DE112017003640T5

DE112017003640T5 - Optische vorrichtung und optisches system

Info

Publication number: DE112017003640T5
Application number: DE112017003640.2T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Takagi; Norikazu Kitamura; Mitsuru Okuda
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2016-07-19
Filing date: 2017-06-15
Publication date: 2019-04-18
Also published as: WO2018016244A1; JP2018013553A; US10712586B2; CN109313348B; JP6604282B2; US20190137772A1; CN109313348A

Abstract

Optische Vorrichtung, umfassend: eine Lichtleiterplatte, die dazu eingerichtet ist, Licht in einer Ebene parallel zu einer Emissionsoberfläche zu leiten; und mehrere Ablenker, die dazu eingerichtet sind, Licht, das von der Lichtleiterplatte dorthin geleitet wird, abzulenken, wodurch bewirkt wird, dass Licht, das ein Bild in einem Raum außerhalb der Lichtleiterplatte ausbildet, aus der Emissionsoberfläche austritt; jeder Ablenker der mehreren Ablenker bewirkt, dass das Licht von der Emissionsoberfläche in eine Richtung austritt, die im Wesentlichen auf einem einzelnen Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie in dem Raum konvergiert, oder dass es im Wesentlichen von einem einzigen Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie in dem Raum abstrahlt; und der Konvergenzpunkt oder die Konvergenzlinie sich unter den mehreren Ablenkern mit einer Gruppierung mehrerer der Konvergenzpunkte oder der Konvergenzlinien, die das Bild in dem Raum ausbilden, voneinander unterscheidet; jeder Ablenker der mehreren Ablenker derart eingerichtet ist, dass einer der Lichtstrahlen in dem von der Emissionsoberfläche emittierten Licht über den Ablenker eine bestimmte Beobachtungsposition in dem Raum durchläuft; und mindestens einer der Ablenker unter den mehreren Ablenker derart eingerichtet ist, dass, wenn eine erste Linie eine Kante des Ablenkers und den Konvergenzpunkt oder die Konvergenzlinie verbindet, und eine zweite Linie den Konvergenzpunkt oder die Konvergenzlinie mit der Beobachtungsposition verbindet, die erste Linie zwischen der Stelle, an der sich die zweite Linie oder eine Verlängerung davon die Lichtleiterplatte kreuzt, und der einen Kante des Ablenkers angeordnet ist, sodass die erste Linie und die zweite Linie in einer Ebene, die orthogonal zu der Richtung liegt, entlang derer Licht durch die Lichtleiterplatte geleitet wird, keinen größeren als einen vorgegebenen Winkel ausbilden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung und ein optisches System.
STAND DER TECHNIK
Eine Anzeigevorrichtung, die ein zweidimensionales Bild stereoskopisch darstellt, ist beispielsweise aus der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2001-255493 bekannt. Genauer gesagt, ist die Anzeigevorrichtung aus einer Anzeigeeinheit, die mit einer Bildanzeigeoberfläche versehen ist, welche ein zweidimensionales Bild zeigt, und aus einem Mikrolinsenarray, das von der Bildanzeigeoberfläche getrennt ist, zusammengesetzt. Das von der Bildanzeigeoberfläche emittierte Licht erzeugt ein Bild auf einer Bilderzeugungsebene, die auf der dem Mikrolinsenarray gegenüberliegenden Seite der Anzeigeeinheit angeordnet ist, und somit das zweidimensionale Bild stereoskopisch darstellt.
TECHNISCHES PROBLEM
Lichtstrahlen zum Herstellen eines Bildes außerhalb einer Lichtleiterplatte können über mehrere Ablenker bereitgestellt werden, die in der Lichtleiterplatte zum Ablenken von Licht in dem Lichtleiter vorgesehen sind. Hier steigen die Herstellungskosten der Lichtleiterplatte mit der Größe des Oberflächenbereiches der mit den Ablenkern gefüllten Lichtleiterplatte an. Die Fähigkeit der Lichtleiterplatte, Licht durchzulassen, nimmt ebenso mit der Größe des Oberflächenbereiches auf der mit den Ablenkern gefüllten Lichtleiterplatte ab.
KURZDARSTELLUNG
Eine erste Ausführungsform stellt eine optische Vorrichtung bereit. Die optische Vorrichtung kann eine Lichtleiterplatte beinhalten, die dazu eingerichtet ist, Licht in einer Ebene parallel zu einer Emissionsoberfläche zu leiten. Die optische Vorrichtung kann mehrere Ablenker beinhalten, die dazu eingerichtet sind, Licht, das von der Lichtleiterplatte dorthin geleitet wird, abzulenken, wodurch bewirkt wird, dass Licht, das ein Bild in einem Raum außerhalb der Lichtleiterplatte ausbildet, aus der Emissionsoberfläche austritt. Jeder Ablenker der mehreren Ablenker kann bewirken, dass das Licht von der Emissionsoberfläche in eine Richtung austritt, die im Wesentlichen auf einem einzelnen Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie in dem Raum konvergiert, oder dass es im Wesentlichen von einem einzigen Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie in dem Raum abstrahlt. Der Konvergenzpunkt oder die Konvergenzlinie können sich unter den mehreren Ablenkern mit einer Gruppierung mehrerer der Konvergenzpunkte oder der Konvergenzlinien, die das Bild in dem Raum ausbilden, voneinander unterscheiden. Jeder Ablenker der mehreren Ablenker kann derart eingerichtet sein, dass einer der Lichtstrahlen in dem von der Emissionsoberfläche emittierten Licht über den Ablenker eine bestimmte Beobachtungsposition in dem Raum durchläuft. Mindestens einer der Ablenker unter den mehreren Ablenkern kann derart eingerichtet sein, dass, wenn eine erste Linie eine Kante des Ablenkers und den Konvergenzpunkt oder die Konvergenzlinie verbindet, und eine zweite Linie den Konvergenzpunkt oder die Konvergenzlinie mit der Beobachtungsposition verbindet, die erste Linie zwischen der Stelle, an der die zweite Linie oder eine Verlängerung davon die Lichtleiterplatte kreuzt, und der einen Kante des Ablenkers angeordnet ist, sodass die erste Linie und die zweite Linie in einer Ebene, die orthogonal zu der Richtung liegt, entlang derer Licht durch die Lichtleiterplatte geleitet wird, keinen größeren als einen vorgegebenen Winkel ausbilden.
Jeder Ablenker der mehreren Ablenker kann derart eingerichtet sein, dass, wenn eine dritte Linie eine andere Kante des mindestens einen Ablenkers und den Konvergenzpunkt oder die Konvergenzlinie verbindet, die dritte Linie zwischen der Stelle, an der die zweite Linie oder eine Verlängerung davon die Lichtleiterplatte kreuzt, und der anderen Kante des Ablenkers angeordnet ist, sodass die dritte Linie und die zweite Linie in einer Ebene, die orthogonal zu der Richtung liegt, entlang derer Licht durch die Lichtleiterplatte geleitet wird, keinen größeren als einen vorgegebenen Winkel ausbilden.
Jeder Ablenker der mehreren Ablenker kann entlang einer vorbestimmten Linie in einer Ebene parallel zu der Emissionsoberfläche ausgebildet sein.
Mindestens einer der Ablenker der mehreren Ablenker kann ein erstes Segment in der Nähe einer Kante und das zweite Segment in der Nähe der anderen Kante beinhalten, wobei das erste Segment und das zweite Segment um eine Position herum gelegen sind, die der optischen Achse des Lichts entspricht, das in Richtung des Konvergenzpunkts oder der Konvergenzlinie in einer Ebene orthogonal zu der Richtung, entlang derer Licht von der Lichtleiterplatte geleitet wird, konvergiert oder von diesen abstrahlt; und das von dem ersten Segment emittierte Licht und das von dem zweiten Segment emittierte Licht können um die optische Achse herum asymmetrisch sein.
Mindestens einer der Ablenker der mehreren Ablenker kann ein erstes Segment in der Nähe einer Kante und das zweite Segment in der Nähe der anderen Kante beinhalten, wobei das erste Segment und das zweite Segment um eine Position herum angeordnet sind, die der optischen Achse des Lichts entspricht, das in Richtung des Konvergenzpunkts oder der Konvergenzlinie in einer Ebene orthogonal zu der Richtung, entlang derer Licht von der Lichtleiterplatte geleitet wird, konvergiert oder von diesen abstrahlt; und die Länge des ersten Segmentes in einer Richtung parallel zu der Emissionsoberfläche und die Länge des zweiten Segmentes in einer Richtung parallel zu der Emissionsoberfläche in einer Ebene orthogonal zu der Richtung, entlang derer Licht durch die Lichtleiterplatte geleitet wird, können asymmetrisch sein.
Das von der Lichtleiterplatte geleitete Licht kann in einer zu der Emissionsoberfläche parallelen Ebene im Wesentlichen parallel sein; das erste Segment und das zweite Segment können jeweils mehrere Ablenkungsoberflächen beinhalten, die dazu eingerichtet sind, darauf einfallendes Licht abzulenken; und die mehreren Ablenkungsoberflächen in dem ersten Segment und die mehreren Ablenkungsoberflächen in dem zweiten Segment können asymmetrisch um eine Position herum ausgerichtet sein, die einer Linie entspricht, welche den Konvergenzpunkt oder die Konvergenzlinie und die Beobachtungsposition verbindet.
Der Grad der Asymmetrie für einen Ablenker, der in der Nähe der Kante der Lichtleiterplatte angeordnet ist, kann größer sein als der Grad der Asymmetrie für einen Ablenker, der in der Nähe des Zentrums der Lichtleiterplatte angeordnet ist.
Eine zweite Ausführungsform stellt eine optische Vorrichtung bereit. Die optische Vorrichtung kann eine Lichtleiterplatte beinhalten, die dazu eingerichtet ist, Licht in einer Ebene parallel zu einer Emissionsoberfläche zu leiten. Die optische Vorrichtung kann mehrere Ablenker beinhalten, die zweidimensional in einer Ebene parallel zu der Emissionsoberfläche angeordnet sind, und jeder Ablenker ist dazu eingerichtet, Licht, das durch die Lichtleiterplatte dorthin geleitet wird, abzulenken, wodurch bewirkt wird, dass das Licht, das ein Bild in einem Raum ausbildet, von der Emissionsoberfläche austritt. Jeder Ablenker der mehreren Ablenker kann dazu eingerichtet sein, das darauf einfallende Licht in Licht mit einer dem Bild entsprechenden Intensitätsverteilung in einer Richtung, die orthogonal zu der Lichtleitungsrichtung der Lichtleiterplatte ist, in einer Ebene, die parallel zu der Emissionsoberfläche ist, auszubreiten und zu bewirken, dass die Emissionsoberfläche das Licht derart ausgibt, dass eine Gruppierung des Lichts von mehreren Ablenkern, die entlang einer Richtung, die orthogonal zu der Lichtleitungsrichtung angeordnet ist, dadurch das Licht ausbildet, das von dem Bild abstrahlt. Jeder Ablenker der mehreren Ablenker kann derart eingerichtet sein, dass einer der Lichtstrahlen in dem von der Emissionsoberfläche emittierten Licht über den Ablenker eine bestimmte Beobachtungsposition in dem Raum durchläuft.
Eine dritte Ausführungsform stellt eine optische Vorrichtung bereit. Die optische Vorrichtung kann eine Lichtleiterplatte beinhalten, die dazu eingerichtet ist, Licht in einer Ebene parallel zu einer Emissionsoberfläche zu leiten. Die optische Vorrichtung kann mehrere Ablenker beinhalten, die zweidimensional in einer Ebene parallel zu der Emissionsoberfläche angeordnet sind, und jeder Ablenker ist dazu eingerichtet, Licht, das durch die Lichtleiterplatte dorthin geleitet wird, abzulenken, wodurch bewirkt wird, dass das Licht, das ein Bild in einem Raum ausbildet, von der Emissionsoberfläche austritt. Jeder Ablenker der mehreren Ablenker kann dazu eingerichtet sein, das darauf einfallende Licht zweidimensional in Licht mit einer dem Bild entsprechenden Intensitätsverteilung auszubreiten und zu bewirken, dass die Emissionsoberfläche das Licht derart ausgibt, dass eine Gruppierung des Lichts von drei oder mehr Ablenkern, die auf verschiedenen geraden Linien angeordnet sind, dadurch das Licht ausbildet, das von dem Bild abstrahlt und jeder Ablenker der mehreren Ablenker kann derart eingerichtet sein, dass einer der Lichtstrahlen in dem von der Emissionsoberfläche über den Ablenker emittierten Licht eine bestimmte Beobachtungsposition in dem Raum durchläuft.
Ein Ablenker unter den mehreren Ablenkern kann auf einer Linie oder einer Verlängerung davon vorgesehen sein, die einen beliebigen Punkt in dem Bild mit der Beobachtungsposition verbindet.
Jeder Ablenker der mehreren Ablenker kann eine oder mehrere Gruppen von Ablenkungsoberflächen beinhalten, die relativ zu der Emissionsoberfläche an der äußeren Oberfläche oder an der Innenseite der Lichtleiterplatte geneigt sind und zum Reflektieren, Brechen oder Beugen von Licht, das von der Lichtleiterplatte dorthin geleitet wird, eingerichtet sind.
Mindestens eine der Ablenkungsoberflächen kann dazu eingerichtet sein, mehrere flache oder gekrümmte Oberflächen zu beinhalten, die in verschiedenen Richtungen ausgerichtet sind.
Mindestens eine der Ablenkungsoberflächen kann in einer zu der Lichtleitungsrichtung der Lichtleiterplatte orthogonalen Richtung verlängert, gebogen oder gekrümmt sein, wenn die Ablenkungsoberfläche auf eine Oberfläche parallel zu der Emissionsoberfläche projiziert wird.
Die optische Vorrichtung kann ferner eine Lichtquelle beinhalten, die eingerichtet ist, Licht, das durch die Lichtleiterplatte geleitet wird, zu emittieren.
Es wird darauf hingewiesen, dass die obige Kurzdarstellung nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung auflistet; und Unterkombinationen dieser Sätze von Merkmalen ebenso in den Schutzumfang der Erfindung fallen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht einer Anzeigevorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform zusammen mit einem in einen Raum projizierten dreidimensionalen Bild;
2 veranschaulicht eine Reflexionsoberfläche 31a, die in einem Ablenker 30a enthalten ist; eine Reflexionsoberfläche 31b, die in einem Ablenker 30b enthalten ist; und eine Reflexionsoberfläche 31c, die in einem Ablenker 30c enthalten ist;
3 veranschaulicht schematisch einen Querschnitt der Anzeigevorrichtung 10 in der xz-Ebene;
4 veranschaulicht einen Querschnitt der Anzeigevorrichtung 10 in der xz-Ebene, wenn eine zusätzliche Beobachtungsposition 382 definiert ist;
5 veranschaulicht einen Querschnitt der Anzeigevorrichtung 10 in der xz-Ebene, wenn die Beobachtungsposition auf einen bestimmten Bereich beschränkt ist, in dem ein Bild wahrgenommen werden kann;
6 ist eine Explosionsansicht eines Abschnitts von 3;
7 zeigt eine Anzeigevorrichtung 700 als ein Vergleichsbeispiel der Anzeigevorrichtung 10;
8 veranschaulicht einen Querschnitt einer Anzeigevorrichtung 10A als ein Vergleichsbeispiel der Anzeigevorrichtung 10;
9 zeigt eine Anzeigevorrichtung 900 als ein Vergleichsbeispiel der Anzeigevorrichtung 10A;
10 veranschaulicht einen Querschnitt einer Anzeigevorrichtung 10B als ein Vergleichsbeispiel der Anzeigevorrichtung 10;
11A und 11B sind schematische Ansichten eines Ablenkers 130 und eines Ablenkers 132 als Vergleichsbeispiele des Ablenkers 30;
12 ist eine schematische Ansicht einer Anzeigevorrichtung 210 gemäß einer zweiten Ausführungsform zusammen mit einem in einen Raum projizierten Bild;
13 veranschaulicht schematisch einen Querschnitt der Anzeigevorrichtung 210 in der yz-Ebene;
14 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines optischen Elements 231 veranschaulicht, das einen Ablenker 230 beinhaltet;
15 veranschaulicht schematisch einen Ablenker 230, der Licht bereitstellt, das in Richtung einer bestimmten Beobachtungsposition läuft;
16 veranschaulicht die Beziehung zwischen einer Reflexionsoberfläche 40a, einer Reflexionsoberfläche 41b und einer Beobachtungsposition 380.
17 ist eine schematische Ansicht eines Ablenkers 330 als ein Vergleichsbeispiel des Ablenkers 230;
18 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Ablenkers 230A als ein Vergleichsbeispiel des Ablenkers 230;
19 dient zur Beschreibung, wie ein Ablenker 230G als ein Vergleich mit dem Ablenker 230A ausgebildet wird;
20 A und 20B dienen zur Beschreibung, wie ein Ablenker 230G als ein Vergleich mit dem Ablenker 230A ausgebildet wird;
21A, 21B und 21C veranschaulichen schematisch zusätzliche Beispiele für die Form eines optischen Elements 231;
22A, 22B und 22C veranschaulichen schematisch Beispiele zum Verteilen der optischen Elemente 231 in der xy-Ebene;
23A und 23B veranschaulichen schematisch zusätzliche Beispiele für die Form der Reflexionsoberfläche eines optischen Elements 231;
24 A und 24B veranschaulichen schematisch verschiedene Beispiele für die Form der Reflexionsoberfläche eines optischen Elements 231; und
25 ist eine schematische Ansicht eines Bildes 16, das durch eine Anzeigevorrichtung 2010 als ein Vergleichsbeispiel der Anzeigevorrichtung 10 ausgebildet wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend durch eine Beschreibung einer Ausführungsform beschrieben; allerdings ist die nachstehend beschriebene Ausführungsform unter keinen Umständen eine Einschränkung der vorliegenden Erfindung. Alle Kombinationen der in der Ausführungsform beschriebenen Merkmale sind nicht unbedingt erforderlich, um das technische Problem, das durch die Erfindung angesprochen wird, zu lösen.
1 ist eine schematische Ansicht einer Anzeigevorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform zusammen mit einem in einen Raum projizierten dreidimensionalen Bild. Die zur Beschreibung der Ausführungsform verwendeten Zeichnungen sind allgemein und schematisch, um eine klare Erklärung bereitzustellen. In einigen Fällen sind die Zeichnungen nicht maßstabgetreu. Die Zeichnungen, die ein dreidimensionales Bild beinhalten, sind nicht notwendigerweise aus der Sicht eines Betrachters gezeichnet und können aus einer anderen Perspektive gezeichnet sein, um sicherzustellen, dass die Stelle des Bildes in einem Raum leicht zu verstehen ist.
Die Anzeigevorrichtung 10 ist mit einer Lichtleiterplatte 70 und einer Lichtquelle 20 versehen. Die Lichtleiterplatte 70 ist ein transparentes Harzmaterial mit einem relativ hohen Brechungsindex. Die Lichtleiterplatte 70 kann beispielsweise aus einem Polycarbonatharz (PC), einem Polymethylmethacrylatharz (PMMA), Glas oder dergleichen hergestellt sein. Die Lichtleiterplatte 70 ist ein Beispiel der optischen Vorrichtung. Die Anzeigevorrichtung 10 ist ein Beispiel eines optischen Systems.
Die Lichtleiterplatte 70 beinhaltet eine Emissionsoberfläche 71, die Licht ausgibt. Die Emissionsoberfläche 71 fungiert als die Anzeigeoberfläche der Anzeigevorrichtung 10. Die Anzeigevorrichtung 10 verwendet von der Emissionsoberfläche 71 emittiertes Licht, um ein dreidimensionales Bild 6 herzustellen. Das Bild 6 ist ein dreidimensionales Bild, das von dem Benutzer in einem Raum wahrgenommen wird. Es wird darauf hingewiesen, dass sich der Begriff „dreidimensionales Bild“ auf ein Bild bezieht, das an einer Stelle zu sein scheint, die sich von der Emissionsoberfläche 71 der Lichtleiterplatte 70 unterscheidet. Der Begriff „dreidimensionales Bild“ beinhaltet ebenso ein zweidimensionales Bild, das beispielsweise an einer von der Emissionsoberfläche 71 entfernten Stelle wahrgenommen wird. Mit anderen Worten bezieht sich der Begriff „dreidimensionales Bild“ nicht nur auf ein Bild, das als eine feste Form aufweisend wahrgenommen wird, sondern beinhaltet ebenso ein Bild in zweidimensionaler Form, das an einer anderen Stelle als auf der Anzeigeoberfläche der Anzeigevorrichtung 10 wahrgenommen wird.
Die Lichtleiterplatte 70 beinhaltet eine hintere Oberfläche 72 auf der gegenüberliegenden Seite der Emissionsoberfläche 71. Die Emissionsoberfläche 71 ist eine Hauptoberfläche der Lichtleiterplatte 70 und die hintere Oberfläche 72 ist die andere Hauptoberfläche. Die Lichtleiterplatte 70 beinhaltet ebenso Kanten an den vier Seiten davon, d. h. eine erste Kante 73, eine zweite Kante 74, eine dritte Kante 75 und eine vierte Kante 76. Die erste Kante 73 ist die Einfallsendoberfläche der Lichtleiterplatte 70. Eine Lichtquelle 20 ist an der ersten Kante 73 vorgesehen, wo Licht von der Lichtquelle 20 von der ersten Kante 73 in die Lichtleiterplatte 70 eintritt. Die zweite Kante 74 liegt der ersten Kante 73 gegenüber. Die vierte Kante 76 liegt der dritten Kante 75 gegenüber.
Ein rechtwinkliges Koordinatensystem, und insbesondere das rechtshändige System der x-Achse, y-Achse und z-Achse wird an einigen Punkten verwendet, um die Ausführungsformen zu beschreiben. Hier ist die Richtung der z-Achse eine Richtung senkrecht zu der Emissionsoberfläche 71. Die positive Richtung der z-Achse ist als die Richtung von der hinteren Oberfläche 72 zu der Emissionsoberfläche 71 definiert. Die Richtung der y-Achse ist eine Richtung senkrecht zu der ersten Kante 73. Die Richtung der positiven y-Achse ist als die Richtung von der ersten Kante 73 zu der zweiten Kante 74 definiert. Die Richtung der x-Achse ist die Richtung senkrecht zu der dritten Kante 75 und der vierten Kante 76; und die Richtung der positiven x-Achse ist als die Richtung von der dritten Kante 75 zu der vierten Kante 76 definiert. Um Redundanz in der Beschreibung zu vermeiden, werden Ebenen, die parallel zu den Ebenen xy, yz und xz liegen, manchmal als die xy-Ebene, yz-Ebene beziehungsweise die xz-Ebene bezeichnet.
Die Lichtquelle 20 kann eine LED-Lichtquelle sein. Die optische Achse der Lichtquelle 20 ist im Wesentlichen parallel zu der y-Achse. Licht von der Lichtquelle 20 tritt über die erste Kante 73 ein. Licht von der Lichtquelle 20, das über die erste Kante 73 eintritt, wird zwischen der Emissionsoberfläche 71 und der hinteren Oberfläche 72 totalreflektiert und durchläuft die Lichtleiterplatte, während es sich in einer Ebene in der Lichtleiterplatte 70 ausbreitet. Die Mitte des von der Lichtleiterplatte 70 geleiteten Lichts ist im Wesentlichen parallel zu der y-Achse. Somit leitet die Lichtleiterplatte 70 Licht von der Lichtquelle 20 derart, dass sich das Licht in einer Ebene parallel zu der Emissionsoberfläche 71 planar ausbreitet. Ein durch die Lichtleiterplatte 70 geleiteter Lichtstrahl durchläuft Positionen in der Lichtleiterplatte 70 mit einem Ausbreitungswinkel, der an jeder der Positionen kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Genauer gesagt, bildet das durch die Lichtleiterplatte 70 geleitete Licht einen Ausbreitungswinkel aus, der um eine Richtung, die eine Position in der Lichtleiterplatte 70 und die Lichtquelle 20 verbindet, kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Das heißt, ein Lichtstrahl, der durch eine Position in der Lichtleiterplatte 70 läuft, bildet einen Ausbreitungswinkel in der xy-Ebene mit einem Ausbreitungswinkel aus, der um eine Richtung, die die Position in der Lichtleiterplatte 70 und die Lichtquelle 20 verbindet, die kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. In dieser Beschreibung wird die Ausbreitung eines Lichtstrahls, der durch einen Punkt in oder außerhalb der Lichtleiterplatte läuft, als die Ausbreitung von Licht betrachtet, wenn der Lichtstrahl von diesem Punkt aus abstrahlt.
Mehrere Ablenker 30 sind an der hinteren Oberfläche 72 der Lichtleiterplatte 70 vorgesehen; die mehreren Ablenker 30 beinhalten einen Ablenker 30a, einen Ablenker 30b, einen Ablenker 30c und einen Ablenker 30d. Die Ablenker 30 sind größtenteils sequentiell entlang der Richtung der x-Achse ausgebildet. In die erste Kante 73 von der Lichtquelle 20 eintretendes Licht wird zwischen der Emissionsoberfläche 71 und der hinteren Oberfläche 72 totalreflektiert, während es von der Lichtleiterplatte 70 geleitet wird, und tritt an jeder Position eines Ablenkers 30 entlang der Richtung der x-Achse in die Ablenker 30 ein.
Hier wird das von der Lichtleiterplatte 70 geleitete Licht beschrieben, als ob sich keine Komponente entlang der yz-Ebene ausbreitet. Die Ablenker 30 bewirken, dass das an jeder Position eines Ablenkers 30 eintretende Licht an einem festgelegten Punkt, der dem Ablenker 30 entspricht, im Wesentlichen konvergiert. 1 veranschaulicht insbesondere einen Teil der Ablenker 30: Ablenker 30a, Ablenker 30b, Ablenker 30c und Ablenker 30d. 1 zeigt die Lichtstrahlen, die von dem Ablenker 30a, dem Ablenker 30b, dem Ablenker 30c und dem Ablenker 30d, konvergierend, ausgestrahlt werden.
Genauer gesagt, entspricht der Ablenker 30a einem festgelegten Punkt PA in dem Bild 6. Die Lichtstrahlen von Positionen des Ablenkers 30a konvergieren an dem festgelegten Punkt PA. Daher erscheint die optische Wellenfront von dem Ablenker 30a als eine optische Wellenfront, die von dem festgelegten Punkt PA abstrahlt. Auf ähnliche Weise entspricht der Ablenker 30b dem festgelegten Punkt PB in dem Bild 6, und Lichtstrahlen von Positionen des Ablenkers 30b konvergieren an dem festgelegten Punkt PB. Der Ablenker 30c entspricht ferner dem festgelegten Punkt PC in dem Bild 6 und Lichtstrahlen von Positionen des Ablenkers 30c konvergieren an dem festgelegten Punkt PC. Der Ablenker 30d entspricht ferner dem festgelegten Punkt PD in dem Bild 6 und Lichtstrahlen von Positionen des Ablenkers 30d konvergieren an dem festgelegten Punkt PD. Somit bewirken die Ablenker 30, dass das an jeder Position eines Ablenkers 30 eintretende Licht an einem festgelegten Punkt, der dem Ablenker 30 entspricht, im Wesentlichen konvergiert. Somit kann einer der Ablenker 30 eine optische Wellenfront darstellen, die als Licht erscheint, das von einem entsprechenden festgelegten Punkt abgestrahlt wird. Die festgelegten Punkte entsprechen einander unterschiedlichen Ablenkern 30; und eine Gruppierung mehrerer festgelegter Punkte, die Ablenkern 30 entsprechen, stellt ein Bild 6 her, das in einem Raum wahrgenommen werden kann.
In dieser Ausführungsform beinhalten die Ablenker 30 mehrere Reflexionsoberflächen, die zum größten Teil sequentiell entlang der Richtung der x-Achse ausgebildet sind. Eine Reflexionsoberfläche ist ein Beispiel für eine Ablenkungsoberfläche. 2 veranschaulicht eine der mehreren Reflexionsoberflächen, die in dem Ablenker 30a enthalten sind, d. h. eine Reflexionsoberfläche 31a; eine der mehreren Reflexionsoberflächen, die in dem Ablenker 30b enthalten sind, d. h. eine Reflexionsoberfläche 31b; und eine der mehreren Reflexionsoberflächen, die in dem Ablenker 30c enthalten sind, d.h. eine Reflexionsoberfläche 31c. Das durch die Lichtleiterplatte 70 geleitete und auf die Reflexionsoberfläche 31a einfallende Licht wird von der Reflexionsoberfläche 31a reflektiert, läuft durch die Emissionsoberfläche 71 und läuft zu PA hin. Das durch die Lichtleiterplatte 70 geleitete und auf die Reflexionsoberfläche 31b einfallende Licht wird von der Reflexionsoberfläche 31b reflektiert, läuft durch die Emissionsoberfläche 71 und läuft zu PB hin. Das durch die Lichtleiterplatte 70 geleitete und auf die Reflexionsoberfläche 31c einfallende Licht wird von der Reflexionsoberfläche 31c reflektiert, läuft durch die Emissionsoberfläche 71 und läuft zu PC hin.
Die Reflexionsoberflächen eines einzelnen Ablenkers 30 sind in voneinander verschiedenen Richtungen ausgerichtet und reflektieren auf den Ablenker 30 einfallendes Licht zu einem diesem entsprechenden einzelnen festgelegten Punkt hin. Somit konvergiert das von den Reflexionsoberflächen des Ablenkers 30 reflektierte Licht an einem einzelnen festgelegten Punkt, der dem Ablenker 30 entspricht. Zum Beispiel konvergieren die jeweiligen, von den mehreren Reflexionsoberflächen in dem Ablenker 30a reflektierten mehreren Lichtstrahlen an dem festgelegten Punkt PA. Die jeweiligen, von den mehreren Reflexionsoberflächen in dem Ablenker 30b reflektierten mehreren Lichtstrahlen konvergieren ebenso an dem festgelegten Punkt PB. Die jeweiligen, von den mehreren Reflexionsoberflächen in dem Ablenker 30c reflektierten mehreren Lichtstrahlen konvergieren ferner an dem festgelegten Punkt PC. Die jeweiligen, von den mehreren Reflexionsoberflächen in dem Ablenker 30d reflektierten mehreren Lichtstrahlen konvergieren ferner an dem festgelegten Punkt PD.
Demnach bildet, wie oben beschrieben, das durch die Lichtleiterplatte 70 geleitete Licht einen Ausbreitungswinkel in der xy-Ebene aus, der kleiner als ein vorgegebener Wert um eine Richtung ist, die die Position in der Lichtleiterplatte 70 und die Lichtquelle 20 verbindet. Mit anderen Worten breitet sich das durch die Lichtleiterplatte 70 geleitete Licht in der xy-Ebene um eine Richtung aus, die die Position in der Lichtleiterplatte 70 und die Lichtquelle 20 verbindet. Ein Ablenker 30 kann an einer von der Lichtquelle 20 entfernten Position vorgesehen sein; in diesem Fall läuft das durch die Lichtleiterplatte 70 geleitete Licht mit ungefähr der Richtung der y-Achse als das Zentrum von der Position des Ablenkers 30 und breitet sich im Wesentlichen in der xy-Ebene aus. Dementsprechend konvergiert Licht von dem Ablenker 30a im Wesentlichen an einem einzigen festgelegten Punkt in beispielsweise einer Ebene parallel zu der xz-Ebene, die den festgelegten Punkt PA beinhaltet.
Wie in 1 veranschaulicht, ist der Ablenker 30a entlang einer Linie 190a ausgebildet; der Ablenker 30b ist entlang einer Linie 190b ausgebildet; und der Ablenker 30c ist entlang einer Linie 190c ausgebildet. Hier sind die Linie 190a, die Linie 190b und die Linie 190c gerade Linien, die im Wesentlichen parallel zu der x-Achse sind. Jeder andere Ablenker 30 ist auf ähnliche Weise zum größten Teil entlang gerader Linien im Wesentlichen parallel zu der x-Achse sequenziell ausgebildet.
Auf diese Weise sind die Ablenker 30 jeweils entlang einer vorbestimmten Linie in einer Ebene parallel zu der Emissionsoberfläche 71 ausgebildet. Von der Lichtleiterplatte 70 geleitetes Licht fällt auf die Ablenker 30 ein, und die Ablenker 30 können bewirken, dass Emissionslicht von der Emissionsoberfläche 71 in einer Richtung austritt, die im Wesentlichen auf einen einzelnen Konvergenzpunkt in einem Raum konvergiert. Es wird daraufhingewiesen, dass der festgelegte Punkt zum Erzeugen eines Bildes nahe der hinteren Oberfläche 72 der Lichtleiterplatte 70 vorgesehen sein kann. In diesem Fall kann ein Ablenker 30, der dem festgelegten Punkt in der Nähe der hinteren Oberfläche 72 entspricht, bewirken, dass Licht von der Emissionsoberfläche 71 in einer Richtung austritt, in der das Licht von dem festgelegten Punkt abstrahlt. Beispielsweise kann ein Ablenker 30, der einem festgelegten Punkt in der Nähe der hinteren Oberfläche 72 entspricht, eine Reflexionsoberfläche beinhalten, die bewirkt, dass Emissionslicht von der Emissionsoberfläche 71 in eine Richtung austritt, die bewirkt, dass das Licht im Wesentlichen von einem einzelnen Konvergenzpunkt in einem Raum abgestrahlt wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass das von der Lichtleiterplatte 70 geleitete Licht möglicherweise keine Komponente beinhaltet, die sich in einer Richtung ausbreitet, welche mit der yz-Ebene zusammenfällt; in diesem Fall konvergiert Licht von dem Ablenker 30 im Wesentlichen an einem festgelegten Punkt, wie oben beschrieben. Wenn dagegen das von der Lichtleiterplatte 70 geleitete Licht eine Komponente beinhaltet, die sich in einer mit der yz-Ebene zusammenfallenden Richtung ausbreitet, konvergiert das von der Reflexionsoberfläche des Ablenkers 30 reflektierte Licht im Wesentlichen auf einer Konvergenzlinie parallel zu der yz-Ebene und parallel zu der Emissionsoberfläche. Beispielsweise konvergiert das Licht von einem Ablenker 30a im Wesentlichen auf einer Linie, die [den festgelegten Punkt] PA beinhaltet und parallel zu der yz-Ebene und parallel zu der Emissionsoberfläche 71 verläuft. Die Reflexionsoberfläche an dem Ablenker 30 erzeugt Emissionslicht, das aus der Emissionsoberfläche 71 in einer Richtung derart austritt, dass das Licht zum größten Teil von einer einzigen Konvergenzlinie in einen Raum abgestrahlt wird, ähnlich wie wenn der festgelegte Punkt nahe an der hinteren Oberfläche 72 der Lichtleiterplatte 70 liegt. Der Betrachter kann jedoch nur den Teil des Lichts sehen, der auf der Konvergenzlinie konvergiert oder von der Konvergenzlinie abstrahlt, und der zu einem Auge des Betrachters hin läuft; dies ermöglicht es demnach dem Betrachter, das Bild 6 wahrzunehmen.
3 veranschaulicht schematisch einen Querschnitt der Anzeigevorrichtung 10 in der xz-Ebene; der Bereich, durch den der Ablenker 30a und der Ablenker 30d jeweils ausgebildet werden, wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Hier bezieht sich der Bereich, durch den der Ablenker 30 ausgebildet wird, auf den maximalen Bereich, in dem die Reflexionsoberfläche 31 in der Richtung der x-Achse ausgebildet ist. Beispielsweise sind in 3 die mehreren Reflexionsoberflächen auf dem Ablenker 30a zwischen einer ersten Kante 201 und einer zweiten Kante 203 des Ablenkers 30a vorgesehen. Es wird darauf hingewiesen, dass 3 die von dem Ablenker 30 emittierten Lichtstrahlen und eine Beobachtungsposition 380 zeigt. 3 zeigt eine Projektion der Lichtstrahlen und der Beobachtungsposition 380 auf die xy-Ebene.
3 zeigt eine gerade Linie 212, die durch den festgelegten Punkt PA und die Beobachtungsposition 380 läuft; 3 zeigt ebenso eine gerade Linie 211, die durch den festgelegten Punkt PA und die erste Kante 201 des Ablenkers 30a läuft; die Linie 211 und die Linie 212 bilden einen Winkel θ2. 3 zeigt ebenso eine gerade Linie 213, die durch den festgelegten Punkt PA und eine zweite Kante 203 des Ablenkers 30a läuft; die Linie 213 und die Linie 212 bilden einen Winkel θ2.
Dementsprechend sind die Reflexionsoberflächen 31 auf dem Ablenker 30a derart hergestellt, dass eine Linie, die eine Reflexionsoberfläche 31 und den festgelegten Punkt PA verbindet, einen Winkel mit der Linie 212 ausbildet, der nicht größer ist als der Winkel θ2 ist. Daher läuft Licht von dem festgelegten Punkt PA durch einen bestimmten Bereich mit der Beobachtungsposition 380 als dem Zentrum. Es wird daraufhingewiesen, dass der Winkel θ2 ein vorbestimmter Winkel ist. Der Winkel θ2 ist durch die Konstruktion definiert; der Winkel θ2 kann ebenso eine obere Grenze sein, die durch die Konstruktion definiert wird.
Somit ist der Ablenker 30a derart eingerichtet, dass er bewirkt, dass Licht aus der Emissionsoberfläche 71 derart austritt, dass einer der Lichtstrahlen in dem Licht, das von der Emissionsoberfläche 71 über den Ablenker 30a austritt, durch eine bestimmte Beobachtungsposition 380 in einem Raum außerhalb der Lichtleiterplatte 70 läuft. Der Ablenker 30a ist derart eingerichtet, dass die Lichtstrahlen in dem dadurch emittierten Licht durch einen bestimmten Bereich laufen, der die Beobachtungsposition 380 enthält.
3 zeigt L312, die eine gerade Linie ist, welche durch den festgelegten Punkt PD und die Beobachtungsposition 380 läuft; L311 ist eine gerade Linie, die durch den festgelegten Punkt PD und eine erste Kante 301 des Ablenkers 30d läuft; L311 und L312 bilden einen Winkel θ3 aus. L313 ist eine gerade Linie, die durch den festgelegten Punkt PD und eine zweite Kante 301 des Ablenkers 30d läuft; L313 und L312 bilden einen Winkel θ3 aus.
Dementsprechend sind die Reflexionsoberflächen 31 auf dem Ablenker 30d derart hergestellt, dass eine Linie, die eine Reflexionsoberfläche 31 und den festgelegten Punkt PD verbindet, einen Winkel mit der L312 ausbildet, der nicht größer ist als der Winkel θ3 ist. Daher läuft Licht von dem Punkt PD durch einen bestimmten Bereich mit der Beobachtungsposition 380 als dem Zentrum. Es wird darauf hingewiesen, dass der Winkel θ3 ein vorbestimmter Winkel ist. Der Winkel θ3 ist durch die Konstruktion definiert; der Winkel θ3 kann ebenso eine obere Grenze sein, die durch die Konstruktion definiert wird.
Somit ist der Ablenker 30d derart eingerichtet, dass er bewirkt, dass Licht aus der Emissionsoberfläche 71 derart austritt, dass einer der Lichtstrahlen in dem Licht, das von der Emissionsoberfläche 71 über den Ablenker 30d austritt, durch eine bestimmte Beobachtungsposition 380 in einem Raum außerhalb der Lichtleiterplatte 70 läuft. Der Ablenker 30d ist derart eingerichtet, dass die Lichtstrahlen in dem dadurch emittierten Licht durch einen vorbestimmten Bereich laufen, der die Beobachtungsposition 380 enthält.
Die anderen Ablenker 30 in der Lichtleiterplatte 70 sind identisch zu dem Ablenker 30a und dem Ablenker 30d eingerichtet. Das heißt, dass jeder Ablenker 30 derart eingerichtet ist, dass er bewirkt, dass Licht aus der Emissionsoberfläche 71 derart austritt, dass einer der Lichtstrahlen in dem Licht, das von der Emissionsoberfläche 71 über den Ablenker austritt, durch eine bestimmte Beobachtungsposition 380 in einem Raum außerhalb der Lichtleiterplatte 70 läuft. Jeder der Ablenker 30 ist derart eingerichtet, dass die Lichtstrahlen in dadurch emittiertem Licht durch einen vorbestimmten Bereich laufen, der die Beobachtungsposition 380 enthält. Somit kann ein Betrachter das gesamte Bild 6 sehen, ohne dass ein beliebiger Abschnitt des Bildes 6 zu fehlen scheint, wenn sich das Auge des Betrachters in einem bestimmten Bereich befindet, der die Beobachtungsposition 380 enthält.
Es wird daraufhingewiesen, dass die Beobachtungsposition 380 an einer Stelle eingerichtet werden kann, von der vorhergesagt wird, dass sie das Zentrum zwischen beiden Augen des Betrachters ist, wenn der Betrachter die Anzeigevorrichtung 10 verwendet. Die Beobachtungsposition 380 kann ebenso auf einer Linie parallel zu der xy-Ebene an einer Stelle festgelegt werden, von der vorhergesagt wird, dass sie die Mitte zwischen beiden Augen des Betrachters ist, wenn der Betrachter die Anzeigevorrichtung 10 verwendet. Beispielsweise wird die Position beider Augen des Spielers einer Spielmaschine im Allgemeinen definiert, wenn die Anzeigevorrichtung 10 in einer Spielmaschine verwendet wird. Das Einrichten der Ablenker 30 gemäß der Position eines Auges des Betrachters wie oben beschrieben ist besonders vorteilhaft, wenn die Beobachtungsposition des Betrachters vorhergesagt werden kann.
Der Abstand von der Emissionsoberfläche 71 zu der Beobachtungsposition 380 kann ungefähr 50 cm betragen. Der Abstand von der Emissionsoberfläche 71 zu der Beobachtungsposition 380 kann ungefähr 30 cm bis 1 m betragen. Somit sind die Ablenker 30 vorzugsweise gemäß der Position der Augen des Betrachters eingerichtet, wie oben beschrieben, wenn vorhergesagt wird, dass die Augen des Betrachters relativ nahe an der Emissionsoberfläche 71 sein werden. Eine konstante Emissionsrichtung fiir alle Ablenker 30 erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass etwas Licht die Augen des Betrachters nicht erreicht, wenn sich die Augen des Betrachters relativ nahe an der Emissionsoberfläche 71 befinden.
4 veranschaulicht einen Querschnitt der Anzeigevorrichtung 10 in der xz-Ebene, wenn eine zusätzliche Beobachtungsposition 382 definiert ist. Wie in 4 veranschaulicht, ist die Kante 203 des Ablenkers 30a derart positioniert, dass eine gerade Linie, die durch den festgelegten Punkt PA und die Kante 203 verläuft, einen Winkel θ2 mit einer geraden Linie ausbildet, die durch den festgelegten Punkt PA und die Beobachtungsposition 382 verläuft. Die Kante 303 des Ablenkers 30d ist derart positioniert, dass eine gerade Linie, die durch den festgelegten Punkt PD und die Kante 303 verläuft, einen Winkel θ3 mit einer geraden Linie ausbildet, die durch den festgelegten Punkt PD und die Beobachtungsposition 382 verläuft.
Somit sind die Ablenker 30 in der Lichtleiterplatte 70 derart eingerichtet, dass sie bewirken, dass Licht aus der Emissionsoberfläche 71 derart austritt, dass einer der Lichtstrahlen in dem Licht, das von der Emissionsoberfläche 71 über die Ablenker 30 austritt, durch eine bestimmte Beobachtungsposition 380 und Beobachtungsposition 382 in einem Raum außerhalb der Lichtleiterplatte 70 läuft. Jeder der Ablenker 30 ist derart eingerichtet, dass die Lichtstrahlen in dadurch emittiertem Licht durch einen bestimmten Bereich laufen, der die Beobachtungsposition 380 und die Beobachtungsposition 382 enthält. Somit kann ein Betrachter das gesamte Bild 6 sehen, ohne dass ein beliebiger Abschnitt des Bildes 6 zu fehlen scheint, wenn sich das Auge des Betrachters in dem zuvor genannten bestimmten Bereich befindet.
Wie mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben, sind die Ablenker 30 derart eingerichtet, dass Licht von den Ablenkern 30 durch einen bestimmten Bereich läuft, der eine bestimmte Beobachtungsposition enthält. Es ist demnach möglich, den durch die Ablenker 30 erzeugten Bereich zu begrenzen. Daher ist es möglich, den Oberflächenbereich auf der mit den Ablenkern 30 gefüllten Lichtleiterplatte 70 zu reduzieren. Folglich ist es möglich, die Herstellungskosten der Anzeigevorrichtung 10 zu reduzieren. Beispielsweise können die Bearbeitungskosten, die entstehen, wenn die hintere Oberfläche 72 bearbeitet wird, um die Ablenker 30 auszubilden, reduziert werden. Die Fähigkeit der Lichtleiterplatte, Licht zu übertragen, nimmt ebenso zu, da weniger des Oberflächenbereiches auf der Lichtleiterplatte mit den Ablenkern 30 gefüllt werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass eine einzelne Beobachtungsposition 380 mit Bezug auf 3 beschrieben wurde; ferner wurden zwei Beobachtungspositionen, die Beobachtungsposition 380 und die Beobachtungsposition 382, unter Bezugnahme auf 4 beschrieben; die Anzahl der Beobachtungspositionen ist jedoch nicht auf eine oder zwei beschränkt. Es können drei oder mehr Beobachtungspositionen vorhanden sein.
5 veranschaulicht einen Querschnitt der Anzeigevorrichtung 10 in der xz-Ebene, wenn die Beobachtungsposition auf einen bestimmten Bereich beschränkt ist, in dem ein Bild wahrgenommen werden kann. Die Linie 500 läuft durch die Beobachtungsposition 380 und ist parallel zu der xy-Ebene. Der Punkt 501 auf der Linie 500 befindet sich von der Beobachtungsposition 380 in Richtung der negativen x-Achse in einem genau vorbestimmten Abstand entfernt. Der Punkt 502 auf der Linie 500 befindet sich von der Beobachtungsposition 380 in Richtung der positiven x-Achse in einem genau vorbestimmten Abstand entfernt. Hier kann das Bild nur an einer Beobachtungsposition entlang der Linie 500 wahrgenommen werden. Das heißt, es wird angenommen, dass ein Auge eines Betrachters entlang der Linie 500 existiert.
Die Kante 201 des Ablenkers 30a befindet sich dort, wo die Verlängerung einer Linie, die den Punkt 502 und den festgelegten Punkt PA verbindet, die Lichtleiterplatte 70 kreuzt. Die Kante 203 des Ablenkers 30a befindet sich dort, wo die Verlängerung einer Linie, die den Punkt 501 und den festgelegten Punkt PA verbindet, die Lichtleiterplatte 70 kreuzt. Die Kante 303 des Ablenkers 30d befindet sich dort, wo die Verlängerung einer Linie, die den Punkt 501 und den festgelegten Punkt PD verbindet, die Lichtleiterplatte 70 kreuzt. Die Kante 301 des Ablenkers 30d befindet sich dort, wo die Verlängerung einer Linie, die den Punkt 502 und den festgelegten Punkt PD verbindet, die Lichtleiterplatte 70 kreuzt.
Daher kann ein Betrachter sowohl den festgelegten Punkt PA und den festgelegten Punkt PD sehen, wenn sich die Augen des Betrachters auf dem Liniensegment zwischen Punkt 501 und Punkt 502 befinden. Im Gegensatz dazu kann ein Betrachter weder den festgelegten Punkt PA noch den festgelegten Punkt PD sehen, wenn sich die Augen des Betrachters auf einer Verlängerung des Liniensegments zwischen Punkt 501 und Punkt 502 befinden.
Die anderen Ablenker 30 in der Lichtleiterplatte 70 sind dem Ablenker 30a und dem Ablenker 30d derart ähnlich, dass sich ein Ende eines Ablenkers 30 entlang einer Verlängerungslinie befindet, die durch den Punkt 501 läuft, und das andere Ende des Ablenkers 30 sich entlang einer Verlängerungslinie befindet, die durch den Punkt 502 verläuft. Somit kann ein Betrachter das gesamte Bild 6 sehen, ohne dass ein Abschnitt des Bildes 6 zu fehlen scheint, wenn das Auge des Betrachters sich auf einem Liniensegment zwischen Punkt 501 und Punkt 502 befindet. Im Gegensatz dazu kann ein Betrachter absolut nichts von dem Bild 6 sehen, wenn sich die Augen des Betrachters auf einer Verlängerung des Liniensegments zwischen Punkt 501 und Punkt 502 befinden. Das heißt, die Anzeigevorrichtung 10 in 5 ermöglicht es einem Betrachter, das Bild 6 nur zu sehen, wenn die Augen des Betrachters auf einem Liniensegment sind, das den Punkt 501 und den Punkt 502 verbindet. Der Betrachter kann keinen der Punkte in dem Bild 6 sehen, wenn sich die Augen des Betrachters außerhalb des Liniensegments befinden. Somit können die Position und der Bereich der Ablenker 30 definiert sein, um zu verhindern, dass ein Betrachter nur einen Teil des Bildes 6 sehen kann, wenn vorhergesagt werden kann, dass sich die Augen des Betrachters in einem bestimmten Abstand von der Emissionsoberfläche befinden 71.
6 ist eine Explosionsansicht eines Abschnitts von 3; hier beinhaltet der Ablenker 30d ein erstes Segment 610 und ein zweites Segment 620, die durch einen Kreuzungspunkt c zwischen der Linie 312 und der hinteren Oberfläche 72 abgegrenzt sind. Das erste Segment 610 ist von dem Kreuzungspunkt c aus näher an der Kante 301; das zweite Segment 620 ist von dem Kreuzungspunkt c aus näher an der Kante 303; und die Linie 312 stimmt mit der optischen Achse des auf dem Punkt PD konvergierenden Lichts überein.
Der Ablenker 30 enthält ein erstes Segment 610 nahe einer Kante und ein zweites Segment 620 nahe der anderen Kante in der xz-Ebene um eine Position, die der Linie 312 entspricht. Von dem ersten Segment 610 emittiertes Licht und von dem zweiten Segment 620 emittiertes Licht sind um die Linie 312 asymmetrisch. Außerdem unterscheiden sich die Länge w1 des ersten Segments 610 in der Richtung der x-Achse und die Länge w2 des zweiten Segments 620 in der Richtung der x-Achse in der xz-Ebene. Das erste Segment 610 und das zweite Segment 620 können als asymmetrische Längen aufweisend betrachtet werden.
Somit beinhaltet wenigstens einer der Ablenker 30 der mehreren Ablenker 30 ein erstes Segment nahe einer Kante und das zweite Segment nahe der anderen Kante davon. Das erste Segment und das zweite Segment sind um eine Position herum gelegen, die der optischen Achse des Lichts entspricht, das zu einem Konvergenzpunkt oder von einer Konvergenzlinie in einer Ebene orthogonal zu der Richtung, entlang derer Licht von der Lichtleiterplatte geleitet wird, konvergiert oder von diesem bzw. dieser abstrahlt. Von dem ersten Segment 610 emittiertes Licht und von dem zweiten Segment 620 emittiertes Licht sind um die optische Achse asymmetrisch. Beispielsweise unterscheiden sich die Längen des ersten Segments 610 und des zweiten Segments 620 in einer Richtung parallel zu der Emissionsoberfläche 71 in einer Ebene, die orthogonal zu der Richtung ist, entlang derer Licht von der Lichtleiterplatte geleitet wird.
Die Ablenker 30 können mit einer dafür definierten Beobachtungsposition konstruiert sein; es wird darauf hingewiesen, dass in diesem Fall typischerweise ein Ablenker 30 in der Nähe wenigstens einer Kante der Lichtleiterplatte 70 in der Richtung der x-Achse einen größeren Grad an Asymmetrie aufweist als ein Ablenker 30 in der Nähe des Zentrums der Lichtleiterplatte 70.
7 zeigt eine Anzeigevorrichtung 700 als ein Vergleichsbeispiel der Anzeigevorrichtung 10; 7 zeigt einen Schnitt entsprechend 6. Die Ablenker 730 in der Anzeigevorrichtung 700 entsprechen den Ablenkern 30d. Ein Ablenker 730 ist derart eingerichtet, dass der Divergenzwinkel von Licht, das von dem festgelegten Punkt PD abgestrahlt wird, ein Winkel θ um die optische Achse ist. Die optische Achse des von einem Ablenker 730 emittierten Lichts ist orthogonal zu der Emissionsoberfläche, wenn es auf diese xz-Ebene projiziert wird. In ähnlicher Weise ist die optische Achse des von jedem der anderen Ablenker emittierten Lichts orthogonal zu der Emissionsoberfläche, wenn es auf diese xz-Ebene projiziert wird. Das von den Ablenkern 730 emittierte Licht ist symmetrisch um die optische Achse. Hierdurch weisen das Licht, das von den in 6 veranschaulichten Ablenkern 30 emittiert wird, und das Licht, das von den Ablenkern 730 in 7, die ein Vergleichsbeispiel veranschaulicht, emittiert wird, eine unterschiedliche Symmetrie um die optische Achse auf.
Das Licht, das von einem Segment 710 des Ablenkers 730 in Richtung der negativen x-Richtung von dem Kreuzungspunkt c emittiert wird, ist zu dem Licht, das von einem Segment 720 des Ablenkers 730 in Richtung der positiven x-Richtung von dem Kreuzungspunkt c emittiert wird, symmetrisch. Die Längen w des Segments 710 und des Segments 720 sind ebenso gleich. Somit sind die Ablenker 30, die unter Bezugnahme auf 6 beschrieben wurden, und die Ablenker, die das Vergleichsbeispiel in 7 veranschaulichen, optisch unterschiedliche Strukturen.
Es wird darauf hingewiesen, dass Licht von den Ablenkern 730 nicht durch die Beobachtungsposition 380 verläuft. Daher nimmt ein Betrachter an der Beobachtungsposition 380 den festgelegten Punkt PD nicht wahr. Hierbei kann das Anordnen der Ablenker ohne Berücksichtigung der Beobachtungsposition zu einem Bild führen, in dem ein Abschnitt davon von der Beobachtungsposition aus nicht gesehen werden kann. Um sicherzustellen, dass ein Betrachter an der Beobachtungsposition 380 das gesamte Bild 6 sehen kann, muss der Divergenzwinkel von Licht, das von dem festgelegten Punkt PD um die optische Achse in der Anzeigevorrichtung 700 abgestrahlt wird, auf θ' ausgeweitet werden, wie durch die gestrichelten Linien in 7 veranschaulicht. Dies vergrößert den Oberflächenbereich, der den Ablenker ausbildet. Wenn der Oberflächenbereich des Ablenkers sich vergrößert, nehmen die Bearbeitungskosten zum Herstellen des Ablenkers ebenso zu. Zusätzlich ist die Lichtleiterplatte insgesamt weniger durchlässig.
Im Gegensatz dazu, ist die Anzeigevorrichtung 10, die unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben wird, in der Lage, die Bearbeitungskosten für die Herstellung der Ablenker 30 wie oben beschrieben zu reduzieren. Zusätzlich ist die Lichtleiterplatte 70 insgesamt durchlässiger.
8 veranschaulicht einen Querschnitt einer Anzeigevorrichtung 10A als Vergleichsbeispiel der Anzeigevorrichtung 10; 8 veranschaulicht den festgelegten Punkt PD und auf die xy-Ebene projizierte Lichtstrahlen. Die Ablenker 30A entsprechen den Ablenkern 30d in der Anzeigevorrichtung 10. Das erste Segment 610A entspricht dem ersten Segment 610 in der Anzeigevorrichtung 10. Das zweite Segment 620A entspricht dem zweiten Segment 620 in der Anzeigevorrichtung 10. Der Ablenker 13A enthält mehrere Reflexionsoberflächen 31A, die den Reflexionsoberflächen 31 in der Anzeigevorrichtung 10 entsprechen.
Die mehreren Reflexionsoberflächen 831 sind durch Linien in 8 gezeigt. Die Linie, die eine Reflexionsoberfläche 831 repräsentiert, kreuzt eine Ebene parallel zu der xy-Ebene. Es wird angenommen, dass das in die Lichtleiterplatte 70 in der Anzeigevorrichtung 10A eintretende Licht im Wesentlichen paralleles Licht in der xy-Ebene ist. Das heißt, die Lichtleiterplatte 70 leitet im Wesentlichen Licht parallel zu der Emissionsoberfläche 71 in der xy-Ebene.
Die mehreren Reflexionsoberflächen 31A sind asymmetrisch um das Zentrum der Ablenker 30 in der Anzeigevorrichtung 10A ausgerichtet. Die mehreren Reflexionsoberflächen 31A sind ebenso asymmetrisch relativ zu dem Kreuzungspunkt c zwischen der optischen Achse des von dem festgelegten Punkt PD abstrahlenden Lichts und der Lichtleiterplatte 70 ausgerichtet. Somit sind die mehreren Reflexionsoberflächen in dem ersten Segment 610A und die mehreren Reflexionsoberflächen in dem zweiten Segment 620A asymmetrisch um eine Position ausgerichtet, die einer Linie entspricht, welche einen Konvergenzpunkt oder eine Konvergenzlinie und eine Beobachtungsposition verbindet, selbst wenn das durch die Lichtleiterplatte 70 geleitete Licht im Wesentlichen paralleles Licht ist.
9 zeigt eine Anzeigevorrichtung 900 als ein Vergleichsbeispiel der Anzeigevorrichtung 10A; 9 zeigt einen Schnitt entsprechend 8. Die Ablenker 930 in der Anzeigevorrichtung 900 entsprechen den Ablenkern 30d. Die Ablenker 930 entsprechen den Ablenkern 730 in 7. Es wird angenommen, dass das von den Ablenkern 930 emittierte Licht optische Eigenschaften aufweist, die mit denen von den Ablenkern 730 in 7 emittierten Licht identisch sind.
Ein Ablenker 930 beinhaltet mehrere Reflexionsoberflächen 931. Die mehreren Reflexionsoberflächen 931 sind durch Linien in 9 dargestellt. Die Linie, die eine Reflexionsoberfläche 931 repräsentiert, kreuzt eine Ebene parallel zu der xy-Ebene. Die Reflexionsoberflächen 931 sind relativ zu dem Kreuzungspunkt c und der optischen Achse L des von dem festgelegten Punkt PD emittierten Lichts symmetrisch ausgerichtet.
Hierdurch können die Reflexionsoberflächen 931 relativ zu dem Kreuzungspunkt c symmetrisch ausgerichtet sein, wenn die Ablenker 930 ohne eine definierte Beobachtungsposition für im Wesentlichen paralleles Licht konstruiert sind, das von der Lichtleiterplatte 70 durch die xy-Ebene geleitet wird. Im Gegensatz dazu sind, wie unter Bezugnahme auf 8 beschrieben wird, die Reflexionsoberflächen relativ zu dem Kreuzungspunkt c asymmetrisch ausgerichtet, wenn die Ablenker 30 mit einer definierten Beobachtungsposition konstruiert sind.
Auf diese Weise weist die Struktur der Reflexionsoberflächen auf den Ablenkern 30A in 8 eine andere Symmetrie auf als die Struktur der Reflexionsoberflächen auf den Ablenkern 930 in 9.
10 veranschaulicht einen Querschnitt einer Anzeigevorrichtung 10B als ein Vergleichsbeispiel der Anzeigevorrichtung 10. 10 veranschaulicht Ablenker 1030a, die den Ablenkern 30a entsprechen, und die Ablenker 1030d, die den Ablenkern 30d entsprechen.
Ein Ablenker ist 1030A derart eingerichtet, dass das von dem festgelegten Punkt PA abstrahlende Licht einen Winkel θ um die optische Achse La erzeugt. Das von den Ablenkern 1030a emittierte Licht läuft durch einen vorbestimmten Bereich, der die Beobachtungsposition 380 enthält. Daher können die Ablenker 1030a in der Anzeigeeinheit 10B als Ablenker eingesetzt werden, die Licht vom festgelegten Punkt PA an die Beobachtungsposition 380 liefern.
Die Ablenker 1030d beinhalten ein Segment 1001, das derart eingerichtet ist, dass von dort emittiertes Licht an dem festgelegten Punkt PD konvergiert und einen Winkel um die optische Achse Ld erzeugt. Es wird darauf hingewiesen, dass Licht von dem Segment 1001 nicht durch die Beobachtungsposition 380 läuft.
Zusätzlich zu dem Segment 1001 beinhalten die Ablenker 1030D ebenso ein Segment 1002 zu der negativen x-Achse hin. Das Segment 1002 ist derart positioniert, dass Licht von dem Segment 1002 durch einen vorbestimmten Bereich läuft, der die Beobachtungsposition 380 enthält. Die Ablenker 1030d beinhalten keine zusätzlichen Segmente in der Richtung der positiven x-Achse relativ zu dem Segment 1001. Das Einrichten einer Beobachtungsposition ermöglicht es daher, Ablenker nur an den Segmenten bereitzustellen, die zum Emittieren von Licht erforderlich sind, das durch die Beobachtungsposition läuft; daher ist es möglich, bedeutende Vergrößerungen des Oberflächenbereichs auf der Lichtleiterplatte 70 zu steuern, auf der die Ablenker ausgebildet sind.
11A und 11B sind schematische Ansicht eines Ablenkers 130 und eines Ablenkers 132 als Vergleichsbeispiele des Ablenkers 30. 11A umreißt einen einzelnen Ablenker 130, der aus einem Teil einer Fresnel-Linse ausgebildet ist. Die mehreren Brechungsoberflächen (Prismenoberflächen) in dem Ablenker 130 können Lücken dazwischen aufweisen, wobei die mehreren Brechungsoberflächen und die Lücken als Fresnel-Linse wirken.
Die Ablenker 132, die in 11B veranschaulicht werden, entsprechen einem Ablenker 130, der entlang der Richtung der x-Achse in mehrere Segmente unterteilt ist, d. h. ein Segment 140a, ein Segment 140b, ein Segment 140c, ein Segment 140d, ein Segment 140e, ein Segment 140f, ein Segment 140g und ein Segment 140h. Licht von jedem der Segmente in dem Ablenker 132 konvergiert an demselben festgelegten Punkt oder strahlt von diesem ab. Somit kann das Unterteilen des Ablenkers in mehrere Segmente den Kontrast des Bildes erhöhen. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzlich zu einer Reflexionsoberfläche oder einer Fresnel-Linse ein Beugungsgitter ebenso als ein Ablenker 30 verwendet werden kann.
12 ist eine schematische Ansicht einer Anzeigevorrichtung 210 gemäß einer zweiten Ausführungsform zusammen mit einem in einen Raum projizierten Bild. Die Komponenten in der Anzeigevorrichtung 210 mit Bezugszeichen, die mit den Komponenten in der Anzeigevorrichtung 10 identisch sind, weisen eine identische Konfiguration auf. Bei der Beschreibung der zweiten Ausführungsform werden Beschreibungen der Konfigurationen, die mit denen in der Anzeigevorrichtung 10 identisch sind, ausgelassen, wobei hauptsächlich Unterschiede beschrieben werden.
In der Ausführungsform ist das Bild 6 ein Bild des Zeichens „A“ in einer Ebene 9, die auf der positiven Seite der z-Achse von der Emissionsoberfläche 71 angeordnet ist. Die Ebene 9 ist parallel zu der xy-Ebene. Die Anzeigevorrichtung 210 ist mit einer Lichtleiterplatte 70, einer Lichtquelle 220 und einem Lichteinfallsabstimmabschnitt 50 versehen.
Die Lichtquelle 220 kann eine Leuchtdiode (LED) beinhalten. Licht von der Lichtquelle 220 wird durch den Lichteinfallsabstimmabschnitt 50 angepasst und tritt als Einfallslicht über die erste Kante 73 in die Lichtleiterplatte 70 ein.
Mehrere Ablenker 230 sind an der hinteren Oberfläche 72 der Lichtleiterplatte 70 vorgesehen; die mehreren Ablenker 230 beinhalten einen Ablenker 230a, einen Ablenker 230b und einen Ablenker 230c. Die Ablenker 230 können zweidimensional in der xy-Ebene vorgesehen sein. Die Ablenker 230 können in einer Matrix in der xy-Ebene vorgesehen sein. Von der Lichtleiterplatte 70 geleitetes Licht tritt in die Ablenker 230 ein.
Der Ablenker 230a, der Ablenker 230b und der Ablenker 230c lenken jeweils Licht, das sich durch die Lichtleiterplatte 70 ausbreitet, ab und bewirken jeweils, dass das Licht von der Emissionsoberfläche 71 austritt, um das Bild 6 zu zeichnen. Genauer gesagt, bewirkt der Ablenker 230a, dass die Emissionsoberfläche 71 für verschiedene Stellen in dem Bild 6 gebundenes Licht emittiert. Der Ablenker 230a lenkt das von der Lichtleiterplatte 70 dahin geleitete Licht derart ab, dass sich das Licht in der xy-Ebene und der yz-Ebene ausbreitet und zu verschiedenen Stellen in dem Bild 6 läuft. 12 veranschaulicht einen Zustand, in dem sich Licht von dem Ablenker 230a in Richtung einer Anzahl von Stellen in dem Bild 6 ausbreitet. Der Ablenker 230b und der Ablenker 230c verhalten sich zusammen mit den anderen Ablenkern 230 jeweils identisch. Die Ablenker 230 füllen einen mikroskopischen Bereich auf der hinteren Oberfläche 72 aus. Jeder der Ablenker 230 füllt einen kleineren Oberflächenbereich aus, als wenn er in der xy-Ebene auf das Bild 6 projiziert wird. Das Bild 6 wird aus Licht erzeugt, das sich von jedem Ablenker 230 von der Vielzahl von Ablenkern 230 in Richtung verschiedener Stellen in dem Bild 6 ausbreitet. Das heißt, das Licht von einer Vielzahl von Ablenkern 230 stellt das Licht her, das aus der Richtung des Bildes 6 abstrahlt. Das Licht, das das Bild 6 erzeugt, kann durch wenigstens drei Ablenker 230 bereitgestellt werden, die nicht entlang derselben geraden Linie liegen. Das heißt, jeder der Ablenker 230 wandelt darin eintretendes Licht in Licht mit einer Intensitätsverteilung gemäß dem Bild 6 um, das sich zweidimensional ausbreitet und aus der Emissionsoberfläche austritt. Somit bildet das Licht von den drei oder mehr Ablenkern 230, die nicht auf derselben geraden Linie liegen, das Bild 6 aus. Die Anzeigevorrichtung 210 kann dadurch ein dreidimensionales Bild in einen Raum projizieren. Die Anzeigevorrichtung 210 gruppiert die Lichtstrahlen von den mehreren Ablenkern 230, die nicht auf derselben geraden Linie liegen, um einem Betrachter Lichtstrahlen bereitzustellen, die von dem Bild 6 abstrahlen. Ein Betrachter kann daher das Bild 6 unabhängig davon wahrnehmen, ob das Bild aus der Richtung der x-Achse oder der Richtung der y-Achse betrachtet wird.
13 veranschaulicht schematisch einen Querschnitt der Anzeigevorrichtung 210 in der yz-Ebene; und 14 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines optischen Elements 231 veranschaulicht, das einen Ablenker 230 beinhaltet.
Die Lichtquelle 220 kann eine LED 21 beinhalten. Mehrere LEDs 21 sind entlang der Richtung der x-Achse angeordnet. Die optische Achse des von den LEDs 21 emittierten Lichts bildet einen Winkel η mit der Emissionsoberfläche 71 aus. Der schmale Winkel η zwischen der optischen Achse des von den LEDs 21 emittierten Lichts und der Emissionsoberfläche 71 beträgt weniger als 20°. Das von den LEDs 21 emittierte Licht tritt in den Lichteinfallabstimmabschnitt 50 ein.
Der Lichteinfallabstimmabschnitt 50 beinhaltet Linsen 51. Die entlang der Richtung der x-Achse angeordneten Linsen 51 sind jeweils mit einer LED 21 der mehreren LEDs 21 gepaart. Jede der Linsen 51 reduziert die Ausbreitung von Licht, das entlang der optischen Achse für das Licht, das von der dieser entsprechenden LED 21 emittiert wird, läuft. Die Linsen 51 machen von den LEDs 21 emittiertes Licht zu nahezu parallelem Licht. Zum Beispiel können die Linsen 51 den Ausbreitungswinkel des von den LEDs 21 emittierten Lichts in der xy-Ebene reduzieren. Die Linsen 51 können ebenso den Ausbreitungswinkel des von den LEDs 21 emittierten Lichts in der yz-Ebene reduzieren. Hierbei kann Licht als nahezu paralleles Licht in die Lichtleiterplatte 70 eintreten.
Hierbei breiten sich die Lichtstrahlen in der xy-Ebene, die von der Lichtleiterplatte 70 geleitet werden und durch Stellen in der Lichtleiterplatte 70 laufen, in einem Winkel eines vorbestimmten Wertes aus und rücken von den Stellen in der Lichtleiterplatte 70 um eine Richtung vor, die die Stellen in der Lichtleiterplatte 70 und die Lichtquelle 220 verbindet. In dieser Beschreibung wird davon ausgegangen, dass das Licht, das sich von einem bestimmten Punkt aus ausbreitet, wenn Lichtstrahlen durch den bestimmten Punkt in oder außerhalb der Lichtleiterplatte verlaufen, und vorrückt, von diesem Punkt ausgegeben wurde und einfach als „Ausbreitung von Licht“ oder dergleichen bezeichnet wird. Der Winkel dieser Ausbreitung von Licht wird einfach als „Ausbreitungswinkel“ bezeichnet. Bei einer Lichtintensitätsverteilung entlang einer Winkelrichtung kann der Ausbreitungswinkel die Position sein, an der die Lichtintensität das halbe Maximum (volle Breite beim halben Maximum) beträgt. Der Ausbreitungswinkel des von der Lichtleiterplatte 70 geleiteten Lichts kann kleiner oder gleich 5° sein. Der Ausbreitungswinkel des Lichts kann idealerweise kleiner als 1° sein. Wenn er auf die xy-Ebene projiziert wird, kann der Ausbreitungswinkel des Lichts kleiner oder gleich 5° sein und idealerweise kleiner als 1° sein. Wenn er auf die yz-Ebene projiziert wird, kann der Ausbreitungswinkel des Lichts kleiner oder gleich 5° sein und kann idealerweise kleiner als 1° sein.
Wie in 13 und 14 veranschaulicht, beinhaltet der Ablenker 230a eine Reflexionsoberfläche 40a. Der Ablenker 230a beinhaltet ebenso eine Reflexionsoberfläche 40b, eine Reflexionsoberfläche 40c, eine Reflexionsoberfläche 40d und eine Reflexionsoberfläche 40e. Die Reflexionsoberfläche 40 ist ein Beispiel einer optischen Oberfläche, die als eine Ablenkoberfläche wirkt, die Licht ablenkt. Die Reflexionsoberfläche 40a, die Reflexionsoberfläche 40b, die Reflexionsoberfläche 40c, die Reflexionsoberfläche 40d und die Reflexionsoberfläche 40e sind gekrümmte Oberflächen, die in verschiedenen Richtungen ausgerichtet sind. Wie oben beschrieben, sind die optischen Achsen der LEDs 21 in der yz-Ebene relativ zu der Emissionsoberfläche 71 um einen Winkel η geneigt. Daher wird, selbst wenn sich das in die Lichtleiterplatte 70 eintretende Licht parallelem Licht nähert, eine größere Lichtmenge durch die Emissionsoberfläche 71 und die hintere Oberfläche 72 der Lichtleiterplatte 70 wiederholt reflektiert und zwischen diesen ausgebreitet, verglichen zu einem Fall, in dem die optische Achse von einfallendem Licht parallel zu der y-Achse ist. Infolgedessen trifft eine größere Lichtmenge auf die Reflexionsoberfläche 40 im Vergleich dazu auf, wenn die optische Achse des einfallenden Lichts parallel zu der y-Achse ist.
Die Reflexionsoberfläche 40a bewirkt, dass darauf einfallendes Licht von der Emissionsoberfläche 71 in Abhängigkeit davon, wo das Licht auf die Reflexionsoberfläche 40a einfällt, in einem unterschiedlichen Emissionswinkel emittiert wird. Die Reflexionsoberfläche 40a bewirkt, dass sich darauf einfallendes Licht innerhalb eines Bereichs 61 in dem Bild 6 ausbreitet. In dieser Ausführungsform ist der Bereich 61 ein Bereich parallel zu der y-Achse. Das von der Reflexionsfläche 40a reflektierte Licht ist von der Reflexionsfläche 40a dorthin ausgerichtet, wo der Bereich 61 existiert, und im Wesentlichen läuft kein von der Reflexionsoberfläche 40a reflektiertes Licht dorthin, wo der Bereich 61 nicht existiert. Dementsprechend wird das von der Reflexionsoberfläche 40a reflektierte Licht im Wesentlichen nur in Winkeln innerhalb der yz-Ebene von der Reflexionsoberfläche 40a zu dem Bereich 61 verteilt. Somit moduliert die Reflexionsoberfläche 40a die Intensität von einfallendem Licht in der yz-Ebene in einer Winkelrichtung und gibt das Licht aus. Die Reflexionsoberfläche 40a ist eine gekrümmte Oberfläche; daher ist die Reflexionsoberfläche 40a immer noch in der Lage, Licht herzustellen, das Linien ausbildet, die das Bild erzeugen, selbst wenn das darauf einfallende Licht paralleles Licht ist.
Die Reflexionsoberfläche 40b reflektiert das darauf einfallende Licht, wobei das Licht innerhalb eines Bereichs 62 in dem Bild 6 ausgebreitet wird. Der Bereich 62 bildet einen Abschnitt des Zeichens ‚A‘ zwischen einem Kreuzungspunkt mit dem Bereich 61 auf der negativen y-Achse und dem am weitesten entfernten Endpunkt entlang der positiven x-Achse aus. Die Reflexionsoberfläche 40c reflektiert das darauf einfallende Licht, wobei das Licht innerhalb eines Bereichs 63 in dem Bild 6 ausgebreitet wird. Der Bereich 63 bildet einen Abschnitt des Zeichens ‚A‘ zwischen einem Kreuzungspunkt mit dem Bereich 61 auf der positiven y-Achse und dem am weitesten entfernten Endpunkt entlang der positiven x-Achse aus. Die Reflexionsoberfläche 40d reflektiert das darauf einfallende Licht, wobei das Licht innerhalb eines Bereichs 64 in dem Bild 6 ausgebreitet wird. Der Bereich 64 bildet einen Abschnitt des Zeichens ‚A‘ zwischen einem Kreuzungspunkt mit dem Bereich 61 auf der negativen y-Achse und dem am weitesten entfernten Endpunkt entlang der negativen x-Achse aus. Die Reflexionsoberfläche 40e reflektiert das darauf einfallende Licht, wobei das Licht innerhalb eines Bereichs 65 in dem Bild 6 ausgebreitet wird. Der Bereich 65 bildet einen Abschnitt des Zeichens ‚A‘ zwischen einem Kreuzungspunkt mit dem Bereich 61 auf der positiven y-Achse und dem am weitesten entfernten Endpunkt entlang der negativen x-Achse aus. Da die Reflexionsoberfläche 40b, die Reflexionsoberfläche 40c, die Reflexionsoberfläche 40d und die Reflexionsoberfläche 40e alle gekrümmt sind, kann jede der Reflexionsoberflächen 40 Licht herstellen, das Linien ausbildet, die das Bild selbst dann erzeugen, wenn das darauf einfallende Licht paralleles Licht ist.
Somit breitet die Reflexionsoberfläche 40a darauf einfallendes Licht mit einer Intensitätsverteilung gemäß wenigstens dem Bild des Bereichs 61 entlang der z-Achse aus und bewirkt eine Emission des Lichts. Die Reflexionsoberfläche 40b breitet darauf einfallendes Licht mit einer Intensitätsverteilung gemäß wenigstens dem Bild des Bereichs 62 entlang der x-Achse aus und bewirkt eine Emission des Lichts. Die Reflexionsoberfläche 40c breitet darauf einfallendes Licht mit einer Intensitätsverteilung gemäß wenigstens dem Bild des Bereichs 63 entlang der x-Achse aus und bewirkt eine Emission des Lichts. Die Reflexionsoberfläche 40d breitet darauf einfallendes Licht mit einer Intensitätsverteilung gemäß wenigstens dem Bild des Bereichs 64 entlang der x-Achse aus und bewirkt eine Emission des Lichts. Die Reflexionsoberfläche 40e breitet darauf einfallendes Licht mit einer Intensitätsverteilung gemäß wenigstens dem Bild des Bereichs 64 entlang der x-Achse aus und bewirkt eine Emission des Lichts. Somit besitzt der Ablenker 230a mehrere Reflexionsoberflächen, die Licht zu Linien in dem Bild 6 reflektieren, wobei der Ablenker 230a die Intensität des einfallenden Lichts zweidimensional oder in zwei Richtungen gemäß dem Bild 6 moduliert, und eine Emission des Lichts aus der Emissionsoberfläche 71 bewirkt. Hierbei liefert ein einzelner Ablenker 230a Lichtstrahlen, die im Wesentlichen durch das gesamte Bild 6 laufen.
Der Ablenker 230b beinhaltet eine Reflexionsoberfläche 41b. Ahnlich wie die Reflexionsoberfläche 40a bewirkt die Reflexionsoberfläche 41b, dass darauf einfallendes Licht von der Emissionsoberfläche 71 in Abhängigkeit davon, wo das Licht auf die Reflexionsoberfläche 41b einfällt, in einem unterschiedlichen Emissionswinkel emittiert wird. Insbesondere breitet sich das von der Reflexionsoberfläche 41b reflektierte Licht innerhalb eines Bereichs 61 in dem Bild 6 aus. 14 veranschaulicht nur die Reflexionsoberfläche 40a und die Reflexionsoberfläche 41b; jeder der Ablenker 230 beinhaltet jedoch eine Reflexionsoberfläche, die das einfallende Licht innerhalb des Bereichs 61 ausbreitet. Jeder der Ablenker 230 beinhaltet mehrere Reflexionsoberflächen, die Licht zu Linien innerhalb des Bilds 6 reflektieren, ähnlich dem Ablenker 230a. Jeder der Ablenker 230 moduliert die Intensität des darauf einfallenden Lichts zweidimensional oder in zwei Richtungen gemäß dem Bild 6 und bewirkt eine Emission des Lichts aus der Emissionsoberfläche 71. Somit stellt jeder der Ablenker 230 Lichtstrahlen bereit, die im Wesentlichen durch das gesamte Bild 6 laufen.
Das von der Emissionsoberfläche 71 emittierte Licht wird tatsächlich innnerhalb der Emissionsoberfläche 71 gebrochen. Daher sind die Ablenker 230 derart konstruiert, dass sie die Brechung innerhalb der Emissionsoberfläche 71 berücksichtigen. Zur Vereinfachung wird diese Ausführungsform jedoch derart beschrieben, als ob keine Brechung in der Emissionsoberfläche 71 vorhanden wäre.
15 veranschaulicht schematisch einen Ablenker 230, der Licht bereitstellt, das sich zu einer bestimmten Beobachtungsposition bewegt. Beispielsweise wird das Licht, das den Bereich 62 herstellt, von einer bestimmten Reflexionsoberfläche in dem Ablenker 230e und einer bestimmten Reflexionsoberfläche in dem Ablenker 230f bereitgestellt, während kein Licht von dem Ablenker 230d und dem Ablenker 230g bereitgestellt wird. Somit wird ein bestimmter Teil des Bildes 6 durch bestimmte Teile eines bestimmten Ablenkers 230 unter den mehreren Ablenker 230 erzeugt, wenn das Bild von einer bestimmten Beobachtungsposition aus betrachtet wird.
Die Anzeigevorrichtung 210 ist derart eingerichtet, dass jeder der mehreren Ablenker 230, die zweidimensional in der xy-Ebene vorgesehen sind, Licht bereitstellt, das durch alle Stellen in dem Bild 6 durchläuft. Daher kann das dreidimensionale Bild über einen weiten Bereich betrachtet werden. Da die Anzeigevorrichtung ebenso in der Lage ist, Licht von einer bestimmten Stelle in der xy-Ebene, das Stellen im gesamten Bild 6 durchläuft, darzustelllen, wird das dreidimensionale Bild als eine Ebene und nicht als ein Punkt ausgebildet.
16 veranschaulicht die Beziehung zwischen einer Reflexionsoberfläche 40a, einer Reflexionsoberfläche 41b und einer Beobachtungsposition 380. Die Reflexionsoberfläche 40a ist derart eingerichtet, dass einer der Lichtstrahlen in dem von der Emissionsoberfläche 71 über die Reflexionsoberflächen 40 emittierten Licht durch die Beobachtungsposition 380 läuft. Die Reflexionsoberfläche 41b ist derart eingerichtet, dass einer der Lichtstrahlen in dem von der Emissionsoberfläche 71 über die Reflexionsoberflächen 40 emittierten Licht durch die Beobachtungsposition 380 läuft. An der Stelle, an der das Licht nicht durch die Beobachtungsposition 380 laufen würde, sind hingegen in der Anzeigevorrichtung 200 keine Reflexionsoberflächen vorgesehen. Somit ist jede der Reflexionsoberflächen 40, 41 der mehreren Reflexionsoberflächen 40, 41 derart eingerichtet, dass einer der Lichtstrahlen in dem von der Emissionsoberfläche 71 über die Reflexionsoberflächen 40, 41 emittierten Licht durch eine bestimmte Beobachtungsposition 380 in einem Raum läuft. Folglich ist es möglich, den Oberflächenbereich des Gebiets in der Lichtleiterplatte 70, in dem die Reflexionsoberflächen 40 ausgebildet werden müssen, zu reduzieren, ähnlich wie bei der Anzeigevorrichtung 10 in der ersten Ausführungsform und den Modifikationen daran.
17 ist eine schematische Ansicht eines Ablenkers 330 als ein Vergleichsbeispiel des Ablenkers 230. Der Ablenker 330 beinhaltet mehrere optischen Elemente 331, die an separaten Stellen bereitgestellt sind. Die optischen Elemente 331 besitzen jeweils eine einzige flache Reflexionsoberfläche. Die Reflexionsoberflächen der optischen Elemente 331 reflektieren jeweils darauf einfallendes Licht zu voneinander verschiedenen Punkten in dem Bild 6.
Die optischen Elemente 331 können alle separat vorgesehen sein oder können derart vorgesehen sein, dass ein Teil davon verbunden ist. Das Verteilungsmuster für die optischen Elemente 331 kann sich in Abhängigkeit von der Stelle unterscheiden, an der die Ablenker 330 vorgesehen sind.
18 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Ablenkers 230A als ein Vergleichsbeispiel des Ablenkers 230; der Ablenker 230A besitzt eine vollständig konvexe Reflexionsoberfläche. Der Ablenker 230A ist an der hinteren Oberfläche 72 der Lichtleiterplatte 70 vorgesehen. Die konvexe Reflexionsoberfläche des Ablenkers 230A lenkt das durch die Lichtleiterplatte 70 geleitete Licht derart ab, dass die durch die Ebene 9, die das Bild 6 beinhaltet, durchlaufenden Lichtstrahlen aus der Emissionsoberfläche 71 austreten.
Die Teile des Ablenkers 230A, die nicht der Erzeugung des Zeichens ‚A‘ entsprechen, sind mit einem Antireflexionsfilm 110 versehen. Das Licht, das an Teilen eintritt, an denen der Antireflexionsfilm 110 auf dem Ablenker 230A ausgebildet ist, wird im Wesentlichen nicht davon reflektiert. Nur das Licht, das an Teilen ohne Antireflexionsfilm 110 in den Ablenker 230A eintritt, wird davon reflektiert. Somit lenkt der Ablenker 230A das darin eintretende Licht derart ab, dass die Lichtstrahlen, die durch das Zeichen ,A‘ des Bildes 6 laufen, aus der Emissionsoberfläche 71 austreten. Der Antireflexionsfilm 110 kann beispielsweise durch Beschichten von Bereichen der hinteren Oberfläche 72, die nicht dem Bereich entsprechen, der das Zeichen ,A‘ ausbildet, mit schwarzem Farbmaterial hergestellt werden. Der Antireflexionsfilm 110 kann durch Bedrucken von Bereichen, die nicht dem Bereich entsprechen, der das Zeichen ,A‘ ausbildet, mit schwarzem Farbmaterial hergestellt werden. Da die Ablenker 230A durch Drucken des schwarzen Farbmaterials nach dem Ausbilden des konvexen Abschnitts auf der Lichtleiterplatte 70 erzeugt werden können, vereinfacht dies den Vorgang der Herstellung der Ablenker.
19, 20A und 20B dienen zur Beschreibung, wie ein Ablenker 230G als ein Vergleich mit dem Ablenker 230A ausgebildet wird. Der Ablenker 230G kann als ein Teil einer Fresnel-Linse bereitgestellt werden.
Die optischen Oberflächen, die die Fresnel-Linse ausbilden, sind auf der hinteren Oberfläche 72 der Lichtleiterplatte 70 für jeden Ablenker 230 vorgesehen. 20A und 20B veranschaulichen, wenn eine Fresnel-Linse für einen einzelnen Ablenker 230G erzeugt wird. Der Fresnel-Linsenteil in jedem der Ablenker 230 lenkt durch die Lichtleiterplatte 70 geleitetes Licht ab, sodass die durch die Ebene 9 durchlaufenden Lichtstrahlen, die das Bild 6 beinhalten, aus der Emissionsoberfläche 71 austreten.
21A, 21B und 21C veranschaulichen schematisch zusätzliche Beispiele für die Form eines optischen Elements 231; 21A ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Elements 231; und 21B veranschaulicht, wenn die Reflexionsoberfläche 40 auf die xy-Ebene projiziert wird. Wenn die Reflexionsoberfläche 40 auf die xy-Ebene projiziert wird, sind die äußere Form in der Richtung der positiven y-Achse und die äußere Form in Richtung der Richtung der negativen y-Achse, die die Reflexionsoberfläche 40 umreißen, konzentrische Bögen. Die äußere Form in der Richtung der negativen y-Achse der Reflexionsoberfläche 40, die auf die xy-Ebene projiziert wird, kann als der vordere Umriss bezeichnet werden, während die äußere Form in Richtung der Richtung der positiven y-Achse als der hintere Umriss bezeichnet wird. Der vordere Umriss und der hintere Umriss der Reflexionsoberfläche 40 bilden konzentrische Bögen aus.
Wenn entlang einer Ebene parallel zu der zy-Ebene geschnitten, ist die Schnittlinie zwischen dem in 21A und 21B veranschaulichten optischen Element 231 und der Reflexionsoberfläche 40 eine gerade Linie. Da jedoch der vordere Umriss und der hintere Umriss gekrümmt sind, ist die Reflexionsoberfläche 40 in 21 eine gekrümmte Oberfläche. Daher kann eine einzelne Reflexionsoberfläche 40 das Licht darstellen, das zum Erzeugen einer Linie oder einer Ebene benötigt wird, die wenigstens einen Teil des Bildes ausbildet.
21C veranschaulicht schematisch zusätzliche Beispiele für die Form der Reflexionsoberfläche eines optischen Elements 231. 21C veranschaulicht die Form einer Reflexionsoberfläche 40, die auf die xy-Ebene projiziert wird. Wie man in 21C sehen kann, sind der vordere Umriss und ein hinterer Umriss, die die konzentrischen Bögen ausbilden, welche die Reflexionsoberfläche 40 umreißen, unterteilt, um eine Reflexionsoberfläche 40 bereitzustellen, die in mehrere Teile unterteilt ist.
22A, 22B und 22C veranschaulichen schematisch Beispiele zum Verteilen der optischen Elemente 231 in der xy-Ebene. 22A veranschaulicht ein Beispiel, bei dem mehrere optische Elemente 231 eine Linie entlang der Richtung der y-Achse ausbilden. 22B ist eine modifizierte Version des Beispiels in 22A und veranschaulicht ein Beispiel, bei dem optischen Elemente 231 derart verteilt sind, dass, wenn die optischen Element 231, die entlang der Richtung der y-Achse ausgerichtet sind, in der Reihe betrachtet werden, dieselben entlang der Richtung der x-Achse durch einen festgelegten Versatz verschoben sind. 22C veranschaulicht ein Beispiel, bei dem die optischen Elemente 231 kontinuierlich als ein einzelnes Element entlang der Richtung der x-Achse verteilt sind. In 22C sind die Endabschnitte von optischen Elementen, die in der Richtung der x-Achse benachbart sind, verbunden, um ein einzelnes optisches Element bereitzustellen. Die Striche in 22C entsprechen den Endabschnitten benachbarter optischer Elemente in der Richtung der x-Achse.
23A und 23B veranschaulichen schematisch zusätzliche Beispiele für die Form der Reflexionsoberfläche eines optischen Elements 231. 23A ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Elements 231; und 23B veranschaulicht, wenn die Reflexionsoberfläche 40 des optischen Elements 231 auf die xy-Ebene projiziert wird. Das optische Element 231 wird aus drei Ebenen mit voneinander verschiedenen Linienrichtungen der Normalen erzeugt. Wenn die Reflexionsoberfläche 40 auf die xy-Ebene projiziert wird, bilden jeder der vorderen Umrisse und der hinteren Umrisse drei Polygonlinien aus, die sich in verschiedene Richtungen erstrecken. Da die Reflexionsoberfläche 40, die in 23 veranschaulicht ist, flach ist, ist das in jede der Reflexionsoberflächen 40 eintretende Licht in drei voneinander verschiedene Richtungen ausgerichtet. Daher kann das optische Element 231, das in 23A, 23B veranschaulicht wird, Licht darstellen, das drei Punkte erzeugt, die ein Teil des Bildes sind.
24A und 24B veranschaulichen schematisch zusätzliche Beispiele für die Form der Reflexionsoberfläche eines optischen Elements 231. Die Reflexionsoberflächen 40 in dem optischen Element 231, das in 24A und in 24B veranschaulicht ist, unterscheiden sich von dem optischen Element 231, das in 21A veranschaulicht ist; das heißt, die Rillen der Reflexionsoberfläche 40 in Richtung der positiven z-Achse weisen unterschiedliche Höhen in der Richtung der z-Achse auf. Wenn sie auf die xz-Ebene projiziert wird, ändert sich die Rille der Reflexionsoberfläche 40 in Richtung der positiven z-Achse kontinuierlich entlang der Richtung der x-Achse; wenn sie entlang einer Ebene parallel zu der yz-Ebene geschnitten wird, ändert sich die lineare Länge der Reflexionsoberfläche 40 entlang der Richtung der x-Achse. Die Intensität des von der Reflexionsoberfläche 40 reflektierten Lichts ändert sich daher entlang der Richtung der x-Achse. Folglich kann das optische Element 231, das in 24A und 24B veranschaulicht ist, Licht zum Erzeugen eines Bildes von Linien darstellen, wobei sich dessen Leuchtdichte entlang der x-Richtung ändert.
Die Anzeigevorrichtung 210 und die Modifikationen daran, die unter Bezugnahme auf 12 bis 24B beschrieben wurden, sind derart eingerichtet, dass jeder der optischen Ablenker, die zweidimensional in einer Ebene parallel zu der Emissionsoberfläche der Lichtleiterplatte 70 vorgesehen sind, Licht liefert, das an mehreren Stellen in dem dreidimensionalen Bild Bilder erzeugt. Daher kann das dreidimensionale Bild über einen weiten Bereich betrachtet werden. Zumindest ein Teil des dreidimensionalen Bildes kann ebenso als eine Ebene und nicht notwendigerweise als ein Punkt ausgebildet sein. Zusätzlich, wie unter Bezugnahme auf 16 beschrieben, sind die Ablenker 230 derart eingerichtet, dass einer der Lichtstrahlen in dem von jedem der Ablenker 230 austretenden Licht durch die Beobachtungsposition 380 läuft. Dies reduziert daher den Oberflächenbereich des Gebietes auf der Lichtleiterplatte 70, auf dem die Reflexionsoberflächen 40 ausgebildet sind.
Somit ist jede der Reflexionsoberflächen 40, 41 der mehreren Reflexionsoberflächen 40, 41 derart eingerichtet, dass einer der Lichtstrahlen in dem von der Emissionsoberfläche 71 über die Reflexionsoberflächen 40, 41 emittierten Licht durch eine bestimmte Beobachtungsposition 380 in einem Raum verläuft. Folglich ist es möglich, den Oberflächenbereich des Gebiets in der Lichtleiterplatte 70, in dem die Reflexionsoberflächen 40 ausgebildet werden müssen, zu reduzieren, ähnlich wie bei der Anzeigevorrichtung 10 in der ersten Ausführungsform und den Modifikationen daran.
25 ist eine schematische Ansicht eines Bildes 16, das durch eine Anzeigevorrichtung 2010 als ein Vergleichsbeispiel der Anzeigevorrichtung 10 ausgebildet wird. Das Bild 16 repräsentiert eine Taste; das Bild 16 beinhaltet ein Segmentbild 17, das eine Eingabeoberfläche repräsentiert, die in einem Raum wahrgenommen werden kann. Ein Sensor zum Erfassen der Nähe eines Objekts zu dem Segmentbild 17 kann mit der Anzeigevorrichtung 2010 verwendet werden, um eine Betriebseingabevorrichtung bereitzustellen, die als ein virtueller Schalter dient. Diese Betriebseingabevorrichtung kann als die Eingabevorrichtung für einen ATM oder ein Kraftfahrzeugarmaturenbrett oder dergleichen verwendet werden. Die Stelle der Augen eines Benutzers eines ATMs oder einer Kraftfahrzeugvorrichtung ist im Wesentlichen festgelegt. Daher können die Ablenker in der Anzeigevorrichtung 2010 gemäß einer Beobachtungsposition wie oben beschrieben ausgelegt sein. Somit reduziert sich der Oberflächenbereich der Region, in der die Ablenker 30 ausgebildet werden müssen.
Es wird daraufhingewiesen, dass eine Anzeigevorrichtung, die mit der Anzeigevorrichtung 10 und den Modifikationsbeispielen davon, der Anzeigevorrichtung 210 und den Modifikationsbeispielen davon identisch eingerichtet ist, nicht auf eine Spielmaschine, einen ATM oder eine Instrumententafel beschränkt ist. Die Anzeigevorrichtung kann als eine Armaturenbrettanzeigevorrichtung oder anstelle des Türspiegels für Kraftfahrzeuganwendungen eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung wird hiermit anhand der Ausführungsformen beschrieben; der technische Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Für einen Fachmann ist es offensichtlich, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Weise modifiziert oder verbessert werden können. Der Schutzumfang der Ansprüche macht deutlich, ob solche Arten von Modifikationen oder Verbesserungen an den Ausführungsformen im technischen Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen.
Es wird darauf hingewiesen, dass, sofern es nicht ausdrücklich mit Begriffen wie „bevor“, „vor“ und dergleichen angegeben wird und sofern die Ausgabe eines vorherigen Vorgangs nicht in einem nachfolgenden Vorgang verwendet wird, die Reihenfolge der Ausführung von Betriebsvorgängen, -schritten und -stufen in den Vorrichtungen, den Systemen, den Programmen und den Verfahren, die in dem Schutzumfang der Patentansprüche ausgedrückt werden, in der Beschreibung und den Zeichnungen in einer beliebigen Reihenfolge, wie erwünscht, ausgeführt werden kann. Die Begriffe „zuerst“, „danach“ und dergleichen werden der Einfachheit halber verwendet, wenn Betriebsabläufe in dem Schutzumfang der Patentansprüche, der Beschreibung und in den Zeichnungen beschrieben werden, und dies bedeutet nicht, dass eine Ausführung in dieser Reihenfolge notwendig ist.

Claims

Optische Vorrichtung, umfassend: eine Lichtleiterplatte, die dazu eingerichtet ist, Licht in einer Ebene parallel zu einer Emissionsoberfläche zu leiten; und mehrere Ablenker, die dazu eingerichtet sind, Licht, das von der Lichtleiterplatte dorthin geleitet wird, abzulenken, wodurch bewirkt wird, dass Licht, das ein Bild in einem Raum außerhalb der Lichtleiterplatte ausbildet, aus der Emissionsoberfläche austritt; wobei: jeder Ablenker der mehreren Ablenker bewirkt, dass das Licht von der Emissionsoberfläche in eine Richtung austritt, die im Wesentlichen auf einem einzelnen Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie in dem Raum konvergiert, oder dass es im Wesentlichen von einem einzigen Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie in dem Raum abstrahlt; und der Konvergenzpunkt oder die Konvergenzlinie sich unter den mehreren Ablenkern mit einer Gruppierung mehrerer der Konvergenzpunkte oder der Konvergenzlinien, die das Bild in dem Raum ausbilden, voneinander unterscheiden; jeder Ablenker der mehreren Ablenker derart eingerichtet ist, dass einer der Lichtstrahlen in dem von der Emissionsoberfläche emittierten Licht über den Ablenker eine bestimmte Beobachtungsposition in dem Raum durchläuft; und mindestens einer der Ablenker unter den mehreren Ablenker derart eingerichtet ist, dass, wenn eine erste Linie eine Kante des Ablenkers und den Konvergenzpunkt oder die Konvergenzlinie verbindet, und eine zweite Linie den Konvergenzpunkt oder die Konvergenzlinie mit der Beobachtungsposition verbindet, die erste Linie zwischen der Stelle, an der die zweite Linie oder eine Verlängerung davon die Lichtleiterplatte kreuzt, und der einen Kante des Ablenkers angeordnet ist, sodass die erste Linie und die zweite Linie in einer Ebene, die orthogonal zu der Richtung liegt, entlang derer Licht durch die Lichtleiterplatte geleitet wird, keinen größeren als einen vorgegebenen Winkel ausbilden.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: jeder Ablenker der mehreren Ablenker derart eingerichtet ist, dass, wenn eine dritte Linie eine andere Kante des mindestens einen Ablenkers und den Konvergenzpunkt oder die Konvergenzlinie verbindet, die dritte Linie zwischen der Stelle, an der die zweite Linie oder eine Verlängerung davon die Lichtleiterplatte kreuzt, und der anderen Kante des Ablenkers angeordnet ist, sodass die dritte Linie und die zweite Linie in einer Ebene, die orthogonal zu der Richtung liegt, entlang derer Licht durch die Lichtleiterplatte geleitet wird, keinen größeren als einen vorgegebenen Winkel ausbilden.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei: die mehreren Ablenker entlang einer vorbestimmten Linie in einer Ebene parallel zu der Emissionsoberfläche ausgebildet sind.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: mindestens einer der Ablenker der mehreren Ablenkern ein erstes Segment in der Nähe einer Kante und ein zweites Segment in der Nähe einer anderen Kante beinhaltet, wobei das erste Segment und das zweite Segment um eine Position gelegen sind, die der optischen Achse von Licht entspricht, das zu dem Konvergenzpunkt oder der Konvergenzlinie in einer Ebene orthogonal zu der Richtung, entlang derer Licht durch die Lichtleiterplatte geleitet wird konvergiert oder von diesen abstrahlt; und das von dem ersten Segment emittierte Licht und das von dem zweiten Segment emittierte Licht um die optische Achse asymmetrisch sind.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: mindestens einer der Ablenker der mehreren Ablenkern ein erstes Segment in der Nähe einer Kante und ein zweites Segment in der Nähe einer anderen Kante beinhaltet, wobei das erste Segment und das zweite Segment um eine Position gelegen sind, die der optischen Achse von Licht entspricht, das zu dem Konvergenzpunkt oder der Konvergenzlinie in einer Ebene orthogonal zu der Richtung, entlang derer Licht durch die Lichtleiterplatte geleitet wird konvergiert oder von diesen abstrahlt; und die Länge des ersten Segments in einer Richtung parallel zu der Emissionsoberfläche und die Länge des zweiten Segments in einer Richtung parallel zu der Emissionsoberfläche in einer Ebene asymmetrisch sind, die orthogonal zu der Richtung, entlang derer Licht durch die Lichtleiterplatte geleitet wird, liegt.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei: das durch die Leiterplatte geleitete Licht im Wesentlichen parallel in einer Ebene parallel zu der Emissionsoberfläche ist; das erste Segment und das zweite Segment jeweils mehrere Ablenkungsoberflächen beinhalten, die dazu eingerichtet sind, darauf einfallendes Licht abzulenken; und die mehreren Ablenkungsoberflächen in dem ersten Segment und die mehreren Ablenkungsoberflächen in dem zweiten Segment asymmetrisch um eine Position ausgerichtet sind, die einer Linie entspricht, welche den Konvergenzpunkt oder eine Konvergenzlinie und die Beobachtungsposition verbindet.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei: der Grad der Asymmetrie für einen Ablenker, der in der Nähe einer Kante der Lichtleiterplatte angeordnet ist, größer ist als der Grad der Asymmetrie für einen Ablenker, der in der Nähe des Zentrums der Lichtleiterplatte angeordnet ist.
Optische Vorrichtung, umfassend: eine Lichtleiterplatte, die dazu eingerichtet ist, Licht in einer Ebene parallel zu einer Emissionsoberfläche zu leiten; und mehrere Ablenker, die zweidimensional in einer Ebene parallel zu der Emissionsoberfläche angeordnet sind, und jeder Ablenker dazu eingerichtet ist, Licht, das durch die Lichtleiterplatte dorthin geleitet wird, abzulenken, wodurch bewirkt wird, dass das Licht, das ein Bild in einem Raum ausbildet, von der Emissionsoberfläche austritt; wobei: jeder Ablenker der mehreren Ablenker dazu eingerichtet ist, das darauf einfallende Licht in Licht mit einer dem Bild entsprechenden Intensitätsverteilung in einer Richtung, die orthogonal zu der Lichtleitungsrichtung der Lichtleiterplatte ist, in einer Ebene, die parallel zu der Emissionsoberfläche ist, auszubreiten und zu bewirken, dass die Emissionsoberfläche das Licht derart ausgibt, dass eine Gruppierung des Lichts von mehreren Ablenkern, die entlang einer Richtung, die orthogonal zu der Lichtleitungsrichtung angeordnet ist, dadurch das Licht ausbildet, das von dem Bild abstrahlt; und jeder Ablenker der mehreren Ablenker derart eingerichtet ist, dass einer der Lichtstrahlen in dem von der Emissionsoberfläche emittierten Licht über den Ablenker eine bestimmte Beobachtungsposition in dem Raum durchläuft.
Optische Vorrichtung, umfassend: eine Lichtleiterplatte, die dazu eingerichtet ist, Licht in einer Ebene parallel zu einer Emissionsoberfläche zu leiten; und mehrere Ablenker, die zweidimensional in einer Ebene parallel zu der Emissionsoberfläche angeordnet sind, und jeder Ablenker dazu eingerichtet ist, Licht, das durch die Lichtleiterplatte dorthin geleitet wird, abzulenken, wodurch bewirkt wird, dass das Licht, das ein Bild in einem Raum ausbildet, von der Emissionsoberfläche austritt; wobei: jeder Ablenker der mehreren Ablenkern dazu eingerichtet ist, das darauf einfallende Licht zweidimensional in Licht mit einer Intensitätsverteilung, die dem Bild entspricht, auszubreiten und zu bewirken, dass die Emissionsoberfläche das Licht derart ausgibt, dass eine Gruppierung des Lichts von drei oder mehr Ablenkern, die auf unterschiedlichen geraden Linien angeordnet sind, dadurch das von dem Bild abstrahlende Licht ausbildet; und jeder Ablenker der mehreren Ablenker derart eingerichtet ist, dass einer der Lichtstrahlen in dem von der Emissionsoberfläche emittierten Licht über den Ablenker eine bestimmte Beobachtungsposition in dem Raum durchläuft.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei: ein Ablenker unter den mehreren Ablenkern auf einer Linie oder einer Verlängerung davon vorgesehen ist, die einen beliebigen Punkt in dem Bild und die Beobachtungsposition verbindet.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei: jeder Ablenker der mehreren Ablenker eine oder mehrere Gruppen von Ablenkungsoberflächen beinhaltet, die relativ zu der Emissionsoberfläche an der äußeren Oberfläche oder an der Innenseite der Lichtleiterplatte geneigt sind, und zum Reflektieren, Brechen oder Beugen von Licht, das von der Lichtleiterplatte dorthin geführt wird, eingerichtet ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei: mindestens eine der Ablenkungsoberflächen mehrere flache oder gekrümmte Oberflächen beinhaltet, die in verschiedene Richtung ausgerichtet sind.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei: mindestens eine der Ablenkungsoberflächen in einer zu der Lichtleitungsrichtung der Lichtleiterplatte orthogonalen Richtung verlängert, gebogen oder gekrümmt ist, wenn die Ablenkungsoberfläche auf eine Oberfläche parallel zu der Emissionsoberfläche projiziert wird.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner umfassend: eine Lichtquelle, die zum Emittieren von Licht, das durch die Lichtleiterplatte geleitet wird, eingerichtet ist.