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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr.
2021-040943 , die am 15. März 2021 eingereicht wurde und deren Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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BEREICH
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtleiterplattenvorrichtung zur Anzeige eines stereoskopischen Bildes in einem Raum.
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HINTERGRUND
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Eine bekannte Vorrichtung zur Anzeige eines stereoskopischen Bildes leitet im Inneren Licht von einer Lichtquelle, reflektiert das geleitete Licht mit Hilfe eines Reflektors und erzeugt ein stereoskopisches Bild.
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Die in der Patentliteratur 1 beschriebene Technik verwendet beispielsweise eine Lichtleiterplatte und mehrere Lichtkonvergenzelemente. Die Lichtleiterplatte leitet das Licht in einer Ebene parallel zu einer Emissionsfläche. Die Lichtkonvergenzelemente besitzen jeweils eine optische Fläche, die das von der Lichtleiterplatte geleitete Licht empfängt, um es durch die Emissionsfläche in eine Richtung, in der das Licht im Wesentlichen an 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, zu emittieren. Die Lichtkonvergenzelemente erstrecken sich jeweils entlang einer vorgegebenen Linie in einer Ebene parallel zur Emissionsfläche. Die Lichtkonvergenzelemente haben jeweils einen anderen Konvergenzpunkt oder eine andere Konvergenzlinie. Ein Satz von mehreren Konvergenzpunkten oder Konvergenzlinien bildet ein stereoskopisches Bild in einem Raum.
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LITERATURLISTE
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PATENTLITERATUR
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Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2016-114929
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ÜBERBLICK
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TECHNISCHE AUFGABE
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Die in Patentliteratur 1 beschriebene Technik ermöglicht die Betrachtung eines stereoskopischen Bildes in einem vorbestimmten Winkelbereich in einer Richtung, die senkrecht zu der Richtung steht, in der das Licht in die Lichtleiterplatte eintritt. Die Form des stereoskopischen Bildes ändert sich nicht wesentlich, wenn es von einem anderen Betrachtungspunkt aus in dem vorbestimmten Winkelbereich betrachtet wird, wodurch die Gestaltung gleich bleiben kann. Das in der Patentliteratur 1 beschriebene Verfahren reagiert jedoch nicht auf Änderungen des Betrachtungspunkts in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung. Wenn also die Richtung des Betrachtungspunkts von einer erwarteten Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung abweicht, wird das stereoskopische Bild verzerrt, wodurch die Gestaltung beeinträchtigt wird.
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Ein oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind auf eine Lichtleiterplattenvorrichtung gerichtet, die die Verschlechterung der Gestaltung eines stereoskopischen Bildes infolge einer Änderung des Betrachtungspunkts verringert.
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LÖSUNG DER AUFGABE
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Zur Lösung der obigen Aufgabe umfasst eine Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Einfallsfläche, die Licht von einer Lichtquelle empfängt, und mindestens einen Lichtwegänderer an einer vorbestimmten Position auf einer Rückfläche, die senkrecht zu der Einfallsfläche steht. Der mindestens eine Lichtwegänderer reflektiert Licht, das durch die Einfallsfläche einfällt und so geführt wird, dass es durch eine Emissionsfläche parallel zur Rückfläche emittiert wird. Die Lichtleiterplattenvorrichtung bewirkt, dass das von dem mindestens einen Lichtwegänderer reflektierte Licht ein Bild in einem Raum erzeugt, der die Rückfläche einschließt. Die Lichtleiterplattenvorrichtung erzeugt ein Bild, das ein in der Nähe erzeugtes Bild an einer Abbildungsposition innerhalb eines vorbestimmten Abstands von der Rückfläche und ein in der Ferne erzeugtes Bild an einer Abbildungsposition, die weiter als der vorbestimmte Abstand von der Rückfläche entfernt ist, umfasst. Das in der Nähe erzeugte Bild umfasst einen Bilderzeugungsbereich mit einem größeren Gesamtbereich als ein Bilderzeugungsbereich des in der Ferne erzeugten Bildes.
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Die Lichtleiterplattenvorrichtung mit der obigen Struktur erzeugt ein Bild mit Licht, das durch die Einfallsfläche empfangen, durch den auf der Rückfläche angeordneten Lichtwegänderer reflektiert und durch die Emissionsfläche emittiert wird. In dem erzeugten Bild hat der Bilderzeugungsbereich des in der Nähe erzeugten Bildes, dessen Abbildungsposition innerhalb des vorbestimmten Abstands von der Rückfläche liegt, einen größeren Gesamtbereich als der Bilderzeugungsbereich des in der Ferne erzeugten Bildes, dessen Abbildungsposition weiter als der vorbestimmte Abstand von der Rückfläche entfernt ist. Das in der Nähe erzeugte Bild weist eine geringere Verzerrung auf, die sich aus einer Änderung des Betrachtungspunkts in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung ergibt, als das in der Ferne erzeugte Bild. Diese Struktur reduziert die Verschlechterung der Gestaltung in dem stereoskopischen Bild, die sich aus einer Änderung des Betrachtungspunktes ergibt.
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In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann der vorbestimmte Abstand 25% oder weniger eines Abstands von der Rückfläche zu einer am weitesten entfernten Abbildungsposition des in der Ferne erzeugten Bildes von der Rückfläche betragen.
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In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann der vorbestimmte Abstand 50% oder weniger eines Mittelwerts der Abstände von der Rückfläche zu Abbildungspositionen von Bilderzeugungsbereichen des erzeugten Bildes betragen.
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In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann der vorbestimmte Abstand 12 mm von der Rückfläche in einer Lichtemissionsrichtung und 24 mm von der Rückfläche in einer Richtung entgegengesetzt zur Lichtemissionsrichtung betragen.
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In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann der vorbestimmte Abstand 20% oder weniger eines Mindestabstands zwischen der Einfallsfläche und dem mindestens einen Lichtwegänderer betragen.
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In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann der vorbestimmte Abstand 20% oder weniger einer längeren Maximallänge von einer Maximallänge eines projizierten Bildbereichs des erzeugten Bildes auf der Rückfläche in einer Richtung senkrecht zur Einfallsfläche und einer Maximallänge des projizierten Bildbereichs in einer Richtung parallel zur Einfallsfläche betragen.
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In den obigen Strukturen wird der vorbestimmte Abstand, der den Bereich eines Bildes definiert, das das in der Nähe erzeugte Bild sein soll, in geeigneter Weise bestimmt. In einem erzeugten Bild, das auf dem vorbestimmten Abstand basiert, hat das in der Nähe erzeugte Bild einen Bilderzeugungsbereich mit einem größeren Gesamtbereich als ein Bilderzeugungsbereich des in der Ferne erzeugten Bildes. Diese Struktur reduziert die Verschlechterung der Gestaltung des stereoskopischen Bildes, die sich aus einer Änderung des Betrachtungspunktes in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung ergibt.
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In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann das in der Nähe erzeugte Bild eine höhere Lichtintensität haben als das in der Ferne erzeugte Bild.
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In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann das in der Nähe erzeugte Bild einen höheren Leuchtdichtepegel als das in der Ferne erzeugte Bild haben.
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In der obigen Struktur ist das in der Nähe erzeugte Bild, das eine geringere Verzerrung aufweist, die aus einer Änderung des Betrachtungspunkts in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung resultiert, leichter zu sehen als das in der Ferne erzeugte Bild, das eine größere Verzerrung aufweist, die aus einer Änderung des Betrachtungspunkts resultiert. Diese Struktur führt zu einer weniger sichtbaren Verschlechterung der Gestaltung des stereoskopischen Bildes.
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In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann das in der Nähe erzeugte Bild ein Flächenbild umfassen.
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Ein Flächenbild hat typischerweise einen größeren Bilderzeugungsbereich als ein Linienbild. In der obigen Struktur umfasst das in der Nähe erzeugte Bild ein Flächenbild und hat daher einen größeren Bildausbildungsbereich als ein in der Nähe erzeugtes Bild, das kein Flächenbild umfasst. Dadurch wird die Verschlechterung der Gestaltung des stereoskopischen Bildes, die sich aus einer Änderung des Betrachtungspunkts in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung ergibt, verringert.
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In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann das Flächenbild einen Bereich von 30% oder mehr eines Gesamtbereichs der Bilderzeugungsbereiche des erzeugten Bildes haben.
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In der obigen Struktur hat das in der Nähe erzeugte Bild einen größeren Bilderzeugungsbereich als ein Flächenbild mit einer Fläche von weniger als 30% des Gesamtbereichs des Bilderzeugungsbereichs des erzeugten Bildes. Dadurch wird die Verschlechterung der Gestaltung des stereoskopischen Bildes, die sich aus einer Änderung des Betrachtungspunktes in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung ergibt, verringert.
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In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann das in der Ferne erzeugte Bild ein Linienbild sein.
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In der obigen Struktur hat das in der Ferne erzeugte Bild einen kleineren Bilderzeugungsbereich als ein in der Ferne erzeugtes Bild, das ein Flächenbild umfasst. Dadurch wird die Verschlechterung des stereoskopischen Bildes, die sich aus einer Änderung des Betrachtungspunktes in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung ergibt, reduziert.
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In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann das erzeugte Bild einen Bereich von 50% oder mehr eines Gesamtbereichs von Bilderzeugungsbereichen auf der Rückfläche haben.
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In dem in der Nähe erzeugten Bild weist ein Bild auf der Rückfläche eine besonders geringe Verzerrung auf, die aus einer Änderung des Betrachtungspunkts in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung resultiert. In der obigen Struktur hat das erzeugte Bild einen Bereich von 50% oder mehr eines Gesamtbereichs von Bilderzeugungsbereichen auf der Rückfläche, wodurch eine Verschlechterung der Gestaltung des stereoskopischen Bildes, die aus einer Änderung des Betrachtungspunkts resultiert, verringert wird.
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In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann das in der Nähe erzeugte Bild einen größeren Betrachtungswinkel haben als das in der Ferne erzeugte Bild.
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In der obigen Struktur ist das erzeugte Bild mit einer geringeren Verzerrung, die aus einer Änderung des Betrachtungspunkts in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung resultiert, in einem breiteren Bereich sichtbar als das erzeugte Bild mit einer größeren derartigen Verzerrung. Diese Struktur führt zu einer weniger auffälligen Verschlechterung der Gestaltung.
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In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann der mindestens eine Lichtwegänderer einen Lichtwegänderer zum Erzeugen des in der Nähe erzeugten Bildes und einen Lichtwegänderer zum Erzeugen des in der Ferne erzeugten Bildes umfassen. Emissionslicht, das von dem Lichtwegänderer reflektiert wird, um das in der Nähe erzeugte Bild zu erzeugen, kann einen größeren Divergenzwinkel haben als Emissionslicht, das von dem Lichtwegänderer reflektiert wird, um das in der Ferne erzeugte Bild zu erzeugen.
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In der obigen Struktur breitet sich das von dem Lichtwegänderer zur Erzeugung des in der Nähe erzeugten Bildes reflektierte Licht weiter aus als das von dem Lichtwegänderer zur Erzeugung des in der Ferne erzeugten Bildes reflektierte Licht. Der Lichtwegänderer zur Erzeugung des in der Nähe erzeugten Bildes kann daher kleiner sein. Dadurch kann der Betrachtungswinkel bei dem in der Nähe erzeugten Bild größer sein.
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In der Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß dem obigen Aspekt kann das in der Nähe erzeugte Bild eine höhere Auflösung haben als das in der Ferne erzeugte Bild.
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In der obigen Struktur kann ein erzeugtes Bild, das eine geringere Verzerrung aufweist, die aus einer Änderung des Betrachtungspunkts in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung resultiert, eine höhere Auflösung haben als ein Bild, das eine größere derartige Verzerrung aufweist.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN
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Die Lichtleiterplattenvorrichtung gemäß den obigen Aspekten der vorliegenden Erfindung reduziert die Verschlechterung der Gestaltung eines stereoskopischen Bildes, die aus einer Änderung des Betrachtungspunktes resultiert.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Lichtleiterplatte gemäß einer Ausführungsform, die deren beispielhafte Anwendung zeigt.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht der Lichtleiterplatte gemäß der Ausführungsform, die ihren beispielhaften Aufbau zeigt.
- 3 ist eine Draufsicht auf die Lichtleiterplatte gemäß der Ausführungsform, die ihre beispielhafte Funktionsweise zeigt.
- 4 ist ein Diagramm, das Beispiele für das Aussehen eines stereoskopischen Bildes in Abhängigkeit von einem Betrachtungswinkel zeigt.
- 5 ist ein Diagramm einer Lichtleiterplatte gemäß einer ersten Modifikation der Ausführungsform.
- 6 ist eine perspektivische Ansicht einer Lichtleiterplatte gemäß einer zweiten Modifikation der Ausführungsform.
- 7 ist eine Draufsicht auf die in 6 gezeigte Lichtleiterplatte.
- 8 ist ein Diagramm einer Lichtleiterplatte gemäß einer dritten Modifikation der Ausführungsform.
- 9 ist ein Diagramm, das eine Lichtleiterplatte gemäß einer vierten Modifikation der Ausführungsform beschreibt.
- 10 ist eine perspektivische Ansicht einer Anzeigevorrichtung gemäß einer Modifikation der Ausführungsform.
- 11 ist eine Querschnittsansicht einer in 10 dargestellten Lichtleiterplattenvorrichtung, die den Aufbau jedes in der Lichtleiterplattenvorrichtung enthaltenen Lichtwegänderers zeigt.
- 12 ist eine Draufsicht auf die in 10 gezeigte Lichtleiterplattenvorrichtung und zeigt deren Aufbau.
- 13 ist eine perspektivische Ansicht eines der Lichtwegänderer, die in der in 10 dargestellten Lichtleiterplattenvorrichtung enthalten sind.
- 14 ist eine perspektivische Ansicht von Lichtwegänderern mit der in 13 gezeigten Struktur und zeigt deren Anordnung.
- 15 ist eine perspektivische Ansicht der in 10 dargestellten Lichtleiterplattenvorrichtung, die die Erzeugung eines stereoskopischen Bildes beschreibt.
- 16 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Ableitung der Tiefe eines Abbildungspunktes in einem stereoskopischen Bild beschreibt, das auf der Rückseite der Lichtleiterplatte erzeugt wird.
- 17 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Berechnung der in 16 dargestellten Tiefe durch Bildanalyse beschreibt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Erste Ausführungsform
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Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung (im Folgenden die vorliegende Ausführungsform) werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Der Einfachheit halber können die positive X-Richtung in 1 als Rechtsrichtung, die negative X-Richtung als die Linksrichtung, die positive Y-Richtung als die Aufwärtsrichtung, die negative Y-Richtung als die Abwärtsrichtung, die positive Z-Richtung als die Vorwärtsrichtung die negative Z-Richtung als die Rückwärtsrichtung bezeichnet werden. Die positive Y-Richtung kann auch als Lichteirifallsrichtung und die positive Z-Richtung als Lichtemissionsrichtung bezeichnet werden.
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1. Anwendungsbeispiel
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Lichtleiterplatte 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform und zeigt ein Anwendungsbeispiel. Ein Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird zunächst unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Gemäß 1 zeigt eine Anzeigevorrichtung 10, die die Lichtleiterplatte 11 umfasst, ein stereoskopisches Bild I, genauer gesagt ein stereoskopisches Bild I einer (in positiver Z-Richtung vorstehenden) Taste, die das Wort ON zeigt, an. Wie in 1 dargestellt, umfasst die Anzeigevorrichtung 10 die Lichtleiterplatte 11 (Lichtleiterplattenvorrichtung) und eine Lichtquelle 12.
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Die Lichtleiterplatte 11 hat eine rechteckige Parallelepipedform und ist aus einem transparenten Harzmaterial mit einem relativ hohen Brechungsindex gefertigt. Das Material für die Lichtleiterplatte 11 kann ein Polycarbonatharz, ein Polymethylmethacrylatharz oder Glas sein. Die Lichtleiterplatte 11 hat eine Emissionsfläche 11a für den Lichtaustritt, eine Rückfläche 11b, die parallel zu und gegenüber der Emissionsfläche 11a liegt, und vier Endflächen 11c, 11d, 11e und 11f. Die Endfläche 11c ist eine Einfallfläche, durch die das von der Lichtquelle 12 emittierte 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 führt das von der Lichtquelle 12 kommende Licht so, dass es sich in einer Ebene parallel zur Emissionsfläche 11a ausbreitet. Die Lichtquelle 12 ist zum Beispiel eine Leuchtdiode (LED).
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Die Lichtleiterplatte 11 umfasst mehrere Lichtwegänderer auf der Rückfläche 11b, einschließlich eines Lichtwegänderers 13a, eines Lichtwegänderers 13b und eines Lichtwegänderers 13c. Im Folgenden können die mehreren Lichtwegänderer, einschließlich des Lichtwegänderers 13a, des Lichtwegänderers 13b und des Lichtwegänderers 13c, auch gemeinsam als die Lichtwegänderer 13 bezeichnet werden. Die Lichtwegänderer 13 befinden sich an vorbestimmten Positionen auf der Rückfläche 11b senkrecht zur Einfallsfläche 11c. Die Lichtwegänderer 13 reflektieren Licht, das durch die Einfallsfläche 11c eintritt und so geführt wird, dass es durch die Emissionsfläche 11a parallel zur Rückfläche 11b emittiert wird. Die Lichtwegänderer 13 an den vorbestimmten Positionen sind im Wesentlichen aufeinanderfolgend angeordnet und erstrecken sich in X-Richtung. Wie in 1 dargestellt, ist der Lichtwegänderer 13a entlang einer Linie La angeordnet, der Lichtwegänderer 13b ist entlang einer Linie Lb angeordnet, und der Lichtwegänderer 13c ist entlang einer Linie Lc angeordnet. Die Linien La, Lb und Lc verlaufen gerade und im Wesentlichen parallel zur X-Richtung. Alle Lichtwegänderer 13 sind im Wesentlichen aufeinanderfolgend entlang gerader Linien parallel zur X-Richtung angeordnet. Mit anderen Worten, die Lichtwegänderer 13 sind entlang vorbestimmter Linien in einer Ebene parallel zur Rückfläche 11b angeordnet. Jeder Lichtwegänderer 13 empfängt über seine Länge in X-Richtung das von der Lichtquelle 12 emittierte und von der Lichtleiterplatte 11 geführte Licht. Der Lichtwegänderer 13 konvergiert im Wesentlichen Licht, das an Positionen über die Länge jedes Lichtwegänderers 13 einfällt, zu einem Festpunkt, der dem optischen Lichtwegänderer 13 entspricht. 1 zeigt die Konvergenz von Licht, das von dem Lichtwegänderer 13a, dem Lichtwegänderer 13b und dem Lichtwegänderer 13c der Lichtwegänderer 13 reflektiert wird.
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Insbesondere konvergiert das Licht von Positionen über der Länge des Lichtwegänderers 13a an einem Festpunkt PA, der in dem stereoskopischen Bild I enthalten ist. Daher erscheint die Wellenfläche des Lichts von dem Lichtwegänderer 13a als die Wellenfläche des Lichts, das von dem Festpunkt PA emittiert wird. Licht von Positionen über der Länge des Lichtwegänderers 13b konvergiert in einem Festpunkt PB, der im stereoskopischen Bild I enthalten ist. Daher erscheint die Wellenfläche des Lichts vom Lichtwegänderer 13b als die Wellenfläche des Lichts, das von dem Festpunkt PB emittiert wird. Licht von Positionen über der Länge des Lichtwegänderers 13c konvergiert ähnlich wie das Licht von Positionen über der Länge der Lichtwegänderer 13a und 13b. Auf diese Weise konvergiert das Licht von Positionen über der Länge eines Lichtwegänderers 13 im Wesentlichen in einem Festpunkt, der dem Lichtwegänderer 13 entspricht. Jeder Lichtwegänderer 13 liefert somit die Wellenfläche des Lichts, das von dem entsprechenden Festpunkt emittiert zu werden scheint. Verschiedene Lichtwegänderer 13 entsprechen verschiedenen Festpunkten. Ein Satz von mehreren Festpunkten, die den Lichtwegänderern 13 entsprechen, bildet ein stereoskopisches Bild I, das vom Benutzer in einem Raum (genauer gesagt in einem Raum oberhalb der Emissionsfläche 11a der Lichtleiterplatte 11) betrachtet werden kann. Mit anderen Worten, die Lichtleiterplatte 11 bewirkt, dass das von den Lichtwegänderern 13 reflektierte Licht ein stereoskopisches Bild I in einem Raum, der die Rückfläche 11b einschließt, erzeugt.
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2. Beispielhafter Aufbau
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2 ist eine perspektivische Ansicht der Lichtleiterplatte 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform und zeigt deren beispielhaften Aufbau. Ein beispielhafter Aufbau der Lichtleiterplatte 11 gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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In dem in 2 gezeigten Beispiel erzeugt das von der Lichtleiterplatte 11 emittierte Licht ein stereoskopisches Bild IA (erzeugtes Bild), das vom Benutzer in einem Raum betrachtet werden kann. Der Einfachheit halber werden sowohl der Teil des stereoskopischen Bildes IA, der vor der Rückfläche 11b erscheint, oder das reale Bild, als auch der Teil des stereoskopischen Bildes IA, der hinter der Rückfläche 11b erscheint, oder das virtuelle Bild, jeweils als ein Teilabschnitt oder ein erzeugtes Bild bezeichnet. Insbesondere umfasst die Lichtleiterplatte 11 in 2 mehrere Lichtwegänderer 13 auf der Rückfläche 11b, um das stereoskopische Bild IA anzuzeigen. Das stereoskopische Bild IA hat die Form eines rechteckigen Parallelepipeds. Das stereoskopische Bild IA umfasst ein in der Nähe erzeugtes Bild IA1 und ein in der Ferne erzeugtes Bild IA2. Das in der Nähe erzeugte Bild IA1 ist ein stereoskopisches Bild, das in dem stereoskopischen Bild IA enthalten ist und sich an einer Position innerhalb eines vorbestimmten Abstands von der Rückfläche 11b befindet. Das in der Ferne erzeugte Bild IA2 ist ein stereoskopisches Bild, das in dem stereoskopischen Bild IA enthalten ist und sich an einer Position befindet, die weiter als der vorbestimmte Abstand (später beschrieben) von der Rückfläche 11b entfernt ist.
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In dem stereoskopischen Bild IA hat der Bilderzeugungsbereich des in der Nähe erzeugten Bildes IA1 einen größeren Gesamtbereich als der Bilderzeugungsbereich des in der Ferne erzeugten Bildes IA2. Das in der Nähe erzeugte Bild IA1 weist eine geringere Verzerrung auf, die sich aus einer Änderung des Betrachtungspunkts in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung ergibt, als das in der Ferne erzeugte Bild IA2. Die Lichtleiterplatte 11 verringert somit die Verschlechterung der Gestaltung des stereoskopischen Bildes IA, die sich aus einer Änderung des Betrachtungspunktes ergibt. Der Gesamtbereich des Bilderzeugungsbereichs kann durch Aufsummieren der Bereiche der im Bilderzeugungsbereich enthaltenen Festpunkte berechnet werden.
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3. Ausführungsbeispiele
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3 ist eine Draufsicht auf die Lichtleiterplatte 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform und zeigt ein Funktionsbeispiel. In 3 befindet sich die Rückfläche 11b der Lichtleiterplatte 11 an einer mit Z = 0 dargestellten Position. Wie in 3 gezeigt, kann der vorbestimmte Abstand 25% oder weniger des Abstands von der Rückfläche 11b zur am weitesten entfernten Abbildungsposition des stereoskopischen Bildes IA von der Rückfläche 11b betragen. Mit anderen Worten, wenn der Abstand von der Rückfläche 11b zur am weitesten entfernten Abbildungsposition im stereoskopischen Bild IA in Z-Richtung als Z1 definiert ist, kann der vorbestimmte Abstand 1/4 des Abstands Z1 sein. Das in dem Bereich von der Position Z = -(Z1)/4 bis Z = (Z1)/4 in Z-Richtung erzeugte Bild ist das in der Nähe erzeugte Bild IA1.
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4 ist ein Diagramm, das Beispiele für das Erscheinungsbild des stereoskopischen Bildes IA in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel zeigt. Der Betrachtungswinkel bezieht sich auf den Winkel, der durch die Sichtlinie des Benutzers und eine Ebene, die parallel zur Einfallsfläche 11c verläuft und eine Mitte der Lichtleiterplatte 11 in Y-Richtung einschließt, gebildet wird. 4 zeigt das Erscheinungsbild des stereoskopischen Bildes IA mit Betrachtungswinkeln von 10, 30 und 60 Grad. In dem Beispiel in 4 ist die Lichtleiterplatte 11 so gestaltet, dass das stereoskopische Bild IA bei einem Betrachtungswinkel (Gestaltungswinkel) von 30 Grad am besten zu sehen ist. Der Gestaltungswinkel ist je nach Verwendung der Lichtleiterplatte 11 veränderbar.
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In dem Beispiel in 4 umfasst das stereoskopische Bild IA ein Bild mit einer im Wesentlichen rechteckigen Parallelepipedform und zwei Flächenbildern im Vordergrund. Ein vorderer Teil der im Wesentlichen rechteckigen Parallelepipedform entspricht dem in der Nähe erzeugten Bild IA1. Ein hinterer Teil des im Wesentlichen rechteckigen Parallelepipeds entspricht dem in der Ferne erzeugten Bild IA2. Die beiden vorderen Flächenbilder entsprechen ebenfalls dem in der Ferne erzeugten Bild IA2. Wie in 4 gezeigt, ist das stereoskopische Bild IA mit einem Betrachtungswinkel von 60 Grad oder 10 Grad gegenüber dem stereoskopischen Bild IA mit dem vorgesehenen Betrachtungswinkel von 30 Grad verzerrt. Der Teil, der dem in der Nähe erzeugten Bild IA1 entspricht, weist eine geringere Verzerrung auf als der Teil, der dem in der Ferne erzeugten Bild IA2 entspricht. Somit reduziert das in der Nähe erzeugte Bild IA1 mit einem kleineren Gesamtbereich seines Bilderzeugungsbereichs als das in der Ferne erzeugte Bild IA2 die Verzerrung des gesamten stereoskopischen Bildes IA, oder mit anderen Worten, reduziert die Verschlechterung der Gestaltung im stereoskopischen Bild IA.
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Der vorbestimmte Abstand kann 50% oder weniger des Mittelwerts der Abstände von der Rückfläche 11b zu den Abbildungspositionen der Bilderzeugungsbereiche des stereoskopischen Bildes IA betragen. Der vorbestimmte Abstand kann 12 mm von der Rückfläche 11b in der Lichtemissionsrichtung und 24 mm von der Rückfläche 11b in einer der Lichtemissionsrichtung entgegengesetzten Richtung betragen.
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Der vorbestimmte Abstand kann 20% oder weniger eines Mindestabstands zwischen der Einfallsfläche 11c und den Lichtwegänderern 13 betragen. Licht, das auf einen Lichtwegänderer 13 fällt, der sich in einem kürzeren Abstand von der Einfallsfläche 11c befindet, divergiert stärker. Dies kann zu einer Verschlechterung der Gestaltung führen, wenn sich der Betrachtungspunkt ändert. Der vorbestimmte Abstand kann wie oben beschrieben in Übereinstimmung mit dem Mindestabstand zwischen der Einfallsfläche 11c und den Lichtwegänderern 13 bestimmt werden, um eine Verschlechterung der Gestaltung des stereoskopischen Bildes IA zu reduzieren, das mit der Lichtleiterplatte 11, welche die Lichtwegänderer 13 einschließt, gebildet wird.
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Der vorbestimmte Abstand kann 20% oder weniger der längeren Länge von einer maximalen Länge eines projizierten Bildbereichs des stereoskopischen Bildes IA auf der Rückfläche 11b in einer Richtung senkrecht zu der Einfallsfläche 11c und einer maximalen Länge des projizierten Bildbereichs in einer Richtung parallel zu der Einfallsfläche 11c betragen.
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In den obigen Strukturen wird der vorbestimmte Abstand, der den Bereich eines Bildes definiert, der das in der Nähe erzeugte Bild IA1 sein soll, in geeigneter Weise bestimmt. In dem erzeugten stereoskopischen Bild IA, das auf dem vorbestimmten Abstand basiert, hat das in der Nähe erzeugte Bild IA1 einen Bilderzeugungsbereich mit einem größeren Gesamtbereich als ein Bilderzeugungsbereich des in der Ferne erzeugten Bildes IA2. Dadurch wird die Verschlechterung der Gestaltung des stereoskopischen Bildes IA, die sich aus einer Änderung des Betrachtungspunktes in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung ergibt, verringert.
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Die Lichtwegänderer 13 für Abbildungspositionen auf der Vorderseite der Rückfläche 11b streuen das reflektierte Licht stärker seitlich als die Lichtwegänderer 13 für Abbildungspositionen auf der Rückseite der Rückfläche 11b. Daher ist es wahrscheinlicher, dass das von mehreren Lichtwegänderern 13 reflektierte Licht in dem Bereich des stereoskopischen Bildes IA auf der Vorderseite der Rückfläche 11b überlagert erscheint als in dem Bereich des stereoskopischen Bildes IA auf der Rückseite der Rückfläche 11b. Diese Struktur verursacht mit größerer Wahrscheinlichkeit Unschärfe im stereoskopischen Bild IA und eine Verschlechterung der Gestaltung des stereoskopischen Bildes IA aufgrund der Unschärfe.
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Im obigen Beispiel kann der vorbestimmte Abstand 12 mm von der Rückfläche 11b in der Lichtemissionsrichtung und 24 mm von der Rückfläche 11b in einer Richtung entgegengesetzt zur Lichtemissionsrichtung betragen. In ähnlicher Weise kann der vorbestimmte Abstand in der Lichtemissionsrichtung kürzer sein als der vorbestimmte Abstand in einer Richtung entgegengesetzt zur Lichtemissionsrichtung. Der auf diese Weise ermittelte vorbestimmte Abstand kann zu einer geringeren Unschärfe des stereoskopischen Bildes IA, insbesondere auf der Vorderseite der Rückfläche 11b, und zu einer geringeren Verschlechterung der Gestaltung des stereoskopischen Bildes IA aufgrund der Unschärfe führen.
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Im obigen Beispiel befinden sich die Lichtwegänderer 13 auf der Rückfläche 11b. Das in der Nähe erzeugte Bild IA1 und das in der Ferne erzeugte Bild IA2 werden daher auf der Grundlage des Abstands von der Rückfläche 11b aufgeteilt. Wenn sich die Lichtwegänderer 13 jedoch auf einer anderen Oberfläche befinden, die sich von der Rückfläche 11b unterscheidet, können das in der Nähe erzeugte Bild IA1 und das in der Ferne erzeugte Bild IA2 auf der Grundlage des Abstands von der anderen Oberfläche geteilt werden.
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16 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Ableiten einer Tiefe D eines Abbildungspunktes P0 in einem stereoskopischen Bild IB beschreibt, das auf der Rückseite der Lichtleiterplatte 11 gebildet wird. Das stereoskopische Bild IB ist im Wesentlichen kubisch. Ein Verfahren zur Ableitung der Tiefe D des Punktes P0 wird nun unter Bezugnahme auf 16 beschrieben.
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Um die Tiefe D des Punktes P0 abzuleiten, wird das stereoskopische Bild IB von zwei Betrachtungspunkten E1 und E2 aus betrachtet. Die Betrachtungspunkte E1 und E2 entsprechen dem linken und dem rechten Auge eines Benutzers, der das stereoskopische Bild IB betrachtet. Der Punkt P0, der auf die Emissionsfläche 11a der Lichtleiterplatte 11 projiziert wird, vom Betrachtungspunkt E1 aus gesehen, wird als Punkt P1 definiert. Der Punkt P0, der auf die Emissionsfläche 11a der Lichtleiterplatte 11 projiziert wird, vom Betrachtungspunkt E2 aus gesehen, wird als Punkt P2 bezeichnet. Wenn der Abstand zwischen dem Punkt P1 und dem Punkt P2 als L1 definiert ist und der Winkel zwischen den Betrachtungspunkten E1 und E2 in Bezug auf den Punkt P0 als Δθ definiert ist, ist die Tiefe D = L1/Δθ.
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17 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Berechnung der Tiefe D durch Bildanalyse beschreibt. 17 zeigt die Lichtleiterplatte 11 und das stereoskopische Bild IB vom Betrachtungspunkt E1 aus gesehen mit der Bezugsziffer 171, die Lichtleiterplatte 11 und das stereoskopische Bild IB vom Betrachtungspunkt E2 aus gesehen mit der Bezugsziffer 172, und ein Bild der einander überlagernden, mit den Bezugsziffern 171 und 172 bezeichneten Bilder mit der Bezugsziffer 173. Ein Verfahren zum Berechnen der Tiefe D durch Bildanalyse wird nun unter Bezugnahme auf 17 beschrieben.
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Um die Tiefe D durch Bildanalyse zu berechnen, wird ein Punkt auf der Emissionsfläche 11a als Punkt P3 bestimmt. Der Punkt P3 kann ein beliebiger Punkt in dem auf der Emissionsfläche 11a erzeugten stereoskopischen Bild IB sein. Der Punkt P3 kann ein auf der Emissionsfläche 11a markierter Punkt sein, ohne dass dieser im stereoskopischen Bild IB enthalten ist. Dieser Punkt P3 auf der Emissionsfläche 11a befindet sich in einer konstanten Position aus jeder Betrachtungspunktposition.
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Bei der Bildanalyse werden die Bilder mit den Bezugsnummern 171 und 172 so übereinander gelegt, dass in jedem Bild derselbe Punkt P3 vorliegt, wie mit der Bezugsnummer 173 angegeben. Der Punkt P3 auf der Emissionsfläche 11a befindet sich von jedem Betrachtungspunkt aus in einer konstanten Position. Daher ist der Abstand zwischen dem Punkt P1 und dem Punkt P2 im Bild mit der Bezugsziffer 173 gleich dem in 16 gezeigten Abstand L1. Wie oben beschrieben, kann die Tiefe D daher als Tiefe D = L1/Δθ berechnet werden.
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4. Modifikationen
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Die oben im Detail beschriebene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in jeder Hinsicht nur ein Beispiel für die vorliegende Erfindung. Die Ausführungsform kann in vielfältiger Weise modifiziert oder verändert werden, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel kann die Ausführungsform in den unten beschriebenen Formen modifiziert werden. Die gleichen Komponenten wie in der obigen Ausführungsform werden im Folgenden mit den gleichen Bezugsziffern versehen, und die Vorgänge, die mit denen in der obigen Ausführungsform identisch sind, werden nicht beschrieben. Die nachstehend beschriebenen Änderungen können gegebenenfalls kombiniert werden.
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4.1
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5 ist ein Diagramm einer Lichtleiterplatte 11 gemäß einer ersten Modifikation. In der vorliegenden Modifikation werden die Lichtintensität und die Leuchtdichte des in der Nähe erzeugten Bildes IA1 und des in der Ferne erzeugten Bildes IA2 beschrieben. Die Lichtintensität (cd) bezieht sich hier auf die Lichtmenge (Lichtstrom) pro Einheitsraumwinkel. Die Leuchtdichte (cd/m2) bezieht sich auf die Lichtmenge (Lichtstrom) pro Einheitsraumwinkel und Einheitsfläche. 5 zeigt den Betrachtungswinkel θ der Lichtleiterplatte 11. Der Betrachtungswinkel θ ist eine Kennzahl, die den Winkelbereich angibt, in dem der Bildschirm zum Beispiel eines Flüssigkristalldisplays, der unter einem bestimmten Winkel betrachtet wird, gut zu sehen ist. Der Betrachtungswinkel θ ist ein Winkel in Bezug auf die Vorderseite, in dem der Bildschirm gut zu sehen ist. Der Betrachtungswinkel θ ist definiert als der Winkelbereich, der durch eine senkrechte Linie zur Emissionsfläche 11a der Lichtleiterplatte 11 und die Sichtlinie des Benutzers gebildet wird.
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Innerhalb des Betrachtungswinkels θ kann das in der Nähe erzeugte Bild IA1 eine höhere Lichtintensität aufweisen als das in der Ferne erzeugte Bild IA2. Das in der Nähe erzeugte Bild IA1 kann einen höheren Leuchtdichtepegel als das in der Ferne erzeugte Bild IA2 haben. In der obigen Struktur ist das in der Nähe erzeugte Bild IA1, das eine geringere Verzerrung aufgrund einer Änderung des Betrachtungspunkts in der Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung aufweist, leichter zu sehen als das in der Ferne erzeugte Bild IA2, das eine größere Verzerrung aufgrund einer Änderung des Betrachtungspunkts aufweist. Diese Struktur führt zu einer weniger sichtbaren Verschlechterung der Gestaltung des stereoskopischen Bildes IA.
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Das in der Nähe erzeugte Bild IA1 kann innerhalb des gesamten Betrachtungswinkels θ keine höhere Lichtintensität und keinen höheren Leuchtdichtepegel als das in der Ferne erzeugte Bild IA2 aufweisen. Das in der Nähe erzeugte Bild IA1 kann innerhalb eines großen Bereichs des Betrachtungswinkels θ eine höhere Lichtintensität und einen höheren Leuchtdichtepegel als das in der Ferne erzeugte Bild IA2 aufweisen.
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Beispielsweise kann das in der Nähe erzeugte Bild IA1 eine höhere Lichtintensität und einen höheren Leuchtdichtepegel als das in der Ferne erzeugte Bild IA2 im Bereich von 50% oder mehr des Betrachtungswinkels θ aufweisen. Wenn beispielsweise der Betrachtungswinkel θ ±40 Grad in Bezug auf eine senkrechte Linie zur Emissionsfläche 11a beträgt, kann das in der Nähe erzeugte Bild IA1 eine höhere Lichtintensität und einen höheren Leuchtdichtepegel als das in der Ferne erzeugte Bild IA2 im Bereich von ±20 Grad oder mehr aufweisen. In einem anderen Beispiel kann das in der Nähe erzeugte Bild IA1 eine höhere Lichtintensität und einen höheren Leuchtdichtepegel als das in der Ferne erzeugte Bild IA2 im Bereich von 75% oder mehr des Betrachtungswinkels θ haben. Wenn beispielsweise der Betrachtungswinkel θ ±40 Grad in Bezug auf eine senkrechte Linie zur Emissionsfläche 11a beträgt, kann das in der Nähe erzeugte Bild IA1 eine höhere Lichtintensität und einen höheren Leuchtdichtepegel als das in der Ferne erzeugte Bild IA2 im Bereich von ±30 Grad oder mehr haben.
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Die oben beschriebenen Beziehungen der Lichtintensität und des Leuchtdichtepegels zwischen dem in der Nähe erzeugten Bild IA1 und dem in der Ferne erzeugten Bild IA2 können für das gesamte in der Nähe erzeugte Bild IA1 und das gesamte in der Ferne erzeugte Bild IA2 gelten. Insbesondere können die oben beschriebenen Beziehungen möglicherweise nicht für jeden Festpunkt, der in den Bilderzeugungsbereichen des in der Nähe erzeugten Bildes IA1 und des in der Ferne erzeugten Bildes IA2 enthalten ist, gelten.
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4.2
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6 ist eine perspektivische Ansicht einer Lichtleiterplatte 11 gemäß einer zweiten Modifikation. 7 ist eine Draufsicht auf die in 6 gezeigte Lichtleiterplatte 11. Wie in den 6 und 7 gezeigt, kann das in der Nähe erzeugte Bild IA1 ein Flächenbild umfassen. Ein Flächenbild bezieht sich hier auf ein Bild, das eine Oberfläche darstellt und Abbildungspunkte mit einer Dichte von mindestens 30% pro Einheitsfläche in einer Abbildungsebene aufweist. Ein Flächenbild hat auch den hellsten Punkt mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von mehr als 2 mm. Daher kann ein Flächenbild vollständig ausgefüllt oder zum Beispiel schraffiert sein.
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Ein Flächenbild hat typischerweise einen größeren Bilderzeugungsbereich als ein Linienbild. In der obigen Struktur umfasst das in der Nähe erzeugte Bild IA1 ein Flächenbild und hat daher einen größeren Bilderzeugungsbereich als ein in der Nähe erzeugtes Bild IA1, das kein Flächenbild umfasst. Dadurch wird die Verschlechterung der Gestaltung des stereoskopischen Bildes IA, die sich aus einer Änderung des Betrachtungspunkts in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung ergibt, verringert.
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Das Flächenbild in dem in der Nähe erzeugten Bild IA1 kann einen Bereich von 30% oder mehr des Gesamtbereichs des Bilderzeugungsbereichs des stereoskopischen Bildes IA haben. In der obigen Struktur hat das in der Nähe erzeugte Bild IA1 einen größeren Bildausbildungsbereich als ein in der Nähe erzeugtes Bild IA1, das ein Flächenbild mit einer Fläche von weniger als 30% des Gesamtbereichs des Bilderzeugungsbereichs des stereoskopischen Bildes IA umfasst. Dadurch wird die Verschlechterung der Gestaltung des stereoskopischen Bildes infolge einer Änderung des Betrachtungspunktes in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung verringert.
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Wie in den 6 und 7 gezeigt, kann das in der Ferne erzeugte Bild IA2 ein Linienbild sein. Ein Linienbild hat hier den hellsten Punkt mit einer FWHM von weniger als oder gleich 2 mm. In der obigen Struktur hat das in der Ferne erzeugte Bild IA2 einen kleineren Bilderzeugungsbereich als ein in der Ferne erzeugtes Bild IA2, das ein Flächenbild umfasst. Dadurch wird die Verschlechterung der Gestaltung des stereoskopischen Bildes IA, die sich aus einer Änderung des Betrachtungspunktes in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung ergibt, verringert.
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Wie in 7 gezeigt, kann das stereoskopische Bild IA einen Bereich von 50% oder mehr des Gesamtbereichs des Bilderzeugungsbereichs auf der Rückfläche 11b haben. In dem stereoskopischen Bild IA weist ein Bereich auf der Rückfläche 11b eine besonders geringe Verzerrung auf, die sich aus einer Änderung des Betrachtungspunkts in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung ergibt. Die oben beschriebene Struktur reduziert somit die Verschlechterung der Gestaltung des stereoskopischen Bildes IA, die sich aus einer Änderung des Betrachtungspunktes ergibt.
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Das in der Nähe erzeugte Bild IA1 kann eine höhere Auflösung haben als das in der Ferne erzeugte Bild IA2. In der obigen Struktur kann ein erzeugtes Bild mit einem geringeren Maß an Verzerrung, die aus einer Änderung des Betrachtungspunkts in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung resultiert, eine höhere Auflösung haben als ein Bild mit einem größeren Maß an einer solchen Verzerrung.
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4.3
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8 ist ein Diagramm einer Lichtleiterplatte 11 gemäß einer dritten Modifikation. 8 zeigt zwei Betrachtungswinkel θ1 und θ2. Der Betrachtungswinkel θ1 ist ein Betrachtungswinkel für das in der Nähe erzeugte Bild IA1. Der Betrachtungswinkel θ2 ist ein Betrachtungswinkel für das in der Ferne erzeugte Bild IA2. Wie in 8 gezeigt, kann der Betrachtungswinkel θ1 für das in der Nähe erzeugte Bild IA1 größer sein als der Betrachtungswinkel θ2 für das in der Ferne erzeugte Bild IA2.
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In der obigen Struktur ist das in der Nähe erzeugte Bild IA1, das eine geringere Verzerrung aufweist, die aus einer Änderung des Betrachtungspunkts in einer Richtung parallel zur Lichteinfallsrichtung resultiert, in einem breiteren Bereich sichtbar als das in der Ferne erzeugte Bild IA2, das eine größere derartige Verzerrung aufweist. Diese Struktur führt zu einer weniger sichtbaren Verschlechterung der Gestaltung des gesamten stereoskopischen Bildes IA.
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4.4
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9 ist ein Diagramm, das eine Lichtleiterplatte 11 gemäß einer vierten Modifikation beschreibt. In 9 haben die Lichtwegänderer 13 beispielhafte Formen mit den Bezugsziffern 131 bis 135. Das von den Lichtwegänderern 13 mit den Bezugsziffern 131 bis 133 reflektierte Emissionslicht hat einen größeren Divergenzwinkel als das von den Lichtwegänderern 13 mit den Bezugsziffern 134 und 135 reflektierte Emissionslicht.
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Die Lichtleiterplatte 11 kann Lichtwegänderer 13, die Formen mit den Bezugsziffern 131 bis 133 zur Erzeugung des in der Nähe erzeugten Bildes IA1 aufweisen, und Lichtwegänderer 13, die eine Form mit der Bezugsziffer 134 oder 135 zur Erzeugung des in der Ferne erzeugten Bildes IA2 aufweisen, umfassen. In diesem Fall breitet sich das von jedem der Lichtwegänderer 13 zur Erzeugung des in der Nähe erzeugten Bildes IA1 reflektierte Emissionslicht weiter aus als das von jedem der Lichtwegänderer 13 zur Erzeugung des in der Ferne erzeugten Bildes IA2 reflektierte Emissionslicht. Jeder Lichtwegänderer 13 zur Erzeugung des in der Nähe erzeugten Bildes IA1 kann daher kleiner sein. Mit anderen Worten, die optischen Lichtwegänderer 13 können dichter angeordnet werden. Dies ermöglicht die Verwendung von Lichtwegänderern 13 für größere Betrachtungswinkel, wodurch der Betrachtungswinkel für das in der Nähe erzeugte Bild IA1 erhöht wird.
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4.5
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Es wird nun eine Anzeigevorrichtung 10A als eine Modifikation der Anzeigevorrichtung 10 beschrieben.
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10 ist eine perspektivische Ansicht der Anzeigevorrichtung 10A. Wie in 10 dargestellt, umfasst die Anzeigevorrichtung 10A die Lichtquelle 12 und eine Lichtleiterplatte 15. Die Lichtleiterplatte 15 ist eine Modifikation der oben beschriebenen Lichtleiterplatte 11.
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11 ist eine Querschnittsansicht der Lichtleiterplatte 15, die die Struktur jedes Lichtwegänderers 16 zeigt, der in der Lichtleiterplatte 15 enthalten ist. 12 ist eine Draufsicht auf die Lichtleiterplatte 15, die deren Aufbau zeigt. 13 ist eine perspektivische Ansicht eines der Lichtwegänderer 16, die in der Lichtleiterplatte 15 enthalten sind.
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Die Lichtleiterplatte 15 leitet das von der Lichtquelle 12 empfangene Licht (Einfallslicht). Die Lichtleiterplatte 15 ist aus einem transparenten Harzmaterial mit einem relativ hohen Brechungsindex gefertigt. Das Material für die Lichtleiterplatte 15 kann ein Polycarbonatharz oder ein Polymethylmethacrylatharz sein. In der vorliegenden Modifikation ist die Lichtleiterplatte 15 aus einem Polymethylmethacrylatharz gefertigt. Wie in 11 dargestellt, weist die Lichtleiterplatte 15 eine Emissionsfläche 15a, eine Rückfläche 15b und eine Einfallsfläche 15c auf.
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Die Emissionsfläche 15a ermöglicht die Emission von Licht, das innerhalb der Lichtleiterplatte 15 geführt und durch die Lichtwegänderer 16 (später beschrieben) umgelenkt wird. Die Emissionsfläche 15a ist eine Vorderfläche der Lichtleiterplatte 15. Die Rückfläche 15b liegt parallel zur Emissionsfläche 15a vor und umfasst die auf der Oberfläche angeordneten Lichtwegänderer 16 (später beschrieben). Die Einfallsfläche 15c empfängt das von der Lichtquelle 12 emittierte Licht, damit es in die Lichtleiterplatte 15 eintreten kann.
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Das von der Lichtquelle 12 emittierte Licht tritt durch die Einfallsfläche 15c in die Lichtleiterplatte 15 ein und wird dann von der Emissionsfläche 15a oder der Rückfläche 15b totalreflektiert und innerhalb der Lichtleiterplatte 15 geführt.
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Wie in 11 dargestellt, sind die Lichtwegänderer 16 auf der Rückfläche 15b und innerhalb der Lichtleiterplatte 15 angeordnet. Die Lichtwegänderer 16 lenken das in der Lichtleiterplatte 15 geführte Licht um, so dass es durch die Emissionsfläche 15a emittiert wird. Die mehreren Lichtwegänderer 16 sind auf der Rückfläche 15b der Lichtleiterplatte 15 angeordnet.
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Wie in 12 dargestellt, sind die Lichtwegänderer 16 parallel zur Einfallsfläche 15c angeordnet. Wie in 13 gezeigt, ist jeder Lichtwegänderer 16 eine Dreieckspyramide und hat eine reflektierende Oberfläche 16a, die einfallendes Licht reflektiert (innen totalreflektiert). Der Lichtwegänderer 16 kann zum Beispiel eine Aussparung auf der Rückfläche 15b der Lichtleiterplatte 15 sein. Der Lichtwegänderer 16 muss nicht unbedingt eine Dreieckspyramide sein. Wie in 12 gezeigt, umfasst die Lichtleiterplatte 15 mehrere Sätze von Lichtwegänderern 17a, 17b, 17c, ..., die jeweils mehrere Lichtwegänderer 16 auf der Rückfläche 15b umfassen.
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14 ist eine perspektivische Ansicht der Lichtwegänderer 16, die deren Anordnung zeigt. Wie in 14 gezeigt, enthalten die Sätze von Lichtwegänderern 17a, 17b, 17c, ... jeweils mehrere Lichtwegänderer 16, die auf der Rückfläche 15b der Lichtleiterplatte 15 angeordnet sind, wobei die reflektierenden Oberflächen 16a unterschiedliche Winkel mit der Richtung des einfallenden Lichts bilden. Diese Anordnung ermöglicht es den Sätzen von Lichtwegänderern 17a, 17b, 17c, ..., das einfallende Licht so umzulenken, dass es durch die Emissionsfläche 15a in verschiedene Richtungen emittiert wird.
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Die Lichtleiterplatte 15, die ein stereoskopisches Bild I erzeugt, wird nun unter Bezugnahme auf 15 beschrieben. In diesem Beispiel wird das von den Lichtwegänderern 16 umgelenkte Licht verwendet, um das stereoskopische Bild I als Flächenbild auf einer stereoskopischen Abbildungsebene P zu erzeugen, die senkrecht zur Emissionsfläche 15a der Lichtleiterplatte 15 steht.
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15 ist eine perspektivische Ansicht der Lichtleiterplatte 15, die die Erzeugung des stereoskopischen Bildes I beschreibt. In diesem Beispiel ist das auf der stereoskopischen Abbildungsebene P erzeugte stereoskopische Bild I ein Zeichen eines Rings mit einer diagonalen Linie darin.
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In der Lichtleiterplatte 15 schneidet beispielsweise das von jedem Lichtwegänderer 16 im Lichtwegänderer-Satz 17a umgelenkte Licht die stereoskopische Abbildungsebene P an einer Linie La1 und einer Linie La2, wie in 15 gezeigt. Die Schnittpunkte mit der stereoskopischen Abbildungsebene P erzeugen Linienbilder LI als Teil des stereoskopischen Bildes I. Die Linienbilder LI verlaufen parallel zur XZ-Ebene. Auf diese Weise erzeugt das Licht von den mehreren Lichtwegänderern 16, die zum Lichtwegänderer-Satz 17a gehören, die Linienbilder LI der Linie La1 und der Linie La2. Das Licht, das die Bilder der Linie La1 und der Linie La2 erzeugt, kann von mindestens zwei der Lichtwegänderer 16 in dem Lichtwegänderer-Satz 17a bereitgestellt werden.
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In ähnlicher Weise schneidet das von jedem Lichtwegänderer 16 im Lichtwegänderer-Satz 17b umgelenkte Licht die stereoskopische Abbildungsebene P an einer Linie Lb1, einer Linie Lb2 und einer Linie Lb3. Die Schnittpunkte mit der stereoskopischen Abbildungsebene P erzeugen Linienbilder LI als Teil des stereoskopischen Bildes I.
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Das von jedem Lichtwegänderer 16 im Lichtwegänderer-Satz 17c umgelenkte Licht schneidet die stereoskopische Abbildungsebene P an einer Linie Lc1 und einer Linie Lc2. Die Schnittpunkte mit der stereoskopischen Abbildungsebene P erzeugen Linienbilder LI als Teil des stereoskopischen Bildes I.
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Die Sätze von Lichtwegänderern 17a, 17b, 17c, ... bilden Linienbilder LI an verschiedenen Positionen in X-Richtung. Die Lichtwegänderer-Sätze 17a, 17b, 17c, ... in der Lichtleiterplatte 15 können in kleineren Abständen angeordnet sein, um die Linienbilder LI in kleineren Abständen in X-Richtung zu erzeugen. Auf diese Weise kombiniert die Lichtleiterplatte 15 die mehreren Linienbilder LI, die durch das von den Lichtwegänderern 16 in den Lichtwegänderer-Sätzen 17a, 17b, 17c, ... umgelenkte Licht erzeugt werden, um das stereoskopische Bild I zu erzeugen, das ein im Wesentlichen ebenes Bild auf der stereoskopischen Abbildungsebene P ist.
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Die stereoskopische Abbildungsebene P kann senkrecht zur X-, Y- oder Z-Achse verlaufen. Die stereoskopische Abbildungsebene P kann nicht senkrecht zur X-, Y- oder Z-Achse stehen. Die stereoskopische Abbildungsebene P ist möglicherweise nicht flach, sondern kann gekrümmt sein. Somit kann die Lichtleiterplatte 15 mit Hilfe der Lichtwegänderer 16 ein stereoskopisches Bild I auf einer beliebigen (flachen oder gekrümmten) Ebene im Raum erzeugen. Mehrere Flächenbilder können kombiniert werden, um ein dreidimensionales Bild zu erzeugen.
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Die hier offenbarten Ausführungsformen sind nicht als einschränkend zu verstehen, sondern können im Rahmen des Inhalts und des Umfangs der beanspruchten Erfindung modifiziert werden. Die technischen Merkmale, die in verschiedenen Ausführungsformen offenbart sind, können in anderen Ausführungsformen innerhalb des technischen Rahmens der Erfindung kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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