JP5510067B2 - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、製造が容易で十分に小型のHMDを提供することを解決課題とする。
また、ハーフミラーで振り分けられる光が平行光であることは、平凸レンズとハーフミラーとを近接して配置可能であることを意味しており、第2凸面の曲率は第3の端部よりも第4の端部で大きく、凹面ミラーの曲率は第2の端部よりも第1の端部で大きいから、表示部から凹面ミラーの第2の端部までの距離を十分に短くすることができる。
よって、本発明によれば、製造が容易で十分に小型のHMDを提供することができる。また、本発明によれば、透明基体に入射した光が透明基体を出ることなくハーフミラーに達するから、光の減衰を抑制することができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係るHMD10の構成を示す平面図である。HMD10は、人間の頭部に装着される眼鏡状の表示装置であり、左目に対応するレンズ11Lと、右目に対応するレンズ11Rと、左耳に掛けるつる部12Lと、右耳に掛けるつる部12Rとを備える。レンズ11L及び11Rは、透明でもよいが、本実施形態では不透明である。レンズ11Lの左端部にはつる部12Lが取り付けられており、レンズ11Rの右端部にはつる部12Rが取り付けられている。
各発光素子131の出射光は、それぞれ、放射状に拡散しながら直進して第1凸面141aに入射する。これらの入射光の各々は、平行光となって透明基体141内を進行し、第2凸面141bに達する。第2凸面141bに達した平行光の各々は、第2凸面141bと半透過層142とで構成されるハーフミラーにより、透過光と第2方向へ進行する反射光とに分割される。反射光の各々は、透明基体141内を進行し、やがて透明基体141から出射する。これらの出射光の各々は、第2光学系17に入射し、反射面171で反射し、右目に達する。一方、透過光の各々は、光学部14から出射して第1方向へ進行し、第1光学系16に入射し、反射面161で反射し、左目に達する。こうして、表示部13に表示された映像が左右両目に映る。
図4は、本発明の第2実施形態に係るHMD20の構成を示す平面図である。HMD20がHMD10と異なる点は、光学部14、凹面ミラー15、第1光学系16及び第2光学系17に代えて、光学部24、凹面ミラー25、第1光学系26及び第2光学系27を備える点のみである。本実施形態では、凹面ミラー25の反射光の進行方向を「第1方向」と称し、光学部24の反射光の進行方向を「第2方向」と称する。
各発光素子131の出射光は、それぞれ、放射状に拡散しながら直進して光学部24の透明基体の第1凸面に入射する。これらの入射光の各々は、平行光となって透明基体内を進行し、透明基体の第2凸面に達する。この第2凸面に達した平行光の各々は、この第2凸面と半透過層とで構成されるハーフミラーにより、透過光と反射光とに分割される。反射光の各々は、透明基体内を進行し、やがて透明基体から出射する。これらの出射光の各々は、全反射ミラー273で反射し、全反射ミラー272で反射し、全反射ミラー271で反射し、右目に達する。一方、透過光の各々は、光学部24から出射し、全反射ミラー263で反射し、全反射ミラー262で反射し、全反射ミラー261で反射し、左目に達する。
図5は、本発明の第3実施形態に係るHMD30の構成を示す平面図である。HMD30がHMD20と異なる点は、レンズ11L及び11Rと、第1光学系16と、第2光学系17とに代えて、レンズ31L及び31Rと、第1光学系36と、第2光学系37とを備える点のみである。
本発明は、上述した各実施形態のみならず、それらを変形して得られる各種の変形例をもその範囲に含みうる。そのような変形例の一例を次に述べる。
上述した各実施形態では、非球面として、曲率が一方の端部から他方の端部にかけて徐々に大きくなっている面を採用したが、一方の端部の曲率よりも他方の端部の曲率が大きい任意の面を採用してもよい。ただし、この場合には、映像を高い品質で映すためには、高い精度の配置が必要となる虞がある。換言すれば、上述した各実施形態によれば、高い精度の配置を必要とすることなく、映像を高い品質で映すことができる。
Claims (8)
- 映像を表示する表示部と、
一方の目よりも他方の目に近い第1の端部と前記他方の目よりも前記一方の目に近い第2の端部とを有する凹面ミラーと、
前記表示部と前記凹面ミラーとの間に配置され、前記表示部からの入射光の一部を透過させるとともに前記表示部からの入射光の他の一部を反射させる光学部と、
前記凹面ミラーで反射された光を前記一方の目に導く第1光学系と、
前記光学部で反射された光を前記他方の目に導く第2光学系とを備え、
前記第1の端部は、前記第2の端部よりも前記表示部に近く、
前記凹面ミラーの曲率は、前記第2の端部よりも前記第1の端部で大きく、
前記光学部は、
前記表示部側の第1凸面と前記凹面ミラー側の第2凸面とを有する透明基体と、
前記第2凸面を覆う半透過層とを有し、
前記第2凸面は、前記一方の目よりも前記他方の目に近い第3の端部と前記他方の目よりも前記一方の目に近い第4の端部とを有し、
前記第4の端部は、前記第3の端部よりも前記表示部に近く、
前記第2凸面の曲率は、前記第3の端部よりも前記第4の端部で大きい、
ことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 - 前記第1光学系は、第2凹面ミラーを含み、
前記第2光学系は、第3凹面ミラーを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ。 - 前記第1光学系は、反射面が平面である第1全反射ミラーと、反射面が平面である第2全反射ミラーと、をさらに含み、
前記第2光学系は、反射面が平面である第3全反射ミラーと、反射面が平面である第4全反射ミラーと、をさらに含み、
前記凹面ミラーで反射された光は、前記第2全反射ミラーにより反射され、
前記第2全反射ミラーで反射された光は、前記第1全反射ミラーにより反射され、
前記第1全反射ミラーで反射された光は、前記第2凹面ミラーにより反射されて前記一方の目に導かれ、
前記光学部で反射された光は、前記第4全反射ミラーにより反射され、
前記第4全反射ミラーで反射された光は、前記第3全反射ミラーにより反射され、
前記第3全反射ミラーで反射された光は、第3凹面ミラーにより反射されて前記他方の目に導かれる、
ことを特徴とする請求項2に記載のヘッドマウントディスプレイ。 - 前記第1光学系及び前記第2光学系は、画角の調整可能に構成されてなる、
ことを特徴とする請求項3に記載のヘッドマウントディスプレイ。 - 前記第1光学系及び前記第2光学系は、画面サイズの調整可能に構成されてなる、
ことを特徴とする請求項3に記載のヘッドマウントディスプレイ。 - 第1レンズと、第2レンズと、をさらに備え、
前記第2凹面ミラーは、前記第1レンズに固定されており、
前記第3凹面ミラーは、前記第2レンズに固定されてなる、
ことを特徴とする請求項2乃至請求項5のいずれか1項に記載のヘッドマウントディスプレイ。 - 前記第1レンズ及び前記第2レンズは、光を透過可能であり、
前記第2凹面ミラー及び前記第3凹面ミラーは、ハーフミラーである、
ことを特徴とする請求項6に記載のヘッドマウントディスプレイ。 - 前記凹面ミラーの曲率は、前記第2の端部から前記第1の端部へかけて徐々に大きくなり、
前記第2凸面の曲率は、前記第3の端部から前記第4の端部へかけて徐々に大きくなる、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
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