JP2010243972A - Video display device and head-mounted display - Google Patents
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本発明は、接眼光学系によって表示素子からの映像光と外界光とを同時に光学瞳に導き、光学瞳の位置にて、観察者に表示映像の虚像と外界とを同時に観察させる映像表示装置と、その映像表示装置を備えたヘッドマウントディスプレイ(以下、HMDとも称する)とに関するものである。 The present invention provides an image display device that simultaneously guides image light and external light from a display element to an optical pupil by an eyepiece optical system, and allows an observer to simultaneously observe a virtual image of the display image and the external environment at the position of the optical pupil. The present invention relates to a head mounted display (hereinafter also referred to as HMD) provided with the video display device.
従来から、観察者に映像(虚像)と外界とを同時に観察させる映像表示装置が種々提案されている。このような映像表示装置においては、表示素子からの映像光が接眼光学系の光学瞳に導かれるので、映像を観察するにあたっては、観察者の瞳の位置を光学瞳の位置に合わせることが必要となる。特に、近年、装置の小型化、軽量化により、光学瞳の大きさも小さくなってきており、瞳の位置合わせが困難になりつつある。 2. Description of the Related Art Conventionally, various video display devices that allow an observer to observe a video (virtual image) and the outside world at the same time have been proposed. In such an image display device, since image light from the display element is guided to the optical pupil of the eyepiece optical system, it is necessary to align the position of the observer's pupil with the position of the optical pupil when observing the image. It becomes. In particular, with recent miniaturization and weight reduction of the apparatus, the size of the optical pupil is also becoming smaller, and the alignment of the pupil is becoming difficult.
そこで、例えば特許文献1、2では、指標を用いることで瞳の位置合わせを容易に行わせる映像表示装置が提案されている。より具体的には、特許文献1では、表示素子に表示された指標を表す光をハーフミラーで反射させて、第三者に指標を外部から視認させるようにしている。第三者は、指標の光が進行する軸上に自分の瞳を位置させることで、観察者の瞳と指標との位置ズレを認識することができる。したがって、第三者は、観察者の瞳と指標とが重なるように装置の眼幅調整機構を操作することにより、瞳の位置合わせを行うことが可能となる。
Thus, for example,
一方、特許文献2では、観察者の眼球を照明し、その反射光(観察者の瞳からの光)を半透過面および凹面反射鏡を介して再び観察者の瞳に入射させることにより、観察者に自分の瞳の像を遠方の虚像として観察させるようにしている。観察者の瞳の位置と光学瞳の位置とがずれている場合には、観察者は自分の瞳の像(虚像)を視軸方向に見ることができない。したがって、観察者自身が自分の瞳の像を視認できるかどうかで瞳位置のズレを判断し、眼幅調整機構を操作することにより、瞳の位置合わせが可能となる。
On the other hand, in
ところが、特許文献1および2の装置は、いずれも、ハーフミラー(半透過面)で透過光および反射光の光軸を一致させることにより、映像観察前の指標の光の光路と映像観察時の映像光の光路とを一部重複させる構成である。この構成では、装置の構成部材の配置自由度がないため、外界の視認範囲(シースルー領域)を大きく確保するためには、接眼光学系を大型化する必要があり、装置全体が大型化する。
However, the devices of
また、特許文献2の装置は、観察者自身によって瞳の位置合わせを行う構成であり、第三者が外部から指標(虚像)を視認して瞳の位置合わせを行うことができるものではない。したがって、観察者が装置に不慣れな場合には、瞳の位置合わせが困難であり、特に光学瞳が小さい場合には瞳の位置合わせが益々困難となる。
Moreover, the apparatus of
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、指標(虚像)を表示させて瞳の位置合わせを行う構成であっても、接眼光学系を大型化することなく、大きなシースルー領域を確保することができ、これによって装置の小型化、軽量化を図ることができるとともに、第三者による外部からの指標の視認による位置合わせを可能として、瞳の位置合わせを容易にする映像表示装置と、その映像表示装置を備えたヘッドマウントディスプレイとを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to increase the size of an eyepiece optical system even in a configuration in which an index (virtual image) is displayed to align a pupil. In addition, a large see-through area can be secured, which makes it possible to reduce the size and weight of the device, and enables the third party to visually recognize the index, thereby aligning the pupil. An object of the present invention is to provide a video display device that facilitates and a head-mounted display including the video display device.
本発明の映像表示装置は、映像を表示する表示素子と、前記表示素子からの映像光と外界光とを同時に光学瞳に導く接眼光学系とを備え、前記光学瞳の位置にて、観察者に表示映像の虚像と外界とを同時に観察させる映像表示装置であって、前記光学瞳と観察者の瞳との位置合わせの際の指標を表示する指標表示光学系をさらに備え、前記指標表示光学系は、光学パワーを有し、透過および反射の両方の光学特性を有する指標用光学素子と、前記指標用光学素子を照明する指標用光源とを有しており、前記指標用光源から射出されて前記指標用光学素子で反射される光の光路は、前記表示素子から前記光学瞳に向かう映像光の光路外にあり、前記指標用光学素子は、前記指標用光源からの光を前記光学瞳とは反対側に反射させることにより、該指標用光学素子の光学パワーによって該指標用光学素子に対して前記光学瞳側に前記指標としての虚像を表示することを特徴としている。 An image display device of the present invention includes a display element for displaying an image, and an eyepiece optical system that simultaneously guides image light from the display element and external light to an optical pupil, and an observer at the position of the optical pupil. An image display device for simultaneously observing a virtual image of the display image and the outside world, further comprising an index display optical system for displaying an index when the optical pupil and the observer's pupil are aligned, and the index display optical The system includes an optical element for index having optical power and both optical characteristics of transmission and reflection, and an index light source for illuminating the index optical element, and is emitted from the index light source. The optical path of the light reflected by the index optical element is outside the optical path of the image light from the display element toward the optical pupil, and the index optical element transmits the light from the index light source to the optical pupil. By reflecting on the opposite side, It is characterized by displaying a virtual image as the index into the optical pupil side with respect to the optical element for the index by the optical power of the optical element for the indicator.
本発明の映像表示装置において、前記指標用光学素子は、前記指標用光源からの光を前記光学瞳とは反対側に負の光学パワーで反射させることにより、該指標用光学素子に対して前記光学瞳側に前記指標としての虚像を表示してもよい。 In the image display device of the present invention, the index optical element reflects the light from the index light source on the side opposite to the optical pupil with a negative optical power, thereby causing the index optical element to reflect the index optical element. A virtual image as the index may be displayed on the optical pupil side.
本発明の映像表示装置において、前記接眼光学系は、前記表示素子からの映像光を前記光学瞳の方向に正の光学パワーで反射させる体積位相型で反射型のホログラム光学素子(以下、HOEとも称する)を有しており、前記ホログラム光学素子は、前記指標用光学素子を兼ねていてもよい。 In the image display device of the present invention, the eyepiece optical system includes a volume phase type reflection hologram optical element (hereinafter also referred to as HOE) that reflects image light from the display element in the direction of the optical pupil with a positive optical power. The hologram optical element may also serve as the index optical element.
本発明の映像表示装置において、前記指標用光学素子は、選択透過反射膜と、前記選択透過反射膜が形成された光学パワーを持つ光学面とを有しており、前記表示素子からの映像光を前記光学面の凹面によって前記光学瞳の方向に反射させる一方、前記指標用光源からの光を前記凹面形状である光学面の裏面の凸面によって反射させることにより、該光学面に対して前記光学瞳側に前記指標としての虚像を表示してもよい。 In the image display device according to the aspect of the invention, the index optical element includes a selective transmission reflection film and an optical surface having an optical power on which the selective transmission reflection film is formed. Is reflected in the direction of the optical pupil by the concave surface of the optical surface, while the light from the index light source is reflected by the convex surface on the back surface of the optical surface having the concave shape, thereby allowing the optical surface to reflect the optical surface. A virtual image as the index may be displayed on the pupil side.
本発明の映像表示装置において、前記指標用光学素子は、前記指標用光源からの光を前記光学瞳とは反対側に正の光学パワーで反射させることにより、該指標用光学素子に対して前記光学瞳側に前記指標としての虚像を表示してもよい。 In the image display device of the present invention, the index optical element reflects the light from the index light source on the side opposite to the optical pupil with a positive optical power, whereby the index optical element is A virtual image as the index may be displayed on the optical pupil side.
本発明の映像表示装置において、前記接眼光学系は、前記表示素子からの映像光を前記光学瞳の方向に正の光学パワーで反射させる体積位相型で反射型の第1のホログラム光学素子を有しており、前記指標用光学素子は、前記第1のホログラム光学素子とは異なる、体積位相型で反射型の第2のホログラム光学素子で構成されていてもよい。 In the image display device of the present invention, the eyepiece optical system includes a volume phase type reflection type first hologram optical element that reflects image light from the display element in a direction of the optical pupil with a positive optical power. The index optical element may be constituted by a volume phase type reflection type second hologram optical element different from the first hologram optical element.
本発明の映像表示装置において、前記第2のホログラム光学素子は、前記第1のホログラム光学素子に対して前記光学瞳とは反対側に配置されていることが望ましい。 In the video display device according to the aspect of the invention, it is preferable that the second hologram optical element is disposed on the side opposite to the optical pupil with respect to the first hologram optical element.
本発明の映像表示装置において、前記指標用光学素子は、前記指標用光源からの光を前記光学瞳とは反対側に反射させることにより、該指標用光学素子の光学パワーによって前記光学瞳の位置に前記指標としての虚像を表示してもよい。 In the video display device of the present invention, the index optical element reflects the light from the index light source to the side opposite to the optical pupil, whereby the position of the optical pupil is adjusted by the optical power of the index optical element. A virtual image as the index may be displayed.
本発明の映像表示装置において、前記指標用光学素子は、前記指標用光源からの光を前記光学瞳とは反対側に反射させることにより、該指標用光学素子の光学パワーによって前記光学瞳に対して該指標用光学素子とは反対側の位置に前記指標としての虚像を表示してもよい。 In the video display device of the present invention, the index optical element reflects light from the index light source to the side opposite to the optical pupil, so that the optical power of the index optical element is applied to the optical pupil. Thus, a virtual image as the index may be displayed at a position opposite to the index optical element.
本発明の映像表示装置において、前記接眼光学系は、前記表示素子からの映像光を内部での全反射によって前記ホログラム光学素子に導く一方、外界光を透過させる第1の透明基板と、前記指標用光源からの光を内部での全反射によって前記ホログラム光学素子に導く一方、外界光を透過させる第2の透明基板とを有していてもよい。 In the video display device of the present invention, the eyepiece optical system guides video light from the display element to the hologram optical element by total internal reflection, and transmits the external light, and the index. The light source may include a second transparent substrate that guides light from the light source to the hologram optical element by total internal reflection and transmits external light.
本発明のヘッドマウントディスプレイは、上述した本発明の映像表示装置と、前記映像表示装置を観察者の眼前で支持する支持手段とを有していることを特徴としている。 The head-mounted display of the present invention includes the above-described video display device of the present invention and support means for supporting the video display device in front of the eyes of the observer.
本発明では、指標用光源から射出されて指標用光学素子で反射される光の光路は、表示素子から光学瞳に向かう映像光の光路外にあり、指標用の光路と映像光の光路とを完全に分離しているので、指標表示光学系の設計自由度(構成部材の配置自由度)が高くなる。これにより、既存の接眼光学系の設計を変更することなく、指標表示光学系を設けることが可能となる。したがって、指標表示光学系を設ける構成、つまり、指標を表示させて瞳の位置合わせを行う構成であっても、大きなシースルー領域を確保すべく接眼光学系を大型化する必要がなく、この点で、同軸構成の場合よりも装置の小型化、軽量化を図ることができる。 In the present invention, the optical path of light emitted from the index light source and reflected by the index optical element is outside the optical path of the image light from the display element toward the optical pupil, and the index optical path and the optical path of the image light are Since they are completely separated, the degree of freedom in designing the index display optical system (the degree of freedom in arrangement of the constituent members) is increased. Thereby, it is possible to provide the index display optical system without changing the design of the existing eyepiece optical system. Therefore, even in the configuration in which the index display optical system is provided, that is, the configuration in which the index is displayed and the pupil is aligned, it is not necessary to increase the size of the eyepiece optical system in order to secure a large see-through area. Further, the apparatus can be made smaller and lighter than the coaxial configuration.
また、指標用光学素子は、指標用光源からの光を光学瞳とは反対側に反射させることにより、自身の光学パワーによって指標用光学素子に対して光学瞳側に指標としての虚像を表示するので、第三者が外界側から指標用光学素子を介して上記の虚像を視認することが可能となる。これにより、第三者は、表示された虚像に基づいて光学瞳と観察者の瞳との位置ズレを認識できるとともに、その虚像をもとにして、光学瞳の位置に観察者の瞳を合わせることができ、例えば光学瞳が小さい小型の装置であっても、第三者による位置合わせが容易となる。 The index optical element displays a virtual image as an index on the optical pupil side with respect to the index optical element by its own optical power by reflecting light from the index light source to the side opposite to the optical pupil. Therefore, it becomes possible for a third party to visually recognize the virtual image from the outside world via the index optical element. As a result, a third party can recognize the positional deviation between the optical pupil and the observer's pupil based on the displayed virtual image and align the observer's pupil with the position of the optical pupil based on the virtual image. For example, even a small device with a small optical pupil can be easily aligned by a third party.
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(HMDの構成)
図2(a)は、本実施形態のHMDの概略の構成を示す平面図であり、図2(b)は、HMDの側面図であり、図2(c)は、HMDの正面図である。HMDは、映像表示装置1と、それを支持する支持手段2とを有しており、全体として、一般の眼鏡から一方(例えば左眼用)のレンズを取り除いたような外観となっている。
(Configuration of HMD)
FIG. 2A is a plan view showing a schematic configuration of the HMD of the present embodiment, FIG. 2B is a side view of the HMD, and FIG. 2C is a front view of the HMD. . The HMD has an
映像表示装置1は、観察者に表示映像の虚像と外界とを同時に観察させるものであるが、その詳細については後述する。
The
支持手段2は、映像表示装置1を観察者の眼前(例えば右眼の前)で支持するものであり、ブリッジ3と、フレーム4と、テンプル5と、鼻当て6と、ケーブル7と、外界光透過率制御手段8とを有している。なお、フレーム4、テンプル5および鼻当て6は、左右一対設けられているが、これらを左右で区別する場合は、右フレーム4R、左フレーム4L、右テンプル5R、左テンプル5L、右鼻当て6R、左鼻当て6Lのように表現するものとする。
The support means 2 supports the
映像表示装置1の一端は、ブリッジ3に支持されている。このブリッジ3は、映像表示装置1のほかにも、左フレーム4L、鼻当て6および外界光透過率制御手段8を支持している。左フレーム4Lは、左テンプル5Lを回動可能に支持している。一方、映像表示装置1の他端は、右フレーム4Rに支持されている。右フレーム4Rにおいて映像表示装置1の支持側とは反対側端部は、右テンプル5Rを回動可能に支持している。
One end of the
鼻当て6は、観察者の鼻と当接する部位であり、ブリッジ3に対して可動となっている。したがって、鼻当て6の位置を調整することにより、後述する接眼光学系15によって形成される光学瞳Pと観察者の瞳との相対位置を調整することができる。瞳位置の調整後は、鼻当て6はブリッジ3に対して固定される。なお、鼻当て6を可動とする代わりに、周知の眼幅調整機構を設けて光学瞳Pと観察者の瞳との相対位置を調整できる構成としてもよい。
The
ケーブル7は、外部信号(例えば映像信号、制御信号)や電力を映像表示装置1に供給するための配線であり、右フレーム4Rおよび右テンプル5Rに沿って設けられている。外界光透過率制御手段8は、外界光の透過率を制御するためにブリッジ3に設けられており、映像表示装置1よりも前方(接眼光学系15に対して光学瞳Pとは反対側)に位置している。
The
上記の構成において、観察者がHMDを使用するときは、右テンプル5Rおよび左テンプル5Lを観察者の右側頭部および左側頭部に接触させるとともに、鼻当て6を観察者の鼻に当て、一般の眼鏡をかけるようにHMDを観察者の頭部に装着する。そして、光学瞳Pの位置に観察者の瞳を位置させる位置調整を行った後、鼻当て6を固定する。この状態で、映像表示装置1にて映像を表示すると、観察者は、映像表示装置1にて表示された映像の虚像と同時に外界をシースルーで観察することが可能となる。
In the above configuration, when the observer uses the HMD, the
このとき、外界光透過率制御手段8において、外界光の透過率を例えば50%以下に低く設定しておけば、観察者は映像表示装置1の映像を観察しやすくなり、逆に、透過率を例えば50%以上に高く設定しておけば、観察者は、外界を観察しやすくなる。したがって、外界光透過率制御手段8における外界光の透過率は、映像表示装置1の映像および外界の観察のしやすさを考慮して適宜設定されればよい。
At this time, if the external light transmittance control means 8 sets the external light transmittance to a low value of, for example, 50% or less, the observer can easily observe the image on the
以上のように、本実施形態のHMDは、映像表示装置1が支持手段2にて支持される構成なので、観察者は映像表示装置1から提供される映像をハンズフリーで観察することができ、また、連続した装着も容易となる。
As described above, since the HMD of the present embodiment is configured such that the
なお、HMDは、映像表示装置1を1個だけ備えたものには限定されず、映像表示装置1を2個備えた構成であってもよい。すなわち、支持手段2が2個の映像表示装置1を観察者の眼前で支持する構成であってもよい。この場合、左眼の前に配置される映像表示装置1は、ブリッジ3と左フレーム4Lとによってその間で支持される。また、ケーブル7は、両方の映像表示装置1と接続され、外部信号等がケーブル7を介して両方の映像表示装置1に供給される。
Note that the HMD is not limited to the one provided with only one
(映像表示装置の詳細について)
次に、映像表示装置1の詳細な構成について説明する。
図1は、映像表示装置1の概略の構成を示す断面図である。映像表示装置1は、光源11と、一方向拡散板12と、集光レンズ13と、表示素子14と、接眼光学系15と、指標表示光学系21とを有している。図1に示すように、光源11、一方向拡散板12、集光レンズ13および表示素子14は、筐体10内に収容されており、接眼光学系15の一部(後述する接眼プリズム16の上部)も、筐体10内に位置している。なお、指標表示光学系21の詳細については後述する。
(Details of video display device)
Next, a detailed configuration of the
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the
光源11は、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)の各色の光を発光する3つの発光チップを水平方向(左右方向)に並べて一体化した、いわゆるRGB一体型のLEDで構成されている。ここで、図3は、光源11の発光特性を示している。光源11において、発光強度のピーク波長は、例えば、465nm、520nm、635nmとなっている。なお、図3の発光強度は、B光の最大光強度を100としたときの相対値で示している。光源11のRGBの発光強度は、後述するHOE18の回折効率や、表示素子14の透過率を考慮して調整され、これによって白色表示を行うことが可能となる。
The
一方向拡散板12は、光源11からの出射光を拡散させるものであるが、その拡散度は、方向によって異なっている。より詳細には、一方向拡散板12は、光源11のRGBの各発光部が並ぶ水平方向には、入射光を約30゜拡散させ、上記水平方向に垂直な方向には、入射光を約0.5゜拡散させる。
The
集光レンズ13は、一方向拡散板12にて拡散された光を、拡散方向とは垂直方向に集光するシリンダレンズで構成されており、拡散光が効率よく光学瞳Pを形成するように配置されている。
The condensing
表示素子14は、光源11からの出射光を画像データに応じて変調して映像を表示するものであり、例えば、光が透過する領域となる各画素をマトリクス状に有する透過型の液晶表示素子(LCD)で構成されている。
The
接眼光学系15は、表示素子14からの映像光、すなわち、表示素子14にて表示された映像に対応する光と、外界光とを同時に光学瞳P(または光学瞳Pに位置する観察者の瞳I1)に導く光学系であり、接眼プリズム16と、偏向プリズム17と、HOE18とを有して構成されている。
The eyepiece
接眼プリズム16は、表示素子14からの映像光を内部での全反射によってHOE18に導く一方、外界光を透過させる透明基板(第1の透明基板)である。この接眼プリズム16は、偏向プリズム17とともに、例えばアクリル系樹脂で構成されており、平行平板の下端部を楔状にし、その上端部を厚くした形状で構成されている。また、接眼プリズム16は、その下端部に配置されるHOE18を挟むように、偏向プリズム17と接着剤で接合されている。接眼プリズム16の上端面は、映像光の入射面としての面16aとなっており、前後方向に位置する2面は、互いに平行な面16b・16cとなっている。
The
偏向プリズム17は、後述する指標用光源21からの光を内部での全反射によってHOE18に導く一方、外界光を透過させる透明基板(第2の透明基板)であり、接眼プリズム16と一体となって略平行平板となるように、接眼プリズム16の下端部に貼り合わされる。つまり、偏向プリズム17において前後方向に位置する2つの面17b・17cは、互いに平行である。また、面16bと面17b、面16cと面17cとは滑らかに接続されている。接眼プリズム16と偏向プリズム17とで一体的な略平行平板を形成することにより、外界光が接眼プリズム16の楔状の下端部を透過するときの屈折を偏向プリズム17でキャンセルすることができるので、シースルーで観察される外界の像に歪みが生じるのを防止することができる。
The
HOE18は、表示素子14からの映像光を光学瞳Pの方向に正の光学パワーで回折反射させる体積位相型で反射型のホログラム光学素子である。ここで、図4は、HOE18の回折特性を示している。HOE18は、特定の入射角で入射する光であって、例えば回折効率のピーク波長および回折効率ピークの半値波長幅で465±5nm(B光)、520±5nm(G光)、635±5nm(R光)の3つの波長域の光を回折反射するように作製されている。なお、図4の回折効率は、B光の最大回折効率を100としたときの相対値で示している。
The
図1において、光源11から出射されたRGBの光は、一方向拡散板12にて拡散され、集光レンズ13にて集光されて表示素子14に入射する。表示素子14に入射した光は、画像データに基づいて各画素ごとに変調され、映像光として出射される。つまり、表示素子14には、カラー映像が表示される。
In FIG. 1, RGB light emitted from a
表示素子14からの映像光は、接眼光学系15の接眼プリズム16の内部に面16aから入射し、対向する2つの面16b・16cで少なくとも1回ずつ全反射されて、HOE18に入射する。HOE18に入射した光は、そこで回折反射されて光学瞳Pに達する。したがって、光学瞳Pの位置に観察者の瞳I1を位置させることにより、観察者は、表示素子14に表示された映像の拡大虚像を観察することができる。
The image light from the
一方、接眼プリズム16および偏向プリズム17は、外界光をほとんど全て透過させるので、観察者は外界を観察することができる。したがって、表示素子14に表示された映像の虚像は、外界の一部に重なって観察されることになる。
On the other hand, the
以上のように、HOE18は、正の光学パワーを持つ非球面凹面ミラーと同様の機能を持っているので、装置を構成する各光学部材の配置の自由度を高めて装置を容易に小型化することができるとともに、良好に収差補正された映像を観察者に提供することができる。また、HOE18は、表示素子14からの映像光と外界光とを同時に光学瞳Pに導くコンバイナとして機能しているので、観察者は、HOE18を介して、表示素子14から提供される映像と外界とを同時に観察することができる。さらに、HOE18の回折効率ピーク波長は、光源11の発光強度ピーク波長と近いので、光源11からの光(表示素子14からの映像光)をHOE18にて効率よく回折させて明るい映像を表示することができる。
As described above, the
(指標表示光学系および瞳の位置合わせについて)
次に、指標表示光学系21の詳細と、瞳の位置合わせについて説明する。
図1で示した指標表示光学系21は、光学瞳Pと観察者の瞳I1との位置合わせの際の指標を表示する光学系であり、上記した偏向プリズム17およびHOE18と、指標用光源22とで構成されている。
(About index display optical system and pupil alignment)
Next, details of the index display
The index display
指標用光源22は、偏向プリズム17の下端部の面17aに設けられており、HOE18を、その裏面側から、すなわち、映像光の入射側とは反対側から照明する。本実施形態では、指標用光源22は、例えば映像表示用の光源11と同等の発光特性を有するLEDで構成されているが、HOE18のRGBのいずれかの回折効率ピーク波長を含むのであれば、単色光を出射する光源で構成されてもよい。HOE18は、上記したように光学パワーを有しているとともに、透過および反射の両方の光学特性を有しており、指標表示光学系21においては指標用光学素子として機能している。
The indicator
光学瞳Pと観察者の瞳I1との位置合わせは、上述した映像観察の前に行われる。この位置合わせの際には、指標の視認性向上のためと消費電力の低減のために、映像表示用の光源11を消灯し、指標用光源22のみを点灯する。なお、図面上では、指標用光源22の発光点を黒塗りの星マークで示し、発光点を分かりやすくしているが、この形状が何らかの意味を持つものではない。
The alignment between the optical pupil P and the observer's pupil I 1 is performed before the above-described video observation. During this alignment, the image
指標用光源22から出射される光は、偏向プリズム17の内部に面17aから入射し、対向する2つの面17b・17cで少なくとも1回ずつ全反射され、HOE18に入射する。HOE18は、表示素子14からの映像光については、正の光学パワーで光学瞳Pの方向に回折反射させるが、指標用光源22からの光については、HOE18に対して裏面側から入射するので、これを負の光学パワーで反射させるとともに、光学瞳Pとは反対側である外界側に反射させる。この結果、指標としての虚像Vが光学瞳Pの中心に表示され、観察者以外の第三者は、外界側からHOE18を介してその虚像Vを観察することが可能となる。なお、図面上では、第三者の瞳をI2で示す。
The light emitted from the indicator
したがって、第三者は、例えば、図5(a)のように、虚像Vの位置が観察者の瞳I1の位置とずれている場合には、図5(b)に示すように、虚像Vの位置と観察者の瞳I1の位置とが一致するように、上述した鼻当て6や眼幅調整機構を操作することで、最終的に光学瞳Pの位置と観察者の瞳I1の位置とを合わせることが可能となる。なお、HOE18に対して光学瞳Pとは反対側に鏡を配置すれば、映像を観察しようとする観察者自身が、鏡で反射する虚像Vを見ながら自分で瞳I1の位置調整を行うことも可能となる。
Therefore, for example, when the position of the virtual image V is deviated from the position of the observer's pupil I 1 as shown in FIG. 5A, the third party, as shown in FIG. By operating the above-described
以上のように、本実施形態では、指標を表す光がHOE18に対して裏面側から入射するように指標用光源22を配置することで、指標用光源22から射出されてHOE18で反射される光の光路(指標用の光路)が、表示素子14から光学瞳Pに向かう映像光の光路外に位置している。つまり、指標用の光路と映像光の光路とが完全に分離されている。これにより、指標表示光学系21の設計自由度(構成部材の配置自由度)が高くなり、既存の接眼光学系15の設計を変更することなく、指標表示光学系21を設けることが可能となる。したがって、指標表示光学系21を設ける構成であっても、大きなシースルー領域を確保すべく接眼光学系15を大型化する必要がない点で、従来のような同軸構成の場合よりも装置の小型化、軽量化を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, the indicator
また、指標用光学素子としてのHOE18は、指標用光源22からの光を光学瞳Pとは反対側の外界側に反射させることにより、自身の光学パワーによってHOE18に対して光学瞳P側に指標としての虚像Vを表示している。これにより、第三者が外界側からHOE18を介して虚像Vを視認することが可能となり、上述したように、第三者が表示された虚像Vに基づいて光学瞳Pと観察者の瞳I1との位置ズレを認識し、光学瞳Pの位置に観察者の瞳I1を合わせることができる。したがって、光学瞳Pが小さい小型の装置であっても、第三者による位置合わせが容易となる。
Further, the
特に、本実施形態では、HOE18は、指標用光源22からの光を光学瞳Pとは反対側に負の光学パワーで反射させることにより、HOE18に対して光学瞳P側に虚像Vを表示している。ここで、図6は、指標用光源22から出射される光の光路を一方向に展開して示す説明図である。指標用光路におけるHOE18の反射光学パワーは負であるので、同図に示すように、指標用光源22の点灯によって、光学瞳Pの位置(例えば瞳中心)に指標としての虚像Vを結像させることができる。なお、指標用光路においては、HOE18の反射光学パワーは負なので、同図のようにHOE18は両面凹レンズと等価である。
In particular, in the present embodiment, the
これにより、表示された虚像Vに基づき、第三者は3軸方向(上下、左右、前後の各方向と略同じ方向)で瞳位置ズレを認識することができ、表示された虚像Vをもとにして、光学瞳Pの位置に観察者の瞳I1を3軸方向で正確に合わせることが可能となる。その結果、映像観察時には、光学瞳Pに集光する映像光を効率よく観察者の瞳I1(瞳孔)に入射させることができ、観察者は明るい映像を観察することができる。また、光学性能が良好な光学瞳Pに3軸方向の全方向で観察者の瞳I1を一致させることができるので、高画質な映像を観察者に観察させることができる。 Thereby, based on the displayed virtual image V, a third party can recognize the pupil position shift in three axial directions (the same direction as each of the vertical, horizontal, and front and rear directions). Thus, the observer's pupil I 1 can be accurately adjusted in the three-axis directions to the position of the optical pupil P. As a result, at the time of image observation, the image light condensed on the optical pupil P can be efficiently incident on the pupil I 1 (pupil) of the observer, and the observer can observe a bright image. Further, since the observer's pupil I 1 can be made to coincide with the optical pupil P having good optical performance in all three axial directions, it is possible to cause the observer to observe a high-quality image.
以上のことから、HOE18は、指標用光源22からの光を光学瞳Pとは反対側に反射させることにより、自身の光学パワー(ここでは負の反射光学パワー)によって光学瞳Pの位置に指標としての虚像Vを表示しているとも言うことができる。この場合、光学瞳Pの位置と虚像Vの表示位置とが一致しているので、第三者は、表示された虚像Vに基づいて光学瞳Pと観察者の瞳I1との位置ズレを3軸方向とも正確に認識することができ、その虚像Vをもとにして、光学瞳Pの位置に観察者の瞳I1を正確に合わせることができる。
From the above, the
また、指標用光源22からの光はHOE18にて負の光学パワーで光学瞳Pとは反対側(外界側)に反射されるので、HOE18から外界側へは光束が広がり、第三者が外界側から指標としての虚像Vを視認できる範囲が広くなる。この結果、第三者は、自分の瞳I2を光学瞳Pの中心を通る軸上(光学瞳Pの中心に入射する光束の中心光線の延長線上)以外に配置させても虚像Vを視認することが可能となり、虚像Vを探すことが容易となる。さらに、指標用光路でのHOE18の反射光学パワーが負であるので、広いシースルー領域の外側に指標用光源22を配置した構成を容易に実現できる。つまり、光学パワーを有するHOE18から遠い位置に指標用光源22を配置して、広いシースルー領域を容易に確保することができる。
Further, since the light from the index
また、本実施形態では、映像光の光路と指標用の光路とを分離しているので、映像光を正の光学パワーで反射させるHOE18を、指標表示光学系21の素子(指標用光学素子)としても用いることが可能となる。つまり、接眼光学系15のHOE18における映像光の光路とは反対側を、指標用光源22からの光の入射側として使うことにより、指標用光源22からの光をHOE18の負の光学パワーで反射させる構成とすることができる。
In the present embodiment, since the optical path of the image light and the optical path for the index are separated, the
このように、接眼光学系15のHOE18が指標用光学素子を兼ねているので、部品点数を少なくして指標表示光学系21ひいては映像表示装置1の構成を簡素化することができ、装置の小型化、軽量化をさらに図ることができる。また、体積位相型で反射型のHOEは、波長選択性が高く、外界光の透過率が高いので、映像の観察者は外界を明るく視認できて見やすく、第三者は外界側から位置合わせ用の虚像Vを確認しやすくなる。
Thus, since the
また、接眼光学系15は、第1の透明基板としての接眼プリズム16と、第2の透明基板としての偏向プリズム17とを有しており、接眼プリズム16内での全反射によって映像光をHOE18に導き、偏向プリズム17内での全反射によって指標用光源22からの光をHOE18に導く。このように接眼プリズム16および偏向プリズム17の内部で映像光および指標用の光をそれぞれ導光する構成なので、通常の眼鏡レンズと同程度に接眼プリズム16および偏向プリズム17を例えば3mm程度に薄く構成することができ、装置を小型化、軽量化することもできる。また、接眼プリズム16および偏向プリズム17内での全反射を利用しているので、接眼プリズム16および偏向プリズム17における外界光の透過率が高くなり、面16b・16c、面17b・17cを介して、観察者は外界を明るく観察することができる。
Further, the eyepiece
また、接眼プリズム16および偏向プリズム17は透明基板であることから、面16b・16cおよび面17b・17cは透明であり、HOE18は特定入射角の特定波長の光のみを回折するので、外界光の透過にはほとんど影響しない。したがって、観察者は、接眼プリズム16、偏向プリズム17およびHOE18を介して通常通りの外界を見ることができる。また、面16bと面17b、面16cと面17cとは滑らかに接続されているので、面の接続部(境界)が外界の視認に悪影響を与えることがなく、観察者は広いシースルー範囲で外界を良好に観察することができる。
Since the
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、以下での説明の便宜上、実施の形態1と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to the drawings. For convenience of explanation below, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same member numbers, and description thereof is omitted.
図7は、本実施形態の映像表示装置1の概略の構成を示す断面図である。本実施形態の映像表示装置1は、接眼光学系15をHOE18と透明基板19とで構成し、指標表示光学系21を指標用光源22とHOE23とで構成したものである。HOE18は、透明基板19上の光学瞳P側に配置されている。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the
HOE23は、指標用光源22からの光を光学瞳Pとは反対側に正の光学パワーで反射させることにより、HOE23に対して光学瞳側に指標としての虚像Vを表示する反射型で体積位相型のホログラム光学素子であり、これを指標用光学素子として用いている。つまり、本実施形態では、実施の形態1とは異なり、接眼光学系15のHOE18(第1のHOE)とは別に、指標用光学素子としてHOE23(第2のHOE)を用いている。HOE23は、HOE18の裏面側、すなわち、HOE18に対して光学瞳Pとは反対側に、HOE18と空気層を介してほぼ平行に配置されている。
The
HOE23の回折特性は、指標用光源22の発光特性に応じて設定されている。つまり、指標用光源22から出射される光がRGBの全ての波長領域に発光強度ピーク波長を有しているのであれば、RGBの発光強度ピークの半値波長幅内に回折効率のピーク波長がそれぞれ存在するようなHOE23を用いることができる。例えば指標用光源22が図3で示した光源11の発光特性と同等の発光特性を有しているのであれば、HOE23としては図4で示したHOE18の回折特性と同等の回折特性を有するものを用いることができる。また、指標用光源22から出射される光がRGBのいずれかの波長領域にのみ発光強度ピーク波長を有しているのであれば、少なくともそのいずれかの波長領域における発光強度ピークの半値波長幅内に回折効率のピーク波長が存在するようなHOE23を用いることができる。
The diffraction characteristics of the
本実施形態では、映像表示用の光源11は、例えば単色光(例えば波長550nmの光)を出射するLEDで構成されており、HOE18は、550nm±10nmの波長の光を回折するように作製されているものとする。映像観察時に、光源11から出射される光(G光)は、一方向拡散板12にて拡散され、集光レンズ13にて集光されて表示素子14に入射する。表示素子14に入射した光は、画像データに基づいて各画素ごとに変調され、映像光として出射され、HOE18で回折反射されて光学瞳Pに達する。これにより、光学瞳Pの位置に観察者の瞳I1を位置させることにより、観察者は、表示素子14に表示された映像の拡大虚像を観察することができる。
In the present embodiment, the image
一方、透明基板19は、外界光をほとんど全て透過させ、HOE18・23は、特定の入射角で入射する特定波長の光しか回折反射しないので、観察者は、HOE18、透明基板19およびHOE23を介して通常通りの外界を観察することができる。
On the other hand, the
映像観察前の瞳の位置合わせにおいては、指標用光源22を点灯すると、指標用光源22から出射される光は、HOE23にて正の光学パワーで光学瞳Pとは反対側に反射される。この結果、指標としての虚像Vが光学瞳Pに対してHOE23とは反対側の遠方に表示され、第三者は、外界側からHOE23を介してその虚像Vを観察することが可能となる。したがって、第三者は、その虚像Vをもとにして、虚像Vの位置と観察者の瞳I1の位置とが一致するように、鼻当て6や眼幅調整機構を操作することにより、最終的に光学瞳Pの位置と観察者の瞳I1の位置とを合わせることが可能となる。
In the alignment of the pupil before image observation, when the index
以上のように、本実施形態では、指標用光学素子としてのHOE23の反射光学パワーが正であるので、シースルー領域を十分に確保できる範囲内で指標用光源22をHOE23に近づけて配置し、指標表示光学系21を小型化することが可能となる。これにより、シースルー領域を十分に確保した小型の接眼光学系15を用いた場合であっても、それに合わせて指標表示光学系21を小型化して装置全体を小型化することが可能となる。
As described above, in this embodiment, since the reflected optical power of the
また、指標表示光学系21のHOE23は、接眼光学系15のHOE18とは異なるHOEで構成されている。このように、2種のHOE18・23を用いることで、HOE18の正の反射光学パワーによって映像光を光学瞳Pに導き、観察者に映像(虚像)を観察させる構成でありながら、HOE23の正の反射光学パワーによって指標用光源22からの光を反射させ、第三者に位置調整のための指標(虚像V)を視認させることができる。つまり、どちらも正の反射光学パワーを有する2種のHOE18・23を用いて、映像の観察が可能で瞳位置の調整も可能な映像表示装置1を実現することができる。また、体積位相型で反射型のHOE18・23は、波長選択性が高く、外界光の透過率が高いので、映像の観察者は外界を明るく視認できて見やすく、第三者は外界側から位置合わせ用の指標(虚像V)を確認しやすくなる。
Further, the
また、HOE23は、HOE18に対して光学瞳Pとは反対側に配置されているので、指標用の光路と映像光の光路とを完全に分離しながら、装置をコンパクトにまとめることができる。
Further, since the
また、本実施形態では、HOE23は、指標用光源22からの光を光学瞳Pとは反対側に反射させることにより、HOE23の光学パワー(ここでは正の反射光学パワー)によって、光学瞳Pに対してHOE23とは反対側の位置に指標としての虚像Vを表示している。これにより、第三者は、表示された虚像Vに基づき、上下方向および左右方向については光学瞳Pと観察者の瞳I1との位置ズレを認識しやすくなり、その虚像Vをもとにして、光学瞳Pの位置に観察者の瞳I1を合わせることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、HOE18とは異なるHOE23を用い、HOE23の光学パワーを利用して虚像Vを表示することにより、HOE23の光学パワーの設定次第で虚像Vの表示位置を変えることができ、装置の設計自由度も増す。
In the present embodiment, the display position of the virtual image V can be changed depending on the setting of the optical power of the
例えば、図8は、映像表示装置1の他の構成例を示す断面図である。図8の構成においては、HOE23の正の反射光学パワーを図7の構成よりも小さく設定している。このようにHOE23の光学パワーを調整することにより、虚像Vの表示位置を光学瞳Pの位置に一致させることができる。つまり、HOE23が指標用光源22からの光を光学瞳Pとは反対側に反射させることにより、HOE23の光学パワー(正の反射光学パワー)によって光学瞳Pの位置に指標としての虚像Vを表示する構成とすることができる。この場合は、光学瞳Pの位置と指標としての虚像Vの表示位置とが一致しているので、実施の形態1と同様に、第三者は、表示された虚像Vに基づいて光学瞳Pと観察者の瞳I1との位置ズレを3軸方向とも正確に認識することができ、その虚像Vをもとにして、光学瞳Pの位置に観察者の瞳I1を正確に合わせることができる。
For example, FIG. 8 is a cross-sectional view showing another configuration example of the
〔実施の形態3〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、以下での説明の便宜上、実施の形態1、2と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to the drawings. For convenience of explanation below, the same members as those in the first and second embodiments are denoted by the same member numbers, and the description thereof is omitted.
図9は、本実施形態の映像表示装置1の概略の構成を示す断面図である。なお、図9では、表示素子14よりも前段の構成の図示を省略している。本実施形態の映像表示装置1では、接眼光学系15が、透明基板31(第1の透明基板)と、透明基板32(第2の透明基板)と、半透過反射膜33とで構成されており、指標表示光学系21が上記の接眼光学系15にさらに指標用光源22を付加した構成となっている。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the
透明基板31は、自由曲面プリズムで構成されており、光学面である面31a・31b・31cが全て自由曲面となっている。ここで、面31aは表示素子14からの映像光の入射面であり、面31bは全反射面であり、面31cは面31bと対向し、かつ、透明基板32の面32dと半透過反射膜33を介して貼り合わされる面である。なお、面31a・31b・31cは、平面であってもよいし、球面であってもよい。半透過反射膜33は、透過率によって透過および反射を選択する膜であり、透明基板31の面31c上に形成されているが、透明基板32の面32d上に形成されていてもよい。
The
透明基板32は、実施の形態1の偏向プリズム17に対応するものであり、透明基板31と半透過反射膜33を介して貼り合わされることで、外界光が透明基板31を透過するときの屈折を透明基板32でキャンセルし、外界の像に歪みが生じるのを防止する補正用基板として機能している。
The
透明基板32の下端部の面32aには、指標用光源22が設けられている。指標用光源22は、透明基板31の面31cを、映像光の入射側とは反対側から半透過反射膜33を介して照明するLEDで構成されている。透明基板32の面32bは、透明基板31の面31bと滑らかに接続されており、この面32bと対向して面32cが設けられている。また、透明基板32の面32dは、透明基板31の面31cと半透過反射膜33を介して対向している。
An indicator
ここで、上記した透明基板31の面31cは映像光の入射側から見ると凹面形状であることから、映像光の光路においては、面31は半透過反射膜33と合わせて全体として正の反射光学パワーを有していると言える。また、面31cは指標用光源22からの光の入射側から見ると凸面形状であることから、指標用の光路においては、面31cは半透過反射膜33と合わせて全体として負の反射光学パワーを有していると言える。したがって、本実施形態では、少なくとも面31cと半透過反射膜33とで、光学パワーを有し、かつ、透過および反射の両方の光学特性を有する指標用光学素子が構成されていると言うことができる。すなわち、ここで言う光学パワーとは、面31cの面形状と半透過反射膜33との作用によって生じる概念である。なお、指標用光学素子は、面31cを有する透明基板31全体を含んでいてもよい。
Here, the
映像観察時において、表示素子14からの映像光は、透明基板31の内部に面31aから入射し、面31bで全反射された後、面31cの凹面および半透過反射膜33によって光学瞳Pの方向に反射集光される。これにより、光学瞳Pの位置に観察者の瞳I1を位置させることにより、観察者は、表示素子14に表示された映像の拡大虚像を観察することができる。一方、透明基板31・32は、外界光をほとんど全て透過させるので、観察者は上記の映像と外界とを観察することができる。
At the time of image observation, the image light from the
映像観察前の瞳の位置合わせにおいては、指標用光源22を点灯すると、指標用光源22から出射される光は、透明基板32の内部に面32aから入射し、面32cで全反射された後、面31cに凸面側(映像光入射側から見て凹面形状の面31cの裏面側)から入射し、面31cの凸面および半透過反射膜33によって光学瞳Pとは反対側に反射される。この結果、指標としての虚像Vが光学瞳Pの中心に表示され、第三者は、外界側から半透過反射膜33を介してその虚像Vを観察することが可能となる。したがって、第三者は、その虚像Vをもとにして、虚像Vの位置と観察者の瞳I1の位置とが一致するように、鼻当て6や眼幅調整機構を操作することにより、最終的に光学瞳Pの位置と観察者の瞳I1の位置とを3軸方向に正確に合わせることが可能となる。
In the alignment of the pupil before the image observation, when the index
以上のように、本実施形態では、指標用光学素子としての面31cおよび半透過反射膜33の作用により、表示素子14からの映像光を面31cの凹面によって光学瞳Pの方向に反射させる一方、指標用光源22からの光を上記凹面形状の面31cの裏面の凸面によって反射させることによって、面31cに対して光学瞳P側に指標としての虚像Vを表示している。このように、映像光の反射と指標用光源22からの光の反射とを同じ光学面である面31cの表裏で行う構成により、これらの反射を別々の素子または光学面で行う構成に比べて、指標表示光学系21ひいては装置の構成を簡素化することができ、装置の小型化、軽量化をさらに図ることができる。
As described above, in this embodiment, the image light from the
また、指標用光源22からの光は、面31cおよび半透過反射膜33による負の反射光学パワーによって光学瞳Pとは反対側に反射されるので、外界側へは光束が広がって第三者は虚像Vを探しやすくなるなど、実施の形態1で述べた効果と同様の効果を得ることができる。
Further, the light from the index
なお、本実施形態では、面31cに形成される半透過反射膜33に代えて、偏光特性によって透過および反射を選択する偏光分離膜や、波長によって透過および反射を選択する誘電体多層膜、あるいはホログラムを用いてもよい。つまり、面31cには、入射光を選択的に透過または反射させる選択透過反射膜が形成されていればよい。
In this embodiment, instead of the
なお、各実施の形態で説明した構成を適宜組み合わせて映像表示装置1ひいてはHMDを構成することも勿論可能である。
Of course, the
本発明の映像表示装置は、例えば可動式の鼻当てや眼幅調整機構を備えたHMDに利用可能である。 The video display device of the present invention can be used for, for example, an HMD provided with a movable nose pad and an eye width adjustment mechanism.
1 映像表示装置
2 支持手段
14 表示素子
15 接眼光学系
16 接眼プリズム(第1の透明基板)
17 偏向プリズム(第2の透明基板)
18 HOE(指標用光学素子、第1のホログラム光学素子)
21 指標表示光学系
22 指標用光源
23 HOE(指標用光学素子、第2のホログラム光学素子)
31c 面(光学面、指標用光学素子)
33 半透過反射膜(指標用光学素子)
I1 観察者の瞳
P 光学瞳
V 虚像
DESCRIPTION OF
17 Deflection prism (second transparent substrate)
18 HOE (index optical element, first hologram optical element)
21 index display
31c surface (optical surface, index optical element)
33 Transflective film (index optical element)
I 1 Eye of the observer P Optical pupil V Virtual image
Claims (11)
前記表示素子からの映像光と外界光とを同時に光学瞳に導く接眼光学系とを備え、前記光学瞳の位置にて、観察者に表示映像の虚像と外界とを同時に観察させる映像表示装置であって、
前記光学瞳と観察者の瞳との位置合わせの際の指標を表示する指標表示光学系をさらに備え、
前記指標表示光学系は、
光学パワーを有し、透過および反射の両方の光学特性を有する指標用光学素子と、
前記指標用光学素子を照明する指標用光源とを有しており、
前記指標用光源から射出されて前記指標用光学素子で反射される光の光路は、前記表示素子から前記光学瞳に向かう映像光の光路外にあり、
前記指標用光学素子は、前記指標用光源からの光を前記光学瞳とは反対側に反射させることにより、該指標用光学素子の光学パワーによって該指標用光学素子に対して前記光学瞳側に前記指標としての虚像を表示することを特徴とする映像表示装置。 A display element for displaying an image;
An image display device comprising an eyepiece optical system that simultaneously guides image light from the display element and external light to an optical pupil, and allows an observer to simultaneously observe a virtual image of the display image and the external environment at the position of the optical pupil. There,
An index display optical system for displaying an index when aligning the optical pupil with the observer's pupil;
The index display optical system includes:
An index optical element having optical power and having both transmission and reflection optical characteristics;
An indicator light source for illuminating the indicator optical element;
The optical path of the light emitted from the index light source and reflected by the index optical element is outside the optical path of the image light from the display element toward the optical pupil,
The index optical element reflects light from the index light source toward the side opposite to the optical pupil, so that the optical power of the index optical element is closer to the optical pupil than the index optical element. A video display device that displays a virtual image as the index.
前記ホログラム光学素子は、前記指標用光学素子を兼ねていることを特徴とする請求項2に記載の映像表示装置。 The eyepiece optical system includes a volume phase type reflection type hologram optical element that reflects image light from the display element in the direction of the optical pupil with a positive optical power,
The video display apparatus according to claim 2, wherein the hologram optical element also serves as the index optical element.
前記指標用光学素子は、前記第1のホログラム光学素子とは異なる、体積位相型で反射型の第2のホログラム光学素子で構成されていることを特徴とする請求項5に記載の映像表示装置。 The eyepiece optical system has a volume phase type and reflection type first hologram optical element that reflects image light from the display element in the direction of the optical pupil with a positive optical power,
6. The image display device according to claim 5, wherein the index optical element is constituted by a volume phase type reflection type second hologram optical element different from the first hologram optical element. .
前記表示素子からの映像光を内部での全反射によって前記ホログラム光学素子に導く一方、外界光を透過させる第1の透明基板と、
前記指標用光源からの光を内部での全反射によって前記ホログラム光学素子に導く一方、外界光を透過させる第2の透明基板とを有していることを特徴とする請求項3に記載の映像表示装置。 The eyepiece optical system is
A first transparent substrate that guides image light from the display element to the hologram optical element by total internal reflection, and transmits external light;
4. The video according to claim 3, further comprising: a second transparent substrate that guides light from the indicator light source to the hologram optical element by total internal reflection and transmits external light. 5. Display device.
前記映像表示装置を観察者の眼前で支持する支持手段とを有していることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 A video display device according to any one of claims 1 to 10,
A head-mounted display comprising support means for supporting the video display device in front of an observer's eyes.
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