CN109946839A

CN109946839A - 显示装置

Info

Publication number: CN109946839A
Application number: CN201811547456.4A
Authority: CN
Inventors: 吉田昇平
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2019-06-28
Anticipated expiration: 2038-12-18
Also published as: JP2019109435A; US10585338B2; US20190187541A1; CN109946839B

Abstract

提供显示装置，能够减少因明暗差而形成的圆弧状或条纹状的图案。本发明的显示装置具有图像生成部和投射光学系统，投射光学系统包含具有多个曲面镜的光学元件，多个曲面镜沿着第1方向排列，位于离图像生成部远的一侧的曲面镜的倾斜程度比位于离图像生成部近的一侧的曲面镜的倾斜程度大。多个曲面镜包含如下的曲面镜：该曲面镜在作为光学元件的厚度方向的第2方向上的位置沿着第1方向变化。

Description

显示装置

技术领域

本发明涉及显示装置。

背景技术

近年来，提供具有菲涅尔构造的反射镜阵列的平视显示器、头戴显示器等显示装置。例如在下述专利文献1中公开了具有如下光学元件的平视显示器：在该光学元件中，构成菲涅尔透镜的各凸条部的宽度相互不同。在专利文献1中记载了通过使彼此相邻的凸条部的宽度相互不同来抑制光的衍射效应，通过抑制伴随衍射效应而产生的条纹图案，能够提高平视显示器的易视性。

在下述专利文献2中公开了具有如下光学元件的头戴显示器：该光学元件具有多个曲面镜。在专利文献2中记载了多个曲面镜配置在曲面上的光学元件的例子。

专利文献1：日本特开2011-191715号公报

专利文献2：美国专利第8384999号说明书

在具有这种光学元件的显示装置中，存在如下问题：观察者的眼睛会看到因明暗差产生的圆弧状或条纹状的图案。在专利文献1中记载了能够抑制伴随着光的衍射效应的条纹图案，但有时会产生与衍射效应不同模式的上述显示不良，专利文献1的技术对策还不够充分。专利文献2的技术也无法解决上述问题。

发明内容

本发明的一个方式是为了解决上述课题而完成的，其目的之一在于，提供能够减少因明暗差而形成的圆弧状或条纹状的图案的显示装置。

为了达成上述目的，本发明的一个方式的显示装置的特征在于，具有：图像生成部，其射出包含图像信息的光；以及投射光学系统，其将来自所述图像生成部的光朝向射出光瞳引导，在所述射出光瞳的位置处生成由所述光形成的像，所述投射光学系统包含光学元件，该光学元件具有多个曲面镜，所述多个曲面镜使所述光的一部分朝向所述射出光瞳反射并且使所述光的另一部分透过，所述多个曲面镜沿着第1方向排列，在所述多个曲面镜中，位于离所述图像生成部远的一侧的曲面镜的倾斜程度比位于离所述图像生成部近的一侧的曲面镜的倾斜程度大，所述多个曲面镜包含如下的曲面镜：该曲面镜在作为所述光学元件的厚度方向的第2方向上的位置处于满足下述的(1)式的z(η)，

z(η)＝1/tanβ[(sinη₀-sinη)/cosη₀-(η₀-η)]···(1)

其中，

β：光在光学元件的观察者侧的面上的折射角

η：η＝arcsin(sinθ/n)

θ：光从光学元件射出的射出角

n：光学元件的介质的折射率

η₀：光学元件中的θ为最大的位置处的η。

根据本发明的一个方式的显示装置，能够使通过从一个曲面镜射出的光而产生的亮区域与暗区域的宽度之比(后述的占空比)遍及多个曲面镜地大致保持恒定。由此，观察者不容易看到因明暗差而形成的圆弧状或条纹状的图案。在后面对观察者的眼睛不容易觉察到条纹状图案的理由进行叙述。

在本发明的一个方式的显示装置中，也可以是，所述多个曲面镜包含：第1曲面镜，其位于所述第1方向的中央部；以及第2曲面镜，其位于所述第1方向的一个端部，所述第1曲面镜在所述第2方向上的位置和与所述第1曲面镜相邻的曲面镜在所述第2方向上的位置之间的变化量小于所述第2曲面镜在所述第2方向上的位置和与所述第2曲面镜相邻的曲面镜在所述第2方向上的位置之间的变化量。

根据该结构，位于中央部的第1曲面镜与相邻的曲面镜之间的壁面的高度至少低于位于一个端部的第2曲面镜与相邻的曲面镜之间的壁面的高度。由此，能够使第1曲面镜内的暗区域的宽度减小至第2曲面镜内的暗区域的宽度程度。其结果是，能够使亮区域与暗区域的宽度之比在第1曲面镜和第2曲面镜中大体一致，能够减少在观察者的眼睛位置与光学元件的中心位置一致时出现在图像中心部的条纹状的图案。

在本发明的一个方式的显示装置中，也可以是，所述多个曲面镜被夹持在第1透明部件与第2透明部件之间，所述第1透明部件和所述第2透明部件的与相互对置的面相反的一侧的面是相互平行的平面。

根据该结构，光在第1透明部件和第2透明部件的内部行进的同时，入射到多个曲面镜。此时，如果第1透明部件和第2透明部件的面彼此是相互平行的平面，则即使光在这些面上反复反射多次，光相对于曲面镜的入射角也不会变化。因此，能够确保从各曲面镜朝向射出光瞳射出的光的量。

在本发明的一个方式的显示装置中，也可以是，所述多个曲面镜分别具有部分反射膜，该部分反射膜使所述光的一部分反射，使所述光的另一部分透过。

根据该结构，通过适当调整部分反射膜的规格，能够对各曲面镜的反射率、透过率等特性进行控制。

在本发明的一个方式的显示装置中，也可以是，所述投射光学系统还包含凹面镜，该凹面镜使来自所述图像生成部的光朝向所述光学元件反射。

根据该结构，能够通过适当调整凹面镜的形状来调整入射到光学元件的光的角度，例如通过使平行光入射到光学元件，容易将各曲面镜的占空比控制为期望的值。并且，在投射光学系统使用了透镜的情况下，由于透镜具有色散，所以存在产生着色、装置大型化等问题，与此相对，在使用了凹面镜的情况下，能够实现抑制着色且小型、轻量的显示装置。

在本发明的一个方式的显示装置中，也可以是，所述光学元件和所述凹面镜由一体的部件构成。

根据该结构，能够容易地确保光学元件与凹面镜的对位精度。

附图说明

图1是本发明一个实施方式的显示装置的俯视图。

图2是光学元件的立体图。

图3是光学元件的俯视图。

图4是光学元件的主视图。

图5是用于对多个曲面镜的作用进行说明的示意图。

图6是示出光学元件的3个部位的曲面镜处的光的反射情形的示意图。

图7是示出来自光学元件的光的射出角度与占空比之间的关系的曲线图。

图8是对因明暗差而形成的条纹状图案进行模型化而得的图。

图9是示出来自光学元件的光的射出角度与条纹状图案的可见性之间的关系的曲线图。

图10是示出来自光学元件的光的射出角度与曲面镜的位置变化量之间的关系的曲线图。

图11是示出来自光学元件的光的射出角度与曲面镜的位置之间的关系的曲线图。

图12是以往的光学元件的俯视图。

标号说明

11：图像生成部；13：投射光学系统；24：凹面镜；25：光学元件；31：第1透明部件；32：第2透明部件；33：曲面镜；34：部分反射膜；100：HMD(显示装置)；331：第1曲面镜；332：第2曲面镜。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的一个实施方式进行说明。

本实施方式的图像显示装置是使用者佩戴于头部来使用的头戴显示器的一例。

在以下的说明中，将头戴显示器(Head Mounted Display)简称为HMD。

图1是示出使用者佩戴着本实施方式的HMD的状态的俯视图。图1图示了从头顶上观察佩戴着HMD的使用者的状态。图2是HMD所具有的光学元件的立体图。图3是光学元件的俯视图。图4是光学元件的主视图。

另外，在以下的全部附图中，为了使得容易观察各构成要素，有时根据构成要素使尺寸的比例尺不同而示出。

如图1所示，本实施方式的HMD 100(显示装置)是使用者像佩戴眼镜那样佩戴于头部而使用的。本实施方式的HMD 100是透视型(透过型)的HMD。因此，根据本实施方式的HMD100，使用者能够看到由图像显示部生成的图像，并且能够看到HMD 100的外部景色等外界的像。

另外，以下，对使用者将HMD 100佩戴于头部时HMD 100的射出光瞳位置与使用者的眼睛位置一致的情况进行说明。

HMD 100还具有控制装置(控制器、省略图示)，该控制装置具有使用者能够手持的程度的大小。HMD 100与控制装置通过有线或无线以能够通信的方式连接即可，从而传输图像信号或控制信号。

HMD 100具有镜框120、左眼用图像显示部110A以及右眼用图像显示部110B。镜框120具有镜梁部121和用于供使用者挂在耳朵上的一对镜腿部122A、122B。右眼用图像显示部110B和左眼用图像显示部110A具有同样的结构，两个图像显示部内的各构成要素呈左右对称地配置。因此，以下，只将右眼用图像显示部110B作为图像显示部110来进行详细说明，省略左眼用图像显示部110A的说明。

图像显示部110具有图像生成部11、校正光学系统12以及投射光学系统13。

图像生成部11例如由液晶面板、有机EL面板等显示面板构成。图像生成部11射出包含图像信息的光。另外，图像生成部11也可以由光扫描型的图像生成单元构成，该图像生成单元包含发出多种颜色的光的激光光源和MEMS反射镜等。

校正光学系统12设置在图像生成部11与投射光学系统13之间，更详细来说，设置在图像生成部11与凹面镜24之间。在本实施方式中，校正光学系统12由第1校正透镜21和第2校正透镜22这两个透镜构成，但校正透镜的个数没有特别地限定。校正光学系统12对由来自图像生成部11的光形成的像进行校正，但如果例如能够通过凹面镜24的形状或曲率的调整来进行校正，则也可以不必设置校正光学系统12。

投射光学系统13具有凹面镜24和光学元件25。投射光学系统13将来自图像生成部11的光朝向射出光瞳的位置引导，在射出光瞳的位置、即观察者的瞳孔位置处生成由来自图像生成部11的光形成的像。凹面镜24使来自图像生成部11的光朝向光学元件25反射。在本实施方式的情况下，对被凹面镜24反射的光进行平行化，使平行光入射到光学元件25。

凹面镜24由曲面状的部分反射镜构成，该部分反射镜使入射的光的一部分反射，并使入射的光的另一部分透过。部分反射镜具有如下结构：例如在塑料等的透明板的一个面上设置有部分反射膜，该部分反射膜具有入射角依赖性，使入射角比规定的角度大的光反射从而发生偏转，使入射角比规定的角度小的光透过，该入射角是光与垂直于透明板的一个面的方向所成的角度。

上述规定的角度能够通过部分反射膜的设计来适当调整。凹面镜24的朝向被配置成使从图像生成部11射出的光以较大的入射角入射而进行反射。因此，在观察者观察凹面镜24时，入射角较小的外部光透过凹面镜24到达观察者的瞳孔，从而能够看到外界的像。

由于凹面镜24以这样的朝向配置，所以沿着脸部定位。这样，凹面镜24还具有使HMD 100的外形沿着脸部的作用，有助于提高显示装置100的小型化、设计性。并且，凹面镜24也可以通过使用分色镜而使光按照不同的颜色反射。

如图2和图3所示，光学元件25具有第1透明部件31、第2透明部件32以及多个曲面镜33。多个曲面镜33被夹持在第1透明部件31与第2透明部件32之间。第1透明部件31的与第2透明部件32对置的第1面31a的相反侧的第2面31b(外界侧的面)是平面。同样，第2透明部件32的与第1透明部件31对置的第1面32a的相反侧的第2面32b(观察者侧的面)是平面。第1透明部件31的第2面31b和第2透明部件32的第2面32b是相互平行的。

如图4所示，当观察者用眼睛观察时，多个曲面镜33沿着光学元件25的一个方向(箭头J的方向)排列。多个曲面镜33分别具有圆弧状的形状，该圆弧状的形状在多个曲面镜33的排列方向J上的光学元件25的外侧具有中心。多个曲面镜33的形状所成的圆弧全部都是同心圆。

如图3所示，第1透明部件31与第2透明部件32相互接触的界面具有锯齿状的凹凸形状。在凹凸形状中，在第1透明部件31的相对于第2面31b倾斜的多个倾斜面上分别设置有曲面镜33。曲面镜33具有使光的一部分反射并且使光的另一部分透过的部分反射膜34。部分反射膜34例如使用铝等金属膜、电介质多层膜等。第1透明部件31的与第2面31b垂直的多个壁面35可以设置有具有光吸收性的膜，也可以是未设置膜的光透过面。

多个曲面镜33在光学元件25的厚度方向Z上的位置分别沿着多个曲面镜33的排列方向变化。这里，各曲面镜33的位置被定义为图3的曲面镜33的中央位置。在本实施方式的情况下，由于第1透明部件31和第2透明部件32构成平行平板，所以各曲面镜33的位置与距第1透明部件31的第2面31b(第2透明部件32的第2面32b)的距离对应。

多个曲面镜33中的离图像生成部11远的一侧的端部(图3的左端)的曲面镜33位于靠第2透明部件32的第2面32b侧(观察者侧)，离图像生成部11近的一侧的端部(图3的右端)的曲面镜33位于靠第1透明部件31的第2面31b侧(外界侧)。其他的曲面镜33的位置呈曲线状变化。在图3中，穿过各曲面镜33的位置的曲线用双点划线示出。与此相伴地，各壁面35的高度沿着多个曲面镜33的排列方向J变化。具体来说，多个壁面35中的中央的壁面比其两侧的壁面35低。

这里，对以往的光学元件的问题进行说明。

图12是以往的光学元件的俯视图。

如图12所示，在以往的光学元件125中，多个曲面镜133的间距L₅是恒定的，与多个曲面镜133在排列方向J上的位置无关。

图5是用于对多个曲面镜133的作用进行说明的示意图，以多个曲面镜133中的、在排列方向J上的位置相互不同的3个曲面镜133为代表对光的情形进行说明。从与图像生成部11相对较远的一侧起，将3个曲面镜133的位置依次设为位置A、位置B、位置C。在图5中，将校正光学系统12省略为1个透镜而示出。

与本实施方式同样，在该例中，也假设被凹面镜24平行化的光入射到光学元件125。因此，如图5所示，入射到光学元件125的光在3个曲面镜133的位置处的入射角β0是相同的。不过，通过按照位置C、位置B、位置A的顺序使曲面镜133的倾斜变大，被各曲面镜133反射而从光学元件125射出的光的行进方向是相互不同的，各光以会聚到射出光瞳的位置、即观察者的眼睛EY的方式行进。

图6是示出光学元件125的3个部位的曲面镜133A、133B、133C处的光的反射情形的示意图。

如图6所示，将光相对于光学元件125的第1面125a的入射角β₀设为59.4°，将光在第1面125a的折射角β设为35°。在离图像生成部11远的一侧的位置A，将曲面镜133A的倾斜角α设为22.5°，将来自第1面125a的光的射出角θ设为+15°。在中央的位置B，将曲面镜133B的倾斜角α设为17.5°，将来自第1面125a的光的射出角θ设为0°。在离图像生成部11近的一侧的位置C，将曲面镜133C的倾斜角α设为12.5°，将来自第1面125a的光的射出角θ设为﹣15°。

这里，将用于曲面镜133A、133B、133C的部分反射膜134的反射率设为r(0<r<1)。例如当着眼于位置B的曲面镜133B时，曲面镜133B中的标号B1所示的区域是光未入射到相邻的曲面镜133B1而入射到该曲面镜133B的区域。在区域B1中，将入射光的强度设为1时的反射光的相对强度R1是R1＝r。

与此相对，标号B0所示的区域是未入射到相邻的曲面镜133B1且朝向该曲面镜133B的光没有到达的区域。如果存在到达了区域B0的光，则是透过了相邻的曲面镜133B1的光。例如在对壁面135赋予了光吸收性的情况下，透过了相邻的曲面镜133B1的光被壁面135吸收而未到达区域B0。在该情况下，区域B0的反射光的相对强度R0是R0＝0。因此，R1>R0。另一方面，在壁面135具有光透过性的情况下，透过了相邻的曲面镜133B1的光经由壁面135入射到区域B0，一部分发生反射。在该情况下，区域B0中的反射光的相对强度R0是R0＝r×(1-r)。由于0<r<1，所以R1>R0。

这样，无论壁面135的特性如何，区域B1中的反射光的相对强度R1都比区域B0中的反射光的相对强度R2大。即，当观察者用眼睛观察时，在1个曲面镜133B的区域B1与区域B0之间产生明暗差。以上情况在位置A的曲面镜133A和位置C的曲面镜133C中也同样。因此，当观察者观察光学元件125时，会看到亮的区域和暗的区域交替重复的圆弧状或条纹状的图案。以下，将区域A1、B1、C1称为亮区域，将区域A0、B0、C0称为暗区域。

在将从射出光瞳观察时的亮区域A1、B1、C1的宽度分别设为w_r1，将从射出光瞳观察时的暗区域A0、B0、C0的宽度设为w_r2时，将由下述的(1)式子表示的a定义为占空比。

a＝w_r1/(w_r1+w_r2)···(1)

如图6所示，可知曲面镜133中的占空比根据光学元件125内的曲面镜133的位置(位置A、位置B、位置C)即观察者所观察的角度而发生变化。

在将光学元件125的介质(第1透明部件和第2透明部件)的折射率设为n时，当使用满足下述(2)式的关系的η时，

n×sinη＝sinθ···(2)

占空比a能够表示为下述的(3)式。

a＝cosβ/cosη···(3)

图7是示出观察者所观察的角度、即来自光学元件的光的射出角度与占空比之间的关系的曲线图。在图7中，横轴表示光的射出角θ(deg)，纵轴表示占空比。

如图7所示，在该例中，占空比在大致0.82～0.83的范围内变化，并且在射出角θ为0°时占空比为最小值。

这里，为了考察观察者是如何觉察到这种占空比发生变化的条纹状图案，如图8所示，本发明人想到了光强度呈矩形波状变化的模型。

当根据该矩形波状的条纹状图案的模型求出傅里叶级数时，作为振幅，得到(4)式。

由于观察者的眼睛会觉察到条纹状图案的强度，所以当仅考虑一次信息时，会觉察到由相当于(4)式的一阶项的平方的(5)式表示的强度I₁。

从(5)式可知，在占空比a处于0.5<a<1的范围时，如果占空比a越小，即，占空比越接近0.5，则条纹状的图案变得越强。当观察该条纹状图案时，观察者有可能觉察到好像存在条纹状图案。因此，当HMD使用该光学元件时，该条纹状的图案会与显示图像重叠而被看到。进而，如图9所示，还会引起该条纹状的图案的外观根据观察者所观察的角度而不同的问题。在该例中，在射出角θ为0°时，即，在观察者看到显示图像的中央时很有可能觉察到条纹状图案。

因此，本发明人想到了通过沿着光学元件的厚度方向改变多个曲面镜的各自的位置，使占空比遍及多个曲面镜地变得均匀。在使曲面镜沿光学元件的厚度方向移动的情况下，能够减小壁面的高度，与此相伴地能够使暗区域变窄。如果使用该方法，则能够遍及多个曲面镜地使占空比变得均匀。

本发明人经过细致的研究，发现了如果将光的射出角θ为最大时(在本实施方式中为θ＝15°)的η设为η₀，即，如果在本实施方式中根据(2)式将η₀＝arcsin(sin15°/n)时的角度设为η₀，则使任意的曲面镜从相邻的曲面镜起以通过以下的(6)式求出的δz的量移位，由此，能够使占空比变得均匀。

δz(η)＝1/tanβ(cosη/cosη₀-1) …(6)

图10是示出光的射出角θ与曲面镜的位置变化量δz之间的关系的曲线图。在图10中，横轴是光的射出角θ[deg]，纵轴是位置变化量δz/pitch。即，关于位置变化量δz，将利用曲面镜的间距归一化后的值设为纵轴。

图10的曲线图示出了：例如在使处于θ＝0°的位置的曲面镜的占空比与处于θ＝15°的位置的曲面镜的占空比一致的情况下，只要将处于θ＝0°的位置的曲面镜配置在沿光学元件的厚度方向错开间距的0.022倍的距离的位置处即可。因此，只要对δz进行积分运算便能够求出优化后的各曲面镜的位置。

当对(6)式进行积分时，得到以下的(7)式。也就是说，可理解为由于(6)式是基于余弦函数和常数项而成立的，所以当对它们进行积分时，曲面镜的位置通过将正弦函数和一次函数相加而得的数学式来表示。

z(η)＝1/tanβ[(sinη₀-sinη)/cosη₀-(η₀-η)] …(7)

例如，在从由折射率为1.5的介质构成的光学元件射出的射出角θ为±15°的范围内按照折射角β＝35°来配置21个曲面镜的情况下，只要在图11中用点示出的位置处配置各曲面镜即可。由于图11的纵轴已利用间距被归一化，所以如果例如从射出光瞳到曲面镜的距离为40mm，则曲面镜的间距为0.7mm。因此，只要使两端的曲面镜的位置错开0.2mm即可。

通过以上考察，在本实施方式的光学元件25的情况下，如图3所示，多个曲面镜33在厚度方向Z上的位置分别沿着多个曲面镜33的排列方向J变化。在将曲面镜33的位置设为z(η)时，位置z(η)满足上述的(6)式。

其中，

β：光在光学元件的观察者侧的面上的折射角

η：η＝arcsin(sinθ/n)

θ：光从光学元件射出的射出角

n：光学元件的介质的折射率

η₀：光学元件中的θ为最大的位置处的η

并且，如图3所示，在多个曲面镜33的排列方向J上，位于中央部的第1曲面镜331和与该第1曲面镜331相邻的曲面镜之间的位置的变化量δz₁至少小于位于一个端部的第2曲面镜332和与该第2曲面镜332相邻的曲面镜之间的位置的变化量δz₂。换言之，在图3中，穿过多个曲面镜的位置的曲线Q的梯度在中央部较大，在端部较小。

另外，曲面镜33的厚度方向Z的位置的移位也可以仅应用在多个曲面镜33中的一部分曲面镜33上。例如也可以仅使位于占空比特别小的范围(例如射出角θ为±5°的范围)内的曲面镜33的位置移位。在该情况下，由于能够使多个曲面镜33的整体上的位置移位减少到0.1mm，所以能够实现更薄型的光学元件25。

另外，只要将图11所示的比规定的移位量小的移位量应用在一部分曲面镜33中，便能够对显示品质和曲面镜33的整体厚度进行适当调整。此外，也可以根据曲面镜33的移位使光学元件25的表面弯曲。在该情况下，由于能够使曲面镜33到光学元件25的表面的距离保持恒定，所以能够减小光学元件25的厚度。

多个曲面镜33可以是相同的曲率，也可以具有相互不同的曲率。并且，曲面镜33的形状可以是非球面的，也可以使每个曲面镜33的非球面系数不同。

各曲面镜33的宽度没有特别地限定，但当过大时，因光学元件25的厚度增加而导致重量增加，当过小时，因光的衍射而出现分辨率降低。从该观点来看，优选各曲面镜33的宽度为0.1mm～1mm左右。

并且，当第1透明部件31的折射率与第2透明部件32的折射率大不相同时，透视光(外界光)出现弯曲，给观察者带来不舒适感。因此，优选使第1透明部件31的折射率与第2透明部件32的折射率尽可能一致。因此，优选第1透明部件31和第2透明部件32由相同的材料构成。

如以上所述那样，根据本实施方式的HMD 100，能够使人的眼睛不容易觉察到因明暗差而形成的圆弧状或条纹状的图案。由此，能够提高显示图像的可见性。例如在观察者的眼睛的位置与光学元件25的中心位置一致时能够不容易觉察到出现在图像的中心部的条纹状的图案。

并且，在本实施方式的情况下，多个曲面镜33被夹持在第1透明部件31与第2透明部件32之间，第1透明部件31的第2面31b与第2透明部件32的第2面32b相互平行，因此，即使光在这些面上反复反射多次，光相对于曲面镜33的入射角也不会变化。因此，能够确保从各曲面镜33朝向观察者的眼睛射出的光的量。

并且，在本实施方式的情况下，多个曲面镜33分别具有部分反射膜34，因此通过适当调整部分反射膜34的规格，能够对各曲面镜33的反射率、透过率等特性进行控制。

并且，在本实施方式的情况下，投射光学系统13具有凹面镜24，因此通过适当调整凹面镜24的形状，能够调整入射到光学元件25的光的发散角。例如通过使平行光入射到光学元件25，容易将各曲面镜33的占空比控制为期望的值。并且，假设在投射光学系统中使用了透镜的情况下，由于透镜具有色散，所以存在产生着色、装置大型化等问题。与此相对，在本实施方式中，由于使用了凹面镜24，所以能够抑制着色，并且实现小型、轻量的HMD 100。

另外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更。

例如，在上述实施方式中，构成投射光学系统的光学元件和凹面镜由独立的部件构成，但光学元件和凹面镜也可以由一体的部件构成。根据该结构，能够容易地确保光学元件与凹面镜的对位精度。

并且，在上述实施方式中，列举了多个曲面镜中的、中央的曲面镜的占空比小于端部的曲面镜的占空比，中央的曲面镜的位置的变化量小于端部的曲面镜的位置的变化量的例子，但由于光相对于光学元件的入射角、多个曲面镜与射出光瞳之间的位置关系等原因，中央的曲面镜的占空比不一定较小。例如，在显示图像的中央与多个曲面镜的中央不同的情况下，有时离图像生成部远的一侧或离图像生成部近的一侧的端部的曲面镜的占空比小于另一侧。即使在该情况下，只要使占空比较小的位置处的曲面镜的位置的变化量增大即可。

另外，显示装置的各构成要素的数量、配置、形状、材料等具体的结构并不限于上述实施方式，能够进行适当变更。

Claims

1.一种显示装置，其特征在于，该显示装置具有：

图像生成部，其射出包含图像信息的光；以及

投射光学系统，其将来自所述图像生成部的光朝向射出光瞳引导，在所述射出光瞳的位置处生成由所述光形成的像，

所述投射光学系统包含光学元件，该光学元件具有多个曲面镜，所述多个曲面镜使所述光的一部分朝向所述射出光瞳反射并且使所述光的另一部分透过，

所述多个曲面镜沿着第1方向排列，

在所述多个曲面镜中，位于离所述图像生成部远的一侧的曲面镜的倾斜程度比位于离所述图像生成部近的一侧的曲面镜的倾斜程度大，

所述多个曲面镜包含如下的曲面镜：该曲面镜在作为所述光学元件的厚度方向的第2方向上的位置处于满足下述的(1)式的z(η)，

z(η)＝1/tanβ[(sinη₀-sinη)/cosη₀-(η₀-η)]···(1)

其中，

β：光在光学元件的观察者侧的面上的折射角

η：η＝arcsin(sinθ/n)

θ：光从光学元件射出的射出角

n：光学元件的介质的折射率

η₀：光学元件中的θ为最大的位置处的η。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述多个曲面镜包含：第1曲面镜，其位于所述第1方向的中央部；以及第2曲面镜，其位于所述第1方向的一个端部，

所述第1曲面镜在所述第2方向上的位置和与所述第1曲面镜相邻的曲面镜在所述第2方向上的位置之间的变化量小于所述第2曲面镜在所述第2方向上的位置和与所述第2曲面镜相邻的曲面镜在所述第2方向上的位置之间的变化量。

3.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，

所述多个曲面镜被夹持在第1透明部件与第2透明部件之间，

所述第1透明部件和所述第2透明部件的与相互对置的面相反的一侧的面是相互平行的平面。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的显示装置，其特征在于，

所述多个曲面镜分别具有部分反射膜，该部分反射膜使所述光的一部分反射，使所述光的另一部分透过。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的显示装置，其特征在于，

所述投射光学系统还包含凹面镜，该凹面镜使来自所述图像生成部的光朝向所述光学元件反射。

6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，

所述光学元件和所述凹面镜由一体的部件构成。