[发明专利]光学器件、图像显示设备和头部安装式显示单元

说明书

技术领域

本发明涉及光学器件、图像显示设备和头部安装式显示单元。

背景技术

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。

发明内容

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。

根据本发明的第一实施例或第二实施例的图像显示设备包括：

光源；和

扫描装置，用于扫描从所述光源出射的光束；

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R₂满足：

R₂≤k×{(P₂/t₂)×tan(ζ₂)}^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，ζ₂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。