光學設備、光學系統及檢票機的制作方法

本發明涉及光學設備、光學系統及檢票機。

背景技術：

已知有具備導光板、光源、配置于導光板的表面側的視差屏障(parallaxbarrier)方式或透鏡陣列方式的掩模或透鏡陣列的立體可視的顯示裝置(例如，參照專利文獻1。)。

專利文獻1：日本特開2012－008464號公報

導光板的射出面在每個區域中存在角度差時，有時不能形成所期望的像。

技術實現要素：

用于解決課題的方案

在第一方式中，具備在與光的射出面平行的面內引導光的導光板，導光板具有：多個第一光會聚部，其設于第一區域，并分別具有供由導光板引導的光入射，并從射出面射出實質上會聚在空間上的一個會聚點或會聚線的射出光、或者實質上從空間上的一個會聚點或會聚線發散的方向的射出光的光學面；多個第二光會聚部，其設于沿著導光板的導光方向與第一區域不同的第二區域，并分別具有供由導光板引導的光入射，并從射出面射出實質上會聚在空間上的一個會聚點或會聚線的射出光、或者實質上從空間上的一個會聚點或會聚線發散的方向的射出光的光學面。會聚點或會聚線在多個第一光會聚部之間相互不同，通過多個第一光會聚部的多個會聚點或會聚線的聚集，在空間上形成第一像。會聚點或會聚線在多個第二光會聚部之間相互不同，通過多個第二光會聚部的多個會聚點或會聚線的聚集，在空間上形成第二像。在投影至與導光板的導光方向平行且與射出面垂直的面的情況下，多個第一光會聚部各自的射出光相對于射出面構成的角度為第一角度，在投影至與導光板的導光方向平行且與射出面垂直的面的情況下，多個第二光會聚部各自的射出光相對于射出面構成的角度為與第一角度不同的第二角度。

在第二方式中，光學設備具備在與光的射出面平行的面內引導光的導光板，導光板具有：多個第一光會聚部，其設于第一區域，并分別具有供由導光板引導的光入射，并從射出面射出實質上會聚在空間上的一個會聚點或會聚線的射出光、或者實質上從空間上的一個會聚點或會聚線發散的方向的射出光的光學面；多個第二光會聚部，其設于沿著導光板的導光方向與第一區域不同的第二區域，并分別具有供由導光板引導的光入射，并從射出面射出實質上會聚在空間上的一個會聚點或會聚線的射出光、或者實質上從空間上的一個會聚點或會聚線發散的方向的射出光的光學面。會聚點或會聚線在多個第一光會聚部之間相互不同，通過多個第一光會聚部的多個會聚點或會聚線的聚集，在空間上形成第一像。會聚點或會聚線在多個第二光會聚部之間相互不同，通過多個第二光會聚部的多個會聚點或會聚線的聚集，在空間上形成第二像。構成多個第一光會聚部各自的射出光的多個光線相對于射出面構成的角度的最大值為第一角度，構成多個第二光會聚部各自的射出光的多個光線相對于射出面構成的角度的最大值為與第一角度不同的第二角度。

導光板的第二區域也可以相對于導光板的第一區域以形成第一角度與第二角度之差的角度差而設置。

在導光板的第二區域相對于導光板的第一區域以形成第一角度與第二角度之差的角度而設置的情況下，第二像也可以形成在與第一像連續的位置。

多個第一光會聚部及多個第二光會聚部分別具有的光學面也可以是反射入射的光的反射面，多個第一光會聚部各自具有的反射面與多個第二光會聚部各自具有的反射面的角度差和第一角度與第二角度之差大致一致。

多個第一光會聚部及多個第二光會聚部分別具有的光學面也可以是反射入射的光的反射面，多個第一光會聚部各自具有的反射面與多個第二光會聚部各自具有的反射面的角度差和載置第一區域的面與載置第二區域的面的角度差大致一致。

多個第一光會聚部各自具有的光學面的面積也可以以從多個第一光會聚部及多個第二光會聚部分別射出的光的光度大致相同的方式設定，多個第二光會聚部各自具有的光學面的面積以從多個第一光會聚部及多個第二光會聚部分別射出的光的光度大致相同的方式設定。

多個光會聚部也可以在與射出面平行的面內沿著分別預先設定的線形成。

在第二方式中，光學系統具備上述光學設備和位于與第一面不同的第二面的用戶界面部，第一區域載置在第一面上，第二區域載置在第二面上。

第一像及第二像也可以形成向用戶表示用戶界面部的位置的一個像。

在第三方式中，檢票機具備上述光學系統。

此外，上述發明的概要不是列舉出本發明的全部特征。另外，這些特征組的分組合也可作為發明。

附圖說明

圖1是與投影在空間上的立體像一起概略地表示一實施方式的顯示裝置10的圖；

圖2是概略性地表示在顯示裝置10的各區域相互沒有角度差的狀態下顯示裝置10形成的像的圖；

圖3是概略性地表示在區域82相對于區域81保持預先設定的角度差β的狀態下顯示裝置10形成的像的圖；

圖4是放大表示顯示裝置10的區域81及區域82的圖；

圖5是概略性地表示將顯示裝置10用于檢票機時的使用例的圖；

圖6是概略性地表示光會聚部130及光會聚部132作為光會聚部30的變形例的圖。

具體實施方式

下面，通過發明的實施方式對本發明進行說明，但以下的實施方式并不是限定本發明請求范圍的方式。另外，在實施方式之中說明的特征的全部組合并不限定必須為發明的解決手段。

圖1是與投影在空間上的立體像一起概略表示一實施方式的顯示裝置10。此外，為了便于說明，實施方式的說明所利用的圖采用概略或示意性的圖。實施方式的說明所利用的圖有時不按實際的比例來描繪。

顯示裝置10具有射出光的射出面71。顯示裝置10由從射出面71射出的光形成作為立體像的像6。像6是由用戶在空間上可識別的立體像。此外，所謂立體像，是指使其與顯示裝置10的射出面71處于不同的位置來識別的像。所謂立體像，例如也包括在遠離顯示裝置10的射出面71的位置被識別的二維像。即，立體像的概念不僅是作為立體的形狀被識別的像，還包含在與顯示裝置10的顯示面上不同的位置被識別的二維形狀的像。

顯示裝置10具備導光板70和光源部20。導光板70由透明且折射率比較高的樹脂材料來成形。形成導光板70的材料例如也可以是聚碳酸酯樹脂(pc)、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(pmma)、玻璃等。形成導光板70的材料也可以是撓性材料。

導光板70具有射出面71和相反側的背面72。另外，導光板70具有作為導光板70的四個端面的端面73、端面74、端面75及端面76。端面73是導光板70的入光端面。在端面73上設有光源20，來自光源20的光從端面73向導光板70入射。端面74是端面73的相反側的面。端面76是端面75的相反側的面。導光板70將來自光源20的光在與射出面71平行的面內引導，并擴展為面狀。

此外，在實施方式的說明中，有時使用x軸、y軸及z軸的右手正交坐標系。將z軸方向定義為與射出面71垂直的方向。將從背面72向射出面71的方向定義為z軸正方向。另外，將y軸方向定義為與端面73垂直的方向。將從端面73向端面74的方向定義為y軸正方向。x軸是與端面75及端面76垂直的方向，將從端面75向端面76的方向設定為x軸正方向。此外，為了不使描述變得冗長，有時將與xy平面平行的面稱為xy面，將與yz平面平行的面稱為yz面，將與xz平面平行的面稱為xz面。

在導光板70的背面72形成有包括光會聚部30a、光會聚部30b及光會聚部30c的多個光會聚部30。光會聚部30在x軸方向實質上連續地形成。具體而言，光會聚部30a沿著線190a形成。光會聚部30b沿著線190b形成。光會聚部30c沿著線190c形成。在此，線190a、線190b及線190c是與x軸大體平行的直線。任意的光會聚部30沿著與x軸大體平行的直線實質上連續地形成。由導光板70引導的光入射到各光會聚部30的x軸方向的各位置。

光會聚部30使入射至光會聚部30的各位置的光實質上會聚在與光會聚部30分別對應的定點。圖1中，作為光會聚部30的一部分，特別表示有光會聚部30a、光會聚部30b及光會聚部30c，在光會聚部30a、光會聚部30b及光會聚部30c各自中，表示從光會聚部30a、光會聚部30b及光會聚部30c各自射出的多個光線會聚的情形。

具體而言，光會聚部30a與像6上的定點pa對應。來自光會聚部30a的各位置的光線會聚在定點pa。因此，來自光會聚部30a的光的波面成為從定點pa發出的光的波面。光會聚部30b與像6上的定點pb對應。來自從光會聚部30b的各位置的光線會聚在定點pb。這樣，來自任意的光會聚部30的各位置的光線實質上會聚在與光會聚部30對應的定點。由此，利用任意的光會聚部30，可提供從對應的定點發出光那樣的光的波面。各光會聚部30對應的定點相互不同，通過與光會聚部30分別對應的多個定點的聚集，在空間上形成被識別的像6。這樣，顯示裝置10在空間上投影立體像。此外，作為一例，像6是用線描繪的像，描繪像6的線實質上通過與光會聚部30分別對應的多個定點的聚集而形成。

本實施方式中，光會聚部30分別包括在x軸方向實質上連續地形成的多個反射面。任意的光會聚部30各自具有的反射面的反射光會聚在與光會聚部30對應的定點。例如，光會聚部30a具有的多個反射面各自反射的多個反射光的光線會聚在定點pa。另外，光會聚部30b具有的多個反射面各自反射的多個反射光的光線會聚在定點pb。另外，光會聚部30c具有的多個反射面各自反射的多個反射光的光線會聚在定點pc。

在xy面內，由導光板70引導而通過導光板70內的各位置的光束具有以連結導光板70內的各位置和光源的方向為中心，比規定值小的展寬角。在光會聚部30設置于遠離光源的位置的情況下，由導光板70引導而入射到光會聚部30的光成為大約以y軸方向為中心的展寬小的光。因此，例如在包括定點pa且與xz平面平行的面內，來自光會聚部30a的光實質上會聚在一個定點。此外，在本說明書中，通過導光板內外的點的光束的展寬是指該光束看作從該點發散的光時的光的展寬。另外，有時將通過導光板內外的點的光束的展寬簡稱為光的展寬。

此外，入射到光會聚部30的光中在z方向有展寬時，來自光會聚部30的光會聚在包括空間上的定點在內的、沿著y軸的線上。但是，為了便于容易說明實施方式，關注xz面內的光的會聚，有時作為來自光會聚部30的光會聚在定點而進行說明。

這樣，光會聚部30在與射出面71平行的面內分別沿著預定的線形成。而且，光會聚部30分別入射由導光板70引導的光，從射出面71射出實質上會聚在空間上的一個會聚點的方向的射出光。此外，定點為導光板70的背面72側的情況下，射出光成為從定點發散的方向的光。因此，定點為導光板70的背面72側的情況下，光會聚部30具有的反射面從射出面71射出實質上從空間上的一個會聚點發散的方向的射出光。此外，如后述，光會聚部30也可以分別由菲涅爾透鏡的一部分形成。

顯示裝置10在具有射出面71及背面72的角度差的狀態下被使用。例如，導光板70的區域81相對于區域82具有比0大的角度差。另外，導光板70的區域82相對于區域83具有比0大的角度差。區域81、區域82及區域83是與導光板70引導光的導光方向不同的位置的區域。區域81與區域82鄰接，區域82與區域83鄰接。光會聚部30a設于區域81。光會聚部30b設于區域82。光會聚部30c設于區域83。顯示裝置10以在每個區域中具有角度差的狀態下使用時可形成期望的像6的方式，設定光會聚部30的射出角。

圖2概略性地表示在顯示裝置10的各區域沒有相互角度差的狀態下顯示裝置10形成的像。圖2中，僅表示區域81及區域82的一部分的光會聚部30。此外，僅表示區域81及區域82的一部分的光會聚部30。

在區域81設置包含光會聚部30a、光會聚部30d及光會聚部30e的多個光會聚部30。光會聚部30a的射出光、光會聚部30d的射出光及光會聚部30e的射出光相對于射出面71均構成角度α。此外，角度α是投影至與導光板70的導光方向平行且與射出面71垂直的面時的角度。另外，角度α也是構成光會聚部30各自的射出光的多個交線相對于射出面71形成的角度的最大值。設于區域81的其它光會聚部30也同樣，射出光相對于射出面71均構成角度α。設于區域81的光會聚部30的射出光形成像206a。像206a與像6的部分像對應。

在區域82設置包含光會聚部30b、光會聚部30f及光會聚部30g的多個光會聚部30。光會聚部30b的射出光、光會聚部30f的射出光及光會聚部30g的射出光相對于射出面71均構成角度θ。此外，角度θ是投影至與導光板70的導光方向平行且與射出面71垂直的面時的角度。另外，角度θ也是構成光會聚部30的射出光的多個交線相對于射出面71形成的角度的最大值。設于區域82的其它光會聚部30也同樣，射出光相對于射出面71均構成角度θ。在此，θ與α不同。設于區域82的光會聚部30的射出光形成像206b。像206b與像6的部分像對應。

如圖2所示，設于區域81的光會聚部30的射出光形成的像206a與設于區域82的光會聚部30的射出光形成的像206b不連續。這樣，在區域81與區域82之間，光會聚部30的射出角不連續。即，在區域81與區域82之間，光會聚部30具有的反射面的角度不連續。因此，在顯示裝置10的各區域相互沒有角度差的狀態下，設于區域81的光會聚部30及設于區域82的光會聚部30未形成連續的像。

圖3概略性地表示在區域82相對于區域81保持預先設定的角度差β的狀態下顯示裝置10形成的像。如圖2所示，設于區域81的光會聚部30的射出光形成的像206a與設于區域82的光會聚部30的射出光形成的像206b相連。這樣，在區域82相對于區域81構成預先設定的角度差β的情況下，為了形成像206a及像206b連續的像，設計設于區域81的光會聚部30的射出角α及設于區域82的光會聚部30的射出角θ。

圖4將顯示裝置10的區域81及區域82放大表示。如圖4所示，來自設于區域82的光會聚部30的射出光的射出角θ以與α－β一致的方式設定。具體而言，當將設于區域81的光會聚部30的反射面與背面72構成的角度設為φ1，且將設于區域82的光會聚部30的反射面與背面72構成的角度設為φ2時，以φ1與φ2之差與β一致的方式，設定設于區域82的光會聚部30的反射面的角度。

此外，在像6保持一定亮度的情況下，需要使亮度在像206a與像206b的界限連續。因此，優選設于區域81的光會聚部30的反射面的面積和設于區域82的光會聚部30的反射面的面積以從光會聚部30分別射出的光的光度大致相同的方式設定。例如，也可以為，各光會聚部30的反射面的高度h或反射面的寬度w基于各光會聚部30的反射面與背面72構成的角度設定，以使從光會聚部30分別射出的光的光度大致相同。設于區域81的光會聚部30的高度h或寬度w也可以相互相等。另外，設于區域82的光會聚部30的高度h或寬度w也可以相互相等。但是，各光會聚部30的反射面的高度h或寬度w也可以在設于區域81的光會聚部30與設于區域82的光會聚部30之間不同。

圖5概略表示將顯示裝置10應用于檢票機時的使用例。圖5是表示檢票機系統750的整體的概略的立體圖。檢票機系統750是具備顯示裝置10的光學系統的一例。

檢票機系統750具備檢票機主體752、顯示裝置10。檢票機主體752具有通信部701和顯示部702。通信部701及顯示部702是用戶界面部的一例，提供用戶和檢票機主體752之間的界面。

通信部701使用接近通信，和用戶所持的非接觸型通信設備通信。通信部701通過接近通信與非接觸型通信設備通信。作為非接觸型通信設備，可以例示ic卡車票等ic卡、具有非接觸型通信功能的移動電話。顯示部702向用戶顯示信息。例如，顯示部702顯示存儲于非接觸型通信設備的電子貨幣的余額。

顯示裝置10設置于顯示部702上。顯示裝置10的像6向用戶提示顯示部702的位置。像6以從用戶起位于顯示部702的上方的空間的方式被識別。如圖6所示，根據顯示裝置10，可以在顯示部702的上方的空間形成被識別的像6。另外，顯示裝置10作為整體是透明的，所以用戶可以辨認顯示部702上的標記。

設有通信部701的面781相對于與面781鄰接的面782構成角度差β。另外，面782相對于與面782鄰接的面783具有角度差－β。面781與面783不具有角度差。在此，顯示裝置10以將導光板70的區域81載置于面781上，將導光板70的區域82載置于面782上，將導光板70的區域83載置于面783上的方式，設置于檢票機主體752上。由此，在通信部701上可形成期望的像6。

此外，也可以通過在通信部701上設有與顯示裝置10同樣的結構的顯示裝置，而在通信部701上的空間形成向用戶顯示通信部701的位置的像。

圖6概略表示作為光會聚部30的變形例的光會聚部130及光會聚部132。圖6(a)概略表示由菲涅爾透鏡的一部分形成的一個光會聚部130。此外，可以在作為菲涅爾透鏡發揮作用的光會聚部130的多個折射面(棱鏡面)之間設置有間隙。

圖6(b)所示的光會聚部132與將光會聚部130沿著x軸方向分割成多個部分140a、部分140b、部分140c、部分140d、部分140e、部分140f、部分140g及部分140h相對應。分別來自光會聚部132的各部分140的光會聚在相同的定點。這樣，通過將光會聚部分割成多個部分，產生所謂的黑底(blackmatrix)效應，像的對比度往往提高。此外，除反射面或菲涅爾透鏡外，也可以使用衍射光柵作為光會聚部30。

以上，使用實施方式對本發明進行了說明，但本發明的技術范圍并非被限定在上述實施方式記載的范圍。可以對上述實施方式加以各種變更或改進，對于本領域技術人員而言是顯而易見的。這種增加了變更或改進的方式也包含在本發明的技術范圍，這從本發明請求的技術范圍的記載就可以清楚。

應當注意到，本發明請求的技術范圍、說明書及附圖中所示的裝置、系統、程序及方法中的動作、順序、步驟、及階段等各處理的執行順序，只要沒有特別明示為“更前”“在…之前”等，且是在后面的處理中不使用前面的處理的輸出，則可按任意的順序來實現。關于本發明請求的技術范圍、說明書及附圖中的動作流程，即使為了方便而使用“首先”、“接著”等進行了說明，也并不意味著必須按該順序實施。

符號說明

6像

10顯示裝置

20光源

30光會聚部

70導光板

71射出面

72背面

73、74、75、76端面

130、132光會聚部

140部分

190線

701通信部

702顯示部

750檢票機系統

752檢票機主體