JP2012163656A - 虚像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】支持フレーム123が導光部材21と組み合わせることによって透視部B4を構成する光透過部23kを有するので、画像光の観察のための導光部材21を支持フレーム123に組み付けることで、透視部B4によるシースルーによる外界の観察が可能になる。また、支持フレーム123に光透過部23hを設けることで、導光部材21を軽量化しつつ支持フレーム123の強度を高めることができる。
【選択図】図2
Description
図1に示す実施形態の虚像表示装置100は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイであり、この虚像表示装置100を装着した観察者に対して虚像による画像光を認識させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで観察させることができる。虚像表示装置100は、観察者の眼前を覆う光学パネル110と、光学パネル110を支持する支持部121と、支持部121のヨロイからテンプルにかけての部分に付加された第1及び第2駆動部131,132とを備える。ここで、光学パネル110は、第1パネル部分111と第2パネル部分112とを有し、両パネル部分111,112は、中央で一体的に連結された板状の部品となっている。図面上で左側の第1パネル部分111と第1駆動部131とを組み合わせた第1表示装置100Aは、左眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。また、図面上で右側の第2パネル部分112と第2駆動部132とを組み合わせた第2表示装置100Bは、右眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。なお、第1駆動部131と第2駆動部132とは、遮光用及び保護用のケース141に個別に収納されている。
図2(A)等に示すように、第1表示装置100Aは、画像形成装置10と、導光装置20とを備える。なお、図1に示す第2表示装置100Bは、第1表示装置100Aと同様の構造を有し左右を反転させただけであるので、第2表示装置100Bの詳細な説明は省略する。
なお、液晶表示デバイス32の有効サイズは、第1方向D1よりも第2方向D2に長い横長となっている。一方、投射光学系12の射出開口幅は、第2方向D2よりも第1方向D1に長い縦長となっている。
以上で説明したフレーム部分23は、図4(A)〜4(D)に示す支持フレーム123のうち左眼用の半分である。つまり、支持フレーム123は、図3(A)に示す導光部材21と鏡対称に配置される導光部材を周囲から支持するフレーム部分23を右眼用の半分として有する。
図7(A)は、液晶表示デバイス32の縦断面CS1に対応する第1方向D1の光路を説明する図である。第1方向D1に沿った縦断面すなわちYZ面(展開後のY'Z'面)において、液晶表示デバイス32から射出された画像光のうち、図中一点鎖線で示す表示領域32bの上端側(+Y側)から射出される成分を画像光GLaとし、図中二点差線で示す表示領域32bの下端側(−Y側)から射出される成分を画像光GLbとする。
図8は、第1表示装置100Aにおける具体的な光路を説明する断面図である。投射光学系12は、3つのレンズL1,L2,L3を有している。
図10(A)は、図2(A)等に示す導光部材21の変形例を説明する図である。以上の説明では、導光部材21を伝播する画像光が第1及び第2反射面21a,21bに対して2つの反射角γ1,γ2のみで全反射されるとしたが、図10(A)に示す変形例の導光部材21のように、3つの成分の画像光GL31,GL32,GL33が反射角γ1,γ2,γ3(γ1>γ2>γ3)でそれぞれ全反射されることを許容することもできる。この場合、液晶表示デバイス32から射出される画像光GLは、3つのモードで伝搬され、観察者の眼EYの位置において合成されて虚像となる。この場合、図10(B)に示すように、有効表示領域A0の左側に例えば計3回全反射による投射像IM21が形成され、有効表示領域A0の中央寄りに例えば計5回全反射による投射像IM22が形成され、有効表示領域A0の右側に例えば計7回全反射の投射像IM23が形成される。
Claims (13)
- 導光部と、前記導光部に画像光を入射させる光入射部と、前記導光部によって導かれた画像光を外部に射出させる光射出部とを有し、前記光射出部を介して前記画像光の観察を可能にする導光部材と、
前記導光部材を支持する支持フレームとを備え、
前記支持フレームは、前記導光部材と組み合わせることによって透視部を構成する光透過部を有する、
虚像表示装置。 - 前記導光部は、互いに平行に配置され全反射による導光を可能にする第1反射面と第2反射面とを有し、
前記光入射部は、前記第1反射面に対して所定の角度をなす第3反射面を有し、
前記光射出部は、前記第1反射面に対して所定の角度をなす第4反射面を有し、
前記第4反射面には、ハーフミラーが施されており、
前記光透過部は、前記導光部材に接合される楔状の部材を有する、請求項1に記載の虚像表示装置。 - 前記光透過部は、前記ハーフミラーを介して前記第4反射面に接着される光透過面を有する、請求項2に記載の虚像表示装置。
- 前記光透過部は、前記第1反射面と第2反射面とに対してそれぞれ平行に配置される第1面と第2面とを有する、請求項3に記載の虚像表示装置。
- 前記支持フレームは、前記導光部材を位置決めする位置決め部材を有する、請求項3及び4のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記導光部材は、前記第1反射面と前記第4反射面との間に端面を有し、
前記支持フレームは、前記位置決め部材として、前記第1面と前記光透過面との間に形成されて前記端面に対向する係止面を有する、請求項5に記載の虚像表示装置。 - 前記導光部材は、前記第1、第2、第3、及び第4反射面を側面とし、前記第1、第2、第3、及び第4反射面にそれぞれ隣接する上面と下面とを有し、
前記支持フレームは、前記導光部材を前記上面側と前記下面側とから挟むように保持する、請求項3から6までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。 - 前記導光部材の前記第1反射面は、前記光透過部の前記第1面と同一の平面上に位置決めされて配置される、請求項3から7までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記導光部材の前記第2反射面は、前記光透過部の前記第2面と同一の平面上に位置決めされて配置される、請求項3から8までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 画像光を形成する画像表示装置と、前記画像表示装置から射出された前記画像光を入射させる投射光学系とを備え、
前記画像表示装置における第1部分領域から射出される第1画像光の前記導光部における反射回数と、導光に際して反射によって光路の折り返しが生じる閉じ込め方向に関して前記第1部分領域とは異なる第2部分領域から射出される第2画像光の前記導光部における反射回数とは、互いに異なる、請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。 - 前記閉じ込めは、前記投射光学系を通る第1光軸と前記第3反射面の法線とを含む断面に平行な方向である、請求項10に記載の虚像表示装置。
- 前記導光部材と前記支持フレームとは、射出成型によってそれぞれ独立して一体的に成型される、請求項1から11までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記導光部材と前記支持フレームとは、熱重合型の樹脂材料によってそれぞれ成型される、請求項12に記載の虚像表示装置。
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