JP6751261B2 - Virtual image display - Google Patents
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Description
本発明は、虚像表示装置に関する。 The present invention relates to a virtual image display device.
2次元の画像を虚像光学系により拡大し、拡大された虚像を観察者に観察させるように表示する虚像表示装置が知られている。かかる虚像表示装置の一形態として、近年、ヘッドマウントディスプレイ(Head Mounted Display、以下「HMD」と称する。)が普及し始めている。HMDは、透過型と非透過型に分類される。透過型のHMDは、例えばGoogle LTD.(米国)のGoogleglass(商標登録)がある。 A virtual image display device is known in which a two-dimensional image is magnified by a virtual image optical system and a magnified virtual image is displayed so that an observer can observe the magnified virtual image. In recent years, as one form of such a virtual image display device, a head mounted display (hereinafter referred to as "HMD") has become popular. The HMD is classified into a transparent type and a non-transparent type. The transparent HMD is, for example, Google LTD. (United States) Googleglass (registered trademark).
透過型のHMDは、情報端末と組み合わせて使用し、あるいはAR(Augmented Reality:拡張現実)等の提供用として使用するため、小型で携帯性が良いものが望まれている。非透過型のHMDは、映画鑑賞やゲームやVR(Virtual Reality:仮想現実)等の提供用として使用するため、没入感が得られる広視野角であることが望まれている。また、近年、透過型のものにおいても、ユーザーニーズから、薄肉、小型、かつ、広視野角であることが要請されている。 Since the transparent HMD is used in combination with an information terminal or for providing AR (Augmented Reality), it is desired to have a small size and good portability. Since the non-transmissive HMD is used for watching movies, providing games, VR (Virtual Reality), etc., it is desired that the HMD has a wide viewing angle that provides a feeling of immersion. In recent years, the transmission type is required to be thin, small and have a wide viewing angle from user needs.
特許文献1には、共通の光透過性基板によって保持される複数の反射面を有する基板導光型の光学装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a substrate light guide type optical device having a plurality of reflecting surfaces held by a common light transmissive substrate.
また、特許文献2には、映像素子と光学部材とを支持するフレームを備え、光学部材は、周囲の一箇所である取付部においてフレームに直接固定され、前記取付部を除く周囲部分においてフレームに対して非固定状態になっている虚像表示装置が開示されている。 Further, Patent Document 2 includes a frame that supports an image element and an optical member, and the optical member is directly fixed to the frame at a mounting portion that is one location on the periphery, and the optical member is fixed to the frame at a peripheral portion excluding the mounting portion. On the other hand, a virtual image display device in a non-fixed state is disclosed.
特許文献1及び2の光透過性基板が樹脂製の場合には、モールド成形時の製造誤差によりたわみ変形が発生する。光透過性基板がたわみ変形すると、光透過性基板から出射した像が所望の位置からずれてしまうという問題があった。 When the light transmissive substrates of Patent Documents 1 and 2 are made of resin, flexural deformation occurs due to a manufacturing error during molding. When the light transmissive substrate is flexibly deformed, there is a problem that an image emitted from the light transmissive substrate is displaced from a desired position.
本発明は、光透過性基板のたわみを補正することができる虚像表示装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a virtual image display device capable of correcting the deflection of a light transmissive substrate.
本発明に係る虚像表示装置は、コリメート光学系からの光束を光線入射部に入射して光線射出部に導光するライトガイドと、ライトガイドを保持するフレームと、ライトガイドおよびフレームに当接して配置される押圧部材を含むライトガイド位置調整部と、ライトガイド、フレームおよび押圧部材を挟んで保持する弾性部材と、を備え、ライトガイド位置調整部は、前記押圧部材の押圧方向において、ライトガイドとフレームとの相対位置を調整可能とする、虚像表示装置である。 The virtual image display device according to the present invention includes a light guide that guides a light beam from a collimating optical system to a light beam incident portion and guides the light beam to the light beam emitting portion, a frame that holds the light guide, and a light guide and a frame that are in contact with the frame. The light guide position adjusting section includes a pressing member to be arranged, and an elastic member that holds the light guide, the frame, and the pressing member in between, and the light guide position adjusting section is a light guide in the pressing direction of the pressing member. The virtual image display device is capable of adjusting the relative position between the frame and the frame.
本発明によれば、虚像表示装置が備える光透過性基板のたわみを補正することができる。 According to the present invention, it is possible to correct the deflection of the light transmissive substrate included in the virtual image display device.
●虚像表示装置(1)●
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態を説明する。以下の実施形態は、透過型の虚像表示装置に関する。
● Virtual image display (1) ●
Hereinafter, embodiments to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. The following embodiments relate to a transmission type virtual image display device.
図1に実施形態のライトガイド50と、ライトガイド50を虚像表示光学系の光路上に配置した虚像表示装置1の構成を示す。図1では、虚像表示装置における虚像表示光学系の光路を示すとともに、装置のユーザすなわち虚像観察者の目を模式的に描いている。以下、ライトガイド50の面に関し、観察者から見て手前側、すなわち図1において下側の面を「後面」とし、奥側、すなわち図1において上側の面を「前面」として説明する。
FIG. 1 shows a configuration of a
ライトガイド50の光線射出部104の平面をXY平面と定義し、XY平面上において画像光の進行方向に平行な軸をX軸とする。Y軸は、X軸に垂直である。また、XY平面に垂直な方向をZ軸とする。X軸方向において、画像光の進行方向を−X方向とする。使用状態における鉛直方向上向きを+Y方向とする。ライトガイド50の後面から前面に至る方向を+Z方向とする。
The plane of the
図1に示すように、虚像表示装置1は、光源および虚像表示光学系を備える。虚像表示装置1は、像の画像光を出力する画像表示素子10と、画像表示素子10からの画像光をコリメートして射出するコリメート光学系300と、ライトガイド50とを虚像表示光学系として備える。
As shown in FIG. 1, the virtual image display device 1 includes a light source and a virtual image display optical system. The virtual image display device 1 includes an
画像表示素子10として、光源を必要とするLCOSやDMDなどを用いた例を示しており、画像表示素子10を照明するための光源を備えている。光源は、種々のものが適用でき、例えばLED(Light Emitting Diode)、半導体レーザ(Laser Diode:LD)、放電ランプなどを用いることができる。
An example using an LCOS or DMD that requires a light source is shown as the
画像表示素子10は、ライトガイド50を通じて表示する虚像の基となる表示像の光束を出力するデバイスである。画像表示素子10は、有機ELD(OLED:Organic Light Emitting Diode)や液晶表示素子が好適であるが、他にも種々の表示方式のものが適用できる。例えば、画像表示素子10として、DMD(Digital Micromirror Device)が適用可能である。また、画像表示素子10として、TFT(Thin Film Transistor)やLCOS(Liquid Crystal On Silicon)が適用可能である。さらに、画像表示素子10として、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)が適用可能である。
The
コリメート光学系300は、複数の光学レンズや絞りなどから構成され、画像表示素子10から出射される画像光を拡大し平行光として射出する。コリメート光学系300は、導光部材100の後述する光線入射部101の直近に配置され、画像表示素子10で表示される表示像の像情報を角度変換してライトガイド50に入射する。
The collimating
ライトガイド50は、前面側から見た形状が長方形の板状の素子である。ライトガイド50は、コリメート光学系300で拡大された平行光を内部に入射及び導光して、虚像形成のために射出する。
The
ライトガイド50は、導光部材100及び光学部材200を有する。
The
●導光部材100の構成
導光部材100は、コリメート光学系300から出射される光束が入射し、光束を観察者の眼に導光する部材である。導光部材100の材質は、シースルー性を考慮すると透過性の高い材質、例えば樹脂や硝子等が好ましい。
Configuration of
導光部材100は、画像光を導光部材100の内部に入射する光線入射部101と、導光した画像光を取り出して外部に射出させるための光線射出部104を備える。また、導光部材100は、光部材100内を進行する光束を光線射出部104に導光して取り出すための像取り出し部103を備える。
The
導光部材100は、前面に像取り出し部103が、後面に光線射出部104が、それぞれ設けられている。像取り出し部103は、導光部材100内に導光される画像光を光線射出部104に向けて反射する。光線射出部104は、像取り出し部103から導かれた画像光を虚像観察者の目に向けて導光部材100の外部に射出する。観察者は、光線射出部104を通して前方を覗くことで画像光の虚像を確認することができる。
The
導光部材100の前面と後面のうち、像取り出し部103と光線射出部104以外の部分は、内側が全反射面となっている。光線入射部101から入射した光線は、導光部材100の内側の面に反射しながら導光部材100内を進行する。
Of the front surface and the rear surface of the
光線入射部101は、画像光を導光部材100の内部に導光する。光線入射部101は、正面から見て傾斜していて、導光方向軸に垂直である。光線入射部101の傾斜面は、光線射出部104の延長面から平面視において三角形状に突き出している。
The light
●光学部材200の構成
光学部材200は、導光部材100の光線射出部104に平行な面である前面210と、前面210に対して傾斜し、導光部材100の像取り出し部103に対向配置される傾斜部203を有する。光学部材200の傾斜部203は、導光部材100の像取り出し部103に対して近接設置または接合される。
Configuration of
ライトガイド50は、導光部材100の前面105と光学部材200の前面210とが同一平面になるように面位置を合わせて配置されており、ライトガイド全体として、前面と後面が平行を保つ形状をなしている。
The
ライトガイド50は、導光部材100の光線射出部104の平面と、光学部材200の前面210とが平行とされる。かかる構成によって、光線射出部104を通じてのシースルー性が良好になる。導光部材100の光線射出部104の面と、光学部材200の前面210とが平行でない場合、プリズム効果によりシースルー性が低下するので好ましくない。
In the
●ライトガイド50のたわみ変形
図2を用いて、ライトガイド50のたわみ変形の方向について説明する。上述のような構成のライトガイド50を量産するには、導光部材100と光学部材200の材質を樹脂とし、モールド成型により加工することが望ましい。しかし、モールド成型により加工した場合には、金型内部の圧力や冷却速度等の関係で、導光部材100と光学部材200がたわみ変形することが多い。本構成の導光部材100と光学部材200の場合、Y軸方向の寸法よりもX軸方向の寸法の方が長いため、図2Bに示す矢印B1および矢印B2の向きよりも、図2Aに示す矢印A1および矢印A2の向きのたわみ量が大きくなる。ライトガイド50がたわんでいると、光線射出部104から射出される光線の向きがばらついてしまう。
Deflection Deformation of
また、導光部材100および光学部材200がモールド成型時にたわみ変形していない場合でも、導光部材100と光学部材200を接着工法等により一体化してライトガイド50を構成する際に、ライトガイド50が矢印A1および矢印A2の向きにたわむ恐れがある。そのため、矢印A1および矢印A2のたわみを補正することが重要である。ライトガイド50のたわみを低減することで、光線射出から射出される光線の向きが一定になり、観察者は良好な像を観察することができる。
Even when the
●ライトガイド50とフレーム501の構成
図3および図4に示すように、ライトガイド50は、前面側にフレーム501、後面側に面板505が固定されている。フレーム501および面板505は、共に略中央に矩形の開口を有する矩形の枠状の部材である。面板505は、矩形の開口からライトガイド50の光線射出部104が見えるように配置されている。
Configuration of
フレーム501は、2つの短辺が面板505側に突き出した略コの字型の部材である。フレーム501および面板505の外周はライトガイド50よりやや大きく、フレーム501および面板505によりライトガイド50の短辺の外縁が覆われて保護されている。面板505は、フレーム501の突き出した端面にねじや接着等で固定されている。
The
ライトガイド50およびフレーム501における長辺の外縁には、カバー部材502aおよび502bが配置されている。カバー部材502aおよび502bは、略直角に折り曲げられた板状の部材であり、ライトガイド50の長辺の外縁を覆っている。カバー部材502aおよび502bは、折り曲げられた面の一面がフレーム501の+Z側の面に当接している。また、折り曲げられた面の他面が面板505の+Y側および−Y側の端面にそれぞれ当接している。
カバー部材502aおよび502bは、フレーム501の長辺方向略中央に配置された弾性部材63aおよび63bを覆うように配置されている。
The
弾性部材63aおよび63bは、ライトガイド50のたわみを補正する部材なので、ユーザが不用意に接触することでたわみが変動してしまう恐れがある。また、弾性部材63aおよび63bへの接触によりユーザが負傷する危険がある。したがって、カバー部材502aおよび502bにより弾性部材63aおよび63bを保護することが好ましい。また、弾性部材63aおよび63bをカバーすることで、外観のデザイン性が向上する。弾性部材63aおよび63bの詳細な構成は、後述する。
Since the
カバー部材502aおよび502bは、フレーム501にねじや接着等により固定されている。また、カバー部材502aおよび502bは、面板505に対してもねじや接着等により固定されていてもよい。カバー部材502aおよび502bを面板505に対しても固定することで、カバー部材502aおよび502bは補強部材としても機能し、虚像表示装置1全体の剛性が増す。
The
図5に示すように、フレーム501の−Z側の面の四隅には、ライトガイド50の四隅とそれぞれ当接する支持部61a、61b、62a、および62bが形成されている。本実施の形態においては、支持部61a、61b、62a、および62bは球面状で、フレーム501のライトガイド50との対向面から突出している。
As shown in FIG. 5, supporting
ライトガイド50のフレーム501との対向面は、導光部材100の前面105と光学部材200の前面210から成る。図6に示すように、導光部材100の前面105には、支持部61aおよび支持部61bと各々当接する第1の位置決め基準71aおよび第3の位置決め基準71bが形成されている。また、光学部材200の前面210には、支持部62aおよび支持部62bと各々当接する第2の位置決め基準72aおよび第4の位置決め基準72bが形成されている。
The surface of the
図7に示すように、第1の位置決め基準71aは球面状に凹んだ形状であり、その直径は、支持部61aの直径と同等か、若干大きい。第2の位置決め基準72aは、X軸方向の中心軸を持つ円筒形状に凹んだ形状であり、その直径は、支持部62aの直径と同等か、若干大きい。第3の位置決め基準71bおよび第4の位置決め基準72bは、矩形に凹んだ形状である。凹んだ部分の底面は、XY平面に平行である。
As shown in FIG. 7, the
すなわち、図5に示すように、フレーム501の支持部61a、61b、62a、および62bが、それぞれライトガイド50の第1から第4の位置決め基準71a、71b、72a、および72bと対向面において当接している。この構成により、フレーム501とライトガイド50のZ軸方向の相対位置が固定される。また、第1および第2の位置決め基準71a、71bにより、フレーム501およびライトガイド50のY軸方向の相対位置が固定される。さらに、第1の位置決め基準71aにより、両者のX軸方向の相対位置が固定される。
That is, as shown in FIG. 5, the supporting
第1の位置決め基準71aは、XYZ座標系において3軸方向にわたってフレーム501とライトガイド50の位置関係を拘束する基準である。形成される虚像の光学性能を確保するためには、ライトガイド50の光線入射部101とコリメート光学系300との相対位置関係を高精度に維持する必要がある。そのためには、第1の位置決め基準71aをライトガイド50においてコリメート光学系300に近い側、すなわち導光部材100における光線入射部101の裏側に配備することが望ましい。
The
また、本構成を採用した虚像表示装置をユーザが使用する際に、周囲の温度やユーザの体温等の影響により、構成部品が熱膨張する場合がある。第1の位置決め基準71aを光線入射部101側に配置することで、光線入射部101とコリメート光学系300との距離が変化することを抑制することができる点でも、好ましい構成である。
Further, when the user uses the virtual image display device adopting this configuration, the components may be thermally expanded due to the influence of the ambient temperature, the user's body temperature, and the like. By arranging the
図8に示すように、第1の位置決め基準171aは円錐状又は角錐状であってもよい。第1の位置決め基準171aは、球面状の支持部61aと線接触している。第1の位置決め基準171aが円錐状又は角錐状である構成は、球面形状よりも加工が容易であり、好ましい。
As shown in FIG. 8, the
図9に示すように、第2の位置決め基準172aは、2つの平面によりV字に切り取られた凹んだ形状であってもよい。すなわち、第2の位置決め基準172aは、三角柱状に凹んでいる。第2の位置決め基準172aは、円筒状の支持部62aと線接触している。第2の位置決め基準172aが円錐状又は角錐状であることにより、球面形状よりも加工が容易であり、好ましい。
As shown in FIG. 9, the
図5に戻る。ライトガイド50の面板505との対向面には、面板505と当接する突当部81a、81b、82a、および82bが形成されている。なお、突当部81aおよび81bは、ライトガイド50の長辺方向において光線入射部101と同じ側にあり、+Y側に突当部81a、−Y側に突当部81bがある。突当部81aおよび81bは、ライトガイド50の長辺方向において光線入射部101とは反対側にあり、+Y側に突当部82a、−Y側に突当部82bがある。突当部81a、81b、82a、および82bは、いずれも略球面状の凸部である。
Returning to FIG. On the surface of the
図10に示すように、面板505と突当部81a、81b、82a、および82bとの間に弾性部材65を挿入してもよい。弾性部材65があることで、フレーム501、面板505およびライトガイド50にZ軸方向の寸法誤差があっても、ライトガイド50を支持部61a、61b、62a、および62bに確実に押圧させることができる。
As shown in FIG. 10, the
図11Aおよび図11Bに示すように、面板507aおよび507bが、フレーム501の突き出した端面にそれぞれ固定されていてもよい。面板507aおよび507bは、フレーム501の端面との固定部分と、ライトガイド50の突当部81a、81b、82a、および82bとの当接部分を有するXY平面上コの字型の平板の部材である。面板507aは、フレーム501の+X側の端面に固定され、突当部81aおよび81bと当接している。面板507bは、−X側の端面に固定され、突当部82aおよび82bと当接している。2枚の面板で構成することにより、面板の面積が小さくて済むため装置を軽量化することができる。
As shown in FIGS. 11A and 11B, the
図5および図12Aおよび図12Bに示すように、ライトガイド50をフレーム501の支持部61a、61b、62a、および62bに対してそれぞれ板ばね66a、66b、66cおよび66dにより弾性力で押圧固定してもよい。板ばね66a、66b、66cおよび66dは、フレーム501の突き出した端面にねじ等で固定すればよい。この構成は面板が不要になるため、さらに装置を軽量化することができる。
As shown in FIGS. 5 and 12A and 12B, the
●たわみ補正手段の構成
図13から図18を参照して、虚像表示装置1が備えるたわみ補正手段について説明する。フレーム501の略中央の上部すなわち+Y側、および下部すなわち−Y側に、各々たわみ補正手段が配置されている。フレーム501上部のたわみ補正手段は、凸部52a、溝部83a、および押圧部材64aを備える。また、フレーム501下部のたわみ補正手段は、凸部52b、溝部83b、および押圧部材64bを備える。2つのたわみ補正手段は同じ構成なので、以降の説明ではフレーム501上部のたわみ補正手段51aについて説明する。
Configuration of Deflection Correction Means Deflection correction means provided in the virtual image display device 1 will be described with reference to FIGS. 13 to 18. Deflection correction means are arranged on the upper portion of the
図13に示すように、フレーム501の上部のうち、ライトガイド50と対向する面には、たわみ補正手段51aの一部を構成する凸部52aが形成されている。凸部52aは、Y軸方向に中心軸を持つ円筒状に突出した部位である。なお、凸部52aは、球面であってもよい。
As shown in FIG. 13, a
図14に示すように、凸部152aは、Y軸方向に中心軸を持つ角柱状に突出していてもよい。
As shown in FIG. 14, the
図15に示すように、凸部252aは、略円筒形の部品53をフレーム501に形成された矩形の溝部54に挿入して構成してもよい。また、部品53は、球面状や角柱状であってもよい。
As shown in FIG. 15, the
すなわち、凸部52a、152aまたは252aと後述する押圧部材64aとが、Y軸方向に線接触しているか、点接触していればよい。
That is, it is sufficient that the
図16および図17に示すように、凸部52aとライトガイド50の間には、くさび形の押圧部材64aが配置されている。押圧部材64aは、ライトガイド50の長辺方向、すなわちX軸方向においてZ軸方向の厚さが連続的に異なっている。押圧部材64aは、配置されている状態において+X方向に至るほどZ軸方向の厚さが小さくなっている。
As shown in FIGS. 16 and 17, a wedge-shaped
また、フレーム501とライトガイド50の対向面を互いに近づける向きに弾性力が作用する弾性部材63aが配置されている。弾性部材63aは、フレーム501とライトガイド50とを挟み込むコの字型の部材である。弾性部材63aは、例えば板ばねである。
In addition, an
弾性部材63aのうちフレーム501と当接する部分は、フレーム501の溝部83aにはめ込まれている。溝部83aは、凸部52aの裏面に設けられている矩形のくぼみである。溝部83aにより、フレーム501に対する弾性部材63aの位置が維持される。また、溝部83aにより、弾性部材63aがカバー部材502と干渉するのを防ぐ。
A portion of the
●たわみ補正手段による補正手順
図18に示すように、押圧部材64aの凸部52aとの当接面は、X軸方向に傾斜している。したがって、組立時に押圧部材64aをX軸方向に移動させることにより、凸部52aおよびライトガイド50に当接する押圧部材64aの厚さを調整することができる。つまり、押圧部材64aをX軸方向に移動させてライトガイド50を押圧することで、ライトガイド50をZ軸方向、すなわち図2Aの矢印A1およびA2で示したたわみ方向に変形させることができる。
Correction Procedure by Deflection Correction Unit As shown in FIG. 18, the contact surface of the
具体的には、押圧部材64aを+X方向に移動させることで、ライトガイド50を−Z方向に押圧することができる。したがって、ライトガイド50が+Z方向に凸状にたわみ変形しているとき、押圧部材64aを+X方向に移動させることでたわみを補正することができる。また、弾性部材63aの弾性力はライトガイド50に対して常に+Z方向に作用しているため、押圧部材64aを−X方向に移動させることでライトガイド50に+Z方向の力がかかる。ライトガイド50が−Z方向に凸状にたわみ変形しているとき、押圧部材64aを−X方向に移動させることでたわみを補正することができる。
Specifically, the
押圧部材64aの移動距離とライトガイド50を押圧する力との関係、いわゆる調整感度は、押圧部材64aの凸部52aとの当接面の傾きの程度や向きを適宜設計することにより決めることができる。押圧部材64aの移動方向とライトガイドの変形方向は、互いに垂直である。この構成により、ライトガイド50が直接フレーム501に押圧されている構成よりも、調整感度を低くすることができる。調整感度を低くすることで、調整作業が容易になる。
The relationship between the moving distance of the
ライトガイド50のたわみ形状が補正された後、押圧部材64aとライトガイド50は接着等により固定される。
After the deflection shape of the
図19に示すように、フレーム501とライトガイド50の当接部分において、ライトガイド50側に凸部352が形成されていてもよい。凸部352は、Y軸方向に中心軸を有する略円筒形状又は角錐形状、あるいは略球面状であってもよい。この構成によっても、押圧部材64aをX軸方向に移動させてライトガイド50を押圧し、ライトガイド50をZ軸方向に変形させることができる。
As shown in FIG. 19, a
●虚像表示装置(2)
図20から図22を用いて、本発明に係る虚像表示装置の他の実施の形態について、先に説明した実施の形態と異なる部分を中心に説明する。ここで、本実施の形態は、調整用ねじ503aおよび503bによりたわみ補正手段を構成している。2つのたわみ補正手段は同じ構成なので、以降の説明ではフレーム501上部の各構成について説明する。
● Virtual image display (2)
Another embodiment of the virtual image display device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 20 to 22, focusing on parts different from the above-described embodiments. Here, in the present embodiment, the deflection correcting means is configured by the adjusting
図21に示すように、調整用ねじ503aは、大小2つの略円筒が1本の中心軸上に設けられていて、2つの略円筒の側面を略円錐台のテーパー面504で接合した形状の部品である。大円筒5031の底面には、ねじを回転させるためのプラス状の穴が形成されている。小円筒5032の側面には、ねじが切ってある。
As shown in FIG. 21, the adjusting
図22に示すように、調整用ねじ503aは、フレーム501の上面、すなわち+Y側の面に螺合されている。小円筒5032は、フレーム501とライトガイド50との間に挟まれていて、テーパー面504がフレーム501およびライトガイド50に当接している。大円筒5031および小円筒5032の中心軸は、ライトガイド50の長辺方向に垂直、すなわちY軸に平行に配置されている。
As shown in FIG. 22, the adjusting
調整用ねじ503aをフレーム501に押しこむ向きに回転させる、すなわち−Y方向に移動させることにより、テーパー面504がライトガイド50の+Z側の面の中央部上方部を−Z方向に押圧する。調整用ねじ503aを引き抜く向きに回転させる、すなわち+Y方向に移動させると、弾性部材63aは、ライトガイド50の−Z側の面の中央部上方部を+Z方向に弾性力により押圧する。この構成は、−Y側のたわみ補正手段も同様に構成されている。
By rotating the adjusting
調整用ねじ503aを用いてたわみ補正手段を構成することにより、スクリュードライバなどの工具により容易に調整作業を行うことができるため、調整時間を短縮することができる。
By configuring the deflection correction means using the
調整用ねじ503aの移動方向と、ライトガイド50のたわみ変形の方向は互いに垂直になっている。調整用ねじ503aの移動距離とライトガイド50を押圧する力との関係、いわゆる調整感度を低くすることができるため、調整作業が容易になる。
The moving direction of the adjusting
●虚像表示装置(3)
図23から図28を用いて、本発明に係る虚像表示装置の他の実施の形態について、先に説明した実施の形態と異なる部分を中心に説明する。ここで、本実施の形態は、ライトガイド50の当接部を挟持するアジャスタ67aおよび67bによりたわみ補正手段を構成している。
● Virtual image display (3)
Another embodiment of the virtual image display device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 23 to 28, focusing on parts different from the above-described embodiment. Here, in the present embodiment, the deflection correcting means is configured by the
図23A、図23B、図24Aおよび図24Bに示すように、ライトガイド50の上面に備えられたたわみ補正手段は、ライトガイド50の両面に各々形成された当接部68aおよび69a、およびアジャスタ67aから構成される。また、ライトガイド50の下面に備えられたたわみ補正手段は、ライトガイド50の両面に各々形成された当接部68bおよび69b、およびアジャスタ67bから構成される。ライトガイド50の上下に備えられたそれぞれのたわみ補正手段は同じ構成なので、ここでは、ライトガイド50の下部に備えられた各構成について説明する。
As shown in FIGS. 23A, 23B, 24A, and 24B, the deflection correcting means provided on the upper surface of the
図24Aおよび図24Bに示すように、ライトガイド50が備える導光部材100の長辺方向略中央には当接部69bが形成されている。また、光学部材200の長辺方向略中央には当接部68bが形成されている。当接部68bおよび69bは、表裏同じ位置に形成されている。当接部68bおよび69bは、略球面状に突出した部位である。
As shown in FIGS. 24A and 24B, an abutting
図25に示すように、アジャスタ67bは、YZ断面形状が略コの字型で、外形が略直方体の部材である。アジャスタ67bは、ライトガイド50の当接部68bおよび69bを挟みこむように配置されている。
As shown in FIG. 25, the
アジャスタ67bのコの字の内側面には、互いに平行なスライド面671aおよび671bを備えている。スライド面671aおよび671bは、アジャスタ67bの外側面に対して傾いている。アジャスタ67bの内側面のうちスライド面671aおよび671bを連結する面は、対向する外側面と平行である。
当接部68bおよび69bにおける頂点間の距離は、スライド面671aおよび671bの距離と同等、またはわずかに大きい。そのため、アジャスタ67bの弾性変形により、スライド面671aおよび671bでライトガイド50の当接部68bおよび69bを挟持している。
The distance between the apexes of the
図27は、図26中に示したA−A’断面のうち、アジャスタ67b近傍の様子を示す拡大断面図である。図27に示すように、アジャスタ67bのスライド面69aは当接部68aと当接しており、アジャスタ67bのうちスライド面671aに対向する外側面は、フレーム501と当接している。スライド面671aはフレーム501の対向面に対して傾いており、スライド面671aは−X方向になるほどフレーム501から離れている。
FIG. 27 is an enlarged cross-sectional view showing a state in the vicinity of the
アジャスタ67bを+X方向に移動させると、当接部68bおよび69bが常にスライド面671aおよび671bに当接した状態を維持するため、当接部68bおよび69bは−Z方向に移動する。すなわち、ライトガイド50は、図27において下に凸形状になる方向に力が加えられる。また、アジャスタ67bを−X方向に移動させると、当接部68bおよび69bは+Z方向に移動する。すなわち、ライトガイド50は、図27において上に凸形状になる方向に力が加えられる。
When the
アジャスタ67bをX軸方向に移動させることにより、ライトガイド50のZ軸方向のたわみを補正することができる。
By moving the
ライトガイド50のたわみ形状が補正された後、フレーム501とアジャスタ67bは接着等により固定される。また、アジャスタ67bとライトガイド50の当接部68bおよび69bも、接着等により固定することが望ましい。
After the deflection shape of the
アジャスタ67bの移動方向とライトガイド50の変形方向は、互いに垂直である。この構成により、ライトガイド50が直接フレーム501に押圧されている構成よりも、調整感度を低くすることができる。調整感度を低くすることで、調整作業が容易になる。
The moving direction of the
●虚像表示装置(4)
図28から図31を用いて、本発明に係る虚像表示装置の他の実施の形態について、先に説明した実施の形態と異なる部分を中心に説明する。ここで、本実施の形態は、内側面に向かい合う2つの突起部を有するアジャスタ75aおよび75bによりたわみ補正手段を構成している。ライトガイド50の上下に備えられたそれぞれのたわみ補正手段は同じ構成なので、ここでは、ライトガイド50の下部に備えられた各構成について説明する。
● Virtual image display (4)
Another embodiment of the virtual image display device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 28 to 31, focusing on parts different from the above-described embodiments. Here, in the present embodiment, the deflection correction means is configured by the
図28A、28Bおよび図31に示すように、ライトガイド50が備える導光部材100の長辺方向略中央には当接部76bが形成されている。また、光学部材200の長辺方向略中央には当接部76aが形成されている。当接部76aおよび76bは、表裏同じ位置に形成されている。
As shown in FIGS. 28A, 28B and 31, a contact portion 76b is formed in the
当接部76aおよび76bは、ライトガイド50の前面側および後面側から見て矩形に凹んだくぼみである。当接部76aおよび76bの底面は、互いに平行な平面である。当接部76aおよび76bの底面は、また、ライトガイド50の表面に対して傾いている。
The
図29に示すように、アジャスタ75bは、コの字型で外形が略直方体の部材である。アジャスタ75bの内側面には向かい合う2つの突起部77aおよび77bが設けられている。
As shown in FIG. 29, the
当接部76aおよび76bの間のZ軸方向の距離は、突起部77aおよび77bにおける頂点間の距離と同等、またはわずかに大きい。そのため、アジャスタ75bにより、突起部77aおよび77bでライトガイド50の当接部76bおよび76bを弾性的に挟持している。
The distance in the Z-axis direction between the
図31は、図30中に示したB−B’断面のうち、アジャスタ75b近傍の様子を示す拡大断面図である。図32に示すように、アジャスタ75bの突起部77aは当接部76aと当接しており、アジャスタ75bのうち突起部77aに対向する外側面は、フレーム501と当接している。当接部76aはフレーム501の対向面に対して傾いており、当接部76aは−X方向になるほどフレーム501から離れている。アジャスタ75bの突起部77bは、当接部76bと当接している。
FIG. 31 is an enlarged cross-sectional view showing a state near the
アジャスタ75bを+X方向に移動させると、突起部77aおよび77bは常に当接部76aおよび76bに当接した状態を維持するため、当接部76aおよび76bは−Z方向に移動する。すなわち、ライトガイド50は、図31において下に凸形状になる方向に力が加えられる。また、アジャスタ75bを−X方向に移動させると、当接部76aおよび76bは+Z方向に移動する。すなわち、ライトガイド50は、図31において上に凸形状になる方向に力が加えられる。
When the
アジャスタ75bをX軸方向に移動させることにより、ライトガイド50のZ軸方向のたわみを補正することができる。
By moving the
ライトガイド50のたわみ形状が補正された後、フレーム501とアジャスタ75bは接着等により固定される。また、補助的に、アジャスタ75bとライトガイド50の当接部76aおよび76bも、接着等により固定することが望ましい。
After the deflection shape of the
アジャスタ75bの移動方向とライトガイド50の変形方向は、互いに垂直である。この構成により、ライトガイド50が直接フレーム501に押圧されている構成よりも、調整感度を低くすることができる。調整感度を低くすることで、調整作業が容易になる。
The movement direction of the
フレーム501と面板505の距離をアジャスタ75bの外側面の幅と略同寸法、又は前者を僅かに小さい寸法にすることで、アジャスタ75bの−Z軸側の面を面板505の+Z側の面に接触させてもよい。すなわち、アジャスタ75bのうち突起部77bに対向する外側面は、面板505と当接していてもよい。その場合、フレーム501、面板505およびアジャスタ75bの3者をねじ締結や接着等の工法にて固定すればよい。
By making the distance between the
以上のように、上述した実施形態によれば、ライトガイドのたわみ変形を補正することができる虚像表示装置を提供することができる。 As described above, according to the above-described embodiment, it is possible to provide the virtual image display device capable of correcting the flexural deformation of the light guide.
0 光源
10 画像表示素子
50 ライトガイド
64a 押圧部材
67a アジャスタ
67b アジャスタ
75a アジャスタ
75b アジャスタ
100 導光部材
200 光学部材
101 光線入射部
104 光線射出部
300 コリメート光学系
503 調整用ねじ
0
Claims (11)
前記ライトガイドを保持するフレームと、
前記ライトガイドおよび前記フレームに当接して配置される押圧部材を含むライトガイド位置調整部と、
前記ライトガイド、前記フレームおよび前記押圧部材を挟んで保持する弾性部材と、
を備え、
前記ライトガイド位置調整部は、前記押圧部材の押圧方向において、前記ライトガイドと前記フレームとの相対位置を調整可能とする、虚像表示装置。 A light guide that enters the light beam from the collimating optical system into the light beam incident portion and guides it to the light beam emission portion,
A frame for holding the light guide,
A light guide position adjusting portion including a pressing member arranged in contact with the light guide and the frame;
An elastic member for holding the light guide, the frame and the pressing member,
Equipped with
The virtual image display device, wherein the light guide position adjusting unit is capable of adjusting a relative position between the light guide and the frame in a pressing direction of the pressing member .
The frame and the light guide are provided with a positioning reference for restricting a relative position of the frame and the light guide on respective opposing surfaces, and the positioning reference is arranged on the light ray incident side. 11. The virtual image display device according to any one of 10 .
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