JP2017026866A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】見易い表示装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、表示装置は、表示像を含む光を出射する表示部と、前記光を反射する光学素子と、を含む。前記光学素子で反射した前記光の一部は、第１位置に集光される。前記光学素子で反射した前記光の別の一部は、第２位置に集光される。前記第１位置と前記光学素子との間の第１距離は、前記第２位置と前記光学素子との間の第２距離よりも長い。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

例えば、ＭＩＲ診断装置などにおいて、ガントリ内の診断対象者（例えば患者）の診断が行われる。このような用途においても診断対象者に見易い表示を提供することが望まれる。

特表２０１３−５４６０２４号公報

本発明の実施形態は、見易い表示装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、表示装置は、表示像を含む光を出射する表示部と、前記光を反射する光学素子と、を含む。前記光学素子で反射した前記光の一部は、第１位置に集光される。前記光学素子で反射した前記光の別の一部は、第２位置に集光される。前記第１位置と前記光学素子との間の第１距離は、前記第２位置と前記光学素子との間の第２距離よりも長い。

いくつかの実施形態に係る表示装置を例示する断面図である。 第１の実施形態に係る表示装置の一部を例示する斜視図である。 第１の実施形態に係る表示装置の一部を例示する断面図である。 第１の実施形態に係る表示装置の一部を例示する断面図である。 第１の実施形態に係る表示装置の一部を例示する断面図である。 第２の実施形態に係る表示装置の一部を例示する断面図である。 第２の実施形態に係る表示装置の一部を例示する断面図である。 第３の実施形態に係る表示装置の一部を例示する断面図である。 第４の実施形態に係る表示装置の一部を例示する断面図である。 第４の実施形態に係る表示装置の一部を例示する断面図である。 第５の実施形態に係る表示装置の一部を例示する断面図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る表示装置を例示する模式的断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る表示装置１１０は、表示部１０と、光学素子２０と、を含む。

表示部１０は、表示像を含む光Ｌ０を出射する。この例では、表示部１０は、投影部１１と、スクリーン１２と、を含む。投影部１１に、画像データ出力部６０から画像信号６０ｓが提供される。投影部１１は、画像信号６０ｓに基づく変調光を出射する。この変調光がスクリーン１２に投影される。スクリーン１２から光Ｌ０が出射される。光Ｌ０は、画像信号６０ｓに基づく表示像を含む。スクリーン１２で形成される表示像は、実像である。

光Ｌ０が、光学素子２０に入射する。光学素子２０は、光Ｌ０を反射する。反射した光Ｌ０は、観視者１８１の頭部１８２に向けて進行する。反射した光Ｌ０は、観視者１８１の目１８０に入射する。

この例では、観視者１８１は、診断ステージ１８５の上に居る。診断ステージ１８５の周りにＭＲＩドラム１８６が配置されている。ＭＲＩドラム１８６は、ガントリ１８７に含まれる。

この例では、光学素子２０は、診断ステージ１８５の上に配置されている。これにより光学素子２０で反射した光Ｌ０が、診断ステージ１８５の上に居る観視者１８１の目１８０に入射可能である。表示装置１１０は、診断ステージ１８５の上に居る観視者１８１に表示像を提供できる。

例えば、光学素子２０は、非磁性であり、そして絶縁性である。これにより、光学素子２０が、ガントリ１８７の磁界に影響を与えることが抑制できる。一方、電子部品などの導電体を含む投影部１１は、ガントリ１８７から離れて配置される。これにより、磁界に与える影響が抑制できる。スクリーン１２が非磁性で絶縁性で有る場合には、スクリーン１２は、ガントリ１８７の近くに設置されても良い。

このように、表示装置１１０は、診断装置２１０に応用できる。診断装置２１０は、表示装置１１０と、診断ステージ１８５と、を含む。

光学素子２０で反射した光Ｌ０は、複数の虚像を形成可能である。例えば、光学素子２０は、第１虚像位置Ｉｍ１と、第２虚像位置Ｉｍ２と、のそれぞれに、虚像を形成できる。

例えば、観視者１８１の視力は一定ではない。例えば、近視の観視者、または、遠視（通常視）の観視者が存在する。例えば、近視の観視者は、視力矯正の眼鏡をかけて遠くの物体を見る。眼鏡は、一般に金属部品などを含んでおり、金属部品は、磁気信号に影響を与える。このため、診断対象者が眼鏡をかけた状態で、診断を行うことは実用的ではない。一方、例えば、診断対象者は、診断の様子を知りたいと希望する。さらに、例えば、診断対象者に風景画像などを提供して、診断対象者の心理状態を安定化することで、正確な診断結果が得られる場合がある。

実施形態に係る表示装置１１０においては、光学素子２０で反射した光Ｌ０により、複数の虚像が形成可能である。すなわち、光学素子２０は、第１虚像位置Ｉｍ１と、第２虚像位置Ｉｍ２と、のそれぞれに、虚像を形成できる。第１虚像位置Ｉｍ１と光学素子２０との間の距離は、第２虚像位置Ｉｍ２と光学素子２０との間の距離よりも長い。すなわち、第１虚像位置Ｉｍ１と、観視者１８１の目１８０と、の間の距離は、第２虚像位置Ｉｍ２と目１８０との間の距離よりも長い。

例えば、観視者１８１が近視の場合は、近い第２虚像位置Ｉｍ２の像を観視できる。この場合、観視者１８１は、観視者１８１から遠い第１虚像位置Ｉｍ１の像を観視できない。観視者１８１が近視であるため、遠い第１虚像位置Ｉｍ２の像は、ぼやけて知覚され難い。このため、近視の観視者１８１は、近い第２虚像位置Ｉｍ２の像だけを観視できる。

一方、観視者１８１が遠視で、近い像が見難い場合がある。この場合は、観視者１８１は、遠い第１虚像位置Ｉｍ１の像を観視できる。そして、近い第２虚像位置Ｉｍ２の像は実質的に観視できない。

観視者１８１が正常視であり遠近の調節が可能な場合は、観視者１８１は、遠い第１虚像位置Ｉｍ１の像、及び、近い第２虚像位置Ｉｍ２の像のどちらか一方を観視可能にする。すなわち、見易い方の像が選ばれ、選ばれた像が観視者１８１により知覚される。

このように、実施形態に係る表示装置１１０によれば、種々の視力の観視者１８１のそれぞれに、適切な画像を提供できる。これにより、見易い表示装置を提供する。

例えば、第１の参考例においては、光学素子で形成される表示像（虚像）の位置が１つである。第１の参考例において、表示像の位置が観視者１８１から遠い場合は、近視の観視者１８１は、この遠い表示像を知覚することは困難である。一方、第１の参考例において、表示像の位置が観視者１８１に近い場合は、遠視の観視者１８１は、この近い表示像を知覚することは困難である。

これに対して、実施形態においては、光学素子２０は、複数の虚像位置に表示像を形成可能である。これにより、観視者１８１は、自分が見易いと感じた像を知覚できる。見易い表示装置が提供される。実施形態において、虚像の形成位置の数（虚像距離の種類の数）は、３以上でも良い。

以下、本実施形態に係る光学素子２０の例について説明する。
図２は、第１の実施形態に係る表示装置の一部を例示する模式的斜視図である。
図２は、光学素子２０を例示している。
図２に示すように、光学素子２０は、例えば、板状である。光学素子２０は、１つの面（光学素子面２０ｆ）に沿って広がっている。

光学素子面２０ｆに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの軸をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。この例では、光学素子面２０ｆは、Ｘ−Ｙ平面に沿っている。

光学素子２０の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、光学素子２０のＸ軸方向のサイズ（Ｘ軸方向の長さ）よりも薄い。光学素子２０の厚さは、光学素子２０のＹ軸方向のサイズ（Ｙ軸方向の長さ）よりも薄い。

光学素子２０は、第１面２０ａと、第２面２０ｂと、を含む。第２面２０ｂは、第１面２０ａの反対側である。例えば、第２面２０ｂは、実質的にＸ−Ｙ平面に対して平行である。例えば、第１面２０ａは、巨視的には、実質的にＸ−Ｙ平面に対して平行である。

第１面２０ａには、複数の凸部２０ｐが設けられている。複数の凸部２０ｐは、中心２０ａＣを中心とする同心状である。この例では、第１面２０ａに光Ｌ０が入射する。光Ｌ０が、第１面２０ａで反射される。光学素子２０は、例えば、フレネル反射ミラーである。複数の凸部２０ｐの間のそれぞれは、凹部となる。従って、複数の凹部が同心状に設けられていると見なしても良い。

図３は、第１の実施形態に係る表示装置の一部を例示する模式的断面図である。
図３は、光学素子２０の一部を示している。
図３に示すように、光学素子２０は、複数の凸部２０ｐのそれぞれは、傾斜面を有する。例えば、光学素子２０は、基体２０ｍと、反射膜２０ｒと、を含む。反射膜２０ｒは、基体２０ｍの表面に設けられている。例えば、基体２０ｍの表面に、複数の凸状の斜面が設けられている。この斜面の上に、反射膜２０ｒが設けられている。

この例では、反射膜２０ｒは、複数の第１膜２０ｒａと、複数の第２膜２０ｒｂと、を含む。複数の第１膜２０ｒａ及び複数の第２膜２０ｒｂは、交互に並ぶ。複数の第１膜２０ｒａの１つと基体２０ｍとの間に、複数の第２膜２０ｒｂの１つが設けられる。複数の第２膜２０ｒｂの１つと基体２０ｍとの間に、複数の第１膜２０ｒａの１つが設けられる。複数の第１膜２０ｒａの屈折率は、複数の第２膜２０ｒｂの屈折率とは異なる。第１膜２０ｒａには例えば第１誘電体が用いられ、第２膜２０ｒｂには、第２誘電体が用いられる。第１誘電体の屈折率は、第２誘電体の屈折率とは異なる。すなわち、この例では、反射膜２０ｒとして、誘電体多層膜構成が用いられている。第１誘電体及び第２誘電体の少なくともいずれかは、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム及びフッ化マグネシウムの少なくともいずれかを含む。第１誘電体及び第２誘電体の少なくともいずれかは、例えば、酸化物及びフッ化物の少なくともいずれかを含む。

基体２０ｍには、例えば、非磁性の材料が用いられる。基体２０ｍは、例えば、樹脂を含む。基体２０ｍは、例えば、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネイト系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、または、塩化ビニル系樹脂を含んでも良い。基体２０ｍは、フッ化物またはハロゲン化物を含む樹脂を含んでも良い。光学素子２０は、例えば、非磁性である。これにより、診断装置などと組み合わせた際に、磁界信号に与える影響が抑制できる。

反射膜２０ｒに入射した光Ｌ０が、反射膜２０ｒで反射される。凸部２０ｐの傾斜面の角度は一定ではない。これにより、傾斜面上の反射膜２０ｒで反射された光Ｌ０が、複数の位置において結像される。実施形態において、基体２０ｍが反射性でも良い。基体２０ｍの屈折率と、基体２０ｍの外部の屈折率と、の差により、基体２０ｍの表面において光Ｌ０が反射しても良い。この場合は、反射膜２０ｒが省略される。

図４は、第１の実施形態に係る表示装置の一部を例示する模式的断面図である。
光学素子２０は、複数の焦点距離を有する。例えば、光学素子２０は、第１焦点距離Ｆ１と、第２焦点距離Ｆ２と、を有する。第２焦点距離Ｆ２は、第１焦点距離Ｆ１よりも短い。光学素子２０に入射した光Ｌ０が、これらの焦点距離の位置に集光可能である。

すなわち、光学素子２０で反射した光Ｌ０の一部は、第１位置Ｐ１に集光される。光学素子２０で反射した光Ｌ０の別の一部は、第２位置Ｐ２に集光される。第１位置Ｐ１と光学素子２０との間の第１距離（すなわち、例えば、第１焦点距離Ｆ１）は、第２位置Ｐ２と光学素子２０との間の第２距離（すなわち、例えば、第２焦点距離Ｆ２）よりも長い。

このような動作は、光学素子２０に設けられる複数の凸部２０ｐ（すなわち、複数の反射部）により、得られる。すなわち、光学素子２０は、複数のフレネル反射ミラーを含んでおり、複数のフレネル反射ミラーのそれぞれの焦点距離は、互いに異なる。

図４に示すように、光学素子２０は、複数の第１反射部２１と、複数の第２反射部２２と、を含む。複数の第１反射部２１及び複数の第２反射部２２は、交互に並ぶ。複数の第１反射部２１は、第１位置Ｐ１に光Ｌ０を集光する。複数の第２反射部２２は、第２位置Ｐ２に光Ｌ０を集光する。

すなわち、複数の第１反射部２１は、第１焦点距離Ｆ１を有する第１のフレネル反射ミラーとなる。複数の第２反射部２２は、第２焦点距離Ｆ２を有する第２のフレネル反射ミラーとなる。これらの複数のフレネル反射ミラーを用いることで、複数の位置に表示像（表示像の虚像）を形成することができる。

すなわち、光学素子２０は、光学素子面２０ｆ（Ｘ−Ｙ平面）に沿って広がっている。光学素子２０は、光Ｌ０を反射する反射面（この例では第１面２０ａ）を含む。この反射面は、例えば、反射膜２０ｒでも良い。

反射面（第１面２０ａ）は、第１傾斜面２１ａと、第２傾斜面２２ａと、第３傾斜面２１ｂと、第４傾斜面２２ｂと、を含む。反射面（第１面２０ａ）の中心２０ａＣと第１傾斜面２１ａとの間に第４傾斜面２２ｂが位置する、第１傾斜面２１ａと第４傾斜面２２ｂとの間に第２傾斜面２２ａの少なくとも一部が位置する。第２傾斜面２２ａと第４傾斜面２２ｂとの間に第３傾斜面２１ｂの少なくとも一部が位置する。

これらの傾斜面は、Ｘ−Ｙ平面内で交互に並んでいる。すなわち、反射面（この例では第１面２０ａ）は、複数の頂部２５ａと、複数の底部２５ｂと、を含む。複数の頂部２５ａ及び複数の底部２５ｂにより、複数の凸部２０ｐが形成される。複数の頂部２５ａ及び複数の底部２５ｂは、交互に並んでいる。第１傾斜面２１ａ、第２傾斜面２２ａ、第３傾斜面２１ｂ及び第４傾斜面２２ｂのそれぞれは、複数の凸部２０ｐのそれぞれに対応している。第１傾斜面２１ａは、複数の頂部２５ａの１つと複数の底部２５ｂの１つとの間に設けられている。第２傾斜面２２ａは、複数の頂部２５ａの別の１つと複数の底部２５ｂの別の１つとの間に設けられている。

例えば、Ｘ軸方向（光学素子面２０ｆに沿う方向）において、第１傾斜面２１ａの少なくとも一部は、第２傾斜面２２ａの少なくとも一部と重なる。Ｘ軸方向において、第２傾斜面２２ａの少なくとも一部は、第３傾斜面２１ｂの少なくとも一部と重なる。Ｘ軸方向において、第３傾斜面２１ｂの少なくとも一部は、第４傾斜面２２ｂの少なくとも一部と重なる。Ｘ軸方向において、第４傾斜面２２ｂの少なくとも一部は、第１傾斜面２１ａの少なくとも一部と重なっている。

図４に示すように、第１傾斜面２１ａで反射した光２１ａＬ及び第３傾斜面２１ｂで反射した光２１ｂＬは、第１位置Ｐ１を通過する。第２傾斜面２２ａで反射した光２２ａＬ及び第４傾斜面２２ｂで反射した光２２ｂＬは、第２位置Ｐ２を通過する。

すなわち、第１傾斜面２１ａ及び第３傾斜面２１ｂを含む第１反射部２１で反射した光２１Ｌは、第１位置Ｐ１を通過する。第２傾斜面２２ａ及び第４傾斜面２２ｂを含む第２反射部２２で反射した光２２Ｌは、第２位置Ｐ２を通過する。

これにより、複数の位置（第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２）に表示像（表示像の虚像）が結像される。

図５は、第１の実施形態に係る表示装置の一部を例示する模式的断面図である。
図５は、光学素子２０の一部を拡大して示している。
図５に示すように、第１傾斜面２１ａと光学素子面２０ｆ（Ｘ−Ｙ平面）との間の第１角度θ１は、第２傾斜面２２ａと光学素子面２０ｆとの間の第２角度θ２よりも小さい。第２角度θ２は、第３傾斜面２１ｂと光学素子面２０ｆとの間の第３角度θ３よりも大きい。第３角度θ３は、第４傾斜面２２ｂと光学素子面２０ｆとの間の第４角度θ４よりも小さい。このような角度の差異により、複数の位置の焦点距離が得られる。

第１角度θ１は、光学素子面２０ｆ（平均的な面）に対して垂直な平面と、第１傾斜面２１ａと、の間の角度である。第２角度θ２は、光学素子面２０ｆ（平均的な面）に対して垂直な平面と、第２傾斜面２２ａと、の間の角度である。第３角度θ３は、光学素子面２０ｆ（平均的な面）に対して垂直な平面と、第３傾斜面２１ｂと、の間の角度である。第４角度θ４は、光学素子面２０ｆ（平均的な面）に対して垂直な平面と、第４傾斜面２２ｂと、の間の角度である。

第１角度θ１は、第３角度θ３よりも大きい。すなわち、複数の第１反射部２１において、中心２０ａＣからの距離が長いと、傾斜面の角度は、大きくされる。一方、第２角度θ２は、第４角度θ４よりも大きい。すなわち、複数の第２反射部２２において、中心２０ａＣからの距離が長いと、傾斜面の角度は、大きくされる。所望のフレネル反射ミラーの特性が得られる。

本実施形態において、第１角度θ１及び第３角度θ３の少なくともいずれかは、１度以下（例えば実質的に０度）でも良い。この場合は、第１焦点距離Ｆ１は、「無限遠」となる。例えば、第１焦点距離Ｆ１は、１０メートル以上である。

本実施形態において、第１焦点距離Ｆ１と第２焦点距離Ｆ２との差は、例えば、０．５メートル以上である。差を大きく設定することで、複数の像が同時に見えることが抑制され、見易い表示が提供できる。

例えば、第１焦点距離Ｆ１は、１メートル以上である。第１焦点距離Ｆ１は、例えば、５メートル以上でも良い。通常視及び遠視の観視者１８１において、見易い。

第２焦点距離Ｆ２は、例えば、０．５メートル以下である。第２焦点距離Ｆ２は、例えば、０．２メートル以下でも良い。近視の観視者１８１において見易くなる。近視の観視者１８１において、見易い。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る表示装置も、第１の実施形態と同様に、表示部１０及び光学素子２０を含む。第２の実施形態においては、光学素子２０が、第１の実施形態の光学素子２０とは異なる。以下、第２の実施形態における光学素子２０について説明する。以下では、第１の実施形態と同様の部分についての説明は省略する。

図６は、第２の実施形態に係る表示装置の一部を例示する模式的断面図である。
図６は、本実施形態に係る表示装置１２０における光学素子２０を例示している。

この場合も、光学素子２０は、光学素子面２０ｆに沿って広がっている。光学素子２０は、光Ｌ０を反射する反射面（この場合は第１面２０ａ）を含む。この場合も、反射面は、第１傾斜面２１ａと、第２傾斜面２２ａと、第３傾斜面２１ｂと、第４傾斜面２２ｂと、を含む。

反射面（この例では第１面２０ａ）は、頂部２５ａと底部２５ｂとを含む。第２傾斜面２２ａ及び第３傾斜面２１ｂは、１つの頂部２５ａと、１つの底部２５ｂと、の間に設けられる。この１つの底部２５ｂは、複数の底部２５ｂのうちでこの１つの頂部２５ａに最も近い。この１つの頂部２５ａと、この１つの底部２５ｂと、の間には、他の頂部２５ａまたは他の底部２５ｂは設けられていない。そして、第２傾斜面２２ａは、第３傾斜面２１ｂと連続している。すなわち、１つの凸部２０ｐに、第２傾斜面２２ａ及び第３傾斜面２１ｂが設けられている。

例えば、Ｘ軸方向（光学素子面２０ｆに沿う方向）において、第１傾斜面２１ａの少なくとも一部は、第３傾斜面２１ｂの少なくとも一部と重なる。Ｚ軸方向（光学素子面２０ｆに対して垂直な方向）において、第１傾斜面２１ａは、第２傾斜面２２ａと重ならない。Ｘ軸方向において、第２傾斜面２２ａの少なくとも一部は、第４傾斜面２２ｂの少なくとも一部と重なる。Ｚ軸方向において、第２傾斜面２２ａは、第３傾斜面２１ｂと重ならない。

このような光学素子２０においても、複数の位置（第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２）に表示像が結像される。

図７は、第２の実施形態に係る表示装置の一部を例示する模式的断面図である。
図７は、表示装置１２０における光学素子２０の一部を拡大して示している。
図７に示すように、第１傾斜面２１ａと光学素子面２０ｆとの間の第１角度θ１は、第２傾斜面２２ａと光学素子面２０ｆとの間の第２角度θ２よりも小さい。第２角度θ２は、第３傾斜面２１ｂと光学素子面２０ｆとの間の第３角度θ３よりも大きい。第３角度θ３は、第４傾斜面２２ｂと光学素子面２０ｆとの間の第４角度θ４よりも小さい。第１角度θ１は、第３角度θ３よりも大きい。第２角度θ２は、第４角度θ４よりも大きい。このような角度の差異により、複数の位置の焦点距離が得られる。

本実施形態においても、第１角度θ１及び第３角度θ３の少なくともいずれかは、１度以下（例えば実質的に０度）でも良い。

（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る表示装置も、第１の実施形態と同様に、表示部１０及び光学素子２０を含む。第３の実施形態においては、光学素子２０が、第１の実施形態の光学素子２０とは異なる。以下、第３の実施形態における光学素子２０について説明する。以下では、第１の実施形態と同様の部分についての説明は省略する。

図８は、第３の実施形態に係る表示装置の一部を例示する模式的断面図である。
図８は、本実施形態に係る表示装置１３０における光学素子２０を例示している。

この場合も、光学素子２０は、光学素子面２０ｆに沿って広がっている。光学素子２０は、光Ｌ０を反射する反射面（この例では第１面２０ａ）を含む。本実施形態においては、光Ｌ０は、第２面２０ｂから光学素子２０に入射し、光学素子２０の内部を通って第１面２０ａに到達する。光Ｌ０は、第２面２０ｂで反射し、光学素子２０から出射する。

この例においても、反射面（第１面２０ａ）は、第１傾斜面２１ａと、第２傾斜面２２ａと、第３傾斜面２１ｂと、第４傾斜面２２ｂと、を含む。これらの傾斜面で反射した光は、複数の位置において、結像される。

表示装置１３０においては、光Ｌ０が光学素子２０の一部を通過する。表示装置１３０における光学素子２０は、図３に関して説明したように、例えば、基体２０ｍと、基体２０ｍの表面に設けられた反射膜２０ｒと、を含む。光Ｌ０は、基体２０ｍを通過した後に反射膜２０ｒで反射し、基体２０ｍを通過した後に、光学素子２０から出射する。例えば、反射膜２０ｒにより、第１傾斜面２１ａ、第２傾斜面２２ａ、第３傾斜面２１ｂ及び第４傾斜面２２ｂが形成される。

このように、光Ｌ０は、フレネル反射ミラーが設けられた面（第１面２０ａ）では、なく、裏面（第２面２０ｂ）から、光学素子２０に入射しても良い。

（第４の実施形態）
第４の実施形態に係る表示装置も、第１の実施形態と同様に、表示部１０及び光学素子２０を含む。第４の実施形態においては、光学素子２０が、第１の実施形態の光学素子２０とは異なる。以下、第４の実施形態における光学素子２０について説明する。以下では、第１の実施形態と同様の部分についての説明は省略する。

図９は、第４の実施形態に係る表示装置の一部を例示する模式的断面図である。
図９は、本実施形態に係る表示装置１４０における光学素子２０を例示している。光学素子２０は、第１面２０ａと、第１面２０ａとは反対の第２面２０ｂと、を含む。光Ｌ０は、第１面２０ａから光学素子２０に入射する。光Ｌ０の一部は、第１面２０ａで反射する。光Ｌ０の別の一部は、光学素子２０の内部（例えば基体２０ｍの内部）を通過して第２面２０ｂで反射し、光学素子２０の内部を通過した後に、第１面２０ａから出射する。

この例では、第２面２０ｂは、第１傾斜面２１ａ及び第３傾斜面２１ｂを含む。第２面２０ｂの中心２０ｂＣと、第１傾斜面２１ａと、の間に、第３傾斜面２１ｂが位置する。第２面２０ｂにおいて、第１傾斜面２１ａ及び第３傾斜面２１ｂなどにより、１つのフレネル反射ミラーが設けられる。

一方、第１面２０ａは、第２傾斜面２２ａ及び第４傾斜面２２ｂを含む。第１面２０ａの中心２０ａＣと、第２傾斜面２２ａと、の間に、第４傾斜面２２ｂが位置する。第２傾斜面２２ａ及び第４傾斜面２２ｂなどにより、別の１つのフレネル反射ミラーが設けられる。

このように、第１面２０ａには、第１のフレネル反射ミラーが設けられ、第２面２０ｂには、第２のフレネル反射ミラーが設けられる。第１のフレネル反射ミラーの焦点距離（第１焦点距離Ｆ１）は、第２のフレネル反射ミラーの焦点距離（第２焦点距離Ｆ２）よりも長い。これにより、複数の位置に表示像（虚像）が形成される。

本実施形態において、Ｚ軸方向（第１方向）において、第１傾斜面２１ａの一部は、第２傾斜面２２ａと重なる。第１傾斜面２１ａは、第４傾斜面２２ｂとは重ならない。Ｚ軸方向（第１方向）において、第３傾斜面２１ｂの一部は、第２傾斜面２２ａと重なる。第３傾斜面２１ｂの別の一部は、第４傾斜面２２ｂと重なる。

表示装置１４０においては、例えば、第１面２０ａ及び第２面２０ｂのそれぞれに、反射膜２０ｒ（図３参照）が設けられる。すなわち、例えば、１つの反射膜２０ｒと、別の１つの反射膜２０ｒと、の間に、基体２０ｍが設けられる。

図１０は、第４の実施形態に係る表示装置の一部を例示する模式的断面図である。
図１０は、表示装置１４０における光学素子２０の一部を拡大して示している。
Ｘ−Ｙ平面（第２面２０ｂから第１面２０ａに向かう第１方向に対して垂直な平面）と、第１傾斜面２１ａと、の間の第１角度θ１は、Ｘ−Ｙ平面と第２傾斜面２２ａとの間の第２角度θ２よりも小さい。Ｘ−Ｙ平面と第３傾斜面２１ｂとの間の第３角度θ３は、Ｘ−Ｙ平面と第４傾斜面２２ｂとの間の第４角度θ４よりも小さい。このような角度の差異により、複数の位置の焦点距離が得られる。

本実施形態においても、第１角度θ１及び第３角度θ３の少なくともいずれかは、１度以下（例えば実質的に０度）でも良い。

（第５の実施形態）
第５の実施形態に係る表示装置も、第４の実施形態と同様に、表示部１０及び光学素子２０を含む。第４の実施形態における光学素子２０について説明する。以下では、第４の実施形態と同様の部分についての説明は省略する。

図１１は、第５の実施形態に係る表示装置の一部を例示する模式的断面図である。
図１１に示すように、表示装置１５０においては、光学層２８がさらに設けられる。光学層２８は、例えば、光学素子２０の第１面２０ａに接する。

例えば、図３に関して説明したように、光学素子２０は、基体２０ｍと、反射膜２０ｒと、を含む。反射膜２０ｒは、基体２０ｍと光学層２８との間に設けられる。

光学層２８の屈折率は、光学素子２０の屈折率と実質的に同じである。光学層２８の屈折率は、基体２０ｍの屈折率と実質的に同じである。例えば、光学層２８の屈折率と基体２０ｍの屈折率との差は、基体２０ｍの屈折率の１／１００倍以下である。光学層２８の屈折率と基体２０ｍの屈折率との差は、基体２０ｍの屈折率の１／１０００以下でも良い。光学層２８の屈折率と基体２０ｍの屈折率との差は、基体２０ｍの屈折率の１／１００００であることが好ましい。

このような光学層２８を用いることで、第２面２０ｂで反射した光が光学素子２０から出射する際に、光が望まない方向に進行することが抑制できる。

第２〜第５の実施形態において、第１焦点距離Ｆ１と第２焦点距離Ｆ２との差は、例えば、０．５メートル以上である。例えば、第１焦点距離Ｆ１は、例えば、１メートル以上である。第１焦点距離Ｆ１は、例えば、５メートル以上でも良い。第２焦点距離Ｆ２は、例えば、０．５メートル以下である。第２焦点距離Ｆ２は、例えば、０．２メートル以下でも良い。

（第６の実施形態）
第６の実施形態は、光学素子に係る。この光学素子は、例えば、第１〜第５の実施形態に関して説明した構成を有する。

すなわち、本実施形態に係る光学素子２０は、光学素子２０に入射する光Ｌ０を反射して、光Ｌ０の一部を第１焦点距離Ｆ１の第１位置Ｐ１に結像し、光Ｌ０の他の一部を第１焦点距離Ｆ１よりも短い第２焦点距離Ｆ２の第２位置Ｐ２に結像させる（例えば図４）。

例えば、光学素子２０は、光学素子面２０ｆに沿って広がっている。光学素子２０は、光Ｌ０を反射する反射面（例えば第１面２０ａ）を含む。反射面は、例えば、第１傾斜面２１ａと、第２傾斜面２２ａと、第３傾斜面２１ｂと、第４傾斜面２２ｂと、を含む。反射面の中心２０ａＣと第１傾斜面２１ａとの間に第４傾斜面２２ｂが位置する。第１傾斜面２１ａと第４傾斜面２２ｂとの間に第２傾斜面２２ａの少なくとも一部が位置する。第２傾斜面２２ａと第４傾斜面２２ｂとの間に第３傾斜面２１ｂの少なくとも一部が位置する。第１傾斜面２１ａと光学素子面２０ｆとの間の第１角度θ１は、第２傾斜面２２ａと光学素子面２０ｆとの間の第２角度θ２よりも小さい（例えば図５参照）。第２角度θ２は、第３傾斜面２１ｂと光学素子面２０ｆとの間の第３角度θ２よりも大きい。第３角度θ３は、第４傾斜面２２ｂと光学素子面２０ｆとの間の第４角度θ４よりも小さい。例えば、第１角度θ１は、第３角度θ３よりも大きい。例えば、第２角度θ２は、第４角度θ４よりも大きい。

このような光学素子２０を用いることで、複数の位置に表示像（例えば虚像）を形成することができる。見易い表示装置が提供できる。

上記の実施形態は、例えば、ＭＲＩ装置などに応用できる。例えば、ＭＲＩ装置のガントリのように閉鎖された環境において、表示を提供できる。例えば、ＭＲＩ装置においては、所望の位置に所望の磁場を印加するために、チューブ状のガントリ内に診断対象者が配置される。このような環境において、診断対象者には心理的なストレスが加わる。例えば、閉所恐怖を持つ診断対象者がガントリ内の環境に耐えることは困難である。

例えば、第２参考例として、このような用途において、ヘッドマウントディスプレイを用いることが提案されている。しかしながら、ヘッドマウントディスプレイの装着により、診断対象者の状態が変化し、正確な結果を得ることが困難になる。さらに、ヘッドマウントディスプレイのための大きな空間が必要であり、さらに、人工的な映像を生成するための処理が高度となる。

一方、診断対象者にミラーを介して表示を行う参考例（上記の第１参考例）がある。この参考例においては、ミラーにより形成される表示像（虚像）の位置は固定されるため、診断対象者の視力によっては、表示像が見えない。視力矯正のための眼鏡をかけると、磁場との作用により、診断結果に影響を与え、正確な診断が困難になる。

実施形態においては、視力矯正用の眼鏡などの磁場に影響を与えないで、見易い表示を提供できる。

実施形態においては、例えば、生成された実像を、反射装置（光学素子２０）により、虚像化して、観視者１８１に与える。ＭＲＩガントリ内は、強磁場環境である。実施形態においては、ＭＲＩガントリの近傍から、電磁場に影響を与える部材を離す。実施形態においては、ガントリから遠い位置から映像を投影する。投影された映像は、強磁場のガントリ内の実像面（例えばスクリーン１２）に、形成される。実像面に形成された映像（表示像）が、光学素子２０に入射する。光学素子２０で反射して得られる虚像が、診断ステージ１８５の上にいる被診断者（観視者１８１）に提供される。

一般に、日本人の６０％が近視的傾向を持つ。眼鏡装着者の７０％以上において、−２ｄｐｔよりも強い透過球面度数の矯正が行われている。例えば、正常視の状態に対応する虚像の距離は、例えば、日本人の５０％以上に対しては、長すぎる。

実施形態においては、例えば、複数の屈折力を持つ光学素子２０が用いられる。これにより、複数の虚像面が生成できる。例えば、正常視用の虚像面に加えて、近視用の虚像面が生成される。近視用の虚像面の視距離は、正常視用の視距離よりも短い。例えば、−２ｄｐｔよりも強い透過球面度数に対応する視距離は、０．５メートル以下である。

実施形態において、光学素子２０は、例えば、フレネル構造を有する、実施形態において、光学素子２０は、滑らかな球面レンズの構造、または、非球面レンズの構造を有しても良い。

実施形態において、例えば、光学素子２０（反射素子）の表面及び裏面のそれぞれの屈折構造を、楕円の非球面としても良い。例えば、１つの焦点の位置を、実像面の位置と対応させる。そして、反射面よりも観視者１８１に近い位置に虚像面を結像させても良い。さらに短い虚像距離を観視者１８１に与えることが可能である。

実施形態に寄れば、例えば、ガントリ内で、視度補正を必要とせず、見易い表示像を提供することができる。

実施形態によれば、見易い表示装置を提供できる。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、表示装置に含まれる表示部及び光学素子などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述し表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…表示部、 １１…投影部、 １２…スクリーン、 ２０…光学素子、 ２０ａ…第１面、 ２０ａＣ…中心、 ２０ｂ…第２面、 ２０ｂＣ…中心、 ２０ｆ…光学素子面、 ２０ｍ…基体、 ２０ｐ…凸部、 ２０ｒ…反射膜、 ２０ｒａ…第１膜、 ２０ｒｂ…第２膜、 ２１…第１反射部、 ２１Ｌ…光、 ２１ａ…第１傾斜面、 ２１ａＬ…光、 ２１ｂ…第３傾斜面、 ２１ｂＬ…光、 ２２…第２反射部、 ２２Ｌ…光、 ２２ａ…第２傾斜面、 ２２ａＬ…光、 ２２ｂ…第４傾斜面、 ２２ｂＬ…光、 ２５ａ…頂部、 ２５ｂ…底部、 ２８…光学層、 ６０…画像データ出力部、 ６０ｓ…画像信号、 θ１〜θ４…第１〜第４角度、 １１０、１２０、１３０、１４０、１５０…表示装置、 １８０…目、 １８１…観視者、 １８２…頭部、 １８５…診断ステージ、 １８６…ＭＲＩドラム、 １８７…ガントリ、 ２１０…診断装置、 Ｆ１、Ｆ２…第１、第２焦点距離、 Ｉｍ１、Ｉｍ２…第１、第２虚像位置、 Ｌ０…光、 Ｐ１、Ｐ２…第１、第２位置

Claims (12)

1. 表示像を含む光を出射する表示部と、
   前記光を反射する光学素子と、
   を備え、
   前記光学素子で反射した前記光の一部は、第１位置に集光され、
   前記光学素子で反射した前記光の別の一部は、第２位置に集光され、
   前記第１位置と前記光学素子との間の第１距離は、前記第２位置と前記光学素子との間の第２距離よりも長い、表示装置。
2. 前記光学素子は、複数の第１反射部と、複数の第２反射部と、を含み、
   前記複数の第１反射部及び前記複数の第２反射部は、交互に並び、
   前記複数の第１反射部は、前記第１位置に前記光を集光し、
   前記複数の第２反射部は、前記第２位置に前記光を集光する、請求項１記載の表示装置。
3. 前記光学素子は、光学素子面に沿って広がり、
   前記光学素子は、前記光を反射する反射面を含み、
   前記反射面は、第１傾斜面と、第２傾斜面と、第３傾斜面と、第４傾斜面と、を含み、
   前記反射面の中心と前記第１傾斜面との間に前記第４傾斜面が位置し、
   前記第１傾斜面と前記第４傾斜面との間に前記第２傾斜面の少なくとも一部が位置し、
   前記第２傾斜面と前記第４傾斜面との間に前記第３傾斜面の少なくとも一部が位置し、
   前記第１傾斜面と前記光学素子面との間の第１角度は、前記第２傾斜面と前記光学素子面との間の第２角度よりも小さく、
   前記第２角度は、前記第３傾斜面と前記光学素子面との間の第３角度よりも大きく、
   前記第３角度は、前記第４傾斜面と前記光学素子面との間の第４角度よりも小さい、請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記第１角度は、前記第３角度よりも大きく、
   前記第２角度は、前記第４角度よりも大きい、請求項３記載の表示装置。
5. 前記反射面は、複数の頂部と、複数の底部と、を含み、
   前記複数の頂部及び複数の底部は、交互に並び、
   前記第１傾斜面は、前記複数の頂部の１つと前記複数の底部の１つとの間に設けられており、
   前記第２傾斜面は、前記複数の頂部の別の１つと前記複数の底部の別の１つとの間に設けられている、請求項３または４に記載の表示装置。
6. 前記光学素子面に沿う方向において、前記第１傾斜面の少なくとも一部は、前記第２傾斜面の少なくとも一部と重なる、請求項５記載の表示装置。
7. 前記反射面は、頂部と底部とを含み、
   前記第２傾斜面及び前記第３傾斜面は、前記頂部と前記底部との間に設けられ、
   前記第２傾斜面は、前記第３傾斜面と連続している、請求項３または４に記載の表示装置。
8. 前記光学素子面に沿う方向において、前記第１傾斜面の少なくとも一部は、前記第３傾斜面の少なくとも一部と重なり、
   前記光学素子面に対して垂直な第１方向において、前記第１傾斜面は、前記第２傾斜面と重ならない、請求項７記載の表示装置。
9. 前記光学素子は、基体と、前記基体の表面に設けられた反射膜と、を含み、
   前記光は、前記基体を通過した後に前記反射膜で反射し、前記基体を通過した後に前記光学素子から出射する、請求項３〜８のいずれか１つに記載の表示装置。
10. 前記光学素子は、第１面と前記第１面とは反対の第２面とを含み、
    前記光は、前記第１面から前記光学素子に入射し、
    前記光の一部は、前記第１面で反射し、
    前記光の別の一部は、前記光学素子の内部を通過して前記第２面で反射し、前記内部を通過した後に前記第１面から出射する、請求項１または２に記載の表示装置。
11. 前記第２面は、第１傾斜面及び第３傾斜面を含み、前記第２面の中心と前記第１傾斜面との間に前記第３傾斜面が位置し、
    前記第１面は、第２傾斜面及び第４傾斜面を含み、前記第１面の中心と前記第２傾斜面との間に前記第４傾斜面が位置し、
    前記第２面から前記第１面に向かう第１方向に対して垂直な平面と、前記第１傾斜面と、の間の第１角度は、前記平面と前記第２傾斜面との間の第２角度よりも小さく、
    前記平面と前記第３傾斜面との間の第３角度は、前記平面と前記第４傾斜面との間の第４角度よりも小さい、請求項１０記載の表示装置。
12. 前記光学素子は、診断ステージの上に配置される、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の表示装置。

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