虚像显示装置以及导光装置，防止在体积全息元件中引起波长分散而导致分辨率降低。虚像显示装置(100)具有：显示元件(11)；光学元件(21)，其使从显示元件(11)射出的图像光(ML)通过；反射镜(22b)，其反射从光学元件(21)射出的图像光(ML)；透视型的透视全息镜(23)，其向瞳孔位置反射从反射镜(22b)射出的图像光(ML)；以及透射型的线性衍射元件(25)，其配置在从光学元件(21)到透视全息镜(23)的光路上，光学元件(21)、反射镜(22b)以及透视全息镜(23)配置为形成离轴系统(112)，线性衍射元件(25)在离轴系统(112)的离轴面(SO)中补偿由透视全息镜(23)产生的波长分散。(23)产生的波长分散。(23)产生的波长分散。
【技术实现步骤摘要】
虚像显示装置以及导光装置
[0001]本专利技术涉及作为头戴显示器等的虚像显示装置以及组装于该虚像显示装置的导光装置，尤其涉及可透视观察的虚像显示装置等。
技术介绍
[0002]作为能够像头戴显示器那样形成并观察虚像的虚像显示装置，提出了通过反射镜那样的光学元件将来自显示元件的图像光引导到观察者的瞳孔的类型的各种虚像显示装置。
[0003]专利文献1记载的虚像观察光学系统具有图像显示装置、成像用光学元件和反射型衍射光学元件，从图像显示装置射出的光例如被成像用光学元件反射，被反射型衍射光学元件再次反射而入射到瞳孔。这里，成像用光学元件是偏心配置的非球面凹面镜，反射型衍射光学元件例如是反射型闪耀全息元件(blazed hologram)。
[0004]专利文献1：日本特开平11-326821号公报
[0005]但是，在专利文献1的光学系统中，在被反射型衍射光学元件衍射的光包含规定波长的光以外的光的情况下，在反射型衍射光学元件中，发生了光按照各波长而以不同的角度衍射的波长分散，从而分辨率降低。
技术实现思路
[0006]本专利技术的一个方面的虚像显示装置具有：显示元件；光学元件，其使从显示元件射出的图像光通过；反射镜，其对从光学元件射出的图像光进行反射；透视型的全息镜，其向瞳孔位置反射从反射镜射出的图像光；以及透射型的线性衍射元件，其配置在从显示元件到全息镜的光路上，光学元件、反射镜以及全息镜配置为形成离轴系统，线性衍射元件在离轴系统的离轴面上补偿由全息镜产生的波长分散。
附图说明
[0007]图1是说明第1实施方式的虚像显示装置的安装状态的外观立体图。
[0008]图2是说明图1所示的虚像显示装置的侧视剖视图。
[0009]图3是说明虚像显示装置的内部结构的侧视剖视图。
[0010]图4是示出图1所示的装置的光学系统的侧视剖视图和俯视图。
[0011]图5是说明线性衍射元件的放大侧视剖视图。
[0012]图6是概念性说明基于投射光学系统的成像的立体图。
[0013]图7是说明形成在显示元件上的显示像的强制的畸变的图。
[0014]图8是示出组装在第2实施方式的虚像显示装置中的光学系统的侧视剖视图。
[0015]标号说明
[0016]11：显示元件；12：投射光学系统；21：光学元件；22：棱镜；22a：入射面；22b：内反射面；22c：出射面；23：透视全息镜；23a、23b：表面；23c：板状体；23h：全息层；25：线性衍射元
件；25a：入射面；25b：衍射面；25p：衍射图案；31：内透镜；51：壳体；54：支承板；100：虚像显示装置；101A、101B：显示装置；102：光学单元；112：离轴系统；AX：光轴；ER：视圈；EY：眼；IM：中间像；IP：中间光瞳；ML：图像光；ML1～ML4：图像光；OL：外界光；P1～P3：光路；PP：瞳孔位置；SO：离轴面；US：使用者。
具体实施方式
[0017][第1实施方式][0018]以下，参照附图，对本专利技术中的第1实施方式的虚像显示装置以及组装于该虚像显示装置的导光装置进行说明。
[0019]如图1和图2所示，第1实施方式的虚像显示装置100是具有眼镜那样的外观的头戴显示器(HMD)，使佩戴该虚像显示装置100的观察者或使用者US识别作为虚像的影像。在图1以及图2中，X、Y以及Z是垂直坐标系，+X方向对应于佩戴虚像显示装置100的使用者US的双眼排列的横向，+Y方向相当于与使用者US的双眼排列的横向垂直的上方向，+Z方向相当于使用者US的前方向或正面方向。
[0020]虚像显示装置100具有针对右眼形成虚像的第1显示装置101A、针对左眼形成虚像的第2显示装置101B、以及对两个显示装置101A、101B进行支承的镜腿状的支承装置101C。第1显示装置101A由配置在上部的光学单元102和以眼镜镜片状覆盖整体的外观部件103构成。第2显示装置101B也同样，由配置在上部的光学单元102和以眼镜镜片状覆盖整体的外观部件103构成。支承装置101C通过配置在外观部件103的背后的未图示的部件，在外观部件103的上端侧支承两个显示装置101A、101B。左眼用的第2显示装置101B具有与右眼用的第1显示装置101A相同的结构。以下，对第1显示装置101A进行说明，对第2显示装置101B省略说明。
[0021]如图2和图3所示，右眼用的第1显示装置101A包含显示元件11和投射光学系统12作为光学要素。从将来自显示元件11的图像光ML引导到瞳孔位置PP的观点来看，投射光学系统12也称为导光装置。
[0022]显示元件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的显示器件，在二维的显示面11a上形成单色或彩色的静态图像或动态图像。显示元件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的显示器或显示器件作为显示元件11的情况下，构成为具有有机EL控制部。在使用量子点发光型的显示器作为显示元件11进行彩色显示的情况下，例如使蓝色发光二极管(LED)的光通过量子点膜，由此，可以成为发出绿色或红色的颜色的结构。显示元件11不限于自发光型的显示元件，也可以由LCD以及其他的光调制元件构成，通过利用背光源那样的光源对该光调制元件进行照明而形成图像。作为显示元件11，也可以使用LCOS(Liquid crystal on silicon，LCoS为注册商标)或数字微镜器件等来代替LCD。
[0023]如图3所示，投射光学系统(导光装置)12具有光学元件21、棱镜22、线性衍射元件25和透视全息镜23。光学元件21将从显示元件11射出的图像光ML会聚成接近平行光束的状态。光学元件21在图示的例子中是单透镜，具有入射面21a和出射面21b。棱镜22具有入射面22a、内反射面22b和出射面22c，使从光学元件21射出的图像光ML入射到入射面22a并折射，
在作为反射镜的内反射面22b进行全反射，从出射面22c折射并射出。线性衍射元件25配置在棱镜22和透视全息镜23之间的光路上，在使从棱镜22射出的图像光ML通过时，在纸面的纵向上对图像光ML赋予同样的波长分散。透视全息镜23是透视型的全息镜。透视全息镜23将从棱镜22射出的图像光ML向瞳孔位置PP反射。瞳孔位置PP是来自显示面11a上的各点的图像光以规定的发散状态或平行状态从与显示面11a上的各点的位置对应的角度方向重叠入射的位置。图示的投射光学系统12的FOV(field of view)为44
°
。基于投射光学系统12的虚像的显示区域为矩形，上述44
°
成为对角方向。
[0024]光学元件21以及棱镜22与显示元件11一起收纳在壳体51中。壳体51由遮光性的材料形成，内置有使显示元件11动作的未图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种虚像显示装置，其具有：显示元件；光学元件，其使从所述显示元件射出的图像光通过；反射镜，其对从所述光学元件射出的所述图像光进行反射；透视型的全息镜，其向瞳孔位置反射从所述反射镜射出的所述图像光；以及透射型的线性衍射元件，其配置在从所述显示元件到所述全息镜的光路上，所述光学元件、所述反射镜以及所述全息镜配置为形成离轴系统，所述线性衍射元件在所述离轴系统的离轴面上补偿由所述全息镜产生的波长分散。2.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，在所述离轴面上，从所述光学元件到所述反射镜的光路、从所述反射镜到所述全息镜的光路、以及从所述全息镜到所述瞳孔位置的光路配置为以Z字状按照两个阶段折返。3.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，所述线性衍射元件具有在与所述离轴系统的离轴面垂直的方向上延伸的衍射图案。4.根据权利要求3所述的虚像显示装置，其中，所述线性衍射元件是闪耀衍射光栅。5.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，所述虚像显示装置使基于所述线性衍射元件的1级衍射光入射到所述全息镜。6.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，所述线性衍射元件配置在所述反射镜和所述全息镜之间。7.根据权利要求6所述的虚像显示装置，其中，在来自显示面的中心的主光线的光路上，所述全息镜与所述瞳孔位置之间的距离为所述全息镜与所述线性衍射元件之间的距离以下。8.根据权利要求7所述的虚像显示装置，其中，在所述线性衍射元件与所述全息镜之间形成有中间像。9.根据权利要求8所述的虚像显示装置，其中，所述中间像形成得比所述全息镜接近所述线性衍射元件。10.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，所述...
【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，井出光隆，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：
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