JP2011107446A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 小型化・軽量化することができる表示装置を提供する。
【解決手段】 表示光線を出射するレーザ素子２と、レーザ素子２からの表示光線を反射又は透過する光学系出射面を有する光学系３と、レーザ素子２からの表示光線の進行方向が変化するように、光学系３を駆動させる光学系駆動機構６とを有する出射機構Ｓと、ライトガイド５と、表示しようとする画像情報に基づいて、出射機構Ｓを制御する制御部１０とを備える表示装置１であって、制御部１０は、レーザ素子２から出射される表示光線の強度を順に変化させていくとともに、レーザ素子２からの表示光線の進行方向に対する光学系出射面の角度が順に変化するように、光学系３を駆動することにより、画像情報の全部分に対応した虚像を形成することを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】 表示光線を出射するレーザ素子２と、レーザ素子２からの表示光線を反射又は透過する光学系出射面を有する光学系３と、レーザ素子２からの表示光線の進行方向が変化するように、光学系３を駆動させる光学系駆動機構６とを有する出射機構Ｓと、ライトガイド５と、表示しようとする画像情報に基づいて、出射機構Ｓを制御する制御部１０とを備える表示装置１であって、制御部１０は、レーザ素子２から出射される表示光線の強度を順に変化させていくとともに、レーザ素子２からの表示光線の進行方向に対する光学系出射面の角度が順に変化するように、光学系３を駆動することにより、画像情報の全部分に対応した虚像を形成することを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、腰のベルトや装身具等を介して身体に纏うウエアラブルコンピュータや、ナップサックやポケットに入れて携帯できる携帯電話器等の通信機器のような、卓上以外の環境で利用可能な情報機器のためのモニタに適した表示装置に関する。
身体に纏う形態の情報機器用の表示装置としては、眼鏡型の形態が主流となりつつある。図６は、観察者の頭部に装着される従来の眼鏡型ディスプレイ（表示装置）を示す外観図である。また、図７は、観察者の頭部に装着される従来の眼鏡型ディスプレイの平面の概略構成を示す光路図であり、図８は、図７に示す眼鏡型ディスプレイの側面の概略構成を示す光路図である。
眼鏡型ディスプレイ４０１は、眼鏡と似た外観をしており、画像表示光Ｌを出射するユニット部Ｕと、ユニット部Ｕからの画像表示光Ｌを内部で反射させながら観察者の眼Ｅに導く基板であるライトガイド４０４と、ユニット部Ｕとライトガイド４０４とが取り付けられるフレーム部Ｆとを備える（例えば、特許文献１参照）。
なお、眼鏡型ディスプレイ４０１は右眼用であり、遠方を見ている状態の右眼Ｅの中心に原点を有したＸＹＺ座標系を定義する。Ｚ方向は観察者の前方であり、Ｙ方向は観察者の上方であり、Ｘ方向は観察者の左方である。
眼鏡型ディスプレイ４０１は、眼鏡と似た外観をしており、画像表示光Ｌを出射するユニット部Ｕと、ユニット部Ｕからの画像表示光Ｌを内部で反射させながら観察者の眼Ｅに導く基板であるライトガイド４０４と、ユニット部Ｕとライトガイド４０４とが取り付けられるフレーム部Ｆとを備える（例えば、特許文献１参照）。
なお、眼鏡型ディスプレイ４０１は右眼用であり、遠方を見ている状態の右眼Ｅの中心に原点を有したＸＹＺ座標系を定義する。Ｚ方向は観察者の前方であり、Ｙ方向は観察者の上方であり、Ｘ方向は観察者の左方である。
ユニット部Ｕは、出射方向に垂直である面に表示領域（Ｚ１×Ｙ１）となる画像を形成して画像表示光Ｌを出射する透過型液晶表示器（表示素子）１０２を有する出射機構Ｓと、観察対象の虚像を形成する光学系１０３と、制御部１１０とを備える。
出射機構Ｓは、光源（図示せず）と、透過型液晶表示器１０２とを備える。透過型液晶表示器１０２は、制御部１１０からの画像信号に基づいて、出射方向に垂直である面に表示領域（Ｚ１×Ｙ１）となる画像を形成し、その画像表示光Ｌを出射する。
光学系１０３は、表示領域の全範囲（Ｚ１×Ｙ１）の画像表示光Ｌを透過させる第一光学素子１０３ａと、表示領域の全範囲（Ｚ１×Ｙ１）の画像表示光Ｌを反射させる第二光学素子１０３ｂとを有する。これにより、光学系１０３は、表示領域の全範囲（Ｚ１×Ｙ１）の画像表示光Ｌを反射及び透過させながら、観察対象の虚像を形成する。
出射機構Ｓは、光源（図示せず）と、透過型液晶表示器１０２とを備える。透過型液晶表示器１０２は、制御部１１０からの画像信号に基づいて、出射方向に垂直である面に表示領域（Ｚ１×Ｙ１）となる画像を形成し、その画像表示光Ｌを出射する。
光学系１０３は、表示領域の全範囲（Ｚ１×Ｙ１）の画像表示光Ｌを透過させる第一光学素子１０３ａと、表示領域の全範囲（Ｚ１×Ｙ１）の画像表示光Ｌを反射させる第二光学素子１０３ｂとを有する。これにより、光学系１０３は、表示領域の全範囲（Ｚ１×Ｙ１）の画像表示光Ｌを反射及び透過させながら、観察対象の虚像を形成する。
ライトガイド４０４は、ポリカーボネイト製（屈折率ｎｇ）の平板形状となり、一端部に形成され出射機構Ｓの前方（Ｚ方向）に配置される平面形状の全反射面４４１と、他端部に形成され観察者の眼Ｅの前方（Ｚ方向）に配置される出射面４４２と、空気との界面によって全反射面４４１と出射面４４２との間に形成される側面群４５６とを有する。
側面群４５６は、Ｘ方向から見ると四角形状となり、第一面４５６ａと、第一面４５６ａとＺ方向で対向する第二面４５６ｂと、第三面（図示せず）と、第三面とＹ方向で対向する第四面（図示せず）とを有する。
側面群４５６は、Ｘ方向から見ると四角形状となり、第一面４５６ａと、第一面４５６ａとＺ方向で対向する第二面４５６ｂと、第三面（図示せず）と、第三面とＹ方向で対向する第四面（図示せず）とを有する。
出射面４４２は、平面形状の第一出射面４４２ａと、平面形状の第二出射面４４２ｂと、平面形状の第三出射面４４２ｃとを有する。そして、Ｘ方向において順番に、第一出射面４４２ａと、第二出射面４４２ｂと、第三出射面４４２ｃとなるように配置されている。さらに、Ｘ方向に対する第一出射面４４２ａの角度と、Ｘ方向に対する第二出射面４４２ｂの角度と、Ｘ方向に対する第三出射面４４２ｃの角度とは、Ｙ方向から見ると同じαとなるように配置されている。
そして、第一出射面４４２ａと第二出射面４４２ｂと第三出射面４４２ｃとは、入射した画像表示光Ｌの光束の１９％を反射するとともに、画像表示光Ｌの光束の８１％を透過することが可能なビームスプリッタ面となっている。
そして、第一出射面４４２ａと第二出射面４４２ｂと第三出射面４４２ｃとは、入射した画像表示光Ｌの光束の１９％を反射するとともに、画像表示光Ｌの光束の８１％を透過することが可能なビームスプリッタ面となっている。
このようなライトガイド４０４において、図７（ａ）に示すように、全反射面４４１は、光学系１０３からの表示領域（Ｚ１×Ｙ１）の中央部の画像表示光Ｌを略Ｘ方向へと反射させる。そして、第一面４５６ａと第二面４５６ｂとは、表示領域（Ｚ１×Ｙ１）の中央部の画像表示光Ｌを交互に複数回反射しながら、第一出射面４４２ａに導く。そこで、第一出射面４４２ａは、入射した画像表示光Ｌの光束の１９％を反射するとともに、画像表示光Ｌの光束の８１％を透過する。つまり、画像表示光Ｌの光束の１９．０％である画像表示光Ｌａの光束を、観察者に向かって導く。このとき、第一出射面４４２ａから第一出射角度ψ１で出射して、観察者の眼Ｅに導かれる。
また、第一出射面４４２ａを透過した画像表示光Ｌは、第二出射面４４２ｂに到達する。そこで、第二出射面４４２ｂは、入射した画像表示光Ｌの光束の１９％を反射するとともに、画像表示光Ｌの光束の８１％を透過する。つまり、画像表示光Ｌの光束の１５．４％である画像表示光Ｌｂの光束を観察者に向かって導く。このとき、第二出射面４４２ｂから第一出射角度ψ１で出射して、観察者の眼Ｅに導かれる。
さらに、第二出射面４４２ｂを透過した画像表示光Ｌは、第三出射面４４２ｃに到達する。そこで、第三出射面４４２ｃは、入射した画像表示光Ｌの光束の１９％を反射するとともに、画像表示光Ｌの光束の８１％を透過する。つまり、画像表示光Ｌの光束の１２．５％である画像表示光Ｌｃの光束を観察者に向かって導く。このとき、第三出射面４４２ｃから第一出射角度ψ１で出射して、観察者の眼Ｅに導かれる。
また、第一出射面４４２ａを透過した画像表示光Ｌは、第二出射面４４２ｂに到達する。そこで、第二出射面４４２ｂは、入射した画像表示光Ｌの光束の１９％を反射するとともに、画像表示光Ｌの光束の８１％を透過する。つまり、画像表示光Ｌの光束の１５．４％である画像表示光Ｌｂの光束を観察者に向かって導く。このとき、第二出射面４４２ｂから第一出射角度ψ１で出射して、観察者の眼Ｅに導かれる。
さらに、第二出射面４４２ｂを透過した画像表示光Ｌは、第三出射面４４２ｃに到達する。そこで、第三出射面４４２ｃは、入射した画像表示光Ｌの光束の１９％を反射するとともに、画像表示光Ｌの光束の８１％を透過する。つまり、画像表示光Ｌの光束の１２．５％である画像表示光Ｌｃの光束を観察者に向かって導く。このとき、第三出射面４４２ｃから第一出射角度ψ１で出射して、観察者の眼Ｅに導かれる。
また、図７（ｂ）に示すように、全反射面４４１は、光学系１０３からの表示領域（Ｚ１×Ｙ１）の一端部の画像表示光Ｌを略Ｘ方向へと反射させる。そして、第一面４５６ａと第二面４５６ｂとは、表示領域（Ｚ１×Ｙ１）の一端部の画像表示光Ｌを交互に複数回反射しながら、第一出射面４４２ａに導く。そこで、第一出射面４４２ａは、入射した画像表示光Ｌの光束の１９％を反射するとともに、画像表示光Ｌの光束の８１％を透過する。つまり、画像表示光Ｌの光束の１９．０％である画像表示光Ｌａの光束を観察者に向かって導く。このとき、第一出射面４４２ａから第二出射角度ψ２で出射して、観察者の眼Ｅに導かれる。
また、第一出射面４４２ａを透過した画像表示光Ｌは、第二出射面４４２ｂに到達する。そこで、第二出射面４４２ｂは、入射した画像表示光Ｌの光束の１９％を反射するとともに、画像表示光Ｌの光束の８１％を透過する。つまり、画像表示光Ｌの光束の１５．４％である画像表示光Ｌｂの光束を観察者に向かって導く。このとき、第二出射面４４２ｂから第二出射角度ψ２で出射して、観察者の眼Ｅに導かれる。
さらに、第二出射面４４２ｂを透過した画像表示光Ｌは、第三出射面４４２ｃに到達する。そこで、第三出射面４４２ｃは、入射した画像表示光Ｌの光束の１９％を反射するとともに、画像表示光Ｌの光束の８１％を透過する。つまり、画像表示光Ｌの光束の１２．５％である画像表示光Ｌｃの光束を観察者に向かって導く。このとき、第三出射面４４２ｃから第二出射角度ψ２で出射して、観察者の眼Ｅに導かれる。
このように各出射面４４２ａ、４４２ｂ、４４２ｃが画像表示光Ｌを反射させることにより、ライトガイド４０４の外部に、表示領域（Ｚ１×Ｙ１）の画像表示光Ｌを出射させる。その結果、出射機構Ｓから出射される画像表示光Ｌは、ライトガイド４０４を介して、観察者の眼Ｅに導かれる。
また、第一出射面４４２ａを透過した画像表示光Ｌは、第二出射面４４２ｂに到達する。そこで、第二出射面４４２ｂは、入射した画像表示光Ｌの光束の１９％を反射するとともに、画像表示光Ｌの光束の８１％を透過する。つまり、画像表示光Ｌの光束の１５．４％である画像表示光Ｌｂの光束を観察者に向かって導く。このとき、第二出射面４４２ｂから第二出射角度ψ２で出射して、観察者の眼Ｅに導かれる。
さらに、第二出射面４４２ｂを透過した画像表示光Ｌは、第三出射面４４２ｃに到達する。そこで、第三出射面４４２ｃは、入射した画像表示光Ｌの光束の１９％を反射するとともに、画像表示光Ｌの光束の８１％を透過する。つまり、画像表示光Ｌの光束の１２．５％である画像表示光Ｌｃの光束を観察者に向かって導く。このとき、第三出射面４４２ｃから第二出射角度ψ２で出射して、観察者の眼Ｅに導かれる。
このように各出射面４４２ａ、４４２ｂ、４４２ｃが画像表示光Ｌを反射させることにより、ライトガイド４０４の外部に、表示領域（Ｚ１×Ｙ１）の画像表示光Ｌを出射させる。その結果、出射機構Ｓから出射される画像表示光Ｌは、ライトガイド４０４を介して、観察者の眼Ｅに導かれる。
しかしながら、このような眼鏡型ディスプレイ４０１によれば、透過型液晶表示器１０２は、表示領域（Ｚ１×Ｙ１）となる画像を形成するための表示面積（Ｚ１×Ｙ１）が必要であるので、出射機構Ｓ及び光学系１０３が大型化するとともに、重くなるという問題点がある。
そこで、本発明は、出射機構及び光学系を小型化・軽量化することができる表示装置を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、出射機構及び光学系を小型化・軽量化することができる表示装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた本発明の表示装置は、表示光線を出射するレーザ素子と、前記レーザ素子からの表示光線を反射又は透過する光学系出射面を有する光学系と、前記レーザ素子からの表示光線の進行方向が変化するように、前記光学系を駆動させる光学系駆動機構とを有する出射機構と、前記出射機構からの表示光線を観察者の眼に導くライトガイドと、表示しようとする画像情報に基づいて、前記出射機構を制御する制御部とを備える表示装置であって、前記ライトガイドは、第一ライトガイドと第二ライトガイドとを有し、前記第一ライトガイドは、第一面と、当該第一面と対向する第二面と、出射面とを有し、前記第一面及び／又は第二面で出射機構からの表示光線を、第一設定方向へと反射させながら出射面に導き、出射面から表示光線を第二ライトガイドに導き、前記第二ライトガイドは、第一面と、当該第一面と対向する第二面と、観察者の眼の前方に配置される出射面とを有し、前記第一面及び／又は第二面で第一ライトガイドからの表示光線を、第一設定方向と垂直となる第二設定方向へと反射させながら出射面に導き、出射面から表示光線を観察者の眼に導き、前記第一ライトガイドの出射面は、入射した表示光線の設定割合を反射するとともに、表示光線の設定割合を透過することが可能な複数の平面形状のビームスプリッタ面であり、各ビームスプリッタ面は、平行であり、前記第二ライトガイドの出射面は、入射した表示光線の設定割合を反射するとともに、表示光線の設定割合を透過することが可能な複数の平面形状のビームスプリッタ面であり、各ビームスプリッタ面は、平行であり、前記レーザ素子は、設定範囲の強度から選択される強度の表示光線を出射することが可能となっており、前記光学系駆動機構は、前記レーザ素子からの表示光線の進行方向に対する光学系出射面の角度が、第一軸方向と、当該第一軸方向と垂直となる第二軸方向とで変化するように、前記光学系を駆動させることが可能となっており、前記制御部は、前記レーザ素子から出射される表示光線の強度を順に変化させていくとともに、前記レーザ素子からの表示光線の進行方向に対する光学系出射面の角度が順に変化するように、前記光学系を駆動することにより、画像情報の全部分に対応した虚像を形成するようにしている。
ここで、「第一設定方向」とは、設計者等によって予め決められた任意の一方向であり、例えば、観察者の左方や、観察者の右方や、観察者の上方や、観察者の下方等となる。
また、「設定範囲の強度」とは、レーザ素子の種類等によって予め決められることになる任意の範囲の強度であり、例えば、レーザ素子が半導体レーザである場合には、０ｍＷ以上１００ｍＷ以下等となる。
また、「設定割合」とは、設計者等によって予め決められた任意の割合であり、例えば、入射した表示光線の１９％を反射するとともに、表示光線の８１％を透過するように決められる。
また、「設定範囲の強度」とは、レーザ素子の種類等によって予め決められることになる任意の範囲の強度であり、例えば、レーザ素子が半導体レーザである場合には、０ｍＷ以上１００ｍＷ以下等となる。
また、「設定割合」とは、設計者等によって予め決められた任意の割合であり、例えば、入射した表示光線の１９％を反射するとともに、表示光線の８１％を透過するように決められる。
本発明の表示装置によれば、出射機構は、レーザ素子と、平面形状の光学系出射面を有する光学系と、光学系を駆動させる光学系駆動機構とを備える。
そして、レーザ素子は、設定範囲の強度から選択される強度の表示光線を出射することが可能となっている。
これにより、制御部は、例えば、まず、画像情報の第一ドットに対応した強度の表示光線をレーザ素子から出射させる。このとき、第一ドットに対応した表示光線は、レーザ素子からの表示光線の進行方向に対して第一角度θ１である光学系出射面で反射されることにより、ライトガイドに導かれる。その後、ライトガイドは、第一ドットに対応した表示光線を、出射面から第一出射角度ψ１で出射して、観察者の眼に導く。
次に、制御部は、画像情報の第二ドットに対応した強度の表示光線をレーザ素子から出射させるとともに、レーザ素子からの表示光線の進行方向に対する光学系出射面の角度が第二角度θ２に変化するように、光学系を駆動する。このとき、第二ドットに対応した表示光線は、出射機構からの表示光線の進行方向に対して第二角度θ２である光学系出射面で反射されることにより、ライトガイドに導かれる。その後、ライトガイドは、第二ドットに対応した表示光線を、出射面から第二出射角度ψ２で出射して、観察者の眼に導く。
そして、レーザ素子は、設定範囲の強度から選択される強度の表示光線を出射することが可能となっている。
これにより、制御部は、例えば、まず、画像情報の第一ドットに対応した強度の表示光線をレーザ素子から出射させる。このとき、第一ドットに対応した表示光線は、レーザ素子からの表示光線の進行方向に対して第一角度θ１である光学系出射面で反射されることにより、ライトガイドに導かれる。その後、ライトガイドは、第一ドットに対応した表示光線を、出射面から第一出射角度ψ１で出射して、観察者の眼に導く。
次に、制御部は、画像情報の第二ドットに対応した強度の表示光線をレーザ素子から出射させるとともに、レーザ素子からの表示光線の進行方向に対する光学系出射面の角度が第二角度θ２に変化するように、光学系を駆動する。このとき、第二ドットに対応した表示光線は、出射機構からの表示光線の進行方向に対して第二角度θ２である光学系出射面で反射されることにより、ライトガイドに導かれる。その後、ライトガイドは、第二ドットに対応した表示光線を、出射面から第二出射角度ψ２で出射して、観察者の眼に導く。
このように、制御部は、画像情報の所定のドットに対応した強度の表示光線をレーザ素子から出射させるとともに、レーザ素子からの表示光線の進行方向に対する光学系出射面の角度が所定の角度に変化するように、光学系を駆動していく。
その結果、第一ドットと第二ドットと・・・とが合成された表示光線が、ライトガイドを介して、観察者の眼に導かれる。
その結果、第一ドットと第二ドットと・・・とが合成された表示光線が、ライトガイドを介して、観察者の眼に導かれる。
以上のように、本発明の表示装置によれば、画像情報の１ドットに対応した強度の表示光線を出射すればよいので、小型化・軽量化することができる。また、観察者の眼が動いても、複数（例えば、２枚以上、好ましくは５枚以上）のビームスプリッタ面から表示光線は観察者の眼に導かれるので、観察者は虚像を観察することができる。
（他の課題を解決するための手段および効果）
また、本発明の表示装置は、表示光線を出射するレーザ素子と、前記レーザ素子からの表示光線を反射又は透過する光学系出射面を有する光学系と、前記レーザ素子からの表示光線の進行方向が変化するように、前記光学系を駆動させる光学系駆動機構とを有する出射機構と、前記出射機構からの表示光線を観察者の眼に導くライトガイドと、表示しようとする画像情報に基づいて、前記出射機構を制御する制御部とを備える表示装置であって、前記ライトガイドは、第一ライトガイドと第二ライトガイドとを有し、前記第一ライトガイドは、第一面と、当該第一面と対向する第二面と、出射面とを有し、前記第一面及び／又は第二面で出射機構からの表示光線を、第一設定方向へと反射させながら出射面に導き、出射面から表示光線を第二ライトガイドに導き、前記第二ライトガイドは、第一面と、当該第一面と対向する第二面と、観察者の眼の前方に配置される出射面とを有し、前記第一面及び／又は第二面で第一ライトガイドからの表示光線を、第一設定方向と垂直となる第二設定方向へと反射させながら出射面に導き、出射面から表示光線を観察者の眼に導き、前記第一ライトガイドの出射面は、入射した表示光線の設定割合を反射するとともに、表示光線の設定割合を第二ライトガイドに向かって導くことが可能な回折面であり、当該回折面における第一設定方向での長さは、所定の長さ以上であり、前記第二ライトガイドの出射面は、入射した表示光線の設定割合を反射するとともに、表示光線の設定割合を観察者に向かって導くことが可能な回折面であり、当該回折面における第二設定方向での長さは、所定の長さ以上であり、前記レーザ素子は、設定範囲の強度から選択される強度の表示光線を出射することが可能となっており、前記光学系駆動機構は、前記レーザ素子からの表示光線の進行方向に対する光学系出射面の角度が、第一軸方向と、当該第一軸方向と垂直となる第二軸方向とで変化するように、前記光学系を駆動させることが可能となっており、前記制御部は、前記レーザ素子から出射される表示光線の強度を順に変化させていくとともに、前記レーザ素子からの表示光線の進行方向に対する光学系出射面の角度が順に変化するように、前記光学系を駆動することにより、画像情報の全部分に対応した虚像を形成するようにしている。
また、本発明の表示装置は、表示光線を出射するレーザ素子と、前記レーザ素子からの表示光線を反射又は透過する光学系出射面を有する光学系と、前記レーザ素子からの表示光線の進行方向が変化するように、前記光学系を駆動させる光学系駆動機構とを有する出射機構と、前記出射機構からの表示光線を観察者の眼に導くライトガイドと、表示しようとする画像情報に基づいて、前記出射機構を制御する制御部とを備える表示装置であって、前記ライトガイドは、第一ライトガイドと第二ライトガイドとを有し、前記第一ライトガイドは、第一面と、当該第一面と対向する第二面と、出射面とを有し、前記第一面及び／又は第二面で出射機構からの表示光線を、第一設定方向へと反射させながら出射面に導き、出射面から表示光線を第二ライトガイドに導き、前記第二ライトガイドは、第一面と、当該第一面と対向する第二面と、観察者の眼の前方に配置される出射面とを有し、前記第一面及び／又は第二面で第一ライトガイドからの表示光線を、第一設定方向と垂直となる第二設定方向へと反射させながら出射面に導き、出射面から表示光線を観察者の眼に導き、前記第一ライトガイドの出射面は、入射した表示光線の設定割合を反射するとともに、表示光線の設定割合を第二ライトガイドに向かって導くことが可能な回折面であり、当該回折面における第一設定方向での長さは、所定の長さ以上であり、前記第二ライトガイドの出射面は、入射した表示光線の設定割合を反射するとともに、表示光線の設定割合を観察者に向かって導くことが可能な回折面であり、当該回折面における第二設定方向での長さは、所定の長さ以上であり、前記レーザ素子は、設定範囲の強度から選択される強度の表示光線を出射することが可能となっており、前記光学系駆動機構は、前記レーザ素子からの表示光線の進行方向に対する光学系出射面の角度が、第一軸方向と、当該第一軸方向と垂直となる第二軸方向とで変化するように、前記光学系を駆動させることが可能となっており、前記制御部は、前記レーザ素子から出射される表示光線の強度を順に変化させていくとともに、前記レーザ素子からの表示光線の進行方向に対する光学系出射面の角度が順に変化するように、前記光学系を駆動することにより、画像情報の全部分に対応した虚像を形成するようにしている。
ここで、「所定の長さ」とは、設計者等によって観察者の眼の可動範囲を考慮して予め決められた任意の長さであり、例えば、表示光線を２回以上、好ましくは５回以上反射させるために必要な長さとなる。
以上のように、本発明の表示装置によれば、画像情報の１ドットに対応した強度の表示光線を出射すればよいので、小型化・軽量化することができる。また、観察者の眼が動いても、所定の長さ以上である回折面から表示光線は観察者の眼に導かれるので、観察者は虚像を観察することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
（第一の実施形態）
図１（ａ）は、本発明の一実施形態である眼鏡型ディスプレイ（表示装置）の下部の平面の概略構成を示す光路図であり、図１（ｂ）は、本発明の一実施形態である眼鏡型ディスプレイ（表示装置）の上部の平面の概略構成を示す光路図である。また、図２（ａ）は、図１に示すＡ−Ａ線の眼鏡型ディスプレイの側面の概略構成を示す光路図であり、図２（ｂ）は、図１に示すＢ−Ｂ線の眼鏡型ディスプレイの側面の概略構成を示す光路図である。なお、上述した眼鏡型ディスプレイ４０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
眼鏡型ディスプレイ１は、表示光線Ｌを出射するユニット部Ｕと、ユニット部Ｕからの表示光線Ｌを内部で反射させながら観察者の眼Ｅに導く基板である第一ライトガイド４及び第二ライトガイド５と、ユニット部Ｕと第一ライトガイド４と第二ライトガイド５とが取り付けられるフレーム部Ｆとを備える。
図１（ａ）は、本発明の一実施形態である眼鏡型ディスプレイ（表示装置）の下部の平面の概略構成を示す光路図であり、図１（ｂ）は、本発明の一実施形態である眼鏡型ディスプレイ（表示装置）の上部の平面の概略構成を示す光路図である。また、図２（ａ）は、図１に示すＡ−Ａ線の眼鏡型ディスプレイの側面の概略構成を示す光路図であり、図２（ｂ）は、図１に示すＢ−Ｂ線の眼鏡型ディスプレイの側面の概略構成を示す光路図である。なお、上述した眼鏡型ディスプレイ４０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
眼鏡型ディスプレイ１は、表示光線Ｌを出射するユニット部Ｕと、ユニット部Ｕからの表示光線Ｌを内部で反射させながら観察者の眼Ｅに導く基板である第一ライトガイド４及び第二ライトガイド５と、ユニット部Ｕと第一ライトガイド４と第二ライトガイド５とが取り付けられるフレーム部Ｆとを備える。
第一ライトガイド４は、ポリカーボネイト製（屈折率ｎｇ）の平板形状となり、一端部に形成され出射機構Ｓの前方（Ｚ方向）に配置される平面形状の全反射面４１と、第二ライトガイド５の後方（−Ｚ方向）に配置される出射面４２と、空気との界面によって全反射面４１と出射面４２との間に形成される側面群４６とを有する。
側面群４６は、Ｙ方向（第一設定方向）から見ると四角形状となり、第一面４６ａと、第一面４６ａとＺ方向で対向する第二面４６ｂと、第三面（図示せず）と、第三面とＸ方向（第二設定方向）で対向する第四面（図示せず）とを有する。
出射面４２は、ｉ枚の平面形状の出射面からなり、Ｙ方向（第一設定方向）において順番に、第一出射面４２ａと、第二出射面４２ｂと、・・・、第ｉ出射面４２ｉとなるように配置されている。さらに、Ｙ方向に対する第一出射面４２ａの角度と、Ｙ方向に対する第二出射面４２ｂの角度と、・・・、Ｙ方向に対する第ｉ出射面４２ｉの角度とは、Ｘ方向から見ると同じβとなるように配置されている。
そして、第一出射面４２ａと第二出射面４２ｂと・・・と第ｉ出射面４２ｉとは、入射した表示光線Ｌの１９％を反射するとともに、表示光線Ｌの８１％を透過することが可能なビームスプリッタ面となっている。
側面群４６は、Ｙ方向（第一設定方向）から見ると四角形状となり、第一面４６ａと、第一面４６ａとＺ方向で対向する第二面４６ｂと、第三面（図示せず）と、第三面とＸ方向（第二設定方向）で対向する第四面（図示せず）とを有する。
出射面４２は、ｉ枚の平面形状の出射面からなり、Ｙ方向（第一設定方向）において順番に、第一出射面４２ａと、第二出射面４２ｂと、・・・、第ｉ出射面４２ｉとなるように配置されている。さらに、Ｙ方向に対する第一出射面４２ａの角度と、Ｙ方向に対する第二出射面４２ｂの角度と、・・・、Ｙ方向に対する第ｉ出射面４２ｉの角度とは、Ｘ方向から見ると同じβとなるように配置されている。
そして、第一出射面４２ａと第二出射面４２ｂと・・・と第ｉ出射面４２ｉとは、入射した表示光線Ｌの１９％を反射するとともに、表示光線Ｌの８１％を透過することが可能なビームスプリッタ面となっている。
第二ライトガイド５は、ポリカーボネイト製（屈折率ｎｇ）の平板形状となり、一端部に形成され出射面４２の前方（Ｚ方向）に配置される平面形状の全反射面５１と、観察者の眼Ｅの前方（Ｚ方向）に配置される出射面５２と、空気との界面によって形成される側面群５６とを有する。
側面群５６は、Ｘ方向（第二設定方向）から見ると四角形状となり、第一面５６ａと、第一面５６ａとＺ方向で対向する第二面５６ｂと、第三面（図示せず）と、第三面とＹ方向で対向する第四面（図示せず）とを有する。
出射面５２は、ｉ枚の平面形状の出射面からなり、Ｘ方向（第二設定方向）において順番に、第一出射面５２ａと、第二出射面５２ｂと、・・・、第ｉ出射面５２ｉとなるように配置されている。さらに、Ｘ方向に対する第一出射面５２ａの角度と、Ｘ方向に対する第二出射面５２ｂの角度と、・・・、Ｘ方向に対する第ｉ出射面５２ｉの角度とは、Ｙ方向から見ると同じαとなるように配置されている。
そして、第一出射面５２ａと第二出射面５２ｂと・・・と第ｉ出射面５２ｉとは、入射した表示光線Ｌの１９％を反射するとともに、表示光線Ｌの８１％を透過することが可能なビームスプリッタ面となっている。
側面群５６は、Ｘ方向（第二設定方向）から見ると四角形状となり、第一面５６ａと、第一面５６ａとＺ方向で対向する第二面５６ｂと、第三面（図示せず）と、第三面とＹ方向で対向する第四面（図示せず）とを有する。
出射面５２は、ｉ枚の平面形状の出射面からなり、Ｘ方向（第二設定方向）において順番に、第一出射面５２ａと、第二出射面５２ｂと、・・・、第ｉ出射面５２ｉとなるように配置されている。さらに、Ｘ方向に対する第一出射面５２ａの角度と、Ｘ方向に対する第二出射面５２ｂの角度と、・・・、Ｘ方向に対する第ｉ出射面５２ｉの角度とは、Ｙ方向から見ると同じαとなるように配置されている。
そして、第一出射面５２ａと第二出射面５２ｂと・・・と第ｉ出射面５２ｉとは、入射した表示光線Ｌの１９％を反射するとともに、表示光線Ｌの８１％を透過することが可能なビームスプリッタ面となっている。
ユニット部Ｕは、出射機構Ｓと、制御部１０とを備える。
出射機構Ｓは、表示光線Ｌを出射する小型半導体レーザ（レーザ素子）２と、反射面（光学系出射面）を有する光学系３と、光学系３を駆動する光学系駆動機構６とを備える。図３は、光学系と光学系駆動機構との一例を示す斜視図である。
小型半導体レーザ２は、０ｍＷ以上１００ｍＷ以下（設定範囲）の強度から選択される強度の表示光線Ｌを出射することが可能となっている。そして、小型半導体レーザ２は、制御部１０からの制御信号に基づいて、１ドットとなる表示光線Ｌを所定の強度で出射する。
出射機構Ｓは、表示光線Ｌを出射する小型半導体レーザ（レーザ素子）２と、反射面（光学系出射面）を有する光学系３と、光学系３を駆動する光学系駆動機構６とを備える。図３は、光学系と光学系駆動機構との一例を示す斜視図である。
小型半導体レーザ２は、０ｍＷ以上１００ｍＷ以下（設定範囲）の強度から選択される強度の表示光線Ｌを出射することが可能となっている。そして、小型半導体レーザ２は、制御部１０からの制御信号に基づいて、１ドットとなる表示光線Ｌを所定の強度で出射する。
光学系３は、小型半導体レーザ２からの表示光線Ｌを反射して、第一ライトガイド４に表示光線Ｌを導く平面形状の反射面を有する。
光学系駆動機構６は、小型半導体レーザ２からの表示光線Ｌの進行方向に対する反射面の角度（θｓ，θｔ）が、第一軸方向（Ｓ軸方向）と、第一軸方向（Ｓ軸方向）と垂直となる第二軸方向（Ｔ軸方向）とで変化するように、光学系３を駆動させることが可能になっている。
このような光学系３と光学系駆動機構６としては、例えば、ＭＥＭＳミラー等が挙げられる。
光学系駆動機構６は、小型半導体レーザ２からの表示光線Ｌの進行方向に対する反射面の角度（θｓ，θｔ）が、第一軸方向（Ｓ軸方向）と、第一軸方向（Ｓ軸方向）と垂直となる第二軸方向（Ｔ軸方向）とで変化するように、光学系３を駆動させることが可能になっている。
このような光学系３と光学系駆動機構６としては、例えば、ＭＥＭＳミラー等が挙げられる。
制御部１０は、ＣＰＵとメモリとを備える。また、ＣＰＵが処理する機能をブロック化して説明すると、表示制御部１０ａと光学系駆動機構制御部１０ｂとを有する。
表示制御部１０ａは、制御信号を小型半導体レーザ２に出力するように制御する。図４は、表示した虚像を説明するための図である。
具体的には、まず、第一ドットとなる画像の強度（例えば、１０ｍＷ）を示す第１制御信号を出力する。つまり、図４に示すような部分Ｇ１となる画像の強度を示す制御信号を出力する。次に、第二ドットとなる画像の強度（例えば、０ｍＷ）を示す第２制御信号を出力する。つまり、図４に示すような部分Ｇ２となる画像の強度を示す制御信号を出力する。このように第１制御信号から第２５６制御信号までを、順に出力することで１６ドット×１６ドットの虚像を形成する。そして、例えば、第１制御信号から第２５６制御信号までを、所定の周期（例えば、６０Ｈｚ等）で出力する。そして、第２５６制御信号を出力した後には、第１制御信号を出力するように繰り返すことになる。
表示制御部１０ａは、制御信号を小型半導体レーザ２に出力するように制御する。図４は、表示した虚像を説明するための図である。
具体的には、まず、第一ドットとなる画像の強度（例えば、１０ｍＷ）を示す第１制御信号を出力する。つまり、図４に示すような部分Ｇ１となる画像の強度を示す制御信号を出力する。次に、第二ドットとなる画像の強度（例えば、０ｍＷ）を示す第２制御信号を出力する。つまり、図４に示すような部分Ｇ２となる画像の強度を示す制御信号を出力する。このように第１制御信号から第２５６制御信号までを、順に出力することで１６ドット×１６ドットの虚像を形成する。そして、例えば、第１制御信号から第２５６制御信号までを、所定の周期（例えば、６０Ｈｚ等）で出力する。そして、第２５６制御信号を出力した後には、第１制御信号を出力するように繰り返すことになる。
光学系駆動機構制御部１０ｂは、光学系駆動機構６に電気信号等を出力して、小型半導体レーザ２からの表示光線Ｌの進行方向に対する反射面の角度（θｓ，θｔ）を制御する。
具体的には、表示制御部１０ａが第１制御信号を出力したときには、小型半導体レーザ２からの表示光線Ｌの進行方向に対する反射面の角度を角度（θｓ１，θｔ１）とする。また、表示制御部１０ａが第２制御信号を出力したときには、小型半導体レーザ２からの表示光線Ｌの進行方向に対する反射面の角度を角度（θｓ２，θｔ１）とする。すなわち、小型半導体レーザ２からの表示光線Ｌの進行方向に対する反射面の角度（θｓ，θｔ）を、出力された制御信号に対応するように、角度（θｓ１，θｔ１）から角度（θｓ１６，θｔ１６）まで順に変更することになる。
具体的には、表示制御部１０ａが第１制御信号を出力したときには、小型半導体レーザ２からの表示光線Ｌの進行方向に対する反射面の角度を角度（θｓ１，θｔ１）とする。また、表示制御部１０ａが第２制御信号を出力したときには、小型半導体レーザ２からの表示光線Ｌの進行方向に対する反射面の角度を角度（θｓ２，θｔ１）とする。すなわち、小型半導体レーザ２からの表示光線Ｌの進行方向に対する反射面の角度（θｓ，θｔ）を、出力された制御信号に対応するように、角度（θｓ１，θｔ１）から角度（θｓ１６，θｔ１６）まで順に変更することになる。
このような眼鏡型ディスプレイ１において、まず、表示制御部１０ａが第１制御信号を出力し、光学系駆動機構制御部１０ｂが小型半導体レーザ２からの表示光線Ｌの進行方向に対する反射面の角度を角度（θｓ１，θｔ１）とする（図１、図２参照）。その結果、第一ドットの表示光線Ｌは、角度（θｓ１，θｔ１）である反射面で反射されることにより、第一ライトガイド４の全反射面４１に導かれる。第一ライトガイド４の全反射面４１は、反射面からの第一ドットの表示光線Ｌを略Ｙ方向へと反射する。そして、第一面４６ａと第二面４６ｂとは、第一ドットの表示光線Ｌを交互に複数回反射しながら、第一出射面４２ａに導く。そこで、第一出射面４２ａは、入射した表示光線Ｌの１９％を反射するとともに、表示光線Ｌの８１％を透過する。つまり、表示光線Ｌの１９．０％である表示光線を、第二ライトガイド５の全反射面５１の一部分に向かって導く。
また、第一出射面４２ａを透過した表示光線Ｌは、第二出射面４２ｂに到達する。そこで、第二出射面４２ｂは、入射した表示光線Ｌの１９％を反射するとともに、表示光線Ｌの８１％を透過する。つまり、表示光線Ｌの１５．４％である表示光線を、第二ライトガイド５の全反射面５１の他の一部分に向かって導く。
このように各出射面４２ａ〜４２ｉは、入射した表示光線Ｌの１９％を反射するとともに、表示光線Ｌの８１％を透過することにより、表示光線Ｌの設定割合である表示光線を、第二ライトガイド５の全反射面５１に向かって導く。
また、第一出射面４２ａを透過した表示光線Ｌは、第二出射面４２ｂに到達する。そこで、第二出射面４２ｂは、入射した表示光線Ｌの１９％を反射するとともに、表示光線Ｌの８１％を透過する。つまり、表示光線Ｌの１５．４％である表示光線を、第二ライトガイド５の全反射面５１の他の一部分に向かって導く。
このように各出射面４２ａ〜４２ｉは、入射した表示光線Ｌの１９％を反射するとともに、表示光線Ｌの８１％を透過することにより、表示光線Ｌの設定割合である表示光線を、第二ライトガイド５の全反射面５１に向かって導く。
第二ライトガイド５の全反射面５１は、第一ライトガイド４からの第一ドットの表示光線Ｌを略Ｘ方向へと反射させる。そして、第一面５６ａと第二面５６ｂとは、第一ドットの表示光線Ｌを交互に複数回反射しながら、第一出射面５２ａに導く。そこで、第一出射面５２ａは、入射した表示光線Ｌの１９％を反射するとともに、表示光線Ｌの８１％を透過する。このとき、第一ドットの表示光線Ｌは、第一出射面５２ａから第一出射角度（ψｓ１，ψｔ１）で出射して、観察者の眼Ｅに導かれる。
また、第一出射面５２ａを透過した表示光線Ｌは、第二出射面５２ｂに到達する。そこで、第二出射面５２ｂは、入射した表示光線Ｌの１９％を反射するとともに、表示光線Ｌの８１％を透過する。このとき、第一ドットの表示光線Ｌは、第二出射面５２ｂから第一出射角度（ψｓ１，ψｔ１）で出射して、観察者の眼Ｅに導かれる。
このように各出射面５２ａ〜５２ｉが表示光Ｌを反射することにより、第二ライトガイド５の外部に、第一ドットの表示光線Ｌを出射する。その結果、出射機構Ｓから出射される表示光線Ｌは、第一ライトガイド４及び第二ライトガイド５を介して、観察者の眼Ｅに導かれる。
また、第一出射面５２ａを透過した表示光線Ｌは、第二出射面５２ｂに到達する。そこで、第二出射面５２ｂは、入射した表示光線Ｌの１９％を反射するとともに、表示光線Ｌの８１％を透過する。このとき、第一ドットの表示光線Ｌは、第二出射面５２ｂから第一出射角度（ψｓ１，ψｔ１）で出射して、観察者の眼Ｅに導かれる。
このように各出射面５２ａ〜５２ｉが表示光Ｌを反射することにより、第二ライトガイド５の外部に、第一ドットの表示光線Ｌを出射する。その結果、出射機構Ｓから出射される表示光線Ｌは、第一ライトガイド４及び第二ライトガイド５を介して、観察者の眼Ｅに導かれる。
また、表示制御部１０ａが第２制御信号を出力し、光学系駆動機構制御部１０ｂが小型半導体レーザ２からの表示光線Ｌの進行方向に対する反射面の角度を角度（θｓ２，θｔ１）とする（図５参照）。その結果、第二ドットの表示光線Ｌは、角度（θｓ２，θｔ１）である反射面で反射されることにより、第一ライトガイド４の全反射面４１に導かれる。
そして、第１制御信号と同様に、第一ライトガイド４の全反射面４１は、反射面からの第二ドットの表示光線Ｌを略Ｙ方向へと反射させて、第一出射面４２ａと第二出射面４２ｂと・・・と第ｉ出射面４２ｉとに導く。その後、第二ライトガイド５の全反射面５１は、第一ライトガイド４からの第二ドットの表示光線Ｌを略Ｘ方向へと反射して、第一出射面５２ａと第二出射面５２ｂと・・・と第ｉ出射面５２ｉとに導く。その結果、第二ドットの表示光線Ｌは、各出射面５２ａ〜５２ｉから第二出射角度（ψｓ２，ψｔ１）で出射して、観察者の眼Ｅに導かれる。
そして、第１制御信号と同様に、第一ライトガイド４の全反射面４１は、反射面からの第二ドットの表示光線Ｌを略Ｙ方向へと反射させて、第一出射面４２ａと第二出射面４２ｂと・・・と第ｉ出射面４２ｉとに導く。その後、第二ライトガイド５の全反射面５１は、第一ライトガイド４からの第二ドットの表示光線Ｌを略Ｘ方向へと反射して、第一出射面５２ａと第二出射面５２ｂと・・・と第ｉ出射面５２ｉとに導く。その結果、第二ドットの表示光線Ｌは、各出射面５２ａ〜５２ｉから第二出射角度（ψｓ２，ψｔ１）で出射して、観察者の眼Ｅに導かれる。
このように表示制御部１０ａが制御信号を順に出力し、光学系駆動機構制御部１０ｂが小型半導体レーザ２からの表示光線Ｌの進行方向に対する反射面の角度を順に変更していく。その結果、各ドットの表示光線Ｌは、各出射面５２ａ〜５２ｉから所定の出射角度（ψｓ，ψｔ）で出射して、観察者の眼Ｅに導かれることになる。
以上のように、眼鏡型ディスプレイ１によれば、画像情報１６ドット×１６ドットのうちの１ドットに対応した強度の表示光線Ｌを出射すればよいので、小型化・軽量化することができる。また、観察者の眼Ｅが動いても、第一出射面５２ａと、第二出射面５２ｂと、・・・、第ｉ出射面５２ｉとから表示光線Ｌは観察者の眼Ｅに導かれるので、観察者は虚像を観察することができる。
以上のように、眼鏡型ディスプレイ１によれば、画像情報１６ドット×１６ドットのうちの１ドットに対応した強度の表示光線Ｌを出射すればよいので、小型化・軽量化することができる。また、観察者の眼Ｅが動いても、第一出射面５２ａと、第二出射面５２ｂと、・・・、第ｉ出射面５２ｉとから表示光線Ｌは観察者の眼Ｅに導かれるので、観察者は虚像を観察することができる。
（第二の実施形態）
眼鏡型ディスプレイは、表示光線Ｌを出射するユニット部Ｕと、ユニット部Ｕからの表示光線Ｌを内部で反射させながら観察者の眼Ｅに導く基板である第一ライトガイド及び第二ライトガイドと、ユニット部Ｕと第一ライトガイドと第二ライトガイドとが取り付けられるフレーム部Ｆとを備える。なお、上述した眼鏡型ディスプレイ１と同様のものについては、説明を省略する。
眼鏡型ディスプレイは、表示光線Ｌを出射するユニット部Ｕと、ユニット部Ｕからの表示光線Ｌを内部で反射させながら観察者の眼Ｅに導く基板である第一ライトガイド及び第二ライトガイドと、ユニット部Ｕと第一ライトガイドと第二ライトガイドとが取り付けられるフレーム部Ｆとを備える。なお、上述した眼鏡型ディスプレイ１と同様のものについては、説明を省略する。
第一ライトガイドは、ポリカーボネイト製（屈折率ｎｇ）の平板形状となり、一端部に形成され出射機構Ｓの前方（Ｚ方向）に配置される平面形状の全反射面と、第二ライトガイドの後方（−Ｚ方向）に配置される出射面と、空気との界面によって全反射面と出射面との間に形成される側面群とを有する。
出射面は、平面形状の回折面からなり、第二面上に所定の面積（Ｙ方向での長さは、表示光線Ｌをｉ回反射させるために必要な長さである）で形成されている。そして、回折面は、入射した表示光線Ｌの８１％を反射するとともに、表示光線Ｌの１９％を第二ライトガイドの方向に回折透過させて導くことが可能となっている。
出射面は、平面形状の回折面からなり、第二面上に所定の面積（Ｙ方向での長さは、表示光線Ｌをｉ回反射させるために必要な長さである）で形成されている。そして、回折面は、入射した表示光線Ｌの８１％を反射するとともに、表示光線Ｌの１９％を第二ライトガイドの方向に回折透過させて導くことが可能となっている。
第二ライトガイドは、ポリカーボネイト製（屈折率ｎｇ）の平板形状となり、一端部に形成され出射面の前方（Ｚ方向）に配置される平面形状の全反射面と、観察者の眼Ｅの前方（Ｚ方向）に配置される出射面と、空気との界面によって全反射面と出射面との間に形成される側面群とを有する。
出射面は、平面形状の回折面からなり、第一面上に所定の面積（例えば、Ｘ方向での長さは、表示光線Ｌをｉ回反射させるために必要な長さである）で形成されている。そして、回折面は、入射した表示光線Ｌの光束の８１％を反射するとともに、表示光線Ｌの光束の１９％を観察者の方向に回折透過させて導くことが可能となっている。
出射面は、平面形状の回折面からなり、第一面上に所定の面積（例えば、Ｘ方向での長さは、表示光線Ｌをｉ回反射させるために必要な長さである）で形成されている。そして、回折面は、入射した表示光線Ｌの光束の８１％を反射するとともに、表示光線Ｌの光束の１９％を観察者の方向に回折透過させて導くことが可能となっている。
以上のように、眼鏡型ディスプレイによれば、画像情報１６ドット×１６ドットのうちの１ドットに対応した強度の表示光線Ｌを出射すればよいので、小型化・軽量化することができる。また、観察者の眼Ｅが動いても、所定の面積（例えば、Ｘ方向での長さは、表示光線Ｌをｉ回反射させるために必要な長さである）の回折面から表示光線Ｌは観察者の眼Ｅに導かれるので、観察者は虚像を観察することができる。
（他の実施形態）
上述した眼鏡型ディスプレイは、観察者の頭部や腕等の身体や、身体に装着されるヘルメットや眼鏡等に、ヘッドセット、ベルト、バンド、クリップ等を介して装着されたり、携帯電話や腕時計等の各種携帯機器に装着されたり、手に持った状態で使用されたりしてもよい。また、観察者に装着されるヘッドマウントディスプレイのような形態に限らず、観察者の前方に設置するヘッドアップディスプレイのような形態であってもよい。
上記小型半導体レーザは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色光を合成することにより、観察対象の虚像をカラー表示してもよい。
上述した眼鏡型ディスプレイは、観察者の頭部や腕等の身体や、身体に装着されるヘルメットや眼鏡等に、ヘッドセット、ベルト、バンド、クリップ等を介して装着されたり、携帯電話や腕時計等の各種携帯機器に装着されたり、手に持った状態で使用されたりしてもよい。また、観察者に装着されるヘッドマウントディスプレイのような形態に限らず、観察者の前方に設置するヘッドアップディスプレイのような形態であってもよい。
上記小型半導体レーザは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色光を合成することにより、観察対象の虚像をカラー表示してもよい。
また、表示光線を観察者の両方の眼に導くようにしてもよい。
また、上述した眼鏡型ディスプレイにおいて、Ｘ方向と第二設定方向とは一致するような構成を示したが、Ｘ方向と第二設定方向とは一致しないような構成としてもよく、第二設定方向は任意の一方向とすることができる。また、Ｙ方向と第一設定方向とは一致するような構成を示したが、Ｙ方向と第一設定方向とは一致しないような構成としてもよく、第一設定方向は任意の一方向とすることができる。
上記ライトガイドを形成する材料としては、例えば、ポリカーボネイト、ポリメタクリル酸（ＰＭＭＡ）、シクロオレフィン、硝材等が挙げられる。
また、上述した眼鏡型ディスプレイにおいて、Ｘ方向と第二設定方向とは一致するような構成を示したが、Ｘ方向と第二設定方向とは一致しないような構成としてもよく、第二設定方向は任意の一方向とすることができる。また、Ｙ方向と第一設定方向とは一致するような構成を示したが、Ｙ方向と第一設定方向とは一致しないような構成としてもよく、第一設定方向は任意の一方向とすることができる。
上記ライトガイドを形成する材料としては、例えば、ポリカーボネイト、ポリメタクリル酸（ＰＭＭＡ）、シクロオレフィン、硝材等が挙げられる。
上述した眼鏡型ディスプレイにおいて、第一ライトガイド４がｉ枚の出射面４２ａ〜４２ｉを有するとともに、第二ライトガイド５がｉ枚の出射面５２ａ〜５２ｉを有するような構成を示したが、第一ライトガイドが４枚の出射面を有するとともに、第二ライトガイドが６枚の出射面を有するような構成としてもよく、出射面は任意の数とすることができる。
上述した眼鏡型ディスプレイにおいて、第一ライトガイド４の出射面４２ａ〜４２ｉと第二ライトガイド５の出射面５２ａ〜５２ｉとが、入射した表示光線Ｌの１９％を反射するとともに、表示光線Ｌの８１％を透過するビームスプリッタ面であるような構成を示したが、第一ライトガイド４の出射面４２ａ〜４２ｉと第二ライトガイド５の出射面５２ａ〜５２ｉとが、それぞれ異なる割合を反射するとともに、それぞれ異なる割合を透過するビームスプリッタ面や全反射面であるような構成としてもよい。
上述した眼鏡型ディスプレイにおいて第一ライトガイドの回折面（出射面）は第二面上に形成して回折透過して第二ライトガイドに導いたが、第一面上に形成して回折反射して第二ライトガイドに導く構成としてもよく、第二ライトガイドの回折面（出射面）は第一面上に形成して回折透過して観察者の方向に導いたが、第二面上に形成して回折反射して観察者の方向に導く構成としてもよい。
上述した眼鏡型ディスプレイにおいて、第一ライトガイド４の出射面４２ａ〜４２ｉと第二ライトガイド５の出射面５２ａ〜５２ｉとが、入射した表示光線Ｌの１９％を反射するとともに、表示光線Ｌの８１％を透過するビームスプリッタ面であるような構成を示したが、第一ライトガイド４の出射面４２ａ〜４２ｉと第二ライトガイド５の出射面５２ａ〜５２ｉとが、それぞれ異なる割合を反射するとともに、それぞれ異なる割合を透過するビームスプリッタ面や全反射面であるような構成としてもよい。
上述した眼鏡型ディスプレイにおいて第一ライトガイドの回折面（出射面）は第二面上に形成して回折透過して第二ライトガイドに導いたが、第一面上に形成して回折反射して第二ライトガイドに導く構成としてもよく、第二ライトガイドの回折面（出射面）は第一面上に形成して回折透過して観察者の方向に導いたが、第二面上に形成して回折反射して観察者の方向に導く構成としてもよい。
上述した眼鏡型ディスプレイにおいて、第一ライトガイド４の第一面４６ａと第二面４６ｂと、第二ライトガイド５の第一面５６ａと第二面５６ｂとが、表示光線Ｌを反射するような構成を示したが、第一ライトガイド４の第一面４６ａと第二面４６ｂと第三面と第四面と、第二ライトガイド５の第一面５６ａと第二面５６ｂと第三面と第四面とが、表示光線Ｌを反射するような構成としてもよい。
上述した眼鏡型ディスプレイにおいて、光学系３が反射面を有するような構成を示したが、光学系がプリズム等であるような構成としてもよい。
上述した眼鏡型ディスプレイにおいて、光学系駆動機構６で光学系３の反射面の角度を変化させることで表示光線の出射方向を変化させる構成としたが、電気光学結晶（例えばＫＴＮ結晶）内に表示光線を透過させ、電気光学結晶に印加する電圧を変化させることで表示光線の出射方向を変化させてもよい。
上述した眼鏡型ディスプレイにおいて、光学系３が反射面を有するような構成を示したが、光学系がプリズム等であるような構成としてもよい。
上述した眼鏡型ディスプレイにおいて、光学系駆動機構６で光学系３の反射面の角度を変化させることで表示光線の出射方向を変化させる構成としたが、電気光学結晶（例えばＫＴＮ結晶）内に表示光線を透過させ、電気光学結晶に印加する電圧を変化させることで表示光線の出射方向を変化させてもよい。
上述した眼鏡型ディスプレイにおいて、小型半導体レーザ（表示素子）２は、ユニット部Ｕの内部に配置されるような構成を示したが、ユニット部Ｕの外部に配置され、光ファイバ等を介するような構成としてもよい。また、小型半導体レーザから出射される表示光線Ｌは、レンズ等により光束系を拡大してもよい。
本発明は、卓上以外の環境で使用する情報機器等に利用することができる。
１，４０１ 眼鏡型ディスプレイ（表示装置）
２ 小型半導体レーザ
３，１０３ 光学系
４ 第一ライトガイド
５ 第二ライトガイド
４１，５１ 全反射面
４２，５２，４４２ 出射面
４２ａ，５２ａ，４４２ａ 第一出射面
４２ｂ，５２ｂ，４４２ｂ 第二出射面
４６ａ，５６ａ 第一面
４６ｂ，５６ｂ 第二面
Ｌ 表示光、表示光線
Ｅ 観察者の眼
Ｓ 出射機構
Ｕ ユニット部
２ 小型半導体レーザ
３，１０３ 光学系
４ 第一ライトガイド
５ 第二ライトガイド
４１，５１ 全反射面
４２，５２，４４２ 出射面
４２ａ，５２ａ，４４２ａ 第一出射面
４２ｂ，５２ｂ，４４２ｂ 第二出射面
４６ａ，５６ａ 第一面
４６ｂ，５６ｂ 第二面
Ｌ 表示光、表示光線
Ｅ 観察者の眼
Ｓ 出射機構
Ｕ ユニット部
Claims (2)
- 表示光線を出射するレーザ素子と、前記レーザ素子からの表示光線を反射又は透過する光学系出射面を有する光学系と、前記レーザ素子からの表示光線の進行方向が変化するように、前記光学系を駆動させる光学系駆動機構とを有する出射機構と、
前記出射機構からの表示光線を観察者の眼に導くライトガイドと、
表示しようとする画像情報に基づいて、前記出射機構を制御する制御部とを備える表示装置であって、
前記ライトガイドは、第一ライトガイドと第二ライトガイドとを有し、
前記第一ライトガイドは、第一面と、当該第一面と対向する第二面と、出射面とを有し、前記第一面及び／又は第二面で出射機構からの表示光線を、第一設定方向へと反射させながら出射面に導き、出射面から表示光線を第二ライトガイドに導き、
前記第二ライトガイドは、第一面と、当該第一面と対向する第二面と、観察者の眼の前方に配置される出射面とを有し、前記第一面及び／又は第二面で第一ライトガイドからの表示光線を、第一設定方向と垂直となる第二設定方向へと反射させながら出射面に導き、出射面から表示光線を観察者の眼に導き、
前記第一ライトガイドの出射面は、入射した表示光線の設定割合を反射するとともに、表示光線の設定割合を透過することが可能な複数の平面形状のビームスプリッタ面であり、各ビームスプリッタ面は、平行であり、
前記第二ライトガイドの出射面は、入射した表示光線の設定割合を反射するとともに、表示光線の設定割合を透過することが可能な複数の平面形状のビームスプリッタ面であり、各ビームスプリッタ面は、平行であり、
前記レーザ素子は、設定範囲の強度から選択される強度の表示光線を出射することが可能となっており、
前記光学系駆動機構は、前記レーザ素子からの表示光線の進行方向に対する光学系出射面の角度が、第一軸方向と、当該第一軸方向と垂直となる第二軸方向とで変化するように、前記光学系を駆動させることが可能となっており、
前記制御部は、前記レーザ素子から出射される表示光線の強度を順に変化させていくとともに、前記レーザ素子からの表示光線の進行方向に対する光学系出射面の角度が順に変化するように、前記光学系を駆動することにより、画像情報の全部分に対応した虚像を形成することを特徴とする表示装置。 - 表示光線を出射するレーザ素子と、前記レーザ素子からの表示光線を反射又は透過する光学系出射面を有する光学系と、前記レーザ素子からの表示光線の進行方向が変化するように、前記光学系を駆動させる光学系駆動機構とを有する出射機構と、
前記出射機構からの表示光線を観察者の眼に導くライトガイドと、
表示しようとする画像情報に基づいて、前記出射機構を制御する制御部とを備える表示装置であって、
前記ライトガイドは、第一ライトガイドと第二ライトガイドとを有し、
前記第一ライトガイドは、第一面と、当該第一面と対向する第二面と、出射面とを有し、前記第一面及び／又は第二面で出射機構からの表示光線を、第一設定方向へと反射させながら出射面に導き、出射面から表示光線を第二ライトガイドに導き、
前記第二ライトガイドは、第一面と、当該第一面と対向する第二面と、観察者の眼の前方に配置される出射面とを有し、前記第一面及び／又は第二面で第一ライトガイドからの表示光線を、第一設定方向と垂直となる第二設定方向へと反射させながら出射面に導き、出射面から表示光線を観察者の眼に導き、
前記第一ライトガイドの出射面は、入射した表示光線の設定割合を反射するとともに、表示光線の設定割合を第二ライトガイドの方向に導くことが可能な回折面であり、当該回折面における第一設定方向での長さは、所定の長さ以上であり、
前記第二ライトガイドの出射面は、入射した表示光線の設定割合を反射するとともに、表示光線の設定割合を観察者の方向に導くことが可能な回折面であり、当該回折面における第二設定方向での長さは、所定の長さ以上であり、
前記レーザ素子は、設定範囲の強度から選択される強度の表示光線を出射することが可能となっており、
前記光学系駆動機構は、前記レーザ素子からの表示光線の進行方向に対する光学系出射面の角度が、第一軸方向と、当該第一軸方向と垂直となる第二軸方向とで変化するように、前記光学系を駆動させることが可能となっており、
前記制御部は、前記レーザ素子から出射される表示光線の強度を順に変化させていくとともに、前記レーザ素子からの表示光線の進行方向に対する光学系出射面の角度が順に変化するように、前記光学系を駆動することにより、画像情報の全部分に対応した虚像を形成することを特徴とする表示装置。
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| JP2009262796A JP2011107446A (ja) | 2009-11-18 | 2009-11-18 | 表示装置 |
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