JP7204317B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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Description
まず、図1を参照して、本発明の背景について説明する。
上記では、本発明の背景について説明した。続いて、本発明の実施例について説明する。
MEMSミラー120は、各色のレーザ光(例えば、赤色光、緑色光または青色光等)の合成レーザ光を出射する光源部として機能する部材である。また、MEMSミラー120は、水平方向および垂直方向の2軸に駆動して、出射したレーザ光を走査する光走査部としても機能する。以上によって、MEMSミラー120は、後段のグレーティング素子150上に表示画像を投影することができる。なお、本実施例では、MEMSミラー120が用いられる場合を一例として説明するが、MEMSミラー120以外のレーザ光を出射可能な部材が用いられてもよい。また、レーザ光以外の何らかの光を出射可能な部材が用いられてもよい。MEMSミラー120によって走査された光は、パラボラミラー130へ入射する。
パラボラミラー130は、MEMSミラー120によって走査された光を、互いに略平行な光にする平行光生成部として機能する部材である。上記のとおり、パラボラミラー130の焦点位置から出射された光が、パラボラミラー130上の各点で反射する場合、各反射光の進行方向はパラボラミラー130の光軸に対して平行になるという特徴を有する。そこで、MEMSミラー120がパラボラミラー130の焦点位置に配置されることで、MEMSミラー120から出射された光は、パラボラミラー130上で反射し、互いに略平行な光となる。
ウェッジプリズム110は、パラボラミラー130によって反射された光を屈折させる部材である。これにより、ウェッジプリズム110は、MEMSミラー120からグレーティング素子150に至るまでの各光の光路長差を略ゼロにする(または、所定値より小さくする)ことができる。より具体的には、ウェッジプリズム110における光路長Lは、ウェッジプリズム110における経路長D(換言すると、光が通過する実際の長さ)とウェッジプリズム110が有する屈折率nによって以下の式4で算出される。
平面ミラー140は、ウェッジプリズム110を透過したレーザ光を反射して、グレーティング素子150へ入射させる部材である。平面ミラー140は、ウェッジプリズム110を透過した略平行なレーザ光を反射し、略平行な状態を維持しつつグレーティング素子150へ入射させる。平面ミラー140が用いられることによって、レーザ光がグレーティング素子150の表面に適切に入射することができる。
グレーティング素子150は、その表面に所定の凹凸パターンを備え、平面ミラー140によって反射されたレーザ光の進行方向を回折現象により変更する光方向変更部として機能する部材である。例えば、グレーティング素子150は、1次回折光の進行方向がグレーティング素子150の略正面方向になるように、スリットの間隔およびアスペクト比が決められる。
本実施例に係る画像表示装置100は、図9に示すように、グレーティング素子150の後段に、半透明のスクリーンであるコンバイナ160と、コンバイナ160にレーザ光を入射させる所定の光学系161と、を備えてもよい。これにより、画像表示装置100は、ヘッドアップディスプレイとして機能することができる。コンバイナ160は、所定の光学系161を介して入射するレーザ光を用いて虚像を表示し、ユーザは当該虚像を視認することができる。
上記では、本発明の実施例について説明した。続いて、図11~図17を参照しながら、本発明の変形例として、光方向変更部のバリエーションについて説明する。
以上で説明してきたように、本発明に係る画像表示装置100は、光源から出射された光を走査する光走査部と、走査された光を略平行光にする平行光生成部と、略平行光を屈折させるウェッジプリズムと、屈折させられた光の進行方向を変更する光方向変更部と、を備えており、ウェッジプリズムは各光の光路長差を略ゼロにする(または、所定値より小さくする)。これによって、本発明に係る画像表示装置100は、光方向変更部におけるビーム径の差異を略ゼロにする(または、所定値より小さくする)ことができる。例えば、本発明に係る画像表示装置100は、光方向変更部におけるビーム径を、ビームウエストにおけるビーム径Woに統一することができる。換言すると、本発明に係る画像表示装置100は、表示画像の解像度を可能な限り小さい値に統一することができる。
110 ウェッジプリズム
120 MEMSミラー
130 パラボラミラー
131 コンデンサレンズ
140 平面ミラー
150 グレーティング素子
151 表面に直角プリズム形状を有する反射型の光学素子
152 表面にプリズム形状を有する反射型の光学素子
153 表面にシリンドリカル形状を有する反射型の光学素子
154 表面に放物面形状を有する反射型の光学素子
155 球面の凹レンズがアレイ状に配置されたような表面形状を有する反射型の光学素子
156 放物面の凹レンズがアレイ状に配置されたような表面形状を有する反射型の光学素子
160 コンバイナ
161 所定の光学系
162 ディフューザ
Claims (15)
- 光源部から出射された光を走査することによって、各走査ビームを生成する光走査部と、
前記各走査ビーム同士を略平行にして略平行光を生成する平行光生成部と、
前記略平行光を屈折させるプリズムと、
屈折させられた光の進行方向を変更する光方向変更部と、を備え、
前記プリズムは、前記光源部から前記光方向変更部に至るまでの各光の光路長差を略ゼロにする、
画像表示装置。 - 前記プリズムは、ウェッジプリズムである、
請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記ウェッジプリズムの頂角により前記光路長差が変わる、
請求項2に記載の画像表示装置。 - 前記プリズムの材質は、ガラスまたは樹脂である、
請求項1から3のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記光走査部は、MEMSミラーを備える、
請求項1から4のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記平行光生成部は、パラボラミラーを備える、
請求項1から5のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記平行光生成部は、コンデンサレンズを備える、
請求項1から5のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記光方向変更部は、表面に反射型のグレーティング素子を備える、
請求項1から7のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記光方向変更部は、表面に直角プリズム形状を有する反射型の光学素子を備える、
請求項1から7のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記光方向変更部は、表面にプリズム形状を有する反射型の光学素子を備える、
請求項1から7のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記光方向変更部は、表面にシリンドリカル形状を有する反射型の光学素子を備える、
請求項1から7のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記光方向変更部は、表面に放物面形状を有する反射型の光学素子を備える、
請求項1から7のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記光方向変更部は、球面の凹レンズがアレイ状に配置された表面形状を有する反射型
の光学素子を備える、
請求項1から7のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記光方向変更部は、放物面の凹レンズがアレイ状に配置された表面形状を有する反射
型の光学素子を備える、
請求項1から7のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記光は、レーザ光である、
請求項1から14のいずれか1項に記載の画像表示装置。
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