CN109557668A

CN109557668A - 显示装置

Info

Publication number: CN109557668A
Application number: CN201811121824.9A
Authority: CN
Inventors: 井出光隆
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2019-04-02
Anticipated expiration: 2038-09-26
Also published as: US11073696B2; CN109557668B; JP6958178B2; JP2019061080A; US20190094546A1

Abstract

提供显示装置，该显示装置能够削减构成光学系统的部件个数。在显示装置(100)的光学系统(10)中，沿着从图像光投射装置(30)射出的图像光(L0)的行进方向配置有第2反射元件(60)、第1衍射元件(50)、第1反射元件(40)和第2衍射元件(70)。第1反射元件(40)的反射面(41)为中央部相对于周边部凹陷的自由曲面的凹曲面，在第1反射元件(40)与第2衍射元件(70)之间形成中间像。第2反射元件(60)的反射面(61)为中央部相对于周边部凹陷的自由曲面的凹曲面，在第2反射元件(60)与第1衍射元件(50)之间形成中间像。因此，无需用于形成中间像的中间透镜。

Description

显示装置

技术领域

本发明涉及利用衍射元件显示图像的显示装置。

背景技术

作为使用了全息元件等衍射元件的显示装置，提出有由衍射元件使从图像光投射装置向前方射出的图像光朝向观察者的眼睛偏转的显示装置(参照专利文献1)。在衍射元件中，对干涉条纹进行了最优化，以使得以特定波长获得最佳衍射角度和衍射效率。

专利文献1：日本特开2016-161669号公报

在专利文献1所记载的显示装置中，图像光以对应于衍射元件的干涉条纹的特定波长为中心具有规定的光谱宽度，因此，从特定波长偏移的波长的光成为使图像的分辨率下降的原因。

因此，本发明人研究了如下显示装置：沿着从图像光投射装置射出的图像光的行进方向配置有第1衍射元件、中间透镜、反射元件和第2衍射元件。在该显示装置中，利用第1衍射元件将从图像光投射装置射出的图像光引导至中间透镜，由中间透镜形成中间像。然后，利用反射元件将中间像引导至第2衍射元件，由第2衍射元件朝向观察者的眼睛偏转。根据该结构，能够由第1衍射元件进行波长补偿，能够抑制由于从特定波长偏移的波长的光而引起的图像的分辨率的下降。但是，在上述结构的情况下，需要中间透镜，因此，部件个数较多。

发明内容

鉴于以上问题点，本发明的课题在于提供一种能够削减构成光学系统的部件个数的显示装置。

为了解决上述课题，本发明的显示装置的一个方式的特征在于，沿着从图像光投射装置射出的图像光的行进方向配置有第1衍射元件、第1反射元件和第2衍射元件，该第1衍射元件入射从所述图像光投射装置射出的图像光，该第1反射元件入射从所述第1衍射元件射出的所述图像光，该第2衍射元件将从所述第1反射元件射出的所述图像光朝向观察者的眼睛射出，所述第1反射元件的反射面为中央部相对于周边部凹陷的凹曲面，在所述第1反射元件与所述第2衍射元件之间形成中间像。

在本发明中，从图像光投射装置投射的图像光经由第1衍射元件而入射到第2衍射元件，从第2衍射元件朝向观察者的眼睛射出。因此，在从图像光投射装置投射的图像光中包含从对应于第2衍射元件的干涉条纹的特定波长偏移的波长的光的情况下，也能够利用第1衍射元件补偿第2衍射元件中的衍射角的偏差。因此，能够抑制图像的分辨率下降。此外，在从第1衍射元件朝向第2衍射元件的光路中配置有第1反射元件，在第1反射元件与第2衍射元件之间形成中间像，该第1反射元件的反射面为中央部相对于周边部凹陷的凹曲面。因此，无需在从第1衍射元件朝向第2衍射元件的光路中设置用于形成中间像的中间透镜，因此，能够削减构成光学系统的部件个数。此外，不由中间透镜形成中间像，因此，还具有难以产生色像差的优点。

在本发明中，能够采用如下方式：所述第1反射元件的反射面为自由曲面。

在本发明中，能够采用如下方式：所述第1衍射元件和所述第2衍射元件分别为反射型。

在本发明中，能够采用如下方式：所述第1衍射元件和所述第2衍射元件分别为反射型体积全息元件(reflection-type volume holographic elements)。根据该方式，能够选择性地衍射构成图像光的波长，因此，可获得较高的透射性。因此，显示装置能够同时视觉辨认外部光(背景)和图像。

在本发明中，能够采用如下方式：所述第1衍射元件的入射面和所述第2衍射元件的入射面分别为中央部相对于周边部凹陷的凹曲面。根据该方式，第1衍射元件和第2衍射元件具有聚光功能，因此，增强了使图像光朝向观察者的眼睛汇聚的功能。因此，能够显示视场角较大且高画质的图像。

在本发明中，能够采用如下方式：所述第1反射元件具有部分透射性。根据该方式，能够经由第1反射元件而视觉辨认外界。

在本发明中，能够采用如下方式：在从所述图像光投射装置到所述第1衍射元件的光路中设置有第2反射元件，该第2反射元件将从所述图像光投射装置射出的所述图像光朝向所述第1衍射元件射出。

在本发明中，能够采用如下方式：所述第2反射元件的反射面为中央部相对于周边部凹陷的凹曲面，在所述第2反射元件与所述第1衍射元件之间形成中间像。

在本发明中，能够采用如下方式：所述第2反射元件的反射面为自由曲面。

在本发明中，能够采用如下方式：所述第1反射元件与所述第2反射元件是一体的。根据该方式，在组装显示装置时，能够将第1反射元件和第2反射元件作为1个部件来处理。

在本发明中，能够采用如下方式：具有框架，该框架保持所述图像光投射装置、所述第2反射元件、所述第1衍射元件、所述第1反射元件和所述第2衍射元件，在将所述框架佩戴于观察者的头部时，所述第2衍射元件配置于观察者的眼前。

在本发明中，能够采用如下方式：所述图像光投射装置朝向前方射出所述图像光，所述第2反射元件朝向后方射出所述图像光，所述第1衍射元件朝向前方射出所述图像光，所述第1反射元件朝向左右方向或者下方向射出所述图像光，所述第2衍射元件朝向后方射出所述图像光。根据该方式，在将图像光投射装置、第1反射元件、第1衍射元件、第2反射元件和第2衍射元件搭载于在观察者的头部上所佩戴的框架的情况下，质量比较大的图像光投射装置配置于靠后方的位置，因此，显示装置的重心位于靠后方的位置。因此，在将显示装置佩戴于头部时，能够使框架不易向前侧倾斜等、提高显示装置的佩戴稳定性。

附图说明

图1是示出本发明实施方式1的显示装置的外观的一个方式的外观图。

图2是示出图1所示的显示装置的光学系统的一个方式的说明图。

图3是示出图2所示的第1反射元件和第2反射元件的反射面的自由曲面的形状的说明图。

图4是示出图2所示的第1反射元件的反射面的自由曲面的形状的参数的说明图。

图5是示出图2所示的第2反射元件的反射面的自由曲面的形状的参数的说明图。

图6是图2所示的第2衍射元件的干涉条纹的说明图。

图7是图2所示的第1衍射元件和第2衍射元件中的波长补偿的说明图。

图8是示出图2所示的第2衍射元件的具体结构例1的剖视图。

图9是示出图2所示的第2衍射元件的具体结构例2的剖视图。

图10是示出本发明实施方式2的显示装置的光学系统的一个方式的说明图。

图11是从图2和图4所示的光学系统的第1衍射元件到第2衍射元件的光路的说明图。

图12是从本发明变形例的光学系统的第1衍射元件到第2衍射元件的光路的说明图。

标号说明

10：光学系统；10a：右眼用光学系统；10b：左眼用光学系统；30：图像光投射装置；31：图像光生成装置；32：投射光学系统；40：第1反射元件；41、61：反射面；50：第1衍射元件；55、75：反射型体积全息元件；60：第2反射元件；70：第2衍射元件；90：框架；91：前部分；92a、92b：镜腿；100：显示装置；310：显示面板；X：第2方向；Z：第1方向；E：眼睛。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明实施方式进行说明。另外，在以下的各图中，设各层和各部件为能够识别程度的大小，因此，使各层和各部件的尺寸、角度与实际不同。

[实施方式1]

图1是示出本发明实施方式1的显示装置100的外观的一个方式的外观图。图2是示出图1所示的显示装置100的光学系统10的一个方式的说明图。另外，在图1和图2中，设前后方向为第1方向Z、前侧为第1方向Z的一侧Z1、后侧为第1方向Z的另一侧Z2、横向为第2方向X、上下方向为第3方向Y。此外，在示出左眼用光学系统10b的图2中，设右侧(鼻侧)为第2方向X的一侧X1、左侧(耳侧)为第2方向X的另一侧X2。

图1所示的显示装置100为头部佩戴型的显示装置，具有使图像光L0a入射到右眼Ea的右眼用光学系统10a、以及使图像光L0b入射到左眼Eb的左眼用光学系统10b。显示装置100例如形成为如眼镜的形状。具体而言，显示装置100具有保持右眼用光学系统10a和左眼用光学系统10b的框架90，框架90佩戴于观察者的头部。框架90具有前部分91，该前部分91分别保持后述的右眼用光学系统10a的第2衍射元件70a和左眼用光学系统10b的第2衍射元件70b，在框架90的右侧的镜腿92a和左侧的镜腿92b上分别保持有后述的右眼用光学系统10a的图像光投射装置和左眼用光学系统10b的图像光投射装置等。

右眼用光学系统10a和左眼用光学系统10b的基本结构相同。因此，在以下的说明中，以不区分右眼用光学系统10a和左眼用光学系统10b的方式作为光学系统10进行说明。此外，在图2中，作为光学系统10，仅示出左眼用光学系统10b，省略右眼用光学系统10a的说明。此外，图2记载了图像光的中央与两端的视场角的光线。但是，为了简化附图，针对第1衍射元件50之后的光线仅记载各视场角的中心光线，省略了其他光线。

如图2所示，光学系统10沿着从图像光投射装置30射出的图像光L0的行进方向配置有第1衍射元件50、第1反射元件40和第2衍射元件70，该第1衍射元件50入射从图像光投射装置30射出的图像光L0，该第1反射元件40入射从第1衍射元件50射出的图像光L0，该第2衍射元件70将从第1反射元件40射出的图像光L0朝向观察者的眼睛E射出。此外，在从图像光投射装置30到第1衍射元件50的光路中设置有第2反射元件60，该第2反射元件60将从图像光投射装置30射出的图像光L0朝向第1衍射元件50射出。在该光学系统10中，当着眼于图像光L0在第1方向Z(前后方向)上的行进方向时，图像光投射装置30朝向第1方向Z的一侧Z1(前方)射出图像光L0。在第2反射元件60中从第1方向Z的另一侧Z2入射从图像光投射装置30射出的图像光L0，将所入射的图像光L0朝向第1方向Z的另一侧Z2(后方)射出。第1衍射元件50从第1方向Z的一侧Z1入射从第2反射元件60射出的图像光L0，将所入射的图像光L0朝向第1方向Z的一侧Z1射出。第1反射元件40从第1方向Z的另一侧Z2入射从第1衍射元件50射出的图像光L0，将所入射的图像光L0朝向第2方向X(左右方向)的一侧X1射出。第2衍射元件70从第2方向X的另一侧X2入射从第1反射元件40射出的图像光L0，将所入射的图像光L0朝向第1方向Z的另一侧Z2射出。从第2衍射元件70射出的图像光L0入射到观察者的眼睛E。

(光学系统10的详细结构)

在本方式中，图像光投射装置30具有：图像光生成装置31，其生成图像光L0；以及投射光学系统32，其投射图像光生成装置31所生成的图像光L0。在本方式中，图像光生成装置31和投射光学系统32分别将图像光L0朝向第1方向Z的一侧Z1射出。

投射光学系统32由多个透镜321构成。能够采用如下方式：图像光生成装置31具有有机电致发光显示元件等显示面板310。根据该方式，可提供小型且能够进行高画质的图像显示的显示装置100。此外，也可以采用如下方式：图像光生成装置31具有：照明光源(未图示)；以及液晶显示元件等显示面板310，其对从照明光源射出的照明光进行调制。根据该方式，能够选择照明光源，因此，具有图像光L0的波长特性的自由度增大的优点。这里，能够采用如下方式：图像光生成装置31具有能够进行彩色显示的1张显示面板310。此外，也可以采用如下方式：图像光生成装置31具有与各颜色对应的多个显示面板310、以及对从多个显示面板310射出的各颜色的图像光进行合成的合成光学系统。并且，也可以采用如下方式：图像光投射装置30用微镜器件对激光进行调制。

第2反射元件60配置成将反射面61朝向从第1方向Z的另一侧Z2向第2方向X的一侧X1斜着倾斜的方向，将从图像光投射装置30投射的图像光L0朝从第1方向Z的另一侧Z2向第2方向X的一侧X1斜着倾斜的方向射出。

这里，反射面61为中央部相对于周边部凹陷的凹曲面，在第2反射元件60与第1衍射元件50之间形成中间像。在本方式中，反射面61为参照图3和图5而后述的自由曲面。

第1衍射元件50为反射性的衍射元件，将从第2反射元件60射出的图像光L0朝向第1方向Z的一侧Z1射出。在本方式中，第1衍射元件50配置成在相对于第2反射元件60在第1方向Z的另一侧Z2隔开的位置处，将入射面51朝向从第1方向Z的一侧Z1向第2方向X的另一侧X2斜着倾斜的方向。因此，第1衍射元件50将从自第1方向Z的一侧Z1向第2方向X的另一侧X2斜着倾斜的方向入射的图像光L0朝向第1方向Z的一侧Z1射出。

第1反射元件40配置成将反射面41朝向从第1方向Z的另一侧Z2向第2方向X的一侧X1斜着倾斜的方向，将从第1衍射元件50射出的图像光L0朝从第1方向Z的一侧Z1朝第2方向X的一侧X1斜着倾斜的方向射出。

这里，反射面41为中央部相对于周边部凹陷的凹曲面，在第1反射元件40与第2衍射元件70之间形成中间像。在本方式中，反射面41为参照图3和图4而后述的自由曲面。

第2衍射元件70配置成在从相对于第1反射元件40在第1方向Z的一侧Z1对置的位置向第2方向X的一侧X1偏移的位置处，将入射面71朝向第1方向Z的另一侧Z2。

(反射面41、61的结构)

图3是示出图2所示的第1反射元件40和第2反射元件60的反射面41、61的自由曲面的形状的说明图。图4是示出图2所示的第1反射元件40的反射面41的自由曲面的形状的参数的说明图。图5是示出图2所示的第2反射元件60的反射面61的自由曲面的形状的参数的说明图。另外，图3所示的坐标系与图1和图2所示的XYZ坐标系不同，因此，用使用了小写字母xyz的xyz坐标表示。此外，图4和图5仅示出参数的一部分，在图4和图5中省略了图示的参数的值为0。此外，在图3中，z表示凹陷(sag)量，在图4和图5中，x和y表示在反射面41、61的面内方向上垂直的2个方向。

图2所示的第1反射元件40和第2反射元件60的反射面41、61分别由图3所示的自由曲面构成，自由曲面的形状利用图3所示的式规定。这里，第1反射元件40的反射面41的各参数如图4所示。第2反射元件60的反射面61的各参数如图5所示。

(第1衍射元件50和第2衍射元件70的详细结构)

图6是图2所示的第2衍射元件70的干涉条纹751的说明图。在图2中，第2衍射元件70具有反射型体积全息元件75，反射型体积全息元件75是部分反射型衍射光学元件。因此，第2衍射元件70构成部分透射反射性的合成器。因此，外部光也经由第2衍射元件70而入射到眼睛E，因此，观察者能够识别由图像光生成装置31形成的图像光L0与外部光(背景)重叠而得到的图像。

第2衍射元件70与观察者的眼睛E相对，供图像光L0入射的第2衍射元件70的入射面71为在远离眼睛E的方向上凹陷的凹曲面。换言之，入射面71为中央部在图像光L0的入射方向上相对于周边部凹陷而弯曲的形状。因此，能够使图像光L0朝向观察者的眼睛E有效地汇聚。

第1衍射元件50具有反射型体积全息元件55，反射型体积全息元件55为部分反射型衍射光学元件。第1衍射元件50的供图像光L0入射的入射面51为凹陷的凹曲面。换言之，入射面51为中央部在图像光L0的入射方向上相对于周边部凹陷而弯曲的形状。因此，能够使图像光L0朝向第1反射元件40有效地偏转。

如图6所示，第2衍射元件70具有干涉条纹751，该干涉条纹751具有与特定波长对应的间距。干涉条纹751作为折射率等的差记录在全息元件感光层上，干涉条纹751以与特定入射角度对应的方式，相对于第2衍射元件70的入射面71在一个方向上倾斜。因此，第2衍射元件70在规定的方向上对图像光L0进行衍射并偏转。特定波长和特定入射角度对应于图像光L0的波长和入射角度。该结构的干涉条纹751能够通过使用参照光Lr和物体光Ls在全息感光层上进行干渉曝光而形成。

另外，第1衍射元件50和第2衍射元件70的基本结构相同，因此，针对第1衍射元件50，在图6中示出了第1衍射元件50的干涉条纹551，省略它们的说明。

(波长补偿)

图7是图2所示的第1衍射元件50和第2衍射元件70中的波长补偿的说明图。另外，在图7中仅示出了视场角的中央光线中的波长补偿，但在视场角的其他光线中也进行相同的波长补偿。在图7中示出了图像光L0的特定波长的光L1(实线)，例如采用作为图像光L0的强度峰值的波长的光。此外，在图7中示出了相对于特定波长的长波长侧的光L2(点划线)和相对于特定波长的短波长侧的光L3(虚线)。为了简化附图，在从第1衍射元件50到第2衍射元件70之间，仅记载了特定波长的光L1的光线。

在图7中，入射到第1衍射元件50的图像光L0由第1衍射元件50进行衍射并偏转。这时，相对于特定波长的长波长侧的光L2的衍射角度比特定波长的光L1的衍射角度大。此外，相对于特定波长的短波长侧的光L3的衍射角度比特定波长的光L1的衍射角度小。因此，从第1衍射元件50射出的图像光L0按照每个波长偏转并分散。

从第1衍射元件50射出的图像光L0经由第1反射元件40而入射到第2衍射元件70，由第2衍射元件70进行衍射并偏转。此时，在从第1衍射元件50到第2衍射元件70的光路中，进行1次基于第1反射元件40的反射，并且，进行1次基于第1反射元件40的中间像的形成。因此，当设图像光L0与第2衍射元件70的入射面法线之间的角度为入射角时，相对于特定波长的长波长侧的光L2成为比特定波长的光L1大的入射角，相对于特定波长的短波长侧的光L3成为比特定波长的光L1小的入射角。此外，相对于特定波长的长波长侧的光L2的衍射角度比特定波长的光L1的衍射角度大。此外，相对于特定波长的短波长侧的光L3的衍射角度比特定波长的光L1的衍射角度小。

因此，相对于特定波长的长波长侧的光L2以比特定波长的光L1大的射出角从第1衍射元件50射出，但相对于特定波长的长波长侧的光L2的衍射角度比特定波长的光L1的衍射角度大，因此，其结果为，在从第2衍射元件70射出时，相对于特定波长的长波长侧的光L2与特定波长的光L1成为大致平行的光。与此相对，相对于特定波长的短波长侧的光L3以比特定波长的光L1小的射出角从第1衍射元件50射出，但相对于特定波长的短波长侧的光L3的衍射角度比特定波长的光L1的衍射角度小，因此，其结果为，在从第2衍射元件70射出时，相对于特定波长的短波长侧的光L3与特定波长的光L1成为大致平行的光。因此，从第2衍射元件70射出的图像光L0作为大致平行的光入射到观察者的眼睛E，因此，可抑制每个波长在视网膜上的成像位置偏差。

这里，优选的是，第1衍射元件50和第2衍射元件70形成为抵消由于波长而引起的衍射角度的偏差。例如，当关于第1衍射元件50和第2衍射元件70，使图6所示的干涉条纹551、751的间距和斜率在面内方向相等时，能够抵消由于波长而引起的衍射角度的偏差。但是，当考虑配置于第1衍射元件50与第2衍射元件70之间的光学部件的影响时，还有时优选采用干涉条纹551、751的间距和斜率在面内方向上不同的方式。在该情况下，考虑到光学部件的影响，使干涉条纹551、751的间距和斜率中的任意方不相同，以使从第2衍射元件70射出的图像光L0汇聚。在任意一个情况下，入射到第1衍射元件50的图像光L0都被调整为具有与通过投射光学系统32而生成的位置对应的角度的平行状态的光束，因此，能够根据第1衍射元件50的面内方向的位置而使干涉条纹551的间距和斜率为适当的结构，使得分别抵消由于波长而引起的衍射角度的偏差。

(第1衍射元件50和第2衍射元件70的具体结构例)

图8是示出图2所示的第2衍射元件70的具体结构例1的剖视图。图9是示出图2所示的第2衍射元件70的具体结构例2的剖视图。在图1和图2所示的显示装置中，在图像光L0为彩色显示用的情况下，如图8或者图9所示地构成第1衍射元件50和第2衍射元件70。另外，在图8和图9中，仅示出第2衍射元件70，省略了第1衍射元件50的图示。

在图8所示的结构例中，在第2衍射元件70中，层叠有反射型体积全息元件75R、75G、75B，在反射型体积全息元件75R、75G、75b上分别以与特定波长对应的间距形成有干涉条纹751R、751G、751B。例如，干涉条纹751R以与580nm至700nm的波长范围中的、例如波长615nm对应的间距形成。干涉条纹751G与以500nm至580nm的波长范围中的、例如波长535nm对应的间距形成。干涉条纹751B以与400nm至500nm的波长范围中的、例如波长460nm对应的间距形成。该结构能够通过在形成了具有与各波长对应的灵敏度的全息感光层的状态下使用各波长的参照光LrR、LrG、LrB和物体光LsR、LsG、LsB在全息感光层上进行干渉曝光而形成。

此外，也可以通过使具有与各波长对应的灵敏度的感光材料分散到全息感光层中，使用各波长的参照光LrR、LrG、LrB和物体光LsR、LsG、LsB在全息感光层上进行干渉曝光，如图9所示，在1个层上形成干涉条纹751R、751G、751B。

在图8和图9所示的任意一个结构例中，也有时使用球面波的光，作为参照光LrR、LrG、LrB和物体光LsR、LsG、LsB。

(本方式的主要效果)

如以上所说明那样，在本方式的显示装置100中，从图像光投射装置30投射的图像光L0在由第2反射元件60朝向第1方向Z的另一侧Z2(后侧)射出之后，入射到第1衍射元件50，从第1衍射元件50朝向第1方向Z的一侧Z1(前侧)射出，经由第1反射元件40而入射到第2衍射元件70。因此，在从图像光投射装置30投射的图像光L0中包含从与第2衍射元件70的干涉条纹对应的特定波长偏移的波长的光的情况下，也能够利用第1衍射元件50补偿第2衍射元件70中的衍射角的偏差。因此，能够抑制图像的分辨率下降。

此外，在从第1衍射元件50朝向第2衍射元件70的光路中配置有第1反射元件40，该第1反射元件40的反射面41为中央部相对于周边部凹陷的凹曲面，因此，能够在第1反射元件40与第2衍射元件70之间形成中间像。因此，无需在从第1衍射元件50朝向第2衍射元件70的光路中设置用于形成中间像的中间透镜，因此，能够削减构成光学系统10的部件个数。因此，能够实现显示装置100的轻量化，因此，在将显示装置100构成为头部佩戴型的情况下，能够提高显示装置100的佩戴感。此外，不由中间透镜形成中间像，因此，还具有不易产生色像差的优点。

此外，在从图像光投射装置30朝向第1衍射元件50的光路中配置有第2反射元件60，该第2反射元件60的反射面61为中央部相对于周边部凹陷的凹曲面，因此，能够在第1反射元件40与第1衍射元件50之间形成中间像。

此外，图像光投射装置30相对于第2反射元件60配置于第1方向Z的一侧Z1，因此，能够将质量大的图像光投射装置30配置于第1方向Z的另一侧Z2。在本方式中，图像光投射装置30位于比第1衍射元件50更靠第1方向Z的另一侧Z2的位置。因此，在将图像光投射装置30、第2反射元件60、第1衍射元件50、第1反射元件40和第2衍射元件70搭载于在观察者的头部上所佩戴的框架90的情况下，质量比较大的图像光投射装置30配置于第1方向Z的另一侧Z2(靠后方、从将图像光L0朝向观察者的眼睛E偏转的第2衍射元件70起朝向观察者侧隔开的位置)，因此，显示装置100的重心位于靠后方。因此，在将显示装置100佩戴于头部时，能够使框架90不易朝前侧倾斜等、提高显示装置100的佩戴稳定性。

此外，图像光投射装置30朝向第1方向Z的一侧Z1投射图像光L0，因此，即使不在比图像光投射装置30更靠第1方向Z的另一侧Z2的位置处设置反射部件，也能够将从图像光投射装置30投射的图像光L0向前方投射并使其入射到第2反射元件60。

[实施方式2]

图10是示出本发明实施方式2的显示装置100的光学系统10的一个方式的说明图。另外，本方式的基本结构与实施方式1相同，所以对相同部分标注相同标号进行图示，并省略这些的详细说明。

如图10所示，与实施方式1同样，本方式的显示装置100的光学系统10也沿着从图像光投射装置30射出的图像光L0的行进方向配置有第2反射元件60、第1衍射元件50、第1反射元件40和第2衍射元件70。这里，在实施方式1中，第1反射元件40和第2反射元件60为独立部件，但在本方式中，如图10所示，第1反射元件40和第2反射元件60由一体的部件80构成。在本方式中，第1反射元件40与第2反射元件60不通过拐点而相互连接。根据该方式，在组装显示装置100时，能够将第1反射元件40和第2反射元件60作为1个部件(部件80)来处理。因此，能够有效地组装显示装置100，并且，能够提高第1反射元件40与第2反射元件60的位置精度。

[实施方式3]

在实施方式1、2中，优选的是，至少第1反射元件40具有部分透射性。根据该结构，能够在将第1反射元件40配置于观察者的眼睛E的斜前方时，经由第1反射元件40而视觉辨认外观。因此，即使在将显示装置100佩戴于头部的情况下，也能够实现较宽的视野。

[与光学系统10中的波长补偿相关的其他结构]

一边参照图11和图12说明上述实施方式和本发明变形例，一边说明进行波长补偿的情况下的条件。图11是图2和图4所示的光学系统10的第1衍射元件50至第2衍射元件70的光路的说明图。图12是本发明变形例的光学系统10的第1衍射元件50至第2衍射元件70的光路的说明图。

在图11和图12中，为了容易理解第1衍射元件50与第2衍射元件70之间的结构，以平面示出第1衍射元件50、第1反射元件40和第2衍射元件70，以中间像生成透镜M0示出第1反射元件40的中间像的生成。在图11中，以反射镜M1示出第1反射元件40，在图12中示出在从第1衍射元件50到第1反射元件40(反射镜M1)之间配置反射镜M2的情况。

另外，在图11和图12中示出了相对于特定波长的长波长侧的光L2(点划线)。此外，在图11和图12中，设使光从第1衍射元件50的入射面51的法线方向入射时衍射效率最高的方向为第1衍射方向D1、使光从第2衍射元件70的入射面71的法线方向入射时衍射效率最高的方向为第2衍射方向D2。

在图11所示的光学系统10中，以第2衍射方向D2相对于第2衍射元件70的入射面71的法线方向的朝向为CW方向、第1衍射方向D1相对于第1衍射元件50的入射面51的法线方向的朝向也为CW方向的方式，配置有第2衍射元件70和第1衍射元件50。

在图12所示的光学系统10中，以第2衍射方向D2相对于第2衍射元件70的入射面71的法线方向的朝向为CW方向、第1衍射方向D1相对于第1衍射元件50的入射面51的法线方向的朝向为CCW方向的方式，配置有第2衍射元件70和第1衍射元件50。

即，第1衍射元件50和第2衍射元件70的配置根据从第1衍射元件50到第2衍射元件70之间的反射次数与中间像的生成次数之和是偶数还是奇数而不同。

具体而言，如图11所示的光学系统10那样，在反射次数与中间像的生成次数之和为偶数的情况下，以从包含第2衍射元件70的入射面71的法线和第1衍射元件50的入射面51的法线的假想面的法线方向(图11的俯视观察方向)观察时，第2衍射方向D2相对于第2衍射元件70的入射面71的法线方向的朝向与第1衍射方向D1相对于第1衍射元件50的入射面51的法线方向的朝向成为彼此相同的方向(CW方向)的方式，配置第1衍射元件50和第2衍射元件70。

与此相对，如图12所示的光学系统10那样，在反射次数与中间像的生成次数之和为奇数的情况下，以从上述假想面的法线方向(图12的俯视观察方向)观察时，第2衍射方向D2的朝向与第2衍射方向D1的朝向成为彼此相反的方向(CW方向和CCW方向)的方式，配置第2衍射元件50和第2衍射元件70。

这样，具有光谱宽度的图像光L0在由第1衍射元件50按照每个波长偏转并分散之后，由第2衍射元件70按照每个波长汇聚，作为大致平行的光入射到观察者的瞳孔。

另外，在图12所示的变形例中示出了在第2衍射元件70与第1衍射元件50之间追加了反射镜M2的一个方式，但光学元件的追加或者削減不限于此。即使在该情况下，也根据从第1衍射元件50到第2衍射元件70之间的反射次数与中间像的生成次数之和是偶数还是奇数，使第2衍射方向D2相对于第2衍射元件70的入射面71的法线方向的朝向与第1衍射方向D1相对于第1衍射元件50的入射面51的法线方向的朝向构成为与上述例子同样即可。

[其他实施方式]

在上述实施方式中，由第2反射元件60在第2反射元件60与第1衍射元件50之间形成了中间像，但也可以采用第2反射元件60的反射面为平面等、在第2反射元件60与第1衍射元件50之间不形成中间像的方式。此外，也可以采用图像光投射装置30与第2反射元件60之间形成中间像的方式。此外，还能够将本发明应用于未设置有第2反射元件60的显示装置100。

在上述实施方式中，图像光投射装置30、第2反射元件60和第1衍射元件50配置于观察者的侧头部，因此，第1反射元件40使图像光L0沿左右方向(第2方向X)射出，入射到第2衍射元件70。但是，也可以采用如下方式：图像光投射装置30、第2反射元件60和第1衍射元件50配置于观察者的头顶部，第1反射元件40使图像光L0在上下方向(第3方向Y)上射出，入射到第2衍射元件70。

Claims

1.一种显示装置，其特征在于，

沿着从图像光投射装置射出的图像光的行进方向配置有第1衍射元件、第1反射元件和第2衍射元件，该第1衍射元件入射从所述图像光投射装置射出的图像光，该第1反射元件入射从所述第1衍射元件射出的所述图像光，该第2衍射元件将从所述第1反射元件射出的所述图像光朝向观察者的眼睛射出，

所述第1反射元件的反射面为中央部相对于周边部凹陷的凹曲面，

在所述第1反射元件与所述第2衍射元件之间形成中间像。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述第1反射元件的反射面为自由曲面。

3.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，

所述第1衍射元件和所述第2衍射元件分别为反射型。

4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，

所述第1衍射元件和所述第2衍射元件分别为反射型体积全息元件。

5.根据权利要求3或4所述的显示装置，其特征在于，

所述第1衍射元件的入射面和所述第2衍射元件的入射面分别为中央部相对于周边部凹陷的凹曲面。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的显示装置，其特征在于，

所述第1反射元件具有部分透射性。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的显示装置，其特征在于，

在从所述图像光投射装置到所述第1衍射元件的光路中设置有第2反射元件，该第2反射元件将从所述图像光投射装置射出的所述图像光朝向所述第1衍射元件射出。

8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，

所述第2反射元件的反射面为中央部相对于周边部凹陷的凹曲面，

在所述第2反射元件与所述第1衍射元件之间形成中间像。

9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，

所述第2反射元件的反射面为自由曲面。

10.根据权利要求7至9中的任意一项所述的显示装置，其特征在于，

所述第1反射元件与所述第2反射元件是一体的。

11.根据权利要求7至10中的任意一项所述的显示装置，其特征在于，

该显示装置具有框架，该框架保持所述图像光投射装置、所述第2反射元件、所述第1衍射元件、所述第1反射元件和所述第2衍射元件，

在将所述框架佩戴于观察者的头部时，所述第2衍射元件配置于观察者的眼前。

12.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，

所述图像光投射装置朝向前方射出所述图像光，

所述第2反射元件朝向后方射出所述图像光，

所述第1衍射元件朝向前方射出所述图像光，

所述第1反射元件朝向左右方向或者下方向射出所述图像光，

所述第2衍射元件朝向后方射出所述图像光。