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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-28
(45)【発行日】2023-12-06
(54)【発明の名称】表示装置
(51)【国際特許分類】
   G02B 30/33 20200101AFI20231129BHJP
   G02B 30/56 20200101ALI20231129BHJP
   G02B 5/00 20060101ALI20231129BHJP
   G02B 5/08 20060101ALI20231129BHJP
   G02B 6/00 20060101ALI20231129BHJP
   G09F 13/16 20060101ALI20231129BHJP
   G09F 13/18 20060101ALI20231129BHJP
【FI】
G02B30/33
G02B30/56
G02B5/00 Z
G02B5/08 Z
G02B6/00 301
G09F13/16 E
G09F13/18 N
【請求項の数】 10
(21)【出願番号】P 2019211992
(22)【出願日】2019-11-25
(65)【公開番号】P2021085891
(43)【公開日】2021-06-03
【審査請求日】2022-09-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000002945
【氏名又は名称】オムロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100155712
【弁理士】
【氏名又は名称】村上 尚
(72)【発明者】
【氏名】團野 幹史
(72)【発明者】
【氏名】行本 閑人
(72)【発明者】
【氏名】篠原 正幸
(72)【発明者】
【氏名】北村 智和
【審査官】河村 麻梨子
(56)【参考文献】
【文献】特開2010-002635(JP,A)
【文献】特開2018-151557(JP,A)
【文献】特開2017-072727(JP,A)
【文献】特開2016-180776(JP,A)
【文献】特開2006-058394(JP,A)
【文献】特開2017-102342(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2014/0268327(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 27/00-30/60
G09F 13/00-13/46
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
入射した光を導光し、所定の位置に形成された光路変更部によって反射させて光出射面から出射させる導光板と、
前記導光板の前記光出射面側に配置されるハーフミラーと、
前記導光板の前記光出射面の反対側に配置されるミラーと、を備え、
前記導光板は、前記光出射面から出射させる光により、前記ハーフミラーから前記ミラーへ向かう方向における変化を伴う画像を、前記光出射面とは異なる空間に結像させ
前記ハーフミラーと前記ミラーとの間の距離をL1、
前記ハーフミラーから前記ミラーへ向かう方向における、前記導光板によって結像される画像の全長をL2としたとき、
L2はL1の2倍よりも大きいことを特徴とする表示装置。
【請求項2】
前記導光板によって結像される画像は、
前記光出射面よりも前記ハーフミラー側に結像される画像と、
前記光出射面よりも前記ミラー側に結像される画像とで異なることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
【請求項3】
前記導光板によって結像される画像は、当該画像が結像される方向に応じて異なることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
【請求項4】
入射した光を導光し、所定の位置に形成された光路変更部によって反射させて光出射面から出射させる導光板と、
前記導光板の前記光出射面側に配置されるハーフミラーと、
前記導光板の前記光出射面の反対側に配置されるミラーと、を備え、
前記導光板は、前記光出射面から出射させる光により、前記ハーフミラーから前記ミラーへ向かう方向における変化を伴う画像を、前記光出射面とは異なる空間に結像させ、
前記導光板によって結像される複数の画像は、前記導光板よりも前記ミラーが配置される側において所定の消失点または消失線へ集束する形状を有することを特徴とする表示装置。
【請求項5】
前記ミラーおよび前記ハーフミラーは、前記導光板に平行な方向において、前記光路変更部が設けられる領域よりも長いことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
【請求項6】
前記ミラーおよび前記ハーフミラーは、前記導光板に平行な方向において、前記導光板よりも長いことを特徴とする請求項に記載の表示装置。
【請求項7】
前記ハーフミラーまたは前記ミラーのいずれか一方は、前記導光板の表面上に形成されていることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の表示装置。
【請求項8】
前記導光板、前記ハーフミラーおよび前記ミラーは、前記画像を観察する側に凸となるように湾曲していることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の表示装置。
【請求項9】
前記ハーフミラーの透過率は、80%以下であることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の表示装置。
【請求項10】
前記ハーフミラーの、前記導光板とは逆側にカバーをさらに備え、
前記ハーフミラーの透過率は、前記カバーの透過率よりも低いことを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空間に画像を表示する表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、入射した光を表面側に反射する反射面を有する複数の凹部からなる表示部が形成された透明な導光板と、導光板の表面側に配置されたハーフミラー板と、導光板の裏面側に配置されたミラー板とを備える表示装置が開示されている。当該表示装置は、導光板内を進行して凹部の反射面で反射した光源からの光をハーフミラー板とミラー板との間で多重反射させることにより、表示部の多重像を表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2010-2635号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に開示されている表示装置は、導光板の裏面に形成された表示部の画像、すなわち平面画像の多重像しか表示できないため、デザイン性が十分でないという問題がある。
【0005】
本発明の一態様は、趣向性が高く、デザイン性に優れた表示を提供することができる表示装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る表示装置は、入射した光を導光し、所定の位置に形成された光路変更部によって反射させて光出射面から出射させる導光板と、前記導光板の前記光出射面側に配置されるハーフミラーと、前記導光板の前記光出射面の反対側に配置されるミラーと、を備え、前記導光板は、前記光出射面から出射させる光により、前記ハーフミラーから前記ミラーへ向かう方向における変化を伴う画像を、前記光出射面とは異なる空間に結像させる。
【0007】
上記の構成によれば、導光板によって結像された画像が、ハーフミラーとミラーとの間で繰り返し反射されることになる。よって、導光板の光出射面側から視認した場合に、空間に結像された画像が奥行き方向に複数並んで配置された多重画像を表示することができる。ここで、空間に結像された画像は、ハーフミラーからミラーへ向かう方向における変化を伴う画像である。このような画像がさらに奥行き方向に表示された多重画像となることにより、趣向性が高く、デザイン性に優れた表示を提供することができる。
【0008】
また、本発明の一態様に係る表示装置において、前記ハーフミラーと前記ミラーとの間の距離をL1、前記ハーフミラーから前記ミラーへ向かう方向における、前記導光板によって結像される画像の全長をL2としたとき、L2はL1の2倍よりも大きくてもよい。
【0009】
上記の構成によれば、多重に結像される画像同士は、互いに重畳する領域を有する。したがって、多重に結像される画像が奥行き方向に連なった単一の画像であるかのような表現が可能となる。
【0010】
また、本発明の一態様に係る表示装置において、前記ハーフミラーと前記ミラーとの間の距離をL1、前記ミラーが配置される方向における、前記導光板によって結像される画像の全長をL2としたとき、L2はL1の2倍以下であってもよい。
【0011】
上記の構成によれば、多重に結像される画像同士は、互いに重畳する領域を有しない。したがって、画像が多重に結像されることで、多数の画像が集合しているかのような表現が可能となる。
【0012】
また、本発明の一態様に係る表示装置において、前記導光板によって結像される画像は、前記光出射面よりも前記ハーフミラー側に結像される画像と、前記光出射面よりも前記ミラー側に結像される画像とで異なってもよい。
【0013】
上記の構成によれば、奥行き方向において、導光板の手前側と奥側とで変化する画像を表示できる。
【0014】
また、本発明の一態様に係る表示装置において、前記導光板によって結像される画像は、当該画像が結像される方向に応じて異なってもよい。
【0015】
上記の構成によれば、表示装置を視認する方向に応じて変化する画像を表示できる。
【0016】
また、本発明の一態様に係る表示装置において、前記導光板によって結像される画像は、前記導光板よりも前記ミラーが配置される側において集束する形状を有してもよい。
【0017】
上記の構成によれば、多重に結像される画像も、導光板よりもミラーが配置される側において集束する形状を有するため、画像の立体感を強調できる。
【0018】
また、本発明の一態様に係る表示装置において、前記ミラーおよび前記ハーフミラーは、前記導光板に平行な方向において、前記光路変更部が設けられる領域よりも長くてもよい。
【0019】
上記の構成によれば、ユーザの視点が導光板の端部よりも導光板の中央から離隔している場合であっても、多重に結像される画像に奥行き感を持たせることができる。
【0020】
また、本発明の一態様に係る表示装置において、前記ミラーおよび前記ハーフミラーは、前記導光板に平行な方向において、前記導光板よりも長くてもよい。
【0021】
上記の構成によれば、ユーザの視点が導光板の端部よりも導光板の中央から離隔している場合であっても、多重に結像される画像に奥行き感を持たせることができる。
【0022】
また、本発明の一態様に係る表示装置において、前記ハーフミラーまたは前記ミラーのいずれか一方は、前記導光板の表面上に形成されていてもよい。
【0023】
上記の構成によれば、表示装置の部品点数およびスペースを削減できる。
【0024】
また、本発明の一態様に係る表示装置において、前記導光板、前記ハーフミラーおよび前記ミラーは、前記画像を観察する側に凸となるように湾曲していてもよい。
【0025】
上記の構成によれば、湾曲した画像を多重に結像させることができる。
【0026】
また、本発明の一態様に係る表示装置において、前記ハーフミラーの光透過率は、80%以下であってもよい。
【0027】
上記の構成によれば、ノイズ光が視認されにくくなり、画像の視認性が向上する。
【0028】
また、本発明の一態様に係る表示装置は、前記ハーフミラーの、前記導光板とは逆側にカバーをさらに備え、前記ハーフミラーの光透過率は、前記カバーの光透過率よりも低くてもよい。
【0029】
上記の構成によれば、ノイズ光が視認されにくくなり、画像の視認性が向上する。
【発明の効果】
【0030】
本発明の一態様によれば、趣向性が高く、デザイン性に優れた表示を提供することができる表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
図1】本実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。
図2】本実施形態に係る表示装置による表示の原理を説明するための斜視図である。
図3】本実施形態に係る表示装置における光路の例を示す図である。
図4】本実施形態に係る表示装置が備える導光板により表示される画像の例を示す図である。
図5】本実施形態に係る表示装置により結像される画像の例を示す図である。
図6】ハーフミラーとミラーとの間の距離、および、表示装置の奥行き方向における画像の全長の関係を示す図である。
図7】本実施形態に係る表示装置が適用された遊技機の例を示す斜視図である。
図8】本実施形態に係る表示装置を車両のテールランプに適用した様子を示す図である。
図9】第1の変形例に係る表示装置を示す図である。
図10】第2の変形例に係る表示装置を示す図である。
図11】第3の変形例に係る表示装置が備える導光板を示す図である。
図12】第3の変形例に係る表示装置により結像される画像の具体例を示す図である。
図13】第4の変形例に係る表示装置について説明するための図である。
図14】第5の変形例に係る表示装置について説明するための図である。
図15】第6の変形例に係る表示装置を示す図である。
図16】第7の変形例に係る表示装置を示す図である。
図17】第8の変形例に係る表示装置を示す図である。
図18】第9の変形例に係る表示装置を示す図である。
図19】第10の変形例に係る表示装置を示す図である。
図20】第11の変形例に係る表示装置を示す図である。
図21】第12の変形例に係る表示装置を示す図である。
図22】第13の変形例に係る表示装置の斜視図である。
図23】第13の変形例に係る表示装置の構成を示す断面図である。
図24】第13の変形例に係る表示装置の構成を示す平面図である。
図25】第13の変形例に係る表示装置が備える光路変更部の構成を示す斜視図である。
図26】第13の変形例に係る表示装置が備える光路変更部の配列を示す斜視図である。
図27】第13の変形例に係る表示装置による立体画像の結像方法を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
〔実施形態1〕
以下、本発明の一側面に係る実施の形態(以下、「本実施形態」とも表記する)を、図面に基づいて説明する。
【0033】
§1 適用例
まず、本発明の表示装置による表示の原理について説明する。なお、以降では、説明の便宜上、図2における+X方向を前方向、-X方向を後方向、+Y方向を上方向、-Y方向を下方向、+Z方向を右方向、-Z方向を左方向として説明する場合がある。
【0034】
図2は、表示装置10による表示の原理を説明するための斜視図である。表示装置10は、ユーザにより視認される立体画像をスクリーンのない空間に結像する。図2では、表示装置10が立体画像I、より具体的には、「ON」の文字が表示されたボタン形状の立体画像Iを表示している様子を示している。図2には、表示装置10が備える構成要素のうち、導光板11および光源12が示されている。
【0035】
導光板11は、光源12から入射した光を導光して出射面11aから出射させ、空間に前記画像を結像させる。導光板11は、直方体形状をしており、透明性および比較的高い屈折率を有する樹脂材料で成形されている。導光板11を形成する材料は、例えばポリカーボネイト樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ガラスなどであってよい。導光板11は、光を出射する出射面11a(光出射面)と、出射面11aとは反対側の背面11bと、四方の端面である、端面11c、端面11d、端面11eおよび端面11fとを備えている。端面11cは、光源12から投射された光が導光板11に入射する入射面である。端面11dは、端面11cとは反対側の面である。端面11eは、端面11fとは反対側の面である。導光板11は、光源12からの光を出射面11aに平行な面内で面上に広げて導く。光源12は、例えばLED(Light Emitting diode)光源である。
【0036】
導光板11の背面11bには、光路変更部13a、光路変更部13b、および光路変更部13cを含む複数の光路変更部13が形成されている。光路変更部13は、Z軸方向に実質的に連続して形成されている。換言すれば、複数の光路変更部13は、出射面11aに平行な面内でそれぞれ予め定められた線に沿って形成されている。光路変更部13のZ軸方向の各位置には、光源12から投射され導光板11によって導光されている光が入射する。光路変更部13は、光路変更部13の各位置に入射した光を、各光路変更部13にそれぞれ対応する定点に実質的に収束させる。図2には、光路変更部13の一部として、光路変更部13a、光路変更部13b、および光路変更部13cが特に示され、光路変更部13a、光路変更部13b、および光路変更部13cのそれぞれにおいて、光路変更部13a、光路変更部13b、および光路変更部13cのそれぞれから出射された複数の光が収束する様子が示されている。
【0037】
具体的には、光路変更部13aは、立体画像Iの定点PAに対応する。光路変更部13aの各位置からの光は、定点PAに収束する。したがって、光路変更部13aからの光の波面は、定点PAから発するような光の波面となる。光路変更部13bは、立体画像I上の定点PBに対応する。光路変更部13bの各位置からの光は、定点PBに収束する。このように、任意の光路変更部13の各位置からの光は、各光路変更部13に対応する定点に実質的に収束する。これにより、任意の光路変更部13によって、対応する定点から光が発するような光の波面を提供できる。各光路変更部13が対応する定点は互いに異なり、光路変更部13にそれぞれ対応する複数の定点の集まりによって、空間上(より詳細には、導光板11から出射面11a側の空間上)にユーザにより認識される立体画像Iが結像される。
【0038】
図2に示すように、光路変更部13a、光路変更部13b、および光路変更部13cは、線La、線Lbおよび線Lcに沿ってそれぞれ形成されている。ここで、線La、線Lbおよび線Lcは、Z軸方向に略平行な直線である。任意の光路変更部13は、Z軸方向に平行な直線に沿って実質的に連続的に形成される。
【0039】
§2 構成例
図1は、本実施形態に係る表示装置10の具体的な構成を示す図である。図1においては、表示装置10の斜視図が符号1001で示され、側面図が符号1002で示されている。図1に示すように、表示装置10は、上述した導光板11および光源12に加えて、ハーフミラー21およびミラー22を備える。
【0040】
ハーフミラー21は、入射光の一部を反射し、残りを透過させるハーフミラーである。ハーフミラー21は、導光板11の出射面11a側に配置される。ミラー22は入射光を反射するミラーである。ミラー22は、導光板11の出射面11aとは逆の側に配置される。
【0041】
ハーフミラー21の光透過率は、80%以下であることが好ましい。表示装置10においては、結像される画像Iに、ノイズ光に起因するボケが発生する可能性がある。ハーフミラー21の透過率を80%以下とすることで、ノイズ光が視認されにくくなり、画像Iの視認性が向上する。ただし、ハーフミラー21およびミラー22の光透過率は必ずしも80%以下でなくてもよい。
【0042】
図3は、表示装置10における光路の例を示す図である。導光板11の出射面11aから出射された光の一部は、ハーフミラー21を透過し、光L1として表示装置10の外部へ出射される。一方、ハーフミラー21で反射された光は、導光板11を透過してミラー22で反射され、導光板11を再度透過してハーフミラー21へ再度到達する。ハーフミラー21へ再度到達した光の一部は、ハーフミラー21を透過し、光L2として、光L1とは異なる光路で表示装置10の外部へ出射される。
【0043】
ハーフミラー21で再度反射された光は、さらに導光板11、ミラー22および導光板11を経由し、ハーフミラー21の側へ出射される。図3に示した例では、導光板11からハーフミラー21の側へ3度目に出射される光は、ハーフミラー21の外部を通過し、光L3として外部へ出射される。ただし、最初の光の出射位置によっては、出射面11aから出射される光がハーフミラー21およびミラー22の間で反射される回数は、図3に示した例と比較して増加する場合も減少する場合もある。
【0044】
図4は、表示装置10が備える導光板11が結像させる画像Iの例を示す図である。導光板11は、出射面11aから出射させる光により、ハーフミラー21からミラー22へ向かう方向における変化を伴う画像Iを、出射面11aとは異なる空間に結像させる。画像Iは、例えば出射面11aに対して0°よりも大きい角度を有する平面画像である。図4の符号4001および4002に示す例では、導光板11が結像させる画像Iは、出射面11aに対して垂直な面PIに平行な平面画像である。ただし、画像Iは、出射面11aに対して垂直な面PIに平行でなくてもよい。また、画像Iは、立体画像であってもよい。
【0045】
また、導光板11は、画像Iを、光源12から入射した光が導光板11中を導光される方向(縦方向)に対して垂直な方向(横方向)にユーザの眼が並ぶ場合に視認できるように結像する。なお、導光板11は、画像Iを、ユーザの眼が横方向ではなく、縦方向や斜め方向に並ぶ場合に視認できるように結像してもよい。
【0046】
また、図4の符号4001および4002に示す例では、複数の画像Iは、光源12からの光が導光板11内を導光される方向に対して直交する方向に整列している。表示装置10においては、光路変更部13の反射面の向きによって、画像Iの形状を制御することができる。
【0047】
図5は、表示装置10により結像される画像Iの例を示す図である。図3に示したとおり、出射面11aから出射された光は、ハーフミラー21とミラー22との間で繰り返し反射される。このため、表示装置10を導光板11の出射面11a側から視認した場合に、図5の符号5001に示すように、空間に結像された画像Iが奥行き方向に複数並んで結像される。
【0048】
また、画像Iは、図5の符号5002に示すように、導光板11から突出するスイッチの形状であってもよい。また、画像Iは、図5の符号5003に示すように、導光板11へ向かう矢印の形状であってもよい。また、画像Iは、図5の符号5004に示すように、導光板11から離隔した三角柱の形状であってもよい。
【0049】
また、画像Iは、図5の符号5005~5007に示すように、導光板11に平行でない平面上の矩形であってもよい。この場合、画像Iを視認する上での基準となる画像Bをさらに表示してもよい。画像Bは、図5の符号5005に示すように、2次元の座標軸であってもよい。また、画像Bは、図5の符号5006に示すように、導光板11上の平面であってもよい。また、画像Bは、図5の符号5007に示すように、3次元の座標軸であってもよい。
【0050】
図6は、ハーフミラー21とミラー22との間の距離、および、表示装置10の奥行き方向における画像Iの全長の関係を示す図である。図6に示すように、ハーフミラー21とミラー22との間の距離をL1、表示装置10の奥行き方向における画像Iの全長をL2とする。
【0051】
L2がL1の2倍よりも大きければ、表示装置10により多重に結像される画像I同士は、互いに重畳する領域を有する。この場合、多重に結像される画像Iが、奥行き方向に連なった単一の像であるかのような表現が可能となる。一方、L2がL1の2倍以下であれば、表示装置10により多重に結像される画像I同士は、互いに重畳する領域を有しない。この場合、多数の画像Iが集合しているかのような表現が可能となる。
【0052】
§3 動作例
図7は、表示装置10が適用された遊技機の例を示す斜視図である。図7では、表示装置10の図示は省略している。表示装置10は、遊技機などのアミューズメント用の装置に用いられる入力装置に適用できる。当該入力装置は、表示装置10と、表示装置10が表示する画像の位置における物体の有無を検出するセンサとを備える。表示装置10が表示する画像に対し、ユーザが指などの指示体により入力操作を行うと、当該指示体をセンサが検出することで、入力装置が入力を受け付ける。
【0053】
図7の符号7001に示すように、遊技機M1に対してユーザが操作する操作盤において、ユーザが操作する複数のスイッチのうちの少なくとも1つのスイッチとして、立体画像Iを表示装置10によって結像させてもよい。また、図7の符号7002に示すように、遊技機M2においてユーザに対する演出画像が表示される画面に重ねるように結像され、かつ、ユーザの操作対象となるスイッチとしての立体画像Iを表示装置10によって結像させてもよい。この場合、表示装置10は、演出上必要な場合にのみ立体画像Iを表示させてもよい。また、表示装置10は、入力装置としてではなく、演出用の画像を表示する表示装置として、遊技機に適用されてもよい。また、表示装置10は、カジノなどに設置される遊技機の枠などに設けられる電飾として適用されてもよい。
【0054】
図8は、表示装置10を車両Cのテールランプに適用した様子を示す図である。表示装置10は、例えば図8の符号8001に示すように、車両Cのテールランプ1Aに適用することができる。この場合、表示装置10は、図8の符号8002に示すように、導光板11Aと光源12とを備える。導光板11Aは、車両Cの形状に合わせて湾曲した形状を有する点で導光板11と相違する。光源12から入射した光が、導光板11A内に形成された光路変更部13により光路変更されることで、立体画像Iが表示される。また、表示装置10は、テールランプ以外の車両用灯具または車両用表示装置に適用されてもよい。
【0055】
§4 変形例
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。例えば、以下のような変更が可能である。なお、以下では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、上記実施形態と同様の点については、適宜説明を省略した。以下の変形例は適宜組み合わせ可能である。
【0056】
<4.1>
図9は、第1の変形例に係る表示装置110を示す図である。簡単のため、図9においてはハーフミラー21およびミラー22は省略されている。図1に示した表示装置10においては、複数の画像Iは、光源12からの光が導光板11内を導光される方向に対して直交する方向に整列していた。これに対し、図9に示す表示装置110においては、複数の画像Iは、光源12からの光が導光板11を導光される方向と同じ方向に並ぶように結像される。また、表示装置110においては、光源12から見た導光板11の幅が、表示装置10と比較して狭くなる。このため、表示装置110においては、光源12から導光板11へ入射する光を適宜コリメートするとともに、光路変更部13の反射面の向きによって画像Iの形状を制御する。
【0057】
<4.2>
図10は、第2の変形例に係る表示装置120を示す図である。表示装置120において、導光板11によって結像される画像は、出射面11aよりもハーフミラー21側に結像される画像と、出射面11aよりもミラー22側に結像される画像とで異なる。例えば図10の符号10001に示すように、導光板11は、導光板11に対して紙面手前側に画像IAを結像させ、導光板11に対して紙面奥側に画像IBを結像させる。このため、図10の符号10002に示すように、表示装置120は、導光板11に対してハーフミラー21側に複数の画像IAを結像させ、導光板11に対してミラー22側に複数の画像IBを結像させる。したがって、奥行き方向において、導光板11の手前側と奥側とで変化する画像を表示できる。なお、表示装置120において、画像IAおよびIBは、図10の符号10003に示すように、導光板11の表面および裏面のそれぞれに表示された平面画像であってもよい。
【0058】
<4.3>
図11は、第3の変形例に係る表示装置130(図12参照)が備える導光板11を示す図である。表示装置130において、導光板11によって結像される画像は、当該画像が結像される方向に応じて異なる。表示装置130における導光板11は、例えば図11の符号11001、11002および11003に示すように、画像が結像される方向に応じて、互いに異なる画像IA、IB、またはICを結像させる。
【0059】
図12は、表示装置130により結像される画像の具体例を示す図である。図12の符号12001に示すように、導光板11が画像IAを結像させる方向には、表示装置130は複数の画像IAを結像させる。一方、図12の符号12002に示すように、導光板11が画像IBを結像させる方向には、表示装置130は複数の画像IBを結像させる。したがって、表示装置130をユーザが視認する方向に応じて異なる画像を多重に結像できる。
【0060】
<4.4>
図13は、第4の変形例に係る表示装置140について説明するための図である。簡単のため、図13においてはハーフミラー21およびミラー22は省略されている。表示装置140において、導光板11によって結像される画像Iは、導光板11よりもミラー22が配置される側において集束する形状を有する。例えば図13の符号13001に示すように、表示装置140が備える導光板11は、複数の画像Iを結像させる。複数の画像Iは、所定の消失点Vへ集束するデザインを有する。
【0061】
このため、図13の符号13002に示すように、表示装置140が結像させる画像も、所定の消失点へ集束するデザインを有する。したがって、表示装置140によれば、画像Iの立体感を強調できる。
【0062】
なお、表示装置140が備える導光板11において、複数の画像Iは、必ずしも所定の消失点へ向かうデザインを有する必要はなく、例えば所定の消失線へ集束するデザインを有していてもよい。
【0063】
<4.5>
図14は、第5の変形例に係る表示装置150について説明するための図である。簡単のため、図14においてはハーフミラー21およびミラー22は省略されている。図14の符号14001に示すように、表示装置150が備える導光板11は、複数の画像Iに加えて、出射面11aに平行な画像IDを結像させる。
【0064】
表示装置150が多重に結像させる画像においては、図14の符号14002に示すように、複数の画像Iおよび出射面11aに平行な画像IDが多重に結像される。このとき、画像IDが結像される平面が、画像Iを視認する場合における基準面となる。このため、表示装置150によれば、画像Iの立体感を強調できる。
【0065】
<4.6>
図15は、第6の変形例に係る表示装置160を示す図である。図15の符号15001および15002に示すように、表示装置160は、表示装置10の構成に加えて、発光部材23をさらに備える。発光部材23は、所定の形状で発光する部材である。発光部材23は、ハーフミラー21とミラー22との間の領域に設けられる。発光部材23は、例えば発光部材用の光源および導光板を備えるものであってよい。また、発光部材23は、所定の形状に配された複数のLEDなどであってもよい。
【0066】
表示装置160が多重に結像させる画像においては、図15の符号15003に示すように、画像Iおよび発光部材23の画像IEが多重に結像される。このとき、発光部材23の画像IEの位置が、画像Iを視認する場合における基準の位置となる。このため、表示装置160によれば、画像Iの立体感を強調できる。
【0067】
<4.7>
図16は、第7の変形例に係る表示装置170を示す図である。表示装置170においては、ハーフミラー21またはミラー22のいずれか一方は、導光板11の表面上に形成されている。図16の符号16001に示す例では、ハーフミラー21が導光板11の表面上に蒸着されている。この場合、表示装置170は、ミラー22の側にのみ画像Iを多重に結像させる。また、図16の符号16002に示す例では、ミラー22が導光板11の表面上に蒸着されている。この場合、表示装置170は、ハーフミラー21の側にのみ画像Iを多重に結像させる。
【0068】
また、ハーフミラー21またはミラー22のいずれか一方は、導光板11の表面上に、蒸着以外の方法で形成されていてもよい。表示装置170においては、ハーフミラー21またはミラー22を導光板11の表面上に形成することで、表示装置170の部品点数およびスペースを削減することができる。
【0069】
<4.8>
図17は、第8の変形例に係る表示装置180を示す図である。図17の符号17001に示すように、表示装置180において、ハーフミラー21およびミラー22は、導光板11に平行な方向において、導光板11よりも長い。このため、表示装置180において、導光板11から出射された光は、導光板11に表面に平行な方向において、導光板11よりも広い範囲で反射を繰り返し、画像Iを結像させる。したがって、表示装置180によれば、図17の符号17001に示すように、ユーザの視点Eが、導光板11に平行な方向において導光板11の端部よりも導光板11の中央から離隔している場合であっても、多重に結像される画像Iに奥行き感を持たせることができる。
【0070】
ただし、表示装置180においては、図17の符号17002に示すように、ハーフミラー21およびミラー22は、導光板11に平行な方向において、光路変更部13が設けられる領域Rの長さよりも長ければよい。このような表示装置180も、ユーザの視点Eが、導光板11に平行な方向において導光板11の端部よりも導光板11の中央から離隔している場合に、多重に結像される画像Iに奥行き感を持たせることができる。
【0071】
<4.9>
図18は、第9の変形例に係る表示装置190を示す図である。簡単のため、図18においては光源12は省略されている。図18に示すように、表示装置190において、導光板11、ハーフミラー21およびミラー22は、画像Iを観察する側に凸となるように湾曲している。このような表示装置190によれば、湾曲した画像Iを多重に結像させることができる。
【0072】
<4.10>
図19は、第10の変形例に係る表示装置200を示す図である。簡単のため、図19においてミラー22は省略されている。図19に示すように、表示装置200は、表示装置10の構成に加えて、ハーフミラー21の導光板11とは逆側に、入射光の少なくとも一部を透過させるカバー24をさらに備える。表示装置200において、ハーフミラー21の光透過率はカバー24の光透過率よりも低い。
【0073】
上述したとおり、表示装置10においては、結像される画像Iに、ノイズ光に起因するボケが発生する可能性がある。表示装置200においては、カバー24を備えることでノイズ光が視認されにくくなり、画像Iの視認性が向上する。
【0074】
<4.11>
図20は、第11の変形例に係る表示装置210を示す図である。表示装置210は、例えば車両のリアコンビネーションランプに適用可能である。図20の符号20001および20002に示すように、表示装置210は、表示装置10の構成に加えて、内部カバー40をさらに備える。表示装置210をリアコンビネーションランプに適用することで、省スペースで奥行きのある画像を結像可能なリアコンビネーションランプを実現できる。
【0075】
<4.12>
図21は、第12の変形例に係る表示装置220を示す図である。簡単のため、図21においてハーフミラー21およびミラー22は省略されている。図21の符号21001および21002に示すように、表示装置220は、表示装置10の構成に加えてウインカー41およびブレーキランプ42を備える。換言すれば、表示装置220は、ウインカー41およびブレーキランプ42が導光板11に重畳された構成を有する。
【0076】
表示装置220においては、画像Iの他に、ウインカー41および/またはブレーキランプ42の動作時における光も多重に結像される。したがって、表示装置220によれば、ウインカー41およびブレーキランプ42についても趣向性の高い車両用灯具を実現できる。
【0077】
表示装置220において、ウインカー41およびブレーキランプ42は、例えば導光板11とミラー22との間に配される。また、表示装置220において、ウインカー41およびブレーキランプ42は、導光板11とハーフミラー21との間に配されていてもよい。ただし、表示装置220において、ウインカー41およびブレーキランプ42は、必ずしも導光板11に対して同じ側に配されていなくてもよい。また、表示装置220は、必ずしもウインカー41およびブレーキランプ42の両方を備える必要はなく、一方のみを備えていてもよい。
【0078】
<4.13>
第13の変形例としての表示装置10Aについて、図22図27を参照しながら説明する。
【0079】
図22は、表示装置10Aの斜視図である。図23は、表示装置10Aの構成を示す断面図である。図24は、表示装置10Aの構成を示す平面図である。図25は、表示装置10Aが備える光路変更部16の構成を示す斜視図である。
【0080】
図22および図23に示すように、表示装置10Aは、光源12と、導光板15(第1導光板)とを備えている。
【0081】
導光板15は、光源12から入射された光(入射光)を導光する部材である。導光板15は、透明で屈折率が比較的高い樹脂材料で成形される。導光板15を形成する材料としては、例えばポリカーボネイト樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂などを使用することができる。本変形例では、導光板15は、ポリメチルメタクリレート樹脂によって成形されている。導光板15は、図23に示すように、出射面15a(光出射面)と、背面15bと、入射面15cとを備えている。
【0082】
出射面15aは、導光板15の内部を導光され、後述する光路変更部16により光路変更された光を出射する面である。出射面15aは、導光板15の前面を構成している。背面15bは、出射面15aと互いに平行な面であり、後述する光路変更部16が配置される面である。入射面15cは、光源12から出射された光が導光板15の内部に入射される面である。
【0083】
光源12から出射され入射面15cから導光板15に入射した光は、出射面15aまたは背面15bで全反射され、導光板15内を導光される。
【0084】
図23に示すように、光路変更部16は、導光板15の内部において背面15bに形成されており、導光板15内を導光された光を光路変更して出射面15aから出射させるための部材である。光路変更部16は、導光板15の背面15bに複数設けられている。
【0085】
光路変更部16は、図24に示すように、入射面15cに平行な方向に沿って設けられている。図25に示すように、光路変更部16は、三角錐形状となっており、入射した光を反射(全反射)する反射面16aを備えている。光路変更部16は、例えば、導光板15の背面15bに形成された凹部であってもよい。また、光路変更部16は、三角錐形状に限られるものではない。導光板15の背面15bには、図24に示すように、複数の光路変更部16からなる複数の光路変更部群17a、17b、17c…が形成されている。
【0086】
図26は、光路変更部16の配列を示す斜視図である。図26に示すように、各光路変更部群17a、17b、17c…では、複数の光路変更部16の反射面16aが光の入射方向に対する角度が互いに異なるように導光板15の背面15bに配置されている。これにより、各光路変更部群17a、17b、17c…は、入射光を光路変更して、出射面15aから様々な方向へ出射させる。
【0087】
次に、表示装置10Aによる立体画像Iの結像方法について、図27を参照しながら説明する。ここでは、導光板15の出射面15aに垂直な面である立体画像結像面Pに、光路変更部16により光路変更された光によって面画像としての立体画像Iを結像する場合について説明する。
【0088】
図27は、表示装置10Aによる立体画像Iの結像方法を示す斜視図である。ここでは、立体画像結像面Pに立体画像Iとして斜め線入りリングマークを結像することについて説明する。
【0089】
表示装置10Aでは、図27に示すように、例えば、光路変更部群17aの各光路変更部16によって光路変更された光は、立体画像結像面Pに線La1および線La2で交差する。これにより、立体画像結像面Pに立体画像Iの一部である線画像LIを結像させる。線画像LIは、YZ平面に平行な線画像である。このように、光路変更部群17aに属する多数の光路変更部16からの光によって、線La1および線La2の線画像LIが結像される。なお、線La1および線La2の像を結像する光は、光路変更部群17aにおける少なくとも2つの光路変更部16によって提供されていればよい。
【0090】
同様に、光路変更部群17bの各光路変更部16によって光路変更された光は、立体画像結像面Pに線Lb1、線Lb2および線Lb3で交差する。これにより、立体画像結像面Pに立体画像Iの一部である線画像LIを結像させる。
【0091】
また、光路変更部群17cの各光路変更部16によって光路変更された光は、立体画像結像面Pに線Lc1および線Lc2で交差する。これにより、立体画像結像面Pに立体画像Iの一部である線画像LIを結像させる。
【0092】
各光路変更部群17a、17b、17c…によって結像される線画像LIのX軸方向の位置は互いに異なっている。表示装置10Aでは、光路変更部群17a、17b、17c…間の距離を小さくすることによって、各光路変更部群17a、17b、17c…によって結像される線画像LIのX軸方向の距離を小さくすることができる。その結果、表示装置10Aでは、光路変更部群17a、17b、17c…の各光路変更部16によって光路変更された光によって結像された複数の線画像LIを集積することにより、実質的に、面画像である立体画像Iを立体画像結像面Pに結像する。
【0093】
立体画像結像面Pは、X軸に垂直な平面であってもよく、Y軸に垂直な平面であってもよく、またZ軸に垂直な平面であってもよい。また、立体画像結像面Pは、X軸、Y軸、またはZ軸に垂直でない平面であってもよい。さらに、立体画像結像面Pは、平面ではなく曲面であってもよい。すなわち、表示装置10Aは、光路変更部16によって空間上の任意の面(平面および曲面)上に立体画像Iを結像させることができる。また、面画像を複数組み合わせることにより、3次元の画像を結像することができる。
【0094】
<4.14>
表示装置10は、複数の視点用の画像を別個に結像させてもよい。例えば表示装置10は、右目用画像を結像させる右目用表示パターンと、左目用画像を結像させる左眼用表示パターンとを含んでいてよい。この場合、表示装置10は、立体感のある画像を結像させることができる。また、表示装置10は、3以上の視点用の画像を別個に結像させてもよい。
【0095】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0096】
10、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、10A 表示装置
11 導光板
11a 出射面(光出射面)
12 光源
21 ハーフミラー
22 ミラー
24 カバー
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21
図22
図23
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図26
図27