CN115183197A - 导光板、车辆用灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学器件，能够抑制立体图像的可视性恶化。导光板(10)所具有的光路偏转部组通过使来自第一光源(2A)的光发生光路偏转而在第一角度范围的空间使图像成像，通过使来自第二光源(2B)的光发生光路偏转而在第二角度范围的空间使图像成像，通过使来自第三光源的光发生光路偏转而在第三角度范围的空间中使图像成像，第一角度范围、第二角度范围以及第三角度范围相互分离或相互相接，第一角度范围包含基准面，第二角度范围和第三角度范围相对于第一角度范围位于同一侧。

Description

导光板、车辆用灯具
本申请是国际申请日为2019年1月23日、申请号为201980007690.4、发明名称为“导光板、车辆用灯具”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及显示立体图像的导光板以及使用了该导光板的车辆用灯具。
背景技术
以往，作为显示立体图像的光学器件，例如已知专利文献1所公开的图像显示装置。
图18的(a)～(c)是表示专利文献1所公开的图像显示装置100的结构的图。如图18的(a)所示，专利文献1所公开的图像显示装置100包含导光板110、在导光板110的端部设置的光源101、具有在导光板110的背面形成的多个第一棱镜的左眼用显示图案111a,112a,113a以及具有在导光板110的背面形成的多个第二棱镜的右眼用显示图案111b,112b,113b。如图18的(b)所示，所述左眼用显示图案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”。
根据上述结构，通过使来自光源101的光在多个第一棱镜和第二棱镜反射，从而在导光板110的表面侧显示左眼用图像和右眼用图像。而且，当观察者观察这些左眼用图像和右眼用图像时，如图18的(c)所示，能够从里侧向近前侧，按照面图像“A”、面图像“B”、面图像“C”的顺序观察到配置了各观察图像120的具有立体感的面图像。由于各观察图像120以在来自各左眼用图像和右眼用图像的光线的光路上存在的交点处悬浮的方式被观测到，因此间隔较大的图像在更靠近观测者的一侧具有交点，更靠近近前侧。因此，观测者能够在自然的状态下看到立体的显示。
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号公报(2012年6月21日公开)”
发明内容
发明所要解决的技术问题
图19的(a)是表示从走廊的墙壁向侧方伸出而成像的立体图像的立体图，图19的(b)是表示所述立体图像与观察该立体图像的观察者的关系的俯视图。如图19的(a)所示，在距离墙壁一米的观察者观察从走廊的墙壁向一侧伸出的前方三米处的立体图像的情况下，为了能够看到立体图像，如图19的(b)所示，需要以相对于墙壁的法线方向至少75度以内的角度进行观察。
然而，在现有的图像显示装置100中，在从相对于墙壁的法线方向超过60度的区域观察在空间中成像的立体图像的情况下，立体图像看起来会失真，存在难以感受到立体感这样的问题。在本说明书中将上述区域称为大视角区域。
在大视角区域中立体图像的可视性恶化的原因有两个。
图20的(a)和(b)是用于对在大视角区域中立体图像的可视性恶化的第一原因进行说明的图。在大视角区域中立体图像的可视性恶化的第一原因在于大视角区域中扩散灵敏度的增大。在这里，扩散灵敏度是指光的导光角度发生微量变化时的、射出角度的变化量相对于导光角的变化量之比。导光角度是指在将光从导光板射出的面作为射出面的情况下，相对于导光板的内部侧的射出面的法线，朝向射出面的光的光路所形成的角度。并且，射出角度是指相对于导光板的外部侧的射出面的法线，从射出面射出的光的光路所形成的角度。
如图20的(a)和(b)所示，在使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，当射出角度γ＝30°时，相对于立体图像的形状的扩散灵敏度约为1，较小。但是，相对于该立体图像的形状的扩散灵敏度在射出角度γ＝60°以上的范围时急剧增大，在射出角度γ＝75°时约为19。其结果是，在大视角区域内，在因形状的误差而使导光角度发生变化的情况下，射出角度大幅变化，对立体图像的模糊影响较大。
图21是用于对在大视角区域中立体图像的可视性恶化的第二原因进行说明的图。第二原因在于，在形成有立体图像的情况下可看到的范围。如图21所示，在形成有立体图像的情况下，在导光板的正面附近可看到较小的范围，因而模糊的产生也较少。但是，在大视角区域中可看到从较大的范围射出的光，因而容易看到模糊。
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光学器件，能够抑制大视角区域的空间中立体图像的可视性恶化。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述技术问题，本发明的一个方式的导光板对所入射的光进行导光，使被导光的光发生光路偏转而从射出面射出，从而在空间上使图像成像，其特征在于，
所述导光板具备使所述光发生光路偏转的光路偏转部组，
所述光路偏转部组通过使从配置在规定的位置的第一光源向所述导光板入射的光发生光路偏转，从而在相对于与所述射出面正交且与所述导光板的侧面平行的基准面处于规定的第一角度范围的空间中使图像成像，并且
所述光路偏转部通过使从配置在与所述第一光源的位置分离的位置的第二光源向所述导光板入射的光发生光路偏转，从而在相对于所述基准面处于规定的第二角度范围的空间中使图像成像，
所述第一角度范围与所述第二角度范围相互分离或相互相接，
所述光路偏转部组通过使从在与所述第一光源的位置和所述第二光源的位置分离的位置配置的第三光源向所述导光板入射的光发生光路偏转，从而在相对于所述基准面处于规定的第三角度范围的空间中使图像成像，
所述第一角度范围、所述第二角度范围以及所述第三角度范围相互分离或相互相接，
所述第一角度范围包含所述基准面，
所述第二角度范围和所述第三角度范围相对于所述第一角度范围位于同一侧。
发明的效果
根据本发明的一个方式，能够提供一种光学器件，能够抑制大视角区域的空间中立体图像的可视性恶化。
附图说明
图1是表示应用本发明的光学器件的概况的图。
图2是用于对应用本发明的光学器件中成像角度与构成立体图像的光的光源关系进行说明的图。
图3是表示应用本发明的光学器件中用于使面图像成像的结构的立体图。
图4是表示应用本发明的光学器件中用于使面图像成像的结构的俯视图。
图5是表示通过应用了本发明的光学器件成像的面图像所形成的立体图像的一个例子的正视图。
图6是表示具备应用本发明的光学器件的车辆用灯具的概况的图。
图7是表示应用本发明的光学器件的结构的图，(a)为立体图，(b)为侧视图。
图8是表示相对于成像角度的、与构成立体图像的光的光源的关系的图，(a)表示成像角度为大致0°的状态，(b)表示成像角度为正的较小角度的状态，(c)表示成像角度为正的较大角度的状态。
图9是用于对应用本发明的光学器件中成像角度与光源的关系进行说明的图。
图10是表示为了对角度范围的重叠进行说明而使用的参数的俯视图。
图11是表示为了对角度范围的重叠进行说明而使用的参数的俯视图。
图12的(a)是表示在导光板由聚碳酸酯形成的情况下的距离x、角度θ以及间隔L的关系的例子的表，(b)是表示在导光板由丙烯酸形成的情况下的距离x、角度θ以及间隔L的关系的例子的表。
图13是针对图12的(a)所示的例子、对于每个距离x的值表示相对于角度θ的间隔L的值的曲线图。
图14的(a)是表示相对于距离x的值的角度θ的二次项的系数的曲线图，(b)是表示相对于距离x的值的角度θ的一次项的系数的曲线图，(c)是表示相对于距离x的值的角度θ的零次项的系数的曲线图。
图15是表示本发明第一变形例的光学器件中成像角度与光源的关系的图。
图16是表示本发明第二变形例的光学器件中成像角度与光源的关系的图。
图17的(a)和(b)分别是用于对本发明的第四变形例进行说明的图。
图18的(a)～(c)是表示专利文献1所公开的图像显示装置的结构的图。
图19的(a)是表示从走廊的墙壁向一侧伸出而成像的立体图像的立体图，图19的(b)是表示所述立体图像与观察该立体图像的观察者的关系的俯视图。
图20的(a)和(b)是用于对在大视角区域中立体图像的可视性恶化的第一原因进行说明的图。
图21是用于对在大视角区域中立体图像的可视性恶化的第二原因进行说明的图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
以下，基于附图对本发明一个侧面的实施方式(以下记作“本实施方式”)进行说明。需要说明的是，以下说明的本实施方式在所有的点只不过是本发明的示例。在不脱离本发明范围的情况下当然可以进行各种改良和变形。也就是说，在本发明的实施过程中，可以适当采用与实施方式对应的具体结构。
§1应用例
首先，使用图1～图5对应用本发明的场景的一个例子进行说明。
图1是表示应用本发明的光学器件1A的概况的图。如图1所示，光学器件1A具有光源2和导光板10。
光源2使光向导光板10入射。在图1所示的例子中，光源2包含第一光源2A和第二光源2B。第一光源2A和第二光源2B分别为发光二极管。但是，第一光源2A和第二光源2B也可以为发光二极管之外的其它光源。并且，光源2可以进一步包含第一光源2A和第二光源2B之外的其它光源。需要说明的是，第一光源2A和第二光源2B都使光从后述入射面11入射。即，来自第一光源2A的光向导光板10入射的面与来自第二光源2B的光向导光板10入射的面为相同的侧面。
导光板10对从入射面11入射的光进行导光，使被导光的光发生光路偏转并从射出面射出，从而在空间上使立体图像I(图像)成像。导光板10由透明且折射率较高的树脂材料形成。作为形成导光板10的材料，例如能够使用聚碳酸酯树脂(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)玻璃等。
导光板10具有后述光路偏转部组20(参照图3)。并且，导光板10具有使光射出的射出面12(参照图3)。在导光板10内被导光的光由光路偏转部组20进行光路偏转而从射出面12射出，由此在空间中对立体图像I成像。
图2是用于对光学器件1A中成像角度与构成立体图像I的光的光源的关系进行说明的图。在光学器件1A中，构成立体图像I的光的光源根据成像角度而不同。成像角度是指使立体图像I成像的位置相对于导光板10的基准面S的角度。基准面S是与射出面12正交且与导光板10的侧面14(参照图3)平行的面。
例如在与导光板10的正面接近的角度范围即第一角度范围AA内的成像角度中，来自第一光源2A的光构成立体图像I。另一方面，在与角度范围AA相比偏离导光板10的正面的角度范围即第二角度范围AB内的成像角度中，来自第二光源2B的光构成立体图像I。换言之，光路偏转部组20通过使从配置在规定的位置的第一光源2A向导光板10入射的光发生光路偏转，使图像在相对于基准面S为角度范围AA的空间成像。并且，光路偏转部组20通过使从配置在与第一光源2A的位置分离的位置的第二光源2B向导光板10入射的光发生光路偏转，使图像在相对于基准面S为角度范围AB的空间成像。
需要说明的是，在图2所示的例子中，角度范围AA和角度范围AB相互相接。但是，角度范围AA和角度范围AB也可以相互分离。另一方面，在角度范围AA和角度范围AB具有相互重叠的范围的情况下，在重叠的范围内能够看到两个立体图像I因而并不优选。
以下，对在空间中使图像I成像的导光板10的结构进行说明。
图3是表示光学器件1A中用于使面图像FI成像的结构的立体图。图4是表示光学器件1A中用于使面图像FI成像的结构的俯视图。图5是表示通过光学器件1A成像的面图像FI所形成的立体图像I的一个例子的正视图。
如图3所示，导光板10具有使来自光源2的光入射的入射面11、导光板10的表面即射出光的射出面12以及形成有后述光路偏转部组20的背面13。射出面12与背面13相互平行，入射面11相对于射出面12和背面13双方垂直。并且，导光板10具有相对于入射面11、射出面12以及背面13都垂直的侧面14。
在背面13形成有光路偏转部组20。光路偏转部组20通过使在导光板10内被导光的光发生光路偏转而从射出面12射出，在空间上使立体图像I成像。光路偏转部组20例如由棱镜形成。
即，如上所述，在图2中，从光源2射出的光从入射面11向导光板10入射。向导光板10入射的光在导光板10的射出面12与背面13之间发生全反射而向里侧被导光。然后，通过光路偏转部组20使光的光路向指定的方向偏转而破坏全反射条件，从而从射出面12射出光。
需要说明的是，在本实施方式的说明中，存在使用由x轴、y轴和z轴形成的直角坐标系的情况。在本实施方式中，通过与射出面12垂直的方向定义z轴方向，并且将从背面13向射出面12的方向定义为z轴正方向。并且，将y轴方向定义为与入射面11垂直的方向，并且将从入射面11向与该入射面11相对的面图像FI的方向定义为y轴正方向。另外，x轴是与入射面11正交的导光板10的侧面间的方向，在图1中将左侧面向右侧面的方向定义为x轴正方向。需要说明的是，为了避免多余的说明，存在将与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面的情况。并且，针对相对于导光板10的基准面S的角度，使x负方向侧的角度为负的角度，使x正方向侧的角度为正的角度。
在以下说明中，如图3所示，例如考虑利用光学设备1A在与xz面平行的立体图像成像面30上形成例如由面图像FI形成的带斜线的环形标记作为立体图像I。
在光学器件1A的导光板10的背面13形成有作为光路偏转部组20而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…由分别沿与x轴平行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。同样地，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，在与xy面内平行的方向上扩散而从射出面12射出。通过棱镜P21a从射出面12射出的光束实际上以线的形式与立体图像成像面30交叉。如图3和图4所示，通过棱镜P21a从射出面12射出两条光束。射出的两条光束以线31a1和线31a2的形式与立体图像成像面30交叉。如图3所示，第一光路偏转部组21a所包含的任意棱镜P21a也与其它的棱镜P21a同样地使以线31a1和线31a2的形式与立体图像成像面30交叉的光束从射出面12射出。线31a1和线31a2实质上处于与xy面平行的面内，对立体图像I的一部分进行成像。这样，利用来自属于第一光路偏转部组21a的大量棱镜P21a的光，形成线31a1和线31a2的线图像LI。需要说明的是，使线31a1和线31a2的像成像的光可以通过沿着x轴方向设置在不同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，属于第一光路偏转部组21a的多个棱镜P21a的各棱镜使所入射的光在与射出面12平行的面内在x轴方向上扩散为强度分布与线31a1和线31a2的像相应的光而使其从射出面12射出。由此，来自属于第一光路偏转部组21a且沿x轴方向配置的多个棱镜P21a的光成为成像为线31a1和线31a2的像的光。
如图3所示，第一光路偏转部组21b的各棱镜P21b同样使所入射的光发生光路偏转，在与xy面内平行的方向上扩散，使三条光束从射出面12射出。从射出面12射出的三条光束以线31b1、线31b2以及线31b3的形式与立体图像成像面30交叉。而且，第一光路偏转部组21b所包含的任意棱镜P21b也与其它棱镜P21b同样地使以线31b1,31b2,31b3的形式与立体图像成像面30交叉的光束从射出面12射出。这样，属于第一光路偏转部组21b的多个棱镜P21b的各棱镜将所入射的光在与射出面12平行的面内，在x轴方向上扩散为强度分布与线31b1,31b2,31b3的像对应的光，使之从射出面12射出。由此，来自属于第一光路偏转部组21b且沿x轴方向配置的多个棱镜P21b的光成为成像为线31b1,31b2,31b3的像的光。需要说明的是，线31b1,31b2,31b3实质上处于与xy面平行的面内，对立体图像I的一部分进行成像。
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轴方向的位置不同。
如图3所示，第一光路偏转部组21c的各棱镜P21c同样使所入射的光发生光路偏转，在与xy面内平行的方向上扩散而使两条光束从射出面12射出。从射出面12射出的两条光束以线31c1和线31c2的形式与立体图像成像面30交叉。而且，第一光路偏转部组21c所包含的任意棱镜P21c也与其它的棱镜P21c同样地使以线31c1,31c2的形式与立体图像成像面30交叉的光束从射出面12射出。这样，属于第一光路偏转部组21c的多个棱镜P21c的各棱镜将入射到多个棱镜P21c的各棱镜的光在与射出面12平行的面内，在x轴方向上扩散为强度分布线与31c1,31c2的像对应的光使其从射出面12射出。由此，来自属于第一光路偏转部组21c且沿x轴方向配置的多个棱镜P21c的光成为成像为线31c1,31c2的像的光。需要说明的是，线31c1,31c2实质上处于与xy面平行的面内，对立体图像I的一部分进行成像。
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轴方向的位置分别不同。
另外，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轴方向的位置分别不同，被看作彼此分离。然而，实际上，第一光路偏转部组21a,21b,21c例如可以由比第一光路偏转部组21a,21b,21c…更多的第一光路偏转部组构成，并且能够减小第一光路偏转部组21a,21b,21c的y轴方向的间隔。或者，即使第一光路偏转部组21a,21b,21c的y轴方向的间隔分离，通过对各棱镜P21a,P21b,P21c的光路偏转角度进行调节，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轴方向上相互接近。其结果是，如图5所示，作为立体图像I，能够看到带有斜线的环形标记的面图像FI。
这样，根据光学设备1A，通过来自二维配置的第一光路偏转部组21a,21b,21c…的各多个棱镜P21a,P21b,P21c的光束的会聚，能够将光束成像为面图像FI而向观察者侧的空间提供。因此，观察者能够从沿着y轴方向的较大位置范围看到由面图像FI形成的立体图像I。
§2结构例
接着，使用图6～图10对本发明的具体结构的例子进行说明。
图6是表示具备光学器件1A的车辆用灯具100的概况的图。如图6所示，车辆用灯具100具备光学器件1A。在图6所示的例子中，光学器件1A包含第一光源2A～第四光源2D以及导光板10，使立体图像I1～I4成像。另外，车辆用灯具100具备刹车灯3和转向灯4。车辆用灯具100是在车辆的后部左右设置的、具有显示装置的灯具。
图7是表示光学器件1A的结构的图，其中，(a)为立体图，(b)为侧视图。导光板10在背面13具有作为光路偏转部组20的第一光路偏转部21～第四光路偏转部24。第一光路偏转部21～第四光路偏转部24分别通过使从第一光源2A～第四光源2D的任一光源向导光板10入射的光发生光路偏转而在空间中使立体图像I1～I4(参照图6)成像。需要说明的是，第一光路偏转部21～第四光路偏转部24也可以是包含使光发生光路偏转的多个棱镜的光路偏转部组。形成有第一光路偏转部21～第四光路偏转部24的各偏转部的区域在一部分相互重叠。
需要说明的是，在光学器件1A中，光源2所包含的光源的数量和光路偏转部组20所包含的光路偏转部的数量可以是三个以下，也可以是五个以上。并且，光源2所包含的光源的数量和光路偏转部组20所包含的光路偏转部的数量也可以相互不同。
并且，在图7所示的光学器件1A中，第一光路偏转部21位于第四光源2D所发出的光所传导的区域的外部。同样，第四光路偏转部24位于第一光源2A所发出的光所传导的区域的外部。即，光路偏转部组20的至少一部位于第一光源2A或第四光源2D所发出的光所传导的区域的外部。
并且，在光学器件1A中，立体图像I1～I4是在从所述第一光源向所述第二光源的方向上相同设计或相互相似的设计相互分离并重复的图像。因此，即使形成图像的光源发生了切换，用户也难以看到进行了切换。因此，图像的可视性提高。
图8是表示相对于成像角度的、与构成立体图像I1～I4的各图像的光的光源的关系的图，(a)表示的是成像角度为大致0°的状态，(b)表示的是成像角度为正的小角度的状态，(c)表示的是成像角度为正的大角度的状态。当使成像角度从0°增大时，光学器件1A依次转变为图8的(a)～图的(c)所示的状态。
如图8的(a)所示，在成像角度为大致0°的情况下，立体图像I1由第一光源2A发出的光构成。同样，立体图像I2～I4分别依次由第二光源2B～第四光源2D发出的光构成。另外，如图8的(b)所示，在成像角度为正的小角度的情况下，与成像角度为大致0°的状态相同，立体图像I1～I4分别依次由第一光源2A～第四光源2D发出的光构成。
另一方面，如图8的(c)所示，在成像角度为正的大角度的情况下，立体图像I1由第二光源2B发出的光构成，立体图像I2由第三光源2C发出的光构成，立体图像I3由第四光源2D发出的光构成。在该情况下，第一光源2A发出的光不构成立体图像。并且，立体图像I4未被成像。
需要说明的是，在成像角度为负且绝对值较大的情况下，与图8的(c)所示的例子相反，由第一光源2A～第三光源2C分别发出的光构成立体图像I2～I4。在该情况下，第四光源2D发出的光不构成立体图像，并且，立体图像I1未被成像。
优选由光路偏转部组20成像的立体图像I1～I4在从第一光源2A向第四光源2D的方向上是相同设计或相互相似的设计的重复。在立体图像I1～I4是相同设计或相互相似的设计的重复的情况下，在形成立体图像的光的光源进行切换时，用户难以看到光源进行了切换，因而能够看到立体图像而不会感到不舒服。
图9是用于对光学器件1A中成像角度与光源的关系进行说明的图。详细地说，图9是针对由光学器件1A的第二光路偏转部22成像的立体图像I2，表示各光源形成该立体图像的成像角度的范围的图。
形成由第二光路偏转部22成像的立体图像I2的光源在成像角度处于(i)接近0°的第二角度范围A2内的情况下、(ii)角度比第二角度范围A2小的第一角度范围A1内的情况下、(iii)角度比第二角度范围A2大的第三角度范围A3内的情况下、(iv)角度比第三角度范围A3大的第四角度范围A4内的情况下分别不同。具体而言，在成像角度处于第二角度范围A2的范围内的情况下，第二光源2B形成立体图像I2。并且，在成像角度处于第一角度范围A1的范围内的情况下，第一光源2A形成立体图像I2。并且，在成像角度处于第三角度范围A3的范围内的情况下，第三光源2C形成立体图像I2。并且，在成像角度处于第四角度范围A4的范围内的情况下，第四光源2D形成立体图像I2。
换言之，第二光路偏转部22通过使从第一光源2A向导光板10入射的光发生光路偏转，在第一角度范围A1的空间使图像成像。并且，第二光路偏转部22通过使从第二光源2B向导光板10入射的光发生光路偏转，在第二角度范围A2的空间使图像成像。并且，第二光路偏转部22通过使从第三光源2C向导光板10入射的光发生光路偏转，在第三角度范围A3的空间使图像成像。并且，第二光路偏转部22通过使从第四光源2D向导光板10入射的光发生光路偏转，在第四角度范围A4的空间使图像成像。
在该情况下，当使成像角度从+90°变化至－90°时，形成立体图像I2的光的光源在(i)成像角度从第一角度范围A1向第二角度范围A2过渡时、(ii)从第二角度范围A2向第三角度范围A3过渡时、(iii)从第三角度范围A3向第四角度范围A4过渡时切换三次。第二角度范围A2例如可以是－14°以上且+14°以下的范围。并且，第一角度范围A1例如可以是－50°以上且不足－14°的范围，第三角度范围A3例如可以是比+14°大且+50°以下的范围。第四角度范围A4例如可以是比+50°大且+80°以下的范围。第一角度范围A1、第二角度范围A2、第三角度范围A3以及第四角度范围A4的范围不限于上述例子。需要说明的是，第一角度范围A1、第二角度范围A2、第三角度范围A3以及第四角度范围A4相互分离或相互相接。
(第一角度范围A1与第二角度范围A2不相互重叠的条件)
图10是表示为了对角度范围的重叠进行说明而使用的参数的俯视图。图11是表示为了对角度范围的重叠进行说明而使用的参数的俯视图。
在图10中，θ1是来自第一光源2A的光的成像角度的下限。另一方面，θ2是来自第二光源2B的光的成像角度的上限。在图10中，来自第一光源2A的光相对于基准面S对称地发生光路偏转。即，来自第一光源2A的光在－θ1以上且θ1以下的角度范围发生光路偏转。在这里，如果|θ1|≤|θ2|，则第一角度范围A1与第二角度范围A2不相互重叠。
如图11所示，使光源2的间隔、即第一光源2A与第二光源2B的间隔以及第二光源2B与第三光源2C的间隔为L。并且，使光源2至光路偏转部组20的距离为x。并且，使第一光路偏转部21的、反射光的倾斜面的、相对于x轴方向的倾斜度为倾斜角α。
以下，使用图10和图11所示的参数对第一角度范围A1与第二角度范围A2不相互重叠的条件进行说明。需要说明的是，使导光板10的折射率为n。
图12的(a)是表示在导光板10由聚碳酸酯(折射率n＝1.585)形成的情况下的距离x、角度θ以及间隔L的关系的例子的表。图12的(b)是表示在导光板10由丙烯酸(折射率n＝1.49)形成的情况下的距离x、角度θ以及间隔L的关系的例子的表。在图12的(a)和图12的(b)所示的例子中，光路偏转部组20的倾斜面相对于导光板10的底面的角度φ均为50°。
在图12的(a)和图12的(b)中，首先，为了使距离x为所期望的值(84、50或30)，确定第一光路偏转部21相对于第一光源2A的位置。接着，为了使角度θ1为所期望的值(10°、20°、30°、或40°)而确定倾斜角α。之后，为了使角度θ2与角度θ1一致，确定第一光源2A与第二光源2B的间隔L。
图13是针对图12的(a)所示的例子、对于距离x的每个值表示间隔L相对于角度θ的值的曲线图。如图13所示，对于距离x的每个值，以二次式将间隔L相对于角度θ的值进行近似时，如下所示，
x＝84：L＝0.0115θ2+1.6395θ+1.4331，
x＝50：L＝0.0054θ2+1.0079θ+0.6616，
x＝30：L＝0.0032θ2+0.6016θ+0.3894。
根据上述近似式，认为角度θ的二次项、一次项以及零次项的系数都与距离x的值成正比。
图14的(a)是表示相对于距离x的值的角度θ的二次项的系数的曲线图。图14的(b)是表示相对于距离x的值的角度θ的一次项的系数的曲线图。图14的(c)是相对于距离x的值的角度θ的零次项的系数的曲线图。如图14的(a)～图14的(c)所示，角度θ的二次项、一次项以及零次项的系数利用距离x分别近似如下，
角度θ的二次项：k2＝0.0002x－0.0019，
角度θ的一次项：k1＝0.0192x+0.036，
角度θ的零次项：k0＝0.0197x－0.2481。
在上述式子中，方便起见，依次使角度θ的二次项、一次项以及零次项的系数为k2、k1、k0。
因此，第一角度范围A1与第二角度范围A2不相互重叠的间隔L的条件表示为，
L＞(0.0002x－0.0019)θ2+(0.0192x+0.036)θ+(0.0197x－0.2481)。
需要说明的是，在间隔L满足上述式子的条件的情况下，第一角度范围A1与第二角度范围A2的间隔会变得过大。因此，例如可以使间隔L的条件为
L＞(0.0002x－0.0019)θ2+(0.0192x+0.036)θ+(0.0197x－0.2481)－10。
上述式子中的“－10”是根据实验数据确定的值。并且，上述两种间隔L的条件都是例子，可以适当地进行变更。
(用于使光源切换两次的条件)
如图9所示，在成像角度从+90°变化至－90°的情况下，为使图像成像的光的光源进行两次切换，需要使间隔L、距离x以及折射率n满足以下的式子，即，
90－Arctan(x/2L)≤W
和
90－Arctan(x/L)≤W。
在上述式子中，90－Arctan(x/2L)表示从第三光源2C向第一光路偏转部21的方向的角度。90－Arctan(x/L)表示从第二光源2B向第一光路偏转部21的方向的角度。W表示光从第三光源2C和第二光源2B扩散的角度。即，上述两个式子分别表示在光从第三光源2C扩散的范围内包含第一光路偏转部21和在光从第二光源2B扩散的范围内包含第一光路偏转部21。需要说明的是，W例如可以是Arcsin(1/n)。
在满足了上述式子的情况下，根据成像角度，来自第一光源2A～第三光源2C中任一个的光使图像成像。即，在使成像角度从+90°变化至－90°的情况下，使图像成像的光的光源进行两次切换。
需要说明的是，在图11中，使用第一光源2A以及比第一光源2A靠左侧配置的第二光源2B和第三光源2C进行了说明。在该情况下，立体图像I主要在正的角度范围内成像。但是，在本实施方式中，也可以在比第一光源2A靠右侧的位置配置其它光源。在该情况下，能够扩大使立体图像I成像的负的角度范围。
并且，在图11所示的例子中，第一角度范围A1包含基准面S(参照图10)，第二角度范围A2和第三角度范围A3可以相对于第一角度范围A1存在于同一侧。在该情况下，在使成像角度从导光板10的正面向第二角度范围A2和第三角度范围A3的方向变化的情况下，在成像角度变化90°期间，形成立体图像的光源进行两次切换。这样，通过以高频率切换光源，能够进一步抑制立体图像的可视性恶化。
并且，在图11所示的例子中，第一光路偏转部21例如也可以是光路偏转部组20所包含的光路偏转部中距入射面11最远的光路偏转部。换言之，距离x也可以是入射面11与光路偏转部组20所包含的光路偏转部中距入射面11最远的光路偏转部之间的距离。
在该情况下，当使从光路偏转部看到的第一光源2A与第二光源2B之间的角度为光源间角度时，第一光路偏转部21是光路偏转部组20所包含的光路偏转部中光源间角度最小的光路偏转部。因此，在第一光路偏转部21，为了在相互不重复的第一角度范围A1和第二角度范围A2使图像成像的、上述式子中的间隔L的条件最为严格。因此，通过使第一光路偏转部21满足该条件，光路偏转部组20所包含的所有光路偏转部都能够在相互不重复的第一角度范围A1和第二角度范围A2使图像成像。
并且，在图11所示的例子中，第一光路偏转部21例如也可以是光路偏转部组20所包含的光路偏转部中位于距入射面11最近的光路偏转部的位置与距入射面11最远的光路偏转部的位置的中间点的光路偏转部。换言之，距离x可以是入射面11与上述中间点之间的距离。
在导光板10具有从射出面12侧看在导光板10的里侧和近前侧两侧使图像成像的结构的情况下，距入射面11最远的光路偏转部是从射出面12侧看在比导光板10靠里侧的位置使图像成像的光路偏转部。另一方面，距入射面11最近的光路偏转部是从射出面12侧看在比导光板10靠近前侧的位置使图像成像的光路偏转部。因此，通过使位于上述光路偏转部的中间点的光路偏转部满足上述L的条件，对于从射出面12侧看在导光板的里侧成像的图像和在近前侧成像的图像双方，能够在第一角度范围A1和第二角度范围A2使图像成像。
需要说明的是，在光路偏转部组20中，在上述中间点不一定存在光路偏转部。但是，即使在上述中间点不存在光路偏转部，只要相对于距该中间点的距离x，间隔L满足上述式子，对于从射出面12侧看在导光板的里侧成像的图像和在近前侧成像的图像双方，能够在第一角度范围A1和第二角度范围A2使图像成像。
(效果)
如上所述，根据本实施方式的光学器件1A，形成立体图像的光的光源根据成像角度进行切换。因此，能够从由第一角度范围A1、第二角度范围A2以及第三角度范围A3组成的较大的角度范围看到立体图像。因此，能够抑制在成像角度的绝对值较大的范围内所成像的图像中产生的模糊。
特别是在如车辆用灯具100那样将光学器件1A应用于车辆用灯具的情况下，根据法规求出在成像角度为80°的情况下可以看到由光学器件1A成像的图像。光学器件1A能够满足上述法规。
并且，在本实施方式的光学器件1A中，三个光源在相互分离或相互相接的角度范围的空间使图像成像。因此，能够从较大的角度范围看到所成像的图像。
§3变形例
(第一变形例)
图15是表示本发明的第一变形例的光学器件1B中成像角度与光源的关系的图。在光学器件1B中，上述间隔L和距离x与光学器件1A的值不同。在光学器件1B中，在成像角度的绝对值较小的第二角度范围A6和比第二角度范围A6小的第一角度范围A5，彼此不同的光源的光构成立体图像I。另一方面，在成像角度比第二角度范围A6大的角度范围，立体图像I未被成像。在该情况下，当使成像角度从+90°变化至－90°时，形成立体图像I的光源在从第一角度范围A5向第二角度范围A6移动时只切换一次。第一角度范围A5例如也可以是－80°以上且不足－30°的范围。并且，第二角度范围A6例如也可以是比－30°大且+10°以下的范围。
如图15所示，在使成像角度从+90°变化至－90°的情况下，为了令使图像成像的光的光源进行一次切换，图11所示的间隔L、距离x以及折射率n需要满足以下式子，即，
90－Arctan(x/2L)＞W
和
90－Arctan(x/L)≤W。
上述式子分别表示在光从第三光源2C扩散的范围内不包含第一光路偏转部21和在光从第二光源2B扩散的范围内包含第一光路偏转部21的情况。
在满足上述式子的情况下，根据成像角度，来自第一光源2A和第二光源2B中的任一个的光使图像成像。即，在使成像角度从+90°变化至－90°的情况下，使图像成像的光的光源进行一次切换。因此，能够从由第一角度范围A5和第二角度范围A6组成的较大的角度范围看到所成像的图像。
(第二变形例)
图16是表示本发明的第二变形例的光学器件1C中成像角度与光源的关系的图。在光学器件1C中，上述间隔L和距离x与光学器件1A,1B的值不同。在光学器件1C中，仅在成像角度的绝对值较小的第一角度范围A7内构成立体图像I。在这里，在光学器件1C中，第一光路偏转部21(参照图7)通过仅使从第一光源2A向导光板10入射的光进行光路偏转，使立体图像I1(第一图像)在空间中成像。并且，第二光路偏转部22(参照图7)通过仅使从第二光源2B向导光板10入射的光进行光路偏转，使立体图像I2(第二图像)在空间中成像。换言之，第一光路偏转部或第二光路偏转部不使第一光源和第二光源双方发生光路偏转。在成像角度脱离第一角度范围A7的角度范围的空间，立体图像I未被成像。第一角度范围A7例如为－35°以上且+35°以下的范围。
如图16所示，在使成像角度从+90°变化至－90°的情况下，为使令各立体图像I成像的光的光源不进行切换，图11所示的间隔L、距离x以及折射率n需要满足以下式子，即，
90－Arctan(x/2L)＞W
和
90－Arctan(x/L)＞W。
上述式子分别是表示在光从第三光源2C扩散的范围内不包含第一光路偏转部21和在光从第二光源2B扩散的范围内不包含第一光路偏转部21的情况的式子。
在满足上述式子的情况下，第一光源2A和第二光源2B的光分别使立体图像I成像。即，在使成像角度从+90°变化至－90°的情况下，使各立体图像I成像的光的光源不进行切换。因此，根据光学器件1C，例如在使第一光源和第二光源同时点亮的情况下，不会发生图像重合，因而能够抑制由来自第一光源2A的光和来自第二光源2B的光重复地形成立体图像I而使可视性恶化。即，即使在采用为了扩大成像区域而在导光板的相同侧面设有多个光源的结构的情况下，也能够清晰地显示各成像图像。另外，立体图像I1,I2是在从第一光源2A向第二光源2B的方向上相同设计或相互相似的设计重复的图像。因此，能够抑制由来自第一光源2A的光和来自第二光源2B的光重复地形成立体图像I而使可视性恶化。因此，立体图像I的可视性得以提高。但是，立体图像I1,I2可以不是相同设计或相互相似的设计重复的图像。
并且，第一光路偏转部21和第二光路偏转部22在从第一光源2A和第二光源2B入射的光被导光的方向上，至少一部分相互重复。换言之，不需要以使第一光路偏转部21和第二光路偏转部22在光被导光的方向上互不重复地进行配置。因此，第一光路偏转部21和第二光路偏转部22的配置自由度提高。
(第三变形例)
在本发明的一个方式的导光板中，光路偏转部组20可以包含与图18所示的右眼用显示图案111ba,112b,113b和左眼用显示图案111a,112a,113a相同的右眼用显示图案和左眼用显示图案。在该情况下，右眼用显示图案使右眼用图像成像，左眼用显示图案使左眼用图像成像。在该情况下，可以使由第一光路偏转部21～第四光路偏转部24成像的立体图像I1～I4成为具有立体感的图像。
(第四变形例)
图17的(a)和(b)分别是用于对本发明的第四变形例进行说明的图。需要说明的是，在图17的(a)和(b)中，方便起见，仅图示了一个光源2。
在图17的(a)所示的例子中，光源2发出的光通过狭缝10a而向导光板10入射。在该情况下，导光板10中光的扩散减小。并且，在图17的(b)所示的例子中，光源2发出的光通过在导光板10的表面形成的凹部10b而向导光板10入射。在该情况下，导光板10中光的扩散增大。
这样，本变形例的导光板10具有狭缝10a或凹部10b，从而能够改变从光源2入射的光的扩散。并且，在光源2与导光板10之间设有透镜等的情况下也起到同样的效果。
特别是通过增大从光源2入射的光的扩散，能够在各光路偏转部增加使光入射的光源的数量。在该情况下，能够使形成图像的光源因成像角度的变化而切换的次数增加，因而图像的可视性得以进一步提高。
本发明不限于上述各实施方式，在权利要求所示的范围内能够实施各种变更，对将在不同的实施方式中分别公开的技术手段适当地进行组合而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围之中。
(总结)
如上所述，本发明的一个方式的导光板对所入射的光进行导光，使被导光的光发生光路偏转而从射出面射出从而在空间上使图像成像，在该导光板中，所述导光板具备使所述光发生光路偏转的光路偏转部组，所述光路偏转部组通过使从配置在规定的位置的第一光源向所述导光板入射的光发生光路偏转，从而在相对于与所述射出面正交且与所述导光板的侧面平行的基准面处于规定的第一角度范围的空间中使图像成像，并且所述光路偏转部通过使从配置在与所述第一光源的位置分离的位置的第二光源向所述导光板入射的光发生光路偏转，从而在相对于所述基准面处于规定的第二角度范围的空间中使图像成像，所述第一角度范围与所述第二角度范围相互分离或相互相接。
根据上述结构，导光板使从第一光源和第二光源入射的光从射出面射出。从第一光源向导光板入射的光在相对于与射出面正交且与导光板的侧面平行的基准面处于规定的第一角度范围的空间中使图像成像。并且，从第二光源向导光板入射的光在相对于基准面处于规定的第二角度范围的空间中使图像成像。第一角度范围与第二角度范围分离或相接。因此，用户能够在第一角度范围和第二角度范围双方的角度范围看到所成像的图像。因此，能够抑制大视角区域的空间中立体图像的可视性恶化。
并且，在本发明的一个方式的导光板中，在使所述第一光源与所述第二光源的间隔为L、使所述入射面与所述光路偏转部组的距离为x、使所述导光板的折射率为n、使来自所述第一光源和所述第二光源的光的扩散角度为W的情况下，满足以下式子，即，
90－Arctan(x/2L)＞W
和
90－Arctan(x/L)≤W。
根据上述结构，在使图像相对于基准面的成像角度从+90°变化至－90°的情况下，形成在空间成像的图像的光源进行切换。
并且，在本发明的一个方式的导光板中，所述x是所述入射面与所述光路偏转部组所包含的光路偏转部中距所述入射面最远的光路偏转部之间的距离。
距所述入射面最远的光路偏转部是用于在第一角度范围和第二角度范围使图像成像的条件最为严格的光路偏转部。因此，根据上述结构，光路偏转部组所包含的所有光路偏转部能够在相互不重复的第一角度范围和第二角度范围使图像成像。
另外，在本发明的一个方式的导光板中，所述x是所述入射面与所述光路偏转部组的中间点之间的距离，所述中间点是所述光路偏转部组所包含的光路偏转部中距所述入射面最近的光路偏转部的位置与距所述入射面最远的光路偏转部的位置的中间点。
在导光板具有从射出面侧看在导光板的里侧和近前侧的两侧使图像成像的结构的情况下，距所述入射面最远的光路偏转部是在从射出面侧看比导光板靠里侧的位置使图像成像的光路偏转部。另一方面，距所述入射面最近的光路偏转部是在从射出面侧看比导光板靠近前侧的位置使图像成像的光路偏转部。因此，根据上述结构，对于从射出面侧看在导光板的里侧成像的图像和在近前侧成像的图像双方，都能够在第一角度范围和第二角度范围使图像成像。
并且，本发明的一个方式的导光板通过使从在与所述第一光源的位置和所述第二光源的位置分离的位置配置的第三光源向所述导光板入射的光发生光路偏转，从而在相对于所述基准面处于规定的第三角度范围的空间中使图像成像，所述第一角度范围、所述第二角度范围以及所述第三角度范围相互分离或相互相接。
根据上述结构，从第三光源向导光板入射的光在与第一角度范围和第二角度范围分离或相接的第三角度范围的空间中使图像成像。因此，用户能够在第一角度范围、第二角度范围和第三角度范围整体看到所成像的图像。因此，能够进一步抑制大视角区域的空间中立体图像的可视性恶化。
并且，在本发明的一个方式的导光板中，所述第一角度范围包含所述基准面，所述第二角度范围和所述第三角度范围相对于所述第一角度范围位于同一侧。
根据上述结构，在使成像角度从导光板的正面向第二角度范围和第三角度范围的方向发生变化的情况下，在成像角度变化90°期间，形成立体图像的光源进行两次切换。这样，光源以高频率进行切换，能够进一步抑制立体图像的可视性恶化。
并且，在本发明的一个方式的导光板中，在使所述第一光源与所述第二光源的间隔和所述第二光源与所述第三光源的间隔为L、使所述入射面与所述光路偏转部组的距离为x、使所述导光板的折射率为n、使来自所述第一光源和所述第二光源的光的扩散角度为W的情况下，满足以下式子，即，
90－Arctan(x/2L)≤W
和
90－Arctan(x/L)≤W。
根据上述结构，在使图像相对于基准面的成像角度从+90°变化至－90°的情况下，形成在空间中成像的图像的光源进行两次切换。
并且，本发明的一个方式的导光板对所入射的光进行导光，使被导光的光发生光路偏转而从射出面射出从而在空间上使图像成像，在该导光板中，所述导光板具有使所述光发生光路偏转的第一光路偏转部和第二光路偏转部，所述第一光路偏转部通过仅使从在规定的位置配置的第一光源向所述导光板入射的光发生光路偏转从而使第一图像在空间中成像，所述第二光路偏转部通过仅使从在与所述第一光源的位置分离的位置配置的第二光源向所述导光板入射的光发生光路偏转从而使第二图像在空间中成像，所述第一光路偏转部和所述第二光路偏转部在从所述第一光源和所述第二光源入射的光被导光的方向上，至少一部分相互重复。
根据上述结构，第一光路偏转部通过仅使来自第一光源的光发生光路偏转而在空间中第一图像成像。并且，第二光路偏转部通过仅使来自第二光源的光发生光路偏转而在空间中使第二图像成像。换言之，第一光路偏转部或第二光路偏转部不使第一光源和第二光源双方发生光路偏转。因此，例如即使在使第一光源和第二光源同时点亮的情况下，图像也不会重合，因此第一图像和第二图像的可视性得以提高。即，即使在为了扩大成像区域而在导光板的同一侧设有多个光源的结构的情况下，也能够清晰地显示各成像图像。另外，此时在从第一光源和第二光源入射的光被导光的方向上，第一光路偏转部和第二光路偏光部的至少一部分相互重复，由此第一光路偏转部和第二光路偏光部的配置自由度得以提高。
并且，在本发明的一个方式的导光板中，在使所述第一光源与所述第二光源的间隔为L、使所述光向所述导光板入射的入射面与所述第一光路偏转部和所述第二光路偏转部的距离为x、使所述导光板的折射率为n、使来自所述第一光源和所述第二光源的光的扩散角度为W的情况下，满足以下式子，即，
90－Arctan(x/2L)＞W
和
90－Arctan(x/L)＞W。
根据上述结构，在使图像相对于基准面的成像角度从+90°变化至－90°的情况下，形成在空间中成像的图像的光源未进行切换。
并且，在本发明的一个方式的导光板中，所述光路偏转部组包含右眼用显示图案和左眼用显示图案，所述右眼用显示图案使右眼用图像成像，所述左眼用显示图案使左眼用图像成像。
根据上述结构，能够使具有立体感的图像成像。
并且，在本发明的一个方式的导光板中，所述图像是在从所述第一光源向所述第二光源的方向上相同设计或相互相似的设计相互分离地重复的图像。
根据上述结构，即使形成图像的光源进行切换，用户也难以看到进行了切换。因此，图像的可视性得以提高。
并且，本发明的一个方式的车辆用灯具具有上述任一方式的导光板。
附图标记说明
1A,1B,1C光学器件；2光源；2A第一光源；2B第二光源；2C第三光源；10导光板；20光路偏转部组；21第一光路偏转部；22第二光路偏转部；AA,A1,A5第一角度范围；AB,A2,A6第二角度范围；A3第三角度范围；100车辆用灯具。

Claims (6)

1.一种导光板，对所入射的光进行导光，使被导光的光发生光路偏转而从射出面射出，从而在空间上使图像成像，其特征在于，
所述导光板具备使所述光发生光路偏转的光路偏转部组，
所述光路偏转部组通过使从配置在规定的位置的第一光源向所述导光板入射的光发生光路偏转，从而在相对于与所述射出面正交且与所述导光板的侧面平行的基准面处于规定的第一角度范围的空间中使图像成像，并且
所述光路偏转部通过使从配置在与所述第一光源的位置分离的位置的第二光源向所述导光板入射的光发生光路偏转，从而在相对于所述基准面处于规定的第二角度范围的空间中使图像成像，
所述第一角度范围与所述第二角度范围相互分离或相互相接，
所述光路偏转部组通过使从在与所述第一光源的位置和所述第二光源的位置分离的位置配置的第三光源向所述导光板入射的光发生光路偏转，从而在相对于所述基准面处于规定的第三角度范围的空间中使图像成像，
所述第一角度范围、所述第二角度范围以及所述第三角度范围相互分离或相互相接，
所述第一角度范围包含所述基准面，
所述第二角度范围和所述第三角度范围相对于所述第一角度范围位于同一侧。
2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，
在使所述第一光源与所述第二光源的间隔和所述第二光源与所述第三光源的间隔为L、使所述光向所述导光板入射的入射面与所述光路偏转部组的距离为x、使所述导光板的折射率为n、使来自所述第一光源和所述第二光源的光的扩散角度为W的情况下，满足以下式子，即，
90－Arctan(x/2L)≤W
和
90－Arctan(x/L)≤W。
3.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，
所述光路偏转部组包含右眼用显示图案和左眼用显示图案，
所述右眼用显示图案使右眼用图像成像，所述左眼用显示图案使左眼用图像成像。
4.如权利要求2所述的导光板，其特征在于，
所述光路偏转部组包含右眼用显示图案和左眼用显示图案，
所述右眼用显示图案使右眼用图像成像，所述左眼用显示图案使左眼用图像成像。
5.如权利要求1至4中任一项所述的导光板，其特征在于，
所述图像是在从所述第一光源向所述第二光源的方向上相同设计或相互相似的设计相互分离地重复的图像。
6.一种车辆用灯具，其特征在于，
具备权利要求1至5中任一项所述的导光板。
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