JP2021149008A - Light guide body and virtual image display device - Google Patents
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Abstract
【課題】輝度抜けを抑制できるとともに、製造が容易な導光体およびこれを用いた虚像表示装置を提供する。
【解決手段】光を導光して射出する導光体300であって、第1導光部材310と第2導光部材320とを含む2以上の導光部材で構成されており、光が入射する面である光線入射部301と、光線入射部から入射された光を、反射を繰り返して導光する導光部302と、光を導光体の外部に射出する光線射出部304と、導光部により導光された光を光線射出部に向けて反射させる取り出し部303と、を有し、第2導光部材は、平行平板形状を有し、少なくとも第1導光部材の導光部に接合されている。
【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light guide body which can suppress luminance loss and is easy to manufacture, and a virtual image display device using the light guide body.
SOLUTION: The light guide body 300 that guides and emits light is composed of two or more light guide members including a first light guide member 310 and a second light guide member 320, and the light is emitted. The light incident portion 301, which is an incident surface, the light guide unit 302 that repeatedly reflects and guides the light incident from the light incident portion, and the light ray emitting unit 304 that emits light to the outside of the light guide body. The second light guide member has a parallel flat plate shape and has at least a light guide of the first light guide member. It is joined to the part.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、導光体および虚像表示装置に関する。 The present invention relates to a light guide and a virtual image display device.
虚像表示装置として、たとえばHMD(Head Mounted Display)が普及し始めている。HMDはシースルーである透過型と、非透過型とに分類され、透過型のHMDとしてよく知られているものとしては、GOOGLE GLASS(商標登録)等がある。非透過型のHMDに関しても、その没入感から、各社から数多く発売されている。虚像表示装置によって人間が視認できる虚像のサイズに関しては、透過型の場合、情報端末と組み合わせて使用したり、AR(Augmented Reality:拡張現実)と組み合わせて使用したりするため小型で、かつ、携帯性がよいものが求められる傾向がある。一方、非透過型の場合、ゲームまたはVR(Virtual Reality:仮想現実)等で使われるため、没入感が得られ、かつ、広視野角が求められる傾向にある。虚像表示装置の共通の特徴としては、本体の大きさを小型化かつ薄肉化に特化したものは狭視野角になる傾向にあり、一方、表示エリアを広視野角にさせると本体の大きさが大型化かつ厚肉化する傾向にあった。近年は、透過型においても、そのユーザニーズから、薄肉化されて、かつ、広視野角であることが要請されるようになってきている。 As a virtual image display device, for example, an HMD (Head Mounted Display) has begun to spread. The HMD is classified into a see-through transmissive type and a non-transparent type, and a well-known transmissive HMD includes GOOGLE GLASS (registered trademark) and the like. Many non-transparent HMDs have been released by various companies because of their immersive feeling. Regarding the size of the virtual image that can be visually recognized by a human being by the virtual image display device, in the case of the transmissive type, it is small and portable because it is used in combination with an information terminal or in combination with AR (Augmented Reality). There is a tendency for something with good sex to be sought. On the other hand, in the case of the non-transparent type, since it is used in games or VR (Virtual Reality), there is a tendency that an immersive feeling is obtained and a wide viewing angle is required. A common feature of virtual image display devices is that those that specialize in reducing the size and thickness of the main body tend to have a narrow viewing angle, while when the display area is widened, the size of the main body is large. Tended to be larger and thicker. In recent years, even in the transmissive type, there has been a demand for a thin wall and a wide viewing angle due to the user's needs.
このような要請に沿うものとして、特許文献1〜3に開示される技術が知られている。しかしながら、これらの技術では、複数のミラーまたは複数の微細構造体での反射によって、光を導光体の外に射出させ、ユーザの目に導いている。この場合、画像表示素子の各画素にそれぞれ対応した角度で導光体内を導光する各々の角度の光に対して、これら複数のミラーまたは複数の微細構造体にあたらない角度の光が存在するため、観察される虚像の中に輝度抜けの部分が生じることが問題となっていた。
The techniques disclosed in
この問題を解決するために、導光体内に光をスプリットする層を設け、導光板内を導光する様々な角度の光の反射のタイミングを調整することで、輝度抜けが起こりやすい角度の光を複数のミラーまたは複数の微細構造体にあたりやすくする輝度抜け解消方法が提案されている(特許文献4)。 In order to solve this problem, a layer that splits the light is provided inside the light guide plate, and the timing of reflection of light at various angles that guide the light inside the light guide plate is adjusted to allow light at an angle at which brightness loss is likely to occur. A method for eliminating luminance loss has been proposed so as to make it easier to hit a plurality of mirrors or a plurality of microstructures (Patent Document 4).
しかしながら、導光体内に光をスプリットする層を設ける場合、導光体にスプリット面を設けることで、導光体を複数のパーツに分けた後、スプリット面を介して接合する必要があるため、製作する上で難易度が増すことが問題であった。 However, when a layer for splitting light is provided in the light guide body, it is necessary to provide the light guide body with a split surface so that the light guide body is divided into a plurality of parts and then joined via the split surface. The problem was that the difficulty level increased in making it.
本発明は、上述した従来技術の課題を解決するため、輝度抜けを抑制できるとともに、製造が容易な導光体およびこれを用いた虚像表示装置の提供を目的とする。 In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a light guide body which can suppress luminance loss and is easy to manufacture, and a virtual image display device using the light guide body.
上述した課題を解決するために、本発明の導光体は、光を導光して射出する導光体であって、第1導光部材と第2導光部材とを含む2以上の導光部材で構成されており、前記光が入射する面である光線入射部と、前記光線入射部から入射された前記光を、反射を繰り返して導光する導光部と、前記光を前記導光体の外部に射出する光線射出部と、前記導光部により導光された前記光を前記光線射出部に向けて反射させる取り出し部と、を有し、前記第2導光部材は、平行平板形状を有し、少なくとも前記第1導光部材の前記導光部に接合されている。 In order to solve the above-mentioned problems, the light guide body of the present invention is a light guide body that guides and emits light, and includes two or more guides including a first light guide member and a second light guide member. A light incident portion that is composed of an optical member and is a surface on which the light is incident, a light guide portion that repeatedly reflects and guides the light incident from the light incident portion, and the light guide. The second light guide member has a light emitting portion that emits light to the outside of the light body and a take-out portion that reflects the light guided by the light guide portion toward the light emitting portion. It has a flat plate shape and is joined to at least the light guide portion of the first light guide member.
本発明によれば、輝度抜けを抑制できるとともに、製造が容易な導光体を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a light guide body which can suppress the loss of brightness and is easy to manufacture.
以下に、図を参照しながら、導光体および虚像表示装置の実施の形態を詳細に説明する。また、以下の実施の形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施の形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換、変更および組み合わせを行うことができる。 Hereinafter, embodiments of the light guide and the virtual image display device will be described in detail with reference to the drawings. Further, the present invention is not limited to the following embodiments, and the components in the following embodiments include those easily conceived by those skilled in the art, substantially the same, and so-called equal ranges. Includes. Furthermore, various omissions, substitutions, changes and combinations of components can be made without departing from the gist of the following embodiments.
(第1実施形態に係る導光体を備える虚像表示装置)
図1は、第1実施形態に係る導光体を備える虚像表示装置の構成図である。虚像表示装置1000は、画像表示素子100と、光学系200と、第1実施形態に係る導光体300と、を備えている。
(Virtual image display device including the light guide body according to the first embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a virtual image display device including a light guide according to the first embodiment. The virtual
画像表示素子100は、導光体300を通じて表示する虚像の基となる画像の画像光を出射するデバイスである。画像表示素子100は、図面奥行き方向に延伸する板状の素子である。画像表示素子100として、例えば、OLED(Organic Light Emitting Diode:有機発光ダイオード)または液晶表示装置等の種々の表示素子を適用することができる。なお、画像表示素子100として、画像等の情報を表示できるものであれば、例えば、多数の微小鏡面(マイクロミラー)を平面に配列したMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイスであるDMD(Digital Mirror Device)、または、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)を適用することができる。この場合、画像表示素子100を照射する光源として、例えば、LED(Light Emitting Diode)、LD(Laser Diode)、または、放電ランプ等を用いることができる。
The
光学系200は、複数の光学レンズおよび絞り等から構成され、画像表示素子100から出射される画像情報を含む光線(以下、単に「画像光」と称する場合がある)を、画像表示素子100の各位置に応じた方向に角度変換し、かつ、平行化する光学系である。
The
虚像表示装置用の導光体300は、虚像を表示するために、画像表示素子100から出射され、光学系200により平行化された画像情報を含む画像光を導光して、人間の眼に射出させる。導光体300は、図面奥行き方向に延伸する板状の部材である。導光体300は、光線入射部301と、導光部302と、取り出し部303と、光線射出部304と、を有する。また、導光体300は、反射部305を有する。光線入射部301と、導光部302と、取り出し部303と、光線射出部304と、反射部305とは、図面奥行き方向に延伸している。なお、図1の左右方向である導光体300の長手方向において、光線入射部301が設けられた側を基端側、光線入射部301から離間した側を先端側と記載する場合がある。
The
光線入射部301は、画像表示素子100から出射され、光学系200により平行化された画像光が入射する、光学系200に対向して位置する部位である。反射部305は、光線入射部301から入射した画像光の光線を反射する部位である。
The light
導光部302は、略平行な2つの主面を有しており、反射部305により反射された光線を、2つの主面の間で繰り返し全反射させながら導光する部位である。
The
取り出し部303は、導光部302により導光された光線を、導光体300の外側に取り出すために光線射出部304に向けて反射させる部位である。光線射出部304は、取り出し部303により導光体300の外側に取り出すために反射された光線を、導光体300の外部に射出させる部位である。したがって、虚像表示装置1000のユーザは、光線射出部304側から導光体300を覗くことで、虚像を確認することができる。
The take-
図2は、導光体300の一部であって、取り出し部303を含む部分を拡大して示した図である。取り出し部303は、光線射出部304と略平行な複数の面303aと、光線射出部304に対して傾斜する複数の面303bとを有している。面303aと面303bとは、図面左右方向(導光体300の基端から先端に向かう方向)において交互に配置されている。
FIG. 2 is an enlarged view of a part of the
導光部302で全反射を繰り返しながら導光した光は、各面303bに当たると、たとえば光線R1で示すように光線射出部304に向けて反射される。また、面303bの間に面303aを設けることで、光が面303bに当たるまで導光体300の先端側に進むことができる。その結果、光線射出部304のうち導光体300の先端側に位置する部位まで光を導光することができる。これにより、比較的薄型の導光体300にて広角表示が可能な虚像表示装置1000を実現することができる。
When the light guided by the
ここで、導光体300は、第1導光部材310と第2導光部材320とである、2つの導光部材で構成されている。導光体300では、図1に示すように、光線入射部301、導光部302、取り出し部303、光線射出部304および反射部305は、第1導光部材310に設けられている。また、導光体300では、第1導光部材310と第2導光部材320とは、同程度の屈折率を有する材料で構成されており、たとえば同一の材料で構成されている。
Here, the
図3は、導光体300の一部であって、第2導光部材320を含む部分を拡大して示した図である。図3に示すように、第2導光部材320は、基端側および先端側に端面321を有した平行平板形状を有している。そして、第2導光部材320は、第1導光部材310の導光部302に、介在層400が介在した状態で接合されている。
FIG. 3 is an enlarged view of a part of the
第1導光部材310と第2導光部材320との接合箇所に介在する介在層400は、反射透過膜401と、接着層402とを有している。
The intervening
反射透過膜401は、第2導光部材320にたとえば蒸着により形成されている。反射透過膜401は、たとえば誘電体膜や、銀材料などからなる金属膜である。反射透過膜401は、ハーフミラー特性をもったコーティング膜であり、第1導光部材310を導光する光の一部分を第2導光部材320側に透過し、他の部分を第1導光部材310側に反射させる。反射透過膜401のハーフミラー特性は、反射率50%/透過率50%に近い特性でもよいが、これに限らず、たとえば反射率30%/透過率70%でもよい。
The reflection-transmitting
接着層402は、第1導光部材310と第2導光部材320とを接合する層であり、たとえば接着剤で構成されており、また、たとえば第1導光部材310および第2導光部材320と同程度の屈折率を有する。
The
このように構成された導光体300では、第2導光部材320が、平行平板形状を有し、少なくとも第1導光部材310の導光部302に接合されているので、これを用いた虚像表示装置1000において、観察される虚像の輝度抜けを抑制できるとともに、製造が容易である。
In the
以下、比較形態に係る導光体と対比して、導光体300における効果を説明する。図4は、比較形態に係る導光体を備える虚像表示装置の構成図である。この虚像表示装置1100は、虚像表示装置1000における導光体300を導光体330に置き換えた構成を有する。導光体330は、光線入射部301と、導光部302と、取り出し部303と、光線射出部304と、反射部305とを有し、第1導光部材310と同じ形状を有し同じ材料で構成されているが、第2導光部材320を有していない。
Hereinafter, the effect of the
図5は、比較形態に係る導光体330が導光する光線の一例を示す図である。光線R2は、図4に示す画像表示素子100の一部から出射された画像光の一部であり、光線入射部301の面に対してある角度で入射する。図4に示すように、光線R2は、導光部302の中で全反射を繰り返しながら導光するが、取り出し部303内の傾斜した面303b(図2参照)に一度もあたることなく、導光体330の先端に達してしまう。このような光線R2は、ユーザの目Eに届かないので、結果として、ユーザが視認する虚像の中に映像の欠け、すなわち輝度抜けが存在することとなり、虚像の画質が低下することとなる。
FIG. 5 is a diagram showing an example of light rays guided by the
これに対して、図6は、実施形態1に係る導光体300が導光する光線の一例を示す図である。光線R3は、図1に示す画像表示素子100の一部から出射された画像光の一部であり、光線入射部301の面に対して、図5の光線R2と同じ角度で入射する。この場合、図6に示すように、光線R3は、第2導光部材320の存在による多重反射の発生によって、光線R4、R5、R6、R7に分かれる。その結果、光線R2ひいては全画像光についての、導光体300内部での見かけ上の光束を広げることができる。これにより、たとえば光線R6は取り出し部303内の傾斜した面303b(図2参照)に一度もあたることなく、導光体330の先端に達してしまうものの、光線R4、R5は取り出し部303によって光線射出部304から外部に射出され、ユーザの目Eに到達する。すなわち光線R2ひいては全画像光は、取り出し部303内の傾斜した面303bにあたりやすい。したがって、図5の場合と比較して、ユーザが視認する虚像の中の輝度抜けが抑制されるので、虚像の画質の低下が抑制される。
On the other hand, FIG. 6 is a diagram showing an example of light rays guided by the
なお、図6では、光線R7のように第2導光部材320の端面321に到達する光線が生じている。これに対して、端面321に、画像光の波長の光を吸収するコーティングを施したり、端面321が、光線R7のように入射された光を外部に射出する形状を有したりしてもよい。これにより、光線R7の端面321による反射光が、再び第2導光部材320または第1導光部材310内を導光することが抑制される。その結果、不要な光が迷光として虚像内に混入し、画像劣化が生じることを抑制できる。なお、画像光の波長の光を吸収するコーティングとしては、たとえば可視光を吸収する材料を含むコーティングを用いることができる。また、入射された光を外部に射出する形状は、たとえば端面321が粗面加工などにより凹凸のある形状に加工されることによって形成される。
In FIG. 6, a light ray that reaches the
以上説明したように、導光体300では、第2導光部材320が、平行平板形状を有し、少なくとも第1導光部材310の導光部302に接合されているので、これを用いた虚像表示装置1000において、観察される虚像の輝度抜けを抑制できる。また、このような平行平板形状の第2導光部材320は、第1導光部材310とは別にかつ容易に製造や準備ができ、さらには第1導光部材310への接合が容易なので、導光体300は製造が容易なものとなる。
As described above, in the
また、導光体300では、反射透過膜401を有するので、第2導光部材320への画像光の導入や多重反射を制御しやすくなり、見かけの光束をより一層広げることができる。
Further, since the
また、導光体300では、第1導光部材310と第2導光部材320とが同程度の屈折率を有することが望ましい。同程度の屈折率を有する材料で構成すると、第1導光部材310を導光する光線と、第1導光部材310から第2導光部材320に導入され、反射して第1導光部材310に戻った光線との角度ずれを抑制することができ、良好な虚像表示を可能にする。なお、屈折率は完全に同一に限らず、第1導光部材310を導光する光線と、第1導光部材310から第2導光部材320に導入され、反射して第1導光部材310に戻った光線との角度ずれが、表示される虚像において問題にならない程度の差を有していても良い。
Further, in the
また、導光体300では、第1導光部材310と第2導光部材320とが、第1導光部材310および第2導光部材320と同程度の屈折率を有する接着層402にて接合されているので、光線が接着層402を通過する際の角度変化を抑制することができ、良好な虚像表示を可能にする。
Further, in the
また、導光体300では、光線入射部301は、略平行光の画像光が入射されるので、光線射出部304から射出した画像光がユーザの目の網膜上の1点に結像しやすい。その結果、画像光のパワーが比較的弱くても、良好な虚像を表示することができる。
Further, in the
(第2実施形態)
図7は、第2実施形態に係る導光体の構成図である。この導光体300Aは、図1に示す虚像表示装置1000において、導光体300に置き換えて用いることができる。この導光体300Aは、導光体300において、第2導光部材320を第2導光部材320Aに置き換え、介在層400を介在層400Aに置き換えた構成を有する。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a block diagram of the light guide body according to the second embodiment. The
図8は、導光体300Aの一部であって、第2導光部材320Aを含む部分を拡大して示した図である。図7、8に示すように、第2導光部材320Aは、平行平板形状を有しており、かつ第1導光部材310の先端側まで延在している。また、介在層400Aについては、反射透過膜401は第1導光部材310の導光部302の位置にあるが、取り出し部303や光線射出部304の位置までは伸びていない。一方、接着層402Aは第1導光部材310および第2導光部材320Aの先端側まで延在しており、第1導光部材310と第2導光部材320Aとを先端側まで接合している。
FIG. 8 is an enlarged view of a part of the
このように構成された導光体300Aにおいても、導光体300と同様に、観察される虚像の輝度抜けを抑制できるとともに、製造が容易である。また、導光体300Aでは、第1導光部材310の光線射出部304に反りが合った場合に、第2導光部材320Aを接合することによってその反りを低減することができるので、歪のない良好な虚像表示が可能になる。
Similarly to the
また、導光体300Aでは、反射透過膜401が光線射出部304までは伸びていないので、反射透過膜401にて反射した光が取り出し部303にあたって不要な光が発生して迷光となることが抑制される。これによって虚像の画質の低下を抑制できる。
Further, in the
図9は、第2実施形態の変形例に係る導光体の一部を拡大して示した図である。この導光体では、介在層400の接着層402は第1導光部材310および第2導光部材320Aの先端側まで延在しておらず、取り出し部303および光線射出部304の位置およびそれよりも先端側では、空気層403が第1導光部材310と第2導光部材320Aとの間に介在している。
FIG. 9 is an enlarged view of a part of the light guide body according to the modified example of the second embodiment. In this light guide body, the
(第1導光体の別の構成例)
図10は、第1導光部材の別の構成例を示す図である。この第1導光部材310Bは、たとえば製造誤差などによって、第2導光部材320と接合される面310Baの平坦性が低い。しかしながら、反射透過膜401と接着層402Bとを有する介在層400Bにおいて、接着層402Bが第1導光部材310Bと同程度の屈折率を有するので、面310Baの平坦性が低くても、第1導光部材310Bと第2導光部材320との間の屈折率の整合性が保たれ、良好な画質の虚像を得ることができる。
(Another configuration example of the first light guide body)
FIG. 10 is a diagram showing another configuration example of the first light guide member. The flatness of the surface 310Ba of the first
(取り出し部の別の構成例)
図11は、取り出し部の別の構成例を示す図である。図11(a)は図2に示す、面302aと面303bとを有する取り出し部303の構成である。図11(b)は、取り出し部303とは別の構成の取り出し部303Aの構成を示している。取り出し部303Aは、光線射出部304と略平行な複数の面303aと、光線射出部304に対して傾斜する複数の面303bと、光線射出部304に対して傾斜する複数の面303cと、を有している。面303bと面303cとは、面303aに垂直でありかつ図面奥行き方向に伸びる平面に対して、互いに異なる方向に傾斜している。これら面303aと面303cと面303bとは、図面左右方向において交互に配置されている。
(Another configuration example of the take-out part)
FIG. 11 is a diagram showing another configuration example of the take-out unit. FIG. 11A shows the configuration of the take-out
取り出し部303の場合、面303bで反射されて光線射出部304に向かう光線R8の他に、面303aで反射された後に面303bでさらに反射されて光線射出部304に向かう光線R9が存在しうる。このような光線R9は虚像に対して迷光となりうる。
In the case of the
これに対して、取り出し部303Aの場合、光線R9は面303aで反射された後に面303bには当たらない。その理由は、面303cの存在によって光線R9があたらない位置に次の面303aが配置されるからである。これにより、光線R9は虚像に対して迷光となりにくいので、虚像の画質の低下が抑制される。
On the other hand, in the case of the
(第3実施形態)
図12は、第3実施形態に係る導光体の構成図である。この導光体300Bは、図1に示す虚像表示装置1000において、導光体300に置き換えて用いることができる。この導光体300Bは、導光体300において、取り出し部303を取り出し部303Bに置き換えた構成を有する。
(Third Embodiment)
FIG. 12 is a block diagram of the light guide body according to the third embodiment. The
取り出し部303Bは、第1導光部材310内に設けた、特定の反射率のコートを施した幾つものミラーを配置して成る。このような導光体300Bにおいても、導光体300と同様に、観察される虚像の輝度抜けを抑制できるとともに、製造が容易である。
The take-out
(第4実施形態)
図13は、第4実施形態に係る導光体の構成図である。この導光体300Cは、図1に示す虚像表示装置1000において、導光体300に置き換えて用いることができる。この導光体300Cは、導光体300において、取り出し部303を取り出し部303Cに置き換えた構成を有する。
(Fourth Embodiment)
FIG. 13 is a block diagram of the light guide body according to the fourth embodiment. The
取り出し部303Cは、第1導光部材310における光線射出部304とは反対側の面に、微細構造体と隙間ゾーンとを設けて成る。このような導光体300Cにおいても、導光体300と同様に、観察される虚像の輝度抜けを抑制できるとともに、製造が容易である。
The take-out
(実施例、比較例)
実施例として、以下の条件において、図1に示す構成の虚像表示装置における虚像の輝度分布をシミュレーション計算した。また、比較例として、以下の条件において、図4に示す構成の虚像表示装置における虚像の輝度分布をシミュレーション計算した。ただし、比較例では、第2導光部材320は存在しないのでその条件は適用されない。
(Example, comparative example)
As an example, the brightness distribution of the virtual image in the virtual image display device having the configuration shown in FIG. 1 was simulated and calculated under the following conditions. Further, as a comparative example, the brightness distribution of the virtual image in the virtual image display device having the configuration shown in FIG. 4 was simulated and calculated under the following conditions. However, in the comparative example, since the second
<条件>
画像表示素子100
・表示領域:5.28mm x 2.97mm
光学系200
・視野角(対角):40度
・焦点距離:6.8mm
・FNO.:5.8
第2導光部材320
・材質:PMMA
・サイズ: 15mm x 21mm
・肉厚:0.7mm
第1導光部材310
・材質:PMMA
・肉厚:最薄部0.5mm、最厚部2mm
・長さ:59mm
・幅 :50mm
取り出し部303
・面303bの幅:0.2mm、光線射出部304に対する角度:27度
・面303aの幅:0.76mm
アイボックス: 5mm以上
アイレリーフ: 15mm以上
<Conditions>
-Display area: 5.28 mm x 2.97 mm
・ Viewing angle (diagonal): 40 degrees ・ Focal length: 6.8 mm
・ FNO. : 5.8
Second
・ Material: PMMA
・ Size: 15mm x 21mm
・ Wall thickness: 0.7 mm
First
・ Material: PMMA
・ Thickness: Thinnest part 0.5 mm,
・ Length: 59mm
・ Width: 50 mm
-Width of
Eye box: 5 mm or more Eye relief: 15 mm or more
図14は、比較例の虚像表示装置における虚像の輝度分布をシミュレーション計算した結果を示す図である。図15は、実施例の虚像表示装置における虚像の輝度分布をシミュレーション計算した結果を示す図である。なお、図14、15において、X方向は導光体の長手方向(図1、4における図面左右方向)を示し、Y方向は導光体の幅方向(図1、4における図面奥行き方向)を示している。X方向、Y方向における数値は相対位置を示しており、ゼロは中心位置を示している。 FIG. 14 is a diagram showing the result of simulation calculation of the brightness distribution of the virtual image in the virtual image display device of the comparative example. FIG. 15 is a diagram showing the result of simulation calculation of the brightness distribution of the virtual image in the virtual image display device of the embodiment. In FIGS. 14 and 15, the X direction indicates the longitudinal direction of the light guide (the left-right direction in the drawings in FIGS. 1 and 4), and the Y direction indicates the width direction of the light guide (the depth direction in the drawings in FIGS. 1 and 4). Shown. Numerical values in the X and Y directions indicate relative positions, and zero indicates the center position.
図14の比較例では、X方向に離間した位置P1、P2、P3に、輝度が0に近くなるような大きな輝度抜けが存在したが、図15の実施例では、そのような大きな輝度抜けは存在しなかった。 In the comparative example of FIG. 14, there was a large luminance loss at positions P1, P2, and P3 separated in the X direction so that the brightness was close to 0, but in the embodiment of FIG. 15, such a large luminance loss was present. It didn't exist.
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications or modifications are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
たとえば、光学系200を、画像表示素子100から射出した画像光の中間像を一旦形成した後に略コリメータ光を生成し、導光体300を入射させるように構成してもよい。このように一旦中間像を形成することで、虚像表示装置1000において重量のある画像表示素子100を後方(導光体300から離間する側)に配置できるため、虚像表示装置1000をメガネ型とした場合に、前方重量を低減でき着け心地の良い、スマートグラスとも呼ばれるメガネ型虚像表示装置を実現できる。
For example, the
また、第1導光部材310と第2導光部材320とは、導光体を構成する2つの導光部材の一例であるが、2以上の導光部材から導光体が構成されていてもよい。
Further, the first
また、第2導光部材320は第1導光部材310において光線射出部304と同じ側にある導光部302の主面に接合されているが、取り出し部303と同じ側にある導光部302の主面に接合されていてもよい。
Further, the second
また、反射透過膜401は、第2導光部材320に形成されているのに限られず、第1導光部材310にたとえば蒸着により形成されていてもよい。
Further, the
また、上述した導光体や虚像表示装置の構成は、図面の左右が逆転した構造としても成立する。また、虚像表示装置は、1つの導光体を両眼で観察する構成としてもよいし、2つの導光体をそれぞれの目で観察する構成としてもよいし、1つの導光体を1つの目で観察する小型の単眼観察方式に構成してもよい。このようにして、たとえば30度以上の広角の虚像表示時でも輝度抜けのない軽量なスマートグラスを実現できる。また、虚像表示装置は、ヘッドアップディスプレィ(HUD)として構成してもよい。 Further, the configuration of the light guide body and the virtual image display device described above is also established as a structure in which the left and right sides of the drawing are reversed. Further, the virtual image display device may be configured to observe one light guide body with both eyes, may be configured to observe two light guide bodies with each eye, or one light guide body may be observed by one eye. It may be configured as a small monocular observation method for visual observation. In this way, it is possible to realize a lightweight smart glass that does not lose brightness even when displaying a wide-angle virtual image of 30 degrees or more, for example. Further, the virtual image display device may be configured as a head-up display (HUD).
100 :画像表示素子
200 :光学系
300 :導光体
301 :光線入射部
302 :導光部
303 :取り出し部
304 :光線射出部
310 :第1導光部材
320 :第2導光部材
321 :端面
401 :反射透過膜
402 :接着層
1000 :虚像表示装置
100: Image display element 200: Optical system 300: Light guide body 301: Light ray incident part 302: Light guide part 303: Extraction part 304: Light ray emitting part 310: First light guide member 320: Second light guide member 321: End face 401: Reflective transmission film 402: Adhesive layer 1000: Virtual image display device
Claims (8)
第1導光部材と第2導光部材とを含む2以上の導光部材で構成されており、
前記光が入射する面である光線入射部と、
前記光線入射部から入射された前記光を、反射を繰り返して導光する導光部と、
前記光を前記導光体の外部に射出する光線射出部と、
前記導光部により導光された前記光を前記光線射出部に向けて反射させる取り出し部と、
を有し、
前記第2導光部材は、平行平板形状を有し、少なくとも前記第1導光部材の前記導光部に接合されている
導光体。 A light guide that guides and emits light.
It is composed of two or more light guide members including a first light guide member and a second light guide member.
The light beam incident part, which is the surface on which the light is incident,
A light guide unit that repeatedly reflects and guides the light incident from the light ray incident portion, and a light guide unit.
A light emitting portion that emits the light to the outside of the light guide body,
A take-out unit that reflects the light guided by the light guide unit toward the light ray emitting unit, and a take-out unit.
Have,
The second light guide member has a parallel flat plate shape, and is at least a light guide body joined to the light guide portion of the first light guide member.
請求項1に記載の導光体。 A part of the light that is interposed at the joint between the first light guide member and the second light guide member and guides the first light guide member is transmitted to the second light guide member side, and the other portion is transmitted. The light guide body according to claim 1, which has a reflective and transmissive film that reflects light toward the first light guide member.
請求項1または2に記載の導光体。 The light guide body according to claim 1 or 2, wherein the first light guide member and the second light guide member are made of a material having the same refractive index.
請求項3に記載の導光体。 The third aspect of the present invention, wherein the first light guide member and the second light guide member are joined by an adhesive layer having the same refractive index as the first light guide member and the second light guide member. Light guide body.
請求項1〜4のいずれか一つに記載の導光体。 The light guide body according to any one of claims 1 to 4, which has a coating on the end surface of the second light guide member that absorbs light having the wavelength of the light.
請求項1〜4のいずれか一つに記載の導光体。 The light guide body according to any one of claims 1 to 4, wherein the end face of the second light guide member has a shape of emitting incident light to the outside.
請求項1〜6のいずれか一つに記載の導光体。 The light guide according to any one of claims 1 to 6, wherein the light ray incident portion is incident with the light of substantially parallel light.
前記画像表示素子から出射される画像光を導光して虚像を形成するために射出する、請求項1〜7のいずれか一つに記載の導光体と、
前記画像表示素子から出射される前記画像光を前記導光体の前記光線入射部に入射させる光学系と、
を備える虚像表示装置。 Image display element and
The light guide according to any one of claims 1 to 7, wherein the image light emitted from the image display element is guided and emitted to form a virtual image.
An optical system that causes the image light emitted from the image display element to enter the light beam incident portion of the light guide body, and an optical system.
A virtual image display device comprising.
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