DE102022103054A1

DE102022103054A1 - Lichtleitplatte, anzeigevorrichtung, eingabevorrichtung und gerät mit anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE102022103054A1
Application number: DE102022103054.7A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Tanoue
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2021-03-12
Filing date: 2022-02-09
Publication date: 2022-09-15
Also published as: US11525953B2; JP2022140143A; CN115079431A; US20220291441A1

Abstract

Eine Lichtleiterplatte zeigt ein stereoskopisches Bild mit verbesserter Tondarstellung im Raum an. Eine Lichtleiterplatte (10) weist eine Vielzahl von Strahlengangdeflektoren (21) auf, die in einer Matrix angeordnet sind. Jede der Vielzahl von Strahlengangdeflektoren (21) weist eine Vielzahl von Strahlengangdeflektorsets auf. Die Vielzahl von Strahlengangdeflektoren (21) weist eine erste Zelle und eine zweite Zelle auf, die periodisch angeordnet sind. Die erste Zelle weist einen ersten Deflektor auf, der das Licht innerhalb eines ersten Winkelbereichs ablenkt. Die erste Zelle ist frei von einem zweiten Deflektor, der das Licht innerhalb eines zweiten Winkelbereichs ablenkt, der an den ersten Winkelbereich angrenzt. Die zweite Zelle ist frei von dem ersten Deflektor und weist den zweiten Deflektor auf.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2021-040828 , die am 12. März 2021 eingereicht wurde, wobei deren Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich beispielsweise auf eine Lichtleiterplatte zum Anzeigen eines stereoskopischen Bildes.
HINTERGRUND
Eine bekannte Lichtleiterplatte und eine bekannte optische Vorrichtung zur Darstellung eines stereoskopischen Bildes sind zum Beispiel in der Patentliteratur 1 beschrieben.
Eine in der Patentliteratur 1 beschriebene optische Vorrichtung 1A weist eine Lichtleiterplatte 10 und mehrere Strahlengangdeflektoren 20 (1) auf, die in der Lichtleiterplatte 10 enthalten sind. Die Lichtleiterplatte 10 leitet das von der Lichtquelle 2 einfallende Licht, um zu bewirken, dass es durch die Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlt wird. Jeder Strahlengangdeflektor 20 lenkt das geleitete Licht ab, um zu bewirken, dass das Licht ausgestrahlt wird, um ein Bild in einem Raum auszubilden. Der Strahlengangdeflektor 20 weist ein ebenes Bild-Strahlengangdeflektorset 21 und ein Konturbild-Strahlengangdeflektorset 24 auf. Das ebene Bild-Strahlengangdeflektorset 21 lenkt geleitetes Licht ab, das ausgestrahlt werden soll, um ein ebenes Bild FI in einem Raum auszubilden. Das Konturbild-Strahlengangdeflektorset 24 lenkt geleitetes Licht ab, das ausgestrahlt werden soll, um ein Konturbild BI in dem Raum auszubilden.
LISTE ZITIERTER DOKUMENTE
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2018-010223
KURZDARSTELLUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Die bekannte optische Vorrichtung 1A kann, wie im Folgenden beschrieben, verbessert werden.
1 in der Patentliteratur 1 zeigt ein stereoskopisches Bild I, das in einem Raum ausgebildet wird. Das stereoskopische Bild I in der Figur weist drei ebene Bilder FI auf. Um Tonunterschiede zwischen den drei ebenen Bildern FI zu erzeugen, können einige der ebene Bild-Strahlengangdeflektorsets 21 auf der Lichtleiterplatte, die Abschnitten der ebenen Bilder FI entsprechen, nicht verwendet werden (können eliminiert werden). Diese Struktur wird unter Bezugnahme auf 16 und 17 beschrieben.
16 ist ein Diagramm einer bekannten Lichtleiterplatte 100 in der alle Strahlengangdeflektorsets 200 bewirken, dass Licht ausgestrahlt wird. Wie in der Figur gezeigt, bewirken alle Strahlengangdeflektorsets 200, dass Licht ausgestrahlt wird, um ein Bild in der Luft auszubilden. Der Tonwert ist in diesem Zustand 100.
17 ist ein Diagramm der bekannten Lichtleiterplatte 100 mit Strahlengangdeflektorsets 200, die bewirken, dass Licht ausgestrahlt wird und Strahlengangdeflektorsets 200, die nicht bewirken, dass Licht ausgestrahlt wird, die abwechselnd angeordnet sind. Die in 17 gezeigte Struktur ist ausgelegt, um einen Tonwert von 50 zu reproduzieren, was 50% des Tonwerts von 100 entspricht, der mit der in 16 gezeigten Struktur reproduziert wird. Die gestrichelten Linien in der Figur kennzeichnen die eliminierten Strahlendeflektorsets 200 und kennzeichnen schematisch Licht, das nicht ausgestrahlt wird. Bei der in 17 gezeigten Struktur bildet das von ausgewählten Sets der Strahlengangdeflektorsets 200 ausgestrahlte Licht kein Bild in der Luft aus, und deren Lichtpunkte sind feststehend, wenn sie von einem Betrachter in einer beliebigen Richtung betrachtet werden. Ein Bild, das in einem Raum erscheinen soll, erscheint in einem vorstehenden Abstand von 0 oder auf der Lichtleiterplatte 100.
Um Tonunterschiede zwischen den drei in 1 in Patentliteratur 1 gezeigten ebenen Bildern FI zu erzeugen, können die Längen (oder Höhen) der Prismen, wie in 13 in Patentliteratur 1 gezeigt, angepasst werden. Dieses Verfahren wird unter Bezugnahme auf 18 beschrieben.
18 ist eine schematische Draufsicht auf dreieckige Prismen mit unterschiedlichen Längen, die in einem Strahlengangdeflektorset enthalten sind. Wie in der Figur dargestellt, haben die Prismen 1000, 1001 und 1002 jeweils Längen von 4L, 2L und L und jedes eine Breite von W. Das Prisma 1000 reproduziert einen Tonwert von 100. Das Prisma 1001 mit einer Länge von 2L hat eine Helligkeit entsprechend 50% der Helligkeit des Prismas 1000 und reproduziert einen Tonwert von 50. Das Prisma 1002 mit einer Länge von L hat eine Helligkeit entsprechend 25% der Helligkeit des Prismas 1000 und reproduziert einen Tonwert von 25.
Mit deren Fertigungslimits kann ein Prisma in der Regel keine Länge von weniger als 50 µm haben. Wenn 4L = 100 µm, kann ein Prisma in der Regel nicht kürzer als 2L (oder das Prisma 1002) sein. Unter solchen Fertigungslimits erlaubt das Design 4L = 200 µm. Dies vergrößert jedoch die Größe des Strahlengangdeflektorsets, wodurch sich die Auflösung der optischen Vorrichtung verringert. Lediglich die Änderung der Form der Prismen kann den Fertigungslimits und der Auflösungsreduktion begegnen.
Als Antwort auf das obige Problem sind ein oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung auf eine Technik, mit einer Lichtleiterplatte zum Anzeigen eines stereoskopischen Bildes mit verbesserter Tondarstellung in einem Raum, gerichtet.
KURZDARSTELLUNG
Eine Lichtleiterplatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Lichtleiterplatte zur Darstellung eines vorgegebenen Bildes als reales Bild oder als virtuelles Bild in einem Raum. Die Lichtleiterplatte weist eine Vielzahl von Zellen auf, die in einer Matrix angeordnet sind. Jede der Vielzahl von Zellen weist eine Vielzahl von Deflektoren auf, die das auf die Lichtleiterplatte einfallende Licht in eine Vielzahl von Richtungen zur Ausstrahlung ablenken. Die Vielzahl von Zellen weist eine erste Zelle und eine zweite Zelle auf, die periodisch angeordnet sind. Die erste Zelle weist einen ersten Deflektor auf, der das Licht innerhalb eines ersten Winkelbereichs ablenkt, um eine Vielzahl von Punkten, die in einer Halbtonlinie oder einer Halbtonfläche des vorgegebenen Bildes enthalten sind, anzuzeigen. Die erste Zelle ist frei von einem zweiten Deflektor, der das Licht innerhalb eines zweiten Winkelbereichs ablenkt, der an den ersten Winkelbereich angrenzt. Die zweite Zelle ist frei von dem ersten Deflektor und weist den zweiten Deflektor auf.
Die Lichtleiterplatte mit der obigen Struktur gemäß dem obigen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann Bildpunkte in der Luft reduzieren. Die Lichtleiterplatte gemäß dem obigen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann somit in der Luft ein stereoskopisches Bild anzeigen, das stereoskopisch erscheint und eine verbesserte Tondarstellung aufweist.
In der Lichtleiterplatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die erste Zelle einen dritten Deflektor aufweisen, der das Licht innerhalb eines dritten Winkelbereichs ablenkt, der an den zweiten Winkelbereich angrenzt. Die zweite Zelle kann frei von dem dritten Deflektor sein.
In der Lichtleiterplatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können die erste Zelle und die zweite Zelle abwechselnd angeordnet sein.
Die Lichtleiterplatte mit der obigen Struktur gemäß dem obigen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann somit in der Luft ein stereoskopisches Bild anzeigen, das stereoskopisch erscheint und eine verbesserte Tondarstellung aufweist.
In der Lichtleiterplatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann jede, die erste Zelle und die zweite Zelle, frei von einem dritten Deflektor sein, der Licht innerhalb eines dritten Winkelbereichs, der an den zweiten Winkelbereich angrenzt, ablenkt und kann frei von einem vierten Deflektor sein, der Licht innerhalb eines vierten Winkelbereichs ablenkt, der an den dritten Winkelbereich angrenzt. Die Lichtleiterplatte kann ferner eine dritte Zelle mit dem dritten Deflektor aufweisen, die frei von dem ersten Deflektor, dem zweiten Deflektor und dem vierten Deflektor ist, und eine vierte Zelle mit dem vierten Deflektor aufweisen, die frei von dem ersten Deflektor, dem zweiten Deflektor und dem dritten Deflektor ist. Die erste Zelle, die zweite Zelle, die dritte Zelle und die vierte Zelle können periodisch angeordnet sein.
Die Lichtleiterplatte mit der obigen Struktur gemäß dem obigen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann den Tonwert weiter verringern. Die Lichtleiterplatte gemäß dem obigen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann somit in der Luft ein stereoskopisches Bild anzeigen, das stereoskopisch erscheint und eine verbesserte Tondarstellung aufweist.
In der Lichtleiterplatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Vielzahl von Deflektoren mindestens einen Deflektor mit mindestens einer Länge oder einer Höhe aufweisen, der sich in mindestens einer Länge oder einer Höhe von einem anderen der Vielzahl von Deflektoren unterscheidet.
Die Lichtleiterplatte mit der obigen Struktur gemäß dem obigen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann in der Luft stereoskopische Bilder mit mehr Variationen des Tonwerts anzeigen, indem die Form eines oder mehrerer Deflektoren geändert wird.
Eine Anzeigevorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Lichtleiterplatte gemäß einem der obigen Aspekte aufweisen, und eine Lichtquelle, die Licht ausstrahlt, das auf die Lichtleiterplatte fällt.
Eine Eingabevorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die obige Anzeigevorrichtung aufweisen und einen Sensor, der ein Objekt erkennt.
Ein Gerät gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die obige Anzeigevorrichtung aufweisen.
Die Anzeigevorrichtung, die Eingabevorrichtung und das Gerät gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung mit der obigen Struktur können ein stereoskopisches Bild mit verbesserter Tondarstellung in einem Raum anzeigen.
VORTEILHAFTE AUSWIRKUNGEN
Die Lichtleiterplatte gemäß den obigen Aspekten der vorliegenden Erfindung zeigt ein stereoskopisches Bild mit verbesserter Tondarstellung in einem Raum an.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer optischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine Querschnittsansicht der optischen Vorrichtung gemäß der Ausführungsform.
3 ist eine Draufsicht auf die optische Vorrichtung gemäß der Ausführungsform, die einen Abschnitt zum Ausbilden eines stereoskopischen Bildes zeigt.
4 ist eine Vorderansicht eines beispielhaften stereoskopischen Bildes, das von der optischen Vorrichtung ausgebildet wird, gemäß der Ausführungsform.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Prismas, das in einer Lichtleiterplatte in der optischen Vorrichtung enthalten ist, gemäß der Ausführungsform.
6 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Verwendung und eine beispielhafte Anordnung von Strahlengangdeflektorsets zeigt.
7 ist ein Diagramm, das das von mehreren Strahlengangdeflektoren ausgestrahlte Licht beschreibt, das ein Bild in der Luft ausbildet.
8 ist ein Diagramm eines Hauptbestandteils von 7.
9 ist ein Diagramm, das die Lichtausstrahlung auf der Lichtleiterplatte veranschaulicht.
10 zeigt ein beispielhaftes stereoskopisches Bild mit verbesserter Tondarstellung, das von der Lichtleiterplatte in einem Raum angezeigt wird.
11 ist ein Diagramm, das die Lichtausstrahlung auf der Lichtleiterplatte für einen Tonwert von 100 veranschaulicht.
12 ist ein Diagramm, das die Lichtausstrahlung auf der Lichtleiterplatte für einen Tonwert von 50 veranschaulicht.
13 ist ein Diagramm, das die Lichtausstrahlung auf der Lichtleiterplatte für einen Tonwert von 50 veranschaulicht.
14 ist ein Diagramm, das die Lichtausstrahlung auf der Lichtleiterplatte für einen Tonwert von 25 veranschaulicht.
15 ist ein Diagramm, das die Lichtausstrahlung auf der Lichtleiterplatte für einen Tonwert von 25 veranschaulicht.
16 ist ein Diagramm einer bekannten Lichtleiterplatte, in dem beschrieben ist, dass alle Strahlengangdeflektorsets bewirken, dass Licht ausgestrahlt wird.
17 ist ein Diagramm der bekannten Lichtleiterplatte mit Strahlengangdeflektorsets, die bewirken, dass Licht ausgestrahlt wird und Strahlengangdeflektorsets, die nicht bewirken, dass Licht ausgestrahlt wird, die abwechselnd angeordnet sind.
18 ist eine schematische Draufsicht auf dreieckige Prismen mit unterschiedlichen Längen, die in einem Strahlengangdeflektorset enthalten sind.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung (im Folgenden die vorliegende Ausführungsform) werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben unter Bezugnahme auf beispielsweise 1.
Struktur der optischen Vorrichtung
1 ist eine perspektivische Ansicht einer optischen Vorrichtung 1A. 2 ist eine Querschnittsansicht der optischen Vorrichtung 1A. Die Struktur der optischen Vorrichtung 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun beschrieben unter Bezugnahme auf 1 und 2.
Wie in 1 gezeigt, weist die optische Vorrichtung 1A eine Lichtquelle 2, eine Lichtleiterplatte 10, die einfallendes Licht von der Lichtquelle 2 so leitet, dass es durch eine Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlt wird, und mehrere Strahlengangdeflektoren 21 (mehrere Zellen), die auf der Lichtleiterplatte 10 angeordnet sind, auf. Die mehreren Strahlengangdeflektoren 21 weisen mehrere Strahlengangdeflektorsets 21a, 21b, 21c, ... (mehrere Deflektoren) auf, um geleitetes Licht abzulenken, das ausgestrahlt wird, um ein stereoskopisches Bild I in einem Raum auszubilden.
Die Lichtquelle 2 weist mehrere Leuchtdioden (LEDs) 2a auf. Licht, das von den LEDs 2a ausgestrahlt wird, wird durch eine Einstellvorrichtung des einfallenden Lichts 3 eingestellt und tritt dann in die Lichtleiterplatte 10 durch eine Einfallsfläche 11 ein. Obwohl die Lichtquelle 2 in der vorliegenden Ausführungsform mehrere LEDs aufweist, kann die Lichtquelle 2 auch eine einzige LED aufweisen.
Die Einstellvorrichtung des einfallenden Lichts 3 weist mehrere Linsen 3a auf, die eins-zu-eins mit den LEDs 2a korrespondieren. Jede Linse 3a verringert, vergrößert oder erhält die Divergenz des Lichts in einer xy-Ebene (später beschrieben) in einer Richtung entlang der optischen Achse des von der entsprechenden LED 2a ausgestrahlten Lichts aufrecht. Die Linsen 3a bewirken somit, dass das von den LEDs 2a ausgestrahlte Licht näher parallelem Lichts ist oder das Licht über die gesamte Fläche innerhalb der Lichtleiterplatte 10 geleitet wird. Der Divergenzwinkel des von der Lichtleiterplatte 10 geleiteten Lichts kann 5° oder weniger, beziehungsweise weniger als 1°, betragen. Als weitere Komponente zur Verringerung des Divergenzwinkels des Lichts in der xy-Ebene innerhalb der Lichtleiterplatte 10 kann die Einstellvorrichtung des einfallenden Lichts 3 beispielsweise eine Maske mit Öffnungen enthalten, wobei jede eine geringere Breite als eine vorgegebene Breite in x-Richtung aufweist.
In der vorliegenden Ausführungsform hat das von den LEDs 2a ausgestrahlte Licht eine optische Achse, die sich in einem Winkel θ in Bezug auf die Ausstrahlungsoberfläche 12 erstreckt, wie in 2 gezeigt. Beispielsweise betragen der Winkel θ oder ein enger Winkel, die durch die optische Achse des von den LEDs 2a ausgestrahlten Lichts und die Ausstrahlungsoberfläche 12 gebildet werden, etwa 20°. Somit wird, wenn das auf die Lichtleiterplatte 10 einfallende Licht nahezu paralleles Licht ist, mehr Licht innerhalb der Lichtleiterplatte 10 geleitet, während es wiederholt von der Ausstrahlungsoberfläche 12 und einer Rückfläche 13 reflektiert wird, als bei einfallendem Licht mit einer optischen Achse, die sich parallel zur y-Achse erstreckt. Dadurch kann mehr Licht in die Strahlengangdeflektoren 20 eintreten, als bei einfallendem Licht mit einer optischen Achse, die sich parallel zur y-Achse erstreckt.
Die Lichtleiterplatte 10 ist aus einem transparenten Harzmaterial gebildet, welches einen relativ hohen Brechungsindex aufweist. Das Material für die Lichtleiterplatte 10 kann ein Polycarbonatharz (PC), ein Polymethylmethacrylatharz (PMMA) oder Glas sein.
Die Lichtleiterplatte 10 hat die Einfallsfläche 11, die das Licht von der Lichtquelle 2 empfängt, die Ausstrahlungsoberfläche 12, die eine vordere Fläche der Lichtleiterplatte 10 ist, durch die das Licht ausgestrahlt wird, und die hintere Fläche 13 mit den Strahlengangdeflektoren 21.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Licht durch die Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 ausgestrahlt. Das ausgestrahlte Licht bildet ein stereoskopisches Bild I in einem Raum. Das stereoskopische Bild I erscheint einem Betrachter stereoskopisch. Mit dem stereoskopischen Bild I ist ein Bild gemeint, das an einer zur Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 verschiedenen Position stereoskopisch erscheint. Das stereoskopische Bild I kann z. B. ein zweidimensionales Bild sein, das an einer von der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 entfernten Position erscheint. Genauer, kann das stereoskopische Bild I ein Bild sein, das stereoskopisch erscheint, oder ein Bild mit einer zweidimensionalen Form, das an einer zur optischen Vorrichtung 1A verschiedenen Position erscheint. Obwohl das stereoskopische Bild I in der vorliegenden Ausführungsform ein reales Bild ist, das in positiver z-Richtung in Bezug auf die Ausstrahlungsoberfläche 12 liegt, kann das stereoskopische Bild I ein virtuelles Bild sein, das in negativer z-Richtung in Bezug auf die Ausstrahlungsoberfläche 12 liegt.
In der vorliegenden Ausführungsform kann ein orthogonales Koordinatensystem mit x-Achse, y-Achse und z-Achse, verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die z-Richtung als eine Richtung senkrecht zur Ausstrahlungsoberfläche 12 definiert, und die positive z-Richtung ist als eine Richtung von der Rückfläche 13 zur Ausstrahlungsoberfläche 12 definiert. Die y-Richtung ist definiert als eine Richtung senkrecht zur Einfallsfläche 11, und die positive y-Richtung ist definiert als eine Richtung, in der sich das Licht innerhalb der Lichtleiterplatte 10 bewegt. Die x-Achse ist definiert als eine Richtung senkrecht zur y-Achse und zur z-Achse, und die positive x-Richtung ist definiert als eine Richtung von der linken Seite zur rechten Seite in 1. Eine zu einer xy-Ebene parallele Ebene kann als xy-Ebene, eine zu einer yz-Ebene parallele Ebene kann als yz-Ebene und eine zu einer xz-Ebene parallele Ebene kann als xz-Ebene bezeichnet werden.
Die Lichtleiterplatte 10 weist auf der Rückseite 13 die mehreren Strahlengangdeflektoren 21 auf, die das in der Lichtleiterplatte 10 geleitete Licht ablenken, das ausgestrahlt wird, um ein stereoskopisches Bild I als ein Bild im Raum auszubilden. Die mehreren Strahlengangdeflektoren 21 sind zweidimensional an verschiedenen Positionen angeordnet, zum Beispiel in einer Matrix in der xy-Ebene. Die Strahlengangdeflektoren 21 können zum Beispiel Prismen sein.
In 2 tritt das von der Lichtquelle 2 ausgestrahlte Licht durch die Einfallsfläche 11 in die Lichtleiterplatte 10 ein, nachdem es die Einstellvorrichtung des einfallenden Lichts 3 passiert hat. Das Licht, das in die Lichtleiterplatte 10 eingetreten ist, wird geleitet, wobei es zwischen der Ausstrahlungsoberfläche 12 und der Rückfläche 13 vollständig intern reflektiert wird. Die Strahlengangdeflektoren 21 unterbrechen dann die Bedingungen der vollständigen internen Reflektion, um das Licht in bestimmte Richtungen abzulenken. Das Licht wird dann durch die Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlt.
Die Struktur und die Funktion der Strahlengangdeflektoren 21 werden nun beschrieben.
Die Struktur der optischen Vorrichtung 1A zum Ausbilden eines stereoskopischen Bilds I wird nun beschrieben unter Bezugnahme auf 1, 3 und 4. 3 ist eine Draufsicht auf die optische Vorrichtung 1A, die einen Abschnitt zum Ausbilden eines stereoskopischen Bildes I zeigt. 4 ist eine Vorderansicht eines beispielhaften stereoskopischen Bildes I, das durch die optische Vorrichtung 1A ausgebildet wurde.
Wie in 1 gezeigt, bildet zum Beispiel die optische Vorrichtung 1A als stereoskopisches Bild I ein Bild eines Rings mit einer diagonalen Linie im Inneren aus, das ein ebenes Bild FI auf einer stereoskopischen Abbildungsebene parallel zur xz-Ebene ist (4).
In der optischen Vorrichtung 1A kann das sich in der Lichtleiterplatte 10 ausbreitende Licht eine große Divergenz in der yz-Ebene aufweisen. Somit verringert die Einstellvorrichtung des einfallenden Lichts 3 nicht den Divergenzwinkel des Lichts der Lichtquelle 2 in der yz-Ebene. Mit anderen Worten: Der Divergenzwinkel des Lichts von der Lichtquelle 2 in der yz-Ebene wird durch die Einstellvorrichtung des einfallenden Lichts 3 nicht wesentlich beeinflusst.
Die Linsen 3a in der Einstellvorrichtung des einfallenden Lichts 3 können beispielsweise konvexe Zylinderlinsen sein, die in der xy-Ebene eine Krümmung und in der yz-Ebene im Wesentlichen keine Krümmung aufweisen. Die Zylinderlinsen sind beispielsweise bikonvex.
Die Lichtleiterplatte 10 weist auf der Rückfläche 13 die mehreren Strahlengangdeflektorsets 21a, 21b, 21c, ... auf, die als die Strahlengangdeflektoren 21 fungieren. Jedes der Strahlengangdeflektorsets 21a, 21b, 21c, ... weist mehrere Prismen auf, die parallel zur x-Achse angeordnet sind. Das Strahlengangdeflektorset 21a weist beispielsweise mehrere Prismen P21a auf. In ähnlicher Weise weist das Strahlengangdeflektorset 21b mehrere Prismen P21b auf. Das Strahlengangdeflektorset 21c weist mehrere Prismen P21c auf.
Zum Beispiel lenken die Prismen P21a das einfallende Licht so ab, dass es sich in einer Richtung parallel zur xy-Ebene ausbreitet. Das Licht wird dann durch die Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlt. Die durch die Prismen P21a und die Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlten Lichtstrahlen schneiden die stereoskopische Abbildungsebene im Wesentlichen auf Linien. Wie in 1 und 3 gezeigt, bewirkt jedes Prisma P21a, dass zwei Lichtstrahlen durch die Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlt werden. Die beiden ausgestrahlten Lichtstrahlen schneiden die stereoskopische Abbildungsebene in einer Linie 31_a1 und einer Linie 31_a2. Wie in 1 gezeigt, bewirkt jedes Prisma P21a, das im Strahlengangdeflektorset 21a enthalten ist, dass Lichtstrahlen durch die Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlt werden. Die Lichtstrahlen schneiden die stereoskopische Abbildungsebene in der Linie 31_a1 und der Linie 31_a2. Die Linie 31_a1 und die Linie 31_a2 liegen in einer Ebene, die im Wesentlichen parallel zur xy-Ebene ist, um einen Abschnitt des stereoskopischen Bildes I auszubilden. Auf diese Weise bildet das Licht aus den Prismen P21a im Strahlengangdeflektorset 21a Linienbilder LI entsprechend der Linie 31_a1 und der Linie 31_a2 aus. Das Licht, das die Bilder der Linie 31_a1 und der Linie 31_a2 bildet, kann durch mindestens zwei der Prismen P21a im Strahlengangdeflektorset 21a vorgesehen sein, die an unterschiedlichen Positionen in x-Richtung angeordnet sind.
Jedes Prisma P21a im Strahlengangdeflektorset 21a bewirkt, dass sich einfallendes Licht in x-Richtung in einer Ebene parallel zur Ausstrahlungsoberfläche 12 ausbreitet, um zu bewirken, dass das Licht eine Intensitätsverteilung hat, die den Bildern der Linie 31_a1 und der Linie 31_a2 entspricht. Das Prisma P21a bewirkt dann, dass das Licht durch die Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlt wird. Das Licht aus den Prismen P21a im Strahlengangdeflektorset 21a, angeordnet in x-Richtung, bildet somit die Bilder der Linie 31_a1 und der Linie 31_a2 aus.
Ähnlich wie in 1 gezeigt, lenkt jedes Prisma P21b im Strahlengangdeflektorset 21b das einfallende Licht so ab, dass es sich in einer Richtung parallel zur xy-Ebene ausbreitet. Das Prisma P21b bewirkt dann, dass drei Lichtstrahlen durch die Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlt werden. Die drei Lichtstrahlen, die durch die Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlt werden, schneiden die stereoskopische Abbildungsebene an einer Linie 31_b1, einer Linie 31_b2 und einer Linie 31_b3. Jedes Prisma P21b, das im Strahlengangdeflektorset 21b enthalten ist, bewirkt, dass Lichtstrahlen durch die Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlt werden. Die Lichtstrahlen schneiden die stereoskopische Abbildungsebene in den Linien 31_b1, 31_b2 und 31_b3. Auf diese Weise lenkt jedes Prisma P21b im Strahlengangdeflektorset 21b das einfallende Licht so ab, dass es sich in x-Richtung in einer Ebene parallel zur Ausstrahlungsoberfläche 12 ausbreitet und eine Intensitätsverteilung aufweist, die den Bildern der Linien 31_b1, 31_b2 und 31 _b3 entspricht. Das Prisma P21b bewirkt dann, dass das Licht durch die Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlt wird. Das Licht aus den Prismen P21b im Strahlengangdeflektorsets 21b, angeordnet in x-Richtung, bildet somit die Bilder der Linie 31_b1, 31_b2 und 31 _b3 aus. Die Linien 31_b1, 31_b2 und 31_b3 liegen in einer zur xy-Ebene im Wesentlichen parallelen Ebene, um einen Teil des stereoskopischen Bildes I auszubilden.
Die Abbildungspositionen der Linien 31_b1, 31_b2, und 31_b3 und die Abbildungspositionen der Linien 31_a1 und 31_a2 sind in z-Richtung in der stereoskopischen Abbildungsebene voneinander verschieden.
Ähnlich wie in 1 gezeigt, lenkt jedes Prisma P21c im Strahlengangdeflektorset 21c das einfallende Licht so ab, dass es sich in einer Richtung parallel zur xy-Ebene ausbreitet. Das Prisma P21c bewirkt dann, dass zwei Lichtstrahlen durch die Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlt werden. Die zwei Lichtstrahlen, die durch die Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlt werden, schneiden die stereoskopische Abbildungsebene an einer Linie 31_c1 und einer Linie 31_c2. Jedes Prisma P21c, das im Strahlengangdeflektorset 21c enthalten ist, bewirkt, dass Lichtstrahlen durch die Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlt werden. Die Lichtstrahlen schneiden die stereoskopische Abbildungsebene an den Linien 31_c1 und 31_c2. Auf diese Weise lenkt jedes Prisma P21c im Strahlengangdeflektorset 21c das einfallende Licht so ab, dass es sich in x-Richtung in einer Ebene parallel zur Ausstrahlungsoberfläche 12 ausbreitet, um zu bewirken, dass das Licht eine Intensitätsverteilung aufweist, die den Bildern der Linien 31_c1 and 31_c2 entspricht. Das Prisma P21c bewirkt dann, dass das Licht durch die Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlt wird. Das Licht aus den Prismen P21c im Strahlengangdeflektorset 21c, angeordnet in x-Richtung, bildet somit die Bilder der Linie 31_c1 und 31_c2 aus. Die Linien 31_c1 und 31_c2 liegen in einer zur xy-Ebene im Wesentlichen parallelen Ebene und bilden einen Teil des stereoskopischen Bildes I aus.
Die Abbildungspositionen der Linien 31_c1 und 31_c2, die Abbildungspositionen der Linien 31_b1, 31_b2, und 31_b3, und die Abbildungspositionen der Linien 31_a1 und 31_a2 sind in z-Richtung in der stereoskopischen Abbildungsebene voneinander verschieden.
In 1 werden, wie oben beschrieben, die Linien 31_c1 und 31_c2, die Linien 31_b1, 31_b2 und 31_b3, sowie die Linien 31_a1 und 31_a2 an jeweils voneinander verschiedenen Positionen in z-Richtung in der stereoskopischen Abbildungsebene abgebildet und sind somit als voneinander getrennt zu betrachten. In der tatsächlichen Verwendung sind die Strahlengangdeflektorsets 21a, 21b und 21c erste Strahlengangdeflektorsets mit einer größeren Anzahl von Strahlengangdeflektorsets 21a, 21b, 21c, ... um zu ermöglichen, dass die Strahlengangdeflektorsets 21a, 21b und 21c in kürzeren Abständen in y-Richtung angeordnet sind. In einer anderen Ausführungsform, wenn die Strahlengangdeflektorsets 21a, 21b und 21c in größeren Abständen angeordnet sind, können die optischen Ablenkwinkel der Prismen P21a, P21b und P21c eingestellt werden, um zu bewirken, dass die Linien 31_a1 und 31_a2, die Linien 31_b1, 31_b2, und 31_b3, sowie die Linien 31_c1 und 31_c2 an Positionen abgebildet werden, die in z-Richtung näher zueinander liegen. Das ebene Bild FI, als Bild eines Rings mit einer diagonalen Linie im Inneren, als das stereoskopische Bild I kann somit betrachtet werden, wie in 4 gezeigt.
Auf diese Weise erhält die optische Vorrichtung 1A Lichtstrahlen von den Prismen P21a, P21b, P21c, ... in den zweidimensional angeordneten Strahlengangdeflektorsets 21a, 21b, 21c, ..., um zu bewirken, dass die Lichtstrahlen, das ebene Bild FI in einem Raum ausbilden, in dem sich ein Betrachter befindet. Der Betrachter kann somit das stereoskopische Bild I mit dem ebenen Bild FI, von jeder beliebigen Position aus in einem breiten Bereich betrachten, der sich in y-Richtung erstreckt.
Form des Strahlengangdeflektorsets
Die Form der Prismen P21a, P21b und P21c, ... in den Strahlengangdeflektorsets 21a, 21b, 21c, ... zum Ausbilden des ebenen Bildes FI wird nun unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Prismas P21a, das in der Lichtleiterplatte 10 in der optischen Vorrichtung 1A enthalten ist.
Wie in der Figur gezeigt, ist das Prisma P21a in dem Strahlengangdeflektorset 21a zum Beispiel, im Wesentlichen wie ein Ausschnitt aus einem Ring mit trapezförmigem Querschnitt geformt. Das Prisma P21a hat reflektierende Flächen f1, f2, f3, f4 und f5. Die reflektierenden Flächen f1, f2, f3, f4 und f5 sind beispielhafte optische Flächen als Ablenkungsoberflächen, die Licht ablenken. Die reflektierenden Flächen f1, f2, f3, f4 und f5 sind gekrümmte Flächen, die in unterschiedliche Richtungen weisen. Wie oben beschrieben, haben die LEDs 2a jeweils eine optische Achse, die in einem Winkel θ zur Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 in der yz-Ebene geneigt ist. Somit wird, wenn das auf die Lichtleiterplatte 10 einfallende Licht nahezu paralleles Licht ist, mehr Licht innerhalb der Lichtleiterplatte 10 geleitet, während es wiederholt von der Ausstrahlungsoberfläche 12 und der Rückfläche 13 reflektiert wird, als bei einfallendem Licht mit einer optischen Achse, die sich parallel zur y-Achse erstreckt. Dies erlaubt, dass mehr Licht auf die reflektierenden Flächen f1, f2, f3, f4 und f5 einfällt, als bei einfallendem Licht mit einer optischen Achse, die sich parallel zur y-Achse erstreckt.
Die reflektierende Fläche f1 ist eine aufsteigende Schräge, die in einem Bogen parallel zu dem in der Lichtleiterplatte 10 geleiteten Licht L1 gekrümmt ist. Die reflektierende Fläche f1 empfängt das einfallende Licht L1 in einem anderen Winkel von der Ausstrahlungsoberfläche 12, entsprechend der Position des Einfalls auf die reflektierende Fläche f1. Somit, verteilt die reflektierende Fläche f1 das auf die reflektierende Fläche f1 einfallende Licht L1 über beispielsweise eine Seite 31, die im stereoskopischen Bild I enthalten ist, wie in 2 gezeigt. Die Seite 31 ist parallel zur y-Achse. Das von der reflektierenden Fläche f1 reflektierte Licht bewegt sich zu der Seite 31. Von der reflektierenden Fläche f1 aus bewegt sich im Wesentlichen kein Licht in eine andere Richtung als zur Seite 31. Somit wird das von der reflektierenden Fläche f1 reflektierte Licht in der yz-Ebene verteilt, im Wesentlichen nur in Winkeln in Richtungen von der reflektierenden Fläche f1 zu der Seite 31. Auf diese Weise moduliert die reflektierende Fläche f1 die Intensität des einfallenden Lichts in der Winkelrichtung und bewirkt, dass das Licht in der yz-Ebene ausgestrahlt wird. Die gekrümmte reflektierende Fläche f1 ermöglicht es dem Licht L1, das parallel auf die reflektierende Fläche f1 fällt, eine Linie in einem Bild auszubilden.
Wie in 5 gezeigt, erstrecken sich die reflektierenden Flächen f2 und f3 in einem Bogen mit der reflektierenden Fläche f1 dazwischen, in dem Prisma P21a, das wie ein Ring mit trapezförmigem Querschnitt geformt ist. Ähnlich wie die reflektierende Fläche f1, sind jede der reflektierenden Flächen f2 und f3 eine Schräge, die sich teilweise über das Prisma P21a erstrecken. Die reflektierenden Flächen f2 und f3 reflektieren somit das auf die reflektierenden Flächen f2 und f3 einfallende Licht L1, um zu bewirken, dass sich das reflektierte Licht über die Bereiche der Linie 31_a1 und der Linie 31_a2 im stereoskopischen Bild I ausbreitet. Wie in 1 gezeigt, bewirkt die reflektierende Fläche f1, dass zwischen der Linie 31_a1 und der Linie 31_a2 im stereoskopischen Bild I keine Linie erscheint.
Wie in 5 gezeigt, sind die reflektierenden Flächen f4 und f5 aufsteigende Schrägen und durch Biegelinien in den reflektierenden Flächen f4 und f5 definiert. Die reflektierenden Flächen f4 und f5 ermöglichen beispielsweise, dass die Linie 31_c1 und die Linie 31_c2 im stereoskopischen Bild I ausgebildet werden, wie in 1 gezeigt.
Auf diese Weise ermöglicht das Prisma P21a, das geformt ist, um beispielsweise die reflektierenden Flächen f1 bis f5 aufzuweisen, dass die Seite 31, die Linien 31_a1 und 31_a2, die Linien 31_b1, 31_b2 und 31_b3, sowie die Linien 31_c1 und 31_c2, die in dem ebenen Bild FI enthalten sind, das das stereoskopische Bild I ist, ausgebildet werden.
Verwendungsbeispiel und beispielhafte Anordnung der Strahlengangdeflektorsets
Ein Verwendungsbeispiel und eine beispielhafte Anordnung der Strahlengangdeflektorsets 21a, 21b, 21c, ... wird nun unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
6 ist ein Diagramm, das ein Verwendungsbeispiel und eine beispielhafte Anordnung der Strahlengangdeflektorsets 21a, 21b, 21c, .... zeigt. Wie in 6 gezeigt, weisen die Strahlengangdeflektorsets 21a, 21 b und 21c beispielsweise jeweils dreieckige Prismen P21a, P21b und P21c auf. Die Prismen P21a, P21b und P21c sind in einer Matrix mit drei Reihen und zwei Spalten mit geringem Abstand zueinander angeordnet. Diese Struktur ist lediglich ein Beispiel, und die Strahlengangdeflektorsets 21a, 21b und 21c können jede andere Struktur haben. Beispielsweise können die Strahlengangdeflektorsets 21a, 21b und 21c jeweils dreieckige Prismen P21a, P21b und P21c aufweisen, die in einer Matrix mit drei Zeilen und drei Spalten angeordnet sind.
Struktur einer Lichtleiterplatte, die eine Änderung der Leuchtdichte entsprechend der Blickrichtung ermöglicht
Die Struktur der Lichtleiterplatte 10 zur verbesserten Tondarstellung wird nun im Detail beschrieben, unter Bezugnahme von beispielsweise 7.
7 ist ein Diagramm, das das von mehreren Strahlengangdeflektoren 21 ausgestrahlte Licht beschreibt, um ein Bild in der Luft auszubilden. Der Einfachheit halber wird auch auf 16 Bezug genommen. In 16 bewirken alle Strahlengangdeflektorsets 200, dass Licht ausgestrahlt wird, das ein Bild in der Luft ausbildet. Der Tonwert ist in diesem Zustand 100. Die in 7 gezeigte Struktur ist ausgelegt, um einen Tonwert von 50 zu reproduzieren, was 50% des Tonwerts entspricht, der mit der in 16 gezeigten Struktur reproduziert wird. In 7 weisen die durchgezogenen Linien auf ausgestrahltes Licht hin und die gestrichelten Linien weisen schematisch auf nicht ausgestrahltes Licht hin.
Die Lichtleiterplatte 10 weist die in einer Matrix angeordneten mehreren Strahlengangdeflektoren 21 auf. 7 ist eine Querschnittsansicht der Lichtleiterplatte 10. Die mehreren Strahlengangdeflektoren 21 weisen mehrere Strahlengangdeflektorsets 21a, 21b, 21c, ... (nicht gezeigt) auf, die das auf die Lichtleiterplatte 10 einfallende Licht in mehrere Richtungen ablenken, damit es ausgestrahlt wird. Im Folgenden werden ein erster Strahlengangdeflektor 21 und ein zweiter Strahlengangdeflektor 21 benachbart zueinander, in den mehreren Strahlengangdeflektoren 21, beschrieben.
Der erste Strahlengangdeflektor 21 weist ein erstes Prisma auf, das das Licht innerhalb eines ersten Winkelbereichs ablenkt, um mehrere Punkte anzuzeigen, die in einer Halbtonlinie oder -fläche eines stereoskopischen Bildes enthalten sind. Der erste Strahlengangdeflektor 21 weist kein zweites Prisma auf, das Licht innerhalb eines zweiten Winkelbereichs ablenkt, der an den ersten Winkelbereich angrenzt. Der erste Strahlengangdeflektor 21 weist ein drittes Prisma auf, das das Licht innerhalb eines dritten Winkelbereich ablenkt, der an den zweiten Winkelbereich angrenzt. Der zweite Strahlengangdeflektor 21 weist nicht das erste Prisma auf, weist das zweite Prisma auf und weist nicht das dritte Prisma auf.
Die Differenz zwischen dem ersten Winkelbereich und dem zweiten Winkelbereich kann 6 Grad oder weniger, beziehungsweise 3 Grad oder weniger, betragen. Bei einem Augenabstand eines normalen Erwachsenen von etwa 6 cm, bilden die beiden Augen und eine 50 cm entfernte Position, einen Winkel von 6,8 Grad. Die Differenz zwischen dem ersten Winkelbereich und dem zweiten Winkelbereich kann somit 6,8 Grad oder weniger betragen. Die Differenz kann 3 Grad betragen, was 50% von 6 Grad entspricht, oder weniger, um eine Situation mit einem größeren Abstand und eine Situation mit einem kürzeren Augenabstand zu berücksichtigen. Das Obige gilt auch für die Differenz zwischen dem zweiten und dem dritten Winkelbereich sowie für die Differenz zwischen zwei beliebigen aufeinander folgenden Winkelbereichen.
Der erste Strahlengangdeflektor 21 und der zweite Strahlengangdeflektor 21 mit der obigen Struktur sind periodisch und abwechselnd auf der in 7 gezeigten Lichtleiterplatte 10 angeordnet. 8 zeigt das aus der Lichtleiterplatte 10 ausgestrahlte Licht mit der oben beschriebenen Struktur.
8 ist ein Diagramm eines Hauptbestandteils von 7. 8 ist eine vergrößerte Ansicht von vier optischen Deflektoren 21P, 21Q, 21R und 21S.
Der optische Deflektor 21P lenkt das Licht in die mit R1, R3, R5 und R7 bezeichneten Richtungen ab. Genauer gesagt weist der optische Deflektor 21P mehrere Prismen auf, die das Licht in die mit R1, R3, R5 und R7 bezeichneten Richtungen ablenken. Der optische Deflektor 21P lenkt das Licht jedoch nicht in die mit R2, R4, R6, R8 und R10 bezeichneten Richtungen ab. Genauer gesagt weist der optische Deflektor 21P kein Prisma auf, das das Licht in eine mit R2, R4, R6, R8 oder R10 bezeichnete Richtung ablenkt.
Der optische Deflektor 21Q lenkt das Licht in die mit R2, R4, R6, R8 und R10 bezeichneten Richtungen ab. Genauer gesagt weist der optische Deflektor 21Q mehrere Prismen auf, die das Licht in die mit R2, R4, R6, R8 und R10 bezeichneten Richtungen ablenken. Der optische Deflektor 21Q lenkt das Licht jedoch nicht in die mit R1, R3, R5 und R7 bezeichneten Richtungen ab. Genauer gesagt weist der optische Deflektor 21Q kein Prisma auf, das das Licht in eine mit R1, R3, R5 oder R7 bezeichnete Richtung ablenkt.
Der optische Deflektor 21R lenkt das Licht in die mit R1, R3, R5 und R7 bezeichneten Richtungen ab. Genauer gesagt weist der optische Deflektor 21R mehrere Prismen auf, die das Licht in die mit R1, R3, R5 und R7 bezeichneten Richtungen ablenken. Der optische Deflektor 21R lenkt das Licht jedoch nicht in die mit R2, R4, R6, R8 und R10 bezeichneten Richtungen ab. Genauer gesagt weist der optische Deflektor 21R kein Prisma auf, das das Licht in eine mit R2, R4, R6, R8 oder R10 bezeichnete Richtung ablenkt.
Der optische Deflektor 21S lenkt das Licht in die mit R2, R4, R6 und R8 bezeichneten Richtungen ab. Genauer gesagt weist der optische Deflektor 21S mehrere Prismen auf, die das Licht in die mit R2, R4, R6 und R8 bezeichneten Richtungen ablenken. Der optische Deflektor 21S lenkt das Licht jedoch nicht in die mit R1, R3, R5 und R7 bezeichneten Richtungen ab. Genauer gesagt weist der optische Deflektor 21S kein Prisma auf, das das Licht in eine mit R1, R3, R5 oder R7 bezeichnete Richtung ablenkt. Dies wird unter Bezugnahme auf 9 näher beschrieben.
9 ist ein Diagramm, das die Lichtausstrahlung auf der Lichtleiterplatte 10 veranschaulicht. Die Lichtleiterplatte 10 weist die mehreren Strahlengangdeflektoren 21 auf, angeordnet in einer Matrix. Im oberen Teil von 9 sind Strahlengangdeflektoren markiert, die das Licht in vorbestimmte Richtungen (Richtungen A) ablenken. Die Richtungen A entsprechen den mit R1, R3, R5 und R7 bezeichneten Richtungen, die unter Bezugnahme auf 8 beschrieben wurden. Im unteren Teil von 9 sind Strahlengangdeflektoren markiert, die das Licht in bestimmte Richtungen (Richtungen B) ablenken. Die Richtungen B entsprechen den mit R2, R4, R6, R8 und R10 bezeichneten Richtungen, die unter Bezugnahme auf 8 beschrieben wurden. Auf diese Weise weist jeder Strahlengangdeflektor 21 verschiedene Prismen auf, die entsprechend einer leichten Änderung des Blickwinkels übersprungen (eliminiert) werden. Dies bewirkt einen Wechsel der Lichtausstrahlung auf der Lichtleiterplatte 10 zwischen der Richtung A und der Richtung B.
In der obigen Struktur, wie in 7 gezeigt, zeigt die Lichtleiterplatte 10 ein vorbestimmtes Bild in einem Raum mit Bildpunkten in der Luft an, das auf 50% reduziert wurde. Die Lichtleiterplatte 10 kann somit einen Tonwert von 50 reproduzieren, was 50% der Struktur (dem Tonwert von 100) entspricht, die mit der in 16 dargestellten Struktur reproduziert wird. Auf diese Weise erreicht die Lichtleiterplatte 10 eine verbesserte Tondarstellung, verglichen mit der bekannten Technik. 10 zeigt ein solches Beispiel.
10 zeigt ein beispielhaftes stereoskopisches Bild mit verbesserter Tondarstellung, das von der Lichtleiterplatte 10 in einem Raum angezeigt wird. Wie in der Figur gezeigt, erscheint das stereoskopische Bild in einem Raum stereoskopisch, wobei jede dessen Seiten eine Tonwertabstufung aufweist. Außerdem weist die Lichtleiterplatte 10 verschiedene Prismen auf, die entsprechend einer leichten Änderung des Blickwinkels übersprungen (eliminiert) werden. Die Lichtleiterplatte 10 erzeugt somit einen weiteren vorteilhaften Effekt, dass weniger Prismen ausgebildet werden müssen und somit die Zeit für das Ausbilden der Prismen reduziert wird.
Zweite Ausführungsform (Tonwert von 50)
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Der Einfachheit halber werden die Komponenten, die die gleichen Funktionen aufweisen, wie die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Komponenten, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht erneut beschrieben. Das Gleiche gilt für andere, später beschriebene Ausführungsformen.
Die Struktur, um einen Tonwert von 50 zu reproduzieren, wird nun unter Bezugnahme auf beispielsweise 11 beschrieben. 11 ist ein Diagramm, das die Lichtausstrahlung auf der Lichtleiterplatte 10 für einen Tonwert von 100 veranschaulicht. 12 ist ein Diagramm, das die Lichtausstrahlung auf der Lichtleiterplatte 10 für einen Tonwert von 50 veranschaulicht. In 11 und 12 sind mehrere Strahlengangdeflektoren 21 in einer Matrix angeordnet.
Wie in 11 gezeigt, lenken die Strahlengangdeflektoren 21 für einen Tonwert von 100 das Licht in eine beliebige vorbestimmte Richtung ab. In 11 sind alle Strahlengangdeflektoren 21, in einer Matrix, markiert.
Für einen Tonwert von 50, wie unter Bezugnahme auf 9 beschrieben, lenkt jeder Strahlengangdeflektor 21 das Licht in vorbestimmte Richtungen ab, wie beispielsweise in die mit R1, R3, R5 und R7 bezeichneten Richtungen oder in die mit R2, R4, R6, R8 und R10 bezeichneten Richtungen. Daher sind zwischen dem oberen Teil (Anordnung A) und dem unteren Teil (Anordnung B) von 12 unterschiedliche Positionen markiert.
Dies wird im Folgenden näher beschrieben. 12 zeigt als Beispiel Matrizen mit jeweils acht Zeilen und acht Spalten. Wenn die Position eines Strahlengangdeflektors 21 in der Matrix durch (Zeilennummer, Spaltennummer) dargestellt wird, werden beispielsweise die Positionen (1, 1) und (2, 2) in der Anordnung A markiert. In der Anordnung B sind die Positionen (1, 2) und (2, 1) markiert. Andere Positionen in den Matrizen werden nicht beschrieben. Wie in der Figur gezeigt, wechseln sich die markierten Positionen zwischen dem oberen Teil (Anordnung A) und dem unteren Teil (Anordnung B) von 12 ab. Mit der Anordnung A und der Anordnung B, die sich gegenseitig abwechseln, reduziert die Lichtleiterplatte 10 die Bildpunkte in der Luft auf 50% und reproduziert einen Tonwert von 50, was 50% des Tonwerts von 100 entspricht, der mit der in 11 gezeigten Struktur reproduziert wird.
Eine weitere Struktur, um einen Tonwert von 50 zu reproduzieren, wird nun unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. 13 ist ein Diagramm, das die Lichtausstrahlung auf der Lichtleiterplatte 10 für einen Tonwert von 50 veranschaulicht.
Im Gegensatz zu den Anordnungen A und B in 12 sind in einer Anordnung A in 13 die Positionen (1, 1) und (2, 1) markiert. In der Anordnung B sind die Positionen (1, 2) und (2, 2) markiert. Mit anderen Worten, wechseln sich die markierten Positionen zwischen dem oberen Teil (Anordnung A) und dem unteren Teil (Anordnung B) von 13 ab. Andere Positionen in den Matrizen werden nicht beschrieben. Mit Positionen der Anordnung A und Positionen der Anordnung B, die sich gegenseitig abwechseln, reduziert die Lichtleiterplatte 10 die Bildpunkte in der Luft auf 50% und reproduziert einen Tonwert von 50, was 50% des Tonwerts von 100 entspricht, der mit der in 11 gezeigten Struktur reproduziert wird.
Mit der Struktur in 12 oder 13 zeigt die Lichtleiterplatte 10 ein vorbestimmtes Bild in einem Raum an und reproduziert einen Tonwert von 50, der 50% des Tonwerts von 100 entspricht, der mit der in 11 gezeigten Struktur reproduziert wird. Auf diese Weise erreicht die Lichtleiterplatte 10 eine verbesserte Tondarstellung verglichen mit der bekannten Technik. Obwohl in der Figur nicht gezeigt, können zur Reproduktion eines Tonwerts von 50, der 50% des Tonwerts von 100 entspricht, der mit der in 11 dargestellten Struktur reproduziert wird, die Positionen (1, 2) und (2, 2) in der Anordnung A und die Positionen (1, 1) und (2, 1) in der Anordnung B markiert werden.
Dritte Ausführungsform (Tonwert von 25)
Die Struktur um einen Tonwert von 25 zu reproduzieren, wird nun beschrieben unter Bezugnahme auf 14 und 15. 14 und 15 sind jedes ein Diagramm, das die Lichtausstrahlung auf der Lichtleiterplatte 10 für einen Tonwert von 25 veranschaulicht. In 14 und 15 sind mehrere Strahlengangdeflektoren 21 in einer Matrix angeordnet. Die Position eines Strahlengangdeflektors 21 in der Matrix wird ebenfalls durch (Zeilennummer, Spaltennummer) dargestellt.
Der erste bis vierte Strahlengangdeflektor 21 der mehreren Strahlengangdeflektoren 21 wird zuerst beschrieben.
Der erste Strahlengangdeflektor 21 weist ein erstes Prisma auf, das das Licht innerhalb eines ersten Winkelbereichs ablenkt, um mehrere Punkte anzuzeigen, die in einer Halbtonlinie oder -fläche eines stereoskopischen Bildes enthalten sind. Der erste Strahlengangdeflektor 21 weist kein zweites Prisma auf, das Licht innerhalb eines zweiten Winkelbereichs ablenkt, der an den ersten Winkelbereich angrenzt. Der zweite Strahlengangdeflektor 21 weist nicht das erste Prisma auf und weist das zweite Prisma auf.
Der erste Strahlengangdeflektor 21 und der zweite Strahlengangdeflektor 21 weisen jeweils kein drittes Prisma auf, das das Licht innerhalb eines dritten Winkelbereichs ablenkt, der an den zweiten Winkelbereich angrenzt, und weisen kein viertes Prisma auf, das das Licht innerhalb eines vierten Winkelbereichs ablenkt, der an den dritten Winkelbereich angrenzt.
Die Lichtleiterplatte 10 weist ferner den dritten Strahlengangdeflektoren 21 und den vierten Strahlengangdeflektor 21 auf. Der dritte Strahlengangdeflektor 21 weist das dritte Prisma auf und weist nicht das erste Prisma, das zweite Prisma und das vierte Prisma auf. Der vierte Strahlengangdeflektor 21 weist das vierte Prisma und weist nicht das erste bis dritte Prisma auf.
Der erste bis vierte Strahlengangdeflektor 21 mit der oben beschriebenen Struktur sind in regelmäßigen Abständen auf der Lichtleiterplatte 10 angeordnet.
14 zeigt die Anordnungen A bis D. Positionen (1, 1), (1, 2), (2, 1) und (2, 2) in den Anordnungen A bis D werden nun beschrieben. In der Anordnung A ist nur eine Position (1, 1) markiert. In der Anordnung B ist nur eine Position (1, 2) markiert. In der Anordnung C ist nur eine Position (2, 1) markiert. In der Anordnung D ist nur eine Position (2, 2) markiert. Andere Positionen in den Matrizen werden nicht beschrieben. Wie in der Figur dargestellt, werden die markierten Positionen zwischen den Anordnungen A bis D in 14 regelmäßig gewechselt.
Auf diese Weise weist jeder Strahlengangdeflektor 21 verschiedene Prismen auf, die entsprechend einer leichten Änderung des Blickwinkels übersprungen (eliminiert) werden. Zum Beispiel, bewirkt die Anordnung A, dass das Licht nur in die Richtungen R1 und R5 abgelenkt wird, die Anordnung B bewirkt, dass das Licht nur in die Richtungen R2 und R6 abgelenkt wird, die Anordnung C bewirkt, dass das Licht nur in die Richtungen R3 und R7 abgelenkt wird, und die Anordnung D bewirkt, dass das Licht nur in die Richtungen R4 und R8 abgelenkt wird.
In der obigen Struktur, zeigt die Lichtleiterplatte 10 ein vorbestimmtes Bild in einem Raum mit Bildpunkten in der Luft an, auf 25% reduziert. Die Lichtleiterplatte 10 kann somit einen Tonwert von 25 reproduzieren, was 25% des Tonwerts 100 entspricht, der mit der in 11 dargestellten Struktur reproduziert wird.
Im Gegensatz zu den Anordnungen A bis D in 14 ist in 15 in einer Anordnung A eine Position (1, 1), in einer Anordnung B eine Position (2, 1), in einer Anordnung C eine Position (1, 2) und in einer Anordnung D eine Position (2, 2) markiert. Auch wenn die Prismen auf diese Weise übersprungen (eliminiert) werden, kann die Lichtleiterplatte 10 einen Tonwert von 25 reproduzieren, was 25% des Tonwerts von 100 entspricht, der mit der in 11 gezeigten Struktur reproduziert wird.
Vierte Ausführungsform (Variationen)
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Strukturen zur Reproduktion von weiteren Variationen des Tonwerts beschrieben, die verschieden von 50% und 25% sind.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf 12 bis 15, wird eine 2 × 2-Matrix als eine Einheit verwendet. Wenn z. B. eine 3 × 3-Matrix als eine Einheit verwendet wird, kann eine Tondarstellung mit 9 (3 × 3) Stufen erstellt werden. Wenn eine 3 × 2-Matrix als eine Einheit verwendet wird, kann auch eine Tondarstellung von 6 (3 × 2) Stufen erstellt werden. Wenn eine 2 × 2-Matrix als eine Einheit verwendet wird, kann ein Tonwert von 75 reproduziert werden.
In dieser Ausführungsform, wie in den anderen Ausführungsformen, weist jeder Strahlengangdeflektor 21 verschiedene Prismen auf, die entsprechend einer leichten Änderung des Blickwinkels übersprungen (eliminiert) werden. Die Lichtleiterplatte kann somit ein stereoskopisches Bild mit verbesserter Tondarstellung im Raum anzeigen.
Ferner können in dieser und in den obigen Ausführungsformen die Prismen, die in dem Strahlengangdeflektor 21 enthalten sind, mindestens ein Prisma aufweisen, das sich von den anderen Prismen in mindestens einer Länge oder einer Höhe unterscheidet. Wie unter Bezugnahme auf 18 beschrieben, wird beispielsweise bei einem Prisma mit einer um die Hälfte reduzierten Länge die Helligkeit auf 50% reduziert und der Tonwert um 50% verringert. In ähnlicher Weise weist ein Prisma, dessen Höhe (Breite) um die Hälfte reduziert ist, eine Helligkeit reduziert auf 50% und den Tonwert verringert um 50% auf.
So hat beispielsweise die Struktur in 12, die einen Tonwert von 50 reproduziert, mit allen Prismen aufweisend eine um die Hälfte reduzierte Länge, eine um die Hälfte reduzierte Helligkeit und kann somit einen Tonwert von 25 reproduzieren. In ähnlicher Weise hat die Struktur in 14, die einen Tonwert von 25 reproduziert, mit allen Prismen aufweisend einer um die Hälfte reduzierten Länge, eine um die Hälfte reduzierte Helligkeit und kann somit einen um die Hälfte reduzierten Tonwert reproduzieren.
Auf diese Weise kann die Struktur, bei der jeder der Strahlengangdeflektoren 21 verschiedene Prismen aufweist, die entsprechend einer geringfügigen Änderung des Betrachtungswinkels übersprungen (eliminiert) werden, mit der Struktur kombiniert werden, die eines oder mehrere Prismen mit mindestens einer unterschiedlichen Länge oder einer unterschiedlichen Höhe aufweist. In diesem Fall kann zunächst die Länge eines oder mehrerer Prismen auf 50 µm reduziert werden, und anschließend kann die Höhe (Breite) des einen oder der mehreren Prismen reduziert werden. Dadurch kann die Lichtleiterplatte ein stereoskopisches Bild mit zusätzlich verbesserter Tondarstellung im Raum anzeigen.
Anwendbarkeit auf Anzeigegerät, Eingabegerät, Unterhaltungsgerät und andere Geräte
Eine Anzeigevorrichtung mit der Lichtleiterplatte 10 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen und einer Lichtquelle (z.B. einer LED), die Licht auf die Lichtleiterplatte 10 einfallend, ausstrahlt, fällt ebenfalls in den technischen Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung.
Eine Eingabevorrichtung, die die Anzeigevorrichtung und einen Sensor 50 (siehe 1) aufweist, der sich in der Nähe eines stereoskopischen Bildes I befindet, das in einem Raum ausgebildet wird, oder der ein Objekt (z.B. einen menschlichen Finger) in der Nähe des stereoskopischen Bildes I erkennt, fällt ebenfalls in den technischen Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung. Bei dem Sensor 50 kann es sich um einen bekannten Sensor handeln, wie zum Beispiel um einen Sensor mit begrenzter Reflexion, der ein Objekt an einer vorgegebenen Erfassungsposition erkennt.
Ein Gerät beliebiger Art mit der Anzeigevorrichtung fällt ebenfalls in den technischen Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung. Beispiele für solche Geräte umfassen Unterhaltungsgeräte (Pachinko-Maschinen, Spielautomaten und andere Geräte und Maschinen, die z. B. in Spielhallen und Kasinos verwendet werden), Spielzeuge, Geräte in Fahrzeugen und Unterhaltungselektronik.
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 2021040828 [0001]

Claims

Eine Lichtleiterplatte zum Anzeigen eines vorbestimmten Bildes als reales Bild oder als virtuelles Bild in einem Raum, wobei die Lichtleiterplatte Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Zellen, die in einer Matrix angeordnet sind, wobei jede der Vielzahl von Zellen eine Vielzahl von Deflektoren aufweist, die eingerichtet sind, das auf die Lichtleiterplatte einfallende Licht in eine Vielzahl von Richtungen zur Ausstrahlung zu leiten, und die Vielzahl von Zellen eine erste Zelle und eine zweite Zelle aufweisen, die periodisch angeordnet sind, wobei die erste Zelle einen ersten Deflektor aufweist, der eingerichtet ist, Licht innerhalb eines ersten Winkelbereichs abzulenken, um eine Vielzahl von Punkten anzuzeigen, die in einer Halbtonlinie oder einer Halbtonfläche des vorbestimmten Bildes enthalten sind, wobei die erste Zelle frei von einem zweiten Deflektor ist, der eingerichtet ist, Licht innerhalb eines zweiten Winkelbereichs abzulenken, der an den ersten Winkelbereich angrenzt, und die zweite Zelle frei von dem ersten Deflektor ist und den zweiten Deflektor aufweist.
Die Lichtleiterplatte gemäß Anspruch 1, wobei die erste Zelle einen dritten Deflektor aufweist, der eingerichtet ist, Licht innerhalb eines dritten Winkelbereichs abzulenken, der an den zweiten Winkelbereich angrenzt, und die zweite Zelle frei von dem dritten Deflektor ist.
Die Lichtleiterplatte gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die erste Zelle und die zweite Zelle abwechselnd angeordnet sind.
Die Lichtleiterplatte gemäß Anspruch 1, wobei sowohl die erste Zelle als auch die zweite Zelle frei von einem dritten Deflektor sind, der eingerichtet ist, Licht innerhalb eines dritten Winkelbereichs abzulenken, der an den zweiten Winkelbereich angrenzt, und frei von einem vierten Deflektor sind, der eingerichtet ist, Licht innerhalb eines vierten Winkelbereichs abzulenken, der an den dritten Winkelbereich angrenzt, die Lichtleiterplatte ferner umfassend eine dritte Zelle mit dem dritten Deflektor, die frei von dem ersten Deflektor, dem zweiten Deflektor und dem vierten Deflektor ist, und eine vierte Zelle mit dem vierten Deflektor, die frei von dem ersten Deflektor, dem zweiten Deflektor und dem dritten Deflektor ist, und die erste Zelle, die zweite Zelle, die dritte Zelle und die vierte Zelle periodisch angeordnet sind.
Die Lichtleiterplatte gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Deflektoren mindestens einen Deflektor aufweist, mit mindestens einer Länge oder einer Höhe verschieden von mindestens einer Länge oder einer Höhe eines anderen der Vielzahl von Deflektoren.
Eine Anzeigevorrichtung umfassend: die Lichtleiterplatte gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5; und eine Lichtquelle, die eingerichtet ist, um Licht auszustrahlen, das auf die Lichtleiterplatte einfällt.
Eine Eingabevorrichtung umfassend: die Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 6; und einen Sensor, der eingerichtet ist, ein Objekt zu erkennen.
Ein Gerät umfassend: die Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 6.