JP5458080B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
このような表示装置において、見易く使い易いことが望まれている。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、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、第1の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図2は、第1の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式的斜視図である。
図3は、第1の実施形態に係る表示装置の使用状態を例示する模式図である。
図4は、第1の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式的平面図である。
図1は、図4のA1−A2線断面図である。
映像投影部50は、映像を含む映像光51を出射する。映像光51は、例えば、レーザ光である。
装着部60は、映像投影部50と光学ユニット40とに連結される。装着部60は、映像投影部50と光学ユニット40(例えば右目用光学ユニット40a及び左目用光学ユニット40bの少なくともいずれか)を保持する。
図2に例示したように、映像投影部50から出射した映像光51は光学ユニット40に入射し、光学ユニット40で反射して得られた反射光52が、観視者80の目81に入射する。
図4に表したように、光学ユニット40(例えば右目用光学ユニット40a及び左目用光学ユニット40bの少なくともいずれか)は、メガネのレンズ状の形状を有している。
図1に表したように、光学ユニット40は、第1光学層10と、第2光学層20と、中間層30と、を含む。
第1光学層10は、第1主面10aと、第2主面10bと、を有する。第2主面10bは、第1光学層10の、第1主面10aとは反対側の面である。第2主面10bは、突出部11を有する。突出部11は、曲面状の表面を有する。第1光学層10は、光透過性である。
第1主面10a及び第4主面20bの少なくともいずれかは曲面である。この例では、第1主面10a及び第4主面20bの両方が曲面である。
これにより、見易く使い易い表示装置が提供できる。
中間層30には、例えば、金属膜(例えばアルミニウム膜など)または金属化合物膜などが用いられる。中間層30の厚さを十分薄くすることで、中間層30は映像光51を反射し、透過光53を透過する。
表示装置110において、例えば、第1主面10aの曲率は、第4主面20bの曲率とは異なる。
第1主面10aの曲率が第4主面20bの曲率よりも大きい場合(第1主面10aの曲率半径が第4主面20bの曲率半径よりも小さい場合)、光学ユニット40は、透過光53に対して凹レンズとして機能する。図1に例示した光学ユニット40においては、この構成が適用されている。
このように、本実施形態に係る表示装置110によれば、見易く使い易い表示装置を提供することができる。
図5に表したように、表示装置110の光学ユニット40において、透過光53に対する光軸40o(主軸)が存在する。光軸40oは、光学ユニット40の第4主面20bから入射する光(透過光53)が、第3主面20a、中間層30、第2主面10b及び第1主面10aを通過するときの光軸(主軸)である。
中間層30の映像光51に対する光軸30oは、光学ユニット40の透過光53に対する光軸40oと、実質的に一致する。
例えば、中間層30の映像光51に対する光軸30oの位置が、光学ユニット40の透過光53に対する光軸40oから離れると、反射光52に含まれる表示映像と、透過光53に含まれる背景像と、において、歪みが大きくなり、良好な像が得られる視野が狭くなる。
これにより、例えば、特に、実景(背景像)に表示映像を重畳させて表示をするAR(Augmented Reality:拡張現実)表示において、観視者80に良好な映像を提供することができる。
これらの図は、例えば、図4のA1−A2線断面に相当する。これらの図は、本実施形態に係る表示装置110に使用可能な別の光学ユニットのいくつかの例を示している。
図6(b)に表したように、光学ユニット41bにおいては、第1主面10aは、曲面状に後退している。第4主面20bは、曲面状に突出している。この例では、第1主面10aの曲率は、第4主面20bの曲率よりも小さい。
図6(c)に表したように、光学ユニット41cにおいては、第1主面10aは、曲面状に突出している。第4主面20bは、曲面状に突出している。
光学ユニット41a、41b、41c及び41dは、透過光53に対して凸レンズとして機能する。
図6(e)に表したように、光学ユニット41eにおいては、第1主面10aは、曲面状に後退している。第4主面20bは、実質的に平面である。光学ユニット41eは、透過光53に対して凹レンズとして機能する。
図6(f)に表したように、光学ユニット41fにおいては、第1主面10aは、曲面状に後退している。第4主面20bは、曲面状に突出している。第1主面10aの曲率は、第4主面20bの曲率と同じである。第4主面20bは、第1主面10aに対して平行である。
光学ユニット41fは、透過光53に対して像の拡大または縮小の機能を持たない。光学ユニット41fは、例えば。使用者に、デザインの好みを満足させ、または、使い易さを感じさせる。
本実施形態に係る表示装置においては、光学ユニットの構成が、第1の実施形態における光学ユニットとは異なる。以下では、光学ユニット以外の構成についての説明は省略し、本実施形態の光学ユニットの例について、第1の実施形態の光学ユニットとは異なる点について説明する。
図7(a)は、例えば、図4のA1−A2線断面に相当し、例えば、Z−Y平面で切断したときの断面図である。第7(b)は、図4のA3−A4断面に相当し、例えば、Z−X平面で切断したときの断面図である。
図8は、第2の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式的平面図である。
図9は、第2の実施形態に係る表示装置の使用状態を例示する模式図である。
これにより、中間層30は、フレネルレンズの形状を有する凹面鏡として機能する。
また、曲面状のメガネのレンズ上に貼り付けることを考慮して、第2主面10b及び第3主面20aを加工することは、実用的には非常に困難であり、現実的ではない。
このようして得られた光学ユニット42、及び、映像投影部50を、装着部60に取り付けることで、表示装置120(及び表示装置110など)が得られる。
また、複数の凸部12(凹部22)どうしのX軸方向に沿った距離は、例えば距離pxである。複数の凹部22(凹部22)どうしのY軸方向に沿った距離は、例えば距離pyである。
図8に表したように、複数の凸部12のうちの最近接の2つの凸部12どうしの距離(例えばピッチ)は、X軸方向において、距離px1及び距離px2である。例えば、距離px1は、映像光51(反射光52)に対する光軸30oと、第1主面10aのX軸方向の一方の端と、の間の領域における複数の凸部12どうしの間の間隔である。例えば、距離px2は、映像光51に対する光軸30oと、第1主面10aのX軸方向の他方の端と、の間の領域における複数の凸部12どうしの間の間隔である。この例では、距離px1は、距離px2と実質的に等しい。
すなわち、この例では、突出部11をZ軸方向に沿って見たときの形状は円形であり、複数の凸部12は同心円である。
これらの図は、例えば、図4のA1−A2線断面に相当する。これらの図は、本実施形態に係る表示装置120に使用可能な光学ユニットのいくつかの例を示している。
図10(b)に表したように、光学ユニット42bにおいては、第1主面10aは、曲面状に後退している。第4主面20bは、曲面状に突出している。この例では、第1主面10aの曲率は、第4主面20bの曲率よりも小さい。
図10(c)に表したように、光学ユニット42cにおいては、第1主面10aは、曲面状に突出している。第4主面20bは、曲面状に突出している。
図10(d)に表したように、光学ユニット42dにおいては、第1主面10aは、曲面状に突出している。第4主面20bは、実質的に平面である。
光学ユニット42a、42b、42c及び42dは、透過光53に対して凸レンズとして機能する。
図10(e)に表したように、光学ユニット42eにおいては、第1主面10aは、曲面状に後退している。第4主面20bは、実質的に平面である。光学ユニット42eは、透過光53に対して凹レンズとして機能する。
図10(f)に表したように、光学ユニット42fにおいては、第1主面10aは、曲面状に後退している。第4主面20bは、曲面状に突出している。第1主面10aの曲率は、第4主面20bの曲率と同じである。第4主面20bは、第1主面10aに対して平行である。
光学ユニット42fは、透過光53に対して像の拡大または縮小の機能を持たない。光学ユニット42fは、例えば、使用者に、デザインの好みを満足させ、または、使い易さを感じさせる。
これらの図は、本実施形態に係る表示装置120に使用可能な光学ユニットのいくつかの例を示している。これらの図は、光学ユニットに設けられるフレネルレンズの形状、すなわち、突出部11及び複数の凸部12の形状(後退部21及び複数の凹部22の形状)を例示している。
この例では、突出部11のX軸方向に沿う長さは、突出部11のY軸方向に沿う長さよりも長い。1つの凸部12において、X軸方向に沿う長さは、Y軸方向に沿う長さよりも長い。そして、距離px1及び距離px2は、距離py1及び距離py2よりも長い。
この例では、突出部11のX軸方向に沿う長さは、突出部11のY軸方向に沿う長さよりも短い。1つの凸部12において、X軸方向に沿う長さは、Y軸方向に沿う長さよりも短い。そして、距離px1及び距離px2は、距離py1及び距離py2よりも短い。
また、複数の凸部12のそれぞれの高さhの、複数の凸部12の間での変化を、X軸方向とY軸方向とで変えても良い。
さらに、実施形態はこれに限らず、複数の凸部12のそれぞれの形状は、任意である。
また、複数の凸部12のそれぞれの高さhは、Z軸方向に対して垂直な任意の軸(例えば第2軸)と、第2主面10bの一方の端と、の間の領域と、その第2軸と、第2主面10bの他方の端と、の間の領域と、で異なっていても良い。
図13は、上記の実施形態に係る表示装置110及び120に用いることができる映像投影部50の構成の1つの例を示している。
この例では、映像投影部50として、レーザ走査型の網膜直描ディスプレイが用いられている。
実施形態によれば、見易く使い易い表示装置が提供される。
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。
Claims (9)
- 映像を含む映像光を出射する映像投影部と、
第1主面と、前記第1主面とは反対側の第2主面と、を有し、前記第2主面は曲面状の表面を有する突出部を有し、光透過性の第1光学層と、
前記第2主面に面し前記突出部に沿って後退する後退部を有する第3主面と、前記第3主面とは反対側の第4主面と、を有し、光透過性の第2光学層と、
前記第2主面と前記第3主面との間に設けられ、前記第1主面から前記第2主面に向かう光の少なくとも一部を反射し、前記第4主面から前記第3主面に向かう光の少なくとも一部を透過する中間層と、
を含み、前記第1主面及び前記第4主面の少なくともいずれかは曲面である光学ユニットと、
前記映像投影部と前記光学ユニットとに連結され、前記映像光を前記第1主面から前記光学ユニットに入射させ、前記映像光が前記中間層で反射して得られる反射光が前記第2主面から出射して観視者の目に入射するように前記光学ユニットと前記観視者の前記目との相対的な位置関係を規定する装着部と、
を備えた表示装置。 - 前記第1主面の曲率は、前記第4主面の曲率とは異なる請求項1記載の表示装置。
- 前記映像光が前記第1主面から前記光学ユニットに入射し前記映像光が前記中間層で反射するときの前記中間層における光軸は、
前記第4主面から入射する光が、前記第3主面、前記中間層、前記第2主面及び前記第1主面を通過するときの光軸と一致する請求項1または2に記載の表示装置。 - 前記第2主面は、前記突出部の周りに設けられ前記突出部と同心の複数の凸部をさらに含み、
前記第3主面は、前記後退部の周りに設けられ前記後退部と同心の複数の凹部をさらに含み、前記複数の凹部のそれぞれは、前記複数の凸部のそれぞれに沿う請求項1〜3のいずれか1つに記載の表示装置。 - 前記複数の凸部のうちの最近接の2つの前記凸部どうしの距離は、100マイクロメートル以上1000マイクロメートル以下である請求項4記載の表示装置。
- 前記第1主面から前記第2主面に向かう第1方向に対して垂直な第2方向に沿った前記複数の凸部どうしの間隔は、前記第1方向と前記第2方向とに対して垂直な第3方向に沿った前記複数の凸部どうしの間隔とは異なる請求項4または5に記載の表示装置。
- 前記第1光学層の屈折率は、前記第2光学層の屈折率と同じである請求項1〜6のいずれか1つに記載の表示装置。
- 前記中間層は、金属膜または金属化合物膜である請求項1〜7のいずれか1つに記載の表示装置。
- 前記映像光は、レーザ光である請求項1〜8のいずれか1つに記載の表示装置。
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