显示装置和光学单元制造方法及图纸

显示装置和光学单元。减少畸变，提高分辨率。显示装置(100)具有：投射透镜(21)，其使来自影像元件(11)的图像光(ML)通过；棱镜反射镜(22)，其使从投射透镜(21)射出的图像光(ML)从光入射面(22a)入射进来，被内反射面(22b)反射，并从光射出面(22c)射出；以及透视镜(23)，其将从棱镜反射镜(22)射出的图像光(ML)朝向光瞳位置反射，棱镜反射镜(22)和透视镜(23)配置成沿着基准面将光路弯折而形成离轴光学系统，在内反射面(22b)与透视镜(23)之间形成中间像(IM)，关于基准面，光射出面(22c)在前侧具有屈光力相对较高的前侧区域(R1)，在后侧具有屈光力相对较低的区域(R2)。屈光力相对较低的区域(R2)。屈光力相对较低的区域(R2)。

【技术实现步骤摘要】
显示装置和光学单元


[0001]本专利技术涉及能够进行虚像的观察的透视型的显示装置以及光学单元，尤其涉及使图像光入射到透视镜并观察来自透视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，存在由斜向入射型的2片反射镜形成锯齿(zigzag)的光路并使来自显示元件的图像光经由锯齿的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：日本特开平09
‑
43536号公报

技术实现思路

[0004]专利技术要解决的课题
[0005]在上述专利文献1的透视型的显示装置中，需要较大地确保观察外界的区域，因此，光学部件的配置受到限制，存在失真增大的趋势，成像性能容易劣化。
[0006]用于解决课题的手段
[0007]本专利技术的一个侧面中的显示装置具有：影像元件；投射透镜，其使来自所述影像元件的图像光通过；棱镜反射镜，其使从所述投射透镜射出的所述图像光从光入射面入射，被内反射面反射，从光射出面射出；以及透视镜，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，所述棱镜反射镜和所述透视镜配置成沿着基准面弯折光路而形成离轴光学系统，在所述内反射面与所述透视镜之间形成中间像，关于所述基准面，所述光射出面在前侧具有屈光力相对高的区域，在后侧具有屈光力相对低的区域。
附图说明
[0008]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。
[0009]图2是说明显示装置的内部构造的侧方剖视图。
[0010]图3示出显示装置的侧方剖视图和俯视结构图。
[0011]图4是说明棱镜反射镜的光射出面等的部分放大剖视图。
[0012]图5是说明显示像的畸变校正的图。
[0013]图6是说明比较例的光学系统的侧方剖视图。
[0014]图7是说明图6的光学系统中的显示像的畸变校正的图。
[0015]图8是说明变形例的棱镜反射镜的部分放大剖视图。
[0016]图9是说明第2实施方式的显示装置的侧方剖视图。
[0017]图10是说明图9的光学系统中的显示像的畸变校正的图。
[0018]图11示出图9所示的显示装置的变形例。
[0019]图12示出图9所示的显示装置的另一变形例。
[0020]图13示出图9所示的显示装置的又一变形例。
[0021]标号说明
[0022]11：影像元件、11a：显示面；12：成像光学系统；13：显示控制电路；16：光学单元；21：投射透镜；22：棱镜反射镜；22a：光入射面；22b：内反射面；22c：光射出面；23：透视镜；23a：反射面；23e：上端；28：光学元件；28f：前端；28r：后端；51：壳体；100A、100B：显示装置；100C：支承装置；102：显示驱动部；103：外观部件；112：离轴光学系统；128：楔形棱镜；AX：光轴；DA0：显示像；DA1：修正图像；ER：视圈；EY：眼睛；IB：拐点；IG1：投影像；IM：中间像；IPa、IPb：中间光瞳；L1、L2：光线；ML：图像光；PP：光瞳位置；R1：前侧区域；R2：后侧区域；US：佩戴者。
具体实施方式
[0023](第1实施方式)
[0024]以下，参照图1～3等，对本专利技术第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。
[0025]图1是说明头戴显示器(以下，也称作HMD)200的佩戴状态的图，HMD 200使佩戴该头戴显示器的观察者或者佩戴者US识别作为虚像的影像。在图1中，X、Y以及Z是垂直坐标系，+X方向与佩戴了HMD 200或显示装置100的观察者或佩戴者US的双眼EY排列的横向对应，+Y方向相当于对于佩戴者US而言的与双眼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。
[0026]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和以镜片状覆盖眼前的外观部件103构成。支承装置100C通过显示驱动部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，以下，将右眼用的第1显示装置100A作为代表性的显示装置100来说明。
[0027]图2是说明显示装置100的光学构造的侧方剖视图。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，除了显示控制电路13以外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。
[0028]影像元件11是自发光型的显示设备。显示元件11例如是有机EL(有机电致发光、Organic Electro
‑
Luminescence)显示器，在二维的显示面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不限于有机EL显示器，例如可替换为使用微LED显示器、或者无机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，通过由背照灯这样的光源对该光调制元件进行照明来形成图像。影像元件11还可以使用LCOS(Liquid crystal on silicon，LCoS是注册商标)、数字微镜器件等来替代LCD。
[0029]成像光学系统12具有投射透镜21、棱镜反射镜22和透视镜23作为光学单元10。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镜23的上端23e靠上侧
的位置。更详细而言，影像元件11、投射透镜21和棱镜反射镜22配置于比透视镜23的上端23e靠上侧的位置。但是，投射透镜21、棱镜反射镜22等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，配置于比透视镜23的上端23e局部下降的位置。即，投射透镜21、棱镜反射镜22等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镜23的上端23e局部下降的位置。
[0030]投射透镜21使从影像元件11射出的图像光ML通过，入射到棱镜反射镜22。投射透镜21将从影像元件11射出的图像光ML会聚为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；投射透镜，其使来自所述影像元件的图像光通过；棱镜反射镜，其使从所述投射透镜射出的所述图像光从光入射面入射，被内反射面反射，从光射出面射出；以及透视镜，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，所述棱镜反射镜和所述透视镜配置成沿着基准面弯折光路而形成离轴光学系统，在所述内反射面与所述透视镜之间形成中间像，关于所述基准面，所述光射出面在前侧具有屈光力相对高的区域，在后侧具有屈光力相对低的区域。2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述光射出面在所述屈光力高的区域与所述屈光力低的区域之间具有拐点。3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述屈光力高的区域具有正的屈光力，所述屈光力低的区域具有负的屈光力。4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述屈光力高的区域和所述屈光力低的区域具有正的屈光力。5.一种显示装置，其具有：影像元件；投射透镜，其使来自所述影像元件的图像光通过；棱镜反射镜，其使从所述投射透镜射出的所述图像光从光入射面入射，被内反射面反射，从光射出面射出；透视镜，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；以及光学元件，其配置在所述棱镜反射镜与所述透视镜之间，所述棱镜反射镜和所述透视镜配置成沿着基准面弯折光路而形成离轴光学系统，在所述内反射面与所述透视镜之间形成中间像，关于所述基准面，所述光学元件在前侧具有屈光力相对高的区域，在后侧具有屈光力相对低的区域。6.根据权利要求5所述的显示装置，其中，所述光学元件的折射率与所述棱镜反射镜的折射率不同。7.根据权利要求5或6所述的显示装置，其中，所述光学元件是厚度在前侧增加的楔形棱镜。8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述楔形棱镜的折射率比所述棱镜反射镜的折射率...

【专利技术属性】
技术研发人员：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：