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技術 光学パネル

出願人 大日本印刷株式会社
発明者 後藤正浩関口博
出願日 2016年2月22日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2016-031142
公開日 2017年8月31日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2017-151154
状態 未査定
技術分野 その他の光学系・装置、色の干渉・色の制御 レンズ以外の光学要素
主要キーワード 等角螺旋 仮想曲線 不透視性 対数螺旋 可視光不透過性 中央領 四角形形状 幾何学的条件
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年8月31日)のものです。
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図面 (8)

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。

概要

背景

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。

概要

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。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。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

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。

先行技術

0003

特開2013−113902号公報

発明が解決しようとする課題

0004

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。

0005

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。

課題を解決するための手段

0006

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。

0007

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。

0008

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。

0009

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。

発明の効果

0010

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。

図面の簡単な説明

0011

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。

実施例

0012

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。

0013

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。

0014

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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

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。

0019

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。

0020

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。

0021

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。

0022

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。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

0026

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。

0027

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。

0028

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。

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

0033

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。

0034

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。

0035

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。

0036

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。

0037

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。

0038

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。

0039

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θ1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θ2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θ1と第2仮想曲線62と半直線65とがなす角度θ2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、θ1=θ2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θ1及び第2仮想曲線62と半直線65とがなす角度θ2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θ1,θ2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。

0040

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。

0041

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。

0042

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θ3は、第1仮想曲線61と半直線65とがなす角度θ1と、第2仮想曲線62と半直線65とがなす角度θ2と、の和と等しい。すなわち、θ3=θ1+θ2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θ1,θ2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θ1,θ2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θ3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θ3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、θ3=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。

0043

上述のように、第1仮想曲線61と半直線65とがなす角度θ1と第2仮想曲線62と半直線65とがなす角度θ2とが等しい角度を有している場合、すなわちθ1=θ2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。

0044

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。

0045

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。

0046

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。

0047

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。

0048

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。

0049

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。

0050

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。

0051

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。

0052

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。

0053

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。

0054

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。

0055

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。

0056

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。

0057

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。

0058

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。

0059

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。

0060

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。

0061

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。

0062

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。

0063

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。

0064

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。

0065

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。

0066

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。

0067

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。

0068

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。

0069

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。

0070

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。

0071

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。

0072

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。

0073

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

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