DE112019003416T5

DE112019003416T5 - Bildanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE112019003416T5
Application number: DE112019003416.2T
Authority: DE
Inventors: Tomoharu Nakamura
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2021-03-18
Also published as: CN112334830A; US11287665B2; WO2020008993A1; US20210263328A1; KR20210027257A

Abstract

Eine Bildanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: eine Emissionseinheit; ein zu bestrahlendes Objekt; eine Optikeinheit; und eine Polarisationssteuereinheit. Die Emissionseinheit emittiert Bildlicht entlang einer vorgeschriebenen Achse. Das zu bestrahlende Objekt ist auf mindestens einem Teil um die vorgeschriebene Achse angeordnet. Die Optikeinheit ist in Bezug auf die vorgeschriebene Achse als Referenz der Emissionseinheit entgegengesetzt angeordnet und bewirkt, dass das emittierte Bildlicht in das zu bestrahlende Objekt einfällt. Die Polarisationssteuereinheit steuert, im Einklang mit der Form des zu bestrahlenden Objekts, den Polarisationszustand des Bildlichts, das in das Objekt einfällt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Technologie betrifft eine Bildanzeigevorrichtung, die ein Bild auf einem Bildschirm oder dergleichen anzeigt.
Stand der Technik
Herkömmlich ist eine Technologie zum Anzeigen eines Bilds durch Projizieren des Bilds auf einen Bildschirm oder dergleichen bekannt. Die Patentliteratur 1 hat ein Bildanzeigesystem zum Reduzieren von Spiegelreflexion auf einem transparenten Bildschirm mit glatter Oberfläche offenbart. In diesem Bildanzeigesystem wird Bildlicht von einem schräg nach unten gerichteten Teil des transparenten Bildschirms durch einen Ultrakurzfokus-Projektor projiziert. Eine Polarisationsplatte, die in einer bestimmten Richtung polarisiertes Licht überträgt, ist zwischen dem Projektor und dem transparenten Bildschirm angeordnet. Die Polarisationsplatte stellt das Bildlicht so ein, dass die P-polarisierten Komponenten in einem Mittelteil des transparenten Bildschirms dominant sind. Demgemäß wird die Spiegelreflexion auf dem transparenten Bildschirm reduziert, und es ist möglich, die Erzeugung eines unnötigen Bilds aufgrund der Reflexion des Bildlichts zu reduzieren (Absätze [0022], [0024], [0026] und [0036] in der Spezifikation, 1, und dergleichen in der Patentliteratur 1).
Anführungsliste
Patentdokumente
Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 6167340
Offenbarung der Erfindung
Technisches Problem
In den letzten Jahren ist eine Technologie zum Anzeigen eines Rundumbilds oder dergleichen unter Verwendung eines Rundumbildschirms oder dergleichen entwickelt worden. Ebenfalls ist es in einem solchen Rundumbildschirm oder dergleichen wichtig, den Einfluss von Reflexion zu reduzieren, und es ist wünschenswert, eine Technologie bereitzustellen, die in der Lage ist, eine hochwertige Bildanzeige auf dem Rundumbildschirm oder dergleichen zu realisieren.
In Anbetracht der oben erwähnten Umstände ist es ein Ziel der vorliegenden Technologie, eine Bildanzeigevorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine hochwertige Bildanzeige auf einem Rundumbildschirm oder dergleichen zu realisieren.
Lösung des Problems
Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, umfasst eine Bildanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie einen Emitter, ein Bestrahlungszielobjekt, eine Optikeinheit und eine Polarisationssteuereinheit.
Der Emitter emittiert Bildlicht entlang einer vorbestimmten Achse.
Das Bestrahlungszielobjekt ist zumindest in einem Teil eines Bereichs um die vorbestimmte Achse angeordnet.
Die Optikeinheit ist dem Emitter entgegengesetzt angeordnet, indem die vorbestimmte Achse als Referenz verwendet wird, und bewirkt, dass das emittierte Bildlicht in das Bestrahlungszielobjekt einfällt.
Die Polarisationssteuereinheit steuert einen Polarisationszustand des Bildlichts, das im Einklang mit einer Form des Bestrahlungszielobjekts in das Bestrahlungszielobjekt einfällt.
In dieser Bildanzeigevorrichtung fällt das von dem Emitter entlang der vorbestimmten Achse emittierte Bildlicht in die dem Emitter entgegengesetzt angeordnete Optikeinheit ein. Die Optikeinheit bewirkt, dass das emittierte Bildlicht in das Bestrahlungszielobjekt einfällt, das zumindest in dem Teil des Bereichs um die vorbestimmte Achse angeordnet ist. Ferner steuert die Polarisations-Steuereinheit den Polarisationszustand des Bildlichts, das im Einklang mit der Form des Bestrahlungszielobjekts in das Bestrahlungszielobjekt einfällt. Bei dieser Konfiguration ist es möglich, eine hochwertige Bildanzeige auf einem Rundumbildschirm oder dergleichen zu erzielen.
Die Polarisationssteuereinheit kann eine Polarisationsrichtung des Bildlichts als den Polarisationszustand des Bildlichts steuern.
Bei dieser Konfiguration wird die Polarisationsrichtung des in das Bestrahlungszielobjekt einfallenden Bildlichts gesteuert, und es ist möglich, eine Reflexion des Bildlichts und dergleichen zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, eine helle Bildanzeige und dergleichen zu erzielen.
Das Bestrahlungszielobjekt kann eine Grenzfläche aufweisen, in die das Bildlicht einfällt. In diesem Fall kann die Polarisationssteuereinheit die Polarisationsrichtung des Bildlichts so steuern, dass ein Winkel der Polarisationsrichtung des Bildlichts in Bezug auf eine normale Richtung einer Einfallsebene im Wesentlichen konstant ist, wobei die Einfallsebene eine Einfallsrichtung des Bildlichts in Bezug auf die Grenzfläche und eine normale Richtung der Grenzfläche an einer Einfallsposition des Bildlichts einschließt.
Bei dieser Konfiguration ist es möglich, eine Ungleichmäßigkeit der Reflexion des Bildlichts auf der Grenzfläche und dergleichen zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, eine hochwertige Bildanzeige ohne Ungleichmäßigkeit der Leuchtdichte auf dem Rundumbildschirm oder dergleichen zu erzielen.
Die Polarisationssteuereinheit kann die Polarisationsrichtung des Bildlichts so steuern, dass die Einfallsebene und die Polarisationsrichtung des Bildlichts parallel zueinander sind.
Bei dieser Konfiguration ist es möglich, eine Reflexion des Bildlichts auf der Grenzfläche erheblich zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, eine hochwertige Bildanzeige bei einer hohen Leuchtdichte auf dem Rundumbildschirm oder dergleichen zu erzielen.
Die Form des Bestrahlungszielobjekts kann eine rotationssymmetrische Form einschließen, wobei die vorbestimmte Achse im Wesentlichen die Mittelachse bildet. In diesem Fall kann die Polarisationssteuereinheit den Polarisationszustand so steuern, dass eine Verteilung der Polarisationsrichtungen des Bildlichts in Bezug auf die vorbestimmte Achse symmetrisch ist.
Bei dieser Konfiguration ist es zum Beispiel möglich, die Reflexion auf dem Bildschirm mit der rotationssymmetrischen Form gleichmäßig zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, eine Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit der Bildanzeige und dergleichen ausreichend zu reduzieren.
Die Polarisationssteuereinheit kann das Bildlicht in radial polarisiertes Licht umwandeln.
Bei dieser Konfiguration ist es zum Beispiel möglich, die Reflexion auf dem Bildschirm mit der rotationssymmetrischen Form ausreichend zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, die Leuchtdichte der Bildanzeige erheblich zu steigern.
Das Bestrahlungszielobjekt kann in einem Bereich angeordnet sein, der die vorbestimmte Achse ganz umgibt.
Bei dieser Konfiguration ist ein Rundumbildschirm um die vorbestimmte Achse konfiguriert, und es ist möglich, ein helles Rundumbild und dergleichen zu genießen.
Das Bestrahlungszielobjekt kann aus einer zylindrischen Form bestehen, wobei die vorbestimmte Achse im Wesentlichen die Mittelachse bildet.
Bei dieser Konfiguration ist es möglich, eine hochwertige Bildanzeige auf einem zylindrischen Rundumbildschirm oder dergleichen zu erzielen.
Die Optikeinheit kann einen Einfallswinkel des emittierten Bildlichts in Bezug auf das Bestrahlungszielobjekt steuern.
Bei dieser Konfiguration ist es möglich, den Reflexionsbetrag des Bildlichts auf dem Bestrahlungszielobjekt oder dergleichen leicht zu steuern, und es ist möglich, Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit, Absenkung der Leuchtdichte und dergleichen leicht zu reduzieren.
Die Optikeinheit kann den Einfallswinkel des Bildlichts in Bezug auf das Bestrahlungszielobjekt so steuern, dass er mindestens 45° und höchstens 75° beträgt.
Bei dieser Konfiguration ist es möglich, den Reflexionsbetrag des Bildlichts auf dem Bestrahlungszielobjekt oder dergleichen ausreichend zu reduzieren, und es ist möglich, Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit, Absenkung der Leuchtdichte und dergleichen zu vermeiden und eine hochwertige Bildanzeige zu erzielen.
Die Optikeinheit kann den Einfallswinkel des Bildlichts in Bezug auf das Bestrahlungszielobjekt im Wesentlichen konstant machen.
Bei dieser Konfiguration ist es möglich, eine Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit, eine Absenkung der Leuchtdichte und dergleichen ausreichend zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, eine hochwertige Bildanzeige auf dem Rundumbildschirm oder dergleichen ausreichend zu erzielen.
Die Optikeinheit kann eine Reflexionsoberfläche aufweisen, die das von dem Emitter emittierte Bildlicht auf das Bestrahlungszielobjekt reflektiert.
Bei dieser Konfiguration ist es möglich, das Bestrahlungszielobjekt über die Reflexionsoberfläche leicht mit dem Bildlicht zu bestrahlen.
Die Polarisationssteuereinheit kann einen Rotator aufweisen, der jede der Polarisationsrichtungen der Lichtstrahlen, die an entsprechenden Punkten einfallen, im Einklang mit der Form des Bestrahlungszielobjekts dreht.
Bei dieser Konfiguration ist es zum Beispiel möglich, die Polarisationsrichtung des Bildlichts mit hoher Genauigkeit zu steuern. Dadurch wird der Einfluss der Reflexion auf das Bestrahlungszielobjekt reduziert, und es ist möglich, eine hochwertige Bildanzeige zu erzielen.
Die Polarisationssteuereinheit kann eine Polarisationsplatte aufweisen, welche die Polarisationsrichtungen der einfallenden Lichtstrahlen ausrichtet und linear polarisierte Lichtstrahlen emittiert. In diesem Fall kann der Rotator jede der Polarisationsrichtungen der linear polarisierten Lichtstrahlen, die an entsprechenden Punkten einfallen, drehen.
Bei dieser Konfiguration ist es zum Beispiel selbst in einem Fall, in dem das Bildlicht unpolarisiertes Licht ist und keine bestimmten Polarisationsrichtungen aufweist, möglich, die Polarisationsrichtung des Bildlichts mit hoher Genauigkeit zu steuern.
Die Polarisationssteuereinheit kann dem Emitter entgegengesetzt angeordnet sein, indem die vorbestimmte Achse als Referenz verwendet wird.
Bei dieser Konfiguration ist es zum Beispiel möglich, die Polarisationssteuereinheit leicht anzuordnen, und es ist möglich, den Polarisationszustand des Bildlichts leicht zu steuern.
Die Polarisationssteuereinheit kann innerhalb des Emitters angeordnet sein. In diesem Fall kann der Emitter das Bildlicht mit gesteuertem Polarisationszustand entlang der vorbestimmten Achse emittieren.
Bei dieser Konfiguration ist es möglich, ein Bildlicht zu erzeugen, dessen Polarisationszustand mit hoher Genauigkeit gesteuert wird, und es ist möglich, die Qualität der Bildanzeige ausreichend zu erhöhen.
Die Polarisationssteuereinheit kann ein lichtemittierendes Element aufweisen, welches das Bildlicht mit gesteuertem Polarisationszustand emittiert.
Bei dieser Konfiguration ist es möglich, ein Bildlicht leicht zu erzeugen, dessen Polarisationszustand mit hoher Genauigkeit gesteuert wird, und es ist möglich, die Qualität der Bildanzeige leicht zu erhöhen.
Das Bestrahlungszielobjekt kann einen Bildschirm aufweisen, der ein diffraktives optisches Element verwendet.
Durch Verwendung des diffraktiven optischen Elements ist es möglich, eine hochwertige Bildanzeige ausreichend zu erzielen.
Das Bestrahlungszielobjekt kann mindestens einen eines transmissiven Bildschirms, der das Bildlicht überträgt, oder eines reflektierenden Bildschirms, der das Bildlicht reflektiert, aufweisen.
Bei dieser Konfiguration ist es zum Beispiel möglich, eine Oberfläche, auf der ein Bild angezeigt wird, willkürlich festzulegen. Dadurch ist es zum Beispiel möglich, ein nach außen gerichtetes Rundumbild, ein nach innen gerichtetes Rundumbild und dergleichen anzuzeigen.
Das Bestrahlungszielobjekt kann lichtdurchlässig sein.
Bei dieser Konfiguration ist es möglich, einen Rundumbildschirm zu realisieren, durch den der Hintergrund sichtbar ist und dergleichen, und es ist möglich, ein durchsichtiges Rundumbild und dergleichen anzuzeigen.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Wie oben beschrieben, ist es im Einklang mit der vorliegenden Technologie möglich, eine hochwertige Bildanzeige auf einem Rundumbildschirm oder dergleichen zu erzielen. Es sei darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Effekte nicht unbedingt einschränkend sind, und dass jeder der in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Effekte bereitgestellt werden kann.
Figurenliste

[1] Eine schematische Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel einer Bildanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie zeigt.
[2] Eine schematische Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel einer axialsymmetrischen Wellenplatte zeigt.
[3] Eine schematische Darstellung, die eine Polarisationsrichtung des von der axialsymmetrischen Wellenplatte emittierten Lichts zeigt.
[4] Eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Polarisationsumwandlung durch eine Polarisationssteuereinheit zeigt.
[5] Eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Strahlengangs des Bildlichts der Bildanzeigevorrichtung zeigt.
[6] Ein Diagramm, das Reflexionseigenschaften auf einer Grenzfläche zeigt.
[7] Eine schematische Darstellung zum Beschreiben einer Polarisationsrichtung von Licht, das in die Grenzfläche einfällt.
[8] Eine schematische Darstellung, die eine Verteilung der Polarisationsrichtungen des in einen Bildschirm einfallenden Bildlichts zeigt.
[9] Eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Strahlengangs des Bildlichts zeigt, das in den in 8 gezeigten Bildschirm einfällt.
[10] Eine schematische Darstellung, die ein Beispiel von Bildlicht, emittiert von einem Projektor, als ein Vergleichsbeispiel zeigt.
[11] Eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Polarisationszustands des in einen zylindrischen Bildschirm einfallenden Bildlichts als Vergleichsbeispiel zeigt.
[12] Eine schematische Darstellung, die ein weiteres Beispiel einer Polarisationsumwandlung durch die Polarisationssteuereinheit zeigt.

Modus (Modi) zum Ausführen der Erfindung
Im Folgenden werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Technologie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
[Konfiguration der Bildanzeigevorrichtung]
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel einer Bildanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technologie zeigt. 1A ist eine perspektivische Ansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild einer Bildanzeigevorrichtung 100 zeigt. 1B ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration der Bildanzeigevorrichtung 100 schematisch darstellt.
In dieser Ausführungsform wird die Beschreibung unter der Annahme gegeben, dass eine Richtung einer Oberfläche (XZ-Ebene), auf der die Bildanzeigevorrichtung 100 angeordnet ist, als eine horizontale Richtung definiert ist, und eine Richtung (Y-Richtung) senkrecht dazu als Aufwärts- und Abwärtsrichtung definiert ist. Selbstverständlich kann die vorliegende Technologie ungeachtet der Richtung, in der die Bildanzeigevorrichtung 100 angeordnet ist, angewandt werden.
Die Bildanzeigevorrichtung 100 umfasst einen Sockel 10, einen Emitter 20, einen Bildschirm 30, einen Reflexionsspiegel 40 und eine Polarisationssteuereinheit 50.
Der Sockel 10 hat eine zylindrische Form und ist in einem unteren Teil der Bildanzeigevorrichtung 100 vorgesehen. Der Sockel 10 sichert den Emitter 20, den Bildschirm 30, den Reflexionsspiegel 40 und die Polarisationssteuereinheit 50 durch einen beliebigen Haltemechanismus (nicht gezeigt). Ferner ist der Sockel 10 je nach Bedarf mit einer Stromversorgungsquelle, wie z. B. einer Batterie (nicht gezeigt), einem Lautsprecher, sonstigen für den Betrieb der Bildanzeigevorrichtung 100 notwendigen Elementen, Sensorvorrichtungen zur Durchführung von Erkennungsverarbeitung, wie z. B. Spracherkennung und Bilderkennung, und dergleichen ausgestattet. Die Form und dergleichen des Sockels 10 ist nicht beschränkt, und es kann eine beliebige Form, wie z. B. eine rechteckige parallelepipedische Form, verwendet werden.
Der Emitter 20 ist im Wesentlichen an einer Mittelposition des zylindrischen Sockels 10, nach oben gerichtet, installiert. Der Emitter 20 emittiert das Bildlicht 21, das ein Bild konstituiert, entlang einer optischen Achse 1, die sich in die Auf- und Abwärtsrichtung (Y-Richtung) erstreckt. Das Bildlicht 21 besteht aus Licht (Lichtstrahlen) zum Anzeigen beispielsweise der einzelnen Pixel. In dieser Ausführungsform entspricht die optische Achse 1 einer vorbestimmten Achse. Es sei darauf hingewiesen, dass das Bildlicht 21 durch die später beschriebene Polarisationssteuereinheit 50 passiert und in Richtung eines oberen Teils der Bildanzeigevorrichtung 100 emittiert wird.
1B zeigt einen Querschnitt der Bildanzeigevorrichtung 100, der in einer Richtung einer willkürlichen Ebene genommen ist, welche die optische Achse 1 einschließt. Der Emitter 20 emittiert das Bildlicht 21 radial entlang der optischen Achse 1. Somit, wie in 1B gezeigt, wird das Bildlicht 21 auf einer willkürlichen Ebene, welche die optische Achse 1 einschließt, in einem vorbestimmten Blickwinkel von dem Emitter 20 emittiert. In 1B werden ein innerer Strahlengang 22a des Emissionswinkels, der einen kleineren Emissionswinkel hat und näher an der optischen Achse 1 liegt, und ein äußerer Strahlengang 22b, der einen größeren Emissionswinkel hat und weiter entfernt von der optischen Achse 1 liegt, schematisch dargestellt. Hier ist der Emissionswinkel zum Beispiel ein Winkel, der durch die optische Achse 1 und einen Strahlengang von Licht, das jedem einzelnen Pixel des Bildlichts 21 entspricht, gebildet wird.
Beispielsweise wird ein Farbprojektor oder dergleichen eines Laser-Abtastsystems, das jeden einzelnen Pixel durch Abtasten von Laserlicht, das jeder Farbe von RGB entspricht, als Emitter 20 verwendet. Die spezifische Konfiguration des Emitters 20 ist nicht beschränkt, und es kann zum Beispiel ein kleiner mobiler Projektor (Pico-Projektor), ein Projektor, der einfarbiges Laserlicht verwendet, oder dergleichen, je nach Bedarf im Einklang mit der Größe der Bildanzeigevorrichtung 100, Anwendungen und dergleichen verwendet werden. Anderenfalls kann ein beliebiger Projektor verwendet werden, der fähig ist, das Bildlicht 21 zu projizieren.
Beispielsweise können eine Projektionsvorrichtung (Projektor), die ein lichtemittierendes Element unter Verwendung einer Laserdiode (LD) und ein Lichtmodulationselement unter Verwendung einer lichtemittierenden Diode (LED) aufweist, oder dergleichen, mikro-elektromechanische Systeme (MEMS), eine digitale Spiegelvorrichtung (DMD), ein reflektierender Flüssigkristall, ein transmissiver Flüssigkristall und dergleichen je nach Bedarf als Emitter 20 verwendet werden. Das heißt, es kann eine Projektionsvorrichtung oder dergleichen verwendet werden, die eine Konfiguration wie z. B. LD + MEMS, LD + DMD, LD + reflektierender Flüssigkristall, LD + transmissiver Flüssigkristall, LED + MEMS, LED + DMD, LED + reflektierender Flüssigkristall und LED + transmissiver Flüssigkristall aufweist. Selbstverständlich kann die vorliegende Technologie auch in einem Fall angewandt werden, in dem eine Projektionsvorrichtung mit einer anderen Konfiguration verwendet wird.
In dieser Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass linear polarisiertes Licht, das in einer konstanten Richtung polarisiert ist, als das Bildlicht 21 emittiert wird. Daher werden zum Beispiel Lichtstrahlen, die den jeweiligen Pixeln des Bildlichts 21 entsprechen, zu linear polarisierten Lichtstrahlen, die in Richtungen ähnlich zueinander polarisiert sind.
Der Bildschirm 30 hat eine zylindrische Form und ist in einem die optische Achse 1 ganz umgebenden Bereich angeordnet. In dieser Ausführungsform ist der Bildschirm 30 so vorgesehen, dass eine Mittelachse des Bildschirms 30 (zylindrische Form) im Wesentlichen mit der optischen Achse 1 des Emitters 20 zusammenfällt. Somit hat der Bildschirm 30 eine rotationssymmetrische Form, welche die optische Achse 1 als die im Wesentlichen zentrale Achse aufweist.
In dem in 1A gezeigten Beispiel wird der Bildschirm 30 mit einem Durchmesser gezeigt, der dem des Sockels 10 ähnlich ist. Die vorliegende Technologie ist nicht darauf beschränkt, so dass Durchmesser, Höhe und dergleichen des Bildschirms 30 je nach Bedarf eingestellt werden können. Es sei darauf hingewiesen, dass in 1A die Struktur des Bildschirms 30 in einer Dickenrichtung (Querschnitt) in einer vereinfachten Weise gezeigt wird. In dieser Ausführungsform entspricht der Bildschirm 30 einem Bestrahlungszielobjekt.
Der Bildschirm 30 hat einen zylindrischen Grundkörper 31 und einen optischen Film 32. Der zylindrische Grundkörper 31 ist ein lichtdurchlässiger zylindrischer Grundkörper, der Licht überträgt. Der zylindrische Grundkörper 31 umfasst eine erste Oberfläche 33, die eine Innenfläche des Zylinders ist, und eine zweite Oberfläche 34, die eine Außenfläche des Zylinders ist. Der zylindrische Grundkörper 31 fungiert als ein Stützelement, das den optischen Film 32 stützt. Der zylindrische Grundkörper 31 wird zum Beispiel aus transparenten Materialien (Kunststoffmaterial wie etwa Acrylharz, Glas und dergleichen) gebildet. Die spezifische Konfiguration des zylindrischen Grundkörpers 31 ist nicht beschränkt. Beispielsweise kann der zylindrische Grundkörper 31 durch Verwendung eines ausreichend transparenten Materials mit hoher Lichtdurchlässigkeit, eines halbtransparenten Materials mit vorbestimmter Lichtdurchlässigkeit (z. B. 30 % oder dergleichen) oder dergleichen konfiguriert sein.
Der optische Film 32 ist ein Film, der eine optische Funktion zum Anzeigen eines Bilds aufweist. Der optische Film 32 hat eine dritte Oberfläche 35 und eine vierte Oberfläche 36, die einander auf der Vorder- und Rückseite gegenüber liegen. Der optische Film 32 ist angeordnet, um an den zylindrischen Grundkörper 31 geklebt zu werden, so dass die dritte Oberfläche 35 mit der zweiten Oberfläche 34 außerhalb des zylindrischen Grundkörpers 31 in Kontakt ist. Das heißt, der optische Film 32 ist über die gesamte Fläche außerhalb des zylindrischen Grundkörpers 31 geklebt. Ferner ist der optische Film 32 aus lichtdurchlässigen Materialien gebildet. Daher ist der Bildschirm 30 ein zylindrischer Bildschirm, der lichtdurchlässig ist, und durch den zum Beispiel der Hintergrund sichtbar ist.
In dieser Ausführungsform wird der optische Film 32 verwendet, der aus einem diffraktiven optischen Element besteht. Daher ist der Bildschirm 30 ein Bildschirm, der das diffraktive optische Element verwendet. Das diffraktive optische Element (DOE) ist ein optisches Element, das Licht beugt. Beispielsweise wird ein holographisches optisches Element (HOE), das Licht durch Verwendung von Interferenzstreifen beugt, die auf einem Hologramm oder dergleichen aufgezeichnet sind, als das diffraktive optische Element verwendet.
Die spezifische Konfiguration des diffraktiven optischen Elements ist nicht beschränkt. Beispielsweise können ein Volumen-HOE, bei dem Interferenzstreifen innerhalb des Elements aufgezeichnet sind, ein Relief-HOE (Prägung), bei dem Interferenzstreifen als Unregelmäßigkeiten oder dergleichen der Elementoberfläche aufgezeichnet sind, oder dergleichen verwendet werden. Diese HOEs können zum Beispiel aus einem Material wie etwa Photopolymer (lichtempfindliches Material oder dergleichen) und einem UV-härtbaren Harz zusammengesetzt sein. Alternativ dazu kann ein diffraktives optisches Element eines Typs verwendet werden, der Licht durch Verwendung eines Beugungsgitters oder dergleichen in einem vorbestimmten Muster oder dergleichen anstelle von Beugung durch Interferenzstreifen beugt.
In dieser Ausführungsform wird ein transmissives Hologramm (transmissives HOE 37) als das diffraktive optische Element verwendet. Das transmissive HOE 37 ist ein Hologramm, das eine Fortbewegungsrichtung von Licht steuert, wobei das Licht auf einer Oberfläche einfällt und von der anderen Oberfläche emittiert wird. Daher wird zum Beispiel Licht, das von innerhalb des Bildschirms 30 einfällt, von dem Bildschirm 30 nach außen emittiert. Daher ist der Bildschirm 30 ein transmissiver Bildschirm, der das Bildlicht 21 überträgt.
In einem transmissiven HOE 37 werden zum Beispiel Interferenzstreifen von Licht, das durch eine Diffusionsplatte diffundiert wird, aufgezeichnet, und eine Diffusionsfunktion, die einfallendes Licht beugt, emittiert das Licht als diffundiertes Licht 11. Durch Emittieren des diffundierten Lichts 11 ist es möglich, ein Bild auf dem transmissiven HOE 37 (Bildschirm 30) anzuzeigen. In 1B wird das von dem transmissiven HOE 37 emittierte diffundierte Licht 11 schematisch dargestellt.
Somit hat der Bildschirm 30 eine Doppelstruktur, in welcher der transparente zylindrische Grundkörper 31 auf der Innenseite und das transmissive HOE 37 (optischer Film 32) auf der Außenseite angeordnet ist. In dieser Konfiguration ist die erste Oberfläche 33 innerhalb des zylindrischen Grundkörpers 31 eine Oberfläche, in die das Bildlicht 21 einfällt, und die vierte Oberfläche 36 des transmissiven HOE 37 ist eine Oberfläche, von der das Bildlicht 21 emittiert wird. In dieser Ausführungsform entspricht die erste Oberfläche 33 einer Grenzfläche, durch die das Bildlicht einfällt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die spezifische Konfiguration des Bildschirms 30 nicht beschränkt ist, und dass der optische Film 32 zum Beispiel innerhalb des zylindrischen Grundkörpers 31 angeordnet sein kann. Alternativ dazu kann das transmissive HOE 37 konfiguriert sein, indem ein Material (Photopolymer), das fähig ist, Interferenzstreifen aufzuzeichnen, direkt an dem zylindrischen Grundkörper angebracht wird, anstatt die Filme zu kleben. Alternativ dazu ist es fähig, als ein Relief-Hologramm zu funktionieren, indem Unregelmäßigkeiten oder dergleichen, bei denen Interferenzstreifen auf der Oberfläche des zylindrischen Grundkörpers 31 aufgezeichnet werden, direkt aufgezeichnet werden. Eine solche Konfiguration ist ebenfalls möglich.
Der Reflexionsspiegel 40 hat eine Reflexionsoberfläche 41, die das von dem Emitter 20 emittierte Bildlicht 21 auf den Bildschirm 30 reflektiert. Der Reflexionsspiegel 40 ist dem Emitter 20 entgegengesetzt angeordnet, indem die optische Achse 1 als Referenz verwendet wird, so dass die Reflexionsoberfläche 41 dem Emitter 20 zugewandt ist.
Das auf den Reflexionsspiegel 40 auftreffende Bildlicht 21 wird auf der Reflexionsoberfläche 41 reflektiert und in Richtung des Bildschirms 30 emittiert. Das heißt, der Reflexionsspiegel 40 bewirkt, dass das von dem Emitter 20 emittierte Bildlicht 21 in den Bildschirm 30 einfällt. In dieser Ausführungsform entspricht die Reflexionsspiegel 40 einer Optikeinheit.
In dieser Ausführungsform hat die Reflexionsoberfläche 41 eine rotationssymmetrische Form unter Verwendung der optischen Achse 1 als Referenz. Insbesondere weist die Reflexionsoberfläche 41 eine Rotationsoberfläche auf, die erhalten wird, indem eine von einem Teil einer Parabel ausgeschnittene Kurve unter Verwendung der optischen Achse 1 als Referenz rotiert wird. Die Rotationsoberfläche ist so ausgelegt, dass eine Seite, welche die Höhlung der Parabel darstellt (Seite des Brennpunkts der Parabel), eine Seite ist, auf der Licht reflektiert wird (Reflexionsoberfläche 41), und dass außerdem die Achse der Parabel von der optischen Achse 1 verschieden ist. Es sei darauf hingewiesen, dass in 1B die Querschnittsform der Reflexionsoberfläche 41 als gerade Linie schematisch dargestellt ist.
Wie in 1B gezeigt, hat in dieser Ausführungsform die Reflexionsoberfläche 41 eine Form, bei der ein Scheitelpunkt auf der optischen Achse 1 liegt. Das heißt, dass ein Punkt, an dem die Rotationsoberfläche sich mit der optischen Achse 1 in der Rotationsoberfläche 41 schneidet, eine konvexe Form hat, vom Emitter 20 aus gesehen. Ferner haben in der Querschnittsform des Reflexionsspiegels 40 die linke und rechte Kurve über die optische Achse 1 eine Parabelform mit einer Höhlung, vom Emitter 20 aus gesehen.
Durch Verwendung eines Paraboloids unter Verwendung der Parabel als Reflexionsoberfläche 41 in dieser Weise ist es möglich, eine Richtung zu steuern, in die das Bildlicht 21 reflektiert wird, d. h. eine Einfallsrichtung auf dem Bildschirm 30. Daher ist der Reflexionsspiegel 40 in der Lage, einen Einfallswinkel θ des von dem Emitter 20 emittierten Bildlichts 21 in Bezug auf den Bildschirm 30 zu steuern.
Hier ist der Einfallswinkel θ ein Winkel der Einfallsrichtung des Bildlichts 21 (z. B. eine Richtung des jeweiligen Strahlengangs 22a und 22b) in Bezug auf eine normale Richtung 2 an einem Einfallspunkt des Bildlichts 21 auf dem Bildschirm 30.
Die spezifische Konfiguration und dergleichen des Reflexionsspiegels 40 sind nicht eingeschränkt. Beispielsweise kann ein beliebiges Material, wie z. B. ein Harz wie etwa ein Acrylharz, Glas und Metall, als konstituierendes Material des Reflexionsspiegels 40 verwendet werden. Beispielsweise wird der Reflexionsspiegel 40 durch Hochglanzpolieren der Oberflächen dieser Materialien konfiguriert, so dass die Oberflächenrauhigkeit Ra < 0,1 µm. Zusätzlich kann ein beliebiges Material für den Reflexionsspiegel 40 zum Beispiel im Einklang mit der Bearbeitungsgenauigkeit, der Produktivität und dergleichen verwendet werden.
Ferner kann zum Beispiel die Reflexionsoberfläche 41 des Reflexionsspiegels 40 einer hochreflektierenden Beschichtung oder dergleichen mit einem dünnen Film aus Aluminium, Silber oder dergleichen unterzogen werden. Demgemäß ist es möglich, das in die Reflexionsoberfläche 41 einfallende Bildlicht 21 hochwirksam zu reflektieren. Ferner kann nach Bedarf eine Schutzbeschichtung oder dergleichen zum Schützen der Reflexionsoberfläche 41 unter Verwendung eines dünnen Films, wie etwa eines SiO2-Films und eines polymerisierten Films, auf die Reflexionsoberfläche 41 aufgetragen werden. Außerdem sind Materialien und dergleichen für hochreflektierende Beschichtung, Schutzbeschichtung oder dergleichen nicht eingeschränkt.
Die Polarisationssteuereinheit 50 ist dem Emitter 20 entgegengesetzt angeordnet, indem die optische Achse 1 als Referenz verwendet wird. Die Polarisationssteuereinheit 50 ist zum Beispiel an einer Position angeordnet, so dass das gesamte von dem Emitter 20 radial emittierte Bildlicht 21 durch die Polarisationssteuereinheit 50 passieren kann.
Die Polarisationssteuereinheit 50 steuert den Polarisationszustand des von dem Emitter 20 emittierten Bildlichts 21. Insbesondere steuert die Polarisationssteuereinheit 50 die Polarisationsrichtung des Bildlichts 21 als den Polarisationszustand des Bildlichts 21. Beispielsweise steuert die Polarisationssteuereinheit 50 jede der Polarisationsrichtungen des Lichts (Lichtstrahlen), die den jeweiligen Pixeln des Bildlichts 21 entsprechen. Daher enthält das durch die Polarisationssteuereinheit 50 passierende Licht linear polarisiertes Licht, das in unterschiedlichen Richtungen polarisiert ist.
In dieser Ausführungsform ist die Polarisationssteuereinheit 50 unter Verwendung einer axialsymmetrischen Wellenplatte 51 konfiguriert. 2 ist eine schematische Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel der axialsymmetrischen Wellenplatte 51 zeigt. 3 ist eine schematische Darstellung, die eine Polarisationsrichtung des von der axialsymmetrischen Wellenplatte 51 emittierten Lichts zeigt.
Die axialsymmetrische Wellenplatte 51 hat zum Beispiel eine Scheibenform, die auf der Mittelachse 52 zentriert und so angeordnet ist, dass die Mittelachse 52 mit der optischen Achse 1 zusammenfällt. In 2 ist die axialsymmetrische Wellenplatte 51 aus der Sicht des Emitters 20 entlang einer Richtung parallel zu der optischen Achse 1 schematisch dargestellt. Im Folgenden wird die Beschreibung unter der Annahme gegeben, dass die Oberseite von 2 einer Vorderseite der Bildanzeigevorrichtung 100 entspricht. Somit entsprechen die Richtungen oben und unten in der Figur den Richtungen vorn und hinten (Z-Achsen-Richtung) der Bildanzeigevorrichtung 100, und die Richtungen links und rechts in der Figur entsprechen den Richtungen links und rechts (X-Achsen-Richtung) bei Ansicht der Bildanzeigevorrichtung 100 von der Vorderseite aus.
Die axialsymmetrische Wellenplatte 51 rotiert die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts mit einem von der Einfallsposition abhängenden Rotationsbetrag. Insbesondere rotiert die axialsymmetrische Wellenplatte 51 jede der Polarisationsrichtungen der an den jeweiligen Punkten einfallenden Lichtstrahlen im Einklang mit der Form des Bildschirms 30. In dieser Ausführungsform entspricht die axialsymmetrische Wellenplatte 51 einem Rotator.
Die axialsymmetrische Wellenplatte 51 hat eine Struktur, in der eine optische Achse 53 einer Halbwellenplatte sich, um den Mittelachse 52 (optische Achse 1) rotierend, kontinuierlich geändert hat. In 3 ist die optische Achse 53 für jede Position mit den Pfeilen schematisch dargestellt.
Im Allgemeinen wird die Polarisationsrichtung von linear polarisiertem Licht 3, das in die Halbwellenplatte einfällt, emittiert, nachdem die Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichts 3 um einen Winkel 2α zweimal einem Winkel α des Schnittpunkts mit der optischen Achse 53 rotiert wird. In der axialsymmetrischen Wellenplatte 51 wird diese optische Achse 53 so eingestellt, dass sie sich über den gesamten Bereich um die Mittelachse 52 in dem Bereich von 0° bis 180° kontinuierlich ändert. Im Folgenden wird die Richtung der auf 0° eingestellten optischen Achse 53 als Referenzrichtung bezeichnet. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist die Referenzrichtung so eingestellt, dass sie parallel zu den Richtungen vorn und hinten (Z-Achsen-Richtung) ist.
Es wird beispielsweise davon ausgegangen, dass das linear polarisierte Licht 3, dessen Polarisationsrichtung parallel zu der Referenzrichtung verläuft, in die gesamte Oberfläche der axialsymmetrischen Wellenplatte 51 einfällt. In diesem Fall werden das linear polarisierte Licht 3, das an der Position (Vorderseite) einfällt, an der die optische Achse 53 auf 0° eingestellt ist,
und das linear polarisierte Licht 3, das an der Position (Rückseite) einfällt, an der die optische Achse 53 auf 90° eingestellt ist, unverändert mit nicht rotierten Polarisationsrichtungen emittiert. Dadurch, wie in 3 gezeigt, werden das linear polarisierte Licht 3a und das linear polarisierte Licht 3b parallel zu der Richtung vorn und hinten (Z-Achsen-Richtung) von der Vorder- und Rückseite der axialsymmetrischen Wellenplatte 51 emittiert.
Ferner werden zum Beispiel das linear polarisierte Licht 3, das an der Position (linke Seite) einfällt, an der die optische Achse 53 auf 45° eingestellt ist, und das linear polarisierte Licht 3, das an der Position (rechte Seite) einfällt, an der die optische Achse 53 auf 135° eingestellt ist, jeweils um 90° und 270° rotiert. Somit, wie in 3 gezeigt, werden das linear polarisierte Licht 3c und das linear polarisierte Licht 3d parallel zu der Richtung links und rechts (X-Achsen-Richtung) von der linken und rechten Seite der axialsymmetrischen Wellenplatte 51 emittiert. Die Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichts 3, das an einer anderen Position einfällt, wird ebenfalls im Einklang mit dem Winkel der optischen Achse 53, die an der Einfallsposition eingestellt ist, rotiert.
Somit wird das linear polarisierte Licht 3 parallel zu der Referenzrichtung als das linear polarisierte Licht 3 emittiert, das in einer Richtung (Radialrichtung) parallel zu einer Diagonalen in Bezug auf die optische Achse 1 polarisiert ist. Somit, wie in 3 gezeigt, wandelt die axialsymmetrische Wellenplatte 51 das linear polarisierte Licht 3 parallel zu der Referenzrichtung in radial polarisiertes Licht 4 um, dessen Polarisationsrichtungen in einer Radialrichtung mit der optischen Achse 1 als Mitte radial verteilt sind.
Es sei darauf hingewiesen, dass, selbst wenn das von der Referenzrichtung abgewichene linear polarisierte Licht 3 einfallend gemacht wird, das linear polarisierte Licht 3, das in Richtungen parallel zueinander polarisiert ist, von Positionen auf der Diagonalen in Bezug auf die optische Achse 1 emittiert wird. Daher kann auch gesagt werden, dass die axialsymmetrische Wellenplatte 51 ein axialsymmetrisches Polarisationsumwandlungselement ist, welches das einfallende linear polarisierte Licht 3 in der Polarisationsrichtung rotiert, die in Bezug auf die optische Achse 1 (Mittelachse 52) rotationalsymmetrisch ist.
4 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Polarisationsumwandlung durch die Polarisationssteuereinheit 50 zeigt. In 4 werden der Polarisationszustand des von dem Emitter 20 emittierten Bildlichts 21 und der Polarisationszustand des durch die Polarisationssteuereinheit 50 umgewandelten Bildlichts 21 mit den Pfeilen schematisch dargestellt.
Wie oben beschrieben, wird in dieser Ausführungsform das in einer konstanten Richtung polarisierte Bildlicht 21 (linear polarisiertes Licht 3) von dem Emitter 20 in Richtung der axialsymmetrischen Wellenplatte 51 emittiert. Dann steuert die axialsymmetrische Wellenplatte 51 (Polarisationssteuereinheit 50) den Polarisationszustand so, dass die Verteilung der Polarisationsrichtungen des Bildlichts 21 in Bezug auf die optische Achse 1 symmetrisch ist. Das in Bezug auf die optische Achse 1 symmetrisch polarisierte Bildlicht 21 wird auf der Reflexionsoberfläche 41 reflektiert und fällt radial um die optische Achse 1 in den Bildschirm 30 ein.
Somit ist es durch Umwandeln des Bildlichts 21 in die Polarisationsrichtung, die in Bezug auf die optische Achse 1 symmetrisch ist, möglich, die Polarisationszustände (Polarisationsrichtungen und dergleichen) des Bildlichts 21 in Bezug auf den zylindrischen Bildschirm 30 auszurichten.
Die Referenzrichtung der axialsymmetrischen Wellenplatte 51 ist so eingestellt, dass sie mit der Polarisationsrichtung des von dem Emitter 20 emittierten Bildlichts 21 zusammenfällt. Daher wird das radial polarisierte Licht 4 (siehe 3) von der axialsymmetrischen Wellenplatte 51 emittiert. Das heißt, die axialsymmetrische Wellenplatte 51 wandelt das Bildlicht 21 in das radial polarisierte Licht 4 um.
Es sei darauf hingewiesen, dass die spezifische Konfiguration der Polarisationssteuereinheit 50 nicht eingeschränkt ist. Beispielsweise kann eine Bereichsaufteilungs-Wellenplatte oder dergleichen, bei der die optische Achse 53 so eingestellt ist, dass sie sich schrittweise für jeden Bereich um die Mittelachse 52 dreht, als die axialsymmetrische Wellenplatte 51 verwendet werden.
Alternativ dazu kann anstelle der axialsymmetrischen Wellenplatte 51 ein anderes optisches Element als Polarisationssteuereinheit 50 verwendet werden. Beispielsweise kann ein Flüssigkristallwandler oder dergleichen, der radiale Polarisation durch Einstellen der Flüssigkristallanordnung durchführt, verwendet werden. Durch Verwendung des Flüssigkristallwandlers kann die radiale Polarisation des Bildlichts 21 mit hoher Genauigkeit erzielt werden. Außerdem kann jedes optische Element, das fähig ist, das radial polarisierte Licht 4 zu erzeugen, oder dergleichen verwendet werden.
5 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Strahlengangs des Bildlichts 21 der Bildanzeigevorrichtung 100 zeigt. Das in einer konstanten Richtung polarisierte Bildlicht 21 wird von dem Emitter 20 radial entlang der optischen Achse 1 nach oben emittiert. Das emittierte Bildlicht 21 fällt in die Polarisationssteuereinheit 50 (axialsymmetrische Wellenplatte 51) ein und wird in das radial polarisierte Licht 4 umgewandelt, dessen Polarisationsrichtungen in Bezug auf die optische Achse 1 radial verteilt sind.
Die Polarisationsrichtungen des radial polarisierten Bildlichts 21 sind, in einem Querschnitt, der die optische Achse 1 einschließt, Richtungen parallel zu dem Querschnitt. Beispielsweise ist in 5 das Bildlicht 21, das durch die Polarisationssteuereinheit 50 passiert, linear polarisiertes Licht, das in einer Richtung parallel zu der XY-Ebene (Blatt) polarisiert ist. Die Polarisationsrichtung 5 parallel zu der XY-Ebene ist in den 1 und 5 mit den Pfeilen parallel zu der X-Richtung schematisch dargestellt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichts eine Richtung orthogonal zu der Fortbewegungsrichtung ist. Daher ist die tatsächliche Polarisationsrichtung 5 des radial polarisierten Bildlichts 21 parallel zu der XY-Ebene und ist eine Richtung orthogonal zu der Fortbewegungsrichtung (Strahlengang).
Das radial polarisierte Bildlicht 21 fällt in die Reflexionsoberfläche 41 des Reflexionsspiegels 40 ein. Wie oben beschrieben, hat die Reflexionsoberfläche 41 eine parabelförmige Rotationsoberfläche. Daher, wie in 1B gezeigt, ist zum Beispiel der Einfallswinkel θ des auf der Reflexionsoberfläche 41 reflektierten Bildlichts 21 in Bezug auf den Bildschirm 30 im Wesentlichen konstant. Das heißt, der Reflexionsspiegel 40 steuert den Einfallswinkel θ des Bildlichts 21, um in Bezug auf den Bildschirm 30 im Wesentlichen konstant zu sein.
Es sei darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Offenbarung der im Wesentlichen konstante Einfallswinkel 9 Einfallswinkel θ innerhalb eines Winkelbereichs (zulässigen Winkelbereichs) einschließt, in dem Bildanzeige ordnungsgemäß durchgeführt werden kann. Dieser zulässige Winkelbereich wird zum Beispiel im Einklang mit Reflexionseigenschaften (siehe 6) auf dem Bildschirm 30 (zylindrischer Grundkörper 31), Beugungseigenschaften des Bildschirms 30 (transmissives HOE 37) und dergleichen eingestellt.
Ferner wird vor und nach der Reflexion auf der Reflexionsoberfläche 41 der Polarisationszustand des Lichts gesichert. Daher treten keine Rotation und dergleichen der Polarisationsrichtung 5 in Bezug auf die Fortbewegungsrichtung des Bildlichts 21 auf. Beispielsweise, wie in 5 gezeigt, ist die Polarisationsrichtung 5 des entlang der XY-Ebene in die Reflexionsoberfläche 41 einfallenden Bildlichts 21 ein Richtung parallel zu der XY-Ebene, selbst wenn es auf der Reflexionsoberfläche 41 reflektiert worden ist.
Das heißt, polarisierte Komponenten und dergleichen in der Z-Achsen-Richtung (Richtung orthogonal zu dem Blatt) werden nicht vor und nach der Reflexion erzeugt. Selbstverständlich wird die Polarisationsrichtung 5 des Bildlichts 21, das entlang einer beliebigen Ebene einschließlich der optischen Achse 1 einfällt und nicht auf die XY-Ebene beschränkt ist, vor und nach der Reflexion gesichert. Es sei darauf hingewiesen, dass, da die Fortbewegungsrichtung des Bildlichts 21 sich vor und nach der Reflexion ändert, die Orientierung der Polarisationsrichtung 5 in der Ebene einschließlich der optischen Achse 1 sich im Einklang mit einer Reflexionsrichtung ändert.
Das auf der Reflexionsoberfläche 41 reflektierte Bildlicht 21 fällt in einem vorbestimmten Einfallswinkel 9 in die erste Oberfläche 33 innerhalb des zylindrischen Grundkörpers 31 ein. Zu diesem Zeitpunkt tritt in manchen Fällen an der ersten Oberfläche 33, die als Einfallsgrenzfläche dient, abhängig von einer Differenz (Grenzflächen-Brechungsindexdifferenz) im Brechungsindex zwischen der Luft und dem zylindrischen Grundkörper 31, eine Oberflächenreflexion auf. In den 1 und 5 ist reflektiertes Licht 12, das aus der Oberflächenreflexion resultiert, mit den gestrichelten Pfeilen schematisch dargestellt.
6 ist ein Diagramm, das Reflexionseigenschaften auf der Grenzfläche zeigt. 6 zeigt die Reflexionseigenschaften auf der Grenzfläche, wenn Licht in die Grenzfläche einfällt, auf der Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes miteinander in Kontakt sind. Die Horizontalachse des Diagramms gibt den Einfallswinkel an, und die Vertikalachse gibt das Reflexionsvermögen auf der Grenzfläche an. Das Diagramm zeigt das Reflexionsvermögen von P-polarisiertem Licht (durchgezogene Linie), das Reflexionsvermögen von S-polarisiertem Licht (gepunktete Linie) und das Reflexionsvermögen von unpolarisiertem Licht (gestrichelte Linie).
Das P-polarisierte Licht ist linear polarisiertes Licht, das in einer Richtung polarisiert ist, die parallel zu einer Einfallsebene von Licht, das in die Grenzfläche einfällt, verläuft. Ferner ist das S-polarisierte Licht linear polarisiertes Licht, das in einer Richtung polarisiert ist, die orthogonal zu der Einfallsebene ist. Daher ist das P-polarisierte Licht und das S-polarisierte Licht linear polarisiertes Licht, dessen Polarisationsrichtungen orthogonal zueinander sind. Ferner ist das unpolarisierte Licht polarisiertes Licht, das keine bestimmten Polarisationsrichtungen aufweist. Beispielsweise ist Licht, das durch Kombinieren von P-polarisiertem Licht und S-polarisiertem Licht erhalten wird, unpolarisiertes Licht.
7 ist eine schematische Darstellung zum Beschreiben der Polarisationsrichtung des Lichts, das in die Grenzfläche einfällt. 7A ist eine schematische Darstellung, die eine Einfallsebene 6 des Lichts (linear polarisiertes Licht 3) zeigt, das in die Grenzfläche 8 einfällt. 7B ist eine schematische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Einfallsebene 6 und der Polarisationsrichtung 5 des linear polarisierten Lichts 3 zeigt.
Die Einfallsebene 6 ist zum Beispiel eine Ebene, die eine Einfallsrichtung von Licht und die normale Richtung 2 der Grenzfläche 8 an einer Position einschließt (Einfallsposition P), an der das Licht in die Grenzfläche 8 einfällt. Wie in 7A gezeigt, bewegt sich das auf der Grenzfläche reflektierte/refraktierte Licht entlang dieser Einfallsebene 6 fort. Ferner kann die Polarisationsrichtung 5 des Lichts, das in jede Einfallsposition P einfällt, durch Verwendung der Einfallsebene 6 als Referenz definiert werden.
In der vorliegenden Offenbarung wird die Orientierung der Polarisationsrichtung durch einen Winkel φ der Polarisationsrichtung 5 in Bezug auf eine normale Richtung 9 der Einfallsebene 6 repräsentiert. In der Mitte von 7B wird der Winkel φ der Polarisationsrichtung 5 in Bezug auf die normale Richtung 9 der Einfallsebene 6 gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass die vertikale Richtung in der Figur der normalen Richtung 9 der Einfallsebene 6 entspricht, und dass die horizontale Richtung einer In-Ebenen-Richtung der Einfallsebene 6 entspricht. Ferner entspricht die Fortbewegungsrichtung des Lichts einer Richtung senkrecht zu dem Blatt.
Auf der linken und rechten Seite der 7B werden die Polarisationsrichtungen 5 des Lichts, das zu dem P-polarisierten Licht und dem S-polarisierten Licht wird, gezeigt. Beispielsweise ist das P-polarisierte Licht polarisiertes Licht mit einem Winkel φ = 90°, das entlang der Einfallsebene 6 schwingt. Das S-polarisierte Licht ist polarisiertes Licht mit einem Winkel φ = 0°, das senkrecht zu der Einfallsebene 6 schwingt.
Wie in dem Diagramm von 6 gezeigt, wenn der Einfallswinkel 0° beträgt, d. h. wenn das Licht senkrecht auf die Grenzfläche einfällt, wird das Licht ungeachtet des Polarisationszustands des Lichts (P-polarisiertes Licht, S-polarisiertes Licht und unpolarisiertes Licht) mit einem im Wesentlichen konstanten Reflexionsvermögen reflektiert. Mit zunehmendem Einfallswinkel nimmt das Reflexionsvermögen des P-polarisierten Lichts bis zu einem bestimmten Einfallswinkel (Brewster'scher Winkel) ab und nimmt dann zu. Andererseits nimmt das Reflexionsvermögen des S-polarisierten Lichts ohne Abnahme zu, je größer der Einfallswinkel wird.
Ferner, wie in 6 gezeigt, ist das Reflexionsvermögen des S-polarisierten Lichts in dem Bereich des Einfallswinkels von 0° bis 90° höher als das Reflexionsvermögen des P-polarisierten Lichts. Daher kann man auch sagen, dass, wenn das S-polarisierte Licht in die Grenzfläche einfällt, die Oberflächenreflexionsstärke höher als die des P-polarisierten Lichts ist. Es sei darauf hingewiesen, dass das Reflexionsvermögen des unpolarisierten Lichts ungefähr einen Mittelwert desjenigen des P-polarisierten Lichts und des S-polarisierten Lichts darstellt. Daher, auch wenn das unpolarisierte Licht in die Grenzfläche einfällt, ist die Oberflächenreflexionsstärke um den Betrag von S-polarisierten Komponenten, die in dem unpolarisierten Licht enthalten sind, höher als die von P-polarisiertem Licht.
Daher ist bei der Reflexion auf der Grenzfläche die Oberflächenreflexionsstärke am kleinsten, wenn das P-polarisierte Licht in die Grenzfläche einfällt. Wenn die Oberflächenreflexionsstärke abnimmt, nimmt die Stärke des durch die Grenzfläche passierenden Lichts relativ zu. Daher kann man auch sagen, dass die Lichtdurchlässigkeit auf der Grenzfläche mit dem P-polarisierten Licht erhöht wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass linear polarisiertes Licht außer dem P-polarisierten Licht und dem S-polarisierten Licht sowohl P-polarisierte Komponenten als auch S-polarisierte Lichtkomponenten einschließt. Das Reflexionsvermögen von solchem linear polarisierten Licht nimmt einen Wert an, der von dem Verhältnis des P-polarisierten Lichts und des S-polarisierten Lichts abhängig ist. Somit tritt die Oberflächenreflexion oder dergleichen auf der Grenzfläche mit einem Reflexionsvermögen auf, das von dem Winkel der Polarisationsrichtung in Bezug auf die Einfallsebene (dem Verhältnis des P-polarisierten Lichts und des S-polarisierten Lichts) abhängig ist.
In der Bildanzeigevorrichtung 100, wie in 5 gezeigt, ist die Ebene, die eine Einfallsrichtung des Bildlichts 21 in Bezug auf die erste Oberfläche 33 und eine normale Richtung der ersten Oberfläche 33 an der Einfallsposition P des Bildlichts 21 einschließt, die Einfallsebene 6. Daher entspricht die Einfallsebene 6 des Bildlichts 21, das entlang dem in 5 gezeigten Strahlengang in den Bildschirm 30 (erste Oberfläche 33) einfällt, der XY-Ebene. Es sei darauf hingewiesen, dass der Bildschirm 30 eine rotationssymmetrische Form um die optische Achse 1 hat. Daher entspricht zum Beispiel eine beliebige Ebene, welche die optische Achse 1 einschließt, der Einfallsebene 6 des Bildlichts 21, das entlang der Ebene in den Bildschirm 30 einfällt.
Die Polarisationsrichtung 5 des Bildlichts 21 in Bezug auf die normale Richtung (Blattrichtung) der Einfallsebene 6 wird durch die Polarisationssteuereinheit 50 eingestellt. Wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, wird in der Polarisationssteuereinheit 50 (axialsymmetrische Wellenplatte 51) die Verteilung der Polarisationsrichtungen 5 des Bildlichts 21 in eine Verteilung umgewandelt, die in Bezug auf die optische Achse 1 symmetrisch ist. Beispielsweise, in 3, wenn die Polarisationsrichtung 5 (linear polarisiertes Licht 3) des Bildlichts 21 sich an einer bestimmten Position in einem im Wesentlichen konstanten Winkel mit der Radialrichtung (Einfallsebene 6) an der Position schneidet, dann schneiden sich die Polarisationsrichtung 5 und die Radialrichtung in demselben Winkel an anderen Positionen miteinander.
Somit wird in der Polarisationssteuereinheit 50 die Polarisationsrichtung des Bildlichts 21 so gesteuert, dass der Winkel der Polarisationsrichtung 5 des Bildlichts 21 in Bezug auf die normale Richtung der Einfallsebene 6 im Wesentlichen konstant ist. Es sei darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Offenbarung der im Wesentlichen konstante Winkel (Winkel zwischen der Einfallsebene 6 und dem Bildlicht 5) zulässige Winkel in einem Winkelbereich einschließt, in der eine Bildanzeige ordnungsgemäß durchgeführt werden kann. Dieser Winkelbereich wird je nach Bedarf so eingestellt, dass eine Bildanzeige zum Beispiel bei einer gewünschten Leuchtdichte durchgeführt werden kann.
Somit, da der Winkel der Polarisationsrichtung 5 in Bezug auf die Einfallsebene 6 im Wesentlichen konstant ist, ist es zum Beispiel möglich zu veranlassen, dass das Bildlicht, welches das P-polarisierte Licht und das S-polarisierte Licht in einem ähnlichen Verhältnis einschließt, in den 360°-Umfang des Bildschirms 30 einfällt. Dadurch ist es möglich, eine umfangsmäßige Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit und dergleichen ausreichend zu reduzieren.
In dieser Ausführungsform polarisiert die Polarisationssteuereinheit 50 das Bildlicht 21 radial. Daher, wie in 3 gezeigt, beträgt der Schnittwinkel zwischen der Polarisationsrichtung 5 des von der Polarisationssteuereinheit 50 emittierten Bildlichts 21 und der Radialrichtung 0°, und die Polarisationsrichtung 5 und die Radialrichtung verlaufen parallel zueinander. Somit steuert die Polarisationssteuereinheit 50 die Polarisationsrichtung 5 des Bildlichts so, dass die Einfallsebene 6 und die Polarisationsrichtung 5 des Bildlichts 21 parallel zueinander sind.
Wie oben beschrieben, wenn die Polarisationsrichtung 5 des Bildlichts 21 parallel zu der Einfallsebene 6 verläuft, ist das Bildlicht 21 das P-polarisierte Licht in Bezug auf die erste Oberfläche 33. Daher kann man auch sagen, dass die Polarisationssteuereinheit 50 den Polarisationszustand des Bildlichts 21 so steuert, dass das in den Bildschirm 30 einfallende Bildlicht 21 das P-polarisierte Licht in Bezug auf den Bildschirm 30 ist.
8 ist eine schematische Darstellung, welche die Verteilung der Polarisationsrichtungen des in den Bildschirm 30 einfallenden Bildlichts 21 zeigt. 8 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, wenn der Bildschirm 30, ausgeschnitten in der Richtung senkrecht zu der optischen Achse 1 (parallel zur XZ-Ebene verlaufenden Richtung), von oberhalb der Bildanzeigevorrichtung 100 betrachtet wird.
In der Draufsicht des Bildschirms 30 ist die Verteilung der Polarisationsrichtungen 5 des in die erste Oberfläche 33 einfallenden Bildlichts 21 eine Verteilung, die rotationalsymmetrisch in Bezug auf die optische Achse 1 ist. Ferner ist das in die jeweiligen Positionen der ersten Oberfläche 33 einfallende Bildlicht 21 P-polarisiertes Licht parallel zu der jeweiligen Einfallsebene 6 (Ebene, welche die optische Achse 1 einschließt).
9 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Strahlengangs des Bildlichts zeigt, das in den in 8 gezeigten Bildschirm einfällt. 9A ist eine Querschnittsansicht der Bildanzeigevorrichtung 100, geschnitten entlang der optischen Achse parallel zu der XY-Ebene. In 9A wird ein Beispiel eines Strahlengangs in der Vorrichtung bei Ansicht von dem in 8 gezeigten Blickpunkt A (Vorderseite der Bildanzeigevorrichtung 100) schematisch dargestellt. Ferner ist 9B eine Querschnittsansicht der Bildanzeigevorrichtung, geschnitten entlang der optischen Achse parallel zu der YZ-Ebene. In 9B wird ein Beispiel eines Strahlengangs in der Vorrichtung bei Ansicht von dem in 8 gezeigten Blickpunkt B (rechte Seite der Bildanzeigevorrichtung 100) schematisch dargestellt.
Beispielsweise ist das von dem Emitter 20 emittierte Bildlicht 21 linear polarisiertes Licht 3, das in einer Richtung parallel zu der Z-Achsen-Richtung (senkrecht zu der XY-Ebene) polarisiert ist. Daher, wenn die Bildanzeigevorrichtung 100 von der Vorderseite aus betrachtet wird, wie in 9A gezeigt, ist das von dem Emitter 20 emittierte Bildlicht 21 linear polarisiertes Licht 3 senkrecht zu dem Blatt (XY-Ebene).
Das Licht dieses Bildlichts 21, das zur rechten Seite in der Figur über die optische Achse 1 (zur rechten Seite der Bildanzeigevorrichtung) emittiert wird, fällt an einer Position ein, an der die optische Achse 53 der axialsymmetrischen Wellenplatte 51 auf 135° eingestellt ist (siehe 2). Dadurch wird das in der Z-Achsen-Richtung polarisierte Bildlicht 21 um 270° (= 135° x 2) rotiert und als das linear polarisierte Licht 3d parallel zu der XY-Ebene emittiert. Somit, auf dem Pfad parallel zu der XY-Ebene, fällt das parallel zu der XY-Ebene polarisierte Bildlicht 21, d. h. das P-polarisierte Licht, in die erste Oberfläche 33 ein.
Ferner, wenn die Bildanzeigevorrichtung 100 von der linken Seite aus betrachtet wird, wie in 9B gezeigt, ist das von dem Emitter 20 emittierte Bildlicht 21 linear polarisiertes Licht 3 parallel zu den Richtungen links und rechts (Z-Achsen-Richtung) in der Figur. Dies entspricht einem Fall, in dem die in 9A gezeigte Polarisationsrichtung 5 von einer um 90° verschobenen Position um die optische Achse 1 betrachtet wird.
Das Licht dieses Bildlichts 21, das zur rechten Seite in der Figur über die optische Achse 1 (zur Rückseite der Bildanzeigevorrichtung) emittiert wird, fällt an einer Position ein, an der die optische Achse 53 der axialsymmetrischen Wellenplatte 51 auf 0° eingestellt ist (siehe 2). Dadurch wird das in der Z-Achsen-Richtung polarisierte Bildlicht als das linear polarisierte Licht 3b parallel zu der YZ-Ebene emittiert, ohne rotiert zu werden. Somit, auf dem Pfad parallel zu der YZ-Ebene, fällt das parallel zu der YZ-Ebene polarisierte Bildlicht 21, d. h. das P-polarisierte Licht, in die erste Oberfläche 33 ein.
Ferner wird das in andere Positionen einfallende Bildlicht 21 durch die Polarisationssteuereinheit 50 (axialsymmetrische Wellenplatte 51) auch in P-polarisiertes Licht in Bezug auf den Bildschirm 30 umgewandelt. Es sei darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Offenbarung das P-polarisierte Licht Licht einschließt, das im Wesentlichen P-polarisiertes Licht ist und dergleichen. Das heißt, das in den Bildschirm einfallende Bildlicht kann zum Beispiel das S-polarisierte Licht innerhalb eines Bereichs enthalten, in dem Bildanzeige ordnungsgemäß durchgeführt werden kann. In einer anderen Hinsicht kann man auch sagen, dass das Bildlicht, das zu P-polarisiertem Licht in Bezug auf den Bildschirm wird, Licht ist, das P-polarisierte Komponenten der polarisierten Komponenten in Bezug auf den Bildschirm als polarisierte Hauptkomponenten aufweist.
Somit steuert die Polarisationssteuereinheit 50 den Polarisationszustand des in den Bildschirm 30 einfallenden Bildlichts 21 im Einklang mit der Form des Bildschirms 30. Demgemäß, wie in 8 gezeigt, ist es möglich zu veranlassen, dass das P-polarisierte Licht in den 360°-Umfang des Bildschirms 30 einfällt.
Dadurch ist es möglich, die Oberflächenreflexion auf der Grenzfläche (erste Oberfläche 33) des Bildschirms 30 erheblich zu reduzieren. Das heißt, die von der Oberfläche reflektierten Komponenten nehmen ab, und die durchgehenden Komponenten, die durch die erste Oberfläche 33 passieren, nehmen zu. Dadurch nimmt die Intensität des von dem Bildschirm 30 nach außen emittierten Bildlichts 21 zu, und es ist möglich, die Leuchtdichte des auf dem Bildschirm 30 angezeigten Bilds erheblich zu steigern.
Ferner, da es möglich ist zu bewirken, dass das P-polarisierte Licht in eine beliebige Position auf dem Bildschirm 30 einfällt, können umfangsmäßige Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit und dergleichen ausreichend reduziert werden. Demgemäß ist es möglich, abhängig von der jeweiligen Position das Problem zu vermeiden, dass die Helligkeit eines angezeigten Bilds schwankt. Dadurch ist es möglich, eine hochwertige Bildanzeige auf dem Rundumbildschirm 30 zu erzielen.
Ferner wird in dieser Ausführungsform der Einfallswinkel θ des Bildlichts 21 durch den Reflexionsspiegel 40 so gesteuert, dass er im Wesentlichen konstant ist. Somit ist es möglich zu bewirken, dass das Bildlicht 21 in einen Bereich von der Oberseite bis zur Unterseite des Bildschirms 30 in einem im Wesentlichen ähnlichen Winkel einfällt (siehe 1B). Demgemäß ist es möglich, Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit und dergleichen in den Richtungen oben und unten des Bildschirms 30 ausreichend zu reduzieren.
In dieser Ausführungsform wird der Einfallswinkel θ des Bildlichts 21 in Bezug auf den Bildschirm 30 auf mindestens 45° und höchstens 75° gesteuert. Das heißt, der Reflexionsspiegel 40 ist dazu ausgelegt zu bewirken, dass das Bildlicht 21 bei dem Einfallswinkel 9, der auf einen Bereich von mindestens 45° und höchstens 75° eingestellt ist, in den Bildschirm einzufallen.
Wie in dem Diagramm von 6 gezeigt, wenn der Einfallswinkel 9 in dem Bereich von mindestens 45° liegt, kann das Reflexionsvermögen mit P-polarisiertem Licht ausreichend reduziert werden, verglichen zum Beispiel mit einem Fall, in dem das S-polarisierte Licht oder das unpolarisierte Licht einfallend gemacht wird. Beispielsweise, wenn der Einfallswinkel θ bei 45° liegt, ist es möglich, das Reflexionsvermögen auf maximal 1 % zu halten. Im Falle von θ=45° beträgt dagegen das Reflexionsvermögen des S-polarisierten Lichts etwa 10 %, das Reflexionsvermögen des unpolarisierten Lichts beträgt etwa 5 %, so dass die Unterschiede zu dem P-polarisierten Licht bemerkenswert sind. Somit kann die Leuchtdichte effektiv verbessert werden, indem das P-polarisierte Licht auf einen Einfallswinkel θ von mindestens 45° eingestellt wird.
Ferner, wenn zum Beispiel der Einfallswinkel 9 in dem Bereich von maximal 75° liegt, ist es möglich zu bewirken, dass das Bildlicht 21 mit dem P-polarisierten Licht bei einem ausreichend weiten Winkel in den Bildschirm 30 einfällt, während zum Beispiel eine Zunahme des Reflexionsvermögens reduziert wird. Beispielsweise kann durch Durchführung einer Weitwinkel-Bildprojektion mit einem großen Einfallswinkel θ der Bereich, in dem Bildanzeige durchgeführt werden kann, in den Richtungen oben und unten erweitert werden. Demgemäß ist es zum Beispiel möglich, ein Bild über den gesamten Bereich vom oberen Ende bis zum unteren Ende des Bildschirms 30 anzuzeigen, so dass es möglich ist, die Eigenschaften des Rundumbildschirms vollständig zu zeigen.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Bereich des Einfallswinkels θ und das Verfahren zum Einstellen des Einfallswinkels nicht eingeschränkt sind. Beispielsweise kann der Einfallswinkel 9 in dem Bereich von mindestens 55° und höchstens 75° gesteuert werden. Wenn beispielsweise der Einfallswinkel θ bei 55° liegt, beträgt das Reflexionsvermögen des P-polarisierten Lichts etwa 0 %. In diesem Fall wird das P-polarisierte Licht mit geringer Oberflächenreflexion nach außerhalb des Bildschirms 30 emittiert. Daher ist es durch Einstellen des Einfallswinkels θ in dem Bereich von mindestens 55° und höchstens 75° möglich, eine Bildanzeige bei hoher Leuchtdichte in einem breiten Anzeigebereich zu erzielen.
Ferner kann zum Beispiel der Einfallswinkel 9 in dem Bereich von mindestens 40° und höchstens 80° gesteuert werden. Demgemäß ist es zum Beispiel möglich, Bildschirmen 30 in verschiedenen Formen zu entsprechen und die Variation der Vorrichtung zu erweitern.
Ferner kann der Einfallswinkel 9 im Einklang mit den Eigenschaften der transmissiven HOE 37, die das diffraktive optische Element darstellt, eingestellt werden. Ferner kann zum Beispiel der Einfallswinkel 9 im Einklang mit dem Material oder dergleichen des zylindrischen Grundkörpers 31 eingestellt werden. Alternativ dazu kann der Einfallswinkel 9 so eingestellt werden, dass eine gewünschte Leuchtdichte auf der Basis des Wertes oder dergleichen des Reflexionsvermögens, das später beschrieben wird, erzielt werden kann. Außerdem kann ein beliebiges Verfahren der Einstellung des Einfallswinkels 9 verwendet werden.
Wieder auf 5 Bezug nehmend, wird das durch die erste Oberfläche 33 innerhalb des Bildschirms 30 passierende Bildlicht 21 durch den zylindrischen Grundkörper 31 gebrochen und bewegt sich innerhalb des zylindrischen Grundkörpers 31 fort. Das gebrochene Bildlicht 21 passiert durch die zweite Oberfläche 34 des zylindrischen Grundkörpers 31 (durch die dritte Oberfläche des optischen Films 32). Es sei darauf hingewiesen, dass die Brechungsindizes des zylindrischen Grundkörpers 31 und des optischen Films 32 (transmissive HOE 37) so eingestellt sind, dass sie durch Übereinstimmung des Brechungsindex einander ähnlich sind. Somit treten kaum Reflexionen und dergleichen an der Grenzfläche auf, auf der die zweite Oberfläche 34 und die dritte Oberfläche 35 miteinander in Kontakt sind.
Das von der dritten Oberfläche 35 einfallende Bildlicht 21 wird durch die auf dem transmissiven HOE 37 aufgezeichneten Interferenzstreifen gebeugt.
Beispielsweise werden Interferenzstreifen zum Emittieren des diffundierten Lichts 11, das bei einem vorbestimmten Diffusionswinkel in einer vorbestimmten Emissionsrichtung diffundiert wird, auf dem transmissiven HOE 37 aufgezeichnet. Das durch diese Interferenzstreifen gebeugte Bildlicht 21 wird als diffundiertes Licht 11 von der vierten Oberfläche 36 emittiert. Demgemäß wird ein durch das Bildlicht 21 konstituiertes Bild auf dem Bildschirm 30 angezeigt.
Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn sie von der vierten Oberfläche 36 emittiert wird, die von einer Differenz des Brechungsindex zwischen dem transmissiven HOE 37 und der Luft (Grenzflächen-Brechungsindexdifferenz) abhängige Reflexion in manchen Fällen auftritt. Da das Bildlicht 21 das P-polarisierte Licht ist, ist es selbst in diesen Fällen möglich, die Intensität des auf der vierten Oberfläche 36 reflektierten Lichts ausreichend zu reduzieren. Das heißt, durch Umwandeln des Bildlichts 21 in das P-polarisierte Licht werden Reflexionen zum Zeitpunkt der Emission und dergleichen reduziert, so dass es möglich ist, eine Bildanzeige bei hoher Leuchtdichte zu erzielen.
Wie oben beschrieben, fällt in der Bildanzeigevorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das von dem Emitter 20 entlang der optischen Achse 1 emittierte Bildlicht 21 in den dem Emitter 20 entgegengesetzt angeordneten Reflexionsspiegel 40 ein. Der Reflexionsspiegel 40 bewirkt, dass das emittierte Bildlicht 21 in den Bildschirm 30 einfällt, der in mindestens einem Teil des Bereichs um die optische Achse 1 angeordnet ist. Ferner steuert die Polarisationssteuereinheit 50 den Polarisationszustand des in den Bildschirm 30 einfallenden Bildlichts 21 im Einklang mit der Form des Bildschirms 30. Demgemäß ist es möglich, eine hochwertige Bildanzeige auf einem Rundumbildschirm oder dergleichen zu erzielen.
Um ein Bild auf dem Rundumbildschirm oder dergleichen anzuzeigen, besteht eines der denkbaren Verfahren darin, das von dem Projektor emittierte Licht direkt zu projizieren, ohne zum Beispiel die Polarisationsrichtung des Lichts einzustellen. In einem solchen Fall besteht die Möglichkeit, dass aufgrund der Oberflächenreflexion auf dem Rundumbildschirm oder dergleichen ein Problem der Verringerung der Leuchtdichte, Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit des Bilds und dergleichen auftritt, so dass es schwierig sein kann, das Bild ordnungsgemäß anzuzeigen.
10 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel von Bildlicht, emittiert von einem Projektor, als ein Vergleichsbeispiel zeigt. 11 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Polarisationszustands des in einen zylindrischen Bildschirm einfallenden Bildlichts 21 als Vergleichsbeispiel zeigt.
In 10A emittiert ein Projektor 60a Bildlicht 21, das unpolarisiertes Licht 7 ist. Das unpolarisierte Licht 7 ist Licht, das keine bestimmten Polarisationsrichtungen aufweist, und das durch Kombinieren von Lichtstrahlen erhalten wird, die in verschiedenen Richtungen polarisiert wurden. In 10A wird unpolarisiertes Licht, erhalten durch Kombinieren von linear polarisiertem Licht 3e und 3f, polarisiert in der vertikalen und horizontalen Richtung zueinander, schematisch dargestellt.
In 11A wird der Zustand der Polarisation (Verteilung von Polarisationsrichtungen), wenn das Bildlicht 21, welches das in 10A gezeigte unpolarisierte Licht 7 ist, auf einen zylindrischen Bildschirm 61 projiziert wird, schematisch dargestellt. Das Bildlicht 21, welches das von dem Projektor 60a emittierte unpolarisierte Licht ist, wird durch einen Reflexionsspiegel oder dergleichen in Richtung des zylindrischen Bildschirms 61 reflektiert. Somit, wie in 11A gezeigt, fällt das Bildlicht 21, welches das unpolarisierte Licht 7 ist, in die jeweilige Einfallsposition auf dem zylindrischen Bildschirm 61 ein.
Das Bildlicht 21, welches das unpolarisierte Licht 7 ist, ist Licht, das P-polarisierte Lichtkomponenten und S-polarisierte Komponenten in einem ähnlichen Verhältnis an der jeweiligen Einfallsposition auf dem zylindrischen Bildschirm 61 einschließt. Daher werden an der jeweiligen Einfallsposition die S-polarisierten Komponenten stärker reflektiert. Dadurch nimmt die Oberflächenreflexionsstärke zu, wohingegen die Anzeigeleuchtdichte des Bilds abnimmt. Somit, wenn eine Bildanzeige oder dergleichen auf dem zylindrischen Bildschirm 61 durch Verwendung des Bildlichts 21, welches das unpolarisierte Licht 7 ist, durchgeführt wird, besteht die Möglichkeit, dass dies zu einer Senkung der Leuchtdichte des Bilds aufgrund der Oberflächenreflexion der S-polarisierten Komponenten führt.
In 10B emittiert ein Projektor 60b linear polarisiertes Licht 3e des Bildlichts 21, das in den Richtungen links und rechts (horizontale Richtung) in der Figur polarisiert ist. In 11B wird eine Verteilung der Polarisationsrichtung schematisch dargestellt, wenn das Bildlicht 21, welches das linear polarisierte Licht 3e in der in 10B gezeigten horizontalen Richtung ist, auf den zylindrischen Bildschirm 61 projiziert wird.
Wenn das linear polarisierte Licht 3e in den Richtungen links und rechts verwendet wird, wie in 11B gezeigt, fällt das Bildlicht 21 als das P-polarisierte Licht auf der linken und rechten Seite des zylindrischen Bildschirms 61 (auf der linken und rechten Seite in der Figur) ein. Andererseits fällt das Bildlicht 21 als das S-polarisierte Licht auf der Vorder- und Rückseite des zylindrischen Bildschirms 61 (auf der linken und rechten Seite in der Figur) ein.
Somit ist in 11B die Oberflächenreflexionsstärke auf der linken und rechten Seite des zylindrischen Bildschirms 61 niedrig, während die Oberflächenreflexionsstärke auf der Vorder- und Rückseite des zylindrischen Bildschirms 61 hoch ist. Dadurch wird die Leuchtdichte des auf der Vorder- und Rückseite angezeigten Bilds gesenkt, verglichen mit der Leuchtdichte des auf der linken und rechten Seite des zylindrischen Bildschirms 61 angezeigten Bilds. Daher kann es sein, dass ein Bild mit ungleichmäßiger Leuchtdichte auf dem zylindrischen Bildschirm 61 angezeigt wird, so dass die Qualität des Bilds niedriger sein kann.
Ferner emittiert in 10C ein Projektor 60c Bildlicht 21, das linear polarisiertes Licht 3f ist, das in den Richtungen oben und unten (vertikale Richtung) in der Figur polarisiert ist. In 11C wird eine Verteilung der Polarisationsrichtungen schematisch dargestellt, wenn das Bildlicht 21, welches das linear polarisierte Licht 3f in der in 10C gezeigten vertikalen Richtung ist, auf den zylindrischen Bildschirm 61 projiziert wird.
Wenn das linear polarisierte Licht 3f in der vertikalen Richtung verwendet wird, wie in 11C gezeigt, fällt das S-polarisierte Licht auf der linken und rechten Seite des zylindrischen Bildschirms 61 ein, und das P-polarisierte Licht fällt auf der Vorder- und Rückseite des zylindrischen Bildschirms 61 ein. Dadurch wird die Leuchtdichte des auf der linken und rechten Seite angezeigten Bilds gesenkt, verglichen mit der Leuchtdichte des auf der Vorder- und Rückseite des zylindrischen Bildschirms 61 angezeigten Bilds, und die Leuchtdichte wird über den gesamten Umfang ungleichmäßig.
Somit, wenn das Bildlicht 21, welches das linear polarisierte Licht 3 ist, unverändert auf den zylindrischen Bildschirm 61 projiziert wird, schwankt das Verhältnis der P-polarisierten Komponenten und der S-polarisierten Komponenten des Bildlichts 21 auf dem zylindrischen Bildschirm 61 abhängig von der jeweiligen Einfallsposition. Dadurch wird die Verteilung der Leuchtdichte für die jeweilige Anzeigeposition gebildet, so dass es schwierig sein kann, eine Bildanzeige ordnungsgemäß durchzuführen.
In dieser Ausführungsform steuert die Polarisationssteuereinheit 50 den Polarisationszustand des von dem Emitter 20 emittierten Bildlichts 21 so, dass das P-polarisierte Licht über den gesamten Umfang in den zylindrischen Bildschirm 30 einfällt. Somit ist sie in der Lage, eine Senkung der Leuchtdichte, wenn das Bildlicht 21, welches das unpolarisierte Licht 7 ist, einfallend gemacht wird (siehe 11A), und das Auftreten von Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit, wenn das Bildlicht 21, welches das linear polarisierte Licht 3 ist, einfallend gemacht wird (siehe die 11B und 11C), und dergleichen ausreichend zu vermeiden.
Beispielsweise ist es durch Bewirken, dass das P-polarisierte Licht auf dem gesamten Umfang einfällt, wie in 6 gezeigt, möglich, die Leuchtdichte bei jedem Einfallswinkel θ zu steigern, verglichen mit einem Fall des Bewirkens, dass das unpolarisierte Licht 7 einfällt. Das heißt, es ist möglich, Oberflächenreflexion oder dergleichen aufgrund der in dem unpolarisierten Licht 7 enthaltenen S-polarisierten Komponenten zu vermeiden und das Bildlicht 21 effizient anzuzeigen. Durch derartiges Erhöhen der Leuchtdichte ist es möglich, einen visuellen Ausdruck zu erzielen, indem selbst in einer hellen Umgebung ein ausreichendes Schwebegefühl vermittelt wird.
Als ein Beispiel beträgt das Reflexionsvermögen bei Einfall des unpolarisierten Lichts 7 %, wenn der Einfallswinkel θ zum Beispiel 55° beträgt, während das Reflexionsvermögen im Wesentlichen 0 % sein kann, wenn das P-polarisierte Licht radial polarisiert und einfallend gemacht wird. In diesem Fall kann eine Verbesserung der Leuchtdichte um etwa 7 %, umgewandelt in Bezug auf Lichtdurchlässigkeit, erzielt werden. Ferner beträgt das Reflexionsvermögen bei Einfall des unpolarisierten Lichts 26 %, wenn der Einfallswinkel θ bei 75° liegt, während das Reflexionsvermögen bei Einfall von P-polarisiertem Licht etwa 11 % beträgt. In diesem Fall kann eine Verbesserung der Leuchtdichte um etwa 20 %, umgewandelt in Bezug auf Lichtdurchlässigkeit, erzielt werden.
Ferner kommt es zum Beispiel, wie in den 11B und 11C gezeigt, bei der Konfiguration, bei der das linear polarisierte Licht 3 unverändert verwendet wird, bei dem Leuchtdichteverhältnis, das von einer Differenz des Reflexionsvermögens (Lichtdurchlässigkeit) des P-polarisierten Lichts und des S-polarisierten Lichts abhängig ist, zu einer Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit. Wenn beispielsweise der Einfallswinkel θ bei 55° liegt, beträgt das Reflexionsvermögen des P-polarisierten Lichts etwa 0 %, und das Reflexionsvermögen des S-polarisierten Lichts beträgt etwa 14 %. In diesem Fall beträgt das Leuchtdichteverhältnis, umgewandelt in Bezug auf die Lichtdurchlässigkeit, etwa 14 %. Darüber hinaus, wenn beispielsweise der Einfallswinkel θ bei 75° liegt, beträgt das Reflexionsvermögen des P-polarisierten Lichts etwa 11 %, und das Reflexionsvermögen des S-polarisierten Lichts beträgt etwa 40 %. In diesem Fall beträgt das Leuchtdichteverhältnis, umgewandelt in Bezug auf die Lichtdurchlässigkeit, etwa 48 %. Somit nimmt die Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit (Leuchtdichteverhältnis) zu, wenn der Einfallswinkel 9 größer wird, und der Winkel wird breiter.
In dieser Ausführungsform ist es durch radiale Polarisation des Bildlichts 21 mit Hilfe der Polarisationssteuereinheit 50 möglich zu bewirken, dass das P-polarisierte Licht auf dem gesamten Umfang des Bildschirms 30 einfällt. Demgemäß ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die Leuchtdichte abhängig von der jeweiligen Position des Bildschirms 30 schwankt. Beispielsweise ist es selbst bei einer Weitwinkelkonfiguration, bei welcher der Einfallswinkel 9 größer ist, möglich, eine korrekte Bildanzeige zu erzielen, ohne eine Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit und dergleichen zu verursachen. Dadurch ist es möglich, eine hochwertige Bildanzeige auf einem Rundumbildschirm oder dergleichen zu erzielen.
Ferner wird in dieser Ausführungsform der Einfallswinkel θ des Bildlichts 21, das in den Bildschirm 30 einfällt, so gesteuert, dass er im Wesentlichen konstant ist. Demgemäß ist es möglich zu bewirken, dass das P-polarisierte Licht an einer beliebigen Position auf dem Bildschirm 30 bei einem ähnlichen Einfallswinkel 9 einfällt. Dadurch ist es möglich, Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit und dergleichen in den Richtungen oben und unten des Bildschirms 30 zu reduzieren, und es ist möglich, ein hochwertiges Rundumbild oder dergleichen anzuzeigen.
<Andere Ausführungsformen>
Die vorliegende Technologie ist nicht auf die oben erwähnte Ausführungsform beschränkt, und verschiedene andere Ausführungsform können gemacht werden.
In der oben erwähnten Ausführungsform wird der Emitter 20, der das linear polarisierte Licht 3 als das Bildlicht 21 emittiert, verwendet. Die vorliegende Technologie ist nicht darauf beschränkt, und es ist möglich, radiale Polarisation des Bildlichts 21 oder dergleichen durch Konfigurieren der Polarisationssteuereinheit je nach Bedarf zu erzielen, selbst in einem Fall, in dem zum Beispiel ein Emitter oder dergleichen, der das unpolarisierte Licht als das Bildlicht emittiert, verwendet wird.
12 ist eine schematische Darstellung, die ein anderes Beispiel einer Polarisationsumwandlung durch die Polarisationssteuereinheit zeigt. In 12 werden ein Emitter 220 und eine Polarisationssteuereinheit 250, die in der Bildanzeigevorrichtung 200 vorgesehen sind, schematisch dargestellt. Der Emitter 220 ist dazu ausgelegt, das Bildlicht 21, welches das unpolarisierte Licht 7 ist, entlang der optischen Achse 1 zu emittieren.
Die Polarisationssteuereinheit 250 weist eine axialsymmetrische Wellenplatte 251 und eine Polarisationsplatte 252 auf. Die axialsymmetrische Wellenplatte 251 hat eine Scheibenform, die auf der Mittelachse zentriert und so angeordnet ist, dass die optische Achse 1 mit der Mittelachse zusammenfällt. Die axialsymmetrische Wellenplatte 251 ist ähnlich der axialsymmetrischen Wellenplatte 51, die zum Beispiel oben unter Bezugnahme auf 2 und dergleichen beschrieben ist, konfiguriert. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Referenzrichtung, die eine Referenz für Rotation ist (z. B. Z-Achsen-Richtung in 2), in der axialsymmetrischen Wellenplatte 251 eingestellt ist.
Die Polarisationsplatte 252 ist dem Emitter 220 entgegengesetzt zwischen der axialsymmetrischen Wellenplatte 251 und dem Emitter 220 angeordnet. Die Polarisationsplatte 252 emittiert linear polarisiertes Licht 3 durch Ausrichten der Polarisationsrichtungen des einfallenden Lichts. Beispielsweise wird das durch die Polarisationsplatte 252 passierende Licht in linear polarisiertes Licht 3 umgewandelt, das in einer Richtung der optischen Achse der Polarisationsplatte 252 polarisiert ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Polarisationsplatte 252 so angeordnet ist, dass die Richtung der optischen Achse parallel zu der oben erwähnten Referenzrichtung der axialsymmetrischen Wellenplatte 251 verläuft. Als Polarisationsplatte 252 wird beispielsweise ein Drahtgitter-Polarisator, ein Polarisationsfilm oder dergleichen verwendet. Die spezifische Konfiguration der Polarisationsplatte 252 ist nicht beschränkt.
Wie in 12 gezeigt, fällt das Bildlicht 21, welches das vom Emitter 220 emittierte unpolarisierte Licht 7 ist, in die Polarisationsplatte 252 ein. Das in die Polarisationsplatte 252 einfallende Bildlicht 21 wird in das linear polarisierte Licht 3 umgewandelt und in Richtung der axialsymmetrischen Wellenplatte 251 emittiert. Somit fällt das linear polarisierte Licht 3, das in einer vorbestimmten Richtung polarisiert ist, in jeden Punkt auf der axialsymmetrischen Wellenplatte 251 ein.
Die axialsymmetrische Wellenplatte 251 rotiert jede der Polarisationsrichtungen des linear polarisierten Lichts 3, das in die jeweiligen Punkte einfällt. Die Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichts 3 (die Richtung der optischen Achse der Polarisationsplatte 252) fällt mit der Referenzrichtung der axialsymmetrischen Wellenplatte 251 zusammen. Daher wird das Bildlicht, welches das linear polarisierte Licht 3 ist, durch die axialsymmetrische Wellenplatte 251 in radial polarisiertes Licht 4 umgewandelt. Somit ist es möglich zu bewirken, dass das Bildlicht 21, welches das P-polarisierte Licht ist, auf einen zylindrischen Bildschirm 230 einzufallen. Dadurch ist es möglich, eine hochwertige Bildanzeige auf einem Rundumbildschirm oder dergleichen zu erzielen.
In dem Obigen ist die Polarisationssteuereinheit außerhalb des Emitters angeordnet, und die Polarisationsrichtung des Bildlichts wird gesteuert. Die Polarisationssteuereinheit kann beispielsweise innerhalb des Emitters angeordnet sein.
Beispielsweise ist eine axialsymmetrische Wellenplatte, eine Polarisationsplatte oder dergleichen, die als Polarisationssteuereinheit fungiert, je nach Bedarf auf dem Strahlengang des Bildlichts angeordnet, kombiniert durch Verwendung eines Kombinationsprismas oder dergleichen in dem Emitter. Beispielsweise, in einem Fall, in dem das kombinierte Bildlicht linear polarisiertes Licht ist, wird die axialsymmetrische Wellenplatte verwendet. Ferner, beispielsweise in einem Fall, in dem das kombinierte Bildlicht unpolarisiertes Licht ist, werden die Polarisationsplatte und die axialsymmetrische Wellenplatte verwendet. Die Position, an der die Polarisationssteuereinheit angeordnet ist und dergleichen, ist nicht beschränkt, und die Polarisationssteuereinheit kann zum Beispiel je nach Bedarf an einer Position angeordnet sein, an welcher
der Polarisationszustand des Bildlichts korrekt gesteuert werden kann.
Ferner, in einem Fall, in dem ein Projektor in Scanausführung oder dergleichen als Emitter verwendet wird, der Bildanzeige durch Abtaststrahllicht (Bildlicht), z. B. durch einen Laserstrahl, durchführt, kann die Polarisationssteuereinheit auch eingebaut sein. In diesem Fall kann ein Element (Flüssigkristallwandler oder dergleichen), das die Polarisationsrichtung des Strahllichts in einer Zeitmultiplex-Weise steuert, als die Polarisationssteuereinheit verwendet werden, so dass das Strahllicht, das an jeder Position auf dem Bildschirm einfällt, zum Beispiel P-polarisiertes Licht ist. Beispielsweise kann eine solche Konfiguration verwendet werden.
Der Emitter, in den die Polarisationssteuereinheit eingebaut ist, wie oben beschrieben, emittiert Bildlicht, dessen Polarisationszustand gesteuert wird, entlang der optischen Achse. Beispielsweise in einem Fall, in dem der zylindrische Bildschirm verwendet wird, wird radial polarisiertes Bildlicht direkt von dem Emitter emittiert. Durch Integrieren des Emitters und der Polarisationssteuereinheit ist es möglich, die Polarisationsrichtung und dergleichen des Bildlichts genau zu steuern. Ferner ist es möglich, die Anzahl von Komponenten zu reduzieren, so dass es möglich ist, die Konfiguration der Bildanzeigevorrichtung zu vereinfachen.
Ein lichtemittierendes Element, wie z. B. eine Laserdiode (LD), emittiert einen Laserstrahl in einem vorbestimmten Polarisationszustand. Beispielsweise kann in dem Emitter eine RGB-Laserlichtquelle (lichtemittierendes Element) verwendet werden, in der polarisiertes Licht ausgerichtet wird. Beispielsweise ist es durch entsprechendes Konfigurieren jedes lichtemittierenden Elements möglich, Bildlicht zu emittieren, dessen Polarisationszustand gesteuert wird. Beispielsweise ist es möglich, radial polarisiertes Licht für jeden Bereich zu emittieren, indem eine Vielzahl von LDs konzentrisch angeordnet und die Polarisationsrichtungen der jeweiligen LDs in der Radialrichtung ausgerichtet werden. In diesem Fall funktioniert jedes lichtemittierende Element als die Polarisationssteuereinheit, die den Polarisationszustand des Bildlichts steuert. Eine solche Konfiguration kann zum Beispiel eingesetzt werden.
In dem Obigen wird der Reflexionsspiegel, der die durch die parabelförmige Oberfläche konstituierte Reflexionsoberfläche einschließt, verwendet. Die Form und dergleichen der Reflexionsoberfläche sind nicht beschränkt, und es kann zum Beispiel eine beliebige Reflexionsoberfläche verwendet werden, die fähig ist, das Bildlicht im Einklang mit der Form des Bildschirms oder dergleichen zu reflektieren. Beispielsweise kann die Reflexionsoberfläche als eine asphärische Oberfläche konfiguriert sein, die von der parabelförmigen Oberfläche (Freiform-Oberfläche oder dergleichen) verschieden ist. Die Freiform-Oberfläche ist dazu ausgelegt, zum Beispiel den Einfallswinkel θ des Bildlichts in Bezug auf den Bildschirm im Wesentlichen konstant zu machen. Eine solche Oberfläche kann zum Beispiel auf der Basis einer Simulation des Strahlengangs oder dergleichen konzipiert sein.
Ferner ist die vorliegende Technologie nicht auf den Fall beschränkt, den Einfallswinkel 9 im Wesentlichen konstant zu machen, wobei die Reflexionsoberfläche das Bildlicht so reflektieren kann, dass die Einfallswinkel 9 in einem vorbestimmten Winkelbereich verteilt sind. In diesem Fall fällt das Bildlicht zum Beispiel in unterschiedlichen Einfallswinkeln θ in die Richtungen oben und unten des Bildschirms ein. Durch Reflektieren des radial polarisierten Bildlichts oder dergleichen ist es in einem solchen Fall auch möglich zu bewirken, dass das Bildlicht, welches das P-polarisierte Licht ist, in den Bildschirm einfällt, so dass es möglich ist, eine Senkung der Leuchtdichte, umfangsmäßige Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit und dergleichen ausreichend zu reduzieren.
Alternativ dazu kann ein optisches Element oder dergleichen, welches das Bildlicht bricht, verwendet werden, um zu bewirken, dass das Bildlicht nicht auf den Reflexionsspiegel, der das Bildlicht reflektiert, sondern auf den Bildschirm einfällt. Beispielsweise ist es durch Verwendung eines transmissiven optischen Elements, wie z. B. einer Fresnel-Linse, möglich, die Fortbewegungsrichtung so zu steuern, dass das Bildlicht auf den Bildschirm einfällt. In diesem Fall ist es durch entsprechendes Steuern der Polarisationsrichtung des Bildlichts ebenfalls möglich zu bewirken, dass das Bildlicht, welches das P-polarisierte Licht ist, auf den Bildschirm einfällt.
In der oben erwähnten Ausführungsform wird der zylindrische Bildschirm verwendet. Die vorliegende Technologie kann zum Beispiel auf einen Bildschirm mit einer beliebigen Form angewandt werden, der um die optische Achse angeordnet ist.
Beispielsweise kann ein auf der optischen Achse zentrierter Bildschirm mit einer halbzylindrischen Form oder ein Bildschirm mit einem bogenförmigen Querschnitt konfiguriert werden. Alternativ dazu kann außer den kreisbasierten Formen auch ein Bildschirm konfiguriert werden, der einen elliptischen Querschnitt oder einen hyperbolischen Querschnitt hat. Ferner kann zum Beispiel ein prismatischer, säulenförmiger Bildschirm mit einem dreieckigen oder quadratischen Querschnitt konfiguriert werden. Durch Konfigurieren der Polarisationssteuereinheit je nach Bedarf im Einklang mit der Form des Bildschirms ist es in einem solchen Fall ebenfalls möglich zu bewirken, dass das Bildlicht, welches das P-polarisierte Licht ist, an den jeweiligen Punkten auf den Bildschirm einfällt.
In dem Obigen wird ein transmissiver Bildschirm verwendet, der das Bildlicht unter Verwendung des transmissiven HOE überträgt. Beispielsweise kann ein reflektierendes HOE als Bildschirm verwendet werden. In dem reflektierenden HOE wird Licht, das von einer bestimmten Oberfläche einfällt, durch die auf dem Hologramm aufgezeichneten Interferenzstreifen gebeugt und von derselben Oberfläche wie die Oberfläche, auf die das Licht eingefallen ist, emittiert. Das heißt, das reflektierende HOE ist ein Element, das Licht durch Beugung reflektiert. In diesem Fall ist der Bildschirm ein reflektierender Bildschirm, der das Bildlicht reflektiert.
Es ist zum Beispiel möglich, einen halbzylindrischen Bildschirm oder dergleichen durch Verwendung des reflektierenden HOE zu konfigurieren. In diesem Fall wird das auf den Bildschirm einfallende Bildlicht innerhalb des reflektierenden HOE gebeugt, und das Bildlicht wird von der Oberfläche emittiert, auf die das Bildlicht eingefallen ist. Durch Bewirken, dass das Bildlicht, welches das P-polarisierte Licht ist, auf den Bildschirm einfällt, ist es in einem solchen Fall ebenfalls möglich, die Oberflächenreflexion auf der Grenzfläche zwischen dem Bildschirm und der Luft zu reduzieren und die Intensität des auf das reflektierende HOE einfallenden Bildlichts zu erhöhen. Somit ist es möglich, die Leuchtdichte des auf dem Bildschirm angezeigten Bilds zu steigern und Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit und dergleichen zu reduzieren.
Ferner ist in der oben erwähnten Ausführungsform der Polarisationszustand in der Konfiguration des Einfalls von P-polarisiertem Licht (Einfall von radial polarisiertem Licht) beschrieben worden, und der Einfall von S-polarisiertem Licht (Einfall von azimutal polarisiertem Licht) kann eingesetzt werden. In dem Fall des Einfalls von S-polarisiertem Licht wird ein Reduktionseffekt von Leuchtdichte-Ungleichmäßigkeit über den gesamten Umfang bereitgestellt, wie beim Einfall von P-polarisiertem Licht. Außerdem nimmt das Reflexionsvermögen in der äußersten Oberfläche (Oberfläche, von der diffundiertes Licht emittiert wird) des Zylinders mit dem S-polarisierten Licht zu, verglichen mit P-polarisiertem Licht, und somit nimmt der Betrag des transmittierenden Lichts des einfallenden Lichts, das nicht diffundiert und übertragen wird, ab, und ein Effekt, dass auf einen Tisch oder dergleichen projiziertes Bildrauschen reduziert werden kann, wird bereitgestellt. Ferner wird durch Auftragen eines Antireflexionsfilms, wie z. B. eines Mottenaugenfilms, auf die innerste Oberfläche des Zylinders, das Reflexionsvermögen beträchtlich reduziert, selbst bei Einfall von S-polarisiertem Licht, so dass es möglich ist, eine Helligkeit zu gewährleisten, die derjenigen bei Einfall von P-polarisiertem Licht ähnlich ist.
Mindestens zwei der oben beschriebenen Merkmale gemäß der vorliegenden Technologie können kombiniert werden. Mit anderen Worten, es können verschiedene Merkmale, die in den jeweiligen Ausführungsformen beschrieben sind, beliebig über die Ausführungsformen kombiniert werden. Ferner sind die oben beschriebenen verschiedenen Effekte lediglich veranschaulichend, nicht einschränkend, und andere Effekte können bereitgestellt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Technologie auch die folgenden Konfigurationen annehmen kann.

(1) Bildanzeigevorrichtung, Folgendes aufweisend:
- einen Emitter, der Bildlicht entlang einer vorbestimmten Achse emittiert;
- ein Bestrahlungszielobjekt, das zumindest in einem Teil eines Bereichs um die vorbestimmte Achse angeordnet ist;
- eine Optikeinheit, die dem Emitter entgegengesetzt angeordnet ist, indem die vorbestimmte Achse als Referenz verwendet wird, und die bewirkt, dass das emittierte Bildlicht in das Bestrahlungszielobjekt einfällt; und
- eine Polarisationssteuereinheit, die einen Polarisationszustand des Bildlichts steuert, das im Einklang mit einer Form des Bestrahlungszielobjekts in das Bestrahlungszielobjekt einfällt.
(2) Bildanzeigevorrichtung gemäß (1), wobei die Polarisationssteuereinheit eine Polarisationsrichtung des Bildlichts als den Polarisationszustand des Bildlichts steuert.
(3) Bildanzeigevorrichtung gemäß (2), wobei das Bestrahlungszielobjekt eine Grenzfläche aufweist, in die das Bildlicht einfällt, und die Polarisationssteuereinheit die Polarisationsrichtung des Bildlichts so steuert, dass ein Winkel der Polarisationsrichtung des Bildlichts in Bezug auf eine normale Richtung einer Einfallsebene im Wesentlichen konstant ist, wobei die Einfallsebene eine Einfallsrichtung des Bildlichts in Bezug auf die Grenzfläche und eine normale Richtung der Grenzfläche an einer Einfallsposition des Bildlichts einschließt.
(4) Bildanzeigevorrichtung gemäß (3), wobei die Polarisationssteuereinheit die Polarisationsrichtung des Bildlichts so steuert, dass die Einfallsebene und die Polarisationsrichtung des Bildlichts parallel zueinander sind.
(5) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (4), wobei die Form des Bestrahlungszielobjekts eine rotationssymmetrische Form einschließt, wobei die vorbestimmte Achse im Wesentlichen die Mittelachse bildet, und die Polarisationssteuereinheit den Polarisationszustand so steuert, dass eine Verteilung der Polarisationsrichtungen des Bildlichts in Bezug auf die vorbestimmte Achse symmetrisch ist.
(6) Bildanzeigevorrichtung gemäß (5), wobei die Polarisationssteuereinheit das Bildlicht in radial polarisiertes Licht umwandelt.
(7) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (6), wobei das Bestrahlungszielobjekt in einem Bereich angeordnet ist, der die vorbestimmte Achse ganz umgibt.
(8) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (7), wobei das Bestrahlungszielobjekt aus einer zylindrischen Form besteht, wobei die vorbestimmte Achse im Wesentlichen die Mittelachse bildet.
(9) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (8), wobei die Optikeinheit einen Einfallswinkel des emittierten Bildlichts in Bezug auf das Bestrahlungszielobjekt steuert.
(10) Bildanzeigevorrichtung gemäß (9), wobei die Optikeinheit den Einfallswinkel des Bildlichts in Bezug auf das Bestrahlungszielobjekt so steuert, dass er mindestens 45° und höchstens 75° beträgt.
(11) Bildanzeigevorrichtung gemäß (9) oder (10), wobei die Optikeinheit den Einfallswinkel des Bildlichts in Bezug auf das Bestrahlungszielobjekt im Wesentlichen konstant macht.
(12) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (9) bis (11), wobei die Optikeinheit eine Reflexionsoberfläche aufweist, die das von dem Emitter emittierte Bildlicht auf das Bestrahlungszielobjekt reflektiert.
(13) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (12), wobei die Polarisationssteuereinheit einen Rotator aufweist, der jede der Polarisationsrichtungen der Lichtstrahlen, die an entsprechenden Punkten einfallen, im Einklang mit der Form des Bestrahlungszielobjekts dreht.
(14) Bildanzeigevorrichtung gemäß (13), wobei die Polarisationssteuereinheit eine Polarisationsplatte aufweist, welche die Polarisationsrichtungen der einfallenden Lichtstrahlen ausrichtet und linear polarisierte Lichtstrahlen emittiert, und der Rotator jede der Polarisationsrichtungen der linear polarisierten Lichtstrahlen, die an entsprechenden Punkten einfallen, dreht.
(15) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (14), wobei die Polarisationssteuereinheit dem Emitter entgegengesetzt angeordnet ist, indem die vorbestimmte Achse als Referenz verwendet wird.
(16) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (14), wobei die Polarisationssteuereinheit innerhalb des Emitters angeordnet ist, und der Emitter das Bildlicht mit gesteuertem Polarisationszustand entlang der vorbestimmten Achse emittiert.
(17) Bildanzeigevorrichtung gemäß (16), wobei die Polarisationssteuereinheit ein lichtemittierendes Element aufweist, welches das Bildlicht mit gesteuertem Polarisationszustand emittiert.
(18) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (17), wobei das Bestrahlungszielobjekt einen Bildschirm aufweist, der ein diffraktives optisches Element verwendet.
(19) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (18), wobei das Bestrahlungszielobjekt mindestens einen eines transmissiven Bildschirms, der das Bildlicht überträgt, oder eines reflektierenden Bildschirms, der das Bildlicht reflektiert, aufweist.
(20) Bildanzeigevorrichtung gemäß einem der Punkte (1) bis (19), wobei das Bestrahlungszielobjekt lichtdurchlässig ist.

Bezugszeichenliste

1: optische Achse
2: normale Richtung
4: radial polarisiertes Licht
5: Polarisationsrichtung
6: Einfallsebene
20, 220: Emitter
21: Bildlicht
30, 230: Bildschirm
31: zylindrischer Grundkörper
32: optischer Film
33: erste Oberfläche
37: transmissives HOE
40: Reflexionsspiegel
41: Reflexionsoberfläche
50, 250: Polarisationssteuereinheit
51, 251: axialsymmetrische Wellenplatte
252: Polarisationsplatte
100, 200: Bildanzeigevorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 6167340 [0003]

Claims

Bildanzeigevorrichtung, Folgendes umfassend: einen Emitter, der Bildlicht entlang einer vorbestimmten Achse emittiert; ein Bestrahlungszielobjekt, das zumindest in einem Teil eines Bereichs um die vorbestimmte Achse angeordnet ist; eine Optikeinheit, die dem Emitter entgegengesetzt angeordnet ist, indem die vorbestimmte Achse als Referenz verwendet wird, und die bewirkt, dass das emittierte Bildlicht in das Bestrahlungszielobjekt einfällt; und eine Polarisationssteuereinheit, die einen Polarisationszustand des Bildlichts steuert, das im Einklang mit einer Form des Bestrahlungszielobjekts in das Bestrahlungszielobjekt einfällt.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Polarisationssteuereinheit eine Polarisationsrichtung des Bildlichts als den Polarisationszustand des Bildlichts steuert.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das Bestrahlungszielobjekt eine Grenzfläche aufweist, in die das Bildlicht einfällt, und die Polarisationssteuereinheit die Polarisationsrichtung des Bildlichts so steuert, dass ein Winkel der Polarisationsrichtung des Bildlichts in Bezug auf eine normale Richtung einer Einfallsebene im Wesentlichen konstant ist, wobei die Einfallsebene eine Einfallsrichtung des Bildlichts in Bezug auf die Grenzfläche und eine normale Richtung der Grenzfläche an einer Einfallsposition des Bildlichts einschließt.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Polarisationssteuereinheit die Polarisationsrichtung des Bildlichts so steuert, dass die Einfallsebene und die Polarisationsrichtung des Bildlichts parallel zueinander sind.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Form des Bestrahlungszielobjekts eine rotationssymmetrische Form einschließt, wobei die vorbestimmte Achse im Wesentlichen die Mittelachse bildet, und die Polarisationssteuereinheit den Polarisationszustand so steuert, dass eine Verteilung der Polarisationsrichtungen des Bildlichts in Bezug auf die vorbestimmte Achse symmetrisch ist.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Polarisationssteuereinheit das Bildlicht in radial polarisiertes Licht umwandelt.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Bestrahlungszielobjekt in einem Bereich angeordnet ist, der die vorbestimmte Achse ganz umgibt.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Bestrahlungszielobjekt aus einer zylindrischen Form besteht, wobei die vorbestimmte Achse im Wesentlichen die Mittelachse bildet.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Optikeinheit einen Einfallswinkel des emittierten Bildlichts in Bezug auf das Bestrahlungszielobjekt steuert.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Optikeinheit den Einfallswinkel des Bildlichts in Bezug auf das Bestrahlungszielobjekt so steuert, dass er mindestens 45° und höchstens 75° beträgt.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Optikeinheit den Einfallswinkel des Bildlichts in Bezug auf das Bestrahlungszielobjekt im Wesentlichen konstant macht.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Optikeinheit eine Reflexionsoberfläche aufweist, die das von dem Emitter emittierte Bildlicht auf das Bestrahlungszielobjekt reflektiert.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Polarisationssteuereinheit einen Rotator aufweist, der jede der Polarisationsrichtungen der Lichtstrahlen, die an entsprechenden Punkten einfallen, im Einklang mit der Form des Bestrahlungszielobjekts dreht.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Polarisationssteuereinheit eine Polarisationsplatte aufweist, welche die Polarisationsrichtungen der einfallenden Lichtstrahlen ausrichtet und linear polarisierte Lichtstrahlen emittiert, und der Rotator jede der Polarisationsrichtungen der linear polarisierten Lichtstrahlen, die an entsprechenden Punkten einfallen, dreht.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Polarisationssteuereinheit dem Emitter entgegengesetzt angeordnet ist, indem die vorbestimmte Achse als Referenz verwendet wird.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Polarisationssteuereinheit innerhalb des Emitters angeordnet ist, und der Emitter das Bildlicht mit gesteuertem Polarisationszustand entlang der vorbestimmten Achse emittiert.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei die Polarisationssteuereinheit ein lichtemittierendes Element aufweist, welches das Bildlicht mit gesteuertem Polarisationszustand emittiert.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Bestrahlungszielobjekt einen Bildschirm umfasst, der ein diffraktives optisches Element verwendet.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Bestrahlungszielobjekt mindestens einen eines transmissiven Bildschirms, der das Bildlicht überträgt, oder eines reflektierenden Bildschirms, der das Bildlicht reflektiert, aufweist.
Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Bestrahlungszielobjekt lichtdurchlässig ist.