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公開番号2024064925
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-14
出願番号2022203594
出願日2022-12-20
発明の名称画像表示装置
出願人日亜化学工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 30/56 20200101AFI20240507BHJP(光学)
要約【課題】簡素な構造で空中に画像を表示できる画像表示装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る画像表示装置は、結像素子と、光源と、光学系と、遮光部材と、光透過部材と、を備える。前記結像素子は、第1面を有する基材と、前記基材上のリフレクタアレイと、を備える。前記リフレクタアレイは、第1方向に沿って、複数の2面直交リフレクタを含む複数のリフレクタ行を含む。前記複数のリフレクタ行は、前記第1方向に交差する第2方向に平行に配列される。前記複数の2面直交リフレクタは、第1反射面と、前記第1反射面に直交する第2反射面と、をそれぞれ含む。前記第2直交リフレクタの傾きは、前記第1面側に結像するように設定される。前記光透過部材は、前記結像素子での2回反射光を透過するように設けられる。前記遮光部材は、前記2回反射光以外の光の一部を遮光する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
結像素子と、
前記結像素子に光を照射する光源と、
前記結像素子と前記光源との間の光路に配置された光学系と、
少なくとも前記光源の光の一部を遮光する遮光部材と、
前記結像素子から出射される光を透過する光透過部材と、
を備え、
前記結像素子は、
第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する基材と、前記基材上に設けられたリフレクタアレイと、を含むか、第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する基材に設けられたリフレクタアレイと、を含み、
前記リフレクタアレイは、第１方向に沿って設けられた複数の２面直交リフレクタを含む複数のリフレクタ行を含み、
前記複数の２面直交リフレクタは、前記第１面の側からの光を反射するように設けられた第１反射面と、前記第１反射面に直交するように設けられ、前記第１反射面からの反射光を前記第１面の側に反射するように設けられた第２反射面と、をそれぞれ含み、
前記複数のリフレクタ行のそれぞれでは、前記第１反射面と前記第２反射面とが交差する直線と、前記第１方向および前記第１方向に交差する第２方向を含む仮想平面と、の間の角度は、０°よりも大きく、９０°よりも小さい値に設定され、
前記第１反射面と前記仮想平面との間の角度は、４５°よりも大きく、９０°よりも小さい値に設定され、
前記複数のリフレクタ行は、前記複数のリフレクタ行のうち、前記直線と前記仮想平面との間の角度が、もっとも小さい値に設定された第１リフレクタ行を含み、
前記複数のリフレクタ行のうち、残りのリフレクタ行は、前記直線と前記仮想平面との間の角度が、前記第１リフレクタ行から前記第２方向に離れるほど大きい値に設定され、
前記光源は、前記第１面側に設けられ、
前記複数の２面直交リフレクタのそれぞれは、前記光源から出射された光のうち前記第１反射面で反射された１回反射光の一部が、前記第２反射面に向かって進行するように設けられ、
前記光透過部材は、前記１回反射光の一部を前記第２反射面で反射した２回反射光を透過するように設けられ、
前記遮光部材は、前記２回反射光以外の光の少なくとも一部を遮光するように設けられた画像表示装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
結像素子と、
前記結像素子に光を照射する光源と、
前記結像素子と前記光源との間の光路に配置された光学系と、
少なくとも前記光源の光の一部を遮光する遮光部材と、
前記結像素子から出射される光を透過する光透過部材と、
を備え、
前記結像素子は、
第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する基材と、前記基材上に設けられたリフレクタアレイと、を含むか、第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する基材に設けられたリフレクタアレイと、を含み、
前記リフレクタアレイは、第１方向に沿って設けられた複数の２面直交リフレクタを含む複数のリフレクタ行を含み、
前記複数のリフレクタ行は、前記第１方向に交差する第２方向に互いに間隔をあけて平行に配列され、
前記複数の２面直交リフレクタは、前記第１面の側からの光を反射するように設けられた第１反射面と、前記第１反射面に直交するように設けられ、前記第１反射面からの反射光を前記第１面の側に反射するように設けられた第２反射面と、をそれぞれ含み、
前記複数のリフレクタ行のそれぞれでは、前記第１反射面と前記第２反射面が交差する直線と、前記第１方向および前記第２方向を含む仮想平面と、の間の角度は、０°よりも大きく、９０°よりも小さい値に設定され、
前記第１反射面と前記仮想平面との間の角度は、４５°よりも大きく、９０°よりも小さい値に設定され、
前記複数のリフレクタ行は、前記複数のリフレクタ行のうち、前記直線と前記仮想平面との間の角度が、もっとも小さい値に設定された第１リフレクタ行を含み、
前記複数のリフレクタ行のうち、残りのリフレクタ行は、前記直線と前記仮想平面との間の角度が、前記第１リフレクタ行から前記第２方向に沿って一方向に離れるほど大きい値に設定され、
前記光源は、前記第１面側に設けられ、
前記複数の２面直交リフレクタのそれぞれは、前記光源から出射された光のうち前記第１反射面で１回反射された反射光の一部が、前記第２反射面に向かって進行し、前記反射光の別の一部が前記第２面側に向かって進行するように設けられ、
前記光透過部材は、前記反射光の一部を前記第２反射面で反射した２回反射光を透過するように設けられ、
前記遮光部材は、前記２回反射光以外の光の少なくとも一部を遮光するように設けられた画像表示装置。
【請求項３】
前記光学系は、複数の光学素子を含む請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記複数の光学素子は、自由曲面ミラーを含む請求項３記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記光源および前記光学系のそれぞれの光軸を調整可能に設定し、前記光源および前記光学系のそれぞれについて前記光軸に沿った方向における位置を調整可能に設定する制御機構をさらに備えた請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記遮光部材は、前記光源および前記結像素子の周囲に設けられた筐体の一部であり、
前記光透過部材は、前記筐体の他の一部である請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記光源および前記結像素子の周囲に設けられた筐体をさらに備え、
前記光透過部材は、前記筐体の一部に設けられ、
前記遮光部材は、前記光源と前記光透過部材との間に設けられた請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記光源は、基板と、前記基板上に配置された複数の半導体発光素子と、を含む表示装置である請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記表示装置は、前記複数の半導体素子のそれぞれに設けられたレンズを含む請求項８記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記表示装置は、前記複数の半導体発光素子上に配置された光散乱部材を含む請求項８記載の画像表示装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像表示装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
被観察物の実像を空中に表示する反射型結像光学素子およびこれを応用した画像表示装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような画像表示装置は、利用者の必要なときに画像を表示し、その他の場合には、画像を非表示にすることが可能である。また、このような画像表示装置は、空中に画像を表示することから、表示部分の装置が不要である。そのため、自動車内などの限られた空間をより有効に活用できる等のメリットがある。
【０００４】
また、このような画像表示装置を応用することにより、非接触型の操作パネルを実現することができる。そのため、自動車内などの利用に加えて、応用分野の広がりが期待される。
【０００５】
空中に画像表示できる反射型結像光学素子として、２面直交リフレクタを用いたものや、コーナーキューブリフレクタと呼ばれる再帰性反射機能を有する光学素子を用いたものが実用化されている（たとえば、特許文献２等参照）。それぞれの動作原理により、問題点が指摘されている。たとえば、２面直交リフレクタを用いる結像素子を用いた画像表示装置では、利用者の意図しない場所に虚像が表示されることを回避することが困難であるとされている。
【０００６】
コーナーキューブリフレクタを用いた画像表示装置では、光源および結像素子に加えて光学素子を用いることにより、結像の形成位置を比較的自由に設定することができる。一方で、そのための光学素子の構成が複雑になる。
【０００７】
簡素な構造で空中に画像を表示できる画像表示装置が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１５－１４６００９号公報
国際公開第２０１６－１９９９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の一実施形態は、簡素な構造で空中に画像を表示できる画像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る画像表示装置は、結像素子と、前記結像素子に光を照射する光源と、前記結像素子と前記光源との間の光路に配置された光学系と、少なくとも前記光源の光の一部を遮光する遮光部材と、前記結像素子から出射される光を透過する光透過部材と、を備える。前記結像素子は、第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する基材と、前記基材上に設けられたリフレクタアレイと、を含むか、第１面および前記第１面の反対側に位置する第２面を有する基材に設けられたリフレクタアレイと、を含む。前記リフレクタアレイは、第１方向に沿って設けられた複数の２面直交リフレクタを含む複数のリフレクタ行を含む。前記複数の２面直交リフレクタは、前記第１面の側からの光を反射するように設けられた第１反射面と、前記第１反射面に直交するように設けられ、前記第１反射面からの反射光を前記第１面の側に反射するように設けられた第２反射面と、をそれぞれ含む。前記複数のリフレクタ行のそれぞれでは、前記第１反射面と前記第２反射面とが交差する直線と、前記第１方向および前記第１方向に交差する第２方向を含む仮想平面と、の間の角度は、０°よりも大きく、９０°よりも小さい値に設定される。前記第１反射面と前記仮想平面との間の角度は、４５°よりも大きく、９０°よりも小さい値に設定される。前記複数のリフレクタ行は、前記複数のリフレクタ行のうち、前記直線と前記仮想平面との間の角度が、もっとも小さい値に設定された第１リフレクタ行を含む。前記複数のリフレクタ行のうち、残りのリフレクタ行は、前記直線と前記仮想平面との間の角度が、前記第１リフレクタ行から前記第２方向に離れるほど大きい値に設定される。前記光源は、前記第１面側に設けられる。前記複数の２面直交リフレクタのそれぞれは、前記光源から出射された光のうち前記第１反射面で反射された１回反射光の一部が、前記第２反射面に向かって進行するように設けられる。前記光透過部材は、前記１回反射光の一部を前記第２反射面で反射した２回反射光を透過するように設けられる。前記遮光部材は、前記２回反射光以外の光の少なくとも一部を遮光するように設けられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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