CN105659148A - 导光棱镜和图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

导光棱镜(5)将来自显示元件(31)的影像光引导至观察者的眼球，在观察者的视野内显示显示元件(31)的虚像，该导光棱镜(5)具有被配置成包围从一端部入射的影像光的光路的至少4个侧面(53a～53d)、使由至少4个侧面(53a～53d)引导的影像光进行反射的反射面(52)、以及朝向观察者的眼球射出在反射面(52)反射后的影像光的出射面(54)，在至少4个侧面(53a～53d)中分别形成有至少一个V字形的槽(61a～61d)。由此，提供减少了由于内侧面中的反射而引起的杂散光和重像光的导光棱镜以及使用该导光棱镜的图像显示装置。

Description

导光棱镜和图像显示装置
技术领域
本发明涉及对来自显示元件的影像光进行导光并在观察者的视野内显示显示图像的虚像的导光棱镜以及使用该导光棱镜的图像显示装置。
背景技术
近年来，提出了佩戴在头部或眼镜上的小型且可穿戴的图像显示装置。作为这种图像显示装置，例如公知有如下装置：通过透明的导光部件将固定在侧头部上的小型图像显示元件中显示的图像的影像光导光至眼前，作为被放大的虚像显示在观察者的视野内(例如参照专利文献1)。小型轻量的导光部件不会大幅遮挡视场，能够小型、轻量地构成图像显示装置整体，能够作为能够始终穿戴在身上进行使用的可穿戴设备进行使用。
但是，当使导光部件小型化时，由导光部件内部的侧面等反射的杂散光或重像光容易醒目。特别地，导光部件的截面尺寸越小型化，越在视场中的显示图像的附近看到由导光部件的侧面反射的重像光，所以成为问题。因此，在专利文献1中，在反射影像光的透明基板的对置的两面的相互不同的位置形成槽，使导光用的透明基板内的不必要反射光进行反射并去除。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-286317
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1的透明基板中，能够形成槽的面限于观察者侧的面和其相反侧的面这两个侧面，并且，能够形成槽的导光方向(影像光的行进方向)的位置也被限定，所以，可能无法得到充分的杂散光或重像光的减少效果。
因此，着眼于这些点而完成的本发明的目的在于，提供能够作为导光部件使用、且减少了由于在内侧面的反射而产生的杂散光和重像光的导光棱镜以及使用该导光棱镜的图像显示装置。
用于解决课题的手段
实现上述目的的导光棱镜的发明是一种导光棱镜，其将来自显示元件的影像光引导至观察者的眼球，在观察者的视野内显示所述显示元件的虚像，其特征在于，该导光棱镜具有：至少4个侧面，它们被配置成包围从一端部入射的影像光的光路；反射面，其使由所述至少4个侧面引导的所述影像光进行反射；以及出射面，其朝向观察者的眼球射出在所述反射面反射后的所述影像光，在所述至少4个侧面上分别形成有至少一个V字形的槽。
优选所述槽形成为通过所述至少4个侧面且绕所述影像光的光路一周。
或者，也可以是，所述至少4个侧面由两组相互对置的两个侧面构成，所述槽包含分别在相互对置的两个侧面的对置位置处形成的第1对槽和第2对槽，并且，所述第1对槽和所述第2对槽在所述影像光的行进方向上分开配置。
在上述结构中，更加优选在形成有所述第1对槽的侧面上的、在所述影像光的行进方向上与该第1对槽不同的位置处具有第3对槽，所述第1对槽的形成V字形的斜面的角度与所述第3对槽的斜面的角度不同。
实现上述目的的图像显示装置的发明是一种图像显示装置，其特征在于，该图像显示装置具有：显示元件，其射出影像光；导光棱镜，其将来自所述显示元件的影像光引导至观察者的眼球，在观察者的视野内显示显示元件的虚像，该导光棱镜具有被配置成包围从一端部入射的影像光的光路的至少4个侧面、使由所述至少4个侧面引导的所述影像光进行反射的反射面、以及朝向观察者的眼球射出在所述反射面反射后的所述影像光的出射面，在所述至少4个侧面上分别形成有V字形的槽；以及支承部，其用于在观察者的头部固定支承所述显示元件和所述导光棱镜。
优选当设所述至少4个侧面中的一个侧面的宽度为Pw、该一个侧面中形成的所述槽在所述侧面的宽度方向上的长度为Vw、所述显示元件在所述一个侧面的宽度方向上的有效区域为Dw时，Dw<Vw<Pw的关系式成立。
或者，优选当设所述显示元件的所述显示区域的视野角为Dθ、连结所述槽的V字形的边缘而形成的区域的视野角为Vθ、所述导光棱镜的入射面的视野角为Pθ时，Dθ<Vθ<Pθ的关系式成立。
实现上述目的的导光棱镜的发明是一种导光棱镜，其将来自显示元件的影像光引导至观察者的眼球，在观察者的视野内显示显示元件的虚像，其特征在于，该导光棱镜具有：至少4个侧面，它们被配置成包围从一端部入射的影像光的光路；反射面，其使由所述至少4个侧面引导的所述影像光进行反射；以及出射面，其朝向观察者的眼球射出在所述反射面反射后的所述影像光，在所述至少4个侧面中的对置的至少一组侧面中对置地形成有一对V字形的槽。
进而，优选在形成有所述一对V字形的槽的侧面上的、该一对V字形的槽在所述影像光的行进方向上的所述出射面侧具有另一对V字形槽，当设所述一对V字形的槽的各个边缘的、关于形成有所述一对V字形的槽的侧面对称的位置间的宽度的视野角为Va’θ，所述另一对V字形槽的槽间的宽度的视野角为Vbθ时，Vbθ<Va’θ的关系成立。
实现上述目的的图像显示装置的发明是一种图像显示装置，其特征在于，该图像显示装置具有：显示元件，其射出影像光；导光棱镜，其将来自显示元件的影像光引导至观察者的眼球，在观察者的视野内显示显示元件的虚像，该导光棱镜具有被配置成包围从一端部入射的影像光的光路的至少4个侧面、使由所述至少4个侧面引导的所述影像光进行反射的反射面、以及朝向观察者的眼球射出在所述反射面反射后的所述影像光的出射面，在所述至少4个侧面中的对置的至少一组侧面上对置地形成有一对V字形的槽；以及支承部，其用于在观察者的头部固定支承所述显示元件和所述导光棱镜。
发明效果
根据本发明，能够提供减少了由于在内侧面的反射而产生的杂散光和重像光的导光棱镜以及使用该导光棱镜的图像显示装置。
附图说明
图1是示出第1实施方式的图像显示装置的外观的立体图。
图2A是从眼球侧观察图1的图像显示装置的光学系统的主视图。
图2B是图1的图像显示装置的光学系统的俯视图。
图2C是从显示元件侧观察图1的图像显示装置的光学系统的侧视图。
图3是放大示出图1的第1侧面中设置的棱镜槽的剖视图。
图4是说明图2的显示元件、由棱镜槽的边缘形成的框和导光棱镜的入射窗的视野角的关系的图。
图5A是从眼球侧观察第2实施方式的图像显示装置的光学系统的主视图。
图5B是第2实施方式的图像显示装置的光学系统的俯视图。
图5C是从显示元件侧观察第2实施方式的图像显示装置的光学系统的侧视图。
图6A是从眼球侧观察第3实施方式的图像显示装置的光学系统的主视图。
图6B是第3实施方式的图像显示装置的光学系统的俯视图。
图6C是从显示元件侧观察第3实施方式的图像显示装置的光学系统的侧视图。
图7A是从眼球侧观察第4实施方式的图像显示装置的光学系统的主视图。
图7B是第4实施方式的图像显示装置的光学系统的俯视图。
图8A是从眼球侧观察第5实施方式的图像显示装置的光学系统的主视图。
图8B是第5实施方式的图像显示装置的光学系统的俯视图。
图9是示出第6实施方式的图像显示装置的光学系统的主视图。
图10是说明第7实施方式的图像显示装置的光学系统的图。
图11A是从眼球侧观察导光棱镜的入射侧端部的变形例的主视图。
图11B是导光棱镜的入射侧端部的变形例的俯视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(第1实施方式)
图1是示出本发明的第1实施方式的图像显示装置的外观的立体图。该图像显示装置1具有：支承部2，其具有眼镜的形状，用于在观察者的头部固定支承图像显示装置整体；主体部3，其固定在支承部2的边撑(侧头部的框架)上，内置有显示元件31(参照图2)；以及导光棱镜5，其在一端部由主体部3支承，另一个端部在装配观察者上的状态下延伸到观察者的眼前。
在主体部3中，除了显示元件31以外，还具有用于在显示元件31上显示图像的电子电路、用于以有线或无线的方式从主体部3的外部接收影像数据的通信功能等。
图2是示出图1的图像显示装置的光学系统的图，图2A是从眼球侧观察的主视图，图2B是俯视图，图2C是从显示元件侧观察的侧视图。显示元件31是显示应该观察的图像的液晶显示元件或有机EL元件等，内置于主体部3内。该显示元件31中显示的图像的影像光入射到导光棱镜5的入射面51。优选在显示元件31与导光棱镜5的入射面51之间设置用于保护显示元件31的保护窗(未图示)。
导光棱镜5是由透明树脂构成的一个方向较长的棱镜。导光棱镜5在影像光的行进方向即长度方向的两端具有入射面51和反射面52，在入射面51与反射面52之间，以包围影像光的光路的方式具有第1侧面53a、第2侧面53b、第3侧面53c和第4侧面53d，并且在第2侧面上形成出射面54。在观察者装配了图像显示装置1的状态下，第1侧面53a位于朝向观察者的正面的面的相反侧，第2侧面53b是朝向观察者的正面的面。并且，第3侧面53c是导光棱镜的上侧的面，第4侧面53d是导光棱镜的下侧的面。即，第1侧面53a和第2侧面53b是相互对置的面，第3侧面53c和第4侧面53d是相互对置的面。
在图2中，第1～第4侧面53a～53d构成为平面，分别与入射面51大致垂直。但是，第1～第4侧面53a～53d也可以具有些许弯曲，并且，也可以构成为相比于反射面52侧，入射面51侧的宽度较宽。例如，关于第3侧面53c与第4侧面53d之间的距离，也可以设为与入射面51侧相比，使反射面52侧较窄。并且，第1和第2侧面的从观察者的眼球观察的宽度优选设定为，比人的平均瞳孔径即4mm窄，不会妨碍比导光棱镜5更靠前方的外界的观察。或者，为了在视野内更大地显示图像，也可以设为4～9mm左右的宽度。
反射面52形成为相对于导光棱镜5的长度方向使内侧面朝向观察者侧倾斜大约45°的斜面。该反射面52通过铝溅射等形成为反射镜面，以使得在导光棱镜5内沿长度方向行进的影像光进行全反射。另外，根据导光棱镜5的材料的折射率和反射面的角度等条件，不利用反射膜对表面进行涂层，也能够形成全反射面。
并且，在第2侧面53b的与反射面52相邻的部分设置有出射面54。出射面54形成为位于在反射面52反射后的影像光朝向眼球的光路上的凸面。该出射面54与导光棱镜5一体形成。通过使用树脂进行一体成型，能够大量且廉价地制造导光棱镜5。但是，也可以在形成为平面的第2侧面53b上接合平凸透镜来形成出射面54。另外，在图2以后的附图中，利用单点划线示出出射面54的光轴。光轴在反射面52中屈曲并穿过显示元件31的中心。在反射面52与入射面51之间，光轴的方向与导光棱镜53的长度方向一致。
在导光棱镜5的第1～第4侧面53a～53d中，在与长度方向垂直的方向上分别延伸有截面为V字形的棱镜槽61a～61d。各个棱镜槽61a～61d与相邻的侧面的棱镜槽连接，整体形成为通过导光棱镜5的4个侧面53a～53d并绕影像光的光路一周。
棱镜槽61a～61d由夹持切入导光棱镜5的各侧面中的边缘的两个槽面形成。图3是放大示出图2的第1侧面53a中设置的棱镜槽61a的剖视图。棱镜槽61a由两个槽面S1、S2構成。这些槽面S1、S2的倾斜角度θ1、θ2设计成，通过使导光棱镜内产生的杂散光或重像光向导光棱镜5的外部透射、或朝向导光棱镜内反射而从其他侧面透射，从而将所述杂散光或重像光去除。因此，各棱镜槽61a～61d的截面的V字形在入射面侧和反射面侧不是必须为左右对称的形状。另外，将由于导光棱镜内的不期望的位置处的反射而产生的不期望的光称为杂散光，特别地，将产生要观察的正规像以外的不期望的像的光称为重像光。
图4是说明图2的显示元件、由棱镜槽的边缘形成的框和导光棱镜的入射窗的视野角的关系的图，使基于反射面52的屈曲呈直线状延伸而示意地示出图2B的光学系统。在图4中，Dθ、Vθ和Pθ分别表示显示元件的显示区域的视野角、连结棱镜槽的V字形的边缘而形成的区域的视野角和导光棱镜的入射窗框的视野角。通过引出连结出射面54的中央和各个区域的外周端部的线，能够确认这些视野角。这里，Dθ、Vθ和Pθ形成为满足以下关系。
Dθ<Vθ<Pθ
另外，在图4的例子中，视野角是水平方向(与第1侧面53a和第2侧面53b垂直的方向)的视野角，但是，优选导光棱镜针对垂直方向的视野角也满足同样的关系。
由于如上所述构成，所以，从主体部3的显示元件31射出的影像光透射过导光棱镜5的入射面51，入射到导光棱镜5内。入射到导光棱镜5的影像光在导光棱镜5内沿着长度方向被导光，在反射面52进行反射，从出射面54向观察者的眼球方向射出。由于出射面54具有正屈光力，所以，当从观察者侧观察时，显示元件31中显示的图像作为被放大的虚像显示在视野内。
并且，在没有棱镜槽61a～61d的情况下，从显示元件31射出的影像光的一部分在第1～第4侧面53a～53d的不期望的位置处进行反射，可能产生杂散光或重像光。但是，在本发明的导光棱镜5中，由于分别在第1～第4侧面53a～53d中形成棱镜槽61a～61d，所以，能够将杂散光或重像光去除到导光棱镜5的外部，能够防止对比度的降低、以及在显示画面的上下左右出现重像图像。并且，由于棱镜槽61a～61d在第1～第4侧面53a～53d上配置成环绕影像光的光路，所以，在其长度方向的位置处，能够更加可靠地去除杂散光和重像光。
进而，如图4所示，当设Dθ、Vθ和Pθ分别为显示元件的显示区域的视野角、连结棱镜槽的V字形的边缘而形成的区域的视野角和导光棱镜的入射窗框的视野角时，Dθ、Vθ和Pθ满足以下关系：
Dθ<Vθ<Pθ
所以，来自显示元件31的显示区域的影像光不会由于棱镜槽61a～61d而遮光，并且，能够截止棱镜槽61a～61d与入射面51之间的侧面产生的重像光。
如以上说明的那样，根据本实施方式，由于在包围影像光的光路的导光棱镜5的4个侧面53a～53d中分别形成V字形的棱镜槽61a～61d，所以，能够减少由于导光棱镜5的各内侧面中的反射而引起的杂散光或重像光。进而，由于以环绕4个侧面53a～53d的方式形成棱镜槽61a～61d，所以，能够更加可靠地截止杂散光或重像光。并且，通过满足Dθ<Vθ<Pθ的关系，能够防止有效影像光被棱镜槽遮光。
(第2实施方式)
图5是示出第2实施方式的图像显示装置的光学系统的图，图5A是从眼球侧观察的主视图，图5B是俯视图，图5C是从显示元件侧观察的侧视图。关于第2实施方式的导光棱镜5，在图1的第1实施方式的导光棱镜5中，代替棱镜槽61a～61d，第1侧面53a和第2侧面53b中设置的一对棱镜槽62a和62b(第1对槽)形成在相互对置的位置，第3侧面53c和第4侧面53d中设置的另一对棱镜槽62c和62d(第2对槽)形成在相互对置的位置。这里，棱镜槽62a和62b相对于棱镜槽62c和62d向导光棱镜5的长度方向的反射面52侧分开配置。其他结构与第1实施方式相同，所以，对相同或对应的结构要素标注相同参照标号并省略说明。
根据本实施方式，由于在包围影像光的光路的导光棱镜5的4个侧面53a～53d中分别形成V字形的棱镜槽62a～62d，所以，与第1实施方式同样，能够减少由于导光棱镜5的各侧面中的反射而引起的杂散光或重像光。进而，由于使棱镜槽62a和62b与棱镜槽62c和62d在长度方向上的位置偏移，所以，在对导光棱镜5进行树脂成型时，树脂的流动性良好，能够提高第1～第4侧面53a～53d的各光学面的精度。
(第3实施方式)
图6是示出第3实施方式的图像显示装置的光学系统的图，图6A是从眼球侧观察的主视图，图6B是俯视图，图6C是从显示元件侧观察的侧视图。关于第3实施方式的导光棱镜5，在第1～第4侧面53a～53d中，分别代替以横穿图5的第2实施方式的导光棱镜5的各侧面的方式延伸的棱镜槽62a～62d，形成比与第1～第4侧面53a～53d的长度方向垂直的方向的宽度短的棱镜槽63a～63d。各棱镜槽63a～63d分别形成在第1～第4侧面53a～53d的面内，不会延伸到第1～第4侧面53a～53d的相互相邻的侧面之间的角部。
并且，当设导光棱镜5的某一个侧面(例如第2侧面53b)的宽度为Pw、该侧面中形成的棱镜槽(棱镜槽63b)的长度为Vw、显示元件的有效区域的与该侧面对应的方向的宽度长度为Dw时，满足以下关系。
Dw<Vw<Pw
其他结构与第2实施方式相同，所以，对相同或对应的结构要素标注相同参照标号并省略说明。
根据以上结构，由于棱镜槽63a～63d的长度比显示元件31的对应方向的有效径更长，所以，能够不遗漏地截止重像光。并且，由于棱镜槽63a～63d的长度比导光棱镜5的对应的各侧面53a～53d的宽度短，在导光棱镜5的相邻侧面之间的角部分不设置槽，所以，能够确保将导光棱镜5安装在主体部3上进行使用时的保持力。并且，在为了进行视度的调整而使导光棱镜5相对于主体部3在长度方向上滑动的情况下，也能够顺畅地使导光棱镜5进行动作。
(第4实施方式)
图7是示出第4实施方式的图像显示装置的光学系统的图，图7A是从眼球侧观察的主视图，图7B是俯视图。关于第4实施方式的导光棱镜5，是在图6的第3实施方式的导光棱镜5中，在第3侧面53c和第4侧面53d上的、比棱镜槽63a、63b更靠反射面52侧的相互对置的位置处还形成棱镜槽64c和64d(第3对槽)。这里，改变形成V字形的槽面的角度来形成入射面51侧的棱镜槽63c、63d和反射面52侧的棱镜槽64c、64d。具体而言，棱镜槽63c、63d设计成截止基于来自显示元件31的影像光的杂散光或重像光，与此相对，棱镜槽64c、64d设计成防止来自出射面54或反射面53的缘部的逆入射光到达显示元件31而对显示元件的动作造成影响或降低对比度。该情况下，使反射面54侧的棱镜槽64c、64d的槽面向与入射面侧的棱镜槽63c、63d的槽面相反的朝向倾斜。换言之，关于棱镜槽63c、63d、64c、64d，与图3所示的情况同样，在定义入射面侧的槽面S1、反射面侧的槽面S2分别相对于对应的侧面的角度θ1、θ2时，在棱镜槽63c、63d与棱镜槽64c、64d之间，θ1与θ2的大小关系不同。由此，能够截止逆入射光。其他结构与第3实施方式相同，所以，对相同或对应的结构要素标注相同参照标号并省略说明。
如以上说明的那样，根据本实施方式，在第3和第4侧面53c、53d中形成两对棱镜槽63c、63d和64c、64d，棱镜槽64c、64d构成为截止逆入射光，所以，除了第3实施方式的效果以外，还能够防止逆入射光针对显示元件的动作的不良影响和对比度的降低。
另外，棱镜槽64c、64d不仅能够用于逆入射光的去除，还能够用于杂散光和重像光的进一步去除。该情况下，与第3实施方式相比，使各棱镜槽63c、63d、64c、64d的深度较浅，能够产生与仅形成一对棱镜槽63c、63d的情况相同的效果。除此之外，通过设置多对棱镜槽，并且根据与入射面51之间的距离改变槽面的角度，能够得到各种效果。
(第5实施方式)
图8是示出第5实施方式的图像显示装置的光学系统的图，图8A是从眼球侧观察的主视图，图8B是俯视图。在图8的导光棱镜5中，在第3侧面53c中，从入射面51侧起依次形成3个棱镜槽65a、65c、65e。这些棱镜槽65a、65c、65e不是形成在与导光棱镜的长度方向垂直的方向上，而是赋予角度来形成。特别地，棱镜槽65e沿着反射面的倾斜而设置在反射面51的附近。并且，在第4侧面53d的与棱镜槽65a、65c、65e对置的位置处也分别形成相同的棱镜槽65b、65d、65f。
根据上述结构，如图8A和图8B那样，通过棱镜槽65a～65f，从显示元件31射出的影像光中的从光路脱离的光具有从观察者观察的铅直方向和前后方向等各种方向成分而偏向。由此，能够更加可靠地截止重像光。并且，由于在接近反射面52的位置沿着反射面52的倾斜而形成有棱镜槽65e、65f，所以，影像光的外周部在反射面51的前后两次穿过棱镜槽65e、65f的附近，得到两倍的杂散光和重像光去除效果。
除了第3侧面53c和第4侧面53d中设置的棱镜槽65a～65f以外，也可以在第1侧面53a和第2侧面53b中形成与长度方向垂直的棱镜槽或相对于长度方向赋予角度的棱镜槽。
(第6实施方式)
图9是示出第6实施方式的图像显示装置的光学系统的主视图。在导光棱镜5中，在第2侧面53b中形成相对于长度方向赋予角度的棱镜槽66a～66d。该情况下，在第1侧面53a的对置位置处也形成棱镜槽，但是，为了简化而省略图示。关于第2侧面53b中形成的棱镜槽中的棱镜槽66a和66b，相对于导光棱镜5的长度方向在相反方向上赋予角度的两个棱镜槽相互交叉。这样，通过使在相互相反方向上赋予角度的棱镜槽交叉，棱镜槽66a和66b成为关于导光棱镜的长度方向对称的形状。由此，能够均等地截止杂散光或重像光。
(第7实施方式)
图10是说明第7实施方式的图像显示装置的光学系统的图。省略了基于反射面52的反射，呈直线状延伸导光棱镜53并示意地示出导光棱镜53。在第1侧面53a和第2侧面53b中，分别与导光棱镜5的长度方向垂直地形成横穿各侧面53a、53b的4对棱镜槽。具体而言，如图10所示，从入射面51侧起依次分别成对地形成棱镜槽67a、67b、棱镜槽67c、67d、棱镜槽67e、67f和棱镜槽67g、67h。
并且，在图10中，将从显示元件31的显示区域射出并通过出射面54的影像光的有效光束所通过的范围表示为由两条直线l1和l2夹持的区域。各棱镜槽67a～67h形成在上述有效光束所通过的范围的外侧。因此，越接近入射面51，则棱镜槽67a～67h的深度形成为越深，越接近反射面52，则棱镜槽67a～67h的深度形成为越浅。并且，在入射面51侧，由于棱镜槽较深，所以，扩大棱镜槽间的间隔进行配置，在反射面52侧，由于棱镜槽较浅，所以缩窄棱镜槽的间隔进行配置。即，在图10中，当设棱镜槽67a、67b的深度为d1、棱镜槽67g、67h的深度为d2时，d1>d2。并且，当设棱镜槽67a、67b与棱镜槽67c、67d之间的间隔为P1、棱镜槽67e、67f与棱镜槽67g、67h之间的间隔为P2时，P1>P2。
根据以上结构，根据本实施方式，从显示元件31射出的影像光的有效光束不会由于棱镜槽67a～67h而遮光。并且，棱镜槽的深度越浅，则棱镜槽间的间距越窄，所以，能够高效地去除杂散光和重像光。
进而，在图10中，当设接近入射面51的一侧配置的一对槽(棱镜槽67a、67b)为Va、在出射面54侧与该槽相邻的另一对槽(棱镜槽67c、67d)为Vb时，当设基于另一对槽Vb的槽间的宽度Vbw得到的视场角为Vbθ，设相对于形成有一对槽Va的侧面53a、53b而与1对槽Va的边缘对称的位置为Va’时的、Va’间的宽度为Va’w，设基于该宽度Va’w得到的视野角为Va’θ时，设定槽Va、Vb之间的距离(P1)，以使得满足以下关系：
Vbθ<Va’θ
由此，能够去除一对槽Va与另一对槽Vb之间产生的重像光。
另外，在本实施方式中，也可以在第3侧面和第4侧面中也形成与第1侧面和第2侧面相同的多个棱镜槽。该情况下，通过满足上述槽的深度、槽的间隔的条件，得到相同效果。并且，各侧面的棱镜槽的数量不限于4个，也可以形成4个以上的棱镜槽。
另外，本发明不限于上述实施方式，能够进行若干变形或变更。例如，在上述各实施方式中，在导光棱镜的入射侧端部设置有与导光棱镜的长度方向垂直的入射面，但是，导光棱镜的入射侧的形状不限于此。图11是对图2所示的第1实施方式的导光棱镜的入射侧端部进行变更后的导光棱镜5的变形例。在该导光棱镜5中，在入射侧端部也形成相对于长度方向倾斜的反射面71，并且，在观察者的近前侧的第2侧面53b的端部形成入射面76，与入射面76对置配置显示元件31。由此，从显示元件32射出的影像光从入射面76入射到导光棱镜5，在反射面71进行反射，在导光棱镜5内沿着长度方向被导光。这样构成入射侧端部，也能够得到与上述各实施方式相同的作用、效果。除此之外，入射侧端部可以采用各种结构。
并且，在上述各实施方式中，导光棱镜的第1侧面和第2侧面中形成的棱镜槽相互对置配置，同样，第3侧面和第4侧面中形成的槽相互对置配置。但是，本发明不限于此，例如，也可以在4个侧面的长度方向上分别不同的位置配置槽。进而，导光棱镜的光轴不需要是沿着长度方向的方向，例如，也可以构成为，在导光棱镜内的第1和第2侧面中多次反射的影像光在反射面中进行反射并从出射面射出。该情况下，第1和第2侧面中的棱镜槽的位置设定为不会遮挡有效影像光的光路的位置。
并且，导光棱镜的侧面由4面构成，但是不限于此。例如，还包含对相邻的各侧面之间的棱线部分的角进行倒角或取圆角而得到的形状。并且，导光棱镜由透明的树脂形成，但是不限于此，也可以由玻璃等其他透明的光学部件形成。进而，在上述实施方式中，导光棱镜的出射面形成为凸面，但是不限于此。例如，也可以将反射面形成为具有正屈光力的反射面，出射面设为平面。该情况下，观察者也能够观察显示元件中显示的图像的放大后的虚像。
并且，图1中图示的图像显示装置朝向观察者的右眼显示图像，但是，也可以构成为左眼用或双眼用等的图像显示装置。进而，图像显示装置不限于眼镜型，也可以是将主体部和导光棱镜固定在风镜或头盔这样的部件上等用于固定在头部的各种形式。
标号说明
1：图像显示装置；2：支承部；3：主体部；5：导光棱镜；31、32：显示元件；51：入射面；52：反射面；53a：第1侧面；53b：第2侧面；53c：第3侧面；53d：第4侧面；54：出射面；61a～61d：棱镜槽；62a～62d：棱镜槽；63a～63d：棱镜槽；64c、64d：棱镜槽；66a～66d：棱镜槽；67a～67h：棱镜槽；71：反射面。

Claims (10)

1.一种导光棱镜，其将来自显示元件的影像光引导至观察者的眼球，在观察者的视野内显示所述显示元件的虚像，其中，该导光棱镜具有：
至少4个侧面，它们被配置成包围从一端部入射的影像光的光路；
反射面，其使由所述至少4个侧面引导的所述影像光进行反射；以及
出射面，其朝向观察者的眼球射出在所述反射面反射后的所述影像光，
在所述至少4个侧面上分别形成有至少一个V字形的槽。
2.根据权利要求1所述的导光棱镜，其中，
所述槽形成为通过所述至少4个侧面且绕所述影像光的光路一周。
3.根据权利要求1所述的导光棱镜，其中，
所述至少4个侧面由两组相互对置的两个侧面构成，所述槽包含分别在相互对置的两个侧面的对置位置处形成的第1对槽和第2对槽，并且，所述第1对槽和所述第2对槽在所述影像光的行进方向上分开配置。
4.根据权利要求3所述的导光棱镜，其特征在于，
在形成有所述第1对槽的侧面上的、在所述影像光的行进方向上与该第1对槽不同的位置处具有第3对槽，所述第1对槽的形成V字形的斜面的角度与所述第3对槽的斜面的角度不同。
5.一种图像显示装置，其具有：
显示元件，其射出影像光；
导光棱镜，其将来自所述显示元件的影像光引导至观察者的眼球，在观察者的视野内显示显示元件的虚像，该导光棱镜具有被配置成包围从一端部入射的影像光的光路的至少4个侧面、使由所述至少4个侧面引导的所述影像光进行反射的反射面、以及朝向观察者的眼球射出在所述反射面反射后的所述影像光的出射面，在所述至少4个侧面上分别形成有V字形的槽；以及
支承部，其用于在观察者的头部固定支承所述显示元件和所述导光棱镜。
6.根据权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于，
当设所述至少4个侧面中的一个侧面的宽度为Pw、该一个侧面上形成的所述槽在所述侧面的宽度方向上的长度为Vw、所述显示元件在所述一个侧面的宽度方向上的有效区域为Dw时，Dw<Vw<Pw的关系式成立。
7.根据权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于，
当设所述显示元件的所述显示区域的视野角为Dθ、连结所述槽的V字形的边缘而形成的区域的视野角为Vθ、所述导光棱镜的入射面的视野角为Pθ时，Dθ<Vθ<Pθ的关系式成立。
8.一种导光棱镜，其将来自显示元件的影像光引导至观察者的眼球，在观察者的视野内显示显示元件的虚像，其中，该导光棱镜具有：
至少4个侧面，它们被配置成包围从一端部入射的影像光的光路；
反射面，其使由所述至少4个侧面引导的所述影像光进行反射；以及
出射面，其朝向观察者的眼球射出在所述反射面反射后的所述影像光，
在所述至少4个侧面中的对置的至少一组侧面上对置地形成有一对V字形的槽。
9.根据权利要求8所述的导光棱镜，其特征在于，
在形成有所述一对V字形的槽的侧面上的、该一对V字形的槽在所述影像光的行进方向上的所述出射面侧具有另一对V字形槽，当设所述一对V字形的槽的各个边缘的、关于形成有所述一对V字形的槽的侧面对称的位置之间的宽度的视野角为Va’θ，所述另一对V字形槽的槽间的宽度的视野角为Vbθ时，Vbθ<Va’θ的关系成立。
10.一种图像显示装置，其具有：
显示元件，其射出影像光；
导光棱镜，其将来自显示元件的影像光引导至观察者的眼球，在观察者的视野内显示显示元件的虚像，该导光棱镜具有被配置成包围从一端部入射的影像光的光路的至少4个侧面、使由所述至少4个侧面引导的所述影像光进行反射的反射面、以及朝向观察者的眼球射出在所述反射面反射后的所述影像光的出射面，在所述至少4个侧面中的对置的至少一组侧面上对置地形成有一对V字形的槽；以及
支承部，其用于在观察者的头部固定支承所述显示元件和所述导光棱镜。
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