JP2016535323A - イメージプロジェクタおよび光アセンブリ - Google Patents
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Abstract
Description
光学的距離(OD)は、
P=(Peff/cosθscan)
と等しくてもよく、ここで、Peffは、既定の有効ピッチ値であり、θscanは、マイクロレンズまたはマイクロミラー上での、プロジェクタデバイスからの光の入射角である。典型的には、既定の有効ピッチ値は、走査された光がマイクロレンズ/マイクロミラーアレイ上に入射するときに、ユーザが経験することを望むようなものとなるようなピッチ値であろう。Pは走査角に沿って変化する(すなわち、マイクロレンズまたはマイクロミラーのサイズは変化(走査方向に応じて増加または減少)するので、Peffは、走査角の全体に亘って既定値のまま一定である。
(Ze−z)/M
と等しく、ここで、「Ze」は、仮想画像22を光アセンブリ20が投影する既定位置から、ビューアが仮想画像22を見るべき既定位置までの距離であり、「z」は、ヘッドアップディスプレイ21と、ビューアが仮想画像22を見るべき既定位置との間の距離であり、「M」は、ヘッドアップディスプレイ21の拡大率である。集光レンズ11によりマイクロレンズアレイ3上に合焦された多重光ビーム15a〜cは、マイクロレンズアレイ3により拡散させられる。拡散させられた光23は、ヘッドアップディスプレイ21を通過させられ、ヘッドアップディスプレイ21を超えた位置に仮想画像22を投影する。仮想画像22は、マイクロレンズアレイ3上に投影される画像と同じ画像であろうが、しかしながら、仮想画像22は、ヘッドアップディスプレイ21により拡大(または縮小)させられ得るのでより大きい(またはより小さい)かもしれない。
(d/2)/(F.M)
として規定され、ここで、Mは、ヘッドアップディスプレイ21の拡大率であり、Fは集光レンズ11の焦点距離であり、「d」は、集光レンズ11上に入射する前に測定される、多重ビーム生成器8から出力された連続的な2つの(すなわち、隣接する2つの)多重ビーム15a〜cの間の距離であり、数式
d=Ftan(θ)=Ftan(θp/2)
が得られる。干渉は周期的であるので、この数式はあらゆる奇数(2k+1)の倍数と等しく、
d=Ftan[(2k+1)θp/2]
が成り立つ。有利に、「d」に関するこの条件が満たされるとき、波紋の軽減がさらに大きなものとなる。
(y/2)/(Ze)
により規定され、ここで、yは、ビューア27の瞳孔径であり、Zeは、光アセンブリ20が仮想画像22を投影する既定位置から、ビューアが仮想画像22を見るであろう既定位置までの距離である。瞳孔径は、各ビューアの顔つき、および環境光の複数の条件に依存し、そのサイズは、1から10mmの間で変化し得る。好ましくは、ビューア27に対する仮想画像22の位置/距離は、既定値であり、「Ze=(L.M)+z」と等しい。ここで、「L」は、マイクロレンズアレイ3とヘッドアップディスプレイ21との間の距離であり、「z」は、ビューア27の目に関する既定位置とヘッドアップディスプレイ21との間の距離である。「L」は、数式L=(Ze−z)/Mを用いて判断され、典型的には、1から500mmの間である。好ましくは、「z」は、既定値であり、典型的には500から1200mmの間である。500から1200mmの間の距離は、車のドライバの目と、車内のヘッドアップディスプレイ21の位置との間の典型的な距離である。好ましくは、「M」は、仮想画像22の位置を表す既定値であり、仮想画像22の位置は、「M」を変化させることにより変化させられ得る。典型的には、「M」の既定値は、製造者により与えられる。
(d/2)/(F.M)
として規定され、ここで、Mは、ヘッドアップディスプレイ21の拡大率であり、Fは集光レンズ11の焦点距離であり、「d」は、集光レンズ11上に入射する前に測定される、多重ビーム生成器8から出力された連続的な2つの(すなわち、隣接する2つの)多重ビーム15a〜cの間の距離であり、以下の数式により与えられる。
d=Ftan(θ)=Ftan(θp/2)
が得られる。干渉は周期的であるので、この数式はあらゆる奇数(2k+1)倍数と等しく、
d=Ftan[(2k+1)θp/2]
が成り立つ。「d」がこの条件を満たすよう光アセンブリ30が構成されたとき、波紋の更なる軽減が実現される。
λblue=0.438μm
λgreen=0.520μm
λred=0.638μm
それぞれのk値
kblue=6
kgreen=5
kred=4
およびそれぞれのn値
nblue=1.47
ngreen=1.46
nred=1.46
を有するときに、最適な波紋の軽減が提供される。
(Peff/cosθscan)
と等しくなるサイズである。ここで、Peffは、既定の有効ピッチ値であり、θscanは、プロジェクタデバイスから放射された光ビームのそのマイクロレンズ51上での入射角である。「有効ピッチ」は、入射する光の方向θscanに沿ったマイクロレンズのピッチの投影である。
Claims (15)
- イメージプロジェクタであって、
光ビームを提供するための光源と、
前記光ビームを受光出来るよう配置され、前記光ビームを走査するべく少なくとも1つの振動軸を中心に振動出来るMEMSミラーと、
1または複数の多重ビーム生成器と
を備え、
前記1または複数の多重ビーム生成器のうちそれぞれは、前記1または複数の多重ビーム生成器のうちそれぞれが複数の多重ビームを生成出来るよう、前記MEMSミラーにより反射された前記光ビームを受光するよう配置された平面状ビーム分割器と、前記平面状ビーム分割器を透過させられた前記光ビームの一部を受光出来る平面状反射器とを有し、
前記平面状ビーム分割器および前記平面状反射器は平行になるよう配置され、
前記イメージプロジェクタは、前記1または複数の多重ビーム生成器により生成された複数の多重ビームを受光するよう配置された集光レンズを備え、
前記1または複数の多重ビーム生成器のうちそれぞれにおいて、前記平面状ビーム分割器と前記平面状反射器との間の距離は、前記平面状ビーム分割器と前記平面状反射器との間の光学的距離が前記光ビームのコヒーレント長の半分より長くなる、またはそれと等しくなる距離である、イメージプロジェクタ。 - 前記1または複数の多重ビーム生成器は、平面状ビーム分割素子と平面状反射素子との間にエアギャップがあるように平行に、かつ離間させられて配置された、前記平面状ビーム分割器を規定する前記平面状ビーム分割素子と、前記平面状反射器を規定する前記平面状反射素子とを有し、
前記光学的距離は、
ここで、「t」は、前記平面状ビーム分割素子の厚さであり、「θi」は、前記平面状ビーム分割素子上での前記光ビームの入射角であり、「n1」は、前記光ビームが前記平面状ビーム分割素子に入射する前に通過する物質の屈折率であり、「n」は、前記平面状ビーム分割素子の屈折率であり、「h」は、前記平面状ビーム分割素子と前記平面状反射素子との間の距離であり、「n3」は、前記エアギャップ内の空気の屈折率である、請求項1に記載のイメージプロジェクタ。 - 前記1または複数の多重ビーム生成器は、透明な物質のブロックと、前記ブロックの第1表面上の、前記平面状ビーム分割器を規定する半反射性物質の平面状コーティングと、前記ブロックの第2の、反対側の表面上に提供された、前記平面状反射器を規定する反射性物質の平面状コーティングとを有し、
前記光学的距離は、
- 前記イメージプロジェクタは、光通信を行うように配置された複数の多重ビーム生成器を備え、
前記複数の多重ビーム生成器のうちそれぞれの前記平面状ビーム分割器および前記平面状反射器は、異なるように方向付けられた複数の面上に位置し、またはそれらと平行に配置される、請求項1から3のいずれか一項に記載のイメージプロジェクタ。 - 前記平面状ビーム分割器は、40%を反射し60%を透過するようなビーム分割比を有する、請求項1から4のいずれか一項に記載のイメージプロジェクタ。
- 前記平面状ビーム分割器は、前記平面状ビーム分割器を透過し前記平面状反射器により反射される前記光ビームの一部が前記平面状ビーム分割器を通過することなく前記集光レンズへ直接的に通過出来るよう配置される、請求項1から5のいずれか一項に記載のイメージプロジェクタ。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載のイメージプロジェクタと、
前記集光レンズを通過した光を受光するよう配置され、受光した光を拡散させるスクリーンと、
前記スクリーンにより拡散させられた光を受光するよう配置されたヘッドアップディスプレイと
を備える、光アセンブリ。 - 前記光アセンブリは、ビューアの開口数を表す既定の開口数値より大きい開口数を有し、
前記光アセンブリの前記開口数は、(d/2)/(F.M)として規定され、ここで、Mは、前記ヘッドアップディスプレイの拡大率であり、Fは、前記集光レンズの焦点距離であり、dは、前記多重ビーム生成器から出力された連続的な2つの多重光ビーム間の、前記多重光ビームが前記集光レンズ上に入射する前の距離である、請求項7に記載の光アセンブリ。 - 前記スクリーンはマイクロレンズアレイを有し、前記マイクロレンズアレイがマイクロレンズ間で複数の異なるピッチ長を有するよう前記マイクロレンズアレイは異なるサイズのマイクロレンズを含み、または、前記スクリーンはマイクロミラーアレイを有し、前記マイクロミラーアレイが複数のマイクロミラー間で複数の異なるピッチ長を有するよう前記マイクロミラーアレイは異なるサイズの複数のマイクロミラーを含む、請求項8から12のいずれか一項に記載の光アセンブリ。
- 連続的なマイクロレンズ間、または複数のマイクロミラー間のピッチは、
P=(Peff/cosθscan)
と等しく、ここで、Peffは、既定の有効ピッチ値であり、θscanは、前記マイクロレンズまたは前記複数のマイクロミラー上での、前記プロジェクタデバイスからの前記光の入射角である、請求項13に記載の光アセンブリ。
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