电光装置的制造方法_2

文档序号:9234427阅读:来源:国知局
下,关于本发明的实施方式,参照附图详细地进行说明。
[0043] 还有,在W下的说明中采用的附图用于使特征容易理解,有时为了方便对成为特 征的部分进行放大而示,各构成要件的尺寸比率等并不限于与实际相同。
[0044] (第1实施方式)
[0045] 本实施方式设及的电光装置(显示装置)为透射型的头戴式显示器(HMD ;Head Mounted Display)。图1是表示本实施方式设及的透射型的显示装置的简要构成图。
[0046] W下,在附图中相应于需要采用XYZ坐标系进行说明。在各附图中,所谓X方向规 定为佩戴透射型显示装置的人的眼睛的排列方向即用户的左右方向,所谓Y方向规定为正 交于X方向并且为用户的前后方向,Z方向规定为作为正交于XY方向的方向的铅垂方向。
[0047] 本实施方式设及的显示装置10如示于图1地,例如通过佩戴于人的头部等而可W 朝向眼睛显示图像,为具备有重叠于使用者的左眼的透射部(透镜)2L、重叠于使用者的右 眼的透射部2R、左眼用的发光装置1L及半反射半透射镜(导光光学系统)化和右眼用的发 光装置1R及半反射半透射镜(导光光学系统)3R的图像显示装置。
[0048] 发光装置1L与发光装置1R配置为,使得射出光行进于彼此相反的方向。左眼用 的半反射半透射镜化使透射部化的透射光透射于使用者的左眼侧,并使来自发光装置1L 的射出光反射于使用者的左眼侧。同样地,右眼用的半反射半透射镜3R使透射部2R的透 射光透射于使用者的右眼侧,并使来自发光装置1R的射出光反射于使用者的右眼侧。
[0049] 从而,使用者感觉到重叠有通过透射部化及透射部2R观察的像和通过各发光装 置1L、1R产生的显示图像的图像。如此地,使用者通过导光部(透射部化及透射部2R),可 W同时见到(观察)通过显示装置10产生的显示对象的图像和外界的图像,能够观看到虚 像。
[0050] 并且,通过使相互被赋予视差的立体观看图像(左眼用图像及右眼用图像)显示 于发光装置1L与发光装置1R,也可W使使用者感觉显示图像的立体感。
[0化1] 发光装置1R、1L除了生成右眼用及左眼用的图像W外,具有同一结构。因此,在W 下举发光装置1R为例,关于其结构进行说明。
[0052] 图2是表示构成发光装置1R的图像生成装置(图像生成部)2的简要构成的图。 如示于图2地,图像生成装置2具有显示面板21、准直透镜26和光学元件22。
[0化3] 在本实施方式中,显示面板21包括背光源2化和光调制元件21a。背光源2化包 括例如红色、绿色及藍色的每种发光色的光源的集合而构成。作为各光源,例如能够采用发 光二极管(LED ;Li曲t Emitting Diode)和/或激光光源等。作为光调制元件21a,例如能 够采用作为显示元件的液晶显示器件等。
[0化4] 还有,作为显示面板21,除此之外,也能够采用有机电致发光装置(有机化装置) 和/或包括激光光源和具有MEMS镜而使激光进行扫描的扫描光学系统的扫描型图像显示 装置等公知的图像显示装置。
[0化5] 准直透镜26例如包括对输入的图像光进行投影的投影透镜组而构成,对从显示 面板21的光调制元件21a射出的图像光L1进行投影,使其成为平行的状态的光束。通过 准直透镜26的图像光L1包括不同的角度分量。
[0化6] 图3是表示光学元件22的简要构成的要部放大图。
[0化7] 如示于图3地,光学元件22具有多个平行平面板(导光件)22a和多个半反射半 透射镜(半反射半透射镜层)2化。多个平行平面板22a通过半反射半透射镜层2化而接 厶 口 〇
[0化引在本实施方式中,光学元件22通过介由2个半反射半透射镜2化接合3个厚度为 0. 6mm的平行平面板而构成,中屯、长(中屯、部的X方向的长度)为5mm。光学元件22切割 为,使得一对端面相对于平行平面板22a的厚度方向(图3的Y方向)倾斜,该端面分别构 成使来自显示面板21的图像光L1入射的入射面23及使图像光L1射出的射出面24。
[0059] 在本实施方式中,光学元件22中,入射面23的角度0 1、射出面24的角度0 2及 多个平行平面板22a的折射率分别成为如下的角度及折射率;使得从入射面23入射而导光 的来自显示面板21的光之中的、在W顶面(第2面)30反射后入射于射出面24的光,会在 射出面24进行反射。具体地,使来自显示面板21的图像光L1相对于光学元件22的入射 面23 W ± 10度入射,作为平行平面板22a采用折射率为1. 51的材料。
[0060] 光学元件22基于后述的式(1)将端部切割为,入射面23相对于底面(第1面)31 的角度设定为66度W下,射出面24相对于底面31的角度0 2设定为66度W下。由 此,防止杂散光的产生。
[0061] 目P,在本实施方式中,入射面23及射出面24相对于底面31的角度分别相同。如 此地,光学元件22在从Z方向俯视时呈梯形形状。由此,因为入射光与出射光相对于入射 面23成为相同的角度,所W难W产生图像失真,光学设计变得容易。还有,入射面23及射 出面24相对于底面31的角度也可W不相同,某一方比另一方既可W大也可W小。
[0062] 并且,虽然在本实施方式中,3个平行平面板22a都设定为同一厚度,但是各平行 平面板22a的厚度也可W不相同。
[0063]目P,光学元件22的厚度(图3的Y方向的长度)与平行平面板22a的长度(图3 的X方向的长度)只要设定为对于使得图像光L1在射出面24成为均匀的分布而言充分的 值即可。
[0064] 光学元件22通过在作为入射面23及射出面24 W外的侧面部的底面31及顶面30 使其W临界角W下入射而作为全反射面起作用。还有,光学元件22也可W在作为入射面23 及射出面24 W外的侧面部的底面31及顶面30形成反射层。该情况下,反射层通过研磨或 反射处理等而构成。由此,图像光因为在顶面30及底面31反射,所W关进光学元件22内。 [00化]在本实施方式中,射出面24的切割角(相对于底面31的角度0 2)与相对于入射 面23的入射光线设计为,满足下式(1)的关系。还有,在式(1)中,a 1为光相对于入射面 23的入射角度。
[0066]
[0067] 在此,关于所述式(1) 一边参照附图一边进行说明。图4是用于对光学元件22的 设计条件进行说明的图。
[0068] 首先,关于射出面24,求切割角(0 2)。
[0069] 在该情况下,临界角条件如果使下式(2)满足则进行全反射。
[0070]
[0071] 关于入射于射出面24的角度01,根据图4中的S角形ABC,角部C的角度成为 (90 - 0 2)。并且,入射角度0山((角部C的角度)+角度丫)规定。即,入射角度0山 下式做规定。
[0072] 0 1= 90- 0 2+丫 ?? ?式(3)
[0073]根据所述式(2)、(3),进行全反射时的射出面24的切割角(0 2) W下式(4)规定。
[0074]
[0075] 接下来,关于入射面23,根据W下述的式(5)规定的斯内尔定律而求角度丫的值。
[0076] riisin 曰 1= n 2sin 曰 2 ? ? ?式妨
[0077] 入射于光学元件内的光线入射于膜的角度丫 W 丫 = 180 -巧0+a 2) - 0 1 = 90- 〇2- 0 1(式化))规定。并且,如示于图4地,光线的入射角度相反的情况下,W 丫 =180 -巧0 -曰2)-白1= 90+曰2-白1 (式口))规定。
[007引而且,通过使式化)、(7)合并,求得丫 = 90+a 2- 0 1(式巧))。
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