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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Gerät und eine optische Einrichtung.
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STAND DER TECHNIK
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Es ist ein stereoskopisches Anzeigegerät bekannt, das eine Lichtleiterplatte, eine Lichtquelle und eine Maske oder eine Linsenanordnung aufweist, welche auf der Stirnfläche der Lichtleiterplatte angeordnet ist und eine Parallaxbarriereneinrichtung oder eine Linsenanordnungseinrichtung verwendet (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
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Optische Vorrichtungen mit Lichtquellen und einer Lichtleiterplatte, bei denen durch spezielle Auskoppelstrukturen das in der Lichtleiterplatte geführte Licht auf Punkte bzw. Linien außerhalb der Lichtleiterplatte fokussiert wird, um ein stereoskopisches Bild zu erzeugen, sind aus der
US 6 266 187 B1 und der
WO 2014/152119 A1 bekannt.
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Patentdokument 1: JP 2012-008464A
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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DIE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABE
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Wenn beispielsweise Licht von unterschiedlichen Positionen auf einer Lichteintrittsstirnfläche der Lichtleiterplatte empfangen wird, gibt es Fälle, in denen der Lichtabgabewinkel bzw. Lichtemissionswinkel von Licht, das von der Lichtleiterplatte abgegeben bzw. emittiert wird, sich in Abhängigkeit von der Position ändert, an welcher das Licht empfangen wird. Daher ist es in manchen Fällen nicht möglich zu bewirken, dass abgegebenes Licht in eine gewünschte Richtung läuft.
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Demzufolge gibt es Fälle, in denen sich innerhalb eines einzelnen Bildes, das von dem abgegebenen Licht gebildet wird, eine Unschärfe unterscheidet.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABEN
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Gemäß einem ersten Aspekt weist ein optisches Gerät eine Lichtleiterplatte, die Licht leitet, welches in die Lichtleiterplatte in einer Ebene parallel zu einer Abgabefläche bzw. Emissionsfläche bzw. Austrittsfläche, die Licht abgibt, eintritt, und Lichtquellen auf, die jeweils Licht zu der Lichtleiterplatte von Positionen aus emittieren bzw. aussenden bzw. abgeben, die in einer Richtung orthogonal zu einer Lichtleitungsrichtung, in welcher die Lichtleiterplatte Licht leitet, unterschiedlich sind, wobei die Lichtleiterplatte mehrere Lichtbündelungsabschnitte aufweist, die Licht empfangen, das von der Lichtleiterplatte geleitet wird, und die jeweils optische Flächen aufweisen, die bewirken, dass Licht von der Abgabefläche in Richtungen abgegeben wird, in denen das Licht im Wesentlichen an einem bzw. einem einzigen Konvergenzpunkt bzw. Bündelungspunkt oder einer bzw. einer einzigen Konvergenzlinie bzw. Bündelungslinie in einem Raum konvergiert bzw. gebündelt wird bzw. zusammenläuft, oder sich im Wesentlichen von einem bzw. einem einzigen Konvergenzpunkt oder einer bzw. einer einzigen Konvergenzlinie in dem Raum aus zerstreut, wobei die Konvergenzpunkte oder die Konvergenzlinien für die mehreren Lichtbündelungsabschnitte unterschiedlich voneinander sind, und ein Bild in dem Raum durch eine Sammlung von mehreren der Konvergenzpunkte oder mehreren der Konvergenzlinien gebildet wird, und von den mehreren Lichtbündelungsabschnitten ein erster Lichtbündelungsabschnitt bewirkt, dass Licht von der Abgabefläche in Richtungen abgegeben wird, in welchen das Licht im Wesentlichen in einem vorgegebenen Bereich gebündelt wird bzw. konvergiert, der einen Punkt enthält, welcher einen ersten Abstand von der Abgabefläche aufweist, oder sich im Wesentlichen von dem vorgegebenen Bereich aus zerstreut, welcher den Punkt enthält, der den ersten Abstand von der Abgabefläche aufweist, und ein zweiter Lichtbündelungsabschnitt bewirkt, dass Licht von der Abgabefläche in Richtungen abgegeben wird, in welchen das Licht im Wesentlichen in einem vorgegebenen Bereich gebündelt wird bzw. konvergiert, der einen Punkt enthält, welcher einen zweiten Abstand, der größer als der erste Abstand ist, von der Abgabefläche aufweist, oder sich im Wesentlichen von dem vorgegebenen Bereich aus zerstreut, welcher den Punkt enthält, der den zweiten Abstand von der Abgabefläche aufweist, und die Anzahl der ersten Lichtbündelungsabschnitte größer als die Anzahl der zweiten Lichtbündelungsabschnitte ist, sodass eine Aufweitung eines Bildes, das durch die Konvergenzpunkte oder durch die Konvergenzlinien des Lichts, das von den ersten Lichtbündelungsabschnitten abgegeben wird, gebildet wird, annähernd mit einer Aufweitung eines Bildes übereinstimmt, das durch die Konvergenzpunkte oder die Konvergenzlinien des Lichts, das von den zweiten Lichtbündelungsabschnitten abgegeben wird, gebildet wird.
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Der vorgegebene Bereich kann ein Bereich sein, der sich entlang der Richtung orthogonal zu der Lichtleitungsrichtung erstreckt.
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Je kleiner der erste Abstand ist, desto größer ist die Anzahl der vorgesehenen ersten Lichtbündelungsabschnitte.
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Die zweiten Lichtbündelungsabschnitte können bewirken, dass Licht von der Abgabefläche in Richtungen abgegeben wird, in denen das Licht im Wesentlichen an einem Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie von den Konvergenzpunkten oder den Konvergenzlinien konvergiert bzw. gebündelt wird, der bzw. die sich am weitesten entfernt von der Abgabefläche befindet, oder sich im Wesentlichen von dem Konvergenzpunkt oder der Konvergenzlinie aus zerstreut, der bzw. die sich am weitesten entfernt von der Abgabefläche befindet, wobei die Konvergenzpunkte oder die Konvergenzlinien des Lichts, das von den zweiten Lichtbündelungsabschnitten abgegeben wird, jeweils eine Aufweitung in der Richtung orthogonal zu der Lichtleitungsrichtung, in der die Lichtleiterplatte das Licht leitet, aufweisen können, da die Lichtquellen Licht an den unterschiedlichen Positionen zu der Lichtleiterplatte emittieren, und je größer die Aufweitung der Konvergenzpunkte oder der Konvergenzlinien des Lichts ist, das von den zweiten Lichtbündelungsabschnitten abgegeben wird, desto größer ist die Anzahl der vorgesehenen ersten Lichtbündelungsabschnitte.
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Die ersten Lichtbündelungsabschnitte können an unterschiedlichen Positionen in der Richtung orthogonal zu der Lichtleitungsrichtung vorgesehen sein.
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Das Bild, das durch die Sammlung der Konvergenzpunkte oder der Konvergenzlinien gebildet wird, kann ein Bild sein, welches durch eine Linie wiedergegeben wird.
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Die mehreren Lichtbündelungsabschnitte können entlang Linien gebildet sein, die vorab festgelegt werden, in der Ebene parallel zu der Abgabefläche.
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Je größer die Anzahl der Lichtbündelungsabschnitte ist, die jeweils bewirken, dass Licht von der Abgabefläche in Richtungen abgegeben wird, in denen das Licht im Wesentlichen in einem vorgegebenen Bereich gebündelt wird bzw. konvergiert, der einen Punkt enthält, welcher einen bestimmten Abstand von der Abgabefläche aufweist, oder sich im Wesentlichen von dem vorgegebenen Bereich aus zerstreut, der den Punkt enthält, welcher den bestimmten Abstand von der Abgabefläche aufweist, desto kleiner kann eine Lichtintensität eines Abgabelichts pro Lichtbündelungsabschnitt der mehreren Lichtbündelungsabschnitte sein.
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Gemäß einem zweiten Aspekt weist eine optische Einrichtung das oben beschriebene optische Gerät und eine Benutzerschnittstelleneinheit auf, wobei das optische Gerät ein Bild bildet, welches einem Benutzer eine Position der Benutzerschnittstelleneinheit zeigt.
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Man beachte, dass der oben beschriebene Überblick über die Erfindung nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung beschreibt. Außerdem umfasst die Erfindung Unterkombinationen dieser Gruppen von Merkmalen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch ein Anzeigegerät 10 einer Ausführungsform zusammen mit einem stereoskopischen Bild, das in einen Raum projiziert ist.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Situation zeigt, in welcher ortsfeste Punkte einer Konvergenz eines Lichts, das von einem Lichtbündelungsabschnitt 30d abgegeben wird, in Abhängigkeit von der Lichtquelle versetzt werden.
- 3 zeigt ein Bild 206, das von einigen Lichtbündelungsabschnitten 30 gebildet ist.
- 4 zeigt schematisch Lichtbündelungsabschnitte 30, die den ortsfesten Punkten PA, PB und PC auf einer Lichtleiterplatte 70 zugeordnet sind.
- 5 zeigt veranschaulichend eine Unschärfe eines Bildes 6, das von dem Anzeigegerät 10 angezeigt wird.
- 6 zeigt schematisch ein Anwendungsbeispiel in einem Fall, in dem das Anzeigegerät 10 bei einer Zugangsschranke verwendet wird.
- 7 zeigt schematisch einen Lichtbündelungsabschnitt 130 und einen Lichtbündelungsabschnitt 132 als Abwandlungen des Lichtbündelungsabschnitts 30.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Obwohl die vorliegende Erfindung nachfolgend mittels einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden wird, beschränkt die folgende Ausführungsform nicht die Erfindung gemäß den Patentansprüchen. Außerdem sind alle in der Ausführungsform beschriebenen Merkmalskombinationen nicht notwendigerweise erforderlich für die Mittel zum Lösen der Aufgabe der Erfindung.
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1 zeigt schematisch ein Anzeigegerät 10 gemäß einer Ausführungsform zusammen mit einem stereoskopischen Bild, welches in einen Raum projiziert wird. Man beachte, dass zum Zwecke der Erleichterung des Verständnisses der Beschreibung die Zeichnungen, die zur Beschreibung der Ausführungsform verwendet werden, schematische oder veranschaulichende Zeichnungen sind. Es gibt Fälle, in denen die zur Beschreibung der Ausführungsform verwendeten Zeichnungen nicht im tatsächlichen Maßstab wiedergegeben werden.
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Das Anzeigegerät 10 weist eine Emissionsfläche 71 bzw. Austrittsfläche 71 bzw. Abgabefläche 71 auf, welche Licht emittiert bzw. aussendet bzw. abgibt. Das Anzeigegerät 10 bildet ein Bild 6 als ein stereoskopisches Bild mit Licht, das von der Abgabefläche 71 abgegeben wird. Das Bild 6 ist ein stereoskopisches Bild, das von einem Benutzer in einem Raum erkannt bzw. erfasst wird. Man beachte, dass das stereoskopische Bild ein Bild bezeichnet, bei dem erkannt bzw. erfasst wird, dass es sich an einer Position befindet, die unterschiedlich von der Position der Abgabefläche 71 des Anzeigegeräts 10 ist. Das stereoskopische Bild weist beispielsweise ein zweidimensionales Bild auf, das an einer Position erfasst wird, die von der Abgabefläche 71 des Anzeigegeräts 10 beabstandet ist. Das heißt, das stereoskopische Bild weist nicht nur ein Bild auf, das als eine stereoskopische Form erfasst wird, sondern auch ein Bild, welches eine zweidimensionale Form aufweist, die an einer Position erkannt bzw. erfasst wird, die unterschiedlich von der Position auf der Anzeigefläche des Anzeigegeräts 10 ist.
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Das Anzeigegerät 10 weist eine Lichtleiterplatte 70 bzw. lichtführende Platte 70 und einen Lichtquellenabschnitt 20 auf. Die Lichtleiterplatte 70 ist aus einem transparenten Harzmaterial gebildet, welches einen relativ hohen Brechungsindex aufweist. Das Material zur Bildung der Lichtleiterplatte 70 kann ein Polycarbonat-Harz (PC), ein Polymethylmethacrylat-Harz (PMMA), Glas oder Ähnliches sein.
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Die Lichtleiterplatte 70 weist eine Rückfläche 72 auf, die der Abgabefläche 71 gegenüberliegt bzw. von dieser abgewandt ist. Außerdem weist die Lichtleiterplatte 70 eine Stirnfläche 73, eine Stirnfläche 74, eine Stirnfläche 75 und eine Stirnfläche 76 auf, welche die vier Stirnflächen der Lichtleiterplatte 70 sind. Die Stirnfläche 73 ist eine Lichteintrittsstirnfläche der Lichtleiterplatte 70. Die Stirnfläche 73 ist mit dem Lichtquellenabschnitt 20 versehen, und Licht, das von dem Lichtquellenabschnitt 20 emittiert bzw. abgegeben wird, tritt in die Lichtleiterplatte 70 von bzw. an der Stirnfläche 73 ein. Die Stirnfläche 74 liegt der Stirnfläche 73 gegenüber bzw. ist von dieser abgewandt. Die Stirnfläche 76 ist eine Oberfläche, die der Stirnfläche 75 gegenüberliegt bzw. von dieser abgewandt ist. Die Lichtleiterplatte 70 verteilt und leitet Licht, das von dem Lichtquellenabschnitt 20 ausgesendet wird, in einer ebenen Form in der Ebene parallel zu der Abgabefläche 71.
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Man beachte, dass in der Beschreibung der Ausführungsform ein rechtshändiges orthogonales Koordinatensystem mit einer x-Achse, einer y-Achse und einer z-Achse in einigen Fällen verwendet wird. Die z-Achsen-Richtung ist als eine Richtung senkrecht zu der Abgabefläche 71 definiert. Die Richtung von der Rückfläche 72 zu der Abgabefläche 71 ist als die positive z-Achsen-Richtung bzw. z-Achsen-Plus-Richtung definiert. Außerdem ist die y-Achsen-Richtung als eine Richtung senkrecht zu der Stirnfläche 73 definiert. Die Richtung von der Stirnfläche 73 zu der Stirnfläche 74 ist als die positive y-Achsen-Richtung bzw. y-Achsen-Plus-Richtung definiert. Die x-Achse ist eine Richtung senkrecht zu der Stirnfläche 75 und der Stirnfläche 76, und die Richtung von der Stirnfläche 75 zu der Stirnfläche 76 ist als die positive x-Achsen-Richtung bzw. x-Achsen-Plus-Richtung definiert. Man beachte, dass zur Vermeidung einer Redundanz in einigen Fällen die Ebene parallel zu der ebenen xy-Ebene als die „xy-Ebene“ bezeichnet wird, die Ebene parallel zu der ebenen yz-Ebene als die „yz-Ebene“ bezeichnet wird, und die Ebene parallel zu der ebenen xz-Ebene als die „xz-Ebene“ bezeichnet wird.
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Der Lichtquellenabschnitt 20 weist eine Lichtquelle 21, eine Lichtquelle 22 und eine Lichtquelle 23 auf. Die Lichtquelle 21, die Lichtquelle 22 und die Lichtquelle 23 sind beispielsweise LED-Lichtquellen. Auf diese Weise erhöht die Verwendung mehrerer Lichtquellen die Helligkeit des Bildes 6. Die optische Achse der Lichtquelle 21, die optische Achse der Lichtquelle 22 und die optische Achse der Lichtquelle 23 sind annähernd orthogonal zu der Stirnfläche 73. Hierbei sind die Positionen in der x-Richtung der Lichtquelle 21, der Lichtquelle 22 und der Lichtquelle 23 unterschiedlich voneinander. Auf diese Weise emittieren die Lichtquelle 21, die Lichtquelle 22 und die Lichtquelle 23 Licht auf die Lichtleiterplatte 70 von Positionen aus, die in der Richtung orthogonal zu der Lichtleitungsrichtung (beispielsweise der y-Achsen-Richtung), in der die Lichtleiterplatte 70 Licht leitet bzw. führt, unterschiedlich sind.
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Die Rückfläche 72 der Lichtleiterplatte 70 ist mit mehreren lichtsammelnden Abschnitten bzw. Lichtsammelabschnitten bzw. lichtbündelnden Abschnitten bzw. Lichtbündelungsabschnitten 30 einschließlich eines Lichtbündelungsabschnitts 30a, eines Lichtbündelungsabschnitts 30b und eines Lichtbündelungsabschnitts 30c versehen. Die Lichtbündelungsabschnitte 30 sind jeweils in der x-Achsen-Richtung im Wesentlichen kontinuierlich bzw. ununterbrochen. Genauer gesagt ist der Lichtbündelungsabschnitt 30a entlang einer Linie 190a gebildet. Der Lichtbündelungsabschnitt 30b ist entlang einer Linie 190b gebildet. Der Lichtbündelungsabschnitt 30c ist entlang einer Linie 190c gebildet. Hierbei sind die Linie 190a, die Linie 190b und die Linie 190c gerade Linien bzw. Geraden, welche annähernd parallel zu der x-Achse sind. Jeder Lichtbündelungsabschnitt 30 ist entlang einer geraden Linie bzw. Geraden, die annähernd parallel zu der x-Achse ist, im Wesentlichen kontinuierlich bzw. nicht unterbrochen. Von der Lichtleiterplatte 70 geführtes bzw. geleitetes Licht tritt an den Positionen in der x-Achsen-Richtung der Lichtbündelungsabschnitte 30 ein.
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Hierbei wird emittiertes bzw. abgegebenes Licht in dem Fall beschrieben, in dem Licht, das von einer der Lichtquellen 21, 22 und 23 emittiert wird, in die Lichtbündelungsabschnitte 30 eintritt. Die Lichtbündelungsabschnitte 30 bewirken, dass Licht, welches an den Positionen der Lichtbündelungsabschnitte 30 eintritt, im Wesentlichen auf festgelegte Punkte bzw. ortsfeste Punkte gebündelt wird bzw. konvergiert bzw. an festgelegten Punkten bzw. ortsfesten Punkten gesammelt wird, die den Lichtbündelungsabschnitten 30 entsprechen bzw. diesen zugeordnet sind. Genauer gesagt zeigt 1 den Lichtbündelungsabschnitt 30a, den Lichtbündelungsabschnitt 30b und den Lichtbündelungsabschnitt 30c als einige der Lichtbündelungsabschnitte 30, und zeigt eine Situation, in der mehrere Lichtstrahlen, die von dem Lichtbündelungsabschnitt 30a, dem Lichtbündelungsabschnitt 30b und dem Lichtbündelungsabschnitt 30c abgegeben werden, an dem Lichtbündelungsabschnitt 30a, dem Lichtbündelungsabschnitt 30b und dem Lichtbündelungsabschnitt 30c konvergiert bzw. gebündelt werden.
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Genauer gesagt entspricht der Lichtbündelungsabschnitt 30a einem ortsfesten Punkt PA auf dem Bild 6 bzw. ist diesem zugeordnet. Die von Positionen in dem Lichtbündelungsabschnitt 30a emittierten bzw. ausgesendeten bzw. abgegebenen Lichtstrahlen konvergieren an dem ortsfesten Punkt PA bzw. werden an dem ortsfesten Punkt PA gebündelt. Daher ist die Wellenfläche des von dem Lichtbündelungsabschnitt 30a emittierten bzw. ausgesendeten bzw. abgegebenen Lichts eine Wellenfläche eines Lichts, von dem es scheint, als ob es von dem ortsfesten Punkt PA emittiert bzw. ausgesendet bzw. abgegeben wird. Der Lichtbündelungsabschnitt 30b entspricht einem festgelegten Punkt bzw. ortsfesten Punkt PB auf dem Bild 6 bzw. ist dem festgelegten Punkt bzw. ortsfesten Punkt PB auf dem Bild 6 zugeordnet. Die Lichtstrahlen, die von Positionen in dem Lichtbündelungsabschnitt 30b emittiert bzw. ausgesendet bzw. abgegeben werden, konvergieren an dem ortsfesten Punkt PB bzw. werden an dem ortsfesten Punkt PB gebündelt. Auf diese Weise werden die Lichtstrahlen, die von Positionen in einem beliebigen Lichtbündelungsabschnitt 30 abgegeben werden, im Wesentlichen an einem ortsfesten Punkt gebündelt, der diesem Lichtbündelungsabschnitt 30 entspricht. Dementsprechend kann eine Wellenfläche eines Lichts, von dem es scheint, als ob es von einem entsprechenden ortsfesten Punkt abgegeben wird, von jedem Lichtbündelungsabschnitt 30 bereitgestellt werden. Die ortsfesten Punkte, die den Lichtbündelungsabschnitten 30 entsprechen, sind unterschiedlich voneinander, und das Bild 6, welches in dem Raum erkannt bzw. erfasst wird, wird durch eine Sammlung von ortsfesten Punkten gebildet, die diesem Lichtbündelungsabschnitt 30 entsprechen. Auf diese Weise projiziert das Anzeigegerät 10 ein stereoskopisches Bild in den Raum. Man beachte, dass als ein Beispiel das Bild 6 durch eine Linie dargestellt ist, und die Linie, welche das Bild 6 darstellt, ist im Wesentlichen durch eine Sammlung von ortsfesten Punkten, die den Lichtbündelungsabschnitten 30 entsprechen, gebildet.
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In der vorliegenden Ausführungsform weist jeder der Lichtbündelungsabschnitte 30 mehrere Reflexionsflächen auf, die in der x-Achsen-Richtung im Wesentlichen kontinuierlich bzw. nicht unterbrochen sind. Das von den Reflexionsflächen von jedem Lichtbündelungsabschnitt 30 reflektierte Licht konvergiert an einem ortsfesten Punkt, der diesem Lichtbündelungsabschnitt 30 entspricht bzw. diesem zugeordnet ist. Beispielsweise konvergieren mehrere Lichtstrahlen, die von den mehreren Reflexionsflächen des Lichtbündelungsabschnitts 30a reflektiert werden, an dem ortsfesten Punkt PA. Außerdem konvergieren mehrere Lichtstrahlen, die von den mehreren Reflexionsflächen des Lichtbündelungsabschnitts 30b reflektiert werden, an dem ortsfesten Punkt PB. Außerdem konvergieren mehrere Lichtstrahlen, die von den mehreren Reflexionsflächen des Lichtbündelungsabschnitts 30c reflektiert werden, an dem ortsfesten Punkt PC.
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In der xy-Ebene weisen Lichtstrahlen, die von der Lichtleiterplatte 70 geführt werden und jeweilige Positionen in der Lichtleiterplatte 70 durchlaufen, einen Ausbreitungs- bzw. Aufweitungswinkel auf, der kleiner als ein vorgegebener Wert ist und auf die Richtung, welche die Position in der Lichtleiterplatte 70 mit der Lichtquelle verbindet, zentriert ist. Wenn der Lichtbündelungsabschnitt 30 an einer Position beabstandet von den Lichtquellen vorgesehen ist, weist ein Licht, das von der Lichtleiterplatte 70 geführt wird und in den Lichtbündelungsabschnitt 30 eintritt, eine kleine Aufweitung auf, die im Wesentlichen auf die y-Achsen-Richtung zentriert ist. Daher konvergiert beispielsweise Licht, das von dem Lichtbündelungsabschnitt 30a abgegeben wird, im Wesentlichen an einem einzigen ortsfesten Punkt in der Ebene, die den ortsfesten Punkt PA enthält und die parallel zu der xz-Ebene ist. Man beachte, dass in dieser Beschreibung die Aufweitung bzw. Ausbreitung eines Lichtstrahls, der einen Punkt durchläuft, welcher sich innerhalb oder außerhalb der Lichtleiterplatte befindet, die Aufweitung bzw. Ausbreitung des Lichts in dem Fall bezeichnet, in dem dieser Lichtstrahl als Licht, das von diesem Punkt aus streut bzw. sich aufweitet bzw. zerstreut, angesehen wird. Außerdem gibt es Fälle, in denen die Aufweitung bzw. Ausbreitung des Lichtstrahls, der durch einen Punkt, welcher sich innerhalb oder außerhalb der Lichtleiterplatte befindet, einfach als „Aufweitung bzw. Ausbreitung von Licht“ bezeichnet.
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Man beachte, dass, wenn Licht, das in den Lichtbündelungsabschnitt 30 eintritt, eine Aufweitung in der z-Richtung aufweist, das Licht, das von dem Lichtbündelungsabschnitt 30 abgegeben wird, auf eine Linie, die einen ortsfesten Punkt in einem Raum enthält und sich entlang der y-Achsenrichtung erstreckt, gebündelt wird bzw. konvergiert. Jedoch wird zum Zwecke des einfachen Beschreibens der Ausführungsform die Beschreibung angegeben, welche sich auf die Konvergenz bzw. Bündelung von Licht in der xz-Ebene konzentriert, wobei das Licht, welches von den Lichtbündelungsabschnitten 30 abgegeben wird, an ortsfesten Punkten konvergiert bzw. gebündelt wird.
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Auf diese Weise werden die Lichtbündelungsabschnitte 30 entlang vorgegebener Linien in der Ebene gebildet, die parallel zu der Abgabefläche 71 ist. Daher tritt das Licht, das von der Lichtleiterplatte 70 geführt wird, in die Lichtbündelungsabschnitte 30 ein, und die Lichtbündelungsabschnitte 30 bewirken, dass Licht von der Abgabefläche 71 in Richtungen abgegeben wird, in welchen das Licht im Wesentlichen an einem bzw. an einem einzigen Konvergenzpunkt bzw. Bündelungspunkt in dem Raum konvergiert bzw. gebündelt wird. Man beachte, dass, wenn sich der ortsfeste Punkt auf der Rückfläche 72 der Lichtleiterplatte 70 befindet, das abgegebene Licht als Licht dient, das von dem ortsfesten Punkt aus streut bzw. auseinanderläuft bzw. sich von dem ortsfesten Punkt aus zerstreut. Wenn sich der ortsfeste Punkt auf der Rückfläche 72 der Lichtleiterplatte 70 befindet, bewirken daher die Reflexionsflächen der Lichtbündelungsabschnitte 30, dass das Licht von der Abgabefläche 71 in Richtungen abgegeben wird, in denen das Licht im Wesentlichen von einem bzw. einem einzigen Konvergenzpunkt in dem Raum aus zerstreut wird bzw. auseinander läuft. Wie später beschrieben wird beachte man, dass jeder der Lichtbündelungsabschnitte 30 durch einen Teil einer Fresnel-Linse gebildet werden kann.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Situation zeigt, in der ortsfeste Punkte einer Konvergenz bzw. Bündelung von Licht, das von dem Lichtbündelungsabschnitt 30d abgegeben wird, in Abhängigkeit von der Lichtquelle versetzt sind. 2(a) zeigt schematisch eine Versetzung bzw. Verschiebung eines ortsfesten Punkts (Konvergenzpunkts) auf der Beobachterseite. 2(b) zeigt schematisch eine Versetzung bzw. Verschiebung eines ortsfesten Punkts (Streupunkts) auf der der Beobachterseite entgegengesetzten Seite.
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Wenn Licht, das von der Lichtquelle 21 emittiert wird, in den Lichtbündelungsabschnitt 30d eintritt, konvergiert das Licht, das von dem Lichtbündelungsabschnitt 30d abgegeben wird, an einem ortsfesten Punkt P bzw. wird auf diesen gebündelt. Wenn andererseits Licht, das von der Lichtquelle 22 emittiert wird, in den Lichtbündelungsabschnitt 30d eintritt, konvergiert das von dem Lichtbündelungsabschnitt 30d abgegebene Licht an einem ortsfesten Punkt P'. Wenn außerdem Licht, das von der Lichtquelle 23 emittiert wird, in den Lichtbündelungsabschnitt 30d eintritt, konvergiert das von dem Lichtbündelungsabschnitt 30d abgegebene Licht an einem ortsfesten Punkt P". Daher nimmt, wenn das von der Lichtquelle 21 emittierte Licht, das von der Lichtquelle 22 emittierte Licht und das von der Lichtquelle 23 emittierte Licht in die Lichtleiterplatte 70 eintreten, die Konvergenz bzw. Bündelung des von dem Lichtbündelungsabschnitt 30d abgegebenen Lichts ab. Je weiter der ortsfeste Punkt P von der Lichtleiterplatte 70 entfernt ist, desto mehr nimmt genauer gesagt die Konvergenz des abgegeben Lichts ab. Daher gibt es Fälle, in denen ein Punkt, der von der Lichtleiterplatte 70 beabstandet ist, unscharf in dem Bild erscheint, das von dem Anzeigegerät 10 gebildet wird.
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Dasselbe gilt für einen ortsfesten Punkt (Streupunkt) auf der der Beobachterseite entgegengesetzten Seite. Wie in 2(b) gezeigt wird, wenn von der Lichtquelle 21 emittiertes Licht in den Lichtbündelungsabschnitt 30d eintritt, das von dem Lichtbündelungsabschnitt 30d abgegebene Licht zu einem Licht, von dem es scheint, dass es sich von einem ortsfesten Punkt Q aus zerstreut. Wenn andererseits Licht, das von der Lichtquelle 22 emittiert wird, in den Lichtbündelungsabschnitt 30d eintritt, wird das von dem Lichtbündelungsabschnitt 30d abgegebene Licht zu einem Licht, von dem es scheint, als ob es sich von einem ortsfesten Punkt Q' aus zerstreut. Außerdem wird, wenn von der Lichtquelle 23 emittiertes Licht in den Lichtbündelungsabschnitt 30d eintritt, das von dem Lichtbündelungsabschnitt 30d abgegebene Licht zu einem Licht, von dem es scheint, als ob es sich von einem ortsfesten Punkt Q" aus zerstreut. Daher gibt es, wenn von der Lichtquelle 21 emittiertes Licht, von der Lichtquelle 22 emittiertes Licht und von der Lichtquelle 23 emittiertes Licht in die Lichtleiterplatte 70 eintritt, Fälle in denen ein Punkt, der beabstandet von der Lichtleiterplatte 70 ist, in dem Bild unscharf erscheint, das von dem Anzeigegerät 10 gebildet wird.
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3 zeigt ein Bild 206, das von einigen Lichtbündelungsabschnitten 30 gebildet ist. Das Bild 206 ist ein Bild in einem Fall, in dem jeder Punkt durch einen einzelnen Lichtbündelungsabschnitt 30 gebildet ist. Beispielsweise ist das Bild 206 ein Bild, das erhalten wird, indem der ortsfeste Punkt PA mit Licht gebildet wird, das von dem Lichtbündelungsabschnitt 30a abgegeben wird, der ortsfeste Punkt PB mit Licht gebildet wird, das von dem Lichtbündelungsabschnitt 30b abgegeben wird, und der ortsfeste Punkt PC mit Licht gebildet wird, das von dem Lichtbündelungsabschnitt 30c abgegeben wird.
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Wie in 3 gezeigt ist von den ortsfesten Punkten PA, PB, PC der ortsfeste Punkt, an dem das Bild 206 die maximale Unschärfe aufweist, der ortsfeste Punkt PC, der den größten Abstand von der Lichtleiterplatte 70 aufweist. Der ortsfeste Punkt, an dem das Bild 206 die maximale Unschärfe aufweist, ist der ortsfeste Punkt PA, der den kleinsten Abstand von der Lichtleiterplatte 70 aufweist. Daher tritt die Unschärfe in unterschiedlicher Weise in dem einen Bild 206 auf, das heißt, die Aufweitung bzw. Ausdehnung des Bildes ändert sich.
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4 zeigt schematisch die Lichtbündelungsabschnitte 30 auf der Lichtleiterplatte 70, die den ortsfesten Punkten PA, PB und PC entsprechen. Der ortsfeste Punkt PC wird durch Licht gebildet, das von lediglich einem Lichtbündelungsabschnitt 30c abgegeben wird.
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Der ortsfeste Punkt PB wird von Licht gebildet, das von insgesamt drei Lichtbündelungsabschnitten 30 abgegeben wird, nämlich einem Lichtbündelungsabschnitt 30i und einem Lichtbündelungsabschnitt 30j, zusätzlich zu dem Lichtbündelungsabschnitt 30b. Die Mittelpositionen der Lichtbündelungsabschnitte 30b, 30i und 30j sind in der Richtung (beispielsweise x-Achsen-Richtung) senkrecht zu der Richtung, in der die Lichtleiterplatte 70 Licht leitet, versetzt. Daher kann ein Bild in der Umgebung des ortsfesten Punkts PB zumindest in der x-Achsen-Richtung unscharf sein.
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Außerdem wird der ortsfeste Punkt PA von Licht gebildet, das von insgesamt 5 Lichtbündelungsabschnitten 30 abgegeben wird, nämlich den Lichtbündelungsabschnitten 30e bis 30h, zusätzlich zu dem Lichtbündelungsabschnitt 30a. Die Mittelpositionen des Lichtbündelungsabschnitts 30a und der Lichtbündelungsabschnitte 30e bis 30h sind in der Richtung (beispielsweise in der x-Achsen-Richtung) senkrecht zu der Richtung, in der die Lichtleiterplatte 70 Licht leitet, versetzt. Daher kann das Bild in der Umgebung des ortsfesten Punkts PA zumindest in der x-Achsen-Richtung unscharf sein.
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5 zeigt veranschaulichend eine Unschärfe des Bildes 6, das von dem Anzeigegerät 10 angezeigt wird. Wie mit Bezug auf 4 beschrieben wird das dem ortsfesten Punkt PA entsprechende Bild von Licht gebildet, das von fünf Lichtbündelungsabschnitten 30 abgegeben wird. Wie in einem vergrößerten Diagramm 550a dargestellt, wird demzufolge das Bild der Umgebung des ortsfesten Punkts PA durch fünf Punkte gebildet, die eine relativ geringe Unschärfe aufweisen. Die Positionen dieser Punkte sind versetzt voneinander, und daher sieht das Bild in der Umgebung des ortsfesten Punkts PA unscharf aus.
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Außerdem wird das dem ortsfesten Punkt PB entsprechende Bild von Licht gebildet, das von drei Lichtbündelungsabschnitten 30, deren Positionen voneinander versetzt sind, abgegeben wird. Wie in einem vergrößerten Diagramm 550b gezeigt, wird dementsprechend das Bild der Umgebung des ortsfesten Punkts PB von drei Punkten gebildet, welche relativ zu dem Bild an dem ortsfesten Punkt PA eine größere Unschärfe aufweisen. Da die Positionen von diesen drei Punkten voneinander versetzt sind, erscheint das Bild in der Umgebung des ortsfesten Punkts PB unscharf.
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Andererseits wird das dem ortsfesten Punkt PC entsprechende Bild von Licht gebildet, das lediglich von dem Lichtbündelungsabschnitt 30c abgegeben wird. Das Bild, das durch von dem Lichtbündelungsabschnitt 30c abgegebenes Licht gebildet wird, weist eine große Aufweitung auf. Daher erscheint wie in einem vergrößerten Diagramm 550c gezeigt das Bild der Umgebung des ortsfesten Punkts PB unscharf.
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Gemäß dem Anzeigegerät 10 ist auf diese Weise, je kleiner der Abstand der Lichtleiterplatte 70 von einem ortsfesten Punkt ist, die Anzahl von Lichtbündelungsabschnitten 30 an unterschiedlichen Positionen, welche dazu verwendet werden, Licht abzugeben, um den ortsfesten Punkt zu bilden, größer. Daher ist das Bild 6 unscharf, aber es ist möglich, das Bild derart zu bilden, dass es annähernd ein konstantes Maß an Unschärfe aufweist, das heißt eine annähernd konstante Aufweitung bzw. Ausdehnung aufweist. Daher ist es möglich, eine Unannehmlichkeit des Beobachters zu verringern.
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Man beachte, dass, wenn die Helligkeit des Bildes 6 konstant sein muss, mit zunehmender Anzahl von Lichtbündelungsabschnitten 30, welche einem vorgegebenen Bereich einschließlich eines ortsfesten Punkts zugewandt sind, es erwünscht ist, die Lichtintensität von Licht, das von jedem Lichtbündelungsabschnitt 30 abgegeben wird, zu verringern. Wenn beispielsweise wie in dem oben beschriebenen Beispiel der ortsfeste Punkt PC durch einen bzw. einen einzigen Lichtbündelungsabschnitt 30c gebildet wird und die Umgebung des ortsfesten Punkts PA durch fünf Lichtbündelungsabschnitte 30 gebildet wird, ist es erwünscht, dass die Lichtintensität von Licht, das von den fünf Lichtbündelungsabschnitten 30, welche die Umgebung des ortsfesten Punkts PA bilden, ungefähr 1/5 der Lichtintensität von Licht beträgt, das von dem Lichtbündelungsabschnitt 30c abgegeben wird. Wenn das Bild der Umgebung eines bzw. eines einzigen ortsfesten Punkts durch Licht gebildet wird, das von N Lichtbündelungsabschnitten 30 abgegeben wird, ist es allgemein gewünscht, dass die Lichtintensität des Lichts, das von jedem Lichtbündelungsabschnitt abgegeben wird, annähernd umgekehrt proportional zu N ist. Die Lichtintensität des von dem Lichtbündelungsabschnitt 30 abgegebenen Lichts kann auch in Abhängigkeit von der Fläche bzw. dem Flächeninhalt der Reflexionsflächen des Lichtbündelungsabschnitts 30 eingestellt werden.
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6 zeigt schematisch ein Anwendungsbeispiel in einem Fall, in dem das Anzeigegerät 10 in einer Bahnsteigsperre bzw. Zugangsschranke verwendet wird. 6 ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche eine gesamte Zugangsschrankeneinrichtung 750 zeigt. Die Zugangsschrankeneinrichtung 750 ist ein Beispiel einer optischen Einrichtung, welche das Anzeigegerät 10 aufweist.
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Die Zugangsschrankeneinrichtung 750 weist einen Zugangsschrankenhauptkörper 752 und das Anzeigegerät 10 auf. Der Zugangsschrankenhauptkörper 752 weist eine Kommunikationseinheit 701 und eine Anzeigeeinheit 702 auf. Die Kommunikationseinheit 701 und die Anzeigeeinheit 702 sind Beispiele für eine Benutzerschnittstelleneinheit und stellen die Schnittstelle zwischen einem Benutzer und dem Zugangsschrankenhauptkörper 752 bereit.
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Die Kommunikationseinheit 701 verwendet Nahfeldkommunikation, um mit einem Kommunikationsgerät eines kontaktlosen Typs zu kommunizieren, das von einem Benutzer gehalten wird. Die Kommunikationseinheit 701 kommuniziert mit dem Kommunikationsgerät des kontaktlosen Typs mittels Nahfeldkommunikation. Beispiele für das Kommunikationsgerät des kontaktlosen Typs umfassen eine IC-Karte (englisch: „IC-card“) wie etwa ein IC-Karten-Ticket und ein Mobiltelefon mit einer Kommunikationsfunktion des kontaktlosen Typs. Die Anzeigeeinheit 702 zeigt einem Benutzer Informationen an. Beispielsweise zeigt die Anzeigeeinheit 702 ein Guthaben bzw. einen Kontostand eines elektronischen Geldes an, das in dem Kommunikationsgerät des kontaktlosen Typs gespeichert ist.
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Das Anzeigegerät 10 ist auf der Anzeigeeinheit 702 vorgesehen. Das von dem Anzeigegerät 10 gebildete Bild 6 präsentiert die Position der Anzeigeeinheit 702 dem Benutzer. Der Benutzer erkennt das Bild 6 als in einem Raum über der Anzeigeeinheit 702 befindlich. Wie in 6 gezeigt kann gemäß dem Anzeigegerät 10 das Bild 6, das in dem Raum über der Anzeigeeinheit 702 erfasst bzw. erkannt wird, gebildet werden. Außerdem ist das gesamte Anzeigegerät 10 transparent, und daher kann der Benutzer ein Zeichen auf der Anzeigeeinheit 702 visuell erkennen.
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Man beachte, dass ein Bild, welches dem Benutzer die Position der Kommunikationseinheit 700 zeigen soll, auch in dem Raum gebildet werden kann, der sich über der Kommunikationseinheit 701 befindet, indem ein Anzeigegerät mit einer Konfiguration ähnlich zu der des Anzeigegeräts 10 auf der Kommunikationseinheit 701 vorgesehen wird.
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7 zeigt schematisch einen Lichtbündelungsabschnitt 130 und einen Lichtbündelungsabschnitt 132 als Abwandlungen des Lichtbündelungsabschnitts 30. 7(a) zeigt schematisch einen bzw. einen einzelnen Lichtbündelungsabschnitt 130, der durch einen Abschnitt einer Fresnel-Linse gebildet ist. Man beachte, dass auch ein Zwischenraum zwischen mehreren lichtbrechenden Grenzflächen (Prismenebenen) des Lichtbündelungsabschnitts 130 vorgesehen sein kann, der als die Fresnel-Linse fungiert.
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Der in 7(b) gezeigte Lichtbündelungsabschnitt 132 entspricht mehreren Abschnitten 140a, 140b, 140c, 140d, 140e, 140f, 140g und 140h, die erhalten werden, indem der Lichtbündelungsabschnitt 130 entlang der x-Achsen-Richtung unterteilt wird. Licht, das von den Abschnitten 140 des Lichtbündelungsabschnitts 132 abgegeben wird, konvergiert an dem gleichen ortsfesten Punkt bzw. wird an dem gleichen ortsfesten Punkt gebündelt. Durch Unterteilen des Lichtbündelungsabschnitts in mehrere Abschnitte tritt auf diese Weise ein sogenannter schwarze-Matrix-Effekt auf, und der Kontrast eines Bildes wird in einigen Fällen erhöht. Man beachte, dass zusätzlich zu der Reflexionsfläche oder der Fresnel-Linse auch ein Beugungsgitter als der Lichtbündelungsabschnitt 30 verwendet werden kann.
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Obwohl die vorliegende Erfindung mittels einer Ausführungsform beschrieben wurde, ist der technische Schutzbereich der vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Es ist für einen Fachmann klar, dass verschiedene Änderungen oder Abwandlungen zu der oben beschriebenen Ausführungsform hinzugefügt werden können. Aus den Patentansprüchen ist es klar, dass Ausführungsformen, zu welchen solche Änderungen oder Abwandlungen hinzugefügt werden, auch in dem technischen Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
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Man beachte, dass die Reihenfolge des Ausführens von Prozessen wie etwa der Arbeitsabläufe, Prozeduren, Schritte und Stufen in dem Gerät, der Einrichtung, einem Programm, und einem Verfahren, die in den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen gezeigt sind, nicht klar angegeben ist, wie etwa insbesondere „bevor“, „vor“, oder Ähnliches, und die Prozesse in irgendeiner Reihenfolge realisiert werden können, sofern nicht die Ausgabe des früheren Prozesses in dem späteren Prozess verwendet wird. Obwohl Arbeitsabläufe in den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen unter Verwendung von „zunächst“, „als nächstes“, oder Ähnlichem aus Gründen der Zweckmäßigkeit beschrieben werden, bedeutet dies nicht, dass die Durchführung des Arbeitsablaufs in der angegebenen Reihenfolge nötig ist.
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Bezugszeichenliste
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- 6
- Bild
- 10
- Anzeigegerät
- 20
- Lichtquellenabschnitt
- 21, 22, 23
- Lichtquelle
- 30
- Lichtbündelungsabschnitt
- 70
- Lichtleiterplatte
- 71
- Abgabefläche
- 72
- Rückfläche
- 73, 74, 75, 76
- Stirnfläche
- 130, 132
- Lichtbündelungsabschnitt
- 140
- Abschnitt
- 190
- Linie
- 701
- Kommunikationseinheit
- 702
- Anzeigeeinheit
- 750
- Zugangsschrankeneinrichtung
- 752
- Zugangsschrankenhauptkörper
