JP2012203113A - 頭部装着型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】頭部装着型表示装置10は、装着状態において第1光学面31は装着者側に面し、第3光学面33および第4光学面34は第1光学面31と鋭角の内角を形成する6面体形状の導光プリズム30と、映像光を導光プリズム30の第1光学面31の入射部31aに向けて出射する映像表示素子21と、導光プリズム30の第1光学面31の射出部31cに接合されまたは一体に形成された接眼レンズ40とを有する。入射部31aに入射した映像光が、第3光学33で反射され、第1光学面31の反射部31bで反射された後、第4光学面34で反射され、該接眼レンズ40の光軸上にある装着者の瞳孔方向へ射出される。入射部31aと反射部31bとはその一部が重なっており、かつ、射出部31cは反射部31bと重ならない。
【選択図】図2
Description
それぞれ対向する第1光学面および第2光学面と、第3光学面および第4光学面と、第5光学面および第6光学面とを有し、装着状態において前記第1光学面は装着者側に面し、前記第3光学面および前記第4光学面は前記第1光学面と鋭角の内角を形成し、前記第5および第6光学面は、それぞれ第1、第2、第3および第4光学面と接する、多面体形状の導光プリズムと、
映像光を前記導光プリズムの前記第1光学面の入射部に向けて出射する映像表示部と、
前記導光プリズムの前記第1光学面の射出部に接合されまたは一体に形成された接眼レンズとを備え、
前記導光プリズムは、前記第1光学面の前記入射部に入射した前記映像光が、前記第3光学面で反射され、前記第1光学面と前記第2光学面との間で合わせて奇数回反射された後、前記第4光学面で反射され、前記接眼レンズを透過して、該接眼レンズの光軸上にある装着者の瞳孔方向へ射出されるように構成され、
前記第1光学面の前記入射部と前記反射部とはその一部が重なっており、かつ、前記射出部は前記反射部と重ならないことを特徴とするものである。
ここで、「対向する」とは、向かい合って配置することを意味し、2面が平行である場合と、傾きを有して配置されている場合との双方を含む。
図1は、本発明の第1実施の形態に係る頭部装着型表示装置10を眼鏡60に装着した状態を模式的に示す平面図である。頭部装着型表示装置10は、主として本体部20および導光プリズム30と接眼レンズ40とから構成される接眼光学部を備える。頭部装着型表示装置10を眼鏡60に取り付ける場合、本体部20は、装着者の頭部に装着される眼鏡60のフレーム61の右側テンプルに、支持部20a等により取り付けられる。
、右側眼鏡レンズ62の側方で、後述する取付部50を介して導光プリズム30と連結されている。導光プリズム30は、眼鏡60の右側眼鏡レンズ62の前方を、取付部50から装着者の視野内まで略水平に延びている。後述するように、導光プリズム30は、本体部20から射出される映像光を導光し、先端に固定された接眼レンズ40から眼球70に向けて射出する。
図5は、本発明の第2実施の形態に係る頭部装着型表示装置の光学系の構成を模式的に示す図であり、装着者の頭部側から見た上面図を示している。本実施の形態は、図2の第1実施の形態に係る導光プリズム30において、導光プリズム30と映像表示素子21とがいずれの相対位置となる場合でも光束が透過しない部分37を切り欠いたものである。映像光の反射面となっていない図2の第2光学面32は、全体に渡って切り欠いている。また、導光プリズムの切り欠かれた部分の面38a,38bは、図1の第2光学面32と同様に光吸収面として形成されている。その他の構成、作用は、第1実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。
図6は、本発明の第3実施の形態に係る頭部装着型表示装置の光学系の構成を模式的に示す図であり、装着者の頭部側から見た上面図を示している。図6の導光プリズム30の第1光学面31は、入射部31aおよび反射部31bと射出部31cとの間で屈曲しており、映像光の射出部31cからの出射面の法線方向が、装着者の瞳孔方向に向いて傾いている。第1光学面31の射出部31の射出面は、反射部31bで反射された映像光の光束の下端に沿うように傾けられる。すなわち、導光プリズム30は、射出部31cの近傍において、第1光学面31の射出部31cから出射する光束が通り、第1光学面31の反射部31bで反射された光が通らない領域を、取り除いた形状となっている。第1光学面31の射出部31cの入射部31aおよび反射部31bに対する傾きは、5度〜15度とすることが好ましく、この範囲の角度にすることによって、導光プリズム30内部の反射光の光線角度に近づく。その他の構成、作用は、第1実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。
20 本体部
20a 支持部
21 映像表示素子
30 導光プリズム
31 第1光学面
31a 入射部
31b 反射部
31c 射出部
32 第2光学面
33 第3光学面
34 第4光学面
35 第5光学面
36 第6光学面
37 切り欠き部
38a,38b 切り欠き面
40 接眼レンズ
50 取付部
51 スライドガイド(凹)
52 スライドガイド(凸)
60 眼鏡
70 眼球
71 瞳孔
O 光軸
RO 光軸反射位置
Claims (9)
- それぞれ対向する第1光学面および第2光学面と、第3光学面および第4光学面と、第5光学面および第6光学面とを有し、装着状態において前記第1光学面は装着者側に面し、前記第3光学面および前記第4光学面は前記第1光学面と鋭角の内角を形成し、前記第5および第6光学面は、それぞれ第1、第2、第3および第4光学面と接する、多面体形状の導光プリズムと、
映像光を前記導光プリズムの前記第1光学面の入射部に向けて出射する映像表示部と、
前記導光プリズムの前記第1光学面の射出部に接合されまたは一体に形成された接眼レンズと
を備え、
前記導光プリズムは、前記第1光学面の前記入射部に入射した前記映像光が、前記第3光学面で反射され、前記第1光学面と前記第2光学面との間で合わせて奇数回反射された後、前記第4光学面で反射され、前記接眼レンズを透過して、該接眼レンズの光軸上にある装着者の瞳孔方向へ射出されるように構成され、
前記第1光学面の前記入射部と前記反射部とはその一部が重なっており、かつ、前記射出部は前記反射部と重ならないことを特徴とする頭部装着型表示装置。 - 前記導光プリズムは、前記第3光学面で反射された前記映像光が、前記第1光学面の反射部で1回反射された後、前記第4光学面で反射されるように構成されることを特徴とする請求項1に記載の頭部装着型表示装置。
- 前記映像光の光軸が前記第1光学面の前記反射部で反射される位置は、前記第1光学面の前記第3光学面および前記第4光学面と接する2つの辺の間の中心よりも前記入射部側に位置することを特徴とする請求項2に記載の頭部装着型表示装置。
- 前記第2光学面は光吸収面であることを特徴とする請求項2または3に記載の頭部装着型表示装置。
- 前記導光プリズム内の前記装着者の前記瞳孔方向へ出射される前記映像光が透過しない、前記第2光学面を含む部分を切り欠いて、該切り欠かれた部分の表面を光吸収面とすることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の頭部装着型表示装置。
- 前記接眼レンズの位置が、前記映像表示部を出射して前記装着者の前記瞳孔方向へ射出される前記映像光の光束の開口絞りであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の頭部装着型表示装置。
- 前記導光プリズムの前記第1光学面が、前記映像光の前記射出部からの出射面の法線方向を前記装着者の瞳孔に向けるように、前記射出部と前記反射部との間で屈曲していることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の頭部装着型表示装置。
- 前記映像表示部に対して前記導光プリズムを、前記映像表示部から出射される前記映像光の出射方向を横切る方向に移動させるスライド機構を備えることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の頭部装着型表示装置。
- 前記第1光学面の前記射出部の少なくとも一方向の幅は、人間の平均的な瞳孔径である4mmよりも小さいことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の頭部装着型表示装置。
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