(57)【要約】【課題】立体感を視認し易い光デバイス及び立体表示方法を提供する。【解決手段】光デバイス１Ａは、光源２から入射された光を導光して出射面１２から出射する導光板１０と、導光板１０に配置され、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に画像を結像させる複数の光路偏向部２０とを備えている。光路偏向部２０は、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に面画像ＦＩを結像させる面画像用光路偏向部群２１と、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に輪郭画像ＢＩを結像させる輪郭画像用光路偏向部群２４とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間上に所定形状の面画像が結像されるように光を出射する面画像結像部と、
前記面画像の外縁領域に、該面画像とは光強度が異なる輪郭画像が結像されるように光を出射する輪郭画像結像部とを備えることを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記輪郭画像結像部は、前記面画像よりも光強度が強い輪郭画像を結像させると共に、前記輪郭画像として前記面画像の輪郭となる線画像を結像させる線画像用輪郭画像結像部からなっていることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記面画像と前記線画像とは色が互いに異なっていることを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記面画像の外縁領域に前記線画像からなる輪郭画像が結像されると共に、
前記線画像からなる輪郭画像の外側に白色の輪郭画像がさらに結像されることを特徴とする請求項２又は３に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記面画像の外縁領域に前記線画像からなる輪郭画像が結像されると共に、
前記面画像と前記輪郭画像との間には隙間を有して結像されることを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記面画像結像部にて結像された面画像には、模様が付されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記面画像における少なくとも一方の側方には前記面画像の影に対応する輪郭画像が結像されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記面画像結像部及び前記輪郭画像結像部は、それぞれ、
光源から入射された光を導光して出射面から出射する導光板と、
前記導光板に配置され、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に画像を結像させる複数の光路偏向部とを備えていると共に、
前記複数の光路偏向部は、
前記面画像結像部として、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に前記面画像を結像させる面画像用光路偏向部群を備え、
前記輪郭画像結像部として、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に前記輪郭画像を結像させる輪郭画像用光路偏向部群とを備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項９】
前記輪郭画像用光路偏向部群は、点画像を結像する複数の第２光路偏向部からなる第２光路偏向部群を複数列設けることにより、見かけ上、前記輪郭画像としての線画像を結像するようになっていることを特徴とする請求項８に記載の光デバイス。
【請求項１０】
前記面画像用光路偏向部群は、線画像を結像する第１光路偏向部を複数有する第１光路偏向部群を複数列設けることにより、見かけ上、前記面画像を結像するようになっていることを特徴とする請求項８又は９に記載の光デバイス。
【請求項１１】
前記面画像用光路偏向部群は、視差画像により前記面画像を結像する第３光路偏向部群からなっていることを特徴とする請求項８又は９に記載の光デバイス。
【請求項１２】
前記面画像を結像させる前記面画像用光路偏向部群と前記輪郭画像を結像させる前記輪郭画像用光路偏向部群とは、パターン形状及びサイズの少なくとも一方が互いに異なっていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１３】
前記面画像用光路偏向部群にて結像された前記面画像は、面画像の内部領域と外縁領域との光強度が同じになるように結像されることを特徴とする請求項１０に記載の光デバイス。
【請求項１４】
前記面画像用光路偏向部群の前記第１光路偏向部群における反射面は、前記面画像の内部領域のための反射面に対する外縁領域のための反射面の比率が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１０又は１３に記載の光デバイス。
【請求項１５】
前記面画像用光路偏向部群にて結像された面画像の外縁領域外の光強度と前記面画像の内部の光強度との差が小さくなるように、該面画像の外縁領域外の光強度が増加されていることを特徴とする請求項８に記載の光デバイス。
【請求項１６】
前記面画像用光路偏向部群にて結像された面画像の外縁領域外の光強度曲線に特異点ができるように、該面画像の外縁領域外の光強度が増加されていることを特徴とする請求項１５に記載の光デバイス。
【請求項１７】
空間に所定形状の面画像を結像させると共に、前記面画像の外縁領域に、該面画像とは光強度が異なる輪郭画像を結像させることを特徴とする立体表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体画像を表示する光デバイス及び立体表示方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体画像を表示する光デバイスとして、例えば、特許文献１に開示された画像表示装置が知られている。
【０００３】
前記特許文献１に開示された画像表示装置１００は、図３０の（ａ）に示すように、導光板１１０と、導光板１１０の端部に設けられた光源１０１と、導光板１１０の裏面に形成された複数の第１プリズムを有する左目用表示パターン１１１ａ・１１２ａ・１１３ａと、導光板１１０の裏面に形成された複数の第２プリズムを有する右目用表示パターン１１１ｂａ・１１２ｂ・１１３ｂとを含んでいる。図３０の（ｂ）に示すように、前記左目用表示パターン１１１ａは、複数の第１プリズムＰ１によって２次元の面「Ａ」を形成し、右目用表示パターン１１１ｂは、複数の第２プリズムＰ２によって２次元の面「Ａ」を形成するようになっている。
【０００４】
この構成により、光源１０１からの光を複数の第１プリズムと第２プリズムとで反射することによって導光板１１０の表面側に左眼用画像と右眼用画像が表示される。そして、観察者がこれらの左眼用画像及び右眼用画像を観察すると、図３０の（ｃ）に示すように、奥側から手前側に向かって面画像「Ａ」、面画像「Ｂ」、面画像「Ｃ」の順に各観察画像１２０が配置された立体感のある面画像を観測することができる。各観察画像１２０はそれぞれの左眼用画像及び右眼用画像からの光線の光路上にある交点で浮かび上がっているかのように観測されるため、間隔の大きい方がより観測者に近い側に交点を持ち、より手前となる。したがって、観測者は、自然な状態で立体的な表示を視認することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１１８３７８号公報（２０１２年６月２１日公開）
【特許文献２】特開２０１１−１７５２９７号公報（２０１１年９月８日公開）
【特許文献３】特開２００８−１５８１１４号公報（２００８年７月１０日公開）
【特許文献４】特開２００１−２５５４９３号公報（２００１年９月２１日公開）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「産総研：空中に浮かび上がる３次元(3D)映像」, https://www.aist.go.jp/Portals/0/resource_images/aist_j/aistinfo/aist_today/vol06_04/vol06_04_p16_19.pdf,2006.04
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の画像表示装置１００では、空間に結像された立体画像が面画像のみからなっているので、面画像と空間との境界が明瞭でなく立体感を感じ難いという問題点を有している。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、立体感を視認し易い光デバイス及び立体表示方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光デバイスは、前記課題を解決するために、空間上に所定形状の面画像が結像されるように光を出射する面画像結像部と、前記面画像の外縁領域に、該面画像とは光強度が異なる輪郭画像が結像されるように光を出射する輪郭画像結像部とを備えることを特徴としている。
【００１０】
前記の発明によれば、光を出射することにより、面画像結像部によって、空間上に所定形状の面画像を結像させると共に、輪郭画像結像部によって、面画像の外縁領域に、該面画像とは光強度が異なる輪郭画像が結像される。
【００１１】
このため、面画像だけではその境界が不明瞭であっても、その境界を面画像とは光強度が異なる光にて輪郭画像として結像することにより、面画像に立体感が出てくる。
【００１２】
したがって、立体感を視認し易い光デバイスを提供することができる。
【００１３】
本発明の光デバイスは、前記記載の光デバイスにおいて、前記輪郭画像結像部は、前記面画像よりも光強度が強い輪郭画像を結像させると共に、前記輪郭画像として前記面画像の輪郭となる線画像を結像させる線画像用輪郭画像結像部からなっている。
【００１４】
これにより、面画像よりも光強度が強い輪郭画像を輪郭画像結像部としての線画像用輪郭画像結像部にて結像させる。このため、面画像に対して線画像用輪郭画像結像部で線画像を結像し、しかもその線画像は、面画像よりも光強度が強い。
【００１５】
この結果、面画像の境界を光強度が強い線画像にて結像するので、立体感を視認し易い光デバイスを提供することができる。
【００１６】
本発明の光デバイスは、前記記載の光デバイスにおいて、前記面画像と前記線画像とは色が互いに異なっている。
【００１７】
これにより、前記面画像を、例えば緑等の有彩色で結像し、輪郭画像として例えば白色等の線画像を結像する。
【００１８】
この結果、面画像と線画像とで色変化を付することにより、立体感が得易くなり、立体画像を視認し易くすることが可能である。
【００１９】
本発明の光デバイスは、前記記載の光デバイスにおいて、前記面画像の外縁領域に前記線画像からなる輪郭画像が結像されると共に、前記線画像からなる輪郭画像の外側に白色の輪郭画像がさらに結像される。
【００２０】
これにより、面画像の外縁領域に線画像からなる輪郭画像が結像されると共に、その外側に白色の輪郭画像がさらに結像される。この結果、面画像の外縁領域がボケている場合に、そのボケている部分を白色の輪郭画像で隠すことになるので、ボケを意識しなくなる。
【００２１】
その結果、立体感が得易くなり、立体画像を視認し易くすることが可能である。また、立体画像に高級感を付与することも可能である。
【００２２】
本発明の光デバイスは、前記記載の光デバイスにおいて、前記面画像の外縁領域に前記線画像からなる輪郭画像が結像されると共に、前記面画像と前記輪郭画像との間には隙間を有して結像される。
【００２３】
これにより、線画像からなる輪郭画像は、面画像との間に隙間を有して結像される。この結果、立体画像において、面画像と線画像からなる輪郭画像との間に暗部が形成される。
【００２４】
したがって、面画像の外縁領域に暗部が形成される結果、立体感が得易くなり、立体画像を視認し易くすることが可能である。
【００２５】
本発明の光デバイスは、前記記載の光デバイスにおいて、前記面画像結像部にて結像された面画像には、模様が付されている。
【００２６】
これにより、例えば縞模様等の模様をテクスチャとして結像させることにより、べた塗の面画像よりも立体感を視認し易い光デバイスを提供することができる。
【００２７】
本発明の光デバイスは、前記記載の光デバイスにおいて、前記面画像における少なくとも一方の側方には前記面画像の影に対応する輪郭画像が結像される。
【００２８】
これにより、面画像の影を該面画像と一緒に結像させることによって、立体感を視認し易い光デバイスを提供することができる。
【００２９】
本発明の光デバイスは、前記記載の光デバイスにおいて、前記面画像結像部及び前記輪郭画像結像部は、それぞれ、光源から入射された光を導光して出射面から出射する導光板と、前記導光板に配置され、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に画像を結像させる複数の光路偏向部とを備えていると共に、前記複数の光路偏向部は、前記面画像結像部として、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に前記面画像を結像させる面画像用光路偏向部群を備え、前記輪郭画像結像部として、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に前記輪郭画像を結像させる輪郭画像用光路偏向部群とを備えている。
【００３０】
これにより、光デバイスは、導光板に光を入射する光源と、複数の光路偏向部とを備えた導光板とによって構成されているので、構成は簡単である。
【００３１】
特に、本発明では、複数の光路偏向部として、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に面画像を結像させる面画像用光路偏向部群と、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に面画像の輪郭となりかつ面画像とは光強度が異なる輪郭画像を結像させる輪郭画像用光路偏向部群とを備えている。
【００３２】
このため、複数の光路偏向部として、面画像用光路偏向部群と輪郭画像用光路偏向部群とで構成できるので、立体感を視認し易い光デバイスを簡単に構成することができる。
【００３３】
本発明の光デバイスは、前記記載の光デバイスにおいて、前記輪郭画像用光路偏向部群は、点画像を結像する複数の第２光路偏向部からなる第２光路偏向部群を複数列設けることにより、見かけ上、前記輪郭画像としての線画像を結像するようになっている。
【００３４】
これにより、第２光路偏向部群における第２光路偏向部のそれぞれが１つの点画像に結像するので、１つの点画像は光強度が強いものとなる。そして、第２光路偏向部群にて結像される点画像は、第２光路偏向部群が複数列設けられているので、点画像が並んだ状態となり、見かけ上、線画像として認識される。
【００３５】
この結果、導光板に結像される光路偏向部として複数の第２光路偏向部を有する第２光路偏向部群を形成することにより、光強度が強い線画像からなる輪郭画像を容易に形成することができる。
【００３６】
本発明の光デバイスは、前記記載の光デバイスにおいて、前記面画像用光路偏向部群は、線画像を結像する第１光路偏向部を複数有する第１光路偏向部群を複数列設けることにより、見かけ上、前記面画像を結像するようになっている。
【００３７】
これにより、導光板に形成される光路偏向部としての第１光路偏向部群により、面画像の一部を構成する線画像が結像される。そして、第１光路偏向部群は複数列設けられているので、線画像の太さが厚くなる。その結果、見かけ上、２次元の面画像が結像される。
【００３８】
したがって、導光板に形成される光路偏向部として第１光路偏向部群を複数列設けることにより、２次元の面画像を容易に結像することができる。
【００３９】
本発明の光デバイスは、前記記載の光デバイスにおいて、前記面画像用光路偏向部群は、視差画像により前記面画像を結像する第３光路偏向部群からなっている。
【００４０】
これにより、導光板に形成される光路偏向部としての第３光路偏向部群にて例えば視差画像により面画像を結像する場合であっても、面画像の輪郭を明確にし、立体感を視認し易い光デバイスを提供することができる。
【００４１】
本発明の光デバイスは、前記記載の光デバイスにおいて、前記面画像を結像させる前記面画像用光路偏向部群と前記輪郭画像を結像させる前記輪郭画像用光路偏向部群とは、パターン形状及びサイズの少なくとも一方が互いに異なっている。
【００４２】
これにより、面画像と輪郭画像とを互いに異ならせて結像することができる。
【００４３】
本発明の光デバイスは、前記記載の光デバイスにおいて、前記面画像用光路偏向部群にて結像された前記面画像は、面画像の内部領域及び外縁領域の光強度が同じになるように結像される。
【００４４】
これにより、面画像の外縁領域と外縁領域外とは、光強度変化が急峻になる。この結果、面画像の外縁領域がボケていても面画像の形状を認識することができる。
【００４５】
本発明の光デバイスは、前記記載の光デバイスにおいて、前記面画像用光路偏向部群の前記第１光路偏向部群における反射面は、前記面画像の内部領域のための反射面に対する外縁領域のための反射面の比率が大きくなるように形成されている。
【００４６】
これにより、面画像の外縁領域のための光強度を内部領域の光強度に比べて増加させることができる。
【００４７】
この結果、実際の立体画像においては、面画像の内部領域及び外縁領域の光強度が同じになるように結像させることができる。
【００４８】
本発明の光デバイスは、前記記載の光デバイスにおいて、前記面画像用光路偏向部群にて結像された面画像の外縁領域外の光強度と前記面画像の内部の光強度との差が小さくなるように、該面画像の外縁領域外の光強度が増加されている。
【００４９】
これにより、面画像の外縁領域外の光強度を増加してわざとボケさすことによって立体画像の視認性を良くすると共に、高級感を出すこともできる。
【００５０】
本発明の光デバイスは、前記記載の光デバイスにおいて、前記面画像用光路偏向部群にて結像された面画像の外縁領域外の光強度曲線に特異点ができるように、該面画像の外縁領域外の光強度が増加されている。
【００５１】
これにより、面画像の外縁領域外に光強度の特異点が形成されるので、特異点の箇所で光強度変化が急峻になる。この結果、面画像の外縁領域外がボケていても面画像の形状を認識することができる。
【００５２】
本発明の立体表示方法は、空間に所定形状の面画像を結像させると共に、前記面画像の外縁領域に、該面画像とは光強度が異なる輪郭画像を結像させることを特徴としている。
【００５３】
前記の発明によれば、立体感を視認し易い立体表示方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００５４】
本発明の一態様によれば、立体感を視認し易い光デバイス及び立体表示方法を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明における光デバイスの実施の一形態を示すものであって、光デバイスの構成を示す斜視図である。
【図２】前記光デバイスの構成を示す断面図である。
【図３】前記光デバイスにおける面画像をデバイスにおける面画像を結像させるための構成を示す斜視図である。
【図４】前記光デバイスにおける面画像を結像させるための構成を示す平面図である。
【図５】前記光デバイスによって結像された面画像からなる立体画像の一例を示す正面図である。
【図６】前記面画像を結像するために光デバイスにおける導光板に形成されたプリズムの一例の構成を斜視図である。
【図７】（ａ）は前記光デバイスにおける導光板に形成されたプリズムの配列の一例の構成を斜視図であり、（ｂ）（ｃ）（ｄ）は前記プリズムの変形例の構成を斜視図である。
【図８】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、前記面画像を結像するために光デバイスにおける導光板に形成されたプリズムの配列例を模式的に示す平面図ある。
【図９】前記面画像を結像するために光デバイスにおける導光板に形成されたプリズムの他の変形例であって、視差画像として面画像を結像する場合のプリズムの形状を示す斜視図である。
【図１０】前記光デバイスにおける線画像を結像させる第２光路偏向部群の構成を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）は前記光デバイスにおける線画像を結像させる第２光路偏向部群の構成を示す平面図であり、（ｂ）は前記光デバイスにおける線画像を結像させる第２光路偏向部群の変形例の構成を示す平面図である。
【図１２】前記光デバイスにおける線画像を結像させる第２光路偏向部群の構成を示す斜視図である。
【図１３】面画像用として第１光路偏向部群を使用して面画像を結像する一方、輪郭画像用として第１光路偏向部群を使用して線画像を結像する場合の配列例を示す図である。
【図１４】面画像用及び輪郭画像用としてとしていずれも第１光路偏向部群を使用する場合の配列例を示す図である。
【図１５】面画像用及び輪郭画像用としていずれも視差画像による第３光路偏向部群を使用する場合を示す図である。
【図１６】（ａ）（ｂ）は、前記光デバイスによって結像された面画像及び輪郭画像からなる立体画像を示す斜視図である。
【図１７】本発明における実施形態２の光デバイスを示すものであって、前記光デバイスによって結像された面画像及び輪郭画像を示す正面図である。
【図１８】（ａ）は本発明における実施形態２の光デバイスの変形例を示すものであって、前記光デバイスによって結像された面画像及び輪郭画像を示す正面図であり、（ｂ）は、前記光デバイスによって結像された面画像及び輪郭画像を示す斜視図である。
【図１９】（ａ）は本発明における実施形態２の光デバイスの他の変形例を示すものであって、前記光デバイスによって結像された面画像及び輪郭画像を示す正面図であり、（ｂ）は、前記光デバイスによって結像された面画像及び輪郭画像の光強度と位置との関係を示す分布図である。
【図２０】（ａ）は本発明における実施形態３の光デバイスを示すための比較例の光デバイスによる構成を示すものであって、設計段階の面画像の光強度の分布を示す分布図であり、（ｂ）は前記光デバイスによって実際に結像された面画像の光強度を示す分布図であり、（ｃ）は前記光デバイスによって実際に結像された面画像を示す正面図である。
【図２１】前記比較例の光デバイスによって、面画像の外縁領域にボケが発生している状態を示す斜視図である。
【図２２】（ａ）は設計段階におけるプリズムの形状を示す平面図であり、（ｂ）は前記プリズムによって結像される面画像の光強度分布を示す分布図である。
【図２３】（ａ）（ｂ）は、ダレが発生している実際に成形されたプリズムを示す平面図であり、（ｃ）は前記プリズムによって結像される面画像の光強度分布を示す分布図である。
【図２４】（ａ）は本発明における実施形態３の光デバイスを示すものであって、設計段階において面画像の外縁領域が、該面画像の外縁領域の内部よりも光強度が強くなっている状態を示す分布図であり、（ｂ）は実際の面画像の光強度の分布を示す分布図である、（ｃ）は面画像の外縁領域がボケていても面画像の形状を認識することができる状態を示す正面図である。
【図２５】（ａ）は本発明における実施形態３の光デバイスの変形例を示すものであって、横方向及び縦方向の両方について強度分布を改良する状況を示す斜視図であり、（ｂ）は横方向及び縦方向の両方について強度分布を改良したときの面画像を示す斜視図である。
【図２６】（ａ）（ｂ）は本発明における実施形態４の光デバイスの構成を示すものであって、面画像における光強度の分布が裾野において低いものとなっている状態を示す分布図であり、（ｃ）は前記光デバイスにおける面画像の光強度の分布が裾野の光強度を増加した状態の面画像を示す正面図である。
【図２７】（ａ）は前記図２６の（ａ）（ｂ）に示す光デバイスの第１光路偏向部群のプリズムを構成を示す斜視図であり、（ｂ）は前記図２６の（ｃ）に示す光デバイスの第１光路偏向部群のプリズムを構成を示す斜視図である。
【図２８】（ａ）はべた塗の面画像を示す正面図であり、（ｂ）（ｃ）は本発明における実施形態５の光デバイスの構成を示すものであって、模様を付した面画像を示す正面図であり、（ｄ）は模様を付した面画像と輪郭画像とを一緒にした時の光強度分布を示す分布図である。
【図２９】（ａ）（ｂ）は、本発明における実施形態６の光デバイスの構成を示すものであって、影を付した面画像を示す正面図である。
【図３０】（ａ）〜（ｃ）は、従来の光デバイスとしての画像表示装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態を図１〜図１６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５７】
（光デバイスの構成）
本実施の形態の光デバイス１Ａの構成を、図１及び図２に基づいて説明する。図１は本実施の形態の光デバイス１Ａの構成を示す斜視図である。図２は、光デバイス１Ａの構成を示す断面図である。
【００５８】
図１に示すように、本実施の形態の光デバイス１Ａは、面画像結像部及び輪郭画像結像部として、それぞれ、光源２と、光源２から入射された光を導光して出射面１２から出射する導光板１０と、導光板１０に配置され、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に立体画像Ｉを結像させる複数の光路偏向部２０とを備えている。また、複数の光路偏向部２０は、面画像結像部として、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に面画像ＦＩを結像させる面画像用光路偏向部群２１を備えると共に、輪郭画像結像部として、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に輪郭画像ＢＩを結像させる輪郭画像用光路偏向部群２４とを備えている。
【００５９】
前記光源２は、複数の例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）２ａにて構成されており、各発光ダイオード（ＬＥＤ）２ａから出射された光は、入射光調節部３にて調整されて、導光板１０の入射面１１に入射する。尚、本実施の形態では、光源２は、複数の例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）２ａ等からなっているが、必ずしもこれに限らず、単数の例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）２ａ等からなっていてもよい。また、単数の例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）２ａ等は、入射面１１に対向する側面に設けられていてもよい。
【００６０】
入射光調節部３は、発光ダイオード（ＬＥＤ）２ａに対して１対１に対応するように複数のレンズ３ａを備えている。各レンズ３ａは、対応する発光ダイオード（ＬＥＤ）２ａの出射光の光軸に沿う方向の後述するｘｙ平面の光の広がりを小さくしたり、大きくしたり、変化しないようにしたりする。この結果、レンズ３ａは、発光ダイオード（ＬＥＤ）２ａからの出射光を平行光に近づけたり、導光板１０の内部において全域に導光したりする。導光板１０によって導かれている光の広がり角は、５°以下であってよく、好ましくは１°未満である。尚、導光板１０内のｘｙ面内における光の広がり角を小さくするための他の構成として、例えば、ｘ軸方向に所定幅より小さい開口を持つマスクを入射光調節部３に有していてもよい。
【００６１】
ここで、本実施の形態では、図２に示すように、発光ダイオード（ＬＥＤ）２ａの出射光の光軸は、後述する出射面１２に対して角度θをなしている。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）２ａの出射光の光軸と出射面１２とがなす狭角である角度θは、約２０°である。この結果、導光板１０への入射光が平行光に近い場合でも、入射光の光軸がｙ軸に平行である場合と比べて、出射面１２と後述する裏面１３とで反射を繰り返しながら導光板１０内を導光する光量を増やすことができる。したがって、入射光の光軸がｙ軸に平行である場合と比べて、後述する光路偏向部２０に入射する光量を増やすことができる。
【００６２】
導光板１０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１０を形成する材料としては、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）ガラス等を使用することができる。
【００６３】
導光板１０は、光源２からの光が入射される入射面１１と、導光板１０の表面である光を出射する出射面１２と、光路偏向部２０が形成されている裏面１３とを有している。
【００６４】
本実施の形態では、導光板１０の出射面１２から光が出射され、その出射された光によって、空間中に立体画像Ｉが結像される。立体画像Ｉは、観察者によって立体的に認識される。尚、立体画像Ｉとは、導光板１０の出射面１２とは異なる位置に存在するように認識される像をいう。立体画像Ｉとは、例えば、導光板１０の出射面１２から離れた位置に認識される２次元像も含む。つまり、立体画像Ｉとは、立体的な形状として認識される像だけでなく、光デバイス１Ａ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。本実施の形態においては、立体画像Ｉは出射面１２よりもｚ軸プラス側に位置するとして説明する。ただし、立体画像Ｉは出射面１２よりもｚ軸マイナス側に位置する場合もある。
【００６５】
尚、本実施の形態の説明において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸からなる直交座標系を用いる場合がある。本実施の形態では、ｚ軸方向を、出射面１２に垂直な方向で定めると共に、裏面１３から出射面１２への向きをｚ軸プラス方向と定める。また、ｙ軸方向を、入射面１１に垂直な方向と定めると共に、入射面１１からこの入射面１１に対向末卯面画像ＦＩへの向きをｙ軸プラス方向と定める。さらに、ｘ軸は、入射面１１に直交する導光板１０の側面間の方向であって、図１において左の側面から右の側面への方向をｘ軸プラス方向と定める。尚、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。
【００６６】
本実施の形態の光デバイス１Ａでは、導光板１０の裏面１３には、導光板１０にて導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に像としての立体画像Ｉを結像させる互いに異なる位置にｘｙ面内において２次元的に例えばマトリクス状に形成された複数の複数の光路偏向部２０が形成されている。光路偏向部２０は例えばプリズムからなっている。
【００６７】
すなわち、前述したように、図２において、光源２から出射された光は、入射光調節部３を介して導光板１０の入射面１１から入射される。導光板１０に入射された光は、導光板１０の出射面１２と裏面１３との間を全反射して奥方へ導光される。そして、光路偏向部２０によって、全反射条件が破られ、光の光路が特定の向きに偏向されて出射面１２から出射されるものとなっている。
【００６８】
ここで、本実施の形態の光デバイス１Ａでは、立体画像Ｉは、空間上に所定形状に結像された面画像ＦＩと、面画像ＦＩの外縁領域に結像された輪郭画像ＢＩとからなっている。そして、面画像ＦＩと輪郭画像ＢＩとは光強度が互いに異なっている。
【００６９】
特に、本実施の形態の光デバイス１Ａは、輪郭画像ＢＩは線画像ＬＩからなっている。
【００７０】
前記面画像ＦＩを結像させる面画像用光路偏向部群２１としての第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…と、輪郭画像ＢＩとしての線画像ＬＩを結像させる輪郭画像用光路偏向部群２４としての第２光路偏向部群２５との構成及び機能について、以下に順に説明する。
【００７１】
（面画像を結像するための構成）
最初に、本実施の形態の光デバイス１Ａにおける面画像ＦＩを結像させるための構成について、図３〜図５に基づいて説明する。図３は、光デバイス１Ａにおける面画像ＦＩを結像させるための構成を示す斜視図である。図４は、光デバイス１Ａにおける面画像ＦＩを結像させるための構成を示す平面図である。図５は、光デバイス１Ａによって結像された面画像ＦＩからなる立体画像Ｉの一例を示す正面図である。
【００７２】
図３に示すように、例えば、光デバイス１Ａにてｘｚ面に平行な立体画像結像面３０に立体画像Ｉとして例えば面画像ＦＩからなる斜め線入りリングマークを結像することを考える。
【００７３】
本実施の形態の光デバイス１Ａでは、導光板１０内を伝播する光のｙｚ面内における広がりが大きい方が好ましい。そこで、入射光調節部３は、光源２からの光のｘｙ面内における広がり角を小さくしない。すなわち、入射光調節部３は、光源２からの光のｙｚ面内における広がり角に実質的に影響を与えない。
【００７４】
例えば、入射光調節部３が有するレンズ３ａは、ｘｙ面内で曲率を持ち、ｙｚ面内で曲率を実質的に持たない凸状のシリンドリカルレンズとすることができる。このシリンドリカルレンズは、例えば、両面が凸レンズからなっている。
【００７５】
光デバイス１Ａの導光板１０には、裏面１３に面画像用光路偏向部群２１として機能する複数の第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…が形成されている。各第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…は、それぞれｘ軸に平行な方向に沿って設けられた複数のプリズムから形成されている。例えば、第１光路偏向部群２１ａは、複数のプリズムＰ２１ａから構成されている。同様に、第１光路偏向部群２１ｂは、複数のプリズムＰ２１ｂから構成され、第１光路偏向部群２１ｃも、複数のプリズムＰ２１ｃから構成されている。
【００７６】
例えばプリズムＰ２１ａは、入射した光を光路偏向してｘｙ面内に平行な方向に広げて、出射面１２から出射させる。プリズムＰ２１ａによって出射面１２から出射した光束は、立体画像結像面３０と実質的に線で交差する。図３及び図４に示すように、プリズムＰ２１ａによって出射面１２から２つの光束が出射される。出射した２つの光束は、立体画像結像面３０と線３１ａ１及び線３１ａ２で交差する。図３に示すように、第１光路偏向部群２１ａに含まれるいずれのプリズムＰ２１ａも、他のプリズムＰ２１ａと同様に、立体画像結像面３０と線３１ａ１及び線３１ａ２で交差する光束を出射面１２から出射させる。線３１ａ１及び線３１ａ２は、実質的にｘｙ面に平行な面内にあり、立体画像Ｉの一部を結像する。このように、第１光路偏向部群２１ａに属する多数のプリズムＰ２１ａからの光によって、線３１ａ１及び線３１ａ２の線画像ＬＩが結像される。尚、線３１ａ１及び線３１ａ２の像を結像する光は、ｘ軸方向に沿って異なる位置に設けられた第１光路偏向部群２１ａにおける少なくとも２つのプリズムＰ２１ａ・Ｐ２１ａによって提供されていればよい。
【００７７】
すなわち、第１光路偏向部群２１ａに属する複数のプリズムＰ２１ａのそれぞれは、複数のプリズムＰ２１ａのそれぞれに入射した光を、出射面１２に平行な面内で、線３１ａ１及び線３１ａ２の像に応じた強度分布の光にｘ軸方向に広げて、出射面１２から出射させる。これにより、第１光路偏向部群２１ａに属し、ｘ軸方向に沿って配置された複数のプリズムＰ２１ａからの光が、線３１ａ１及び線３１ａ２の像に結像する光になる。
【００７８】
図３に示すように、同様にして、第１光路偏向部群２１ｂの各プリズムＰ２１ｂは、入射した光を光路偏向してｘｙ面内に平行な方向に広げて、３つの光束を出射面１２から出射させる。出射面１２から出射した３つの光束は、立体画像結像面３０と線３１ｂ１、線３１ｂ２及び線３１ｂ３で交差する。そして、第１光路偏向部群２１ｂに含まれるいずれのプリズムＰ２１ｂも、他のプリズムＰ２１ｂと同様に、立体画像結像面３０と線３１ｂ１・３１ｂ２・３１ｂ３で交差する光束を出射面１２から出射させる。このように、第１光路偏向部群２１ｂに属する複数のプリズムＰ２１ｂのそれぞれは、複数のプリズムＰ２１ｂのそれぞれに入射した光を、出射面１２に平行な面内で、線３１ｂ１・３１ｂ２・３１ｂ３の像に応じた強度分布の光にｘ軸方向に広げて、出射面１２から出射させる。これにより、第１光路偏向部群２１ｂに属し、ｘ軸方向に沿って配置された複数のプリズムＰ２１ｂからの光が、線３１ｂ１・３１ｂ２・３１ｂ３の像に結像する光になる。尚、線３１ｂ１・３１ｂ２・３１ｂ３は、実質的にｘｙ面に平行な面内にあり、立体画像Ｉの一部を結像する。
【００７９】
ここで、線３１ｂ１・３１ｂ２・３１ｂ３の結像位置と、前記線３１ａ１・３１ａ２の結像位置とは、立体画像結像面３０内においてｚ軸方向の位置が異なる。
【００８０】
図３に示すように、同様にして、第１光路偏向部群２１ｃの各プリズムＰ２１ｃは、入射した光を光路偏向してｘｙ面内に平行な方向に広げて、２つの光束を出射面１２から出射させる。出射面１２から出射した２つの光束は、立体画像結像面３０と線３１ｃ１及び線３１ｃ２で交差する。そして、第１光路偏向部群２１ｃに含まれるいずれのプリズムＰ２１ｃも、他のプリズムＰ２１ｃと同様に、立体画像結像面３０と線３１ｃ１・３１ｃ２で交差する光束を出射面１２から出射させる。このように、第１光路偏向部群２１ｃに属する複数のプリズムＰ２１ｃのそれぞれは、複数のプリズムＰ２１ｃのそれぞれに入射した光を、出射面１２に平行な面内で、線３１ｃ１・３１ｃ２の像に応じた強度分布の光にｘ軸方向に広げて、出射面１２から出射させる。これにより、第１光路偏向部群２１ｃに属し、ｘ軸方向に沿って配置された複数のプリズムＰ２１ｃからの光が、線３１ｃ１・３１ｃ２の像に結像する光になる。尚、線３１ｃ１・３１ｃ２は、実質的にｘｙ面に平行な面内にあり、立体画像Ｉの一部を結像する。
【００８１】
ここで、線３１ｃ１・３１ｃ２の結像位置と、線３１ｂ１・３１ｂ２・３１ｂ３の結像位置と、前記線３１ａ１・３１ａ２の結像位置とは、立体画像結像面３０内においてｚ軸方向の位置がそれぞれ異なる。
【００８２】
ところで、図３においては、前述したように、線３１ｃ１・３１ｃ２の結像位置と、線３１ｂ１・３１ｂ２・３１ｂ３の結像位置と、前記線３１ａ１・３１ａ２の結像位置とは、立体画像結像面３０内においてｚ軸方向の位置がそれぞれ異なっており、それぞれが離れて視認される。しかしながら、実際には、第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃは例えば、第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…のより多くの第１光路偏向部群で構成されていると共に、第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃのｙ軸方向の間隔を狭めることができる。或いは、第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃのｙ軸方向の間隔が離れていても、各プリズムＰ２１ａ・Ｐ２１ｂ・Ｐ２１ｃの光路偏向角度を調製することによって、線３１ａ１・３１ａ２の結像位置と線３１ｂ１・３１ｂ２・３１ｂ３の結像位置と線３１ｃ１・３１ｃ２の結像位置との各位置をｚ軸方向において互い近づけることができる。その結果、図５に示すように、立体画像Ｉとして、斜め線入りリングマークの面画像ＦＩが視認されることになる。
【００８３】
このように、光デバイス１Ａによれば、２次元的に配置された第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…の各複数のプリズムＰ２１ａ・Ｐ２１ｂ・２１ｃからの光束の集まりによって、光束を面画像ＦＩに結像して観察者側の空間に提供できる。そのため、観察者はｙ軸方向に沿う広い位置範囲から面画像ＦＩからなる立体画像Ｉを認識することができる。
【００８４】
（面画像を結像するための第１光路偏向部群の形状）
ここで、面画像ＦＩを結像するための第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…のプリズムＰ２１ａ・Ｐ２１ｂ・Ｐ２１ｃ…の形状について、図６〜図８に基づいて説明する。図６は、光デバイス１Ａにおける導光板１０に形成されたプリズムＰ２１ａの一例の構成を斜視図である。図７の（ａ）は、光デバイス１Ａにおける導光板１０に形成されたプリズムＰ２１ａの配列の一例の構成を斜視図である。図７の（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、前記プリズムＰ２１ａの変形例の構成を斜視図である。図８の（ａ）（ｂ）（ｃ）は、光デバイス１Ａにおける導光板１０に形成されたプリズムＰ２１ａ〜Ｐ２１ｄの配列例を模式的に示す平面図ある。
【００８５】
図６に示すように、例えば第１光路偏向部群２１ａのプリズムＰ２１ａは、例えば、概ね、断面形状が山形のリングの一部を切り取った形状をしており、例えば、反射面ｆ１・ｆ２・ｆ３・ｆ４・ｆ５を有している。これら反射面ｆ１・ｆ２・ｆ３・ｆ４・ｆ５は、光を光路偏向する偏向面として機能する光学面の一例であり、互いに異なる方向を向く曲面からなっている。尚、前述したように、本実施の形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ）２ａの光軸を導光板１０の出射面１２に対してｙｚ面内で角度θだけ傾けて設けている。そのため、導光板１０への入射光が平行光に近い場合でも、入射光の光軸がｙ軸に平行である場合と比べて、出射面１２と裏面１３とで反射を繰り返しながら導光板１０内を導光する光量を増やすことができる。したがって、入射光の光軸がｙ軸に平行である場合と比べて、反射面ｆ１・ｆ２・ｆ３・ｆ４・ｆ５に入射する光量を増やすことができるようになっている。
【００８６】
前記反射面ｆ１は、導光板１０を導光する光Ｌ１に対して平行な方向において円弧状に湾曲する上り傾斜面となっており、反射面ｆ１に入射した光Ｌ１を、該反射面ｆ１の入射位置に応じて、出射面１２から異なる出射角で出射させる。この結果、反射面ｆ１は、該反射面ｆ１に入射した光Ｌ１を、図２に示すように、立体画像Ｉのうちの例えば辺３１の範囲に広げる。本実施の形態において、辺３１は、ｙ軸に平行な辺である。反射面ｆ１からの反射光は、辺３１が存在する方向に向かい、反射面ｆ１から辺３１が存在しない方向に向かう光は実質的に存在しない。したがって、反射面ｆ１から反射光は、ｙｚ面内において、反射面ｆ１から辺３１に向かう角度にのみ実質的に反射光を分布させる。このように、ｙｚ面内において、反射面ｆ１は、入射した光を角度方向に強度変調して出射する。反射面ｆ１は曲面であるので、反射面ｆ１への入射光である光Ｌ１が平行光である場合でも、像を描画する線を結像するための光を提供することができる。
【００８７】
図６に示すように、次に、反射面ｆ２・ｆ３は、プリズムＰ２１ａにおいて、断面形状が山形のドーナツ形状において反射面ｆ１を挟んで円弧上に延びており、それぞれ、反射面ｆ１と同様に、途中迄、山の斜面を上る傾斜面となっている。この結果、該反射面ｆ２・ｆ３に入射した光Ｌ１を反射して、図３に示すように、該反射した光を立体画像Ｉの線３１ａ１及び線３１ａ２の範囲に広げる。図３に示すように、立体画像Ｉの線３１ａ１及び線３１ａ２の間は、前記反射面ｆ１の存在により線が存在しない状態を形成する。
【００８８】
図６に示すように、さらに、反射面ｆ４・ｆ５は、前記反射面ｆ４・ｆ５の途中に形成された変曲線を経て形成された登り傾斜面からなっている。この反射面ｆ４・ｆ５の存在により、図３に示すように、例えば、立体画像Ｉの線３１ｃ１及び線３１ｃ２を結像することができる。
【００８９】
このように、例えば、プリズムＰ２１ａを反射面ｆ１・ｆ２・ｆ３・ｆ４・ｆ５の形状とすることによって、立体画像Ｉにおける面画像ＦＩの基になる線３１、線３１ａ１・３１ａ２、線３１ｂ１・３１ｂ２・３１ｂ３、及び線３１ｃ１・３１ｃ２を結像することができる。
【００９０】
ここで、図６に示すプリズムＰ２１ａでは、１つのプリズムにて、面画像ＦＩの全ての線３１、線３１ａ１・３１ａ２、線３１ｂ１・３１ｂ２・３１ｂ３、及び線３１ｃ１・３１ｃ２を結像するものとなっている。しかしながら、実際の面画像ＦＩおいては、１つのプリズムにて面画像ＦＩの全体形状を結像することは困難である。
【００９１】
そこで、例えば、図７の（ａ）に示すように、複数のプリズムＰ２１ａ…、プリズムＰ２１ｂ…、プリズムＰ２１ｃ…から構成された第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…を設けることになる。
【００９２】
前記図７の（ａ）に示すプリズムＰ２１ａ・Ｐ２１ｂ・Ｐ２１ｃは、例えば、三角錐のプリズムを横にしたものからなっている。しかし、必ずしもこれに限らず、例えば、図７の（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、三角錐を円弧状にしたものや、三角錐を円弧状にしたものに変曲部を付したものや、一辺が波状に形成された三角錐を円弧状にしたものであってもよい。
【００９３】
また、図７の（ａ）に示す複数のプリズムＰ２１ａ…、プリズムＰ２１ｂ…、プリズムＰ２１ｃ…の配列方法は、図８の（ａ）に示すように、ｙ軸方向に沿って整列して設けられた配列となっている。しかし、配列方法は必ずしもこれに限らず、例えば、図８の（ｂ）に示すように、複数の円弧状のプリズムＰ２１ａ…、プリズムＰ２１ｂ…、プリズムＰ２１ｃ…・プリズムＰ２１ｄ…がｙ軸方向に沿って順に見た場合に、ｘ軸方向に一定量ずつシフトして設けた配置とすることができる。また、図８の（ｃ）に示すように、ｘ軸方向に１つのプリズムＰ２１ａ、プリズムＰ２１ｂ、プリズムＰ２１ｃ・プリズムＰ２１ｄが連続して波型円弧状に設けられた配置とすることができる。
【００９４】
（面画像を結像するための第１光路偏向部群の形状の変形例）
前記の説明では、面画像ＦＩを結像するための第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃの形状として、面画像ＦＩの基礎となる線３１ａ１・３１ａ２、線３１ｂ１・３１ｂ２・３１ｂ３、及び線３１ｃ１・３１ｃ２を結像するプリズムＰ２１ａ・Ｐ２１ｂ・Ｐ２１ｃの形状について説明した。しかし、面画像ＦＩを結像するための第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃの形状は、必ずしもこれに限らず、例えば、面画像ＦＩの形状をそのまま表したプリズムＰ２２として、複数形成することにより、面画像ＦＩを結像する面画像用光路偏向部群２１としての第３光路偏向部群２２とすることが可能である。
【００９５】
プリズムの形状をそのまま面画像ＦＩとして結像する場合のプリズムＰ２２の形状について、図９に基づいて説明する。図９は、視差画像として面画像ＦＩを結像する場合のプリズムＰ２２の形状を示す斜視図である。
【００９６】
図９に示すように、プリズムＰ２２は、全体として凸形状の反射面を有しており、導光板１０の裏面１３に形成されている。このプリズムＰ２２の凸形状の反射面は、導光板１０内を導光する光を光路偏向して、立体画像結像面３０を通過する光束が前記出射面１２から出射されるように、形成されている。
【００９７】
例えば、プリズムＰ２２の凸面状の表面に、「Ａ」の文字が形成された「Ａ」文字形成部Ｐ２２ａが設けられていると共に、「Ａ」文字形成部Ｐ２２ａ以外の部分には反射防止膜部Ｐ２２ｂが形成されている。この反射防止膜部Ｐ２２ｂに入射した光は反射しない。
【００９８】
これに対して、「Ａ」文字形成部Ｐ２２ａに入射した光だけが反射する。これにより、プリズムＰ２２は、入射した光を光路偏向して、Ａの字の立体画像Ｉを通過する光束を前記出射面１２から出射させる。
【００９９】
前記反射防止膜部Ｐ２２ｂは、例えば、前記導光板１０の裏面１３において「Ａ」文字形成部Ｐ２２ａを除いて黒塗料を塗ることによって形成することが可能である。また、反射防止膜部Ｐ２２ｂは、「Ａ」文字形成部Ｐ２２ａを除いて黒塗料を印刷することによって形成することも可能である。
【０１００】
このように、プリズムＰ２２は、導光板１０の裏面１３に凸部を形成した後に黒塗料を印刷することによって、「Ａ」文字形成部Ｐ２２ａを形成することができるので、プリズムＰ２２の製造が容易になる。
【０１０１】
このような、プリズムＰ２２に「Ａ」文字形成部Ｐ２２ａを形成することによって、例えば、特許文献１に示す視座画像の方法によって、面画像ＦＩからなる立体画像Ｉを結像することが可能になる。
【０１０２】
（線画像を結像するための構成）
前述したように、本実施の形態の光デバイス１Ａでは、立体画像Ｉは、空間上に２次元的に広がりを有する面画像ＦＩと、面画像ＦＩの輪郭として結像される輪郭画像ＢＩとしての線画像ＬＩとからなっている。そして、光路偏向部２０は、面画像ＦＩを結像させる面画像用光路偏向部群２１としての第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…と、線画像ＬＩを結像させる輪郭画像用光路偏向部群２４としての第２光路偏向部群２５とからなっている。
【０１０３】
以下では、線画像ＬＩを結像させる第２光路偏向部群２５の構成について、図１０に基づいて説明する。図１０は、線画像ＬＩを結像させる第２光路偏向部群２５の構成を示す斜視図である。
【０１０４】
図１０に示すように、空間上の立体画像Ｉとして、例えば文字「Ａ」の線画像ＬＩを結像することを考える。
【０１０５】
この場合、本実施の形態の光デバイス１Ａでは、光源２から光が入射される導光板１０の裏面１３には、第２光路偏向部群２５ａ・２５ｂ・２５ｃ・２５ｄ・２５ｅ・２５ｆ・２５ｇからなる複数の輪郭画像用光路偏向部群２４が形成されている。尚、光源２の発光ダイオード（ＬＥＤ）２ａ等は、複数でなく１個であってもよく、また、光源２の設置場所は、導光板１０の入射面１１に対向する反対側の端面であってもよい。すなわち、面画像ＦＩを結像するために導光板１０の入射面１１側に光源２を設けると共に、線画像ＬＩを結像させるために、入射面１１の対向端面に光源２を設けることも可能である。
【０１０６】
線画像ＬＩを結像させるための第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇは、それぞれフレネルレンズの一部により形成されている。第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇはｘ軸方向に実質的に連続して形成されている。
【０１０７】
尚、フレネルレンズとして機能する第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇの複数の屈折面（プリズム面）の間には隙間が設けられてもよい。第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇのｘ軸方向の各位置には、導光板１０によって導かれている光が入射する。第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇは、第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇの各位置に入射した光を、第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇにそれぞれ対応する定点に実質的に収束させる。図１０には、第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇからの複数の光線が収束する様子が示されている。
【０１０８】
具体的には、第２光路偏向部群２５ａは、立体画像Ｉの定点ＰＡの点画像ＰＩに対応しており、第２光路偏向部群２５ａの各位置からの光線は、立体画像Ｉの定点ＰＡに収束する。したがって、第２光路偏向部群２５ａ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。
【０１０９】
次に、第２光路偏向部群２５ｂは、立体画像Ｉの上の定点ＰＢの点画像ＰＩに対応しており、第２光路偏向部群２５ｂ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、任意の第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇの各位置からの光線は、第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇに対応する定点に収束する。これにより、任意の第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇ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することができる。各第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇが対応する定点ＰＡ〜ＰＧの点画像ＰＩ…は互いに異なり、第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇにそれぞれ対応する複数の定点ＰＡ〜ＰＧの集まりによって、空間上に立体画像Ｉが結像される。このようにして、光デバイス１Ａは空間上に立体画像Ｉを投影する。
【０１１０】
すなわち、本実施の形態の光デバイス１Ａでは、第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇはｙ軸方向に沿って密接して形成されている。この結果、複数の定点ＰＡ〜ＰＧの集まりは立体画像Ｉにおいて実質的に線画像ＬＩとして人間の目に視認される。
【０１１１】
ここで、ｘｙ面内において、導光板１０によって導かれて導光板１０内の各位置を通過する光束は、導光板１０内の各位置と光源２とを結ぶ方向を中心として所定値もより小さい広がり角を有する。また、導光板１０内の各位置と光源２とを結ぶ線を含みｘｙ面に直交する面内において、導光板１０によって導かれて導光板１０内の各位置を通過する光束は、導光板１０内の各位置と光源２とを結ぶ方向中心として所定値よりも小さい広がり角を有する。第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇが光源２から離れた位置に設けられている場合、導光板１０によって導かれて第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇ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、定点ＰＡを含みｘｚ平面に平行な面では、第２光路偏向部群２５ａからの光は実質的に１つの定点に収束する。
【０１１２】
尚、第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇ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、第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇ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、第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇに入射する光のｘｙ面内の光の広がり、及び、第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇからの光のｘｚ面内の収束性について説明するので、第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇからの光は定点に収束するとして説明する。
【０１１３】
図１０に示すように、第２光路偏向部群２５ａは、線に沿って形成されている。また、第２光路偏向部群２５ｂも、線に沿って形成されている。ここで、第２光路偏向部群２５ａ・２５ｂは、それぞれｘ軸に平行な直線で形成されている。任意の第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇ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、第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇは、それぞれ出射面１２に平行な面内において導光板１０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。
【０１１４】
このように、第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇは、出射面１２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、第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇのそれぞれは、導光板１０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出射面１２から出射させる。尚、定点が導光板１０の裏面１３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１０の裏面１３側にある場合、第２光路偏向部群２５ａ〜２５ｇ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出射面１２から出射させる。
【０１１５】
（線画像を結像するための第２光路偏向部群の形状）
本実施の形態の光デバイス１Ａにおける線画像ＬＩを結像するための第２光路偏向部群２５ａ・２５ｂ・２５ｃ・２５ｄ・２５ｅ・２５ｆ・２５ｇの具体的構成について、図１１の（ａ）（ｂ）及び図１２に基づいて説明する。図１１の（ａ）は光デバイス１Ａにおける線画像ＬＩを結像させる第２光路偏向部群２５ａの構成を示す平面図である。図１１の（ｂ）は光デバイス１Ａにおける線画像ＬＩを結像させる第２光路偏向部群２５ａの変形例の構成を示す平面図である。図１２は、図１１の（ａ）に示す第２光路偏向部群２５ａによる光の集光を示す斜視図である。
【０１１６】
図１１の（ａ）に示すように、例えば第２光路偏向部群２５ａは、それぞれフレネルレンズの一部により結像される。例えば、同心円を帯状に切断した形状を有している。このような、この第２光路偏向部群２５ａでは、各第２光路偏向部群２５ａの中心部が端部に比べて中心半径が小さいものとなっている。この結果、第２光路偏向部群２５ａの中心部に入射した光は、図１２に示すように、中心部の曲率が大きいので、中心部の直上の定点ＰＡに収束する一方、第２光路偏向部群２５ａの端部に入射した光は、端部の曲率が小さいので、大きく屈折されて中心部の直上の定点に収束する。このように、本実施の形態の第２光路偏向部群２５ａは、曲率の異なるプリズムが直線上に配されているので、全てのプリズムが定点ＰＡに収束する。そして、この定点ＰＡは、多数のプリズムＰ２５ａによって収束されているので、光量が大きい。この結果、これらの定点ＰＡ〜ＰＧを並べて形成した実質的な線画像ＬＩは当然ながら光量が大きいものとなる。
【０１１７】
したがって、本実施の形態の光デバイス１Ａにおいて、第２光路偏向部群２５にて結像した線画像ＬＩは光量が大きく、明確なものとなる。このため、本実施の形態の第２光路偏向部群２５にて結像した線画像ＬＩを第１光路偏向部群２１にて結像した面画像ＦＩの輪郭として用いるのに好ましいものとなる。
【０１１８】
ここで、前記図１１の（ａ）に示す第２光路偏向部群２５ａは、各レンズの間隔が一定であった。しかし、必ずしもこれに限らず。例えば、図１１の（ｂ）に示すように、第２光路偏向部群２５ａの各レンズが、部分的に大きな隙間が設けられていてもよい。
【０１１９】
すなわち、図１１の（ｂ）に示すように、第２光路偏向部群２５ａ’は、ｘ軸方向に沿って複数のレンズ群Ｐ２５ａ’を備えている。
【０１２０】
前第２光路偏向部群２５ａは、第２光路偏向部群２５ａ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、第２光路偏向部群２５ａ’は、複数のレンズ群Ｐ２５ａ’のように、第２光路偏向部群２５ａ’の長さ方向に沿って断続的に変化する光学面を持つ。この結果、第２光路偏向部群２５ａ’の各レンズ群Ｐ２５ａ’のそれぞれからの光は、第２光路偏向部群２５ａ’の対応する同一の定点ＰＡに収束する。該定点ＰＡにおいて、各レンズ群Ｐ２５ａ’のそれぞれからの光のｘ軸方向の光の強度分布は、定点ＰＡの位置で実質的にピークを持ち、定点ＰＡから離れるにつれて急峻に減少する分布となる。
【０１２１】
一方、第２光路偏向部群２５ａ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、各レンズ群Ｐ２５ａ’をｘ軸方向に僅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、第２光路偏向部群２５ａ’を複数のレンズ群Ｐ２５ａ’に分割して離間して設けることによって、離間しない場合と比べて、各レンズ群Ｐ２５ａ’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、第２光路偏向部群２５ａ’を複数のレンズ群Ｐ２５ａ’に分割することによって、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。
【０１２２】
尚、第２光路偏向部群２５ａ及び第２光路偏向部群２５ａ’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、第２光路偏向部群２５ａ及び第２光路偏向部群２５ａ’として、プリズム等の反射面で形成した第２光路偏向部群２５ａを適用してよい。
【０１２３】
（面画像及び線画像を結像するための第１光路偏向部群及び第２光路偏向部群の使用例及び配列例）
本実施の形態の光デバイス１Ａは、２次元の面画像ＦＩと輪郭画像用である線画像ＬＩとを組み合わせて立体画像Ｉを結像するようになっている。
【０１２４】
以下では、面画像用である面画像ＦＩと輪郭である線画像ＬＩとの組み合わせを結像するための第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…及び第２光路偏向部群２５ａ・２５ｂ・２５ｃ…の使用例及び配列例について図１３〜図１５に基づいて説明する。図１３は、面画像用として第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…を使用して面画像ＦＩを結像する一方、輪郭画像用として第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…を使用して線画像ＬＩを結像する場合の配列例を示す図である。図１４は、面画像用及び輪郭画像用としてとしていずれも第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…を使用する場合の配列例を示す図である。図１５は、面画像用及び輪郭画像用としてとしていずれも視差画像による第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…を使用する場合を示す図である。
【０１２５】
先ず、面画像用として第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…を使用して面画像ＦＩを結像する一方、輪郭画像用として第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…を使用して線画像ＬＩを結像することができる。
【０１２６】
この場合、図１３において実施例１に示すように、例えば、面画像ＦＩを結像するための第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃとして、三角錐のプリズムＰ２１ａ・Ｐ２１ｂ・Ｐ２１ｃをそれぞれ３行２列のマトリクス状であってかつやや隙間を有するように配設する。一方、線画像ＬＩを結像するための第２光路偏向部群２５ａを一列に配設することが可能である。
【０１２７】
また、図１３において実施例２に示すように、例えば、面画像ＦＩを結像するための第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃとして、円弧上の三角錐のプリズムＰ２１ａ・Ｐ２１ｂ・Ｐ２１ｃをそれぞれ近接して多重に配設する。一方、線画像ＬＩを結像するための第２光路偏向部群２５ａを実施例１と同様に一列に配設することが可能である。
【０１２８】
これにより、第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃによる光量の小さい面画像ＦＩに、第２光路偏向部群２５ａ・２５ｂ・２５ｃ…による光量の大きい線画像ＬＩを輪郭として用いた立体画像Ｉを結像すること可能となる。
【０１２９】
或いは、面画像用及び輪郭画像用としてとしていずれも第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…を使用することができる。
【０１３０】
この場合、図１４において実施例３に示すように、例えば、面画像ＦＩを結像するための第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃとして、三角錐のプリズムＰ２１ａ・Ｐ２１ｂ・Ｐ２１ｃをそれぞれ３行２列のマトリクス状であってかつやや隙間を有するように配設する。また、線画像ＬＩを結像するための第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃについても略前記同様に配設する。尚、この場合、線画像ＬＩを結像するための第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃの三角錐のプリズムＰ２１ａ・Ｐ２１ｂ・Ｐ２１ｃの大きさは、面画像ＦＩを結像するための第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃの三角錐のプリズムＰ２１ａ・Ｐ２１ｂ・Ｐ２１ｃよりも大きく形成する。
【０１３１】
或いは、図１４において実施例４に示すように、例えば、面画像ＦＩを結像するための第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃとして、円弧状の三角錐のプリズムＰ２１ａ・Ｐ２１ｂ・Ｐ２１ｃを配設する。一方、線画像ＬＩを結像するための第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃについては、実施例３と同様に、三角錐のプリズムＰ２１ａ・Ｐ２１ｂ・Ｐ２１ｃをそれぞれ３行２列のマトリクス状であってかつやや隙間を有する円弧状に配設する。
【０１３２】
また、図１４において実施例５に示すように、一個の円弧状の変形三角錐のプリズムＰ２１ａの一部を面画像用の面画像ＦＩを結像するために使用すると共に、一個の円弧状の変形三角錐のプリズムＰ２１ａの他の部分を輪郭画像用として第１光路偏向部群２１ａを使用することが可能である。
【０１３３】
さらに、図１４において実施例６に示すように、一個のテーパ形状の円錐状のプリズムＰ２１ａを面画像用の面画像ＦＩを結像するために使用すると共に、一個の三角錐のプリズムＰ２１ａを輪郭画像用として第１光路偏向部群２１ａを使用することが可能である。
【０１３４】
これらにより、第１光路偏向部群２１ａにて面画像用の面画像ＦＩを結像すると共に、第１光路偏向部群２１ａにて輪郭画像用として面画像用の面画像ＦＩを結像する。これによって、輪郭画像用として面画像用の面画像ＦＩとは異なるコントラストや輪郭を白くする等により、明瞭な立体画像Ｉを得ることが可能となる。
【０１３５】
また、面画像用及び輪郭画像用としていずれも視差画像用の面画像ＦＩを結像する第３光路偏向部群２２を使用することができる。
【０１３６】
この場合、図１５において実施例７に示すように、例えば、面画像用及び輪郭画像用としていずれも視差画像用の面画像ＦＩを結像する例えば「Ａ」文字形成部Ｐ２２ａを有するプリズムＰ２２を備えた第３光路偏向部群２２を使用することができる。尚、面画像用の「Ａ」文字形成部Ｐ２２ａは面を結像させるものである一方、輪郭画像用の「Ａ」文字形成部Ｐ２２ａは輪郭を結像させるものである。
【０１３７】
或いは、図１５において実施例８に示すように、例えば、一個のテーパ形状の円錐状のプリズムＰ２１ａからなる第１光路偏向部群２１ａを面画像用の面画像ＦＩを視差画像として形成するために使用すると共に、一個の三角錐のプリズムＰ２１ａを輪郭画像用として第１光路偏向部群２１ａを視差画像として形成するために使用することが可能である。
【０１３８】
また、図１５において実施例９に示すように、例えば、一個の小さい三角錐のプリズムＰ２１ａを面画像用の視差画像として第１光路偏向部群２１ａを使用すると共に、一個の大きい三角錐のプリズムＰ２１ａを輪郭画像用の視差画像として第１光路偏向部群２１ａを使用することが可能である。
【０１３９】
これらにより、面画像用及び輪郭画像用としていずれも視差画像用の面画像ＦＩを結像する第１光路偏向部群２１ａ及び第３光路偏向部群２２を使用することができる。
【０１４０】
このように、本実施の形態の光デバイス１Ａは、空間上に所定形状の面画像ＦＩが結像されるように光を出射する面画像結像部と、面画像ＦＩの外縁領域に、面画像ＦＩとは光強度が異なる輪郭画像ＢＩが結像されるように光を出射する輪郭画像結像部とを備えている。
【０１４１】
また、本実施の形態の立体表示方法は、空間に所定形状の面画像ＦＩを結像させると共に、面画像ＦＩの外縁領域に、面画像ＦＩとは光強度が異なる輪郭画像ＢＩを結像させる。
【０１４２】
前記の構成によれば、図１６の（ａ）に示すように、光を出射することにより、面画像結像部によって、空間上に所定形状の面画像ＦＩからなる立体画像Ｉを結像させると共に、輪郭画像結像部によって、面画像ＦＩの外縁領域に、面画像ＦＩとは光強度が異なる輪郭画像ＢＩからなる立体画像Ｉが結像される。
【０１４３】
このため、面画像ＦＩだけではその境界が不明瞭であっても、その境界を面画像ＦＩとは光強度が異なる光にて輪郭画像ＢＩとして結像することにより、面画像ＦＩに立体感が出てくる。したがって、立体感を視認し易い光デバイス１Ａ及び立体表示方法を提供することができる。
【０１４４】
このような効果は、図１６の（ｂ）に示すように、ポリゴン表示にも適用可能である。
【０１４５】
さらに、このような表示ができることによって、例えば、壁の横に飛び出した立体画像Ｉからなる広告、天井から下側に飛び出した立体画像Ｉからなる誘導灯、又は廊下の正面に結像される案内図、看板等への適用が可能となる。また、例えば、機器の表示に関しては、エレベータの階数のロゴ表示、非接触スイッチの表示、又は「ｏｎ」等の状態表示等を、立体画像Ｉを用いて行うことができる。
【０１４６】
また、本実施の形態の光デバイス１Ａの技術は、必ずしもこれに限らず、帯状の平面光反射部を一定のピッチで並べて形成した第１光制御パネル及び第２光制御パネルを直交させるようにして、向かい合わせて形成して立体画像を形成する技術（特許文献２）、光を透過し面対称位置へ実像の結像作用を持つ反射型面対称結像素子と鏡面とを利用して実体としては存在しない仮想鏡に映った被投影物の実像を立体画像を形成する技術（特許文献３）、及びマイクロレンズアレイを用いて立体画像を形成する技術（特許文献４）にも適用することができる。
【０１４７】
さらに、空中にプラズマを発生させて３次元映像を浮かびあがらせる技術（非特許文献１）や、所謂「ペッパーズ・ゴースト」と呼ばれるような、透過型フィルムをハーフミラーとして用いて立体画像を合成する技術、又はホログラフィーにて立体画像を形成する技術にも適用が可能である。
【０１４８】
また、本実施の形態の光デバイス１Ａでは、面画像結像部及び輪郭画像結像部は、それぞれ、光源２から入射された光を導光して出射面１２から出射する導光板１０と、導光板１０に配置され、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に立体画像Ｉを結像させる複数の光路偏向部２０とを備えている。また、複数の光路偏向部２０は、面画像結像部として、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に面画像ＦＩを結像させる面画像用光路偏向部群２１を備えると共に、輪郭画像結像部として、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に輪郭画像ＢＩを結像させる輪郭画像用光路偏向部群２４とを備えている。
【０１４９】
これにより、光デバイス１Ａは、導光板１０に光を入射する光源２と、複数の光路偏向部２０とを備えた導光板１０とによって構成されているので、構成は簡単である。
【０１５０】
特に、本実施の形態では、複数の光路偏向部２０として、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に面画像ＦＩを結像させる面画像用光路偏向部群２１と、導光された光を光路偏向して出射させることにより空間上に面画像ＦＩの輪郭となりかつ面画像ＦＩとは光強度が異なる輪郭画像ＢＩを結像させる輪郭画像用光路偏向部群２４とを備えている。
【０１５１】
このため、複数の光路偏向部２０として、面画像用光路偏向部群２１と輪郭画像用光路偏向部群２４とで構成できるので、立体感を視認し易い光デバイス１Ａを簡単に構成することができる。
【０１５２】
また、本実施の形態の光デバイス１Ａは、輪郭画像用光路偏向部群２４は、面画像ＦＩよりも光強度が強い輪郭画像ＢＩを結像させると共に、輪郭画像ＢＩとして面画像ＦＩの輪郭となる線画像ＬＩを結像させる線画像用光路偏向部群２５からなっている。
【０１５３】
これにより、面画像ＦＩよりも光強度が強い輪郭画像ＢＩを線画像用光路偏向部群２５にて結像させる。このため、面画像ＦＩに対して線画像用光路偏向部群２５で線画像ＬＩを結像し、しかもその線画像ＬＩは、面画像ＦＩよりも光強度が強い。
【０１５４】
この結果、面画像ＦＩの境界を光強度が強い線画像ＬＩにて結像するので、立体感を視認し易い光デバイス１Ａを提供することができる。
【０１５５】
また、本実施の形態の光デバイス１Ａは、輪郭画像用光路偏向部群２４は、点画像ＰＩを結像する複数の第２光路偏向部としてのプリズムＰ２５ａ・Ｐ２５ｂ・Ｐ２５ｃ・Ｐ２５ｄ・Ｐ２５ｅ・Ｐ２５ｆ・Ｐ２５ｇからなる第２光路偏向部群２５を複数列設けることにより、見かけ上、線画像ＬＩを結像するようになっている。
【０１５６】
換言すれば、光デバイス１Ａは、出射面１２に平行な面内で光を導く導光板１０と、導光板１０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１２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１２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。
【０１５７】
これにより、第２光路偏向部群２５におけるプリズムＰ２５ａ・Ｐ２５ｂ・Ｐ２５ｃ・Ｐ２５ｄ・Ｐ２５ｅ・Ｐ２５ｆ・Ｐ２５ｇのそれぞれが１つの点画像ＰＩに結像するので、１つの点画像ＰＩは光強度が強いものとなる。そして、第２光路偏向部群２５にて結像される点画像ＰＩは、第２光路偏向部群２５が第２光路偏向部群２５ａ・２５ｂ・２５ｃ・２５ｄ・２５ｅ・２５ｆ・２５ｇとして複数列設けられているので、点画像ＰＩが並んだ状態となり、見かけ上、線画像ＬＩとして認識される。
【０１５８】
この結果、導光板１０に結像される光路偏向部２０として複数のプリズムＰ２５ａ・Ｐ２５ｂ・Ｐ２５ｃ・Ｐ２５ｄ・Ｐ２５ｅ・Ｐ２５ｆ・Ｐ２５ｇを有する第２光路偏向部群２５を形成することにより、光強度が強い線画像ＬＩからなる輪郭画像ＢＩを容易に形成することができる。
【０１５９】
また、本実施の形態の光デバイス１Ａは、面画像用光路偏向部群２１は、線画像ＬＩを結像する第１光路偏向部としての複数のプリズムＰ２１ａ・Ｐ２１ｂ・Ｐ２１ｃ…を有する第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…を複数列設けることにより、見かけ上、面画像ＦＩを結像するようになっている。
【０１６０】
換言すれば、光デバイス１Ａは、光源２からの光を、出射面１２に平行な面内で伝播する導光板１０と、出射面１２に平行な面内に２次元的に配置され、それぞれ導光板１０内を伝播する光を偏向して、空間上の像を形成する光を出射面１２から出射させる複数の光偏向部とを備え、複数の光偏向部のそれぞれが、複数の光偏向部のそれぞれに入射した光を、出射面１２に平行な面内で導光板１０の導光方向に直交する方向に像に応じた強度分布を持つ光に広げて出射面１２から出射させることによって、導光方向に直交する方向に沿って配置された複数の光偏向部からの光が、像に結像する又は像から発散する方向の光になる。或いは、光デバイス１Ａは、光源２からの光を、出射面１２に平行な面内で伝播する導光板１０と、出射面１２に平行な面内に２次元的に配置され、それぞれ導光板１０内を伝播する光を偏向して、空間上の像を形成する光を出射面１２から出射させる複数の光偏向部とを備え、複数の光偏向部のそれぞれが、複数の光偏向部のそれぞれに入射した光を、像に応じた強度分布の光に２次元的に広げて出射面１２から出射させることによって、同一直線上にない３つ以上の光偏向部からの光が、像に結像する又は像から発散する方向の光になる。
【０１６１】
これにより、導光板１０に形成される光路偏向部２０としての第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…により、面画像ＦＩの一部を構成する線画像ＬＩが結像される。そして、第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…は複数列設けられているので、線画像ＬＩの太さが厚くなる。その結果、見かけ上、２次元の面画像ＦＩが結像される。
【０１６２】
したがって、導光板１０に形成される光路偏向部２０として第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…を複数列設けることにより、２次元の面画像ＦＩを容易に結像することができる。
【０１６３】
また、本実施の形態の光デバイス１Ａは、面画像用光路偏向部群２１は、視差画像により面画像ＦＩを結像する第３光路偏向部群２２からなっているとすることができる。
【０１６４】
これにより、導光板１０に形成される光路偏向部２０としての第３光路偏向部群２２にて視差画像により面画像ＦＩする場合であっても、面画像ＦＩの輪郭を明確にし、立体感を視認し易い光デバイス１Ａを提供することができる。
【０１６５】
また、本実施の形態の光デバイス１Ａは、面画像ＦＩを結像させる面画像用光路偏向部群２１と輪郭画像ＢＩを結像させる輪郭画像用光路偏向部群２４とは、パターン形状及びサイズの少なくとも一方が互いに異なっている。これにより、面画像ＦＩと輪郭画像ＢＩとを互いに異ならせて結像することができる。
【０１６６】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図１７〜図１９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１６７】
図１７に示すように、本実施の形態の光デバイス１Ｂは、前記実施の形態１の光デバイス１Ａの構成に加えて、面画像ＦＩと輪郭となる線画像ＬＩとは色が互いに異なっている。
【０１６８】
具体的には、例えば、面画像ＦＩを緑色とし、線画像ＬＩを白色として、面画像ＦＩと線画像ＬＩとに色変化を付ける。これによって、立体感が得易くなり、立体画像を視認し易くすることが可能である。
【０１６９】
尚、本実施の形態の光デバイス１Ｂは、立体画像を視認し易くするためには、他の方法を取ることも可能である。
【０１７０】
図１８の（ａ）（ｂ）に示すように、例えば、面画像ＦＩの外縁領域に線画像ＬＩからなる輪郭画像ＢＩが結像されると共に、該線画像ＬＩからなる輪郭画像ＢＩの外側に白色の輪郭画像ＢＩがさらに結像される光デバイス１Ｂ’とすることが可能である。
【０１７１】
これにより、面画像ＦＩの外縁領域がボケている場合に、そのボケている部分を白色の輪郭画像ＢＩで隠すことになるので、ボケを意識しなくなる。
【０１７２】
その結果、立体感が得易くなり、立体画像Ｉを視認し易くすることが可能である。また、立体画像Ｉに高級感を付与することも可能である。
【０１７３】
また、例えば、図１９の（ａ）に示すように、面画像ＦＩの外縁領域に線画像ＬＩからなる輪郭画像ＢＩが結像されると共に、面画像ＦＩと輪郭画像ＢＩとの間に隙間ｄを有して結像されることも可能である。
【０１７４】
これにより、図１９の（ｂ）に示すように、立体画像Ｉにおいて、面画像ＦＩと輪郭画像ＢＩとの間に暗部が形成される。
【０１７５】
したがって、面画像ＦＩの外縁領域に暗部が形成される結果、立体感が得易くなり、立体画像Ｉを視認し易くすることが可能である。
【０１７６】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図２０〜図２５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１・２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１・２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１７７】
本実施の形態の光デバイス１Ｃは、前記実施の形態１の光デバイス１Ａの構成に加えて、前記面画像用光路偏向部群２１にて結像された面画像ＦＩは、面画像ＦＩの内部領域及び外縁領域の光強度が同じになるように結像される点が異なっている。
【０１７８】
最初に、本実施の形態における実施形態３の光デバイス１Ｃの比較例の光デバイスによって結像される面画像ＦＩについて、図２０の（ａ）（ｂ）（ｃ）及び図２１に基づいて説明する。
【０１７９】
図２０の（ａ）に示すように、光デバイスによって結像される面画像ＦＩは、設計段階では方形形状の角のある面画像ＦＩの光強度を得るものとなっている。しかしながら、実際の面画像ＦＩの光強度の分布は、図２０の（ｂ）に示すように、角がなくなった光強度分布となり、図２０の（ｃ）及び図２１に示すように、面画像ＦＩの外縁領域にボケが発生する。
【０１８０】
この原因は、面画像ＦＩを結像させるための導光板１０に形成する面画像用光路偏向部群２１のプリズムＰ２１ａの加工精度つまり加工歪によるものと考えられる。
【０１８１】
すなわち、図２２の（ａ）に示すように、設計段階では、角がシャープになったプリズムＰ２１ａでは、図２２の（ｂ）に示すように、分布幅の小さいシャープな光強度分布が得られる。
【０１８２】
しかしながら、プリズムＰ２１ａでは、図２３の（ａ）（ｂ）に示すように、ダレが発生し、図２３の（ｃ）に示すように、分布幅の大きい光強度分布になってしまう。
【０１８３】
そこで、本実施の形態の光デバイス１Ｃは、図２４の（ａ）に示すように、設計段階において、前記面画像用光路偏向部群２１にて結像される面画像ＦＩの外縁領域が、該面画像ＦＩの外縁領域の内部よりも光強度が強くなるようにする。
【０１８４】
この結果、図２４の（ｂ）に示すように、面画像用光路偏向部群２１にて結像された実際の面画像ＦＩの光強度の分布は、面画像ＦＩの内部領域及び外縁領域の光強度が同じになるように結像される。このためには、面画像用光路偏向部群２１の第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…の反射面を少なくすればよい。
【０１８５】
これにより、面画像ＦＩの外縁領域と外縁領域外とは、光強度変化が急峻になる。
【０１８６】
したがって、図２４の（ｃ）に示すように、面画像ＦＩの外縁領域がボケていても面画像ＦＩの形状を認識することができるようになる。
【０１８７】
尚、前記図２４の（ｃ）に示す光デバイス１Ｃにおいては、横方向についてのみ強度分布を改良するものであった。しかし、必ずしもこれに限らず、図２５の（ａ）に示すように、横方向及び縦方向の両方について、強度分布を改良する光デバイス１Ｃ’とすることが可能である。
【０１８８】
これにより、図２５の（ｂ）に示すように、横方向及び縦方向の両方について、強度分布を改良した面画像ＦＩを得ることができる。
【０１８９】
このように、本実施の形態の光デバイス１Ｃは、面画像用光路偏向部群２１にて結像された面画像ＦＩは、面画像ＦＩの内部領域及び外縁領域の光強度が同じになるように結像される。
【０１９０】
これにより、面画像ＦＩの外縁領域と外縁領域外とは、光強度変化が急峻になる。この結果、面画像ＦＩの外縁領域がボケていても面画像の形状を認識することができる。
【０１９１】
また、本実施の形態の光デバイス１Ｃは、面画像用光路偏向部群２１の第１光路偏向部群２１ａ・２１ｂ・２１ｃ…における反射面は、面画像ＦＩの内部領域のための反射面に対する外縁領域のための反射面の比率が大きくなるように形成されている。
【０１９２】
これにより、面画像ＦＩの外縁領域のための光強度を内部領域の光強度に比べて増加させることができる。この結果、実際の立体画像Ｉにおいては、面画像ＦＩの内部領域及び外縁領域の光強度が同じになるように結像させることができる。
【０１９３】
〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施の形態について図２６及び図２７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜３と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１９４】
本実施の形態の光デバイス１Ｄは、前記実施の形態１の光デバイス１Ａの構成に加えて、面画像用光路偏向部群２１にて結像された面画像ＦＩの外縁領域外の光強度と面画像ＦＩの内部の光強度との差が小さくなるように、該面画像ＦＩの外縁領域外の光強度が増加されている点が異なっている。また、面画像用光路偏向部群２１にて結像された面画像ＦＩの外縁領域外の光強度曲線に特異点ができるように、該面画像ＦＩの外縁領域外の光強度が増加されている点が異なっている。
【０１９５】
すなわち、実施の形態１の光デバイス１Ａや実施の形態３の光デバイス１Ｃにおいて、は、図２６の（ａ）（ｂ）に示すように、面画像ＦＩにおける光強度の分布が裾野において低いものとなっている。
【０１９６】
そこで、本実施の形態の光デバイス１Ｄでは、図２６の（ａ）（ｂ）に示す光強度の分布における裾野において、低い光強度をそれぞれ光強度αだけ増加させる。この結果、面画像ＦＩの外縁領域外の光強度を増加してわざとボケさすことによって立体画像Ｉの視認性を良くすると共に、高級感を出すこともできる。
【０１９７】
また、本実施の形態では、光強度αだけ増加させ場合に、この面画像ＦＩの輪郭からその周囲に向けて光強度が低下する曲線に角度が急激に変わる特異点を生じさせるようにする。すなわち、この特異点の位置において、面画像ＦＩの外縁領域外に、ボケの程度が急に変化することによる不連続な線を生じさせることができる。
【０１９８】
この結果、図２６の（ｃ）に示すように、面画像ＦＩの外縁領域がボケていても面画像ＦＩの形状を認識することができるようになる。
【０１９９】
このような光強度の分布における裾野において、低い光強度をそれぞれ光強度αだけ増加させるための第１光路偏向部群２１ａのプリズムＰ２１ａとしては、例えば、図２７の（ａ）に示す円弧状に形成されたプリズムＰ２１ａの端部を、図２７の（ｂ）に示すように、徐々に反射面が少なくなるように形成すればよい。
【０２００】
このように、本実施の形態の光デバイス１Ｄは、前記記載の光デバイスにおいて、面画像用光路偏向部群２１にて結像された面画像ＦＩの外縁領域外の光強度と面画像ＦＩの内部の光強度との差が小さくなるように、該面画像ＦＩの外縁領域外の光強度が増加されている。
【０２０１】
これにより、面画像ＦＩの外縁領域外の光強度を増加してわざとボケさすことによって立体画像Ｉの視認性を良くすると共に、高級感を出すこともできる。
【０２０２】
また、本実施の形態の光デバイス１Ｄは、面画像用光路偏向部群２１にて結像された面画像ＦＩの外縁領域外の光強度曲線に特異点ができるように、該面画像ＦＩの外縁領域外の光強度が増加されている。
【０２０３】
これにより、面画像ＦＩの外縁領域外に光強度の特異点が形成されるので、特異点の箇所において光強度変化が急峻になる。この結果、面画像ＦＩの外縁領域外がボケていても面画像ＦＩの形状を認識することができる。
【０２０４】
〔実施の形態５〕
本発明のさらに他の実施の形態について図２８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜４と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜４の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０２０５】
本実施の形態の光デバイス１Ｅは、図２８の（ｂ）（ｃ）に示すように、前記実施の形態１の光デバイス１Ａの構成に加えて、前記面画像用光路偏向部群２１にて結像された面画像ＦＩには、模様が付されている点が異なっている。
【０２０６】
すなわち、前記実施の形態１の光デバイス１Ａにおいては、図２８の（ａ）に示すように、面画像ＦＩがべた塗にて結像されていた。しかしながら、べた塗よりもテクスチャを付した方が、立体画像Ｉを認識し易いことが経験的に分かっている。
【０２０７】
そこで、本実施の形態の光デバイス１Ｅでは、図２８の（ｂ）に示すように、斜線ハッチングの模様を付したり、図２８の（ｃ）に示すように、直線ハッチングの模様を付したりする。
【０２０８】
これにより、例えば縞模様等の模様をテクスチャとして結像させることにより、図２８の（ｄ）に示すように、面画像ＦＩの光強度分布の変化によって、べた塗の面画像ＦＩよりも立体感を視認し易い光デバイス１Ｅを提供することができる。
【０２０９】
〔実施の形態６〕
本発明のさらに他の実施の形態について図２９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜５と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜５の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０２１０】
本実施の形態の光デバイス１Ｆは、前記実施の形態１の光デバイス１Ａの構成に加えて、図２９の（ａ）（ｂ）に示すように、面画像ＦＩにおける少なくとも一方の側方には面画像ＦＩの影ＳＤに対応する輪郭画像ＢＩが結像される点が異なっている。
【０２１１】
すなわち、人間の目には、物体に影ＳＤが存在すると、立体感の感じ易くなる。
【０２１２】
そこで、本実施の形態では、面画像ＦＩの影ＳＤを該面画像ＦＩと一緒に結像させることによって、立体感を視認し易い光デバイス１Ｆを提供するものとなっている。
【０２１３】
尚、影ＳＤは、面画像ＦＩと線画像ＬＩとのいずれで結像してもよい。
【０２１４】
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０２１５】
１Ａ〜１Ｆ        光デバイス
２                光源（面画像結像部、輪郭画像結像部）
２ａ              発光ダイオード（ＬＥＤ）
３                入射光調節部
３ａ              レンズ
１０                導光板（面画像結像部、輪郭画像結像部）
１１                入射面
１２                出射面
１３                裏面
２０                光路偏向部（面画像結像部、輪郭画像結像部）
２１                面画像用光路偏向部群（面画像結像部）
２１ａ〜２１ｃ      第１光路偏向部群
２２                第３光路偏向部群
２４                輪郭画像用光路偏向部群（輪郭画像結像部）
２５                線画像用光路偏向部群
２５ａ〜２５ｃ      第２光路偏向部群
３０                立体画像結像面
ｄ                  隙間
ｆ１〜ｆ５          反射面
Ｐ２１ａ〜Ｐ２１ｃ  プリズム
Ｐ２２ａ            文字形成部
Ｐ２２ｂ            反射防止膜部
α                  光強度
【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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