虚像投影装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种使用了微透镜阵列的虚像投影装置，实现亮度不均的降低。一种生成影像光的虚像投影装置，具备：光源，其射出光；微透镜阵列，其将从光源射出的光作为预定的角度分布的光来射出；成像透镜，其会聚来自微透镜阵列的光；显示部，其由通过成像透镜会聚的光照明，生成影像；以及投影部，其将由显示部生成的影像作为影像光投影，微透镜阵列配置为透镜单元的短边方向不排成直线。元的短边方向不排成直线。元的短边方向不排成直线。

【技术实现步骤摘要】
虚像投影装置


[0001]本专利技术涉及使用微透镜阵列的虚像投影装置。

技术介绍

[0002]作为虚像投影装置，已知有用户佩戴于头部而使用的头戴式显示器(HMD：Head Up Display)。HMD是通过显示图像图案(pattern)的显示部和投影器的组合来投影影像的装置，用户通过视觉识别影像的虚像，能够取得各种信息。
[0003]作为本
中的现有技术有专利文献1。在专利文献1中，公开了通过多透镜阵列和成像透镜高效率地将来自光源部的光对显示部进行照明的虚像投影装置。
[0004]专利文献1：国际公开第2019/107044号

技术实现思路

[0005]在为了得到高亮度而将显示部的照明设为使用了微透镜阵列(MLA)的柯勒照明的情况下，MLA的表面在投影器的出瞳位置成像。由于在MLA的透镜单元内反映光源的平面强度分布，因此在MLA表面成像位置具有周期性强度分布。存在其作为亮度不均而明显化的课题。在专利文献1中，没有考虑该亮度不均的问题。
[0006]本专利技术的目的在于提供一种能够减少亮度不均的虚像投影装置。
[0007]本专利技术列举其中一个例子为一种生成影像光的虚像投影装置，具备：光源，其射出光；微透镜阵列，其将从光源射出的光作为预定角度分布的光来射出；成像透镜，其会聚来自微透镜阵列的光；显示部，其由通过成像透镜会聚的光照明并生成影像；以及投影部，其将由显示部生成的影像作为影像光投影，微透镜阵列以透镜单元的短边方向不排成直线的方式被配置。
[0008]根据本专利技术，能够提供一种能够减少亮度不均的虚像投影装置。
附图说明
[0009]图1是实施例1中的HMD的光学系统即影像显示部的结构图。
[0010]图2是说明图1中的HMD的光学系统的光的成像位置的概略图。
[0011]图3是在通常的MLA透镜单元阵列及MLA的透镜阵列的图案成像面上看到的像的示意图。
[0012]图4是实施例1中的MLA的透镜单元的配置以及MLA的透镜阵列的图案成像面上看到的像的示意图。
[0013]图5是在实施例1中的MLA的透镜单元的其他配置及在MLA的透镜阵列的图案成像面上看到的像的示意图。
[0014]图6是说明实施例2中的投入了光谱分布宽的平行光的情况下的导光部的内部的影像光的传播的图。
[0015]图7是说明实施例2中的投入了来自光谱分布宽的近距离的发散(收敛)光的情况
下的导光部的内部的影像光的传播的图。
[0016]图8是实施例2中的MLA的透镜单元纵横排列且短边方向与导光部的传播方向一致的情况下在透镜阵列的图案成像面上看到的像的示意图。
[0017]图9是实施例2中的MLA的透镜单元的短边方向为交错配置，短边方向与导光部的传播方向一致的情况下在透镜阵列的图案成像面上看到的像的示意图。
[0018]图10是实施例3中的MLA的透镜单元纵横排列且MLA的透镜单元的纵横比接近光源的发光区域形状的纵横比的情况下在透镜阵列的图案成像面上看到的像的示意图。
[0019]图11是实施例3中的MLA的透镜单元的短边方向为交错配置、MLA的透镜单元的纵横比接近光源的发光区域形状的纵横比的情况下在透镜阵列的图案成像面上看到的像的示意图。
[0020]附图标记说明
[0021]10：影像显示部，20：光源部，21：光源，22：会聚透镜，30：微透镜阵列(MLA)，
[0022]40：成像透镜，50：照明部，60：显示部，70：投影器，80：导光部。
具体实施方式
[0023]以下，使用附图对本专利技术的实施例进行说明。另外，在本实施例中，作为虚像投影装置的1例，使用HMD进行说明。
[0024][实施例1][0025]图1是本实施例中的HMD的光学系统即影像显示部的结构图。在图1中，影像显示部10具备由光源部20、MLA30和成像透镜40构成的照明部50、显示部60、投影器70、导光部80。显示部60基于另外输入的影像信号，对从照明部50入射的光进行调制并生成重叠了影像信息的影像光。投影器70投影来自显示部60的影像光，通过导光部80将影像光引导至佩戴者的瞳孔。导光部通过复制扩展影像光，即使存在佩戴者的佩戴位置偏移，影像光也能够到达佩戴者的瞳孔。
[0026]图2是说明图1中的光学系统的光的成像位置的概略图。在图2中，对与图1相同的结构标注相同的附图标记。在图2中，光源部20具备例如3个LED作为分别射出红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的光的光源21，从这些光源21射出的光在会聚透镜22会聚而由未图示的颜色合成部合成各色的光束，由此生成用于提供全彩色的影像光的照明光。
[0027]MLA30具备多个与入射面和射出面相对的透镜。入射面具备的透镜使入射的大致平行光向射出面具备的透镜会聚。另一方面，在MLA30的射出面具备的透镜射出与分别在对置的入射面具备的透镜的开口形状对应的预定的角度分布的光。
[0028]成像透镜40使MLA30射出的光束向显示部60成像。为了得到高亮度，将显示部60的照明设为使用了MLA30的柯勒照明，将在MLA30的入射面所具备的各个透镜的开口的像放大并对显示部60的整个区域进行照明，因此所成像的像成为使各个透镜的像重合而成的像。
[0029]通过投影器70投影来自显示部60的光，同时在投影器70的出瞳位置成像MLA30的表面的像。由于该成像面与虚像通常处于不同的位置，所以虽然在注视虚像的状态下不能清楚地看到，但是在模糊的状态下进入瞳孔。由于MLA30表面的像难以成为亮度均匀，因此，可以说是模糊的状态，被识别为亮度不均。为了消除该亮度不均，能够通过在MLA30至显示部60之间(优选成像透镜40附近)放入适度的扩散板来强制地使像模糊而消除，但无法避免
由扩散导致的效率的降低。
[0030]图3是在通常的MLA的透镜单元阵列和MLA的透镜阵列的图案成像平面上可看到的图像的示意图。
[0031]如图3所示，通常的MLA的透镜单元纵横排列。另一方面，作为光源的LED的发光区域形状一般为正方形纵横比(1：1)，在MLA的透镜单元例如为16：9的纵横比的情况下，在与这样的LED的组合中，如图3所示，成为在1个透镜单元中映入LED的发光区域形状的形状，MLA的透镜单元的短边方向的边界容易变暗。特别是，通过排列成一列而变得容易引人注目。
[0032]因此，在本实施例中，至少以MLA的透镜单元的短边方向不排成直线的方式进行配置。这样通过减少规则性而消除显著性，从而能够减少亮度不均。
[0033]图4是本实施例中的MLA的透镜单元的配置的一例。在图4中，是使MLA的透镜单元的短边方向为交错配置的例子。
[0034]另外，图5是本实施例中的MLA的透镜单元的配置的另一例。在图5中，将MLA的透镜单元的短边方向多层级错开配置。在图5中，在4级错开并重复该方式进行配置。
[0035]另外，作为使MLA的透本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生成影像光的虚像投影装置，其特征在于，该虚像投影装置具备：光源，其射出光；微透镜阵列，其将从该光源射出的光作为预定的角度分布的光来射出；成像透镜，其会聚来自所述微透镜阵列的光；显示部，其由通过所述成像透镜会聚的光照明并生成影像；以及投影部，其将由所述显示部生成的影像作为影像光来投影，所述微透镜阵列以透镜单元的短边方向不排成直线的方式被配置。2.根据权利要求1所述的虚像投影装置，其特征在于，所述微透镜阵列的透镜单元的短边方向为交错配置。3.根据权利要求1所述的虚像投影装置，其特征在于，所述微透镜阵列的透镜单元的短边方向在多层级错开配置。4.根据权利要求1所述的虚像投影装置，其特征在于，该虚像投影装置具备对从所述投影部投影来的影像光进行导光的导光部，所述微透镜阵列被配置成透镜单元的短边方向与所述导光部的传播方向一致。5.根据权利要求2所述的虚像投影装置，其特征在于，该虚像投影装置具备对从所述投影部投影来的影像光进行导光的导光部，所述微透镜阵列被配置成透镜单元的短边方向与所述导光部的传播方向一致。6.根据权利要求3所述的虚像投影装置，其特征在于，该虚像投影装置具备对从所述投影部投影来的影像光进行导光的导光部，所述微透镜阵列被配置成透镜单元的短边方向与所述导光部的传播方向一致。7.一种生成影像光的虚像投影装置，其特征在于，该虚像投影装置具备：光源，其射出光；微透镜阵列，其将从该光源射出的光作为预定的角度分布的光射出；成像透镜，其会聚来自所述微透镜阵列的光；显示部，其由...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛利考宏，鹈饲龙志，久野拓马，中村俊辉，
申请(专利权)人：日立乐金光科技株式会社，
类型：发明
国别省市：