CN111123515B - 头部佩戴型显示装置 - Google Patents
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Abstract
提供头部佩戴型显示装置，其是小型的头部佩戴型显示装置。本发明的头部佩戴型显示装置具有：图像光生成装置；第1偏转元件，其具有第1偏转部和第2偏转部；第1衍射元件；以及第2衍射元件。设从显示区域射出的图像光的主光线在假想平面上通过的平面为主光线通过平面，设通过主光线通过平面的第1端的主光线为第1主光线，设通过第2端的主光线为第2主光线，设由主光线通过平面、第1主光线、第2主光线以及第1偏转部包围而成的平面为第1平面，设由第2偏转部、第1主光线、第2主光线以及第1衍射元件包围而成的平面为第2平面，此时，第1平面在从第3方向观察时与第2平面的至少一部分重叠，并且在从第4方向观察时不与第2平面重叠。
Description
技术领域
本发明涉及头部佩戴型显示装置。
背景技术
公知有使用多个反射面对图像光进行反射并且引导至观察者的眼睛的方式的头部佩戴型显示装置。在下述的专利文献1中公开了如下的头部佩戴型显示装置：该头部佩戴型显示装置具有发出图像光的空间光调制器、投影透镜、投影画面、分束器以及反射镜。
专利文献1：日本特开平8-190072号公报
在专利文献1的头部佩戴型显示装置中，通过在投影透镜的后段设置多个反射面，能够对图像进行放大，另一方面，需要在脸部的周围配置多个光学部件，因此存在装置大型化的问题。另外，根据各种光学部件的尺寸、重量、配置等设计参数，存在对使用者的鼻子负担过重、使用不舒服的问题。
发明内容
为了解决上述课题，本发明的一个方式的头部佩戴型显示装置具有：图像光生成装置；第1偏转元件，其具有第1偏转部和第2偏转部，该第1偏转部将从所述图像光生成装置射出的图像光向第1方向偏转，该第2偏转部将被所述第1偏转部偏转后的图像光向与所述第1方向交叉的第2方向偏转；第1衍射元件，其对被所述第2偏转部偏转后的图像光进行衍射；以及第2衍射元件，其对被所述第1衍射元件衍射后的图像光进行衍射而形成射出光瞳。在设从所述图像光生成装置的显示区域的中心射出并入射到所述第1偏转元件的图像光的主光线为中心主光线时，所述中心主光线与位于从所述图像光生成装置到所述第1偏转部之间的假想平面的法线一致，设将所述第1方向投影到所述假想平面上的方向为所述假想平面的第3方向，设与所述第3方向垂直的方向为第4方向，设从所述显示区域的整个区域射出的图像光的主光线在所述假想平面上通过的平面为主光线通过平面，设通过所述主光线通过平面的所述第3方向上的中心并且通过所述主光线通过平面的所述第4方向上的第1端的主光线为第1主光线，设通过所述主光线通过平面的所述第3方向上的中心并且通过所述主光线通过平面的所述第4方向上的第2端的主光线为第2主光线，设由所述主光线通过平面、所述第1主光线、所述第2主光线以及所述第1偏转部包围而成的平面为第1平面，设由所述第2偏转部、所述第1主光线、所述第2主光线以及所述第1衍射元件包围而成的平面为第2平面，此时，所述第1平面在从所述第3方向观察时与所述第2平面的至少一部分重叠，并且在从所述第4方向观察时不与所述第2平面重叠。
在本发明的一个方式的头部佩戴型显示装置中，也可以是，所述第1平面在从所述第4方向观察时与所述第2平面不平行。
本发明的一个方式的头部佩戴型显示装置也可以在所述中心主光线的光路上的所述图像光生成装置与所述第1偏转元件之间具有光圈。在该情况下，也可以是，所述中心主光线的光路上的所述光圈的位置与所述第2方向上的所述第1衍射元件的位置一致。
本发明的一个方式的头部佩戴型显示装置还可以具有第2偏转元件，该第2偏转元件将被所述第1衍射元件衍射后的图像光朝向所述第2衍射元件反射。
在本发明的一个方式的头部佩戴型显示装置中，所述第1衍射元件和所述第2衍射元件也可以由反射型体积全息图元件构成。
附图说明
图1是示出头部佩戴型显示装置的外观的立体图。
图2是示出第1实施方式的头部佩戴型显示装置中的光学系统的结构的俯视图。
图3是示出头部佩戴型显示装置的光学系统的结构的侧视图。
图4是衍射元件的干涉条纹的说明图。
图5是示出第1衍射元件和第2衍射元件的衍射特性的说明图。
图6是示出从图像光生成装置射出的图像光的光路的图。
图7是示出第2实施方式的头部佩戴型显示装置中的光学系统的结构的侧视图。
图8是示出第3实施方式的头部佩戴型显示装置中的光学系统的结构的侧视图。
图9是示出第4实施方式的头部佩戴型显示装置中的光学系统的结构的侧视图。
标号说明
31：图像光生成装置；31a：显示区域；35：第1反射镜(第1偏转元件)；50：第1衍射元件；60：第2反射镜(第2偏转元件)；70、70a、70b：第2衍射元件；75：反射型体积全息图元件；80：光圈；100、102、103、104：显示装置(头部佩戴型显示装置)；351：第1偏转部；352：第2偏转部；F1：第1平面；F2：第2平面；H1：第1端；H2：第2端；K：假想平面；K3：第3方向；K4：第4方向；KC：主光线通过平面；L0、L0a、L0b：图像光；L11：中心主光线；L12：第1主光线；L13：第2主光线；Y：第1方向；Z：第2方向。
具体实施方式
[第1实施方式]
以下，使用图1～图4对本发明的第1实施方式进行说明。
图1是示出头部佩戴型显示装置的外观的立体图。图2是示出头部佩戴型显示装置中的光学系统的结构的俯视图。图3是示出头部佩戴型显示装置的光学系统的结构的侧视图。
在以下的说明中，将头部佩戴型显示装置简称为显示装置。另外，在以下的各附图中，为了易于观察各构成要素，有时根据构成要素的不同而以不同的比例尺示出。
在以下的各附图中，利用使用者将显示装置100佩戴于头部的状态下的前后方向、左右方向以及上下方向来规定以下的方向。将上下方向设为第1方向Y，将从上方朝向下方的一侧设为第1方向Y的一侧Y1，将从下方朝向上方的一侧设为第1方向Y的另一侧Y2。将前后方向设为第2方向Z，将从前方朝向后方的一侧设为第2方向Z的一侧Z1，将从后方朝向前方的一侧设为第2方向Z的另一侧Z2。将左右方向设为第3方向X，将从左向右的一侧设为第3方向X的一侧X1，将从右向左的一侧设为第3方向X的另一侧X2。第1方向Y、第2方向Z以及第3方向X互相交叉。
另外，当使用显示装置100的结构要素来定义上述方向时，将右眼用光学系统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所排列的方向设为第3方向X，将从第2衍射元件70b朝向第2衍射元件70a的一侧设为X1，将从第2衍射元件70a朝向第2衍射元件70b的一侧设为X2。在后述的光学系统10中，将第1偏转部351和第2偏转部352所排列的方向设为第1方向Y，将一侧设为Y1，将另一侧设为Y2。将图像光投射装置30和第1偏转部351所排列的方向设为第2方向Z，将从第1偏转部351朝向图像光投射装置30的一侧设为Z1，将从图像光投射装置30朝向第1偏转部351的一侧设为Z2。
如图1所示，显示装置100具有：右眼用光学系统10a，其使图像光L0a入射到右眼睛Ea；以及左眼用光学系统10b，其使图像光L0b入射到左眼睛Eb。显示装置100具有例如眼镜那样的形状。具体来说，显示装置100还具有对右眼用光学系统10a和左眼用光学系统10b进行保持的壳体90。显示装置100通过壳体90佩戴于观察者的头部。
作为壳体90，显示装置100具有：框架91；镜腿92a，其设置于框架91的右侧，挂在观察者的右耳朵上；以及镜腿92b，其设置于框架91的左侧，挂在观察者的左耳朵上。框架91在两侧部具有收纳空间91s，在收纳空间91s内收纳有构成后述的光学系统10的图像光投射装置30、导光光学系统33、第1衍射元件50等光学元件。镜腿92a、92b通过铰链95以能够相对于框架91折叠的方式连结。
右眼用光学系统10a和左眼用光学系统10b的基本结构是相同的。因此，在以下的说明中，不区分右眼用光学系统10a和左眼用光学系统10b而作为光学系统10来进行说明。
如图2和图3所示，作为光学系统10，显示装置100具有图像光投射装置30、导光光学系统33、第1衍射元件50、第2反射镜60(第2偏转元件)以及第2衍射元件70。导光光学系统33具有透镜系统34和第1反射镜35(第1偏转元件)。第1衍射元件50和第2衍射元件70由后述的反射型体积全息图元件构成。
在光学系统10中，当着眼于图像光L0的行进方向时，图像光生成装置31通过投射光学系统32朝向导光光学系统33射出图像光L0，导光光学系统33朝向第1反射镜35射出所入射的图像光L0。第1反射镜35使所入射的图像光L0偏转而朝向第1衍射元件50射出。第1衍射元件50经由第2反射镜60将图像光L0朝向第2衍射元件70射出。第2衍射元件70将所入射的图像光L0朝向观察者的眼睛E射出。
图像光投射装置30具有图像光生成装置31和投射光学系统32。图像光生成装置31生成图像光L0。投射光学系统32投射由图像光生成装置31生成的图像光L0。投射光学系统32由多个透镜构成。图像光生成装置31由有机电致发光显示元件等显示面板构成。根据该结构，能够提供小型且能够显示高画质的图像的显示装置100。
另外，图像光生成装置31也可以由照明光源(未图示)和对从照明光源射出的照明光进行调制的液晶显示元件等显示面板构成。根据该结构，由于能够适当选择照明光源，所以具有图像光L0的波长特性的选择自由度广的优点。在该情况下，图像光生成装置31也可以具有能够彩色显示的1块显示面板。或者，图像光生成装置31也可以具有与各色对应的多个显示面板和对从多个显示面板射出的各色的图像光进行合成的分色棱镜等合成光学系统。或者，图像光投射装置30也可以是利用微镜器件对激光进行调制的结构。
在以下的说明中，将从图像光生成装置31的显示区域31a的中心C射出并入射到第1反射镜35的图像光L0的主光线称为中心主光线L11。另外，将与从图像光生成装置31到第1偏转部351之间的中心主光线L11的光路一致的轴称为第1光轴AX1。将与图像光L0被第1偏转部351偏转后的从第1偏转部351到第2偏转部352之间的中心主光线L11的光路一致的轴称为第2光轴AX2。将与图像光L0被第2偏转部352偏转后的从第2偏转部352到第1衍射元件50之间的中心主光线L11的光路一致的轴称为第3光轴AX3。
第1光轴AX1和第3光轴AX3大致与第2方向Z一致，并且互相平行。第2光轴AX2大致与第1方向Y一致，并且与第1光轴AX1和第3光轴AX3垂直。
导光光学系统33具有：透镜系统34，其使从图像光投射装置30射出的图像光L0入射；以及第1反射镜35，其对从透镜系统34射出的图像光L0进行偏转，使光路折返。透镜系统34由配置在第1光轴AX1上的多个透镜构成。
在本实施方式中，透镜系统34具有在第1光轴AX1上从靠近图像光投射装置30的一侧起按顺序配置的第1透镜341、第2透镜342、第3透镜343以及第4透镜344。第1透镜341、第2透镜342、第3透镜343以及第4透镜344分别由自由曲面透镜或球面透镜构成。构成透镜系统34的多个透镜的形状和个数能够适当变更。
如图3所示，第1反射镜35具有第1偏转部351和第2偏转部352。第1偏转部351和第2偏转部352分别由全反射镜构成。第1偏转部351在第1光轴AX1上的透镜系统34的光射出侧以与第1光轴AX1和第2光轴AX2成大致45°的角度的方式倾斜配置。
第2偏转部352在第2光轴AX2上的第1偏转部351的光射出侧以与第2光轴AX2和第3光轴AX3成大致45°的角度的方式倾斜配置。由此，第1偏转部351使从图像光生成装置31射出的图像光L0向第1方向Y的一侧Y1(下侧)偏转。另外，第2偏转部352使被第1偏转部351偏转后的图像光L0向第2方向Z的一侧Z1(后侧)偏转。
在本实施方式中，第1偏转部351和第2偏转部352由分体的反射镜构成，但也可以由一体的反射镜构成。在该情况下，可以是使平面状的反射面弯曲的形状的反射镜，也可以是具有曲面状的反射面的反射镜。另外，第1偏转部351和第2偏转部352也可以分别由半反射镜构成。根据该结构，能够扩大可看到外部光的范围。
图4是第2衍射元件70的干涉条纹751的说明图。
如图4所示，第2衍射元件70具有反射型体积全息图元件75，反射型体积全息图元件75是局部反射型衍射光学元件。因此，第2衍射元件70构成了局部透射反射性的组合器。因此，由于外部光经由第2衍射元件70入射到观察者的眼睛E，所以观察者能够看到由图像光生成装置31形成的图像光L0与外部光(背景)重叠而成的图像。
第2衍射元件70与观察者的眼睛E对置，供图像光L0入射的第2衍射元件70的入射面71为向远离眼睛E的方向凹陷的凹曲面。换言之，入射面71为在图像光L0的入射方向上中央部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高效地聚光。
第2衍射元件70具有干涉条纹751，该干涉条纹751具有与特定的波长对应的间距。干涉条纹751作为折射率差而记录在全息感光层中，干涉条纹751以与特定的入射角度对应的方式相对于第2衍射元件70的入射面71向一个方向倾斜。因此，第2衍射元件70使图像光L0向规定的方向衍射并偏转。特定的波长和特定的入射角度与图像光L0的波长和入射角度对应。这种干涉条纹751能够通过使用参照光Lr和物体光Ls对全息感光层进行干涉曝光而形成。
在本实施方式中，图像光L0是彩色显示用的光。因此，在第2衍射元件70中，按照与特定波长对应的间距来形成干涉条纹751R、751G、751B。例如，干涉条纹751R是按照红色区域的波长为580nm到700nm的波长范围中的例如与波长615nm对应的间距形成的。干涉条纹751G是按照绿色区域的波长为500nm到580nm的波长范围中的例如与波长535nm对应的间距形成的。干涉条纹751B是按照蓝色区域的波长为400nm到500nm的波长范围中的例如与波长460nm对应的间距形成的。
上述结构能够通过如下方式形成：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对全息感光层进行干涉曝光。
另外，也可以预先将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对全息感光层进行干涉曝光，从而将干涉条纹751R、751G、751B重叠在1个层上而形成上述结构。另外，作为参照光LrR、LrG、LrB和物体光LsR、LsG、LsB，也可以使用球面波的光。
由于第1衍射元件50和第2衍射元件70的基本结构相同，所以省略了第1衍射元件50的详细说明，但第1衍射元件50具有反射型体积全息图元件55。第1衍射元件50的供图像光L0入射的入射面50a为凹陷的凹曲面。换言之，入射面50a是在图像光L0的入射方向上中央部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2反射镜60高效地偏转。
图5是示出第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射特性的说明图。图5示出了光线入射到体积全息图元件上的1个点时的特定波长与周边波长的衍射角之差。在图5中，在将特定波长设为531nm时，波长为526nm的周边波长的光的衍射角度的偏移用实线L526表示，波长为536nm的周边波长的光的衍射角度的偏移用虚线L536表示。
如图5所示，即使在光线入射到记录在体积全息图元件中的相同干涉条纹的情况下，也是光线的波长越长，衍射越大，光线的波长越短，衍射越小。因此，在使用了两个衍射元件(第1衍射元件50和第2衍射元件70)的情况下，当不考虑相对于特定波长为长波长的光和短波长的光的入射角度而入射时，无法适当地补偿像差。另外，由于衍射角根据干涉条纹的条数而不同，所以需要考虑干涉条纹的结构。在图2和图3所示的光学系统10中，对应于第1衍射元件50与第2衍射元件70之间的中间像的形成次数和第2反射镜60上的反射次数之和是奇数还是偶数，对向第2衍射元件70入射的入射方向等进行优化，因此能够补偿像差。
第2反射镜60具有中央部比周边部凹陷的反射面60a。反射面60a由球面、非球面或自由曲面构成。第2反射镜60对从第1衍射元件50射出的图像光L0进行反射而朝向第2衍射元件70射出。第2反射镜60由半反射镜构成。由此，能够扩大可看到外部光的范围。
如图3所示，图像光投射装置30、构成透镜系统34的第1透镜341、第2透镜342、第3透镜343、第4透镜344以及第1反射镜35的第1偏转部351在第1方向Y(上下方向)上配置在第1高度。另外，第1衍射元件50、第1反射镜35的第2偏转部352、第2反射镜60以及第2衍射元件70在第1方向Y(上下方向)上配置在第2高度。第2高度比第1高度低。
换言之，当沿着从图像光投射装置30射出的图像光L0的行进方向观察时，图像光L0在经过透镜系统34到达第1反射镜35之前以大致恒定的高度行进，在通过第1反射镜35使光路向下方弯折之后，在比入射到第1反射镜35之前低的位置以大致恒定的高度行进，经过第1衍射元件50和第2反射镜60后到达第2衍射元件70。
当利用光的路径来表现上述光学元件的配置时，如下所述。
图6是立体地示出从图像光生成装置31射出的图像光L0的光路的图。在图6中，仅选出显示装置100的结构要素中的图像光生成装置31、第1反射镜35、第1衍射元件50以及第2衍射元件70进行图示。
如图6所示，在从图像光生成装置31到第1偏转部351之间，假设了与图像光生成装置31的显示面31c平行的假想平面K。在该情况下，来自图像光生成装置31的中心主光线L11与位于从图像光生成装置31到第1偏转部351之间的假想平面K的法线一致。
这里，设第1方向Y投影到假想平面K上的方向为假想平面K的第3方向K3，设与第3方向K3垂直的方向为第4方向K4。另外，设从显示区域31a内的整个区域射出的图像光L0的主光线通过假想平面K上的平面为主光线通过平面KC。设通过主光线通过平面KC的第3方向K3上的中心并且通过主光线通过平面KC的第4方向K4上的第1端H1的主光线为第1主光线L12，设通过主光线通过平面KC的第3方向K3上的中心并且通过主光线通过平面KC的第4方向K4上的第2端H2的主光线为第2主光线L13。
另外，设由主光线通过平面KC、第1主光线L12、第2主光线L13以及第1偏转部351包围而成的平面为第1平面F1。设由第2偏转部352、第1主光线L12、第2主光线L13以及第1衍射元件50包围而成的平面为第2平面F2。如以上那样，对第1平面F1和第2平面F2进行定义。
当使用上述定义时，在本实施方式的显示装置100中，第1平面F1从第3方向K3观察时与第2平面F2的至少一部分重叠，并且从第4方向K4观察时不与第2平面F2重叠。特别是在本实施方式的情况下，在从第4方向K4观察时，第1平面F1与第2平面F2大致平行。
概略地换言之，如图2所示，从图像光生成装置31射出后入射到第1反射镜35的图像光L0和被第1反射镜35折返后入射到第1衍射元件50的图像光L0在从上下方向(第1方向Y)观察时至少一部分重叠。另一方面，如图3所示，从图像光生成装置31射出后入射到第1反射镜35的图像光L0和被第1反射镜35折返后入射到第1衍射元件50的图像光L0在从左右方向(第3方向X)观察时不重叠。
在本实施方式的显示装置100中，如图2和图3所示，从图像光生成装置31到第2衍射元件70为止的图像光L0的光路在上下方向上弯曲，在高度不同的两个平面上分别配置有各种光学部件。由此，能够使从第1方向Y(上下方向)观察时的面积比以往小，能够实现显示装置100的小型化。
另外，在第1衍射元件50与第2衍射元件70之间使图像光L0在空中导波，不使用导光板等部件。因此，显示装置100的重心位于观察者的耳朵M附近，能够降低对鼻子N的负担。由此，显示装置100不容易偏移掉落，能够提高显示装置100的使用舒适性。
[第2实施方式]
以下，使用图7对本发明的第2实施方式进行说明。
第2实施方式的显示装置的基本结构与第1实施方式相同，一部分光学部件的配置与第1实施方式不同。因此，省略显示装置的整体结构的说明。
图7是示出第2实施方式的显示装置中的光学系统的结构的侧视图。
在图7中，对与在第1实施方式中使用的附图共同的结构要素标注相同的标号，省略详细说明。
如图7所示，在第2实施方式的显示装置102中，第1光轴AX1不与第3光轴AX3平行，而是相对于第3光轴AX3大致倾斜10°。在该说明中，关于第1光轴AX1的倾斜角，将顺时针观察时的角度用正值表示，将逆时针观察时的角度用负值表示。图像光投射装置30和透镜系统34配置在第1光轴AX1上。图像光投射装置30和透镜系统34朝向使图像光投射装置30的位置比第1实施方式的图像光投射装置30的位置高的方向倾斜。
第3光轴AX3与第1实施方式同样，大致与第2方向Z一致。因此，第1衍射元件50、第2反射镜60以及第2衍射元件70的配置与第1实施方式相同。另外，第1光轴AX1相对于第3光轴AX3倾斜，与此相伴地，第2光轴AX2也相对于第1方向Y大致倾斜10°。
显示装置102的其他结构与第1实施方式相同。
在本实施方式中，与第1实施方式同样，当使用图6所示的各平面来表现各光学元件的配置时，第1平面F1在从第4方向K4观察时与第2平面F2不平行。
在本实施方式中，也能够使从第1方向Y(上下方向)观察时的面积比以往小，从而得到能够实现显示装置102的小型化、降低对鼻子的负担、能够提高显示装置102的使用舒适性这样的与第1实施方式相同的效果。
例如配置在第1光轴AX1上的各透镜341、342、343、344的位置与配置在第3光轴AX3上的第1衍射元件50的位置接近，在这些元件彼此的干涉成为问题的情况下，如本实施方式的显示装置102那样，通过将第1光轴AX1相对于第3光轴AX3倾斜配置，能够改善上述问题。
另外，第1光轴AX1的倾斜角能够在允许显示装置102的上下方向的尺寸增加的范围内增大。不过，优选第1光轴AX1相对于第3光轴AX3的倾斜角大致为45°以下。另外，根据各元件的配置，第1光轴AX1也可以朝向使第1光轴AX1的倾斜角为负的方向(即，图像光投射装置30的位置比第1实施方式的图像光投射装置30的位置低的方向)倾斜。
[第3实施方式]
以下，使用图8对本发明的第3实施方式进行说明。
第3实施方式的显示装置的基本结构与第1实施方式相同，但一部分光学部件的配置与第1实施方式不同。因此，省略显示装置的整体结构的说明。
图8是示出第3实施方式的显示装置中的光学系统的结构的侧视图。
在图8中，对与在第1实施方式中使用的附图共同的结构要素标注相同的标号，省略详细说明。
如图8所示，第3实施方式的显示装置103具有图像光投射装置30、导光光学系统33、第1衍射元件50、第2反射镜60、第2衍射元件70以及光圈80。光圈80设置在中心主光线L11的光路上(即第1光轴AX1上)的图像光生成装置31与第1反射镜35之间。更具体来说，光圈80设置在作为透镜系统34中的图像光L0的光束直径缩小到最细的位置的第2透镜342与第3透镜343之间。
与第1实施方式同样，第1光轴AX1和第3光轴AX3大致与第2方向Z一致，并且互相平行。中心主光线L11的光路上(即第1光轴AX1上)的光圈80的位置与第2方向Z(即第3光轴AX3)上的第1衍射元件50的位置一致。
显示装置103的其他结构与第1实施方式相同。
在本实施方式中，也能够使从第1方向Y(上下方向)观察时的面积比以往小，从而得到能够实现显示装置103的小型化、降低对鼻子的负担、能够提高显示装置103的使用舒适性这样的与第1实施方式相同的效果。
第1衍射元件50配置在图像光L0的光束直径比较宽的位置，上下方向的尺寸有时变大。即使在该情况下，根据本实施方式的显示装置103，也能够使第1衍射元件50收纳在图像光L0缩到最小的位置。其结果是，能够减小显示装置103的高度方向的尺寸。
[第4实施方式]
以下，使用图9对本发明的第4实施方式进行说明。
第4实施方式的显示装置的基本结构与第1实施方式相同，一部分光学部件的配置与第1实施方式不同。因此，省略显示装置的整体结构的说明。
图9是示出第4实施方式的显示装置中的光学系统的结构的侧视图。
在图9中，对与在第1实施方式中使用的附图共同的结构要素标注相同的标号，省略详细的说明。
如图9所示，第4实施方式的显示装置104具有图像光投射装置30、导光光学系统33、第1衍射元件50、第2反射镜60以及第2衍射元件70。
构成导光光学系统33的第1反射镜35与第1实施方式同样地具有第1偏转部351和第2偏转部352。不过，第1反射镜35的朝向相对于第1实施方式的第1反射镜35的朝向旋转180°，第1偏转部351位于下侧，第2偏转部352位于上侧。由此，第1偏转部351将从图像光生成装置31射出的图像光L0向第1方向Y的另一侧Y2(上侧)偏转。另外，第2偏转部352将被第1偏转部351偏转后的图像光L0向第2方向Z的一侧Z1(后侧)偏转。
图像光投射装置30、构成透镜系统34的第1透镜341、第2透镜342、第3透镜343、第4透镜344以及第1反射镜35的第1偏转部351在第1方向Y(上下方向)上配置在第1高度。另外，第1衍射元件50、第1反射镜35的第2偏转部352、第2反射镜60以及第2衍射元件70在第1方向Y(上下方向)上配置在第2高度。在本实施方式的情况下，与第1实施方式相反地，第2高度比第1高度高。
即，当沿着从图像光投射装置30射出的图像光L0的行进方向观察时，图像光L0在到达第1反射镜之前经由透镜系统34以大致恒定的高度行进，在通过第1反射镜35使光路向上方弯折之后，在比入射到第1反射镜35之前高的位置以大致恒定的高度行进，经过第1衍射元件50、第2反射镜60而到达第2衍射元件70。
显示装置104的其他结构与第1实施方式相同。
在本实施方式中，也能够使从第1方向Y(上下方向)观察时的面积比以往小，从而得到能够实现显示装置104的小型化、降低对鼻子的负担、能够提高显示装置104的使用舒适性这样的与第1实施方式相同的效果。
另外，作为观察者佩戴着显示装置104的状态下的显示装置104的姿势，如图3所示的第1实施方式那样，第1光轴AX1和第3光轴AX3也可以大致与水平方向一致。或者，也可以如图9所示的第4实施方式那样，第1光轴AX1和第3光轴AX3向使第2衍射元件70侧降低的方向前倾。
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，列举了第1偏转元件由全反射镜构成的例子，但例如也可以由全反射棱镜构成。另外，显示装置也可以不必具有第2偏转元件。
另外，在上述实施方式中，示出了第1衍射元件和第2衍射元件由反射型体积全息图元件构成的例子，但第1衍射元件和第2衍射元件也可以由其他全息元件例如表面浮雕型全息图元件、锯齿型全息图元件等构成。在使用了这些全息元件的情况下，也可得到薄型且衍射效率高的衍射元件。
另外，在上述实施方式中例示的头部佩戴型显示装置的各构成要素的数量、配置、形状等具体结构能够适当变更。
Claims (4)
1.一种头部佩戴型显示装置，该头部佩戴型显示装置具有：
图像光生成装置；
第1偏转元件，其具有第1偏转部和第2偏转部，该第1偏转部将从所述图像光生成装置射出的图像光向第1方向偏转，该第2偏转部将被所述第1偏转部偏转后的图像光向与所述第1方向交叉的第2方向偏转；
第1衍射元件，其对被所述第2偏转部偏转后的图像光进行衍射；以及
第2衍射元件，其对被所述第1衍射元件衍射后的图像光进行衍射而形成射出光瞳，
在设从所述图像光生成装置的显示区域的中心射出并入射到所述第1偏转元件的图像光的主光线为中心主光线时，
所述中心主光线与位于从所述图像光生成装置到所述第1偏转部之间的假想平面的法线一致，
设将所述第1方向投影到所述假想平面上的方向为所述假想平面的第3方向，设与所述第3方向垂直的方向为第4方向，
设从所述显示区域的整个区域射出的图像光的主光线在所述假想平面上通过的平面为主光线通过平面，
设通过所述主光线通过平面的所述第3方向上的中心并且通过所述主光线通过平面的所述第4方向上的第1端的主光线为第1主光线，设通过所述主光线通过平面的所述第3方向上的中心并且通过所述主光线通过平面的所述第4方向上的第2端的主光线为第2主光线，
设由所述主光线通过平面、所述第1主光线、所述第2主光线以及所述第1偏转部包围而成的平面为第1平面，
设由所述第2偏转部、所述第1主光线、所述第2主光线以及所述第1衍射元件包围而成的平面为第2平面，此时，
所述第1平面在从所述第3方向观察时与所述第2平面的至少一部分重叠，并且在从所述第4方向观察时不与所述第2平面重叠，
所述第1平面在从所述第4方向观察时与所述第2平面不平行，
所述图像光生成装置和所述第1偏转部在所述第1方向上配置在第1高度，
所述第2偏转部、所述第1衍射元件和所述第2衍射元件在所述第1方向上配置在比所述第1高度低的第2高度。
2.根据权利要求1所述的头部佩戴型显示装置，其中，
在所述中心主光线的光路上的所述图像光生成装置与所述第1偏转元件之间具有光圈，
所述中心主光线的光路上的所述光圈的位置与所述第2方向上的所述第1衍射元件的位置一致。
3.根据权利要求1所述的头部佩戴型显示装置，其中，
该头部佩戴型显示装置还具有第2偏转元件，该第2偏转元件将被所述第1衍射元件衍射后的图像光朝向所述第2衍射元件反射，并且使外界光透过。
4.根据权利要求1所述的头部佩戴型显示装置，其中，
所述第1衍射元件和所述第2衍射元件由反射型体积全息图元件构成。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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