(57)【要約】【課題】見る人の注意喚起を促すことができる表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１０は、光源１１と、光源１１からの光が入力されるとともに、光散乱領域１２３を有する光ファイバ１２と、光ファイバ１２の光散乱領域１２３から出力される光の視認性を変化させるように光源１１から光ファイバ１２に入力される光を制御する入力光制御手段１３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光が入力されるとともに、光散乱領域を含む光ファイバと、
前記光ファイバの前記光散乱領域から出力される光の視認性を変化させるように前記光源から前記光ファイバに入力される光を制御する入力光制御手段と、
を備えた表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載された表示装置において、
前記光散乱領域は、前記光散乱領域から出力される光によるスペックルコントラスト（Ｃｓ）が０％以上８％未満の相対的に視認性の低い表示と、スペックルコントラスト（Ｃｓ）が８％以上１００％以下の相対的に視認性の高い表示との両表示モードに対応可能なように構成されている表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された表示装置において、
前記光散乱領域が、前記光ファイバのコア及び／又はクラッドにおける分散した光散乱因子を含んだ部分で構成されている表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載された表示装置において、
前記光散乱領域が、前記光ファイバにおけるコア又はクラッドの長さ方向の屈折率の変調構造によって構成されている表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載された表示装置において、
前記入力光制御手段は、前記光源から出力される光の波長、出力、発振スペクトル幅、偏光状態、及び前記光ファイバへの入射角度のうちの１つ又は２つ以上の制御手段によって構成されている表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源からの光を光ファイバで伝送して照明や表示に用いることが知られている。例えば、特許文献１には、光源からの光を複数の光ファイバで伝送する照明装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−３２４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非常口の位置等を示すための表示装置では、一般的に光源として電球やＬＥＤが用いられており、その光源からの光が直接的に人に視認される。そして、人が視認する光は、平常時及び緊急時のいずれであっても同じである。
【０００５】
本発明の課題は、見る人の注意喚起を促すことができる表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、光源と、前記光源からの光が入力されるとともに、光散乱領域を含む光ファイバと、前記光ファイバの前記光散乱領域から出力される光の視認性を変化させるように前記光源から前記光ファイバに入力される光を制御する入力光制御手段とを備えた表示装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、入力光制御手段により、光源から光ファイバに入力される光を制御して光ファイバに含まれる光散乱領域から出力される光の視認性を変化させるので、表示の態様が変わることにより、見る人の注意喚起を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。
【図２】光ファイバの斜視図である。
【図３Ａ】光ファイバの光散乱領域の第１構成例を含む部分の縦断面図である。
【図３Ｂ】図３ＡにおけるIIIB-IIIB断面図である。
【図４Ａ】光ファイバの光散乱領域の第１構成例の変形例を含む部分の縦断面図である。
【図４Ｂ】光ファイバの光散乱領域の第１構成例の別の変形例を含む部分の縦断面図である。
【図５】光ファイバの光散乱領域の第２構成例を含む部分の縦断面図である。
【図６Ａ】光ファイバの光散乱領域の第２構成例の形成方法を示す図である。
【図６Ｂ】光ファイバの光散乱領域の第２構成例の別の形成方法を示す図である。
【図７Ａ】光ファイバの光散乱領域の第３構成例を含む部分の縦断面図である。
【図７Ｂ】光ファイバの光散乱領域の第３構成例の変形例を含む部分の縦断面図である。
【図８Ａ】実施形態に係る表示装置の第１変形例の構成を示す図である。
【図８Ｂ】実施形態に係る表示装置の第２変形例の構成を示す図である。
【図８Ｃ】実施形態に係る表示装置の第３変形例の構成を示す図である。
【図９】実施形態に係る表示装置による誘導表示装置の表示部を示す平面図である。
【図１０】実施形態に係る表示装置による面状表示装置の表示部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、実施形態に係る表示装置１０を示す。
【００１１】
実施形態に係る表示装置１０は、光源１１と、光ファイバ１２と、入力光制御手段１３とを備える。光ファイバ１２は、図２に示すように、光ファイバ素線１２１と被覆層１２２とを有する。光ファイバ素線１２１は、コア１２１ａ及びクラッド１２１ｂを有するとともに、光散乱領域１２３を有する。光源１１からの光は、光ファイバ１２の一端における光ファイバ素線１２１のコア１２１ａに入力される。コア１２１ａに入力された光は、長さ方向に沿って伝送され、光散乱領域１２３において散乱して光ファイバ１２の側方に出力される。そして、入力光制御手段１３は、光ファイバ１２の光散乱領域１２３から出力される光の視認性を変化させるように光源１１から光ファイバ１２に入力される光を制御する。
【００１２】
以上の構成の実施形態に係る表示装置１０によれば、入力光制御手段１３により、光源１１から光ファイバ１２に入力される光を制御して光ファイバ１２に含まれる光散乱領域１２３から出力される光の視認性を変化させるので、表示の態様が変わることにより、見る人の注意喚起を促すことができる。
【００１３】
また、実施形態に係る表示装置１０では、給電用の配線を必要とせず、そのため工場環境下等における電磁誘導障害も生じない。さらに、エネルギー効率が高いので、バッテリー駆動が可能であり、例えば災害時等の停電時でも、電源確保が容易である。
【００１４】
ここで、光源１１としては、例えば、半導体レーザ（ＬＤ）、ガスレーザ、固体レーザ（波長変換方式の物も含む）、ファイバレーザ等が挙げられる。光源１１が出力する光は、例えば、波長が２００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下である紫外光、可視光、赤外光である。光源１１は、単一の発光デバイスで構成されていても、複数の発光デバイスが組み合わされて構成されていても、どちらでもよい。
【００１５】
光ファイバ素線１２１のコア１２１ａの形成材料としては、例えば、純粋石英、多成分ガラス、ゲルマニウムのような屈折率を高めるドーパントがドープされた石英などのガラス材料；アクリル系樹脂などのポリマー材料が挙げられる。コア１２１ａは、典型的には、断面形状が円形であり、その直径は例えば１０μｍ以上２０００μｍ以下である。なお、コア１２１ａの断面形状は、三角形や矩形等の多角形であってもよい。また、光ファイバ素線１２１は、複数のコア１２１ａを有するマルチコアファイバであってもよい。
【００１６】
光ファイバ素線１２１のクラッド１２１ｂは、コア１２１ａを被覆するように設けられている。クラッド１２１ｂの形成材料としては、例えば、多成分ガラス、フッ素のような屈折率を低くするドーパントがドープされた石英などのガラス材料；シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、フッ化ビニリデン系樹脂、フッ素系樹脂などのポリマー材料が挙げられる。クラッド１２１ｂの断面外郭形状は、典型的には円形であり、その直径、つまり、光ファイバ素線１２１の外径は、例えば１００μｍ以上３０００μｍ以下である。なお、クラッド１２１ｂの断面外郭形状は、三角形や矩形等の多角形であってもよい。
【００１７】
光ファイバ素線１２１は、コア１２１ａ及びクラッド１２１ｂの両方が石英で形成された石英コア／石英クラッド構造を有していても、コア１２１ａが石英及びクラッド１２１ｂがポリマーでそれぞれ形成された石英コア／ポリマークラッド構成を有していても、コア１２１ａ及びクラッド１２１ｂの両方がポリマーで形成されたポリマーコア／ポリマークラッド構成を有していても、いずれでもよい。なお、本出願における「光ファイバ素線」は、ガラス材料のみで形成され、ポリマー材料で形成された部分を有さないものも含む。
【００１８】
光ファイバ素線１２１の光散乱領域１２３は、光ファイバ素線１２１の全長に渡って設けられていても、部分的に設けられていても、どちらでもよい。光散乱領域１２３は、光散乱領域１２３から出力される光による相対的に視認性の低い表示と、相対的に視認性の高い表示との両表示モードに対応可能なように構成されていることが好ましい。光散乱領域１２３は、見る人の注意喚起を促す観点から、相対的に視認性の低い表示のスペックルコントラスト（Ｃｓ）が０％以上８％未満であるように構成されていることが好ましく、０％以上３％以下であるように構成されていることがより好ましい。光散乱領域１２３は、見る人の注意喚起を促す観点から、相対的に視認性の高い表示のスペックルコントラスト（Ｃｓ）が８％以上１００％以下であるように構成されていることが好ましく、３０％以上１００％以下であるように構成されていることがより好ましい。このスペックルコントラスト（Ｃｓ）は、輝度分布の標準偏差と平均との比であって、ＩＥＣ６２９０６-５-２：２０１６に基づいて測定される。
【００１９】
光散乱領域１２３は、具体的には、例えば、図３Ａ及びＢに示すように、光ファイバ素線１２１のコア１２１ａ及びクラッド１２１ｂにおける分散した光散乱因子１２４を含んだ部分で構成されていてもよい。光散乱因子１２４としては、例えば、酸化チタン、酸化カルシウム、ガラス、セラミックスなどの粉状の無機材料；アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂などの粉状の有機材料；金、銀、銅、アルミニウムなどの粉状の金属材料；気泡；レーザ照射によって導入されるガラスの構造欠陥等が挙げられる。光散乱因子１２４の径は、例えば数ｎｍ以上１００μｍ以下である。この光散乱因子１２４の径を調整することにより、散乱する光に波長依存性を付加することができ、それによって特定の波長の光の散乱を向上させることができる。光散乱因子１２４の濃度は、コア１２１ａやクラッド１２１ｂへの分散性、光散乱領域１２３までの伝送距離、光散乱因子１２４による多重散乱効果等を考慮して適宜設定される。例えば、光散乱因子１２４の濃度を高くすると、多重散乱回数が多くなるため、スペックルコントラスト（Ｃｓ）を低くすることができる。逆に、光散乱因子１２４の濃度を低くすると、多重散乱回数が少なくなるため、スペックルコントラスト（Ｃｓ）を高くすることができる。
【００２０】
このような構成は、光ファイバ１２の全長に渡って光散乱領域１２３が設けられている場合には、光散乱因子１２４を含むプリフォームを線引きすることにより得ることができる。部分的に光散乱領域１２３が設けられている場合には、光散乱因子１２４を含む光ファイバ１２と、光散乱因子１２４を含まない光ファイバとを接合することにより得ることができる。なお、光散乱領域１２３は、図４Ａに示すように、コア１２１ａのみが光散乱因子１２４を含んだ部分で構成されていてもよく、また、図４Ｂに示すように、クラッド１２１ｂのみが光散乱因子１２４を含んだ部分で構成されていてもよい。
【００２１】
光散乱領域１２３は、例えば、図５に示すように、光ファイバ素線１２１のクラッド１２１ｂに、コア１２１ａまで達する周方向に延びる溝１２５が長さ方向に間隔をおいて形成され、そこに被覆層１２２の形成材料が充填されて形成された長さ方向の屈折率の変調構造によって構成されていてもよい。この屈折率の変調構造におけるクラッド残存部１２６の長さは、例えば０.０００１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、また、溝１２５の幅、つまり、クラッド残存部１２６間の間隔は、例えば０．０００１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。この屈折率の変調構造は、クラッド残存部１２６の長さ及び間隔がそれぞれ均一である周期的構造であっても、クラッド残存部１２６の長さ及び間隔のうちの少なくとも一方が不均一である非周期的構造であっても、どちらでもよい。屈折率の変調構造を周期的構造とすると、多重散乱回数が多くなるため、スペックルコントラスト（Ｃｓ）を低くすることができる。逆に、屈折率の変調構造を非周期的構造とすると、多重散乱回数が少なくなるため、スペックルコントラスト（Ｃｓ）を高くすることができる。
【００２２】
このような構成は、図６Ａに示すように、被覆層１２２で被覆する前の光ファイバ素線１２１の外周に、部分的にクラッド１２１ｂを除去して溝１２５を形成し、その上から被覆層１２２で被覆することにより得ることができる。また、図６Ｂに示すように、被覆層１２２で被覆した後の光ファイバ１２の外周に、部分的にクラッド１２１ｂ及び被覆層１２２を除去して溝１２５を形成し、そこに被覆層１２２の形成材料を充填することにより得ることもできる。溝１２５の形成加工方法としては、例えば、レーザアブレーション加工、機械加工、エッチング加工等が挙げられる。なお、光ファイバ素線１２１のクラッド１２１ｂの溝は、長さ方向に沿って螺旋状に延びるように形成されていてもよい。
【００２３】
光散乱領域１２３は、例えば、図７Ａに示すように、コア１２１ａの屈折率を部分的に変化させた長さ方向の屈折率の変調構造によって構成されていてもよい。光散乱領域１２３は、例えば、図７Ｂに示すように、クラッド１２１ｂの屈折率を部分的に変化させた長さ方向の屈折率の変調構造によって構成されていてもよい。この屈折率の変調構造における屈折率変化部１２７の長さは、例えば０.０００１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、また、屈折率変化部１２７間の間隔は、例えば０.０００１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。この屈折率の変調構造は、屈折率変化部１２７の長さ及び間隔がそれぞれ均一である周期的構造であっても、屈折率変化部１２７の長さ及び間隔のうちの少なくとも一方が不均一である非周期的構造であっても、どちらでもよい。屈折率の変調構造を周期的構造とすると、多重散乱回数が多くなるため、スペックルコントラスト（Ｃｓ）を低くすることができる。逆に、屈折率の変調構造を非周期的構造とすると、多重散乱回数が少なくなるため、スペックルコントラスト（Ｃｓ）を高くすることができる。このような構成は、光ファイバ素線１２１又は光ファイバ１２の外側からコア１２１ａ又はクラッド１２１ｂに紫外線やプラズマを照射して屈折率を部分的に変化させることにより得ることができる。
【００２４】
被覆層１２２は、光散乱領域１２３からの光が透過可能なポリマー材料で形成されていることが好ましく、その形成材料としては、例えば、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ナイロン系樹脂、フッ素系樹脂などのポリマー材料が挙げられる。被覆層１２２は、単一層で構成されていても、複数層で構成されていても、どちらでもよい。被覆層１２２の断面外郭形状は、通常は円形であり、その直径、つまり、光ファイバ１２の外径は、例えば２００μｍ以上４０００μｍ以下である。
【００２５】
なお、光ファイバ１２は、複数本が束ねられてバンドルを構成していてもよく、また、途中に分岐部や合流部が構成されていてもよい。
【００２６】
入力光制御手段１３は、光源１１から出力される光の波長、出力、発信スペクトル幅、偏光状態、及び光ファイバ１２への入射角度のうちの１つ又は２つ以上の制御手段によって構成されている。発振スペクトル幅を制御する入力光制御手段１３は、光源１１が半導体レーザ（ＬＤ）の場合、例えば、駆動電流に高周波信号を重畳させる手段、回折格子等により発振光を帰還させる手段、複数の光源１１を組み合わせる手段等によって構成される。偏光状態を制御する入力光制御手段１３は、偏光板等により光を回転させる手段等によって構成される。光ファイバ１２への入射角度を制御する入力光制御手段１３は、偏向素子により偏向させる手段等によって構成される。入力光制御手段１３は、必ずしも有体的構成を有することを要さず、例えば、光ファイバ１２への入射角度を制御する入力光制御手段１３は、光源１１と光ファイバ１２との光学的配置を設定する手段、レンズ系の配置を設定する手段等によって構成されていてもよい。
【００２７】
入力光制御手段１３は、上記の制御により、光散乱領域１２３から出力される光の視認性を変化させる。例えば、通常は、発振スペクトル幅を広くし、光散乱領域１２３から出力される光による表示のスペックルコントラスト（Ｃｓ）を低くすることにより、相対的に視認性の低い表示により一般的な照明として動作させる一方、災害時のような緊急時には、発振スペクトル幅を狭くし、光散乱領域１２３から出力される光のスペックルコントラスト（Ｃｓ）を高めることにより、相対的に視認性の高い表示に変化させて見る人の注意喚起を促し、緊急事態であることを明確に伝え、それにより迅速な避難行動を促すことができる。なお、発振スペクトル幅の狭窄時において最大のスペックルコントラスト（Ｃｓ）が得られるように、光散乱領域１２３を構成すれば、この効果をより増強することができる。
【００２８】
実施形態に係る表示装置１０は、図８Ａに示すように、光ファイバ１２に複数の光散乱領域１２３が直列に設けられていてもよい。複数の光散乱領域１２３は、同一のスペックルコントラスト（Ｃｓ）の表示をするように構成されていても、異なるスペックルコントラスト（Ｃｓ）の表示をするように構成されていても、どちらでもよい。また、実施形態に係る表示装置１０は、図８Ｂに示すように、光ファイバ１２が分岐し、並列してそれぞれに光散乱領域１２３が設けられていてもよい。これらの光散乱領域１２３は、同一のスペックルコントラスト（Ｃｓ）の表示をするように構成されていても、異なるスペックルコントラスト（Ｃｓ）の表示をするように構成されていても、どちらでもよい。さらに、実施形態に係る表示装置１０は、図８Ｃに示すように、これらが組み合わされて光ファイバ１２が分岐し、並列してそれぞれに複数の光散乱領域１２３が設けられていてもよい。
【００２９】
実施形態に係る表示装置１０は、光ファイバ１２が屈曲性に富むことから、例えば、図９に示すように、矢印記号を表すように光散乱領域１２３を配索することにより、避難経路を示す誘導表示装置を構成することができる。この場合、緊急時には、矢印記号の光散乱領域１２３から出力される光による表示のスペックルコントラスト（Ｃｓ）を高めることにより、その視認性を向上させて見る人の注意喚起を促し、緊急事態であることを明確に伝えることができる。また、緊急時には、矢印記号の光散乱領域１２３から出力される光の波長を制御して光の色を周囲の環境光に応じて最も目立つ色に変更することにより、その効果をより高めることができる。なお、矢印記号に限らず、その他の記号や緊急時対応を表示する文字や幾何学模様を表すように光散乱領域１２３を配索してもよい。
【００３０】
実施形態に係る表示装置１０は、光ファイバ１２の細径で優れた屈曲性を生かして、薄いシート状に配列したり、布状に編むことができることから、図１０に示すように、文字を形成する部分に光散乱領域１２３を配置することにより、フレキシブルな面状表示装置を構成することができる。
【００３１】
実施形態に係る表示装置１０は、光散乱領域１２３から出力される光の出力を変調させることにより、光に通信データを載せて空間光通信システムを構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、表示装置の技術分野について有用である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  表示装置
１１  光源
１２  光ファイバ
１２１  光ファイバ素線
１２１ａ  コア
１２１ｂ  クラッド
１２２  被覆層
１２３  光散乱領域
１２４  光散乱因子
１２５  溝
１２６  クラッド残存部
１２７  屈折率変化部
１３  入力光制御手段
【図１】
2019191394.tif 000003
【図２】
2019191394.tif 000004
【図３Ａ】
2019191394.tif 000005
【図３Ｂ】
2019191394.tif 000006
【図４Ａ】
2019191394.tif 000007
【図４Ｂ】
2019191394.tif 000008
【図５】
2019191394.tif 000009
【図６Ａ】
2019191394.tif 000010
【図６Ｂ】
2019191394.tif 000011
【図７Ａ】
2019191394.tif 000012
【図７Ｂ】
2019191394.tif 000013
【図８Ａ】
2019191394.tif 000014
【図８Ｂ】
2019191394.tif 000015
【図８Ｃ】
2019191394.tif 000016
【図９】
2019191394.tif 000017
【図１０】
2019191394.tif 000018