JP7615732B2 - Eyepiece image display device - Google Patents
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Description
本発明は、接眼映像表示装置に関するものである。 The present invention relates to an eyepiece image display device.
目に近接させて用いる接眼映像表示装置において、装置を小型するために、フレネルレンズを用いることが提案されている(特許文献1参照)。
しかし、光の偏向に屈折を利用したフレネルレンズでは、光を偏向させる角度に限界があり、屈折を利用したフレネルレンズでは、視野角に限界があった。
In an eyepiece image display device that is used close to the eye, the use of a Fresnel lens has been proposed in order to reduce the size of the device (see Patent Document 1).
However, Fresnel lenses, which use refraction to deflect light, have limitations on the angle at which they can deflect light, and Fresnel lenses that use refraction also have limitations on the viewing angle.
本発明の課題は、大きな角度に光を偏向させて視野角を大きくとることができ、かつ、小型の接眼映像表示装置を提供することである。 The objective of the present invention is to provide a compact eyepiece image display device that can deflect light at a large angle to provide a large viewing angle.
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. Note that, for ease of understanding, the following description will use symbols corresponding to the embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these.
第1の発明は、表示素子(10)と、前記表示素子(10)の表示面側に対向して配置され前記表示素子(10)からの光を偏向させる略平板状の接眼光学素子(20)と、を備え、前記接眼光学素子(20)は、光を全反射させて偏向させる全反射レンズ領域(22)を含むフレネルレンズである接眼映像表示装置(1)である。 The first invention is an eyepiece image display device (1) that includes a display element (10) and a substantially flat eyepiece optical element (20) that is arranged opposite the display surface side of the display element (10) and deflects light from the display element (10), the eyepiece optical element (20) being a Fresnel lens that includes a total reflection lens region (22) that totally reflects and deflects light.
第2の発明は、第1の発明に記載の接眼映像表示装置(1)において、前記接眼光学素子(20)は、前記全反射レンズ領域(22)よりも中央側に設けられ光を屈折させて偏向させる屈折レンズ領域(21)を備え、前記全反射レンズ領域(22)と前記屈折レンズ領域(21)とは境界線によって領域分けすることができ、前記接眼光学素子(20)のフレネルレンズ面とは反対側の面に垂直に入射する光を垂直入射光とすると、前記境界線に隣接する位置の前記屈折レンズ領域(21)により前記垂直入射光が偏向される向きと、前記境界線に隣接する位置の前記全反射レンズ領域(22)により前記垂直入射光が偏向される向きとは、略同一方向であること、を特徴とする接眼映像表示装置(1)である。 The second invention is an eyepiece image display device (1) according to the first invention, characterized in that the eyepiece optical element (20) is provided with a refractive lens area (21) that is located closer to the center than the total reflection lens area (22) and that refracts and deflects light, the total reflection lens area (22) and the refractive lens area (21) can be divided by a boundary line, and when light that is perpendicularly incident on the surface of the eyepiece optical element (20) opposite the Fresnel lens surface is defined as perpendicular incident light, the direction in which the perpendicular incident light is deflected by the refractive lens area (21) at a position adjacent to the boundary line and the direction in which the perpendicular incident light is deflected by the total reflection lens area (22) at a position adjacent to the boundary line are substantially the same direction.
第3の発明は、第1の発明又は第2の発明に記載の接眼映像表示装置(1)において、前記接眼光学素子(20)は、前記全反射レンズ領域(22)よりも中央側に設けられ光を屈折させて偏向させる屈折レンズ領域(21)を備え、前記全反射レンズ領域(22)と前記屈折レンズ領域(21)とは境界線によって領域分けすることができ、前記接眼光学素子(20)のフレネルレンズ面とは反対側の面に垂直に入射する光を垂直入射光とすると、前記境界線に隣接する位置の前記屈折レンズ領域(21)により前記垂直入射光が偏向されて出射する光の割合と、前記境界線に隣接する位置の前記全反射レンズ領域(22)により前記垂直入射光が偏向されて出射する光の割合とは、略同一であること、を特徴とする接眼映像表示装置(1)である。
A third invention is an eyepiece image display device (1) according to the first or second invention, characterized in that the eyepiece optical element (20) is provided with a refractive lens region (21) that is located closer to the center than the total reflection lens region (22) and refracts and deflects light, the total reflection lens region (22) and the refractive lens region (21) can be divided by a boundary line, and if light that is perpendicularly incident on the surface of the eyepiece optical element (20) opposite the Fresnel lens surface is defined as perpendicular incident light, the proportion of light that is deflected and emitted by the refractive lens region (21) at a position adjacent to the boundary line and the proportion of light that is deflected and emitted by the total reflection lens region (22) at a position adjacent to the boundary line are substantially the same.
第4の発明は、第1の発明に記載の接眼映像表示装置(1)において、前記接眼光学素子(20)は、前記全反射レンズ領域(22)よりも中央側に設けられ光を屈折させて偏向させる屈折レンズ領域(21)を備え、前記全反射レンズ領域(22)と前記屈折レンズ領域(21)とは境界線によって領域分けすることができ、前記接眼光学素子(20)のフレネルレンズ面とは反対側の面に垂直に入射する光を垂直入射光とし、前記垂直入射光が前記境界線に隣接する位置の前記屈折レンズ領域(21)に設けられたフレネルレンズ形状の屈折面に入射する入射角をα1とし、前記垂直入射光が前記境界線に隣接する位置の前記全反射レンズ領域(22)に設けられたフレネルレンズ形状の立ち上がり面に入射する入射角をα2とし、前記接眼光学素子(20)を構成する材料の屈折率をNとしたときに、α1=α2=ASIN((SIN(90+α1-ASIN((SIN(α1))×N)))/N)の関係を満たすこと、を特徴とする接眼映像表示装置(1)である。 The fourth invention is an eyepiece image display device (1) according to the first invention, in which the eyepiece optical element (20) is provided with a refractive lens area (21) that is provided closer to the center than the total reflection lens area (22) and that refracts and deflects light, the total reflection lens area (22) and the refractive lens area (21) can be divided by a boundary line, and light that is perpendicularly incident on the surface of the eyepiece optical element (20) opposite to the Fresnel lens surface is defined as perpendicular incident light, and the perpendicular incident light is deflected by the refractive lens area (21) at a position adjacent to the boundary line. The eyepiece image display device (1) is characterized in that, when the angle of incidence of the perpendicular incident light on the refracting surface of the Fresnel lens shape provided in the lens area (21) is α1, the angle of incidence of the perpendicular incident light on the rising surface of the Fresnel lens shape provided in the total reflection lens area (22) at a position adjacent to the boundary line is α2, and the refractive index of the material constituting the eyepiece optical element (20) is N, the relationship of α1 = α2 = ASIN((SIN(90 + α1 - ASIN((SIN(α1)) x N)))/N) is satisfied.
本発明によれば、大きな角度に光を偏向させて視野角を大きくとることができ、かつ、小型の接眼映像表示装置を提供することができる。 The present invention makes it possible to provide a compact eyepiece image display device that can deflect light at a large angle to provide a large viewing angle.
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明による接眼映像表示装置の概要を示す図である。
なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張したり、省略したりして示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
本明細書において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
本明細書において、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
本明細書中において、シート面とは、各シートにおいて、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであるとする。なお、板面、フィルム面に関しても同様であるとする。
また、本発明において透明とは、少なくとも利用する波長の光を透過するものをいう。例えば、仮に可視光を透過しないものであっても、赤外線を透過するものであれば、赤外線用途に用いる場合においては、透明として取り扱うものとする。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において規定する具体的な数値には、一般的な誤差範囲は含むものとして扱うべきものである。すなわち、±10%程度の差異は、実質的には違いがないものであって、本件の数値範囲をわずかに超えた範囲に数値が設定されているものは、実質的には、本件発明の範囲内のものと解釈すべきである。
First Embodiment
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an eyepiece image display device according to the present invention.
Note that the figures shown below, including FIG. 1, are schematic views, and the size and shape of each part are exaggerated or omitted as appropriate for ease of understanding.
In the following description, specific numerical values, shapes, materials, etc. are given, but these can be changed as appropriate.
In this specification, terms specifying shapes or geometric conditions, such as parallel and orthogonal, are intended to include not only their strict meanings but also states that have a similar optical function and have an error that can be considered as parallel or orthogonal.
In this specification, the terms plate, sheet, film, etc. are used, and in general usage, they are used in the order of thickness, plate, sheet, film, etc., and this specification follows that order. However, since such distinction in usage has no technical meaning, these terms can be used interchangeably as appropriate.
In this specification, the sheet surface refers to the surface of each sheet that is in the planar direction of the sheet when viewed as a whole. The same applies to plate surfaces and film surfaces.
In the present invention, the term "transparent" refers to a material that transmits at least light of a wavelength to be used. For example, even if a material does not transmit visible light, if it transmits infrared light, it is treated as transparent when used for infrared applications.
It should be noted that the specific numerical values specified in this specification and claims should be treated as including a general error range. In other words, a difference of about ±10% means that there is no substantial difference, and values set within a range slightly exceeding the numerical range of this invention should be interpreted as being substantially within the scope of this invention.
本実施形態の接眼映像表示装置1は、表示素子10と、接眼光学素子20とを2組備えている。表示素子10及び接眼光学素子20は、不図示の筐体によってそれぞれの相対的な位置が保持されている。また、この筐体には、不図示のベルト等の装着部材が設けられており、接眼映像表示装置1は、利用者の頭部に装着した状態で映像を観賞することができるヘッドマウントディスプレイ等と呼ばれる頭部装着型の装置である。
The eyepiece image display device 1 of this embodiment includes two sets of a
表示素子10は、画面サイズが対角2インチ~4インチ程度の小型の表示素子であり、例えば、LCD(liquid crystal display)やOLED(Organic Light Emitting Diode)等を用いて構成される。表示素子10は、人の目の瞳孔間距離に合わせて、表示面10aの中心間隔が略60mmから70mm程度離れて配置されている。
The
接眼光学素子20は、表示素子10の画面サイズと略同一サイズに構成されており、表示素子10の表示面10aに沿って配置、すなわち、表示面10a側に対向して配置されている。表示素子10と接眼光学素子20との間の空隙間隔dは、2mm以下が望ましく、また、表示素子10と接眼光学素子20とを接合して両者の空隙間隔dを0mmとして構成してもよい。空隙間隔dが小さい方が全体の小型化に有利であり、また、表示素子10から出る映像光が広がらずに接眼光学素子20に入射するので、映像光が接眼光学素子20に略垂直に入射させることができる。
なお、以下の説明において、表示素子10が映像光を出射する側を観察側と呼び、反対側を裏側と呼ぶこととする。
The eyepiece
In the following description, the side of the
図2は、接眼光学素子20を図1中の矢印A-Aの位置で切断した断面図である。接眼光学素子20は、表示素子10が出射する映像光を偏向し拡大した虚像を使用者に視認させるフレネルレンズより構成される。より具体的には、接眼光学素子20は、単位レンズが同心円状に複数配列されたサーキュラーフレネルレンズ形状が観察側(フレネルレンズ面)に形成された略平板状のフレネルレンズシートとして構成することができる。ここで、略平板状とは、微細なフレネルンレンズ形状が形成された観察側の面を実質的に平面とみなした場合に平板状であることを意味している。
Figure 2 is a cross-sectional view of the eyepiece
接眼光学素子20は、例えば、ウレタンアクリレートやエポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂により形成することができるが、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂により形成してもよい。また、接眼光学素子20は、フレネルレンズ形状を形成するためのベースとして基材層(不図示)を備える構成とすることができる。この場合、接眼光学素子20は、例えば、基材層の一方の面(観察側となる面)を、紫外線硬化型樹脂が充填されたサーキュラーフレネルレンズ形状を賦形する成形型に押圧し、紫外線を照射して硬化させた後に成形型から離型する紫外線成形法等により形成することができる。なお、接眼光学素子20の形成方法は、適宜選択してよく、この限りではない。
The eyepiece
本実施形態の接眼光学素子20は、屈折レンズ領域21と、全反射レンズ領域22とを備えている。
屈折レンズ領域21は、全反射レンズ領域22よりも中央側に設けられており、光を屈折させて偏向させる領域である。
屈折レンズ領域21では、単位レンズ形状210が中央から周辺へ向かって同心円状に並べて設けられている。単位レンズ形状210は、図2に示す断面において、立ち上がり面211と、屈折面212とを備えている。
屈折レンズ領域21は光を屈折させて偏向させるが、外側の領域になるにしたがい、屈折面212が接眼光学素子20の板面(シート面)方向と成す角度(後述の図3におけるα1)が大きくなっていき、やがて接眼光学素子20の板面に垂直に入射する光が屈折面212において全反射する角度となってしまう。したがって、屈折レンズ領域21のみによって接眼光学素子20の板面に垂直に入射する光を偏向させることができる角度には限度があり、接眼光学素子20の屈折率にもよるが、凡そ40度、視野角にして80度程度が限界となる。
The eyepiece
The
In the
The
そこで、本実施形態では、全反射レンズ領域22をさらに設けている。
全反射レンズ領域22は、屈折レンズ領域21よりも外側に設けられており、光を全反射させて偏向させる領域である。すなわち、本実施形態のフレネルレンズは、光の偏向角の小さい中心部は屈折フレネルレンズにより構成され、大きく光を偏向させる必要がある外周部は全反射フレネルレンズにより構成されている。
全反射レンズ領域22では、単位レンズ形状220が屈折レンズ領域21に隣接する位置から周辺へ向かって同心円状に並べて設けられている。単位レンズ形状220は、図2に示す断面において、立ち上がり面221と、全反射面222とを備えている。
全反射レンズ領域22では、接眼光学素子20の板面に垂直に入射する光は、全反射面222において全反射した後、立ち上がり面221において屈折して出射する。
全反射レンズ領域22を設けることにより、屈折レンズ領域21による視野角の限界を超えた視野角を得ることが可能となる。
Therefore, in this embodiment, a total
Total
In total
In the total
By providing the total
ここで、屈折レンズ領域21と全反射レンズ領域22とは、いずれも光を偏向させて出射する点では共通している。しかし、屈折レンズ領域21は光を屈折させて偏向させるのに対し、全反射レンズ領域22は光を全反射させた後さらに屈折させて偏向させている点で異なっている。よって、屈折レンズ領域21と全反射レンズ領域22の境界線において、屈折レンズ領域21から出射する光と全反射レンズ領域22から出射する光とについて、その向き及び光量を揃えないと、境界線が視認されてしまい、望ましくない。よって、屈折レンズ領域21と全反射レンズ領域22の境界線において、屈折レンズ領域21から出射する光と全反射レンズ領域22から出射する光とについて、その向きを略同一とする(方向条件と呼ぶ)ことが望ましく、さらに、その出射する光の割合を略同一とする(割合条件と呼ぶ)ことが望ましい。
Here, the
図3は、屈折レンズ領域21と全反射レンズ領域22との境界線部分を拡大した断面図である。
屈折レンズ領域21と全反射レンズ領域22の境界線は、屈折レンズ領域21の単位レンズ形状210に隣接する全反射レンズ領域22の単位レンズ形状220の立ち上がり面221の位置が境界線となる。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the boundary between the
The boundary between the
(方向条件について)
境界線を視認されないようにするためには、先ず、境界線に隣接する位置の屈折レンズ領域21により垂直入射光が偏向される向きと、境界線に隣接する位置の全反射レンズ領域22により垂直入射光が偏向される向きとが、略同一方向であることが必要である。すなわち、図3中における、出射光LA2と出射光LB3とが進む向きである角度β1と角度β2とが略同一であることが必要であり、よって、出射光LA2と出射光LB3とが略平行に進む。
ここで、角度β1と角度β2とが略同一とは、完全な同一に限らず、多少のばらつきによる角度の違いを許容する意味である。具体的には、例えば、β1-β2の絶対値が2度以内であることが望ましく、1度以内であることがより望ましい。
この方向条件を満たすことにより、境界を目立たなくすることができる。
(Regarding directional conditions)
In order to make the boundary line invisible, first, the direction in which the vertically incident light is deflected by the
Here, "angle β1 and angle β2 are substantially the same" does not necessarily mean that they are completely the same, but rather that some difference in angle due to variation is permitted. Specifically, for example, it is preferable that the absolute value of β1-β2 is within 2 degrees, and more preferably within 1 degree.
By satisfying this directional condition, the boundary can be made less noticeable.
(割合条件について)
また、境界線を視認されないようにするためには、境界線に隣接する位置の屈折レンズ領域21により垂直入射光が偏向されて出射する光の割合と、境界線に隣接する位置の全反射レンズ領域22により垂直入射光が偏向されて出射する光の割合とが、略同一であることが必要である。
接眼光学素子20へ入射するときの損失は、屈折レンズ領域21も全反射レンズ領域22同じであるので、これを除いて検討する。屈折レンズ領域21では、屈折面212において屈折するときに一部が反射して損失となる。一方、全反射レンズ領域22では、全反射面222では、全反射であることから光の損失はなく、立ち上がり面221において屈折するときに一部が反射して損失となる。よって、垂直入射光が境界線に隣接する位置の屈折面212に入射する入射角α1と、垂直入射光が境界線に隣接する位置の立ち上がり面221に入射する入射角α2とが、略同一であれば、損失する光の割合が等しくなり、隣り合う単位レンズ形状210と単位レンズ形状220のそれぞれから出射する光の割合を等しくできる。
ここで、入射角α1と入射角α2とが略同一とは、完全な同一に限らず、多少のばらつきによる角度の違いを許容する意味である。具体的には、例えば、α1-α2の絶対値が1度以内であることが望ましく、0.5度以内であることがより望ましい。
この割合条件を満たすことにより、境界を目立たなくすることができる。
(Regarding the ratio conditions)
In addition, in order to make the boundary line invisible, it is necessary that the proportion of light that is deflected and emitted by the
The loss of light entering the eyepiece
Here, the incidence angle α1 and the incidence angle α2 being substantially the same does not necessarily mean that they are completely the same, but rather that some difference in angle due to variation is allowed. Specifically, for example, it is preferable that the absolute value of α1-α2 is within 1 degree, and more preferably within 0.5 degrees.
By satisfying this ratio condition, the boundary can be made less noticeable.
(方向条件及び割合条件の双方を満たす場合)
上述した方向条件と割合条件とは、少なくとも一方を満たすことが必要であるが、より望ましくは、両方の条件を満たすことが望ましい。
図3に示すように各部の角度を設定し、接眼光学素子20を構成する材料の屈折率をNとすると、以下の関係にある。
β1=90+α1-ASIN((SIN(α1))×N)
α2=ASIN((SIN(β2))/N)
β1=β2とすると、
α1=α2=ASIN((SIN(90+α1-ASIN((SIN(α1))×N)))/N)
を満たすこととなる。
また、
δ-α2=90-δ
であるから、
δ=(90+α2)/2
となる。
(When both the direction and ratio conditions are met)
At least one of the above-mentioned direction condition and ratio condition must be satisfied, but it is more preferable to satisfy both conditions.
When the angles of the various parts are set as shown in FIG. 3 and the refractive index of the material that constitutes the eyepiece
β1=90+α1-ASIN((SIN(α1))×N)
α2=ASIN((SIN(β2))/N)
If β1 = β2, then
α1=α2=ASIN((SIN(90+α1-ASIN((SIN(α1))×N)))/N)
This means that the following is satisfied.
Also,
δ-α2=90-δ
Therefore,
δ=(90+α2)/2
It becomes.
上記式から、方向条件及び割合条件の双方を満たすためには、例えば、N=1.49である場合には、α1=α2=36.895度、δ=63.448度とすればよく、N=1.5である場合には、α1=α2=36.544度、δ=63.272度とすればよい。このように方向条件及び割合条件の双方を満たすことにより、接眼映像表示装置1は、境界が視認されることなく、視野角の広い映像を提供することができる。 From the above formulas, in order to satisfy both the directional condition and the ratio condition, for example, when N = 1.49, α1 = α2 = 36.895 degrees and δ = 63.448 degrees should be set, and when N = 1.5, α1 = α2 = 36.544 degrees and δ = 63.272 degrees should be set. By satisfying both the directional condition and the ratio condition in this way, the eyepiece image display device 1 can provide an image with a wide viewing angle without any boundaries being visible.
以上説明したように、本実施形態の接眼映像表示装置1によれば、屈折レンズ領域21と全反射レンズ領域22とを備えるので、視野角の広い映像を提供することができる。
また、方向条件と割合条件とのいずれか一方を満たすことにより、屈折レンズ領域21と全反射レンズ領域22との境界線を目立たなくすることができる。
さらに、方向条件と割合条件との双方を満たすことにより、屈折レンズ領域21と全反射レンズ領域22との境界線が視認されないようにすることができる。
また、複数枚の光学素子を重ねて用いる必要が無いので、小型の接眼映像表示装置とすることができる。
As described above, the eyepiece image display device 1 of this embodiment is provided with the
Furthermore, by satisfying either the direction condition or the ratio condition, the boundary line between the
Furthermore, by satisfying both the direction condition and the ratio condition, the boundary line between the
Furthermore, since it is not necessary to use a plurality of overlapping optical elements, a small-sized eyepiece image display device can be achieved.
(変形形態)
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
(Modifications)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and variations are possible, and these are also within the scope of the present invention.
(1)実施形態において、接眼映像表示装置1は、頭部装着型の装置である例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、頭部装着型に限らず、手で保持することにより観察する構成としてもよいし、壁面や各種装置に固定された構成としてもよい。 (1) In the embodiment, the eyepiece image display device 1 has been described as a head-mounted device. However, the present invention is not limited to this, and may be configured to be held in the hand for observation, or may be configured to be fixed to a wall or various devices.
(2)実施形態において、表示素子10と接眼光学素子20とを2組備えた接眼映像表示装置1を例に挙げて説明した。これに限らず、例えば、表示素子10と接眼光学素子20とを1組だけ備える接眼映像表示装置としてもよい。
(2) In the embodiment, an eyepiece image display device 1 including two pairs of a
なお、各実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。 The embodiments and variations can be used in any suitable combination, but detailed explanations will be omitted. Furthermore, the present invention is not limited to the embodiments described above.
1 接眼映像表示装置
10 表示素子
10a 表示面
20 接眼光学素子
21 屈折レンズ領域
22 全反射レンズ領域
210 単位レンズ形状
211 立ち上がり面
212 屈折面
220 単位レンズ形状
221 立ち上がり面
222 全反射面
REFERENCE SIGNS LIST 1 Eyepiece
Claims (4)
前記表示素子の表示面側に対向して配置され前記表示素子からの光を偏向させる略平板状の接眼光学素子と、
を備え、
前記接眼光学素子は、光を全反射させて偏向させる全反射レンズ領域を含むフレネルレンズであり、
前記表示素子と前記接眼光学素子との間の空隙間隔は、2mm以下であり、
前記接眼光学素子は、前記全反射レンズ領域よりも中央側に設けられ光を屈折させて偏向させる屈折レンズ領域を備え、
前記全反射レンズ領域と前記屈折レンズ領域とは境界線によって領域分けすることができ、
前記接眼光学素子のフレネルレンズ面とは反対側の面に垂直に入射する光を垂直入射光とし、
前記垂直入射光が前記境界線に隣接する位置の前記屈折レンズ領域に設けられたフレネルレンズ形状の屈折面に入射する入射角をα1とし、
前記垂直入射光が前記境界線に隣接する位置の前記全反射レンズ領域に設けられたフレネルレンズ形状の立ち上がり面に入射する入射角をα2とし、
前記接眼光学素子を構成する材料の屈折率をNとしたときに、
α1=α2=ASIN((SIN(90+α1-ASIN((SIN(α1))×N)))/N)
の関係を満たす接眼映像表示装置。 A display element;
an eyepiece optical element having a substantially flat plate shape, disposed opposite to a display surface side of the display element and deflecting light from the display element;
Equipped with
the eyepiece optical element is a Fresnel lens including a total reflection lens area that totally reflects and deflects light,
a gap between the display element and the eyepiece optical element is 2 mm or less;
the eyepiece optical element includes a refractive lens region that is disposed closer to the center than the total reflection lens region and that refracts and deflects light,
The total reflection lens region and the refractive lens region may be separated by a boundary line,
The light perpendicularly incident on the surface of the eyepiece optical element opposite to the Fresnel lens surface is defined as perpendicular incident light,
The incident angle of the perpendicular incident light on the refractive surface of the Fresnel lens shape provided in the refractive lens region at a position adjacent to the boundary line is defined as α1,
The incident angle of the perpendicular incident light on the rising surface of the Fresnel lens shape provided in the total reflection lens region at a position adjacent to the boundary line is defined as α2,
When the refractive index of the material constituting the eyepiece optical element is N,
α1=α2=ASIN((SIN(90+α1-ASIN((SIN(α1))×N)))/N)
An eyepiece image display device that satisfies the above relationship .
前記表示素子と前記接眼光学素子とは接合されている接眼映像表示装置。 2. The eyepiece image display device according to claim 1,
The display element and the eyepiece optical element are cemented together.
前記接眼光学素子は、前記全反射レンズ領域よりも中央側に設けられ光を屈折させて偏向させる屈折レンズ領域を備え、
前記全反射レンズ領域と前記屈折レンズ領域とは境界線によって領域分けすることができ、
前記接眼光学素子のフレネルレンズ面とは反対側の面に垂直に入射する光を垂直入射光とすると、
前記境界線に隣接する位置の前記屈折レンズ領域により前記垂直入射光が偏向される向きと、前記境界線に隣接する位置の前記全反射レンズ領域により前記垂直入射光が偏向される向きとは、略同一方向であること、
を特徴とする接眼映像表示装置。 3. The eyepiece image display device according to claim 1,
the eyepiece optical element includes a refractive lens region that is disposed closer to the center than the total reflection lens region and that refracts and deflects light,
The total reflection lens region and the refractive lens region may be separated by a boundary line,
If the light perpendicularly incident on the surface of the eyepiece optical element opposite to the Fresnel lens surface is defined as perpendicular incident light, then
a direction in which the vertically incident light is deflected by the refractive lens region at a position adjacent to the boundary line and a direction in which the vertically incident light is deflected by the total reflection lens region at a position adjacent to the boundary line are substantially the same direction;
An eyepiece image display device comprising:
前記接眼光学素子は、前記全反射レンズ領域よりも中央側に設けられ光を屈折させて偏向させる屈折レンズ領域を備え、
前記全反射レンズ領域と前記屈折レンズ領域とは境界線によって領域分けすることができ、
前記接眼光学素子のフレネルレンズ面とは反対側の面に垂直に入射する光を垂直入射光とすると、
前記境界線に隣接する位置の前記屈折レンズ領域により前記垂直入射光が偏向されて出射する光の割合と、前記境界線に隣接する位置の前記全反射レンズ領域により前記垂直入射光が偏向されて出射する光の割合とは、略同一であること、
を特徴とする接眼映像表示装置。 4. The eyepiece image display device according to claim 1,
the eyepiece optical element includes a refractive lens region that is disposed closer to the center than the total reflection lens region and that refracts and deflects light,
The total reflection lens region and the refractive lens region may be separated by a boundary line,
If the light perpendicularly incident on the surface of the eyepiece optical element opposite to the Fresnel lens surface is defined as perpendicular incident light, then
a ratio of the perpendicular incident light deflected by the refractive lens region at a position adjacent to the boundary line and emitted is substantially equal to a ratio of the perpendicular incident light deflected by the total reflection lens region at a position adjacent to the boundary line and emitted;
An eyepiece image display device comprising:
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