JP2015145973A - Virtual image display device and optical element - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、ヘッドマウントディスプレイのように、観察者が視認する映像を虚像として表示する虚像表示装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の虚像表示装置は、光を出射する光源と、光源から出射された光を2次元的に拡大する光拡大素子(光学素子)とを有している。この光拡大素子は、第1のハーフミラー群と第2のハーフミラー群とを有している。
For example, a virtual image display device that displays an image visually recognized by an observer as a virtual image, such as a head-mounted display, is known (see, for example, Patent Document 1).
The virtual image display device described in
第1のハーフミラー群は、光源から入射した光の一部を第2のハーフミラー群側に反射し、入射した光の一部を透過する第1のハーフミラーを複数有している。第1のハーフミラー群では、各第1のハーフミラーは、光源から光が入射する方向に対して傾斜し、かつ、光源から光が入射する方向に沿って互いに平行に並んでいる。
第2のハーフミラー群は、第1のハーフミラー群で反射された光の一部を観察者(光取り出し部)側に反射し、第1のハーフミラー群で反射された光の一部を透過する第2のハーフミラーを複数有している。第2のハーフミラー群では、各第2のハーフミラーは、第1のハーフミラー群から光が入射する方向に対して傾斜し、かつ、第1のハーフミラー群から光が入射する方向に沿って互いに平行に並んでいる。
The first half mirror group includes a plurality of first half mirrors that reflect a part of the light incident from the light source to the second half mirror group side and transmit a part of the incident light. In the first half mirror group, the first half mirrors are inclined with respect to the direction in which light is incident from the light source, and are arranged in parallel to each other along the direction in which light is incident from the light source.
The second half mirror group reflects a part of the light reflected by the first half mirror group toward the observer (light extraction unit), and a part of the light reflected by the first half mirror group. A plurality of second half mirrors to be transmitted are provided. In the second half mirror group, each second half mirror is inclined with respect to the direction in which light enters from the first half mirror group, and along the direction in which light enters from the first half mirror group. Are lined up in parallel with each other.
光源から入射した光は、一部が各第1のハーフミラーで第2のハーフミラー群側に反射され、一部が透過する。この透過した光は、前記と同様に一部が反射し、一部が透過する。この反射と透過が各第1のハーフミラーで繰り返されることで、光は各第1のハーフミラーが並んでいる方向に拡大される。そして、第1のハーフミラー群で第1の方向に拡大された光は、同様の原理で、第2のハーフミラー群によって、各第2のハーフミラーが並んでいる方向に拡大される。
このように光源から出射した光は、光拡大素子によって、異なる2つの方向に拡大されて観察者に比較的大きい虚像として視認される。
A part of the light incident from the light source is reflected by the first half mirror toward the second half mirror group, and a part of the light is transmitted. The transmitted light is partially reflected and partially transmitted as described above. This reflection and transmission are repeated by the first half mirrors, so that the light is expanded in the direction in which the first half mirrors are arranged. The light expanded in the first direction by the first half mirror group is expanded in the direction in which the second half mirrors are arranged by the second half mirror group on the same principle.
Thus, the light emitted from the light source is magnified in two different directions by the light magnifying element and visually recognized as a relatively large virtual image by the observer.
しかしながら、この光拡大素子では、各第1のハーフミラーの平行度を非常に高くし、かつ、各第2のハーフミラーの平行度を非常に高くする必要がある。それを実現するには非常に高い精度の技術が要求される。また、この光拡大素子では、光を拡大しようとするに連れて第1のハーフミラーおよび第2のハーフミラーの枚数が増えることとなる。その結果、光拡大素子の構成が非常に複雑になる。このように、性能の高い光拡大素子を製造するのは非常に困難である。 However, in this light expansion element, it is necessary to make the parallelism of each first half mirror very high and make the parallelism of each second half mirror very high. To achieve this, very high precision technology is required. Moreover, in this light expansion element, the number of first half mirrors and second half mirrors increases as light is expanded. As a result, the configuration of the light expanding element becomes very complicated. Thus, it is very difficult to manufacture a high-performance light magnifying element.
本発明の目的は、簡素な構成で、製造が容易である虚像表示装置および光学素子を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a virtual image display device and an optical element that have a simple configuration and are easy to manufacture.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の虚像表示装置は、映像信号に基づいて変調された映像光を生成し、前記映像光を出射する画像形成部と、
前記画像形成部から出射した前記映像光が入射され、前記映像光を2次元に拡大する拡大光学部と、を含み、
前記拡大光学部は、前記映像光が入射する光入射部と、
前記映像光が前記光入射部に入射する入射方向に対して傾斜して設けられた第1反射面と、前記第1反射面と平行に設けられ、前記映像光の一部を反射させ、前記映像光の一部を透過させる第2反射面とを有する第1導光部と、
前記第2反射面を透過した前記映像光を導光させる第2導光部と、
前記第2導光部に設けられ、前記第2導光部を導光される前記映像光を前記第2導光部の外側に取り出す光取り出し部とを備え、
前記第1導光部は、前記映像光を前記第1反射面と前記第2反射面との間で多重反射させつつ、前記第2反射面を透過した前記映像光を前記第2導光部に入射させることを特徴とする。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The virtual image display device of the present invention generates an image light modulated based on a video signal, and emits the image light; and
The image light emitted from the image forming unit is incident, and an expansion optical unit that expands the image light in two dimensions, and
The magnifying optical part includes a light incident part on which the image light is incident,
A first reflecting surface provided to be inclined with respect to an incident direction in which the image light is incident on the light incident portion; and provided in parallel with the first reflecting surface to reflect a part of the image light; A first light guide having a second reflecting surface that transmits part of the image light;
A second light guide part for guiding the image light transmitted through the second reflecting surface;
A light extraction unit that is provided in the second light guide unit and extracts the image light guided through the second light guide unit to the outside of the second light guide unit;
The first light guide unit multi-reflects the image light between the first reflection surface and the second reflection surface, and transmits the image light transmitted through the second reflection surface to the second light guide unit. It is made to inject into.
このように構成された虚像表示装置によれば、映像光は第1導光部で多重反射されて、所定方向に拡大されるとともに、第2導光部を導光される。この第2導光部の光取り出し部によって取り出された映像光は、光取り出し部の大きさに拡大される。
また、第1反射面と第2反射面とを平行に設けるという簡単な構成で映像光を2次元に拡大する虚像表示装置を得ることができる。
According to the virtual image display device configured as described above, the image light is multiple-reflected by the first light guide unit, is expanded in a predetermined direction, and is guided through the second light guide unit. The image light extracted by the light extraction unit of the second light guide unit is enlarged to the size of the light extraction unit.
Further, it is possible to obtain a virtual image display device that expands image light two-dimensionally with a simple configuration in which the first reflection surface and the second reflection surface are provided in parallel.
本発明の虚像表示装置では、前記第2反射面の透過率は、前記光入射部と遠ざかるにつれて大きくなっている部分を有しているのが好ましい。
第2反射面の透過率が一定であった場合、第2反射面から出射する映像光の強度(光量)は、光入射部と遠ざかるにつれて低下する。しかしながら、第2反射面の透過率が光入射部と遠ざかるにつれて大きくなっていることで、第2反射面から出射する映像光の強度(光量)を略均一にすることができる。よって、光取り出し部に表示された虚像の光量ムラを低減することができる。
本発明の虚像表示装置では、前記第1反射面および前記第2反射面の傾斜角度は、前記入射方向に対して20〜70°であるのが好ましい。
これにより、第2の導光部を導光される映像光をできるだけ第2導光部の長手方向と平行とすることができる。
In the virtual image display device of the present invention, it is preferable that the transmittance of the second reflecting surface has a portion that increases as the distance from the light incident portion increases.
When the transmittance of the second reflecting surface is constant, the intensity (light quantity) of the image light emitted from the second reflecting surface decreases as the distance from the light incident portion increases. However, since the transmittance of the second reflecting surface increases with distance from the light incident portion, the intensity (light quantity) of the image light emitted from the second reflecting surface can be made substantially uniform. Therefore, it is possible to reduce the light amount unevenness of the virtual image displayed on the light extraction unit.
In the virtual image display device of the present invention, it is preferable that an inclination angle of the first reflecting surface and the second reflecting surface is 20 to 70 ° with respect to the incident direction.
Thereby, the image light guided through the second light guide unit can be made as parallel as possible to the longitudinal direction of the second light guide unit.
本発明の虚像表示装置では、前記第2導光部は、対向して設けられた第3反射面および第4反射面を有し、前記映像光を前記第3反射面と前記第4反射面との間で多重反射させるのが好ましい。
これにより、第1導光部から出射した光は、第3反射面と第4反射面との間で反射を繰り返して第2導光部を確実に導光される。
In the virtual image display device of the present invention, the second light guide section includes a third reflection surface and a fourth reflection surface provided to face each other, and the video light is transmitted to the third reflection surface and the fourth reflection surface. It is preferable to make multiple reflections between the two.
Thereby, the light emitted from the first light guide is repeatedly reflected between the third reflection surface and the fourth reflection surface, and is reliably guided through the second light guide.
本発明の虚像表示装置では、前記第2導光部は、板材を有し、
前記板材の一対の主面のうちの一方の主面が前記第3反射面として機能し、他方の主面が前記第4反射面として機能するのが好ましい。
これにより、第1導光部から出射した映像光は、板材の中を導光される。よって、第2導光部の構成を簡素にすることができる。
本発明の虚像表示装置では、前記光取り出し部は、前記第3反射面および前記第4反射面のうちの一方に設けられたホログラムを含んでいるのが好ましい。
これにより、容易に映像光の進行方向を変更することができ、光利用効率に優れる虚像表示装置を得ることができる。
In the virtual image display device of the present invention, the second light guide unit includes a plate material,
One main surface of the pair of main surfaces of the plate member preferably functions as the third reflecting surface, and the other main surface functions as the fourth reflecting surface.
Thereby, the image light emitted from the first light guide unit is guided through the plate material. Therefore, the configuration of the second light guide unit can be simplified.
In the virtual image display device of the present invention, it is preferable that the light extraction unit includes a hologram provided on one of the third reflection surface and the fourth reflection surface.
Thereby, the advancing direction of image light can be changed easily, and the virtual image display apparatus excellent in light utilization efficiency can be obtained.
本発明の虚像表示装置では、前記第2導光部は、対向して設けられた第1板材および第2板材を有し、
前記第1板材の前記第2板材側の主面が前記第3反射面として機能し、前記第2板材の前記第1板材側の主面が前記第4反射面として機能するのが好ましい。
これにより、第1板材と第2板材との間は、第2導光部として機能する。
本発明の虚像表示装置では、前記第1板材および前記第2板材のうちの一方は、光透過性材料で構成されているのが好ましい。
これにより、光透過性材料で構成されている方の板材は、光取り出し部として機能することができる。
In the virtual image display device of the present invention, the second light guide unit includes a first plate member and a second plate member provided to face each other,
It is preferable that a main surface of the first plate member on the second plate member side functions as the third reflecting surface, and a main surface of the second plate member on the first plate member side functions as the fourth reflecting surface.
Thereby, between a 1st board | plate material and a 2nd board | plate material functions as a 2nd light guide part.
In the virtual image display device of the present invention, it is preferable that one of the first plate member and the second plate member is made of a light transmissive material.
Thereby, the board | plate material comprised with the light transmissive material can function as a light extraction part.
本発明の虚像表示装置では、前記画像形成部から出射した前記映像光が入射され、前記映像光を反射するミラー部を含み、
前記映像光は、前記ミラー部で反射された後に前記第1導光部に入射するのが好ましい。
これにより、映像光を第1導光部に確実に入射させることができる。
In the virtual image display device of the present invention, the image light emitted from the image forming unit is incident, and includes a mirror unit that reflects the image light,
It is preferable that the image light is incident on the first light guide unit after being reflected by the mirror unit.
Thereby, video light can be reliably incident on the first light guide.
本発明の虚像表示装置では、前記画像形成部は、光を出射する光源と、該光源から出射した前記光を走査する光スキャナーとを備えているのが好ましい。
これにより、観察者が視認する映像を形成することができるとともに、画像形成部の小型化を図ることができる。
本発明の虚像表示装置では、前記画像形成部は、光源と、該光源から出射した光を前記映像信号に基づいて変調する空間光変調装置とを備えているのが好ましい。
これにより、観察者が視認する映像を形成することができる。
本発明の虚像表示装置では、前記画像形成部は、有機ELパネルを含んでいるのが好ましい。
これにより、観察者が視認する映像を形成することができるとともに、画像形成部の小型化を図ることができる。
In the virtual image display device of the present invention, it is preferable that the image forming unit includes a light source that emits light and an optical scanner that scans the light emitted from the light source.
As a result, it is possible to form an image visually recognized by the observer and to reduce the size of the image forming unit.
In the virtual image display device of the present invention, it is preferable that the image forming unit includes a light source and a spatial light modulation device that modulates light emitted from the light source based on the video signal.
Thereby, the image | video which an observer visually recognizes can be formed.
In the virtual image display device of the present invention, it is preferable that the image forming unit includes an organic EL panel.
As a result, it is possible to form an image visually recognized by the observer and to reduce the size of the image forming unit.
本発明の光学素子は、映像光が入射する光入射部と、
前記映像光が前記光入射部に入射する入射方向に対して傾斜して設けられた第1反射面と、前記第1反射面と平行に設けられ、前記映像光の一部を反射させ、前記映像光の一部を透過させる第2反射面とを有する第1導光部と、
前記第2反射面を透過した前記映像光を導光させる第2導光部と、
前記第2導光部に設けられ、前記第2導光部を導光される前記映像光を前記第2導光部の外側に取り出す光取り出し部とを備え、
前記第1導光部は、前記映像光を前記第1反射面と前記第2反射面との間で多重反射させつつ、前記第2反射面を透過した前記映像光を前記第2導光部に入射させることを特徴とする。
The optical element of the present invention includes a light incident portion on which image light is incident,
A first reflecting surface provided to be inclined with respect to an incident direction in which the image light is incident on the light incident portion; and provided in parallel with the first reflecting surface to reflect a part of the image light; A first light guide having a second reflecting surface that transmits part of the image light;
A second light guide part for guiding the image light transmitted through the second reflecting surface;
A light extraction unit that is provided in the second light guide unit and extracts the image light guided through the second light guide unit to the outside of the second light guide unit;
The first light guide unit multi-reflects the image light between the first reflection surface and the second reflection surface, and transmits the image light transmitted through the second reflection surface to the second light guide unit. It is made to inject into.
このように構成された光学素子によれば、映像光は第1導光部で多重反射されて、所定方向に拡大されるとともに、第2導光部を導光される。この第2導光部の光取り出し部によって取り出された映像光は、光取り出し部の大きさに拡大される。
また、第1反射面と第2反射面とを平行に設けるという簡単な構成で映像光を2次元に拡大する光学素子を得ることができる。
According to the optical element configured as described above, the image light is multiple-reflected by the first light guide unit, is expanded in a predetermined direction, and is guided through the second light guide unit. The image light extracted by the light extraction unit of the second light guide unit is enlarged to the size of the light extraction unit.
In addition, an optical element that expands image light two-dimensionally can be obtained with a simple configuration in which the first reflecting surface and the second reflecting surface are provided in parallel.
以下、本発明の虚像表示装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の虚像表示装置(光学素子)の第1実施形態を示す斜視図、図2は、図1に示す虚像表示装置の概略構成図、図3は、図1に示す虚像表示装置のブロック図である。図4は、図1に示す虚像表示装置が備える駆動信号生成部の駆動信号の一例を示す図、図5は、図1に示す虚像表示装置が備える光スキャナーの平面図である。また、図6は、図5中の光スキャナーの断面図、図7は、図1に示す光学素子を示す図であり、(a)が平面図、(b)が側面図、図8は、(a)および(b)が図1に示す光学素子に入射された光の経路を示す拡大詳細図である。なお、図2、図7および図8では、光の主光線(光軸と一致する方向の光)のみを図示している。
Hereinafter, a preferred embodiment of a virtual image display device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<First Embodiment>
1 is a perspective view showing a first embodiment of a virtual image display device (optical element) of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the virtual image display device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a virtual image display shown in FIG. It is a block diagram of an apparatus. 4 is a diagram illustrating an example of a drive signal of a drive signal generation unit included in the virtual image display device illustrated in FIG. 1, and FIG. 5 is a plan view of an optical scanner included in the virtual image display device illustrated in FIG. 1. 6 is a cross-sectional view of the optical scanner in FIG. 5, FIG. 7 is a view showing the optical element shown in FIG. 1, (a) is a plan view, (b) is a side view, and FIG. (A) And (b) is an enlarged detail drawing which shows the path | route of the light which injected into the optical element shown in FIG. 2, FIG. 7, and FIG. 8 show only the principal ray of light (light in the direction that coincides with the optical axis).
図1に示すように、本実施形態の虚像表示装置1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(頭部装着型虚像表示装置)であって、観察者の頭部に装着して使用され、観察者に虚像による画像を外界像と重畳した状態で視認させるものである。
この虚像表示装置1は、フレーム2と、信号生成部3と、走査光出射部4と、拡大光学部5とを備える。
As shown in FIG. 1, the virtual
The virtual
このような虚像表示装置1では、信号生成部3が画像情報に基づいて変調された信号光を生成し、走査光出射部4がその信号光を2次元的に走査して走査光(以下、この「走査光」を「映像光」または「光」とも言う)を出射し、その走査光を拡大光学部5が2次元的に拡大して、観察者に虚像として視認させる。本実施形態では、信号生成部3と走査光出射部4とで画像形成部10が構成されている。
なお、虚像表示装置1は、右眼用の虚像と左眼用の虚像とをそれぞれ形成するものであるが、説明の便宜上、各図では、左眼用の虚像を形成する構成について代表的に図示し、右眼用の虚像を形成する構成については、左眼用の虚像を形成する構成と同様であるため、その図示を省略している。
In such a virtual
The virtual
(フレーム)
図1に示すように、フレーム2は、眼鏡フレームのような形状をなし、信号生成部3、走査光出射部4および拡大光学部5を支持する機能を有する。
また、フレーム2は、観察者の頭部に装着した際、観察者の鼻と当接し、観察者の目の前に配置されるレンズ部21と、レンズ部21の両端部にそれぞれ接続され、観察者の頭部に装着した際、観察者の耳に当接する一対のテンプル部(つる部)22とを有している。また、レンズ部21には拡大光学部5が内蔵されており、テンプル部22には信号生成部3および走査光出射部4が内蔵されている。
なお、フレーム2の形状は、観察者の頭部に装着することができるものであれば、図示のものに限定されない。
(flame)
As shown in FIG. 1, the
Further, when the
The shape of the
(信号生成部)
図1および図2に示すように、信号生成部3は、前述したフレーム2の一方のテンプル部22に内蔵されている。
このような信号生成部3は、図2および図3に示すように、信号光生成部31と、駆動信号生成部32と、制御部33と、レンズ34とを備える。
(Signal generator)
As shown in FIGS. 1 and 2, the signal generation unit 3 is built in one temple unit 22 of the
As shown in FIGS. 2 and 3, the signal generation unit 3 includes a signal
信号光生成部31は、後述する走査光出射部4の光走査部42(光スキャナー)で走査(光走査)される信号光を生成するものである。
この信号光生成部31は、波長の異なる複数の光源311R、311G、311Bと、複数の駆動回路312R、312G、312Bと、光合成部(合成部)313とを有する。
The signal
The signal
光源311R(R光源)は、赤色光を出射するものであり、光源311G(G光源)は、緑色光を出射するものであり、光源311B(B光源)は、青色光を出射するものである。このような3色の光を用いることにより、フルカラーの画像を表示することができる。
このような光源311R、311G、311Bは、それぞれ、特に限定されないが、例えば、レーザーダイオード、LEDを用いることができる。
このような光源311R、311G、311Bは、それぞれ、駆動回路312R、312G、312Bに電気的に接続されている。
The
Such
Such
駆動回路312Rは、前述した光源311Rを駆動する機能を有し、駆動回路312Gは、前述した光源311Gを駆動する機能を有し、駆動回路312Bは、前述した光源311Bを駆動する機能を有する。
このような駆動回路312R、312G、312Bにより駆動された光源311R、311G、311Bから出射された3つ(3色)の光は、光合成部313に入射する。
The drive circuit 312R has a function of driving the above-described
The three (three colors) light emitted from the
光合成部313は、複数の光源311R、311G、311Bからの光を合成するものである。これにより、本実施形態では、フレーム2のテンプル部22に沿って設けられた1本の光ファイバー7を介して信号生成部3から走査光出射部4へ信号光を伝送することができる。
本実施形態では、光合成部313は、2つのダイクロイックミラー313a、313bを有する。
The
In the present embodiment, the
ダイクロイックミラー313aは、赤色光を透過させるとともに緑色光を反射する機能を有する。また、ダイクロイックミラー313bは、赤色光および緑色光を透過させるとともに青色光を反射する機能を有する。
このようなダイクロイックミラー313a、313bを用いることにより、光源311R、311G、311Bからの赤色光、緑色光および青色光の3色の光を合成して、信号光を形成する。
The
By using such
本実施形態では、光源311R、311G、311Bからの赤色光、緑色光および青色光の光路長が互いに等しくなるように、光源311R、311G、311Bが配置されている。
なお、光合成部313は、前述したようなダイクロイックミラーを用いた構成に限定されず、例えば、光導波路、光ファイバー等で構成されていてもよい。
In the present embodiment, the
The
このような信号光生成部31で生成した信号光は、レンズ34によって集光された後、光ファイバー7に入力される。そして、かかる信号光は、光ファイバー7を介して、後述する走査光出射部4の光走査部42に伝送される。
このように光ファイバー7によって、信号光を光走査部42へ導光するので、信号光生成部31の設置位置の自由度が増す。
なお、レンズ34は、必要に応じて設ければよく、省略することができる。また、例えば、レンズ34に代えて、各光源311R、311G、311Bと光合成部313との間にレンズを設けることによっても、信号光を光ファイバー7に入力することができる。
The signal light generated by the signal
Since the signal light is guided to the
The
駆動信号生成部32は、後述する走査光出射部4の光走査部(光スキャナー)42を駆動する駆動信号を生成するものである。
この駆動信号生成部32は、光走査部42の第1の方向での走査(水平走査)に用いる第1の駆動信号を生成する駆動回路321(第1の駆動回路)と、光走査部42の第1の方向に直交する第2の方向での走査(垂直走査)に用いる第2の駆動信号を生成する駆動回路322(第2の駆動回路)とを有する。
このような駆動信号生成部32は、図示しない信号線を介して、後述する走査光出射部4の光走査部42に電気的に接続されている。これにより、駆動信号生成部32で生成した駆動信号(第1の駆動信号および第2の駆動信号)は、後述する走査光出射部4の光走査部42に入力される。
The drive
The drive
Such a drive
前述したような信号光生成部31の駆動回路312R、312G、312Bおよび駆動信号生成部32の駆動回路321、322は、制御部33に電気的に接続されている。
制御部33は、映像信号(画像信号)に基づいて、信号光生成部31の駆動回路312R、312G、312Bおよび駆動信号生成部32の駆動回路321、322の駆動を制御する機能を有する。
これにより、信号光生成部31が画像情報に応じて変調された信号光を生成するとともに、駆動信号生成部32が画像情報に応じた駆動信号を生成する。
The
The
As a result, the signal
(走査光出射部)
走査光出射部4は、テンプル部22に内蔵されている。この走査光出射部4は、図2に示すように、光走査部42と、レンズ(カップリングレンズ)43とを備えている。
光走査部42は、信号光生成部31からの信号光を2次元的に走査する光スキャナーである。この光走査部42で信号光を走査することにより走査光が形成される。
(Scanning light emitting part)
The scanning light emitting unit 4 is built in the temple unit 22. As shown in FIG. 2, the scanning light emitting unit 4 includes a
The
この光走査部42は、図5に示すように、可動ミラー部11と、1対の軸部12a、12b(第1の軸部)と、枠体部13と、2対の軸部14a、14b、14c、14d(第2の軸部)と、支持部15と、永久磁石16と、コイル17とを備える。言い換えれば、光走査部42はいわゆるジンバル構造を有している。
ここで、可動ミラー部11および1対の軸部12a、12bは、Y1軸(第1の軸)周りに揺動(往復回動)する第1の振動系を構成する。また、可動ミラー部11、1対の軸部12a、12b、枠体部13、2対の軸部14a、14b、14c、14dおよび永久磁石16は、X1軸(第2の軸)周りに揺動(往復回動)する第2の振動系を構成する。
また、光走査部42は、信号重畳部18を有しており(図6参照)、永久磁石16、コイル17、信号重畳部18および駆動信号生成部32は、前述した第1の振動系および第2の振動系を駆動(すなわち、可動ミラー部11をX1軸およびY1軸周りに揺動)させる駆動部を構成する。
As shown in FIG. 5, the
Here, the
The
以下、光走査部42の各部を順次詳細に説明する。
可動ミラー部11は、基部111(可動部)と、スペーサー112を介して基部111に固定された光反射板113とを有する。
光反射板113の上面(一方の面)には、光反射性を有する光反射部114が設けられている。
この光反射板113は、軸部12a、12bに対して厚さ方向に離間するとともに、厚さ方向からみたときに(以下、「平面視」ともいう)軸部12a、12bと重なって設けられている。
Hereinafter, each part of the
The
A
The
そのため、軸部12aと軸部12bとの間の距離を短くしつつ、光反射板113の板面の面積を大きくすることができる。また、軸部12aと軸部12bとの間の距離を短くすることができることから、枠体部13の小型化を図ることができる。さらに、枠体部13の小型化を図ることができることから、軸部14a、14bと軸部14c、14dとの間の距離を短くすることできる。
Therefore, the area of the plate surface of the
このようなことから、光反射板113の板面の面積を大きくしても、光走査部42の小型化を図ることができる。言い換えると、光反射部114の面積に対する光走査部42の大きさを小さくすることができる。
また、光反射板113は、平面視にて、軸部12a、12bの全体を覆うように形成されている。言い換えると、軸部12a、12bは、それぞれ、平面視にて、光反射板113の外周に対して内側に位置している。これにより、光反射板113の板面の面積が大きくなり、その結果、光反射部114の面積を大きくすることができる。また、不要な光が軸部12a、12bで反射して迷光となるのを防止することができる。
For this reason, even if the area of the
Further, the
また、光反射板113は、平面視にて、枠体部13の全体を覆うように形成されている。言い換えると、枠体部13は、平面視にて、光反射板113の外周に対して内側に位置している。これにより、光反射板113の板面の面積が大きくなり、その結果、光反射部114の面積を大きくすることができる。また、不要な光が枠体部13で反射して迷光となるのを防止することができる。
The
さらに、光反射板113は、平面視にて、軸部14a、14b、14c、14dの全体を覆うように形成されている。言い換えると、軸部14a、14b、14c、14dは、それぞれ、平面視にて、光反射板113の外周に対して内側に位置している。これにより、光反射板113の板面の面積が大きくなり、その結果、光反射部114の面積を大きくすることができる。また、不要な光が軸部14a、14b、14c、14dで反射して迷光となるのを防止することができる。
本実施形態では、光反射板113は、平面視にて、円形をなしている。なお、光反射板113の平面視形状は、これに限定されず、例えば、楕円形、四角形等の多角形であってもよい。
Furthermore, the
In the present embodiment, the
このような光反射板113の下面(他方の面)には、図6に示すように、硬質層115が設けられている。
硬質層115は、光反射板113本体の構成材料よりも硬質な材料で構成されている。これにより、光反射板113の剛性を高めることができる。そのため、光反射板113の揺動時における撓みを防止または抑制することができる。また、光反射板113の厚さを薄くし、光反射板113のX1軸およびY1軸周りの揺動時における慣性モーメントを抑えることができる。
A
The
このような硬質層115の構成材料としては、光反射板113本体の構成材料よりも硬質な材料であれば、特に限定されず、例えば、ダイヤモンド、カーボンナイトライド膜、水晶、サファイヤ、タンタル酸リチウム、ニオブ酸カリウムなどを用いることができるが、特に、ダイヤモンドを用いるのが好ましい。
硬質層115の厚さ(平均)は、特に限定されないが、1〜10μm程度であるのが好ましく、1〜5μm程度であるのがさらに好ましい。
また、硬質層115は、単層で構成されていてもよいし、複数の層の積層体で構成されていてもよい。なお、硬質層115は、必要に応じて設けられるものであり、省略することもできる。
このような硬質層115の形成には、例えば、プラズマCVD、熱CVD、レーザーCVDのような化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射、シート状部材の接合等を用いることができる。
The constituent material of the
The thickness (average) of the
Moreover, the
The
また、光反射板113の下面は、スペーサー112を介して基部111に固定されている。これにより、軸部12a、12b、枠体部13および軸部14a、14b、14c、14dとの接触を防止しつつ、光反射板113をY1軸周りに揺動させることができる。
また、基部111は、それぞれ、平面視にて、光反射板113の外周に対して内側に位置している。すなわち、光反射板113の光反射部114が設けられる面(板面)の面積は、基部111のスペーサー112が固定される面の面積よりも大きい。また、基部111の平面視での面積は、基部111がスペーサー112を介して光反射板113を支持することができれば、できるだけ小さいことが好ましい。これにより、光反射板113の板面の面積を大きくしつつ、軸部12aと軸部12bとの間の距離を小さくすることができる。
In addition, the lower surface of the
In addition, each of the
枠体部13は、図5に示すように、枠状をなし、前述した可動ミラー部11の基部111を囲んで設けられている。言い換えると、可動ミラー部11の基部111は、枠状をなす枠体部13の内側に設けられている。
そして、枠体部13は、軸部14a、14b、14c、14dを介して支持部15に支持されている。また、可動ミラー部11の基部111は、軸部12a、12bを介して枠体部13に支持されている。
As shown in FIG. 5, the
And the
また、枠体部13は、Y1軸に沿った方向での長さがX1軸に沿った方向での長さよりも長くなっている。すなわち、Y1軸に沿った方向における枠体部13の長さをaとし、X1軸に沿った方向における枠体部13の長さをbとしたとき、a>bなる関係を満たす。これにより、軸部12a、12bに必要な長さを確保しつつ、X1軸に沿った方向における光走査部42の長さを抑えることができる。
Further, the
また、枠体部13は、平面視にて、可動ミラー部11の基部111および1対の軸部12a、12bからなる構造体の外形に沿った形状をなしている。これにより、可動ミラー部11および1対の軸部12a、12bで構成された第1の振動系の振動、すなわち、可動ミラー部11のY1軸周りの揺動を許容しつつ、枠体部13の小型化を図ることができる。
なお、枠体部13の形状は、可動ミラー部11の基部111を囲む枠状であれば、図示のものに限定されない。
Moreover, the
The shape of the
軸部12a、12bおよび軸部14a、14b、14c、14dは、それぞれ、弾性変形可能である。
そして、軸部12a、12bは、可動ミラー部11をY1軸(第1の軸)周りに回動(揺動)可能とするように、可動ミラー部11と枠体部13を連結している。また、軸部14a、14b、14c、14dは、枠体部13をY1軸に直交するX1軸(第2の軸)周りに回動(揺動)可能とするように、枠体部13と支持部15を連結している。
The
The
軸部12a、12bは、可動ミラー部11の基部111を介して互いに対向するように配置されている。また、軸部12a、12bは、それぞれ、Y1軸に沿った方向に延在する長手形状をなす。そして、軸部12a、12bは、それぞれ、一端部が基部111に接続され、他端部が枠体部13に接続されている。また、軸部12a、12bは、それぞれ、中心軸がY1軸に一致するように配置されている。
このような軸部12a、12bは、それぞれ、可動ミラー部11のY1軸周りの揺動に伴ってねじれ変形する。
The
Each of the
軸部14a、14bおよび軸部14c、14dは、枠体部13を介して(挟んで)互いに対向するように配置されている。また、軸部14a、14b、14c、14dは、それぞれ、X1軸に沿った方向に延在する長手形状をなす。そして、軸部14a、14b、14c、14dは、それぞれ、一端部が枠体部13に接続され、他端部が支持部15に接続されている。また、軸部14a、14bは、X1軸を介して互いに対向するように配置され、同様に、軸部14c、14dは、X1軸を介して互いに対向するように配置されている。
このような軸部14a、14b、14c、14dは、枠体部13のX1軸周りの揺動に伴って、軸部14a、14b全体および軸部14c、14d全体がそれぞれねじれ変形する。
このように、可動ミラー部11をY1軸周りに揺動可能とするとともに、枠体部13をX1軸周りに揺動可能とすることにより、可動ミラー部11を互いに直交するX1軸およびY1軸の2軸周りに揺動(往復回動)させることができる。
The
In
As described above, the
また、このような軸部12a、12bのうちの少なくとも一方の軸部、および、軸部14a、14b、14c、14dのうちの少なくとも1つの軸部には、それぞれ、例えば歪みセンサーのような角度検出センサーが設けられている。この角度検出センサーは、光走査部42の角度情報、より具体的には、光反射部114のX1軸周りおよびY1軸周りのそれぞれの揺動角を検出することができる。この検出結果は、図示しないケーブルを介して、制御部33に入力される。
なお、軸部12a、12bおよび軸部14a、14b、14c、14dの形状は、それぞれ、前述したものに限定されず、例えば、途中の少なくとも1箇所に屈曲または湾曲した部分や分岐した部分を有していてもよい。
In addition, at least one of the
The shapes of the
前述したような基部111、軸部12a、12b、枠体部13、軸部14a、14b、14c、14dおよび支持部15は、一体的に形成されている。
本実施形態では、基部111、軸部12a、12b、枠体部13、軸部14a、14b、14c、14dおよび支持部15は、第1のSi層(デバイス層)と、SiO2層(ボックス層)と、第2のSi層(ハンドル層)とがこの順に積層したSOI基板をエッチングすることにより形成されている。これにより、第1の振動系および第2の振動系の振動特性を優れたものとすることができる。また、SOI基板は、エッチングにより微細な加工が可能であるため、SOI基板を用いて基部111、軸部12a、12b、枠体部13、軸部14a、14b、14c、14dおよび支持部15を形成することにより、これらの寸法精度を優れたものとすることができ、また、光走査部42の小型化を図ることができる。
The
In the present embodiment, the
そして、基部111、軸部12a、12bおよび軸部14a、14b、14c、14dは、それぞれ、SOI基板の第1のSi層で構成されている。これにより、軸部12a、12bおよび軸部14a、14b、14c、14dの弾性を優れたものとすることができる。また、基部111がY1軸周りに回動する際に枠体部13に接触するのを防止することができる。
The
また、枠体部13および支持部15は、それぞれ、SOI基板の第1のSi層、SiO2層および第2のSi層からなる積層体で構成されている。これにより、枠体部13および支持部15の剛性を優れたものとすることができる。また、枠体部13のSiO2層および第2のSi層は、枠体部13の剛性を高めるリブとしての機能だけでなく、可動ミラー部11が永久磁石16に接触するのを防止する機能も有する。
Further, the
また、支持部15の上面には、反射防止処理が施されているのが好ましい。これにより、支持部15に照射された不要光が迷光となるのを防止することができる。
かかる反射防止処理としては、特に限定されないが、例えば、反射防止膜(誘電体多層膜)の形成、粗面化処理、黒色処理等が挙げられる。
なお、前述した基部111、軸部12a、12bおよび軸部14a、14b、14c、14dの構成材料および形成方法は、一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。
Further, the upper surface of the
The antireflection treatment is not particularly limited, and examples thereof include formation of an antireflection film (dielectric multilayer film), roughening treatment, and black treatment.
Note that the above-described constituent materials and forming methods of the
また、本実施形態では、スペーサー112および光反射板113も、SOI基板をエッチングすることにより形成されている。そして、スペーサー112は、SOI基板のSiO2層および第2のSi層からなる積層体で構成されている。また、光反射板113は、SOI基板の第1のSi層で構成されている。
このように、SOI基板を用いてスペーサー112および光反射板113を形成することにより、互いに接合されたスペーサー112および光反射板113を簡単かつ高精度に製造することができる。
このようなスペーサー112は、例えば、接着剤、ろう材等の接合材(図示せず)により基部111に接合されている。
In this embodiment, the
Thus, by forming the
Such a
前述した枠体部13の下面(光反射板113とは反対側の面)には、永久磁石16が接合されている。
永久磁石16と枠体部13との接合方法としては、特に限定されないが、例えば、接着剤を用いた接合方法を用いることができる。
永久磁石16は、平面視にて、X1軸およびY1軸に対して傾斜する方向に磁化されている。
The
Although it does not specifically limit as a joining method of the
The
本実施形態では、永久磁石16は、X1軸およびY1軸に対して傾斜する方向に延在する長手形状(棒状)をなす。そして、永久磁石16は、その長手方向に磁化されている。すなわち、永久磁石16は、一端部をS極とし、他端部をN極とするように磁化されている。
また、永久磁石16は、平面視にて、X1軸とY1軸との交点を中心として対称となるように設けられている。
なお、本実施形態では、枠体部13に1つの永久磁石の数を設置した場合を例に説明するが、これに限定されず、例えば、枠体部13に2つの永久磁石を設置してもよい。この場合、例えば、長尺状をなす2つの永久磁石を、平面視にて基部111を介して互いに対向するとともに、互いに平行となるように、枠体部13に設置すればよい。
In the present embodiment, the
Further, the
In this embodiment, the case where the number of one permanent magnet is installed in the
X1軸に対する永久磁石16の磁化の方向(延在方向)の傾斜角θは、特に限定されないが、30°以上60°以下であるのが好ましく、45°以上60°以下であることがより好ましく、45°であるのがさらに好ましい。このように永久磁石16を設けることで、円滑かつ確実に可動ミラー部11をX1軸の周りに回動させることができる。
このような永久磁石16としては、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石等を好適に用いることができる。このような永久磁石16は、硬磁性体を着磁したものであり、例えば、着磁前の硬磁性体を枠体部13に設置した後に着磁することにより形成される。既に着磁がなされた永久磁石16を枠体部13に設置しようとすると、外部や他の部品の磁界の影響により、永久磁石16を所望の位置に設置できない場合があるからである。
The inclination angle θ in the magnetization direction (extending direction) of the
As such a
このような永久磁石16の直下には、コイル17が設けられている。すなわち、枠体部13の下面に対向するように、コイル17が設けられている。これにより、コイル17から発生する磁界を効率的に永久磁石16に作用させることができる。これにより、光走査部42の省電力化および小型化を図ることができる。
このようなコイル17は、信号重畳部18に電気的に接続されている(図6参照)。
そして、信号重畳部18によりコイル17に電圧が印加されることで、コイル17からX1軸およびY1軸に直交する磁束を有する磁界が発生する。
信号重畳部18は、前述した第1の駆動信号V1と第2の駆動信号V2とを重畳する加算器(図示せず)を有し、その重畳した電圧をコイル17に印加する。
A
Such a
Then, when a voltage is applied to the
The
ここで、第1の駆動信号V1および第2の駆動信号V2について詳述する。
前述したように、駆動回路321は、図4(a)に示すように、周期T1で周期的に変化する第1の駆動信号V1(水平走査用電圧)を発生させるものである。すなわち、駆動回路321は、第1周波数(1/T1)の第1の駆動信号V1を発生させるものである。
第1の駆動信号V1は、正弦波のような波形をなしている。そのため、光走査部42は効果的に光を主走査することができる。なお、第1の駆動信号V1の波形は、これに限定されない。
また、第1周波数(1/T1)は、水平走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、10〜40kHzであるのが好ましい。
Here, the first drive signal V1 and the second drive signal V2 will be described in detail.
As described above, the drive circuit 321 generates the first drive signal V1 (horizontal scanning voltage) that periodically changes at the cycle T1, as shown in FIG. That is, the drive circuit 321 generates the first drive signal V1 having the first frequency (1 / T1).
The first drive signal V1 has a waveform like a sine wave. Therefore, the
The first frequency (1 / T1) is not particularly limited as long as it is suitable for horizontal scanning, but is preferably 10 to 40 kHz.
本実施形態では、第1周波数は、可動ミラー部11および1対の軸部12a、12bで構成される第1の振動系(ねじり振動系)のねじり共振周波数(f1)と等しくなるように設定されている。つまり、第1の振動系は、そのねじり共振周波数f1が水平走査に適した周波数になるように設計(製造)されている。これにより、可動ミラー部11のY1軸周りの回動角を大きくすることができる。
In the present embodiment, the first frequency is set to be equal to the torsional resonance frequency (f1) of the first vibration system (torsional vibration system) composed of the
一方、前述したように、駆動回路322は、図4(b)に示すように、周期T1と異なる周期T2で周期的に変化する第2の駆動信号V2(垂直走査用電圧)を発生させるものである。すなわち、駆動回路322は、第2周波数(1/T2)の第2の駆動信号V2を発生させるものである。
第2の駆動信号V2は、鋸波のような波形をなしている。そのため、光走査部42は効果的に光を垂直走査(副走査)することができる。なお、第2の駆動信号V2の波形は、これに限定されない。
On the other hand, as described above, the
The second drive signal V2 has a sawtooth waveform. Therefore, the
第2周波数(1/T2)は、第1周波数(1/T1)と異なり、かつ、垂直走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、30〜80Hz(60Hz程度)であるのが好ましい。このように、第2の駆動信号V2の周波数を60Hz程度とし、前述したように第1の駆動信号V1の周波数を10〜40kHzとすることで、ディスプレイでの描画に適した周波数で、可動ミラー部11を互いに直交する2軸(X1軸およびY1軸)のそれぞれの軸周りに回動させることができる。ただし、可動ミラー部11をX1軸およびY1軸のそれぞれの軸周りに回動させることができれば、第1の駆動信号V1の周波数と第2の駆動信号V2の周波数との組み合わせは、特に限定されない。
The second frequency (1 / T2) is not particularly limited as long as it is different from the first frequency (1 / T1) and is suitable for vertical scanning, but is preferably 30 to 80 Hz (about 60 Hz). . As described above, the frequency of the second drive signal V2 is set to about 60 Hz, and the frequency of the first drive signal V1 is set to 10 to 40 kHz as described above, so that the movable mirror has a frequency suitable for drawing on the display. The
本実施形態では、第2の駆動信号V2の周波数は、可動ミラー部11、1対の軸部12a、12b、枠体部13、2対の軸部14a、14b、14c、14dおよび永久磁石16で構成された第2の振動系(ねじり振動系)のねじり共振周波数(共振周波数)と異なる周波数となるように調整されている。
このような第2の駆動信号V2の周波数(第2周波数)は、第1の駆動信号V1の周波数(第1周波数)よりも小さいことが好ましい。すなわち、周期T2は、周期T1よりも長いことが好ましい。これにより、より確実かつより円滑に、可動ミラー部11をY1軸周りに第1周波数で回動させつつ、X1軸周りに第2周波数で回動させることができる。
In the present embodiment, the frequency of the second drive signal V2 includes the
The frequency (second frequency) of the second drive signal V2 is preferably smaller than the frequency (first frequency) of the first drive signal V1. That is, the period T2 is preferably longer than the period T1. Accordingly, the
また、第1の振動系のねじり共振周波数をf1[Hz]とし、第2の振動系のねじり共振周波数をf2[Hz]としたとき、f1とf2とが、f2<f1の関係を満たすことが好ましく、f1≧10f2の関係を満たすことがより好ましい。これにより、より円滑に、可動ミラー部11を、Y1軸周りに第1の駆動信号V1の周波数で回動させつつ、X1軸周りに第2の駆動信号V2の周波数で回動させることができる。これに対し、f1≦f2とした場合は、第2周波数による第1の振動系の振動が起こる可能性がある。
Further, when the torsional resonance frequency of the first vibration system is f1 [Hz] and the torsional resonance frequency of the second vibration system is f2 [Hz], f1 and f2 satisfy the relationship of f2 <f1. Is preferable, and it is more preferable to satisfy the relationship of f1 ≧ 10f2. Thereby, the
次に、光走査部42の駆動方法について説明する。なお、本実施形態では、前述したように、第1の駆動信号V1の周波数は、第1の振動系のねじり共振周波数と等しく設定されており、第2の駆動信号V2の周波数は、第2の振動系のねじり共振周波数と異なる値に、かつ、第1の駆動信号V1の周波数よりも小さくなるように設定されている(例えば、第1の駆動信号V1の周波数が15kHz、第2の駆動信号V2の周波数が60Hzに設定されている)。
Next, a driving method of the
例えば、図4(a)に示すような第1の駆動信号V1と、図4(b)に示すような第2の駆動信号V2とを信号重畳部18にて重畳し、重畳した電圧をコイル17に印加する。
すると、第1の駆動信号V1によって、永久磁石16の一端部(N極)をコイル17に引き付けようとするとともに、永久磁石16の他端部(S極)をコイル17から離間させようとする磁界(この磁界を「磁界A1」という)と、永久磁石16の一端部(N極)をコイル17から離間させようとするとともに、永久磁石16の他端部(S極)をコイル17に引き付けようとする磁界(この磁界を「磁界A2」という)とが交互に切り換わる。
For example, the first drive signal V1 as shown in FIG. 4A and the second drive signal V2 as shown in FIG. 4B are superimposed by the
Then, one end portion (N pole) of the
ここで、上述したように、永久磁石16は、それぞれの端部(磁極)が、Y1軸で分割される2つの領域に位置するように配置される。すなわち、図5の平面視において、Y1軸を挟んで一方側に永久磁石16のN極が位置し、他方側に永久磁石16のS極が位置している。そのため、磁界A1と磁界A2とが交互に切り換わることで、枠体部13にY1軸周りのねじり振動成分を有する振動が励振され、その振動に伴って、軸部12a、12bを捩れ変形させつつ、可動ミラー部11が第1の駆動信号V1の周波数でY1軸まわりに回動する。
Here, as described above, the
また、第1の駆動信号V1の周波数は、第1の振動系のねじり共振周波数と等しい。そのため、第1の駆動信号V1によって、効率的に、可動ミラー部11をY1軸周りに回動させることができる。すなわち、前述した枠体部13のY1軸周りのねじり振動成分を有する振動が小さくても、その振動に伴う可動ミラー部11のY1軸周りの回動角を大きくすることができる。
The frequency of the first drive signal V1 is equal to the torsional resonance frequency of the first vibration system. Therefore, the
一方、第2の駆動信号V2によって、永久磁石16の一端部(N極)をコイル17に引き付けようとするとともに、永久磁石16の他端部(S極)をコイル17から離間させようとする磁界(この磁界を「磁界B1」という)と、永久磁石16の一端部(N極)をコイル17から離間させようとするとともに、永久磁石16の他端部(S極)をコイル17に引き付けようとする磁界(この磁界を「磁界B2」という)とが交互に切り換わる。
On the other hand, one end (N pole) of the
ここで、上述したように、永久磁石16は、それぞれの端部(磁極)が、X1軸で分割される2つの領域に位置するように配置される。すなわち図5の平面視において、X1軸を挟んで一方側に永久磁石16のN極が位置し、他方側に永久磁石16のS極が位置している。そのため、磁界B1と磁界B2とが交互に切り換わることで、軸部14a、14bおよび軸部14c、14dをそれぞれ捩れ変形させつつ、枠体部13が可動ミラー部11とともに、第2の駆動信号V2の周波数でX1軸周りに回動する。
また、第2の駆動信号V2の周波数は、第1の駆動信号V1の周波数に比べて極めて低く設定されている。また、第2の振動系のねじり共振周波数は、第1の振動系のねじり共振周波数よりも低く設計されている。そのため、可動ミラー部11が第2の駆動信号V2の周波数でY1軸周りに回動してしまうことを防止することができる。
Here, as described above, the
Further, the frequency of the second drive signal V2 is set to be extremely lower than the frequency of the first drive signal V1. The torsional resonance frequency of the second vibration system is designed to be lower than the torsional resonance frequency of the first vibration system. Therefore, it is possible to prevent the
以上説明したような光走査部42によれば、光反射性を有する光反射部114を備える可動ミラー部11を互いに直交する2つの軸周りにそれぞれ揺動させるので、光走査部42の小型化および軽量化を図ることができる。
このような光走査部42で走査された信号光(走査光)は、レンズ43により集光され、拡大光学部5に向う(図2参照)。
According to the
The signal light (scanning light) scanned by the
(拡大光学部)
拡大光学部5は、第1の導光板(第1導光部)51と、ホログラム54が形成された第2の導光板(第2導光部)52と、ミラー部53とを備えている。この拡大光学部5は、走査光出射部4から出射した映像光を2次元に拡大する機能を有している。以下、拡大光学部5について詳細に説明する。なお、以下では、拡大光学部5の平面視において、第2の導光板52の幅方向(図7(a)および図8中紙面上下方向)を映像光が拡大光学部5に入射する入射方向とする。
(Magnification optics)
The magnifying optical unit 5 includes a first light guide plate (first light guide unit) 51, a second light guide plate (second light guide unit) 52 on which a
図7(a)に示すように、第1の導光板51は、長尺状をなし、第1の導光板51の幅方向(拡大光学部5の厚さ方向)に対向する一対の側面513、514と、第1の導光板51の厚さ方向(第1の導光板51の幅方向および長手方向に直交する方向)に対向する第1の主面(第1反射面)511および第2の主面512とを有している。第1の主面511と第2の主面512とは平行であり、側面513と側面514とは平行となっている。なお、本明細書中では、「平行」とは、各面のなす角度が±2°以下、さらに好ましくは0.2°以下であることを言う。
As shown in FIG. 7A, the first
この第1の導光板51の第2の主面512には、第2の導光板52が固着されている。
第2の導光板52は、長尺状をなし、第2の導光板52の厚さ方向に対向する一対の第1の主面521および第2の主面522と、第2の導光板52の幅方向に対向する一対の側面523、524と、第2の導光板52の長手方向に対向する一対の端面525、526を有している。また、第1の主面521と第2の主面522とは平行であり、側面523と側面524とは平行となっている。また、端面525は、第2の導光板52の幅方向(入射方向)に対して傾斜して設けられており、その形状は第1の導光板51の第2の主面512の形状と略等しい。一方、端面526は、第2の導光板52の長手方向に対して略垂直に設けられている。
A second
The second
なお、端面525の傾斜角θ1は、20°以上70°以下であるのが好ましく、40°以上50°以下であるのがより好ましく、特に45°であるのが好ましい。これにより、光Lを、拡大光学部5に、第2の導光板52の長手方向と垂直の方向に沿って入射させた時に、光Lを第2の導光板52の長手方向に沿って導光させることができる。よって、入射角度の調整が容易となる。
The inclination angle θ1 of the
また、第2の導光板52の第1の主面521には、第2の導光板52を導光される光を第2の導光板52の外側(図7(a)中紙面手前側)に取り出す光取り出し部としてのホログラム54が設けられている。このホログラム54は、第2の導光板52の長手方向に幅を有し、第2の導光板52の幅方向に高さを有している。ホログラム54は、特定波長帯域にある光については回折させ、それ以外の波長帯域にある光については透過する性質を有する部分反射透過膜である。ホログラム54は、特定の波長帯域にある映像光については、回折を利用して入射角度や光束状態を所望のものとなるように調整することで虚像を形成し、広範囲な波長帯域にある外界光については、その成分の大半を透過する。光取り出し部としてホログラム54を使用することにより、容易に光の進行方向を変更することができ、光利用効率に優れる虚像表示装置1を提供することができる。
第1の導光板51と第2の導光板52とは、第1の導光板51の第2の主面512と、第2の導光板52の端面525とが固着されており、第1の導光板51の幅方向と第2の導光板52の厚さ方向とが一致している。
In addition, the first
The first
ミラー部53は、板状をなし、第2の導光板52の第2の主面512側で、かつ、側面524と端面525との境界部付近(高透過面300の光Lの進行方向手前側)に設けられている。また、ミラー部53の上面(光入射側反射面)531は、光を全反射させる全反射面となっている。なお、本明細書中では、「全反射面」とは、光透過率が0%の面は当然含むが、その他、光を若干(例えば3%程度)透過するものも含む。
このような拡大光学部5では、第1の導光板51の第1の主面511、側面513、514、第2の導光板52の第1の主面521、第2の主面522および側面523、524は、入射した光を全反射させる全反射面となっている。
The
In such a magnifying optical unit 5, the first
そして、図8に示すように、第1の導光板51と第2の導光板52との間には、部分透過反射面(第2反射面)200が形成されている。この部分透過反射面200は、本実施形態では、第1の導光板51の第2の主面512上に形成されている。部分透過反射面200は、第1の導光板51の第2の主面512の両端部を除く部分(図8(a)中太線で示す面)に形成されている。また、部分透過反射面200は、入射した光の一部を反射し、入射した光の一部を透過させる。なお、部分透過反射面200は、第2の導光板52の端面525上に形成されていてもよい。
As shown in FIG. 8, a partially transmissive reflection surface (second reflection surface) 200 is formed between the first
この部分透過反射面200の形成方法としては特に限定されず、例えば、Cr、Ag等の金属膜、誘電体膜、これらを組み合わせたハイブリット膜等を蒸着する方法等が挙げられる。
また、部分透過反射面200では、図8中下端部の光透過率が5%以上10%以下であり、図8中上側の端部の光透過率が12%以上17%以下である。また、部分透過反射面200では、両端部の間の部分において、後述の高透過面(光入射部)300と遠ざかるにつれて光透過率が徐々に大きくなるよう構成されている。このような構成とする方法としては、例えば、前記金属膜、前記誘電体膜または前記ハイブリット膜の厚さを調整する方法等が挙げられる。
The method of forming the partially transmissive reflecting
Moreover, in the partially transmissive
また、部分透過反射面200の両端側(第1の導光板51の第2の主面512の部分透過反射面200が形成されていない領域)には、部分透過反射面200よりも光透過率が高い高透過面300、400が形成されている。高透過面300は、部分透過反射面200の側面524側に位置し、高透過面400は、部分透過反射面200の側面523側に位置している。この高透過面300、400の光透過率は、95%以上であるのが好ましい。
Further, the light transmittance is higher than that of the partially transmissive reflecting
ここで、走査光出射部4から出射した光が拡大光学部5によって2次元的に拡大される原理について説明する。なお、以下では、全反射面で光が反射される際の減衰量は、全反射面に入射する光量に対して十分に小さいため、前記減衰量は無視する。また、光が第1の導光板51を導光される際、光は、第1の主面511、第2の主面512、側面513、514の間で全反射を繰り返しつつ第1の導光板51を導光されるが、説明の便宜上、光は、第1の主面511および第2の主面512の間で反射を繰り返しつつ第1の導光板51を導光されるものとする。同様に、光が第2の導光板52を導光される際、光は、第1の主面521、第2の主面522、側面523、524の間で全反射を繰り返しつつ第1の導光板51を導光されるが、説明の便宜上、光は、第1の主面521および第2の主面522の間で反射を繰り返しつつ第2の導光板52を導光されるものとする。
Here, the principle that the light emitted from the scanning light emitting unit 4 is two-dimensionally enlarged by the magnifying optical unit 5 will be described. In the following description, the amount of attenuation when light is reflected by the total reflection surface is sufficiently small with respect to the amount of light incident on the total reflection surface, and thus the amount of attenuation is ignored. Further, when light is guided through the first
まず、走査光出射部4から出射した光は、ミラー部53で反射され、第2の導光板52の側面524、高透過面300を介して第1の導光板51に入射する。高透過面300は、前述したように、光透過率が95%よりも大きいため、光のほとんどが第1の導光板51内に入射することができる。また、拡大光学部5に光を入射させる際、ミラー部53を介さず、直接、側面524に入射させる場合には、側面524の比較的狭い領域に光を高精度で入射させる必要がある。しかしながら、本実施形態では、ミラー部53を介して拡大光学部5に光を入射させるため、比較的広い領域に光を入射させさえすれば側面524および高透過面300に光を入射させることができる。なお、ミラー部53の上面531に対する光の入射角度は、0°以上20°以下であるのが好ましく、0°以上10°以下であるのがより好ましい。
First, the light emitted from the scanning light emitting unit 4 is reflected by the
図8(a)に示すように、高透過面300を透過した光Lは、第1の主面511の部分511Aに反射されて、部分透過反射面200に向う。部分透過反射面200の部分200Aに到達した光Lは、その一部が反射し、光L1として再び第1の主面511に向う。そして、部分透過反射面200の部分200Aに到達した光Lの一部(残部)は、光L2として第2の導光板52に入射される。
As shown in FIG. 8A, the light L that has passed through the
図8(b)に示すように、第1の主面511に向った光L1は、第1の主面511の部分511Aよりも光の進行方向下流側の部分511Bで反射され、再び部分透過反射面200に向う。そして、透過反射面200の部分200Aよりも光の進行方向下流側の部分200Bに到達した光L1は、前記と同様に、その一部が反射し、光L3として再び第1の主面511に向う。部分透過反射面200の部分200Bに到達した光L1の残部は、光L4として第2の導光板52に入射する。
As shown in FIG. 8B, the light L1 directed toward the first
このように全反射と部分反射を繰り返しつつ、光Lは第1の導光板51内を導光されるとともに、第2の導光板52内にも入射する。また、第2の導光板52に入射した光(光L2〜光Lx)は、第2の導光板52の第1の主面521および第2の主面522との間で全反射を繰り返して図8中左側から図8中右側に導光される。そして、光L2〜光Lxは、それらの一部がホログラム54によって第2の導光板52の外側に取り出され、観察者は虚像として視認することができる。この際、図7(b)に示すように、光L2〜光Lxは、ホログラム54と第2の主面522との間で多重反射される。光L2〜光Lxは、それらの一部がホログラム54を透過して、第2の導光板52の厚さ方向に沿って、第2の導光板52の外側に出射する。
このようにして光L2〜光Lxは、ホログラム54の幅方向(第2の導光板52の長手方向)に拡大される。
In this way, while repeating total reflection and partial reflection, the light L is guided through the first
In this way, the light L2 to the light Lx are expanded in the width direction of the hologram 54 (longitudinal direction of the second light guide plate 52).
ここで、第2の導光板52に入射する光は、部分透過反射面200の光透過率が部分透過反射面200の長手方向の全長にわたって一定であった場合、高透過面300と遠ざかるにつれて減衰する。すなわち、部分透過反射面200の光透過率が部分透過反射面200の長手方向の全長にわたって一定であった場合、第2の導光板52に入射する光では、光L2〜光Lxの順に光量が減衰して少なくなる。しかしながら、前述したように、部分透過反射面200では、光透過率が高透過面300と遠ざかるにつれて光透過率が徐々に大きくなるよう構成されている。このため、例えば光L4は、部分透過反射面200のうちの光L2が透過する部分よりも光透過率が高い部分を透過する。その結果、光L2の光量と、光L4の光量との差をできるだけ小さくすることができる。よって、第2の導光板52に入射した光(光L2〜光Lx)の光量をできるだけ均一にすることができる。よって、ホログラムで表示された虚像のムラを低減させることができる。
さらに、光Lxは、光L2〜光Lxのうち、減衰量が多い光である。しかしながら、図8(b)に示すように、光Lxは、高透過面400を通過するため、第2の導光板52に入射した光(光L2〜光Lx)の光量を、より効果的に略均一にすることができる。
Here, the light incident on the second
Furthermore, the light Lx is light having a large attenuation amount among the light L2 to the light Lx. However, as shown in FIG. 8B, since the light Lx passes through the
なお、第1の導光板51および第2の導光板52を構成する材料としては、それぞれ、光透過性を有していれば特に限定されず、例えば、アクリル、エポキシ樹脂等の各種樹脂や、各種ガラス等を用いることができる。
このように、拡大光学部5は、光Lを第1の導光板51で図8中上下方向に拡大し、第2の導光板52(ホログラム54)で図8中左右方向に拡大する。すなわち、拡大光学部5は、光Lを2次元に拡大することができる。また、拡大光学部5では、第1の導光板51の第1の主面511と部分透過反射面200とが平行になるように対向して配置させるという非常に簡単な構成で光を2次元に拡大させることができる。
In addition, as a material which comprises the 1st light-
In this way, the magnifying optical unit 5 expands the light L in the vertical direction in FIG. 8 with the first
さらに、拡大光学部5を製造する際、2つの面(第1の導光板51の第1の主面511および第2の主面512)が平行となるよう調節すればよいので、従来のように多数の面が平行となるように調整する方法と比べて、非常に容易に製造することができる。そして、本実施形態では、第2の導光板52の端面525に厚さが一定の第1の導光板51を固着するという簡単な方法で拡大光学部5を製造することができる。
Further, when the magnifying optical unit 5 is manufactured, the two surfaces (the first
<第2実施形態>
次に、本発明の虚像表示装置の第2実施形態について説明する。
図9は、本発明の虚像表示装置(光学素子)の第2実施形態を示す平面図である。
以下、第2実施形態について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の虚像表示装置は、拡大光学部の構成が異なること以外は、第1実施形態の虚像表示装置と同様である。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the virtual image display device of the present invention will be described.
FIG. 9 is a plan view showing a second embodiment of the virtual image display device (optical element) of the present invention.
Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on the differences from the first embodiment described above, and the description of the same matters will be omitted.
The virtual image display device of this embodiment is the same as the virtual image display device of the first embodiment except that the configuration of the magnifying optical unit is different.
図9に示すように、本実施形態の虚像表示装置1Aの拡大光学部5Aでは、第1の導光板51は、端面515、516が平行で、かつ、第1の導光板51の長手方向に対して傾斜して設けられている。また、第1の導光板51と第2の導光板52とを固着させた状態で、第1の導光板51の端面515と第2の導光板52の側面523とが同一平面上に位置し、第1の導光板51の端面516と第2の導光板52の側面524とが同一平面上に位置している。また、部分透過反射面200は、第1の導光板51の第2の主面512の全面に設けられている。
As shown in FIG. 9, in the magnifying optical unit 5 </ b> A of the virtual
また、本実施形態では、第1の導光板51の端面516から第2の導光板52を介さず、直接、光Lを第1の導光板51に入射させるよう構成されている。このような構成によれば、高透過面300を省略することができる。よって、拡大光学部5Aの構成をより簡素にすることができる。
また、拡大光学部5Aは、第1実施形態の拡大光学部5の一部(図9中2点鎖線で示す部分500A)を、例えば、エッチング等により除去するという簡単な方法でも得られる。
In the present embodiment, the light L is directly incident on the first
Further, the magnifying
<第3実施形態>
次に、本発明の虚像表示装置の第3実施形態について説明する。
図10は、本発明の虚像表示装置(光学素子)の第3実施形態を示す平面図である。
以下、第3実施形態について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の虚像表示装置は、拡大光学部の構成が異なること以外は、第1実施形態の虚像表示装置と同様である。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the virtual image display device of the present invention will be described.
FIG. 10 is a plan view showing a third embodiment of the virtual image display device (optical element) of the present invention.
Hereinafter, the third embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment described above, and descriptions of the same matters will be omitted.
The virtual image display device of this embodiment is the same as the virtual image display device of the first embodiment except that the configuration of the magnifying optical unit is different.
図10に示すように、本実施形態の虚像表示装置1Bの拡大光学部5Bでは、部分透過反射面200の第2の導光板52の幅方向に対する傾斜角θ2は、20°以上40°以下である。なお、本実施形態では、傾斜角θ2は30°である。また、光Lの拡大光学部5Bに対する入射方向は、第2の導光板52内を導光する光が第2の導光板52の長手方向と略平行になるように、第1実施形態での入射方向に対して傾斜している。また、ミラー部53も、光Lの入射方向と同じ角度で傾斜している。
このような構成によれば、第1実施形態と同様の効果を得られるとともに、傾斜角θ2が小さい分、傾斜している部分500Bを第1実施形態よりも小さくすることができる。よって、拡大光学部5Bの長さを短くすることができ、虚像表示装置1Bの小型化を図ることができる。
As shown in FIG. 10, in the magnifying
According to such a configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the inclined portion 500B can be made smaller than that of the first embodiment because the inclination angle θ2 is small. Therefore, the length of the magnifying
<第4実施形態>
次に、本発明の虚像表示装置の第4実施形態について説明する。
図11は、本発明の虚像表示装置(光学素子)の第4実施形態を示す平面図である。
以下、第4実施形態について、前述した第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の虚像表示装置は、拡大光学部へ光を入射させる方法が異なること以外は、第2実施形態の虚像表示装置と略同様である。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the virtual image display device of the present invention will be described.
FIG. 11 is a plan view showing a fourth embodiment of the virtual image display device (optical element) of the present invention.
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with a focus on differences from the second embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.
The virtual image display device according to the present embodiment is substantially the same as the virtual image display device according to the second embodiment except that the method for making light incident on the magnifying optical unit is different.
図11に示すように、本実施形態の虚像表示装置1Cでは、拡大光学部5Cに対して、光Lを第1の導光板51および第2の導光板52に対して光を入射させる。具体的には、拡大光学部5Cに入射した光Lの一部は、第1の導光板51に入射されて第1の主面511と部分透過反射面200との間で多重反射されて、部分透過反射面200で反射と透過を繰り返す。一方、第2の導光板52に入射した光は、直接、部分透過反射面200に入射する。部分透過反射面200に入射した光Lの一部は、透過して第1の導光板51に入射して前記のように多重反射し、部分透過反射面200に入射した光Lの残部は、反射して第2の導光板52を導通される。
このような構成によれば、比較的直径が大きい光を拡大光学部5Cに入射させることができる。また、光Lを拡大光学部5に入射させる際、光Lの位置が拡大光学部5の長手方向に若干ずれたとしても、光Lをホログラム54から取り出すことができる。
As shown in FIG. 11, in the virtual
According to such a configuration, light having a relatively large diameter can be incident on the magnifying
<第5実施形態>
次に、本発明の虚像表示装置の第4実施形態について説明する。
図12は、本発明の虚像表示装置(光学素子)の第5実施形態を示す平面図である。
以下、第4実施形態について、前述した第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の虚像表示装置は、拡大光学部の構成が異なること以外は、第2実施形態の虚像表示装置と略同様である。
<Fifth Embodiment>
Next, a fourth embodiment of the virtual image display device of the present invention will be described.
FIG. 12 is a plan view showing a fifth embodiment of the virtual image display device (optical element) of the present invention.
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with a focus on differences from the second embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.
The virtual image display device of this embodiment is substantially the same as the virtual image display device of the second embodiment except that the configuration of the magnifying optical unit is different.
図12に示すように本実施形態の虚像表示装置1Dの拡大光学部5Dには、第2実施形態の拡大光学部5Aの一部(部分500D)を除去することにより、第2の導光板52の幅方向と平行な端面501が形成されている。この端面501は、第1の導光板51と第2の導光板52とに跨って設けられている。
また、本実施形態では、光Lを、端面501から第1の導光板51と第2の導光板52とにそれぞれ入射させる。拡大光学部5Dへの光Lの入射方向は、拡大光学部5Dの平面視で第2の導光板52の長手方向と平行である。
As shown in FIG. 12, in the magnifying
In the present embodiment, the light L is incident on the first
第1の導光板51に入射した光Lは、部分透過反射面200と第1の導光板51の第1の主面511との間で、多重反射されて反射と透過を繰り返す。部分透過反射面200を透過した光Lは、第2の導光板52を導光される。一方、第2の導光板52に入射した光は、そのまま、第2の導光板52を導光される。
このように、端面501の形成位置や傾斜角度によって、光の入射方向を選択することができる。これにより、走査光出射部4の配置の自由度を向上させることができる。よって、虚像表示装置1Dの設計の自由度を高めることができる。
The light L incident on the first
Thus, the light incident direction can be selected depending on the position where the
<第6実施形態>
次に、本発明の虚像表示装置の第6実施形態について説明する。
図13は、本発明の虚像表示装置(光学素子)の第6実施形態を示す図であり、(a)が平面図、(b)が(a)中の矢印A方向からみた図である。
以下、第6実施形態について、前述した第3実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の虚像表示装置は、拡大光学部の構成が異なること以外は、第1実施形態の虚像表示装置と略同様である。
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment of the virtual image display device of the present invention will be described.
FIG. 13 is a view showing a sixth embodiment of the virtual image display device (optical element) of the present invention, where (a) is a plan view and (b) is a view seen from the direction of arrow A in (a).
Hereinafter, the sixth embodiment will be described focusing on the differences from the third embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.
The virtual image display device of this embodiment is substantially the same as the virtual image display device of the first embodiment except that the configuration of the magnifying optical unit is different.
図13(a)および(b)に示すように、本実施形態の虚像表示装置1Eの拡大光学部5Eは、第1板材51Eと、第2板材52Eと、第1部材53Eと、第2部材54Eとを有している。
第1板材51Eは、前記第3実施形態の第2の導光板52と略同様の形状をなしている。
As shown in FIGS. 13A and 13B, the magnifying
The
第2板材52Eは、第1板材51Eと対向して設けられており、図13(b)中左側の部分520Aと、図13中右側の部分520Bとに分けることができる。部分520Aは、拡大光学部5Eの平面視で、第1板材51Eと重なっている部分と、第1板材51Eから図13(a)中下側に突出している部分(ミラー部55E)とを有している。部分520Bは、第1板材51Eと略同じ幅の板材で構成されている。
これらの第1板材51Eおよび第2板材52Eは、平行となるよう離間して設けられている。
The
The
第1部材53Eは、横断面形状が四角形の棒状をなし、第2板材52Eの上面で、かつ、第1板材51Eの図中左側に設けられている。第2部材54Eは、横断面形状が四角形の棒状をなし、第1板材51Eと第2板材52Eとの間で、かつ、第1部材53Eよりも図中右側に設けられている。この第2部材54Eは、第1板材51Eおよび第2板材52Eを離間させて保持するスペーサーとしての機能を有している。また、第1部材53Eおよび第2部材54Eは、平行となるように設けられている。
The
なお、第1板材51Eおよび第2板材52Eの離間距離D1と、第1部材53Eと第2部材54Eとの離間距離D2とは、同じであっても異なっていてもよい。また、離間距離D1および離間距離D2は、0.5mm以上10mm程度であるのが好ましく、2mm以上8mm以下であるのがより好ましい。これにより、拡大光学部5Eの薄型化を図ることができる。
The separation distance D1 between the
拡大光学部5Eでは、第1板材51E、第2板材52E、第1部材53Eおよび第2部材54Eは、光透過性材料で構成されている。
図13(b)に示すように、第1板材51Eの第2板材52E側の主面511Eは、その長手方向の途中まで(図13(b)中太線で示す領域)が全反射面となっており、その残りの部分(図13(b)中斜線が付している領域)が部分透過反射面(第3反射面)200となっている。また、第2板材52Eの第1板材51E側の主面(第4反射面)521Eは、その全面が全反射面となっている。また、第1部材53Eの第2部材54E側の面531Eの全面が全反射面となっており、第2部材54Eの第1部材53E側の面541Eの全面(図13(b)中斜線を付してある面)が部分透過反射面200となっている。
このような拡大光学部5Eでは、主面511E、521E、面531E、541Eで規定された空間S1が第1導光部として機能する。また、第1板材51Eの主面511Eと第2板材52Eの主面521Eとの間の第2部材54Eよりも図中右側の空間S2は、第2導光部として機能する。
In the magnifying
As shown in FIG. 13B, the
In such a magnifying
図示のように、光Lを、拡大光学部5の幅方向および厚さ方向に対してそれぞれ傾斜させて、上側から入射させる。このときミラー部55Eで反射させて空間S1に入射させる。
空間S1に入射した光Lは、主面511E、521E、面531E、541Eの間で多重反射されつつ空間S1を図13(b)中紙面奥側に向って導光される。このとき、面541Eは、部分反射透過面となっているため、面541に入射した光Lの一部は空間S2に入射する。
As illustrated, the light L is inclined with respect to the width direction and the thickness direction of the magnifying optical unit 5 and is incident from above. At this time, the light is reflected by the
The light L incident on the space S1 is guided through the space S1 toward the back side of the paper surface in FIG. 13B while being subjected to multiple reflections between the
空間S2に入射した光Lは、第1板材51Eの主面511Eと、第2板材52Eの主面521Eとの間で全反射を繰り返して図13中右側に導光される。第1板材51Eの主面511Eは、途中から部分透過反射面200となっているため、部分透過反射面200まで全反射を繰り返し導光された光Lの一部は、部分透過反射面200で一部が透過して、空間S2の外側に出射する。そして残部は、多重反射されて、空間S2を図中右側に導光されつつ、前記と同様にその一部が空間S2の外側に出射する。
The light L incident on the space S2 is guided to the right side in FIG. 13 by repeating total reflection between the
このように、本実施形態では、第1板材51Eの主面511Eの途中から部分透過反射面200となっているため、第1板材51Eの部分透過反射面200に対応する部分が光取り出し部として機能することができる。よって、ホログラム54を省略することができ、製造が容易となる。さらに、第1板材51Eの部分透過反射面200に対応する部分が光取り出し部として機能するため、観察者は、ホログラム54で表示される虚像よりも大きい虚像を視認することができる。
なお、本実施形態では、観察者は、図13(b)に示すように、第1板材51Eおよび第2板材52Eの厚さ方向と交わる方向から観察するのが好ましい。
Thus, in this embodiment, since it becomes the partial transmission
In the present embodiment, as shown in FIG. 13B, the observer preferably observes from the direction intersecting the thickness direction of the
このような本実施形態では、空間S1および空間S2に、各板材の屈折率よりも小さい屈折率の材料が充填されていてもよい。
また、本実施形態では、少なくとも第2板材52Eと第2部材54Eとが光透過性材料で構成されていればよく、第1板材51Eと第1部材53Eとは、光透過性材料で構成されていなくてもよい。
In this embodiment, the space S1 and the space S2 may be filled with a material having a refractive index smaller than the refractive index of each plate material.
In the present embodiment, at least the
<第7実施形態>
次に、本発明の虚像表示装置の第7実施形態について説明する。
図14は、本発明の虚像表示装置(光学素子)の第7実施形態が備える画像形成部を示す図である。
以下、第7実施形態について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の虚像表示装置は、画像形成部の構成が異なること以外は、第1実施形態の虚像表示装置と同様である。
<Seventh embodiment>
Next, a seventh embodiment of the virtual image display device of the present invention will be described.
FIG. 14 is a diagram illustrating an image forming unit included in the seventh embodiment of the virtual image display device (optical element) of the present invention.
Hereinafter, the seventh embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.
The virtual image display device of the present embodiment is the same as the virtual image display device of the first embodiment, except that the configuration of the image forming unit is different.
図14に示すように、本実施形態の画像形成部10Aは、光源装置620と、均一照明光学系630と、光変調装置(空間光変調装置)640と、レンズ群650とを有するプロジェクターで構成されている。このような画像形成部10Aは、光源装置620から出射された光を与えられた映像信号に応じて光変調装置640によって変調することにより映像を形成し、この映像をレンズ群650で集光し、拡大光学部5に入射させる。
As shown in FIG. 14, the
光源装置620は、光源である超高圧水銀ランプ621と、リフレクター622とを備えている。このような構成では、超高圧水銀ランプ621から放射された光は、リフレクター622で反射されて前方側に収束される。なお、光源としては、超高圧水銀ランプに限らず、例えば、メタルハライドランプ等を採用してもよい。
均一照明光学系630は、ロッドインテグレーター631と、カラーホイール632と、リレーレンズ群633と、反射ミラー634とを有している。このような均一照明光学系630では、光源装置620から射出された光束がカラーホイール632を通過した後、ロッドインテグレーター631に角度を付けて入射する。
The
The uniform illumination
カラーホイール632は、図示しないモーター等の駆動源によって回転可能に設けられている。また、カラーホイール632には、ロッドインテグレーター631の入射側の端に形成されたポートと対向するフィルター面632aが形成されており、このフィルター面632aには、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色のフィルターが領域を隔てて周方向に並んで形成されている。なお、カラーホイール632は、ロッドインテグレーター631の出射側に設けられていてもよい。
The
カラーホイール632に入射した光束は、フィルター面632aによって、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光の3色に時系列的に色分離される。
カラーホイール632を通過した光(R光、G光、B光)は、ロッドインテグレーター631の入射ポートからその内部に導入される。ロッドインテグレーター631の内部に導入された光は、ロッドインテグレーター631内にて複数回の反射をおこし、これによって、ロッドインテグレーター631の出射面に均一な照度が確保される。そのため、ロッドインテグレーター631の出射ポートから出射された光は、均一な照明分布を有するものとなる。
The light beam incident on the
The light (R light, G light, B light) that has passed through the
ロッドインテグレーター631から出射された光は、リレーレンズ群633および反射ミラー634を介して、均一な照明光として光変調装置640へ入射する。
光変調装置640は、基板641と、基板641上に配列された複数の光変調素子642(例えば、DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)。ただし「DMD」は、米国テキサスインスツルメント株式会社の登録商標)とを有している。複数の光変調素子642は、基板641上にマトリクス状に配置されている。光変調素子642の数としては特に限定されない。画像形成部10Aでは、1つの光変調素子642が1画素を構成するため、光変調素子642は、画素数分、例えば、横×縦=1280×1024、640×480のように配置されている。
各光変調素子642は、入射した光束を反射するための可動ミラーを有しており、この可動ミラーは、反射した光がレンズ群650へ導かれるON状態と、ON状態に対して傾きが異なり、反射した光がアブソーバー(図示せず)へ導かれるOFF状態とに姿勢が変化する。
The light emitted from the
The
Each
光変調装置640は、例えば、PC(パーソナルコンピューター)等から与えられた映像情報に基づいて各光変調素子642のON状態/OFF状態を独立して切り替えることにより所定の光を形成する。そして、形成された光は、レンズ群650に入射する。
レンズ群650は、集光レンズ651を備えており、レンズ群650に導かれた光を拡大光学部5に出射する。
このような第7実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
The
The
Also according to the seventh embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
<第8実施形態>
次に、本発明の虚像表示装置の第8実施形態について説明する。
図15は、本発明の虚像表示装置(光学素子)の第8実施形態が備える画像形成部を示す図である。
以下、第8実施形態について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の虚像表示装置は、画像形成部の構成が異なること以外は、第1実施形態の虚像表示装置と同様である。
<Eighth Embodiment>
Next, an eighth embodiment of the virtual image display device of the present invention will be described.
FIG. 15 is a diagram illustrating an image forming unit included in the eighth embodiment of the virtual image display device (optical element) of the present invention.
Hereinafter, the eighth embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment described above, and descriptions of the same matters will be omitted.
The virtual image display device of the present embodiment is the same as the virtual image display device of the first embodiment, except that the configuration of the image forming unit is different.
図15に示すように、画像形成部10Bは、照明光学系410と、色分離光学系420と、平行化レンズ430R、430G、430Bと、空間光変調装置440R、440G、440Bと、クロスダイクロイックプリズム450と、レンズ群460と、偏光ローテーター470とを有している。
照明光学系410は、光源411と、リフレクター412と、第1のレンズアレイ413と、第2のレンズアレイ414と、偏光変換素子415と、重畳レンズ416とを有している。
As shown in FIG. 15, the image forming unit 10B includes an illumination
The illumination
光源411は、超高圧水銀ランプであり、リフレクター412は、放物面鏡を有して構成されている。光源411から射出された放射状の光束は、リフレクター412で反射されて略平行光束となり、第1のレンズアレイ413へと射出される。なお、光源411としては、超高圧水銀ランプに限らず、例えば、メタルハライドランプ等を採用してもよい。また、リフレクター412としては、放物面鏡に限らず、楕円面鏡からなるリフレクター412の射出面に平行化凹レンズを配置した構成を採用してもよい。
The
第1のレンズアレイ413および第2のレンズアレイ414は、小レンズをマトリクス状に配列して形成されている。光源411から射出された光束は、第1のレンズアレイ413によって複数の微小な部分光束に分割され、各部分光束は、第2のレンズアレイ414および重畳レンズ416によって照明対象である3つの空間光変調装置440R、440G、440Bの表面で重畳される。
The
偏光変換素子415は、ランダム偏光の光束を一方向に振動する直線偏光(s偏光若しくはp偏光)に揃える機能を有しており、本実施形態では、色分離光学系420での光束の損失が少ないs偏光に揃えている。
色分離光学系420は、照明光学系410から射出された光束を、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光の3色の色光に分離する機能を有しており、B光反射ダイクロイックミラー421、RG光反射ダイクロイックミラー422、G光反射ダイクロイックミラー423、および反射ミラー424、425を備えている。
The
The color separation
照明光学系410から射出された光束のうち、B光の成分は、B光反射ダイクロイックミラー421によって反射され、さらに反射ミラー424、461によって反射されて平行化レンズ430Bに至る。一方、照明光学系410から射出された光束のうち、G光、R光の成分は、RG光反射ダイクロイックミラー422によって反射され、さらに反射ミラー425によって反射されてG光反射ダイクロイックミラー423に至る。その中のG光の成分は、G光反射ダイクロイックミラー423および反射ミラー462に反射されて平行化レンズ430Gに至り、R光の成分は、G光反射ダイクロイックミラー423を透過して、反射ミラー463に反射されて平行化レンズ430Rに至る。
Of the light beam emitted from the illumination
平行化レンズ430R、430G、430Bは、照明光学系410からの複数の部分光束を、空間光変調装置440R、440G、440Bをそれぞれ照明するように各部分光束が、それぞれ略平行な光束となるように設定されている。
平行化レンズ430Rを透過したR光は、空間光変調装置(第1空間光変調装置)440Rに至り、平行化レンズ430Gを透過したG光は、空間光変調装置(第2空間光変調装置)440Gに至り、平行化レンズ430Bを透過したB光は、空間光変調装置(第3空間光変調装置)440Bに至る。
The
The R light transmitted through the
空間光変調装置440Rは、R光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置(LCD)である。空間光変調装置440Rに設けられた図示しない液晶パネルは、2つの透明基板の間に、光を画像信号に応じて変調するための液晶層を封入している。空間光変調装置440Rで変調されたR光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム450へ入射する。なお、空間光変調装置440G、440Bの構成および機能は、空間光変調装置440Rと同様である。
The spatial
クロスダイクロイックプリズム450は、三角柱状の4つのプリズムを貼り合わせることにより、略正方形断面の角柱状に形成されたものであり、X字状の貼り合わせ面に沿って誘電体多層膜451、452が設けられている。誘電体多層膜451は、G光を透過してR光を反射し、誘電体多層膜452は、G光を透過してB光を反射する。そして、クロスダイクロイックプリズム450は、空間光変調装置440R、440G、440Bから出射された各色光の変調光をそれぞれ入射面450R、450G、450Bから入射して合成し、カラー画像を表す画像光を形成し、その画像光を投射光学系160へ向けて射出する。
The cross
クロスダイクロイックプリズム450とレンズ群460との間には偏光ローテーター170が配置されている。偏光ローテーター170は、波長選択性を有しており、所定の波長の光の振動方向を90°回転させる機能(すなわち、s偏光をp偏光へ、または、p偏光をs偏光へ変換する機能)を有している。このような偏光ローテーター170としては、特に限定されないが、例えば、カラーリング社製のカラーセレクト(登録商標)を用いることができる。
A polarization rotator 170 is disposed between the cross
クロスダイクロイックプリズム450は、s偏光を反射し、p偏光を透過する単偏光素子であるため、クロスダイクロイックプリズム450に反射されるR光およびB光をs偏光とし、クロスダイクロイックプリズム450を透過するG光をp偏光とする必要がある。このように、R光およびB光とG光とで偏光方向が異なっているため、R光、G光、B光の偏光方向を揃えるために偏光ローテーター470が配置されている。
Since the cross
偏光ローテーター470は、R光およびB光の偏光を90°回転させ、G光の偏光を回転させない構成となっている。そのため、偏光ローテーター470を通過したR光、G光、B光は、その振動方向が互いに同じ光となる。ここで、G光は、R光、B光と比較して比視感度が高い成分である。そのため、偏光ローテーター470のように、G光の偏光を回転させずに、R光およびB光の偏光を回転させることにより、R光、G光、B光の偏光を揃えることによって、画像光の光束を十分に稼ぐことができ、明るい画像表示が可能となる。
偏光ローテーター470を通過した映像光は、光Lとしてレンズ群460で集光されて拡大光学部5に出射される。
The
The image light that has passed through the
このような第8実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、本実施形態では、3つの透過型液晶表示装置(LCD)を用いたプロジェクターについて説明したが、プロジェクターの構成としては、これに限定されない。例えば、3つの反射型液晶表示装置(LCD)を用いた構成であってもよい。また、透過型/反射型を問わず、2つの液晶表示装置を用いた構成であってもよい。すなわち、偏光を利用したマイクロディスプレイであって、2つ以上のマイクロディスプレイを用いるプロジェクターであれば、本実施形態を適用することができる。
Also according to the eighth embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
In the present embodiment, a projector using three transmissive liquid crystal display devices (LCD) has been described, but the configuration of the projector is not limited to this. For example, a configuration using three reflective liquid crystal display devices (LCD) may be used. In addition, a configuration using two liquid crystal display devices may be used regardless of transmission type / reflection type. In other words, the present embodiment can be applied to any projector that uses polarized light and uses two or more microdisplays.
<第9実施形態>
次に、本発明の虚像表示装置の第9実施形態について説明する。
図16は、本発明の虚像表示装置(光学素子)の第9実施形態が備える画像形成部を示す図である。
以下、第9実施形態について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の虚像表示装置は、画像形成部の構成が異なること以外は、第1実施形態の虚像表示装置と同様である。
<Ninth Embodiment>
Next, a ninth embodiment of the virtual image display device of the present invention will be described.
FIG. 16 is a diagram illustrating an image forming unit included in the ninth embodiment of the virtual image display device (optical element) of the present invention.
Hereinafter, the ninth embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.
The virtual image display device of the present embodiment is the same as the virtual image display device of the first embodiment, except that the configuration of the image forming unit is different.
図16に示すように、画像形成部10Cは、光源ユニット710と、PBSプリズム730と、反射型液晶パネル740と、レンズ群750とを有するプロジェクターで構成されている。
光源ユニット710は、赤色、緑色、青色のレーザー光源711R、711G、711Bと、レーザー光源711R、711G、711Bに対応して設けられたコリメーターレンズ712R、712G、712Bおよびダイクロイックミラー713R、713G、713Bとを備えている。
As illustrated in FIG. 16, the
The
レーザー光源711R、711G、711Bは、それぞれ、図示しない光源と駆動回路とを有している。そして、レーザー光源711Rは、赤色のレーザー光を射出し、レーザー光源711Gは、緑色のレーザー光を出射し、レーザー光源711Bは、青色のレーザー光を出射する。これらレーザー光源711R、711G、711Bから出射される各色のレーザー光は、直線偏光であって、互いに振動方向が同一となっている(例えば、S波)。
The
各レーザー光源711R、711G、711Bから出射された各色のレーザー光は、コリメーターレンズ712R、712G、712Bによって平行化され、ダイクロイックミラー713R、713G、713Bに入射する。ダイクロイックミラー713Rは、赤色のレーザー光を反射する特性を有している。ダイクロイックミラー713Bは、青色のレーザー光を反射するとともに、赤色のレーザー光を透過する特性を有している。ダイクロイックミラー713Gは、緑色のレーザー光を反射するとともに、赤色、青色のレーザー光を透過する特性を有している。
The laser beams of the respective colors emitted from the
レーザー光源711R、711G、711Bは、順次点滅するように駆動が制御されており、これにより、赤色のレーザー光、緑色のレーザー光、青色のレーザー光が順次出射される。出射された各色のレーザー光は、それぞれ、コリメーターレンズ、ダイクロイックミラーを通過し、PBS(偏光ビームスプリッター)プリズム730の反射面で反射されて反射型液晶パネル740に投射される。
The driving of the
反射型液晶パネル740は、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)であって、反射層を有する。この反射層で反射されてPBSプリズム730を通過した各色のレーザー光は、映像光(光L)としてレンズ群750で集光され、拡大光学部5に出射される。なお、反射型液晶パネル740によって反射された各色のレーザー光は、振動方向が90°回転し、p偏光となる。
The reflective
このような第9実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、本実施形態では、1枚の反射型液晶パネル740を用いた単板方式であるが、画像形成部10Cの構成は、これに限定されない。例えば、赤色光、緑色光、青色光ごとに反射型液晶パネルを設けた3板方式であってもよいし、反射型液晶パネルに換えて透過型液晶パネルを用いた構成であってもよい。また、その他、光源ユニット710からの各色の光が予め同一方向の振動成分のみを持つ直線偏光となっているプロジェクター(例えば、偏光制御型の単板プロジェクター、各色の光の振動方向を制御したスキャンプロジェクター等)であれば、プロジェクターの構成としては特に限定されない。
According to the ninth embodiment, the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained.
In the present embodiment, the single-plate system using one reflective
<第10実施形態>
次に、本発明の虚像表示装置の第10実施形態について説明する。
図17は、本発明の虚像表示装置(光学素子)の第10実施形態が備える画像形成部を示す図である。
以下、第10実施形態について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態の虚像表示装置は、画像形成部の構成が異なること以外は、第1実施形態の虚像表示装置と同様である。
<Tenth Embodiment>
Next, a tenth embodiment of the virtual image display device of the present invention will be described.
FIG. 17 is a diagram illustrating an image forming unit included in the tenth embodiment of the virtual image display device (optical element) of the present invention.
Hereinafter, the tenth embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.
The virtual image display device of the present embodiment is the same as the virtual image display device of the first embodiment, except that the configuration of the image forming unit is different.
図17に示すように、本実施形態の画像形成部10Dは、有機EL(エレクトロルミネッセンス;electroluminescence)パネルで構成されている。なお、以下では、一画素分を構成する有機EL素子100Dについて説明する。
有機EL素子100Dは、ガラス基板104Dと、陽極層101Dと、発光物質を含む有機発光層102Dと、陰極層103Dとを有している。画像形成部10Dでは、ガラス基板104D上に、陽極層101Dが積層され、その上に、赤色光用の有機発光層102Dと、青色光用の有機発光層102Dと、緑色用の有機発光層102Dとがそれぞれ異なる位置に積層されている。また、赤色光用の有機発光層102D、青色光用の有機発光層102Dおよび緑色用の有機発光層102Dの上には、陰極層103Dがそれぞれ配置されている。
As shown in FIG. 17, the
The organic EL element 100D includes a
陽極層101Dと各陰極層103Dとの間に電圧が印加されると、各有機発光層102Dに陽極層101Dから正孔が注入され、各有機発光層102Dに各陰極層103Dから電子が注入される。各有機発光層102Dでは、注入された電子と正孔とが各有機発光層102Dにおいて再結合し、エネルギー準位が伝導帯から価電子帯に戻る際の励起エネルギーを光エネルギーとして放出する。これにより、各有機発光層102Dは、それぞれ、赤色(R)、青色(B)および緑色(G)の光を発光する。
このような有機EL素子100Dは、図示しない制御部に接続されており、この制御部によってその駆動を制御される。
When a voltage is applied between the anode layer 101D and each
Such an organic EL element 100D is connected to a control unit (not shown), and its driving is controlled by this control unit.
画像形成部10Dでは、1つの有機EL素子100Dが1画素を構成するため、有機EL素子100Dは、画素数分、例えば、横×縦=1280×1024、640×480のように配置されている。そして、画像形成部10Dでは、各有機EL素子100Dが所定の映像信号に基づいて各有機発光層102Dを発光させて、それらを図示しない集光レンズで集光して拡大光学部5に入射させる。
このように画像形成部10Dとして有機ELパネルを用いることで、空間光変調装置(虚像表示装置)のさらなる小型化および低消費電力化を図ることができる。
また、このような第10実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
In the image forming unit 10D, since one organic EL element 100D constitutes one pixel, the organic EL elements 100D are arranged in the number of pixels, for example, horizontal × vertical = 1280 × 1024, 640 × 480. . Then, in the image forming unit 10D, each organic EL element 100D causes each organic
Thus, by using an organic EL panel as the image forming unit 10D, it is possible to further reduce the size and power consumption of the spatial light modulation device (virtual image display device).
Also, the tenth embodiment can provide the same effects as those of the first embodiment described above.
以上、本発明の虚像表示装置および光学素子について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の虚像表示装置および光学素子では、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができ、また、他の任意の構成を付加することもできる。
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
The virtual image display device and the optical element of the present invention have been described based on the illustrated embodiment, but the present invention is not limited to this. For example, in the virtual image display device and the optical element of the present invention, the configuration of each part can be replaced with any configuration having the same function, and any other configuration can be added.
Further, the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
また、前述した実施形態では、右眼用および左眼用の虚像を形成する場合を例に説明したが、右眼用または左眼用のいずれか一方の虚像を形成するように構成にしてもよい。
また、前述した実施形態では、眼鏡型およびヘッドセット型の頭部装着型虚像表示装置に本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ヘルメット型の頭部装着型虚像表示装置や、頭部に装着しない擬似窓にも適用可能である。
In the above-described embodiment, the case of forming the right-eye and left-eye virtual images has been described as an example. However, the configuration may be such that either the right-eye or left-eye virtual image is formed. Good.
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the eyeglass-type and headset-type head-mounted virtual image display devices has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, for example, a helmet-type The present invention can also be applied to a head-mounted virtual image display device and a pseudo window that is not mounted on the head.
1…虚像表示装置 1A…虚像表示装置 1B…虚像表示装置 1C…虚像表示装置 1D…虚像表示装置 1E…虚像表示装置 2…フレーム 3…信号生成部 4…走査光出射部 5…拡大光学部 5A…拡大光学部 5B…拡大光学部 5C…拡大光学部 5D…拡大光学部 5E…拡大光学部 7…光ファイバー 10…画像形成部 10A…画像形成部 10B…画像形成部 10C…画像形成部 10D…画像形成部 11…可動ミラー部 12a…軸部 12b…軸部 13…枠体部 14a…軸部 14b…軸部 14c…軸部 15…支持部 16…永久磁石 17…コイル 18…信号重畳部 21…レンズ部 22…テンプル部 31…信号光生成部 32…駆動信号生成部 33…制御部 34…レンズ 42…光走査部 43…レンズ 51…第1の導光板 51E…第1板材 52…第2の導光板 52E…第2板材 53…ミラー部 53E…第1部材 54…ホログラム 54E…第2部材 55E…ミラー部 100D…有機EL素子 101D…陽極層 102D…有機発光層 103D…陰極層 104D…ガラス基板 111…基部 112…スペーサー 113…光反射板 114…光反射部 115…硬質層 200…部分透過反射面 200A…部分 200B…部分 300…高透過面 311B…光源 311G…光源 311R…光源 312B…駆動回路 312G…駆動回路 312R…駆動回路 313…光合成部 313a…ダイクロイックミラー 313b…ダイクロイックミラー 321…駆動回路 322…駆動回路 400…高透過面 410…照明光学系 411…光源 412…リフレクター 413…第1のレンズアレイ 414…第2のレンズアレイ 415…偏光変換素子 416…重畳レンズ 420…色分離光学系 421…B光反射ダイクロイックミラー 422…RG光反射ダイクロイックミラー 423…G光反射ダイクロイックミラー 424…反射ミラー 425…反射ミラー 430R…平行化レンズ 430G…平行化レンズ 430B…平行化レンズ 440R…空間光変調装置 440G…空間光変調装置 440B…空間光変調装置 450…クロスダイクロイックプリズム 450R…入射面 450G…入射面 450B…入射面 451…誘電体多層膜 452…誘電体多層膜 460…レンズ群 462…反射ミラー 463…反射ミラー 470…偏光ローテーター 500A…部分 500B…部分 500D…部分 501…端面 511…第1の主面 511A…部分 511B…部分 511E…主面 512…第2の主面 513…側面 514…側面 515…端面 516…端面 520A…部分 520B…部分 521…第1の主面 521E…主面 522…第2の主面 523…側面 524…側面 525…端面 526…端面 531…上面 531E…面 541…面 541E…面 620…光源装置 621…超高圧水銀ランプ 622…リフレクター 630…均一照明光学系 631…ロッドインテグレーター 632…カラーホイール 632a…フィルター面 633…リレーレンズ群 634…反射ミラー 640…光変調装置 641…基板 642…光変調素子 650…レンズ群 651…集光レンズ 710…光源ユニット 711B…レーザー光源 711G…レーザー光源 711R…レーザー光源 712R…コリメーターレンズ 713B…ダイクロイックミラー 713G…ダイクロイックミラー 713R…ダイクロイックミラー 730…PBSプリズム 740…反射型液晶パネル 750…レンズ群 D1…離間距離 D2…離間距離 L…光 L1…光 L2…光 L3…光 L4…光 Lx…光 S1…空間 S2…空間 T1…周期 T2…周期 V1…第1の駆動信号 V2…第2の駆動信号 f1…共振周波数 θ…傾斜角 θ1…傾斜角 θ2…傾斜角
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記画像形成部から出射した前記映像光が入射され、前記映像光を2次元に拡大する拡大光学部と、を含み、
前記拡大光学部は、前記映像光が入射する光入射部と、
前記映像光が前記光入射部に入射する入射方向に対して傾斜して設けられた第1反射面と、前記第1反射面と平行に設けられ、前記映像光の一部を反射させ、前記映像光の一部を透過させる第2反射面とを有する第1導光部と、
前記第2反射面を透過した前記映像光を導光させる第2導光部と、
前記第2導光部に設けられ、前記第2導光部を導光される前記映像光を前記第2導光部の外側に取り出す光取り出し部とを備え、
前記第1導光部は、前記映像光を前記第1反射面と前記第2反射面との間で多重反射させつつ、前記第2反射面を透過した前記映像光を前記第2導光部に入射させることを特徴とする虚像表示装置。 An image forming unit that generates modulated image light based on the image signal and emits the image light;
The image light emitted from the image forming unit is incident, and an expansion optical unit that expands the image light in two dimensions, and
The magnifying optical part includes a light incident part on which the image light is incident,
A first reflecting surface provided to be inclined with respect to an incident direction in which the image light is incident on the light incident portion; and provided in parallel with the first reflecting surface to reflect a part of the image light; A first light guide having a second reflecting surface that transmits part of the image light;
A second light guide part for guiding the image light transmitted through the second reflecting surface;
A light extraction unit that is provided in the second light guide unit and extracts the image light guided through the second light guide unit to the outside of the second light guide unit;
The first light guide unit multi-reflects the image light between the first reflection surface and the second reflection surface, and transmits the image light transmitted through the second reflection surface to the second light guide unit. A virtual image display device characterized by being made incident on.
前記板材の一対の主面のうちの一方の主面が前記第3反射面として機能し、他方の主面が前記第4反射面として機能する請求項4に記載の虚像表示装置。 The second light guide has a plate material,
5. The virtual image display device according to claim 4, wherein one main surface of the pair of main surfaces of the plate member functions as the third reflecting surface, and the other main surface functions as the fourth reflecting surface.
前記第1板材の前記第2板材側の主面が前記第3反射面として機能し、前記第2板材の前記第1板材側の主面が前記第4反射面として機能する請求項4に記載の虚像表示装置。 The second light guide unit includes a first plate member and a second plate member provided to face each other,
The main surface of the first plate member on the second plate member side functions as the third reflection surface, and the main surface of the second plate member on the first plate member side functions as the fourth reflection surface. Virtual image display device.
前記映像光は、前記ミラー部で反射された後に前記第1導光部に入射する請求項1ないし8のいずれか1項に記載の虚像表示装置。 The image light emitted from the image forming unit is incident, and includes a mirror unit that reflects the image light,
9. The virtual image display device according to claim 1, wherein the image light is incident on the first light guide unit after being reflected by the mirror unit. 10.
前記映像光が前記光入射部に入射する入射方向に対して傾斜して設けられた第1反射面と、前記第1反射面と平行に設けられ、前記映像光の一部を反射させ、前記映像光の一部を透過させる第2反射面とを有する第1導光部と、
前記第2反射面を透過した前記映像光を導光させる第2導光部と、
前記第2導光部に設けられ、前記第2導光部を導光される前記映像光を前記第2導光部の外側に取り出す光取り出し部とを備え、
前記第1導光部は、前記映像光を前記第1反射面と前記第2反射面との間で多重反射させつつ、前記第2反射面を透過した前記映像光を前記第2導光部に入射させることを特徴とする光学素子。 A light incident portion on which image light is incident;
A first reflecting surface provided to be inclined with respect to an incident direction in which the image light is incident on the light incident portion; and provided in parallel with the first reflecting surface to reflect a part of the image light; A first light guide having a second reflecting surface that transmits part of the image light;
A second light guide part for guiding the image light transmitted through the second reflecting surface;
A light extraction unit that is provided in the second light guide unit and extracts the image light guided through the second light guide unit to the outside of the second light guide unit;
The first light guide unit multi-reflects the image light between the first reflection surface and the second reflection surface, and transmits the image light transmitted through the second reflection surface to the second light guide unit. An optical element that is made incident on the optical element.
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