DE112017003904T5

DE112017003904T5 - Optische Vorrichtung

Info

Publication number: DE112017003904T5
Application number: DE112017003904.5T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Shinohara; Yasuhiro Tanoue; Gouo Kurata; Norikazu Kitamura; Kazuyuki Okada
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2016-08-04
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2019-05-02
Also published as: US11067826B2; JP6620697B2; CN109416476A; WO2018025628A1; CN109416476B; US20190235263A1; JP2018022067A

Abstract

Um eine optische Vorrichtung bereitzustellen, die verhindern kann, dass die Sichtbarkeit eines stereoskopischen Bilds in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung sich verschlechtert. Eine optische Vorrichtung (1A) enthält eine Lichtleiterplatte (10), konfiguriert, von einer Lichtquelle darin eintretendes Licht zu leiten, den Strahlengang von geleitetem Licht zu ändern und zu bewirken, dass Licht von einer Ausstrahlungsoberfläche (12) der Lichtleiterplatte austritt und somit ein Bild in einem Raum ausbildet. Bereitgestellt wird eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld (27), konfiguriert, ein Bild in einem Raum in einer schmalen Sichtrichtung auszubilden, die als wenigstens 0° und als kleiner als ein erster Winkel in Bezug auf eine Bezugsebene angenommen wird, die senkrecht zu der Ausstrahlungsoberfläche (12) und parallel zu einer seitlichen Oberfläche (14) der Lichtleiterplatte (10) ist; und eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld (28), konfiguriert, ein Bild in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung auszubilden, die als wenigstens do groß wie der erste Winkel und als weniger als 90° in Bezug auf die Bezugsebene angenommen wird. Die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld (27) und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld (28) weisen unterschiedliche Bildausbildungsbedingungen auf.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Vorrichtung, die ein stereoskopisches Bild darstellt.
STAND DER TECHNIK
Die in Patentdokument 1, der japanischen Patentveröffentlichung mit der Nummer 2012-118378 (veröffentlicht am 21. Juni 2012) offenbarte Bildanzeigevorrichtung stellt ein Beispiel einer bekannten optischen Vorrichtung bereit, die ein stereoskopisches Bild darstellt.
Die japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 2012-118378 offenbart eine Bildanzeigevorrichtung 100, die mit einer Lichtleiterplatte 110 und einer an einem Ende der Lichtleiterplatte 110 bereitgestellten Lichtquelle 101 ausgestattet ist. Anzeigemuster für das linke Auge 111a, 112a, 113a mit mehreren ersten Prismen und Anzeigemuster für das rechte Auge 111ba, 112ba, 113ba mit mehreren zweiten Prismen sind an der hinteren Oberfläche der Lichtleiterplatte 110 (28A) ausgebildet. Das obige Anzeigemuster für das linke Auge 111a nutzt mehrere Prismen P1, um ein Symbol „A“ in einer zweidimensionalen Ebene zu erzeugen, und das Anzeigemuster für das rechte Auge 111b nutzt mehrere Prismen P2, um ein Symbol „A“ in einer zweidimensionalen Ebene auszubilden (28B).
In dieser Konfiguration reflektieren die mehreren ersten und zweiten Prismen Licht von der Lichtquelle 101, um somit ein Bild für das linke Auge und ein Bild für das rechte Auge hin zu der vorderen Oberfläche der Lichtleiterplatte 110 darzustellen. Wenn ein Betrachter das Bild für das linke Auge und das Bild für das rechte Auge betrachtet, nimmt der Betrachter jedes der betrachteten Bilder 120 von „A“, „B“ und „C“ als planare Bilder wahr, die dreidimensional erscheinen und wie in 28C dargestellt vom am weitesten entfernten zum nächsten in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Die betrachteten Bilder 120 werden als am Kreuzungspunkt der Strahlengänge der Lichtstrahlen von den Bildern für das linke Auge und von den Bildern für das rechte Auge schwebend wahrgenommen; demnach weisen die betrachteten Bilder mit größeren Intervallen Kreuzungspunkte auf, die näher am Betrachter liegen und demnach als noch näher am Betrachter zu liegen erscheinen. Demnach kann der Betrachter eine natürliche dreidimensionale Darstellung wahrnehmen.
Dokumente zum Stand der Technik
Patentdokumente
[Patentdokument 1] Japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 2012 118378 (veröffentlicht am 21. Juni 2012)
KURZDARSTELLUNG
Technische Aufgabe
Als Beispiel wird ein stereoskopisches Bild herangezogen, das drei Meter (3 m) voraus in einem Korridor seitlich aus einer Wand hervortritt, wenn von einem Betrachter betrachtet, der sich einen Meter (1 m) von einer Wand entfernt befindet (29A). Damit der Betrachter dies als ein stereoskopisches Bild erkennen kann, muss der Betrachter das Bild aus einem Winkel von wenigstens 75° zum Normalenvektor der Wand betrachten ( 29B).
Allerdings ist eine vorhandene Bildanzeigevorrichtung 100 benachteiligt, da das davon erzeugte stereoskopische Bild in dem Raum verzerrt erscheint; das stereoskopische Bild erscheint ferner kaum dreidimensional in einem breiten Sichtwinkel, der größer als 60° in Bezug auf den Normalenvektor der Wand ist.
Hierzu kommt es aus zweierlei Gründen.
Zunächst wird Licht in der Lichtleiterplatte mit einem Ausstrahlungswinkel γ in Bezug auf den Normalenvektor der Ausstrahlungsoberfläche betrachtet (30A); bei einem Ausstrahlungswinkel γ = 30° ist die Ausbreitungsempfindlichkeit nahezu 1 und die Form des stereoskopischen Bilds ist weniger anfällig für Ausbreitung. Allerdings ist bei einem Ausstrahlungswinkel γ = 75° die Ausbreitungsempfindlichkeit nahezu 19 und die Form des stereoskopischen Bilds stärker anfällig für Ausbreitung. Die Ausbreitungsempfindlichkeit der Form des stereoskopischen Bilds steigt stark an, wenn der Ausstrahlungswinkel γ = 60° ist. Dies liegt daran, dass Fehler in der Form sich stark auf Unschärfe in den Abschnitten innerhalb eines breiten Sichtwinkels auswirken, wenn der Ausstrahlungswinkel γ größer oder gleich 75° ist. Hierbei steht der Begriff „Ausbreitungsempfindlichkeit“ für das Verhältnis zwischen dem Änderungsbetrag des Ausstrahlungswinkels von Licht, das bei 0° zum Normalenvektor der Ausstrahlungsoberfläche mit einer kleinen Änderung zum Winkel ausgestrahlt wird, in dem Licht in die Lichtleiterplatte (d. h. dem Lichtleiterwinkel) gerichtet wird, und dem Änderungsbetrag des Ausstrahlungswinkels von Licht, das in mehreren Richtungen mit einer geringen Änderung zum Lichtleiterwinkel ausgestrahlt wird. Die Ausbreitungsempfindlichkeit beträgt 1, wenn der Ausstrahlungswinkel 0° ist.
Zweitens kommt es beim Erzeugen des stereoskopischen Bilds weniger wahrscheinlich zu Unschärfe, da bei einem Betrachtungswinkel von 0° ein schmaler Bereich sichtbar ist, während Unschärfe dazu neigt, offensichtlicher zu sein, da ein größerer Anteil des Lichts, das aus einem breiten Bereich ausgestrahlt wird, aus Abschnitten im breiten Sichtwinkel von 60° zu sehen ist (31).
Unter Berücksichtigung des Obenstehenden zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine optische Vorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, zu verhindern, dass die Sichtbarkeit eines stereoskopischen Bilds in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung verschlechtert wird.
Lösung für das Problem
Um die obenstehenden Aufgaben anzugehen, ist eine optische Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Aspekt konfiguriert, sodass die optische Vorrichtung enthält: eine Lichtleiterplatte, konfiguriert, von einer Lichtquelle darin eintretendes Licht zu leiten, den Strahlengang von geleitetem Licht zu ändern und zu bewirken, dass dieses Licht aus einer Ausstrahlungsoberfläche der Lichtleiterplatte austritt und somit ein Bild in einem Raum ausbildet; eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld, konfiguriert, ein Bild in einem Raum in einer schmalen Blickrichtung zu erzeugen, die als ein Winkel größer 0° und kleiner als ein erster Winkel in Bezug auf eine Bezugsebene angenommen wird, die senkrecht zu der Ausstrahlungsoberfläche und parallel zu einer Seitenoberfläche der Lichtleiterplatte ist; und eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld, konfiguriert, ein Bild in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung zu erzeugen, die als ein Winkel größer als der erste Winkel und kleiner als 90° in Bezug auf die Bezugsebene angenommen wird; und wobei die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld verschiedene Bildausbildungsbedingungen aufweisen.
Auswirkungen
Erfindungsgemäße Aspekte stellen eine optische Vorrichtung bereit, welche die Auswirkung aufweist, dass verhindert wird, dass die Sichtbarkeit eines stereoskopischen Bilds in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung verschlechtert wird.
Figurenliste

1A ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung und stellt eine Konfiguration einer optischen Vorrichtung dar, die ein stereoskopisches Bild und ein zweidimensionales Bild in einem Raum erzeugt; und 1B ist eine Querschnittsansicht der xz-Ebene, die eine Konfiguration der optischen Vorrichtung darstellt, welche das stereoskopische Bild und das zweidimensionale Bild in einem Raum erzeugt;
2 ist eine Querschnittsansicht einer Konfiguration der optischen Vorrichtung;
3 ist eine perspektivische Ansicht der Konfiguration in der optischen Vorrichtung zum Ausbilden eines planaren Bilds;
4 ist eine perspektivische Ansicht der Konfiguration in der optischen Vorrichtung zum Ausbilden eines planaren Bilds;
5 ist eine Frontansicht, die ein Beispiel eines stereoskopischen Bilds darstellt, das aus einem planaren Bild besteht, das durch die optische Vorrichtung ausgebildet wird;
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels des Konfigurierens von Prismen in einer Lichtleiterplatte in der optischen Vorrichtung zum Ausbilden des planaren Bilds;
7A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel des Anordnens der Prismen in der Lichtleiterplatte in der optischen Vorrichtung darstellt; 7B, 7C und 7D sind perspektivische Ansichten von Modifizierungen von Konfigurationen der Prismen;
8A, 8B und 8C sind Draufsichten, die schematisch Beispiele zum Anordnen von Prismen in der Lichtleiterplatte in der optischen Vorrichtung zum Ausbilden des planaren Bilds darstellen;
9 ist ein weiteres Beispiel zum Modifizieren der Prismen in der Lichtleiterplatte in der optischen Vorrichtung zum Ausbilden des planaren Bilds und es handelt sich um eine perspektivische Ansicht der Formen der Prismen, wenn die Prismen planare Bilder als Parallaxenbilder ausbilden;
10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren in der optischen Vorrichtung darstellt, welche Linienbilder ausbilden;
11A ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration einer Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren in der optischen Vorrichtung darstellt, welche ein Linienbild ausbilden; und 11B ist eine Draufsicht, die ein Beispiel des Modifizierens der Konfiguration der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren in der optischen Vorrichtung darstellt, welche ein Linienbild ausbildet;
12A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren in der optischen Vorrichtung darstellt, welche ein Punktbild ausbilden; und 12B ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren darstellt, welche ein Punktbild und ein zweidimensionales Bild ausbilden;
13A stellt ein Beispiel der Form für eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld in der optischen Vorrichtung dar, die das zweidimensionale Bild ausbilden; 13A ist eine Draufsicht, die das zweidimensionale Bild darstellt, das einen aus mehreren Punkten bestehenden Pfeil ausbildet; 13B ist eine Draufsicht, die die Prismen in der Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld darstellt, die in einem Abschnitt zum Ausbilden eines einzigen Punkts angeordnet sind; 13C und 13D stellen Beispiele von Formen für ein Prisma in der Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld dar;
14A, 14B und 14C sind perspektivische Ansichten, die ein weiteres Beispiel zum Modifizieren der Form eines Prismas in einer Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld in der optischen Vorrichtung darstellen;
15 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen dem Sichtwinkel und der Stelle anzeigt, an der ein Bild in der optischen Vorrichtung ausgebildet wird;
16A ist eine Querschnittsansicht, die eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld und eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld darstellt, die ein stereoskopisches Bild beziehungsweise ein zweidimensionales Bild in einem Raum ausbilden; und 16B ist eine Querschnittsansicht, die die Anordnung der Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld darstellt, wenn die Position des zweidimensionalen Bilds geändert wird;
17 ist eine Draufsicht eines ersten Winkels der optischen Vorrichtung;
18A ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration der optischen Vorrichtung nach der ersten Ausführungsform darstellt, in der die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld in denselben Intervallen angeordnet sind; 18B stellt eine zweite Ausführungsform einer optischen Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung dar und es handelt sich dabei um eine Draufsicht einer Konfiguration der optischen Vorrichtung, wobei die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld in größeren Intervallen angeordnet ist als die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld;
19 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen dem Sichtwinkel der optischen Vorrichtung und der Schrittweite der Gruppen von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld und Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld zeigt;
20A ist eine Draufsicht, die Sichtpunkte darstellt, die in einer gleichmäßigen Schrittweite entlang einer horizontalen Richtung festgelegt sind; 20B ist eine perspektivische Ansicht, erzeugt aus mit einer gleichmäßigen Schrittweite angeordneten Parallaxenbildern, wenn die Betrachtungspunkte eine gleichmäßige Schrittweite entlang der horizontalen Richtung aufweisen; und 20C ist eine Querschnittsansicht der xz-Ebene, die ein aus Parallaxenbildern mit einer gleichmäßigen Schrittweite erzeugtes stereoskopisches Bild darstellt.
21A stellt eine optische Vorrichtung nach einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform bereit und es handelt sich dabei um eine Draufsicht, welche die Anordnung der Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld bei einer konstanten Winkelschrittweite darstellt, wenn das stereoskopische Bild aus Parallaxenbildern erzeugt wird; 21B ist eine perspektivische Ansicht, die zeigt, wo das Intervall zwischen einander benachbarten Parallaxenbildern mit steigendem Betrachtungswinkel ansteigt; und 21C ist eine Querschnittsansicht der xz-Ebene, die ein aus in verschiedenen Schrittweiten angeordneten Parallaxenbildern erzeugtes stereoskopisches Bild zeigt;
22 ist ein Beispiel zum Modifizieren der optischen Vorrichtung nach der dritten Ausführungsform und es handelt sich dabei um eine perspektivische Ansicht, welche die optische Vorrichtung darstellt, die ein zweidimensionales Bild in einem Bereich außerhalb eines festgelegten breiten Sichtwinkels ausbildet, wenn die optische Vorrichtung Parallaxenbilder verwendet, um das stereoskopische Bild auszubilden;
23A und 23B sind Draufsichten einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform und sie stellen eine Konfiguration der optischen Vorrichtung dar, wobei die Lichtquelle an einer Ecke der Lichtleiterplatte angeordnet wird;
24A ist eine Draufsicht, die darstellt, wenn das stereoskopische Bild aus einer schmalen Sichtrichtung betrachtet wird; 24B ist eine perspektivische Ansicht, die darstellt, wie das stereoskopische Bild erscheint, wenn aus der schmalen Sichtrichtung betrachtet;
25A ist eine Draufsicht, die darstellt, wenn das stereoskopische Bild aus einer breiten Sichtrichtung betrachtet wird; 25B ist eine perspektivische Ansicht, die darstellt, wie das stereoskopische Bild erscheint, wenn aus der breiten Sichtrichtung betrachtet;
26A ist eine Draufsicht einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform und sie stellt dar, wenn das stereoskopische Bild aus einer schmalen Sichtrichtung betrachtet wird;
26B ist eine perspektivische Ansicht, die darstellt, wie das stereoskopische Bild erscheint, wenn aus der schmalen Sichtrichtung betrachtet;
27A ist eine Draufsicht einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform und sie stellt dar, wenn das stereoskopische Bild aus einer breiten Sichtrichtung betrachtet wird;
27B ist eine perspektivische Ansicht, die darstellt, wie das stereoskopische Bild erscheint, wenn aus der breiten Sichtrichtung betrachtet;
28A bis einschließlich 28C stellen Konfigurationen einer Bildanzeigevorrichtung dar, die als eine herkömmliche optische Vorrichtung dient;
29A ist eine perspektivische Ansicht, die ein stereoskopisches Bild darstellt, das ausgebildet wird, während es in einem Korridor seitlich aus einer Wand hervortritt;
29B ist eine Draufsicht, die das Verhältnis zwischen dem stereoskopischen Bild und einem Betrachter darstellt, der das stereoskopische Bild betrachtet;
30A und 30B dienen zum Erläutern des ersten Grunds dafür, dass die Sichtbarkeit des stereoskopischen Bilds sich bei einem breiten Sichtwinkel verschlechtert; und
31 dient zum Erläutern des zweiten Grunds dafür, dass die Sichtbarkeit des stereoskopischen Bilds sich bei einem breiten Sichtwinkel verschlechtert.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Erste Ausführungsform
In der Folge wird eine erfindungsgemäße Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1A bis einschließlich 17 beschrieben.
Konfiguration der optischen Vorrichtung
Die Konfiguration einer optischen Vorrichtung 1A nach der Ausführungsform wird auf der Grundlage von 1A, 1B, 1C und 2 beschrieben. 1A ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung 1A und stellt eine Konfiguration der optischen Vorrichtung 1A dar, die ein stereoskopisches Bild I und ein zweidimensionales Bild 2D in einem Raum erzeugt; 1B ist eine Querschnittsansicht der xz-Ebene, die eine Konfiguration der optischen Vorrichtung 1A darstellt, welche das stereoskopische Bild I und das zweidimensionale Bild 2D in einem Raum erzeugt; Eine Querschnittsansicht einer Ebene. 2 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration der optischen Vorrichtung 1A darstellt.
Wie in 2 dargestellt, enthält die optische Vorrichtung 1A der Ausführungsform eine Lichtquelle 2, eine Lichtleiterplatte 10 und mehrere in der Lichtleiterplatte 10 angeordnete Strahlengangdeflektoren 20. Die Lichtleiterplatte 10 strahlt von der Lichtquelle 2 über die Ausstrahlungsoberfläche 12 darin eintretendes Licht aus und die mehreren Strahlengangdeflektoren 20 ändern den Strahlengang von darauf gerichtetem Licht und bewirken, dass das Licht aus der Lichtleiterplatte 10 austritt und ein stereoskopisches Bild I in einem Raum ausbildet.
Die mehreren Strahlengangdeflektoren 20 in dieser Ausführungsform enthalten eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 und eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 (1A und 1B). Die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 bewirkt, dass das stereoskopische Bild I in einem Raum in einer schmalen Sichtrichtung ausgebildet wird, die von 0° oder darüber bis unter einen ersten Winkel in Bezug auf eine Bezugsebene reicht. Die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 bewirkt, dass ein Bild in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung erzeugt wird, die größer als der erste Winkel und kleiner als 90° in Bezug auf die Bezugsebene ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Bezugsebene senkrecht zu der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 und parallel zu einer seitlichen Oberfläche 14 ist.
Die Lichtquelle 2 kann zum Beispiel aus mehreren Leuchtdioden (LED 2a) bestehen, wie in 2 dargestellt; wobei das aus jeder der mehreren Leuchtdioden (LED 2a) ausgestrahlte Licht durch einen Lichteinfallabstimmungsabschnitt 3 modifiziert wird und in die Einfalloberfläche 11 der Lichtleiterplatte 10 eintritt. Wenngleich in dieser Ausführungsform die Lichtquelle 2 aus mehreren Leuchtdioden (LED 2a) bestehen kann, ist die Lichtquelle 2 nicht darauf beschränkt und kann ebenso aus nur einer einzigen Leuchtdiode (LED 2a) bestehen.
Der Lichteinfallabstimmungsabschnitt 3 ist mit mehreren Linsen 3a ausgestattet, die individuell den Leuchtdioden (LED 2a) entsprechen. Jede der Linsen 3a kann die Ausbreitung von aus der jeweiligen Leuchtdiode (LED 2a) entlang der optischen Achse davon in der xy-Ebene ausgestrahltem Licht verringern, verstärken oder ändern. Als ein Ergebnis kann eine Linse 3a bewirken, dass aus der Leuchtdiode (LED 2a) ausgestrahltes Licht sich parallelem Licht annähert, oder sie kann das Licht auf alle Bereiche in der Lichtleiterplatte 10 richten. Der Ausbreitungswinkel von durch die Lichtleiterplatte 10 gerichtetem Licht ist nicht größer als 5° und er beträgt vorzugsweise weniger als 1°. Andere Konfigurationen können eingesetzt werden, um den Ausbreitungswinkel von Licht in der xy-Ebene in der Lichtleiterplatte 10 zu verringern; so kann zum Beispiel der Lichteinfallabstimmungsabschnitt 3 eine Maske mit einem Fenster aufweisen, das weniger als eine vorgegebene Breite in der x-Achsenrichtung aufweist.
Hierbei weist die optische Achse von aus den Leuchtdioden (LED 2a) ausgestrahltem Licht in dieser Ausführungsform einen Winkel θ in Bezug auf die (nachfolgend beschriebene) Ausstrahlungsoberfläche 12 auf. So beträgt zum Beispiel der Winkel θ, bei dem es sich um einen spitzen Winkel zwischen der optischen Achse des aus der Leuchtdiode (LED 2a) ausgestrahlten Lichts und der Ausstrahlungsoberfläche 12 handelt, nahezu 20°. Demnach ist es selbst dann, wenn das in die Lichtleiterplatte 10 eintretende Licht nahezu paralleles Licht ist, möglich, die Menge des Lichts, das wiederholt zwischen der Ausstrahlungsoberfläche 12 und der (nachfolgend beschriebenen) hinteren Oberfläche 13 reflektiert wird und durch die Lichtleiterplatte 10 gerichtet wird, im Vergleich zu der Situation zu erhöhen, in der die optische Achse von einfallendem Licht parallel zu der y-Achse ist. Somit ist es möglich, die Lichtstärke von in die nachfolgend beschriebenen Strahlengangdeflektoren 20 eintretendem Licht im Vergleich zu dem Fall zu verstärken, in dem die optische Achse des einfallenden Lichts parallel zu der y-Achse ist.
Die Lichtleiterplatte 10 ist ein transparentes Harzmaterial mit einem vergleichsweise hohen Brechungsindex. Die Lichtleiterplatte 10 kann zum Beispiel aus einem Polycarbonatharz (PC), aus einem Polymethylmethacrylatharz (PMMA), aus Glas oder aus einem ähnlichen Material hergestellt werden.
Die Lichtleiterplatte 10 enthält: eine Einfalloberfläche 11, auf die Licht von der Lichtquelle 2 einfällt; eine Ausstrahlungsoberfläche 12, bei der es sich um die vordere Oberfläche der Lichtleiterplatte 10 handelt, und die Licht ausstrahlt; und eine hintere Oberfläche 13, auf der die Strahlengangdeflektoren 20 ausgebildet sind.
In dieser Ausführungsform tritt Licht aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 aus und diese Ausstrahlung von Licht bildet ein stereoskopisches Bild I in einem Raum aus. Ein Betrachter erkennt das stereoskopische Bild I als dreidimensional. Es wird darauf hingewiesen, dass das stereoskopische Bild I auch als an einer Stelle vorliegend wahrgenommen werden kann, die von der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 verschieden ist. Das stereoskopische Bild I kann auch als ein zweidimensionales Bild an einer von der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 entfernten Stelle wahrgenommen werden. Anders ausgedrückt kann das stereoskopische Bild I nicht nur als eine feste Form aufweisend erkannt werden, sondern es kann auch ein Konzept von Bildern mit zweidimensionalen Formen aufweisen, die an einer anderen von der optischen Vorrichtung 1A verschiedenen Stelle wahrgenommen werden. Das stereoskopische Bild I in dieser Ausführungsform wird als weiter entlang der negativen z-Achse angeordnet wahrgenommen als die Ausstrahlungsoberfläche 12. Allerdings liegen Fälle vor, in denen das stereoskopische Bild I auch weiter entlang der negativen z-Achse als die Ausstrahlungsoberfläche 12 angeordnet wahrgenommen werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass ein rechtwinkliges Koordinatensystem aus x-Achse, y-Achse und z-Achse bisweilen beim Beschreiben dieser Ausführungsform eingesetzt wird. In dieser Ausführungsform ist die z-Achsenrichtung als eine Richtung senkrecht zu der Ausstrahlungsoberfläche 12 definiert, wobei die positive z-Achse von der hinteren Oberfläche 13 hin zu der Ausstrahlungsoberfläche 12 verläuft. Die y-Achsenrichtung ist als senkrecht zu der Einfalloberfläche 11 definiert, wobei die positive y-Achsenrichtung von der Einfalloberfläche 11 hin zu einem planaren Bild FI verläuft, das zu der Einfalloberfläche 11 hin gerichtet ist. Ferner verläuft die x-Achse entlang einer Richtung senkrecht zu der Einfalloberfläche 11 entlang einer seitlichen Oberfläche der Lichtleiterplatte 10, wobei die positive x-Achsenrichtung in 1 von der linken seitlichen Oberfläche hin zu der rechten seitlichen Oberfläche verläuft. Um Redundanz in der Beschreibung zu verhindern, werden Ebenen parallel zu den xy-, den yz- und den xz-Ebenen in manchen Fällen als die xy-Ebene, die yz-Ebene beziehungsweise die xz-Ebene bezeichnet.
Die optische Vorrichtung 1A in dieser Ausführungsform enthält mehrere Strahlengangdeflektoren 20 auf der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 10. Die Strahlengangdeflektoren 20 ändern den Strahlengang von durch die Lichtleiterplatte 10 darauf gerichtetem Licht und bewirken, dass das Licht von dort austritt und ein stereoskopisches Bild I in einem Raum ausbildet. Die Strahlengangdeflektoren 20 sind an zweidimensional in der xy-Ebene von einander verschiedenen Positionen ausgebildet, z. B. in einer Matrix. Zum Beispiel können die Strahlengangdeflektoren 20 Prismen sein.
Dies bedeutet, wie zuvor beschrieben tritt das aus der Lichtquelle 2 ausgestrahlte Licht wie in 2 dargestellt über den Lichteinfallabstimmungsabschnitt 3 auf die Einfalloberfläche 11 der Lichtleiterplatte 10 auf. Das in die Lichtleiterplatte 10 eintretende Licht wird vollständig zwischen der Ausstrahlungsoberfläche 12 und der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 10 reflektiert und wird zum weiter entfernt liegenden Ende der Lichtleiterplatte 10 gerichtet. Die Strahlengangdeflektoren 20 ändern den Strahlengang von Licht, das die Bedingungen für vollständige Reflexion hin zu einer spezifischen Orientierung nicht erfüllt und bewirkt, dass Licht aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 austritt.
Die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 in der optischen Vorrichtung 1A bilden ein stereoskopisches Bild I aus; dieses stereoskopische Bild I kann aus einem Linienbild erzeugt werden oder es kann sich dabei um ein planares Bild handeln, das eine vorgegebene Form im Raum ausbildet.
Die Konfiguration und die Funktion einer Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren, die die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 ausmachen, werden nachfolgend beschrieben. Diese Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren wirkt als eine ein planares Bild ausbildende Einheit, die ein planares Bild erzeugt. Die Konfiguration und die Funktion einer Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren, die ein Linienbild erzeugen, werden ebenfalls beschrieben.
Ausbilden eines planaren Bilds
Zunächst wird die Konfiguration der optischen Vorrichtung 1A in dieser Ausführungsform zum Ausbilden eines planaren Bilds FI nachfolgend auf der Grundlage von 3 bis 5 beschrieben. 3 ist eine perspektivische Ansicht der Konfiguration in der optischen Vorrichtung zum Ausbilden eines planaren Bilds FI; 4 ist eine perspektivische Ansicht der Konfiguration in der optischen Vorrichtung 1A zum Ausbilden des planaren Bilds; 5 ist eine Frontansicht, die ein Beispiel eines stereoskopischen Bilds I darstellt, das aus dem planaren Bild FI besteht, das durch die optische Vorrichtung 1A ausgebildet wird.
Es sei zum Beispiel angenommen, dass die optische Vorrichtung 1A ein stereoskopisches Bild I in einer Ebene zum Ausbilden eines stereoskopischen Bilds parallel zu der xz-Ebene erzeugt, wie in 3 dargestellt; und genauer gesagt, dass die optische Vorrichtung 1A ein planares Bild FI als einen Kreis mit einer diagonalen Linie dahindurch ausbildet.
Vorzugsweise stellt die optische Vorrichtung 1A sicher, dass sich das durch die Lichtleiterplatte 10 weitergeleitete Licht weitgehend in der yz-Ebene ausbreitet. Demnach verringert der Lichteinfallabstimmungsabschnitt 3 nicht den Ausbreitungswinkel von Licht von der Lichtquelle 2 in der xy-Ebene. Dies bedeutet, der Lichteinfallabstimmungsabschnitt 3 wirkt sich weitgehend nicht auf den Ausbreitungswinkel von Licht von der Lichtquelle 2 in der yz-Ebene aus.
So kann zum Beispiel die Linse 3a in dem Lichteinfallabstimmungsabschnitt 3 eine konvexe zylindrische Linse sein, die in der xy-Ebene gekrümmt ist und in der yz-Ebene im Wesentlichen keinerlei Krümmung aufweist. Beide Oberflächen der zylindrischen Linse können konvex sein.
Mehrere Gruppen der ersten Strahlengangdeflektoren 21a, 21b, 21c,... sind an der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 10 in der optischen Vorrichtung 1A ausgebildet; die Gruppen von ersten Strahlengangdeflektoren 21a, 21b, 21c,... dienen als die Gruppe von Strahlengangdeflektoren 21 des planaren Bilds. Jede Gruppe der ersten Strahlengangdeflektoren 21a, 21b, 21c,... ist aus mehreren Prismen ausgebildet, die entlang einer Richtung parallel zu der x-Achse bereitgestellt sind. So besteht die Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21a zum Beispiel aus mehreren Prismen P21a. Auf ähnliche Weise besteht die Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21b aus mehreren Prismen 21b und die Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21c besteht aus mehreren Prismen P21c.
So ändern zum Beispiel die Prismen P21a den Pfad von einfallendem Licht und breiten das Licht in einer Richtung parallel zu der xy-Ebene aus und bewirken, dass das Licht aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 austritt. Bei den aufgrund der Prismen P21a von der Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlten Lichtstrahlen handelt es sich weitgehend um eine Linie, die die das stereoskopische Bild ausbildende Ebene 30 schneiden. Wie in 3 und 4 dargestellt, bewirken die Prismen P21a, dass die Lichtstrahlen aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 austreten. Die zwei ausgestrahlten Lichtstrahlen schneiden die das stereoskopische Bild ausbildende Ebene 30 an Linie 31a1 und an Linie 31a2. Wie in 3 dargestellt bewirken alle der in der Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21a enthaltenen Prismen P21a und andere Prismen P21a darin auf ähnliche Weise, dass Lichtstrahlen aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 austreten und die das stereoskopische Bild ausbildende Ebene 30 an der Linie 31a1 und an der Linie 31a2 schneiden. Die Linie 31a1 und die Linie 31a2 liegen im Wesentlichen in einer Ebene parallel zu der xy-Ebene und bilden einen Abschnitt des stereoskopischen Bilds I aus. Demnach bildet Licht von den mehreren Prismen P21a, die zu der Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21a gehören, die Linie 31a1 und die Linie 31a2 im Linienbild LI aus. Das Licht, das Bilder der Linie 31a1 und der Linie 31a2 ausbildet, kann aus wenigstens zwei Prismen P21a bereitgestellt sein, wobei P21a an verschiedenen Stellen entlang der x-Achsenrichtung in der Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21a angeordnet sind.
Dies bedeutet, mehrere Prismen P21a, die zu der Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21a gehören, bewirken, dass darauf einfallendes Licht sich entlang der x-Achsenrichtung in einer Ebene parallel zu der Ausstrahlungsoberfläche 12 ausbreitet; wobei die mehreren Prismen P21a bewirken, dass Licht mit einer Intensitätsverteilung nach den Bildern der Linie 31a1 und der Linie 31a2 aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 austritt. Hierbei ist Licht von den mehreren Prismen P21a, die zu der Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21a zählen und entlang der x-Achsenrichtung angeordnet sind, das Licht, das das Bild der Linie 31a1 und der Linie 31a2 ausbildet.
Wie in 3 dargestellt, ändern die Prismen P21b in der Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21b auf ähnliche Weise den Strahlengang von darauf einfallendem Licht, breiten das Licht in einer Richtung parallel zu der xy-Ebene aus und bewirken, dass drei Lichtstrahlen aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 austreten. Die drei aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlten Lichtstrahlen schneiden die das stereoskopische Bild ausbildende Ebene 30 an der Linie 31b1, an der Linie 31b2 und an der Linie 31b3. Alle der in der Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21b enthaltenen Prismen P21b und andere Prismen P21b darin bewirken auf ähnliche Weise, dass Lichtstrahlen aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 austreten und die das stereoskopische Bild ausbildende Ebene 30 an den Linien 31b1, 31b2 und 31b3 schneiden. Dies bedeutet, mehrere Prismen P21b, die zu der Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21b gehören, bewirken, dass darauf einfallendes Licht sich in einer Ebene parallel zu der Ausstrahlungsoberfläche 12 ausbreitet; wobei die mehreren Prismen P21b bewirken, dass Licht mit einer Intensitätsverteilung nach den Bildern der Linien 31b1, 31b2 und 31b3 aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 austritt. Hierbei ist Licht von den mehreren Prismen P21b, die zu der Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21b zählen und entlang der x-Achsenrichtung angeordnet sind, das Licht, das das Bild der Linien 31b1, 31b2 und 31b3 ausbildet. Die Linien 31b1, 31b2 und 31b3 liegen im Wesentlichen in einer Ebene parallel zu der xy-Ebene und bilden einen Abschnitt des stereoskopischen Bilds I aus.
Hierbei sind die Linien 31b1, 31b2, 31b3 und die Linien 31a1, 31a2 an verschiedenen Stellen entlang der z-Achsenrichtung in der das stereoskopische Bild ausbildenden Ebene 30 ausgebildet.
Wie in 3 dargestellt, ändern die Prismen P21c in der Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21c auf ähnliche Weise den Strahlengang von darauf einfallendem Licht, breiten das Licht in einer Richtung parallel zu der xy-Ebene aus und bewirken, dass zwei Lichtstrahlen aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 austreten. Die zwei aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgestrahlten Lichtstrahlen schneiden die das stereoskopische Bild ausbildende Ebene 30 an der Linie 31c1 und an der Linie 31c2. Alle der in der Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21c enthaltenen Prismen P21c und andere Prismen P21c darin bewirken auf ähnliche Weise, dass Lichtstrahlen aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 austreten und die das stereoskopische Bild ausbildende Ebene 30 an den Linien 31c1 und 31c2 schneiden. Demnach bewirken mehrere Prismen P21c, die zu der Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21c gehören, dass darauf einfallendes Licht sich in einer Ebene parallel zu der Ausstrahlungsoberfläche 12 ausbreitet; wobei die mehreren Prismen P21c bewirken, dass das Licht mit einer Intensitätsverteilung nach den Bildern der Linien 31c1 und 31c2 aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 austritt. Hierbei ist Licht von den mehreren Prismen P21c, die zu der Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21c zählen und entlang der x-Achsenrichtung angeordnet sind, das Licht, das das Bild der Linien 31c1 und 31c2 ausbildet. Die Linien 31c1 und 31c2 liegen im Wesentlichen in einer Ebene parallel zu der xy-Ebene und bilden einen Abschnitt des stereoskopischen Bilds I aus.
Hierbei sind die Linien 31c1 und 31c2, die Linien 31b1, 31b2 und 31b3 und die Linien 31a1 und 31a2 an verschiedenen Stellen entlang der z-Achsenrichtung in der das stereoskopische Bild ausbildenden Ebene 30 ausgebildet.
Die Linien 31c1 und 31c2, die Linien 31b1, 31b2 und 31b3 und die Linien 31a1 und 31a2 sind an verschiedenen Stellen entlang der z-Achsenrichtung in der das stereoskopische Bild ausbildenden Ebene 30 ausgebildet und werden jeweils als getrennt in 3 wie zuvor beschrieben wahrgenommen. Jedoch können in Wirklichkeit die Gruppen von ersten Strahlengangdeflektoren 21a, 21b, 21c aus mehr Gruppen von ersten Strahlengangdeflektoren 21a, 21b, 21c,... mit einem kleineren Abstand zwischen den Gruppen von ersten Strahlengangdeflektoren 21a, 21b, 21c,... in der y-Achsenrichtung bestehen. Alternativ dazu kann der Strahlengangdeflexionswinkel für jedes der Prismen P21a, P21b, P21c derart ausgewählt sein, dass selbst wenn die Gruppen von ersten Strahlengangdeflektoren 21a, 21b, 21c,... entlang der y-Achsenrichtung getrennt sind, die Linien 31a1, 21a2, die Linien 31b1, 31b2, 31b3 und die Linien 31c1, 31c2 an Stellen ausgebildet werden, die entlang der z-Achsenrichtung näher beieinander liegen. Demnach kann ein planares Bild FI eines Kreises mit einer diagonalen Linie wie in 5 dargestellt als ein stereoskopisches Bild I wahrgenommen werden.
Demnach gruppiert die optische Vorrichtung 1A Lichtstrahlen aus jeder Mehrzahl von Prismen P21a, P21b, P21c in der Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21a, 21b, 21c,..., die zweidimensional angeordnet sind; hierbei nutzt die optische Vorrichtung 1A die Lichtstrahlen, um ein planares Bild FI auszubilden, das in einem Raum in der Nähe eines Betrachters dargestellt wird. Demnach ist ein Betrachter in der Lage, ein stereoskopisches Bild I zu erkennen, das aus einem planaren Bild FI über eine große Bandbreite an Positionen entlang der y-Achsenrichtung besteht.
Form der ersten Strahlengangdeflektoren zum Ausbilden des planaren Bilds
Die Form der Prismen P21a, P21b, P21c in den Gruppen von ersten Strahlengangdeflektoren 21a, 21b, 21c,... zum Ausbilden des planaren Bilds FI wird auf der Grundlage von 6 bis einschließlich 8 beschrieben. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels des Konfigurierens von Prismen P21a in der Lichtleiterplatte 10 in der optischen Vorrichtung 1A zum Ausbilden des planaren Bilds; 7A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel des Anordnens der Prismen P21a in der Lichtleiterplatte 10 in der optischen Vorrichtung 1A darstellt; 7B, 7C und 7D sind perspektivische Ansichten von Modifizierungen von Konfigurationen der Prismen P21a; und 8A, 8B und 8C sind Draufsichten, die Beispiele von Prismen P21a-P21d in der Lichtleiterplatte 10 in der optischen Vorrichtung 1A zum Ausbilden des planaren Bilds darstellen.
Wie in 6 dargestellt, können die Prismen P21a in der Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21a einen kegelstumpfförmigen Querschnitt aufweisen und zum Beispiel Reflexionsoberflächen f1, f2, f3, f4, f5 enthalten. Die Reflexionsoberflächen f1, f2, f3, f4, f5 sind ein Beispiel für optische Oberflächen, die als Deflexionsoberflächen wirken und den Strahlengang von Licht ändern; die Reflexionsoberflächen f1, f2, f3, f4, f5 sind in voneinander verschiedenen Richtungen ausgerichtete Kurven. Wie zuvor beschrieben, ist die optische Achse der Leuchtdioden (LED 2a) in dieser Ausführungsform in der yz-Ebene um höchstens einen Winkel θ zu der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 geneigt. Demnach ist es selbst dann, wenn das in die Lichtleiterplatte 10 eintretende Licht nahezu paralleles Licht ist, möglich, die Menge des Lichts, das wiederholt zwischen der Ausstrahlungsoberfläche 12 und der hinteren Oberfläche 13 reflektiert und durch die Lichtleiterplatte 10 gerichtet wird, im Vergleich zu der Situation zu erhöhen, in der die optische Achse von einfallendem Licht parallel zu der y-Achse ist. Demnach ist es möglich, die Menge von auf die Reflexionsoberflächen f1, f2, f3, f4, f5 einfallendem Licht im Vergleich zu der optischen Achse des einfallenden Lichts zu steigern, wenn die optische Achse des einfallenden Lichts parallel zu der y-Achse ist.
Die obige Reflexionsoberfläche f1 ist eine gekrümmte, nach oben abfallende, geneigte Oberfläche, die in einer Richtung parallel zu von der Lichtleiterplatte 10 geleitetem Licht L1 gekrümmt ist; das auf die Reflexionsoberfläche f1 einfallende Licht L1 tritt je nach der Stelle, an der das Licht L1 auf die Reflexionsoberfläche f1 einfällt, in einem anderen Ausstrahlungswinkel aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 aus. Als ein Ergebnis erhöht die Reflexionsoberfläche f1 die Reichweite von zum Beispiel entlang eines Bereichs 31 des stereoskopischen Bilds I darauf einfallendem Licht L1, wie in 2 dargestellt. In dieser Ausführungsform liegt der Bereich 31 parallel zu der y-Achse. Das von der Reflexionsoberfläche f1 reflektierte Licht ist von der Reflexionsoberfläche f1 in der Richtung ausgerichtet, in der der Bereich 31 liegt, und im Wesentlichen wird kein von der Reflexionsoberfläche f1 reflektiertes Licht dorthin gestrahlt, wo der Bereich 31 nicht liegt. Demnach wird das von der Reflexionsoberfläche f1 reflektierte Licht im Wesentlichen von der Reflexionsoberfläche f1 nur in Winkel in der yz-Ebene hin zum Bereich 31 ausgebreitet. Demnach moduliert die Reflexionsoberfläche f1 die Intensität von darauf einfallendem Licht in der yz-Ebene in einer Winkelrichtung und gibt das Licht aus. Da die Reflexionsoberfläche f1 gekrümmt ist, kann die Reflexionsoberfläche f1 das Licht bereitstellen, das die Linien in dem Bild zeichnet, selbst wenn das Licht L1, das auf die Reflexionsoberfläche f1 einfällt, paralleles Licht ist.
Wie in 6 dargestellt, sind die Reflexionsoberflächen f2, f3 in den Prismen P21a torusförmig, mit einer kegelstumpfförmigen Querschnittsfläche; wobei die Reflexionsoberflächen f2, f3 die Reflexionsoberfläche f1 umgeben und sich entlang des Bogens davon erstrecken. Alle der Reflexionsoberflächen f2, f3 sind schräge Oberflächen, die, ähnlich wie die Reflexionsoberfläche f1, nach oben zu einer Spitze geneigt sind. Als ein Ergebnis wird das Licht L1, das auf die Reflexionsoberflächen f2, f3 einfällt, von dort reflektiert und die Reflexionsoberflächen f2, f3 verbreitern den Umfang des entlang der Linie 31a1 und der Linie 31a2 in dem stereoskopischen Bild I reflektierten Lichts, wie in 3 dargestellt. Ferner stellt die Reflexionsoberfläche f1 sicher, dass keine Linien zwischen der Linie 31a1 und der Linie 31a2 in dem stereoskopischen Bild I vorliegen, wie in 3 dargestellt.
Wie in 6 dargestellt, werden die Reflexionsoberflächen f4, f5 aus ansteigenden schrägen Oberflächen gebildet, die durch eine Beugungslinie, einen Teil der Entfernung entlang der Reflexionsoberflächen f4, f5 ausgebildet werden. Das Vorliegen der Reflexionsoberflächen f4, f5 ermöglicht, dass die Linie 31c1 und die Linie 31c2 im stereoskopischen Bild I erzeugt werden, wie in 3 dargestellt.
Demnach können die Prismen P21a zum Beispiel durch die Form der Reflexionsoberflächen f1, f2, f3, f4, f5 die Linien 31 erzeugen, d. h. die Linien 31a1, 31a2, 31b1, 31b2, 31b3, 31c1, 31c2, die die Grundlage zum Erzeugen des planaren Bilds FI im stereoskopischen Bild I sind.
Die Prismen P21a sind in 6 als ein einzelnes Prisma dargestellt, das alle Linien, d. h. die Linien 31a1, 31a2, 31b1, 31b2, 31b3, 31c1, 31c2 im planaren Bild FI ausbildet. Allerdings scheint es schwieriger zu sein, ein einzelnes Prisma für alle Formen im tatsächlichen planaren Bild FI zu verwenden.
So können zum Beispiel Gruppen von ersten Strahlengangdeflektoren 21a, 21b, 21c,... bereitgestellt werden, um mehrere Prismen P21a,..., Prismen P21b,... und Prismen P21c,... auszubilden, wie in 7A dargestellt.
Die in 7A dargestellten Prismen P21a, 21b, 21c können horizontal angeordnete Tetraederprismen sein. Allerdings sind die Prismen nicht auf diese Formen beschränkt und es kann sich dabei auch um gekrümmte Tetraeder, gekrümmte Tetraeder mit einem geneigten Abschnitt oder um teilweise gewellte gekrümmte Tetraeder handeln, wie in 7B, 7C, 7D dargestellt.
Die mehreren in 7A dargestellten Prismen P21a..., Prismen P21b..., Prismen 21c... können in Reihen entlang der y-Achsenrichtung verteilt sein, wie in 8A dargestellt. Allerdings sind die Prismen P21a..., die Prismen 21b..., die Prismen P21c... und die Prismen 21d... nicht auf diese Art von Anordnung beschränkt und sie können derart verteilt sein, dass, wenn entlang der y-Achsenrichtung betrachtet, die Prismen P21a..., die Prismen 21b... und die Prismen 21c... und die Prismen 21d... um einen festgelegten Wert entlang der x-Achsenrichtung versetzt erscheinen (8B). Die Prismen P21a, die Prismen 21b, die Prismen P21c und die Prismen 21d können auch Bögen sein, die angeordnet sind, als eine Welle zu erscheinen (8C).
Beispiel für das Modifizieren der Formen der ersten Strahlengangdeflektoren zum Ausbilden des planaren Bilds
Um die Formen der Gruppen von ersten Strahlengangdeflektoren 21a, 21b, 21c,... zu beschreiben, die eingesetzt werden, um das planare Bild FI zu verwenden, beschreibt der vorherige Abschnitt die Formen der Prismen P21a, 21b, 21c, welche die Linien 31a1, 31a2, die Linien 31b1, 31b2, 31b3 und die Linien 31c1, 31c2 ausbilden, die die Grundlage des planaren Bilds FI sind. Allerdings sind die Gruppen von ersten Strahlengangdeflektoren 21a, 21b, 21c,..., die eingesetzt werden, um das planare Bild FI auszubilden, nicht auf diese Formen beschränkt sind. So kann ein Prisma P22 zum Beispiel derart geformt sein, dass es der Form des planaren Bilds FI entspricht. Das Bereitstellen von mehreren der Prismen P22 ermöglicht es, dass eine Gruppe von dritten Strahlengangdeflektoren 22 als eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren des planaren Bilds 21 dienen, die das planare Bild FI ausbilden.
Die Form der Prismen P22, die einen Fall beschreibt, in dem die Form der Prismen das planare Bild FI ohne Änderung ausbildet, wird auf der Grundlage von 9 beschrieben. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die die Form eines Prismas P22 darstellt, das das planare Bild FI als ein Parallaxenbild ausbildet.
Das Prisma P22 ist eine konvexe Reflexionsoberfläche und es ist auf der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 10 ausgebildet, wie in 9 dargestellt. Die konvexe Reflexionsoberfläche des Prismas P22 ist konfiguriert, den Strahlengang von darauf gerichtetem Licht in der Lichtleiterplatte 10 zu ändern und zu bewirken, dass das Licht von der Ausstrahlungsoberfläche 12 als Lichtstrahlen austritt, die durch die das stereoskopische Bild ausbildende Ebene 30 verlaufen.
So ist zum Beispiel die äußere konvexe Oberfläche des Prismas P22 mit einem Beschriftungsabschnitt P22a versehen, auf dem ein Zeichen „A“ ausgebildet wird, und außerhalb des Beschriftungsabschnitts P22a befindet sich ein antireflexiver Filmabschnitt P22b. Licht, das in den antireflexiven Filmabschnitt P22b eintritt, wird von dort nicht reflektiert.
Im Gegensatz dazu wird das Licht, das in den Beschriftungsabschnitt P22a (z. B. für den Buchstaben „A“) eintritt, von dort reflektiert. Demnach ändert das Prisma P22 den Strahlengang von darin eintretendem Licht und bewirkt, dass das Licht von der Ausstrahlungsoberfläche 12 als Lichtstrahlen austritt, die durch ein stereoskopisches Bild I des Buchstabens A verlaufen.
Der antireflexive Filmabschnitt P22b kann durch Beschichten der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 10 mit Ausnahme des Beschriftungsabschnitts P22a (z. B. für den Buchstaben „A“) mit schwarzer Farbe erzeugt werden. Der antireflexive Filmabschnitt P22b (z. B. für den Buchstaben „A“) kann auch durch Drucken mit schwarzer Farbe und Auslassen des Beschriftungsabschnitts P22a erzeugt werden.
Demnach vereinfacht dies unter Berücksichtigung der Tatsache, dass der Beschriftungsabschnitt P22a durch Drucken des schwarzen Farbmaterials nach dem Ausbilden der konvexen Abschnitte der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 10 erzeugt werden kann, den Vorgang zum Herstellen des Prismas P22.
So ermöglicht es zum Beispiel das Erzeugen eines Beschriftungsabschnitts P22a auf dem Prisma P22 (z. B. für den Buchstaben „A“) auf diese Weise, ein stereoskopisches Bild I aus einem planaren Bild FI mit der in Patentdokument 1, der japanischen Patentveröffentlichung mit der Nummer 2012-118378 vorgeschlagenen Parallax-Bildverfahren auszubilden.
Ausbilden eines Linienbilds
Die optische Vorrichtung 1A dieser Ausführungsform kann ebenfalls ein Linienbild LI im Raum ausbilden, welches das stereoskopische Bild I ausmacht. In diesem Fall bestehen die Strahlengangdeflektoren 20 aus Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25, die ein Linienbild LI ausbilden.
Eine Konfiguration der Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25, die das Linienbild LI ausbilden, wird nachfolgend auf Grundlage von 10 beschrieben. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration von Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25 darstellt, welche ein Linienbild LI ausbilden.
Es sei angenommen, dass Linienbilder LI des Buchstabens „A“ als das stereoskopische Bild I in einem Raum ausgebildet werden, wie in 10 dargestellt.
In diesem Fall tritt Licht von der Lichtquelle 2 in die Lichtleiterplatte 10 ein und mehrere Gruppen von Umrissbild-Strahlengangdeflektoren 24 sind auf der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 10 in der optischen Vorrichtung 1A in dieser Ausführungsform ausgebildet; die Gruppe von Umrissbild-Strahlengangdeflektoren 24 besteht aus Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g. Es wird darauf hingewiesen, dass die Lichtquelle 2 durch eine einzelne Leuchtdiode (LED 2a) konfiguriert sein kann; ferner kann die Lichtquelle 2 in Richtung der Endoberfläche gegenüber der Einfalloberfläche 11 der Lichtleiterplatte 10 befestigt sein. Dies bedeutet, eine Lichtquelle 2 kann an der Einfalloberfläche 11 der Lichtleiterplatte 10 bereitgestellt sein, um das planare Bild FI auszubilden und eine weitere Lichtquelle 2 kann an der Endoberfläche gegenüber der Einfalloberfläche 11 bereitgestellt sein, um das Linienbild LI auszubilden.
Abschnitte von Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g zum Ausbilden des Linienbilds LI sind aus einer Fresnellinse ausgebildet. Die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g sind weitgehend kontinuierlich entlang der x-Achsenrichtung ausgebildet.
Zwischen den mehreren Brechungsoberflächen (Prismaoberflächen), die in den Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g als die Fresnellinse dienen, können Abstände bereitgestellt sein. Die Lichtleiterplatte 10 leitet Licht entlang einer x-Achsenrichtung hin zu jedem Standort einer Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g. Die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g bewirken, dass darauf einfallendes Licht an den Positionen der Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g im Wesentlichen an einem festgelegten Punkt zusammenläuft, der jeder Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g entspricht. 10 stellt die Konvergenz mehrerer Lichtstrahlen aus der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g dar.
Genauer gesagt entspricht die Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a einem Punktbild PI eines festgelegten Punkts PA in dem stereoskopischen Bild I. Die Lichtstrahlen einer jeden Position in der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a laufen an dem festgelegten Punkt PA in dem stereoskopischen Bild I zusammen. Demnach erscheint die optische Wellenfront von der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a als eine optische Wellenfront, die von dem festgelegten Punkt PA aus ausstrahlt.
Als Nächstes entspricht die Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25b einem Punktbild PI eines festgelegten Punkts PB in dem stereoskopischen Bild I. Die Lichtstrahlen einer jeden Position in der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25b laufen an dem festgelegten Punkt PB in dem stereoskopischen Bild I zusammen. Demnach laufen die Lichtstrahlen von den Positionen beliebiger Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g an einem festgelegten Punkt zusammen, der den Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g entspricht. Hierbei können die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g eine optische Wellenfront darstellen, die von einem entsprechenden festgelegten Punkt aus auszustrahlen scheint. Die Punktbilder PI der festgelegten Punkte PA-PG, welche den Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g entsprechen, sind voneinander verschieden; ferner bildet das Gruppieren der mehreren festgelegten Punkte PA-PG entsprechend den Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g das stereoskopische Bild I in einem Raum aus. Auf diese Weise projiziert die optische Vorrichtung 1A ein stereoskopisches Bild I in einen Raum.
Dies bedeutet, die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g sind in dieser Ausführungsform nahe entlang der y-Achsenrichtung in der optischen Vorrichtung 1A ausgebildet. Als ein Ergebnis wird die Gruppierung der mehreren festen Punkte PA-PG durch das menschliche Auge im Wesentlichen als ein Linienbild LI in dem stereoskopischen Bild I wahrgenommen.
Hierbei weisen die durch die Lichtleiterplatte 10 geleiteten und durch die Positionen in der Lichtleiterplatte 10 in der xy-Ebene verlaufenden Lichtstrahlen einen Ausbreitungswinkel um die Richtung, die jede Position in der Lichtleiterplatte und die Lichtquelle 2 verbindet, auf, welche kleiner sind als ein vorgegebener Wert. Ferner weisen in einer Ebene senkrecht zu der xy-Ebene, welche eine Linie enthält, die jede Position in der Lichtleiterplatte 10 und die Lichtquelle 10 verbindet, die durch die Lichtleiterplatte 10 geleiteten und durch die Positionen in der Lichtleiterplatte 10 in der xy-Ebene verlaufenden Lichtstrahlen einen Ausbreitungswinkel um die Richtung, die jede Position in der Lichtleiterplatte und die Lichtquelle 2 verbindet, auf, welche kleiner sind als ein vorgegebener Wert. Die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g können an einer von der Lichtquelle 2 entfernt angeordneten Position bereitgestellt sein; in diesem Fall breiten sich die durch die Lichtleiterplatte 10 geleiteten und auf die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g einfallenden Lichtstrahlen nicht in der xy-Ebene im Allgemeinen um die y-Achsenrichtung aus. Aus diesem Grund konvergiert Licht von den Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a im Wesentlichen in einem einzigen festen Punkt in einer Ebene, die den festen Punkt PA enthält und parallel zu der xz-Ebene ist.
Wenn das auf die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g einfallende Licht sich in der z-Richtung ausbreitet, konvergiert Licht von den Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g entlang der y-Achse auf einer Linie im Raum zusammen, der den festgelegten Punkt enthält, wie nachfolgend beschrieben. Was hier erörtert wird, ist die Ausbreitung von Licht in der xy-Ebene aus dem Licht, das auf die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g einfällt, sowie vor allem die Konvergenz von Licht von den Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g in der xy-Ebene; demnach werden diese Konzepte als Licht von den Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g dargestellt, welches in einem festgelegten Punkt konvergiert.
Wie in 10 dargestellt, ist die Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a entlang einer Linie ausgebildet. Die Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25b ist ebenfalls entlang einer Linie ausgebildet. Die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a, 25b sind jeweils auf einer geraden Linie parallel zu der x-Achse ausgebildet. Jegliche der Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g sind weitgehend kontinuierlich entlang einer geraden Linie parallel zu der x-Achsenrichtung ausgebildet. Demnach sind die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g jeweils mit ihrer Länge senkrecht zu der Lichtleitungsrichtung der Lichtleiterplatte 10 in einer Ebene parallel zu der Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgebildet.
Somit sind die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g entlang einer vorgegebenen Linie in einer Ebene parallel zu der Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgebildet. Von der Lichtleiterplatte 10 geleitetes Licht fällt auf jede der Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g ein und die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g bewirken, dass Ausstrahlungslicht aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 und hin zu einer Richtung ausgestrahlt wird, die im Wesentlichen auf einem einzigen Konvergenzpunkt in einem Raum konvergiert. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn der festgelegte Punkt nahe an der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 13 angeordnet ist, das Ausstrahlungslicht von dem festgelegten Punkt aus ausstrahlt. Demnach bewirken, wenn der festgelegte Punkt nahe an der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 10 angeordnet ist, die Reflexionsoberflächen in den Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a-25g, dass Ausstrahlungslicht aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 derart in einer Richtung austritt, dass das Licht weitgehend von einem einzigen Konvergenzpunkt in einem Raum ausstrahlt.
Form der zweiten Strahlengangdeflektoren zum Ausbilden des Linienbilds
Die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g in der optischen Vorrichtung 1A dieser Ausführungsform dienen zum Ausbilden eines Linienbilds LI; die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 25g werden auf der Grundlage von 11A, 11B, 12A und 12B beschrieben. 11A ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration einer Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a in der optischen Vorrichtung 1A zum Ausbilden eines Linienbilds LI darstellt; und 11B ist eine Draufsicht, die ein Beispiel des Modifizierens der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a in der optischen Vorrichtung 1A zum Ausbilden eines Linienbilds LI darstellt. 12A ist eine perspektivische Ansicht, die das Fokussieren von Licht von der Gruppe von in 11A gezeigten zweiten Strahlengangdeflektoren 25a darstellt; und 12B ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration von Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren darstellt, welche Punktbilder und ein zweidimensionales Bild ausbilden.
Wie in 11A dargestellt, kann jeder der Deflektoren in der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a ein Bild aus einem Teil einer Fresnellinse ausbilden. Bei dem Teil der Fresnellinse kann es sich um in Streifen geschnittene konzentrische Kreise handeln. Die so konfigurierte Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a ist derart beschaffen, dass der Radius in der Mitte größer ist als der Radius an den Enden für jeden der Deflektoren in der Gruppe. Demnach konvergiert Licht, das in der Mitte der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a eintritt, an dem festgelegten Punkt PA direkt oberhalb der Mitte (12A); ferner wird Licht, das an den Enden der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a eintritt, weitgehend gebrochen, um dann am festgelegten Punkt direkt oberhalb der Mitte zu konvergieren. Dies bedeutet, die Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a in dieser Ausführungsform ist derart konfiguriert, dass alle Prismen bewirken, dass Licht im festgelegten Punkt PA konvergiert, da Prismen mit verschiedenen Ausrichtungen sich auf einer geraden Linie befinden. Ein Großteil des Lichts konvergiert im festgelegten Punkt PA, da mehrere Prismen P25a bewirken, dass Licht dort konvergiert. Demnach bestehen selbstverständlich die durch Ausrichten der festgelegten Punkte PA bis einschließlich PG erzeugten eigentlichen Linienbilder LI aus einer großen Menge Licht.
Dementsprechend sind die durch die Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a in der optischen Vorrichtung 1A ausgebildeten Linienbilder LI klar und bestehen aus einer großen Menge Licht. Demnach werden vorzugsweise die aus der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25 in der Ausführungsform ausgebildeten Linienbilder LI in dieser Ausführungsform eingesetzt, um das durch die Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 21 ausgebildete planare Bild FI zu umschreiben.
Alle optischen Strahlengangdeflektoren in der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a sind als solche beschrieben, die bewirken, dass Licht am festgelegten Punkt PA direkt oberhalb der Mitte konvergiert, wie in 12A zu sehen. Allerdings sind die Ausführungsformen nicht hierauf beschränkt. So können zum Beispiel die Deflektoren an den Enden der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a bewirken, dass Licht an einem anderen Punkt konvergiert, wie in 12B dargestellt. Hierbei kann eine Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25 das (nachfolgend beschriebene) zweidimensionale Bild 2D ausbilden.
Wie in 11A dargestellt, sind die Linsen in der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a in einem festen Intervall angeordnet. Allerdings sind die Linsen nicht auf diese Anordnung beschränkt. So können zum Beispiel wie in 11B die Linsen in der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a teilweise in großen Intervallen angeordnet sein.
Dies bedeutet, eine Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a' kann mit mehreren Gruppen von Linsen 25a' entlang der x-Achsenrichtung versehen sein, wie in 11B dargestellt.
Die Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a enthält optische Oberflächen, die kontinuierlich entlang der Länge der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a variieren. Im Gegensatz dazu enthält die Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a' optische Oberflächen, die periodisch entlang der Länge der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a' variieren, ähnlich wie die mehreren Gruppen von Linsen P25a'. Demnach konvergiert Licht von der Gruppe von Linsen P25a' in der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a' im gleichen festgelegten Punkt PA, dem die Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a' entspricht. Die Lichtintensitätsverteilung des Lichts von der Gruppe von Linsen P25a' entlang der x-Achsenrichtung weist im Wesentlichen eine Spitze an der Position des festgelegten Punkts PA auf und fällt mit wachsendem Abstand vom festgelegten Punkt PA deutlich ab.
Im Gegensatz dazu überlappt, wenn die optischen Oberflächen der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a ohne Unterbrechung in der x-Achsenrichtung kontinuierlich sind, Licht von einem Abschnitt der optischen Oberflächen einen Teil von Licht von optischen Oberflächen, die den Bereich umgeben. Demnach neigt Licht von entsprechenden Bereichen dazu, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Gruppen von Linsen P25a' mit kleinen Abständen entlang der x-Achsenrichtung versehen sind, eine breitere Intensitätsverteilung aufzuweisen. Dies bedeutet, die Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a' kann in mehreren Gruppen von Linsen 25a' getrennt sein. Die Breite der Lichtintensitätsverteilung von Licht von jeder der Gruppen von Linsen P25a' kann demnach im Vergleich zu einem Fall ohne Beabstandung verringert sein. Demnach kann das Einteilen der Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a' in mehrere Gruppen von Linsen P25a' zum sogenannten Black-Matrix-Effekt führen und den Kontrast des Bilds erhöhen.
Anstelle von zylindrischen Fresnellinsen kann ein Brechungsgitter zur Verwendung als die Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a und als die Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a' eingesetzt werden. Eine Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a, konfiguriert aus Prismen mit Reflexionsoberflächen, kann als die Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a und als die Gruppe von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a' dienen.
Ausbilden eines hochgradig sichtbaren Bilds in dem Raum innerhalb einer breiten Sichtrichtung
Wie zuvor beschrieben, wird der Fall herangezogen, in dem ein stereoskopisches Bild drei Meter (3 m) voraus in einem Korridor seitlich aus einer Wand hervortritt und von einem Betrachter betrachtet wird, der sich einen Meter (1 m) von der Wand entfernt befindet (29A). Damit der Betrachter erkennt, dass dies ein stereoskopisches Bild ist, muss der Betrachter das Bild aus einem Winkel von wenigstens 75° zum Normalenvektor der Wand betrachten (29B).
Ein Grund dafür ist der Folgende.
Es wird also Licht in der Lichtleiterplatte mit einem Ausstrahlungswinkel γ in Bezug auf den Normalenvektor der Ausstrahlungsoberfläche betrachtet; bei einem Ausstrahlungswinkel γ = 30° ist die Ausbreitungsempfindlichkeit nahezu 1 und die Form des stereoskopischen Bilds ist weniger anfällig für Ausbreitung (30A und 30B). Allerdings ist bei einem Ausstrahlungswinkel γ = 75° die Ausbreitungsempfindlichkeit nahezu 19 und die Form des stereoskopischen Bilds ist stärker anfällig für Ausbreitung. Die Ausbreitungsempfindlichkeit der Form des stereoskopischen Bilds steigt stark an, wenn der Ausstrahlungswinkel γ = 60° ist. Dies liegt daran, dass Fehler in der Form sich stark auf Unschärfe in den Abschnitten innerhalb eines breiten Sichtwinkels auswirken, wenn der Ausstrahlungswinkel γ größer oder gleich 75° ist.
Um diese Aufgabe anzugehen, enthält die optische Vorrichtung 1A dieser Ausführungsform eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 und eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 (1A und 1B). Die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 bewirkt, dass das stereoskopische Bild I in einem Raum in einer schmalen Sichtrichtung ausgebildet wird, die von 0° oder darüber bis unter einen ersten Winkel α in Bezug auf eine Bezugsebene BL reicht. Die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 bewirkt, dass ein Bild in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung erzeugt wird, die größer als der erste Winkel α und kleiner als 90° in Bezug auf die Bezugsebene BL ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Bezugsebene BL senkrecht zu der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 und parallel zu der seitlichen Oberfläche 14 ist. Die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 weisen verschiedene Bildausbildungsbedingungen auf.
Genauer gesagt bildet die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 ein stereoskopisches Bild 3D als ein stereoskopisches Bild I in einem von der Lichtleiterplatte 10 verschiedenen Raum aus, d. h. oberhalb der Ausstrahlungsoberfläche 12 (1A und 1B). Im Gegensatz dazu bildet die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 ein zweidimensionales Bild 2D auf der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 aus. Das zweidimensionale Bild 2D wird unabhängig von dem Winkel in der breiten Sichtrichtung an einer festgelegten Position auf der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 ausgebildet.
Als ein Ergebnis ist es möglich, sicherzustellen, dass das stereoskopische Bild I in einem breiten Sichtwinkel nicht unscharf ist. Demnach kann eine optische Vorrichtung 1A bereitgestellt werden, die in der Lage ist, zu verhindern, dass die Sichtbarkeit eines stereoskopischen Bilds I in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung verschlechtert wird.
Das zweidimensionale Bild 2D wird ferner in einem Raum innerhalb einer breiten Sichtrichtung ausgebildet, wodurch ermöglicht wird, ein Bild darzustellen, das nicht unscharf ist. Dies bedeutet, ein stereoskopisches Bild, das in einem Raum innerhalb einer breiten Sichtrichtung ausgebildet wird, unterscheidet sich kaum von einem zweidimensionalen Bild, selbst wenn das stereoskopische Bild nicht unscharf ist. Demnach besteht beim Sehen eines scharfen zweidimensionalen Bilds 2D ein geringeres Gefühl des Unbehagens als beim Sehen eines unscharfen stereoskopischen Bilds I.
Demnach kann eine optische Vorrichtung 1A bereitgestellt werden, die in der Lage ist, zu verhindern, dass die Sichtbarkeit eines stereoskopischen Bilds I in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung verschlechtert wird.
Form der Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld zum Ausbilden des zweidimensionalen Bilds
Hierbei wird die Form der Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 in der optischen Vorrichtung 1A auf der Grundlage von 13A, 13B, 13C, 13D und 14A, 14B und 14C beschrieben; die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 bildet ein zweidimensionales Bild 2D auf der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 aus. 13A stellt ein Beispiel der Form für eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 dar, die das zweidimensionale Bild 2D auf der Ausstrahlungsoberfläche 12 der ersten Lichtleiterplatte 10 ausbilden; 13A ist eine Draufsicht, die das zweidimensionale Bild 2D darstellt, das einen aus mehreren Punkten bestehenden Pfeil ausbildet. 13B ist eine Draufsicht, die die Prismen in der Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 darstellt, die in einem Abschnitt zum Ausbilden eines einzigen Punkts angeordnet sind; und 13C und 13D stellen Beispiele von Formen für ein Prisma in der Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 dar. 14A, 14B und 14C sind perspektivische Ansichten, die ein weiteres Beispiel zum Modifizieren der Form eines Prismas P28a in der Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 darstellen.
Hierbei ist, wenn der auf der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 erzeugte Pfeil ein zweidimensionales Bild 2D ist, das zweidimensionale Bild 2D, das den Pfeil ausmacht, eine Gruppierung von Punkten (13A). Eine Gruppe von aus Prismen P28a bestehenden vierten Strahlengangdeflektoren 28a ist in einem Abschnitt der hinteren Oberfläche 13 der Lichtleiterplatte 10 bereitgestellt; diese Gruppe von vierten Strahlengangdeflektoren 28a ermöglicht es der Lichtleiterplatte 10, einen einzelnen Punkt als ein Punktbild auszubilden (13B). Ferner dienen die Prismen P28a als die vierten Strahlengangdeflektoren, die die Gruppe von ersten Strahlengangdeflektoren 28a ausmachen. Jeder der mit einer Gruppe von vierten Strahlengangdeflektoren 28a, 28b, 28c,... versehenen Abschnitte stellt eine Gruppe der Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 dar.
Die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 kann mit einer Gruppe von vierten Strahlengangdeflektoren 28a, 28b, 28c,... in mehrere Abschnitte konfiguriert sein; hierbei besteht eine Gruppe von vierten Strahlengangdeflektoren 28a, 28b, 28c,... aus den Prismen P28a, die als mehrere vierte Strahlengangdeflektoren dienen, die ein einzelnes Punktbild ausbilden. Die Gruppe von vierten Strahlengangdeflektoren 28 kann demnach eingesetzt werden, die Punktbilder einer Gruppe von vierten Strahlengangdeflektoren 28a, 28b, 28c,... aus mehreren Abschnitten zu gruppieren. Dementsprechend scheint das zweidimensionale Bild ein planares Bild darzustellen.
Die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 in 13B kann die in 13C dargestellten Tetraederprismen P28a verwenden. Allerdings sind die Ausführungsformen nicht hierauf beschränkt. So können die Prismen zum Beispiel gekrümmte Tetraeder sein (13D).
Die in 13B dargestellte Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 kann die Punktbilder mit einer hohen Richtwirkung gruppieren und das zweidimensionale Bild 2D darstellen. Allerdings sind die Ausführungsformen nicht hierauf beschränkt. So kann zum Beispiel die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 eine geringere Richtwirkung aufweisen, wie in 14A, 14B und 14C dargestellt. In diesem Fall können, um das zweidimensionale Bild 2D in einem festgelegten Bereich darzustellen, die Prismen P28a derart konfiguriert sein, dass: die Reflexionsoberflächen davon Licht ausbreiten (14A); die Tetraederprismen P28a gekrümmt sind (14B); oder die Prismen P28a eine ähnliche Form aufweisen wie die eines kegelstumpfförmigen Prismas (14C). Ferner ist es in diesem Fall auch erforderlich, sicherzustellen, dass das dargestellte zweidimensionale Bild 2D das durch die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 ausgebildete stereoskopische Bild I nicht überlappt.
Das zweidimensionale Bild 2D wird unabhängig von dem Winkel in der breiten Sichtrichtung (d. h. der Linie „gleiche Position“ in 15) an einer vorgegebenen Position auf der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 in der optischen Vorrichtung 1A der Ausführungsform erzeugt. Allerdings sind die Ausführungsformen nicht hierauf beschränkt. So kann zum Beispiel die Position, an der die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 das zweidimensionale Bild 2D ausbildet, je nach dem Winkel in der breiten Sichtrichtung in der optischen Vorrichtung 1A' (die Linie „leichter Versatz“ in 15) geändert werden.
Dies bedeutet, es ist möglich, dass die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 ein stereoskopisches Bild I in einem Raum ausbildet und, zum Beispiel, dass eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 an Endabschnitten zweidimensionale Bilder 2D entlang einer breiten Sichtwinkelrichtung erzeugt, wie in 16A dargestellt. Als ein Ergebnis verwendet eine bereitgestellte optische Vorrichtung 1A eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 am Endabschnitt, um ein zweidimensionales Bild 2D an einer Position auszubilden; hierbei kann die optische Vorrichtung 1A unabhängig vom Winkel in der breiten Sichtrichtung ein zweidimensionales Bild 2D an einer festgelegten Position auszubilden.
Allerdings können an verschiedenen Positionen bereitgestellte Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 mehrere zweidimensionale Bilder 2D ausbilden, wie in 16B dargestellt. Hierbei kann die optische Vorrichtung 1A' derart konfiguriert sein, dass sich das zweidimensionale Bild 2D bei einer Bewegung von einem breiten Sichtwinkel hin zu einem schmalen Sichtwinkel der Bezugsebene BL nähert.
Demnach kann sich beim Ausbilden des zweidimensionalen Bilds 2D auf der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 die optische Vorrichtung dieser Ausführungsform ändern, wobei das zweidimensionale Bild 2D an einer anderen Position auf der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 ausgebildet wird, während der Sichtwinkel ansteigt. Als ein Ergebnis ist es möglich, einen Präsentationseffekt zu erzeugen, wobei das zweidimensionale Bild 2D sich im Einklang mit einer Bewegung von einem breiten Sichtwinkel in einen schmalen Sichtwinkel bewegt und wobei das zweidimensionale Bild 2D aus einem bestimmten Sichtwinkel in ein stereoskopisches Bild I wechselt.
Tatsächlich ergibt das Verhältnis zwischen dem Sichtwinkel und der das Bild ausbildenden Position in der optischen Vorrichtung 1A, 1A' eine Musterpositionskurve, die bei oder ab 45° anzusteigen beginnt (15). Demnach kann der erste Winkel α in dieser Ausführungsform der optischen Vorrichtung 1A, 1A' gleich 45° sein (17), sofern der Raum in einer breiten Sichtrichtung als wenigstens dem ersten Winkel α entsprechend und als höchstens 90° festgelegt wird, um das zweidimensionale Bild 2D auszubilden. Demnach ist es möglich, sicherzustellen, dass das stereoskopische Bild in einem Winkel in der breiten Sichtrichtung, die als größer oder gleich dem ersten Winkel α von 45° und als kleiner als 90° ermittelt worden ist, nicht unscharf ist. Stärker bevorzugt beträgt der erste Winkel α 50°. Das stereoskopische Bild 3D ist demnach bis zu dem Grenzwert hin sichtbar, in dem Unschärfe offensichtlich wird. Ein erster Winkel α von 45° erzeugt einen breiten Sichtwinkel in Bezug auf die Bezugsebene BL, dies bedeutet demnach, dass der breite Sichtwinkel in dieser Ausführungsform ±45° in Bezug auf die Bezugsebene BL beträgt.
Demnach ist die optische Vorrichtung 1A der Ausführungsform mit einer Lichtleiterplatte 10 ausgestattet, die von der Lichtquelle 2 aus darin eintretendes Licht leitet und den Strahlengang des dadurch geleiteten Lichts ändert, wodurch bewirkt wird, dass das Licht aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 austritt und ein Bild in einem Raum ausbildet. Die optische Vorrichtung 1A dieser Ausführungsform enthält ferner eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 und eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28. Die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 bewirkt, dass ein Bild in einem Raum in einer schmalen Sichtrichtung ausgebildet wird, die von 0° oder darüber bis unter einen ersten Winkel α in Bezug auf eine Bezugsebene BL reicht. Die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 bewirkt, dass ein Bild in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung erzeugt wird, die größer als der erste Winkel α und kleiner als 90° in Bezug auf die Bezugsebene BL ist. Die Bezugsebene BL ist senkrecht zu der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 und parallel zu der seitlichen Oberfläche 14. Die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 weisen verschiedene Bildausbildungsbedingungen auf.
Die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 in der optischen Vorrichtung 1A der Ausführungsform bildet ein stereoskopisches Bild I in einem von der Lichtleiterplatte 10 verschiedenen Raum aus. Im Gegensatz dazu bildet die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 ein zweidimensionales Bild 2D auf der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 aus.
Darüber hinaus bildet die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 das zweidimensionale Bild 2D an einer vorgegebenen Position aus, die nicht von dem Winkel in der breiten Sichtrichtung in der optischen Vorrichtung 1A der Ausführungsform abhängig ist.
Darüber hinaus kann die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 das zweidimensionale Bild 2D an einer vorgegebenen Position ausbilden, die je nach dem Winkel in der breiten Sichtrichtung in der optischen Vorrichtung 1A' der Ausführungsform veränderlich ist.
Als ein Ergebnis ist es möglich, sicherzustellen, dass das stereoskopische Bild I in einem breiten Sichtwinkel nicht unscharf ist. Demnach kann eine optische Vorrichtung 1A bereitgestellt werden, die in der Lage ist, zu verhindern, dass die Sichtbarkeit eines stereoskopischen Bilds I in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung verschlechtert wird.
Eine optische Vorrichtung 1A, 1A' nach dieser Ausführungsform kann demnach zum Erzeugen eines stereoskopischen Bilds I eingesetzt werden, das einen Korridor entlang in einer Unterbringungseinrichtung, wie etwa in einem Hotel oder entlang einer engen Streckenführung, wie etwa in einer unterirdischen Straße oder einer Verbindungspassage hervortritt; die optische Vorrichtung 1A, 1A' nach dieser Ausführungsform kann ferner eingesetzt werden, um ein stereoskopisches Bild I auszubilden, um Zimmernummern oder etwas ähnliches für Personen darzustellen, die Handläufe verwenden, z. B. in einem Krankenhaus mit Senioren oder Rollstuhlfahrern.
Alternativ dazu kann als eine Anzeige an einer Vorrichtung das stereoskopische Bild I zum Beispiel eingesetzt werden, um die Richtung einer Rolltreppe (aufwärts oder abwärts) anzugeben; sie kann aus einem Pfeil bestehen, der die Bahnsteignummern angibt, z. B. für einen Zug, oder sie kann eine Routenanzeige auf einer Zugtür sein.
In dieser Ausführungsform der optischen Vorrichtung 1A, 1A' enthalten die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 mehrere ausgerichtete Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a, 25b, 25c,...; die mehreren Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a, 25b, 25c,... bestehen aus Prismen P25a, P25b, P25c,..., die als zweite Strahlengangdeflektoren wirken. Die mehreren zweiten Strahlengangdeflektoren sind konfiguriert, Punktbilder PI auszubilden, die ein Linienbild LI auszubilden scheinen.
Anders ausgedrückt ist die optische Vorrichtung 1A, 1A' mit einer Lichtleiterplatte 10 ausgestattet, die darin eintretendes Licht in einer Ebene parallel zu der Ausstrahlungsoberfläche 12 leitet, sowie mit mehreren Licht fokussierenden Abschnitten, wobei jeder Licht fokussierende Abschnitt eine optische Oberfläche enthält. Von der Lichtleiterplatte 10 geleitetes Licht fällt auf einer optischen Oberfläche ein und die optische Oberfläche bewirkt, dass das Licht aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 in einer Richtung austritt, die im Wesentlichen auf einem einzigen Konvergenzpunkt oder einer Konvergenzlinie in einem Raum konvergiert, oder in einer Richtung, die im Wesentlichen von einem einzigen Konvergenzpunkt oder von einer Konvergenzlinie in einem Raum aus ausstrahlt. Jeder der mehreren Licht fokussierenden Punkte ist entlang einer vorgegebenen Linie in einer Ebene parallel zu der Ausstrahlungsoberfläche 12 ausgebildet. Der Konvergenzpunkt oder die Konvergenzlinie fällt bei jedem der Licht fokussierenden Abschnitte anders aus und das Gruppieren mehrerer der Konvergenzpunkte oder Konvergenzlinien bildet ein Bild in einem Raum aus.
Ein Punktbild PI mit starker Lichtintensität kann demnach ausgebildet werden. Die durch die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a, 25b, 25c,... ausgebildeten Punktbilder PI stammen von mehreren ausgerichteten der Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a, 25b, 25c,.... Demnach sind die Punktbilder PI als ein Linienbild LI ausgerichtet, erscheinen als solches und sind demnach als ein solches erkennbar.
Demnach neigen die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren 25a, 25b, 25c,..., in der Lichtleiterplatte 10 ausgebildet zum Wirken als die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27, und die Gruppen von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 dazu, ein stereoskopisches Bild I zu erzeugen, das aus einem Linienbild LI mit starker Lichtintensität besteht.
In dieser Ausführungsform der optischen Vorrichtung 1A, 1A' enthalten die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 mehrere ausgerichtete Gruppen von ersten Strahlengangdeflektoren 21a, 21b, 21c,...; die mehreren Gruppen von ersten Strahlengangdeflektoren 21a, 21b, 21c,... bestehen aus Prismen P21a, P21b, P21c,..., die als erste Strahlengangdeflektoren wirken. Die mehreren ersten Strahlengangdeflektoren sind konfiguriert, Linienbilder LI auszubilden, die ein planares Bild FI auszubilden scheinen.
Anders ausgedrückt enthält die optische Vorrichtung 1A, 1A' eine Lichtleiterplatte 10, die Licht von einer Lichtquelle 2 in einer Ebene parallel zu der Ausstrahlungsoberfläche 12 weiterleitet, sowie mehrere optische Deflektoren. Die optischen Deflektoren lenken Licht um, das durch die Lichtleiterplatte 10 weitergeleitet wird und bewirken, dass das Licht aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 austritt und ein Bild in einem Raum ausbildet. Jeder optische Deflektor breitet das darauf einfallende Licht in Licht mit einer Intensitätsverteilung, die einem Bild entspricht, in einer Richtung senkrecht zu der Lichtleitungsrichtung der Lichtleiterplatte in einer Ebene parallel zu der Ausstrahlungsoberfläche 12 aus; dies bewirkt, dass das Licht aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 austritt, sodass das Licht von den entlang einer Richtung senkrecht zu der Lichtleitungsrichtung angeordneten optischen Deflektoren sich in einer Richtung ausbreitet, um ein Bild auszubilden oder von einem Bild auszustrahlen. Alternativ dazu enthält die optische Vorrichtung 1A, 1A' eine Lichtleiterplatte 10, die Licht von einer Lichtquelle 2 in einer Ebene parallel zu der Ausstrahlungsoberfläche 12 weiterleitet, sowie mehrere optische Deflektoren. Die optischen Deflektoren lenken jeweils Licht um, das durch die Lichtleiterplatte 10 weitergeleitet wird und bewirken, dass das Licht aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 austritt und ein Bild in einem Raum ausbildet. Jeder Deflektor der mehreren Deflektoren breitet das darauf einfallende Licht zweidimensional in Licht mit einer Intensitätsverteilung, die einem Bild entspricht, aus; dies bewirkt, dass das Licht aus der Ausstrahlungsoberfläche 12 austritt, sodass das Licht von drei oder mehr Deflektoren, die auf verschiedenen geraden Linien angeordnet sind, sich in einer Richtung ausbreitet, um ein Bild auszubilden oder von einem Bild auszustrahlen.
Demnach neigen die Gruppen von ersten Strahlengangdeflektoren 21a, 21b, 21c,..., in der Lichtleiterplatte 10 ausgebildet zum Wirken als die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27, und die Gruppen von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 dazu, ein Linienbild LI auszubilden, das ein Teil eines planaren Bilds FI ist. Ferner erhöht das Bereitstellen der mehreren ausgerichteten Gruppen von ersten Strahlengangdeflektoren 21a, 21b, 21c,... die Dicke des Linienbilds LI. Demnach scheint das Linienbild ein zweidimensionales planares Bild FI auszubilden.
Dementsprechend neigen die Gruppen von ersten Strahlengangdeflektoren 21a, 21b, 21c,..., in der Lichtleiterplatte 10 ausgebildet zum Wirken als die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27, und die Gruppen von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 dazu, ein zweidimensionales planares Bild FI auszubilden.
Darüber hinaus enthält die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 in dieser Ausführungsform der optischen Vorrichtung 1A, 1A' eine Reflexionsoberfläche, die ein Bild in einem Raum in einer schmalen Sichtrichtung ausbildet, die als wenigstens 0° und weniger als ein erster Winkel α in Bezug auf eine Bezugsebene BL angenommen wird. Im Gegensatz dazu enthält die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 Prismen P28a, die mit einer Reflexionsoberfläche versehen sind, die ein Bild in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung ausbildet, die in Bezug auf die Bezugsebene BL größer als der erste Winkel α und kleiner als 90° ist.
Demnach können separate Bilder von derselben Lichtquelle 2 in einem Raum in einer schmalen Sichtrichtung beziehungsweise in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung ausgebildet werden; hierzu kann es selbst dann kommen, wenn die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 beide in der Lichtleiterplatte 10 bereitgestellt sind.
Zweite Ausführungsform
In der Folge wird eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform unter Bezugnahme auf 18A bis einschließlich 19 beschrieben. Die in dieser Ausführungsform nicht beschriebenen Konfigurationen sind mit denen in der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform identisch. Der Einfachheit halber werden zuvor in der ersten Ausführungsform beschriebene Komponenten, die eine identische Funktion aufweisen, mit denselben Bezugszahlen versehen und die Erklärungen davon werden folglich ausgelassen.
Die optische Vorrichtung 1A der ersten Ausführungsform ist konfiguriert, das zweidimensionale Bild 2D in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung auszubilden, um sicherzustellen, dass die optische Vorrichtung 1A ein gut sichtbares Bild in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung darstellt. Indessen ist die optische Vorrichtung 1B dieser Ausführungsform derart konfiguriert, dass die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 eine größere Schrittweite aufweist als die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27.
Die Konfiguration einer optischen Vorrichtung 1B nach dieser Ausführungsform wird auf der Grundlage von 18A und 18B beschrieben. 18A ist eine Draufsicht, die die optische Vorrichtung 1A darstellt, konfiguriert mit der Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27, angeordnet mit derselben Schrittweite p wie die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28; und 18B ist eine Draufsicht einer Konfiguration einer optischen Vorrichtung, konfiguriert mit der Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 27, angeordnet mit einer größeren Schrittweite p als die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 28.
Wie in 18A dargestellt, wird das stereoskopische Bild mit einem geringen Abstand von der Ausstrahlungsoberfläche 12 der Lichtleiterplatte 10 in einem Raum in einer schmalen Sichtrichtung ausgebildet, die wenigstens 0° entspricht und kleiner als der erste Winkel α in Bezug auf die Bezugsebene BL ist. Indessen wird das stereoskopische Bild mit einem großen Abstand von der Lichtleiterplatte über die Ausstrahlungsoberfläche der Lichtleiterplatte in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung ausgebildet, die wenigstens dem ersten Winkel α entspricht und kleiner ist als 90° in Bezug auf die Bezugsebene BL.
Hierbei ist die Schrittweite p der Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 dieselbe wie die Schrittweite p der Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 in der optischen Vorrichtung 1A der ersten Ausführungsform (18A). Demnach werden das stereoskopische Bild in dem Raum in einer schmalen Sichtrichtung und das stereoskopische Bild in dem Raum in einer breiten Sichtrichtung mit derselben Auflösung ausgebildet.
Folglich ist Unschärfe offensichtlich für ein stereoskopisches Bild, das in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung ausgebildet wird, wenn stereoskopische Bilder mit derselben Auflösung in dem Raum in einer breiten Sichtrichtung und in dem Raum in einer schmalen Sichtrichtung ausgebildet werden. Dies liegt daran, dass die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 die für das stereoskopische Bild in dem Raum in einer breiten Sichtrichtung eingesetzte Ausrichtung der Musterform neigt.
Demnach ist die optische Vorrichtung 1B dieser Ausführungsform derart konfiguriert, dass die Schrittweite p der Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 größer ist als die Schrittweite p der Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 (18B).
Die optische Vorrichtung 1B dieser Ausführungsform bildet demnach ein stereoskopisches Bild in dem Raum in einer breiten Sichtrichtung aus, das eine geringere Auflösung aufweist als das stereoskopische Bild in dem Raum in einer schmalen Sichtrichtung. Die Unschärfe des stereoskopischen Bilds in dem Raum in einer breiten Sichtrichtung wird demnach weniger offensichtlich.
Demnach kann eine optische Vorrichtung 1B bereitgestellt werden, die in der Lage ist, zu verhindern, dass die Sichtbarkeit eines stereoskopischen Bilds in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung verschlechtert wird.
19 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen dem Sichtwinkel der optischen Vorrichtung 1B und der Schrittweite p für die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 zeigt. Wie aus dem Graphen hervorgeht, beträgt der erste Winkel α vorzugsweise 45° und stärker bevorzugt 50° für die optische Vorrichtung 1B dieser Ausführungsform.
Dritte Ausführungsform
In der Folge wird eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform unter Bezugnahme auf 20A bis einschließlich 22 beschrieben. Die in dieser Ausführungsform nicht beschriebenen Konfigurationen sind mit denen in der zuvor beschriebenen ersten und der zweiten Ausführungsform identisch. Der Einfachheit halber werden zuvor in der ersten und in der zweiten Ausführungsform beschriebene Komponenten, die eine identische Funktion aufweisen, mit denselben Bezugszahlen versehen und die Erklärungen davon werden ausgelassen.
Die optische Vorrichtung 1C dieser Ausführungsform ist derart konfiguriert, dass die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 Parallaxenbilder bereitstellen.
Die Konfiguration einer optischen Vorrichtung 1C nach dieser Ausführungsform wird auf der Grundlage von 20A, 20B und 20C bis einschließlich 22 beschrieben. 20A ist eine Draufsicht, die Sichtpunkte darstellt, die in einer gleichmäßigen Schrittweite entlang einer horizontalen Richtung festgelegt sind; und 20B ist eine perspektivische Ansicht, erzeugt aus mit einer gleichmäßigen Schrittweite angeordneten Parallaxenbildern, wenn die Betrachtungspunkte gleichmäßige Schrittweiten entlang der horizontalen Richtung aufweisen. 20C ist eine Querschnittsansicht der xz-Ebene, die ein aus Parallaxenbildern mit einer gleichmäßigen Schrittweite erzeugtes stereoskopisches Bild darstellt.
Typischerweise wird eine gleichmäßige Schrittweite erzeugt, wenn Parallaxenbilder eingesetzt werden, um ein stereoskopisches Bild I auszubilden (20A). Dementsprechend werden die Parallaxenbilder auch mit einer gleichmäßigen Schrittweite ausgebildet (20B und 20C). Ähnlich wie die optische Vorrichtung 1A der vorherigen Ausführungsform bildet die optische Vorrichtung 1B in dem Raum in einer breiten Sichtrichtung und in dem Raum in einer schmalen Sichtrichtung Parallaxenbilder mit derselben Auflösung aus. Dies führt dazu, dass die in dem Raum in einer breiten Sichtrichtung ausgebildeten Parallaxenbilder unscharf sind.
Demnach richtet in der optischen Vorrichtung 1C dieser Ausführungsform mehrere Paare von Parallaxenbildern horizontal aus, wobei jedes Paar aus einem Parallaxenbild für das rechte Auge und einem Parallaxenbild für das linke Bild besteht; gleichzeitig bildet zum Beispiel die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 nebeneinanderliegende Parallaxenbilder aus, sodass die Schrittweite ansteigt.
Genauer gesagt wird eine gleichmäßige Schrittweite erzeugt, wenn Parallaxenbilder eingesetzt werden, um ein stereoskopisches Bild I auszubilden (21A). Die Parallaxenbilder sind ebenfalls derart ausgebildet, dass die Schrittweite zwischen nebeneinanderliegenden Parallaxenbildern mit steigendem breitem Sichtwinkel ebenfalls ansteigt (21B und 21C).
Demnach kann eine optische Vorrichtung bereitgestellt werden, die selbst bei einem Parallaxenbild in der Lage ist, zu verhindern, dass die Sichtbarkeit eines stereoskopischen Bilds in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung verschlechtert wird.
Die Ausführungsform ist nicht hierauf beschränkt und andere Verfahren können eingesetzt werden. So kann zum Beispiel eine optische Vorrichtung 1C' betrachtet werden, die ein zweidimensionales Bild 2D in einem Bereich außerhalb des festgelegten breiten Sichtwinkels ausbildet.
In diesem Fall kann eine optische Vorrichtung 1C' bereitgestellt werden, die selbst bei einem Parallaxenbild in der Lage ist, zu verhindern, dass die Sichtbarkeit eines stereoskopischen Bilds in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung verschlechtert wird, ähnlich wie bei der optischen Vorrichtung 1A der ersten Ausführungsform.
Vierte Ausführungsform
In der Folge wird eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform unter Bezugnahme auf 23 beschrieben. Die in dieser Ausführungsform nicht beschriebenen Konfigurationen sind mit denen in der zuvor beschriebenen ersten bis zur dritten Ausführungsform identisch. Der Einfachheit halber werden zuvor in der ersten bis zur dritten Ausführungsform beschriebene Komponenten, die eine identische Funktion aufweisen, mit denselben Bezugszahlen versehen und die Erklärungen davon werden ausgelassen.
Eine optische Vorrichtung 1D dieser Ausführungsform, konfiguriert mit der Lichtquelle 2, eingebaut an einer Ecke der Lichtleiterplatte 10.
Die Konfiguration einer optischen Vorrichtung 1D nach dieser Ausführungsform wird auf der Grundlage von 23A und 23B beschrieben. 23A und 23B sind Draufsichten, die eine Konfiguration der optischen Vorrichtung 1D der vierten Ausführungsform darstellen, wobei die Lichtquelle 2 an einer Ecke der Lichtleiterplatte 10 angeordnet wird.
Die Richtung des schmalen Sichtwinkels und die Richtung des breiten Sichtwinkels sind in der optischen Vorrichtung 1A-1D von der ersten bis zur vierten Ausführungsform definiert, angenommen, ein Betrachter bewegt sich und die Bezugsebene BL liegt senkrecht zu einer horizontalen Oberfläche.
Die optische Vorrichtung 1D kann so konfiguriert sein, dass die Lichtquelle 2 sich an einer Oberfläche an einer oberen oder einer unteren Seite befindet. In diesem Fall muss die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 insbesondere Licht stark ablenken, das sich vertikal von der Lichtquelle 2 aus ausbreitet, sodass das Licht horizontal zu der breiten Sichtrichtung hin austritt, wenn es von der Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 reflektiert wird. Das bedeutet, die Lichtintensität sinkt in der breiten Sichtrichtung.
Im Gegensatz dazu kann Licht von der Lichtquelle 2 die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 lateral bestrahlen; hierbei besteht eine Wechselwirkung der Lichtquelle 2 mit benachbarten Gruppen von Strahlengangdeflektoren. Als Ergebnis zeigt sich ein eher ungeeignetes stereoskopisches Bild.
Demnach ist die Lichtquelle 2 in der optischen Vorrichtung 1D dieser Ausführungsform derart konfiguriert, dass sie die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld 27 und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld 28 aus einer Richtung bestrahlt, die in Bezug auf die Bezugsebene BL geneigt ist (23A).
Demnach liegt keine Interferenz zwischen benachbarten Gruppen von Strahlengangdeflektoren vor und der Winkel, in dem Licht von der Lichtquelle 2 abgelenkt werden muss, wird ebenfalls verringert. Demnach ist es möglich, die Lichtintensität von zu der breiten Sichtrichtung hin reflektiertem Licht zu erhöhen.
Die optische Vorrichtung 1D dieser Ausführungsform kann effizient auch die in 15 gezeigten zweidimensionalen Bilder 2D verschieben, indem die Lichtquelle 2 an einer Ecke der Lichtleiterplatte 10 eingebaut wird (23B).
Fünfte Ausführungsform
In der Folge wird eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform unter Bezugnahme auf 24A bis einschließlich 27B beschrieben. Die in dieser Ausführungsform nicht beschriebenen Konfigurationen sind mit denen in der zuvor beschriebenen ersten bis zur vierten Ausführungsform identisch. Der Einfachheit halber werden zuvor in der ersten bis zur vierten Ausführungsform beschriebene Komponenten, die eine identische Funktion aufweisen, mit denselben Bezugszahlen versehen und die Erklärungen davon werden ausgelassen.
Die optische Vorrichtung 1E dieser Ausführungsform stellt ein stereoskopisches Bild I dar, das eine Dicke aufweist.
Die Konfiguration einer optischen Vorrichtung 1E nach dieser Ausführungsform wird auf der Grundlage von 24A und 24B bis einschließlich 27A und 27B beschrieben. 24A ist eine Draufsicht, die darstellt, wenn das stereoskopische Bild I aus einer schmalen Sichtrichtung betrachtet wird; und 24B ist eine perspektivische Ansicht, die darstellt, wie das stereoskopische Bild I erscheint, wenn aus der schmalen Sichtrichtung betrachtet. 25A ist eine Draufsicht, die darstellt, wenn das stereoskopische Bild I aus einer breiten Sichtrichtung betrachtet wird; und 25B ist eine perspektivische Ansicht, die das Erscheinungsbild des stereoskopischen Bilds I darstellt, wenn das stereoskopische Bild I aus der breiten Sichtrichtung betrachtet wird. 26A ist eine Draufsicht der optischen Vorrichtung 1E dieser Ausführungsform, die darstellt, wenn das stereoskopische Bild I aus einer schmalen Sichtrichtung betrachtet wird; und 26B ist eine perspektivische Ansicht, die darstellt, wie das stereoskopische Bild I erscheint, wenn aus der schmalen Sichtrichtung betrachtet. 27A ist eine Draufsicht der optischen Vorrichtung 1E dieser Ausführungsform, die darstellt, wenn das stereoskopische Bild I aus einer breiten Sichtrichtung betrachtet wird; und 27B ist eine perspektivische Ansicht, die das Erscheinungsbild des stereoskopischen Bilds I darstellt, wenn das stereoskopische Bild I aus der breiten Sichtrichtung betrachtet wird.
Zum Beispiel kann ein stereoskopisches Bild I, das aus einem Pfeil besteht, senkrecht zu der Lichtleiterplatte 10 (24A) ausgebildet sein; das stereoskopische Bild I neigt dazu, Dreidimensionalität aufzuweisen (24B), wenn von unten aus einer schmalen Sichtrichtung betrachtet. Im Gegensatz dazu ist das stereoskopische Bild I, das aus einem Pfeil besteht, senkrecht zu der Lichtleiterplatte 10 (25A) ausgebildet; allerdings verliert das stereoskopische Bild I die Dreidimensionalität (25B), wenn diagonal von unten aus einem breiten Sichtwinkel betrachtet.
Demnach stellt die optische Vorrichtung 1E dieser Ausführungsform ein stereoskopisches Bild I dar, das eine Dicke aufweist. Vorzugsweise erhält das stereoskopische Bild I das Erscheinungsbild einer Dicke, insbesondere aus einer breiten Sichtrichtung. Hierbei kann ein stereoskopisches Bild I, das aus einem Pfeil besteht, senkrecht zu der Lichtleiterplatte 10 (26A) ausgebildet sein; das stereoskopische Bild I neigt dazu, Dreidimensionalität aufzuweisen (26B), wenn von unten aus einer schmalen Sichtrichtung betrachtet. Ferner ist das stereoskopische Bild I, das aus einem Pfeil besteht, senkrecht zu der Lichtleiterplatte 10 (27A) ausgebildet; wenn diagonal von unten aus einem breiten Sichtwinkel betrachtet, deutet eine Linie entlang der Dickenrichtung die Form des stereoskopischen Bilds I an (27B). Demnach kann das dargestellte Bild leicht als ein stereoskopisches Bild I erkannt werden, das aus einem Pfeil besteht, der senkrecht zu der Lichtleiterplatte 10 ausgebildet ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und sie kann auf verschiedene Weisen modifiziert werden und im Umfang der Patentansprüche bleiben. Die in jeder der verschiedenen Ausführungsformen offenbarten technischen Mittel können je nach Eignung kombiniert werden und eine auf diese Weise erhaltene Ausführungsform bleibt im technischen Umfang der vorliegenden Erfindung.
Demnach ist, wie zuvor beschrieben, um die obenstehenden Aufgaben anzugehen, eine optische Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Aspekt konfiguriert, sodass die optische Vorrichtung Folgendes enthält: eine Lichtleiterplatte, konfiguriert, von einer Lichtquelle darin eintretendes Licht zu leiten, den Strahlengang von geleitetem Licht zu ändern und zu bewirken, dass aus einer Ausstrahlungsoberfläche der Lichtleiterplatte Licht austritt und somit ein Bild in einem Raum ausbildet; eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld, konfiguriert, ein Bild in einem Raum in einer schmalen Sichtrichtung zu erzeugen, die als ein Winkel größer 0° und kleiner als ein erster Winkel in Bezug auf eine Bezugsebene angenommen wird, die senkrecht zu der Ausstrahlungsoberfläche und parallel zu einer Seitenoberfläche der Lichtleiterplatte ist; und eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld, konfiguriert, ein Bild in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung zu erzeugen, die als ein Winkel größer als der erste Winkel und kleiner als 90° in Bezug auf die Bezugsebene angenommen wird; wobei die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld verschiedene Bildausbildungsbedingungen aufweisen.
Die optische Vorrichtung ist mit einer Lichtleiterplatte ausgestattet, die von der Lichtquelle aus darin eintretendes Licht leitet und den Strahlengang des dadurch geleiteten Lichts ändert, wodurch bewirkt wird, dass das Licht aus der Ausstrahlungsoberfläche austritt und ein Bild in einem Raum ausbildet.
Die Sichtbarkeit eines mit dieser optischen Vorrichtung ausgebildeten stereoskopischen Bilds verschlechtert sich, da das stereoskopische Bild in einem breiten Sichtwinkel unscharf ist, wenn die optische Vorrichtung das stereoskopische Bild ausbildet.
Um dies anzugehen, enthält eine optische Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Aspekt eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld, konfiguriert, ein Bild in einem Raum in einer schmalen Sichtrichtung zu erzeugen, die als ein Winkel größer 0° und kleiner als ein erster Winkel in Bezug auf eine Bezugsebene angenommen wird, die senkrecht zu der Ausstrahlungsoberfläche und parallel zu einer Seitenoberfläche der Lichtleiterplatte ist; und eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld, konfiguriert, ein Bild in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung zu erzeugen, die als ein Winkel größer als der erste Winkel und kleiner als 90° in Bezug auf die Bezugsebene angenommen wird; und wobei die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld verschiedene Bildausbildungsbedingungen aufweisen.
Als ein Ergebnis ist es möglich, sicherzustellen, dass das stereoskopische Bild in einem breiten Sichtwinkel nicht unscharf ist. Demnach kann eine optische Vorrichtung bereitgestellt werden, die in der Lage ist, zu verhindern, dass die Sichtbarkeit eines stereoskopischen Bilds in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung verschlechtert wird.
In der optischen Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Aspekt bildet die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld ein stereoskopisches Bild in einem von der Lichtleiterplatte verschiedenen Raum aus, während die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld ein zweidimensionales Bild auf der Ausstrahlungsoberfläche der Lichtleiterplatte ausbildet.
In der optischen Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Aspekt bildet die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld das zweidimensionale Bild an einer Stelle aus, die feststeht und unabhängig von dem Winkel in der breiten Sichtrichtung ist.
Hierbei bildet die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld ein Bild in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung aus, die als ein Winkel größer als der erste Winkel und kleiner als 90° in Bezug auf eine Bezugsebene angenommen wird.
Demnach wird das zweidimensionale Bild in einem Raum innerhalb einer breiten Sichtrichtung ausgebildet, wodurch ermöglicht wird, ein Bild darzustellen, das nicht unscharf ist. Ein stereoskopisches Bild, das in einem Raum innerhalb einer breiten Sichtrichtung ausgebildet wird, unterscheidet sich kaum von einem zweidimensionalen Bild, selbst wenn das stereoskopische Bild nicht unscharf ist. Das bedeutet, beim Sehen eines scharfen zweidimensionalen Bilds besteht ein geringeres Gefühl des Unbehagens als beim Sehen eines unscharfen stereoskopischen Bilds.
Demnach kann eine optische Vorrichtung bereitgestellt werden, die in der Lage ist, zu verhindern, dass die Sichtbarkeit eines stereoskopischen Bilds in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung verschlechtert wird.
In der optischen Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Aspekt bildet die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld das zweidimensionale Bild an einer Stelle aus, die je nach dem Winkel in der breiten Sichtrichtung veränderlich ist.
Demnach kann sich beim Ausbilden des zweidimensionalen Bilds auf der Ausstrahlungsoberfläche der Lichtleiterplatte die optische Vorrichtung ändern, wobei das zweidimensionale Bild an einer anderen Position auf der Ausstrahlungsoberfläche der Lichtleiterplatte ausgebildet wird, während der Sichtwinkel ansteigt. Als ein Ergebnis ist es möglich, einen Präsentationseffekt zu erzeugen, wobei das zweidimensionale Bild sich im Einklang mit einer Bewegung von einem breiten Sichtwinkel in einen schmalen Sichtwinkel bewegt und wobei das zweidimensionale Bild aus einem bestimmten Sichtwinkel in ein stereoskopisches Bild I wechselt.
In der optischen Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Aspekt ist die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld mit einer größeren Schrittweite angeordnet als die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld.
Anders ausgedrückt ist das stereoskopische Bild mit einem geringen Abstand von der Ausstrahlungsoberfläche der Lichtleiterplatte in einem Raum in einer schmalen Sichtrichtung ausgebildet, die wenigstens 0° entspricht und kleiner als der erste Winkel in Bezug auf die Bezugsebene ist. Demnach wird das stereoskopische Bild mit einem großen Abstand von der Lichtleiterplatte über die Ausstrahlungsoberfläche der Lichtleiterplatte in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung ausgebildet, die wenigstens dem ersten Winkel α entspricht und kleiner ist als 90° in Bezug auf die Bezugsebene.
Folglich ist Unschärfe offensichtlich für ein stereoskopisches Bild, das in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung ausgebildet wird, wenn stereoskopische Bilder mit derselben Auflösung in dem Raum in einer breiten Sichtrichtung und in dem Raum in einer schmalen Sichtrichtung ausgebildet werden.
Demnach ist nach einem erfindungsgemäßen Aspekt die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld mit einer größeren Schrittweite angeordnet als die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld. Demnach weist das stereoskopische Bild in dem Raum in einer breiten Sichtrichtung eine geringere Auflösung auf als das stereoskopische Bild in dem Raum in einer schmalen Sichtrichtung. Die Unschärfe des stereoskopischen Bilds in dem Raum in einer breiten Sichtrichtung wird demnach weniger offensichtlich.
Dementsprechend ist eine optische Vorrichtung über dieses Verfahren in der Lage, zu verhindern, dass die Sichtbarkeit eines stereoskopischen Bilds in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung verschlechtert wird.
In der optischen Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Aspekt enthalten die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld mehrere ausgerichtete Gruppen aus zweiten Strahlengangdeflektoren, bestehend aus mehreren zweiten Strahlengangdeflektoren, konfiguriert, ein Punktbild auszubilden, wobei die zweiten Strahlengangdeflektoren ein Linienbild auszubilden scheinen.
Demnach wird ein Punktbild mit starker Lichtintensität ausgebildet, da jeder der zweiten Strahlengangdeflektoren ein einzelnes Punktbild ausbildet. Da mehrere Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren vorliegen, erscheinen die durch die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren ausgebildeten Punktbilder als ein Linienbild, wenn ausgerichtet, und werden als solches wahrgenommen.
Demnach neigen die Gruppen von zweiten Strahlengangdeflektoren, in der Lichtleiterplatte ausgebildet zum Wirken als die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld, und die Gruppen von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld dazu, ein stereoskopisches Bild zu erzeugen, das aus einem Linienbild mit starker Lichtintensität besteht.
In der optischen Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Aspekt enthalten die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld mehrere ausgerichtete Gruppen aus ersten Strahlengangdeflektoren, bestehend aus mehreren ersten Strahlengangdeflektoren, konfiguriert, ein Linienbild auszubilden, wobei die ersten Strahlengangdeflektoren ein planares Bild auszubilden scheinen.
Demnach neigen die Gruppen von ersten Strahlengangdeflektoren, in der Lichtleiterplatte ausgebildet zum Wirken als die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld, und die Gruppen von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld dazu, ein Linienbild auszubilden, das ein Teil eines planaren Bilds ist. Die mehreren Gruppen von ersten Strahlengangdeflektoren erhöhen demnach die Dicke des Linienbilds. Demnach scheint das Linienbild ein zweidimensionales planares Bild auszubilden.
Dementsprechend neigen die Gruppen von ersten Strahlengangdeflektoren, in der Lichtleiterplatte ausgebildet zum Wirken als die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld, und die Gruppen von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld dazu, ein zweidimensionales planares Bild FI auszubilden.
In der optischen Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Aspekt enthält die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld Gruppen von vierten Strahlengangdeflektoren in mehreren Abschnitten, wobei ein einziger Abschnitt Folgendes enthält: eine Gruppe von vierten Strahlengangdeflektoren, die aus mehreren vierten Strahlengangdeflektoren besteht, eine Gruppe von vierten Strahlengangdeflektoren, die konfiguriert sind, ein einziges Punktbild auszubilden; und wobei die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld in der optischen Vorrichtung konfiguriert ist, die Punktbilder zu gruppieren, wodurch das zweidimensionale Bild ein planares Bild darzustellen scheint.
Hierbei kann ein konkreteres zweidimensionales Bild ausgebildet werden.
In der optischen Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Aspekt enthält die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld Reflexionsoberflächen, konfiguriert, ein Bild in einem Raum in einer schmalen Sichtrichtung zu erzeugen, die als ein Winkel größer 0° und kleiner als ein erster Winkel in Bezug auf die Bezugsebene angenommen wird, und wobei die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld Reflexionsoberflächen enthält, konfiguriert, ein Bild in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung zu erzeugen, die als wenigstens so groß wie der erste Winkel und kleiner als 90° in Bezug auf die Bezugsebene angenommen wird.
Demnach können separate Bilder von derselben Lichtquelle in einem Raum in einer schmalen Sichtrichtung beziehungsweise in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung ausgebildet werden; hierzu kann es selbst dann kommen, wenn die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld beide in der Lichtleiterplatte bereitgestellt sind.
In der optischen Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Aspekt besteht das Bild aus Parallaxenbildern und wobei mehrere Paare aus den Parallaxenbildern, wobei jedes Paar aus einem Parallaxenbild für das rechte Auge und einem Parallaxenbild für das linke Auge bestehen, horizontal ausgerichtet sind.
Demnach kann eine optische Vorrichtung bereitgestellt werden, die selbst bei einem Parallaxenbild in der Lage ist, zu verhindern, dass die Sichtbarkeit eines stereoskopischen Bilds in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung verschlechtert wird.
In der obigen optischen Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Aspekt werden die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld mit Licht aus einer Richtung schräg zu der Bezugsebene bestrahlt.
Das heißt, die Richtung des schmalen Sichtwinkels und die Richtung des breiten Sichtwinkels sind in diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung definiert, angenommen, ein Betrachter bewegt sich und die Bezugsebene liegt senkrecht zu einer horizontalen Oberfläche.
Die optische Vorrichtung kann so konfiguriert sein, dass die Lichtquelle sich an einer Oberfläche an einer oberen oder einer unteren Seite befindet. In diesem Fall muss die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld insbesondere Licht stark ablenken, das sich vertikal von der Lichtquelle aus ausbreitet, sodass das Licht horizontal zu der breiten Sichtrichtung hin austritt, wenn es von der Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld reflektiert wird. Folglich sinkt die Lichtintensität in der breiten Sichtrichtung.
Im Gegensatz dazu kann Licht von der Lichtquelle die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld lateral bestrahlen; hierbei besteht eine Wechselwirkung der Lichtquelle mit benachbarten Gruppen von Strahlengangdeflektoren. Als Ergebnis zeigt sich ein eher ungeeignetes stereoskopisches Bild.
Demnach werden in der obigen optischen Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Aspekt die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld mit Licht aus einer Richtung schräg zu der Bezugsebene bestrahlt.
Demnach liegt keine Interferenz zwischen benachbarten Gruppen von Strahlengangdeflektoren vor und der Winkel, in dem Licht von der Lichtquelle abgelenkt werden muss, wird ebenfalls verringert. Demnach ist es möglich, die Lichtintensität von zu der breiten Sichtrichtung hin reflektiertem Licht zu erhöhen.
Bezugszeichenliste

1A,1A': Optische Vorrichtung
1B: Optische Vorrichtung
1C,1C': Optische Vorrichtung
1D: Optische Vorrichtung
1E: Optische Vorrichtung
2: Lichtquelle
2a: Leuchtdiode (LED)
3: Lichteinfallabstimmungsabschnitt
3a: Linse
10: Lichtleiterplatte
11: Einfalloberfläche
12: Ausstrahlungsoberfläche
13: Hintere Oberfläche
14: Seitliche Oberfläche
20: Strahlengangdeflektoren (Gruppe mit schmalem Sichtfeld, Gruppe mit breitem Sichtfeld)
21: Gruppe der Strahlengangdeflektoren für das planare Bild
21a - 21c: Erste Gruppe von Strahlengangdeflektoren
22: Dritte Gruppe von Strahlengangdeflektoren
24: Gruppe von Strahlengangdeflektoren des Umrissbilds
25: Gruppe von Strahlengangdeflektoren des Linienbilds
25a - 25c: Zweite Gruppe von Strahlengangdeflektoren
27: Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld
28: Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld
28a - 28c: Vierte Gruppe von Strahlengangdeflektoren
30: Das stereoskopische Bild ausbildende Ebene
d: Intervall
f1 - f5: Reflexionsoberfläche
P21a - P21c: Prisma
P22a: Zeichen ausbildende EInheit
P22b: Antireflexiver Film
P28a: Prisma (Vierte Gruppe von Strahlengangdeflektoren)
α: Erster Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2012118378 [0002]

Claims

Optische Vorrichtung, umfassend: eine Lichtleiterplatte, konfiguriert, von einer Lichtquelle darin eintretendes Licht zu leiten, den Strahlengang von geleitetem Licht zu ändern und zu bewirken, dass dieses Licht aus einer Ausstrahlungsoberfläche der Lichtleiterplatte austritt und somit ein Bild in einem Raum ausbildet; eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld, konfiguriert, ein Bild in einem Raum in einer schmalen Sichtrichtung zu erzeugen, die als ein Winkel größer 0° und kleiner als ein erster Winkel in Bezug auf eine Bezugsebene angenommen wird, die senkrecht zu der Ausstrahlungsoberfläche und parallel zu einer Seitenoberfläche der Lichtleiterplatte ist; und eine Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld, konfiguriert, ein Bild in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung zu erzeugen, die als ein Winkel größer als der erste Winkel und kleiner als 90° in Bezug auf die Bezugsebene angenommen wird; und wobei die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld verschiedene Bildausbildungsbedingungen aufweisen.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld ein stereoskopisches Bild in einem von der Lichtleiterplatte verschiedenen Raum ausbildet, während die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld ein zweidimensionales Bild auf der Ausstrahlungsoberfläche der Lichtleiterplatte ausbildet.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld konfiguriert ist, das zweidimensionale Bild an einer Stelle auszubilden, die feststeht und unabhängig von dem Winkel in der breiten Sichtrichtung ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld konfiguriert ist, das zweidimensionale Bild an einer Stelle auszubilden, die je nach dem Winkel in der breiten Sichtrichtung veränderlich ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld mit einer größeren Schrittweite angeordnet ist als die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld mehrere ausgerichtete Gruppen aus zweiten Strahlengangdeflektoren enthalten, bestehend aus mehreren zweiten Strahlengangdeflektoren, konfiguriert, ein Punktbild auszubilden, wobei die zweiten Strahlengangdeflektoren ein Linienbild auszubilden scheinen.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld mehrere ausgerichtete Gruppen aus ersten Strahlengangdeflektoren enthalten, bestehend aus mehreren ersten Strahlengangdeflektoren, konfiguriert, ein Linienbild auszubilden, wobei die ersten Strahlengangdeflektoren ein planares Bild auszubilden scheinen.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei: die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld Gruppen von vierten Strahlengangdeflektoren in mehreren Abschnitten enthält, wobei ein einziger Abschnitt Folgendes enthält: eine Gruppe von vierten Strahlengangdeflektoren, die aus mehreren vierten Strahlengangdeflektoren besteht, eine Gruppe von vierten Strahlengangdeflektoren, die konfiguriert sind, ein einziges Punktbild auszubilden; und wobei die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld in der optischen Vorrichtung konfiguriert ist, die Punktbilder zu gruppieren, wodurch das zweidimensionale Bild ein planares Bild bereitzustellen scheint.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei: die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld Reflexionsoberflächen enthält, konfiguriert, ein Bild in einem Raum in einer schmalen Sichtrichtung zu erzeugen, die als ein Winkel größer 0° und kleiner als ein erster Winkel in Bezug auf die Bezugsebene angenommen wird; und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld Reflexionsoberflächen enthält, konfiguriert, ein Bild in einem Raum in einer breiten Sichtrichtung zu erzeugen, die als ein Winkel größer als der erste Winkel und kleiner als 90° in Bezug auf die Bezugsebene angenommen wird.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis einschließlich 5, wobei: das Bild aus Parallaxenbildern besteht und wobei mehrere Paare aus den Parallaxenbildern, wobei jedes Paar aus einem Parallaxenbild für das rechte Auge und einem Parallaxenbild für das linke Auge bestehen, horizontal ausgerichtet sind.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei: die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit schmalem Sichtfeld und die Gruppe von Strahlengangdeflektoren mit breitem Sichtfeld mit Licht aus einer Richtung schräg zu der Bezugsebene bestrahlt werden.