JP2018205418A - Display device - Google Patents
Display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018205418A JP2018205418A JP2017107973A JP2017107973A JP2018205418A JP 2018205418 A JP2018205418 A JP 2018205418A JP 2017107973 A JP2017107973 A JP 2017107973A JP 2017107973 A JP2017107973 A JP 2017107973A JP 2018205418 A JP2018205418 A JP 2018205418A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- image
- incident
- display device
- light guide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、表示装置に関するものである。 The present invention relates to a display device.
近年、ウェアラブル情報機器の一つとして、ヘッドマウントディスプレイなどの観察者の頭部に装着して使用する方式の画像表示装置が提供されている。また、観察者が画像表示装置を装着した際に、表示素子により生成された画像と観察者の外界の像の双方を同時に視認できる画像表示装置、いわゆるシースルー型の画像表示装置が知られている(例えば、下記特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art In recent years, as one of wearable information devices, an image display device using a method such as a head mounted display that is worn on an observer's head has been provided. There is also known an image display device that can simultaneously view both an image generated by a display element and an image of the outside of the viewer when the viewer wears the image display device, so-called see-through type image display device. (For example, refer to Patent Document 1 below).
ところで、上述のような頭部装着型の画像表示装置は屋外で使用される場合もある。しかしながら、画像表示装置を屋外で使用すると、例えば、水面や雪面によって乱反射された反射光によりギラツキを生じさせることでシースルー光(外界光)の視認性を低下させるという問題があった。 Incidentally, the head-mounted image display device as described above may be used outdoors. However, when the image display device is used outdoors, there is a problem that visibility of see-through light (external light) is reduced by causing glare by reflected light that is irregularly reflected by a water surface or a snow surface, for example.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、反射光による外界光の視認性の低下を抑制できる、表示装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the display apparatus which can suppress the fall of the visibility of the external light by reflected light.
本発明の一態様に従えば、画像形成装置と、互いに対向する第1面及び第2面を有し、前記画像形成装置で生成された画像光を導光する導光体と、前記画像光を前記導光体に入射させる入射部と、前記導光体の前記第2面に設けられ、前記画像光を前記導光体から射出させる射出部と、を備え、前記射出部は、間隔をおいて互いに平行となるように設けられ、前記画像光および外界光の一部を反射させ、前記画像光および前記外界光の他の一部を透過させる複数のハーフミラーを配列してなる光学素子を有し、前記複数のハーフミラーは、P偏光の反射率がS偏光の反射率よりも高い表示装置が提供される。 According to an aspect of the present invention, the image forming apparatus, a light guide body that has a first surface and a second surface facing each other, and guides image light generated by the image forming apparatus, and the image light Is incident on the light guide, and an emission unit is provided on the second surface of the light guide and emits the image light from the light guide. An optical element formed by arranging a plurality of half mirrors arranged so as to be parallel to each other and reflecting a part of the image light and the external light and transmitting the other part of the image light and the external light The plurality of half mirrors provide a display device in which the reflectance of P-polarized light is higher than the reflectance of S-polarized light.
第1態様に係る表示装置によれば、P偏光の反射率をS偏光の反射率よりも高くした複数のハーフミラーを備えるので、観察者の眼に入射する画像光の強度低下を抑えつつ、有害光の強度を低減することができる。よって、偏光サングラスを用いることなく屋外で使用した場合に、外界光に生じるギラツキを低減することができる。したがって、画像光の視認性を確保しつつ、反射光による外界光の視認性の低下を抑制した表示装置を提供できる。 The display device according to the first aspect includes a plurality of half mirrors in which the reflectance of the P-polarized light is higher than the reflectance of the S-polarized light, thereby suppressing the decrease in the intensity of the image light incident on the observer's eyes, The intensity of harmful light can be reduced. Therefore, when used outdoors without using polarized sunglasses, glare generated in external light can be reduced. Therefore, it is possible to provide a display device in which the visibility of image light is secured and the deterioration of the visibility of external light due to reflected light is suppressed.
上記態様において、前記複数のハーフミラーは、水平方向に沿って配列されているのが好ましい。 In the above aspect, the plurality of half mirrors are preferably arranged along a horizontal direction.
この構成によれば、ハーフミラーの反射面が上下方向に沿って設けられたものとなるので、有害光の要因となる左右方向に振動する光がハーフミラーにP偏光として入射するようになる。よって、有害光となるP偏光はハーフミラーで良好に反射されるので、上述した有害光の強度を低減する構成を実現できる。 According to this configuration, since the reflection surface of the half mirror is provided along the vertical direction, light that vibrates in the horizontal direction that causes harmful light enters the half mirror as P-polarized light. Therefore, since the P-polarized light that becomes harmful light is favorably reflected by the half mirror, the above-described configuration for reducing the intensity of harmful light can be realized.
上記態様において、前記導光体の前記第1面側に設けられる偏光板をさらに備えるのが好ましい。 The said aspect WHEREIN: It is preferable to further provide the polarizing plate provided in the said 1st surface side of the said light guide.
この構成によれば、導光体の第1面側に偏光板を配置することで、ゴースト発生を低減しつつ、明るい外界光ELを観察者の眼EYに導くことができる。 According to this configuration, by arranging the polarizing plate on the first surface side of the light guide, it is possible to guide bright external light EL to the observer's eye EY while reducing the occurrence of ghost.
上記態様において、前記偏光板は、前記導光体に対して着脱可能とされるのが好ましい。 In the above aspect, the polarizing plate is preferably detachable from the light guide.
この構成によれば、偏光板を取り付けることで、用途に応じてゴースト発生の低減機能を簡便に付加することができる。したがって、表示装置の汎用性を向上させることができる。 According to this configuration, by attaching the polarizing plate, it is possible to easily add a function of reducing ghost generation according to the application. Therefore, the versatility of the display device can be improved.
上記態様において、前記画像形成装置は、直線偏光からなる前記画像光を射出する光源と、前記光源から射出した前記画像光の光束径を拡大させる光線束拡大素子とを有し、前記光線束拡大素子は、前記水平方向に沿って延伸する複数の凸部からなる格子パターンを含む回折素子から構成されており、前記画像光は、前記複数の凸部の延伸方向に沿って振動する光として前記光線束拡大素子に入射するのが好ましい。 In the above aspect, the image forming apparatus includes a light source that emits the image light composed of linearly polarized light, and a light beam expanding element that expands a light beam diameter of the image light emitted from the light source. The element is composed of a diffractive element including a grating pattern composed of a plurality of convex portions extending along the horizontal direction, and the image light is the light that vibrates along the extending direction of the plurality of convex portions. It is preferable to enter the light beam expanding element.
この構成によれば、画像形成装置として光線束拡大素子を用いる場合において、回折素子に入射する画像光の偏光方向が最適化される。そのため、回折素子によって画像光の光束径を拡大させることができる。また、光束径拡大素子により光束径が拡大された画像光は、ハーフミラーにP偏光として入射するので、ハーフミラーで効率良く反射されることで観察者の眼に良好に導かれる。したがって、観察者は明るい画像を視認することができる。 According to this configuration, in the case where the light beam expanding element is used as the image forming apparatus, the polarization direction of the image light incident on the diffraction element is optimized. Therefore, the light beam diameter of the image light can be enlarged by the diffraction element. Further, since the image light whose light beam diameter has been expanded by the light beam diameter expanding element is incident on the half mirror as P-polarized light, the image light is efficiently reflected by the half mirror and is thus well guided to the eyes of the observer. Therefore, the observer can visually recognize a bright image.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態の表示装置の平面図である。図2は、導光装置の裏面図である。図3は、導光装置における画像光の光路を示す図である。なお、図1は、図2に示す導光装置のA−A断面と対応する。本実施形態の表示装置は、例えばヘッドマウントディスプレイとして用いられるものである。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of the display device of this embodiment. FIG. 2 is a rear view of the light guide device. FIG. 3 is a diagram illustrating an optical path of image light in the light guide device. 1 corresponds to the AA cross section of the light guide device shown in FIG. The display device of this embodiment is used as a head mounted display, for example.
以下、図面においてXYZ座標系を用いる。X方向は表示装置を装着する観察者の前後方向に相当し、Y方向は観察者の左右方向に相当し、Z方向はX方向及びY方向に直交する方向であり、観察者の上下方向に相当する。本実施形態において、−Y方向を左方向(左側)、+Y方向を右方向(右側)、+X方向を前方向(前方又は前側)、−X方向を後方向(後方又は後側)と称すこともある。 Hereinafter, an XYZ coordinate system is used in the drawings. The X direction corresponds to the front-rear direction of the observer wearing the display device, the Y direction corresponds to the left-right direction of the observer, the Z direction is a direction orthogonal to the X direction and the Y direction, and the vertical direction of the observer Equivalent to. In the present embodiment, the -Y direction is referred to as the left direction (left side), the + Y direction as the right direction (right side), the + X direction as the front direction (front or front side), and the -X direction as the rear direction (rear side or rear side). There is also.
(導光装置および表示装置の全体構成)
図1に示すように、表示装置100は、画像形成装置10と、導光装置20と、を備える。表示装置100は、観察者に虚像としての表示画像を視認させるとともに、観察者に外界像をシースルーで観察させる。表示装置100において、画像形成装置10と導光装置20とは、観察者の右眼と左眼とに対応して一組ずつ設けられる。ただし、右眼用の装置と左眼用の装置とは左右対称であるため、ここでは左眼用の装置のみを示し、右眼用の装置については図示を省略する。なお、表示装置100は、観察者が耳に掛ける蔓部(図示略)を備えており、全体として一般の眼鏡のような外観を有する。
(Overall configuration of light guide device and display device)
As shown in FIG. 1, the
画像形成装置10は、液晶パネル11と、投射レンズ12と、光源14とを備える。液晶パネル11は、光源14からの照明光を空間的に変調し、動画像その他の表示対象となるべき画像光GLを形成する。投射レンズ12は、液晶パネル11上の各点から射出された画像光GLを略平行光線にするコリメートレンズである。投射レンズ12は、ガラスまたはプラスチックで形成され、1枚に限らず、複数枚で構成されていてもよい。投射レンズ12としては、球面レンズに限らず、非球面レンズ、自由曲面レンズ等が用いられてもよい。
The
導光装置20は、平板状の光透過部材からなる。導光装置20は、画像形成装置10で形成された画像光GLを虚像光として観察者の眼EYに向けて射出する一方、外界像を構成する外界光(シースルー光)ELを透過させて観察者の眼EYに導く。導光装置20は、画像光GLを取り込む入射部21と、主に画像光GLを導光させる導光体22と、画像光GLおよび外界光ELを取り出すための射出部23と、を備える。導光体22と入射部21とは、高い光透過性を有する樹脂材料により一体成形されている。本実施形態の場合、導光装置20を伝播する画像光GLの光路は、同一回数反射される1種類の光路からなり、複数種類の光路が合成されるものではない。
The
導光体22は、観察者の眼EYを基準とする光軸AXに対して傾いて配置されている。導光体22の第1面22aの法線方向Tは、光軸AXに対して角度κだけ傾いている。これにより、導光体22を顔の前面に沿って配置でき、導光体22の第1面22aの法線は、光軸AXに対して傾きを有する。このように、導光体22の第1面22aの法線を光軸AXに平行なz方向に対して角度κだけ傾ける場合、後述の光学素子30から射出させる光軸AX上およびその近傍の画像光GL0は、光射出面OSの法線に対して角度κをなす。
The
入射部21は、画像形成装置10からの画像光GLを入射部21の内部に取り込む光入射面ISと、取り込んだ画像光GLを反射して導光体22の内部に導く反射面RSと、を有する。光入射面ISは、投射レンズ12側に凹の曲面21bから形成されている。曲面21bは、反射面RSで反射された画像光GLを内面側で全反射する機能も有する。
The
反射面RSは、投射レンズ12側に凹の曲面21aから形成されている。反射面RSは、曲面21a上に蒸着法等により成膜されたアルミニウム膜等の金属膜から構成されている。反射面RSは、光入射面ISから入射した画像光GLを反射して光路を折り曲げる。
The reflecting surface RS is formed from a concave
曲面21bは、反射面RSで反射された画像光GLを内側で全反射して光路を折り曲げる。このように、入射部21は、光入射面ISから入射した画像光GLを2回反射させ、光路を折り曲げることにより、画像光GLを導光体22の内部に確実に導く。
The
導光体22は、Z軸に対して平行、かつY軸に対して傾斜した平板状の導光部材であり、導光体とも称される。平行導光体(導光体)22は、光透過性の樹脂材料等により形成されている。導光体22は、互いに略平行な一対の第1面22aと第2面22bとを有する。第1面22aおよび第2面22bは、平行平面であるため、外界像の拡大やフォーカスズレを生じさせることがない。第1面22aは、入射部21からの画像光を全反射させる全反射面として機能し、画像光GLを少ない損失で射出部23に導く。第1面22aは、導光体22の外界側に配置されて第1の全反射面として機能し、本明細書中では外界側面とも称する。
The
観察者側に位置する第2面22bは、射出部23の一端まで延びている。ここで、第2面22bは、導光体22と射出部23との境界面IFである(図3参照)。
The
導光体22において、入射部21の反射面RSもしくは光入射面ISで反射された画像光GLは、全反射面である第1面22aに入射し、第1面22aで全反射され、導光装置20の奥側、すなわち射出部23が設けられた+Y側に導かれる。図2に示すように、導光体22は、導光装置20の外形のうち、+Y側の端面として終端面ESを有する。また、導光体22は、±Z側の端面として上端面TPおよび下端面BPを有する。
In the
図3に示すように、射出部23は、導光体22の奥側(+Y側)において、第2面22bもしくは境界面IFに沿って板状に構成されている。射出部23は、導光体22の外界側の平面(全反射面)22aの領域FRで全反射された画像光GLを通過させる際に、入射した画像光GLを所定の角度で反射して光射出面OS側へ折り曲げる。ここでは、射出部23にこれを透過することなく最初に入射する画像光GLが虚像光としての取出し対象である。つまり、射出部23において光射出面OSの内面で反射される光があっても、これは画像光として利用されない。
As shown in FIG. 3, the emitting
射出部23は、光透過性と光反射性とを有する複数のハーフミラー31を配列してなる光学素子30を有する。光学素子30の構造については後述する。光学素子30は、導光体22の観察者側の第2面22bに沿って設けられている。このように、射出部23は、導光体22の視認側の面に設けられている。
The
導光装置20が上記構造を有するので、画像形成装置10から射出され、光入射面ISから導光装置20に入射した画像光GLは、入射部21で複数回の反射によって折り曲げられ、導光体22の第1面22aの領域FRにおいて全反射されて光軸AXに略沿って進む。+X側の第1面22aの領域FRで反射された画像光GLは、射出部23に入射する。
Since the
この際、YZ平面内において、領域FRの長手方向の幅は、射出部23の長手方向の幅よりも狭い。つまり、画像光GLの光線束が射出部23(または光学素子30)に入射する入射幅は、画像光GLの光線束が領域FRに入射する入射幅よりも広い。このように、画像光GLの光線束が領域FRに入射する入射幅を相対的に狭くすることにより、光路の干渉が生じにくくなり、境界面IFを導光に利用することなく、すなわち、境界面IFで画像光GLを反射させず、領域FRからの画像光GLを射出部23(もしくは光学素子30)に直接入射させることが容易になる。
At this time, the width in the longitudinal direction of the region FR is narrower than the width in the longitudinal direction of the
射出部23に入射した画像光GLは、射出部23において適度な角度で折り曲げられることで取出し可能な状態となり、最終的に光射出面OSから射出される。光射出面OSから射出された画像光GLは、虚像光として観察者の眼EYに入射する。当該虚像光が観察者の網膜において結像することで、観察者は画像光GLによる虚像を認識することができる。
The image light GL incident on the
ここで、像形成に用いられる画像光GLが射出部23に入射する角度は、光源側の入射部21から離れるに従って大きくなっている。すなわち、射出部23の奥側には、外界側の第1面22aに平行なX方向、または光軸AXに対して傾きの大きな画像光GLが入射して比較的大きな角度で折り曲げられ、射出部23の前側には、X方向、または光軸AXに対して傾きの小さな画像光GLが入射して比較的小さな角度で折り曲げられる。
Here, the angle at which the image light GL used for image formation is incident on the emitting
(画像光の光路)
以下、画像光GLの光路について詳しく説明する。
図3に示すように、液晶パネル11の射出面11a上からそれぞれ射出される画像光のうち、破線で示す射出面11aの中央部分から射出される成分を画像光GL0とし、1点鎖線で示す射出面11aの周辺のうち、紙面左側(−Yおよび+X側)から射出される成分を画像光GL1とし、2点鎖線で示す射出面11aの周辺のうち、紙面右側(+Yおよび−X側)から射出される成分を画像光GL2とする。これらのうち、画像光GL0の光路は光軸AXに沿って延びるものとする。
(Light path of image light)
Hereinafter, the optical path of the image light GL will be described in detail.
As shown in FIG. 3, among the image lights emitted from the
投射レンズ12を経た画像光GL0,GL1,GL2は、導光装置20の光入射面ISからそれぞれ入射した後、入射部21を経て導光体22内を通過して射出部23に至る。具体的には、画像光GL0,GL1,GL2のうち、射出面11aの中央部分から射出された画像光GL0は、入射部21で折り曲げられて導光体22内に結合された後、標準反射角θ0で一方の第1面22aの領域FRに入射して全反射され、導光体22と射出部23(もしくは光学素子30)との境界面IFで反射されずに境界面IFを通過し、射出部23の中央の部分23kに直接的に入射する。画像光GL0は、部分23kにおいて所定の角度で反射され、光射出面OSから光射出面OSを含むYZ面に対して傾いた光軸AX方向(X方向に対して角度κの方向)に平行光束として射出される。
The image lights GL0, GL1, and GL2 that have passed through the
射出面11aの一端側(−Y側)から射出された画像光GL1は、入射部21で折り曲げられて導光体22内に結合された後、最大反射角θ1で第1面22aの領域FRに入射して全反射され、導光体22と射出部23(もしくは光学素子30)との境界面IFで反射されずに境界面IFを通過し、射出部23のうち、奥側(+Y側)の部分23hにおいて所定の角度で反射され、光射出面OSから所定の角度方向に向けて平行光束として射出される。この際の射出角γ1は、入射部21側に戻される角度が相対的に大きくなっている。
The image light GL1 emitted from one end side (−Y side) of the
一方、射出面11aの他端側(+Y側)から射出された画像光GL2は、入射部21で折り曲げられて導光体22内に結合された後、最小反射角θ2で第1面22aの領域FRに入射して全反射され、導光体22と射出部23(もしくは光学素子30)との境界面IFで反射されずに境界面IFを通過し、射出部23のうち、入口側(−Y側)の部分23mにおいて所定の角度で反射され、光射出面OSから所定の角度方向に向けて平行光束として射出される。この際の射出角γ2は、入射部21側に戻される角度が相対的に小さくなっている。
On the other hand, the image light GL2 emitted from the other end side (+ Y side) of the
なお、画像光GL0,GL1,GL2は、画像光GLの光線全体の一部を代表して説明したものであるが、他の画像光GLを構成する光線成分についても画像光GL0等と同様に導かれ、光射出面OSから射出される。そのため、これらについては図示および説明を省略する。 Note that the image light GL0, GL1, and GL2 have been described as representative of a part of the entire light beam of the image light GL, but the light beam components constituting the other image light GL are also similar to the image light GL0 and the like. It is guided and emitted from the light exit surface OS. Therefore, illustration and description of these are omitted.
ここで、入射部21および導光体22に用いられる透明樹脂材料の屈折率nの値の一例として、n=1.4とすると、臨界角θcの値はθc≒45.6°となる。画像光GL0,GL1,GL2の反射角θ0,θ1,θ2のうち、最小である反射角θ2を臨界角θcよりも大きな値とすることにより、必要な画像光について全反射条件を満たすものとすることができる。
Here, as an example of the value of the refractive index n of the transparent resin material used for the
中央向けの画像光GL0は、仰角φ0(=90°−θ0)で射出部23の部分23kに入射する。周辺向けの画像光GL1は、仰角φ1(=90°−θ1)で射出部23の部分23hに入射する。周辺向けの画像光GL2は、仰角φ2(=90°−θ2)で射出部23の部分23mに入射する。ここで、仰角φ0,φ1,φ2間には、反射角θ0,θ1,θ2の大小関係を反映して、φ2>φ0>φ1の関係が成り立っている。すなわち、光学素子30のハーフミラー31への入射角は、仰角φ2に対応する部分23m、仰角φ0に対応する部分23k、仰角φ1に対応する部分23hの順で徐々に小さくなる。換言すれば、ハーフミラー31への入射角もしくはハーフミラー31での反射角は、入射部21から離れるにつれて小さくなる。
The image light GL0 directed toward the center is incident on the
(光学素子の構成)
続いて、光学素子30の構成について説明する。図4は光学素子30の構成を示す図である。図4に示すように、光学素子30は、複数のハーフミラー31と、複数の透光性部材32と、を備える。光学素子30は、複数の透光性部材32が、隣り合う2つの透光性部材32の間にそれぞれハーフミラー31を挟持した構成を有する。換言すると、光学素子30は、ハーフミラー31と透光性部材32とが交互に配置された構成を有する。
(Configuration of optical element)
Next, the configuration of the
図4に示すように、透光性部材32は、長手方向(Z方向)に垂直な断面形状が平行四辺形の柱状の部材である。したがって、透光性部材32は、長手方向に平行に延び、互いに平行な一対の平面を2組有している。これら2組の一対の平面のうち、一方の組の一方の平面が画像光GLおよび外界光ELを入射させる入射面32aであり、一方の組の他方の平面が画像光GLおよび外界光ELを射出させる射出面32bである。また、他方の組の一方の平面にハーフミラー31が設けられている。透光性部材32は、例えばガラス、透明樹脂等により構成されている。
As shown in FIG. 4, the
複数の透光性部材32は、全て同じ形状、同じ寸法に構成されている。そのため、一対の透光性部材32とハーフミラー31からなる組を複数貼り合わせると、複数のハーフミラー31は、等しいピッチで互いに平行に配置された形態となる。図4では図示を省略するが、ハーフミラー31の一方の面と隣り合う透光性部材32との間には、接着材層が設けられている。これにより、光学素子30は、全体として矩形板状の部材となる。透光性部材32の入射面32aもしくは射出面32bの法線方向から光学素子30を見ると、細い帯状の複数のハーフミラー31がストライプ状に並べられた構造となる。すなわち、光学素子30は、矩形状のハーフミラー31が導光体22の延びる方向(長辺方向)に所定の間隔(ピッチPT)をおいて複数配列された構成を有する。すなわち、複数のハーフミラー31は水平方向(XY平面に平行な方向)に沿って配列されている。具体的に、複数のハーフミラー31は、Y方向に対して角度κだけ傾いた方向に沿って配列されている。
The plurality of
なお、隣り合うハーフミラー31同士は互いに完全に平行である必要はない。例えば、同じ角度の光を複数のハーフミラー31に入射した場合に、各々のハーフミラー31から反射される光の互いの角度差が観察者に視認できない程度であれば、複数のハーフミラー31は互いに平行である、とみなすことができる。一例として、観察者の視力を1.0とした場合、観察者は60分の1度の分解能を有することになるので、各々のハーフミラー31から反射される光の互いの角度差がその半分の角度である120分の1度であれば、観察者は差異を視認できず、複数のハーフミラー31は互いに平行である、とみなせる。また、別の一例として、各々のハーフミラー31から反射される光の互いの角度差が、画像形成装置10が有する画素の半分以下の角度差であれば、観察者は差異を視認できず、複数のハーフミラー31は互いに平行である、とみなせる。例えば、画像光GLの左右の画角が30度、左右の画素数が1280画素である場合には、半分の画素の角度は30÷1280÷2=0.012となるので、その半分の角度である0.006度以下の角度差であれば互いに平行とみなすことができる。
The adjacent half mirrors 31 do not have to be completely parallel to each other. For example, when light of the same angle is incident on a plurality of half mirrors 31, the plurality of half mirrors 31 are only required if the angle difference between the lights reflected from the half mirrors 31 is not visible to the observer. It can be considered that they are parallel to each other. As an example, when the visual acuity of the observer is 1.0, the observer has a resolution of 1/60 degrees, so that the angle difference between the lights reflected from the respective half mirrors 31 is half of that. If the angle is 1 / 120th of an angle, the observer cannot visually recognize the difference, and the plurality of half mirrors 31 can be regarded as being parallel to each other. As another example, if the angle difference between the lights reflected from the respective half mirrors 31 is an angle difference equal to or less than half of the pixels of the
ハーフミラー31は、ハーフミラー31の短辺が透光性部材の入射面32aおよび射出面32bに対して傾斜して設けられている。より具体的には、ハーフミラー31は、導光体22の外界側に向かって反射面31rが入射部21側を向くように傾斜している。換言すると、ハーフミラー31は、ハーフミラー31の長辺(Z方向)を軸として、第1面22a,22bに直交するXZ面を基準として上端(+X側)が反時計周りに回転する方向に傾斜している。
The
以下、ハーフミラー31の反射面31rと透光性部材32の射出面32bとのなす角度をハーフミラー31の傾斜角度δと定義する。本実施形態において、ハーフミラー31の傾斜角度δは、45°以上、90°未満である。本実施形態では、透光性部材32の屈折率と導光体22の屈折率とは等しいが、これらの屈折率は異なっていてもよい。屈折率が異なる場合、屈折率が等しい場合に対してハーフミラー31の傾斜角度δを変更する必要がある。
Hereinafter, the angle formed by the
本実施形態において、ハーフミラー31は、例えば、透光性部材32間に挟まれた誘電体多層膜や金属膜により形成される。複数のハーフミラー31は、例えば、TiO2:39nm、Ag:18nm、TiO2:37nmを積層することでそれぞれ構成される。そのため、複数のハーフミラー31は、各々が同様の特性を有している。
In the present embodiment, the
図5はハーフミラー31の光学特性を示す図である。図5の横軸はハーフミラー31に入射する光の波長(単位:nm)であり、左縦軸は反射率(単位:%)であり、右縦軸は透過率(単位:%)である。
FIG. 5 is a diagram showing the optical characteristics of the
図5において、RpはP偏光の反射率であり、TpはP偏光の透過率であり、RsはS偏光の反射率であり、TsはS偏光の透過率である。図5に示すように、ハーフミラー31の光学特性は、波長帯によって多少変化するものの、いずれの波長域においても、P偏光の反射率RPがS偏光の反射率Rsよりも高くなっている。
In FIG. 5, R p is the reflectance of P-polarized light, T p is the transmittance of P-polarized light, R s is the reflectance of S-polarized light, and T s is the transmittance of S-polarized light. As shown in FIG. 5, the optical characteristics of the
ここで、光学素子30を構成する複数のハーフミラー31の機能について説明する。なお、以下では説明を簡単にするため、外界光ELは光学素子30にX軸直方向(光軸AX方向)から入射してまっすぐ進行し、射出面32bからX軸方向に射出するものとする(図4参照)。
Here, functions of the plurality of half mirrors 31 constituting the
また、図4に示すように、画像光GLは光学素子30に仰角φで入射して光学素子30からX軸方向に射出するものとする。なお、画像光GLはハーフミラー31の反射面31rに対してP偏光として入射するものとする。
As shown in FIG. 4, the image light GL is incident on the
外界光ELはハーフミラー31に対するS偏光LS及びP偏光LPを含む。
External light EL includes S-polarized light L S and P-polarized light L P for the
図4において、ハーフミラー31を透過した後のS偏光LSを符号LS−Tとし、ハーフミラー31を透過した後のP偏光Lpを符号LP−Tとし、ハーフミラー31において隣り合う2つのミラーで1回ずつ反射されて2回反射となった後のS偏光LSを符号LS−RRとし、ハーフミラー31において隣り合う2つのミラーで1回ずつ反射されて2回反射となった後のP偏光LPを符号LP−RRとする。
In FIG. 4, the S-polarized light L S after passing through the
以下では、説明を簡単にするため、ハーフミラー31における光学特性を、例えば、Rs:0、Rp:0.4、Ts:0.9、Tp:0.5と設定した場合を例に挙げる。また、S偏光LS及びP偏光LPの元の強度(表示装置100に入射前の強度)を1.0に設定した場合を例に挙げる。この場合、図4に示すように、ハーフミラー31を透過して観察者の眼EYに入射する外界光ELに占める各偏光の強度は、P偏光LP−T:0.5、P偏光LP−RR:0.16、S偏光LS−T:0.9、S偏光LS−RR:0となる。
Hereinafter, in order to simplify the description, the case where the optical characteristics of the
ところで、少なからず外界光ELは、例えば水面や雪面等の物体表面で乱反射された反射光を含むことがある。このような反射光は観察者の眼EYに対して左右方向に振動する光を多く含み、外界光ELにギラツキを生じさせることで観察者に不快感を与える光である。すなわち、外界光ELは、観察者に対する有害光を含んだものとなっている。 By the way, the ambient light EL may include reflected light that is irregularly reflected on an object surface such as a water surface or a snow surface. Such reflected light includes a lot of light that vibrates in the left-right direction with respect to the eye EY of the observer, and is light that causes discomfort to the observer by causing glare in the external light EL. That is, the external light EL includes harmful light for the observer.
従来より、外界光ELに含まれる有害光を防止する手段として偏光サングラスが用いられる。偏光サングラスは、観察者の眼EYに対して左右方向に振動する偏光(上述の有害光となる偏光成分)をカットし、観察者の眼EYに対して上下方向に振動する偏光のみを透過させる。 Conventionally, polarized sunglasses have been used as means for preventing harmful light contained in the external light EL. Polarized sunglasses cuts polarized light that vibrates in the left-right direction with respect to the eye EY of the observer (the above-described polarization component that becomes harmful light), and transmits only polarized light that vibrates in the vertical direction with respect to the eye EY of the observer. .
本実施形態において、図4に示したように、複数のハーフミラー31は水平方向(XY平面に平行でX方向に角度κだけ傾いた方向)に沿って配列されている。すなわち、ハーフミラー31の反射面31rは観察者の上下方向(Z方向)と平行に設けられている。したがって、観察者の眼EYに対して左右方向(Y方向)に振動する光は、ハーフミラー31の反射面31rに対するP偏光となる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the plurality of half mirrors 31 are arranged along the horizontal direction (a direction parallel to the XY plane and inclined by an angle κ in the X direction). That is, the reflecting
以下では、光学素子30を介して観察者の眼EYに入射した外界光ELのうち、ハーフミラー31に対するP偏光は全て有害光であるものとして考える。本実施形態の射出部23において、観察者の眼EYに入射する光のうちP偏光LP−T及びP偏光LP−RRが有害光に相当する。したがって、本実施形態の光学素子30(ハーフミラー31)を用いた場合に、観察者の眼EYに入射する有害光の強度は0.66となる。
In the following, it is assumed that all the P-polarized light with respect to the
ここで、比較例の光学素子として、ハーフミラー31に代えて、P偏光の反射率をS偏光の反射率よりも低くしたハーフミラー31Aを用いたものを検討する。図6は比較例の光学素子30Aの構成を示す図である。比較例の光学素子30Aはハーフミラー31A以外の構成は本実施形態の光学素子30と共通である。
Here, as an optical element of the comparative example, an element using a
図6に示すように、比較例の光学素子30Aでは、例えば、ハーフミラーにおける光学特性を、Rs:0.4、Rp:0、Ts:0.6、Tp:1.0とした。また、S偏光LS及びP偏光LPの元の強度を1.0に設定する。
As shown in FIG. 6, in the
比較例の光学素子30Aを用いた場合、ハーフミラー31Aを透過して観察者の眼EYに入射する外界光ELに占める各偏光の強度は、P偏光LP−T:1.0、P偏光LP−RR:0、S偏光LS−T:0.6、S偏光LS−RR:0.16となる。
When the
比較例の光学素子30Aにおいても、観察者の眼EYに入射する光のうちP偏光LP−T及びP偏光LP−RRが有害光に相当する。すなわち、比較例の光学素子30Aを用いた場合に、観察者の眼EYに入射する有害光の強度は1.0となる。
Also in the
続いて、観察者の眼EYに入射する画像光GLの強度について説明する。画像光GLはハーフミラー31に対するS偏光GS及びP偏光GPを含む。
Next, the intensity of the image light GL incident on the observer's eye EY will be described. Image light GL includes S polarized light G S and P-polarized G P for the
図4に示すように画像光GLにおいて、ハーフミラー31で反射され後のS偏光GSを符号GS−Rとし、ハーフミラー31を透過した後に別のハーフミラー31でさらに反射された後のS偏光GSを符号GS−TRとし、ハーフミラー31で反射され後のP偏光GPを符号GP−Rとし、ハーフミラー31を透過した後に別のハーフミラー31でさらに反射された後のP偏光GPを符号GP−TRとする。
As shown in FIG. 4, in the image light GL, the S-polarized light G S after being reflected by the
ここで、画像光GLの元の強度(光学素子30に入射前の強度)を1.0に設定した場合について説明する。なお、画像光GLはP偏光としてハーフミラー31に入射するので、画像光GLについてはS偏光成分を考慮する必要はなく、上述したS偏光GSの強度は0となる。
Here, a case where the original intensity of the image light GL (intensity before entering the optical element 30) is set to 1.0 will be described. Since the image light GL is incident on the
したがって、導光体22内を導光した後に射出部23によって観察者の眼EYに導かれる画像光GLの強度は、P偏光GP−R:0.4、P偏光GP−TR:0.2、S偏光GS−R:0、S偏光GS−TR:0となる。すなわち、本実施形態の光学素子30(ハーフミラー31)を介して観察者の眼EYに入射する画像光GLの強度は0.6となる。
Therefore, the intensity of the image light GL guided to the observer's eye EY by the emitting
一方、図6に示すように、比較例の光学素子30Aを用いた場合に観察者の眼EYに導かれる画像光GLの強度は、P偏光GP−R:0、P偏光GP−TR:0、S偏光GS−T:0.4、S偏光GS−TR:0.24となる。すなわち、比較例の光学素子30Aを用いた場合、観察者の眼EYに入射する画像光GLの強度は0.64となる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, when the
以上のように本実施形態の光学素子30によれば、P偏光の反射率RPをS偏光の反射率Rsよりも高くした複数のハーフミラー31を備えることで、比較例の光学素子30Aに対して、観察者の眼EYに入射する画像光GLの強度低下を抑えつつ、有害光の強度を低減することができる。
As described above, according to the
したがって、本実施形態の表示装置100によれば、偏光サングラスを用いることなく屋外で使用した場合に、外界光ELに生じるギラツキを低減することができる。よって、画像光GLの視認性を確保しつつ、反射光による外界光の視認性の低下を抑制することができる。
Therefore, according to the
(第2実施形態)
続いて、第2実施形態に係る表示装置について説明する。なお、第1実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
(Second Embodiment)
Subsequently, a display device according to the second embodiment will be described. In addition, about the structure which is common in 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
図7は第2実施形態の表示装置200の要部構成を示す図であり、具体的に導光体22の射出部123の周辺構成を示す図である。図7に示すように、本実施形態の表示装置200は、導光体22の第1面22a側に設けられた偏光板40を備える。
FIG. 7 is a diagram illustrating a main configuration of the
偏光板40は導光体22の第1面22aに接するように設けられていても良いし、第1面22aから離間した位置に設けられていても良い。本実施形態において、偏光板40は第1面22aから少し離れた位置に配置される。偏光板40は表示装置200における本体部(不図示)に対して着脱可能とされている。偏光板40を取り外した状態の表示装置200は、第1実施形態の表示装置100と同様の視認性を得る。
The
本実施形態の偏光板40としては、偏光サングラスのレンズと同様のものを用いた。偏光板40は、観察者の眼EYに対して左右方向に振動する偏光をカットするように、導光体22の第1面22a側に設けられる。
As the
本実施形態においても、図7に示すように、外界光ELは光学素子30に垂直方向(光軸AX方向)から入射してまっすぐ進行し、射出面32bから垂直方向に射出するものとする。
Also in this embodiment, as shown in FIG. 7, it is assumed that the external light EL enters the
本実施形態において、外界光ELは偏光板40を透過することで光学素子30に入射する。偏光板40を透過した外界光EL1は、観察者の眼EYに対して上下方向(Z方向)に振動する偏光となる。
In the present embodiment, the external light EL passes through the
ハーフミラー31の反射面31rは観察者の上下方向(Z方向)に沿って設けられているため、観察者の眼EYに対して上下方向に振動する外界光EL1はハーフミラー31の反射面31rに対するS偏光に相当する。
Since the
本実施形態において、ハーフミラー31に入射する外界光EL1はS偏光LSのみから構成される。そのため、外界光ELとしては、S偏光LSのみを考慮する。
In the present embodiment, the external light EL1 incident on the
本実施形態においても、ハーフミラー31における光学特性を、Rs:0、Rp:0.4、Ts:0.9、Tp:0.5と設定し、S偏光LSの元の強度を1.0に設定した場合を例に挙げる。この場合において、図7に示すように、ハーフミラー31を透過して観察者の眼EYに入射する外界光EL1に占める各偏光の強度は、S偏光LS−T:0.9、S偏光LS−RR:0となる。
In this embodiment, the optical characteristics of the
ところで、光学素子30越しに見た近接物体からの外界光ELは発散角を持っている。そのため、観察者の眼EYの焦点を近接物体に合わせた状態において、互いに位置が異なるとともに平行に延びる2つのハーフミラー31A,31Bを経て、同じ角度で眼EYに入射するS偏光LS−TとS偏光LS−RRとが併存すると、画像が僅かにずれて重畳するゴーストの原因となる。
By the way, the external light EL from the close object seen through the
これに対し、本実施形態の表示装置200によれば、S偏光LS−RRの強度が0となるため、観察者の眼EYに入射する外界光ELはS偏光LS−Tのみで構成されたものとなる。したがって、光学素子30越しに見た近接物体を見たときに、ゴーストが観察されてしまうことを抑制できる。
On the other hand, according to the
ここで、P偏光の反射率をS偏光の反射率よりも低くしたハーフミラー31Aを用いた比較例の光学素子30Aを用いた場合についても検討する。なお、比較例の光学素子30Aについても、第1実施形態と同様に、ハーフミラーにおける光学特性を、Rs:0.4、Rp:0、Ts:0.6、Tp:1.0、S偏光LS及びP偏光LPの元の強度を1.0に設定した。
Here, the case where the
比較例の光学素子30Aを用いた場合、ハーフミラー31Aを透過して観察者の眼EYに入射する外界光ELに占める各偏光の強度は、S偏光LS−T:0.6、S偏光LS−RR:0.16となる(図6参照)。
When using the
比較例の光学素子30Aを用いた構成においては、偏光板40を導光体22の第1面22aに設けた場合であっても、S偏光LS−RRの強度が0とならない。すなわち、外界光ELとして、S偏光LS−T及びS偏光LS−RRが併存した光が観察者の眼EYに入射してしまう。したがって、比較例の光学素子30A越しに見た近接物体を見たときに、画像が僅かにずれて重畳するゴーストが発生してしまう。
In the configuration using the
以上のように本実施形態の表示装置200によれば、導光体22の第1面22aに偏光板40を配置することで、比較例の構成に対して、ゴースト発生を低減しつつ、明るい外界光ELを観察者の眼EYに導くことができる。
As described above, according to the
すなわち、本実施形態の表示装置200によれば、光学素子30と偏光板40との組み合わせによって、従来の偏光レンズを用いた場合でも奏することができなかったゴーストの発生の低減という顕著な効果を得ることができる。
That is, according to the
また、偏光板40が着脱可能とされるので、用途に応じて偏光板40を取り付けることでゴースト発生の低減機能を簡便に付加することができる。一方、偏光板40を取り外すことで、第1実施形態の表示装置100のように有害光の低減用途のみで使用することも可能となる。したがって、表示装置200の汎用性を向上させることができる。
In addition, since the
本実施形態において、画像光GLは偏光板40の有無による影響を受けない。そのため、観察者の眼EYに入射する画像光GLの強度は、第1実施形態と同様であることから、その説明については省略する。
In the present embodiment, the image light GL is not affected by the presence or absence of the
なお、画像光GLは無限遠からの光とみなすことができるため、上述したようなゴーストは画像光GLでは気になることはない。そのため、ハーフミラー31を設計する際、画像光GLについてゴーストの発生を優先的に考慮する必要はない。
Since the image light GL can be regarded as light from infinity, the ghost as described above is not a concern with the image light GL. Therefore, when designing the
(第3実施形態)
続いて、第3実施形態に係る表示装置について説明する。本実施形態と第1実施形態との違いは、画像形成装置の構成であり、それ以外の構成は共通である。そのため、第1実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
(Third embodiment)
Subsequently, a display device according to a third embodiment will be described. The difference between the present embodiment and the first embodiment is the configuration of the image forming apparatus, and the other configurations are the same. For this reason, the same reference numerals are assigned to configurations common to the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態の表示装置は、シースルー方式の網膜走査型表示装置である。図8はシースルー方式網膜走査型の表示装置300の概略構成を示す図である。
The display device of this embodiment is a see-through retinal scanning display device. FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a see-through type retinal
図8に示すように、本実施形態の表示装置300は、画像形成装置110と、導光装置120とを有する。導光装置120は、第1実施形態の導光装置20と同様の構成を有する。
As shown in FIG. 8, the
画像形成装置110は、画像を表示するための画像光L1を出射する光源部111と、光源部111から出射された画像光L1を走査して画像とする走査ミラー112を有する走査光学系113と、走査光学系113により走査された画像光L1として観察者の眼EYに入射させる導光系114と、光束径拡大素子115とを有している。
The
本実施形態において、光源部111は、赤色光、青色光及び緑色光をそれぞれ出射するレーザー素子を有している。走査光学系113は、例えば、MEMS技術により形成したマイクロミラーデバイスによって実現可能である。
In the present embodiment, the light source unit 111 includes laser elements that emit red light, blue light, and green light, respectively. The scanning
光束径拡大素子115は、走査光学系113から射出された画像光L1を拡大することで観察者の眼に画像を見易くさせるためのものである。このように画像光L1を拡大することで観察者の眼の位置が変化した場合でも、視野に欠けが生じない、良質な画像を視認させることができる。
The light beam
図9は光束径拡大素子115の構成を模式的に示す断面図、および光束径拡大素子115を通過する光の光線図である。図10は、光束径拡大素子115における光の偏光方向と回折機能との関係を示す説明図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the light beam
図9に示すように、本実施形態の光束径拡大素子115は、透光性基板116と、該透光性基板116の第1面116aに設けられた第1回折格子117と、透光性基板116の第2面116bに設けられた第2回折格子118とを備える。
As shown in FIG. 9, the light beam
以下、図8乃至10では、別のX’Y’Z’座標系を合わせて用いて説明する。X’方向は透光性基板116における一対の面(第1面116a及び第2面116b)の法線方向に相当し、Y’方向は鉛直方向に相当し、Z’方向はX’方向及びY’方向にそれぞれ直交する方向に相当する。なお、図8に示すように、X’Y’Z’座標系のX’方向及びY’方向とはXYZ座標系におけるX軸及びY軸をそれぞれZ軸の周りに時計回りに回転させた方向であり、X’Y’Z’座標系のZ’方向とXYZ座標系におけるZ方向とは一致している。
Hereinafter, in FIGS. 8 to 10, description will be made using another X′Y′Z ′ coordinate system. The X ′ direction corresponds to the normal direction of a pair of surfaces (the
第1回折格子117は、Y’方向に沿って直線状に延在する複数の凸部117aからなる格子パターンを有する。第2回折格子118は、Y’方向に沿って直線状に延在する複数の凸部118aからなる格子パターンを有する。なお、第1回折格子117及び第2回折格子118は同一の格子周期を有する。
The
ここで、第1回折格子117及び第2回折格子118は入射する偏光の振動方向によって回折効率が異なる。具体的に、第1回折格子117及び第2回折格子118に対して、画像光L1がZ’方向に振動するTM光として入射した場合、第1回折格子117及び第2回折格子118による光束径の拡大機能(回折機能)が十分に得られない。
Here, the diffraction efficiency of the
これに対し、本実施形態において、光源部111に用いられたレーザー素子から射出された画像光L1は、光束径拡大素子115に入射する際にY’方向(凸部117a,118aの延伸方向)に振動する偏光となっている。すなわち、光源部111から射出された画像光L1は、Y’方向に直線状に延在する凸部117a,118aからなる格子パターンを備えた第1回折格子117及び第2回折格子118に対してTE光として入射するようになる。よって、画像光L1は、図10に示すように、第1回折格子117及び第2回折格子118に回折されることでZ’方向における光束径が良好に拡大される。
なお、第1回折格子117及び第2回折格子118の構成は上記に限定されない。例えば、複数の凸部117a及び複数の凸部118aの間を屈折率の異なる部材、或いは金属線を埋め込んだ構成としても良い。
On the other hand, in the present embodiment, the image light L1 emitted from the laser element used in the light source unit 111 is incident on the light beam
The configurations of the
本実施形態によれば、光束径拡大素子115に対する画像光L1の入射方向を調整することで光束径拡大素子115による光束径の拡大機能を良好に発揮させることができる。
According to the present embodiment, the function of expanding the light beam diameter by the light beam
また、光束径拡大素子115により光束径が拡大された画像光L1は、Y’方向に沿って振動する偏光である。すなわち、画像光L1は、XYZ座標系におけるXY平面に沿って振動する偏光であると換言することもできる。このようなXY平面に沿って振動する偏光は、ハーフミラー31の反射面31rに対してP偏光に相当する。
Further, the image light L1 whose light beam diameter is expanded by the light beam
本実施形態のハーフミラー31において、P偏光の反射率RPは、上述したようにS偏光の反射率Rsよりも高くなっている。そのため、画像光L1は、ハーフミラー31で効率良く反射されることで観察者の眼EYに良好に導かれる。
以上のように本実施形態の表示装置によれば、画像形成装置110から射出した画像光L1を観察者の眼EYに効率良く導くことで高い光利用効率を実現できる。したがって、観察者は明るい画像を視認することができる。
In the
As described above, according to the display device of the present embodiment, high light utilization efficiency can be realized by efficiently guiding the image light L1 emitted from the
本実施形態の画像形成装置110を第2実施形態の表示装置200に適用しても良い。このようにすれば、有害光及びゴーストを低減した外界光EL及び明るい画像光L1を観察者に視認させることができる信頼性の高い表示装置を提供できる。
The
なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。上記実施形態では、画像形成装置10から射出する画像光GLが直線偏光の場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、画像形成装置10における液晶パネル11に代えて、有機EL表示装置を用いても良い。
In addition, this invention is not limited to the content of the said embodiment, In the range which does not deviate from the main point of invention, it can change suitably. In the above-described embodiment, the case where the image light GL emitted from the
また、第1実施形態の表示装置100と偏光サングラスとを合わせて観察者が装着することで、第2実施形態の表示装置200と同様、ゴーストを低減する構成を実現しても良い。
Further, the
また、画像形成装置110の光源部111としてレーザー素子を用いる場合を例に挙げたが、ランダム偏光の光を出射する光源と、光源から出射された光をy方向に振動する偏光に揃える偏光変換素子や偏光板等の光学素子とを組み合わせた構成のものを採用しても良い。
In addition, although a case where a laser element is used as the light source unit 111 of the
また、上記実施形態では、表示装置100,200として、右眼及び左眼の双方に対応して一組ずつ画像形成装置10及び導光装置20を設ける構成としているが、右眼又は左眼のいずれか一方に対してのみ画像形成装置10と導光装置20とを設け、画像を片眼視する構成、すなわち、単眼用の表示装置に適用してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、以上説明した実施形態では、表示装置がヘッドマウントディスプレイであるとして具体的な説明を行ったが、本発明の表示装置は、ヘッドアップディスプレイ、双眼鏡型のハンドヘルドディスプレイ等に適用することもできる。 In the embodiment described above, the display device is specifically described as a head-mounted display. However, the display device of the present invention can be applied to a head-up display, a binocular-type handheld display, and the like. .
10…画像形成装置、14…光源、21…入射部、22…導光体、22a…第1面、22b…第2面、23…射出部、30,30A…光学素子、31,31A…ハーフミラー、40…偏光板、100…表示装置、110…画像形成装置、115…光束径拡大素子、123…射出部、200,300…表示装置、EL,EL1…外界光、GL0,GL1,GL2,GL,L1…画像光、GP…P偏光、GS…S偏光、LP…P偏光、LS…S偏光。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
互いに対向する第1面及び第2面を有し、前記画像形成装置で生成された画像光を導光する導光体と、
前記画像光を前記導光体に入射させる入射部と、
前記導光体の前記第2面に設けられ、前記画像光を前記導光体から射出させる射出部と、を備え、
前記射出部は、間隔をおいて互いに平行となるように設けられ、前記画像光および外界光の一部を反射させ、前記画像光および前記外界光の他の一部を透過させる複数のハーフミラーを配列してなる光学素子を有し、
前記複数のハーフミラーは、P偏光の反射率がS偏光の反射率よりも高い
ことを特徴とする表示装置。 An image forming apparatus;
A light guide having a first surface and a second surface facing each other, for guiding image light generated by the image forming apparatus;
An incident portion for causing the image light to enter the light guide;
An emission unit provided on the second surface of the light guide and emitting the image light from the light guide;
A plurality of half mirrors provided so as to be parallel to each other at an interval and reflecting a part of the image light and the external light and transmitting the other part of the image light and the external light; An optical element formed by arranging
The plurality of half mirrors have a P-polarized light reflectance higher than an S-polarized light reflectance.
ことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 The display device according to claim 1, wherein the plurality of half mirrors are arranged along a horizontal direction.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の表示装置。 The display device according to claim 1, further comprising a polarizing plate provided on the first surface side of the light guide.
ことを特徴とする請求項3に記載の表示装置。 The display device according to claim 3, wherein the polarizing plate is detachable from the light guide.
前記光線束拡大素子は、前記水平方向に沿って延伸する複数の凸部からなる格子パターンを含む回折素子から構成されており、
前記画像光は、前記複数の凸部の延伸方向に沿って振動する光として前記光線束拡大素子に入射する
ことを特徴とする請求項2に記載の表示装置。 The image forming apparatus includes a light source that emits the image light composed of linearly polarized light, and a light flux expanding element that expands a light beam diameter of the image light emitted from the light source,
The light beam expanding element is composed of a diffractive element including a grating pattern composed of a plurality of convex portions extending along the horizontal direction,
The display device according to claim 2, wherein the image light is incident on the light beam expanding element as light that vibrates along an extending direction of the plurality of convex portions.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017107973A JP2018205418A (en) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | Display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017107973A JP2018205418A (en) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | Display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018205418A true JP2018205418A (en) | 2018-12-27 |
Family
ID=64957775
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017107973A Pending JP2018205418A (en) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | Display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018205418A (en) |
-
2017
- 2017-05-31 JP JP2017107973A patent/JP2018205418A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10732461B2 (en) | Display device and illumination device | |
US10001655B2 (en) | Image display device | |
US11275246B2 (en) | Head-mounted display | |
JP5633406B2 (en) | Virtual image display device | |
JP4395802B2 (en) | Image display device | |
JP5760465B2 (en) | Virtual image display device | |
US20210033774A1 (en) | Image display device | |
KR20170030594A (en) | Light guide device and virtual image display apparatus | |
CN107861243B (en) | Optical element and display device | |
CN107167919B (en) | Light guide device and virtual image display device | |
CN107238926B (en) | Optical element, display device, and method for manufacturing optical element | |
JP2012163657A (en) | Virtual image display device | |
JP2017003845A (en) | Light guide device and virtual image display device | |
JP2018205451A (en) | Display device | |
JP2017058400A (en) | Image display device | |
JP6565496B2 (en) | Light guide device and virtual image display device | |
JP5754154B2 (en) | Virtual image display device | |
US10509230B2 (en) | Virtual display apparatus | |
JP2017161564A (en) | Light guide device and virtual image display device | |
WO2019111820A1 (en) | Display device and head-mounted display | |
JP2017040784A (en) | Light guide device and virtual image display device | |
JP2012163663A (en) | Virtual image display device | |
JP2012198261A (en) | Light guide plate and virtual image display provided with the same | |
JP2019197079A (en) | Virtual image display device | |
JP2018205418A (en) | Display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20181026 |