JP2014102394A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】見易い表示装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば画像表示部と、光学部と、光制御部と、を含む表示装置が提供される。画像表示部は、画像を含む光を出射する。光学部は、焦点距離D1を有する。光制御部は、光の光路上において画像表示部と光学部との間に設けられる。光制御部は、画像表示部から出射された光の第1部分を通過させる中心開口部と、中心開口部の周りに設けられ光の第2部分を通過させる周辺開口部と、を含み、光のうちで第1部分及び第2部分を除く部分を遮蔽する。焦点距離D1(ミリメートル)と、光学部と光制御部との間の距離D2(ミリメートル)と、中心開口部と周辺開口部との間の開口部間隔d0(ミリメートル)と、は、d0・D1/D2>2(ミリメートル)の関係を満たす。
【選択図】図1
【解決手段】実施形態によれば画像表示部と、光学部と、光制御部と、を含む表示装置が提供される。画像表示部は、画像を含む光を出射する。光学部は、焦点距離D1を有する。光制御部は、光の光路上において画像表示部と光学部との間に設けられる。光制御部は、画像表示部から出射された光の第1部分を通過させる中心開口部と、中心開口部の周りに設けられ光の第2部分を通過させる周辺開口部と、を含み、光のうちで第1部分及び第2部分を除く部分を遮蔽する。焦点距離D1(ミリメートル)と、光学部と光制御部との間の距離D2(ミリメートル)と、中心開口部と周辺開口部との間の開口部間隔d0(ミリメートル)と、は、d0・D1/D2>2(ミリメートル)の関係を満たす。
【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、表示装置に関する。
焦点フリー型のヘッドマウントディスプレイ(HMD)が提案されている。このHMDでは、目の調節機能を利用せず、例えば、網膜に映像を直接投影する。
例えば、光路中にピンホールを設けたピンホール光学系を用いることで、焦点フリー効果が得られる。焦点フリー光学系においては、画像が見える領域(視域)が、実質的に一点である。その一点に目の位置を合わせることで、表示が見える。目の位置をその一点に合わせることが難しく、使い難く見難い。複数のピンホールを設ける構成もある。
本発明の実施形態は、見易い表示装置を提供する。
本発明の実施形態によれば、画像表示部と、光学部と、光制御部と、を含む表示装置が提供される。前記画像表示部は、画像を含む光を出射する。前記光学部は、焦点距離D1を有する。前記光制御部は、前記光の光路上において前記画像表示部と前記光学部との間に設けられる。前記光制御部は、前記画像表示部から出射された前記光の第1部分を通過させる中心開口部と、前記中心開口部の周りに設けられ前記光の第2部分を通過させる周辺開口部と、を含み、前記光のうちで前記第1部分及び前記第2部分を除く部分を遮蔽する。前記焦点距離D1(ミリメートル)と、前記光学部と前記光制御部との間の距離D2(ミリメートル)と、前記中心開口部と前記周辺開口部との間の開口部間隔d0(ミリメートル)と、は、d0・D1/D2>2(ミリメートル)の関係を満たす。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(第1の実施形態)
図1(a)及び図1(b)は、第1の実施形態に係る表示装置を例示する模式図である。
図1(a)に表したように、本実施形態に係る表示装置110は、画像表示部10と、光学部20と、光制御部30と、を含む。
図1(a)及び図1(b)は、第1の実施形態に係る表示装置を例示する模式図である。
図1(a)に表したように、本実施形態に係る表示装置110は、画像表示部10と、光学部20と、光制御部30と、を含む。
画像表示部10は、画像を含む光50を出射する。画像表示部10は、例えば、液晶層及び有機EL層の少なくともいずれかを含む。画像表示部10には、例えば液晶表示装置や有機EL表示装置などが用いられる。画像表示部10として、例えばレーザ描画式の表示素子を用いても良い。画像表示部10には、任意の表示素子を用いることができる。
光学部20は、焦点距離D1(第1距離D1、ミリメートル:mm)を有する。この例では、光学部20には、凸レンズが用いられる。後述するように、光学部20として凹面鏡を用いても良い。
光制御部30は、光50の光路50L上において、画像表示部10と光学部20との間に設けられる。画像表示部10から出射した光50の少なくとも一部が、光制御部30に入射する。光制御部30は、その光50の一部を遮断し、他の一部を通過させる。
光制御部30を通過した光50が、光学部20に入射する。光学部20から出射した光50は、光学部20から光学部20の焦点位置Pfにおいて、集光する。焦点位置Pfは、光路50L上の位置である。
この例では、表示装置110は、反射層40をさらに含む。反射層40は、光路50L上において、光学部20から焦点距離の位置(焦点位置Pf)と、光制御部30と、の間に設けられる。反射層40は、第1主面40aと第2主面40bとを有する。第2主面40bは、第1主面40aとは反対側の面である。反射層40は、光50を第1主面40aで反射する。反射層40は、第2主面40bから入射する光(背景光55)の少なくとも一部を通過させる。
表示装置110の使用者(観視者80)の目81が、焦点位置Pfの近傍に配置される。光50は、目81の瞳孔82を通過して、網膜83に入射する。光50は、網膜83上に結像する。この例では、光学部20を通過した光50が、反射層40の第1主面40aで反射して、目81に向けて進む。観視者80は、光50に含まれる画像を観視する。さらに、観視者80は、反射層40の第2主面40bから入射した背景光55により、背景の像を観視する。例えば、観視者80は、画像と背景像とを同時に観視できる。画像は、背景像に重畳される。例えば、背景像の道に対応して、進行方向を示す矢印を含む画像が表示される。
実施形態において、光路50Lは、1つの直線状でなく、折り曲げられても良い。この例では、反射層40により、光路50Lが折り曲げられている。この例では、画像表示部10、光制御部30及び光学部20は、1つの直線上に並んでいる。光路50Lのうちで、画像表示部10、光制御部30及び光学部20を通過する光は、Z1軸に沿っている。反射層40で反射した後の光は、Z2軸に沿っている。例えば、Z2軸は、Z1軸に対して非平行である。
図1(b)は、光制御部30の構成を例示している。
この図は、光路50Lに対して垂直な平面に光制御部30を投影したときの構成を例示している。
この図は、光路50Lに対して垂直な平面に光制御部30を投影したときの構成を例示している。
図1(b)に表したように、光制御部30は、中心開口部31と、周辺開口部32と、を含む。
例えば、光制御部30に遮光部35が設けられる。遮光部35に、中心開口部31と、周辺開口部32と、が設けられても良い。
中心開口部31は、例えばピンホールである。周辺開口部32は、中心開口部31の周りに設けられる。この例では、周辺開口部32は、複数のサブ開口部33を含む。複数のサブ開口部33は、例えば、サブピンホールである。
複数のサブ開口部33は、例えば、中心開口部31を中心とする同心円に沿って並ぶ。複数のサブ開口部33は、例えば、第1サブ開口部33aと第2サブ開口部33bとを含む。第1サブ開口部33aと第2サブ開口部33bとの間に中心開口部31が配置される。
光制御部30として、例えば金属板を用いることができる。金属板が遮光部35となる。金属板に、複数の孔が設けられ、孔の1つが中心開口部31となる。他の孔が、周辺開口部32(複数のサブ開口部33)となる。
光制御部30として、例えば金属やカーボンなどの遮光性の膜を用いることができる。この遮光性の膜は、例えば、透明は基板上に設けられる。遮光性の膜が遮光部35となる。基板上において、遮光性の膜が設けられていない部分が、中心開口部31、及び、周辺開口部32(複数のサブ開口部33)となる。
図2は、第1の実施形態に係る表示装置を例示する模式的斜視図である。
図2に表したように、表示装置110は、保持部60をさらに含むことができる。
図2に表したように、表示装置110は、保持部60をさらに含むことができる。
保持部60は、画像表示部10、光学部20、光制御部30及び反射層40を保持する。例えば、保持部60に、筐体65が設けられる。例えば、筐体65の中に画像表示部10、光学部20、光制御部30及び反射層40が格納される。
例えば、保持部60は、右側保持部材61と、左側保持部材62と、を有する。右側保持部材61は、観視者80の頭部の右側部分(例えば右側の耳の近傍)に接するように設計される。左側保持部材62は、観視者80の頭部の左側部分(例えば左側の耳の近傍)に接するように設計される。これにより、保持部60は、画像表示部10、光学部20、光制御部30及び反射層40と、観視者80の目81と、の間の空間的配置を規定する。保持部60により、光50が、目81に安定して入射し、安定した表示を可能にする。
図1(a)に表したように、中心開口部31は、画像表示部10から出射された光50の第1部分51を通過させる。周辺開口部32は、光50の第2部分52を通過させる。例えば、第1サブ開口部33aは、光50の一部52aを通過させる。第2サブ開口部33bは、光50の別の一部52bを通過させる。光50の一部52a及び光50の別の一部52bは、第2部分52に含まれる。
光制御部30(例えば遮光部35)は、光50のうちで第1部分51及び第2部分52を除く部分を遮蔽する。
光学部20と光制御部30との間の距離を第2距離D2(ミリメートル)とする。ここで、光学部20と光制御部30との間の距離は、光学的な長さである。光学部20と光制御部30との間の距離は、両者の間の物理的な長さとは必ずしも一致しない。光路50L上において、光学部20と光制御部30との間に鏡などが配置される場合においては、光学部20と光制御部30との間の距離は、光学部20と鏡との間の距離と、光制御部30と鏡との間の距離と、の合計となる。
以下、実施形態において、距離は、光学的な長さである。また、複数の要素どうしの距離は、複数の要素のそれぞれの光学的な中心どうしの距離である。例えば、光50のうちの中心に位置する光線(中心光線)を基準とする。例えば、第1要素のうちで中心光線が通過する部分の位置と、第2要素のうちで中心光線が通過する部分の位置と、の間の距離が、第1要素と第2要素との距離となる。
光学部20と焦点位置Pfとの間の距離(第1距離D1)が、光学部20の焦点距離に対応する。この例では、光学部20と反射層40との間のZ1軸に沿った距離が、距離Da1(ミリメートル)である。反射層40と焦点位置Pfとの間のZ2軸に沿った距離が、距離Db1(ミリメートル)である。第1距離D1は、距離Da1と距離Db1との和である。
一方、図1(b)に示したように、中心開口部31と周辺開口部32との間隔を開口部間隔d0(ミリメートル)とする。周辺開口部32が、複数のサブ開口部33を含む場合は、開口部間隔d0は、複数のサブ開口部33と中心開口部31との間の距離の最小値である。
図1(b)に示した例では、複数のサブ開口部33が、同心円上に並ぶ。この場合、開口部間隔d0は、第1サブ開口部33aと中心開口部31との間の間隔に対応する。開口部間隔d0は、第2サブ開口部33bと中心開口部31との間の間隔に対応する。
中心開口部31を通過した光(第1部分51)は、焦点位置Pfを通過し、焦点位置Pfに焦点を形成する。周辺開口部32を通過した光は、焦点位置Pfとは異なる場所を通過する。例えば、光路50Lに対して平行で焦点位置Pfを通る平面上に、第1周辺位置Pa及び第2周辺位置Pbが存在する。第1サブ開口部33aを通過した光(光50の一部52a)は、第1周辺位置Paを通過する。第2サブ開口部33bを通過した光(光50の別の一部52b)は、第2周辺位置Pbを通過する。
実施形態においては、焦点位置Pfと第1周辺位置Paとの間隔da(ミリメートル)、及び、焦点位置Pfと第2周辺位置Pbとの間隔db(ミリメートル)が、瞳孔径dp(ミリメートル)よりも大きく設定される。瞳孔径dpは、瞳孔82の径である。
すなわち、焦点位置Pfを含み光路50Lに対して垂直な平面上において、中心開口部31を通過した光(第1部分51)と、周辺開口部32を通過した光(第2部分52)と、の間の間隔(間隔da及び間隔db)が、瞳孔径dpよりも大きく設定される。
換言すると、間隔da及び間隔dbが瞳孔径dpよりも大きくなるように、光制御部30の中心開口部31と周辺開口部32との間の間隔(開口部間隔d0)が設定される。
瞳孔径dpは、観視者80の周囲の明るさなどにより変化する。周囲が明るい場合は、瞳孔径dpは、約2mmである。周囲が暗い場合は、瞳孔径dpは、約8mmである。周囲が中間の明るさの場合は、瞳孔径dpは、例えば、約5mmである。
例えば、表示装置110が周囲が暗い状況で使用される場合は、間隔da及び間隔dbが2mmよりも大きくなるように、光制御部30の中心開口部31と周辺開口部32との間の間隔(開口部間隔d0)が設定される。
例えば、表示装置110が周囲が暗い状況で使用される場合は、間隔da及び間隔dbが8mmよりも大きくなるように、光制御部30の中心開口部31と周辺開口部32との間の間隔(開口部間隔d0)が設定される。
例えば、表示装置110が周囲が中間の明るさで使用される場合は、間隔da及び間隔dbが5mmよりも大きくなるように、光制御部30の中心開口部31と周辺開口部32との間の間隔(開口部間隔d0)が設定される。
例えば、間隔da及び間隔dbが最小の瞳孔径dpよりも大きくなるように、光制御部30の中心開口部31と周辺開口部32との間の間隔(開口部間隔d0)が設定される。 実施形態によれば、見易い表示装置が提供できる。表示装置110の特性については、後述する。
図3は、第1の実施形態に係る表示装置を例示する模式図である。
図3は、表示装置110の光学的な配置を示している。図1(a)においては、反射層40によって、光路50Lが折り曲げられている。図3では、反射層40を省略して、光路50Lが直線状である場合をモデル的に示している。
図3は、表示装置110の光学的な配置を示している。図1(a)においては、反射層40によって、光路50Lが折り曲げられている。図3では、反射層40を省略して、光路50Lが直線状である場合をモデル的に示している。
実施形態においては、第1距離D1(光学部20の焦点距離:ミリメートル)と、光学部20と光制御部30との間の第2距離D2(光学的長さ:ミリメートル)と、中心開口部31と周辺開口部32との間の間隔(開口部間隔d0:ミリメートル)と、瞳孔径dp(ミリメートル)と、は、以下の第1式を満たす。
d0・D1/D2>dp (1)
第1式が満たされることにより、間隔da及び間隔dbが瞳孔径dpよりも大きくなる。
d0・D1/D2>dp (1)
第1式が満たされることにより、間隔da及び間隔dbが瞳孔径dpよりも大きくなる。
例えば、表示装置110において、第2式が満たされる。
d0・D1/D2>2(mm) (2)
これにより、間隔da及び間隔dbが2mmよりも大きくなる。これにより、周囲が明るい状況で使用される場合において、間隔da及び間隔dbが瞳孔径dpよりも大きくなる。
d0・D1/D2>2(mm) (2)
これにより、間隔da及び間隔dbが2mmよりも大きくなる。これにより、周囲が明るい状況で使用される場合において、間隔da及び間隔dbが瞳孔径dpよりも大きくなる。
例えば、表示装置110において、第3式が満たされる。
d0・D1/D2>8(mm) (3)
これにより、間隔da及び間隔dbが8mmよりも大きくなる。これにより、周囲が暗い状況で使用される場合において、間隔da及び間隔dbが瞳孔径dpよりも大きくなる。
d0・D1/D2>8(mm) (3)
これにより、間隔da及び間隔dbが8mmよりも大きくなる。これにより、周囲が暗い状況で使用される場合において、間隔da及び間隔dbが瞳孔径dpよりも大きくなる。
例えば、表示装置110において、第4式が満たされる。
d0・D1/D2>5(mm) (4)
これにより、間隔da及び間隔dbが5mmよりも大きくなる。これにより、周囲が中間の状況で使用される場合において、間隔da及び間隔dbが瞳孔径dpよりも大きくなる。
d0・D1/D2>5(mm) (4)
これにより、間隔da及び間隔dbが5mmよりも大きくなる。これにより、周囲が中間の状況で使用される場合において、間隔da及び間隔dbが瞳孔径dpよりも大きくなる。
図1(a)に例示したように、第1距離D1として、距離Da1と距離Db1との和を用いることができる。
本実施形態に係る表示装置110においては、画像を形成する表示部(画像表示部10)と、その表示部からの光の一部を通過させるピンホール(光制御部30)と、光制御部30を通過した光を目に導くための接眼光学部(光学部20)と、が設けられる。光制御部30は、画像を見るためのメインピンホール(中心開口部31)と、その周辺に設けられた周辺開口部32(例えばサブピンホール)と、を有する。メインのピンホールは、画像を見るためのものである。周辺開口部32は、画像を探すためのものである。
表示部で発生した光は、メインピンホールを通過した後、光学部20(例えばレンズなど)により屈曲され、使用者(観視者80)の瞳面の近傍で収束する。本実施形態に係る表示装置110においては、目81の水晶体のピントを用いないので、焦点フリーな画像を提供できる。サブピンホールを通過した光も同様に焦点フリーな画像を提供する。この焦点フリーの画像は、収束点が使用者の瞳上に位置する場合に、観視可能である。この焦点フリーの画像は、収束点が使用者の瞳上から外れた場合には、観視できない。
実施形態によれば、見易い表示装置が提供できる。
実施形態によれば、見易い表示装置が提供できる。
以下、表示装置の特性の例について説明する。
図4(a)〜図4(i)は、表示装置の特性を示す模式図である。
図4(a)〜図4(d)は、第1参考例の表示装置119aの構成及び特性を示している。
図4(a)〜図4(i)は、表示装置の特性を示す模式図である。
図4(a)〜図4(d)は、第1参考例の表示装置119aの構成及び特性を示している。
図4(a)に表したように、表示装置119aにおいては、光制御部30には、中心開口部31が設けられており、周辺開口部32が設けられていない。例えば、遮光部35が設けられ、遮光部35に中心開口部31が設けられる。
表示装置119aにおいて、瞳孔82の位置が、第1瞳位置81aにある場合、光(光50のうちの第1部分51)は瞳孔82に入射する。瞳孔82が、第2瞳位置81bにある場合は、光は、瞳孔82に入射しない。
図4(b)及び図4(c)は、第1瞳位置81a及び第2瞳位置81bのそれぞれについて、観視者80が観視している画像の状態を模式的に示している。
図4(c)に表したように、第1瞳位置81aにおいては、画像が観視される。図4(b)に表したように、第2瞳位置81bにおいては、画像は観視されない。
図4(d)は、Z2軸に沿って画像を見た場合に、瞳孔82の位置を変えたときの画像の状態を模式的に示している。瞳孔82の位置P82が、第1瞳位置81aの近傍において、画像が観視できる。瞳孔82の位置P82が、第1瞳位置81aを外れると、画像は観視できない。
このように、ピンホールが1つの場合は、観視可能な領域(視域)が、ピンポイントである。視域が狭い。瞳孔82の位置P82が、ピンポイントの視域をはずれると、画像は見えない。
表示装置を使用者が装着したときに、瞳孔82の位置P82は、ピンポイントの視域には必ずしも一致しない。このため、使用者は、ピンポイントの視域を瞳孔82の位置P82に合うように、例えば、表示装置の装着状態を調節する。このとき、視域は狭いため、装着状態をどのように調整した良いか分からない。このため、装着状態を調整することが、困難である。
図4(e)〜図4(i)は、第2参考例の表示装置119bの構成及び特性を示している。
図4(e)に表したように、表示装置119bにおいては、光制御部30に、中心開口部31と、周辺開口部32と、が設けられている。表示装置119bにおいては、中心開口部31と、周辺開口部32と、の間の間隔(開口部間隔d0)が、狭い。表示装置119bにおいては、間隔da及び間隔dbが2mm以下となるように、開口部間隔d0が設定される。例えば、間隔da及び間隔dbは、瞳孔径dpよりも小さい。
図4(e)に表したように、表示装置119bにおいては、光制御部30に、中心開口部31と、周辺開口部32と、が設けられている。表示装置119bにおいては、中心開口部31と、周辺開口部32と、の間の間隔(開口部間隔d0)が、狭い。表示装置119bにおいては、間隔da及び間隔dbが2mm以下となるように、開口部間隔d0が設定される。例えば、間隔da及び間隔dbは、瞳孔径dpよりも小さい。
この例では、中心開口部31に対応する位置と、周辺開口部32に対応する位置と、において、画像が観視可能である。すなわち、表示装置119bおける視域は、表示装置119aにおける視域よりも広い。このため、装着状態を調整することが、容易になる。
図4(e)に例示したように、瞳孔82の位置P82が第1瞳位置81a(中心開口部31に対応する位置)に位置していたときに、光(光50のうちの第1部分51)は、瞳孔82に入射する。そして、瞳孔82の位置P82が、周辺開口部32に対応する位置に位置していたときにも、光(光50のうちの第2部分51)は、瞳孔82に入射する。
しかしながら、目81が正面を向いていて瞳孔82の位置P82が第1瞳位置81aに位置いたときに、目81が斜め方向を向いて目81が回転しただけでも、例えば、周辺開口部32からの光(第2部分52)が、瞳孔82に入射する。すなわち、正面の第1瞳位置81aと、斜めの回転状態81cにおいて、異なる像が見えてしまう。
例えば、図4(f)に表したように、目81が正面を向いていて瞳孔82の位置P82が第1瞳位置81aに位置いたときに、画像が正常に観視される。
一方、図4(g)に表したように、目81が斜め方向を向いて、目81が回転した回転状態81cにおいては、第1部分51の画像と、第2部分52の画像と、が、目81の回転状態に応じて、見えてしまう。このため、実用上、非常に見難い。
すなわち、図4(h)に表したように、表示装置119bにおいては、視域が拡がるが、図4(i)に表したように、目81の位置が変化しなくても、目81が斜め方向を向いた回転状態81cにおいては、光50の第2部分52が見えてしまう。
このように、表示装置119bにおいては、目81の位置が動かず、すなわち、表示装置の装着状態が変化しない場合においても、光の第1部分51と第2部分52とによって、像が実質的に二重に見えてしまう。これは、開口部間隔d0が小さく、間隔da及び間隔dbが2mm以下となるように、すなわち、瞳孔径dpよりも小さくなるように設定されているからである。
図5は、第1の実施形態に係る表示装置の特性を示す模式図である。
図5は、本実施形態に係る表示装置110における表示状態を例示している。
本実施形態に係る表示装置110においては、間隔da及び間隔dbが2mmよりも大きくなるように、すなわち、瞳孔径dpよりも大きくなるように、開口部間隔d0が設定される。
図5は、本実施形態に係る表示装置110における表示状態を例示している。
本実施形態に係る表示装置110においては、間隔da及び間隔dbが2mmよりも大きくなるように、すなわち、瞳孔径dpよりも大きくなるように、開口部間隔d0が設定される。
図5に表したように、中心開口部31に対応する第1部分51が入射する位置(焦点位置Pf)と、周辺開口部32に対応する第2部分52が入射する位置(例えば、第1周辺位置Pa及び第2周辺位置Pb)と、が互いに離れる。すなわち、両者の距離は、瞳孔径dpよりも大きく設定される。実施形態においては、サブピンホールの位置は、メインピンホールからの画像を邪魔しない位置に配置される。
これにより、例えば、目81が回転しても、瞳孔82には、光50の第1部分51が入射し、第2部分52は入射しない。すなわち、二重像が抑制できる。
このように、実施形態においては、中心開口部31と周辺開口部32とを設けることで視域を拡大して装着状態の調整を容易にできる。さらに、中心開口部31と周辺開口部32との間の開口部間隔d0を瞳孔径dpよりも大きく設定することで、二重像を抑制して、見易い表示を提供できる。
上記のように、表示装置119aにおいては、画像が見える領域(視域)がピンポイントであり、画像がどこにあるかわからない。一方、表示装置119bにおいては、画像の見える収束点を増やして、視域を広げているが、目が動いたときに画像が二重に見えて、見え難い。これに対して、実施形態に係る表示装置110においては、画像の位置を探し易く、かつ、画像が見易い。
実施形態において、開口部間隔d0が過度に大きいと、焦点位置Pfと第1周辺位置Paとの間の距離、及び、焦点位置Pfと第2周辺位置Pbとの間の距離が、過度に大きくなる。このため、装着状態の調整の容易化の効果が低下する場合がある。
実施形態においては、例えば、焦点位置Pfを含み光路50Lに対して垂直な平面上において、中心開口部31を通過した光(第1部分51)と、周辺開口部32を通過した光(第2部分52)と、の間の間隔(間隔da及び間隔db)は、瞳孔径dpの2倍以下に設定される。これにより、開口部間隔d0は過度に大きくならず、装着状態の調整の容易化が効果的に得られる。
例えば、第1距離D1(光学部20の焦点距離)と、光学部20と光制御部30との間の第2距離D2(光学的長さ)と、中心開口部31と周辺開口部32との間の間隔(開口部間隔d0)と、は、以下の第5式を満たす。
d0・D1/D2<2・dp (5)
例えば、周囲が明るい状況で使用される場合において、表示装置110において、第6式が満たされる。
d0・D1/D2<4(mm) (6)
例えば、周囲が暗い状況で使用される場合において、表示装置110において、第7式が満たされる。
d0・D1/D2<18(mm) (7)
例えば、周囲が中間の明るさの状況で使用される場合において、表示装置110において、第8式が満たされる。
d0・D1/D2<10(mm) (8)
これにより、使用条件のそれぞれに合わせて、開口部間隔d0は過度に大きくならず、装着状態の調整の容易化が効果的に得られる。
d0・D1/D2<2・dp (5)
例えば、周囲が明るい状況で使用される場合において、表示装置110において、第6式が満たされる。
d0・D1/D2<4(mm) (6)
例えば、周囲が暗い状況で使用される場合において、表示装置110において、第7式が満たされる。
d0・D1/D2<18(mm) (7)
例えば、周囲が中間の明るさの状況で使用される場合において、表示装置110において、第8式が満たされる。
d0・D1/D2<10(mm) (8)
これにより、使用条件のそれぞれに合わせて、開口部間隔d0は過度に大きくならず、装着状態の調整の容易化が効果的に得られる。
一方、中心開口部31の幅(光路50Lに直交する方向における幅)は、0.2mm以上1mm以下に設定される。これにより、例えば、実質的に焦点フリーの画像の表示が提供できる。中心開口部31の幅が0.2mm未満の場合は、例えば、回折の影響が発生し画質が低下する。中心開口部31の幅が1mmよりも大きいと、例えば、水晶体での調節を使う結像光学系となり、焦点フリー効果が失われる。
図6は、第1の実施形態に係る別の表示装置を例示する模式図である。
図6は、本実施形態に係る別の表示装置111における光制御部30を例示している。 図6に表したように、周辺開口部32は、複数のサブ開口部33(第1サブ開口部33a及び第2サブ開口部33bなど)。複数のサブ開口部33のそれぞれの幅d2は、中心開口部31の幅d1よりも小さい。幅d2は、複数のサブ開口部33の光路50Lに直交する方向における幅(長さ)である。幅d1は、中心開口部31の光路50Lに直交する方向における幅(長さ)である。
図6は、本実施形態に係る別の表示装置111における光制御部30を例示している。 図6に表したように、周辺開口部32は、複数のサブ開口部33(第1サブ開口部33a及び第2サブ開口部33bなど)。複数のサブ開口部33のそれぞれの幅d2は、中心開口部31の幅d1よりも小さい。幅d2は、複数のサブ開口部33の光路50Lに直交する方向における幅(長さ)である。幅d1は、中心開口部31の光路50Lに直交する方向における幅(長さ)である。
メインピンホールの径がサブピンホール径と同じ場合は、メインピンホールからの光の輝度と、サブピンホールからの光の輝度と、は、互いにほぼ同等となる。このため、どちら光がメインピンホールからの光か分かり難い場合がある。
これに対して、表示装置111においては、サブピンホールの径を、メインピンホールの径よりも小さくする。これにより、メインピンホールからの光の輝度は、サブピンホールからの輝度よりも高くなる。これにより、メインピンホールからの光と、サブピンホールからの光と、の区別が容易になる。例えば、実装状態の調整がより容易になり、より使い易くなる。
図7(a)〜図7(c)は、第1の実施形態に係る別の表示装置を例示する模式図である。
これらの図は、光制御部30を例示している。
図7(a)に表したように、本実施形態に係る別の表示装置112においては、光制御部30は、光学層34をさらに含む。この例では、光学層34として、NDフィルタ34aが用いられている。例えば、光学層34(NDフィルタ34a)は、光路50L上において周辺開口部32と重なる。NDフィルタ34aは、周辺開口部32を通過する光(第2部分52)の強度を変化させる。例えば、NDフィルタ34aは、第2部分52の強度を弱める。
これらの図は、光制御部30を例示している。
図7(a)に表したように、本実施形態に係る別の表示装置112においては、光制御部30は、光学層34をさらに含む。この例では、光学層34として、NDフィルタ34aが用いられている。例えば、光学層34(NDフィルタ34a)は、光路50L上において周辺開口部32と重なる。NDフィルタ34aは、周辺開口部32を通過する光(第2部分52)の強度を変化させる。例えば、NDフィルタ34aは、第2部分52の強度を弱める。
図7(b)に表したように、本実施形態に係る別の表示装置113においては、光学層34として、カラーフィルタ34bが用いられている。例えば、カラーフィルタ34bは、周辺開口部32を通過する光(第2部分52)の波長分布を変化させる。
図7(c)に表したように、本実施形態に係る別の表示装置114においては、光学層34として、拡散フィルタ34cが用いられている。例えば、拡散フィルタ34cは、周辺開口部32を通過する光(第2部分52)の拡散性を変化させる。例えば、拡散フィルタ34cを通過した後の光の拡散性は、拡散フィルタ34cを通過する前の光の拡散性よりも大きい。
表示装置112〜114においても、メインピンホールからの光と、サブピンホールからの光と、の区別が容易になる。例えば、実装状態の調整がより容易になり、より使い易くなる。
実施形態において、光学層34として、周辺開口部32を通過する光の強度、波長分布及び拡散性の少なくともいずれかを変化させる層を用いることができる。
表示装置112〜114においては、サブピンホールを通過するそれぞれの光の輝度は、メインピンホールを通過する光の輝度よりも低くなる。これにより、メインピンホールによる画像を、より探し易くなる。
図8(a)〜図8(b)は、第1の実施形態に係る別の表示装置を例示する模式図である。
これらの図は、光制御部30を例示している。
図8(a)に表したように、本実施形態に係る別の表示装置115においては、最近接する2つのサブ開口部33どうしの間隔d3は、開口部間隔d0よりも短い。サブピンホールどうしの間隔は、狭い。これにより、メインピンホールからの光(画像)をより探し易くなる。このように、サブピンホールどうしの間隔は、狭いほうが、画像を探し易い。
これらの図は、光制御部30を例示している。
図8(a)に表したように、本実施形態に係る別の表示装置115においては、最近接する2つのサブ開口部33どうしの間隔d3は、開口部間隔d0よりも短い。サブピンホールどうしの間隔は、狭い。これにより、メインピンホールからの光(画像)をより探し易くなる。このように、サブピンホールどうしの間隔は、狭いほうが、画像を探し易い。
図8(b)に表したように、本実施形態に係る別の表示装置116においては、光制御部30の周辺開口部32に、複数のサブ開口部33が設けられる。この例では、複数のサブ開口部33は、2つの同心円(第1の同心円36a及び第2の同心円36b)に沿って設けられている。
すなわち、複数のサブ開口部33の一部は、中心開口部31を中心とする第1の同心円36aに沿って並ぶ。複数のサブ開口部33の別の一部は、中心開口部31を中心とし、第1の同心円36aの外側の第2の同心円36bに沿って並ぶ。
表示装置116において、第1の同心円36aに沿って並ぶサブ開口部33の幅を、第2の同心円36bに沿って並ぶサブ開口部33の幅とは、変えても良い。たとえば、前者を後者よりも大きくする。これにより、メインピンホールからの光(画像)をより探し易くなる。
このように、複数のサブ開口部33のそれぞれの光路50Lに直交する方向における幅を、複数のサブ開口部33のそれぞれと中心開口部31との間の距離によって変化させても良い。
実施形態において、サブピンホールを周辺に増やすことで、画像を探せる範囲がさらに広がる。さらに、メインピンホールからのサブピンホールの距離に応じて、サブピンホールの径や色や明るさを変えることで、メインピンホールによる画像に向けて目を誘導しやすくなる。
図9は、第1の実施形態に係る別の表示装置を例示する模式図である。
この図は、光制御部30を例示している。
図9に表したように、本実施形態に係る表示装置117においては、周辺開口部32は、中心開口部31を中心とする円に沿って延在する。周辺開口部32は、例えば、環状である。この場合も、メインピンホールによる画像に向けて目を誘導し易くなる。
光学層34は、表示装置115〜117において設けても良い。
この図は、光制御部30を例示している。
図9に表したように、本実施形態に係る表示装置117においては、周辺開口部32は、中心開口部31を中心とする円に沿って延在する。周辺開口部32は、例えば、環状である。この場合も、メインピンホールによる画像に向けて目を誘導し易くなる。
光学層34は、表示装置115〜117において設けても良い。
(第2の実施形態)
図10は、第2の実施形態に係る別の表示装置を例示する模式図である。
図10に表したように、本実施形態に係る表示装置120おいては、光学部20として、凹面鏡が用いられる。そして、この例では、反射層40が設けられている。表示装置120における反射層40の設置角度は、表示装置110における反射層40の設置角度に対して、90度回転させられている。それ以外は、表示装置110と同様なので、説明を省略する。
図10は、第2の実施形態に係る別の表示装置を例示する模式図である。
図10に表したように、本実施形態に係る表示装置120おいては、光学部20として、凹面鏡が用いられる。そして、この例では、反射層40が設けられている。表示装置120における反射層40の設置角度は、表示装置110における反射層40の設置角度に対して、90度回転させられている。それ以外は、表示装置110と同様なので、説明を省略する。
表示装置111においても、光制御部30が設けられる。光制御部30は、中心開口部31と周辺開口部32とを有する。光制御部30の構成は、例えば、表示装置110における光制御部30の構成と同様である。表示装置120において、表示装置111〜117に関して説明した光制御部30の構成を適用しても良い。
表示装置120においては、光学部20と反射層40との間のZ1軸に沿った距離が、距離Da1(ミリメートル)である。反射層40と焦点位置Pfとの間のZ2軸に沿った距離が、距離Db1(ミリメートル)である。この例でも、第1距離D1(ミリメートル)は、距離Da1と、距離Db1と、の和となる。一方、第2距離D2(ミリメートル)は、光学部20と光制御部30との間の距離である。そして、中心開口部31と周辺開口部32との間の開口部間隔d0(ミリメートル)が定義される。
このような第1距離D1、第2距離D2、開口部間隔d0及び瞳孔径dp(ミリメートル)と、は、上記の第1式を満たす。間隔da及び間隔dbが瞳孔径dpよりも大きくなる。これにより、見易い表示装置が提供できる。
表示装置120において、使用する状況に応じて、上記の第2〜第4式を満たしても良い。
さらに、表示装置120において、上記の第5〜第8式を満たしても良い。
実施形態によれば、見易い表示装置が提供できる。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、表示装置に含まれる画像表示部、光学部、光制御部、光学層、反射層及び保持部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10…画像表示部、 20…光学部、 30…光制御部、 31…中心開口部、 32…周辺開口部、 33…サブ開口部、 33a…第1サブ開口部、 33b…第2サブ開口部、 34…光学層、 34a…NDフィルタ、 34b…カラーフィルタ、 34c…拡散フィルタ、 35…遮光部、 36a…第1の同心円、 36b…第2の同心円、 40…反射層、 40a…第1主面、 40b…第2主面、 50…光、 50L…光路、 51…第1部分、 52…第2部分、 52a、52b…一部、 55…背景光、 60…保持部、 61…右側保持部材、 62…左側保持部材、 65…筐体、 80…観視者、 81…目、 81a…第1瞳位置、 81b…第2瞳位置、 81c…回転状態、 82…瞳孔、 83…網膜、 110〜117、119a、119b、120…表示装置、 D1…焦点距離(第1距離)、 D2…距離(第2距離)、 Da1、Da2…距離、 P82…位置、 Pa…第1周辺位置、 Pb…第2周辺位置、 Pf…焦点位置、 d0…開口部間隔、 d1、d2…幅、 d3…間隔、 da、db…間隔、 dp…瞳孔径
Claims (10)
- 画像を含む光を出射する画像表示部と、
焦点距離D1を有する光学部と、
前記光の光路上において前記画像表示部と前記光学部との間に設けられ、
前記画像表示部から出射された前記光の第1部分を通過させる中心開口部と、
前記中心開口部の周りに設けられ前記光の第2部分を通過させる周辺開口部と、
を含み、前記光のうちで前記第1部分及び前記第2部分を除く部分を遮蔽する光制御部と、
を備え、
前記焦点距離D1(ミリメートル)と、
前記光学部と前記光制御部との間の距離D2(ミリメートル)と、
前記中心開口部と前記周辺開口部との間の開口部間隔d0(ミリメートル)と、
は、
d0・D1/D2>2(ミリメートル)
の関係を満たす表示装置。 - 前記中心開口部の前記光路に直交する方向における幅は、0.2ミリメートル以上1ミリメートル以下である請求項1記載の表示装置。
- 前記周辺開口部は、複数のサブ開口部を含み、
前記開口部間隔d0は、前記複数のサブ開口部と前記中心開口部との間の距離の最小値である請求項1または2に記載の表示装置。 - 前記複数のサブ開口部の前記光路に直交する方向における幅は、前記中心開口部の前記光路に直交する方向における前記幅よりも小さい請求項3記載の表示装置。
- 前記複数のサブ開口部のそれぞれの前記光路に直交する方向における幅は、前記複数のサブ開口部のそれぞれと前記中心開口部との間の距離によって変化する請求項3記載の表示装置。
- 最近接する2つの前記サブ開口部どうしの間隔は、前記開口部間隔d0よりも短い請求項3〜5のいずれか1つに記載の表示装置。
- 前記複数のサブ開口部の一部は、前記中心開口部を中心とする第1の同心円に沿って並び、
前記複数のサブ開口部の別の一部は、前記中心開口部を中心とし、前記第1の同心円の外側の第2の同心円に沿って並ぶ請求項3〜6のいずれか1つに記載の表示装置。 - 前記周辺開口部は、前記中心開口部を中心とする円に沿って延在する請求項1または2に記載の表示装置。
- 光制御部は、前記光路上において前記周辺開口部と重なり前記周辺開口部を通過する前記光の強度、波長分布及び拡散性の少なくともいずれかを変化させる光学層をさらに含む請求項1〜8のいずれか1つに記載の表示装置。
- 前記光路上において前記光学部から前記焦点距離の位置と、前記光制御部と、の間に設けられ、第1主面と前記第1主面とは反対側の第2主面とを有し、前記光を前記第1主面で反射し、前記第2主面から入射する光の少なくとも一部を通過させる反射層をさらに備えた請求項1〜9のいずれか1つに記載の表示装置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20150804 |