DE102022103053A1

DE102022103053A1 - Lichtleiterplattenvorrichtung

Info

Publication number: DE102022103053A1
Application number: DE102022103053.9A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Shinohara; Yasuhiro Tanoue; Masafumi Danno
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2022-02-09
Publication date: 2022-09-15
Also published as: US20220291439A1; JP2022140895A; US11966064B2; CN115079436A

Abstract

Eine Lichtleiterplatte weist eine weniger bemerkbare Kontrastverschlechterung in einem ausgebildeten Bild auf. Eine Lichtleiterplatte (11) weist eine Einfallsfläche, die Licht empfängt, und einen Strahlengangwechsler auf einer hinteren Oberfläche (11b) senkrecht zur Einfallsfläche auf. Der Strahlengangwechsler reflektiert das auszustrahlende Licht durch eine zur hinteren Oberfläche parallele Ausstrahlungsoberfläche. Das Licht, das durch die Ausstrahlungsoberfläche ausgestrahlt wird, bildet ein geformtes Bild (IA) einschließlich eines ebenen Bildes aus, das eine Fläche darstellt. Das ebene Bild weist einen nahen Abbildungsabschnitt (IA1) und einen entfernten Abbildungsabschnitt (IA2) auf. Das ebene Bild weist zwei Enden auf, die in dem nahen Abbildungsabschnitt in einem Querschnitt senkrecht zu der hinteren Oberfläche und der optischen Achse der Lichtquelle enthalten sind.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2021-040942 , die am 15. März 2021 eingereicht wurde, wobei deren Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtleiterplattenvorrichtung zum Anzeigen eines stereoskopischen Bildes in einem Raum.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Eine bekannte Anzeigevorrichtung stereoskopischer Bilder leitet intern Licht von einer Lichtquelle, reflektiert das geleitete Licht unter Verwendung eines Reflektors und bildet ein stereoskopisches Bild aus.
Die in Patentliteratur 1 beschriebene Technik verwendet beispielsweise eine Lichtleiterplatte und mehrere Lichtkonvergenzelemente. Die Lichtleiterplatte leitet das Licht innerhalb einer Ebene parallel zu einer Ausstrahlungsoberfläche. Die Lichtkonvergenzelemente weisen jeweils eine optische Fläche auf, die von der Lichtleiterplatte geleitetes Licht empfängt, um es durch die Ausstrahlungsoberfläche in eine Richtung auszustrahlen, in der das Licht im Wesentlichen in einem einzigen Konvergenzpunkt oder einer einzigen Konvergenzlinie in einem Raum konvergiert, oder in eine Richtung, in der das Licht im Wesentlichen von einem einzigen Konvergenzpunkt oder einer einzigen Konvergenzlinie in einem Raum divergiert. Die Lichtkonvergenzelemente erstrecken sich jeweils entlang einer vorbestimmten Linie in einer Ebene parallel zur Ausstrahlungsoberfläche. Die Lichtkonvergenzelemente weisen jeweils einen anderen Konvergenzpunkt oder eine andere Konvergenzlinie auf. Ein Set von mehreren Konvergenzpunkten oder Konvergenzlinien bildet ein stereoskopisches Bild in einem Raum aus.
LISTE ZITIERTER DOKUMENTE
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer 2016-114929
KURZDARSTELLUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Ein ebenes Bild, das mit der in Patentliteratur 1 beschriebenen Technik als stereoskopisches Bild angezeigt wird, weist eine stärker bemerkbare Kontrastverschlechterung auf als ein Linienbild.
Ein oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind auf eine Lichtleiterplattenvorrichtung mit weniger bemerkbarer Kontrastverschlechterung und Unschärfe in einem ausgebildeten Bild gerichtet.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Um dem obigen Problem zu begegnen, weist eine Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Einfallsfläche, die Licht von einer Lichtquelle empfängt, und einen Strahlengangwechsler an einer vorbestimmten Position auf einer hinteren Oberfläche senkrecht zur Einfallsfläche auf. Der Strahlengangwechsler reflektiert Licht, das durch die Einfallsfläche einfällt und geleitet wird, um durch eine Ausstrahlungsoberfläche, die parallel zur hinteren Oberfläche ist, ausgestrahlt zu werden. Das Licht, das durch die Ausstrahlungsoberfläche ausgestrahlt wird, bildet ein geformtes Bild einschließlich eines ebenen Bildes aus, das eine Ebene darstellt. Das ebene Bild beinhaltet ein Bild aus einer kontinuierlichen Fläche einschließlich eines nahen Abbildungsabschnitts an einer Abbildungsposition innerhalb eines vorbestimmten Abstands von der hinteren Oberfläche und eines entfernten Abbildungsabschnitts an einer Abbildungsposition, die weiter entfernt als der vorbestimmte Abstand von der hinteren Oberfläche ist. Das ebene Bild weist zwei Enden auf, die in dem nahen Abbildungsabschnitt in einem Querschnitt senkrecht zu der hinteren Oberfläche und der optischen Achse der Lichtquelle enthalten sind.
Die Lichtleiterplattenvorrichtung mit der obigen Struktur bildet ein Bild mit Licht aus, das durch die Einfallsfläche empfangen, durch die auf der hinteren Oberfläche angeordneten Strahlengangwechsler reflektiert und durch die Ausstrahlungsoberfläche ausgestrahlt wird. Das ausgebildete Bild weist ein ebenes Bild auf, das eine Fläche darstellt. Das ebene Bild ist ein Bild einer kontinuierlichen Fläche einschließlich des nahen und des entfernten Abbildungsabschnitts, durch den Abstand zwischen der Abbildungsposition und der hinteren Oberfläche bestimmt.
Ein geformtes Bild weist in der Regel eine Kontrastverschlechterung und Unschärfe auf, die an weiter von der hinteren Oberfläche entfernten Positionen stärker bemerkbar sind. Mit anderen Worten, der nahe Abbildungsabschnitt weist eine weniger bemerkbare Kontrastverschlechterung und Unschärfe auf als der ferne Abbildungsabschnitt. Ein geformtes Bild weist Kontrastverschlechterung und Unschärfe auf, die vorzugsweise an den Enden eines Querschnitts parallel zur Einfallsfläche bemerkbar sind. In der obigen Struktur weist das ebene Bild in einem Querschnitt senkrecht zur hinteren Oberfläche der Lichtleiterplatte und zur optischen Achse der Lichtquelle die zwei Enden, enthalten im nahen Abbildungsabschnitt, auf. Diese Struktur weist eine weniger bemerkbare Kontrastverschlechterung und Unschärfe im ausgebildeten Bild auf.
In der Lichtleitplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann der vorbestimmte Abstand 25% oder weniger eines Abstands von der Ausstrahlungsoberfläche zu einer am weitesten entfernten Abbildungsposition des entfernten Abbildungsabschnitts von der hinteren Oberfläche betragen.
In der Lichtleitplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann der vorbestimmte Abstand 50% oder weniger eines Durchschnitts der Abstände von der hinteren Oberfläche zu den Abbildungspositionen der Bildausbildungsflächen des ausgebildeten Bildes betragen.
In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann der vorbestimmte Abstand 12 mm von der hinteren Oberfläche in einer Lichtausstrahlungsrichtung und 24 mm von der hinteren Oberfläche in einer Richtung entgegengesetzt zur Lichtausstrahlungsrichtung betragen.
Bei der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann der vorbestimmte Abstand 20% oder weniger eines Mindestabstands zwischen der Einfallsfläche und dem Strahlengangwechsler betragen.
In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann der vorbestimmte Abstand 20% oder weniger einer längeren Maximallänge einer Maximallänge einer projizierten Bildfläche des ausgebildeten Bildes auf der hinteren Oberfläche in einer Richtung senkrecht zu der Einfallsfläche und einer Maximallänge der projizierten Bildfläche in einer Richtung parallel zu der Einfallsfläche betragen.
In den obigen Strukturen wird der vorbestimmte Abstand, der den Bereich eines Bildes so definiert, dass er der nahe Abbildungsabschnitt ist, entsprechend bestimmt. So sind die zwei Enden in einem Querschnitt senkrecht zur hinteren Oberfläche der Lichtleiterplatte und zur optischen Achse der Lichtquelle in dem nahen Abbildungsabschnitt enthalten, der auf der Grundlage des vorbestimmten Abstands bestimmt wurde. Diese Struktur weist eine weniger bemerkbare Kontrastverschlechterung und Unschärfe im ausgebildeten Bild auf.
In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann das ebene Bild eine ringförmige Form in einem Querschnitt parallel zur Einfallsfläche aufweisen. Die hintere Oberfläche kann sich in einem Abstand von 20% oder weniger eines ersten Abstands von einer Mitte der ringförmigen Form in einer Richtung senkrecht zur Ausstrahlungsoberfläche befinden. Der erste Abstand kann ein Abstand von der Mitte der ringförmigen Form zu einer am weitesten entfernten Abbildungsposition in der Richtung senkrecht zur Ausstrahlungsoberfläche sein.
In der obigen Struktur hat das ebene Bild, das einen ringförmigen Querschnitt parallel zur Einfallsfläche aufweist, viele seiner Abschnitte einschließlich seiner zwei Enden im Querschnitt, im nahen Abbildungsabschnitt enthalten. Diese Struktur weist immer noch eine weniger bemerkbare Kontrastverschlechterung im ausgebildeten Bild auf.
In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann ein projiziertes Bild des ebenen Bildes, unter Betrachtung in einer Richtung senkrecht zur Ausstrahlungsoberfläche, in einer Richtung parallel zur Einfallsfläche länger sein als in einer Richtung senkrecht zur Einfallsfläche. Zwei Enden des projizierten Bildes in der Richtung parallel zur Einfallsfläche können Abbildungspositionen im vorbestimmten Abstand oder weniger von der Ausstrahlungsoberfläche aufweisen.
In der obigen Struktur ist das projizierte Bild des ebenen Bildes, das in dem ausgebildeten Bild enthalten ist, unter Betrachtung in einer Richtung senkrecht zur Ausstrahlungsoberfläche, in einer Richtung parallel zur Einfallsfläche länger als in einer Richtung senkrecht zur Einfallsfläche. Das ausgebildete Bild einschließlich eines solchen ebenen Bildes weist eine bemerkbare Kontrastverschlechterung und Unschärfe auf. Ein solches ebenes Bild kann, mit Abbildungspositionen der zwei Enden, in deren projiziertem Bild, parallel zu der Einfallsfläche innerhalb des vorbestimmten Abstands von der Ausstrahlungsoberfläche, eine weniger bemerkbare Kontrastverschlechterung und Unschärfe aufweisen.
In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt in einem projizierten Bild des ebenen Bildes, unter Betrachtung in einer Richtung senkrecht zur Ausstrahlungsoberfläche, können zwei Enden des projizierten Bildes, in einer Richtung parallel zur Einfallsfläche, Abbildungspositionen bei 30% oder weniger eines zweiten Abstands von der hinteren Oberfläche aufweisen. Der zweite Abstand kann ein Abstand von der hinteren Oberfläche zu einer am weitesten entfernten Abbildungsposition des entfernten Abbildungsabschnitts sein.
In der obigen Struktur sind viele Abschnitte einschließlich der zwei Enden, in dem nahen Abbildungsabschnitt in einem Querschnitt senkrecht zur hinteren Oberfläche der Lichtleiterplatte und der optischen Achse der Lichtquelle, enthalten. Diese Struktur weist eine weniger bemerkbare Kontrastverschlechterung und Unschärfe im ausgebildeten Bild auf.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN
Die Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß den obigen Aspekten der vorliegenden Erfindung weist eine weniger bemerkbare Kontrastverschlechterung in einem ausgebildeten Bild auf.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Lichtleiterplatte gemäß einer Ausführungsform, die eine beispielhafte Anwendung zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht der Lichtleiterplatte gemäß der Ausführungsform, die deren beispielhafte Struktur zeigt.
3 ist eine Querschnittsansicht der in 2 gezeigten Lichtleiterplatte, die einen Querschnitt parallel zu einer Einfallsfläche zeigt.
4 ist eine perspektivische Ansicht einer Lichtleiterplatte gemäß einer ersten Modifikation der Ausführungsform.
5 ist eine Querschnittsansicht der in 4 gezeigten Lichtleiterplatte, die einen Querschnitt parallel zu einer Einfallsfläche zeigt.
6 ist eine perspektivische Ansicht einer Lichtleiterplatte gemäß einer zweiten Modifikation der Ausführungsform.
7 ist eine Abbildung einer Lichtleiterplatte gemäß einer dritten Modifikation der Ausführungsform.
8 ist eine Abbildung einer Lichtleiterplatte gemäß einer vierten Modifikation der Ausführungsform.
9 ist eine Querschnittsansicht eines in 8 gezeigten stereoskopischen Bildes, das einen Querschnitt parallel zu einer Einfallsfläche zeigt.
10 ist eine perspektivische Ansicht einer Anzeigevorrichtung gemäß einer Modifikation der Ausführungsform.
11 ist eine Querschnittsansicht einer in 10 gezeigten Lichtleiterplattenvorrichtung, die die Struktur der jeweiligen in der Lichtleiterplattenvorrichtung enthaltenen Strahlengangwechsler zeigt.
12 ist eine Draufsicht auf die in 10 gezeigte Lichtleiterplattenvorrichtung, die deren Struktur zeigt.
13 ist eine perspektivische Ansicht von einem der Strahlengangwechsler, die in der in 10 gezeigten Lichtleiterplattenvorrichtung enthalten sind.
14 ist eine perspektivische Ansicht von Strahlengangwechslern mit der in 13 gezeigten Struktur, die deren Anordnung zeigt.
15 ist eine perspektivische Ansicht der in 10 gezeigten Lichtleiterplattenvorrichtung, die das Ausbilden eines stereoskopischen Bildes beschreibt.
16 ist eine Abbildung, die ein Verfahren zur Ableitung der Tiefe eines Abbildungspunktes in einem stereoskopischen Bild beschreibt, das nach hinten von der Lichtleiterplatte ausgebildet wird.
17 ist eine Abbildung, die ein Verfahren zur Berechnung der in 16 gezeigten Tiefe durch Bildanalyse beschreibt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Erste Ausführungsform
Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung (im Folgenden die vorliegende Ausführungsform) werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Der Einfachheit halber kann die positive X-Richtung in 1 als die Richtung nach rechts, die negative X-Richtung als die Richtung nach links, die positive Y-Richtung als die Richtung nach oben, die negative Y-Richtung als die Richtung nach unten, die positive Z-Richtung als die Richtung nach vorne und die negative Z-Richtung als die Richtung nach hinten bezeichnet werden. Die positive Y-Richtung kann auch als Lichteinfallsrichtung und die positive Z-Richtung als Lichtausstrahlungsrichtung bezeichnet werden.
1. Anwendungsbeispiel
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Lichtleiterplatte 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die eine beispielhafte Anwendung zeigt. Eine beispielhafte Anwendung der vorliegenden Erfindung wird zunächst unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. In 1 zeigt eine Anzeigevorrichtung 10 einschließlich der Lichtleiterplatte 11 ein stereoskopisches Bild I an, oder genauer ein stereoskopisches Bild I einer (in positiver Z-Richtung vorstehenden) Taste, die das Wort ON zeigt. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet die Anzeigevorrichtung 10 die Lichtleiterplatte 11 (Lichtleiterplattenvorrichtung) und eine Lichtquelle 12.
Die Lichtleiterplatte 11 weist eine rechteckige Parallelepipedform auf und ist aus einem transparenten Harzmaterial mit einem relativ hohen Brechungsindex ausgebildet. Das Material für die Lichtleiterplatte 11 kann ein Polycarbonatharz, ein Polymethylmethacrylatharz oder Glas sein. Die Lichtleiterplatte 11 beinhaltet eine Ausstrahlungsoberfläche 11a für die Lichtausstrahlung, eine zur Ausstrahlungsoberfläche 11a parallele und ihr gegenüberliegende hintere Oberfläche 11b, sowie vier Endflächen 11c, 11d, 11e und 11f. Die Endfläche 11c ist eine Einfallsfläche durch die das von der Lichtquelle 12 ausgestrahlte Licht in die Lichtleiterplatte 11 eintritt. Im Folgenden wird die Endfläche 11c auch als Einfallsfläche 11c bezeichnet. Die Endfläche 11d liegt der Endfläche 11c gegenüber. Die Endfläche 11e liegt der Endfläche 11f gegenüber. Die Lichtleiterplatte 11 leitet das Licht von der Lichtquelle 12 so, dass es in einer Ebene parallel zur Ausstrahlungsoberfläche 11a divergiert. Die Lichtquelle 12 ist zum Beispiel eine Leuchtdiode (LED).
Die Lichtleiterplatte 11 beinhaltet mehrere Strahlengangwechsler auf der hinteren Oberfläche 11b, einschließlich eines Strahlengangwechslers 13a, eines Strahlengangwechslers 13b und eines Strahlengangwechslers 13c. Im Folgenden können die mehreren Strahlengangwechsler, einschließlich des Strahlengangwechslers 13a, des Strahlengangwechslers 13b und des Strahlengangwechslers 13c, auch gemeinsam als Strahlengangwechsler 13 bezeichnet sein. Die Strahlengangwechsler 13 befinden sich an vorbestimmten Positionen auf der hinteren Oberfläche 11b senkrecht zur Einfallsfläche 11c. Der Strahlengangwechsler 13 reflektiert Licht, das durch die Einfallsfläche einfällt 11c und geleitet wird, um durch eine Ausstrahlungsoberfläche 11a parallel zur hinteren Oberfläche ausgestrahlt zu werden 11b. Die Strahlengangwechsler 13 an den vorbestimmten Positionen sind im Wesentlichen nacheinander angeordnet und erstrecken sich in X-Richtung. Genauer gesagt, wie in 1 gezeigt, ist der Strahlengangwechsler 13a entlang einer Linie La, der Strahlengangwechsler 13b entlang einer Linie Lb und der Strahlengangwechsler 13c entlang einer Linie Lc angeordnet. Die Linien La, Lb und Lc sind gerade und im Wesentlichen parallel zur X-Richtung. Jegliche Strahlengangwechsler 13 sind im Wesentlichen nacheinander entlang gerader Linien parallel zur X-Richtung angeordnet. Mit anderen Worten, die Strahlengangwechsler 13 sind entlang vorbestimmter Linien innerhalb einer Ebene parallel zur hinteren Oberfläche 11b angeordnet. Jeder Strahlengangwechsler 13 empfängt über seine Länge in X-Richtung das von der Lichtquelle 12 ausgestrahlte und von der Lichtleiterplatte 11 geleitete Licht. Der Strahlengangwechsler 13 bündelt im Wesentlichen Licht, das an Positionen über die Länge des jeweiligen Strahlengangwechslers 13 einfällt, auf einen festen Punkt, der dem Strahlengangwechsler 13 entspricht. 1 zeigt die Konvergenz des Lichts, das von dem Strahlengangwechsler 13a, dem Strahlengangwechsler 13b und dem Strahlengangwechsler 13c, unter den Strahlengangwechslern 13, reflektiert wird.
Genauer gesagt, konvergiert Licht von Positionen über die Länge des Strahlengangwechslers 13a an einem festen Punkt PA, der in dem stereoskopischen Bild I enthalten ist. Somit scheint die Wellenoberfläche von Licht von dem Strahlengangwechsler 13a, die Wellenoberfläche von Licht, ausgestrahlt von dem festen Punkt PA, zu sein. Licht von Positionen über die Länge des Strahlengangwechslers 13b konvergiert an einem festen Punkt PB, der in dem stereoskopischen Bild I enthalten ist. Somit scheint die Wellenoberfläche von Licht aus dem Strahlengangwechsler 13b, die Wellenoberfläche von Licht, ausgestrahlt von dem festen Punkt PB, zu sein. Licht von Positionen über die Länge des Strahlengangwechslers 13c konvergiert ähnlich, wie das Licht von Positionen über die Länge der Strahlengangwechsler 13a und 13b. Auf diese Weise konvergiert Licht von Positionen über die Länge eines Strahlengangwechslers 13 im Wesentlichen in einem dem Strahlengangwechsler 13 entsprechenden festen Punkt. Jeder Strahlengangwechsler 13 bestimmt somit die Wellenoberfläche von Licht, das von dem entsprechenden festen Punkt ausgestrahlt zu werden scheint. Verschiedene Strahlengangwechsler 13 entsprechen verschiedenen festen Punkten. Ein Set von mehreren festen Punkten, die den Strahlengangwechslern 13 entsprechen, bildet ein stereoskopisches Bild I aus, das vom Benutzer in einem Raum (genauer gesagt, in einem Raum oberhalb der Ausstrahlungsoberfläche 11a der Lichtleiterplatte 11) betrachtet werden kann.
2. Beispielhafte Struktur
2 ist eine perspektivische Ansicht der Lichtleiterplatte 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die deren beispielhafte Anwendung zeigt. 3 ist eine Querschnittsansicht der in 2 gezeigten Lichtleiterplatte 11, die einen Querschnitt parallel zu der Einfallsfläche 11c zeigt. In dem Beispiel, gezeigt in 2 und 3 bildet das von der Lichtleiterplatte 11 ausgestrahlte Licht ein stereoskopisches Bild IA (geformtes Bild) aus, das vom Benutzer in einem Raum betrachtet werden kann. Der Einfachheit halber werden sowohl der Abschnitt des stereoskopischen Bildes IA, der von der hinteren Oberfläche 11b nach vorne erscheint, oder das reale Bild, als auch der Abschnitt des stereoskopischen Bildes IA, der von der hinteren Oberfläche 11b nach hinten erscheint, oder das virtuelle Bild, jeweils als ein ausgebildeter Abschnitt oder geformtes Bild bezeichnet. Genauer gesagt, weist die Lichtleiterplatte 11 in den 2 und 3 mehrere Strahlengangwechsler 13 auf der hinteren Oberfläche 11b auf, um das stereoskopische Bild IA anzuzeigen.
Wie in 2 und 3 gezeigt, ist das stereoskopische Bild IA ein streifenförmiges, ebenes Bild. Mit einem ebenen Bild ist hierin ein Bild gemeint, das eine Fläche darstellt und Abbildungspunkte mit einer Dichte von mindestens 30% pro Einheitsfläche in einer Abbildungsebene aufweist. Ein ebenes Bild weist auch den hellsten Punkt mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von mehr als 2 mm auf. Somit kann ein ebenes Bild vollständig solide oder beispielsweise schraffiert sein.
Das stereoskopische Bild IA kann ein ebenes Bild und ein Bild anders als ein ebenes Bild, oder z. B. ein Linienbild, aufweisen. Ein Linienbild weist hierin den hellsten Punkt mit einer FWHM von weniger als oder gleich 2 mm auf. Das hierin beschriebene stereoskopische Bild IA kann ein ebenes Bild, einschließlich eines ebenen Bildes und eines Bildes anders als ein ebenes Bild, sein.
Wie in 3 gezeigt, ist das stereoskopische Bild IA ein Bild einer kontinuierlichen Fläche einschließlich eines nahen Abbildungsabschnitts IA1 und eines entfernten Abbildungsabschnitts IA2. Der nahe Abbildungsabschnitt IA1 hat Abbildungspositionen, die sich innerhalb eines vorbestimmten Abstands d von der hinteren Oberfläche 11b der Lichtleiterplatte 11 befinden. Der entfernte Abbildungsabschnitt IA2 weist Abbildungspositionen auf, die weiter als der vorbestimmte Abstand d von der hinteren Oberfläche 11b entfernt sind. Der vorbestimmte Abstand d wird später beschrieben.
Wie in 3 gezeigt, weist das stereoskopische Bild IA die zwei Enden auf, die in dem nahen Abbildungsabschnitt IA1 enthalten sind, in einem Querschnitt senkrecht zur hinteren Oberfläche 11b und der optischen Achse der Lichtquelle 12. Ein Bild, das mit der Lichtleiterplatte 11 ausgebildet wird, weist Kontrastverschlechterung und Unschärfe auf, die an weiter von der Rückfläche 11b entfernten Abbildungspositionen stärker bemerkbar sind. Mit anderen Worten, der nahe Abbildungsabschnitt IA1 weist eine weniger bemerkbare Kontrastverschlechterung und Unschärfe auf als der ferne Abbildungsabschnitt IA2. Ein Bild, das mit der Lichtleiterplatte 11 ausgebildet wird, weist eine Kontrastverschlechterung und Unschärfe auf, die vorzugsweise an den Enden in einem Querschnitt parallel zur Einfallsfläche 11c bemerkbar sind. Das stereoskopische Bild IA weist zwei Enden auf, die in dem nahen Abbildungsabschnitt IA1 enthalten sind, in einem Querschnitt senkrecht zur hinteren Oberfläche 11b und der optischen Achse der Lichtquelle 12. Somit verursacht die Lichtleiterplatte 11 weniger bemerkbare Kontrastverschlechterung und Unschärfe in dem stereoskopischen Bild IA.
In dieser beispielhaften Struktur ist ein projiziertes Bild des stereoskopischen Bildes IA, unter Betrachtung in einer Richtung senkrecht zur Ausstrahlungsoberfläche 11a, in einer Richtung parallel zur Einfallsfläche 11c länger als in einer Richtung senkrecht zur Einfallsfläche 11c. Ein solches stereoskopisches Bild IA weist eine bemerkbare Kontrastverschlechterung und Unschärfe auf. Ein solches ebenes Bild kann eine weniger bemerkbare Kontrastverschlechterung und Unschärfe aufweisen, mit Abbildungspositionen der zwei Enden, in deren projizierten Bild, in einer Richtung parallel zu der Einfallsfläche 11c innerhalb des vorbestimmten Abstands d von der Ausstrahlungsoberfläche 11a.
3. Betriebsbeispiele
Der vorbestimmte Abstand d wird nun im Detail als ein Betriebsbeispiel der Lichtleiterplatte 11 gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
Der vorbestimmte Abstand d kann 25% oder weniger des Abstands von der hinteren Oberfläche 11b zu der am weitesten entfernten Abbildungsposition des stereoskopischen Bildes IA von der hinteren Oberfläche 11b betragen. Der vorbestimmte Abstand d kann 50% oder weniger des Durchschnitts der Abstände von der hinteren Oberfläche 11b zu den Abbildungspositionen der Bildausbildungsbereiche des stereoskopischen Bildes IA betragen. Der vorbestimmte Abstand d kann in der Lichtausstrahlungsrichtung 12 mm und in einer der Lichtausstrahlungsrichtung entgegengesetzten Richtung 24 mm von der hinteren Oberfläche 11b betragen.
Der vorbestimmte Abstand d kann 20% oder weniger eines Mindestabstands zwischen der Einfallsfläche 11c und dem Strahlengangwechsler 13 betragen. Licht, das auf einen Strahlengangwechsler 13 einfällt, der sich in einem geringeren Abstand von der Einfallsfläche 11c befindet, divergiert mehr. Dies kann Kontrastverschlechterung und Unschärfe verursachen, wenn sich zum Beispiel der Standpunkt ändert. Der vorbestimmte Abstand d kann wie oben beschrieben in Übereinstimmung mit dem Mindestabstand zwischen der Einfallsfläche 11c und den Strahlengangwechslern 13 bestimmt werden, um eine weniger bemerkbare Kontrastverschlechterung und Unschärfe in dem stereoskopischen Bild IA zu verursachen, das mit der Lichtleiterplatte 11 einschließlich der Strahlengangwechsler 13 ausgebildet wird.
Der vorbestimmte Abstand d kann 20% oder weniger einer Längeren einer Maximallänge einer projizierten Bildfläche des stereoskopischen Bildes IA auf der hinteren Oberfläche 11b in einer Richtung senkrecht zu der Einfallsfläche 11c und einer Maximallänge der projizierten Bildfläche in einer Richtung parallel zu der Einfallsfläche 11c betragen.
In den obigen Strukturen wird der vorbestimmte Abstand d, der den Bereich eines Bildes so definiert, dass er dem nahen Abbildungsabschnitt IA1 entspricht, geeignet bestimmt. Bei einem ebenen Bild, bei dem in einem Querschnitt senkrecht zur hinteren Oberfläche 11b und zur optischen Achse der Lichtquelle 12 die zwei Enden in dem nahen Abbildungsabschnitt IA1, der durch den vorbestimmten Abstand d definiert ist, enthalten sind, kann das stereoskopische Bild IA eine weniger bemerkbare Kontrastverschlechterung und Unschärfe aufweisen.
Die Strahlengangwechsler 13 für Abbildungspositionen, die von der hinteren Oberfläche 11b ausgehend in Richtung nach vorne liegen, streuen das reflektierte Licht stärker seitlich als die Strahlengangwechsler 13 für Abbildungspositionen, die von der hinteren Oberfläche 11b ausgehend in Richtung nach hinten. Daher ist es wahrscheinlicher, dass Licht, das von mehreren Strahlengangwechslern 13 reflektiert wird, in dem Bereich in dem stereoskopischen Bild IA, das nach vorne von der hinteren Oberfläche 11b liegt, überlagert erscheint, als in dem Bereich in dem stereoskopischen Bild IA nach hinten von der hinteren Oberfläche 11b. Diese Struktur führt eher zu Unschärfe in dem stereoskopischen Bild IA und Designverschlechterung in dem stereoskopischen Bild IA aufgrund der Unschärfe.
Im obigen Beispiel kann der vorbestimmte Abstand d 12 mm von der hinteren Oberfläche 11b in Lichtausstrahlungsrichtung und 24 mm von der hinteren Oberfläche in eine Richtung entgegensetzt zur Lichtausstrahlungsrichtung betragen. Gleichermaßen kann der vorbestimmte Abstand d in der Lichtausstrahlungsrichtung kürzer sein als der vorbestimmte Abstand d in einer der Lichtausstrahlungsrichtung entgegengesetzten Richtung. Der so bestimmte vorbestimmte Abstand d kann zu einer geringeren Unschärfe in dem stereoskopischen Bild IA, vorzugsweise nach vorne von der hinteren Oberfläche 11b und zu einer geringeren Designverschlechterung in dem stereoskopischen Bild IA, aufgrund der Unschärfe führen.
16 ist eine Abbildung, die ein Verfahren zur Ableitung einer Tiefe D eines Abbildungspunktes P0 in einem stereoskopischen Bild IE beschreibt, das nach hinten von der Lichtleiterplatte 11 ausgebildet wird. Das stereoskopische Bild IE ist im Wesentlichen kubisch. Ein Verfahren zur Ableitung der Tiefe D des Punktes P0 wird nun unter Bezugnahme auf 16 beschrieben.
Um die Tiefe D des Punktes P0 abzuleiten, wird das stereoskopische Bild IE von zwei Standpunkten E1 und E2 aus betrachtet. Die Standpunkte E1 und E2 entsprechen dem linken und dem rechten Auge eines Benutzers, der das stereoskopische Bild IE betrachtet. Der Punkt P0, der auf die Ausstrahlungsoberfläche 11a der Lichtleiterplatte 11 projiziert ist, wird unter Betrachtung vom Standpunkt E1 aus, als Punkt P1 definiert. Der Punkt P0, der auf die Ausstrahlungsoberfläche 11a der Lichtleiterplatte 11 projiziert ist, wird unter Betrachtung vom Standpunkt E2 aus, als Punkt P2 definiert. Wenn der Abstand zwischen dem Punkt P1 und dem Punkt P2 als L1 und der Winkel zwischen den Standpunkten E1 und E2 in Bezug auf den Punkt P0 als Δθ definiert ist, ist die Tiefe D = L1/Δθ.
17 ist eine Abbildung, die ein Verfahren zur Berechnung der Tiefe D durch Bildanalyse beschreibt. 17 zeigt die Lichtleiterplatte 11 und das stereoskopische Bild IE vom Standpunkt E1 aus gesehen mit der Bezugsnummer 171, die Lichtleiterplatte 11 und das stereoskopische Bild IE vom Standpunkt E2 aus gesehen mit der Bezugsnummer 172 und ein Bild mit der Bezugsnummer 173 der Bilder mit den Bezugszeichen 171 und 172 bezeichnet, jeweils überlagert. Ein Verfahren zur Ableitung der Tiefe D wird nun unter Bezugnahme auf 17 beschrieben.
Um die Tiefe D durch Bildanalyse zu berechnen, wird ein Punkt auf der Ausstrahlungsoberfläche 11a als Punkt P3 bestimmt. Der Punkt P3 kann jeder Punkt sein, der in dem stereoskopischen Bild IE, das auf der Ausstrahlungsoberfläche 11a ausgebildet wird, enthalten ist. Der Punkt P3 kann ein auf der Ausstrahlungsoberfläche 11a markierter Punkt sein, ohne in dem stereoskopischen Bild IE enthalten zu sein. Dieser Punkt P3 auf der Ausstrahlungsoberfläche 11a befindet sich von jedem Standpunkt aus an einer konstanten Position.
Bei der Bildanalyse werden die Bilder mit den Bezugszeichen 171 und 172 jeweils so überlagert, um in jedem Bild den selben Punkt P3, bezeichnet mit dem Bezugszeichen 173, aufzuweisen. Der Punkt P3 auf der Ausstrahlungsoberfläche 11a befindet sich von jedem Standpunkt aus an einer konstanten Position. Somit ist der Abstand zwischen dem Punkt P1 und dem Punkt P2 in dem Bild mit der Referenznummer 173 gleich dem Abstand L1 gezeigt in 16. Wie oben beschrieben, kann die Tiefe D somit als Tiefe D = L1/Δθ berechnet werden.
4. Modifikationen
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die oben im Detail beschrieben wurde, ist in allen Belangen lediglich ein Beispiel der vorliegenden Erfindung. Die Ausführungsform kann auf verschiedene Art und Weise modifiziert oder abgeändert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel, kann die Ausführungsform in den nachstehend beschriebenen Formen modifiziert werden. Den entsprechenden Komponenten der obigen Ausführungsform werden hiernach dieselben Bezugspunkt Bezugszeichen zugeordnet, und der Betrieb, der mit dem in der obigen Ausführungsform identisch ist, wird nicht beschrieben. Die beschriebenen Modifikationen können soweit passend kombiniert werden.
4.1
4 ist eine perspektivische Ansicht einer Lichtleiterplatte 11 gemäß einer ersten Modifikation. 5 ist eine Querschnittsansicht der in 4 gezeigten Lichtleiterplatte 11, die einen Querschnitt parallel zu der Einfallsfläche 11c zeigt.
Wie in 4 und 5 gezeigt, bildet die Lichtleiterplatte 11 gemäß der vorliegenden Modifikation das stereoskopische Bild IB (geformtes Bild) aus. Das stereoskopische Bild IB ist ein ebenes Bild, das in einem Querschnitt parallel zur Einfallsfläche 11c ringförmig ist. Das stereoskopische Bild IB kann ein ebenes Bild und ein Bild anders als ein ebenes Bild, oder z. B. ein Linienbild, aufweisen. Das hierin beschriebene stereoskopische Bild IB kann ein ebenes Bild einschließlich eines ebenen Bildes und eines Bildes anders als ein ebenes Bild, sein.
In der vorliegenden Modifikation, wie in 5 gezeigt, ist der Abstand von einer Mitte C der ringförmigen Form des stereoskopischen Bildes IB zu der am weitesten entfernten Abbildungsposition des stereoskopischen Bildes IB, in einer Richtung (Z-Richtung) senkrecht zu der Ausstrahlungsoberfläche 11a, als ein erster Abstand R1 definiert. In diesem Fall kann die hintere Oberfläche 11b an einem Abstand d1 sein, der 20% oder weniger des ersten Abstands R1 von der Mitte C der ringförmigen Form in der Richtung senkrecht zur Ausstrahlungsoberfläche 11a beträgt. Mit anderen Worten: Der Abstand kann d1 < 0,2 x R1 betragen.
Die in 5 gezeigte Lichtleiterplatte 11 ermöglicht einem ebenen Bild, das einen ringförmigen Querschnitt parallel zur Einfallsfläche 11c hat, viele seiner Abschnitte, einschließlich der zwei Enden im Querschnitt, im nahen Abbildungsabschnitt IA1 (siehe 3) zu haben. Diese Struktur weist immer noch eine weniger bemerkbare Kontrastverschlechterung in dem stereoskopischen Bild IB auf.
4.2
6 ist eine perspektivische Ansicht einer Lichtleiterplatte 11 gemäß einer zweiten Modifikation. Wie in 6 gezeigt, bildet die Lichtleiterplatte 11 gemäß der vorliegenden Modifikation ein stereoskopisches Bild IC (geformtes Bild) aus. Das stereoskopische Bild IC weist die Form eines Zylinders mit offenen Enden auf. Das stereoskopische Bild IC kann in seinem hinteren Abschnitt das gleiche ebene Bild wie in seinem vorderen Abschnitt aufweisen. Das ebene Bild im hinteren Abschnitt kann einen niedrigeren Tonwert, als das ebene Bild im vorderen Abschnitt aufweisen. Das stereoskopische Bild IC kann in seinem hinteren Abschnitt ein Linienbild aufweisen, das nur eine Kontur darstellt. Das stereoskopische Bild IC mit dem hinteren Abschnitt dargestellt durch, entweder ein ebenes Bild oder Linienbild, das oben beschrieben wurde, kann mit den beiden Enden in einem Querschnitt senkrecht zur hinteren Oberfläche 11b und der optischen Achse der Lichtquelle 12, die in dem nahen Abbildungsabschnitt IA1 enthalten ist, ausgebildet werden. Diese Struktur weist immer noch eine weniger bemerkbare Kontrastverschlechterung in dem stereoskopischen Bild IC auf.
4.3
7 ist eine Abbildung einer Lichtleiterplatte 11 gemäß einer dritten Modifikation. Wie in 7 gezeigt, bildet die Lichtleiterplatte 11 gemäß der vorliegenden Modifikation das stereoskopisches Bild IB aus. Das stereoskopische Bild IB hat die unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschriebene Form.
In der vorliegenden Modifikation, wie in 7 gezeigt, ist der Abstand von der hinteren Oberfläche 11b zu der am weitesten entfernten Abbildungsposition von der hinteren Oberfläche 11b als ein zweiter Abstand R2 in einem projizierten Bild des stereoskopischen Bildes IB, unter Betrachtung in einer Richtung senkrecht zur Ausstrahlungsoberfläche, definiert. Der Abstand d2 von der hinteren Oberfläche 11b zu den Abbildungspositionen der zwei Enden des projizierten Bildes in X-Richtung (Richtung parallel zur Einfallsfläche 11c) kann 30 % oder weniger des zweiten Abstands R2 betragen. Mit anderen Worten: Der Abstand kann d2 < 0,3 x R2 betragen.
Die in 7 gezeigte Lichtleiterplatte 11 ermöglicht einem ebenen Bild viele seiner Abschnitte, einschließlich der zwei Enden im Querschnitt senkrecht zur hinteren Oberfläche 11b und der optischen Achse der Lichtquelle 12, im nahen Abbildungsabschnitt IA1 (siehe 3) zu haben. Diese Struktur verursacht immer noch eine weniger bemerkbare Kontrastverschlechterung in dem stereoskopischen Bild IB.
4.4
8 ist eine Abbildung einer Lichtleiterplatte 11 gemäß einer vierten Modifikation. 9 ist eine Querschnittsansicht eines in 8 gezeigten stereoskopischen Bildes ID (geformtes Bild), das einen Querschnitt parallel zu einer Einfallsfläche 11c zeigt. Das stereoskopische Bild ID kann ein ebenes Bild und ein Bild anders als ein ebenes Bild, oder z. B. ein Linienbild, aufweisen.
Wie in 8 und 9 gezeigt, bildet die Lichtleiterplatte 11 gemäß der vorliegenden Modifikation das stereoskopische Bild ID aus. Das stereoskopische Bild ID ist ein ebenes Bild mit zwei Enden in X-Richtung in einem Querschnitt, der parallel zur Einfallsfläche 11c nach hinten gebogen ist. Mit anderen Worten: Das stereoskopische Bild ID, gezeigt in den 8 und 9, hat in einem Querschnitt parallel zur Einfallsfläche 11c eine andere Form als die ringförmige Form des in 7 gezeigten stereoskopischen Bildes IB.
Wie in 9 gezeigt, kann in einem projizierten Bild des stereoskopischen Bildes ID, unter Betrachtung in einer Richtung senkrecht zur Ausstrahlungsoberfläche 11a, der Abstand d2 30% oder weniger des zweiten Abstands R2 betragen. Die in 9 gezeigte Lichtleiterplatte 11 verursacht somit immer noch eine weniger bemerkbare Kontrastverschlechterung in dem stereoskopischen Bild ID.
4.5
Eine Anzeigevorrichtung 10A als Modifikation der Anzeigevorrichtung 10 wird nun beschrieben.
10 ist eine perspektivische Ansicht der Anzeigevorrichtung 10A. Wie in 10 gezeigt, weist die Anzeigevorrichtung 10A die Lichtquelle 12 und eine Lichtleiterplatte 15 auf. Die Lichtleiterplatte 15 ist eine Modifikation der Lichtleiterplatte 11, die oben beschrieben wurde.
11 ist eine Querschnittsansicht der Lichtleiterplatte 15, die die Struktur der jeweiligen, in der Lichtleiterplatte 15 enthaltenen, Strahlengangwechsler 16 zeigt.
12 ist eine Draufsicht auf die Lichtleiterplattenvorrichtung 15, die deren Struktur zeigt. 13 ist eine perspektivische Ansicht eines der Strahlengangwechsler 16, die in der Lichtleiterplattenvorrichtung 15 enthalten sind.
Die Lichtleiterplatte 15 leitet Licht (einfallendes Licht), empfangen von der Lichtquelle 12. Die Lichtleiterplatte 15 ist aus einem transparenten Harzmaterial mit einem relativ hohen Brechungsindex ausgebildet. Das Material für die Lichtleiterplatte 15 kann ein Polycarbonatharz oder ein Polymethylmethacrylatharz sein. In der vorliegenden Modifikation ist die Lichtleiterplatte 15 aus einem Polymethylmethacrylatharz ausgebildet. Wie 11 gezeigt, weist die Lichtleiterplatte 15 eine Ausstrahlungsoberfläche 15a, hintere Oberfläche 15b und eine Einfallsfläche 15c auf.
Die Ausstrahlungsoberfläche 15a ermöglicht es Licht, das innerhalb der Lichtleiterplatte 15 geleitet und durch die Strahlengangwechsler 16 (später beschrieben) umgeleitet wird, ausgestrahlt zu werden. Die Ausstrahlungsoberfläche 15a ist die vordere Oberfläche der Lichtleiterplatte 15. Die hintere Oberfläche 15b ist parallel zur Ausstrahlungsoberfläche 15a und weist die Strahlengangwechsler 16 (später beschrieben), die auf der Fläche angeordnet sind, auf. Die Einfallsfläche 15c empfängt Licht, das von der Lichtquelle 12 ausgestrahlt wurde, um dem Licht zu ermöglichen in die Lichtleiterplatte 15 einzutreten.
Das von der Lichtquelle 12 ausgestrahlte Licht tritt in die Lichtleiterplatte 15 durch die Einfallsfläche 15c ein und wird dann durch die Ausstrahlungsoberfläche 15a oder die hintere Oberfläche 15b total intern reflektiert und innerhalb der Lichtleiterplatte 15 geleitet.
Wie in 11 gezeigt, sind die Strahlengangwechsler 16 auf der hinteren Oberfläche 15b und innerhalb der Lichtleiterplatte 15 angeordnet. Die Strahlengangwechsler 16 leiten das innerhalb der Lichtleiterplatte 15 geleitete Licht um, so dass es durch die Ausstrahlungsoberfläche 15a ausgestrahlt wird. Die mehreren Strahlengangwechsler 16 sind auf der hinteren Oberfläche 15b der Lichtleiterplatte 15 angeordnet.
Wie in 12 gezeigt, sind die Strahlengangwechsler 16 parallel zur Einfallsfläche 15c angeordnet. Wie in 13 gezeigt, ist jeder Strahlengangwechsler 16 eine dreieckige Pyramide und hat eine reflektierende Oberfläche 16a, die einfallendes Licht reflektiert (total intern reflektiert). Der Strahlengangwechsler 16 kann beispielsweise eine Aussparung auf der hinteren Oberfläche 15b der Lichtleiterplatte 15 sein. Der Strahlengangwechsler 16 muss nicht unbedingt eine dreieckige Pyramide sein. Wie in 12 gezeigt, weist die Lichtleiterplatte 15 mehrere Strahlengangwechslersets 17a, 17b, 17c, ..., jeweils mehrere Strahlengangwechsler 16 auf der hinteren Oberfläche 15b aufweisend, auf.
14 ist eine perspektivische Ansicht der Strahlengangwechsler 16, die deren Anordnung zeigt. Wie in 14 gezeigt, weisen die Strahlengangwechslersets 17a, 17b, 17c, ... jeweils mehrere Strahlengangwechsler 16, die auf der hinteren Oberfläche 15b der Lichtleiterplatte 15 angeordnet sind, auf, wobei die reflektierenden Oberflächen 16a unterschiedliche Winkel mit der Richtung des einfallenden Lichts ausbilden. Diese Anordnung ermöglicht es den Strahlengangwechslersets 17a, 17b, 17c, ... einfallendes Licht so umzulenken, dass es in verschiedene Richtungen durch die Ausstrahlungsoberfläche 15a ausgestrahlt wird.
Die Lichtleiterplatte 15, die ein stereoskopisches Bild I ausbildet, wird nun unter Bezugnahme auf 15 beschrieben. In diesem Beispiel wird das von den Strahlengangwechslern 16 umgelenkte Licht verwendet, um das stereoskopische Bild I als ebenes Bild auf einer stereoskopischen Abbildungsebene P senkrecht zur Ausstrahlungsoberfläche 15a der Lichtleiterplatte 15 auszubilden.
15 ist eine perspektivische Ansicht der Lichtleiterplatte 15, die das Ausbilden des stereoskopischen Bildes I beschreibt. In diesem Beispiel ist das stereoskopische Bild I, das auf der stereoskopischen Abbildungsebene P ausgebildet wird, ein Zeichen eines Rings mit einer diagonalen Linie darin.
In der Lichtleiterplatte 15 schneidet beispielsweise das Licht, das von jedem Strahlengangwechsler 16 im Strahlengangwechslerset 17a umgelenkt wird, die stereoskopische Abbildungsebene P an einer Linie La1 und einer Linie La2, wie in 15 gezeigt. Die Schnittpunkte mit der stereoskopischen Abbildungsebene P bilden Linienbilder LI als Teil des stereoskopischen Bildes I aus. Die Linienbilder LI sind parallel zur XZ-Ebene. Auf diese Weise bildet Licht von den mehreren Strahlengangwechslern 16, enthalten im Strahlengangwechslerset 17a, die Linienbilder LI der Linie La1 und der Linie La2 aus. Das Licht, das die Bilder der Linie La1 und der Linie La2 ausbildet, kann von mindestens zwei der Strahlengangwechsler 16 des Strahlengangwechslersets 17a bereitgestellt werden.
In ähnlicher Weise schneidet Licht, das vom jeweiligen Strahlengangwechsler 16 im Strahlengangwechslerset 17b umgelenkt wurde, die stereoskopische Abbildungsebene P an einer Linie Lb1, einer Linie Lb2 und einer Linie Lb3. Die Schnittpunkte mit der stereoskopischen Abbildungsebene P bilden Linienbilder LI als Teil des stereoskopischen Bildes I aus.
Licht, das vom jeweiligen Strahlengangwechsler 16 im Strahlengangwechslerset 17c umgelenkt wurde, schneidet die stereoskopische Abbildungsebene P an einer Linie Lc1 und einer Linie Lc2. Die Schnittpunkte mit der stereoskopischen Abbildungsebene P bilden Linienbilder LI als Teil des stereoskopischen Bildes I aus.
Die Strahlengangwechslersets 17a, 17b, 17c, ... bilden Linienbilder LI an verschiedenen Positionen in Z-Richtung aus. Die Strahlengangwechslersets 17a, 17b, 17c, ... in der Lichtleiterplatte 15 können in kleineren Intervallen angeordnet werden, um die Linienbilder LI in kleineren Intervallen in Z-Richtung auszubilden. Auf diese Weise kombiniert die Lichtleiterplatte 15 die mehreren Linienbilder LI, die durch das von den Strahlengangwechslern 16 in den Strahlengangwechslersets 17a, 17b, 17c, ... umgelenkte Licht, ausgebildet werden, um das stereoskopische Bild I, das ein im Wesentlichen ebenes Bild auf der stereoskopischen Abbildungsebene P ist, auszubilden.
Die stereoskopische Abbildungsebene P kann senkrecht zur X-, Y- oder Z-Achse sein. Die stereoskopische Abbildungsebene P muss nicht senkrecht zur X-, Y- oder Z-Achse sein. Die stereoskopische Abbildungsebene P muss nicht flach sein und kann gekrümmt sein. So kann die Lichtleiterplatte 15, unter Verwendung der Strahlengangwechsler 16, ein stereoskopisches Bild I auf einer beliebigen (ebenen oder gekrümmten) Ebene im Raum ausbilden. Mehrere ebene Bilder können zu einem dreidimensionalen Bild kombiniert werden.
Die hier offengelegten Ausführungsformen sind nicht als einschränkend auszulegen, sondern können im Rahmen des Geistes und des Umfangs der beanspruchten Erfindung geändert werden. Die in verschiedenen Ausführungsformen offenbarten technischen Merkmale können im Rahmen der technischen Möglichkeiten der Erfindung in anderen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2021040942 [0001]

Claims

Eine Lichtleiterplattenvorrichtung, umfassend: eine Einfallsfläche, die eingerichtet ist, um Licht von einer Lichtquelle zu empfangen; und einen Strahlengangwechsler an einer vorbestimmten Position auf einer hinteren Oberfläche, die senkrecht zur Einfallsfläche ist, wobei der Strahlengangwechsler eingerichtet ist, Licht, das einfallend durch die Einfallsfläche ist und geleitet wird, derart zu reflektieren, dass es durch eine Ausstrahlungsoberfläche, die parallel zur hinteren Oberfläche ist, ausgestrahlt wird, wobei das Licht, das durch die Ausstrahlungsoberfläche ausgestrahlt wird, ein geformtes Bild ausbildet, das ein ebenes Bild beinhaltet, das eine Fläche darstellt, und das ebene Bild ein Bild mit einer kontinuierlichen Fläche aufweist, das einen nahen Abbildungsabschnitt an einer Abbildungsposition innerhalb eines vorbestimmten Abstands von der hinteren Oberfläche und einen entfernten Abbildungsabschnitt an einer Abbildungsposition weiter entfernt als der vorbestimmte Abstand von der hinteren Oberfläche beinhaltet, und das ebene Bild zwei Enden aufweist, die in dem nahen Abbildungsabschnitt in einem Querschnitt senkrecht zu der hinteren Oberfläche und der optischen Achse der Lichtquelle enthalten sind.
Die Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Abstand 25% oder weniger eines Abstands von der Ausstrahlungsoberfläche zu einer von der hinteren Oberfläche am weitesten entfernten Abbildungsposition des entfernten Abbildungsabschnitts beträgt.
Die Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Abstand 50% oder weniger eines Durchschnitts der Abstände von der hinteren Oberfläche zu den Abbildungspositionen der Bildausbildungsbereiche des ausgebildeten Bildes beträgt.
Die Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Abstand 12 mm von der hinteren Oberfläche in einer Lichtausstrahlungsrichtung und 24 mm von der hinteren Oberfläche in einer der Lichtausstrahlungsrichtung entgegengesetzten Richtung beträgt.
Die Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Abstand 20% oder weniger eines Mindestabstands zwischen der Einfallsfläche und dem Strahlengangwechsler beträgt.
Die Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Abstand 20% oder weniger einer längeren Maximallänge von einer Maximallänge eines projizierten Bildbereichs des ausgebildeten Bildes auf der hinteren Oberfläche in einer Richtung senkrecht zu der Einfallsfläche und einer Maximallänge des projizierten Bildbereichs in einer Richtung parallel zu der Einfallsfläche beträgt.
Die Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das ebene Bild eine ringförmige Form in einem Querschnitt parallel zur Einfallsfläche aufweist, und die hintere Oberfläche in einem Abstand von 20% oder weniger eines ersten Abstands von einer Mitte der ringförmigen Form in einer Richtung senkrecht zur Ausstrahlungsoberfläche angeordnet ist, und der erste Abstand ein Abstand von der Mitte der ringförmigen Form zu einer am weitesten entfernten Abbildungsposition in der Richtung senkrecht zur Ausstrahlungsoberfläche ist.
Die Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei ein projiziertes Bild des ebenen Bildes, unter Betrachtung in einer Richtung senkrecht zur Ausstrahlungsoberfläche, in einer Richtung parallel zur Einfallsfläche länger ist als in einer Richtung senkrecht zur Einfallsfläche, und zwei Enden des projizierten Bildes in der Richtung parallel zur Einfallsfläche Abbildungspositionen in dem vorbestimmten Abstand oder weniger von der Ausstrahlungsoberfläche aufweisen.
Die Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei in einem projizierten Bild des ebenen Bildes, unter Betrachtung in einer Richtung senkrecht zur Ausstrahlungsoberfläche, zwei Enden des projizierten Bildes, in einer Richtung parallel zur Einfallsfläche Abbildungspositionen bei 30% oder weniger eines zweiten Abstands von der hinteren Oberfläche aufweisen, und der zweite Abstand ein Abstand von der hinteren Oberfläche zu einer am weitesten entfernten Abbildungsposition des entfernten Abbildungsabschnitts ist.