JP2018155861A - 光導光装置、照明装置、表示装置、及び外装ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】入射した光が導光板の面内方向に拡がるように、入射した光を導光することができる光導光装置等を提供する。【解決手段】第１面２０Ａと第１面２０Ａに対向して設けられた第２面２０Ｂとを備え、案内された光を第１面２０Ａと第２面２０Ｂとの間で反射させながら導光すると共に、第１面２０Ａ及び第２面２０Ｂの一方の面に設けられた複数の光出射部５２により導光する光を屈折または反射させて外部に出射させる導光板２０と、導光板２０の内部に設けられ、入射した光の少なくとも一部を、導光板２０により導光される面内の複数の方向に案内する案内部２２と、を含む光導光装置とする。【選択図】図３

Description

本発明は、光導光装置、照明装置、表示装置、及び外装ユニットに関する。

特許文献１には、光源と、前記光源からの光を伝搬する導光板と、前記導光板を伝搬する光の少なくとも一部を受けて、立体像を記録した像再生用ホログラムに対して所定の角度の再生照明光を照射する照明用ホログラフィック光学素子と、前記導光板、前記照明用ホログラフィック光学素子及び前記像再生用ホログラムを保持する保持手段と、を備えるホログラム用照明装置が開示されている。

特許文献２には、基板に入射した光線を互いに対向する第１及び第２の面の内部反射により出射面まで案内する導光板であって、前記基板は、導光領域と出射領域とを含み、前記導光領域は、前記入射した光線の向きを前記出射領域に向けて揃える反射パターンを有し、前記出射領域は、向きが揃えられた前記光線を前記出射面から出射する反射パターンを有する、ことを特徴とする導光板が開示されている。

特開２０１５−２３０４１０号公報 特開２００３−８４１４２号公報

本発明の目的は、入射した光が導光板の面内方向に拡がるように、入射した光を導光することができる光導光装置、照明装置、表示装置、及び外装ユニットを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、第１面と前記第１面に対向して設けられた第２面とを備え、案内された光を前記第１面と前記第２面との間で反射させながら導光すると共に、前記第１面及び前記第２面の一方の面に設けられた複数の光出射部により導光する光を屈折または反射させて外部に出射させる導光板と、前記導光板の内部に設けられ、入射した光の少なくとも一部を、前記導光板により導光される面内の複数の方向に案内する案内部と、を含む光導光装置である。

請求項２に記載の発明は、前記案内部は、入射した光の一部を透過し、残部を案内する、請求項１に記載の光導光装置である。

請求項３に記載の発明は、前記案内部は、円錐台又は角錐台の側面の一部又は全部の形状の反射面を備えており、円錐台又は角錐台の小さい方の底面を光入射側に向けて配置した場合に、入射した光の一部が前記案内部を透過し、入射した光の残部が前記反射面により反射される、請求項２に記載の光導光装置である。

請求項４に記載の発明は、前記案内部は、円錐又は角錐の側面の一部又は全部の形状の半透鏡を備えており、円錐又は角錐の頂点を光入射側に向けて配置した場合に、入射した光の一部が前記半透鏡を透過し、入射した光の残部が前記半透鏡により反射される、請求項２に記載の光導光装置である。

請求項５に記載の発明は、前記複数の光出射部の各々が、前記導光板を導光する光を屈折させて前記一方の面から外部に出射させる、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光導光装置である。

請求項６に記載の発明は、前記複数の光出射部の各々が、前記導光板を導光する光を反射させて前記一方の面とは異なる他方の面から外部に出射させる、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光導光装置である。

請求項７に記載の発明は、前記複数の光出射部の各々は、前記導光板を導光する光を予め定めた角度で出射させる、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の導光板である。

請求項８に記載の発明は、前記案内部が、前記導光板に対し着脱可能又は移動可能とされている、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の光導光装置である。

請求項９に記載の発明は、外部装置に備えられた光源と、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の光導光装置と、を備えた照明装置である。

請求項１０に記載の発明は、外部装置に備えられた光源と、第１面と前記第１面に対向して設けられた第２面とを備え、前記第１面及び前記第２面の一方の面に複数の光出射部が設けられ、案内された光を前記第１面と前記第２面との間で反射させながら導光すると共に、導光する光を外部に出射させる導光板と、前記導光板の外部に設けられ、前記光源から入射した光の少なくとも一部を、前記導光板により導光される面内の複数の方向に案内する案内光学系と、を備える照明装置である。

請求項１１に記載の発明は、外部装置に備えられた光源と、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の光導光装置と、前記光導光装置から出射する光により照明されるホログラム記録媒体と、を備えた表示装置である。

請求項１２に記載の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の光導光装置と、前記光導光装置から出射する光により照明されるホログラム記録媒体と、を備えた外装ユニットである。

請求項１に記載の発明によれば、入射した光が導光板の面内方向に拡がるように、入射した光を導光することができる。

請求項２、請求項３、請求項４に記載の発明によれば、導光板に入射した光の一部を透過させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、光出射部が設けられた一方の面から光を出射させることができる。

請求項６に記載の発明によれば、光出射部が設けられた一方の面とは異なる他方の面から光を出射させることができる。

請求項７に記載の発明によれば、必要に応じて導光板に光を入射させることができる。

請求項８に記載の発明によれば、指向性を有する光を出射することができる。

請求項９、１０に記載の発明によれば、外部装置に備えられた光源から入射した光を導光板の面内方向に拡げて、面光源で照明することができる。

請求項１１、１２に記載の発明によれば、本発明の光導光装置を備えない場合に比べて、簡易な構成でホログラム記録媒体を照明することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の構成の一例を示す斜視図である。 （Ａ）から（Ｄ）は本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の構成の一例を示す分解斜視図である。 （Ａ）は図１に示す表示装置をＡ-Ａ線で切断した場合の断面図である。（Ｂ）は図１に示す表示装置からホログラム記録媒体を除いた場合の平面図である。 案内部の構成の一例を示す断面図である。 第１の実施の形態に係る表示装置の動作の一例を説明するための断面図である。 変形例１に係る案内部の構成の一例を示す断面図である。 変形例２に係る案内部の構成の他の一例を示す断面図である。 変形例３に係る案内部の構成の他の一例を示す断面図である。 変形例４に係る案内部の構成の他の一例を示す断面図である。 変形例５に係る案内部の構成の他の一例を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る表示装置の構成の一例を示す断面図である。 第２の実施の形態に係る表示装置の動作の一例を説明するための断面図である。 変形例に係る光出射部の構成の一例を示す平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は本発明の第３の実施の形態に係る表示装置の構成の一例を示す断面図である。 変形例に係る表示装置の構成の一例を示す断面図である。 変形例に係る表示装置の構成の他の一例を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

＜第１の実施の形態＞
（表示装置の全体構成）
まず、表示装置の全体構成について説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の構成の一例を示す斜視図である。図２（Ａ）から図２（Ｄ）は本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の構成の一例を示す分解斜視図である。図３（Ａ）は図１に示す表示装置をＡ-Ａ線で切断した場合の断面図である。図３（Ｂ）は図１に示す表示装置からホログラム記録媒体を除いた場合の平面図である。

図１から図３に示すように、本実施の形態に係る表示装置は、ホログラム記録媒体４０Ｔを導光板２０から出射した光で照明し、ホログラム記録媒体４０Ｔに記録された「立体像」を表示する表示装置である。表示装置は、外部装置１０、導光板２０、及びホログラム記録媒体４０Ｔを備えている。導光板２０は、外部装置１０の光出射側に配置されている。ホログラム記録媒体４０Ｔは、導光板２０の光出射側に配置されている。

図示した例では、外部装置１０及び導光板２０は、筐体３０内に保持されている。ホログラム記録媒体４０Ｔは、筐体３０の表面に取り付けられている。

外部装置１０は、スマートフォン、懐中電灯、街灯、電飾（照明付き）看板、サイネージ等、光源１２を備えた外部装置である。図示した例では、外部装置１０は平板状のスマートフォンであり、一方の面に光源１２を備えている。

導光板２０は、透明な樹脂やガラスを材料とする平板等の多面体である。図示した例では、導光板２０は直方体である。ここで「透明」とは、導光する光を透過又は反射するという意味である。導光板２０は、入射した光を面内方向に拡げて導光し、導光する光を出射面から外部に出射させる。ここで「面内方向」とは、導光板２０により導光される面内での方向であり、出射面に沿った面内での方向である。

ホログラム記録媒体４０Ｔは、透明な樹脂やガラスを材料とするシート状の記録媒体である。ここで「透明」とは、照明される光を透過又は反射させるという意味である。ホログラム記録媒体４０Ｔには、立体像の透過型ホログラムが記録されている。立体像（３次元物体像）の画像情報を有する物体光を用いることで、立体像が透過型ホログラムとして記録される。立体像の画像情報としては、立体像が視点の移動方向に連続した視差を持って表示される視差画像の画像情報が挙げられる。

ここで「透過型ホログラム」とは、記録媒体に対して物体光と参照光とを同一面側から照射して記録されたホログラムをいう。透過型ホログラムに照明光を照射したときに、照明光の照射面とは反対の面側に立体像が表示される。

透過型ホログラムを記録する際に用いた参照光と同様に、透過型ホログラムに照射する照明光を参照光と同じ角度の「平行光」とすると、立体像の視認性が向上する。参照光と異なる角度で入射した照明光は、透過型ホログラムで回折されずに透過又は反射し、再生光以外の不要光となる。不要光は立体像の視認性を低下させる。

筐体３０は、外部装置１０側に開口を有し、筐体３０内に外部装置１０及び導光板２０を保持する。筐体３０は、透明な樹脂やガラスを材料とするケースである。ここで「透明」とは、入射する光を透過又は反射させるという意味である。外部装置１０の側面と、導光板２０の側面及び表面とは、筐体３０により覆われている。筐体３０の裏面は、外部装置１０及び導光板２０と対向している。

なお、筐体３０は省略してもよい。筐体３０を省略する場合は、ホログラム記録媒体４０Ｔを、導光板２０に取り付ける。また、筐体３０とホログラム記録媒体４０Ｔとを一体化してもよい。

（光源）
光源１２としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）、キセノンランプ、半導体レーザ、有機ＥＬ素子、冷陰極管、蛍光灯等である。光源１２から出射される光は、「透過型ホログラム」の記録に用いた光と同じ波長の光を含む。

（導光板）
導光板２０は、第１面２０Ａと第１面２０Ａに対向する第２面２０Ｂとを備えている。第１の実施の形態では、第２面２０Ｂが出射面である。導光板２０は、入射した光を、第１面２０Ａと第２面２０Ｂとの間で反射させながら面内方向に導光する。

また、導光板２０は、案内部２２、及び複数の光出射部５２を備えている。案内部２２は、導光板２０の内部に設けられている。複数の光出射部５２は、導光板２０の第２面２０Ｂに設けられている。本実施の形態では、案内部２２及び複数の光出射部５２を備えた導光板２０が「光導光装置」の一例である。

図４は案内部２２の構成の一例を示す断面図である。図４に示すように、案内部２２は、底面２４、底面２５、及び側面２６を有する円錐台状の凹部である。底面２５は、底面２４に対向し、底面２４より面積が小さい。図示した例では、底面２４は第２面２０Ｂに面しており、底面２５は第１面２０Ａに面している。即ち、円錐台状の凹部は、第２面２０Ｂ及び第１面２０Ａに開口する貫通孔である。

側面２６の少なくとも一部には、反射面２８が設けられている。反射面２８は、入射した光を正反射する面でもよく、入射した光を拡散反射する面でもよい。入射した光を正反射する反射面２８は、白色顔料、アルミ等の金属などの光反射性物質を材料により形成される。入射した光を拡散反射する反射面２８は、側面２６を粗面化する等、側面２６に凹凸を形成することにより形成される。なお、凹部には、光源１２から出射される光に対し透明な樹脂が充填されていてもよい。また、凹部の形状を角錐台状とし、角錐台の側面に反射面を設けてもよい。

導光板２０は、案内部２２が光源１２の上方に配置されるように、外部装置１０上に重ねて配置される。案内部２２は、円錐台の小さい方の底面が光源１２と対向するように配置される。詳しくは、光源１２から出射された光が、案内部２２の底面２５と側面２６とに照射されるように、案内部２２を光源１２の上方に配置する。なお、本実施の形態では、外部装置１０及び導光板２０の各々が平板状であり、外部装置１０に導光板２０を重ねて配置する場合について説明するが、外部装置１０は平板状に限定されない。光源１２から出射された光が導光板２０に入射するように、外部装置１０に対して導光板２０を配置できればよい。

複数の光出射部５２は、導光板２０の第２面２０Ｂの出射領域５０全体に亘って配置されている。複数の光出射部５２の各々は、マイクロレンズ、プリズム等の光学素子である。複数の光出射部５２の各々は、入射した光の一部を屈折させて第２面２０Ｂから外部に出射させる。光学素子には、出射面に設けられた凹部又は凸部も含まれる。凹部及び凸部の形状は、円錐、角錐、円柱、角柱、三角波、半球状等としてもよい。なお、第２面２０Ｂの光出射部５２が設けられていない部分は、入射した光を第１面２０Ａ側に反射する。

複数の光出射部５２は、図３（Ｂ）に示すように、行列状に配置してもよいし、ランダムに配置してもよい。また、図１３に示すように、一次元に連続する凸部（平面視が線状の凸部）を複数配置してもよい。線状の凸部は、例えば、予め定めた間隔で波面状に配置される。導光板２０を導光する光は、導光する距離が長くなるほど減衰する。したがって、出射領域５０の全領域で予め定めた出射光量を得るには、光源１２からの距離が遠くなるほど、単位面積当たりの光出射部５２の個数を増やすとよい。

（表示装置の動作）
次に、表示装置の動作について説明する。
図５は第１の実施の形態に係る表示装置の動作の一例を説明するための断面図である。図５に示すように、光源１２から出射された光は、第１面２０Ａから導光板２０に入射する。導光板２０に入射した光の一部は、底面２５から入射して案内部２２を透過し、ホログラム記録媒体４０Ｔに照射される。ホログラム記録媒体４０Ｔは、照射された光を透過する。

例えば、外部装置１０がスマートフォンである場合は、照明機能等により光源１２を点灯する。スマートフォンの光源１２から出射された光の一部が、案内部２２を透過して外部に出射する。外部装置１０であるスマートフォンの照明機能は損なわれておらず、照明機能も利用される。

また、導光板２０に入射した光の残部は、案内部２２により面内の複数の方向に案内される。反射面２８は、側面２６の少なくとも一部に設けられる。反射面２８は、円錐台の側面の一部又は全部の形状を有する曲面である。図３（Ｂ）に示すように、導光板２０に入射した光の残部は、反射面２８により反射されて、面内の複数の方向に案内される。

例えば、反射面２８は、入射する光の光軸に対し約４５°傾けて配置される。導光板２０に入射した光の光軸は、反射面２８により約９０°折り曲げられる。また、図示した例では、円錐台の凹部の側面２６の半分に反射面２８が設けられており、導光板２０に入射した光の残部は、面内の約９０°から約１８０°の角度範囲に拡がるように反射される。なお、凹部が角錐状や角錐台状の場合は、反射面は角錐や角錐台の側面の一部又は全部の形状を有する多面である。

反射面２８は、案内部２２が配置される位置に応じて、側面２６の少なくとも一部に設けられる。例えば、案内部２２が導光板２０の中心付近に配置される場合は、側面２６の全部に反射面２８を設けてもよい。反射面２８は、円錐台の側面の全部の形状を有する曲面である。これにより、導光板２０に入射した光の残部は、面内の全方向（約３６０°の角度範囲）に拡がるように反射される。

導光板２０を導光する光は、複数の光出射部５２の各々により出射される。導光板２０を導光する光に平行な方向（第２面２０Ｂの面内方向）が、導光板５２を導光する光の進行方向である。光出射部５２は、この光の進行方向を出射角度の方向に折り曲げて外部に出射させる。ここで「出射角度」とは、出射光の光軸と第２面２０Ｂの法線とがなす角度θをいう。出射角度は、０°以上９０°以下の範囲の特定の角度とされる。複数の光出射部５２の各々を介して出射される光は、出射角度の方向の光量が最も強くなる光である。
導光板２０の第２面２０Ｂから出射された出射光は、ホログラム記録媒体４０Ｔに「照明光」として照射される。照明光は、ホログラム記録媒体４０Ｔを裏側（観察者１００とは反対側）から照明するバックライトである。

ホログラム記録媒体４０Ｔに照明光が照射されると、照明光が透過型ホログラムにより回折されて、照明光が照射された面とは異なる面から「再生光」が出射される。即ち、再生光は、観察者１００側に出射される。これにより、ホログラム記録媒体４０Ｔに記録された立体像が、観察者１００に表示される。本実施の形態では、複雑な光学系を用いることなく、出射角度が揃った照明光が生成される。したがって、コンパクトな表示装置が提供される。

（照明装置/外装ユニット）
上記の実施の形態では、光源１２を備える外部装置１０、導光板２０、及びホログラム記録媒体４０Ｔを備える「表示装置」について説明したが、導光板２０を単独で用いてもよく、導光板２０と他の部材とを組み合わせて「照明装置」や「外装ユニット」としてもよい。照明装置は、外部装置１０及び導光板２０を備え、ホログラム記録媒体４０Ｔは着脱可能とされている。外装ユニットは、導光板２０及びホログラム記録媒体４０Ｔを備え、外部装置１０は着脱可能とされている。

例えば、外部装置１０がスマートフォンである場合は、導光板２０をスマートフォンに装着して使用してもよい。また、スマートフォンと導光板２０とを組み合わせて「照明装置」として使用してもよい。また、導光板２０とホログラム記録媒体４０Ｔと筐体３０を組み合わせて「スマホケース（外装ユニット）」として使用してもよい。

（案内部の変形例１）
次に、案内部の変形例１について説明する。
図６は変形例１に係る案内部の構成の一例を示す断面図である。図４に示す例では、案内部２２を構成する円錐台状の凹部を貫通孔としたが、円錐台状の凹部は有底孔でもよい。図６に示すように、凹部の底面２４は第２面２０Ｂに面しているが、凹部の底面２５は第１面２０Ａより内側にある。この場合も、導光板２０に入射した光の一部は、底面２５から入射して案内部２２を透過し、ホログラム記録媒体４０Ｔに照射される。

（案内部の変形例２）
次に、案内部の変形例２について説明する。
図７は変形例２に係る案内部の構成の他の一例を示す断面図である。図４に示す例では、導光板２０に入射した光の一部が、反射面２８を備えない底面２５から入射するようにしたが、導光板２０に入射した光の一部が、半透鏡（ハーフミラー）２８Ａを透過するようにしてもよい。

図７に示すように、案内部２２Ａは、底面２４Ａ、及び側面２６Ａを有する円錐状の凹部である。図示した例では、底面２４Ａは第２面２０Ｂに面している。即ち、円錐状の凹部は、第２面２０Ｂに開口する有底孔である。側面２６Ａの少なくとも一部には、半透鏡２８Ａが設けられている。半透鏡２８Ａは、円錐の側面の一部又は全部の形状を有する曲面である。また、凹部の形状を角錐状とし、角錐の側面に半透鏡を設けてもよい。この場合の半透鏡は、角錐や角錐台の側面の一部又は全部の形状を有する多面である。

導光板２０は、案内部２２Ａが光源１２の上方に配置されるように、外部装置１０上に重ねて配置される。案内部２２Ａは、円錐の頂点が光源１２と対向するように配置される。詳しくは、光源１２から出射された光が、案内部２２Ａの側面２６Ａに照射されるように、案内部２２Ａを光源１２の上方に配置する。導光板２０に入射した光の一部は、案内部２２Ａの半透鏡２８Ａを透過して、ホログラム記録媒体４０Ｔに照射される。また、導光板２０に入射した光の残部は、案内部２２Ａの半透鏡２８Ａで反射されて、面内の複数の方向に案内される。

（案内部の変形例３）
次に、案内部の変形例３について説明する。
図８は変形例３に係る案内部の構成の他の一例を示す断面図である。図４に示す例では、光源１２と案内部２２との位置関係を固定としたが、案内部２２を光源１２に対して移動可能としてもよい。図８に示すように、導光板２０を、案内部２２が光源１２の上方に配置されるように、外部装置１０上で移動させる。

導光板２０の移動前は、案内部２２は光源１２の上方には存在しない。導光板２０を、矢印で示す方向にスライド移動させることで、案内部２２が光源１２の上方に配置される。図４に示す例と同様に、光源１２から出射された光が、案内部２２の底面２５と側面２６とに照射されるように、案内部２２を光源１２の上方に配置する。

（案内部の変形例４）
次に、案内部の変形例４について説明する。
図９は変形例４に係る案内部の構成の他の一例を示す断面図である。図４に示す例では、光源１２と案内部２２との位置関係を固定としたが、案内部２２Ｂを光源１２に対して着脱可能としてもよい。図９に示すように、案内部２２Ｂが光源１２の上方に配置されるように、案内部２２Ｂを導光板２０に装着する。

案内部２２Ｂは、底面２４Ｂ、底面２５Ｂ及び側面２６Ｂを有する円錐台状の凹部を有するブロックである。側面２６Ｂの少なくとも一部には、反射面２８Ｂが設けられている。導光板２０の光源１２に対向する領域には、ブロックを嵌め込むための凹部２１が設けられている。案内部２２Ｂを凹部２１に装着することで、案内部２２Ｂが光源１２の上方に配置される。図４に示す例と同様に、光源１２から出射された光が、案内部２２Ｂの底面２５Ｂと側面２６Ｂとに照射されるように、案内部２２Ｂを光源１２の上方に配置する。

（案内部の変形例５）
次に、案内部の変形例５について説明する。
図１０は変形例５に係る案内部の構成の他の一例を示す断面図である。図４に示す例では、導光板２０に対し１つの案内部２２を設けているが、光源１２の個数に応じて複数の案内部２２を設けてもよい。図１０に示すように、外部装置１０が２つの光源１２（光源１２_１と光源１２_２）を備える場合は、導光板２０には２つの案内部２２（案内部２２_１と案内部２２_２）が設けられる。複数の案内部２２の各々は光を案内する。

案内部２２_１は、対応する光源１２_１から入射した光を、対応する反射面２８_１により反射して、面内の複数の方向に案内する。案内部２２_２は、対応する光源１２_２から入射した光を、対応する反射面２８_２により反射して、面内の複数の方向に案内する。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態では、透過型ホログラムに代えて反射型ホログラムを用いる。図１１は本発明の第２の実施の形態に係る表示装置の構成の一例を示す断面図である。反射型ホログラムを用いる以外は、図１から図４に示す第１の実施の形態に係る表示装置と同じ構成であるため、同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。

ホログラム記録媒体４０Ｒは、透明な樹脂やガラスを材料とするシート状の記録媒体である。ここで「透明」とは、照明される光を透過又は反射させるという意味である。ホログラム記録媒体４０Ｒには、立体像の反射型ホログラムが記録されている。ここで「反射型ホログラム」とは、記録媒体に対して物体光と参照光を対面側から照射して記録されたホログラムをいう。反射型ホログラムに照明光を照射したときに、照明光の照射面側に立体像が表示される。

本実施の形態に係る表示装置は、ホログラム記録媒体４０Ｒを導光板２０から出射した光で照明し、ホログラム記録媒体４０Ｒに記録された「立体像」を表示する表示装置である。この点は第１の実施の形態と同様であるが、「反射型ホログラム」の再生動作に応じて、各部の配置関係が異なる。

本実施の形態に係る表示装置は、外部装置１０、ホログラム記録媒体４０Ｒ、及び導光板２０を備えている。ホログラム記録媒体４０Ｒは、外部装置１０の光出射側に配置されている。導光板２０は、ホログラム記録媒体４０Ｒの光出射側に配置されている。本実施の形態では、導光板２０の第１面２０Ａが出射面である。換言すれば、ホログラム記録媒体４０Ｒは、導光板２０の光出射側に配置されている。

また、導光板２０は、案内部２２、及び複数の光出射部６２を備えている。案内部２２は、導光板２０の内部に設けられている。複数の光出射部６２は、導光板２０の第２面２０Ｂに設けられている。導光板２０は、案内部２２が光源１２の上方に配置されるように、外部装置１０上に重ねて配置される。

複数の光出射部６２は、第１面２０Ａの出射領域に対向する第２面２０Ｂの領域全体に亘って配置されている。複数の光出射部６２の各々は、反射光学素子であり、入射した光の一部を予め定めた方向に反射して第１面２０Ａから外部に出射させる。ここで「予め定めた方向」とは、反射光学素子により反射された光が、その方向から第１面２０Ａに入射すると、反射されずに出射する方向である。反射光学素子には、出射面に設けられた凹部又は凸部も含まれる。凹部及び凸部の形状は、円錐、角錐、円柱、角柱、三角波、半球状等としてもよい。

なお、第２面２０Ｂの光出射部６２が設けられていない部分は、入射した光を第１面２０Ａ側に反射する。即ち、第２面２０Ｂにより反射された光は、第１面２０Ａにより反射されて、導光板２０内を導光する。複数の光出射部６２は、図３（Ｂ）に示す複数の光出射部５２と同様に、行列状に配列してもよいし、ランダムに配置してもよい。また、図１３に示すように、一次元に連続する凸部（平面視が線状の凸部）を、波面状になるように複数配置してもよい。

次に、表示装置の動作について説明する。
図１２は第２の実施の形態に係る表示装置の動作の一例を説明するための断面図である。図１２に示すように、光源１２から出射された光は、第１面２０Ａから導光板２０に入射する。導光板２０に入射した光の一部は、底面２５から入射して案内部２２を透過し、導光板２０の外部に出射する。

また、導光板２０に入射した光の残部は、案内部２２により面内の複数の方向に案内される。反射面２８は、側面２６の少なくとも一部に設けられる。反射面２８は、円錐台の側面の一部又は全部の形状を有する曲面である。導光板２０に入射した光の残部は、反射面２８により、面内の予め定めた角度範囲に拡がるように反射される。

導光板２０を導光する光は、複数の光出射部６２の各々により反射されて、第１面２０Ａから出射される。第１面２０Ａから出射される光は、出射角度の方向の光量が最も強くなる光である。導光板２０の第１面２０Ａから出射された出射光は、ホログラム記録媒体４０Ｒに「照明光」として照射される。照明光は、ホログラム記録媒体４０Ｒを表側（観察者１００と同じ側）から照明するフロントライトである。

ホログラム記録媒体４０Ｒに照明光が照射されると、照明光が反射型ホログラムにより回折されて、照明光が照射された面から「再生光」が出射される。即ち、再生光は、観察者１００側に出射される。これにより、ホログラム記録媒体４０Ｒに記録された立体像が、観察者１００に表示される。本実施の形態では、複雑な光学系を用いることなく、出射角度が揃った照明光が生成される。したがって、コンパクトな表示装置が提供される。

＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態では、導光板の外部に、光源から入射された光を導光板まで案内する案内光学系を設ける。図１４は本発明の第３の実施の形態に係る表示装置の構成の一例を示す断面図である。案内光学系を導光板の外部に設ける以外は、図１から図４に示す第１の実施の形態に係る表示装置と同じ構成であるため、同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。なお、第３の実施に形態では、「透過型ホログラム」が記録されたホログラム記録媒体を用いる。

本実施の形態に係る表示装置では、導光板２０の外部に案内光学系８０が設けられる。案内光学系８０は、反射部８２と導光部８３とを備えている。導光部８３は、光ファイバ等の導波路である。反射部８２は、第１の実施の形態の「案内部２２」に相当する（図３（Ａ）及び（Ｂ）参照）。底面８４、底面８５、側面８６、反射面８８の各々は、底面２４、底面２５、側面２６、反射面２８の各々に対応する。

反射部８２は、光源１２から入射された光の少なくとも一部を複数の方向に反射する。導光部８３は、反射部８２により反射された光を、導光板２０の端部２０Ｔまで導光する。こうして、案内光学系８０は、光源１２から入射した光の少なくとも一部を、導光板２０の面内の複数の方向に案内する。

図示した例では、光源１２と導光板２０とが近くに配置されているが、光源１２と導光板２０とを離して配置してもよい。光源１２と導光板２０とが離れている場合には、光源１２の近くに反射部８２を配置する。そして、光源１２から出射された光を、案内光学系８０を介して導光板２０に入射させる。

＜導光板の構造と製造方法＞
次に、上記の導光板２０の構造と製造方法の一例について説明する。
導光板２０の構造については、図３（Ａ）及び（Ｂ）、図７、図１１、図１４等を参照されたい。導光板２０本体の厚みは、０．０３ｍｍ以上で３ｍｍ以下の範囲が好ましい。０．０３ｍｍ未満では光路が狭くなるため光量が少なくなる。３ｍｍより大きいと省スペース化しにくい。導光板２０の光出射部５２、６２の厚み(高さ)は、５μｍ以上で３０μｍ以下の範囲としてもよい。

導光板２０は、例えば、透明な樹脂を基材として用いて、成膜や金型成型を行うことにより作製される。透明な樹脂としては、透明性の高い熱可塑性樹脂や硬化型の樹脂を挙げることができ、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂などがある。これ等の中でも、可視光領域に波長の吸収領域がなく高透明性のポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などが好ましい。透明な樹脂には、種々の添加剤が添加される。

透明な樹脂には、種々の添加剤が添加される。導光板２０の外部に設けられる導光部８３（図１４参照）も、導光板２０と同様に、透明な樹脂を成膜する等により作製される。導光板２０本体の屈折率は、空気（屈折率＝１）より大きい。導光板２０や導光部８３の材料としては、屈折率が１．４以上１．６以下の範囲のものが好ましい。

導光板２０の光出射部５２（図３（Ａ）参照）、光出射部６２（図１１参照）は、プリズム形状や半球状の規則的な凹凸形状であり、例えば、印刷可能な材料を用いて、インクジェット印刷等により上記の導光板２０の表面に形成される。印刷可能な材料は、透明な樹脂、紫外線（ＵＶ）硬化剤、及び添加剤等を混ぜた混合物である。導光板２０の表面に印刷可能な材料を滴下して、滴下後にＵＶを照射することにより導光板２０の表面に固着させる。

光出射部用の透明な樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩ビ樹脂、エステル樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。添加剤としては、例えば、酸化チタンが挙げられる。光出射部５２及び光出射部６２の材料としては、屈折率が１．４以上１．６以下の範囲のものが好ましい。

導光板２０の案内部２２の反射面２８（図３（Ａ）参照）は、例えば、アルミなどの金属を３０ｎｍ以上の厚さだけ蒸着することによって成膜する。案内部２２Ａの半透鏡２８Ａ（図７参照）は、例えば、アルミなどの金属を１０ｎｍ程度の厚さだけ蒸着することによって成膜する。

＜変形例＞
なお、上記実施の形態で説明した導光板、照明装置、表示装置、及び外装ユニットの構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内においてその構成を変更してもよいことは言うまでもない。

例えば、上記第１の実施の形態では、導光板２０の第２面２０Ｂに光出射部５２を設けて、光出射部５２に入射した光を屈折させて第２面２０Ｂ側から出射させたが（図５）参照）、上記第２の実施の形態と同様に、導光する光を反射させて第２面２０Ｂ側から出射させてもよい。

図１５は変形例に係る表示装置の構成の一例を示す断面図である。
図１５に示す表示装置は、透過型ホログラムが記録されたホログラム記録媒体４０Ｔを導光板２０から出射した光で照明し、ホログラム記録媒体４０Ｔに記録された「立体像」を表示する表示装置である。表示装置は、外部装置１０、導光板２０、及びホログラム記録媒体４０Ｔを備えている。導光板２０は、外部装置１０の光出射側に配置されている。ホログラム記録媒体４０Ｔは、導光板２０の光出射側に配置されている。

複数の光出射部６２は、第２面２０Ｂの出射領域に対向する第１面２０Ａの領域全体に亘って配置されている。複数の光出射部６２の各々は、反射光学素子であり、導光する光を予め定めた方向に反射して第２面２０Ｂから外部に出射させる。導光板２０の第２面２０Ｂから出射された出射光は、ホログラム記録媒体４０Ｔに「照明光」として照射される。照明光は、ホログラム記録媒体４０Ｔを裏側（観察者１００とは反対側）から照明するバックライトである。

また、例えば、上記第２の実施の形態では、導光板２０の第２面２０Ｂに光出射部６２を設けて、導光する光を光出射部６２で反射させて第１面２０Ａ側から出射させたが（図１２参照）、上記第１の実施の形態と同様に、導光する光を屈折させて第１面２０Ａ側から出射させてもよい。

図１６は変形例に係る表示装置の構成の他の一例を示す断面図である。
図１６に示す表示装置は、反射型ホログラムが記録されたホログラム記録媒体４０Ｒを導光板２０から出射した光で照明し、ホログラム記録媒体４０Ｒに記録された「立体像」を表示する表示装置である。表示装置は、外部装置１０、ホログラム記録媒体４０Ｒ、及び導光板２０を備えている。ホログラム記録媒体４０Ｒは、導光板２０の光出射側に配置されている。

複数の光出射部５２は、導光板２０の第１面２０Ａの出射領域５０全体に亘って配置されている。複数の光出射部５２の各々は、マイクロレンズ、プリズム等の光学素子であり、入射した光を屈折させて第１面２０Ａから外部に出射させる。導光板２０の第１面２０Ａから出射された出射光は、ホログラム記録媒体４０Ｒに「照明光」として照射される。照明光は、ホログラム記録媒体４０Ｒを表側（観察者１００と同じ側）から照明するフロントライトである。

１０ 外部装置
１２ 光源
２０ 導光板
２０Ａ 第１面
２０Ｂ 第２面
２０Ｔ 端部
２１ 凹部
２２ 案内部
２２Ａ 案内部
２２Ｂ 案内部
２４ 凹部
２４ 底面
２４Ａ 底面
２４Ｂ 底面
２５ 凹部
２５ 底面
２５Ｂ 底面
２６ 側面
２６Ａ 側面
２６Ｂ 側面
２８ 反射面
２８Ａ 半透鏡
２８Ｂ 反射面
３０ 筐体
４０Ｒ ホログラム記録媒体
４０Ｔ ホログラム記録媒体
５０ 出射領域
５２ 光出射部
６２ 光出射部
７０ ルーバ
８０ 案内光学系
８２ 反射部
８３ 導光部
８４ 底面
８５ 底面
８６ 側面
８８ 反射面
１００ 観察者
θ 角度

Claims (12)

1. 第１面と前記第１面に対向して設けられた第２面とを備え、案内された光を前記第１面と前記第２面との間で反射させながら導光すると共に、前記第１面及び前記第２面の一方の面に設けられた複数の光出射部により導光する光を屈折または反射させて外部に出射させる導光板と、
   前記導光板の内部に設けられ、入射した光の少なくとも一部を、前記導光板により導光される面内の複数の方向に案内する案内部と、
   を含む光導光装置。
2. 前記案内部は、入射した光の一部を透過し、残部を案内する、請求項１に記載の光導光装置。
3. 前記案内部は、円錐台又は角錐台の側面の一部又は全部の形状の反射面を備えており、円錐台又は角錐台の小さい方の底面を光入射側に向けて配置した場合に、入射した光の一部が前記案内部を透過し、入射した光の残部が前記反射面により反射される、請求項２に記載の光導光装置。
4. 前記案内部は、円錐又は角錐の側面の一部又は全部の形状の半透鏡を備えており、円錐又は角錐の頂点を光入射側に向けて配置した場合に、入射した光の一部が前記半透鏡を透過し、入射した光の残部が前記半透鏡により反射される、請求項２に記載の光導光装置。
5. 前記複数の光出射部の各々が、前記導光板を導光する光を屈折させて前記一方の面から外部に出射させる、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光導光装置。
6. 前記複数の光出射部の各々が、前記導光板を導光する光を反射させて前記一方の面とは異なる他方の面から外部に出射させる、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光導光装置。
7. 前記複数の光出射部の各々は、前記導光板を導光する光を予め定めた角度で出射させる、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の光導光装置。
8. 前記案内部が、前記導光板に対し着脱可能又は移動可能とされている、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の光導光装置。
9. 外部装置に備えられた光源と、
   請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の光導光装置と、
   を備えた照明装置。
10. 外部装置に備えられた光源と、
    第１面と前記第１面に対向して設けられた第２面とを備え、前記第１面及び前記第２面の一方の面に複数の光出射部が設けられ、案内された光を前記第１面と前記第２面との間で反射させながら導光すると共に、導光する光を外部に出射させる導光板と、
    前記導光板の外部に設けられ、前記光源から入射した光の少なくとも一部を、前記導光板により導光される面内の複数の方向に案内する案内光学系と、
    を備える照明装置。
11. 外部装置に備えられた光源と、
    請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の光導光装置と、
    前記光導光装置から出射する光により照明されるホログラム記録媒体と、
    を備えた表示装置。
12. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の光導光装置と、
    前記光導光装置から出射する光により照明されるホログラム記録媒体と、
    を備えた外装ユニット。