(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指向性を持つ光が入射し、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、前記導光板の前記出射面側に設けられ、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】
前記導光板が導く光の発散角は、前記出射面に平行な面内で５°以下である
請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記導光板が導く光の発散角をθとし、前記予め定められた線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発散角を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３のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記導光板が導く光の発散角をθとし、前記予め定められた線に直交する方向に隣接する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５のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項７】
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６のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項８】
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、前記予め定められた線に沿って連続的に配置された複数の屈折面を有する
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】
前記複数の光収束部のそれぞれは、前記予め定められた線に直交する方向の長さが、前記予め定められた線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８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、回折格子を形成する複数の光学面を含む
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うちの少なくとも１つの光収束部は、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９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、前記予め定められた線に沿って複数の光学面に分割されている
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】
前記分割された前記複数の光学面のうちの第１光学面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光学面に隣接する第２光学面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発散角をθとした場合、Δψ＜１．５θを満たす
請求項１２に記載の光デバイス。
【請求項１４】
前記分割された前記複数の光学面のうちの第１光学面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光学面に隣接する第２光学面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１２又は１３に記載の光デバイス。
【請求項１５】
前記分割された前記複数の光学面のうちの第１光学面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光学面に隣接する第２光学面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発散角をθとした場合、Δψ＞θ／５を満たす
請求項１２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１５のいずれか１項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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様においては、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指向性を持つ光が入射し、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、複数の光収束部は、前記導光板の前記出射面側に設けられ、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、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。
【０００５】
導光板が導く光の発散角は、前記出射面に平行な面内で５°以下であってよい。
【０００６】
導光板が導く光の発散角をθとし、前記予め定められた線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を満たしてよい。
【０００７】
導光板が導く光の発散角を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がなす角度をΦΔｉとした場合、１．５θ＜２ΦΔｉを満たしてよい。
【０００８】
前記導光板が導く光の発散角をθとし、前記予め定められた線に直交する方向に隣接する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がなす角度をΦΔｒとした場合、１．５θ＜２ΦΔｒを満たしてよい。
【０００９】
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を満たしてよい。
【００１０】
光源と、
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てよい。
【００１１】
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、前記予め定められた線に沿って連続的に配置された複数の屈折面を有してよい。
【００１２】
複数の光収束部のそれぞれは、前記予め定められた線に直交する方向の長さが、前記予め定められた線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。
【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、回折格子を形成する複数の光学面を含んでよい。
【００１４】
複数の光収束部のうちの少なくとも１つの光収束部は、フレネルレンズを形成する複数の光学面を含んでよい。
【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、前記予め定められた線に沿って複数の光学面に分割されてよい。
【００１６】
分割された前記複数の光学面のうちの第１光学面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光学面に隣接する第２光学面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発散角をθとした場合、Δψ＜１．５θを満たしてよい。
【００１７】
分割された前記複数の光学面のうちの第１光学面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光学面に隣接する第２光学面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°未満であってよい。
【００１８】
前記分割された前記複数の光学面のうちの第１光学面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光学面に隣接する第２光学面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発散角をθとした場合、Δψ＞θ／５を満たしてよい。
【００１９】
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％以下であってよい。
【００２０】
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】
【００２１】
【図１】一実施形態における表示装置１０を、空間上に投影される立体像と共に概略的に示す。
【図２】表示装置１０のｙｚ断面を概略的に示す。
【図３】１つの屈折面３１への入射光の発散角Δθと、出射光の発散角ΦΔとの関係を概略的に示す。
【図４】像６の特徴点を説明するための概略図である。
【図５】屈折面３１のピッチ及と入射光の発散角Δθとの関係を概略的に示す。
【図６】像の認識可否に関する実験結果を示す。
【図７】光源２０の構成を概略的に示す。
【図８】表示装置１０の変形例としての表示装置１０Ａを概略的に示す。
【図９】表示装置１０の変形例としての表示装置１０Ｂのｙｚ断面を概略的に示す。
【図１０】表示装置１０の変形例としての表示装置１０Ｃのｙｚ断面を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
図１は、一実施形態における表示装置１０を、空間上に投影される立体像と共に概略的に示す。図２は、表示装置１０のｙｚ断面を概略的に示す。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とする。実施形態の説明に用いる図は、実際のスケールで描かれていない場合がある。
【００２４】
表示装置１０は、光を出射する出射面７１を有する。表示装置１０は、出射面７１から出射する光によって、立体像としての像６を形成する。像６は、空間上の文字「Ａ」の像である。像６は、ユーザによって空間上に認識される立体像である。なお、立体像とは、表示装置１０の出射面７１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１０の出射面７１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１０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。
【００２５】
表示装置１０は、導光板７０と、光源２０とを備える。導光板７０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７０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。導光板７０は、光デバイスの一例である。
【００２６】
導光板７０は、出射面７１と、出射面７１とは反対側の背面７２とを有する。出射面７１は、導光板７０の一方の主面であり、背面７２は、他方の主面である。また、導光板７０は、導光板７０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７０の入光端面である。端面７３には光源２０が設けられ、光源２０からの光は、端面７３から導光板７０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。
【００２７】
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、出射面７１に垂直な方向で定める。背面７２から出射面７１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７３に垂直な方向で定める。端面７３から端面７４への向きをｙ軸プラス方向と定める。ｘ軸は、端面７５及び端面７６に垂直な方向であり、端面７５から端面７６への向きを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。
【００２８】
光源２０は、例えばＬＥＤを有する。光源２０の光軸は、ｙ軸に実質的に平行である。光源２０からの光は、端面７３に入射して、光源２０から端面７３に入射した光は、出射面７１と背面７２との間を全反射しながら、導光板７０内を出射面７１に平行な面内で広がりながら導光板７０内を進む。導光板７０に導かれる光の中心は、ｙ軸に実質的に平行である。このように、導光板７０は、光源２０からの光を出射面７１に平行な面内で面状に広げて導く。導光板７０内を導かれている光は、導光板７０内の各位置で指向性を持つ。具体的には、導光板７０内を導かれている光は、導光板７０内の各位置と光源２０とを結ぶ方向を中心として指向性を持つ。
【００２９】
導光板７０の出射面７１には、光収束部３０ａ、光収束部３０ｂ及び光収束部３０ｃを含む複数の光収束部３０が形成されている。図１には、光収束部３０ａ、光収束部３０ｂ及び光収束部３０ｃのそれぞれにおいて、光収束部３０ａ、光収束部３０ｂ及び光収束部３０ｃのそれぞれから出射された複数の光線が収束する様子が示されている。光収束部３０はｘ軸方向に実質的に連続して形成されている。光収束部３０のｘ軸方向の各位置には、光源２０から端面７３に入射されて出射面７１と背面７２との間を全反射しながら導光板７０によって導かれている光が入射する。ここで、導光板７０によって導かれている光がｙｚ面に沿う方向に広がりを有しないものとして説明する。
【００３０】
光収束部３０は、それぞれ多数の屈折面３１を有する。図２に示されるように、屈折面３１は、出射面７１に凹部として形成された凹状プリズムの一面である。
【００３１】
光収束部３０ａが有する屈折面３１による複数の屈折光の光線は、定点ＰＡに収束する。光収束部３０ｂは、像６上の定点ＰＢに対応する光収束部である。光収束部３０ｂが有する屈折面３１による複数の屈折光の光線は、定点ＰＢに収束する。光収束部３０ｃは、像６上の定点ＰＣに対応する光収束部である。光収束部３０ｃが有する屈折面３１による複数の屈折光の光線は、定点ＰＣ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屈折面３１の屈折光は、光収束部３０に対応する定点に収束する。なお、定点Ｐが導光板７０の背面７２側にある場合は、出射光は、定点Ｐから発散する方向になる。したがって、定点Ｐが導光板７０の背面７２側にある場合、光収束部３０が有する屈折面は、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７１から出射させる。各光収束部３０が対応する定点は互いに異なり、複数の定点の集まりによって、空間上に像６が形成される。
【００３２】
なお、導光板７０によって導かれる光がｙｚ面に沿う方向に広がりを有する場合、１つの光収束部３０の屈折面３１でそれぞれ屈折した光は、ｙｚ面に平行かつ出射面に平行な収束線上に実質的に収束する。例えば、光収束部３０ａによる光は、ＰＡを含み、ｙｚ面に平行かつ出射面７１に平行な線上に実質的に収束する。定点が導光板７０の背面７２側の場合も同様に、光収束部３０が有する屈折面は、空間上の１つの収束線から実質的に発散する方向の出射光を出射面７１から出射させる。本実施形態では、屈折面３１に入射する光のｘｙ面内の指向性、及び、屈折光のｘｚ面内の収束性を取り上げる場合に、分かり易く説明することを目的として、屈折光が定点Ｐに収束するとして説明する場合がある。
【００３３】
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に沿って複数の屈折面３１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屈折面３１が連続的に配置されて形成される。
【００３４】
このように、光収束部３０は、出射面７１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出射面７１から出射させる屈折面３１を有する。
【００３５】
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。
【００３６】
図３は、１つの屈折面３１への入射光の発散角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、導光板７０が導く光の発散角である。具体的には、Δθはｘｙ面内の発散角、すなわち、出射面７１に平行な面内での発散角である。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。
【００３７】
図３において、Δｘは、定点Ｐにおける屈折面３１による出射光のｘ軸方向の広がりを表す。ｄは、背面７２から定点Ｐまでの距離を表す。ここで、屈折面３１への入射光及び屈折面３１による出射光が指向性を有する。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。
【００３８】
実際には、出射光が出射面７１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。
【００３９】
ここで、定点Ｐが出射面７１側にある場合、すなわち、定点Ｐ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。
【００４０】
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。
【００４１】
図４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。
【００４２】
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と背面７２上の点Ｑ１とを結ぶ直線と、端点ａ２と背面７２上の点Ｑ１とを結ぶ直線とがなす角度である。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が導く光の発散角を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。
【００４３】
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。
【００４４】
ここで、定点ＰＤを、定点ＰＢにｙ軸方向に隣接する、辺ｓ２上の定点であるとする。ΦΔｒは、点Ｑ２と定点ＰＤとを結ぶ直線と、点Ｑ２と定点ＰＢとを結ぶ直線とがなす角度である。なお、ΦΔｒは、ｙｚ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が形成される線に直交する方向に隣接する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。
【００４５】
図５は、屈折面３１のピッチ及と入射光の発散角Δθとの関係を概略的に示す。図５は、１つの光収束部３０の部分を拡大して示す。
【００４６】
Δψは、屈折面３１と定点Ｐとを結ぶ直線と、屈折面３１と定点Ｐ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、屈折面３１と屈折面３１とを離間して設ける場合、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３０からの出射光の波面を均一にすることができる。
【００４７】
なお、Λは、線１９０に沿う方向に隣接する屈折面３１の中心位置の間の位置差である。Λは、屈折面３１の配列のピッチを表す。出射面７１から定点Ｐ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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。なお、図１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。
【００５０】
図５において、光収束部３０が有する屈折面３１−１及び屈折面３１−ｎは、線１９０に沿う方向の両端に位置する屈折面である。屈折面３１−１は、ｘ軸プラス側の端部に位置する。屈折面３１−ｎは、ｘ軸マイナス側の端部に位置する。ψは、屈折面３１−１と定点Ｐとを結ぶ直線と、屈折面３１−ｎと定点Ｐとを結ぶ直線とが成す角度である。この場合、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。
【００５１】
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。
【００５２】
図６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。
【００５３】
図７は、光源２０の構成を概略的に示す。光源２０は、発光部２１と、遮光部２２とを有する。遮光部２２は、開口２３を有する。開口２３は、ｘ軸方向の光を絞るスリットであってよい。発光部２１は、例えばＬＥＤである。発光部２１が発した光のうち、遮光部２２の開口２３を通過した光だけが、導光板７０の端面７３に入射する。これにより、導光板７０内への入射光の指向性を高めることができる。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。開口２３のｘ軸方向の幅を調節することで、上述したΔθに関する条件が満たされるようにすることができる。
【００５４】
ここで、導光板７０の端面７３と出射面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２３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。
【００５５】
図８は、表示装置１０の変形例としての表示装置１０Ａを概略的に示す。表示装置１０Ａは、光源２０の変形例としての光源２０Ａを有する点を除いて、表示装置１０と同様の構成を有する。光源２０Ａは、平行化光源である。具体的には、光源２０Ａは、ｙ軸に実質的に平行な光を導光板７０に入射する。
【００５６】
光源２０Ａは、ｍ個の光源部２４−１〜光源部２４−ｍを有する。ここで、ｍは、２以上の整数である。光源部２４−１〜光源部２４−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。
【００５７】
光源部２４−１は、発光部２１Ａ−１と、凹面鏡２５−１とを有する。凹面鏡２５−１は、発光部２１Ａ−１に対して端面７３とは反対側に設けられる。凹面鏡２５−１は、発光部２１Ａ−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２４−１は、導光板７０の端面７３に、ｙ軸に実質的に平行な実質的な平行光を入射する。光源部２４−２〜光源部２４−ｍのそれぞれは、光源部２４−１と同様の構成を有する。そのため、光源部２４−２〜光源部２４−ｍの構成については説明を省略する。
【００５８】
導光板７０の端面７３には、光源部２４−１〜光源部２４−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２０Ａは、導光板７０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７０に入射することができる。
【００５９】
図９は、表示装置１０の変形例としての表示装置１０Ｂのｙｚ断面を概略的に示す。表示装置１０Ｂは、屈折面３１の変形例としての屈折面３１Ｂを有する点を除いて、表示装置１０と同様の構成を有する。屈折面３１Ｂは、出射面７１から突出した突状プリズムの一面で提供される。
【００６０】
なお、図１から図９に関連して説明した屈折面３１及び屈折面３１Ｂは、１つの平面状の光学面である。表示装置１０及び表示装置１０Ａの変形例として、各屈折面を、１つのフレネルレンズで置き換えてもよい。また、更なる他の変形例として、１つの光収束部３０を形成する複数の屈折面３１を、ｘ軸方向に沿って連続する１つのフレネルレンズで置き換えてもよい。
【００６１】
図１０は、表示装置１０の変形例としての表示装置１０Ｃのｙｚ断面を概略的に示す。表示装置１０Ｃは、屈折面３１に代えて光学面３２を有する点を除いて、表示装置１０と同様の構成を有する。光学面３２は、出射面７１に形成された回折格子である。光学面３２は、例えば透過型回折格子である。表示装置１０Ｃにおいては、コヒーレントな光を出射する光源を光源２０として用いることが好ましい。そのため、表示装置１０においては、光源２０として、レーザ光源を有する光源を用いてよい。例えば、光源２０は、レーザダイオードを有してよい。
【００６２】
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。
【００６３】
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】
【００６４】
６  像
１０  表示装置
２０  光源
３０  光収束部
２１  発光部
２２  遮光部
２３  開口
３１  屈折面
３２  光学面
７０  導光板
７１  出射面
７２  背面
７３、７４、７５、７６  端面
１９０  線
【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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