光学器件、图像显示设备和头部安装式显示单元制造技术

本申请涉及光学器件、图像显示设备和头部安装式显示单元，公开了一种图像显示设备，其包括：光源；和扫描装置，适于扫描从光源出射的光束；扫描装置包括：(a)第一反射镜，(b)第一光偏转部件，(c)第二反射镜，以及(d)第二光偏转部件；第二光偏转部件包括外部光接收面；第二光偏转部件具有设在其内部的多个半透明膜；这些半透明膜在所述光束的波长处具有的光反射率R2满足：R2≤k×{(P2/t2)×tan(ζ2)}1/2，其中，k是大于0且小于1的常数，P2是半透明膜的阵列间距，t2是第二光偏转部件的厚度，并且ζ2是在光出射面和所述半透明膜之间形成的角度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学器件、图像显示设备和头部安装式显示单元。
技术介绍
已知例如在JP-T-2005-521099或日本专利早期公布No. 2006-162767中公开了虚拟图像显示设备或图像显示设备。在虚拟图像显示设备中，由图像形成设备形成的二维图像被虚拟图像光学系统扩大，使得其被观察者观察为放大的虚拟图像。图10示意性地示出了上述类型的虚拟图像显示设备。参考图10，所示出的图像显示设备200包括图像形成设备201，其包括以二维矩阵排列的多个像素；准直光学系统 202，用于将从图像形成设备201的像素出射的光转换为平行光。图像显示设备200还包括导光装置203，该导光装置203接收来自准直光学系统202的平行光，在其中导引该平行光， 并从其出射平行光。导光装置203包括导光板204，入射光在导光板204的内部通过全反射传播之后从导光板204出射。导光装置203还包括第一偏转装置205，该第一偏转装置205 例如由单层光反射膜形成，该单层光反射膜用于对入射到导光板204的光进行反射以使得光全部被反射在导光板204的内部。导光装置203还包括第二偏转装置206，该第二偏转装置206例如由具有多层叠层结构的光反射多层膜形成，该光反射多层膜用于使在导光板 204内部通过全反射传播的光从导光板204出射。如果具有刚刚所描述的这种配置的图像显示设备200被用于构成例如头部安装式显示(HD)单元，则该单元可以轻质、小型形式形成。
技术实现思路
另外，在上述图像显示设备200中，图像形成设备201具有包括以二维矩阵排列的多个像素的结构，并且例如由诸如LCOS (硅基液晶)液晶显示设备之类的透射型或反射型的液晶显示设备形成。因此，很难实现图像形成设备201的小型化。此外，在所述图像显示设备200中，由于其包括图像形成设备201和准直光学系统202，因此也很难实现整个图像显示设备的小型化以及重量降低。因此，希望提供一种可在总体尺寸和重量方面降低的图像显示设备和应用了该图像显示设备的头部安装式显示单元。根据本专利技术的第一实施例或第二实施例的图像显示设备包括光源；禾口扫描装置，用于扫描从所述光源出射的光束；该扫描装置包括(a)第一反射镜，被安装成围绕由在第一方向上延伸的第一轴提供的枢转运动轴进行枢转运动，用于接收从光源出射并入射到其的光束；(b)第一光偏转装置，具有沿与第一方向不同的第二方向延伸的轴线，用于接收从第一反射镜出射并以第一入射角向其入射的光束，并相对于第二方向以预定的第一出射角出射平行光，该第一出射角取决于由一反射镜的枢转运动而造成的光束的第一入射角；(c)第二反射镜，被安装成围绕由在第三方向上延伸的第二轴提供的枢转运动轴进行枢转运动，并适于接收从第一光偏转装置出射并入射到其的平行光；以及(d)第二光偏转装置，具有沿着与第三方向不同的第四方向延伸的轴线，用于接收从第二反射镜出射并且以第二入射角向其入射的平行光，并相对于第四方向以预定的第二出射角出射平行光，该第二出射角取决于由第二反射镜的枢转运动而造成的平行光的第二入射角；第二光偏转装置包括外部光接收面，该外部光接收面被设置成与平行于第四方向而设置的光出射面相对，用于接收向其入射的外部光；第二光偏转装置具有设在其内部的多个半透明膜。同时，根据第一实施例或第二实施例的头部安装式显示单元包括(A)适于安装在观察者头上的眼镜型的框架；和(B)附接于框架的图像显示设备。此头部安装式显示单元的图像显示设备由根据上述第一实施例或第二实施例的图像显示设备构成。在根据第一实施例的图像显示设备或头部安装式显示单元中，半透明膜在所述光束的波长处具有的光反射率&满足R2 彡 kX {(P2/t2) X tan ( ζ 2)}1/2. · · (1)其中，k是大于0且小于1的常数，P2是半透明膜的阵列间距，t2是第二光偏转装置的厚度，ζ 2是光出射面与半透明膜之间形成的角度。应当注意，光反射率是用垂直入射的光来评估的。这类似地还适用于如下描述。同时，在根据第二实施例的图像显示设备或头部安装式显示单元中，每个半透明膜在除了所述光束的波长之外的波长带内的光反射率低于在所述光束的波长处的光反射率。另一方面，根据本专利技术第一实施例或第二实施例的光学器件具有光接收面，被设置成与一个方向平行，并适于接收从光源入射的光；光出射面，被设置成与在和所述一个方向不同的方向上延伸的轴线平行；以及外部光接收面，被与光出射面相对地设置，并适于接收入射的外部光；该光学器件具有多个设置在其中的半透明膜；半透明膜被排列成沿着轴线相互间隔开且相互平行，并被布置成相对于所述轴线处于倾斜关系；来自光源的、入射到光接收面的光被半透明膜反射并从光出射面出射，而从外部光接收面入射的外部光从光出射面出射。在根据第一实施例的光学器件中，半透明膜在来自光源的光的波长处具有的光反射率R满足R 彡 kX{(P/t)Xtan(4)}1/2··· (2)其中，k是大于0且小于1的常数，P是半透明膜的阵列间距，t是光学器件的厚度，ζ是在光出射面与半透明膜之间形成的角度。同时，在根据第二实施例的光学器件中，每个半透明膜在除了来自所述光源的光的波长之外的波长带内的光反射率低于在来自所述光源的光的波长处的光反射率。根据本专利技术第一实施例或第二实施例的图像显示设备或头部安装式显示单元包括第一反射镜、第一光偏转装置、第二反射镜和第二光偏转装置，并且将从光源出射的光束转换为平行光并以平行光的形式出射。因此，不需要例如从液晶显示设备形成的图像形成设备自身。此外，没有必要在扫描装置的内部一度产生例如二维图像作为中间图像。换而言之，不需要图像形成光学系统。因此，能够预期扫描装置或光源的尺寸的降低，因而使整个图像显示设备的尺寸和重量的降低。在根据第一实施例或第二实施例的图像显示设备或头部安装式显示单元中，源自于从光源出射的光束且最终从第二光偏转装置出射的平行光被引入到观察者的眼球。然后，这些平行光通过每个眼球的瞳孔(其通常具有约2至6mm 的直径)透射，并在视网膜上形成图像，通过这个过程，该图像被识别为一个像素。这是因为从第二光偏转装置出射的光是平行光。然后，这样的操作被重复多次以允许观察者识别出二维图像。此外，在根据第一实施例的图像显示设备或头部安装式显示单元中，半透明膜关于光束波长的光反射率&满足R2 彡 kX {(P2/t2) X tan ( ζ 2)}1/2. · · (1)同时，在根据第一实施例的光学器件中，半透明膜关于来自光源的光的波长的光反射率R满足R 彡 k X {(P/t) X tan ( ζ )} 1/2. · · (2)因此，当外部光从外部光接收面入射，来到某一半透明膜并被该半透明膜反射，然后来到另一半透明膜并被该半透明膜反射时，外部光的反射光强度能够得以降低。其结果是，能够抑制重影的发生。另一方面，在根据第二实施例的图像显示设备、头部安装式显示单元或光学器件中，每个半透明膜在除了来自光源的光或光束的波长之外的波长带内的光反射率低于在来自光源的光或光束的波长处的光反射率。因此，当外部光从外部光接收面入射，来到某一半透明膜并被该半透明膜反射，然后来到另一半透明膜并被该半透明膜反射时，外部光的反射能够得以降低。其结果是，能够抑制本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种图像显示设备，包括：光源；和扫描装置，用于扫描从所述光源出射的光束；所述扫描装置包括：（ａ）第一反射镜，被安装成围绕由在第一方向上延伸的第一轴提供的枢转运动轴进行枢转运动，用于接收从所述光源出射并向所述第一反射镜入射的光束；（ｂ）第一光偏转装置，具有沿与所述第一方向不同的第二方向而延伸的轴线，用于接收从所述第一反射镜出射并以第一入射角向所述第一光偏转装置入射的光束，并相对于所述第二方向以预定的第一出射角出射平行光，所述第一出射角取决于由所述第一反射镜的枢转运动而造成的光束的所述第一入射角；（ｃ）第二反射镜，被安装成围绕由在第三方向上延伸的第二轴提供的枢转运动轴进行枢转运动，并且适于接收从所述第一光偏转装置出射并向所述第二反射镜入射的平行光；以及（ｄ）第二光偏转装置，具有沿与所述第三方向不同的第四方向而延伸的轴线，用于接收从所述第二反射镜出射并以第二入射角向所述第二光偏转装置入射的平行光，并相对于所述第四方向以预定的第二出射角出射平行光，所述第二出射角取决于由所述第二反射镜的枢转运动而造成的平行光的所述第二入射角；所述第二光偏转装置包括外部光接收面，该外部光接收面被设置成与平行于所述第四方向而设置的光出射面相对，用于接收向其入射的外部光；所述第二光偏转装置具有设在其内部的多个半透明膜；所述半透明膜在所述光束的波长处具有的光反射率Ｒ２满足：Ｒ２≤ｋ×｛（Ｐ２／ｔ２）×ｔａｎ（ζ２）｝１／２其中，ｋ是大于０且小于１的常数，Ｐ２是所述半透明膜的阵列间距，ｔ２是所述第二光偏转装置的厚度，ζ２是在所述光出射面与所述半透明膜之间形成的角度。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林部和弥，田中洋志，今村铁平，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP