影像显示装置制造方法及图纸

影像显示装置具有光源、显示元件、照明棱镜、目镜光学系统。光源射出照明光。显示元件对照明光进行调制并作为影像光进行射出。照明棱镜入射从光源射出的照明光。出射面朝向显示元件射出照明光。反射面使从入射面入射的照明光朝向出射面反射。目镜光学系统传递从显示元件射出的影像光。照明棱镜在包含中心光线的任意的第1平面中，在比目镜面更靠显示元件侧形成光源的像。照明棱镜在第2平面中，在目镜面或目镜面附近形成光源的像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】影像显示装置关联申请的相互参照本申请主张2012年4月5日在日本特许申请的日本特愿2012-086254的优先权，在这里引用该在先申请的公开全体以用于参照。
本专利技术涉及高效利用照明光的影像显示装置。
技术介绍
公知有佩戴在头部上对通过目镜光学系统放大了小型显示元件的影像而得到的虚像进行观察的影像显示装置。由于佩戴在头部上，所以期望影像显示装置小型化。在这种影像显示装置中，通过使用显示元件对从光源照射的照明光进行调制而形成影像。因此，在影像显示装置中设有光源、显示元件、将光源的照明光传递到显示元件的照明光学系统、以及将显示元件中形成的影像传递到观察者的眼球的目镜光学系统。优化影像显示装置所要求的各种特性，并确定它们的部位的形状、配置和组合，从而确定影像显示装置的大小。在影像显示装置中，要求高效利用从光源发出的照明光。因此，提出如下方案：通过组合反射镜来构成照明光学系统，通过以使光源和光瞳共轭的方式配置照明反射镜(参照专利文献1)，实现影像显示装置的小型化，并且高效利用照明光。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-72151号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，关于专利文献1中的光源与光瞳的共轭，根据目镜光学系统的结构，有时无法实现照明光的高效化。特别是在目镜光学系统小型化的情况下，在专利文献1的结构中，很难实现照明光的高效化。因此，在鉴于上述问题而完成的本专利技术中，其目的在于，提供小型且能够高效进行照明的影像显示装置。用于解决课题的手段为了解决上述这些课题，本专利技术的第1影像显示装置的特征在于，该影像显示装置具有：光源，其射出照明光；显示元件，其对照明光进行调制并作为影像光进行射出；偏心照明光学系统，其朝向所述显示元件射出从光源射出的照明光，该偏心照明光学系统具有正屈光力(正のパワー)，且具有相对于光轴非旋转对称的光学面；以及目镜光学系统，其传递从显示元件射出的影像光，具有射出所传递的影像光的目镜面，偏心照明光学系统在包含显示元件射出的影像光的中心光线的任意的第1平面中，在目镜面或目镜面附近形成光源的像。为了解决上述这些课题，本专利技术的第2影像显示装置的特征在于，该影像显示装置具有：光源，其射出照明光；显示元件，其对照明光进行调制并作为影像光进行射出；偏心照明光学系统，其朝向显示元件射出从光源射出的照明光，该偏心照明光学系统具有正屈光力；以及目镜光学系统，其传递从显示元件射出的影像光，具有射出所传递的影像光的目镜面，偏心照明光学系统在包含显示元件射出的影像光的中心光线的任意的第1平面中，在从目镜面射出的外部形成光源的像，在包含中心光线且与第1平面不同的第2平面中，在比目镜面更靠所述显示元件侧形成光源的像。为了解决上述这些课题，本专利技术的第3影像显示装置的特征在于，该影像显示装置具有：光源，其射出照明光；显示元件，其对照明光进行调制并作为影像光进行射出；偏心照明光学系统，其朝向所述显示元件射出从光源射出的所述照明光，该偏心照明光学系统具有正屈光力，且具有相对于光轴非旋转对称的光学面；以及目镜光学系统，其传递从显示元件射出的所述影像光，具有射出所传递的影像光的目镜面，将光源作为物点时的偏心照明光学系统的弧矢面中的成像位置即弧矢成像位置比子午面中的成像位置即子午成像位置更靠所述显示元件侧。专利技术效果根据如上所述构成的本专利技术的影像显示装置，通过偏心照明光学系统调整光源的像的成像位置，由此，在小型的目镜光学系统中，也能够减少照明光的损失。因此，能够提供实现高效利用照明光并使目镜光学系统小型化的影像显示装置。附图说明图1是将安装了本专利技术的第1实施方式的影像显示装置的眼镜佩戴在头部上的观察者的外观立体图。图2是第1实施方式的影像显示装置的剖视图。图3是掩模的正面图。图4是照明棱镜的放大图。图5是从第2面侧观察的目镜棱镜的外观图。图6是用于说明第1实施方式的影像显示装置中、第1平面中的光源像的成像位置的光路图。图7是用于说明第1实施方式的影像显示装置中、第2平面中的光源像的成像位置的光路图。图8是用于说明第2实施方式的影像显示装置中、第2平面中的光源像的成像位置的光路图。图9是用于说明第3实施方式的影像显示装置中、第1平面中的光源像的成像位置的光路图。图10是用于说明第3实施方式的影像显示装置中、第2平面中的光源像的成像位置的光路图。图11是将安装了本专利技术的第4实施方式的影像显示装置的眼镜佩戴在头部上的观察者的外观立体图。图12是第4实施方式的影像显示装置的剖视图。图13是掩模的正面图。图14是照明棱镜的放大图。图15是从第2面侧观察的目镜棱镜的外观图。图16是用于说明第4实施方式的影像显示装置中、第1平面中的光源像的成像位置的光路图。图17是用于说明第4实施方式的影像显示装置中、第2平面中的光源像的成像位置的光路图。图18是用于说明第5实施方式的影像显示装置中、第1平面中的光源像的成像位置的光路图。图19是用于说明第6实施方式的影像显示装置中、第2平面中的光源像的成像位置的光路图。图20是在第1实施方式～第3实施方式中使用反射型LCD显示元件的情况下的影像显示装置的剖视图。图21是在第4实施方式～第6实施方式中使用反射型LCD显示元件的情况下的影像显示装置的剖视图。具体实施方式下面，参照附图对应用了本专利技术的影像显示装置的实施方式进行说明。图1是将安装了本专利技术的第1实施方式的影像显示装置的眼镜佩戴在头部上的观察者的外观立体图。影像显示装置100构成为包括主体101和目镜光学系统102等。主体101能够使用挂钩等卡合部件103安装在眼镜104的镜腿105上。目镜光学系统102形成为，在观察者佩戴了眼镜104的状态下，从主体101延伸到观察者的眼球的前方。主体101形成所观察的图像并作为影像光进行射出。目镜光学系统102在观察者佩戴了安装了主体101的眼镜104的状态下，将影像光从主体101引导至观察者的眼球。如图2所示，在主体101上设有光源106、照明棱镜107、显示元件108等。光源106例如为LED，发出照明光。照明棱镜107具有入射面109、出射面110和反射面111。配置照明棱镜107，以使得光源106发出的照明光入射到入射面109。优选如图3所示，通过形成有矩形的开口112的掩模113覆盖照明棱镜107的入射面109。穿过开口112的照明光的光束入射到入射面109。照明棱镜107形成并配置成，出射面110使入射到照明棱镜107的照明光朝向反射面111全反射，反射面111反射照明光以使得全反射的照明光大致垂直入射到出射面110，大致垂直入射的照明光透射过出射面110。另外，照明棱镜的反射面111的形状在后面详细说明。这样，相对于从光源106到出射面110的光轴，如后所述使用具有光学屈光力的反射面111作为旋转非对称的偏心照明光学系统，由此，能够使用紧凑地折叠光路且小型的照明棱镜。如图4所示，对入射面109实施例如磨砂处理(砂目処理)这样的、形成微细凹凸以使光扩散的表面处理。通过实施这种表面处理，能够虚拟地放大如LED那样过小的光源尺寸并形成2次光源。在透射过出射面110的照明光入射的位置配置有显示元件108。显示元件108例如是透射型LCD显示元件。显示元件108通过按照二维状配置的每个像素对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种影像显示装置，其特征在于，该影像显示装置具有：光源，其射出照明光；显示元件，其对所述照明光进行调制并作为影像光而射出；偏心照明光学系统，其朝向所述显示元件射出从所述光源射出的所述照明光，该偏心照明光学系统具有正屈光力，且具有关于光轴非旋转对称的光学面；以及目镜光学系统，其传递从所述显示元件射出的所述影像光，具有射出所传递的所述影像光的目镜面，所述偏心照明光学系统在包含所述显示元件射出的所述影像光的中心光线的任意的第1平面中，在所述目镜面或所述目镜面附近形成所述光源的像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.05 JP 2012-0862541.一种头部佩戴型影像显示装置，其特征在于，该影像显示装置具有：光源，其射出照明光；显示元件，其对所述照明光进行调制并作为影像光而射出；偏心照明光学系统，其朝向所述显示元件射出从所述光源射出的所述照明光，该偏心照明光学系统具有正屈光力，且具有关于光轴非旋转对称的至少一个凹面反射面；以及目镜光学系统，其传递从所述显示元件射出的所述影像光，具有射出所传递的所述影像光的目镜面，在包含所述显示元件射出的所述影像光的中心光线的任意的第1平面中，在所述目镜面或所述目镜面附近形成所述光源的像，当设将所述光源作为物点时的所述偏心照明光学系统的弧矢成像距离为Fs、从所述偏心照明光学系统的所述凹面反射面到所述目镜面的光轴光路长为L、所述目镜面的与子午面平行的方向上的开口尺寸为Am时，满足L-Am<Fs<L+Am。2.根据权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于，所述第1平面是将所述光源作为物点的所述偏心照明光学系统的弧矢面或将所述光源作为物点的所述偏心照明光学系统的子午面。3.根据权利要求2所述的影像显示装置，其特征在于，所述偏心照明光学系统是具有入射从所述光源射出的所述照明光的照明入射面、射出所述照明光的照明出射面、以及使从所述照明入射面入射的所述照明光朝向所述照明出射面反射的凹面反射面的偏心照明棱镜，所述凹面反射面是在所述弧矢面和所述子午面中具有不同曲率半径的曲面。4.根据权利要求3所述的影像显示装置，其特征在于，当设所述凹面反射面中的沿着所述弧矢面的截面的曲率半径为Rs、沿着所述子午面的截面的曲率半径为Rm时，满足Rs<Rm。5.根据权利要求4所述的影像显示装置，其特征在于，所述目镜面是曲率半径为R的曲面，所述目镜面和所述凹面反射面满足Rs<R<Rm。6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的影像显示装置，其特征在于，所述目镜光学系统是具有入射从所述显示元件射出的所述影像光的影像入射面、使所述影像光在内部反射1次以上的反射面、以及向眼球方向射出所述影像光的所述目镜面的目镜棱镜。7.根据权利要求6所述的影像显示装置，其特征在于，与所述子午面垂直的方向上的所述目镜面的开口宽度比与所述子午面平行的方向上的所述目镜面的开口宽度小。8.根据权利要求6所述的影像显示装置，其特征在于，与所述子午面垂直的方向上的所述目镜棱镜的所述目镜面的开口宽度比与所述子午面垂直的方向上的所述目镜棱镜的所述影像入射面的开口宽度小。9.根据权利要求2～5中的任意一项所述的影像显示装置，其特征在于，当设将所述光源作为物点时的所述偏心照明光学系统的弧矢成像距离为Fs、将所述光源作为物点时的所述偏心照明光学系统的子午成像距离为Fm时，满足Fs＝Fm。10.根据权利要求2～5中的任意一项所述的影像显示装置，其特征在于，当设将所述光源作为物点时的所述偏心照明光学系统的弧矢成像距离为Fs、将所述光源作为物点的所述偏心照明光学系统的子午成像距离为Fm时，满足Fm<Fs。11.根据权利要求3～5中的任意一项所述的影像显示装置，其特征在于，对所述偏心照明棱镜的所述照明入射面实施了使光扩散的表面处理。12.根据权利要求11所述的影像显示装置，其特征在于，在所述照明入射面上设有遮光掩模，该遮光掩模具有透过所述照明光的开口部和遮挡所述照明光的遮光部。13.根据权利要求12所述的影像显示装置，其特征在于，所述遮光掩模在与所述子午面平行的方向上的开口尺寸较大。14.根据权利要求3～5中的任意一项所述的影像显示装置，其特征在于，将形成于所述照明入射面上的扩散面上形成的所述照明光的像作为2次光源，所述偏心照明棱镜代替所述光源而使所述2次光源成像。15.根据权利要求1所述的头部佩戴型影像显示装置，其特征在于，所述偏心照...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉原良平，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP