CN107533237B - 光学设备 - Google Patents

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Abstract

一种光学设备，具备：导光板，其在与射出面平行的面内传播来自光源的光；多个光偏转部，其以二维的方式配置在与射出面平行的面内，分别对在导光板内传播的光进行偏转，使形成空间上的像的光从射出面射出，多个光偏转部的各自将入射到多个光偏转部各自的光扩展为在与射出面平行的面内且与导光板的导光方向正交的方向具有与像对应的强度分布的光，并使其从射出面射出，由此，通过来自沿着与导光方向正交的方向配置的多个光偏转部的光的汇集，形成从像发散的方向的光。

Description

光学设备
技术领域
本发明涉及光学设备(optical device)。
背景技术
已知有具备导光板、设于导光板的端面的光源、配置于导光板的表面侧的表面侧的视差屏障(parallax barrier)方式或阵列透镜方式中的掩模(mask)或阵列透镜的可立体观察的显示装置(例如，参照专利文献1)。另外，已知有如下的立体的二维图像显示装置，其由具备显示二维图像的图像显示面的显示部、与图像显示面分离配置的微透镜阵列构成，使从图像显示面射出的光成像在位于微透镜阵列的显示部的相反侧的空间中的成像面，显示立体的二维图像(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开2012－008464号公报
专利文献2：日本特开2001－255493号公报
发明所要解决的课题
目前，为了显示立体像，存在需要掩模或透镜阵列等光学部件这种课题。为了准确显示立体像，需要严格对掩模或透镜阵列等光学部件、导光板或彩色液晶显示装置等光学部件进行对位。另外，存在使用导光板不易扩展能够提供立体像的范围这种课题。
发明内容
用于解决课题的技术方案
在第一方式中，光学设备具备导光板，其在与射出面平行的面内传播来自光源的光；多个光偏转部，其以二维的方式配置在与所述射出面平行的面内，分别对在所述导光板内传播的光进行偏转，使形成空间上的像的光从所述射出面射出，所述多个光偏转部的各自使入射到所述多个光偏转部的各自的光扩展为在与所述射出面平行的面内与所述导光板的导光方向正交的方向具有与所述像对应的强度分布的光，并使其从所述射出面射出，由此，通过来自沿着与所述导光方向正交的方向配置的所述多个光偏转部的光的汇集，形成从所述像发散的方向的光。
在第二方式中，光学设备具备导光板，其在与射出面平行的面内传播来自光源的光；多个光偏转部，其以二维的方式配置在与所述射出面平行的面内，分别对在所述导光板内传播的光进行偏转，使形成空间上的像的光从所述射出面射出，所述多个光偏转部的各自将入射到所述多个光偏转部的各自的光以二维的方式扩展为与所述像对应的强度分布的光，并使其从所述射出面射出，由此，通过来自不在同一直线上的三个以上的光偏转部的光的汇集，形成从所述像发散的方向的光。
也可以是，所述多个光偏转部的各自具有设置在所述导光板的表面或内部，使其进行反射、折射或衍射，且相对于所述射出面倾斜的偏转面的一个或多个集合。
也可以是，所述偏转面的至少一个具有朝向不同的方向的多个平面或曲面。
也可以是，所述偏转面中的至少一个在与所述射出面平行的面上投影的情况下，具有沿与所述导光板的导光方向正交的方向延伸的折线或曲线的形状。
也可以是，所述多个光偏转部的至少一部分在与所述射出面平行的面投影的情况下，具有以线形状延伸的多个偏转面。
也可以是，所述多个光偏转部中的至少一部分在与所述射出面平行的面上投影的情况下，具有以曲线的形状延伸的多个偏转面和直线形状的一个以上的偏转面。
也可以是，所述多个光偏转部中的至少一部分具有配置在与所述像对应的位置的形成菲涅尔透镜的一部分的偏转面。
也可以是，所述多个光偏转部中的至少一部分在与所述射出面平行的面上投影的情况下，具有一个以上的偏转面，该一个以上的偏转面具有沿着一圆弧的形状。
也可以是，在所述导光板的所述射出面或者所述射出面的相反侧的面上，实际上同样地形成有将入射的光在包含所述像的范围扩展并使其从所述射出面射出的多个偏转面，所述光学设备还具备光反射材料，该光反射材料设置在同样地设置的所述多个偏转面中的一部分的偏转面上，通过同样地形成的所述多个偏转面中的、设置有所述光反射材料的偏转面，形成所述多个光偏转部中的至少一部分。
也可以是，还具备光学部件，该光学部件配设在所述射出面或所述射出面的相反侧的面上，并具有所述多个光偏转部中的至少一部分的光偏转部。
也可以是，在所述导光板的所述射出面或所述射出面的相反侧的面上，实际上同样地形成有将入射的光在包含所述像的范围扩展并使其从所述射出面射出的多个偏转面，所述光学设备还具备光学部件，该光学部件具有与所述导光板的折射率实际上相同的折射率，并具有与同样地设置的所述多个偏转面中的一部分的偏转面相接的面，通过同样地设置的所述多个偏转面中的、与所述光学部件的面不相接的偏转面，形成所述多个光偏转部中的至少一部分。
也可以是，所述多个光偏转部中的至少一部分在与所述射出面平行的面上投影的情况下，具有沿着在所述光源侧具有曲率中心的圆弧的形状的偏转面。
还可以具备光源。
此外，上述的发明的概要不是列举本发明的特征的全部。另外，这些特征组的辅助组合也构成发明。
附图说明
图1与形成于空间上的像一起概略表示光学设备的一实施方式的显示装置10；
图2概略表示显示装置10的yz平面的剖面；
图3概略表示光偏转部30具有的光学元件31的一例；
图4示意性表示提供朝向特定的观察位置的光的光偏转部30；
图5是示意性表示作为光偏转部30的变形例的光偏转部30A的立体图；
图6示意性表示作为光偏转部30的变形例的光偏转部30B；
图7示意性表示作为光偏转部30的变形例的光偏转部30C；
图8示意性表示作为光偏转部30的变形例的光偏转部30D；
图9是说明形成作为光偏转部30A的变形例的光偏转部30G的方法的图；
图10是说明形成作为光偏转部30A的变形例的光偏转部30G的方法的图；
图11示意性表示作为显示装置10的变形例的显示装置10A的一例；
图12示意性表示光偏转部30的配置例；
图13示意性表示光学元件31的形状的其它例子；
图14示意性表示xy面内的光学元件31的配置例；
图15示意性表示光学元件31的反射面的形状的其它例。
图16示意性表示光学元件31的反射面的形状的其它例。
图17示意性表示光学元件31的反射面的形状的其它例。
图18是说明反射面40的面积引起的射出光量的差异的图；
图19是示意性表示入射光调节部50的变形例的导光板53及透镜51；
图20与立体像6B一起示意性表示作为显示装置10的变形例的显示装置10B的一例；
图21是显示装置10B的xy面内的平面图；
图22示意性表示通过显示装置10B投影的面300内的立体像6B；
图23示意性表示光偏转部30Bb的形状；
图24示意性表示光偏转部30Bb的变形例；
图25示意性表示光偏转部30Bb的变形例；
图26示意性表示光学面380产生的塌边440；
图27示意性表示作为显示装置10B的变形例的显示装置10C的一例；
图28是作为显示装置10B的变形例的显示装置的xy平面图的一例；
图29是作为光偏转部30的一部分具有折射面的显示装置的yz剖面图的一例。
具体实施方式
以下，通过发明的实施方式说明本发明，但以下的实施方式不限定本发明的请求范围。另外，实施方式中说明的特征的全部组合并不限定在发明的解决方案中是必须的。
图1与形成于空间上的像一起概略表示一实施方式的显示装置10。用于实施方式的说明的附图以容易理解的说明为目的，具有概略或示意的情况。另外，附图有时不以实际的尺度描绘。另外，为了容易理解地表示形成于空间的像的位置，含有立体像的附图不一定是从观察者的位置观察的情况的图，有时表示从与观察者不同的位置观察的图。
显示装置10具有射出光的射出面71。显示装置10通过从射出面71射出的光，在空间中形成作为立体像的像6。像6是由用户在空间上被识别的立体像。此外，立体像是指以处于与显示装置10的射出面71不同的位置的方式被识别的像。立体像还包含例如在远离显示装置10的射出面71的位置被识别的二维像。即，立体像是如下概念，即，不仅包含作为立体形状而被识别的像，还包含在与显示装置10的显示面上不同的位置被识别的二维形状的像。本实施方式中立体像6是从射出面71起位于z轴正侧的面200内的“A”字的像。面200是平行于xy面的面。
显示装置10具备导光板70、光源20、入射光调节部50。导光板70由透明且折射率较高的树脂材料成形。形成导光板70的材料也可以是例如聚碳酸酯树脂(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)、玻璃等。
导光板70具有射出面71和相反侧的背面72。导光板70具有作为导光板70的四个端面的端面73、端面74、端面75及端面76。端面74是端面73的相反侧的面。端面76是端面75的相反侧的面。来自光源20的光经由端面73入射到导光板70。导光板70在与射出面平行71的面内将来自光源20的光扩展为面状，从端面73朝向端面74的方向引导。
在实施方式的说明中，有时使用x轴、y轴及z轴的右手系的正交坐标系。将与射出面71垂直的方向设定为z轴方向。将从背面72向射出面71的朝向设定为z轴正方向。另外，将与端面73垂直的方向设定为y轴方向。将从端面73向端面74的朝向设定为y轴正方向。x轴是与端面75及端面76垂直的方向，将从端面75向端面76的朝向设定为x轴正方向。此外，为了不使记载冗长，有时将与xy平面平行的面称为xy面，将与yz平面平行的面称为yz面，将与xz平面平行的面称为xz面。
光源20包含发光二极管(LED)。来自光源20的光在入射光调节部50被调节，作为向导光板70的入射光入射到端面73。
在导光板70的背面72设置有包含光偏转部30a、光偏转部30b及光偏转部30c的设置于相互不同的位置的多个光偏转部30。光偏转部30在xy面内以二维方式设置。例如，光偏转部30在xy面内以矩阵状设置。由导光板70引导的光入射到光偏转部30。
光偏转部30a、光偏转部30b及光偏转部30c分别对在导光板70内传播的光进行偏转，分别使描绘立体像6的光从射出面71射出。具体而言，光偏转部30a使朝向立体像6的各位置的光从射出面71射出。光偏转部30a偏转由导光板70引导的光并使其在xy面内及yz面内扩展，使其朝向立体像6的各位置。图1表示来自光偏转部30a的光朝向立体像6的几个位置扩展的情况。光偏转部30b及光偏转部30c以及光偏转部30的其它光偏转部30的各自也同样。光偏转部30的各自在背面72内占据微小区域。光偏转部30的各自比在将立体像6投影在xy面内的情况下占据的面积小。立体像6通过来自各个朝向立体像6内的各位置扩展光的多个光偏转部30的光形成。即，来自多个光偏转部30的光形成从立体像6发散的方向的光。此外，形成立体像6的光也可以通过不在同一直线上的至少三个光偏转部30提供。即，光偏转部30的各自将入射到光偏转部30的各自的光以二维方式扩展为与立体像6对应的强度分布的光，并使其从射出面射出。由此，来自不在同一直线上的三个以上的光偏转部30的光成像为立体像6。这样，显示装置10在空间上投影立体像。根据显示装置10，通过来自不在同一直线上的多个光偏转部30的光束的汇集，能够在观察者侧提供从立体像6发散的光束。因此，观察者从x轴方向及y轴方向的任何方向观察都能够识别立体像6。
图2概略表示显示装置10的yz平面的剖面。图3概略表示光偏转部30具有的光学元件31的一例。
光源20例如具有LED21。LED21沿着x轴方向设置多个。LED21的射出光的光轴相对于射出面71形成角度θ。例如，LED21的射出光的光轴和射出面71形成的夹角θ约为20°。LED21的射出光入射到入射光调节部50。
入射光调节部50具有透镜51。透镜51沿着x轴方向与多个LED21对应1对1设置。透镜51的各自减小沿着对应的LED21的射出光的光轴的方向的光的扩展。透镜51使来自LED21的射出光接近于平行光。例如，透镜51减小来自LED21的射出光的xy面内的扩展角。另外，透镜51减小来自LED21的射出光的yz面内的扩展角。由此，能够使接近于平行光的光入射到导光板70。
由此，在xy面内，由导光板70引导并通过导光板70内的各位置的光束成为以连结导光板70内的各位置和光源20的方向为中心，以比规定值小的角度从各位置扩展并行进的光束。本说明书中，将通过导光板内或导光板外的某点行进的光束看作从该点输出的光的情况的光的扩展简单称为“光的扩展”。另外，将该光的扩展的角度简单称为“扩展角”。扩展角即也可以是在角度方向的光强度分布中光强度为最大值的一半的角度的宽度(半高全宽)。由导光板70引导的光的扩展角也可以是5°以下。光的扩展角希望可以是小于1°。在xy面内投影的情况的光的扩展角可以是5°以下，希望可以是小于1°。另外，在yz面内投影的情况的光的扩展角也可以是5°以下，希望可以是小于1°。
如图2及图3所示，光偏转部30a具有反射面40a。另外，光偏转部30a具有反射面40b、反射面40c、反射面40d、反射面40e。反射面40是作为偏转光的偏转面而发挥功能的光学面的一例。反射面40a、反射面40b、反射面40c、反射面40d及反射面40e是朝向不同的方向的曲面。此外，如上述，在yz面内相对于射出面71以角度θ倾斜设置LED21的光轴。因此，在导光板70的入射光即使接近于平行光的情况，与入射光的光轴与y轴平行的情况相比，能够增加利用射出面71和背面72反复进行反射并在导光板70内传播的光量。因此，与入射光的光轴与平行于y轴的情况相比，能够增加入射到反射面40的光量。
反射面40a根据反射面40a的入射位置，使入射到反射面40a的光以不同的射出角从射出面71射出。反射面40a将入射到反射面40a的光在立体像6中的边61的范围扩展。本实施方式中，边61是平行于y轴的边。来自反射面40a的反射光朝向存在边61的方向，实际上不存在从反射面40a朝向边61不存在的方向的光。因此，来自反射面40a的反射光实际上在yz面内仅以从反射面40a朝向边61的角度分布反射光。这样，在yz面内，反射面40a在角度方向以强度调制射出入射的光。反射面40a是曲面，因此，在向反射面40a的入射光即使是平行光的情况，也能够提供用于形成描画像的线的光。
另外，反射面40b反射入射到反射面40b的光，在立体像6的边62的范围扩展反射的光。边62是形成A文字的y轴负侧的边中的、与边61的交点和x轴最靠正侧端点之间的边。另外，反射面40c反射入射到反射面40c的光，在立体像6的边63的范围扩展反射的光。边63是形成A文字的y轴正侧的边中的、与边61的交点和x轴方向最靠正侧的端点之间的边。反射面40d反射入射到反射面40d的光，在立体像6的边64的范围扩展反射的光。边64是形成A文字的y轴负侧的边中的、与边61的交点和最靠x轴负侧的端点之间的边。另外，反射面40e反射入射到反射面40e的光，在立体像6的边65的范围扩展反射的光。边65是形成A文字的y轴正侧的边中的、与边61的交点和最靠x轴方向负侧的端点之间的边。反射面40b、反射面40c、反射面40d及反射面40e均为曲面，因此，在向各反射面40的入射光即使是平行光的情况，也能够提供用于形成描画像的线的光。
这样，反射面40a将入射的光扩展为至少在z轴方向具有与边61的像对应的强度分布的光并使其射出。反射面40b将入射的光扩展为至少在x轴方向具有与边62的像对应的强度分布的光并使其射出。反射面40c将入射的光扩展为至少在x轴方向具有与边63的像对应的强度分布的光并使其射出。反射面40d将入射的光扩展为至少在x轴方向具有与边64的像对应的强度分布的光并使其射出。反射面40e将入射的光扩展为至少在x轴方向具有与边65的像对应的强度分布的光并使其射出。这样，光偏转部30a具有朝向立体像6的线反射的多个反射面，根据立体像6以二维或向两个方向按强度调制入射的光，并使其从射出面71射出。由此，一个光偏转部30a提供立体像6的实际上通过整体的光束。
光偏转部30b具有反射面41b。反射面41b与反射面40a同样，根据反射面41b的入射位置从射出面71以不同的射出角射出入射到反射面41b的光。具体而言，反射面41b在立体像6中的边61的范围扩展由反射面41b反射的光。此外，在图3中，仅对反射面40a及反射面41b进行了表示，光偏转部30的各自具有在边61的范围扩展入射的光的反射面。另外，光偏转部30的各自与光偏转部30a同样，具有含有朝向立体像6的线反射的多个反射面的光学元件。而且，光偏转部30的各自根据立体像6以二维或向两个方向按强度调制入射的光，并使其从射出面71射出。这样，光偏转部30的各自提供立体像6的实际上通过整体的光束。
此外，来自射出面71的射出光实际上在射出面71折射。因此，光偏转部30实际上考虑射出面71的折射而设计。但是，本实施方式中以容易理解的说明为目的，作为在射出面71不产生折射进行说明。
图4示意性表示提供朝向特定的观察位置的光的光偏转部30。例如，形成边62的光由来自光偏转部30e内的特定的反射面、和光偏转部30f内的特定的反射面的光提供，不由光偏转部30d及光偏转部30g提供。这样，从特定的观察位置观察的情况下，立体像6的特定的部位由来自多个光偏转部30内中的特定的光偏转部30内的特定的部位的光形成。
根据显示装置10，以二维方式设置于xy面内的多个光偏转部30的各自提供通过立体像6的各部位的光。因此，可确认立体像的范围扩大。另外，从xy面内的特定部位能够提供通过立体像6整体的部位的光，因此，能够不用点而以面形成立体像。
图5是示意性表示作为光偏转部30的变形例的光偏转部30A的立体图。光偏转部30A作为整体具有凸形状的反射面。光偏转部30A设置于导光板70的背面72。光偏转部30A的凸形状的反射面以偏转在导光板70内导向的光，通过包含立体像6的面200的光束从射出面71射出的方式形成。
在光偏转部30A，除与“A”文字对应的部分，形成有防反射膜110。在光偏转部30A，入射到形成有防反射膜110的部位的光实际上不进行反射。只有入射到光偏转部30A中没有形成防反射膜110的部位的光实际上反射。由此，光偏转部30A对入射的光进行偏转，使通过A字的立体像6的光束从射出面71射出。防反射膜110例如可以在背面72除与“A”文字对应的区域，通过涂布黑涂料形成。防反射膜110也可以在除与“A”文字对应的区域，通过印刷黑涂料形成。在导光板70形成凸部后，通过印刷黑涂料而能够形成光偏转部30A，因此，光偏转部的制造变得容易。
图6示意性表示作为光偏转部30的变形例的光偏转部30B。图6(a)是光偏转部30B的立体图，图6(b)是C－C部的yz剖面。光偏转部30B具有形成于与“A”文字对应的部分区域的多个反射面120。在与“A”文字对应的部分区域以外的区域没有形成反射面。入射到光偏转部30B中没有形成反射面120的区域的光实际上不反射。另一方面，光偏转部30B使入射到形成有反射面120的部位的光偏转，使通过立体像6的光束从射出面71射出。
图7示意性表示作为光偏转部30的变形例的光偏转部30C。光偏转部30C具有设置于其它位置的多个光学元件31C。各光学元件31C分别具有单一平面的反射面。各光学元件31C分别所具有的反射面将入射的光朝向立体像6中的相互不同的点反射光。
此外，光学元件31全部即可以分开设置，一部分也可以相接设置。另外，光学元件31的配置图形可以根据设置有光偏转部30的位置而不同。
图8(a)是示意性表示作为光偏转部30的变形例的光偏转部30D的剖面图。在导光板70的背面72作为整体同样形成有多个反射面。
在背面72设置有光学部件140。光学部件140由折射率与导光板70实际上相同的材料形成。光学部件140在与背面72对向的面上具有与形成于背面72的反射面相接的光学面。光学部件140设置于背面72中与立体像6的“A”文字不对应的区域以外的区域，而没有设置在与立体像6的“A”文字对应的区域。光偏转部30D由形成于背面72的反射面中未设置有光学部件140的部分的反射面提供。
入射到背面72中与光学部件140相接的区域的光通过背面72。即，入射到与光学部件140相接的区域的光不向从射出面71射出的方向偏转。另一方面，入射到背面72中与光学部件140不相接的区域的光被偏转从射出面71射出，成为通过立体像6的各部位的光束。
图8(b)是示意性表示作为光偏转部30的变形例的光偏转部30E的剖面图。在导光板70的背面72作为整体形成有多个反射面。
背面72设置有光学部件170。光学部件170由折射率实际上与导光板70相同的材料形成。光学部件170在与背面72对向的面上具有与形成于背面72的反射面相接的光学面。在光学部件170中与立体像6的“A”文字对应的区域设置有反射膜160。在与立体像6的“A”文字对应的区域以外的区域没有设置反射膜。光偏转部30E由形成于背面72的反射面中与设置于光学部件170的反射膜160相接的部分的反射面提供。
入射到背面72中不与反射膜160相接的区域的光通过背面72。即，入射到不与反射膜160相接的区域的光不向从射出面71射出的方向偏转。另一方面，入射到背面72中与反射膜160相接的区域的光被偏转，从射出面71射出，成为通过立体像6的各部位的光束。此外，反射膜160也可以是银蒸镀膜、铝蒸镀膜、镀银膜、镀铬膜等。在光偏转部30E的各自中，反射膜160的反射率根据对应的像的位置可以相互不同。由此，能够形成亮度上具有差异的像。另外，反射膜160可以选择性反射特定的颜色。由此，能够形成具有颜色的像。另外，在光偏转部30E的各自中，反射膜160选择性反射的光的颜色根据对应的像的位置可以相互不同。由此，能够形成具有多个颜色的像。此外，能够将导光板70及光学部件170看作一个导光板。该情况下，多个光偏转部30设置于导光板70的内部。
图8(c)是示意性表示作为光偏转部30的变形例的光偏转部30F的剖面图。在导光板70的背面72，在与立体像6的“A”文字对应的区域设置有光学部件190。光学部件190在与背面72相接的面的相反侧的面具有多个反射面。入射到光学部件190的光通过多个反射面偏转，成为从射出面71射出通过立体像6的各部位的光束。
图9、图10(a)、图10(b)及图10(c)是说明形成作为光偏转部30A的变形例的光偏转部30G的方法的图。光偏转部30G由菲涅尔透镜的一部分提供。
在导光板70的背面72以光偏转部30单位设有形成菲涅尔透镜的光学面。图10(a)及图10(b)表示在光偏转部30中的一个光偏转部30G上形成有菲涅尔透镜的状态。光偏转部30的各自的菲涅尔透镜偏转在导光板70内导光的光，以通过包含立体像6的面200的光束从射出面71射出的方式形成。
接着，如图10(c)所示，在导光板70的背面72侧，在与立体像6的“A”字对应的区域以外的区域形成有防反射膜210。例如，通过在与“A”文字对应的区域以外的区域印刷黑涂料，可以形成防反射膜210。由此，仅入射到与“A”字对应的菲涅尔透镜的一部分的区域的光实际上被偏转，成为通过立体像6的位置的光束，从射出面71射出。在导光板70形成菲涅尔透镜的光学面后，通过印刷黑涂料，能够形成光偏转部30，因此，光偏转部的制造变得容易。
图11示意性表示作为显示装置10的变形例的显示装置10A的一例。显示装置10A在射出面71的相反侧的空间疑似投影立体像。在此，提取形成位于与射出面平行71的面240内的立体像的情况进行说明。
图11中表示属于相互不同的光偏转部30的反射面42a及反射面42b。图11的边61A是形成立体像的一条线。例如，边61A与立体像6的边61对应。
入射到反射面42a的光根据入射到反射面42a的位置以不同的角度被偏转从射出面71射出。具体而言，反射面42a使朝向边61A相对于反射面42a对称的边66的位置的光从射出面71射出。例如，反射面42a向沿着连结边62的y轴负侧的端点和光的入射点的线的方向反射入射的光。另外，反射面42a向沿着连结边62的y轴正侧的端点和光的入射点的线的方向反射入射的光。这样，反射面42a能够提供连结边61A上的任意的点和反射面42a的方向的光束。由此，反射面42a能够提供与从边61A产生的光束同样的光束。反射面42b也同样，能够提供连结边61A上的点和反射面42b的方向的光束。这样，在形成射出面71的相反侧的空间的像的情况下，以射出光朝向像相对于光偏转部形成点对称的位置的方式形成光偏转部的反射面即可。在背面72侧的空间形成立体像的情况也与在射出面71侧的空间形成立体像6的情况同样，通过来自射出与背面72侧的立体像对应的强度分布的光的三个以上的光偏转部的光，形成从背面72侧的立体像发散的方向的光。这样，根据显示装置10A，通过来自二维配置的多个光偏转部的光束的汇集，在观察者侧的空间能够提供从背面72侧的立体像发散的方向的光束。
以上，提取显示装置10及显示装置10A提供形成于与射出面平行71的面内的立体像的情况进行了说明。但是，形成立体像的位置不限于与射出面平行71的面内。
另外，如上述，光偏转部30在xy面内排列成矩阵状。例如，光偏转部30在x轴方向以等间距设置，并且在y轴方向也以等间距设置。光偏转部30的x轴方向的间距即可以与y轴方向的间距相同，也可以不同。光偏转部30的x轴方向的间距可以比y轴方向的间距小。在使光偏转部30的x轴方向的间距比y轴方向的间距小的情况下，提高x轴方向的形成立体像6的点的密度。因此，形成立体像6的多个点在x轴方向相连，如线那样易被识别。由此，观察者能够容易识别线的两端，因此，容易识别立体像6的形状。
另外，光偏转部30的间距在xy面内也可以不同。在xy面内通过使光偏转部30的间距不同，能够针对每个区域调节立体像6的清晰度。另外，光偏转部30也可以不是周期性设置。光偏转部30可以在xy面内随机设置。此外，为了通过观察者识别出显示装置10为透明的情况，光学元件31的图形密度优选为50％以下。光学元件31的图形密度优选为10％以下。
图12(a)示意性表示以条纹状设置光偏转部30的配置例。在该配置例中，光偏转部30在x轴方向及y轴方向排列设置，光偏转部30的x轴方向的间距比光偏转部30的y方向的间距小。
图12(b)示意性表示锯齿状设置光偏转部30的配置例。例如，将x轴方向作为“行”的情况下，各行的光偏转部30的间距相同。在与y轴方向邻接的光偏转部30的行之间，光偏转部30移动x轴方向的位置而设置。例如，邻接的行之间的光偏转部30的x轴方向的移动量是行方向的光偏转部30的间距的一半。
图13示意性表示光学元件31的形状的其它例子。图13(a)表示光学元件31的立体图。图13(b)表示在xy面上投影反射面40的情况。在xy面上投影反射面40的情况下，划定反射面40的外形的y轴正方向的外形线及y轴负方向的外形线具有同心圆的圆弧。此外，有时将在xy面上投影的反射面40的y轴负侧的外形线称为前侧外形线，将y轴正方向的外形线称为后侧外形线。反射面40的前侧外形线及后侧外形线是同心圆的圆弧。
利用平行于zy面的平面切断图13(a)及图13(b)所示的光学元件31的情况下，与反射面40的交线为直线。但是，前侧外形线及后侧外形线是曲线，因此，图13的反射面40是曲面。因此，通过一个反射面40能够提供用于形成像的至少一部分的线或面的光。
图14示意性表示xy面内的光学元件31的配置例。图14(a)表示在光偏转部30中多个光学元件31沿y轴方向排列设置的配置例。图14(b)表示作为图14(a)的变形例，在沿着y轴方向依次观察在y轴方向排列的光学元件31的情况下，在x轴方向每移动一定量而设置的配置例。图14(c)表示在x轴方向作为一个光学元件31连续设置的配置例。图14(c)是连接与x轴方向相邻的光学元件的端部作为一个光学元件设置的例子。图14(c)中用虚线表示的位置与相邻的光学元件的x轴方向的端部对应。
图15示意性表示光学元件31的反射面的形状的其它的例子。图15(a)及图15(b)表示在xy面内投影的反射面40的形状。图15(a)所示的反射面40具有前侧外形线及后侧前侧外形线为第一曲率的同心圆的圆弧的反射面部分和前侧外形线及后侧前侧外形线为第二曲率的同心圆的圆弧的反射面部分在x轴方向连续的形状。图15(b)所示的反射面40分割前侧外形线及后侧前侧外形线是同心圆的圆弧的反射面，与多个部分分开设置。
图16示意性表示光学元件31的反射面的形状的其它的例子。图16(a)表示光学元件31的立体图。图16(b)表示在xy面上投影光学元件31的反射面40的情况。光学元件31由法线方向相互不同的三个平面形成。在xy面上投影反射面40的情况下，前侧外形线及后侧前侧外形线分别由延伸方向不同的三个折线形成。图16所示的反射面40是平面，因此，入射到各反射面40的光朝向相互不同的三个方向。因此，图16所示的光学元件31能够提供用于形成像的一部分的3点的光。
图17示意性表示光学元件31的反射面的形状的其它的例子。图17(a)及图17(b)所示的光学元件31的反射面40与图13(a)所示的光学元件31不同，反射面40的z轴正侧的缘部的z轴方向的高度不同。在xz面上投影反射面40的情况下，z轴正侧的缘部在x轴方向连续变化。利用平行于yz平面的面切断反射面40的情况的反射面40的直线的长度沿着x轴方向变化。因此，反射面40产生的反射光的强度沿着x轴方向变化。因此，根据图17(a)及图17(b)所示的光学元件31，能够提供用于形成亮度在x方向变化的线的像的光。
图17(c)示意性表示xy面内的光学元件31的配置例。光学元件31包含分别具有前侧外形线及后侧前侧外形线是同心圆的圆弧的曲面的反射面(例如，反射面41a)的多个光学元件、和具有平面的反射面(例如，反射面41b)的光学元件。具有平面的反射面的光学元件与具有曲面的反射面相比，以每单位面积计能够提供较高的强度的反射光。因此，根据图17(c)所示的光学元件的配置，仅从平面的反射面射出的方向光的强度提高。由此，能够提供用于形成具有亮度较高的点的像的光。根据图17(a)、图17(b)及图17(c)所示的光学元件31，能够将入射的光扩展为强度分布在角度方向连续或阶梯地变化的光，并使其从射出面71射出。
图18是说明由反射面40的面积产生的射出光量的不同的图。图18(a)表示在xy平面上投影反射面40的情况的形状。图18(a)所示的三个反射面外形线的曲率相互不同，y轴方向的长度相互不同。y轴方向的长度与平行于yz平面的面和反射面40相交的直线的长度成比例。平行于yz平面的面和反射面40的交线的直线的长度越长，射出光量越大。如图18(a)所示，如果将成为基准的反射面产生的射出光量设为1，则从交线的长度为2倍的反射面得到2倍的射出光量，像的对应的部位的亮度也为2倍。另外，从交线的长度为4倍的反射面得到4倍的射出光量，像的对应的部位的亮度也为4倍。这样，通过具有交线的长度不同的反射面的光学元件，针对像的每个区域可调节亮度。通常，如果使用交线的长度为n种的多个光学元件，则至少可进行n灰度的灰度显示。交线的长度为任意的基数(例如，2)的幂的n种的多个光学元件组合，可进行2n灰度的灰度显示。在此，n是2以上的任意的正的数。如图18所示，通过使用面积不同的反射面40，通过将入射的光扩展为与像的位置对应灰度连续或阶梯性变化的光，并使其从射出面71射出。此外，通过使用能够进行灰度显示的多个导光板，向各导光板入射相互不同的颜色(例如，红、蓝及绿三色)的光，还可以进行彩色显示。
图18(b)表示组合交线的长度不同的多个反射面，调节射出光量的情况的配置例。例如，通过组合射出光量为1的反射面和射出光量为2的反射面，能够使射出光量变为3。光从该反射面朝向像相同的位置或附近的位置射出，从而能够使像对应的部分的亮度变为3倍。如图18(a)及图18(b)所示，组合交线的长度为3种的光学元件，可进行8灰度的灰度显示。
图18(c)表示从反射面40的z方向正侧的缘部下垂到xy面内的垂线的高度h。通过使反射面的高度h不同，还能够使射出光量不同。
此外，在显示装置10中，通过具有透镜51的入射光调节部50能够得到光的扩展角小的入射光。不具备入射光调节部50，也可以使用射出满足上述的光的扩展角的光的光源。作为该光源可以使用激光二极管等激光光源。另外，将一个LED21作为光源使用，通过将来自一个LED21的光扩展为放射状，可得到满足上述的光的扩展角的光。通过缩小LED21的射出开口，可以得到满足上述的光的扩展角的光。另外，也可以使具有与导光板70的端面73对向的射出面的导光板介于LED等单一光源和端面73之间，向端面73入射来自该导光板的射出光。
图19示意性表示作为入射光调节部50的变形例的导光板53及透镜51。来自LED21的光实际上通过透镜51在与沿着x轴方向的方向被平行化，入射到导光板53。导光板53在沿着x轴的方式传播入射的光。导光板53的射出面与端面73对向设置。导光板53传播的光通过形成于导光板53的射出面的相反侧的面的一部分的多个反射面进行反射，从导光板53的射出面在xy面内射出实际上平行的光束。由此，从端面73入射沿着y轴方向的平行光束，入射到导光板70。由此，导光板70能够在xy面内及yz面内传播扩展角小的光。
此外，在以上的说明中，说明了为了减小导光板70内的xy面内及yz面内的光的扩展角而使用与y轴方向大体平行的光作为入射光的结构。作为用于减小xy面内及yz面内的光的扩展角的其它的结构，也可以使用包含一个实质上的点光源的光源20、减小来自该点光源的光的yz面内的光的扩展的入射光调节部50。该情况下，作为入射光调节部50，可以使用在yz面内具有向y轴正方向及y轴负方向的至少一方突出的形状的圆柱体的平凸透镜。
图20与立体像6B一起示意性表示作为显示装置10的变形例的显示装置10B的一例。图21是显示装置10B的xy面内的平面图。显示装置10B在平行于xz面的面300上投影立体像6B。
与显示装置10比较，显示装置10B在导光板70内传播的光的yz面内的扩展(展宽)大。如后述，入射光调节部50B与入射光调节部50同样，减小来自光源20的光的xy面内的扩展角。但是，入射光调节部50B不减小来自光源20的光的yz面内的扩展角。入射光调节部50B实际上不影响来自光源20的光的yz面内的扩展角。例如，入射光调节部50B具有的透镜51B可以是在xy面内具有曲率，在yz面内实际上没有曲率的凸状的圆柱体透镜。透镜51是圆柱体两凸透镜。对于入射到导光板70的光的扩展角，在yz面内投影的情况的光的扩展角比在xy面内投影的情况的光的扩展角大。在xy面内投影通过导光板70引导的光的情况的光的扩展角可以是5°以下。xy面内的光的扩展角可以优选小于1°。此外，作为用于减小导光板70内的xy面内的光的扩展角的其它的结构，也可以应用LED等一个光源作为光源20，应用在x轴方向具有比规定宽度小的开口的掩模作为入射光调节部50B。
显示装置10B具有包含光偏转部组330a、光偏转部组330b及光偏转部组330c的多个光偏转部组。光偏转部组330具有沿着平行于x轴的方向设置的多个光偏转部。例如，光偏转部组330a具有包含光偏转部30Ba的多个光偏转部30。另外，光偏转部组330b具有包含光偏转部30Bb的多个光偏转部。另外，光偏转部组330c具有包含光偏转部30Bc的多个光偏转部。
光偏转部30Ba对入射的光进行偏转，沿平行于xy面内的方向扩展，且使其从射出面71射出。通过光偏转部30Ba从射出面71射出的光束实际上通过线与面300交叉。如图20及图21所示，通过光偏转部30Ba从射出面71射出两个光束。射出的两个光束在面300和线351及线352交叉。如图21所示，含于光偏转部组330a的任何光偏转部均与光偏转部30Ba同样，使在在面300和线351及线352交叉的光束从射出面71射出。线351及线352实际上在平行于xy面的面内，形成立体像6B的一部分。这样，通过来自属于光偏转部组330a的多个光偏转部30的光，形成线351及线352的像。此外，形成线351及线352的像的光通过沿着x轴方向设置于不同的位置的至少两个光偏转部30可以提供。即，属于光偏转部组330a的多个光偏转部30的各自将入射到多个光偏转部30的各自的光在与射出面平行71的面内沿x轴方向扩展为与线351及线352的像对应的强度分布的光，并使其从射出面71射出。由此，来自属于光偏转部组330a，沿着x轴方向配置的多个光偏转部30的光变为成像为线351及线352的像的光。
光偏转部30Bb对入射的光进行偏转，沿平行于xy面内的方向扩展，使三个光束从射出面71射出。从射出面71射出的三个光束在面300和线361、线362及线363交叉。含于光偏转部组330b的任何光偏转部均与光偏转部30Bb同样，使在面300和线361、线362及线363交叉的光束从射出面71射出。这样，属于光偏转部组330b的多个光偏转部30的各自将入射到多个光偏转部30的各自的光在与射出面平行71的面内沿x轴方向扩展为与线361、线362及线363的像对应的强度分布的光，使其从射出面71射出。由此，来自属于光偏转部组330b，沿着x轴方向配置的多个光偏转部30的光变为成像为线361、线362及线363的像的光。此外，线361、线362及线363实际上在平行于xy面的面内，形成立体像6B的一部分。线361、线362及线363、和线351及线352在面300内z轴方向的位置不同。
另外，光偏转部30Bc对入射的光进行偏转，沿平行于xy面内的方向扩展，使三个光束从射出面71射出。从射出面71射出的两个光束在面300和线371及线372交叉。含于光偏转部组330c的任何光偏转部均与光偏转部30Bc同样，使在面300和线371及线372交叉的光束从射出面71射出。这样，属于光偏转部组330c的多个光偏转部30的各自将入射到多个光偏转部30的各自的光在与射出面平行71的面内沿x轴方向扩展为与线371及线372的像对应的强度分布的光，使其从射出面71射出。由此，来自属于光偏转部组330c沿着x轴方向配置的多个光偏转部30的光变为成像为线371及线372的像的光。此外，线371及线372实际上在平行于xy面的面内，形成立体像6B的一部分。线371及线372、线351及线352在面300内z轴方向的位置不同。另外，线371及线372、线361、线362及线363在面300内z轴方向的位置不同。
这样，根据显示装置10B，通过来自以二维的方式配置的多个光偏转部的光束的汇集，在观察者侧的空间能够提供从像6B发散的光束。因此，观察者从沿着x轴方向的大的位置范围能够识别立体像6B。
图22示意性表示通过显示装置10B投影的面300内的立体像6B。这样，来自显示装置10B具有的多个光偏转元件组的光束在立体像6B形成的面300内，形成在z轴方向位置相互不同的多条线。在面300内通过来自多个光偏转元件组的光束产生的多条线形成立体像6B。
此外，在显示装置10B中，也与显示装置10同样，即可以周期性设置光偏转部30，也可以不按周期性设置。另外，为了使立体像6B内的亮度不同，可以针对每个区域使光偏转部30的x轴方向的间距不同。此外，作为调节亮度的其它的方法也可以针对每个区域使光偏转部30的光学面的面积不同。例如，通过使光偏转部30具有的光学面的高度及长度的至少一方不同，可以针对每个区域调节亮度。通过使显示装置10B具有8灰度的亮度差，可进行黑白或单一颜色的8灰度显示。另外，使用能够进行8灰度的灰度显示的三个导光板，向各导光板入射相互不同的颜色(例如，红、蓝及绿)的光，也能够进行全彩色显示。
此外，通过一个光偏转部组330形成的像的亮度与来自从所形成的像的位置在xz面内存在于单位角度的范围内的光偏转部30的光量成比例。如果从各光偏转部30射出的光量相同，则所形成的像的亮度与存在于单位角度的范围内的光偏转部30的数量成比例。因此，在形成亮度为一定的像的情况下，光偏转部30的x轴方向的间距优选与各光偏转部30对应的像的位置和导光板70之间的z轴方向的距离越长而越大。例如，优选属于与线351及线352对应的光偏转部组330a的光偏转部30的间距比属于与距线351及线352与导光板70更近的位置的线对应的光偏转部组330(例如，光偏转部组330b、光偏转部组330c等)的光偏转部30的间距大。属于光偏转部组330的各自的属于光偏转部组330的光偏转部30的间距例如与来自各光偏转部30的光形成的线的位置和导光板70之间的z轴方向的距离可以成比例。由此，从所形成的像的位置观察，能够使存在于单位角度的范围内的光偏转部30的数量相同，因此，能够抑制根据像的z轴方向的位置而光强度之差变大的情况。
图23示意性表示在xy面投影光偏转部30Bb的光学面的形状。光偏转部30Bb具有含有圆弧状的外形线的光学面380a及光学面380b。光学面380a及光学面380b在xy面内扩展入射的光。光学面380a和光学面380b之间分离设置。光学面380a和光学面380b分离的区域与立体像6B的像的线不存在的部分对应。
此外，也可以连结光学面380a和光学面380b而设置。光学面380a的外形线的曲率与光学面380b的外形线的曲率也可以不同。另外，例如，立体像6B的亮度沿着x轴方向不同的情况下，也可以使光学面380与yz面的交线的长度沿x轴方向不同。例如，也可以使光学面380的高度不同。另外，也可以具有多个形成相同的线的光学面380。
在通过如图22所示连续的线的集合形成面状的像的情况下，如图23所示，通过使用具有含有曲面的反射面的光学面380的光学要素，以更小数的光学要素可提供用于形成面状的像的光。
图24(a)示意性表示在xy面投影光偏转部30Bb的变形例具有的光学要素的光学面的形状。图24(b)通过本变形例示意性表示被投影的面300内的立体像350。本变形例具有平面状的四个光学面360a、光学面360b、光学面360c及光学面360d。光学面360a、光学面360b、光学面360c及光学面360d由直线状的棱镜提供。各光学面360以线和导光板70的背面72交叉。
各光学面360反射入射的光。各光学面360是平面，因此，通过各光学面360反射的光实际上以点和面300交叉。具体而言，来自光学面360a的光实际上在点370a和面300交叉。来自光学面360b的光实际上在点370b和面300交叉。来自光学面360c的光实际上在点370c和面300交叉。来自光学面360d的光实际上在点370d和面300交叉。这样，来自各光学面360的光在面300交叉的点370相互不同。根据本变形例，构成形成立体像6B的轮廓线的多个点的光束从射出面71射出。
此外，在本变形例，沿着x轴方向连结设置四个光学面360。因此，该光学要素和xy面的交线为折线。如图24(a)及图24(b)所示，为了形成任意的线的像，需要在各光偏转部30内平面形状的多个反射面的集合。
此外，也可以连结设置光学面360。也可以连结设置光学面360的一部分，也可以分开设置全部光学面360。例如，如图24(b)在提供形成4点的光学要素的情况下，可以分开设置连结三个光学面360的光学要素、具有一个光学面360的光学要素。其它的例子中，可以分开设置连结两个光学面360的光学要素、具有两个光学面360的光学要素。在其它的例子中，可以相互分开设置连结两个光学面360的光学要素、具有一个光学面360的光学要素、具有一个光学面360的光学要素。
图25(a)示意性表示在xy面投影光偏转部30Bb的变形例具有的光学要素的光学面的形状。图25(b)通过本变形例示意性表示被投影的面300内的立体像400。本变形例除与图23等关联说明的光偏转部30Bb的结构外，还具有与图24(a)关联说明的四个光学面360的结构。根据本变形例，立体像除了立体像6B外，还能够形成立体像6B的轮廓线。因此，能够强调立体像6B的轮廓。由此，观察者能够明确地识别立体像6B的形状。
图25(c)示意性表示在xy面投影光偏转部30Bb的变形例的形状。图25(c)相当于在图25(a)中使直线状的棱镜的光学面360向圆弧状棱镜的光学面380的端部移动的情况。具体而言，在光学面380a的x轴方向负侧的端部设置有光学面360a。在光学面380a的x轴方向正侧的端部设置有光学面360b。另外，在光学面380b的x轴方向负侧的端部设置有光学面360c。在光学面380b的x轴方向正侧的端部设置有光学面360d。这样，在沿着x轴的方向，承担立体像的轮廓线的形成的光学面360位于各光学面380的两端。此外，本变形例中，连结光学面380的端部和光学面360的端部，但也可以分开设置光学面380的端部和光学面360的端部。
图26(a)示意性表示在光学面380产生的塌边440。塌边440是在导光板70上制作光学面380的情况下产生。一般，塌边产生的面的朝向、未产生塌边的面的朝向之差增大时，导光板70引导的光的扩展角往往增大。
如图26(a)所示，光学面380的外形线在xy面内具有圆弧形状，曲率中心与光学面380相比处于光源20侧。因此，在光学面380产生的塌边440的面的法线方向450和在光学面380未产生塌边的面的法线方向460之差减小。
图26(b)示意性表示来自光学面380的光束的x方向的强度分布。如图26(b)所示，在光学面380上来自未产生塌边的部分的光束的分布470、和来自塌边440的光束的分布480大部分重叠。因此，塌边440对来自光学面380的光束的扩展带来的影响小。
图26(c)中示意性表示外形线的曲率中心与光学面相比处于光源20的相反侧的光学面382。该情况下，产生塌边442的面的法线452的方向、和在光学面382未产生塌边442的面的法线462的方向之差增大。
图26(d)示意性表示来自光学面380的光束的x方向的强度分布。如图26(d)所示，来自塌边442的光束的分布482的一部分与来自在光学面380未产生塌边的部分的光束的分布472相比靠外。因此，塌边442对来自光学面380的光束的扩展带来的影响大。如以上说明，优选光学面380的曲率中心与光学面380相比处于光源20侧。
图27示意性表示作为显示装置10B的变形例的显示装置10C的一例。显示装置10C疑似在射出面71的相反侧的空间投影立体像。在此，提取说明形成位于与射出面71正交的面500内的立体像的情况。
显示装置10C具有包含光偏转部组330Ca、光偏转部组330Cb及光偏转部组330Cc的多个光偏转元件组。
光偏转部30Ca对入射的光进行偏转，并在平行于xy面内的方向扩展，使两个光束从射出面71射出。通过光偏转部30Ca从射出面71射出的光束的一方是连结面500的线551上的点和光偏转部30Ca的方向的光束。通过光偏转部30Ca从射出面71射出的光束的另一方是连结面500的线552上的点和光偏转部30Ca的方向的光束。与光偏转部30Ca同样，包含于光偏转部组330Ca的任何光偏转部均使连结面500的线551上的点和各光偏转部30的方向的光束、和连结面500的线552上的点和各光偏转部30的方向的光束从射出面71射出。线551及线552实际上在平行于xy面的面内，形成立体像6C的一部分。这样，属于光偏转部组330Ca的多个光偏转部30的各自将入射到多个光偏转部30的各自的光在与射出面平行71的面内沿x轴方向扩展为与线551及线552的像对应的强度分布的光，使其从射出面71射出。由此，来自属于光偏转部组330Ca沿着x轴方向配置的多个光偏转部30的光为从线551及线552的像发散的方向的光。
光偏转部30Cb对入射的光进行偏转，并在平行于xy面内的方向扩展使三个光束从射出面71射出。从射出面71射出的三个光束是连结面500的线561上的点和光偏转部30Cb的方向的光束，连结面500的线562上的点和光偏转部30Cb的方向的光束及连续面500的线563上的点和光偏转部30Cb的方向的光束。与光偏转部30Cb同样，包含于光偏转部组330Cb的任何的光偏转部均使连结面500的线561上的点和各光偏转部30的方向的光束、连结面500的线562上的点和各光偏转部30的方向的光束、连续面500的线563上的点和各光偏转部30的方向的光束从射出面71射出。线561、线562及线563实际上在平行于xy面的面内，形成立体像6C的一部分。这样，属于光偏转部组330Cb的多个光偏转部30的各自将入射到多个光偏转部30的各自的光在与射出面平行71的面内沿x轴方向扩展为与线561、线562及线563的像对应的强度分布的光，使其从射出面71射出。由此，来自属于光偏转部组330Cb沿着x轴方向配置的多个光偏转部30的光成为从线561、线562及线563的像发散的方向的光。
光偏转部30Cc对入射的光进行偏转，并在平行于xy面内的方向扩展使两个光束从射出面71射出。通过光偏转部30Cc从射出面71射出的两个光束是连结面500的线571上的点和光偏转部30Cc的方向的光束及连结面500的线572上的点和光偏转部30Cc的方向的光束。与光偏转部30Cc同样，包含于光偏转部组330Cc的任何光偏转部均使连结面500的线571上的点和各光偏转部30的方向的光束、和连结面500的线572上的点和各光偏转部30的方向的光束从射出面71射出。线571及线572实际上在平行于xy面的面内，形成立体像6C的一部分。这样，属于光偏转部组330Cc的多个光偏转部30的各自将入射到多个光偏转部30的各自的光在与射出面平行71的面内沿x轴方向扩展为与线571及线572的像对应的强度分布的光，使其从射出面71射出。由此，来自属于光偏转部组330Ca沿着x轴方向配置的多个光偏转部30的光为从线571及线572的像发散的方向的光。
这样，根据显示装置10C，通过来自以二维方式配置的多个光偏转部的光束的汇集，在观察者侧的空间能够提供从像6C发散的方向的光束。此外，在显示装置10C中，形成有立体像6C的位置是射出面71的相反侧，形成立体像6C的面500与从射出面71射出的光束不交叉。但是，显示装置10B也与显示装置10C同样，各光偏转部30使从射出面71射出的光束是连结形成立体像的线上的点和光偏转部30连结的方向的光束。因此，在显示装置10C中能够应用与显示装置10B相联的上述的项目同样的项目。因此，省略对显示装置10C的详细的说明。
与图20～图27相关，提取说明了形成于与射出面71正交的面内的立体像。但是，形成立体像的位置不限于与射出面71正交的面内。形成立体像的位置只要不是与射出面平行71的面内，也可以处在任何的位置。
另外，如上述，光偏转部30在xy面内排列成矩阵状。例如，光偏转部30在x轴方向以等间距设置，并且在y轴方向也以等间距设置。在此，光偏转部30的x轴方向的间距即可以与y轴方向的间距相同，也可以不同。光偏转部30的x轴方向的间距可以比y轴方向的间距小。在使光偏转部30的x轴方向的间距比y轴方向的间距小的情况下，提高形成x轴方向的立体像6的点的密度。因此，形成立体像6的点如在x轴方向相连的线易被识别。由此，观察者能够容易识别线的两端，因此，容易识别立体像6的形状。
另外，光偏转部30的间距在xy面内也可以不同。通过使光偏转部30的间距在xy面内不同，能够针对每个区域调节立体像6的清晰度。另外，光偏转部30也可以不以周期性设置。光偏转部30在xy面内可以随机设置。
图28(a)是作为显示装置10B的变形例的显示装置10D的xy平面图的一例。显示装置10D在具备含有与端面73一体形成的多个透镜51D的入射光调节部50D的点，与显示装置10B不同。透镜51D是在xy面内从端面73向y轴负方向突出的凸部。
图28(b)是在显示装置10B代替透镜51B而使用作为圆柱体的平凸透镜的透镜51BA的图。透镜51BA在xy面内具有向y轴正方向突出的形状。此外，代替透镜51B，也可以使用在xy面内具有向y轴负方向突出的形状的圆柱体的平凸透镜。
另外，在以上的说明中，作为具有光偏转部30的功能的光学面，例示了通过直线棱镜或圆弧形的棱镜提供的光学面、或形成菲涅尔透镜的光学面。除此之外，作为具有光偏转部30的功能的光学面，也能够应用衍射格栅等衍射面。这些光学面均相对于射出面71倾斜。作为光偏转部30应用衍射面的情况下，衍射面即可以设置于背面72，也可以设置于射出面71。另外，除反射、衍射外，也可以使用通过折射使来自光源的光偏转的光学面。图29(a)示意性表示作为光偏转部30的一部分具有折射面43的显示装置10E的yz剖面的一例。图29(b)示意性表示作为光偏转部30的一部分具有折射面44的显示装置10F的yz剖面的一例。如图29(a)及图29(b)所示，折射面43设置于射出面71。
根据以上说明的显示装置10或显示装置10的变形例，以二维的方式设置于平行于导光板70的射出面的面内的多个光偏转部的各自提供形成立体像内的多个部位的像的光。因此，能够视觉识别立体像的范围扩大。另外，能够不是以点而是以面形成立体像的至少一部分。
以上，使用实施方式说明了本发明，但本发明的技术范围不限定于上述实施方式所记载的范围。对于本领域技术人员来说可知，可以对上述实施方式施加多种变更或改进。由本发明请求的范围记载可知，这种施加了变更或改进的方式也包含于本发明的技术范围。
应注意的是，本发明请求的范围、说明书及附图中所示的装置、系统、程序及方法的动作、顺序、步骤、及阶段等各处理的执行顺序只要没有特别明确指出“更前”、“之前”等或者在后面的处理中使用前面处理的输出，就可以以任意顺序实现。关于本发明请求的范围、说明书及附图中的动作流程，为方便起见，即使使用“首先”、“然后”等进行了说明，也并不意味着必须按照该顺序实施。
符号说明
6像
10显示装置
20光源
21LED
30光偏转部
31光学元件
40、41、42反射面
43、44折射面
50入射光调节部
51透镜
53导光板
61、62、63、64、65、66边
70导光板
71射出面
72背面
73、74、75、76端面
110防反射膜
120反射面
140光学部件
160反射膜
170、190光学部件
200、240、300、500面
210防反射膜
330光偏转部组
350立体像
351、352、361、362、363、371、372、551、552、561、562、563、571、572线
360光学面
370点
380、382光学面
400立体像
440、442塌边
450、460法线方向
470、472、480、482分布

Claims (14)

1.一种光学设备，其具备：
一个导光板，其在与射出面平行的面内传播来自光源的光；
多个光偏转部，其以二维的方式配置在与所述射出面平行的面内，分别对在所述导光板内传播的光进行偏转，使形成空间上的像的光从所述射出面射出，
所述多个光偏转部的各自使入射到所述多个光偏转部的各自的光扩展为在与所述射出面平行的面内与所述导光板的导光方向正交的方向具有与所述像对应的强度分布的光，并使其从所述射出面射出，由此，通过来自沿着与所述导光方向正交的方向配置的所述多个光偏转部的光的汇集，形成从所述像发散的方向的光。
2.一种光学设备，其具备：
一个导光板，其在与射出面平行的面内传播来自光源的光；
多个光偏转部，其以二维的方式配置在与所述射出面平行的面内，分别对在所述导光板内传播的光进行偏转，使形成空间上的像的光从所述射出面射出，
所述多个光偏转部的各自将入射到所述多个光偏转部的各自的光以二维的方式扩展为与所述像对应的强度分布的光，并使其从所述射出面射出，由此，通过来自不在同一直线上的三个以上的光偏转部的光的汇集，形成从所述像发散的方向的光。
3.如权利要求1或2所述的光学设备，其中，
所述多个光偏转部的各自具有设置在所述导光板的表面或内部，使其进行反射、折射或衍射，且相对于所述射出面倾斜的偏转面的一个或多个集合。
4.如权利要求3所述的光学设备，其中，
所述偏转面的至少一个具有朝向不同的方向的多个平面或曲面。
5.如权利要求3所述的光学设备，其中，
所述偏转面中的至少一个在与所述射出面平行的面上投影的情况下，具有沿与所述导光板的导光方向正交的方向延伸的折线或曲线的形状。
6.如权利要求1或2所述的光学设备，其中，
所述多个光偏转部的至少一部分在与所述射出面平行的面投影的情况下，具有以线形状延伸的多个偏转面。
7.如权利要求1或2所述的光学设备，其中，
所述多个光偏转部中的至少一部分在与所述射出面平行的面上投影的情况下，具有以曲线的形状延伸的多个偏转面和直线形状的一个以上的偏转面。
8.如权利要求1或2所述的光学设备，其中，
所述多个光偏转部中的至少一部分具有配置在与所述像对应的位置的形成菲涅尔透镜的一部分的偏转面。
9.如权利要求1或2所述的光学设备，其中，
所述多个光偏转部中的至少一部分在与所述射出面平行的面上投影的情况下，具有一个以上的偏转面，该一个以上的偏转面具有沿着一圆弧的形状。
10.如权利要求1或2所述的光学设备，其中，
在所述导光板的所述射出面或者所述射出面的相反侧的面上，实际上同样地形成有将入射的光在包含所述像的范围扩展并使其从所述射出面射出的多个偏转面，
所述光学设备还具备光反射材料，该光反射材料设置在同样地设置的所述多个偏转面中的一部分的偏转面上，
通过同样地形成的所述多个偏转面中的、设置有所述光反射材料的偏转面，形成所述多个光偏转部中的至少一部分。
11.如权利要求1或2所述的光学设备，其中，
还具备光学部件，该光学部件配设在所述射出面或所述射出面的相反侧的面上，并具有所述多个光偏转部中的至少一部分的光偏转部。
12.如权利要求1或2所述的光学设备，其中，
在所述导光板的所述射出面或所述射出面的相反侧的面上，实际上同样地形成有将入射的光在包含所述像的范围扩展并使其从所述射出面射出的多个偏转面，
所述光学设备还具备光学部件，该光学部件具有与所述导光板的折射率实际上相同的折射率，并具有与同样地设置的所述多个偏转面中的一部分的偏转面相接的面，
通过同样地设置的所述多个偏转面中的、与所述光学部件的面不相接的偏转面，形成所述多个光偏转部中的至少一部分。
13.如权利要求1或2所述的光学设备，其中，
所述多个光偏转部中的至少一部分在与所述射出面平行的面上投影的情况下，具有沿着在所述光源侧具有曲率中心的圆弧的形状的偏转面。
14.如权利要求1或2所述的光学设备，其中，
还具备所述光源。
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