光学模块以及头部佩戴型显示装置制造方法及图纸

提供光学模块以及头部佩戴型显示装置，抑制了亮度不均、颜色不均。光学模块具备：显示元件，其射出P偏振的影像光；光学部件，其具有供从显示元件射出的影像光入射的入射部和射出影像光的射出部，形成由入射部和射出部进行内表面反射的光路；第一波长板，其配置在显示元件与光学部件之间的光路上，使P偏振的影像光成为圆偏振的影像光；第二波长板，其为平板状，设置在光学部件的入射部与射出部之间，使圆偏振的影像光成为S偏振的影像光，使S偏振的影像光成为P偏振的影像光；以及组合器，其反射从光学部件射出的影像光。学部件射出的影像光。学部件射出的影像光。

【技术实现步骤摘要】
光学模块以及头部佩戴型显示装置


[0001]本专利技术涉及能够观察虚像的光学模块以及具备该光学模块的头部佩戴型显示装置。

技术介绍

[0002]作为HMD的光学系统，公知有如下的头戴式显示器：具备与电子显示面板对置配置的扁平状透镜组件，在透镜组件的入射侧配置有包含波长板和镜面的部分反射膜，在透镜的射出侧配置有包含波长板和反射偏振面的偏振反射镜(参照专利文献1)。
[0003]专利文献1：日本特表2019
‑
510267号公报
[0004]在现有技术的头戴式显示器中，波长板与作为曲面的反射偏振面的内侧相邻地设置，因此需要是与反射偏振面同样的曲面形状。但是，将波长板以曲面形状成膜并粘贴并不容易，可以想到根据波长板面的制造难易度而无法达成所期望的精度，影像光产生偏振不均而成为亮度不均、颜色不均的原因。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个方面的光学模块或头部佩戴型显示装置具备：显示元件，其射出第一偏振方向的影像光；光学部件，其具有供从所述显示元件射出的所述影像光入射的入射部以及射出所述第一偏振方向的所述影像光的射出部；第一波长板，其设置在所述显示元件与所述光学部件之间的光路上，使所述第一偏振方向的所述影像光成为圆偏振的所述影像光；以及第二波长板，其为平板状，设置于光学部件的所述入射部与所述射出部之间，使所述圆偏振光的所述影像光成为第二偏振方向的影像光；以及组合器，其反射从光学部件射出的影像光，所述射出部将所述第二偏振方向的所述影像光朝向所述入射部反射，所述入射部将由所述射出部反射的所述影像光朝向所述射出部反射，所述第二波长板使由所述射出部反射的所述第二偏振方向的所述影像光成为所述圆偏振的所述影像光，使由所述入射部反射的所述影像光成为所述第一偏振方向的所述影像光。
附图说明
[0006]图1是说明第一实施方式的HMD的佩戴状态的俯视图。
[0007]图2是说明HMD的内部的光学系统的概念性侧剖视图。
[0008]图3是例示光学块的外观的立体图。
[0009]图4是具体的光学系统的侧视图和俯视图。
[0010]图5是说明第二实施方式的HMD内的光学系统的概念性侧剖视图。
[0011]图6是说明第三实施方式的HMD内的光学系统的概念性侧剖视图。
[0012]图7是说明变形例的概念性侧剖视图。
[0013]图8是说明另一变形例的概念性侧剖视图。
[0014]标号说明
[0015]11：显示元件；12：成像光学系统；13：控制装置；20：第一波长板；30：光学块；31：光学部件；31a：第一块；31b：第二块；31c：入射部；31d：射出部；31i：内侧射出部；31j：内侧入射部；33：透光性反射层；35：偏振光反射层；37：第二波长板；40：组合器；42：透光性反射层；44：偏振光反射层；51：偏振板；100：显示装置；100C：支承装置；101：光学模块；AX：光轴；EP：射出光瞳；EY：眼；LL：漏光；ML：影像光；OL：外界光；PP：光瞳位置；US：佩戴者。
具体实施方式
[0016][第一实施方式][0017]以下，参照图1、2等，对本专利技术所涉及的第一实施方式的头部佩戴型显示装置以及组装于该头部佩戴型显示装置的光学模块进行说明。
[0018]图1是说明作为头部佩戴型显示装置的头戴式显示器(以下，也称为HMD)200的佩戴状态的图，HMD 200使佩戴该头戴式显示器的观察者或佩戴者US识别作为虚像的影像。在图1等中，X、Y以及Z是正交坐标系，+X方向与佩戴HMD 200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排列的横向正交的上方向，+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。
[0019]HMD 200具备右眼用的第一显示装置100A、左眼用的第二显示装置100B、以及包含支承显示装置100A、100B的一对镜腿的支承装置100C。第一显示装置100A以覆盖佩戴者US的眼睛EY的前方即+Z侧的方式配置。第一显示装置100A具备作为能够观察虚像的光学系统的光学模块101。第一显示装置100A和第二显示装置100B是反射镜反转后的装置，以后，将右眼用的第一显示装置100A作为代表的显示装置100进行说明。
[0020]参照图2，显示装置100具备光学模块101和控制装置13。光学模块101包括显示元件11和成像光学系统12。成像光学系统12按照从显示元件11到应配置眼睛EY的射出光瞳EP的光路的顺序，具有第一波长板20、光学块30和组合器40。光学块30在光学部件31中内置有第二波长板37。显示元件11和第一波长板20被收纳在壳体71中，以被定位的状态被保持。光学块30以使射出部31d露出的方式部分地收纳于壳体71中，以被定位的状态被保持。组合器40以定位于壳体71的前方下端的状态固定。
[0021]显示元件11例如是有机EL(有机电致发光，OrganicElectro
‑
Luminescence)、无机EL、LED阵列的显示器，在二维的显示面11a上形成彩色的静态图像或动态图像。在显示元件11中，与显示面11a相对地配置有偏振板11p。透过偏振板11p的影像光ML成为P偏振光。即，显示元件11射出作为第一偏振方向的偏振光的P偏振光作为影像光ML。在此，P偏振光以与纸面平行的面为基准。即，透过偏振板11p的影像光ML的偏振方向或偏振面与YZ面平行。显示元件11不限于自发光型的影像光生成装置，也可以由LCD等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。作为显示元件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。在使用LCD、LCOS作为显示元件11的情况下，能够省略偏振板11p。显示元件11的显示面11a的纵横比是X方向比Z方向大的矩形类型，形成横长的图像。
[0022]成像光学系统12中的第一波长板20在显示元件11与光学部件31之间的光路上，与从显示元件11射出并朝向光学块30的影像光ML中的与视场角中心对应的影像光的光轴AX
垂直地配置。第一波长板20是λ/4板，例如由具有多折射的晶系、树脂系的材料形成。在显示元件11形成彩色图像的情况下，第一波长板20优选使用针对RGB的各色实现相当于大致λ/4的相位差或延迟的波长板。进而，第一波长板20优选使用具有补偿因影像光ML的入射角而赋予的相位差从目标值偏离的入射角依赖性的特性的波长板。在此，由于第一波长板20为平板状，因此能够以规定以上的精度具有上述那样的颜色补偿特性、角度补偿特性。第一波长板20将从显示元件11射出的影像光ML从作为第一偏振方向的偏振光的P偏振光转换为圆偏振光。第一波长板20配置为其高速轴在与光轴AX垂直且与XZ面平行的平面内相对于X方向和Z方向成45...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学模块，其具备：显示元件，其射出第一偏振方向的影像光；光学部件，其具有供从所述显示元件射出的所述影像光入射的入射部以及射出所述第一偏振方向的所述影像光的射出部；第一波长板，其在所述影像光的光路中设置在所述显示元件与所述光学部件之间，使所述第一偏振方向的所述影像光成为圆偏振的所述影像光；以及第二波长板，其为平板状，在所述光路中设置于所述入射部与所述射出部之间，使从所述入射部入射的所述圆偏振光的所述影像光成为第二偏振方向的影像光，所述射出部将所述第二偏振方向的所述影像光朝向所述入射部反射，所述入射部将由所述射出部反射的所述影像光朝向所述射出部反射，所述第二波长板使由所述射出部反射的所述第二偏振方向的所述影像光成为所述圆偏振的所述影像光，使由所述入射部反射的所述影像光成为所述第一偏振方向的所述影像光。2.根据权利要求1所述的光学模块，其中，在所述光学部件的所述入射部设置有透光性反射层，在所述光学部件的所述射出部设置有偏振光反射层，所述偏振光反射层使所述第一偏振方向的所述影像光透过，将所述第二偏振方向的所述影像光朝向所述入射部反射。3.根据权利要求2所述的光学模块，其中，所述光学部件的所述入射部具有朝向所述显示元件凸出的第一曲率，所述光学部件的所述射出部具有朝向所述显示元件凸出的第...

【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：