虚像显示装置制造方法及图纸

虚像显示装置，能够维持显示图像质量并提高视线的检测精度。虚像显示装置包含图像光生成装置(41)、红外光射出装置(31)、红外光受光装置(33)、具有第1导光部件、第1入射侧衍射元件和第1射出侧衍射元件的第1导光光学系统(50)以及具有第2导光部件、第2入射侧衍射元件和第2射出侧衍射元件的第2导光光学系统(58)。第2入射侧衍射元件使从红外光射出装置射出的红外光偏转而入射到第2导光部件内部，第2射出侧衍射元件使其偏转而朝向眼睛位置射出，第2射出侧衍射元件使来自眼睛位置的红外光入射到第2导光部件，第2入射侧衍射元件使其朝向红外光受光装置射出，第2导光光学系统配置于比第1导光光学系统靠眼睛位置侧。第1导光光学系统靠眼睛位置侧。第1导光光学系统靠眼睛位置侧。

【技术实现步骤摘要】
虚像显示装置


[0001]本专利技术涉及能够进行虚像的观察的虚像显示装置，特别涉及利用衍射以及导光的类型的虚像显示装置。

技术介绍

[0002]作为能够观察虚像的HMD，公知有如下装置：该装置具有投影仪、摄像头、第1导光光学元件和第2导光光学元件，其中，该装置利用组装在第2导光光学元件中的多个部分透射型的小平面将来自眼睛的反射光取入到第2导光光学元件内，经由第1导光光学元件等将眼睛的图像取入到摄像头，由此能够进行视线方向的检测(专利文献1)。在专利文献1中，作为视线观察用的光学系统，还公开了组装射出红外光的光源，使返回来的反射光入射到摄像头的光学系统(参照专利文献1的图18)。
[0003]专利文献1：日本特表2020
‑
504832号公报
[0004]在专利文献1所示的装置中，在代替多个部分透射型的小平面而使用例如衍射光栅的情况下，被使用者的眼睛反射而入射到摄像头的红外光由于通过可见光用的衍射光栅而衰减变大，因此不容易维持显示图像质量并且提高视线的检测精度。

技术实现思路

[0005]本专利技术一个方面的虚像显示装置具有：图像光生成装置，其射出图像光；红外光射出装置，其射出红外光；红外光受光装置，其接收红外光；第1导光光学系统，其具有第1导光部件、使从图像光生成装置射出的图像光偏转而入射到第1导光部件的入射侧的第1入射侧衍射元件、和使由第1导光部件引导后的图像光偏转而朝向使用者的眼睛位置射出的第1射出侧衍射元件；以及第2导光光学系统，其具有第2导光部件、第2入射侧衍射元件和第2射出侧衍射元件，利用第2入射侧衍射元件使从红外光射出装置射出的红外光偏转而入射到第2导光部件内部，利用第2射出侧衍射元件使由第2导光部件引导后的红外光偏转而朝向使用者的眼睛位置射出，通过第2射出侧衍射元件使来自使用者的眼睛位置的红外光入射到第2导光部件，并通过第2入射侧衍射元件使其朝向红外光受光装置射出，第2导光光学系统配置于比第1导光光学系统靠使用者的眼睛侧。
附图说明
[0006]图1是说明组装有虚像显示装置的HMD的佩戴状态的俯视图。
[0007]图2是第1实施方式的虚像显示装置的俯视图。
[0008]图3是说明拍摄装置的图。
[0009]图4是说明视线检测装置的图。
[0010]图5是说明红外光源、红外传感器以及显示面板的状态的图。
[0011]图6是说明变形例的虚像显示装置的示意性立体图。
[0012]图7是第2实施方式的虚像显示装置的俯视图。
[0013]图8是第3实施方式的虚像显示装置的俯视图。
[0014]图9是说明图8所示的虚像显示装置的变形例的图。
[0015]图10是第4实施方式的虚像显示装置的俯视图。
[0016]图11是第5实施方式的虚像显示装置的俯视图。
[0017]图12是第6实施方式的虚像显示装置的俯视图。
[0018]图13是第7实施方式的虚像显示装置的俯视图。
[0019]图14是说明变形例的虚像显示装置中的红外光源等的图。
[0020]标号说明
[0021]31：红外光射出装置；31a：红外光源；31b：准直透镜；31d：发光面；31p：发光点；33：红外光受光装置；33a：红外传感器；33b：准直透镜；33d：感光面；33p：检测点；41：图像光生成装置；41a：显示面板；41b：准直透镜；41d：显示面；41p：像素点；50：第1导光光学系统；50a：第1导光部件；50b：第1入射侧衍射元件；50c：第1射出侧衍射元件；50e：端部；51、52、53：衍射导光部件；51a、52a、53a：导光板；58A：照明用导光光学系统；58B：受光用导光光学系统；58a：导光板；58e：端部；59a：第2导光部件；59b：第2入射侧衍射元件；59c：第2射出侧衍射元件；59m：中间衍射元件；71：遮光膜；72：波长选择部件；80：驱动控制装置；110：虚像显示装置；110A：第1虚像显示装置；110B：第2虚像显示装置；111：投影装置；112：视线检测装置；120：支承装置；AD、AI、AL：有效区域；DL：测量光；SL：照明光；EP：眼睛位置；ES：射出面；IS：入射面；RS：光取入面；EY：眼睛；FL：图像光；LB、LG、LR：图像光；GL：显示光；OS：对象面；US：佩戴者。
具体实施方式
[0022][第1实施方式][0023]以下，参照图1等，对本专利技术虚像显示装置的第1实施方式进行详细说明。
[0024]图1是说明头戴式显示器(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者佩戴者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或者虚像显示装置110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排列的横向垂直的下方，+Z方向相当于对于佩戴者US而言的前方或者正面方向。
±
Y方向与铅直轴或铅直方向平行。
[0025]HMD 200具有右眼用的虚像显示装置110A、左眼用的虚像显示装置110B、以及包含一对镜腿120a、120b并支承一对虚像显示装置110A、110B的支承装置120。第1虚像显示装置110A以覆盖佩戴者US的右侧眼睛EY的前方即+Z侧的方式配置，第2虚像显示装置110B以覆盖佩戴者US的左侧眼睛EY的+Z侧的方式配置。第2虚像显示装置110B具有与第1虚像显示装置110A相同的构造，但使第1虚像显示装置110A的光学构造在左右的+X方向上反转。以下，主要对第1虚像显示装置110A进行说明。
[0026]参照图2～图4，对第1虚像显示装置110A进行说明。图2所示的虚像显示装置110A具有投影装置111、视线检测装置112以及驱动控制装置80。通过投影装置111对眼睛EY显示虚像，通过视线检测装置112检测眼睛EY的朝向即视线方向。此外，虚像显示装置110A例如使与波长范围450nm～650nm对应的可见区域的外界光部分地透过，能够将外界像作为背景来显示虚像。即，虚像显示装置110A是透视型的虚像显示装置。
[0027]投影装置111具有射出图像光FL的图像光生成装置41、使可见区域的图像光FL作为显示光GL射出的第1导光光学系统50、以及使图像光生成装置41动作的第1驱动电路61。图像光生成装置41具有显示面板41a和准直透镜41b。图像光生成装置41配置于第1导光光学系统50的靠眼睛位置EP侧、即
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Z方向。第1导光光学系统50包含与XY面大致平行地延伸的3个板状的部件。第1导光光学系统50中的配置于最靠
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Z侧的第1衍射导光部件51为蓝色显示用，具有第1导光板51a、第1入射衍射层51b和第1射出衍射层51c。配置于中间的第2衍射导光部件52为绿色显示用，具有第2导光板52a、第2入射衍射层52b和第2射出衍射层5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，其中，该虚像显示装置具有：图像光生成装置，其射出图像光；红外光射出装置，其射出红外光；红外光受光装置，其接收所述红外光；第1导光光学系统，其具有第1导光部件、设置于所述第1导光部件的入射侧的第1入射侧衍射元件、和设置于所述第1导光部件的射出侧的第1射出侧衍射元件；以及第2导光光学系统，其具有第2导光部件、设置于所述第2导光部件的入射侧的第2入射侧衍射元件、和设置于所述第2导光部件的射出侧的第2射出侧衍射元件，所述第1入射侧衍射元件使从所述图像光生成装置射出的所述图像光偏转而入射到所述第1导光部件，所述第1射出侧衍射元件使由所述第1导光部件引导后的所述图像光偏转而朝向使用者的眼睛位置射出，所述第2入射侧衍射元件使从所述红外光射出装置射出的所述红外光偏转而入射到所述第2导光部件，所述第2射出侧衍射元件使由所述第2导光部件引导后的所述红外光偏转而朝向所述使用者的眼睛位置射出，通过使来自所述使用者的眼睛位置的所述红外光偏转而使其入射到所述第2导光部件，所述第2入射侧衍射元件将由所述第2射出侧衍射元件偏转而入射到所述第2导光部件的所述红外光朝向所述红外光受光装置射出，所述第2导光光学系统配置于比所述第1导光光学系统靠所述使用者的眼睛位置侧。2.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，在所述第2导光部件的延伸方向上，所述红外光射出装置配置于比所述图像光生成装置靠所述第2射出侧衍射元件侧。3.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，在所述第2导光部件的延伸方向上，所述图像光生成装置配置于比所述红外光射出装置靠所述第2射出侧衍射元件侧。4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的虚像显示装置，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤淳，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：