專利名稱：虛像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及佩戴在頭部使用的頭戴式顯示器(head-mounted display)等虛像顯
示裝置。
背景技術(shù)：
近年來，作為頭戴式顯示器那樣能夠形成并觀察虛像的虛像顯示裝置，提出了各種各樣的通過導(dǎo)光板將來自于顯示元件的圖像光導(dǎo)入于觀察者的瞳孔的類型。在這樣的虛像顯示裝置中，為了使圖像光和外界光重疊，提出了透視光學系統(tǒng)的提案(參照專利文獻I、2)。 但是，在專利文獻I等所記載的裝置中，通過使用出射開口比瞳孔尺寸小的導(dǎo)光光學系統(tǒng)的瞳孔分割(瞳分割)方式實現(xiàn)了透視，所以難以增大虛像的顯示尺寸。另外，使用比瞳孔尺寸小的導(dǎo)光光學系統(tǒng)，所以難以為了與每個人的眼寬相對應(yīng)而增大有效瞳徑(為能夠獲取虛像的采光直徑，也稱為出射光瞳直徑)。另外，從物理上在瞳孔附近配置導(dǎo)光光學系統(tǒng)的出射開口和/或框體，所以會產(chǎn)生死角，不能說是完全的透視。另外，作為頭部佩戴式顯示器用的光學系統(tǒng)，有具有能夠使導(dǎo)光角度不同的多個光模式進行的導(dǎo)光管的系統(tǒng)(參照專利文獻3)。在這樣的光學系統(tǒng)中，也可以考慮進行研究使出射側(cè)的第三光學面作為半反射鏡、使第三光學面的透射光直線行進，由此成為透視型顯示裝置。但是，在專利文獻3的光學系統(tǒng)中，以多個光模式所成的像相互錯位為前提，用按每個光模式而設(shè)定為不同的入射角度的準直光照射液晶面板。而且，通過按各光模式來變更顯示內(nèi)容并且按順序?qū)嵭懈鞴饽Ｊ降娘@示，由此連接各光模式的圖像就得到了整體圖像。該情況下，必需通過一個液晶面板邊按時間差變更邊顯示構(gòu)成整體圖像的中央的圖像和左右的圖像，虛像顯示裝置復(fù)雜化，觀察圖像也變暗。與上述不同的，可以考慮一種虛像顯示裝置，其中通過具有覆蓋眼前那樣的光出射部的導(dǎo)光部件能夠與外界光重疊地進行虛像的觀察，沒有必要按時間差來連接圖像，但不容易顯示大的圖像，在橫向的導(dǎo)光方向上圖像中容易產(chǎn)生缺失和/或亮度不均?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2006-3879號公報專利文獻2 :日本特開2010-224473號公報專利文獻3 :日本特開2008-535001號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述背景技術(shù)的問題而完成的，其目的在于提供能夠抑制圖像的缺失和/或亮度不均地顯示高品質(zhì)的虛像的虛像顯示裝置。為了解決上述課題，本發(fā)明所涉及的虛像顯示裝置，其中，具備(a)形成圖像光的圖像顯示裝置；(b)使從圖像顯示裝置出射后的圖像光入射的投影光學系統(tǒng)；和(C)導(dǎo)光部件，該導(dǎo)光部件具有導(dǎo)光部、使圖像光入射于導(dǎo)光部的光入射部和使由導(dǎo)光部導(dǎo)光后的圖像光向外部出射的光出射部，并能夠隔著光出射部進行圖像光的觀察，(d)導(dǎo)光部具有相互平行地配置并能夠通過全反射來導(dǎo)光的第一反射面和第二反射面，(e)光入射部具有相對于第一反射面呈預(yù)定角度的第三反射面，(f)光出射部具有相對于第一反射面呈預(yù)定角度的第四反射面，(g)投影光學系統(tǒng)具有在與第一反射面的平面平行并與第一反射面和第三反面的交線垂直的方向上比第三反射面的開口寬度寬的出射開口寬度。在上述虛像顯示裝置中，投影光學系統(tǒng)具有在導(dǎo)光時通過反射而折回的合成方向上比第三反射面的開口寬度寬的出射開口寬度，所以能夠防止從投影光學系統(tǒng)出射的圖像光在入射于第三反射面時產(chǎn)生局部缺失，能夠防止在 圖像中產(chǎn)生缺失和/或大的亮度不均。在本發(fā)明的具體側(cè)面，在上述虛像顯示裝置中，從投影光學系統(tǒng)的最靠光出射側(cè)的透鏡到導(dǎo)光部件的第一反射面為止的距離為例如3_以下。該情況下，能夠使從投影光學系統(tǒng)的最靠光出射側(cè)的透鏡出射的圖像光，經(jīng)由第一反射面高效地入射于第二反射面。在本發(fā)明的其他側(cè)面，投影光學系統(tǒng)的出射開口寬度，與平行于第一反射面和第三反射面的交線的第一方向相比，在與第一反射面平行并與第一反射面和第三反射面的交線垂直的第二方向上更小。在本發(fā)明的另外其他的側(cè)面，圖像顯示裝置的有效尺寸，與第一方向相比在第二方向上更大。在本發(fā)明的其他側(cè)面，從圖像顯示裝置的第一部分區(qū)域出射的第一圖像光在導(dǎo)光部的反射次數(shù)，與在導(dǎo)光時通過反射而產(chǎn)生光路的折回的限制方向上、從不同于第一部分區(qū)域的第二部分區(qū)域出射的第二圖像光在導(dǎo)光部的反射次數(shù)相互不同。該情況下，通過利用反射次數(shù)不同的圖像光，能夠使從光出射部出射的圖像光的出射角度的角度寬度變寬。也就是說，能夠以比較大的視野角獲取來自于圖像顯示裝置的不同部分區(qū)域的圖像光，能夠確保隔著光出射部觀察到的虛像的顯示尺寸較大。通過設(shè)為這樣獲取反射次數(shù)不同的圖像光的結(jié)構(gòu)，能夠不怎么增加導(dǎo)光部厚度地以覆蓋瞳孔的方式增大光出射部。另外，上述的限制方向意味著在板狀的導(dǎo)光部內(nèi)與第一反射面的平面垂直并與第一反射面和第三反射面的交線垂直的方向。另外，限制方向相當于，在與光入射部相比在光路上處于上游側(cè)即在投影光學系統(tǒng)中，與第一反射面的平面平行并與第一反射面和第三反射面的交線垂直的方向。在本發(fā)明的另外其他側(cè)面，限制方向為與包含通過投影光學系統(tǒng)的第一光軸和第三反射面的法線的截面平行的方向。來自于上述截面方向上的不同位置的圖像光，設(shè)為出射角度即向光入射部入射的入射角度相互不同，由此能夠使在導(dǎo)光部的反射次數(shù)不同。在本發(fā)明的另外其他側(cè)面，在第四反射面設(shè)有半反射鏡，還具備具有與第四反射面相對的透射面的楔形的光透射部件。能夠經(jīng)由第四反射面和光透射部將外界光導(dǎo)入于瞳孔，能夠自然地觀察外界。在本發(fā)明的另外其他側(cè)面，光透射部件具有相對于第一反射面和第二反射面分別平行配置的第一面和第二面。由此，由光透射光部件進行的透視觀察沒有變形、平坦性高。在本發(fā)明的另外其他側(cè)面，導(dǎo)光部件通過注射成型獨立地一體成型。該情況下，能夠利用注射成型技術(shù)以高精度來量產(chǎn)導(dǎo)光部件和光透射部件。本發(fā)明的另外其他側(cè)面，導(dǎo)光部件通過熱聚合型樹脂材料成型。該情況下，通過樹脂能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化和/或提高安全性，通過熱固化能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的高精度的成型。


圖I是表示實施方式的虛像顯示裝置的立體圖。圖2(A)是構(gòu)成虛像顯示裝置的第一顯示裝置的主體部分的俯視圖，圖2(B)是主
體部分的主視圖。圖3是說明第一顯示裝置的主體部分的立體圖。圖4(A)是說明導(dǎo)光部件的光入射部的第三反射面的結(jié)構(gòu)的圖，圖4(B)是說明導(dǎo)光部件的導(dǎo)光部的第一反射面的結(jié)構(gòu)的圖，圖4(C)是說明導(dǎo)光部的第二反射面的結(jié)構(gòu)的圖，圖4(D)是說明光出射部的第四反射面的結(jié)構(gòu)的圖。圖5(A)展開了縱向的第一方向上的光路后的概念圖，圖5(B)是展開了橫向的第二方向上的光路后的概念圖。圖6是具體地說明虛像顯示裝置的光學系統(tǒng)中的光路的俯視圖。圖7(A)表示液晶顯示器件的顯示面，圖7(B)是概念性地說明觀察者所能看到的液晶顯示器件的虛像的圖，圖7(C)以及圖7(D)是說明構(gòu)成虛像的2個部分圖像的圖。圖8是具體地說明虛像顯示裝置的光學系統(tǒng)中的其他光路的俯視圖。圖9(A)是說明在導(dǎo)光部件設(shè)有去除了棱那樣的端面的原因的圖，圖9(B)是說明在導(dǎo)光部件設(shè)有其他端面的原因的圖。圖10(A)是說明變形例中的圖像光的導(dǎo)光狀態(tài)的圖，圖10(B)是概念性地說明變形例中的液晶顯示器件的虛像的圖。附圖標記說明10圖像形成裝置；11圖像顯示裝置；12投影光學系統(tǒng)；20導(dǎo)光裝置；21導(dǎo)光部件；21a、21b、21c、21d第一 第四反射面；21e上表面；21f下表面；21h、21i端面；23光透射部件；23a、23b、23c面；25反射鏡層；27硬涂層；28半反射鏡層(反射膜);31照明裝置；32液晶顯示器件；32b顯示區(qū)域；34驅(qū)動控制部；100虛像顯示裝置；100A、100B顯示裝置；110光學面板；121框架；131、132驅(qū)動部；A10第一部分區(qū)域；A20第二部分區(qū)域；AX1第一光軸；AX2第二光軸；B1光入射部；B2導(dǎo)光部；B3光出射部；B4透視部；EY眼睛；FS平坦面；GL圖像光;GL，外界光;GL11、GL12、GL21、GL22圖像光;IM1、IM2投影像；IS光入射面；L1、L2、L3透鏡；0S光出射面；P1顯示點；P2顯示點；SL照明光；E2出射開口寬度；F2開口寬度
具體實施例方式以下，參照附圖關(guān)于本發(fā)明的一實施方式所涉及的虛像顯示裝置詳細地進行說明。A.虛像顯示裝置的外觀圖I所示的實施方式的虛像顯示裝置100，為具有眼鏡那樣的外觀的頭戴式顯示器，對于佩戴了該虛像顯示裝置100的觀察者能夠使其識別到虛像的圖像光，并且能夠使觀察者以透視的方式觀察到外界像。虛像顯示裝置100具有覆蓋觀察者的眼前的光學面板110 ;支撐光學面板110的框架121 ;和附加于該框架121的從護套到眼鏡腿的部分的第一驅(qū)動部131和第二驅(qū)動部132。這里,光學面板110具有第一面板部分111和第二面板部分112，兩面板部分111、112為在中央連接為一體而成的板狀部件。組合圖面中左側(cè)的第一面板部分111和第一驅(qū)動部131而成的第一顯示裝置100A，為形成左眼用的虛像的部分，也可單獨作為虛像顯示裝置發(fā)揮作用。另外，組合圖面中右側(cè)的第二面板部分112和第二驅(qū)動部132而成的第二顯示裝置100B為形成右眼用的虛像的部分，也可單獨作為虛像顯示裝置發(fā)揮作用。另外，第一驅(qū)動部131和第二驅(qū)動部132，被分別收置在遮光用和保護用的殼體141中。B.顯示裝置的結(jié)構(gòu)如圖2(A)等所示，第一顯示裝置100A具備圖像形成裝置10和導(dǎo)光裝置20。這里，圖像形成裝置10相當于圖I中的第一驅(qū)動部131，導(dǎo)光裝置20相當于圖I中的第一面板部分111。關(guān)于圖像形成裝置10，圖示了圖I中的除了殼體141外的主體部分。在圖2(A)中，導(dǎo)光裝置20的部分成為圖2(B)的AA向剖視圖。另外，圖I所示的第二顯示裝置100B具有與第一顯示裝置100A相同的結(jié)構(gòu)并僅使其左右反轉(zhuǎn)，所以省略對第二顯示裝置100B的詳細說明。圖像形成裝置10具有圖像顯示裝置11和投影光學系統(tǒng)12。其中，圖像顯示裝置11具有出射二維照明光SL的照明裝置31、作為透射型空間光調(diào)制裝置的液晶顯示器件32和控制照明裝置31以及液晶顯示器件32的工作的驅(qū)動控制部34。照明裝置31具有產(chǎn)生包含紅色、綠色、藍色這三色的光的光源31a、和使來自于光源31a的光擴散而成為矩形截面的光束的背光(back light)導(dǎo)光部31b。液晶顯不器件32，對來自于照明裝置31的照明光SL進行空間調(diào)制以形成應(yīng)該成為動態(tài)圖像等顯示對象的圖像光。驅(qū)動控制部34具備光源驅(qū)動電路34a和液晶驅(qū)動電路34b。光源驅(qū)動電路34a對照明裝置31的光源31a供給電力使其出射穩(wěn)定亮度的照明光SL。液晶驅(qū)動電路34b通過對液晶顯示器件32輸出圖像信號或驅(qū)動信號，由此作為透射率圖形而形成成為動態(tài)圖像和/或靜止圖像的基礎(chǔ)的彩色圖像光。另外，能夠使液晶驅(qū)動電路34b具有圖像處理功能，但也能夠使外設(shè)的控制電路具有圖像處理功能。投影光學系統(tǒng)12為使從液晶顯示器件32上的各點出射的圖像光變?yōu)槠叫袪顟B(tài)的光束的準直透鏡。在液晶顯示器件32中，第一方向Dl對應(yīng)于包含通過投影光學系統(tǒng)12的第一光軸AXl和與后述的導(dǎo)光部件21的第三反射面21c平行的特定線的縱截面的延伸方向，第二方向D2對應(yīng)于包含上述第一光軸AXl和上述第三反射面21c的法線的橫截面的延伸方向。換言之，第一方向Dl為與后述的導(dǎo)光部件21的第一反射面21a和第三反射面21c的交線平行的方向，第二方向D2為與上述第一反射面21a的平面平行、并與上述第一反射面21a和第三反射面21c的交線垂直的方向。也就是說，在液晶顯示器件32的位置，第一方向Dl相當于縱向的Y方向，第二方向D2相當于橫向的X方向。這里，液晶顯示器件32在縱向的第 一方向Dl上的有效尺寸ESl，比液晶顯示器件32在橫向的第二方向D2上的有效尺寸ES2小(參照圖2(B)等)。也就是說，液晶顯示器件32的顯示區(qū)域DA為橫向長。投影光學系統(tǒng)12具有3個透鏡組LI L3，這些透鏡組LI L3在鏡筒12a內(nèi)被支撐。鏡筒12a被收置在圖I的殼體141內(nèi)。被支撐于鏡筒12a的各透鏡組LI L3為組合多個樹脂制透鏡等而成的，在垂直于第一光軸AXl的第一方向Dl和第二方向D2上尺寸不同。但是，構(gòu)成各透鏡組LI L3的各透鏡的光學面具有繞第一光軸AXl呈旋轉(zhuǎn)對稱的球面或非球面形狀，對第一方向Dl的聚光特性和第二方向D2的聚光特性沒有設(shè)有特別的差異。在收置透鏡組LI L3的鏡筒12a的最靠光出射側(cè)的出射開口 EA，也如圖3所示，透鏡組L3的光學面12f露出。這里，出射開口 EA的第一方向Dl的出射開口寬度El比出射開口 EA的第二方向D2的出射開口寬度E2大(參照圖2(B)等)。也就是說，投影光學系統(tǒng)12的出射開口 EA為縱向長。這是因為如后所述，在縱向的第一方向Dl即Y方向上，即便將圖像光GL設(shè)為比較寬的光束寬度也能夠使圖像光GL入射于導(dǎo)光裝置20，但是在橫向的第二方向D2上，如果不設(shè)為比較窄的光束寬度就不能使圖像光GL入射于導(dǎo)光裝置20。導(dǎo)光裝置20為接合導(dǎo)光部件21和光透射部件23而成的，作為整體構(gòu)成為與XY面平行地延伸的平板狀的光學部件。導(dǎo)光裝置20中的導(dǎo)光部件21，為俯視呈梯形的棱鏡狀部件，作為側(cè)面具有第一反射面21a、第二反射面21b、第三反射面21c和第四反射面21d。另外，導(dǎo)光部件21具有與第 一、第二、第三以及第四反射面21a、21b、21c、21d相鄰接并且相互相對的上表面21e和下表面21f。這里，第一以及第二反射面21a、21b沿著XY面延伸并間隔導(dǎo)光部件21的厚度tl。另外，第三反射面21c相對于XY面按45°以下的銳角a傾斜，第四反射面21d相對于XY面按例如45°以下的銳角P傾斜。通過第三反射面21c的第一光軸AXl和通過第四反射面21d的第二光軸AX2平行地配置并間隔距離D。另外，下面將詳述，在第一反射面21a和第三反射面21c之間以去除棱的方式設(shè)置有端面21h。另外，在第一反射面21a和第四反射面21d之間以去除棱的方式設(shè)置有端面21i。導(dǎo)光部件21若也包括這些端面21h、21i，則成為具有8面的多面體狀的外形的部件。導(dǎo)光部件21，利用由第一以及第二反射面21a、21b所進行的全反射來進行導(dǎo)光，具有在導(dǎo)光時通過反射而折回的方向和在導(dǎo)光時不通過反射來折回的方向。在對于由導(dǎo)光部件21導(dǎo)光的圖像進行考慮的情況下，在導(dǎo)光時通過多次反射而折回的橫向即限制方向(閉^込A方向)，在垂直于第一以及第二反射面2la、2Ib (與Z軸平行)地如后所述展開了光路直到光源側(cè)的情況下，相當于液晶顯示器件32的第二方向D2，在導(dǎo)光時沒有通過反射而折回的縱方向即自由傳送方向，在與第一以及第二反射面21a、21b以及第三反射面21c平行(與Y軸平行)地如后所述展開了光路直到光源側(cè)的情況下，相當于液晶顯示器件32的第一方向Dl。導(dǎo)光部件21由在可見區(qū)域內(nèi)表現(xiàn)出高光透射性的樹脂材料形成。導(dǎo)光部件21，為通過注射成型而成型為一體的塊狀部件,例如通過使熱聚合型樹脂材料注射到成型模內(nèi)并使其熱固化而形成。這樣導(dǎo)光部件21為一體形成品，但從功能方面看可以考慮分為光入射部BI、導(dǎo)光部B2和光出射部B3。光入射部BI為三角棱鏡狀的部分，具有作為第一反射面21a的一部分的光入射面IS和與光入射面IS相對的第三反射面21c。光入射面IS為用于獲取來自于圖像形成裝置10的圖像光GL的里側(cè)或觀察者側(cè)的平面，與投影光學系統(tǒng)12相對并垂直于該第一光學軸AXl地延伸。第三反射面21c為用于將通過了光入射面IS的圖像光GL反射并將其導(dǎo)入于導(dǎo)光部B2內(nèi)的矩形的全反射鏡。圖4(A)是說明第三反射面21c的圖，為光入射部BI的表面部分Pl的局部放大剖視圖。第三反射面21c具有反射鏡層25并由保護層26覆蓋。該反射鏡層25為全反射涂層，通過在導(dǎo)光部件21的斜面RS上通過蒸鍍鋁等而實施成膜來形成。第三反射面21c相對于投影光學系統(tǒng)12的第一光軸AXl或XY面按例如銳角a =25° 27°傾斜，使從光入射面IS入射作為整體朝向+Z方向的圖像光GL，以作為整體朝向靠近-Z方向的-X方向的方式彎曲，由此可靠地使在導(dǎo)光部B2內(nèi)圖像光GL結(jié)合。返回圖2(A)等，第三反射面21c為大致矩形的平面。這里，縱向的第一方向Dl上的第三反射面21c的有效開口寬度Fl與投影光學系統(tǒng)12的第一方向Dl上的出射開口寬度El大致相等。另一方面，橫向的第二方向(限制方向)D2上的第三反射面21c的有效開口寬度F2比投影光學系統(tǒng)12的第二方向(限制方向)D2上的出射開口寬度E2窄。也就是說，投影光學系統(tǒng)12，通過使其橫向的出射開口寬度E2比第三反射面21c的開口寬度F2大，由此使得圖像光GL入射直至第三反射面21c的X方向的周邊部。第三反射面21c的X方向的開口寬度F2在具體實施方式
中設(shè)為例如18_左右，投影光學系統(tǒng)12的X方向的出射開口寬度E2在具體實施方式
中設(shè)為例如19mm左右或者其以上。這里，如圖2(B)所示， 投影光學系統(tǒng)12的出射開口 EA中的靠導(dǎo)光部B2即-X側(cè)的邊緣EGl，從第三反射面21c和第二反射面21b的邊界BA比較大的鼓出，出射開口 EA中的從導(dǎo)光部B2離開的+X側(cè)的邊緣EG2，從設(shè)置于第三反射面21c與第一反射面21a的邊界的端面21h比較小地鼓出。這是考慮到，如果從投影光學系統(tǒng)12觀察，則邊界BA與端面21h相比距離更遠，能夠使圖像光GL充分入射直至靠近邊界BA。另外，從投影光學系統(tǒng)12的最靠光出射側(cè)的透鏡組L3的光學面12f到光入射部BI的光入射面IS或第一反射面21a為止的距離GA，被設(shè)定為例如3mm以下。通過這樣使投影光學系統(tǒng)12接近光入射面IS，由此能夠使從投影光學系統(tǒng)12的最靠光出射側(cè)的透鏡組L3出射的圖像光GL經(jīng)由光入射面IS高效地入射于第二反射面21b。導(dǎo)光部B2具有作為相互相對并與XY面平行地延伸的2個平面的、分別使在光入射部BI彎曲后的圖像光全反射的第一反射面21a和第二反射面21b。第一以及第二反射面21a、21b的間隔即導(dǎo)光部件21的厚度tl設(shè)為例如9mm左右。這里，設(shè)為第一反射面21a處于靠近圖像形成裝置10的里側(cè)或觀察者側(cè)，第二反射面21b處于遠離圖像形成裝置10的表側(cè)或者外界側(cè)。該情況下，第一反射面21a成為與上述光入射面IS和/或后述的光出射面OS共用的面部分。第一以及第二反射面21a、21b為利用折射率之差的全反射面，沒有設(shè)置反射鏡層等反射涂層。圖4(B)為說明第一反射面21a的圖，為導(dǎo)光部件21的導(dǎo)光部B2的表面部分P2的局部放大剖視圖。另外，圖4(C)為說明第二反射面21b的圖，為導(dǎo)光部件21的導(dǎo)光部B2的表面部分P3的局部放大剖視圖。第一以及第二反射面21a、21b，為了防止表面損傷為了防止影像的析像度降低，由硬涂層27覆蓋。該硬涂層27，通過在導(dǎo)光部件21的平坦面FS上通過對UV固化性樹脂和/或熱固化性樹脂進行浸潰處理和/或噴涂處理來成膜而形成。在光入射部BI的第三反射面21c被反射后的圖像光GL,首先入射于第一反射面21a、被全反射。接著，該圖像光GL入射于第二反射面21b、被全反射。下面通過反復(fù)進行該工作，由此圖像光被導(dǎo)向到導(dǎo)光裝置20的進深側(cè)即設(shè)置有光出射部B3的-X側(cè)。另外，在第一以及第二反射面21a、21b沒有設(shè)置反射涂層，所以從外界側(cè)入射于第二反射面21b的外界光或外光，以高透射率通過導(dǎo)光部B2。也就是說，導(dǎo)光部B2成為能夠透視外界像的透視型。以上在第一以及第二反射面21a、21b進行的全反射，通過硬涂層27的折射率的設(shè)定，能夠使該全反射在硬涂層17的表面SS的內(nèi)側(cè)發(fā)生，但是也能夠使其在平坦面FS的內(nèi)側(cè)發(fā)生。返回圖2(A)等，光出射部B3為三角棱鏡狀的部分，具有作為第一反射面21a的一部分的光出射面OS ;和與光出射面OS相對的第四反射面21d。光出射面OS為用于朝向觀察者的眼睛EY出射圖像光GL的里側(cè)的平面，與光入射面IS同樣成為第一反射面21a的一部分，與第二光軸AX2垂直地延伸。通過光出射部B3的第二光軸AX2和通過光入射部BI的第一光軸AXl的距離D，考慮到觀察者的頭部寬度等而設(shè)定為例如50mm。第四反射面21d為用于使經(jīng)第一以及第二反射面21a、21b入射來的圖像光GL反射并使其出射到光出射部B3外的大致矩形的平坦面。在第四反射面21d隨附有半反射鏡層28。該半反射鏡層28為具有光透射性的反射膜(即半透半反膜)，其表面為半透半反面。半反射鏡層(光透射性的反射膜)28通過在導(dǎo)光部件21的斜面RS上成膜金屬反射膜和/或電介質(zhì)多層膜而形成。半反射鏡層28對于圖像光GL的反射率，從使通過透視觀察外界光GL’變得容易的觀點出發(fā)，在設(shè)想的圖像光GL的入射角范圍內(nèi)設(shè)為10%以上且50%以下。
具體實施方式
的半反射鏡層28相對于圖像光GL的反射率，設(shè)定為例如20%，對于圖像光GL的透射率設(shè)定為例如 80%。圖4(D)為說明第四反射面21d及其周圍的結(jié)構(gòu)的圖，隨附有半反射鏡層(光透射性的反射膜)28的截面的放大圖。如根據(jù)該圖可知的那樣，半反射鏡層(反射膜)28包括不具有偏振特性的金屬反射膜28a、具有偏振特性的第一電介質(zhì)多層膜28b和具有偏振特性的第二電介質(zhì)多層膜28c。這里,金屬反射膜28a被夾在第一電介質(zhì)多層膜28b和第二電介質(zhì)多層膜28c之間。也就是說，半反射鏡層28具有將金屬反射膜28a配置在中央而成的三明治結(jié)構(gòu)。金屬反射膜28a為例如Ag膜、Al膜等。下側(cè)的第一電介質(zhì)多層膜28b和/或上側(cè)的第二電介質(zhì)多層膜28c，為層疊了多層以上的透明電介質(zhì)層而成的膜，改善金屬反射膜28a的角度特性。關(guān)于這些電介質(zhì)多層膜28b、28c，也能夠省略。返回圖2(B)等，第四反射面21d相對于與第一反射面21a垂直的第二光軸AX2或XY面按例如銳角a =25° 27°傾斜，通過上述半反射鏡層28，使經(jīng)導(dǎo)光部B2的第一以及第二反射面21a、21b入射來的圖像光GL部分反射而以作為整體朝向-Z方向的方式彎曲，由此使其通過光出射面OS。另外，透射了第四反射面21d的圖像光GL入射于光透射面23，沒有用于影像的形成。框架部分29具有光透射部23、上側(cè)支撐部件24b和下側(cè)支撐部件24c。其中，上下一對的上側(cè)支撐部件24b和下側(cè)支撐部件24c，從上下夾著左側(cè)導(dǎo)光部件21而將其固定于光透射部23。通過這些支撐部件24b、24c和光透射部23的協(xié)同作用，導(dǎo)光部件21相對于光透射部23不僅在上下的Y方向上而且在左右的X方向以及前后的Z方向上都被正確地定位并被固定。光透射部件23具有與導(dǎo)光部件21的主體一樣的折射率，具有第一面23a、第二面23b和第三面23c。第一以及第二面23a、23b沿XY面延伸。另外，第三面23c相對于XY面傾斜，與導(dǎo)光部件21的第四反射面21d相對地平行配置。也就是說，光透射部件23變?yōu)榫哂斜坏诙?3b和第三面23c夾著的楔形的部分23m的部件。光透射部件23與導(dǎo)光部件21同樣地，由在可見區(qū)域顯示出高光透射性的樹脂材料形成。光透射部件23為通過注射成型而一體地成型的塊狀部件，通過將例如熱聚合型樹脂材料注射到成型模內(nèi)并使其熱固化而形成。在光透射部件23，第一面23a配置于設(shè)置在導(dǎo)光部件21的第一反射面21a的延長平面上，處于靠近觀察者的眼睛EY的里側(cè)，第二面23b配置在設(shè)置于導(dǎo)光部件21的第二反射面21b的延長平面上，處于遠離觀察者的眼睛EY的表側(cè)。第三面23c為通過粘接劑而接合于導(dǎo)光部件21的第四反射面21d的矩形的透射面。以上的第一面23a與第三面23c所成的角度，與導(dǎo)光部件21的第二反射面21b與第四反射面21d所成的角度e相等，第二面23b與第三面23c所成的角度與導(dǎo)光部件21的第一反射面21a與第三反射面21c所成的角度@相等。光透射部件23和導(dǎo)光部件21，在兩者的接合部分及其附近，在與觀察者的眼前相對的部分構(gòu)成了透視部B4。光透射部件23中的、由相互呈銳角的第二面23b和第三面23c所夾并向-X方向變寬的楔形部件23m，與同樣為楔形的光出射部B3接合，從而作為整體構(gòu) 成為平板狀的透視部B4的X方向上的中央部分。在第一以及第二面23a、23b，沒有設(shè)置反射鏡層等反射涂層，所以與導(dǎo)光部件21的導(dǎo)光部B2同樣使外界光GL’以高透射率透射。第三面23c也能夠使外界光GL’以高透射率透射，但導(dǎo)光部件21的第四反射面21d具有半反射鏡層28，所以通過第三面23c的外界光GL’被減光例如20%。也就是說，觀察者觀察到使減光到20%的圖像光GL和減光到80%的外界光GL’重疊而成的圖像。分別設(shè)置在上側(cè)支撐部件24b的端部和下側(cè)支撐部件24c的端部的連接部24e、24f，不僅用于將投影光學系統(tǒng)12的鏡筒12a固定于框架部分29，而且還用于安裝圖I的殼體 141。C.圖像光的光路構(gòu)成圖5(A)是說明液晶顯不器件32的與縱截面CSl相對應(yīng)的第一方向Dl的光路的圖。在沿著第一方向Dl的縱截面即YZ面(展開后的Y’ Z’面)上，將從液晶顯示器件32出射的圖像光中的、圖中單點劃線所示的從顯示區(qū)域32b的上端側(cè)(+Y側(cè))出射的分量設(shè)為圖像光GLa，將圖中雙點劃線所示的從顯示區(qū)域32b的下端側(cè)(-Y側(cè))出射的分量設(shè)為圖像光GLb。上側(cè)的圖像光GLa，通過投影光學系統(tǒng)12被平行光束化，沿著展開了的光軸AX’通過導(dǎo)光部件21的光入射部BI、導(dǎo)光部B2以及光出射部B3相對于觀察者的眼睛EY以平行光束狀態(tài)按角度O1從上方傾斜入射。另一方面，下側(cè)的圖像光GLb，通過投影光學系統(tǒng)12被平行光束化，沿著展開了的光軸AX’通過導(dǎo)光部件21的光入射部BI、導(dǎo)光部B2以及光出射部B3相對于觀察者的眼睛EY以平行光束狀態(tài)按角度02(| O2I = IO1I)從下方傾斜入射。以上的角度02，與上下的半視場角相當，設(shè)定為例如6. 5°。圖5(B)是說明液晶顯示器件32的與橫截面CS2相對應(yīng)的第二方向(限制方向)D2的光路的圖。在沿著第二方向(限制方向或合成方向)D2的橫截面即XZ面(展開后的X’Z’面)上，將從液晶顯示器件32出射的圖像光中的、圖中單點劃線所示的朝向顯示區(qū)域32b從右端側(cè)(+X側(cè))的第一顯示點Pl出射的分量設(shè)為圖像光GLc，將圖中雙點劃線所示的朝向顯示區(qū)域32b從左端側(cè)(-X側(cè))的第二顯示點P2出射的分量設(shè)為圖像光GLc。在圖5⑶中，用于參考，追加了從靠右內(nèi)側(cè)出射的圖像光GLe和從靠左內(nèi)側(cè)出射的圖像光GLf。來自于右側(cè)第一顯示點Pl的圖像光GLc，通過投影光學系統(tǒng)12被平行光束化，沿著展開了的光軸AX’通過導(dǎo)光部件21的光入射部BI、導(dǎo)光部B2以及光出射部B3相對于觀察者的眼睛EY以平行光束狀態(tài)按角度Q1從右方傾斜入射。另一方面，來自于左側(cè)第二顯示點P2的圖像光GLd，通過投影光學系統(tǒng)12被平行光束化，沿著展開了的光軸AX’通過導(dǎo)光部件21的光入射部BI、導(dǎo)光部B2以及光出射部B3相對于觀察者的眼睛EY以平行光束狀態(tài)按角度92(| Q2 = I Q1從左方傾斜入射。以上的角度0。0 2，與左右的半視場角相當，設(shè)定為例如10°。另外，在第二方向D2的橫向上，在導(dǎo)光部件21中圖像光GLc、GLd通過反射而折回，反射的次數(shù)也不同，所以各圖像光GLc、GLd在導(dǎo)光部件21中表現(xiàn)為不連續(xù)。另外，關(guān)于觀察者的眼睛EY，與圖2(A)的情況相比較所見的方向變得上下相反。結(jié)果，在橫向上，作為整體畫面左右反轉(zhuǎn)，但通過如后所述那樣高精度 地對導(dǎo)光部件21進行加工，由此液晶顯示器件32的右半部分的圖像和液晶顯示器件32的左半部分的圖像不間斷連續(xù)地不錯開地連接。另外，考慮到兩圖像光GLc、GLd在導(dǎo)光部件21內(nèi)的反射次數(shù)不同，設(shè)定為右側(cè)的圖像光GLc的出射角度0 /與左側(cè)的圖像光GLd的出射角度02’不同。通過上文，入射于觀察者的眼睛EY的圖像光GLa、GLb、GLc、GLd成為來自于無限遠的虛像，在縱向的第一方向DI上形成于液晶顯示器件32的影像為正立的，在橫向的第二方向D2上形成于液晶顯示器件32的影像為反轉(zhuǎn)。D.橫向上的圖像光的光路圖6是說明第一顯示裝置100A中的具體光路的剖視圖。投影光學系統(tǒng)12具有3個透鏡L1、L2和L3。來自于液晶顯示器件32的右側(cè)第一顯示點Pl的圖像光GL11、GL12，通過投影光學系統(tǒng)12的透鏡LI、L2、L3而被平行光束化,入射于導(dǎo)光部件21的光入射面IS。被導(dǎo)入于導(dǎo)光部件21內(nèi)的圖像光GL11、GL12在第一以及第二反射面21a、21b以等角度反復(fù)全反射，最終從光出射面OS作為平行光束出射。具體而言，圖像光GL11、GL12作為平行光束在導(dǎo)光部件21的第三反射面21c被反射后，以第一反射角Y I入射于導(dǎo)光部件21的第一反射面21a被全反射(第一次全反射)。之后，圖像光GL11、GL12以保持第一反射角、I的狀態(tài)入射于第二反射面21b并被全反射(第二次全反射)，接著再次入射于第一反射面21a并被全反射(第三次全反射)。結(jié)果，圖像光GL11、GL12以保持第一反射角Y I的狀態(tài)在第一以及第二反射面21a、21b反復(fù)全反射。圖像光GL11、GL12在第一以及第二反射面21a、21b合計被全反射三次，入射于第四反射面21d。圖像光GL11、GL12在該第四反射面21d以與第三反射面21c相同的角度被反射,從光出射面OS相對于垂直于該光出射面OS的第二光軸AX2方向按角度0 I傾斜地作為平行光束出射。來自于液晶顯示器件32的左側(cè)第二顯示點P2的圖像光GL21、GL22，通過投影光學系統(tǒng)12的透鏡LI、L2、L3而被平行光束化,入射于導(dǎo)光部件21的光入射面IS。被導(dǎo)入于導(dǎo)光部件21內(nèi)的圖像光GL21、GL22在第一以及第二反射面21a、21b以等角度反復(fù)全反射，最終從光出射面OS作為平行光束出射。具體而言，圖像光GL21、GL22作為平行光束在導(dǎo)光部件21的第三反射面21c被反射后，以第二反射角y2(y2< Y I)入射于導(dǎo)光部件21的第一反射面21a、被全反射(第一次全反射)。之后，圖像光GL21、GL22以保持第一反射角Y 2的狀態(tài)入射于第二反射面21b并被全反射(第二次全反射)，再次入射于第一反射面21a并被全反射(第三次全反射)，再次入射于第二反射面21b并被全反射(第四次全反射)，又一次入射于第一反射面21a并被全反射(第五次全反射)。結(jié)果，圖像光GL21、GL22在第一以及第二反射面21a、21b合計被全反射五次，入射于第四反射面21d。圖像光GL2UGL22在該第四反射面2Id以與第三反射面21c相同的角度被反射，從光出射面OS相對于垂直于該光出射面OS的第二光軸AX2方向按角度0 2傾斜地作為平行光束出射。在圖6中，描繪了在展開了導(dǎo)光部件21的情況下與第一反射面21a相對應(yīng)的設(shè)想的第一面121a、和在展開了導(dǎo)光部件21的情況下與第二反射面21b相對應(yīng)的設(shè)想的第二面121b。通過這樣展開可知來自于第一顯示點Pl的圖像光GL11、GL12通過了與光入射面IS相對應(yīng)的入射等價面IS’之后，二次通過第一面121a、一次通過第二面121b，并從光出射面OS出射而入射于觀察者的眼睛EY ;來自于第二顯示點P2的圖像光GL21、GL22通過了與光入射面IS相對應(yīng)的入射等價面IS”之后，三次通過第一面121a、二次通過第二面121b，并從光出射面OS出射而入射于觀察者的眼睛EY。如果改變觀察方式，則觀察者正在重疊觀察二個存在于位置不同的入射等價面IS’、IS”附近的投影光學系統(tǒng)12的透鏡L3。圖7(A)是概念性地說明液晶顯示器件32的顯示面的圖，圖7(B)是概念性地說明觀察者所能看到的液晶顯示器件32的虛像的圖，圖7(C)以及圖7(D)是說明構(gòu)成虛像的部分圖像的圖。圖7(A)所示的設(shè)置于液晶顯示器件32的矩形圖像形成區(qū)域AD作為圖7(B)所示的虛像顯示區(qū)域Al被觀察。在虛像顯示區(qū)域Al的左側(cè)，形成有與液晶顯示器件32的圖像形成區(qū)域AD中的從中央到右側(cè)的部分相當?shù)牡谝煌队跋馡M1，該第一投影像Ml如圖7(C)所示成為缺失右側(cè)的部分圖像。另外，在虛像顯示區(qū)域Al的右側(cè)，作為虛像形成有與液晶顯示器件32的圖像形成區(qū)域AD中的從中央到左側(cè)的部分相當?shù)牡诙队跋馡M2，該第二投影像頂2如圖7(D)所示成為缺失左側(cè)的部分圖像。圖7 (A)所示的液晶顯示器件32中的僅形成第一投影像(虛像)IMl的第一部分區(qū)域A10，包含例如液晶顯示器件32的右端的第一顯示點Pl，出射在導(dǎo)光部件21的導(dǎo)光部B2合計被全反射三次的圖像光GL11、GL12。液晶顯示器件32中的僅形成第二投影像(虛像)IM2的第二部分區(qū)域A20，包含例如液晶顯示器件32的左端的第二顯示點P2，出射在導(dǎo)光部件21的導(dǎo)光部B2合計被全反射五次的圖像光GL21、GL22。來自于在液晶顯示器件32的圖像形成區(qū)域AD的靠中央由第一以及第二部分區(qū)域A10、A20夾著的縱長的帶狀區(qū)域SA的圖像光，形成了圖7 (B)所示的重復(fù)圖像SI。也就是說，來自于液晶顯示區(qū)域32的帶狀區(qū)域SA的圖像光成為通過在導(dǎo)光部B2中合計被全反射三次的圖像光GLll、GL12而形成的第一投影像頂I ;和通過在導(dǎo)光部B2中合計被全反射五次的圖像光GL21、GL22而形成的第二投影像頂2，在虛像顯示區(qū)域Al上重疊。導(dǎo)光部件21的加工是精密的，如果通過投影光學系統(tǒng)12形成了被正確地準直化了的光束，則關(guān)于重復(fù)圖像SI，能夠防止由2個投影像IMl和頂2的重疊所產(chǎn)生的錯位和/或洇滲。E.防止圖像劣化下面，關(guān)于圖7(B)所示的重復(fù)圖像SI等的圖像劣化進行說明?？梢哉J為重復(fù)圖像SI是使圖7(C)所示的第一投影像頂1的周邊部和圖7(D)所示的第二投影像頂2的周邊部重合而成的，在投影光學系統(tǒng)12的視場角小的情況下，在周邊產(chǎn)生被稱為暗角的局部遮光。在本實施方式的圖像形成裝置10的情況下，上述圖像形成區(qū)域AD的中央，盡管為重 復(fù)圖像SI存在光量的增加，但由于第一以及第二投影像IM1、IM2的周邊減光，容易產(chǎn)生亮度降低。進而，在本實施方式的圖像形成裝置10的情況下，形成重復(fù)圖像SI的圖像光GL，從投影光學系統(tǒng)12的出射開口 EA中的第二方向D2的兩端側(cè)出射的傾向高。
圖8是說明形成重復(fù)圖像SI的圖像光GL從投影光學系統(tǒng)12的出射開口 EA中的第二方向D2的兩端側(cè)出射的傾向高的原因的圖。在沿第二方向(限制方向)D2的橫截面中，將從液晶顯示器件32的中央出射的圖像光中的圖中由單點劃線所示的向+X側(cè)傾斜的分量設(shè)為圖像光GL31、GL32，將從液晶顯示器件32的中央出射的圖像光中的圖中的由雙點劃線所示的向-X側(cè)傾斜的分量設(shè)為圖像光GL41、GL42。前者的圖像光GL31、GL32作為與第二光軸AX2平行的平行光束入射于眼睛EY的左側(cè)，后者的圖像光GL41、GL42作為與第二光軸AX2平行的平行光束入射于眼睛EY的右側(cè)。這些圖像光GL31、GL32、GL41、GL42、尤其是傾斜角大的圖像光GL32、GL42，通過投影光學系統(tǒng)12的外側(cè)，入射于導(dǎo)光部件21的設(shè)置于光入射部BI的第三反射面21c中的靠邊界BA和端面21h附近。因此，為了充分覆蓋第 三反射面21c，充分拓寬投影光學系統(tǒng)12中的尤其是透鏡組L3的第二方向(限制方向)D2的寬度，使圖像光GL高效地入射于導(dǎo)光裝置20。也就是說，如圖2(B)等所示，使投影光學系統(tǒng)12的第二方向(限制方向)D2上的出射開口寬度E2比第三反射面21c的開口寬度F2寬，防止發(fā)生圖像光的缺失。另外，在使投影光學系統(tǒng)12的第二方向(限制方向)D2上的出射開口寬度E2比第三反射面21c的開口寬度F2窄的情況下，較大傾斜角的圖像光GL32、GL42等的中心側(cè)光束的缺失變得顯著，在圖像的左右中央附近產(chǎn)生圖像的缺失，并且/或者在圖像的左右中央附近產(chǎn)生顯著的減光之類的圖像劣化。另外，以上這樣的現(xiàn)象，一般來說如果使投影光學系統(tǒng)12的第二方向(限制方向)D2的寬度與第一方向Dl的寬度為相同程度則可以消除，但在本實施方式這樣的眼鏡型頭戴式顯示器中，輕量化很重要，所以優(yōu)選，盡可能地縮短投影光學系統(tǒng)12的第二方向(限制方向)D2的寬度。結(jié)果，優(yōu)選，將投影光學系統(tǒng)12的X方向的出射開口寬度E2，設(shè)為在第三反射面21c的X方向的開口寬度F2上加上幾mm后的程度以下的寬度。另外，在圖7(B)中產(chǎn)生重疊的帶狀區(qū)域SA的橫向?qū)挾然蛘咧丿B寬度，能夠通過控制對液晶顯示器件32進行照明的照明光SL的角度范圍來一定程度地進行調(diào)整。在本實施方式中，沒有特別調(diào)節(jié)照明光SL的角度范圍，所以就存在與背光導(dǎo)光部31b等的發(fā)散特性相應(yīng)的橫向?qū)挾然蛘咧丿B寬度的帶狀區(qū)域SA。以上，設(shè)為從包含液晶顯示器件32的右側(cè)第一顯示點Pl的第一部分區(qū)域AlO出射的圖像光GL11、GL12在第一以及第二反射面21a、21b進行全反射的次數(shù)合計為三次，從包含液晶顯示器件32的左側(cè)第二顯示點P2的第二部分區(qū)域A20出射的圖像光GL21、GL22在第一以及第二反射面21a、21b進行全反射的次數(shù)合計為五次，但關(guān)于全反射次數(shù)能夠適當變更。也就是說，也能夠通過導(dǎo)光部件21的外形(即厚度t、距離D、銳角a、P )的調(diào)整，將圖像光GL11、GL12的全反射次數(shù)設(shè)為合計五次，將圖像光GL21、GL22的全反射次數(shù)設(shè)為合計7次。另外，以上，圖像光GL11、GL12、GL21、GL22的全反射次數(shù)為奇數(shù)，但如果將光入射面IS和光出射面OS配置在相反側(cè)、S卩如果將導(dǎo)光部件21形成為俯視為平行四邊形，則圖像光GL11、GL12、GL21、GL22的全反射次數(shù)變?yōu)榕紨?shù)。F.雜光(ghost)的處理圖9 (A)是說明在圖2 (A)等所示的導(dǎo)光部件21設(shè)有去除了棱那樣的第一端面21h的原因的放大圖。入射于導(dǎo)光部件21的接近棱121h的位置的圖像光GL，在第三反射面21c被反射后在第一反射面21a被反射,但在第一反射面21a進行了反射后在第三反射面21c被再次反射。作為這樣的再反射光的多余光HL，由于在第三反射面21c所進行的反射而變得與原本的圖像光GL不平行，被導(dǎo)入于設(shè)想以外的光路，但其一部分仍有可能被導(dǎo)入于光出射部B3并從光出射面OS出射。也就是說，在棱121h所產(chǎn)生的多余光HL變?yōu)榉瞧诖碾s光，所以優(yōu)選預(yù)先將其去除。因此，去除棱121h而設(shè)置雜散光阻止用的端面21h，對多余光HL的光路設(shè)有限制。圖9 (B)是說明在圖2 (A)等所示的導(dǎo)光部件21設(shè)有去除了棱那樣的第二端面21i的原因的放大圖。該情況下，端面21i在導(dǎo)光部件21的第四反射面21d設(shè)置為去除了棱121i。在端面21i，設(shè)有例如反射率比較高的涂層或粗糙表面，在光透射部件23也設(shè)有與端面21i相配的階梯差。通過設(shè)置這樣的 端面21i，由此能夠防止在導(dǎo)光部件21中傳播的正規(guī)的圖像光GL在第四反射面21i被反射二次以上的多余光HL、和/或因不滿三次的反射而通過導(dǎo)光部B2在第四反射面21d被反射的多余光HL通過光出射面OS被出射到外部。也就是說，端面21i防止由于經(jīng)過設(shè)想以外的路徑而相對于原本的圖像光GL傾斜的多余光HL變?yōu)榉瞧诖碾s光GG。G.其他圖10(A)是說明圖2(A)等所示的導(dǎo)光部件21的變形例的圖。在以上的說明中，設(shè)為在導(dǎo)光部件21中傳播的圖像光相對于第一以及第二反射面21a、21b僅按2個反射角Y I、Y 2被全反射，但也能夠容許如圖10(A)所示的變形例的導(dǎo)光部件21那樣，3個分量的圖像光GL31、GL32、GL33按反射角y1、y2、y3(y1> y2 > y 3)被全反射。該情況下，從液晶顯示器件32出射的圖像光GL，按3個模式被傳輸，在觀察者的眼睛EY的位置被合成而作為虛像被識別。該情況下，如圖10(B)所示，在有效顯示區(qū)域AO的左側(cè)形成有例如合計三次全反射的投影像頂21，在有效顯示區(qū)域AO的靠中央形成有例如合計五次全反射的投影像頂22，有效顯示區(qū)域AO的右側(cè)形成有例如合計7次全反射的投影像頂23。在上面說明的實施方式的虛像顯示裝置100中，在光入射部BI的第三反射面21c被反射后的圖像光GL在導(dǎo)光部的第一以及第二反射面21a、21b被全反射同時被傳輸,在光出射部B3的第四反射面21d被反射并入射于觀察者的眼睛EY。此時，從圖像顯示裝置11的包含第一顯示點Pl的第一部分區(qū)域AlO出射的第一圖像光GL11、GL12在導(dǎo)光部的反射次數(shù)，與從圖像顯示裝置11的包含第二顯示點P2的第二部分區(qū)域A20出射的第二圖像光GL21、GL22在導(dǎo)光部的反射次數(shù)不同，所以能夠使從光出射部B3出射的圖像光GL的出射角度的角度范圍(寬度)變寬。也就是說，能夠比比較寬廣的視野角獲取來自于圖像顯示裝置11中的不同部分區(qū)域A10、A20的圖像光GL，能夠確保隔著光出射部B3觀察到的虛像的顯示尺寸較大。這樣，通過設(shè)為獲取反射次數(shù)不同的圖像光GL的結(jié)構(gòu)，能夠不怎么增厚導(dǎo)光部B2地以覆蓋瞳孔的方式增大光出射部B3，所以不需要將光出射部B3接近瞳孔來進行瞳孔分割，能夠確保出射光瞳直徑，也能夠進行良好的透視觀察。另外，在上述實施方式的虛像顯示裝置100中，投影光學系統(tǒng)12在導(dǎo)光時通過反射而折回的第二方向(限制方向)D2上具有比第三反射面21c的開口寬度F2寬的出射開口寬度E21，所以能夠防止在從投影光學系統(tǒng)12出射的圖像光GL入射于第三反射面21c時產(chǎn)生部分缺失的情況，能夠防止圖像產(chǎn)生缺失和/或大的亮度不均。以上按照實施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述的實施方式，在不脫離其要旨的范圍內(nèi)能夠在各種各樣的方式中實施，也能夠進行例如下面這樣的變形。在上述實施方式中，將設(shè)置于導(dǎo)光部件21的第四反射面21d的半反射鏡層28的反射率設(shè)為20%、透視優(yōu)先，但也能夠?qū)敕瓷溏R層28的反射率設(shè)為50%以上、圖像光優(yōu)先。另外，半反射鏡層28，也可以不在第四反射面21d的整面形成，能夠設(shè)為僅在一部分必要區(qū)域形成。另外，半反射鏡層28也能夠形成在光透射部件23的第三面23c上。光透射部件23的形狀不限于將導(dǎo)光部件21在橫向即X方向上延伸的形狀，也能夠設(shè)為包括以從上下夾著導(dǎo)光部件21的方式擴張后的部分。在上述實施方式中，沒有特別地使來自于照明裝置31的照明光SL具有指向性，但能夠使照明光SL具有與液晶顯示器件32的位置相應(yīng)的指向性。由此，能夠高效地對液晶顯示器件32進行照明，能夠減低由圖像光GL的位置所產(chǎn)生的亮度不均。在上述實施方式中，沒有特別地調(diào)整液晶顯示器件32的顯示亮度，但能夠與如圖7(B)所示那樣的投影像IM1、IM2的范圍和/或重復(fù)相應(yīng)地進行顯示亮度的調(diào)整。在上述實施方式中，作為圖像顯示裝置11，使用了透射型液晶顯示器件32等，但作為圖像顯示裝置11不限于透射型液晶顯示器件32，能夠應(yīng)用各種各樣的裝置。例如，使用了反射型液晶顯示器件32的構(gòu)成也可以，也可以取代液晶顯示器件32而使用數(shù)字微鏡器件等。另外，作為圖像顯示裝置11，也可以使用LED陣列和/或OLED (有機EL)等所代表的自發(fā)光型元件。在上述實施方式的虛像顯示裝置100中，設(shè)為與右眼和左眼的兩方對應(yīng)地各設(shè)置一組圖像形成裝置10以及導(dǎo)光裝置20的構(gòu)成，但也可以設(shè)為僅對于右眼或左眼中的任一方設(shè)置圖像形成裝置10和導(dǎo)光裝置20并用一只眼睛觀察圖像的構(gòu)成。在上述實施方式中，設(shè)為通過光入射面IS的第一光軸AXl和通過光入射面IS的第二光軸AX2平行，但也可以將這些光軸AX1、AX2設(shè)為不平行。在上述的說明中，設(shè)為虛像顯示裝置100為頭戴式顯示器并進行了具體的說明，但虛像顯示裝置100也可以變更為平視顯示器(head up display)。在上述的說明中，設(shè)為在第一以及第二反射面21a、21b，在表面上不設(shè)置反射鏡和/或半反射鏡等而通過與空氣的界面使圖像光全反射而對其進行引導(dǎo)，但關(guān)于本申請發(fā)明中的全反射，也包括在第一以及第二反射面21a、21b上的整體或一部分形成反射鏡涂層和/或半反射鏡膜而進行的反射。例如，也包括在圖像光的入射角度滿足全反射條件的基礎(chǔ)上，在第一以及第二反射面21a、21b的整體或一部分設(shè)置反射鏡涂層等，實質(zhì)上對全部的 圖像光進行反射的情況。另外，只要能夠得到足夠亮度的圖像光，也可以通過具有或多或少的透射性的反射鏡對第一以及第二反射面21a、21b的整體或一部分進行涂層。在上述的說明中，導(dǎo)光部件21在眼睛EY的并列橫向上延伸，但導(dǎo)光部件21也可以在縱向上延伸。該情況下，光學面板110并不串聯(lián)而并聯(lián)地平行配置。
權(quán)利要求
1.ー種虛像顯示裝置，其中，具備 形成圖像光的圖像顯示裝置； 使從所述圖像顯示裝置出射后的所述圖像光入射的投影光學系統(tǒng)；和導(dǎo)光部件，該導(dǎo)光部件具有導(dǎo)光部、使圖像光入射于所述導(dǎo)光部的光入射部和使由所述導(dǎo)光部導(dǎo)光后的圖像光向外部出射的光出射部，井能夠隔著所述光出射部進行所述圖像光的觀察， 所述導(dǎo)光部具有相互平行地配置井能夠通過全反射來導(dǎo)光的第一反射面和第二反射面， 所述光入射部具有相對于所述第一反射面呈預(yù)定角度的第三反射面， 所述光出射部具有相對于所述第一反射面呈預(yù)定角度的第四反射面， 所述投影光學系統(tǒng)具有在與所述第一反射面的平面平行并與所述第一反射面和所述第三反射面的交線垂直的方向上比所述第三反射面的開ロ寬度寬的出射開ロ寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的虛像顯示裝置，其中， 從所述投影光學系統(tǒng)的最靠光出射側(cè)的透鏡到所述導(dǎo)光部件的所述第一反射面為止的距離為3mm以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的虛像顯示裝置，其中， 所述投影光學系統(tǒng)的出射開ロ寬度，與平行于所述第一反射面和所述第三反射面的交線的第一方向相比，在與所述第一反射面平行并與所述第一反射面和所述第三反射面的交線垂直的第二方向上更小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的虛像顯示裝置，其中， 所述圖像顯示裝置的有效尺寸，與所述第一方向相比在所述第二方向上更大。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到4中任一項所述的虛像顯示裝置，其中， 從所述圖像顯示裝置的第一部分區(qū)域出射的第一圖像光在所述導(dǎo)光部的反射次數(shù)，與在導(dǎo)光時通過反射而產(chǎn)生光路的折回的限制方向上、從不同于所述第一部分區(qū)域的第二部分區(qū)域出射的第二圖像光在所述導(dǎo)光部的反射次數(shù)相互不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的虛像顯示裝置，其中， 所述限制方向為與包含通過所述投影光學系統(tǒng)的第一光軸和所述第三反射面的法線的截面平行的方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求I到6中任一項所述的虛像顯示裝置，其中， 在所述第四反射面設(shè)有半反射鏡，還具備具有與所述第四反射面相對的透射面的楔形的光透射部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的虛像顯示裝置，其中， 所述光透射部件具有相對于所述第一反射面和所述第二反射面分別平行配置的第一面和第二面。
9.根據(jù)權(quán)利要求I到8中任一項所述的虛像顯示裝置，其中， 所述導(dǎo)光部件通過注射成型獨立地一體成型。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的虛像顯示裝置，其中， 所述導(dǎo)光部件由熱聚合型樹脂材料成型。
全文摘要
本發(fā)明提供鑒于上述背景技術(shù)的問題而完成的、能夠抑制圖像的缺失和/或亮度不均地顯示高品質(zhì)虛像的虛像顯示裝置。投影光學系統(tǒng)(12)具有在導(dǎo)光時通過反射而折回的第二方向(合成方向)D2上比第三反射面(21c)的開口寬度(F2)寬的出射開口寬度(E2)，所以能夠防止在從投影光學系統(tǒng)(12)出射的圖像光(GL)入射于第三反射面(21c)時產(chǎn)生部分缺失，能夠防止圖像產(chǎn)生缺失和/或較大的亮度不均。
文檔編號G02B27/00GK102628993SQ201210023938
公開日2012年8月8日 申請日期2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月4日
發(fā)明者宮尾敏明, 小松朗, 戶谷貴洋, 武田高司, 高木將行 申請人:精工愛普生株式會社