JP2016161669A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像表示装置1は、映像信号に基づき変調された映像光L1を生成する映像光生成部31と、映像光生成部31から射出された映像光L1を回折させる光回折部35(第1の回折光学素子)と、映像光L1を空間的に走査する光走査部36(光スキャナー)と、光走査部36によって走査された映像光L2を回折させる光回折部65(第2の回折光学素子)を備える反射部6と、を備え、光走査部36が備える光反射部114は、光回折部35によって構成されている。また、光回折部35としては、干渉縞ピッチが一定であるものが好ましく、光回折部65としては、干渉縞ピッチが互いに異なっている部分を有しているものが好ましい。
【選択図】図3
Description
本発明の画像表示装置は、映像信号に基づき変調された映像光を生成する映像光生成部と、
前記映像光生成部から射出された前記映像光を回折させる第1の回折光学素子と、
光反射部を備え、前記光反射部において前記映像光を反射することにより、前記映像光を空間的に走査する光スキャナーと、
前記光スキャナーによって走査された前記映像光が入射され、当該入射された前記映像光を回折させる第2の回折光学素子と、
を備え、
前記光反射部は、前記第1の回折光学素子によって構成されることを特徴とする。
前記第1の回折光学素子は、回折格子周期が一定であり、
前記第2の回折光学素子は、前記第2の回折光学素子に入射される前記映像光の前記副走査の振幅の中心を通過する前記主走査の走査線上において回折格子周期が互いに異なる部分を有することが好ましい。
前記往復回動の振幅をγ0とし、前記光反射部が回動していないときの前記光反射部の法線と前記映像光の光軸とがなす角度をαとし、前記光反射部が往復回動するときの前記光反射部に入射する前記映像光の光軸と前記光反射部から出射する前記映像光の光軸とがなす角度の最小値をβ0としたとき、下記式を満足していることが好ましい。
まず、本発明の画像表示装置の第1実施形態について説明する。
以下、ヘッドマウントディスプレイ10の各部を順次詳細に説明する。
図2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、画像表示装置1が備える画像生成部3、拡大光学系4および反射部6を支持する機能を有する。
前述したように、画像表示装置1は、画像生成部3と、拡大光学系4と、反射部6とを有している。
以下、本実施形態に係る画像表示装置1の各部について詳細に説明する。
図2に示すように、画像生成部3は、前述したフレーム2のテンプル22に内蔵されている。
以下、画像生成部3の各部について詳述する。
映像光生成部31は、光走査部36(光スキャナー)で走査(光走査)される映像光L1を生成するものである。
映像光生成部31で生成した映像光L1は、レンズ34に入射する。
駆動信号生成部32は、光走査部36(光スキャナー)を駆動する駆動信号を生成するものである。
前述したような映像光生成部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、映像光生成部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。
レンズ34において平行化された映像光L1は、光回折部(第1の回折光学素子)35に入射する。
なお、光回折部35の機能については、後に詳述する。
映像光生成部31から射出された映像光L1は、レンズ34を介して、光回折部35(光走査部36)に入射する。
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に固定された板状部材113と、を有する。
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。
図3に示すように、前述した光走査部36で走査された走査光(映像光)L2は、拡大光学系4へと伝送される。
以下、拡大光学系4の各部について順次詳細に説明する。
光学素子5は、図3に示すように、光走査部36の近傍に設けられており、光透過性(透光性)を有し、Z軸方向に沿った長尺状をなしている。
前述した光走査部36で走査された映像光L2は、光学素子5に入射する。
図3に示すように、光学素子5から射出した映像光L3は、補正レンズ42に入射する。
光学素子5から射出した映像光L4は、遮光板43に入射する。
反射部6は、フロント部21のシェード部212に設けられており、使用時に観察者の左眼EYの前方に位置するように配置されている。この反射部6は、観察者の眼EYを覆うのに十分な大きさを有しており、光学素子5からの映像光L3を観察者の眼EYに向けて入射させる機能を有する。
図10は、光走査部によって走査された映像光が、反射部に投射されるとともに2次元的に走査されている様子の一例を示す図である。
なお、上記平行には、完全な平行を挟んで±2°の角度幅でずれている状態を含む。
なお、上記直交には、完全な直交を挟んで±2°の角度幅でずれている状態を含む。
なお、上記式[1]は、支持部15以外の部位についても適用可能である。
次に、本発明の画像表示装置の第2実施形態について説明する。
図15は、本発明の画像表示装置の第2実施形態の構成を模式的に示す図である。
以上のような第2実施形態においても、第1実施形態と同様の作用、効果が得られる。
次に、本発明の画像表示装置の第3実施形態について説明する。
光源ユニットUTは、いかなる方法で天井部CEに固定されていてもよいが、例えばバンドやクリップ等を用いてサンバイザーに装着する方法により固定される。
2 フレーム
2’ フレーム
3 画像生成部
4 拡大光学系
5 光学素子
6 反射部
10 ヘッドマウントディスプレイ
10’ ヘッドアップディスプレイ
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
14d 軸部
15 支持部
16 永久磁石
17 コイル
18 信号重畳部
21 フロント部
22 テンプル
23 ノーズパッド
27 凹部
31 映像光生成部
32 駆動信号生成部
33 制御部
34 レンズ
35 光回折部
36 光走査部
42 補正レンズ
43 遮光板
51 導光部
52 導光部
53 導光部
54 ハーフミラー層
55 ハーフミラー層
56 入射面
57 射出面
58a 側面
58b 側面
59a 側面
59b 側面
61 非球面ミラー
65 光回折部
111 基部
112 スペーサー
113 板状部材
114 光反射部
115 硬質層
116 光吸収部
211 リム
212 シェード部
311 光源部
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
351 第1ホログラム素子
351B ホログラム層
351G ホログラム層
351R ホログラム層
611 凹面
651 第2ホログラム素子
651B ホログラム層
651G ホログラム層
651R ホログラム層
651a 中心部
651b 端部
651c 端部
CA 自動車
CE 天井部
EA 耳
EY 眼
FW フロントウィンドウ
H 頭部
L1 映像光
L2 映像光
L3 映像光
L3’ 映像光
L30 映像光
L31 映像光
L4 映像光
L5 映像光
L5’ 映像光
L50 映像光
L51 映像光
L6 外界光
L7 反射光
N 法線
NS 鼻
SL 走査線
T1 周期
T2 周期
UT 光源ユニット
V1 第1の駆動信号
V2 第2の駆動信号
W 軸線
Claims (9)
- 映像信号に基づき変調された映像光を生成する映像光生成部と、
前記映像光生成部から射出された前記映像光を回折させる第1の回折光学素子と、
光反射部を備え、前記光反射部において前記映像光を反射することにより、前記映像光を空間的に走査する光スキャナーと、
前記光スキャナーによって走査された前記映像光が入射され、当該入射された前記映像光を回折させる第2の回折光学素子と、
を備え、
前記光反射部は、前記第1の回折光学素子によって構成されることを特徴とする画像表示装置。 - 前記第2の回折光学素子は、前記映像光の入射側の表面形状が前記第2の回折光学素子の回折格子と垂直な方向において凹面になっている請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記光スキャナーは、第1の方向に沿って前記映像光を主走査し、前記第1の方向と直交する第2の方向に沿って前記映像光を副走査し、
前記第1の回折光学素子は、回折格子周期が一定であり、
前記第2の回折光学素子は、前記第2の回折光学素子に入射される前記映像光の前記副走査の振幅の中心を通過する前記主走査の走査線上において回折格子周期が互いに異なる部分を有する請求項1または2に記載の画像表示装置。 - 前記第1の回折光学素子の回折格子周期は、前記第2の回折光学素子に入射される前記映像光の前記副走査の振幅の中心を通過する前記主走査の走査線上における回折格子周期の最大値と最小値との間である請求項3に記載の画像表示装置。
- 前記第1の回折光学素子の回折格子周期は、前記第2の回折光学素子に入射される前記映像光の前記副走査の振幅の中心を通過する前記主走査の走査線上であり、かつ、前記主走査の振幅の中心の位置における回折格子周期と等しい請求項3または4に記載の画像表示装置。
- 前記第1の回折光学素子の回折格子周期は、前記第2の回折光学素子に入射される前記映像光の前記副走査の振幅の中心を通過する前記主走査の走査線上における回折格子周期の平均値と等しい請求項3または4に記載の画像表示装置。
- 前記第2の回折光学素子の回折格子の延在方向は、前記第1の方向と直交している請求項3ないし6のいずれか1項に記載の画像表示装置。
- さらに、前記光スキャナーと前記第2の回折光学素子との間の光路上に設けられた瞳拡大光学系を有する請求項1ないし8のいずれか1項に記載の画像表示装置。
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