像を第１ユニットによって形成し、導光板から飛び出した位置の像を第２ユニットによって形成することで、より立体感のある画像を提供できる。
【０３０２】
図７１は、パターン部８０の変形例としてのパターン部２８０を概略的に示す。図７１（ａ）は、パターン部２８０を概略的に示す斜視図である。図７１（ｂ）は、パターン部２８０の反射面を光収束部として持つ表示装置１０１０の一例である。
【０３０３】
図７１（ａ）に示すように、パターン部２８０は、反射面２８１、側面２８２、側面２８３及び前面２８４を持つ。図７１（ｂ）に示すように、表示装置１０１０は、パターン部２８０ａ、パターン部２８０ｂ、パターン部２８０ｃを持つ導光板１００７を有する。パターン部２８０ａの反射面２８１ａ、パターン部２８０ｂの反射面２８１ｂ及びパターン部２８０ｃの反射面２８１ｃは、それぞれ主面１０７２より、ｚ軸マイナス方向に突出する。
【０３０４】
図７１（ａ）を参照して、後縁２８７は、反射面２８１と主面１０７２との境界線である。前縁２８６は、前面２８４と主面１０７２との境界線である。反射面２８１は、前面２８４より光源２１から遠い位置にある。また、反射面２８１、側面２８２及び側面２８３は、主面１０７２より、ｚ軸マイナス方向に突出する。このように、パターン部２８０は、ｚ軸マイナス方向に突出する面を有する。そのため、光源２１からの光が側面２８２又は側面２８３に入射することを抑制できる。また、側面２８２、側面２８３及び背面２８４に成形ダレ等によって広がりが生じても、広がった部分が反射光に与える影響を抑制できる。
【０３０５】
図７２は、複数の反射面を提供する１つの光素子の形成方法を概略的に示す。図７２は、図１５に関連して説明した光素子を形成する他の方法を示す。図７２（ａ）は、光収束部３３が有する反射面の設計位置を示す。図７２（ｂ）は、ｘｙ面内において反射面の位置を変更した状態を示す。図７２（ｃ）は、反射面を繋げることによって得られた光素子を示す。
【０３０６】
図７２（ａ）及び図７２（ｂ）を参照して、光収束部３３ａが有する複数の反射面のうちの反射面群７２０ｃ内の各反射面の位置を、光収束部３３ｂ側に変更する。このとき、反射面の一端が、隣接する２つの反射面のうちの一方の反射面の一端に隣接するように反射面の位置を変更する。また、反射面の他端が、隣接する２つの反射面のうちの他方の反射面の一端に隣接するようにする。
【０３０７】
このように反射面の位置を変更することで、反射面群７２０内の反射面７２１ａが、光収束部３３ｂが有する反射面７２１ｂの近傍に位置する。この場合、反射面７２１ｂを含む反射面群７２０ｂ内の各反射面の位置を同様に変更する。これにより、各反射面の両端が、それぞれ隣接する２つの反射面の一端に隣接するように反射面の位置を変更していく。
【０３０８】
そして、図７２（ｃ）に示されるように、各反射面の各端部を延伸することにより、隣接する反射面の一端同士を接続する。これにより、ｘ軸方向に延伸する複数の光要素１３６ａ〜光要素１３６ｇが形成される。このように各反射面の端部を接続することで、迷光を低減することができる。図７２（ａ）から図７２（ｃ）に示されるように、反射面の法線をｘｙ面に投影した場合、反射面の法線の方向は、光収束部の長さ方向に沿って断続的に変化する。
【０３０９】
図７３は、複数の反射面を提供する１つの光素子の他の形成方法を概略的に示す。図７３（ａ）は、光収束部３４が有する反射面の設計位置を示す。図７３（ｂ）は、ｘｙ面内において反射面の位置を変更して各反射面の端部を接続することによって得られた光素子を示す。
【０３１０】
図７３（ａ）に示すように、光収束部３４ａ及び光収束部３４ｂは、互いに隣接する光収束部である。ここで、反射面群７２０ｃは、光収束部３４ａの隣接する２つの反射面と、光収束部３４ｂの隣接する２つの反射面とを含む。反射面群７２０ｃに含める反射面として、最も近傍の最大４つの反射面を選択する。図７３（ｂ）に示されるように、反射面の各端が接続されるよう、反射面群７２０ｃ内の各反射面の位置を変更する。このように近傍の複数の反射面を纏めて、複数の反射面を提供する１つの光要素１３７ａを形成する。他の反射面についても同様に纏めることで、光要素１３７ｂ〜光要素１３７ｇを形成する。このように各反射面の端部を接続できるように位置を変更することで、迷光を低減することができる。なお、１つの定点に対応する光収束部の反射面のみに注目すると、反射面の法線をｘｙ面に投影した場合、反射面の法線の方向は光収束部の長さ方向に沿って断続的に変化する。
【０３１１】
図７４は、光源２１の変形例としての光源１０４１を概略的に示す。図４等に関連して説明したように、Δθを小さい光源を用いることが望ましい。図７４（ａ）は、長手方向及び短手方向を持つ発光部１０４１を有する光源１０４０を示す。発光部１０４１は、例えばＬＥＤである。光源１０４０は、発光部１０４１の長手方向がｚ軸方向に平行になるように導光板７に取り付けられる。これにより、Δθを小さくすることが可能になる。
【０３１２】
図７４（ｂ）は、複数の発光部１０５１を持つ光源１０５０を示す。光源１０５０は、発光部１０５１ａ、発光部１０５１ｂ及び発光部１０５１ｃを持つ。発光部１０５１ａ、発光部１０５１ｂ及び発光部１０５１ｃは、それぞれ独立した発光素子である。例えば、発光部１０５１ａ、発光部１０５１ｂ及び発光部１０５１ｃは、それぞれ独立したＬＥＤである。発光部１０５１ａ、発光部１０５１ｂ及び発光部１０５１ｃは、ｚ軸方向に沿って配列される。これにより、Δθを小さくすることが可能になる。
【０３１３】
図７４（ｃ）は、複数の発光部１０６１を持つ光源１０６０を示す。光源１０６０は、発光部１０６１ａ、発光部１０６１ｂ及び発光部１０６１ｃを持つ。発光部１０６１ａ、発光部１０６１ｂ及び発光部１０６１ｃは、例えばＬＥＤである。発光部１０６１ａ、発光部１０６１ｂ及び発光部１０６１ｃは、一列に配列された状態で光源１０６０としてパッケージ化されている。光源１０６０は、発光部１０６１ａ、発光部１０６１ｂ及び発光部１０６１ｃの配列方向がｚ軸方向に沿うように導光板７に取り付けられる。これにより、Δθを小さくすることが可能になる。
【０３１４】
図７５は、光源２１と導光板７との間を光学的に密着させるための構成を示す。光源２１と導光板７の端面７３との間を、光源２１と端面７３とを光学的に接続する接続材２２で接続する。これにより、光源２１と端面７３との間に空気層がなくすことができる。したがって、光の利用効率を高めることができる。接続材２２は、例えば透光性材料で形成されてよい。透光性材料は、透光性の樹脂であってよい。接続材２２は、透光性材料の封止材であってよい。接続材２２の屈折率は、導光板７の屈折率に近い又は一致することが望ましい。
【０３１５】
図７６は、表示装置１８００の変形例としての表示装置１８５０を概略的に示す。表示装置１８５０は、第１ユニット１８５１と、第２ユニット１８５２とを有する。第１ユニット１８５１は、第１ユニット１８１１に対応する。第２ユニット１８５２は、第２ユニット１８１２に対応する。
【０３１６】
第１ユニット１８５１及び第２ユニット１８５２は、互いに実質的に異なる像を形成する。例えば、第１ユニット１８５１は、観察者１８９１の位置から認識される立体像１８６１を提供する。第２ユニット１８５２は、観察者１８９２の位置から視認される平面像１８６２を提供する。表示装置１８５０によれば、観察者の位置によって異なる像を提供できる。第１ユニット１８５１が透明であるので、複数のユニットを重ねて利用することができる。
【０３１７】
図７７は、立体像の階調を高めるための構成を説明する図である。図７７（ａ）は、１つの光収束部７３０を示す。光収束部７３０のｙ軸方向の長さｄｙを長くすることで、光収束部７３０からの光束が多くなる。したがって、立体像を形成する定点の輝度が高まる。反対に、光収束部７３０の厚さｄｙを短くすることで、光収束部７３０からの光束が少なくなる。したがって、立体像を形成する定点の輝度が低くなる。このように、光収束部７３０の毎に長さｄｙを調節することで、輝度の高低をつけることが可能になる。したがって、立体像の階調表現が可能になる。
【０３１８】
図７７（ｂ）は、１つの光反射面を持つパターン部８０を示す。図７７（ｃ）は、１つの光収束部３０に含まれる複数の反射面を示す。反射面の長さＬを長くすることで、１つの反射面からの光束が多くなる。光収束部３０に含まれる各反射面の長さＬを長くして、各反射面の間隔を短くすることで、１つの光収束部３０からの光束が多くなる。したがって、立体像を形成する定点の輝度が高まる。反対に、各反射面の長さＬを短くすることで、光収束部３０からの光束が少なくなる。したがって、立体像を形成する定点の輝度が低くなる。このように、光収束部３０の毎に反射面の長さＬを調節することで、輝度の高低をつけることが可能になる。したがって、立体像の階調表現が可能になる。なお、図４５から図４７等に関連して説明した第１ユニット１８１１、第２ユニット１８１２及び第３ユニット１８１３のそれぞれに、上述した階調表現を適用すれば、フルカラーの立体像を提供できる。
【０３１９】
図７８は、表示装置１９００の変形例としての表示装置１９５０を概略的に示す。図７８（ａ）は、ｙ軸マイナス方向の位置から表示装置１９００を見た場合のｘｚ面の平面図である。表示装置１９５０は、光源１８２１に代えて光源１９２１を有し、光源１８２２に代えて光源１９２２を有し、光源１８２３に代えて光源１９２３を有する。表示装置１９５０は、表示装置１９００が備える他の構成要素に加えて、遮光部１９４１、遮光部１９４２及び遮光部１９４３と、スペーサ１９５１及びスペーサ１９５２とを更に備える。図７８（ｂ）は、表示装置１９００をｚ軸プラス方向の位置から見た場合のｘｙ面に沿う平面図である。
【０３２０】
光源１９２１は青色の光を発光し、光源１９２２は緑色の光を発光し、光源１９２３は赤色の光を発光する。光源１９２１は、第１ユニット１８１１の入光端面、第２ユニット１８１２の入光端面及び第３ユニット１８１３の入光端面に渡って設けられる。同様に、光源１９２２は、第１ユニット１８１１の入光端面、第２ユニット１８１２の入光端面及び第３ユニット１８１３の入光端面に渡って設けられる。また、光源１９２３は、第１ユニット１８１１の入光端面、第２ユニット１８１２の入光端面及び第３ユニット１８１３の入光端面に渡って設けられる。
【０３２１】
遮光部１９４１、遮光部１９４２及び遮光部１９４３は、光を遮る。遮光部１９４１、遮光部１９４２及び遮光部１９４３は、例えば遮光テープや遮光膜である。遮光部１９４１は、第１ユニット１８１１の入光端面の一部に設けられる。遮光部１９４１は、光源１９２２からの光及び光源１９２３からの光が第１ユニット１８１１に入射することを抑制する。また、遮光部１９４２は、第２ユニット１８１２の入光端面の一部に設けられ、光源１９２１からの光及び光源１９２３からの光が第２ユニット１８１２に入射することを抑制する。遮光部１９４３は、第３ユニット１８１３の入光端面の一部に設けられ、光源１９２１からの光及び光源１９２２からの光が第３ユニット１８１３に入射することを抑制する。
【０３２２】
具体的には、図７８（ａ）及び図７８（ｂ）に示されるように、遮光部１９４２は、第２ユニット１８１２の入光端面と光源１９２１との間、及び、第２ユニット１８１２の入光端面と光源１９２３との間に、少なくとも設けられる。遮光部１９４２は、第２ユニット１８１２の入光端面のうち、光源１９２２が設けられた位置には設けられていない。これにより、光源１９２２からの光が第２ユニット１８１２の入光端面から入射する一方、光源１９２１からの光及び光源１９２３からの光が第２ユニット１８１２の入光端面に実質的に入射しないようにすることができる。
【０３２３】
同様に、遮光部１９４１は、第１ユニット１８１１の入光端面と光源１９２２との間、及び、第１ユニット１８１１の入光端面と光源１９２３との間に、少なくとも設けられる。遮光部１９４１は、第１ユニット１８１１の入光端面のうち、光源１９２１が設けられた位置には設けられていない。これにより、光源１９２１からの光が第１ユニット１８１１の入光端面に入射する一方、光源１９２２からの光及び光源１９２３からの光が第１ユニット１８１１の入光端面に実質的に入射しないようにすることができる。
【０３２４】
また、遮光部１９４３は、第３ユニット１８１３の入光端面と光源１９２１との間、及び、第３ユニット１８１３の入光端面と光源１９２２との間に、少なくとも設けられる。遮光部１９４３は、第３ユニット１８１３の入光端面のうち、光源１９２３が設けられた位置には設けられていない。これにより、光源１９２３からの光が第３ユニット１８１３の入光端面に入射する一方、光源１９２１からの光及び光源１９２２からの光が第３ユニット１８１３の入光端面に実質的に入射しないようにすることができる。
【０３２５】
なお、遮光部１９４１は、光源１９２２が発光する波長域の光及び光源１９２３が発光する波長域の光を遮光できればよい。また、遮光部１９４２は、光源１９２１が発光する波長域の光及び光源１９２３が発光する波長域の光を遮光できればよい。また、遮光部１９４３は、光源１９２１が発光する波長域の光及び光源１９２２が発光する波長域の光を遮光できればよい。
【０３２６】
なお、第１ユニット１８１１は、例えば青色についての階調表現を加えた光収束部を有してよい。第２ユニット１８１２は、例えば緑色についての階調表現を加えた光収束部を有してよい。第３ユニット１８１３は、例えば赤色についての階調表現を加えた光収束部を有してよい。これにより、フルカラーの立体像を提供できる。
【０３２７】
また、スペーサ１９５１は、第１ユニット１８１１と第２ユニット１８１２との間に設けられる。スペーサ１９５２は、第２ユニット１８１２と第３ユニット１８１３との間に設けられる。スペーサ１９５１により、第１ユニット１８１１と第２ユニット１８１２とが密着することを防ぐことができる。また、スペーサ１９５２により、第２ユニット１８１２と第３ユニット１８１３とが密着することを防ぐことができる。
【０３２８】
図７９は、導光板７における反射面の設計方法の他の例を示す。図２８に関連して、−３０°から３０°までに設定した角度範囲を３°毎に分割して、２１個の反射面を持つ光収束部を設計する場合を説明した。図２８に示す設計例では、定点に収束する光を形成する反射面の数は、どの定点についても同じになる。したがって、導光板７から定点までの距離が短いほど、反射面のピッチが小さくなる。これに対し、図７９は、導光板７の主面７２に反射面を等ピッチで設けるための設計方法を示す。
【０３２９】
図７９（ａ）に示すように、観察者側の空間上の定点Ｐａを設定する。図７９（ｂ）に示すように、Ｐａに対応する１つの光収束部から光を出射させるべき角度範囲を設定する。図７９（ｂ）の例では、図２８（ｂ）と同様に、−３０°から３０°までの角度範囲を設定する。図７９（ｂ）に示す線６０００と線６００２との間の範囲が、１つの光収束部から光が出射させる角度範囲となる。
【０３３０】
図７９（ｃ）に示すように、線６０００と主面７２との交点と、線６００２と主面７２との交点との間をｘ軸方向に等ピッチで分割して、分割した各位置を、反射面の位置として決定する。図７９（ｃ）の例では、定点Ｐａに収束する光を形成するための反射面が８つ設けられる。このように、反射面は、光収束部の形成方向に沿って、実質的に等しいピッチで設けられる。
【０３３１】
図８０は、主面７２近傍の定点Ｐｂに対応する反射面の設計例を示す。図８０（ａ）は、定点Ｐｂに対応する反射面の位置を示す。図８０（ａ）の例では、導光板７から定点Ｐｂまでの距離は、導光板７から定点Ｐａまでの距離の半分である。図８０（ａ）の例では、定点Ｐｂに収束する光を形成するための反射面が、図７９（ｃ）に示す反射面のピッチと同じピッチで４つ設けられる。ｘ軸方向において、図７９（ａ）に示される複数の反射面の並びの長さは、図８０（ｃ）に示される複数の反射面の並びｎ長さの半分である。一般に、反射面の並び方向において、反射面が形成された一方の端から他方の端までの長さは、導光板７から定点までの距離に略比例する。
【０３３２】
定点Ｐｂについて図２８に示す設計方法を適用したとすると、反射面のｘ方向のピッチは、図８０（ａ）に示すピッチより短くなる。そのため、反射面の重なりが大きくなる場合がある。図７９に示す設計方法によれば、反射面の重なりが大きくなることを防ぐことができる。
【０３３３】
図７９に示す設計方法によれば、反射面の重なりが大きくなることを防ぐことができる一方で、定点Ｐｂを形成する光の強度が、定点Ｐａを形成する光の強度より小さくなる。図８０（ｂ）は、光の強度差をなくすための反射面の一例を示す。図８０（ｂ）は、Ｐａに対応する各反射面の形成範囲と、Ｐｂに対応する各反射面の形成範囲とを模式的に示す。定点Ｐｂに対応する反射面の長さは、定点Ｐａに対応する反射面の長さの２倍である。これにより、Ｐｂに対応する各反射面からの光を２倍になり、定点Ｐｂを形成する光の強度が、定点Ｐａを形成する光の強度より小さくなることを抑制できる。一般に、光収束部のそれぞれの形成方向に沿う方向において、複数の反射面のそれぞれの長さを、光収束部のそれぞれ長さに略反比例させることが好ましい。なお、定点Ｐｂに対応する反射面の高さを、定点Ｐａに対応する反射面の高さの２倍にしてもよい。このように、図７９に示す設計例を採用する場合、導光板７により定点を形成するための反射面の面積を、導光板７までの距離に比例させてよい。
【０３３４】
図８０（ｃ）及び図８０（ｄ）は、定点Ｐｂに対応する反射面をｘｙ面に投影して見た形状を模式的に示す。図示されるように、反射面とｘｙ面に平行な面で切断した場合の断面が曲線となる。したがって、反射面で反射した光はｘ軸方向に広がる。しかし、定点Ｐｂの位置は導光板７に近いので、反射光がｘ軸方向に広がっても、定点Ｐｂに隣接する定点を形成するための光と混ざってしまうことを防ぐことができる場合がある。
【０３３５】
図８１は、複数の反射面をまとめて周期的に配置した例を模式的に示す。図８１（ａ）は、周期的に配置される前の設計途中の段階を示す。図８１（ｂ）は、実際に形成される反射面の周期的な配置を示す。
【０３３６】
図８１（ａ）に示されるように、設計の途中段階において、各定点の位置と、角度範囲と、反射面のピッチとに基づいて、光収束部６１０１、光収束部６１０２、光収束部６１０３、光収束部６１０４及び光収束部６１０５のそれぞれにおける反射面の位置を決定する。ｙ軸プラス方向から、光収束部６１０１、光収束部６１０２、光収束部６１０３、光収束部６１０４及び光収束部６１０５の順で並んでいる。
【０３３７】
この段階で、ｘｙ面内の領域を、ｘ方向を所定の間隔で複数の行に分割し、ｙ方向について所定の間隔で複数の列に分割する。これにより、ｘｙ面内の領域は、部分領域６２０１及び部分領域６２０２を含む複数の部分領域に分割される。ｘ方向に分割する間隔と、ｙ方向に分割する間隔とは、同じであってよく、異なってよい。各部分領域は、正方形であってよく、長方形であってよい。
【０３３８】
続いて、複数の部分領域のそれぞれについて、１つの部分領域内に複数の反射面が存在する場合、１つの部分領域中の複数の反射面の位置を移動させて、反射面の端同士を繋げることによって、１つの連続する反射面を生成する。
【０３３９】
具体的には、部分領域６２０１内において、光収束部６１０１に含まれる反射面６３０１と、光収束部６１０２に含まれる反射面６３０２とを繋げて、光収束部６１０１及び光収束部６１０２の形成方向に連続する反射面６４０１を形成する。また、部分領域６２０２内において、光収束部６１０３に含まれる反射面６３０３と、光収束部６１０４に含まれる反射面６３０４と、光収束部６１０５に含まれる反射面６３０５とを繋げて、光収束部６１０３、光収束部６１０４及び光収束部６１０５の形成方向に連続する反射面６４０２を形成する。このように、互いに異なる光収束部に含まれる複数の反射面のうち、所定の大きさの領域内に位置する反射面の端同士を繋げて、光収束部の形成方向に連続する１つの反射面を部分領域毎に形成する。そして、繋げられた反射面が、光収束部の形成方向に実質的に等しいピッチで設けられる。これにより、ｘ方向及びｙ方向に周期的に配置されたマトリクス状配置の反射面を形成することができる。
【０３４０】
図８２は、導光板７から光を出射可能な角度範囲を説明する図である。図８２（ａ）は、ｘｙ面内に投影した法線方向が互いに異なる３つの反射面を示す。一例として、反射面６４１０の法線はｙ軸と０°をなし、反射面６４２０の法線はｙ軸と３０°をなし、反射面６４３０の法線はｙ軸と４０°をなすものとする。なお、光源２２はｘ軸方向において端面７３の中央に設けられているものとし、分かり易く説明するために、各反射面にはｙ軸に平行な光が入射するものとする。
【０３４１】
反射面６４１０及び反射面６４２０からの反射光は、主面７１に対する入射角は臨界角未満となり、主面７１から実質的に出射する。一方、反射面６４３０からの反射光は、主面７１に対する臨界角以上となり、主面７１から実質的に出射しない。したがって、図８２（ｂ）に示すように、定点６４９０を形成する角度範囲が定まる。そのため、例えば点６５００のように、各光収束部において反射面が並ぶ方向（ｘ軸方向）に離れた位置に像を形成することができない。
【０３４２】
図８３は、反射面が並ぶ方向に離れた位置に像を形成するための構成を示す。図８３（ａ）に示されるように、光源２２は、端面７３のｘ軸マイナス方向の端部に設けられる。光源２２からの光は、複数の反射面の並びの中心位置より導光板７の端部に近い位置から導光板７内に入射される。そのため、図８３（ｂ）に示されるように、ｘｙ面内において、反射面への入射光は、反射面が並ぶ方向に直交する方向に対して斜めに入射する。これにより、図８３（ｂ）及び図８３（ｃ）に示されるように、点６５００を形成できる。そのため、反射面が並ぶ方向に離れた位置に像を形成することができる。
【０３４３】
図８４は、端面７３が端部に傾斜面を有する形態を示す。端面７３は、ｘ軸方向に傾斜させた傾斜面６６００を、ｘ軸マイナス側の端部に有する。傾斜面６６００は、ｘ軸に対して所定の傾斜角だけ傾斜している。光源２２は、傾斜面６６００に対向して設けられる。光源２２からの出射光の光軸は、傾斜面６６００に実質的に直交するよう設けられる。したがって、導光板７０は、光源２２からの光を、ｙ軸方向から傾斜角だけ傾いた方向に伝搬する。傾斜面６６００を設けることで、光源２２からの光の利用効率的を高めることができる。なお、端面７３の傾斜角は、像を形成するべき角度範囲に基づいて決定されてよい。図８３及び図８４等に関連して説明したように、導光板７０の伝搬光の伝搬方向をｙ軸に対して傾斜させることで、反射面が並ぶ方向に離れた位置に像を形成することができる。図８３（ａ）及び図８４に示されるように、導光板７によって導かれる光は、ｘ軸に沿う方向において、複数の光収束部のそれぞれの中心の位置より導光板７の端部に近い位置から、導光板７内に入射されてよい。
【０３４４】
図８５は、伝搬光をｙ軸に対して傾斜させた表示装置６７００を用いた改札機システム６８００を概略的に示す。改札機システム６８００は、改札機６８１０と改札機６８２０とを備える。改札機６８１０及び改札機６８２０は、改札機６８１０と改札機６８２０との間を通過者が通過するように、対向して設けられる。
【０３４５】
改札機６８１０は、通過者が通過する側の側面に設けられた表示装置６７１０を備える。表示装置６７１０は、図８３等に関連して説明したように、伝搬光がｙ軸に対して傾斜するように光源２２が配置された構成を持つ。表示装置６７１０におけるｘ軸マイナス方向は、改札機６８１０の通過者が通過する方向に該当する。表示装置６７１０におけるｙ軸プラス方向は、改札機６８１０の通過者が通過する面に直交する方向に該当する。ｙ軸プラス方向は、鉛直上向き方向に該当する。図８５に示されるように、光源２２は、導光板の端面のｘ軸マイナス方向の端部に設けられる。そのため、表示装置６７１０は、ｘ軸プラス方向に離れた位置に像６７０１を形成することができる。したがって、観察者は、改札機６８１０から離れた位置から、像６７１１を視認することができる。
【０３４６】
改札機６８２０は、通過者が通過する側の側面に設けられた表示装置６７２０を備える。表示装置６７２０は、ｘｙ面に平行な面に対して像６７２０と対称な像６７２１を形成する。具体的には、表示装置６７２０は、ｚ軸プラス側の位置にｘｙ面に平行な基準面を設定した場合に、当該基準面に対して表示装置６７１０と面対称な構成を持つ。そのため、表示装置６７１０は、ｘ軸プラス方向に離れた位置に像６７０１を形成することができる。表示装置６７２０によれば、観察者が改札機６８１０から離れた位置から視認可能な像６７２１を形成することができる。
【０３４７】
図８６は、改札機システム６９００に適用された表示装置６９１０を概略的に示す。図８６は、改札機システム６９００の全体を示す概略的な斜視図である。図８７は、改札機システム６９００のＡ部の断面図である。改札機システム６９００は、改札機本体６９６０と、表示ユニット６９７０とを備える。表示ユニット６９７０は、表示装置６９１０と、表示装置６９８０とを有する。
【０３４８】
改札機本体６９６０は、通過者が所持するデバイスと通信する通信部７０１をさらに備える。表示装置６９８０は、通信部６９９０と通過者が所持するデバイスとの通信結果に基づいて、表示部６９８２に情報を表示する。通過者が所持するデバイスは、例えば、非接触型ＩＣカード乗車券等のＩＣカード、非接触型通信機能を持つ携帯電話等の、非接触型通信デバイスである。表示装置６９８０は、非接触型通信デバイスに記憶されている電子マネーの残高等を、表示部６９８２に表示する。
【０３４９】
表示装置６９１０は、導光板６９０７と、光源２２とを有する。導光板６９０７は、光の導光方向に沿って、光源２２からの光が入射する平板状の導光部６９２０と、湾曲した導光部６９３０、平板状の出光部６９４０とを有する。平板状の導光部６９２０は、表示装置６９８０の下方に位置する。出光部６９４０は、表示装置６９８０の上方に位置し、表示装置６９８０の表示面６９８２上に重ねて設けられる。湾曲した導光部６９３０は、導光部６９２０と出光部６９４０との間の領域である。導光部６９３０は、導光部６９２０と出光部６９４０とを接続する。導光部６９２０、導光部６９３０及び出光部６９４０は、表示装置６９８０の３方を囲うように設けられる。導光板６９０７に入射した光は、導光部６９２０、導光部６９３０及び出光部６９４０の順で導かれ、像６９１６を形成する光を出射する出射面は、出光部６９４０において導光部６９２０側の面とは反対側の面によって提供される。
【０３５０】
表示装置６９１０は、表示装置６９８０の表示部６９８２の鉛直上方の空間に、像６９１６を形成する。像６９１６は、表示部６９８２の位置を通過者に通知するための像である。光源２２からの光は、導光部６９２０及び導光部６９３０を導光して出光部６９４０に到達する。出光部６９４０には、像６９１６を形成するための上述した反射面が形成されている。
【０３５１】
表示装置６９１０によれば、光源２２からの光は、導光板６９０７の導光方向に長い距離を進んで、出光部６９４０に到達する。これにより、導光板６９０７内を導光する距離が長くなり、出光部６９４０に到達した光をより平行光に近づけることができる。したがって、導光板６９０７が導光する光を観察者側の空間に向かう方向に偏向することが容易となるので、観察者側の空間に像６９１６を形成し易くなる。なお、導光部６９３０に代えて、図７０の反射部９８０のように湾曲していない部材を適用してもよい。
【０３５２】
図８８は、像６９１６を視認可能な通過者の位置関係を模式的に示す。像６９１６は、表示部６９８２上に形成され、表示部６９８２の位置を通過者に通知するための像である。この場合、像６９１６は、表示ユニット６９７０から少し離れた位置にいる通過者７１２０にはきちんと見えるように提示されることが望ましい。一方、表示ユニット６９７０の近傍に位置する通過者７１１０には、表示部６９８２の表示内容をきちんと見えるようにする必要があるが、像６９１６が見える必要はない。そのため、通過者７１１０には、像６９１６が見えないようにすることが好ましい。
【０３５３】
出光部６９４０に設けた反射面からの光が出射可能な角度範囲は、図１８に示される角度αによって変わる。図１８に示す角度αが大きいほど、表示ユニット６９７０のより近傍の位置に出射可能になる。表示ユニット６９７０の近傍に位置する通過者には像６９１６が見えないようにするために、角度αは３０°未満であることが望ましい。
【０３５４】
図８９は、導光板７の入射光を平行光に近づけるための構成を示す。図８６等のように導光板の導光距離が長くすると、出光領域７０４０に到達する前に、導光板７の端面７５又は端面７６に入射する光が増加するため、出光領域６９４０７から出射する光の輝度が低下する。そこで、導光板７に入射する光を平行光に近づけることが好ましい。
【０３５５】
図８９（ａ）は、光源２２と端面７３との間に、光源２２からの光のｘｙ面内の広がりを小さくして端面７３に入射する光学部材７０００が設けられた変形例を示す。光学部材７０００は、例えば、ｘｙ面に平行な面内の光の広がりを小さくするレンズである。図８９（ａ）に示されるように、ｘｙ面内において、光学部材７０００は、光源２２からの光を導光板７内の特定の位置に収束した後の広がる光に変換してよい。光学部材７０００の他の例として、導光板７外の特定の位置に収束する光に変換してよい。また、光学部材７０００の更に他の例として、導光板７内又は導光板７外の特定の位置に光を収束させることなく、ｘｙ面において光源２２からの光の広がりを単に小さくしてもよい。
【０３５６】
図８９（ｂ）は、光源２２と端面７３との間に、光源２２からの光を反射する側面７０１１及び側面７０１２を有する光学部材７０１０が設けられた変形例を示す。光学部材７０１０は、ｘ軸方向の長さが光源２２側より導光板７側が長いテーパ状の形状を有する。
【０３５７】
図８９（ｃ）は、光源２２と端面７３に、光源２２からの光のｘｙ面内の広がりを小さくするレンズ部７０２０が形成された変形例を示す。レンズ部７０２０は、端面７３から光源２２側に突出した形状を持つ。光源２２からの光は、レンズ部７０２０によって、端面７３に入射する場合にｘｙ面の広がりが小さくなる。なお、光学部材７０００、光学部材７０１１及びレンズ部７０２０は、光源２２と導光板７との間に設けられ、光源２０からの光を、ｘｙ面内において広がり角の小さい光に変換する光変換部の一例である。
【０３５８】
以上において、表示装置７００、表示装置１０２、表示装置１００及びその変形例を取り上げて、様々な実施形態に係る表示装置を説明した。一般に、２眼式を含む多眼式の立体表示装置では、図９０（ａ）に示すように、表示されたオブジェクトの境界や、オブジェクト内の微細な色や輝度の変化による模様、テクスチャ、質感等を手がかりに距離感を得ることで、立体的に認識され得る。しかし、導光板を用いて立体表示装置を実現しようとすると、導光板内のプリズム等の影響で、オブジェクトの境界がぼけたり、ぎざぎざになったりする場合がある。また、２つのオブジェクトの模様等を同一にすることが困難な場合がある。
【０３５９】
例えば、導光板を用いた場合、導光板内のプリズムパターン等によってドット感が生まれるため、オブジェクト内の模様等を同一にすることは非常に困難である。また、透明な表示装置を実現しようとすると、拡散板やプリズム板等を用いることができないため、オブジェクトを同一にすることが難しい。プリズムパターンを微細化することで均一性をある程度高めることができるが、回折現象が生じるために、プリズムを１０μｍ以下にすることができない。また、プリズムパターンの作製精度からも、オブジェクトを同一化することが容易でない。また、導光板内を所望の出射位置に向けて導光している途中で光が出射してしまうことで、出射光量を厳密に均一化することも容易でない（例えば、図９０（ｂ）を参照。）。そのため、容易に立体的に認識し得る画像を、導光板を用いて表示することは容易でない。また、図９２（ａ）及び図９２（ｂ）に関連して説明したように、表示装置を透明にできたとしても、観察者には表示装置の背景も見えるので、立体像にピントが合いにくく、距離感を得ることが難しい。また、図９２（ａ）に示すように、両眼で光デバイス９０００を見た場合にはじめて、光デバイス９０００から離れた点９０２０にピントを合わせることができるが、右眼で見た場合は、光デバイス９０００上の点９０１２の位置にピントが合い、左眼で見た場合は、光デバイス９０００上の点９０１１の位置にピントが合うことになる。このように、光デバイス９０００から離れた所望の点９０２０の位置にピントを合わせにくい。
【０３６０】
これに対し、例えば図９１（ａ）及び図９１（ｂ）等に概略的に示すように、上述した実施形態に係る表示装置によれば、光収束部によって点又は線上に光を収束させて、点の集まり又は線上の点の集まりによって立体像を形成することができる。また、立体像を形成する透明な表示装置を提供できる。また、上記実施形態に係る表示装置によれば、収束点の集まり等で立体像を形成するので、収束位置の輝点がはっきり見える。そのため、オブジェクト境界や模様等に係る問題が抑制され、距離感を得ることが容易になる。また、収束位置が輝点としてはっきり見えるので、出射光量の非均一性の影響も極めて小さい。そのため、いわゆる多眼式の立体表示装置と比べて、より強い立体感を提供できる。上記実施形態に係る表示装置は、投影する３次元オブジェクトが比較的に単純な形状を有する場合に特に有効である。更に、上記実施形態に係る表示装置によれば、概して線状の光収束部（例えば、図９１（ａ））によって光を収束させているので、観察者の位置が変わっても、立体像の位置が大きく変化しない。そのため、作製精度等の影響で、光が完全な一点又は線上に収束しない場合でも、立体感が得られやすい。また、図９１（ａ）に示すように、線状の光収束部から出た光の波面は、波面が点８０００（又は点８０００を含み表示面に平行な線上）に収束して、その点８０００（又は点８０００を含み表示面に平行な線）から発散するような光の波面になる。そのため、表示面から離れた点８０００の位置にピントが合いやすい。
【０３６１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０３６２】
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０３６３】
１０、１００、１０２、１１０、１２０、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、１７００、１８００、１９００、２０００、２１００、２２００、２３００、２４００、２４００、２５００、２６００、２８００、３０００、３１００、３２００、３３００、４０００、５０００  表示装置
１０２１  光源、１０２４  発光部、１０２５  開口、１０２６  遮光部、１１２  光要素、１１２１  光源、１１２２  光源部、１１２４  発光部、１１３  反射面、１１８０  パターン部、１１８１  反射面、１１８２  側面、１１８３  側面、１１８４  背面、１１８６  前縁、１１８７  後縁、１２２１  光源、１２２４  発光部、１２２８  レンズ、１２８０  パターン部、１２８１  反射面、１２８４  後面、１２８６  前縁、１３０１、１３０２  カバーフィルム、１３０３、１３０４、１４１０  接着層、１３１０  基材層、１３１１、１３１２  表面層
１４０、１４１、１４２、１４３、１４４  反射面、１４０７、１５０７  導光板、１４４０  光収束部、１４４１、１４４６  反射面、１４７１、１４７２  主面
１４７２  主面、１４８０  透光性シート、１５０、１５１、１５２、１５９    反射面
１５２１  光源、１５６０  ２次元表示領域、１６１、１６２、１６３、１６４  反射面
１７０７  導光板、１７１、１７２  主面、１７２２  光源、１７３０  立体像、１７３２  ２次元像、１７４０  光収束部、１７７５  側面、１７９０  散乱パターン群、１８０４  立体像、１８１  線、１８１１  第１ユニット、１８１２  第２ユニット、１８１３  第３ユニット
１８２  線、１８２１  光源、１８２２、１８２３  光源、１８７０、１８７２  遮光部、１８８０、１８８２  接着層、１９０  線
２００  円錐、２０２  交線、２０２１、２０２２、２０２３  光源、２１  光源、２１０  円
２１２１、２１２２、２１２３、２１２４  光源
２２０  投影軸、２４２１  第１光源、２４２２  第２光源、２５５０  シリンドリカルレンズ、２６０７、２７０７  導光板、２７５０  シリンドリカルレンズ部、２７７０  平坦部、２８５０  シリンドリカルレンズ
３０  光収束部、３００  観察者、３０２１  光源、３１０７  導光板、３１２１  光源、３１４１、３１４２、３１４３  反射面、３２  光収束部、３２０７  導光板、３２２１  光源、３２４１、３２４２、３２４３  屈折面、３３  光収束部、３３０７  導光板、３３２１  光源、３３４１、３３４２、３３４３  反射面、３４、３５、３６、４０  光収束部
４００６  立体像、４００７  導光板、４０１０  直線、４０４０  光収束部、４０７１  主面、４０７２  主面、４１  反射面、４１０  看板、４１４１、４１４２、４１４３  反射面、４２、４３、４１４４、４１４３、４３４２、４２４１、４２４２  反射面、４４４１、４４４２、４４４３、４４４４  反射面
４２０  指紋検出装置、４３０  立体像、４４、４５、４６、４７、４８  反射面、５０  光収束部
５００  部分、５０００  表示装置、５００２  商品、５００６  立体像、５００７  導光板、５０１０、５０２０  直線、５０４０  光収束部、５０７１、５０７２  主面
５１０  部分、５１４１、５１４２、５１４３  反射面
５４０、５５０  立体像
７  導光板、７０  導光板、７００  表示装置、５、６、７０６  像、７０７  導光板
７１、７２  主面
７３０、７３２  光収束部、７４０  部分
７３、７４、７５、７６  端面、７７１、７７２  主面、７７３、７７４、７７５、７７６  端面、７９０  線、７９  平坦面、８０  パターン部、８１、２８１  反射面、８２、８３、２８２、２８３  側面、８４  背面、８６  前縁
１９４１、１９４２、１９４３  遮光部、１９２１、１９２２、１９２３  光源
６１０１、６１０２、６１０３、６１０４、６１０５  光収束部
【要約】      （修正有）【課題】透明な光デバイスからの光で立体的な像を形成する光デバイスを提供する。【解決手段】光デバイスは、出射面に平行な面内で光を導く導光板７０７と、導光板７０７によって導かれている光が入射し、空間上の１つの収束点又は収束線に実質的に収束する又は空間上の１つの収束点又は収束線から実質的に発散する方向の出射光を出射面から出射させる光学面をそれぞれ有する複数の光収束部７３０とを備え、複数の光収束部７３０は、出射面に平行な面内でそれぞれ予め定められた線に沿って形成され、収束点又は収束線は複数の光収束部７３０の間で互いに異なり、複数の収束点又は収束線の集まりによって空間上に像７０６が形成される。【選択図】図１【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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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９０】
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