[发明专利]虚像显示装置

说明书

本申请是基于发明名称为“虚像显示装置”，申请日为2012年1月29日，申请号为201210020426.4的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及佩戴于头部使用的头戴式显示器等的虚像显示装置。

背景技术

近年来，关于诸如头戴式显示器这样能够进行虚像的形成和观察的虚像显示装置，提出了各种类型的用导光板将来自显示元件的图像光引导到观察者的瞳孔中的方案。

在这种虚像显示装置中，提出了使图像光与外界光重叠的透视光学系统(参照专利文献1、2)。

但是，在专利文献1等记载的装置中，通过使用射出口小于瞳孔尺寸的导光光学系统的瞳孔分割方式来实现透视，因而很难增大虚像的显示尺寸。并且，由于采用小于瞳孔尺寸的导光光学系统，因而很难增大有效瞳径(能够取入虚像的采光直径，也称为出射光瞳直径)来应对人的每个眼宽。并且，由于在物理上的瞳孔附近配置导光光学系统的射出口和框体，因而导致产生死区，不能说是完全透视。

另外，作为头戴式显示器用的光学系统，存在具有能够以导光角度不同的多个光模式行进的导光管的光学系统(参照专利文献3)。在这种光学系统中，进行了将射出侧的第3光学面设为半镜面来使第3光学面的透射光直线传播的研究，由此形成透视型的显示装置。

但是，在专利文献3的光学系统中，以基于多个光模式的像相互错位为前提，利用按每个光模式被设定为不同入射角度的准直光来照明液晶面板。并且，根据各个光模式来变更显示内容，并且顺序地执行各个光模式的显示，由此将各个光模式的图像连接而得到整体图像。在这种情况下，必须用一个液晶面板按照时间差来变更并显示构成整体图像的中间图像和左右图像，使得虚像显示装置变复杂，观察图像也变暗。

除此之外，在能够利用具有覆盖眼前这样的光射出部的导光部件来观察与外界光重叠的虚像的虚像显示装置中，也有不需要按照时间差将图像连接的虚像显示装置，但是不容易显示大的图像，在将透视用的棱镜等部件与导光部件连接的情况下，由于该部件而产生重影光，重影光容易进入眼睛中。

【专利文献1】日本特开2006－3879号公报

【专利文献2】日本特开2010－224473号公报

【专利文献3】日本特开2008－535001号公报

发明内容

本发明正是鉴于上述背景技术的问题而提出的，其目的在于提供一种虚像显示装置，能够进行透视观察，抑制重影光被观察到的情况，能够显示高质量的虚像。

为了解决上述问题，本发明的虚像显示装置具有：使得能够通过光射出部观察图像光的导光部件，该导光部件具有导光部、使图像光入射到导光部的光入射部、和使由导光部引导的图像光射出到外部的光射出部；以及透光部件，其通过与导光部件组合而构成使得能够观察外界光的透视部，该虚像显示装置还具有半透射反射面，该半透射反射面用于防止从导光部件的光射出部入射到透光部件的光再次向导光部件侧入射。

在上述虚像显示装置中，半透射反射面防止从导光部件的光射出部入射到透光部件的光再次向导光部件侧入射，因而能够防止经过透光部件的图像光成为重影光，能够使利用虚像显示装置显示的虚像成为高质量的虚像。

在本发明的一个方面中，所述半透射反射面由半透射反射膜的表面构成，所述半透射反射膜配置在所述光射出部与所述透光部件之间，该半透射反射膜具有透光性，并且具有在入射角大于所述图像光的入射角范围时反射率增大的角度依赖性

在上述虚像显示装置中，在光射出部与透光部件之间设置的半透射反射膜具有在入射角大于图像光的入射角范围时反射率增加的角度依赖性，因而能够防止从导光部件射出到透光部件并在该透光部件内反射的不需要的光以比较大的入射角度通过半透射反射膜而返回到导光部件的光射出部。由此，能够防止经过透光部件的图像光成为重影光，能够使利用虚像显示装置显示的虚像成为高质量的虚像。

在本发明的具体方面中，在上述虚像显示装置中，半透射反射膜具有反射率以预定的下限角度为分界而呈台阶状变化的特性，使入射角大于下限角度的光几乎都反射，使入射角小于下限角度的光以相同的透射率而透射。在这种情况下，能够可靠地透视入射角小于下限角度的外部光，能够将以大于下限角度的角度从背后入射到半透射反射膜的不必要的光可靠地去除。

在本发明的另一个方面中，半透射反射膜是通过将多种膜进行层叠而形成的。由此，能够容易使半透射反射膜的反射率具有单层膜不易实现的预期的角度依赖性。