JP5682348B2 - 虚像表示装置 - Google Patents

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本発明は、頭部に装着して使用するヘッドマウントディスプレイ等の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、導光板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。

このような虚像表示装置において、画像光と外界光とを重畳させるために、シースルー光学系の提案がなされている(特許文献1、2参照)。

しかし、特許文献1等に記載の装置では、瞳サイズよりも射出開口の小さい導光光学系を用いる瞳分割方式によってシースルーを実現しているため、虚像の表示サイズを大きくすることが困難である。また、瞳サイズよりも小さい導光光学系を用いるため、人間の個々の眼幅に対応するために有効瞳径(虚像の取り込みを可能にする採光径であり、アイリング径とも呼ぶ)を大きくすることが困難である。また、物理的に瞳付近に導光光学系の射出開口や筐体が配置されるため、死角が生じてしまい完全なシースルーとはいえなくなる。

なお、頭部装着ディスプレイ用の光学システムとして、導光角度の異なる複数の光モードを進行させることができる導光パイプを備えるものが存在する(特許文献3参照)。このような光学システムをおいて、射出側の第3光学面をハーフミラーとし第3光学面の透過光が直進するような工夫をすることで、シースルー型の表示装置にすることも考えられる。

しかし、特許文献3の光学システムでは、複数の光モードによる像が互いに位置ずれしていることを前提として、光モードごとに異なる入射角度に設定されたコリメート光で液晶パネルを照明する。そして、各光モードで表示内容を変更するとともに各光モードの表示をシーケンシャルに実行することで、各光モードの画像をつなぎ合わせて全体画像を得るようにしている。この場合、1つの液晶パネルによって、全体画像を構成する中央の画像と左右の画像とを時間差で変更しつつ表示しなければならず、虚像表示装置が複雑化し観察画像も暗くなる。

以上とは別に、眼前を覆うような光射出部を有する導光部材によって外界光に重ねて虚像の観察を可能にする虚像表示装置であって、時間差で画像をつなぎ合わせる必要のないものも考えられるが、大きな画像を表示することは容易でなく、シースルーのための外界光以外の不要な外光成分が装置内に入り込んでゴースト像を発生させたりコントラストを低下させたりするといった画像劣化を引き起こしやすい。

特開2006−3879号公報 特開2010−224473号公報 特開2008−535001号公報

本発明は、上記背景技術の問題に鑑みてなされたものであり、シースルー観察を可能にすることができ、外部から装置内に侵入する外光であってゴースト像の発生等の原因となり得る不要な成分の影響を抑制して良好な画像を形成可能にする虚像表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る第1の虚像表示装置は、(a)画像光を形成する画像表示装置と、(b)画像表示装置から射出された画像光を入射させる投射光学系と、(c1)導光部と(c2)導光部に画像光を入射させる光入射部と(c3)導光部によって導かれた画像光を外部に射出させる光射出部とを有し、光射出部を介して画像光の観察を可能にするとともに、(c4)光射出部と組み合わせることによって外界光の観察を可能にする透視補助部を有し、(c)導光部の導光方向に沿って互いに対向して延びる第1側面と第2側面とを有する板状の(c)導光装置とを備え、(d)導光装置において、第1側面と第2側面とのうち少なくとも一方に、外光の入射を抑える入射抑制部が設けられている。ここで、第1側面や第2側面に入射抑制部が設けられている場合には、第1側面や第2側面上に入射抑制部となる部材等が付加される場合のみならず、第1側面や第2側面自体に加工がなされることで入射抑制部が形成されている場合のように、第1側面や第2側面と入射抑制部とが一体化している場合も含まれる。また、入射抑制部の対象となる外光とは、シースルー観察の際に観察者に認識される外界光ではなく、外界光とは異なる方向から装置内に侵入してゴースト像の発生等の原因となり得る不要な成分を意味する。

上記虚像表示装置では、入射抑制部が、導光部を主要部として有する導光装置の第1側面及び第2側面の少なくとも一方に形成されている。ここで、導光装置のうち導光部は、導光方向に沿って互いに対向して延びる第1側面及び第2側面から不要な外光の成分が侵入した場合に比較的表示上の影響を受けやすい。よって、第1側面又は第2側面に入射抑制部を形成することにより、当該外光が導光部内に入り込んでゴースト像を発生させたりコントラストを下げる要因となったりすることを抑制できる。なお、第1側面及び第2側面は、外界光の観察に影響しない箇所であることにより、入射抑制部を設けていても、導光部や光射出部等を介したシースルーによる外界の観察を確保することができる。

本発明の具体的な側面では、第1側面が、観察時に相対的に上方側に位置する上側面であり、第2側面が、観察時に相対的に下方側に位置する下側面である。この場合、第1側面が上方側からの不要な外光の侵入を抑制し、第2側面が下方側からの不要な外光の侵入を抑制する。

本発明の別の側面では、(a)導光装置が、導光部と光入射部と光射出部とを有する導光部材を備えるとともに、導光部材を上方側から支持する上側支持部材と導光部材を下方側から支持する下側支持部材とのうち少なくとも一方を有する支持フレームを備え、(b)上側面が、導光部材の上端面と上側支持部材の上面と導光部材の上端面に対向する上側支持部材の対向面とのうち少なくとも1つであり、(c)下側面が、導光部材の下端面と下側支持部材の下面と導光部材の下端面に対向する下側支持部材の対向面とのうち少なくとも1つである。この場合、支持フレームにより導光部材が支持されるとともに、導光部材や支持フレームに入射抑制部を設けることで、意図しない外光の影響で画像が劣化することを抑制できる。

本発明のさらに別の側面では、支持フレームが、導光部材と組み合わせることによって外界光の観察を可能にする透視補助部を有する。この場合、透視補助部を介して自然なシースルー観察が可能になり、外界像に虚像の画像を重ね合わせて観察することができる。

本発明のさらに別の側面では、導光装置が、導光部と光入射部と光射出部とを一体的なブロック状の導光部材として備え、導光部材の上端面が第1側面であり、導光部材の下端面が第2側面である。この場合、導光部材の上端面及び下端面に入射抑制部を設けることで、不要な外光の影響を抑制できる。

本発明のさらに別の側面では、入射抑制部が、第1及び第2側面の少なくとも一方に形成された光拡散面である。この場合、光拡散面において入射する外光を散乱させることで、外光に起因するゴースト像の発生を抑制できる。

本発明のさらに別の側面では、入射抑制部が、第1及び第2側面の少なくとも一方に形成された光吸収面又は光反射面である。この場合、光吸収面において入射する外光を吸収させ、又は光反射面において入射する外光を反射させることで、不要な外光による観察画像の劣化を抑制できる。

本発明の別の側面では、入射抑制部が、第1及び第2側面の少なくとも一部に形成された着色部分である。この場合、着色部分において外光を遮光又は減光することで、不要な外光による観察画像の劣化を抑制できる。

本発明のさらに別の側面では、入射抑制部が、画像光を導く導光面に対して垂直な状態よりも観察者側に向かうように所定の角度傾いている。この場合、光拡散面に入射する外光を低減できるので、光拡散面で散乱される光の量が減少し、コントラストの低下を抑えられる。

上記課題を解決するため、本発明に係る第2の虚像表示装置は、(a)画像光を形成する画像表示装置と、(b)画像表示装置から射出された画像光を入射させる投射光学系と、(c1)導光部と(c2)導光部に画像光を入射させる光入射部と(c3)導光部によって導かれた画像光を外部に射出させる光射出部とを有し、光射出部を介して画像光の観察を可能にするとともに、(c4)光射出部と組み合わせることによって外界光の観察を可能にする透視補助部を有し、(c)導光部の導光方向に沿って互いに対向して延びる第1側面と第2側面とを有する板状の(c)導光装置とを備え、(d)導光装置において、第1側面と第2側面とが平行である。

上記虚像表示装置では、導光装置において、導光部を主要部として有する第1側面と第2側面とが平行である。ここで、導光装置のうち導光部は、導光方向に沿って互いに対向して延びる第1側面及び第2側面から不要な外光の成分が侵入した場合に比較的表示上の影響を受けやすい。よって、第1側面と第2側面とが平行であることにより、第1側面又は第2側面を介して導光部にある角度で入射した不要な外光は、導光部において同じ角度を保って第1側面又は第2側面に再び向かうことになるので、当該側面で全反射されることなく効率的に外部に射出される。この場合、当該外光が導光装置の内部を伝って意図しない光路に導かれてゴースト像を発生させたりコントラストを下げる要因になったりする可能性を低減できる。なお、これらの側面は、外界光を遮断することがないので、導光部や光射出部等を介したシースルーによる外界の観察の妨げにならない。

本発明の具体的な側面では、第1側面が、観察時に相対的に上方側に位置する上側面であり、第2側面が、観察時に相対的に下方側に位置する下側面である。この場合、第1側面が上方側からの不要な外光の侵入を抑制し、第2側面が下方側からの不要な外光の侵入を抑制する。

本発明の別の側面では、(a)導光装置が、導光部と光入射部と光射出部とを有する導光部材を備えるとともに、導光部材を上方側から導光部材の上端面に接合して支持する上側支持部材と導光部材を下方側から導光部材の下端面に接合して支持する下側支持部材とのうち少なくとも一方を有する支持フレームを備え、(b)上側面が、導光部材の上端面と上側支持部材の上面とのうちの少なくとも一方であり、(c)下側面が、導光部材の下端面と下側支持部材の下面とのうちの少なくとも一方である。この場合、支持フレームにより導光部材が支持されるとともに、導光部材や支持フレームに設けられる上側面と下側面とが平行であることで、意図しない外光の影響で画像が劣化することを抑制できる。

本発明のさらに別の側面では、(a)導光部材を構成する材料と支持フレームを構成する材料とが同一の屈折率であり、(b)支持フレームが上側支持部材及び下側支持部材の双方を備える場合、上側支持部材の上面及び下側支持部材の下面がそれぞれ上側面及び下側面であり、(c)支持フレームが上側支持部材及び下側支持部材のうち一方を備える場合、支持部材を有する側においては、当該支持部材の上面又は下面が上側面又は下側面であり、支持部材を有さない側においては、露出する導光部材の上端面又は下端面が上側面又は下側面である。この場合、上側面と下側面とが平行であれば、導光部材及び支持フレームを通過する不要な外光を外部へ射出することが可能となる。

本発明のさらに別の側面では、導光部材を構成する材料の屈折率と支持フレームを構成する材料の屈折率とに差があり、導光部材の上端面と導光部材の下端面とが平行である。この場合、上側面と下側面とが平行で、かつ、導光部材の上端面と導光部材の下端面とが少なくとも平行であることによって、導光部材の屈折率と支持フレームの屈折率とに差があっても不要な外光を導光装置外へ射出することが可能となる。

本発明のさらに別の側面では、導光装置が、導光部と光入射部と光射出部とを一体的なブロック状の導光部材として備え、導光部材の上端面が第1側面であり、導光部材の下端面が第2側面である。この場合、導光部材の上端面と下端面とを平行とすることで、不要な外光を導光部材外へ射出することが可能となる。

本発明のさらに別の側面では、支持フレームが、導光部材と組み合わせることによって外界光の観察を可能にする透視補助部を有する。この場合、透視補助部を介して自然なシースルー観察が可能になり、外界像に虚像の画像を重ね合わせて観察することができる。

本発明のさらに別の側面では、(a)導光部が、互いに平行に配置され全反射による導光を可能にする第1反射面と第2反射面とを有し、(b)光入射部が、第1反射面に対して所定の角度をなす第3反射面を有し、(c)光射出部が、第1反射面に対して所定の角度をなす第4反射面を有し、(d)画像表示装置における第1部分領域から射出される第1画像光の導光部における反射回数と、導光に際して反射によって光路の折り返しが生じる閉じ込め方向に関して第1部分領域とは異なる第2部分領域から射出される第2画像光の導光部における反射回数とが、互いに異なる。この場合、反射回数の異なる画像光を利用することで、光射出部から射出される画像光の射出角度の角度幅を広くとることができる。つまり、画像表示装置における異なる部分領域からの画像光を比較的広い視野角で取り込むことができるようになり、光射出部越しに観察される虚像の表示サイズを大きく確保することができる。このように反射回数が異なる画像光を取り出す構造とすることにより、導光部をあまり厚くすることなく瞳を覆うように光射出部を大きくすることができる。なお、以上の閉じ込め方向は、板状の導光部内においては、第1反射面の平面と垂直であって、第1反射面と第3反射面の交線に垂直な方向を意味する。また、閉じ込め方向は、光入射部よりも光路的に上流側すなわち投射光学系等において、第1反射面の平面と平行であって、第1反射面と第3反射面の交線に垂直な方向に相当するものとなる。

本発明のさらに別の側面では、閉じ込め方向が、投射光学系を通る第1光軸と第3反射面の法線とを含む断面に平行である。この場合、上記断面方向に関して異なる位置からの画像光は、射出角度すなわち光入射部への入射角度を互いに異なるものとすることで、導光部における反射回数を異なるものとできる。

第1実施形態の虚像表示装置を示す斜視図である。 (A)は、虚像表示装置を構成する第1表示装置の本体部分の部分断面図であり、(B)は、本体部分の正面図である。 (A)は導光部材の正面図であり、(B)は導光部材の下面図であり、(C)は導光部材の左側面図であり、(D)は導光部材の右側面図である。 (A)は支持部材の裏面図であり、(B)は支持部材のBB断面図であり、(C)は支持部材の左側面図であり、(D)は支持部材のCC断面図である。 第1表示装置の本体部分を示す模式的な斜視図である。 (A)は、導光部材の光入射部における第3反射面の構造を説明する図であり、(B)は、導光部材の導光部における第1、2反射面の構造を説明する図であり、(C)は、導光部材の光射出部における第4反射面の構造を説明する図である。 (A)は、縦の第1方向に関する光路を展開した概念図であり、(B)は、横の第2方向に関する光路を展開した概念図である。 虚像表示装置の光学系における光路を具体的に説明する平面図である。 (A)は、液晶表示デバイスの表示面を示し、(B)は、観察者に見える液晶表示デバイスの虚像を概念的に説明する図であり、(C)及び(D)は、虚像を構成する部分画像を説明する図である。 外光の処理を説明するための導光部材の正面図である。 (A)は、第2実施形態の虚像表示装置を説明するために支持部材の一例を模式的に示す図であり、(B)は、支持部材の他の一例を模式的に示す図である。 第3実施形態の虚像表示装置を説明するための支持部材の一例を模式的に示す図である。 第4実施形態の虚像表示装置を説明するための支持部材の一例を模式的に示す図である。 (A)は、第5実施形態の虚像表示装置を説明するために導光部材の一例を示す模式的な斜視図であり、(B)は、導光部材の正面図である。 変形例の虚像表示装置を説明するために導光部材の一例を示す模式的な斜視図である。 第6実施形態の虚像表示装置を説明するために表示装置の本体部分の一部を示す模式的な斜視図である。 (A)は、第7実施形態の虚像表示装置を説明するための側面図であり、(B)は、比較例の図である。 (A)は、第8実施形態の虚像表示装置を説明するための側面図であり、(B)は、変形例の側面図である。 (A)は、第9実施形態の虚像表示装置を説明するための画像光の導光状態を説明する図であり、(B)は、液晶表示デバイスの虚像を概念的に説明する図である。

〔第1実施形態〕
以下、図面を参照しつつ、本発明の第1実施形態に係る虚像表示装置について詳細に説明する。

〔A.虚像表示装置の外観〕
図1に示す実施形態の虚像表示装置100は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイであり、この虚像表示装置100を装着した観察者に対して虚像による画像光を認識させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで観察させることができる。虚像表示装置100は、観察者の眼前を覆う光学パネル110と、光学パネル110を支持する支持部121と、支持部121のヨロイからテンプルにかけての部分に付加された第1及び第2駆動部131,132とを備える。ここで、光学パネル110は、第1パネル部分111と第2パネル部分112とを有し、両パネル部分111,112は、中央で一体的に連結された板状の部品となっている。図面上で左側の第1パネル部分111と第1駆動部131とを組み合わせた第1表示装置100Aは、左眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。また、図面上で右側の第2パネル部分112と第2駆動部132とを組み合わせた第2表示装置100Bは、右眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。なお、第1駆動部131と第2駆動部132とは、遮光用及び保護用のケース141に個別に収納されている。

〔B.表示装置の構造〕
図2(A)等に示すように、第1表示装置100Aは、画像形成装置10と、導光装置20とを備える。なお、図1に示す第2表示装置100Bは、第1表示装置100Aと同様の構造を有し左右を反転させただけであるので、第2表示装置100Bの詳細な説明は省略する。

図2(A)等に示す第1表示装置100Aにおいて、画像形成装置10は、図1における第1駆動部131に相当し、導光装置20は、図1における第1パネル部分111に相当する。画像形成装置10については、図1におけるケース141を除いた本体部分を図示している。なお、図2(A)において導光装置20の部分は、図2(B)のAA矢視断面図となっている。

(1)画像形成装置
画像形成装置10は、画像表示装置11と、投射光学系12とを有する。このうち、画像表示装置11は、2次元的な照明光SLを射出する照明装置31と、透過型の空間光変調装置である液晶表示デバイス32と、照明装置31及び液晶表示デバイス32の動作を制御する駆動制御部34とを有する。

照明装置31は、赤、緑、青の3色を含む光を発生する光源31aと、光源31aからの光を拡散させて矩形断面の光束にするバックライト導光部31bとを有する。液晶表示デバイス32は、照明装置31からの照明光SLを空間的に変調して動画像等の表示対象となるべき画像光を形成する。駆動制御部34は、光源駆動回路34aと、液晶駆動回路34bとを備える。光源駆動回路34aは、照明装置31の光源31aに電力を供給して安定した輝度の照明光SLを射出させる。液晶駆動回路34bは、液晶表示デバイス32に対して画像信号又は駆動信号を出力することにより、透過率パターンとして動画や静止画の元になるカラーの画像光を形成する。なお、駆動制御部34等を動作させる電源は、軽量化のため画像形成装置10の外部に設けること、すなわち外付けとすることができる。また、液晶駆動回路34bに画像処理機能を持たせることができるが、外付けの制御回路に画像処理機能を持たせることもできる。投射光学系12は、図2(A)では鏡筒12aのみを示すが、液晶表示デバイス32上の各点から射出された画像光を平行状態の光束にするコリメートレンズである。

液晶表示デバイス32において、第1方向D1は、投射光学系12を通る第1光軸AX1と、後述する導光部材21の第3反射面21cに平行な特定線とを含む縦断面の延びる方向に対応し、第2方向D2は、上記第1光軸AX1と、上記第3反射面21cの法線とを含む横断面の延びる方向に対応する。言い換えれば、第1方向D1は、後述する導光部材21の第1反射面21aと第3反射面21cとを延長してできる交線CLに平行な方向であり、第2方向D2は、上記第1反射面21aとの平面と平行であり、上記第1反射面21aと第3反射面21cとの交線CLに垂直な方向となっている。つまり、液晶表示デバイス32の位置において、第1方向D1は、縦のY方向に相当し、第2方向D2は、横のX方向に相当する。

(2)導光装置
導光装置20は、導光部材21とフレーム部分23とを備え、導光部材21は、フレーム部分23に接合されて、全体としてXY面に平行に延びる平板状の光学部材を構成している。

導光装置20のうち、導光部材21は、第1及び第2反射面21a,21bによる全反射を利用して導光を行うものであり、導光に際して反射によって折り返される方向と、導光に際して反射によって折り返されない方向とがある。導光部材21で導光される画像について考えた場合、導光に際して複数回の反射によって折り返される横方向すなわち閉じ込め方向は、第1及び第2反射面21a,21bに垂直(Z軸に平行)で、後述するように光源側まで光路を展開した場合に、液晶表示デバイス32の第2方向D2に相当するものとなり、導光に際して反射によって折り返されない縦方向すなわち自由伝搬方向は、第1及び第2反射面21a,21b及び第3反射面21cに平行(Y軸に平行)で、後述するように光源側まで光路を展開した場合に、液晶表示デバイス32の第1方向D1に相当する。

導光部材21は、図3(A)〜3(D)に示すように、平面視において台形のプリズム状部材であり、フレーム部分23は、図4(A)〜4(D)に示すように、正面視においてH字状の支持フレーム123の半分であり、コ字状の外観を有し、図5にも示すように、導光部材21を嵌合可能とする。つまり、導光部材21は、支持フレーム123に対してそのくり抜き部SPを埋めるように嵌合しており、支持フレーム123の中央部材24aと上側支持部材24bと下側支持部材24cとに接合されて固定されている。支持フレーム123の上側支持部材24bの先端部に設けた第1連結部24eと下側支持部材24cの先端部に設けた第2連結部24fとは、ネジ(不図示)等によって投射光学系12の鏡筒12aに連結されている。中央部材24aには、鼻パッドを嵌め込むためのくり抜き24xが形成されている。

(2a)導光部材
図3(A)〜3(D)等に示すように、導光部材21は、側面として、第1反射面21aと、第2反射面21bと、第3反射面21cと、第4反射面21dとを有する。また、導光部材21は、第1、第2、第3、及び第4反射面21a,21b,21c,21dに隣接するとともに互いに対向する上斜面と下斜面とである上端面21eと下端面21fとを有する。さらに、導光部材21は、上端面21eと第1反射面21aとの境界に上端面21eに沿って直線状に延びる第1凸状部21mを有し、下端面21fと第1反射面21aとの境界に下端面21fに沿って直線状に延びる第2凸状部21nを有する。

ここで、第1及び第2反射面21a,21bは、XY面に沿って延び、導光部材21の厚みtだけ離間する。また、第3反射面21cは、XY面に対して45°以下の鋭角αで傾斜しており、第4反射面21dは、XY面に対して例えば45°以下の鋭角βで傾斜している。第3反射面21cを通る第1光軸AX1と第4反射面21dを通る第2光軸AX2とは平行に配置され距離Dだけ離間している。なお、以下に詳述するが、第1反射面21aと第3反射面21cとの間には、稜を除去するように端面21jが設けられている。また、第1反射面21aと第4反射面21dとの間にも、稜を除去するように端面21iが設けられている。

なお、第1凸状部21mは、導光部材21を支持フレーム123の上側支持部材24bに固定する際のガイド及び支持体となっており、第2凸状部21nは、導光部材21を支持フレーム123の下側支持部材24cに固定する際のガイド及び支持体となっている。

図2(A)に戻って、導光部材21は、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されている。導光部材21は、射出成型によって一体的に成型されたブロック状部材であり、例えば熱重合型の樹脂材料を成型金型内に射出させ熱硬化させることで形成されている。このように導光部材21は、一体形成品であるが、機能的に、光入射部B1と導光部B2と光射出部B3とに分けて考えることができる。

光入射部B1は、三角プリズム状の部分であり、第1反射面21aの一部である光入射面ISと、光入射面ISに対向する第3反射面21cとを有する。光入射面ISは、画像形成装置10からの画像光GLを取り込むための裏側又は観察者側の平面であり、投射光学系12に対向してその第1光軸AX1に垂直に延びている。第3反射面21cは、光入射面ISを通過した画像光GLを反射して導光部B2内に導くための矩形の全反射ミラーであり、ミラー層25を有し保護層26で被覆されている(図6(A)参照)。このミラー層25は、全反射のコーティングであり、導光部材21の斜面RS上にアルミ等の蒸着によって成膜を施すことにより形成される。第3反射面21cは、投射光学系12の第1光軸AX1又はXY面に対して例えば鋭角α=25°〜27°で傾斜しており、光入射面ISから入射し全体として+Z方向に向かう画像光GLを、全体として−Z方向寄りの−X方向に向かわせるように折り曲げることで、画像光GLを導光部B2内に確実に結合させる。

導光部B2は、互いに対向しXY面に平行に延びる2平面として、光入射部B1で折り曲げられた画像光をそれぞれ全反射させる第1反射面21aと第2反射面21bとを有している。第1及び第2反射面21a,21bの間隔すなわち導光部材21の厚みtは、例えば9mm程度とされている。ここでは、第1反射面21aが画像形成装置10に近い裏側又は観察者側にあるものとし、第2反射面21bが画像形成装置10から遠い表側又は外界側にあるものとする。この場合、第1反射面21aは、上記の光入射面ISや後述する光射出面OSと共通の面部分となっている。第1及び第2反射面21a,21bは、屈折率差を利用する全反射面であり、ミラー層等の反射コートが施されていない。ただし、第1及び第2反射面21a,21bは、表面の損傷を防止し映像の解像度低下を防止するため、ハードコート層27で被覆されている(図6(B)参照)。このハードコート層27は、導光部材21の平坦面FS上にUV硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等を、ディップ処理やスプレーコート処理等によって成膜する事によって形成される。光入射部B1の第3反射面21cで反射された画像光GLは、まず、第1反射面21aに入射し、全反射される。次に、当該画像光GLは、第2反射面21bに入射し、全反射される。以下この動作が繰り返されることで、画像光は、導光装置20の奥側即ち光射出部B3を設けた−X側に導かれる。なお、第1及び第2反射面21a,21bには反射コートが施されていないため、外界側から第2反射面21bに入射する外界光又は外光は、高い透過率で導光部B2を通過する。つまり、導光部B2は、外界像の透視が可能なシースルータイプになっている。

以上の第1及び第2反射面21a,21bでの全反射は、ハードコート層27の屈折率の設定によっており、ハードコート層27の表面SSの内側で生じさせることができるが、平坦面FSの内側で生じさせることもできる。

光射出部B3は、三角プリズム状の部分であり、第1反射面21aの一部である光射出面OSと、光射出面OSに対向する第4反射面21dとを有する。光射出面OSは、画像光GLを観察者の眼EYに向けて射出するための表側の平面であり、光入射面ISと同様に第1反射面21aの一部となっており、第2光軸AX2に垂直に延びている。光射出部B3を通る第2光軸AX2と光入射部B1を通る第1光軸AX1との距離Dは、観察者の頭部の幅等を考慮して例えば50mmに設定されている。第4反射面21dは、第1及び第2反射面21a,21bを経て入射してきた画像光GLを反射して光射出部B3外に射出させるための矩形の平坦面であり、例えばその一部にハーフミラー層28を有している(図6(C)参照)。このハーフミラー層28は、導光部材21の第3反射面21c側の斜面RS上にAg等の蒸着によって成膜を施すことにより形成される。ハーフミラー層28の反射率は、例えば20%に設定され、透過率は、例えば80%に設定される。第4反射面21dは、第1反射面21aに垂直な第2光軸AX2又はXY面に対して例えば鋭角α=25°〜27°で傾斜しており、導光部B2の第1及び第2反射面21a,21bを経て入射してきた画像光GLを部分的に反射して全体として−Z方向に向かわせるように折り曲げることで、光射出面OSを通過させる。なお、第4反射面21dを透過した画像光GLは、フレーム部分23に入射し、映像の形成には利用されない。

(2b)フレーム部分
フレーム部分23は、図2(A)及び2(B)に示すように、支持フレーム123の中央部材24aのうち導光部材21に接合する部分であって導光部材21と組み合わせることによって外界光の観察を可能にする部分である透視補助部C1と、導光部材21を支持する上側支持部材24bや下側支持部材24c等を含む支持部C2とを備える。なお、透視補助部C1及び支持部C2を含むフレーム部分23は、射出成型によって一体的に成型されたブロック状部材であり、例えば熱重合型の樹脂材料を成型金型内に射出させ熱硬化させることで形成されている。また、フレーム部分23は、導光部材21の本体と同一の屈折率を有し、視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されている。

透視補助部C1は、第1面23aと、第2面23bと、第3面23cとを有する。第1及び第2面23a,23bは、XY面に沿って延びる。また、第3面23cは、XY面に対して傾斜しており、導光部材21の第4反射面21dに対向して平行に配置されている。

透視補助部C1において、第1面23aは、導光部材21に設けた第1反射面21aの延長平面上に配置され、観察者の眼EYに近い裏側にあり、第2面23bは、導光部材21に設けた第2反射面21bの延長平面上に配置され、観察者の眼EYから遠い表側にある。第1及び第2面23a,23bは、表面の損傷を防止し映像の解像度低下を防止するため、ハードコート層で被覆されている。第1及び第2面23a,23b間に挟まれた第3面23cは、矩形の透過面であり、導光部材21の第4反射面21dと合致するように第1面23aに対して例えば153°〜155°の鈍角で傾斜し、第2面23bに対して例えば25°〜27°の鋭角で傾斜している。つまり、第3面23cと第2面23bとの成す角は、導光部材21の第1反射面21aと第4反射面21dとが成す鋭角βと等しいものとなっている。同様に、第3面23cと第1面23aとの成す角は、導光部材21の第2反射面21bと第4反射面21dとが成す鈍角εと等しいものとなっている。以上により、透視補助部C1は、フレーム部分23の光射出部B3に接続されて、−X方向に広がる楔状の部分となっている。

以上で説明したフレーム部分23の透視補助部C1は、導光部材21と協働して、両者の接合部分及びその近傍すなわち、観察者の眼前に対向する部位において、透視部U1を構成している。透視補助部C1の第1及び第2面23a,23bには、ミラー層等の反射コートが施されていないため、導光部材21の導光部B2と同様に外界光GL'を高い透過率で透過させる。第3面23cも、外界光GL'を高い透過率で透過させる光透過面であるが、導光部材21の第4反射面21dがハーフミラー層28を有していることから、第3面23cを通過する外界光GL'は、例えば20%減光される。つまり、観察者は、20%に減光された画像光GLと80%に減光された外界光GL'とを重畳させたものを観察することになる。

以上で説明したフレーム部分23は、図4(A)〜4(D)に示す支持フレーム123のうち左眼用の半分である。つまり、支持フレーム123は、図3(A)に示す導光部材21と鏡対称に配置されるもう1つの導光部材を周囲から支持するフレーム部分23を右眼用の半分として有する。

支持フレーム123の各フレーム部分23にプリズム状の導光部材21を固定する際には、支持フレーム123の透視補助部C1に設けた第3面23cに対して導光部材21の第4反射面21dを接着剤を介して接合する。このような貼り合わせの際、導光部材21の端面21iを透視補助部C1の係止面23gに軽く押し付けるように当接させつつ導光部材21を抜き部SPに嵌め込むことで、導光部材21をフレーム部分23に対して精密に位置決めできる。

各フレーム部分23において支持部C2を構成する上側支持部材24bは、導光部材21の取付けに際して導光部材21の上側の第1凸状部21mをZ方向に関して支持する段差面24sと、Y方向に関して位置決めする側面24tとを有する。導光部材21の第1凸状部21mは、接着剤によって上側支持部材24bの段差面24sと側面24tとに固定される。なお、導光部材21の取付けに際しては、導光部材21の上端面21eも、接着剤を介して上側支持部材24bに設けた上内面である対向面23dに接合される。

各フレーム部分23の支持部C2を構成する下側支持部材24cは、導光部材21の取付けに際して導光部材21の下側の第2凸状部21nをZ方向に関して支持する段差面24sと、Y方向に関して位置決めする側面24tとを有する。導光部材21の第2凸状部21nは、接着剤によって上側支持部材24bの段差面24sと側面24tとに固定される。なお、導光部材21の取付けに際しては、導光部材21の下端面21fも、接着剤を介して下側支持部材24cに設けた下内面である対向面23eに接合される。

上側支持部材24bの端部と下側支持部材24cの端部とにそれぞれ設けた連結部24e,24fは、投射光学系12の鏡筒12aをフレーム部分23に固定するために用いられるだけでなく、図1に示す遮光用のケース141を取り付けるために利用される。

ここで、図5に示すように、各フレーム部分23において、上側支持部材24bの上方側(+Y側)に位置する上側面である上面TSは、細かな凹凸で形成される砂刷り面であり、入射する光を拡散する光拡散面となっている。同様に、下側支持部材24cの下方側(−Y側)に位置する下側面である下面BSも、光拡散面となっている。上面TS及び下面BSが光拡散面であることで、例えば上面TSから入射する外光OGは拡散され、支持フレーム123や導光部材21の内部を直進しないものとなっている。つまり、上面TS及び下面BSは、外光OGの入射を抑える入射抑制部として機能している。

〔C.画像光の光路の概要〕
図7(A)は、液晶表示デバイス32の縦断面CS1に対応する第1方向D1の光路を説明する図である。第1方向D1に沿った縦断面すなわちYZ面(展開後のY'Z'面)において、液晶表示デバイス32から射出された画像光のうち、図中一点鎖線で示す表示領域32bの上端側(+Y側)から射出される成分を画像光GLaとし、図中二点差線で示す表示領域32bの下端側(−Y側)から射出される成分を画像光GLbとする。

上側の画像光GLaは、投射光学系12によって平行光束化され、展開された光軸AX'に沿って、導光部材21の光入射部B1、導光部B2、及び光射出部B3を通り、観察者の眼EYに対して平行光束状態で、角度φの上方向から傾いて入射する。一方、下側の画像光GLbは、投射光学系12によって平行光束化され、展開された光軸AX'に沿って、導光部材21の光入射部B1、導光部B2、及び光射出部B3を通り、観察者の眼EYに対して平行光束状態で、角度φ(|φ|=|φ|)の下方向から傾いて入射する。以上の角度φ,φは、上下の半画角に相当し、例えば6.5°に設定される。なお、上側の画像光GLaと下側の画像光GLbとは、観察者の眼EYに時間差をおいて入射するのではなく、観察者の眼EYに同時に入射する。

図7(B)は、液晶表示デバイス32の横断面CS2に対応する第2方向(閉じ込め方向又は合成方向)D2の光路を説明する図である。第2方向(閉じ込め方向又は合成方向)D2に沿った横断面すなわちXZ面(展開後のX'Z'面)において、液晶表示デバイス32から射出された画像光のうち、図中一点鎖線で示す表示領域32bに向かって右端側(+X側)の第1表示点P1から射出される成分を画像光GLcとし、図中二点差線で示す表示領域32bに向かって左端側(−X側)の第2表示点P2から射出される成分を画像光GLdとする。図7(B)中には、参考のため、右寄り内側から射出される画像光GLeと、左寄り内側から射出される画像光GLfとを追加している。

右側の第1表示点P1からの画像光GLcは、投射光学系12によって平行光束化され、展開された光軸AX'に沿って、導光部材21の光入射部B1、導光部B2、及び光射出部B3を通り、観察者の眼EYに対して平行光束状態で、角度θの右方向から傾いて入射する。一方、左側の第2表示点P2からの画像光GLdは、投射光学系12によって平行光束化され、展開された光軸AX'に沿って、導光部材21の光入射部B1、導光部B2、及び光射出部B3を通り、観察者の眼EYに対して平行光束状態で、角度θ(|θ|=|θ|)の左方向から傾いて入射する。以上の角度θ,θは、左右の半画角に相当し、例えば10°に設定される。なお、上側の画像光GLcと下側の画像光GLdとは、同時に合成されて光射出部B3から射出される。つまり、上側の画像光GLcと下側の画像光GLdとは、観察者の眼EYに時間差をおいて入射するのではなく、観察者の眼EYに同時に入射する。

なお、第2方向D2の横方向に関しては、導光部材21中で画像光GLc,GLdが反射によって折り返され、反射の回数も異なることから、各画像光GLc,GLdが導光部材21中で不連続に表現されている。結果的に、横方向に関しては、全体として画面が左右反転するが、後に詳述するように導光部材21を高精度に加工することで、液晶表示デバイス32の右半分の画像と液晶表示デバイス32の左半分の画像とが切れ目なく連続してズレなくつなぎ合わされたものとなる。なお、両画像光GLc,GLdの導光部材21内での反射回数が互いに異なることを考慮して、右側の画像光GLcの射出角度θ'と左側の画像光GLdの射出角度θ'とは異なるものに設定されている。

以上により、観察者の眼EYに入射する画像光GLa,GLb,GLc,GLdは、無限遠からの虚像となっており、縦の第1方向D1に関しては液晶表示デバイス32に形成された映像が正立し、横の第2方向D2に関しては液晶表示デバイス32に形成された映像が反転する。

〔D.横方向に関する画像光の光路〕
図8は、第1表示装置100Aにおける具体的な光路を説明する断面図である。投射光学系12は、3つのレンズL1,L2,L3を有している。

液晶表示デバイス32の右側の第1表示点P1からの画像光GL11,GL12は、投射光学系12のレンズL1,L2,L3を通過することで平行光束化され、導光部材21の光入射面ISに入射する。導光部材21内に導かれた画像光GL11,GL12は、第1及び第2反射面21a,21bにおいて等しい角度で全反射を繰り返して、最終的に光射出面OSから平行光束として射出される。具体的には、画像光GL11,GL12は、平行光束として導光部材21の第3反射面21cで反射された後、第1反射角γ1で導光部材21の第1反射面21aに入射し、全反射される(第1回目の全反射)。その後、画像光GL11,GL12は、第1反射角γ1を保った状態で、第2反射面21bに入射して全反射され(第2回目の全反射)、次いで再度第1反射面21aに入射して全反射される(第3回目の全反射)。結果的に、画像光GL11,GL12は、第1及び第2反射面21a,21bにおいて計3回全反射され、第4反射面21dに入射する。画像光GL11,GL12は、この第4反射面21dで第3反射面21cと同一の角度で反射され、光射出面OSからこの光射出面OSに垂直な第2光軸AX2方向に対して角度θの傾きで平行光束として射出される。

液晶表示デバイス32の左側の第2表示点P2からの画像光GL21,GL22は、投射光学系12のレンズL1,L2,L3を通過することで平行光束化され、導光部材21の光入射面ISに入射する。導光部材21内に導かれた画像光GL21,GL22は、第1及び第2反射面21a,21bにおいて等しい角度で全反射を繰り返して、最終的に光射出面OSから平行光束として射出される。具体的には、画像光GL21,GL22は、平行光束として導光部材21の第3反射面21cで反射された後、第2反射角γ2(γ2<γ1)で導光部材21の第1反射面21aに入射し、全反射される(第1回目の全反射)。その後、画像光GL21,GL22は、第2反射角γ2を保った状態で、第2反射面21bに入射して全反射され(第2回目の全反射)、再度第1反射面21aに入射して全反射され(第3回目の全反射)、再度第2反射面21bに入射して全反射され(第4回目の全反射)、再々度第1反射面21aに入射して全反射される(第5回目の全反射)。結果的に、画像光GL21,GL22は、第1及び第2反射面21a,21bにおいて計5回全反射され、第4反射面21dに入射する。画像光GL21,GL22は、この第4反射面21dで第3反射面21cと同一の角度で反射され、光射出面OSからこの光射出面OSに垂直な第2光軸AX2方向に対して角度θ(θ≒θ)の傾きで平行光束として射出される。

図8において、導光部材21を展開した場合に第1反射面21aに対応する仮想的な第1面121aと、導光部材21を展開した場合に第2反射面21bに対応する仮想的な第2面121bとを描いている。このように展開することにより、第1表示点P1からの画像光GL11,GL12は、光入射面ISに対応する入射等価面IS'を通過した後、第1面121aを2回通過し第2面121bを1回通過して光射出面OSから射出されて観察者の眼EYに入射することが分かり、第2表示点P2からの画像光GL21,GL22は、光入射面ISに対応する入射等価面IS"を通過した後、第1面121aを3回通過し第2面121bを2回通過して光射出面OSから射出されて観察者の眼EYに入射することが分かる。見方を変えると、観察者は、2つの位置の異なる入射等価面IS',IS"の近傍に存在する投射光学系12のレンズL3を重ねて観察可能であることになる。

図9(A)は、液晶表示デバイス32の表示面を概念的に説明する図であり、図9(B)は、観察者に見える液晶表示デバイス32の虚像を概念的に説明する図であり、図9(C)及び9(D)は、虚像を構成する部分画像を説明する図である。図9(A)に示す液晶表示デバイス32に設けた矩形の画像形成領域ADは、図9(B)に示す虚像表示領域AIとして観察される。虚像表示領域AIの左側には、液晶表示デバイス32の画像形成領域ADのうち中央から右側にかけての部分に相当する第1投射像IM1が形成され、この第1投射像IM1は、図9(C)に示すように右側が欠けた部分画像となっている。また、虚像表示領域AIの右側には、液晶表示デバイス32の画像形成領域ADのうち中央から左側にかけての部分に相当する第2投射像IM2が虚像として形成され、この第2投射像IM2は、図9(D)に示すように左半分が欠けた部分画像となっている。図9(C)に示す第1投射像IM1と、図9(D)に示す第2投射像IM2とは、この場合、観察者の眼EY内に同時に入射し同時に結像される。

図9(A)に示す液晶表示デバイス32のうち第1投射像(虚像)IM1のみを形成する第1部分領域A10は、例えば液晶表示デバイス32の右端の第1表示点P1を含んでおり、導光部材21の導光部B2において合計3回全反射される画像光GL11,GL12を射出する。液晶表示デバイス32のうち第2投射像(虚像)IM2のみを形成する第2部分領域A20は、例えば液晶表示デバイス32の左端の第2表示点P2を含んでおり、導光部材21の導光部B2において合計5回全反射される画像光GL21,GL22を射出する。液晶表示デバイス32の画像形成領域ADの中央寄りにおいて第1及び第2部分領域A10,A20に挟まれて縦長に延びる帯域SAからの画像光は、図9(B)に示す重複画像ISを形成している。つまり、液晶表示デバイス32の帯域SAからの画像光は、導光部B2において計3回全反射される画像光GL11,GL12によって形成される第1投射像IM1と、導光部B2において計5回全反射される画像光GL11,GL12によって形成される第2投射像IM2となって、虚像表示領域AI上で重畳していることになる。導光部材21の加工が精密で、投射光学系12によって正確にコリメートされた光束が形成されているならば、重複画像ISについて、2つの投射像IM1,IM2の重畳によるズレや滲みを防止することができる。なお、重畳の生じている帯域SAの横幅又は重畳幅は、液晶表示デバイス32を照明する照明光SLの角度範囲を制御することで調整可能である。本実施形態では、照明光SLの角度範囲を特に調節していないので、バックライト導光部31b等の発散特性に応じた横幅又は重畳幅の帯域SAが存在することになる。

以上では、液晶表示デバイス32の右側の第1表示点P1を含む第1部分領域A10から射出された画像光GL11,GL12の第1及び第2反射面21a,21bによる全反射回数が計3回で、液晶表示デバイス32の左側の第2表示点P2を含む第2部分領域A20から射出された画像光GL21,GL22の第1及び第2反射面21a,21bによる全反射回数が計5回であるとしたが、全反射回数については適宜変更することができる。つまり、導光部材21の外形(すなわち厚みt、距離D、鋭角α,β)の調整によって、画像光GL11,GL12の全反射回数を計5回とし、画像光GL21,GL22の全反射回数を計7回とすることもできる。また、以上では、画像光GL11,GL12,GL21,GL22の全反射回数が奇数となっているが、光入射面ISと光射出面OSとを反対側に配置するならば、すなわち導光部材21を平面視で平行四辺形型にすれば、画像光GL11,GL12,GL21,GL22の全反射回数が偶数となる。

〔E.不要な外光の処理〕
ここで、フレーム部分23の上面TSと下面BSとに設けられた入射抑制部としての光拡散面の意味についてより詳細に説明する。導光装置20を構成する導光部材21のうち導光部B2は、導光方向であるX方向に沿って側方に延びる面等から外光が侵入した場合に比較的表示上の影響を受けやすい。従って、以上のような画像光GLの形成を適切に行うためには、図2(A)に示す外界光GL'とは異なる方向から導光装置20内に入り込みゴースト像の発生等の原因となり得る不要な外光OG(図5参照)を適切に処理することが非常に重要である。本実施形態の場合、図10に示すように、導光方向に延びる面のうち上方側(+Y側)に位置する第1側面S1の一例である上側支持部材24bの上面TSが、光の入射を抑制可能な光拡散面で形成されている。同様に、導光方向に延びる面のうち下方側(−Y側)に位置する第2側面S2の一例である下側支持部材24cの下面BSが、光の入射を抑制可能な光拡散面で形成されている。これにより、例えば導光装置20の面TSにおいて、入射する外光OGが図示のように拡散されるので、外光OGがゴースト像として観察者に認識されることはない。なお、上面TSと下面BSは、観察者が外界を見る際に視界に入ることはないので、光拡散面となっていてもシースルーの状態に影響を与えない。

光拡散面である上面TS及び下面BSの凹凸形状は、種々の方法により形成可能であるが、一例としては、支持フレーム123を射出成型するための成型金型に凹凸形状を設けることが考えられる。つまり、当該成型金型のうち上面TS及び下面BSに対応する部分に予め凹凸を設けておくことで、支持フレーム123の成形時に上面TS及び下面BSが凹凸形状を有する状態で一体的に成型できる。なお、上面TS及び下面BSの凹凸形状を後から取り付けることで設けてもよい。なお、支持フレーム123をガラス材で形成する場合には、サンドブラストによって凹凸形状を設けてもよい。

以上のように、本実施形態では、上側支持部材24bと下側支持部材24cとにおいて、入射する光を拡散する光拡散面である上面TS及び下面BSが、導光装置20の導光部B2の導光方向に沿って対向して延びる第1側面S1及び第2側面S2に入射抑制部として設けられている。これにより、第1側面S1及び第2側面S2から外光OGが入り込んでゴースト像を発生させることやコントラストを低下させることを抑制できる。また、第1側面S1及び第2側面S2である上面TS及び下面BSは、外界光の観察に影響しない箇所に配置されているので、光拡散機能を有する上面TS及び下面BSを設けていても、シースルーによる外界の観察を確保できる。

〔F.その他〕
以上説明した第1実施形態の虚像表示装置100では、光入射部B1の第3反射面21cで反射された画像光GLが導光部の第1及び第2反射面21a,21bで全反射されつつ伝搬され、光射出部B3の第4反射面21dで反射されて観察者の眼EYに入射する。この際、画像表示装置11の第1表示点P1から射出される第1画像光GL11,GL12の導光部における反射回数と、画像表示装置11の第2表示点P2から射出される第2画像光GL21,GL22の導光部B2における反射回数とが異なるので、光射出部B3から射出される画像光GLの射出角度の角度幅を広くとることができる。つまり、画像表示装置11における異なる部分領域A10,A20からの画像光GLを比較的広い視野角で取り込むことができるようになり、光射出部B3越しに観察される虚像の表示サイズを大きく確保することができる。このように、反射回数が異なる画像光GLを取り出す構造とすることにより、導光部B2をあまり厚くすることなく瞳を覆うように光射出部B3を大きくすることができるので、光射出部B3を瞳に近づけて瞳分割を行う必要がなくなり、アイリング径を大きく確保することができ、良好なシースルー観察も可能になる。

また、上記虚像表示装置100では、支持フレーム123が導光部材21と組み合わせることによって透視部U1を構成する透視補助部C1を有するので、画像光の観察のための導光部材21を支持フレーム123に組み付けることで、透視部U1によるシースルーによる外界の観察が可能になる。また、支持フレーム123に透視補助部C1を設けることで、導光部材21を軽量化しつつ支持フレーム123の強度を高めることができる。

〔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変形したものであり、入射抑制部の構成を除いて同様であるので、支持フレームの一部のみ示し、他の部分については図示及び説明を省略する。

図11(A)は、図5の一部に対応するものであり、図示の支持フレーム123の半分であるフレーム部分23において、上側支持部材24bの上面TSと下側支持部材24cの下面BSとは、光吸収面となっている。つまり、図5等の場合において光拡散面であった上面TSと下面BSとが光吸収面である点において、第1実施形態と異なっている。この場合、上面TS及び下面BSにおいて外光OGを吸収することで、外光OGが導光部材21の内部に入り込んでゴースト像を発生させること等を抑制できる。また、図11(B)は、変形例の一例を示すものであり、上面TSと下面BSとが光反射面である点において、上記の例とは異なっている。この場合、上面TS及び下面BSにおいて外光OGを反射することで、外光OGが導光部材21の内部に入り込んでゴースト像の発生を抑制できる。

〔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実施形態等の虚像表示装置を変形したものであり、入射抑制部の構成を除いて同様であるので、支持フレームの一部のみ示し、他の部分については図示及び説明を省略する。

図12は、図5のうちフレーム部分23側の一部に対応するものであり、図示の支持フレーム123の半分であるフレーム部分23において、入射抑制部として、上側支持部材24bの上面TSと下側支持部材24cの下面BSのほか、導光部材21の各端面21e,21f(図5等参照)にそれぞれ対向する対向面23d,23eや、段差面24s、側面24t、側方部分FF1,FF2の表面が着色されている。つまり、フレーム部分23の一部に遮光や減光を可能とするための着色部分が設けられている。なお、図示の例ではフレーム部分23の表面の一部分のみ着色しているが、シースルー観察に影響を与えない範囲であれば、これ以外に着色されていてもよく、例えばフレーム部分23の内部に着色部分が形成されていてもよい。この場合も、少なくとも外光の影響を受けやすい導光方向に沿って対向して延びる第1側面S1及び第2側面S2である上面TSや下面BS、同じく第1側面S1及び第2側面S2である対向面23d,23eに入射抑制部としての着色部分を有することで、外光OGが導光部材21の内部に入り込んでゴースト像を発生させること等を抑制できる。

〔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実施形態等の虚像表示装置を変形したものであり、入射抑制部の構成を除いて同様であるので、支持フレームの一部のみ示し、他の部分については図示及び説明を省略する。

図13は、図5のうちフレーム部分23側の一部に対応するものであり、図示の支持フレーム123の半分であるフレーム部分23において、入射抑制部として、第1側面S1及び第2側面S2である対向面23d,23eに光拡散面を有している。対向面23d,23eに入射抑制部としての光拡散面を有することで、外光OGが導光部材21の内部に入り込んでゴースト像を発生させること等を抑制できる。なお、図示では、対向面23d,23eを光拡散面としているが、これを光吸収面や光反射面とすることも可能である。

〔第5実施形態〕
以下、第5実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、第5実施形態の虚像表示装置は、第1実施形態等の虚像表示装置を変形したものであり、入射抑制部の構成を除いて同様であるので、導光部材のみ示し、他の部分については図示及び説明を省略する。

図14(A)は、図5の導光部材21に対応するものであり、図示の導光部材21において、入射抑制部として、導光方向に沿って対向して延びる第1側面S1である上端面21eと第2側面S2である下端面21fとが光拡散面になっている。この場合、図14(A)及び14(B)に示すように、例えば上端面21eから入射する外光を拡散することで、外光OGが導光部材21の内部に入り込んでゴースト像を発生させること等を抑制できる。なお、図示では、上端面21e及び上端面21eを光拡散面としているが、これを光吸収面や光反射面とすることも可能である。

図15は、変形例を示す図である。図示のように、上端面21eと下端面21fとに加え、その周辺に位置する例えば第1及び第2凸状部21m,21n等にも光拡散面等を有するものとしてもよい。

〔第6実施形態〕
以下、第6実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、第6実施形態の虚像表示装置は、第1実施形態等の虚像表示装置を変形したものであり、導光部材及びフレーム部分の構成を除いて同様であるので、導光装置の一部のみ示し、他の部分については図示及び説明を省略する。

図16に示す導光装置20は、図5等に示すフレーム部分23に比較して、支持部材を有さない構成となっている点が異なる。つまり、図16に示すフレーム部分23は、コ字状の外観を有さず、中央部材24aのみを有し、図5等に示す上側支持部材24bや下側支持部材24cを有さず、射出成型によって一体的に成型された一体的な導光部材21が±Y方向の面すなわち上端面21e及び下端面21fについて露出した構成となっている。図示の導光装置20において、入射抑制部として、導光方向に沿って対向して延びる第1側面S1である導光部材21の上端面21e及び第2側面S2である下端面21f、さらに、これらの延長上にある中央部材24aの上端面24k及び下端面24mが光拡散面になっている。これにより、外光OGが導光部材21の内部に入り込んでゴースト像を発生させること等を抑制できる。なお、図示では、上端面21e等を光拡散面としているが、これを光吸収面や光反射面とすることも可能である。

〔第7実施形態〕
以下、第7実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、第7実施形態の虚像表示装置は、第1実施形態等の虚像表示装置を変形したものであり、入射抑制部の構成を除いて同様であるので、導光装置の一部のみ示し、他の部分については図示及び説明を省略する。

図17(A)に示す導光装置20は、光拡散面である上側支持部材24bの上面TS及び下側支持部材24cの下面BSが傾いている。具体的には、図17(B)に示す比較例が画像光を導く導光面である第1及び第2反射面21a,21bに対して垂直であるのと比べて、図17(A)の導光装置20では、上面TS及び下面BSが、第1及び第2反射面21a,21bに対して垂直な状態よりも観察者EY側に向かうように角度εだけそれぞれ傾いている。これにより、図示のように、観察者EYの反対側から向かってくる方向すなわち−Z方向に成分を有する外光OGが上面TS及び下面BSに入射できる範囲を狭めて導光装置20内により侵入しにくいものにすることができる。この場合、光拡散面であり第1及び第2側面である上面TS及び下面BSに入射する外光OGの量を低減できるので、上面TS及び下面BSで散乱される光の量が減少し、コントラストの低下を抑えられる。なお、観察者EYの側から導光装置20に向かう成分すなわち+Z方向に成分を有する外光については、観察者EYが壁となるので、元々あまり存在しないものと考えられる。また、角度εを調整することで、外光OGが入射できる範囲は適宜調整される。なお、図示では上端面TSや下端面BS等を光拡散面としているが、これを光吸収面や光反射面とすることも可能である。

〔第8実施形態〕
以下、第8実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、第8実施形態の虚像表示装置は、第1実施形態等の虚像表示装置を変形したものであり、不要な外光を処理するための構成を除いて同様であるので、導光装置の一部のみ示し、他の部分については図示及び説明を省略する。

図18(A)に示す導光装置20は、第1側面S1である上側支持部材24bの上面TSと第2側面S2である下側支持部材24cの下面BSとがともに平坦であり、互いに平行になっている。また、導光部材21を構成する材料の屈折率と、上側支持部材24b及び下側支持部材24cを構成する材料すなわちフレーム部分23を構成する材料の屈折率とが等しいものとなっている。

以下、処理すべき対象となる不要な外光について説明する。上面TSや下面BSに入射する外光のうち、除去すべき成分は、導光装置20内を上下方向について導光されるようなものである。図では、一例として、外光OGとして、上面TSから入射し、第1及び第2反射面21a,21bで全反射されながら下面BSへ向かうものを示している。このように、上面TS又は下面BSの一方の面から入射して第1及び第2反射面21a,21bを全反射しながら又は直接的に導光部材21内を伝って他方の面BS,TSに向かう成分が、他方の面BS,TSにおいて全反射されてしまうことで、導光装置20内でのゴースト像の発生やコントラストの低下の要因となる。本実施形態では、このような外光OGを適切に排出することが可能なものとなっている。

まず、図示のように、上面TSから入射角ψで入射する不要な外光OGは、外部(空気中)の屈折率と上側支持部材24bの屈折率との差に応じて屈折角ψで上側支持部材24bの内部を通過する。ここで、フレーム部分23すなわち上側支持部材24bと導光部材21とが同一の屈折率を有するので、外光OGは、上側支持部材24bの対向面23dと導光部材21の上端面21eとの境界部M1において進行方向を変えることなく通過する。つまり、上面TSに対する屈折角ψが保たれている。

境界部M1を通過した外光OGは、導光部材21内において第1及び第2反射面21a,21bでの全反射を繰り返して導光され、下側支持部材24cの対向面23eと導光部材21の下端面21fとの境界部M2に向かう。ここで、フレーム部分23すなわち下側支持部材24cと導光部材21とが同一の屈折率を有するので、外光OGは、境界部M2において進行方向を変えることなく通過する。従って、外光OGは、上面TSに対する屈折角ψを保ったまま下側支持部材24cの下面BSに向かう。ここで、上面TSと下面BSとが平行であり、かつ、外光OGの屈折角ψが保たれているため、下面BSにおいて入射時の入射角ψがそのまま射出時の角度となる。このように、下面BSでの射出時において、上面TSでの入射時と同じ角度条件が保たれていることで、外光OGが下面BSで全反射されることがなく、外光OGの主要成分である外光OG'が下面BSから導光装置20外へ射出される。以上のように、外光OGが適切に処理されるので、外光OGに起因するゴースト像の発生やコントラストの低下を低減できる。また、以上では、上下方向について導光する外光OGのうち、上方側にある上面TSから下方側にある下面BSに向かって進む成分について説明しているが、下面BSから入射して上面TSに向かう成分の処理についても同様のことが言える。また、第1及び第2反射面21a,21bを全反射することなく直接的に上面TSから下面BSに向かう又は下面BSから上面TSに向かう成分についても同様である。なお、図示の場合等と異なり導光部材21内を上下方向について導光せず左右を横切るように通過する成分については、元々ゴースト像の発生等の要因になることは殆どないものと考えられる。また、上面TS等は、光を遮断することがないので、シースルーによる外界の観察の妨げにならない。

以上のように、本実施形態では、第1側面S1すなわち上側面である上面TSと第2側面S2すなわち下側面である下面BSとを平行とすることで、たとえ外光OGが導光部材21内を通過することがあるとしても、外光OGが導光部材21内において意図しない光路に導かれてゴースト像を発生させたりコントラストを下げる要因になったりする可能性を低減できる。

図18(B)に示す変形例の導光装置20は、導光部材21を構成する材料の屈折率と、上側支持部材24b及び下側支持部材24cを構成する材料すなわちフレーム部分23を構成する材料の屈折率とに差がある場合について示すものである。ここでは、図示のように、第1側面S1である上面TSと第2側面S2である下面BSとを互いに平行にするのみならず、導光部材21の上端面21eと下端面21fとについても平行としている。つまり、上面TS、下面BS、上端面21e及び下端面21fの4つの面が互いに平行となっている。

この場合、上面TSから入射角ψで入射する不要な外光OGは、外部(空気中)の屈折率と上側支持部材24bの屈折率との差に応じて屈折角ψで上側支持部材24bの内部を通過する。ここで、上側支持部材24bと導光部材21とが異なる屈折率を有するので、上端面21eすなわち境界部M1において、屈折角ψを入射角とする外光OGは、屈折角ψ(ψ≠ψ)となる。

境界部M1を通過した外光OGは、導光部材21内において第1及び第2反射面21a,21bでの全反射を繰り返して導光され、境界部M2に向かう。ここで、フレーム部分23すなわち下側支持部材24cと導光部材21とが異なる屈折率を有するので、下端面21fすなわち境界部M2において、屈折角ψを入射角とする外光OGは、屈折角ψとなって下側支持部材24c内を通過する。ここで、上面TSと下面BSとが平行であり、かつ、外光OGの屈折角ψが保たれているため、下面BSにおいて入射時の入射角ψがそのまま射出時の角度となる。従って、外光OGが下面BSで全反射されることがなく、外光OGの主要成分である外光OG'は、下面BSから導光装置20外へ射出される。なお、下面BSから入射して上面TSに向かう成分の処理についても同様のことが言える。

また、以上では、上面TS、下面BS、上端面21e及び下端面21fの4つの面すべてを互いに平行としているが、例えばフレーム部分23と導光部材21とで屈折率の差が大きい場合には、導光部材21の境界である上端面21e及び下端面21fで外光OGが全反射されないことが主として必要な要件となるので、この場合、上端面21eと下端面21fとが平行であればよい。

また、以上では、フレーム部分23が上側支持部材24bと下側支持部材24cとの双方を有する構成として説明しているが、上側支持部材24bと下側支持部材24cとのうち一方のみを備える構成としてもよい。この場合、例えばフレーム部分23と導光部材21とが同一の屈折率を有すれば、支持部材を有する側の上面TS又は下面BSと支持部材を有さず露出する導光部材21の上端面21e又は下端面21fが平行であれば、上記と同様にして外光を外部へ射出することが可能となる。また、上側支持部材24bや下側支持部材24cを有さず、射出成型によって一体的に成型された一体的な導光部材21が±Y方向の面すなわち上端面21e及び下端面21fについて露出し、上端面21eと下端面21fとが平行となっている構成としてもよい。

〔第9実施形態〕
以下、第9実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、第9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変形したものであり、横方向に関する画像光の光路の取り方を除いて同様であるので、図9に対応する観察者に見える液晶表示デバイスの画像を概念的に説明する図のみ示し、他の部分については図示及び説明を省略する。

図19(A)及び19(B)は、図9(A)及び9(B)に対応する図であり、第1実施形態の図2(A)等に示す導光部材21の変形例を説明する図である。第1実施形態の説明では、導光部材21を伝播する画像光が第1及び第2反射面21a,21bに対して2つの反射角γ1,γ2のみで全反射されるとしたが、3つの成分の画像光GL31,GL32,GL33が反射角γ1,γ2,γ3(γ1>γ2>γ3)でそれぞれ全反射されることを許容することもできる。この場合、液晶表示デバイス32から射出される画像光GLは、3つのモードで伝搬され、観察者の眼EYの位置において合成されて虚像として認識される。この場合、図19に示すように、有効表示領域A0の左側に例えば計3回全反射による投射像IM21が形成され、有効表示領域A0の中央寄りに例えば計5回全反射による投射像IM22が形成され、有効表示領域A0の右側に例えば計7回全反射の投射像IM23が形成される。

以上各実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の各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。

まず、上記第1実施形態等において、光学パネル110を支持する支持部121のうち、上側支持部材24bの上面TSや下側支持部材24cの下面BSに対応する部分を、上面TSや下面BSの全体を覆うような形状とし、かつ、遮光性の部材で構成することで、当該部分を入射抑制部として機能させることも可能である。また、上面TSや下面BS等に砂刷り面等の入射抑制部を形成する場合には、支持部121のうち上面TSや下面BSに対応する部分を当構成の部材としてもよく、また、当該部分を省略してもよい。

上記第1実施形態では、フレーム部分23において第3面23cと第1面23aとの境界の全域に亘って係止面23gを形成しているが、第3面23cと第1面23aとの境界の一部に係止面23gを設けて導光部材21の端面21iと部分的に対向させることによっても位置決めが可能である。

上記第1実施形態では、導光部材21において第1反射面21aと第4反射面21dとの境界の全域に亘って端面21iを形成しているが、第1反射面21aと第4反射面21dとの境界の一部に端面21iを設けてフレーム部分23の係止面23gと部分的に対向させることによっても位置決めが可能である。

上記実施形態では、照明装置31からの照明光SLに特に指向性を持たせていないが、照明光SLに液晶表示デバイス32の位置に応じた指向性を持たせることができる。これにより、液晶表示デバイス32を効率的に照明することができ、画像光GLの位置による輝度ムラを低減できる。

上記実施形態では、液晶表示デバイス32の表示輝度を特に調整していないが、図9に示すような投射像IM1,IM2の範囲や重複に応じて表示輝度の調整を行うことができる。

上記実施形態では、第4反射面21dに設けたハーフミラー層28の反射率を20%としてシースルーを優先しているが、ハーフミラー層28の反射率を50%以上として画像光を優先することもできる。なお、ハーフミラー層28は、導光部材21側でなく、フレーム部分23の第3面23c上に形成することもできる。

上記実施形態では、画像表示装置11として、透過型の液晶表示デバイス32等を用いているが、画像表示装置11としては、透過型の液晶表示デバイス32に限らず種々のものを利用可能である。例えば、反射型の液晶表示デバイスを用いた構成も可能であり、液晶表示デバイス32に代えてデジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。また、画像表示装置11として、LEDアレイやOLED(有機EL)などに代表される自発光型素子を用いることもできる。

上記実施形態の虚像表示装置100では、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にしてもよい。

上記実施形態では、光入射面ISを通る第1光軸AX1と光射出面OSを通る第2光軸AX2とが平行であるとしたが、これらの光軸AX1,AX2を非平行とすることもできる。

上記の説明では、虚像表示装置100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、虚像表示装置100は、ヘッドアップディスプレイに改変することもできる。

上記の説明では、導光部材21の第1及び第2反射面21a,21bにおいて、表面上にミラーやハーフミラー等を施すことなく空気との界面により画像光を全反射させて導くものとしているが、本願発明における全反射については、第1及び第2反射面21a,21b上の全体又は一部にミラーコートや、ハーフミラー膜が形成されてなされる反射も含むものとする。例えば、画像光の入射角度が全反射条件を満たした上で、第1及び第2反射面21a,21bの全体又は一部にミラーコート等が施され、実質的に全ての画像光を反射する場合も含まれる。また、十分な明るさの画像光を得られるのであれば、多少透過性のあるミラーによって第1及び第2反射面21a,21bの全体又は一部がコートされていてもよい。以上のようなコートは、フレーム部分23の第1及び第2面23a,23bにも同様に適用可能である。

上記の説明では、導光部材21が眼EYの並ぶ横方向に延びているが、導光部材21は、縦方向に延びるものとできる。この場合、第1側面S1及び第2側面S2も縦方向に延びるものとなる。また、光学パネル110は、直列的ではなく並列的に平行配置されることになる。つまり、支持フレーム123は、一対の導光部材21を同一平面上に平行に配置するものとなる。

10…画像形成装置、 11…画像表示装置、 12…投射光学系、 20…導光装置、 21…導光部材、 21a,21b,21c,21d…第1〜第4反射面、 21e…上端面、 21f…下端面、 21j,21i…端面、 21m,21n…凸状部、 23…フレーム部分、 23a,23b,23c…面、 23d,23e…対向面、 23g…係止面、 24a…中央部材、 24b…上側支持部材、 24c…下側支持部材、 24e,24f…連結部、 25…ミラー層、 26…保護層、 27…ハードコート層、 28…ハーフミラー層、 31…照明装置、 32…液晶表示デバイス、 34…駆動制御部、 100…虚像表示装置、 100A,100B…表示装置、 110…光学パネル、 111,112…パネル部分、 121…支持部、 123…支持フレーム、 131,132…駆動部、 141…ケース、 AX1,AX2…光軸、 B1…光入射部、 B2…導光部、 B3…光射出部、 U1…透視部、 C1…透視補助部、 C2…支持部、 EY…眼、 FS…平坦面、 GL…画像光、 GL'…外界光、 GL11,GL12,GL21,GL22…画像光、 TS…上面(上側面、入射抑制部)、 BS…下面(下側面、入射抑制部)、 S1…第1側面、 S2…第2側面、 P1…第1表示点、 P2…第2表示点、 A10…第1部分領域、 A20…第2部分領域、 SL…照明光

Claims (19)

  1. 画像光を形成する画像表示装置と、
    前記画像表示装置から射出された前記画像光を入射させる投射光学系と、
    導光部と、前記導光部に前記画像光を入射させる光入射部と、前記導光部によって導かれた画像光を外部に射出させる光射出部とを有し、前記光射出部を介して前記画像光の観察を可能にするとともに、前記光射出部と組み合わせることによって外界光の観察を可能にする透視補助部を有し、前記導光部の導光方向に沿って互いに対向して延びる第1側面と第2側面とを有する板状の導光装置とを備え、
    前記導光装置において、前記第1側面と前記第2側面とのうち少なくとも一方に、外光の入射を抑える入射抑制部が設けられている、虚像表示装置。
  2. 前記第1側面は、観察時に相対的に上方側に位置する上側面であり、前記第2側面は、観察時に相対的に下方側に位置する下側面である、請求項1に記載の虚像表示装置。
  3. 前記導光装置は、前記導光部と前記光入射部と前記光射出部とを有する導光部材を備えるとともに、前記導光部材を上方側から支持する上側支持部材と前記導光部材を下方側から支持する下側支持部材とのうち少なくとも一方を有する支持フレームを備え、
    前記上側面は、前記導光部材の上端面と前記上側支持部材の上面と前記導光部材の上端面に対向する前記上側支持部材の対向面とのうち少なくとも1つであり、
    前記下側面は、前記導光部材の下端面と前記下側支持部材の下面と前記導光部材の下端面に対向する前記下側支持部材の対向面とのうち少なくとも1つである、請求項2に記載の虚像表示装置。
  4. 前記支持フレームは、前記透視補助部を有する、請求項3に記載の虚像表示装置。
  5. 前記導光装置は、前記導光部と前記光入射部と前記光射出部とを一体的なブロック状の導光部材として備え、前記導光部材の上端面が前記第1側面であり、前記導光部材の下端面が前記第2側面である、請求項2に記載の虚像表示装置。
  6. 前記入射抑制部は、前記第1及び第2側面の少なくとも一方に形成された光拡散面である、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
  7. 前記入射抑制部は、前記第1及び第2側面の少なくとも一方に形成された光吸収面又は光反射面である、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
  8. 前記入射抑制部は、前記第1及び第2側面の少なくとも一部に形成された着色部分である、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
  9. 前記入射抑制部は、前記画像光を導く導光面に対して垂直な状態よりも観察者の眼側に向かうように所定の角度傾いている、請求項6から請求項8までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
  10. 画像光を形成する画像表示装置と、
    前記画像表示装置から射出された前記画像光を入射させる投射光学系と、
    導光部と、前記導光部に前記画像光を入射させる光入射部と、前記導光部によって導かれた画像光を外部に射出させる光射出部とを有し、前記光射出部を介して前記画像光の観察を可能にするとともに、前記光射出部と組み合わせることによって外界光の観察を可能にする透視補助部を有し、前記導光部の導光方向に沿って互いに対向して延びる第1側面と第2側面とを有する板状の導光装置とを備え、
    前記導光装置において、前記第1側面と前記第2側面とが平行である、虚像表示装置。
  11. 前記第1側面は、観察時に相対的に上方側に位置する上側面であり、前記第2側面は、観察時に相対的に下方側に位置する下側面である、請求項10に記載の虚像表示装置。
  12. 前記導光装置は、前記導光部と前記光入射部と前記光射出部とを有する導光部材を備えるとともに、前記導光部材を上方側から前記導光部材の上端面に接合して支持する上側支持部材と前記導光部材を下方側から前記導光部材の下端面に接合して支持する下側支持部材とのうち少なくとも一方を有する支持フレームを備え、
    前記上側面は、前記導光部材の上端面と前記上側支持部材の上面とのうちの少なくとも一方であり、
    前記下側面は、前記導光部材の下端面と前記下側支持部材の下面とのうちの少なくとも一方である、請求項11に記載の虚像表示装置。
  13. 前記導光部材を構成する材料と前記支持フレームを構成する材料とが同一の屈折率であり、
    前記支持フレームが前記上側支持部材及び前記下側支持部材の双方を備え前記上側支持部材の上面及び前記下側支持部材の下面が前記上側面及び前記下側面である、請求項12に記載の虚像表示装置。
  14. 前記導光部材を構成する材料と前記支持フレームを構成する材料とが同一の屈折率であり、
    前記支持フレームが前記上側支持部材及び前記下側支持部材のうち一方を備え、支持部材を有する側においては、当該支持部材の上面又は下面が前記上側面又は前記下側面であり、支持部材を有さない側においては、露出する前記導光部材の上端面又は下端面が前記上側面又は前記下側面である、請求項12に記載の虚像表示装置。
  15. 前記導光部材を構成する材料の屈折率と前記支持フレームを構成する材料の屈折率とに差があり、前記導光部材の上端面と前記導光部材の下端面とが平行である、請求項12に記載の虚像表示装置。
  16. 前記導光装置は、前記導光部と前記光入射部と前記光射出部とを一体的なブロック状の導光部材として備え、前記導光部材の上端面が前記第1側面であり、前記導光部材の下端面が前記第2側面である、請求項11に記載の虚像表示装置。
  17. 前記支持フレームは、前記透視補助部を有する、請求項12から16までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
  18. 前記導光部は、互いに平行に配置され全反射による導光を可能にする第1反射面と第2反射面とを有し、
    前記光入射部は、前記第1反射面に対して所定の角度をなす第3反射面を有し、
    前記光射出部は、前記第1反射面に対して所定の角度をなす第4反射面を有し、
    前記画像表示装置における第1部分領域から射出される第1画像光の前記導光部における反射回数と、導光に際して反射によって光路の折り返しが生じる閉じ込め方向に関して前記第1部分領域とは異なる第2部分領域から射出される第2画像光の前記導光部における反射回数とは、互いに異なる、請求項1から17までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
  19. 前記閉じ込め方向は、前記投射光学系を通る第1光軸と前記第3反射面の法線とを含む断面に平行である、請求項18に記載の虚像表示装置。
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