JP2013109203A - 光ビーム伸長装置、画像表示装置及び光学装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像表示装置は、画像生成装置、導光板131,331を備えた導光手段、及び、導光板へ入射される光の入射方向をX方向、導光板内における光の伝播方向をY方向としたとき、画像生成装置から入射された光ビームをZ方向に沿って伸長し、導光手段へ出射する光ビーム伸長装置70を備えており、光ビーム伸長装置70は、画像生成装置からの光が入射される第1反射鏡71、及び、第1反射鏡71からの光が入射され、導光手段へ光を出射する第2反射鏡72から成る。
【選択図】 図1
Description
(A)画像生成装置、及び、
(B)画像生成装置からの光が入射され、導光され、観察者の瞳に向かって出射される導光手段、
を備え、
導光手段は、
(B−1)入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
(B−2)導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を偏向させる、導光板に配設された第1偏向手段、及び、
(B−3)導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる、導光板に配設された第2偏向手段、
を備えており、更に、
(C)導光板へ入射される光の入射方向をX方向、導光板内における光の伝播方向をY方向としたとき、画像生成装置から入射された光ビームをZ方向に沿って伸長し、導光手段へ出射する光ビーム伸長装置、
を備えた画像表示装置であり、
光ビーム伸長装置は、画像生成装置からの光が入射される第1反射鏡、及び、第1反射鏡からの光が入射され、導光手段へ光を出射する第2反射鏡から成る。尚、「全反射」という用語は、内部全反射、あるいは、導光板内部における全反射を意味する。以下においても同様である。
光源から入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を偏向させる、導光板に配設された第1偏向手段、及び、
導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる、導光板に配設された第2偏向手段、
を備えた導光手段、並びに、
導光板へ入射される光の入射方向をX方向、導光板内における光の伝播方向をY方向としたとき、光源から入射された光ビームをZ方向に沿って伸長し、導光手段へ出射する光ビーム伸長装置、
を備えた光学装置であり、
光ビーム伸長装置は、光源からの光が入射される第1反射鏡、及び、第1反射鏡からの光が入射され、導光手段へ光を出射する第2反射鏡から成る。
第1反射鏡の光反射面は、第1A斜面と第1B斜面とが交互に連続して並置され、断面形状が鋸歯形状を有し、
第2反射鏡の光反射面は、第2A斜面と第2B斜面とが交互に連続して並置され、断面形状が鋸歯形状を有し、
第1A斜面の頂辺及び底辺は平行であり、Z方向に延びており、
第1A斜面の底部と第1B斜面の底部の成す角度(θ1)は90度であり、
第2A斜面の頂辺及び底辺は平行であり、Y方向に延びており、
第2A斜面の底部と第2B斜面の底部の成す角度(θ2)は90度である。
1.本開示の光ビーム伸長装置、光学装置及び画像表示装置、全般に関する説明
2.実施例1(光ビーム伸長装置、画像表示装置及び光学装置)
3.実施例2(実施例1の画像表示装置の変形)
4.実施例3(実施例1の画像表示装置の別の変形)
5.実施例4(実施例1の画像表示装置の更に別の変形)
6.実施例5(頭部装着型ディスプレイ)
7.実施例6(頭部装着型ディスプレイの変形)、その他
本開示の光ビーム伸長装置、光学装置あるいは画像表示装置において、
画像生成装置と第1反射鏡との間、あるいは、光源と第1反射鏡との間には、少なくとも1枚の平面反射部材が備えられており、
第1反射鏡と第2反射鏡との間には、少なくとも1枚の平面反射部材が備えられており、
画像生成装置と第1反射鏡との間、あるいは、光源と第1反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材は、第1反射鏡と第2反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材を兼ねている形態とすることができる。そして、このような形態を採用することで、光路が、一種、折り畳まれ、本開示の光ビーム伸長装置、光学装置あるいは画像表示装置のコンパクト化を図ることができる。尚、画像生成装置と第1反射鏡との間、あるいは、光源と第1反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材と、第1反射鏡と第2反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材とが、同一平面内に位置する形態も、画像生成装置と第1反射鏡との間、あるいは、光源と第1反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材は、第1反射鏡と第2反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材を兼ねている形態に包含される。
Z方向と直交する仮想平面である第1A仮想平面に射影したとき、画像生成装置(あるいは光源)から第1反射鏡に入射する光の軌跡と、第1反射鏡から出射される光の軌跡とは平行であり、
第1反射鏡の法線と直交する仮想平面である第1B仮想平面に射影したとき、画像生成装置(あるいは光源)から第1反射鏡に入射する光の軌跡と、第1反射鏡から出射される光の軌跡とは、第1A仮想平面に対して対称であり、
Y方向と直交する仮想平面である第2A仮想平面に射影したとき、第1反射鏡から第2反射鏡に入射する光の軌跡と、第2反射鏡から出射される光の軌跡とは平行であり、
第2反射鏡の法線と直交する仮想平面である第2B仮想平面に射影したとき、第1反射鏡から第2反射鏡に入射する光の軌跡と、第2反射鏡から出射される光の軌跡とは、第2A仮想平面に対して対称である構成とすることができる。そして、この場合、画像生成装置(あるいは光源)の中心から出射され、第1反射鏡に入射する光の光路長と、画像生成装置(あるいは光源)の中心から出射された光であって、第1反射鏡から出射され、第2反射鏡に入射し、出射され、導光手段(あるいは照射面)に入射する光の光路長とは、等しい構成とすることが好ましい。更には、画像生成装置(あるいは光源)から出射される光ビームのY方向に沿った大きさは、導光手段(あるいは照射面)に入射する光ビームのY方向に沿った大きさと等しい構成とすることが好ましい。更には、以上に説明した好ましい構成にあっては、導光手段(あるいは照射面)に入射する光ビームのZ方向に沿った大きさは、画像生成装置(あるいは光源)から出射される光ビームのZ方向に沿った大きさよりも大きい構成とすることができ、更には、導光手段から出射される光ビームのZ方向に沿った大きさは、画像生成装置(あるいは光源)から出射される光ビームのZ方向に沿った大きさと等しい構成とすることができる。
(A−1)2次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する画像形成装置、及び、
(A−2)画像形成装置の各画素から出射された光を平行光とするコリメート光学系、
を備えており、
コリメート光学系からの光が第1反射鏡に入射される構成とすることができる。尚、便宜上、このような画像生成装置を、『第1の形態の画像生成装置』と呼ぶ。
(A−1)光源、
(A−2)光源から出射された光を平行光とするコリメート光学系、
(A−3)コリメート光学系から出射された平行光を走査する走査手段、及び、
(A−4)走査手段によって走査された平行光をリレーするリレー光学系、
を備えており、
リレー光学系からの光が第1反射鏡に入射される構成とすることができる。尚、便宜上、このような画像生成装置を、『第2の形態の画像生成装置』と呼ぶ。
画像形成装置−Aは、
(α)青色を発光する第1発光素子が2次元マトリクス状に配列された第1発光パネルから成る第1画像形成装置、
(β)緑色を発光する第2発光素子が2次元マトリクス状に配列された第2発光パネルから成る第2画像形成装置、及び、
(γ)赤色を発光する第3発光素子が2次元マトリクス状に配列された第3発光パネルから成る第3画像形成装置、並びに、
(δ)第1画像形成装置、第2画像形成装置及び第3画像形成装置から出射された光を1本の光路に纏めるための手段(例えば、ダイクロイック・プリズムであり、以下の説明においても同様である)、
を備えており、
第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子のそれぞれの発光/非発光状態を制御する。
画像形成装置−Bは、
(α)青色を発光する第1発光素子、及び、青色を発光する第1発光素子から出射された出射光の通過/非通過を制御するための第1光通過制御装置[一種のライト・バルブであり、例えば、液晶表示装置やデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、LCOSから構成され、以下の説明においても同様である]から成る第1画像形成装置、
(β)緑色を発光する第2発光素子、及び、緑色を発光する第2発光素子から出射された出射光の通過/非通過を制御するための第2光通過制御装置(ライト・バルブ)から成る第2画像形成装置、及び、
(γ)赤色を発光する第3発光素子、及び、赤色を発光する第3発光素子から出射された出射光の通過/非通過を制御するための第3光通過制御装置(ライト・バルブ)から成る第3画像形成装置、並びに、
(δ)第1光通過制御装置、第2光通過制御装置及び第3光通過制御装置を通過した光を1本の光路に纏めるための手段、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子から出射された出射光の通過/非通過を制御することで画像を表示する。第1発光素子、第2発光素子、第3発光素子から出射された出射光を光通過制御装置へと案内するための手段(光案内部材)として、導光部材、マイクロレンズアレイ、ミラーや反射板、集光レンズを例示することができる。
画像形成装置−Cは、
(α)青色を発光する第1発光素子が2次元マトリクス状に配列された第1発光パネル、及び、第1発光パネルから出射された出射光の通過/非通過を制御するための青色光通過制御装置(ライト・バルブ)から成る第1画像形成装置、
(β)緑色を発光する第2発光素子が2次元マトリクス状に配列された第2発光パネル、及び、第2発光パネルから出射された出射光の通過/非通過を制御するための緑色光通過制御装置(ライト・バルブ)から成る第2画像形成装置、
(γ)赤色を発光する第3発光素子が2次元マトリクス状に配列された第3発光パネル、及び、第3発光パネルから出射された出射光の通過/非通過を制御するための赤色光通過制御装置(ライト・バルブ)から成る第3画像形成装置、並びに、
(δ)青色光通過制御装置、緑色光通過制御装置及び赤色光通過制御装置を通過した光を1本の光路に纏めるための手段を備えており、
光通過制御装置(ライト・バルブ)によってこれらの第1発光パネル、第2発光パネル及び第3発光パネルから出射された出射光の通過/非通過を制御することで画像を表示する。
画像形成装置−Dは、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像形成装置であり、
(α)青色を発光する第1発光素子を備えた第1画像形成装置、
(β)緑色を発光する第2発光素子を備えた第2画像形成装置、及び、
(γ)赤色を発光する第3発光素子を備えた第3画像形成装置、並びに、
(δ)第1画像形成装置、第2画像形成装置及び第3画像形成装置から出射された光を1本の光路に纏めるための手段、更には、
(ε)1本の光路に纏めるための手段から出射された光の通過/非通過を制御するための光通過制御装置(ライト・バルブ)、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子から出射された出射光の通過/非通過を制御することで画像を表示する。
画像形成装置−Eも、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像形成装置であり、
(α)青色を発光する第1発光素子が2次元マトリクス状に配列された第1発光パネルから成る第1画像形成装置、
(β)緑色を発光する第2発光素子が2次元マトリクス状に配列された第2発光パネルから成る第2画像形成装置、及び、
(γ)赤色を発光する第3発光素子が2次元マトリクス状に配列された第3発光パネルから成る第3画像形成装置、並びに、
(δ)第1画像形成装置、第2画像形成装置及び第3画像形成装置のそれぞれから出射された光を1本の光路に纏めるための手段、更には、
(ε)1本の光路に纏めるための手段から出射された光の通過/非通過を制御するための光通過制御装置(ライト・バルブ)、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光パネルから出射された出射光の通過/非通過を制御することで画像を表示する。
画像形成装置−Fは、第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子のそれぞれの発光/非発光状態を制御することで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプのカラー表示の画像形成装置である。
画像形成装置−Gは、2次元マトリクス状に配列された発光素子ユニットからの出射光の通過/非通過を制御するための光通過制御装置(ライト・バルブ)を備えており、発光素子ユニットにおける第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子のそれぞれの発光/非発光状態を時分割制御し、更に、光通過制御装置によって第1発光素子、第2発光素子及び第3発光素子から出射された出射光の通過/非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像形成装置である。
(イ)観察者の頭部に装着される眼鏡型のフレーム、及び、
(ロ)本開示の画像表示装置、
を備えている。頭部装着型ディスプレイにあっては、本開示の画像表示装置を、1つ備えていてもよいし(片眼型)、2つ備えていてもよい(両眼型)。
導光手段は、全体として画像生成装置よりも観察者の顔の中心側に配置されており、
2つの画像表示装置を結合する結合部材を更に有し、
結合部材は、観察者の2つの瞳の間に位置するフレームの中央部分の観察者に面する側に取り付けられており、
結合部材の射影像は、フレームの射影像内に含まれる構成とすることが好ましい。
(A)画像生成装置110,210、及び、
(B)画像生成装置110,210からの光が入射され、導光され、観察者の瞳に向かって出射される導光手段130,330、
を備えた画像表示装置である。そして、導光手段130,330は、
(B−1)入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板131,331、
(B−2)導光板131,331に入射された光が導光板131,331の内部で全反射されるように、導光板131,331に入射された光を偏向させる、導光板131,331に配設された第1偏向手段140,340、及び、
(B−3)導光板131,331の内部を全反射により伝播した光を導光板131,331から出射させるために、導光板131,331の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる、導光板131,331に配設された第2偏向手段150,350、
を備えている。尚、導光手段130,330は、シースルー型(半透過型)である。そして、
(C)導光板131,331へ入射される光の入射方向をX方向、導光板131,331内における光の伝播方向をY方向としたとき、画像生成装置110,210から入射された光ビームをZ方向に沿って伸長し、導光手段130,330へ出射する光ビーム伸長装置70、
を備えており、
光ビーム伸長装置70は、画像生成装置110,210からの光が入射される第1反射鏡71、及び、第1反射鏡71からの光が入射され、導光手段130,330へ光を出射する第2反射鏡72から成る。
(b−1)光源(実施例においては、具体的には、画像生成装置110,210)から入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板131,331、
(b−2)導光板131,331に入射された光が導光板131,331の内部で全反射されるように、導光板131,331に入射された光を偏向させる、導光板131,331に配設された第1偏向手段140,340、及び、
(b−3)導光板131,331の内部を全反射により伝播した光を導光板131,331から出射させるために、導光板131,331の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる、導光板131,331に配設された第2偏向手段150,350、
を備えている。そして、更に、
導光板131,331へ入射される光の入射方向をX方向、導光板131,331内における光の伝播方向をY方向としたとき、光源から入射された光ビームをZ方向に沿って伸長し、導光手段130,330へ出射する光ビーム伸長装置70、
を備えており、
光ビーム伸長装置70は、光源からの光が入射される第1反射鏡71、及び、第1反射鏡71からの光が入射され、導光手段130,330へ光を出射する第2反射鏡72から成る。
(A−1)2次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する画像形成装置111、及び、
(A−2)画像形成装置111の各画素から出射された光を平行光とするコリメート光学系112、
を備えており、
コリメート光学系112からの光が第1反射鏡71に入射される。
第1反射鏡71の光反射面は、第1A斜面71Aと第1B斜面71Bとが交互に連続して並置され、断面形状が鋸歯形状を有し、
第2反射鏡72の光反射面は、第2A斜面72Aと第2B斜面72Bとが交互に連続して並置され、断面形状が鋸歯形状を有し、
第1A斜面71Aの頂辺及び底辺は平行であり、Z方向に延びており、
第1A斜面71Aの底部と第1B斜面71Bの底部の成す角度(θ1)は90度であり、
第2A斜面72Aの頂辺及び底辺は平行であり、Y方向に延びており、
第2A斜面72Aの底部と第2B斜面72Bの底部の成す角度(θ2)は90度である。尚、一対の第1A斜面71A及び第1B斜面71Bにおいて、第1A斜面71Aの頂辺と第1B斜面71Bの頂辺とは同じ頂辺を占め、第1A斜面71Aの底辺と第1B斜面71Bの底辺とは同じ底辺を占める。同様に、一対の第2A斜面72A及び第2B斜面72Bにおいて、第2A斜面72Aの頂辺と第2B斜面72Bの頂辺とは同じ頂辺を占め、第2A斜面72Aの底辺と第2B斜面72Bの底辺とは同じ底辺を占める。
(A−1)光源261、
(A−2)光源261から出射された光を平行光とするコリメート光学系262、
(A−3)コリメート光学系262から出射された平行光を走査する走査手段263、及び、
(A−4)走査手段263によって走査された平行光をリレーするリレー光学系264、
を備えており、
リレー光学系264からの光が第1反射鏡71に入射される。
(C−1)入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板331、
(C−2)導光板331に入射された光が導光板331の内部で全反射されるように、導光板331に入射された光を偏向させる、導光板331に配設された第1偏向手段、及び、
(C−3)導光板331の内部を全反射により伝播した光を導光板331から出射させるために、導光板331の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる、導光板331に配設された第2偏向手段、
を備えている点は、実施例1の導光手段130と同じである。
Θ=90°−(φ+ψ) (B)
(A)観察者40の頭部に装着される眼鏡型のフレーム10、及び、
(B)2つの画像表示装置100、
を備えている。尚、実施例5あるいは後述する実施例6における頭部装着型ディスプレイにあっては、画像表示装置100を2つ備えた両眼型とした。
α=0.1×L
β=0.5×L
γ=0.9×L
である。
(α)赤色を発光する赤色発光素子501Rが2次元マトリクス状に配列された赤色発光パネル511R、
(β)緑色を発光する緑色発光素子501Gが2次元マトリクス状に配列された緑色発光パネル511G、及び、
(γ)青色を発光する青色発光素子501Bが2次元マトリクス状に配列された青色発光パネル511B、並びに、
(δ)赤色発光パネル511R、緑色発光パネル511G及び青色発光パネル511Bから出射された光を1本の光路に纏めるための手段(例えば、ダイクロイック・プリズム503)、
を備えており、
赤色発光素子501R、緑色発光素子501G及び青色発光素子501Bのそれぞれの発光/非発光状態を制御するカラー表示の画像形成装置とすることもできる。この画像形成装置から出射された光も、コリメート光学系112、光ビーム伸長装置70を介して導光板131,331に入射される。尚、参照番号512は、発光素子から出射された光を集光するためのマイクロレンズである。
[1]《画像表示装置》
(A)画像生成装置、及び、
(B)画像生成装置からの光が入射され、導光され、観察者の瞳に向かって出射される導光手段、
を備え、
導光手段は、
(B−1)入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
(B−2)導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を偏向させる、導光板に配設された第1偏向手段、及び、
(B−3)導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる、導光板に配設された第2偏向手段、
を備えており、更に、
(C)導光板へ入射される光の入射方向をX方向、導光板内における光の伝播方向をY方向としたとき、画像生成装置から入射された光ビームをZ方向に沿って伸長し、導光手段へ出射する光ビーム伸長装置、
を備えた画像表示装置であって、
光ビーム伸長装置は、画像生成装置からの光が入射される第1反射鏡、及び、第1反射鏡からの光が入射され、導光手段へ光を出射する第2反射鏡から成り、
第1反射鏡の光反射面は、第1A斜面と第1B斜面とが交互に連続して並置され、断面形状が鋸歯形状を有し、
第2反射鏡の光反射面は、第2A斜面と第2B斜面とが交互に連続して並置され、断面形状が鋸歯形状を有し、
第1A斜面の頂辺及び底辺は平行であり、Z方向に延びており、
第1A斜面の底部と第1B斜面の底部の成す角度は90度であり、
第2A斜面の頂辺及び底辺は平行であり、Y方向に延びており、
第2A斜面の底部と第2B斜面の底部の成す角度は90度である画像表示装置。
[2]画像生成装置と第1反射鏡との間には、少なくとも1枚の平面反射部材が備えられており、
第1反射鏡と第2反射鏡との間には、少なくとも1枚の平面反射部材が備えられており、
画像生成装置と第1反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材は、第1反射鏡と第2反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材を兼ねている[1]に記載の画像表示装置。
[3]Z方向と直交する仮想平面である第1A仮想平面に射影したとき、画像生成装置から第1反射鏡に入射する光の軌跡と、第1反射鏡から出射される光の軌跡とは平行であり、
第1反射鏡の法線と直交する仮想平面である第1B仮想平面に射影したとき、画像生成装置から第1反射鏡に入射する光の軌跡と、第1反射鏡から出射される光の軌跡とは、第1A仮想平面に対して対称であり、
Y方向と直交する仮想平面である第2A仮想平面に射影したとき、第1反射鏡から第2反射鏡に入射する光の軌跡と、第2反射鏡から出射される光の軌跡とは平行であり、
第2反射鏡の法線と直交する仮想平面である第2B仮想平面に射影したとき、第1反射鏡から第2反射鏡に入射する光の軌跡と、第2反射鏡から出射される光の軌跡とは、第2A仮想平面に対して対称である[1]又は[2]に記載の画像表示装置。
[4]画像生成装置の中心から出射され、第1反射鏡に入射する光の光路長と、画像生成装置の中心から出射された光であって、第1反射鏡から出射され、第2反射鏡に入射し、出射され、導光手段に入射する光の光路長とは、等しい[3]に記載の画像表示装置。
[5]画像生成装置から出射される光ビームのY方向に沿った大きさは、導光手段に入射する光ビームのY方向に沿った大きさと等しい[4]に記載の画像表示装置。
[6]導光手段に入射する光ビームのZ方向に沿った大きさは、画像生成装置から出射される光ビームのZ方向に沿った大きさよりも大きい[3]乃至[5]のいずれか1項に記載の画像表示装置。
[7]導光手段から出射される光ビームのZ方向に沿った大きさは、画像生成装置から出射される光ビームのZ方向に沿った大きさと等しい[6]に記載の画像表示装置。
[8]画像生成装置は、
(A−1)2次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する画像形成装置、及び、
(A−2)画像形成装置の各画素から出射された光を平行光とするコリメート光学系、
を備えており、
コリメート光学系からの光が第1反射鏡に入射される[1]乃至[7]のいずれか1項に記載の画像表示装置。
[9]画像生成装置は、
(A−1)光源、
(A−2)光源から出射された光を平行光とするコリメート光学系、
(A−3)コリメート光学系から出射された平行光を走査する走査手段、及び、
(A−4)走査手段によって走査された平行光をリレーするリレー光学系、
を備えており、
リレー光学系からの光が第1反射鏡に入射される[1]乃至[7]のいずれか1項に記載の画像表示装置。
[10]第1偏向手段及び第2偏向手段は、回折格子素子から成る[1]乃至[9]のいずれか1項に記載の画像表示装置。
[11]回折格子素子は反射型回折格子素子から成る[10]に記載の画像表示装置。
[12]反射型回折格子素子は、反射型体積ホログラム回折格子から成る[11]に記載の画像表示装置。
[13]回折格子素子は透過型回折格子素子から成る[10]に記載の画像表示装置。
[14]一方の回折格子素子は反射型回折格子素子から成り、他方の回折格子素子は透過型回折格子素子から成る[10]に記載の画像表示装置。
[15]第1偏向手段は、反射鏡として機能し、
第2偏向手段は、半透過鏡として機能する[1]乃至[9]のいずれか1項に記載の画像表示装置。
[16]《光学装置》
光源から入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を偏向させる、導光板に配設された第1偏向手段、及び、
導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる、導光板に配設された第2偏向手段、
を備えた導光手段、並びに、
導光板へ入射される光の入射方向をX方向、導光板内における光の伝播方向をY方向としたとき、光源から入射された光ビームをZ方向に沿って伸長し、導光手段へ出射する光ビーム伸長装置、
を備えた光学装置であって、
光ビーム伸長装置は、光源からの光が入射される第1反射鏡、及び、第1反射鏡からの光が入射され、導光手段へ光を出射する第2反射鏡から成り、
第1反射鏡の光反射面は、第1A斜面と第1B斜面とが交互に連続して並置され、断面形状が鋸歯形状を有し、
第2反射鏡の光反射面は、第2A斜面と第2B斜面とが交互に連続して並置され、断面形状が鋸歯形状を有し、
第1A斜面の頂辺及び底辺は平行であり、Z方向に延びており、
第1A斜面の底部と第1B斜面の底部の成す角度は90度であり、
第2A斜面の頂辺及び底辺は平行であり、Y方向に延びており、
第2A斜面の底部と第2B斜面の底部の成す角度は90度である光学装置。
[17]光源と第1反射鏡との間には、少なくとも1枚の平面反射部材が備えられており、
第1反射鏡と第2反射鏡との間には、少なくとも1枚の平面反射部材が備えられており、
光源と第1反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材は、第1反射鏡と第2反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材を兼ねている[16]に記載の光学装置。
[18]《光ビーム伸長装置》
光源と照射面との間に配置され、光源からの光が入射される第1反射鏡、及び、第1反射鏡からの光が入射され、照射面へ光を出射する第2反射鏡から成る光ビーム伸長装置であって、
第1反射鏡の光反射面は、第1A斜面と第1B斜面とが交互に連続して並置され、断面形状が鋸歯形状を有し、
第2反射鏡の光反射面は、第2A斜面と第2B斜面とが交互に連続して並置され、断面形状が鋸歯形状を有し、
第1A斜面の頂辺及び底辺は平行であり、Z方向に延びており、
第1A斜面の底部と第1B斜面の底部の成す角度は90度であり、
第2A斜面の頂辺及び底辺は平行であり、Y方向に延びており、
第2A斜面の底部と第2B斜面の底部の成す角度は90度である光ビーム伸長装置。
[19]光源と第1反射鏡との間には、少なくとも1枚の平面反射部材が備えられており、
第1反射鏡と第2反射鏡との間には、少なくとも1枚の平面反射部材が備えられており、
光源と第1反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材は、第1反射鏡と第2反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材を兼ねている[18]に記載の光ビーム伸長装置。
Claims (19)
- (A)画像生成装置、及び、
(B)画像生成装置からの光が入射され、導光され、観察者の瞳に向かって出射される導光手段、
を備え、
導光手段は、
(B−1)入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
(B−2)導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を偏向させる、導光板に配設された第1偏向手段、及び、
(B−3)導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる、導光板に配設された第2偏向手段、
を備えており、更に、
(C)導光板へ入射される光の入射方向をX方向、導光板内における光の伝播方向をY方向としたとき、画像生成装置から入射された光ビームをZ方向に沿って伸長し、導光手段へ出射する光ビーム伸長装置、
を備えた画像表示装置であって、
光ビーム伸長装置は、画像生成装置からの光が入射される第1反射鏡、及び、第1反射鏡からの光が入射され、導光手段へ光を出射する第2反射鏡から成り、
第1反射鏡の光反射面は、第1A斜面と第1B斜面とが交互に連続して並置され、断面形状が鋸歯形状を有し、
第2反射鏡の光反射面は、第2A斜面と第2B斜面とが交互に連続して並置され、断面形状が鋸歯形状を有し、
第1A斜面の頂辺及び底辺は平行であり、Z方向に延びており、
第1A斜面の底部と第1B斜面の底部の成す角度は90度であり、
第2A斜面の頂辺及び底辺は平行であり、Y方向に延びており、
第2A斜面の底部と第2B斜面の底部の成す角度は90度である画像表示装置。 - 画像生成装置と第1反射鏡との間には、少なくとも1枚の平面反射部材が備えられており、
第1反射鏡と第2反射鏡との間には、少なくとも1枚の平面反射部材が備えられており、
画像生成装置と第1反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材は、第1反射鏡と第2反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材を兼ねている請求項1に記載の画像表示装置。 - Z方向と直交する仮想平面である第1A仮想平面に射影したとき、画像生成装置から第1反射鏡に入射する光の軌跡と、第1反射鏡から出射される光の軌跡とは平行であり、
第1反射鏡の法線と直交する仮想平面である第1B仮想平面に射影したとき、画像生成装置から第1反射鏡に入射する光の軌跡と、第1反射鏡から出射される光の軌跡とは、第1A仮想平面に対して対称であり、
Y方向と直交する仮想平面である第2A仮想平面に射影したとき、第1反射鏡から第2反射鏡に入射する光の軌跡と、第2反射鏡から出射される光の軌跡とは平行であり、
第2反射鏡の法線と直交する仮想平面である第2B仮想平面に射影したとき、第1反射鏡から第2反射鏡に入射する光の軌跡と、第2反射鏡から出射される光の軌跡とは、第2A仮想平面に対して対称である請求項1に記載の画像表示装置。 - 画像生成装置の中心から出射され、第1反射鏡に入射する光の光路長と、画像生成装置の中心から出射された光であって、第1反射鏡から出射され、第2反射鏡に入射し、出射され、導光手段に入射する光の光路長とは、等しい請求項3に記載の画像表示装置。
- 画像生成装置から出射される光ビームのY方向に沿った大きさは、導光手段に入射する光ビームのY方向に沿った大きさと等しい請求項4に記載の画像表示装置。
- 導光手段に入射する光ビームのZ方向に沿った大きさは、画像生成装置から出射される光ビームのZ方向に沿った大きさよりも大きい請求項3に記載の画像表示装置。
- 導光手段から出射される光ビームのZ方向に沿った大きさは、画像生成装置から出射される光ビームのZ方向に沿った大きさと等しい請求項6に記載の画像表示装置。
- 画像生成装置は、
(A−1)2次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する画像形成装置、及び、
(A−2)画像形成装置の各画素から出射された光を平行光とするコリメート光学系、
を備えており、
コリメート光学系からの光が第1反射鏡に入射される請求項1に記載の画像表示装置。 - 画像生成装置は、
(A−1)光源、
(A−2)光源から出射された光を平行光とするコリメート光学系、
(A−3)コリメート光学系から出射された平行光を走査する走査手段、及び、
(A−4)走査手段によって走査された平行光をリレーするリレー光学系、
を備えており、
リレー光学系からの光が第1反射鏡に入射される請求項1に記載の画像表示装置。 - 第1偏向手段及び第2偏向手段は、回折格子素子から成る請求項1に記載の画像表示装置。
- 回折格子素子は反射型回折格子素子から成る請求項10に記載の画像表示装置。
- 反射型回折格子素子は、反射型体積ホログラム回折格子から成る請求項11に記載の画像表示装置。
- 回折格子素子は透過型回折格子素子から成る請求項10に記載の画像表示装置。
- 一方の回折格子素子は反射型回折格子素子から成り、他方の回折格子素子は透過型回折格子素子から成る請求項10に記載の画像表示装置。
- 第1偏向手段は、反射鏡として機能し、
第2偏向手段は、半透過鏡として機能する請求項1に記載の画像表示装置。 - 光源から入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を偏向させる、導光板に配設された第1偏向手段、及び、
導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる、導光板に配設された第2偏向手段、
を備えた導光手段、並びに、
導光板へ入射される光の入射方向をX方向、導光板内における光の伝播方向をY方向としたとき、光源から入射された光ビームをZ方向に沿って伸長し、導光手段へ出射する光ビーム伸長装置、
を備えた光学装置であって、
光ビーム伸長装置は、光源からの光が入射される第1反射鏡、及び、第1反射鏡からの光が入射され、導光手段へ光を出射する第2反射鏡から成り、
第1反射鏡の光反射面は、第1A斜面と第1B斜面とが交互に連続して並置され、断面形状が鋸歯形状を有し、
第2反射鏡の光反射面は、第2A斜面と第2B斜面とが交互に連続して並置され、断面形状が鋸歯形状を有し、
第1A斜面の頂辺及び底辺は平行であり、Z方向に延びており、
第1A斜面の底部と第1B斜面の底部の成す角度は90度であり、
第2A斜面の頂辺及び底辺は平行であり、Y方向に延びており、
第2A斜面の底部と第2B斜面の底部の成す角度は90度である光学装置。 - 光源と第1反射鏡との間には、少なくとも1枚の平面反射部材が備えられており、
第1反射鏡と第2反射鏡との間には、少なくとも1枚の平面反射部材が備えられており、
光源と第1反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材は、第1反射鏡と第2反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材を兼ねている請求項16に記載の光学装置。 - 光源と照射面との間に配置され、光源からの光が入射される第1反射鏡、及び、第1反射鏡からの光が入射され、照射面へ光を出射する第2反射鏡から成る光ビーム伸長装置であって、
第1反射鏡の光反射面は、第1A斜面と第1B斜面とが交互に連続して並置され、断面形状が鋸歯形状を有し、
第2反射鏡の光反射面は、第2A斜面と第2B斜面とが交互に連続して並置され、断面形状が鋸歯形状を有し、
第1A斜面の頂辺及び底辺は平行であり、Z方向に延びており、
第1A斜面の底部と第1B斜面の底部の成す角度は90度であり、
第2A斜面の頂辺及び底辺は平行であり、Y方向に延びており、
第2A斜面の底部と第2B斜面の底部の成す角度は90度である光ビーム伸長装置。 - 光源と第1反射鏡との間には、少なくとも1枚の平面反射部材が備えられており、
第1反射鏡と第2反射鏡との間には、少なくとも1枚の平面反射部材が備えられており、
光源と第1反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材は、第1反射鏡と第2反射鏡との間に備えられた1枚の平面反射部材を兼ねている請求項18に記載の光ビーム伸長装置。
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