專利名稱：虛像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在觀察者的頭部佩戴的頭戴式顯示器等的虛像顯示裝置。
背景技術(shù)：
以往，提出了具有眼鏡那樣的外觀且用光學(xué)系統(tǒng)來(lái)使由IXD (液晶顯示器)等顯示元件形成的圖像成為虛像以使觀察者觀察的虛像顯示裝置(圖像顯示裝置)(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。專利文獻(xiàn)I記載的虛像顯示裝置具有以下結(jié)構(gòu)將具有顯示元件OXD等)以及投射透鏡(物鏡)等的圖像顯示單元和導(dǎo)光板固定于眼鏡框。導(dǎo)光板在一端側(cè)和另一端側(cè)分別設(shè)有導(dǎo)入反射鏡和合并器(conbiner)。導(dǎo)入反射鏡使該圖像光反射，以使從顯示元件出射且用投射透鏡作為平行光投射的圖像光在導(dǎo)光板內(nèi)部全反射以導(dǎo)向合并器。而且，合并器使通過(guò)導(dǎo)光板內(nèi)部的全反射而導(dǎo)引的圖像光反射，以導(dǎo)向?qū)Ч獍逋獠康念A(yù)定位置(觀察者的左眼或右眼)。專利文獻(xiàn)I :特開(kāi)2006-162767號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
再有，在上述虛像顯示裝置中，為了將圖像光良好地導(dǎo)向觀察者的左眼或右眼(使觀察者良好地觀察圖像)，投射透鏡(光軸)和導(dǎo)光板(導(dǎo)入反射鏡)的位置關(guān)系非常重要。然而，在專利文獻(xiàn)I記載的虛像顯示裝置中，沒(méi)有設(shè)置用于將導(dǎo)光板相對(duì)于投射透鏡定位的定位結(jié)構(gòu)。因此，在組裝虛像顯示裝置時(shí)，在實(shí)際觀察圖像光的同時(shí)使圖像顯示單元和導(dǎo)光板移動(dòng)到可良好地觀察圖像的位置之后，需要將圖像顯示單元和導(dǎo)光板相對(duì)于眼鏡框固定。S卩，存在導(dǎo)光板對(duì)投射透鏡的定位復(fù)雜化的問(wèn)題。此外，在專利文獻(xiàn)I記載的虛像顯示裝置中，例如，在圖像顯示單元的外裝殼體和眼鏡框之間設(shè)置上述定位結(jié)構(gòu)的情況下，存在難以將導(dǎo)光板相對(duì)于投射透鏡高精度地定位的問(wèn)題。具體地，在成為定位對(duì)象的投射透鏡和導(dǎo)光板之間，存在保持投射透鏡的鏡筒等保持部件、圖像顯示單元的外裝殼體以及眼鏡框。即，在成為定位的對(duì)象的投射透鏡和導(dǎo)光板之間存在的部件的數(shù)量多，因此該存在的部件的制造公差等會(huì)被累加，所以在組裝了虛像顯示裝置時(shí)導(dǎo)光板容易從相對(duì)于投射透鏡的期望位置偏離。本發(fā)明的目的是提供可簡(jiǎn)單且高精度地進(jìn)行導(dǎo)光板相對(duì)于投射透鏡的定位的虛 像顯示裝置。本發(fā)明的虛像顯示裝置，其特征在于，具備顯示元件，其出射圖像光；投射透鏡，其將來(lái)自所述顯示元件的圖像光投射；第一保持部件，其保持所述投射透鏡；導(dǎo)光板，其在將來(lái)自所述投射透鏡的圖像光取入內(nèi)部后導(dǎo)向外部的預(yù)定位置；和第二保持部件，其保持所述導(dǎo)光板；在所述第一保持部件和所述第二保持部件，設(shè)有用于進(jìn)行所述導(dǎo)光板相對(duì)于所述投射透鏡的定位的定位結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，在虛像顯示裝置，設(shè)有用于進(jìn)行導(dǎo)光板相對(duì)于投射透鏡的定位的定位結(jié)構(gòu)。這樣，利用該定位結(jié)構(gòu)來(lái)組裝虛像顯示裝置，從而可將投射透鏡和導(dǎo)光板定位以成為能良好地使觀察者觀察圖像的位置關(guān)系。
因此，可簡(jiǎn)單地實(shí)施導(dǎo)光板相對(duì)于投射透鏡的定位。此外，該定位結(jié)構(gòu)設(shè)置于保持投射透鏡的第一保持部件和保持導(dǎo)光板的第二保持部件。即，在成為定位的對(duì)象的投射透鏡和導(dǎo)光板之間存在的部件為第一保持部件和第二保持部件這兩個(gè)部件。但是，在投射透鏡和導(dǎo)光板，由于該投射透鏡和導(dǎo)光板的材質(zhì)等問(wèn)題，而難以設(shè)置用于進(jìn)行導(dǎo)光板相對(duì)于投射透鏡的定位的定位結(jié)構(gòu)。因此，使用于導(dǎo)光板相對(duì)于投射透鏡的定位的部件為最低限度的數(shù)量(兩個(gè))的部件(第一保持部件和第二保持部件)，并實(shí)現(xiàn)定位結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化。此外，可使在成為定位對(duì)象的投射透鏡和導(dǎo)光板之間存在的部件的數(shù)量為最低限度的數(shù)量，因此可高精度地實(shí)施導(dǎo)光板相對(duì)于投射透鏡的定位。在本發(fā)明的虛像顯示裝置中，優(yōu)選的是，所述導(dǎo)光板具備圖像取入部，其與所述投射透鏡相對(duì)配置，且將來(lái)自所述投射透鏡的圖像光取入所述導(dǎo)光板內(nèi)部；全反射部，其具有形成為與所述投射透鏡的光軸正交的平坦?fàn)钋一ハ嗥叫械囊粚?duì)全反射面，并將取入所述導(dǎo)光板內(nèi)部的圖像光通過(guò)在所述一對(duì)全反射面的全反射來(lái)導(dǎo)向與所述圖像取入部遠(yuǎn)離的方向；和圖像取出部，其將由所述全反射部導(dǎo)引的圖像光導(dǎo)向外部的所述預(yù)定位置。在本發(fā)明中，導(dǎo)光板具備所述圖像取入部、全反射部以及圖像取出部，因此除了在顯示元件形成的圖像外，還可使觀察者觀察到外界像，且可構(gòu)成透明型的虛像顯示裝置。在本發(fā)明的虛像顯示裝置中，優(yōu)選的是，所述顯示元件、所述投射透鏡、所述第一保持部件以及所述導(dǎo)光板分別設(shè)置一對(duì)，所述第二保持部件將各所述導(dǎo)光板一體化。在本發(fā)明中，顯示元件、投射透鏡、第一保持部件以及導(dǎo)光板與觀察者的兩眼對(duì)應(yīng)地分別設(shè)置一對(duì)。而且，第二保持部件使與觀察者的兩眼對(duì)應(yīng)的一對(duì)的導(dǎo)光板一體化。這樣，與和一對(duì)導(dǎo)光板對(duì)應(yīng)地設(shè)置一對(duì)第二保持部件的構(gòu)成相比較，通過(guò)在一對(duì)第一保持部件和單體的第二保持部件設(shè)置定位結(jié)構(gòu)，從而可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，并且可簡(jiǎn)單地實(shí)施一對(duì)導(dǎo)光板相對(duì)于一對(duì)投射透鏡的各自的定位。在本發(fā)明的虛像顯示裝置中，優(yōu)選的是，所述定位結(jié)構(gòu)具備卡合部，其從所述第一保持部件和所述第二保持部件中的任一個(gè)保持部件沿所述投射透鏡的光軸向另一個(gè)保持部件突出；和卡合承受部，其在所述另一個(gè)保持部件設(shè)置，且與所述卡合部卡合，所述卡合部和所述卡合承受部通過(guò)互相卡合來(lái)進(jìn)行在與所述光軸正交的平面內(nèi)的所述導(dǎo)光板相對(duì)于所述投射透鏡的定位。在本發(fā)明中，定位結(jié)構(gòu)具備所述卡合部以及卡合承受部，因此僅通過(guò)使卡合部以及卡合承受部互相卡合，便可相對(duì)于投射透鏡而在與光軸正交的平面內(nèi)的期望的位置將導(dǎo)光板簡(jiǎn)單地定位。
在本發(fā)明的虛像顯示裝置中，優(yōu)選的是，所述卡合部具備在第一假想線上分別設(shè)置的第一卡合部和第二卡合部，所述卡合承受部具備在與所述第一假想線平行的第二假想線上分別設(shè)置，且所述第一卡合部和所述第二卡合部分別嵌合的第一卡合承受部和第二卡合承受部，所述第二卡合承受部由沿所述第二假想線延伸的長(zhǎng)孔構(gòu)成。在本發(fā)明中，第一卡合部、第二卡合部分別位于第一假想線上，且第一、第二卡合承受部分別位于第二假想線上。而且，第二卡合承受部由沿第二假想線延伸的長(zhǎng)孔構(gòu)成。這樣，即使在第一、第二卡合部間的尺寸是相對(duì)于設(shè)計(jì)上的尺寸存在誤差的尺寸的情況下，也可相對(duì)于投射透鏡而在與該投射透鏡的光軸正交的平面內(nèi)的期望的位置將導(dǎo)光板定位。此外，第二卡合承受部由長(zhǎng)孔構(gòu)成，因此即使在因材料的熱收縮而使第一卡合部、第二卡合部間的尺寸變化的情況下，也可用第二卡合承受部來(lái)吸收該熱收縮所導(dǎo)致的第一卡合部、第二卡合部間的尺寸變化。在本發(fā)明的虛像顯示裝置中，優(yōu)選的是，所述第一假想線從沿所述投射透鏡的光軸的方向觀察相對(duì)于所述導(dǎo)光板內(nèi)部的圖像光的傳播方向正交，所述第一卡合部和所述第二卡合部在隔著所述導(dǎo)光板而互相相對(duì)的位置分別設(shè)置。在本發(fā)明中，第一卡合部、第二卡合部(第一卡合承受部、第二卡合承受部)在所述位置分別設(shè)置，因此可在不與在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的圖像光干涉的位置處在與投射透鏡的光軸正交的平面內(nèi)的期望位置將導(dǎo)光板良好地定位。在本發(fā)明的虛像顯示裝置中，優(yōu)選的是，所述導(dǎo)光板具備圖像取入部，其與所述投射透鏡相對(duì)配置，且將來(lái)自所述投射透鏡的圖像光取入所述導(dǎo)光板內(nèi)部；全反射部，其具有形成為與所述投射透鏡的光軸正交的平坦?fàn)钋一ハ嗥叫械囊粚?duì)全反射面，并將取入所述導(dǎo)光板內(nèi)部的圖像光通過(guò)在所述一對(duì)全反射面的全反射來(lái)導(dǎo)向與所述圖像取入部遠(yuǎn)離的方向；和圖像取出部，其將由所述全反射部導(dǎo)引的圖像光導(dǎo)向外部的所述預(yù)定位置，所述定位結(jié)構(gòu)具有在所述第一保持部件設(shè)置且與所述光軸正交的平坦?fàn)畹亩ㄎ幻?，所述定位面通過(guò)與所述全反射面抵接來(lái)進(jìn)行沿所述光軸的方向上的所述導(dǎo)光板相對(duì)于所述投射透鏡的定位。在本發(fā)明中，定位結(jié)構(gòu)具備所述定位面，因此僅通過(guò)使定位面與全反射面抵接，便可相對(duì)于投射透鏡而在沿光軸的位置將導(dǎo)光板簡(jiǎn)單地定位。再有，導(dǎo)光板的全反射面形成為具有高精度的平面度，因此通過(guò)將該全反射面用于導(dǎo)光板相對(duì)于投射透鏡的定位，而可實(shí)現(xiàn)定位結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，且可高精度地實(shí)施導(dǎo)光板相對(duì)于投射透鏡的定位。


圖I是表示本實(shí)施方式的虛像顯示裝置的外觀的立體圖。圖2是表示本實(shí)施方式的虛像顯示裝置的構(gòu)成的分解立體圖。圖3 (A)是表示本實(shí)施方式的導(dǎo)光板的構(gòu)成的圖，是從+Z軸側(cè)觀察導(dǎo)光板的圖。圖3(B)是表示本實(shí)施方式的導(dǎo)光板的構(gòu)成的圖，是從沿Y軸的下方側(cè)觀察導(dǎo)光板的圖。
圖4(A)是表示本實(shí)施方式的鏡緣的構(gòu)成的圖，是從-Z軸側(cè)觀察鏡緣的圖。圖4(B)是表示本實(shí)施方式的鏡緣的構(gòu)成的圖，是從+Z軸側(cè)觀察鏡緣的圖。
圖5是表示本實(shí)施方式的導(dǎo)光板相對(duì)于投射光學(xué)裝置定位的定位結(jié)構(gòu)的圖。圖6是表示本實(shí)施方式的導(dǎo)光板相對(duì)于投射光學(xué)裝置定位的定位結(jié)構(gòu)的圖。圖7是表示本實(shí)施方式的導(dǎo)光板相對(duì)于投射光學(xué)裝置定位的定位結(jié)構(gòu)的圖。圖8是表示本實(shí)施方式的導(dǎo)光板相對(duì)于投射光學(xué)裝置定位的定位結(jié)構(gòu)的圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明I虛像顯示裝置3導(dǎo)光板4鏡緣(第二保持部件)7顯示元件31圖像取入部32全反射部33圖像取出部81投射透鏡82鏡筒(第一保持部件)321第一全反射面322第二全反射面412第一卡合部422第二卡合部821第一卡合承受部822第二卡合承受部(長(zhǎng)孔)823定位面Ax光軸PS定位結(jié)構(gòu)R傳播方向VAl第一假想線VA2第二假想線
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。I.虛像顯示裝置的構(gòu)成圖I是表示虛像顯示裝置I的外觀的立體圖。圖2是表示虛像顯示裝置I的構(gòu)成的分解立體圖。再有，在圖I和圖2中，為了方便說(shuō)明，將與后述的投射透鏡81的光軸Ax (圖2)平行的軸設(shè)為Z軸，將與Z軸正交的水平軸設(shè)為X軸，將與Z軸正交的鉛垂軸設(shè)為Y軸。后面的圖也同樣。此外，在Z軸中，將觀察者側(cè)設(shè)為-Z軸側(cè)，將從觀察者遠(yuǎn)離側(cè)設(shè)為+Z軸側(cè)。而且，圖I和圖2是從-Z軸側(cè)觀察的圖。此外，圖2為了便于說(shuō)明而僅示出了將與觀察者的左眼對(duì)應(yīng)的一側(cè)分解的狀態(tài)。如圖I和圖2所示，虛像顯示裝置I是具有眼鏡那樣的外觀的頭戴式顯示器，使佩戴該虛像顯示裝置I的觀察者識(shí)別虛像所形成的圖像光。此外，本實(shí)施方式的虛像顯示裝置I由可透明地觀察外界像的透明型虛像顯示裝置構(gòu)成。如圖I和圖2所示，該虛像顯示裝置I具備圖像形成裝置2(圖2)、導(dǎo)光板3、作為第二保持部件的鏡緣4、覆蓋圖像形成裝置2并相對(duì)于鏡緣4固定的蓋5和相對(duì)于蓋5安裝的鏡腳6。再有,如圖I和圖2所示，圖像形成裝置2、導(dǎo)光板3、蓋5和鏡腳6配置成,與佩戴虛像顯示裝置I的觀察者的左眼和右眼分別對(duì)應(yīng)地設(shè)置一對(duì)，且以YZ平面為基準(zhǔn)而成為對(duì)稱(左右對(duì)稱)。對(duì)于一對(duì)圖像形成裝置2、一對(duì)導(dǎo)光板3、一對(duì)蓋5和一對(duì)鏡腳6,由于在左右具有相同構(gòu)成，因此在下面僅說(shuō)明與觀察者的左眼對(duì)應(yīng)一側(cè)。2.圖像形成裝置的構(gòu)成圖像形成裝置2是形成并投射圖像光的部件，如圖2所示，具備顯示元件7和投射光學(xué)裝置8。如圖2所示，顯示元件7具備將入射的光調(diào)制而形成圖像光的透射型的液晶顯示器件71 ;和在液晶顯示器件71的光入射側(cè)安裝，且對(duì)液晶顯示器件71出射光的背光源72。
如圖2所示，投射光學(xué)系統(tǒng)8具備將從顯示元件7出射的圖像光作為平行光投射的投射透鏡81 ;和在內(nèi)部收置投射透鏡81的作為第一保持部件的鏡筒82。而且，顯示元件7經(jīng)安裝部件7A(圖2)而固定于鏡筒82的-Z軸側(cè)的端面。3.導(dǎo)光板的構(gòu)成圖3是表示導(dǎo)光板3的構(gòu)成的圖。具體地，圖3 (A)是從+Z軸側(cè)觀察導(dǎo)光板3的 圖，圖3(B)是從沿Y軸的下方側(cè)觀察導(dǎo)光板3的圖。導(dǎo)光板3由具有透光性的樹(shù)脂材料等構(gòu)成，在將從圖像形成裝置2投射的圖像光取入內(nèi)部后，導(dǎo)向外部的預(yù)定位置(觀察者的左眼或右眼)。如圖2或圖3所示，該導(dǎo)光板3是將圖像取入部31、全反射部32、圖像取出部33一體形成的部件，在從沿Y軸的方向觀察的情況下形成為大體等腰梯形形狀。如圖2或圖3所示，圖像取入部31形成為沿Y軸延伸的大體三棱柱狀，在組裝虛像顯示裝置I的狀態(tài)下，位于與另一導(dǎo)光板3遠(yuǎn)離側(cè)。而且，圖像取入部31在組裝虛像顯示裝置I的狀態(tài)下與投射透鏡81相對(duì)地配置，將從投射透鏡81投射的圖像光取入導(dǎo)光板3內(nèi)部。如圖3所示，在該圖像取入部31的外表面，形成有光入射面311和第一反射面312。光入射面311是形成為與XY平面平行的平坦?fàn)?，且與投射透鏡81相對(duì)而使從該投射透鏡81投射的圖像光入射的面。第一反射面312與光入射面311相對(duì)，且通過(guò)在相對(duì)于XY平面傾斜的平坦?fàn)畹男泵嫔鲜┬袖X蒸鍍等的成膜而形成，使經(jīng)光入射面311而取入圖像取入部31內(nèi)部的圖像光向全反射部32反射。如圖2或圖3所示，全反射部32具有沿XY平面延伸的矩形板體形狀，且與圖像取入部31 —體形成。而且，如圖3所示，全反射部32具有第一全反射面321和第二全反射面322，將由第一反射面312反射的圖像光通過(guò)第一全反射面321、第二全反射面322的全反射而導(dǎo)向從圖像取入部31遠(yuǎn)離的方向(與另一導(dǎo)光板3接近側(cè))。第一全反射面321由使光入射面311延長(zhǎng)的(與XY平面平行的(與光軸Ax正交的))平面構(gòu)成，且位于-Z軸側(cè)。第二全反射面322形成為與第一全反射面321平行的平坦?fàn)?，且位?Z軸側(cè)。再有，作為第一全反射面321、第二全反射面322，不限于在表面上不施行反射或半反射等地通過(guò)與空氣的界面來(lái)將圖像光全反射導(dǎo)引的反射面，也包括在第一全反射面
321、第二全反射面322的整體或一部分形成反射涂層或半反射膜而進(jìn)行的反射的反射面。例如，圖像光的入射角度滿足全反射條件，而且在第一全反射面321、第二全反射面322的整體或一部分施行反射涂層等，實(shí)質(zhì)上將全部的圖像光反射的情況也包括。此外，如果能得到足夠的亮度的圖像光，則也可通過(guò)具有一些透射性的反射鏡來(lái)將第一全反射面321、第二全反射面322的整體或一部分覆蓋。如圖2或圖3所示，圖像取出部33具有與圖像取入部31同樣的沿Y軸延伸的大體三棱柱形狀，在全反射部32 —體形成，且在組裝虛像顯示裝置I的狀態(tài)下位于與另一導(dǎo)光板3接近側(cè)。
而且，圖像取出部33將由全反射部32導(dǎo)引的圖像光通過(guò)反射而導(dǎo)向外部的預(yù)定位置(觀察者的左眼或右眼)。如圖3所示，在該圖像取出部33的外表面，形成有光出射面331和第二反射面
322。光出射面331由使第一全反射面321延長(zhǎng)的平面構(gòu)成。第二反射面332與光出射面331相對(duì)且形成為相對(duì)于XY平面傾斜的平坦?fàn)?，將由全反射?2導(dǎo)引的圖像光通過(guò)反射而導(dǎo)向外部的預(yù)定位置(觀察者的左眼或右眼)。該第二反射面332由半反射鏡等構(gòu)成，構(gòu)成為使圖像光反射并且外界像也可透射。
再有，作為圖像取出部33，如果具有將由全反射部32導(dǎo)引的圖像光導(dǎo)向外部的預(yù)定位置的功能，則不限于半反射鏡等的第二反射面332，也可采用偏振光分光器和/或全息圖像衍射格等。并且，如圖2或圖3所示，在上述的導(dǎo)光板3的上下端部(Y軸方向的兩端部)分別形成有各自向上下突出、且沿X軸延伸的伸出部344.鏡緣的構(gòu)成圖4是表示鏡緣4的構(gòu)成的圖。具體地，圖4 (A)是從-Z軸側(cè)觀察鏡緣4的圖，圖4 (B)是從+Z軸側(cè)觀察鏡緣4的圖。鏡緣4由具有透光性的樹(shù)脂材料等構(gòu)成，具有成為左右對(duì)稱的形狀，在一對(duì)導(dǎo)光板3的圖像取出部33彼此互相接近的狀態(tài)下保持一對(duì)導(dǎo)光板3 ( 一體化)。如圖2或圖4所示，該鏡緣4是將上框架部41、一對(duì)下框架部42和架設(shè)部43 —體形成的部件。上框架部41是沿X軸延伸的剖面大體矩形形狀的部件，支承一對(duì)導(dǎo)光板3的上方側(cè)。在該上框架部41的-Z軸側(cè)的端面，在與一對(duì)下框架部42分別相對(duì)的左右兩側(cè)，如圖4(A)所示，形成有與在一對(duì)導(dǎo)光板3的上方側(cè)設(shè)置的各伸出部34的外形形狀對(duì)應(yīng)的上凹部411。一對(duì)下框架部42是沿X軸延伸的剖面大體矩形形狀的部件，相對(duì)于上框架部41配置在下方側(cè)，且互相之間沿X軸并排設(shè)置，分別支承一對(duì)導(dǎo)光板3的下方側(cè)。在該一對(duì)下框架部42的-Z軸側(cè)的端面，如圖2或圖4(A)所示，形成有與在一對(duì)導(dǎo)光板3的下方側(cè)設(shè)置的各伸出部34的外形形狀對(duì)應(yīng)的下凹部421。架設(shè)部43位于鏡緣4的中央部分，在上框架部41和一對(duì)下框架部42間架設(shè)。如圖2或圖4所示，在該架設(shè)部43，形成有從一對(duì)下框架部42間到上方側(cè)而從沿Z軸的方向觀察切口為大體圓弧狀的切口部431。而且，在切口部431，裝卸自如地安裝有在觀察者佩戴虛像顯示裝置I的狀態(tài)下與觀察者的鼻子抵接的鼻墊431A(圖I)。此外，在架設(shè)部43的-Z軸側(cè)的左右兩端部，如圖2或圖4 (A)所示，分別形成有與一對(duì)導(dǎo)光板3的各反射面332對(duì)應(yīng)的斜面432。而且，一對(duì)導(dǎo)光板3其上下的伸出部34與各凹部411、421抵接，且在各第二反射面332與各斜面432抵接的狀態(tài)下，通過(guò)粘接劑等而固定(一體化)于鏡緣4。
再有，在該狀態(tài)下，導(dǎo)光板3，嵌合成將由上框架部41、下框架部42和架設(shè)部43包圍的-形內(nèi)側(cè)部分填埋。此外，在該狀態(tài)下，架設(shè)部43其-Z軸側(cè)的端面成為與一對(duì)導(dǎo)光板3的各第一全反射面321大體共面，且+Z軸側(cè)的端面與一對(duì)導(dǎo)光板3的各第二全反射面322大體共面。而且，在上述鏡筒82和鏡緣4，設(shè)有用于將導(dǎo)光板3相對(duì)于投射透鏡81定位的(在相對(duì)于光軸Ax的預(yù)定位置將第一反射面312定位)的定位結(jié)構(gòu)PS(參照?qǐng)D5 圖7)。5.定位結(jié)構(gòu)的構(gòu)成圖5至圖8是表示導(dǎo)光板3相對(duì)于投射透鏡81定位的定位結(jié)構(gòu)PS的圖。具體地，圖5是從-Z軸側(cè)觀察定位結(jié)構(gòu)PS的分解立體圖。圖6是從+Z軸側(cè)觀察定位結(jié)構(gòu)PS的分解立體圖。圖7是用YZ平面剖開(kāi)將鏡緣4和投射光學(xué)裝置8固定的狀態(tài)的剖視圖。圖8是從+Z軸側(cè)觀察鏡筒82的示意圖。如圖5至圖8所示，定位結(jié)構(gòu)PS具備第一^^合部412、第二卡合部422 (圖5);第一^^合承受部821、第二卡合承受部822 (圖5、圖6、圖8);和定位面823(圖6 圖8)。如圖5所不,第 ^合部412、第二卡合部422設(shè)置于鏡緣4。具體地，第一^^合部412在上框架部41中位于圖像取入部31的上方側(cè)，且形成為從-Z軸側(cè)的端面沿Z軸突出的大體圓柱狀。第二卡合部422在下框架部42中位于圖像取入部31的下方側(cè)，且形成為從-Z軸側(cè)的端面沿Z軸突出的大體圓柱狀。而且，該第一卡合部412、第二卡合部422在與Y軸平行的第一假想線VAl上在隔著導(dǎo)光板3而互相相對(duì)的位置分別形成。再有，如圖5所示，第一假想線VAl從沿Z軸的方向觀察而相對(duì)于導(dǎo)光板3內(nèi)部的全反射所形成的圖像光的傳播方向R正交。如圖6或圖8所示，第一^^合承受部821、第二卡合承受部822設(shè)置于鏡筒82。具體地，第一卡合承受部821在鏡筒82中位于+Z軸側(cè)的端面的上方側(cè)，且形成為具有與第一卡合部412的外徑大體相同的內(nèi)徑的凹狀。第二卡合承受部822在鏡筒82中位于+Z軸側(cè)的端面的下方側(cè)，且由具有與第二卡合部422的外徑大體相同的寬度尺寸并沿Y軸延伸的長(zhǎng)孔構(gòu)成。而且，該第一卡合承受部821、第二卡合承受部822形成為位于與Y軸(第一假想線VAl)平行的第二假想線VA2(圖8)上。如圖6至圖8所示，定位面823設(shè)置于鏡筒82。具體地，定位面823是在鏡筒82中在從沿光軸Ax的方向觀察的情況下將投射透鏡81的周圍包圍的+Z軸側(cè)的端面，形成為與XY平面平行的平坦?fàn)睢６?，第一^^合部412、第二卡合部422插入第一^^合承受部821、第二卡合承受部822，且互相卡合，從而將導(dǎo)光板3相對(duì)于投射透鏡81在XY平面內(nèi)的期望位置(例如，光軸Ax和第一反射面312的中心位置一致的位置)定位。此外，定位面823與第一全反射面321抵接(圖7)，從而相對(duì)于投射透鏡81而在沿+Z軸的方向的期望位置上將導(dǎo)光板3定位。如上所述，在使用定位結(jié)構(gòu)PS來(lái)將導(dǎo)光板3相對(duì)于投射透鏡81定位后，用螺釘Sc (圖5、圖6)來(lái)將鏡緣4和鏡筒82固定，從而將鏡緣4和投射光學(xué)裝置8固定。
根據(jù)上述實(shí)施方式，具有以下的效果。在本實(shí)施方式中，在虛像顯示裝置I，設(shè)有定位結(jié)構(gòu)PS。這樣，利用定位結(jié)構(gòu)PS來(lái)組裝虛像顯示裝置1，從而可將投射透鏡81和導(dǎo)光板3定位以成為能良好地使觀察者觀察圖像的位置關(guān)系。因此，可簡(jiǎn)單地實(shí)施導(dǎo)光板3相對(duì)于投射透鏡81的定位。 此外，定位結(jié)構(gòu)PS設(shè)置于鏡筒82和鏡緣4。即，在成為定位的對(duì)象的投射透鏡81和導(dǎo)光板3之間存在的部件為鏡筒82和鏡緣4這兩個(gè)部件。因此，使用于導(dǎo)光板3相對(duì)于投射透鏡81的定位的部件為最低限度的數(shù)量(兩個(gè))，能實(shí)現(xiàn)定位結(jié)構(gòu)PS的簡(jiǎn)化。此外，可使在成為定位對(duì)象的投射透鏡81和導(dǎo)光板3之間存在的部件的數(shù)量為最低限度的數(shù)量，因此可高精度地實(shí)施導(dǎo)光板3相對(duì)于投射透鏡81的定位。另外，導(dǎo)光板3具備圖像取入部31、全反射部32以及圖像取出部33，因此除了在顯示元件7形成的圖像外，還可使觀察者觀察到外界像，且可構(gòu)成透明型的虛像顯示裝置
Io再有，圖像形成裝置2和導(dǎo)光板3與觀察者的兩眼對(duì)應(yīng)地分別設(shè)置一對(duì)。而且，鏡緣4使與觀察者的兩眼對(duì)應(yīng)的一對(duì)的導(dǎo)光板3 —體化。這樣，與和一對(duì)導(dǎo)光板3對(duì)應(yīng)地設(shè)置一對(duì)鏡緣4的構(gòu)成相比較，通過(guò)在一對(duì)鏡筒82和單體的鏡緣4設(shè)置定位結(jié)構(gòu)PS，從而可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，并且可簡(jiǎn)單地實(shí)施一對(duì)導(dǎo)光板3相對(duì)于一對(duì)投射透鏡81的各自的定位。此外，定位結(jié)構(gòu)PSl具備第一^^合部412、第二卡合部422以及第一^^合承受部821、第二卡合承受部822，因此僅通過(guò)使第一卡合部412、第二卡合部422以及第一卡合承受部、第二卡合承受部互相卡合，便可相對(duì)于投射透鏡81而在與光軸Ax正交的XY平面內(nèi)的期望的位置將導(dǎo)光板3簡(jiǎn)單地定位。再有，第一卡合部412、第二卡合部422位于與Y軸平行的假想線上，且第一卡合承受部821、第二卡合承受部822也位于與Y軸平行的假想線上。而且，第二卡合承受部822由在Y軸方向上延伸的長(zhǎng)孔構(gòu)成。這樣，即使在第一卡合部412、第二卡合部422間的尺寸是相對(duì)于設(shè)計(jì)上的尺寸存在誤差的尺寸的情況下，也可相對(duì)于投射透鏡81而在XY平面內(nèi)的期望的位置將導(dǎo)光板3定位。此外，第二卡合承受部822由長(zhǎng)孔構(gòu)成，因此即使在因鏡緣4的材料的熱收縮而使第一卡合部412、第二卡合部422間的尺寸變化的情況下，也可用第二卡合承受部822來(lái)吸收該熱收縮所導(dǎo)致的第一^^合部412、第二卡合部422間的尺寸變化。另外，第一^^合部412、第二卡合部422(第一^^合承受部821、第二卡合承受部822)在從沿Z軸的方向觀察與導(dǎo)光板3內(nèi)部的圖像光的傳播方向R正交的第一假想線VAl (第二假想線VA2)上分別設(shè)置于夾持導(dǎo)光板3而互相相對(duì)的位置。這樣，在與導(dǎo)光板3內(nèi)部傳播的圖像光不干涉的位置處，可相對(duì)于投射透鏡81而在XY平面內(nèi)的期望的位置將導(dǎo)光板3良好地定位。此外，定位結(jié)構(gòu)PS具備定位面823，因此僅通過(guò)使定位面823與第一全反射面321抵接，便可相對(duì)于投射透鏡81而在沿光軸Ax的方向的期望的位置將導(dǎo)光板3簡(jiǎn)單地定位。
再有，第一全反 射面321形成為具有高精度的平面度，因此通過(guò)將第一全反射面321用于導(dǎo)光板3相對(duì)于投射透鏡81的定位，而可實(shí)現(xiàn)定位結(jié)構(gòu)PS的簡(jiǎn)化，且可高精度地實(shí)施導(dǎo)光板3相對(duì)于投射透鏡81的定位。再有，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，本發(fā)明也包括在可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)的變形、改良等。在上述實(shí)施方式中，虛像顯示裝置I中，圖像形成裝置2和導(dǎo)光板3與觀察者的兩眼對(duì)應(yīng)地分別設(shè)置一對(duì)，但是，并不限于此，也可采用省略一對(duì)圖像形成裝置2中的一個(gè)圖像形成裝置2且單眼觀看圖像的構(gòu)成。在上述實(shí)施方式中，虛像顯示裝置I采用透射型的液晶顯示器71，但是，并不限于此，也可采用其他構(gòu)成，例如反射型的液晶顯示器件或數(shù)字微型反射鏡器件等。在上述實(shí)施方式中，虛像顯示裝置I由頭戴式顯示器構(gòu)成，但是，并不限于此，也可用頭頂顯示器來(lái)構(gòu)成虛像顯示裝置。在上述實(shí)施方式中,第 ^合部412、第二卡合部422設(shè)置于鏡緣4,第 ^合承受部821、第二卡合承受部822設(shè)置于鏡筒82，但是，也可反過(guò)來(lái)將第一卡合部、第二卡合部設(shè)置于鏡筒，且將第一卡合承受部、第二卡合承受部設(shè)置于鏡緣。本發(fā)明能夠利用于頭戴式顯示器等虛像顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種虛像顯示裝置，其特征在于， 具備 顯示元件，其出射圖像光； 投射透鏡，其將來(lái)自所述顯示元件的圖像光投射； 第一保持部件，其保持所述投射透鏡； 導(dǎo)光板，其在將來(lái)自所述投射透鏡的圖像光取入內(nèi)部后導(dǎo)向外部的預(yù)定位置；和 第二保持部件，其保持所述導(dǎo)光板； 在所述第一保持部件和所述第二保持部件，設(shè)有用于進(jìn)行所述導(dǎo)光板相對(duì)于所述投射透鏡的定位的定位結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的虛像顯示裝置，其特征在于， 所述導(dǎo)光板具備 圖像取入部，其與所述投射透鏡相對(duì)配置，且將來(lái)自所述投射透鏡的圖像光取入所述導(dǎo)光板內(nèi)部； 全反射部，其具有形成為與所述投射透鏡的光軸正交的平坦?fàn)钋一ハ嗥叫械囊粚?duì)全反射面，并將取入所述導(dǎo)光板內(nèi)部的圖像光通過(guò)在所述一對(duì)全反射面的全反射來(lái)導(dǎo)向與所述圖像取入部遠(yuǎn)離的方向；和 圖像取出部，其將由所述全反射部導(dǎo)引的圖像光導(dǎo)向外部的所述預(yù)定位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的虛像顯示裝置，其特征在于， 所述顯示元件、所述投射透鏡、所述第一保持部件以及所述導(dǎo)光板分別設(shè)置一對(duì)， 所述第二保持部件將各所述導(dǎo)光板一體化。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的虛像顯示裝置，其特征在于，所述定位結(jié)構(gòu)具備 卡合部，其從所述第一保持部件和所述第二保持部件中的任一個(gè)保持部件沿所述投射透鏡的光軸向另一個(gè)保持部件突出；和 卡合承受部，其在所述另一個(gè)保持部件設(shè)置，且與所述卡合部卡合， 所述卡合部和所述卡合承受部通過(guò)互相卡合來(lái)進(jìn)行在與所述光軸正交的平面內(nèi)的所述導(dǎo)光板相對(duì)于所述投射透鏡的定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的虛像顯示裝置，其特征在于， 所述卡合部具備在第一假想線上分別設(shè)置的第一卡合部和第二卡合部， 所述卡合承受部具備在與所述第一假想線平行的第二假想線上分別設(shè)置，且所述第一卡合部和所述第二卡合部分別嵌合的第一卡合承受部和第二卡合承受部， 所述第二卡合承受部由沿所述第二假想線延伸的長(zhǎng)孔構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的虛像顯示裝置，其特征在于， 所述第一假想線從沿所述投射透鏡的光軸的方向觀察相對(duì)于所述導(dǎo)光板內(nèi)部的圖像光的傳播方向正交， 所述第一卡合部和所述第二卡合部在隔著所述導(dǎo)光板而互相相對(duì)的位置分別設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的虛像顯示裝置，其特征在于， 所述導(dǎo)光板具備 圖像取入部，其與所述投射透鏡相對(duì)配置，且將來(lái)自所述投射透鏡的圖像光取入所述導(dǎo)光板內(nèi)部； 全反射部，其具有形成為與所述投射透鏡的光軸正交的平坦?fàn)钋一ハ嗥叫械囊粚?duì)全反射面，并將取入所述導(dǎo)光板內(nèi)部的圖像光通過(guò)在所述一對(duì)全反射面的全反射來(lái)導(dǎo)向與所述圖像取入部遠(yuǎn)離的方向；和 圖像取出部，其將由所述全反射部導(dǎo)引的圖像光導(dǎo)向外部的所述預(yù)定位置， 所述定位結(jié)構(gòu)具有在所述第一保持部件設(shè)置且與所述光軸正交的平坦?fàn)畹亩ㄎ幻?，所述定位面通過(guò)與所述全反射面抵接來(lái)進(jìn)行沿所述光軸的方向上的所述導(dǎo)光板相對(duì)于所述投射透鏡的定位。
全文摘要
本發(fā)明提供可簡(jiǎn)單且高精度地進(jìn)行導(dǎo)光板相對(duì)于投射透鏡的定位的虛像顯示裝置。該虛像顯示裝置(1)，其特征在于，具備顯示元件(7)，其出射圖像光；投射透鏡(81)，其將來(lái)自顯示元件(7)的圖像光投射；第一保持部件(82)，其保持投射透鏡(81)；導(dǎo)光板(3)，其在將來(lái)自投射透鏡(81)的圖像光取入內(nèi)部后導(dǎo)向外部的預(yù)定位置；和第二保持部件(4)，其保持導(dǎo)光板(3)。在第一保持部件(82)和第二保持部件(4)，設(shè)有用于進(jìn)行導(dǎo)光板(3)相對(duì)于投射透鏡(81)的定位的定位結(jié)構(gòu)(PS)。
文檔編號(hào)G02B6/00GK102628994SQ20121002447
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月4日
發(fā)明者藤城武 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社