(57)【要約】【課題】駆動回路を配置しながら収差の抑制を向上する。【解決手段】虚像表示装置１０は表示部材１１と複数のコリメート光学系１２とを有する。表示部材１１は複数の表示領域１３と駆動回路１４とを有する。表示領域１３を千鳥状に配置する。駆動回路１４を互いに隣接する表示領域１３の間に配置する。駆動回路１４は表示領域１３を駆動する。コリメート光学系１２を表示領域１３毎に設ける。コリメート光学系１２は表示領域１３が形成する画像を無限遠煮投影する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
千鳥状に配置される複数の表示領域、および互いに隣接する前記表示領域の間に配置され該表示領域を駆動する駆動回路を有する表示部材と、
前記表示領域毎に設けられ、前記表示領域が形成する画像を無限遠に投影する複数のコリメート光学系とを備える
ことを特徴とする虚像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の虚像表示装置であって、前記表示領域に隣接する表示領域との間隔の中の最大値をＬｃ、前記表示領域の対角線の長さをＬｄとすると、０．８＜Ｌｄ／Ｌｃ＜１．０を満たすことを特徴とする虚像表示装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の虚像表示装置であって、前記複数の表示領域は、第１の方向および前記第１の方向との間のなす角が１２０°または６０°である第２の方向に沿って配置されることを特徴とする虚像表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の虚像表示装置であって、前記表示部材には、単一の表示領域および該表示領域に対応する前記駆動回路を有する正六角形状の表示素子の各辺を他の表示素子の辺と接合するように配置することを特徴とする虚像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、虚像を投影する虚像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、星などのように無限遠に存在する物体の像を、無限遠にあると錯覚させる表示装置が求められている。物体の実像を表示する表示装置を用いた場合に、観察者は表示装置から有限距離にいるため、表示される物体が無限遠に存在すると錯覚させることは難しい。そこで、多数の空間光変調素子の各点により形成される実像を、空間光変調素子と対になる多数の光学系を用いて平行光束として出射することにより、当該実像に相当する物体が無限遠に存在すると錯覚させる無限遠視表示装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４０５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の無限遠視表示装置では、隣接する光変調素子が近接しており、光学変調素子上に画像を形成させる駆動回路を配置することが難しい。駆動回路を配置するために光学変調素子を小型化すると、画角を確保するために、光学系の焦点距離が短くなる。しかし、光学変調素子間隔は変わらないために光学系の収差が大きくなり、その結果、観察される像に歪みが生じる。
【０００５】
本発明は、かかる観点に鑑みてなされたもので、駆動回路を実際に配置しながら収差の抑制を向上可能な虚像表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した諸課題を解決すべく、第１の観点による虚像表示装置は、
千鳥状に配置される複数の表示領域、および互いに隣接する前記表示領域の間に配置され該表示領域を駆動する駆動回路を有する表示部材と、
前記表示領域毎に設けられ、前記表示領域が形成する画像を無限遠に投影する複数のコリメート光学系とを備える
を特徴とするものである。
【０００７】
また、第２の観点による虚像表示装置において、
前記表示領域に隣接する表示領域との間隔の中の最大値をＬｃ、前記表示領域の対角線の長さをＬｄとすると、０．８＜Ｌｄ／Ｌｃ＜１．０を満たす
ことが好ましい。
【０００８】
また、第３の観点による虚像表示装置において、
前記複数の表示領域は、第１の方向および前記第１の方向との間のなす角が１２０°または６０°である第２の方向に沿って配置される
ことが好ましい。
【０００９】
また、第４の観点による虚像表示装置において、
前記表示部材には、単一の表示領域および該表示領域に対応する前記駆動回路を有する正六角形状の表示素子の各辺を他の表示素子の辺と接合するように配置する
ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、虚像表示装置において、駆動回路を実際に配置しながら収差の抑制を向上可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る虚像表示装置の表示面に垂直な方向に沿った断面図である。
【図２】図１の表示部材の正面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る虚像表示装置の表示面に垂直な方向に沿った断面図である。
【図４】図３の表示部材の正面図である。
【図５】実施例のコリメート光学系の球面収差図、非点収差図、および歪曲収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る虚像表示装置の表示面に垂直な方向に沿った断面図である。図１に示すように、虚像表示装置１０は、表示部材１１およびコリメート光学系１２を含んで構成される。
【００１４】
表示部材１１は、複数の表示領域１３および表示領域１３毎に駆動回路１４を含んで構成される。図２に示すように、複数の表示領域１３は、表示部材１１の表示面上に、第１の方向および第２の方向に沿って配置される。虚像表示装置１０は矩形の虚像を投影可能であり、第１の方向および第２の方向は当該矩形の辺に対して傾斜している。したがって、複数の表示領域１３は表示面上に千鳥状に配置される。なお、第１の方向および第２の方向の間のなす角は、１２０°である。また、任意の表示領域１３に隣接する表示領域１３との間隔の最大値をＬｃ、矩形である表示領域１３の対角線の長さをＬｄとすると、０．８＜Ｌｄ／Ｌｃ＜１．０を満たすように、表示領域１３は配置される。
【００１５】
表示領域１３は、行列のように二次元状に配置した光変調素子を有しており、表示領域１３に任意の実像を形成、すなわち表示可能である。駆動回路１４は表示領域１３毎に設けられる。駆動回路１４は信号線駆動回路および走査線駆動回路によって構成され、いずれか一方が表示領域１３の任意の辺に沿って配置され、他方が当該任意の辺に直交する辺に沿って配置される。すなわち、駆動回路１４は、互いに隣接する表示領域１３の間に配置される。駆動回路１４は光変調素子を駆動することによって、表示領域１３に任意の実像を形成する。
【００１６】
図１において、コリメート光学系１２は、表示領域１３毎に設けられる。コリメート光学系１２は、例えば複数のレンズによって構成され、最も像側のレンズの第１面の有効径が絞りとなり、所望の画角を満たす最長の焦点距離となるように構成される。上述のように、コリメート光学系１２は表示領域１３が形成する画像を平行光束状に出射し、無限遠に投影する。
【００１７】
以上のような構成の第１の実施形態の虚像表示装置によれば、複数の表示領域１３が千鳥状に配置されるので、コリメート光学系１２の設計の自由度が増し、その結果、収差の抑制を向上可能である。詳細に説明すると、千鳥状の配置によりコリメート光学系１２の絞りの開口面積に対する表示領域１３の面積の比率が大きくなる。当該比率が大きくなると、所望の視野角を確保するため、言換えると所望の画角を確保させ得るコリメート光学系１２の焦点距離の範囲が拡大化する。焦点距離の拡大化により、上述のようにコリメート光学系１２の設計の自由度が増す。したがって、上述のように、収差の抑制を向上可能となる。
【００１８】
また、本実施形態の虚像表示装置によれば、Ｌｄ／Ｌｃが０．８を超えるので、コリメート光学系１２の収差を要求される程度に抑制可能である。また、Ｌｄ／Ｌｃが１．０未満なので、駆動回路１４を表示部材１１の表示面に実際に配置可能である。
【００１９】
また、本実施形態の虚像表示装置によれば、互いのなす角が１２０°（または６０°）である第１の角度および第２の角度に沿って複数の表示領域１３が配置されるので、コリメート光学系１２の絞りの開口面積に対する表示領域１３の面積の比率を最大化可能である。したがって、コリメート光学系１２の設計の自由度がさらに増し、収差の抑制をさらに向上可能である。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態では、表示部材を複数の表示素子を用いて形成する点において第１の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。
【００２１】
第２の実施形態においては、図３に示すように、虚像表示装置１００は、表示部材１１０およびコリメート光学系１２を含んで構成される。
【００２２】
表示部材１１０は、複数の表示素子１５０を接合することにより形成される。図３に示すように、各表示素子１５０は、単一の表示領域１３および駆動回路１４を有する。表示素子１５０は、図４に示すように、正六角形状であり、六角形の各辺を他の表示素子１５０の辺と接合させるように配置される。このような配置により、第１の実施形態と同様に、複数の表示領域１３は、表示部材１１０の表示面上に、第１の方向および第２の方向に沿って配置される。また、第１の実施形態と同様に、０．８＜Ｌｄ／Ｌｃ＜１．０を満たすように、表示領域１３は配置される。
【００２３】
以上のような構成の第２の実施形態の虚像表示装置によっても、複数の表示領域１３が千鳥状に配置されるので、コリメート光学系１２の設計の自由度が増し、その結果、収差の抑制を向上可能である。また、第２の実施形態の虚像表示装置では、第１の実施形態と同様に、Ｌｄ／Ｌｃが０．８を超えるので、コリメート光学系１２の収差を要求される程度に抑制可能であって、Ｌｄ／Ｌｃが１．０未満なので、駆動回路１４を表示部材１１０の表示面に実際に配置可能である。また、第２の実施形態の虚像表示装置によれば、第１の実施形態と同様に、互いのなす角が１２０°（または６０°）である第１の角度および第２の角度に沿って複数の表示領域１３が配置されるので、収差の抑制をより向上可能である。
【００２４】
また、第２の実施形態の虚像表示装置によれば、複数の表示素子１５０を接合させることにより形成可能であり、多様なサイズの虚像表示装置１００の製造が容易である。
【実施例】
【００２５】
次に、実施例により本発明の効果を説明するが、本実施例はあくまでも本発明の効果を説明する一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。
【００２６】
表１に示した条件を満たし、良好に球面収差および非点収差を補正するように、実施例の虚像表示装置１０におけるコリメート光学系１２を設計した。設計された実施例のコリメート光学系１２のレンズデータを表２、表３に示した。なお、表２における面番号に対応する面を、図１に示した。
【００２７】
【表１】
2015031880.tif 000003
【００２８】
ただし、表１において、
※１は、ＲＧＢ３色の光変調素子をそれぞれ含む画素同士の間隔を示す。
※２は、任意の表示領域に隣接する表示領域との間隔の最大値を示す。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
ただし、表２において、
※１は、非球面であること示しており、非球面式は以下の（１）式によって与えられる。
※２は、当該面番号および次の面番号に対応する２面間の距離を示す。
※３は、当該面番号および次の面番号に対応する２面間の硝材の屈折率を示す。
※４は、当該面番号および次の面番号に対応する２面間の硝材の分散を示す。
【００３１】
【数１】
2015031880.tif 000005
【００３２】
（１）式において、
Ｚは面頂点に対する接平面からの深さ、
ｃは曲率半径Ｒの逆数、
ｈは光軸からの高さ、
ｋは円錐定数、
Ａは４次の非球面係数、
Ｂは６次の非球面係数、
Ｃは８次の非球面係数、
円錐定数ｋおよび非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃを表３に示した。
【００３３】
【表３】
2015031880.tif 000006
【００３４】
実施例のコリメート光学系１２の球面収差を算出し、図５（ａ）に示した。図５（ａ）の球面収差図において、縦軸はＦナンバーである。また、実施例のコリメート光学系１２の５８７．５ｎｍの波長の光に対する非点収差を算出し、図５（ｂ）に示した。図５（ｂ）の非点収差図において、縦軸は像高であり、実線はサジタル像面、点線はメリジオナル像面を示す。また、実施例のコリメート光学系１２の５８７．５ｎｍの波長の光に対する歪曲収差を算出し、図５（ｃ）に示した。図５（ｃ）の歪曲収差図において、縦軸は像高である。図５（ａ）〜５（ｃ）に示すように、実施例においては、少なくとも球面収差、非点収差、および歪曲収差が良好に補正されていることが分かる。
【００３５】
本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【符号の説明】
【００３６】
１０、１００  虚像表示装置
１１、１１０  表示部材
１２  コリメート光学系
１３  表示領域
１４  駆動回路
１５０  表示素子
【図１】
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【図２】
2015031880.tif 000008
【図３】
2015031880.tif 000009
【図４】
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【図５】
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