虚像显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种虚像显示装置，其具备：导光部件，其具有导光部、使图像光入射到所述导光部的光入射部、使由所述导光部引导的图像光射出到外部的光射出部，该导光部件使得能够通过所述光射出部观察所述图像光；以及透光部件，其通过与所述导光部件组合而构成使得能够观察外界光的透视部，该虚像显示装置还具有半透射反射面，该半透射反射面用于防止从所述导光部件的所述光射出部入射到所述透光部件的光再次向所述导光部件侧入射。

【技术实现步骤摘要】
虚像显示装置本申请是基于专利技术名称为“虚像显示装置”，申请日为2012年1月29日，申请号为201210020426.4的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及佩戴于头部使用的头戴式显示器等的虚像显示装置。
技术介绍
近年来，关于诸如头戴式显示器这样能够进行虚像的形成和观察的虚像显示装置，提出了各种类型的用导光板将来自显示元件的图像光引导到观察者的瞳孔中的方案。在这种虚像显示装置中，提出了使图像光与外界光重叠的透视光学系统(参照专利文献1、2)。但是，在专利文献1等记载的装置中，通过使用射出口小于瞳孔尺寸的导光光学系统的瞳孔分割方式来实现透视，因而很难增大虚像的显示尺寸。并且，由于采用小于瞳孔尺寸的导光光学系统，因而很难增大有效瞳径(能够取入虚像的采光直径，也称为出射光瞳直径)来应对人的每个眼宽。并且，由于在物理上的瞳孔附近配置导光光学系统的射出口和框体，因而导致产生死区，不能说是完全透视。另外，作为头戴式显示器用的光学系统，存在具有能够以导光角度不同的多个光模式行进的导光管的光学系统(参照专利文献3)。在这种光学系统中，进行了将射出侧的第3光学面设为半镜面来使第3光学面的透射光直线传播的研究，由此形成透视型的显示装置。但是，在专利文献3的光学系统中，以基于多个光模式的像相互错位为前提，利用按每个光模式被设定为不同入射角度的准直光来照明液晶面板。并且，根据各个光模式来变更显示内容，并且顺序地执行各个光模式的显示，由此将各个光模式的图像连接而得到整体图像。在这种情况下，必须用一个液晶面板按照时间差来变更并显示构成整体图像的中间图像和左右图像，使得虚像显示装置变复杂，观察图像也变暗。除此之外，在能够利用具有覆盖眼前这样的光射出部的导光部件来观察与外界光重叠的虚像的虚像显示装置中，也有不需要按照时间差将图像连接的虚像显示装置，但是不容易显示大的图像，在将透视用的棱镜等部件与导光部件连接的情况下，由于该部件而产生重影光，重影光容易进入眼睛中。【专利文献1】日本特开2006－3879号公报【专利文献2】日本特开2010－224473号公报【专利文献3】日本特开2008－535001号公报
技术实现思路
本专利技术正是鉴于上述
技术介绍
的问题而提出的，其目的在于提供一种虚像显示装置，能够进行透视观察，抑制重影光被观察到的情况，能够显示高质量的虚像。为了解决上述问题，本专利技术的虚像显示装置具有：使得能够通过光射出部观察图像光的导光部件，该导光部件具有导光部、使图像光入射到导光部的光入射部、和使由导光部引导的图像光射出到外部的光射出部；以及透光部件，其通过与导光部件组合而构成使得能够观察外界光的透视部，该虚像显示装置还具有半透射反射面，该半透射反射面用于防止从导光部件的光射出部入射到透光部件的光再次向导光部件侧入射。在上述虚像显示装置中，半透射反射面防止从导光部件的光射出部入射到透光部件的光再次向导光部件侧入射，因而能够防止经过透光部件的图像光成为重影光，能够使利用虚像显示装置显示的虚像成为高质量的虚像。在本专利技术的一个方面中，所述半透射反射面由半透射反射膜的表面构成，所述半透射反射膜配置在所述光射出部与所述透光部件之间，该半透射反射膜具有透光性，并且具有在入射角大于所述图像光的入射角范围时反射率增大的角度依赖性。在上述虚像显示装置中，在光射出部与透光部件之间设置的半透射反射膜具有在入射角大于图像光的入射角范围时反射率增加的角度依赖性，因而能够防止从导光部件射出到透光部件并在该透光部件内反射的不需要的光以比较大的入射角度通过半透射反射膜而返回到导光部件的光射出部。由此，能够防止经过透光部件的图像光成为重影光，能够使利用虚像显示装置显示的虚像成为高质量的虚像。在本专利技术的具体方面中，在上述虚像显示装置中，半透射反射膜具有反射率以预定的下限角度为分界而呈台阶状变化的特性，使入射角大于下限角度的光几乎都反射，使入射角小于下限角度的光以相同的透射率而透射。在这种情况下，能够可靠地透视入射角小于下限角度的外部光，能够将以大于下限角度的角度从背后入射到半透射反射膜的不必要的光可靠地去除。在本专利技术的另一个方面中，半透射反射膜是通过将多种膜进行层叠而形成的。由此，能够容易使半透射反射膜的反射率具有单层膜不易实现的预期的角度依赖性。在本专利技术的又另一个方面中，半透射反射膜具有将金属反射膜和电介质多层膜进行层叠的构造。在这种情况下，利用金属反射膜能够防止应该反射的图像光的紊乱和无用的衰减，并恰当地切断入射角比较大的重影光。在本专利技术的又另一个方面中，该半透射反射膜包括作为金属反射膜而调整了透射率的Ag膜。Ag膜成为吸收少的效率良好的半镜面。并且，Ag膜的与膜厚的增减对应的透射率的敏感度比Al膜等低，容易进行反射率或者透射率的调整。在本专利技术的又另一个方面中，半透射反射膜的反射率为图像光的10％以上50％以下。在这种情况下，容易观察基于透视的外界光即外界像。在本专利技术的又另一个方面中，导光部具有相互平行配置的、能够进行基于全反射的导光的第1反射面和第2反射面，光入射部具有与第1反射面成预定角度的第3反射面，光射出部具有与第1反射面成预角度的第4反射面，透光部件包括楔状部件，该楔状部件具有隔着半透射反射膜与光射出部的第4反射面粘接的透光面，半透射反射膜被配置在第4反射面和透光面之间。在这种虚像显示装置中，在光入射部的第3反射面反射的图像光在导光部的第1和第2反射面进行全反射并传播，再在光射出部的第4反射面进行反射，然后作为虚像入射到观察者的眼睛中。在这种情况下，能够使导光部件形成为具有多面体块状的外形的部件，因而容易在虚像显示装置中装配导光部件，能够实现虚像的高精度的观察。并且，能够通过透光部实现第4反射面的隔着半镜面的透视观察，而且变形小。在本专利技术的又另一个方面中，导光部在第1反射面和第4反射面之间、以及第1反射面和第3反射面之间中至少一方具有阻止重影光的端面。由此，能够进一步抑制重影光。在本专利技术的又另一个方面中，透光部件具有与第1反射面和第2反射面分别平行地配置的第1面和第2面。由此，实现没有变形的平坦性较高的基于透光部件的透视观察。在本专利技术的又另一个方面中，虚像显示装置具有形成图像光的图像显示装置、和使从图像显示装置射出的图像光入射的投影光学系统，第1图像光在导光部中的反射次数和第2图像光在导光部中的反射次数彼此不同，第1图像光是从图像显示装置的第1部分区域射出的，第2图像光是从第2部分区域射出的，该第2部分区域是关于在导光时由于反射而产生光路折返的封闭方向与第1部分区域不同的区域。在这种情况下，通过利用反射次数不同的图像光，能够扩大从光射出部射出的图像光的射出角度的角度范围。即，能够以比较宽的视角取入来自图像显示装置的不同显示位置的图像光，能够确保隔着光射出部观察到的虚像的显示尺寸比较大。这样，通过形成取出反射次数不同的图像光的构造，不需要将导光部设计得很厚即可扩大光射出部，以便覆盖瞳孔，因而能够实现良好的透视观察。在本专利技术的又另一个方面中，封闭方向是与如下截面平行的方向，该截面包含第1图像光和第2图像光通过投影光学系统的第1光轴和第3反射面的法线。来自在上述截面方向上的不同位置的图像光是使射出角度即进入光入射部的入射角度彼此不同的图像光，由此能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚像显示装置，其中，该虚像显示装置具有：导光部件，其具有导光部、使图像光入射到所述导光部的光入射部、使由所述导光部引导的图像光射出到外部的光射出部，该导光部件使得能够通过所述光射出部观察所述图像光；以及透光部件，其通过与所述导光部件组合而构成使得能够观察外界光的透视部，该虚像显示装置还具有半透射反射面，该半透射反射面用于防止从所述导光部件的所述光射出部入射到所述透光部件的光再次向所述导光部件侧入射。

【技术特征摘要】
2011.02.04 JP 2011-0224431.一种虚像显示装置，其具有：导光部件，其具有导光部、使图像光入射到所述导光部的光入射部、使由所述导光部引导的图像光射出到外部的光射出部，该导光部件使得能够通过所述光射出部观察所述图像光；以及透光部件，其通过与所述导光部件组合而构成使得能够观察外界光的透视部，所述虚像显示装置的特征在于：该虚像显示装置还具有半透射反射面，该半透射反射面用于防止从所述导光部件的所述光射出部入射到所述透光部件的光再次向所述导光部件侧入射，所述半透射反射面由半透射反射膜的表面构成，所述半透射反射膜配置在所述光射出部与所述透光部件之间。2.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，所述半透射反射膜具有透光性，并且具有在入射角大于所述图像光的入射角范围时反射率增大的角度依赖性。3.根据权利要求2所述的虚像显示装置，其中，所述半透射反射膜具有反射率以预定的下限角度为分界而呈台阶状变化的特性，使入射角大于所述下限角度的光几乎都反射，使入射角小于所述下限角度的光以相同的透射率透射。4.根据权利要求2所述的虚像显示装置，其中，所述半透射反射膜是通过将多种膜进行层叠而形成的。5.根据权利要求4所述的虚像显示装置，其中，所述半透射反射膜具有将金属反射膜和电介质多层膜进行层叠的构造。6.根据权利要求5所述的虚像显示装置，其中，所述半透射反射膜包括调整了透射率的Ag膜作为所述金属反射膜。7.根据权利要求2所述的虚像显示装置，其中，所述半透射反射膜的反射率对于图像光为10％以上50％以下。8.根据权利要求2所述的虚像显示装置，其中，所述导...

【专利技术属性】
技术研发人员：户谷贵洋，高木将行，宫尾敏明，小松朗，武田高司，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP