JP7513026B2 - 画像表示装置及び表示装置 - Google Patents
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Description
光源101、
光源101からの光束を走査する走査ユニット104、
走査ユニット104からの光束を集光する走査光学系105、及び、
走査光学系105からの光束を観察者の眼が配置される射出瞳に導く接眼光学系106、
を有しており、
走査光学系105から接眼光学系106に進む光束はテレセントリック性を有しており、
接眼光学系106は、走査光学系105からの光束を射出瞳に向けて反射する第1の反射面106cを有しており、
接眼光学系106を、走査光学系105及び走査ユニット104に対して走査光学系105から接眼光学系106への光束の進行方向に沿った方向に移動可能とする第1の機構110を有する。
画像形成装置、
観察者の顔面前方に配置される光学素子、及び、
移動制御装置、
を備えており、
光学素子を基準として観察者の耳側の領域を光学素子後方領域と称するとき、
画像形成装置は、光学素子後方領域に配置されており、
画像形成装置から出射された画像は、光学素子後方領域から光学素子に斜めに入射し、光学素子において反射され、観察者の瞳孔に到達する。
観察者に装着されるフレーム、及び、
フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えており、
画像表示装置は、本開示の第1の態様に係る画像表示装置、あるいは、本開示の第2の態様に係る画像表示装置、あるいは、本開示の第1の態様及び第2の態様に係る画像表示装置の組合せから構成されている。
1.本開示の第1の態様~第2の態様に係る画像表示装置、及び、本開示の表示装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の第1の態様に係る画像表示装置、及び、本開示の表示装置)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(本開示の第2の態様に係る画像表示装置、及び、本開示の表示装置)
5.実施例4(実施例3の変形)
6.実施例5(実施例1と実施例4との組合せ)
7.実施例6(実施例5の変形)
8.実施例7(実施例6の変形)
9.実施例8(実施例6の別の変形)
10.実施例9(実施例1~実施例8の変形)
11.その他
本開示の第1の態様に係る画像表示装置あるいは本開示の表示装置を構成する本開示の第1の態様に係る画像表示装置(以下、これらを総称して、『本開示の第1の態様に係る画像表示装置等』と呼ぶ場合がある)にあっては、観察者の瞳孔の位置の水平方向に沿った変化に対応した方向に、移動制御装置によって光学素子を移動させる形態とすることができる。尚、光学素子のこのような移動を、便宜上、『光学素子の水平方向の移動』と呼ぶ場合がある。
画像形成装置は、画像形成装置から出射された画像が通過する4F光学系を備えており、
観察者の瞳孔の位置の垂直方向に沿った変化に対応した方向に、移動制御装置によって4F光学系を移動させる構成とすることができるし、あるいは又、
画像形成装置は、画像形成装置から出射された画像を反射させる反射鏡を備えており、
移動制御装置によって反射鏡の光反射角度を変える構成とすることができる。
Θ=90°-(φ+ψ) (B)
-5(度)≦θ0≦5(度)
を例示することができる。画像形成装置から出射された画像は光学素子後方領域から光学素子に斜めに入射し、光学素子から出射するが、画像形成装置において形成された画像の中心部から出射された光線(『画像中心部光線』と呼ぶ)が光学素子に入射し(入射光線と呼ぶ)、光学素子から出射するとき(出射光線と呼ぶ)、入射光線と出射光線との成す角度θ1として、限定するものではないが、
45(度)≦θ1≦80(度)
を例示することができる。
観察者80に装着されるフレーム10、及び、
フレーム10に取り付けられた画像表示装置、
を備えており、
画像表示装置は、次に述べる実施例1あるいは後述する実施例3の画像表示装置20から構成されている。そして、実施例1あるいは後述する実施例3の表示装置は、右眼用画像表示装置20R及び左眼用画像表示装置20Lを備えており、観察者80の頭部に装着され、ヘッドマウントディスプレイ(HMD, Head Mounted Display)であり、より具体的には、マクスウェル視に基づく網膜投影型HMDである。
画像形成装置30、
観察者80の顔面前方に配置される光学素子40、及び、
移動制御装置、
を備えており、
光学素子40を基準として観察者80の耳側の領域85を光学素子後方領域と称するとき、
画像形成装置30は、光学素子後方領域に配置されており、
画像形成装置30から出射された画像は、光学素子後方領域から光学素子40に斜めに入射し、光学素子40において反射され、観察者80の瞳孔82に到達する。
-5(度)≦θ0≦5(度)
具体的には、
θ0=0度
を例示することができ、この場合、前述したx軸とX軸は一致しており、前述したy軸とY軸は一致しており、前述したz軸とZ軸は一致している。画像形成装置30から出射された画像は光学素子後方領域から光学素子40に斜めに入射するが、光学素子40への入射光線と光学素子40からの出射光線の成す角度θ1(図3参照)は、限定するものではないが、
45(度)≦θ1≦80(度)
具体的には、
θ1=55度
を例示することができる。
[A01]《画像表示装置:第1の態様》
画像形成装置、
観察者の顔面前方に配置される光学素子、及び、
移動制御装置、
を備えており、
光学素子を基準として観察者の耳側の領域を光学素子後方領域と称するとき、
画像形成装置は、光学素子後方領域に配置されており、
画像形成装置から出射された画像は、光学素子後方領域から光学素子に斜めに入射し、光学素子において反射され、観察者の瞳孔に到達し、
観察者の瞳孔の位置が変化したとき、移動制御装置によって光学素子を移動させ、且つ、移動制御装置によって画像形成装置から出射される画像の位置を制御する画像表示装置。
[A02]観察者の瞳孔の位置の水平方向に沿った変化に対応した方向に、移動制御装置によって光学素子を移動させる[A01]に記載の画像表示装置。
[A03]観察者の瞳孔の位置の垂直方向に沿った変化に対応した方向に、移動制御装置によって画像形成装置を移動させる[A01]又は[A02]に記載の画像表示装置。
[A04]画像形成装置は、画像形成装置から出射された画像が通過する4F光学系を備えており、
観察者の瞳孔の位置の垂直方向に沿った変化に対応した方向に、移動制御装置によって4F光学系を移動させる[A03]に記載の画像表示装置。
[A05]画像形成装置は、画像形成装置から出射された画像を反射させる反射鏡を備えており、
移動制御装置によって反射鏡の光反射角度を変える[A03]に記載の画像表示装置。
[A06]観察者の瞳孔の位置の垂直方向に沿った変化に対応した方向に、移動制御装置によって光学素子を移動させる[A01]又は[A02]に記載の画像表示装置。
[A07]光学素子は反射型のホログラム回折格子から成る[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の画像表示装置。
[A08]反射型のホログラム回折格子は集光機能を有する[A07]に記載の画像表示装置。
[A09]光学素子は凹面鏡から成る[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の画像表示装置。
[A10]画像形成装置から出射された光線は、テレセントリックな状態で光学素子に入射する[A01]乃至[A09]のいずれか1項に記載の画像表示装置。
[A11]光学素子は、画像形成装置から出射された画像が通過する正の光学的パワーを有するレンズ、及び、平面反射鏡から成る[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の画像表示装置。
[A12]画像形成装置から出射された光線は、テレセントリックな状態でレンズに入射する[A11]に記載の画像表示装置。
[A13]観察者の瞳孔の位置の垂直方向に沿った変化に対応して、移動制御装置によって光学素子を回転させる[A01]又は[A02]に記載の画像表示装置。
[A14]観察者の瞳孔の位置の垂直方向に沿った変化に対応して、移動制御装置によって光学素子の配置角度を変える[A01]又は[A02]に記載の画像表示装置。
[A15]観察者の瞳孔の位置の水平方向に沿った変化に対して、移動制御装置によって光学素子を水平方向に移動させる[A13]又は[A14]に記載の画像表示装置。
[A16]画像形成装置は分散補償素子を備えている[A01]乃至[A15]のいずれか1項に記載の画像表示装置。
[B01]《画像表示装置:第2の態様》
画像形成装置、
観察者の顔面前方に配置される光学素子、及び、
移動制御装置、
を備えており、
光学素子を基準として観察者の耳側の領域を光学素子後方領域と称するとき、
画像形成装置は、光学素子後方領域に配置されており、
画像形成装置から出射された画像は、光学素子後方領域から光学素子に斜めに入射し、光学素子において反射され、観察者の瞳孔に到達し、
観察者の瞳孔の位置が変化したとき、移動制御装置によって画像形成装置を移動させる画像表示装置。
[B02] 光学素子は反射型のホログラム回折格子から成る[B01]に記載の画像表示装置。
[B03]反射型のホログラム回折格子は集光機能を有する[B02]に記載の画像表示装置。
[B04]光学素子は凹面鏡から成る[B01]に記載の画像表示装置。
[B05]光学素子は、画像形成装置から出射された画像が通過する正の光学的パワーを有するレンズ、及び、平面反射鏡から成る[B01]に記載の画像表示装置。
[B06]観察者の瞳孔の位置の垂直方向に沿った変化に対応した方向に、移動制御装置によって画像形成装置を移動させる[B01]乃至[B05]のいずれか1項に記載の画像表示装置。
[B07]画像形成装置は、画像形成装置から出射された画像を反射させる反射鏡を備えており、
移動制御装置によって反射鏡の光反射角度を変える[B01]乃至[B05]のいずれか1項に記載の画像表示装置。
[B08]画像形成装置は、画像形成装置から出射された画像が通過する4F光学系を備えており、
観察者の瞳孔の位置の垂直方向に沿った変化に対応した方向に、移動制御装置によって4F光学系を移動させる[B01]乃至[B05]のいずれか1項に記載の画像表示装置。
[B09]画像形成装置から出射された光線は、テレセントリックな状態で光学素子に入射する[B01]乃至[B08]のいずれか1項に記載の画像表示装置。
[B10]画像形成装置は分散補償素子を備えている[B01]乃至[B09]のいずれか1項に記載の画像表示装置。
[C01]《表示装置》
観察者に装着されるフレーム、及び、
フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えた表示装置であって、
画像表示装置は、
画像形成装置、
観察者の顔面前方に配置される光学素子、及び、
移動制御装置、
を備えており、
光学素子を基準として観察者の耳側の領域を光学素子後方領域と称するとき、
画像形成装置は、光学素子後方領域に配置されており、
画像形成装置から出射された画像は、光学素子後方領域から光学素子に斜めに入射し、光学素子において反射され、観察者の瞳孔に到達し、
観察者の瞳孔の位置が変化したとき、移動制御装置によって、光学素子、又は、画像形成装置、又は、光学素子及び画像形成装置を移動させる表示装置。
[C02]右眼用画像表示装置及び左眼用画像表示装置を備えている[C01]に記載の表示装置。
Claims (14)
- 画像形成装置、
観察者の顔面前方に配置される光学素子、及び、
移動制御装置、
を備えており、
光学素子を基準として観察者の耳側の領域を光学素子後方領域と称するとき、
画像形成装置は、光学素子後方領域に配置されており、
画像形成装置から出射された画像は、光学素子後方領域から光学素子に斜めに入射し、光学素子において反射され、観察者の瞳孔に到達し、
観察者の瞳孔の位置が変化したとき、観察者の瞳孔の位置の水平方向に沿った変化に対応した方向に、移動制御装置によって光学素子を移動させ、且つ、観察者の瞳孔の位置の垂直方向に沿った変化に対応した方向に、移動制御装置によって画像形成装置を移動させることにより、画像形成装置から出射される画像の位置を制御する画像表示装置。 - 画像形成装置は、画像形成装置から出射された画像が通過する4F光学系を備えており、
観察者の瞳孔の位置の垂直方向に沿った変化に対応した方向に、移動制御装置によって4F光学系を移動させる請求項1に記載の画像表示装置。 - 画像形成装置は、画像形成装置から出射された画像を反射させる反射鏡を備えており、
移動制御装置によって反射鏡の光反射角度を変える請求項1または2に記載の画像表示装置。 - 観察者の瞳孔の位置の垂直方向に沿った変化に対応した方向に、移動制御装置によって光学素子を移動させる請求項1から3のいずれか一項に記載の画像表示装置。
- 光学素子は反射型のホログラム回折格子から成る請求項1から4のいずれか一項に記載の画像表示装置。
- 反射型のホログラム回折格子は集光機能を有する請求項5に記載の画像表示装置。
- 光学素子は凹面鏡から成る請求項1から4のいずれか一項に記載の画像表示装置。
- 画像形成装置から出射された光線は、テレセントリックな状態で光学素子に入射する請求項1から7のいずれか一項に記載の画像表示装置。
- 光学素子は、画像形成装置から出射された画像が通過する正の光学的パワーを有するレンズ、及び、平面反射鏡から成る請求項1から4のいずれか一項に記載の画像表示装置。
- 観察者の瞳孔の位置の垂直方向に沿った変化に対応して、移動制御装置によって光学素子を回転させる請求項1から9のいずれか一項に記載の画像表示装置。
- 観察者の瞳孔の位置の垂直方向に沿った変化に対応して、移動制御装置によって光学素子の配置角度を変える請求項1から10のいずれか一項に記載の画像表示装置。
- 画像形成装置は分散補償素子を備えている請求項1から11のいずれか一項に記載の画像表示装置。
- 観察者に装着されるフレーム、及び、
フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えた表示装置であって、
画像表示装置は、
画像形成装置、
観察者の顔面前方に配置される光学素子、及び、
移動制御装置、
を備えており、
光学素子を基準として観察者の耳側の領域を光学素子後方領域と称するとき、
画像形成装置は、光学素子後方領域に配置されており、
画像形成装置から出射された画像は、光学素子後方領域から光学素子に斜めに入射し、光学素子において反射され、観察者の瞳孔に到達し、
観察者の瞳孔の位置が変化したとき、観察者の瞳孔の位置の水平方向に沿った変化に対応した方向に、移動制御装置によって光学素子を移動させ、且つ、観察者の瞳孔の位置の垂直方向に沿った変化に対応した方向に、移動制御装置によって画像形成装置を移動させることにより、画像形成装置から出射される画像の位置を制御する表示装置。 - 右眼用画像表示装置及び左眼用画像表示装置を備えている請求項13に記載の表示装置。
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