JP2012168427A - 虚像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光透過部材23の導光方向の奥側(−X側)に設けられたテーパー部C2が奥側に向かって厚みが減少するので、ハーフミラー層28を設けた第4反射面21dを通過し光透過部材23に達したゴースト光は、テーパー部C2内で徐々に反射角が小さな状態となって全反射条件が満たされなくなり、観察者の眼EYから外れた位置で外部に排出される。つまり、テーパー部C2によって、ゴースト光が眼に到達することを抑制でき、良好なシースルー観察が可能になる。
【選択図】図2
Description
図1に示す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よる画像光を認識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光学パネル110と、光学パネル110を支持するフレーム121と、フレーム121のヨロイからテンプルにかけての部分に付加された第1及び第2駆動部131,132とを備える。ここで、光学パネル110は、第1パネル部分111と、第2パネル部分112と、転結部114とを有し、両パネル部分111,112は、中央の転結部114で連結されて一体的な板状体となっている。図面上で左側の第1パネル部分111と第1駆動部131とを組み合わせた第1表示装置100A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。また、図面上で右側の第2パネル部分112と第2駆動部132とを組み合わせた第2表示装置100B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。
図2(A)等に示すように、第1表示装置100Aは、画像形成装置10と、導光装置20とを備える。ここで、画像形成装置10は、図1における第1駆動部131に相当し、導光装置20は、図1における第1パネル部分111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。
図4(A)は、液晶表示デバイス32の縦断面CS1に対応する第1方向D1の光路を説明する図である。第1方向D1に沿った縦断面すなわちYZ面(展開後のY'Z'面)において、液晶表示デバイス32から射出された画像光のうち、図中一点鎖線で示す表示領域32bの上端側(+Y側)から射出される成分を画像光GLaとし、図中二点差線で示す表示領域32bの下端側(−Y側)から射出される成分を画像光GLbとする。
図5は、第1表示装置100Aにおける具体的な光路を説明する断面図である。投射光学系12は、3つのレンズL1,L2,L3を有している。
図8は、図7等に示す光透過部材23の変形例を説明する図である。図示の光透過部材223は、透視補助部C1と光散乱部C3とを備える。光散乱部C3は、画像光GLからゴースト光GGが発生することを防止する光阻止部であり、透視補助部C1の第1及び第2面23a,23bにそれぞれ平行な第3及び第4面223f,223gを有する。これらの第3及び第4面223f,223gは、表面の粗面化によって形成された粗面化面129を有しており、入射光をランダムに散乱させる。
以上説明した実施形態の虚像表示装置100では、光入射部B1の第3反射面21cで反射された画像光GLが導光部の第1及び第2反射面21a,21bで全反射されつつ伝搬され、光射出部B3の第4反射面21dで反射されて虚像として観察者の眼EYに入射する。この際、画像表示装置11の第1表示点P1を含む第1部分領域A10から射出される第1画像光GL11,GL12の導光部における反射回数と、画像表示装置11の第2表示点P2を含む第2部分領域A20から射出される第2画像光GL21,GL22の導光部B2における反射回数とが異なるので、光射出部B3から射出される画像光GLの射出角度の角度幅を広くとることができる。つまり、画像表示装置11における異なる部分領域A10,A20からの画像光GLを比較的広い視野角で取り込むことができるようになり、光射出部B3越しに観察される虚像の表示サイズを大きく確保することができる。このように、反射回数が異なる画像光GLを取り出す構造とすることにより、導光部B2をあまり厚くすることなく瞳を覆うように光射出部B3を大きくすることができるので、光射出部B3を瞳に近づけて瞳分割を行う必要がなくなり、アイリング径を大きく確保することができ、良好なシースルー観察も可能になる。
Claims (9)
- 画像光を形成する画像表示装置と、
前記画像表示装置から射出された前記画像光を入射させる投射光学系と、
導光部と、前記導光部に前記投射光学系からの前記画像光を入射させる光入射部と、前記導光部によって導かれた前記画像光を外部に射出させる光射出部とを有し、前記光射出部を介して前記画像光の観察を可能にする一体的なブロック状の導光部材と、
前記導光部材と組み合わせることによって外界光の観察を可能にする光透過部材とを備え、
前記導光部は、互いに平行に配置され全反射による導光を可能にする第1反射面と第2反射面とを有し、
前記光入射部は、前記第1反射面に対して所定の角度をなす第3反射面を有し、
前記光射出部は、前記第1反射面に対して所定の角度をなす第4反射面を有し、
前記第4反射面には、ハーフミラーが施されており、
前記光透過部材は、前記第4反射面に対向する透過面と前記第2反射面に対して平行に配置される第1面とを少なくとも有する透視補助部と、前記透視補助部よりも前記導光部材の導光方向側に設けられ前記光透過部材からの光が前記導光部材に導かれることを阻止する光阻止部とを有する、
虚像表示装置。 - 前記光阻止部は、前記導光方向側に向かって厚みが減少するテーパー部である、請求項1に記載の虚像表示装置。
- 前記光透過部材は、前記第1反射面に対して略平行に配置される第2面と、前記第2反射面に対して略平行に配置される第1面とを有し、
前記テーパー部は、前記第1面に対して鈍角をなす第1テーパー面と、前記第2面に対して鈍角をなす第2テーパー面とを有する、請求項2に記載の虚像表示装置。 - 前記光阻止部は、表面が粗面化された部分である、請求項1に記載の虚像表示装置。
- 前記光阻止部は、表面に光吸収型の塗料を塗布した部分である、請求項1に記載の虚像表示装置。
- 前記画像表示装置における第1部分領域から射出される第1画像光の前記導光部における反射回数と、前記第1部分領域とは異なる第2部分領域から射出される第2画像光の前記導光部における反射回数とは異なる、請求項1から5までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記閉じ込め方向が、前記投射光学系を通る第1光軸と前記第3反射面の法線とを含む断面に平行な方向である、請求項6に記載の虚像表示装置。
- 前記導光部材と前記光透過部材とは、射出成型によってそれぞれ独立して一体的に成型される、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。
- 前記導光部材と前記光透過部材とは、熱重合型の樹脂材料によってそれぞれ成型される、請求項8に記載の虚像表示装置。
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