JP2020034722A - 虚像表示装置 - Google Patents
虚像表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020034722A JP2020034722A JP2018161129A JP2018161129A JP2020034722A JP 2020034722 A JP2020034722 A JP 2020034722A JP 2018161129 A JP2018161129 A JP 2018161129A JP 2018161129 A JP2018161129 A JP 2018161129A JP 2020034722 A JP2020034722 A JP 2020034722A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- display device
- mirror member
- image display
- virtual image
- 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
Landscapes
- Eyeglasses (AREA)
Abstract
【課題】広い画角に亘って解像度その他の光学性能を高めること。【解決手段】虚像表示装置100は、画像形成部である表示デバイス11と、ミラー部材21,22を含み、表示デバイス11からの画像光GLが入射する映像光学系112と、映像光学系112から射出された画像光GLを射出瞳EPの位置に向けて反射する部分反射型ミラー部23を有する前方カバー部材50とを備え、前方カバー部材50の透過領域51は、射出瞳EPを基準として画面中心より上方25°以上の位置まで広がる。【選択図】図3
Description
本発明は、ミラー部材を含むヘッドマウントディスプレイ及びその他の虚像表示装置に関し、特にシースルー視が可能な虚像表示装置に関する。
近年、ヘッドマウントディスプレイのように虚像の形成及び観察を可能にする虚像表示装置として、ミラー又は導光体のような光学素子によって表示素子からの画像光を観察者の瞳に導くタイプのものが種々提案されている。
特許文献1に記載の光学系は、4個の偏芯曲面ミラーで構成され、第1の偏芯曲面ミラーは、回転楕円面又は回転楕円面をベースとする非球面であり、第2の偏芯曲面ミラーは、双曲面又は双曲面をベースとする非球面である。複数の偏芯曲面ミラーは、例えば顔を基準として垂直方向に配置される。光学系を偏芯曲面ミラーで構成することにより、導光体を用いる場合に比較して軽量化の達成が容易となる。
特許文献1の光学系において、複数の偏芯曲面ミラーを垂直方向に配置する縦展開とした場合、眼前の偏芯曲面ミラーに続く偏芯曲面ミラー等が目の上方に配置される。このため、眼前の偏芯曲面ミラーに透過性を持たせてシースルーを確保する場合、眼前の偏芯曲面ミラーの支持体、眼前の偏芯曲面ミラーに続く偏芯曲面ミラー等によって上方のシースルー視野が阻害される可能性がある。
本発明の一側面における虚像表示装置は、画像形成部と、ミラー部材を含み、画像形成部からの画像光が入射する映像光学系と、映像光学系から射出された画像光を射出瞳の位置に向けて反射する部分反射型ミラー部を有する前方カバー部材とを備え、前方カバー部材の透過領域は、射出瞳を基準として画面中心より上方25°以上の位置まで広がる。
〔第1実施形態〕
以下、図1〜3等を参照して本発明に係る第1実施形態の虚像表示装置について説明する。
以下、図1〜3等を参照して本発明に係る第1実施形態の虚像表示装置について説明する。
図1〜3において、X、Y、及びZは、直交座標系であり、X方向は、虚像表示装置100を装着した観察者USの両眼の並ぶ横方向に対応し、Y方向は、観察者USにとっての両眼の並ぶ横方向に直交する上方向に相当し、Z方向は、観察者USにとっての前方向又は正面方向に相当する。
図示の虚像表示装置100は、ヘッドマウントディスプレイであり、観察者USに虚像としての映像を認識させる。虚像表示装置100は、表示デバイス11と、投射光学系12とを備える。投射光学系12は、第1ミラー部材21と、第2ミラー部材22と、部分反射型ミラー部23とを備える。ここで、第2ミラー部材22は、屈折面22ea,22ebとミラー面22rとを複合した屈折反射光学部材30である。部分反射型ミラー部23は、外観部材である前方カバー部材50の一部である。前方カバー部材50は、表示デバイス11、第1ミラー部材21、及び第2ミラー部材22よりも外側又は外界側においてこれら表示デバイス11等に対して位置決めされた状態で配置されている。前方カバー部材50は、メガネレンズ状の輪郭を有し、観察者USの眼を覆って外側に凸の湾曲した形状を有する。図1及び3では、右眼用の虚像表示装置100のみを示しているが、左眼用の虚像表示装置100も同様の構造を有し、両眼用の虚像表示装置100を組み合わせることで、全体として眼鏡のような外観を有する虚像表示装置200となる。なお、両眼用の虚像表示装置200については、右眼用又は左眼用の部分のうち一方を省略することができ、この場合、片眼型のヘッドマウントディスプレイとなる。
フレーム80は、メガネと類似した構造を有し、本体部材81の側方端部に連結されるツル部82を備え、本体部材81の中央から延びる金具の先端にノーズパッド83を備える。
光路について説明すると、表示デバイス11からの画像光GLは、第1ミラー部材21に入射して反射面21rによって100%に近い高い反射率で反射される。第1ミラー部材21で反射された画像光GLは、第2ミラー部材22に入射して屈折面22eaで屈折されミラー面22rによって100%に近い高い反射率で反射される。ミラー面22rで反射された画像光GLは、屈折面22ebを経て第2ミラー部材22外に射出される。第2ミラー部材22からの画像光GLは、部分反射型ミラー部23に入射して反射面23rによって50%程度以下の反射率で反射される。部分反射型ミラー部23で反射された画像光GLは、観察者USの瞳EYが配置される射出瞳EPに入射する。
図3を参照して、虚像表示装置100は、フレーム80の本体部材81に固定された上部カバー部材70を有する。上部カバー部材70は、前方カバー部材50に連結され、表示デバイス(画像形成部)11と映像光学系112とを覆う。上部カバー部材70の上側壁部71は、本体部材81に対して接着材や締結具によって固定されている。上部カバー部材70の裏面壁部72には、画像形成部である表示デバイス11と、映像光学系112のうち第2ミラー部材22とが上下に隣接して固定されている。表示デバイス11(画像形成部)と第2ミラー部材22とは、それらの背面側で接着材や締結具によって裏面壁部72に固定されている。映像光学系112のうち第1ミラー部材21は、前方カバー部材50から独立した状態でフレーム80に直接的に固定されている。第1ミラー部材21は、上側壁部71に固定することもでき、この場合、上側壁部71を介してフレーム80に間接的に固定さされることになる。部分反射型ミラー部23は、前方カバー部材50の一部として、フレーム80の本体部材81に直接固定されている。つまり、フレーム80の本体部材81は、表示デバイス(画像形成部)11と、映像光学系112のうち第1ミラー部材21及び第2ミラー部材22と、前方カバー部材50に設けた部分反射型ミラー部23とを直接的又は間接的に支持し、相互にアライメントしている。
図3及び4に示すように、前方カバー部材50の透過領域51は、シースルー視を確保する観点で、射出瞳EPを基準として画面中心より上方25°以上の位置まで広がっている。つまり、射出瞳EPの中央から斜め上方に向けてYZ面に平行に延びる仮想的な第1基準線UL1を考えて、この第1基準線UL1に達するまで前方カバー部材50の透過領域51が形成されている。第1基準線UL1は、画面中心に対応する射出側光軸AXoに対する角度α1が25°となっており、透過領域51は、射出瞳EPを基準として画面中心より上方25°に対応する第1基準線UL1以上の位置まで広がっている。ここで、透過領域51の光透過性の判断基準である透過率については、可視光線を基準とするものであり、透過領域51を通過する可視光線域全体の光線について、散乱光を除いた透過光線が1%でもあれば光透過性を有することになるが、透過領域51の透過率は、実用的には10%以上、好ましくは20%以上とする。透過領域51は、部分反射型ミラー部23を一部に有して部分反射型ミラー部23の上下左右である周囲に広がっており、透過領域51の上側には、外光を遮断する遮光領域52が形成されている。この遮光領域52は、日光が眼に直接入るのを抑制する庇又は日除けの役割を有する。透過領域51のうち部分反射型ミラー部23を除いた外光透視領域55は、部分反射型ミラー部23を囲むように部分反射型ミラー部23のまわりに形成されている。外光透視領域55は、部分反射型ミラー部23のような光学的な反射面23rを有しないものとすることができる。透過領域51の一部55aは、遮光領域52と、その下側に離間して配置される部分反射型ミラー部23との間に帯状に延びており、部分反射型ミラー部23の上側領域における外界の透視を可能にしている。透過領域51、つまり外光透視領域55や部分反射型ミラー部23は、外界光OLを少なくとも部分的に通過させるので、観察者USは、外界のシースルー視が可能になる。外光透視領域55や部分反射型ミラー部23は、シースルー視に関して光学的パワーを実質的に有しないものであり、外光透視領域55や部分反射型ミラー部23越しに観察される外界像の歪みを抑えることができる。
以上では、YZ断面で配置関係を説明しているが、近似的にはX方向にも同様の関係が成り立っていることが望ましい。具体的には、射出瞳EPの中央から斜め上方に向けてX軸に平行に延びる仮想的な第1基準面UP1を考えて、この第1基準面UP1よりも下側において前方カバー部材50の透過領域51が配置されていることが望ましい。第1基準面UP1は、画面中心に対応する射出側光軸AXoに対する角度α1が25°となっており、透過領域51は、射出瞳EPを基準として画面中心より上方25°に対応する第1基準面UP1以上の位置まで広がっている(図3参照)。
前方カバー部材50の透過領域51は、下側又は−Y側に関して下端まで透過性を確保するものとなっているが、透過領域51の透過性は、画面中心に対応する射出側光軸AXoに対して下側に40°又は50°まで確保すれば足る。つまり、透過領域51が画面中心に対応する射出側光軸AXoよりも下側に40°以上広がる場合、射出側光軸AXoよりも下側において安定視野に対応する40°より所定だけ大きな誘導視野に対応する50°を超える領域では、透過性を確保しなくてもよい。この場合、透過領域51の下端側に遮光性の領域が形成される。なお、透過領域51は、10°下向きの射出側光軸AXoに対して下側又は−Y側に65°程度の広がりを有するものである場合、眼球の動きにも対応できより好ましい。透過領域51は、射出側光軸AXoが水平方向に延びるものである場合、誘導視野に対応する射出側光軸AXoに対して下側に40°程度の広がりを有することが好ましく、射出側光軸AXoに対して下側に75°程度の広がりを有することがより好ましいことになる。
透過領域51は、射出側光軸AXoの左右横側又は±X側に安定視野に対応する±50°程度の広がりを有することが望ましい。透過領域51は、射出側光軸AXoの左右横側又は±X側に±100°程度の広がりを有するものである場合、眼球の動きにも対応できより好ましい。なお、斜め方向の視野は、縦及び横の中間的広がりがあることが望ましく、一般的には、透過領域51として、横長の楕円状の領域をカバーするようなものであることが望ましいと言える。
透過領域51のうち外光透視領域55は、部分反射型の部分反射型ミラー部23の透過率以上の透過率を有するものとすることができる。つまり、外光透視領域55の透過率は、例えば100%に近い透過率とできるが、これに限らず、部分反射型ミラー部23の透過率と略等しいレベルまで下げることができる。具体的には、部分反射型ミラー部23の透過率が50%である場合、外光透視領域55の透過率は、50%〜95%程度であって、例えば70%とできる。なお、外光透視領域55の透過率は、部分反射型ミラー部23の透過率よりも低くすることができ、例えば30%程度の透過率としてもよい。外光透視領域55の透過率については、一様とできるが、不均一とすることもでき、例えば部分反射型ミラー部23の位置から遮光領域52に向けて徐々に透過率が低下するものであってもよい。外光透視領域55は、例えばNDフィルターのように単なる減光を行うものとすることができるが、半透過ミラーのように反射を伴うものであってもよい。遮光領域52は、黒色の樹脂や金属の遮光体を被膜することで形成されるが、これに限らず、表面に微細形状を形成して乱反射を生じさせるようなものであってもよい。
上記第1基準線UL1については、画面中心の方向又は射出側光軸AXoを基準とするのではなく、水平方向を基準とすることができる。つまり、この場合、第1基準線UL1は、水平方向に対応する中心軸HXに対する角度β1が15°となっており、透過領域51は、射出瞳EPを基準として水平方向から上方15°に対応する第1基準線UL1以上の位置まで広がっている。以上の関係は、近似的にはX方向にも成り立っていることが望ましく、透過領域51は、射出瞳EPを基準として水平方向から上方15°に対応する第1基準面UP1以上の位置まで広がっている。
以上の実施形態では、画面中心に対応する射出側光軸AXoは、水平方向の中心軸HXに対して10°下向きに設定されている。これは、人間の視線が水平方向より下側に約10°傾いた若干の伏し目状態で安定するからである。なお、射出瞳EPに対して水平方向の中心軸HXは、虚像表示装置100を装着した観察者USが直立姿勢でリラックスして正面に向いて水平方向又は水平線を注視した場合を想定したものとなっている。虚像表示装置100を装着する個々の観察者USの眼の配置、耳の配置等を含む頭部の形状や姿勢は、様々であるが、観察者USの平均的な頭部形状又は頭部姿勢を想定することで、着目する虚像表示装置100について、平均的な中心軸HXを設定することができ、これを典型定又は代表的な中心軸HXとして、角度β1に対応する第1基準線UL1や第1基準面UP1を決定することができる。
前方カバー部材50の透過領域51は、シースルー視をより広くする観点で、射出瞳EPを基準として画面中心より上方35°以上の位置まで広げることが望ましい。つまり、射出瞳EPの中央から斜め上方に向けてYZ面に平行に延びる仮想的な第2基準線UL2を考えて、この第2基準線UL2に達するまで前方カバー部材50の透過領域51が形成されることが望ましい。第2基準線UL2は、画面中心に対応する射出側光軸AXoに対する角度α2が35°となっており、透過領域51は、射出瞳EPを基準として画面中心より上方35°に対応する第2基準線UL2以上の位置まで広がることが望ましいことになる。ここで、画面中心より上方35°は、誘導視野に対応する。この場合も、透過領域51は、部分反射型ミラー部23の上下左右である周囲に広がっており、透過領域51の上側には、遮光領域52が形成されている。以上では、YZ断面で配置関係を説明しているが、近似的にはX方向にも同様の関係が成り立っていることが望ましい。具体的には、射出瞳EPの中央から斜め上方に向けてX軸に平行に延びる仮想的な第2基準面UP2を考えて、この第2基準面UP2よりも下側には、前方カバー部材50の透過領域51が配置されていることが望ましい。第2基準面UP2は、画面中心に対応する射出側光軸AXoに対する角度α2が35°となっており、透過領域51は、射出瞳EPを基準として画面中心より上方35°に対応する第2基準面UP2以上の位置まで広がっている。
上記第2基準線UL2については、画面中心の方向又は射出側光軸AXoを基準とするのではなく、水平方向を基準とすることができる。つまり、この場合、第2基準線UL2は、水平方向に対応する中心軸HXに対する角度β2が25°となっており、透過領域51は、射出瞳EPを基準として水平方向から上方25°に対応する第2基準線UL2以上の位置まで広がっている。以上の関係は、近似的にはX方向にも成り立っていることが望ましく、透過領域51は、射出瞳EPを基準として水平方向から上方25°に対応する第2基準面UP2以上の位置まで広がっている。
好ましい実施例において、透過領域51は、射出瞳EPを基準として内側ミラー部材である第2ミラー部材22の下縁を投影する線UL4によって規定される境界線BL4より下側に形成されている。これにより、第2ミラー部材22によって透過領域51の視界が遮られることを回避できる。なお、第1ミラー部材21は、射出瞳EPを基準として見た場合、第2ミラー部材22の陰に配置され、透過領域51のシースルー視に関する視界確保について考慮する必要がない。
別の観点として、前方カバー部材50の透過領域51は、射出瞳EPを基準として、水平方向から上方55°の位置、又は画面中心より上方65°の位置を上限として広がっていれば足る。これは、人の視界の上限が、水平視の上側に55°程度以下となっており、水平視の上側に45°以上離れている物体は気にならないことによる。
映像光学系112は、シースルー視を妨げない観点で、射出瞳EPを基準として画面中心より上方25°以上、好ましくは35°以上の位置に配置されることが望ましい。具体的には、前方カバー部材50よりも射出瞳EP側に配置される内側ミラー部材である第2ミラー部材22と、前方カバー部材50よりも射出瞳EP側に配置される内側ミラー部材である第1ミラー部材21とは、射出瞳EPの中央から延びるとともに画面中心に対応する射出側光軸AXoに対する角度α3が25°となっている第3基準線UL3を考えて、この第3基準線UL3を下限としてこれ以上の上側に配置されることが望ましい。以上では、YZ断面で配置関係を説明しているが、近似的にはX方向にも同様の関係が成り立っていることが望ましい。具体的には、第2ミラー部材(内側ミラー部材)22等は、射出瞳EPの中央から延びるとともに画面中心に対応する射出側光軸AXoに対する角度α3が25°となっている第3基準面UP3を考えて、この第3基準面UP3を下限としてこれ以上の上側に配置されることが望ましい。
なお、詳細な説明を省略するが、映像光学系112を構成する第1ミラー部材(内側ミラー部材)21及び第2ミラー部材(内側ミラー部材)22は、シースルー視を妨げない観点で、射出瞳EPを基準として水平方向より上方15°以上、好ましくは25°以上の位置に配置されることが望ましい。
透過領域51の上端は、水平方向に対応する中心軸HXを基準として、第1ミラー部材21及び第2ミラー部材22をあわせた下端位置PO22、つまり第2ミラー部材(内側ミラー部材)22の下端位置PO22よりも上方に広がっている。また、部分反射型ミラー部23の上端は、水平方向に対応する中心軸HXを基準として、第1ミラー部材21及び第2ミラー部材22をあわせた下端位置PO22よりも低い位置に設定されている。以上により、部分反射型ミラー部23の上端と遮光領域52の下端との間に十分な縦幅の透過帯を確保できる。
図5を参照して、表示デバイス11は、画像形成部であり、投射光学系12よりも観察者USの頭部寄りに対応する上寄り又は+Y寄りに配置されている。表示デバイス(画像形成部)11は、例えば有機EL(有機エレクトロルミネッセンス、Organic Electro-Luminescence)、無機EL、LEDアレイ、レーザーアレイ、量子ドット発光型素子等に代表される自発光型の表示素子であり、2次元の表示面11aにカラーの静止画又は動画を形成する。表示デバイス11は、不図示の駆動制御回路に駆動されて表示動作を行う。表示デバイス11として有機ELのディスプレイを用いる場合、有機EL制御部を備える構成とする。表示デバイス11として量子ドットディスプレイを用いる場合、青色発光ダイオード(LED)の光を量子ドットフィルムに通すことにより、緑や赤の色を出す構成とする。表示デバイス11は、自発光型の表示素子に限らず、LCDその他の光変調素子で構成され、当該光変調素子をバックライトのような光源によって照明することによって画像を形成するものであってもよい。表示デバイス11として、LCDに代えて、LCOS(Liquid crystal on silicon, LCoS は登録商標)や、デジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。
図6に示すように、表示デバイス11の表示面11aに形成される表示像DAは、仮想的な格子の歪みから分かるように台形歪を持たせた修正画像となっている。後述するように、投射光学系12が偏芯光学系であることから、台形歪のようなディスト―ションを取りきることは容易でない。よって、投射光学系12にディスト―ションが残存していても、表示面11aに形成する表示像DAに予め歪を持たせておくことで、投射光学系12を経て射出瞳EPの位置で観察される虚像の投影像IGの画素配列を格子パターンとすることができ輪郭を矩形とすることができる。これにより、観察者USはディスト―ションの少ない投影像IGを観察することができ、投射光学系12におけるその他の収差の補正が容易になる。表示面11aに形成する表示像(修正画像)DAは、画像処理によって強制的なディスト―ションを形成したものとできる。表示面11aが矩形である場合、強制的なディスト―ションを形成することで余白が形成されるが、このような余白に付加情報を表示させることもできる。表示面11aに形成する表示像(修正画像)DAは、画像処理によって強制的なディスト―ションを形成したものに限らず、例えば表示面11aに形成された表示画素の配列を強制的なディスト―ションに対応するものしてもよい。この場合、ディスト―ションを補正する画像処理は不要となる。さらに、表示面11aに収差を補正する湾曲を持たせることもできる。
図5に戻って、投射光学系12は、非共軸光学系又は偏芯光学系である。投射光学系12の偏芯方向は、第1ミラー部材21、第2ミラー部材22等の配置によって規定される。具体的には、第1ミラー部材21、第2ミラー部材22、及び部分反射型ミラー部23は、偏芯方向をYZ面内に設定したものとなっている。つまり、第1ミラー部材21、第2ミラー部材22、及び部分反射型ミラー部23を通過する光軸AXは、観察者の一対の瞳EYが並ぶ横方向つまりX方向に対して交差して略縦方向に延びる平面に沿って配置され、より具体的にはX方向に対して直交して縦方向に延びるYZ平面に沿って配置される。光軸AXを縦のYZ平面に沿って配置することで、横方向の画角を広くし易くなる。光軸AXを含む面がZ軸の周りに時計方向又は反時計方向(つまり左右)に数10°程度傾いても、略縦方向に延びていれば、画角への影響はあまり大きくならない。また、第1ミラー部材21は、第2ミラー部材22よりも観察者USの頭部側に対応する上側又は+Y側に配置され、第2ミラー部材22は、部分反射型ミラー部23よりも観察者USの頭部寄りに対応する上寄り又は+Y寄りに配置されている。ここで、上寄り又は+Y寄りとは、各ミラー部材21,22,23と光軸AXとの交点又は接点を基準として考える。
第1ミラー部材21は、凹の表面ミラーとして機能する板状の部品であり、表示デバイス11からの画像光GLを反射する。第1ミラー部材21は、薄板状の板状体21bの一方の表面21s上にミラー膜21cを形成した構造を有する内面反射型の光学素子である(図7参照)。第1ミラー部材21の反射面21rは、例えば自由曲面であり、板状体21bの表面21sに対応する形状を有する。反射面21rは、自由曲面に限らず、非球面とすることもできる。反射面21rは、YZ面内にある偏芯方向に対応する第1方向D1に関して光軸AXを挟んで非対称性を有し、第1方向D1に直交する第2方向D2又はX方向に関して光軸AXを挟んで対称性を有する。第1ミラー部材21の板状体21bは、例えば樹脂で形成されるが、ガラス製とすることもできる。ミラー膜21cは、例えばAl、Ag等の金属の単層膜L11又は多層膜L12で形成されるが、誘電体多層膜L13とすることもできる。ミラー膜21cは、蒸着等の手法を含む積層によって形成できるが、シート状の反射膜を貼り付けることによっても形成できる。なお、板状体21bの他方の表面21tには反射防止膜L14を形成することができる。
第2ミラー部材22は、レンズ及びミラーとして機能するプリズム状の部材である屈折反射光学部材30であり、第1ミラー部材21からの画像光GLを屈折させつつ反射する。第2ミラー部材22又は屈折反射光学部材30は、一対の屈折面22ea,22ebを有する屈折部材22bと、当該屈折部材22bの非屈折面22d上に形成されてミラー面22rとして機能するミラー層22cとを有する(図8参照)。第2ミラー部材22の屈折部材22bは、例えばシクロオレフィン系ポリマー、ポリカーボネートのような樹脂で形成されるが、ガラス製とすることもできる。屈折部材22bは、色収差の発生を抑える観点で、アッベ数が50以上の材料で形成されることが望ましい。ミラー層22cは、例えばAl、Ag等の金属の単層膜L21又は多層膜L22で形成されるが、誘電体多層膜L23とすることもできる。ミラー膜22cは、積層によって形成できるが、シート状の反射膜を貼り付けることによっても形成できる。
第2ミラー部材22の屈折面22ea,22ebは、例えば自由曲面であるが、非球面とすることもできる。屈折面22eaは、ミラー面22rでの反射前における画像光GLが通過する入射面となっており、屈折面22ebは、ミラー面22rでの反射後における画像光GLが通過する出射面となっている。つまり、第1ミラー部材21からの光線は、屈折面22eaで屈折されて第2ミラー部材22中に入射し、ミラー面22rで反射されて第2ミラー部材22外に射出される際に、屈折面22ebで屈折される。入射側の屈折面22eaは、YZ面内にある偏芯方向に対応する第1方向D21aに関して光軸AXを挟んで非対称性を有し、第1方向D21aに直交する第2方向D22a又はX方向に関して光軸AXを挟んで対称性を有する。出射側の屈折面22ebは、YZ面内にある偏芯方向に対応する第1方向D21bに関して光軸AXを挟んで非対称性を有し、第1方向D21bに直交する第2方向D22b又はX方向に関して光軸AXを挟んで対称性を有する。各屈折面22ea,22ebには、反射防止膜L24が形成されている。
第2ミラー部材22のミラー面22rは、例えば自由曲面であり、ミラー層22cの内面又は屈折部材22bの非屈折面22dに対応する形状を有する。ミラー面22rは、自由曲面に限らず、非球面とすることもできる。ミラー面22rは、YZ面内にある偏芯方向に対応する第1方向D31に関して光軸AXを挟んで非対称性を有し、第1方向D31に直交する第2方向D32又はX方向に関して光軸AXを挟んで対称性を有する。
部分反射型ミラー部23は、凹の表面ミラーとして機能する板状の部品であり、第2ミラー部材22からの画像光GLを反射する。部分反射型ミラー部23は、瞳EYが配置される射出瞳EPの位置を覆うとともに射出瞳EPの位置に向かって凹形状を有する。部分反射型ミラー部23と第1ミラー部材(外側ミラー部材)21とは、上下方向に関して離間して配置されている。部分反射型ミラー部23は、薄板状の板状体23bの一方の表面23s上にミラー膜23cを形成した構造を有する内面反射型の光学素子である(図9参照)。部分反射型ミラー部23の反射面23rは、例えば自由曲面であり、板状体23bの表面23sに対応する形状を有する。反射面23rは、自由曲面に限らず、非球面とすることもできる。反射面23rは、YZ面内にある偏芯方向に対応する第1方向D41に関して光軸AXを挟んで非対称性を有し、第1方向D41に直交する第2方向D42又はX方向に関して光軸AXを挟んで対称性を有する。
部分反射型ミラー部23は、反射に際して一部の光を透過させる透過型の反射素子であり、部分反射型ミラー部23のミラー膜23cは、半透過性を有する。これにより、外界光OLが部分反射型ミラー部23を通過するので、外界のシースルー視が可能になり、外界像に虚像を重ねることができる。この際、板状体23bが数mm程度以下に薄ければ、学的パワーを実質的に有しない状態となり、外界像の倍率変化を小さく抑えることができる。ミラー膜23cの画像光GLや外界光OLに対する反射率は、画像光GLの輝度確保や、シースルーによる外界像の観察を容易にする観点で、想定される画像光GLの入射角範囲において10%以上50%以下とする。部分反射型ミラー部23の板状体23bは、例えば樹脂で形成されるが、ガラス製とすることもできる。ミラー膜23cは、例えば膜厚を調整した複数の誘電体層からなる誘電体多層膜L31で形成される(図9参照)。ミラー膜23cは、膜厚を調整したAl、Ag等の金属の単層膜L32又は多層膜L33であってもよい。ミラー膜22cは、積層によって形成できるが、シート状の反射膜を貼り付けることによっても形成できる。なお、板状体23bの他方の表面23tには反射防止膜L34を形成することができる。
第2ミラー部材22と射出瞳EPの位置とのZ方向の距離と、部分反射型ミラー部23と射出瞳EPの位置との光路上の距離とは、14mm以上に設定されており、メガネレンズを配置する空間が確保されている。
第2ミラー部材22と部分反射型ミラー部23との間には中間像IIが形成されている。中間像IIは、表示デバイス11の表示面11aに形成された画像を適宜拡大したものとなっている。
以上において、第1ミラー部材21の反射面21r、第2ミラー部材22の屈折面22ea,22eb、第2ミラー部材22のミラー面22r、及び部分反射型ミラー部23の反射面23rを自由曲面又は非球面とすることで、収差低減を図ることができ、特に自由曲面を用いた場合、非共軸光学系又は偏芯光学系である投射光学系12の収差を低減することが容易になる。なお、自由曲面は回転対称軸をもたない面であり、自由曲面の面関数としては、各種多項式を用いることができる。また、非球面は、回転対称軸をもつ面であるが、放物面や多項式で表される球面以外の面である。
図10に示すように、透過領域51のうち部分反射型ミラー部23の周囲の外光透視領域55は、薄板状の板状体55bの一方の表面55s上に減光層55cを形成した構造を有する。板状体55bは、前方カバー部材50の本体を射出成形等によって一体成形する場合、部分反射型ミラー部23の板状体23bと共通する部分となる。減光層55cは、例えばNDフィルターL41、ミラー膜L42等とすることができる。減光層55cをNDフィルターL41とする場合、吸光性の樹脂膜を表面55s上に塗布することができ、吸光性の無機物質を表面55s上に蒸着することもできる。板状体55bは、板状体23bとの2色成形によって形成することができ、この場合、板状体55bのバルク透過率を板状体23bのバルク透過率よりも自在に低くすることができる。減光層55cをミラー膜L42とする場合、部分反射型ミラー部23のミラー膜23cと同様に作製することができる。なお、板状体55bの他方の表面55tには反射防止膜L43を形成することができる。
図11に示すように、外光透視領域55は、減光層を形成していない薄板状の板状体55bからなる構造とすることができる。板状体55bは、吸光性を有しない材料で形成されるが、吸光性を有する材料で形成されてもよい。なお、板状体55bの表面55s,55tには反射防止膜L43,L44を形成することができる。
以上で説明した第1ミラー部材21及び部分反射型ミラー部23は、内面反射型の裏面ミラーに限られるものではなく、板状体21b,23bの表面にミラー膜21c,23cを形成した表面ミラーとすることができる。
以上で説明した第1実施形態の虚像表示装置100によれば、前方カバー部材50の透過領域51が射出瞳EPを基準として画面中心より上方25°以上の位置まで広がるので、観察者USにとって上方のシースルー視野が確保され、外界の知覚度を高めることが容易になる。
以上で説明した第1実施形態の虚像表示装置100によれば、映像光学系112が射出瞳EPを基準として画面中心より上方25°以上の位置に配置されているので、観察者USにとって上方のシースルー視野の確保が容易になり、外界の知覚度を高めることが容易になる。
〔第2実施形態〕
以下、第2実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、第2実施形態の虚像表示装置は、第1実施形態の虚像表示装置を部分的に変更したものであり、共通部分については説明を省略する。
以下、第2実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、第2実施形態の虚像表示装置は、第1実施形態の虚像表示装置を部分的に変更したものであり、共通部分については説明を省略する。
図12に示すように、第2実施形態の虚像表示装置100は、第1実施形態と同様に、投射光学系12として、第1ミラー部材21と、第2ミラー部材22と、部分反射型ミラー部23とを備えるが、外側ミラー部材である第1ミラー部材21は、前方カバー部材50の一部となっている。ここで、第1ミラー部材(外側ミラー部材)21は、遮光領域52と協働して光を遮断する。一方、内側ミラー部材である第2ミラー部材22は、屈折反射光学部材となっておらず、通常のミラーである。つまり、第2ミラー部材(内側ミラー部材)22は、板状体122b上にミラー膜22cを形成した構造を有する。第2ミラー部材22の反射面122rは、例えば自由曲面であり、ミラー膜22cの表面に対応する形状を有する。反射面122rは、自由曲面に限らず、非球面とすることもできる。第2ミラー部材22の板状体122bは、例えば樹脂で形成されるが、ガラス製とすることもできる。ミラー膜22cは、例えば金属で形成されるが、誘電体多層膜とすることもできる。
上部カバー部材70の裏面壁部72には、画像形成部である表示デバイス11と、映像光学系112のうち第2ミラー部材22とが上下に隣接して固定されている。映像光学系112のうち第1ミラー部材21は、部分反射型ミラー部23とともに前方カバー部材50の一部として、フレーム80の本体部材81に固定されている。ただし、第1ミラー部材21は、前方カバー部材50の透過領域51と同じ高さ領域かそれ以上の高さ領域に設けられている。第1ミラー部材21は、図示を省略するが、光線の有効領域を考慮して、例えば中心側を除いた扇状又は円形の輪郭を有する。
光路について説明すると、表示デバイス11からの画像光GLは、外側ミラー部材である第1ミラー部材21に入射して反射面21rによって反射される。第1ミラー部材21で反射された画像光GLは、内側ミラー部材である第2ミラー部材22に入射して反射面122rで反射される。第2ミラー部材22で反射された画像光GLは、部分反射型ミラー部23に入射して反射面23rによって部分的に反射される。部分反射型ミラー部23で反射された画像光GLは、観察者USの瞳EYが配置される射出瞳EPに入射する。
前方カバー部材50において、透過領域51は、部分反射型ミラー部23の周囲、第1ミラー部材21の下方(又は及び下方及び横方向)に広がっている。つまり、部分反射型ミラー部23と遮光領域52とは上下に離間し、透過領域51は、部分反射型ミラー部23と遮光領域52との間に延びている。透過領域51は、シースルー視を確保する観点で、射出瞳EPを基準として画面中心より角度α1=25°で上方に向かう第1基準線UL1又は第1基準面UP1の位置以上の位置まで広がっている。
上記第1基準線UL1又は第1基準面UP1については、画面中心の方向又は射出側光軸AXoを基準とするのではなく、水平方向に対応する中心軸HXを基準とすることができる。つまり、透過領域51は、射出瞳EPを基準として中心軸HXより角度β1=15°で上方に向かう第1基準線UL1又は第1基準面UP1の位置以上の位置まで広がっている。
透過領域51は、シースルー視をより広くする観点で、射出瞳EPを基準として画面中心より角度α2=35°で上方に向かう第2基準線UL2又は第2基準面UP2の位置以上の位置まで広げることが望ましい。第2基準線UL2又は第2基準面UP2については、画面中心の方向又は射出側光軸AXoを基準とするのではなく、水平方向に対応する中心軸HXを基準とすることができる。つまり、透過領域51は、射出瞳EPを基準として中心軸HXより角度β2=25°で上方に向かう第2基準線UL2又は第2基準面UP2の位置以上の位置まで広げることが望ましい。
透過領域51については、第1ミラー部材21の周囲まで広げて第1ミラー部材21と共通する領域とすることができる。つまり、第1ミラー部材(側ミラー部材)21は、透過領域51の一部となっている。この場合、透過領域51の透過率は、部分反射型ミラー部23の透過率と等しくできるが、若干の差を持たせてもよい。具体的には、例えば部分反射型ミラー部23の反射率は、30%程度に設定される。これに応じて、第1ミラー部材21の反射率は、例えば20%程度に設定され、透過領域51において、第1ミラー部材21から部分反射型ミラー部23にかけての透過率を20%から30%に徐々に増加させる。この場合、透過領域51によるシースルー視野を水平を基準として上方40°以上に広げることができる。
映像光学系112を構成する第2ミラー部材22等は、シースルー視を妨げない観点で、射出瞳EPを基準として画面中心より上方25°以上、好ましくは35°以上の位置に配置されることが望ましい。具体的には、第2ミラー部材22等は、射出瞳EPの中央から延びるとともに画面中心に対応する射出側光軸AXoに対する角度α3が25°となっている第3基準線UL3又は第3基準面UP3を下限としてこれ以上の上側に配置されることが望ましい。なお、詳細な説明を省略するが、映像光学系112を構成する第2ミラー部材22等は、シースルー視を妨げない観点で、射出瞳EPを基準として水平方向より上方15°以上、好ましくは25°以上の位置に配置されることが望ましい。
前方カバー部材50において、第1ミラー部材21の下側等の周辺領域A1には、遮光領域52を設けることができる。第1ミラー部材21の上方にも遮光領域52を設けることができる。
第1ミラー部材21の反射面21r、第2ミラー部材22の反射面122r、及び部分反射型ミラー部23の反射面23rは、表面反射型の光学素子であり、金属その他のミラー膜からなる場合、その表面に増反射膜や保護膜を形成することができる。
〔第3実施形態〕
以下、第3実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、第3実施形態の虚像表示装置は、第1実施形態の虚像表示装置を部分的に変更したものであり、共通部分については説明を省略する。
以下、第3実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、第3実施形態の虚像表示装置は、第1実施形態の虚像表示装置を部分的に変更したものであり、共通部分については説明を省略する。
図13に示すように、第3実施形態の虚像表示装置100は、第1実施形態と同様に、投射光学系12として、第1ミラー部材21と、第2ミラー部材22と、部分反射型ミラー部23とを備えるが、表示デバイス(画像形成部)11と第1ミラー部材21との間の光路上に内側ミラー部材である第3ミラー部材24をさらに備える。
第3ミラー部材24は、表面ミラーとして機能する板状の部品である。つまり、第3ミラー部材24は、板状体24b上にミラー膜24cを形成した構造を有する。第3ミラー部材24の反射面24rは、例えば自由曲面であり、ミラー膜24cの表面に対応する形状を有する。反射面24rは、自由曲面に限らず、非球面とすることもできる。第3ミラー部材24の板状体24bは、例えば樹脂で形成されるが、ガラス製とすることもできる。ミラー膜24cは、例えば金属で形成されるが、誘電体多層膜とすることもできる。
上部カバー部材70の裏面壁部72には、映像光学系112のうち第3ミラー部材24と第2ミラー部材22とが上下に隣接して固定されている。表示デバイス11は、第1ミラー部材21の上方に隣接してフレーム80の本体部材81に直接固定されている。第1ミラー部材21は、部分反射型ミラー部23とともに前方カバー部材50の一部として、フレーム80の本体部材81に固定されている。第1ミラー部材21は、前方カバー部材50の透過領域51と同じ高さ領域かそれ以上の高さ領域に設けられている。具体的には、表示デバイス11、第1ミラー部材21、及び部分反射型ミラー部23が円弧に沿って縦に配列された状態となっている。
光路について説明すると、表示デバイス11からの画像光GLは、内側ミラー部材である第3ミラー部材24に入射して反射面24rによって反射され、外側ミラー部材である第1ミラー部材21に入射して反射面21rによって反射される。第1ミラー部材21で反射された画像光GLは、内側ミラー部材である第2ミラー部材22に入射して屈折面22eで屈折されミラー面22rによって反射される。ミラー面22rで反射された画像光GLは、再度屈折面22eを経て第2ミラー部材22外に射出される。第2ミラー部材22からの画像光GLは、部分反射型ミラー部23に入射して反射面23rによって部分的に反射される。部分反射型ミラー部23で反射された画像光GLは、観察者USの瞳EYが配置される射出瞳EPに入射する。
前方カバー部材50において、透過領域51は、部分反射型ミラー部23の周囲、第1ミラー部材21の下方及び横方向に広がっている。透過領域51は、シースルー視を確保する観点で、射出瞳EPを基準として画面中心より角度α1=25°で上方に向かう第1基準線UL1又は第1基準面UP1の位置以上の位置まで広がっている。
上記第1基準線UL1又は第1基準面UP1については、画面中心の方向又は射出側光軸AXoを基準とするのではなく、水平方向に対応する中心軸HXを基準とすることができる。つまり、透過領域51は、射出瞳EPを基準として中心軸HXより角度β1=15°で上方に向かう第1基準線UL1又は第1基準面UP1の位置以上の位置まで広がっている。
透過領域51については、第1ミラー部材21と共通する領域とすることができる。この場合、透過領域51の透過率は、第1ミラー部材21の透過率と等しくなる。具体的には、例えば第1ミラー部材21を含む透過領域51の反射率は、20%程度に設定され、これに応じて、部分反射型ミラー部23の反射率は、30%程度に設定される。この場合、第1ミラー部材21を含む透過領域51の外光透過率は80%となる。
映像光学系112を構成する第1ミラー部材21及び第2ミラー部材22は、シースルー視を妨げない観点で、射出瞳EPを基準として画面中心より上方25°以上、好ましくは35°以上の位置に配置されることが望ましい。具体的には、第1ミラー部材21等は、射出瞳EPの中央から延びるとともに画面中心に対応する射出側光軸AXoに対する角度α3が25°となっている第3基準線UL3又は第3基準面UP3を下限としてこれ以上の上側に配置されることが望ましい。なお、詳細な説明を省略するが、映像光学系112を構成する第1ミラー部材21等は、シースルー視を妨げない観点で、射出瞳EPを基準として水平方向より上方15°以上、好ましくは25°以上の位置に配置されることが望ましい。
前方カバー部材50において、第1ミラー部材21の下側等の周辺領域には、遮光領域A1を設けることができる。第1ミラー部材21の上方にも遮光領域52を設けることができる。
〔第4実施形態〕
以下、第4実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、第4実施形態の虚像表示装置は、第1実施形態の虚像表示装置を部分的に変更したものであり、共通部分については説明を省略する。
以下、第4実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、第4実施形態の虚像表示装置は、第1実施形態の虚像表示装置を部分的に変更したものであり、共通部分については説明を省略する。
図14に示すように、第4実施形態の虚像表示装置100は、第1実施形態と同様に、投射光学系12として、第1ミラー部材21と、第2ミラー部材22と、部分反射型ミラー部23とを備えるが、表示デバイス(画像形成部)11と第1ミラー部材21との間の光路上にレンズ40をさらに備える。
レンズ40は、一対のレンズ面41,42を有し、表示デバイス11からの画像光GLを屈折させる。両レンズ面41,42は、例えば自由曲面であるが、非球面とすることもできる。両レンズ面41,42は、YZ面内にある偏芯方向に関して光軸AXを挟んで非対称性を有し、偏芯方向に直交するX方向に関して光軸AXを挟んで対称性を有する。レンズ40は、例えばポリカーボネート、シクロオレフィン系ポリマーのような樹脂で形成されるが、ガラス製とすることもできる。レンズ面41,42において、反射防止膜を形成することもできる。レンズ40の材料は、色収差の発生を抑える観点で、アッベ数が50以上の材料で形成されることが望ましい。
以上のレンズ40において、レンズ面41,42を自由曲面又は非球面とすることで、収差低減を図ることができ、特に自由曲面を用いた場合、非共軸光学系又は偏芯光学系である投射光学系12の収差を低減することが容易になる。
上部カバー部材70の裏面壁部72には、画像形成部である表示デバイス11と、映像光学系112のうちレンズ40とが、第2ミラー部材22の上方に隣接して上部カバー部材の射出瞳側に設けた裏面壁部72に固定されている。第1ミラー部材21は、前方カバー部材50から独立してフレーム80の本体部材81に直接固定されている。部分反射型ミラー部23は、前方カバー部材50の一部として、フレーム80の本体部材81に固定されている。なお、第1ミラー部材21は、前方カバー部材50の一部としてフレーム80の本体部材81に固定することもできる。
光路について説明すると、表示デバイス11からの画像光GLは、レンズ40を通過し、内側ミラー部材である第1ミラー部材21に入射して反射面21rによって反射される。第1ミラー部材21で反射された画像光GLは、内側ミラー部材である第2ミラー部材22に入射して屈折面22eaで屈折されミラー面22rによって反射される。ミラー面22rで反射された画像光GLは、屈折面22ebを経て第2ミラー部材22外に射出される。第2ミラー部材22からの画像光GLは、部分反射型ミラー部23に入射して反射面23rによって部分的に反射される。部分反射型ミラー部23で反射された画像光GLは、観察者USの瞳EYが配置される射出瞳EPに入射する。
前方カバー部材50において、透過領域51は、部分反射型ミラー部23の周囲に広がっている。透過領域51は、シースルー視を確保する観点で、射出瞳EPを基準として画面中心より角度α1=25°で上方に向かう第1基準線UL1又は第1基準面UP1の位置、好ましくは射出瞳EPを基準として画面中心より角度α2=35°で上方に向かう第2基準線UL2又は第2基準面UP2の位置以上の位置まで広がっている。
上記第1基準線UL1又は第1基準面UP1については、画面中心の方向又は射出側光軸AXoを基準とするのではなく、水平方向に対応する中心軸HXを基準とすることができる。つまり、透過領域51は、射出瞳EPを基準として中心軸HXより角度β1=15°で上方に向かう第1基準線UL1又は第1基準面UP1の位置、好ましくは射出瞳EPを基準として中心軸HXより角度β2=25°で上方に向かう第2基準線UL2又は第2基準面UP2の位置以上の位置まで広がっている。
映像光学系112を構成する第1ミラー部材21及び第2ミラー部材22は、シースルー視を妨げない観点で、射出瞳EPを基準として画面中心より上方25°以上、好ましくは35°以上の位置に配置されることが望ましい。具体的には、第1ミラー部材21等は、射出瞳EPから延びるとともに画面中心に対応する射出側光軸AXoに対する角度α3が25°となっている第3基準線UL3又は第3基準面UP3を下限としてこれ以上の上側に配置されることが望ましい。なお、詳細な説明を省略するが、映像光学系112を構成する第1ミラー部材21等は、シースルー視を妨げない観点で、射出瞳EPを基準として水平方向より上方15°以上、好ましくは25°以上の位置に配置されることが望ましい。
〔変形例その他〕
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
前方カバー部材50の外周部については、透過率を低下させたり、遮光したりすることができる。
上記実施形態の虚像表示装置100では、表示デバイス11として有機EL素子等の自発光型の表示素子を用いているが、これに代えて、レーザー光源とポリゴンミラー等であるスキャナーとを組みあわせたレーザスキャナーを用いた構成も可能である。
第2ミラー部材22のミラー面22rは、ミラー層22cによって形成されるものに限らず、全反射条件を満たす全反射面であってもよい。この場合、ミラー層22cが不要となる。
第2ミラー部材22を屈折反射光学部材30とするだけでなく、第1ミラー部材21を屈折反射光学部材30とすることもできる。
部分反射型ミラー部23の外界側には、部分反射型ミラー部23の透過光を制限することで調光を行う調光デバイスを取り付けることができる。調光デバイスは、例えば電動で透過率を調整する。調光デバイスとして、ミラー液晶、電子シェード等を用いることができる。調光デバイスは、外光照度に応じて透過率を調整するものであってもよい。調光デバイスによって外界光OLを遮断する場合、外界像の作用を受けていない虚像のみを観察できる。
また、本願発明の虚像表示装置は、虚像表示装置と撮像装置とで構成されるいわゆるビデオシースルーの製品に対応させたりするものとしてもよい。
部分反射型ミラー部23のミラー膜23cについては、半透過性を有するものに限らず、ワイヤーグリッド素子のように特定偏光成分を反射するようなものであってもよい。部分反射型ミラー部23のミラー膜23cについては、体積ホログラムやその他のホログラム素子で構成することもでき、回折格子で構成することもできる。
以上では、虚像表示装置100が頭部に装着されて使用されることを前提としたが、上記虚像表示装置100は、頭部に装着せず双眼鏡のようにのぞき込むハンドヘルドディスプレイとしても用いることができる。つまり、本発明において、ヘッドマウントディスプレイには、ハンドヘルドディスプレイも含まれる。
11…表示デバイス、12…投射光学系、21…第1ミラー部材、21r…反射面、22…第2ミラー部材、22ea,22eb…屈折面、22r…ミラー面、122r…反射面、23…部分反射型ミラー部、23r…反射面、24…第3ミラー部材、24r…反射面、30…屈折反射光学部材、40…レンズ、50…前方カバー部材、51…透過領域、52…遮光領域、55…外光透視領域、55b…板状体、55c…減光層、55s,55t…表面、70…上部カバー部材、71…上側壁部、72…裏面壁部、80…フレーム、81…本体部材、100…虚像表示装置、112…映像光学系、200…虚像表示装置、A1…遮光領域、AX…光軸、AXo…射出側光軸、DA…表示像、EP…射出瞳、EY…瞳、GL…画像光、HX…中心軸、IG…投影像、II…中間像、OL…外界光、US…観察者
Claims (22)
- 画像形成部と、
ミラー部材を含み、前記画像形成部からの画像光が入射する映像光学系と、
前記映像光学系から射出された画像光を射出瞳の位置に向けて反射する部分反射型ミラー部を有する前方カバー部材とを備え、
前方カバー部材の透過領域は、前記射出瞳を基準として画面中心より上方25°以上の位置まで広がる、虚像表示装置。 - 前記前方カバー部材の前記透過領域は、前記射出瞳を基準として画面中心より上方35°以上の位置まで広がる、請求項1に記載の虚像表示装置。
- 前記前方カバー部材の前記透過領域は、水平方向から上方15°以上の位置まで広がる、請求項1及び2のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記映像光学系は、前記射出瞳を基準として画面中心より上方25°以上の位置に配置されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記映像光学系は、前記前方カバー部材よりも前記射出瞳側に配置される内側ミラー部材を有し、前記内側ミラー部材は、前記射出瞳を基準として画面中心より上方25°以上の位置に配置されている、請求項4に記載の虚像表示装置。
- 前記前方カバー部材は、前記透過領域よりも上側において外光を遮断する遮光領域を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記前方カバー部材は、前記映像光学系を構成する外側ミラー部材を有し、前記外側ミラー部材は、前記遮光領域と協働して光を遮断する、請求項6に記載の虚像表示装置。
- 前記部分反射型ミラー部と前記遮光領域とは上下に離間し、前記透過領域は、前記部分反射型ミラー部と前記遮光領域との間に延びている、請求項6及び7のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記前方カバー部材は、前記映像光学系を構成する外側ミラー部材を有し、前記外側ミラー部材は、前記透過領域の一部となっている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記映像光学系は、前記前方カバー部材よりも前記射出瞳側に配置される内側ミラー部材を有し、前記透過領域は、前記内側ミラー部材の下端位置よりも上方に広がっている、請求項1〜9のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記部分反射型ミラー部は、前記内側ミラー部材の前記下端位置よりも下方に広がっている、請求項10に記載の虚像表示装置。
- 前記前方カバー部材の前記透過領域は、前記射出瞳を基準として、画面中心より上方65°の位置、又は水平方向から上方55°の位置を上限として広がる、請求項1〜11のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記透過領域は、前記部分反射型ミラー部のまわりに外光透視領域を有する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記外光透視領域は、光学的パワーを実質的に有しない、請求項13に記載の虚像表示装置。
- 前記外光透視領域の透過率は、前記部分反射型ミラー部の透過率以上である、請求項13及び14のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記画像形成部と、前記映像光学系と、前記前方カバー部材とを支持するフレームを含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記前方カバー部材に連結され、前記画像形成部と前記映像光学系とを覆う上部カバー部材を含む、請求項16に記載の虚像表示装置。
- 前記映像光学系は、前記ミラー部材として前記画像形成部からの画像光を反射する第1ミラー部材と、前記第1ミラー部材で反射された画像光を反射する第2ミラー部材とを含み、
前記画像形成部と前記第2ミラー部材とが上下に隣接して前記上部カバー部材の前記射出瞳側に固定され、前記第1ミラー部材が前方カバー部材から独立して前記フレームに固定されている、請求項17に記載の虚像表示装置。 - 前記映像光学系は、前記ミラー部材として前記画像形成部からの画像光を反射する第1ミラー部材と、前記第1ミラー部材で反射された画像光を反射する第2ミラー部材とを含み、
前記画像形成部と前記第2ミラー部材とが上下に隣接して前記上部カバー部材の前記射出瞳側に固定され、前記第1ミラー部材が前方カバー部材の一部として前記フレームに固定されている、請求項17に記載の虚像表示装置。 - 前記映像光学系は、前記ミラー部材として前記画像形成部からの画像光を反射する第3ミラー部材と、前記第3ミラー部材で反射された画像光を反射する第1ミラー部材と、前記第1ミラー部材で反射された画像光を反射する第2ミラー部材とを含み、
前記第2ミラー部材と前記第3ミラー部材とが上下に隣接して前記上部カバー部材の前記射出瞳側に固定され、前記第1ミラー部材が前方カバー部材の一部として前記フレームに固定され、前記画像形成部が前記第1ミラー部材の上方に隣接して前記フレームに固定されている、請求項17に記載の虚像表示装置。 - 前記映像光学系は、レンズを有するとともに、前記ミラー部材として前記画像形成部から射出され前記レンズを通過した画像光を反射する第1ミラー部材と、前記第1ミラー部材で反射された画像光を反射する第2ミラー部材とを含み、
前記画像形成部と前記レンズとが前記第2ミラー部材の上方に隣接して前記上部カバー部材の前記射出瞳側に固定され、前記第1ミラー部材が前方カバー部材から独立して又は前方カバー部材の一部として前記フレームに固定されている、請求項17に記載の虚像表示装置。 - 前記部分反射型ミラー部の反射面は、前記射出瞳の位置を覆うとともに前記射出瞳の位置に向かって凹形状を有する非球面又は自由曲面である、請求項1〜21のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018161129A JP2020034722A (ja) | 2018-08-30 | 2018-08-30 | 虚像表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018161129A JP2020034722A (ja) | 2018-08-30 | 2018-08-30 | 虚像表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020034722A true JP2020034722A (ja) | 2020-03-05 |
Family
ID=69667976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018161129A Pending JP2020034722A (ja) | 2018-08-30 | 2018-08-30 | 虚像表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020034722A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114428404A (zh) * | 2020-10-29 | 2022-05-03 | 精工爱普生株式会社 | 显示装置以及光学单元 |
US11947115B2 (en) | 2020-07-30 | 2024-04-02 | Seiko Epson Corporation | Virtual image display apparatus comprising an optical unit having a projection optical system, a turning mirror, a transmission mirror, and a concave mirror |
-
2018
- 2018-08-30 JP JP2018161129A patent/JP2020034722A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11947115B2 (en) | 2020-07-30 | 2024-04-02 | Seiko Epson Corporation | Virtual image display apparatus comprising an optical unit having a projection optical system, a turning mirror, a transmission mirror, and a concave mirror |
JP7468227B2 (ja) | 2020-07-30 | 2024-04-16 | セイコーエプソン株式会社 | 虚像表示装置 |
CN114428404A (zh) * | 2020-10-29 | 2022-05-03 | 精工爱普生株式会社 | 显示装置以及光学单元 |
CN114428404B (zh) * | 2020-10-29 | 2023-12-01 | 精工爱普生株式会社 | 显示装置以及光学单元 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110780444B (zh) | 虚像显示装置 | |
CN110780443B (zh) | 虚像显示装置 | |
JP2020034722A (ja) | 虚像表示装置 | |
CN112444991B (zh) | 虚像显示装置以及导光装置 | |
US11448882B2 (en) | Virtual image display apparatus | |
US11327309B2 (en) | Virtual image display apparatus | |
US20210063752A1 (en) | Virtual image display apparatus and light-guiding device | |
US20220163805A1 (en) | Display module, virtual display apparatus, and manufacturing method for light-guiding optical device | |
US20220137414A1 (en) | Display device and optical unit | |
US20220137413A1 (en) | Display module, assembly method for display module, and virtual image display apparatus | |
US20220137416A1 (en) | Display device and optical unit | |
CN114578560B (zh) | 显示装置和光学单元 | |
US11769441B2 (en) | Display module and display device | |
US20220137412A1 (en) | Virtual image display device and optical unit | |
CN114578558B (zh) | 光学模块和显示装置 | |
US20220276492A1 (en) | Optical module and head-mounted display apparatus | |
JP2023066523A (ja) | 虚像表示装置 | |
JP2023020005A (ja) | 虚像表示装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20180911 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20181120 |
|
RD07 | Notification of extinguishment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427 Effective date: 20200810 |