JP6163791B2 - 虚像表示装置 - Google Patents
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Description
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る第1実施形態の虚像表示装置について詳細に説明する。
図1に示す本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対応する画像光を視認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視認又は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透視部材101と、透視部材101を支持するフレーム102と、フレーム102の左右両端のカバー部から後方のつる部分(テンプル)にかけての部分に付加された第1及び第2内蔵装置部105a,105bとを備える。ここで、透視部材101は、観察者の眼前を覆う肉厚で湾曲した光学部材(透過アイカバー)であり、第1光学部分103aと第2光学部分103bとに分かれている。図面上で左側の第1光学部分103aと第1内蔵装置部105aとを組み合わせた第1表示装置100A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。また、図面上で右側の第2光学部分103bと第2内蔵装置部105bとを組み合わせた第2表示装置100B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。
図2(A)、2(B)等に示すように、第1表示装置100Aは、投射透視装置70と、画像表示装置80とを備える。このうち、投射透視装置70は、プリズム型の部材である導光部材10と、光透過部材50と、結像用の投射レンズ30とを備える。導光部材10と光透過部材50とは接合によって一体化され、例えば導光部材10の上面10eとフレーム61の下面61eとが接するようにフレーム61の下側にしっかりと固定されている。より具体的には、導光部材10には、フレーム61への取付けを可能にする取付部10gが形成されており、フレーム61から取付部10gに対応して延びている取付部61gに例えばネジ止めされている。投射レンズ30は、これを収納する鏡筒62を介して導光部材10の端部において、例えば嵌めこみ式で固定されている。また、投射レンズ30は、フレーム61の下側にしっかりと固定されている。投射透視装置70のうち導光部材10と光透過部材50とが連結(接合)されることで、導光装置20が構成される。導光装置20は、図1における第1光学部分103aに相当する。また、投射透視装置70の投射レンズ30と、画像表示装置80とは、図1における第1内蔵装置部105aに相当する。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。
以下、虚像表示装置100における映像光GL等の光路について説明する。
以下、第2実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第1実施形態に係る虚像表示装置100の変形例であるため、全体及び各部の説明を省略する。
以下、第3実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第1実施形態等に係る虚像表示装置100の変形例であるため、全体及び各部の説明を省略する。
以上各実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
Claims (16)
- 映像光と外界光とを同時に視認させる虚像表示装置であって、
映像光を生じさせる映像素子と、
複数面を有し、当該複数面での反射及び透過により前記映像素子からの映像光を導光させる導光部材とを備え、
前記導光部材は、前記映像素子からの映像光として観察者に到達させるべき有効光束成分を導光させる有効光束導光部と、
前記有効光束導光部の周辺に形成される周辺領域形成部と、を有し、
前記導光部材は、
外界光を透過させる第1面及び第3面と、
前記第1面の光入射側に隣接して配置され、内部に入射した映像光を前記第3面へ導く第4面と、
前記第3面の光入射側に隣接して配置され、内部に入射した映像光を前記第4面へ導く第5面と、
前記映像素子からの映像光を入射させて前記第5面へ導く第6面と、を有し、
前記第4面は、前記第6面から導光方向に凸状に延びる反射面であり、前記第5面で反射した光を全反射により導光部内部に全反射する面であり、
前記周辺領域形成部は、前記第4面の周辺に設けられている、虚像表示装置。 - 前記導光部材は、前記映像素子からの映像光を導光させるとともに、外界光を通過させるプリズム型の部材である、請求項1に記載の虚像表示装置。
- 前記周辺領域形成部は、入射した不要光を通過させて観察者によって視認可能な範囲から外れる方向へ導く、請求項1及び2のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記有効光束導光部は、映像光を導光させる有効光束導光面を有し、
前記周辺領域形成部は、前記有効光束導光面を広げるように設けられた拡張面を有する、請求項1から3までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。 - 前記周辺領域形成部において、前記拡張面は、前記有効光束導光面から周辺に連続して延びる連続面である、請求項4に記載の虚像表示装置。
- 前記周辺領域形成部は、前記拡張面として、前記有効光束導光面を導光方向に沿って広がる面を含んでいる、請求項4及び5のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記導光部材を構成する面のうち、前記拡張面の粗さは、前記有効光束導光面の粗さよりも大きい、請求項4から6までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記導光部材は、前記複数面の一部であって映像光の導光に寄与しない側面領域を形成する側面形成部分を有し、
前記周辺領域形成部は、前記有効光束導光部と前記側面形成部分との間に介在するように形成される、請求項1から7までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。 - 前記導光部材において、前記側面形成部分の前記側面領域は、光沢面で構成される、請求項8に記載の虚像表示装置。
- 前記導光部材において、前記側面形成部分の前記側面領域を含む表面は、ハードコートにより平滑化されて形成される、請求項8及び9のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記導光部材の表面の粗さは、断面曲線の最大谷深さが50μm以下であり、中心線平均粗さが5μm以下である、請求項1から10までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記導光部材は、3面以上の非軸対称な曲面を含むとともに、前記有効光束導光部において、映像光を導く光学系の一部として内部に中間像を形成させる、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。
- 前記周辺領域形成部は、少なくとも前記有効光束導光部のうち中間像を形成させる部分の周りに設けられる、請求項12に記載の虚像表示装置。
- 前記映像素子からの映像光は、前記第3面で全反射され、前記第1面で全反射され、第2面で反射された後、前記第1面を透過して、観察側に到達する、請求項1から13までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記導光部材は、前記第1面と前記第3面とを通過させて外界を視認したときに、視度が略0になっており、
前記第1面と前記第3面とは、観察側に対し凹面形状を成している、請求項1から14までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。 - 前記導光部材において、前記複数面のうち装置の表側を形成する面が裏側を形成する面よりも広い、請求項1から15までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
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