(57)【要約】【課題】立体画像の視認性悪化を抑制し得る光デバイスを提供する。【解決手段】導光板（１０）が備える光路偏向部群は、第１光源（２Ａ）からの光を光路偏向することで、第１角度範囲の空間に画像を結像させ、第２光源（２Ｂ）からの光を光路偏向することで、第２角度範囲の空間に画像を結像させ、第１角度範囲と第２角度範囲とは、互いに離隔しているか、または互いに接している。【選択図】図１
2019139159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射された光を導光し、導光された光を光路偏向して出射面から出射させることにより空間上に画像を結像させる導光板において、
前記導光板は、前記光を光路偏向する光路偏向部群を備え、
前記光路偏向部群は、
所定の位置に配置される第１光源から前記導光板に入射された光を光路偏向することで、前記出射面に直交しかつ前記導光板の側面に平行な基準面に対して所定の第１角度範囲の空間に画像を結像させ、かつ、
前記第１光源の位置から離隔した位置に配置される第２光源から前記導光板に入射された光を光路偏向することで、前記基準面に対して所定の第２角度範囲の空間に画像を結像させ、
前記第１角度範囲と、前記第２角度範囲とは、互いに離隔しているか、または互いに接していることを特徴とする導光板。
【請求項２】
前記第１光源と前記第２光源との間隔をＬ、前記光が前記導光板に入射する入射面と前記光路偏向部群との距離をｘ、前記導光板の屈折率をｎ、前記第１光源および前記第２光源からの光の拡がる角度をＷとした場合、以下の式
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／２Ｌ）＞Ｗ
および
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／Ｌ）≦Ｗ
が満たされることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
【請求項３】
前記ｘは、前記入射面と、前記光路偏向部群に含まれる光路偏向部のうちで前記入射面から最も遠いものと、の間の距離であることを特徴とする請求項２に記載の導光板。
【請求項４】
前記ｘは、前記入射面と、前記光路偏向部群の中間点と、の間の距離であり、
前記中間点は、前記光路偏向部群に含まれる光路偏向部のうち、前記入射面に最も近いものの位置と、前記入射面から最も遠いものの位置と、の中間点であることを特徴とする請求項２に記載の導光板。
【請求項５】
前記光路偏向部群は、前記第１光源の位置および前記第２光源の位置から離隔した位置に配置される第３光源から前記導光板に入射された光を光路偏向することで、前記基準面に対して所定の第３角度範囲の空間に画像を結像させ、
前記第１角度範囲と、前記第２角度範囲と、前記第３角度範囲とは、互いに離隔しているか、または互いに接していることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
【請求項６】
前記第１角度範囲は、前記基準面を含み、
前記第２角度範囲および前記第３角度範囲は、前記第１角度範囲に対して同じ側に存在することを特徴とする請求項５に記載の導光板。
【請求項７】
前記第１光源と前記第２光源との間隔および前記第２光源と前記第３光源との間隔をＬ、前記光が前記導光板に入射する入射面と前記光路偏向部群との距離をｘ、前記導光板の屈折率をｎ、前記第１光源および前記第２光源からの光の拡がる角度をＷとした場合、以下の式
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／２Ｌ）≦Ｗ
および
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／Ｌ）≦Ｗ
が満たされることを特徴とする請求項５または６に記載の導光板。
【請求項８】
入射された光を導光し、導光された光を光路偏向して出射面から出射させることにより空間上に画像を結像させる導光板において、
前記導光板は、前記光を光路偏向する光路偏向部群としての第１光路偏向部および第２光路偏向部を備え、
前記第１光路偏向部は、所定の位置に配置される第１光源から前記導光板に入射された光のみを光路偏向することで空間に第１画像を結像させ、
前記第２光路偏向部は、前記第１光源の位置から離隔した位置に配置される第２光源から前記導光板に入射された光のみを光路偏向することで空間に第２画像を結像させ、
前記第１光路偏向部および前記第２光路偏向部は、前記第１光源および前記第２光源から入射した光が導光される方向において、少なくとも一部が互いに重複することを特徴とする導光板。
【請求項９】
前記第１光源と前記第２光源との間隔をＬ、前記光が前記導光板に入射する入射面と前記第１光路偏向部および前記第２光路偏向部との距離をｘ、前記導光板の屈折率をｎ、前記第１光源および前記第２光源からの光の拡がる角度をＷとした場合、以下の式
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／２Ｌ）＞Ｗ
および
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／Ｌ）＞Ｗ
が満たされることを特徴とする請求項８に記載の導光板。
【請求項１０】
前記光路偏向部群は、右目用表示パターンと左目用表示パターンとを含み、
前記右目用表示パターンは右目用画像を結像させ、前記左目用表示パターンは左目用画像を結像させることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の導光板。
【請求項１１】
前記画像は、前記第１光源から前記第２光源に向かう方向において、同じデザインまたは互いに相似であるデザインが互いに離隔して繰り返される画像であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の導光板。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の導光板を備えることを特徴とする車両用灯具。
【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導光板、および当該導光板を用いた車両用灯具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】
図１８の（ａ）〜（ｃ）は、特許文献１に開示された画像表示装置１００の構成を示す図である。特許文献１に開示された画像表示装置１００は、図１８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１１１ｂ・１１２ｂ・１１３ｂとを含んでいる。図１８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１８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）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１９の（ａ）は廊下の壁から側方に飛び出して結像された立体画像を示す斜視図であり、（ｂ）は前記立体画像と該立体画像を見る観察者との関係を示す平面図である。図１９の（ａ）に示すように、廊下の壁から側方に飛び出した３ｍ先の立体画像を壁から１ｍ隔てた観察者が見る場合、立体画像であることを認識できるためには、図１９の（ｂ）に示すように、壁の法線方向に対して少なくとも７５度以内の角度で立体画像が見える必要がある。
【０００７】
しかしながら、従来の画像表示装置１００では、空間に結像された立体画像を、壁の法線方向に対して６０度を超える領域から見る場合には、立体画像が歪んで見え、立体感を感じ難いという問題点を有している。このような領域を、本明細書では高視野角領域と称する。
【０００８】
高視野角領域において立体画像の視認性が悪くなる理由は、２つ存在する。
【０００９】
図２０の（ａ）および（ｂ）は、高視野角領域において立体画像の視認性が悪くなる第１の理由を説明するための図である。高視野角領域において立体画像の視認性が悪くなる第１の理由は、高視野角領域における広がり感度の増大である。ここで、広がり感度とは、光の導光角度が微小量変化した時の、導光角の変化量に対する出射角度の変化量の比をいう。導光角度とは、導光板から光が出射する面を出射面とした場合、導光板の内部側における出射面の法線に対して、出射面へ向かう光の光路がなす角度である。また、出射角度とは、導光板の外部側における出射面の法線に対して、出射面から出射される光の光路がなす角度である。
【００１０】
図２０の（ａ）および（ｂ）に示すように、導光板における出射面の法線方向に対する光の出射角度をγとする場合、出射角度γ＝３０°では立体画像の形状に対する広がり感度は約１であり、小さい。しかし、この立体画像の形状に対する広がり感度は、出射角度γ＝６０°以上の範囲で急速に増大し、出射角度γ＝７５°では約１９である。この結果、高視野角領域では、形状の誤差に起因して導光角度が変化した場合、出射角度が大きく変化し、立体画像のボケに大きく影響する。
【００１１】
図２１は、高視野角領域において立体画像の視認性が悪くなる第２の理由を説明するための図である。第２の理由は、立体画像が形成されている場合に視認する範囲である。図２１に示すように、立体画像が形成されている場合に、導光板の正面近傍では狭い範囲を視認するためボケの発生も小さい。しかし、高視野角領域では広い範囲から出射された光を視ることになるのでボケを視認し易くなる。
【００１２】
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、高視野角領域の空間における立体画像の視認性悪化を抑制し得る光デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る導光板は、入射された光を導光し、導光された光を光路偏向して出射面から出射させることにより空間上に画像を結像させる導光板において、前記導光板は、前記光を光路偏向する光路偏向部群を備え、前記光路偏向部群は、所定の位置に配置される第１光源から前記導光板に入射された光を光路偏向することで、前記出射面に直交しかつ前記導光板の側面に平行な基準面に対して所定の第１角度範囲の空間に画像を結像させ、かつ、前記第１光源の位置から離隔した位置に配置される第２光源から前記導光板に入射された光を光路偏向することで、前記基準面に対して所定の第２角度範囲の空間に画像を結像させ、前記第１角度範囲と、前記第２角度範囲とは、互いに離隔しているか、または互いに接している。
【００１４】
上記の構成によれば、導光板は、第１光源および第２光源から入射した光を出射面から出射させる。第１光源から導光板に入射した光は、出射面に直交しかつ導光板の側面に平行な基準面に対して所定の第１角度範囲の空間に画像を結像させる。また、第２光源から導光板に入射した光は、基準面に対して所定の第２角度範囲の空間に画像を結像させる。第１角度範囲と第２角度範囲とは、離隔しているかまたは接している。このため、ユーザは、結像された画像を、第１角度範囲および第２角度範囲の両方の角度範囲において視認することができる。したがって、高視野角領域の空間における立体画像の視認性悪化を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る導光板において、前記第１光源と前記第２光源との間隔をＬ、前記入射面と前記光路偏向部との距離をｘ、前記導光板の屈折率をｎ、前記第１光源および前記第２光源からの光の拡がる角度をＷとした場合、以下の式
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／２Ｌ）＞Ｗ
および
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／Ｌ）≦Ｗ
が満たされる。
【００１６】
上記の構成によれば、基準面に対する画像の結像角度を＋９０°から−９０°まで変化させた場合に、空間に結像された画像を形成する光源が切り替わる。
【００１７】
また、本発明の一態様に係る導光板において、前記ｘは、前記入射面と、前記光路偏向部群に含まれる光路偏向部のうちで前記入射面から最も遠いものと、の間の距離である。
【００１８】
前記入射面から最も遠い光路偏向部は、第１角度範囲および第２角度範囲で画像を結像させるための条件が最も厳しくなる光路偏向部である。したがって、上記の構成によれば、光路偏向部群に含まれるすべての光路偏向部が、互いに重複しない第１角度範囲および第２角度範囲で画像を結像させることができる。
【００１９】
また、本発明の一態様に係る導光板において、前記ｘは、前記入射面と、前記光路偏向部群の中間点と、の間の距離であり、前記中間点は、前記光路偏向部群に含まれる光路偏向部のうち、前記入射面に最も近いものの位置と、前記入射面から最も遠いものの位置と、の中間点である。
【００２０】
導光板が、出射面側から見て導光板の奥側および手前側の両側に画像を結像させる構成を有する場合、前記入射面から最も遠い光路偏向部は、出射面側から見て導光板よりも奥側に画像を結像させる光路偏向部である。一方、前記入射面に最も近い光路偏向部は、出射面側から見て導光板よりも手前側に画像を結像させる光路偏向部である。したがって、上記の構成によれば、出射面側から見て導光板の奥側に結像される画像および手前側に結像される画像の両方について、第１角度範囲および第２角度範囲で画像を結像させることができる。
【００２１】
また、本発明の一態様に係る導光板は、前記第１光源の位置および前記第２光源の位置から離隔した位置に配置される第３光源から前記導光板に入射された光を光路偏向することで、前記基準面に対して所定の第３角度範囲の空間に画像を結像させ、前記第１角度範囲と、前記第２角度範囲と、前記第３角度範囲とは、互いに離隔しているか、または互いに接している。
【００２２】
上記の構成によれば、第３光源から導光板に入射した光は、第１角度範囲および第２角度範囲と離隔しているかまたは接している第３角度範囲の空間に画像を結像させる。このため、ユーザは、結像された画像を、第１角度範囲、第２角度範囲および第３角度範囲の全体において視認することができる。したがって、高視野角領域の空間における立体画像の視認性悪化をさらに抑制することができる。
【００２３】
また、本発明の一態様に係る導光板において、前記第１角度範囲は、前記基準面を含み、前記第２角度範囲および前記第３角度範囲は、前記第１角度範囲に対して同じ側に存在する。
【００２４】
上記の構成によれば、導光板の正面から第２角度範囲および第３角度範囲の方向へ結像角度を変化させた場合、結像角度が９０°変化する間に、立体画像を形成する光源が２回切り換わる。このように高い頻度で光源が切り替わることで、立体画像の視認性悪化をさらに抑制することができる。
【００２５】
また、本発明の一態様に係る導光板において、前記第１光源と前記第２光源との間隔および前記第２光源と前記第３光源との間隔をＬ、前記入射面と前記光路偏向部との距離をｘ、前記導光板の屈折率をｎ、前記第１光源および前記第２光源からの光の拡がる角度をＷとした場合、以下の式
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／２Ｌ）≦Ｗ
および
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／Ｌ）≦Ｗ
が満たされる。
【００２６】
上記の構成によれば、基準面に対する画像の結像角度を＋９０°から−９０°まで変化させた場合に、空間に結像された画像を形成する光源が２回切り替わる。
【００２７】
また、本発明の一態様に係る導光板は、入射された光を導光し、導光された光を光路偏向して出射面から出射させることにより空間上に画像を結像させる導光板において、前記導光板は、前記光を光路偏向する第１光路偏向部および第２光路偏向部を備え、前記第１光路偏向部は、所定の位置に配置される第１光源から前記導光板に入射された光のみを光路偏向することで空間に第１画像を結像させ、前記第２光路偏向部は、前記第１光源の位置から離隔した位置に配置される第２光源から前記導光板に入射された光のみを光路偏向することで空間に第２画像を結像させ、前記第１光路偏向部および前記第２光路偏光部は、前記第１光源および前記第２光源から入射した光が導光される方向において、少なくとも一部が互いに重複する。
【００２８】
上記の構成によれば、第１光路偏向部は、第１光源からの光のみを光路偏向して空間に第１画像を結像させる。また、第２光路偏向部は、第２光源からの光のみを光路偏向することで空間に第２画像を結像させる。換言すれば、第１光路偏向部または第２光路偏向部が第１光源および第２光源の両方を光路偏向しない。したがって、例えば第１光源および第２光源を同時に点灯させた場合でも、画像が重なり合うことがないので、第１画像および第２画像の視認性が向上する。すなわち、結像領域を広げるために導光板の同じ側面に複数の光源を設ける構成とした場合にも、各結像画像を鮮明に表示することができる。さらにこのとき、第１光源および第２光源から入射した光が導光される方向において、第１光路偏向部および第２光路偏光部の少なくとも一部が互いに重複することで、第１光路偏向部および第２光路偏光部の配置の自由度が向上する。
【００２９】
また、本発明の一態様に係る導光板において、前記第１光源と前記第２光源との間隔をＬ、前記光が前記導光板に入射する入射面と前記第１光路偏向部および前記第２光路偏向部との距離をｘ、前記導光板の屈折率をｎ、前記第１光源および前記第２光源からの光の拡がる角度をＷとした場合、以下の式
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／２Ｌ）＞Ｗ
および
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／Ｌ）＞Ｗ
が満たされる。
【００３０】
上記の構成によれば、基準面に対する画像の結像角度を＋９０°から−９０°まで変化させた場合に、空間に結像された画像を形成する光源が切り替わらない。
【００３１】
また、本発明の一態様に係る導光板において、前記光路偏向部群は、右目用表示パターンと左目用表示パターンとを含み、前記右目用表示パターンは右目用画像を結像させ、前記左目用表示パターンは左目用画像を結像させる。
【００３２】
上記の構成によれば、立体感のある画像を結像させることができる。
【００３３】
また、本発明の一態様に係る導光板において、前記画像は、前記第１光源から前記第２光源に向かう方向において、同じデザインまたは互いに相似であるデザインが互いに離隔して繰り返される画像である。
【００３４】
上記の構成によれば、画像を形成する光源が切り替わっても、切り換わったことをユーザが認識しにくい。したがって、画像の視認性が向上する。
【００３５】
また、本発明の一態様に係る車両用灯具は、上記のいずれかの態様に係る導光板を備える。
【００３６】
上記の構成によれば、高視野角領域の空間における立体画像の視認性悪化を抑制し得る車両用灯具を提供することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の一態様によれば、高視野角領域の空間における立体画像の視認性悪化を抑制し得る光デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明が適用される光デバイスの概略を示す図である。
【図２】本発明が適用される光デバイスにおける、結像角度と、立体画像を構成する光の光源と、の関係について説明するための図である。
【図３】本発明が適用される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斜視図である。
【図４】本発明が適用される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】本発明が適用される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】本発明が適用される光デバイスを備える車両用灯具の概略を示す図である。
【図７】本発明が適用される光デバイスの構成を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図８】結像角度に対する、立体画像を構成する光の光源との関係を示す図であって、（ａ）は結像角度がほぼ０°である状態、（ｂ）は結像角度が正の小さい角度である状態、（ｃ）は結像角度が正の大きい角度である状態をそれぞれ示す。
【図９】本発明が適用される光デバイスにおける、結像角度と光源との関係を説明するための図である。
【図１０】角度範囲の重畳について説明するために用いるパラメータを示す上面図である。
【図１１】角度範囲の重畳について説明するために用いるパラメータを示す平面図である。
【図１２】（ａ）は、導光板がポリカーボネートで形成されている場合における、距離ｘ、角度θ、および間隔Ｌの関係の例を示す表であり、（ｂ）は、導光板がアクリルで形成されている場合における、距離ｘ、角度θ、および間隔Ｌの関係の例を示す表である。
【図１３】図１２の（ａ）に示した例について、角度θに対する間隔Ｌの値を距離ｘの値ごとに示すグラフである。
【図１４】（ａ）は、距離ｘの値に対する角度θの２次の項の係数を示すグラフであり、（ｂ）は、距離ｘの値に対する角度θの１次の項の係数を示すグラフであり、（ｃ）は、距離ｘの値に対する角度θの０次の項の係数を示すグラフである。
【図１５】本発明の第１の変形例に係る光デバイスにおける、結像角度と光源との関係を示す図である。
【図１６】本発明の第２の変形例に係る光デバイスにおける、結像角度と光源との関係を示す図である。
【図１７】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の第４の変形例について説明するための図である。
【図１８】（ａ）〜（ｃ）は、特許文献１に開示された画像表示装置の構成を示す図である。
【図１９】（ａ）は廊下の壁から側方に飛び出して結像された立体画像を示す斜視図であり、（ｂ）は前記立体画像と該立体画像を見る観察者との関係を示す平面図である。
【図２０】（ａ）および（ｂ）は、高視野角領域において立体画像の視認性が悪くなる第１の理由を説明するための図である。
【図２１】高視野角領域において立体画像の視認性が悪くなる第２の理由を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
〔実施形態１〕
以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。
【００４０】
§１  適用例
まず、図１〜図５を用いて、本発明が適用される場面の一例について説明する。
【００４１】
図１は、本発明が適用される光デバイス１Ａの概略を示す図である。図１に示すように、光デバイス１Ａは、光源２と、導光板１０とを備える。
【００４２】
光源２は、導光板１０に光を入射させる。図１に示す例では、光源２は、第１光源２Ａおよび第２光源２Ｂを含む。第１光源２Ａおよび第２光源２Ｂは、それぞれ発光ダイオードである。ただし、第１光源２Ａおよび第２光源２Ｂは、発光ダイオード以外の光源であってもよい。また、光源２は、第１光源２Ａおよび第２光源２Ｂ以外の光源をさらに含んでもよい。なお、第１光源２Ａおよび第２光源２Ｂは、いずれも後述する入射面１１から光を入射させる。すなわち、第１光源２Ａからの光が入射する面と、第２光源２Ｂからの光が入射する面とは、同じ側面である。
【００４３】
導光板１０は、入射された光を導光し、導光された光を光路偏向して出射面から出射させることにより空間上に立体画像Ｉ（画像）を結像させる。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）、または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。
【００４４】
導光板１０は、後述する光路偏向部群２０（図３参照）を備える。また、導光板１０は、光が出射される出射面１２（図３参照）を有する。導光板１０内を導光された光が、光路偏向部群２０により光路偏向されて出射面１２から出射されることで、空間に立体画像Ｉが結像される。
【００４５】
図２は、光デバイス１Ａにおける、結像角度と、立体画像Ｉを構成する光の光源と、の関係について説明するための図である。光デバイス１Ａにおいては、立体画像Ｉを構成する光の光源が結像角度によって異なる。結像角度とは、立体画像Ｉが結像される位置の、導光板１０の基準面Ｓに対する角度である。基準面Ｓは、出射面１２に直交し、かつ導光板１０の側面１４（図３参照）に平行な面である。
【００４６】
例えば導光板１０の正面に近い角度範囲である第１角度範囲ＡＡ内の結像角度においては、第１光源２Ａからの光が立体画像Ｉを構成する。一方、角度範囲ＡＡよりも導光板１０の正面から外れた角度範囲である第２角度範囲ＡＢ内の結像角度においては、第２光源２Ｂからの光が立体画像Ｉを構成する。換言すれば、光路偏向部群２０は、所定の位置に配置される第１光源２Ａから導光板１０に入射された光を光路偏向することで、基準面Ｓに対して角度範囲ＡＡの空間に画像を結像させる。また、光路偏向部群２０は、第１光源２Ａの位置から離隔した位置に配置される第２光源２Ｂから導光板１０に入射された光を光路偏向することで、基準面Ｓに対して角度範囲ＡＢの空間に画像を結像させる。
【００４７】
なお、図２に示す例では、角度範囲ＡＡおよび角度範囲ＡＢは互いに接している。しかし、角度範囲ＡＡおよび角度範囲ＡＢは互いに離隔していてもよい。一方、角度範囲ＡＡおよび角度範囲ＡＢが互いに重畳する範囲を有する場合には、重畳する範囲では立体画像Ｉが二重に見えることになるため好ましくない。
【００４８】
以下、空間に画像Ｉを結像させる導光板１０の構成について説明する。
【００４９】
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。
【００５０】
図３に示すように、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、後述する光路偏向部群２０が形成されている裏面１３と、を有している。出射面１２と裏面１３とは互いに平行であり、入射面１１は、出射面１２および裏面１３の両方に対して垂直である。また、導光板１０は、入射面１１、出射面１２および裏面１３の全てに対して垂直な側面１４を有している。
【００５１】
裏面１３には、光路偏向部群２０が形成されている。光路偏向部群２０は、導光板１０内を導光された光を光路偏向して出射面１２から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。光路偏向部群２０は例えばプリズムからなっている。
【００５２】
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、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、光路偏向部群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。
【００５３】
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に対向する面画像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。また、導光板１０の基準面Ｓに対する角度について、ｘマイナス方向側の角度をマイナスの角度とし、ｘプラス方向側の角度をプラスの角度とする。
【００５４】
以下の説明では、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。
【００５５】
光デバイス１Ａの導光板１０には、裏面１３に光路偏向部群２０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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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整することによって、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。
【００６３】
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。
【００６４】
§２  構成例
次に、図６〜図１０を用いて、本発明の具体的な構成の例について説明する。
【００６５】
図６は、光デバイス１Ａを備える車両用灯具１００の概略を示す図である。図６に示すように、車両用灯具１００は、光デバイス１Ａを備える。図６に示す例において、光デバイス１Ａは、第１光源２Ａ〜第４光源２Ｄおよび導光板１０を含み、立体画像Ｉ１〜Ｉ４を結像させる。さらに車両用灯具１００は、制動灯３および方向指示灯４を備える。車両用灯具１００は、車両の後部左右に設けられる、表示装置を備える灯具である。
【００６６】
図７は、光デバイス１Ａの構成を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。導光板１０は、裏面１３に光路偏向部群２０としての第１光路偏向部２１〜第４光路偏向部２４を有する。第１光路偏向部２１〜第４光路偏向部２４はそれぞれ、第１光源２Ａ〜第４光源２Ｄのいずれかから導光板１０に入射された光を光路偏向することで、空間に立体画像Ｉ１〜Ｉ４（図６参照）を結像させる。なお、第１光路偏向部２１〜第４光路偏向部２４も、光を光路偏向する複数のプリズムを含む光路偏向部群であってもよい。第１光路偏向部２１〜第４光路偏向部２４のそれぞれが形成された領域は、一部において互いに重畳している。
【００６７】
なお、光デバイス１Ａにおいて、光源２に含まれる光源の数、および光路偏向部群２０に含まれる光路偏向部の数は３つ以下であってもよく、５つ以上であってもよい。また、光源２に含まれる光源の数および光路偏向部群２０に含まれる光路偏向部の数が互いに異なっていてもよい。
【００６８】
また、図７に示す光デバイス１Ａにおいて、第１光路偏向部２１は第４光源２Ｄが発する光が導光される領域の外部に位置する。同様に、第４光路偏向部２４は第１光源２Ａが発する光が導光される領域の外部に位置する。すなわち、光路偏向部群２０の少なくとも一部は、第１光源２Ａまたは第４光源２Ｄが発する光が導光される領域の外部に位置する。
【００６９】
また、光デバイス１Ａにおいて、立体画像Ｉ１〜Ｉ４は、前記第１光源から前記第２光源に向かう方向において、同じデザインまたは互いに相似であるデザインが互いに離隔して繰り返される画像である。このため、画像を形成する光源が切り替わっても、切り換わったことをユーザが認識しにくい。したがって、画像の視認性が向上する。
【００７０】
図８は、結像角度に対する、立体画像Ｉ１〜Ｉ４のそれぞれを構成する光の光源との関係を示す図であって、（ａ）は結像角度がほぼ０°である状態、（ｂ）は結像角度が正の小さい角度である状態、（ｃ）は結像角度が正の大きい角度である状態をそれぞれ示す。結像角度を０°から大きくしていくと、光デバイス１Ａは図８の（ａ）〜（ｃ）に示す状態にこの順で移り変わる。
【００７１】
結像角度がほぼ０°である場合には、図８の（ａ）に示すように、立体画像Ｉ１は、第１光源２Ａが発する光によって構成される。同様に、立体画像Ｉ２〜Ｉ４は、それぞれ順に第２光源２Ｂ〜第４光源２Ｄが発する光によって構成される。また、結像角度が正の小さい角度である場合には、図８の（ｂ）に示すように、結像角度がほぼ０°である状態と同様、立体画像Ｉ１〜Ｉ４は、それぞれ順に第１光源２Ａ〜第４光源２Ｄが発する光によって構成される。
【００７２】
一方、結像角度が正の大きい角度である場合には、図８の（ｃ）に示すように、第２光源２Ｂが発する光によって立体画像Ｉ１が構成され、第３光源２Ｃが発する光によって立体画像Ｉ２が構成され、第４光源２Ｄが発する光によって立体画像Ｉ３が構成される。この場合には、第１光源２Ａが発する光は立体画像を構成しない。また、立体画像Ｉ４は結像されなくなる。
【００７３】
なお、結像角度が負であり、かつ絶対値が大きい場合には、図８の（ｃ）に示した例とは逆に、第１光源２Ａ〜第３光源２Ｃのそれぞれが発する光によって立体画像Ｉ２〜Ｉ４が構成される。この場合には、第４光源２Ｄが発する光が立体画像を構成せず、また立体画像Ｉ１は結像されなくなる。
【００７４】
光路偏向部群２０が結像させる立体画像Ｉ１〜Ｉ４は、第１光源２Ａから第４光源２Ｄに向かう方向において、同じデザインまたは互いに相似であるデザインの繰り返しであることが好ましい。立体画像Ｉ１〜Ｉ４が同じデザインまたは互いに相似であるデザインの繰り返しである場合には、立体画像を形成する光の光源が切り替わった時に、光源が切り替わったことをユーザが認識しにくくなるため、違和感なく立体画像を視認することができる。
【００７５】
図９は、光デバイス１Ａにおける、結像角度と光源との関係を説明するための図である。詳細には、図９は、光デバイス１Ａの第２光路偏向部２２が結像させる立体画像Ｉ２について、各光源が当該立体画像を形成する結像角度の範囲を示す図である。
【００７６】
第２光路偏向部２２が結像させる立体画像Ｉ２を形成する光源は、結像角度が（ｉ）０°に近い第２角度範囲Ａ２内である場合と、（ｉｉ）第２角度範囲Ａ２よりも角度が小さい第１角度範囲Ａ１内である場合と、（ｉｉｉ）第２角度範囲Ａ２よりも角度が大きい第３角度範囲Ａ３内である場合と、（ｉｖ）第３角度範囲Ａ３よりも角度が大きい第４角度範囲Ａ４内である場合と、でそれぞれ異なる。具体的には、結像角度が第２角度範囲Ａ２の範囲内である場合には、第２光源２Ｂが立体画像Ｉ２を形成する。また、結像角度が第１角度範囲Ａ１の範囲内である場合には、第１光源２Ａが立体画像Ｉ２を形成する。また、結像角度が第３角度範囲Ａ３の範囲内である場合には、第３光源２Ｃが立体画像Ｉ２を形成する。また、結像角度が第４角度範囲Ａ４の範囲内である場合には、第４光源２Ｄが立体画像Ｉ２を形成する。
【００７７】
換言すれば、第２光路偏向部２２は、第１光源２Ａから導光板１０に入射された光を光路偏向することで、第１角度範囲Ａ１の空間に画像を結像させる。また、第２光路偏向部２２は、第２光源２Ｂから導光板１０に入射された光を光路偏向することで、第２角度範囲Ａ２の空間に画像を結像させる。また、第２光路偏向部２２は、第３光源２Ｃから導光板１０に入射された光を光路偏向することで、第３角度範囲Ａ３の空間に画像を結像させる。また、第２光路偏向部２２は、第４光源２Ｄから導光板１０に入射された光を光路偏向することで、第４角度範囲Ａ４の空間に画像を結像させる。
【００７８】
この場合、結像角度を＋９０°から−９０°まで変化させると、立体画像Ｉ２を形成する光の光源は、結像角度が第１角度範囲Ａ１から第２角度範囲Ａ２に移行する時と、第２角度範囲Ａ２から第３角度範囲Ａ３に移行する時と、第３角度範囲Ａ３から第４角度範囲Ａ４に移行する時とで３回切り替わる。第２角度範囲Ａ２は、例えば−１４°以上かつ＋１４°以下の範囲であってよい。また、第１角度範囲Ａ１は例えば−５０°以上かつ−１４°未満の範囲であってよく、第３角度範囲Ａ３は例えば＋１４°より大きくかつ＋５０°以下の範囲であってよい。第４角度範囲Ａ４は例えば＋５０°より大きくかつ＋８０°以下の範囲であってよい。第１角度範囲Ａ１、第２角度範囲Ａ２、第３角度範囲Ａ３および第４角度範囲Ａ４の範囲は上記の例に限らない。ただし、第１角度範囲Ａ１と、第２角度範囲Ａ２と、第３角度範囲Ａ３と、第４角度範囲Ａ４は、互いに離隔しているか、または互いに接している。
【００７９】
（第１角度範囲Ａ１と第２角度範囲Ａ２とが互いに重畳しない条件）
図１０は、角度範囲の重畳について説明するために用いるパラメータを示す上面図である。図１１は、角度範囲の重畳について説明するために用いるパラメータを示す平面図である。
【００８０】
図１０において、θ１は第１光源２Ａからの光による結像角度の下限である。一方、θ２は第２光源２Ｂからの光による結像角度の上限である。図１０においては、第１光源２Ａからの光は、基準面Ｓに対して対称に光路偏向されるものとする。すなわち、第１光源２Ａからの光は、−θ１以上かつθ１以下の角度範囲に光路偏向される。ここで、｜θ１｜≦｜θ２｜であれば、第１角度範囲Ａ１と第２角度範囲Ａ２とが互いに重畳しない。
【００８１】
図１１に示すように、光源２の間隔、すなわち第１光源２Ａと第２光源２Ｂとの間隔、および、第２光源２Ｂと第３光源２Ｃとの間隔をＬとする。また、光源２から光路偏向部群２０までの距離をｘとする。また、第１光路偏向部２１の、光を反射する傾斜面の、ｘ軸方向に対する傾きを傾斜角αとする。
【００８２】
図１０および図１１に示されたパラメータを用いて、第１角度範囲Ａ１と第２角度範囲Ａ２とが互いに重畳しない条件について、以下に説明する。なお、導光板１０の屈折率をｎとする。
【００８３】
図１２の（ａ）は、導光板１０がポリカーボネート（屈折率ｎ＝１．５８５）で形成されている場合における、距離ｘ、角度θ、および間隔Ｌの関係の例を示す表である。図１２の（ｂ）は、導光板１０がアクリル（屈折率ｎ＝１．４９）で形成されている場合における、距離ｘ、角度θ、および間隔Ｌの関係の例を示す表である。図１２の（ａ）および（ｂ）に示した例において、導光板１０の底面に対する光路偏向部群２０の傾斜面の角度φは、全て５０°である。
【００８４】
図１２の（ａ）および（ｂ）においては、まず、距離ｘが所望の値（８４、５０または３０）になるように、第１光源２Ａに対する第１光路偏向部２１の位置を決定した。次に、角度θ１が所望の値（１０°、２０°、３０°、または４０°）になるように傾斜角αを決定した。その後、角度θ２が角度θ１と一致するように、第１光源２Ａと第２光源２Ｂとの間隔Ｌを決定した。
【００８５】
図１３は、図１２の（ａ）に示した例について、角度θに対する間隔Ｌの値を距離ｘの値ごとに示すグラフである。図１３に示すように、角度θに対する間隔Ｌの値を距離ｘの値ごとに２次式で近似すると、以下の通りである。
ｘ＝８４：Ｌ＝０．０１１５θ２＋１．６３９５θ＋１．４３３１
ｘ＝５０：Ｌ＝０．００５４θ２＋１．００７９θ＋０．６６１６
ｘ＝３０：Ｌ＝０．００３２θ２＋０．６０１６θ＋０．３８９４
これらの近似式から、角度θの２次の項、１次の項、および０次の項の係数は、いずれも距離ｘの値に比例していると考えられる。
【００８６】
図１４の（ａ）は、距離ｘの値に対する角度θの２次の項の係数を示すグラフである。図１４の（ｂ）は、距離ｘの値に対する角度θの１次の項の係数を示すグラフである。図１４の（ｃ）は、距離ｘの値に対する角度θの０次の項の係数を示すグラフである。図１４の（ａ）〜（ｃ）に示すように、角度θの２次の項、１次の項、および０次の項の係数は、距離ｘによりそれぞれ以下の通り近似される。
角度θの２次の項：ｋ２＝０．０００２ｘ−０．００１９
角度θの１次の項：ｋ１＝０．０１９２ｘ＋０．０３６
角度θの０次の項：ｋ０＝０．０１９７ｘ−０．２４８１
上記の式においては便宜上、角度θの２次の項、１次の項、および０次の項の係数を順にｋ２、ｋ１、ｋ０としている。
【００８７】
したがって、第１角度範囲Ａ１と第２角度範囲Ａ２とが互いに重畳しない間隔Ｌの条件は、
Ｌ＞（０．０００２ｘ−０．００１９）θ２＋（０．０１９２ｘ＋０．０３６）θ＋（０．０１９７ｘ−０．２４８１）
と表される。
【００８８】
なお、間隔Ｌが上記の式の条件を満たす場合に、第１角度範囲Ａ１と第２角度範囲Ａ２との間隔が過大になることがある。このため、例えば間隔Ｌの条件を、
Ｌ＞（０．０００２ｘ−０．００１９）θ２＋（０．０１９２ｘ＋０．０３６）θ＋（０．０１９７ｘ−０．２４８１）−１０
としてもよい。上記の式における「−１０」は、実験データにより決定した値である。また、上記２種の間隔Ｌの条件はいずれも例であり、適宜変更されてもよい。
【００８９】
（光源が２回切り替わるための条件）
図９に示すように、結像角度を＋９０°から−９０°まで変化させた場合に、画像を結像させる光の光源が２回切り替わるためには、間隔Ｌ、距離ｘおよび屈折率ｎが以下の式
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／２Ｌ）≦Ｗ
および
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／Ｌ）≦Ｗ
を満たす必要がある。
【００９０】
上記の式において、９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／２Ｌ）は、第３光源２Ｃから第１光路偏向部２１へ向かう方向の角度を示す。９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／Ｌ）は、第２光源２Ｂから第１光路偏向部２１へ向かう方向の角度を示す。Ｗは第３光源２Ｃおよび第２光源２Ｂから光が拡がる角度を示す。すなわち、上記の２つの式はそれぞれ、第３光源２Ｃおよび第２光源２Ｂから光が拡がる範囲内に、第１光路偏向部２１が含まれることを示す。なお、Ｗは、例えばＡｒｃｓｉｎ（１／ｎ）であってよい。
【００９１】
上記の式が満たされる場合には、結像角度に応じて、第１光源２Ａ〜第３光源２Ｃの光のいずれかからの光が画像を結像させる。すなわち、結像角度を＋９０°から−９０°まで変化させた場合に、画像を結像させる光の光源が２回切り替わる。
【００９２】
なお、図１１においては、第１光源２Ａ、並びに、第１光源２Ａよりも左側に配された第２光源２Ｂおよび第３光源２Ｃを用いて説明した。この場合、立体画像Ｉは、主に正の角度範囲に結像される。しかし、本実施形態において、第１光源２Ａよりも右側に別の光源が配されていてもよい。この場合には、立体画像Ｉが結像される負の角度範囲を広げることができる。
【００９３】
また、図１１に示した例において、第１角度範囲Ａ１が基準面Ｓ（図１０参照）を含み、第２角度範囲Ａ２および第３角度範囲Ａ３は、第１角度範囲Ａ１に対して同じ側に存在していてもよい。この場合、導光板１０の正面から第２角度範囲Ａ２および第３角度範囲Ａ３の方向へ結像角度を変化させた場合、結像角度が９０°変化する間に、立体画像を形成する光源が２回切り換わる。このように高い頻度で光源が切り替わることで、立体画像の視認性悪化をさらに抑制することができる。
【００９４】
また、図１１に示した例において、第１光路偏向部２１は、例えば光路偏向部群２０に含まれる光路偏向部のうちで入射面１１から最も遠いものであってよい。換言すれば、距離ｘは、入射面１１と、光路偏向部群２０に含まれる光路偏向部のうちで入射面１１から最も遠いものと、の間の距離であってよい。
【００９５】
この場合、光路偏向部から見た第１光源２Ａと第２光源２Ｂとの間の角度を光源間角度とすると、第１光路偏向部２１は、光路偏向部群２０に含まれる光路偏向部のうち、光源間角度が最も小さい光路偏向部となる。このため、第１光路偏向部２１では、互いに重複しない第１角度範囲Ａ１および第２角度範囲Ａ２で画像を結像させるための、上記の式における間隔Ｌの条件が最も厳しくなる。したがって、第１光路偏向部２１が当該条件を満たすことで、光路偏向部群２０に含まれる全ての光路偏向部が、互いに重複しない第１角度範囲Ａ１および第２角度範囲Ａ２で画像を結像させることができる。
【００９６】
また、図１１に示した例において、第１光路偏向部２１は、例えば光路偏向部群２０に含まれる光路偏向部のうち、入射面１１に最も近いものの位置と、入射面１１から最も遠いものの位置と、の中間点に位置する光路偏向部であってよい。換言すれば、距離ｘは、入射面１１と、上記の中間点と、の間の距離であってよい。
【００９７】
導光板１０が、出射面１２側から見て導光板１０の奥側および手前側の両側に画像を結像させる構成を有する場合、入射面１１から最も遠い光路偏向部は、出射面１２側から見て導光板１０よりも奥側に画像を結像させる光路偏向部である。一方、入射面１１に最も近い光路偏向部は、出射面１２側から見て導光板１０よりも手前側に画像を結像させる光路偏向部である。したがって、それらの光路偏向部の中間点に位置する光路偏向部が上記のＬの条件を満たすことで、出射面１２側から見て導光板の奥側に結像される画像および手前側に結像される画像の両方について、第１角度範囲Ａ１および第２角度範囲Ａ２で画像を結像させることができる。
【００９８】
なお、光路偏向部群２０においては、必ずしも上記中間点に光路偏向部が存在するとは限らない。ただし、上記中間点に光路偏向部が存在しなくとも、当該中間点までの距離ｘに対して間隔Ｌが上記の式を満たせば、出射面１２側から見て導光板の奥側に結像される画像および手前側に結像される画像の両方について、第１角度範囲Ａ１および第２角度範囲Ａ２で画像を結像させることができる。
【００９９】
（効果）
以上のとおり、本実施形態の光デバイス１Ａによれば、立体画像を形成する光の光源が結像角度に応じて切り替わる。このため、立体画像を、第１角度範囲Ａ１、第２角度範囲Ａ２および第３角度範囲Ａ３からなる広い角度範囲から視認することができる。したがって、結像角度の絶対値が大きい範囲における、結像される画像に生じるボケを抑制できる。
【０１００】
特に、車両用灯具１００のように、光デバイス１Ａを車両用灯具に用いる場合には、結像角度が８０°の場合に光デバイス１Ａが結像させる画像を視認できることが法規制により求められる。光デバイス１Ａは、上記の法規制を満たすことができるものである。
【０１０１】
また、本実施形態の光デバイス１Ａにおいては、３つの光源が、互いに離隔しているか、または互いに接している角度範囲の空間に画像を結像させる。したがって、結像した画像を広い角度範囲から視認することができる。
【０１０２】
§３  変形例
（第１の変形例）
図１５は、本発明の第１の変形例に係る光デバイス１Ｂにおける、結像角度と光源との関係を示す図である。光デバイス１Ｂにおいては、上述した間隔Ｌおよび距離ｘが光デバイス１Ａにおける値と異なる。光デバイス１Ｂにおいては、結像角度の絶対値が小さい第２角度範囲Ａ６と、第２角度範囲Ａ６よりも小さい第１角度範囲Ａ５とで、それぞれ異なる光源の光が立体画像Ｉを構成する。一方、結像角度が第２角度範囲Ａ６よりも大きくなる角度範囲では、立体画像Ｉが結像されない。この場合、結像角度を＋９０°から−９０°まで変化させると、立体画像Ｉを形成する光源は、第１角度範囲Ａ５から第２角度範囲Ａ６に移動したときに１回だけ切り替わる。第１角度範囲Ａ５は、例えば−８０°以上かつ−３０°未満の範囲であってよい。また、第２角度範囲Ａ６は、例えば−３０°より大きく、かつ＋１０°以下の範囲であってよい。
【０１０３】
図１５に示すように、結像角度を＋９０°から−９０°まで変化させた場合に、画像を結像させる光の光源が１回切り替わるためには、図１１に示した間隔Ｌおよび距離ｘ、並びに屈折率ｎが以下の式
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／２Ｌ）＞Ｗ
および
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／Ｌ）≦Ｗ
を満たす必要がある。これらの式はそれぞれ、第３光源２Ｃから光が広がる範囲内に第１光路偏向部２１が含まれず、第２光源２Ｂから光が拡がる範囲内に第１光路偏向部２１が含まれることを示す。
【０１０４】
上記の式が満たされる場合には、結像角度に応じて、第１光源２Ａおよび第２光源２Ｂのいずれかからの光が画像を結像させる。すなわち、結像角度を＋９０°から−９０°まで変化させた場合に、画像を結像させる光の光源が１回切り替わる。したがって、結像した画像を、第１角度範囲Ａ５および第２角度範囲Ａ６からなる広い角度範囲から視認することができる。
【０１０５】
（第２の変形例）
図１６は、本発明の第２の変形例に係る光デバイス１Ｃにおける、結像角度と光源との関係を示す図である。光デバイス１Ｃにおいては、上述した間隔Ｌおよび距離ｘが光デバイス１Ａおよび１Ｂにおける値と異なる。光デバイス１Ｃにおいては、結像角度の絶対値が小さい第１角度範囲Ａ７においてのみ立体画像Ｉが構成される。ここで、光デバイス１Ｃにおいて、第１光路偏向部２１（図７参照）は、第１光源２Ａから導光板１０に入射された光のみを光路偏向することで空間に立体画像Ｉ１（第１画像）を結像させる。また、第２光路偏向部２２（図７参照）は、第２光源２Ｂから導光板１０に入射された光のみを光路偏向することで空間に立体画像Ｉ２（第２画像）を結像させる。換言すれば、第１光路偏向部または第２光路偏向部が第１光源および第２光源の両方を光路偏向しない。結像角度が第１角度範囲Ａ７を外れる角度範囲の空間には、立体画像Ｉが結像されない。第１角度範囲Ａ７は、例えば−３５°以上かつ＋３５°以下の範囲となる。
【０１０６】
図１６に示すように、結像角度を＋９０°から−９０°まで変化させた場合に、それぞれの立体画像Ｉを結像させる光の光源が切り替わらないためには、図１１に示した間隔Ｌおよび距離ｘ、並びに屈折率ｎが以下の式
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／２Ｌ）＞Ｗ
および
９０−Ａｒｃｔａｎ（ｘ／Ｌ）＞Ｗ
を満たす必要がある。これらの式はそれぞれ、第３光源２Ｃおよび第２光源２Ｂから光が拡がる範囲内に、第１光路偏向部２１が含まれないことを示す式である。
【０１０７】
上記の式が満たされる場合には、第１光源２Ａおよび第２光源２Ｂの光がそれぞれ立体画像Ｉを結像させる。すなわち、結像角度を＋９０°から−９０°まで変化させた場合に、それぞれの立体画像Ｉを結像させる光の光源は切り替わらない。したがって、光デバイス１Ｃによれば、例えば第１光源および第２光源を同時に点灯させた場合でも、画像が重なり合うことがないので、第１光源２Ａからの光および第２光源２Ｂからの光により立体画像Ｉが二重に形成されることに起因する視認性の悪化が抑制される。すなわち、結像領域を広げるために導光板の同じ側面に複数の光源を設ける構成とした場合にも、各結像画像を鮮明に表示することができる。さらに、立体画像Ｉ１およびＩ２は、第１光源２Ａから第２光源２Ｂに向かう方向において同じデザインまたは互いに相似であるデザインが繰り返される画像であるため、第１光源２Ａからの光および第２光源２Ｂからの光により立体画像Ｉが二重に形成されることに起因する視認性の悪化が抑制される。したがって、立体画像Ｉの視認性が向上する。ただし、立体画像Ｉ１およびＩ２は、必ずしも同じデザインまたは互いに相似であるデザインが繰り返される画像でなくてもよい。
【０１０８】
また、第１光路偏向部２１および第２光路偏向部２２は、第１光源２Ａおよび第２光源２Ｂから入射した光が導光される方向において、少なくとも一部が互いに重複する。換言すれば、第１光路偏向部２１および第２光路偏向部２２を、光が導光される方向において互いに重複しないように配置する必要がない。このため、第１光路偏向部２１および第２光路偏向部２２の配置の自由度が向上する。
【０１０９】
（第３の変形例）
本発明の一態様に係る導光板において、光路偏向部群２０は、図１８に示した右目用表示パターン１１１ｂａ・１１２ｂ・１１３ｂおよび左目用表示パターン１１１ａ・１１２ａ・１１３ａと同様の右目用表示パターンおよび左眼用表示パターンを含んでもよい。この場合、右目用表示パターンは右目用画像を結像させ、左目用表示パターンは左目用画像を結像させる。この場合、第１光路偏向部２１〜第４光路偏向部２４により結像される立体画像Ｉ１〜Ｉ４を、立体感のある画像とすることができる。
【０１１０】
（第４の変形例）
図１７の（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の第４の変形例について説明するための図である。なお、図１７の（ａ）および（ｂ）においては、簡単のため、光源２を１つのみ図示している。
【０１１１】
図１７の（ａ）に示す例では、光源２が発した光は、スリット１０ａを通って導光板１０に入射する。この場合、導光板１０における光の広がりは小さくなる。また、図１７の（ｂ）に示す例では、光源２が発した光は、導光板１０の表面に形成された凹部１０ｂを通って導光板１０に入射する。この場合、導光板１０における光の広がりは大きくなる。
【０１１２】
このように、本変形例に係る導光板１０は、スリット１０ａまたは凹部１０ｂを有することで、光源２から入射する光の広がりを変更することができる。また、光源２と導光板１０との間にレンズなどを設けた場合も同様の効果を奏する。
【０１１３】
特に、光源２から入射する光の広がりを大きくすることで、それぞれの光路偏向部に光を入射させる光源の数を増加させることができる。この場合、画像を形成する光源が結像角度の変化によって切り換わる回数を増加させることができるため、画像の視認性がさらに向上する。
【０１１４】
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】
【０１１５】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  光デバイス
２  光源
２Ａ  第１光源
２Ｂ  第２光源
２Ｃ  第３光源
１０  導光板
２０  光路偏向部群
２１  第１光路偏向部
２２  第２光路偏向部
ＡＡ、Ａ１、Ａ５  第１角度範囲
ＡＢ、Ａ２、Ａ６  第２角度範囲
Ａ３  第３角度範囲
１００  車両用灯具
【図１】
2019139159.tif 000003
【図２】
2019139159.tif 000004
【図３】
2019139159.tif 000005
【図４】
2019139159.tif 000006
【図５】
2019139159.tif 000007
【図６】
2019139159.tif 000008
【図７】
2019139159.tif 000009
【図８】
2019139159.tif 000010
【図９】
2019139159.tif 000011
【図１０】
2019139159.tif 000012
【図１１】
2019139159.tif 000013
【図１２】
2019139159.tif 000014
【図１３】
2019139159.tif 000015
【図１４】
2019139159.tif 000016
【図１５】
2019139159.tif 000017
【図１６】
2019139159.tif 000018
【図１７】
2019139159.tif 000019
【図１８】
2019139159.tif 000020
【図１９】
2019139159.tif 000021
【図２０】
2019139159.tif 000022
【図２１】
2019139159.tif 000023