JP2017049511A - Light guide device and virtual image display device - Google Patents
Light guide device and virtual image display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017049511A JP2017049511A JP2015174442A JP2015174442A JP2017049511A JP 2017049511 A JP2017049511 A JP 2017049511A JP 2015174442 A JP2015174442 A JP 2015174442A JP 2015174442 A JP2015174442 A JP 2015174442A JP 2017049511 A JP2017049511 A JP 2017049511A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light guide
- light
- incident
- guide device
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Abstract
Description
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に用いられる導光装置及びこれを組み込んだ虚像表示装置に関する。 The present invention relates to a light guide device used for a head-mounted display or the like used by being mounted on a head, and a virtual image display device incorporating the same.
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映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。 2. Description of the Related Art In recent years, various types of virtual image display devices that enable formation and observation of virtual images, such as a head-mounted display, have been proposed that guide video light from a display element to an observer's pupil using a light guide plate.
例えば、視準像等を観察者の視野に導入する装置として、平行平面状の導光板の中に多数のハーフミラー(以下、「HM」とも呼ぶ)を配列し、このHMで映像光を反射して、観察者に提示するものが公知となっている(特許文献1〜6参照)。
特許文献1の装置では、導光板の一端側から導入された映像光が、導光板を斜めに横切る複数のHMを次々と透過しつつ反射されて観察者に届く。特許文献2の装置では、導光板に導入された映像光が、導光板の中を全反射しながら伝搬し、外側の表面で反射された後に、導光板を斜めに横切る複数のHMで反射されて観察者に向かう。特許文献3、4の装置では、導光板に導入された映像光が、導光板の中を全反射しながら伝搬し、観察者側の表面で反射された後に、導光板を斜めに横切る複数のHMで反射されて観察者に向かう。この際、例えば効率を上げるため、HMに入射する光のうち、大きな入射角度(50度〜70度)の光線については反射率をほぼゼロにし、小さな角度(40度以下)の光線については、所定の反射率となる様に設定される。特許文献5の図1に示す装置では、導光板に導入された映像光が、導光板の中を全反射しながら伝搬し、外界側の表面で反射された後、HMで反射され、観察者に向かう。ここで、HMを設けた領域は、導光板と同じ厚みがあり、ディスプレイから離れるに従って、HMの反射率が順次高くなることが特徴となっている。特許文献6の装置では、導光板に導入された映像光が、導光板の中を全反射しながら伝搬し、観察者側の表面で反射された後に、複数のHMで反射されて観察者に向かう。ここで、HMを設けた領域又は層の厚さは、導光板より薄く設定されており、HMを透過させることなく映像光を観察することができる。
For example, as a device for introducing a collimated image or the like into the observer's field of view, a number of half mirrors (hereinafter also referred to as “HM”) are arranged in a parallel plane light guide plate, and this HM reflects image light. And what is shown to an observer is publicly known (refer to patent documents 1-6).
In the apparatus of Patent Document 1, the image light introduced from one end side of the light guide plate is reflected while passing through a plurality of HMs crossing the light guide plate obliquely and reaches the observer. In the apparatus of
別の表示装置として、平行平板状の導光板の片側に、薄いマイクロミラーアレイを貼り付けるように付加したものが存在する(特許文献7参照)。この装置では、画像を形成するため、走査ビームイメージ源を使用しており、縦方向にも瞳拡大をしている。導光板に導入された走査光は、導光板及びハーフミラーアレイの中を伝搬し、外界側の表面で反射され後、観察者側のハーフミラーアレイのHMで反射され、観察者に向かう。 As another display device, there is one in which a thin micromirror array is attached to one side of a parallel plate-shaped light guide plate (see Patent Document 7). In this apparatus, a scanning beam image source is used to form an image, and the pupil is enlarged in the vertical direction. The scanning light introduced into the light guide plate propagates through the light guide plate and the half mirror array, is reflected by the surface on the outside world side, is reflected by the HM of the half mirror array on the viewer side, and travels toward the viewer.
上記特許文献1〜5に記載の装置では、映像光がHMを透過する度に輝度が減るため、視野の中でムラが生じ、これを解消又は抑制することは容易でない。このような輝度ムラを解消するために、例えば奥側又は反光源側のHMの反射率を順次上げると、これに対応してHMの透過率が下がり外光(シースルー光)にムラが生じてしまう。なお、特許文献4には、HM間の隙間や重複を回避する方法について開示があるが(Fig.15等参照)、これらの手法も、映像光がHMを他数回通過することに起因して映像光の輝度ムラや外光のムラが発生するといった深刻な問題を解決できてこそ、意義があると言える。
上記特許文献6に記載の装置では、HMを配列して成る反射ユニットの厚みが、導光体よりも薄いので、奥側のHMにも他のHMを透過せずに光が到達するため、光量ムラが生じない。しかし、反射ユニットの中で、2つの小面を一組とするHM部が配置されており、映像光はHMで2回反射されるため、反射効率が下がる傾向がある。
上記特許文献7に記載の装置でも、光線束の横幅を広げる為、HMで光線束を分割しており、映像光が、奥側に伝搬するにつれ、輝度が下がり、視野の中でムラが生じ、これを解消又は抑制することは容易でない。
In the devices described in Patent Documents 1 to 5, since the luminance decreases every time the image light passes through the HM, unevenness occurs in the field of view, and it is not easy to eliminate or suppress this. In order to eliminate such luminance unevenness, for example, when the reflectance of the HM on the back side or the counter-light source side is sequentially increased, the transmittance of the HM decreases correspondingly, and unevenness occurs in outside light (see-through light). End up. Although
In the apparatus described in Patent Document 6, since the thickness of the reflection unit formed by arranging the HMs is thinner than the light guide, the light reaches the HM on the back side without passing through other HMs. There is no unevenness in the amount of light. However, in the reflection unit, an HM unit having two small surfaces as a set is arranged, and the image light is reflected twice by the HM, so that the reflection efficiency tends to decrease.
Even in the apparatus described in Patent Document 7, the beam bundle is divided by HM in order to widen the width of the beam bundle. As the image light propagates to the back side, the luminance decreases and unevenness occurs in the field of view. It is not easy to eliminate or suppress this.
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、映像光の輝度を確保しながら映像光及び外光にムラが生じにくい導光装置及びこれを組み込んだ虚像表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described background art, and provides a light guide device that hardly causes unevenness in image light and external light while ensuring the luminance of the image light, and a virtual image display device incorporating the light guide device. Objective.
上記目的を達成するため、本発明に係る導光装置は、観察者側及び外界側に対応して対向し略平行に延びる一対の面を有する導光体と、導光体の一端側に設けられた入射部と、導光体の他端側に設けられた射出部とを備え、射出部は、導光体の外界側で反射された映像光を反射することによって観察者側にそれぞれ向かわせる複数のミラーを配列してなる反射ユニットを有し、複数のミラーは、外界側に向かって入射部側に傾斜し、複数のミラーの配列間隔が、入射部に近い入射側から反入射側にかけて、アイポイントを基準として複数のミラーが略連続して繋がるように変化する。ここで、アイポイントは、導光装置に設定された射出瞳の位置を意味し、射出瞳は、観察者の眼を想定したものであり、射出部から射出された様々な画角の映像光が集まる箇所を意味する。アイポイントが広がりを有する場合、アイポイントの中心を基準とすればよい。 In order to achieve the above object, a light guide device according to the present invention is provided on one end side of a light guide body having a pair of faces that are opposed to and extend substantially parallel to the observer side and the outside world side. And a light emitting part provided on the other end side of the light guide. The light emitting part is directed toward the observer side by reflecting the image light reflected on the external side of the light guide. A plurality of mirrors are arranged to have a reflecting unit, and the plurality of mirrors are inclined toward the incident part side toward the outside, and the arrangement interval of the plurality of mirrors is from the incident side close to the incident part to the non-incident side. From this point, the mirror changes so that the plurality of mirrors are connected substantially continuously with the eye point as a reference. Here, the eye point means the position of the exit pupil set in the light guide device, and the exit pupil is assumed to be an observer's eye, and image light with various angles of view emitted from the exit unit. Means the place where When the eye point has a spread, the center of the eye point may be used as a reference.
上記導光装置によれば、複数のミラーの配列間隔が、入射側から反入射側にかけて、アイポイントを基準として複数のミラーが略連続して繋がるように変化するので、反射ユニットを構成する複数のミラーがアイポイントの前方において略切れ目のない状態で略一様に配置される。つまり、反射ユニットを構成する複数のミラーは、アイポイントに観察者の眼を配置した場合、その視線の前方において略切れ目のない状態で略一様に配置されることになる。これにより、外光等を観察する際にミラーに沿って延びる筋状のムラが観察されることを防止できる。
なお、上記導光装置では、導光体の外界側で反射された映像光を反射することによって反射ユニットに入射した映像光を観察者側に向わせるように設定しているので、映像光が、導光体と反射ユニットとの境界面で反射されることなく射出部に入射する位置又はその近傍のミラーのみを経由する構成とできる。これにより、観察されるべき映像光がミラーを経由する回数を減らして輝度ムラや減光を防止でき、その一方で、意図しない映像光の射出を防止してゴースト光の発生を抑えることができる。
According to the above light guide device, the arrangement interval of the plurality of mirrors changes from the incident side to the non-incident side so that the plurality of mirrors are connected substantially continuously with the eye point as a reference. The mirrors are arranged substantially uniformly in front of the eye point in a substantially unbroken state. That is, when the observer's eyes are arranged at the eye point, the plurality of mirrors constituting the reflection unit are arranged substantially uniformly in a state where there is almost no break in front of the line of sight. Thereby, when observing external light etc., it can prevent that the stripe-shaped nonuniformity extended along a mirror is observed.
In the light guide device, since the image light reflected on the external side of the light guide is set so that the image light incident on the reflection unit is directed to the viewer side, the image light is However, it is possible to adopt a configuration in which only the mirror incident at or near the position where the light enters the emission part without being reflected by the boundary surface between the light guide and the reflection unit can be used. As a result, the number of times that the image light to be observed passes through the mirror can be reduced to prevent uneven brightness and dimming, and on the other hand, unintentional emission of image light can be prevented and generation of ghost light can be suppressed. .
本発明の具体的な側面では、上記導光装置において、反射ユニットの配列間隔は、入射部に近い入射側から反入射側にかけて徐々に増加する。複数のミラーが外界側に向かって入射部側に一様に傾斜している場合、ミラーに対してアイポイントから延ばした視線又は逆進光路のミラーへの入射角が反入射側で相対的に小さくなるので、配列間隔を反入射側で増加させることにより、複数のミラーが連続して繋がる状態を確保することができる。 In a specific aspect of the present invention, in the light guide device, the arrangement interval of the reflection units gradually increases from the incident side close to the incident portion to the non-incident side. When a plurality of mirrors are uniformly inclined toward the incident side toward the outside, the line of sight extending from the eye point with respect to the mirror or the incident angle to the mirror of the backward light path is relatively on the non-incident side Therefore, by increasing the arrangement interval on the non-incident side, it is possible to ensure a state in which a plurality of mirrors are continuously connected.
本発明の別の側面では、入射部は、観察者の耳側に配置され、射出部は、観察者の鼻側に配置される。この場合、映像光の供給源を目尻から耳にかけての部分又はその周辺に配置することができ、導光装置を組み込んだ虚像表示装置を顔面にフィットするデザインとしやすくなる。 In another aspect of the present invention, the incident part is disposed on the ear side of the observer, and the emission part is disposed on the nose side of the observer. In this case, the image light supply source can be arranged in the portion from the corner of the eye to the ear or in the vicinity thereof, and the virtual image display device incorporating the light guide device can be easily designed to fit the face.
本発明のさらに別の側面では、複数のミラーは、アイポイントを基準として隙間無く配置されている。外光のムラへの影響は、ミラーに若干の隙間が生じるよりもミラーに同程度の重複が生じる方が抑えられる。この観点で、複数のミラーをアイポイント基準で隙間無く配置することが望ましい。 In still another aspect of the present invention, the plurality of mirrors are arranged without gaps with the eye point as a reference. The influence of the external light on the unevenness is suppressed when the mirrors have the same degree of overlap rather than a slight gap in the mirrors. From this point of view, it is desirable to arrange a plurality of mirrors with no gap based on the eye point.
本発明のさらに別の側面では、全ての画角の映像光は、導光体の内部において、同一回数反射された後に複数のミラーで反射されてアイポイントに至る。 In still another aspect of the present invention, the image light of all angles of view is reflected the same number of times inside the light guide and then reflected by a plurality of mirrors to reach the eye point.
本発明のさらに別の側面では、入射部は、曲面の入射面及び反射面の少なくとも一方を有する。 In still another aspect of the present invention, the incident portion has at least one of a curved incident surface and reflecting surface.
本発明のさらに別の側面では、複数のミラーは、平行に配置されている。この場合、反射ユニットにおける入射位置によらず角度情報が保持され、映像光の形成が容易になり、高精度の画像を表示することができる。 In still another aspect of the present invention, the plurality of mirrors are arranged in parallel. In this case, the angle information is maintained regardless of the incident position on the reflection unit, the formation of the image light is facilitated, and a highly accurate image can be displayed.
本発明のさらに別の側面では、複数のミラーは、0.5mm〜2.0mmの間隔又はピッチで配置されている。複数のミラーを上記のような間隔で配置することにより、ミラーの間隔を比較的狭くした際の映像光の干渉による波長分散や、ミラーの幅を比較的広くした際の光の透過量の違いによる黒スジの発生を抑える効果がある。 In still another aspect of the present invention, the plurality of mirrors are arranged at an interval or pitch of 0.5 mm to 2.0 mm. By arranging multiple mirrors at the intervals as described above, wavelength dispersion due to image light interference when the interval between the mirrors is relatively narrow, and difference in light transmission when the mirror width is relatively wide This has the effect of suppressing the occurrence of black streaks.
本発明のさらに別の側面では、映像光のうち像形成に用いられる光が反射ユニットのミラーに入射する角度は、入射側から反入射側にかけて徐々に減少する。つまり、映像光源に近い入射側又は入口側で、観察される映像光がミラーに入射する角度が大きくなり、映像光源から離れた反入射側又は奥側で、観察される映像光がミラーに入射する角度が小さくなる。見方を変えれば、アイポイントからミラーへ延ばした視線(導光装置を適正に装着した観察者の実際の視線に相当)のミラーへの入射角は、入射側から反入射側にかけて徐々に減少する。 In still another aspect of the present invention, the angle at which the light used for image formation of the image light is incident on the mirror of the reflection unit gradually decreases from the incident side to the non-incident side. In other words, the angle at which the observed image light is incident on the mirror increases on the incident side or entrance side near the image light source, and the observed image light is incident on the mirror on the side opposite to the image light source or on the far side. The angle to do becomes smaller. In other words, the incident angle to the mirror of the line of sight extending from the eye point to the mirror (corresponding to the actual line of sight of the observer properly wearing the light guide device) gradually decreases from the incident side to the non-incident side. .
本発明のさらに別の側面では、像形成に用いられる光線束は、導光体の外界側の所定面領域で反射されて反射ユニットに入射し、光軸を含む断面において、当該所定面領域で反射される前後の直進光路のいずれかで幅が絞られる。この場合、像形成に用いられる光線束を所定面領域の周辺で一旦絞るので、視野角を比較的広くすることが容易になる。また、光軸を含む断面方向に関して、導光体を薄くして入射部を小さくできるとともに、導光体に映像光を入射させる投射レンズを小型化することができ、投射レンズを製造しやすくすることができる。 In still another aspect of the present invention, the light beam used for image formation is reflected by a predetermined surface region on the outer side of the light guide and is incident on the reflection unit. In the cross section including the optical axis, The width is reduced by one of the straight optical paths before and after being reflected. In this case, since the light beam used for image formation is once narrowed around the predetermined surface area, it is easy to make the viewing angle relatively wide. In addition, with respect to the cross-sectional direction including the optical axis, the light guide can be thinned to reduce the incident portion, and the projection lens that allows the image light to enter the light guide can be reduced in size, making the projection lens easier to manufacture. be able to.
本発明のさらに別の側面では、光軸を含む断面において、像形成に用いられる光線束が反射ユニットに入射する入射幅は、像形成に用いられる光線束が上記所定面領域に入射する入射幅よりも広い。このように、像形成に用いられる光線束が所定面領域に入射する入射幅を相対的に狭くすることにより、導光体と反射ユニットとの境界面において映像光を反射させないで反射ユニットに直接的に入射させ、その入射位置から映像光を取り出すことが容易になる。 In yet another aspect of the present invention, in the cross section including the optical axis, the incident width at which the light bundle used for image formation enters the reflection unit is the incident width at which the light bundle used for image formation enters the predetermined surface area. Wider than. In this way, by making the incident light flux used for image formation incident on the predetermined surface area relatively narrow, the image light is not reflected at the boundary surface between the light guide and the reflection unit, and is directly reflected on the reflection unit. Therefore, it becomes easy to take out the image light from the incident position.
本発明のさらに別の側面では、複数のミラーは、ハーフミラーで構成されている。この場合、外界光の透過性を高めてシースルー視を容易にすることができる。 In still another aspect of the present invention, the plurality of mirrors are constituted by half mirrors. In this case, the see-through view can be facilitated by increasing the transparency of external light.
本発明のさらに別の側面では、反射ユニットは、導光体の観察者側に設けられた面に沿うように配置されている。この場合、導光体の外界側の面で反射された映像光を複数のミラーで反射させることが容易となる。 In still another aspect of the present invention, the reflection unit is arranged along a surface provided on the observer side of the light guide. In this case, it becomes easy to reflect the image light reflected by the surface of the light guide on the outside side by the plurality of mirrors.
本発明のさらに別の側面では、反射ユニットの配列間隔をSPとし、ミラーの占有幅をMWとし、ミラーの間隔調整量をgとし、反射ユニットの厚みをTIとし、導光体及び反射ユニットの傾斜角をσとし、アイポイントから反射ユニットの任意の着目点まで延ばした光路の光軸に対する角度をεとし、反射ユニットの屈折率をnとしたとき、以下の関係
SP=MW+g
g≒TI×{sin(σ−ε)/√[n2−sin2(σ−ε)]}
を満たす。この場合、ミラー傾斜角や配置に応じて反射ユニットの配列間隔を適正に設定することができる。
In yet another aspect of the present invention, the arrangement interval of the reflection units is SP, the mirror occupation width is MW, the mirror interval adjustment amount is g, the reflection unit thickness is TI, and the light guide and the reflection unit When the inclination angle is σ, the angle with respect to the optical axis of the optical path extending from the eye point to any point of interest of the reflection unit is ε, and the refractive index of the reflection unit is n, the following relationship is obtained: SP = MW + g
g≈TI × {sin (σ−ε) / √ [n 2 −sin 2 (σ−ε)]}
Meet. In this case, the arrangement interval of the reflection units can be appropriately set according to the mirror tilt angle and arrangement.
本発明のさらに別の側面では、反射ユニットは、反入射側の部分が入射側の部分よりも相対的に外界寄りとなるように傾斜して配置されている。この場合、導光体の外界側の面で反射された映像光を複数のミラーで観察者側に反射させることが容易になる。 In yet another aspect of the present invention, the reflection unit is disposed so as to be inclined such that the portion on the non-incident side is relatively closer to the outside than the portion on the incident side. In this case, it becomes easy to reflect the image light reflected by the external surface side of the light guide to the viewer side by the plurality of mirrors.
本発明のさらに別の側面では、導光体は、一対の対向する面として平行に延びる第1及び第2の全反射面を有し、入射部から取り込まれた映像光を第1及び第2の全反射面での全反射により導く。 In still another aspect of the present invention, the light guide has first and second total reflection surfaces that extend in parallel as a pair of opposing surfaces, and the first and second image lights captured from the incident portion. It is guided by total reflection at the total reflection surface.
本発明のさらに別の側面では、入射部に在る面は、非軸対称曲面である。このように非軸対称曲面とすることで、設計上の自由度が増し、良好な光学性能を実現できる。 In still another aspect of the present invention, the surface present in the incident portion is a non-axisymmetric curved surface. By using a non-axisymmetric curved surface in this way, the degree of freedom in design increases and good optical performance can be realized.
上記目的を達成するため、本発明に係る虚像表示装置は、映像光を生じさせる映像素子と、上述した導光装置とを備える。 In order to achieve the above object, a virtual image display device according to the present invention includes a video element that generates video light and the light guide device described above.
上記虚像表示装置によれば、上述した導光装置を用いることにより、観察される映像や外光のムラを防止し、高品位の画像を観察可能にすることができる。 According to the virtual image display device, by using the above-described light guide device, it is possible to prevent unevenness of an observed image and external light and to observe a high-quality image.
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態に係る導光装置を組み込んだ虚像表示装置について説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a virtual image display device incorporating the light guide device according to the first embodiment of the present invention will be described.
〔1A.導光装置及び虚像表示装置の構造〕
図1(A)に示す虚像表示装置100は、ヘッドマウントディスプレイに適用されるものであり、画像形成装置10と、導光装置20とを一組として備える。なお、図1(A)は、図1(B)に示す導光装置20のA−A断面に対応する。
[1A. Structure of light guide device and virtual image display device]
A virtual
虚像表示装置100は、観察者に虚像としての映像を認識させるとともに、観察者に外界像をシースルーで観察させるものである。虚像表示装置100において、画像形成装置10と導光装置20とは、通常観察者の右眼及び左眼に対応して一組ずつ設けられるが、右眼用と左眼用とでは左右対称であるので、ここでは左眼用のみを示し、右眼用については図示を省略している。なお、虚像表示装置100は、全体としては、例えば一般の眼鏡のような外観(不図示)を有するものとなっている。
The virtual
画像形成装置10は、映像素子である液晶デバイス11と、光結合用の投射レンズ12とを備える。液晶デバイス(映像素子)11は、光源14からの照明光を空間的に変調して、動画像その他の表示対象となるべき映像光GLを形成する。投射レンズ12は、縦のy方向に関して液晶デバイス11上の各点から射出された映像光GLを略平行光線にするコリメートレンズとして機能し、横のxz断面に関して導光装置20の一部と協働してコリメートレンズとして機能する。なお、投射レンズ12は、ガラス又はプラスチックで形成され、1枚に限らず複数枚の構成とすることができる。投射レンズ12は、球面レンズに限らず、非球面レンズ、非軸対称曲面を含む自由曲面レンズ等とすることができる。
The
導光装置20は、平板状の部分を有し、画像形成装置10で形成された映像光GLを虚像光として観察者の眼EYに向けて射出するとともに、外界像に対応する外界光OLを実質的にそのまま透過させる。導光装置20は、映像光を取り込む入射部21と、導光用の平行導光体22と、映像光を取り出すための射出部23とを備える。本実施形態の場合、入射部21は、観察者の耳側に配置され、射出部23は、観察者の鼻側に配置される。平行導光体22と入射部21の本体とは、高い光透過性を有する樹脂材料により成形された一体品である。第1実施形態の場合、導光装置20を通す映像光GLの光路は、同一回数反射される1種類の光路からなり、複数種類の光路を合成するタイプとなっていない。
なお、平行導光体22は、観察者の眼EYを基準とする光軸AXに対して傾けて配置されており、その法線方向Zは、光軸AXに対して角σだけ傾いている。この場合、平行導光体22を顔の曲線に沿って配置できるが、平行導光体22の法線は、光軸AXに対して傾きを有するものとなる。このように、平行導光体22の法線を光軸AXに平行なx方向に対して角度σだけ傾ける場合、反射ユニット30から射出させる光軸AX上及びその近傍の映像光GL0は、光射出面OSの法線に対して角度σを成すものとなる。
The
The parallel
入射部21は、画像形成装置10からの映像光GLを取り込む光入射面ISと、取り込んだ映像光GLを反射して平行導光体22内に導く反射面RSとを有する。光入射面ISは、投射レンズ12側に凹の曲面21bから形成されており、この曲面21bは、反射面RSで反射された映像光GLを内面側で全反射する機能も有する。反射面RSは、投射レンズ12側に凹の曲面21aから形成されている。すなわち、反射面RSは、曲面21a上にアルミ蒸着等の成膜を施すことにより形成され、光入射面ISから入射した映像光GLを反射し光路を所定方向に折り曲げ、曲面21bは、反射面RSで反射された映像光GLを内側で全反射し光路を所定方向に折り曲げる。つまり、入射部21は、光入射面ISから入射した映像光GLを2回の反射によって折り曲げることで、映像光GLを平行導光体22内に確実に結合させる。
なお、曲面21bや曲面21aは、球面又は非球面に限らず、非軸対称曲面とすることができる。これにより、導光装置20の光学性能を向上させることができる。
The
Note that the
平行導光体22は、y軸に平行でz軸に対して傾斜した平板部分であり、導光体とも呼ぶ。平行導光体(導光体)22は、光透過性の樹脂材料等により形成され、平行な一対の平面22a,22bを有する。両平面22a,22bは、平行平面であるため、外界像に関して拡大やフォーカスズレを生じさせない。また、+z側又はZ側の一方の平面22aは、入射部21からの映像光を全反射させる全反射面として機能し、映像光を少ない損失で射出部23に導く役割を有する。+z側の平面22aは、平行導光体22の外界側に配置されて第1の全反射面として機能し、本明細書中では外界側面とも呼ぶ。また、−z側の平面22bは、本明細書中では観察者側面とも呼ぶ。裏側の平面(観察者側面)22bは、射出部23の一端まで延びている。ここで、裏側の平面22bの延長平面は、平行導光体22と射出部23との境界面IFとなっている。
平行導光体22において、入射部21の反射面RSや光入射面ISの内側で反射された映像光GLは、全反射面である平面22aに入射し、ここで全反射され、導光装置20の奥側すなわち射出部23を設けた+x側又はX側に導かれる。
なお、平行導光体22は、導光装置20の外形のうち+x側又はX側の端面を画成する側面として終端面ESを有する。また、平行導光体22は、±y側の端面を画成する上面及び底面として上端面TPと下端面BPとをそれぞれ有している。
The parallel
In the parallel
The parallel
図2に示すように、射出部23は、平行導光体22の奥側(+X側)において、裏側の平面22bに沿ってその延長上に層状に形成され、或いは境界面IFに沿うように層状に形成されている。射出部23は、平行導光体22の外界側の平面(全反射面)22aにおいて所定面領域FRで全反射された映像光GLを通過させる際に、入射した映像光GLを所定角度で反射して光射出面OS側へ折り曲げる。ここでは、射出部23にこれまで射出部23を透過することなく最初に入射する映像光GLが虚像光としての取出し対象である。つまり、射出部23において光射出面OSの内面や境界面IFで反射される光があっても、これは映像光として利用されない。射出部23は、透過性を有する複数のミラー(すなわち複数のハーフミラー)を配列してなる反射ユニット30を有するが、その詳しい構造については、図3等を参照して後に詳述する。
As shown in FIG. 2, the
導光装置20が以上のような構造を有することから、画像形成装置10から射出され光入射面ISから導光装置20に入射した映像光GLは、入射部21で複数回の反射によって折り曲げられ、平行導光体22の平面22aの所定面領域FRにおいて全反射されて光軸AXに略沿って進む。+z側又は+Z側の平面22aの所定面領域FRで反射された映像光GLは、射出部23に入射する。この際、XY面内において、所定面領域FRの長手方向の幅は、射出部23の長手方向の幅よりも狭くなっている。つまり、映像光GLの光線束が射出部23(又は反射ユニット30)に入射する入射幅は、映像光GLの光線束が所定面領域FRに入射する入射幅よりも広い。このように、映像光GLの光線束が所定面領域FRに入射する入射幅を相対的に狭くすることにより、光路の干渉が生じにくくなり、境界面IFを導光に利用しないで(つまり、境界面IFで映像光GLを反射させずに)、所定面領域FRからの映像光GLを射出部23又は反射ユニット30に直接的に入射させることが容易になる。射出部23に入射した映像光GLは、射出部23又は反射ユニット30において適度な角度で折り曲げられることで取出し可能な状態となり、最終的に光射出面OSから射出される。光射出面OSから射出された映像光GLは、虚像光として観察者の眼EYに入射する。当該虚像光が観察者の網膜において結像することで、観察者は虚像による映像光GLを認識することができる。
ここで、像形成に用いられる映像光GLが射出部23に入射する角度は、光源側の入射部21から離れるに従って大きくなっている。つまり、射出部23の奥側には、外界側の平面22aに平行なZ方向又は光軸AXに対して傾きの大きな映像光GLが入射して比較的大きな角度で折り曲げられ、射出部23の前側には、Z方向又は光軸AXに対して傾きの小さな映像光GLが入射して比較的小さな角度で折り曲げられる。
Since the
Here, the angle at which the video light GL used for image formation is incident on the emitting
〔1B.映像光の光路〕
以下、映像光の光路について詳しく説明する。図2に示すように、液晶デバイス11の射出面11a上からそれぞれ射出される映像光のうち、破線で示す射出面11aの中央部分から射出される成分を映像光GL0とし、図中一点鎖線で示す射出面11aの周辺のうち紙面左側(+z寄りの−x側)から射出される成分を映像光GL1とし、図中二点鎖線で示す射出面11aの周辺のうち紙面右側(−z寄りの+x側)から射出される成分を映像光GL2とする。これらのうち映像光GL0の光路は光軸AXに沿って延びるものとなっている。
[1B. (Optical path of image light)
Hereinafter, the optical path of the image light will be described in detail. As shown in FIG. 2, among the image lights respectively emitted from the
投射レンズ12を経た各映像光GL0,GL1,GL2の主要成分は、導光装置20の光入射面ISからそれぞれ入射した後、入射部21を経て平行導光体22内を通過して射出部23に至る。
具体的には、映像光GL0,GL1,GL2のうち、射出面11aの中央部分から射出された映像光GL0は、入射部21で折り曲げられて平行導光体22内に結合された後、標準反射角θ0で一方の平面22aの所定面領域FRに入射して全反射され、平行導光体22と射出部23(又は反射ユニット30)との境界面IFで反射されないでこれを通過し、射出部23の中央の部分23kに直接的に入射する。映像光GL0は、部分23kにおいて所定の角度で反射され、光射出面OSから光射出面OSを含むXY面に対して傾いた光軸AX方向(Z方向に対して角σの方向)に平行光束として射出される。
また、射出面11aの一端側(−x側)から射出された映像光GL1は、入射部21で折り曲げられて平行導光体22内に結合された後、最大反射角θ1で一方の平面22aの所定面領域FRに入射して全反射され、平行導光体22と射出部23(又は反射ユニット30)との境界面IFで反射されないでこれを通過し、射出部23のうち奥側(+X側)の部分23hにおいて所定の角度で反射され、光射出面OSから所定の角度方向に向けて平行光束として射出される。この際の射出角(光軸AXを基準とした場合の角γ1に対応)は、入射部21側に戻される程度が相対的に大きくなっている。
一方、射出面11aの他端側(+x側)から射出された映像光GL2は、入射部21で折り曲げられて平行導光体22内に結合された後、最小反射角θ2で一方の平面22aの所定面領域FRに入射して全反射され、平行導光体22と射出部23(又は反射ユニット30)との境界面IFで反射されないでこれを通過し、射出部23のうち入口側(−X側)の部分23mにおいて所定の角度で反射され、光射出面OSから所定の角度方向に向けて平行光束として射出される。この際の射出角(光軸AXを基準とした場合の角γ2に対応)は、入射部21側に戻される程度が相対的に小さくなっている。
つまり、様々な画角の映像光GL0,GL1,GL2は、観察者の眼EYを想定したアイポイントEPに集まる。アイポイントEPは、導光装置20に設定された射出瞳の位置を意味し、ここに眼EYを置けば明るい欠けの無い画像が得られる。
なお、映像光GL0,GL1,GL2は、映像光GLの光線全体の一部を代表して説明したものであるが、他の映像光GLを構成する光線成分についても映像光GL0等と同様に導かれ光射出面OSから射出されるため、これらについては図示及び説明を省略している。
The main components of the image lights GL0, GL1, and GL2 that have passed through the
Specifically, out of the image lights GL0, GL1, and GL2, the image light GL0 emitted from the central portion of the
Further, the image light GL1 emitted from one end side (−x side) of the
On the other hand, the image light GL2 emitted from the other end side (+ x side) of the
That is, the image lights GL0, GL1, and GL2 having various angles of view gather at the eye point EP assuming the observer's eye EY. The eye point EP means the position of the exit pupil set in the
Note that the video lights GL0, GL1, and GL2 have been described on behalf of part of the entire light beam of the video light GL, but the light beam components that make up the other video light GL are similar to the video light GL0 and the like. Since these are guided and emitted from the light exit surface OS, illustration and description thereof are omitted.
ここで、入射部21及び平行導光体22に用いられる透明樹脂材料の屈折率nの値の一例として、n=1.4とすると、その臨界角θcの値はθc≒45.6°となる。各映像光GL0,GL1,GL2の反射角θ0,θ1,θ2のうち最小である反射角θ2を臨界角θcよりも大きな値とすることで、必要な映像光について平行導光体22内での平面22aにおける全反射条件を満たすものにできる。
なお、中央向けの映像光GL0は、仰角φ0(=90°−θ0)で射出部23の部分23kに入射し、周辺向け映像光GL1は、仰角φ1(=90°−θ1)で射出部23の部分23hに入射し、周辺向け映像光GL2は、仰角φ2(=90°−θ2)で射出部23の部分23mに入射する。ここで、仰角φ0,φ1,φ2間には、反射角θ0,θ1,θ2の大小関係を反映してφ2>φ0>φ1の関係が成り立っている。つまり、反射ユニット30のハーフミラー31への入射角ι(図3及び4参照)は、仰角φ2に対応する部分23m、仰角φ0に対応する部分23k、仰角φ1に対応する部分23hの順で徐々に小さくなる。換言すれば、ハーフミラー31への入射角ι又はハーフミラー31での反射角(逆進光路を考えた場合には視線の入射角でもある)は、入射部21から離れるに従って小さくなる。
Here, as an example of the value of the refractive index n of the transparent resin material used for the
The image light GL0 for the center is incident on the
平行導光体22の外界側の平面22aで反射されて射出部23に向かう映像光GLの光線束の全体的な挙動について説明する。映像光GLの光線束は、光軸AXを含む断面において、平行導光体22の外界側の所定面領域FRで反射される前後の直進光路P1,P2のいずれかで幅が絞られる。具体的には、映像光GLの光線束は、光軸AXを含むXZ断面において、所定面領域FR近辺、つまり直進光路P1,P2の境界付近で両直進光路P1,P2に跨るような位置で全体として幅が絞られてビーム幅が細くなっている。これにより、映像光GLの光線束を射出部23の手前で絞ることになり、横方向の視野角を比較的広くすることが容易になる。
なお、図示の例では、映像光GLの光線束が両直進光路P1,P2に跨るような位置で幅が絞られてビーム幅が細くなっているが、直進光路P1,P2のいずれか片側のみで幅が絞られてビーム幅が細くなってもよい。
The overall behavior of the light bundle of the image light GL that is reflected by the
In the example shown in the figure, the beam width is narrowed and the beam width is narrowed at a position where the light beam of the image light GL straddles both the straight light paths P1 and P2, but only one side of the straight light paths P1 and P2 is used. The width may be narrowed to narrow the beam width.
〔1C.射出部の構造及び射出部による光路の折曲げ〕
以下、図2〜4等を参照して、射出部23の構造及び射出部23による映像光の光路の折曲げについて詳細に説明する。なお、図3は、眼EYの正面方向における射出部23の拡大図であり、図4は、眼EYの正面よりも耳寄りに傾いた方向における射出部23の拡大図である。
[1C. (Structure of the emission part and bending of the optical path by the emission part)
Hereinafter, the structure of the
まず、射出部23の構造について説明する。射出部23は、映像光GLをそれぞれ反射する複数のハーフミラー31を配列してなる反射ユニット30を有する。反射ユニット30は、光軸AXに対して角σだけ傾いたXY平面に沿って延びる矩形板状の部材であり、細い帯状のハーフミラー31をストライプパターンとなるように多数埋め込んだ構造を有する。つまり、反射ユニット30は、y方向又はY方向に延びる細長いハーフミラー31を平行導光体22の延びる方向すなわちX方向に多数配列させることで構成されている。より具体的には、ハーフミラー31は、図2等に示す平行導光体22の平面22a,22bに平行でハーフミラー31の配列されるX方向に対して垂直に延びる方向のうち、上下のy方向又はY方向を長手方向として、線状に延びている。さらに、ハーフミラー31は、平行導光体22の観察者側よりも外界側に向かって入射部21側に傾斜している。より具体的には、ハーフミラー31は、その長手方向(Y方向)を軸として、平面22a,22bに直交するYZ面を基準として上端(+Z側)が反時計方向に回転するように傾斜している。つまり、各ハーフミラー31は、XZ断面で見て−X方向及び+Z方向の間の方向に延びている。さらに、全ハーフミラー31は、精密に互いに平行に配置されている。
First, the structure of the
反射ユニット30は、多数のブロック部材32を接合した構造を有し、ハーフミラー31は、隣接する一対のブロック部材32間に挟まれた薄膜状のものとなっている。ここで、ブロック部材32の屈折率は、平行導光体22の屈折率と略等しくなっているが、両者の屈折率を相違させることもできる。両者の屈折率を相違させる場合、ハーフミラー31を傾斜させる角度δを調整又は修正する必要がある。ハーフミラー31の映像光GLに対する反射率は、シースルーによる外界光OLの観察を容易にする観点で、想定される映像光GLの入射角範囲において10%以上50%以下とする。具体的な実施例のハーフミラー31の映像光GLに対する反射率は、例えば20%に設定され、映像光GLに対する透過率は、例えば80%に設定される。
The
ここで、反射ユニット30の厚みTI(すなわちハーフミラー31のZ軸方向の幅)は、0.7mm〜3.0mm程度に設定される。なお、反射ユニット30を支持する平行導光体22の厚みは、例えば数mm〜10mm程度、好ましくは4mm〜6mm程度となっている。平行導光体22の厚みが反射ユニット30の厚みに比較して十分大きいと、反射ユニット30又は境界面IFへの映像光GLの入射角を小さくしやすく、映像光GLが眼EYに取り込まれない位置にあるハーフミラー31での反射を抑えやすい。一方、平行導光体22の厚みを比較的薄くすると、平行導光体22や導光装置20の軽量化を図りやすくなる。
Here, the thickness TI of the reflection unit 30 (that is, the width of the
ハーフミラー31は、すべて同一の傾きに設定され、平行導光体22の観察者側の平面22bを基準として時計回りで例えば48°〜70°程度の傾斜角度δをなすものとでき、具体的には例えば60°の傾斜角度δをなしている。ここで、映像光GL0の仰角φ0が例えば30°に設定され、映像光GL1の仰角φ1が例えば22°に設定され、映像光GL2の仰角φ2が例えば38°に設定されているものとする。この場合、映像光GL1と映像光GL2とは、光軸AXを基準として角度γ1=γ2≒12.5°をなして観察者の眼EYに入射する。
The half mirrors 31 are all set to the same inclination, and can form an inclination angle δ of, for example, about 48 ° to 70 ° clockwise with respect to the
これにより、上記映像光GLのうち全反射角度の比較的大きい成分(映像光GL1)を反射ユニット30のうち反入射側である+X側の部分23h側に主に入射させ、全反射角度の比較的小さい成分(映像光GL2)を射出部23のうち入射側である−X側の部分23m側に主に入射させた場合において、映像光GLを全体として観察者の眼EYに集めるような角度状態で効率的に取り出すことが可能となる。このような角度関係で映像光GLを取り出す構成であるため、導光装置20は、映像光GLを反射ユニット30において原則として複数回経由させず、1回だけ経由させることができ、映像光GLを少ない損失で虚像光として取り出すことを可能にする。
As a result, a component having a relatively large total reflection angle (image light GL1) in the image light GL is mainly incident on the +
なお、反射ユニット30のハーフミラー31を通過する非利用光は、外界側の平面22aに再度入射する可能性があるが、ここで全反射された場合、多くは反射ユニット30の奥側の部分23h又はさらに奧側であって有効領域外に入射させることができ、眼EYに入射する可能性が低減される。
Note that the unused light that passes through the
また、反射ユニット30の中央側や奥側の部分23k,23h等において、映像光GLの一部は、ハーフミラー31を複数回経由(具体的には、1回の反射と1回以上の透過を含む通過)している。この場合、ハーフミラー31の経由回数が複数になるが、複数のハーフミラー31からの反射光が、映像光GLとして観察者の眼EYにそれぞれ入射するので、光量の損失はあまり大きくはならない。
In addition, in the central side and back
以下、図3、4等を参照して、反射ユニット30を構成する複数のハーフミラー31の配列間隔について説明する。
複数のハーフミラー31の配列方向又は反射ユニット30が延びるZ方向に関する配列間隔SPは、入射部21に近い入射側から終端面ESに近い反入射側にかけて、観察者の眼EYを想定して設定されたアイポイントEPの中心EPa(図2参照)から任意の着目点に延びる視線ELを基準として複数のハーフミラー31が略連続して繋がるように変化している。結果的に、反射ユニット30における複数のハーフミラー31の配列間隔SPは、入射部21に近い入射側から反入射側にかけて徐々に増加している。具体的には、図3に示すように正面方向に視線ELが延びる正面位置(反射ユニット30のうち中央側の部分23k)における配列間隔SPは、図4に示すように耳寄りに傾いた方向に視線ELが延びる入射側位置(反射ユニット30のうち入口側の部分23m)における配列間隔SPよりも、相対的に広くなっている。ハーフミラー31の具体的な配列間隔SPは、反射ユニット30内で大小の差があるものの、各部で0.5mm〜2.0mm程度の範囲内となっている。
なお、以上で説明した視線ELは、虚像表示装置100を装着した観察者の実際の視線に相当するものであるが、実際の観察者を必要としない一種仮想的なものであることは言うまでもない。また、アイポイントEPは実用上光軸AXに垂直な方向に関して眼EYの瞳の直径以上の広がり有するが、このようにアイポイントEPが広がりを有する場合、アイポイントEPの中心EPaを基準とすればよい。つまり、視線ELは、アイポイントEPの中心EPaから任意のハーフミラー31上の点(着目点)へ向けて延ばした線(映像光GLを逆進させた光路)となる。
Hereinafter, with reference to FIGS. 3 and 4 and the like, the arrangement interval of the plurality of half mirrors 31 constituting the
The arrangement interval SP in the arrangement direction of the plurality of half mirrors 31 or the Z direction in which the
The line-of-sight EL described above corresponds to the actual line of sight of the observer wearing the virtual
図4を参照してハーフミラー31の配列間隔SPについて詳細に考察する。上述のように反射ユニット30の厚みがTIで、反射ユニット30の傾斜角がσである場合において、アイポイントEPから反射ユニット30における任意の着目点まで延ばした光路の光軸AXに対する角度(つまり視線ELの角度)をεとし、ハーフミラー31の占有幅をMWとし、ハーフミラー31の間隔調整量をgとし、反射ユニット30の屈折率をnとする。ここで、視線ELの角度εは、光軸AXに平行な光軸方向線AX'に対する視線ELの角度と同じになっており、眼EYが正面方向よりも耳寄りを向いて着目点が光軸AXよりも−x側にあれば正の値となり(図示の場合)、眼EYが正面方向よりも鼻寄りを向いて着目点が光軸AXよりも+x側にあれば負の値となるとする。ハーフミラー31の占有幅をMWは、ハーフミラー31を反射ユニット30の法線方向から見た場合のハーフミラー31の幅を意味する。また、ハーフミラー31の間隔調整量gは、視線ELが反射ユニット30の法線方向に対して傾いている場合に、入射側に隣接するハーフミラー31の観察者端e2と着目するハーフミラー31の外界端e1とが一致するための値である。つまり、ハーフミラー31の配列間隔SPは、以下の関係式(1)
SP=MW+g … (1)
で与えられる。図4に示すように、視線ELが反射ユニット30の法線方向を基準(正面)として相対的に若干鼻寄りに向かう場合、間隔調整量gは正の値となる。なお、詳細な図示を省略するが、反射ユニット30の中央側の部分23k(図3に対応)では、間隔調整量gが比較的大きな正の値となり、反射ユニット30の奥側の部分23hでは、間隔調整量gがさらに大きな正の値となる。
The arrangement interval SP of the half mirrors 31 will be considered in detail with reference to FIG. As described above, when the thickness of the
SP = MW + g (1)
Given in. As shown in FIG. 4, when the line of sight EL moves slightly toward the nose relative to the normal direction of the
眼EYを基準とした光路について考えると、視線ELが着目するハーフミラー31の外界端e1と入射側に隣接するハーフミラー31の観察者端e2とを通る場合、両ハーフミラー31が連続して繋がるように見える。視線ELの観察側から光射出面OSへの入射角をν1とし、視線ELの光射出面OSから外界側への射出角をν2とすると、両角ν1,ν2は、光射出面OSの法線に対して視線ELの成す角である。入射角ν1は、反射ユニット30の傾斜角σと視線ELの傾き角度εとの差σ−εで表される。射出角ν2は、スネルの法則によって入射角ν1を用いてn×sin(ν2)=sin(ν1)で与えられる。つまり、角ν2は以下のように表現することができる。
ここで、幾何的な関係からg=TI×tan(ν2)なる関係が成り立っており、間隔調整量gは、以下の関係式(2)
g=TI×tan(ν2) … (2)
で与えられ、以下の関係式(2)'に置き換えることができる。
g=TI×{sin(σ−ε)/√[n2−sin2(σ−ε)]}
… (2)'
Considering the optical path based on the eye EY, when the line of sight EL passes through the external edge e1 of the
Here, the relationship g = TI × tan (ν2) is established from the geometric relationship, and the interval adjustment amount g is expressed by the following relational expression (2).
g = TI × tan (ν2) (2)
And can be replaced by the following relational expression (2) ′.
g = TI × {sin (σ−ε) / √ [n 2 −sin 2 (σ−ε)]}
(2) '
以上は、反射ユニット30を構成する複数のハーフミラー31がX方向に関して視線ELを基準として全く重なりも切れ目もない場合、つまり複数のハーフミラー31が視線ELを基準として重複も隙間もない状態で配置されている場合を説明しているが、目立たない範囲内での僅かな重複や隙間であれば、複数のハーフミラー31が略連続して繋がる状態と言える。つまり、以下の関係式(3)
g≒TI×{sin(σ−ε)/√[n2−sin2(σ−ε)]}
… (3)
又は以下の関係式(4)
SP≒MW+TI×tan(ν2)
MW+TI×{sin(σ−ε)/√[n2−sin2(σ−ε)]}
… (4)
を満たされれば足る。特に、視線ELの方向を基準として隣接するハーフミラー31間に重複があっても隙間が無ければ外界光OLに関して観察されるムラを比較的少なく抑えることができる。一方、視線ELの方向を基準として隣接するハーフミラー31間に隙間がある場合、この隙間を極力狭くすることがムラ発生を防止する観点で望ましい。
The above is the case where the plurality of half mirrors 31 constituting the
g≈TI × {sin (σ−ε) / √ [n 2 −sin 2 (σ−ε)]}
(3)
Or the following relational expression (4)
SP ≒ MW + TI x tan (ν2)
MW + TI × {sin (σ−ε) / √ [n 2 −sin 2 (σ−ε)]}
(4)
If it is satisfied, it is enough. In particular, even if there is an overlap between the adjacent half mirrors 31 with respect to the direction of the line of sight EL, if there is no gap, unevenness observed with respect to the external light OL can be suppressed to a relatively small amount. On the other hand, when there is a gap between the adjacent half mirrors 31 with reference to the direction of the line of sight EL, it is desirable to make this gap as narrow as possible from the viewpoint of preventing occurrence of unevenness.
図5を参照して、反射ユニット30の製造方法の一例について説明する。予め、ガラス製の平行平板である多数のガラス板91を準備する。各ガラス板91の厚みは、ハーフミラー31の配列間隔SPを考慮したものとなっており、反射ユニット30のうち中央側の部分23kに対応するガラス板91の厚みを標準として、入射側又は入口側の部分23mに対応するガラス板91は相対的に薄く、反入射側又は奥側の部分23hに対応するガラス板91は相対的に厚くなっている。図5の場合、下側のガラス板91が薄く上側のガラス板91が厚くなっている。その後、準備した多数のガラス板91の一面に金属反射膜や誘電体多層膜である反射膜92を成膜することにより多数の要素板90を準備する。その後、形成された多数の要素板90を厚みの順に接着剤で接合しつつ積層し、切断線C1、C2に沿って全体を斜めにカットする。これにより、平行平板を斜めに分割した細長いプリズム片であるブロック部材32の間に金属反射膜や誘電体多層膜からなるハーフミラー31を挟んだ構造の反射ユニット30であって、一端側でハーフミラー31の配置間隔が狭く他端側でハーフミラー31の配置間隔が広くなったものを得ることができる。この反射ユニット30を、平行導光体22の観察者側の適所に接着剤を介して貼り付け、接着剤を硬化させることによって固定する。
With reference to FIG. 5, an example of the manufacturing method of the
〔1D.第1実施形態のまとめ〕
以上で説明した第1実施形態の導光装置20によれば、複数のハーフミラー31の配列間隔SPが、入射部21に近い入射側から反入射側にかけてアイポイントEPを基準として複数のハーフミラー31が略連続して繋がるように変化するので、反射ユニット30を構成する複数のハーフミラー31がアイポイントEPの前方において略切れ目も重なりもない状態で略一様に配置されることになる。つまり、複数のハーフミラー31は、アイポイントEPに観察者の眼EYを配置した場合、その視線ELの前方において略切れ目も重なりもない状態で略一様に配置されることになる。これにより、外界光OLを観察する際にハーフミラー31に沿って延びる筋状のムラが観察されることを防止できる。
なお、本実施形態の導光装置20では、平行導光体22の外界側の平面22aで反射された映像光GLを反射することによって反射ユニット30に入射した映像光GLを観察者の眼EYに向わせるように設定しているので、映像光GLは、平行導光体22と反射ユニット30との境界面IFで反射されることなく射出部23又は反射ユニット30に入射する位置又はその近傍のハーフミラー31を経由するのみとなる。見方を変えれば、本実施形態の導光装置20では、反射ユニット30が光軸AX方向に関して平行導光体22の半分程度以下に薄く、反射ユニット30を構成するハーフミラー31が平行導光体22の観察者側よりも外界側で入射部21に近づくように傾斜するとともに、反射ユニット30のうち少なくとも入射部21に近い部分が平行導光体22の観察者側に配置されている。これにより、反射ユニット30のうち入射部21から離れた奥側において、観察されるべき映像光GLの光軸AXに対する傾きを比較的大きくして、入射部21からの映像光GLを反射ユニット30の目標箇所に直接的に入射させることが容易となる。これにより、観察されるべき映像光GLがハーフミラー31を経由する回数を減らして輝度ムラや減光を防止でき、その一方で、意図しない映像光GLの射出を防止してゴースト光の発生を抑えることができる。
[1D. Summary of First Embodiment]
According to the
In the
図6は、上記第1実施形態に係る導光装置20のうち射出部23の構造等に関する変形例を説明する図である。この場合、反射ユニット30の厚みが、入射部21に近い入射側で厚く入射部21から遠い反入射側で薄くなっている。入射部21から遠い側では、映像光GL2の仰角φ2が小さくなっており、反射ユニット30を薄くすることで、ハーフミラー31を経由する回数が増加することを抑制できる。ここで、反射ユニット30の観察側の光射出面OSと、平行導光体22の外界側の平面22aとは平行であることが望ましい。つまり、平行導光体22のうち反射ユニット30に隣接する部分は原則として僅かな楔角を有することになる。
なお、上記のように反射ユニット30の厚みがX方向の位置によって変化する場合も、ハーフミラー31に関する間隔調整量gの関係式(2)やハーフミラー31に関する配列間隔SPの関係式(4)がそのまま当てはまる。つまり、関係式(2)〜(4)中における反射ユニット30の厚みTIが位置Xに応じて例えば線形的に増加する変数であるとして扱えばよい。
FIG. 6 is a diagram for explaining a modification example regarding the structure and the like of the
Even when the thickness of the
図7(A)は、上記第1実施形態に係る導光装置20のうち射出部23の構造等に関する別の変形例を説明する図である。この場合、射出部23に設けた反射ユニット30が傾斜した状態で組み込まれている。具体的には、反射ユニット30は、入射部21から遠い奥側の部分23hが入射部21に近い前側の部分23mよりも外界寄りとなるように傾斜している。つまり、反射ユニット30の入射面30a及び出射面30bは、平行導光体22の平面22bを基準として、反時計回りに90°未満で適宜傾斜したものとなっている。
なお、射出部23は、反射ユニット30を挟んで平行導光体22の反対側に、反射ユニット30の出射面30bに接合される断面楔状のプリズム部材23fを有する。これにより、平行導光体22の外界側の平面22aと、この平面22aに対向する光射出面OSとが平行になって、外界光OLの自然な観察が可能になる。反射ユニット30が傾斜した状態で配置されていても、角度条件を図2〜4に示す例と同様とすれば、平行導光体22の外界側の平面22aで反射された映像光GLを複数のハーフミラー31で反射させて、観察側の光射出面OSを通過させることでき、図2等の場合と同様に虚像を形成することができる。
FIG. 7A is a diagram for explaining another modified example regarding the structure and the like of the
Note that the
図7(B)は、図7(A)に示す一部を拡大したものである。この場合、反射ユニット30が平行導光体22に対して傾いて配置されているので角度関係が変化しており、ハーフミラー31の配列間隔SPは、図2〜4に示す場合を修正したものとする必要がある。ここで、反射ユニット30の厚みをTIとし、平行導光体22の傾斜角をσとし、プリズム部材23fの楔角をρとして、アイポイントEPから任意の着目点まで延ばした光路の光軸AXに対する角度(つまり視線ELの角度)をεとし、ハーフミラー31の占有幅をMWとし、ハーフミラー31の間隔調整量をgとする。さらに、反射ユニット30の屈折率をnとし、プリズム部材23fの屈折率をn1とする。この場合、ハーフミラー31の配列間隔SPは、反射ユニット30が傾斜していない場合と同じ関係式(1)
SP=MW+g … (1)
で与えられる。光射出面OSを挟んでの視線ELの入射角をν3とし射出角をν4とするとともに、出射面30bを挟んでの視線ELの入射角をν1とし射出角をν2とすると、角ν3,ν4間と角ν1,ν2間とにスネルの法則が成り立つ。つまり、角ν2は、詳細な説明を省略するが、以下のように表現することができる。
この角ν2を利用すれば、間隔調整量gは、既述の関係式(2)
g=TI×tan(ν2) … (2)
で与えられる。
FIG. 7B is an enlarged view of a part shown in FIG. In this case, since the
SP = MW + g (1)
Given in. When the incident angle of the line of sight EL across the light exit surface OS is ν3 and the exit angle is ν4, and the incident angle of the line of sight EL across the
If this angle ν2 is used, the interval adjustment amount g can be expressed by the relational expression (2) described above.
g = TI × tan (ν2) (2)
Given in.
以上は、反射ユニット30を構成する複数のハーフミラー31がX方向に関してアイポイントEP又は視線ELを基準として全く重なりも切れ目もない場合、つまり複数のハーフミラー31がアイポイントEP又は視線ELを基準として重複も隙間もない状態で配置されている場合を説明しているが、目立たない範囲内での僅かな重複や隙間であれば許容される。つまり、以下の関係式(4)'
SP≒MW+TI×tan(ν2) … (4)'
が満たされれば足る。
The above is the case where the plurality of half mirrors 31 constituting the
SP≈MW + TI × tan (ν2) (4) ′
It is enough if is satisfied.
以上で説明した第1実施形態やその変形例において、入射部21を曲面21a,21bで構成しているが、その一方又は双方を平面で構成することもできる。この場合、曲面21bに対応する部分を平行導光体22の平面22bを延長した平面とすることができる。
また、入射部21において、光入射面ISから入射させた映像光GLを内面で反射させないで、そのまま平行導光体22に結合する構成とすることもできる。
さらに、平行導光体22は、完全な平行平板に限らず、若干の湾曲や楔角を持たせることができる。つまり、平行導光体22の平面22a,22bを非球面その他の湾曲面としたり、相互に傾き角を形成したりすることができる。ただし、平面22a,22bを湾曲させた場合、視度や倍率変化が発生するので、湾曲は少ない方が良い。また、平面22a,22b間に傾きを設けた場合、色分散が生じるので、傾き角は小さい方が望ましい。
反射ユニット30の製造方法は、図5に例示するものに限定されない。鋸歯状の断面を設けた樹脂基板であって、鋸歯の斜面に対応して平行に延びる多数の斜面を有するものを準備し、その多数の斜面にハーフミラー31を形成し、樹脂基板の斜面を含む溝を硬化可能な液体又は固体の樹脂で充填することによっても、図3等に示される光学的な構造を得ることができる。
In the first embodiment described above and the modifications thereof, the
In addition, the
Furthermore, the parallel
The manufacturing method of the
〔第2実施形態〕
以下、本発明の第2実施形態に係る導光装置を組み込んだ虚像表示装置について説明する。なお、第2実施形態に係る導光装置は、第1実施形態に係る導光装置を部分的に変更したものであり、共通部分については説明を省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a virtual image display device incorporating a light guide device according to a second embodiment of the present invention will be described. Note that the light guide device according to the second embodiment is a partial modification of the light guide device according to the first embodiment, and description of common portions is omitted.
図8に示すように、本実施形態の導光装置20は、映像光を取り込む入射部21と、導光用の平行導光体22と、映像光を取り出すための射出部23とを備える点で、第1実施形態の導光装置20と基本的に同一の構造を有する。ただし、第2実施形態の場合、導光装置20を通す映像光GLの光路は、反射回数が異なる複数種類の光路を含んでおり、これら複数種類の光路を合成するタイプとなっている。また、第2実施形態の場合、平行導光体22を傾けないでxy面に平行に配置している。
As shown in FIG. 8, the
なお、射出部23を構成する反射ユニット30は、詳細な説明を省略するが、第1実施形態の場合と同様の構造を有しており、多数のブロック部材32を接合した構造を有し、ハーフミラー31は、隣接する一対のブロック部材32間に挟まれた薄膜状のものとなっている。そして、複数のハーフミラー31の配列間隔SPは、入射部21に近い入射側から終端面ESに近い反入射側にかけて、観察者のアイポイントEP又は視線ELを基準として複数のハーフミラー31が略連続して繋がるように変化している。結果的に、反射ユニット30における複数のハーフミラー31の配列間隔SPは、入射部21に近い入射側から反入射側にかけて徐々に増加している。
In addition, although detailed description is abbreviate | omitted for the
以下、映像光の光路について説明する。液晶デバイス11の射出面11a上からそれぞれ射出される映像光のうち、破線で示す射出面11aの中央部分から射出される成分を映像光GL0とし、図中一点鎖線で示す射出面11aの周辺のうち紙面左側(−x側)から射出される成分を映像光GL1とし、図中二点鎖線で示す射出面11aの周辺のうち紙面右側(+x側)から射出される成分を映像光GL2とする。
Hereinafter, the optical path of the image light will be described. Of the image light respectively emitted from the
投射レンズ12を経た各映像光GL0,GL1,GL2の主要成分は、導光装置20の光入射面ISからそれぞれ入射した後、これに対向する反射面RSで反射され、第1及び第2の全反射面に対応する平面22a,22bにおいて互いに異なる角度で全反射を繰り返す。
具体的には、映像光GL0,GL1,GL2のうち、射出面11aの中央部分から射出された映像光GL0は、平行光束として入射部21の反射面RSで反射された後、標準反射角θ0で平行導光体22の観察者側の平面22bに入射し、全反射される。その後、映像光GL0は、標準反射角θ0を保った状態で、一対の平面22a,22bで全反射を繰り返す。映像光GL0は、平面22a,22bにおいて偶数回全反射され、平行導光体22と射出部23又は反射ユニット30との境界面IFでは反射されないでこれを通過し、射出部23の中央の部分23kに入射する。映像光GL0は、部分23kにおいて所定の角度で反射され、光射出面OSから光射出面OSを含むxy面に対して垂直な光軸AX方向に平行光束として射出される。
また、射出面11aの一端側(−x側)から射出された映像光GL1は、平行光束として入射部21の反射面RSで反射された後、最大反射角θ1で平行導光体22の観察者側の平面22bに入射し、全反射される。映像光GL1は、平面22a,22bにおいて複数回全反射され、平行導光体22と射出部23又は反射ユニット30との境界面IFでは反射されないでこれを通過し、射出部23のうち奥側(+x側)の部分23hにおいて所定の角度で反射され、光射出面OSから所定の角度方向に向けて平行光束として射出される。この際の射出角γ1は、入射部21側に戻されるようなものになっており、+x軸に対して鋭角の光線となる。
一方、射出面11aの他端側(+x側)から射出された映像光GL2は、平行光束として入射部21の反射面RSで反射された後、最小反射角θ2で平行導光体22の観察者側の平面22bに入射し、全反射される。映像光GL2は、平面22a,22bにおいて複数回全反射され、平行導光体22と射出部23又は反射ユニット30との境界面IFでは反射されないでこれを通過し、射出部23のうち入口側(−x側)の部分23mにおいて所定の角度で反射され、光射出面OSから所定の角度方向に向けて平行光束として射出される。この際の射出角γ2は、入射部21側から離れるようなものになっており、+x軸に対して鈍角の光線となる。
以上において、映像光GL0,GL1,GL2が射出部23に達するまでの全反射回数は、必ずしも一致していない。つまり、図示の例では、映像光GL2との全反射回数が映像光GL1の全反射回数よりも1回以上多くなっており、映像光GL0の全反射回数は、両映像光GL1,GL2の全反射回数と一致する場合を含む。ただし、平面22a,22bでの全反射による光の反射効率は非常に高いものであるため、上記のように映像光GL0,GL1,GL2間で反射回数が異なっていても、これによって輝度ムラが生じることは殆どない。また、映像光GL0,GL1,GL2は、映像光GLの光線全体の一部を代表して説明したものであるが、他の映像光GLを構成する光線成分についても映像光GL0等と同様に導かれ光射出面OSから射出されるため、これらについては図示及び説明を省略している。
The main components of the video lights GL0, GL1, and GL2 that have passed through the
Specifically, among the image lights GL0, GL1, and GL2, the image light GL0 emitted from the central portion of the
Further, the image light GL1 emitted from one end side (−x side) of the
On the other hand, the image light GL2 emitted from the other end side (+ x side) of the
In the above, the total number of reflections until the image lights GL0, GL1, and GL2 reach the
なお、中央向けの映像光GL0は、仰角φ0(=90°−θ0)で射出部23の部分23kに入射し、周辺向け映像光GL1は、仰角φ1(=90°−θ1)で射出部23の部分23hに入射し、周辺向け映像光GL2は、仰角φ2(=90°−θ2)で射出部23の部分23mに入射する。ここで、仰角φ0,φ1,φ2間には、反射角θ0,θ1,θ2の大小関係を反映してφ2>φ0>φ1の関係が成り立っている。つまり、反射ユニット30のハーフミラー31への入射角は、仰角φ2に対応する部分23m、仰角φ0に対応する部分23k、仰角φ1に対応する部分23hの順で徐々に小さくなる。換言すれば、ハーフミラー31への入射角又はハーフミラー31での反射角は、入射部21から離れるに従って小さくなる。
The image light GL0 for the center is incident on the
平行導光体22の外界側の平面22aで反射されて射出部23に向かう映像光GLの光線束の全体的な挙動について説明する。映像光GLの光線束は、光軸AXを含む断面において、平行導光体22の外界側の所定面領域FRで反射される前後の直進光路P1,P2のいずれかで幅が絞られる。具体的には、映像光GLの光線束は、光軸AXを含む断面において、所定面領域FRでの反射後の直進光路P2で全体として幅が絞られてビーム幅が細くなる。これにより、映像光GLの光線束を射出部23の手前で絞ることになり、横方向の視野角を比較的広くすることが容易になる。
The overall behavior of the light bundle of the image light GL that is reflected by the
〔その他〕
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。
[Others]
Although the present invention has been described with reference to each embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the spirit of the present invention. The following modifications are possible.
反射ユニット30に設けた多数のハーフミラー31の反射率は、原則として一致させるが、これらハーフミラー31の反射率を入射部21に近い入射側から反入射側にかけて徐々に変化させることもできる。
The reflectivities of a large number of half mirrors 31 provided in the
以上の説明では、映像素子として、透過型の液晶デバイス11を用いているが、映像素子としては、透過型の液晶デバイスに限らず種々のものを利用可能である。例えば、反射型の液晶パネルを用いた構成も可能であり、液晶デバイス11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、有機EL、LEDアレイや有機LEDなどに代表される自発光型素子用いた構成も可能である。さらに、レーザー光源とポリゴンミラーその他のスキャナとを組みあわせたレーザスキャナを用いた構成も可能である。
In the above description, the transmissive
以上の説明では、虚像表示装置100として、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。
In the above description, the virtual
以上の説明では、実施形態の虚像表示装置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、実施形態の虚像表示装置100は、ヘッドアップディスプレイ、双眼鏡型のハンドヘルドディスプレイ等に適用することもできる。
In the above description, the virtual
以上の説明では、平行導光体22の平面22a,22b又は曲面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映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、平面22a,22b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、映像光GLの入射角度が全反射条件を満たした上で、平面22a,22bの一部にミラーコート等が施され、実質的に全ての映像光を反射する場合も含まれる。
In the above description, the
以上の説明では、平行導光体22をX方向又はx方向に横長とし、光入射面ISを眼の横方向外側に位置するように形成しているが、映像光GLを導光装置20内に適切に導くことができれば、光入射面ISの位置はこれに限らず、例えば導光装置20の上下にある上端面TPや下端面BPの一部等に設けることも可能である。この場合、反射ユニット30は、眼前の光軸AXのまわりに90°回転させる。
In the above description, the parallel
以上では触れていないが、平行導光体22において外形を画定する外周部のうち上端面TPや下端面BP等を黒色塗料塗布面やサンドブラスト加工面とすることができる。さらに、上端面TPや下端面BP以外の箇所に黒色塗装塗布やサンドブラスト加工を施してもよい。上端面TPや下端面BP等の一部にのみ黒色塗装やサンドブラスト加工を施すものとしてもよい。
Although not mentioned above, the upper end surface TP, the lower end surface BP, and the like of the outer peripheral portion that defines the outer shape of the parallel
また、反射ユニット30を構成するハーフミラー31としては、反射率を適宜低下させるものに限らず、ホログラムミラーを用いることができる。この際のホログラムミラーは、RGBの各色を一括処理する多層型とできるが、各色用の単層膜とすることもできる。
Moreover, as the
10…画像形成装置、 11…液晶デバイス、 11a…射出面、 12…投射レンズ、 14…光源、 20…導光装置、 21…入射部、 22…平行導光体、 22a,22b…平面(全反射面)、 23…射出部、 23h,23k,23m…部分、 30…反射ユニット、 31…ハーフミラー、 32…ブロック部材、 100…虚像表示装置、 AX…光軸、 EY…眼、 GL…映像光、 GL0,GL1,GL2…映像光、 IS…光入射面、 OS…光射出面、 RS…反射面、 IF…境界面、 FR…所定面領域
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記導光体の一端側に設けられた入射部と、
前記導光体の他端側に設けられた射出部とを備え、
前記射出部は、前記導光体の外界側で反射された映像光を反射することによって観察者側にそれぞれ向かわせる複数のミラーを配列してなる反射ユニットを有し、
前記複数のミラーは、外界側に向かって前記入射部側に傾斜し、
前記複数のミラーの配列間隔が、前記入射部に近い入射側から反入射側にかけて、アイポイントを基準として前記複数のミラーが略連続して繋がるように変化する、導光装置。 A light guide having a pair of faces facing and extending substantially parallel to the observer side and the external side;
An incident portion provided on one end side of the light guide;
An emission part provided on the other end side of the light guide,
The emission unit includes a reflection unit in which a plurality of mirrors are arranged to be directed toward the observer side by reflecting video light reflected on the outside of the light guide,
The plurality of mirrors are inclined toward the incident part toward the outside,
The light guide device, wherein an array interval of the plurality of mirrors changes from an incident side close to the incident portion to a non-incident side so that the plurality of mirrors are connected substantially continuously with an eye point as a reference.
SP=MW+g
g≒TI×{sin(σ−ε)/√[n2−sin2(σ−ε)]}
を満たす、請求項13に記載の導光装置。 The arrangement interval of the reflection units is SP, the mirror occupation width is MW, the mirror interval adjustment amount is g, the thickness of the reflection unit is TI, and the inclination angle of the light guide and the reflection unit is σ. When the angle with respect to the optical axis of the optical path extending from the eye point to an arbitrary point of interest of the reflection unit is ε and the refractive index of the reflection unit is n, the following relationship is obtained: SP = MW + g
g≈TI × {sin (σ−ε) / √ [n 2 −sin 2 (σ−ε)]}
The light guide device according to claim 13, wherein:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015174442A JP2017049511A (en) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | Light guide device and virtual image display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015174442A JP2017049511A (en) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | Light guide device and virtual image display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017049511A true JP2017049511A (en) | 2017-03-09 |
Family
ID=58279621
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015174442A Withdrawn JP2017049511A (en) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | Light guide device and virtual image display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017049511A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019087996A1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-05-09 | ピクシーダストテクノロジーズ株式会社 | Retinal projection device and retinal projection system |
JP2019101370A (en) * | 2017-12-07 | 2019-06-24 | キヤノン株式会社 | Display device and head mount display |
US10585338B2 (en) | 2017-12-20 | 2020-03-10 | Seiko Epson Corporation | Display device |
US10802280B2 (en) | 2017-12-20 | 2020-10-13 | Seiko Epson Corporation | Display device |
US10871650B2 (en) * | 2017-03-28 | 2020-12-22 | Seiko Epson Corporation | Display apparatus and light guide device |
KR102201723B1 (en) * | 2020-09-02 | 2021-01-12 | 주식회사 맥스트 | Optical system of head mounted display and head mounted display with the same |
JP7580144B2 (en) | 2017-03-22 | 2024-11-11 | ルムス エルティーディー. | Overlapping Facets |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0315815A (en) * | 1989-05-23 | 1991-01-24 | Thomson Csf | Device for introducing collimation image to visual field of obserber |
JP2003329968A (en) * | 2002-05-13 | 2003-11-19 | Samsung Electronics Co Ltd | Wearable display system with freely adjustable magnification |
JP2004157520A (en) * | 2002-07-17 | 2004-06-03 | Crf Soc Consortile Per Azioni | Head-mount or head-up type light guide member for use in display device |
JP2009516862A (en) * | 2005-11-21 | 2009-04-23 | マイクロビジョン,インク. | Display having an image guiding substrate |
JP2010533316A (en) * | 2007-07-10 | 2010-10-21 | マイクロビジョン,インク. | Substrate guide relay for use with a scanning beam image source |
JP2012088588A (en) * | 2010-10-21 | 2012-05-10 | Seiko Epson Corp | Light guide plate and virtual image display device provided with the same |
JP2013210633A (en) * | 2000-06-05 | 2013-10-10 | Lumus Ltd | Substrate-guided optical beam expander |
WO2015075206A1 (en) * | 2013-11-22 | 2015-05-28 | Carl Zeiss Ag | Imaging optical unit and display device comprising such an imaging optical unit |
-
2015
- 2015-09-04 JP JP2015174442A patent/JP2017049511A/en not_active Withdrawn
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0315815A (en) * | 1989-05-23 | 1991-01-24 | Thomson Csf | Device for introducing collimation image to visual field of obserber |
JP2013210633A (en) * | 2000-06-05 | 2013-10-10 | Lumus Ltd | Substrate-guided optical beam expander |
JP2003329968A (en) * | 2002-05-13 | 2003-11-19 | Samsung Electronics Co Ltd | Wearable display system with freely adjustable magnification |
JP2004157520A (en) * | 2002-07-17 | 2004-06-03 | Crf Soc Consortile Per Azioni | Head-mount or head-up type light guide member for use in display device |
JP2009516862A (en) * | 2005-11-21 | 2009-04-23 | マイクロビジョン,インク. | Display having an image guiding substrate |
JP2010533316A (en) * | 2007-07-10 | 2010-10-21 | マイクロビジョン,インク. | Substrate guide relay for use with a scanning beam image source |
JP2012088588A (en) * | 2010-10-21 | 2012-05-10 | Seiko Epson Corp | Light guide plate and virtual image display device provided with the same |
WO2015075206A1 (en) * | 2013-11-22 | 2015-05-28 | Carl Zeiss Ag | Imaging optical unit and display device comprising such an imaging optical unit |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7580144B2 (en) | 2017-03-22 | 2024-11-11 | ルムス エルティーディー. | Overlapping Facets |
US10871650B2 (en) * | 2017-03-28 | 2020-12-22 | Seiko Epson Corporation | Display apparatus and light guide device |
WO2019087996A1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-05-09 | ピクシーダストテクノロジーズ株式会社 | Retinal projection device and retinal projection system |
JP2019101370A (en) * | 2017-12-07 | 2019-06-24 | キヤノン株式会社 | Display device and head mount display |
JP7076995B2 (en) | 2017-12-07 | 2022-05-30 | キヤノン株式会社 | Display device and head-mounted display |
US10585338B2 (en) | 2017-12-20 | 2020-03-10 | Seiko Epson Corporation | Display device |
US10802280B2 (en) | 2017-12-20 | 2020-10-13 | Seiko Epson Corporation | Display device |
KR102201723B1 (en) * | 2020-09-02 | 2021-01-12 | 주식회사 맥스트 | Optical system of head mounted display and head mounted display with the same |
WO2022050519A1 (en) * | 2020-09-02 | 2022-03-10 | 주식회사 맥스트 | Optical system of head mounted display and head mounted display with same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6409401B2 (en) | Light guide device and virtual image display device | |
CN106796348B (en) | Guiding device and virtual image display apparatus | |
JP5703875B2 (en) | Light guide plate and virtual image display device including the same | |
US20170192239A1 (en) | Light guide, virtual image display device, and light guide unit | |
CN107167919B (en) | Light guide device and virtual image display device | |
CN112327495B (en) | Light guide, virtual image optical system, and virtual image display device | |
JP5408048B2 (en) | Light guide plate for virtual image display device and virtual image display device | |
JP2017003845A (en) | Light guide device and virtual image display device | |
CN108254918B (en) | Optical element and display device | |
JP2017049511A (en) | Light guide device and virtual image display device | |
JP6733255B2 (en) | Optical element, display device, and method for manufacturing optical element | |
JP2017122784A (en) | Light guide unit and virtual image display optical system | |
JP2018109738A (en) | Optical element and display device | |
JP6701559B2 (en) | Light guide and virtual image display device | |
JP5682215B2 (en) | Virtual image display device | |
CN107870430B (en) | Optical element and display device | |
JP2017040784A (en) | Light guide device and virtual image display device | |
JP6657943B2 (en) | Light guide and virtual image display | |
JP2017161564A (en) | Light guide device and virtual image display device | |
JP2019197079A (en) | Virtual image display device | |
JP2018054782A (en) | Optical element and display device | |
JP6963738B2 (en) | Light guide member, light guide and virtual image display device | |
JP6569859B2 (en) | Light guide and virtual image display device | |
CN115793129A (en) | Light guide member, optical unit, virtual image display device, and head-mounted display | |
JP2012098324A (en) | Light guide plate and virtual image display device having the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180809 |
|
RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20180906 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20181116 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190529 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190604 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20190805 |