图像显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及图像显示装置。
【背景技术】
[0002]作为向瞳孔的视网膜直接照射激光从而使使用者看到图像的显示装置，公知有头戴式显示器(HMD)。
[0003]头戴式显示器一般具备射出光的发光装置与以射出的光对使用者的视网膜进行扫描的方式变更光路的扫描单元。利用这种头戴式显示器，使用者例如能够同时看到外面的景色与通过扫描单元而被扫描的图像双方。
[0004]例如，在专利文献I中公开了如下图像显示装置，该图像显示装置具备光源、对从光源射出的平行光进行扫描的扫描单元以及传递通过扫描单元而被扫描的平行光从而将其朝向眼睛射出的光学装置。其中，公开了光学装置具备:导光板，其构成为供入射的光在内部通过全反射传播之后射出；第一衍射光栅部件，其以向导光板入射的光进行全反射的方式使光衍射；以及第二衍射光栅部件，其以通过全反射传播的光能够从导光板射出的方式使光衍射。
[0005]然而，在专利文献I所记载的图像显示装置中，通过扫描单元而被扫描的光向第一衍射光栅部件入射。由于向第一衍射光栅部件入射的光遍及具有恒定面积的二维的扫描范围被扫描，所以第一衍射光栅部件需要具有能够接收该光的足够的尺寸。其结果是，无法避免专利文献I所记载的图像显示装置的大型化。
[0006]专利文献I:日本特开2014 — 78022号公报
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供抑制装置的大型化并且抑制伴随着衍射的衍射角度的偏移的能够显示高画质的图像显示装置。
[0008]这种目的通过下述本发明能够实现。
[0009]本发明的图像显示装置的特征在于，具备:影像光生成部，其生成基于影像信号调制而得的影像光;第一衍射光学元件，其使从上述影像光生成部射出的上述影像光衍射;光扫描仪，其对上述影像光进行空间扫描；以及第二衍射光学元件，由上述光扫描仪扫描的上述影像光入射于该第二衍射光学元件，并且该第二衍射光学元件使该入射的上述影像光衍射，上述第一衍射光学元件设置于上述影像光生成部与上述光扫描仪之间的光路上。
[0010]由此，由于第一衍射光学元件较小即可，所以能够抑制装置的大型化，并且由于能够抑制伴随着衍射的衍射角度的偏移，所以能够获得能够显示高画质的图像显示装置。
[0011]在本发明的图像显示装置中，优选，上述第二衍射光学元件的上述影像光的入射侧的表面形状在与上述第二衍射光学元件的衍射光栅垂直的方向成为凹面。
[0012]由此，由于第二衍射光学元件具有与聚光透镜等价的功能，所以使影像光朝向观察者的眼睛聚光的功能增强。其结果是，视场角较大，并且能够确认高画质的影像。
[0013]在本发明的图像显示装置中，优选，上述光扫描仪沿第一方向对上述影像光进行主扫描，沿与上述第一方向正交的第二方向对上述影像光进行副扫描，上述第一衍射光学元件的衍射光栅周期恒定，上述第二衍射光学元件具有在上述主扫描的扫描线上衍射光栅周期相互不同的部分，其中，上述主扫描的扫描线是在向上述第二衍射光学元件入射的上述影像光的上述副扫描的振幅的中心通过的主扫描的扫描线。
[0014]由此，由于能够使被二维扫描并且向第二衍射光学元件投射的影像光，在第二衍射光学元件中以向观察者的眼睛入射的方式衍射，所以视场角较大，并且能够确认高画质的影像。
[0015]在本发明的图像显示装置中，优选，上述第一衍射光学元件的衍射光栅周期处于上述主扫描的扫描线上的衍射光栅周期的最大值与最小值之间，其中，上述主扫描的扫描线是在向上述第二衍射光学元件入射的上述影像光的上述副扫描的振幅的中心通过的主扫描的扫描线。
[0016]由此，在第二衍射光学元件的大致整个区域，能够在第二衍射光学元件的衍射中充分地抵消在第一衍射光学元件的衍射中产生的衍射角度的角度宽度。
[0017]在本发明的图像显示装置中，优选，上述第一衍射光学元件的衍射光栅周期与上述主扫描的扫描线上且上述主扫描的振幅的中心的位置的衍射光栅周期相等，其中，上述主扫描的扫描线是在向上述第二衍射光学元件入射的上述影像光的上述副扫描的振幅的中心通过的主扫描的扫描线。
[0018]由此，能够在第二衍射光学元件的大致整个区域，在第二衍射光学元件的衍射中充分地抵消在第一衍射光学元件的衍射中产生的衍射角度的角度宽度。
[0019]在本发明的图像显示装置中，优选，上述第一衍射光学元件的衍射光栅周期与上述主扫描的扫描线上的衍射光栅周期的平均值相等，其中，上述主扫描的扫描线是在向上述第二衍射光学元件入射的上述影像光的上述副扫描的振幅的中心通过的主扫描的扫描线。
[0020]由此，能够在第二衍射光学元件的大致整个区域，在第二衍射光学元件的衍射中更加充分地抵消在第一衍射光学元件的衍射中产生的衍射角度的角度宽度。
[0021]在本发明的图像显示装置中，优选，上述第二衍射光学元件的衍射光栅的延伸方向与上述第一方向正交。
[0022]由此，能够在第二衍射光学元件的衍射中更加可靠地抵消在第一衍射光学元件的衍射中产生的衍射角度的角度宽度。
[0023]在本发明的图像显示装置中，还具有设置于上述光扫描仪与上述第二衍射光学元件之间的光路上的扩瞳光学系统。
[0024]由此，能够放大影像光的光束宽度(剖面积)，并且能够提高可视性。
【附图说明】
[0025]图1是表示具备本发明的图像显示装置的第一实施方式的头戴式显示器的简要结构的图。
[0026]图2是图1所示的头戴式显示器的简要立体图。
[0027]图3是示意表示图1所示的图像显示装置的结构的图。
[0028]图4是示意表示图2所示的图像生成部的结构的图。
[0029]图5是表示图4所示的驱动信号生成部的驱动信号的一个例子的图。
[0030]图6是图4所示的光扫描部的俯视图。
[0031]图7是图6所示的光扫描部的剖视图(沿Xl轴的剖视图)。
[0032]图8是表示图3所示的光学元件的简要结构的图，图8(a)是主视图，图8(b)是俯视图，图8(c)是右侧视图，图8(d)是左侧视图。
[0033]图9是用于说明向图8所示的光学元件入射的影像光的路径的图。
[0034]图10是表示通过光扫描部而被扫描后的影像光投射于反射部并且被二维扫描的样子的一个例子的图。
[0035]图11是用于说明图3所示的图像显示装置的作用的图。
[0036]图12是示意表示本发明的图像显示装置的第二实施方式的结构的图。
[0037]图13是示意表示具备本发明的图像显示装置的第三实施方式的平视显示器的简要结构的图。
【具体实施方式】
[0038]以下，基于附图所示的优选实施方式对本发明的图像显示装置详细地进行说明。
[0039]<第一实施方式>
[0040]首先，对本发明的图像显示装置的第一实施方式进行说明。
[0041]图1是表示具备本发明的图像显示装置的第一实施方式的头戴式显示器的简要结构的图，图2是图1所示的头戴式显示器的简要立体图，图3是示意表示图1所示的图像显示装置的结构的图，图4是示意表示图2所示的图像生成部的结构的图，图5是表示图4所示的驱动信号生成部的驱动信号的一个例子的图，图6是图4所示的光扫描部的俯视图，图7是图6所示的光扫描部的剖视图(沿Xl轴的剖视图)，图8是表示图3所示的光学元件的简要结构的图，图8(a)是主视图，图8(b)是俯视图，图8(c)是右侧视图，图8(d)是左侧视图，图9是用于说明向图8所示的光学元件入射的影像光的路径的图。
[0042]此外，在图1?3中，为了便于说明，图示X轴、Y轴以及Z轴作为相互正交的3个轴。另夕卜，将该图示的箭头的前端侧设为“+(正)”，将基端侧设为“一(负)”。另外，将与X轴平行的方向设为“X轴方向”，将与Y轴平行的方向设为“Y轴方向”，将与Z轴平行的方向设为“Z轴方向”。
[0043]这里，X轴、Y轴以及Z轴设定为，在将图像显示装置I安装于观察者的头部H时，X轴方向成为头部H的左右方向3轴方向成为头部H的上下方向7轴方向成为头部H的前后方向。
[0044]如图1所示，具备本实施方式的图像显示装置I的头戴式显示器(头部安装型图像显示装置HO呈眼镜那样的外观，安装于观察者的头部H来使用，在使由虚像产生的图像与外界像重叠后的状态下使观察者看到。
[0045]如图1、图2所示，头戴式显示器10具有具备图像生成部3、放大光学系统4与反射部6的图像显示装置1、以及框架2。
[0046]在该头戴式显示器10中，图像生成部3生成基于影像信号调制而得的影像光，放大光学系统4对该影像光的光束宽度(剖面积)进行放大，反射部6将通过放大光学系统4而被放大的影像光引导至观察者的眼睛ΕΥ。由此，能够使观察者看到与影像信号对应的虚像。
[0047]另外，头戴式显示器10的图像显示装置I具备的图像生成部3、放大光学系统4以及反射部6分别设置于框架2的右侧以及左侧，并且头戴式显示器10配设为以YZ平面为基准成为对称(左右对称)。设置于框架2的右侧的图像生成部3、放大光学系统4以及反射部6形成右眼用的虚像，设置于框架2的左侧的图像生成部3、放大光学系统4以及反射部6形成左眼用的虚像。
[0048]此外，在本实施方式中，头戴式显示器10构成为在框架2的右侧以及左侧分别设置图像生成部3、放大光学系统4以及反射部6从而形成右眼用的虚像与左眼用的虚像，但并不限定于此。例如，也可以构成为仅在框架2的左侧设置图像生成部3、放大光学系统4以及反射部6，从而仅形成左眼用的虚像，相反地，也可以构成为仅在框架2的右侧设置图像生成部
3、放大光学系统4以及反射部6，从而仅形成右眼用的虚像。即，头戴式显示器10并不限定于本实施方式那样的两眼类型的头戴式显示器10，也可以是单眼类型的头戴式显示器。
[0049]以下，对头戴式显示器10的各部分依次详细地进行说明。
[0050]此外，由于2个图像生成部3、2个放大光学系统4以及2个反射部6分别具有相同的结构，所以以下以设置于框架2的左侧的图像生成部3、放大光学系统4以及反射部6为中心进行说明。
[0051 ]《框架》
[0052]如图2所示，框架2呈眼镜框架那样的形状，具有支承图像显示装置I具备的图像生成部3、放大光学系统4以及反射部6的功能。
[0053]框架2具有:前部21，其具有缘部211与遮光部212;以及太阳穴部22，其从前部21的左右两端沿Z轴方向延伸突出。
[0054]遮光部212具有抑制外界光透过的功能，是支承反射部6的部件。遮光部212在其内侧具有朝向观察者侧开口的凹部27，在该凹部27设置有反射部6。而且，支承该反射部6的遮光部212通过缘部211被支承。
[0055]另外，在遮光部212的中央部设置有鼻托23。鼻托23在观察者将头戴式显示器10安装于头部H时与观察者的鼻子NS抵接，从而将头戴式显示器10相对于观察者的头部H支承。
[0056]太阳穴部22构成为，是未带有用于钩挂于观察者的耳朵EA的角度的直的太阳穴部，在观察者将头戴式显示器10安装于头部H时，太阳穴部22的一部分与观察者的耳朵EA抵接。另外，在太阳穴部22的内部收容有图像生成部3以及放大光学系统4。
[0057]另外，作为太阳穴部22的构成材料，并不特别限定，例如能够使用在各种树脂材料、树脂中混合有碳纤维、玻璃纤维等纤维的复合材料、铝、镁等的金属材料等。
[0058]此外，框架2的形状能够安装于观察者的头部H即可，并不限定于图示的形状。
[0059]《图像显示装置》
[0060]如上述所述，图像显示装置I具有图像生成部3、放大光学系统4与反射部6。
[0061]以下，对本实施方式的图像显示装置I的各部分详细地进行说明。
[0062][图像生成部]
[0063]如图2所示，图像生成部3内置于上述框架2的太阳穴部22。
[0064]如图3以及图4所示，图像生成部3具备影像光生成部31、驱动信号生成部32、控制部33、透镜34、光衍射部35与光扫描部36。
[0065]这种图像生成部3具有生成基于影像信号调制而得的影像光的功能、与生成驱动光扫描部36的驱动信号的功能。
[0066]以下，对图像生成部3的各部分详细地进行叙述。
[0067](影像光生成部)
[0068]影像光生