虚像显示装置制造方法及图纸

一种虚像显示装置，具有图像显示装置、投影光学系统、导光部件，导光部件具有导光部、使图像光入射到导光部的光入射部、使由导光部引导的图像光射出到外部的光射出部，使得能够通过光射出部观察图像光，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反射面成预定角度的第4反射面，使来自图像显示装置的图像光在导光部件内导光，通过光射出部将对应于反射而形成的图像光射出到外部，第3反射面被施加了用于减少光量损失的全反射的涂层，第4反射面被施加了半镜面，第4反射面使图像光和外界光减少并重叠，外界光的减光率比图像光的减光率低。

【技术实现步骤摘要】
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30日，申请号为201210020850.9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，关于头戴式显示器那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)。在该光学系统中，以基于多个光模式的像相互错位为前提，利用根据每个光模式被设定为不同的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。【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，能够用简单的结构增大虚像的显示尺寸，能够确保较大的出射光瞳直径，能够实现良好的透视观察。为了解决上述问题，本专利技术的第一虚像显示装置具有：(a)形成图像光的图像显示装置；(b)使从图像显示装置射出的图像光入射的投影光学系统；以及(c)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，(d)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，(e)光入射部具有与第1反射面成预定角度的第3反射面，(f)光射出部具有与第1反射面成预定角度的第4反射面，(g)使来自所述图像显示装置的图像光在导光部件内导光，通过所述光射出部将对应于反射而形成的图像光射出到外部，所述第3反射面被施加了用于减少光量损失的全反射的涂层，所述第4反射面被施加了半镜面，所述第4反射面使所述图像光和所述外界光减少，并使所述图像光和所述外界光重叠，所述外界光的减光率比所述图像光的减光率低。在上述虚像显示装置中，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。此时，使来自图像显示装置的图像光以不同的反射次数在导光部件内导光，因而能够增大从光射出部射出的图像光的射出角度的角度范围。即，将从图像显示装置射出并经由导光部件的反射次数不同的图像光进行合成，作为形成部分重叠的一个虚像的图像光而取出，因而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增大光射出部，以便覆盖瞳孔，因而不需要使光射出部接近瞳孔来进行瞳孔分割，能够确保较大的出射光瞳直径，也能够实现良好的透视观察。另外，在上述的第1虚像显示装置中，使来自图像显示装置的图像光以不同的反射次数在导光部件内导光，通过光射出部将对应于反射次数而形成的多个图像光同时合成而射出到外部，由此也能够作为形成一个虚像的图像光而取出。本专利技术的第二虚像显示装置具有：(a)形成图像光的图像显示装置；(b)使从图像显示装置射出的图像光入射的投影光学系统；以及(c)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，(d)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，(e)光入射部具有与第1反射面成预定角度的第3反射面，(f)光射出部具有与第1反射面成预定角度的第4反射面，(g)使来自所述图像显示装置的图像光在导光部件内导光，通过所述光射出部将对应于反射而形成的图像光射出到外部，所述第3反射面被施加了用于减少光量损失的全反射的涂层，所述第4反射面被施加了半镜面，所述第4反射面使所述图像光和所述外界光减少，并使所述图像光和所述外界光重叠，所述外界光的减光率比所述图像光的减光率高。在上述虚像显示装置中，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。此时，使从图像显示装置的第1部分区域射出的第1图像光在导光部的反射次数、与从图像显示装置的另一个区域即第2部分区域射出的第2图像光在导光部的反射次数不同，因而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部分区域的图像光，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，因而不需要使光射出部接近瞳孔来进行瞳孔分割，能够确保较大的出射光瞳直径，也能够实现良好的透视观察。在本专利技术的具体方面中，所述虚像显示装置还具有透光部件，该透光部件具有与所述第4反射面对置的透射面，通过所述导光部件的第4面和所述透光部件将外界光导入瞳孔，由此能够进行透视观察。在本专利技术的具体方面中，所述导光部件由沿着眼睛排列的横向延伸的第1导光部件和第2导光部件构成，两导光部件与所述透光部件接合，且在中央被连接为一体，构成覆盖观察者眼前的光学部件。在本专利技术的具体方面中，使来自所述图像显示装置的图像光以不同的奇数的反射次数在导光部件内导光，通过所述光射出部将对应于反射次数而形成的多个图像光合成为1个虚像而射出到外部，所述1个虚像使来自所述图像显示装置的所述图像光以横向排列的方式再现并具有重叠宽度。在本专利技术的具体方面中，第2方向上的所述投影光学系统的射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚像显示装置，其中，该虚像显示装置具有：图像显示装置，其形成图像光；投影光学系统，其使从所述图像显示装置射出的所述图像光入射；以及导光部件，其具有导光部、使所述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，所述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，所述光入射部具有与所述第1反射面成预定角度的第3反射面，所述光射出部具有与所述第1反射面成预定角度的第4反射面，使来自所述图像显示装置的图像光在导光部件内导光，通过所述光射出部将对应于反射而形成的图像光射出到外部，所述第3反射面被施加了用于减少光量损失的全反射的涂层，所述第4反射面被施加了半镜面，所述第4反射面使所述图像光和所述外界光减少，并使所述图像光和所述外界光重叠，所述外界光的减光率比所述图像光的减光率低。

【技术特征摘要】
2011.02.04 JP 2011-0224421.一种虚像显示装置，其中，该虚像显示装置具有：
图像显示装置，其形成图像光；
投影光学系统，其使从所述图像显示装置射出的所述图像光入射；以及
导光部件，其具有导光部、使所述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，
所述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，
所述光入射部具有与所述第1反射面成预定角度的第3反射面，
所述光射出部具有与所述第1反射面成预定角度的第4反射面，
使来自所述图像显示装置的图像光在导光部件内导光，通过所述光射出部将对应
于反射而形成的图像光射出到外部，
所述第3反射面被施加了用于减少光量损失的全反射的涂层，
所述第4反射面被施加了半镜面，所述第4反射面使所述图像光和所述外界光减少，
并使所述图像光和所述外界光重叠，所述外界光的减光率比所述图像光的减光率低。
2.一种虚像显示装置，其中，该虚像显示装置具有：
图像显示装置，其形成图像光；
投影光学系统，其使从所述图像显示装置射出的所述图像光入射；以及
导光部件，其具有导光部、使所述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，
所述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，
所述光入射部具有与所述第1反射面成预定角度的第3反射面，
所述光射出部具有与所述第1反射面成预定角度的第4反射面，
使来自所述图像显示装置的图像光在导光部件内导光，通过所述光射出部将对应
于反射而形成的图像光射出到外部，
所述第3反射面被施加了用于减少光量损失的全反射的涂层，
所述第4反射面被施加了半镜面，所述第4反射面使所述图像光和所述外界光减少，
并使所述图像光和所述外界光重叠，所述外界光的减光率比所述图像光的减光率高。
3.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，
所述虚像显示装置还具有透光部件，该透光部件具有与所述第4反射面对置的透
射面，通过所述导光部件的第4面和所述透光部件将外界光导入瞳孔，由此能够进行
透视观察。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的虚像显示装置，其中，
所述导光部件由沿着眼睛排列的横向延伸的第1导光部件和第2导光部件构成，
两个导光部件与所述透光部件接合，且在中央被连接为一体，构成覆盖观察者眼
前的光学部件。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的虚像显示装置，其中，
使来自所述图像显示装置的图像光以不同的奇数的反射次数在导光部件内导光，
通过所述光射出部将对应于反射次数而形成的多个图像光合成为1个虚像而射出到
外部，所述1个虚像在横向上再现来自所述图像显示装置的所述...

【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