JP6681042B2 - ライトガイド及び虚像表示装置 - Google Patents
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Description
0.5[mm] < w < 3.0[mm]
の条件を満たすように設定される。ここで、幅wは、導光部材100の長手方向に沿った方向すなわち入射された画像光の進行方向に沿った方向における第2面103bの長さである。
0.5[mm] < w < 3.0[mm]
の条件を満たす必要がある。
θa<90−θ1 ・・・式(1)
|90−θc−θ1|<sin−1(1/n) ・・・式(2)
|180−2θc−θ1|<sin−1(1/n) ・・・式(3)
θc>90−θ2 ・・・式(4)
上述した実施形態では、画像取り出し部103の第3面103cを平滑面ないし鏡面とした場合について説明した。第2の実施形態では、画像取り出し部103の第3面103cを、投射された光が散乱して反射する散乱面とした場合について説明する。図19は、画像取り出し部103の第3面103cを散乱面にした第2の実施形態における画像光の光路を示している。
図20は、画像取り出し部103の第3の実施形態の構成を示すものであり、画像取り出し部103の第3面103cを曲面とした場合の画像光の光路を示している。画像取り出し部103の第3面103cの箇所を他の実施形態のような平面とせずに曲面とした場合、かかる第3面103cに当たる画像光の光束を構成する各光線は、同一方向に反射することはない。このため、画像上で局所的に強い迷光を生じることがなく、画像劣化を軽減することが可能となる。
以下、再び図13乃至図20を参照して、虚像表示装置の具体的な実施例と比較例を説明する。以下の各例では、共通条件として、焦点距離が7.5mmのコリメータレンズを使用し、屈折率(Nd)=1.53のプラスチックでライトガイドを製作し、第1面の角度θa=31.5度に設定した。
・ライトガイドの厚み(肉厚) :最薄部1mm 、最厚部1.9mm
・ライトガイドの長手方向の長さ:46mm
・ライトガイドの幅:33mm
実施例1では、再帰反射部106に到達する前の画像光が第1面103aに当たらず且つ第3面103cに当たるように、コリメート光学系300の位置を微調整して実験した。
比較例1では、実施例1と同様に、再帰反射部106に到達する前の画像光が第1面103aに当たらず且つ第3面103cに当たるように、コリメート光学系300の位置を微調整して実験した。
実施例2では、上述した実施例1で製作したライトガイドを使用しつつ、再帰反射部106に到達する前の画像光の一部が第1面103aに当たるようにコリメート光学系300の位置やレンズの種類などを変更して実験した。
比較例2は、上述した比較例1で製作したライトガイドを使用しつつ、実施例2と同様に、再帰反射部106に到達する前の画像光が第1面103aに当たるようにコリメート光学系300の位置やレンズの種類などを変更して実験した。
実施例3では、上述した実施例1で製作したライトガイドを使用しつつ、再帰反射部106で反射された後の画像光の一部が第1面103aに当たるようにコリメート光学系300の位置を微調整して実験した。
比較例3は、上述した比較例1で製作したライトガイドを使用しつつ、コリメート光学系300の位置については実施例3と同一の条件で実験した。
実施例4は、第3面103cを光散乱面である粗面に成形したライトガイドを使用した。そして、実施例4では、実施例1と同様に、再帰反射部106に到達する前の画像光が第1面103aに当たらず且つ第3面103cに当たるように、コリメート光学系300の位置を微調整して実験した。
実施例5は、第3面103cの部位を平面ではなく曲面すなわちライトガイドの外部から見て凹面に成形したライトガイドを使用した。そして、実施例5では、実施例1と同様に、再帰反射部106に到達する前の画像光が第1面103aに当たらず且つ第3面103cに当たるように、コリメート光学系300の位置を微調整して実験した。
300 コリメート光学系
LS 光源
50 ライトガイド
100 導光部材
101 光線入射部
103 画像取り出し部
103a 第1面
103b 第2面
103c 第3面
104 光線射出部
105 全反射面
106 再帰反射部
106a 第1傾斜面
106b 第2傾斜面
140 空気層
Claims (6)
- 画像表示素子からの画像光を導光して虚像を表示するために射出する虚像表示装置用のライトガイドであって、
前記画像光が入射される光線入射部と前記画像光を外部に射出するための光線射出部とを備えた導光部材を有し、
前記導光部材は、前記光線入射部から入射し該導光部材内を導光する画像光の進行方向を反転させる複数の面を備えた再帰反射部と、前記再帰反射部で進行方向が反転された画像光を前記光線射出部に導光して取り出す画像取り出し部を備え、
前記画像取り出し部は、前記光線射出部に対してθaの角度で傾斜する第1面と、前記光線射出部に平行な第2面と、前記光線射出部に対してθcの角度で前記第1面とは逆向きに傾斜する第3面と、が前記光線入射部に向かってこの順で繰り返し配置され、前記画像光を前記第1面から前記光線射出部に導光して取り出すこと
を特徴とするライトガイド。 - 前記画像取り出し部の前記第3面は、前記再帰反射部で反射した後に前記導光部材内を導光する光線の前記光線射出部及び前記第2面に対する反射角度を|θ 2 |としたとき、
θc>90−θ 2
の式を満たす請求項1記載のライトガイド。 - 前記画像取り出し部の前記第3面の少なくとも一つは散乱面である請求項1または2記載のライトガイド。
- 画像表示素子からの画像光を導光して虚像を表示するために射出する虚像表示装置用のライトガイドであって、
前記画像光が入射される光線入射部と前記画像光を外部に射出するための光線射出部とを備えた導光部材を有し、
前記導光部材は、前記光線入射部から入射し該導光部材内を導光する画像光の進行方向を反転させる複数の面を備えた再帰反射部と、前記再帰反射部で進行方向が反転された画像光を前記光線射出部に導光して取り出す画像取り出し部を備え、
前記画像取り出し部は、前記光線射出部に対してθaの角度で傾斜する第1面と、前記光線射出部に平行な第2面と、前記光線射出部に対してθcの角度で前記第1面とは逆向きに傾斜する第3面と、が前記光線入射部に向かってこの順で繰り返し配置され、前記画像光を前記第1面から前記光線射出部に導光して取り出し、
前記画像取出し部は、前記第2面と前記第1面との間に、前記第3面に代えて前記光線射出部に対して前記第1面とは逆符号の傾きを持つ曲面を少なくとも一つ有すること
を特徴とするライトガイド。 - 画像表示素子からの画像光を導光して虚像を表示するために射出する虚像表示装置用のライトガイドであって、
前記画像光が入射される光線入射部と前記画像光を外部に射出するための光線射出部とを備えた導光部材を有し、
前記導光部材は、前記光線入射部から入射し該導光部材内を導光する画像光の進行方向を反転させる複数の面を備えた再帰反射部と、前記再帰反射部で進行方向が反転された画像光を前記光線射出部に導光して取り出す画像取り出し部を備え、
前記画像取り出し部は、前記光線射出部に対してθaの角度で傾斜する第1面と、前記光線射出部に平行な第2面と、前記光線射出部に対して前記第1面とは逆符号の傾きを有する曲面と、が前記光線入射部に向かってこの順で繰り返し配置され、前記画像光を前記第1面から前記光線出射部に導光して取り出すこと
を特徴とするライトガイド。 - 照明光を射出する光源と、前記光源からの照明光を受けて虚像表示のための表示画像の画像光を出力する画像表示素子と、前記画像表示素子からの画像光をコリメートして射出するコリメート光学系と、前記コリメート光学系からの画像光を導光して射出するライトガイドと、を虚像表示光学系として備えた虚像表示装置であって、
前記虚像表示光学系として、請求項1乃至5のいずれかに記載のライトガイドを用いた虚像表示装置。
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JP2016027802A JP6681042B2 (ja) | 2016-02-17 | 2016-02-17 | ライトガイド及び虚像表示装置 |
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