JP2017151154A - 光学パネル - Google Patents

Abstract

【課題】様々な角度から虚像を観察し得る光学パネルを提供する。【解決手段】光学パネル２０は、一方の側から入射する元像９１からの光の進行方向を変えて他方の側へ透過し、他方の側へ像９２を結像するための光学パネルであって、光学パネルは、複数の第１反射面３６と複数の第２反射面４６とを備え、光学パネルの法線方向ｎｄからの観察において、各第１反射面は、１つの基準点６０から延びる複数の第１仮想曲線６１のそれぞれに沿って延び、各第２反射面は、基準点から延びる複数の第２仮想曲線６２のそれぞれに沿って延び、各第１仮想曲線は、基準点から離間するにつれて基準点を中心とする周方向ｄｃの一側に曲がり、各第２仮想曲線は、基準点から離間するにつれて基準点を中心とする周方向の他側に曲がり、各第１仮想曲線及び各第２仮想曲線は、基準点から離間するにつれて曲率が小さくなっている。【選択図】図１

Description

本発明は、一方の側から入射する元像からの光の進行方向を変えて他方の側へ透過し、他方の側へ像を結像するための光学パネルに関する。

例えば特許文献１に開示されているように、一方の側から入射する元像からの光の進行方向を変えて他方の側へ透過し、他方の側へ像を結像するための光学パネルを備えた結像装置が知られている。特許文献１に開示された結像装置の光学パネルは、第１光学シートと第２光学シートとを有し、各光学シートは配列方向に配列された複数の光透過部を含んでおり、各光透過部は、一方の側から入射する元像からの光を反射する反射面と、当該反射面と対向する斜面と、を有している。特許文献１の結像装置によれば、光学パネルの一方の側から入射した元像からの光を光学パネルのパネル面に平行な異なる２方向に反射することにより、光学パネルの他方の側に、実像である元像と同一の虚像を結像することができる。

特開２０１３−１１３９０２号公報

特許文献１に開示された技術では、光学パネルの一方の側から入射した元像からの光は、当該光学パネルでその進行方向を変えられ、光学パネルの他方の側へ出射して所定の方向へ向かい、虚像を結像する。とりわけ、光学パネルでその進行方向を変えられた元像からの光は、特定の方向にのみ進行する。そして、この虚像は、光学パネルでその進行方向を変えられた元像からの光の進行方向からのみ観察され得る。したがって、結像された虚像は、限られた特定の角度範囲からしか観察することができなかった。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、一方の側から入射する元像からの光の進行方向を変えて他方の側へ透過し、他方の側へ像を結像するための光学パネルであって、様々な角度から虚像を観察し得る光学パネルを提供することを目的とする。

本発明の光学パネルは、
一方の側から入射する元像からの光の進行方向を変えて他方の側へ透過し、他方の側へ像を結像するための光学パネルであって、
前記光学パネルは、複数の第１反射面と複数の第２反射面とを備え、
前記光学パネルの法線方向からの観察において、
各第１反射面は、１つの基準点から延びる複数の第１仮想曲線のそれぞれに沿って延び、各第２反射面は、前記基準点から延びる複数の第２仮想曲線のそれぞれに沿って延び、
各第１仮想曲線は、前記基準点から離間するにつれて前記基準点を中心とする周方向の一側に曲がり、各第２仮想曲線は、前記基準点から離間するにつれて前記基準点を中心とする周方向の他側に曲がり、各第１仮想曲線及び各第２仮想曲線は、前記基準点から離間するにつれて曲率が小さくなっている。

本発明の光学パネルにおいて、前記複数の第１反射面を有する第１光学シートと、前記第１光学シートの他方の側へ配置され、前記複数の第２反射面を有する第２光学シートと、を備えてもよい。

本発明の光学パネルにおいて、前記光学パネルの法線方向からの観察において、
前記複数の第１反射面及び前記複数の第２反射面が配置される領域は環状をなしていてもよい。

本発明の光学パネルにおいて、前記複数の第１反射面及び前記複数の第２反射面が配置される環状の領域によって囲まれる領域は不透視性を有していてもよい。

本発明によれば、一方の側から入射する元像からの光の進行方向を変えて他方の側へ透過し、他方の側へ像を結像するための光学パネルであって、様々な角度から虚像を観察し得る光学パネルを提供することができる。

図１は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、光学パネルを備えた結像装置を示す斜視図である。 図２は、図１の結像装置を示す縦断面図である。 図３は、図１の結像装置に組み込まれた光学パネルを示す部分斜視図である。 図４は、図３の光学パネルに組み込まれた光学シートを、そのシート面への法線方向及び光透過部の配列方向の両方に沿った断面において、示す図である。 図５は、光学パネルに組み込まれた第１光学シートを示す平面図である。 図６は、光学パネルに組み込まれた第２光学シートを示す平面図である。 図７は、図５の第１光学シート及び図６の第２光学シートを有する光学パネルを示す平面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

本明細書において、「パネル」、「シート」、「フィルム」、「板」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」はフィルムや板とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。一具体例として、「光学シート」には、「光学フィルム」等と呼ばれる部材も含まれる。

本明細書において、「シート面（フィルム面、板面、パネル面）」とは、対象となるシート状（フィルム状、板状、パネル状）の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状（フィルム状、板状、パネル状）部材の平面方向と一致する面のことを指す。また、本明細書において、シート状（フィルム状、板状、パネル状）の部材の法線方向とは、対象となるシート状（フィルム状、板状、パネル状）の部材のシート面（フィルム面、板面、パネル面）への法線方向のことを指す。

なお、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「平行」、「直交」、「対称」、「台形」等の用語については、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差を含めて解釈することとする。

図１〜図７は、本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち、図１及び図２は、結像装置を示す斜視図及び縦断面図である。図３は、結像装置に組み込まれた光学パネルを示す部分斜視図である。図４は、光学パネルに組み込まれた光学シートを示す断面図である。

図１及び図２に示すように、結像装置１０は、一方の側から入射する元像（元となる像）９１からの光の進行方向を変えて他方の側へ透過させる光学パネル２０と、光学パネル２０を支持するケーシング１５と、を有している。図示された結像装置１０において、円錐形状の立体モデルが元像９１としてケーシング１５内に配置されている。したがって、図示する例においては、ケーシング１５の内側が、光学パネル２０の一方の側、すなわち入光側であって、ケーシングの外側が、光学パネル２０の他方の側である。光学パネル２０は、そのパネル面に平行な異なる二方向に元像９１からの光を反射することにより、光学パネル２０の他方の側、すなわち出光側に実像である元像と同一の虚像９２を結像する。

光学パネル２０は、光学パネル２０の法線方向ｎｄからの観察においてそれぞれ環状の形状を有する第１光学シート３０及び第２光学シート４０と、環状の光学シート３０，４０によって囲まれた領域に配置された不透視性シート５０と、を有している。第１光学シート３０と第２光学シート４０とは、光学パネル２０の法線方向ｎｄに積層されている。

ケーシング１５は、箱状に形成されており、上面１５ａに光学パネル２０を支持している。ケーシング１５の上面１５ａは、例えば水平に配置されている。元像９１となる物体（円錐）は、ケーシング１５内において、光学パネル２０のパネル面への法線方向ｎｄに沿って光学シート３０，４０と対面しない位置に配置されている。光学パネル２０によって結像される虚像９２は、光学パネル２０のパネル面への法線方向ｎｄに沿って光学シート３０，４０と対面しない位置に観察されるようになる。とりわけ、図１及び図２に示された例では、元像９１となる物体は、ケーシング１５内において、不透視性シート５０と対面する位置に配置されており、光学パネル２０によって結像される虚像９２は、光学パネル２０のパネル面への法線方向ｎｄに沿って不透視性シート５０と対面する位置に観察されるようになる。図示された例では、以下に説明する光学パネル２０の構成に応じて、虚像９２は、光学パネル２０のパネル面を中心面として、元像９１と面対称な位置に面対称となる向きにて観察されるようになる。

以下、図３〜図７を参照して光学パネル２０の構成及び作用効果についてさらに詳述していく。なお、本実施の形態の光学シート３０，４０の後述の光透過部３５，４５、反射面３６，４６、対向面３７，４７、低屈折率部３８，４８は、図５及び図６を参照して後述するように、いずれも基準点から延びる仮想曲線に沿って延びるように構成されるが、図３では、光学シート３０，４０の光透過部３５，４５、反射面３６，４６、対向面３７，４７、低屈折率部３８，４８をいずれも直線状に図示している。また、図４に示す光学シート３０，４０の断面は、図３における光学シート３０，４０の光透過部３５，４５の延びる方向と直交する断面として示している。

図３に示すように、光学パネル２０は、第１光学シート３０と、第１光学シート３０の他方の側、すなわち出光側に配置された第２光学シート４０と、を有している。第１光学シート３０は、シート状の第１ベース部３１と、第１ベース部３１上に配列された第１光透過部３５と、を有しており、第２光学シート４０は、シート状の第２ベース部４１と、第２ベース部４１上に配列された第２光透過部４５と、を有している。以下において光学シート３０，４０についてさらに詳述するが、以下の説明において、「第１」及び「第２」との用語を用いることなく３０番台と４０番台の符号を列記して説明する場合、例えば「光学シート３０，４０」、「ベース部３１，４１」、「光透過部３５，４５」との用語を用いて説明する場合には、第１光学シート３０及び第２光学シート４０の双方に当てはまる説明である。とりわけ本実施の形態では、第１光学シート３０及び第２光学シート４０は、各光学シート３０，４０の法線方向からの観察において、対称（線対称）に構成される点を除いて互いに同一に構成されている。図４は、第１光学シート３０及び第２光学シート４０の両方を示している。

ベース部３１，４１は、光透過部３５，４５を支持する層であり、適度な強度及び適度な透明性を有するように、適宜構成される。一例として、ベース部３１，４１の厚さを２０μｍ以上２００μｍ以下とすることができ、このようなベース部３１，４１として、例えば、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いることができる。二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムは、適度な透明性と、紫外線照射処理や加熱処理等に対する耐久性と、を有している点で、ベース部３１，４１としての適用に好適である。

図３及び図４に示すように、第１光透過部３５は、第１ベース部３１上に、第１ベース部３１のシート面と平行な第１配列方向ｄａに沿って、配列されている。また、第２光透過部４５は、第２ベース部４１上に、第２ベース部４１のシート面と平行な第２配列方向ｄｂに沿って、配列されている。光透過部３５，４５は、その配列方向ｄａ，ｄｂと交差する方向であってベース部３１，４１のシート面と平行な方向に、線状に延びている。なお、本実施の形態では、光学シート３０，４０の光透過部３５，４５が、それぞれ基準点から延びる仮想曲線に沿って延びるように構成されることにともなって、配列方向ｄａ，ｄｂは光学シート３０，４０の法線方向から見て曲線状をなすようになるが、図３では、配列方向ｄａ，ｄｂをいずれも直線状に図示している。光透過部３５，４５は、図３に示すようにベース部３１，４１上に隙間無く配列されていてもよいし、図４に示すように、隣り合う二つの光透過部３５，４５間に隙間をあけてベース部３１，４１上に配列されていてもよい。

第１光学シート３０の各第１光透過部３５は、一方の側から入射する元像９１からの光を反射する第１反射面３６と、第１反射面３６と対向する第１対向面３７と、を有している。とりわけ、第１反射面３６は、第１光透過部３５の第１配列方向ｄａの一側に配置され、第１対向面３７は、当該第１光透過部３５の第１配列方向ｄａの他側に配置されている。第２光学シート４０の各第２光透過部４５は、一方の側から入射する元像９１からの光を反射する第２反射面４６と、第２反射面４６と対向する第２対向面４７と、を有している。とりわけ、第２反射面４６は、第２光透過部４５の第２配列方向ｄｂの一側に配置され、第２対向面４７は、当該第２光透過部４５の第２配列方向ｄｂの他側に配置されている。図３によく示されているように、第１光学シート３０及び第２光学シート４０は、第１光透過部３５の配列方向ｄａと第２光透過部４５の配列方向ｄｂとが交差するようにして、互いに重ねて配置されている。

ここで説明する形態において、第１光学シート３０は、隣り合う二つの第１光透過部３５の間に配置された第１低屈折率部３８を有し、第２光学シート４０は、隣り合う二つの第２光透過部４５の間に配置された第２低屈折率部４８を有している。図３および図４に示すように、低屈折率部３８，４８は、ベース部３１，４１上に、光透過部３５，４５と隣接して、配列方向ｄａ，ｄｂに光透過部３８，４８と交互に配列されている。また、低屈折率部３８，４８は、その配列方向ｄａ，ｄｂと交差する方向であってベース部３１，４１の他方の側の面と平行な方向に、線状に延びている。すなわち、図３及び図４に示した例では、低屈折率部３８，４８は、光透過部３５，４５と同様にストライプ配列にて、ベース部４０上に配列されている。

第１低屈折率部３８は、第１光透過部３５よりも低屈折率の材料、例えば樹脂等、を用いて形成され、第１低屈折率部３８と第１光透過部３５との界面での反射、とりわけ屈折率差に起因した全反射を引き起こすことを意図されている。同様に、第２低屈折率部４８は、第２光透過部４５よりも低屈折率の材料、例えば樹脂等、を用いて形成され、第２低屈折率部４８と第２光透過部４５との界面での反射、とりわけ屈折率差に起因した全反射を引き起こすことを意図されている。

図４に示すように、本実施の形態では、第１光学シート３０の第１低屈折率部３８および第２光学シート４０の第２低屈折率部４８は、ともに、光透過部３５，４５よりも低屈折率の樹脂からなる主部３９ａ，４９ａと、主部３９ａ，４９ａ中に分散された光吸収粒子３９ｂ，４９ｂと、を含んでいる。光吸収粒子３９ｂ，４９ｂは、可視光を吸収する機能を有した粒状物であり、これにより、光学シート３０，４０において、光透過部３５，４５と低屈折率部３８，４８との界面で反射せずに低屈折率部３８，４８内に入射した光を光吸収粒子３９ｂ，４９ｂで吸収することができる。例えば、図４に示すように光透過部３５，４５が隙間をあけて設けられている場合には、ベース部３１，４１から低屈折率部３８，４８へ入射する光Ｌ４ａが発生する。このような光は特定の方向から観察されるゴーストを形成し得る。また、光透過部３５，４５から対向面３７，４７を介して低屈折率部３８，４８へ入射する光によっても同様にゴーストが形成され得る。本実施の形態のように、低屈折率部３８，４８が光吸収粒子３９ｂ，４９ｂを含む場合には、この光吸収粒子３９ｂ，４９ｂの可視光吸収機能によって、このような光を吸収して、ゴーストの発生を抑制することができる。したがって、光学パネル２０により結像される虚像９２の視認性を向上させることができる。なお、低屈折率部３８，４８において、光吸収粒子３９ｂ，４９ｂは必須の要素ではなく、低屈折率部３８，４８は、光吸収粒子３９ｂ，４９ｂを含まずに構成されていてもよい。

次に、主として図４を参照しながら、光透過部３５，４５および低屈折率部３８，４８の断面形状について、説明する。図４は、図３の光学シート３０，４０の光透過部３５，４５の配列方向ｄａ，ｄｂおよび光学シート３０，４０の法線方向ｎｄに沿った断面（光学シートの主切断面とも呼ぶ）において、光学シート３０，４０を示す図である。

図４〜図６に示すように、第１光学シート３０の主切断面において、第１配列方向ｄａに沿った第１光透過部３５の幅Ｗ１は、他方の側（出光側）の端部において一方の側（入光側）の端部よりも狭くなっており、第２光学シート４０の主切断面において、第２配列方向ｄｂに沿った第２光透過部４５の幅Ｗ２は、他方の側の端部において一方の側の端部よりも狭くなっている。すなわち、出光側端部における第１光透過部３５の幅Ｗ１ｂは、入光側端部における第１光透過部３５の幅Ｗ１ａよりも狭くなっており、出光側端部における第２光透過部４５の幅Ｗ２ｂは、入光側端部における第２光透過部４５の幅Ｗ２ａよりも狭くなっている。

とりわけ、図４に示した例では、第１配列方向ｄａに沿った第１光透過部３５の幅Ｗ１は、一方の側（入光側）から他方の側（出光側）へ向けて狭くなるようにのみ変化し、広くなるように変化することはない。同様に、第２配列方向ｄｂに沿った第２光透過部４５の幅Ｗ２は、一方の側（入光側）から他方の側（出光側）へ向けて狭くなるようにのみ変化し、広くなるように変化することはない。また、図４に示した例では、第１配列方向ｄａに沿った第１光透過部３５の幅Ｗ１は、一方の側（入光側）から他方の側（出光側）へ向けて狭くなるように変化し続け、第２配列方向ｄｂに沿った第２光透過部４５の幅Ｗ２は、一方の側（入光側）から他方の側（出光側）へ向けて狭くなるように変化し続けている。

さらに、図４に示すように、第１光透過部３５は、第１光学シート３０の主切断面において、略台形形状となっており、第２光透過部４５は、第２光学シート４０の主切断面において、略台形形状となっている。そして、本実施の形態では、第１光学シート３０の主切断面において、第１光透過部３５の一方の側から他方の側へ伸びる二つの面３６，３７のうちの一方によって、元像９１からの光を反射する第１反射面３６が構成され、二つの面３６，３７のうちの他方によって、第１反射面３６と対向する第１対向面３７が構成されている。同様に、第２光学シート４０の主切断面において、第２光透過部４５の一方の側から他方の側へ伸びる二つの面４６，４７のうちの一方によって、元像９１からの光を反射する第２反射面４６が構成され、二つの面４６，４７のうちの他方によって、第２反射面４６と対向する第２対向面４７が構成されている。

図４に示された例では、第１光透過部３５がなす台形形状の第１反射面３６に対応する一つの側辺は、当該台形形状の上底及び下底と直交しており、第２光透過部４５がなす台形形状の第２反射面４６に対応する一つの側辺は、当該台形形状の上底及び下底と直交している。すなわち、第１光透過部３５の第１反射面３６は、第１光学シート３０の法線方向ｎｄと平行をなして延びており、第２光透過部４５の第２反射面４６は、第２光学シート４０の法線方向ｎｄと平行をなして延びている。図示された例では、光透過部３５，４５の断面形状をなす台形形状は、上底が光学シート３０，４０の他方の側の面をなすように配置され、下底が一方の側に配置されている。なお、反射面３６，４６は、光学シート３０，４０の法線方向ｎｄと平行をなすものに限られない。一方の側（入光側）から入射する元像９１からの光を反射して、他方の側（出光側）に虚像９２を結像することが可能であれば、反射面３６，４６は、光学シート３０，４０の法線方向ｎｄに対して傾斜していてもよい。

ところで、図４に示された例においては、隣り合う二つの光透過部３５，４５は、配列方向ｄａ，ｄｂに沿って隙間をあけて配置されている。このため、隣り合う二つの光透過部３５，４５に設けられた低屈折率部３８，４８は、光学シート３０，４０の主切断面において、四角形形状、とりわけ、台形形状となっている。低屈折率部３８，４８の断面形状をなす台形形状は、上底が一方の側に配置され、下底が光学シート３０，４０の他方の側の面３０ｂ，４０ｂをなすように配置されている。すなわち、光透過部３５，４５の断面形状をなす台形形状の上底と、低屈折率部３８，４８の断面形状をなす台形形状の下底と、によって、光学シート３０，４０の他方の側の面（出光側面）３０ｂ，４０ｂを形成している。一方、光学シート３０，４０の一方の側の面（入光側面）３０ａ，４０ａは、ベース部３１，４１によって形成されている。この結果、各光学シート３０，４０は、非常に取り扱い易い、二つの平行な主面を有したシート状の光学部材として構成されている。

ただし、このような例に限られず、隣り合う二つの光透過部３５，４５が、配列方向ｄａ，ｄｂに沿って隣接して配置されていてもよい。この例によれば、隣り合う二つの光透過部３５，４５に設けられた低屈折率部３８，４８は、光学シート３０，４０の主切断面において、三角形形状、とりわけ、直角三角形形状となる。このような例においても。光学シート３０，４０が、二つの平行な主面を有したシート状の光学部材として構成され得る。

次に、光学シート３０，４０の平面視形状について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、光学パネル２０に組み込まれた第１光学シート３０を示す平面図であり、光学パネル２０（光学シート３０，４０）の法線方向ｎｄからの観察において第１光学シート３０を示す図である。図６は、光学パネル２０に組み込まれた第２光学シート４０を示す平面図であり、光学パネル２０（光学シート３０，４０）の法線方向ｎｄからの観察において第２光学シート４０を示す図である。

図５に示された第１光学シート３０は、基準点６０の周りに環状をなす環状領域Ａ１と、環状領域Ａ１に囲まれた中央領域Ａ２と、を有している。また、図６に示された第２光学シート４０は、基準点６０の周りに環状をなす環状領域Ａ１と、環状領域Ａ１に囲まれた中央領域Ａ２と、を有している。とりわけ図５及び図６に示された例では、環状領域Ａ１は、基準点６０を中心とした環状をなしている。光学シート３０，４０の反射面３６，４６は、環状領域Ａ１内に配置される。したがって、第１光学シート３０の複数の第１反射面３６が配置される領域は環状をなしている。また、第２光学シート４０の複数の第２反射面４６が配置される領域は環状をなしている。とりわけ、光学シート３０，４０の反射面３６，４６が配置される領域は、基準点６０を中心とした環状をなしている。

図５に示された例では、第１光学シート３０の各第１反射面３６は、１つの基準点６０から延びる複数の第１仮想曲線６１のそれぞれに沿って、環状領域Ａ１の内縁Ａ１ａから外縁Ａ１ｂにわたって延びている。各第１仮想曲線６１は、基準点６０から離間するにつれて基準点６０を中心とする周方向ｄｃの一側に曲がっており、基準点６０から離間するにつれてその曲率が小さくなっている。言い換えると、各第１仮想曲線６１は、基準点６０から離間するにつれてその曲率半径が大きくなっている。また、図６に示された例では、第２光学シート４０の各第１反射面４６は、基準点６０から延びる複数の第２仮想曲線６２のそれぞれに沿って、環状領域Ａ１の内縁Ａ１ａから外縁Ａ１ｂにわたって延びている。各第２仮想曲線６２は、基準点６０から離間するにつれて基準点６０を中心とする周方向ｄｃの他側に曲がっており、基準点６０から離間するにつれてその曲率が小さくなっている。言い換えると、各第２仮想曲線６２は、基準点６０から離間するにつれてその曲率半径が大きくなっている。

反射面３６，４６は、対応する仮想曲線６１，６２の湾曲の内側、すなわち仮想曲線６１，６２に対して当該仮想曲線６１，６２の曲率中心が存在する側、に面している。したがって、反射面３６，４６は、対応する仮想曲線６１，６２の湾曲の内側から当該反射面３６，４６へ入射した光を反射し、この光の光路を、当該仮想曲線６１，６２の湾曲の内側へ向けるように機能する。

図５に示された例では、各第１仮想曲線６１と、基準点６０から延びる半直線６５とは、少なくとも環状領域Ａ１の内縁Ａ１ａから外縁Ａ１ｂまでの全域にわたって、一定の角度θ_１を有して交わっている。また、図６に示した例では、各第２仮想曲線６２と、基準点６０から延びる半直線６５とは、少なくとも環状領域Ａ１の内縁Ａ１ａから外縁Ａ１ｂまでの全域にわたって、一定の角度θ_２を有して交わっている。図５及び図６に示された例では、第１仮想曲線６１と半直線６５とがなす角度θ_１と第２仮想曲線６２と半直線６５とがなす角度θ_２とは、等しい角度を有している。すなわち図示された例では、θ_１＝θ_２の関係が成り立っている。とりわけ、第１仮想曲線６１と半直線６５とがなす角度θ_１及び第２仮想曲線６２と半直線６５とがなす角度θ_２は、いずれも４５°となっている。すなわち、図示された例では、環状領域Ａ１の全域において、第１仮想曲線６１と半直線６５とは４５°の角度をなし、第２仮想曲線６２と半直線６５とは４５°の角度をなしている。このように、仮想曲線６１，６２と半直線６５とが、常に一定の角度θ_１，θ_２を有して交わるようになる仮想曲線６１，６２としては、対数螺旋（等角螺旋）をなす曲線を用いることができる。

図７に、以上に説明した第１反射面３６を有する第１光学シート３０と、第２反射面４６を有する第２光学シート４０とを含む光学パネル２０を示す。図７は、光学パネル２０を示す平面図であり、光学パネル２０の法線方向ｎｄに沿った他方の側（出光側）からの観察において光学パネル２０を示す図である。

図７に示された例では、第１光学シート３０と第２光学シート４０とが光学シート３０，４０の法線方向ｎｄに沿って積層されている。図７では、第２光学シート４０が第１光学シート３０よりも手前側に配置されている。光学パネル２０（光学シート３０，４０）の法線方向ｎｄからの観察において、光学シート３０，４０は環状の形状をなしている。これにより、図示された光学パネル２０は、複数の第１反射面３６及び複数の第２反射面４６が配置される環状領域Ａ１と、この環状の領域によって囲まれる中央領域Ａ２と、を有している。

光学パネル２０の法線方向ｎｄからの観察において、第１仮想曲線６１と第２仮想曲線６２とが交わる点での、第１仮想曲線６１と第２仮想曲線６２とがなす角度θ_３は、第１仮想曲線６１と半直線６５とがなす角度θ_１と、第２仮想曲線６２と半直線６５とがなす角度θ_２と、の和と等しい。すなわち、θ_３＝θ_１＋θ_２の関係が成り立つ。ここで、図５及び図６に示された例では、光学パネル２０の法線方向ｎｄからの観察において、各仮想曲線６１，６２と半直線６５とは、環状領域Ａ１の全域で一定の角度θ_１，θ_２を有して交わっている。したがって、各仮想曲線６１，６２に沿って延びる各反射面３６，４６と半直線６５とは、一定の角度θ_１，θ_２を有して交わっている。この場合、光学パネル２０の法線方向ｎｄからの観察において、第１仮想曲線６１と第２仮想曲線６２とは、環状領域Ａ１の全域で一定の角度θ_３を有して交わる。したがって、第１仮想曲線６１に沿って延びる第１反射面３６と、第２仮想曲線６２に沿って延びる第２反射面４６とは、一定の角度θ_３を有して交わる。とりわけ、上述のように、第１仮想曲線６１と半直線６５とが４５°の角度をなし、第２仮想曲線６２と半直線６５とが４５°の角度をなしている場合、光学パネル２０の法線方向ｎｄからの観察において、環状領域Ａ１の全域で第１反射面３６と第２反射面４６とが９０°の角度を有して交わる。すなわち、θ_３＝９０°となる。言い換えると、光学パネル２０の法線方向ｎｄからの観察において、環状領域Ａ１の全域で第１反射面３６と第２反射面４６とは直交する。

上述のように、第１仮想曲線６１と半直線６５とがなす角度θ_１と第２仮想曲線６２と半直線６５とがなす角度θ_２とが等しい角度を有している場合、すなわちθ_１＝θ_２の関係が成り立っている場合、光学パネル２０の法線方向ｎｄからの観察において、第１仮想曲線６１と第２仮想曲線６２とが交わる点での、第１仮想曲線６１と第２仮想曲線６２とがなす角の二等分線は、基準点６０を通る。とりわけ、第１仮想曲線６１と第２仮想曲線６２とが交わる点での、第１仮想曲線６１と第２仮想曲線６２とがなす角の二等分線は、環状領域Ａ１の中心を通る。

図７に示された例では、光学パネル２０の中央領域Ａ２には、不透視性シート５０が配置されている。不透視性シート５０は、当該不透視性シート５０のシート面を挟んだ一側の、他側からの透視性を低下させる部材である。これにより、光学パネル２０の中央領域Ａ２は、不透視性を有するようになっている。不透視性シート５０としては、一例として、可視光不透過性の部材や、可視光拡散性の部材等を用いることができる。可視光不透過性の部材としては、例えば可視光透過率が３０％以下である部材を用いることができる。可視光拡散性の部材としては、例えば曇り度（ヘーズ）が７０％以上である部材を用いることができる。

以上のような構成からなる光学シート３０，４０は、一例として、次のようにして製造され得る。

光透過部３５，４５は、硬化することによって光透過部３５，４５を構成するようになる光透過部構成組成物、例えば、電子線、紫外線等の電離放射線の照射により硬化する、エポキシアクリレートプレポリマー等の樹脂を用いて、作製され得る。具体的には、低屈折率部３８，４８の構成（配置、形状等）に対応した凸部を有した金型、言い換えると、光透過部３５，４５の構成（配置、形状等）に対応した凹部を有した金型を準備する。

次に、未硬化で流動性を有した光透過部構成組成物を、金型の凹部に充填し、光透過部構成組成物の金型と反対側に、光学シート３０，４０のベース部３１，４１を構成するようになるベースフィルムを積層する。ベースフィルムとしては、例えば、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いることができる。このようにして、ベースフィルムと金型との間、とりわけベースフィルムと金型の凹部との間、に光透過部構成組成物を充填した後、電離放射線を照射して、この光透過部構成組成物を硬化（固化）させる。その後、硬化した光透過部構成組成物を、ベースフィルムとともに金型から離型することによってベースフィルム（ベース部３１，４１）上に光透過部３５，４５を形成することができる。

次に、低屈折率部３８，４８は、硬化することによって主部３９ａ，４９ａをなすようになる、電離放射線により硬化するウレタンアクリレートプレポリマー等の樹脂と、例えばカーボンブラック等を含む光吸収粒子３９ｂ，４９ｂと、を含んだ未硬化で液状の低屈折率部構成組成物を用いて、作製され得る。まず、先に形成された光透過部３５，４５上に低屈折率部構成組成物を供給する。その後、隣り合う光透過部３５，４５の間に形成された溝、すなわち、金型の凸部に対応していた部分の内部に、ドクターブレードを用いながら、低屈折率部構成組成物を充填しつつ、当該溝の外に溢出した余剰の低屈折率部構成組成物を掻き落としていく。その後、低屈折率部構成組成物に電離放射線を照射して硬化させることにより、隣り合う光透過部３５，４５の間に充填された低屈折率部構成組成物から低屈折率部３８，４８が形成される。これにより、ベース部３１，４１と、ベース部３１，４１上に交互に配列された光透過部３５，４５および低屈折率部３８，４８と、を有する光学シート３０，４０が作製される。

次に、以上のように構成された結像装置１０、光学パネル２０及び光学シート３０，４０の作用効果について説明する。

図１及び図２に示すように、ケーシング１５に支持された光学パネル２０の一方の側（入光側）に、表示対象となる元となる像、すなわち元像９１が配置される。図１及び図２に示された例においては、円錐が元像９１として、ケーシング１５内に配置されている。図３に示すように、元像９１からの光は、光学パネル２０へ一方の側から入射し、進行方向を変化させて光学パネル２０を透過し、他方の側へ像９２を形成するようになる。

元像９１からの光は、光学パネル２０の一方の側に配置された第１光学シート３０へ入射する。第１光学シート３０は、図５を参照して説明した複数の第１反射面３６を有している。図４に示された例では、各第１反射面３６は、第１光学シート３０のシート面への法線方向ｎｄ、言い換えると光学パネル２０のパネル面への法線方向ｎｄと平行な面となっている。第１光学シート３０の第１反射面３６は、第１反射面３６と平行な面で鏡面反射された像を形成するように、元像９１からの光を反射する。

第１光学シート３０の他方の側には、第２光学シート４０が配置されている。第２光学シート４０は、図６を参照して説明した複数の第２反射面４６を有している。図４に示された例では、各第２反射面４６は、第２光学シート４０のシート面への法線方向ｎｄ、言い換えると光学パネル２０のパネル面への法線方向ｎｄと平行な面となっている。第２光学シート４０の第２反射面４６は、第２反射面４６と平行な面で鏡面反射された虚像９２を形成するように、第１反射面３６で反射された後の元像９１からの光を反射する。

なお、図３に示すように、元像９１の各位置から種々の方向に進む光が、第１光学シート３０内の第１反射面３６及び第２光学シート４０内の第２反射面４６で反射され、元像の当該位置９１に対して光学パネル２０のパネル面を中心として面対称な位置へ進む。結果として、光学パネル２０のパネル面を中心として元像９１と面対称な像９２が、光学パネル２０のパネル面を中心として元像９１と面対称な位置に、形成（結像）される。観察者１は、光学パネル２０のパネル面を中心として元像９１と面対称な位置に向けて、光学パネル２０から進み出る光の進行方向と逆向きから観察した際に、光学パネル２０の他方の側に結象された象９２を三次元的に把握することができる。

本実施の形態の光学パネル１０は、複数の第１反射面３６と複数の第２反射面４６とを備え、光学パネル１０の法線方向ｎｄからの観察において、各第１反射面３６は、１つの基準点６０から延びる複数の第１仮想曲線６１のそれぞれに沿って延び、各第２反射面４６は、基準点６０から延びる複数の第２仮想曲線６２のそれぞれに沿って延び、各第１仮想曲線６１は、基準点６０から離間するにつれて基準点６０を中心とする周方向ｄｃの一側に曲がり、各第２仮想曲線６２は、基準点６０から離間するにつれて基準点６０を中心とする周方向ｄｃの他側に曲がり、各第１仮想曲線６１及び各第２仮想曲線６２は、基準点６０から離間するにつれて曲率が小さくなっている。

このような光学パネル１０によれば、図２及び図７に示すように、元像９１から様々な方向に出射した光は、一方の側から光学パネル１０に入射し、光学パネル１０でその進行方向を変えられて、光学パネル１０への入射角度に対応した様々な角度で光学パネル１０から他方の側へ出射する。具体的には、元像９１から様々な方向に出射した光は、それぞれ一方の側から光学パネル１０の各位置の第１反射面３６に入射し、第１反射面３６及び第２反射面４６で反射して、第１反射面３６への入射角度に対応した様々な角度で第２反射面４６から他方の側へ出射する。光学パネル１０から出射した光は、光学パネル２０の他方の側で結像して虚像９２を形成する。

例えば、図２及び図７において、元像９１から出射した光Ｌ１は、一方の側から光学パネル１０に入射し、光学パネル１０でその進行方向を変えられて、光Ｌ１の光学パネル１０への入射角度に対応したある角度で光学パネル１０から他方の側へ出射する。この光Ｌ１が結像することにより形成された虚像９２は、光Ｌ１の進行方向に位置する観察者１ａから観察され得る。また、元像９１から出射して光Ｌ１と異なる方向へ進んだ光Ｌ２は、一方の側から光学パネル１０に入射し、光学パネル１０でその進行方向を変えられて、光Ｌ２の光学パネル１０への入射角度に対応し光Ｌ１の光学パネル１０からの出射方向とは異なる方向へ出射する。この光Ｌ２が結像することにより形成された虚像９２は、光Ｌ２の進行方向に位置する観察者１ｂから観察され得る。したがって、この光Ｌ２が結像することにより形成された虚像９２は、光学パネル１０に対して観察者１ａとは異なる方向に位置する観察者１ｂから観察され得る。このように、本実施の形態の光学パネル１０によれば、一方の側から光学パネル１０へ入射し、その進行方向を変えられて他方の側へ透過した元像９１からの光によって光学パネル１０の他方の側へ結像された虚像９２を、様々な角度から観察することが可能となる。

また、本実施の形態の光学パネル１０は、複数の第１反射面３６を有する第１光学シート３０と、第１光学シート３０の他方の側へ配置され、複数の第２反射面４６を有する第２光学シート４０と、を備える。

このような光学パネル１０によれば、第１光学シート３０と第２光学シート４０とを同様の工程で製造することができ、これにより光学シート３０，４０の製造が容易になる。

さらに、本実施の形態の光学パネル１０は、光学パネル１０の法線方向ｎｄからの観察において、複数の第１反射面３６及び複数の第２反射面４６が配置される領域は環状をなしている。

このような光学パネル１０によれば、観察者が虚像９２を視認し得る角度範囲をより大きくすることができる。

さらに、本実施の形態の光学パネル１０は、複数の第１反射面３６及び複数の第２反射面４６が配置される環状の領域Ａ１によって囲まれる領域Ａ２が不透視性を有している。

図３及び図４に示されているように、光学パネル２０の反射面３６，４６が、光学パネル２０のパネル面への法線方向ｎｄと平行をなして延びている場合、又は、光学パネル２０のパネル面への法線方向ｎｄに対して比較的小さな角度を有している場合、光学パネル１０の他方の側に結像された虚像９２を観察する際に、観察方向の延長線上に光学シート３０，４０及び元像９１が配置されていると、虚像９２とともに、元像９１そのものが光学パネル２０越しに、より詳しくは、光学パネル２０の反射面３６，４６の間から視認されてしまい、虚像９２の視認性が著しく劣化してしまう。

本実施の形態の光学パネル１０によれば、複数の第１反射面３６及び複数の第２反射面４６が配置される環状の領域Ａ１によって囲まれる領域Ａ２が不透視性を有しているので、光学パネル１０の他方の側に結像された虚像９２を観察する際に、観察方向の延長線上に元像９１が配置されていても、虚像９２とともに、元像９１そのものが光学パネル１０越しに観察されることが抑制される。これにより、虚像９２の視認性を効果的に向上させることができる。

なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、変形の一例について説明する。

上述した実施の形態では、元像９１が、実物のモデルからなる例を示したが、これに限られず、元像自体が映像として形成された像であってもよい。

他の変形例として、上述した実施の形態では、元像９１からの光が、光学シート３０，４０のベース部３１，４１の側から光学シート３０，４０へ入射する、言い換えると、ベース部３１，４１の光透過部３５，４５と反対側に位置する面が一方の側の面（入光側面）３０ａ，４０ａを形成する、例を示した。しかしながら、これに限られず、元像９１からの光が、光学シート３０，４０のベース部３１，４１と反対の側から、すなわち光透過部３５，４５の側から、光学シート３０，４０へ入射するようにしてもよい。言い換えると、光透過部３５，４５のベース部３１，４１と反対側に位置する面が一方の側の面（入光側面）３０ａ，４０ａを形成し、ベース部３１，４１の光透過部３５，４５と反対側に位置する面が他方の側の面（出光側面）３０ｂ，４０ｂを形成するようにしてもよい。

さらに他の変形例として、上述した実施の形態では、光学パネル２０が一つのみ結像装置１０に設けられている例を示したが、これに限られず、二以上の光学パネル２０が設けられていてもよい。このような変形例においては、第１の光学パネルが、元像からの光によって第１の像を形成し、第２の光学パネルが、第１の像をなす光によって第２の像を形成するようにしてもよい。

さらに他の変形例として、上述した実施の形態において、光学パネル２０に含まれた第１光学シート３０及び第２光学シート４０が同一に構成されている例を示したが、これに限られず、第１光学シート３０及び第２光学シート４０は、寸法や形状等の構成において互いに異なっていてもよい。

さらに他の変形例として、上述した実施の形態では、光学シート３０，４０が、光透過部３５，４５よりも低屈折率の材料を用いて形成された低屈折率部３８，４８を有する例を示したが、これに限られず、光学シート３０，４０が、低屈折率部３８，４８を有していなくてもよい。この場合、光透過部３５，４５と低屈折率部３８，４８との界面での光の反射に代えて、光透過部３５，４５と例えば空気層との界面での光の反射が生じ得る。

さらに他の変形例として、上述した実施の形態では、光学パネル２０が第１光学シート３０と第２光学シート４０とを含み、第１光学シート３０に第１反射面３６が設けられ、第２光学シート４０に第２反射面４６が設けられた例を示したが、これに限られず、光学パネル２０が１枚の光学シートを含み、この光学シートに第１反射面３６及び第２反射面４６が設けられてもよい。例えば１枚の光学シートの一面側に第１反射面３６を設け、他面側に第２反射面４６を設けるようにしてもよい。

さらに他の変形例として、上述した実施の形態では、複数の第１反射面３６及び複数の第２反射面４６が配置される領域が環状をなしている例を示したが、これに限られず、複数の第１反射面３６及び複数の第２反射面４６が配置される領域は、半円状等の他の形状を有していてもよい。

なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。

１０ 結像装置
１５ ケーシング
２０ 光学パネル
３０ 第１光学シート
３１ 第１ベース部
３５ 第１光透過部
３６ 第１反射面
３７ 第１対向面
３８ 第１低屈折率部
４０ 第２光学シート
４１ 第２ベース部
４５ 第２光透過部
４６ 第２反射面
４７ 第２対向面
４８ 第２低屈折率部
５０ 不透視シート
６０ 基準点
６１ 第１仮想曲線
６２ 第２仮想曲線
６５ 半直線
９１ 元像
９２ 虚像
Ａ１ 環状領域
Ａ２ 中央領域

Claims (4)

1. 一方の側から入射する元像からの光の進行方向を変えて他方の側へ透過し、他方の側へ像を結像するための光学パネルであって、
   前記光学パネルは、複数の第１反射面と複数の第２反射面とを備え、
   前記光学パネルの法線方向からの観察において、
   各第１反射面は、１つの基準点から延びる複数の第１仮想曲線のそれぞれに沿って延び、各第２反射面は、前記基準点から延びる複数の第２仮想曲線のそれぞれに沿って延び、
   各第１仮想曲線は、前記基準点から離間するにつれて前記基準点を中心とする周方向の一側に曲がり、各第２仮想曲線は、前記基準点から離間するにつれて前記基準点を中心とする周方向の他側に曲がり、各第１仮想曲線及び各第２仮想曲線は、前記基準点から離間するにつれて曲率が小さくなっている、光学パネル。
2. 前記複数の第１反射面を有する第１光学シートと、
   前記第１光学シートの他方の側へ配置され、前記複数の第２反射面を有する第２光学シートと、を備える、請求項１に記載の光学パネル。
3. 前記光学パネルの法線方向からの観察において、
   前記複数の第１反射面及び前記複数の第２反射面が配置される領域は環状をなしている、請求項１又は２に記載の光学パネル。
4. 前記複数の第１反射面及び前記複数の第２反射面が配置される環状の領域によって囲まれる領域は不透視性を有している、請求項３に記載の光学パネル。

Images