JP2015106105A - 光学デバイスおよび虚像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第2透明基板10に部分透過反射膜11を設け、第1透明基板20に高反射率反射鏡21を設ける。部分透過反射膜11と高反射率反射鏡21を所定の間隔で平行に保ち、第1透明基板20の高反射率反射鏡21が形成された突出部22から光を入射し、部分透過反射膜11と高反射率反射鏡21とにより光を反射させつつ、部分透過反射膜11と高反射率反射鏡21との間の第2透明基板10よりも屈折率の低い空気層により入射光を導光する。導光する光の一部は、部分透過反射膜11から取り出し、部分透過反射膜11が設けられた面とは反対側の第2透明基板10から出射させる。
【選択図】図1
Description
本発明の第1実施形態を図1ないし図5を参照しつつ説明する。図1に示すように、本実施形態の光学デバイス1は、ガラスあるいは透明樹脂で作成した第1透明基板20と、当該第1透明基板20に対して平行に配置され、ガラスあるいは透明樹脂で作成した第2透明基板10とを備えている。第2透明基板10の第1透明基板20との対向面には、部分透過反射膜11が製膜されている。部分透過反射膜11は、薄い金属膜、誘電体多層膜等で実現できる。第1透明基板20の第2透明基板10との対向面には、アルミニウム、銀、誘電体多層膜等により製作した高反射率反射鏡21が設けられている。
次いで、本発明の第2実施形態について図6を参照して説明する。第1実施形態では、部分透過反射膜11を、第2透明基板10の高反射率反射鏡21と対向する面側に設けたが、本実施形態では、部分透過反射膜11を第2透明基板10の観察者側の表面に設けた例である。
次いで、本発明の第3実施形態について図7を参照して説明する。第1実施形態では、瞳を拡大する本発明の光学デバイスの例について説明したが、本実施形態では、従来の光学デバイスと本発明の光学デバイスとを組み合わせて瞳を拡大する虚像表示装置の例について説明する。
次いで、本発明の第4実施形態について図8を参照して説明する。第3実施形態では、本発明の光学デバイス1とハーフミラーアレイを備えた光学デバイスとを組み合わせた虚像表示装置の例について説明したが、本実施形態では、本発明の光学デバイス1と、ホログラムを備えた従来の光学デバイスとを組み合わせて瞳を拡大する虚像表示装置の例について説明する。
次いで、本発明の第5実施形態について図9および図10を参照して説明する。第3実施形態および第4実施形態では、本発明の光学デバイス1と従来の光学デバイスとを組み合わせた虚像表示装置の例について説明したが、本実施形態では、本発明の光学デバイス1を1段目と2段目に用いて瞳を拡大する虚像表示装置の例について説明する。
次いで、本発明の第6実施形態について図11を参照して説明する。上述した各実施形態において、本発明の光学デバイス1に対して1方向から光を入射させる例について説明したが、本実施形態では、本発明の光学デバイス1に対して2方向から光を入射させる例について説明する。
次いで、本発明の第7実施形態について図12を参照して説明する。本実施形態では、本発明の光学デバイス1を覆う遮光板を設ける例について説明する。図12に示すように、本実施形態では、光学デバイス1の出射光とほぼ平行に遮光板2を配置し、少なくとも光学デバイス1の出射側表面を覆うように構成する。
次いで、本発明の第8実施形態について図13および図14を参照して説明する。本実施形態では、本発明の光学デバイス1と偏光板および1/4波長板とを組み合わせる例について説明する。図13に示すように、本実施形態では、光学デバイス1の出射側表面の上部に、偏光板3と1/4波長板4とを所定の間隔で配置する。
次いで、本発明の第9実施形態について図15を参照して説明する。本実施形態では、本発明の光学デバイス1の出射側表面に対向するようにウェッジ型基板を設ける例について説明する。図15に示すように、本実施形態では、光学デバイス1の出射光側表面に対向する位置に、透明材料で作成したウェッジ型基板5が配置されている。
図16は、本発明の応用例に係る虚像表示装置の一例としてのヘッドマウントディスプレイ100の全体像の一例を示す斜視図である。図16に示すように、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ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、このヘッドマウントディスプレイ100を装着した観察者に対して虚像による画像光を認識させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで観察させることができる。
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に述べる各種の変形が可能である。また、各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせてもよいことは勿論である。
Claims (12)
- 第1基板と、
前記第1基板の一方の面に配置された第1反射面と、
透光性の材料からなる第2基板と、
前記第2基板の一方の面に配置された部分透過反射面と、を有し、
前記第1反射面は、前記部分透過反射面と平行になるように前記部分透過反射面と離間して配置され、
前記第2基板の屈折率は、前記第1反射面と前記部分透過反射面との間の離間した部分の屈折率よりも高く、
前記第1反射面と前記部分透過反射面との間の離間した部分に入射した光は、前記第1反射面と前記部分透過反射面との間で反射を繰り返し、かつ、少なくとも一部が前記部分透過反射面を透過して前記第2基板に入射し、前記第2基板の前記部分透過反射面が設けられた面とは異なる面から出射光として出射されることを特徴とする光学デバイス。 - 請求項1に記載の光学デバイスにおいて、
前記第1反射面と前記部分透過反射面との間に前記導光体よりも屈折率の小さい気体が封入されていることを特徴とする光学デバイス。 - 請求項1または請求項2に記載の光学デバイスにおいて、
前記第1反射面と前記部分透過反射面との間に前記第1反射面と前記部分透過反射面との間の間隔を保つスペーサが設けられていることを特徴とする光学デバイス。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の光学デバイスにおいて、
前記第1反射面と前記部分透過反射面との間に光を入射させる入射部を有し、
前記入射部は、前記第1基板または前記第2基板の端部を延在させた延在部に、入射した光を前記第1反射面と前記部分透過反射面との間に向けて反射する第2反射面が設けられた部分であることを特徴とする光学デバイス。 - 請求項4に記載の光学デバイスにおいて、
前記部分透過反射面の透過率は、前記入射部側に位置する部分の透過率よりも前記入射部と反対側に位置する部分の透過率の方が高いことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項1乃至請求項5の何れかに記載の光学デバイスにおいて、
前記第2基板から出射される出射光に重なる外光を遮光する遮光部を有する
ことを特徴とする光学デバイス。 - 請求項1乃至請求項5の何れかに記載の光学デバイスにおいて、
前記部分透過反射面に対して前記第1反射面と反対側の位置に、
偏光板と4分の1波長板とが設けられていることを特徴とする光学デバイス。 - 請求項1乃至請求項7の何れかに記載の光学デバイスと、
画像光を発する画像形成部とを備え、
前記画像形成部は、前記画像形成部から出射される光が、前記第1反射面と前記部分透過反射面との間の離間した部分に入射するように配置されていることを特徴とする虚像表示装置。 - 請求項8に記載の虚像表示装置において、
請求項1乃至請求項7の何れかに記載の光学デバイスを、第1光学デバイスおよび第2光学デバイスとして備え、
前記第1光学デバイスは、前記画像形成部から出射された光を第1方向に沿って拡大して出射し、
前記第2光学デバイスは、前記第1光学デバイスから出射された光を前記第1方向と交差した第2方向にそって拡大して出射することを特徴とする虚像表示装置。 - 請求項8に記載の虚像表示装置において、
請求項1乃至請求項7の何れかに記載の光学デバイスである第1光学デバイスと、
回折格子を有する光学デバイスである第2光学デバイスと、を備え、
前記第1光学デバイスは、前記画像形成部から出射された光を第1方向に沿って拡大して出射し、
前記第2光学デバイスは、前記第1光学デバイスから出射された光を前記第1方向と交差した第2方向にそって拡大して出射することを特徴とする虚像表示装置。 - 請求項8に記載の虚像表示装置において、
回折格子を有する光学デバイスである第1光学デバイスと、
請求項1乃至請求項7の何れかに記載の光学デバイスである第2光学デバイスと、を備え、
前記第1光学デバイスは、前記画像形成部から出射された光を第1方向に沿って拡大して出射し、
前記第2光学デバイスは、前記第1光学デバイスから出射された光を前記第1方向と交差した第2方向にそって拡大して出射することを特徴とする虚像表示装置。 - 請求項8乃至請求項11の何れかに記載の虚像表示装置において、
前記入射部として、少なくとも第1の入射部と第2の入射部を設け、
前記画像形成部は、前記第1の入射部と第2の入射部に、それぞれ異なる映像信号により変調された光を入射させることを特徴とする虚像表示装置。
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