[发明专利]图像显示装置和光学装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学装置和其中整合有所述光学装置的图像显示装置。

背景技术

作为图像显示装置的虚拟图像显示装置已经为人所熟知，在该图像显示装置中，虚拟图像光学系统允许观察者看到由图像形成装置形成的二维图像的放大的虚拟图像，例如，见JP-T-2005-521099和日本特开2006-162767。

如图25中概念性地示出的，上述的图像显示装置900包括：图像形成装置911，其包括以二维矩阵形式设置的多个像素；校准光学系统912，用于将从图像形成装置911的像素射出的光转换成为平行光；和光导部930，用于接收、传导和射出来自校准光学系统912的平行光。光导部930包括：光导板931，用于通过全反射在其内部传播入射光，并且然后从其中射出所传播的光；第一偏转部940，其例如由单层光反射膜形成用于反射入射到光导板931的光，从而入射到光导板931的光在光导板931的内部被完全地反射；和第二偏转部950，其例如由具有多层的层叠结构的光反射多层膜形成，用于以全反射的方式将在光导板931的内部传播的光从光导板931射出。如果，例如头戴型显示(HMD)单元由上述的这样的图像显示装置900形成，则能够实现装置的轻量化和小型化。

替代地，已知作为图像显示装置的虚拟图像显示装置，在该虚拟图像显示装置中，允许观察者观察到由虚拟图像光学系统生成的由图像形成装置形成的二维图像的放大的虚拟图像，例如，见日本特开2007-094175和日本特开2007-012530。

如图26和图27中概念性地示出的，作为图像显示装置1000的基础组件，上述的图像显示装置1000包括：图像形成装置1011，用于显示图像；校准光学系统1012；和虚假图像光学系统或光导部1030，其接收图像形成装置1011的光并且将所输入的光传导到观察者的瞳孔41。光导部1030包括：光导板1031；和设置于光导板1031并且分别由反射型体积全息照相衍射光栅形成的第一衍射光栅构件1040和第二衍射光栅构件1050。从图像形成装置1011的像素射出的光被输入到校准光学系统1012，并且由校准光学系统1012产生平行光，然后所产生的平行光被入射到光导板1031。所述平行光进入并经过光导板1031的第一面1032。同时，第一衍射光栅构件1040和第二衍射光栅构件1050被安装于光导板1031的沿平行于光导板1031的第一面1032的方向延伸的第二面1033。

发明内容

在图26示出的XY平面图中，显示从图像形成装置1011射出的光的图像被转换成为平行光束组，其中从图像形成装置1011的像素射出的光的视角即出射角与校准光学系统1012彼此不同。平行光束组与XY平面正交，并且被入射到光导板1031。应注意到，在图26中，XY平面中的代表性的平行光束示表示为：由实线表示的平行光束r₁；由交替的长短点划线表示的r₂；和由虚线表示的r₃。另外，在图27中，XZ平面中代表性的平行光束表示为：由实线表示的平行光束R₁；由交替的长短点划线表示的R₂；和由虚线表示的R₃。

在图26和图27示出的图像显示装置1000中，左右方向即水平方向和上下方向即垂直方向分别被定义为Y方向和Z方向。具体地，显示用于显示图像的光、显示多种信息等的图像被从横向方向传导向观察者的瞳孔41并且进入瞳孔41。注意到，其中图像显示装置1000被应用于头戴型显示(HMD)单元，图像形成装置等不是被设置于瞳孔41的上方，而是设置于相对于瞳孔41的横向方向，从而能够良好地观察到外部世界。

在另一方面，利用上述的这样的构造，由于在光导板1031的内部传导的光的传播距离相对地较大，出现下面的问题。

这里，在上述的构造中，显示从光导板1031的第一面1032输出的光的图像被输入到由反射型体积全息照相衍射光栅形成的第一衍射光栅构件1040，其中衍射光栅构件1040设置于与第一面1032相对的第二面1033。注意到，反射型体积全息照相衍射光栅具有如下构造：该构造具有均一的干涉光栅间距，而且与位置无关。