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図面 (13)

課題

装置の小型化及び軽量化を図りつつ、映像広画角化しながら画像全体としてのホワイトバランスが維持された画像を視認させるヘッドマウントディスプレイを提供すること。

解決手段

画像を表示する表示素子であるパネル部11を有する画像表示装置10と、パネル部11から射出される画像光GLの光路上に配置され、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材COと、色付光学部材COにおける黄色度に応じて、光路全体における画像光GLに対する色付度合補正する色付補正光学部材CCとを備える。

概要

背景

使用者観察者)の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイ(HMD)においては、広画角な画像を提供しながら小型化であることが要請される。このため、光学系に高屈折率の部材を適用することが望まれるが、黄色味のものを適用すると、そのままでは画像全体が黄色味を帯びてしまうことになる。これに対して、例えば、特許文献1に示すように、面光源装置において、高屈折率のプリズムシートを通過することで発生した黄色味のずれを補正するものが知られている。

概要

装置の小型化及び軽量化をりつつ、映像広画角化しながら画像全体としてのホワイトバランスが維持された画像を視認させるヘッドマウントディスプレイを提供すること。画像を表示する表示素子であるパネル部11を有する画像表示装置10と、パネル部11から射出される画像光GLの光路上に配置され、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材COと、色付光学部材COにおける黄色度に応じて、光路全体における画像光GLに対する色付度合を補正する色付補正光学部材CCとを備える。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

画像を表示する表示素子と、前記表示素子から射出される画像光光路上に配置され、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材と、前記色付光学部材における黄色度に応じて、色付度合補正する色付補正光学部材とを備える、ヘッドマウントディスプレイ

請求項2

前記色付光学部材における黄色度は、10以上である、請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ。

請求項3

前記色付光学部材は、前記画像光の光路上に配置される光学部材のうち他の光学部材よりも高い屈折率を有する高屈折率部材である、請求項1及び2のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。

請求項4

前記色付光学部材及び前記色付補正光学部材は、前記画像光の光路上における光学系を構成するレンズである、請求項1〜3のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。

請求項5

前記光学系を構成する3つ以上のレンズのうち、2つ以上は、前記色付補正光学部材である、請求項4に記載のヘッドマウントディスプレイ。

請求項6

前記色付補正光学部材は、前記表示素子に設ける保護ガラスである、請求項1〜3のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。

請求項7

前記色付補正光学部材は、少なくとも画角40°以下の範囲について前記色付度合を補正する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。

請求項8

前記色付補正光学部材において、前記色付度合が前記画像光の光路によって異なっている、請求項1〜7のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。

請求項9

前記色付補正光学部材における前記色付度合は、前記色付光学部材における黄色度と前記色付補正光学部材及び前記色付光学部材を通過する前記画像光の光路長とに対応して定められている、請求項1〜8のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。

請求項10

前記色付補正光学部材は、前記色付光学部材の補色に着色された着色部材である、請求項1〜9のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。

請求項11

前記色付光学部材及び前記色付補正光学部材は、折り返し光学系を構成する、請求項1〜10のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。

請求項12

前記折り返し光学系は、前記表示素子側に凸面を有する凸レンズと、前記凸レンズよりも前記表示素子側に配置され、前記凸レンズの前記凸面に接合する凹面を有する凹レンズと、前記凸面と前記凹面との接合部に設けられるハーフミラーとを有し、前記凸レンズは、前記色付光学部材である、請求項11に記載のヘッドマウントディスプレイ。

請求項13

前記凹レンズは、前記色付補正光学部材である、請求項12に記載のヘッドマウントディスプレイ。

技術分野

0001

本発明は、映像使用者提示するヘッドマウントディスプレイ(HMD)に関する。

背景技術

0002

使用者(観察者)の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイ(HMD)においては、広画角な画像を提供しながら小型化であることが要請される。このため、光学系に高屈折率の部材を適用することが望まれるが、黄色味のものを適用すると、そのままでは画像全体が黄色味を帯びてしまうことになる。これに対して、例えば、特許文献1に示すように、面光源装置において、高屈折率のプリズムシートを通過することで発生した黄色味のずれを補正するものが知られている。

先行技術

0003

特開2011−221376号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、特許文献1には、上記のようなものをヘッドマウントディスプレイ(HMD)に適用可能とするための具体的な構成や条件等について、開示されてはいない。

課題を解決するための手段

0005

本発明の一態様のヘッドマウントディスプレイは、画像を表示する表示素子と、表示素子から射出される画像光光路上に配置され、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材と、色付光学部材における黄色度に応じて、光路全体における画像光に対する色付度合を補正する色付補正光学部材とを備える。

図面の簡単な説明

0006

第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ(HMD)について概念的に説明するための側方断面図である。
一変形例のHMDについて概念的に説明するための側方断面図である。
第2実施形態に係るHMDについて概念的に説明するための側方断面図である。
第3実施形態に係るHMDについて概念的に説明するための側方断面図である。
第4実施形態に係るHMDについて概念的に説明するための側方断面図である。
一変形例のHMDについて概念的に説明するための側方断面図である。
第5実施形態に係るHMDについて概念的に説明するための側方断面図である。
一変形例のHMDについて概念的に説明するための図である。
第6実施形態に係るHMDについて概念的に説明するための側方断面図である。
第7実施形態に係るHMDについて概念的に説明するための側方断面図である。
HMDの変形例について概念的に説明するための側方断面図である。
HMDについて他の一例を示す概念図である。

実施例

0007

〔第1実施形態〕
以下、図1を参照しつつ、本発明の第1実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ(HMD)について詳細に説明する。

0008

図1に概念的に示すように、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ(HMD)100は、表示素子(画像表示部)等で構成される画像表示装置10と、拡大光学系20とを備え、HMD100を装着した使用者又は観察者に対して虚像による画像光(映像光)を視認させることができる虚像表示装置である。ここで、図1は、HMD100を使用者が装着した場合の側方から見た断面の様子を概念的に示している。図1等において、HMD100における光学系の光軸AXがZ方向となっているものとする。さらに、Z方向に対して垂直な面の面内方向のうち、水平方向すなわち左右方向をX方向とし、面内方向のうち、X方向に垂直な方向をY方向とする。この場合、使用者の左右の眼の並ぶ方向として想定される水平方向がX方向となる。そして、水平方向に直交する方向である使用者にとっての上下方向が垂直方向であり、図1等では、Y方向となる。また、図1において、HMD100の使用時(HMD100を使った観察時)における使用者の眼EYの位置として想定されるのは、HMD100の構成上における瞳の位置PEとなっている。また、ここでは、図示のように、瞳の位置PEから画像表示装置10へ向かう方向すなわち使用者の眼EYにとっての視線方向が、+Z方向となっている。

0009

なお、画像表示装置10及び拡大光学系20は、右眼用左眼用とについてそれぞれ用意される左右一対構成であるが、左側の構造と右側の構造とが対称性を有することから、ここでは、省略して左右のうち一方(右眼用)のみを示している。例えば図1では、使用者の眼EYよりも−X方向に右耳)があり、+X方向にがあることになる。なお、HMD100は、左右一対の一方のみ、すなわち単独でも虚像表示装置として機能する。また、左右一対構成とせず、単眼用に虚像表示装置を構成することも可能である。

0010

以下、HMD100による画像光の導光をするための各部の構造等についての一例を概念的に説明する。

0011

まず、HMD100のうち、画像表示装置10は、画像形成を行う主要な本体部分である画像光GLを射出するパネル部11と、パネル部11の光射出面11aを覆うカバーガラスである保護ガラスCGとを備える。なお、画像表示装置10は、上記のほか、偏光板12や入射偏光変換部材13を有し、パネル部11から射出される画像光(映像光)GLの偏光状態を調整する。また、画像表示装置10は、パネル部11として、小型のものを採用しており、図示のように、画像表示装置10は、光軸AXについて垂直な方向に関して、少なくとも拡大光学系20よりも小さい構成となっている。具体的には、例えば、図示の例において、画像表示装置10の画像表示領域のサイズ(あるいはパネルサイズ)は、後述する拡大光学系20を構成する各レンズよりも小さいものとなっている。

0012

表示デバイスであるパネル部11は、例えば有機EL(有機エレクトロルミネッセンス、Organic Electro-Luminescence)等の自発光型素子(OLED)で構成される表示素子(映像表示素子)とすることができる。パネル部11は、有機ELのほか、例えば、無機EL、LEDアレイレーザーアレイ量子ドット発光型素子等に代表される自発光型の表示素子(映像素子)であるものとしてもよい。パネル部11は、2次元の光射出面11aにカラー静止画又は動画を形成する。パネル部11は、不図示の駆動制御回路に駆動されて表示動作を行う。パネル部11として有機ELのディスプレイを用いる場合、有機EL制御部を備える構成とする。パネル部11として量子ドットディスプレーを用いる場合、青色発光ダイオード(LED)の光を量子ドットフィルムに通すことにより、緑や赤の色を出す構成とする。パネル部11は、自発光型の表示素子に限らず、LCDその他の光変調素子で構成され、当該光変調素子をバックライトのような光源によって照明することによって画像を形成するものであってもよい。パネル部11として、LCDに代えて、LCOS(Liquid crystal on silicon, LCoSは登録商標)や、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。

0013

ここで、高精細化等の観点から、画像表示装置10のパネル部11に用いる表示素子として、例えばマイクロディスプレイ等の小型のものを採用することが望ましい場合が考えられる。高精細化を実現するためには、例えばHTPSやSiバックプレーンを使った液晶パネル、あるいはOLEDパネルを適用する必要があり、これらは、パネルサイズとパネル単価とに比例関係があるからである。つまり、製品コスト下げる等の実用的観点から、より小さなパネルを適用する必要がある。しかしながら、広画角化を図りつつパネルをより小型化しようとする、すなわち、より小さいパネルサイズを適用しようとすると、光学系の焦点距離も小さくする必要がある。つまり、レンズの曲率半径を小さくする必要がある。この場合、広視野角側の光の成分において、レンズ面での全反射条件の制限から、強い曲率の形状にできず、思うようなパネルサイズの縮小化が図れない可能性がある。本実施形態のHMD100では、このような点を考慮して、パネル部11の小型化を実現している。なお、パネル部11におけるパネルサイズの一辺の長さについては、小型化の要請の観点から、2.5インチ以下、さらには、1インチ以下(より望ましくは、12〜13mm程度)とすることが望ましいとされている。本実施形態では、画像表示装置10としてマイクロディスプレイのような小型パネルを用い、これによる画像を拡大光学系20で拡大して広画角な画像形成を可能としている。

0014

画像表示装置10には、上記のほか、偏光板12や入射側偏光変換部材13が設けられている。偏光板12は、保護ガラスCGの光射出面上に貼り付けられている。偏光板12は、透過型偏光板であり、パネル部11からの画像光GLの通過に際して、画像光GLのうち直線偏光の成分を抽出する部材である。入射側偏光変換部材13は、1/4波長板すなわちλ/4板であり、通過する光の偏光状態を変換する。つまり、入射側偏光変換部材13は、偏光板12の光路下流側に位置して、偏光板12を経て直線偏光となった画像光GLを円偏光にする。なお、上述した偏光板12や入射側偏光変換部材13等の取付け態様は、一例であり、目的の偏光状態を維持できる範囲において、適宜変更できる。

0015

次に、HMD100のうち、拡大光学系20は、投射レンズ21と、接合レンズ22と、透過反射選択部材23とを備える。

0016

投射レンズ21は、画像表示装置10の直近後段に設けられた凸レンズ又は凸メニスカスレンズ(図示の例では凸メニスカスレンズとしているが、凸レンズでもよい。)であり、画像表示装置10からの画像光GLを、光路下流側(−Z側)に配置される後の光学部材に向けて射出する。言い換えると、投射レンズ21は、拡大光学系20のうち、画像表示装置10に一番近い位置に配置されて画像光GLの光路を調整する前段側レンズである。投射レンズ21を入れることによって、より解像度性能を向上させることができ、また、画像表示装置10におけるパネルサイズを小さくすることができる。このため、画像表示装置10の作製コストを抑えることも可能となる。また、画像表示装置10から射出される光線テレセン角を抑えることもできるため、パネル視野角特性によって輝度色度の変化が生じるのを抑えられる。ここで、図示の一例では、投射レンズ21は、1つのレンズPL(凸メニスカスレンズ)で構成されている。なお、既述のように、レンズPLは、凸レンズでもよい。

0017

特に、本実施形態では、投射レンズ21を構成するレンズPLとして、後述する色付光学部材COにおける黄色度に応じて、色付度合を補正する色付補正光学部材CCを採用している。色付補正光学部材CCは、色付光学部材COの補色(青色)に着色された着色部材である。特定の硝材や、樹脂素材添加剤を混ぜ込むこと等で、色付補正光学部材CCとしてのレンズPLが構成される。なお、図1において、色付補正光学部材CCと色付光学部材COとを異なるパターンハッチングで示しており、これは、以後の他の図においても同様としている。

0018

接合レンズ22は、画像表示装置10側すなわち+Z側から順に並ぶ2つのレンズである凹レンズ22aと凸レンズ22bとを接合することで構成されており、凹レンズ22aと凸レンズ22bとの間には、ハーフミラーHMを含んで形成される接合部CNが設けられている。

0019

接合レンズ22のうち、まず、凹レンズ22aは、凸レンズ22bよりも画像表示装置10側(+Z側)に配置され、使用者の眼前側(−Z側)に凹面CEを有し、凹面CEの反対側である画像表示装置10側に画像表示装置10からの画像光GLを入射させる光入射面として、平面である光入射面SIを有する平凹レンズである。凹レンズ22aの屈折率は、凸レンズ22bの屈折率よりも小さくなっている。また、凹面CEは、凸レンズ22bの凸面CVに対応する曲面形状の球面を有するものとなっている。すなわち、凹レンズ22aは、球面平凹レンズである。

0020

次に、凸レンズ22bは、凹レンズ22aよりも使用者の眼前側に配置され、画像光GLを装置外部へ取り出す取出し位置に配置され、眼前側に光射出面として、平面である光射出面SEを有し、光射出面SEの反対側である画像表示装置10側に凸面CVを有する平凸レンズである。凸レンズ22bは、画像を十分に広画角なものとすべく、例えば屈折率1.8以上の高屈折レンズとなっている。また、凸面CVは球面となっている。すなわち、凸レンズ22bは、球面平凸レンズである。ここで、凸レンズ22bとして、例えば屈折率1.8以上を維持すべく、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材COが採用されている。例えば、特定の硝材や、樹脂素材に添加剤を混ぜ込むこと等で、所望の数値を満たす高屈折率の部材を、凸レンズ22bとして採用できる。なお、ここでは、凸レンズ22bは、画像光GLの光路上に配置される光学部材のうち他の光学部材よりも高い屈折率を有する高屈折率部材となっている。また、凸レンズ22bとして、例えば黄色度が10以上のものを色付光学部材COとして採用することが考えられる。

0021

凸レンズ22bと凹レンズ22aとは、凸面CVと凹面CEとで接合され、接合部CNを形成している。接合部CNには、画像光GLの一部を透過させるとともに他の一部を反射させる半反射半透過膜であるハーフミラーHMが設けられている。なお、ハーフミラーHMは、例えば、誘電体多層膜金属膜等で構成されており、接合部CNに設けられているため、使用者側から見て凹の曲面形状となっている。

0022

また、光射出面SEと光入射面SIとは、ともに、画像表示装置10の光射出面11aに対して平行である。図示の例では、XY面に対して平行となっている。なお、ここでの平行についての許容範囲としては、例えば±2°以内とすることが考えられる。

0023

透過反射選択部材23は、凸レンズ22bの光射出側に設けられており、射出側偏光変換部材23aと、半透過反射型偏光板23bとで構成されており、光の偏光状態に応じて透過または反射を選択的に行う。

0024

透過反射選択部材23のうち、射出側偏光変換部材23aは、1/4波長板すなわちλ/4板であり、通過する光の偏光状態を変換する。図示のように、射出側偏光変換部材23aは、凸レンズ22bの光射出面SEに貼り付けられ、凸レンズ22bと半透過反射型偏光板23bとの間に設けられている。射出側偏光変換部材23aは、半透過反射型偏光板23bとハーフミラーHMとの間を往復する成分の偏光状態を変換する。ここでは、1/4波長板である射出側偏光変換部材23aは、円偏光の状態にある画像光GLを直線偏光に変換したり、あるいは、逆に、直線偏光の状態にある画像光GLを円偏光に変換したりする。

0025

透過反射選択部材23のうち、半透過反射型偏光板23bは、射出側偏光変換部材23aを介して光射出面SEに貼り付けられている。すなわち、半透過反射型偏光板23bは、使用者の眼EYの位置として想定される瞳の位置PEに一番近い側に配置される部材であり、画像光GLを使用者の眼前側へ射出させる。ここでは、半透過反射型偏光板23bは、反射型ワイヤーグリッド偏光板で構成されるものとする。つまり、半透過反射型偏光板23bは、入射する成分の偏光の状態が偏光透過軸の方向であるか否かによって、透過・反射の特性を変える。この場合、半透過反射型偏光板23bの光路上流側に射出側偏光変換部材23aが配置されていることで、射出側偏光変換部材23aを経るたびに光の偏光状態が変化し、半透過反射型偏光板23bは、その変化に応じて入射する成分を透過させたり反射したりする。ここでは、一例として、使用者の眼の並ぶ方向として想定される水平方向(X方向)を偏光透過軸の方向とする。なお、反射型のワイヤーグリッド偏光板で構成される半透過反射型偏光板23bについては、入射する成分の偏光の状態に応じて透過・反射の特性を変えることから、反射型偏光板と呼ぶこともある。

0026

透過反射選択部材23は、上記のような射出側偏光変換部材23a及び半透過反射型偏光板23bで構成されることにより、光の偏光状態を変化させつつこれに応じて光の透過または反射を選択的に行うことを可能としている。

0027

以下、図1を参照して、画像光GLの光路について概略説明する。まず、画像表示装置10において、パネル部11で変調された画像光GLは、透過型偏光板である偏光板12において、直線偏光に変換される。ここでは、偏光板12を通過した後の直線偏光の偏光方向を第1方向とする。画像光GLは、偏光板12で第1方向の直線偏光に変換された後、第1の1/4波長板である入射側偏光変換部材13により円偏光に変換され、導光部LGを経て、拡大光学系20に向けて射出される。

0028

射出された画像光GLは、拡大光学系20のうち最も画像表示装置10側に位置する光入射面SIから凹レンズ22aに入射する。その後、画像光GLは、凹レンズ22aと凸レンズ22bとの界面すなわちハーフミラーHMを設けた接合部CNに達する。画像光GLのうち一部の成分が、ハーフミラーHMを通過し、第2の1/4波長板である射出側偏光変換部材23aにて直線偏光に変換される。ここでの直線偏光の偏光方向は、偏光板12の通過後、1/4波長板を2回通過しているため、第1方向に対して90°異なる方向となっている。ここでは、この方向を第2方向とする。画像光GLは、射出側偏光変換部材23aで第2方向の直線偏光に変換された後、半透過反射型偏光板23b(反射型偏光板)に到達する。

0029

ここで、半透過反射型偏光板23bは、第1方向の直線偏光については透過させ、第2方向の直線偏光については反射するように設定されているものとする。見方を変えると、偏光板12の透過特性や半透過反射型偏光板23bの透過反射選択特性が、そのように構成されている。この場合、第2方向の直線偏光である画像光GLは、半透過反射型偏光板23bにて反射され、再び1/4波長板である射出側偏光変換部材23aにて円偏光となり、ハーフミラーHMに達する。ハーフミラーHMにおいて、画像光GLのうち一部の成分はそのまま透過するが、残りの成分は反射され、反射された画像光GLの成分は、1/4波長板である射出側偏光変換部材23aで今度は第1方向の直線偏光に変換される。第1方向の直線偏光となっている画像光GLの成分は、半透過反射型偏光板23bを通過し、画像光GLは、使用者の眼EYのある場所として想定される瞳の位置PEに達する。

0030

なお、上記のような構成から、画像光GLは、拡大光学系20の内部で折り返される光路を辿るものとなっており、例えば光軸AXの近傍を通過する中心側の画像光GLである成分GLcも、図中において破線の矢印AR1に示すように、折り返された光路を辿る。この場合、成分GLcは、周辺側の画像光GLである成分GLpに比べて、凸レンズ22bを通過する光路長が長いことになる。

0031

以上のように、本実施形態のHMD100は、拡大光学系20において、ハーフミラーHMを設けた接合部CNや透過反射選択部材23により画像光GLの光路を折り曲げ折り返し光学系を構成する。すなわち、当該折り返し光学系は、画像表示装置10側に凸面CVを有する凸レンズ22bと、凸レンズ22bよりも画像表示装置10側に配置され、凸レンズ22bの凸面CVに接合する凹面CEを有する凹レンズ22aと、凸面CVと凹面CEとの接合部CNに設けられるハーフミラーHMとを有し、凸レンズ22bは、色付光学部材COである。当該折り返し光学系の曲面に設けたハーフミラーHMにおける反射を利用すること等により、画像光GLを広画角なものとすることができる。また、この場合において、凹レンズ22aは、色付補正光学部材CCであり、凸レンズ22bでの色付きを、凹レンズ22aにおいて補正している。

0032

ここで、上記構成の場合、拡大光学系20では、2つのレンズ22a,22bにおいて光入射面SI及び光射出面SEを平面としている。このため、拡大光学系20において、広画角化を図るための画像光GLを構成する各光線束光路調整をするには、2つのレンズ22a,22bを接合する曲面部分の箇所が担うことになる。すなわち、この面に形成されているハーフミラーHMでの反射作用と、2つのレンズ22a,22b間での屈折率の差による屈折作用によって光路調整がなされる。このため、2つのレンズ22a,22bについて、異なる屈折率や異なるアッベ数の材料を用いることで、上記構成のような拡大光学系20が形成される。かかる諸条件から、特に、凸レンズ22bを、屈折率1.8以上の高屈折率部材としている。ただし、上記条件を満たす材料、すなわち屈折率に加えアッベ数の条件を満たし、さらに、ある程度以上の光透過性等を満たすような無色透明樹脂材料あるいは硝材を準備することは、不可能であるか、あるいはコスト等の関係から非常に困難となることが考えられる。そこで、本実施形態では、高屈折率部材として用いる材料について、黄色度については、所定値以上になるものを許容し、当該黄色度に応じて、別の光学部材においてこれを補正する補正光学部材を採用することで、光学系全体として画像全体についてのホワイトバランスを維持可能な構成としている。より具体的には、本実施形態では、上記のように、10以上の黄色度を有する色付光学部材COを凸レンズ22bに採用する一方、色付光学部材COの黄色度に応じてこれを補正する色付補正光学部材CCを、投射レンズ21を構成するレンズPLに採用することで、HMD100を構成する光学系全体としてのホワイトバランスを維持している。見方を変えると、上記構成とすることで、パネル部11以外の光学系において画像全体についてのホワイトバランスを維持できるので、黄色度の高い材料を光学系に利用した場合であっても、パネル部11の側すなわち表示素子側において、これを補正するための特段画像処理を施すことなくホワイトバランスが維持された画像を表示できる。

0033

なお、無色又は白色から色相が黄方向に離れる度合いを意味する黄色度については、例えばXYZ表色系に関して、黄色度をYIとした場合に、下記の式で規定される。
YI=100(1.2985X−1.1335Z)/Y
したがって、上記10以上の黄色度とは、上式に関して、黄色度YIがゼロの状態(無色の状態)を基準として、これに対して、黄色度YIが、+10以上の値をとることを意味する。

0034

以上のように、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ(HMD)100では、画像を表示する表示素子であるパネル部11を有する画像表示装置10と、パネル部11から射出される画像光GLの光路上に配置され、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材COと、色付光学部材COにおける黄色度に応じて、光路全体における画像光GLに対する色付度合を補正する色付補正光学部材CCとを備える。

0035

上記HMD100では、画像光GLの光路上に配置され光学部材として所定値以上の黄色度(例えば黄色度YIが+10以上)を有する色付光学部材COを採用することで、高屈折率の部材を採用することができる。すなわち、装置の小型化及び軽量化や、映像の広画角化を図ることができる。その一方で、色付補正光学部材CCを有することで、色付光学部材COに起因して画像が劣化する(黄色味を帯びた画像になる)ことが回避又は抑制され、画像全体としてのホワイトバランスが維持される。また、この場合、例えば表示素子を構成するパネル部11等での画像処理によって画像の質を維持する方法に比べて画像処理にかかる負担を低減できる。

0036

以下、HMD100における広画角化と視認性について考察する。一般に、HMD等の虚像表示装置においては、人間の頭部に取り付けることを想定して小型化を維持しつつも、広画角化が進んでいる。このため、光学系は、非常に焦点距離の短いものとなる。例えば、本実施形態で例示した上記HMD100におけるFOV(field of view)すなわち視野(画角)についても、例えば半画角θを50°すなわち全画角を100°とすることが想定される。これを満たすべく、各寸法について、例えば、拡大光学系20の全長の長さを14mm程度、アイレリーフの長さを10mm程度、アイリングの径を6mm程度とする構成にすることが考えられる。また、レンズ面の曲率半径すなわち凸レンズ22bの凸面CV及び凹レンズ22aの凹面CEの曲率半径は、44mm程度となる。一方、視認性については、人間の眼の色判別範囲が±20°程度であり、眼球回動範囲が±20°程度であることから、特に、全画角FOV±40°の範囲すなわち図中に例示する半画角についてであれば、中心側(角度0°)から角度θ1=40°までの範囲の画像光GLについて、上記した色付きに対する補正が適正になされていることが望ましい。そこで、本実施形態では、色付光学部材COが凸レンズ22bであることに応じて、色付補正光学部材CCであるレンズPLが、凸メニスカスレンズあるいは凸レンズで構成されている。この場合、色付光学部材COは、色付光学部材COが光軸AXに近い中心側が厚く、光軸AXから遠い周辺側が薄いレンズとなっており、さらに、折り返し光学系の折り返し部分となっているため、画像光GLの光路長についても、既述のように、中心側の成分GLcが、周辺側の成分GLpに比べて、凸レンズ22bを通過する範囲が長くなっている。これに従って、色付光学部材COによる黄色味がかる度合も大きくなると考えられる。これに応じるべく、本実施形態では、色付補正光学部材CCが、凸メニスカスあるいは凸レンズで構成され、色付補正光学部材CCにおける成分GLcの光路長が成分GLpの光路長よりも長くなるようにしている。つまり、色付補正光学部材CCを通過する画像光GLの光路長が、色付光学部材COを通過する画像光GLの光路長に対応して定められている。これにより、例えば、全画角FOV±40°の範囲等の必要な画角範囲、すなわち少なくとも画角40°以下の範囲について色付度合を補正することで、表示画面のうち視認性の高い範囲についてホワイトバランスを維持することができる。

0037

以下、図2を参照して、本実施形態の一変形例について説明する。図2は、本実施形態の一変形例のHMD100について概念的に説明するための側方断面図であり、図1に対応する図である。ただし、ハッチングの違いで示すように、例えば図2の第1領域BR1に示す一例においては、色付光学部材CO及び色付補正光学部材CCの採用箇所を除き、図1の場合と同様の構成となっているため、光学系の主要な部分のみ示し、他の部分については、図示や説明を省略している。

0038

図2のうち、第1領域BR1の一例では、拡大光学系20のうち、凸レンズ22bのみならず、凹レンズ22aや透過反射選択部材23についても、その全体あるいは一部に、色付補正光学部材CCすなわち光学部材のうち他の光学部材よりも高い屈折率を有する高屈折率部材を採用している。一方、図1の場合と同様に、レンズPLを、色付補正光学部材CCとしている。また、第1領域BR1に示す一例では、投射レンズ21を構成するレンズPLを、凸メニスカスレンズとしているが、第2領域BR2に示すように、また、既述のように、レンズPLを、凸レンズとしてもよい。

0039

以下、第2領域BR2に示す一例すなわち色付補正光学部材CCが凸レンズである場合の一例を利用して、画像光GLの光路長とレンズの厚みとの関係について、より具体的に説明する。図示のように、ここでは、一例として、色付光学部材COである接合レンズ22及び透過反射選択部材23における領域LA1,LA2,LA3を通過する画像光GLの光路長(以下、光路長L1,L2,L3とする)と、これらにそれぞれ対応する色付補正光学部材CCであるレンズPLにおける領域LB1,LB2,LB3の光路長(以下、光路長LC1,LC2,LC3とする)との関係について考察する。

0040

既述のように、色付光学部材COに関して、光路長L1,L2,L3は、L1>L2>L3という関係になっている。すなわち、中心側である領域LA1における光路長L1が最も長くなっており、色付補正光学部材CCを通過した後における画像光GLの色付きも最も強いと考えられる。これに応じて、色付補正光学部材CCに関して、光路長LC1,LC2,LC3も、LC1>LC2>LC3という関係になっている。すなわち、例えば色付きも最も強くなると考えられる領域LA1を通過した画像光GLが通過する領域LB1における光路長LC1が最も長くなっていることで、補正の度合いも最も強くなっている。ここで、上記のうち、半画角について上述した角度θ1=40°に関する事項踏まえると、光軸AXに示す中心側から周辺側にかけての範囲(Y方向に関する範囲)について、特に、領域LA1から領域LA2まで、また、これに対応する領域LB1から領域LB2までの範囲において、補正量のバランスがなされていることがより望ましい、ということになる。

0041

以上に関しては、例えば、画像光GLについて、色付光学部材COを通過する際の光路長L1,L2と、色付補正光学部材CCを通過する際の光路長LC1,LC2とが、対応するものについて、それぞれ等しく、かつ、色付光学部材COにおける単位光路長当たりの色変化の割合と色付補正光学部材CCにおける単位光路長当たりの色変化の割合とが等しくなるような態様とすることが考えられる。あるいは、色付光学部材COを通過する際の光路長L1,L2が、色付補正光学部材CCを通過する際の光路長LC1,LC2の定数倍であり、かつ、色付光学部材COにおける単位光路長当たりの色変化の割合が、色付補正光学部材CCにおける単位光路長当たりの色変化の割合に対して定数倍の逆数になっているような態様とすることも考えられる。上記のような構成とする、すなわち、色付補正光学部材CCにおける色付度合が、色付光学部材COにおける黄色度と色付補正光学部材CC及び色付光学部材COを通過する画像光GLの光路長とに対応して定められている構成とすることで、より色味の良い画像形成が可能となる。

0042

〔第2実施形態〕
以下、図3を参照して、第2実施形態に係るHMDについて一例を説明する。

0043

本実施形態に係るHMDは、第1実施形態で例示したHMDの変形例であり、投射レンズの構成を除いて、第1実施形態の場合と同様であるので、HMDの全体に関する説明は省略し、光学系に関する構造についてのみ説明する。

0044

図3は、本実施形態に係るHMD200について概念的に説明するための側方断面図であり、図1等に対応する図であり、光学系の主要な部分のみを示した図である。

0045

本実施形態のHMD200では、図示のように、拡大光学系220のうち、投射レンズ221が、2つのレンズPLa,PLbで構成されている点において、第1実施形態の場合と異なっている。本実施形態では、投射レンズ221を構成する両レンズPLa,PLbが、ともに色付補正光学部材CCとなっている。なお、図示の例では、レンズPLaが凸レンズとなっており、レンズPLbが凸メニスカスレンズとなっている。すなわち、2つのレンズPLa,PLbによって、色付光学部材COとしての凹レンズ22aに対する色付補正がなされている。さらに言い換えると、本実施形態では、拡大光学系220の光学系を構成する3つ以上のレンズのうち、2つ以上(図示の例では、レンズPLa,PLbの2つ)は、色付補正光学部材CCである。

0046

本実施形態においても、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材COを採用することで、高屈折率の部材を採用することができ、装置の小型化及び軽量化や、映像の広画角化を図ることができる。その一方で、色付補正光学部材CCを有することで、色付光学部材COに起因する画像劣化の回避又は抑制等ができる。特に、本実施形態では、HMD200において、複数のレンズPLa,PLbを、色付補正光学部材CCとすることで、例えば光路長の調整等により、より的確な補正が可能になる。また、レンズPLa,PLbについての基材着色度についての自由度も増える。

0047

〔第3実施形態〕
以下、図4を参照して、第3実施形態に係るHMDについて一例を説明する。

0048

本実施形態に係るHMDは、第1実施形態等で例示したHMDの変形例であり、投射レンズを有しないことと色付補正光学部材の配置とを除いて、第1実施形態等の場合と同様であるので、HMDの全体に関する説明は省略し、光学系に関する構造についてのみ説明する。

0049

図4は、本実施形態に係るHMD300について概念的に説明するための側方断面図であり、図1等に対応する図であり、光学系の主要な部分のみを示した図である。

0050

本実施形態のHMD300では、図示のように、拡大光学系320が、接合レンズ322と、透過反射選択部材23とで構成され、投射レンズを有しない構成となっている点と、接合レンズ22のうち、凹レンズ22aが、色付補正光学部材CCとなっている点とにおいて、第1実施形態等の場合と異なっている。本実施形態では、投射レンズを有しない構成となっていることで、光学系の小型化延いては装置全体の小型化を図ることができる。なお、図示の例では、接合レンズ322の凸レンズ22bに加え、透過反射選択部材23を色付光学部材COとしているが、これに限らず、例えば凸レンズ22bのみを色付光学部材COとしてもよい。

0051

本実施形態においても、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材COを採用することで、高屈折率の部材を採用することができ、装置の小型化及び軽量化や、映像の広画角化を図ることができる。その一方で、色付補正光学部材CCを有することで、色付光学部材COに起因する画像劣化の回避又は抑制等ができる。特に、本実施形態では、HMD300において、拡大光学系320の小型化延いてはHMD300の小型化が可能になる。

0052

〔第4実施形態〕
以下、図5等を参照して、第4実施形態に係るHMDについて一例を説明する。

0053

本実施形態に係るHMDは、第1実施形態等で例示したHMDの変形例であり、画像表示装置の構成等を除いて、第1実施形態等の場合と同様であるので、HMDの全体に関する説明は省略し、光学系に関する構造についてのみ説明する。

0054

図5は、本実施形態に係るHMD400について概念的に説明するための側方断面図であり、図1等に対応する図であり、光学系の主要な部分のみを示した図である。

0055

本実施形態のHMD400では、図示のように、画像表示装置410において、保護ガラスCGが、色付補正光学部材CCとなっている点において、第1実施形態等の場合と異なっている。本実施形態では、保護ガラスCGが色付補正光学部材CCであることで、色付補正光学部材CCを小さくできる。また、この場合、例えば図6に例示する一変形例のように、保護ガラスCGにおける光軸AXに沿った方向(Z方向)に関する厚みを、位置(光軸AXに対する離れ具合)によって変えることで、さらに、画像光GLが色付光学部材COを通過する際の光路長の違いに対応させてもよい。

0056

なお、色付光学部材COを採用する箇所については、種々の態様が考えられ、例えば図5に示すように、図2に示した一例と同様に、拡大光学系20のうち、凸レンズ22bのみならず、凹レンズ22aや透過反射選択部材23についても、その全体あるいは一部に、色付補正光学部材CCを採用してもよい。また、この場合に、図示のように、投射レンズ221を構成する1つのレンズPLについては、色付けやその補正には関与しない通常の光透過性のレンズを採用してもよい。

0057

また、図6に示すように、図4の一例と同様に、拡大光学系20において投射レンズを有しないものとし、この上で、拡大光学系20のうち、凸レンズ22bのみを色付光学部材COとしてもよい。なお、この場合、保護ガラスCGの厚みを、凸レンズ22bの厚みに応じて変化させるようにしておくことが考えられる。

0058

本実施形態においても、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材COを採用することで、高屈折率の部材を採用することができ、装置の小型化及び軽量化や、映像の広画角化を図ることができる。その一方で、色付補正光学部材CCを有することで、色付光学部材COに起因する画像劣化の回避又は抑制等ができる。特に、本実施形態では、色付補正光学部材CCを小さくでき、例えばコストダウンを図ることができる。

0059

〔第5実施形態〕
以下、図7等を参照して、第5実施形態に係るHMDについて一例を説明する。

0060

本実施形態に係るHMDは、第1実施形態等で例示したHMD(特に第3実施形態等で例示したHMD300)の変形例であり、画像表示装置の構成等を除いて、第1実施形態等の場合と同様であるので、HMDの全体に関する説明は省略し、光学系に関する構造についてのみ説明する。

0061

図7は、本実施形態に係るHMD500について概念的に説明するための側方断面図であり、図1等に対応する図であり、光学系の主要な部分のみを示した図である。

0062

本実施形態のHMD500では、図示のように、拡大光学系520が、接合レンズ522と、透過反射選択部材23とで構成され、投射レンズを有しない構成となっている点において、図4に一例を示したHMD300と共通するが、凹レンズ22aを構成する色付補正光学部材CCにおいて、光軸AXに近い中心部と光軸AXから遠い端部とで着色度が変化している点において、他の実施形態の場合と異なっている。すなわち、本実施形態では、色付補正光学部材CCにおいて、色付度合が画像光GLの光路によって異なっている。これにより、本実施形態では、色付光学部材COでの色付き度合いに応じて、光路に合わせてその補正度合いを調整することができる。なお、図示の例では光軸AXに近い中心部から光軸AXから遠い端部にかけて、徐々に色付度合を薄くしており、その変化度合を、各画像光GLの成分が、色付光学部材COを通過する際の光路長と色付補正光学部材CCを通過する際の光路長との関係に合わせている。

0063

また、図8に示す一変形例に示すように、中心部と端部で着色度を変化させたフィルムFLを、例えば透過反射選択部材23の光射出側すなわち眼前側(−Z側)に貼り付けることで、図7の場合と同様の効果を奏するように構成してもよい。

0064

なお、上記の例では、拡大光学系520が投射レンズを有しない構成について示しているが、投射レンズを有する構成において、上記態様とすることも考えられる。

0065

本実施形態においても、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材COを採用することで、高屈折率の部材を採用することができ、装置の小型化及び軽量化や、映像の広画角化を図ることができる。その一方で、色付補正光学部材CCを有することで、色付光学部材COに起因する画像劣化の回避又は抑制等ができる。特に、本実施形態では、色付補正光学部材CCにおいて、補正度合いを光路に応じて調整できる。

0066

〔第6実施形態〕
以下、図9を参照して、第6実施形態に係るHMDについて一例を説明する。

0067

本実施形態に係るHMDは、第1実施形態等で例示したHMD(特に図2に示した一例)の変形例であり、色付光学部材及び色付補正光学部材の配置を除いて、第1実施形態等の場合と同様であるので、HMDの全体に関する説明は省略し、光学系に関する構造についてのみ説明する。

0068

図9は、本実施形態に係るHMD600について概念的に説明するための側方断面図であり、図1等に対応する図であり、光学系の主要な部分のみを示した図である。

0069

本実施形態のHMD600では、図2に一例として示したHMD100と比べて、色付光学部材COと色付補正光学部材CCとが入れ替わっている点において、第1実施形態等の場合と異なっている。すなわち、本実施形態では、拡大光学系620のうち、接合レンズ622及び透過反射選択部材623について、その全体あるいは一部に、色付補正光学部材CCを採用する一方、投射レンズ621について、より正確には、投射レンズ621を構成するレンズPLについて、色付光学部材COを採用している。この場合、図示のように、外光OLから色付光学部材COを遠ざけて、外光OLに含まれる紫外線UVの暴露量を低減させ、色付光学部材COの黄変すなわち黄色度の増大を抑制することができる。なお、このため、例えば色付補正光学部材CCを構成する接合レンズ622や透過反射選択部材623において、紫外線除去作用(紫外線の反射作用や吸収作用)をもたせてもよい。

0070

本実施形態においても、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材COを採用することで、高屈折率の部材を採用することができ、装置の小型化及び軽量化や、映像の広画角化を図ることができる。その一方で、色付補正光学部材CCを有することで、色付光学部材COに起因する画像劣化の回避又は抑制等ができる。特に、本実施形態では、色付光学部材COの黄変を抑制できる。

0071

〔第7実施形態〕
以下、図10を参照して、第7実施形態に係るHMDについて一例を説明する。

0072

本実施形態に係るHMDは、第1実施形態等でDの変形例であり、レンズの構成を除いて、第1実施形態等の場合と同様であるので、HMDの全体に関する説明は省略し、光学系に関する構造についてのみ説明する。

0073

本実施形態に係るHMD700は、拡大光学系720として、投射レンズ721と、接合レンズ722と、透過反射選択部材723とに加え、光射出側レンズとしてのレンズ724を備える。

0074

図示のように、接合レンズ722において、レンズ722bは、図1の凸レンズ22b等と同様に、光射出側に平面を有する平凸レンズとなっているが、レンズ722bは、使用者の眼前側(−Z側)すなわち光射出側に凹面CEを有するのみならず、光入射側(+Z側)に設けられる光入射面SIについても曲面となっている。図示の例では、光入射面SIは、凸面となっている。さらに、拡大光学系720は、透過反射選択部材723の光射出側に平凸レンズであるレンズ724を、光射出側レンズとして有している。すなわち、レンズ724では、光入射側(+Z側)の平面が透過反射選択部材723に貼り付けられ、光射出側(−Z側)の凸面が光射出面SEを形成している。

0075

なお、以上の場合、接合レンズ722、透過反射選択部材723及びレンズ724を一塊の接合レンズPGと捉えることもできる。

0076

投射レンズ721については、図示の例では1つの凸レンズをレンズPLとしているが、これに限らず、種々の態様とすることができる。

0077

また、図10の一例では、上記光学系のうち、接合レンズPGについて、色付光学部材COを採用し、レンズPLについて、色付補正光学部材CCを採用しているが、これについても、種々の変形態様とすることができる。例えば、図11において、第1領域CR1には、図10の一例を示しており、ここでの投射レンズ721(レンズPL)を色付補正光学部材CC1としているが、これに対して、第2領域CR2に例示するように、投射レンズ721(レンズPL)として、色付補正光学部材CC1よりも着色度が強い色付補正光学部材CC2を採用することで、レンズPLの薄型化延いては装置全体の小型化を図るようにしてもよい。あるいは、第3領域CR3に例示するように、レンズPLについては、色付けやその補正には関与しない通常の光透過性のレンズを採用し、保護ガラスCGを色付補正光学部材CC3とする構成としてもよい。

0078

本実施形態においても、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材COを採用することで、高屈折率の部材を採用することができ、装置の小型化及び軽量化や、映像の広画角化を図ることができる。その一方で、色付補正光学部材CCを有することで、色付光学部材COに起因する画像劣化の回避又は抑制等ができる。特に、本実施形態では、光路長の調整をしやすくなる。

0079

〔変形例及びその他の事項〕
以上で説明した構造は例示であり、同様の機能を達成できる範囲で、種々変更することができる。例えば、上記例示した各実施形態については、必要に応じて適宜組み合わせて構成することができる。例えば、上記では、色付補正光学部材CCが、画像光GLの光路上における光学系を構成するレンズ(レンズPL等)である場合と、表示素子すなわち画像表示装置10に設けた保護ガラスCGである場合とについて説明したが、どちらか一方を色付補正光学部材CCとする場合に限らず、例えばレンズPLと保護ガラスCGとをともに色付補正光学部材CCとする組合せも考えられる。

0080

また、例えば上記各実施形態では、VR仮想現実)の画像表示を視認させるいわゆるクローズタイプの構成について説明したが、これに限らず、例えば図12の概念図に示す一例のように、いわゆるシースルータイプすなわち使用者に外界像シースルーで視認又は観察させることができるものに採用することも考えられる。図12に示す一例のHMD800は、画像表示装置10と、拡大光学系820と、透過反射選択部材23とに加え、合成フィルタSFを備えている。拡大光学系820は、色付補正光学部材CCとしての投射レンズ821と、色付光学部材COを含む接合レンズ822とを有している。なお、図示の例では、接合レンズ822を構成する凹レンズ822aと凸レンズ822b等のうち、凸レンズ822bが色付光学部材COとなっている。合成フィルターSFは、画像光GLの光路上において、投射レンズ821と接合レンズ822との間に配置され、画像光GLを反射して光路を折り曲げるとともに、外界光HLを透過させ、画像表示装置10により提供される画像に外界像を重畳させた状態とすることでシースルーとする。なお、合成フィルターSFについては、例えば図示のように、ハーフミラーHFと青色フィルターBFとで構成される。このうち、ハーフミラーHFは、投射レンズ821からの画像光GLの一部を反射して光路を折り曲げるとともに、外界光HLの一部を透過させる。つまり、視認される画像光GLの光路を外界光HLに合わせる。一方、ハーフミラーHFの外界側に設けた青色フィルターBFは、外界光HLが色付光学部材COを通過することを見越して事前に色付補正を行う。言い換えると、外界光HLに対する色付補正光学部材CCとして機能する。

0081

また、本願発明の技術を、ディスプレイと撮像装置とで構成されるいわゆるビデオシースルー製品に対応させてもよい。

0082

また、上記では、画像表示装置10としては、例えば有機EL等の自発光型の素子(OLED)で構成されるものとしているが、この場合において、例えば円偏光の画像光を射出するものを採用し、偏光板や1/4波長板を省略するものとしてもよい。この場合、不要となる光学部材は設けなくてよい。

0083

また、各レンズのレンズ面に適宜ARコートを設けることで、ゴースト光の発生等をさらに抑制するものとしてもよい。

0084

また、本願発明の技術を、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。

0085

また、上記において、画像光の一部を透過させるとともに他の一部を反射させる半反射半透過膜で構成されるハーフミラーHMを設けた箇所については、これに代えて例えば体積ホログラム等の回折素子といった光学機能面を設けることで、ハーフミラーHMによる作用と同等の役割を果たすようにすることも考えられる。

0086

以上のように、本発明の一態様のヘッドマウントディスプレイは、画像を表示する表示素子と、表示素子から射出される画像光の光路上に配置され、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材と、色付光学部材における黄色度に応じて、光路全体における画像光に対する色付度合を補正する色付補正光学部材とを備える。

0087

上記HMDでは、画像光の光路上に配置され光学部材として所定値以上の黄色度を有する色付光学部材を採用することで、高屈折率の部材を採用することができる。すなわち、装置の小型化及び軽量化や、映像の広画角化を図ることができる。その一方で、色付補正光学部材を有することで、色付光学部材に起因して画像が劣化する(黄色味を帯びた画像になる)ことが回避又は抑制される。また、この場合、例えば表示素子を構成するパネル等での画像処理によって画像の質を維持する方法に比べて画像処理にかかる負担を低減できる。

0088

本発明の具体的な側面では、色付光学部材における黄色度は、10以上である。この場合、例えば高屈折率であるが黄色度の高い部材を、HMDを構成する光学系の一部として採用できる。

0089

本発明の別の側面では、色付光学部材は、画像光の光路上に配置される光学部材のうち他の光学部材よりも高い屈折率を有する高屈折率部材である。この場合、広画角な画像を形成できる。

0090

本発明のさらに別の側面では、色付光学部材及び色付補正光学部材は、画像光の光路上における光学系を構成するレンズである。この場合、光路上における光学系を構成するレンズについて、例えば一部を高屈折率なものとしつつ、他の一部において色付補正することで、全体としては、表示画像のホワイトバランスが維持されたものにできる。

0091

本発明のさらに別の側面では、光学系を構成する3つ以上のレンズのうち、2つ以上は、色付補正光学部材である。この場合、光路長の調整を容易化したり、レンズについての基材や着色度についての自由度の増大を図ったりできる。

0092

本発明のさらに別の側面では、色付補正光学部材は、表示素子に設ける保護ガラスである。この場合、色付補正光学部材を小さくでき、例えばコストダウン等を図ることができる。

0093

本発明のさらに別の側面では、色付補正光学部材は、少なくとも画角40°以下の範囲について色付度合を補正する。この場合、視認性の高い範囲についてホワイトバランスを維持することができる。

0094

本発明のさらに別の側面では、色付補正光学部材において、色付度合が画像光の光路によって異なっている。この場合、色付光学部材での色付き度合いに応じて、光路に合わせてその補正度合いを調整することができる。

0095

本発明のさらに別の側面では、色付補正光学部材における色付度合は、色付光学部材における黄色度と色付補正光学部材及び色付光学部材を通過する画像光の光路長とに対応して定められている。この場合、より色味の良い画像形成が可能となる。

0096

本発明のさらに別の側面では、色付補正光学部材は、色付光学部材の補色に着色された着色部材である。この場合、確実な色付補正ができる。

0097

本発明のさらに別の側面では、色付光学部材及び色付補正光学部材は、折り返し光学系を構成する。この場合、装置を小型にしつつ、必要な色付補正ができる。

0098

本発明のさらに別の側面では、折り返し光学系は、表示素子側に凸面を有する凸レンズと、凸レンズよりも表示素子側に配置され、凸レンズの凸面に接合する凹面を有する凹レンズと、凸面と凹面との接合部に設けられるハーフミラーとを有し、凸レンズは、色付光学部材である。この場合、小型の構成で広画角なものとしつつ、ホワイトバランスが維持された画像を形成できる。

0099

本発明のさらに別の側面では、凹レンズは、色付補正光学部材である。この場合、凸レンズでの色付きを、凹レンズにおいて補正できる。

0100

10…画像表示装置、11…パネル部、11a…光射出面、12…偏光板、13…入射側偏光変換部材、13…射側偏光変換部材、20…拡大光学系、21…投射レンズ、22…接合レンズ、22a…凹レンズ、22b…凸レンズ、23…透過反射選択部材、23a…射出側偏光変換部材、23b…半透過反射型偏光板、100,200,300,400,500,600,700,800…ヘッドマウントディスプレイ(HMD)、220…拡大光学系、221…投射レンズ、320…拡大光学系、322…接合レンズ、410…画像表示装置、520…拡大光学系、522…接合レンズ、620…拡大光学系、621…投射レンズ、622…接合レンズ、623…透過反射選択部材、720…拡大光学系、721…投射レンズ、722…接合レンズ、722b…レンズ、723…透過反射選択部材、724…レンズ、820…拡大光学系、821…投射レンズ、822…接合レンズ、822a…凹レンズ、822b…凸レンズ、AR1…矢印、AX…光軸、AX…位置(光軸、BF…青色フィルター、CC,CC1,CC2,CC3…色付補正光学部材、CE…凹面、CG…保護ガラス、CN…接合部、CO…色付光学部材、CV…凸面、EY…眼、FL…フィルム、FOV…全画角、GL…画像光、GLc,GLp…成分、HF…ハーフミラー、HL…外界光、HM…ハーフミラー、LA1,LA2,LA3,LB1,LB2,LB3…領域、LG…導光部、OL…外光、PE…瞳の位置、PG…接合レンズ、PL,PLa,PLb…レンズ、SE…光射出平面、SF…合成フィルター、SI…光入射面、UV…紫外線、θ…半画角、θ1…角度

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