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公開番号2025093335
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-24
出願番号2023208912
出願日2023-12-12
発明の名称結像モジュール及び浮遊画像生成装置
出願人ダーウィンプレシジョンズコーポレーション
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 30/56 20200101AFI20250617BHJP(光学)
要約【課題】結像モジュール及び浮遊画像生成装置を提供する。
【解決手段】結像モジュールは、結像ユニット及び浮遊画像生成ユニットを備えて構成されている。浮遊画像生成ユニットは結像ユニットの一側に平行するように設置され、光軸を有し、反対側に位置している入射面及び射出面を有する。入射面は結像ユニットに向けられ、結像ユニットから提供される出力光線により実像が形成されて射出面の外側に結像される。入射面が光軸に接近する位置の曲率半径の絶対値は、射出面が光軸に接近する位置の曲率半径の絶対値より小さい。浮遊画像生成装置は光源及び結像モジュールを備えている。浮遊画像生成ユニットは光源に対する結像ユニットの他側に平行するように設置され、光源が発射する光線は結像モジュールにより実像を生成する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
結像ユニットと、
該結像ユニットの一側に平行するように設置され、光軸を有し、反対側に位置している入射面及び射出面を有し、前記入射面は前記結像ユニットに向けられ、該結像ユニットから提供される出力光線により実像が形成されて前記射出面の外側に結像され、前記入射面が前記光軸に接近する位置の曲率半径の絶対値は、前記射出面が前記光軸に接近する位置の曲率半径の絶対値よりも小さい浮遊画像生成ユニットと、を備えていることを特徴とする結像モジュール。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記実像は前記射出面の外側において前記光軸に対する視野角が≧６０°である場合、尚も目視可能であることを特徴とする請求項１に記載の結像モジュール。
【請求項３】
前記実像は前記射出面の外側において前記光軸に対する視野角が８０°である場合、尚も目視可能であることを特徴とする請求項２に記載の結像モジュール。
【請求項４】
前記入射面は下記数式で表示することを特徴とする請求項１に記載の結像モジュール。
TIFF
2025093335000008.tif
26
169
（式中、Ｚ
ｒ
は前記光軸方向における前記入射面の偏移量（ｓａｇ）であり、Ｃ
ｒ
は前記入射面が前記光軸に接近する位置の曲率半径の絶対値の逆数であり、ｓ
ｒ
は前記光軸から前記入射面にかけての高さであり、ｋは二次曲面係数（ｃｏｎｉｃ）であり、且つｋ≦－２．６５であり、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２はそれぞれ４、６、８、１０、１２次の非球面係数（ａｓｐｈｅｒｉｃｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）である。）
【請求項５】
－２０＜ｋ＜－２．６５であることを特徴とする請求項４に記載の結像モジュール。
【請求項６】
前記射出面は下記数式で表示することを特徴とする請求項１に記載の結像モジュール。
TIFF
2025093335000009.tif
25
169
（式中、Ｚ
ｅ
は前記光軸方向における前記射出面の偏移量（ｓａｇ）であり、Ｃ
ｅ
は前記射出面が前記光軸に接近する位置の曲率半径の絶対値の逆数であり、ｓ
ｅ
は前記光軸から前記射出面にかけての高さであり、ｋは二次曲面係数（ｃｏｎｉｃ）であり、且つｋ＜－１．５であり、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２はそれぞれ４、６、８、１０、１２次の非球面係数（ａｓｐｈｅｒｉｃｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）である。）
【請求項７】
－２０＜ｋ＜－２．６５であることを特徴とする請求項６に記載の結像モジュール。
【請求項８】
前記浮遊画像生成ユニットはレンズであり、該レンズの焦点距離と前記レンズの屈折率との間の関係は下記数式で表示することを特徴とする請求項１に記載の結像モジュール。
TIFF
2025093335000010.tif
24
169
（式中、ｆは前記レンズの焦点距離であり、ｎは屈折率であり、Ｒ
１
は前記入射面の曲率半径であり、Ｒ
２
は前記射出面の曲率半径であり、ｄは前記レンズの厚みである。）
【請求項９】
光源と、
前記浮遊画像生成ユニットは前記光源に対する前記結像ユニットの他側に平行するように設置され、前記光源が発射する光線は前記結像モジュールにより前記出力光線を形成して前記実像を生成する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の結像モジュールと、を備えていることを特徴とする浮遊画像生成装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像モジュール及び浮遊画像生成装置（ｉｍａｇｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｍｏｄｕｌｅａｎｄａｆｌｏａｔｉｎｇｉｍａｇｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅ）に関するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
科学技術の進歩に伴って、表示技術も絶えず進化を続けており、消費者が求める視覚体験の向上という要求を満たしている。３次元（Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ，３Ｄ）表示技術は、裸眼型及び眼鏡型に分けられる。裸眼型では如何なる装置も装着する必要なく、光学構造が表示装置に設置されている。眼鏡型では偏光レンズまたは濾光板等の装置を装着する。裸眼型３次元表示技術は、その利便性及び快適性から消費者の評判が良く、中でも浮遊投影技術が特に大衆の注目を集めている。その特徴は、浮遊表示装置が空間中に画像を投影することで、浮遊画像が観賞のみならず近距離でのインタラクトも可能になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的には、浮遊表示装置は結像モジュールが空間中に画像を投影する。しかしながら、従来の結像モジュールの視野角は約５９°であり、すなわち、投影される画像は結像モジュールの光軸に対して５９°の範囲内でしか観察できない。換言すれば、ユーザーの目が浮遊表示装置前方の結像モジュールの光軸（通常は中心軸と重なっている）に対して５９°以外の範囲に位置する場合、投影された画像をはっきりと見ることができなくなった。以上のように、従来の結像モジュール及び浮遊表示装置には改善の余地があった。
【０００４】
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的かつ効果的に課題を改善する本発明の提案に至った。
【０００５】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、上述のような問題点を解決することを課題の一例とする。すなわち、本発明は、視野角が広い結像モジュール及び浮遊画像を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係る結像モジュールは、結像ユニット及び浮遊画像生成ユニットを備えている。浮遊画像生成ユニットは結像ユニットの一側に平行するように設置され、光軸を有し、反対側に位置している入射面及び射出面を有する。入射面は結像ユニットに向けられ、結像ユニットから提供される出力光線により実像が形成されて射出面の外側に結像される。入射面が光軸に接近する位置の曲率半径の絶対値は、射出面が光軸に接近する位置の曲率半径の絶対値よりも小さい。
【０００７】
本発明に係る浮遊画像生成装置は、光源及び結像モジュールを備えている。浮遊画像生成ユニットは光源に対する結像ユニットの他側に平行するように設置され、光源が発射する光線は結像モジュールにより実像を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の一実施例に係る結像モジュールの一例を概略的に示す。
本発明の一実施例に係る浮遊画像タッチ装置の一例を概略的に示す。
本発明の一実施例に係る浮遊画像生成装置の一例を概略的に示す。
本発明の一実施例に係る浮遊画像生成ユニットの一例を概略的に示す。
実施例１の画質解析チャートを示す。
実施例２の画質解析チャートを示す。
比較例の画質解析チャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の結像モジュール及び浮遊画像生成装置の実施形態を説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に説明する部材、材料等は、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
【００１０】
添付図面では、理解を容易にするため、層、膜、パネル、領域等の厚みを拡大している。明細書全体を通じて、同じ添付図面の標記は同じ部材を示す。ちなみに、層、膜、領域、或いは基板の部材が他の部材「上にある」または他の部材に「接続される」場合、他の部材上に直接あるか他の部材に直接接続される、或いは中間部材が存在していてもよい。反対に、部材が「他の部材上に直接ある」または他の部材に「直接接続される」場合、中間部材が存在しない。本明細書で使用する「接続」とは、物理的及び／または電気的接続を指す。また、「電気的接続」または「結合」は２つの部材間に他の部材が存在することを意味する。
（【００１１】以降は省略されています）

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