JP2017049339A - 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、表示部と、第一反射部と、第２反射部と、を含む表示装置が提供される。前記表示部は、画像情報を含む画像光であって前記画像光の中心の第１光を含む画像光を出射する。前記第１反射部は、前記画像光を反射する。前記第２反射部は、前記画像光の光路上において前記表示部と前記第１反射部との間に設けられ、第１反射面と、第２反射面と、を含む。前記第１反射面は、前記第１光の前記第１反射部への入射方向と、前記第１光の前記第１反射部における反射方向と、を含む平面に対して傾斜する。前記第２反射面は、前記平面に対して垂直な第１方向において前記第１反射面と並び、前記第１反射面に対して平行である。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

例えば、画像情報を含む画像光を出射する表示部と、画像光を反射する反射部と、を含む表示装置がある。反射部において画像光が使用者の眼へ向けて反射される。これにより、使用者に対して画像が表示される。このような表示装置において、見易い表示を得ることが望まれる。

特許第４５０８６５５号

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、表示部と、第１反射部と、第２反射部と、を含む表示装置が提供される。前記表示部は、画像情報を含む画像光であって前記画像光の中心の第１光を含む画像光を出射する。前記第１反射部は、前記画像光を反射する。前記第２反射部は、前記画像光の光路上において前記表示部と前記第１反射部との間に設けられ、第１反射面と、第２反射面と、を含む。前記第１反射面は、前記第１光の前記第１反射部への入射方向と、前記第１光の前記第１反射部における反射方向と、を含む平面に対して傾斜する。前記第２反射面は、前記平面に対して垂直な第１方向において前記第１反射面と並び、前記第１反射面に対して平行である。

実施形態に係る表示装置の使用状況を示す模式的平面図である。 図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実施形態に係る表示装置を示す模式図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、参考例に係る表示装置を示す模式図である。 表示装置を示す模式図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、実施形態に係る別の表示装置を示す模式図である。 実施形態に係る別の表示装置の第２反射部を示す模式図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、実施形態に係る表示装置を示す模式図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、実施形態に係る別の表示装置を示す模式図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、実施形態に係る別の表示装置を示す模式図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、実施形態に係る別の表示装置を示す模式図である。 図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、実施形態に係る別の表示装置を示す模式図である。

以下に、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。

図１は、実施形態に係る表示装置の使用状況を例示する模式的平面図である。
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実施形態に係る表示装置を例示する模式図である。
図１に示すように、本実施形態に係る表示装置１００は、例えば使用者２００の頭部に装着可能なＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）である。表示装置１００から使用者２００の瞳孔２０１（眼球）へ向けて、画像情報を含む画像光が投影される。この光によって、使用者２００は、画像の虚像を見る。

この例では、表示装置は、単眼ＨＭＤである。すなわち、１つの表示装置１００を用いて使用者の２００の片方の眼球に対して画像を表示している。但し、実施形態は、２つの表示装置１００を用いて両方の眼球に対して画像を表示する両眼ＨＭＤであってもよい。

図２（ａ）は、図１のうち表示装置１００の部分を拡大して例示する模式的平面図である。
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した表示装置１００を、矢印ＡＡの方向に沿って見た模式的平面図である。

表示装置１００は、表示部１０と、第１反射部２１と、第２反射部２２と、光学部３０（投影部）と、を含む。この例では、表示装置１００は、さらに第３反射部２３を含む。

表示部１０は、画像を表示するディスプレイである。表示部１０は、平面上に並べられた複数の画素１０ｅを含む。表示部１０に表示対象の画像が入力される。複数の画素１０ｅは、入力された画像に応じて光を出射する。すなわち、表示部１０（複数の画素１０ｅ）は、画像情報を含む画像光Ｌｅを出射する。なお、表示部１０として用いられるディスプレイには、液晶、有機ＥＬまたはＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）などの任意の方式を用いることができる。

光学部３０（投影部）は、表示部１０から出射された画像光の光路上において、表示部１０と第２反射部２２との間に設けられる。この例では、光学部３０は、画像光の光路上において第３反射部２３と表示部１０との間に設けられている。光学部３０は、表示部１０の画素１０ｅから出射された画像光の焦点距離や光路を変更して、画像光を投影する。

光学部３０は、少なくとも１つ以上の光学素子を含む。光学素子は、例えば、レンズ、プリズムまたはミラー等である。図２（ａ）には、光学部３０として１つのレンズ３１が表されている。なお、光学部３０が複数の光学素子を含む場合、複数の光学素子は、直線上に配置されていなくてもよい。
第３反射部２３は、例えば、平面ミラーである。第３反射部２３は、屈折力を有していてもよい。光学部３０によって第３反射部２３に投影された画像光は、第３反射部２３によって反射され第２反射部２２に入射する。

第２反射部２２は、画像光の光路上において表示部１０と第１反射部２１との間に設けられる。第２反射部２２は、複数の反射面を含む反射面群である。第２反射部２２の具体例については後述する。第３反射部２３によって反射された画像光の少なくとも一部は、第２反射部２２を介して、第１反射部２１に入射する。

第１反射部２１は、入射した画像光の少なくとも一部を瞳孔２０１へ向けて反射する。以上により、画像光が瞳孔２０１へ投影され、使用者は、虚像を見ることができる。また、第１反射部２１の反射面（ミラー）は、入射した光の一部を透過させる。これにより、使用者は、第１反射部２１を介して外界を見ることができる。

この例では、第１反射部２１は、平面ミラーである。但し、第１反射部２１は、屈折力を有していてもよい。例えば、第１反射部２１は、平面上に並べられた複数の反射面を含むフレネルミラーでもよい。各反射面は、当該平面に対して傾斜しており、互いに隣合う反射面同士の間には段差が設けられる。反射面と当該平面との間の角度によって、反射される光の進行方向を調整可能である。第１反射部２１の形態は、上記に限らず、入射した画像光の少なくとも一部を瞳孔２０１へ投影することができる形態であればよい。例えば、第１反射部２１の代わりに、回折格子などのホログラフィック光学素子を用いてもよい。

なお、各反射部の反射面（ミラー）には、ミラーコーティングやハーフミラーコーティングを施したガラスやアクリルなどの材料を用いることができる。例えば、アクリルに蒸着された金属（アルミニウム等）が用いられる。ミラーには、誘電体多層膜を用いてもよい。誘電体多層膜は、誘電体（例えばケイ素酸化物やチタン酸化物など）を含む薄膜が積層された膜である。ミラーの材料や積層構造によって、反射特性が適宜調整される。

図２（ａ）に表したように、表示部１０から出射された光束（画像光Ｌｅ）は、第１光Ｌ１を含む。第１光Ｌ１は、表示部１０が出射する光束の中心の光線（主光線）である。例えば、第１光Ｌ１は、光学部３０の光軸を通る。

第１光Ｌ１の少なくとも一部は、光学部３０、第３反射部２３及び第２反射部２２を通過する。そして、第１光Ｌ１の少なくとも一部は、入射方向Ｄｉｎに進行して第１反射部２１へ入射し、第１反射部２１によって反射され反射方向Ｄｒｅｆに進行する。

図２（ｂ）及び図２（ｃ）を参照して第２反射部２２の例について説明する。
図２（ｃ）は、図２（ｂ）のうち、第２反射部２２の部分を拡大して例示している。
第２反射部２２は、例えば、第１反射面群Ｇ１を含む。第１反射面群Ｇ１に含まれる各反射面は、入射した光の一部を反射し、一部を透過する。第１反射面群Ｇ１に含まれる反射面は、互いに平行である。

この例では、第２反射部２２は、第１反射面２２１と第２反射面２２２とを含む。第１反射面２２１は、図２（ｂ）に示す平面Ｐ１０に対して傾斜している。ここで、平面Ｐ１０は、第１光Ｌ１が第１反射部２１に入射する入射方向Ｄｉｎと、第１反射部２１が第１光Ｌ１を反射する反射方向Ｄｒｅｆと、を含む平面である。

第２反射面２２２は、第１反射面２２１に対して平行であり、平面Ｐ１０に対して傾斜している。第２反射面２２２は、第１方向Ｄ１において第１反射面２２１と並ぶ。第１方向Ｄ１は、例えば、第１反射面２２１の中心から第２反射面２２２の中心へ向かう方向である。第１方向Ｄ１は、平面Ｐ１０に対して垂直である。例えば、第１方向Ｄ１は、使用者２００から見た上方向（または下方向）に対応する。なお、以下の説明において、第１反射面２２１から第２反射面２２２へ向かう方向を、便宜上「上方向」という場合がある。また、第２反射面２２２から第１反射面２２１へ向かう方向を、便宜上「下方向」という場合がある。

第１反射面２２１と平面Ｐ１０との間の角度θ１は、例えば、４５度であることが望ましい。但し、角度は、製造上のばらつき等によって変化してもよい。角度θ１は、例えば、４３度以上４７度以下である。第２反射面２２２と平面Ｐ１０との間の角度θ２は、例えば、４３度以上４７度以下であり、望ましくは４５度である。

第１反射面２２１は、第１反射面２２１に入射した画像光のうちの一部を反射し、別の一部を透過させる。第２反射面２２２は、第２反射面２２２に入射した画像光のうちの少なくとも一部を反射する。

例えば、表示部１０から出射された画像光Ｌｅは、図２（ｃ）に示すように光Ｌｉ０（光束）を含む。例えば、光Ｌｉ０は、１つの画素１０ｅから出射された光束であり、光Ｌｉ０の太さは、第１反射面２２１の第１方向Ｄ１に沿った幅程度である。例えば、光Ｌｉ０は、表示部１０の上方向の端（上端ＥＵ）に位置する画素から出射される。

光Ｌｉ０は、第１反射面２２１に入射する。第１反射面２２１は、光Ｌｉ０のうちの第１部分Ｌｉ１を透過させ、光Ｌｉ０のうちの第２部分Ｌｉ２を第２反射面２２２に向けて反射する。第１反射面２２１を透過した第１部分Ｌｉ１は、第１反射部２１に入射し、瞳孔２０１へ向けて反射される。

第１反射面２２１によって反射された第２部分Ｌｉ２は、第２反射面２２２に入射する。第２反射面２２２は、第２部分Ｌｉ２のうちの第３部分Ｌｉ３を第１反射部２１へ向けて反射する。また、この例では、第２反射面２２２は、第２部分Ｌｉ２のうちの第４部分Ｌｉ４を透過する。なお、第２反射面２２２は、画像光に対する透過性を有していなくてもよい。光Ｌｉ０の進行方向、第１部分Ｌｉ１の進行方向および第３部分Ｌｉ３の進行方向は、例えば、互いに平行である。

以上説明したように、第２反射部２２によって、画像光Ｌｅの一部（光Ｌｉ０）は、第１方向Ｄ１（例えば上方向）に拡大される。例えば、光Ｌｉ０（光束）の幅が、第１反射面２２１の第１方向Ｄ１に沿った幅と、第２反射面２２２の第１方向Ｄ１に沿った幅と、の合計程度にまで拡大される。これにより、例えば、上方向にアイレンジ（使用者が虚像を見ることができる瞳孔２０１の位置の範囲）を広げることができる。例えば、画角の大きい画像を表示することができる。したがって、見易い表示を提供することができる。

なお、第３部分Ｌｉ３の光の量（光束）は、第１部分Ｌｉ１の光の量（光束）と実質的に等しいことが望ましい。これにより、表示される虚像における輝度のむらを抑制することができる。例えば、第１反射面２２１の画像光に対する透過率は、第２反射面２２２の画像光に対する透過率と実質的に同じとされる。また、第１反射面２２１の画像光に対する反射率（Ｒｅｆ１）は、第２反射面２２２の画像光に対する反射率（Ｒｅｆ２）と実質的に同じとされる。Ｒｅｆ１＝Ｒｅｆ２＝ａとし、光Ｌｉ０の輝度を１とすると、第１部分Ｌｉ１の輝度は、（１−ａ）となり、第３部分Ｌｉ３の輝度は、ａ^２となる。第３部分Ｌｉ３の輝度（明るさ）が第１部分Ｌｉ１の輝度（明るさ）と等しい場合、ａ^２＝（１−ａ）である。よって、ａは、約０．６１８となる。ａの値は、０．６１以上０．６３以下が望ましい。これにより、輝度のむらを抑制することができる。
第２反射面２２２は、画像光に対する透過性を有さなくてもよい。例えば、第１反射面２２１の画像光に対する透過率を０．５とし、第２反射面２２２の画像光に対する反射率を１としてもよい。

表示装置におけるアイレンジの拡大及び画角の拡大について説明する。
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、参考例に係る表示装置を例示する模式図である。
図４は、表示装置を例示する模式図である。
図３（ａ）、図３（ｂ）及び図４は、表示装置を使用する使用者の頭部を横から見た様子を表す。すなわち、これらの図は、図１に表した矢印ＢＢに沿って表示装置を見た状態に対応する。これらの図においては、第３反射部２３の図示は省略している。

図３（ａ）は、参考例に係る表示装置１９０及び１９１を例示している。表示装置１９０は、第２反射部２２を含まない。これ以外については、表示装置１９０は、実施形態に係る表示装置１００と同様である。

図３（ａ）は、表示装置１９０において表示される画像の画角を拡大する参考例の方法を表す。図３（ａ）に示すように、表示部１０の上端ＥＵから出射された光ＬＵ１は、光学部３０によって屈折し、第１反射部２１に入射する。第１反射部２１に入射した光ＬＵ１は、第１反射部２１によって瞳孔２０１の方向へ反射される。第１反射部２１に反射された光ＬＵ１の進行方向は、下方向に向かう成分を含む。

一方、表示部１０は、上端ＥＵと第１方向Ｄ１において離間した下端ＥＬを有する。下端ＥＬに位置する画素１０ｅは、光ＬＬ１を出射する。光ＬＬ１は、光学部３０によって屈折し、第１反射部２１に入射する。第１反射部２１に入射した光ＬＬ１は、第１反射部２１によって瞳孔２０１の方向へ反射される。第１反射部２１に反射された光ＬＬ１の進行方向は、上方向に向かう成分を含む。

光ＬＵ１が投影される領域と光ＬＬ１が投影される領域とが互いに重なる領域Ｒｓに瞳孔２０１が存在すると、使用者は、端が欠けていない画像（虚像）を見ることができる。領域Ｒｓは、アイレンジに対応する。

ここで、参考例の表示装置１９１に表すように、光学部３０よりも大きい径を有する光学部３９ａを用いる。これにより、上端ＥＵから出射される光束を上方向に広げ、下端ＥＬから出射される光束を下方向に広げることができる。そのため、前述した光ＬＵ１の下方向に向かう成分、及び、前述した光ＬＬ１の上方向に向かう成分を大きくすることができる。このように、第１反射部２１の広い範囲から、画像光を瞳孔２０１に投影することで画角を拡大することができる。

図３（ｂ）は、参考例に係る表示装置１９０及び１９２を例示している。図３（ｂ）は、表示装置１９０におけるアイレンジを拡大する参考例の方法を例示している。参考例に係る表示装置１９２に表すように、光学部３０よりも大きい径を有する光学部３９ｂを用いる。これにより、上端ＥＵから出射される光束を上方向に広げ、下端ＥＬから出射される光束を下方向に広げることができる。この例では、参考例の表示装置１９１の場合に比べて、光ＬＵ１の第１反射部２１に対する入射角は小さく、光ＬＬ１の第１反射部２１に対する入射角は小さい。以上により、アイレンジ（領域Ｒｓ）が拡大する。

以上の参考例の方法によれば、アイレンジの拡大及び画角の拡大を行うことができる。しかしながら、光学部が大きくなってしまう。このため、表示装置が大型化してしまう。

これに対して、表示装置１００においては、第２反射部２２が設けられる。図２（ｃ）における説明と同様にして、図４に表したように、光ＬＵ１を上方向に広げることができる。これにより、例えば、光学部を大型化することなく、アイレンジの拡大や画角の拡大を行うことができる。

なお、実施形態においては、第１方向Ｄ１は、平面Ｐ１０に対して傾斜していてもよく、平面Ｐ１０に対して平行でもよい。図４のように、第１方向Ｄ１が平面Ｐ１０に対して垂直な場合には、使用者の上方向（または下方向）においてアイレンジが拡大される。一方、平行の場合には、アイレンジは、使用者の例えば横方向において拡大される。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、実施形態に係る別の表示装置を例示する模式図である。 図５（ａ）は、実施形態に係る表示装置１０１を例示する模式的平面図である。図５（ａ）は、図２（ａ）に表した模式的平面図に相当する。図５（ａ）に表したように、表示装置１０１においても、表示装置１００と同様に、表示部１０、第１反射部２１、第３反射部２３及び光学部３０が設けられる。

表示装置１０１は、第２反射部２２ａ含む。第２反射部２２ａは、第２反射面群Ｇ２を含む。これ以外については、第２反射部２２ａは、図２（ｂ）に関して説明した第２反射部２２と同様である。

この例では、第２反射面群Ｇ２は、第３反射面２２３と、第４反射面２２４と、を含む。第３反射面２２３は、第１反射面２２１に対して傾斜している。第４反射面２２４は、第１方向Ｄ１において第３反射面２２３と並び、第３反射面２２３に対して平行である。

第３反射面２２３及び第４反射面２２４のそれぞれは、平面Ｐ１０に対して傾斜している。第３反射面２２３と平面Ｐ１０との間の角度θ３は、例えば、４３度以上４７度以下であり、望ましくは４５度である。第１反射面２２１と第３反射面２２３との間の角度（θ１とθ３の和）は、例えば８６度以上９４度以下であり、望ましくは９０度である。

第３反射面２２３は、第３反射面２２３に入射した画像光のうちの一部を反射し、別の一部を透過させる。第４反射面２２４は、第４反射面２２４に入射した画像光のうちの少なくとも一部を反射する。

例えば、表示部１０から出射された画像光Ｌｅは、図５（ｂ）に示すように光Ｌｊ０（光束）を含む。光Ｌｊ０は、例えば、表示部１０の下方向の端（下端ＥＬ）に位置する画素から出射される。光Ｌｊ０は、第３反射面２２３に入射する。第３反射面２２３は、光Ｌｊ０のうちの第１部分Ｌｊ１を透過させ、光Ｌｊ０のうちの第２部分Ｌｊ２を第４反射面２２４に向けて反射する。第３反射面２２３を透過した第１部分Ｌｊ１は、第１反射部２１に入射し、瞳孔２０１へ向けて反射される。

第３反射面２２３によって反射された第２部分Ｌｊ２は、第４反射面２２４に入射する。第４反射面２２４は、第２部分Ｌｊ２のうちの第３部分Ｌｊ３を第１反射部２１へ向けて反射する。また、この例では、第４反射面２２４は、第２部分Ｌｊ２のうちの第４部分Ｌｊ４を透過する。なお、第４反射面２２４は、画像光に対する透過性を有していなくてもよい。光Ｌｊ０の進行方向、第１部分Ｌｊ１の進行方向および第３部分Ｌｊ３の進行方向は、例えば、互いに平行である。

以上説明したように、第２反射部２２ａによって、画像光Ｌｅの一部（光Ｌｊ０）は、下方向に拡大される。また、表示装置１００の場合と同様に、画像光Ｌｅの一部（光Ｌｉ０）は、上方向に拡大される。つまり、表示部１０の上端の画素から出射された光束は上方向に拡大され、表示部の下側の画素から出射された光束は下方向に拡大する。このように複数の反射面群を配置して、複数の方向に光束を広げてもよい。これにより、例えば、上下方向にアイレンジを広げることができ、画角の大きい画像を表示することができる。

第２反射部２２の各反射面群に含まれる反射面の数は、３以上であってもよい。
図６は、実施形態に係る別の表示装置の第２反射部を例示する模式図である。
図６は、実施形態に係る表示装置１０２に含まれる第２反射部２２ｂを例示する。表示装置１０２は、前述の表示装置１００の第２反射部２２の代わりに、第２反射部２２ｂを含む。これ以外については、表示装置１０２は、表示装置１００と同様である。図６は、図２（ｃ）に表した模式図に相当する。

第２反射部２２ｂは、図２（ｃ）の例と同様に第１反射面２２１及び第２反射面２２２を含む。第２反射部２２ｂは、さらに第３反射面２２３ａを含む。第３反射面２２３ａは、第１方向Ｄ１において第１反射面２２１と並び、第１反射面２２１に対して平行である。第３反射面２２３ａと第１反射面２２１との間に第２反射面２２２が設けられる。

図２（ｃ）に関する説明と同様に例えば、第１反射面２２１に光Ｌｉ０が入射する。これにより、光Ｌｉ０の第４部分Ｌｉ４が第３反射面２２３ａに入射する。第３反射面２２３ａは、第４部分Ｌｉ４のうちの第５部分Ｌｉ５を第１反射部２１へ向けて反射する。

同様にして、第２反射面２２２に入射した光Ｌｋ０の一部は、第２反射面２２２を透過して第１反射面２２１に向かう。光Ｌｋ０の別の一部は、第２反射面２２２及び第３反射面２２３ａにおいて反射され、第１反射面２２１へ向かう。

このように、反射面の数を増やす。これにより、さらに光束を広げることができる。反射面が３枚以上の場合には、上述したように複数の光路が考えられる。このような場合、各反射面と平面Ｐ１０との間の角度は、４５度が望ましい。これにより、第２反射部２２ｂにおいて反射された光を瞳孔２０１に向かわせることができる。

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、実施形態に係る表示装置を例示する模式図である。
図７（ａ）に示した表示装置１００ａ及び図７（ｂ）に示した表示装置１００ｂには、表示装置１００（又は表示装置１０１）と同様の説明を適用できる。表示装置１００ａと表示装置１００ｂとは、第２反射部２２の位置において、互いに異なる。表示装置１００ａの第２反射部２２の大きさは、表示装置１００ｂの第２反射部２２の大きさと同じである。

図７（ａ）に示す光路長Ｌｄａは、図７（ｂ）に示す光路長Ｌｄｂよりも短い。Ｌｄａは、表示装置１００ａにおける、光学部３０と第２反射部２２との間の第１光Ｌ１の光路長である。Ｌｄｂは、表示装置１００ｂにおける、光学部３０と第２反射部２２との間の第１光Ｌ１の光路長である。

なお、表示部１０から光学部３０までの光路長は共通である。表示装置１００ａにおける光学部３０の径は、表示装置１００ｂにおける光学部３０の径と同じである。表示装置１００ａにおける表示部１０の径は、表示装置１００ｂにおける表示部１０の径と同じである。

図７（ａ）の場合、第２反射部２２の反射面群に入射する光束（画像光）は、広い範囲に存在し、反射面群が存在する範囲の大半をカバーしている。例えば、光束は、反射面群が存在する範囲まで拡大される。このため、図７（ａ）の例では、反射面群による光束の拡大率は、比較的低い。

一方、画像光の径は、光学部３０から第２反射部２２までの間で小さくなる。このため、図７（ｂ）の場合には、第２反射部２２の反射面群に入射する光束の径は、反射面群の大きさに比べて小さい。このため、図７（ｂ）の例では、反射面群による光束の拡大率が比較的高い。

以上により、第２反射部２２（反射面群）の位置は、瞳孔２０１に近いことが望ましい。例えば、実施形態においては、表示部１０と第２反射部２２との間の第１光Ｌ１の光路長は、第２反射部２２と第１反射部２１との間の第１光Ｌ１の光路長よりも長くされる。これにより、例えば、光学部３０の大きさが所定の大きさである場合、効率良く光束を拡大することができる。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、実施形態に係る別の表示装置を例示する模式図である。 図８（ａ）は、表示装置１０３を使用している使用者の上方から、表示装置１０３を見た模式的平面図である。図８（ａ）は、図２（ａ）に表した模式的平面図に対応する。
図８（ｂ）は、図８（ａ）に表した表示装置１０３を、矢印ＣＣの方向に沿って見た模式的平面図である。図８（ｂ）は、図２（ｂ）に表した模式的平面図に対応する。

表示装置１０３は、表示部１０、光学部３０、第２反射部２２及び第３反射部２３を含む。これらについては、表示装置１００における説明と同様の説明を適用できる。表示装置１０３は、さらに、第１反射部２１ａ及び第１基体５１を含む。

第１反射部２１ａは、複数の光反射面２１０（ミラー）を含む。複数の光反射面２１０は、第１列方向Ｄｒ１に並ぶ。第１列方向Ｄｒ１は、例えば第１方向Ｄ１に対して垂直である。各光反射面２１０は、第１列方向Ｄｒ１に対して傾斜している。この例では、複数の光反射面２１０は、第１〜第４光反射面２１１〜２１４を含み、互いに略平行に配置されている。但し、光反射面２１０同士は、平行でなくてもよい。

各光反射面２１０は、入射した光の少なくとも一部を反射する。各光反射面２１０は、入射した光の一部を透過してもよい。上記以外は、第１反射部２１ａは、前述の第１反射部２１と同様である。例えば、第１光Ｌ１は、入射方向Ｄｉｎに進行して光反射面２１０へ入射し、光反射面２１０によって反射され反射方向Ｄｒｅｆに進行する。第２反射部２２の反射面が並ぶ第１方向Ｄ１は、入射方向Ｄｉｎと反射方向Ｄｒｅｆとを含む平面に対して垂直である。

第１基体５１は、表示部１０から出射される第１光Ｌ１の光路上において、光学部３０と瞳孔２０１との間に設けられる。第１基体５１には、光透過性を有する材料、例えば透明な樹脂等を用いることができる。なお、光透過性を有するとは、例えば、光（画像光）に対する透過率が、当該光に対する反射率よりも高く、当該光に対する吸収率よりも高いことをいう。

第１基体５１は、第１反射部２１ａ、第２反射部２２及び第３反射部２３の少なくとも一部を保持する。この例では、第１基体５１の内部に、第１反射部２１ａ、第２反射部２２及び第３反射部２３が配置される。すなわち、画像光の少なくとも一部は、第１基体５１に入射した後、第３反射部２３、第２反射部２２及び第１反射部２１ａによって反射され、その後、第１基体５１から出射される。画像光は、第１基体５１に入射した後、第１基体５１から出射されるまでに、第１基体５１の内部で全反射されてもよい。つまり第１基体５１は、画像光の光路を規定するライトガイドであってもよい。
表示装置１０３においても、表示装置１００と同様に、広いアイレンジや広い画角を得ることができる。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、実施形態に係る別の表示装置を例示する模式図である。 図９（ａ）は、表示装置１０４を使用している使用者の上方から、表示装置１０４を見た模式的平面図である。図９（ａ）は、図８（ａ）に表した模式的平面図に対応する。
図９（ｂ）は、図９（ａ）に表した表示装置１０４を、矢印ＤＤの方向に沿って見た模式的平面図である。図９（ｂ）は、図８（ｂ）に表した模式的平面図に対応する。

表示装置１０４においても、表示装置１０３と同様に、表示部１０、第１反射部２１ａ、第２反射部２２、第３反射部２３、光学部３０及び第１基体５１が設けられる。
表示装置１０４では、第２反射部２２は、第１光Ｌ１の光路上において、第３反射部２３と光学部３０との間に設けられる。第２反射部２２は、第１基体５１の外部に位置する。すなわち、画像光の少なくとも一部は、第２反射部２２で反射された後に第１基体５１に入射する。

例えば、第２反射部２２（第１、２反射面）は、第１基体５１の表面（領域５１ｒ）に接する。画像光の少なくとも一部は、領域５１ｒを通過する。このように、画像光の第１基体５１への入口に第２反射部２２を設ける。これにより、例えば、第１基体５１を製造した後に、第２反射部２２を追加することができ、製造性が向上する。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、実施形態に係る別の表示装置を例示する模式図である。図１０（ａ）は、表示装置１０５を使用している使用者の上方から、表示装置１０５を見た模式的平面図である。図１０（ａ）は、図８（ａ）に表した模式的平面図に対応する。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に表した表示装置１０５を、矢印ＥＥの方向に沿って見た模式的平面図である。図１０（ｂ）は、図８（ｂ）に表した模式的平面図に対応する。

表示装置１０５においても、表示装置１０３と同様に、表示部１０、第１反射部２１ａ、第２反射部２２、第３反射部２３及び光学部３０が設けられる。

表示装置１０５は、さらに第１基体５１ａ及び第２基体５２を含む。第１基体５１ａ及び第２基体５２には、例えば透明な樹脂等を用いることができる。第１基体５１の画像光に対する屈折率ｎ１は、第２基体５２の画像光に対する屈折率ｎ２と略同じである。屈折率ｎ２は、例えば屈折率ｎ１の０．９９倍以上１．０１倍以下である。なお、屈折率は、可視光（例えば波長５８９．３ｎｍ）の光に対する屈折率である。

第１基体５１ａの内部に第１反射部２１ａが配置される。第２基体５２の内部に第２反射部２２及び第３反射部２３が配置される。第１基体５１ａと第２基体５２とは接しており、例えば互いに接着されている。画像光の少なくとも一部は、第２基体５２に入射した後、第３反射部２３及び第２反射部２２において反射され、その後、第２基体５２から出射される。第２基体５２から出射された画像光の少なくとも一部は、第１基体５１ａに入射した後、第１反射部において反射され、その後、第１基体５１ａから出射される。なお、画像光は、第１基体５１ａ及び第２基体５２の内部で全反射されてもよい。

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、実施形態に係る別の表示装置を例示する模式図である。図１１（ａ）は、表示装置１０６を使用している使用者の上方から、表示装置１０６を見た模式的平面図である。図１１（ａ）は、図８（ａ）に表した模式的平面図に対応する。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に表した表示装置１０６を、矢印ＦＦの方向に沿って見た模式的平面図である。図１１（ｂ）は、図８（ｂ）に表した模式的平面図に対応する。

表示装置１０６は、表示部１０と、光学部３０と、第２反射部２２と、第１基体５１ｂと、を含む。表示装置１０６は、表示装置１００の第１反射部２１の代わりに、第１反射部２０を含む。表示装置１０６は、第３反射部２３を含まない。表示部１０、光学部３０及び第２反射部２２には、表示装置１００に関する説明と同様の説明を適用できる。

第１基体５１ｂは、第１反射部２０及び第２反射部２２を保持する。第１基体５１ｂには、例えば、透明な樹脂等を用いることができ、第１反射部２０及び第２反射部２２は、例えば、第１基体５１ｂの内部に配置される。

第１反射部２０は、複数の光反射面２０ｘ（ミラー）を含む。複数の光反射面２０ｘのそれぞれは、画像光の一部を瞳孔２０１の方向へ反射し、画像光の別の一部を透過させる。複数の光反射面２０ｘは、第１〜第４光反射面２０ａ〜２０ｄを含む。第１光Ｌ１の少なくとも一部の光路上において、第４光反射面２０ｄと光学部３０の間に第３光反射面２０ｃが設けられ、第３光反射面２０ｃと光学部３０との間に第２光反射面２０ｂが設けられ、第２光反射面２０ｂと光学部３０との間に第１光反射面２０ａが設けられる。

複数の光反射面２０ｘは、第１列方向Ｄｒ１に沿って並んで設けられる。第１列方向Ｄｒ１は、例えば、第１光反射面２０ａの中心と、第２光反射面２０ｂの中心と、を結ぶ方向である。図１１（ａ）の例では、第１列方向Ｄｒ１は、第１光Ｌ１の少なくとも一部が第１反射部２０（光反射面２０ｘ）に入射する方向（入射方向Ｄｉｎ）である。第１列方向Ｄｒ１は、例えばレンズ３１の光軸３１ｘに対して平行である。

各光反射面２０ｘは、光軸３１ｘに対して傾斜している。光反射面２０ｘと第１列方向Ｄｒ１との間の角度θａは、３０度以上４５度以下であり、例えば４５度である。光反射面２０ｘ同士は、例えば、互いに平行である。但し、複数の光反射面２０ｘは、隣接する光反射面２０ｘ同士の間の角度が例えば２度以下の範囲内で、互いに傾斜していてもよい。上記以外については、第１反射部２０は、前述した第１反射部２１と同様である。

第１光反射面２０ａに入射した画像光の一部は、瞳孔２０１の方向へ反射される。第１光反射面２０ａによって反射されずに透過した画像光の一部は、第２光反射面２０ｂに入射し、瞳孔２０１の方向へ反射される。さらに、第２光反射面２０ｂによって反射されずに透過した画像光の一部は、第３光反射面２０ｃに入射し、瞳孔２０１の方向へ反射される。このように、反射と透過が繰り返される。これにより、画像光は、複数の光反射面から瞳孔２０１に投影される。画像光は、第１基体５１ｂの内部で全反射しなくてもよい。このため、光路の複雑化を抑制できる。

この例でも、第２反射部２２の反射面が並ぶ第１方向Ｄ１は、入射方向Ｄｉｎと反射方向Ｄｒｅｆとを含む平面に対して垂直である。入射方向Ｄｉｎは、第１光Ｌ１が光反射面２０ｘに入射する方向であり、反射方向Ｄｒｅｆは、光反射面２０ｘが第１光Ｌ１を反射する方向である。表示装置１０６においても表示装置１００と同様に、光束を拡大することができる。アイレンジや画角を広げることができ、見易い表示を提供することができる。

実施形態によれば、見易い表示装置が提供できる。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。

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、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、表示部、反射部、反射面、光学部、基体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た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、 １０ｅ…画素、 ２０、２１、２１ａ…第１反射部、 ２０ａ〜２０ｄ…第１〜第４光反射面、 ２０ｘ…光反射面、 ２２、２２ａ、２２ｂ…第２反射部、 ２３…第３反射部、 ３０…光学部、 ３１…レンズ、 ３１ｘ…光軸、 ３９ａ、３９ｂ…光学部、 ５１、５１ａ、５１ｂ…第１基体、 ５１ｒ…領域、 ５２…第２基体、 θ１、θ２、θ３、θａ…角度、 １００、１００ａ、１００ｂ、１０１〜１０６、１９０〜１９２…表示装置、 ２００…使用者、 ２０１…瞳孔、 ２１０…光反射面、 ２１１〜２１４…第１〜第４光反射面、 ２２１〜２２４…第１〜第４反射面、 ２２３ａ…第３反射面、 Ｄ１…第１方向、 Ｄｉｎ…入射方向、 Ｄｒ１…第１列方向、 Ｄｒｅｆ…反射方向、 ＥＬ…下端、 ＥＵ…上端、 Ｇ１…第１反射面群、 Ｇ２…第２反射面群、 Ｌ１…第１光、 ＬＬ１、ＬＵ１…光、 Ｌｄａ、Ｌｄｂ…光路長、 Ｌｅ…画像光、 Ｌｉ０…光、 Ｌｉ１〜Ｌｉ５…第１〜第５部分、 Ｌｊ０…光、 Ｌｊ１…第１〜第４部分、 Ｌｋ０…光、 Ｐ１０…平面、 Ｒｓ…領域

Claims (15)

1. 画像情報を含む画像光であって前記画像光の中心の第１光を含む画像光を出射する表示部と、
   前記画像光を反射する第１反射部と、
   前記画像光の光路上において前記表示部と前記第１反射部との間に設けられ、第１反射面と、第２反射面と、を含む第２反射部と、
   を備え、
   前記第１反射面は、前記第１光の前記第１反射部への入射方向と、前記第１光の前記第１反射部における反射方向と、を含む平面に対して傾斜し、
   前記第２反射面は、前記平面に対して垂直な第１方向において前記第１反射面と並び、前記第１反射面に対して平行である、表示装置。
2. 前記第１反射面と前記平面との間の角度は、４３度以上４７度以下である請求項１記載の表示装置。
3. 前記第２反射部は、
   前記平面に対して傾斜し前記第１反射面に対して傾斜した第３反射面と、
   前記第１方向において前記第３反射面と並び前記第３反射面に対して平行な第４反射面と、
   をさらに含む請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記第１反射面と前記第３反射面との間の角度は、８７度以上９３度以下である請求項３記載の表示装置。
5. 前記第１反射面は、前記第１反射面に入射した前記画像光のうちの第１部分を透過させ、前記第１反射面に入射した前記画像光のうちの第２部分を前記第２反射面へ向けて反射する請求項１〜４のいずれか１つに記載の表示装置。
6. 前記第２反射面は、前記第２部分のうちの第３部分を反射する請求項５記載の表示装置。
7. 前記第１反射面の前記画像光に対する反射率は、前記第２反射面の前記画像光に対する反射率と同じであり、
   前記第３部分の明るさは、前記第１部分の明るさと同じである請求項６記載の表示装置。
8. 前記表示部と前記第２反射部との間の前記第１光の光路長は、前記第２反射部と前記第１反射部との間の前記第１光の光路長よりも長い請求項１〜７のいずれか１つに記載の表示装置。
9. 前記第１反射部は、第１列方向に並べられた複数の光反射面を含む請求項１〜８のいずれか１つに記載の表示装置。
10. 前記複数の光反射面は、第１光反射面と第２光反射面とを含み、
    前記第１光反射面は、前記第１光反射面に入射した前記画像光の一部を反射し、前記第１光反射面に入射した前記画像光の別の一部を透過させ、
    前記第２光反射面は、前記第１光反射面を透過した前記別の一部を反射する請求項９記載の表示装置。
11. 前記画像光に対する光透過性を有する第１基体をさらに備え、
    前記第１反射部は、前記第１基体の内部に設けられる請求項１〜１０のいずれか１つに記載の表示装置。
12. 前記第２反射部は、前記第１基体の内部に設けられる請求項１１記載の表示装置。
13. 前記画像光は、前記第２反射部を通過した後に、前記第１基体に入射する請求項１１記載の表示装置。
14. 前記画像光に対する光透過性を有する第２基体をさらに備え、
    前記第２反射部は、前記第２基体の内部に設けられ、
    前記第１基体の前記画像光に対する屈折率と、前記第２基体の前記画像光に対する屈折率とは、同じであり、
    前記第２基体は、前記第１基体と接する請求項１１記載の表示装置。
15. 前記画像光の光路上において前記第２反射部と前記表示部との間に設けられ、前記画像光を投影する光学部をさらに備えた請求項１〜１４のいずれか１つに記載の表示装置。
    

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