虚像显示装置制造方法及图纸

虚像显示装置。在宽视场角的范围内提高分辨率等光学性能。虚像显示装置(100)具有：显示器件(图像形成部)(11)；使来自显示器件(11)的图像光(GL)折射的透镜(40)、反射通过透镜(40)后的图像光(GL)的第1反射镜部件(21)、反射被第1反射镜部件(21)反射后的图像光(GL)的第2反射镜部件(22)、朝向出射光瞳(EP)的位置反射被第2反射镜部件(22)反射后的图像光(GL)的透过型的第3反射镜部件(23)，透镜(40)在与由第1反射镜部件(21)和第2反射镜部件(22)规定的偏芯方向对应的第1方向(D01)上隔着光轴(AX)具有非对称性，在与第1方向(D01)正交的第2方向(D02)上隔着光轴(AX)具有对称性。

Virtual image display device

【技术实现步骤摘要】
虚像显示装置
本专利技术涉及包含反射镜的头戴显示器和其他虚像显示装置，特别涉及能够进行透视观察的虚像显示装置。
技术介绍
近年来，作为如头戴显示器那样能够进行虚像的形成和观察的虚像显示装置，提出了通过反射镜或导光体这样的光学元件将来自显示元件的图像光引导至观察者的瞳孔的类型的各种装置。专利文献1所记载的光学系统由4个偏芯曲面反射镜构成，第1偏芯曲面反射镜是旋转椭圆面或基于旋转椭圆面的非球面，第2偏芯曲面反射镜是双曲面或基于双曲面的非球面。通过利用偏芯曲面反射镜构成光学系统，与使用导光体的情况相比，容易实现轻量化。但是，在仅利用偏芯曲面反射镜构成光学系统的情况下，无法使光学面彼此即反射面彼此接近到其尺寸以下的程度，因此，像差的校正容易不充分，无法确保分辨率及其它光学性能，不容易增大视场角。专利文献1：日本特开平9-189880号公报
技术实现思路
本专利技术的一个侧面的虚像显示装置具有：图像形成部；透镜，其使来自图像形成部的图像光折射；第1反射镜部件，其反射通过透镜后的图像光；第2反射镜部件，其反射被第1反射镜部件反射后的图像光；以及透过型的第3反射镜部件，其朝向出射光瞳的位置反射被第2反射镜部件反射后的图像光，透镜在与由第1反射镜部件和第2反射镜部件规定的偏芯方向对应的第1方向上隔着光轴具有非对称性，在与第1方向正交的第2方向上隔着光轴具有对称性。附图说明图1是说明第1实施方式的虚像显示装置的侧剖视图。图2是说明第1实施方式的虚像显示装置的从斜下方观察的立体图。图3是说明第1实施方式的虚像显示装置的主视图。图4是说明第1实施方式的虚像显示装置的光学构造等的侧剖视图。图5是说明第1实施方式的虚像显示装置的光学构造等的俯视图。图6是说明显示器件上形成的显示像的强制畸变的图。图7是说明透镜的形状的立体图。图8是说明透镜的折射面等的构造的放大剖视图。图9是说明第1反射镜部件的反射面等的构造的放大剖视图。图10是说明第2反射镜部件的反射面等的构造的放大剖视图。图11是说明第3反射镜部件的反射面等的构造的放大剖视图。图12是说明光学面的偏芯和倾斜的概念图。图13是说明第2实施方式的虚像显示装置的光学构造等的侧剖视图。图14是说明第2实施方式的虚像显示装置的光学构造等的俯视图。标号说明11：显示器件；11a：显示面；12：投射光学系统；21：第1反射镜部件；21a、22a、23a：反射镜板；21c、22c、23c：反射镜膜；21s、21t：表面；22s、22t：表面；23r、23r：反射面；22：第2反射镜部件；23：第3反射镜部件；24：第4反射镜部件；24a：反射镜板；24c：反射镜膜；24r：反射面；40：透镜；41、42：透镜面；41a、42a：平坦面区域；50：外观部件；80：框架；100：虚像显示装置；AX：光轴；DA：显示像；EP：出射光瞳；EY：瞳孔；GL：图像光；IG：投影像；II：中间像；OL：外界光。具体实施方式[第1实施方式]下面，参照附图对本专利技术的第1实施方式的虚像显示装置进行说明。在图1～3中，X、Y和Z是正交坐标系，X方向对应于佩戴了虚像显示装置100的观察者US的双眼排列的横向，Y方向相当于与观察者US的双眼排列的横向正交的上方向，Z方向相当于观察者US的前方向或正面方向。图示的虚像显示装置100是头戴显示器，使观察者US识别作为虚像的影像。虚像显示装置100具有显示器件11和投射光学系统12。投射光学系统12具有透镜40、第1反射镜部件21、第2反射镜部件22、第3反射镜部件23。显示器件11、透镜40和第2反射镜部件22一体地固定，在上部支承在框架80的主体部件81上。此外，第1反射镜部件21和第3反射镜部件23相互连结而构成一体的外观部件50，在上部和侧部支承在框架80的主体部件81上。外观部件50在比显示器件11、透镜40和第2反射镜部件22更靠外侧或外界侧以相对于这些显示器件11进行定位的状态进行配置。外观部件50具有眼镜片状的轮廓，覆盖观察者US的眼睛且具有向外侧凸出的弯曲形状。另外，在图1等中，仅示出右眼用的虚像显示装置100，但是，左眼用的虚像显示装置100也具有相同构造，通过组合双眼用的虚像显示装置，成为整体具有眼镜这种外观的虚像显示装置。另外，关于双眼用的虚像显示装置，能够省略右眼用或左眼用的部分中的一方，该情况下，成为单眼型的头戴显示器。对光路的概要进行说明，从显示器件11射出的图像光GL通过透镜40，被第1反射镜部件21反射而入射到第2反射镜部件22。入射到第2反射镜部件22的图像光GL被第2反射镜部件22反射后被透过型的第3反射镜部件23反射而入射到出射光瞳EP的位置。框架80具有与眼镜相似的构造，具有与主体部件81的侧方端部连结的镜腿部82，在从主体部件81的中央延伸的金属件的前端具有鼻托83。参照图4和图5，显示器件11是图像形成部，配置在比投射光学系统12更靠与观察者US的头部侧对应的上侧或+Y侧。显示器件(图像形成部)11例如是以有机EL(有机电致发光、OrganicElectro-Luminescence)、无机EL、LED阵列、有机LED、激光器阵列、量子点发光型元件等为代表的自发光型显示元件，在二维的显示面11a上形成彩色的静态图像或动态图像。显示器件11被未图示的驱动控制电路驱动而进行显示动作。在使用有机EL的显示器作为显示器件11的情况下，成为具有有机EL控制部的结构。在使用量子点显示器作为显示器件11的情况下，构成为使蓝色发光二极管(LED)的光通过量子点膜而出现绿色或红色。显示器件11不限于自发光型显示元件，也可以由LCD及其它光调制元件构成，通过背光这种光源对该光调制元件进行照明，由此形成图像。作为显示器件11，还能够代替LCD而使用LCOS(Liquidcrystalonsilicon，LCoS为注册商标)、数字微镜器件等。如图6所示，根据虚拟网格畸变可知，显示器件11的显示面11a上形成的显示像DA成为具有梯形畸变的修正图像。如后所述，投射光学系统12是偏芯光学系统，因此，不容易去除梯形畸变这种畸变。由此，即使在投射光学系统12中残存有畸变，通过使显示面11a上形成的显示像DA预先具有畸变，也能够使经过投射光学系统12而在出射光瞳EP的位置观察到的虚像的投影像IG的像素排列成为网格图案，能够使轮廓成为矩形。由此，观察者US能够观察畸变较少的投影像IG，投射光学系统12中的其他像差的校正容易。显示面11a上形成的显示像(修正图像)DA可以是通过图像处理形成了强制畸变的像。在显示面11a为矩形的情况下，通过形成强制畸变，形成有空白，但是，在这种空白中也能够显示附加信息。显示面11a上形成的显示像(修正图像)DA不限于通过图像处理形成了强制畸变的像，例如，也可以使显示面11a上形成的显示像素的排列对应于强制畸变。该情况下，不需要进行用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚像显示装置，其具有：/n图像形成部；/n透镜，其使来自所述图像形成部的图像光折射；/n第1反射镜部件，其反射通过所述透镜后的图像光；/n第2反射镜部件，其反射被所述第1反射镜部件反射后的图像光；以及/n透过型的第3反射镜部件，其朝向出射光瞳的位置反射被所述第2反射镜部件反射后的图像光，/n所述透镜在与由所述第1反射镜部件和所述第2反射镜部件规定的偏芯方向对应的第1方向上隔着光轴具有非对称性，在与所述第1方向正交的第2方向上隔着所述光轴具有对称性。/n

【技术特征摘要】
20180730 JP 2018-1422081.一种虚像显示装置，其具有：
图像形成部；
透镜，其使来自所述图像形成部的图像光折射；
第1反射镜部件，其反射通过所述透镜后的图像光；
第2反射镜部件，其反射被所述第1反射镜部件反射后的图像光；以及
透过型的第3反射镜部件，其朝向出射光瞳的位置反射被所述第2反射镜部件反射后的图像光，
所述透镜在与由所述第1反射镜部件和所述第2反射镜部件规定的偏芯方向对应的第1方向上隔着光轴具有非对称性，在与所述第1方向正交的第2方向上隔着所述光轴具有对称性。


2.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，
所述透镜的所述第1方向的屈光力小于所述第2方向的屈光力。


3.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，
所述透镜在穿过所述光轴的所述第1方向的截面中具有相互倾斜的一对平坦面区域。


4.根据权利要求3所述的虚像显示装置，其中，
所述透镜的所述一对平坦面区域中的所述图像形成部侧的平坦面区域与所述光轴大致正交。


5.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，
所述透镜在穿过所述光轴的所述第2方向的截面中、在整个系统的所述图像形成部侧赋予远心性。


6.根据权利要求5所述的虚像显示装置，其中，
所述透镜在穿过所述光轴的所述第2方向的截面中具有正屈光力。


7.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，
所述第1反射镜部件、所述第2反射镜部件和所述第3反射镜部件的反射面是非球面或自由曲面。


8.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：武田高司，高木将行，宫尾敏明，山口论人，
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