DE112017003581B4

DE112017003581B4 - Optische Vorrichtung und Verfahren zum dreidimensionalen Anzeigen

Info

Publication number: DE112017003581B4
Application number: DE112017003581.3T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Shinohara; Yasuhiro Tanoue; Gouo Kurata; Yoshihiko Takagi; Tsuyoshi Arai; Norikazu Kitamura; Mitsuru Okuda; Takahiro MORICHI
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2022-12-15
Anticipated expiration: 2037-06-17
Also published as: DE112017003581T5; US10895759B2; US20190179161A1; WO2018012198A1; CN109313349A; CN109313349B; JP6645371B2; JP2018010223A

Abstract

Optische Vorrichtung (1A-1E), umfassend:eine ein planares Bild ausbildende Einheit, die konfiguriert ist, um Licht so auszugeben, dass es ein planares Bild (FI) mit einer vorgegebenen Form in einem Raum ausbildet; undeine ein Umrissbild ausbildende Einheit, die konfiguriert ist, um Licht so auszugeben, dass es ein Umrissbild (BI), welches eine Lichtintensität aufweist, die von der Lichtintensität des planaren Bilds (FI) verschieden ist, am äußeren Randbereich des planaren Bilds (FI) ausbildet,wobei: die ein Umrissbild ausbildende Einheit aus einer ein Umrissbild ausbildenden Einheit gebildet ist, die konfiguriert ist, das Umrissbild (BI) mit einer stärkeren Lichtintensität auszubilden als die Lichtintensität des planaren Bilds (FI), und das Umrissbild (BI) als ein Linienbild (LI) auszubilden, das das planare Bild (FI) umgibt,wobei das Linienbild (LI), das ein Umrissbild bildet, am äußeren Randbereich des planaren Bilds (FI) ausgebildet wird; undwobei ein weißes Umrissbild außerhalb des Linienbilds (LI) ausgebildet wird, welches das Umrissbild bildet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung, die ein stereoskopisches Bild bereitstellt, und ein Verfahren zum dreidimensionalen Anzeigen.
STAND DER TECHNIK
Die in der japanischen Patentveröffentlichung JP 2012-118378 A (veröffentlicht am 21. Juni 2012) offenbarte Bildanzeigevorrichtung stellt ein Beispiel einer bekannten optischen Vorrichtung bereit, die ein stereoskopisches Bild darstellt.
Die japanische Patentveröffentlichung JP 2012-118378 A offenbart eine Bildanzeigevorrichtung 100, ausgestattet mit einer Lichtleiterplatte 110 und einer Lichtquelle 101, bereitgestellt an einem Ende der Lichtleiterplatte 110. Anzeigemuster für das linke Auge 111 a, 112a, 113a mit mehreren ersten Prismen und Anzeigemuster für das rechte Auge 111ba, 112ba, 113ba mit mehreren zweiten Prismen sind an der hinteren Oberfläche der Lichtleiterplatte 110 ausgebildet (30A). Wie in 30B dargestellt, nutzen die obigen Anzeigemuster für das linke Auge 111a mehrere Prismen P1, um ein zweidimensionales planares „A“ zu erzeugen und die Anzeigemuster für das rechte Auge 111b nutzen mehrere Prismen P2, um ein zweidimensionales planares „A“ zu erzeugen.
In dieser Konfiguration reflektieren die mehreren ersten und zweiten Prismen Licht von der Lichtquelle 101, um dadurch ein Bild für das linke Auge und ein Bild für das rechte Auge auf der Oberfläche der Lichtleiterplatte 110 darzustellen. Wenn der Betrachter das Bild für das linke Auge und das Bild für das rechte Auge betrachtet, nimmt der Betrachter jedes der obigen Bilder 120 aus „A“, „B“ und „C“ als planare Bilder dar, die dreidimensional und in der Reihenfolge von am weitesten entfernt bis zum nächsten angeordnet erscheinen, wie in 30C dargestellt. Die beobachteten Bilder 120 werden an der Schnittstelle der Strahlengänge der Lichtstrahlen von den Bildern für das linke Auge und der Bilder für das rechte Auge als schwebend wahrgenommen; demnach weisen die betrachteten Bilder mit größeren Intervallen Schnittpunkte auf, die näher bei dem Betrachter liegen und demnach für den Betrachter auch näher erscheinen. Demnach kann der Betrachter eine natürliche dreidimensionale Darstellung wahrnehmen.
Weiterer nachveröffentlichter Stand der Technik wird durch die Druckschriften DE 11 2016 003 392 T5 und DE 11 2016 003 977 T5 gebildet.
Technisches Problem
Allerdings ist in der obigen herkömmlichen Bildanzeigevorrichtung 100 das stereoskopische im Raum ausgebildete Bild nur ein planares Bild; demnach ist die Grenze zwischen dem planaren Bild und dem Raum nicht eindeutig, was es schwierig macht, die Dreidimensionalität des Bildes wahrzunehmen.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf hin, das obige Problem durch Bereitstellen einer optischen Vorrichtung, die das Wahrnehmen von Dreidimensionalität ermöglicht, und eines Verfahrens zum dreidimensionalen Anzeigen anzugehen. Dies Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.
KURZDARSTELLUNG
Demnach wird zum Angehen der obigen Probleme eine optische Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 und 2 zur Verfügung gestellt.
Ein Verfahren zum dreidimensionalen Anzeigen ist gemäß den Ansprüchen 15 und 16 bereitsgestellt.
Auswirkungen
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine optische Vorrichtung, die das Wahrnehmen von Dreidimensionalität ermöglicht, und ein Verfahren zum dreidimensionalen Anzeigen bereit.
Figurenliste

1 veranschaulicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung und ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration der optischen Vorrichtung darstellt;
2 ist eine Schnittansicht, die eine Konfiguration in der optischen Vorrichtung darstellt;
3 ist eine perspektivische Ansicht der Konfiguration in der optischen Vorrichtung zum Ausbilden eines planaren Bilds;
4 ist eine Draufsicht der Konfiguration in der optischen Vorrichtung zum Ausbilden eines planaren Bilds;
5 ist eine Frontansicht eines Beispiels eines stereoskopischen Bilds, erstellt aus einem durch die optische Vorrichtung ausgebildeten planaren Bilds;
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels zum Konfigurieren von Prismen in einer Lichtleiterplatte in der optischen Vorrichtung zum Ausbilden des planaren Bilds;
7A ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels zum Anordnen der Prismen in der Lichtleiterplatte in der optischen Vorrichtung; 7B, 7C und 7D sind perspektivische Ansichten von Modifizierungen an der Konfiguration der Prismen;
8A, 8B und 8C sind Draufsichten, die Beispiele von Prismen in der Lichtleiterplatte in der optischen Vorrichtung zum Ausbilden des planaren Bilds darstellen;
9 ist ein weiteres Beispiel zum Modifizieren der Prismen in der Lichtleiterplatte in der optischen Vorrichtung zum Ausbilden des planaren Bilds und ist eine perspektivische Ansicht der Formen der Prismen, wenn die Prismen planare Bilder als Parallaxbilder ausbilden;
10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern in der optischen Vorrichtung darstellt, welche ein Linienbild ausbilden;
11A ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration einer Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern in der optischen Vorrichtung darstellt, welche ein Linienbild ausbilden; und 11B ist eine Draufsicht, die ein Beispiel zum Modifizieren der Konfiguration der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern in der optischen Vorrichtung darstellt, welche ein Linienbild ausbilden;
12 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern in der optischen Vorrichtung darstellt, welche ein Linienbild ausbilden;
13 zeigt Beispiele einer Anordnung, um einerseits eine Gruppe von ersten Strahlengangumleitern zum Ausbilden eines planaren Bilds für den Gebrauch des planaren Bilds zu verwenden, und die Gruppe von ersten Strahlengangumleitern zum Ausbilden eines Linienbilds für den Gebrauch als ein Umrissbild zu verwenden;
14 zeigt ein Beispiel einer Anordnung, in der eine Gruppe aus ersten Strahlengangumleitern entweder zum Ausbilden eines planaren Bilds oder eines Umrissbilds verwendet wird;
15 zeigt ein Beispiel einer Anordnung, in der eine Gruppe aus dritten Strahlengangumleitern entweder zum Ausbilden eines planaren Bilds oder eines Umrissbilds verwendet wird;
16A und 16B sind perspektivische Ansichten, die ein durch die optische Vorrichtung ausgebildetes stereoskopisches Bild darstellen, das aus einem planaren Bild und einem Umrissbild erstellt ist;
17 zeigt eine optische Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und ist eine Frontansicht, die ein planares Bild und ein Umrissbild darstellt, ausgebildet durch die optische Vorrichtung;
18A zeigt ein Beispiel zum Modifizieren der optischen Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung und ist eine Frontansicht, die ein planares Bild und ein Umrissbild darstellt, ausgebildet durch die optische Vorrichtung; und 18B ist eine perspektivische Ansicht, die ein planares Bild und ein Umrissbild darstellt, ausgebildet durch die optische Vorrichtung;
19A zeigt ein Beispiel zum Modifizieren der optischen Vorrichtung gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform und ist eine Frontansicht, die ein planares Bild und ein Umrissbild darstellt, ausgebildet durch die optische Vorrichtung; und 19B ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen der Lichtintensität und der Position des planaren Bild und des Umrissbilds, ausgebildet durch die optische Vorrichtung, darstellt;
20A ist ein Graph, der die Lichtintensität eines planaren Bilds in der Planungsphase darstellt, und zeigt ein Beispiel einer optischen Vorrichtung, konfiguriert als ein Vergleich mit der optischen Vorrichtung nach einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
20B ist ein Graph der Lichtintensität eines planaren Bilds, das tatsächlich durch die obige optische Vorrichtung ausgebildet wird; und 20C ist eine Frontansicht des planaren Bilds, ausgebildet durch die obige optische Vorrichtung;
21 ist eine perspektivische Ansicht, die darstellt, wie es an den äußeren Randbereichen eines planaren Bilds durch die optische Vorrichtung nach dem Vergleichsbeispiel zu Unschärfe kommt;
22A ist eine Draufsicht, die die Form von Prismen in der Planungsphase darstellt;
und 22B ist ein Graph, der eine Lichtintensitätsverteilung eines aus diesen Prismen ausgebildeten planaren Bilds darstellt;
23A und 23B sind Draufsichten von tatsächlich geformten Prismen, bei denen Flanken ausgebildet sind; und 23B ist ein Graph, der eine Lichtintensitätsverteilung eines planaren Bilds darstellt, das aus diesen Prismen ausgebildet ist;
24A stellt eine optische Vorrichtung nach einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform dar und ist ein Graph, der darstellt, wenn der äußere Randbereich des planaren Bilds eine höhere Lichtintensität aufweist als innerhalb des äußeren Randbereichs des planaren Bilds in der Planungsphase; 24B ist ein Graph, der die Verteilung von Lichtintensität eines tatsächlichen planaren Bilds darstellt; und 24C ist eine Frontansicht, die darstellt, wie die Form eines planaren Bilds selbst dann wahrgenommen werden kann, wenn der äußere Randbereich des planaren Bilds unscharf ist;
25A stellt ein Beispiel zum Modifizieren der optischen Vorrichtung nach der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform dar und ist eine perspektivische Ansicht dessen, wie die Intensitätsverteilung entlang der vertikalen und der horizontalen Richtung verbessert wird; und 25B ist eine perspektivische Ansicht, die ein planares Bild darstellt, wenn die Intensitätsverteilung entlang der horizontalen und der vertikalen Richtung verbessert wird;
26A, 26B stellt eine Konfiguration einer optischen Vorrichtung nach einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform dar und ist ein Graph, der darstellt, wann die Verteilung der Lichtintensität in dem planaren Bild unter einen Grundwert absinkt; und 26C ist eine Frontansicht, die das planare Bild darstellt, wenn die optische Vorrichtung die Verteilung der Lichtintensität in dem planaren Bild über den Lichtintensität-Grundwert anhebt;
27A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration der Prismen in einer Gruppe von ersten Strahlengangumleitern in der optischen Vorrichtung darstellt, dargestellt in 26A und 26B; und 27B ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration von Prismen in der ersten Gruppe der optische Vorrichtung darstellt, dargestellt in 26C;
28A ist eine Frontansicht, die ein einfarbiges planares Bild darstellt; 28B, 28C stellt die Konfiguration einer optischen Vorrichtung nach einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform dar und ist eine Frontansicht eines planaren Bilds mit einem Muster;
und 28D ist ein Graph, der die Verteilung der Lichtintensität darstellt, wenn das gemusterte planare Bild und das Umrissbild gemeinsam dargestellt werden;
29A, 29B stellt eine Konfiguration einer optischen Vorrichtung nach einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform dar und ist eine Frontansicht eines planaren Bilds mit einem Schatten; und
30A bis 30C stellen Konfigurationen einer Bildanzeigevorrichtung dar, die als eine herkömmliche optische Vorrichtung dient.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Erste Ausführungsform
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 bis 16 beschrieben.
Konfiguration der optischen Vorrichtung
Die Konfiguration einer optischen Vorrichtung 1A gemäß der Ausführungsform wird auf der Grundlage von 1 und 2 beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer optischen Vorrichtung 1A gemäß der Ausführungsform darstellt; 2 ist eine Schnittansicht, die eine Konfiguration der optischen Vorrichtung 1A darstellt.
Wie in 1 dargestellt, ist die erfindungsgemäße optische Vorrichtung 1A mit mehreren Strahlengangumleitern 20 ausgestattet, die als eine ein planares Bild ausbildende Einheit und eine ein Umrissbild ausbildende Einheit fungieren können. Die mehreren Strahlengangumleiter 20 sind auf der Lichtleiterplatte 10 angeordnet, welche das von der Lichtquelle 2 darin eintretende Licht leitet und das Licht aus einer Austrittsoberfläche 12 ausgibt. Die Strahlengangumleiter 20 ändern den Strahlengang von darauf geleitetem Licht und bewirken, dass Licht daraus austritt und ein stereoskopisches Bild I in einem Raum ausbildet. Die mehreren Strahlengangumleiter 20 enthalten ferner eine Gruppe von Strahlengangumleitern des planaren Bilds 21, die als die ein planares Bild ausbildende Einheit fungieren, und eine Gruppe von Strahlengangumleitern des Umrissbilds 24, die als die ein Umrissbild ausbildende Einheit fungieren. Die Strahlengangumleiter des planaren Bilds 21 ändern den Strahlengang von darauf geleitetem Licht und bewirken somit, dass Licht daraus austritt und ein planares Bild FI in einem Raum ausbildet; und die Strahlengangumleiter des Umrissbilds 24 ändern den Strahlengang von darauf geleitetem Licht, um zu bewirken, dass Licht daraus austritt und ein optisches und Umrissbild BI in einem Raum ausbildet.
Die Lichtquelle 2 kann aus mehreren Leuchtdioden (LED 2a) gebildet sein. Das aus jeder der Leuchtdioden (LED 2a) ausgegebene Licht wird durch einen Lichteinfalleinstellabschnitt 3 modifiziert und tritt in die Einfalloberfläche 11 der Lichtleiterplatte 10 ein. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenngleich die Lichtquelle 2 zum Beispiel aus mehreren Leuchtdioden (LED 2a) zusammengesetzt ist, die Lichtquelle 2 nicht darauf beschränkt ist und aus einer einzigen Leuchtdiode (LED 2a) oder Ähnlichem gebildet sein kann. Die einzige Leuchtdiode (LED 2a) kann an einer Seitenoberfläche gegenüber der Einfalloberfläche 11 vorgesehen sein.
Der Lichteinfalleinstellabschnitt 3 ist mit mehreren Linsen 3a versehen, die individuell den Leuchtdioden (LED 2a) entsprechen. Jede der Linsen 3a kann die Ausbreitung von aus der entsprechenden Leuchtdiode (LED 2a) ausgegebenem Licht entlang der optischen Achse davon in der xy-Ebene verringern, verstärken oder ändern (nachfolgend beschrieben). Als ein Ergebnis kann eine Linse 3a bewirken, dass aus der Leuchtdiode (LED 2a) ausgegebenes Licht parallelem Licht angenähert wird, oder sie kann das Licht in alle Bereiche in der Lichtleiterplatte 10 leiten. Der Ausbreitungswinkel von von der Lichtleiterplatte 10 geleitetem Licht ist nicht größer als 5° und ist vorzugsweise kleiner als 1°. Es wird darauf hingewiesen, dass andere Konfigurationen verwendet werden können, um den Ausbreitungwinkel von Licht in der xy-Ebene zu verkleinern; so kann zum Beispiel der Lichteinfalleinstellabschnitt 3 eine Maske mit einem Fenster aufweisen, das kleiner ist als eine vorgegebene Breite in der x-Achsen-Richtung.
Hier weist die optische Achse von aus den Leuchtdioden (LED 2a) in dieser Ausführungsform ausgegebenem Licht einen Winkel θ in Bezug auf die Austrittsoberfläche 12 (nachfolgend beschrieben) auf, wie in 2 dargestellt. So beträgt zum Beispiel der Winkel θ, bei dem es sich um einen spitzen Winkel zwischen der optischen Achse des aus der Leuchtdiode (LED 2a) ausgegebenen Lichts und der Austrittsoberfläche handelt, etwa 20°. Demnach ist es selbst dann, wenn das in die Lichtleiterplatte 10 eintretende Licht nahezu paralleles Licht ist, möglich, die Lichtmenge zu erhöhen, die wiederholt zwischen der Austrittsoberfläche 12 und der hinteren Oberfläche 13 (nachfolgend beschrieben) reflektiert wird und durch die Lichtleiterplatte 10 geleitet wird, im Vergleich zu dem Fall, in dem die optische Achse von einfallendem Licht parallel zu der y-Ache ist. Demnach ist es möglich, die Lichtintensität von Licht, das in die nachfolgend beschriebenen Strahlengangumleiter 20 eintritt, im Vergleich zu dem Fall zu erhöhen, in dem die optische Achse des einfallenden Lichts parallel zu der y-Achse ist.
Die Lichtleiterplatte 10 ist aus transparentem Harzmaterial mit einem vergleichsweise hohen Brechungsindex hergestellt. Die Lichtleiterplatte 10 kann zum Beispiel aus einem Polycarbonatharz (PC), einem Polymethylmethacrylatharz (PMMA), Glas oder einem ähnlichen Material hergestellt sein.
Die Lichtleiterplatte 10 umfasst eine Einfalloberfläche 11 an der Licht von der Lichtquelle 2 aus eintritt, eine Austrittsoberfläche 12, bei er es sich um die vordere Oberfläche der Lichtleiterplatte 10 handelt und aus der Licht austritt, und eine hintere Oberfläche 13 auf der Strahlengangumleiter 20 ausgebildet sind.
In dieser Ausführungsform tritt Licht aus der Austrittsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 aus und die Ausgabe von Licht bildet ein stereoskopisches Bild I in einem Raum aus. Ein Betrachter erkennt das stereoskopische Bild I als dreidimensional. Es wird darauf hingewiesen, dass das stereoskopische Bild I auch als solches wahrgenommen werden kann, das an einer Position vorliegt, die von der Austrittsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 verschieden ist. Das stereoskopische Bild I kann auch als ein zweidimensionales Bild an einer von der Austrittsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 entfernten Position wahrgenommen werden. Anders ausgedrückt wird das stereoskopische Bild I möglicherweise nicht nur als eine massive Form aufweisend erkannt, sondern kann auch das Konzept von Bildern mit einer zweidimensionalen Form umfassen, die an einer von der optischen Vorrichtung 1A verschiedenen Position wahrgenommen werden. Das stereoskopische Bild I in dieser Ausführungsform wird mit Bezug auf die Austrittsoberfläche 12 als auf der positiven Seite der z-Achse angeordnet beschrieben. Allerdings liegen Fälle vor, in denen das stereoskopische Bild I mit Bezug auf die Austrittsoberfläche 12 auch auf der negativen Seite der z-Achse angeordnet sein kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass bisweilen ein rechtwinkliges Koordinatensystem aus x-Achse, y-Achse und z-Achse eingesetzt wird, um diese Ausführungsform zu beschreiben. In dieser Ausführungsform ist die Richtung der z-Achse als eine Richtung senkrecht zu der Austrittsoberfläche 12 definiert, wobei die positive z-Achse von der hinteren Oberfläche 13 in Richtung der Austrittsoberfläche 12 verläuft. Die y-Achse ist definiert als senkrecht zu der Einfalloberfläche 11, wobei die positive y-Achsen-Richtung von der Einfalloberfläche 11 hin zu einem planaren Bild Fl, das der Einfalloberfläche 11 zugewandt ist, verläuft. Ferner verläuft die x-Achse entlang einer Richtung senkrecht zu der Einfalloberfläche 11 entlang einer Seitenoberfläche der Lichtleiterplatte 10, wobei die positive x-Achsen-Richtung von der linken Oberfläche hin zu der rechten Oberfläche in 1 verläuft. Um eine Redundanz in der Beschreibung zu verhindern, werden Ebenen, die parallel zu der xy-, der yz und der xz-Ebene verlaufen, in manchen Fällen als die xy-Ebene, die yz-Ebene beziehungsweise die xz-Ebene beschrieben.
Die optische Vorrichtung 1A in dieser Ausführungsform umfasst mehrere Strahlengangumleiter 20 an der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 10. Die Strahlengangumleiter 20 ändern den Strahlengang von durch die Lichtleiterplatte 10 darauf gerichtetem Licht und bewirken, dass das Licht daraus austritt und ein stereoskopisches Bild I in einem Raum bildet. Die mehreren Strahlengangumleiter 20 sind in einer Matrix in der xy-Ebene angeordnet, wobei jeder Umleiter an einer anderen Position angeordnet ist. Die Strahlengangumleiter 20 können Prismen sein.
Dies bedeutet, dass, wie zuvor beschrieben, das aus der Lichtquelle 2 ausgegebene Licht durch einen Lichteinfalleinstellabschnitt 3 modifiziert wird und in die Einfalloberfläche 11 der Lichtleiterplatte 10 eintritt. Das in die Lichtleiterplatte 10 eintretende Licht wird zwischen der Austrittsoberfläche 12 und der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 10 totalreflektiert und wird zum weiter weg liegenden Ende der Lichtleiterplatte 10 geleitet. Die Strahlengangumleiter 20 leiten den Strahlengang von Licht, das die Bedingungen für Totalreflexion nicht erfüllt, hin zu einer bestimmten Orientierung um und bewirken, dass Licht aus der Austrittsoberfläche 12 austritt.
Die optische Vorrichtung 1A in dieser Ausführungsform stellt ein stereoskopisches Bild I her, das aus einem planaren Bild Fl, welches eine vorgegebene Form in einem Raum ausbildet, und einem Umrissbild BI erzeugt ist, das einen Umrissbereich für den äußeren Randbereich des planaren Bilds FI ausbildet, wie in 1 dargestellt. Die Lichtintensitäten des planaren Bilds FI und des Umrissbilds BI sind voneinander verschieden.
Die optische Vorrichtung 1A in dieser Ausführungsform erzeugt insbesondere ein Umrissbild BI, das aus Linienbildern LI zusammengesetzt ist.
Nachfolgend beschrieben sind die Konfiguration und die Funktion der Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c, ... als die Strahlengangumleiter 21 des planaren Bilds und der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25 als die Strahlengangumleiter 24 des Umrissbilds. Die Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21 bildet das planare Bild FI aus und die Gruppe von zweiten Strahlengangumleiter 25 bildet das Linienbild LI aus, das als das Umrissbild BI dient.
Konfiguration zum Ausbilden eines planaren Bilds
Zunächst wird die Konfiguration der optischen Vorrichtung 1A in der vorliegenden Ausführungsform zum Ausbilden eines planaren Bilds FI nachfolgend auf der Grundlage von 3 bis 5 beschrieben. 3 ist eine perspektivische Ansicht der Konfiguration in der optischen Vorrichtung zum Ausbilden eines planaren Bilds Fl; 4 ist eine Draufsicht der Konfiguration in der optischen Vorrichtung zum Ausbilden eines planaren Bilds Fl; und 5 ist eine Frontansicht eines Beispiels eines stereoskopischen Bilds I, erstellt aus einem durch die optische Vorrichtung ausgebildeten planaren Bilds FI.
So wird zum Beispiel angenommen, dass die optische Vorrichtung 1A ein stereoskopisches Bild I in einer Ebene zum Ausbilden eines stereoskopischen Bilds erzeugt, die parallel zu der xz-Ebene ist, wie in 3 dargestellt; und, genauer gesagt, dass die optische Vorrichtung 1A ein planares Bild FI als einen Kreis mit einer diagonalen Linie durch diesen darstellt.
Vorzugsweise stellt die optische Vorrichtung 1A sicher, dass das Licht, das sich durch die Lichtleiterplatte 10 hindurch ausbreitet, sich breit in der yz-Ebene ausbreitet. Demnach verringert der Lichteinfalleinstellabschnitt 3 nicht den Ausbreitungswinkel für Licht aus der Lichtquelle 2 in der yz-Ebene. Dies bedeutet, dass der Lichteinfalleinstellabschnitt 3 den Ausbreitungswinkel für Licht aus der Lichtquelle 2 in der yz-Ebene weitgehend nicht beeinflusst.
So kann zum Beispiel die Linse 3a im Lichteinfalleinstellabschnitt 3 eine konvexe zylindrische Linse sein, die in der xy-Ebene gekrümmt ist und in der yz-Ebene im Wesentlichen keine Krümmung aufweist. Beide Oberflächen der zylindrischen Linse sind konvex.
Mehrere der Gruppen der ersten Strahlengangumleiter 21a, 21b, 21c,... sind auf der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 10 in der optischen Vorrichtung 1A ausgebildet; die Gruppen von ersten Strahlengangumleitern dienen als die Gruppe von Strahlengangumleitern 21 des planaren Bilds. Jede Gruppe von ersten Strahlengangumleiter 21a, 21b, 21c, ... ist aus mehreren Prismen ausgebildet, die entlang einer Richtung parallel zu der x-Achse vorgesehen sind. So ist zum Beispiel die Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a aus mehreren Prismen P21 a zusammengesetzt. Auf ähnliche Weise ist die Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21b aus mehreren Prismen P21b, und ist die Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21c aus mehreren Prismen P21c zusammengesetzt.
So ändern zum Beispiel die Prismen P21a den Pfad von einfallendem Licht, breiten das Licht in einer Richtung parallel zu der xy-Ebene aus und bewirken, dass das Licht aus der Austrittsoberfläche 12 austritt. Bei den Lichtstrahlen, die aufgrund der Prismen P21a aus der Austrittsoberfläche 12 austreten, handelt es sich weitgehend um Linien, welche die das stereoskopische Bild ausbildende Ebene 30 schneiden. Wie in 3 und 4 dargestellt, bewirken die Prismen P21a, dass die Lichtstrahlen aus der Austrittsoberfläche 12 austreten. Die zwei ausgegebenen Lichtstrahlen schneiden die das stereoskopische Bild ausbildende Ebene 30 an der Linie 31a1 und der Linie 31a2. Wie in 3 dargestellt bewirken alle der in der Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a enthaltenen Prismen P21a und andere Prismen P21a darin auf ähnliche Weise, dass Lichtstrahlen aus der Austrittsoberfläche 12 austreten und die das stereoskopische Bild ausbildende Ebene 30 an der Linie 31a1 und der Linie 31a2 schneiden. Die Linie 31a1 und die Linie 31a2 liegen im Wesentlichen in einer Ebene parallel zu der xy-Ebene und sie bilden einen Abschnitt des stereoskopischen Bilds I aus. Demnach bildet Licht von den mehreren Prismen P21a, die zu der Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a gehören, die Linie 31a1 und die Linie 31a2 in dem Bild LI aus. Das Licht, das die Bilder der Linie 31a1 und der Linie 31a2 ausbildet, kann durch wenigstens zwei Prismen P21a, P21a geliefert werden, die an verschiedenen Position entlang der x-Achsen-Richtung in der Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21 a angeordnet sind.
Dies bedeutet, dass die mehreren Prismen P21a, die zu der Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a gehören, bewirken, dass darauf einfallendes Licht sich entlang der x-Achsen-Richtung in einer Ebene parallel zu der Austrittsoberfläche 12 ausbreitet; die mehreren Prismen P21a bewirken, dass Licht mit einer Intensitätsverteilung gemäß den Bildern der Linie 31a1 und der Linie 31a2 aus der Austrittsoberfläche 12 austritt. Hierdurch bildet das Licht von den mehreren Prismen P21a, die zu der Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a gehören und entlang der x-Achsen-Richtung angeordnet sind, das Bild der Linie 31a1 und der Linie 31a2 aus.
Wie in 3 dargestellt, ändern die Prismen P21b in der Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21b auf ähnliche Weise den Strahlengang von darauf einfallendem Licht, breiten das Licht in einer Richtung parallel zu der xy-Ebene aus und bewirken, dass drei Lichtstrahlen aus der Austrittsoberfläche 12 austreten. Die drei Lichtstrahlen, die aus der Austrittsoberfläche 12 austreten, schneiden die das stereoskopische Bild ausbildende Ebene 30 und die Linie 31b1, die Linie 31b2 und die Linie 31 b3. Alle der in der Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21b enthaltenen Prismen P21b und andere Prismen P21b darin bewirken auf ähnliche Weise, dass Lichtstrahlen aus der Austrittsoberfläche 12 austreten und die das stereoskopische Bild ausbildende Ebene 30 an den Linien 31 b1, 31 b2 und 31 b3 schneiden. Demnach bewirken die mehreren Prismen P21b, die zu der Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21b gehören, dass darauf einfallendes Licht sich in einer Ebene parallel zu der Austrittsoberfläche 12 ausbreitet; die mehreren Prismen P21b bewirken, dass Licht mit einer Intensitätsverteilung gemäß den Bildern der Linien 31b1, 31b2, 31 b3 aus der Austrittsoberfläche 12 austritt. Hierdurch ist Licht von den mehreren Prismen P21b, die zu der Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21b gehören und entlang der x-Achsen-Richtung angeordnet sind, das Licht, welches das Bild der Linien 31 b1, 31b2, 31b3 ausbildet. Die Linien 31b1, 31b2, 31 b3 liegen im Wesentlichen in einer Ebene parallel zu der xy-Ebene und sie bilden einen Abschnitt des stereoskopischen Bilds I aus.
Hierbei werden die Linien 31b1, 31b2, 31b3 und die Linien 31a1, 31a2 an verschiedenen Positionen entlang der z-Achsen-Richtung in der das stereoskopische Bild ausbildenden Ebene 30 ausgebildet.
Wie in 3 dargestellt, ändern die Prismen P21c in der Gruppe aus ersten Strahlengangumleitern 21c auf ähnliche Weise den Strahlengang von darauf einfallendem Licht, breiten das Licht in einer Richtung parallel zu der xy-Ebene aus und bewirken, dass zwei Lichtstrahlen aus der Austrittsoberfläche 12 austreten. Die zwei Lichtstrahlen, die aus der Austrittsoberfläche 12 austreten, schneiden die das stereoskopische Bild ausbildende Ebene 30 und die Linie 31c1 und die Linie 31c2. Alle der in der Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21c enthaltenen Prismen P21c und andere Prismen P21c darin bewirken auf ähnliche Weise, dass Lichtstrahlen aus der Austrittsoberfläche 12 austreten und die das stereoskopische Bild ausbildende Ebene 30 an den Linien 31c1 und 31c2 schneiden. Demnach bewirken die mehreren Prismen P21c, die zu der Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21c gehören, dass darauf einfallendes Licht sich in einer Ebene parallel zu der Austrittsoberfläche 12 ausbreitet; die mehreren Prismen P21c bewirken, dass Licht mit einer Intensitätsverteilung gemäß den Bildern der Linien 31c1, 31c2 aus der Austrittsoberfläche 12 austritt. Hierdurch ist Licht von den mehreren Prismen P21c, die zu der Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21c gehören und entlang der x-Achsen-Richtung angeordnet sind, das Licht, welches das Bild der Linien 31c1, 31c2 ausbildet. Die Linien 31c1, 31c2 liegen im Wesentlichen in einer Ebene parallel zu der xy-Ebene und sie bilden einen Abschnitt des stereoskopischen Bilds I aus.
Hierbei werden die Linien 31c1, 31c2, die Linien 31b1, 31b2, 31b3 und die Linien 31a1, 31a2 an verschiedenen Positionen entlang der z-Achsen-Richtung in der das stereoskopische Bild ausbildenden Ebene 30 ausgebildet.
Die Positionen, an denen die Linien 31c1, 31c2, die Linien 31b1, 31b2, 31b3 und die Linien 31a1, 31a2 ausgebildet werden, liegen an verschiedenen Positionen entlang der z-Achsen-Richtung in der das stereoskopische Bild ausbildenden Ebene 30 und sie werden wie zuvor beschrieben in 3 jeweils als getrennt wahrgenommen. Tatsächlich aber können die Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c, aus mehr Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... mit einer kleineren Lücke zwischen den Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... in der y-Achsen-Richtung zusammengesetzt sein. Alternativ dazu kann der Strahlengangumleitwinkel für jedes der Prismen P21a, P21b, P21c so ausgewählt sein, dass selbst wenn die Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... entlang der y-Achsen-Richtung getrennt sind, die Linien 31a1, 21a2, die Linien 31b1, 31b2, 31b3 und die Linien 31c1, 31c2 an Positionen ausgebildet werden, die entlang der z-Achsen-Richtung näher beieinander liegen. Demnach kann ein planares Bild Fl eines Kreises mit einer diagonalen Linie als ein stereoskopisches Bild I wahrgenommen werden, wie in 5 dargestellt.
Demnach bildet die optische Vorrichtung 1A Lichtstrahlen in ein planares Bild Fl, das in einem Raum in der Nähe eines Betrachters bereitgestellt ist, durch Gruppieren von Lichtstrahlen von jedem der mehreren Prismen P21a, P21b, P21c in den Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... die zweidimensional angeordnet sind. Demnach kann ein Betrachter ein stereoskopisches Bild I, das aus einem planaren Bild FI gebildet ist, über eine große Bandbreite von Positionen entlang der y-Achsen-Richtung erkennen.
Form der ersten Strahlengangumleiter zum Ausbilden des planaren Bilds
Die Form der Prismen P21a, P21b, P21c in den Gruppen aus ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... zum Ausbilden des planaren Bilds Fl wird auf der Grundlage von 6 bis 8 beschrieben. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels zum Konfigurieren von Prismen P21a in der Lichtleiterplatte 10 in der optischen Vorrichtung 1A zum Ausbilden des planaren Bilds; 7A ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels zum Anordnen der Prismen P21a in der Lichtleiterplatte 10 in der optischen Vorrichtung 1A; 7B, 7C und 7D sind perspektivische Ansichten von Modifizierungen an der Konfiguration der Prismen P21a; und 8A, 8B und 8C sind Draufsichten, die Beispiele von Prismen P21a-P21d in der Lichtleiterplatte 10 in der optischen Vorrichtung 1A zum Ausbilden des planaren Bilds darstellen.
Wie in 6 dargestellt können die Prismen P21a in der Gruppe von Strahlengangumleitern 21a einen kegelstumpfförmigen Querschnitt aufweisen und zum Beispiel Reflexionsoberflächen f1, f2, f3, f4, f5 enthalten. Die Reflexionsoberflächen f1, f2, f3, f4, f5 sind ein Beispiel für eine optische Oberfläche, die als eine Umleitoberfläche wirkt und den Strahlengang von Licht ändert. Die Reflexionsoberflächen f1, f2, f3, f4, f5 sind in voneinander verschiedenen Richtungen in Kurven angeordnet. Wie zuvor beschrieben ist die optische Achse der Leuchtdioden (LED 2a) in dieser Ausführungsform in der yz-Ebene um nicht mehr als einen Winkel θ zu der Austrittsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 geneigt. Demnach ist es selbst dann, wenn das in die Lichtleiterplatte 10 eintretende Licht nahezu paralleles Licht ist, möglich, die Lichtmenge zu erhöhen, die wiederholt zwischen der Austrittsoberfläche 12 und der hinteren Oberfläche 13 reflektiert wird und durch die Lichtleiterplatte 10 geleitet wird, im Vergleich zu dem Fall, in dem die optische Achse von einfallendem Licht parallel zu der y-Ache ist. Dementsprechend können die Reflexionsoberflächen f1, f2, f3, f4, f5 die Menge von einfallendem Licht im Vergleich zu dem Fall, in dem die optische Achse des einfallenden Lichts parallel zu der y-Achse ist, erhöhen.
Die obige Reflexionsoberfläche f1 ist eine gebogene, nach oben hin abfallende geneigte Oberfläche, die in einer Richtung parallel zu durch die Lichtleiterplatte 10 geleitetem Licht L1 gekrümmt ist; das Licht L1, das auf die Reflexionsoberfläche f1 einfällt, tritt je nach der Position, an der das Licht L1 auf die Reflexionsoberfläche f1 einfällt, in einem anderen Austrittswinkel aus der Austrittsoberfläche 12 aus. Als ein Ergebnis erhöht die Reflexionsoberfläche f1 den Bereich des Lichts L1, das darauf zum Beispiel entlang einer Fläche 31 des stereoskopischen Bilds I einfällt, wie in 2 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist die Fläche 31 eine zu der y-Achse parallele Fläche. Das von der Reflexionsoberfläche f1 reflektierte Licht ist von der Reflexionsoberfläche f1 nach dorthin ausgerichtet, wo die Fläche 31 liegt, und es wird im Wesentlichen kein Licht von der Reflexionsoberfläche f1 dorthin gestrahlt, wo die Fläche 31 nicht liegt. Dementsprechend wird das von der Reflexionsoberfläche f1 reflektierte Licht im Wesentlichen nur über Winkel in der yz-Ebene von der Reflexionsoberfläche f1 hin zu dem Bereich 31 verteilt. Demnach moduliert die Reflexionsoberfläche f1 die Intensität des darauf einfallenden Lichts in der yz-Ebene in einer Winkelrichtung und gibt das Licht aus. Da die Reflexionsoberfläche f1 gekrümmt ist, kann die Reflexionsoberfläche f1 das Licht, das die Linien in dem Bild zeichnet, selbst dann bereitstellen, wenn das Licht L1, das auf die Reflexionsoberfläche f1 einfällt, paralleles Licht ist.
Wie in 6 dargestellt sind die Reflexionsoberflächen f2, f3 in den Prismen P21a ringförmig, mit einer kegelstumpfförmigen Querschnittsfläche; die Reflexionsoberflächen f2, f3 umgeben die Reflexionsoberfläche f1 und erstrecken sich entlang dessen Bogens. Jede der Reflexionsoberflächen f2, f3 ist eine geneigte Oberfläche, die nach oben hin zu einer Spitze geneigt ist, ähnlich wie die Reflexionsoberfläche f1. Als ein Ergebnis wird das Licht L1, das in die Reflexionsoberflächen f2, f3 eintritt, davon reflektiert und die Reflexionsoberflächen f2, f3 vergrößern den Bereich von Licht entlang der Linie 31a1 und der Linie 31a2 in dem stereoskopischen Bild I, wie in 3 dargestellt. Ferner stellt die Reflexionsoberfläche f1 sicher, dass keine Linien zwischen der Linie 31a1 und der Linie 31a2 in dem stereoskopischen Bild I vorliegen, wie in 3 dargestellt.
Wie in 6 dargestellt, werden die Reflexionsoberflächen f4, f5 aus ansteigenden geneigten Oberflächen erzeugt, die derart ausgebildet sind, dass sie teilweise entlang der Reflexionsoberflächen f4, f5 durch eine Biegelinie durchlaufen. Das Vorliegen der Reflexionsoberflächen f4, f5 ermöglicht, dass die Linie 31c1 und die Linie 31c2 in dem stereoskopischen Bild I wie in 3 dargestellt erzeugt werden.
Demnach können zum Beispiel durch die Form der Reflexionsoberflächen f1, f2, f3, f4, f5 die Prismen P21a die Linien 31, d. h. die Linien 31a1, 31a2, 31b1, 31b2, 31b3, 31c1, 31c2 erzeugen, die die Basis zum Erzeugen des planaren Bilds FI in dem stereoskopischen Bild I sind.
Die Prismen P21a werden in 6 als ein einziges dargestellt, das alle Linien ausbildet, d. h. die Linien 31a1, 31a2, 31b1, 31b2, 31b3, 31c1, 31c2 in dem planaren Bild FI. Allerdings erscheint es schwieriger zu sein, ein einziges Prisma zu verwenden, um alle Formen in dem tatsächlichen planaren Bild FI auszubilden.
Demnach können zum Beispiel Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... aus mehreren Prismen P21a,... Prismen P21b,..., und Prismen P21c,... bereitgestellt werden, wie in 7A dargestellt.
Die in 7A dargestellten Prismen P21a, 21b, 21c können horizontal angeordnete Tetraederprismen sein. Allerdings sind die Prismen nicht auf diese Formen eingeschränkt und sie können zum Beispiel gekrümmte Tetraeder, gekrümmte Tetraeder mit einem gebeugten Abschnitt oder ein teilweise gewellter gebeugter Tetraeder sein, wie in 7B, 7C, 7D dargestellt.
Die mehreren in 7A dargestellten Prismen P21a..., Prismen P21b..., Prismen 21c... können in Reihen entlang der y-Achsen-Richtung verteilt sein, wie in 8A dargestellt. Allerdings sind die Prismen P21a..., die Prismen 21b..., die Prismen P21c... und die Prismen 21d... nicht auf diese Art von Anordnung beschränkt und sie können derart verteilt sein, dass, wenn nacheinander in Richtung der y-Achsen-Richtung betrachtet, die Prismen P21a..., die Prismen 21b... und die Prismen 21c... und die Prismen 21d... um eine feste Größe entlang der x-Achsen-Richtung versetzt erscheinen. Die Prismen P21a, die Prismen 21b, die Prismen P21c und die Prismen 21d können auch Bögen sein, die derart angeordnet sind, dass sie als eine Welle erscheinen.
Beispiel zum Modifizieren der Formen der ersten Strahlengangumleiter zum Ausbilden des planaren Bilds
Um die Formen der Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... zu beschreiben, die eingesetzt werden, um das planare Bild FI auszubilden, beschreibt der obige Abschnitt die Formen der Prismen P21a, 21b, 21 c, die die Linien 31a1, 31a2, die Linien 31 b1, 31b2, 31b3 und die Linien 31c1, 31c2 ausbilden, welche die Grundlage des planaren Bilds FI sind. Allerdings sind die Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,..., die eingesetzt werden, um das planare Bild FI auszubilden, nicht auf diese Formen beschränkt. So kann zum Beispiel ein Prisma P22 ausgebildet werden, das der Form des planaren Bilds Fl entspricht. Das Bereitstellen mehrerer der Prismen P22 ermöglicht es einer Gruppe von dritten Strahlengangumleitern 22 als eine Gruppe von Strahlengangumleitern 21 zu dienen, die das planare Bild FI ausbilden.
Die Form des Prismas P22, die einen Fall darstellt, in dem die Form des Prismas das planare Bild FI unverändert ausbildet, wird auf der Grundlage von 9 beschrieben. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die die Form eines Prismas P22 darstellt, welches das planare Bild FI als ein Parallaxbild ausbildet.
Das Prisma P22 ist eine konvexe Reflexionsoberfläche und ist auf der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 10 ausgebildet. Die konvexe Reflexionsoberfläche des Prismas P22 ist konfiguriert, den Strahlengang von darauf geleitetem Licht in der Lichtleiterplatte 10 zu ändern und zu bewirken, dass das Licht als Lichtstrahlen aus der Austrittsoberfläche 12 austritt, die durch die das stereoskopische Bild ausbildende Ebene 30 hindurchlaufen.
So ist zum Beispiel die äußere konvexe Oberfläche des Prismas P22 mit einem Beschriftungsabschnitt P22a versehen, auf dem ein Zeichen „A“ ausgebildet ist, und außerhalb des Beschriftungsabschnitts P22a befindet sich ein antireflektiver Filmabschnitt P22b. Licht, das in den antireflektiven Filmabschnitt P22b eintritt, wird von dort nicht reflektiert.
Im Gegensatz dazu wird das Licht, das in den Beschriftungsabschnitt P22a (z. B. für den Buchstaben „A“) eintritt, von dort reflektiert. Demnach ändert das Prisma P22 den Strahlengang von darin eintretendem Licht und bewirkt, dass Licht aus der Austrittsoberfläche 12 als Lichtstrahlen austritt, die durch ein stereoskopisches Bild I des Buchstabens A hindurchlaufen.
Der antireflektive Filmabschnitt P22b kann durch Beschichten der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 10, mit Ausnahme des Beschriftungsabschnitts P22a (z. B. für den Buchstaben „A“), mit schwarzer Farbe erzeugt werden. Der antireflektive Filmabschnitt P22b (z. B. für den Buchstaben „A“) kann auch durch Bedrucken mit schwarzer Farbe erzeugt werden, wobei der Beschriftungsabschnitt P22a freigelassen wird.
Demnach kann das Prisma P22 mit schwarzer Farbe bedruckt werden, nachdem es als eine konvexe Form auf der hinteren Oberfläche 13 oder der Lichtleiterplatte 10 ausgebildet wird, um hierdurch den Beschriftungsabschnitt P22a (z. B. für den Buchstaben „A“) zu erzeugen. Dies erleichtert das Herstellen des Prismas P22.
So macht es zum Beispiel das Erzeugen eines Beschriftungsabschnitts P22a auf dem Prisma P22 (z. B. für den Buchstaben „A“) auf diese Weise möglich, ein stereoskopisches Bild I aus einem planaren Bild FI unter Einsatz der Parallaxbildtechnik zu erzeugen, die in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2012-118378 vorgeschlagen wird.
Konfiguration zum Ausbilden eines Linienbilds
Wie zuvor beschrieben besteht das stereoskopische Bild I in der optischen Vorrichtung 1A in dieser Ausführungsform aus einem planaren Bild Fl, das sich zweidimensional in einem Raum ausdehnt, und einem Linienbild LI, das ein Umrissbild BI bildet, welches als der Umriss des planaren Bilds FI wirkt. Die Strahlengangumleiter 20 sind aus einer Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,..., die als die Strahlengangumleiter 21 des planaren Bilds fungieren, welche das planare Bild FI ausbilden, und aus einer Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25 zusammengesetzt, die als die Strahlengangumleiter 24 des Umrissbilds fungieren, welche die Linienbilder LI ausbilden.
Eine Konfiguration der Gruppe von zweiten Strahlengangumleiteren 25, die die Linienbilder LI ausbilden, wird nachfolgend auf der Grundlage von 10 beschrieben. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25 darstellt, die ein Linienbild LI ausbilden.
Es wird angenommen, dass ein Linienbild LI des Buchstabens „A“ als das stereoskopische Bild I in einem Raum ausgebildet wird.
In diesem Fall tritt Licht von der Lichtquelle 2 in die Lichtleiterplatte 10 ein und mehrere Gruppen von Strahlengangumleitern 24 des Umrissbilds sind auf der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 10 in der optischen Vorrichtung 1A in dieser Ausführungsform ausgebildet; die Gruppe von Strahlengangumleitern 24 des Umrissbilds ist aus Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g zusammengesetzt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Lichtquelle 2 aus einer zweiten Leuchtdiode (LED 2a) gebildet werden kann; zusätzlich dazu kann die Lichtquelle 2 an der Endoberfläche an der gegenüberliegenden Endoberfläche, die zu der Einfalloberfläche 11 der Lichtleiterplatte 10 hin weist befestigt sein. Das bedeutet, eine Lichtquelle 2 kann an der Einfalloberfläche 11 der Lichtleiterplatte 10 bereitgestellt werden, um das planare Bild Fl auszubilden, und eine andere Lichtquelle 2 kann an der Endoberfläche, die der Einfalloberfläche 11 gegenüberliegt, bereitgestellt werden, um das Linienbild LI auszubilden.
Teile von Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g zum Ausbilden des Linienbilds LI sind aus einer Fresnellinse ausgebildet. Die Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g werden kontinuierlich hauptsächlich entlang der x-Achsen-Richtung ausgebildet.
Möglicherweise sind Lücken zwischen den mehreren Brechungsoberflächen (Prismaoberflächen) bereitgestellt, die als die Fresnellinse in den Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g dienen. Die Lichtleiterplatte 10 führt Licht hin zu jeder Position einer Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g entlang der x-Achsen-Richtung. Die Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g bewirken, dass an den Positionen der Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g einfallendes Licht im Wesentlichen an einem festgelegten Punkt zusammenläuft, entsprechend jeder Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g. 10 stellt das Zusammenlaufen mehrerer Lichtstrahlen aus den Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g dar.
Insbesondere entspricht die Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a einem Punktbild PI eines festgelegten Punkts PA im stereoskopischen Bild I. Die Lichtstrahlen von jeder Position in der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a laufen an dem festgelegten Punkt PA im stereoskopischen Bild I zusammen. Demnach erscheint die optische Wellenform der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a als eine optische Wellenform, die von dem festgelegten Punkt PA aus ausgestrahlt wird.
Dann entspricht die Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25b einem Punktbild PI eines festgelegten Punkts PB im stereoskopischen Bild I. Die Lichtstrahlen von jeder Position in der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25b laufen an dem festgelegten Punkt PB im stereoskopischen Bild I zusammen. Demnach laufen die Lichtstrahlen von den Positionen jeglicher erwünschten Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g an einem festgelegten Punkt zusammen, entsprechend den Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g. Hierbei kann eine beliebige der Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g eine optische Wellenform darstellen, die von einem entsprechenden festgelegten Punkt aus ausgestrahlt wird. Die Punktbilder pi der festgelegten Punkte PA-PG, die den Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g entsprechen, sind voneinander verschieden; ferner bildet das Gruppieren der mehreren festgelegten Punkte PA-PG, die den Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g entsprechen, das stereoskopische Bild I in einem Raum aus. Auf diese Weise projiziert die optische Vorrichtung 1A ein stereoskopisches Bild I in einen Raum.
Dies bedeutet, dass die Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g in dieser Ausführungsform eng entlang der y-Achsen-Richtung in der optischen Vorrichtung 1A ausgebildet sind. Als ein Ergebnis ist das Gruppieren der mehreren festgelegten Punkte PA-PG, von menschlichen Augen wahrgenommen, im Wesentlichen ein Linienbild LI in dem stereoskopischen Bild I.
Hierbei weisen die durch die Lichtleiterplatte 10 geleiteten und durch die Positionen in der Lichtleiterplatte 10 in der xy-Ebene verlaufenden Lichtstrahlen einen Ausbreitungswinkel um die Richtung herum auf, die jede Position in der Lichtleiterplatte und die Lichtquelle 2 verbindet, der kleiner ist als ein vorgegebener Wert. Darüber hinaus weisen in einer Ebene senkrecht zu der xy-Ebene, die eine Linie enthält, die jede Position in der Lichtleiterplatte 10 und die Lichtquelle 10 miteinander verbindet, die durch die Lichtleiterplatte 10 geleiteten und durch die Positionen in der Lichtleiterplatte 10 verlaufenden Lichtstrahlen einen Ausbreitungswinkel um die Richtung herum auf, die jede Position in der Lichtleiterplatte und die Lichtquelle 2 verbindet, der kleiner ist als ein vorgegebener Wert. Die Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g können an einer von der Lichtquelle 2 entfernten Position vorgesehen werden; In diesem Fall breiten sich die durch die Lichtleiterplatte 10 geleiteten Lichtstrahlen, die auf die Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g einfallen, im Allgemeinen nicht in der xy-Ebene um die y-Achsen-Richtung aus. Demnach läuft Licht von den Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a im Wesentlichen auf einen einzigen festgelegten Punkt in einer Ebene zusammen, die den festgelegten Punkt PA enthält und parallel zu der xz-Ebene ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn das Licht, das auf die Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g einfällt, sich in der z-Achsen-Richtung ausbreitet, Licht von den Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g entlang der y-Achse auf einer Linie im Raum zusammenläuft, die den festgelegten Punkt enthält, wie nachfolgend beschrieben. Was hier erörtert wird, ist die Ausbreitung von Licht in der xy-Ebene von dem Licht, das auf die Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g einfällt und das Zusammenlaufen von Licht von der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g in der xy-Ebene im Speziellen; demnach werden diese Konzepte als Licht von den Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g dargestellt, die an einem festgelegten Punkt zusammenlaufen.
Wie in 10 dargestellt, ist die Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a entlang einer Linie ausgebildet. Die Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25b ist ebenfalls entlang einer Linie ausgebildet. Die Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a, 25b sind jeweils auf einer geraden Linie parallel zu der x-Achse ausgebildet. Beliebige aus den Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g werden kontinuierlich hauptsächlich entlang einer geraden Linie parallel zu der x-Achse ausgebildet. Demnach werden die Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g jeweils mit ihrer Länge senkrecht zu der Lichtleiterrichtung der Lichtleiterplatte 10 in einer Ebene parallel zu der Austrittsoberfläche 12 ausgebildet.
Demnach sind die Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g jeweils entlang einer vorgegebenen Linie in einer Ebene parallel zu der Austrittsoberfläche 12 ausgebildet. Durch die Lichtleiterplatte 10 geleitetes Licht fällt auf jede der Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g ein und die Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g bewirken, dass Austrittslicht aus der Austrittsoberfläche 12 hin zu einer Richtung austritt, so dass es im Wesentlichen in einem einzigen Konvergenzpunkt im Raum zusammenläuft. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn der festgelegte Punkt in der Nähe der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 13 liegt, das Austrittslicht von dem festgelegten Punkt aus ausgestrahlt wird. Demnach bewirken, wenn der festgelegte Punkt in der Nähe der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 10 liegt, die Reflexionsoberflächen in den Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a-25g, dass das Austrittslicht aus der Austrittsoberfläche 12 in einer Richtung austritt, sodass es hauptsächlich von einem einzigen Konvergenzpunkt im Raum aus ausgestrahlt wird.
Form der zweiten Strahlengangumleiter zum Ausbilden des Linienbilds
Die Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g in der optischen Vorrichtung 1A dieser Ausführungsform dienen zum Ausbilden eines Linienbilds LI; die Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g werden auf der Grundlage von 11A, 11B und 12 beschrieben. 11A ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration einer Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a in der optischen Vorrichtung 1A zum Ausbilden eines Linienbilds LI darstellt; 11B ist eine Draufsicht, die ein Beispiel zum Modifizieren der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a in der optischen Vorrichtung 1A zum Ausbilden eines Linienbilds LI darstellen; und 12 ist eine perspektivische Ansicht, die das Fokussieren von Licht von der Gruppe von zweiten Strahlengangumleiter 25a darstellt, die in 11A gezeigt sind.
Wie in 11A gezeigt, kann jeder der Umleiter in der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a ein Bild aus einem Teil einer Fresnellinse ausbilden. Bei der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a kann es sich um in Bänder geschnittene konzentrische Kreise handeln. Die derart konfigurierte Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a ist derart gestaltet, dass der Radius der Mitte größer ist als der Radius an den Enden der Umleiter in der Gruppe. Als ein Ergebnis läuft das Licht, das in dem Mittelabschnitt der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a eintritt, an dem festgelegten Punkt PA zusammen, der direkt darüber angeordnet ist, wie in 12 dargestellt, da die Krümmung am Mittelpunkt der Gruppe von Umleitern größer ist. Gleichzeitig wird das Licht, das an den Enden der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a eintritt, weitgehend gebrochen und läuft an einem festgelegten Punkt direkt über dem mittleren Abschnitt zusammen, da die Krümmung an den Endabschnitten geringer ist. Demnach ist die Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a in dieser Ausführungsform derart konfiguriert, dass alle Prismen bewirken, dass Licht in dem festgelegten Punkt PA zusammenläuft, da Prismen mit verschiedenen Krümmungen sich auf einer geraden Linie befinden. Eine große Lichtmenge läuft im festgelegten Punkt PA zusammen, da mehrere Prismen P25a bewirken, dass Licht dort zusammenläuft. Demnach weisen die tatsächlichen Linienbilder LI, die durch Ausrichten der festgelegten Punkte PA bis PG erzeugt werden, selbstverständlich eine große Lichtmenge auf.
Demnach sind die Linienbilder LI, ausgebildet durch die Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a in der optischen Vorrichtung 1A dieser Ausführungsform, klar und weisen eine große Lichtmenge auf. Demnach werden vorzugsweise die Linienbilder LI, ausgebildet von der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25 in dieser Ausführungsform, eingesetzt zum Umreißen des planaren Bilds FI, das von der Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21 ausgebildet wird.
Wie in 11A dargestellt, sind die Linsen in der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a mit einem festen Abstand angeordnet. Allerdings sind die Linsen nicht auf diese Platzierung beschränkt. So können zum Beispiel die Linsen in der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a teilweise in großen Abständen angeordnet werden, wie in 11B dargestellt.
Dies bedeutet, dass eine Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a' mit mehreren Gruppen von Linsen 25a' entlang der x-Achsen-Richtung bereitgestellt werden kann, wie in 11B dargestellt.
Im Gegensatz dazu, dass sich die optische Oberfläche kontinuierlich der Länge nach entlang der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a ändert, ändern sich die optischen Oberflächen in der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a' periodisch der Länge nach entlang der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a' so wie bei den mehreren Gruppen von Linsen P25a'. Demnach läuft Licht von den Gruppen von Linsen in der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a' am selben festgelegten Punkt PA zusammen, entsprechend der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a'. Die Lichtintensitätsverteilung des Lichts von den Gruppen von Linsen P25a' entlang der x-Achsen-Richtung weist im Wesentlichen eine Spitze an der Position des festgelegten Punkts PA auf und fällt mit zunehmendem Abstand vom festgelegten Punkt PA scharf ab.
Im Gegensatz dazu können die optischen Oberflächen der Gruppe von zweiten Strahlengangumleiter 25a kontinuierlich in der x-Achsen-Richtung ohne Abstand ausgebildet werden; in diesem Fall überlappt das Licht von einem Abschnitt der optischen Oberflächen mit einem Teil von Licht von optischen Oberflächen, die den Abschnitt umgeben. Demnach neigt das Licht von entsprechenden Abschnitten dazu, eine breitere Intensitätsverteilung im Vergleich zu dem Fall aufzuweisen, in dem die Gruppen von Linsen P25a' mit geringen Abständen entlang der x-Achsen-Richtung vorgesehen sind. Dies bedeutet, dass die Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a' in mehrere Gruppen von Linsen P25a' eingeteilt werden kann. Die Breite der Lichtintensitätsverteilung von Licht von jeder der Gruppen von Linsen P25a' kann demnach im Vergleich zu der Situation, in der keine Abstände vorliegen, verringert sein. Demnach kann das Einteilen der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a' in mehrere Gruppen von Linsen P25a' zum sogenannten Black-Matrix-Effekt führen und den Kontrast des Bilds erhöhen.
Anstelle einer zylindrischen Fresnellinse kann ein Beugungsgitter für den Gebrauch als die Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a und die Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a' eingesetzt werden. Eine Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a, konfiguriert aus Prismen mit Reflexionsoberflächen, kann als die Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a und die Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a' dienen.
Beispiele der Verwendung von Gruppen von ersten Strahlengangumleitern und Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern zum Ausbilden von planaren Bildern und Linienbildern
Der optische Umleiter 1A in dieser Ausführungsform kombiniert ein zweidimensionales planares Bild FI und ein Linienbild LI als ein Umrissbild, um somit ein stereoskopisches Bild I auszubilden.
Hiernach werden Beispiele zum Verwenden und Verteilen der Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... und der Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a, 25b, 25c,... auf der Grundlage von 13 bis 15 beschrieben. Diese Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... und Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a, 25b, 25c,... werden eingesetzt, um eine Kombination aus einem planaren Bild FI und einem Linienbild LI, das als ein Umriss dafür dient, auszubilden. 13 stellt beispielhafte Anordnungen zum Verwenden von Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... zum Ausbilden eines ersten planaren Bilds FI sowie zum Verwenden von Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... zum Ausbilden eines Linienbilds LI, das als der Umriss des planaren Bilds FI dient, dar; 14 stellt eine Beispielverteilung dar, wenn eine Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c.... entweder zum Ausbilden eines planaren Bilds oder eines Umrissbilds verwendet wird; und 15 stellt eine beispielhafte Anordnung dar, wenn eine Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... entweder zum Ausbilden eines planaren Bilds oder eines Umrissbilds eingesetzt wird.
Zunächst können Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... eingesetzt werden, um ein planares Bild FI auszubilden, während Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... eingesetzt werden, um ein Linienbild LI auszubilden, das als der Umriss des planaren Bilds FI dient.
In diesem Fall sind in Beispiel 1 Tetraederprismen P21a, 21b, 21c in einer Matrix aus drei Zeilen und zwei Spalten mit gewissen Lücken dazwischen angeordnet (13); hierbei dienen die Tetraederprismen P21a, 21b, 21c als die Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,..., die das planare Bild FI ausbilden. Wenngleich eine Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a in einer Reihe angeordnet werden kann, um das Linienbild LI auszubilden.
In dem Beispiel 2 sind mehrere Tetraederprismen P21a, 21b, 21c jeweils an einen Bogen angrenzend angeordnet (13); hierbei dienen die Tetraederprismen P21a, 21b, 21c als die Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,..., die das planare Bild FI ausbilden. Wenngleich eine Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25a in einer Reihe angeordnet werden kann, um das Linienbild LI auszubilden, ähnlich wie in Beispiel 1.
Demnach kann ein stereoskopisches Bild I durch die Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c und die Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a, 25b, 25c ausgebildet werden; hierbei erzeugen die Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c ein planares Bild FI mit einer geringen Lichtintensität, das von einem Linienbild LI mit hoher Lichtintensität umgeben ist, erstellt durch die Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a, 25b, 25c.
Alternativ dazu kann eine Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... eingesetzt werden, um ein planares Bild oder ein Umrissbild auszubilden.
In diesem Fall können in Beispiel 3 Tetraederprismen P21a, 21b, 21c in einer 3x2-Matrix mit Lücken dazwischen angeordnet werden (14); hierbei dienen die Tetraederprismen P21a, 21b, 21c als die Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,..., die das planare Bild FI ausbilden. Weitere Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c können weitgehend auf ähnliche Weise bereitgestellt werden, um das Linienbild LI auszubilden. In diesem Fall ist die Größe der Tetraederprismen P21a, 21b, 21c in den Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,..., die eingesetzt werden, um das Linienbild LI zu erzeugen, größer als in den Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,..., die eingesetzt werden, um das planare Bild FI auszubilden.
Alternativ dazu sind in dem Beispiel 4 die Tetraederprismen P21a, 21b, 21c an einem Bogen angeordnet (14); hierbei dienen die Tetraederprismen P21a, 21b, 21c als die Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c, die das planare Bild FI ausbilden. Wobei die Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... zum Ausbilden des ersten Linienbilds LI Tetraederprismen P21a, 21b, 21c sein können, die in einer 3x2-Matrix entlang eines Bogens angeordnet sein können, ähnlich wie in Beispiel 3.
Wie in Beispiel 5 (14) dargestellt, kann die Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a derart konfiguriert sein, dass ein Abschnitt eines einzigen Tetraederprismas P21a mit einem bogenförmigen Profil eingesetzt wird, um ein planares Bild Fl auszubilden, das als das planare Bild dient; der andere Abschnitt des einzigen Prismas P21a wird eingesetzt, um das Umrissbild auszubilden.
Darüber hinaus kann, wie in Beispiel 6 (14) dargestellt, die Gruppe aus ersten Strahlengangumleitern 21a derart konfiguriert sein, dass ein einziges verjüngtes kegelstumpfförmiges Prisma P21a ein planares Bild FI ausbildet, das als das planare Bild dient, und ein einziges Tetraederprisma P21a das Umrissbild ausbildet.
Hierbei wird eine Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a eingesetzt, um ein planares Bild FI auszubilden, und die Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a bildet ein planares Bild FI aus, das als ein Umrissbild dient. Ein klareres stereoskopisches Bild I kann demnach erzielt werden, das dem als das Umrissbild eingesetzten planaren Bild einen anderen Kontrast oder eine weiße Umrisslinie gibt.
Zusätzlich dazu kann eine Gruppe von dritten Strahlengangumleitern 22 eingesetzt werden, um ein planares Parallaxbild FI auszubilden, das als ein planares Bild oder als ein Umrissbild dienen kann.
In diesem Fall können zum Beispiel, wie in Beispiel 7 (15) dargestellt, Gruppen von dritten Strahlengangumleitern 22 eingesetzt werden, die mit einem Prisma P22 versehen sind, um ein planares Parallaxbild FI auszubilden. Die Prismen P22 enthalten einen Beschriftungsabschnitt P22a (z. B. für den Buchstaben „A“) und das planare Parallaxbild FI kann entweder als ein planares Bild oder als ein Umrissbild eingesetzt werden. Dabei wird darauf hingewiesen, dass ein Beschriftungsabschnitt P22a (z. B. für den Buchstaben „A“), der für ein planares Bild eingesetzt wird, das Bild einer Ebene ausbildet, und ein Beschriftungsabschnitt P22a (z. B. für den Buchstaben „A“), der für ein Umrissbild eingesetzt wird, das Bild eines Umrisses ausbildet.
Alternativ dazu kann, wie in Beispiel 8 (15) dargestellt, die Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a derart konfiguriert sein, dass ein einziges verjüngtes kegelstumpfförmiges Prisma P21a ein Parallaxbild erzeugt, um das planare Bild FI zu erzeugen, das als das planare Bild eingesetzt wird. Gleichzeitig kann die Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a auch derart konfiguriert sein, dass ein einziges verjüngtes Tetraederprisma P21a ein Parallaxbild erzeugt, um das planare Bild zu erzeugen, das als das Umrissbild eingesetzt wird.
Darüber hinaus kann, wie in Beispiel 9 (15) dargestellt, die Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a derart konfiguriert sein, dass ein einziges Tetraederprisma 21a ein Parallaxbild erzeugt, das als ein planares Bild eingesetzt wird, und ein einziges Tetraederprisma P21a ein Parallaxbild erzeugt, das als ein Umrissbild eingesetzt wird.
Hierbei kann eine Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a und eine Gruppe von dritten Strahlengangumleitern 22 eingesetzt werden, um ein planares Parallaxbild FI auszubilden, das als ein planares Bild oder als ein Umrissbild dienen kann.
Eine optische Vorrichtung 1A dieser Ausführungsform ist demnach mit einer ein planares Bild ausbildenden Einheit, die Licht ausgibt, das ein planares Bild FI mit einer vorgegebenen Form in einem Raum ausbildet, und mit einer ein Umrissbild ausbildenden Einheit, die Licht ausgibt, das ein Umrissbild BI mit einer anderen Lichtintensität als das planare Bild, am äußeren Randbereich des planaren Bilds FI ausbildet, versehen.
Das Verfahren zum dreidimensionalen Anzeigen nach dieser Ausführungsform umfasst: das Ausbilden eines planaren Bilds FI mit einer vorgegebenen Form in einem Raum und das Ausbilden eines Umrissbilds BI mit einer anderen Lichtintensität als das planare Bild FI am äußeren Randbereich des planaren Bilds FI.
Wie in 16A dargestellt bildet in dieser Konfiguration Licht, das mit einer ein planares Bild ausbildenden Einheit ausgestrahlt wird, ein stereoskopisches Bild I aus einem planaren Bild FI mit einer vorgegebenen Form in einem Raum aus; ferner Licht, das mit einer ein Umrissbild ausbildenden Einheit ausgestrahlt wird, um ein stereoskopisches Bild I aus einem Umrissbild BI mit einer anderen Lichtintensität als das planare Bild FI am äußeren Randbereich des planaren Bilds FI auszubilden.
Demnach kann, selbst wenn die Grenze eines planaren Bilds Fl unklar ist, ein planares Bild FI stärker dreidimensional erscheinen, indem ein Umrissbild BI mit Licht mit einer anderen Lichtintensität als das Licht in dem planaren Bild FI ausgebildet wird als die Grenze des planaren Bilds FI. Demnach erleichtern die optische Vorrichtung 1A und das Verfahren zum dreidimensionalen Anzeigen das Wahrnehmen des dreidimensionalen Eindrucks.
Der Effekt kann eingesetzt werden, um ein Polygon darzustellen, wie in 16B dargestellt.
Ferner ermöglichen die Möglichkeiten dieser Art von Anzeige zum Beispiel ein stereoskopisches Bild I, das horizontal aus einer Wand hervorspringt, um als eine Werbung eingesetzt zu werden, ein stereoskopisches Bild I, das von der Decke herab hervorspringt, um als eine Führungsbeleuchtung eingesetzt zu werden, oder es kann als eine Führungskarte oder als eine Hinweistafel an einer Oberfläche in einem Korridor ausgebildet werden. In Bezug auf die Anzeige einer Maschine kann das stereoskopische Bild I eingesetzt werden, um in einem Aufzug das Logo, das das Geschoss angibt, einen berührungsfreien Schalter oder eine Anzeige anzuzeigen, die einen „Einschaltzustand“ oder einen ähnlichen Zustand angibt.
Die für die optische Vorrichtung 1A dieser Ausführungsform beschriebenen Techniken sind nicht hierauf beschränkt. So können zum Beispiel die Techniken in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2011-175297 angewandt werden, die ein erstes und ein zweites Lichtsteuerpanel bereitstellt, welche aus Streifen aus flachen optischen Reflektoren mit einem regelmäßigen Abstand erzeugt sind; das stereoskopische Bild wird aus dem ersten und dem zweiten Lichtsteuerpanel erzeugt, die zueinander hinweisen, sodass die optischen Reflektoren rechtwinklig sind. Die beschriebenen Techniken können ferner in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-118378 eingesetzt werden, die ein reflektives ein symmetrisches ebenes Bild erzeugendes Element und einen Spiegel nutzen; Licht strömt durch das Bilderzeugungselement und bildet ein echtes Bild in der symmetrischen Ebene aus; das Bilderzeugungselement und der Spiegel bilden ein echtes Bild eines Objekt aus, das auf einen nicht existierenden virtuellen Spiegel projiziert wird. Die beschriebenen Techniken können auch in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2001-255493 eingesetzt werden, die ein stereoskopisches Bild mit einer Mikrolinsenanordnung ausbildet.
Die für die optische Vorrichtung 1A beschriebenen Techniken können auch in einer Technologie eingesetzt werden, die Plasma in einen Raum ausgibt und bewirkt, dass ein dreidimensionales Bild darin schwebt („Projecting a Three-dimensional (3D) Image in Space“, NAIST, April 2016); oder in einer Technologie, die einen durchlässigen Film, auch als Papiergeist bekannt, als einen Halbspiegel nutzt, um ein stereoskopisches Bild zu synthetisieren; oder schließlich Technologie, die Holographie nutzt, um das stereoskopische Bild auszubilden.
Die erfindungsgemäße optische Vorrichtung 1A ist ferner mit mehreren Strahlengangumleitern 20 versehen, die als eine ein planares Bild ausbildende Einheit und als eine ein Umrissbild ausbildende Einheit fungieren können. Die mehreren Strahlengangumleiter 20 sind auf der Lichtleiterplatte 10 angeordnet, die das von der Lichtquelle 2 darin eintretende Licht leitet und das Licht aus einer Austrittsoberfläche 12 ausgibt. Die Strahlengangumleiter 20 ändern den Strahlengang von darauf geleitetem Licht und bewirken, dass das Licht daraus austritt und ein stereoskopisches Bild I in einem Raum ausbildet. Die mehreren Strahlengangumleiter 20 enthalten ferner eine Gruppe von Strahlengangumleitern des planaren Bilds 21, die als die ein planares Bild ausbildende Einheit fungieren, und eine Gruppe von Strahlengangumleitern des Umrissbilds 24, die als die ein Umrissbild ausbildende Einheit fungieren. Die Strahlengangumleiter des planaren Bilds 21 ändern den Strahlengang von darauf geleitetem Licht und bewirken somit, dass Licht daraus austritt und ein planares Bild FI in einem Raum ausbildet; und die Strahlengangumleiter des Umrissbilds 24 ändern den Strahlengang von darauf geleitetem Licht, um zu bewirken, dass Licht daraus austritt und ein optisches und Umrissbild BI in einem Raum ausbildet.
Hierbei ist die optische Vorrichtung 1A aus einer Lichtquelle 2 konfiguriert, aus der Licht in die Lichtleiterplatte 10 eintritt; und die Lichtleiterplatte 10 ist mit mehreren Strahlengangumleitern 20 ausgestattet; demnach weist die optische Vorrichtung 1A eine einfache Konfiguration auf.
Insbesondere fungieren in dieser Ausführungsform Gruppen von Strahlengangumleitern 21 des planaren Bilds und Gruppen von Strahlengangumleitern 24 des Umrissbilds als die mehreren Strahlengangumleiter 20. Die Strahlengangumleiter des planaren Bilds 21 ändern den Strahlengang von darauf geleitetem Licht und bewirken somit, dass Licht daraus austritt und ein planares Bild FI in einem Raum ausbildet; und die Strahlengangumleiter des Umrissbilds 24 ändern den Strahlengang von darauf geleitetem Licht, um zu bewirken, dass Licht daraus austritt und ein optisches und Umrissbild BI in einem Raum ausbildet.
Demnach kann eine optische Vorrichtung 1A, die in der Lage ist, die Wahrnehmung der Dreidimensionalität zu ermöglichen, einfach konfiguriert werden. Dies liegt daran, dass die Gruppe von Strahlengangumleitern 21 des planaren Bilds und die Gruppe von Strahlengangumleitern 24 des Umrissbilds die mehreren Strahlengangumleiter 20 bilden.
Die Gruppe von Strahlengangumleitern 24 des Umrissbilds in der optischen Vorrichtung 1A in der Ausführungsform kann auch aus Gruppen von Strahlengangumleitern 25 des Linienbilds zusammengesetzt sein, die ein Umrissbild BI mit einer Lichtintensität ausbilden, die größer ist als die des planaren Bilds Fl, und ein Linienbild LI als ein Umrissbild BI ausbilden, das das planare Bild FI umschreibt.
Demnach kann die Gruppe von Strahlengangumleitern 25 des Linienbilds ein Umrissbild BI ausbilden, das eine größere Lichtintensität aufweist als das planare Bild FI. Demnach können die Gruppen von Strahlengangumleitern 25 des Linienbilds ein Linienbild LOI in Bezug auf das planare Bild FI ausbilden und ferner ein Linienbild LI ausbilden, das eine größere Lichtintensität aufweist als das planare Bild FI.
Als ein Ergebnis kann eine optische Vorrichtung 1A, die die Wahrnehmung von Dreidimensionalität ermöglicht, bereitgestellt werden, da die Grenze des planaren Bilds FI mit einem Linienbild LI mit einer höheren Lichtintensität ausgebildet wird.
Darüber hinaus verteilt die Gruppe von Strahlengangumleitern 24 des Umrissbilds in der optischen Vorrichtung 1A in der Ausführungsform mehrere Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25 aus Prismen P25a, P25b, P25c, P25d, P25e, P25f, P25g, die als die mehreren zweiten Strahlengangumleiter fungieren. Die Prismen P25a, P25b, P25c, P25d, P25e, P25f, P25g bilden Punktbilder PI aus, wobei die Punktbilder das Linienbild LI auszubilden scheinen.
Anders ausgedrückt ist die optische Vorrichtung 1A mit mehreren Licht fokussierenden Abschnitten versehen und jeder Licht fokussierende Abschnitt enthält eine optische Oberfläche, auf die aus der Lichtleiterplatte 10 gerichtetes Licht einfällt. Die optischen Oberflächen bewirken, dass darauf einfallendes Licht aus der Austrittsoberfläche 12 austritt und im Wesentlichen in einem einzigen Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie in einem Raum zusammenläuft, oder im Wesentlichen von einem einzigen Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie aus in einen Raum ausgestrahlt wird. Die mehreren fokussierenden Abschnitte sind entlang einer vorgegebenen Linie in einer Ebene parallel zu der Austrittsoberfläche 12 ausgebildet. Ein Konvergenzpunkt oder eine Konvergenzlinie ist von den mehreren Licht fokussierenden Abschnitten verschieden und das Gruppieren von mehreren der Konvergenzpunkte oder Konvergenzlinien erzeugt ein Bild im Raum.
Hierbei bilden die Prismen P25a, P25b, P25c, P25d, P25e, P25f, P25g in der Gruppe von zweiten Strahlengangumleiter 25 jeweils ein Einzelpunktbild PI; demnach erzeugt dies ein Einzelpunktbild PI mit höherer Lichtintensität. Da die mehreren Punktpilder PI über die Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g aus der Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25 erzeugt werden, sind die Punktbilder PI bereits ausgerichtet und erscheinen demnach erkennbar als ein Linienbild LI.
Demnach kann die Gruppe von zweiten Strahlengangumleitern 25 in der Lichtleiterplatte 10 mit mehreren Prismen P25a, P25b, P25c, P25d, P25e, P25f, P25g erzeugt werden, die als die Strahlengangumleiter 20 dienen, die ein Bild ausbilden; hierbei kann ein Umrissbild BI leicht aus einem Linienbild LI mit einer starken Lichtintensität erzeugt werden.
Darüber hinaus ist die Gruppe von Strahlengangumleitern 21 des planaren Bilds 1A in der Ausführungsform als mehrere Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... verteilt, die Linienbilder LI ausbilden und aus Prismen P21a, 21b, 21c,... zusammengesetzt wird, die als erste Strahlengangumleiter fungieren. Die Prismen P21a, 21b, 21c,... bilden Punktbilder PI aus, wobei die Punktbilder das planare Bild LI auszubilden scheinen.
Anders ausgedrückt ist die optische Vorrichtung 1A mit einer Lichtleiterplatte 10, die Licht von einer Lichtquelle 2 in einer Ebene parallel zu der Austrittsoberfläche 12 ausbreitet, und mehreren optischen Umleitern versehen, die zweidimensional in einer Ebene parallel zu der Austrittsoberfläche 12 angeordnet sind, wobei jeder Licht umleitet, das sich durch die Lichtleiterplatte 10 ausbreitet. Die optischen Umleiter bewirken, dass Licht aus der Austrittsoberfläche 12 austritt und ein Bild in einem Raum ausbildet. Jeder optische Umleiter breitet darauf auftreffendes Licht in einer Ebene parallel zu der Austrittsoberfläche 12 aus und bewirkt, dass Licht mit einer Intensitätsverteilung, einem Bild entsprechend, aus der Austrittsoberfläche 12 in eine Richtung im rechten Winkel zu der Lichtleitungsrichtung der Lichtleiterplatte 10 austritt. Hierbei läuft Licht von den mehreren optischen Umleitern, die entlang einer Richtung im rechten Winkel zu der Lichtleitungsrichtung angeordnet sind, an dem Bild zusammen oder strahlt von dort aus. Alternativ dazu ist die optische Vorrichtung 1A mit einer Lichtleiterplatte 10, die Licht von einer Lichtquelle 2 in einer Ebene parallel zu der Austrittsoberfläche 12 ausbreitet, und mehreren optischen Umleitern versehen, die zweidimensional in einer Ebene parallel zu der Austrittsoberfläche 12 angeordnet sind, wobei jeder Licht umleitet, das sich durch die Lichtleiterplatte 10 ausbreitet. Die optischen Umleiter bewirken, dass Licht aus der Austrittsoberfläche 12 austritt und ein Bild in einem Raum ausbildet. Jeder optische Umleiter breitet darauf auftreffendes Licht zweidimensional aus und bewirkt, dass Licht mit einer Intensitätsverteilung, einem Bild entsprechend, aus der Austrittsoberfläche 12 austritt. Hier läuft Licht von drei optischen Umleitern, die nicht auf derselben geraden Linie angeordnet sind, an diesem Bild zusammen oder strahlt von dort aus.
Demnach können die Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,..., ausgebildet in der Lichtleiterplatte 10 und als die Strahlengangumleiter 20 fungierend, demnach das Linienbild LI ausbilden, das einen Teil des planaren Bilds FI ausbildet. Darüber hinaus erhöht das Bereitstellen von Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... die Dicke es Linienbilds LI. Demnach scheint das Linienbild ein zweidimensionales planares Bild FI auszubilden.
Demnach ermöglicht das Bereitstellen der mehreren Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,..., um als Strahlengangumleiter 20 in der Lichtleiterplatte 10 zu dienen, das Ausbilden eines zweidimensionalen planaren Bilds FI.
Die Gruppen von Strahlengangumleitern 21 des planaren Bilds in der optischen Vorrichtung 1A der Ausführungsform kann aus Gruppen von dritten Strahlengangumleitern 22 konfiguriert sein, die ein Parallaxbild nutzen, um ein planares Bild FI auszubilden.
Demnach kann die optische Vorrichtung 1A ein planares Bild FI mit einem klaren Umriss bereitstellen und das Wahrnehmen von Dreidimensionalität ermöglichen, selbst wenn die Strahlengangumleiter 20 in der Lichtleiterplatte 10 Gruppen von dritten Strahlengangumleitern 22 sind, die ein Parallaxbild nutzen, um das planare Bild FI zu erzeugen.
Die Gruppe von Strahlengangumleitern 21 des planaren Bilds, die das planare Bild FI ausbilden, und die Gruppe von Strahlengangumleitern 24 des Umrissbilds, die das Umrissbild BI ausbilden, sind in Bezug auf Musterform und/oder Mustergröße in der optischen Vorrichtung 1A voneinander verschieden. Hierbei können das ausgebildete planare Bild Fl und das ausgebildete Umrissbild BI voneinander verschieden sein.
Zweite Ausführungsform
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 17 bis 19 beschrieben. Die nicht in dieser Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen sind identisch mit der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform. Der Einfachheit halber erhalten zuvor in der ersten Ausführungsform beschriebene Komponenten, die eine identische Funktion aufweisen, dieselben Bezugszeichen und deren Beschreibungen werden hier ausgelassen.
Wie in 17 dargestellt stellt das Hinzufügen der optischen Vorrichtung 1B dieser Ausführungsform zu der Konfiguration der optischen Vorrichtung 1A der ersten Ausführungsform ein planares Bild FI und das Linienbild LI, also den Umriss mit voneinander verschiedenen Farben bereit.
So kann genauer gesagt zum Beispiel angenommen werden, das planare Bild FI ist grün und das Linienbild auf FI ist weiß, um voneinander verschiedene Farben für das planare Bild FI und das Linienbild LI bereitzustellen. Demnach ermöglicht dies leicht, Dreidimensionalität bereitzustellen und das stereoskopische Bild leicht wahrzunehmen.
Es wird darauf hingewiesen, dass, um das stereoskopische Bild leichter wahrnehmbar zu machen, die optische Vorrichtung 1B der Ausführungsform andere Verfahren einsetzen kann.
Wie in 18A, 18B dargestellt kann eine optische Vorrichtung 1B' zum Beispiel ein Umrissbild BI aus einem Linienbild LI am äußeren Randbereich eines planaren Bilds FI ausbilden; und gleichzeitig kann die optische Vorrichtung 1B' ein weißes Umrissbild BI außerhalb des Umrissbilds BI aus dem Linienbild LI ausbilden.
Demnach wird die Unschärfe nicht länger wahrgenommen, wenn der äußere Randbereich des planaren Bilds FI unscharf ist, da das weiße Umrissbild BI den unscharfen Abschnitt verbirgt.
Somit ermöglicht dies leicht, Dreidimensionalität bereitzustellen und es ermöglicht das Wahrnehmen des stereoskopischen Bilds I. Dies ermöglicht es ferner, dem stereoskopischen Bild I einen hochwertigen Eindruck zu verleihen.
Wie in 18A dargestellt kann eine optische Vorrichtung 1B' zum Beispiel ein Umrissbild BI aus einem Linienbild LI am äußeren Randbereich eines planaren Bilds FI ausbilden; und gleichzeitig kann die optische Vorrichtung 1B' das Umrissbild BI und das planare Bild FI mit einer Lücke d dazwischen ausbilden.
Somit wird ein dunkler Bereich zwischen dem planaren Bild Fl und dem Umrissbild BI in dem stereoskopischen Bild I erzeugt, wie in 19B dargestellt.
Somit ermöglicht dies leicht, Dreidimensionalität bereitzustellen. Das stereoskopische Bild I ist durch das Erzeugen eines dunklen Bereichs am äußeren Randbereich des planaren Bilds FI ferner leicht wahrzunehmen.
Dritte Ausführungsform
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 20A bis 25B beschrieben. Die nicht in dieser Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen sind identisch mit der zuvor beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform. Der Einfachheit halber erhalten zuvor in der ersten und der zweiten Ausführungsform beschriebene Komponenten, die eine identische Funktion aufweisen, dieselben Bezugszeichen und deren Beschreibungen werden hier ausgelassen.
Zusätzlich zu den Merkmalen der optischen Vorrichtung 1A der ersten Ausführungsform nutzt die optische Vorrichtung 1C dieser Ausführungsform die Gruppe von Strahlengangumleitern 21 des planaren Bilds, um ein planares Bild Fl auszubilden, wobei der Innen- und Außenbereich des planaren Bilds FI dieselbe Lichtintensität aufweisen.
Zunächst werden die planaren Bilder FI, ausgebildet mit der optischen Vorrichtung 1C der Ausführungsform und einer weiteren optischen Vorrichtung zum Vergleichen unter Bezugnahme auf 20A, 20B, 20C beschrieben.
Wie in 20A dargestellt, ist das durch die optische Vorrichtung ausgebildete planare Bild FI gestaltet, um eine Lichtintensität aufzuweisen, bei der es sich um eine Rechteckwelle handelt. Allerdings ist die Lichtintensitätsverteilung eines tatsächlichen planaren Bilds auf FI nicht eine Rechteckwelle, wie in 20b dargestellt; vielmehr ist der äußere Randbereich der Ebene oder des Bilds auf Fl unscharf, wie in 20C und 21 dargestellt.
Dies kann an der Genauigkeit beim Fertigen der Prismen P21a in der Gruppe von Strahlengangumleitern 21 des planaren Bilds liegen, die in der Lichtleiterplatte 10 erzeugt werden, um das planare Bild FI auszubilden. Genauer gesagt, kann dies an Verzerrungen bei der Fertigung liegen.
Dies bedeutet, dass mit spitzen Ecken gestaltete Prismen P21a, wie in 22A dargestellt, zu einem engen und spitzen Lichtverteilungsband führen können, wie in 22B dargestellt.
Allerdings weisen die hergestellten Prismen P21a Flanken auf, wie in 23A, 23B dargestellt, die ein breites Lichtverteilungsband erzeugen, wie in 23C dargestellt.
Demnach ist, wie in 24A dargestellt, die optische Vorrichtung 1C dieser Ausführungsform derart gestaltet, dass der äußere Randbereich des planaren Bilds Fl, ausgebildet durch die obige Gruppe von Strahlengangumleitern 21 des planaren Bilds, eine höhere Lichtintensität aufweist als die Teile in dem äußeren Randbereich.
Somit wird, wie in 24B dargestellt, die Lichtintensitätsverteilung des tatsächlichen planaren Bilds Fl, ausgebildet durch die Gruppe von Strahlengangumleitern 21 des planaren Bilds, identisch mit dem inneren und dem äußeren Randbereich des planaren Bilds FI. Weniger Reflexionsoberflächen können in den Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... in der Gruppe von Strahlengangumleitern 21 des planaren Bilds bereitgestellt werden, um diesen Effekt zu erzielen.
Hierbei liegt ein deutlicher Unterschied zwischen der Lichtintensität des äußeren Randbereichs und der anderen Bereiche des planaren Bilds FI vor.
Demnach kann, wie in 24C dargestellt, die Form des planaren Bilds FI selbst dann leicht wahrgenommen werden, wenn der äußere Randbereich des planaren Bilds FI unscharf ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass die optische Vorrichtung 1C, dargestellt in 24C, nur die Verteilung der Lichtintensität entlang der horizontalen Achse verbessert. Allerdings ist die Verbesserung nicht hierauf beschränkt. So kann zum Beispiel, wie in 25A dargestellt, eine optische Vorrichtung 1 C' sowohl die vertikale als auch die horizontale Achse der Intensitätsverteilung verbessern.
Hierbei kann ein planares Bild FI in einer Intensitätsverteilung, die entlang der horizontalen und der vertikalen Achse verbessert wird, wie in 25B dargestellt, bereitgestellt werden.
Die optische Vorrichtung 1C dieser Ausführungsform nutzt demnach die Gruppe von Strahlengangumleitern 21 des planaren Bilds, um ein planares Bild FI auszubilden, wobei der Innenbereich und der äußere Randbereich des planaren Bilds FI dieselbe Lichtintensität aufweisen.
Hierbei liegt ein deutlicher Unterschied zwischen der Lichtintensität des äußeren Randbereichs und der anderer Bereiche des planaren Bilds Fl vor. Demnach kann die Form des planaren Bilds FI selbst dann wahrgenommen werden, wenn der äußere Randbereich des planaren Bilds FI unscharf ist.
Die Gruppe von Strahlengangumleitern 21 des planaren Bilds in der optischen Vorrichtung 1C ist derart konfiguriert, dass ein größerer Anteil von Reflexionsoberflächen in den Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,... vorliegt, die den äußeren Randbereich erzeugen, als in den Gruppen von ersten Strahlengangumleitern 21a, 21b, 21c,..., die den Innenbereich des planaren Bilds FI erzeugen.
Diese Konfiguration erhöht die Lichtintensität in dem äußeren Randbereich des planaren Bilds FI im Vergleich zu der Lichtintensität des Innenbereichs. Demnach sind der Innenbereich und der äußere Randbereich des planaren Bilds FI mit derselben Lichtintensität in dem tatsächlichen stereoskopischen Bild I ausgebildet.
Vierte Ausführungsform
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 26A bis 27B beschrieben. Die nicht in dieser Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen sind identisch mit der zuvor beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsform. Der Einfachheit halber erhalten zuvor in der ersten bis dritten Ausführungsform beschriebene Komponenten, die eine identische Funktion aufweisen, dieselben Bezugszeichen und deren Beschreibungen werden hier ausgelassen.
Zusätzlich zu den Merkmalen der optischen Vorrichtung 1A der ersten Ausführungsform verringert die optische Vorrichtung 1D dieser Ausführungsform die Lichtintensität von Bereichen außerhalb des äußeren Randbereichs und die Lichtintensität am Innenteil des planaren Bilds Fl, ausgebildet durch die Gruppe von Strahlengangumleitern 21 des planaren Bilds; insbesondere erhöht die optische Vorrichtung 1D de Lichtintensität von Teilen des planaren Bilds FI außerhalb des äußeren Randbereichs. Die optische Vorrichtung 1D erhöht ferner die Lichtintensität von anderen Bereichen als dem äußeren Randbereich des planaren Bilds Fl, um sicherzustellen, dass ein einziger Punkt der Lichtintensitätskurve von Bereichen außerhalb des äußeren Randbereichs einer Ebene in einem FI liegen, das durch die Gruppe von Strahlengangumleitern 21 des planaren Bilds ausgebildet wird.
Dies bedeutet, dass die Basis der Lichtintensitätsverteilung eines planaren Bilds FI für die optische Vorrichtung 1A der ersten Ausführungsform oder für die optische Vorrichtung 1C der dritten Ausführungsform, wie in 26A und 26B dargestellt, niedrig gehalten wird.
Demnach erhöht die optische Vorrichtung 1D dieser Ausführungsform die geringe Intensität an der Basis der Verteilung durch eine exakte Lichtintensität α, wie in 26A und 26B dargestellt. Als ein Ergebnis steigt die Lichtintensität in anderen Bereichen als dem äußeren Randbereich des planaren Bilds FI an und führt zu einer gewissen Unschärfe; hierdurch verbessert dies die Sichtbarkeit des stereoskopischen Bilds I und verleiht dem Bild einen hochwertigen Eindruck.
In dieser Ausführungsform erzeugt das Erhöhen der Lichtintensität um genau eine Intensität α in der Ausführungsform einen einzigen Punkt in der Lichtintensitätskurve; an diesem einzigen Punkt fällt die Lichtintensität deutlich vom Umriss des planaren Bilds FI hin zu den umgebenden Bereichen ab. Dies bedeutet, dass es eine nichtkontinuierliche Linie erzeugt, wobei der Grad der Unschärfe sich an diesem einzelnen Punkt in anderen Bereichen als dem äußeren Randbereich des planaren Bilds FI plötzlich ändert.
Demnach kann, wie in 26C dargestellt, die Form des planaren Bilds FI selbst dann leicht wahrgenommen werden, wenn der äußere Randbereich des planaren Bilds FI unscharf ist.
Das Prisma P21a in der Gruppe von ersten Strahlengangumleitern 21a kann konfiguriert sein, die Lichtintensität an der Basis der Lichtintensitätsverteilung mit einer niedrigen Lichtintensität zu erhöhen. Genauer gesagt können die gekrümmten Prismen P21a (27A) derart erzeugt werden, dass die Reflexionsoberfläche nach und nach abnimmt (27B).
Demnach verringert die optische Vorrichtung 1D dieser Ausführungsform die Lichtintensität von Bereichen außerhalb des äußeren Randbereichs und die Lichtintensität am Innenteil des planaren Bilds Fl; insbesondere erhöht die optische Vorrichtung 1D die Lichtintensität von Teilen des planaren Bilds FI außerhalb des äußeren Randbereichs.
Hierbei steigt die Lichtintensität in anderen Bereichen als den äußeren Randbereichen des planaren Bilds FI und führt eine gewisse Unschärfe ein, wodurch die Sichtbarkeit des stereoskopischen Bilds I verbessert wird und wodurch ihm ein hochwertiger Eindruck verliehen wird.
Die optische Vorrichtung 1D erhöht ferner die Lichtintensität von anderen Bereichen als dem äußeren Randbereich des planaren Bilds Fl, um sicherzustellen, dass ein einziger Punkt in der Lichtintensitätskurve von Bereichen außerhalb des äußeren Randbereichs einer Ebene in einem FI liegen, das durch die Gruppe von Strahlengangumleitern 21 des planaren Bilds ausgebildet wird.
Demnach erzeugt dies einen einzigen Punkt in anderen Bereichen als dem äußeren Randbereich im planaren Bild Fl; und die Lichtintensität an der Position des einzigen Punkts ändert sich deutlich. Demnach kann die Form des planaren Bilds FI selbst dann leicht wahrgenommen werden, wenn andere Bereiche als der äußere Randbereich des planaren Bilds FI unscharf sind.
Fünfte Ausführungsform
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 28A, 28B, 28C und 28D beschrieben. Die nicht in dieser Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen sind identisch mit der zuvor beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsform. Der Einfachheit halber erhalten zuvor in der ersten bis vierten Ausführungsform beschriebene Komponenten, die eine identische Funktion aufweisen, dieselben Bezugszeichen und deren Beschreibungen werden hier ausgelassen.
Zusätzlich zu den Merkmalen der ersten Ausführungsform verleiht die optische Vorrichtung 1E dieser Ausführungsform dem planaren Bild Fl, ausgebildet aus der Gruppe von Strahlengangumleitern 21 des planaren Bilds, ein Muster, wie in 28B und 28C dargestellt.
Somit bildet die optische Vorrichtung 1A in der ersten Ausführungsform ein planares Bild FI aus, das einfarbig ist, wie in 28A dargestellt. Allerdings hat Erfahrung gezeigt, dass das Bereitstellen einer gemusterten Oberfläche im Vergleich zu einer einfarbigen Oberfläche das Wahrnehmen des stereoskopischen Bilds vereinfacht.
Demnach ist die optische Vorrichtung 1E konfiguriert, zusätzliche diagonale Schraffuren (28B) oder geradlinige Schraffuren (28C) zu dem planaren Bild hinzuzufügen.
Die optische Vorrichtung 1E kann die Lichtintensitätsverteilung des planaren Bilds Fl, wie in 28D dargestellt, ändern, um dem planaren Bild ein Muster, z. B. Streifen, und demnach eine Struktur zu verleihen. Hierbei stellt die optische Vorrichtung 1E ein planares Bild FI bereit, wobei es leichter ist, Dreidimensionalität wahrzunehmen als mit einem einfarbigen planaren Bild FI.
Sechste Ausführungsform
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 29A und 29B beschrieben. Die nicht in dieser Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen sind identisch mit der zuvor beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsform. Der Einfachheit halber erhalten zuvor in der ersten bis fünften Ausführungsform beschriebene Komponenten, die eine identische Funktion aufweisen, dieselben Bezugszeichen und deren Beschreibungen werden hier ausgelassen.
Zusätzlich zu den Merkmalen der optischen Vorrichtung 1A bildet die optische Vorrichtung 1 F ein Umrissbild BI auf wenigstens einer Seite des planaren Bilds FI aus, um einem Schatten SD des planaren Bilds FI (29A und 29B) zu entsprechen.
Dies bedeutet, dass es einfacher für eine Person ist, Dreidimensionalität wahrzunehmen, wenn ein Schatten SD auf einem Objekt liegt.
Demnach bildet die optische Vorrichtung 1F einen Schatten SD für ein planares Bild FI gemeinsam mit dem planaren Bild FI aus, um es leichter zu machen, die Dreidimensionalität des Bilds wahrzunehmen.
Es wird darauf hingewiesen, dass der Schatten SD gemeinsam mit dem planaren Bild FI oder mit dem Linienbild LI ausgebildet werden kann.
Demnach wird zum Angehen der obigen Probleme eine optische Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Aspekt mit einer ein planares Bild ausbildenden Einheit, die Licht ausgibt, das ein planares Bild mit einer vorgegebenen Form in einem Raum ausbildet, und mit einer ein Umrissbild ausbildenden Einheit, die Licht ausgibt, das ein Umrissbild mit einer anderen Lichtintensität als das planare Bild, am äußeren Randbereich des planaren Bilds ausbildet, versehen.
Unter Berücksichtigung der obigen Konfiguration nutzt die ein planares Bild ausbildende Einheit ausgestrahltes Licht, um ein planares Bild mit einer vorgegebenen Form in einem Raum auszubilden, und die ein Umrissbild ausbildende Einheit nutzt das ausgestrahlte Licht, um ein Umrissbild mit einer anderen Intensität auszubilden als das planare Bild am äußeren Randbereich des planaren Bilds.
Demnach kann, selbst wenn die Grenze eines planaren Bilds unklar ist, ein planares Bild FI stärker dreidimensional erscheinen, indem ein Umrissbild mit Licht mit einer anderen Lichtintensität als der des planaren Bilds ausgebildet wird als die Grenze des planaren Bilds.
Eine optische Vorrichtung, die die Wahrnehmung von Dreidimensionalität ermöglicht, kann demnach bereitgestellt werden.
In einem weiteren Aspekt besteht die ein Umrissbild ausbildende Einheit in der optischen Vorrichtung aus einer ein Umrissbild ausbildenden Einheit, die konfiguriert ist, das Umrissbild mit einer stärkeren Lichtintensität auszubilden als die Lichtintensität des planaren Bilds, und das Umrissbild als ein Linienbild auszubilden, das das planare Bild umgibt.
Demnach kann eine ein Umrissbild ausbildende Einheit, die zum Ausbilden des Linienbilds konfiguriert ist, als eine ein Umrissbild ausbildende Einheit dienen und ein Umrissbild ausbilden, das eine stärkere Lichtintensität aufweist als die des planaren Bilds. Demnach kann die ein Umrissbild ausbildende Einheit, konfiguriert zum Ausbilden des Linienbilds, in Bezug auf das planare Bild ein Linienbild ausbilden und das Linienbild wird eine stärkere Lichtintensität aufweisen als die des planaren Bilds.
Als ein Ergebnis kann eine optische Vorrichtung 1A, die das Wahrnehmen von Dreidimensionalität ermöglicht, bereitgestellt werden, da die Grenze des planaren Bilds mit einem Linienbild mit einer höheren Lichtintensität ausgebildet wird.
Nach einem anderen Aspekt kann die optische Vorrichtung mit den obigen Merkmalen das planare Bild und das Linienbild mit verschiedenen Farben bereitstellen.
Hierbei kann das planare Bild ausgebildet werden, eine Farbe aufzuweisen, wie etwa grün, und das Linienbild kann in weiß ausgebildet sein.
Als ein Ergebnis ermöglicht die Farbvariation zwischen dem planaren Bild und dem Linienbild, dass Dreidimensionalität leicht erzielt werden kann. Das stereoskopische Bild ist ebenfalls leichter wahrzunehmen.
Nach einem anderen Aspekt kann die optische Vorrichtung mit den obigen Merkmalen derart ausgeführt sein, dass das Linienbild, das ein Umrissbild bildet, am äußeren Randbereich des planaren Bilds ausgebildet ist; und dass ein weißes Umrissbild außerhalb des Linienbilds ausgebildet wird, welches das Umrissbild bildet.
Hierbei wird das Umrissbild, das aus einem Linienbild besteht, an dem äußeren Randbereich des planaren Bilds ausgebildet und ein weiteres weißes Umrissbild außerhalb dieses Umrissbilds ausgebildet. Demnach wird die Unschärfe nicht länger wahrgenommen, wenn der äußere Randbereich des planaren Bilds unscharf ist, da das weiße Umrissbild den unscharfen Abschnitt verbirgt.
Somit ermöglicht dies leicht, Dreidimensionalität bereitzustellen und es ermöglicht das Wahrnehmen des stereoskopischen Bilds I. Dies ermöglicht es ferner, dem stereoskopischen Bild I einen hochwertigen Eindruck zu verleihen.
Nach einem anderen Aspekt kann die optische Vorrichtung mit den obigen Merkmalen derart ausgeführt sein, dass das Linienbild, das ein Umrissbild bildet, am äußeren Randbereich des planaren Bilds ausgebildet ist; und dass das planare Bild und das Umrissbild mit einer Lücke dazwischen ausgebildet werden.
Demnach werden das Umrissbild, bestehend aus einem Linienbild, und das planare Bild mit einer Lücke dazwischen ausgebildet. Dies erzeugt einen dunklen Bereich in dem stereoskopischen Bild zwischen dem planaren Bild und dem Umrissbild, das aus dem Linienbild besteht.
Somit ermöglicht dies leicht, Dreidimensionalität bereitzustellen. Das stereoskopische Bild ist durch das Erzeugen eines dunklen Bereichs am äußeren Randbereich des planaren Bilds ferner leicht wahrzunehmen.
Nach einem anderen Aspekt weist das planare Bild, ausgebildet durch die ein planares Bild ausbildende Einheit, ein Muster in der optischen Vorrichtung mit den obigen Merkmalen auf.
Hierbei kann eine optische Vorrichtung bereitgestellt werden, die ein planares Bild mit einem Muster, z. B. Streifen, und somit mit einer Struktur ausbilden kann. Hierbei stellt die optische Vorrichtung ein planares Bild bereit, wobei es leichter ist, Dreidimensionalität wahrzunehmen als mit einem einfarbigen planaren Bild.
In einem anderen Aspekt wird bei der optischen Vorrichtung mit den obigen Merkmalen wird ein Umrissbild auf wenigstens einer Seite des planaren Bilds ausgebildet, um einem Schatten für das planare Bild zu entsprechen.
Demnach kann eine optische Vorrichtung bereitgestellt werden, die einen Schatten für ein planares Bild gemeinsam mit dem planaren Bild ausbildet, um es leichter zu machen, die Dreidimensionalität wahrzunehmen.
In einem anderen Aspekt enthalten in der optischen Vorrichtung mit den obigen Merkmalen die ein planares Bild ausbildende Einheit und die ein Umrissbild ausbildende Einheit jeweils: eine Lichtleiterplatte, konfiguriert Licht, das von einer Lichtquelle darin eintritt, zu leiten und Licht von einer Austrittsoberfläche auszugeben; und mehrere Strahlengangumleiter, in der Lichtleiterplatte angeordnet und konfiguriert, den Strahlengang von darauf gerichtetem Licht zu ändern, wodurch bewirkt wird, dass das davon ausgestrahlte Licht ein Bild im Raum ausbildet; wobei die mehreren Strahlengangumleiter enthalten: eine Gruppe von Strahlengangumleitern des planaren Bilds zum Ändern des Strahlengangs von darauf gerichtetem Licht, wodurch bewirkt wird, dass das Licht von dort austritt und das planare Bild in einem Raum ausbildet, und somit als die ein planares Bild ausbildende Einheit zu fungieren; und enthaltend: eine Gruppe von Strahlengangumleitern des Umrissbilds zum Ändern des Strahlengangs von darauf gerichtetem Licht, wodurch bewirkt wird, dass das Licht von dort austritt und das Umrissbild in einem Raum ausbildet, und somit als die ein Umrissbild ausbildende Einheit zu fungieren.
Hierbei ist die optische Vorrichtung aus einer Lichtquelle konfiguriert, aus der Licht in die Lichtleiterplatte eintritt; und die Lichtleiterplatte ist mit mehreren Strahlengangumleitern ausgestattet. Demnach weist die optische Vorrichtung eine einfache Konfiguration auf.
Genauer gesagt enthalten in diesem Aspekt die mehreren Strahlengangumleiter: eine Gruppe von Strahlengangumleitern des planaren Bilds, konfiguriert zum Ändern den Strahlengangs von darauf geleitetem Licht und somit zum Bewirken, dass Licht daraus austritt und das planare Bild in einem Raum ausbildet; und eine Gruppe von die Strahlengangumleitern des Umrissbilds, konfiguriert zum Ändern den Strahlengangs von darauf geleitetem Licht, um zu bewirken, dass Licht daraus austritt und das Umrissbild in einem Raum ausbildet.
Demnach kann eine optische Vorrichtung, die eine stereoskopische Sicht ermöglicht, einfach konfiguriert werden. Dies liegt daran, dass die Gruppe von Strahlengangumleitern des planaren Bilds und die Gruppe von Strahlengangumleitern des Umrissbilds die mehreren Strahlengangumleiter bilden.
In einem anderen Aspekt wird in der optischen Vorrichtung mit den obigen Merkmalen die Gruppe von Strahlengangumleitern des Umrissbilds als mehrere Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern bereitgestellt, zusammengesetzt aus mehreren zweiten Strahlengangumleitern, konfiguriert zum Ausbilden von Punktbildern, sodass die Punktbilder das Umrissbild als ein Linienbild auszubilden scheinen.
Hierbei weist unter Berücksichtigung der Tatsache, dass jeder der Strahlengangumleiter in den Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern ein Einzelpunktbild ausbildet, das Einzelpunktbild eine starke Lichtintensität auf. Da mehrere Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern vorliegen, erscheinen die aus den Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern ausgebildeten Punkte, wenn ausgerichtet, als ein Linienbild und werden als solches wahrgenommen.
Demnach können die Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern, die mehrere zweite Strahlengangumleiter enthalten, als die Strahlengangumleiter in der Lichtleiterplatte bereitgestellt werden, um ein Bild auszubilden; hierbei können die Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern leicht das Linienbild mit starker Lichtintensität ausbilden, das zu dem Umrissbild wird.
In einem anderen Aspekt wird in der optischen Vorrichtung mit den obigen Merkmalen die Gruppe von Strahlengangumleitern des planaren Bilds durch Gruppen von ersten Strahlengangumleitern bereitgestellt, einschließlich mehrerer erster Strahlengangumleiter, konfiguriert zum Ausbilden von Linienbildern, die das planare Bild auszubilden scheinen.
Demnach können die Gruppen von ersten Strahlengangumleitern, ausgebildet in der Lichtleiterplatte und als die Strahlengangumleiter fungierend, das Linienbild ausbilden, das einen Teil des planaren Bilds ausbildet. Die mehreren Gruppen von ersten Strahlengangumleitern erhöhen demnach die Dicke des Linienbilds. Demnach scheint das Linienbild ein zweidimensionales planares Bild auszubilden.
Die mehreren Gruppen von ersten Strahlengangumleitern, bereitgestellt, um als Strahlengangumleiter in der Lichtleiterplatte zu dienen, ermöglichen demnach das Ausbilden eines zweidimensionalen planaren Bilds.
In einem anderen Aspekt ist die Gruppe von Strahlengangumleitern des planaren Bilds in der optischen Vorrichtung aus einer Gruppe von dritten Strahlengangumleitern zusammengesetzt, konfiguriert zum Ausbilden des planaren Bilds aus einem Parallaxbild.
Demnach kann die optische Vorrichtung ein planares Bild mit einem klaren Umriss bereitstellen und das Wahrnehmen von Dreidimensionalität ermöglichen, selbst wenn die Strahlengangumleiter der Lichtleiterplatte Gruppen von dritten Strahlengangumleitern sind, die ein Parallaxbild nutzen, um das planare Bild zu erzeugen.
In einem anderen Aspekt unterscheiden sich in der optischen Vorrichtung mit den obigen Merkmalen die Gruppe von Strahlengangumleitern des planaren Bilds, konfiguriert zum Ausbilden des planaren Bilds, und die Gruppe von Strahlengangumleitern des planaren Bilds, konfiguriert zum Ausbilden des Umrissbilds, voneinander durch die Form des Musters und/oder durch die Größe des Musters.
Hierbei können das ausgebildete planare Bild und das ausgebildete Umrissbild voneinander verschieden sein.
In einem anderen Aspekt ist in der optischen Vorrichtung mit den obigen Merkmalen die Gruppe von Strahlengangumleitern des planaren Bilds derart konfiguriert, dass der Innenbereich und der äußere Randbereich des damit ausgebildeten planaren Bilds dieselbe Lichtintensität aufweisen.
Hierbei liegt ein deutlicher Unterschied zwischen der Lichtintensität des äußeren Randbereichs und der anderer Bereiche des planaren Bilds vor. Demnach kann die Form des planaren Bilds selbst dann wahrgenommen werden, wenn der äußere Randbereich des planaren Bilds unscharf ist.
In einem anderen Aspekt sind in einer optischen Vorrichtung mit den obigen Merkmalen Reflexionsoberflächen in der Gruppe von ersten Strahlengangumleitern, die die Gruppe von Strahlengangumleitern des planaren Bilds bilden, derart konfiguriert, dass ein größerer Anteil der Reflexionsoberflächen den äußeren Randbereich des planaren Bilds ausbildet als der Anteil von Reflexionsoberflächen, die konfiguriert sind, den Innenbereich des planaren Bilds auszubilden.
Diese Konfiguration erhöht die Lichtintensität in dem äußeren Randbereich des planaren Bilds im Vergleich zu der Lichtintensität des Innenbereichs.
Demnach sind der Innenbereich und der äußere Randbereich des planaren Bilds mit derselben Lichtintensität in dem tatsächlichen stereoskopischen Bild ausgebildet.
In einem anderen Aspekt ist in der optischen Vorrichtung mit den obigen Merkmalen die Gruppe von Strahlengangumleitern des planaren Bilds konfiguriert, ein planares Bild mit erhöhter Lichtintensität in anderen Bereichen auszubilden als im äußeren Randbereich des planaren Bilds, um die Differenz der Lichtintensität zwischen anderen Bereichen als dem äußeren Randbereich und dem Innenteil des planaren Bilds zu verringern.
Hierbei steigt die Lichtintensität in anderen Bereichen als den äußeren Randbereichen des planaren Bilds und führt eine gewisse Unschärfe ein, wodurch die Sichtbarkeit des stereoskopischen Bilds verbessert wird und wodurch ihm ein hochwertiger Eindruck verliehen wird.
In einem anderen Aspekt ist in der optischen Vorrichtung mit den obigen Merkmalen die Gruppe von Strahlengangumleitern des planaren Bilds konfiguriert, ein planares Bild mit erhöhter Lichtintensität in anderen Bereichen auszubilden als im äußeren Randbereich des planaren Bilds, um einen einzelnen Punkt in einer Lichtintensitätskurve für die anderen Bereiche zu erzeugen als den äußeren Randbereich des planaren Bilds.
Demnach erzeugt dies einen einzigen Punkt in anderen Bereichen als dem äußeren Randbereich im planaren Bild; und die Lichtintensität an der Position des einzigen Punkts ändert sich deutlich. Demnach kann die Form des planaren Bilds selbst dann wahrgenommen werden, wenn der äußere Randbereich des planaren Bilds unscharf ist.
Ein Verfahren zum dreidimensionalen Anzeigen nach einem erfindungsgemäßen Aspekt enthält das Ausbilden eines planaren Bilds mit einer vorgegebenen Form in einem Raum und das Ausbilden eines Umrissbilds mit einer anderen Lichtintensität als das planare Bild am äußeren Randbereich des planaren Bilds.
Ein erfindungsgemäßer Aspekt stellt ein Verfahren zum dreidimensionalen Anzeigen bereit, das es leicht macht, Dreidimensionalität wahrzunehmen.
Bezugszeichenliste

1A - 1F: Optische Vorrichtung
2: Lichtquelle (planares Bild ausbildende Einheit, Umrissbild ausbildende Einheit)
2a: Leuchtdiode (LED)
3: Lichteinfalleinstellabschnitt
3a: Linse
10: Lichtleiterplatte (planares Bild ausbildende Einheit, Umrissbild ausbildende Einheit)
11: Einfalloberfläche
12: Austrittoberfläche
13: Hintere Oberfläche
20: Strahlengangumleiter (planares Bild ausbildende Einheit, Umrissbild ausbildende Einheit)
21: Gruppe von Strahlengangumleitern des planaren Bilds (planares Bild ausbildende Einheit)
21a - 21e: Erste Strahlengangumleiter
22: Dritte Strahlengangumleiter
24: Gruppe von Strahlengangumleitern des Umrissbilds (optisches Bild ausbildende Einheit)
25: Optische Umleiter des Linienbilds
25a - 25e: Zweite Strahlengangumleiter
30: Stereoskopisches Bild ausbildende Ebene
d: Abstand
f1 - f5: Reflexionsoberfläche
P21a - P21c: Prisma
P22a: Buchstabenausbildungseinheit
P22b: Antireflektiver Film
α: Lichtintensität

Claims

Optische Vorrichtung (1A-1E), umfassend: eine ein planares Bild ausbildende Einheit, die konfiguriert ist, um Licht so auszugeben, dass es ein planares Bild (FI) mit einer vorgegebenen Form in einem Raum ausbildet; und eine ein Umrissbild ausbildende Einheit, die konfiguriert ist, um Licht so auszugeben, dass es ein Umrissbild (BI), welches eine Lichtintensität aufweist, die von der Lichtintensität des planaren Bilds (FI) verschieden ist, am äußeren Randbereich des planaren Bilds (FI) ausbildet, wobei: die ein Umrissbild ausbildende Einheit aus einer ein Umrissbild ausbildenden Einheit gebildet ist, die konfiguriert ist, das Umrissbild (BI) mit einer stärkeren Lichtintensität auszubilden als die Lichtintensität des planaren Bilds (FI), und das Umrissbild (BI) als ein Linienbild (LI) auszubilden, das das planare Bild (FI) umgibt, wobei das Linienbild (LI), das ein Umrissbild bildet, am äußeren Randbereich des planaren Bilds (FI) ausgebildet wird; und wobei ein weißes Umrissbild außerhalb des Linienbilds (LI) ausgebildet wird, welches das Umrissbild bildet.
Optische Vorrichtung (1F), umfassend: eine ein planares Bild ausbildende Einheit, die konfiguriert ist, um Licht so auszugeben, dass es ein planares Bild (FI) mit einer vorgegebenen Form in einem Raum ausbildet; und eine ein Umrissbild ausbildende Einheit, die konfiguriert ist, um Licht so auszugeben, dass es ein Umrissbild (BI), welches eine Lichtintensität aufweist, die von der Lichtintensität des planaren Bilds (FI) verschieden ist, am äußeren Randbereich des planaren Bilds (FI) ausbildet, wobei ein Umrissbild auf wenigstens einer Seite des planaren Bilds (FI) ausgebildet wird, um einem Schatten (SD) für das planare Bild (FI) zu entsprechen.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das planare Bild (FI) und das Linienbild (LI) voneinander verschiedene Farben aufweisen.
Optische Bildvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Linienbild (LI), das ein Umrissbild bildet, am äußeren Randbereich des planaren Bilds (FI) ausgebildet wird; und das planare Bild (FI) und das Umrissbild (BI) mit einer Lücke (d) dazwischen ausgebildet werden.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das durch die ein planares Bild ausbildende Einheit ausgebildete planare Bild (FI) ein Muster aufweist.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die ein planares Bild ausbildende Einheit und die ein Umrissbild ausbildende Einheit jeweils enthalten: eine Lichtleiterplatte (10), konfiguriert Licht, das von einer Lichtquelle (2) darin eintritt, zu leiten und Licht von einer Austrittsoberfläche (12) auszugeben; und mehrere Strahlengangumleiter, in der Lichtleiterplatte angeordnet und konfiguriert, den Strahlengang von darauf geleitetem Licht zu ändern und zu bewirken, dass von dort ausgegebenes Licht ein Bild in einem Raum ausbildet; wobei die mehreren Strahlengangumleiter enthalten: eine Gruppe (21) von Strahlengangumleitern des planaren Bilds, konfiguriert zum Ändern des Strahlengangs von darauf gerichtetem Licht, wodurch bewirkt wird, dass das Licht von dort austritt und das planare Bild (FI) in einem Raum ausbildet, und somit als die ein planares Bild ausbildende Einheit zu fungieren; und enthaltend: eine Gruppe (24) von Strahlengangumleitern des Umrissbilds, konfiguriert zum Ändern des Strahlengangs von darauf gerichtetem Licht, wodurch bewirkt wird, dass das Licht von dort austritt und das Umrissbild (BI) in einem Raum ausbildet, und somit als die ein Umrissbild ausbildende Einheit zu fungieren.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Gruppe (24) von Strahlengangumleitern des Umrissbilds als mehrere Gruppen von zweiten Strahlengangumleitern bereitgestellt wird, zusammengesetzt aus mehreren zweiten Strahlengangumleitern (25a-25e), konfiguriert zum Ausbilden von Punktbildern (PI), sodass die Punktbilder (PI) das Umrissbild (BI) als ein Linienbild auszubilden scheinen.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Gruppe (21) von Strahlengangumleitern des planaren Bilds durch Gruppen von ersten Strahlengangumleitern bereitgestellt wird, einschließlich mehrerer erster Strahlengangumleiter (21a-21e), konfiguriert zum Ausbilden von Linienbildern, die das planare Bild (FI) auszubilden scheinen.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Gruppe (21) von Strahlengangumleitern des planaren Bilds aus einer Gruppe von dritten Strahlengangumleitern (22) zusammengesetzt ist, konfiguriert zum Ausbilden des planaren Bilds (FI) aus einem Parallaxbild.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Gruppe (21) von Strahlengangumleitern des planaren Bilds, konfiguriert zum Ausbilden des planaren Bilds (FI), und die Gruppe (24) von Strahlengangumleitern des Umrissbilds, konfiguriert zum Ausbilden des Umrissbilds (BI), sich voneinander durch die Form des Musters und/oder durch die Größe des Musters unterscheiden.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Gruppe von Strahlengangumleitern (21) des planaren Bilds derart konfiguriert ist, dass der Innenbereich und der äußere Randbereich des damit ausgebildeten planaren Bilds (FI) dieselbe Lichtintensität aufweisen.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 11, wobei Reflexionsoberflächen (f1-f5) in der Gruppe von ersten Strahlengangumleitern, die die Gruppe (21) von Strahlengangumleitern des planaren Bilds bilden, derart konfiguriert sind, dass ein größerer Anteil der Reflexionsoberflächen (f1-f5) den äußeren Randbereich des planaren Bilds (FI) ausbildet als der Anteil von Reflexionsoberflächen (f1-f5), die konfiguriert sind, den Innenbereich des planaren Bilds (FI) auszubilden.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Gruppe (21) von Strahlengangumleitern des planaren Bilds konfiguriert ist, ein planares Bild mit erhöhter Lichtintensität in anderen Bereichen auszubilden als im äußeren Randbereich des planaren Bilds (FI), um die Differenz der Lichtintensität zwischen anderen Bereichen als dem äußeren Randbereich und dem Innenteil des planaren Bilds (FI) zu verringern.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Gruppe (21) von Strahlengangumleitern des planaren Bilds konfiguriert ist, ein planares Bild mit erhöhter Lichtintensität in anderen Bereichen auszubilden als im äußeren Randbereich des planaren Bilds (FI), um einen einzelnen Punkt in einer Lichtintensitätskurve für die anderen Bereiche zu erzeugen als den äußeren Randbereich des planaren Bilds (FI).
Verfahren zum dreidimensionalen Anzeigen, umfassend: Ausbilden eines planaren Bilds (FI) mit einer vorgegebenen Form in einem Raum und Ausbilden eines Umrissbilds (BI) mit einer anderen Lichtintensität als das planare Bild (FI) am äußeren Randbereich des planaren Bilds (FI), wobei das Umrissbild (BI) mit einer stärkeren Lichtintensität ausgebildet wird als die Lichtintensität des planaren Bilds (FI), und das Umrissbild (BI) als ein Linienbild (LI) ausgebildet wird, das das planare Bild (FI) umgibt, wobei das Linienbild (LI), das ein Umrissbild bildet, am äußeren Randbereich des planaren Bilds (FI) ausgebildet wird und wobei ein weißes Umrissbild außerhalb des Linienbilds (LI) ausgebildet wird, welches das Umrissbild (BI) bildet.
Verfahren zum dreidimensionalen Anzeigen, umfassend: Ausbilden eines planaren Bilds (FI) mit einer vorgegebenen Form in einem Raum und Ausbilden eines Umrissbilds (BI) mit einer anderen Lichtintensität als das planare Bild (FI) am äußeren Randbereich des planaren Bilds (FI), wobei ein Umrissbild auf wenigstens einer Seite des planaren Bilds ausgebildet wird, um einem Schatten für das planare Bild zu entsprechen.