TW201643507A - 光學裝置 - Google Patents

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TW201643507A TW105111174A TW105111174A TW201643507A TW 201643507 A TW201643507 A TW 201643507A TW 105111174 A TW105111174 A TW 105111174A TW 105111174 A TW105111174 A TW 105111174A TW 201643507 A TW201643507 A TW 201643507A
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Masayuki Shinohara
Norikazu Kitamura
Yasuhiro Tanoue
Mitsuru Okuda
Kazuyuki Okada
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Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

本發明欲解決光學裝置構造複雜之課題。 本發明的光學裝置係具備:導光板,係在平行於出射面的面內導引光;及複數個光會聚部,係分別具有光學面,該光學面係供導光板所導引的具指向性的光射入,令實質會聚在空間中的一會聚點或會聚線之方向的出射光、或者從空間中的一會聚點或會聚線實質發散之方向的出射光從出射面射出;複數個光會聚部係設置在導光板的出射面側,沿著在平行於出射面的面內分別預設的線形成;會聚點或會聚線係在複數個光會聚部之間互為不同,藉由複數個會聚點或會聚線的集合而在空間中形成像。

Description

光學裝置
本發明係有關光學裝置(device)。
已知有一種能夠進行立體顯像的顯示裝置,其係具有導光板、光源、及配置在導光板表面側的視差障壁(parallax barrier)式或透鏡陣列(lens array)式的遮罩(mask)或透鏡陣列(參照例如下述之專利文獻1)。
專利文獻1 日本國特開2012-008464號公報
當使用遮罩或透鏡陣列,光學裝置的構造便會變得複雜。此外,或會容易看到變形的立體像。此外,以來自透明的光學裝置的光形成立體的像並不容易。
在本發明一態樣中,光學裝置係具備:導光板,係在平行於出射面的面內導引光;及複數個光會聚部,係分別具有光學面,該光學面係供導光板所導引的具指向性的光射入,令實質會聚在空間中的一會聚點或會聚線之方向的出射光、或者從空間中的一會聚點或會聚線實質發散之方向的出射光從前述出射面射出;複數個光會聚部係設置在前述導光板的前述出射面側,沿 著在平行於前述出射面的面內分別預設的線形成;會聚點或會聚線係在前述複數個光會聚部之間互為不同,藉由複數個前述會聚點或會聚線的集合而在空間中形成像。
可以為,導光板導引的光的發散角在平行於前述出射面的面內為5°以下。
可以為,當令導光板導引的光的發散角為θ、令由將沿著前述預設的線之方向的前述像的兩個端點與前述複數個光會聚部的各者連結起來之線所成之角度為Φ△p時,滿足1.5θ<Φ△p/5。
可以為,當令導光板導引的光的發散角為θ、令由將前述像所具有的兩個特徵點與前述複數個光會聚部的各者連結起來之線所成之角度為Φ△i時,滿足1.5θ<2Φ△i
可以為,當令前述導光板導引的光的發散角為θ、令由將在與前述預設的線正交之方向上相鄰的兩個前述會聚點與前述複數個光會聚部的各者連結起來之線所成之角度為Φ△r時,滿足1.5θ<2Φ△r
可以為,當令導光板的入光端面與前述出射面的中央之間的距離為L、令從前述入光端面射入的光的擴散寬度為W時,滿足W≦L/10。
可以為,復具備:光源;及遮光部,係設置在導光板的入光端面與前述光源之間,具有限制從前述光源射入前述入光端面的光之開口。
可以為,前述複數個光會聚部之中的至少一個光會聚部係具有沿著前述預設的線連續配置的複數個折射面。
可以為,關於複數個光會聚部的各者,係與前述預設的線正交之方向的長度不超過在與前述預設的線正交之方向上相鄰的光會聚部之間的距離的1/2。
可以為,複數個光會聚部之中的至少一個光會聚部係含有形成繞射光柵的複數個光學面。
可以為,複數個光會聚部之中的至少一個光會聚部係含有形成菲涅耳透鏡(Fresnel lens)的複數個光學面。
可以為,複數個光會聚部之中的至少一個光會聚部係沿著前述預設的線分割成複數個光學面。
可以為,當令由將所分割的前述複數個光學面之中的第1光學面與前述會聚點或會聚線上的點連結起來之直線、和將相鄰於前述第1光學面的第2光學面與前述會聚點或會聚線上的點連結起來之直線所成之角度為△ψ、令前述導光板導引的光的發散角為θ時,滿足△ψ<1.5θ。
可以為,由將所分割的前述複數個光學面之中的第1光學面與前述會聚點或會聚線上的點連結起來之直線、和將相鄰於前述第1光學面的第2光學面與前述會聚點或會聚線上的點連結起來之直線所成之角度係未達5°。
可以為,當令由將前述所分割的前述複數個光學面之中的第1光學面與前述會聚點或會聚線上的點連結起來之直線、和將相鄰於前述第1光學面的第2光學面與前述會聚點或會聚線上的點連結起來之直線所成之角度為△ψ、令前述導光板導引的光的發散角為θ時,滿足△ψ>θ/5。
可以為,在平行於出射面的面內,前述複數個光會聚部所具有的複數個前述光學面的圖案(pattern)密度為30%以下。
另外,上述發明的概要並未列出本發明的全部特徵。此外,該些特徵群的次組合(sub-combination)亦能成為發明。
6‧‧‧像
10‧‧‧顯示裝置
20‧‧‧光源
30‧‧‧光會聚部
21‧‧‧發光部
22‧‧‧遮光部
23‧‧‧開口
31‧‧‧折射面
32‧‧‧光學面
70‧‧‧導光板
71‧‧‧出射面
72‧‧‧背面
73、74、75、76‧‧‧端面
190‧‧‧線
第1圖係概略性顯示一實施形態的顯示裝置10以及投影至空間中的立體像。
第2圖係概略性顯示顯示裝置10的yz剖面。
第3圖係概略性顯示射入一折射面31的入射光的發散角△θ與出射光的發散角Φ△之關係。
第4圖係說明像6的特徵點之用的概略圖。
第5圖係概略性顯示折射面31的間距(pitch)及與入射光的發散角△θ之關係。
第6圖係顯示關於能否看到像的實驗結果。
第7圖係概略性顯示光源20的構成。
第8圖係概略性顯示作為顯示裝置10變形例的顯示裝置10A。
第9圖係概略性顯示作為顯示裝置10變形例的顯示裝置10B的yz剖面。
第10圖係概略性顯示作為顯示裝置10變形例的顯示裝置10C的yz剖面。
以下,透過發明的實施形態來說明本發明,但下述實施形態並不限定申請專利範圍的發明。此外,實施形態中所說明的特徵組合皆不限於屬於發明的必要解決手段。
第1圖係概略性顯示一實施形態的顯示裝置10以及投影至空間中的立體像。第2圖係概略性顯示顯示裝置10的yz剖面。另外,為了使說明容易明白,實施形態的說明所使用的圖式係採用概略性或示意性的圖式。實施形態的說明所使用的圖式會有未依實際的比例(scale)描繪的情形。
顯示裝置10係具有將光射出的出射面71。顯示裝置10係藉由從出射面71射出的光而形成作為立體像的像6。像6乃係空間中的文字「A」的像。像6乃係使用者(user)在空間中看到的立體像。另外,所謂的立體像,係指讓使用者在不同於顯示裝置10的出射面71之位置看到的像。立體像係例如亦包括在與顯示裝置10的出射面71隔著距離的位置看到的二維像。亦即,立體像之概念,係不僅包括以立體形狀的形態看到的 像,亦包括在不同於顯示裝置10的顯示面上之位置看到的二維形狀的像。
顯示裝置10係具備導光板70及光源20。導光板70係以透明且折射率較高的樹脂材料成形。形成導光板70的材料係例如可以為聚碳酸酯樹脂(polycarbonate;PC)、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(polymethylmethacrylate;PMMA)、玻璃(glass)等。導光板70乃係光學裝置的一例。
導光板70係具有出射面71及位在出射面71相對側的背面72。出射面71乃係導光板70的一方主面,背面72乃係另一方主面。此外,導光板70係具有屬於導光板70四周端面的端面73、端面74、端面75及端面76。端面73乃係導光板70的入光端面。在端面73係設置光源20,來自光源20的光係從端面73射入導光板70。端面74乃係位在端面73相對側的面。端面76乃係位在端面75相對側的面。
在實施形態的說明中,有時會使用x軸、y軸及z軸的右手系的直角座標系。訂z軸方向為垂直於出射面71的方向。將背面72往出射面71的方向訂為z軸正(plus)方向。此外,訂y軸方向為垂直於端面73的方向。將端面73往端面74的方向訂為y軸正方向。x軸為垂直於端面75及端面76的方向,將端面75往端面76的方向訂為x軸正方向。另外,為了避免記載變得冗長,有時會將平行於xy平面之面稱為xy面、將平行於yz平面之面稱為yz面、將平行於xz平面之面稱為xz面。
光源20係例如具有LED。光源20的光軸係實質平行於y軸。來自光源20的光係射入端面73,從光源20射入端面73的光係一面在出射面71與背面72之間全反射,一面在導光板70內一邊在平行於出射面71的面內擴散一邊前進。受導光板70導引的光的中心係實質平行於y軸。如上述,導光板70係將來自光源20的光在平行於出射面71的面內以面狀擴散的方式導引。導引在導光板70內的光係在導光板70內的各位置具指向性。具體而言,導引在導光板70內的光係以將導光板70內的各位置與光源20連結起來之方向為中心具有指向性。
在導光板70的出射面71係形成有包含光會聚部30a、光會聚部30b及光會聚部30c的複數個光會聚部30。在第1圖係顯示在光會聚部30a、光會聚部30b及光會聚部30c的各者,從光會聚部30a、光會聚部30b及光會聚部30c的各者射出的複數條光線會聚的樣子。光會聚部30係沿著x軸方向實質連續形成。在光會聚部30的x軸方向的各位置係供從光源20射入至端面73後一邊在出射面71與背面72之間全反射一邊受到導光板70導引的光射入。此處,係假設受到導光板70導引的光不會在沿著yz面的方向擴散來進行說明。
光會聚部30係分別具有許多個折射面31。如第2圖所示,折射面31乃係在出射面71以凹部的形態形成的凹狀稜鏡(prism)的一面。
由光會聚部30a所具有的折射面31折射的複數條折射光的光線係會聚在定點PA。光會聚部30b乃係與像6上的定點PB對應的光會聚部。由光會聚部30b所具有的折射面31折射的複數條折射光的光線係會聚在定點PB。光會聚部30c乃係與像6上的定點PC對應的光會聚部。由光會聚部30c所具有的折射面31折射的複數條折射光的光線係會聚在定點PC。如上述,任意光會聚部30各自所具有的折射面31的折射光係會聚在與光會聚部30對應的定點。另外,當定點P位在導光板70的背面72側時,出射光係變成從定點P發散之方向。因此,當定點P位在導光板70的背面72側時,光會聚部30所具有的折射面係令從空間中的一會聚點實質發散之方向的出射光從出射面71射出。各光會聚部30所對應的定點係互為不同,藉由複數個定點的集合而在空間中形成像6。
另外,在受導光板70導引的光有在沿著yz面的方向擴散的情形中,在一光會聚部30的折射面31分別折射的光係實質會聚在平行於yz面且平行於出射面的會聚線上。例如,光會聚部30a的光係實質會聚在含有PA的平行於yz面且平行於出射面71的線上。在定點位在導光板70的背面72側的情形中亦同,光會聚部30所具有的折射面係令從空間中的一會聚線實質發散之方向的出射光從出射面71射出。在本實施形態中,當提到射入折射面31的光的xy面內的指向性及折射光的xz面內的會聚性時,為了使說明容易明白,有會以折射光會聚在定點P來進行說明。
如圖所示,光會聚部30a係沿著線190a形成。例如,光會聚部30a係沿著線190a連續配置複數個折射面31而形成。此處,線190乃係平行於x軸的直線。任意光會聚部30係沿著平行於x軸的直線連續配置複數個折射面31而形成。
如上述,光會聚部30係沿著在平行於出射面71的面內分別預設的線形成。此外,光會聚部30的各者係具有供受到導光板70導引的光射入而令實質會聚在空間中的一會聚點之方向的出射光從出射面71射出的折射面31。
另外,光會聚部30的各者,係較佳為與線190正交之方向的長度dy不超過與在與線190正交之方向上相鄰的其他光會聚部30之間的距離Dy的1/2。例如,dy係可以為Dy的約1/2。藉此,能夠抑制形成像6的會聚點看起來呈階梯狀。
第3圖係概略性顯示射入一折射面31的入射光的發散角△θ與出射光的發散角Φ之關係。其中,△θ為導光板70導引的光的發散角。具體而言,△θ乃係xy面內的發散角,亦即,乃係在平行於出射面71的面內的發散角。△θ係可以為角度方向的光強度分布中光強度成為最大值的一半之位置的寬度(半值全寬)。
在第3圖中,△x係代表從折射面31折射出的出射光於定點P的x軸方向的擴散。d係代表從背面72到定點P的距離。此處,射入折射面31的入射光及從折射面31折射出的出射光係具指向性。具體而言係使△x及△θ為微小的值。此時,Φ△x=△x/d近似成立。
實際上,因出射光受到出射面71的折射等的影響,發散角Φ△x會比△θ大。此處,設發散角Φ△x為△θ的Cα倍。Cα為比1大的值。舉一例而言,Cα可以使用1.5。
此處,當定點P位在出射面71側時,亦即,定點P位在觀看者側時,d係較佳為8mm以上。因若d未達8mm,便或無法看到立體像之故。此外,△x係較佳為1mm以下。因若△x超過1mm,便或無法以足夠的解析度形成標誌(logo)等的像之故。
因此,Φ△x係較佳為atan(1/8)以下。亦即,△θ係較佳為滿足Cα×△θ≦atan(1/8)。考量到Cα,△θ係較佳為5°以下。
第4圖係說明像6的特徵點之用的概略圖。就特徵點而言,係能夠例舉出:像於預設方向的端點、構成像的直線的至少一方端點、構成像的兩條線的交點、構成像的線的反曲點等。端點a1、端點a2、端點a3及交點a4乃係像6的特徵點。
端點a1係在像6上的點之中位在x軸方向最負(minus)側。端點a2係在像6上的點之中位在x軸方向最正側。Φ△x乃係由將端點a1與背面72上的點Q1連結起來之直線、和將端點a2與背面72上的點Q1連結起來之直線所成之角度。於此情況,△θ係較佳為滿足Cα×△θ<(Φ△p/10)×Cβ。此處,Cβ為大於1的常數。具體而言,Cβ較佳為使用2。如上述,當令導光板70導引的光的發散角為△θ、令由將沿預設的線之方向的像的兩 個端點與複數個光會聚部30的各者連結起來之線所成之角度為Φ△p時,較佳為滿足1.5△θ<Φ△p/5。藉此,觀看者係能夠清楚地看到像6。另外,當必須以至少N分割的會聚點來形成像6時,△θ係較佳為滿足Cα×△θ<(Φ△p/N)×Cβ。
端點a1乃係邊s1的一方端點,端點a3乃係邊s1的另一方端點。交點a4乃係邊s2與邊s3的交點。Φ△ia乃係由將點Q1與端點a1連結起來之直線、和將點Q1與端點a3連結起來之直線所成之角度。Φ△ib乃係由將端點a3與點Q1連結起來之直線、和將交點a4與點Q1連結起來之直線所成之角度。另外,Φ△ia及Φ△ib為xz面內的角度。此時,△θ係較佳為滿足Cα×△θ<Cβ×Φ△ia。此外,△θ係較佳為滿足Cα×△θ<Cβ×Φ△ib。如上述,當令由將像所具有的兩個特徵點與複數個光會聚部30的各者連結起來之線所成之角度為Φ△i時,△θ係較佳為滿足Cα×△θ<Cβ×Φ△i。具體而言,△θ係較佳為滿足1.5△θ<2Φ△i。藉由滿足該條件,觀看者便易於看到像6的特徵部分,因此觀看者便容易以立體像的形態看到像6。
此處,設定點PD為在y軸方向上相鄰於定點PB的邊s2上的定點。Φ△r乃係由將點Q2與定點PD連結起來之直線、和將點Q2與定點PB連結起來之直線所成之角度。另外,Φ△r為yz面內的角度。此時,△θ係較佳為滿足Cα×△θ<Cβ×Φ△r。如上述,當令由將在與形成光會聚部30的線正交之方向上相鄰的兩個會聚點與複 數個光會聚部30的各者連結起來之線所成之角度為Φ△r時,較佳為滿足Cα×△θ<Cβ×Φ△r。具體而言,△θ係較佳為滿足1.5△θ<2Φ△r。藉由滿足該條件,觀看者便能夠更加清楚地看到像6。
第5圖係概略性顯示折射面31的間距及與入射光的發散角△θ之關係。第5圖係將一光會聚部30的一部分放大顯示。
△ψ乃係由將折射面31與定點P連結起來之直線、和將折射面31與定點P連結起來之直線所成之角度。△ψ係較佳為未達5°。亦即,在將折射面31與折射面31分離設置的情形中,較佳為以使△ψ不成為5°以上之方式設置。藉由令△ψ未達5°,便能夠使來自一光會聚部30的出射光的波前一致。
另外,Λ乃係在沿著線190之方向上相鄰的折射面31的中心位置之間的位置差。Λ係代表折射面31的排列間距。當Λ遠小於出射面71到定點P的距離d時,能夠近似為△ψ=Λ/d。
此外,較佳為滿足△ψ<Cα×△θ。具體而言,當Cα使用1.5時,較佳為構成滿足△ψ<1.5△θ。藉此,能夠抑制產生出射光的強度極端變小之方向。
此外,較佳為滿足△ψ>θ/5。藉此,能夠將出射光某程度地分離。因此,會有藉由所謂的黑色矩陣(black matrix)效果使像的對比(contrast)提高。另外,第1圖所示的Dy(在與線190正交之方向上相鄰的光會聚部30之間的距離)及Λ係較佳為滿足Dy<5Λ。
在第5圖中,光會聚部30所具有的折射面31-1及折射面31-n乃係位在沿著線190之方向的兩端的折射面。折射面31-1係位在x軸正側的端部。折射面31-n係位在x軸負側的端部。ψ乃係由將折射面31-1與定點P連結起來之直線、和將折射面31-n與定點P連結起來之直線所成之角度。此時,ψ係較佳為20°以上。如上述,由將沿著形成光會聚部的線之方向的兩個端點與會聚點連結起來之直線所成之角度係較佳為20°以上。
在以透明的顯示裝置顯示像的情形中,觀看者不僅會看到像,還會看到顯示裝置的背景。此時,觀看者係大多藉由擺頭確認像的位置沒有改變來認知該處有像。橫向移動頭部的量通常為150mm程度。設觀看者的臉的位置距離導光板400mm程度,則該角度係成為約21度。因此,若ψ未達20°,當觀看者擺頭,觀看者或無法看到像。
第6圖係顯示關於能否看到像的實驗結果。使用透明的導光板形成由點及線構成的圖形的像,以五位成人男性為受試者,進行擺頭時是否成功看到像的實驗之結果。×係代表一擺頭,像就消失或是無法看到立體的像。○係代表就算擺頭,仍能夠看到立體的像。從實驗結果同樣可知,只要令ψ為20°以上,則就算觀看者擺頭,觀看者仍能夠看到像。
第7圖係概略性顯示光源20的構成。光源20係具有發光部21及遮光部22。遮光部22係具有開口23。開口23係可以為限縮x軸方向的光之狹縫 (slit)。發光部21係例如為LED。發光部21所發出的光之中,僅通過遮光部22的開口23之光射入導光板70的端面73。藉此,能夠提高射入導光板70內的入射光的指向性。具體而言,能夠減輕入射光的x軸方向的擴散。藉由調整開口23的x軸方向的寬度,能夠使前述與△θ有關的條件滿足。
此處,當令導光板70的端面73與出射面71的中央位置C之間的距離為L、令從端面73射入的光的擴散寬度為W時,較佳為滿足W≦L/10。此處,W可以使用開口23的x軸方向的寬度。除此之外,W可以使用從端面73入光的光的強度分布的擴散寬度。例如,W可以使用以x軸方向的位置為橫軸、以從端面73入光的光的強度為縱軸所表示的光的強度分布中光強度成為最大值的一半之位置的全寬(半值全寬)。
第8圖係概略性顯示作為顯示裝置10變形例的顯示裝置10A。顯示裝置10A係除了具有作為光源20變形例的光源20A這點外,具有與顯示裝置10相同的構成。光源20A為平行化光源。具體而言,光源20A係將實質平行於y軸的光射入導光板70。
光源20A係具有m個光源部24-1至光源部24-m。此處,m為2以上的整數。光源部24-1至光源部24-m的各者乃係發出實質平行於y軸的光的平行光光源。
光源部24-1係具有發光部21A-1及凹面鏡25-1。凹面鏡25-1係對應發光部21A-1設置在端面 73的相對側。凹面鏡25-1係將發光部21A-1發出的光反射,轉換成實質平行於y軸的光。藉此,光源部24-1係將實質平行於y軸的實質的平行光射入導光板70的端面73。光源部24-2至光源部24-m的各者係具有與光源部24-1相同的構成。因此,關於光源部24-2至光源部24-m的構成係省略說明。
在導光板70的端面73係沿著x軸方向排列設置光源部24-1至光源部24-m。藉此,光源20A係能夠從導光板70的端面73的大致整個面將實質平行於y軸的光射入導光板70。
第9圖係概略性顯示作為顯示裝置10變形例的顯示裝置10B的yz剖面。顯示裝置10B係除了具有作為折射面31變形例的折射面31B這點外,具有與顯示裝置10相同的構成。折射面31B係以從出射面71突出的突狀稜鏡的一面提供。
另外,有關於第1圖至第9圖所說明的折射面31及折射面31B乃係一平面狀的光學面。就顯示裝置10及顯示裝置10A的變形例而言,亦可將各折射面以一個菲涅耳透鏡替換。此外,就另一變形例而言,亦可將形成一光會聚部30的複數個折射面31以沿著x軸方向連續的一個菲涅耳透鏡替換。
第10圖係概略性顯示作為顯示裝置10變形例的顯示裝置10C的yz剖面。顯示裝置10C係除了改具有光學面32取代折射面31這點外,具有與顯示裝置10相同的構成。光學面32乃係形成在出射面71的繞 射光柵。光學面32係例如為透過式繞射光柵。在顯示裝置10C中,較佳為使用射出同調(coherent)光的光源作為光源20。因此,在顯示裝置10中,就光源20而言,可以為使用具有雷射(laser)光源的光源。例如,光源20係可以具有雷射二極體(laser diode)。
以上,利用實施形態說明了本發明,但本發明的技術範圍並不限定在上述實施形態記載的範圍。對本技術領域人員而言,無疑能夠在上述實施形態加上各種變更或改良。從申請專利範圍的記載可知,本發明的技術範圍亦能夠涵蓋加上該些變更或改良的形態。
申請專利範圍、說明書及圖式中所揭示的裝置、系統(system)、程式(program)及方法的動作、程序、步驟及階段等各處理的執行順序係並未特別明示有「早於」、「先於」等,此外,應注意除非是將前處理的輸出用於後處理,不然當能以任意順序實現。關於申請專利範圍、說明書及圖式中的動作流程(flow)之說明,即使為求簡單而有使用「首先」、「接著」等,也並不代表就必須以該順序實施。
10‧‧‧顯示裝置
20‧‧‧光源
31‧‧‧折射面
70‧‧‧導光板
71‧‧‧出射面
72‧‧‧背面

Claims (16)

  1. 一種光學裝置,係具備:導光板,係在平行於出射面的面內導引光;及複數個光會聚部,係分別具有光學面,該光學面係供前述導光板所導引的具指向性的光射入,令實質會聚在空間中的一會聚點或會聚線之方向的出射光、或者從空間中的一會聚點或會聚線實質發散之方向的出射光從前述出射面射出;前述複數個光會聚部係設置在前述導光板的前述出射面側,沿著在平行於前述出射面的面內分別預設的線形成;前述會聚點或會聚線係在前述複數個光會聚部之間互為不同,藉由複數個前述會聚點或會聚線的集合而在空間中形成像。
  2. 如請求項1之光學裝置,其中前述導光板導引的光的發散角在平行於前述出射面的面內為5°以下。
  3. 如請求項1或2之光學裝置,其中當令前述導光板導引的光的發散角為θ、令由將沿著前述預設的線之方向的前述像的兩個端點與前述複數個光會聚部的各者連結起來之線所成之角度為Φ△p時,滿足1.5θ<Φ△p/5。
  4. 如請求項1或2之光學裝置,其中當令前述導光板導引的光的發散角為θ、令由將前述像所具有的兩個特徵點與前述複數個光會聚部的各者連結起來之線所成之角度為Φ△i時,滿足1.5θ<2Φ△i
  5. 如請求項1或2之光學裝置,其中當令前述導光板導引的光的發散角為θ、令由將在與前述預設的線正交之方向上相鄰的兩個前述會聚點與前述複數個光會聚部的各者連結起來之線所成之角度為Φ△r時,滿足1.5θ<2Φ△r
  6. 如請求項1或2之光學裝置,其中當令前述導光板的入光端面與前述出射面的中央之間的距離為L、令從前述入光端面射入的光的擴散寬度為W時,滿足W≦L/10。
  7. 如請求項1或2之光學裝置,其中復具備:光源;及遮光部,係設置在前述導光板的入光端面與前述光源之間,具有限制從前述光源射入前述入光端面的光之開口。
  8. 如請求項1或2之光學裝置,其中前述複數個光會聚部之中的至少一個光會聚部係具有沿著前述預設的線連續配置的複數個折射面。
  9. 如請求項1或2之光學裝置,其中關於前述複數個光會聚部的各者,係與前述預設的線正交之方向的長度不超過在與前述預設的線正交之方向上相鄰的光會聚部之間的距離的1/2。
  10. 如請求項1或2之光學裝置,其中前述複數個光會聚部之中的至少一個光會聚部係含有形成繞射光柵的複數個光學面。
  11. 如請求項1或2之光學裝置,其中前述複數個光會聚部之中的至少一個光會聚部係含有形成菲涅耳透鏡的複數個光學面。
  12. 如請求項1或2之光學裝置,其中前述複數個光會聚部之中的至少一個光會聚部係沿著前述預設的線分割成複數個光學面。
  13. 如請求項12之光學裝置,其中當令由將前述所分割的前述複數個光學面之中的第1光學面與前述會聚點或會聚線上的點連結起來之直線、和將相鄰於前述第1光學面的第2光學面與前述會聚點或會聚線上的點連結起來之直線所成之角度為△ψ、令前述導光板導引的光的發散角為θ時,滿足△ψ<1.5θ。
  14. 如請求項12之光學裝置,其中由將前述所分割的前述複數個光學面之中的第1光學面與前述會聚點或會聚線上的點連結起來之直線、和將相鄰於前述第1光學面的第2光學面與前述會聚點或會聚線上的點連結起來之直線所成之角度係未達5°。
  15. 如請求項12之光學裝置,其中當令由將前述所分割的前述複數個光學面之中的第1光學面與前述會聚點或會聚線上的點連結起來之直線、和將相鄰於前述第1光學面的第2光學面與前述會聚點或會聚線上的點連結起來之直線所成之角度為△ψ、令前述導光板導引的光的發散角為θ時,滿足△ψ>θ/5。
  16. 如請求項1或2之光學裝置,其中在平行於前述出射面的面內,前述複數個光會聚部所具有的複數個前述光學面的圖案密度為30%以下。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6418065B2 (ja) 2015-05-21 2018-11-07 オムロン株式会社 光デバイス
JP6604282B2 (ja) * 2016-07-19 2019-11-13 オムロン株式会社 光デバイス及び光システム
CN108681089A (zh) * 2018-06-04 2018-10-19 成都工业学院 3d显示装置及***
JP7024686B2 (ja) * 2018-10-31 2022-02-24 オムロン株式会社 表示装置
JP7156136B2 (ja) * 2019-03-28 2022-10-19 オムロン株式会社 表示装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE9600758D0 (sv) * 1996-02-28 1996-02-28 Forskarpatent I Goeteborg Ab Hologram
US20030149124A1 (en) * 2001-11-27 2003-08-07 Thommes Glen A. Radiation curable resin composition for making colored three dimensional objects
WO2007146634A2 (en) * 2006-06-06 2007-12-21 3M Innovative Properties Company Keypad with virtual image
JP4825165B2 (ja) * 2007-04-27 2011-11-30 株式会社フジクラ 表示装置
MX2012012033A (es) 2010-04-16 2013-05-20 Flex Lighting Ii Llc Dispositivo de iluminacion que comprende una guia de luz a base de pelicula.
JP2012008484A (ja) 2010-06-28 2012-01-12 Fuji Xerox Co Ltd 清掃装置及びこれを用いた画像形成装置
GB2489484B (en) * 2011-03-30 2015-12-16 Ilmor Engineering Ltd Cylinder head configuration for internal combustion engine
TW201326982A (zh) * 2011-12-29 2013-07-01 Ind Tech Res Inst 顯示裝置
CN103728769B (zh) * 2012-10-11 2016-08-10 财团法人工业技术研究院 立体显示设备
US20140268327A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Opsec Security Group, Inc. Optically variable device exhibiting non-diffractive three-dimensional optical effect
JP6418065B2 (ja) 2015-05-21 2018-11-07 オムロン株式会社 光デバイス

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