-
TECHNISCHER BEREICH
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung und eine Betätigungseingabevorrichtung.
-
STAND DER TECHNIK
-
Es ist eine stereoskopische Display-Vorrichtung bekannt, welche eine Lichtführungsplatte, eine Lichtquelle und eine Maske oder ein Linsen-Array, welches auf der Stirnfläche der Lichtführungsplatte angeordnet ist und ein Parallaxenbarrieresystem oder ein Linsen-Array-System verwendet, umfasst (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Ebenso ist eine Vorrichtung zur Darstellung eines sterischen zweidimensionalen Bildes bekannt, welche eine Display-Einheit, die eine Flachbilddarstellungsoberfläche aufweist, welche ein zweidimensionales Bild, einschließlich ein stereoskopisches Bild, darstellt, und ein Bildübertragungspanel umfasst, welches in Abstand von und parallel zu der Bilddarstellungsoberfläche angeordnet ist und ein Mikrolinsenarray, das eine Vielzahl an Linsen einschließt und einen effektiven Bereich aufweist, der breiter ist als der Bereich des stereoskopischen Bildes in dem zweidimensionalen Bild, und eine Linsenrahmenregion, welche die effektive Region des Mikrolinsenarrays umgibt, umfasst, wobei das Bildübertragungspanel eine Bildebene erzeugt, die ein wirkliches Bild für das zweidimensionale Bild in einem Raum darstellt, der sich auf der der Display-Einheit des Mikrolinsenarrays gegenüberliegenden Seite befindet (siehe zum Beispiel Patentdokument 2).
-
- Patentdokument 1: JP 2012-008464A
- Patentdokument 2: JP 2001-255493A
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABE
-
Bei Verwendung einer Maske oder eines Linsenarrays treten Fälle auf, in denen es schwierig ist, einen optischen Sensor, welcher ein Objekt detektiert, auf einer Rückseite gegenüberliegend einer Emissionsoberfläche der Lichtführungsplatte bereitzustellen. Wenn zum Beispiel eine Maske verwendet wird, wird in einigen Fällen Detektionslicht zum Detektieren des Objekts durch die Maske größtenteils blockiert. Auch wenn beispielsweise ein Linsenarray verwendet wird, wird in einigen Fällen das Detektionslicht durch das Linsenarray erheblich gestreut.
-
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die dem Stand der Technik angehörenden optischen Vorrichtungen derart weiterzubilden, dass ein optischer Sensor, welcher ein Objekt detektiert, auf einer Rückseite, gegenüberliegend einer Emissionsoberfläche, der Lichtführungsplatte bereitgestellt werden kann und zuverlässig eine Detektion durchführen kann.
-
Diese Aufgabe wird durch eine optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
-
Die Erfindung wird durch die Ansprüche definiert. Aspekte der Erfindung sind nachfolgend aufgeführt.
-
In einem ersten Aspekt umfasst eine optische Vorrichtung eine Lichtführungsplatte, welche Licht in einer Ebene parallel zu einer Emissionsoberfläche, welche Licht emittiert, führt, und einen Sensor zur Detektion eines Objekts, welches sich auf der Seite der Emissionsoberfläche befindet, unter Verwendung von Licht, das durch eine der Emissionsoberfläche gegenüberliegenden Rückseite und durch die Emissionsoberfläche hindurch tritt, wobei der Sensor - in Bezug auf die Lichtführungsplatte - auf der der Emissionsoberfläche gegenüberliegenden Seite bereitgestellt wird, wobei die Lichtführungsplatte eine Vielzahl von Lichtkonvergenzabschnitten aufweist, die durch die Lichtführungsplatte geführtes Licht empfangen und jeweils optische Oberflächen aufweisen, die dafür sorgen, dass Licht von der Emissionsoberfläche in Richtungen emittiert wird, in denen das Licht im Wesentlichen an einem Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie in einem Raum konvergiert oder im Wesentlichen von einem Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie im Raum gestreut wird, wobei sich die Konvergenzpunkte oder Konvergenzlinien für die Vielzahl an Lichtkonvergenzabschnitten voneinander unterscheiden, und ein Bild in dem Raum auf der Seite der Emissionsoberfläche durch eine Ansammlung der Vielzahl an Konvergenzpunkten oder Konvergenzlinien gebildet wird.
-
Die Vielzahl an Lichtkonvergenzabschnitten kann entlang von Linien ausgebildet sein, die im Voraus in der Ebene parallel zu der Emissionsoberfläche bestimmt wurden.
-
Die Vielzahl an Lichtkonvergenzabschnitten kann in einem Detektionsbereich, in dem ein Sensor ein Objekt in dem Raum auf der Seite der Emissionsoberfläche detektieren kann, und/oder in der Nähe des Detektionsbereichs das Bild bilden, welches eine Position zeigt, an der eine Betätigung durch den Nutzer (Nutzeroperation) akzeptiert wird.
-
Der Sensor kann einen Lichtempfangsabschnitt aufweisen, welcher Licht von einer Position in dem Raum auf der Seite der Emissionsoberfläche durch die Emissionsoberfläche und die Rückseite hindurch empfangen kann.
-
Der Sensor kann ferner einen Lichtprojektionsabschnitt umfassen, der Licht in den Raum auf der Seite der Emissionsoberfläche, durch die Emissionsoberfläche und die Rückseite hindurch, projiziert. Wenn das Objekt in einem vorbestimmten Bereich in einem Lichtweg des Lichts, welches von dem Lichtprojektionsabschnitt in den Raum auf der Seite der Emissionsoberfläche projiziert wird, vorliegt, kann der Lichtempfangsabschnitt reflektiertes Licht, welches von dem Lichtprojektionsabschnitt projiziert und durch das Objekt reflektiert wurde, empfangen.
-
Die Vielzahl an Lichtkonvergenzabschnitten kann in dem vorbestimmten Bereich in dem Raum auf der Seite der Emissionsoberfläche und/oder in der Nähe des vorbestimmten Bereichs das Bild bilden, welches eine Position zeigt, an der die Betätigung durch den Nutzer akzeptiert wird.
-
Die optische Vorrichtung kann ferner eine Vielzahl an zylindrischen Linsen umfassen, die auf der Seite der Emissionsoberfläche der Lichtführungsplatte an Positionen bereitgestellt wird, die der Vielzahl an Lichtkonvergenzabschnitten entsprechen und jeweils eine Ausbreitung des Lichts, welches von dem entsprechenden Lichtkonvergenzabschnitt emittiert wird, einschränken, wobei das Licht durch die Lichtführungsplatte geführt und von der Emissionsoberfläche emittiert wurde.
-
Der Sensor kann das Objekt unter Verwendung von Licht detektieren, das sich entlang einer Ebene ausbreitet, die orthogonal zu der Emissionsoberfläche und parallel zu einer Richtung, in der sich Vielzahl an zylindrischen Linsen erstreckt, ist.
-
Die Vielzahl an zylindrischen Linsen kann sich entlang einer Richtung erstrecken, die orthogonal zu einer Richtung ist, in der die Lichtführungsplatte Licht führt.
-
Die Vielzahl an zylindrischen Linsen kann sich entlang einer Richtung erstrecken, in der die Lichtführungsplatte Licht führt.
-
In einem zweiten Aspekt umfasst eine Betätigungseingabevorrichtung die oben beschriebene optische Vorrichtung und eine Bestimmungseinheit, welche bestimmt, wenn ein Objekt, das sich auf der Seite der Emissionsoberfläche befindet, durch den Sensor detektiert wird, dass sich das Objekt an einer Position befindet, an der die Betätigung durch den Nutzer akzeptiert wird.
-
Es sei darauf hingewiesen, dass die obige Zusammenfassung der Erfindung nicht sämtliche Merkmale der vorliegenden Erfindung beschreibt. Die Erfindung umfasst ebenso Unterkombinationen dieser Gruppen von Merkmalen.
-
Figurenliste
-
- 1 zeigt schematisch eine Betätigungseingabevorrichtung 20 einer Ausführungsform zusammen mit einem in einen Raum projizierten stereoskopischen Bild.
- 2 zeigt schematisch den Querschnitt der Betätigungseingabevorrichtung 20 in der yz-Ebene.
- 3 zeigt schematisch den Querschnitt der Betätigungseingabevorrichtung 20 in der xz-Ebene.
- 4 zeigt schematisch eine Betätigungseingabevorrichtung 320 als Modifikation der Betätigungseingabevorrichtung 20.
- 5 zeigt schematisch eine Betätigungseingabevorrichtung 420 als Modifikation der Betätigungseingabevorrichtung 20.
- 6 zeigt schematisch eine Betätigungseingabevorrichtung 620 als Modifikation der Betätigungseingabevorrichtung 20.
- 7 zeigt schematisch eine Betätigungseingabevorrichtung 720 als Modifikation der Betätigungseingabevorrichtung 20.
- 8 zeigt schematisch einen Lichtkonvergenzabschnitt 130 und einen Lichtkonvergenzabschnitt 132 als Modifikationen des Lichtkonvergenzabschnitts 30.
-
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
-
Obwohl die vorliegende Erfindung im Folgenden anhand einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben wird, schränkt die folgende Ausführungsform die Erfindung, die durch die Ansprüche bestimmt wird, nicht ein. Zudem sind sämtliche Kombinationen von Merkmalen, die in der Ausführungsform beschrieben sind, nicht notwendigerweise erforderlich, um die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe zu lösen.
-
1 zeigt schematisch eine Betätigungseingabevorrichtung 20 in einer Ausführungsform zusammen mit einem in einen Raum projizierten stereoskopischen Bild. Die Betätigungseingabevorrichtung 20 besitzt eine Displayvorrichtung 10, einen Sensor 60 und eine Steuereinheit 80. Die Betätigungseingabevorrichtung 20 wirkt als virtueller Schalter. Es sei darauf hingewiesen, dass zum Zwecke der Vereinfachung des Verständnisses der Beschreibung die zur Erläuterung der Erfindung verwendeten Zeichnungen schematische oder illustrative Zeichnungen darstellen. In einigen Fällen sind die zur Beschreibung der Erfindung verwendeten Zeichnungen nicht im tatsächlichen Maßstab dargestellt.
-
Die Displayvorrichtung 10 emittiert Licht, welches ein Bild 6 des virtuellen Schalters bildet. Das Bild 6 ist ein stereoskopisches Bild, das von einem Nutzer im Raum wahrgenommen wird. Das Bild 6 umfasst ein Teilbild 7, welches eine Betätigungsoberfläche darstellt, die im Raum wahrgenommen wird. Der Sensor 60 detektiert ein Objekt, welches sich in der Nähe des Teilbilds 7 befindet. Zum Beispiel zeigt das Objekt einen Finger 90 des Nutzers. Wenn der Sensor 60 das Objekt in der Nähe des Teilbilds 7 detektiert, gibt die Displayvorrichtung 10 Signale aus, die anzeigen, dass der virtuelle Schalter gedrückt wurde.
-
Die Displayvorrichtung 10 weist eine Emissionsoberfläche 71 auf, die Licht emittiert. Die Displayvorrichtung 10 bildet das Bild 6 unter Verwendung des von der Emissionsoberfläche 71 emittierten Lichts als stereoskopisches Bild ab. Es sei darauf hingewiesen, dass das stereoskopische Bild sich auf ein Bild bezieht, das an einer Position wahrgenommen wird, die sich von der Position der Emissionsoberfläche 71 der Displayvorrichtung 10 unterscheidet. Zum Beispiel umfasst das stereoskopische Bild ein zweidimensionales Bild, das an einer Position wahrgenommen wird, die im Abstand von der Emissionsoberfläche 71 der Displayvorrichtung 71 vorliegt. Das heißt, das stereoskopische Bild umfasst nicht nur ein Bild, das als stereoskopische Form wahrgenommen wird, sondern auch ein Bild mit einer zweidimensionalen Form, welches an einer Position wahrgenommen wird, die sich von der Position auf der Emissionsoberfläche 71 der Displayvorrichtung 10 unterscheidet.
-
Die Displayvorrichtung 10 umfasst eine Lichtführungsplatte 70 und eine Lichtquelle 21. Die Lichtquelle 21 ist zum Beispiel eine LED-Lichtquelle. Die Lichtführungsplatte 70 besteht aus einem transparenten Harzmaterial, welches einen relativ hohen Brechungsindex aufweist. Das Material für die Lichtführungsplatte 70 kann ein Polycarbonatharz (PC), ein Polymethacrylatharz (PMMA), Glas oder dergleichen sein.
-
Die Lichtführungsplatte 70 besitzt eine Rückseite 72, die der Emissionsoberfläche 71 gegenüberliegt. Ebenso besitzt die Lichtführungsplatte 70 eine Stirnfläche 73, eine Stirnfläche 74, eine Stirnfläche 75 und eine Stirnfläche 76, welche die vier Stirnflächen der Lichtführungsplatte 70 bilden. Die Stirnfläche 73 ist die Stirnfläche der Lichtführungsplatte 70, in die das Licht eintritt. Die Stirnfläche 73 ist mit einer Lichtquelle 21 versehen, und das von der Lichtquelle 21 emittierte Licht tritt von der Stirnfläche 73 in die Lichtführungsplatte 70 ein. Die Stirnfläche 74 liegt der Stirnfläche 73 gegenüber. Die Stirnfläche 76 liegt der Stirnfläche 75 gegenüben. Die Lichtführungsplatte 70 verbreitet und führt das von der Lichtquelle 21 emittierte Licht in einer planaren Form in der Ebene parallel zu der Emissionsoberfläche 71.
-
In der Beschreibung der Ausführungsform wird in einigen Fällen ein rechtsseitiges orthogonales Koordinatensystem mit einer x-Achse, einer y-Achse und einer z-Achse verwendet. Die Richtung der z-Achse ist definiert als eine Richtung senkrecht zu der Emissionsoberfläche 71. Die Richtung von der Rückseite 72 zu der Emissionsoberfläche 71 ist als positive Richtung der z-Achse definiert. Ebenso ist die Richtung der y-Achse als Richtung senkrecht zu der Stirnfläche 73 definiert. Die Richtung von der Stirnfläche 73 zu der Stirnfläche 74 ist als positive Richtung der y-Achse 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 positive Richtung der x-Achse definiert. Es sei darauf hingewiesen, dass in einigen Fällen die Ebene parallel zu der xy-Ebene als „xy-Ebene“ bezeichnet wird, die Ebene parallel zu der yz-Ebene als „yz-Ebene“ bezeichnet wird, und die Ebene parallel zu der xz-Ebene als „xz-Ebene“ bezeichnet wird.
-
2 zeigt schematisch den Querschnitt der Betätigungseingabevorrichtung 20 in der yz-Ebene. 3 zeigt schematisch den Querschnitt der Betätigungseingabevorrichtung 20 in der xz-Ebene
-
Auf der Rückseite 72 der Lichtführungsplatte 70 ist eine Vielzahl an Lichtkonvergenzabschnitten 30 angeordnet, die einen Lichtkonvergenzabschnitt 30a, einen Lichtkonvergenzabschnitt 30b und einen Lichtkonvergenzabschnitt 30c einschließen. Die Lichtkonvergenzabschnitte 30 verlaufen jeweils im Wesentlichen in Richtung der x-Achse. Von der Lichtführungsplatte 70 geführtes Licht tritt in die Positionen der Lichtkonvergenzabschnitte 30 in der Richtung der x-Achse ein. Die Lichtkonvergenzabschnitte 30 bewirken, dass Licht, welches in die Positionen der Lichtkonvergenzabschnitte 30 eintritt, an festen Punkten, die den Lichtkonvergenzabschnitten 30 entsprechen, im Wesentlichen konvergieren. Insbesondere zeigt 1 einen Lichtkonvergenzabschnitt 30a, einen Lichtkonvergenzabschnitt 30b und einen Lichtkonvergenzabschnitt 30c als einige der Lichtkonvergenzabschnitte 30 und zeigt eine Situation, in der eine Vielzahl von Lichtstrahlen, die von dem Lichtkonvergenzabschnitt 30a, dem Lichtkonvergenzabschnitt 30b und dem Lichtkonvergenzabschnitt 30c emittiert werden, an dem Lichtkonvergenzabschnitt 30a, dem Lichtkonvergenzabschnitt 30b und dem Lichtkonvergenzabschnitt 30c konvergieren.
-
Insbesondere entspricht der Lichtkonvergenzabschnitt 30a einem festen Punkt PA auf dem Bild 6. Die von den Positionen in dem Lichtkonvergenzabschnitt 30a emittierten Lichtstrahlen konvergieren in dem festen Punkt PA. Dadurch ist die Wellenfläche des von dem Lichtkonvergenzabschnitt 30a emittierten Lichts eine Wellenfläche von Licht, das scheinbar von dem festen Punkt PA emittiert wurde. Der Lichtkonvergenzabschnitt 30b entspricht einem festen Punkt PB auf dem Bild 6. Die von den Positionen in dem Lichtkonvergenzabschnitt 30b emittierten Lichtstrahlen konvergieren in dem festen Punkt PB. Auf diese Weise konvergieren die von Positionen in irgendwelchen Lichtkonvergenzabschnitten 30 emittierten Lichtstrahlen im Wesentlichen an festen Punkten, die diesem Lichtkonvergenzabschnitt 30 entsprechen. Demgemäß kann durch irgendeinen Lichtkonvergenzabschnitt 30 eine Wellenfläche des Lichts, welches scheinbar von einem entsprechenden festen Punkt emittiert wird, bereitgestellt werden. Die festen Punkte, die den Lichtkonvergenzabschnitten 30 entsprechen, unterscheiden sich voneinander, und das im Raum wahrgenommene Bild 6 wird durch eine Ansammlung fester Punkte, die den Lichtkonvergenzabschnitten 30 entsprechen, wahrgenommen. Auf diese Weise projiziert die Displayvorrichtung 10 ein stereoskopisches Bild in den Raum.
-
In der vorliegenden Erfindung umfassen die Lichtkonvergenzabschnitte 30 jeweils mehrere Reflexionsoberflächen, die im Wesentlichen in Richtung der x-Achse verlaufen. Die Oberflächendichte der Reflexionsoberflächen auf der Rückseite 72 beträgt vorzugsweise 30% oder weniger. Das Licht, das durch die Reflexionsoberflächen irgendeines Lichtkonvergenzabschnitts 30 reflektiert wird, konvergiert an einem festen Punkt, der diesem Lichtkonvergenzabschnitt 30 entspricht. Zum Beispiel konvergieren eine Vielzahl von Lichtstrahlen, die durch die Vielzahl an Reflexionsoberflächen des Lichtkonvergenzabschnitts 30a reflektiert werden, in einem festen Punkt PA. Ebenso konvergieren eine Vielzahl von Lichtstrahlen, die durch die Vielzahl an Reflexionsoberflächen des Lichtkonvergenzabschnitts 30b reflektiert werden, in einem festen Punkt PB. Ebenso konvergieren eine Vielzahl von Lichtstrahlen, die durch die Vielzahl an Reflexionsoberflächen des Lichtkonvergenzabschnitts 30c reflektiert werden, in einem festen Punkt PC.
-
In der xy-Ebene weisen Lichtstrahlen, die durch die Lichtführungsplatte 70 geführt werden und durch die jeweiligen Positionen in der Lichtführungsplatte 70 hindurch durchtreten, einen Ausbreitungswinkel auf, der kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, und werden in der Richtung, die die Position in der Lichtführungsplatte 70 mit der Lichtquelle 21 verbindet, zentriert. Wenn der Lichtkonvergenzabschnitt 30 an einer Position bereitgestellt wird, die sich in einem Abstand zu der Lichtquelle 21 befindet, weist das Licht, das von der Lichtführungsplatte 70 geführt wird und in den Lichtkonvergenzabschnitt 30 eintritt, geringe Ausbreitung auf, die im Wesentlichen in Richtung der y-Achse zentriert ist. Dadurch konvergiert Licht, das beispielsweise von dem Lichtkonvergenzabschnitt 30a emittiert wird, im Wesentlichen an einem festen Punkt in der Ebene, die den festen Punkt PA einschließt und parallel zu der xz-Ebene ist. Es sei darauf hingewiesen, dass in dieser Beschreibung die Ausbreitung eines Lichtstrahls, der durch einen Punkt tritt, der sich innerhalb oder außerhalb der Lichtführungsplatte befindet, die Ausbreitung von Licht bezeichnet, wenn dieser Lichtstrahl als von diesem Punkt gestreutes Licht betrachtet wird. Ebenso gibt es Fälle, in denen der Lichtstrahl, der durch einen Punkt tritt, der sich innerhalb oder außerhalb der Lichtführungsplatte befindet, einfach als „Ausbreitung von Licht“ bezeichnet wird.
-
Wenn Licht, welches in den Lichtkonvergenzabschnitt 30 eintritt, sich in z-Richtung ausgebreitet hat, konvergiert das von dem Lichtkonvergenzabschnitt 30 emittierte Licht auf einer Linie, die einen festen Punkt im Raum einschließt und sich entlang der y-Achse erstreckt. Um ein Verständnis der Beschreibung der Ausführungsform zu erleichtern, ist die Beschreibung jedoch auf die Konvergenz von Licht in der xz-Ebene gerichtet, wobei angenommen wird, dass von den Lichtkonvergenzabschnitten 30 emittiertes Licht an festen Punkten konvergiert.
-
Wie in 1 dargestellt, ist der Lichtkonvergenzabschnitt 30a entlang einer Linie 190a ausgebildet. Der Lichtkonvergenzabschnitt 30b ist entlang einer Linie 190b ausgebildet. Der Lichtkonvergenzabschnitt 30c ist entlang einer Linie 190c ausgebildet. Hierbei sind die Linien 190a, 190b und 190c gerade Linien, die ungefähr parallel zur x-Achse verlaufen. Jeder der Lichtkonvergenzabschnitte 30 verläuft im Wesentlichen entlang einer geraden Linie, die ungefähr parallel zur x-Achse ist.
-
Auf diese Weise werden die Lichtkonvergenzabschnitte 30 entlang vorbestimmter Linien in der Ebene gebildet, die parallel zu der Emissionsoberfläche 71 ist. Somit tritt das durch die Lichtführungsplatte 70 geführte Licht in die Lichtkonvergenzabschnitte 30 ein, und die Lichtkonvergenzabschnitte 30 bewirken Emission von Licht von der Emissionsoberfläche 71 in Richtungen, in denen das Licht im Wesentlichen in einem Konvergenzpunkt im Raum konvergiert. Wenn sich der feste Punkt auf der Rückseite 72 der Lichtführungsplatte 70 befindet, wird das emittierte Licht zu Licht, das von dem festen Punkt gestreut wird. Wenn sich der feste Punkt auf der Rückseite 72 der Lichtführungsplatte 70 befindet, bewirken somit die Reflexionsoberflächen der Lichtkonvergenzabschnitte 30 die Emission von Licht von der Emissionsoberfläche 71 in die Richtungen, in die das Licht von einem Konvergenzpunkt im Raum im Wesentlichen gestreut wird. Wie später beschrieben wird, können die Lichtkonvergenzabschnitte 30 jeweils durch einen Teil einer Fresnel-Linse gebildet werden.
-
Der Sensor 60 ist ein begrenzt-reflektierender optischer Sensor. Der Detektionsbereich, in dem der Sensor 60 ein Objekt detektieren kann, ist im Wesentlichen auf einen Bereich 180 im Raum auf der Seite der Emissionsoberfläche 71 begrenzt. Insbesondere weist der Sensor 60 einen Lichtprojektionsabschnitt 61 und einen Lichtempfangsabschnitt 64 auf. Der Bereich 180 ist eine Region, in der sich ein projizierter Lichtstrahl des Lichtprojektionsabschnitts 61 und ein empfangener Lichtstrahl des Lichtempfangsabschnitts 64 überschneiden.
-
Insbesondere projiziert der Lichtprojektionsabschnitt 61 Licht in den Raum auf der Seite der Emissionsoberfläche 71. Das durch den Lichtprojektionsabschnitt 61 projizierte Licht ist Detektionslicht zur Detektion eines Objekts. Das von dem Lichtprojektionsabschnitt 61 emittierte Detektionslicht wird durch die Emissionsoberfläche 71 und die Rückseite 72 hindurch in den Raum auf der Seite der Emissionsoberfläche 71 projiziert.
-
Der Lichtempfangsabschnitt 64 empfängt Licht, welches von einer Position im Raum auf der Seite der Emissionsoberfläche 71 durch die Emissionsoberfläche 71 und die Rückseite 72 hindurch emittiert wird. Wenn sich ein Objekt in dem Bereich 180 in dem Lichtweg des Lichts, welches von dem Lichtprojektionsabschnitt 61 in den Raum auf der Seite der Emissionsoberfläche 71 projiziert wird, befindet, empfängt der Lichtempfangsabschnitt 64 Licht, das von dem Lichtprojektionsabschnitt 61 projiziert und von dem Objekt reflektiert wird.
-
Insbesondere weist der Lichtprojektionsabschnitt 61 einen Lichtemissionsabschnitt 62 und eine Lichtprojektionslinse 63 auf. Der Lichtempfangsabschnitt 64 weist einen Lichtsensor 65 und eine Lichtempfangslinse 66 auf. Der Lichtemissionsabschnitt 62 emittiert Licht, welches als Detektionslicht dient. Die Lichtprojektionslinse 63 bewirkt, dass die Ausbreitung von Licht, das von dem Lichtemissionsabschnitt 62 emittiert wird und in die Lichtprojektionslinse 63 eintritt, in Richtung des Bereichs 180 abnimmt. Das von der Lichtprojektionslinse 63 emittierte Licht tritt durch die Lichtführungsplatte 70 hindurch und pflanzt sich als Detektionslicht zu dem Raum auf der Seite der Emissionsoberfläche 71 fort. Das durch den Lichtprojektionsabschnitt 61 projizierte Licht kann unsichtbares Licht, wie beispielsweise Infrarotlicht, sein. Zum Beispiel kann der Lichtemissionsabschnitt 62 eine Infrarot-LED sein. Dadurch, dass der Lichtprojektionsabschnitt 61 unsichtbares Licht projiziert, ist es möglich, die Wahrnehmung des Detektionslichts durch den Nutzer zu unterdrücken, so dass der Nutzer nur das Bild 6 des virtuellen Schalters wahrnimmt.
-
Wenn sich ein Objekt in dem Bereich 180 befindet, wird das Detektionslicht durch das Objekt reflektiert, und das reflektierte Licht pflanzt sich zu dem Lichtempfangsabschnitt 64 fort. Das reflektierte Licht tritt durch die Lichtführungsplatte 70 hindurch und tritt in die Lichtempfangslinse 66 ein. Das in die Lichtempfangslinse 66 eingetretene reflektierte Licht wird in Richtung des Lichtsensors 65 verdichtet und tritt in den Lichtsensor 65 ein. Wenn sich kein Objekt in dem Bereich 180 befindet, wird das Detektionslicht nicht durch ein Objekt reflektiert, oder das reflektierte Licht tritt nicht in den Lichtempfangsabschnitt 64 ein. Eine Steuereinheit 80 erfasst Signale, die anzeigen, dass eine Lichtmenge durch den Lichtsensor 65 empfangen wurde. Wenn die empfangene Lichtmenge einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, bestimmt die Steuereinheit 80, dass der virtuelle Schalter gedrückt wurde, und gibt Signale, die anzeigen, dass der virtuelle Schalter gedrückt wurde, an eine externe Vorrichtung aus. Wenn das Objekt, das sich an einer Position auf der Seite der Emissionsoberfläche befindet, durch den Sensor 60 detektiert wird, bestimmt die Steuereinheit 80 auf diese Weise, dass sich das Objekt an einer Position befindet, an der eine Betätigung durch einen Nutzer akzeptiert wird.
-
Hierbei zeigt das Teilbild 7 des Bildes 6 eine Betätigungsoberfläche des virtuellen Schalters. Das Teilbild 7 ist ein Beispiel für ein Bild, das die Position darstellt, an der die Betätigung durch den Nutzer akzeptiert wird. Das Teilbild 7 wird in dem Bereich 180 gebildet. Dadurch wird, wenn sich ein Objekt in der Nähe des Teilbilds 7 befindet, das Objekt detektiert. Das Teilbild muss nicht notwendigerweise in dem Bereich 180 gebildet werden, es muss nur an einer Position gebildet werden, die sich in der Nähe des Bereichs 180 befindet. Auf diese Weise bildet der Lichtkonvergenzabschnitt 30 das Teilbild 7 in dem Bereich 180, in dem der Sensor 60 das Objekt in dem Raum auf der Seite der Emissionsoberfläche 71 detektieren kann, und/oder in der Nähe des Bereichs 180, in dem der Sensor 60 das Objekt detektieren kann. Demgemäß kann festgestellt werden, dass der virtuelle Schalter gedrückt wurde.
-
Entsprechend der Displayvorrichtung 10 ist die Lichtführungsplatte 70 transparent, und der Sensor 60, der ein Objekt optisch detektiert, kann somit auf der Rückseite 72 bereitgestellt werden. Die Oberflächendichte der Reflexionsoberfläche des Lichtkonvergenzabschnitts 30 kann 30 % oder weniger betragen. Dadurch kann, auch wenn die Rückseite 72 mit dem Sensor 60 versehen ist, das Objekt durch Detektionslicht detektiert werden, das durch die Lichtführungsplatte 70 hindurch tritt.
-
4 zeigt schematisch eine Betätigungseingabevorrichtung 320 als Modifikation der Betätigungseingabevorrichtung 20. Die Betätigungseingabevorrichtung 320 umfasst zusätzlich zu den in der Betätigungseingabevorrichtung 20 enthaltenen Bestandteilen einen teildurchlässigen Spiegel 300.
-
Der teildurchlässige Spiegel 300 wird zwischen dem Sensor 60 und der Lichtführungsplatte 70 bereitgestellt. Insbesondere ist der teildurchlässige Spiegel zwischen der Rückseite 72 der Lichtführungsplatte 70 und dem Lichtprojektionsabschnitt 61 und dem Lichtempfangsabschnitt 64 angeordnet. Von dem Lichtprojektionsabschnitt 61 projiziertes Licht tritt durch den teildurchlässigen Spiegel 300 und wird auf der Seite der Emissionsoberfläche 71 in den Raum projiziert. Reflektiertes Licht, welches durch das Objekt reflektiert wurde, das sich in dem Bereich 180 oder in der Nähe des Bereichs 180 befindet, tritt durch den teildurchlässigen Spiegel 300 hindurch und in den Lichtempfangsabschnitt 64 ein. Dadurch, dass in der Betätigungseingabevorrichtung 320 der teildurchlässige Spiegel 300 vorliegt, ist es für den Nutzer schwierig, den Sensor 60 visuell wahrzunehmen.
-
5 zeigt schematisch eine Betätigungseingabevorrichtung 420, als Modifikation der Betätigungseingabevorrichtung 20. Die Betätigungseingabevorrichtung 420 umfasst neben den in der Betätigungseingabevorrichtung 20 enthaltenen Bestandteilen eine lichtblockierende Platte 400.
-
Die lichtblockierende Platte 400 weist eine Öffnung 401 und eine Öffnung 402 auf. Die Öffnung 401 ist in Übereinstimmung mit der optischen Achse des Lichts, das von dem Lichtprojektionsabschnitt 61 projiziert wird, angeordnet. Die Öffnung 402 ist in Übereinstimmung mit der optischen Achse des Lichts, das durch den Lichtempfangsabschnitt 64 empfangen wird, angeordnet. Das von dem Lichtprojektionsabschnitt 61 projizierte Licht tritt durch die Öffnung 401 hindurch und wird auf der Seite der Emissionsoberfläche 71 in den Raum projiziert. Das von dem Objekt reflektierte Licht tritt durch die Öffnung 402 hindurch und in den Lichtempfangsabschnitt 64 ein. Dadurch, dass in der Betätigungseingabevorrichtung 420 die lichtblockierende Platte 400 vorliegt, ist es für den Nutzer schwierig, den Sensor 60 visuell wahrzunehmen.
-
6 zeigt schematisch eine Betätigungseingabevorrichtung 620 als Modifikation der Betätigungseingabevorrichtung 20. 6(a) ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Betätigungseingabevorrichtung 620 zeigt. 6(b) ist eine Querschnittsansicht der Betätigungseingabevorrichtung 620 in der xz-Ebene.
-
Die Betätigungseingabevorrichtung 620 umfasst neben den in der Betätigungseingabevorrichtung 20 enthaltenen Bestandteilen zylindrische Linsen 600. Die zylindrischen Linsen werden auf der Seite der Emissionsoberfläche 71 der Lichtführungsplatte 70 an Positionen bereitgestellt, die den Lichtkonvergenzabschnitten 30 entsprechen. Die Vielzahl an zylindrischen Linsen 600 erstreckt sich in Richtung der x-Achse. Auf diese Weise erstreckt sich die Vielzahl an zylindrischen Linsen 600 jeweils entlang einer Richtung, die orthogonal zu der Richtung ist, in der die Lichtführungsplatte 70 das Licht führt. Die Vielzahl an zylindrischen Linsen 600 ist entlang der Richtung der y-Achse ausgerichtet.
-
Reflektiertes Licht, welches durch die Reflexionsoberflächen eines Lichtkonvergenzabschnitts 30 reflektiert wurde, wird von der Emissionsoberfläche 71 in einem Zustand emittiert, in dem die Ausbreitung des Lichts in Richtung der x-Achse durch die Reflexionsoberflächen verringert wird, und tritt in eine zylindrische Linse 600, die diesem Lichtkonvergenzabschnitt 30 entspricht, ein. Das heißt, reflektiertes Licht, das durch die Reflexionsoberflächen der Lichtkonvergenzabschnitte 30 reflektiert wurde, wird von der Emissionsoberfläche 71 so emittiert, dass die Ausbreitung des Lichts in Richtung der x-Achse durch die Reflexionsoberflächen verringert wird, und tritt in die zylindrischen Linsen 600, die den Lichtkonvergenzabschnitten 30 entsprechen, ein. Die zylindrischen Linsen 600 bewirken, dass die Ausbreitung des reflektierten Lichts, das von dem entsprechenden Lichtkonvergenzabschnitt 30 erhalten wird, in Richtung der y-Achse verringert wird, und sie emittieren dieses Licht. Dadurch wird das reflektierte Licht in einem Zustand emittiert, in dem seine Ausbreitung durch die zylindrischen Linsen 600 verringert wird. Insbesondere verringern die zylindrischen Linsen 600 die Ausbreitung des emittierten Lichts in Richtung der y-Achse. Dementsprechend nimmt der Nutzer Licht wahr, das scheinbar im Wesentlichen von einem Punkt im Raum emittiert wird, ungeachtet der Richtung, aus der der Nutzer die optische Vorrichtung betrachtet. Die Bereitstellung der zylindrischen Linsen 600 ermöglicht somit ein weiteres Unterdrücken des Einflusses von Unschärfen, Verzerrungen und dergleichen des stereoskopischen Bildes.
-
Auf diese Weise ermöglicht die Bereitstellung der zylindrischen Linsen eine weitere Reduzierung der Ausbreitung des emittierten Lichts. Es sei darauf hingewiesen, dass die zylindrischen Linsen 600 ein Beispiel für ein Element zur Emissionsbegrenzung darstellen, das die Ausbreitung des Lichts, welches von der Lichtführungsplatte 70 geführt und von der Emissionsoberfläche 71 emittiert wird, begrenzt.
-
Wie in 6(b) dargestellt, detektiert der Sensor 60 das Objekt unter Verwendung von Licht, das sich entlang der xz-Ebene fortpflanzt. Das heißt, der Sensor 60 detektiert das Objekt unter Verwendung von Licht, das sich entlang der Ebene fortpflanzt, die orthogonal zu der Emissionsoberfläche 71 und parallel zu der Richtung, in der sich die Vielzahl an zylindrischen Linsen 600 erstreckt, ist. Zum Beispiel liegen die Lichtprojektionsachse des Lichtprojektionsabschnitts 61 und die Lichtempfangsachse des Lichtempfangsabschnitts 64 im Wesentlichen in der Ebene, die orthogonal zu der Emissionsoberfläche 71 ist, und parallel zu der Richtung, in der sich die Vielzahl an zylindrischen Linsen erstrecken, vor. Der Lichtprojektionsabschnitt 61 und der Lichtempfangsabschnitt 64 werden in Übereinstimmung mit einer zylindrischen Linse 600 bereitgestellt. Zum Beispiel werden der Lichtprojektionsabschnitt 61 und der Lichtempfangsabschnitt 64 so angeordnet, dass sich der Lichtprojektionsabschnitt 61, der Lichtempfangsabschnitt 64 und der Apex der einen entsprechenden zylindrischen Linse 600 und der Bereich 180, in dem das Objekt detektiert wird, im Wesentlichen in der Ebene befinden, die parallel zu der Richtung ist, in der sich die zylindrischen Linsen 600 erstrecken. Somit haben die zylindrischen Linsen 600 keinen signifikanten Einfluss auf die Detektionsleistung des Sensors 60.
-
In der Betätigungseingabevorrichtung 620 bedeckt die Vielzahl an zylindrischen Linsen 600 im Wesentlichen die gesamte Emissionsoberfläche 71. In einer anderen Ausführungsform werden die zylindrischen Linsen 600 in einem Teilbereich der Emissionsoberfläche 71 bereitgestellt, wobei ein Teil der Emissionsoberfläche 71 nicht von den zylindrischen Linsen 600 bedeckt sein muss.
-
7 zeigt schematisch eine Betätigungseingabevorrichtung 720 als eine Modifikation der Betätigungseingabevorrichtung 20. 7(a) ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Betätigungseingabevorrichtung 720 zeigt. 7(b) ist eine Querschnittsansicht der Betätigungseingabevorrichtung 720 in der xz-Ebene.
-
Die Betätigungseingabevorrichtung 720 umfasst neben den in der Betätigungseingabevorrichtung 20 enthaltenen Bestandteilen zylindrische Linsen 700. Die zylindrischen Linsen 700 werden jeweils auf der Emissionsoberfläche 71 an einer Position bereitgestellt, die einer Reflexionsoberfläche der jeweiligen Lichtkonvergenzabschnitte 30 entspricht. Die zylindrischen Linsen 700 werden jeweils an einer Position bereitgestellt, die einer Vielzahl von Reflexionsoberflächen der jeweiligen Lichtkonvergenzabschnitte 30 entspricht. Die Vielzahl an zylindrischen Linsen 700 erstreckt sich entlang der Richtung der y-Achse. Auf diese Weise erstreckt sich die Vielzahl der zylindrischen Linsen 700 entlang einer Richtung, die orthogonal zu der Richtung ist, in der die Lichtführungsplatte 70 das Licht führt. Die Vielzahl an zylindrischen Linsen 700 ist entlang der x-Achse ausgerichtet.
-
Reflektiertes Licht, das durch die Reflexionsoberfläche der Lichtkonvergenzabschnitte 30 reflektiert wurde, wird in einem Zustand emittiert, in dem die Ausbreitung des Lichts durch die entsprechenden zylindrischen Linsen 700 verringert wird. Insbesondere verringern die zylindrischen Linsen 700 die Ausbreitung des emittierten Lichts in Richtung der x-Achse. Die Bereitstellung der zylindrischen Linsen 700 ermöglicht somit ein weiteres Unterdrücken des Einflusses von Unschärfen, Verzerrungen und dergleichen des stereoskopischen Bildes.
-
Auf diese Weise ermöglicht die Bereitstellung der zylindrischen Linsen 700 eine weitere Reduzierung der Ausbreitung des emittierten Lichts. Es sei darauf hingewiesen, dass die zylindrischen Linsen ein Beispiel für ein Element zur Emissionseinschränkung darstellt, welches die Ausbreitung des emittierten Lichts in Richtung der x-Achse einschränkt. Wenn eine Displayeinheit Transluzenz aufweisen muss, kann die Ausbreitung des emittierten Lichts in Richtung der x-Achse durch eine Parallaxenbarriere eingeschränkt werden.
-
Wie in 7(b) dargestellt, detektiert der Sensor 60 das Objekt unter Verwendung von Licht, das sich entlang der yz-Ebene ausbreitet. Das heißt, der Sensor 60 detektiert das Objekt unter Verwendung von Licht, das sich entlang der Ebene, die orthogonal zu der Emissionsoberfläche 71 ist, und parallel zu der Richtung, in der sich die Vielzahl an zylindrischen Linsen 700 erstreckt, fortpflanzt. Insbesondere liegen die Lichtprojektionsachse des Lichtprojektionsabschnitts 61 und die Lichtempfangsachse des Lichtempfangsabschnitts 64 im Wesentlichen in der Ebene vor, die orthogonal zu der Emissionsoberfläche 71 und parallel zu der Richtung, in der sich die Vielzahl an zylindrischen Linsen erstreckt, ist. Der Lichtprojektionsabschnitt 61 und der Lichtempfangsabschnitt 64 werden in Übereinstimmung mit einer zylindrischen Linse 700 bereitgestellt. Zum Beispiel werden der Lichtprojektionsabschnitt 61 und der Lichtempfangsabschnitt 64 so angeordnet, dass sich der Lichtprojektionsabschnitt 61, der Lichtempfangsabschnitt 64 und der Apex der einen entsprechenden zylindrischen Linse 700 und der Bereich 180, in dem das Objekt detektiert wird, im Wesentlichen in der Ebene befinden, die parallel zu der Richtung ist, in der sich die zylindrischen Linsen 700 erstrecken. Somit haben die zylindrischen Linsen 700 keinen signifikanten Einfluss auf die Detektionsleistung des Sensors 60.
-
In der Betätigungseingabevorrichtung 720 bedeckt die Vielzahl an zylindrischen Linsen 700 im Wesentlichen die gesamte Emissionsoberfläche 71. In einer anderen Ausführungsform werden die zylindrischen Linsen 700 in einem Teilabschnitt der Emissionsoberfläche 71 bereitgestellt, wobei ein Teil der Emissionsoberfläche 71 nicht von den zylindrischen Linsen 700 bedeckt sein muss.
-
8 zeigt schematisch einen Lichtkonvergenzabschnitt 130 und einen Lichtkonvergenzabschnitt 132 als Modifikation des Lichtkonvergenzabschnitts 30. 8(a) zeigt schematisch einen Lichtkonvergenzabschnitt 130, der durch einen Teil einer Fresnel-Linse gebildet wird. Es sei darauf hingewiesen, dass ebenso ein Abstand zwischen der Vielzahl an Brechungsflächen (Prismen-Ebenen) des Lichtkonvergenzabschnitts 130, der als Fresnel-Linse fungiert, vorgesehen sein kann.
-
Der in 8(b) gezeigte Lichtkonvergenzabschnitt 132 entspricht einer Vielzahl an Abschnitten 140a, 140b, 140c, 140d, 140e, 140f, 140g und 140h, die durch Unterteilen des Lichtkonvergenzabschnitts 130 entlang der Richtung der x-Achse erhalten werden. Licht, welches von den Abschnitten 140 des Lichtkonvergenzabschnitts 132 emittiert wird, konvergiert an demselben festen Punkt. Auf diese Weise tritt, durch Unterteilen des Lichtkonvergenzabschnitts in eine Vielzahl von Lichtkonvergenzabschnitten, ein sogenannter Black-Matrix-Effekt auf, und der Kontrast eines Bildes nimmt in einigen Fällen zu. Es sei darauf hingewiesen, dass neben der Reflexionsoberfläche oder der Fresnel-Linse auch ein Beugungsgitter als Lichtkonvergenzabschnitt 30 eingesetzt werden kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 6
- Bild
- 7
- Teilbild
- 10
- Displayvorrichtung
- 20
- Betätigungseingabevorrichtung
- 21
- Lichtquelle
- 30
- Lichtkonvergenzabschnitt
- 60
- Sensor
- 61
- Lichtprojektionsabschnitt
- 62
- Lichtemissionsabschnitt
- 63
- Lichtprojektionslinse
- 64
- Lichtempfangsabschnitt
- 65
- Lichtsensor
- 66
- Lichtempfangslinse
- 70
- Lichtführungsplatte
- 71
- Emissionsoberfläche
- 72
- Rückseite
- 73, 74, 75, 76
- Stirnfläche
- 80
- Steuereinheit
- 90
- Finger
- 130
- Lichtkonvergenzabschnitt
- 132
- Lichtkonvergenzabschnitt
- 140
- Abschnitt
- 180
- Bereich
- 190
- Linie
- 300
- teildurchlässiger Spiegel
- 320
- Betätigungseingabevorrichtung
- 400
- lichtblockierende Platte
- 401, 402
- Öffnung
- 420
- Betätigungseingabevorrichtung
- 600
- zylindrische Linse
- 620
- Betätigungseingabevorrichtung
- 700
- zylindrische Linse
- 720
- Betätigungseingabevorrichtung
