JP7114318B2 - ヘッドマウントディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
(外1)
と略称される)投影システム、液晶表示(liquid-crystal display;LCDと略称される)投影システム又は液晶オンシリコン(Liquid Crystal On Silicon;LCoSと略称される)投影システムなどの映像投影システムを含んでも良いが、本発明は、これに限定されない。本実施例では、レーズモジュール140は、例えば、1つ又は複数のレーズであり、数量について限定せず、設計に基づいて決められても良い。レーズモジュール140は、第三方向Z上で延伸する光軸A1を有する。映像光束MLは、レーズモジュール140中で第三方向Zに沿って伝播する。表示器130からの映像光束MLは、レーズモジュール140を通過し、第一入光面S11を経由して第一導波素子110に入射する。本実施例では、第一導波素子110内において映像光束MLが第一分光素子Y1を通過して第一方向Yに沿って伝播し、且つ映像光束MLが第一分光素子Y1、Y2、Y3、Y4の反射作用を受けた後に、第三方向Zの逆方向(-Z)に沿って第一出光面S12を経由して第一導波素子110を離れる。なお、第一分光素子Y1、Y2、Y3、Y4は、半透過半反射膜であり、即ち、一部の映像光束MLは第一分光素子Y1、Y2、Y3、Y4により反射され、一部の映像光束MLは第一分光素子Y1、Y2、Y3、Y4を通過する。本実施例では、主な映像光束MLの光路を重点的に説明する。
(外2)
と略称される)投影システムを含み、それは、照明システム350Aからの照明光束ILを映像光束MLに変換するために用いられる。映像光束MLは、導波システムを経由して投射目標Pに伝播する。本実施例では、導波システムの操作方式については、図1乃至図14Bの実施例の記載から十分な教示、示唆及び実施の説明を得ることができる。
(外3)
と略称される)投影システムを含み、照明システム350Cからの照明光束ILを映像光束MLに変換するために用いられる。映像光束MLは、導波システムを経由して投射目標Pに伝播する。本実施例では、導波システムの操作方式については、図1乃至図14Bの実施例の記載から十分な教示、示唆及び実施の説明を得ることができる。本実施例では、プリズムモジュール359Cは、第一プリズム359_1、第二プリズム359_2及び第三プリズム359_3を含む。第一プリズム359_1は、曲面を有する。曲面は、反射層Rを有する。曲面は、光均一化素子357からの照明光束ILを反射するために用いられる。本実施例では、各2つのプリズムの間には、微小の空気隙間を有する。例えば、第一隙間は、第一プリズム359_1と第二プリズム359_2との間に位置し、第二隙間は、第二プリズム359_2と第三プリズム359_3との間に位置する。光均一化素子357からの照明光束ILは、第一プリズム359_1、第一隙間、曲面、第二プリズム359_2、第二隙間及び第三プリズム359_3を経由して表示器330Cに伝播する。一実施例では、第一プリズム359_1は、第二プリズム359_2に貼り付けることができ、又は、透明接着材により接着されても良い。第二プリズム359_2は、第三プリズム359_3に貼り付けることができ、又は、透明接着材により接着されても良い。
(外4)
と略称される)投影システム又は液晶オンシリコン(Liquid Crystal On Silicon;LCoSと略称される)投影システムを含み、照明システム450Cからの照明光束ILを映像光束MLに変換するために用いられる。映像光束MLは、導波システムを経由して投射目標Pに伝播する。本実施例では、導波システムの操作方式については、図1乃至図14Bの実施例の記載から十分な教示、示唆及び実施の説明を得ることができる。
110、210、310、410、510、610、710、810、910:第一導波素子
120、220、320、420、520、620、720、820、920:第二導波素子
130、230、330A、330B、330C、430A、430B、430C、830:表示器
140、240、340、440、840:レーズモジュール
350A、350B、350C、450A、450B、450C:照明システム
351、451:照明光源
352、352_1、352_2、359_1、359_2、359_3:プリズム
353、453C:コリメーティングレーズ組
355、455:アパーチャー絞り
357、457:光均一化素子
358:駆動素子
359A、359B、359C、459A、459B、459C:プリズムモジュール
453_1、453_2:レーズ
521、621、721:反射構造
530、630、730、850、930:第三導波素子
532:固定部材
960、970:偏光子
A1:光軸
A2:視軸
A3:参考軸
D1、D2:距離
ES3:第三出光面
IS3:第三入光面
IL:照明光束
ML:映像光束
P:投射目標
PA1:第一絞り
PA1’、PA1’’、PA1’’’:絞り
PA2:第二絞り
PA3:第三絞り
PC:中心位置
R:反射層
S11、S13、S14:第一入光面
S12、ES1:第一出光面
S23、S15:反射面
S21、IS2:第二入光面
S22、ES2:第二出光面
SX11、SY21:第一表面
SX12、SY22:第二表面
SRN、SR(N+1):曲線
X:第二方向
X1、X2、X3、X4、X5、X6、531、631、731、831、931:第二分光素子
Y:第一方向
Y1、Y2、Y3、Y4、811、911:第一分光素子
Z:第三方向
θ1、θ2:円錐角
Claims (16)
- ヘッドマウントディスプレイ装置であって、
照明光束を提供し、且つアパーチャー絞りを含む照明システム;
前記照明光束を映像光束に変換するための表示器であって、前記映像光束は、投射目標に伝播し且つ投射する、表示器;
前記映像光束を受けて投射するためのレンズモジュール;及び
前記映像光束をガイドし、且つ前記映像光束を前記投射目標に投射するための導波システムを含み、
前記導波システムは、第一導波素子及び第二導波素子を含み、前記映像光束は、前記レンズモジュール、前記第一導波素子及び前記第二導波素子を経由して前記投射目標に投射し、前記映像光束は、前記第一導波素子内において第一絞りで収束し、前記第一絞りは、前記第一導波素子内に位置し、前記映像光束は、前記第二導波素子を離れ且つ前記第二導波素子外で第二絞りに投射し、前記第二絞りは、前記投射目標のところに位置し、前記照明光束は、前記照明システム内において第三絞りで収束し、前記アパーチャー絞りは、前記第三絞りのところに位置し、
前記第一導波素子は複数の第一分光素子を含み、前記第二導波素子は複数の第二分光素子を含み、
前記複数の第一分光素子のうちの第M個目の反射率は前記複数の第一分光素子のうちの第M+1個目の反射率以下であり、Mは1以上の整数であり、
前記複数の第二分光素子のうちの第N個目の反射率は前記複数の第二分光素子のうちの第N+1個目の反射率以下であり、Nは1以上の整数であり、
前記照明システムは、第一F値を有し、前記レンズモジュールは、第二F値を有し、前記第一F値は、前記第三絞りの面積の大小に基づいて決定され、前記第一F値は、前記第二F値以上である、ヘッドマウントディスプレイ装置。 - 請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
前記照明システムは、さらに、照明光源、コリメーティングレンズ組、光均一化素子及びプリズムモジュールを含み、前記照明光源は、前記照明光束を提供し、前記照明光束は、前記コリメーティングレンズ組、前記アパーチャー絞り、前記光均一化素子及び前記プリズムモジュールを経由して前記表示器に伝播する、ヘッドマウントディスプレイ装置。 - 請求項2に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
前記光均一化素子は、レンズアレーであり、前記アパーチャー絞りは、前記コリメーティングレンズ組と前記光均一化素子との間に配置される、ヘッドマウントディスプレイ装置。 - 請求項3に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
前記プリズムモジュールは、偏光ビームスプリッタであり、前記照明光源が提供する前記照明光束は、極性(polarity)を有する、ヘッドマウントディスプレイ装置。 - 請求項2に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
前記光均一化素子は、光積分柱であり、前記アパーチャー絞りは、前記プリズムモジュール中に配置される、ヘッドマウントディスプレイ装置。 - 請求項2に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
前記プリズムモジュールは、第一プリズムを含み、前記光均一化素子からの前記照明光束は、前記第一プリズムを経由して前記表示器に伝播する、ヘッドマウントディスプレイ装置。 - 請求項2に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
前記プリズムモジュールは、第一プリズム、第二プリズム及び第三プリズムを含み、前記光均一化素子からの前記照明光束は、前記第一プリズム、前記第二プリズム及び前記第三プリズムを経由して前記表示器に伝播する、ヘッドマウントディスプレイ装置。 - 請求項7に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
第一隙間が前記第一プリズムと前記第二プリズムとの間に位置し、第二隙間が前記第二プリズムと前記第三プリズムとの間に位置し、前記光均一化素子からの前記照明光束は、前記第一隙間及び前記第二隙間を経由して前記表示器に伝播する、ヘッドマウントディスプレイ装置。 - 請求項7に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
前記第一プリズムは、前記光均一化素子からの前記照明光束を反射するための曲面を有し、前記曲面は、反射層を有する、ヘッドマウントディスプレイ装置。 - 請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
前記照明システムは、さらに、照明光源、光均一化素子、コリメーティングレンズ組及びプリズムモジュールを含み、前記照明光源は、前記照明光束を提供し、前記照明光束は、前記光均一化素子、前記コリメーティングレンズ組及び前記プリズムモジュールを経由して前記表示器に伝播する、ヘッドマウントディスプレイ装置。 - 請求項10に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
前記光均一化素子は、光積分柱であり、前記アパーチャー絞りは、前記コリメーティングレンズ組内に配置される、ヘッドマウントディスプレイ装置。 - 請求項10に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
前記プリズムモジュールは、第一プリズム及び第二プリズムを含み、前記コリメーティングレンズからの前記照明光束は、前記第一プリズム及び前記第二プリズムを経由して前記表示器に伝播する、ヘッドマウントディスプレイ装置。 - 請求項10に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
隙間が前記第一プリズムと前記第二プリズムとの間に位置し、前記光均一化素子からの前記照明光束は、前記隙間を経由して前記表示器に伝播する、ヘッドマウントディスプレイ装置。 - 請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
前記第一導波素子は、第一入光面及び第一出光面をさらに含み、前記表示器からの前記映像光束は、前記第一入光面を経由して前記第一導波素子に入射し、前記映像光束は、前記第一出光面を経由して前記第一導波素子を離れ、前記第二導波素子は、前記第一導波素子に接続され、また、第二入光面及び第二出光面をさらに含み、前記第一導波素子からの前記映像光束は、前記第二入光面を経由して前記第二導波素子に入射する、ヘッドマウントディスプレイ装置。 - 請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
前記アパーチャー絞りは、駆動素子を有し、前記駆動素子は、前記アパーチャー絞りの開口の大小を制御することにより、前記第三絞りの面積の大小を制御するために用いられる、ヘッドマウントディスプレイ装置。 - 請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ装置であって、
前記第一導波素子と前記第二導波素子との間には、間隔がある、ヘッドマウントディスプレイ装置。
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