JP2018013628A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】仰視用の表示装置で立体的な像を形成する場合に意図しない像が観察者に認識されてしまう場合があること。【解決手段】仰視用の表示装置であって、上下方向を有するオブジェクトを表す像であって、上下方向における上方からオブジェクトを見た場合に視認される像を、表示装置外の空間上に形成する。【選択図】図3

Description

本発明は、表示装置に関する。
二次元画像を表示する画像表示面を備えた表示部と、画像表示面に離間して配置されたマイクロレンズアレイとから構成され、画像表示面から出射される光をマイクロレンズアレイの表示部とは反対側に位置する空間中の結像面に結像して、立体的二次元画像を表示する立体的二次元画像表示装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1 特開2001−255493号公報
仰視用の表示装置で立体的な像を形成する場合、観察者が仰視する意識で像を見るか俯瞰する意識で像を見るかによって、意図しない像が観察者に認識されてしまう場合がある。
第1の態様においては、仰視用の表示装置であって、上下方向を有するオブジェクトを表す像であって、上下方向における上方からオブジェクトを見た場合に視認される像を、表示装置外の空間上に形成する。
オブジェクトは、上下方向の基準となる基準面を有し、表示装置は、基準面の上方側が観察者に観察されるように像を形成してよい。
表示装置は、基準面の上方側が観察者に観察されるように、オブジェクトを傾斜させた像を形成してよい。
表示装置は、基準面の上方側が観察者に観察されるように、基準面における観察位置側の端部が基準面における観察位置とは反対側の端部より上下方向における下方になるようにオブジェクトを傾斜させた像を形成してよい。
基準面は、オブジェクトが有する、水平面に実質的に平行な面であってよい。
表示装置は、出射面に平行な面内で光を導く導光板と、導光板によって導かれている光を偏向して、導光板の外部の空間上に像を形成する光を出射面から出射させる複数の偏向部とを備え、複数の偏向部は、上下方向における上方からオブジェクトを見た場合に視認される像を、導光板の外部の空間上に形成してよい。
複数の偏向部は、それぞれ空間上の1つの収束点又は収束線に実質的に収束する又は空間上の1つの収束点又は収束線から実質的に発散する方向の光を、出射面から出射させ、収束点又は収束線は複数の偏向部の間で互いに異なり、複数の収束点又は収束線の集まりによって空間上に像が形成されてよい。
複数の偏向部は、出射面に平行な面内でそれぞれ予め定められた線に沿って形成されていてよい。
複数の偏向部のそれぞれが、複数の偏向部のそれぞれに入射した光を、出射面に平行な面内で導光板の導光方向に直交する方向に像に応じた強度分布を持つ光に広げて出射面から出射させることによって、導光方向に直交する方向に沿って配置された複数の偏向部からの光の集まりによって、像から発散する方向の光が形成されてよい。
複数の偏向部のそれぞれが、複数の偏向部のそれぞれに入射した光を、像に応じた強度分布の光に2次元的に広げて出射面から出射させることによって、同一直線上にない3つ以上の偏向部からの光の集まりによって、像から発散する方向の光が形成されてよい。
複数の偏向部のそれぞれは、導光板の表面又は内部に設けられ、導光板によって導かれている光を反射、屈折又は回折させる、出射面に対して傾いた偏向面の1つ又は複数の集合を有してよい。
偏向面の少なくとも1つは、異なる方向を向く複数の平面又は曲面を有してよい。
偏向面のうちの少なくとも1つは、出射面に平行な面に投影した場合に、導光板の導光方向に直交する方向に延伸する、折れ線又は曲線の形状を持ってよい。
表示装置は、経路案内用の表示装置であり、オブジェクトは、観察者を案内する経路を示すオブジェクトであり、基準面は、経路を提供する路面を表し、表示装置は、路面の上方側が観察者に観察されるように像を形成してよい。
像は、路面に沿って観察者が進むべき方向を表す矢印の像を含んでよい。
オブジェクトは、観察者が操作する操作部材を示すオブジェクトであり、基準面は、操作部材の操作面であり、表示装置は、操作面が観察者に観察されるように像を形成してよい。
表示装置は、2眼式又は多眼式の視差画像を表示してよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
第1実施形態における表示装置10を、空間上に投影される立体像と共に概略的に示す。 偏向部30aが含む反射面31aと、偏向部30bが含む反射面31bと、偏向部30cが含む反射面31cとを示す。 表示装置10の利用環境の一例を示す。 下方に位置する観察者90Aに認識される像を説明するための図である。 表示装置10の比較例としての表示装置410の利用環境を示す。 観察者90から見える水平面像416を概略的に示す。 表示装置10の変形例としての表示装置610を、空間上に投影される立体像と共に概略的に示す。 偏向部30の変形例としての偏向部130及び偏向部132を概略的に示す。 変形例としての表示装置710が形成する像706を概略的に示す。 第2実施形態における表示装置210を、空間上に形成される像と共に概略的に示す。 表示装置210のyz平面の断面を概略的に示す。 偏向部230が有する光素子231の一例を概略的に示す。 特定の観察位置に向かう光を提供する光偏向部30を模式的に示す。 偏向部230の変形例としての偏向部330を模式的に示す。 偏向部230の変形例としての偏向部230Aを模式的に示す斜視図である。 偏向部230Aの変形例としての偏向部230Gを形成する方法を説明する図である。 偏向部230Aの変形例としての偏向部230Gを形成する方法を説明する図である。 光素子231の形状の他の例を模式的に示す。 xy面内における光素子231の配置例を模式的に示す。 光素子231の反射面の形状の他の例を模式的に示す。 光素子231の反射面の形状の他の例を模式的に示す。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、第1実施形態における表示装置10を、空間上に投影される立体像と共に概略的に示す。実施形態の説明に用いる図面は、分かり易く説明することを目的として、概略的又は模式的である場合がある。また、図面は、実際のスケールで描かれていない場合がある。また、立体像を含む図面は、空間に形成される像の位置を分かり易く示すために、必ずしも観察者の位置から見た場合の図ではなく、観察者とは異なる位置から見た図を示す場合がある。
表示装置10は、例えば経路案内用の表示装置である。表示装置10は、仰視用の表示装置である。表示装置10は、表示装置10より鉛直下方に位置する観察者用の表示装置である。例えば、表示装置10は、経路の天井から吊り下げて設けられる。したがって、観察者は、表示装置10を仰視することになる。
像6は、経路の路面に沿って観察者が進むべき方向を表す矢印の像を含む。ここで、像6は、観察者を案内する経路を示すオブジェクトを表す像である。像6は、基準面像16a及び基準面像16bを有する。基準面像16は、経路を提供する路面を表す像である。基準面像16は、実質的に水平な路面を表す像である。なお、基準面像16は、面の輪郭を表す。基準面像16は、後述するように、面の輪郭を表す線を、実質的に点の集まりで形成したものである。表示装置10が表示する像6は、表示装置10を見ている観察者に対して、現在の向きで直進した後に、進行方向右側にUターンして戻る方向に進み、階段等を下って直進することを示す。なお、経路を示すオブジェクトは、上下方向を有するオブジェクトの一例である。
表示装置10は、導光板70と、光源20とを備える。導光板70は、透明で屈折率が比較的に高い樹脂材料で成形される。導光板70を形成する材料は、例えばポリカーボネート樹脂(PC)、ポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA)、ガラス等であってよい。導光板70は、光デバイスの一例である。表示装置10は、光システムの一例である。
導光板70は、光を出射する出射面71を有する。出射面71は、表示装置10の表示面となる。表示装置10は、出射面71から出射する光によって、立体像としての像6を形成する。像6は、ユーザによって空間上に認識される立体像である。なお、立体像とは、導光板70の出射面71とは異なる位置にあるように認識される像をいう。立体像とは、例えば、出射面71から離れた位置に認識される2次元像も含む。つまり、立体像とは、立体的な形状として認識される像だけでなく、表示装置10の表示面上とは異なる位置に認識される2次元的な形状の像も含む概念である。
導光板70は、出射面71とは反対側の背面72とを有する。出射面71は、導光板70の一方の主面であり、背面72は、他方の主面である。また、導光板70は、導光板70の四方の端面である端面73、端面74、端面75及び端面76を有する。端面73は、導光板70の入光端面である。端面73には光源20が設けられ、光源20からの光は、端面73から導光板70に入射する。端面74は、端面73とは反対側の面である。端面76は、端面75とは反対側の面である。
実施形態の説明において、x軸、y軸及びz軸の右手系の直交座標系を用いる場合がある。z軸方向を、出射面71に垂直な方向で定める。背面72から出射面71への向きをz軸プラス方向と定める。また、y軸方向を、端面73に垂直な方向で定める。端面73から端面74への向きをy軸プラス方向と定める。x軸は、端面75及び端面76に垂直な方向であり、端面75から端面76への向きをx軸プラス方向と定める。なお、記載が冗長にならないよう、xy平面に平行な面のことをxy面、yz平面に平行な面のことをyz面、xz平面に平行な面のことをxz面と呼ぶ場合がある。
光源20は、例えば、LED光源である。光源20の光軸は、y軸に実質的に平行である。光源20からの光は、端面73に入射する。光源20から端面73に入射した光は、出射面71と背面72との間を全反射しながら、導光板70内を出射面71に平行な面内で広がりながら導光板70内を進む。導光板70に導かれる光の中心は、y軸に実質的に平行である。このように、導光板70は、光源20からの光を出射面71に平行な面内で面状に広げて導く。導光板70内を導かれて導光板70内の各位置を通過する光束は、導光板70内の各位置で所定値より小さい広がり角を持つ。具体的には、導光板70内を導かれている光は、導光板70内の各位置と光源20とを結ぶ方向を中心として所定値より小さい広がり角を持つ。具体的には、導光板70内の各位置を通過する光束は、xy面内において、導光板70内の各位置と光源20とを結ぶ方向を中心として所定値より小さい広がり角を持つ。なお、本明細書において、導光板内外の点を通過する光束の広がりとは、当該光束がその点から発散する光とみなした場合の光の広がりのことをいう。
導光板70の背面72には、偏向部30a、偏向部30b及び偏向部30cを含む複数の偏向部30が形成されている。偏向部30はx軸方向に実質的に連続して形成されている。偏向部30のx軸方向の各位置には、光源20から端面73に入射されて出射面71と背面72との間を全反射しながら導光板70によって導かれている光が入射する。
ここで、導光板70によって導かれる光がyz面に沿う方向に広がりを有しないものとして説明する。偏向部30は、偏向部30の各位置に入射した光を、偏向部30にそれぞれ対応する定点に実質的に収束させる。図1には、偏向部30の一部として、偏向部30a、偏向部30b及び偏向部30cが特に示され、偏向部30a、偏向部30b及び偏向部30cのそれぞれにおいて、偏向部30a、偏向部30b及び偏向部30cのそれぞれから出射された複数の光線が収束する様子が示されている。
具体的には、偏向部30aは、像6上の定点PAに対応する。偏向部30aの各位置からの光線は、定点PAに収束する。したがって、偏向部30aからの光の波面は、定点PAから発するような光の波面となる。同様に、偏向部30bは、像6上の定点PBに対応し、偏向部30bからの各位置からの光線は、定点PBに収束する。また、偏向部30cは、像6上の定点PCに対応し、偏向部30cからの各位置からの光線は、定点PCに収束する。このように、任意の偏向部30の各位置からの光線は、偏向部30に対応する定点に実質的に収束する。これにより、任意の偏向部30によって、対応する定点から光が発するような光の波面を提供できる。各偏向部30が対応する定点は互いに異なり、偏向部30にそれぞれ対応する複数の定点の集まりによって、空間上に認識される像6が形成される。
本実施形態において、偏向部30のそれぞれは、x軸方向に実質的に連続して形成された多数の反射面を含む。反射面は、偏光面の一例である。図2には、偏向部30aが含む複数の反射面のうちの1つの反射面31aと、偏向部30bが含む複数の反射面のうちの1つの反射面31bと、偏向部30cが含む複数の反射面のうちの1つの反射面31cとが示されている。導光板70により導かれている光のうち、反射面31aに入射した光は反射面31aで反射し、出射面71を通過してPAに向かう。また、導光板70により導かれている光のうち、光反射面31bに入射した光は、反射面31bで反射し、出射面71を通過してPBに向かう。また、導光板70により導かれている光のうち、反射面31cに入射した光は、反射面31cで反射し、出射面71を通過してPCに向かう。
1つの偏向部30が有する反射面は、互いに向きが異なり、それぞれ入射光を偏向部30に対応する1つの定点に向けて反射する。このように、偏向部30がそれぞれ有する反射面の反射光は、偏向部30に対応する1つの定点に収束する。例えば、偏向部30aが有する複数の反射面のそれぞれによる複数の反射光の光線は、定点PAに収束する。また、偏向部30bが有する複数の反射面のそれぞれによる複数の反射光の光線は、定点PBに収束する。また、偏向部30cが有する複数の反射面のそれぞれによる複数の反射光の光線は、定点PCに収束する。
上述したように、導光板70によって導かれている光は、xy面内において、導光板70内の各位置と光源20とを結ぶ方向を中心として所定値より小さい広がり角を持つ。すなわち、導光板70によって導かれている光は、xy面内において、導光板70内の各位置と光源20とを結ぶ方向のまわりに実質的に広がりを有しない。偏向部30が光源20から離れた位置に設けられている場合、導光板70によって導かれている光は、偏向部30が設けられた位置において、概ねy軸方向を中心とする向きに進み、xy面内において実質的に広がりを有しない。したがって、例えば定点PAを含みxz平面に平行な面では、偏向部30aからの光は実質的に1つの定点に収束する。
図1に示されるように、偏向部30aは、線190aに沿って形成されている。偏向部30bは、線190bに沿って形成されている。偏向部30cは、線190cに沿って形成されている。ここで、線190a、線190b及び線190cは、x軸に略平行な直線である。他の任意の偏向部30も同様に、それぞれx軸に略平行な直線に沿って実質的に連続的に形成される。
このように、偏向部30は、出射面71に平行な面内でそれぞれ予め定められた線に沿って形成されている。そして、偏向部30のそれぞれは、導光板70によって導かれている光が入射し、空間上の1つの収束点に実質的に収束する方向の出射光を出射面71から出射させる。なお、像を形成する定点を導光板70の背面72側に設ける場合、背面72側の定点に対応する偏向部30は、定点から発散する方向の光を出射面71から出射させればよい。例えば、背面72側の定点に対応する偏向部30には、空間上の1つの収束点から実質的に発散する方向の出射光を出射面71から出射させるように、反射面を形成すればよい。
なお、導光板70によって導かれる光がyz面に沿う方向に広がりを有しない場合、上述したように、偏向部30からの光は定点に実質的に収束する。一方、導光板70によって導かれる光がyz面に沿う方向に広がりを有する場合、偏向部30の反射面で反射した光は、yz面に平行かつ出射面に平行な収束線上に実質的に収束する。例えば、偏向部30aによる光は、PAを含み、yz面に平行かつ出射面71に平行な線上に実質的に収束する。定点が導光板70の背面72側の場合も同様に、偏向部30が有する反射面は、空間上の1つの収束線から実質的に発散する方向の出射光を出射面71から出射させる。しかし、観察者には収束線に収束する又は収束線から発散する光のうち、観察者の眼に向かう一部の光のみが見えるので、観察者には像6を視認できる。
図3は、表示装置10の利用環境の一例を示す。表示装置10は、観察者90が仰視するように設けられる。
表示装置10は、導光板70より観察者90側に像6を形成する。像6は、基準面像16a及び基準面像16bを有する。基準面像16a及び基準面像16bは、経路における基準面を示す像である。基準面は、上下方向の基準となる面である。案内用の表示装置10においては、基準面は、路面を提供する面である。基準面の上側は、観察者90が存在する側の面を表す。したがって、基準面の上側の面は、鉛直上方側の面となる。
ここで、基準面像16a及び基準面像16bは、路面に水平ではなく、鉛直下方に傾斜して形成される。例えば、表示装置410は、基準面像16a及び基準面像16bがz軸方向に対して鉛直下方に傾斜するように、基準面像16a及び基準面像16bを形成する。例えば、偏向部30は、基準面像16a及び基準面像16bのそれぞれについて、基準面像16の観察者90側の端点が、基準面像16の導光板70側の端点より鉛直下方に位置して見えるように、像6を形成する。そのため、偏向部30は、路面の上方側が観察者90に観察されるように像を形成することができる。
このように、偏向部30は、基準面の上方側が観察者90に観察されるように像6を形成する。したがって、表示装置10は、観察者90が鉛直下方の位置から表示装置10を見る場合においても、像6が表す経路を観察者90が鉛直上方から見るような像を観察者90に提供することができる。いわば、表示装置10は、像6が表す経路を観察者90が俯瞰できるように表示することができる。
図4は、観察者90より下方に位置する観察者90Aに認識される像6'を概略的に示す。上述したように、導光板70によって導かれる光がyz面に沿う方向に広がりを有する場合、偏向部30からの光は、yz面内において、ある角度範囲内で広がりを有する。そのため、偏向部30からの光は、yz面に平行かつ出射面に平行な収束線上に実質的に収束する。例えば、図4に示されるように、偏向部30bからの光は、定点PBを含む収束線LB上に実質的に収束する。
図4において、観察者90'は、観察者90より下方から表示装置10を見る観察者を示す。観察者90'には、収束線LBに収束する光のうち、観察者90'の眼に向かう一部の光のみが見える。そのため、観察者90'には、例えば定点PBに対応する点が、PB'の位置に存在するように認識される。そのため、観察者90'には、像6'で示す像が存在するように認識される。したがって、観察者90'には、経路を俯瞰できるように表示することができる。このように、表示装置10によれば、表示装置10を下方から見る観察者に対しても、経路を俯瞰できるような像を提供することができる。
図5は、表示装置10の比較例としての表示装置410の利用環境を示す。図5は、図3に対応する図である。
表示装置410は、導光板70より観察者90側に像406を形成する。像406は、水平面を表す水平面像416a及び水平面像416bを有する。ここで、水平面像416a及び水平面像416bは、路面に水平に形成される。例えば、表示装置410は、水平面像416a及び水平面像416bがz軸方向に実質的に平行になるように、水平面像416a及び水平面像416bを形成する。この場合、観察者90は、表示装置410が形成する像406を鉛直下方から見た経路を見ることになる。
図6(a)は、観察者90から見える像406を概略的に示す。観察者90が鉛直下方から見ている意識で像406を見た場合、観察者90には、像406が図6(b)に示す経路を表しているように見える。一方で、観察者90が鉛直上方から見ている意識で像406を見た場合には、像406が図6(c)に示す経路を表しているように錯覚してしまう。したがって、仰視用の表示装置10において、像406のように仰視で見た場合に認識される像を形成すると、観察者に混乱を招き易い。
これに対し、図1から図4に関連して説明したように、表示装置10は、基準面像16を観察者90が鉛直上方から見えるように像6を形成する。これにより、図1に示すように、観察者90には、俯瞰したように見える像を提供することができる。したがって、表示装置10は、図5及び6に関連して説明した表示装置410に比べて、観察者90が混乱を招きにくい像6を提供できる。
図1から4に関連して説明したように、表示装置10における偏向部30は、路面の上方側が観察者90に観察されるように像を形成する。これにより、偏向部30は、上下方向における上方から経路を見た場合に視認される像を、導光板70外の空間上に形成する。そのため、観察者90は、俯瞰像として容易に認識できるので、意図しない像が観察者90に認識される可能性を低減することができる。
図7は、表示装置10の変形例としての表示装置610を、空間上に投影される立体像と共に概略的に示す。表示装置610は、像6及び像606を形成する。像606は、地図上の路面を表す。例えば、表示装置610が駅構内の経路案内用の表示装置である場合、像606は構内図を表す像であってよい。観察者に経路を分かり易く提示することができる。
図8は、偏向部30の変形例としての偏向部130及び偏向部132を概略的に示す。図8(a)は、フレネルレンズの一部により形成された1つの偏向部130を概略的に示す。なお、フレネルレンズとして機能する偏向部130の複数の屈折面(プリズム面)の間には、隙間が設けられてよい。
図8(b)に示す偏向部132は、偏向部130を、x軸方向に沿って複数の部分140a、部分140b、部分140c、部分140d、部分140e、部分140f、部分140g及び部分140hに分割したものに対応する。偏向部132の各部分140のそれぞれからの光は、同一の定点に収束する又は同一の定点から発散する光となる。このように、偏向部を複数の部分に分割することで、像のコントラストが高まる場合がある。なお、反射面やフレネルレンズの他に、偏向部30として回折格子を用いてもよい。
図9は、表示装置10の変形例としての表示装置710が形成する像706を概略的に示す。像706は、ボタンを示す像である。像706は、ボタンの操作面を表す基準面像717を含む。基準面像717は、上下方向の基準となる基準面を表す像である。偏向部30は、操作面が観察者に観察されるように像706を形成する。具体的には、偏向部30は、操作面における観察位置側の端部が、操作面における観察位置とは反対側の端部より下方になるようにオブジェクトを傾斜させた像706を形成する。これにより、観察者は、仰視用の表示装置10において操作面を容易に認識できる。
なお、基準面像717の近傍の物体を検出するセンサを、表示装置710とともに用いることで、バーチャルスイッチとして機能する操作入力装置を提供できる。係る操作入力装置は、エアコン等、鉛直上方に設けられる機器を制御するためのスイッチ等として利用できる。また、係る操作入力装置は、工場等の操作パネル等の操作入力装置として利用できる。
なお、像706が示すボタンは、観察者が操作する操作部材の一例である。操作部材としては、ボタン以外の様々な操作部材を適用できる。基準面は、操作部材の操作面であってよい。
なお、図9に関連して説明した操作面や、表示装置10に関連して説明した経路を提供する路面は、基準面の一例である。基準面は、これらの面に限られない。基準面は、上下方向を有するオブジェクトにおける、上下方向の基準となる面である。例えば、基準面は、オブジェクトが有する上下方向に直交する面である。基準面は、オブジェクトが有する上下方向に平行でない面であってよい。基準面は、水平面に平行であってよいが、水平面に平行でなくてもよい。
図1から図9に関連して説明したように、偏向部30は、上下方向を有するオブジェクトの像を、上下方向の基準となる基準面の上方側が観察者90に観察されるように、オブジェクトを傾斜させた像を形成する。具体的には、偏向部30は、基準面の上方側が観察者90に観察されるように、基準面における観察位置側の端部が基準面における観察位置とは反対側の端部より上下方向における下方になるようにオブジェクトを傾斜させた像を形成してよい。
なお、表示装置10は、案内用の表示装置やスイッチ用の表示装置に限られない。表示装置10は、仰視用の表示装置であればどのようなものにも適用できる。例えば、表示装置10は、通路の上方に設けられる広告用の表示装置として適用できる。また、表示装置10は、建物の上部に設けられる広告用の看板、部屋の上方に設けられる機器のロゴ等を表示する表示装置として適用できる。
図10は、第2実施形態における表示装置210を、空間上に形成される像と共に概略的に示す。表示装置210において、表示装置10と同一の符号が付された構成要素は、同様の構成を有する。第2実施形態の説明において、表示装置10と同様の構成については説明を省略し、その相違点を主として説明する場合がある。
第2実施形態において、表示装置210は、出射面71よりz軸プラス側に位置する面9内の「A」の字の像906を形成する。面9は、xy面に平行な面である。第2実施形態の説明では、表示装置210がどのようにして立体的な像を形成するかを分かり易く説明するために、「A」の字の像を形成する場合について説明する。しかし、後述する表示装置210と同様の構成の表示装置により、図1から図4等に関連して説明した像6と実質的に同様に認識できる像を提供できる。
表示装置10は、導光板70と、光源220と、入射光調節部50とを備える。光源220は、発光ダイオード(LED)を含む。光源220からの光は、入射光調節部50において調整されて、導光板70への入射光として端面73に入射する。
導光板70の背面72には、偏向部230a、偏向部230b及び偏向部230cを含む、互いに異なる位置に設けられた複数の偏向部230が設けられている。偏向部230は、xy面内において2次元的に設けられる。例えば、偏向部230は、xy面内においてマトリクス状に設けられる。偏向部230には、導光板70によって導かれている光が入射する。
偏向部230a、偏向部230b及び偏向部230cは、それぞれ導光板70内を伝播する光を偏向して、それぞれ像906を描く光を出射面71から出射させる。具体的には、偏向部230aは、像906の各位置に向かう光を、出射面71から出射させる。偏向部230aは、導光板70によって導かれている光を偏向してxy面内及びyz面内で広げて、像906の各位置に向かわせる。図10には、偏向部230aからの光が、像906のいくつかの位置に向けて広がっていく様子が示されている。偏向部230b及び偏向部230c並びに偏向部230の他の偏向部230のそれぞれも同様である。偏向部230のそれぞれは、背面72内において微小な領域を占める。偏向部230のそれぞれは、像906をxy面内に投影した場合に占める面積より小さい。像906は、それぞれが像906内の各位置に向けて光を広げる多数の偏向部230からの光によって、形成される。すなわち、多数の偏向部230からの光が、像906から発散する方向の光を形成する。なお、像906を形成する光は、同一直線上にない少なくとも3つの偏向部230によって提供されてよい。すなわち、偏向部230のそれぞれは、偏向部230のそれぞれに入射した光を、像906に応じた強度分布の光に2次元的に広げて出射面から出射させる。これにより、同一直線上にない3つ以上の偏向部230からの光が、像906に結像する。このようにして、表示装置210は空間上に立体像を投影する。表示装置210によれば、同一直線上にない複数の偏向部230からの光束の集まりによって、像906から発散する光束を観察者側に提供できる。そのため、観察者はx軸方向及びy軸方向のどちらの方向から見ても像906を認識できる。
図11は、表示装置210のyz平面の断面を概略的に示す。図12は、偏向部230が有する光素子231の一例を概略的に示す。
光源220は、例えばLED21を有する。LED21は、x軸方向に沿って複数設けられる。LED21の出射光の光軸は、出射面71に対して角度ηをなす。例えば、LED21の出射光の光軸と、出射面71とがなす狭角ηは、約20°である。LED21の出射光は、入射光調節部50に入射する。
入射光調節部50は、レンズ51を有する。レンズ51は、x軸方向に沿って、複数のLED21に対応して1対1に設けられる。レンズ51のそれぞれは、対応するLED21の出射光の光軸に沿う方向の光の広がりを小さくする。レンズ51は、LED21からの出射光を平行光に近づける。例えば、レンズ51は、LED21からの出射光のxy面内における広がり角を低減する。また、レンズ51は、LED21からの出射光のyz面内における広がり角を低減する。これにより、導光板70には、平行光により近づけた光を入射することができる。
これにより、xy面内において、導光板70によって導かれて導光板70内の各位置を通過する光束は、導光板70内の各位置と光源220とを結ぶ方向を中心として、所定値より小さい角度で各位置から広がりながら進む光束となる。本明細書において、導光板内又は導光板外のある点を通過して進む光束をその点から出力された光とみなした場合の光の広がりのことを、単に「光の広がり」等と呼ぶ。また、その光の広がりの角度のことを、単に「広がり角」等と呼ぶ。広がり角とは、角度方向の光強度分布において、光強度が最大値の半分となる角度の幅(半値全幅)であってよい。導光板70によって導かれている光の広がり角は、5°以下であってよい。光の広がり角は、望ましくは1°未満であってよい。xy面内に投影した場合における光の広がり角が、5°以下であってよく、望ましくは1°未満であってよい。また、yz面内に投影した場合における光の広がり角も、5°以下であってよく、望ましくは1°未満であってよい。
図11及び図12に示されるように、偏向部230aは反射面40aを有する。また、偏向部230aは、反射面40bと、反射面40cと、反射面40dと、反射面40eとを有する。反射面40は、光を偏向する偏向面として機能する光学面の一例である。反射面40a、反射面40b、反射面40c、反射面40d及び反射面40eは、異なる方向を向く曲面である。なお、上述したように、LED21の光軸を出射面71に対してyz面内で角度η傾けて設けている。そのため、導光板70への入射光が平行光に近い場合でも、入射光の光軸がy軸に平行である場合と比べて、出射面71と背面72とで反射を繰り返しながら導光板70内を伝搬する光量を増やすことができる。したがって、入射光の光軸がy軸に平行である場合と比べて、反射面40に入射する光量を増やすことができる。
反射面40aは、反射面40aに入射した光を、反射面40aの入射位置に応じて、出射面71から異なる出射角で出射させる。反射面40aは、反射面40aに入射した光を、像906のうちの辺61の範囲に広げる。本実施形態において、辺61は、y軸に平行な辺である。反射面40aからの反射光は、辺61が存在する方向に向かい、反射面40aから辺61が存在しない方向に向かう光は実質的に存在しない。したがって、反射面40aから反射光は、yz面内において、反射面40aから辺61に向かう角度にのみ実質的に反射光を分布させる。このように、yz面内において、反射面40aは、入射した光を角度方向に強度変調して出射する。反射面40aは曲面であるので、反射面40aへの入射光が平行光である場合でも、像を描画する線を形成するための光を提供することができる。
また、反射面40bは、反射面40bに入射した光を反射して、反射した光を像906の辺62の範囲に広げる。辺62は、Aの文字を形成するy軸マイナス側の辺のうち、辺61との交点と、最もx軸プラス側の端点との間の辺である。また、反射面40cは、反射面40cに入射した光を反射して、反射した光を像906の辺63の範囲に広げる。辺63は、Aの文字を形成するy軸プラス側の辺のうち、辺61との交点と、x軸方向で最もプラス側の端点との間の辺である。反射面40dは、反射面40dに入射した光を反射して、反射した光を像906の辺64の範囲に広げる。辺64は、Aの文字を形成するy軸マイナス側の辺のうち、辺61との交点と、最もx軸マイナス側の端点との間の辺である。また、反射面40eは、反射面40eに入射した光を反射して、反射した光を像906の辺65の範囲に広げる。辺65は、Aの文字を形成するy軸プラス側の辺のうち、辺61との交点と、最もx軸方向マイナス側の端点との間の辺である。反射面40b、反射面40c、反射面40d及び反射面40eはいずれも曲面であるので、各反射面40への入射光が平行光である場合でも、像を描画する線を形成するための光を提供することができる。
このように、反射面40aは、入射した光を、少なくともz軸方向に辺61の像に応じた強度分布を持つ光に広げて出射させる。反射面40bは、入射した光を、少なくともx軸方向に辺62の像に応じた強度分布を持つ光に広げて出射させる。反射面40cは、入射した光を、少なくともx軸方向に辺63の像に応じた強度分布を持つ光に広げて出射させる。反射面40dは、入射した光を、少なくともx軸方向に辺64の像に応じた強度分布を持つ光に広げて出射させる。反射面40eは、入射した光を、少なくともx軸方向に辺65の像に応じた強度分布を持つ光に広げて出射させる。このように、偏向部230aは、像906における線に向けて反射する複数の反射面を持ち、入射した光を、像906に応じて2次元的又は2方向に強度変調して、出射面71から出射させる。これにより、1つの偏向部230aが、像906の実質的に全体を通過する光束を提供する。
偏向部230bは反射面41bを有する。反射面41bは、反射面40aと同様に、反射面41bに入射した光を、反射面41bの入射位置に応じて、出射面71から異なる出射角で出射する。具体的には、反射面41bは、反射面41bで反射した光を、像906のうちの辺61の範囲に広げる。なお、図12では、反射面40a及び反射面41bについてのみ示したが、偏向部230のそれぞれは、入射した光を辺61の範囲に広げる反射面を有する。また、偏向部230のそれぞれは、偏向部230aと同様に、像906における線に向けて反射する複数の反射面を持つ光素子を持つ。そして、偏向部230のそれぞれは、入射した光を、像906に応じて2次元的又は2方向に強度変調して、出射面71から出射させる。このように、偏向部230のぞれぞれは、像906の実質的に全体を通過する光束を提供する。
なお、出射面71からの出射光は、実際には、出射面71において屈折する。そのため、偏向部230は実際には、出射面71における屈折を考慮して設計される。しかし、本実施形態では、分かり易く説明することを目的として、出射面71で屈折が生じないとして説明する。
図13は、特定の観察位置に向かう光を提供する光偏向部30を模式的に示す。例えば、辺62を形成する光は、光偏向部30e内の特定の反射面と、光偏向部30f内の特定の反射面からの光によって提供され、光偏向部30d及び光偏向部30gによっては提供されない。このように、特定の観察位置から見た場合、像906の特定の部位は、複数の光偏向部30内のうちの特定の光偏向部30内の特定の部位からの光によって形成される。
表示装置10によれば、xy面内に2次元的に設けられた複数の光偏向部30のそれぞれが、像906の各部位を通過する光を提供する。そのため、立体像を視認できる範囲が広がる。また、xy面内の特定箇所から、像906全体の部位を通過する光を提供できるので、立体像を点ではなく面で形成し得る。
図14は、偏向部230の変形例としての偏向部330を模式的に示す。偏向部330は、別個の位置に設けられた複数の光素子331を有する。各光素子331は、それぞれ単一平面の反射面を持つ。各光素子331がそれぞれ有する反射面は、入射した光を、像906のうちの互いに異なる点に向けて光を反射する。
なお、光素子331は、全て別個に設けられてよいし、一部が接して設けられてもよい。また、光素子331の配置パターンは、偏向部330が設けられる位置によって異なってよい。
図15は、偏向部230の変形例としての偏向部230Aを模式的に示す斜視図である。偏向部230Aは、全体として凸形状の反射面を持つ。偏向部230Aは、導光板70の背面72に設けられる。偏向部230Aの凸形状の反射面は、導光板70内を導光する光を偏向して、像906を包含する面9を通過する光束が出射面71から出射されるように、形成される。
偏向部230Aにおいて、「A」の文字に対応する部分を除いて、反射防止膜110が形成されている。偏向部230Aにおいて、反射防止膜110が形成された部位に入射した光は実質的に反射しない。偏向部230Aにおいて反射防止膜110が形成されていない部位に入射した光だけが実質的に反射する。これにより、偏向部230Aは、入射した光を偏向して、Aの字の像906を通過する光束を出射面71から出射させる。反射防止膜110は、例えば、背面72において「A」の文字に対応する領域を除いて黒塗料を塗ることによって形成されてよい。反射防止膜110は、「A」の文字に対応する領域を除いて黒塗料を印刷することによって形成されてよい。導光板70に凸部を形成した後に黒塗料を印刷することで偏向部230Aを形成できるので、偏向部の製造が容易になる。
図16、図17(a)及び図17(b)は、偏向部230Aの変形例としての偏向部230Gを形成する方法を説明する図である。偏向部230Gは、フレネルレンズの一部によって提供される。
導光板70の背面72には、フレネルレンズを形成する光学面を、偏向部230単位で設ける。図17(a)及び図17(b)は、偏向部230のうちの1つの偏向部230Gに、フレネルレンズが形成された状態を示す。偏向部230のそれぞれのフレネルレンズは、導光板70内を導光する光を偏向して、像906を包含する面9を通過する光束が出射面71から出射されるように、形成される。
図18は、光素子231の形状の他の例を模式的に示す。図18(a)は、光素子231の斜視図を示す。図18(b)は、反射面40をxy面に投影した場合を示す。反射面40をxy面に投影した場合、反射面40の外形を画定するy軸プラス方向の外形線及びy軸マイナス方向の外形線は、同心円の円弧を持つ。なお、xy面に投影した反射面40のy軸マイナス側の外形線を前側外形線と呼び、y軸プラス方向の外形線を後側外形線と呼ぶ場合がある。反射面40の前側外形線及び後側外形線は、同心円の円弧である。
図18(a)及び図18(b)に示す光素子231をzy面に平行な平面で切断した場合、反射面40との交線は直線である。しかし、前側外形線及び後側外形線は曲線であるので、図18の反射面40は曲面である。そのため、像の少なくとも一部を形成する線又は面を形成するための光を、1つの反射面40によって提供することができる。
図18(c)は、光素子231の反射面の形状の他の例を模式的に示す。図18(c)は、xy面内に投影した反射面40の形状を示す。図18(c)に示す反射面40は、前側外形線及び後側前側外形線が同心円の円弧である反射面を分割して、複数の部分に分離して設けたものである。
図19は、xy面内における光素子231の配置例を模式的に示す。図19(a)は、偏向部230において、複数の光素子231がy軸方向に沿って整列して設けられた配置例を示す。図19(b)は、図19(a)の変形例として、y軸方向に整列した光素子231をy軸方向に沿って順に見た場合に、x軸方向に一定量ずつシフトして設けた配置例を示す。図19(c)は、x軸方向に1つの光素子231として連続して設けられた配置例を示す。図19(c)は、x軸方向に隣接し合う光素子の端部を接続して、1つの光素子として設けたものである。図19(c)において点線で示す位置が、隣接し合う光素子のx軸方向の端部に対応する。
図20は、光素子231の反射面の形状の他の例を模式的に示す。図20(a)は、光素子231の斜視図を示す。図20(b)は、光素子231の反射面40をxy面に投影した場合を示す。光素子231は、法線方向が互いに異なる3つの平面で形成される。反射面40をxy面に投影した場合、前側外形線及び後側前側外形線はそれぞれ、延伸方向が異なる3つの折れ線で形成される。図20に示す反射面40は平面であるので、各反射面40に入射した光は、互いに異なる3つの方向に向かう。そのため、図20に示す光素子231は、像の一部である3点を形成するための光を提供することができる。
図21は、光素子231の反射面の形状の他の例を模式的に示す。図21(a)及び図21(b)に示す光素子231の反射面40は、図18(a)に示す光素子231と異なり、反射面40のz軸プラス側の縁部のz軸方向の高さが異なる。反射面40をxz面に投影した場合、z軸プラス側の縁部は、x軸方向に連続的に変化する。yz平面に平行な面で反射面40を切断した場合の反射面40の直線の長さは、x軸方向に沿って変化する。そのため、反射面40による反射光の強度は、x軸方向に沿って変化する。そのため、図21(a)及び図21(b)に示す光素子231によれば、輝度がx方向に変化する線の像を形成するための光を提供することができる。
図10から図21に関連して説明した表示装置210又は表示装置210の変形例によれば、導光板70の出射面に平行な面内に2次元的に設けられた複数の偏向部のそれぞれが、立体像内の複数の部位の像を形成する光を提供する。そのため、立体像を視認できる範囲が広がる。
なお、上述した表示装置10に代えて、視差画像によって擬似的に立体像を提供する2眼式又は多眼式の表示装置を適用してよい。例えば、導光板によって導かれている光を偏向して、2眼式又は多眼式の視差画像を導光板上に形成する光を出射面71から出射させる偏向部を導光板に設けてよい。導光板を用いて2眼式又は多眼式の表示装置を実現する場合、右眼用の視差画像を導光板上に表示する第1の反射面群と、左眼用の視差画像を導光板上に表示する第2の反射面群とを設けることで、右眼用及び左眼用の視差画像を提供してよい。2眼式又は多眼式の表示装置として、導光板を用いない方式を適用できる。例えば、2眼式又は多眼式の表示装置として、複数の視差画像を表示する2次元の表示装置を適用できる。
上述した表示装置10や2眼式又は多眼式の表示装置は、上下方向を有するオブジェクトを表し、当該上下方向における上方から当該オブジェクトを見た場合に視認される像を、外部の空間上に形成する、仰視用の表示装置の一例である。当該仰視用の表示装置としては、例えば、投影対象物体からの光を、像を形成する位置から出射する方向に進行する光に偏向又は変換することにより、外部の空間上に形成する表示装置を適用できる。なお、当該仰視用の表示装置において、投影対象物体に代えて、プロジェクタ等によって投影された2次元像や、2次元表示装置によって表示された2次元像を用いてよい。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
6 像
9 面
10 表示装置
16 基準面像
20 光源、21 LED
30 偏向部
31 反射面
40 反射面
41 反射面
50 入射光調節部
51 レンズ
61 辺
62 辺
63 辺
64 辺
65 辺
70 導光板
71 出射面
72 背面
73 端面
74 端面
75 端面
76 端面
90 観察者
110 反射防止膜
130 偏向部
132 偏向部
140 部分
190 線
210 表示装置
220 光源
230、330 偏向部
231、331 光素子
406 像
410 表示装置
416 水平面像
606 像
610 表示装置
706 像
710 表示装置
717 基準面像
906 像

Claims (17)

  1. 仰視用の表示装置であって、
    上下方向を有するオブジェクトを表す像であって、前記上下方向における上方から前記オブジェクトを見た場合に視認される像を、前記表示装置外の空間上に形成する
    表示装置。
  2. 前記オブジェクトは、前記上下方向の基準となる基準面を有し、
    前記表示装置は、前記基準面の上方側が観察者に観察されるように前記像を形成する
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記表示装置は、前記基準面の上方側が観察者に観察されるように、前記オブジェクトを傾斜させた前記像を形成する
    請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記表示装置は、前記基準面の上方側が観察者に観察されるように、前記基準面における観察位置側の端部が前記基準面における前記観察位置とは反対側の端部より前記上下方向における下方になるように前記オブジェクトを傾斜させた前記像を形成する
    請求項3に記載の表示装置。
  5. 前記基準面は、オブジェクトが有する、水平面に実質的に平行な面である
    請求項2から4のいずれか一項に記載の表示装置。
  6. 前記表示装置は、
    出射面に平行な面内で光を導く導光板と、
    前記導光板によって導かれている光を偏向して、前記導光板の外部の空間上に前記像を形成する光を前記出射面から出射させる複数の偏向部と
    を備え、
    前記複数の偏向部は、前記上下方向における上方から前記オブジェクトを見た場合に視認される前記像を、前記導光板の外部の空間上に形成する
    請求項1から5のいずれか一項に記載の表示装置。
  7. 前記複数の偏向部は、それぞれ前記空間上の1つの収束点又は収束線に実質的に収束する又は前記空間上の1つの収束点又は収束線から実質的に発散する方向の光を、前記出射面から出射させ、
    前記収束点又は収束線は前記複数の偏向部の間で互いに異なり、複数の前記収束点又は収束線の集まりによって前記空間上に前記像が形成される
    請求項6に記載の表示装置。
  8. 前記複数の偏向部は、前記出射面に平行な面内でそれぞれ予め定められた線に沿って形成されている
    請求項7に記載の表示装置。
  9. 前記複数の偏向部のそれぞれが、前記複数の偏向部のそれぞれに入射した光を、前記出射面に平行な面内で前記導光板の導光方向に直交する方向に前記像に応じた強度分布を持つ光に広げて前記出射面から出射させることによって、前記導光方向に直交する方向に沿って配置された前記複数の偏向部からの光の集まりによって、前記像から発散する方向の光が形成される
    請求項6に記載の表示装置。
  10. 前記複数の偏向部のそれぞれが、前記複数の偏向部のそれぞれに入射した光を、前記像に応じた強度分布の光に2次元的に広げて前記出射面から出射させることによって、同一直線上にない3つ以上の偏向部からの光の集まりによって、前記像から発散する方向の光が形成される
    請求項6に記載の表示装置。
  11. 前記複数の偏向部のそれぞれは、前記導光板の表面又は内部に設けられ、前記導光板によって導かれている光を反射、屈折又は回折させる、前記出射面に対して傾いた偏向面の1つ又は複数の集合を有する
    請求項9又は10に記載の表示装置。
  12. 前記偏向面の少なくとも1つは、異なる方向を向く複数の平面又は曲面を有する
    請求項11に記載の表示装置。
  13. 前記偏向面のうちの少なくとも1つは、前記出射面に平行な面に投影した場合に、前記導光板の導光方向に直交する方向に延伸する、折れ線又は曲線の形状を持つ
    請求項11又は12に記載の表示装置。
  14. 前記表示装置は、経路案内用の表示装置であり、
    前記オブジェクトは、観察者を案内する経路を示すオブジェクトであり、
    前記基準面は、前記経路を提供する路面を表し、
    前記表示装置は、前記路面の上方側が観察者に観察されるように前記像を形成する
    請求項2から5のいずれか一項に記載の表示装置。
  15. 前記像は、前記路面に沿って観察者が進むべき方向を表す矢印の像を含む
    請求項14に記載の表示装置。
  16. 前記オブジェクトは、観察者が操作する操作部材を示すオブジェクトであり、
    前記基準面は、前記操作部材の操作面であり、
    前記表示装置は、前記操作面が観察者に観察されるように前記像を形成する
    請求項2から5のいずれか一項に記載の表示装置。
  17. 前記表示装置は、2眼式又は多眼式の視差画像を表示する
    請求項1から6のいずれか一項に記載の表示装置。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7434876B2 (ja) 2019-12-19 2024-02-21 オムロン株式会社 導光板、表示装置、入力装置および電気機器
WO2023195996A1 (en) * 2022-04-09 2023-10-12 Leia Inc. Static multiview display and method using micro-slit scattering elements

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140268327A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Opsec Security Group, Inc. Optically variable device exhibiting non-diffractive three-dimensional optical effect
JP5701434B1 (ja) * 2014-07-11 2015-04-15 株式会社フジクラ 表示装置および表示方法
JP5861797B1 (ja) * 2014-10-06 2016-02-16 オムロン株式会社 光デバイス
JP2016045424A (ja) * 2014-08-25 2016-04-04 オムロン株式会社 表示装置
JP2016045422A (ja) * 2014-08-25 2016-04-04 シャープ株式会社 現像装置及びこれを備えた画像形成装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3980242B2 (ja) 2000-03-10 2007-09-26 パイオニア株式会社 立体的2次元画像表示装置及び画像表示方法
US9812096B2 (en) * 2008-01-23 2017-11-07 Spy Eye, Llc Eye mounted displays and systems using eye mounted displays
JP5315280B2 (ja) * 2010-03-31 2013-10-16 株式会社フジクラ 表示装置
JP5459172B2 (ja) 2010-10-21 2014-04-02 セイコーエプソン株式会社 導光板及びこれを備える虚像表示装置
US20160011724A1 (en) * 2012-01-06 2016-01-14 Google Inc. Hands-Free Selection Using a Ring-Based User-Interface
US20150193098A1 (en) * 2012-03-23 2015-07-09 Google Inc. Yes or No User-Interface
FR2998681B1 (fr) * 2012-11-29 2015-01-30 Commissariat Energie Atomique Viseur tete haute a confort de visualisation ameliore
CN103207458B (zh) * 2013-03-25 2015-04-01 李志扬 一种采用平面光波导回路的立体成像方法及装置
KR101447553B1 (ko) * 2013-10-30 2014-10-13 한국전자통신연구원 다중 대역 gnss 고정패턴 안테나 장치
CN103927951A (zh) * 2014-03-19 2014-07-16 玉晶光电股份有限公司 显示设备
JP6531583B2 (ja) 2015-01-13 2019-06-19 オムロン株式会社 光デバイス、光システム及び改札機

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140268327A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Opsec Security Group, Inc. Optically variable device exhibiting non-diffractive three-dimensional optical effect
JP5701434B1 (ja) * 2014-07-11 2015-04-15 株式会社フジクラ 表示装置および表示方法
JP2016045424A (ja) * 2014-08-25 2016-04-04 オムロン株式会社 表示装置
JP2016045422A (ja) * 2014-08-25 2016-04-04 シャープ株式会社 現像装置及びこれを備えた画像形成装置
JP5861797B1 (ja) * 2014-10-06 2016-02-16 オムロン株式会社 光デバイス

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