DE112017007244B4 - Darstellungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Darstellungsvorrichtung (1A-1D), welche eine Lichtführungsplatte (14) umfasst,wobei Bildlicht von einer Stirnfläche (14a) der Lichtführungsplatte (14) her eintritt und das Bildlicht von einer Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) der Lichtführungsplatte (14) emittiert wird, wobei das Bildlicht durch jede von einer Vielzahl an auf der Lichtführungsplatte (14) vorliegenden Emissionsstruktureinheiten (141, 241, 341) reflektiert oder abgelenkt wird,wobei die Emissionsstruktureinheit (141, 241, 341) eine optische Oberfläche (141a, 241a, 341a) aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie das Bildlicht reflektiert oder ablenkt und emittiert, wobei die optische Oberfläche (141a, 241a, 341a) in einer Dickenrichtung der Lichtführungsplatte (14) in einer gekrümmten Form ausgebildet ist,wobei die Emissionsstruktureinheit (141, 241, 341) auf einer der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) gegenüberliegenden unteren Oberfläche (14b, 24ab) der Lichtführungsplatte (14) so ausgebildet ist, dass sie von der unteren Oberfläche (14b, 24ab) zur Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) hin vorragt,wobei die optische Oberfläche (141a, 241a, 341a) so ausgebildet ist, dass ein mit der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) gebildeter Winkel bei Annäherung an die Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) in einer Dickenrichtung der Lichtführungsplatte (14) größer wird,wobei das Bildlicht durch die optische Oberfläche (141a, 241a, 341a) reflektiert wird, um ein reelles Bild zu erzeugen, und ein Winkel, der zwischen der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) und einem Ende der optischen Oberfläche (141a, 241a, 341a) der Emissionsstruktureinheit (141, 241, 341) auf einer weiter von der Stirnfläche (14a) entfernten Seite in einer Richtung, in der das Bildlicht von der Lichtführungsplatte (14) geleitet wird, gebildet wird, gleich einem oder kleiner als ein Winkel ist, der zwischen der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) und einem Ende der optischen Oberfläche (141a, 241a, 341a) jeder der angrenzenden Emissionsstruktureinheiten (141, 241, 341) auf einer näher an der Stirnfläche (14a) liegenden Seite in der Richtung, in der das Bildlicht durch die Lichtführungsplatte (14) geleitet wird, gebildet wird.

Description

  • TECHNISCHER BEREICH
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Darstellungsvorrichtung, mit der ein in der Luft erzeugtes Bild dargestellt werden kann.
  • STAND DER TECHNIK
  • Konventionell ist eine Luftdarstellungsvorrichtung bekannt, die ein in der Luft erzeugtes Bild ohne Bildschirm darstellen kann. Zum Beispiel offenbart Patentdokument 1 eine Darstellungsvorrichtung, in der Bilddarstellungslicht, welches von einem Darstellungselement zu einer Lichtführungsplatte emittiert wird, durch eine Vielzahl an Reflexionsflächen, die im Inneren eines Substrats der Lichtführungsplatte vorliegen, reflektiert wird und von einer Austrittsfläche der Lichtführungsplatte ausgesendet wird.
  • DOKUMENT AUS DEM STAND DER TECHNIK
  • PATENTDOKUMENT
  • Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentoffenlegung JP 2011 - 186 332 A (veröffentlicht am 22. September 2011).
  • Die Druckschriften JP 2011 - 232 717 A , WO 2016/103 920 A1 und WO 2017/017 981 A1 offenbaren jeweils Darstellungsvorrichtungen mit einer Lichtführungsplatte, bei der Bildlicht durch gekrümmte Emissionsstrukturen aus der Lichtleiterplatte ausgekoppelt wird.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENE AUFGABE
  • Da in der in Patentdokument 1 offenbarten Darstellungsvorrichtung die Reflexionsfläche als ebene Oberfläche ausgebildet ist, treten jedoch, in Abhängigkeit von der Position in Dickenrichtung der Lichtführungsplatte, Aberrationsunschärfen an einer Position auf, an der ein Bild durch das durch diese Reflexionsfläche reflektierte Licht erzeugt wird. Dadurch wird das durch die Darstellungsvorrichtung dargestellte Bild undeutlich, was problematisch ist.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung beschäftigt sich mit dem obigen Problem, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Darstellungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die imstande ist, ein deutliches Bild darzustellen.
  • MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABE
  • Um die obige Aufgabe zu lösen, ist eine Darstellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Darstellungsvorrichtung, wie in den Ansprüchen definiert, welche eine Lichtführungsplatte umfasst. In der Darstellungsvorrichtung tritt Bildlicht von einer Stirnfläche der Lichtführungsplatte ein, und das Bildlicht wird von einer Lichtaustrittsfläche der Lichtführungsplatte emittiert, wobei das Bildlicht durch jede von einer Vielzahl an auf der Lichtführungsplatte vorliegenden Emissionsstruktureinheiten reflektiert oder abgelenkt wird. Die Emissionsstruktureinheit besitzt eine optische Oberfläche, die so konfiguriert ist, dass sie das Bildlicht reflektiert oder ablenkt und emittiert. Die optische Oberfläche ist in einer Dickenrichtung der Lichtführungsplatte in einer gekrümmten Form ausgebildet.
  • WIRKUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Wirkung erzielt, dass ein dargestelltes Bild deutlich dargestellt werden kann.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht, in der eine Darstellungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
    • 2 ist eine Seitenansicht der Darstellungsvorrichtung.
    • 3 ist eine vergrößerte Seitenansicht einer Lichtführungsplatte, wobei ein Zustand dargestellt ist, in dem Licht durch ein in der Darstellungsvorrichtung vorliegendes Prisma reflektiert wird.
    • 4 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Winkels, der zwischen Reflexionsflächen zweier beliebiger benachbarter Prismen und der unteren Oberfläche der in der Darstellungsvorrichtung vorliegenden Lichtführungsplatte gebildet wird.
    • 5 ist eine schematische Ansicht, in der eine Konfiguration einer Lichtführungsplatte als modifiziertes Beispiel der in der Darstellungsvorrichtung vorliegenden Lichtführungsplatte gezeigt ist.
    • 6 ist eine vergrößerte Seitenansicht einer Lichtführungsplatte, in der ein Zustand gezeigt ist, in dem Licht durch ein Prisma reflektiert wird, das in einer Darstellungsvorrichtung als modifiziertes Beispiel der Darstellungsvorrichtung vorliegt.
    • 7 ist eine Seitenansicht, in der eine Lichtführungsplatte einer Darstellungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
    • 8 ist eine vergrößerte Seitenansicht einer Lichtführungsplatte, wobei ein Zustand dargestellt ist, in dem Licht durch ein in der Darstellungsvorrichtung vorliegendes Prisma abgelenkt wird.
    • 9 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Winkels, der zwischen den jeweiligen Brechungsflächen zweier beliebiger benachbarter Prismen und einer Lichtaustrittsfläche der in der Darstellungsvorrichtung vorliegenden Lichtführungsplatte gebildet wird.
    • 10 ist eine schematische Ansicht einer Konfiguration einer Darstellungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 11 ist eine schematische Seitenansicht der Darstellungsvorrichtung.
    • 12 veranschaulicht ein Beispiel einer Entsprechungsbeziehung zwischen jedem Block, der in einem Darstellungsbereich eines in der Darstellungsvorrichtung vorliegenden zweidimensionalen Bildschirms festgelegt ist, und jedem Abbildungspunkt in einem Raumbereich, in dem ein stereoskopisches Bild projiziert wird: 12(a) ist eine perspektivische Ansicht des Raumbereichs, und 12(b) veranschaulicht ein Beispiel des Darstellungsbereichs des zweidimensionalen Bildschirms.
    • 13 ist eine vergrößerte Teilansicht der unteren Oberfläche der in der Darstellungsvorrichtung vorliegenden Lichtführungsplatte, betrachtet von der Vorderseite.
    • 14(a) ist eine schematische Vorderansicht einer in der Darstellungsvorrichtung vorliegenden Prismenfeldplatte, und 14(b) ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Prismenfelds der Prismenfeldplatte.
    • 15 ist eine Ansicht, in der ein Beispiel für eine Beziehung zwischen Positionen von Blöcken auf dem Darstellungsbereich des zweidimensionalen Bildschirms und entsprechenden Mikroprismen in dem Prismenfeld veranschaulicht ist.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Erste Ausführungsform
  • Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • (Konfiguration der Darstellungsvorrichtung 1A)
  • Ein Beispiel für eine Konfiguration der Hauptbestandteile der Darstellungsvorrichtung 1A in der vorliegenden Ausführungsform wird mit Bezug auf die 1 bis 4 beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Darstellungsvorrichtung 1A. 2 ist eine Seitenansicht der Darstellungsvorrichtung 1 A. 3 ist eine vergrößerte Seitenansicht einer Lichtführungsplatte 14, wobei ein Zustand dargestellt ist, in dem Licht durch ein Prisma 141 reflektiert wird.
  • Wie in den 1 bis 3 dargestellt, umfasst die Darstellungsvorrichtung 1 Aeine Bilddarstellungsvorrichtung 11, eine Abbildungslinse 12, eine Sammellinse 13, eine Lichtführungsplatte 14 und eine Maske 15. Die Bilddarstellungsvorrichtung 11, die Abbildungslinse 12, die Sammellinse 13 und die Lichtführungsplatte 14 sind in dieser Reihenfolge entlang der Richtung der Y-Achse angeordnet. Außerdem sind die Lichtführungsplatte 14 und die Maske 15 in dieser Reihenfolge entlang der Richtung der Z-Achse angeordnet.
  • Die Bilddarstellungsvorrichtung 11 stellt ein zweidimensionales Bild dar, welches, in Übereinstimmung mit einem von einer (nicht dargestellten) Steuervorrichtung empfangenen Videosignal, durch die Darstellungsvorrichtung 1A in einen Darstellungsbereich in der Luft projiziert wird. Die Bilddarstellungsvorrichtung 11 ist zum Beispiel ein üblicher Flüssigkristallbildschirm, der Bildlicht durch Darstellen eines Bildes in dem Darstellungsbereich aussenden kann. In dem dargestellten Beispiel sind ein Darstellungsbereich der Bilddarstellungsvorrichtung 11 und eine dem Darstellungsbereich gegenüberliegende Einfallsfläche 14a der Lichtführungsplatte 14 jeweils parallel zu einer XZ-Ebene angeordnet. Eine untere Oberfläche 14b, auf der das später beschriebenen Prisma 141 angeordnet ist, und eine Lichtaustrittsfläche 14c der Lichtführungsplatte 14 sind so angeordnet, dass sie jeweils parallel zu der XY-Ebene sind, wobei die Lichtaustrittsfläche 14c der unteren Oberfläche gegenüberliegt und Licht zu der Maske 15 emittiert. Die Oberfläche der Maske 15, auf der eine später beschriebene Schlitzblende 151 ausgebildet ist, ist ebenso parallel zu der XY-Ebene angeordnet. Der Darstellungsbereich der Bilddarstellungsvorrichtung 11 und die Einfallsfläche 14a der Lichtführungsplatte 14 können dabei so angeordnet sein, dass sie einander gegenüberliegen, oder der Darstellungsbereich der Bilddarstellungsvorrichtung 11 kann so angeordnet sein, dass er in Bezug auf die Einfallsfläche 14a geneigt ist.
  • Die Abbildungslinse 12 ist zwischen der Bilddarstellungsvorrichtung 11 und der Einfallsfläche 14a angeordnet. Die Abbildungslinse 12 bewirkt, dass das von dem Darstellungsbereich der Bilddarstellungsvorrichtung 11 ausgesendete Bildlicht in der XY-Ebene parallel zu der Längsachsenrichtung der Einfallsfläche 14a konvergiert, und emittiert dann das konvergierte Licht zu der Sammellinse 13. Die Abbildungslinse 12 kann von einer beliebigen Art sein, solange das Bildlicht konvergiert werden kann. Zum Beispiel kann die Abbildungslinse 12 kann eine Bulklinse, eine Fresnel-Linse, eine Beugungslinse oder dergleichen sein. Die Abbildungslinse 12 kann auch eine Kombination aus mehreren Linsen, die entlang der Y-Achsen-Richtung angeordnet sind, sein.
  • Die Sammellinse 13 ist zwischen der Bilddarstellungsvorrichtung 11 und der Einfallsfläche 14a angeordnet. Die Sammellinse 13 kollimiert das durch die Abbildungslinse 12 konvergierte Bildlicht in der YZ-Ebene orthogonal zu der Längsrichtung der Einfallsfläche 14a. Die Sammellinse 13 emittiert das kollimierte Bildlicht zu der Einfallsfläche 14a der Lichtführungsplatte 14. Wie die Abbildungslinse 12 kann auch die Sammellinse 13 eine Bulklinse oder eine Fresnel-Linse sein. Es sei darauf hingewiesen, dass die Anordnungsreihenfolge der Abbildungslinse 12 und der Sammellinse 13 umgekehrt sein kann. Des Weiteren können die Funktionen der Abbildungslinse 12 und der Sammellinse 13 in einer Linse realisiert werden, oder sie können durch eine Kombination vieler Linsen realisiert werden. Das heißt, es kann jegliche Linse für die Kombination der Abbildungslinse 12 und der Sammellinse 13 verwendet werden, solange das Bildlicht, das von dem Darstellungsbereich durch die Bilddarstellungsvorrichtung 11 ausgesendet wird, auf der XY-Ebene konvergiert und auf der YZ-Ebene kollimiert werden kann.
  • Die Lichtführungsplatte 14 besteht aus einem transparenten Element, empfängt das durch die Sammellinse 13 kollimierte Bildlicht auf der Einfallsfläche 14a und emittiert das Bildlicht von der Lichtaustrittsfläche 14c. In dem dargestellten Beispiel besitzt die Lichtführungsplatte 14 die äußere Form eines rechteckigen, in Form einer flachen Platte ausgebildeten Parallelepipeds, und eine Oberfläche der Lichtführungsplatte 14, die der Sammellinse 13 gegenüberliegt und parallel zu der XZ-Ebene ist, ist als Einfallsfläche 14a definiert. Die Oberfläche, die parallel zu der XY-Ebene ist und auf der Seite der negativen Richtung der Z-Achse vorliegt, ist als untere Oberfläche 14b definiert, und die Oberfläche, die parallel zu der XY-Ebene ist und der unteren Oberfläche 14b gegenüberliegt, ist als Lichtaustrittsfläche 14c definiert. Die Lichtführungsplatte 14 umfasst eine Vielzahl an Prismen (Emissionsstruktureinheiten) 141.
  • Die Vielzahl an Prismen 141 reflektieren Bildlicht, welches von der Einfallsfläche 14a der Lichtführungsplatte 14 her eingetreten ist. Das Prisma 141 liegt auf der unteren Oberfläche 14b der Lichtführungsplatte 14 so vor, dass es von der unteren Oberfläche 14b zur Lichtaustrittsfläche 14c hin vorragt. Wenn die Fortpflanzungsrichtung des Bildlichts in Richtung der Y-Achse verläuft, sind die Vielzahl an Prismen 141 zum Beispiel im Wesentlichen dreieckige Einkerbungen, die in vorbestimmten Abständen (z.B. 1 mm) in Y-Achsen-Richtung angeordnet sind und eine vorbestimmte Breite (z. B.10 µm) in Y-Achsen-Richtung aufweisen. Das Prisma 141 besitzt eine Reflexionsfläche (optische Oberfläche) 141a, die eine Oberfläche von den optischen Oberflächen des Prismas 141 darstellt, die, in Bezug auf die Lichtführungsrichtung (positive Y-Achsen-Richtung) des Bildlichts, näher an der Einfallsfläche 14a liegt. In dem dargestellten Beispiel sind die Vielzahl an Prismen 141 auf der unteren Oberfläche 14b parallel zu der X-Achse angeordnet. Entsprechend wird das Bildlicht, welches von der Einfallsfläche 14a eingetreten ist und sich in Y-Achsen-Richtung fortpflanzt, durch die Reflexionsfläche 141a von jedem der Vielzahl an Prismen 141, die parallel zur X-Achse und damit orthogonal zur Y-Achse vorliegen, reflektiert. Jedes von der Vielzahl an Prismen 141 emittiert Bildlicht von der Lichtaustrittsfläche 14c, welche eine Oberfläche der Lichtführungsplatte 14 darstellt, zu einem vorbestimmten Betrachtungspunkt 100, wobei das Bildlicht von jeder der voneinander verschiedenen Positionen in Z-Achsen-Richtung orthogonal zu der Längsrichtung der Einfallsfläche 14a in dem Darstellungsbereich der Bilddarstellungsvorrichtung 11 emittiert wurde. Einzelheiten der Reflexionsfläche 141a werden später beschrieben.
  • Die Maske 15 besteht aus einem für sichtbares Licht undurchlässigen Material und weist eine Vielzahl an Schlitzblenden 151 auf. Von dem Licht, das von der Lichtaustrittsfläche 14c der Lichtführungsplatte 14 emittiert wird, kann lediglich das Licht, das auf den Abbildungspunkt 101 auf der Ebene 102 gerichtet ist, unter Verwendung der Vielzahl an Schlitzblenden 151 durch die Maske 15 weitergeleitet werden.
  • Jede von der Vielzahl an Schlitzblenden 151 überträgt von dem Licht, das von der Lichtaustrittsfläche 14c der Lichtführungsplatte 14 emittiert wird, nur das Licht, das auf den Abbildungspunkt 101 auf der Ebene 102 gerichtet ist. In dem dargestellten Beispiel ist die Vielzahl an Schlitzblenden 151 so vorgesehen, dass die Schlitzblenden parallel zu der X-Achse angeordnet sind. Jede der Schlitzblenden 151 entspricht irgendeinem Prisma 141 von der Vielzahl an Prismen 141.
  • Mit der obigen Konfiguration erzeugt die Darstellungsvorrichtung 1A ein Bild, bei dem es sich um das auf der Bilddarstellungsvorrichtung 11 dargestellte Bild handelt, auf einer virtuellen Ebene 102 außerhalb der Darstellungsvorrichtung 1A, wodurch das Bild projiziert wird. Insbesondere tritt zunächst das von dem Darstellungsbereich der Bilddarstellungsvorrichtung 11 emittierte Bildlicht durch die Abbildungslinse 12 und die Sammellinse 13 hindurch und trifft dann auf die Einfallsfläche 14a, welche die Stirnfläche der Lichtführungsplatte 14 darstellt. Anschließend pflanzt sich das in die Lichtführungsplatte 14 eingetretene Bildlicht innerhalb der Lichtführungsplatte 14 fort und trifft auf das Prisma 141, welches auf der unteren Oberfläche 14b der Lichtführungsplatte 14 vorliegt. Das auf das Prisma 141 fallende Bildlicht wird durch die Reflexionsfläche 141a des Prismas in der positiven Z-Achsen-Richtung reflektiert und von der Lichtaustrittsfläche 14c der Lichtführungsplatte 14, die so angeordnet ist, dass sie parallel zu der XY-Ebene vorliegt, emittiert. Von dem Bildlicht, das von der Lichtaustrittsfläche 14c emittiert wird, erzeugt Bildlicht, welches durch die Schlitzblende 151 der Maske 15 hindurchgetreten ist, ein Bild an dem Abbildungspunkt 101 auf der Ebene 102. Das heißt, Bildlicht, welches von jedem der einzelnen Punkte in dem Darstellungsbereich der Bilddarstellungsvorrichtung 11 emittiert wird, wird auf der XY-Ebene konvergiert und auf der YZ-Ebene kollimiert; danach kann das Bildlicht an dem Abbildungspunkt 101 auf der Ebene 102 projiziert werden. Durch Durchführen des obigen Prozesses an allen Punkten in dem Darstellungsbereich kann die Darstellungsvorrichtung 1A das Bild, das an den Darstellungsbereich der Bilddarstellungsvorrichtung 11 ausgegeben wurde, auf der Ebene 102 darstellen. Daher kann der Betrachter das in der Luft projizierte Bild visuell wahrnehmen, wenn er von dem Betrachtungspunkt 100 die virtuelle Ebene 102 betrachtet. Obwohl die Ebene 102 eine virtuelle Ebene ist, auf der das projizierte Bild erzeugt wird, kann ein Schirm oder dergleichen vorgesehen sein, um die Sichtbarkeit zu verbessern.
  • Wenn die Sammellinse 13 so angeordnet ist, dass die Mitte der Einfallsfläche 14a und die optische Achse der Sammellinse 13 miteinander in Z-Achsen-Richtung übereinstimmen, kann folgendes Problem bei dem auf die Ebene 102 projizierten Bild auftreten. Licht, das von zwei Punkten emittiert wurde und in die Lichtführungsplatte 14 durch die Einfallsfläche 14a eintritt, besitzt den gleichen Winkel in Bezug auf die untere Oberfläche 14b, wobei die beiden Punkte den gleichen Abstand in Bezug auf die Z-Achsen-Richtung in der XZ-Ebene orthogonal zu der optischen Achse der Sammellinse 13 haben. Daher wird das Licht von jedem der beiden Punkte durch dasselbe Prisma 141 reflektiert und erreicht die Ebene 102. Dadurch tritt ein Problem auf, wenn sich diese beiden Punkte vom Betrachtungspunkt 100 aus überlagern.
  • Aus diesem Grund ist die Bilddarstellungsvorrichtung 11 vorzugsweise so angeordnet, dass sich der gesamte Darstellungsbereich auf der Seite der positiven Richtung oder der Seite der negativen Richtung der Lichtführungsplatte 14 in Z-Achsen-Richtung befindet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der gesamte Darstellungsbereich der Bilddarstellungsvorrichtung 11 auf der Seite der negativen Richtung der Lichtführungsplatte 14 angeordnet. In diesem Fall kann, um die Lichtmenge zu erhöhen, die von der Bilddarstellungsvorrichtung 11 über die Sammellinse 13 in die Lichtführungsplatte 14 eintritt, ein Spiegel 20 in einer Position angeordnet sein, die in 2 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Vorzugsweise ist der Spiegel 20 auf der Seite gegenüber der Bilddarstellungsvorrichtung 11 über der optischen Achse der Sammellinse 13 in Z-Achsen-Richtung angeordnet und weist eine Reflexionsfläche parallel zu der Lichtaustrittsfläche 14c und gerichtet auf die Bilddarstellungsvorrichtung 11 auf.
  • Außerdem fällt, wie in 2 dargestellt, das Bildlicht, welches von dem Punkt auf der Seite der negativen Richtung der Z-Achse in dem Darstellungsbereich der Bilddarstellungsvorrichtung 11 emittiert wird, auf ein Prisma 141, das sich näher an der Bilddarstellungsvorrichtung 11 befindet als das Bildlicht, das von dem Punkt auf der Seite der positiven Richtung der Z-Achse emittiert wird. Das Licht wird dann durch das Prisma 141 reflektiert und durch die Schlitzblende 151, die dem Prisma 141 entspricht, weitergeleitet.
  • (Reflexionsfläche 141a)
  • Als nächstes wird die Reflexionsfläche 141a des Prismas 141 in der vorliegenden Ausführungsform detailliert mit Bezug auf 3 beschrieben.
  • Zunächst werden Probleme beschrieben, die auftreten, wenn die Reflexionsfläche des Prismas eben ist. Um das durch die Darstellungsvorrichtung dargestellte Bild deutlich darzustellen, wird Licht, welches durch dasselbe Prisma reflektiert und an jeder Position in der Höhenrichtung des Prismas (d.h., der Dickenrichtung der Lichtführungsplatte 14) reflektiert wird, auf den Abbildungspunkt 101 fokussiert. Wenn jedoch die Reflexionsfläche des Prismas eben ist, kann nicht jedes Licht, welches auf dasselbe Prisma trifft und durch das Prisma reflektiert wird, auf den Abbildungspunkt 101 fokussiert werden. Anders ausgedrückt, tritt, in Abhängigkeit von der Position in der Höhenrichtung des Prismas (d.h., der Dickenrichtung der Lichtführungsplatte 14) Aberrationsunschärfe des durch die Reflexionsfläche des Prismas reflektierten Lichts an den Abbildungspositionen auf der Ebene 102 auf. Dadurch wird das durch die Darstellungsvorrichtung dargestellte Bild undeutlich.
  • Um dieses Problem zu lösen, ist die Reflexionsfläche 141a des Prismas 141 in der vorliegenden Ausführungsform in Dickenrichtung der Lichtführungsplatte 14 in gekrümmter Form ausgebildet. Insbesondere ist, wie in 3 dargestellt, die Reflexionsfläche 141a so ausgebildet, dass, wenn sich die Reflexionsfläche 141a von der unteren Oberfläche 14b in der Dickenrichtung der Lichtführungsplatte 14 der Lichtaustrittsfläche 14c nähert (wenn also der Abstand von der Einfallsfläche 14a zunimmt), ein mit der Lichtaustrittsfläche 14c (oder der unteren Oberfläche 14b) gebildeter Winkel größer wird. Dadurch ist es möglich, sämtliches durch die Reflexionsfläche 141a der Prismen 141 reflektierte Licht, ungeachtet der Position in der Höhenrichtung des Prismas 141 (d.h., der Dickenrichtung der Lichtführungsplatte 14), auf den Abbildungspunkt 101 zu fokussieren. Dadurch kann das durch die Darstellungsvorrichtung 1A dargestellte Bild deutlich dargestellt werden
  • 4 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung der Winkel zwischen der unteren Oberfläche 14b (oder der Lichtaustrittsfläche 14c) und den jeweiligen Reflexionsflächen 141Aa, 141 Ba zweier beliebiger benachbarter Prismen 141 (bezeichnet als Prisma 141A und Prisma 141 B von der näher an der Einfallsfläche 14a liegenden Seite aus). Wie in 4 dargestellt, wird angenommen, dass die Reflexionsfläche 141Aa des Prismas 141A einen Winkel θ1 mit der unteren Oberfläche 14b an dem Ende auf der Seite der Einfallsfläche 14a in Bezug auf die Richtung, in der das Bildlicht geleitet wird (positive Y-Richtung), bildet, und die Reflexionsfläche 141Aa einen Winkel θ2 mit der unteren Oberfläche 14b an dem Ende auf der Seite gegenüber dem Ende auf der Seite der Einfallsfläche 14a bildet. Ferner wird angenommen, dass die Reflexionsfläche 141 Ba des Prismas 141 B einen Winkel θ3 mit der unteren Oberfläche 14b an dem Ende auf der Seite der Einfallsfläche 14a in Bezug auf die Richtung, in der das Bildlicht geleitet wird (positive Y-Richtung), bildet, und die Reflexionsfläche 141Ba einen Winkel θ4 mit der unteren Oberfläche 14b an dem Ende auf der Seite gegenüber dem Ende auf der Seite der Einfallsfläche 14a bildet. Dabei ist, wie oben beschrieben, die Reflexionsfläche 141a so ausgebildet, dass der mit der Lichtaustrittsfläche 14c (oder der unteren Oberfläche 14b) gebildete Winkel größer wird, wenn der Abstand von der Einfallsfläche 14a zunimmt, so dass „Winkel θ1 < Winkel θ2“ und „Winkel θ3 < Winkel θ4“ ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist „Winkel θ2 = Winkel θ3.“ Das heißt, die Reflexionsfläche 141a von jedem der Vielzahl an Prismen 141 ist so ausgebildet, dass der mit der Lichtaustrittsfläche 14c (oder der unteren Oberfläche 14b) gebildete Winkel mit zunehmendem Abstand von der Einfallsfläche 14a größer wird. Es sei darauf hingewiesen, dass der Winkel θ2 kleiner als der Winkel θ3 sein kann.
  • In der obigen Beschreibung ist die Lichtführungsplatte 14 so konfiguriert, dass sie die äußere Form eines rechteckigen Parallelepipeds aufweist. Die Lichtführungsplatte 14 kann jedoch von einer beliebigen Art sein, solange sie eine Konfiguration aufweist, die auf die Einfallsfläche 14a fallendes Licht von der Lichtaustrittsfläche 14c emittieren und ein Bild an dem Abbildungspunkt 101 auf der Ebene 102 erzeugen kann. Zum Beispiel kann die Lichtführungsplatte 14 eine gebogene Form mit gekrümmter Oberfläche aufweisen. In diesem Fall können die Formen, die Anordnung und dergleichen der Vielzahl an Prismen 141 in geeigneter Weise auf der Lichtführungsplatte 14 festgelegt werden, so dass das Licht an dem Abbildungspunkt 101 erzeugt werden kann. Durch Ausbilden der Lichtführungsplatte 14 in der gebogenen Form mit gekrümmter Oberfläche kann das Bildlicht unter Verwendung des Lichts, das sich innerhalb der gebogenen Lichtführungsplatte 14 ausgebreitet hat, ausgesendet werden. Dadurch kann das Bildlicht in eine beliebige Richtung ausgesendet werden, ohne durch den Anordnungsraum und die Anordnungsrichtung der Lichtführungsplatte 14 eingeschränkt zu werden. Dadurch ist es möglich, eine Darstellungsvorrichtung mit verbessertem Komfort zur Verfügung zu stellen.
  • Das Bildlicht, das sich innerhalb der Lichtführungsplatte 14 fortpflanzt, kann sich auf beliebige Art und Weise ausbreiten, solange das Bildlicht in jedes von der Vielzahl an Prismen 141 eintreten und durch die Reflexionsfläche 141a des Prismas 141 reflektiert werden kann und von der Lichtaustrittsfläche 14c emittiert werden kann. Zum Beispiel kann sich das Bildlicht so ausbreiten, dass es zweimal oder mehr als zweimal auf der Lichtaustrittsfläche 14c und/oder der unteren Oberfläche 14b reflektiert wird und dann von der Lichtaustrittsfläche 14c emittiert wird. Dadurch ist es im Vergleich zu einer Konfiguration, in der Bildlicht, das sich im Inneren der Lichtführungsplatte 14 ausbreitet, nicht reflektiert oder einmal durch die Lichtaustrittsfläche 14c und die untere Oberfläche 14b reflektiert wird, möglich, den Winkel des Lichts in Bezug auf die untere Oberfläche 14b zum Zeitpunkt des Auftreffens des Bildlichts auf die Reflexionsfläche 141a des Prismas 141 zu vergrößern. Somit ist es möglich, Bildlicht mit hoher Auflösung von der Lichtaustrittsfläche 14c in einem weiten Bereich der Lichtführungsplatte 14 zu emittieren.
  • (Modifiziertes Beispiel 1)
  • Als nächstes wird eine Lichtführungsplatte 24 als modifiziertes Beispiel der Lichtführungsplatte 14 der ersten Ausführungsform mit Bezug auf 5 beschrieben.
  • Wie in den 1 bis 3 dargestellt, wurde in der ersten Ausführungsform die Konfiguration beschrieben, in der die Lichtführungsplatte 14 aus einem einzigen Element besteht und die Vielzahl an Prismen 141 auf der unteren Oberfläche 14b so ausgebildet sind, dass sie eine konvexe Form zur Innenseite der Lichtführungsplatte 14 hin aufweisen. In der Darstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann jedoch jede beliebige Konfiguration ausgebildet sein, solange das Bildlicht durch die Reflexionsflächen 141a von jedem der Vielzahl an Prismen 141 reflektiert und von der Lichtaustrittsfläche 14c emittiert werden kann.
  • 5 ist eine schematische Ansicht, in der die Konfiguration der Lichtführungsplatte 24 in dem vorliegenden modifizierten Beispiel dargestellt ist. Wie in 5 dargestellt, besteht die Lichtführungsplatte 24 in dem vorliegenden modifizierten Beispiel aus zwei Lichtführungsplatten 24a, 24b.
  • In der Lichtführungsplatte 24a ist eine Lichtaustrittsfläche 24ac eben, und eine untere Oberfläche 24ab wird ausschließlich durch eine Kombination der Reflexionsfläche 141a und einer Vorfläche 141b der Vielzahl an Prismen 141 gebildet. Die Lichtführungsplatte 24b besitzt eine Form, in der eine untere Oberfläche 24bb eben ist und sich die Lichtaustrittsfläche 24bc in die untere Oberfläche 24ab der Lichtführungsplatte 24a einpasst. Die Lichtführungsplatte 24a und die Lichtführungsplatte 24b sind so verbunden, dass sie an der unteren Oberfläche 24ab der Lichtführungsplatte 24a zusammenpassen. Dabei wird Bildlicht, das sich innerhalb der verbundenen Lichtführungsplatte 24 ausbreitet, an der Grenzfläche zwischen den beiden Lichtführungsplatten 24a, 24b reflektiert oder abgelenkt. Das dargestellte Beispiel zeigt einen Fall, in dem die Brechungsindices der beiden Lichtführungsplatten gleich sind und das durch die Grenzfläche weitergeleitete Bildlicht ohne Brechung/Umlenkung weitergeleitet werden kann.
  • Durch Einstellen des Brechungsindex der Lichtführungsplatte 24a und des Brechungsindex der Lichtführungsplatte 24b ist es möglich, die Reflexions- und Refraktionsverhältnisse des Lichts an der Grenzfläche zwischen der Lichtführungsplatte 24a und der Lichtführungsplatte 24b voreinzustellen. Dadurch kann zum Beispiel die Lichtmenge eines auf der Ebene 102 erzeugten Bildes reguliert werden.
  • Zum Beispiel kann, wenn der Brechungsindex der Lichtführungsplatte 24b größer als der Brechungsindex der Lichtführungsplatte 24a gemacht wird, das von der Lichtführungsplatte 24b in die Lichtführungsplatte 24a eintretende Licht an der Grenzfläche reflektiert werden. Dadurch kann die Erzeugung von Streulicht durch Licht, das in die Lichtführungsplatte 24a von der Seite der unteren Oberfläche 24ab der Lichtführungsplatte 24a her eintritt, verhindert werden. Außerdem ist es, wenn der Brechungsindex der Lichtführungsplatte 24b kleiner gemacht wird als der Brechungsindex der Lichtführungsplatte 24a, möglich, die Abweichung zwischen einem Lichtführungswinkel (einem Winkel, der mit der unteren Oberfläche 14b oder der Lichtaustrittsfläche 14c gebildet wird) des Lichts, welches von der Lichtführungsplatte 24a emittiert wird und von der Lichtführungsplatte 24b wieder in die Lichtführungsplatte 24a eintritt, und einem Lichtführungswinkel des durch die Lichtführungsplatte 24a geleiteten Lichts zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, die Verminderung der Auflösung des erzeugten Bildes zu verhindern.
  • [Modifiziertes Beispiel 2]
  • In jeder der obigen Ausführungsformen ist die Darstellungsvorrichtung 1A so konfiguriert, dass sie von dem Bildlicht, das von der Lichtaustrittsfläche 14c emittiert wird, ein Bild mit dem Bildlicht, das durch die in der Maske 15 vorliegende Schlitzblende 151 weitergeleitet wird, erzeugt. Jedoch können die Maske 15 und die Schlitzblende 151 nicht vorgesehen sein, solange das Bildlicht an dem Bilderzeugungspunkt 101 auf der virtuellen Ebene 102 erzeugt werden kann. Wenn zum Beispiel die Lichtführungsplatte 14 eine Vielzahl an Prismen 141 auf der unteren Oberfläche 14b umfasst, kann eine Lichtabsorptionsschicht auf der Lichtaustrittsfläche 14c ausgebildet sein, außer an der Position, die dem jeweiligen Prisma 141 entspricht.
  • [Modifiziertes Beispiel 3]
  • Als nächstes wird eine Darstellungsvorrichtung 1B als modifiziertes Beispiel der Darstellungsvorrichtung 1A der ersten Ausführungsform mit Bezug auf 6 beschrieben.
  • In der Darstellungsvorrichtung 1A der ersten Ausführungsform wird das durch das Prisma 141 reflektierte Licht auf der Ebene 102 fokussiert, um ein reelles Bild auf der Ebene 102 zu erzeugen. Im Gegensatz dazu wird in der Darstellungsvorrichtung 1B des modifizierten Beispiels ein virtuelles Bild auf einer Ebene 112 auf der in Bezug auf die Lichtaustrittsfläche 14c der Lichtführungsplatte 14 dem Betrachter entgegengesetzten Seite mit dem durch ein Prisma 241 reflektiertem Licht erzeugt.
  • 6 ist eine vergrößerte Seitenansicht der Lichtführungsplatte 14, in der ein Zustand dargestellt ist, in dem Licht durch das Prisma (Emissionsstruktureinheit) 241, welches in der Darstellungsvorrichtung 1B in dem vorliegenden modifizierten Beispiel vorliegt, reflektiert wird.
  • Wie in 6 dargestellt, umfasst in der Darstellungsvorrichtung 1B in dem vorliegenden modifizierten Beispiel die Lichtführungsplatte 14 das Prisma 241 anstelle des Prismas 141 der ersten Ausführungsform.
  • Das Prisma 241 reflektiert das Bildlicht, welches von der Einfallsfläche 14a der Lichtführungsplatte 14 her eingetreten ist. Das Prisma 241 ist auf der unteren Oberfläche 14a der Lichtführungsplatte 14 so angeordnet, dass es von der unteren Oberfläche 14b in Richtung Lichtaustrittsfläche 14c vorsteht. Das Prisma 241 besitzt eine Reflexionsfläche (optische Oberfläche) 241a, welche von den optischen Oberflächen des Prismas 241 eine Oberfläche darstellt, die, in Bezug auf die Lichtführungsrichtung (positive Y-Achsen-Richtung) des Bildlichts, näher an der Einfallsfläche 14a liegt. Entsprechend wird das Bildlicht, welches von der Einfallsfläche 14a eingetreten ist und sich in Y-Achsen-Richtung fortpflanzt, durch die Reflexionsfläche 241a von jedem von der Vielzahl an Prismen 241, die parallel zu der X-Achse und somit orthogonal zu der Y-Achse angeordnet sind, reflektiert. Jedes von der Vielzahl an Prismen 241 emittiert Bildlicht von der Lichtaustrittsfläche 14c, welche eine Oberfläche der Lichtführungsplatte 14 darstellt, zu dem vorbestimmten Betrachtungspunkt 100, wobei das Bildlicht von jeder der voneinander verschiedenen Positionen in Z-Achsen-Richtung orthogonal zu der Längsrichtung der Einfallsfläche 14a in dem Darstellungsbereich der Bilddarstellungsvorrichtung 11 emittiert wurde. In der Darstellungsvorrichtung 1B wird das von jeder der Reflexionsflächen 241a von jedem von der Vielzahl an Prismen 241 reflektierte Licht von der Lichtaustrittsfläche 14c emittiert, wobei es scheint, dass es von einem Abbildungspunkt 111 der Ebene 112 auf der, in Bezug auf die Lichtaustrittsfläche 14c der Lichtführungsplatte 14, dem Betrachter gegenüberliegenden Seite emittiert wird. Das heißt, es wird ein virtuelles Bild auf der Ebene 112 durch das von jedem von der Vielzahl an Prismen 241 reflektierte Licht gebildet. Dadurch kann der Betrachter das stereoskopische Bild in dem Raum auf der, in Bezug auf die Darstellungsvorrichtung 1B, dem Betrachter gegenüberliegenden Seite visuell wahrnehmen.
  • Die Reflexionsfläche 241a des Prismas 241 in dem vorliegenden modifizierten Beispiel besitzt eine gekrümmte Form in Dickenrichtung der Lichtführungsplatte 14. Insbesondere ist, wie in 6 dargestellt, die Reflexionsfläche 241a so ausgebildet, dass, wenn die Reflexionsfläche 241a von der unteren Oberfläche 14b in Dickenrichtung der Lichtführungsplatte näher an die Lichtaustrittsfläche 14c herankommt, ein mit der Lichtaustrittsfläche 14c (oder der unteren Oberfläche 14b) gebildeter Winkel kleiner wird. Dadurch ist es möglich, jedes durch die Reflexionsflächen 241a der Prismen 241 reflektierte Licht so erscheinen zu lassen, als sei es von dem Abbildungspunkt 111 der Ebene 112 emittiert worden, ungeachtet der Position in der Höhenrichtung des Prismas 241 (d.h., der Dickenrichtung der Lichtführungsplatte 14). Somit kann das durch die Darstellungsvorrichtung 1B dargestellte Bild (virtuelle Bild) deutlich dargestellt werden.
  • [Zweite Ausführungsform]
  • Im Folgenden wird eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Einfachheit halber sind Elemente, welche die gleiche Funktion wie die in der obigen Ausführungsform beschriebenen Elemente aufweisen, mit den gleichen Bezugsziffern versehen und werden nicht weiter beschrieben.
  • Eine Darstellungsvorrichtung 1C in der vorliegenden Ausführungsform wird mit Bezug auf die 7 bis 9 beschrieben.
  • 7 ist eine Seitenansicht, in der die Lichtführungsplatte 14 der Darstellungsvorrichtung 1C dargestellt ist. 8 ist eine vergrößerte Seitenansicht einer Lichtführungsplatte 14, wobei ein Zustand dargestellt ist, in dem Licht durch ein in der Darstellungsvorrichtung 1C vorliegendes Prisma 341 abgelenkt wird.
  • Wie in den 7 und 8 dargestellt, ist in der Darstellungsvorrichtung 1C ein Prisma (Emissionsstruktureinheit) 341 anstelle des Prismas 141 in der ersten Ausführungsform vorgesehen.
  • Das Prisma 341 bricht das Bildlicht, welches von der Einfallsfläche 14a der Lichtführungsplatte 14 her eingetreten ist. Das Prisma 341 ist auf der Lichtaustrittsfläche 14c der Lichtführungsplatte 14 so angeordnet, dass es von der Lichtaustrittsfläche 14c zur Außenseite der Lichtführungsplatte 14 (in positiver Z-Richtung) vorsteht. Wenn die Fortpflanzungsrichtung des Bildlichts in Richtung der Y-Achse verläuft, sind die Vielzahl an Prismen 341 zum Beispiel im Wesentlichen dreieckige Einkerbungen, die in vorbestimmten Abständen (z.B. 1 mm) in Y-Achsen-Richtung angeordnet sind und eine vorbestimmte Breite (z.B.10 µm) in Y-Achsen-Richtung aufweisen. Das Prisma 341 besitzt eine Brechungsfläche (optische Oberfläche) 341a, die eine Oberfläche von den optischen Oberflächen des Prismas 341 darstellt, die, in Bezug auf die Lichtführungsrichtung (positive Y-Achsen-Richtung) des Bildlichts, näher an der Einfallsfläche 14a liegt. In dem dargestellten Beispiel sind die Vielzahl an Prismen 341 auf der Lichtaustrittsfläche 14c parallel zu der X-Achse angeordnet. Entsprechend wird das Bildlicht, welches von der Einfallsfläche 14a eingetreten ist und sich in Y-Achsen-Richtung fortpflanzt, durch die Brechungsfläche 341a von jedem von der Vielzahl an Prismen 341, die parallel zur X-Achse und damit orthogonal zur Y-Achse vorliegen, abgelenkt. Jedes von der Vielzahl an Prismen 341 emittiert Bildlicht von der Austrittsfläche 14c, welche eine Oberfläche der Lichtführungsplatte 14 darstellt, zu einem vorbestimmten Betrachtungspunkt 100, wobei das Bildlicht von jeder der voneinander verschiedenen Positionen in Z-Achsen-Richtung orthogonal zu der Längsrichtung der Einfallsfläche 14a in dem Darstellungsbereich der Bilddarstellungsvorrichtung 11 emittiert wurde.
  • Die Darstellungsvorrichtung 1C kann ein Bild, bei dem es sich um das auf der Bilddarstellungsvorrichtung 11 dargestellte Bild handelt, auf einer virtuellen Ebene 102 außerhalb der Darstellungsvorrichtung 1C erzeugen, wodurch das Bild projiziert wird. Insbesondere tritt zunächst Bildlicht, welches aus dem Darstellungsbereich der Bilddarstellungsvorrichtung 11 emittiert wird, durch die Abbildungslinse 12 und die Sammellinse 13 hindurch und trifft dann auf die Einfallsfläche 14a, welche die Stirnfläche der Lichtführungsplatte 14 darstellt. Anschließend pflanzt sich das in die Lichtführungsplatte 14 eingetretene Bildlicht im Inneren der Lichtführungsplatte 14 fort und trifft auf das Prisma 341, welches auf der Lichtaustrittsfläche 14c der Lichtführungsplatte 14 vorliegt. Das auf das Prisma 341 fallende Bildlicht wird durch die Brechungsfläche 341a des Prismas 341 in der positiven Z-Achsen-Richtung abgelenkt und von der Lichtaustrittsfläche 14c emittiert. Von dem Bildlicht, das von der Lichtaustrittsfläche 14c emittiert wird, erzeugt Bildlicht, welches durch die Schlitzblende 151 der Maske 15 hindurchgetreten ist, ein Bild an dem Abbildungspunkt 101 auf der Ebene 102. Das heißt, Bildlicht, welches von jedem der einzelnen Punkte in dem Darstellungsbereich der Bilddarstellungsvorrichtung 11 emittiert wird, wird auf der XY-Ebene konvergiert und auf der YZ-Ebene kollimiert; danach kann das Bildlicht an dem Abbildungspunkt 101 auf der Ebene 102 projiziert werden. Durch Durchführen des oben beschriebenen Prozesses an allen Punkten in dem Darstellungsbereich kann die Darstellungsvorrichtung 1C das Bild, das an den Darstellungsbereich der Bilddarstellungsvorrichtung 11 ausgegeben wurde, auf der Ebene 102 darstellen. Daher kann der Betrachter das in der Luft projizierte Bild visuell wahrnehmen, wenn er von dem Betrachtungspunkt 100 die virtuelle Ebene 102 betrachtet.
  • (Brechungsfläche 341a)
  • Als nächstes wird die Brechungsfläche 341a des Prismas 341 in der vorliegenden Ausführungsform detailliert mit Bezug auf 8 beschrieben.
  • Die Brechungsfläche 341a des Prismas 341 in der vorliegenden Ausführungsform besitzt in Dickenrichtung der Lichtführungsplatte 14 eine gekrümmte Form. Insbesondere ist, wie in 8 dargestellt, die Brechungsfläche 341a so ausgebildet, dass, je weiter sich die Brechungsfläche 341a von der Lichtaustrittsfläche 14c in der Dickenrichtung der Lichtführungsplatte 14 entfernt (wenn also der Abstand von der Einfallsfläche 14a zunimmt), ein mit der Lichtaustrittsfläche 14c (oder der unteren Oberfläche 14b) gebildeter Winkel kleiner wird. Dadurch ist es möglich, sämtliches durch die Brechungsfläche 341a der Prismen 341 abgelenktes Licht, ungeachtet der Position in der Höhenrichtung des Prismas 141 (d.h., der Dickenrichtung der Lichtführungsplatte 14), auf den Abbildungspunkt 101 zu fokussieren. Dadurch wird das Auftreten von Aberrationsunschärfe der Abbildungsposition auf der Ebene 102 des abgelenkten Lichts, welche erzeugt wird, wenn die Brechungsfläche des Prismas eben ist, verhindert. Somit kann das durch die Darstellungsvorrichtung 1C dargestellte Bild deutlich dargestellt werden.
  • 9 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung der Winkel zwischen der Lichtaustrittsfläche 14c und den jeweiligen Brechungsflächen 341Aa, 341Ba zweier beliebiger benachbarter Prismen 341 (bezeichnet als Prisma 341A und Prisma 341B von der näher an der Einfallsfläche 14a liegenden Seite aus). Wie in 9 dargestellt, wird angenommen, dass die Brechungsfläche 341Aa des Prismas 341A einen Winkel θ5 mit der Lichtaustrittsfläche 14c an dem Ende auf der Seite der Einfallsfläche 14a in Bezug auf die Richtung, in der das Bildlicht geleitet wird (positive Y-Richtung), bildet, und die Brechungsfläche 341Aa einen Winkel θ6 mit der Lichtaustrittsfläche 14c an dem Ende auf der Seite gegenüber dem Ende auf der Seite der Einfallsfläche 14a bildet. Ferner wird angenommen, dass die Brechungsfläche 341Ba des Prismas 341B einen Winkel θ7 mit der Lichtaustrittsfläche 14c an dem Ende auf der Seite der Einfallsfläche 14a in Bezug auf die Richtung, in der das Bildlicht geleitet wird (positive Y-Richtung), bildet, und die Reflexionsfläche 341Ba einen Winkel θ8 mit der Lichtaustrittsfläche 14c an dem Ende auf der Seite gegenüber dem Ende auf der Seite der Einfallsfläche 14a bildet. Dabei ist, wie oben beschrieben, die Brechungsfläche 341a so ausgebildet, dass der mit der Lichtaustrittsfläche 14c gebildete Winkel kleiner wird, wenn der Abstand von der Einfallsfläche 14a zunimmt, so dass „Winkel θ5 > Winkel θ6“ und „Winkel θ7 > Winkel θ8“ ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist „Winkel θ6 = Winkel θ7.“ Das heißt, die Brechungsfläche 341a von jedem der Vielzahl an Prismen 341 ist so ausgebildet, dass der mit der Lichtaustrittsfläche 14c gebildete Winkel mit zunehmendem Abstand von der Einfallsfläche 14a kleiner wird. Es sei darauf hingewiesen, der Winkel θ6 größer als der Winkel θ7 sein kann.
  • Wenn in der vorliegenden Ausführungsform das Prisma 341 wie in den 7 bis 9 dargestellt ausgebildet ist, ist das von der Lichtaustrittsfläche 14c emittierte Bildlicht das an der Brechungsfläche 341a abgelenkte Licht. Der Brechungsindex des Lichts in jedem Bestandteil der Darstellungsvorrichtung 1C variiert im Allgemeinen mit der Temperatur des Elements. Daher verändert sich die Position, an der das auf der Brechungsfläche 341a abgelenkte Bildlicht erzeugt wird, mit der Temperatur des Prismas 341. Die Darstellungsvorrichtung 1C kann daher so konfiguriert sein, dass sie die Position der Schlitzblende 151 der Maske 15, beispielsweise entsprechend der Temperatur des Prismas 141, adjustieren kann.
  • [Dritte Ausführungsform]
  • Im Folgenden wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Einfachheit halber sind Elemente, welche die gleiche Funktion wie die in der obigen Ausführungsform beschriebenen Elemente aufweisen, mit den gleichen Bezugsziffern versehen und werden nicht weiter beschrieben.
  • In der Darstellungsvorrichtung 1A in der ersten Ausführungsform wird ein zweidimensionales Bild dargestellt. Im Gegensatz dazu stellt eine Darstellungsvorrichtung 1D in der vorliegenden Ausführungsform ein dreidimensionales Bild dar.
  • 10 ist eine schematische Ansicht der Konfiguration der Darstellungsvorrichtung 1D. 11 ist eine schematische Seitenansicht der Darstellungsvorrichtung 1D. Wie in den 10 und 11 dargestellt, umfasst die Darstellungsvorrichtung 1D eine Bilddarstellungsvorrichtung 11, eine Sammellinse 13, eine Lichtführungsplatte 14 und eine Prismenfeldplatte (Lichtdeflektor) 16. In der folgenden Beschreibung ist die Richtung parallel zu der Längsrichtung der Einfallsfläche 14a der Lichtführungsplatte 14 als X-Richtung definiert, und die Richtung senkrecht (normal) zu der Einfallsfläche 14c in einer Ebene parallel zu der unteren Oberfläche 14b, die sich auf der Seite der rückseitigen Oberfläche der Lichtführungsplatte 14 befindet, ist als Y-Richtung definiert. Ferner ist die Richtung senkrecht (normal) zu der unteren Oberfläche 14b und der Lichtaustrittsfläche 14c, die sich auf der vorderen Seite der Lichtführungsplatte 14 befindet, als Z-Richtung definiert.
  • Die Bilddarstellungsvorrichtung 11 ist ein Beispiel für eine Bilddarstellungseinheit und umfasst zum Beispiel einen zweidimensionalen Bildschirm 21 und eine Steuervorrichtung 22. Der zweidimensionale Bildschirm 21 und die Steuervorrichtung 22 sind durch ein Videokabel verbunden.
  • Der zweidimensionale Bildschirm 21 weist zum Beispiel einen Flüssigkristallbildschirm oder einen organischen Elektrolumineszenz (EL)-Bildschirm auf. Ein Darstellungsbereich auf dem zweidimensionalen Bildschirm 21 ist in eine Vielzahl an Blöcken unterteilt, und jeder Block entspricht eins zu eins jedem von einer Vielzahl an Abbildungspunkten, die in einem Raumbereich 200, in dem ein stereoskopisches Bild durch die Darstellungsvorrichtung 1D projiziert wird, festgelegt sind. Das heißt, das Bild des Objekts, das auf jedem Block dargestellt wird, wird an dem Abbildungspunkt in dem Raumbereich 200, welcher dem Block entspricht, durch die Darstellungsvorrichtung 1D projiziert.
  • Die Steuervorrichtung 22 besitzt zum Beispiel eine Vielzahl an Prozessoren, eine Graphikkarte, eine flüchtige oder nichtflüchtige Halbleiterspeicher-Schaltung und eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikationsverbindung von externen Geräten mit einer Steuervorrichtung.
  • Die Steuervorrichtung 22 speichert dreidimensionale Daten eines zu projizierenden Objekts oder erlangt dreidimensionale Daten des Objekts von einem anderen Gerät (nicht dargestellt) über die Kommunikationsschnittstelle. Zum Beispiel umfassen die dreidimensionalen Daten Koordinatenwerte für jeden Punkt des Objekts in dem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem (im Folgenden einfach als Referenz-Koordinatensystem bezeichnet) als Bezugssystem, Information bezüglich der Farbe und Luminanz für jeden Punkt, Information bezüglich der Bezugsorientierung (z.B. Information, die durch zwei in dem Objekt festgelegte Bezugspunkte dargestellt wird) und Größeninformation (z.B. vertikale, horizontale und Tiefen-Abmessungen).
  • Anhand der dreidimensionalen Daten des zu projizierenden Objekts stellt die Steuervorrichtung 22 das Bild des Objekts auf dem zweidimensionalen Bildschirm 21 in einer Form dar, in der die Darstellungsvorrichtung 1D ein stereoskopisches Bild des Objekts projizieren kann. Zum Beispiel bestimmt die Steuervorrichtung 22 die Größe, Orientierung und Position des stereoskopischen Bildes des Objekts in dem Raumbereich entsprechend einem Steuersignal, welches von einer anderen (nicht dargestellten) Vorrichtung empfangen wurde. Anschließend konvertiert die Steuervorrichtung 22 den Koordinatenwert jedes Punkts des Objekts von dem Wert des Bezugskoordinatensystems in einen Wert eines dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystems (im Folgenden einfach als räumliches Koordinatensystem bezeichnet), der in dem Raumbereich durch affine Transformation festgelegt wird, so dass die Größe, Orientierung und Position des Objekts zu festgelegten Werten werden. Jeder Koeffizient der affinen Transformation wird zum Beispiel anhand des Koordinatenwertes des Bezugspunkts, der Orientierungsinformation, der Größeninformation und entsprechender, in einem Steuersignal enthaltener Information, welche in den dreidimensionalen Daten des Objekts enthalten sind, berechnet.
  • Anhand des Koordinatenwertes jedes Punktes des Objekts in dem räumlichen Koordinatensystem identifiziert die Steuervorrichtung 22 den Punkt des Objekts, der jedem der einzelnen Abbildungspunkte in dem Raumbereich entspricht, wenn das Objekt in dem Raumbereich projiziert wird. Anschließend ordnet die Steuervorrichtung 22 die dreidimensionalen Daten des Objekts der zuvor gespeicherten Entsprechungsbeziehung zwischen jedem Abbildungspunkt und jedem Block zu und stellt, für jeden Abbildungspunkt, ein Bild des Punkts des Objekts an dem Abbildungspunkt in dem entsprechenden Block auf dem Darstellungsbereich des zweidimensionalen Bildschirms 21 dar. Dabei kann der Block einem Pixel des zweidimensionalen Bildschirms 21 entsprechen oder eine Vielzahl an in X-Richtung und/oder Z-Richtung verlaufenden Pixeln enthalten.
  • Die 12(a) und 12(b) stellen jeweils ein Beispiel für eine Entsprechungsbeziehung zwischen jedem in einem Darstellungsbereich 310 des zweidimensionalen Bildschirms 21 festgelegten Block und jedem Abbildungspunkt in einem Raumbereich 300, in dem ein stereoskopisches Bild projiziert wird, dar. 12(a) ist eine perspektivische Ansicht des Raumbereichs 300, und 12(b) ist eine Ansicht, in der ein Beispiel des Darstellungsbereichs 310 des zweidimensionalen Bildschirms 21 dargestellt ist.
  • Wie in 12(a) dargestellt, besitzt zum Beispiel der Raumbereich 300 eine Größe von 80 mm entlang der Z-Richtung und jeweils 125 mm entlang der X-Richtung und der Y-Richtung. Der Raumbereich 300 ist in 16 Teilbereiche 301 entlang der Z-Richtung unterteilt, und in jedem Teilbereich 301 sind fünf Abbildungspunkte 302 jeweils in X-Richtung und in Y-Richtung, d.h., insgesamt 25 Abbildungspunkte 302, festgelegt. In 12(a) ist der Einfachheit halber nur der Abbildungspunkt 302 für einen Teilbereich 301 dargestellt. Andererseits ist, wie in 12(b) dargestellt, der Darstellungsbereich 310 des zweidimensionalen Bildschirms 21 in große Blöcke 311 in der Anzahl, die der Anzahl der Unterteilungen in Z-Richtung des Raumbereichs 300 entspricht (in diesem Beispiel 4 (X-Richtung) x 4 (Z-Richtung) = 16) unterteilt. Jeder der Vielzahl an großen Blöcken 311 entspricht eins zu eins einem der Teilbereiche 301. In dem Darstellungsbereich 310 ist die Anordnungsreihenfolge der großen Blöcke 311 beliebig, und die großen Blöcke 311 sind beispielsweise in der Reihenfolge der Rasterpunktabfühlung, sequenziell von dem großen Block 311, welcher dem näher an dem Betrachter liegenden Teilbereich 301 in dem Raumbereich 300 entspricht, angeordnet.
  • Jeder große 311 Block ist in Blöcke 312 unterteilt, deren Anzahl der Anzahl der in dem entsprechenden Teilbereich enthaltenen Abbildungspunkte entspricht (in diesem Beispiel, 5 (X-Richtung) × 5 (Z-Richtung) = 25). Jeder Block 312 in jedem der einzelnen großen Blöcke 311 entspricht eins zu eins den Abbildungspunkten 302 in dem Teilbereich 301 in dem Raumbereich 300, der dem großen Block 311 entspricht. Daher kann in jedem Block 312 nur das Bild des Objekts, das an dem entsprechenden Abbildungspunkt 302 in dem Raumbereich 300 projiziert werden soll, dargestellt werden. Obwohl die Anordnungsreihenfolge der Blöcke 312 beliebig ist, ist jeder Block 312 zum Beispiel in der gleichen Reihenfolge wie die Abbildungspunkte 302 in dem entsprechenden Teilbereich 301 angeordnet.
  • Wenn daher ein stereoskopisches Bild 321 eines vorbestimmten Objekts in dem Raumbereich 300 projiziert wird, wird in jedem großen Block 311 ein Abschnitt 322 des stereoskopischen Bildes 321, der sich mit dem Teilbereich 301 in dem Raumbereich 300, welcher dem großen Block 311 entspricht, überlagert, dargestellt. In jedem Block 312 in jedem großen Block 311 kann dann nur ein Bild eines Abschnitts in dem Abschnitt 322, welcher dem Block 312 entspricht, dargestellt werden.
  • Dabei bewirkt die Steuervorrichtung 22 nicht unbedingt, dass irgendetwas in einem Block von den Blöcken 312 dargestellt wird, wenn der Block von den Blöcken 312 kein Bild des zu projizierenden Objekts an dem entsprechenden Abbildungspunkt 302 aufweist. Gleichermaßen muss die Steuervorrichtung 22 nicht unbedingt bewirken, dass irgendetwas in einem Block von den Blöcken 312 dargestellt wird, wenn der Block so vorliegt, dass der entsprechende Abbildungspunkt 302 auf der rückseitigen Oberfläche des Objekts, bei Betrachtung von der Seite des Betrachters aus, positioniert ist.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die obige Entsprechungsbeziehung ein Beispiel darstellt, und dass jeder Block auf eine beliebige Art und Weise angeordnet sein kann, solange jeder in dem Darstellungsbereich des zweidimensionalen Bildschirms 21 festgelegte Block eins zu eins jedem der einzelnen Abbildungspunkte in dem Raumbereich, in dem das stereoskopische Bild projiziert wird, entspricht.
  • In der Darstellungsvorrichtung 1D wird das Licht, das von jedem der einzelnen Blöcke auf dem Darstellungsbereich des zweidimensionalen Bildschirms 21 emittiert wird und sich durch die Lichtführungsplatte 14 fortpflanzt, durch jedes Prisma 141 und ein entsprechendes Mikroprisma 162 von einem entsprechenden Prismenfeld 161, das auf einer Prismenfeldplatte 16 ausgebildet ist, auf den Abbildungspunkt, der dem Block entspricht, gelenkt.
  • 13 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der unteren Oberfläche 14b, betrachtet von der Vorderseite. In der vorliegenden Ausführungsform sind eine Vielzahl an Prismen 141 in einem Quadratgittermuster mit vorbestimmten Abständen (z.B. 2 mm) entlang der X-Richtung bzw. Y-Richtung angeordnet. Jedes der Prismen 141 kann im Zickzack angeordnet sein. Jedes von der Vielzahl an Prismen 141 ist zum Beispiel in X-Richtung, d.h., entlang einer Richtung, die im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung der Einfallsfläche 14a ist, ausgedehnt und weist im Wesentlichen dreieckige Einkerbungen auf, die jeweils eine vorbestimmte Breite (z.B. 10 µm) in Y-Richtung haben.
  • Die Sammellinse 13 kollimiert das Licht, welches von jedem der Blöcke auf dem Darstellungsbereich des zweidimensionalen Bildschirms 21 der Bilddarstellungsvorrichtung 11 emittiert wurde und in die Lichtführungsplatte 14 eingetreten ist. Dadurch bildet das Licht einen Winkel entsprechend der Position des Blocks auf der XZ-Ebene in Bezug auf die Reflexionsfläche 141a des Prismas 141. Somit wird das Licht, das von jedem der einzelnen Blöcke auf dem Darstellungsbereich des zweidimensionalen Bildschirms 21 emittiert wird, von der Lichtaustrittsfläche 14c in eine andere Richtung, entsprechend der Position des Blocks auf der XZ-Ebene, emittiert.
  • Die Prismenfeldplatte 16 kann zum Beispiel ein plattenartiges Element sein, das aus einem für sichtbares Licht durchlässigem Material besteht. Die Prismenfeldplatte 16 ist näher an der Vorderseite als die Lichtaustrittsfläche 14c der Lichtführungsplatte 14 angeordnet. Die Prismenfeldplatte 16 emittiert Licht von jedem der einzelnen Blöcke auf dem Darstellungsbereich des zweidimensionalen Bildschirms 21 und richtet das von der Lichtaustrittsfläche 14c der Lichtführungsplatte 14 emittierte Licht auf den entsprechenden Abbildungspunkt.
  • 14(a) ist eine schematische Vorderansicht der Prismenfeldplatte 16, und 14(b) ist eine schematische perspektivische Ansicht des Prismenfeldes 161. Die Prismenfeldplatte 16 besitzt eine Vielzahl an Prismenfeldern 161, und jedes der einzelnen Prismenfelder 161 stimmt eins zu eins mit irgendeinem von der Vielzahl an Prismen 141 überein. Da in der vorliegenden Ausführungsform die Vielzahl an Prismen 141 in dem Quadratgittermuster mit vorbestimmten Abständen (z.B. 2 mm) in X-Richtung und Y-Richtung angeordnet sind, sind die Prismenfelder 161 ebenso in X-Richtung und Y-Richtung (z.B. 2 mm) in dem Quadratgittermuster angeordnet. Ferner besitzt jedes der einzelnen Prismenfelder 161 die gleiche Anzahl an Mikroprismen 162 wie die Anzahl an Blöcken, die in dem Darstellungsbereich des zweidimensionalen Bildschirms 21 festgelegt ist. Jedes der einzelnen Mikroprismen 162 stimmt eins zu eins 162 mit irgendeinem der Blöcke, die in dem Darstellungsbereich des zweidimensionalen Bildschirms 21 festgelegt sind, überein. Wenn zum Beispiel der Darstellungsbereich in 100 (X-Richtung) × 100 (Z-Richtung) Blöcke aufgeteilt ist, emittiert jedes Prismenfeld 161 100 (X-Richtung × 100 (Y-Richtung) Mikroprismen 162.
  • Wie oben beschrieben, wird das von jedem der einzelnen Blöcke auf dem Darstellungsbereich des zweidimensionalen Bildschirms 21 emittierte Licht durch die Sammellinse 13 kollimiert. Anschließend wird das Licht von der Lichtaustrittsfläche 14c in eine andere Richtung entsprechend der Position des Blocks auf der XZ-Ebene emittiert. Daher tritt das von jedem der einzelnen Blöcke und von der Lichtaustrittsfläche 14c emittierte Licht durch eine andere Position an dem Durchtrittspunkt durch die Prismenfeldplatte 16 in Übereinstimmung mit der Position des entsprechenden Blocks in der XZ-Ebene. Daher wird jedes der einzelnen Mikroprismen 162 mit einer vorbestimmter Größe (z.B. 10 µm × 10 µm) an einer Position ausgebildet, an der Licht von dem entsprechenden Block durch die Prismenfeldplatte 16 hindurchtritt.
  • Jedes der einzelnen Mikroprismen 162 lenkt das Licht von dem entsprechenden Block zu dem Abbildungspunkt, der diesem Block entspricht. Dabei weist jedes von der Vielzahl an Mikroprismen 162 zum Beispiel eine dreieckige Einkerbung oder einen im Wesentlichen dreieckigen Vorsprung, betrachtet von der Seitenfläche, auf der Oberfläche der Prismenfeldplatte 16 auf der der Lichtaustrittsfläche 14c zugewandten Seite oder der Oberfläche auf der Seite des Betrachters auf. Jedes der Vielzahl an Mikroprismen 162 besitzt eine Brechungsfläche, welche Licht von dem Block, welcher dem Mikroprisma 162 entspricht, zu dem entsprechenden Abbildungspunkt hin ablenkt. Der Winkel der Brechungsfläche in Bezug auf die Lichtaustrittsfläche 14c wird in Übereinstimmung mit dem Brechungsindex des Materials, aus dem die Prismenfeldplatte 16 gebildet ist, und der Positionsbeziehung zwischen der Richtung des Lichts, welches von dem entsprechenden Block auf das Mikroprisma 162 fällt, und dem Abbildungspunkt, der dem Mikroprisma 162 entspricht, eingestellt.
  • 15 ist eine Ansicht, in der ein Beispiel der Beziehung zwischen den Positionen der Blöcke auf dem Darstellungsbereich des zweidimensionalen Bildschirms 21 und den entsprechenden Mikroprismen 162 in jedem Prismenfeld 161 dargestellt ist. Wie in 15 dargestellt, wird Licht, das von dem Block 601 emittiert wurde, durch die Sammellinse 13 kollimiert wurde und in die Lichtführungsplatte 14 eingetreten ist, durch jedes Prisma 141 in dieselbe Richtung emittiert. Daher wird das Licht zum Abbildungspunkt 602 hin durch das Mikroprisma 162 an der gleichen Position in jedem Prismenfeld 161 abgelenkt. Dadurch sammelt sich Licht unterschiedlicher Richtung von jedem Prismenfeld 161 an dem Abbildungspunkt 602, so dass das auf dem Block 601 dargestellte Bild an dem Abbildungspunkt 602 projiziert wird.
  • Wie oben beschrieben, kollimiert die Darstellungsvorrichtung 1D Licht, welches von jedem Block emittiert wurde, der irgendeinem der Abbildungspunkte 302 in dem Raumbereich 300, in dem ein stereoskopisches Bild projiziert wird, entspricht, wobei sich der Block auf dem Darstellungsbereich 310 des zweidimensionalen Bildschirms 21 der Bilddarstellungsvorrichtung 11 befindet. Die Darstellungsvorrichtung 1D bewirkt dann das Eintreten des kollimierten Lichts in die Lichtführungsplatte 14, wobei die Information bezüglich der Position des Blocks in die Richtung des Lichtstrahls konvertiert wird. In der Darstellungsvorrichtung 1D emittiert jedes von der Vielzahl an Prismen 141, die auf der unteren Oberfläche 14b der Lichtführungsplatte 14 vorliegen, das Licht von jedem Block in eine andere Richtung. Anschließend lenkt in der Darstellungsvorrichtung 1D das Prismenfeld 161 der Prismenfeldplatte 16, welches jedem Prisma 141 der Lichtführungsplatte 14 entspricht, das Licht von jedem Block zu dem Abbildungspunkt 302, der diesem Block entspricht. Dadurch kann die Darstellungsvorrichtung 1D ein stereoskopisches Bild des Objekts als Sammlung von Licht, das an dem Abbildungspunkt 302 gesammelt wird, darstellen, ohne das projizierte Objekt selbst zu verwenden.
  • In der Darstellungsvorrichtung 1D in der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Lichtführungsplatte 14, ähnlich wie die Darstellungsvorrichtung 1A in der ersten Ausführungsform, die Prismen 141. Das heißt, die Reflexionsfläche 141a des Prismas 141 ist so ausgebildet, dass, wenn die Reflexionsfläche 141a sich der Lichtaustrittsfläche 14c von der unteren Oberfläche 14b in Dickenrichtung der Lichtführungsplatte 14 annähert, ein Winkel, der mit der Lichtaustrittsfläche 14c (oder der unteren Oberfläche 14b) gebildet wird, größer wird. Dadurch ist es möglich, sämtliches Licht, das durch die Reflexionsflächen 141a des Prismas 141 auf einen vorbestimmten Abbildungspunkt auf der Prismenfeldplatte 16 reflektiert wird, ungeachtet der Position in der Höhenrichtung des Prismas 141 (d.h., der Dickenrichtung der Lichtführungsplatte 14) zu fokussieren. Somit kann das durch die Darstellungsvorrichtung 1D dargestellte Bild deutlich dargestellt werden.
  • (Übersicht)
  • Eine Darstellungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Darstellungsvorrichtung, welche eine Lichtführungsplatte umfasst. In der Darstellungsvorrichtung tritt Bildlicht von einer Stirnfläche der Lichtführungsplatte ein, und das Bildlicht wird von einer Lichtaustrittsfläche der Lichtführungsplatte emittiert, wobei das Bildlicht durch jede von einer Vielzahl an auf der Lichtführungsplatte vorliegenden Emissionsstruktureinheiten reflektiert oder abgelenkt wird. Die Emissionsstruktureinheit besitzt eine optische Oberfläche, die so konfiguriert ist, dass sie das Bildlicht reflektiert oder ablenkt und emittiert. Die optische Oberfläche ist in einer Dickenrichtung der Lichtführungsplatte in einer gekrümmten Form ausgebildet.
  • Da in der obigen Konfiguration die optische Oberfläche in der Dickenrichtung der Lichtführungsplatte in einer gekrümmten Form ausgebildet ist, kann das an einem beliebigen Punkt in der Dickenrichtung der Lichtführungsplatte reflektierte oder abgelenkte Licht an einem vorbestimmten Punkt auf der optischen Oberfläche erzeugt werden. Dadurch kommt es zu keiner Abberationsunschärfe der Abbildungsposition, die auftritt, wenn die Emissionsstruktureinheit eben ausgebildet ist. Dementsprechend kann das dargestellte Bild deutlich dargestellt werden.
  • Gemäß dem obigen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Darstellungsvorrichtung so konfiguriert, dass die Emissionsstruktureinheit auf einer der Lichtaustrittsfläche gegenüberliegenden unteren Oberfläche der Lichtführungsplatte so vorliegt, dass sie von der unteren Oberfläche in Richtung Lichtaustrittsfläche vorragt, wobei die optische Oberfläche so ausgebildet ist, dass ein mit der Lichtaustrittsfläche gebildeter Winkel bei Annäherung an die Lichtaustrittsfläche in einer Dickenrichtung der Lichtführungsplatte größer wird, und das Bildlicht durch die optische Oberfläche reflektiert wird, um ein reelles Bild zu erzeugen.
  • Da in der obigen Konfiguration die optische Oberfläche so ausgebildet ist, dass ein mit der Lichtaustrittsfläche gebildeter Winkel bei Annäherung an die Lichtaustrittsfläche in einer Dickenrichtung der Lichtführungsplatte größer wird, kann mit dem durch die Emissionsstruktureinheit reflektierten Licht ein reelles Bild erzeugt werden, wobei keine Aberrationsunschärfe der Abbildungsposition auftritt.
  • In diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Darstellungsvorrichtung so konfiguriert, dass ein Winkel, der zwischen der Lichtaustrittsfläche und einem Ende der optischen Oberfläche der Emissionsstruktureinheit auf einer weiter von der Stirnfläche entfernten Seite in einer Richtung, in der das Bildlicht von der Lichtführungsplatte geleitet wird, gebildet wird, gleich einem oder kleiner als ein Winkel ist, der zwischen der Lichtaustrittsfläche und einem Ende der optischen Oberfläche jeder der angrenzenden Emissionsstruktureinheiten auf einer näher an der Stirnfläche liegenden Seite in der Richtung, in der das Bildlicht der Emissionsstruktureinheit durch die Lichtführungsplatte geleitet wird, gebildet wird.
  • In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Darstellungsvorrichtung so konfiguriert sein, dass die Emissionsstruktureinheit auf einer der Lichtaustrittsfläche gegenüberliegenden unteren Oberfläche der Lichtführungsplatte so vorliegt, dass sie von der unteren Oberfläche in Richtung Lichtaustrittsfläche vorragt, wobei die optische Oberfläche so ausgebildet ist, dass ein mit der Lichtaustrittsfläche gebildeter Winkel bei Annäherung an die Lichtaustrittsfläche in einer Dickenrichtung der Lichtführungsplatte kleiner wird, und das Bildlicht durch die optische Oberfläche abgelenkt wird, um ein virtuelles Bild zu erzeugen.
  • Da in der obigen Konfiguration die optische Oberfläche so ausgebildet ist, dass ein mit der Lichtaustrittsfläche gebildeter Winkel bei Annäherung an die Lichtaustrittsfläche in einer Dickenrichtung der Lichtführungsplatte kleiner wird, ist es möglich, mit dem durch die Emissionsstruktureinheit reflektierten Licht ein virtuelles Bild zu erzeugen, wobei keine Aberrationsunschärfe der Abbildungsposition verursacht wird.
  • In diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Darstellungsvorrichtung so konfiguriert, dass ein Winkel, der zwischen der Lichtaustrittsfläche und einem Ende der optischen Oberfläche der Emissionsstruktureinheit auf einer weiter von der Stirnfläche entfernten Seite in einer Richtung, in der das Bildlicht von der Lichtführungsplatte geleitet wird, gebildet wird, gleich einem oder größer als ein Winkel ist, der zwischen der Lichtaustrittsfläche und einem Ende der optischen Oberfläche jeder der angrenzenden Emissionsstruktureinheiten auf einer näher an der Stirnfläche liegenden Seite in der Richtung, in der das Bildlicht der Emissionsstruktureinheit durch die Lichtführungsplatte geleitet wird, gebildet wird.
  • In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Darstellungsvorrichtung so konfiguriert sein, dass die Lichtführungsplatte in einer gekrümmten Form gebogen ist.
  • Mit der obigen Konfiguration ist es möglich, das Bildlicht unter Verwendung des sich innerhalb der gebogenen Lichtführungsplatte ausbreitenden Lichts auszusenden. Dadurch kann das Bildlicht in eine beliebige Richtung ausgesendet werden, ohne durch den Anordnungsraum und die Anordnungsrichtung der Lichtführungsplatte beschränkt zu sein. Es ist daher möglich, eine Darstellungsvorrichtung mit verbessertem Komfort zur Verfügung zu stellen.
  • In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Darstellungsvorrichtung so konfiguriert sein, dass das sich innerhalb der Lichtführungsplatte ausbreitende Licht zweimal oder mehr als zweimal durch die Lichtaustrittsfläche oder die der Lichtaustrittsfläche gegenüberliegende untere Oberfläche reflektiert und dann von der Lichtaustrittsfläche emittiert wird.
  • Mit der obigen Konfiguration kann im Vergleich zu einer Konfiguration, in der die Reflexion des sich innerhalb der Lichtführungsplatte ausbreitenden Bildlichts durch die Lichtaustrittsfläche und die untere Oberfläche Null oder Eins ist, wenn das Bildlicht in die Emissionsstruktureinheit eintritt, der Winkel mit der unteren Oberfläche vergrößert werden. Dadurch kann Bildlicht mit hoher Auflösung von der Lichtaustrittsfläche in einem weiten Bereich der Lichtführungsplatte emittiert werden.
  • In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Darstellungsvorrichtung so konfiguriert sein, dass eine weitere Lichtführungsplatte mit einer Form, die mit der unteren Oberfläche der Lichtführungsplatte zusammenpasst, mit der Lichtführungsplatte verbunden ist.
  • Mit der obigen Konfiguration können durch Einstellen des Brechungsindex der Lichtführungsplatte und des Brechungsindex der weiteren Lichtführungsplatte die Reflexions- und Refraktionsverhältnisse des Lichts an der Grenzfläche voreingestellt werden. Dadurch ist es möglich, zum Beispiel die Menge des Lichts des auf der Ebene erzeugten Bildes zu regulieren.
  • In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Darstellungsvorrichtung so konfiguriert sein, dass der Brechungsindex der weiteren Lichtführungsplatte sich von dem Brechungsindex der Lichtführungsplatte unterscheidet.
  • Mit der obigen Konfiguration kann, wenn der Brechungsindex der weiteren Lichtführungsplatte größer gemacht wird als der Brechungsindex der Lichtführungsplatte, die Erzeugung von Streulicht durch Licht, welches auf die Lichtführungsplatte von der Seite der unteren Oberfläche der Lichtführungsplatte her einfällt, verhindert werden. Außerdem kann, wenn der Brechungsindex der weiteren Lichtführungsplatte kleiner gemacht wird als der Brechungsindex der Lichtführungsplatte, die Abweichung zwischen einem Lichtführungswinkel (einem Winkel, der mit der Lichtaustrittsfläche gebildet wird) von Licht, welches von der Lichtführungsplatte emittiert wird und von einer weiteren Lichtführungsplatte wieder in die Lichtführungsplatte eintritt, und einem Lichtführungswinkel von Licht, das durch die Lichtführungsplatte hindurch geleitet wird, reduziert werden.
  • Eine Darstellungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Darstellungsvorrichtung, welche ferner umfasst: eine Bilddarstellungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie Bildlicht durch Darstellen eines Bildes in einem Darstellungsbereich aussendet; eine Sammellinse, die zwischen der Bilddarstellungsvorrichtung und einer Einfallsfläche der Lichtführungsplatte angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie das Bildlicht in eine Richtung orthogonal zu einer Längsrichtung der Einfallsfläche kollimiert; und eine Abbildungslinse, die zwischen der Bilddarstellungsvorrichtung und der Einfallsfläche angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie ein Bild mit dem Bildlicht an einer vorbestimmten Position in Bezug auf eine Richtung parallel zu der Längsrichtung der Einfallsfläche erzeugt. In der Darstellungsvorrichtung emittiert jede von der Vielzahl an Emissionsstruktureinheiten Licht von der Lichtaustrittsfläche, die eine Oberfläche der Lichtführungsplatte darstellt, zu einem vorbestimmten Betrachtungspunkt, wobei das Licht von jeder der voneinander verschiedenen Positionen in eine Richtung orthogonal zu einer Längsrichtung der Einfallsfläche in dem Darstellungsbereich emittiert wird.
  • Mit der obigen Konfiguration kann das Bild, welches durch das Bildlicht erzeugt wird, das von der Lichtaustrittsfläche an einem vorbestimmten Betrachtungspunkt emittiert wird, visuell wahrgenommen werden. Das heißt, die Darstellungsvorrichtung kann das auf der Bilddarstellungsvorrichtung dargestellte Bild außerhalb der Darstellungsvorrichtung deutlich darstellen.
  • Eine Darstellungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Darstellungsvorrichtung, welche ferner umfasst: eine Bilddarstellungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie ein Bild eines Objekts, welches an jedem von einer Vielzahl an Abbildungspunkten in einem vorbestimmten Raumbereich projiziert wird, in einem Block, welcher dem Abbildungspunkt entspricht, von der Vielzahl an Blöcken, die durch Unterteilen eines Darstellungsbereichs gebildet werden, für jeden von der Vielzahl an Abbildungspunkten in dem vorbestimmten Raumbereich darstellt; eine Sammellinse, die so konfiguriert ist, dass sie das Licht, welches von jedem von der Vielzahl an Blöcken der Bilddarstellungsvorrichtung emittiert wird, in Licht konvertiert, welches in jeweilige voneinander verschiedene Richtungen gelenkt wird; und einen Lichtdeflektor, der so angeordnet ist, dass er der Lichtaustrittsfläche der Lichtführungsplatte zugewandt ist, und so konfiguriert ist, dass er Licht von jedem von der Vielzahl an Blöcken lenkt, wobei das Licht von der Lichtaustrittsfläche durch die Emissionsstruktureinheit hindurch zu einem entsprechenden Abbildungspunkt von der Vielzahl an Abbildungspunkten für jede der Vielzahl an Emissionsstruktureinheiten emittiert wird. In der Darstellungsvorrichtung liegt jede von der Vielzahl an Emissionsstruktureinheiten auf der Lichtaustrittsfläche oder auf der der Lichtaustrittsfläche gegenüberliegenden unteren Oberfläche vor, und das Licht, welches von jedem von der Vielzahl an Blöcken emittiert wird und von einer Einfallsfläche der Lichtführungsplatte her eintritt, wird von der Lichtaustrittsfläche zu einer vorbestimmten Position des Lichtdeflektors emittiert.
  • Mit der obigen Konfiguration kann ein stereoskopisches Bild des Objekts deutlich in der Luft projiziert werden, ohne dass das zu projizierende Objekt selbst verwendet wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1A bis 1D
    Darstellungsvorrichtung
    11
    Bilddarstellungsvorrichtung
    12
    Abbildungslinse
    13
    Sammellinse
    14
    Lichtführungsplatte
    14a
    Einfallsfläche (Stirnfläche)
    14b, 24ab
    untere Oberfläche
    14c, 24ac
    Lichtaustrittsfläche
    141, 241, 341
    Prisma (Emissionsstruktureinheit)
    141a, 241a
    Reflexionsfläche (optische Oberfläche)
    15
    Maske
    151
    Schlitzblende
    16
    Prismenfeldplatte (Lichtdeflektor)
    20
    Spiegel
    341a
    Brechungsfläche (optische Oberfläche)

Claims (8)

  1. Darstellungsvorrichtung (1A-1D), welche eine Lichtführungsplatte (14) umfasst, wobei Bildlicht von einer Stirnfläche (14a) der Lichtführungsplatte (14) her eintritt und das Bildlicht von einer Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) der Lichtführungsplatte (14) emittiert wird, wobei das Bildlicht durch jede von einer Vielzahl an auf der Lichtführungsplatte (14) vorliegenden Emissionsstruktureinheiten (141, 241, 341) reflektiert oder abgelenkt wird, wobei die Emissionsstruktureinheit (141, 241, 341) eine optische Oberfläche (141a, 241a, 341a) aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie das Bildlicht reflektiert oder ablenkt und emittiert, wobei die optische Oberfläche (141a, 241a, 341a) in einer Dickenrichtung der Lichtführungsplatte (14) in einer gekrümmten Form ausgebildet ist, wobei die Emissionsstruktureinheit (141, 241, 341) auf einer der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) gegenüberliegenden unteren Oberfläche (14b, 24ab) der Lichtführungsplatte (14) so ausgebildet ist, dass sie von der unteren Oberfläche (14b, 24ab) zur Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) hin vorragt, wobei die optische Oberfläche (141a, 241a, 341a) so ausgebildet ist, dass ein mit der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) gebildeter Winkel bei Annäherung an die Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) in einer Dickenrichtung der Lichtführungsplatte (14) größer wird, wobei das Bildlicht durch die optische Oberfläche (141a, 241a, 341a) reflektiert wird, um ein reelles Bild zu erzeugen, und ein Winkel, der zwischen der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) und einem Ende der optischen Oberfläche (141a, 241a, 341a) der Emissionsstruktureinheit (141, 241, 341) auf einer weiter von der Stirnfläche (14a) entfernten Seite in einer Richtung, in der das Bildlicht von der Lichtführungsplatte (14) geleitet wird, gebildet wird, gleich einem oder kleiner als ein Winkel ist, der zwischen der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) und einem Ende der optischen Oberfläche (141a, 241a, 341a) jeder der angrenzenden Emissionsstruktureinheiten (141, 241, 341) auf einer näher an der Stirnfläche (14a) liegenden Seite in der Richtung, in der das Bildlicht durch die Lichtführungsplatte (14) geleitet wird, gebildet wird.
  2. Darstellungsvorrichtung (1A-1D), welche eine Lichtführungsplatte (14) umfasst, wobei Bildlicht von einer Stirnfläche (14a) der Lichtführungsplatte (14) her eintritt und das Bildlicht von einer Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) der Lichtführungsplatte (14) emittiert wird, wobei das Bildlicht durch jede von einer Vielzahl an auf der Lichtführungsplatte (14) vorliegenden Emissionsstruktureinheiten (141, 241, 341) reflektiert oder abgelenkt wird, wobei die Emissionsstruktureinheit (141, 241, 341) eine optische Oberfläche (141a, 241a, 341a) aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie das Bildlicht reflektiert oder ablenkt und emittiert, wobei die optische Oberfläche (141a, 241a, 341a) in einer Dickenrichtung der Lichtführungsplatte (14) in einer gekrümmten Form ausgebildet ist, wobei die Emissionsstruktureinheit (141, 241, 341) auf einer der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) gegenüberliegenden unteren Oberfläche (14b, 24ab) der Lichtführungsplatte (14) so ausgebildet ist, dass sie von der unteren Oberfläche (14b, 24ab) zur Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) hin vorragt, wobei die optische Oberfläche (141a, 241a, 341a) so ausgebildet ist, dass ein mit der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) gebildeter Winkel bei Annäherung an die Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) in einer Dickenrichtung der Lichtführungsplatte (14) kleiner wird, wobei das Bildlicht durch die optische Oberfläche (141a, 241a, 341a) reflektiert wird, um ein reelles Bild zu erzeugen, und ein Winkel, der zwischen der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) und einem Ende der optischen Oberfläche (141a, 241a, 341a) der Emissionsstruktureinheit (141, 241, 341) auf einer weiter von der Stirnfläche (14a) entfernten Seite in einer Richtung, in der das Bildlicht von der Lichtführungsplatte (14) geleitet wird, gebildet wird, gleich einem oder größer als ein Winkel ist, der zwischen der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) und einem Ende der optischen Oberfläche (141a, 241a, 341a) jeder der angrenzenden Emissionsstruktureinheiten (141, 241, 341) auf einer näher an der Stirnfläche (14a) liegenden Seite in der Richtung, in der das Bildlicht durch die Lichtführungsplatte (14) geleitet wird, gebildet wird.
  3. Darstellungsvorrichtung (1A-1D) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Lichtführungsplatte (14) in einer gekrümmten Form gebogen ist.
  4. Darstellungsvorrichtung (1A-1D) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das sich innerhalb der Lichtführungsplatte (14) ausbreitende Licht zweimal oder mehr als zweimal durch die Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) oder die der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) gegenüberliegende untere Oberfläche (14b, 24ab) reflektiert und dann von der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) emittiert wird.
  5. Darstellungsvorrichtung (1A-1D) gemäß Anspruch 4, ferner umfassend eine weitere Lichtführungsplatte (14), die eine Form aufweist, die mit der unteren Oberfläche (14b, 24ab) der Lichtführungsplatte (14) zusammenpasst, und mit der Lichtführungsplatte (14) verbunden ist.
  6. Darstellungsvorrichtung (1A-1D) gemäß Anspruch 5, wobei sich der Brechungsindex der weiteren Lichtführungsplatte (14) von dem Brechungsindex der Lichtführungsplatte (14) unterscheidet.
  7. Darstellungsvorrichtung (1A-1D) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: eine Bilddarstellungsvorrichtung (11), die so konfiguriert ist, dass sie Bildlicht durch Darstellen eines Bildes in einem Darstellungsbereich aussendet; eine Sammellinse (13), die zwischen der Bilddarstellungsvorrichtung (11) und einer Einfallsfläche (14a) der Lichtführungsplatte (14) angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie das Bildlicht in eine Richtung orthogonal zu einer Längsrichtung der Einfallsfläche (14a) kollimiert; und eine Abbildungslinse (12), die zwischen der Bilddarstellungsvorrichtung (11) und der Einfallsfläche (14a) angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie ein Bild mit dem Bildlicht an einer vorbestimmten Position in Bezug auf eine Richtung parallel zu der Längsrichtung der Einfallsfläche (14a) erzeugt, wobei jede von einer Vielzahl an Emissionsstruktureinheiten (141, 241, 341) Licht von der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac), die eine Oberfläche der Lichtführungsplatte (14) darstellt, zu einem vorbestimmten Betrachtungspunkt emittiert, wobei das Licht von jeder der voneinander verschiedenen Positionen in eine Richtung orthogonal zu einer Längsrichtung der Einfallsfläche (14a) in dem Darstellungsbereich emittiert wird.
  8. Darstellungsvorrichtung (1A-1D) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: eine Bilddarstellungsvorrichtung (11), die so konfiguriert ist, dass sie ein Bild eines Objekts, welches an jedem von einer Vielzahl an Abbildungspunkten (302) in einem vorbestimmten Raumbereich projiziert wird, in einem Block (312), welcher dem Abbildungspunkt (302) entspricht, von der Vielzahl an Blöcken (311), die durch Unterteilen eines Darstellungsbereichs gebildet werden, für jeden von der Vielzahl an Abbildungspunkten (302) in dem vorbestimmten Raumbereich darstellt; eine Sammellinse (13), die so konfiguriert ist, dass sie das Licht, welches von jedem von der Vielzahl an Blöcken (311) der Bilddarstellungsvorrichtung (11) emittiert wird, in Licht konvertiert, welches in jeweilige voneinander verschiedene Richtungen gelenkt wird; und einen Lichtdeflektor (16), der so angeordnet ist, dass er der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) der Lichtführungsplatte (14) zugewandt ist und so konfiguriert ist, dass er Licht von jedem von der Vielzahl an Blöcken (311) lenkt, wobei das Licht von der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) durch die Emissionsstruktureinheit (141, 241, 341) hindurch zu einem entsprechenden Abbildungspunkt (302) von der Vielzahl an Abbildungspunkten (302) für jede der Vielzahl an Emissionsstruktureinheiten (141, 241, 341) emittiert wird, wobei jede von der Vielzahl an Emissionsstruktureinheiten (141, 241, 341) auf der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) oder der der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) gegenüberliegenden unteren Oberfläche (14b, 24ab) vorliegt, und das Licht, welches von jedem von der Vielzahl an Blöcken (311) emittiert wird und von einer Einfallsfläche (14a) der Lichtführungsplatte (14) her eintritt, von der Lichtaustrittsfläche (14c, 24ac) zu einer vorbestimmten Position des Lichtdeflektors (16) emittiert wird.
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