JP6700484B2 - 虚像を表示する表示装置 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1に係る虚像を表示する表示装置1の構成図である。図2は、実施の形態1に係る虚像を表示する表示装置1の部分構成図である。
A1=A2 ・・・(1)
(L4+L5)−L3=L6 ・・・(2)
L5=L3+L6−L4 ・・・(2a)
L4 2=L3 2+L5 2 ・・・(3)
L5=L3+L6−(L3 2+L5 2)0.5 ・・・(4)
L3+L6−L5=(L3 2+L5 2)0.5
(L3+L6)2−2×(L3+L6)×L5+L5 2=L3 2+L5 2
L5={(L3+L6)2−L3 2}/{2×(L3+L6)}
L5=(2×L3+L6)×L6/{2×(L3+L6)} ・・・(4a)
L5=L3×tan(2×A1) ・・・(5)
tan(2×A1)=L5/L3
A1=(1/2)×tan−1(L5/L3)
A1=(1/2)×tan−1[(2×L3+L6)×L6/{2×L3×(L3+L6)}]・・(5a)
A3=(1/2)×A5+A6 ・・・(6)
L3=(L7+L10) ・・・(7)
tan(A8)=L9/L8 ・・・(7a)
式7aから次式7bが求められる。
A8=tan−1(L9/L8) ・・・(7b)
L11=(L8 2+L9 2)0.5×cos(A8−A5) ・・・(8)
tan(A7)=(L11−L8)/{(L8 2+L9 2)0.5×sin(A8−A5)} ・・・(9a)
A7=tan−1[(L11−L8)/{(L8 2+L9 2)0.5×sin(A8−A5)}] ・・・(9b)
式7bおよび式8を式9bに代入すると角度A7が求められる。
L10×cos(A7)=L3−L9+(L8 2+L9 2)0.5×sin(A8−A5) ・・・(10a)
L10={L3−L9+(L8 2+L9 2)0.5×sin(A8−A5)}/cos(A7) ・・・(10b)
式9bを式10bに代入すると距離L10が求められる。
L7=L3−L10 ・・・(11)
式10bの距離L10の値を式11に代入すると距離L7が次式11aのとおり求められる。
L7=L3−{L3−L9+(L8 2+L9 2)0.5×sin(A8−A5)}/cos(A7) ・・・(11a)
A7=2×A3・・・(12a)
A3=A7/2 ・・・(12b)
式9bの角度A7の値を式12bに代入すると角度A3が次式12cのとおり求められる。
A3=(1/2)×tan−1[(L11−L8)/{(L8 2+L9 2)0.5×sin(A8−A5)}] ・・・(12c)
A6=A3−(1/2)×A5 ・・・(13)
A6=(1/2)×A7−(1/2)×A5 ・・・(13a)
A6=(1/2)×tan−1[(L11−L8)/{(L8 2+L9 2)0.5×sin(A8−A5)}]−(1/2)×A5 ・・・(13b)
図5は、実施の形態2に係る虚像を表示する表示装置1cの構成図である。図6は、実施の形態2に係る虚像を表示する表示装置1cの部分構成図である。実施の形態2において、表示装置1cを除く構成は実施の形態1と等しい。以下の説明では、実施の形態1と同一または対応する要素には同一の符号を付し、実施の形態1との相違点について主に説明する。
A10=A9 ・・・(15)
L=n1−m1 ・・・(16)
L=(z2−m2)+(z22+n22)0.5 ・・・(17)
式17を入射点R2bのz座標値z2についてまとめると次式18が求められる。
z2={(L+m2)2−n22}/{2×(L+m2)}・・・(18)
tan(A11)=z2/n2・・・(19)
A11=tan−1(z2/n2)・・・(20)
A10=1/2×A11・・・(21)
A10=1/2×tan−1(z2/n2)・・・(22)
また、式15より、ミラー31の回転角度A10とミラー32の回転角度A9は等しいことから、ミラー32の回転角度A9も求まる。
n2=n1・・・(23)
z2={(n1−m1+m2)2−n12}/{2×(n1−m1+m2)}・・・(24)
L3=n1・・・(25)
L6={(m2−m1)2+(n2−n1)2}0.5・・・(26)
式23を式26に代入すると、次式27を得る。
L6=m2−m1・・・(27)
L5={z22+(n2−n1)2}0.5・・・(28)
式23を式28に代入すると、次式29を得る。
L5=z2・・・(29)
L5={(L6+L3)2−L3 2}/{2×(L6+L3)}・・・(30)
L5=(2×L3+L6)×L6/{2×(L3+L6)}・・・(30a)
以下、上記の説明に基づく形態を付記する。
(付記1)
第1の映像光を出射する映像形成部と、
前記第1の映像光を反射して第2の映像光とする第1の反射部材と、
前記第2の映像光を反射して第3の映像光とする第2の反射部材と、
前記第3の映像光を基に映像を表示するスクリーンと、
前記スクリーンに表示された映像を投影する投影部と
を備え、
前記第1の反射部材は、第1の軸を中心に回転し、
前記第1の軸は、前記第1の反射部材の反射面上に位置し、前記第1の映像光の中心光線と前記第2の映像光の中心光線とを含む面に垂直で、前記第1の映像光の中心光線と交差し、
前記第2の反射部材は、第2の軸を中心に回転し、
前記第2の軸は、前記第2の反射部材の反射面上に位置し、前記面に垂直で、前記第2の映像光の中心光線と交差し、
前記第1の反射部材と前記第2の反射部材との回転によって、前記映像形成部から前記スクリーンまでの光路長を一定として、前記スクリーンを動かすことを特徴とする虚像を表示する表示装置。
(付記2)
前記スクリーンは、前記第3の映像光の中心光線に平行な第1の方向に移動し、
前記第2の反射部材は、前記第1の方向であって前記スクリーンと同じ方向に移動することを特徴とする付記1に記載の虚像を表示する表示装置。
(付記3)
前記第1の映像光の中心光線と前記第2の映像光の中心光線とが直角となり、前記第2の映像光の中心光線と前記第3の映像光の中心光線とが直角となる前記第1の反射部材、前記第2の反射部材および前記スクリーンの状態を第1の状態とし、
前記スクリーンが前記第2の反射部材の方向に移動した状態を第2の状態とし、
前記第2の反射部材の移動した距離をL1とし、
前記第1の状態での前記第2の映像光の光路長をL2とすると、
前記第2の反射部材の移動距離L3は、次式で表わされ、
L3=(L1+2×L2)×L1/{2×(L1+L2)}
前記第1の反射部材の回転角度A1は、次式で表わされ、
A1=(1/2)×tan−1[(L1+2×L2)×L1/{2×L2×(L1+L2)}]
前記第2の反射部材の回転角度A2は、前記第1の反射部材の回転角度A1に等しいことを特徴とする付記2に記載の虚像を表示する表示装置。
(付記4)
前記スクリーンは、前記第1の反射部材側の端部に第3の軸を備え、
前記第3の軸は、前記面に垂直であり、
前記スクリーンおよび前記第2の反射部材は、前記第3の軸を中心に回転し、
前記第1の反射部材は、前記第1の映像光の中心光線に平行な第2の方向で前記映像形成部側に移動することを特徴とする付記1に記載の虚像を表示する表示装置。
(付記5)
前記第1の映像光の中心光線と前記第2の映像光の中心光線とが直角となり、前記第2の映像光の中心光線と前記第3の映像光の中心光線とが直角となる前記第1の反射部材、前記第2の反射部材および前記スクリーン(11)の状態を第1の状態とし、
前記スクリーンが前記第3の軸を中心に回転した状態を第3の状態とし、
前記スクリーンの回転角度を角度A3とし、
前記第1の状態での前記第2の映像光の光路長をL2とし、
前記第1の状態での前記第3の映像光の光路長をL4とし、
前記第1の状態での前記第3の映像光の中心光線と前記スクリーンとの交点から前記第3の軸までの距離をL5とすると、
前記第1の反射部材の前記第1の軸まわりの回転角A4は、次式で表わされ、
A4=(1/2)×tan−1[(L6−L4)/{(L4 2+L5 2)0.5×sin(A6−A3)}]
前記第1の反射部材の移動距離L7は、次式で表わされ、
L7=L2−{L2−L5+(L4 2+L5 2)0.5×sin(A6−A3)}/cos(A7)
前記第2の反射部材の前記第2の軸まわりの回転角A5は、次式で表わされる
A5=(1/2)×tan−1[(L6−L4)/{(L4 2+L5 2)0.5×sin(A6−A3)}]−(1/2)×A3
A6=tan−1(L5/L4)
L6=(L4 2+L5 2)0.5×cos(A6−A3)
A7=tan−1[(L6−L4)/{(L4 2+L5 2)0.5×sin(A6−A3)}]
ことを特徴とする付記4に記載の虚像を表示する表示装置。
Claims (5)
- 第1の映像光を出射する映像形成部と、
前記第1の映像光を反射して第2の映像光を出射する第1の反射部材と、
前記第2の映像光を反射して第3の映像光を出射する第2の反射部材と、
前記第3の映像光を基に映像を表示するスクリーンと、
前記スクリーンに表示された映像を虚像として投影する投影部と
を備え、
前記第1の映像光の中心光線が入射する前記第1の反射部材の第1の入射点、前記第2の映像光の中心光線が入射する前記第2の反射部材の第2の入射点、および前記第3の映像光の中心光線が入射する前記スクリーンの第3の入射点は、同一の平面上にあり、
前記スクリーンは、前記投影部に対して近接または離間する方向へ移動し、
前記スクリーンが前記方向へ移動する際、前記第1の反射部材および前記第2の反射部材の少なくとも一方の移動、前記第1の反射部材の前記平面に垂直な第1の回転軸を中心とした回転、および前記第2の反射部材の前記平面に垂直な第2の回転軸を中心とした回転によって、前記第3の映像光の中心光線は、前記スクリーンに対する前記第3の入射点の位置を保持して平行に移動し、前記第1の映像光の中心光線の光路長、前記第2の映像光の中心光線の光路長、および前記第3の映像光の中心光線の光路長の和は、一定となることを特徴とする虚像を表示する表示装置。 - 前記第3の映像光の中心光線と前記スクリーンの法線とのなす角を角度θとし、
前記スクリーンが前記方向へ移動する際、前記第3の入射点は、前記スクリーン上の一定の位置に保持され、前記第2の入射点は、前記第3の入射点を通り、前記スクリーンの法線に対して前記角度θをなす直線と前記第2の反射部材の反射面との交点に位置し、前記第1の入射点は、前記第1の映像光の中心光線上で、前記映像形成部から前記第1の入射点までの距離、前記第1の入射点から前記第2の入射点までの距離、および前記第2の入射点から前記第3の入射点までの距離の和が一定となる前記第1の反射部材の反射面上の点に位置し、
前記第1の反射部材は、前記第1の入射点で前記第1の映像光の中心光線を反射し、前記第2の映像光の中心光線が前記第2の入射点へ向かうように配置され、
前記第2の反射部材は、前記第2の入射点で前記第2の映像光の中心光線を反射し、前記第3の映像光の中心光線が前記第3の入射点へ向かうように配置されることを特徴とする請求項1に記載の虚像を表示する表示装置。 - 前記第3の映像光の中心光線と前記スクリーンの法線とのなす角を角度θとし、
前記スクリーンが前記方向へ移動する際、前記第3の入射点は、前記スクリーン上の一定の位置に保持され、前記第1の入射点は、前記第1の映像光の中心光線と前記第1の反射部材の反射面との交点に位置し、前記第2の入射点は、前記第3の入射点を通り、前記スクリーンの法線に対して前記角度θをなす直線上で、前記映像形成部から前記第1の入射点までの距離、前記第1の入射点から前記第2の入射点までの距離、および前記第2の入射点から前記第3の入射点までの距離の和が一定となる前記第2の反射部材の反射面上の点に位置し、
前記第1の反射部材は、前記第1の入射点で前記第1の映像光の中心光線を反射し、前記第2の映像光の中心光線が前記第2の入射点へ向かうように配置され、
前記第2の反射部材は、前記第2の入射点で前記第2の映像光の中心光線を反射し、前記第3の映像光の中心光線が前記第3の入射点へ向かうように配置されることを特徴とする請求項1に記載の虚像を表示する表示装置。 - 前記第1の回転軸は、前記第1の入射点を含み、固定されていることを特徴とする請求項1または3に記載の虚像を表示する表示装置。
- 前記平面をyz平面で表し、
前記yz平面のz軸は前記第3の映像光の中心光線と平行とし、
前記平面上の前記第1の入射点の座標を(0,0)とし、前記スクリーンが移動する前の前記第3の入射点の座標を(m1,n1)とし、前記スクリーンが移動した後の前記第3の入射点の座標を(m2,n2)とし、前記スクリーンが移動した後の前記第2の入射点の座標を(z2、y2)とし、前記第2の映像光の中心光線の光路長および前記第3の映像光の中心光線の光路長の和をLとすると、
前記第2の入射点のz座標の値z2は、次式を満たし、
z2={(L+m2)2−n22}/{2×(L+m2)}
y座標の値y2は、y座標の値n2に等しいことを特徴とする請求項4に記載の虚像を表示する表示装置。
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