本发明专利技术涉及导光体、虚像光学系统以及虚像显示装置，其目的在于使得虚像显示装置用导光体的结构更加紧凑。本发明专利技术的导光体(50)具有包含光线入射部(101)和向外部射出图像光的光线射出部(104)的导光部件(100)、以及与导光部件一体形成的光学部件(200)。导光部件还具备相对于光线入射部(101)倾斜并对图像光进行导光的反射部(102)、以及交替设置相对于光线射出部倾斜的第一面(103a)和平行于光线射出部的第二面(103b)，用以将图像光从第一面引导到光线射出部的图像取出部(103)。光学部件具有平行于光线射出部的平行面(210)、以及相对于平行面倾斜并贴近图像取出部设置的倾斜部(203)。
【技术实现步骤摘要】
导光体、虚像光学系统以及虚像显示装置
本专利技术涉及导光体以及具备该导光体的虚像光学系统和虚像显示装置。
技术介绍
具备导光体的虚像显示装置是利用虚像光学系统放大二维图像，供观察者观察经过放大的虚像的装置。头戴式显示器(HeadMountedDisplay，HMD)作为采用导光体的虚像显示装置的一种实施方式，近年来逐渐得到普及。HMD分为透射型和非透射型两种。透射型HMD例如有美国谷歌公司的Googleglass(注册商标)。关于非透射型HMD也有各种有关临场感的技术方案。透射型HMD与信息终端组合使用，或者用于AR(AugmentedReality，增强现实)等应用，需要小型且具有良好的携带性。非透射型HMD用来提供电影或游戏以及VR(VirtualReality，假想现实)等，需要具有能获得临场感的大视角。近年来，针对用户对透射型产品的薄型、小型、以及大视角的需求，专利文献提供了以下技术方案。专利文献1(JP特许第4508655号公报)公开了一种虚像显示装置，其采用的方式是，重叠多个施加特殊反射率涂布的导光体，以光线入射角度来分离光线的反射和透射，取出图像。具体为，导光体的光线入射部和光线射出部位于同一个面上，被设置为让准直光学系统的投射透镜的主光线垂直入射导光体，在光透射性基板上设有两个以上主要面和边缘。该虚像显示装置具有利用全反射使得光在光透射性基板上成像的装置、以及一个以上设于光透射性基板上的部分反射面。专利文献2(JP特许第5421285号公报)公开的虚像显示装置利用全反射，在通过导光体对图像光进行导光的同时，在导光体的图像取出一方设置与导光体的主平面平行的外光透射面，从而重合图像光和外光，具有能够观察的透射功能。具体为，在具有两个面的光导波路上，具有让光束入射光导波路内的注入部分，通过光导波路的两个面的连续反射来运送光导波路中，使得光束射出。该虚像显示装置中，光导波路的两个面中的一个面上的平的表面上，具有微细结构，通过使得光导波路的两个面平行，使得透射的像和虚像重叠。专利文献3(JP特许第5703875号公报)采用的方式是组合导光体，该导光体与相对设置延伸的全反射部、倾斜延伸的多个第一要素面、以及相对于该第一要素面构成为钝角延伸的多个第二要素面交替设置。专利文献4(JP特开2014-153644号公报)公开的虚像显示装置使用具有自由曲面的导光体，将该导光体设置为相对于投射透镜倾斜，在导光体内形成从投射透镜射出的光线的中间像，而后在导光体的图像取出部，放大在导光体内形成的中间像，从而显示虚像。在上述方式中，需要多个导光体用以实现透射性和大视角，还需要平面的导光体部分以保持透视性，进而需要增加导光体长度用以扩大视角。
技术实现思路
本专利技术的目的在于使得虚像显示装置用导光体结构更加紧凑。为了达到上述目的，本专利技术提供一种虚像显示装置用的导光体，用于对来自图像显示元件的图像光进行导光后，射出经过导光的该图像光，用以显示虚像，其特征在于，具有导光部件和光学部件，该导光部件具有光线入射部、以及用于向外部射出从该光线入射部入射的所述图像光的光线射出部，所述光学部件与所述导光部件一体形成，所述导光部件还具备反射部和图像取出部，该反射部相对于所述光线入射部倾斜，在所述导光部内部对从所述光线入射部入射的所述图像光进行导光，所述图像取出部被形成为交替设置相对于所述光线射出部倾斜的第一面和平行于所述光线射出部的第二面，用来对所述图像光进行导光，将该图像光从所述第一面引导到所述光线射出部后，取出该图像光，所述光学部件具有平行于所述光线射出部的平行面、以及相对于所述平行面倾斜并贴近所述图像取出部设置倾斜部。本专利技术还提供一种虚像光学系统，其中具备：光源，用于发射照明光；图象显示元件，用于在受到来自所述光源的照明光照射后输出用来作虚像显示的显示图像的图像光；准直光学系统，用于准直来自所述图像显示元件的图像光，并射出经过准直的所述图像光；以及，导光体，用于对来自所述准直光学系统的图像光进行导光后射出该图像光，所述导光体使用上述的导光体。本专利技术进一步提供一种虚像显示装置，其中具备：权利要求上述虚像光学系统、以及用来照射所述虚像光学系统中的图像显示元件的光源。本专利技术的效果在于能够使得虚像显示装置用的导光体结构更加紧凑。附图说明图1是本专利技术涉及的导光体的实施方式示意图。图2是图1所示导光体的立体图。图3是采用导光体的虚像显示光学系统的俯视图。图4是导光体中导光部件的光线入射部和反射部的一部份放大图。图5是导光体中导光部件的图像取出部的一部份放大图。图6是导光体中导光部件的图像体取出部与光学部件的倾斜部之间的分界面的设置状态的示意图。其中，(a)显示导光体，(b)放大显示(a)中以虚线包围的境界部份。图7是导光部件的其他实施方式的示意图。其中(a)放大显示图像取出部，(b)进一步放大显示图像取出部。图8是图7所示的导光部件和光学部件的设置状态的放大图。其中，(a)放大显示图像取出部，(b)进一步放大显示图像取出部。图9是一例采用实施方式的导光体的虚像显示装置的实施例的示意图。其中(a)显示双眼一体型导光体，(b)和(c)显示单眼型导光体，双眼左右分别使用导光体和只有单只眼使用导光体。图10是采用实施方式的导光体的虚像显示装置的实施例1的示意图。图11是采用实施方式的导光体的虚像显示装置的实施例2的示意图。图12是图像光从导光体射出是光线不均匀状态的示意图。图13是用粘结剂粘结导光部件和光学部件的导光体的部份放大示意图。图14是用来描述光学部件效果的示意图。其中，(a)显示未设光学部件的导光体中的光的行进，(b)显示设有光学部件的导光体中的光的行进。图15是用来说明导光部件其他构成例，放大显示导光体中导光部件和光学部件之间粘结部位的部份放大图。图16是一例采用实施方式的导光体的虚像显示装置的实施例的示意图。图17是本专利技术涉及的虚像光学系统的实施方式的示意图，其中显示图像显示元件、准直光学系统、以及导光体之间的位置关系。图18是图1所示虚像光学系统的立体图。图19是图1所示虚像光学系统的光路图。图20是本专利技术涉及的导光体的实施方式示意图。图21是本专利技术涉及的导光体的另一种实施方式示意图。图22是采用图21所示导光体的虚像光学系统的立体图。图23是各种导光体的示意图。其中(a)显示图20所示的导光体、(b)显示图21所示的导光体、以及(c)显示作为参考例的导光体。图24是导光部件的一部分放大图，其中，(a)放大显示图像取出部的一部分，(b)进一步放大显示图像取出部的一部分。图25是一例光学部件以及导光部件和光学部件的设置状态的部份放大图。其中，(a)放大显示图像取出部的一部分，(b)进一步放大显示图像取出部的一部分。图26是用粘结剂粘结图9所示的导光部件和光学部件的状态的部份放大图。图27是用粘结剂粘结图9所示的导光部件和其他示例的光学部件的状态的部份放大图。图28是虚像光学系统使用的一例准直光学系统的光学元件设置图。图29是用来说明虚像光学系统原理的光路图。图30是用粘结剂粘结图7所示的导光部件和光学部件的状态的部份放大图。图31是用粘结剂粘结图7所示导光部件和其他示例的光学部件的状态的部份放大图。图32是具备本实施方式涉及的虚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种虚像显示装置用的导光体，用于对来自图像显示元件的图像光进行导光后，射出经过导光的该图像光，用以显示虚像，其特征在于，具有导光部件和光学部件，该导光部件具有光线入射部、以及用于向外部射出从该光线入射部入射的所述图像光的光线射出部，该光学部件与所述导光部件一体形成，所述导光部件还具备反射部和图像取出部，该反射部相对于所述光线入射部倾斜，在所述导光部内部对从所述光线入射部入射的所述图像光进行导光，所述图像取出部被形成为交替设置相对于所述光线射出部倾斜的第一面和平行于所述光线射出部的第二面，用来对所述图像光进行导光，将该图像光从所述第一面引导到所述光线射出部后，取出该图像光，所述光学部件具有平行于所述光线射出部的平行面、以及相对于所述平行面倾斜并贴近所述图像取出部设置倾斜部。
【技术特征摘要】
2015.09.29 JP 2015-190824;2015.09.29 JP 2015-190821.一种虚像显示装置用的导光体，用于对来自图像显示元件的图像光进行导光后，射出经过导光的该图像光，用以显示虚像，其特征在于，具有导光部件和光学部件，该导光部件具有光线入射部、以及用于向外部射出从该光线入射部入射的所述图像光的光线射出部，该光学部件与所述导光部件一体形成，所述导光部件还具备反射部和图像取出部，该反射部相对于所述光线入射部倾斜，在所述导光部内部对从所述光线入射部入射的所述图像光进行导光，所述图像取出部被形成为交替设置相对于所述光线射出部倾斜的第一面和平行于所述光线射出部的第二面，用来对所述图像光进行导光，将该图像光从所述第一面引导到所述光线射出部后，取出该图像光，所述光学部件具有平行于所述光线射出部的平行面、以及相对于所述平行面倾斜并贴近所述图像取出部设置倾斜部。2.根据权利要求1所述的导光体，其中，所述导光部件中的所述光线入射部与所述光线射出部分别以不同的面构成。3.根据权利要求1或2所述的导光体，其中，所述第一面相对于所述光线射出部的倾斜方向与所述反射部相对于所述光线入射部的倾斜方向相反，所述第一面相对于所述光线射出部的倾斜角度与所述反射部相对于所述光线入射部的倾斜角度相等。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的导光体，其中，所述光学部件的所述倾斜部被形成为交替设置相对于所述平行面倾斜的第三面和平行于所述平行面的第四面。5.根据权利要求4所述的导光体，其中，所述光学部件的所述第三面相对于所述平行面的倾斜角度与所述导光部件的所述第一面相对于所述光线射出部的倾斜角度相等。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的导光体，其中，所述导光部件的所述图像取出部上，所述第二面的宽度w满足以下条件式，0.5mm＜w＜3.0mm，所述宽度w的单位为mm。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的导光体，其中，所述导光部件的所述图像取出部上，各个所述第二面的宽度不相同。8.根据权利要求1至7中任意一项所述的导光体，其中，所述导光部件的所述图像取出部上，各个第一面的宽度不相同。9.根据权利要求1至8中任意一项所述的导光体，其中，所述导光部件的所述图像取出部离开所述反射部的...
【专利技术属性】
技术研发人员：大杉史织，洼田高士，逢坂敬信，中村直树，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本,JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。