JP6119091B2 - 虚像表示装置 - Google Patents
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Description
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を支持するフレーム121と、フレーム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。
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。ここで、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。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4(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。
図5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。
図7に示すように、導光部材21と光透過部材23とを接合する際には、予め導光部材21の第1接合面21jのうち部分領域PA0上にハーフミラー層28が形成されている。その後、ハーフミラー層28やその周囲の他領域PA上に例えば紫外線硬化型の接着剤を塗布して広げる。さらに、光透過部材23の第2接合面23cを、ハーフミラー層28及び他領域PAに対向するように配置して、これらに対して適度の力で押し付けつつ、紫外線である硬化光を第1及び第2接合面21j,23c間に照射する。これにより、第1及び第2接合面21j,23c間の接着剤が硬化して、導光部材21と光透過部材23との接合が完了する。この際、ハーフミラー層28と第2接合面23cとの間だけでなく、他領域PAと第2接合面23cとの間にも接着剤が充填され、接着剤の硬化によって接着層CCが形成されるので(図3(D)参照)、導光部材21と光透過部材23との接合強度が高まる。
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、本実施形態に係る虚像表示装置は、第1実施形態に係る虚像表示装置100の変形例であり、特に説明しない場合、第1の虚像表示装置100と同様であるものとする。
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、本実施形態に係る虚像表示装置は、第1実施形態に係る虚像表示装置100の変形例であり、特に説明しない場合、第1の虚像表示装置100と同様であるものとする。
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、本実施形態に係る虚像表示装置は、第1実施形態に係る虚像表示装置100の変形例であり、特に説明しない場合、第1の虚像表示装置100と同様であるものとする。
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、本実施形態に係る虚像表示装置は、第1実施形態に係る虚像表示装置100の変形例であり、特に説明しない場合、第1の虚像表示装置100と同様であるものとする。
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。
Claims (13)
- 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による虚像を形成する投射光学系と、
前記投射光学系を通過した前記画像光を内部に取り込む光入射部と、前記光入射部から取り込まれた前記画像光を対向する第1及び第2の面での全反射により観察者の眼の並ぶ方向に導く導光部と、前記導光部を経た前記画像光を外部へ取出す光射出部と、を有する一対の導光部材と、
前記一対の導光部材に接合されることによって外界光の観察を可能にする光透過部材と、を備え、
前記一対の導光部材は、前記光透過部材と接合されるそれぞれの第1接合面の部分領域上に、前記画像光を折り曲げるとともに前記外界光を透過させる半透過反射膜を有し、
前記光透過部材は、前記第1接合面に前記部分領域を除く他領域を含めて対向するとともに、接着剤により前記第1接合面に対して少なくとも前記他領域で接着される一対の第2接合面を有し、
前記他領域は、前記導光方向と垂直かつ前記第1及び第2の面と平行な所定方向の両端側で前記部分領域を挟む周辺領域であり、
前記第2接合面は、少なくとも前記周辺領域と接着され、
前記第1接合面において、
前記部分領域は、前記所定方向に関して中央側に配置され、前記導光方向を長手方向とする長方形の領域であり、
前記周辺領域は、前記所定方向に関して前記部分領域の両端から前記第1接合面の両端までの幅を有する長方形の領域であり、
前記一対の導光部材と前記光透過部材とは、接合されることにより一体的に連結された光学部材を構成する、虚像表示装置。 - 前記一対の導光部材は、前記第1及び第2の面と隣接するとともに互いに対向する第1及び第2の側面を有し、
前記光透過部材は、前記光透過部材から前記導光方向に延び、前記第1及び第2の側面と接合されるフレーム部材を有する、請求項1に記載の虚像表示装置。 - 前記第1接合面の前記他領域は、さらに、前記導光方向において奥側に前記半透過反射膜が形成されていない奥側領域を有し、
前記他領域で接着される第2接合面は、前記周辺領域と前記奥側領域とで接着される、請求項1または2のいずれか一項に記載の虚像表示装置。 - 前記第1接合面の前記他領域と前記第2接合面の前記他領域に対応する対向領域との少なくとも一方は、起伏を有する非平滑面を含む、請求項1から3までのいずれか一項に虚像表示装置。
- 前記非平滑面は、粗面化加工によって微細な凹凸を有する粗面である、請求項4に記載の虚像表示装置。
- 前記第1接合面側に設けた前記非平滑面と、前記第2接合面側に設けた前記非平滑面とは、互いに複数の凹凸が形成され、前記複数の凹凸を嵌合して接着される、請求項4に記載の虚像表示装置。
- 前記第1接合面側に設けた前記非平滑面と、前記第2接合面側に設けた前記非平滑面とは、前記複数の凹凸が逆の反転形状を有する、請求項6に記載の虚像表示装置。
- 前記第1接合面は、全体として前記第2接合面に接着されており、前記周辺領域は、全体として前記非平滑面となっている、請求項4から7までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記導光部材は、前記光入射部と前記導光部と前記光射出部とを一体的な部材として有し、
前記光入射部は、前記第1及び第2反射面のいずれかに対して鈍角をなす第3反射面を有し、
前記光射出部の前記第1接合面は、前記第1及び第2反射面のいずれかに対して鈍角をなす第4反射面を形成し、
前記第3反射面を通る前記画像光の光軸と前記第4反射面を通る前記画像光の光軸とが、平行に配置される、請求項1から8までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。 - 前記導光部材と、前記光透過部材と、前記接着剤とは、略同一の屈折率を有する材料で形成されている、請求項1から9までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
- 前記光射出部は、前記第1及び第2の面に傾斜し互いに平行に等間隔で複数の半透過反射面が配列された角度変換部を有し、
前記角度変換部は、前記光射出部側に前記第1接合面を、前記光入射部側に前記第2接合面を有する複数のプリズムと、前記複数のプリズムのうち、最も前記光射出部側に配置されたプリズムの第1接合面に接合される前記第2接合面を有する光透過本体部材と、を備え、
前記導光部材または前記複数のプリズムの第1接合面と、前記複数のプリズムまたは前記光透過本体部材の第2接合面とが接着されることにより、前記第1及び第2の面の延長平面に沿って前記角度変換部が形成される、請求項1から10までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。 - 前記光射出部は、前記第1及び第2の面に傾斜し互いに平行に等間隔で複数の半透過反射面が配列された角度変換部を有し、
前記角度変換部は、前記導光部材から伸びる板状の第1接合部材と、前記第1接合部材と接合される板状の第2接合部材と、を有し、
前記第1接合部材と前記第2接合部材とは、複数の鋸歯形状の溝を有し、
前記第1接合部材は、前記第1接合面を有し、前記複数の鋸歯形状の溝の局所的な部分領域上に半透過反射面が形成され、
前記第2接合部材は、前記第2接合面を有し、前記第1接合部材と互いの前記複数の鋸歯形状の溝が嵌合するように接着されることにより、前記第1及び第2の面の延長平面に沿って前記角度変換部が形成される、請求項1から10までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。 - 前記導光部材の前記第1接合面と前記光透過部材の前記第2接合面とは、互いに平行な曲面である、請求項1から10までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
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