JP2014178652A - Optical element, display device and optical element manufacturing method - Google Patents

Optical element, display device and optical element manufacturing method Download PDF

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Masaki Otsuki
正樹 大槻
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem in which, in conventional devices, for arranging many objects in the air, and for making a user feel a sense of depth, all of the objects has to be disposed on a rear side of a mirror, and thus, a limited space on the rear side of the mirror has been messy.SOLUTION: An optical element comprises: a surface part that reflects a first flux of light to be radiated from a first object, and forms a first image; and an image formation part that images a second flux of light to be radiated from a second object in a space on an observer side from the surface part, and forms a second image.

Description

本発明は、光学素子、表示装置及び光学素子の製造方法に関する。   The present invention relates to an optical element, a display device, and a method for manufacturing the optical element.

格子状に組まれた微小ミラーで構成されるミラーを用いて、ミラーとユーザとの間に、ミラーの奥にあるオブジェクトの像を結像させることによって、そのオブジェクトが空中に浮いているように見せられる表示装置が知られている(特許文献1参照)。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1]特開2012−177922号公報
By using a mirror composed of micromirrors assembled in a grid, an image of the object behind the mirror is formed between the mirror and the user so that the object floats in the air. A display device that is shown is known (see Patent Document 1).
[Prior art documents]
[Patent Literature]
[Patent Document 1] JP 2012-177922 A

近景や背景となるオブジェクトを空中に複数並列させて、奥行感をユーザに与えるためには、ミラーの裏側に全てのオブジェクトを置く必要があり、ミラーの裏側の限られた空間が煩雑となっていた。   In order to give the user a sense of depth by arranging multiple near-view and background objects in the air, it is necessary to place all objects behind the mirror, and the limited space behind the mirror is complicated. It was.

本発明の第1の態様における光学素子は、第1物体より放射される第1光束を反射して第1像を形成する表面部と、第2物体より放射される第2光束を前記表面部より観察者の側の空間に結像させて第2像を形成する結像部とを備える。   The optical element according to the first aspect of the present invention includes a surface portion that reflects a first light beam emitted from a first object to form a first image, and a second light beam emitted from a second object. And an imaging unit that forms an image in a space closer to the viewer to form a second image.

本発明の第2の態様における表示装置は、上記の光学素子と、上記第1物体及び前記第2物体の少なくともいずれかを設置する設置部とを備える。   The display apparatus in the 2nd aspect of this invention is equipped with said optical element and the installation part which installs at least any one of the said 1st object and the said 2nd object.

本発明の第3の態様における光学素子の製造方法は、観察者の側と反対側の空間に配置された物体から放射される光束を複数回反射させて上記観察者の側の空間へ向けて反射する微小ミラーがマトリックス状に配列されたミラー構造体を含む結像部を形成する第1工程と、上記結像部のうち、上記観察者の側の表面を鏡面加工する第2工程とを有する。   In the method of manufacturing an optical element according to the third aspect of the present invention, a light beam emitted from an object arranged in a space opposite to the observer side is reflected a plurality of times and directed toward the space on the observer side. A first step of forming an image forming unit including a mirror structure in which micromirrors to be reflected are arranged in a matrix; and a second step of performing mirror processing on the surface of the observer side of the image forming unit. Have.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。   It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

第1実施例に係る表示装置100の説明図である。It is explanatory drawing of the display apparatus 100 which concerns on 1st Example. 第1実施例に係るマイクロミラー素子140の光学系の説明図である。It is explanatory drawing of the optical system of the micromirror element 140 which concerns on 1st Example. 第1実施例に係るマイクロミラー素子140の光学系の説明図である。It is explanatory drawing of the optical system of the micromirror element 140 which concerns on 1st Example. 第2実施例に係る表示装置200の光学系の説明図である。It is explanatory drawing of the optical system of the display apparatus 200 which concerns on 2nd Example. 第2実施例に係る表示装置200により形成される像の説明図である。It is explanatory drawing of the image formed with the display apparatus 200 which concerns on 2nd Example. 第3実施例に係る表示装置300の光学系の説明図である。It is explanatory drawing of the optical system of the display apparatus 300 which concerns on 3rd Example. 本実施形態におけるマイクロミラー素子140の製造工程のフロー図である。It is a flowchart of the manufacturing process of the micromirror element 140 in this embodiment. 第4実施例に係るマイクロミラー素子340の光学系の説明図である。It is explanatory drawing of the optical system of the micromirror element 340 which concerns on a 4th Example. 第5実施例に係るホログラフィック素子440の光学系の説明図である。It is explanatory drawing of the optical system of the holographic element 440 which concerns on 5th Example.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図1は第1実施例に係る表示装置100の説明図である。図1(a)は表示装置100全体の概念図であり、図1(b)は観察者の目に映る像の図である。   FIG. 1 is an explanatory diagram of a display device 100 according to the first embodiment. FIG. 1A is a conceptual diagram of the entire display device 100, and FIG. 1B is a diagram of an image shown in an observer's eye.

本実施例に係る表示装置100は、第1映像を表示する第1ディスプレイ111と、第2映像を表示する第2ディスプレイ112と、第1ディスプレイ111を設置する第1設置部121と、第2ディスプレイ112を設置する第2設置部122と、を備える。さらに、表示装置100は、第1設置部121を移動させる第1可動アーム131と、第2設置部122を移動させる第2可動アーム132と、虚像である第1像171および実像である第2像172を形成するマイクロミラー素子140と、を備える。なお、第1ディスプレイ111から放射される第1光束11によって第1像171が形成され、第2ディスプレイから放射される第2光束12によって第2像172が形成される。加えて、表示装置100は、第1可動アーム131、第2可動アーム132およびマイクロミラー素子140を支持する支持台150と、少なくとも第1可動アーム131および第2可動アーム132を制御する制御部160と、を備える。   The display device 100 according to the present embodiment includes a first display 111 that displays a first video, a second display 112 that displays a second video, a first installation unit 121 that installs the first display 111, and a second display. A second installation unit 122 on which the display 112 is installed. Furthermore, the display device 100 includes a first movable arm 131 that moves the first installation unit 121, a second movable arm 132 that moves the second installation unit 122, a first image 171 that is a virtual image, and a second image that is a real image. And a micromirror element 140 that forms an image 172. The first image 171 is formed by the first light flux 11 emitted from the first display 111, and the second image 172 is formed by the second light flux 12 emitted from the second display. In addition, the display device 100 includes a support base 150 that supports the first movable arm 131, the second movable arm 132, and the micromirror element 140, and a control unit 160 that controls at least the first movable arm 131 and the second movable arm 132. And comprising.

第1ディスプレイ111および第2ディスプレイ112は、略四角形の薄型映像表示機器であり、例えば液晶ディスプレイである。第1ディスプレイ111および第2ディスプレイ112は、制御部160によって信号が供給されると、信号に応じて映像を表示する。ディスプレイに表示される映像は、空中像として形成する像以外、発光しない映像とする。例えば空中像として形成する像の背景を、黒色で塗りつぶすものとしても良い。これにより、観察者は空中で複数の像を重ねて観察することができる。また、第1ディスプレイ111および第2ディスプレイ112は、制御部160の制御によって各々のディスプレイの輝度を調整する輝度調整部を備える。   The first display 111 and the second display 112 are substantially rectangular thin video display devices, for example, liquid crystal displays. When a signal is supplied from the control unit 160, the first display 111 and the second display 112 display an image according to the signal. An image displayed on the display is an image that does not emit light other than an image formed as an aerial image. For example, the background of an image formed as an aerial image may be filled with black. Thereby, the observer can observe a plurality of images superimposed in the air. In addition, the first display 111 and the second display 112 include a luminance adjustment unit that adjusts the luminance of each display under the control of the control unit 160.

本実施例において、第1ディスプレイ111は、表示面がマイクロミラー素子140に向くように第1設置部121に設置されている。第2ディスプレイ112は、表示面がマイクロミラー素子140に向くように第2設置部122に設置されている。また、マイクロミラー素子140は、第1ディスプレイ111および第2ディスプレイ112の間に位置する。よって、第1ディスプレイ111および第2ディスプレイ112は、互いに表示面が向かい合うように設置されている。   In the present embodiment, the first display 111 is installed in the first installation unit 121 such that the display surface faces the micromirror element 140. The second display 112 is installed in the second installation unit 122 such that the display surface faces the micromirror element 140. Further, the micromirror element 140 is located between the first display 111 and the second display 112. Therefore, the first display 111 and the second display 112 are installed so that the display surfaces face each other.

第1設置部121は、第1可動アーム131に固定され、第1ディスプレイ111を挿入させて保持するための長孔を有する。第2設置部122は、第2可動アーム132に固定され、第2ディスプレイ112を挿入させて保持するための長孔を有する。なお、本実施例においては、オブジェクトとしてディスプレイを用いるが、オブジェクトは立体物であっても良い。ここで、オブジェクトとは、空中像を形成する実体としての物体を指すが、オブジェクトをディスプレイとする場合には、空中像として形成する像の映像を含むものとする。なお、立体物は、自発光体であっても良く、また、光の照射を受ける反射体であっても良い。かかる場合、本実施例における設置部とは、立体物を積載するために、例えばアクリル板を長孔に挿入した設置台全体を指す。   The first installation part 121 is fixed to the first movable arm 131 and has a long hole for inserting and holding the first display 111. The second installation part 122 is fixed to the second movable arm 132 and has a long hole for inserting and holding the second display 112. In the present embodiment, a display is used as the object, but the object may be a three-dimensional object. Here, the object refers to an object as an entity that forms an aerial image. However, when the object is a display, it includes an image of an image formed as an aerial image. The three-dimensional object may be a self-luminous body or a reflector that receives light irradiation. In this case, the installation part in the present embodiment refers to the entire installation table in which, for example, an acrylic plate is inserted into the long hole in order to load a three-dimensional object.

マイクロミラー素子140は、詳しくは後述するが、第1ディスプレイ111側の表面部としてのハーフミラー230と、第2ディスプレイ112側の結像部220とを備える。ハーフミラー230は、第1ディスプレイ111より放射される第1光束11を反射して、虚像である第1像171を形成する。結像部220は、第2ディスプレイ112より放射される第2光束12を第1ディスプレイ111側の空間に投影して、第1ディスプレイ111が表示する映像に対応する第2像172を実像として結像させる。   The micromirror element 140 includes a half mirror 230 as a surface portion on the first display 111 side and an imaging portion 220 on the second display 112 side, as will be described in detail later. The half mirror 230 reflects the first light beam 11 emitted from the first display 111 to form a first image 171 that is a virtual image. The imaging unit 220 projects the second light flux 12 emitted from the second display 112 onto the space on the first display 111 side, and forms the second image 172 corresponding to the image displayed on the first display 111 as a real image. Let me image.

本実施例において、図1(a)で図示するように、第1ディスプレイ111は山の映像を表示し、第2ディスプレイ112はバスの映像を表示する。かかる場合、観察者は、第1ディスプレイ111側の空間から当該マイクロミラー素子140を斜視することにより、観察者とマイクロミラー素子140との間の空間に浮かぶバスと、マイクロミラー素子140の奥の空間に浮かぶ山とを、同一直線上で重ねて観察することができる。すなわち、近景を実像として観察者の手前に浮かび上がらせ、背景をハーフミラー230に映し出すことにより、観察者に映像の奥行感を与えることができる。並列する空中像は、図1(b)で図示するように、山の手前にバスが位置するものとして、観察者から見ることができる。なお、図示するように、観察者のから見て手前に形成された像が、観察者から見て奥に形成された像を隠すものではない。以降の実施例においても、同様である。   In this embodiment, as shown in FIG. 1A, the first display 111 displays a mountain image, and the second display 112 displays a bus image. In such a case, the observer squints the micromirror element 140 from the space on the first display 111 side so that the bus floating in the space between the observer and the micromirror element 140 and the back of the micromirror element 140 are Mountains floating in space can be observed on the same straight line. That is, it is possible to give the viewer a sense of depth in the video by causing the near view to appear as a real image in front of the viewer and projecting the background onto the half mirror 230. As shown in FIG. 1B, the parallel aerial image can be viewed by an observer assuming that the bus is located in front of the mountain. As shown in the figure, the image formed in front of the observer does not hide the image formed in the back as viewed from the observer. The same applies to the following embodiments.

第1可動アーム131および第2可動アーム132は、任意の方向に第1設置部121および第2設置部122を移動することができる電動アームである。すなわち、第1可動アーム131は第1ディスプレイ111の位置および角度を調整することができ、第2可動アーム132は第2ディスプレイ112の位置および角度を調整することができる。電動アームは、例えば、軸回転自在な複数の回転軸をアームの途中に備え、アームは支持台に対してロール方向に回転自在に固定されていても良い。これによって、第1像171および第2像172の形成場所を動かすことができる。   The 1st movable arm 131 and the 2nd movable arm 132 are electric arms which can move the 1st installation part 121 and the 2nd installation part 122 to arbitrary directions. That is, the first movable arm 131 can adjust the position and angle of the first display 111, and the second movable arm 132 can adjust the position and angle of the second display 112. The electric arm may include, for example, a plurality of rotation shafts that are rotatable in the middle of the arm, and the arm may be fixed to the support base so as to be rotatable in the roll direction. Thereby, the formation place of the first image 171 and the second image 172 can be moved.

具体的に説明すると、例えば、本実施例において近景のバスを背景の山の前で広範囲に渡り動かしたい場合、第2ディスプレイ112内で映像を動かすことによって第2像172であるバスを動かせる範囲には、第2ディスプレイ112の画面サイズによる制限がある。しかし、第2可動アーム132を動かすことによって、第2ディスプレイ112をマイクロミラー素子140の下方の空間内で動かせば、第2ディスプレイ112から放射される第2光束12の光路を変動させ、第2像172の形成場所を動かすことができる。すなわち、第2可動アーム132を動かすことにより、第2像172であるバスを、観察者とマイクロミラー素子140との間の空間内で自由に動かすことができる。さらに、第1可動アーム131および第2可動アーム132により第1像171および第2像172の形成場所を操作可能とすることによって、例えばディスプレイ自体の小型化を行えるので、表示装置100全体の小型化を図ることもできる。   Specifically, for example, in this embodiment, when it is desired to move a foreground bus over a wide range in front of a background mountain, a range in which the bus which is the second image 172 can be moved by moving an image in the second display 112. Are limited by the screen size of the second display 112. However, if the second display 112 is moved in the space below the micromirror element 140 by moving the second movable arm 132, the optical path of the second light flux 12 emitted from the second display 112 is changed, and the second display 112 is moved. The place where the image 172 is formed can be moved. That is, by moving the second movable arm 132, the bus that is the second image 172 can be freely moved in the space between the observer and the micromirror element 140. Further, by enabling the first movable arm 131 and the second movable arm 132 to operate the formation place of the first image 171 and the second image 172, for example, the display itself can be reduced in size, so that the entire display device 100 can be reduced in size. Can also be achieved.

制御部160は、第1可動アーム131および第2可動アーム132の上記動作を制御することにより、第1像171および第2像172の形成場所を変動させることができる。例えば、表示装置100に設けた視点センサーが観察者の目の位置を検出し、制御部160に検出結果が入力されると、制御部160は、第1光束11および第2光束12が検出位置に入射するように、第1可動アーム131および第2可動アーム132の角度等を調整しても良い。これにより、観察者は視点位置を変えても空中像を観察することができる。   The control unit 160 can change the formation positions of the first image 171 and the second image 172 by controlling the above-described operations of the first movable arm 131 and the second movable arm 132. For example, when the viewpoint sensor provided in the display device 100 detects the position of the observer's eyes and the detection result is input to the control unit 160, the control unit 160 detects that the first light beam 11 and the second light beam 12 are detected positions. The angle or the like of the first movable arm 131 and the second movable arm 132 may be adjusted so as to be incident on. Thereby, the observer can observe the aerial image even if the viewpoint position is changed.

また、制御部160は、第1ディスプレイ111および第2ディスプレイ112の各輝度調整部を制御することにより、両ディスプレイのコントラスト比を調整することができる。すなわち、例えば第1ディスプレイ111に対して第2ディスプレイ112の輝度を高くすれば、第1像171に比べて第2像172を鮮明に形成することができる。また、制御部160は、各ディスプレイの映像の輪郭を調整しても良い。例えば、第2ディスプレイ112の映像の輪郭を強調すれば、第2像172と第1像171との境界、すなわち近景と背景との境界を明確にし、メリハリを与えることができる。   In addition, the control unit 160 can adjust the contrast ratio of both displays by controlling the brightness adjusting units of the first display 111 and the second display 112. That is, for example, if the brightness of the second display 112 is higher than that of the first display 111, the second image 172 can be formed more clearly than the first image 171. In addition, the control unit 160 may adjust the contour of the video on each display. For example, if the outline of the video on the second display 112 is emphasized, the boundary between the second image 172 and the first image 171, that is, the boundary between the foreground and the background can be clarified and sharpened.

なお、本実施例においては、当該表示装置100の設置場所を、他に光源のない暗所とすることが好ましい。ハーフミラー230は、詳しくは後述するが、透過性を有する反射面となっている。そのため、暗所に表示装置100を設置すれば、第1ディスプレイ111以外の光源からの光束が、ハーフミラー230で反射して観察者の視野角に入射することを防止でき、これにより明瞭な空中像を得ることができる。また、当該表示装置100の全体を、外部からの光を遮断できる筐体内に収容して、観察者用の覗き穴を設けても良い。これにより、当該表示装置100の設置場所が暗所でなくとも、上記同様、第1ディスプレイ111以外の光源からの光束が、ハーフミラー230で反射して観察者の視野角に入射することを防止でき、明瞭な空中像を得ることができる。   In this embodiment, it is preferable that the display device 100 is installed in a dark place without any other light source. Although described later in detail, the half mirror 230 is a reflective surface having transparency. Therefore, if the display device 100 is installed in a dark place, it is possible to prevent the light beams from the light sources other than the first display 111 from being reflected by the half mirror 230 and entering the viewer's viewing angle. An image can be obtained. Further, the entire display device 100 may be housed in a housing that can block light from the outside, and a viewing hole for an observer may be provided. As a result, the light beam from the light source other than the first display 111 is prevented from being reflected by the half mirror 230 and entering the observer's viewing angle even when the display device 100 is not installed in the dark place. And a clear aerial image can be obtained.

図2は第1実施例に係るマイクロミラー素子140における光学系の説明図である。図2(a)はマイクロミラー素子140の全体図であり、図2(b)はマイクロミラー素子140に光束が入射する部分を拡大した拡大図である。なお、以後の説明に用いる各図において、図1と同一の符番を付した要素については、特に言及する場合を除き、同一の機能を発揮する要素としてその説明を省略する。   FIG. 2 is an explanatory diagram of an optical system in the micromirror element 140 according to the first embodiment. 2A is an overall view of the micromirror element 140, and FIG. 2B is an enlarged view of a portion where a light beam enters the micromirror element 140. FIG. In the drawings used in the following description, the elements denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 are omitted as elements that exhibit the same function unless otherwise specified.

マイクロミラー素子140は、並列に並べられた複数の直方体材からなる平板221、222と、反射層としてハーフミラー230とを備える。ハーフミラー230は、平板221の表面に形成される。平板221、222によってミラー構造体が形成され、ミラー構造体は結像部220を構成する。   The micromirror element 140 includes flat plates 221 and 222 made of a plurality of rectangular parallelepiped materials arranged in parallel, and a half mirror 230 as a reflective layer. The half mirror 230 is formed on the surface of the flat plate 221. A mirror structure is formed by the flat plates 221 and 222, and the mirror structure constitutes the imaging unit 220.

直方体材は、短手方向における正方形状断面の一辺が、数百μmから数cm前後で、透明なアクリルに代表されるプラスチック又はガラスの棒からなる。直方体材の長手方向長さは、数cmから数メートル程度である。また、長手方向に伸長した4面のうちの3面は、光の透過又は反射に使用する面であるので、滑らかな状態にする。直方体材は、平板221、222各々で、100本から20000本程度用いられる。直方体材の長手方向に伸長した1面には、光反射膜が形成される。光反射膜は、アルミ又は銀の蒸着又はスパッタなどによって形成される。その光反射膜を形成した面と反対側の面には、光吸収膜が形成され、当該光吸収膜により光吸収面が形成される。光吸収膜は、黒色の薄いシートを密着させて形成しても良い。また、光吸収膜は、つや消しの黒塗料を添付して形成しても良い。   The rectangular parallelepiped material is made of a plastic or glass rod represented by transparent acrylic, with one side of a square cross section in the short-side direction being around several hundred μm to several cm. The length of the rectangular parallelepiped material in the longitudinal direction is about several centimeters to several meters. Further, three of the four surfaces extending in the longitudinal direction are surfaces used for light transmission or reflection, and thus are in a smooth state. About 100 to 20000 rectangular parallelepiped materials are used for each of the flat plates 221, 222. A light reflecting film is formed on one surface of the rectangular parallelepiped material extending in the longitudinal direction. The light reflecting film is formed by vapor deposition or sputtering of aluminum or silver. A light absorption film is formed on the surface opposite to the surface on which the light reflection film is formed, and a light absorption surface is formed by the light absorption film. The light absorption film may be formed by sticking a black thin sheet. Further, the light absorption film may be formed by attaching a matte black paint.

複数の直方体材は、一の直方体材の光吸収膜面と、隣接する他の直方体材の光反射膜面とを密着させることによって形成される。平板221は、平板222の上に積層して貼り合わされる。平板221の直方体材の並列方向は、平板222の直方体材の並列方向と直交する。以上により、ミラー構造体が形成される。   The plurality of rectangular parallelepiped materials are formed by bringing a light absorbing film surface of one rectangular parallelepiped material into close contact with a light reflecting film surface of another adjacent rectangular parallelepiped material. The flat plate 221 is laminated and bonded onto the flat plate 222. The parallel direction of the rectangular parallelepiped material of the flat plate 221 is orthogonal to the parallel direction of the rectangular parallelepiped material of the flat plate 222. Thus, a mirror structure is formed.

なお、1つの直方体材の光吸収膜面と別の直方体材の光反射膜面を密着させるのではなく、光吸収膜を光反射膜の上に積層して形成しても良い。これにより、例えば製造工程の簡素化を図ることができる。   In addition, the light absorption film may be formed on the light reflection film instead of closely adhering the light absorption film surface of one rectangular parallelepiped material and the light reflection film surface of another rectangular parallelepiped material. Thereby, simplification of a manufacturing process can be achieved, for example.

ハーフミラー230は、平板221の平面のうち、平板222側の面と反対側の面に積層して形成される。また、ハーフミラー230は、光の反射性と透過性を兼ね備える反射層を構成する。   The half mirror 230 is formed by laminating on the surface of the flat plate 221 opposite to the surface on the flat plate 222 side. The half mirror 230 constitutes a reflective layer having both light reflectivity and transmissivity.

本実施例においては、図2(a)で図示するように、ハーフミラー230に第1光束11が入射すると、ハーフミラー230で反射した第1光束11は観察者の目に入射する。また、ハーフミラー230と反対側の面の結像部220に第2光束12が入射すると、結像部220内で反射した第2光束12は、ハーフミラー230側の空間の観察者の目に入射する。当該光学系を拡大すると、図2(b)で図示するように、マイクロミラー素子140への入射のときには異なった光路を辿ってきた両光束が、観察者の目に入射するときには同一の光路となる。   In this embodiment, as illustrated in FIG. 2A, when the first light beam 11 is incident on the half mirror 230, the first light beam 11 reflected by the half mirror 230 is incident on the eyes of the observer. Further, when the second light beam 12 is incident on the image forming unit 220 on the surface opposite to the half mirror 230, the second light beam 12 reflected in the image forming unit 220 is in the eyes of an observer in the space on the half mirror 230 side. Incident. When the optical system is enlarged, as shown in FIG. 2B, both light beams that have followed different optical paths when entering the micromirror element 140 are the same optical path when entering the eyes of the observer. Become.

以下、具体的に説明する。まず、第1光束11は、ハーフミラー230に入射すると、ハーフミラー230の表面で入射角に等しい反射角をもって1回反射する。一方で、第2光束12は、マイクロミラー素子140の平板222に入射すると、平板222の光反射膜面で最初の反射をする。最初の反射をした第2光束は、平板221に入射すると、平板221の光反射膜面で2度目の反射をする。すなわち、第2光束12は、結像部220で計2回反射して、結像部220から射出する。結像部220で2回反射した第2光束12は、ハーフミラー230を透過する。すなわち、第2光束12は、結像部220に入射すると、入射時と反対側のハーフミラー230から射出する。   This will be specifically described below. First, when the first light beam 11 is incident on the half mirror 230, it is reflected once on the surface of the half mirror 230 with a reflection angle equal to the incident angle. On the other hand, when the second light beam 12 is incident on the flat plate 222 of the micromirror element 140, the second light beam 12 is first reflected on the light reflecting film surface of the flat plate 222. When the first reflected second light beam is incident on the flat plate 221, the light is reflected a second time on the light reflecting film surface of the flat plate 221. That is, the second light beam 12 is reflected by the imaging unit 220 twice in total and is emitted from the imaging unit 220. The second light beam 12 reflected twice by the imaging unit 220 passes through the half mirror 230. That is, when the second light beam 12 is incident on the imaging unit 220, the second light beam 12 is emitted from the half mirror 230 on the opposite side to the incident time.

以上より、本実施例において、異なる面からマイクロミラー素子140に入射した第1光束11および第2光束12は、ハーフミラー230側の空間にいる観察者の目に、同一の光路で入射する。これにより、観察者は、第1ディスプレイに映る像と第2ディスプレイに映る像を、同一直線上で観察することができる。   As described above, in the present embodiment, the first light beam 11 and the second light beam 12 incident on the micromirror element 140 from different surfaces are incident on the eyes of the observer in the space on the half mirror 230 side through the same optical path. Thus, the observer can observe the image shown on the first display and the image shown on the second display on the same straight line.

なお、本実施例においては反射層としてハーフミラー230を用いたが、反射層としてカバーガラスを用いても良い。カバーガラスは、ハーフミラー230と同様に、光束を反射し、また光束を透過することができる。また、反射層を設けずに、マイクロミラー素子140の表面を平面研磨することによって、マイクロミラー素子140の表面を反射面としても良い。これによって、例えば製造工程を短縮することができる。   In the present embodiment, the half mirror 230 is used as the reflective layer, but a cover glass may be used as the reflective layer. As with the half mirror 230, the cover glass can reflect the light beam and transmit the light beam. Alternatively, the surface of the micromirror element 140 may be made a reflective surface by polishing the surface of the micromirror element 140 without providing a reflective layer. Thereby, for example, the manufacturing process can be shortened.

図3は第1実施例に係るマイクロミラー素子140の光学系の説明図である。図3では、マイクロミラー素子140に対し、観察者、第1ディスプレイ111、第2ディスプレイ112、第1像171および第2像172の位置関係を、観察軸10および各光束の中心軸と共に描いている。図3は、説明上、概念図として描いている具体的には、マイクロミラー素子140を断面図として図示しているのに対し、第1ディスプレイ111および第2ディスプレイ112を斜視図として図示している。特に、第1ディスプレイ111および第2ディスプレイ112については、各々の表示面に表示された像を視認できるように、各々の表示面が表れるように図示している。より詳細には、第1ディスプレイ111の表示面は、マイクロミラー素子140から見た場合に、第1ディスプレイ111の4辺のうちUPと記載されている1辺が上側となるよう図示されている。同様に、第2ディスプレイ112の表示面は、マイクロミラー素子140から見た場合に、第2ディスプレイ112の4辺のうちUPと記載されている1辺が上側となるよう図示されている。また、第1像171および第2像172についても、像として視認できるように図示している。後述する図8、図9においても、同様とする。   FIG. 3 is an explanatory diagram of an optical system of the micromirror element 140 according to the first embodiment. In FIG. 3, the positional relationship among the observer, the first display 111, the second display 112, the first image 171, and the second image 172 is drawn with respect to the micromirror element 140 together with the observation axis 10 and the central axis of each light beam. Yes. FIG. 3 is a conceptual diagram for illustration purposes. Specifically, the micromirror element 140 is shown as a cross-sectional view, while the first display 111 and the second display 112 are shown as perspective views. Yes. In particular, the first display 111 and the second display 112 are illustrated so that each display surface appears so that an image displayed on each display surface can be visually recognized. More specifically, when viewed from the micromirror element 140, the display surface of the first display 111 is illustrated such that one of the four sides of the first display 111 is labeled UP. . Similarly, when viewed from the micromirror element 140, the display surface of the second display 112 is illustrated such that one of the four sides of the second display 112 is labeled UP. Further, the first image 171 and the second image 172 are also illustrated so as to be visually recognized as images. The same applies to FIGS. 8 and 9 described later.

第1ディスプレイ111は、第1ディスプレイ111の表示面から放射される第1光束11が、ハーフミラー230に入射する位置に配置されている。第2ディスプレイ112は、第2ディスプレイ112の表示面から放射される第2光束12が、結像部220に入射する位置に配置されている。   The first display 111 is disposed at a position where the first light beam 11 radiated from the display surface of the first display 111 enters the half mirror 230. The second display 112 is disposed at a position where the second light flux 12 emitted from the display surface of the second display 112 is incident on the imaging unit 220.

観察軸10は、マイクロミラー素子140の中心を、マイクロミラー素子140の積層方向に延びる仮想上の光軸であって、マイクロミラー素子140に対し傾斜を有する。本実施形態において、空中像は観察軸10上に並べて形成される。したがって、観察者は、視線を観察軸10に一致させて空中像を観察することで、連なる空中像を重ねて観察することができる。   The observation axis 10 is a virtual optical axis that extends in the stacking direction of the micromirror elements 140 from the center of the micromirror element 140 and has an inclination with respect to the micromirror elements 140. In the present embodiment, aerial images are formed side by side on the observation axis 10. Therefore, the observer can observe a series of aerial images by observing the aerial image with the line of sight coincident with the observation axis 10.

本実施例において、第1ディスプレイ111には、山の映像が映し出されている。第1ディスプレイ111の表示面を、ハーフミラー230から仰角で正面視した場合、山の映像は、観察者に見せる像に対して上下反転した映像が映し出されている。第1ディスプレイ111の映像をこのように映すことにより、観察者は、ハーフミラー230に反射した山の像を、上下左右が正しい正立像として、観察することができる。   In the present embodiment, the first display 111 displays a mountain image. When the display surface of the first display 111 is viewed in front from the half mirror 230 at an elevation angle, the image of the mountain is projected upside down with respect to the image shown to the observer. By projecting the image of the first display 111 in this way, the observer can observe the mountain image reflected by the half mirror 230 as an upright image in which the top, bottom, left and right are correct.

また、第2ディスプレイ112には、バスの映像が映し出されている。第2ディスプレイ112の表示部を、マイクロミラー素子140の結像部220から俯角で正面視した場合、バスの映像は、観察者に見せる像に対して上下左右反転した映像が映し出されている。第2ディスプレイ112の映像をこのように映すことにより、観察者は、結像部220で2度反射したバスの像を、上下左右が正しい正立像として、観察することができる。   The second display 112 displays a bus image. When the display unit of the second display 112 is viewed from the imaging unit 220 of the micromirror element 140 at a depression angle, the image of the bus is displayed as an image that is vertically and horizontally reversed with respect to the image shown to the observer. By projecting the image of the second display 112 in this manner, the observer can observe the bus image reflected twice by the imaging unit 220 as an upright image in which the top, bottom, left and right are correct.

本実施例において、山の像は、ハーフミラー230を中心に、第1ディスプレイ111と平面対称の位置に形成される。バスの像は、結像部220を中心に、第2ディスプレイ112と略平面対称の位置に形成される。また、第1ディスプレイ111および第2ディスプレイ112は、観察軸10を中心に、略軸対称の位置関係にある。したがって、第1ディスプレイ111および第2ディスプレイ112の配置を調整することにより、山の像およびバスの像を観察軸10上に形成することができる。また、各ディスプレイの映像の上下左右を上記のように設定することで、上下左右の正しいバスの像と山の像を、観察者は観察軸10上で重ねて観察することができる。   In the present embodiment, the mountain image is formed at a position symmetrical to the first display 111 around the half mirror 230. The image of the bus is formed at a position that is substantially plane-symmetric with respect to the second display 112 with the imaging unit 220 as the center. In addition, the first display 111 and the second display 112 have a substantially axially symmetric positional relationship around the observation axis 10. Therefore, a mountain image and a bus image can be formed on the observation axis 10 by adjusting the arrangement of the first display 111 and the second display 112. In addition, by setting the top, bottom, left, and right of the video on each display as described above, the observer can observe the correct bus image and mountain image on the observation axis 10 in the vertical and horizontal directions.

以上のことから、マイクロミラー素子140の表面を反射面とすることによって、観察者は同一視線上に実像および虚像を観察することができる。換言すると、空中像を観察者とマイクロミラー素子の間の空間にのみ形成する場合に比べて、本実施形態は、観察者に空中像の奥行感をより強く与えることができる。また、これによって、ディスプレイをマイクロミラー素子140の裏側だけでなく表側にも配置することできる。換言すると、マイクロミラー素子140の裏側にディスプレイをすべて配置することによる煩雑さを回避することができる。   From the above, by making the surface of the micromirror element 140 a reflective surface, the observer can observe a real image and a virtual image on the same line of sight. In other words, as compared with the case where the aerial image is formed only in the space between the observer and the micromirror element, the present embodiment can give the observer a greater sense of depth of the aerial image. In addition, this makes it possible to arrange the display not only on the back side of the micromirror element 140 but also on the front side. In other words, it is possible to avoid complications due to the arrangement of all displays on the back side of the micromirror element 140.

以上の第1実施例では、表示装置100は1つのマイクロミラー素子140を備える構成として説明したが、複数のマイクロミラー素子140を備える構成としても良い。第2実施例においては、表示装置は2つのマイクロミラー素子を備える構成である。   In the first embodiment described above, the display device 100 has been described as a configuration including one micromirror element 140, but may be configured to include a plurality of micromirror elements 140. In the second embodiment, the display device has two micromirror elements.

図4は第2実施例に係る表示装置200の光学系の説明図である。本実施例に係る表示装置200は、マイクロミラー素子141、142と、第3映像を表示する第3ディスプレイ113と、第4映像を表示する第4ディスプレイ114と、第5映像を表示する第5ディスプレイ115とを備える。   FIG. 4 is an explanatory diagram of an optical system of the display device 200 according to the second embodiment. The display device 200 according to the present embodiment includes micromirror elements 141 and 142, a third display 113 that displays a third video, a fourth display 114 that displays a fourth video, and a fifth video that displays a fifth video. Display 115.

図4では、表示装置200における、第3ディスプレイ113、第4ディスプレイ114および第5ディスプレイ115の位置を、それぞれP3、P4、P5として表している。また、図面を簡略化する目的で、観察軸10上に形成される第3像173、第4像174および第5像175をそれぞれI3、I4、I5で表している。さらに、第3像173、第4像174および第5像175の形成位置を、それぞれF3、F4、F5として表している。そして、第3ディスプレイ113から放射される第3光束13と、第4ディスプレイ114から放射される第4光束14と、第5ディスプレイ115から放射される第5光束15とを、観察軸10および各光束の中心軸と共に描いている。なお、第3ディスプレイ113から放射される第3光束13によって第3像173が形成され、第4ディスプレイから放射される第4光束14によって第4像174が形成され、第5ディスプレイから放射される第5光束15によって第5像175が形成される。   In FIG. 4, the positions of the third display 113, the fourth display 114, and the fifth display 115 in the display device 200 are represented as P3, P4, and P5, respectively. For the purpose of simplifying the drawing, the third image 173, the fourth image 174, and the fifth image 175 formed on the observation axis 10 are represented by I3, I4, and I5, respectively. Furthermore, the formation positions of the third image 173, the fourth image 174, and the fifth image 175 are represented as F3, F4, and F5, respectively. Then, the third light flux 13 emitted from the third display 113, the fourth light flux 14 emitted from the fourth display 114, and the fifth light flux 15 emitted from the fifth display 115 are connected to the observation axis 10 and each of them. It is drawn with the central axis of the luminous flux. A third image 173 is formed by the third light flux 13 emitted from the third display 113, and a fourth image 174 is formed by the fourth light flux 14 emitted from the fourth display, and is emitted from the fifth display. A fifth image 175 is formed by the fifth light flux 15.

マイクロミラー素子141、142は、第1実施例で用いたマイクロミラー素子140と、同一である。マイクロミラー素子141、142は、ハーフミラー231、232の面方向が互いに直交するように配置されている。さらに、マイクロミラー素子142のハーフミラー232の表面の端部は、マイクロミラー素子141の積層方向の側面と面接合されている。これにより、マイクロミラー素子141およびマイクロミラー素子142の裏側に位置するディスプレイから放射される光束が、観察者の目に直接入射することを防ぐことができる。   The micromirror elements 141 and 142 are the same as the micromirror element 140 used in the first embodiment. The micromirror elements 141 and 142 are arranged so that the surface directions of the half mirrors 231 and 232 are orthogonal to each other. Furthermore, the end of the surface of the half mirror 232 of the micromirror element 142 is surface-bonded to the side surface of the micromirror element 141 in the stacking direction. Thereby, it is possible to prevent the luminous flux emitted from the display located behind the micromirror element 141 and the micromirror element 142 from directly entering the eyes of the observer.

観察軸10は、マイクロミラー素子141の中心を、マイクロミラー素子141の積層方向に延びる仮想上の光軸であって、マイクロミラー素子141に対し傾斜を有している。本実施形態において、空中像は観察軸10上に並べて形成される。したがって、観察者は、視線を観察軸10に一致させて空中像を観察することで、連なる空中像を重ねて観察することができる。   The observation axis 10 is a virtual optical axis that extends in the stacking direction of the micromirror elements 141 around the center of the micromirror element 141, and is inclined with respect to the micromirror elements 141. In the present embodiment, aerial images are formed side by side on the observation axis 10. Therefore, the observer can observe a series of aerial images by observing the aerial image with the line of sight coincident with the observation axis 10.

本実施例においては、観察軸10上で、観察者の手前から順に、F3、F4、F5が整列している。F3,F4は共に、観察者とマイクロミラー素子141の間の観察軸10上であるのに対し、F5は、観察者から見てマイクロミラー素子141の奥に延びる観察軸10上である。   In this embodiment, F3, F4, and F5 are aligned on the observation axis 10 in order from the front of the observer. F3 and F4 are both on the observation axis 10 between the observer and the micromirror element 141, while F5 is on the observation axis 10 extending deep inside the micromirror element 141 when viewed from the observer.

第3ディスプレイ113は、観察軸10が中心を通るマイクロミラー素子141の平面が形成する水平面に対して、F3と略平面対称の位置P3にある。さらに、第3ディスプレイ113から放射される第3光束13が、マイクロミラー素子141の結像部に入射する向きで、第3ディスプレイ113は設置されている。   The third display 113 is at a position P3 that is substantially plane-symmetric with F3 with respect to the horizontal plane formed by the plane of the micromirror element 141 through which the observation axis 10 passes. Further, the third display 113 is installed in such a direction that the third light flux 13 radiated from the third display 113 enters the image forming portion of the micromirror element 141.

第4ディスプレイ114の位置は、上記水平面に対してF4と略平面対称の位置を第1の位置とし、当該水平面と直交する平面のうち、マイクロミラー素子142の平面が形成する鉛直平面に対して、第1の位置と平面対称の位置P4にある。さらに、第4ディスプレイ114から放射される第4光束14が、マイクロミラー素子142の結像部に入射する向きで、第4ディスプレイ114は設置されている。   The position of the fourth display 114 is a position substantially symmetrical with F4 with respect to the horizontal plane as a first position, and a plane perpendicular to the horizontal plane forms a vertical plane formed by the plane of the micromirror element 142. , At a position P4 that is plane-symmetric with respect to the first position. Further, the fourth display 114 is installed in such a direction that the fourth light beam 14 emitted from the fourth display 114 is incident on the imaging portion of the micromirror element 142.

第5ディスプレイ115の位置は、上記水平面に対してF5と略平面対称の位置を第2の位置とし、上記鉛直平面に対して第2の位置と平面対称の位置P5にある。さらに、第5ディスプレイ115から放射される第5光束15が、マイクロミラー素子142のハーフミラー232に入射する向きで、第5ディスプレイ115は設置されている。以下、本実施例の光学系を、具体的に説明する。   The position of the fifth display 115 is located at a position P5 that is substantially plane-symmetric with F5 with respect to the horizontal plane as a second position and that is plane-symmetric with the second position with respect to the vertical plane. Further, the fifth display 115 is installed such that the fifth light flux 15 emitted from the fifth display 115 is incident on the half mirror 232 of the micromirror element 142. Hereinafter, the optical system of the present embodiment will be specifically described.

まず、第3ディスプレイ113から放射される第3光束13は、マイクロミラー素子141の結像部220で2回反射し、上記水平面に対し、第3ディスプレイ113と略平面対称の光路で射出する。これにより、上記水平面に対して、第3ディスプレイ113と略平面対称の位置に、第3像173が形成される。   First, the third light flux 13 radiated from the third display 113 is reflected twice by the imaging unit 220 of the micromirror element 141, and is emitted with respect to the horizontal plane along an optical path that is substantially plane-symmetric with the third display 113. As a result, a third image 173 is formed at a position substantially plane-symmetric with the third display 113 with respect to the horizontal plane.

次に、第4ディスプレイ114から放射される第4光束14は、マイクロミラー素子142の結像部220で2回反射され、上記鉛直面に対して、第4ディスプレイ114と略平面対称の光路で射出する。ここで、第4ディスプレイ114からマイクロミラー素子142までの第4光束14の光路長は、マイクロミラー素子142からマイクロミラー素子141までの第4光束14の光路長より長い。したがって、マイクロミラー素子142から射出した第4光束14は、マイクロミラー素子142からマイクロミラー素子141までの光路間で収束せずに、マイクロミラー素子141のハーフミラー231で1回反射される。ハーフミラー231で反射した第4光束14の光路は、観察軸10と一致し、第4光束14は観察軸10上で収束する。すなわち、当該収束位置に第4像174が形成される。   Next, the fourth light flux 14 radiated from the fourth display 114 is reflected twice by the image forming unit 220 of the micromirror element 142, and has an optical path that is substantially plane-symmetric with the fourth display 114 with respect to the vertical plane. Eject. Here, the optical path length of the fourth light beam 14 from the fourth display 114 to the micromirror element 142 is longer than the optical path length of the fourth light beam 14 from the micromirror element 142 to the micromirror element 141. Therefore, the fourth light beam 14 emitted from the micromirror element 142 is reflected once by the half mirror 231 of the micromirror element 141 without converging between the optical paths from the micromirror element 142 to the micromirror element 141. The optical path of the fourth light beam 14 reflected by the half mirror 231 coincides with the observation axis 10, and the fourth light beam 14 converges on the observation axis 10. That is, the fourth image 174 is formed at the convergence position.

ここで、第4ディスプレイ114からマイクロミラー素子142までの第4光束14の光路長は、マイクロミラー素子142からハーフミラー231までの第4光束14の光路長と、ハーフミラー231で反射した第4光束14が収束するまでの光路長との和と、略一致する。   Here, the optical path length of the fourth light flux 14 from the fourth display 114 to the micromirror element 142 is the optical path length of the fourth light flux 14 from the micromirror element 142 to the half mirror 231 and the fourth reflected by the half mirror 231. This substantially coincides with the sum of the optical path lengths until the light beam 14 converges.

以上より、観察者とマイクロミラー素子141との間の観察軸10上に、観察者の手前から順に、第3像173、第4像174が並べて形成される。   As described above, the third image 173 and the fourth image 174 are formed side by side on the observation axis 10 between the observer and the micromirror element 141 in order from the front of the observer.

そして、第5ディスプレイ115から放射される第5光束15は、ハーフミラー232で反射し、ハーフミラー231で更に反射する。計2回反射した第5光束15の光路は、観察軸10と一致し、第5光束15は観察者の目に入射する。第5ディスプレイ115の映像の虚像である第5像175は、観察者から見て、マイクロミラー素子141の奥の観察軸10上に形成される。ここで、第5ディスプレイ115からハーフミラー232までの第5光束15の光路長と、ハーフミラー232からハーフミラー231までの第5光束15の光路長との和は、ハーフミラー231から第5像175の形成位置までの観察軸10上の距離と一致する。   The fifth light beam 15 emitted from the fifth display 115 is reflected by the half mirror 232 and further reflected by the half mirror 231. The optical path of the fifth light beam 15 reflected a total of two times coincides with the observation axis 10, and the fifth light beam 15 enters the eyes of the observer. A fifth image 175, which is a virtual image of the image of the fifth display 115, is formed on the observation axis 10 in the back of the micromirror element 141 when viewed from the observer. Here, the sum of the optical path length of the fifth light beam 15 from the fifth display 115 to the half mirror 232 and the optical path length of the fifth light beam 15 from the half mirror 232 to the half mirror 231 is the fifth image from the half mirror 231. This coincides with the distance on the observation axis 10 to the formation position 175.

以上より、本実施例においては、観察軸10上に、観察者の手前から順に、第3像173、第4像174、第5像175が並べて形成される。ディスプレイの映像と、観察軸10上に形成される像の詳細は、図5を用いて詳述する。   As described above, in this embodiment, the third image 173, the fourth image 174, and the fifth image 175 are formed side by side on the observation axis 10 in this order from the front of the observer. Details of the image of the display and the image formed on the observation axis 10 will be described in detail with reference to FIG.

さらに、本実施例においては、マイクロミラー素子141とマイクロミラー素子142とを接合させたが、両マイクロミラー素子を隔てて配置しても良い。ただし、両マイクロミラー素子は、観察軸10上に第3像173、第4像174および第5像175が形成されるように配置される。例えば、マイクロミラー素子142とマイクロミラー素子141との間の光路の延長線に沿って、マイクロミラー素子142がマイクロミラー素子141と離間するように、マイクロミラー素子142を平行移動させても良い。ただし、マイクロミラー素子142の移動に伴い、第3ディスプレイ113および第4ディスプレイ114も位置を適宜調整する。これにより、例えば各像の形成場所を変えることができる。また、後述する第3実施例においても同様である。   Furthermore, in this embodiment, the micromirror element 141 and the micromirror element 142 are joined, but the two micromirror elements may be arranged apart from each other. However, both micromirror elements are arranged so that the third image 173, the fourth image 174, and the fifth image 175 are formed on the observation axis 10. For example, the micromirror element 142 may be translated along the extension of the optical path between the micromirror element 142 and the micromirror element 141 so that the micromirror element 142 is separated from the micromirror element 141. However, as the micromirror element 142 moves, the positions of the third display 113 and the fourth display 114 are adjusted as appropriate. Thereby, for example, the formation place of each image can be changed. The same applies to a third embodiment described later.

図5は第2実施例に係る表示装置200により形成される像の説明図である。図5(a)は、各ディスプレイの映像を示す図である。図5(b)は、観察軸10上に像が形成された状態の概念斜視図である。図5(c)は、観察軸10上に形成された像を、観察者の目から見た図である。   FIG. 5 is an explanatory diagram of an image formed by the display device 200 according to the second embodiment. FIG. 5A is a diagram showing an image on each display. FIG. 5B is a conceptual perspective view of an image formed on the observation axis 10. FIG. 5C is a view of an image formed on the observation axis 10 as seen from the observer's eyes.

図5(a)において、第3ディスプレイ113にはバスの映像、第4ディスプレイ114には森の映像、第5ディスプレイ115には山の映像が映し出されている。ここで、図5(b)および図5(c)で図示するように、観察者から見た観察軸10上の各像は、バスの像と山の像は、各ディスプレイの映像と一致するが、森の像は、第4ディスプレイ114の映像と反転している。これは、マイクロミラー素子141およびマイクロミラー素子142で第4光束が反射すると、反転した第4像174が観察軸10上に形成されるからである。したがって、第4ディスプレイ114の映像を予め反転処することで、正立した第4像174を観察軸10上に形成することができる。各ディスプレイに表示させる映像を反転増とするか正立像とするかは、鏡による反射の回数を考慮して決定する。なお、映像信号の反転処理は、制御部が行っても良いし、他の映像処理部が行っても良い。   In FIG. 5A, the third display 113 displays a bus image, the fourth display 114 displays a forest image, and the fifth display 115 displays a mountain image. Here, as shown in FIG. 5B and FIG. 5C, each image on the observation axis 10 viewed from the observer is the same as the image of the bus and the image of the mountain. However, the image of the forest is inverted from the image on the fourth display 114. This is because when the fourth light flux is reflected by the micromirror element 141 and the micromirror element 142, the inverted fourth image 174 is formed on the observation axis 10. Therefore, the upright fourth image 174 can be formed on the observation axis 10 by pre-inverting the image of the fourth display 114. Whether the video to be displayed on each display is inverted or increased is determined in consideration of the number of reflections by the mirror. The inversion processing of the video signal may be performed by the control unit or another video processing unit.

図6は第3実施例に係る表示装置300の光学系の説明図である。図6(a)は表示装置300における各構成の配置を説明する図であり、図6(b)は、観察軸10上に形成された像を、観察者の目から見た図である。   FIG. 6 is an explanatory diagram of the optical system of the display device 300 according to the third example. FIG. 6A is a diagram for explaining the arrangement of each component in the display device 300, and FIG. 6B is a diagram of an image formed on the observation axis 10 viewed from the observer's eyes.

本実施例に係る表示装置300は、マイクロミラー素子141、142と、第3ディスプレイ113と、第4ディスプレイ114と、第5ディスプレイ115と、第6映像を表示する第6ディスプレイ116と、第7映像を表示する第7ディスプレイ117と、を備える。さらに、表示装置300は、第1ハーフミラー261と、第2ハーフミラー262と、を備える。第6ディスプレイ116、第7ディスプレイ117、第1ハーフミラー261および第2ハーフミラー262を設けたこと以外は、第2実施例に係る表示装置200と同じである。   The display device 300 according to the present embodiment includes micromirror elements 141 and 142, a third display 113, a fourth display 114, a fifth display 115, a sixth display 116 that displays a sixth image, and a seventh display. A seventh display 117 for displaying video. Further, the display device 300 includes a first half mirror 261 and a second half mirror 262. Except for the provision of the sixth display 116, the seventh display 117, the first half mirror 261, and the second half mirror 262, the display device 200 is the same as that of the second embodiment.

図6では、表示装置300における、第3ディスプレイ113、第4ディスプレイ114、第5ディスプレイ115、第6ディスプレイ116および第7ディスプレイ117の配置を、それぞれP3、P4、P5、P6、P7として表している。また、図面を簡略化する目的で、観察軸10上に形成される第3像173、第4像174、第5像175、第6像176および第7像177をそれぞれI3、I4、I5、I6、I7で表している。さらに、第3像173、第4像174、第5像175、第6像176および第7像177の形成位置を、それぞれF3、F4、F5、F6、F7として表している。そして、第3ディスプレイ113から放射される第3光束13と、第4ディスプレイ114から放射される第4光束14と、第5ディスプレイ115から放射される第5光束15と、第6ディスプレイ116から放射される第6光束16と、第7ディスプレイ117から放射される第7光束17とを、観察軸10および各光束の中心軸と共に描いている。なお、第3ディスプレイ113から放射される第3光束13によって第3像173が形成され、第4ディスプレイから放射される第4光束14によって第4像174が形成され、第5ディスプレイから放射される第5光束15によって第5像175が形成され、第6ディスプレイから放射される第6光束16によって第6像176が形成され、第7ディスプレイから放射される第7光束17によって第7像177が形成される。   In FIG. 6, the arrangement of the third display 113, the fourth display 114, the fifth display 115, the sixth display 116, and the seventh display 117 in the display device 300 is represented as P3, P4, P5, P6, and P7, respectively. Yes. In order to simplify the drawing, the third image 173, the fourth image 174, the fifth image 175, the sixth image 176, and the seventh image 177 formed on the observation axis 10 are respectively represented by I3, I4, I5, I6 and I7. Furthermore, the formation positions of the third image 173, the fourth image 174, the fifth image 175, the sixth image 176, and the seventh image 177 are represented as F3, F4, F5, F6, and F7, respectively. Then, the third light flux 13 emitted from the third display 113, the fourth light flux 14 emitted from the fourth display 114, the fifth light flux 15 emitted from the fifth display 115, and the radiation from the sixth display 116 are emitted. The sixth light flux 16 and the seventh light flux 17 emitted from the seventh display 117 are drawn together with the observation axis 10 and the central axis of each light flux. A third image 173 is formed by the third light flux 13 emitted from the third display 113, and a fourth image 174 is formed by the fourth light flux 14 emitted from the fourth display, and is emitted from the fifth display. A fifth image 175 is formed by the fifth light flux 15, a sixth image 176 is formed by the sixth light flux 16 emitted from the sixth display, and a seventh image 177 is formed by the seventh light flux 17 emitted from the seventh display. It is formed.

本実施例では、観察軸10上において、観察者の手前から順にF3、F4、F7、F6、F5が位置する。F3,F4、F7は共に、観察者とマイクロミラー素子141の間の観察軸10上に位置するのに対し、F6、F5は、観察者から見てマイクロミラー素子141の奥に延びる観察軸10上に位置する。   In this embodiment, F3, F4, F7, F6, and F5 are positioned on the observation axis 10 in this order from the front of the observer. F3, F4, and F7 are both located on the observation axis 10 between the observer and the micromirror element 141, while F6 and F5 are the observation axis 10 extending deep inside the micromirror element 141 when viewed from the observer. Located on the top.

第1ハーフミラー261および第2ハーフミラー262は、一平面が反射面であり、反射面の裏面は透過面である。よって、1つの光束の光路上に、当該ハーフミラーの透過面を当該光束の入射面として、当該ハーフミラーを配置し、当該ハーフミラーの反射面には他の光束を入射させることによって、異なる光束の中心軸を合致させることができる。   As for the 1st half mirror 261 and the 2nd half mirror 262, one plane is a reflective surface, and the back surface of a reflective surface is a transmissive surface. Therefore, a different light flux is obtained by arranging the half mirror on the optical path of one light flux with the transmission surface of the half mirror as the incident surface of the light flux and making another light flux incident on the reflection surface of the half mirror. The center axis of the can be matched.

本実施例において、第1ハーフミラー261は、第5ディスプレイ115とマイクロミラー素子142との間の空間、かつ、第5ディスプレイ115から放射される第5光束15の中心軸上に配置されている。さらに、第1ハーフミラー261は、第5光束15の入射側が透過面となるよう配置されている。当該透過面は、第5光束15の中心軸と45度を成す。   In the present embodiment, the first half mirror 261 is disposed in the space between the fifth display 115 and the micromirror element 142 and on the central axis of the fifth light flux 15 emitted from the fifth display 115. . Further, the first half mirror 261 is arranged such that the incident side of the fifth light flux 15 is a transmission surface. The transmission surface forms 45 degrees with the central axis of the fifth light flux 15.

同様に、第2ハーフミラー262は、第4ディスプレイ114とマイクロミラー素子142との間の空間、かつ、第4ディスプレイ114から放射される第4光束14の中心軸上に配置されている。さらに、第2ハーフミラー262は、第4光束14の入射側が透過面となるよう配置されている。当該透過面は、第4光束14の中心軸と45度を成す。   Similarly, the second half mirror 262 is disposed in the space between the fourth display 114 and the micromirror element 142 and on the central axis of the fourth light flux 14 emitted from the fourth display 114. Further, the second half mirror 262 is arranged such that the incident side of the fourth light beam 14 is a transmission surface. The transmission surface forms 45 degrees with the central axis of the fourth light beam 14.

第6ディスプレイ116の位置は、上記水平面に対してF6と平面対称の位置を第1の位置とし、上記鉛直平面に対して第1の位置と平面対称の位置を第2の位置とし、さらに、第1ハーフミラー261の平面が形成する水平面に対して、第2の位置と平面対称の位置P6にある。さらに、第6ディスプレイ116から放射される第6光束16が、第1ハーフミラー261に入射する向きで、第6ディスプレイ116は設置されている。   The position of the sixth display 116 is a first position that is plane-symmetric with F6 with respect to the horizontal plane, a second position that is plane-symmetric with the first position with respect to the vertical plane, and With respect to the horizontal plane formed by the plane of the first half mirror 261, the plane is symmetrical to the second position at a position P6. Furthermore, the sixth display 116 is installed in such a direction that the sixth light flux 16 emitted from the sixth display 116 enters the first half mirror 261.

第7ディスプレイ117の位置は、上記水平面に対してF7と平面対称の位置を第3の位置とし、上記鉛直平面に対して第3の位置と平面対称の位置を第4の位置とし、さらに、第2ハーフミラー262の平面が形成する水平面に対して、第4の位置と平面対称の位置P7にある。さらに、第7ディスプレイ117から放射される第7光束17が、第2ハーフミラー262に入射する向きで、第7ディスプレイ117は設置されている。   The position of the seventh display 117 is a third position that is plane-symmetric with F7 with respect to the horizontal plane, the fourth position is a position that is plane-symmetric with the third position with respect to the vertical plane, and With respect to the horizontal plane formed by the plane of the second half mirror 262, the plane is symmetrical to the fourth position at a position P7. Further, the seventh display 117 is installed such that the seventh light flux 17 emitted from the seventh display 117 is incident on the second half mirror 262.

ここで、第1ハーフミラー261で反射する第6光束16の中心軸は、第1ハーフミラー261を透過する第5光束15の中心軸と合致する。ただし、第6ディスプレイ116から第1ハーフミラー261までの第6光束16の中心軸の光路長は、第5ディスプレイ115から第1ハーフミラー261までの第5光束15の中心軸の光路長より短い。これにより、虚像である第6像176は、観察者から見てマイクロミラー素子141の奥に延びる観察軸10上で、虚像である第5像175の手前に形成される。   Here, the central axis of the sixth light beam 16 reflected by the first half mirror 261 coincides with the central axis of the fifth light beam 15 transmitted through the first half mirror 261. However, the optical path length of the center axis of the sixth light beam 16 from the sixth display 116 to the first half mirror 261 is shorter than the optical path length of the center axis of the fifth light beam 15 from the fifth display 115 to the first half mirror 261. . Thereby, the sixth image 176 that is a virtual image is formed in front of the fifth image 175 that is a virtual image on the observation axis 10 extending behind the micromirror element 141 when viewed from the observer.

また、第2ハーフミラー262で反射する第7光束17の中心軸は、第2ハーフミラー262を透過する第4光束14の中心軸と合致する。ただし、第7ディスプレイ117から第2ハーフミラー262までの第7光束17の中心軸の光路長と、第2ハーフミラー262からマイクロミラー素子142までの第7光束17の中心軸の光路長との和は、マイクロミラー素子142からマイクロミラー素子141までの第7光束17の中心軸の光路長より長い。したがって、マイクロミラー素子142から放射された第7光束17は、マイクロミラー素子142からマイクロミラー素子141までの光路間で収束せずに、マイクロミラー素子141のハーフミラー231で1回反射される。当該ハーフミラー231で反射した第7光束17の中心軸は、観察軸10上に位置し、第7光束17は観察軸10上で収束する。すなわち、当該収束位置に第7像177が形成される。   Further, the central axis of the seventh light flux 17 reflected by the second half mirror 262 matches the central axis of the fourth light flux 14 transmitted through the second half mirror 262. However, the optical path length of the central axis of the seventh light beam 17 from the seventh display 117 to the second half mirror 262 and the optical path length of the central axis of the seventh light beam 17 from the second half mirror 262 to the micromirror element 142 The sum is longer than the optical path length of the central axis of the seventh light flux 17 from the micromirror element 142 to the micromirror element 141. Therefore, the seventh light flux 17 radiated from the micromirror element 142 is reflected by the half mirror 231 of the micromirror element 141 once without converging between the optical paths from the micromirror element 142 to the micromirror element 141. The central axis of the seventh light beam 17 reflected by the half mirror 231 is located on the observation axis 10, and the seventh light beam 17 converges on the observation axis 10. That is, the seventh image 177 is formed at the convergence position.

したがって、本実施例においては、観察軸10上に、観察者の手前から順に、第3像173、第4像174、第7像177、第6像176、第5像175を並べて形成することができる。例えば、第3像173をバスの像、第4像174を森の像、第5像175を山の像、第6像176を太陽の像、第7像177を家の像とすると、図6(b)で図示するように、観察軸10上に形成された各像を、観察者は同一直線上で重ねて観察することができる。   Therefore, in the present embodiment, the third image 173, the fourth image 174, the seventh image 177, the sixth image 176, and the fifth image 175 are formed side by side on the observation axis 10 from the front of the observer. Can do. For example, if the third image 173 is a bus image, the fourth image 174 is a forest image, the fifth image 175 is a mountain image, the sixth image 176 is a sun image, and the seventh image 177 is a house image, As shown in FIG. 6B, the observer can observe each image formed on the observation axis 10 by superimposing them on the same straight line.

以上のことから、第2実施例の表示装置200に対して、第1ハーフミラー261および第2ハーフミラー262を設けることにより、観察軸10上に形成される像の数を増やすことができる。また、複数のハーフミラーの配置位置は、本実施例における配置位置に限らず、各光束上において、各光束の入射側を透過面として自由に配置することができる。すなわち、複数のハーフミラーを用いることで、例えば表示装置における機器配置の煩雑さを回避することができる。   From the above, the number of images formed on the observation axis 10 can be increased by providing the first half mirror 261 and the second half mirror 262 in the display device 200 of the second embodiment. Further, the arrangement positions of the plurality of half mirrors are not limited to the arrangement positions in the present embodiment, and can be freely arranged on each light beam with the incident side of each light beam as a transmission surface. That is, by using a plurality of half mirrors, for example, the complexity of device arrangement in the display device can be avoided.

図7は本実施形態におけるマイクロミラー素子140の製造工程のフロー図である。製造工程は、ステップS101とステップS102から成る第1工程と、ステップS103から成る第2工程と、ステップS104から成る第3工程とを有する。   FIG. 7 is a flowchart of the manufacturing process of the micromirror element 140 in this embodiment. The manufacturing process includes a first process composed of steps S101 and S102, a second process composed of step S103, and a third process composed of step S104.

ステップS101においては、光反射面と光吸収面を有するガラス製の長手部材を複数用いて、隣接する両面が密着するよう並設した平板221、222を形成する。ステップS102においては、平板221、222を、長手部材の並列方向が直交するように貼り合せることにより、結像部220を形成する。   In step S101, flat glass plates 221 and 222 that are arranged side by side so as to be in close contact with each other are formed using a plurality of glass-made longitudinal members having a light reflecting surface and a light absorbing surface. In step S102, the imaging unit 220 is formed by bonding the flat plates 221 and 222 so that the parallel directions of the longitudinal members are orthogonal to each other.

ステップS103においては、ステップS102で製造された結像部220を用いて、平板221のうち長手部材が並列する1平面を研磨する。研磨方法として、例えば研磨機による自動研磨を用いることができる。平面研磨は、研磨面が反射性を有する平滑面となったら終了する。   In step S103, using the imaging unit 220 manufactured in step S102, one plane of the flat plates 221 in which the longitudinal members are arranged is polished. As a polishing method, for example, automatic polishing using a polishing machine can be used. Planar polishing ends when the polished surface becomes a smooth surface having reflectivity.

ステップS104においては、ステップS103で研磨した結像部220の研磨面に、アルミ又は銀を蒸着させ、研磨面にハーフミラー230を形成する。以上の製造工程により、本実施形態におけるマイクロミラー素子140は製造される。   In step S104, aluminum or silver is vapor-deposited on the polished surface of the imaging unit 220 polished in step S103, and a half mirror 230 is formed on the polished surface. The micromirror element 140 in this embodiment is manufactured by the above manufacturing process.

なお、本実施形態においては、結像部220の研磨面にハーフミラー230を形成したが、マイクロミラー素子はハーフミラー230を有さなくとも良い。すなわち、ステップS103により研磨した結像部220の研磨面を、反射面として用いても良い。これにより、結像部220から放射される実像の光透過率を高めることができる。   In the present embodiment, the half mirror 230 is formed on the polished surface of the imaging unit 220. However, the micromirror element may not have the half mirror 230. That is, the polished surface of the imaging unit 220 polished in step S103 may be used as the reflecting surface. Thereby, the light transmittance of the real image radiated | emitted from the image formation part 220 can be raised.

図8は第4実施例に係るマイクロミラー素子340の光学系の説明図である。ここまでの実施例においては、反射層として平面のハーフミラー230を用いたが、本実施例においては、反射層として凹面のハーフミラー330を用いる。
マイクロミラー素子340は、上記の結像部220と、ガラス製の片面凹面レンズ380と、当該片面凹面レンズ380の凹面に形成されたハーフミラー330と、を備える。片面凹面レンズ380の凹面の反対側の平面は、結像部220の研磨面に固定されている。片面凹面レンズ380の凹面の表面は研磨されている。ハーフミラー330は、片面凹面レンズ380の凹面に、アルミ又は銀を蒸着させて形成される。
FIG. 8 is an explanatory diagram of an optical system of the micromirror element 340 according to the fourth embodiment. In the embodiments so far, the planar half mirror 230 is used as the reflective layer, but in the present embodiment, the concave half mirror 330 is used as the reflective layer.
The micromirror element 340 includes the imaging unit 220 described above, a glass single-sided concave lens 380, and a half mirror 330 formed on the concave surface of the single-sided concave lens 380. The plane opposite to the concave surface of the single-sided concave lens 380 is fixed to the polishing surface of the imaging unit 220. The concave surface of the single-sided concave lens 380 is polished. The half mirror 330 is formed by depositing aluminum or silver on the concave surface of the single-sided concave lens 380.

ハーフミラー330の凹面は、楕円の曲面として形成されている。第1ディスプレイ111は、凹面のハーフミラー330の2つの焦点のうち、一方に配置されている。楕円曲面の凹面鏡は、2つの焦点のうち、一方に点光源を配置すると、他方の焦点に結像させることができる。すなわち、ハーフミラー330の一方の焦点に配置した第1ディスプレイ111から放射される第1光束11が、ハーフミラー330に対して点光源程度にみなせることができれば、他方の焦点に結像させることができる。したがって、第1ディスプレイ111は、ハーフミラー330に対して相対的に小さい。第2ディスプレイ112は、マイクロミラー素子340の結像部220側に配置されている。   The concave surface of the half mirror 330 is formed as an elliptical curved surface. The first display 111 is disposed at one of the two focal points of the concave half mirror 330. An elliptically curved concave mirror can form an image on the other focal point by placing a point light source at one of the two focal points. That is, if the first light beam 11 radiated from the first display 111 arranged at one focus of the half mirror 330 can be regarded as a point light source with respect to the half mirror 330, it can be imaged at the other focus. it can. Therefore, the first display 111 is relatively small with respect to the half mirror 330. The second display 112 is disposed on the image forming unit 220 side of the micromirror element 340.

本実施例においては、第1ディスプレイ111から放射される第1光束11と、第2ディスプレイ112から放射される第2光束12が、マイクロミラー素子340に入射して、観察者の目に入射するまでの光学系を説明する。   In the present embodiment, the first light beam 11 radiated from the first display 111 and the second light beam 12 radiated from the second display 112 enter the micromirror element 340 and enter the eyes of the observer. The optical system up to will be described.

まず、結像部220を2回反射して片面凹面レンズ380に入射する第2光束12は、片面凹面レンズ380で屈折して、実像である第2像372を形成する。第2像372は、片面凹面レンズ380を有さないマイクロミラー素子140に比べて、マイクロミラー素子340からより離れた位置に形成される。   First, the second light flux 12 that is reflected twice from the imaging unit 220 and enters the single-sided concave lens 380 is refracted by the single-sided concave lens 380 to form a second image 372 that is a real image. The second image 372 is formed at a position farther from the micromirror element 340 than the micromirror element 140 that does not have the single-sided concave lens 380.

次に、ハーフミラー330の一方の焦点から放射され、ハーフミラー330に入射する第1光束11は、凹面のハーフミラー330で反射すると、ハーフミラー330の他方の焦点付近で収束し、実像である第1像371を形成する。   Next, the first light beam 11 radiated from one focal point of the half mirror 330 and incident on the half mirror 330 is reflected by the concave half mirror 330 and converges near the other focal point of the half mirror 330 to be a real image. A first image 371 is formed.

以上より、第1光束11および第2光束12によって各々形成される、実像である第1像371および第2像372の光路が、観察軸10上に位置する。これによって、マイクロミラー素子340の手前の観察軸10上で、観察者の手前から順に第2像372、第1像371と並べて形成することができる。すなわち、マイクロミラー素子340を用いることにより、観察者は、観察軸10上において手前から順に、第2像372、第1像371を重ねて観察することができる。なお、マイクロミラー素子340の2平面のうち、片面凹面レンズ380を固定していない側の面には、当該凹面と近い曲率を持つ曲面を備えた片面凹面レンズを設置しても良い。マイクロミラー素子340の両平面に対し、片面凹面レンズを平面同士が貼り合わされるように設けることにより、第2光束12の歪みを抑えることができる。また、ハーフミラー330の代わりに、自然光によって実像を形成し、凹面鏡としての作用を持つホログラフィック素子を用いても良い。   As described above, the optical paths of the first image 371 and the second image 372 that are real images formed by the first light beam 11 and the second light beam 12 are positioned on the observation axis 10. Thus, the second image 372 and the first image 371 can be formed side by side on the observation axis 10 in front of the micromirror element 340 in order from the front of the observer. That is, by using the micromirror element 340, the observer can observe the second image 372 and the first image 371 in an overlapping manner in order from the front on the observation axis 10. Of the two planes of the micromirror element 340, a single-sided concave lens having a curved surface having a curvature close to that of the concave surface may be installed on the surface on which the single-sided concave lens 380 is not fixed. By providing a single-sided concave lens so that the planes are bonded to both planes of the micromirror element 340, distortion of the second light beam 12 can be suppressed. Further, instead of the half mirror 330, a holographic element that forms a real image with natural light and functions as a concave mirror may be used.

図9は第5実施例に係るホログラフィック素子440の光学系の説明図である。ここまでの実施例においては、マイクロミラー素子を光学素子として用いる光学系を説明したが、本実施例においては、ホログラフィック素子440を光学素子として用いる光学系を説明する。   FIG. 9 is an explanatory diagram of the optical system of the holographic element 440 according to the fifth embodiment. In the embodiments so far, the optical system using the micromirror element as an optical element has been described. In the present embodiment, an optical system using the holographic element 440 as an optical element will be described.

ホログラフィック素子440には、レーザを用いて、浮かび上がらせる第2像472からの参照光を、予め干渉縞として記録している。また、ホログラフィック素子440の表面部430は、平面研磨がなされており、ハーフミラーの反射層を設けずに、表面部430を反射面としている。   In the holographic element 440, the reference light from the second image 472 that floats is recorded in advance as an interference fringe using a laser. Further, the surface portion 430 of the holographic element 440 is subjected to planar polishing, and the surface portion 430 is used as a reflection surface without providing a reflection layer of a half mirror.

第1ディスプレイ111は、ホログラフィック素子440の表面部430側の空間に位置する。さらに、第1ディスプレイ111は、第1ディスプレイ111から放射される第1光束11の中心軸が、表面部430に対して傾きを有するように配置されている。また、第1光束11は、表面部430で反射する。   The first display 111 is located in the space on the surface portion 430 side of the holographic element 440. Further, the first display 111 is arranged such that the central axis of the first light beam 11 radiated from the first display 111 is inclined with respect to the surface portion 430. The first light beam 11 is reflected by the surface portion 430.

本実施例にいては、ホログラフィック素子440に対し、再生機490からの再生照明光を、観察者の側の空間から照射する。これにより、観察者の手前の観察軸10上に、スードスコピックな実像である第2像472が形成される。また、第1ディスプレイ111から放射される第1光束11が、当該表面部430で反射した後の光路は、観察軸10上に位置するため、観察者から見てホログラフィック素子440の奥に延びる観察軸10上に、虚像である第1像471が形成される。すなわち、観察者の手前から順に、実像である第2像472、虚像である第1像471が観察軸10上に並んで形成される。したがって、本実施例によれば、ホログラフィック素子440の表面部430の反対側の空間を用いることなく、観察者は観察軸10上で第2像472、第1像471を重ねて観察することができる。   In this embodiment, the holographic element 440 is irradiated with the reproduction illumination light from the reproduction device 490 from the space on the viewer side. As a result, a second image 472 which is a pseudoscopic real image is formed on the observation axis 10 in front of the observer. In addition, the optical path after the first light beam 11 radiated from the first display 111 is reflected by the surface portion 430 is located on the observation axis 10, and thus extends to the back of the holographic element 440 when viewed from the observer. A first image 471 that is a virtual image is formed on the observation axis 10. That is, a second image 472 that is a real image and a first image 471 that is a virtual image are formed side by side on the observation axis 10 in order from the front of the observer. Therefore, according to the present embodiment, the observer can superimpose the second image 472 and the first image 471 on the observation axis 10 without using the space opposite to the surface portion 430 of the holographic element 440. Can do.

なお、本実施例においては、再生機490からの再生照明光を、観察者の側の空間から照射することとしたが、観察者と反対側の空間から再生照明光を照射することとしても良い。これにより、観察者から見てホログラフィック素子440の奥に延びる観察軸10上に、オルソスコピックな実像である第2像472を形成することができる。   In this embodiment, the reproduction illumination light from the regenerator 490 is irradiated from the space on the viewer side, but the reproduction illumination light may be irradiated from a space on the opposite side of the viewer. . Thereby, the second image 472, which is an orthoscopic real image, can be formed on the observation axis 10 extending in the back of the holographic element 440 when viewed from the observer.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。   The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

10 観察軸、11 第1光束、12 第2光束、13 第3光束、14 第4光束、15 第5光束、16 第6光束、17 第7光束、100 表示装置、111 第1ディスプレイ、112 第2ディスプレイ、113 第3ディスプレイ、114 第4ディスプレイ、115 第5ディスプレイ、116 第6ディスプレイ、117 第7ディスプレイ、121 第1設置部、122 第2設置部、131 第1可動アーム、132 第2可動アーム、140、141、142 マイクロミラー素子、150 支持台、160 制御部、171 第1像、172 第2像、173 第3像、174 第4像、175 第5像、176 第6像、177 第7像、200 表示装置、220 結像部、221、222 平板、230、231、232 ハーフミラー、261 第1ハーフミラー、262 第2ハーフミラー、300 表示装置、330 ハーフミラー、340 マイクロミラー素子、371 第1像、372 第2像、380 片面凹面レンズ、430 表面部、440 ホログラフィック素子、471 第1像、472 第2像、490 再生機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Observation axis, 11 1st light beam, 12 2nd light beam, 13 3rd light beam, 14 4th light beam, 15 5th light beam, 16 6th light beam, 17 7th light beam, 100 Display apparatus, 111 1st display, 112 1st 2 display, 113 3rd display, 114 4th display, 115 5th display, 116 6th display, 117 7th display, 121 1st installation part, 122 2nd installation part, 131 1st movable arm, 132 2nd movable Arm, 140, 141, 142 Micromirror element, 150 Support base, 160 Control unit, 171 1st image, 172 2nd image, 173 3rd image, 174 4th image, 175 5th image, 176 6th image, 177 7th image, 200 display device, 220 imaging unit, 221, 222 flat plate, 230, 231, 232 half 261, first half mirror, 262 second half mirror, 300 display device, 330 half mirror, 340 micromirror element, 371 first image, 372 second image, 380 single-sided concave lens, 430 surface portion, 440 holographic element 471 First image 472 Second image 490

Claims (10)

第1物体より放射される第1光束を反射して第1像を形成する表面部と、
第2物体より放射される第2光束を前記表面部より観察者の側の空間に結像させて第2像を形成する結像部と
を備える光学素子。
A surface portion that reflects the first light flux emitted from the first object to form a first image;
An optical element comprising: an image forming unit that forms a second image by forming an image of a second light beam emitted from the second object in a space closer to the observer than the surface portion.
前記表面部は、前記第1光束を反射する反射層により形成される請求項1に記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the surface portion is formed by a reflective layer that reflects the first light flux. 前記結像部は、前記光学素子に対して前記観察者の側と反対側の空間に配置された前記第2物体から放射される前記第2光束を複数回反射させて前記観察者の側の空間へ向けて反射する微小ミラーがマトリックス状に配列されたミラー構造体を含む請求項1または2に記載の光学素子。   The imaging unit reflects the second light beam emitted from the second object disposed in a space opposite to the observer side with respect to the optical element a plurality of times to reflect the optical element on the observer side. The optical element according to claim 1, wherein the micromirrors that reflect toward the space include a mirror structure arranged in a matrix. 前記第1像と前記第2像は、奥行方向に少なくとも一部が重なるように前記観察者に観察される請求項1から3のいずれか1項に記載の光学素子。   The optical element according to any one of claims 1 to 3, wherein the first image and the second image are observed by the observer so that at least a part of the first image and the second image overlap in the depth direction. 前記表面部は、前記第2光束の一部を透過するハーフミラーにより形成される請求項1から4のいずれか1項に記載の光学素子。   The optical element according to any one of claims 1 to 4, wherein the surface portion is formed by a half mirror that transmits a part of the second light flux. 前記結像部は、予めコヒーレント光による干渉縞を記録し、再生機から放射される再生照明光を受け、空間に像を浮かび上がらせるホログラフィック素子を含む請求項1から5のいずれか1項に記載の光学素子。   The said imaging part records the interference fringe by coherent light previously, receives the reproduction illumination light radiated | emitted from a reproducing | regenerating apparatus, and contains the holographic element which floats an image in space. The optical element described. 請求項1から6のいずれか1項に記載の光学素子と、
前記第1物体および前記第2物体の少なくともいずれかを設置する設置部と
を備える表示装置。
The optical element according to any one of claims 1 to 6,
A display device comprising: an installation unit configured to install at least one of the first object and the second object.
前記第1像と前記第2像の相対的なコントラストを調整する調整部を備える請求項7に記載の表示装置。   The display device according to claim 7, further comprising an adjustment unit that adjusts a relative contrast between the first image and the second image. 第3物体より放射される第3光束は、互いに平行でないように配置された少なくとも2つの前記光学素子で反射されて第3像を形成する請求項7または8に記載の表示装置。   The display device according to claim 7, wherein the third light beam emitted from the third object is reflected by at least two of the optical elements arranged so as not to be parallel to each other to form a third image. 観察者の側と反対側の空間に配置された物体から放射される光束を複数回反射させて前記観察者の側の空間へ向けて反射する微小ミラーがマトリックス状に配列されたミラー構造体を含む結像部を形成する第1工程と、
前記結像部のうち、前記観察者の側の表面を鏡面加工する第2工程と
を有する光学素子の製造方法。
A mirror structure in which micromirrors that reflect a light beam emitted from an object arranged in a space opposite to the viewer's side a number of times and reflect it toward the space on the viewer's side are arranged in a matrix. A first step of forming an imaging portion including:
The manufacturing method of the optical element which has the 2nd process of carrying out the mirror surface processing of the surface by the side of the said observer among the said imaging parts.
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