Title:
Optische Vorrichtung
Kind Code:
T5


Abstract:

Eine optische Vorrichtung weist Folgendes auf: eine Lichtleiterplatte, die so konfiguriert ist, dass sie Licht in einer parallel zu einer Emissionsfläche verlaufenden Ebene leitet, und mehrere optische Umlenkelemente, die zweidimensional in einer parallel zur Emissionsfläche verlaufenden Ebene angeordnet sind, wobei die optischen Umlenkelemente jeweils Licht umlenken, das sich durch die Lichtleiterplatte ausbreitet, und bewirken, dass die Emissionsfläche Licht abgibt, das in einem Raum ein Bild erzeugt, wobei jedes optische Umlenkelement unter den mehreren optischen Umlenkelementen so konfiguriert ist, dass es das darauf einfallende Licht, das eine einem Bild entsprechende Intensitätsverteilung aufweist, in einer orthogonal zur Lichtleitrichtung der Lichtleiterplatte verlaufenden Richtung in einer parallel zur Emissionsfläche verlaufenden Ebene verbreitet und bewirkt, dass die Emissionsfläche das Licht abgibt, wodurch das von den mehreren in einer orthogonal zur Lichtleitrichtung angeordneten optischen Umlenkelementen ausgehende Licht zusammengefasst und von dem Bild abgestrahltes Licht erzeugt wird. embedded image




Inventors:
Shinohara, Masayuki (Kyoto, JP)
Tanoue, Yasuhiro (Kyoto, JP)
Kitamura, Norikazu (Kyoto, JP)
Okuda, Mitsuru (Kyoto, JP)
Okada, Kazuyuki (Kyoto, JP)
Kanzaki, Norihisa (Kyoto, JP)
Iwase, Takuma (Kyoto, JP)
Application Number:
DE112016003392T
Publication Date:
04/19/2018
Filing Date:
03/08/2016
Assignee:
OMRON CORPORATION (Kyoto, JP)



Attorney, Agent or Firm:
Kilian Kilian & Partner mbB Patentanwälte, 81379, München, DE
Claims:
Optische Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Lichtleiterplatte, die so konfiguriert ist, dass sie Licht in einer parallel zu einer Emissionsfläche verlaufenden Ebene leitet, und
mehrere optische Umlenkelemente, die zweidimensional in einer parallel zur Emissionsfläche verlaufenden Ebene angeordnet sind, wobei die optischen Umlenkelemente jeweils Licht umlenken, das sich durch die Lichtleiterplatte ausbreitet, und die Emissionsfläche dazu veranlassen, Licht abzugeben, welches in einem Raum ein Bild erzeugt, wobei
jedes optische Umlenkelement unter den mehreren Umlenkelementen so konfiguriert ist, dass es das darauf einfallende Licht, das eine einem Bild entsprechende Intensitätsverteilung aufweist, in einer Richtung verbreitet, die orthogonal zur Lichtleitrichtung der Lichtleiterplatte in einer parallel zur Emissionsfläche verlaufenden Ebene verläuft, und bewirkt, dass die Emissionsfläche das Licht abgibt, wodurch das von den mehreren in einer orthogonal zur Lichtleitrichtung verlaufenden Richtung angeordneten optischen Umlenkelementen ausgehende Licht zusammengefasst und von dem Bild abgestrahltes Licht erzeugt wird.

Optische Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Lichtleiterplatte, die so konfiguriert ist, dass sie Licht in einer parallel zu einer Emissionsfläche verlaufenden Ebene leitet, und
mehrere optische Umlenkelemente, die zweidimensional in einer parallel zur Emissionsfläche verlaufenden Ebene angeordnet sind, wobei die optischen Umlenkelemente jeweils Licht umlenken, das sich durch die Lichtleiterplatte ausbreitet, und die Emissionsfläche dazu veranlassen, Licht abzugeben, welches in einem Raum ein Bild erzeugt, wobei
jedes optische Umlenkelement unter den mehreren Umlenkelementen so konfiguriert ist, dass es das darauf einfallende Licht, das eine dem Bild entsprechende Intensitätsverteilung aufweist, zweidimensional verbreitet und bewirkt, dass die Emissionsfläche das Licht abgibt, wodurch das von drei oder mehr optischen Umlenkelementen auf unterschiedlichen Geraden ausgehende Licht zusammengefasst und von dem Bild abgestrahltes Licht erzeugt wird.

Optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes optische Umlenkelement unter den mehreren optischen Umlenkelementen mit einer einzelnen Gruppe oder mehreren Gruppen reflektierender, brechender oder beugender Umlenkflächen auf der Fläche oder in der Lichtleiterplatte versehen ist, die in Bezug zur Emissionsfläche geneigt sind.

Optische Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei mindestens eine der Umlenkflächen so konfiguriert ist, dass sie mehrere flache oder gekrümmte Flächen aufweist, die in verschiedene Richtungen weisen.

Optische Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei mindestens eine der Umlenkflächen so konfiguriert ist, dass sie in eine orthogonal zur Lichtleitrichtung der Lichtleiterplatte verlaufende Richtung verläuft und bei Projektion auf eine zur Emissionsfläche parallele Ebene polygonale oder gekrümmte Linien aufweist.

Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zumindest ein Teil der mehreren optischen Umlenkelemente so konfiguriert ist, dass sie mehrere linear verlaufende Umlenkflächen aufweisen, wenn das optische Umlenkelement auf eine parallel zur Emissionsfläche verlaufende Ebene projiziert wird.

Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zumindest ein Teil der mehreren optischen Umlenkelemente so konfiguriert ist, dass sie mehrere eine Kurve entlang verlaufende Umlenkflächen und eine oder mehrere lineare Umlenkflächen aufweisen, wenn das optische Umlenkelement auf eine parallel zur Emissionsfläche verlaufende Ebene projiziert wird.

Optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest ein Teil der mehreren optischen Umlenkelemente so konfiguriert ist, dass sie eine Umlenkfläche aufweisen, die Bestandteil einer Fresnel-Linse ist, die an einer dem Bild entsprechenden Stelle angeordnet ist.

Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zumindest ein Teil der mehreren optischen Umlenkelemente so konfiguriert ist, dass sie eine oder mehrere kreisbogenförmige Umlenkflächen aufweisen, wenn das optische Umlenkelement auf eine parallel zur Emissionsfläche verlaufende Ebene projiziert wird.

Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mehreren Umlenkflächen zum größten Teil gleichmäßig auf der Emissionsfläche oder einer der Emissionsfläche der Lichtleiterplatte gegenüberliegenden Fläche ausgebildet sind,
wobei die Umlenkflächen so konfiguriert sind, dass sie darauf einfallendes Licht in einem das Bild enthaltenden Bereich verbreiten und bewirken, dass die Emissionsfläche das Licht abgibt, und
wobei die optische Vorrichtung ferner Folgendes umfasst:
ein lichtreflektierendes Material an einem Teil der mehreren gleichmäßig vorgesehenen Umlenkflächen, und
wobei die mehreren gleichmäßig ausgebildeten Umlenkflächen, die mit dem reflektierenden Material versehen sind, den mindestens einen Teil der mehreren optischen Umlenkelemente bilden.

Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die ferner Folgendes umfasst: ein optisches Bauelement, das so konfiguriert ist, dass es zumindest einen Teil der mehreren optischen Umlenkelemente aufweist, und auf der Emissionsfläche oder einer der Emissionsfläche gegenüberliegenden Fläche angeordnet ist.

Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mehreren Umlenkflächen zum größten Teil gleichmäßig auf der Emissionsfläche oder einer der Emissionsfläche der Lichtleiterplatte gegenüberliegenden Fläche ausgebildet sind,
wobei die Umlenkflächen so konfiguriert sind, dass sie darauf einfallendes Licht in einem das Bild enthaltenden Bereich verbreiten und bewirken, dass die Emissionsfläche das Licht abgibt, und
wobei die optische Vorrichtung ferner Folgendes umfasst:
ein optisches Bauelement, das einen Brechungsindex aufweist, der im Wesentlichen dem Brechungsindex der Lichtleiterplatte entspricht, und so konfiguriert ist, dass sich eine Fläche mit einem Teil der mehreren gleichmäßig ausgebildeten Umlenkflächen in Kontakt befindet, und
wobei die mehreren gleichmäßig ausgebildeten Umlenkflächen, die sich nicht mit der Fläche des optischen Bauelements in Kontakt befinden, den mindestens einen Teil der mehreren optischen Umlenkelemente bilden.

Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zumindest ein Teil der mehreren optischen Umlenkelemente so konfiguriert ist, dass sie eine kreisbogenförmige Umlenkfläche mit einem Krümmungsmittelpunkt in Richtung der Lichtquelle aufweisen, wenn das optische Umlenkelement auf eine parallel zur Emissionsfläche verlaufende Ebene projiziert wird.

Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die ferner die Lichtquelle umfasst.

Description:
GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Stereoskopische Anzeigen sind bekannt. Eine stereoskopische Anzeige ist mit einer Lichtleiterplatte und einer an einer Kante der Lichtleiterplatte angeordneten Lichtquelle ausgestattet, und je nachdem, ob die Anzeige eine Parallaxenbarriere oder ein Linsenraster benutzt, ist an der vorderen Fläche der Lichtleiterplatte eine Maske oder ein Linsenraster vorgesehen (z.B. japanische Patentschrift Nr. 2012-008464). Es ist auch eine Anzeigevorrichtung bekannt, die ein zweidimensionales Bild stereoskopisch darstellt. Die Anzeigevorrichtung besteht insbesondere aus einer Anzeigeeinheit, die mit einer Bildanzeigefläche, welche ein zweidimensionales Bild zeigt, und einem von der Bildanzeigefläche getrennten Mikrolinsenraster versehen ist. Das von der Bildanzeigefläche emittierte Licht erzeugt in einer Bilderzeugungsebene auf der dem Mikrolinsenraster gegenüberliegenden Seite der Anzeigeeinheit ein Bild und präsentiert demnach das zweidimensionale Bild stereoskopisch (z.B. japanische Patentschrift Nr. 2001-255493).

KURZDARSTELLUNGTechnische Aufgabe

Bestehende Vorrichtungen benötigen eine Art optisches Bauelement, z.B. eine Maske oder ein Linsenraster, zum Anzeigen eines dreidimensionalen Bildes. Die optischen Bauelemente, wie die Maske oder das Linsenraster, müssen genau an anderen optischen Bauelementen wie der Lichtleiterplatte oder der Flüssigkristall-Farbanzeigevorrichtung oder dergleichen ausgerichtet sein, damit ein dreidimensionales Bild deutlich angezeigt wird. Ein weiteres Problem besteht darin, dass es meist schwierig ist, weitere Situationen zu finden, in denen die Lichtleiterplatte zum Präsentieren eines dreidimensionalen Bilds benutzt werden kann.

Lösung der Aufgabe

Bei einer ersten Ausführungsform weist eine optische Vorrichtung Folgendes auf: eine Lichtleiterplatte, die so konfiguriert ist, dass sie Licht in einer parallel zu einer Emissionsfläche verlaufenden Ebene leitet, und mehrere optische Umlenkelemente, die zweidimensional in einer parallel zur Emissionsfläche verlaufenden Ebene angeordnet sind, wobei die optischen Umlenkelemente jeweils Licht umlenken, das sich durch die Lichtleiterplatte ausbreitet, und die Emissionsfläche dazu veranlassen, Licht abzugeben, welches in einem Raum ein Bild erzeugt, wobei jedes optische Umlenkelement unter den mehreren Umlenkelementen so konfiguriert ist, dass es das darauf einfallende Licht, das eine einem Bild entsprechende Intensitätsverteilung aufweist, in einer Richtung verbreitet, die orthogonal zur Lichtleitrichtung der Lichtleiterplatte in einer parallel zur Emissionsfläche verlaufenden Ebene verläuft, und bewirkt, dass die Emissionsfläche das Licht abgibt, wodurch das von den mehreren in einer orthogonal zur Lichtleitrichtung verlaufenden Richtung angeordneten optischen Umlenkelementen ausgehende Licht zusammengefasst und von dem Bild abgestrahltes Licht erzeugt wird.

Bei einer zweiten Ausführungsform weist eine optische Vorrichtung Folgendes auf: eine Lichtleiterplatte, die so konfiguriert ist, dass sie Licht in einer parallel zu einer Emissionsfläche verlaufenden Ebene leitet, und mehrere optische Umlenkelemente, die zweidimensional in einer parallel zur Emissionsfläche verlaufenden Ebene angeordnet sind, wobei die optischen Umlenkelemente jeweils Licht umlenken, das sich durch die Lichtleiterplatte ausbreitet, und die Emissionsfläche dazu veranlassen, Licht abzugeben, welches in einem Raum ein Bild erzeugt, wobei jedes optische Umlenkelement unter den mehreren Umlenkelementen so konfiguriert ist, dass es das darauf einfallende Licht, das eine dem Bild entsprechende Intensitätsverteilung aufweist, zweidimensional verbreitet und bewirkt, dass die Emissionsfläche das Licht abgibt, wodurch das von drei oder mehr optischen Umlenkelementen auf unterschiedlichen Geraden ausgehende Licht zusammengefasst und von dem Bild abgestrahltes Licht erzeugt wird.

Die optische Vorrichtung kann so konfiguriert sein, dass jedes optische Umlenkelement unter den mehreren optischen Umlenkelementen mit einer einzelnen Gruppe oder mehreren Gruppen reflektierender, brechender oder beugender Umlenkflächen auf der Fläche oder in der Lichtleiterplatte versehen ist, die in Bezug zur Emissionsfläche geneigt sind.

Mindestens eine der Umlenkflächen kann so konfiguriert sein, dass sie mehrere flache oder gekrümmte Flächen aufweist, die in verschiedene Richtungen weisen.

Mindestens eine der Umlenkflächen kann so konfiguriert sein, dass sie in eine orthogonal zur Lichtleitrichtung der Lichtleiterplatte verlaufende Richtung verläuft und bei Projektion auf eine zur Emissionsfläche parallele Ebene polygonale oder gekrümmte Linien aufweist.

Zumindest ein Teil der mehreren optischen Umlenkelemente kann so konfiguriert sein, dass sie mehrere linear verlaufende Umlenkflächen aufweisen, wenn das optische Umlenkelement auf eine parallel zur Emissionsfläche verlaufende Ebene projiziert wird.

Zumindest ein Teil der mehreren optischen Umlenkelemente kann so konfiguriert sein, dass sie mehrere eine Kurve entlang verlaufende Umlenkflächen und eine oder mehrere lineare Umlenkflächen aufweisen, wenn das optische Umlenkelement auf eine parallel zur Emissionsfläche verlaufende Ebene projiziert wird.

Zumindest ein Teil der mehreren optischen Umlenkelemente kann so konfiguriert sein, dass sie eine Umlenkfläche aufweisen, die Bestandteil einer Fresnel-Linse ist, die an einer dem Bild entsprechenden Stelle angeordnet ist.

Zumindest ein Teil der mehreren optischen Umlenkelemente kann so konfiguriert sein, dass sie eine oder mehrere kreisbogenförmige Umlenkflächen aufweisen, wenn das optische Umlenkelement auf eine parallel zur Emissionsfläche verlaufende Ebene projiziert wird.

Die mehreren Umlenkflächen können zum größten Teil gleichmäßig auf der Emissionsfläche oder einer der Emissionsfläche der Lichtleiterplatte gegenüberliegenden Fläche ausgebildet sein, wobei die Umlenkflächen so konfiguriert sind, dass sie darauf einfallendes Licht in einem das Bild enthaltenden Bereich verbreiten und bewirken, dass die Emissionsfläche das Licht abgibt, und wobei die optische Vorrichtung ferner Folgendes aufweist: ein lichtreflektierendes Material an einem Teil der mehreren gleichmäßig vorgesehenen Umlenkflächen, und wobei die mehreren gleichmäßig ausgebildeten Umlenkflächen, die mit dem lichtreflektierenden Material versehen sind, den mindestens einen Teil der mehreren optischen Umlenkelemente bilden.

Die optische Vorrichtung kann ferner ein optisches Bauelement aufweisen, das so konfiguriert ist, dass es zumindest einen Teil der mehreren optischen Umlenkelemente aufweist, und auf der Emissionsfläche oder einer der Emissionsfläche gegenüberliegenden Fläche angeordnet ist.

Die mehreren Umlenkflächen können zum größten Teil gleichmäßig auf der Emissionsfläche oder einer der Emissionsfläche der Lichtleiterplatte gegenüberliegenden Fläche ausgebildet sein, wobei die Umlenkflächen so konfiguriert sind, dass sie darauf einfallendes Licht in einem das Bild enthaltenden Bereich verbreiten und bewirken, dass die Emissionsfläche das Licht abgibt, und wobei die optische Vorrichtung ferner Folgendes aufweist: ein optisches Bauelement, das einen Brechungsindex aufweist, der im Wesentlichen dem Brechungsindex der Lichtleiterplatte entspricht, und so konfiguriert ist, dass sich eine Fläche mit einem Teil der mehreren gleichmäßig ausgebildeten Umlenkflächen in Kontakt befindet, und wobei die mehreren gleichmäßig vorgesehenen Umlenkflächen, die sich nicht mit der Fläche des optischen Bauelements in Kontakt befinden, den mindestens einen Teil der mehreren optischen Umlenkelemente bilden.

Zumindest ein Teil der mehreren optischen Umlenkelemente kann so konfiguriert sein, dass sie eine kreisbogenförmige Umlenkfläche mit einem Krümmungsmittelpunkt in Richtung der Lichtquelle aufweisen, wenn das optische Umlenkelement auf eine parallel zur Emissionsfläche verlaufende Ebene projiziert wird.

Es kann auch eine Lichtquelle vorgesehen sein.

Es sei angemerkt, dass die obige Kurzfassung nicht alle Merkmale der vorliegenden Erfindung anführt. Teilkombinationen dieser Gruppen von Merkmalen fallen ebenfalls in den Schutzumfang der Erfindung.

Figurenliste

  • 1 stellt schematisch sowohl eine Ausführungsform der optischen Vorrichtung (optische Vorrichtung 10) als auch ein in einem Raum erzeugtes Bild dar,
  • 2 stellt schematisch einen Querschnitt der Anzeigevorrichtung 10 in der yz-Ebene dar,
  • 3 stellt schematisch ein Beispiel für ein in einem optischen Umlenkelement 30 enthaltenes optisches Element 31 dar,
  • 4 stellt schematisch das optische Umlenkelement 30 dar, das Licht bereitstellt, welches sich zu einem bestimmten Betrachtungspunkt bewegt,
  • 5 ist eine Perspektivansicht, die schematisch ein optisches Umlenkelement 30A als modifiziertes Beispiel für das optische Umlenkelement 30 darstellt,
  • 6A, 6B und 6C stellen schematisch ein optisches Umlenkelement 30B als Beispiel für das Modifizieren des optischen Umlenkelements 30 dar,
  • 7 stellt schematisch ein optisches Umlenkelement 30C als Beispiel für das Modifizieren des optischen Umlenkelements 30 dar,
  • 8A, 8B und 8C stellen schematisch ein optisches Umlenkelement 30D als Beispiel für das Modifizieren des optischen Umlenkelements 30 dar,
  • 9 dient zum Beschreiben einer Technik zum Herstellen des optischen Umlenkelements 30G als Beispiel für das Modifizieren des optischen Umlenkelements 30A,
  • 10A, 10B und 10C dienen zum Beschreiben einer Technik zum Herstellen des optischen Umlenkelements 30G als Beispiel für das Modifizieren des optischen Umlenkelements 30A,
  • 11 stellt schematisch eine Anzeigevorrichtung 10A als Beispiel für das Modifizieren der Anzeigevorrichtung 10 dar,
  • 12A und 12B stellen schematisch verschiedene Beispiele für die Verteilung der optischen Umlenkelemente 30 dar,
  • 13A und 13B stellen schematisch verschiedene Beispiele für die Form des optischen Elements 31 dar,
  • 14A, 14B und 14C stellen schematisch verschiedene Beispiele für die Verteilung der optischen Elemente 31 in der xy-Ebene dar,
  • 15A und 15B stellen schematisch andere beispielhafte Formen für die Reflexionsfläche des optischen Elements 31 dar,
  • 16A und 16B stellen schematisch andere beispielhafte Formen für die Reflexionsfläche des optischen Elements 31 dar,
  • 17A, 17B und 17C stellen schematisch andere beispielhafte Formen für die Reflexionsfläche des optischen Elements 31 dar,
  • 18A, 18B und 18C dienen zum Beschreiben des auf die Oberfläche der Reflexionsfläche 40 zurückzuführenden Unterschieds bei der Emissionslichtintensität,
  • 19 stellt schematisch eine Lichtleiterplatte 53 und Linsen 51 als Beispiel für das Modifizieren eines Lichteinfallabstimmteils 50 dar,
  • 20 stellt schematisch eine Anzeigevorrichtung 10B als Beispiel für das Modifizieren der Anzeigevorrichtung 10 zusammen mit einem dreidimensionalen Bild 6B dar,
  • 21 ist eine Draufsicht auf die Anzeigevorrichtung 10B in der xy-Ebene,
  • 22 stellt schematisch ein dreidimensionales Bild 6B dar, das von der Anzeigevorrichtung 10B auf eine Ebene 300 projiziert wird,
  • 23 stellt schematisch eine beispielhafte Form für ein optisches Umlenkelement 30Bb dar,
  • 24A und 24B stellen schematisch Beispiele für das Modifizieren des optischen Umlenkelements 30Bb dar,
  • 25A, 25B und 25C stellen schematisch Beispiele für das Modifizieren des optischen Umlenkelements 30Bb dar,
  • 26A, 26B, 26C und 26D stellen schematisch dar, wo sich an der optischen Fläche 380 ein Tropfen 440 befinden kann,
  • 27 stellt schematisch eine Anzeigevorrichtung 10C als Beispiel für das Modifizieren der Anzeigevorrichtung 10B dar,
  • 28A und 28B sind Draufsichten auf die Anzeigevorrichtung entlang der xy-Ebene, die ein Beispiel für das Modifizieren der Anzeigevorrichtung 10B darstellen, und
  • 29A und 29B sind Querschnitte einer Anzeigevorrichtung, die mit einer Brechungsfläche versehen ist, entlang der yz-Ebene zwecks Darstellung eines Beispiels für das Modifizieren des optischen Umlenkelements 30.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand einer Beschreibung einer Ausführungsform beschrieben, die unten genannte Ausführungsform stellt jedoch in keiner Weise eine Einschränkung der vorliegenden Erfindung dar. Es sind nicht unbedingt alle Kombinationen der bei der Ausführungsform beschriebenen Merkmale zum Lösen der technischen Aufgabe erforderlich, mit der sich die Erfindung beschäftigt.

1 stellt schematisch sowohl eine Ausführungsform der optischen Vorrichtung (optische Vorrichtung 10) als auch ein in einem Raum erzeugtes Bild dar. Die zum Beschreiben der Ausführungsform benutzten Zeichnungen können von allgemeiner und schematischer Art sein, damit die Erläuterung gut verständlich ist. In manchen Fällen sind die Zeichnungen nicht maßstabsgerecht. Die Zeichnungen, die ein dreidimensionales Bild enthalten, sind nicht unbedingt vom Standpunkt eines Betrachters aus gezeichnet und können aus einer anderen Perspektive gezeichnet sein, damit die Lage des Bildes im Raum gut erkenntlich ist.

Die Anzeigevorrichtung 10 weist eine Emissionsfläche 71 auf, die Licht emittiert. Die Anzeigevorrichtung 10 benutzt von der Emissionsfläche 71 emittiertes Licht zum Erzeugen eines dreidimensionalen Bilds 6 in einem Raum. Ein Benutzer kann das Bild 6 als dreidimensionales Bild wahrnehmen. Es sei angemerkt, dass sich der Begriff „dreidimensional“ auf ein Bild bezieht, das sich an einer Stelle zu befinden scheint, die sich von der Emissionsfläche 71 der Anzeigevorrichtung 10 unterscheidet. Der Begriff „dreidimensional“ umfasst beispielsweise auch ein zweidimensionales Bild, das sich an einer von der Emissionsfläche 71 der Anzeigevorrichtung 10 entfernt gelegenen Stelle befindet. Anders ausgedrückt bezieht sich der Begriff „dreidimensionales Bild“ nicht nur auf ein Bild, das mit einer räumlichen Form wahrgenommen wird, sondern er umfasst auch ein Bild in zweidimensionaler Form, das an einer anderen Stelle als der Anzeigefläche der Anzeigevorrichtung 10 wahrgenommen wird. Bei der Ausführungsform handelt es sich bei dem dreidimensionalen Bild 6 um ein Bild des Buchstaben „A“ in einer Ebene 200 auf der positiven Seite der z-Achse zur Emissionsfläche 71. Die Ebene 200 verläuft parallel zur xy-Ebene.

Die Anzeigevorrichtung 10 ist mit einer Lichtleiterplatte 70, einer Lichtquelle 20 und einem Lichteinfallabstimmteil 50 versehen. Bei der Lichtleiterplatte 70 kann es sich um ein lichtdurchlässiges Kunststoffmaterial mit relativ hohem Brechungsindex handeln. Die Lichtleiterplatte 70 kann beispielsweise aus einem Polycarbonat-Kunststoff (PC), einem Polymethylmethacrylat-Kunststoff (PMMA), Glas oder dergleichen hergestellt sein.

Die Lichtleiterplatte 70 weist eine Emissionsfläche 71 und auf der der Emissionsfläche 71 gegenüberliegenden Seite eine hintere Fläche 72 auf. Die Lichtleiterplatte 70 weist an ihren vier Seiten auch Kanten auf, d.h. eine erste Kante 73, eine zweite Kante 74, eine dritte Kante 75 und eine vierte Kante 76. Die zweite Kante 74 liegt der ersten Kante 73 gegenüber. Die vierte Kante 76 liegt der dritten Kante 75 gegenüber. Licht aus der Lichtquelle 20 tritt über die erste Kante 73 in die Lichtleiterplatte 70 ein. Die Lichtleiterplatte 70 leitet Licht aus der Lichtquelle 20 so, dass es sich in flächiger Form in einer parallel zur Emissionsfläche 71 verlaufenden Ebene ausbreitet.

An manchen Stellen wird das rechtwinklige Koordinatensystem und insbesondere das rechtsseitige System aus x-Achse, y-Achse und z-Achse zum Beschreiben der Ausführungsformen verwendet. Hier verläuft die Richtung der z-Achse senkrecht zur Emissionsfläche 71. Die positive Richtung der z-Achse definiert sich als die Richtung von der hinteren Fläche 72 zur Emissionsfläche 71. Die Richtung der y-Achse verläuft senkrecht zur ersten Kante 73. Die positive Richtung der y-Achse ist als die Richtung von der ersten Kante 73 zur zweiten Kante 74 definiert. Die Richtung der x-Achse verläuft senkrecht zur dritten Kante 75 und zur vierten Kante 76, und die positive Richtung der x-Achse ist als die Richtung von der dritten Kante 75 zur vierten Kante 76 definiert. Zum Vermeiden überflüssiger Beschreibungen werden parallel zur xy-, yz- und xz-Ebene verlaufende Ebenen gelegentlich als xy-, yz-beziehungsweise xz-Ebene bezeichnet.

Die Lichtquelle 20 kann eine Leuchtdiode (LED) aufweisen. Licht aus der Lichtquelle 20 wird von dem Lichteinfallabstimmteil 50 eingestellt und tritt über die erste Kante 73 als einfallendes Licht in die Lichtleiterplatte 70 ein.

An der hinteren Fläche 72 der Lichtleiterplatte 70 sind mehrere optische Umlenkelemente 30 vorgesehen, die sich an jeweils unterschiedlichen Positionen befinden. Zu den mehreren optischen Umlenkelementen 30 gehören beispielsweise ein optisches Umlenkelement 30a, ein optisches Umlenkelement 30b, ein optisches Umlenkelement 30c und dergleichen. Die optischen Umlenkelemente 30 können zweidimensional in der xy-Ebene vorgesehen sein. Die optischen Umlenkelemente 30 können beispielsweise als Matrix in der xy-Ebene vorgesehen sein. Von der Lichtleiterplatte 70 geleitetes Licht tritt in die optischen Umlenkelemente 30 ein.

Das optische Umlenkelement 30a, das optische Umlenkelement 30b und das optische Umlenkelement 30c lenken jeweils Licht um, das sich durch die Lichtleiterplatte 70 bewegt, und bewirken jeweils, dass das aus der Emissionsfläche 71 austretende Licht das dreidimensionale Bild 6 zeichnet. Insbesondere bewirkt das optische Umlenkelement 30a, dass die Emissionsfläche 71 für verschiedene Stellen in dem dreidimensionalen Bild 6 bestimmtes Licht abgibt. Das optische Umlenkelement 30a lenkt das von der Lichtleiterplatte 70 zu ihm geleitete Licht so um, dass es sich in der xy- und der yz-Ebene ausbreitet und sich zu verschiedenen Stellen in dem dreidimensionalen Bild 6 hin bewegt. 1 stellt einen Zustand dar, in dem sich von dem optischen Umlenkelement 30a ausgehendes Licht zu mehreren Stellen in dem dreidimensionalen Bild 6 hin ausbreitet. Das optische Umlenkelement 30b und das optische Umlenkelement 30c verhalten sich zusammen mit anderen optischen Umlenkelementen 30 [im optischen Umlenkelement 30] jeweils gleich. Jedes der optischen Umlenkelemente 30 belegt einen mikroskopischen Bereich auf der hinteren Fläche 72. Jedes der optischen Umlenkelemente 30 besitzt eine geringere Oberfläche als bei Projektion auf das dreidimensionale Bild 6 in der xy-Ebene. Das dreidimensionale Bild 6 wird aus dem sich von jedem optischen Umlenkelement 30 unter zahlreichen optischen Umlenkelementen 30 zu verschiedenen Stellen in dem dreidimensionalen Bild 6 hin ausbreitenden Licht erzeugt. Das heißt, das von vielen optischen Umlenkelementen 30 ausgehende Licht erzeugt das Licht, das aus der Richtung des dreidimensionalen Bilds 6 strahlt. Es sei angemerkt, dass das Licht, welches das dreidimensionale Bild 6 erzeugt, von mindestens drei optischen Umlenkelementen 30 bereitgestellt werden kann, die sich nicht auf der gleichen Geraden befinden. Das heißt, jedes der optischen Umlenkelemente 30 wandelt darin eintretendes Licht in Licht mit einer dem dreidimensionalen Bild 6 entsprechenden Intensitätsverteilung um, das sich zweidimensional ausbreitet und aus der Emissionsfläche austritt. Demnach erzeugt das von den drei oder mehr nicht auf der gleichen Geraden liegenden optischen Umlenkelementen 30 ausgehende Licht das dreidimensionale Bild 6. Die Anzeigevorrichtung 10 ist somit in der Lage, ein dreidimensionales Bild in den Raum zu projizieren. Die Anzeigevorrichtung 10 sammelt die von den mehreren nicht auf der gleichen Geraden liegenden optischen Umlenkelementen 30 ausgehenden Lichtstrahlen und stellt für einen Betrachter Lichtstrahlen zur Verfügung, die aus dem dreidimensionalen Bild 6 strahlen. Ein Betrachter ist daher unabhängig davon, ob das Bild aus der Richtung der x-Achse oder der y-Achse betrachtet wird, in der Lage, das dreidimensionale Bild 6 wahrzunehmen.

2 stellt schematisch einen Querschnitt der Anzeigevorrichtung 10 in der yz-Ebene dar, 3 stellt schematisch ein Beispiel für ein in einem optischen Umlenkelement 30 enthaltenes optisches Element 31 dar.

Die Lichtquelle 20 kann eine LED 21 aufweisen. Mehrere der LEDs 21 sind in Richtung der x-Achse angeordnet. Die optische Achse des von den LEDs 21 emittierten Lichts bildet einen Winkel θ mit der Emissionsfläche 71. Die optische Achse des von den LEDs 21 emittierten Lichts kann beispielsweise einen Winkel θ von etwa 20° mit der Emissionsfläche 71 bilden. Das von den LEDs 21 emittierte Licht tritt in den Lichteinfallabstimmteil 50 ein.

Der Lichteinfallabstimmteil 50 weist Linsen 51 auf. Die in Richtung der x-Achse angeordneten Linsen 51 sind jeweils einer LED 21 unter den mehreren LEDs 21 zugeordnet. Jede der Linsen 51 reduziert die Ausbreitung von Licht, welches sich entlang der optischen Achse des von der entsprechenden LED 21 emittierten Lichts bewegt. Die Linsen 51 bewirken, dass das von den LEDs 21 emittierte Licht parallelem Licht nahekommt. Die Linsen 51 können den Aufweitungswinkel des von den LEDs 21 emittierten Lichts in der xy-Ebene reduzieren. Die Linsen 51 können auch den Aufweitungswinkel des von den LEDs 21 emittierten Lichts in der yz-Ebene reduzieren. Hiermit tritt parallelem Licht nahekommendes Licht in die Lichtleiterplatte 70 ein.

Hiermit breiten sich die von der Lichtleiterplatte 70 geleiteten und durch Stellen in der Lichtleiterplatte 70 hindurchtretende Lichtstrahlen in der xy-Ebene in einem Winkel mit vorgegebenem Wert aus und bewegen sich von den Stellen in der Lichtleiterplatte 70 in einer Richtung fort, die die Stellen in der Lichtleiterplatte 70 und die Lichtquelle 20 verbindet. In dieser Offenbarung wird das Licht, das sich von einem bestimmten Punkt aus ausbreitet, wenn Lichtstrahlen durch den bestimmten Punkt innerhalb oder außerhalb der Lichtleiterplatte hindurchgehen, und sich fortbewegt, als von diesem Punkt abgegeben betrachtet und einfach als „die Ausbreitung von Licht“ oder dergleichen bezeichnet. Der Winkel dieser Ausbreitung von Licht wird einfach als „Aufweitungswinkel“ bezeichnet. Bei einer Lichtintensitätsverteilung in einer Winkelrichtung kann dieser Aufweitungswinkel die Position sein, an der die Lichtintensität die Hälfte des Maximalwerts (volle Breite bei Hälfte des Maximalwerts) beträgt. Der Aufweitungswinkel von durch die Lichtleiterplatte 70 geleitetem Licht kann kleiner gleich 5° sein. Der Aufweitungswinkel von Licht kann idealerweise weniger als 1° betragen. Bei Projektion auf die xy-Ebene kann der Aufweitungswinkel des Lichts kleiner gleich 5° und idealerweise kleiner als 1° sein. Bei Projektion auf die yz-Ebene kann der Aufweitungswinkel des Lichts kleiner gleich 5° und idealerweise kleiner als 1° sein.

Wie in 2 und 3 dargestellt ist, weist das optische Umlenkelement 30a eine Reflexionsfläche 40a auf. Das optische Umlenkelement 30a weist auch eine Reflexionsfläche 40a, eine Reflexionsfläche 40b, eine Reflexionsfläche 40c, eine Reflexionsfläche 40d und eine Reflexionsfläche 40e auf. Die Reflexionsfläche 40 ist ein Beispiel für eine optische Fläche, die als Umlenkfläche dient, welche Licht umlenkt. Die Reflexionsfläche 40a, die Reflexionsfläche 40b, die Reflexionsfläche 40c, die Reflexionsfläche 40d und die Reflexionsfläche 40e sind in unterschiedliche Richtungen weisende, gekrümmte Flächen. Wie oben beschrieben, ist die optische Achse der LEDs 21 in einem Winkel θ in der yz-Ebene in Bezug zur Emissionsfläche 71 geneigt. Somit wird, selbst wenn das in die Lichtleiterplatte 70 eintretende Licht parallelem Licht nahekommt, eine größere Menge Licht wiederholt von der Emissionsfläche 71 und der hinteren Fläche 72 in der Lichtleiterplatte 70 reflektiert und weitergeleitet, als wenn die optische Achse einfallenden Lichts parallel zur y-Achse verläuft. Folglich trifft eine größere Menge Licht auf der Reflexionsfläche 40 auf, als wenn die optische Achse einfallenden Lichts parallel zur y-Achse verläuft.

Die Reflexionsfläche 40a bewirkt, dass darauf einfallendes Licht von der Emissionsfläche 71 je nachdem, wo das Licht auf die Reflexionsfläche 40a fällt, in einem anderen Emissionswinkel emittiert wird. Die Reflexionsfläche 40a bewirkt, dass sich darauf einfallendes Licht in einem Bereich 61 in dem dreidimensionalen Bild 6 ausbreitet. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich bei dem Bereich 61 um einen zur y-Achse parallelen Bereich. Das von der Reflexionsfläche 40a reflektierte Licht wird von der Reflexionsfläche 40a dorthin gerichtet, wo der Bereich 61 liegt, und es bewegt sich im Wesentlichen kein von der Reflexionsfläche 40a reflektiertes Licht dorthin, wo der Bereich 61 nicht liegt. Dementsprechend wird das von der Reflexionsfläche 40a reflektierte Licht im Wesentlichen nur in Winkeln innerhalb der yz-Ebene von der Reflexionsfläche 40a zum Bereich 61 hin verteilt. Demnach moduliert die Reflexionsfläche 40a die Intensität von einfallendem Licht in der yz-Ebene in einer Winkelrichtung und gibt das Licht ab. Die Reflexionsfläche 40a ist eine gekrümmte Fläche, weshalb sie selbst dann noch Licht erzeugen kann, welches das Bild erzeugende Linien formt, wenn es sich bei dem darauf einfallenden Licht um paralleles Licht handelt.

Die Reflexionsfläche 40a reflektiert das darauf einfallende Licht, so dass sich das Licht in einem Bereich 62 in dem dreidimensionalen Bild 6 ausbreitet. Der Bereich 62 bildet zwischen einem Schnittpunkt mit dem Bereich 61 auf der negativen y-Achse und dem am weitesten entfernt gelegenen Endpunkt auf der positiven x-Achse einen Teil des Buchstabens „A“. Die Reflexionsfläche 40c reflektiert das darauf einfallende Licht, so dass sich das Licht in einem Bereich 63 in dem dreidimensionalen Bild 6 ausbreitet. Der Bereich 63 bildet zwischen einem Schnittpunkt mit dem Bereich 61 auf der positiven y-Achse und dem am weitesten entfernt gelegenen Endpunkt auf der positiven x-Achse einen Teil des Buchstabens „A“. Die Reflexionsfläche 40d reflektiert das darauf einfallende Licht, so dass sich das Licht in einem Bereich 64 in dem dreidimensionalen Bild 6 ausbreitet. Der Bereich 64 bildet zwischen einem Schnittpunkt mit dem Bereich 61 auf der negativen y-Achse und dem am weitesten entfernt gelegenen Endpunkt auf der negativen x-Achse einen Teil des Buchstabens „A“. Die Reflexionsfläche 40e reflektiert das darauf einfallende Licht, so dass sich das Licht in einem Bereich 65 in dem dreidimensionalen Bild 6 ausbreitet. Der Bereich 65 bildet zwischen einem Schnittpunkt mit dem Bereich 61 auf der positiven y-Achse und dem am weitesten entfernt gelegenen Endpunkt auf der negativen x-Achse einen Teil des Buchstabens „A“. Da die Reflexionsfläche 40b, die Reflexionsfläche 40c, die Reflexionsfläche 40d und die Reflexionsfläche 40e alle gekrümmt sind, ist jede der Reflexionsflächen 40 selbst dann in der Lage, Licht zu erzeugen, welches das Bild erzeugende Linien formt, wenn es sich bei dem darauf einfallenden Licht um paralleles Licht handelt.

Demnach verbreitet die Reflexionsfläche 40a darauf einfallendes Licht mit einer zumindest dem Bild des Bereichs 61 entsprechenden Intensitätsverteilung entlang der z-Achse und bewirkt eine Emission des Lichts. Die Reflexionsfläche 40b verbreitet darauf einfallendes Licht mit einer zumindest dem Bild des Bereichs 62 entsprechenden Intensitätsverteilung entlang der x-Achse und bewirkt eine Emission des Lichts. Die Reflexionsfläche 40c verbreitet darauf einfallendes Licht mit einer zumindest dem Bild des Bereichs 63 entsprechenden Intensitätsverteilung entlang der x-Achse und bewirkt eine Emission des Lichts. Die Reflexionsfläche 40d verbreitet darauf einfallendes Licht mit einer zumindest dem Bild des Bereichs 64 entsprechenden Intensitätsverteilung entlang der x-Achse und bewirkt eine Emission des Lichts. Die Reflexionsfläche 40e verbreitet darauf einfallendes Licht mit einer zumindest dem Bild des Bereichs 64 entsprechenden Intensitätsverteilung entlang der x-Achse und bewirkt eine Emission des Lichts. Das optische Umlenkelement 30a besitzt demnach mehrere Reflexionsflächen, die Licht zu Linien in dem dreidimensionalen Bild 6 reflektieren, wobei das optische Umlenkelement 30a die Intensität von einfallendem Licht zweidimensional oder in zwei Richtungen dem dreidimensionalen Bild 6 entsprechend moduliert und eine Emission des Lichts aus der Emissionsfläche 71 bewirkt. Hiermit stellt ein einzelnes optisches Umlenkelement 30a Lichtstrahlen zur Verfügung, die im Wesentlichen durch das gesamte dreidimensionale Bild 6 hindurchgehen.

Das optische Umlenkelement 30b weist eine Reflexionsfläche 41b auf. Ähnlich wie die Reflexionsfläche 40a bewirkt die Reflexionsfläche 41b, dass darauf einfallendes Licht von der Emissionsfläche 71 je nachdem, wo das Licht auf die Reflexionsfläche 41a fällt, in einem anderen Emissionswinkel emittiert wird. Insbesondere breitet sich das von der Reflexionsfläche 41b reflektierte Licht in einem Bereich 61 in dem dreidimensionalen Bild 6 aus. 3 stellt nur die Reflexionsfläche 40a und die Reflexionsfläche 41b dar, jedes dieser optischen Umlenkelemente 30 weist jedoch eine Reflexionsfläche auf, die das einfallende Licht in dem Bereich 61 verbreitet. Jedes der optischen Umlenkelemente 30 weist mehrere Reflexionsflächen auf, die ähnlich wie bei dem optischen Umlenkelement 30a Licht zu Linien in dem dreidimensionalen Bild 6 reflektieren. Jedes der optischen Umlenkelemente 30 moduliert die Intensität des darauf einfallenden Lichts zweidimensional oder in zwei Richtungen und bewirkt eine Emission des Lichts aus der Emissionsfläche 71. Demnach stellt jedes der optischen Umlenkelemente 30 Lichtstrahlen zur Verfügung, die im Wesentlichen durch das gesamte dreidimensionale Bild 6 hindurchgehen.

Das von der Emissionsfläche 71 emittierte Licht wird eigentlich in der Emissionsfläche 71 gebrochen. Somit ist das optische Umlenkelement 30 so ausgelegt, dass es die Brechung in der Emissionsfläche 71 berücksichtigt. Die Beschreibung dieser Ausführungsform erfolgt jedoch der Einfachheit halber ohne Berücksichtigung einer Brechung in der Emissionsfläche 71.

4 stellt schematisch das optische Umlenkelement 30 dar, das Licht bereitstellt, welches sich zu einem bestimmten Betrachtungspunkt bewegt. So wird beispielsweise das den Bereich 62 bildende Licht von einer bestimmten Reflexionsfläche in dem optischen Umlenkelement 30e und einer bestimmten Reflexionsfläche in dem optischen Umlenkelement 30f bereitgestellt, während von dem optischen Umlenkelement 30d und dem optischen Umlenkelement 30g kein Licht bereitgestellt wird. Demnach wird ein bestimmter Teil des dreidimensionalen Bilds 6 von bestimmten Teilen eines bestimmten optischen Umlenkelements 30 unter den mehreren optischen Umlenkelementen 30 erzeugt, wenn das dreidimensionale Bild von einer bestimmten Betrachtungsposition aus betrachtet wird.

Die Anzeigevorrichtung 10 ist so konfiguriert, dass jedes der zweidimensional in der xy-Ebene eingerichteten optischen Umlenkelemente 30 Licht bereitstellt, das durch alle Teile/Stellen in dem dreidimensionalen Bild 6 hindurchgeht. Somit kann das dreidimensionale Bild von einem weiten Bereich aus betrachtet werden. Da die Anzeigevorrichtung auch in der Lage ist, von einer bestimmten Stelle in der xy-Ebene ausgehendes Licht zu präsentieren, das durch Stellen im gesamten dreidimensionalen Bild 6 hindurchgeht, wird das dreidimensionale Bild als Ebene und nicht als Punkt ausgebildet.

5 ist eine Perspektivansicht, die schematisch ein optisches Umlenkelement 30A als modifiziertes Beispiel für das optische Umlenkelement 30 darstellt. Das optische Umlenkelement 30A besitzt eine völlig konvexe Reflexionsfläche. Das optische Umlenkelement 30A ist an der hinteren Fläche 72 der Lichtleiterplatte 70 bereitgestellt. Die konvexe Reflexionsfläche des optischen Umlenkelements 30A lenkt das durch die Lichtleiterplatte 70 geleitete Licht so um, dass die durch die das dreidimensionale Bild enthaltende Ebene 200 hindurchgehenden Lichtstrahlen aus der Emissionsfläche 71 austreten.

Die Teile des optischen Umlenkelements 30A, die nicht dem Erzeugen des Buchstaben „A“ übereinstimmen, sind mit einem Antireflexfilm 110 versehen. Das an Stellen eintretende Licht, an denen der Antireflexfilm 110 an dem optischen Umlenkelement 30A ausgebildet ist, wird nicht wesentlich reflektiert. Das an Stellen eintretende Licht, an denen kein Antireflexfilm 110 an dem optischen Umlenkelement 30A ausgebildet ist, wird reflektiert. Demnach lenkt das optische Umlenkelement 30A darin eintretendes Licht so um, dass die durch den Buchstaben „A“ des dreidimensionalen Bilds 6 hindurchgehenden Lichtstrahlen aus der Emissionsfläche 71 austreten. Der Antireflexfilm 110 kann beispielsweise durch Beschichten von Bereichen der hinteren Fläche 72, die nicht mit dem Bereich übereinstimmen, der den Buchstaben „A“ bildet, mit schwarzem Farbmaterial erzeugt werden. Der Antireflexfilm 110 kann durch Bedrucken von Bereichen, die nicht mit dem Bereich übereinstimmen, der den Buchstaben „A“ bildet, mit schwarzem Farbmaterial erzeugt werden. Da die optischen Umlenkelemente 30A durch Bedrucken mit dem schwarzen Farbmaterial nach dem Ausbilden des konvexen Teils an der Lichtleiterplatte 70 erzeugt werden können, vereinfacht dies den Herstellungsprozess des optischen Umlenkelements.

6A, 6B und 6C stellen schematisch ein optisches Umlenkelement 30B als Beispiel für das Modifizieren des optischen Umlenkelements 30 dar. 6A ist eine Perspektivansicht des optischen Umlenkelements 30B und 6B eine Ansicht eines Teils C-C an einem Querschnitt in der yz-Ebene. Das optische Umlenkelement 30B besitzt mehrere Reflexionsflächen 120, die in einer lokalen Region erzeugt sind, die dem Buchstaben „A“ entspricht. Es sei angemerkt, dass in Bereichen außerhalb der dem Buchstaben „A“ entsprechenden lokalen Region keine Reflexionsflächen ausgebildet sind. Das an Stellen eintretende Licht, an denen keine Reflexionsflächen 120 an dem optischen Umlenkelement 30B ausgebildet sind, wird nicht wesentlich reflektiert. Das optische Umlenkelement 30B lenkt hingegen Licht, das in die Teile eintritt, wo die Reflexionsflächen 120 ausgebildet sind, so um, dass die durch das dreidimensionale Bild 6 hindurchgehenden Lichtstrahlen aus der Emissionsfläche 71 austreten.

7 stellt schematisch ein optisches Umlenkelement 30C als Beispiel für das Modifizieren des optischen Umlenkelements 30 dar. Das optische Umlenkelement 30C weist mehrere an verschiedenen Stellen bereitgestellte optische Elemente 31C auf. Die optischen Elemente 31C besitzen jeweils eine einzelne ebene Reflexionsfläche. Die zu jedem der optischen Elemente 31C gehörende Reflexionsfläche reflektiert darauf einfallendes Licht zu jeweils verschiedenen Punkten in dem dreidimensionalen Bild 6.

Die optischen Elemente 31 können alle separat oder so bereitgestellt werden, dass ein Teil davon verbunden ist. Das Verteilungsmuster für die optischen Elemente 31 kann je nach der Stelle, an der optische Umlenkelemente 30 bereitgestellt sind, verschieden sein.

8A stellt schematisch optische Umlenkelemente 30D als Beispiel für das Modifizieren des optischen Umlenkelements 30 dar, die mehreren Reflexionsflächen können gleichmäßig als Ganzes an der hinteren Fläche 72 der Lichtleiterplatte 70 ausgebildet sein.

Die hintere Fläche 72 ist auch mit einem optischen Bauelement 140 versehen. Das optische Bauelement 140 ist aus Material mit im Wesentlichen dem gleichen Brechungsindex wie eine Lichtleiterplatte 70 hergestellt. Das optische Bauelement 140 besitzt eine optische Fläche, die der hinteren Fläche 72 zugewandt und mit den an der hinteren Fläche 72 ausgebildeten Reflexionsflächen verbunden ist. Das optische Bauelement 140 ist in Regionen an der hinteren Fläche 72 ausgebildet, die außerhalb von Regionen liegen, die nicht mit dem Buchstaben „A“ in dem dreidimensionalen Bild 6 übereinstimmen, und nicht in Regionen ausgebildet, die mit dem Buchstaben „A“ in dem dreidimensionalen Bild 6 übereinstimmen. Die Reflexionsflächen, die an der hinteren Fläche 72 in den Abschnitten ausgebildet sind, wo kein optisches Bauelement 140 bereitgestellt ist, dienen als optisches Umlenkelement 30D.

Das Licht, das in den Regionen der hinteren Fläche 72 einfällt, die mit dem optischen Bauelement 140 verbunden sind, geht durch die hintere Fläche 72 hindurch. Das heißt, das Licht, welches in den mit dem optischen Bauelement 140 verbundenen Regionen der hinteren Fläche 72 einfällt, wird nicht in eine Richtung umgelenkt, die es dem Licht ermöglicht, aus der Emissionsfläche 71 auszutreten. Das Licht, das in nicht mit dem optischen Bauelement 140 verbundenen Regionen an der hinteren Fläche 72 einfällt, wird hingegen umgelenkt und tritt aus der Emissionsfläche 71 aus, indem es als Lichtstrahlen durch Stellen in dem dreidimensionalen Bild 6 hindurchgeht.

8B stellt schematisch optische Umlenkelemente 30E als Beispiel für das Modifizieren des optischen Umlenkelements 30 dar, die mehreren Reflexionsflächen können gleichmäßig als Ganzes an der hinteren Fläche 72 der Lichtleiterplatte 70 ausgebildet sein.

Die hintere Fläche 72 ist auch mit einem optischen Bauelement 170 versehen. Das optische Bauelement 170 ist aus Material mit im Wesentlichen dem gleichen Brechungsindex wie eine Lichtleiterplatte 70 hergestellt. Das optische Bauelement 170 besitzt eine optische Fläche, die der hinteren Fläche 72 zugewandt und mit den an der hinteren Fläche 72 ausgebildeten Reflexionsflächen verbunden ist. In Regionen des optischen Bauelements 170, die mit dem Buchstaben „A“ in dem dreidimensionalen Bild 6 übereinstimmen, ist ein reflektierender Film 160 bereitgestellt. In Regionen außerhalb der mit dem Buchstaben „A“ übereinstimmenden Regionen ist kein reflektierender Film bereitgestellt. Die Reflexionsflächen, die an der hinteren Fläche 72 außerhalb der Abschnitte ausgebildet sind, die mit dem reflektierenden Film 160 des optischen Bauelements 170 verbunden sind, dienen als optisches Umlenkelement 30E.

Das Licht, das in den Regionen der hinteren Fläche 72 einfällt, die mit dem reflektierenden Film 160 verbunden sind, geht durch die hintere Fläche 72 hindurch. Das heißt, das Licht, welches in den nicht mit dem reflektierenden Film 160 verbundenen Regionen der hinteren Fläche 72 einfällt, wird nicht in eine Richtung umgelenkt, die es dem Licht ermöglicht, aus der Emissionsfläche 71 auszutreten. Das Licht, das in mit dem reflektierenden Film 160 verbundenen Regionen an der hinteren Fläche 72 einfällt, wird hingegen umgelenkt und tritt aus der Emissionsfläche 71 aus, indem es als Lichtstrahlen durch Stellen in dem dreidimensionalen Bild 6 hindurchgeht. Bei dem reflektierenden Film 160 kann es sich um aufgedampften Silberfilm, aufgedampften Aluminiumfilm, aufplattierten Silberfilm, aufplattierten Chromfilm oder dergleichen handeln. Der Reflexionsgrad des reflektierenden Films 160 kann sich bei jedem der optischen Umlenkelemente 30E je nach Lage des entsprechenden Bilds unterscheiden. Hiermit ist es möglich, ein Bild von unterschiedlicher Luminanz zu erzeugen. Der reflektierende Film 160 kann auch selektiv eine bestimmte Farbe reflektieren. Hiermit ist es möglich, ein Farbbild zu erzeugen. Die von dem reflektierenden Film 160 selektiv reflektierte Lichtfarbe kann sich bei jedem der optischen Umlenkelemente 30E je nach Lage des entsprechenden Bilds unterscheiden. Hiermit ist es möglich, ein mehrfarbiges Bild zu erzeugen. Es sei angemerkt, dass die Lichtleiterplatte 70 und das optische Bauelement 170 als einzelne Lichtleiterplatte betrachtet werden können. In diesem Fall sind die mehreren optischen Umlenkelemente 30 in der Lichtleiterplatte 70 bereitgestellt.

8C stellt schematisch optische Umlenkelemente 30F als Beispiel für das Modifizieren des optischen Umlenkelements 30 dar. In Regionen der hinteren Fläche 72 der Lichtleiterplatte 70, die dem Buchstaben „A“ in dem dreidimensionalen Bild 6 entsprechen, ist ein optisches Bauelement 190 bereitgestellt. Das optische Bauelement 190 weist auf der seiner mit der hinteren Fläche 72 verbundenen Fläche gegenüberliegenden Seite mehrere Reflexionsflächen auf. Das Licht, das auf das optische Bauelement 190 einfällt, wird von den mehreren Reflexionsflächen umgelenkt und tritt aus der Emissionsfläche 71 aus, indem es als Lichtstrahlen durch Stellen in dem dreidimensionalen Bild 6 hindurchgeht.

9, 10A, 10B und 10C dienen zum Beschreiben einer Technik zum Herstellen des optischen Umlenkelements 30G als Beispiel für das Modifizieren des optischen Umlenkelements 30A, ein Teil einer Fresnel-Linse dient als optisches Umlenkelement 30G.

Die die Fresnel-Linse bildenden optischen Flächen für jedes optische Umlenkelement 30 sind an der hinteren Fläche 72 der Lichtleiterplatte 70 bereitgestellt. 10A und 10B stellen das Erzeugen einer Fresnel-Linse für ein einzelnes optisches Umlenkelement 30G dar. Die Fresnel-Linse bei jedem der optischen Umlenkelemente 30 lenkt durch die Lichtleiterplatte 70 geleitetes Licht so um, dass die durch die das dreidimensionale Bild enthaltende Ebene 200 hindurchgehenden Lichtstrahlen aus der Emissionsfläche 71 austreten.

Als nächstes wird, wie in 10C dargestellt, an der hinteren Fläche 72 der Lichtleiterplatte 70 in Regionen außerhalb der dem Buchstaben „A“ in dem dreidimensionalen Bild 6 entsprechenden Regionen ein Antireflexfilm 210 erzeugt. Der Antireflexfilm 210 kann beispielsweise durch Bedrucken von Regionen außerhalb der dem Buchstaben „A“ in dem dreidimensionalen Bild 6 entsprechenden Regionen erzeugt werden. Hiermit wird im Wesentlichen nur das Licht, das in einige Regionen der Fresnel-Linse einfällt, die dem Buchstaben „A“ entsprechen, so umgelenkt, dass Lichtstrahlen erzeugt werden, die durch Stellen in dem dreidimensionalen Bild 6 hindurchgehen und aus der Emissionsfläche 71 austreten. Da die optischen Umlenkelemente 30 durch Bedrucken mit dem schwarzen Farbmaterial nach dem Ausbilden der optischen Flächen der Fresnel-Linse an der Lichtleiterplatte 70 erzeugt werden können, vereinfacht dies den Herstellungsprozess des optischen Umlenkelements.

11 stellt schematisch eine Anzeigevorrichtung 10A als Beispiel für das Modifizieren der Anzeigevorrichtung 10 dar. Die Anzeigevorrichtung 10A projiziert ein virtuelles dreidimensionales Bild in einen der Emissionsfläche 71 gegenüberliegenden Raum. Dieses Beispiel geht davon aus, dass sich das dreidimensionale Bild in einer parallel zur Emissionsfläche 71 verlaufenden Ebene 240 befindet.

11 stellt eine erste Reflexionsfläche 42k und eine zweite Reflexionsfläche 42b dar, die jeweils zu verschiedenen optischen Umlenkelementen 30 gehören. Der Bereich 61A in 11 gehört zu den Linien, die das dreidimensionale Bild erzeugen. Der Bereich 61A kann beispielsweise dem Bereich 61 in dem dreidimensionalen Bild 6 entsprechen.

Die Reflexionsfläche 42a lenkt das darauf einfallende Licht in einem je nach Einfallsstelle anderen Winkel um, und das Licht tritt aus der Emissionsfläche 71 aus. Die Reflexionsfläche 42a richtet Licht insbesondere auf einen zu Bereich 61A in Bezug zur Reflexionsfläche 42a symmetrischen Bereich 66 und bewirkt, dass das Licht dann aus der Emissionsfläche 71 austritt. Die Reflexionsfläche 42a reflektiert beispielsweise das darauf einfallende Licht in Richtung einer Linie, die einen Endpunkt in der negativen Richtung der y-Achse des Bereichs 62 mit dem Punkt verbindet, an dem das Licht einfällt. Die Reflexionsfläche 42a reflektiert darüber hinaus das darauf einfallende Licht in Richtung einer Linie, die einen Endpunkt des Bereichs 62 in der positiven Richtung der y-Achse mit dem Punkt verbindet, an dem das Licht einfällt. Demnach liefert die Reflexionsfläche 42a Lichtstrahlen, die einen beliebigen Punkt in dem Bereich 61A mit der Reflexionsfläche 42a verknüpfen. Die Reflexionsfläche 42a liefert hiermit Lichtstrahlen, die den Lichtstrahlen gleichen, die von dem Bereich 61A ausgehen. Die Reflexionsfläche 42a liefert gleichermaßen Lichtstrahlen, die einen beliebigen Punkt in dem Bereich 61A mit der Reflexionsfläche 42a verknüpfen. Demnach braucht die Reflexionsfläche für das optische Umlenkelement nur so ausgebildet sein, dass sie Emissionslicht zu einer Stelle reflektiert, an der das Bild symmetrisch zum optischen Umlenkelement ist, damit ein Bild in dem der Emissionsfläche 71 gegenüberliegenden Raum erzeugt wird. Wenn ein dreidimensionales Bild in dem Raum in der Nähe der hinteren Fläche 72 erzeugt wird, kann außerdem Licht von drei oder mehr optischen Umlenkelementen, die Licht mit einer dem dreidimensionalen Bild in der Nähe der hinteren Fläche 72 entsprechenden Intensitätsverteilung abgeben, ähnlich wie beim Erzeugen des dreidimensionalen Bilds 6 in dem Raum in der Nähe der Emissionsfläche 71 zum Erzeugen von Licht benutzt werden, das sich von dem dreidimensionalen Bild in der Nähe der hinteren Fläche 72 aus ausbreitet. Demnach sammelt die Anzeigevorrichtung 10A von den mehreren zweidimensional angeordneten optischen Umlenkelementen ausgehende Lichtstrahlen und liefert Lichtstrahlen, die von dem dreidimensionalen Bild in der Nähe der hinteren Fläche 72 in einem Raum in der Nähe eines Betrachters ausstrahlen.

Der obige Text liefert eine Beschreibung für die Fälle, in denen die Anzeigevorrichtung 10 und die Anzeigevorrichtung 10A ein Bild präsentieren, das in einer parallel zur Emissionsfläche 71 verlaufenden Ebene erzeugt wird. Die Lage des dreidimensionalen Bilds ist jedoch nicht auf eine Lage innerhalb einer parallel zur Emissionsfläche 71 verlaufenden Fläche beschränkt.

Die optischen Umlenkelemente 30 können wie oben beschrieben wieder als Matrix in der xy-Ebene vorgesehen sein. Die optischen Umlenkelemente 30 können beispielsweise in einem gleichmäßigen Abstand in Richtung der x-Achse und in Richtung der y-Achse vorgesehen sein. Der Abstand der optischen Umlenkelemente 30 in Richtung der x-Achse kann dem Abstand in Richtung der y-Achse gleichen oder sich davon unterscheiden. Der Abstand der optischen Umlenkelemente 30 kann in Richtung der x-Achse geringer sein als in Richtung der y-Achse. Die Dichte der Punkte in Richtung der x-Achse in dem dreidimensionalen Bild 6 erhöht sich, wenn der Abstand der optischen Umlenkelemente 30 in Richtung der x-Achse geringer ist als in Richtung der y-Achse. Somit sind die mehreren Punkte, die das dreidimensionale Bild 6 erzeugen, in Richtung der x-Achse verbunden, wodurch diese Punkte besser als Linie wahrgenommen werden können. Hiermit kann ein Betrachter ohne Weiteres beide Enden der Linie erkennen und die Form des dreidimensionalen Bilds 6 besser wahrnehmen.

Der Abstand der optischen Umlenkelemente 30 kann sich innerhalb der xy-Ebene unterscheiden. Durch Variieren des Abstands der optischen Umlenkelemente 30 in der xy-Ebene wird es möglich, die Auflösung des dreidimensionalen Bilds 6 in jeder Region zu modifizieren. Außerdem brauchen die optischen Umlenkelemente 30 nicht gleichmäßig vorgesehen zu sein. Die optischen Umlenkelemente 30 können willkürlich in der xy-Ebene vorgesehen sein. Damit ein Betrachter die Anzeigevorrichtung 10 als lichtdurchlässig wahrnimmt, beträgt die Musterdichte der optischen Elemente 31 vorzugsweise maximal 50%. Die Musterdichte der optischen Elemente 31 beträgt besonders bevorzugt maximal 10%.

12A stellt schematisch ein Beispiel für die Verteilung der optischen Umlenkelemente 30 in Streifen dar. Während die optischen Umlenkelemente 30 bei diesem Beispiel in Richtung der x-Achse und der y-Achse Linien bilden, weisen sie in Richtung der x-Achse einen geringeren Abstand auf als in Richtung der y-Achse.

12B stellt schematisch ein Beispiel für die Verteilung der optischen Umlenkelemente 30 in einem Zickzackmuster dar. Betrachtet man beispielsweise die Richtung der x-Achse als Reihe, so ist der Abstand der optischen Umlenkelemente 30 in jeder Reihe gleich. Die Positionen der in Richtung der y-Achse benachbarten optischen Umlenkelemente 30 sind zwischen Reihen in Richtung der x-Achse verschoben. Die optischen Umlenkelemente 30 zwischen benachbarten Reihen können beispielsweise in Richtung der x-Achse um die Hälfte des Abstands zwischen den optischen Umlenkelementen 30 in einer Reihe verschoben sein.

13A und 13B stellen schematisch verschiedene Beispiele für die Form des optischen Elements 31 dar, 13A ist eine Perspektivansicht eines optischen Elements 31, und 13B stellt eine Projektion der Reflexionsfläche 40 auf die xy-Ebene dar. Wenn die Reflexionsfläche 40 auf die xy-Ebene projiziert wird, handelt es sich bei der Außenform in positiver Richtung der y-Achse und der Außenform in negativer Richtung der y-Achse, die die Reflexionsfläche 40 umreißen, um konzentrische Kreisbögen. Die auf die xy-Ebene projizierte Außenform der Reflexionsfläche 40 in negativer Richtung der y-Achse kann als vorderer Umriss bezeichnet werden, während die Außenform in positiver Richtung der y-Achse als hinterer Umriss bezeichnet wird. Der vordere und der hintere Umriss der Reflexionsfläche 40 bilden konzentrische Kreisbögen.

Bei einem Schnitt entlang einer parallel zur zy-Ebene verlaufenden Ebene handelt es sich bei der Schnittlinie zwischen dem in 13A und 13B dargestellten optischen Element 31 und der Reflexionsfläche 40 um eine Gerade. Da der vordere und der hintere Umriss gekrümmt sind, handelt es sich bei der Reflexionsfläche 40 in 13A und 13B um eine gekrümmte Fläche. Somit kann eine einzelne Reflexionsfläche 40 das Licht präsentieren, das zum Erzeugen einer Linie oder Ebene erforderlich ist, die zumindest einen Teil des Bilds erzeugt.

14A, 14B und 14C stellen schematisch verschiedene Beispiele für die Verteilung der optischen Elemente 31 in der xy-Ebene dar. 14A stellt ein Beispiel dar, bei dem mehrere optische Elemente 31 in Richtung der y-Achse eine Linie bilden. 14B ist eine modifizierte Version des Beispiels in 14A und stellt ein Beispiel dar, bei dem die optischen Elemente 31 so verteilt sind, dass sich die in Richtung der y-Achse aufgereihten optischen Elemente 31, wenn sie in Abfolge betrachtet werden, in Richtung der x-Achse um einen festen Versatz verschieben. 14C stellt ein Beispiel dar, bei dem die optischen Elemente 31 in Richtung der x-Achse durchgängig als Einzelelement verteilt sind. In 14C sind die Endabschnitte von in Richtung der x-Achse benachbarten optischen Elementen miteinander verbunden, so dass sie ein einzelnes optisches Element bereitstellen. Die Striche in 14C entsprechen den Endteilen benachbarter optischer Elemente in Richtung der x-Achse.

15A und 15B stellen schematisch andere beispielhafte Formen für die Reflexionsfläche des optischen Elements 31 dar, 15A und 15B zeigen die auf die xy-Ebene projizierte Form der Reflexionsfläche 40. Die in 15A dargestellte Reflexionsfläche 40 weist eine Form mit in Richtung der x-Achse verbundenen Reflexionsteilen auf. Bei einem Reflexionsteil handelt es sich bei dem vorderen und dem hinteren Umriss um konzentrische Kreisbögen mit einer ersten Krümmung und bei einem anderen Reflexionsteil um konzentrische Kreisbögen mit einer zweiten Krümmung. Wie in 15B zu sehen ist, sind der vordere und ein hinterer Umriss, welche die die Reflexionsfläche 40 umreißenden konzentrischen Kreisbögen bilden, so unterteilt, dass sie eine in mehrere Abschnitte unterteilte Reflexionsfläche 40 bereitstellen. Die Reflexionsfläche, deren vorderer und hinterer Umriss konzentrische Kreisbögen sind, ist unterteilt, wodurch die in 15B gezeigte Reflexionsfläche 40 in mehrere Abschnitte unterteilt ist.

16A und 16B stellen schematisch andere beispielhafte Formen für die Reflexionsfläche des optischen Elements 31 dar. 16A ist eine Perspektivansicht eines optischen Elements 31, und 16B stellt eine Projektion der Reflexionsfläche 40 des optischen Elements 31 auf die xy-Ebene dar. Das optische Element 31 wird aus drei Ebenen mit jeweils verschiedenen Normalenrichtungen erzeugt. Wenn die Reflexionsfläche 40 auf die xy-Ebene projiziert wird, bildet jeder der vorderen und der hinteren Umrisse drei polygonale Linien, die in verschiedene Richtungen verlaufen. Da die in 16A und 16B dargestellte Reflexionsfläche 40 eben ist, wird in jede der Reflexionsflächen 40 eintretendes Licht in jeweils drei verschiedene Richtungen ausgerichtet. Somit kann das in den 16A und 16B dargestellte optische Element 31 Licht präsentieren, das drei Punkte erzeugt, die Teil des Bilds sind.

17A, 17B und 17C stellen schematisch andere beispielhafte Formen für die Reflexionsfläche des optischen Elements 31 dar. Die Reflexionsflächen 40 bei dem in 17A und 17B dargestellten optischen Element 31 unterscheiden sich von dem in 13A dargestellten optischen Element 31, das heißt, der zur positiven z-Achse hin weisende Kamm der Reflexionsfläche 40 weist in Richtung der z-Achse verschiedene Höhen auf. Bei Projektion auf die xz-Ebene ändert sich der zur positiven z-Achse hin weisende Kamm der Reflexionsfläche 40 in Richtung der x-Achse ständig. Bei einem Schnitt entlang einer parallel zur yz-Ebene verlaufenden Ebene ändert sich die lineare Länge der Reflexionsfläche 40 in Richtung der x-Achse. Daher ändert sich die Intensität von von der Reflexionsfläche 40 reflektiertem Licht in Richtung der x-Achse. Folglich kann das in 17A und 17B dargestellte optische Element 31 Licht zum Erzeugen eines Bilds aus Linien präsentieren, dessen Luminanz sich in Richtung der x-Achse ändert.

17C stellt schematisch verschiedene Beispiele für die Verteilung der optischen Elemente 31 in der xy-Ebene dar. Jedes der optischen Elemente 31 weist mehrere optische Elemente, bei denen es sich um gekrümmte Reflexionsflächen handelt, deren vorderer und hinterer Umriss konzentrische Kreisbögen bilden (z.B. Reflexionsfläche 41a), und optische Elemente auf, bei denen es sich um ebene Reflexionsflächen handelt (z.B. Reflexionsfläche 41b). Die optischen Elemente, bei denen es sich um ebene Reflexionsflächen handelt, können Reflexionslicht von höherer Intensität pro Oberfläche bereitstellen als die optischen Elemente mit gekrümmten Reflexionsflächen. Demnach kann die Verteilung der in 17C dargestellten Art optischer Elemente die Intensität von Licht erhöhen, das von der ebenen Reflexionsfläche in einer bestimmten Richtung abgegeben wird. Hiermit ist es möglich, Licht bereitzustellen, das ein Bild mit einem Punkt von relativ hoher Luminanz erzeugt. Die in 17A, 17B und 17C dargestellten optischen Elemente 31 verbreiten darauf einfallendes Licht mit einer Intensitätsverteilung, die sich in Winkelrichtung kontinuierlich oder allmählich ändert, und bewirken, dass das Licht aus der Emissionsfläche 71 austritt.

18A, 18B und 18C dienen zum Beschreiben des auf die Oberfläche der Reflexionsfläche 40 zurückzuführenden Unterschieds bei der Emissionslichtintensität. 18A stellt eine Projektion der Reflexionsfläche 40 auf die xy-Ebene dar. Die drei in 18A dargestellten Reflexionsflächen weisen eine Außenform von jeweils unterschiedlicher Krümmung und eine in Richtung der y-Achse jeweils unterschiedliche Länge auf. Die Länge in Richtung der y-Achse ist proportional zur Länge einer Geraden, die eine parallel zur yz-Ebene und zur Reflexionsfläche 40 verlaufende Ebene schneidet. Die Menge an Emissionslicht erhöht sich mit zunehmender Länge der Geraden, die eine parallel zur yz-Ebene und zur Reflexionsfläche 40 verlaufende Ebene schneidet. Wie in 18A dargestellt ist, erzielt eine Reflexionsfläche mit einer Schnittlinie, die doppelt so lang ist wie die Referenz-Reflexionsfläche, die doppelte Menge Emissionslicht, wenn die Menge Emissionslicht der Referenz-Reflexionsfläche 1 entspricht, und die dementsprechende Stelle in dem Bild weist auch die doppelte Luminanz auf. Außerdem erzielt eine Reflexionsfläche mit einer Schnittlinie, die viermal so lang ist wie die Referenz-Reflexionsfläche, die vierfache Menge Emissionslicht, und die dementsprechende Stelle in dem Bild weist auch die vierfache Luminanz auf. Demnach kann die Luminanz eines Bilds für jede Region im Bild über optische Elemente mit Reflexionsflächen mit unterschiedlich langen Schnittlinien modifiziert werden. Allgemeiner ausgedrückt sind anhand mehrerer optischer Elemente mit n Arten von Schnittlinienlängen mindestens n Präsentationsstufen möglich. Ferner sind durch Kombinieren mehrerer optischer Elemente, bei denen die Schnittlinien der Potenz einer beliebigen gewünschten Kardinalzahl (z.B. 2) mit n Arten von Schnittlinienlängen entsprechen, 2n Präsentationsstufen möglich. Hier ist n ein beliebiger positiver Wert größer gleich 2. Die in 18A, 18B und 18C dargestellten Reflexionsflächen 40 mit unterschiedlicher Oberfläche können zum Verbreiten von darauf einfallendem Licht mit einer Intensitätsverteilung verwendet werden, die sich in Winkelrichtung kontinuierlich oder allmählich ändert, und zum Bewirken, dass das Licht aus der Emissionsfläche 71 austritt. Es sei angemerkt, dass mehrere Lichtleiterplatten, die in der Lage sind, eine Mehrton-Anzeige bereitzustellen, verwendet werden können, wobei Licht verschiedener Farben (z.B. drei Farben: rot, blau und grün) in die Lichtleiterplatten eintreten kann und eine Farbanzeige realisiert wird.

18B stellt ein Beispiel für die Verteilung der Reflexionsflächen zum Einstellen der Emissionslichtmenge durch Kombinieren mehrerer Reflexionsflächen dar, bei denen die Länge der Schnittlinien verschieden ist. Eine Emissionslichtmenge von 3 kann beispielsweise durch Kombinieren von Reflexionsflächen erzielt werden, bei denen die Emissionslichtmenge 1 beziehungsweise 2 beträgt. Die Luminanz des entsprechenden Abschnitts im Bild lässt sich demnach verdreifachen, indem sichergestellt wird, dass das von dieser kombinierten Reflexionsfläche ausgehende Licht zur gleichen Position hin oder in die Nähe der Position im Bild austritt. Wie in 18A und 18B dargestellt ist, ermöglicht die Kombination aus drei optischen Elementen mit Schnittlinien verschiedener Länge das Präsentieren von acht Abstufungen.

18C zeigt die Höhe h einer senkrechten Linie, die von einer Kante der Reflexionsfläche 40 in positiver Richtung zur xy-Ebene hinunter gezogen ist. Durch Variieren der Höhe der Reflexionsflächen variiert auch die Emissionslichtmenge.

Es sei angemerkt, dass es der Lichteinfallabstimmteil 50 mit den Linsen 51 bei der Anzeigevorrichtung 10 ermöglicht, einfallendes Licht mit einem kleinen Aufweitungswinkel zu erzielen. Es kann eine Lichtquelle benutzt werden, die zum Abgeben von Licht in der Lage ist, das dem oben beschriebenen Aufweitungswinkel entspricht, ohne dass der Lichteinfallabstimmteil 50 bereitgestellt wird. Bei der oben genannten Lichtquelle kann es sich um eine Laserlichtquelle wie eine Laserdiode oder dergleichen handeln. Außerdem kann eine einzelne LED 21 als Lichtquelle verwendet werden, das Lichtabstrahlungsmuster der einzelnen LED 21 kann so ausgeweitet werden, dass Licht erzielt wird, das dem oben beschriebenen Aufweitungswinkel entspricht. Das Emissionsfenster der LED 21 kann auch so verengt sein, dass Licht erzielt wird, das dem oben beschriebenen Aufweitungswinkel entspricht. Eine Lichtleiterplatte mit einer Emissionsfläche, die der ersten Kante der Lichtleiterplatte 70 zugewandt ist, kann so zwischen den LEDs oder dergleichen einer Einzellichtquelle und der ersten Kante 73 angeordnet sein, dass von der Lichtleiterplatte emittiertes Licht in die erste Kante 73 eintritt.

19 stellt schematisch eine Lichtleiterplatte 53 und eine Linse 51 als Beispiel für das Modifizieren des Lichteinfallabstimmteils 50 dar. Licht aus der LED 21 wird von der Linse 51 im Wesentlichen parallel zur Richtung der x-Achse abgegeben und tritt in die Lichtleiterplatte 53 ein. In die Lichtleiterplatte 53 eintretendes Licht breitet sich in Richtung der x-Achse aus. Die Emissionsfläche der Lichtleiterplatte 53 ist der ersten Kante 73 zugewandt. Das sich durch die Lichtleiterplatte 53 bewegende Licht wird von mehreren Reflexionsflächen reflektiert, die an einem Teil der Fläche gegenüber der Emissionsfläche der Lichtleiterplatte 53 ausgebildet sind, das reflektierte Licht tritt aus der Emissionsfläche der Lichtleiterplatte 53 in der xy-Ebene als im Wesentlichen parallele Lichtstrahlen aus. Demnach treten von der ersten Kante 73 aus parallel zur Richtung der y-Achse verlaufende Lichtstrahlen in die Lichtleiterplatte 70 ein. Hiermit kann die Lichtleiterplatte 70 Licht mit einem kleinen Aufweitungswinkel durch die xy- und die yz-Ebene weiterleiten.

Es sei angemerkt, dass der obige Text eine Konfiguration beschreibt, die einfallendes Licht benutzt, das im Wesentlichen parallel zur Richtung der y-Achse verläuft, damit sich Licht mit einem kleinen Aufweitungswinkel in der xy- und der yz-Ebene in der Lichtleiterplatte 70 ergibt. Es gibt andere Konfigurationen für das Erzeugen von Licht mit einem kleinen Aufweitungswinkel in der xy- und der yz-Ebene, wie beispielsweise eine Konfiguration, die eine Lichtquelle 20 mit im Wesentlichen einer einzigen Punktlichtquelle und einen Lichteinfallabstimmteil 50 verwendet, der die Ausbreitung des Lichts aus der Lichtquelle in der yz-Ebene reduziert. In diesem Fall kann es sich bei dem Lichteinfallabstimmteil 50 um eine zylindrische Sammellinse handeln, die in positiver Richtung der y-Achse oder/und in negativer Richtung der y-Achse in der yz-Ebene vorragt.

20 stellt schematisch eine Anzeigevorrichtung 10B als Beispiel für das Modifizieren der Anzeigevorrichtung 10 zusammen mit einem dreidimensionalen Bild 6 dar, und 21 ist eine Draufsicht auf die Anzeigevorrichtung 10B in der xy-Ebene. Die Anzeigevorrichtung 10B projiziert ein dreidimensionales Bild 6B auf eine parallel zur xz-Ebene verlaufende Ebene 300.

Im Vergleich zur Anzeigevorrichtung 10 weist das sich in der Lichtleiterplatte 70 in der Anzeigevorrichtung 10B bewegende Licht eine größere Ausbreitung in der yz-Ebene auf. Wie später noch beschrieben wird, reduziert der Lichteinfallabstimmteil 50B den Aufweitungswinkel von Licht aus der Lichtquelle 20 in der xy-Ebene ähnlich wie der Lichteinfallabstimmteil 50. Der Lichteinfallabstimmteil 50B reduziert jedoch nicht den Aufweitungswinkel des Lichts aus der Lichtquelle 20 in der yz-Ebene. Der Lichteinfallabstimmteil 50B wirkt sich nicht wesentlich auf den Aufweitungswinkel des Lichts aus der Lichtquelle 20 in der yz-Ebene aus. Bei der Linse 51B in dem Lichteinfallabstimmteil 50B handelt es sich beispielsweise um eine zylindrische Sammellinse, die in der xy-Ebene gekrümmt ist und in der yz-Ebene im Wesentlichen keine Krümmung aufweist. Bei den Linsen 51 handelt es sich um zylindrische Linsen mit einer Krümmung in beiden Ebenen. Der Aufweitungswinkel des in die Lichtleiterplatte 70 eintretenden Lichts ist bei Projektion auf die yz-Ebene größer als bei Projektion auf die xy-Ebene. Der Strahlaufweitungswinkel von durch die Lichtleiterplatte 70 geleitetem Licht kann bei Projektion auf die xy-Ebene kleiner gleich 5° sein. Der Strahlaufweitungswinkel des Lichts in der xy-Ebene beträgt vorzugsweise weniger als 1°. Ein weiteres Verfahren zum Reduzieren des Strahlaufweitungswinkels des Lichts in der xy-Ebene der Lichtleiterplatte 70 kann den Einsatz einer Einzellichtquelle, z.B. einer LED, als Lichtquelle 20 und einer Maske mit einem Fenster von in Richtung der x-Achse geringerem als einem vorgegebenen Gewicht als Lichteinfallabstimmteil 50B umfassen.

Die Anzeigevorrichtung 10B weist mehrere optische Umlenkelementgruppen einschließlich einer optischen Umlenkelementgruppe 330a, einer optischen Umlenkelementgruppe 330b und einer optischen Umlenkelementgruppe 330c auf. Zu den optischen Umlenkelementgruppen 330 gehören mehrere optische Umlenkelemente, die in einer parallel zur x-Achse verlaufenden Richtung vorgesehen sind. So weist die optische Umlenkelementgruppe 330a beispielsweise mehrere optische Umlenkelemente 30 einschließlich eines optischen Umlenkelements 30Ba auf. Die optische Umlenkelementgruppe 330b weist ebenfalls mehrere optische Umlenkelemente einschließlich eines optischen Umlenkelements 30Bb auf. Die optische Umlenkelementgruppe 330b weist ebenfalls mehrere optische Umlenkelemente einschließlich eines optischen Umlenkelements 30Bc auf.

Das optische Umlenkelement 30Ba lenkt das darauf einfallende Licht um und bewirkt, dass es sich in einer parallel zur xy-Ebene verlaufenden Richtung ausbreitet und aus der Emissionsfläche 71 austritt. Die aufgrund des optischen Umlenkelements 30Ba aus der Emissionsfläche 71 abgegebenen Lichtstrahlen schneiden die Ebene 300 zum größten Teil als Linie. Wie in 20 und 21 dargestellt ist, werden aufgrund des optischen Umlenkelements 30Ba zwei Lichtstrahlen aus der Emissionsfläche 71 abgegeben. Die beiden abgegebenen Lichtstrahlen schneiden die Ebene 300 an einer Linie 351 und einer Linie 352. Wie in 21 dargestellt ist, bewirkt jedes beliebige der zu der optischen Umlenkelementgruppe 330a gehörenden optischen Umlenkelemente, dass die Emissionsfläche 71 Lichtstrahlen abgibt, die die Ebene 300 wie bei dem optischen Umlenkelement 30Ba an der Linie 351 und der Linie 352 schneiden. Die Linie 351 und die Linie 352 bestehen größtenteils in einer parallel zur xy-Ebene verlaufenden Ebene und erzeugen einen Teil des dreidimensionalen Bilds 6. Demnach erzeugt das von den zahlreichen zu der optischen Umlenkelementgruppe 330a gehörenden optischen Umlenkelementen 30 ausgehende Licht ein Bild der Linie 351 und der Linie 352. Das Licht, welches das Bild der Linie 351 und der Linie 352 erzeugt, kann von mindestens zwei an verschiedene Stellen in Richtung der x-Achse gesetzten optischen Umlenkelementen 30 bereitgestellt werden. Das heißt, jedes der zu der optischen Umlenkelementgruppe 330a gehörenden optischen Umlenkelemente 30 verbreitet das darauf einfallende Licht, das eine Intensitätsverteilung aufweist, die der Linie 351 und der Linie 352 entspricht, das Licht wird in Richtung der x-Achse in einer parallel zur Emissionsfläche 71 verlaufenden Ebene verbreitet und dazu veranlasst, aus der Emissionsfläche 71 auszutreten. Hiermit wird aus von den mehreren zu der in Richtung der x-Achse angeordneten optischen Umlenkelementgruppe 330a gehörenden optischen Umlenkelementen 30 ausgehendem Licht Licht, das an der Linie 351 und der Linie 352 ein Bild erzeugt.

Das optische Umlenkelement 30Bb lenkt das darauf einfallende Licht um und bewirkt, dass es sich in einer parallel zur xy-Ebene verlaufenden Richtung ausbreitet und dass aus der Emissionsfläche 71 drei Lichtstrahlen austreten. Die drei abgegebenen Lichtstrahlen schneiden die Ebene 300 an einer Linie 361, einer Linie 362 und einer Linie 363. Jedes beliebige der zu der optischen Umlenkelementgruppe 330b gehörenden optischen Umlenkelemente kann bewirken, dass die Emissionsfläche 71 Lichtstrahlen abgibt, die die Ebene 300 an der Linie 361, der Linie 362 und der Linie 363 schneiden. Demnach verbreitet jedes der zu der optischen Umlenkelementgruppe 330b gehörenden optischen Umlenkelemente 30 das darauf einfallende Licht, das eine Intensitätsverteilung aufweist, die der Linie 361, der Linie 362 und der Linie 363 entspricht, das Licht wird in Richtung der x-Achse in einer parallel zur Emissionsfläche 71 verlaufenden Ebene verbreitet und dazu veranlasst, aus der Emissionsfläche 71 auszutreten. Hiermit wird aus von den mehreren zu der in Richtung der x-Achse angeordneten optischen Umlenkelementgruppe 330b gehörenden optischen Umlenkelementen 30 ausgehendem Licht Licht, das an der Linie 361, der Linie 362 und der Linie 363 ein Bild erzeugt. Die Linie 361, die Linie 362 und die Linie 363 bestehen größtenteils in einer parallel zur xy-Ebene verlaufenden Ebene und erzeugen einen Teil des dreidimensionalen Bilds 6B. Die Linie 361, die Linie 362 und die Linie 363 sowie die Linie 351 und die Linie 352 befinden sich an verschiedenen Stellen entlang der z-Achse in der Ebene 300.

Das optische Umlenkelement 30Bc lenkt das darauf einfallende Licht um und bewirkt, dass es sich in einer parallel zur xy-Ebene verlaufenden Richtung ausbreitet und dass aus der Emissionsfläche 71 drei Lichtstrahlen austreten. Zwei der abgegebenen Lichtstrahlen schneiden die Ebene 300 an einer Linie 371 und einer Linie 372. Jedes beliebige der zu der optischen Umlenkelementgruppe 330c gehörenden optischen Umlenkelemente kann bewirken, dass die Emissionsfläche 71 Lichtstrahlen abgibt, die die Ebene 300 an der Linie 371 und der Linie 372 schneiden. Demnach verbreitet jedes der zu der optischen Umlenkelementgruppe 330c gehörenden optischen Umlenkelemente 30 das darauf einfallende Licht, das eine Intensitätsverteilung aufweist, die der Linie 371 und der Linie 372 entspricht, das Licht wird in Richtung der x-Achse in einer parallel zur Emissionsfläche 71 verlaufenden Ebene verbreitet und dazu veranlasst, aus der Emissionsfläche 71 auszutreten. Hiermit wird aus von den mehreren zu der in Richtung der x-Achse angeordneten optischen Umlenkelementgruppe 330c gehörenden optischen Umlenkelementen 30 ausgehendem Licht Licht, das an der Linie 371 und der Linie 372 ein Bild erzeugt. Die Linie 371 und die Linie 372 bestehen größtenteils in einer parallel zur xy-Ebene verlaufenden Ebene und erzeugen einen Teil des dreidimensionalen Bilds 6. Die Linie 371 und die Linie 362 sowie die Linie 351 und die Linie 352 befinden sich an verschiedenen Stellen entlang der z-Achse in der Ebene 300. Die Linie 371 und die Linie 372, die Linie 361 und die Linie 362 und die Linie 363 befinden sich an verschiedenen Stellen entlang der z-Achse in der Ebene 300.

Demnach sammelt die Anzeigevorrichtung 10B von den mehreren zweidimensional angeordneten optischen Umlenkelementen ausgehende Lichtstrahlen und präsentiert Lichtstrahlen, die von dem Bild 6B in dem Raum in der Nähe eines Betrachters abstrahlen. Somit kann ein Betrachter das dreidimensionale Bild 6B in einem weiten Positionsbereich in Richtung der x-Achse wahrnehmen.

22 stellt schematisch ein dreidimensionales Bild 6B dar, das von der Anzeigevorrichtung 10B auf eine Ebene 300 projiziert wird. Auf diese Weise erzeugt von den mehreren optischen Umlenkelementgruppen in der Anzeigevorrichtung 10B ausgehendes Licht an jeweils verschiedenen Stellen auf der z-Achse in der Ebene 300, in der das dreidimensionale Bild 6B erzeugt wird, mehrere Linien. Die mehreren auf die von den mehreren optischen Umlenkelementgruppen ausgehenden Lichtstrahlen zurückzuführenden Linien in der Ebene 300 erzeugen das dreidimensionale Bild 6B.

Die optischen Umlenkelemente 30 können ähnlich wie bei der Anzeigevorrichtung 10 gleichmäßig oder ungleichmäßig in der Anzeigevorrichtung 10B vorgesehen sein. Der Abstand der optischen Umlenkelemente 30 kann sich in jeder Region in Richtung der x-Achse unterscheiden, wodurch sich die Luminanz in dem dreidimensionalen Bild 6B variieren lässt. Ein weiteres Verfahren zum Einstellen der Luminanz kann das Variieren der Größe der optischen Fläche der optischen Umlenkelemente 30 in jeder Region umfassen. So kann beispielsweise die Luminanz in jeder Region durch Variieren der Höhe oder/und der Länge der zu dem optischen Umlenkelement 30 gehörenden optischen Fläche modifiziert werden. Die Anzeigevorrichtung 10B kann acht Luminanzstufen erhalten, wodurch eine monochrome Anzeige oder eine einfarbige Anzeige in acht Farbtönen möglich ist. Es sei angemerkt, dass drei Lichtleiterplatten verwendet werden können, die in der Lage sind, eine Mehrton-Anzeige in acht Farbtönen bereitzustellen, wobei Licht verschiedener Farben (z.B. drei Farben: rot, blau und grün) in die Lichtleiterplatten eintreten kann und eine Vollfarbanzeige realisiert wird.

Die Luminanz des über eine einzelne optische Umlenkelementgruppe 330 erzeugten Bilds ist proportional zur Menge des von den optischen Umlenkelementen 30 ausgehenden Lichts, das in einem Einheitswinkel in der xz-Ebene von der Stelle aus verfügbar ist, an der das Bild erzeugt wird. Geht man davon aus, dass die von jedem der optischen Umlenkelemente 30 abgegebene Lichtmenge gleich ist, so ist die Luminanz des erzeugten Bilds proportional zur Anzahl in einem Einheitswinkel verfügbarer optischer Umlenkelemente 30. Damit ein Bild von gleichmäßiger Luminanz erzeugt wird, erhöht sich dementsprechend vorzugsweise der Abstand der optischen Umlenkelemente 30 in Richtung der x-Achse mit sich vergrößerndem Abstand zwischen der jedem der optischen Umlenkelemente 30 entsprechenden Lage des Bilds und der Richtung der z-Achse. Der Abstand der optischen Umlenkelemente 30, die zu der der Linie 351 und der Linie 352 entsprechenden optischen Umlenkelementgruppe 330a gehören, ist zum Beispiel vorzugsweise größer als der Abstand der optischen Umlenkelemente 30, die zu den optischen Umlenkelementgruppen 330 gehören, die Linien entsprechen, welche näher an der Lichtleiterplatte 70 liegen als die Linie 351 oder die Linie 352 (z.B. optische Umlenkelementgruppe 330b, optische Umlenkelementgruppe 330c oder dergleichen). Der Abstand der optischen Umlenkelemente 30, die zu den zu jeder der optischen Umlenkelementgruppen 330 gehörenden optischen Umlenkelementgruppen 330 gehören, kann proportional zum Abstand zwischen der Lage der von von jedem der optischen Umlenkelemente 30 ausgehendem Licht erzeugten Linie und der Lichtleiterplatte 70 in Richtung der z-Achse sein. Hiermit kann die in einem Einheitswinkel verfügbare Anzahl optischer Umlenkelemente 30 der bei Betrachtung von einer Stelle aus, an der das Bild erzeugt wird, gleichen, wodurch große Differenzen bei der Lichtintensität des Bilds aufgrund der Lage des Bilds in Richtung der z-Achse verhindert werden.

23A stellt schematisch eine beispielhafte Form für eine optische Fläche des optischen Umlenkelements 30Bb dar, die auf die xy-Ebene projiziert ist. Das optische Umlenkelement 30Bb weist eine optische Fläche 380a und eine optische Fläche 380b auf, die die äußere Form eines Kreisbogens liefern. Die optische Fläche 380a und die optische Fläche 380b verbreiten darauf einfallendes Licht in der xy-Ebene. Die optische Fläche 380a und die optische Fläche 380b sind getrennt. Der die optische Fläche 380a und die optische Fläche 380b trennende Bereich entspricht einem Abschnitt des dreidimensionalen Bilds 6B ohne Linien.

Die optische Fläche 380a und die optische Fläche 380b können verbunden sein. Die Krümmung der äußeren Form der optischen Fläche 380a kann sich von der der optischen Fläche 380b unterscheiden. Außerdem kann das dreidimensionale Bild 6B in Richtung der x-Achse unterschiedliche Helligkeit aufweisen, hier kann die Länge der die optischen Flächen 380 und die yz-Ebene schneidenden Linie in Richtung der x-Achse unterschiedlich sein. Die Höhe der optischen Flächen 380 kann beispielsweise unterschiedlich sein. Es kann auch mehrere optische Flächen 380 geben, die die gleiche Linie erzeugen.

Wie in 22 dargestellt ist, kann mit einer Reihe verbundener Linien ein flächiges Bild erzeugt werden, ein optisches Bauelement kann wie in 23 dargestellt optische Flächen 380 mit gekrümmten Reflexionsflächen aufweisen, wodurch eine noch geringere Anzahl optischer Bauelemente zum Liefern des Lichts verwendet werden kann, das ein flächiges Bild erzeugt.

Eine modifizierte Version des optischen Umlenkelements 30Bb kann ein optisches Bauelement mit einer optischen Fläche aufweisen, 24A stellt schematisch eine beispielhafte Form für die optische Fläche dar, die auf die xy-Ebene projiziert ist. 24B stellt schematisch ein von den modifizierten Version des optischen Umlenkelements auf die Ebene 300 projiziertes dreidimensionales Bild 350 dar. Bei diesem Modifikationsbeispiel weist das Bild vier flache optische Flächen auf: eine optische Fläche 360a, eine optische Fläche 360b, eine optische Fläche 360c und eine optische Fläche 360d. Bei der optischen Fläche 360a, der optischen Fläche 360b, der optischen Fläche 360c und der optischen Fläche 360d handelt es sich um lineare Prismen. Die optischen Flächen 360 schneiden die hintere Fläche 72 der Lichtleiterplatte 70 als Linien.

Die optischen Flächen 360 reflektieren darauf einfallendes Licht. Da die optischen Flächen 360 eben sind, schneidet das von den optischen Flächen 360 reflektierte Licht die Ebene 300 im Wesentlichen an einem Punkt. Insbesondere schneidet das von der optischen Fläche 360a ausgehende Licht die Ebene 300 im Wesentlichen an dem Punkt 370a, das von der optischen Fläche 360 ausgehende Licht schneidet die Ebene 300 im Wesentlichen an dem Punkt 370b, das von der optischen Fläche 360c ausgehende Licht schneidet die Ebene 300 im Wesentlichen an dem Punkt 370c, und das von der optischen Fläche 360d ausgehende Licht schneidet die Ebene 300 im Wesentlichen an dem Punkt 370d. Demnach unterscheiden sich die Punkte 370, an denen von den optischen Flächen ausgehendes Licht die Ebene 300 schneidet. Bei diesem Modifikationsbeispiel werden die Lichtstrahlen, die mehrere Punkte bilden, welche einen Umriss des dreidimensionalen Bilds 6B erzeugen, von der Emissionsfläche 71 abgegeben.

Die vier optischen Flächen 360 sind bei diesem Modifikationsbeispiel in Richtung der x-Achse durchgängig vorgesehen. Somit handelt es sich bei der Schnittlinie für dieses optische Bauelement und die xy-Ebene um Polygonzüge. Wie in 24A und 24B dargestellt ist, sind zum Erzeugen eines Bilds aus einer beliebigen Linie mehrere Gruppen ebener Reflexionsflächen für die optischen Umlenkelemente 30 erforderlich.

Es sei angemerkt, dass die optischen Flächen 360 nicht verbunden sein müssen. Es kann ein Teil der optischen Flächen 360 verbunden sein, oder alle optischen Flächen 360 können getrennt sein. So können beispielsweise ein optisches Bauelement mit drei verbundenen optischen Flächen 360 und ein optisches Bauelement mit einer optischen Fläche 360 wie in 24B dargestellt separat vorgesehen sein. Als weiteres Beispiel können ein optisches Bauelement mit zwei verbundenen optischen Flächen 360 und ein optisches Bauelement mit zwei optischen Flächen 360 separat vorgesehen sein. Als noch ein weiteres Beispiel können ein optisches Bauelement mit zwei verbundenen optischen Flächen 360, ein optisches Bauelement mit einer optischen Fläche 360 und ein weiteres optisches Bauelement mit einer optischen Fläche 360 separat voneinander vorgesehen sein.

Eine modifizierte Version des optischen Umlenkelements 30Bb kann ein optisches Bauelement mit einer optischen Fläche aufweisen, 25A stellt schematisch eine beispielhafte Form für die optische Fläche dar, die auf die xy-Ebene projiziert ist. 25B stellt schematisch ein von der modifizierten Version des optischen Umlenkelements auf die Ebene 300 projiziertes dreidimensionales Bild 400 dar. Zusätzlich zur Konfiguration des in Bezug auf 23 beschriebenen optischen Umlenkelements 30Bb und dergleichen weist dieses Modifikationsbeispiel die in Bezug auf 24A beschriebene Konfiguration der vier optischen Flächen 360 auf. Dieses Modifikationsbeispiel kann zusätzlich zu dem dreidimensionalen Bild 6B Umrisse des dreidimensionalen Bilds 6B erzeugen. Somit ist es möglich, den Umriss des dreidimensionalen Bilds 6B hervorzuheben. Hiermit ist ein Betrachter in der Lage, die Form des dreidimensionalen Bilds 6B deutlich zu erkennen.

25C stellt schematisch eine beispielhafte Form für eine modifizierte Version des optischen Umlenkelements 30Bb dar, die auf die xy-Ebene projiziert ist. 25C entspricht dem Verschieben der linearen Prismen, aus denen die optischen Flächen 360 bestehen, an die Enden der kreisbogenförmigen Prismen, aus denen die optischen Flächen 380 bestehen. Genauer gesagt ist die optische Fläche 360a am Endteil der optischen Fläche 380a in negativer Richtung der x-Achse, die optische Fläche 360b am Endteil der optischen Fläche 380a in positiver Richtung der x-Achse, die optische Fläche 360c am Endteil der optischen Fläche 380b in negativer Richtung der x-Achse und die optische Fläche 360d am Endteil der optischen Fläche 380b in positiver Richtung der x-Achse vorgesehen. Auf diese Weise [Lakune] die für das Erzeugen des Umrisses des dreidimensionalen Bilds verantwortlichen optischen Flächen 360 entlang der x-Achse an beiden Enden jeder optischen Fläche 380. Obwohl die Endteile der optischen Flächen 380 und die Endteile der optischen Flächen 360 bei diesem Modifikationsbeispiel verbunden sind, können die Endteile der optischen Flächen 380 und die Endteile der optischen Flächen 360 getrennt sein.

26A stellt schematisch dar, wo an der optischen Fläche 380 ein Tropfen 440 erzeugt sein kann, der Tropfen 440 kann sich bilden, wenn die optischen Flächen 380 an der Lichtleiterplatte 70 erzeugt werden. Der Aufweitungswinkel des von der Lichtleiterplatte 70 geleiteten Lichts vergrößert sich in der Regel bei einer großen Differenz der Ausrichtung der Fläche mit einem Tropfen und der Ausrichtung der Fläche ohne Tropfen.

Wie in 26A dargestellt ist, handelt es sich bei den äußeren Formen der optischen Flächen 380 um Kreisbögen in der xy-Ebene, deren Krümmungsmittelpunkt näher an der Lichtquelle als an den optischen Flächen 380 liegt. Somit unterscheidet sich die von einer Fläche des Tropfens 440 an den optischen Flächen 380 ausgehende Normalenrichtung 450 ein wenig von der von einer Fläche ohne Tropfen an den optischen Flächen 380 ausgehenden Normalenrichtung 460.

26B stellt schematisch eine Intensitätsverteilung in Richtung der x-Achse für von den optischen Flächen 380 ausgehende Lichtstrahlen dar. Wie in 26B dargestellt ist, liegt die Verteilung 470 von von einem Abschnitt ohne Tropfen an den optischen Flächen 380 ausgehenden Lichtstrahlen weit über der Verteilung 480 von von dem Tropfen 440 ausgehenden Lichtstrahlen. Somit beeinträchtigt der Tropfen 440 die Ausbreitung der von den optischen Flächen 380 ausgehenden Lichtstrahlen kaum.

26C stellt schematisch eine optische Fläche 382 dar, wo der Krümmungsmittelpunkt des Umrisses in Bezug zur optischen Fläche der Lichtquelle 20 gegenüberliegt. In diesem Fall unterscheidet sich die von einer Fläche des Tropfens 442 ausgehende Normalenrichtung 452 stark von der von einer Fläche ohne Tropfen an den optischen Flächen 382 ausgehenden Normalenrichtung 462.

26D stellt schematisch eine Intensitätsverteilung in Richtung der x-Achse für von den optischen Flächen 380 ausgehende Lichtstrahlen dar. Wie in 26D dargestellt ist, fällt ein Teil der Verteilung 482 der von dem Tropfen ausgehenden Lichtstrahlen außerhalb der Verteilung 472 von dem Abschnitt ohne Tropfen an den optischen Flächen 380. Somit beeinträchtigt der Tropfen 442 die Ausbreitung der von den optischen Flächen 380 ausgehenden Lichtstrahlen stark. Der Krümmungsmittelpunkt der optischen Flächen 380 liegt wie oben beschrieben vorzugsweise näher an der Lichtquelle 20.

27 stellt schematisch eine Anzeigevorrichtung 10C als Beispiel für das Modifizieren der Anzeigevorrichtung 10B dar, die Anzeigevorrichtung 10C projiziert ein virtuelles dreidimensionales Bild in einen der Emissionsfläche 71 gegenüberliegenden Raum. Dieses Beispiel geht davon aus, dass sich das dreidimensionale Bild in einer orthogonal zur Emissionsfläche 71 verlaufenden Ebene 500 befindet.

Die Anzeigevorrichtung 10B weist mehrere optische Umlenkelementgruppen einschließlich einer optischen Umlenkelementgruppe 330Ca, einer optischen Umlenkelementgruppe 330Cb und einer optischen Umlenkelementgruppe 330Cc auf.

Das optische Umlenkelement 30Ca lenkt das darauf einfallende Licht um und bewirkt, dass es sich in einer parallel zur xy-Ebene verlaufenden Richtung ausbreitet und dass aus der Emissionsfläche 71 zwei Lichtstrahlen austreten. Manche aufgrund des optischen Umlenkelements 30Ca aus der Emissionsfläche abgegebenen Lichtstrahlen verknüpfen einen Punkt in der Ebene 500 auf einer Linie 551 und das optische Umlenkelement 30Ca. Andere aufgrund des optischen Umlenkelements 30Ca aus der Emissionsfläche abgegebenen Lichtstrahlen verknüpfen einen Punkt in der Ebene 500 auf einer Linie 552 und das optische Umlenkelement 30Ca. Jedes beliebige der optischen Umlenkelemente in der optischen Umlenkelementgruppe 330Ca kann bewirken, dass die einen Punkt in der Ebene 500 auf der Linie 551 mit jedem der optischen Umlenkelemente 30 verknüpfenden Lichtstrahlen und die einen Punkt in der Ebene 500 auf der Linie 552 mit jedem der optischen Umlenkelemente 30 verknüpfenden Lichtstrahlen wie bei dem optischen Umlenkelement 30Ca aus der Emissionsfläche 71 austreten. Die Linie 551 und die Linie 552 bestehen größtenteils in einer parallel zur xy-Ebene verlaufenden Ebene und erzeugen einen Teil des dreidimensionalen Bilds 6C. Demnach verbreitet jedes der zu der optischen Umlenkelementgruppe 330Ca gehörenden optischen Umlenkelemente 30 das darauf einfallende Licht, das eine Intensitätsverteilung aufweist, die der Linie 551 und der Linie 552 entspricht, das Licht wird in Richtung der x-Achse in einer parallel zur Emissionsfläche 71 verlaufenden Ebene verbreitet und dazu veranlasst, aus der Emissionsfläche 71 auszutreten. Hiermit wird aus von den mehreren zu der in Richtung der x-Achse angeordneten optischen Umlenkelementgruppe 330Ca gehörenden optischen Umlenkelementen 30 ausgehendem Licht Licht, das von einem Bild der Linie 551 und der Linie 552 abstrahlt.

Das optische Umlenkelement 30Cb lenkt das darauf einfallende Licht um und bewirkt, dass es sich in einer parallel zur xy-Ebene verlaufenden Richtung ausbreitet und dass aus der Emissionsfläche 71 drei Lichtstrahlen austreten. Und zwar handelt es sich bei den drei aus der Emissionsfläche 71 abgegebenen Lichtstrahlen um einen Punkt in der Ebene 500 auf einer Linie 561 und das optische Umlenkelement 30Cb verknüpfende Lichtstrahlen, einen Punkt in der Ebene 500 auf einer Linie 562 und das optische Umlenkelement 30Cb verknüpfende Lichtstrahlen und einen Punkt in der Ebene 500 auf einer Linie 563 und das optische Umlenkelement 30Cb verknüpfende Lichtstrahlen. Jedes beliebige der optischen Umlenkelemente in der optischen Umlenkelementgruppe 330Cb kann bewirken, dass die einen Punkt in der Ebene 500 auf der Linie 561 mit jedem der optischen Umlenkelemente 30 verknüpfenden Lichtstrahlen, die einen Punkt in der Ebene 500 auf der Linie 562 mit jedem der optischen Umlenkelemente 30 verknüpfenden Lichtstrahlen und die einen Punkt in der Ebene 500 auf der Linie 563 mit jedem der optischen Umlenkelemente 30 verknüpfenden Lichtstrahlen wie bei dem optischen Umlenkelement 30Cb aus der Emissionsfläche 71 austreten. Die Linie 561, die Linie 562 und die Linie 563 bestehen größtenteils in einer parallel zur xy-Ebene verlaufenden Ebene und erzeugen einen Teil des dreidimensionalen Bilds 6C. Demnach verbreitet jedes der zu der optischen Umlenkelementgruppe 330Cb gehörenden optischen Umlenkelemente 30 das darauf einfallende Licht, das eine Intensitätsverteilung aufweist, die der Linie 561, der Linie 562 und der Linie 563 entspricht, das Licht wird in Richtung der x-Achse in einer parallel zur Emissionsfläche 71 verlaufenden Ebene verbreitet und dazu veranlasst, aus der Emissionsfläche 71 auszutreten. Hiermit wird aus von den mehreren zu der in Richtung der x-Achse angeordneten optischen Umlenkelementgruppe 330Cb gehörenden optischen Umlenkelementen 30 ausgehendem Licht Licht, das von einem Bild der Linie 551, der Linie 552 und der Linie 563 abstrahlt.

Das optische Umlenkelement 30Cc lenkt das darauf einfallende Licht um und bewirkt, dass es sich in einer parallel zur xy-Ebene verlaufenden Richtung ausbreitet und dass aus der Emissionsfläche 71 zwei Lichtstrahlen austreten. Und zwar handelt es sich bei den zwei von der Emissionsfläche 71 abgegebenen Lichtstrahlen um einen Punkt in der Ebene 500 auf einer Linie 571 und das optische Umlenkelement 30Cc verknüpfende Lichtstrahlen und einen Punkt in der Ebene 500 auf einer Linie 572 und das optische Umlenkelement 30Cc verknüpfende Lichtstrahlen. Jedes beliebige der optischen Umlenkelemente in der optischen Umlenkelementgruppe 330Ca kann bewirken, dass die einen Punkt in der Ebene 500 auf der Linie 571 mit jedem der optischen Umlenkelemente 30 verknüpfenden Lichtstrahlen und die einen Punkt in der Ebene 500 auf der Linie 572 mit jedem der optischen Umlenkelemente 30 verknüpfenden Lichtstrahlen wie bei dem optischen Umlenkelement 30Cc aus der Emissionsfläche 71 austreten. Die Linie 571 und die Linie 572 bestehen größtenteils in einer parallel zur xy-Ebene verlaufenden Ebene und erzeugen einen Teil des dreidimensionalen Bilds 6C. Demnach verbreitet jedes der zu der optischen Umlenkelementgruppe 330Cc gehörenden optischen Umlenkelemente 30 das darauf einfallende Licht, das eine Intensitätsverteilung aufweist, die der Linie 571 und der Linie 572 entspricht, das Licht wird in Richtung der x-Achse in einer parallel zur Emissionsfläche 71 verlaufenden Ebene verbreitet und dazu veranlasst, aus der Emissionsfläche 71 auszutreten. Hiermit wird aus von den mehreren zu der in Richtung der x-Achse angeordneten optischen Umlenkelementgruppe 330Cc gehörenden optischen Umlenkelementen 30 ausgehendem Licht Licht, das von einem Bild der Linie 571 und der Linie 572 abstrahlt.

Demnach sammelt die Anzeigevorrichtung 1OC von den mehreren zweidimensional angeordneten optischen Umlenkelementen ausgehende Lichtstrahlen und präsentiert Lichtstrahlen, die von dem Bild 6B in dem Raum in der Nähe eines Betrachters abstrahlen. Die Stelle, an der das dreidimensionale Bild 6C erzeugt wird, liegt gegenüber der Emissionsfläche 71 in der Anzeigevorrichtung 10C, die Ebene 500, in der das dreidimensionale Bild 6C erzeugt wird, schneidet sich nicht mit den aus der Emissionsfläche 71 abgegebenen Lichtstrahlen. Ähnlich wie bei der Anzeigevorrichtung 10C verknüpfen jedoch auch bei der Anzeigevorrichtung 10B die anhand der optischen Umlenkelemente 30 aus der Emissionsfläche abgegebenen Lichtstrahlen einen Punkt auf einer das dreidimensionale Bild erzeugenden Linie und das optische Umlenkelement 30. Somit können bei der Anzeigevorrichtung 10C die gleichen Konfigurationen wie bei der Anzeigevorrichtung 10B eingesetzt werden. Demnach wird von einer weiteren ausführlichen Beschreibung der Anzeigevorrichtung 10C abgesehen.

Oben werden unter Bezugnahme auf 20 bis 27 Beispiele für das Erzeugen eines dreidimensionalen Bilds in einer orthogonal zur Emissionsfläche verlaufenden Ebene beschrieben. Die Lage des dreidimensionalen Bilds ist jedoch nicht auf eine Lage innerhalb einer senkrecht zur Emissionsfläche 71 verlaufenden Fläche beschränkt. Die Lage des dreidimensionalen Bilds ist nicht beschränkt, solange es sich nicht innerhalb einer parallel zur Emissionsfläche 71 verlaufenden Fläche befindet.

Die optischen Umlenkelemente 30 können wie oben beschrieben wieder als Matrix in der xy-Ebene vorgesehen sein. Die optischen Umlenkelemente 30 können beispielsweise in einem gleichmäßigen Abstand in Richtung der x-Achse und in Richtung der y-Achse vorgesehen sein. Der Abstand der optischen Umlenkelemente 30 in Richtung der x-Achse kann hier dem Abstand in Richtung der y-Achse gleichen oder sich davon unterscheiden. Der Abstand der optischen Umlenkelemente 30 kann in Richtung der x-Achse geringer sein als in Richtung der y-Achse. Die Dichte der Punkte in Richtung der x-Achse in dem dreidimensionalen Bild 6 erhöht sich, wenn der Abstand der optischen Umlenkelemente 30 in Richtung der x-Achse geringer ist als in Richtung der y-Achse. Somit sind die Punkte, die das dreidimensionale Bild 6 erzeugen, in Richtung der x-Achse verbunden, wodurch diese Punkte besser als Linie wahrgenommen werden können. Hiermit kann ein Betrachter ohne Weiteres beide Enden der Linie erkennen und die Form des dreidimensionalen Bilds 6 besser wahrnehmen.

Der Abstand der optischen Umlenkelemente 30 kann sich innerhalb der xy-Ebene unterscheiden. Durch Variieren des Abstands der optischen Umlenkelemente 30 in der xy-Ebene wird es möglich, die Auflösung des dreidimensionalen Bilds 6 in jeder Region zu modifizieren. Außerdem brauchen die optischen Umlenkelemente 30 nicht gleichmäßig vorgesehen zu sein. Die optischen Umlenkelemente 30 können willkürlich in der xy-Ebene vorgesehen sein.

28A ist eine Draufsicht auf die Anzeigevorrichtung 10D entlang der xy-Ebene, die ein Beispiel für das Modifizieren der Anzeigevorrichtung 10B darstellt. Die Anzeigevorrichtung 10D unterscheidet sich von der Anzeigevorrichtung 10B dadurch, dass sie mit einem Lichteinfallabstimmteil 50D ausgestattet ist, der an der ersten Kante 73 mehrere eingeformte Linsen 51D aufweist. Die Linsen 51D sind konvexe Teile, die von der ersten Kante 73 in negativer Richtung der y-Achse in der xy-Ebene vorragen.

Bei den Linsen 51BA handelt es sich um zylindrische Plankonvexlinsen, die anstelle der Linsen 51B in der Anzeigevorrichtung 10DB verwendet werden können. Die Linsen 51BA ragen in negativer Richtung der y-Achse in der xy-Ebene vor. Die Linsen 51B können durch zylindrische Plankonvexlinsen ersetzt werden, die in negativer Richtung der y-Achse in der xy-Ebene vorragen.

Oben sind ein lineares oder ein kreisbogenförmiges Prisma sowie eine eine Fresnel-Linse bildende optische Fläche als Beispiele für optische Flächen angeführt, die als optische Umlenkelemente 30 dienen. Eine Beugungsfläche wie ein Beugungsgitter kann als optische Fläche eingesetzt werden, die als optische Umlenkelemente 30 dient. Beliebige dieser optischen Flächen können in Bezug zur Emissionsfläche 71 geneigt sein. Die Beugungsfläche kann an der hinteren Fläche 72 oder der Emissionsfläche 71 vorgesehen sein, wenn diese als optisches Umlenkelement 30 eingesetzt wird. Von Reflexion und Beugung abgesehen kann eine optische Fläche benutzt werden, die Licht durch Brechen des Lichts aus der Lichtquelle umlenkt. 29A ist eine Querschnittsansicht einer Anzeigevorrichtung 10E, die mit einer Brechungsfläche 43 versehen ist, entlang der yz-Ebene zwecks Darstellung eines Beispiels für das Modifizieren eines Teils des optischen Umlenkelements 30. 29B stellt schematisch die yz-Ebene einer Anzeigevorrichtung 10F, die mit einer Brechungsfläche 44 versehen ist, zwecks Darstellung eines Beispiels für das Modifizieren eines Teils des optischen Umlenkelements 30 dar. Wie in 29A und 29B dargestellt ist die Brechungsfläche 43 an der Emissionsfläche 71 vorgesehen.

Die Anzeigevorrichtung 10 und die oben beschriebenen Modifikationen davon sind so konfiguriert, dass jedes der zweidimensional in einer parallel zur Emissionsfläche der Lichtleiterplatte 70 verlaufenden Ebene vorgesehenen optischen Umlenkelemente Licht liefert, das an mehreren Stellen in dem dreidimensionalen Bild Bilder erzeugt. Somit kann das dreidimensionale Bild von einem weiten Bereich aus betrachtet werden. Zumindest ein Teil des dreidimensionalen Bilds kann auch als Ebene und nicht unbedingt als Punkt erzeugt werden.

Die vorliegende Erfindung ist hiermit anhand von Ausführungsformen beschrieben worden, der technische Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Für Fachleute ist offensichtlich, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Weise modifiziert oder verbessert werden können. Der Schutzumfang der Ansprüche stellt klar, ob derartige Modifikationen oder Verbesserungen an den Ausführungsformen in den technischen Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen.

Es sei angemerkt, dass die im Schutzumfang der Ansprüche, in der Beschreibung und den Zeichnungen dargestellte Reihenfolge der Ausführung von Tätigkeiten, Abläufen, Schritten und Stufen in den Vorrichtungen, Systemen, Programmen und Verfahren, sofern dies nicht ausdrücklich durch Begriffe wie „vor“, „bevor“ und dergleichen angegeben ist und das Ergebnis eines vorherigen Prozesses nicht bei einem nachfolgenden Prozess verwendet wird, in jeder beliebigen Abfolge ausgeführt werden kann. Die Begriffe „erste/r“, „nächste/r“ und dergleichen werden aus praktischen Gründen bei der Beschreibung von Betriebsabläufen verwendet, die in den Schutzumfang der Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichungen fallen, und sagen nicht aus, dass diese Abfolge erforderlich ist.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • JP 2012008464 [0002]
  • JP 2001255493 [0002]