CN109844613B - 光学设备以及显示装置 - Google Patents

Abstract

第一立体图像显示设备(2)具备具有多个反射部件(31a、31b、31c)的导光板(20)，关于各反射部件(31a、31b、31c)，在从与射出面(21)垂直的方向的平面，在规定由相对于入射光向各反射部件(31a、31b、31c)入射的方向倾斜45°且相互正交的两条直线分割的四个象限，作为以各反射部件(31a、31b、31c)的位置为原点的四个象限时，利用各反射部件(31a、31b、31c)进行光路变更后的光向与入射光所入射的象限相邻的象限射出，由此，即使在观察者相对于导光板表面的法线方向而从高角度的角度观察立体图像时，对于观察者，也能看见未失真的立体图像。

Description

光学设备以及显示装置

技术领域

本发明涉及显示立体图像的光学设备以及显示装置。

背景技术

以往，作为显示立体图像的光学设备，例如已知专利文献1所公开的图像显示装置。

专利文献1所公开的图像显示装置包括：导光板、在导光板的端部设置的光源、具有形成于导光板的背面的多个第一棱镜的第一显示图案、以及具有形成于导光板的背面的多个第二棱镜的第二显示图案。而且，第一显示图案利用多个第一棱镜，在导光板的表面侧形成第一图像，第二显示图案利用多个第二棱镜，在导光板的表面侧形成第二图像。

利用该结构，通过适当地设定各显示图案的第一棱镜及第二棱镜的形状(主要是反射面)，例如能够生成用于被观察者的右眼可看见的第一图像、以及用于被观察者的左眼可看见的第二图像。由此，能够让观察者在自然的状态可看见立体的图像(立体图像)，而不会强迫观察者为了融像而进行不自然的动作。

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号公报(2012年6月21日公开))

发明所要解决的技术问题

然而，在专利文献1所述的图像显示装置中，在观察者相对于导光板的表面的法线方向而从高角度(例如45°以上)的角度观察立体图像时，立体图像看起来会失真。

其原因如下所述。即，如图21(a)及图21(b)所示，在光相对于导光板的射出面的法线方向的射出角度为γ的情况下，在射出角度γ＝30°时，相对于立体图像的形状的扩展灵敏度约为1，较小。但是，在射出角度γ＝75°时，相对于立体图像的形状的扩展灵敏度约为19，较大。而且，相对于该立体图像的形状的扩展灵敏度从射出角度γ＝60°起急剧增大。其结果是，在射出角度γ＝60°以上的大视角部中，形状的误差对图像模糊产生较大的影响。在此，扩展灵敏度是指，向各方向射出的光在导光板内的导光角发生微量变化时射出角的变化量相对于向射出面的法线方向即0°方向射出的光在导光板内的导光角发生微量变化时射出角的变化量之比。在射出角为0°时，扩展灵敏度＝1。

发明内容

本发明的一个方式的目的在于，实现一种光学设备，其即使在观察者相对于导光板表面的法线方向而从高角度的角度观察立体图像时，对于观察者也能够看见(视觉辨认)未失真的立体图像。

用于解决技术问题的技术方案

为了解决上述问题，本发明的一个方式的光学设备具有对入射光进行引导并从射出面射出的导光板，所述导光板具有使在所述导光板内被引导的光进行光路变更并使之从所述射出面射出的多个光路变更部，利用多个所述光路变更部进行光路变更且从所述射出面射出的光作为立体像而被观察者看见，其特征在于，关于各光路变更部，在从与所述射出面垂直的方向的平面，在规定由相对于所述入射光向所述光路变更部入射的方向倾斜45°且相互正交的两条直线分割的四个象限，作为以该光路变更部的位置为原点的四个象限时，利用该光路变更部进行光路变更后的光向与所述入射光入射的象限相邻的象限射出。

发明的效果

根据本发明的一个方式，即使观察者相对于导光板表面的法线方向而从高角度的角度观察立体图像时，对于观察者也能够看见未失真的立体图像。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的显示装置的结构的立体图。

图2是表示上述显示装置安装于墙壁的情况，(a)是从左侧观察上述显示装置的图，(b)是从正面观察上述显示装置的图，(c)是从上方观察上述显示装置的图。

图3是表示上述显示装置所具有的第一立体图像显示设备的结构的立体图。

图4是在通过光源、与射出面垂直的剖面进行切断后的上述第一立体图像显示设备的剖面图。

图5是表示上述第一立体图像显示设备的结构的俯视图。

图6的(a)是表示上述第一立体图像显示设备所具有的反射部件的结构的立体图，(b)～(c)是表示所述反射部件的变形例的结构的立体图。

图7是表示在上述第一立体图像显示设备的导光板形成的反射部件的排列的立体图。

图8的(a)是表示利用上述第一立体图像显示设备在空间形成小视角侧立体图像与大视角侧立体图像的情况的立体图，(b)是表示在空间形成上述小视角侧立体图像与上述大视角侧立体图像的情况的、上述反射部件排列的方向的剖面图。

图9是表示基于上述立体图像显示设备的立体图像的成像方法的立体图。

图10是用于说明由上述反射部件进行反射而从射出面射出的光的射出方向的图。

图11的(a)是表示观察者能够看见利用上述第一立体图像显示设备成像的立体图像的范围的顶视图，(b)是表示观察者能够看见利用上述显示装置所具有的第二立体图像显示设备成像的立体图像的范围的顶视图。

图12是表示上述显示装置所具有的二维图像显示设备的结构的立体图。

图13是在与XY平面平行的面上进行切断后的上述二维图像显示设备的剖面图。

图14是表示上述二维图像显示设备的结构的俯视图。

图15是表示本发明第二实施方式的显示装置的结构的立体图。

图16是表示上述显示装置所具有的第一立体图像显示设备的结构的立体图。

图17是表示基于上述第一立体图像显示设备的立体图像的成像方法的立体图。

图18是表示本发明第三实施方式的显示装置的结构的立体图。

图19是表示上述显示装置所具有的第一立体图像显示设备的结构的立体图。

图20是表示上述第一立体图像显示设备所具有的反射部件的结构的立体图。

图21的(a)及(b)是用于说明大视角的立体图像的可视性恶化的原因的图。

具体实施方式

[第一实施方式]

参照图1～图14，针对本发明第一实施方式的显示装置1A详细地进行说明。

(显示装置1A的结构)

图1是表示显示装置1A的结构的立体图。在下面的说明中，将图1的+X方向作为前方、将－X方向作为后方、将+Y方向作为右方、将－Y方向作为左方、将+Z方向作为上方、将－Z方向作为下方来进行说明。

如图1所示，显示装置1A具有：第一立体图像显示设备(光学设备)2、第二立体图像显示设备(光学设备)3、以及二维图像显示设备4。第一立体图像显示设备2、第二立体图像显示设备3、以及二维图像显示设备4与YZ平面平行的大小为大致相同的大小，从前方按照第一立体图像显示设备2、第二立体图像显示设备3、二维图像显示设备4的顺序，重叠收纳于筐体(未图示)。

图2表示将显示装置1A安装于墙壁的情况，(a)是从左侧观察显示装置1A的图，(b)是从正面观察显示装置1A的图，(c)是从上方观察显示装置1A的图。

如图2(a)～(c)所示，显示装置1A例如在宾馆及商业设施等中安装在走廊的墙壁的上部。如图2(b)所示，显示装置1A利用第一立体图像显示设备2及第二立体图像显示设备3，在显示装置1A的前方显示立体图像(立体像)I1(在本实施方式中为字母“A”)。进而，显示装置1A利用二维图像显示设备4，在显示装置1A的前方显示二维图像I2(在本实施方式中为字母“B”)。更详细地说，第一立体图像显示设备2显示使位于显示装置1A的下方、显示装置1A的前方、且从显示装置1A的左右中央向右侧的范围内的观察者O1可看见的立体图像(立体像)I1a，第二立体图像显示设备3显示使位于显示装置1A的下方、显示装置1A的前方、且从显示装置1A的左右中央向左侧的范围内的观察者O2可看见的立体图像(立体像)I1b。在下面，针对第一立体图像显示设备2、第二立体图像显示设备3、以及二维图像显示设备4的详细情况进行说明。

(第一立体图像显示设备2以及第二立体图像显示设备3)

参照图3～图11，针对第一立体图像显示设备2以及第二立体图像显示设备3进行说明。另外，因为第一立体图像显示设备2以及第二立体图像显示设备3是相互左右对称的结构，所以，在此针对第一立体图像显示设备2的详细情况进行说明，对于第二立体图像显示设备3，则只针对与第一立体图像显示设备2的不同之处进行说明。

图3是表示第一立体图像显示设备2的结构的立体图。图4是在通过光源10、与射出面21垂直的剖面上进行切断后的第一立体图像显示设备2的剖面图。图5是表示第一立体图像显示设备2的结构的俯视图。

如图3～图5所示，第一立体图像显示设备2具有光源10、以及导光板20。

光源10是用于向导光板20照射光的部件，例如由发光二极管(LED)构成。光源10可以是具有一个发光二极管的结构，也可以是使从多个发光二极管发出的光平行的结构。光源10配置在导光板20左下方。

导光板20是对从光源10入射的光(入射光)进行引导的部件，为大致长方体形状。导光板20由透明且折射率比较高的树脂材料形成。作为形成导光板20的材料，例如可以使用聚碳酸酯树脂、甲基丙烯酸树脂等。在本实施方式中，导光板20由甲基丙烯酸树脂形成。

如图4所示，导光板20具有：射出面21、背面22、以及入射面23。

射出面21是将在导光板20的内部被引导、且利用后面叙述的第一光路变更部30进行光路变更后的光射出的面。射出面21构成导光板20的前表面(表面)以及显示装置1A的前表面。

背面22是与射出面21相互平行的面，是配置有第一光路变更部30的面。针对第一光路变更部30的详细情况，将在后面进行叙述。

入射面23是从光源10射出的光向导光板20的内部入射的面。入射面23是通过切下连接射出面21与背面22的侧面的左下部分而形成的平面。在第一立体图像显示设备2中，从光源10射出的光从导光板20的左下方入射导光板20。在本实施方式中，入射面23与XY平面及XZ平面形成45°的角度而形成。

第一光路变更部30在导光板20的内部配置于背面22，是用于将在导光板20内被引导的光进行光路变更而从射出面21射出的部件。如图3所示，第一光路变更部30由光路变更部组30a、30b、30c……形成。另外，在图3～图5中，为了简化，只表示了光路变更部组30a～30c。

各光路变更部组30a、30b、30c……由多个反射部件(棱镜、光路变更部)形成。例如，光路变更部组30a由多个反射部件(光路变更部)31a构成。同样地，光路变更部组30b、30c……由各自的多个反射部件(光路变更部)31b、31c……构成。

图6(a)是表示反射部件31a的结构的立体图，图6(b)～图6(d)是表示反射部件31a的变形例的结构的立体图。另外，反射部件31b、31c……因为形成与反射部件31a相同的结构，所以，在此只针对反射部件31a进行说明，省略对于反射部件31b、31c……的说明。

如图6(a)所示，反射部件31a为三棱柱形状，具有将入射的光进行反射(全反射)的反射面31aa。如图4所示，反射面31aa形成为使之与导光板20的射出面21或背面22所形成的角度为规定的角度以上(在本实施方式中为48°)。另外，本发明的反射部件31a并不一定限定于三棱柱形状。本发明的一个方式的反射部件31a例如如图6(b)～图6(d)所示，也可以为圆弧状三棱柱、或者带拐角的圆弧状三棱柱、或形成为一边为波浪状的圆弧状三棱柱。

图7是表示在第一立体图像显示设备2的导光板20上形成的反射部件31a、31b、31c的排列的立体图。

如图7所示，在各光路变更部组30a、30b、30c……中，将多个反射部件31a、31b、31c……的反射面31aa、31ba、31ca……配置在导光板20的背面22，使相对于光的入射方向的角度相互不同。由此，各光路变更部组30a、30b、30c……将入射的光进行光路变更，使之在与入射面23平行的方向上从射出面21向各方向射出。

图8的(a)是表示在空间形成作为立体图像I1a的、小视角侧立体图像I1aa与大视角侧立体图像I1ab的情况的立体图，(b)是表示在空间形成小视角侧立体图像I1aa与大视角侧立体图像I1ab的情况的、反射部件31a排列的方向上的剖面图。另外，图8的(a)及(b)只表示了光路变更部组30a、30b、30c……之中的光路变更部组30a。

如图8的(a)及(b)所示，多个光路变更部组30a作为反射部件31a，具有：小视角光路偏转部组37，其在相对于与导光板20的射出面21正交且与反射部件31a所排列的方向平行的基准面为0度以上且不足规定的角度的小视角方向的空间，使作为立体图像I1a的小视角侧立体图像I1aa成像；大视角光路偏转部组38，其在相对于上述基准面为上述规定的角度以上且不足90度的大视角方向的空间，使作为立体图像I1a的大视角侧立体图像I1ab成像。

接着，参照图9，针对基于第一立体图像显示设备2的立体图像I1a的成像方法进行说明。

图9是表示基于第一立体图像显示设备2的立体图像I1a的成像方法的立体图。另外，在此，针对利用第一立体图像显示设备2、在存在于第一立体图像显示设备2的前侧的立体图像成像面P上使作为立体图像I1a的内斜线环标记成像的情况进行说明。

第一立体图像显示设备2中，如图9所示，例如，利用光路变更部组30a的各反射部件31a进行光路变更后的光在存在于第一立体图像显示设备2的前侧的立体图像成像面P上以线La1及线La2进行交叉。由此，在立体图像成像面P上使立体图像I1a的一部分即线图像LI成像。线图像LI为与YZ平面平行的线图像。这样，利用来自属于光路变更部组30a的多个反射部件31a的光，使线La1及线La2的线图像LI成像。另外，使线La1及线La2的像成像的光也可以由光路变更部组30a的至少两个反射部件31a来提供。

同样地，利用光路变更部组30b的各反射部件31b进行光路变更后的光在立体图像成像面P上以线Lb1、线Lb2以及线Lb3进行交叉。由此，在立体图像成像面P上使立体图像I1a的一部分即线图像LI成像。

另外，利用光路变更部组30c的各反射部件31c进行光路变更后的光在立体图像成像面P上以线Lc1及线Lc2进行交叉。由此，在立体图像成像面P上使立体图像I1a的一部分即线图像LI成像。

利用各光路变更部组30a、30b、30c……成像的线图像在X轴方向的位置相互不同。在第一立体图像显示设备2中，通过减小光路变更部组30a、30b、30c……之间的距离，能够减小利用各光路变更部组30a、30b、30c……成像的线图像LI在X轴方向的距离。其结果是，在第一立体图像显示设备2中，将利用由光路变更部组30a、30b、30c……的各反射部件31a、31b、31c……进行光路变更后的光而成像的多个线图像LI进行聚集，由此，使立体图像I1a实际上在立体图像成像面P上成像。

另外，立体图像成像面P可以是与X轴垂直的平面，也可以是与Y轴垂直的平面，或者是与Z轴垂直的平面。另外，立体图像成像面P也可以是与X轴、Y轴、或Z轴不垂直的平面。此外，立体图像成像面P也可以不是平面而是曲面。即，第一立体图像显示设备2可以在空间上任意的面(平面及曲面)上使立体图像I1a成像。

接着，参照图10及图11，针对由第一立体图像显示设备2的反射部件31a、31b、31c……进行反射而从射出面21射出的光的射出方向进行说明。

图10是用于说明由反射部件31a、31b、31c……进行反射而从射出面21射出的光的射出方向的图(天球图)。图10所示的YZ平面对应于射出面21，图10所示的圆表示以来自光源10的光所入射的反射部件31a、31b、31c……为中心的球面S。

在此，在俯视YZ平面时，将(1)与反射部件31a、31b、31c……的反射面31aa、31ba、31ca……和平行于YZ平面的面(该面通过反射位置)相交的线垂直的线、与(2)光的入射方向形成的角定义为反射部件31a、31b、31c……的旋转角。例如，在旋转角为0°时，当俯视YZ平面时，光向反射部件31a、31b、31c……垂直入射。此时，图10所示的虚线L1～L4表示在反射部件31a、31b、31c……的旋转角分别形成10°、20°、30°、以及40°的角度的情况下、由反射部件31a、31b、31c……反射的光与球面S相交的位置。另外，为了便于说明，将从导光板20射出光的一侧的空间(即，从导光板20沿+X轴方向的空间)分为四个象限(第一象限～第四象限)进行说明。形成为第一象限的Y坐标及Z坐标都为正值、第二象限的Y坐标为负值且Z坐标为正值、第三象限的Y坐标及Z坐标都为负值、第四象限的Y坐标为正值且Z坐标为负值的空间。换言之，第一象限～第四象限是以反射部件31a、31b、31c……的位置(光被反射的位置)为原点、由与导光板20正交且相互正交的两个平面形成的四个象限。

图11的(a)是表示观察者O1能够看见利用第一立体图像显示设备2成像的立体图像I1a的范围的顶视图，(b)是表示观察者O2能够看见利用第二立体图像显示设备3成像的立体图像I1a的范围的顶视图。

如图10所示，针对光从存在于第三象限的光源10以与Y轴及Z轴形成45°的角度向反射部件31a、31b、31c……入射的情况进行说明。如上所述，第一立体图像显示设备2使反射面31aa、31ba、31ca……与导光板20的射出面21或背面22形成的角度为规定的角度以上(在本实施方式中为48°)而形成。由此，能够使由反射面31aa、31ba、31ca……反射的光的一部分分别从射出面21向第四象限射出(如图10所示，虚线L1～L4各自的一部分存在于第四象限)。

换言之，在从与射出面21垂直的方向的平面，在规定由相对于来自光源10的入射光向反射部件31a、31b、31c……入射的方向倾斜45°且相互正交的两条直线分割的四个象限，作为以反射部件31a、31b、31c……的位置为原点的四个象限时，由各反射部件31a、31b、31c……反射的光向与入射光所入射的象限(第三象限)相邻的象限(第四象限)射出。

其结果是，在第一立体图像显示设备2中，如图11(a)所示，利用向第四象限射出的各光，能够在导光板20的前方、且相对于导光板20表面的法线方向向右侧的空间使立体图像I1a成像。此时，因为光源10配置在导光板20的左下方，所以在俯视YZ平面时，能够减小反射面31aa、31ba、31ca……的法线与入射光的入射方向所形成的角度。即，能够减小向反射部件31a、31b、31c……入射的入射光的入射方向与来自反射部件31a、31b、31c……的射出光的射出方向所形成的角度。其结果是，因为能够减小相对于立体图像I1a的形状的扩展灵敏度，所以，即使在观察者O1相对于导光板20表面的法线方向而从高角度的角度观察立体图像I1a时，对于观察者O1，也能够看见未失真的立体图像I1a。

另外，在第一立体图像显示设备2中，利用向第四象限射出的各光，使位于显示装置1A的下方、显示装置1A的前方、且从显示装置1A的左右中央向右侧的范围内的观察者O1可看见的立体图像I1a在空中成像。由此，在将显示装置1A设置在比观察者O1的眼睛的高度高的位置的情况下，能够使立体图像I1a被观察者O1看见。

另外，在本实施方式的显示装置1A中，虽然是第一立体图像显示设备2在存在于第一立体图像显示设备2的前侧的立体图像成像面P上形成实像即立体图像I1a的方式，但本发明的显示装置不限于此。在本发明的一个方式的显示装置中，第一立体图像显示设备也可以为利用由反射部件31a、31b、31c……反射的光并结合虚像而成像例如显示贯通射出面21的立体图像的方式。

另外，如上所述，第二立体图像显示设备3为与第一立体图像显示设备2相互左右对称的结构。利用该结构，如图11(b)所示，第二立体图像显示设备3能够在显示装置1A的前方、且相对于显示装置1A表面的法线方向而向左侧的空间使立体图像I1b成像。另外，即使在观察者O2相对于显示装置1A表面的法线方向而从高角度的角度观察立体图像I1b时，观察者O1也能够看见未失真的立体图像I1b。另外，在将显示装置1A设置在比观察者O2的眼睛的高度更高的位置的情况下，能够使立体图像I1b被观察者O2看见。

这样，显示装置1A是第一立体图像显示设备2与第二立体图像显示设备3重叠的结构，通过使第一立体图像显示设备2与第二立体图像显示设备3的射出光的角度范围左右对称(相互不同)，能够相对于相互不同的角度范围显示相互相同的立体图像I1a、I1b(具体而言，在显示装置1A的前方为0°、与XY平面平行的面上较宽范围的角度(例如－75°～75°)显示立体图像I1)。

另外，在本实施方式的显示装置1A中，虽然针对第一立体图像显示设备2与第二立体图像显示设备3显示相同的立体图像I1的方式进行了说明，但本发明的显示装置1A不限于此。即，在本发明的显示装置的一个方式中，第一立体图像显示设备2与第二立体图像显示设备3也可以分别显示相互不同的立体图像I1a及立体图像I1b。

(二维图像显示设备4)

接着，参照图12～图14，针对二维图像显示设备4进行说明。二维图像显示设备4在二维图像显示设备4的表面(后面叙述的射出面71)显示二维图像I2。

图12是表示二维图像显示设备4的结构的立体图。图13是在与XY平面平行的面上进行切断后的二维图像显示设备4的剖面图。图14是表示二维图像显示设备4的结构的俯视图。

如图12及图13所示，第一立体图像显示设备2具有光源60、以及导光板70。

光源60是用于向导光板20照射光的部件，例如由发光二极管(LED)构成。光源60既可以为具有一个发光二极管的结构，也可以为具有多个发光二极管的结构。光源60配置在导光板70的上部。

导光板70是对从光源60入射的光进行引导的部件，形成为大致长方体形状。导光板70由透明且折射率比较高的树脂材料形成。作为形成导光板70的材料，例如可以使用聚碳酸酯树脂、甲基丙烯酸树脂等。在本实施方式中，导光板70由甲基丙烯酸树脂形成。

如图13所示，导光板70具有：射出面71、背面72、以及入射面73。

射出面71是将在导光板70的内部被引导、利用后面叙述的第二光路变更部80进行光路变更后的光射出的面。射出面71构成导光板70的前表面(表面)。

背面72是与射出面71相互平行的面，是配置有第二光路变更部80的面。针对第二光路变更部80的详细情况，将在后面进行叙述。

入射面73是从光源60射出的光向导光板20的内部入射的面，是导光板70的上部的侧面。在二维图像显示设备4中，从光源60射出的光从导光板70的上部向导光板70入射。

第二光路变更部80在导光板70的内部配置于背面72，是用于对在导光板70内被引导的光进行光路变更的部件。如图14所示，第二光路变更部80由在背面72的各分区设置的光路变更部组80a、80b、80c……构成。另外，在图14中，为了简化，只表示了光路变更部组80a～80c。

各光路变更部组80a、80b、80c……由多个反射部件形成。例如，光路变更部组80a由多个反射部件81a构成。同样地，光路变更部组80b、80c……由各自的多个反射部件构成。

利用二维图像显示设备4显示的二维图像I2由多个点的集合来表示。所述多个点利用各光路变更部组80a、80b、80c……来成像。例如，一个点是通过由光路变更部组80a的多个反射部件81a反射的光会聚于射出面71上的一点而成像的一个点图像。在二维图像显示设备4中，通过将利用各光路变更部组80a、80b、80c……成像的多个点图像进行聚集，从外观上看，显示面图像所显示的二维图像I2。

这样，显示装置1A是具有第一立体图像显示设备2、第二立体图像显示设备3、以及二维图像显示设备4的结构。因此，能够利用第一立体图像显示设备2以及第二立体图像显示设备3显示立体图像I1(立体图像I1a及立体图像I1b)，并且利用二维图像显示设备4显示二维图像I2。由此，例如，作为二维图像I2，使表示设施的字母(例如，“出口(EXIT)”)及表示设施的图像显示，作为立体图像I1，使表示设施所处位置的方向的箭头显示，由此，对于观察者O1、O2来说，能够直观(感性)地进行易于理解的显示。

另外，在显示装置1A中，为了使立体图像I1显示而形成为将两个立体图像显示设备(第一立体图像显示设备2以及第二立体图像显示设备3)进行重叠的结构，但本发明的显示装置不限于此。例如，在本发明的显示装置的一个方式中，也可以是为了显示立体图像I1而形成为将三个以上的立体图像显示设备进行重叠的结构。

[第二实施方式]

如下所述，对本发明的其它实施方式进行说明。另外，为了便于说明，对于与在所述实施方式中所说明的部件具有相同功能的部件，使用相同的符号，省略其说明。

基于图15及图16，针对本实施方式的显示装置1B的结构进行说明。

图15是表示显示装置1B的结构的立体图。

显示装置1B具有第一立体图像显示设备(光学设备)5以及第二立体图像显示设备(光学设备)6，来取代第一实施方式中的第一立体图像显示设备2以及第二立体图像显示设备3。

参照图16，针对第一立体图像显示设备5以及第二立体图像显示设备6进行说明。另外，因为第一立体图像显示设备5以及第二立体图像显示设备6为相互左右对称的结构，所以，在此针对第一立体图像显示设备5的详细情况进行说明，关于第二立体图像显示设备6，只针对与第一立体图像显示设备5的不同之处进行说明。

图16是表示第一立体图像显示设备5的结构的立体图。

如图16所示，第一立体图像显示设备5具有第一光路变更部90，来取代第一立体图像显示设备2的第一光路变更部30。

第一光路变更部90在导光板20的内部配置于背面22，是用于对在导光板20内被引导的光进行光路变更而从射出面21射出的部件。如图16所示，第一光路变更部90由光路变更部组(光路变更部)90a、90b、90c……构成。另外，在图16中，为了简化，只表示了光路变更部组90a～90c。

各光路变更部组90a、90b、90c……沿与入射面23平行的方向进行设置，分别由菲涅耳透镜的一部分形成。

接着，参照图17，针对基于第一立体图像显示设备5的立体图像I1a的成像方法进行说明。另外，在此，如图17所示，针对使字母“A”的线图像LI成像的情况进行说明。

图17是表示基于第一立体图像显示设备5的立体图像I1a的成像方法的立体图。另外，在图17中图示了光路变更部组90a、90b、90c……之中的光路变更部组90a～90g。

在第一立体图像显示设备5中，光路变更部组90a～90g使向光路变更部组90a～90g的各位置入射的光实际上会聚于与光路变更部组90a～90g分别对应的定点上。在图17中表示了来自光路变更部组90a～90g的多个光线会聚的情况。

具体而言，光路变更部组90a与立体图像I1a的定点PA的点图像PI对应，来自光路变更部组90a的各位置的光线会聚于立体图像I1a的定点PA。由此，使立体图像I1a的一部分即点图像PI在定点PA成像。同样地，利用由光路变更部组90b～90g进行光路变更后的光，使立体图像I1a的一部分即点图像PI在定点PB～PG分别成像。在第一立体图像显示设备5中，通过减小光路变更部组90a、90b、90c……间的距离，能够减小利用各光路变更部组90a、90b、90c……成像的点图像PI的距离。其结果是，在第一立体图像显示设备5中，将利用由光路变更部组90a、90b、90c……进行光路变更后的光成像的多个点图像PI进行聚集，由此，而使线图像即立体图像I1a实际上在立体图像成像面P上成像。

另外，在第一立体图像显示设备5中，与第一实施方式的第一立体图像显示设备2相同，在从与射出面21垂直的方向的平面，在规定由相对于来自光源10的入射光向光路变更部组90a、90b、90c……入射的方向倾斜45°且相互正交的两条直线分割的四个象限，作为以光路变更部组90a、90b、90c……的位置为原点的四个象限时，形成光路变更部组90a、90b、90c……，使由光路变更部组90a、90b、90c……反射的光的一部分向与入射光所入射的象限(为第三象限)相邻的象限(为第四象限)射出。

其结果是，在第一立体图像显示设备5中，利用向第四象限射出的各光，能够在导光板20的前方、且相对于导光板20表面的法线方向而向右侧的空间使立体图像I1a成像。此时，因为光源10配置在导光板20的左下方，所以能够减小向光路变更部组90a、90b、90c……入射的入射光的入射方向与来自光路变更部组90a、90b、90c……的射出光的射出方向所形成的角度。其结果是，因为能够减小相对于立体图像I1a的形状的扩展灵敏度，所以，即使在观察者O1相对于导光板20表面的法线方向而从高角度的角度观察立体图像I1a时，观察者O1也能够看见未失真的立体图像I1a。

另外，在第一立体图像显示设备5中，利用向第四象限射出的各光，使位于显示装置1B的下方、显示装置1B的前方、且从显示装置1B的左右中央向右侧的范围内的观察者O1可看见的立体图像I1a在空中成像。由此，在将显示装置1B设置在比观察者O1的眼睛的高度更高的位置的情况下，能够使立体图像I1a被观察者O1看见。

另外，如上所述，第二立体图像显示设备6为与第一立体图像显示设备5相互左右对称的结构。利用该结构，第二立体图像显示设备6能够在显示装置1B的前方、且相对于显示装置1B表面的法线方向而向左侧的空间使立体图像I1b成像。另外，即使在观察者O2相对于显示装置1B表面的法线方向而从高角度的角度观察立体图像I1b时，观察者O2也能够看见未失真的立体图像I1b。另外，在将显示装置1B设置在比观察者O2的眼睛的高度更高的位置的情况下，能够使立体图像I1b被观察者O2看见。

[第三实施方式]

如下所述，对本发明的其它实施方式进行说明。另外，为了便于说明，对于与在所述实施方式所说明的部件具有相同功能的部件，使用相同的符号，省略其说明。

基于图18及图19，针对本实施方式的显示装置1C的结构进行说明。

图18是表示显示装置1C的结构的立体图。

显示装置1C具有第一立体图像显示设备(光学设备)7以及第二立体图像显示设备(光学设备)8，来取代第一实施方式的第一立体图像显示设备2以及第二立体图像显示设备3。

参照图19，针对第一立体图像显示设备7以及第二立体图像显示设备8进行说明。另外，因为第一立体图像显示设备7以及第二立体图像显示设备8为相互左右对称的结构，所以，在此针对第一立体图像显示设备7的详细情况进行说明，关于第二立体图像显示设备8，只针对与第一立体图像显示设备7的不同之处进行说明。

图19是表示第一立体图像显示设备7的结构的立体图。

如图19所示，第一立体图像显示设备7具有第三光路变更部110与第四光路变更部120，来取代第一立体图像显示设备2的第一光路变更部30。

第三光路变更部110以及第四光路变更部120在导光板20的内部配置在背面22，是用于将在导光板20内被引导的光进行光路变更而从射出面21射出的部件。第三光路变更部110由多个反射部件(光路变更部)110a构成。同样地，第四光路变更部120由多个反射部件(光路变更部)120a构成。

图20是表示反射部件110a、120a的结构的立体图。

如图20所示，反射部件110a、120a为三棱柱形状，具有将入射的光进行反射(全反射)的反射面110aa、120aa。反射面110aa、120aa形成为使与导光板20的射出面21或背面22形成的角度为规定的角度以上(在本实施方式中为48°)。

在第一立体图像显示设备7中，利用由第三光路变更部110进行光路变更后的光，在射出面21侧形成第一图像，并且利用由第四光路变更部120进行光路变更后的光，在射出面21侧形成与第一图像相同的第二图像。但是，第一图像及第二图像所形成的位置相互不同。利用上述结构，在第一立体图像显示设备7中，相对于观察者O1，以右眼看见上述第一图像，并且以左眼看见上述第二图像，由此，能够利用视差看见立体的图像(立体图像)。

另外，在第一立体图像显示设备7中，与第一实施方式的第一立体图像显示设备2相同，在从与射出面21垂直的方向的平面，在规定由相对于来自光源10的入射光向第三光路变更部110及第四光路变更部120入射的方向倾斜45°且相互正交的两条直线分割的四个象限，作为以第三光路变更部110及第四光路变更部120的位置为原点的四个象限时，形成第三光路变更部110及第四光路变更部120，使由第三光路变更部110及第四光路变更部120反射的光的一部分向与入射光所入射的象限(为第三象限)相邻的象限(为第四象限)射出。

其结果是，在第一立体图像显示设备7中，利用向第四象限射出的各光，能够相对于位于导光板20的前方、且相对于导光板20表面的法线方向而向右侧的空间内的观察者O1，使立体图像I1a可看见。此时，因为光源10配置在导光板20的左下方，所以能够减小反射面110aa、120aa……的法线与入射光的入射方向所形成的角度。即，在俯视YZ平面时，能够减小向第三光路变更部110或第四光路变更部120入射的入射光的入射方向与来自第三光路变更部110或第四光路变更部120的射出光的射出方向所形成的角度。其结果是，能够减小相对于立体图像I1a的形状的扩展灵敏度，所以即使在观察者O1相对于导光板20表面的法线方向而从高角度的角度观察立体图像I1a时，观察者O1也能够看见未失真的立体图像I1a。

另外，在第一立体图像显示设备7中，利用向第四象限射出的各光，使立体图像I1a相对于位于显示装置1C的下方、显示装置1C的前方、且从显示装置1C的左右中央向右侧的范围内的观察者O1被看见。由此，在将显示装置1C设置在比观察者O1的眼睛的高度更高的位置的情况下，能够使立体图像I1a被观察者O1看见。

另外，如上所述，第二立体图像显示设备8为与第一立体图像显示设备7相互左右对称的结构。利用该结构，第二立体图像显示设备8能够使立体图像I1b相对于位于显示装置1C的前方、且相对于显示装置1C表面的法线方向而向左侧的观察者O2被看见。另外，即使在观察者O2相对于显示装置1C表面的法线方向而从高角度的角度观察立体图像I1b时，观察者O2也能够看见未失真的立体图像I1b。另外，在将显示装置1C设置在比观察者O2的眼睛的高度更高的位置的情况下，能够使立体图像I1b被观察者O2看见。

(总结)

本发明的一个方式的光学设备具有对入射光进行引导而从射出面射出的导光板，所述导光板具有使在所述导光板内被引导的光进行光路变更而使之从所述射出面射出的多个光路变更部，利用多个所述光路变更部进行光路变更且从所述射出面射出的光作为立体像而被观察者看见，其特征在于，在关于各光路变更部，在从与所述射出面垂直的方向的平面，在规定由相对于所述入射光向所述光路变更部入射的方向倾斜45°且相互正交的两条直线分割的四个象限，作为以该光路变更部的位置为原点的四个象限时，利用该光路变更部进行光路变更后的光向与所述入射光所入射的象限相邻的象限射出。

根据上述的特征，利用向与入射光所入射的象限相邻的象限射出的光形成的、被观察者看见的立体像由向光路变更部入射的入射光的入射方向与来自光路变更部的射出光的射出方向所形成的角度较小的光形成。其结果是，因为能够减小相对于立体像的形状的扩展灵敏度，所以存在于与入射光所入射的象限相邻的象限的观察者能够看见未失真的立体像。由此，通过适当设定光向光路变更部入射的入射角度，即使在观察者相对于导光板表面的法线方向而从高角度的角度观察立体像时，对于观察者，也能够看见未失真的立体像。

本发明的一个方式的光学设备也可以为通过使利用所述多个光路变更部进行光路变更且从所述射出面射出的光成像而形成立体像的结构。

本发明的一个方式的光学设备也可以为利用所述多个光路变更部进行光路变更且从所述射出面射出的光通过视差而作为立体像而被所述观察者看见的结构。

本发明的一个方式的显示装置为将多个上述光学设备进行重叠的结构。

根据上述的结构，在一个显示装置中，能够看见多个立体像。

本发明的一个方式的显示装置为多个所述光学设备之中的某所述光学设备射出光的角度范围与其它的所述光学设备射出光的角度范围不同的结构。

根据上述的结构，在一个显示装置中，利用各光学设备，相对于位于不同位置的观察者，能够看见立体像。

本发明的一个方式的显示装置也可以为多个所述光学设备相对于相互不同的角度范围，显示相互相同的所述立体像的结构。

根据上述的结构，可以在较宽的视角下，使相同的立体像被观察者看见。

本发明的一个方式的显示装置也可以为使显示二维图像的二维图像显示设备进一步进行重叠的结构。

根据上述的结构，能够利用光学设备显示立体像，并且利用二维图像显示设备显示二维图像。由此，例如作为二维图像，使表示地点的文字及表示地点的图像显示，作为立体像，使箭头显示，由此，可以对观察者直观(感性)地进行容易理解的显示。

本发明不限于上述各实施方式，在本发明请求的范围内能够进行各种变更，对于将在不同的实施方式分别公开的技术方式进行适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

符号说明

2，5，7 第一立体图像显示设备(光学设备)；

3，6，8 第二立体图像显示设备(光学设备)；

4 二维图像显示设备；

20 导光板；

21 射出面；

31a，31b，31c，110a，120a 反射部件(光路变更部)；

90a，90b，90c 光路变更部组(光路变更部)；

I1，I1a，I1b 立体图像(立体像)；

O1，O2 观察者。

Claims (7)

1.一种光学设备，具备对入射光进行引导而从射出面射出的导光板，所述导光板具有使在所述导光板内被引导的光进行光路变更而使之从所述射出面射出的多个光路变更部，利用多个所述光路变更部进行光路变更且从所述射出面射出的光作为立体像而被观察者看见，其特征在于，

关于各光路变更部，

在从与所述射出面垂直的方向的平面，规定由相对于所述入射光向所述光路变更部入射的方向倾斜45°且相互正交的两条直线分割的四个象限，作为以所述光路变更部的位置为原点的四个象限，

利用所述光路变更部进行光路变更后的光向与所述入射光所入射的象限相邻的象限射出。

2.如权利要求1所述的光学设备，其特征在于，

通过使利用所述多个光路变更部进行光路变更且从所述射出面射出的光成像来形成立体像。

3.如权利要求1所述的光学设备，其特征在于，

利用所述多个光路变更部进行光路变更且从所述射出面射出的光通过视差而作为立体像而被所述观察者看见。

4.一种显示装置，其特征在于，

重叠有多个权利要求1～3中任一项所述的光学设备。

5.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，

多个所述光学设备之中的、某所述光学设备射出光的角度范围与其它的所述光学设备射出光的角度范围不同。

6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，

多个所述光学设备相对于相互不同的角度范围显示相互相同的所述立体像。

7.如权利要求4～6中任一项所述的显示装置，其特征在于，

还重叠有显示二维图像的二维图像显示设备。

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