CN109313349A - 光设备以及立体显示方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种使立体感容易视觉辨认的光设备以及立体显示方法。光设备(1A)具备：导光板(10)，其对从光源(2)入射的光进行引导而使其从出射面(12)出射；多个光路偏转部(20)，其配置于导光板(10)，通过使被引导的光发生光路偏转地出射从而使图像在空间上成像。光路偏转部(20)具备通过使被引导的光发生光路偏转地出射从而在空间上使面图像(FI)成像的面图像用光路偏转部组(21)和通过使被引导的光发生光路偏转地出射从而使轮廓图像(BI)在空间上成像的轮廓图像用光路偏转部组(24)。

Description

光设备以及立体显示方法
技术领域
本发明涉及显示立体图像的光设备以及立体显示方法。
背景技术
以往，作为显示立体图像的光设备，例如，已知专利文献1所公开的图像显示装置。
上述专利文献1所公开的图像显示装置100如图30(a)所示，包括：导光板110；光源101，其设置于导光板110的端部；左眼用显示图案111a,112a,113a，其具有在导光板110的背面形成的多个第一棱镜；右眼用显示图案111b,112b,113b，其具有在导光板110的背面形成的多个第二棱镜。如图30(b)所示，上述左眼用显示图案111a通过多个第一棱镜P1形成二维的面“A”，右眼用显示图案111b通过多个第二棱镜P2形成二维的面“A”。
根据该结构，通过使来自光源101的光在多个第一棱镜和第二棱镜反射而在导光板110的表面侧显示左眼用图像和右眼用图像。并且，当观察者观察这些左眼用图像和右眼用图像时，如图30(c)所示，能够观察到各观察图像120从进深侧朝向眼前侧以面图像“A”、面图像“B”、面图像“C”的顺序配置的具有立体感的面图像。各观察图像120以仿佛在处于来自各左眼用图像和右眼用图像的光线的光路上的交点处浮起的方式被观测到，因此在间隔大的情况下，在更靠近观测者的一侧具有交点而更靠近眼前。因此，观测者能够以自然的状态看到立体的显示。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国公开专利公报“特开2012-118378号(2012年6月21日公开)”
专利文献2：日本国公开专利公报“特开2011-175297号(2011年9月8日公开)”
专利文献3：日本国公开专利公报“特开2008-158114号(2008年7月10日公开”
专利文献4：日本国公开专利公报“特开2001-255493号(2001年9月21日公开)”
非专利文献
非专利文献1：“産総研:空中に浮かび上がる3次元(3D)映像(产综研：在空中浮现的三维(3D)影像)”，https://www.aist.go.jp/Portals/0/resource_images/aist_j/aistinfo/aist_today/vol06_04/vol06_04_p16_19.pdf,2006.04
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在上述现有的图像显示装置100中，在空间上成像的立体图像仅由面图像构成，因此具有面图像与空间的交界不清晰而难以感受到立体感这一问题。
本发明是鉴于上述现有的问题而做出的，其目的在于提供一种使立体感容易视觉辨认的光设备以及立体显示方法。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述技术问题，本发明的一个形态中的光设备的特征在于，具备：面图像成像部，其使光出射，以使得规定形状的面图像在空间上成像；轮廓图像成像部，其使光出射，以使得光强度与该面图像不同的轮廓图像在所述面图像的外缘区域成像。
本发明的一个形态中的立体显示方法的特征在于，使规定形状的面图像在空间上成像，并且，使光强度与该面图像不同的轮廓图像在所述面图像的外缘区域成像。
发明的效果
根据本发明的一个形态，能够提供一种使立体感容易视觉辨认的光设备以及立体显示方法。
附图说明
图1是表示本发明中的光设备的一个实施方式的图，是表示光设备的结构的立体图。
图2是表示所述光设备的结构的剖视图。
图3是表示所述光设备中的用于使面图像成像的结构的立体图。
图4是表示所述光设备中的用于使面图像成像的结构的俯视图。
图5是表示由所述光设备所成像的面图像构成的立体图像的一个例子的主视图。
图6是表示为使所述面图像成像而在光设备中的导光板上形成的棱镜的一个例子的结构的立体图。
图7(a)是表示在所述光设备中的导光板上形成的棱镜的排列的一个例子的结构的立体图，图7(b)～图7(d)是表示所述棱镜的变形例的结构的立体图。
图8(a)～图8(c)是示意地表示为使所述面图像成像而在光设备中的导光板上形成的棱镜的排列例的俯视图。
图9是表示为使所述面图像成像而在光设备中的导光板上形成的棱镜的另一变形例的、作为视差图像而使面图像成像的情况下的棱镜的形状的立体图。
图10是表示所述光设备中的使线图像成像的第二光路偏转部组的结构的立体图。
图11(a)是表示所述光设备中的使线图像成像的第二光路偏转部组的结构的俯视图，图11(b)是表示所述光设备中的使线图像成像的第二光路偏转部组的变形例的结构的俯视图。
图12是表示所述光设备中的使线图像成像的第二光路偏转部组的结构的立体图。
图13是表示作为面图像用而使用第一光路偏转部组来使面图像成像，另一方面，作为轮廓图像用而使用第一光路偏转部组来使线图像成像的情况下的排列例的图。
图14是表示作为面图像用和轮廓图像用均使用第一光路偏转部组的情况下的排列例的图。
图15是表示作为面图像用和轮廓图像用均使用基于视差图像的第三光路偏转部组的情况的图。
图16(a)～图16(b)是表示由所述光设备所成像的面图像和轮廓图像构成的立体图像的立体图。
图17是表示本发明中的实施方式2的光设备的图，是表示通过所述光设备而成像的面图像和轮廓图像的主视图。
图18(a)是表示本发明中的实施方式2的光设备的变形例的图，是表示通过所述光设备而成像的面图像和轮廓图像的主视图，图18(b)是表示通过所述光设备而成像的面图像和轮廓图像的立体图。
图19(a)是表示本发明中的实施方式2的光设备的另一变形例的图，是表示通过所述光设备而成像的面图像和轮廓图像的主视图，图19(b)是表示通过所述光设备而成像的面图像和轮廓图像的光强度与位置的关系的分布图。
图20(a)是表示基于用于表示本发明中的实施方式3的光设备的比较例的光设备的结构的图，是表示设计阶段的面图像的光强度的分布的分布图，图20(b)是表示通过所述光设备而实际成像的面图像的光强度的分布图，图20(c)是表示通过所述光设备而实际成像的面图像的主视图。
图21是表示通过所述比较例的光设备而在面图像的外缘区域发生了模糊的状态的立体图。
图22(a)是表示设计阶段中的棱镜的形状的俯视图，图22(b)是表示通过所述棱镜而成像的面图像的光强度分布的分布图。
图23(a)～图23(b)是表示发生了塌边的实际成形的棱镜的俯视图，图23(c)是表示通过所述棱镜而成像的面图像的光强度分布的分布图。
图24(a)是表示本发明中的实施方式3的光设备的图，是表示在设计阶段中面图像的外缘区域的光强度比该面图像的外缘区域的内部强的状态的分布图，图24(b)是表示实际的面图像的光强度的分布的分布图，图24(c)是表示即使面图像的外缘区域模糊也能够识别到面图像的形状的状态的主视图。
图25(a)是表示本发明中的实施方式3的光设备的变形例的图，是表示针对横向和纵向的双方对强度分布进行改良的状况的立体图，图25(b)是表示针对横向和纵向的双方对强度分布进行了改良时的面图像的立体图。
图26(a)～图26(b)是表示本发明中的实施方式4的光设备的结构的图，是表示面图像中的光强度的分布在底部低的状态的分布图，图26(c)是表示所述光设备中的面图像的光强度的分布使底部的光强度增加了的状态的面图像的主视图。
图27(a)是表示所述图26(a)和图26(b)所示的光设备的第一光路偏转部组的棱镜的结构的立体图，图27(b)是表示所述图26(c)所示的光设备的第一光路偏转部组的棱镜的结构的立体图。
图28(a)是表示涂满的面图像的主视图，图28(b)和图28(c)是表示本发明中的实施方式5的光设备的结构的图，是表示附有花纹的面图像的主视图，图28(d)是表示使附有花纹的面图像与轮廓图像一起显示时的光强度分布的分布图。
图29(a)～图29(b)是表示本发明中的实施方式6的光设备的结构的图，是表示附有影的面图像的主视图。
图30(a)～(c)是表示作为现有的光设备的图像显示装置的结构的图。
具体实施方式
〔实施方式1〕
以下，基于图1至图16对本发明的一实施方式进行说明。
(光设备的结构)
基于图1和图2对本实施方式的光设备1A的结构进行说明。图1是表示本实施方式的光设备1A的结构的立体图。图2是表示光设备1A的结构的剖视图。
如图1所示，本实施方式的光设备1A作为面图像成像部和轮廓图像成像部而分别具备：光源2；导光板10，其对从光源2入射的光进行引导而使其从出射面12出射；多个光路偏转部20，其配置于导光板10，通过使被引导的光发生光路偏转地出射从而使立体图像I在空间上成像。并且，多个光路偏转部20具备通过使被引导的光发生光路偏转地出射从而使面图像FI在空间上成像的面图像用光路偏转部组21作为面图像成像部，并且具备通过使被引导的光发生光路偏转地出射从而使轮廓图像BI在空间上成像的轮廓图像用光路偏转部组24作为轮廓图像成像部。
所述光源2由多个例如发光二极管(LED)2a构成。从各发光二极管(LED)2a出射的光被入射光调节部3调整后而入射到导光板10的入射面11。需要说明的是，在本实施方式中，光源2包含多个例如发光二极管(LED)2a等，但不限于此，也可以包含单个例如发光二极管(LED)2a等。另外，单个例如发光二极管(LED)2a等也可以设置于与入射面11相对的侧面。
入射光调节部3与发光二极管(LED)2a一一对应地具备多个透镜3a。各透镜3a使沿着对应的发光二极管(LED)2a的出射光的光轴的方向的后述xy平面的光的发散变小、变大或不变。其结果是，透镜3a使来自发光二极管(LED)2a的出射光接近平行光，在导光板10的内部遍及整个区域地进行导光。被导光板10引导的光的发散角可以是5°以下，优选为不足1°。需要说明的是，作为用于使导光板10内的xy面内中的光的发散角变小的其他结构，例如，可以在入射光调节部3具有在x轴方向上具有比预定宽度小的开口的掩膜。
在这里，在本实施方式中，如图2所示，发光二极管(LED)2a的出射光的光轴相对于后述出射面12具有角度θ。例如，作为发光二极管(LED)2a的出射光的光轴与出射面12所成的窄角的角度θ为大约20°。其结果是，即使在向导光板10的入射光接近平行光的情况下，与入射光的光轴平行于y轴的情况相比，能够增加一边在出射面12和后述背面13反复反射一边在导光板10内导光的光量。因此，与入射光的光轴平行于y轴的情况相比，能够增加入射到后述光路偏转部20的光量。
导光板10由透明且折射率较高的树脂材料成形。作为形成导光板10的材料，可以使用例如聚碳酸酯树脂(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)玻璃等。
导光板10具有使来自光源2的光入射的入射面11、作为导光板10的表面的使光出射的出射面12、以及形成有光路偏转部20的背面13。
在本实施方式中，光从导光板10的出射面12出射，通过该出射的光，使立体图像I在空间中成像。立体图像I被观察者立体地识别。需要说明的是，立体图像I是指被识别成存在于与导光板10的出射面12不同的位置的像。立体图像I例如也包含在离开导光板10的出射面12的位置被识别的二维像。也就是说，立体图像I是不仅包含作为立体的形状被识别的像，还包含在与光设备1A不同的位置被识别的二维形状的像的概念。在本实施方式中，对立体图像I比出射面12位于z轴正侧的情况进行说明。不过，有时立体图像I与出射面12相比位于z轴负侧。
需要说明的是，在本实施方式的说明中，使用由x轴、y轴和z轴构成的正交坐标系。在本实施方式中，以垂直于出射面12的方向为z轴方向，并且以从背面13向出射面12的方向为z轴正方向。并且，以垂直于入射面11的方向为y轴方向，并且以从入射面11向与该入射面11相对的面图像FI的方向为为y轴正方向。而且，x轴是与入射面11正交的导光板10的侧面之间的方向，以在图1中从左侧面向右侧面的方向为x轴正方向。需要说明的是，为使说明不变得冗长，将平行于xy平面的面称作xy面，将平行于yz平面的面称作yz面，将平行于xz平面的面称作xz面。
在本实施方式的光设备1A中，在导光板10的背面13形成有通过使被导光板10引导的光发生光路偏转地出射从而使作为像的立体图像I在空间上成像的多个光路偏转部20。这多个光路偏转部20分别在xy面内二维地在互不相同的位置上例如形成为矩阵状。光路偏转部20例如由棱镜构成。
即，如前所述，在图2中，从光源2出射的光经由入射光调节部3而从导光板10的入射面11入射。入射到导光板10的光在导光板10的出射面12与背面13之间全反射而被向深处引导。并且，通过光路偏转部20，打破全反射条件，使光的光路向特定的方向偏转而从出射面12出射。
在这里，在本实施方式的光设备1A中，如图1所示，立体图像I包含在空间上成像为规定形状的面图像FI和在面图像FI的外缘区域成像的轮廓图像BI。而且，面图像FI与轮廓图像BI的光强度互不相同。
尤其是在本实施方式的光设备1A中，轮廓图像BI包括线图像LI。
以下依次对使所述面图像FI成像的面图像用光路偏转部组21即第一光路偏转部组21a、21b、21c…和使作为轮廓图像BI的线图像LI成像的轮廓图像用光路偏转部组24即第二光路偏转部组25的结构和功能进行说明。
(用于使面图像成像的结构)
首先，基于图3～图5对用于使本实施方式的光设备1A中的面图像FI成像的结构进行说明。图3是表示光设备1A中的用于使面图像FI成像的结构的立体图。图4是表示光设备1A中的用于使面图像FI成像的结构的俯视图。图5是表示由通过光设备1A成像的面图像FI构成的立体图像I的一个例子的主视图。
如图3所示，例如，考虑通过光设备1A在平行于xz面的立体图像成像面30使例如由面图像FI构成的带斜线的环形标记作为立体图像I成像。
在本实施方式的光设备1A中，优选在导光板10内传播的光的yz面内的发散大。因此，入射光调节部3不使来自光源2的光的yz面内的发散角变小。即，入射光调节部3实质上不对来自光源2的光的yz面内的发散角造成影响。
例如，入射光调节部3所具有的透镜3a可以是在xy面内具有曲率并且在yz面内实质上不具有曲率的凸状的圆柱透镜。该圆柱透镜例如两面由凸透镜构成。
在光设备1A的导光板10，在背面13形成有作为面图像用光路偏转部组21发挥作用的多个第一光路偏转部组21a、21b、21c…。各第一光路偏转部组21a、21b、21c…由分别沿着平行于x轴的方向设置的多个棱镜形成。例如，第一光路偏转部组21a由多个棱镜P21a构成。同样，第一光路偏转部组21b由多个棱镜P21b构成，第一光路偏转部组21c由多个棱镜P21c构成。
例如棱镜P21a使入射的光发生光路偏转而在平行于xy面内的方向上扩散地从出射面12出射。通过棱镜P21a从出射面12出射的光束实质上以线与立体图像成像面30交叉。如图3和图4所示，通过棱镜P21a从出射面12出射两条光束。出射的两条光束以线31a1和线31a2与立体图像成像面30交叉。如图3所示，第一光路偏转部组21a所包含的任一棱镜P21a均与其他的棱镜P21a相同，使以线31a1和线31a2与立体图像成像面30交叉的光束从出射面12出射。线31a1和线31a2处于实质上平行于xy面的面内，使立体图像I的一部分成像。这样，通过来自属于第一光路偏转部组21a的多个棱镜P21a的光使线31a1和线31a2的线图像LI成像。需要说明的是，使线31a1和线31a2的像成像的光只要由沿着x轴方向设置在不同的位置的第一光路偏转部组21a中的至少两个棱镜P21a、P21a提供即可。
即，属于第一光路偏转部组21a的多个棱镜P21a分别使入射到多个棱镜P21a的中的各棱镜的光在平行于出射面12的面内在x轴方向上扩散成与线31a1和线31a2的像相对应的强度分布的光而从出射面12出射。由此，来自属于第一光路偏转部组21a的、沿着x轴方向配置的多个棱镜P21a的光成为在线31a1和线31a2的像中成像的光。
如图3所示，同样地，第一光路偏转部组21b的各棱镜P21b使入射的光发生光路偏转而在平行于xy面内的方向上扩散，使三条光束从出射面12出射。从出射面12出射的三条光束以线31b1、线31b2和线31b3与立体图像成像面30交叉。并且，第一光路偏转部组21b所包含的任一棱镜P21b均与其他的棱镜P21b相同，使以线31b1、31b2、31b3与立体图像成像面30交叉的光束从出射面12出射。这样，属于第一光路偏转部组21b的多个棱镜P21b分别使入射到多个棱镜P21b的各自的光在平行于出射面12的面内在x轴方向上扩散成与线31b1、31b2、31b3的像相对应的强度分布的光而从出射面12出射。由此，来自属于第一光路偏转部组21b的、沿着x轴方向配置的多个棱镜P21b的光成为在线31b1、31b2、31b3的像中成像的光。需要说明的是，线31b1、31b2、31b3处于实质上平行于xy面的面内，使立体图像I的一部分成像。
在这里，线31b1、31b2、31b3的成像位置与所述线31a1、31a2的成像位置在立体图像成像面30内的z轴方向上的位置不同。
如图3所示，同样地，第一光路偏转部组21c的各棱镜P21c使入射的光发生光路偏转而在平行于xy面内的方向上扩散，使两条光束从出射面12出射。从出射面12出射的两条光束以线31c1和线31c2与立体图像成像面30交叉。并且，第一光路偏转部组21c所包含的任一棱镜P21c均与其他的棱镜P21c相同，使以线31c1、31c2与立体图像成像面30交叉的光束从出射面12出射。这样，属于第一光路偏转部组21c的多个棱镜P21c分别使入射到多个棱镜P21c中的各棱镜的光在平行于出射面12的面内在x轴方向上扩散成与线31c1、31c2的像相对应的强度分布的光而从出射面12出射。由此，来自属于第一光路偏转部组21c的、沿着x轴方向配置的多个棱镜P21c的光成为在线31c1、31c2的像中成像的光。需要说明的是，线31c1、31c2处于实质上平行于xy面的面内，使立体图像I的一部分成像。
在这里，线31c1、31c2的成像位置、线31b1、31b2、31b3的成像位置以及所述线31a1、31a2的成像位置在立体图像成像面30内的z轴方向上的位置分别不同。
在图3中，如前所述，线31c1、31c2的成像位置、线31b1、31b2、31b3的成像位置以及所述线31a1、31a2的成像位置在立体图像成像面30内的z轴方向上的位置分别不同，分别分离而被视觉辨认。然而，实际上，第一光路偏转部组21a、21b、21c例如能够包括第一光路偏转部组21a、21b、21c…更多的第一光路偏转部组，并且，能够减小第一光路偏转部组21a、21b、21c的y轴方向上的间隔。或者，即使第一光路偏转部组21a、21b、21c的y轴方向上的间隔分开，通过对各棱镜P21a、P21b、P21c的光路偏转角度进行调整，也能够使线31a1、31a2的成像位置、线31b1、31b2、31b3的成像位置以及线31c1、31c2的成像位置的各位置在z轴方向上互相靠近。其结果是，如图5所示，作为立体图像I，能够看到带斜线的环形标记的面图像FI。
这样，根据光设备1A，通过来自呈二维地配置的第一光路偏转部组21a、21b、21c…的各多个棱镜P21a、P21b、21c的光束的聚集，能够使光束成像为面图像FI而向观察者侧的空间提供。因而，观察者能够从沿着y轴方向的大的位置范围识别到由面图像FI构成的立体图像I。
(用于使面图像成像的第一光路偏转部组的形状)
在这里，基于图6～图8对用于使面图像FI成像的第一光路偏转部组21a、21b、21c…的棱镜P21a、P21b、P21c…的形状进行说明。图6是表示在光设备1A中的导光板10上形成的棱镜P21a的一个例子的结构的立体图。图7(a)是表示在光设备1A中的导光板10上形成的棱镜P21a的排列的一个例子的结构的立体图。图7(b)～图7(d)是表示所述棱镜P21a的变形例的结构的立体图。图8(a)～图8(c)是示意地表示在光设备1A中的导光板10上形成的棱镜P21a～P21d的排列例的俯视图。
如图6所示，例如第一光路偏转部组21a的棱镜P21a成为例如大体上剖面形状呈将山形的环的一部分切去的了形状，例如，具有反射面f1、f2、f3、f4、f5。这些反射面f1、f2、f3、f4、f5是作为使光发生光路偏转的偏转面而发挥作用的光学面的一个例子，包括朝向互不相同的方向的曲面。需要说明的是，如前所述，在本实施方式中，使发光二极管(LED)2a的光轴相对于导光板10的出射面12在yz面内以角度θ倾斜地设置。因而，即使在向导光板10的入射光接近于平行光的情况下，与入射光的光轴平行于y轴的情况相比，能够增加一边在出射面12和背面13反复反射一边在导光板10内被引导的光量。因此，与入射光的光轴平行于y轴的情况相比，能够增加向反射面f1、f2、f3、f4、f5入射的光量。
所述反射面f1成为在相对于在导光板10中被引导的光L1平行的方向上呈圆弧状弯曲的上坡倾斜面，使入射到反射面f1的光L1，与该反射面f1的入射位置相应地，从出射面12以不同的出射角出射。其结果是，反射面f1使入射到该反射面f1的光L1如图2所示扩散成立体图像I中的例如边31的范围。在本实施方式中，边31是平行于y轴的边。来自反射面f1的反射光朝向存在边31的方向，从反射面f1朝向不存在边31的方向的光实质上不存在。因此，来自反射面f1的反射光在yz面内实质上使反射光仅以从反射面f1朝向边31的角度分布。这样，在yz面内，反射面f1使入射的光向角度方向进行强度调制而出射。由于反射面f1是曲面，因此即使在向反射面f1的入射光即光L1是平行光的情况下，也能够提供用于使描绘像的线成像的光。
如图6所示，接着，反射面f2、f3在棱镜P21a中，剖面形状在山形的甜甜圈形状中隔着反射面f1在圆弧上延伸，分别与反射面f1相同，成为到中途为止沿着山的斜面上升的倾斜面。其结果是，使入射到该反射面f2、f3的光L1反射，如图3所示，使该反射后的光扩散成立体图像I的线31a1和线31a2的范围。如图3所示，立体图像I的线31a1和线31a2之间形成由于所述反射面f1的存在而不存在线的状态。
如图6所示，反射面f4、f5由经过在所述反射面f4、f5的中途形成的变曲线而形成的上坡倾斜面构成。由于该反射面f4、f5的存在，如图3所示，例如，能够使立体图像I的线31c1和线31c2成像。
这样，例如，通过使棱镜P21a形成为反射面f1、f2、f3、f4、f5的形状，能够使成为立体图像I中的面图像FI的基础的线31、线31a1、31a2、线31b1、31b2、31b3以及线31c1、31c2成像。
在这里，在图6所示的棱镜P21a中，由一个棱镜使面图像FI的全部的线31、线31a1、31a2、线31b1、31b2、31b3以及线31c1、31c2成像。然而，在实际的面图像FI中，由一个棱镜使面图像FI的整体形状成像是困难的。
于是，例如，如图7(a)所示，设置包括多个棱镜P21a…、棱镜P21b…以及棱镜P21c…的第一光路偏转部组21a、21b、21c…。
所述图7(a)所示的棱镜P21a、P21b、P21c例如由将三棱锥的棱镜横置而构成。但是，不限于此，例如，也可以是如图7(b)～图7(d)所示地使三棱锥成为圆弧状的棱镜、对使三棱锥成为圆弧状的棱镜赋予变曲部而成的棱镜、使一边形成为波状的三棱锥成为圆弧状的棱镜。
另外，图7(a)所示的多个棱镜P21a…、棱镜P21b…、棱镜P21c…的排列方法如图8(a)所示，成为沿着y轴方向整齐地设置的排列。但是，排列方法不一定限于此，例如，可以如图8(b)所示，成为沿着y轴方向依次进行观察多个圆弧状的棱镜P21a…、棱镜P21b…、棱镜P21c…、棱镜P21d…的情况下，在x轴方向上各偏移一定量而设置的配置。另外，可以如图8(c)所示，成为在x轴方向上将一个棱镜P21a、棱镜P21b、棱镜P21c、棱镜P21d连续地设置成波浪形的圆弧状的配置。
(用于使面图像成像的第一光路偏转部组的形状的变形例)
在所述的说明中，作为用于使面图像FI成像的第一光路偏转部组21a、21b、21c的形状，对使成为面图像FI的基础的线31a1、31a2、线31b1、31b2、31b3以及线31c1、31c2成像的棱镜P21a、P21b、P21c的形状进行了说明。但是，用于使面图像FI成像的第一光路偏转部组21a、21b、21c的形状不限于此。例如，通过形成多个按原样表现面图像FI的形状的棱镜P22而使其成为使面图像FI成像的面图像用光路偏转部组21即第三光路偏转部组22。
基于图9对使棱镜的形状直接作为面图像FI而成像的情况下的棱镜P22的形状进行说明。图9是表示使面图像FI作为视差图像成像的情况下的棱镜P22的形状的立体图。
如图9所示，棱镜P22整体具有凸形状的反射面，形成在导光板10的背面13。该棱镜P22的凸形状的反射面使在导光板10内被引导的光发生光路偏转，形成为使通过立体图像成像面30的光束从所述出射面12出射。
例如，在棱镜P22的凸面状的表面，设置有形成有“A”的文字的“A”文字形成部P22a，并且，在“A”文字形成部P22a以外的部分形成有防反射膜部P22b。入射到该防反射膜部P22b的光不反射。
相对于此，仅入射到“A”文字形成部P22a的光反射。由此，棱镜P22使入射的光发生光路偏转，使通过A的字的立体图像I的光束从所述出射面12出射。
所述防反射膜部P22b例如可以通过在所述导光板10的背面13中对除了“A”文字形成部P22a之外的部分涂布黑色涂料而形成。另外，防反射膜部P22b也可以对除了“A”文字形成部P22a之外的部分印刷黑色涂料而形成。
这样，棱镜P22通过在导光板10的背面13形成凸部之后印刷黑色涂料而能够形成“A”文字形成部P22a。因而，棱镜P22的制造变得容易。
通过这样的在棱镜P22形成“A”文字形成部P22a，例如通过专利文献1所记载的视点图像的方法，能够使由面图像FI构成的立体图像I成像。
(用于使线图像成像的结构)
如前所述，在本实施方式的光设备1A中，立体图像I由在空间上二维地发散的面图像FI和作为面图像FI的轮廓而成像的轮廓图像BI即线图像LI构成。并且，光路偏转部20包含使面图像FI成像的面图像用光路偏转部组21即第一光路偏转部组21a、21b、21c…和使线图像LI成像的轮廓图像用光路偏转部组24即第二光路偏转部组25。
以下，基于图10对使线图像LI成像的第二光路偏转部组25的结构进行说明。图10是表示使线图像LI成像的第二光路偏转部组25的结构的立体图。
如图10所示，作为空间上的立体图像I，考虑例如使文字“A”的线图像LI成像。
在该情况下，在本实施方式的光设备1A中，在从光源2入射有光的导光板10的背面13形成有由第二光路偏转部组25a、25b、25c、25d、25e、25f、25g构成的多个轮廓图像用光路偏转部组24。需要说明的是，光源2的发光二极管(LED)2a等也可以不是多个而是一个，另外，光源2的设置场所也可以是导光板10的与入射面11相对的相反侧的端面。即，也可以为使面图像FI成像而在导光板10的入射面11侧设置光源2，并且，为使线图像LI成像而在入射面11的相对端面设置光源2。
用于使线图像LI成像的第二光路偏转部组25a～25g分别由菲涅尔透镜的一部分形成。第二光路偏转部组25a～25g在x轴方向上实质上连续地形成。
需要说明的是，也可以在作为菲涅尔透镜而发挥作用的第二光路偏转部组25a～25g的多个折射面(棱镜面)之间设置间隙。被导光板10引导的光向第二光路偏转部组25a～25g的x轴方向上的各位置入射。第二光路偏转部组25a～25g使入射到第二光路偏转部组25a～25g的各位置的光实质上汇聚于与第二光路偏转部组25a～25g分别对应的定点。在图10中表示来自第二光路偏转部组25a～25g的多个光线汇聚的样子。
具体而言，第二光路偏转部组25a与立体图像I的定点PA的点图像PI对应，来自第二光路偏转部组25a的各位置的光线汇聚于立体图像I的定点PA。因此，来自第二光路偏转部组25a的光的波面成为像从定点PA发出那样的光的波面。
接着，第二光路偏转部组25b与立体图像I上的定点PB的点图像PI对应，来自第二光路偏转部组25b的各位置的光线汇聚于定点PB。这样，来自任意的第二光路偏转部组25a～25g的各位置的光线汇聚于与第二光路偏转部组25a～25g对应的定点。由此，通过任意的第二光路偏转部组25a～25g，能够提供像从对应的定点发出光那样的光的波面。各第二光路偏转部组25a～25g所对应的定点PA～PG的点图像PI…互不相同，通过与第二光路偏转部组25a～25g分别对应的多个定点PA～PG的聚集，在空间上使立体图像I成像。这样，光设备1A在空间上投影立体图像I。
即，在本实施方式的光设备1A中，第二光路偏转部组25a～25g沿着y轴方向紧贴着形成。其结果是，多个定点PA～PG的聚集在立体图像I中实质上作为线图像LI而被人的眼睛视觉辨认。
在这里，在xy面内，被导光板10引导而通过导光板10内的各位置的光束，以连结导光板10内的各位置与光源2的方向为中心而具有比预定值小的发散角。另外，在包含连结导光板10内的各位置与光源2的线且与xy面正交的面内，被导光板10引导而通过导光板10内的各位置的光束以连结导光板10内的各位置与光源2的方向为中心而具有比预定值小的发散角。在第二光路偏转部组25a～25g设置在从光源2分开的位置的情况下，被导光板10引导而向第二光路偏转部组25a～25g入射的光束大体上以y轴方向为中心，在xy面内不具有发散。因此，例如，在包含定点PA且平行于xz平面的面内，来自第二光路偏转部组25a的光设置于汇聚于一个定点。
需要说明的是，在向第二光路偏转部组25a～25g入射的光在z方向上具有发散的情况下，如后所述，来自第二光路偏转部组25a～25g的光汇聚于包含空间上的定点的、沿着y轴的线上。在这里，特别地对向第二光路偏转部组25a～25g入射的光的xy面内的光的发散以及来自第二光路偏转部组25a～25g的光的xz面内的汇聚性进行说明，因此以来自第二光路偏转部组25a～25g的光汇聚于定点为前提而进行说明。
如图10所示，第二光路偏转部组25a沿着线形成。并且，第二光路偏转部组25b也沿着线形成。在这里，第二光路偏转部组25a、25b分别以平行于x轴的直线形成。任意的第二光路偏转部组25a～25g沿着平行于x轴的直线而实质上连续地形成。这样，第二光路偏转部组25a～25g分别在平行于出射面12的面内在垂直于导光板10的导光方向的方向上具有长度地形成。
这样，第二光路偏转部组25a～25g在平行于出射面12的面内分别沿着预先设定的线而形成。并且，对于各个第二光路偏转部组25a～25g，被导光板10引导的光入射，使实质上汇聚于空间上的一个汇聚点的方向上的出射光从出射面12出射。需要说明的是，在定点处于导光板10的背面13侧的情况下，出射光成为从定点发散的方向。因此，在定点处于导光板10的背面13侧的情况下，第二光路偏转部组25a～25g所具有的反射面，使从空间上的一个汇聚点实质上发散的方向上的出射光从出射面12出射。
(用于使线图像成像的第二光路偏转部组的形状)
基于图11(a)、图11(b)以及图12对本实施方式的光设备1A中的用于使线图像LI成像的第二光路偏转部组25a、25b、25c、25d、25e、25f、25g的具体结构进行说明。图11(a)是表示光设备1A中的使线图像LI成像的第二光路偏转部组25a的结构的俯视图。图11(b)是表示光设备1A中的使线图像LI成像的第二光路偏转部组25a的变形例的结构的俯视图。图12是表示由图11(a)所示的第二光路偏转部组25a进行的光的聚光的立体图。
如图11(a)所示，第二光路偏转部组25a例如分别通过菲涅尔透镜的一部分成像。第二光路偏转部组25a例如具有将同心圆呈带状切断了的形状。在这样的该第二光路偏转部组25a中，各第二光路偏转部组25a的中心部与端部相比，中心半径小。其结果是，入射到第二光路偏转部组25a的中心部的光，如图12所示，由于中心部的曲率大，因此汇聚于中心部的正上方的定点PA。另一方面，入射到第二光路偏转部组25a的端部的光，由于端部的曲率小，因此大幅折射而汇聚于中心部的正上方的定点。这样，在本实施方式的第二光路偏转部组25a中，在直线上配置有曲率不同的棱镜，因此所有的棱镜汇聚于定点PA。并且，该定点PA由多个棱镜P25a汇聚，因此光量大。其结果是，将这些定点PA～PG排列而形成的实质的线图像LI当然光量大。
因此，在本实施方式的光设备1A中，由第二光路偏转部组25成像的线图像LI的光量大，清晰。因而，优选将由本实施方式的第二光路偏转部组25成像的线图像LI作为由第一光路偏转部组21成像的面图像FI的轮廓来使用。
在这里，上述图11(a)所示的第二光路偏转部组25a的各透镜的间隔一定。但不限于此。例如，如图11(b)所示，第二光路偏转部组25a的各透镜也可以局部地设有大的间隙。
即，如图11(b)所示，第二光路偏转部组25a’沿着x轴方向具备多个透镜组P25a’。
所述第二光路偏转部组25a，具有沿着第二光路偏转部组25a的长度方向连续地变化的光学面，相对于此，第二光路偏转部组25a’如多个透镜组P25a’那样，具有沿着第二光路偏转部组25a’的长度方向间歇地变化的光学面。其结果是，来自第二光路偏转部组25a’的各透镜组P25a’的各个的光汇聚于第二光路偏转部组25a’的对应的同一定点PA。在该定点PA处，来自各透镜组P25a’的各个的光的x轴方向的光的强度分布成为在定点PA的位置处实质上具有峰值，且随着离开定点PA而急剧地减少的分布。
另一方面，在将第二光路偏转部组25a的光学面形成为在x轴方向上不分开地连续的光学面的情况下，对于来自光学面中的某部分面的光，来自该部分面的周围的光学面的光一部分与之重叠。因而，与在将各透镜组P25a’在x轴方向上分开地设置的情况相比，来自该对应的部分面的光的x轴方向的强度分布会产生发散。也就是说，通过将第二光路偏转部组25a’分割为多个透镜组P25a’而分开地设置，与不分开的情况相比，能够使来自各透镜组P25a’的各个的光的强度分布的发散变小。这样，通过将第二光路偏转部组25a’分割为多个透镜组P25a’，产生所谓的黑底效果，像的对比度会提高。
需要说明的是，作为第二光路偏转部组25a和第二光路偏转部组25a’，可以使用衍射光栅来代替圆柱型等的菲涅尔透镜。另外，作为第二光路偏转部组25a和第二光路偏转部组25a’，可以使用在棱镜等的反射面形成的第二光路偏转部组25a。
(用于使面图像及和线图像成像的第一光路偏转部组和第二光路偏转部组的使用例和排列例)
本实施方式的光设备1A将二维的面图像FI与作为轮廓图像用的线图像LI组合而使立体图像I成像。
以下，基于图13至图15对用于使作为面图像用的面图像FI与作为轮廓的线图像LI的组合成像的第一光路偏转部组21a、21b、21c…和第二光路偏转部组25a、25b、25c…的使用例和排列例进行说明。图13是表示作为面图像用而使用第一光路偏转部组21a、21b、21c…来使面图像FI成像，另一方面，作为轮廓图像用而使用第一光路偏转部组21a、21b、21c…来使线图像LI成像的情况下的排列例的图。图14是表示作为面图像用和轮廓图像用均使用第一光路偏转部组21a、21b、21c…的情况下的排列例的图。图15是表示作为面图像用和轮廓图像用均使用基于视差图像的第一光路偏转部组21a、21b、21c…的情况的图。
首先，可以作为面图像用而使用第一光路偏转部组21a、21b、21c…来使面图像FI成像，另一方面，作为轮廓图像用而使用第一光路偏转部组21a、21b、21c…来使线图像LI成像。
在该情况下，在图13中，如实施例1所示，例如，作为用于使面图像FI成像的第一光路偏转部组21a、21b、21c，将三棱锥的棱镜P21a、P21b、P21c配设成分别为3行2列的矩阵状且稍微具有间隙。另一方面，也可以将用于使线图像LI成像的第二光路偏转部组25a配设成一列。
另外，在图13中，如实施例2所示，例如，作为用于使面图像FI成像的第一光路偏转部组21a、21b、21c，将圆弧上的三棱锥的棱镜P21a、P21b、P21c分别接近地呈多重配设。另一方面，可以将用于使线图像LI成像的第二光路偏转部组25a与实施例1同样地配设成一列。
由此，在基于第一光路偏转部组21a、21b、21c的光量小的面图像FI上，使用基于第二光路偏转部组25a、25b、25c…的光量大的线图像LI作为轮廓而对立体图像I成像。
或者，作为面图像用和轮廓图像用，可以均使用第一光路偏转部组21a、21b、21c…。
在该情况下，在图14中，如实施例3所示，例如，作为用于使面图像FI成像的第一光路偏转部组21a、21b、21c，将三棱锥的棱镜P21a、P21b、P21c配设成分别为3行2列的矩阵状且稍微具有间隙。另外，对于用于使线图像LI成像的第一光路偏转部组21a、21b、21c，也大致所述同样地配设。需要说明的是，在该情况下，用于使线图像LI成像的第一光路偏转部组21a、21b、21c的三棱锥的棱镜P21a、P21b、P21c的大小，形成为比用于使面图像FI成像的第一光路偏转部组21a、21b、21c的三棱锥的棱镜P21a、P21b、P21c大。
或者，在图14中，如实施例4所示，例如，作为用于使面图像FI成像的第一光路偏转部组21a、21b、21c，配设圆弧状的三棱锥的棱镜P21a、P21b、P21c。另一方面，对于用于使线图像LI成像的第一光路偏转部组21a、21b、21c，与实施例3相同，将三棱锥的棱镜P21a、P21b、P21c配设成分别为3行2列的矩阵状且稍微具有间隙的圆弧状。
另外，在图14中，如实施例5所示，可以将一个圆弧状的变形三棱锥的棱镜P21a的一部分用于使面图像用的面图像FI成像，并且将一个圆弧状的变形三棱锥的棱镜P21a的其他部分作为轮廓图像用地使用第一光路偏转部组21a。
而且，在图14中，如实施例6所示，可以将一个锥形状的圆锥状的棱镜P21a用于使面图像用的面图像FI成像，并且将一个三棱锥的棱镜P21a作为轮廓图像用地使用第一光路偏转部组21a。
由此，利用第一光路偏转部组21a使面图像用的面图像FI成像，并且，利用第一光路偏转部组21a作为轮廓图像用而使面图像用的面图像FI成像。由此，通过使作为轮廓图像用成为与面图像用的面图像FI不同的对比度、轮廓变白等，能够得到清晰的立体图像I。
另外，可以作为面图像用和轮廓图像用均使用使视差图像用的面图像FI成像的第三光路偏转部组22。
在该情况下，在图15中，如实施例7所示，例如，可以作为面图像用和轮廓图像用均使用具备使视差图像用的面图像FI成像的例如具有“A”文字形成部P22a的棱镜P22的第三光路偏转部组22。需要说明的是，面图像用的“A”文字形成部P22a使面成像，另一方面，轮廓图像用的“A”文字形成部P22a使轮廓成像。
或者，在图15中，如实施例8所示，例如，可以使用由一个锥形状的圆锥状的棱镜P21a构成的第一光路偏转部组21a来使面图像用的面图像FI作为视差图像形成，并且，使一个三棱锥的棱镜P21a作为轮廓图像用而使用第一光路偏转部组21a形成视差图像。
另外，在图15中，如实施例9所示，例如，可以使一个小的三棱锥的棱镜P21a为面图像用而使用第一光路偏转部组21a形成视差图像，并且，使一个大的三棱锥的棱镜P21a为轮廓图像用而使用而使用第一光路偏转部组21a形成视差图像。
由此，作为面图像用和轮廓图像用均可以使用使视差图像用的面图像FI成像的第一光路偏转部组21a和第三光路偏转部组22。
这样，本实施方式的光设备1A具备以在空间上使规定形状的面图像FI成像的方式出射光的面图像成像部和以在面图像FI的外缘区域使光强度与面图像FI不同的轮廓图像BI成像的方式出射光的轮廓图像成像部。
另外，本实施方式的立体显示方法使规定形状的面图像FI在空间上成像，并且，使光强度与面图像FI不同的轮廓图像BI在面图像FI的外缘区域成像。
根据所述的结构，如图16(a)所示，通过使光出射，由面图像成像部使由规定形状的面图像FI构成的立体图像I在空间上成像，并且，由轮廓图像成像部使由光强度与面图像FI不同的轮廓图像BI构成的立体图像I在面图像FI的外缘区域成像。
因而，即使仅在面图像FI中其交界不清晰，通过利用光强度与面图像FI不同的光使该交界作为轮廓图像BI而成像，在面图像FI会出现立体感。因此，能够提供使立体感容易视觉辨认的光设备1A及立体显示方法。
这样的效果如图16(b)所示，也能够应用于多边形显示。
而且，由于能够进行这样的显示，例如，能够用于在墙壁的侧方出现的由立体图像I构成的广告、从顶棚向下侧出现的由立体图像I构成的指引灯、或者在走廊的正面成像的引导图、公告板等进行应用。另外，例如，对于设备的显示，也可以使用立体图像I来进行电梯层数标识的显示、非接触开关的显示、或者“接通”等的状态显示等。
另外，本实施方式的光设备1A的技术不限于此，也可以应用于使将带状的平面光反射部以一定的间距排列形成的第一光控制面板和第二光控制面板正交且相对，从而形成立体图像的技术(专利文献2)、利用使光投射且向面对称位置具有实像的成像作用的反射型面对称成像元件和镜面而使在实体上不存在的假想镜上出现的被投影物的实像形成立体图像的技术(专利文献3)以及使用微透镜阵列来形成立体图像的技术(专利文献4)。
而且，也可以应用于在空中产生等离子而使三维影像浮起的技术(非专利文献1)、被称为所谓的“佩珀尔幻象”那样的、使用透射型薄膜作为半反射镜而合成立体图像的技术、或者利用全息来形成立体图像的技术。
另外，在本实施方式的光设备1A中，面图像成像部及轮廓图像成像部分别具备：导光板10，其对从光源2入射的光进行引导而使其从出射面12出射；多个光路偏转部20，其配置于导光板10，通过使被引导的光发生光路偏转地出射，从而在空间上使立体图像I成像。另外，多个光路偏转部20，作为面图像成像部，具备通过使被引导的光发生光路偏转地出射从而在空间上使面图像FI成像的面图像用光路偏转部组21，并且，作为轮廓图像成像部，具备通过使被引导的光发生光路偏转地出射从而在空间上使轮廓图像BI成像的轮廓图像用光路偏转部组24。
由此，光设备1A由使光向导光板10入射的光源2和具备多个光路偏转部20的导光板10构成，所以结构简单。
尤其是，在本实施方式中，作为多个光路偏转部20，具备通过使被引导的光发生光路偏转地出射从而在空间上使面图像FI成像的面图像用光路偏转部组21、和通过使被引导的光发生光路偏转地出射从而在空间上使成为面图像FI的轮廓且光强度与面图像FI不同的轮廓图像BI成像的轮廓图像用光路偏转部组24。
因而，作为多个光路偏转部20，能够由面图像用光路偏转部组21和轮廓图像用光路偏转部组24构成，因此能够简单地构成使立体感容易视觉辨认的光设备1A。
另外，本实施方式的光设备1A中，轮廓图像用光路偏转部组24包括使光强度比面图像FI强的轮廓图像BI成像并且使成为面图像FI的轮廓的线图像LI作为轮廓图像BI成像的线图像用光路偏转部组25。
由此，利用线图像用光路偏转部组25使光强度比面图像FI强的轮廓图像BI成像。因而，相对于面图像FI，利用线图像用光路偏转部组25使线图像LI成像，而且，该线图像LI的光强度比面图像FI强。
其结果是，由于利用光强度强的线图像LI使面图像FI的交界成像，因此能够提供使立体感容易视觉辨认的光设备1A。
另外，在本实施方式的光设备1A中，轮廓图像用光路偏转部组24通过设置多列包括作为使点图像PI成像的多个第二光路偏转部的棱镜P25a、P25b、P25c、P25d、P25e、P25f、P25g的第二光路偏转部组25而在表观上使线图像LI成像。
换言之，光设备1A具备：导光板10，其在平行于出射面12的面内对光进行引导；多个光汇聚部，其分别具有供由导光板10被引导的光入射，且使实质上汇聚于空间上的一个汇聚点或汇聚线或者实质上从空间上的一个汇聚点或汇聚线发散的方向的出射光从出射面12出射的光学面，多个光汇聚部在平行于出射面12的面内沿着分别预先设定的线形成，汇聚点或汇聚线在多个光汇聚部之间互不相同，通过多个所述汇聚点或汇聚线的聚集，在空间上形成像。
由此，第二光路偏转部组25中的棱镜P25a、P25b、P25c、P25d、P25e、P25f、P25g中的各棱镜成像为一个点图像PI，一个点图像PI成为光强度强的图像。并且，由第二光路偏转部组25成像的点图像PI，由于第二光路偏转部组25作为第二光路偏转部组25a、25b、25c、25d、25e、25f、25g而设置有多列，因此成为点图像PI排列的状态而在表观上作为线图像LI而被识别。
其结果是，通过在导光板10形成具有多个棱镜P25a、P25b、P25c、P25d、P25e、P25f、P25g的第二光路偏转部组25作为成像的光路偏转部20，能够容易地形成由光强度强的线图像LI构成的轮廓图像BI。
另外，在本实施方式的光设备1A中，面图像用光路偏转部组21通过设置多列具有作为使线图像LI成像的第一光路偏转部的多个棱镜P21a、P21b、P21c…的第一光路偏转部组21a、21b、21c…而在表观上使面图像FI成像。
换言之，光设备1A具备：导光板10，其使来自光源2的光在平行于出射面12的面内传播；多个光偏转部，其在平行于出射面12的面内二维地配置，分别使在导光板10内传播的光发生偏转，使形成空间上的像的光从出射面12出射，通过多个光偏转部的各个将入射到多个光偏转部的各个的光在平行于出射面12的面内扩散成在与导光板10的导光方向正交的方向上具有与像相对应的强度分布的光并从出射面12出射，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成为成像为像或从像发散的方向的光。或者，光设备1A具备：导光板10，其使来自光源2的光在平行于出射面12的面内传播；多个光偏转部，其在平行于出射面12的面内二维地配置，分别使在导光板10内传播的光发生偏转，使形成空间上的像的光从出射面12出射，通过多个光偏转部的各个使入射到多个光偏转部的各个的光二维地扩散成与像相对应的强度分布的光并从出射面12出射，来自不在同一直线上的三个以上的光偏转部的光成为成像为像或从像发散的方向的光。
由此，通过作为在导光板10形成的光路偏转部20的第一光路偏转部组21a、21b、21c…，使构成面图像FI的一部分的线图像LI成像。并且，第一光路偏转部组21a、21b、21c…设置有多列，因此线图像LI的厚度变厚。其结果是在表观上使二维的面图像FI成像。
因此，通过作为在导光板10形成的光路偏转部20而设置多列第一光路偏转部组21a、21b、21c…，能够容易地使二维的面图像FI成像。
另外，本实施方式的光设备1A中，面图像用光路偏转部组21能够包括利用视差图像使面图像FI成像的第三光路偏转部组22。
由此，即使在由作为在导光板10形成的光路偏转部20的第三光路偏转部组22利用视差图像使面图像FI成像的情况下，也能够使面图像FI的轮廓清晰，能够提供使立体感容易视觉辨认的光设备1A。
另外，在本实施方式的光设备1A中，使面图像FI成像的面图像用光路偏转部组21与使轮廓图像BI成像的轮廓图像用光路偏转部组24的图案形状和尺寸中的至少一方互不相同。由此，能够使面图像FI与轮廓图像BI互不相同地成像。
〔实施方式2〕
以下基于图17至图19对本发明的另一实施方式进行说明。需要说明的是，在本实施方式中进行说明的结构之外的结构与所述实施方式1相同。另外，为了便于说明，对于与所述的实施方式1的附图所示的部件具有相同功能的部件，标注同一附图标记，并且省略其说明。
如图17所示，本实施方式的光设备1B在所述实施方式1的光设备1A的结构的基础上，面图像FI与成为轮廓的线图像LI的颜色互不相同。
具体而言，例如，使面图像FI为绿色，使线图像LI为白色，对面图像FI和线图像LI附有颜色变化。由此，容易得到立体感，能够使立体图像容易视觉辨认。
需要说明的是，为使立体图像容易视觉辨认，本实施方式的光设备1B也可以采取其他方法。
如图18(a)和图18(b)所示，例如，可以成为在面图像FI的外缘区域使由线图像LI构成的轮廓图像BI成像并且进一步在由该线图像LI构成的轮廓图像BI的外侧使白色的轮廓图像BI成像的光设备1B’。
由此，在面图像FI的外缘区域模糊的情况下，该模糊的部分被白色的轮廓图像BI遮挡，因此不会注意到模糊。
其结果是，容易得到立体感，能够使立体图像容易视觉辨认I。并且，也能够赋予立体图像I高级感。
另外，例如，也可以如图19(a)所示，在面图像FI的外缘区域使由线图像LI构成的轮廓图像BI成像，并且在面图像FI与轮廓图像BI之间具有间隙d地成像。
由此，如图19(b)所示，在立体图像I中，在面图像FI与轮廓图像BI之间形成暗部。
因此，在面图像FI的外缘区域形成暗部的结果是，容易得到立体感，能够使立体图像容易视觉辨认I。
〔实施方式3〕
以下，基于图20至图25对本发明的又一实施方式进行说明。需要说明的是，在本实施方式中进行说明的结构之外的结构与所述实施方式1、2相同。另外，为了便于说明，对于与所述实施方式1、2的附图所示的部件具有相同功能的部件，标注同一附图标记，并且省略其说明。
本实施方式的光设备1C在所述实施方式1的光设备1A的结构的基础上，在利用所述面图像用光路偏转部组21成像的面图像FI以面图像FI的内部区域与外缘区域的光强度相同的方式成像这一点不同。
首先，对于由本实施方式中的实施方式3的光设备1C的比较例的光设备成像的面图像FI，基于图20(a)～图20(c)和图21进行说明。
如图20(a)所示，由光设备成像的面图像FI成为在设计阶段得到存在方形形状的角的面图像FI的光强度的图像。然而，实际的面图像FI的光强度的分布如图20(b)所示，成为没有了角的光强度分布，如图20(c)及图21所示，在面图像FI的外缘区域出现模糊。
认为其原因在于，由在用于使面图像FI成像的导光板10上形成的面图像用光路偏转部组21的棱镜P21a的加工精度即加工形变引起。
即，如图22(a)所示，在设计阶段，在角锐利的棱镜P21a中，如图22(b)所示，得到分布幅度小的锐利的光强度分布。
然而，在棱镜P21a中，如图23(a)和图23(b)所示，发生塌边，如图23(c)所示，成为分布幅度大的光强度分布。
于是，在本实施方式的光设备1C中，如图24(a)所示，在设计阶段，使由所述面图像用光路偏转部组21成像的面图像FI的外缘区域的光强度比该面图像FI的外缘区域的内部强。
其结果是，如图24(b)所示，由面图像用光路偏转部组21成像的实际的面图像FI的光强度的分布以面图像FI的内部区域与外缘区域的光强度相同的方式成像。因而，使面图像用光路偏转部组21的第一光路偏转部组21a、21b、21c…的反射面变少即可。
由此，面图像FI的外缘区域和外缘区域外的光强度变化变得急剧。
因此，如图24(c)所示，即使面图像FI的外缘区域模糊，也能够识别到面图像FI的形状。
需要说明的是，在所述图24(c)所示的光设备1C中，仅在横向上对强度分布进行改良。但不限于此，可以如图25(a)所示，成为在横向和纵向双方对强度分布进行改良的光设备1C’。
由此，如图25(b)所示，能够得到在横向和纵向双方对强度分布进行了改良的面图像FI。
这样，在本实施方式的光设备1C中，由面图像用光路偏转部组21成像的面图像FI以面图像FI的内部区域与外缘区域的光强度相同的方式成像。
由此，面图像FI的外缘区域和外缘区域外的光强度变化变得急剧。其结果是，即使面图像FI的外缘区域模糊，也能够识别到面图像的形状。
另外，在本实施方式的光设备1C中，面图像用光路偏转部组21的第一光路偏转部组21a、21b、21c…中的反射面形成为，面图像FI的外缘区域用的反射面相对于内部区域用的反射面的比率变大。
由此，与内部区域的光强度相比，能够使面图像FI的外缘区域用的光强度增加。其结果是，在实际的立体图像I中，能够以面图像FI的内部区域与外缘区域的光强度相同的方式成像。
〔实施方式4〕
以下，基于图26及图27对本发明的又一实施方式进行说明。需要说明的是，在本实施方式中进行说明的结构之外的结构与所述实施方式1～3相同。另外，为了便于说明，对于与所述的实施方式1～3的附图所示的部件具有相同功能的部件，标注同一附图标记，并且省略其说明。
本实施方式的光设备1D在所述实施方式1的光设备1A的结构的基础上，在以由面图像用光路偏转部组21成像的面图像FI的外缘区域外的光强度与面图像FI的内部的光强度的差变小的方式使该面图像FI的外缘区域外的光强度增加的这一点不同。并且，在以在由面图像用光路偏转部组21成像的面图像FI的外缘区域外的光强度曲线中出现特异点的方式使该面图像FI的外缘区域外的光强度增加的这一点也不存在不同。
即，在实施方式1的光设备1A、实施方式3的光设备1C中，如图26(a)和图26(b)所示，面图像FI中的光强度的分布在底部低。
于是，在本实施方式的光设备1D中，在图26(a)和图26(b)所示的光强度的分布中的底部，使低的光强度分别增加光强度α。其结果是，通过使面图像FI的外缘区域外的光强度增加而特意模糊来使立体图像I的视觉识别性变好，并且也能够得到高级感。
另外，在本实施方式中，在增加光强度α的情况下，使在光强度从该面图像FI的轮廓朝向其周围降低的曲线中出现角度激烈变化的特异点。即，能够在该特异点的位置处，在面图像FI的外缘区域外，产生由于模糊的程度急剧地变化而导致的不连续的线。
其结果是，如图26(c)所示，即使面图像FI的外缘区域模糊，也能够识别到面图像FI的形状。
在这样的光强度的分布中的底部，作为用于使低的光强度分别增加光强度α的第一光路偏转部组21a的棱镜P21a，例如，使图27(a)所示的形成为圆弧状的棱镜P21a的端部如图27(b)所示地以反射面逐渐变少的方式形成即可。
这样，本实施方式的光设备1D在所述记载的光设备的基础上，以由面图像用光路偏转部组21成像的面图像FI的外缘区域外的光强度与面图像FI的内部的光强度的差变小的方式使该面图像FI的外缘区域外的光强度增加。
由此，通过使面图像FI的外缘区域外的光强度增加而特意模糊，能够使立体图像I的视觉辨认性变好，并且也能够得到高级感。
另外，在本实施方式的光设备1D中，以在由面图像用光路偏转部组21成像的面图像FI的外缘区域外的光强度曲线中出现特异点的方式，使该面图像FI的外缘区域外的光强度增加。
由此，由于在面图像FI的外缘区域外形成光强度的特异点，因此在特异点的部位处光强度急剧变化。其结果是，即使面图像FI的外缘区域外模糊，也能够识别到面图像FI的形状。
〔实施方式5〕
以下，基于图28对本发明的又一实施方式进行说明。需要说明的是，在本实施方式中进行说明的结构之外的结构与所述实施方式1～4相同。另外，为了便于说明，对于与所述的实施方式1～4的附图所示的部件具有相同功能的部件，标注同一附图标记，并且省略其说明。
如图28(b)(c)所示,本实施方式的光设备1E在所述实施方式1的光设备1A的结构的基础上，对由所述面图像用光路偏转部组21成像的面图像FI附有花纹这一点不同。
即，在所述实施方式1的光设备1A中，如图28(a)所示，面图像FI通过涂满而成像。然而，根据经验可知，与涂满相比，在附有纹理的情况下，容易识别到立体图像I。
于是，在本实施方式的光设备1E中，如图28(b)所示，附有斜线阴影的花纹，或者如图28(c)所示，附有直线阴影的花纹。
由此，例如通过使条纹花纹等花纹作为纹理而成像，如图28(d)所示，通过面图像FI的光强度分布的变化，与涂满的面图像FI相比，能够提供使立体感容易视觉辨认的光设备1E。
〔实施方式6〕
以下，基于图29对本发明的又一实施方式进行说明。需要说明的是，在本实施方式中进行说明的结构之外的结构与所述实施方式1～5相同。另外，为了便于说明，对于与所述的实施方式1～5的附图所示的部件具有相同功能的部件，标注同一附图标记，并且省略其说明。
如图29(a)(b)所示，本实施方式的光设备1F在所述实施方式1的光设备1A的结构的基础上，不同之处在于，在面图像FI中的至少一方的侧方使与面图像FI的影SD对应的轮廓图像BI成像。
即，对于人的眼睛来说，如果物体存在影SD，则立体感的感知变得容易。
于是，在本实施方式中，通过使面图像FI的影SD与该面图像FI一起成像，能够提供使立体感容易视觉辨认的光设备1F。
需要说明的是，影SD可以通过面图像FI和线图像LI中的任一方来成像。
如上所述，为了解决所述课题，本发明的一个形态中的光设备的特征在于，具备：面图像成像部，其使光出射，以使得规定形状的面图像在空间上成像；轮廓图像成像部，其使光出射，以使得光强度与该面图像不同的轮廓图像在所述面图像的外缘区域成像。
根据所述发明，通过使光出射，由面图像成像部使规定形状的面图像在空间上成像，并且由轮廓图像成像部使光强度与该面图像不同的轮廓图像在面图像的外缘区域成像。
因而，如果仅有面图像的话，其交界不清晰，通过利用光强度与面图像不同的光使该交界作为轮廓图像而成像，在面图像中会呈现出立体感。
因此，能够提供使立体感容易视觉辨认的光设备。
本发明的一个形态中的光设备在上述光设备的基础上，所述轮廓图像成像部由使光强度比所述面图像强的轮廓图像成像并且使成为所述面图像的轮廓的线图像作为所述轮廓图像成像的线图像用轮廓图像成像部构成。
由此，利用作为轮廓图像成像部的线图像用轮廓图像成像部使光强度比面图像强的轮廓图像成像。因而，相对于面图像，利用线图像用轮廓图像成像部使线图像成像，而且，该线图像的光强度比面图像强。
其结果是，由于利用光强度强的线图像使面图像的交界成像，因此能够提供使立体感容易视觉辨认的光设备。
本发明的一个形态中的光设备在上述光设备的基础上，所述面图像与所述线图像的颜色互不相同。
由此，例如利用绿色等彩色使所述面图像成像，使例如白色等的线图像作为轮廓图像成像。
其结果是，通过在面图像和线图像中附有颜色变化，容易得到立体感，能够使立体图像容易视觉辨认。
本发明的一个形态中的光设备在上述光设备的基础上，在所述面图像的外缘区域使由所述线图像构成的轮廓图像成像，并且，在由所述线图像构成的轮廓图像的外侧进一步使白色的轮廓图像成像。
由此，在面图像的外缘区域使由线图像构成的轮廓图像成像，并且，在其外侧进一步使白色的轮廓图像成像。其结果是，在面图像的外缘区域模糊了的情况下，该模糊了的部分被白色的轮廓图像遮挡，因此不会注意到模糊。
其结果是，容易得到立体感，能够使立体图像容易视觉辨认。并且，也能够对立体图像赋予高级感。
本发明的一个形态中的光设备在上述光设备的基础上，在所述面图像的外缘区域使由所述线图像构成的轮廓图像成像，并且，在所述面图像与所述轮廓图像之间具有间隙地成像。
由此，由线图像构成的轮廓图像在与面图像之间具有间隙地成像。其结果是，在立体图像中，在面图像与由线图像构成的轮廓图像之间形成暗部。
因此，在面图像的外缘区域形成暗部的结果是，容易得到立体感，能够使立体图像容易视觉辨认。
本发明的一个形态中的光设备在上述光设备的基础上，在由所述面图像成像部成像的面图像附有花纹。
由此，例如通过使条纹花纹等花纹作为纹理而成像，与涂满的面图像相比，能够提供使立体感容易视觉辨认的光设备。
本发明的一个形态中的光设备在上述光设备的基础上，在所述面图像中的至少一方的侧方使与所述面图像的影对应的轮廓图像成像。
由此，通过使面图像的影与该面图像一起成像，能够提供使立体感容易视觉辨认的光设备。
本发明的一个形态中的光设备在上述光设备的基础上，所述面图像成像部和所述轮廓图像成像部分别具备：导光板，其对从光源入射的光进行引导而使其从出射面出射；多个光路偏转部，其配置于所述导光板，通过使被引导的光发生光路偏转地出射来使图像在空间上成像，并且，所述多个光路偏转部具备通过使被引导的光发生光路偏转地出射从而使所述面图像在空间上成像的面图像用光路偏转部组作为所述面图像成像部，并且具备通过使被引导的光发生光路偏转地出射从而使所述轮廓图像在空间上成像的轮廓图像用光路偏转部组作为所述轮廓图像成像部。
由此，由于光设备由使光向导光板入射的光源和具备多个光路偏转部的导光板构成，因此结构简单。
尤其是在本发明的一个形态中，作为多个光路偏转部，具备通过使被引导的光发生光路偏转地出射从而在空间上使面图像成像的面图像用光路偏转部组和通过使被引导的光发生光路偏转地出射从而在空间上使成为面图像的轮廓且光强度与面图像不同的轮廓图像成像的轮廓图像用光路偏转部组。
因而，作为多个光路偏转部，能够由面图像用光路偏转部组和轮廓图像用光路偏转部组构成，因此能够简单地构成使立体感容易视觉辨认的光设备。
本发明的一个形态中的光设备在上述光设备的基础上，所述轮廓图像用光路偏转部组通过设置多列由使点图像成像的多个第二光路偏转部构成的第二光路偏转部组而在表观上使作为所述轮廓图像的线图像成像。
由此，由于第二光路偏转部组中的各个第二光路偏转部成像为一个点图像，因此一个点图像成为光强度强的图像。并且，由于设有多列第二光路偏转部组，由第二光路偏转部组成像的点图像成为点图像排列的状态而在表观上作为线图像而被识别。
其结果是，通过在导光板形成作为成像的光路偏转部而具有多个第二光路偏转部的第二光路偏转部组，能够容易地形成由光强度强的线图像构成的轮廓图像。
本发明的一个形态中的光设备在上述光设备的基础上，所述面图像用光路偏转部组通过设置多列具有多个使线图像成像的第一光路偏转部的第一光路偏转部组而在表观上使所述面图像成像。
由此，通过作为在导光板上形成的光路偏转部的第一光路偏转部组，使构成面图像的一部分的线图像成像。并且，由于设有多列第一光路偏转部组，因此线图像的厚度变厚。其结果是，在表观上使二维的面图像成像。
因此，通过设置多列第一光路偏转部组作为在导光板上形成的光路偏转部，能够容易地使二维的面图像成像。
本发明的一个形态中的光设备在上述光设备的基础上，所述面图像用光路偏转部组包含通过视差图像而使所述面图像成像的第三光路偏转部组。
由此，即使在通过在导光板形成的光路偏转部即第三光路偏转部组例如利用视差图像使面图像成像的情况下，也能够使面图像的轮廓清晰，能够提供使立体感容易视觉辨认的光设备。
本发明的一个形态中的光设备在上述光设备的基础上，使所述面图像成像的所述面图像用光路偏转部组与使所述轮廓图像成像的所述轮廓图像用光路偏转部组的图案形状和尺寸中的至少一方互不相同。
由此，能够使面图像与轮廓图像互不相同地成像。
本发明的一个形态中的光设备在上述光设备的基础上，由所述面图像用光路偏转部组成像的所述面图像以面图像的内部区域与外缘区域的光强度相同的方式成像。
由此，面图像的外缘区域和外缘区域外的光强度变化变得急剧。其结果是，即使面图像的外缘区域模糊，也能够识别到面图像的形状。
本发明的一个形态中的光设备在上述光设备的基础上，所述面图像用光路偏转部组的所述第一光路偏转部组中的反射面形成为，所述面图像的外缘区域用的反射面相对于内部区域用的反射面的比率大。
由此，与内部区域的光强度相比，能够使面图像的外缘区域用的光强度增加。
其结果是，在实际的立体图像中，能够以面图像的内部区域与外缘区域的光强度相同的方式成像。
本发明的一个形态中的光设备在上述光设备的基础上，使由所述面图像用光路偏转部组成像的面图像的外缘区域外的光强度增加，以使得该面图像的外缘区域外的光强度与所述面图像的内部的光强度的差变小。
由此，通过使面图像的外缘区域外的光强度增加而特意模糊，能够使立体图像的视觉辨认性变好，并且能够得到高级感。
本发明的一个形态中的光设备在上述光设备的基础上，使由所述面图像用光路偏转部组成像的面图像的外缘区域外的光强度增加，以使得在该面图像的外缘区域外的光强度曲线中出现特异点。
由此，由于在面图像的外缘区域外出现光强度的特异点，因此在特异点的部位处光强度变化变得急剧。其结果是，即使面图像的外缘区域外模糊，也能够识别到面图像的形状。
本发明一个形态中的立体显示方法的特征在于，使规定形状的面图像在空间上成像，并且使光强度与该面图像不同的轮廓图像在所述面图像的外缘区域成像。
根据所述发明的一个形态，能够提供使立体感容易视觉辨认的立体显示方法。
需要说明的是，本发明不限于上述各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，本发明的技术范围同样包含通过对不同的实施方式分别公开的技术手段进行组合而得到的实施方式。
附图标记说明
1A～1F 光设备；
2 光源(面图像成像部、轮廓图像成像部)；
2a 发光二极管(LED)；
3 入射光调节部；
3a 透镜；
10 导光板(面图像成像部，轮廓图像成像部)；
11 入射面；
12 出射面；
13 背面；
20 光路偏转部(面图像成像部、轮廓图像成像部)；
21 面图像用光路偏转部组(面图像成像部)；
21a～21c 第一光路偏转部组；
22 第三光路偏转部组；
24 轮廓图像用光路偏转部组(轮廓图像成像部)；
25 线图像用光路偏转部组；
25a～25c 第二光路偏转部组；
30 立体图像成像面；
d 间隙；
f1～f5 反射面；
P21a～P21c 棱镜；
P22a 文字形成部；
P22b 防反射膜部；
α 光强度。

Claims (17)

1.一种光设备，其特征在于，具备：
面图像成像部，其使光出射，以使得规定形状的面图像在空间上成像；
轮廓图像成像部，其使光出射，以使得光强度与该面图像不同的轮廓图像在所述面图像的外缘区域成像。
2.根据权利要求1所述的光设备，其特征在于，
所述轮廓图像成像部由使光强度比所述面图像强的轮廓图像成像并且使成为所述面图像的轮廓的线图像作为所述轮廓图像成像的线图像用轮廓图像成像部构成。
3.根据权利要求2所述的光设备，其特征在于，
所述面图像与所述线图像的颜色互不相同。
4.根据权利要求2或3所述的光设备，其特征在于，
在所述面图像的外缘区域使由所述线图像构成的轮廓图像成像，并且，
在由所述线图像构成的轮廓图像的外侧进一步使白色的轮廓图像成像。
5.根据权利要求2所述的光设备，其特征在于，
在所述面图像的外缘区域使由所述线图像构成的轮廓图像成像，并且，
在所述面图像与所述轮廓图像之间具有间隙地成像。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的光设备，其特征在于，
在由所述面图像成像部成像的面图像附有花纹。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的光设备，其特征在于，
在所述面图像中的至少一方的侧方使与所述面图像的影对应的轮廓图像成像。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的光设备，其特征在于，
所述面图像成像部和所述轮廓图像成像部分别具备：
导光板，其对从光源入射的光进行引导而使其从出射面出射；
多个光路偏转部，其配置于所述导光板，通过使被引导的光发生光路偏转地出射从而使图像在空间上成像，并且，
所述多个光路偏转部，
作为所述面图像成像部，具备通过使被引导的光发生光路偏转地出射从而使所述面图像在空间上成像的面图像用光路偏转部组，
作为所述轮廓图像成像部，具备通过使被引导的光发生光路偏转地出射从而使所述轮廓图像在空间上成像的轮廓图像用光路偏转部组。
9.根据权利要求8所述的光设备，其特征在于，
所述轮廓图像用光路偏转部组通过设置多列由使点图像成像的多个第二光路偏转部构成的第二光路偏转部组而在表观上使作为所述轮廓图像的线图像成像。
10.根据权利要求8或9所述的光设备，其特征在于，
所述面图像用光路偏转部组通过设置多列具有多个使线图像成像的第一光路偏转部的第一光路偏转部组而在表观上使所述面图像成像。
11.根据权利要求8或9所述的光设备，其特征在于，
所述面图像用光路偏转部组包含通过视差图像而使所述面图像成像的第三光路偏转部组。
12.根据权利要求8～10中任一项所述的光设备，其特征在于，
使所述面图像成像的所述面图像用光路偏转部组与使所述轮廓图像成像的所述轮廓图像用光路偏转部组的图案形状和尺寸中的至少一方互不相同。
13.根据权利要求10所述的光设备，其特征在于，
由所述面图像用光路偏转部组成像的所述面图像以面图像的内部区域与外缘区域的光强度相同的方式成像。
14.根据权利要求10或13所述的光设备，其特征在于，
所述面图像用光路偏转部组的所述第一光路偏转部组中的反射面形成为，所述面图像的外缘区域用的反射面相对于内部区域用的反射面的比率大。
15.根据权利要求8所述的光设备，其特征在于，
使由所述面图像用光路偏转部组成像的面图像的外缘区域外的光强度增加，以使得该面图像的外缘区域外的光强度与所述面图像的内部的光强度的差变小。
16.根据权利要求15所述的光设备，其特征在于，
使由所述面图像用光路偏转部组成像的面图像的外缘区域外的光强度增加，以使得在该面图像的外缘区域外的光强度曲线中出现特异点。
17.一种立体显示方法，其特征在于，
使规定形状的面图像在空间上成像，并且使光强度与该面图像不同的轮廓图像在所述面图像的外缘区域成像。
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