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圖像顯示裝置的制造方法

文檔序號:10569131閱讀:382來源:國知局
圖像顯示裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供可進(jìn)行高畫質(zhì)顯示的圖像顯示裝置,其既抑制裝置大型化,又抑制衍射角隨衍射產(chǎn)生偏移。圖像顯示裝置(1)具備:影像光生成部(31),生成基于影像信號而調(diào)制的影像光(L1);光衍射部(35)(第一衍射光學(xué)元件),使從影像光生成部(31)射出的影像光(L1)衍射;光掃描部(36)(光掃描儀),對影像光(L1)進(jìn)行空間式掃描;以及反射部(6),反射部(6)具有使被光掃描部(36)掃描的影像光(L2)衍射的光衍射部(65)(第二衍射光學(xué)元件),光掃描部(36)具備的光反射部(114)由光衍射部(35)構(gòu)成。另外,作為光衍射部(35)優(yōu)選地干涉條紋間距為一定的,作為光衍射部(65)優(yōu)選地具有干涉條紋間距彼此不同的部分。
【專利說明】
圖像顯示裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及圖像顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]已知一種頭戴式顯示器(HMD),該頭戴式顯示器是將激光直接照射到瞳孔的視網(wǎng) 膜并使使用者視認(rèn)(視認(rèn))圖像的顯示裝置。
[0003]頭戴式顯示器通常具備出射光的發(fā)光裝置和變更光路以使出射的光掃描使用者 的視網(wǎng)膜的掃描單元。通過這種頭戴式顯示器,使用者可同時視認(rèn)例如外部的景色和由掃 描單元繪制的圖像這兩者。
[0004] 例如,專利文獻(xiàn)1公開了一種圖像顯示裝置,所述圖像顯示裝置具備光源、掃描從 光源出射的平行光的掃描單元和由掃描單元掃描的平行光并朝眼出射的光學(xué)裝置。其中, 公開了光學(xué)裝置具備構(gòu)成為入射的光在其內(nèi)部通過全反射傳播后出射的導(dǎo)光板、使光衍射 以使入射至導(dǎo)光板的光進(jìn)行全反射的第一衍射光柵構(gòu)件和使光衍射以使通過全反射傳播 的光可從導(dǎo)光板出射的第二衍射光柵構(gòu)件。
[0005] 然而,在專利文獻(xiàn)1記載的圖像顯示裝置中,由掃描單元掃描的光入射至第一衍射 光柵構(gòu)件。由于在具有一定面積的整個二維掃描范圍內(nèi)對入射至第一衍射光柵構(gòu)件的光進(jìn) 行掃描,因此第一衍射光柵構(gòu)件需要具有足以接收該光的尺寸。其結(jié)果,專利文獻(xiàn)1記載的 圖像顯示裝置難免會大型化。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2014-78022號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供可進(jìn)行高畫質(zhì)顯示的圖像顯示裝置,該圖像顯示裝置既抑 制裝置大型化,又抑制衍射角隨衍射產(chǎn)生偏移。
[0010] 這一目的由下述的本發(fā)明而實現(xiàn)。
[0011] 本發(fā)明的圖像顯示裝置,其特征在于,具備:
[0012]影像光生成部,生成基于影像信號而調(diào)制的影像光;
[0013] 第一衍射光學(xué)元件,使從所述影像光生成部射出的所述影像光衍射;
[0014] 光掃描儀,具有光反射部,并通過在所述光反射部中反射所述影像光,來對所述影 像光進(jìn)行空間式掃描;以及
[0015] 第二衍射光學(xué)元件,被所述光掃描儀掃描的所述影像光入射至所述第二衍射光學(xué) 元件,所述第二衍射光學(xué)元件使該入射的所述影像光衍射,
[0016] 所述光反射部由所述第一衍射光學(xué)元件構(gòu)成。
[0017]由此,由于第一衍射光學(xué)元件不用很大,因此,能夠抑制裝置大型化,并且,由于能 夠抑制衍射角隨衍射產(chǎn)生偏移,因此,能夠得到可進(jìn)行高畫質(zhì)顯示的圖像顯示裝置。
[0018]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中,優(yōu)選地,在所述第二衍射光學(xué)元件上,所述影像光的 入射側(cè)的表面形狀在與所述第二衍射光學(xué)元件的衍射光柵垂直的方向上為凹面。
[0019]由此,由于第二衍射光學(xué)元件具有等同于聚光透鏡的功能,因此使影像光朝觀察 者的眼聚集的功能得以增強。結(jié)果,可視認(rèn)視角大且畫質(zhì)高的影像。
[0020] 在本發(fā)明的圖像顯示裝置中,優(yōu)選地,所述光掃描儀沿第一方向?qū)λ鲇跋窆膺M(jìn) 行主掃描,并沿與所述第一方向正交的第二方向?qū)λ鲇跋窆膺M(jìn)行副掃描,
[0021] 所述第一衍射光學(xué)元件的衍射光柵周期是一定的,
[0022] 所述第二衍射光學(xué)元件在通過入射至所述第二衍射光學(xué)元件的所述影像光的所 述副掃描的振幅的中心的所述主掃描的掃描線上具有衍射光柵周期彼此不同的部分。
[0023] 由此,由于能使邊進(jìn)行二維掃描邊投射至第二衍射光學(xué)元件的影像光在第二衍射 光學(xué)元件中發(fā)生衍射以入射至觀察者的眼,因此,可視認(rèn)視角大且高畫質(zhì)的影像。
[0024] 在本發(fā)明的圖像顯示裝置中,優(yōu)選地,所述第一衍射光學(xué)元件的衍射光柵周期處 于在通過入射至所述第二衍射光學(xué)元件的所述影像光的所述副掃描的振幅的中心的所述 主掃描的掃描線上的衍射光柵周期的最大值與最小值之間。
[0025] 由此,在第二衍射光學(xué)元件的大致整個區(qū)域上,可在第二衍射光學(xué)元件的衍射中 充分抵消在第一衍射光學(xué)元件的衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬度。
[0026] 在本發(fā)明的圖像顯示裝置中,優(yōu)選地,所述第一衍射光學(xué)元件的衍射光柵周期等 于在通過入射至所述第二衍射光學(xué)元件的所述影像光的所述副掃描的振幅的中心的所述 主掃描的掃描線上且在所述主掃描的振幅的中心的位置處的衍射光柵周期。
[0027] 由此,在第二衍射光學(xué)元件的大致整個區(qū)域上,可在第二衍射光學(xué)元件的衍射中 更加充分地抵消在第一衍射光學(xué)元件的衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬度。
[0028] 在本發(fā)明的圖像顯示裝置中,優(yōu)選地,所述第一衍射光學(xué)元件的衍射光柵周期等 于在通過入射至所述第二衍射光學(xué)元件的所述影像光的所述副掃描的振幅的中心的所述 主掃描的掃描線上的衍射光柵周期的平均值。
[0029] 由此,在第二衍射光學(xué)元件的大致整個區(qū)域上,可在第二衍射光學(xué)元件的衍射中 更加充分地抵消在第一衍射光學(xué)元件的衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬度。
[0030] 在本發(fā)明的圖像顯示裝置中,優(yōu)選地,所述第二衍射光學(xué)元件的衍射光柵的延伸 方向正交于所述第一方向。
[0031] 由此,可在第二衍射光學(xué)元件的衍射中更加可靠地抵消在第一衍射光學(xué)元件的衍 射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬度。
[0032] 在本發(fā)明的圖像顯示裝置中,優(yōu)選地,所述光掃描儀還具備使所述光反射部進(jìn)行 往復(fù)轉(zhuǎn)動的驅(qū)動系統(tǒng),
[0033]當(dāng)設(shè)所述往復(fù)轉(zhuǎn)動的振幅為Y 0、設(shè)在所述光反射部不轉(zhuǎn)動時的所述光反射部的 法線與所述影像光的光軸所成的角度為a、設(shè)在所述光反射部進(jìn)行往復(fù)轉(zhuǎn)動時的入射至所 述光反射部的所述影像光的光軸與從所述光反射部出射的所述影像光的光軸所成的角度 的最小值為M時,滿足以下數(shù)學(xué)式:
[0035]由此,可降低在視認(rèn)時在第一衍射光學(xué)元件的表面上反射的反射光成為雜散光的 概率。結(jié)果,可抑制影像的視認(rèn)性降低。
[0036] 在本發(fā)明的圖像顯示裝置中,優(yōu)選地,所述圖像顯示裝置還具有設(shè)于所述光掃描 儀與所述第二衍射光學(xué)元件之間的光路上的瞳孔放大光學(xué)系統(tǒng)。
[0037] 由此,可放大影像光的光束寬度(截面積),且可提高視認(rèn)性。
【附圖說明】
[0038]圖1是示出具備本發(fā)明的圖像顯示裝置的第一實施方式的頭戴式顯示器的簡要構(gòu) 成的圖。
[0039]圖2是圖1示出的頭戴式顯示器的簡要立體圖。
[0040] 圖3是示意性示出圖1所示的圖像顯示裝置的構(gòu)成的圖。
[0041] 圖4是示意性示出圖2所示的圖像生成部的構(gòu)成的圖。
[0042] 圖5的(a)和(b)是示出圖4所示的驅(qū)動信號生成部的驅(qū)動信號的一個例子的圖。
[0043] 圖6是圖4示出的光掃描部的俯視圖。
[0044]圖7是圖6示出的光掃描部的截面圖(沿XI軸的截面圖)。
[0045] 圖8是示出圖3所示的瞳孔放大光學(xué)系統(tǒng)的簡要構(gòu)成的圖,圖8的(a)是正視圖,圖8 的(b)是俯視圖,圖8的(c)是右視圖,圖8的(d)是左視圖。
[0046] 圖9是用于說明入射至圖8示出的瞳孔放大光學(xué)系統(tǒng)的影像光的路徑的圖。
[0047] 圖10是示出由光掃描部掃描的影像光投射至反射部并進(jìn)行二維掃描的狀態(tài)的一 個例子的圖。
[0048] 圖11是用于說明圖3所示的圖像顯示裝置的作用的圖。
[0049] 圖12是示出由光掃描部掃描的影像光投射至反射部并在視網(wǎng)膜上成像的狀態(tài)的 一個例子并用于說明雜散光的產(chǎn)生原理的圖。
[0050] 圖13是示出由光掃描部掃描的影像光投射至反射部并在視網(wǎng)膜上成像的狀態(tài)的 一個例子并用于說明雜散光的產(chǎn)生原理的圖。
[0051] 圖14是示出由光掃描部掃描的影像光投射至反射部并在視網(wǎng)膜上成像的狀態(tài)的 一個例子并用于說明雜散光的產(chǎn)生原理的圖。
[0052] 圖15是示意性示出本發(fā)明的圖像顯示裝置的第二實施方式的構(gòu)成的圖。
[0053]圖16是示意性示出具備本發(fā)明的圖像顯示裝置的第三實施方式的平視顯示器的 簡要構(gòu)成的圖。
[0054] 附圖標(biāo)記說明
[0055] 1圖像顯示裝置;2框架;2'框架;3圖像生成部;4放大光學(xué)系統(tǒng);5光學(xué)元件; 6反射部;10頭戴式顯示器;10'平視顯示器;11可動反射鏡部;12a軸部;12b軸部;13 框體部;14a軸部;14b軸部;14c軸部;14d軸部;15支承部;16永久磁鐵;17線圈;18 信號重疊部;21前部;22鏡腿;23鼻墊;27凹部;31影像光生成部;32驅(qū)動信號生成部; 33控制部;34透鏡;35光衍射部;36光掃描部;42校正透鏡;43遮光板;51導(dǎo)光部;52 導(dǎo)光部;53導(dǎo)光部;54半反射鏡層;55半反射鏡層;56入射面;57射出面;58a側(cè)面;58b 側(cè)面;59a側(cè)面;59b側(cè)面;61非球面反射鏡;65光衍射部;111基部;112墊片;113板狀 構(gòu)件;114光反射部;115硬質(zhì)層;116光吸收部;211框邊;212遮光部;311光源部;311B 光源;311G光源;311R光源;312B驅(qū)動電路;312G驅(qū)動電路;312R驅(qū)動電路;313光合成 部;313a分色鏡;313b分色鏡;321驅(qū)動電路;322驅(qū)動電路;351第一全息元件;351B全 息層;351G全息層;351R全息層;611凹面;651第二全息元件;651B全息層;651G全息 層;651R全息層;651a中心部;651b端部;651c端部;CA汽車;CE頂棚部;EA耳朵;EY 目艮;FW前窗;H頭部;L1影像光;L2影像光;L3影像光;L3'影像光;L30影像光;L31影 像光;L4影像光;L5影像光;L5'影像光L50影像光;L51影像光;L6外界光;L7反射光; N法線;NS鼻子;SL掃描線;T1周期;T2周期;UT光源單元;VI第一驅(qū)動信號;V2第一 驅(qū)動信號;W軸線
【具體實施方式】
[0056] 下面,根據(jù)附圖示出的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明的圖像顯示裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0057] 第一實施方式
[0058] 首先,對本發(fā)明的圖像顯示裝置的第一實施方式進(jìn)行說明。
[0059]圖1是示出具備本發(fā)明的圖像顯示裝置的第一實施方式的頭戴式顯示器的簡要構(gòu) 成的圖,圖2是圖1所示的頭戴式顯示器的簡要立體圖,圖3是示意性示出圖1所示的圖像顯 示裝置的構(gòu)成的圖,圖4是示意性示出圖2所示的圖像生成部的構(gòu)成的圖。圖5是示出圖4所 示的驅(qū)動信號生成部的驅(qū)動信號的一個例子的圖,圖6是圖4所示的光掃描部的俯視圖,圖7 是圖6所示的光掃描部的截面圖(沿XI軸的截面圖)。圖8是示出圖3所示的瞳孔放大光學(xué)系 統(tǒng)的簡要構(gòu)成的圖,圖8的(a)是正視圖,圖8的(b)是俯視圖,圖8的(c)是右視圖,圖8的(d) 是左視圖,圖9是用于說明入射至圖8所示的瞳孔放大光學(xué)系統(tǒng)的影像光的路徑的圖。
[0060] 需要說明的是,在圖1至圖3中,為了便于說明,圖示X軸、Y軸及Z軸作為相互正交的 三個軸。另外,將該圖示的箭頭的前端側(cè)設(shè)為"+(正)",基端側(cè)設(shè)為"_(負(fù))"。另外,將平行于 X軸的方向稱為"X軸方向"、平行于Y軸的方向稱為"Y軸方向"、平行于Z軸的方向稱為"Z軸方 向"。
[0061] 在此,X軸、Y軸及Z軸設(shè)定為在將圖像顯示裝置1佩戴于觀察者的頭部H時,X軸方向 為頭部H的左右方向,Y軸方向為頭部H的上下方向,Z軸方向為頭部H的前后方向。
[0062]如圖1所示,具備本實施方式的圖像顯示裝置1的頭戴式顯示器(頭部佩戴型圖像 顯示裝置)1〇形成如眼鏡那樣的外形,佩戴在觀察者的頭部H上使用,使觀察者對由虛像構(gòu) 成的圖像以與外界影像重疊的狀態(tài)進(jìn)行視認(rèn)。
[0063] 如圖1、圖2所示,頭戴式顯示器10具有圖像顯示裝置1和框架2,圖像顯示裝置1具 備圖像生成部3、放大光學(xué)系統(tǒng)4、以及反射部6。
[0064]在該頭戴式顯示器10中,圖像生成部3生成基于影像信號調(diào)制的影像光,放大光學(xué) 系統(tǒng)4放大該影像光的光束寬度(截面積),反射部6將由放大光學(xué)系統(tǒng)4放大的影像光引導(dǎo) 至觀察者的眼EY。由此,觀察者可視認(rèn)對應(yīng)于影像信號的虛像。
[0065]另外,頭戴式顯示器10配設(shè)為,圖像顯示裝置1具備的圖像生成部3、放大光學(xué)系統(tǒng) 4、以及反射部6分別設(shè)置于框架2的右側(cè)和左側(cè),并且以YZ平面為基準(zhǔn)對稱(左右對稱)。設(shè) 置于框架2右側(cè)的圖像生成部3、放大光學(xué)系統(tǒng)4、以及反射部6形成右眼用的虛像,設(shè)置于框 架2左側(cè)的圖像生成部3、放大光學(xué)系統(tǒng)4、以及反射部6形成左眼用的虛像。
[0066]需要說明的是,在本實施方式中,頭戴式顯示器10構(gòu)成為,在框架2的右側(cè)和左側(cè) 分別設(shè)置圖像生成部3、放大光學(xué)系統(tǒng)4及反射部6,并形成右眼用的虛像和左眼用的虛像, 但并不限定于此。例如,也可以構(gòu)成為僅在框架2的左側(cè)設(shè)置圖像生成部3、放大光學(xué)系統(tǒng)4 及反射部6,僅形成左眼用的虛像,相反,還可以構(gòu)成為僅在框架2的右側(cè)設(shè)置圖像生成部3、 放大光學(xué)系統(tǒng)4及反射部6,僅形成右眼用的虛像。即,頭戴式顯示器10并不限定于本實施方 式那樣的雙眼型頭戴式顯示器10,也可以是單眼型頭戴式顯示器。
[0067] 下面,對頭戴式顯示器10的各部分依次進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0068] 需要說明的是,由于兩個圖像生成部3、兩個放大光學(xué)系統(tǒng)4及兩個反射部6分別具 有相同的構(gòu)成,因此,下面,以設(shè)置于框架2左側(cè)的圖像生成部3、放大光學(xué)系統(tǒng)4及反射部6 為中心進(jìn)行說明。
[0069] 框架
[0070]如圖2所示,框架2形成如眼鏡框那樣的形狀,具有支承圖像顯示裝置1具備的圖像 生成部3、放大光學(xué)系統(tǒng)4及反射部6的功能。
[0071] 框架2具有前部21和鏡腿22,前部21具有框邊(Ui〇211和遮光工一 K)部212, 鏡腿22從前部21的左右兩端沿Z軸方向延伸。
[0072]遮光部212具有抑制外界光透過的功能,是支承反射部6的構(gòu)件。遮光部212在其內(nèi) 側(cè)具有朝觀察者側(cè)開口的凹部27,在該凹部27上設(shè)置有反射部6。于是,支承該反射部6的遮 光部212被框邊211支承。
[0073]另外,在遮光部212的中央部設(shè)置有鼻墊23。當(dāng)觀察者將頭戴式顯示器10佩戴于頭 部H時,鼻墊23抵接于觀察者的鼻子NS,以將頭戴式顯示器10支承于觀察者的頭部H。
[0074]鏡腿22是用于掛在觀察者的耳朵EA上的不帶角度的筆直鏡腿,并構(gòu)成為,當(dāng)觀察 者將頭戴式顯示器10佩戴于頭部H時,鏡腿22的一部分抵接于觀察者的耳朵EA。另外,在鏡 腿22的內(nèi)部收納有圖像生成部3和放大光學(xué)系統(tǒng)4。
[0075] 另外,作為鏡腿22的構(gòu)成材料,并未特別限定,例如,可使用各種樹脂材料、在樹脂 中混合有碳素纖維或玻璃纖維等纖維的復(fù)合材料、鋁或鎂等金屬材料等。
[0076] 需要說明的是,框架2的形狀是可佩戴于觀察者的頭部H的形狀即可,并不限定于 圖示形狀。
[0077]圖像顯示裝置
[0078] 如上所述,圖像顯示裝置1具有圖像生成部3、放大光學(xué)系統(tǒng)4、以及反射部6。
[0079] 下面,對本實施方式的圖像顯示裝置1的各部分進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0080] 圖像生成部
[0081 ]如圖2所示,圖像生成部3內(nèi)置于上述的框架2的鏡腿22。
[0082] 如圖3和圖4所示,圖像生成部3具備影像光生成部31、驅(qū)動信號生成部32、控制部 33、透鏡34、光衍射部35、以及光掃描部36。
[0083] 這種圖像生成部3具有生成基于影像信號調(diào)制的影像光的功能和生成驅(qū)動光掃描 部36的驅(qū)動信號的功能。
[0084] 下面,對圖像生成部3的各部進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0085]影像光生成部
[0086 ]影像光生成部31用于生成由光掃描部36 (光掃描儀)掃描(光掃描)的影像光L1。 [0087] 該影像光生成部31具有光源部311、多個驅(qū)動電路3121?、3126、3128、以及光合成部 (合成部)313,其中,光源部311具有波長不同的多個光源(光源部)311R、311G、311B。
[0088] 光源部311具有的光源311R(R光源)用于射出紅色光,光源311G(G光源)用于射出 綠色光,光源311B用于射出藍(lán)色光。通過使用這樣的三色光,可以顯示全色圖像。
[0089]光源311R、311G、311B均未特別限定,可使用例如激光二極管、LED等。
[0090] 這樣的光源3111?、3116、3118分別電連接于驅(qū)動電路3121?、3126、3128。
[0091] 驅(qū)動電路312R具有驅(qū)動上述光源311R的功能,驅(qū)動電路312G具有驅(qū)動上述光源 311G的功能,驅(qū)動電路312B具有驅(qū)動上述光源311B的功能。
[0092] 從由這樣的驅(qū)動電路312R、312G、312B驅(qū)動的光源3111?、3116、3118射出的三種(三 色)光(影像光)入射至光合成部313。
[0093] 光合成部313用于合成來自多個光源311R、311G、311B的光。
[0094]在本實施方式中,光合成部313具有兩個分色鏡313a、313b。
[0095]分色鏡313a具有使紅色光透過并反射綠色光的功能。另外,分色鏡313b具有使紅 色光和綠色光透過并反射藍(lán)色光的功能。
[0096] 通過使用這樣的分色鏡313a、313b,合成來自光源3111?、3116、3118的紅色光、綠色 光及藍(lán)色光這三色光,形成一個影像光L1。
[0097] 此處,在本實施方式中,上述的光源部311配置為,使來自光源311R、311G、311B的 紅色光、綠色光及藍(lán)色光的光路長度彼此相等。
[0098] 需要說明的是,光合成部313并不限定于使用上述那樣的分色鏡的構(gòu)成,也可以由 例如棱鏡、光波導(dǎo)、光纖等構(gòu)成。
[0099]在如上述那樣構(gòu)成的影像光生成部31中,從光源部311生成三色的影像光,相關(guān)影 像光在光合成部313中合成,生成一個影像光L1。于是,在影像光生成部31中生成的影像光 L1朝透鏡34射出。
[0100]需要說明的是,也可以在上述的影像光生成部31中設(shè)置例如用于檢測由光源 311R、311G、311B生成的影像光L1的強度等的光檢測單元(未圖示)等。通過設(shè)置這樣的光檢 測單元,可根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整影像光L1的強度。
[0101] 透鏡
[0102]在影像光生成部31中生成的影像光L1入射至透鏡34。
[0103]透鏡34具有控制影像光L1的輻射角度的功能。該透鏡34是例如準(zhǔn)直透鏡。準(zhǔn)直透 鏡是將光調(diào)整(調(diào)制)為平行狀態(tài)的光束的透鏡。
[0104]通過這種透鏡34,從影像光生成部31射出的影像光L1以平行狀態(tài)傳輸至后述的光 衍射部35(光掃描部36)。
[0105]驅(qū)動信號生成部
[0106] 驅(qū)動信號生成部32用于生成驅(qū)動光掃描部36 (光掃描儀)的驅(qū)動信號。
[0107] 該驅(qū)動信號生成部32具有驅(qū)動電路321和驅(qū)動電路322,驅(qū)動電路321生成在光掃 描部36的第一方向上進(jìn)行主掃描(水平掃描)時使用的第一驅(qū)動信號,驅(qū)動電路322生成在 光掃描部36的與第一方向正交的第二方向上進(jìn)行副掃描(垂直掃描)時使用的第二驅(qū)動信 號。
[0108] 例如,如圖5的(a)所示,驅(qū)動電路321產(chǎn)生以周期T1發(fā)生周期性變化的第一驅(qū)動信 號VI(水平掃描用電壓),如圖5的(b)所示,驅(qū)動電路322產(chǎn)生以不同于周期T1的周期T2發(fā)生 周期性變化的第二驅(qū)動信號V2(垂直掃描用電壓)。
[0109] 需要說明的是,在下文中說明光掃描部36時,將對第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號 進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0110] 這樣的驅(qū)動信號生成部32經(jīng)由未圖示的信號線電連接于光掃描部36。由此,在驅(qū) 動信號生成部32中生成的驅(qū)動信號(第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號)輸入至光掃描部36。
[0川]控制部
[0112] 如上述那樣的影像光生成部31的驅(qū)動電路312R、312G、312B和驅(qū)動信號生成部32 的驅(qū)動電路321、322電連接于控制部33??刂撇?3具有基于影像信號(圖像信號)控制影像 光生成部31的驅(qū)動電路312R、312G、312B和驅(qū)動信號生成部32的驅(qū)動電路321、322的驅(qū)動的 功能。
[0113] 基于控制部33的指令,影像光生成部31生成根據(jù)圖像信息調(diào)制的影像光L1,驅(qū)動 信號生成部32生成對應(yīng)于圖像信息的驅(qū)動信號。
[0114]光衍射部
[0115] 在透鏡34中實現(xiàn)平行的影像光L1入射至光衍射部(第一衍射光學(xué)元件)35。
[0116] 光衍射部35包括使影像光L1衍射的衍射光學(xué)元件。另外,光衍射部35構(gòu)成光掃描 部36的光反射部114。因而,光衍射部35包括的衍射光學(xué)元件發(fā)揮反射型衍射元件的作用。 因而,入射至光衍射部35的影像光L1在光衍射部35(光反射部114)上反射,并以對應(yīng)各個波 長確定的特定角度相互增強光。由此,會在特定的衍射角上產(chǎn)生強度相對較大的衍射光。
[0117] 在本實施方式中,光衍射部35由作為一個衍射光柵的第一全息元件351構(gòu)成。第一 全息元件351是具有如下性質(zhì)的半透過膜:使入射至光衍射部35的影像光L1中位于特定波 長區(qū)域的光衍射,而使位于除此之外的波長區(qū)域的光透過。
[0118] 通過在后述的光掃描部36的光反射部114中使用這樣的第一全息元件351,能夠使 位于特定波長區(qū)域的影像光L1衍射和反射,并將其引導(dǎo)至放大光學(xué)系統(tǒng)4。
[0119]需要說明的是,構(gòu)成光衍射部35的衍射光柵可以是通過重疊設(shè)置在板狀構(gòu)件113 上而能發(fā)揮反射型衍射元件的作用的任何衍射光柵,除上述全息元件(全息光柵)外,也可 以是形成有橫截面為鋸齒狀的槽的表面釋放型衍射光柵(閃耀光柵)、組合全息元件和表面 釋放型衍射光柵的表面釋放全息元件(閃耀全息光柵)等。
[0120] 其中,當(dāng)重視衍射效率時,也可優(yōu)選使用表面閃耀全息元件。該元件通過對由構(gòu)成 槽的面的角度(閃耀角)規(guī)定的衍射光的波長(衍射效率最高的波長)、由全息元件的干涉條 紋間距規(guī)定的衍射光的波長、及影像光L1的波長建立關(guān)聯(lián),能夠得到尤其高的衍射效率。
[0121] 此外,將在下文詳細(xì)說明光衍射部35的功能。
[0122]光掃描部
[0123] 從影像光生成部31射出的影像光L1經(jīng)由透鏡34入射至光衍射部35(光掃描部36)。
[0124] 光掃描部36是對來自影像光生成部31的影像光L1進(jìn)行二維掃描的光掃描儀。通過 使用該光掃描部36掃描影像光L1,形成掃描光(影像光)L2。
[0125] 如圖6所不,該光掃描部36具備可動反射鏡部11、一對軸部12a、12b (第一軸部)、框 體部13、兩對軸部14a、14b、14c、14d(第二軸部)、支承部15、永久磁鐵16、以及線圈17。換言 之,光掃描部36具有所謂的萬向接頭結(jié)構(gòu)。
[0126]此處,可動反射鏡部11和一對軸部12a、12b構(gòu)成繞Y1軸(第一軸)擺動(往復(fù)轉(zhuǎn)動) 的第一振動系統(tǒng)。另外,可動反射鏡部11、一對軸部12a、12b、框體部13、兩對軸部14a、14b、 14c、14d(第二軸部)及永久磁鐵16構(gòu)成繞XI軸(第二軸)擺動(往復(fù)轉(zhuǎn)動)的第二振動系統(tǒng)。
[0127] 另外,光掃描部36具有信號重疊部18(參見圖7),永久磁鐵16、線圈17、信號重疊部 18及驅(qū)動信號生成部32構(gòu)成驅(qū)動上述的第一振動系統(tǒng)和第二振動系統(tǒng)(即,使可動反射鏡 部11繞XI軸和Y1軸擺動)的驅(qū)動部。
[0128] 下面,對光掃描部36的各部分依次進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0129] 可動反射鏡部11具有基部111(可動部)和經(jīng)由墊片112固定于基部111的板狀構(gòu)件 113〇
[0130] 在板狀構(gòu)件113的上表面(一面)上設(shè)置有上述的光衍射部35作為光反射部114。 [0131]需要說明的是,如圖7所示,也可以在光衍射部35和板狀構(gòu)件113之間設(shè)置吸收入 射的光的光吸收部116。在這種情況下,光吸收部116可吸收入射至光衍射部35而未能衍射 的光,并抑制其成為雜散光。
[0132] 另外,在本實施方式中,板狀構(gòu)件113在俯視觀察下為圓形。需要說明的是,板狀構(gòu) 件113在俯視觀察下的形狀并不限定于此,也可以是例如像橢圓形、卵形那樣的圓形,像四 邊形、六邊形那樣的多邊形等。
[0133] 如圖7所示,在這樣的板狀構(gòu)件113的下表面(另一面)上設(shè)置有硬質(zhì)層115。
[0134] 硬質(zhì)層115由比板狀構(gòu)件113主體的構(gòu)成材料硬的材料構(gòu)成。由此,可提高板狀構(gòu) 件113的剛性。因而,可防止或抑制板狀構(gòu)件113在擺動時發(fā)生撓曲。另外,可減小板狀構(gòu)件 113的厚度,抑制板狀構(gòu)件113繞XI軸和Y1軸擺動時的轉(zhuǎn)動慣量(慣性壬一 > ^卜)。
[0135] 作為這種硬質(zhì)層115的構(gòu)成材料,只要是比板狀構(gòu)件113主體的構(gòu)成材料硬的材 料,便未特別限定,例如,可使用鉆石、氮化碳膜、水晶、藍(lán)寶石、鉭酸鋰、和鈮酸鉀等。
[0136] 另外,硬質(zhì)層115既可以由單層構(gòu)成,也可以由多層的層疊體構(gòu)成。需要說明的是, 硬質(zhì)層115根據(jù)需要設(shè)置即可,也可以省略。
[0137] 另外,板狀構(gòu)件113的下表面經(jīng)由墊片112固定于基部111。由此,既能防止板狀構(gòu) 件113與軸部12a、12b、框體部13及軸部14a、14b、14c、14d接觸,又能使板狀構(gòu)件113繞Y1軸 擺動。
[0138] 如圖6所示,框體部13形成框狀,圍繞上述可動反射鏡部11的基部111設(shè)置。換言 之,可動反射鏡部11的基部111設(shè)置于形成為框狀的框體部13的內(nèi)側(cè)。
[0139] 于是,框體部13經(jīng)由軸部14a、14b、14c、14d支承于支承部15。另外,可動反射鏡部 11的基部111經(jīng)由軸部12a、12b支承于框體部13。
[0140] 軸部12a、12b連接可動反射鏡部11和框體部13,從而使可動反射鏡部11可繞Y1軸 轉(zhuǎn)動(擺動)。另外,軸部14a、14b、14c、14d連接框體部13和支承部15,從而使框體部13可繞 正交于H軸的XI軸轉(zhuǎn)動(擺動)。
[0141] 軸部12a、12b隔著可動反射鏡部11的基部111彼此相對配置。另外,軸部12a、12b分 別形成在沿Y1軸的方向上延伸的縱向形狀。于是,軸部12a、12b各自的一端部連接于基部 111,另一端部連接于框體部13。另外,軸部12a、12b分別配置為中心軸與Y1軸一致。
[0142] 這樣的軸部12a、12b分別隨可動反射鏡部11繞Y1軸擺動而扭轉(zhuǎn)變形。
[0143] 軸部14a、14b和軸部14c、14d隔著(夾著)框體部13彼此相對配置。另外,軸部14a、 14b、14c、14d分別形成在沿XI軸的方向上延伸的縱向形狀。于是,軸部14a、14b、14c、14d各 自的一端部連接于框體部13,另一端部連接于支承部15。另外,軸部14a、14b隔著XI軸彼此 相對配置,同樣,軸部14c、14d隔著XI軸彼此相對配置。
[0144] 對于這樣的軸部14a、14b、14c、14d,隨著框體部13繞XI軸擺動,軸部14a、14b整體 和軸部14c、14d整體分別扭轉(zhuǎn)變形。
[0145] 這樣,可動反射鏡部11可繞Y1軸擺動,并且框體部13可繞XI軸擺動,從而可動反射 鏡部11可繞相互正交的XI軸和Y1軸這兩個軸擺動(往復(fù)轉(zhuǎn)動)。
[0146] 另外,雖未圖示,在這樣的軸部12a、12b中的至少一個軸部和軸部14a、14b、14c、 14d中的至少一個軸部上,分別設(shè)置有例如像應(yīng)變傳感器那樣的角度檢測傳感器。該角度檢 測傳感器可檢測光掃描部36的角度信息,更具體而言,可檢測光反射部114分別繞XI軸和Y1 軸的擺動角度。該檢測結(jié)果經(jīng)由未圖示的電纜輸入至控制部33。
[0147] 在上述框體部13的下表面(與板狀構(gòu)件113相反一側(cè)的面)上接合有永久磁鐵16。
[0148] 在本實施方式中,永久磁鐵16形成縱向形狀(棒狀),沿相對于XI軸和Y1軸傾斜的 方向配置。于是,永久磁鐵16在該縱向方向上磁化。即,永久磁鐵16磁化為一端部成為S極、 另一端部成為N極。
[0149] 需要說明的是,在本實施方式中,以在框體部13上設(shè)置數(shù)量為一個的永久磁鐵的 情況為例進(jìn)行了說明,但并不限定于此,例如,也可以在框體部13上設(shè)置兩個永久磁鐵。在 這種情況下,例如,將形成長尺狀的兩個永久磁鐵以在俯視觀察下隔著基部111彼此相對且 相互平行的方式設(shè)置于框體部13即可。
[0150] 在永久磁鐵16的正下方設(shè)置有線圈17。即,線圈以與框體部13的下表面相對的方 式設(shè)置。由此,可使產(chǎn)生自線圈17的磁場高效地作用于永久磁鐵16,并且可使可動反射鏡部 11繞相互正交的兩軸(XI軸和Y1軸)中的每個軸轉(zhuǎn)動。
[0151] 線圈17電連接于信號重疊部18(參見圖7)。
[0152] 于是,通過利用信號重疊部18向線圈17施加電壓,從線圈17產(chǎn)生具有正交于XI軸 和Y1軸的磁通量的磁場。
[0153] 信號重疊部18具有將上述的第一驅(qū)動信號VI和第二驅(qū)動信號V2重疊的加法器(未 圖示),并將該重疊后的電壓施加于線圈17。
[0154] 驅(qū)動電路321產(chǎn)生例如如圖5的(a)所示的、以周期T1產(chǎn)生周期性變化的第一驅(qū)動 信號VI(水平掃描用電壓)。即,驅(qū)動電路321產(chǎn)生第一頻率(1/T1)的第一驅(qū)動信號VI。
[0155]第一驅(qū)動信號VI形成如正弦波那樣的波形。因而,光掃描部36能夠高效地對光進(jìn) 行主掃描。需要說明的是,第一驅(qū)動信號VI的波形并不限定于此。
[0156] 另外,第一頻率(1/T1)只要是適于水平掃描的頻率,便未特別限定,但優(yōu)選為 10kHz~40kHz。
[0157] 在本實施方式中,將第一頻率設(shè)定為等于由可動反射鏡部11和一對軸部12a、12b 構(gòu)成的第一振動系統(tǒng)(扭轉(zhuǎn)振動系統(tǒng))的扭轉(zhuǎn)諧振頻率(fl)。也就是說,第一振動系統(tǒng)設(shè)計 (制造)為其扭轉(zhuǎn)諧振頻率fl成為適于水平掃描的頻率。由此,可增大可動反射鏡部11繞Y1 軸的轉(zhuǎn)動角度。
[0158] 另一方面,驅(qū)動電路322產(chǎn)生例如如圖5的(b)所示的、以不同于周期T1的周期T2進(jìn) 行周期性變化的第二驅(qū)動信號V2(垂直掃描用電壓)。即,驅(qū)動電路322產(chǎn)生第二頻率(1/T2) 的第二驅(qū)動信號V2。
[0159]第二驅(qū)動信號V2形成如鋸齒波那樣的波形。因而,光掃描部36能夠高效地對光進(jìn) 行垂直掃描(副掃描)。需要說明的是,第二驅(qū)動信號V2的波形并不限定于此。
[0160]在本實施方式中,將第二驅(qū)動信號V2的頻率調(diào)整為與由可動反射鏡部11、一對軸 部12a、12b、框體部13、兩對軸部14a、14b、14c、14d及永久磁鐵16構(gòu)成的第二振動系統(tǒng)(扭轉(zhuǎn) 振動系統(tǒng))的扭轉(zhuǎn)諧振頻率(諧振頻率)不同的頻率。
[0161]需要說明的是,在作為影像繪制方式的光柵掃描方式中,邊進(jìn)行上述水平掃描,邊 進(jìn)行上述垂直掃描。這時,設(shè)定水平掃描的頻率高于垂直掃描的頻率。一般,像這樣,在光柵 掃描方式中,將頻率高的掃描稱為主掃描,將頻率低的掃描稱為副掃描。
[0162]根據(jù)上述那樣的光掃描部36,由于具備光反射部114的可動反射鏡部11分別繞彼 此正交的兩軸擺動,因此,可實現(xiàn)光掃描部36的小型化和輕量化。其結(jié)果,可得到更易于觀 察者使用的圖像顯示裝置1。
[0163]尤其是,由于光掃描部36具有萬向接頭結(jié)構(gòu),因此,可使對影像光進(jìn)行二維掃描的 構(gòu)成(光掃描部36)更加小型化。
[0164]放大光學(xué)系統(tǒng)
[0165]如圖3所示,由上述的光掃描部36掃描的掃描光(影像光)L2傳輸至放大光學(xué)系統(tǒng) 4〇
[0166]放大光學(xué)系統(tǒng)4具有放大由掃描部36掃描的影像光L2的光束寬度,即放大影像光 L2的截面積的功能。
[0167]該放大光學(xué)系統(tǒng)4可以是具有這種功能的任何放大光學(xué)系統(tǒng),其構(gòu)成雖未特別限 定,但本實施方式的放大光學(xué)系統(tǒng)4的一個例子如圖3所示,具備光學(xué)元件5、校正透鏡42、及 遮光板43。需要說明的是,雖然本實施方式的圖像顯示裝置1具備這種放大光學(xué)系統(tǒng)4,但在 不需要上述功能的情況下,也可將其省略。
[0168] 下面,對放大光學(xué)系統(tǒng)4的各部分依次進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0169] 光學(xué)元件
[0170]如圖3所示,光學(xué)元件5設(shè)置于光掃描部36附近,具有光透過性(透光性),形成沿Z 軸方向的長尺狀。
[0171 ]由上述光掃描部36掃描的影像光L2入射至光學(xué)兀件5。
[0172] 該光學(xué)元件5用于放大由掃描部36掃描的影像光L2的光束寬度(截面積)。具體而 言,光學(xué)元件5邊使由掃描部36掃描的影像光L2在光學(xué)元件5內(nèi)進(jìn)行多重反射,邊通過在Z方 向上傳播影像光L2而放大影像光L2的光束寬度,從而射出光束寬度大于影像光L2的影像光 L3、L4。這種光學(xué)元件5發(fā)揮所謂的瞳孔放大光學(xué)系統(tǒng)的作用。
[0173] 如圖8所示,光學(xué)元件5在其長度方向(Z軸方向)的一端上具有入射面56,并且在另 一端上具有射出面57,它們(入射面56和射出面57)彼此相對。另外,光學(xué)元件5具有在其厚 度方向(X軸方向)上相對的側(cè)面58a、58b和在寬度方向(Y軸方向)上相對的側(cè)面59a、59b。
[0174] 另外,入射面56面對光掃描部36設(shè)置,射出面57面對校正透鏡42和遮光板43-側(cè) 設(shè)置(參見圖3)。
[0175] 入射面56是掃描部36掃描的影像光L2入射其中的面,該面是具有光透過性的面。 另一方面,射出面57是將從入射面56入射的影像光L2作為影像光L3、L4射出的面,該面是具 有光透過性的面。
[0176]另外,側(cè)面58a、58b均是全反射面,使入射至光學(xué)元件5內(nèi)的影像光L2發(fā)生全反射。 在此,全反射面不僅指光透過率為0 %的面,還包括使些微光透過的面,例如光透過率不足 3%的面。
[0177] 另外,側(cè)面59a和側(cè)面59b既可以是任意光透過率的面,也可以是例如全反射面、半 反射面,但尤其優(yōu)選為光透過率較低的面。由此,可防止光學(xué)元件5內(nèi)的光成為雜散光。另 外,作為防止光學(xué)元件5內(nèi)的光成為雜散光的方法,例如,可列舉使側(cè)面59a和側(cè)面59b粗糙 化的方法等。
[0178] 另外,如圖8所示,入射面56和射出面57相互平行。另外,側(cè)面58a和側(cè)面58b相互平 行。另外,側(cè)面59a和側(cè)面59b相互平行。因而,在本實施方式中,光學(xué)元件5的整體形狀為長 方體。
[0179] 需要說明的是,所述"平行"除了指完全平行的情況外,還包括例如各面所成的角 度約±2°的情況。
[0180]另外,在本實施方式中,入射面56和射出面57相互平行,但入射面56和射出面57也 可以不相互平行,傾斜角度的絕對值相同即可。"入射面56和射出面57的傾斜角度的絕對值 相同"是指,例如,包括入射面56相對于XY面在+Z軸方向上傾斜銳角a(例如,+20°)、射出面 57相對于XY面在-Z軸方向上傾斜銳角a(例如,-20°)的狀態(tài)。
[0181] 另外,在本實施方式中,側(cè)面59a和側(cè)面59b相互平行,但側(cè)面59a和側(cè)面59b也可以 不相互平行,傾斜角度也可以不同。
[0182] 如圖8所示,這種構(gòu)成的光學(xué)元件5具有引導(dǎo)影像光L2的導(dǎo)光部51、導(dǎo)光部52和導(dǎo) 光部53及半反射鏡層54和半反射鏡層55。
[0183]該光學(xué)元件5構(gòu)成為導(dǎo)光部51、半反射鏡層54、導(dǎo)光部52、半反射鏡層55、導(dǎo)光部53 沿各厚度方向(X軸方向)依次層疊。即,光學(xué)元件5是由導(dǎo)光部51、52、53隔著半反射鏡層54、 55沿各厚度方向排列而得到的一維陣列。
[0184] 導(dǎo)光部51、52、53均為板狀的光管,具有在+Z方向上傳播從入射面56入射的影像光 L2(由光掃描部36掃描的影像光)的功能。
[0185] 需要說明的是,在導(dǎo)光部51、52、53中,如圖8的(a)、圖8的(b)所示,其截面形狀(在 XY平面上的截面形狀)為長方形,但導(dǎo)光部51、52、53的截面形狀(在XY平面上的截面形狀) 并不限定于此,也可以是正方形等四邊形、其它多邊形等。
[0186] 另外,導(dǎo)光部51、52、53具有光透過性即可,例如,由丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂等 各種樹脂材料、各種玻璃等構(gòu)成。
[0187] 半反射鏡層54、55例如由具有光透過性的反射膜,即半透過反射膜構(gòu)成。該半反射 鏡層54、55具有使影像光L2的一部分反射同時使一部分透過的功能。該半反射鏡層54、55例 如由銀(Ag)、鋁(A1)等構(gòu)成的金屬反射膜、電介質(zhì)多層膜等半透過反射膜構(gòu)成。
[0188] 這種構(gòu)成的光學(xué)元件5例如可通過對導(dǎo)光部51、導(dǎo)光部52、及導(dǎo)光部53進(jìn)行表面活 性化接合來得到,在導(dǎo)光部51、導(dǎo)光部52、導(dǎo)光部53的主表面上形成有可成為半反射鏡層 54、55的薄膜。通過利用表面活性化結(jié)合來制造光學(xué)元件5,可提高各部分(導(dǎo)光部51、52、 53)的平行度。
[0189]如圖9所不,這種構(gòu)成的光學(xué)元件5使由光掃描部36掃描的影像光L2從入射面56入 射,并在光學(xué)元件5的內(nèi)部進(jìn)行多重反射,然后作為光束寬度放大狀態(tài)下的影像光L3、L4從 射出面57射出。這樣,可通過光學(xué)元件5放大影像光L2的光束寬度(截面積)。
[0190] 在此,通過使入射面56和射出面57相互平行,能夠使入射至入射面56的影像光L2 的折射量與從射出面57射出的影像光L3、L4的折射量相同。即,能夠使影像光L2相對于半反 射鏡層54、55的入射角度05與影像光L3和影像光L4相對于半反射鏡層54、55的射出角度05 相同。由此,能夠防止因折射定律的三角函數(shù)而產(chǎn)生歪曲或因材料的折射率的波長色散而 產(chǎn)生色差。
[0191] 另外,本實施方式的光學(xué)元件5是導(dǎo)光部51、52、53沿厚度方向排列的一維陣列(第 --維陣列)。這樣,通過相互層疊導(dǎo)光部51、52、53這一較簡單的構(gòu)成,可使從入射面56入 射的影像光L2在光學(xué)元件5內(nèi)進(jìn)行多重反射。因而,即使不使用使影像光對準(zhǔn)觀察者的視線 或觀察者左右眼EY的位置那樣的位置檢測單元等,通過本實施方式這種較簡單的構(gòu)成,也 能放大影像光L2的光束寬度。
[0192] 另外,如圖3所示,光學(xué)元件5配置為,在佩戴于觀察者的頭部H的狀態(tài)下,影像光L3 和影像光L4的主光線從反射部6在包括軸線W(參見圖1)的平面內(nèi)方向(XZ平面內(nèi)方向)上射 出,其中,軸線W平行于觀察者的左眼EY和右眼EY并列的方向(X軸方向)。換言之,光學(xué)元件5 配置為,在軸線W方向上放大影像光L3的截面積。另外,校正透鏡42和遮光板43沿軸線W排 列。因而,從射出面57射出的影像光L3經(jīng)由校正透鏡42朝反射部6射出,從射出面57射出的 影像光L4朝遮光板43射出。這樣,通過將光學(xué)元件5配置為在軸線W方向上放大影像光L3的 截面積,可在眼的左右方向上放大經(jīng)由校正透鏡42和反射部6引導(dǎo)至觀察者的眼的影像光 L3。由此,可相對于比眼的上下方向的移動范圍大的左右方向,提高視認(rèn)性。
[0193] 校正透鏡
[0194] 如圖3所示,從光學(xué)元件5射出的影像光L3入射至校正透鏡42。
[0195]該校正透鏡42具有校正影像光L3因后述的反射部6具備的非球面反射鏡61而平行 性被擾亂的功能。由此,可提高影像光L3的分辨率性能。作為這種校正透鏡42,可列舉出例 如超環(huán)面透鏡、柱面透鏡、自由曲面透鏡等。
[0196] 遮光板
[0197] 從光學(xué)元件5射出的影像光L4入射至遮光板43。
[0198] 該遮光板43由吸收光的光吸收構(gòu)件構(gòu)成,是阻斷光的遮光單元。由此,從光學(xué)元件 5射出的影像光L4作為無用光被阻斷。
[0199] 這種遮光板43例如由不銹鋼、鋁合金等形成。
[0200] 需要說明的是,在本實施方式中,使用遮光板43作為阻斷影像光L4的遮光單元,但 阻斷影像光L4的遮光單元并不限定于此,是防止影像光L4成為雜散光的遮光單元即可。例 如,也可以不使用遮光板43,作為遮光單元,也可以是通過在框架2的周緣部分上涂覆涂料 等來遮擋影像光L4那樣的構(gòu)成。
[0201] 如圖3所示,被上述那樣構(gòu)成的放大光學(xué)系統(tǒng)4放大了光束寬度的影像光L3經(jīng)由校 正透鏡42入射至反射部6。
[0202]反射部
[0203] 反射部6設(shè)置于前部21的遮光部212,使用時配置為位于觀察者的左眼EY的前方。 該反射部6具有足以覆蓋觀察者的眼EY的大小,具有使來自光學(xué)元件5的影像光L3朝觀察者 的眼E入射的功能。
[0204] 反射部6具有包括光衍射部(第二衍射光學(xué)元件)65的非球面反射鏡61。
[0205]非球面反射鏡61是在基材上成膜半透過反射膜的透光性構(gòu)件,基材由在可見光區(qū) 域內(nèi)具有高透光性(光透過性)的樹脂材料等形成。即,非球面反射鏡61是半反射鏡,還具有 使外界光透過的功能(對可見光而言的透光性)。因而,具備非球面反射鏡61的反射部6具有 使從光學(xué)元件5射出的影像光L3反射,同時使在使用時從反射部6的外側(cè)朝向觀察者的眼EY 的外界光透過的功能。由此,觀察者可邊視認(rèn)外界影像,邊視認(rèn)由影像光L5形成的虛像(圖 像)。即,可實現(xiàn)透視型頭戴式顯示器。
[0206]這種非球面反射鏡61形成沿框架2的前部21的彎曲而彎曲的形狀,使用時凹面611 位于觀察者一側(cè)。由此,可使在非球面反射鏡61上反射的影像光L5朝觀察者的眼EY高效聚 集。
[0207]另外,在凹面611上設(shè)置有光衍射部65。光衍射部65具有使從光學(xué)元件5的射出面 57射出的影像光L3通過衍射而偏向觀察者的眼EY的方向的功能。即,光衍射部65包括使影 像光L3衍射的衍射光學(xué)元件。由于該衍射光學(xué)元件是反射型衍射元件,因此,入射至光衍射 部65的影像光L3被反射的同時,以對應(yīng)各個波長確定的特定角度相互增強光。由此,會在特 定的衍射角上產(chǎn)生強度相對較大的衍射光。
[0208]在本實施方式中,光衍射部65由作為一個衍射光柵的第二全息元件651構(gòu)成。第二 全息元件651是具有如下性質(zhì)的半透過膜:使從光學(xué)元件5照射至第二全息元件651的影像 光L3中位于特定波長區(qū)域的光衍射,而使位于除此之外的波長區(qū)域的光透過。
[0209]通過使用這種第二全息元件651,對于位于特定波長區(qū)域的影像光,利用衍射可調(diào) 整引導(dǎo)至觀察者的眼的影像光的角度、光束的狀態(tài),并能夠在眼前形成虛像。具體而言,在 非球面反射鏡61上反射的影像光L3射出至外部,并通過第二全息元件651作為影像光L5入 射至觀察者的左眼EY。需要說明的是,位于右眼EY-側(cè)的反射部6也同樣如此。于是,分別入 射至觀察者的左右眼EY的影像光L5在觀察者的視網(wǎng)膜上成像。由此,觀察者可在視野區(qū)域 內(nèi)觀察由從光學(xué)元件5射出的影像光L5形成的虛像(圖像)。
[0210]需要說明的是,構(gòu)成光衍射部65的衍射光柵可以是任何反射型衍射元件,除上述 全息元件(全息光柵)之外,也可以是形成有橫截面為鋸齒狀的槽的表面釋放型衍射光柵 (閃耀光柵)、組合全息元件和表面釋放型衍射光柵的表面釋放全息元件(閃耀全息光柵) 等。
[0211]根據(jù)以上說明的圖像顯示裝置1,通過用放大光學(xué)系統(tǒng)4放大由圖像生成部3生成 的影像光L1,并用反射部6將其引導(dǎo)至觀察者的眼EY,觀察者可將由圖像生成部3生成的影 像光識別成在觀察者的視野區(qū)域內(nèi)形成的虛像。
[0212]圖像顯示裝置的動作
[0213] 圖10是示出由光掃描部掃描的影像光投射至反射部并進(jìn)行二維掃描的狀態(tài)的一 個例子的圖。
[0214] 在如圖10所示的例中,由光掃描部36掃描并通過放大光學(xué)系統(tǒng)4放大的影像光L3 投射至反射部6的非球面反射鏡61的形成為長方形的第二全息元件651(光衍射部65)內(nèi)。
[0215] 通過對影像光L3組合進(jìn)行水平方向(圖10的左右方向)的主掃描和垂直方向(圖10 的上下方向)的副掃描,在第二全息元件651內(nèi)繪制任意影像。影像光L3的掃描方式未特別 限定,在如圖10的虛線箭頭所示的方式例中,重復(fù)如下動作:沿水平方向進(jìn)行主掃描后,在 端部上進(jìn)行垂直方向的副掃描,沿水平方向進(jìn)行反方向的主掃描后,在端部上進(jìn)行垂直方 向的副掃描。
[0216]圖11是用于說明圖3所示的圖像顯示裝置的作用的圖。需要說明的是,在圖11中, 省略了放大光學(xué)系統(tǒng)4等的圖示。
[0217]在光衍射部65內(nèi)的衍射角由入射至光衍射部65的影像光L3的波長決定。假如影像 光L3僅包含完全的單色光,即特定波長的光,在這種情況下,影像光L3的衍射角通常是一定 的,入射至觀察者的眼EY的影像光L5的出射方向通常也是一定的。因而,觀察者識別的虛像 不會產(chǎn)生位置偏移,可視認(rèn)鮮明或不模糊的清楚的圖像。
[0218]然而,將影像光L3設(shè)成完全的單色光,換言之,將圖3中入射至光衍射部35的影像 光L1設(shè)成完全的單色光并不容易,雖根據(jù)光源部311的種類不同而不同,但包含例如數(shù)nm的 波長寬度。尤其是,當(dāng)使用多縱模半導(dǎo)體激光器時,該傾向很明顯。在以往不具有光衍射部 35的構(gòu)成中,具有這種波長寬度的影像光L1入射至光衍射部65后衍射,對應(yīng)于例如數(shù)nm的 波長寬度,衍射角也產(chǎn)生預(yù)定的角度寬度。其結(jié)果,影像光L5成為包含該角度寬度的影像 光,作為影像光L5入射至觀察者的眼EY。由于比起入射至觀察者的眼EY的位置偏移,角度偏 移對觀察者的視網(wǎng)膜中的位置偏移影響巨大,因此,通過以往的構(gòu)成,在觀察者的視網(wǎng)膜中 產(chǎn)生數(shù)像素至數(shù)十像素之大的位置偏移。
[0219] 如果列舉計算該位置偏移的結(jié)果的例子,在入射至光衍射部65的光為綠色光的情 況下,當(dāng)該綠色光的波長偏移lnm(產(chǎn)生波長寬度)時,在視網(wǎng)膜上出現(xiàn)3.4像素的位置偏移。 另外,在入射至光衍射部65的光為藍(lán)色光的情況下,當(dāng)該藍(lán)色光的波長偏移lnm時,在視網(wǎng) 膜上出現(xiàn)3.9像素的位置偏移,在入射至光衍射部65的光為紅色光的情況下,當(dāng)該紅色光的 波長偏移lnm時,在視網(wǎng)膜上出現(xiàn)2.7像素的位置偏移。這種虛像的位置偏移導(dǎo)致觀察者識 別的影像的分辨率降低。換言之,影像的畫質(zhì)降低。
[0220] 另外,如果光源部311的溫度隨環(huán)境溫度變化而變化,則輸出的光的波長隨光源部 311的溫度特性而變化。由此,如果影像光L3的波長變化,則導(dǎo)致在光衍射部65中衍射角發(fā) 生變化,進(jìn)而影像光L5的成像位置偏移。這時,在射出紅色光的光源311R、射出綠色光的光 源311G、及射出藍(lán)色光的光源311B中,假如溫度特性彼此相同,則三色光的成像位置的偏移 也彼此相同,因此,雖然出現(xiàn)影像移動(變位士7卜),但沒有產(chǎn)生色偏。
[0221] 不過,一般情況下,光源311R、光源311G及光源311B的溫度特性彼此不同。在這種 情況下,如果環(huán)境溫度變化,則對應(yīng)光的各色的波長變幅會出現(xiàn)差異。其結(jié)果,在以往的構(gòu) 成中,例如,紅色的影像光L5、綠色的影像光L5、及藍(lán)色的影像光L5的成像位置彼此不同,除 了影像變位,還會產(chǎn)生所謂的色偏。
[0222] 進(jìn)而,當(dāng)改變光源311R、光源311G及光源311B的輸出以調(diào)制影像光L5的強度時,輸 出的光的波長有時隨驅(qū)動電流變化而變化。如果出現(xiàn)這樣的波長變化,則影像光L3的波長 根據(jù)強度調(diào)制信號變化,光衍射部65中的衍射角也根據(jù)強度調(diào)制信號而隨時間變化。結(jié)果, 在以往的構(gòu)成中,每當(dāng)調(diào)制影像光L5的強度,影像光L5的成像位置便會偏移,導(dǎo)致觀察者視 認(rèn)的影像的分辨率降低。
[0223] 為了解決這些問題,在本實施方式中,以疊置于光掃描部36的光反射部114的方式 設(shè)置光衍射部3 5。如果光入射至這樣的光衍射部3 5,則與光衍射部6 5相同,衍射角根據(jù)入射 的光(影像光L1)的波長寬度而伴隨有角度寬度。例如,當(dāng)影像光L1存在數(shù)nm的波長寬度時, 由于從光衍射部35射出的光的衍射角基于構(gòu)成光衍射部35的第一全息元件351的形狀、影 像光L1的波長決定,因此伴隨對應(yīng)于波長寬度的預(yù)定角度寬度。在如圖11所示的例中,在光 衍射部35中,影像光L1發(fā)生衍射,作為以預(yù)定角度擴大的方式傳播的影像光的一個例子,形 成影像光L3和影像光L3'。在以下說明中,為了便于說明,將影像光L1在光衍射部35中的衍 射稱為"第一次衍射"。
[0224]通過這種第一次衍射而伴隨預(yù)定角度寬度的影像光L3和影像光L3'經(jīng)光掃描部36 和放大光學(xué)系統(tǒng)4入射至反射部6。于是,入射至設(shè)置于反射部6的光衍射部65的影像光L3和 影像光L3'如上述那樣再次發(fā)生衍射。需要說明的是,在以下說明中,為了便于說明,將影像 光L3和影像光L3 '在光衍射部65中的衍射稱為"第二次衍射"。
[0225]通過第二次衍射,由于從光衍射部65射出的光的衍射角也基于構(gòu)成光衍射部65的 第二全息元件651的形狀、影像光L3和影像光L3'的波長決定,因此也伴隨對應(yīng)于波長寬度 的預(yù)定角度寬度。
[0226]在此,通過第二次衍射,發(fā)生衍射,以抵消(校正)在第一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的 角度寬度。結(jié)果,從光衍射部65射出的影像光L3與影像光L3 '的衍射角的角度寬度被抑制為 較小。由此,可將影像光L5和影像光L5'在觀察者的視網(wǎng)膜上的成像位置的偏移抑制為較 小。即,在不存在該第二次衍射的情況下,影像光L3與影像光L3'將以預(yù)定角度繼續(xù)擴大,并 持有角度差而直接入射至眼中,導(dǎo)致視網(wǎng)膜上的分辨率降低。然而,通過第二次衍射,在第 一次衍射中產(chǎn)生的至少一部分角度寬度被抵消,從而作為影像光L3的衍射光的影像光L5與 作為影像光L3 '的衍射光的影像光L5 '的角度差如圖11所示,變得非常?。?,影像光L5與影 像光L5'接近相互平行),在觀察者的視網(wǎng)膜上的成像位置的差也變得非常小。其結(jié)果,可抑 制影像的分辨率降低。
[0227] 同樣,由于經(jīng)過這樣的兩次衍射,因此,即使在環(huán)境溫度變化而從光源部311輸出 的光的波長發(fā)生變化時,也能夠在第二次衍射中至少部分抵消在第一次衍射中產(chǎn)生的衍射 角的角度寬度,從而角度寬度不會繼續(xù)變大。其結(jié)果,能夠?qū)⒃诘诙窝苌渲械难苌浣堑慕?度寬度抑制為較小,并且能夠?qū)⑸漠a(chǎn)生抑制為較小。
[0228] 另外,同樣,由于經(jīng)過這樣的兩次衍射,因此,即使在分別直接調(diào)制光源311R、光源 311G及光源311B時,也能夠在第二次衍射中至少部分抵消在第一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的 角度寬度。其結(jié)果,能夠?qū)⒃诘诙窝苌渲械难苌浣堑慕嵌葘挾纫种茷檩^小。由此,可將影 像光L5在觀察者的視網(wǎng)膜上的成像位置的偏移抑制為較小。
[0229] 由以上可知,根據(jù)本實施方式,即使在影像光L1伴有波長寬度,或者對應(yīng)光的各色 的波長的變幅不同,或者波長隨時間變化的情況下,也能夠抑制影像光L5隨著這樣的波長 寬度而衍射角的角度寬度增加,或者隨著波長變化而衍射角的角度寬度隨時間或?qū)?yīng)不同 顏色而增加。由此,可將影像光L5的成像位置控制為例如一像素以下,抑制畫質(zhì)降低,同時 抑制隨色偏而產(chǎn)生的畫質(zhì)降低。
[0230] 需要說明的是,為了通過第一次衍射和第二次衍射來盡量可靠地抵消衍射角中產(chǎn) 生的角度寬度,讓用于第一次衍射的衍射光柵的光柵周期和用于第二次衍射的衍射光柵的 光柵周期盡量接近即可。
[0231]在本實施方式中,使用第一全息元件351作為執(zhí)行第一次衍射的光衍射部35,使用 第二全息元件651作為執(zhí)行第二次衍射的光衍射部65。由于在全息元件上,基于作為在其上 記錄的衍射光柵的干涉條紋發(fā)生衍射,因此,第一全息元件351和第二全息元件651構(gòu)成為 干涉條紋的距離的間距(衍射光柵周期)盡量相互接近即可。另外,即使在將表面釋放型衍 射光柵用于第一次衍射,將第二全息元件651用于第二次衍射的情況下,也構(gòu)成為表面釋放 型衍射光柵的光柵柵距和第二全息元件651的干涉條紋間距盡量相互接近即可。需要說明 的是,在以下說明中,主要說明干涉條紋,但關(guān)于干涉條紋的限定也可直接適用于光柵、槽 等衍射光柵結(jié)構(gòu)。
[0232]第一全息元件351可以具有干涉條紋間距彼此不同的部分,但優(yōu)選地,在整體上干 涉條紋間距是一定的。由于這樣的第一全息元件351易于設(shè)計和制造,因此可得到易于實現(xiàn) 干涉條紋間距的高精度化的優(yōu)點,同時可實現(xiàn)低成本化。
[0233]這里規(guī)定的"干涉條紋間距一定"是指,允許例如制造工藝導(dǎo)致的干涉條紋間距的 波動等。
[0234]需要說明的是,第一全息元件351的干涉條紋間距(衍射光柵周期)是指,在第一全 息元件351中,在以通過投射影像光L1的點且與干涉條紋正交的方式所劃的線上求出的間 距。
[0235]另一方面,優(yōu)選地,第二全息元件651具有干涉條紋間距彼此不同的部分。具體而 言,在圖11所示的第二全息元件651中,由于例如在中心部651a、圖像生成部3側(cè)的端部 651b、以及與圖像生成部3側(cè)相反一側(cè)的端部651c上,使影像光L3衍射以入射至觀察者的眼 EY時的應(yīng)衍射角彼此不同,因此,優(yōu)選地,使干涉條紋間距相應(yīng)地彼此不同。由此,可使邊進(jìn) 行二維掃描邊投射至第二全息元件651的影像光L3發(fā)生衍射,以入射至觀察者的眼EY。結(jié) 果,可視認(rèn)視角大且畫質(zhì)高的影像。
[0236]作為第二全息元件651具有干涉條紋間距彼此不同的部分的例子,可列舉如下情 況:比起中心部651a,端部651b的干涉條紋間距相對疏松,比起中心部651a,端部651c側(cè)的 干涉條紋間距相對密集。這樣的話,便可得到上述效果。另外,像這樣,當(dāng)干涉條紋間距部分 不同時,優(yōu)選地,干涉條紋間距構(gòu)成為連續(xù)變化。由此,可抑制當(dāng)干涉條紋間距不連續(xù)變化 時產(chǎn)生的分辨率降低等。
[0237] 不過,存在以下?lián)鷳n:像這樣,通過對第二全息元件651設(shè)置干涉條紋間距彼此不 同的部分,會出現(xiàn)與第一全息元件351的干涉條紋間距的差變大的部分。與第一全息元件 351的干涉條紋間距的差變大的話,則如上述那樣,擔(dān)心在第二次衍射中無法充分抵消在第 一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬度、角度變化。
[0238] 考慮到這些,優(yōu)選地,第一全息元件351的干涉條紋間距設(shè)定為第二全息元件651 的干涉條紋間距的最大值的兩倍以下且最小值的一半以上。如果這樣設(shè)定,雖然不能在第 二次衍射中完全抵消在第一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬度、角度變化,但與未設(shè)置第 一全息元件351的情況相比,可抑制分辨率降低、產(chǎn)生色偏。
[0239] 另外,更優(yōu)選地,第一全息元件351的干涉條紋間距設(shè)定為第二全息元件651的干 涉條紋間距的最大值與最小值之間。如果這樣設(shè)定,即使在第二全息元件651的干涉條紋間 距區(qū)別設(shè)置的情況下,也能夠在第二全息元件651的大致整個區(qū)域上充分縮小第一全息元 件351和第二全息元件651的干涉條紋間距之差。因而,在第二全息元件651的大致整個區(qū)域 上,能夠充分抵消在第一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬度、角度變化。
[0240]另一方面,優(yōu)選地,第一全息元件351的干涉條紋間距設(shè)定為等于第二全息元件 651的中心部651a處的干涉條紋間距。由此,例如,當(dāng)?shù)诙⒃?51的干涉條紋間距以中 心部651a處的干涉條紋間距為中心按一定的寬度分布時,在第二全息元件651的大致整個 區(qū)域上,能夠更加充分地抵消在第一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬度、角度變化。
[0241 ]此外,在這樣設(shè)定干涉條紋間距的第二全息元件651中,在中心部651a處相對而言 最容易抵消衍射角的角度寬度、角度變化,在中心部651 a處衍射反射的影像光L5相對而言 最能抑制分辨率降低和色偏。在中心部651a處衍射反射的影像光L5-般包含影像中重要性 較高的信息,并且在多數(shù)情況下,也是觀察者的眼EY無意中易于視認(rèn)的光。因而,對于這種 在中心部651a處衍射反射的影像光L5,通過充分抑制分辨率減低和色偏,能夠視認(rèn)畫質(zhì)尤 其尚的影像。
[0242]另外,第二全息元件651的干涉條紋間距(衍射光柵周期)是指,在影像光L3的掃描 范圍(在本實施方式中,對應(yīng)于影像光L3在第二全息元件651上的掃描范圍)內(nèi),在通過沿垂 直方向(圖1 〇的上下方向)的副掃描的振幅的中心且沿水平方向(圖1 〇的左右方向)的主掃 描的掃描線SL上求出的值。
[0243]另外,第二全息元件651的中心部651a是指,在影像光L3的掃描范圍(在本實施方 式中,對應(yīng)于影像光L3在第二全息元件651上的掃描范圍)內(nèi),既位于沿垂直方向的副掃描 的振幅的中心且又位于沿水平方向的主掃描的振幅的中心的位置。
[0244] 另一方面,第一全息元件351的干涉條紋間距也可以設(shè)定為等于第二全息元件651 的干涉條紋間距的平均值。如果這樣設(shè)定,即使在第二全息元件651的干涉條紋間距區(qū)別設(shè) 置的情況下,也能夠在第二全息元件651的大致整個區(qū)域上,充分縮小第一全息元件351和 第二全息元件651的干涉條紋間距之差。因而,在第二全息元件651的大致整個區(qū)域上,能夠 更加充分地抵消在第一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬度、角度變化。
[0245] 像上述那樣,基于與第二全息元件651的干涉條紋間距的大小關(guān)系對第一全息元 件351的干涉條紋間距進(jìn)行了限定,但與此相反,也可以基于第一全息元件351的干涉條紋 間距對第二全息元件651的干涉條紋間距進(jìn)行限定。
[0246] 例如,優(yōu)選地,第二全息元件651的干涉條紋間距設(shè)定為包含在第一全息元件351 的干涉條紋間距的70%以上130%以下的范圍內(nèi),更優(yōu)選地,包含在90%以上110%以下的 范圍內(nèi)。通過使第二全息元件651的干涉條紋間距包含在這樣的范圍內(nèi),第二全息元件651 的干涉條紋間距以中心部651 a處的干涉條紋間距為中心落入較窄的范圍內(nèi)。由此,在第二 全息元件651的大致整個區(qū)域上,尤其能夠充分抵消在第一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度 寬度、角度變化。
[0247] 下面列舉具體例:在使波長515nm的綠色光衍射的情況下,第一全息元件351的干 涉條紋以每mm 1550根的密度形成,這時,第二全息元件651的中心部651a處的干涉條紋優(yōu) 選以每mm 1550根的密度形成,第二全息元件651的端部651b和端部651c處的干涉條紋優(yōu)選 以每mm 1085根以上2015根以下的密度形成,更優(yōu)選以每mm 1395根以上1705根以下的密度 形成。
[0248] 另外,在這種情況下,第二全息元件651的端部651b和端部651c處的干涉條紋的形 成密度進(jìn)一步優(yōu)選為每mm 1490根以上1700根以下。
[0249] 另一方面,在使波長450nm的藍(lán)色光衍射的情況下,第一全息元件351的干涉條紋 優(yōu)選以每mm 1790根的密度形成,如上述那樣相應(yīng)地確定第二全息元件651的干涉條紋的密 度即可。
[0250]另外,在使波長630nm的紅色光衍射的情況下,第一全息元件351的干涉條紋優(yōu)選 以每mm 1270根的密度形成,如上述那樣相應(yīng)地確定第二全息元件651的干涉條紋的密度即 可。
[0251]需要說明的是,上述計算例是以在左右± 15度的視角下,在前方2.5m處視認(rèn)相當(dāng) 于60英寸大小的虛像為目的,對影像光進(jìn)行掃描時的計算例。另外,在該計算例中,影像的 分辨率為720P,影像的縱橫比為16:9。
[0252]另外,在本發(fā)明的圖像顯示裝置中,分辨率并未特別限定,也可以是例如1080P或 2160P等。進(jìn)而,縱橫比也未特別限定,也可以是例如4:3或2.35:1等。
[0253] 像這樣,即使當(dāng)?shù)谝蝗⒃?51和第二全息元件651之間稍微存在干涉條紋間距 之差,通過將該差設(shè)定在上述范圍內(nèi),也能夠在第二次衍射中充分抵消在第一次衍射中產(chǎn) 生的衍射角的角度寬度、角度變化,能夠?qū)⑵鋵τ跋竦挠绊懣刂茷樽钚?。換言之,如果第一 全息元件351和第二全息元件651間的干涉條紋間距之差在上述范圍內(nèi),那么即使在第一次 衍射中衍射角產(chǎn)生了角度寬度、角度變化,但經(jīng)過第二次衍射,就能夠?qū)⒂纱嗽斐傻膶τ跋?的影響抑制到觀察者難以察覺的程度。
[0254] 不過,由于本實施方式的前提是使影像光L3衍射以入射至觀察者的眼EY,因此,當(dāng) 確定第二全息元件651的干涉條紋間距時,根據(jù)第二全息元件651的大小或第二全息元件 651與觀察者的距離、第二全息元件651與圖像生成部3的位置關(guān)系等,有時難以同時實現(xiàn)使 影像光L5入射至觀察者的眼EY和維持上述那樣的抑制分辨率降低、色偏等效果這兩者。 [0255]考慮到這種情況,本實施方式的反射部6構(gòu)成為位于觀察者一側(cè)的面成為凹面 611。即,第二全息元件651的影像光L3的入射側(cè)的表面形狀也是凹面。第二全息元件651的 影像光L3的入射側(cè)的表面形狀至少在與第二全息元件651的衍射光柵垂直的方向(即、與衍 射光柵的光柵圖案的延伸方向垂直的方向)上為凹面即可。通過在這種凹面611上設(shè)置第二 全息元件651,凹面611起到在第二次衍射中至少部分抵消在第一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的 角度寬度這樣一種增強第二全息元件651的功能的作用。即,第二全息元件651存在以下背 景:如上所述,雖然第二全息元件651使通過在第二全息元件651中的衍射而產(chǎn)生的影像光 L5朝觀察者的眼EY聚集,但基于上述那樣的干涉條紋間距的制約,具體而言,在第二全息元 件651中不能過分?jǐn)U大干涉條紋間距之差的制約,設(shè)計第二全息元件651時,難以自由選擇 衍射角。
[0256] 對此,如本實施方式那樣,如果使用具有凹面611的反射部6,并在凹面611上設(shè)置 第二全息元件651,由于凹面611具有等同于聚光透鏡的功能,因此使影像光L5朝眼EY聚集 的功能得以增強。其結(jié)果,可視認(rèn)視角大且畫質(zhì)高的影像。另外,聚光功能增強后,在第二全 息元件651中就不用那么擴大干涉條紋間距之差了。即,即使假設(shè)在第一次衍射中產(chǎn)生的衍 射角的角度寬度、角度變化達(dá)到無法通過第二全息元件651充分抵消的程度,但也可以通過 凹面611彌補不足部分的至少一部分。
[0257] 因而,反射部6也可以是具有平坦面的平板狀,但優(yōu)選地,如本實施方式那樣具有 凹面611。由此,能夠更加可靠地抑制影像隨著衍射角的角度寬度、角度變化而產(chǎn)生分辨率 降低、色偏。
[0258] 在此,作為一個例子,通過反射部6具有凹面611的情況和反射部6具有平面來代替 凹面611的情況,說明計算例,以對校正在觀察者的視網(wǎng)膜上成像的影像光L5的位置偏移、 色偏時所需的衍射光柵的條件進(jìn)行比較。
[0259] 在用平面代替凹面611的情況下,如果設(shè)置于反射部6的平面的中心部分的干涉條 紋的形成密度為每mml550根,則算出在整個平面上,形成密度需要具有在最小值為每mm980 根、最大值為每mm2200根這樣一個范圍內(nèi)的幅度。也就是說,形成密度在該平面內(nèi)的差最大 可達(dá)每mml220根。需要說明的是,如上所述,該形成密度的幅度的依據(jù)是,在反射部6的平面 內(nèi)影像光L3應(yīng)衍射的角度彼此不同。
[0260] 另一方面,在本實施方式中,如果設(shè)置于反射部6的凹面611的中心部分的干涉條 紋的形成密度為每mml550根,則算出在整個凹面611上,形成密度需要具有在最小值為每 mml490根、最大值為每_1700根這樣一個范圍內(nèi)變化的幅度。也就是說,將形成密度在該平 面內(nèi)的差控制為最大每mm210根。
[0261] 通過這樣的計算例,證實:通過在反射部6上設(shè)置凹面611,可將形成于反射部6的 干涉條紋間距之差抑制為較小。這樣,通過抑制形成于反射部6的干涉條紋間距之差,不僅 影像的中心部,在整個影像上都能實現(xiàn)高畫質(zhì)化。這正抑制了當(dāng)干涉條紋間距為一定時第 一全息元件351和第二全息元件651之間的干涉條紋間距之差,因此校正在觀察者的視網(wǎng)膜 上成像的影像光L5的位置偏移、色偏的效果在整個反射部6(整個影像)上得到進(jìn)一步增強, 實現(xiàn)了高畫質(zhì)化。
[0262] 需要說明的是,凹面611的形狀并未特別限定,例如,除自由曲面(非球面)之外,還 可列舉出球面、雙曲面、拋物面等。
[0263] 另外,優(yōu)選地,第一全息元件351的干涉條紋的延伸方向平行于第二全息元件651 的干涉條紋的延伸方向。具體而言,在圖3中,優(yōu)選地,第一全息元件351的干涉條紋的延伸 方向和第二全息元件651的干涉條紋的延伸方向分別為垂直于紙面的方向。由此,在第一次 衍射中相對于入射光的衍射方向(衍射光的出射方向)與在第二次衍射中相對于入射光的 衍射方向(衍射光的出射方向)的關(guān)系相同。因而,能夠在第二次衍射中更加可靠地抵消在 第一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬度、角度變化。
[0264] 需要說明的是,從至少得到上述效果的觀點來看,第一全息元件351的干涉條紋的 延伸方向和第二全息元件651的干涉條紋的延伸方向也可以不必平行,例如,當(dāng)?shù)谝蝗⒃?件351的干涉條紋的延伸方向和第二全息元件651的干涉條紋的延伸方向處于平行的狀態(tài) 時,在以正交于所述延伸方向的軸為轉(zhuǎn)動軸、以任意的轉(zhuǎn)動角度轉(zhuǎn)動第二全息元件651的狀 態(tài)下,例如在以水平的軸(X軸)為轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動第二全息元件6 51的狀態(tài)(所謂的受到"影響 (fe私力)"的狀態(tài))下,也可得到上述效果。
[0265]需要說明的是,上述平行包含在完全平行下偏移± 2°角度寬度的狀態(tài)。
[0266]另外,優(yōu)選地,第二全息元件651的干涉條紋(衍射光柵)的延伸方向正交于影像光 L3的主掃描方向,即水平方向。如上所述,由于在第一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬度是 在影像光L3的主掃描方向上具有寬度的角度寬度,因此,需要在第二次衍射中配置干涉條 紋以產(chǎn)生抵消該角度寬度那樣的衍射。因而,通過將第二全息元件651的干涉條紋的衍射方 向與正交于影像光L3的主掃描方向的方向?qū)?zhǔn),能夠在第二次衍射中更加可靠地抵消在第 一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬度。
[0267]需要說明的是,上述正交包含在完全正交下偏移±2°角度寬度的狀態(tài)。
[0268]另外,如上所述,在本實施方式的圖像顯示裝置1中,使用紅色光、綠色光及藍(lán)色光 這三色光形成影像。因而,第一全息元件351和第二全息元件651分別以重疊(復(fù)用)紅色光 用干涉條紋、綠色光用干涉條紋、及藍(lán)色光用干涉條紋的狀態(tài)形成。因而,第一全息元件351 和第二全息元件651均能以最佳的角度分別衍射反射紅色光、綠色光及藍(lán)色光。其結(jié)果,對 于由紅色光構(gòu)成的影像光L5、由綠色光構(gòu)成的影像光L5、及由藍(lán)色光構(gòu)成的影像光L5中的 每一個,都能抑制衍射角產(chǎn)生角度寬度、角度變化,從而得到分辨率降低和色偏得到抑制的 全色影像。
[0269]因而,如上述那樣的第一全息元件351和第二全息元件651之間的干涉條紋間距的 大小關(guān)系、第二全息元件651中的干涉條紋間距的大小關(guān)系對于紅色光用干涉條紋、綠色光 用干涉條紋及藍(lán)色光用干涉條紋來說,分別單獨且相互獨立地成立。因而,例如,關(guān)于紅色 光,在第二次衍射中至少部分抵消在第一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬度、角度變化。同 樣,關(guān)于綠色光,也在第二次衍射中至少部分抵消在第一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬 度、角度變化,關(guān)于藍(lán)色光,也在第二次衍射中至少部分抵消在第一次衍射中產(chǎn)生的衍射角 的角度寬度、角度變化。
[0270]為了制造如上述那樣的第一全息元件351和第二全息元件651,可使用例如接觸式 曝光方式、單光束干涉方式、雙光束干涉方式、共線方式等各種制造方法。
[0271 ]另外,關(guān)于如上述那樣的波長不同的多種光,為了相應(yīng)地重疊干涉條紋,在上述制 造方法中,當(dāng)對被處理體進(jìn)行曝光時,使用波長不同的多種光進(jìn)行曝光即可。
[0272]需要說明的是,作為構(gòu)成光反射部114的第一全息元件351的制造方法,可列舉出 例如在預(yù)先形成第一全息元件351后,將其粘貼在板狀構(gòu)件113上的方法、在具有光透過性 的基板上配置全息元件形成用的被處理體并對該被處理體實施曝光處理等后,將基板用作 上述板狀構(gòu)件113并配置于支承部15的方法等。
[0273]當(dāng)制造全息元件時所用的波長的光入射至全息元件時,全息元件顯示出尤其高的 衍射效率,同時對于除此之外的波長的光,基本不發(fā)生衍射(波長選擇性高)。因而,即使是 在一個全息層上重疊波長不同的光用的干涉條紋的情況下,也易于維持各光用的干涉條紋 的獨立性,并能夠分別抑制紅色光、綠色光及藍(lán)色光產(chǎn)生衍射角的角度寬度、角度變化。 [0274]需要說明的是,在圖像顯示裝置1中,除紅色光、綠色光和藍(lán)色光之外還可以在增 加其它顏色的光,相反,也可以使用不足三色、即僅使用單色的光或僅使用雙色的光。
[0275] 另外,在本實施方式中,光掃描部36的光反射部114由光衍射部35構(gòu)成。因而,光衍 射部35與光掃描部36成為一體狀態(tài),與相互獨立設(shè)置光衍射部35和光掃描部36的情況相 比,能夠容易地處理兩者,同時能夠縮小圖像生成部3所占的容積。其結(jié)果,能夠容易地組裝 (制造)圖像顯示裝置1,同時實現(xiàn)圖像顯示裝置1的小型化和低成本化。
[0276] 另外,從影像光生成部31出射的影像光L1與影像內(nèi)容無關(guān)地投射至光衍射部35的 特定位置。換言之,通過將光衍射部35構(gòu)成為光掃描部36的光反射部114,例如,與在光掃描 部36與放大光學(xué)系統(tǒng)4之間配置光衍射部35的情況相比,能夠?qū)⒐庋苌洳?5所需的面積抑 制為較小。因而,根據(jù)本實施方式,可使用面積較小的光衍射部35,并能夠?qū)崿F(xiàn)圖像顯示裝 置1的小型化和低成本化。
[0277] 進(jìn)而,在本實施方式中,光衍射部35作為光反射部114而擺動(往復(fù)轉(zhuǎn)動)。因而,第 一全息元件351相對于影像光L1的入射方向的姿勢也產(chǎn)生變化。結(jié)果,與光衍射部35不擺動 的情況相比,抵消在第一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬度的效果得到進(jìn)一步增強。比起 朝第二全息元件651的中心部651a投射時,這一情況在朝第二全息元件651的端部651b、 651c投射時更加明顯。
[0278]需要說明的是,當(dāng)使用表面釋放型衍射光柵或表面釋放全息元件來構(gòu)成光衍射部 35時,表面釋放的槽的傾斜面使光發(fā)生鏡面反射。因而,優(yōu)選地,對表面釋放的槽的形狀進(jìn) 行適當(dāng)設(shè)定,以使基于表面釋放的槽的形狀在預(yù)定方向上衍射的衍射光進(jìn)入光掃描部36。 [0279]不過,在本實施方式的圖像顯示裝置1中,如上述那樣,通過包含光衍射部35的光 掃描部36使反射型衍射元件擺動,從而掃描作為衍射光的影像光L3,形成影像。
[0280] 圖12至圖14分別是示出由光掃描部掃描的影像光投射至反射部并在視網(wǎng)膜上成 像的狀態(tài)的一個例子的圖。
[0281] 在圖12至圖14所示的例中,保持光掃描部36的整體姿勢,以使光反射部114的法線 N相對于影像光L1的光軸傾斜角度a。在這種狀態(tài)下,如果驅(qū)動光掃描部36而使光反射部114 (光衍射部35)擺動,則衍射光以預(yù)定的角度寬度,具體而言在夾置于影像光L30和影像光 L31之間的范圍內(nèi)出射。其結(jié)果,影像光L30、L31投射至反射部6,影像光L30的衍射光作為影 像光L50,而且影像光L31的衍射光作為影像光L51在觀察者的眼EY的視網(wǎng)膜上成像。
[0282] 需要說明的是,在該例中,影像光L1的光軸與影像光L30的光軸所成的角度設(shè)為角 度說,影像光L1的光軸與影像光L31的光軸所成的角度設(shè)為角度扮(其中,0〇<扮)。
[0283] 在此,在影像光L1中,僅入射至光反射部114(光衍射部35)的光有助于通過上述那 樣的原理形成影像。然而,由于朝光掃描部36投射的影像光L1是以一定的角度寬度投射的, 因此,并不是所有的影像光L1都在光衍射部35上衍射。影像光L1的一部分在光衍射部35的 表面或板狀構(gòu)件113的表面及光掃描部36的各部分的表面上發(fā)生反射。由此反射的影像光 L1會朝期望外的方向投射,但有時,其中的一部分會作為雜散光入射至視網(wǎng)膜。這種雜散光 會降低影像的視認(rèn)性,導(dǎo)致畫質(zhì)劣化。
[0284] 其中,圖12示出當(dāng)影像光L1朝光掃描部36投射時,影像光L1的一部分到達(dá)光掃描 部36具備的支撐部15的情況的例子。
[0285] 如圖6所示,支承部15是支承可動反射鏡部11的部位,不論可動反射鏡部11擺動與 否,其姿勢不變。在圖12的例中,保持光掃描部36的整體姿勢,以使光反射部114(光衍射部 35)的表面的法線N相對于影像光L1的光軸傾斜角度a。因而,影像光L1的光軸與支承部15的 表面的法線所成的角度也為角度a。結(jié)果,當(dāng)影像光L1在支承部15的表面上反射時,反射光 L7朝相對于影像光L1的光軸傾斜角度2a的方向投射。
[0286] 所以,需要以防止從這種支承部15出射的反射光L7入射至觀察者的視網(wǎng)膜的方式 來構(gòu)成圖像顯示裝置1。
[0287] 具體而言,在圖12所示的例中,優(yōu)選地,圖像顯示裝置1滿足下述式[1]。
[0288] 2a <0〇 [1]
[0289] 通過構(gòu)成滿足這種條件的圖像顯示裝置1,可降低反射光L7到達(dá)第二全息元件651 的有效范圍,即可使光朝觀察者的眼EY衍射的第二全息元件651的特定范圍的概率。換言 之,可降低在如支承部15那樣的部位上反射的反射光L7成為雜散光的概率。結(jié)果,可抑制影 像的視認(rèn)性降低。
[0290] 需要說明的是,假設(shè)從支承部15出射的雜散光入射至視網(wǎng)膜,在這種情況下,由于 該雜散光的持續(xù)入射時間遠(yuǎn)長于影像光L50、L51的持續(xù)入射時間,因此,雜散光的亮度遠(yuǎn)高 于影像光L50、L51的亮度。因而,從提高影像的視認(rèn)性的觀點出發(fā),滿足上述那樣的條件以 避免雜散光入射是非常有用的。
[0291] 需要說明的是,上述式[1]也可適用于除支承部15之外的部位。
[0292] 另外,圖13示出當(dāng)影像光L1朝光掃描部36投射時,影像光L1的一部分到達(dá)光掃描 部36具備的框體部13的情況的例子。
[0293] 如圖6所示,框體部13是支承可動反射鏡部11的部位,如圖13所示,其是隨可動反 射鏡部11擺動而改變姿勢的部位。在圖13的例中,保持光掃描部36的整體姿勢,以使光反射 部114 (光衍射部35)的表面的法線N相對于影像光L1的光軸傾斜角度a。因而,影像光L1的光 軸與框體部13的表面的法線所成的角度也為角度a。結(jié)果,當(dāng)影像光L1在框體部13的表面上 反射時,反射光L7朝相對于影像光L1的光軸傾斜角度2a的方向投射。
[0294] 另一方面,如上所述,雖然框體部13隨可動反射鏡部11擺動而擺動,但其擺動振幅 小于可動反射鏡部11的擺動振幅。將可動反射鏡部11的擺動振幅設(shè)為可動反射鏡部11 的擺動振幅相對于框體部13的擺動振幅的倍率設(shè)為n,則框體部13的擺動振幅表示為Y 〇/ n〇
[0295] 所以,需要以防止從這種框體部13出射的反射光L7入射至觀察者的視網(wǎng)膜的方式 來構(gòu)成圖像顯示裝置1。
[0296] 具體而言,在圖13所示的例中,優(yōu)選地,圖像顯示裝置1滿足下述式[2]。
[0297] 數(shù)學(xué)式2
[0300]通過構(gòu)成滿足這種條件的圖像顯示裝置1,可降低反射光L7到達(dá)第二全息元件651 的有效范圍,即可使光朝觀察者的眼EY衍射的第二全息元件651的特定范圍的概率。換言 之,可降低在如框體部13那樣的部位上反射的反射光L7成為雜散光的概率。結(jié)果,可抑制影 像的視認(rèn)性降低。
[0301] 需要說明的是,假設(shè)從框體部13出射的雜散光入射至視網(wǎng)膜,在這種情況下,由于 框體部13的擺動振幅小于可動反射鏡部11的擺動振幅,因此,從框體部13出射的雜散光的 亮度高于影像光L50、L51的亮度。因而,從提高影像的視認(rèn)性的觀點出發(fā),滿足上述那樣的 條件以避免雜散光入射是非常有用的。
[0302] 另外,圖14示出當(dāng)影像光L1朝光掃描部36投射時,影像光L1的一部分到達(dá)構(gòu)成光 掃描部36的光反射部114的光衍射部35的表面的情況的例子。
[0303]構(gòu)成光衍射部35的第一全息元件351的內(nèi)部含有干涉條紋,發(fā)揮反射型衍射元件 的作用。如圖6所示,該光衍射部35構(gòu)成光反射部114,是隨可動反射鏡部11擺動而改變姿勢 的部位。在圖14的例中,保持光掃描部36的整體姿勢,以使光反射部114的表面的法線N,即 光衍射部3 5的表面的法線相對于影像光L1的光軸傾斜角度a。因而,影像光L1的光軸與光衍 射部35的表面的法線所成的角度也為角度a。結(jié)果,當(dāng)影像光L1在光衍射部35的表面上反射 時,反射光L7(所謂的0級光)朝相對于影像光L1的光軸傾斜角度2a的方向投射。
[0304]另一方面,將可動反射鏡部11的擺動振幅設(shè)為yo,當(dāng)反射光L7成為雜散光時,影 像光L1的光軸與反射光L7的光軸所成的角度為y o+2a。
[0305]所以,需要以防止從這種光衍射部35的表面出射的反射光L7入射至觀察者的視網(wǎng) 膜的方式構(gòu)成圖像顯示裝置1。
[0306]具體而言,在圖14所示的例中,優(yōu)選地,圖像顯示裝置1滿足下述式[3]。
[0307] 數(shù)學(xué)式3 [0308] y 〇+2a<0〇
[0310]通過構(gòu)成滿足這種條件的圖像顯示裝置1,可降低反射光L7到達(dá)第二全息元件651 的有效范圍,即可使光朝觀察者的眼EY衍射的第二全息元件651的特定范圍的概率。換言 之,可降低在光衍射部35的表面上反射的反射光L7成為雜散光的概率。結(jié)果,可抑制影像的 視認(rèn)性降低。
[0311] 第二實施方式
[0312] 接著,對本發(fā)明的圖像顯示裝置的第二實施方式進(jìn)行說明。
[0313] 圖15是示意性示出本發(fā)明的圖像顯示裝置的第二實施方式的構(gòu)成的圖。
[0314] 下面,說明第二實施方式,在以下的說明中,以與上述的第一實施方式的不同點為 中心進(jìn)行說明,對于相同事項則省略其說明。另外,在圖中,對與上述的實施方式相同的事 項標(biāo)注相同的符號。
[0315] 第二實施方式的圖像顯示裝置1除第一全息元件351和第二全息元件651的構(gòu)成不 同之外,其余與第一實施方式的圖像顯示裝置1相同。
[0316] 即,上述的第一實施方式的第一全息元件351和第二全息元件651形成為,分別使 紅色光用干涉條紋、綠色光用干涉條紋及藍(lán)色光用干涉條紋以互不相同的間距在一個全息 層內(nèi)重疊(復(fù)用),以使紅色光、綠色光及藍(lán)色光這三色光單獨衍射。
[0317] 與此相對,如圖15所示,本實施方式的第一全息元件351由用于使紅色光衍射的全 息層351R、用于使綠色光衍射的全息層351G、及用于使藍(lán)色光衍射的全息層351B層疊而成 的層疊體構(gòu)成。
[0318]同樣,如圖15所示,本實施方式的第二全息元件651由用于使紅色光衍射的全息層 651R、用于使綠色光衍射的全息層651G、及用于使藍(lán)色光衍射的全息層651B層疊而成的層 疊體構(gòu)成。
[0319]像這樣,在本實施方式中,由于紅色光用干涉條紋、綠色光用干涉條紋及藍(lán)色光用 干涉條紋形成于互不相同的全息層,因此,可抑制干涉條紋彼此重復(fù)而導(dǎo)致衍射效率降低。 因而,根據(jù)本實施方式,可分別提高第一全息元件351和第二全息元件651的衍射效率。 [0320]需要說明的是,針對第一實施方式說明的第一全息元件351與第二全息元件651之 間的干涉條紋間距的大小關(guān)系、第二全息元件651中的干涉條紋間距的大小關(guān)系對本實施 方式的紅色光用干涉條紋、綠色光用干涉條紋及藍(lán)色光用干涉條紋來說,分別單獨且相互 獨立地成立。因而,例如,關(guān)于紅色光,在第二次衍射中至少部分抵消在第一次衍射中產(chǎn)生 的衍射角的角度寬度、角度變化。同樣,關(guān)于綠色光,也在第二次衍射中至少部分抵消在第 一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬度、角度變化,關(guān)于藍(lán)色光,也在第二次衍射中至少部分 抵消在第一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬度、角度變化。
[0321 ] 需要說明的是,全息層351R、全息層351G及全息層351B的層疊順序以及全息層 651R、全息層651G及全息層651B的層疊順序并不限定于圖15所示的層疊順序。
[0322]在如上述的第二實施方式中,也能得到與第一實施方式相同的作用、效果。
[0323]第三實施方式
[0324]接著,對本發(fā)明的圖像顯示裝置的第三實施方式進(jìn)行說明。
[0325]圖16是示意性示出具備本發(fā)明的圖像顯示裝置的第三實施方式的平視顯示器的 簡要構(gòu)成的圖。
[0326]下面,說明第三實施方式,在以下的說明中,以與上述的第一至第二實施方式的不 同點為中心進(jìn)行說明,對于相同事項則省略其說明。另外,在圖中,對與上述的實施方式相 同的事項標(biāo)注相同的符號。
[0327]第三實施方式的圖像顯示裝置1除包含在安裝于汽車的頂棚部使用的平視顯示器 10'中之外,其余與第一至第二實施方式的圖像顯示裝置1相同。
[0328] 即,第三實施方式的圖像顯示裝置1安裝于汽車CA的頂棚部CE使用,使觀察者以虛 像與外界影像重疊的狀態(tài)進(jìn)行視認(rèn)。
[0329] 如圖16所示,該圖像顯示裝置1具備內(nèi)置有圖像生成部3和放大光學(xué)系統(tǒng)4的光源 單元UT、反射部6、以及連接光源單元UT和反射部6的框架2'。
[0330] 另外,在本實施方式中,以光源單元UT、框架2'及反射部6安裝于汽車CA的頂棚部 CE的情況為例進(jìn)行說明,但它們既可以安裝在汽車CA的儀表盤上,其部分構(gòu)成也可以固定 于前窗FW。進(jìn)而,平視顯示器10'不僅可安裝于汽車,還可安裝于航空器、船舶、建筑機械、重 型機械、二輪車、自行車、宇宙飛船等各種移動體。
[0331] 下面,對本實施方式的圖像顯示裝置1的各部分依次進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0332] 光源單元UT可通過任何方法固定于頂棚部CE,例如,通過使用帶或夾子等安裝于 遮陽板的方法進(jìn)行固定。
[0333] 框架2'具備例如一對長尺狀構(gòu)件,通過連接光源單元UT和反射部6的X軸方向的兩 端,來固定光源單元UT和反射部6。
[0334] 光源單元UT內(nèi)置有圖像生成部3和放大光學(xué)系統(tǒng)4,從放大光學(xué)系統(tǒng)4朝反射部6出 射影像光L3。于是,在反射部6上衍射反射的影像光L5在觀察者的眼EY上成像。
[0335] 另一方面,本實施方式的反射部6同樣具有使在使用時從反射部6的外側(cè)進(jìn)入觀察 者的眼EY的外界光L6透過的功能。即,反射部6具有反射來自光源單元UT的影像光L3,并使 在使用時從汽車CA外經(jīng)前窗FW進(jìn)入觀察者的眼EY的外界光L6透過的功能。由此,觀察者可 邊視認(rèn)外界影像,同時邊視認(rèn)由影像光L5形成的虛像(圖像)。即,可實現(xiàn)透視型平視顯示 器。
[0336]在這樣的第三實施方式中,也能得到與第一至第二實施方式相同的作用、效果。
[0337] 即,在本實施方式的圖像顯示裝置1中,也能夠在第二次衍射中至少部分抵消在第 一次衍射中產(chǎn)生的衍射角的角度寬度、角度變化。由此,觀察者可視認(rèn)分辨率降低和色偏得 到充分抑制的高畫質(zhì)的影像。
[0338] 以上,基于圖示的實施方式對本發(fā)明的圖像顯示裝置進(jìn)行了說明,但本發(fā)明并不 限定于這些方式。
[0339] 例如,在本發(fā)明的圖像顯示裝置中,各部分的構(gòu)成可置換為發(fā)揮同樣功能的任意 構(gòu)成,另外,也可添加任意構(gòu)成。
[0340]另外,本發(fā)明的圖像顯示裝置的實施方式并不限定于上述的頭戴式顯示器、平視 顯示器,還可以包含具有視網(wǎng)膜掃描方式的顯示原理的任何方式。
【主權(quán)項】
1. 一種圖像顯示裝置,其特征在于,具備: 影像光生成部,生成基于影像信號而調(diào)制的影像光; 第一衍射光學(xué)元件,使從所述影像光生成部射出的所述影像光衍射; 光掃描儀,具有光反射部,并通過在所述光反射部中反射所述影像光,來對所述影像光 進(jìn)行空間式掃描;以及 第二衍射光學(xué)元件,被所述光掃描儀掃描的所述影像光入射至所述第二衍射光學(xué)元 件,所述第二衍射光學(xué)元件使該入射的所述影像光衍射, 所述光反射部由所述第一衍射光學(xué)元件構(gòu)成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置,其特征在于, 在所述第二衍射光學(xué)元件上,所述影像光的入射側(cè)的表面形狀在與所述第二衍射光學(xué) 元件的衍射光柵垂直的方向上為凹面。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圖像顯示裝置,其特征在于, 所述光掃描儀沿第一方向?qū)λ鲇跋窆膺M(jìn)行主掃描,并沿與所述第一方向正交的第二 方向?qū)λ鲇跋窆膺M(jìn)行副掃描, 所述第一衍射光學(xué)元件的衍射光柵周期是一定的, 所述第二衍射光學(xué)元件在通過入射至所述第二衍射光學(xué)元件的所述影像光的所述副 掃描的振幅的中心的所述主掃描的掃描線上具有衍射光柵周期彼此不同的部分。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像顯示裝置,其特征在于, 所述第一衍射光學(xué)元件的衍射光柵周期處于在通過入射至所述第二衍射光學(xué)元件的 所述影像光的所述副掃描的振幅的中心的所述主掃描的掃描線上的衍射光柵周期的最大 值與最小值之間。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的圖像顯示裝置,其特征在于, 所述第一衍射光學(xué)元件的衍射光柵周期等于在通過入射至所述第二衍射光學(xué)元件的 所述影像光的所述副掃描的振幅的中心的所述主掃描的掃描線上且在所述主掃描的振幅 的中心的位置處的衍射光柵周期。6. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的圖像顯示裝置,其特征在于, 所述第一衍射光學(xué)元件的衍射光柵周期等于在通過入射至所述第二衍射光學(xué)元件的 所述影像光的所述副掃描的振幅的中心的所述主掃描的掃描線上的衍射光柵周期的平均 值。7. 根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項所述的圖像顯示裝置,其特征在于, 所述第二衍射光學(xué)元件的衍射光柵的延伸方向正交于所述第一方向。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的圖像顯示裝置,其特征在于, 所述光掃描儀還具備使所述光反射部進(jìn)行往復(fù)轉(zhuǎn)動的驅(qū)動系統(tǒng), 當(dāng)設(shè)所述往復(fù)轉(zhuǎn)動的振幅為γ 〇、設(shè)在所述光反射部不轉(zhuǎn)動時的所述光反射部的法線與 所述影像光的光軸所成的角度為α、設(shè)在所述光反射部進(jìn)行往復(fù)轉(zhuǎn)動時的入射至所述光反 射部的所述影像光的光軸與從所述光反射部出射的所述影像光的光軸所成的角度的最小 值為時,滿足以下數(shù)學(xué)式:9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的圖像顯示裝置,其特征在于, 所述圖像顯示裝置還具有設(shè)于所述光掃描儀與所述第二衍射光學(xué)元件之間的光路上 的瞳孔放大光學(xué)系統(tǒng)。
【文檔編號】G02B27/01GK105929535SQ201610085593
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月15日
【發(fā)明人】若林修, 若林修一
【申請人】精工愛普生株式會社
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