显示装置以及光学单元制造方法及图纸

本发明专利技术提供显示装置以及光学单元，避免配置在透视反射镜的前级的光学要素或其里面的光学要素被垃圾或灰尘等污染。显示装置(100)具有：影像元件(11)；棱镜反射镜(22)，其使从影像元件(11)射出的图像光(ML)从光入射面入射并被内反射面反射而从光射出面(22c)射出；以及透视反射镜(23)，其使从棱镜反射镜(22)射出的图像光(ML)朝向光瞳位置(PP)反射，棱镜反射镜(22)将从前方入射的图像光(ML)以向相对于前方倾斜的方向折返的方式射出，包含影像元件(11)和棱镜反射镜(22)的影像源(10)的光射出侧被遮挡灰尘的透光窗(153)覆盖。侧被遮挡灰尘的透光窗(153)覆盖。侧被遮挡灰尘的透光窗(153)覆盖。

【技术实现步骤摘要】
显示装置以及光学单元


[0001]本专利技术涉及能够观察虚像的透视型的显示装置以及光学单元，特别涉及使来自影像源的图像光入射到透视反射镜并观察来自透视反射镜的反射光的类型的显示装置以及光学单元。

技术介绍

[0002]作为透视型的显示装置，存在通过斜入射型的2片反射镜形成锯齿光路，使来自显示元件的图像光经由锯齿光路入射到使用者的眼睛的显示装置(参照专利文献1)。
[0003]专利文献1：日本特开2020
‑
34722号公报
[0004]在上述专利文献1那样的透视型的显示装置中，由于需要确保目视外界的区域，因此光学部件的配置受到限制，特别是覆盖眼前的透视反射镜与其前级的光学要素分离地配置并露出，因此需要避免前级的光学要素及其里面的光学要素被垃圾、灰尘等污染。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个方面的显示装置具有：影像元件；棱镜反射镜，其使从影像元件射出的图像光从光入射面入射而被内反射面反射并且从光射出面射出；以及透视反射镜，其将从棱镜反射镜射出的图像光朝向光瞳位置反射，棱镜反射镜将图像光以向相对于入射方向倾斜的方向折返的方式射出，包含影像元件和棱镜反射镜的影像源的光射出侧被遮挡灰尘的透光窗覆盖。
附图说明
[0006]图1是说明第1实施方式的显示装置的佩戴状态的外观立体图。
[0007]图2是说明显示装置的内部构造的侧剖视图。
[0008]图3A是说明透光部件相对于壳体的固定方法的局部放大剖视图。
[0009]图3B是说明变形例的固定方法的局部放大剖视图。
[0010]图3C是说明另一变形例的固定方法的局部放大剖视图。
[0011]图4是显示装置的侧剖视图以及局部剖视俯视图。
[0012]图5是说明在影像元件上形成的显示像的强制性歪曲的图。
[0013]图6是说明第2实施方式的显示装置的构造的侧剖视图。
[0014]图7是说明第3实施方式的显示装置的构造的侧剖视图。
[0015]图8是说明第4实施方式的显示装置的构造的侧剖视图。
[0016]图9是说明第5实施方式的显示装置的构造的侧剖视图。
[0017]标号说明
[0018]10：影像源；11：影像元件；11a：显示面；12：成像光学系统；13：显示控制电路；15：光学单元；21：投射透镜；21a：入射面；21b：射出面；22：棱镜反射镜；22a：光入射面；22b：内反射面；22c：光射出面；23：透视反射镜；23a：反射面；41、42、43：支承部件；51、451：壳体；
52：框体；52a：开口；53、153：透光部件；55：粘接材料；61：支承板；100、100A、100B：显示装置；100C：支承装置；102：显示驱动部；103：外观部件；112：轴偏离光学系统；AX：光轴；AX1、AX2、AX3：光轴部分；ER：视环；EY：眼；IG0、IG1：投影像；IS：内部；ML：图像光；OL：外界光；OS：光路空间；P1、P2、P3：光路；PP：光瞳位置；US：佩戴者。
具体实施方式
[0019]〔第1实施方式〕
[0020]以下，参照图1～图3等，对本专利技术的第1实施方式的显示装置以及组装于该显示装置的光学单元进行说明。
[0021]图1是说明头戴显示器(以下，也称为HMD)200的佩戴状态的图，HMD 200使佩戴该HMD 200的观察者或佩戴者US识别作为虚像的影像。在图1等中，X、Y以及Z是垂直坐标系，+X方向与佩戴HMD 200或者显示装置100的观察者或者佩戴者US的双眼EY排列的横向对应，+Y方向相当于与对于佩戴者US而言的双眼EY排列的横向垂直的上方向，+Z方向相当于对于佩戴者US而言的前方向或者正面方向。
±
Y方向与铅垂轴或铅垂方向平行。
[0022]HMD 200具有右眼用的第1显示装置100A、左眼用的第2显示装置100B以及支承显示装置100A、100B的镜腿状的一对支承装置100C。第1显示装置100A由配置于上部的显示驱动部102和以眼镜镜片状覆盖眼前的外观部件103构成。第2显示装置100B也同样地由配置于上部的显示驱动部102和以眼镜镜片状覆盖眼前的外观部件103构成。在第1显示装置100A和第2显示装置100B中，显示驱动部102是形成影像的主要部分，也将显示驱动部102称为影像源10。支承装置100C经由显示驱动部102支承外观部件103的上端侧。第1显示装置100A和第2显示装置100B在光学上左右反转，以后，将右眼用的第1显示装置100A作为代表的显示装置100进行说明。
[0023]图2是说明显示装置100的光学构造的侧剖视图。如图所示，显示装置100具有影像元件11、成像光学系统12和显示控制电路13。但是，在本说明书中，从实现光学功能的观点出发，除去显示控制电路13而得的装置也称为显示装置100。影像元件11和显示控制电路13被支承在图1所示的显示驱动部102的外框即壳体51内，成像光学系统12的一部分也被支承在显示驱动部102的壳体51内。
[0024]影像元件11是自发光型的显示设备。影像元件11例如是微LED显示器，在2维的显示面11a上形成彩色的静态图像或动态图像。影像元件11沿着相对于XY面绕X轴稍微旋转而倾斜的xy面配置。影像元件11被显示控制电路13驱动而进行显示动作。影像元件11不限于微LED显示器，能够置换为使用了有机EL(有机电致发光、Organic Electro
‑
Luminescence)、无机EL、有机LED、激光器阵列、量子点发光型元件等的显示设备。影像元件11不限于自发光型的图像光生成装置，也可以由LCD以及其他光调制元件构成，通过利用背光源那样的光源对该光调制元件进行照明来形成图像。作为影像元件11，也能够代替LCD而使用LCOS(Liquid crystal on silicon，LCoS为注册商标)、数字微镜器件等。
[0025]成像光学系统12具有投射透镜21、棱镜反射镜22以及透视反射镜23。在本实施方式中，从影像元件11到棱镜反射镜22的光路配置于比透视反射镜23的上端靠上侧的位置，但也可以在不遮挡入射到眼睛EY的图像光ML的光路的范围内配置于比透视反射镜23的上端局部地靠下的位置。即，影像元件11、投射透镜21以及棱镜反射镜22能够在不遮挡入射到
眼睛EY的图像光ML的光路的范围内配置于比透视反射镜23的上端局部地靠下的位置。
[0026]投射透镜21将从影像元件11射出的图像光ML会聚成接近平行光束的状态。投射透镜21是单透镜，具有入射面21a和射出面21b。棱镜反射镜22具有光入射面22a、内反射面22b和光射出面22c，使从投射透镜21射出的图像光ML入射到光入射面22a而被内反射面22b全反射并且从光射出面22c射出。此时，棱镜反射镜22以使从前方入射的图像光ML向相对于入射方向(从棱镜反射镜22观察的光源的方向)倾斜的方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种显示装置，其具有：影像元件；棱镜反射镜，其使从所述影像元件射出的图像光从光入射面入射并被内反射面反射而从光射出面射出；以及透视反射镜，其将从所述棱镜反射镜射出的所述图像光朝向光瞳位置反射，所述棱镜反射镜将所述图像光以向相对于入射方向倾斜的方向折返的方式射出，包含所述影像元件和所述棱镜反射镜的影像源的光射出侧被遮挡灰尘的透光窗覆盖。2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述透光窗配置在所述棱镜反射镜与所述透视反射镜之间。3.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述透光窗是具有刚性的平板状的透光部件。4.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述透光窗是防尘玻璃。5.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述透光窗为树脂板，在射出面形成有硬涂层。6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的显示装置，其中，在所述透光窗的入射面和射出面形成有防反射膜。7.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述透光窗是所述棱镜反射镜的包含光射出面的光射出部。8.根据权利要求1至5中的任意一项所述的显示装置，其中，所述影像元件和所述棱镜反射镜支承于具有气密性的框体。9.根据权利要求8所述的显示装置，其中，所述框体构成对从所述影像元件到所述棱镜反射镜的光路空间进行密封的壳体。10.根据权利要求8所述的显示装置，其中，所述棱镜反射镜的包含光射出面的光射出部作为透光窗发挥功能。11.根据权利要求8所述的显示装置，其中，所述框体具有沿着所述透光窗的外缘形成的遮光部。12....

【专利技术属性】
技术研发人员：松本大辉，武田高司，野口俊幸，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：