DE102022103073A1

DE102022103073A1 - Lichtleiterplatte, anzeigevorrichtung, eingabevorrichtung und vorrichtung mit anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE102022103073A1
Application number: DE102022103073.3A
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: US20220291519A1; CN115079430A; US12055733B2; JP2022140127A; JP7552456B2; CN115079430B

Abstract

Die Leuchtdichte eines Teils eines stereoskopischen Bildes kann verändert werden. Eine Lichtleiterplatte (10) umfasst einen ersten optischen Deflektor (210, 21P), der Licht so leitet, dass es innerhalb eines ersten Winkelbereichs (θ1) ausgestrahlt wird, um ein stereoskopisches Bild (la) in einem Raum anzuzeigen, und einen zweiten optischen Deflektor (21Q bis 21S), der Licht so leitet, dass es innerhalb eines zweiten Winkelbereichs (θ2) ausgestrahlt wird, um ein stereoskopisches Bild (Ib) an derselben Position wie das stereoskopische Bild (la) anzuzeigen. Über eine Grenze zwischen dem ersten Winkelbereich (θ1) und dem zweiten Winkelbereich (θ2) tritt eine diskrete Änderung zwischen einer Leuchtdichte eines Teils des stereoskopischen Bildes (la) und einer Leuchtdichte eines Teils des stereoskopischen Bildes (Ib) auf, der dem Teil des stereoskopischen Bildes (la) entspricht.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2021-040788 , 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.
STAND DER TECHNIK
Eine bekannte Lichtleiterplatte und eine bekannte optische Vorrichtung zur Darstellung eines stereoskopischen Bildes sind zum Beispiel in der Patentliteratur 1 beschrieben. Die in der Patentliteratur 1 beschriebene optische Vorrichtung umfasst einen Flächenbildwandler und einen Konturbildwandler. Der Flächenbildwandler strahlt Licht aus, um ein ebenes Bild in einer vorbestimmten Form in einem Raum zu erzeugen. Der Konturbildwandler strahlt Licht aus, um ein Konturbild zu erzeugen, dessen Lichtintensität sich von der Lichtintensität des ebenen Bildes in einem äußeren Randbereich des ebenen Bildes unterscheidet.
Die optische Vorrichtung strahlt Licht, um mit dem Flächenbildwandler ein ebenes Bild in einer vorbestimmten Form in einem Raum zu erzeugen, und mit dem Konturbildwandler ein Konturenbild mit einer Lichtintensität zu erzeugen, die sich von der Lichtintensität des ebenen Bildes im äußeren Randbereich des ebenen Bildes unterscheidet. Obwohl das ebene Bild selbst eine unscharfe Grenze haben kann, wird das Konturbild mit einer Lichtintensität, die sich von der Lichtintensität des ebenen Bildes unterscheidet, an der Grenze gebildet. Das ebene Bild erscheint somit stereoskopisch. Die optische Vorrichtung ermöglicht somit eine stereoskopischere Betrachtung eines Bildes.
ZITATLISTE
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer 2018-010223
ZUSAMMENFASSUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Die bekannte optische Vorrichtung kann, wie unten beschrieben, verbessert werden.
Ein Diamant erscheint zum Beispiel funkelnd. Das liegt daran, dass verschiedene Teile eines Diamanten funkeln oder eine höhere Leuchtdichte aufweisen, wenn der Diamant aus verschiedenen Richtungen betrachtet wird.
Als Antwort auf das obige Problem sind ein oder mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung auf eine Technik mit einer Lichtleiterplatte gerichtet, die es ermöglicht, dass ein stereoskopisches Bild in geeigneter Weise erscheint.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Eine Lichtleiterplatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen ersten optischen Deflektor, der einfallendes Licht so leitet, dass es innerhalb eines ersten Winkelbereichs ausgestrahlt wird, um ein erstes stereoskopisches Bild anzuzeigen, das ein Objekt als reales Bild oder als virtuelles Bild in einem Raum darstellt, und einen zweiten optischen Deflektor, der einfallendes Licht so leitet, dass es innerhalb eines zweiten Winkelbereichs angrenzend an den ersten Winkelbereich ausgestrahlt wird, um ein zweites stereoskopisches Bild anzuzeigen, das das Objekt an derselben Position wie das erste stereoskopische Bild darstellt. Über eine Grenze zwischen dem ersten Winkelbereich und dem zweiten Winkelbereich tritt eine diskrete Änderung zwischen einer Leuchtdichte eines Teils des ersten stereoskopischen Bildes und einer Leuchtdichte eines Teils des zweiten stereoskopischen Bildes auf, der dem Teil des ersten stereoskopischen Bildes entspricht.
In der obigen Struktur ändert sich ein vom Benutzer betrachtetes stereoskopisches Bild vom ersten stereoskopischen Bild zum zweiten stereoskopischen Bild, wenn sich die Richtung, in der ein Benutzer die Lichtleiterplatte betrachtet, vom ersten Winkelbereich zum zweiten Winkelbereich ändert. Es erfolgt also eine diskrete Änderung zwischen der Leuchtdichte eines Teils des ersten stereoskopischen Bildes und der Leuchtdichte eines Teils des zweiten stereoskopischen Bildes, der dem Teil des ersten stereoskopischen Bildes entspricht. So kann die Leuchtdichte eines Teils des stereoskopischen Bildes je nach Blickrichtung des Benutzers verändert werden. Somit kann das stereoskopische Bild auf geeignete Weise dargestellt werden.
Der erste Winkelbereich und der zweite Winkelbereich werden relativ zu einem Punkt des Objekts bestimmt, der in einem Raum erscheint.
In der Lichtleiterplatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann über die Grenze zwischen dem ersten Winkelbereich und dem zweiten Winkelbereich eine diskrete Änderung zwischen einer Leuchtdichte einer ersten Fläche im ersten stereoskopischen Bild und einer Leuchtdichte einer zweiten Fläche im zweiten stereoskopischen Bild auftreten, die der ersten Fläche im ersten stereoskopischen Bild entspricht.
In der Lichtleiterplatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann über die Grenze zwischen dem ersten Winkelbereich und dem zweiten Winkelbereich eine diskrete Änderung zwischen einer Leuchtdichte einer ersten Linie im ersten stereoskopischen Bild und einer Leuchtdichte einer zweiten Linie im zweiten stereoskopischen Bild auftreten, die der ersten Linie im ersten stereoskopischen Bild entspricht.
Die Lichtleiterplatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Vielzahl dritter optischer Deflektoren aufweisen, die das einfallende Licht so leiten, dass es innerhalb eines dritten Winkelbereichs angrenzend an den zweiten Winkelbereich ausgestrahlt wird, um ein drittes stereoskopisches Bild anzuzeigen, das das Objekt an derselben Position wie das erste stereoskopische Bild darstellt. Über eine Grenze zwischen dem zweiten Winkelbereich und dem dritten Winkelbereich kann eine diskrete Änderung zwischen einer Leuchtdichte eines Teils des zweiten stereoskopischen Bildes und einer Leuchtdichte eines Teils des dritten stereoskopischen Bildes auftreten, der dem Teil des zweiten stereoskopischen Bildes entspricht. Der zweite Winkelbereich kann größer als oder gleich 5° sein.
Diese Struktur verringert die Wahrscheinlichkeit, dass das rechte und das linke Auge des Benutzers unterschiedliche stereoskopische Bilder wahrnehmen.
Die Lichtleiterplatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Vielzahl dritter optischer Deflektoren umfassen, die das einfallende Licht so leiten, dass es innerhalb eines dritten Winkelbereichs angrenzend an den zweiten Winkelbereich ausgestrahlt wird, um ein drittes stereoskopisches Bild anzuzeigen, das das Objekt an derselben Position wie das erste stereoskopische Bild darstellt. Über eine Grenze zwischen dem zweiten Winkelbereich und dem dritten Winkelbereich kann eine diskrete Änderung zwischen einer Leuchtdichte eines Teils des zweiten stereoskopischen Bildes und einer Leuchtdichte eines Teils des dritten stereoskopischen Bildes auftreten, der dem Teil des zweiten stereoskopischen Bildes entspricht. Der zweite Winkelbereich kann kleiner als oder gleich 15° sein.
Diese Struktur verringert die Wahrscheinlichkeit, dass sich das stereoskopische Bild nicht ändert, es sei denn, der Benutzer ändert stark die Richtung, in der er die Lichtleiterplatte betrachtet.
Eine Lichtleiterplatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen ersten optischen Deflektor, der einfallendes erstes Licht so leitet, dass es ausgestrahlt wird, um ein erstes stereoskopisches Bild anzuzeigen, das ein Objekt als reales Bild oder als virtuelles Bild in einem Raum darstellt, und einen zweiten optischen Deflektor, der zweites Licht, das an einer Position einfällt, die sich von einer Position unterscheidet, an der das erste Licht einfällt, so leitet, dass es ausgestrahlt wird, um ein zweites stereoskopisches Bild anzuzeigen, das das Objekt an derselben Position wie das erste stereoskopische Bild darstellt. Beim Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Licht tritt eine diskrete Änderung zwischen einer Leuchtdichte eines Teils des ersten stereoskopischen Bildes und einer Leuchtdichte eines Teils des zweiten stereoskopischen Bildes auf, der dem Teil des ersten stereoskopischen Bildes entspricht.
In der obigen Struktur ändert sich das vom Benutzer betrachtete stereoskopische Bild vom ersten stereoskopischen Bild zum zweiten stereoskopischen Bild, wenn das einfallende Licht vom ersten Licht zum zweiten Licht wechselt. Es erfolgt also eine diskrete Änderung zwischen der Leuchtdichte eines Teils des ersten stereoskopischen Bildes und der Leuchtdichte eines Teils des zweiten stereoskopischen Bildes, der dem Teil des ersten stereoskopischen Bildes entspricht. So kann die Leuchtdichte eines Teils des stereoskopischen Bildes verändert werden. Somit kann das stereoskopische Bild auf geeignete Weise dargestellt werden.
In der Lichtleiterplatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der erste optische Deflektor bewirken, dass das erste Licht innerhalb eines ersten Winkelbereichs ausgestrahlt wird, um ein erstes stereoskopisches Bild in einem Raum anzuzeigen, und kann bewirken, dass das erste Licht innerhalb eines zweiten Winkelbereichs angrenzend an den ersten Winkelbereich ausgestrahlt wird, um ein drittes stereoskopisches Bild anzuzeigen, das das Objekt an derselben Position wie das erste stereoskopische Bild darstellt. Der zweite optische Deflektor kann bewirken, dass das zweite Licht in einem dritten Winkelbereich ausgestrahlt wird, um ein zweites stereoskopisches Bild in einem Raum anzuzeigen, und kann bewirken, dass das zweite Licht in einem vierten Winkelbereich angrenzend an den dritten Winkelbereich ausgestrahlt wird, um ein viertes stereoskopisches Bild anzuzeigen, das das Objekt an derselben Position wie das zweite stereoskopische Bild darstellt. Über eine Grenze zwischen dem ersten Winkelbereich und dem zweiten Winkelbereich kann eine diskrete Änderung zwischen einer Leuchtdichte eines Teils des ersten stereoskopischen Bildes und der Leuchtdichte eines Teils des dritten stereoskopischen Bildes auftreten, der dem Teil des ersten stereoskopischen Bildes entspricht, und über eine Grenze zwischen dem dritten Winkelbereich und dem vierten Winkelbereich kann eine diskrete Änderung zwischen einer Leuchtdichte eines Teils des zweiten stereoskopischen Bildes und einer Leuchtdichte eines Teils des vierten stereoskopischen Bildes auftreten, der dem Teil des zweiten stereoskopischen Bildes entspricht.
Für das erste Licht, das einfallendes Licht ist, ändert sich ein vom Benutzer betrachtetes stereoskopisches Bild vom ersten stereoskopischen Bild zum dritten stereoskopischen Bild, wenn sich die Richtung, in der der Benutzer die Lichtleiterplatte betrachtet, vom ersten Winkelbereich zum zweiten Winkelbereich ändert. Folglich erfolgt eine diskrete Änderung zwischen der Leuchtdichte eines Teils des ersten stereoskopischen Bildes und der Leuchtdichte eines Teils des dritten stereoskopischen Bildes, der dem Teil des ersten stereoskopischen Bildes entspricht. Wenn sich die Blickrichtung des Benutzers auf die Lichtleiterplatte vom dritten Winkelbereich zum vierten Winkelbereich ändert, ändert sich das vom Benutzer betrachtete stereoskopische Bild vom zweiten stereoskopischen Bild zum vierten stereoskopischen Bild für das zweite einfallende Licht. Folglich erfolgt eine diskrete Änderung zwischen der Leuchtdichte eines Teils des zweiten stereoskopischen Bildes und der Leuchtdichte eines Teils des vierten stereoskopischen Bildes, der dem Teil des zweiten stereoskopischen Bildes entspricht. Die Leuchtdichte eines Teils des stereoskopischen Bildes kann in Abhängigkeit von der Blickrichtung des Benutzers in mehreren umschaltbaren Modi geändert werden.
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.
Eine Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die obige Anzeigevorrichtung aufweisen.
Die Anzeigevorrichtung, die Eingabevorrichtung und die Vorrichtung gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung mit der obigen Struktur können ein stereoskopisches Bild mit verbesserter Tondarstellung in einem Raum anzeigen.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN
Die Technik mit der Lichtleiterplatte gemäß den oben genannten Aspekten der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, dass ein stereoskopisches Bild in geeigneter Weise erscheint.
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 die Beziehung zwischen der Richtung, in der ein Benutzer die Lichtleiterplatte betrachtet, und einem vom Benutzer betrachteten stereoskopischen Bild zeigt.
8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Richtung, in der ein Benutzer die Lichtleiterplatte betrachtet, und der Lichtleiterplatte zeigt.
9 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem stereoskopischen Bild, das ein Benutzer mit der Lichtleiterplatte betrachtet, und der Richtung, in der der Benutzer die Lichtleiterplatte betrachtet, zeigt.
10 ist ein Diagramm, das ein Anzeigemuster für ein stereoskopisches Bild zeigt.
11 ist ein Diagramm, das stereoskopische Bilder von drei verschiedenen Modellen für einen Diamanten in einem Beispiel zeigt.
12 ist ein Diagramm, das ein Anzeigemuster für ein stereoskopisches Bild zeigt, das von einem Benutzer mit einer Lichtleiterplatte betrachtet wird.
13 ist eine Draufsicht auf stereoskopische Bilder, die von einer Lichtleiterplatte angezeigt werden.

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 unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, weist die optische Vorrichtung 1A eine Lichtquelle 2, eine Lichtleiterplatte 10, die einfallendes Licht von der Lichtquelle 2 so lenkt, 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 an parallelem Licht 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 beträgt der Winkel θ oder ein enger Winkel, der durch die optische Achse des von den LEDs 2a ausgestrahlten Lichts und die Ausstrahlungsoberfläche 12 gebildet wird, 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 eindringen, 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 anderen Stelle als auf der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 stereoskopisch erscheint. Das stereoskopische Bild I kann z. B. ein zweidimensionales Bild sein, das an einer von der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 entfernten Stelle erscheint. Genauer, kann das stereoskopische Bild I ein Bild sein, das stereoskopisch erscheint, oder ein Bild mit einer zweidimensionalen Form, das an einer anderen Stelle als auf der optischen Vorrichtung 1A 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 31a1 und der Linie 31a2. Die Linie 31a1 und die Linie 31a2 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 beieinander 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 Ablenkungsflächen, 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 jeweils eine Fläche aufweisen, die der unteren Oberfläche der Lichtleiterplatte 10 entspricht. 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
Der Aufbau der Lichtleiterplatte 10, die eine Änderung der Leuchtdichte in Abhängigkeit von der Blickrichtung ermöglicht, wird nun unter Bezugnahme auf die 7 bis 10 detailliert beschrieben. Um die Leuchtdichte zu ändern, kann die Dichte der Punkte, die die Flächen im stereoskopischen Bild I ausdrücken, geändert werden, oder es kann z. B. die Länge oder Höhe der Prismen, die auf der Unterseite der Lichtleiterplatte 10 angeordnet sind, geändert werden.
Normalerweise erscheint ein stereoskopisches Objekt je nach der Richtung, in der der Benutzer das Objekt betrachtet, unterschiedlich geformt. Das stereoskopische Bild I, das der Benutzer betrachtet, scheint also je nach Blickrichtung unterschiedliche Formen zu haben.
7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Blickrichtung und einem vom Benutzer betrachteten stereoskopischen Bild I zeigt. 8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Blickrichtung und der Lichtleiterplatte 10 zeigt.
Wie in 8 gezeigt, wird die Blickrichtung durch einen Winkel θ zu einer Richtung (Bezugsrichtung) Lr dargestellt, in der ein Benutzer U die Lichtleiterplatte 10 direkt von vorne betrachtet. Der obige Winkel hat einen negativen Wert, wenn die Blickrichtung in positiver x-Richtung in Bezug auf die Bezugsrichtung Lr geändert wird, und einen positiven Wert, wenn die Blickrichtung in negativer x-Richtung in Bezug auf die Bezugsrichtung Lr geändert wird.
Wie im oberen Teil von 7 gezeigt, sind die Strahlengangdeflektoren 21 so angeordnet, dass ein stereoskopisches Bild Ia eines Musters A, das einen Würfel (Objekt) darstellt, je nach Blickrichtung θ unterschiedlich erscheint. Die Leuchtdichten der Oberflächen des stereoskopischen Bildes Ia ändern sich jedoch nicht wesentlich, wenn sie aus verschiedenen Blickrichtungen betrachtet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform werden also zunächst ein stereoskopisches Bild Ib eines Musters B und ein stereoskopisches Bild Ic eines Musters C erstellt, wie im mittleren und unteren Teil von 7 gezeigt. Die stereoskopischen Bilder Ib und Ic entsprechen dem stereoskopischen Bild Ia, mit der Ausnahme, dass sich die Werte der Leuchtdichte der Oberflächen diskret von den Werten der Leuchtdichte der Oberflächen des stereoskopischen Bildes Ia unterscheiden.
Strahlengangdeflektoren 210 und 21P (erste optische Deflektoren), die bewirken, dass Licht in Blickrichtungen θ zwischen -17,5° einschließlich und -7,5° ausschließlich (ein erster Winkelbereich) ausgestrahlt wird, sind dann so angeordnet, dass stereoskopische Bilder Ia1 und Ia2 (erste stereoskopische Bilder) gebildet werden können. Strahlengangdeflektoren 21Q bis 21S (zweite optische Deflektoren), die bewirken, dass Licht in Blickrichtungen θ zwischen -7,5° einschließlich und 7,5° ausschließlich (ein zweiter Winkelbereich angrenzend an den ersten Winkelbereich) ausgestrahlt wird, sind so angeordnet, dass stereoskopische Bilder Ib3 bis Ib5 (zweite stereoskopische Bilder) gebildet werden können. Strahlengangdeflektoren 21T und 21U (dritte optische Deflektoren), die das Licht in Blickrichtungen θ zwischen 7,5° einschließlich und 17,5° ausschließlich (ein dritter Winkelbereich angrenzend an den zweiten Winkelbereich) ausstrahlen, sind dann so angeordnet, dass stereoskopische Bilder Ic6 und Ic7 (dritte stereoskopische Bilder) gebildet werden können.
9 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem stereoskopischen Bild I, das der Benutzer mit der Lichtleiterplatte 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform betrachtet, und der Blickrichtung θ zeigt. 10 ist ein Diagramm, das ein Anzeigemuster für das obige stereoskopische Bild zeigt.
Wie in 9 und 10 dargestellt, betrachtet der Benutzer das stereoskopische Bild Ia (Ia1 und Ia2), wenn die Blickrichtung θ innerhalb eines Bereichs θ1 zwischen -17,5° einschließlich und -7,5° ausschließlich liegt. Für die Blickrichtung θ über eine Grenze von -7,5° geht das stereoskopische Bild Ia (Ia2) in das stereoskopische Bild Ib (Ib3) über. Es kommt dann zu einer diskreten Änderung zwischen der Leuchtdichte der Flächen (ersten Flächen) des stereoskopischen Bildes Ia und der Leuchtdichte der entsprechenden Flächen (zweiten Flächen) des stereoskopischen Bildes Ib.
Für die Blickrichtung θ innerhalb eines Bereichs θ2 zwischen -7,5° einschließlich und 7,5° ausschließlich sieht der Benutzer das stereoskopische Bild Ib (Ib3 bis Ib5). Für die Blickrichtung θ über eine Grenze von 7,5° geht das stereoskopische Bild Ib (Ib5) in das stereoskopische Bild Ic (Ic6) über. Es kommt dann zu einer diskreten Änderung zwischen der Leuchtdichte der Flächen des stereoskopischen Bildes Ib und der Leuchtdichte der entsprechenden Flächen des stereoskopischen Bildes Ic. Für die Blickrichtung θ innerhalb eines Bereichs θ3 zwischen 7,5° einschließlich und 17,5° ausschließlich sieht der Benutzer das stereoskopische Bild Ic (Ic6 und Ic7).
Die Leuchtdichte von Teilen des stereoskopischen Bildes I kann somit in Abhängigkeit von der Blickrichtung des Benutzers θ verändert werden. Dadurch wird das stereoskopische Bild I auf geeignete Weise angezeigt.
Anhang
In der vorliegenden Ausführungsform ist das stereoskopische Bild Ia des Musters A in einem Bereich von 10° in Blickrichtung sichtbar, das stereoskopische Bild Ib des Musters B ist in einem Bereich von 15° in Blickrichtung sichtbar, und das stereoskopische Bild Ic des Musters C ist in einem Bereich von 10° in Blickrichtung sichtbar. Die Bereiche sind jedoch nicht auf die oben genannten Beispiele beschränkt.
Zum Beispiel können die drei oben genannten Bereiche den gleichen Wert von beispielsweise 10,6° haben. Die drei oben genannten Bereiche können kleiner oder gleich 15° sein. Bei Bereichen größer als 15° ändert sich das stereoskopische Bild I nicht, es sei denn, der Benutzer ändert die Blickrichtung stark.
Beispiel
11 ist ein Diagramm, das stereoskopische Bilder I von drei verschiedenen Muster für einen Diamanten in einem Beispiel zeigt. Der untere Teil von 11 zeigt vergrößerte Ansichten der gleichen Abschnitte jedes stereoskopischen Bildes I wie im oberen Teil. 11 zeigt, dass sich die Leuchtdichten vieler Teile des stereoskopischen Bildes I in Abhängigkeit von der Blickrichtung des Benutzers θ ändern.
Zweite Ausführungsform
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Der Einfachheit halber werden die Komponenten, die dieselben Funktionen haben, wie die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Komponenten, mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht erneut beschrieben. Das Gleiche gilt für andere, später beschriebene Ausführungsformen.
12 ist ein Diagramm, das ein Anzeigemuster für ein stereoskopisches Bild I zeigt, das von einem Benutzer anhand der Lichtleiterplatte 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform betrachtet wird. Die Lichtleiterplatte 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die gleiche wie die in den 1 bis 10 gezeigte Lichtleiterplatte, mit der Ausnahme, dass das Anzeigemuster anders ist.
Wie in 12 gezeigt, wechseln bei der vorliegenden Ausführungsform die stereoskopischen Bilder Ia, Ib und Ic der drei in 7 gezeigten Muster zyklisch zwischen einander in Abhängigkeit von der Blickrichtung. In der vorliegenden Ausführungsform sind die stereoskopischen Bilder Ia, Ib und Ic jeweils in einem Bereich von 5,4° in Blickrichtung betrachtbar. Durch den engeren Bereich können sich die Leuchtdichten von Teilen des stereoskopischen Bildes I häufiger ändern.
Der oben genannte Bereich kann größer oder gleich 5° sein. Bei dem oben genannten Bereich von weniger als 5° ist es wahrscheinlicher, dass das rechte und das linke Auge des Benutzers unterschiedliche Muster des stereoskopischen Bildes I sehen.
Dritte Ausführungsform
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
13 ist eine Draufsicht auf stereoskopische Bilder I, die von einer Lichtleiterplatte 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform angezeigt werden. Wie in 13 gezeigt, sind in der vorliegenden Ausführungsform die Strahlengangdeflektoren 21 so angeordnet, dass das von den drei LEDs 2a1 bis 2a3 ausgestrahlte Licht die entsprechenden stereoskopischen Bilder Ia bis Ic der in 7 dargestellten Muster A bis C bildet.
In der obigen Struktur, wie im oberen Teil von 13 gezeigt, erscheint das stereoskopische Bild Ia des Musters A mit Licht von der LED 2a1 (erstes Licht), wenn die LED 2a1 eingeschaltet ist und die LEDs 2a2 und 2a3 ausgeschaltet sind. Wie im mittleren Teil von 13 gezeigt, erscheint das stereoskopische Bild Ib des Musters B mit dem Licht der LED 2a2 (zweites Licht), wenn die LED 2a2 eingeschaltet ist und die LEDs 2a1 und 2a3 ausgeschaltet sind. Wie im unteren Teil von 13 dargestellt, erscheint das stereoskopische Bild Ic des Musters C, wenn die LED 2a3 eingeschaltet ist und die LEDs 2a1 und 2a2 ausgeschaltet sind.
Somit bewirkt das Umschalten zwischen dem Licht der LED 2a1 und dem Licht der LED 2a2 eine diskrete Änderung zwischen der Leuchtdichte von Teilen des stereoskopischen Bildes Ia und der Leuchtdichte der entsprechenden Teile des stereoskopischen Bildes Ib. So können die Flächen des stereoskopischen Bildes I diskret unterschiedliche Leuchtdichten aufweisen, wobei der Einschaltzustand der LEDs 2a1 bis 2a3 nacheinander geschaltet wird, ohne dass die Blickrichtung des Benutzers geändert wird. Dadurch wird das stereoskopische Bild I auf geeignete Weise angezeigt.
Vierte Ausführungsform
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
Eine Lichtleiterplatte 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist Strahlengangdeflektoren 21 auf, die bewirken, dass von der in 13 dargestellten LED 2a1 ausgestrahltes Licht ein stereoskopisches Bild I mit dem in 10 dargestellten Anzeigemuster und von der in 13 dargestellten LED 2a2 ausgestrahltes Licht das stereoskopische Bild I mit dem in 12 dargestellten Anzeigemuster bildet.
Genauer gesagt wird das von der in 13 gezeigten LED 2a1 ausgestrahlte Licht (erstes Licht) innerhalb des in 10 gezeigten ersten Winkelbereichs θ1 emittiert, um zu bewirken, dass das stereoskopische Bild Ia (erstes stereoskopisches Bild) in einem Raum erscheint, und das erste Licht wird innerhalb des zweiten Winkelbereichs θ2 angrenzend an den ersten Winkelbereich θ1 ausgestrahlt, um zu bewirken, dass das stereoskopische Bild Ib (drittes stereoskopisches Bild) an der gleichen Position wie das stereoskopische Bild Ia erscheint. Über die Grenze zwischen dem ersten Winkelbereich θ1 und dem zweiten Winkelbereich θ2 kommt es zu einer diskreten Änderung zwischen der Leuchtdichte von Teilen des stereoskopischen Bildes Ia und der Leuchtdichte der entsprechenden Teile des stereoskopischen Bildes Ib.
Licht, das von der in 13 gezeigten LED 2a2 (zweites Licht) ausgestrahlt wird, wird innerhalb eines in 12 gezeigten Winkelbereichs (dritter Winkelbereich) ausgestrahlt, um zu bewirken, dass das stereoskopische Bild Ia (zweites stereoskopisches Bild) in einem Raum erscheint, und das zweite Licht wird innerhalb eines Winkelbereichs (vierter Winkelbereich) angrenzend an den Winkelbereich ausgestrahlt, um zu bewirken, dass das stereoskopische Bild Ib (viertes stereoskopisches Bild) an derselben Position wie das stereoskopische Bild Ia erscheint. Über die Grenze zwischen den beiden Winkelbereichen kommt es zu einer diskreten Änderung zwischen der Leuchtdichte von Teilen des stereoskopischen Bildes Ia und der Leuchtdichte der entsprechenden Teile des stereoskopischen Bildes Ib.
In der obigen Struktur wird durch das Schalten des Ein-Zustands der LEDs 2a das Anzeigemuster geändert.
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.
Obwohl beispielsweise die Leuchtdichten der Flächen eines Würfels in den obigen Ausführungsformen diskret geändert werden, können die Leuchtdichten der Seiten eines Würfels diskret geändert werden. Genauer gesagt kann sich die Leuchtdichte einer Seite (einer ersten Linie) des stereoskopischen Bildes Ia deutlich von der Leuchtdichte der entsprechenden Seite (zweiten Linie) des stereoskopischen Bildes Ib unterscheiden. Auf diese Weise kann die Leuchtdichte eines bestimmten Teils eines stereoskopischen Bildes I diskret verändert werden.
Obwohl in den obigen Ausführungsformen die drei Muster A bis C verwendet werden, können auch vier oder mehr oder zwei Muster verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2021040788 [0001]

Claims

Eine Lichtleiterplatte, aufweisend: einen ersten optischen Deflektor, der eingerichtet ist, einfallendes Licht so zu leiten, dass es innerhalb eines ersten Winkelbereichs ausgestrahlt wird, um ein erstes stereoskopisches Bild anzuzeigen, das ein Objekt als reales Bild oder als virtuelles Bild in einem Raum darstellt; und einen zweiten optischen Deflektor, der eingerichtet ist, einfallendes Licht so zu leiten, dass es innerhalb eines zweiten Winkelbereichs angrenzend an den ersten Winkelbereich ausgestrahlt wird, um ein zweites stereoskopisches Bild anzuzeigen, das das Objekt an derselben Position wie das erste stereoskopische Bild darstellt, wobei über eine Grenze zwischen dem ersten Winkelbereich und dem zweiten Winkelbereich eine diskrete Änderung zwischen einer Leuchtdichte eines Teils des ersten stereoskopischen Bildes und einer Leuchtdichte eines Teils des zweiten stereoskopischen Bildes auftritt, der dem Teil des ersten stereoskopischen Bildes entspricht.
Lichtleiterplatte gemäß Anspruch 1, wobei über die Grenze zwischen dem ersten Winkelbereich und dem zweiten Winkelbereich eine diskrete Änderung zwischen einer Leuchtdichte einer ersten Fläche im ersten stereoskopischen Bild und einer Leuchtdichte einer zweiten Fläche im zweiten stereoskopischen Bild auftritt, die der ersten Fläche im ersten stereoskopischen Bild entspricht.
Lichtleiterplatte gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei über die Grenze zwischen dem ersten Winkelbereich und dem zweiten Winkelbereich eine diskrete Änderung zwischen einer Leuchtdichte einer ersten Linie im ersten stereoskopischen Bild und einer Leuchtdichte einer zweiten Linie im zweiten stereoskopischen Bild auftritt, die der ersten Linie im ersten stereoskopischen Bild entspricht.
Lichtleiterplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: eine Vielzahl dritter optischer Deflektoren, die eingerichtet sind, einfallendes Licht so zu leiten, dass es innerhalb eines dritten Winkelbereichs angrenzend an den zweiten Winkelbereich ausgestrahlt wird, um ein drittes stereoskopisches Bild anzuzeigen, das das Objekt an derselben Position wie das erste stereoskopische Bild darstellt, wobei über eine Grenze zwischen dem zweiten Winkelbereich und dem dritten Winkelbereich eine diskrete Änderung zwischen einer Leuchtdichte eines Teils des zweiten stereoskopischen Bildes und einer Leuchtdichte eines Teils des dritten stereoskopischen Bildes auftritt, der dem Teil des zweiten stereoskopischen Bildes entspricht, und der zweite Winkelbereich größer als oder gleich 5° ist.
Lichtleiterplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: eine Vielzahl dritter optischer Deflektoren, die eingerichtet sind, einfallendes Licht so zu leiten, dass es innerhalb eines dritten Winkelbereichs angrenzend an den zweiten Winkelbereich ausgestrahlt wird, um ein drittes stereoskopisches Bild anzuzeigen, das das Objekt an derselben Position wie das erste stereoskopische Bild darstellt, wobei über eine Grenze zwischen dem zweiten Winkelbereich und dem dritten Winkelbereich eine diskrete Änderung zwischen einer Leuchtdichte eines Teils des zweiten stereoskopischen Bildes und einer Leuchtdichte eines Teils des dritten stereoskopischen Bildes auftritt, der dem Teil des zweiten stereoskopischen Bildes entspricht, und der zweite Winkelbereich kleiner als oder gleich 15° ist.
Eine Lichtleiterplatte, aufweisend: einen ersten optischen Deflektor, der eingerichtet ist, einfallendes erstes Licht so zu leiten, dass es ausgestrahlt wird, um ein erstes stereoskopisches Bild anzuzeigen, das ein Objekt als reales Bild oder als virtuelles Bild in einem Raum darstellt; und einen zweiten optischen Deflektor, der eingerichtet ist, zweites Licht, das an einer Position einfällt, die sich von der Position, an der das erste Licht einfällt, unterscheidet, so zu leiten, dass es ausgestrahlt wird, um ein zweites stereoskopisches Bild anzuzeigen, das das Objekt an derselben Position wie das erste stereoskopische Bild darstellt, wobei beim Umschalten zwischen dem ersten Licht und dem zweiten Licht eine diskrete Änderung zwischen einer Leuchtdichte eines Teils des ersten stereoskopischen Bildes und einer Leuchtdichte eines Teils des zweiten stereoskopischen Bildes auftritt, der dem Teil des ersten stereoskopischen Bildes entspricht.
Lichtleiterplatte gemäß Anspruch 6, wobei der erste optische Deflektor bewirkt, dass das erste Licht innerhalb eines ersten Winkelbereichs ausgestrahlt wird, um ein erstes stereoskopisches Bild in einem Raum anzuzeigen, und bewirkt, dass das erste Licht innerhalb eines zweiten Winkelbereichs angrenzend an den ersten Winkelbereich ausgestrahlt wird, um ein drittes stereoskopisches Bild anzuzeigen, das das Objekt an derselben Position wie das erste stereoskopische Bild darstellt, der zweite optische Deflektor bewirkt, dass das zweite Licht innerhalb eines dritten Winkelbereichs ausgestrahlt wird, um ein zweites stereoskopisches Bild in einem Raum anzuzeigen, und bewirkt, dass das zweite Licht innerhalb eines vierten Winkelbereichs angrenzend an den dritten Winkelbereich ausgestrahlt wird, um ein viertes stereoskopisches Bild anzuzeigen, das das Objekt an derselben Position wie das zweite stereoskopische Bild darstellt, über eine Grenze zwischen dem ersten Winkelbereich und dem zweiten Winkelbereich eine diskrete Änderung zwischen einer Leuchtdichte eines Teils des ersten stereoskopischen Bildes und einer Leuchtdichte eines Teils des dritten stereoskopischen Bildes auftritt, der dem Teil des ersten stereoskopischen Bildes entspricht, und über eine Grenze zwischen dem dritten Winkelbereich und dem vierten Winkelbereich eine diskrete Änderung zwischen einer Leuchtdichte eines Teils des zweiten stereoskopischen Bildes und einer Leuchtdichte eines Teils des vierten stereoskopischen Bildes auftritt, der dem Teil des zweiten stereoskopischen Bildes entspricht.
Anzeigevorrichtung, aufweisend: die Lichtleiterplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7; und eine Lichtquelle, die eingerichtet ist, Licht auszustrahlen, so dass dieses auf die die Lichtleiterplatte einfällt.
Eingabevorrichtung, aufweisend: die Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 8; und einen Sensor, der eingerichtet ist, ein Objekt zu erkennen.
Vorrichtung, aufweisend: die Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 8.