JP2014235358A - Virtual image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、映像表示素子によって形成された映像を観察者に提示する虚像表示装置及びプロジェクターに関し、特に観察者の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイに好適な虚像表示装置に関する。 The present invention relates to a virtual image display device and a projector that present an image formed by a video display element to an observer, and more particularly to a virtual image display device suitable for a head-mounted display that is mounted on the observer's head.
観察者の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイ(以下、HMDとも言う)等の虚像表示装置として様々なものが提案されている(例えば特許文献1参照)。 Various types of virtual image display devices such as a head mounted display (hereinafter also referred to as HMD) to be mounted on the observer's head have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
HMD等の虚像表示装置については、小型化及び軽量化を進展させつつ、画質を低下させないで広画角化を達成することが望まれている。また、観察者の視界を全て覆ってしまい映像光のみが見える状態にしてしまうと、観察者に外界の状態が判らず不安を与えてしまう。むしろ、外界と映像を重ねて見せるシースルーとすることによって、仮想現実の様な新しい用途が生み出される。このため、外界の視界を妨げず、映像光を重ねて表示するディスプレイが望まれている。 As for a virtual image display device such as an HMD, it is desired to achieve a wide angle of view without degrading image quality while progressing downsizing and weight reduction. Further, if the entire field of view of the observer is covered and only the image light can be seen, the state of the outside world is not known to the observer and anxiety is given. Rather, a new use like virtual reality is created by creating a see-through that allows you to see the image superimposed on the outside world. For this reason, there is a demand for a display that displays video light in an overlapping manner without obstructing the visual field of the outside world.
以上の状況を考慮して、観察者の眼前にシースルーで配置される透視型の導光装置を用いることで、眼鏡の形態に近づけて観察者の装着感を向上させ、見た目のフォルムを良くすることができる。この場合、画像を視認させるための光学系については、例えば頭部側面に配置された液晶表示パネルと投射光学装置とによって形成される映像光を、透視型のプリズムで眼前まで導光する態様が考えられる(特許文献1参照)。 In consideration of the above situation, by using a see-through light guide device that is placed in front of the viewer's eyes, the viewer's wearing feeling is improved close to the shape of the glasses and the appearance is improved. be able to. In this case, with respect to the optical system for visually recognizing the image, for example, there is an aspect in which the image light formed by the liquid crystal display panel and the projection optical device arranged on the side surface of the head is guided to the front of the eyes with a perspective prism. Possible (see Patent Document 1).
特許文献1の虚像表示装置の場合、テンプルが収納部材であるカバーにヒンジを介して固定されており、テンプルの外側への回転角が当接部によって規制され、付勢部材によってテンプルを内側に戻すような力を与えている。このため、虚像表示装置の装着者が小顔で顔横幅が狭い場合、テンプルに対する付勢力が弱まって一対のテンプルによる挟持がゆるんで虚像表示装置の装着状態が安定しなくなる傾向が生じ、虚像表示装置の装着者の顔横幅が広い場合、テンプルに対する付勢力が強まり虚像表示装置の装着時のテンプルによる締め付けがきついと感じやすくなる。
In the case of the virtual image display device disclosed in
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、装着者の顔横幅に関わらず虚像表示装置を安定して装着することができ、虚像表示装置の装着時の締め付けがきつくなることを防止できる虚像表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described background art, and can stably attach a virtual image display device regardless of the width of the face of the wearer, and tightening of the virtual image display device can be tightened. An object of the present invention is to provide a virtual image display device capable of preventing the above.
上記目的を達成するため、本発明に係る虚像表示装置は、映像素子と、映像素子からの光を観察者の眼に向けて画像を視認させる光学部材とを有する像形成部と、光学部材が観察者の眼前側に配置されるように、像形成部のうち少なくとも一部を支持する支持装置とを備え、支持装置は、フレーム部と、フレーム部から延びフレーム部の両端に枢支されている一対のテンプル部と、フレーム部と一対のテンプル部との間の連結部にそれぞれ設けられて一対のテンプル部の開き角度に対する制限を調整する調整部材とを有する。ここで、像形成部の配置に関して、眼前側とは、眼の正面方向に限らず、眼の正面を基準として上方、下方、斜め方向等に像形成部をずらして配置する場合も含まれるものとする。 In order to achieve the above object, a virtual image display device according to the present invention includes an image forming unit including an image element, an optical member that visually recognizes an image by directing light from the image element toward an observer's eye, and the optical member includes: A support device that supports at least a part of the image forming unit so as to be arranged in front of the eyes of the observer, and the support device extends from the frame unit and is pivotally supported at both ends of the frame unit. A pair of temple portions, and an adjustment member that is provided at each of the connecting portions between the frame portion and the pair of temple portions and adjusts the restriction on the opening angle of the pair of temple portions. Here, regarding the arrangement of the image forming unit, the front side of the eye includes not only the front direction of the eye but also includes the case where the image forming unit is shifted in the upward, downward, oblique directions, etc. with reference to the front of the eye. And
上記虚像表示装置では、支持装置に設けた調整部材が、一対のテンプル部の開き角度に対する制限を調整するので、観察者又は装着者の顔横幅に合わせて一対のテンプル部の開き角度を調整できる。つまり、観察者又は装着者の顔横幅の広狭に合わせて一対のテンプル部による顔を挟む状態を調整できるので、テンプル部のテンション、緊密性、密着性等の装着状態を或る程度自在に調整することができる。この結果、例えば虚像表示装置の装着状態を安定させることができ、かつ、一対のテンプル部による締め付けがきつくなり装着が窮屈に感じられることを防止できる。 In the virtual image display device, since the adjustment member provided in the support device adjusts the restriction on the opening angle of the pair of temple portions, the opening angle of the pair of temple portions can be adjusted according to the width of the face of the observer or the wearer. . In other words, it is possible to adjust the state of sandwiching the face by a pair of temple parts according to the width of the face of the observer or wearer, so the wearing state such as the tension, tightness, and adhesion of the temple parts can be adjusted to some extent. can do. As a result, for example, the mounting state of the virtual image display device can be stabilized, and the tightening by the pair of temple portions can be prevented and the mounting can be prevented from being felt tight.
本発明の具体的な側面では、上記虚像表示装置において、一対のテンプルは、フレーム部の両端に枢支されて折り畳み可能になっている。この場合、調整部材によって装着者の個人差に関わらず密着性を向上させつつ、支持装置や虚像表示装置の携帯等に際しての収納性を高めることができる。 In a specific aspect of the present invention, in the virtual image display device, the pair of temples are pivotally supported at both ends of the frame portion and can be folded. In this case, the adjustability of the support member and the virtual image display device when carrying the portable device can be improved while improving the adhesiveness regardless of the individual difference of the wearer.
本発明の別の側面では、フレーム部は、前頭部と側頭部の前頭部側とを囲むU字状部材であり、一対のテンプルは、U字状部材の先端に支持されている。この場合、U字状部材のうち側頭部の前頭部側に配置される部分が一体化され、像形成部の支持が安定化され像形成部の保護が確実となる。 In another aspect of the present invention, the frame portion is a U-shaped member that surrounds the frontal region and the frontal region of the temporal region, and the pair of temples are supported at the distal ends of the U-shaped member. . In this case, the portion of the U-shaped member that is disposed on the frontal side of the temporal region is integrated, so that the support of the image forming unit is stabilized and the protection of the image forming unit is ensured.
本発明のさらに別の側面では、調整部材は、交換可能な部材を含む。この場合、調整部材自体に複雑な機構等が不要になり、角度制限の調整を単純化できる。 In yet another aspect of the invention, the adjustment member includes a replaceable member. In this case, a complicated mechanism or the like is not necessary for the adjustment member itself, and the adjustment of the angle limit can be simplified.
本発明のさらに別の側面では、映像素子と当該映像素子からの光を前記光学部材に導く結合部分とを収納する収納ケースをさらに備え、前記調整部材は、前記収納ケースに付随して設けられた延長部に固定され、前記延長部は、前記連結部よりも先端側に延びるとともに前記テンプル部の根元部分の外側に配置される。この場合、延長部に固定された調整部材によってテンプル部の根元部分が外側に広がることを防止することで、簡単な構造ながら確実にテンプル部の開き角度に対する制限を調整することができる。 In still another aspect of the present invention, the image forming apparatus further includes a storage case that stores an image element and a coupling portion that guides light from the image element to the optical member, and the adjustment member is provided along with the storage case. The extension portion is disposed on the outer side of the base portion of the temple portion and extends to the distal end side of the connection portion. In this case, the restriction on the opening angle of the temple portion can be reliably adjusted with a simple structure by preventing the base portion of the temple portion from spreading outward by the adjusting member fixed to the extension portion.
本発明の別の側面では、調整部材は、根元部分に対向する表側部分を露出させるように延長部内に収納されている。この場合、延長部によって調整部材が保護され調整部材が外観に影響を及ぼすことを防止できる。 In another aspect of the present invention, the adjustment member is housed in the extension portion so as to expose the front side portion facing the root portion. In this case, the adjustment member is protected by the extension, and the adjustment member can be prevented from affecting the appearance.
本発明のさらに別の側面では、調整部材は、延長部に形成された固定用窪みに嵌合する。この場合、調整部材の保持を安定させることが容易になる。 In still another aspect of the present invention, the adjustment member is fitted into a fixing recess formed in the extension. In this case, it becomes easy to stabilize the holding of the adjusting member.
本発明のさらに別の側面では、調整部材は、弾性体で形成された調整パッドを含む。この場合、テンプル部の根元部分を弾性変形する調整パッドに当接させることで開き角度に対する制限を弾性的なものとできる。 In still another aspect of the present invention, the adjustment member includes an adjustment pad formed of an elastic body. In this case, the restriction on the opening angle can be made elastic by bringing the base portion of the temple portion into contact with the adjustment pad that is elastically deformed.
本発明のさらに別の側面では、調整パッドは、肉抜きされて内部に空洞が設けられている。この場合、調整パッドの弾性変形をより大きくすることができ、一対のテンプル部による締め付けが緩やかな範囲を広げることができる。 In yet another aspect of the present invention, the adjustment pad is thinned and provided with a cavity therein. In this case, the elastic deformation of the adjustment pad can be further increased, and the range where the tightening by the pair of temple portions is gentle can be widened.
本発明のさらに別の側面では、調整部材は、交換のために延長部に対して着脱可能である。この場合、複数サイズ又は複数形状の調整部材を予め準備しておき、これらの調整部材のうち観察者又は装着者に適合する1つの調整部材を支持装置に対して取り付けることで、一対のテンプル部を観察者又は装着者の顔に適合した状態とできる。 In yet another aspect of the invention, the adjustment member is detachable from the extension for replacement. In this case, a plurality of sizes or a plurality of shapes of adjustment members are prepared in advance, and one of the adjustment members is attached to the support device with one adjustment member suitable for an observer or a wearer, so that a pair of temple portions Can be adapted to the face of the observer or wearer.
本発明のさらに別の側面では、一対のテンプル部の先端側部分は、弾性体でそれぞれ形成されている。この場合、テンプル部の先端側部分の弾性変形によって一対のテンプル部を介しての虚像表示装置の装用感を向上させることができる。 In still another aspect of the present invention, the tip side portions of the pair of temple portions are each formed of an elastic body. In this case, the wearing feeling of the virtual image display device through the pair of temple portions can be improved by elastic deformation of the tip side portion of the temple portion.
本発明のさらに別の側面では、調整部材は、一対のテンプル部の開き角度に関する制限を段階的に変化させる角度調整機構を有する。この場合、調整部材を交換することなく一対のテンプル部による締め付け状態の調整が可能になる。 In still another aspect of the present invention, the adjustment member has an angle adjustment mechanism that changes the restriction on the opening angle of the pair of temple portions in a stepwise manner. In this case, the tightening state can be adjusted by the pair of temple portions without exchanging the adjusting member.
本発明のさらに別の側面では、光学部材は、映像の光を導光するとともに外界の光の透視を可能にする導光部材と、当該導光部材に連結され外界の光の透視機能を補う光透過部材とを有する。この場合、一体化された導光部材と光透過部材とによって、外界光と映像光とを重畳させたシースルーの状態とすることが可能になる。 In still another aspect of the present invention, the optical member guides the light of the image and enables the light of the outside world to be seen, and the light guide member connected to the light guide member to supplement the light seeing function of the outside world. A light transmitting member. In this case, the see-through state in which the external light and the image light are superimposed can be achieved by the integrated light guide member and light transmission member.
本発明のさらに別の側面では、映像素子と、光学部材とを有する第1像形成部と、映像素子と同様の別の映像素子と、光学部材と同様の別の光学部材とを有する第2像形成部とを備え、支持装置は、第1及び第2像形成部を支持する。つまり、虚像表示装置が双眼タイプとなり、第1及び第2表示装置に同一又は異なる表示を行わせることができる。 In still another aspect of the present invention, a second image having a first image forming unit having an image element and an optical member, another image element similar to the image element, and another optical member similar to the optical member. And an image forming unit, and the support device supports the first and second image forming units. That is, the virtual image display device becomes a binocular type, and the first and second display devices can perform the same or different display.
[第1実施形態]
以下、図1等を参照しつつ、本発明に係る虚像表示装置の第1実施形態について詳細に説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, the first embodiment of the virtual image display device according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
図1に示すように、本実施形態の虚像表示装置100は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイであり、この虚像表示装置100を装着した観察者又は装着者に対して虚像による映像光を視認させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで視認又は観察させることができる。虚像表示装置100は、観察者の眼前を透視可能に覆う第1及び第2光学部材101a,101bと、第1及び第2光学部材101a,101bの根元側にそれぞれ連結される第1及び第2像形成本体部105a,105bと、光学部材101a,101bや像形成本体部105a,105bを観察者の眼前に支持するための支持装置102とを備える。ここで、図面上で左側の第1光学部材101aと第1像形成本体部105aとを組み合わせた像形成部としての第1表示装置100Aは、右眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。また、図面上で右側の第2光学部材101bと第2像形成本体部105bとを組み合わせた像形成部としての第2表示装置100Bは、左眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。支持装置102は、主に観察者の眼前(正確には眼前の周辺)に配置される枠部103と、枠部103の左右奥の両端から後方に延びるテンプル部(つる部)104とを有する。
As shown in FIG. 1, the virtual
図2(A)は、虚像表示装置100の表側の外観を説明する斜視図であり、図2(B)は、虚像表示装置100を部分的に分解した表側の斜視図である。
FIG. 2A is a perspective view for explaining the front side appearance of the virtual
図2(A)に示すように、支持装置102のうち枠部103は、上側に配置されるフレーム部107と下側に配置されるプロテクター108とを備える。上側のフレーム部107は、XZ面内でU字状に折れ曲がった細長い板状の部材である。すなわち、フレーム部107は、前頭部と側頭部の前頭部側とを囲むU字状部材となっている。フレーム部107は、左右の横方向(X方向)に延びる正面部107aと、前後の奥行き方向(Z方向)に延びる一対の側面部107b,107cとを備える。フレーム部107、すなわち正面部107aと側面部107b,107cとは、アルミダイカストその他の各種金属材料で形成されている。フレーム部107が金属材料で形成されることで、フレーム部107を小型かつ軽量としつつ、十分な剛性を維持して装置全体としての耐久性を確保できる。なお、フレーム部107は、一部に分解可能な樹脂製部分を有するものとしてもよい。正面部107aの奥行き方向(Z方向)の幅は、第1及び第2光学部材101a,101bに対応する導光装置20の厚み又は幅よりも十分に厚いものとなっている。
As shown in FIG. 2A, the
フレーム部107の左側方、具体的には正面部107aにおける向かって左端部から側面部107bにかけての部分である側方端部65aには、第1光学部材101aと第1像形成本体部105aとがアライメントされネジ止めによって直接固定されることにより、支持されている。また、フレーム部107の右側方、具体的には正面部107aにおける向かって右端部から側面部107cにかけての部分である側方端部65bには、第2光学部材101bと第2像形成本体部105bとがアライメントされネジ止めにより直接固定されることによって、支持されている。なお、第1光学部材101aと第1像形成本体部105aとは、嵌合によって互いにアライメントされ、第2光学部材101bと第2像形成本体部105bとは、嵌合によって互いにアライメントされる。また、光学系ユニットを構成する第1及び第2像形成本体部105a,105bは、カバー状の外装部材である収納ケース105dによってそれぞれ覆われている。
The first
図2(A)及び2(B)に示すプロテクター108は、アンダーリム状の部材であり、図2(A)に示すフレーム部107の下方に配置されて固定されている。プロテクター108の中央部108gは、フレーム部107の中央部107gに嵌合及びネジ止めによって固定される。プロテクター108は、2段のクランク状に折れ曲がった細長い板状の部材であり、金属材料又は樹脂材料によって一体的に形成されている。プロテクター108の第1先端部108iは、第1像形成本体部105aを覆う収納ケース105dのうち外部材105eに設けた凹部105iに嵌合した状態で固定される。また、プロテクター108の第2先端部108jは、第2像形成本体部105bを覆うカバー状の収納ケース105dのうち外部材105eに設けた凹部105jに嵌合した状態で固定される。
A
フレーム部107は、第1及び第2像形成本体部105a,105b等をアライメントして支持するだけでなく、収納ケース105dと協働して第1及び第2像形成本体部105a,105bの内部を保護する役割も有している。なお、フレーム部107及びプロテクター108は、第1及び第2像形成本体部105a,105bに連結される根元側を除いた導光装置20の長円状の周囲部分と離間するか又は緩く接している。このため、中央の導光装置20と、フレーム部107及びプロテクター108を含む枠部103との間に熱膨張率の差があっても、枠部103内での導光装置20の膨張が許容され、導光装置20に歪み、変形、破損が生じることを防止できる。
The
フレーム部107に付随して、鼻受部40が設けられている。鼻受部40は、観察者又は装着者の鼻の側面に当接することによって枠部103を支持する役割を有する。つまり、枠部103は、鼻に支持される鼻受部40と、後述する一対のテンプル部104とによって、観察者の顔前に配置されることになる。鼻受部40は、枠部103を構成する一方のフレーム部107の正面部107aの中央部107gにおいて、枠部103を構成する他方のプロテクター108の中央部108gに挟まれるようにして、ねじ止めによって固定されている。
A
一対のテンプル部104は、フレーム部(U字状部材)107のうち側面部107b,107cの先端部に枢支されて水平に延びるXZ面に略沿って回動可能になっており、第1及び第2光学部材101a,101bに平行な状態まで折り畳むことができる。両テンプル部104が図示のように外側に開いた状態では、一対のテンプル部104の先端部104aを観察者又は装着者の耳の上に乗せることができ、鼻受部40と協働してフレーム部107を観察者又は装着者の眼前に配置してその姿勢を保つことができる。この際、各テンプル部104は弾性を有する樹脂材料(又は樹脂材料と金属材料との複合材料等)で形成されるとともに、その開き角が弾性的に制限されており、一対のテンプル部104によって観察者の耳上部分を弾性的に挟むことができる。
The pair of
図3(A)及び3(B)に示すように、第1表示装置100A側のテンプル部104の根元部分104bは、側面部107b,107cの平板状の先端部107hを挟む上下2部分に分かれており、これらを貫いて固定されている回動軸としてのピン104hによって先端部107hに連結されている。つまり、根元部分104bと先端部107hとは、ピン104hを含めてヒンジとして機能する連結部102hとなっており、フレーム部107とテンプル部104とを回動可能に連結する。図3(A)に示すように、テンプル部104が外側に開いた状態では、テンプル部104の根元部分104bは、収納ケース105dに付随して設けられた延長部105qに沿って延長部105qの内側に配置される。また、図3(B)に示すように、テンプル部104が折り畳まれた状態では、テンプル部104の根元部分104bは、延長部105qに対して内向きに大きな角度を成すように配置される。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
図3(B)に示すように、収納ケース105dの延長部105qの内側には、延長部105qに沿って細長く延びる矩形状の固定用窪み105rが形成されている。この固定用窪み105rには、調整部材として、ゴムその他の弾性体で形成された調整パッド109aが嵌め込まれて固定されている。調整パッド(調整部材)109aは、固定用窪み105rと嵌合する本体部分109dと、延長部105q又は固定用窪み105rよりも内側に突起して露出する表側部分109eとを有する。調整パッド(調整部材)109aは、弾性体として弾性変形し、表側部分109eによってテンプル部104の根元部分104bの側面104fと密着することで、テンプル部104の外に開くような回動を弾性的に制限する。この際、調整パッド109aの復元力によってテンプル部104に閉じるような適度の回転モーメントを与えることができる。この結果、調整パッド109aによって、一対のテンプル部104の開き角度を制限することができるだけでなく、一対のテンプル部104によって観察者の耳上部分を適当な力で挟むことができ、虚像表示装置100の装着時の固定状態を適切にできる。なお、調整パッド109aは、収納ケース105dの開口を塞ぐ効果を有し、テンプル部104を折り畳んだ際に収納ケース105dの内部が露出することを防止することができる。
As shown in FIG. 3B, a
図4(B)等に示すように、調整パッド109aは、肉抜きされて内部に空洞109jが設けられている。これは、調整パッド109aの厚み方向の弾性変形を容易にしたものであり、このように調整パッド109aの弾性変形を大きくすることによって、テンプル部104に与えられる閉じ方向の回転モーメントを比較的小さくすることができ、一対のテンプル部104による締め付けが比較的緩やかな範囲が広がって、虚像表示装置100を装着した際の圧迫感、重量感等に関連する感覚である装用感が向上する。
As shown in FIG. 4B and the like, the
図4(A)及び図4(B)に示す調整パッド109aは、別サイズ又は別形状の調整パッド109aに交換することができる。具体的には、図4(C)のように、比較的薄い調整パッド109aを固定用窪み105rに嵌め込むことで、固定用窪み105rから突出する表側部分109eの突出量が減少して、テンプル部104の開き角を相対的に大きくすることができる。逆に、図4(D)のように、比較的厚い調整パッド109aを固定用窪み105rに嵌め込むことで、固定用窪み105rから突出する表側部分109eの突出量が増加して、テンプル部104の開き角を相対的に小さくすることができる。つまり、タイプの異なる調整パッド109aへの交換によって、テンプル部104の開き角度に対する制限を調整することができる。交換に際しては、調整パッド109aを強く引っ張ることで、本体部分109dを固定用窪み105rから引き抜くことができる。なお、テンプル部104の開き角を変える手法としては、表側部分109eの突出量の増減に限らず、空洞109jの形状変更、調整パッド109aの材質変更等を利用することができる。
The
図5は、一対のテンプル部104の開き角の調整を説明する図である。実線は、図4(B)に示す調整パッド109aを用いた場合のテンプル部104の開き角θ1を示し、点線は、図4(C)に示す調整パッド109aを用いた場合のテンプル部104の開き角θ2を示している。なお、図示の開き角θ1,θ2は、テンプル部104に殆ど力を加えなかった場合を示しており、一対のテンプル部104に強い力を加えた場合、一対のテンプル部104を例えば開き角θ1の状態から例えば開き角θ2に近い状態に変化させることもできる。また、テンプル部104の中央部104pから先端部104aにかけの部分(先端側部分)104qは、弾性変形可能な材料で形成されているので、撓み変形させることができる。つまり、テンプル部104の開き角は、それ自身の弾性変形によっても増加させることができる。以上のように調整パッド109aを交換可能にすることで、小顔の装着者(特に女性)であっても、確実なホールド性を発揮させることができる。また、複数サイズのフレーム部107を用意する必要がなくなり、製品仕様の一本化又は単純化が容易になる。
FIG. 5 is a view for explaining adjustment of the opening angle of the pair of
以下、虚像表示装置100の光学系の構成について説明する。まず、図6(A)に示すように、第1表示装置(像形成部)100Aは、投影用の光学系である投射透視装置70と、映像光を形成する画像表示装置80とを備えると見ることができる。投射透視装置70は、第1像形成本体部105aによって形成された画像を虚像として観察者の眼に投射する役割を有する。投射透視装置70は、導光及び透視用の導光部材10と、透視用の光透過部材50と、結像用の投射レンズ30とを備える。つまり、第1光学部材101a又は導光装置20は、導光部材10と光透過部材50とで構成され、第1像形成本体部105aは、画像表示装置80と投射レンズ30とで構成される。
Hereinafter, the configuration of the optical system of the virtual
以下、図6(B)、図7等を参照して、第1像形成本体部105aを構成する画像表示装置80と投射レンズ30とについて説明する。
Hereinafter, the
画像表示装置80は、照明光を射出する照明装置81と、透過型の空間光変調装置である映像表示素子82と、照明装置81及び映像表示素子82の動作を制御する駆動制御部84とを有する。
The
画像表示装置80の照明装置81は、赤、緑、青の3色を含む光を発生する光源81aと、この光源からの光を拡散させて矩形断面の光束にするバックライト導光部81bとを有する。映像表示素子82は、例えば液晶表示デバイスで形成され、照明装置81からの照明光を空間的に変調して動画像等の表示対象となるべき映像光を形成する。駆動制御部84は、光源駆動回路84aと、液晶駆動回路84bとを備える。光源駆動回路84aは、照明装置81に電力を供給して安定した輝度の照明光を射出させる。液晶駆動回路84bは、映像表示素子82に対して画像信号又は駆動信号を出力することにより、透過率パターンとして動画や静止画の元になるカラーの映像光又は画像光を形成する。なお、液晶駆動回路84bに画像処理機能を持たせることができるが、外付けの制御回路に画像処理機能を持たせることもできる。
The
投射レンズ30は、構成要素として3つの光学素子31〜33を備える投射光学系であり、これらの光学素子31〜33を収納して支持する鏡筒39を含む。光学素子31〜33は、例えば非球面レンズであり、導光部材10の一部と協働して導光部材10の内部に映像表示素子82の表示像に対応する中間像を形成する。鏡筒39は、前端側に矩形枠状の係合部材39aを有する。係合部材39aは、導光部材10の第2導光部分12側の先端部と嵌合することで、鏡筒39に対する導光部材10の位置決めを可能にしている。
The
なお、映像表示素子82は、液晶パネル82aと、素子用ケース82bとを備え、液晶パネル82aは、素子用ケース82bの内部に収納され、移動しないように保持されている。素子用ケース82bは、遮光性の樹脂材料で形成された成形品である。
The
以下、図8(A)及び8(B)等を参照して、導光装置20の構造について説明し、図9(A)及び9(B)を参照して、第1表示装置(像形成部)100Aを構成する導光装置20や鏡筒39等についてフレーム部107へ組み付けを説明する。
Hereinafter, the structure of the
図8(A)及び8(B)に示すように、導光部材10と光透過部材50とは、互いに固定されて一体的な導光装置20を構成している。導光装置20は、映像の光を内部で反射させつつ観察者の眼に導く光透過性の光学ブロック状又はプリズム状の部材である。導光装置20のうち周囲部分に囲まれた本体部分は、長円状の輪郭を有する。ここで、光透過部材50は、導光部材10の先端側、すなわち射出側又は光射出側の第1導光部分11に連結するようにその延長方向に配置され、接着剤を利用した接合によって第1導光部分11に固定されている。導光部材10及び光透過部材50を組み合わせた導光装置20は、図1における第1光学部材101aに相当し、投射透視装置70の投射レンズ30と表示用の画像パターンを形成する画像表示装置80とは、図1における第1像形成本体部105aに相当する。導光装置20の周囲部分のうち、フレーム部107に近い上辺側には、フレーム部107下面に設けられている制限部107n(図8(B)参照)に嵌め込まれるリブ10nが形成されている。この第1のリブ10nの存在により、導光装置20の奥行き方向(Z方向)に関する変位が制限される。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the
以下、図9(A)及び9(B)等を参照して、第1表示装置100Aのフレーム部107への組付けについて説明する。第1像形成本体部105aを構成する画像表示装置80の映像表示素子82は、投射レンズ30の鏡筒39の後端部39hに固定される。なお、映像表示素子82の背面(投射レンズ30の反対側)には、予め薄板状の照明装置81が取り付けられている。投射レンズ30は、その鏡筒39に埋め込むように形成された取付部39gを利用してフレーム部107の側方端部65aに設けた第1固定部61fに直接固定されている。このような固定の際、第1固定部61fの裏面68fと取付部39gの上端面等とが当接してアライメントが達成され、ネジ孔61sを介してネジ61tを取付部39gにねじ込むことで着脱可能で確実な固定が可能になる。この際、フレーム部107のボス孔61xに鏡筒39に設けたボス39xが嵌合して鏡筒39の回転が規制され回転に関する位置決めも行われる。一方、第1光学部材101aである導光装置20は、そのネック部に形成された突起状の取付部10gを利用して、フレーム部107の側方端部65aに設けた第2固定部61eに直接固定されている。取付部10gは、導光装置20の入射側又は光入射側の部分、具体的には第1導光部分11と第2導光部分12との境界周辺において周囲に拡張するように立設されている。このような固定の際、第2固定部61eの前側部分に設けた突当て面68eと取付部10gの裏面10kとが当接してアライメントが達成され、ネジ孔61uに対してネジ61vをネジ孔10uを介してねじ込むことで着脱可能で確実な固定が可能になる。
Hereinafter, with reference to FIGS. 9A and 9B, the assembly of the
導光装置20は、導光部材10の第2導光部分12側の先端部12jが投射レンズ30の鏡筒39の前端側に設けられて開口する矩形枠状の係合部材39aに嵌合することで、投射レンズ30に対して位置決めされた状態で係止される。つまり、導光装置20に設けた導光部材10をフレーム部107の第2固定部61eに固定する際に、第2導光部分12側の先端部12jを鏡筒39の係合部材39a内に嵌合するように挿入する。この際、先端部12jの側面12mが係合部材39aの内面39mと当接してアライメントが達成される。その後、詳細な説明は省略するが、フレーム部107に対して中央部107gにおいて鼻受部40を挟むようにプロテクター108を固定する。以上の工程によって、フレーム部107と投射透視装置70とプロテクター108とのアセンブリーを得ることができる。
The
その後、図2(A)に示すように、収納ケース105dのうち外部材105eをフレーム部107及び投射透視装置70のアセンブリーに固定する。外部材105eは、フレーム部107や投射レンズ30との嵌合、投射レンズ30の取付部39gに対してのネジ締結等によって固定される。この際、フレーム部107に既に固定されているプロテクター108の先端部108i,108jを外部材105eに形成された凹部105iに嵌合させて固定することになる。次に、内部材105fを外部材105eに嵌合させ、ネジ止めによって外部材105eに固定する。これにより、内部材105fと外部材105eとに挟まれた空間内に、投射透視装置70を構成する導光装置20の根元側及び投射レンズ30と、画像表示装置80と、フレーム部107の側面部107b,107cの一部とが収納される。
Thereafter, as shown in FIG. 2A, the
なお、図1に示す第2表示装置(像形成部)100Bは、第1表示装置(像形成部)100Aと同様の構造を有し、第1表示装置100Aを左右対称に反転させただけであるので、第2表示装置100Bの構造、機能、組立て等についての説明は省略する。
The second display device (image forming unit) 100B shown in FIG. 1 has a structure similar to that of the first display device (image forming unit) 100A, and the
図7を参照して、投射透視装置70等の機能、動作等の詳細について説明する。投射透視装置70のうち、導光装置20の一部である導光部材10は、平面視において顔面に沿うように湾曲した円弧状の部材である。導光部材10のうち、第1導光部分11は、鼻に近い中央側つまり光射出側に配置され、光学的な機能を有する側面として、第1面S11と、第2面S12と、第3面S13とを有し、第2導光部分12は、鼻から離れた周辺側つまり光入射側に配置され、光学的な機能を有する側面として、第4面S14と、第5面S15とを有する。このうち、第1面S11と第4面S14とが連続的に隣接し、第3面S13と第5面S15とが連続的に隣接する。また、第1面S11と第3面S13との間に第2面S12が配置され、第4面S14と第5面S15とは大きな角度を成して隣接している。
With reference to FIG. 7, details of functions and operations of the
導光部材10において、第1面S11は、Z軸に平行な射出側光軸AXOを中心軸とする自由曲面であり、第2面S12は、XZ面に平行な基準面(図示の断面)に含まれZ軸に対して傾斜した光軸AX1を中心軸とする自由曲面であり、第3面S13は、射出側光軸AXOを中心軸とする自由曲面である。第4面S14は、XZ面に平行な上記基準面に含まれZ軸に対して傾斜した一対の光軸AX3,AX4の2等分線に平行な光軸AX5を中心軸とする自由曲面であり、第5面S15は、XZ面に平行な上記基準面に含まれるとともにZ軸に対して傾斜した一対の光軸AX4,AX5の2等分線又はこれに対して小角度をなす線を中心軸とする自由曲面である。なお、以上の第1〜第5面S11〜S15は、水平(又は横)に延びXZ面に平行で光軸AX1〜AX5等が通る基準面(図示の断面)を挟んで、鉛直(又は縦)のY軸方向に関して対称な形状を有している。
In the
導光部材10のうち本体10sは、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されており、例えば金型内に熱可塑性樹脂を注入・固化させることにより成形する。なお、本体10sの材料としては、例えばシクロオレフィンポリマー等を用いることができる。本体10sは、一体形成品とされているが、導光部材10は、既に説明したように機能的に第1導光部分11と第2導光部分12とに分けて考えることができる。第1導光部分11は、映像光GLの導波及び射出を可能にするとともに、外界光HLの透視を可能にする。第2導光部分12は、映像光GLの入射及び導波を可能にする。
The
第1導光部分11において、第1面S11は、映像光GLを第1導光部分11外に射出させる屈折面として機能するとともに、映像光GLを内面側で全反射させる全反射面として機能する。第1面S11は、眼EYの正面に配されるものであり、観察者に対し凹面形状を成している。なお、第1面S11は、本体10sの表面に施されたハードコート層27によって形成される面である。
In the first
第2面S12は、本体10sの表面であり、当該表面にハーフミラー層15が付随している。このハーフミラー層15は、光透過性を有する反射膜(すなわち半透過反射膜)である。ハーフミラー層(半透過反射膜)15は、第2面S12の全体ではなく、第2面S12を主にY軸に沿った鉛直方向に関して狭めた部分領域PA上に形成されている(図6(A)参照)。ハーフミラー層15は、本体10sの下地面のうち部分領域PA上に、金属反射膜や誘電体多層膜を成膜することにより形成される。ハーフミラー層15の映像光GLに対する反射率は、シースルーによる外界光HLの観察を容易にする観点で、想定される映像光GLの入射角範囲において10%以上50%以下とする。具体的な実施例のハーフミラー層15の映像光GLに対する反射率は、例えば20%に設定され、映像光GLに対する透過率は、例えば80%に設定される。
The second surface S12 is the surface of the
第3面S13は、映像光GLを内面側で全反射させる全反射面として機能する。第3面S13は、眼EYの正面に配されるものであり、第1面S11と同様に観察者に対し凹面形状を成しており、第1面S11と第3面S13とを通過させて外界光HLを見たときに、視度が略0になっている。なお、第3面S13は、本体10sの表面に施されたハードコート層27によって形成される面である。
The third surface S13 functions as a total reflection surface that totally reflects the video light GL on the inner surface side. The third surface S13 is arranged in front of the eye EY, and has a concave shape with respect to the observer, like the first surface S11, and allows the first surface S11 and the third surface S13 to pass therethrough. When the external light HL is viewed, the diopter is substantially zero. The third surface S13 is a surface formed by the
第2導光部分12において、第4面S14は、映像光GLを内面側で全反射させる全反射面として機能する。第4面S14は、映像光GLを第2導光部分12内に入射させる屈折面としても機能する。なお、第4面S14は、本体10sの表面に施されたハードコート層27によって形成される面である。
In the second
第2導光部分12において、第5面S15は、既述のように、本体10sの表面上に無機材料で形成される光反射膜RMを成膜することで形成され、反射面として機能する。
In the second
光透過部材50は、既述のように導光部材10と一体的に固定され1つの導光装置20となっている。光透過部材50は、導光部材10の透視機能を補助する部材(補助光学ブロック)であり、光学的な機能を有する側面として、第1透過面S51と、第2透過面S52と、第3透過面S53とを有する。ここで、第1透過面S51と第3透過面S53との間に第2透過面S52が配置されている。第1透過面S51は、導光部材10の第1面S11を延長した曲面上にあり、第2透過面S52は、当該第2面S12に対して接着層CCによって接合され一体化されている曲面であり、第3透過面S53は、導光部材10の第3面S13を延長した曲面上にある。このうち第2透過面S52と導光部材10の第2面S12とは、薄い接着層CCを介しての接合によって一体化されるため、略同じ曲率の形状を有する。
The
光透過部材(補助光学ブロック)50は、可視域で高い光透過性を示し、光透過部材50の本体部分は、導光部材10の本体10sと略同一の屈折率を有する熱可塑性樹脂材料で形成されている。なお、光透過部材50は、本体部分を導光部材10の本体10sに接合した後、接合された状態で本体10sとともにハードコートによる成膜がなされて形成されるものである。つまり、光透過部材50は、導光部材10と同様、本体部分の表面にハードコート層27が施されたものとなっている。第1透過面S51と第3透過面S53とは、本体部分の表面に施されたハードコート層27によって形成される面である。
The light transmissive member (auxiliary optical block) 50 exhibits high light transmittance in the visible range, and the main body portion of the
以下、虚像表示装置100における映像光GL等の光路について説明する。映像表示素子(映像素子)82から射出された映像光GLは、投射レンズ30によって収束されつつ、導光部材10に設けた正の屈折力を有する第4面S14に入射する。
Hereinafter, an optical path of the image light GL and the like in the virtual
導光部材10の第4面S14を通過した映像光GLは、収束しつつ進み、第2導光部分12を経由する際に、比較的弱い正の屈折力を有する第5面S15で反射され、第4面S14に内側から再度入射して反射される。
The video light GL that has passed through the fourth surface S14 of the
第2導光部分12の第4面S14で反射された映像光GLは、第1導光部分11において、比較的弱い正の屈折力を有する第3面S13に入射して全反射され、比較的弱い負の屈折力を有する第1面S11に入射して全反射される。なお、映像光GLは、第3面S13を通過する前後において、導光部材10中に中間像を形成する。この中間像の像面IIは、映像表示素子82の像面OIに対応するものである。
The image light GL reflected by the fourth surface S14 of the second
第1面S11で全反射された映像光GLは、第2面S12に入射するが、特にハーフミラー層15に入射した映像光GLは、このハーフミラー層15を部分的に透過しつつも部分的に反射されて第1面S11に再度入射して通過する。なお、ハーフミラー層15は、ここで反射される映像光GLに対して比較的強い正の屈折力を有するものとして作用する。また、第1面S11は、これを通過する映像光GLに対して負の屈折力を有するものとして作用する。
The image light GL totally reflected by the first surface S11 is incident on the second surface S12. In particular, the image light GL incident on the
第1面S11を通過した映像光GLは、観察者の眼EYの瞳又はその等価位置に略平行光束として入射する。つまり、観察者は、虚像としての映像光GLにより、映像表示素子(映像素子)82上に形成された画像を観察することになる。 The video light GL that has passed through the first surface S11 enters the pupil of the observer's eye EY or an equivalent position thereof as a substantially parallel light beam. That is, the observer observes an image formed on the video display element (video element) 82 by the video light GL as a virtual image.
一方、外界光HLのうち、導光部材10の第2面S12よりも−X側に入射するものは、第1導光部分11の第3面S13と第1面S11とを通過するが、この際、正負の屈折力が相殺されるとともに収差が補正される。つまり、観察者は、導光部材10越しに歪みの少ない外界像を観察することになる。同様に、外界光HLのうち、導光部材10の第2面S12よりも+X側に入射するもの、つまり、光透過部材50に入射したものは、これに設けた第3透過面S53と第1透過面S51とを通過する際に、正負の屈折力が相殺されるとともに収差が補正される。つまり、観察者は、光透過部材50越しに歪みの少ない外界像を観察することになる。さらに、外界光HLのうち、導光部材10の第2面S12に対応する光透過部材50に入射するものは、第3透過面S53と第1面S11とを通過する際に、正負の屈折力が相殺されるとともに収差が補正される。つまり、観察者は、光透過部材50越しに歪みの少ない外界像を観察することになる。なお、導光部材10の第2面S12と光透過部材50の第2透過面S52とは、略同一の曲面形状をともに有し、略同一の屈折率をともに有し、両者の隙間が略同一の屈折率の接着層CCで充填されている。つまり、導光部材10の第2面S12や光透過部材50の第2透過面S52は、外界光HLに対して屈折面として作用しない。
On the other hand, among the external light HL, the light incident on the −X side from the second surface S12 of the
ただし、ハーフミラー層15に入射した外界光HLは、このハーフミラー層15を部分的に透過しつつも部分的に反射されるので、ハーフミラー層15に対応する方向からの外界光HLは、ハーフミラー層15の透過率に弱められる。その一方で、ハーフミラー層15に対応する方向からは、映像光GLが入射するので、観察者は、ハーフミラー層15の方向に映像表示素子(映像素子)82上に形成された画像とともに外界像を観察することになる。
However, since the external light HL incident on the
導光部材10内で伝搬されて第2面S12に入射した映像光GLのうち、ハーフミラー層15で反射されなかったものは、光透過部材50内に入射するが、光透過部材50に設けた不図示の反射防止部によって導光部材10に戻ることが防止される。つまり、第2面S12を通過した映像光GLが光路上に戻されて迷光となることが防止される。また、光透過部材50側から入射してハーフミラー層15で反射された外界光HLは、光透過部材50に戻されるが、光透過部材50に設けた上述の不図示の反射防止部によって導光部材10に射出されることが防止される。つまり、ハーフミラー層15で反射された外界光HLが光路上に戻されて迷光となることが防止される。
Of the image light GL propagated in the
以上の説明から明らかなように、本実施形態の虚像表示装置100によれば、支持装置102に設けた調整部材としての調整パッド109aが、一対のテンプル部104の開き角度に対する制限を調整するので、観察者又は装着者の顔横幅に合わせて一対のテンプル部104の開き角度を調整できる。具体的には、調整パッド109aを厚み等が異なるものに変更することで、観察者又は装着者の顔横幅の広狭に合わせて一対のテンプル部104による顔を挟む状態を調整できる。これにより、虚像表示装置100の装着状態を安定させることができ、かつ、一対のテンプル部104による締め付けがきつくなったり装着が窮屈に感じられることを防止できる。
As is clear from the above description, according to the virtual
[第2実施形態]
以下、図10等を参照しつつ、本発明に係る虚像表示装置の第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態の虚像表示装置は、第1実施形態の虚像表示装置を部分的に変更したものであり、特に説明しない部分は第1実施形態の虚像表示装置と同様のものになっている。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the virtual image display device according to the present invention will be described with reference to FIG. 10 and the like. The virtual image display device according to the second embodiment is a partial modification of the virtual image display device according to the first embodiment, and parts not specifically described are the same as those of the virtual image display device according to the first embodiment. Yes.
図10に示すように、収納ケース105dに設けた延長部105qに形成された窪み205rには、調整部材として、一対のテンプル部の開き角度に関する制限を段階的に変化させる角度調整機構209aが収納されている。角度調整機構209aは、偏芯カム209bと、バネ209cと、支持部209dと、カム軸ガイド209eとを備える。偏芯カム209bは、カム軸209jのまわりに回転し、バネ209cは、偏芯カム209bを固定用窪み205rの傾斜した底面205zに付勢し、支持部209dは、バネ209cの他端を支持し、カム軸ガイド209eは、カム軸209jの移動方向を図面の上下方向に規制する。偏芯カム209bは、テンプル部104の根元部分104bに当たって開き角を制限するものであり、ゴム、プラスチック、金属等で形成され、バネ209cは、圧縮バネ又はコイルバネ、板バネ等で形成される。偏芯カム209bを回転させると、偏芯カム209bの窪み205rからの突出量が徐々に変化する。この角度調整機構209aにより、一対のテンプル部104の開き角度に対する制限を多段階で連続的に調整することができる。
As shown in FIG. 10, an
[第3実施形態]
以下、第3実施形態の虚像表示装置について説明する。なお、第3実施形態の虚像表示装置は、第1実施形態の虚像表示装置を部分的に変更したものであり、特に説明しない部分は第1実施形態の虚像表示装置と同様のものになっている。
[Third Embodiment]
The virtual image display device according to the third embodiment will be described below. The virtual image display device according to the third embodiment is a partial modification of the virtual image display device according to the first embodiment, and parts not specifically described are the same as those of the virtual image display device according to the first embodiment. Yes.
図11に示すように、本実施形態の虚像表示装置100を構成する片側の第1表示装置(像形成部)100Aにおいて、第1映像素子206aは、強度変調された信号光を形成するとともに当該信号光を走査光TLとして射出する。第1光学部材201aは、第1映像素子206aからの走査光TLを反射することによって映像光GLを形成する被照射部材であり、このような映像光GLを眼EYに導く機能を有する。第1駆動部205aは、第1映像素子206aに対して不図示の光ファイバー等を介して照明光を供給する光源、第1映像素子206a等を動作させる制御回路等を含む本体部分280を有する。
As shown in FIG. 11, in the first display device (image forming unit) 100A on one side constituting the virtual
第1映像素子206aは、鼻当て部材108aに組み付けられており、フレーム103に対して間接的に固定されている。第1映像素子206aは、本体部分280からの照明光を制御信号に基づいて変調する信号光変調部281と、信号光変調部281を経た信号光を走査しつつ射出させる走査光学系282とを有する。ここで、走査光学系282は、MEMSミラー等で構成され、信号光変調部281による信号光の変調に同期させて姿勢を変化させることにより、信号光の光路を調整することで第1光学部材201aの内面への光線(走査光TL)の射出角度を縦横に変化させる2次元走査を行う。
The
第1光学部材201aは、第1映像素子206aの前方又は光射出方向において装着者の眼EYの前方を覆うように配置されている。第1光学部材201aは、走査光の照射を受ける半透過膜である半透過反射膜285と、半透過反射膜285を支持固定する支持部材286とを有している。これにより、装着者の眼EYには、映像光GLによる虚像のみならず、外界からの光も入ることになり、虚像表示装置200は、双方を重畳して観察可能にするシースルーの構成となっている。なお、半透過反射膜285は、ハーフミラーとすることもできるが、ホログラムその他の回折型の光学素子とすることもできる。
The first
以下、画像形成の動作について説明する。まず、第1映像素子206aのうち、信号光変調部281は、画像を構成する画素の輝度に対応して照明光を変調した信号光を形成し射出する。信号光変調部281から射出された信号光は、スキャン部である走査光学系282に入射する。走査光学系282は、信号光を走査光TLとして第1光学部材201aに向けて射出する。第1光学部材201aにおいて、走査光TLを入射させることで、ここでの反射光としての映像光GLによって虚像が形成され、この虚像を観察者が眼EYで捉えることで、画像が認識される。
Hereinafter, an image forming operation will be described. First, in the
なお、フレーム部107やテンプル部104の構造には変更がないので、第1又は第2実施形態の場合と同様に、調整パッド109aや角度調整機構209aによってテンプル部104の開き角度に対する制限を調整することができる。
Since the structure of the
[第4実施形態]
以下、第4実施形態の虚像表示装置について説明する。なお、第4実施形態の虚像表示装置は、第1実施形態の虚像表示装置を部分的に変更したものであり、特に説明しない部分は第1実施形態の虚像表示装置と同様のものになっている。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, the virtual image display apparatus of 4th Embodiment is demonstrated. The virtual image display device according to the fourth embodiment is a partial modification of the virtual image display device according to the first embodiment, and parts not specifically described are the same as those of the virtual image display device according to the first embodiment. Yes.
図12(A)に示すように、本実施形態の虚像表示装置100は、単一の表示装置(像形成部)100Aで構成される。つまり、右眼及び左眼の双方に対応して、一組ずつ投射透視装置70及び画像表示装置80を設けるのではなく、右眼又は左眼のいずれか一方に対してのみ投射透視装置70及び画像表示装置80を設け、画像を片眼視する構成にしてもよい。この場合、フレーム107やテンプル部104は、例えば図1等に示すままで左右対称に配置する形状とすることができる。特に、画像表示装置80のない側には、フレーム107とテンプル部104との境界に、収納ケース105dの延長部105q(図3(A)等参照)に相当するものとして、調整パッド109a用の支持部305qを設けることができる。このようにすることで、一対のテンプル部104の開き角を自在に調整することが容易になる。
As shown in FIG. 12A, the virtual
図12(B)に示すように、単一の表示装置(像形成部)100Aの投射透視装置70は、眼前の正面から外れた方向を覆うものとできる。つまり、投射透視装置70によって眼前を全体的に覆うのではなく、投射透視装置70を眼前の例えば上方配置することによっても、この投射透視装置70の配置された方向に眼を向けることで虚像の観察が可能になる。なお、図12(B)に示すように投射透視装置70によって眼前を局所的に覆う構成とする場合、透視用の光透過部材50を省略することもできる。また、図12(B)に示すような投射透視装置70を備える表示装置(像形成部)を両眼用に一対で配置することもできる。
As shown in FIG. 12B, the
以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated according to embodiment, this invention is not restricted to said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it is possible to implement in various aspects, for example, The following modifications are possible.
例えば固定用窪み105rや調整パッド109aの形状は、図4(A)等に例示するものに限らず、様々なものとできる。特に本体部分109dの形状等は、調整パッド109aの弾性や嵌合状態を調整する観点で影響し、表側部分109eの形状等は、テンプル部104との密着状態等を調整する観点で影響する。なお、固定用窪み105rや調整パッド109aは、収納ケース105dの延長部105qに組み込むものに限らず、フレーム部107の側面部107b,107cに直接組み込むものとできる。
For example, the shapes of the fixing
また、連結部102hは、ヒンジ構造に限らず、テンプル部104の特定方向への変形を容易にする様々な構造とできる。例えば、フレーム部107とテンプル部104とを弾性体で連結することもできる。この場合も、一対のテンプル部104の開閉方向を制限しつつ、調整パッド109aその他の調整部材によって一対のテンプル部104の開き角について、その開き角度の制限を増減させる調整が可能になる。
Further, the connecting
上記実施形態では、画像表示装置80において、透過型の液晶表示デバイス等からなる映像表示素子82を用いているが、画像表示装置80としては、透過型の液晶表示デバイス等からなる映像表示素子82に限らず種々のものが利用可能である。例えば、反射型の液晶表示デバイスを用いた構成も可能であり、液晶表示デバイス等からなる映像表示素子82に代えてデジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。また、画像表示装置80として、LEDアレイやOLED(有機EL)などに代表される自発光型素子を用いることができる。
In the above-described embodiment, the
枠部103については、実施形態に例示した形状又は眼鏡のフレームに似た外観に限らず、投射レンズ30と導光装置20とを橋渡しすることができる様々な形状とできる。
The
上記実施形態では、フレーム部107と投射レンズ30又は導光装置20とが別体で、ネジ止めによって投射レンズ30等をフレーム部107に固定しているが、ネジ止めによる締結に限らず、これらを様々な手法でフレーム部107に固定することができる。さらに、投射レンズ30の鏡筒39をフレーム部107と一体成形することもできる。鏡筒39をフレーム部107と一体成形する方法として、アウトサート成形、ダイカスト一体成形後の鏡筒部削り出し等の手法がある。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、投射レンズ30の鏡筒39に導光装置20との係合部材39aを設けているが、導光装置20側に例えば鏡筒39を挟むように鏡筒39と嵌合する係合部材を設けることができる。
In the above embodiment, the engaging
上記実施形態では、ハーフミラー層(半透過反射膜)15が横長の矩形領域に形成されるとしたが、ハーフミラー層15の輪郭は用途その他の使用に応じて適宜変更することができる。また、ハーフミラー層15の透過率や反射率も用途その他に応じて変更することができる。さらに、ハーフミラー層15は、単なる半透過性の膜(例えば金属反射膜や誘電体多層膜)に限らず、平面又は曲面のホログラム素子に置き換えることができる。
In the above embodiment, the half mirror layer (semi-transmissive reflection film) 15 is formed in a horizontally long rectangular region. However, the contour of the
上記実施形態では、映像表示素子82における表示輝度の分布を特に調整していないが、位置によって輝度差が生じる場合等においては、表示輝度の分布を不均等に調整することができる。
In the above embodiment, the display luminance distribution in the
上記の説明では、フレーム部107が像形成本体部105a,105bを支持しているが、フレーム部107によって導光装置20を直接支持することもできる。さらに、収納ケース105dを介して像形成本体部105a,105b等を間接的に支持する構造とすることもできる。
In the above description, the
上記実施形態では、導光部材10の第1面S11及び第3面S13において、表面上にミラーやハーフミラー等を施すことなく空気との界面により映像光を全反射させて導くものとしているが、本願発明の虚像表示装置100における全反射については、第1面S11又は第3面S13上の全体又は一部にミラーコートや、ハーフミラー膜が形成されてなされる反射も含むものとする。例えば、映像光の入射角度が全反射条件を満たした上で、上記第1面S11又は第3面S13の全体又は一部にミラーコート等が施され、実質的に全ての映像光を反射する場合も含まれる。また、十分な明るさの映像光を得られるのであれば、多少透過性のあるミラーによって第1面S11又は第3面S13の全体又は一部がコートされていてもよい。
In the above embodiment, the first light S11 and the third surface S13 of the
上記の説明では、導光部材10等が眼EYの並ぶ横方向に延びているが、導光部材10を縦方向に延びるように配置することもできる。この場合、導光部材10は、例えば上部での片持ち状態によって支持される。
In the above description, the
また、対向して配置される第1面S11と第3面S13は、観察者に対し凹面形状を成しているものとしているが、第1面S11及び第3面S13が平行な平面形状であるものとしてもよい。この場合、観察者が第1面S11及び第3面S13を透過して外界を見た場合に視度を0とすることができる。また、第1面S11及び第3面S13が平行な平面形状である場合において、例えば第1面S11及び第3面S13以外の他の面については曲面とすることで中間像を形成させるものとしてもよく、中間像を形成しない構成の画像形成であるものとすることも可能である。 In addition, the first surface S11 and the third surface S13 that are arranged to face each other have a concave shape with respect to the observer, but the first surface S11 and the third surface S13 have a parallel planar shape. There may be. In this case, the diopter can be set to 0 when the observer sees the outside through the first surface S11 and the third surface S13. Further, in the case where the first surface S11 and the third surface S13 are parallel planar shapes, for example, the other surfaces other than the first surface S11 and the third surface S13 are curved to form an intermediate image. It is also possible to form an image having a configuration that does not form an intermediate image.
AX1-AX5…光軸、 EY…眼、 GL…映像光、 HL…外界光、 RM…光反射膜、 31-33…光学素子、 10…導光部材、 11,12…導光部分、 15…ハーフミラー層、 20…導光装置、 30…投射レンズ、 39…鏡筒、 40…鼻受部、 50…光透過部材、 65a,65b…側方端部、 70…投射透視装置、 80…画像表示装置、 81…照明装置、 82…映像表示素子、 84…駆動制御部、 100…虚像表示装置、 100A,100B…表示装置(像形成部)、 101a,101b…光学部材、 102…支持装置、 102h…連結部、 103…枠部、 104…テンプル部、 104a…先端部、 104b…根元部分、 105a,105b…像形成本体部、 105d…収納ケース、 105q…延長部、 107…フレーム部、 107b,107c…側面部、 107n…制限部、 108…プロテクター、 108a…鼻当て部材、 109a…調整パッド(調整部材)、 109d…本体部分、 109e…表側部分、 109j…空洞
AX1-AX5 ... optical axis, EY ... eye, GL ... video light, HL ... external light, RM ... light reflection film, 31-33 ... optical element, 10 ... light guide member, 11, 12 ... light guide part, 15 ... Half mirror layer, 20 ... light guide device, 30 ... projection lens, 39 ... lens barrel, 40 ... nose receiving portion, 50 ... light transmission member, 65a, 65b ... side end, 70 ... projection fluoroscopy device, 80 ...
Claims (14)
前記光学部材が観察者の眼前側に配置されるように、前記像形成部のうち少なくとも一部を支持する支持装置とを備え、
前記支持装置は、フレーム部と、前記フレーム部から延びる一対のテンプル部と、前記フレーム部と前記一対のテンプル部との間の連結部にそれぞれ設けられて前記一対のテンプル部の開き角度に対する制限を調整する調整部材とを有する、虚像表示装置。 An image forming unit having an image element, and an optical member that visually recognizes an image by directing light from the image element toward an eye of an observer;
A support device that supports at least a part of the image forming unit so that the optical member is disposed in front of the observer's eyes;
The support device is provided at a frame portion, a pair of temple portions extending from the frame portion, and a connecting portion between the frame portion and the pair of temple portions, respectively, and a restriction on an opening angle of the pair of temple portions. A virtual image display device comprising: an adjustment member that adjusts the angle.
前記調整部材は、前記収納ケースに付随して設けられた延長部に固定され、
前記延長部は、前記連結部よりも先端側に延びるとともに前記テンプル部の根元部分の外側に配置される請求項1から4までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。 A storage case for storing at least the image element and a coupling portion for guiding light from the image element to the optical member;
The adjustment member is fixed to an extension provided along with the storage case,
5. The virtual image display device according to claim 1, wherein the extension portion extends to a distal end side with respect to the connection portion and is disposed outside a root portion of the temple portion.
前記支持装置は、前記第1及び第2像形成部を支持する、請求項1から13までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。 A first image forming unit having the image element and the optical member; another image element similar to the image element; and a second image forming unit including another optical member similar to the optical member. Prepared,
The virtual image display device according to claim 1, wherein the support device supports the first and second image forming units.
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