CN112882231B - 透射型图像显示装置 - Google Patents

Abstract

透射型图像显示装置。抑制观察外界像时的不适感。透射型图像显示装置具有：图像生成部，其射出包含图像信息的光；以及导光光学系统，其将来自图像生成部的光引导至出射光瞳的位置，导光光学系统具有：第1偏转部，其使从图像生成部射出的光偏转；以及第2偏转部，其使由第1偏转部偏转后的光进一步偏转而引导至出射光瞳的位置，并且使外部光的一部分透过，在第1偏转部与第2偏转部之间的光的光路外设置有第1外部光透射率调整部，第1外部光透射率调整部具有对于外部光的光吸收性或光反射性，第1外部光透射率调整部的平均外部光透射率比第1偏转部的平均外部光透射率和第2偏转部的平均外部光透射率中的较低一方的平均外部光透射率高。

Description

透射型图像显示装置

技术领域

本发明涉及透射型图像显示装置。

背景技术

近年来，作为可佩戴信息设备之一，提供了头戴式显示器等佩戴于观察者的身体来使用的方式的图像显示装置。在下述的专利文献1中，公开了一种图像显示装置，其具有图像生成部和导光光学部，导光光学部具有使来自图像生成部的光偏转的第1偏转部和使由第1偏转部偏转后的光进一步偏转而引导至出射光瞳的第2偏转部。

专利文献1：日本特开2016-71309号公报

在专利文献1的图像显示装置中，由于位于观察者的视野范围内的第2偏转部和第1偏转部分别由使外部光的一部分透过的反射镜构成，因此，观察者能够在将图像显示装置佩戴在头部的状态下看到外界。但是，在该图像显示装置中，由于在观察者的视野范围内存在外部光的透射率大不相同的区域，因此，在观察者观察外界像时，有时产生不适感。

发明内容

为了解决上述课题，本发明的一个方式的透射型图像显示装置具有：图像生成部，其射出包含图像信息的光；以及导光光学系统，其将来自所述图像生成部的光引导至出射光瞳的位置，所述导光光学系统具有：第1偏转部，其使从所述图像生成部射出的光偏转；以及第2偏转部，其使由所述第1偏转部偏转后的光进一步偏转而引导至所述出射光瞳的位置，并且使外部光的一部分透过，在所述第1偏转部与所述第2偏转部之间的所述光的光路外设置有第1外部光透射率调整部，所述第1外部光透射率调整部具有对于所述外部光的光吸收性或光反射性，所述第1外部光透射率调整部的平均外部光透射率比所述第1偏转部的平均外部光透射率以及所述第2偏转部的平均外部光透射率中的较低一方的平均外部光透射率高。

在本发明的一个方式的透射型图像显示装置中，也可以，所述第1外部光透射率调整部的平均外部光透射率比所述第1偏转部的平均外部光透射率以及所述第2偏转部的平均外部光透射率中的较高一方的平均外部光透射率低。

在本发明的一个方式的透射型图像显示装置中，也可以，所述第1外部光透射率调整部的平均外部光透射率在所述第1偏转部的平均外部光透射率与所述第2偏转部的平均外部光透射率之间阶段性地变化。

在本发明的一个方式的透射型图像显示装置中，也可以，所述第1外部光透射率调整部的平均外部光透射率在所述第1偏转部的平均外部光透射率与所述第2偏转部的平均外部光透射率之间呈直线地变化。

在本发明的一个方式的透射型图像显示装置中，也可以，所述第1偏转部、所述第2偏转部和所述第1外部光透射率调整部设置于共同的基材。

在本发明的一个方式的透射型图像显示装置中，也可以，所述第1偏转部设置于第1基材，所述第2偏转部设置于第2基材，所述第1外部光透射率调整部设置于第3基材，所述第1基材、所述第2基材和所述第3基材相互接合。

在本发明的一个方式的透射型图像显示装置中，也可以，所述第1偏转部、所述第2偏转部和所述第1外部光透射率调整部配置在相对于所述出射光瞳的光轴的角度为100度的范围内。

在本发明的一个方式的透射型图像显示装置中，也可以，所述第1偏转部由半透射反射镜构成，该半透射反射镜使所入射的光的一部分反射，使所入射的光的另一部分透过。

在本发明的一个方式的透射型图像显示装置中，也可以，所述第2偏转部由反射型体积全息元件构成，该反射型体积全息元件使所入射的光的一部分衍射而偏转。

本发明的一个方式的透射型图像显示装置具有右眼用图像显示部和左眼用图像显示部，所述右眼用图像显示部具有：右眼用图像生成部，其射出包含图像信息的光；以及右眼用导光光学系统，其朝向右眼侧出射光瞳的位置引导来自所述右眼用图像生成部的光，所述右眼用导光光学系统具有：右眼用第1偏转部，其使从所述右眼用图像生成部射出的光偏转；以及右眼用第2偏转部，其使由所述右眼用第1偏转部偏转后的光进一步偏转而引导至所述右眼侧出射光瞳的位置，并且使外部光的一部分透过，所述左眼用图像显示部具有：左眼用图像生成部，其射出包含图像信息的光；以及左眼用导光光学系统，其朝向左眼侧出射光瞳的位置引导来自所述左眼用图像生成部的光，所述左眼用导光光学系统具有：左眼用第1偏转部，其使从所述左眼用图像生成部射出的光偏转；以及左眼用第2偏转部，其使由所述左眼用第1偏转部偏转后的光进一步偏转而引导至所述左眼侧出射光瞳的位置，并且使外部光的一部分透过，在所述右眼用第2偏转部与所述左眼用第2偏转部之间的所述光的光路外设置有第2外部光透射率调整部，所述第2外部光透射率调整部具有对于所述外部光的光吸收性或光反射性，所述第2外部光透射率调整部的平均外部光透射率比所述右眼用第2偏转部的平均外部光透射率和所述左眼用第2偏转部的平均外部光透射率中的较低一方的平均外部光透射率高。

在本发明的一个方式的透射型图像显示装置中，也可以，所述第2外部光透射率调整部的平均外部光透射率比所述右眼用第2偏转部的平均外部光透射率和所述左眼用第2偏转部的平均外部光透射率中的较高一方的平均外部光透射率低。

本发明的一个方式的透射型图像显示装置具有右眼用图像显示部和左眼用图像显示部，所述右眼用图像显示部具有：右眼用图像生成部，其射出包含图像信息的光；以及右眼用导光光学系统，其朝向右眼侧出射光瞳的位置引导来自所述右眼用图像生成部的光，所述右眼用导光光学系统具有：右眼用第1偏转部，其使从所述右眼用图像生成部射出的光偏转；以及右眼用第2偏转部，其使由所述右眼用第1偏转部偏转后的光进一步偏转而引导至所述右眼侧出射光瞳的位置，并且使外部光的一部分透过，所述左眼用图像显示部具有：左眼用图像生成部，其射出包含图像信息的光；以及左眼用导光光学系统，其朝向左眼侧出射光瞳的位置引导来自所述左眼用图像生成部的光，所述左眼用导光光学系统具有：左眼用第1偏转部，其使从所述左眼用图像生成部射出的光偏转；以及左眼用第2偏转部，其使由所述左眼用第1偏转部偏转后的光进一步偏转而引导至所述左眼侧出射光瞳的位置，并且使外部光的一部分透过，在所述右眼用第2偏转部与所述左眼用第2偏转部之间的所述光的光路外设置有第2外部光透射率调整部，所述第2外部光透射率调整部具有对于所述外部光的光吸收性或光反射性，所述第2外部光透射率调整部的平均外部光透射率与所述右眼用第2偏转部的平均外部光透射率以及所述左眼用第2偏转部的平均外部光透射率相等。

附图说明

图1是示出观察者佩戴了第1实施方式的透射型图像显示装置的状态的图。

图2是第1实施方式的透射型图像显示装置的立体图。

图3是示出透射型图像显示装置的概略结构的俯视图。

图4是示出透射型图像显示装置的概略结构的侧视图。

图5是示出第1外部光透射率调整部的平均外部光透射率的模式的第1例的图。

图6是示出第1外部光透射率调整部的平均外部光透射率的模式的第2例的图。

图7是示出第1外部光透射率调整部的平均外部光透射率的模式的第3例的图。

图8是示出第2实施方式的透射型图像显示装置的概略结构的俯视图。

图9是示出第3实施方式的透射型图像显示装置的概略结构的俯视图。

图10是示出第2外部光透射率调整部的平均外部光透射率的变化模式的一例的图。

图11是示出第4实施方式的透射型图像显示装置的概略结构的俯视图。

图12是示出第1外部光透射率调整部和第2外部光透射率调整部的平均外部光透射率的变化模式的一例的图。

标号说明

11：图像生成部；11A：左眼用图像生成部；11B：右眼用图像生成部；13：导光光学系统；13A、43A：左眼用导光光学系统；13B、43B：右眼用导光光学系统；24：第1偏转部；24A：左眼用第1偏转部；24B：右眼用第1偏转部；25：第2偏转部；25A：左眼用第2偏转部；25B：右眼用第2偏转部；27：第1外部光透射率调整部；27A：左眼用第1外部光透射率调整部；27B：右眼用第1外部光透射率调整部；29、45：基材；31：第1基材；32：第2基材；33：第3基材；41：第2外部光透射率调整部；100、101、102、103：显示装置；110：图像显示部；110A：左眼用图像显示部；110B：右眼用图像显示部；300：头戴式显示器。

具体实施方式

[第1实施方式]

以下，使用图1～图7对本发明第1实施方式进行说明。

第1实施方式的透射型图像显示装置是观察者佩戴于头部进行使用的头戴式显示器。

在以下的说明中，将头戴式显示器(Head Mounted Display)简记为HMD。

图1是示出观察者将第1实施方式的HMD佩戴于头部的状态的图。图2是第1实施方式的HMD的立体图。

另外，在以下的全部附图中，为了容易观察各结构要素，有时按照结构要素使比例尺不同而示出。

如图1所示，本实施方式的HMD 300由观察者以戴眼镜的感觉佩戴于头部进行使用。本实施方式的HMD 300是透视型(透射型)HMD。即，根据本实施方式的HMD 300，观察者能够看到由图像显示部生成的图像，并且还能够看到HMD 300的外部的景色等外界像。

如图2所示，HMD 300具有：显示装置100，其具有与眼镜类似的形状；以及控制装置(控制器)200，其具有观察者能够手持的程度的大小。显示装置100和控制装置200以有线或无线方式连接成能够通信。在本实施方式中，构成显示装置100的左眼用图像显示部110A以及右眼用图像显示部110B各自与控制装置200经由电缆150以有线的方式连接成能够通信，对图像信号和控制信号进行通信。

显示装置100具有主框架120、子框架130、左眼用图像显示部110A和右眼用图像显示部110B。制御装置200具有显示部210和操作按钮部250。显示部210显示例如提供给观察者的各种信息或指示等项目。主框架120具有边缘部121和用于供观察者挂在耳朵上的一对镜腿部122A、122B。子框架130支承左眼用图像显示部110A和右眼用图像显示部110B。

图3是示出显示装置100的各部的结构的俯视图。图4是示出显示装置100的结构的侧视图。此外，图3和图4示出了从头顶看佩戴着显示装置100的观察者的状态。

如图3所示，右眼用图像显示部110B和左眼用图像显示部110A具有相同的结构，双方的图像显示部110B、110A内的各结构要素配置为左右对称。因此，以下，仅将右眼用图像显示部110B作为图像显示部110详细地进行说明，省略左眼用图像显示部110A的说明。

如图3和图4所示，图像显示部110具有图像生成部11、校正光学系统12、导光光学系统13和第1外部光透射率调整部27。图像生成部11射出包含图像信息的光。导光光学系统13将来自图像生成部11的光引导至出射光瞳的位置、即观察者的瞳孔的位置。校正光学系统12校正由来自图像生成部11的光形成的像。

图像生成部11具有光源装置15、折返镜16、光扫描器件17和远焦光学系统18。校正光学系统12具有第1校正透镜21和第2校正透镜22。导光光学系统13具有第1偏转部24、第2偏转部25和基材29。

光源装置15具有例如包括射出红色光的半导体激光器、射出绿色光的半导体激光器和射出蓝色光的半导体激光器在内的多个固体光源(省略图示)。从各半导体激光器射出的各色光根据图像信号进行调制，对被调制的各色光进行合成，从光源装置15射出。从光源装置15射出的光被折返镜16反射，从而光路被折返，被引导至光扫描器件17。在本实施方式的情况下，折返镜16被配置成折返镜16的反射面侧的法线V向沿着接近观察者的头部H的方向延伸的方向倾斜。由此，光路朝着与从远离观察者的头部H的位置接近的方向折返。

光扫描器件17例如具有MEMS反射镜。光扫描器件17对应于光源装置15的调制动作来使MEMS反射镜的姿态发生变化，对光进行二维扫描。这样，光扫描器件17射出包含图像信息的光。以下，将包含图像信息的光称为图像光。从光扫描器件17射出的图像光入射到远焦光学系统18。远焦光学系统18具有使所入射的图像光平行化的功能。因此，从光扫描器件17射出的图像光被远焦光学系统18平行化，从图像生成部11射出。

校正光学系统12设置在图像生成部11与导光光学系统13之间、更详细地说、远焦光学系统18与第1偏转部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2个透镜构成，但校正透镜的个数没有特别限定。校正光学系统12校正由来自图像生成部11的图像光形成的像，但只要能够通过调整第1偏转部24和第2偏转部25的曲率进行校正即可，也可以不设置。具体而言，例如，第2偏转部25可以具有校正由第1偏转部24引起的像的失真的功能。

第1偏转部24由曲面状的半透射反射镜构成，该半透射反射镜使所入射的图像光的一部分反射，使所入射的图像光的另一部分透过。半透射反射镜例如由设置在塑料等具有透光性的基材29的一个面上的半透射反射膜构成。半透射反射镜具有入射角依赖性，该入射角依赖性使与垂直于基材29的一个面的方向所成的角度即入射角比规定角度大的图像光反射而偏转，使入射角比规定角度小的图像光透过。半透射反射镜例如由电介质多层膜形成。上述规定角度可以通过半透射反射膜的设计来适当调整。

第1偏转部24配置为从图像生成部11射出的图像光以较大的入射角入射并反射的朝向。因此，当观看者观看第1偏转部24时，入射角较小的外部光透过第1偏转部24到达观看者的瞳孔，因此，观看者能够看到外界像。

第1偏转部24配置为上述的朝向，因此，沿着面部配置。这样，第1偏转部24还具有使显示装置100的外形沿着面部的作用，有助于显示装置100的小型化、设计性的提高。另外，第1偏转部24由曲面镜构成，也可以由平面镜构成。此外，第1偏转部24可以通过使用分色镜，按照不同的每种颜色反射图像光。

第2偏转部25由曲面状的反射型体积全息元件构成，该反射型体积全息元件使所入射的光的一部分衍射而偏转，使所入射的光的另一部分透过。第2偏转部25由反射型体积全息元件构成，因此，与一般的反射镜不同，能够使光的入射角和反射角不同。因此，即使第2偏转部25设置在观察者的眼睛的大致正面，也可以将从第1偏转部24以较大的入射角入射的图像光引导至观察者的瞳孔。此外，在第1偏转部24与第2偏转部25之间的光路上生成中间像。另外，第2偏转部25也可以由半透射反射镜构成，该半透射反射镜使所入射的光的一部分反射，使所入射的光的另一部分透过。

第1外部光透射率调整部27设置在第1偏转部24与第2偏转部25之间的图像光的光路外。第1外部光透射率调整部27由半透射吸收膜构成，该半透射吸收膜在可见光波段内吸收所入射的光的一部分，使所入射的光的另一部分透过。或者，第1外部光透射率调整部27也可以由半透射反射膜构成，该半透射反射膜在可见光波段内使所入射的光的一部分反射，使所入射的光的另一部分透过。由此，第1外部光透射率调整部27具有针对外部光的光吸收性或光反射性。半透射吸收膜和半透射反射膜可以使用例如金属膜、电介质多层膜等。第1外部光透射率调整部27的形状可以是曲面状，也可以是平面状。

在本实施方式的图像显示部110中，第1偏转部24、第2偏转部25和第1外部光透射率调整部27设置在共同的基材29上。第1偏转部24、第2偏转部25和第1外部光透射率调整部27分别可以设置在基材29的第1面29a和第2面29b的任意一个上，但在图3的例子中，例如经由接合材料(省略图示)设置在与观察者的面部相对的第1面29a上。在第1偏转部24与第1外部光透射率调整部27之间以及第2偏转部25与第1外部光透射率调整部27之间，两个部件的端部可以彼此接触，也可以彼此分离。在两个部件之间分离的情况下，也可以在其间隙中设置接合材料。此外，两个部件之间的间隔优选比观察者的瞳孔直径小，例如优选小于2mm。

第1偏转部24、第2偏转部25和第1外部光透射率调整部27配置在相对于出射光瞳的光轴ax1的角度为100度的范围内。即，如图3所示，在设连结出射光瞳的中心与第1偏转部24的靠近校正光学系统12侧的端部的直线L1与出射光瞳的光轴ax1所成的角度为θ时，θ≤100°。并且，更优选地，第1偏转部24、第2偏转部25和第1外部光透射率调整部27被配置在相对于出射光瞳的光轴ax1的角度θ为60度的范围内。

这里，考虑平均外部光透射率作为表示外部光以何种程度透过第1偏转部24、第2偏转部25和第1外部光透射率调整部27各自的指标。在设可见光波段为400～700nm时，平均外部光透射率例如定义为对于多个光线的透射率的平均值，该多个光线具有可见光波段内的相互不同的波长，具有各部件可透过的入射角范围内的相互不同的入射角。第1偏转部24、第2偏转部25和第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率例如可以使用分光透射率计等测量设备来测量。

如图3所示，第2偏转部25位于观察者的眼前，第1偏转部24位于观察者的面部的斜前方，因此，为了更好地观察外界像，第2偏转部25的平均外部光透射率优选比第1偏转部24的平均外部光透射率高。因此，在本实施方式中，作为具体数值的一例，设第2偏转部25的平均外部光透射率为80％、第1偏转部24的平均外部光透射率为30％。另外，第1偏转部24的平均外部光透射率和第2偏转部25的平均外部光透射率分别不限于30％、80％，能够在满足上述优选条件的范围内适当地变更。

与此相对，第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率比第1偏转部24的平均外部光透射率和第2偏转部25的平均外部光透射率中的较低一方的平均外部光透射率高，比第1偏转部24的平均外部光透射率和第2偏转部25的平均外部光透射率中的较高一方的平均外部光透射率低。因此，第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率比30％高，比80％低。

具体而言，第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率在第1外部光透射率调整部27的内部可以是固定的，也可以是变化的。在第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率的具体例中，例如考虑以下3个模式。

图5是示出第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率的模式的第1例的图。

在图5所示的第1例中，第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率在第1外部光透射率调整部27的内部为55％，是恒定的。在该例中，第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率即55％被设定为第1偏转部24的平均外部光透射率即30％与第2偏转部25的平均外部光透射率即80％的平均值。另外，第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率不一定设定为第1偏转部24的平均外部光透射率与第2偏转部25的平均外部光透射率的平均值。

图6是示出第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率的模式的第2例的图。

在图6所示的第2例中，第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率在第1偏转部24的平均外部光透射率与第2偏转部25的平均外部光透射率之间呈阶段性地变化。在该例中，第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率从第1偏转部24朝向第2偏转部25按照40％、55％和70％的顺序呈三个阶段性地发生变化。另外，关于使平均外部光透射率发生变化的阶段的数量、以及各阶段的平均外部光透射率的值，并不特别限定于上述的例子。

图7是示出第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率的模式的第3例的图。

在图7所示的第3例中，第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率在第1偏转部24的平均外部光透射率与第2偏转部25的平均外部光透射率之间呈直线性地发生变化。另外，第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率可以在第1偏转部24的平均外部光透射率与第2偏转部25的平均外部光透射率之间呈曲线性地发生变化。即，第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率的变化率可以与第1外部光透射率调整部27内的位置无关而是恒定的，也可以发生变化。

在专利文献1的图像显示装置中，在第2偏转部与第1偏转部之间未设置有部件，成为空间。因此，与本实施方式同样，当假设第2偏转部的平均外部光透射率为80％、第1偏转部的平均外部光透射率为30％时，在观察者的视野范围内排列平均外部光透射率为80％的区域、平均外部光透射率为100％的区域和平均外部光透射率为30％的区域。在该情况下，当观察者观察外界像时，由于在外界像内存在亮度大不相同的边界，因此，有时产生不适感。另外，即使在第2偏转部与第1偏转部之间配置有任意的透明部件，例如如果是平均外部光透射率为90％以上的一般透明部件，则有时仍产生不适感。

与此相对，在本实施方式的情况下，在第2偏转部25与第1偏转部24之间设置有平均外部光透射率比30％高且比80％低的第1外部光透射率调整部27。因此，在观察者的视野范围内排列平均外部光透射率为80％的区域、平均外部光透射率比30％大且比80％小的区域、以及平均外部光透射率为30％的区域。在该情况下，外界像内的亮度从观察者的眼睛的正面朝向侧方平缓地变化，并且在外界像内不再存在亮度大不相同的边界。由此，根据本实施方式的HMD 300，能够减少在观察者观察外界像时产生的不适感。

此外，如图5所示，在使第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率恒定的情况下，能够容易地形成构成第1外部光透射率调整部27的薄膜。

此外，如图6所示，在使第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率呈阶段性地变化的情况下，由于平均外部光透射率互不相同的2个区域之间的平均外部光透射率之差变小，所以，能够充分减少在观察外界像时产生的不适感。

此外，如图7所示，在使第1外部光透射率调整部27的平均外部光透射率呈直线地变化的情况下，由于在第1外部光透射率调整部27的内部不再存在平均外部光透射率互不相同的2个区域的边界，所以，能够更充分地减少在观察外界像时产生的不适感。

此外，在本实施方式的情况下，第1偏转部24、第2偏转部25和第1外部光透射率调整部27设置在共同的基材29上，所以，在制造HMD 300时的组装工序中，能够容易地进行第1偏转部24、第2偏转部25和第1外部光透射率调整部27的相互位置对准。此外，由于在位于第1偏转部24与第1外部光透射率调整部27之间、第2偏转部25与第1外部光透射率调整部27之间的基材29上不存在接缝，因此，能够抑制由于基材29的接缝引起的外界像的可视性降低。另外，如果第1偏转部24与第1外部光透射率调整部27之间的间隙、以及第2偏转部25与第1外部光透射率调整部27之间的间隙比瞳孔直径小，则也能够抑制由这些间隙引起的外界像的可视性降低。

一般认为，人的视野从正面起在单侧约100度以内，特别是，能够识别到色彩的范围是大约60度以内。对此，在本实施方式的情况下，第1偏转部24、第2偏转部25和第1外部光透射率调整部27相对于出射光瞳的光轴ax1配置在100度的范围内，所以，观察者能够经由第1偏转部24、第2偏转部25和第1外部光透射率调整部27识别视野范围内的大致全部的外界像。并且，在第1偏转部24、第2偏转部25和第1外部光透射率调整部27相对于出射光瞳的光轴ax1配置在60度的范围内的情况下，可以经由第1偏转部24、第2偏转部25和第1外部光透射率调整部27识别外界图像的颜色。

[第2实施方式]

以下，使用图8对本发明的第2实施方式进行说明。

本实施方式的HMD的基本结构与第1实施方式相同，导光光学系统的结构与第1实施方式不同。

图8是示出第2实施方式的显示装置的概略结构的俯视图。

在图8中，对于与在第1实施方式中使用的图3相同的结构要素标注相同标号，省略详细的说明。

如图8所示，在本实施方式的显示装置101中，导光光学系统14具有第1偏转部24、第1基材31、第2偏转部25和第2基材32。第1偏转部24设置于第1基材31的第1面31a。第2偏转部25设置于第2基材32的第1面32a。

第1外部光透射率调整部27设置于第3基材33的第1面33a。此外，第1基材31、第2基材32和第3基材33例如经由接合材料34相互接合。此外，相邻的基材31、32、33之间的接合材料34的厚度优选比观察者的瞳孔直径小，例如优选小于2mm。此外，相邻的基材31、32、33之间的间隙优选形成为大致沿着连结出射光瞳的中心和该间隙的直线延伸。显示装置101的其他结构与第1实施方式相同。

在本实施方式中，也可得到能够减少观察者观察外界像时的不适感这样的与第1实施方式同样的效果。

此外，在本实施方式的情况下，第1偏转部24、第2偏转部25和第1外部光透射率调整部27分别设置在互不相同的基材31、32、33上，因此，在显示装置101的制造过程中，在进行第1偏转部24或第2偏转部25或第1外部光透射率调整部27的设计变更、规格变更等的情况下，仅更换第1偏转部24或第2偏转部25或第1外部光透射率调整部27与基材31、32、33的组即可，能够容易地应对这些变更。

[第3实施方式]

以下，使用图9和图10对本发明的第3实施方式进行说明。

本实施方式的HMD的基本结构与第1实施方式相同，在代替第1外部光透射率调整部而具有第2外部光透射率调整部的方面与第1实施方式不同。

图9是示出第3实施方式的显示装置的概略结构的俯视图。

在图9中，对于与在第1实施方式中使用的图3相同的结构要素标注相同标号，并省略详细的说明。

另外，在第1实施方式中，将右眼用图像显示部110B简称为图像显示部110，省略了左眼用图像显示部110A的说明，但在本实施方式中，在各构成要素的名称的开头标注“左眼用”、“右眼用”的语句进行记载。但是，在左眼用图像显示部110A和右眼用图像显示部110B中，只是各构成要素的配置成为左右对称，各构成要素的具体结构以及功能与第1实施方式相同。

如图9所示，本实施方式的显示装置102具有左眼用图像显示部110A、右眼用图像显示部110B和第2外部光透射率调整部41。

左眼用图像显示部110A具有左眼用图像生成部11A、左眼用校正光学系统12A和左眼用导光光学系统13A。左眼用导光光学系统13A具有左眼用第1偏转部24A和左眼用第2偏转部25A。左眼用图像生成部11A射出包含图像信息的光。左眼用导光光学系统13A朝左眼侧出射光瞳的位置引导来自左眼用图像生成部11A的图像光。左眼用第1偏转部24A使从左眼用图像生成部11A射出的图像光偏转。左眼用第2偏转部25A使由左眼用第1偏转部24A偏转后的图像光进一步偏转而引导至左眼侧出射光瞳的位置，并且使外部光的一部分透过。

右眼用图像显示部110B具有右眼用图像生成部11B、右眼用校正光学系统12B和右眼用导光光学系统13B。右眼用导光光学系统13B具有右眼用第1偏转部24B和右眼用第2偏转部25B。右眼用图像生成部11B射出包含图像信息的光。右眼用导光光学系统13B朝向右眼侧出射光瞳的位置引导来自右眼用图像生成部11B的图像光。右眼用第1偏转部24B使从右眼用图像生成部11B射出的图像光偏转。右眼用第2偏转部25B使由右眼用第1偏转部24B偏转后的图像光进一步偏转而引导至右眼侧出射光瞳的位置，并且使外部光的一部分透过。

第2外部光透射率调整部41设置在左眼用第2偏转部25A与右眼用第2偏转部25B之间的图像光的光路外。第2外部光透射率调整部41由半透射吸收膜构成，该半透射吸收膜在可见光波段内吸收所入射的光的一部分，使所入射的光的另一部分透过。或者，第2外部光透射率调整部41也可以由半透射反射膜构成，该半透射反射膜在可见光波段内使所入射的光的一部分反射，使所入射的光的另一部分透过。由此，第2外部光透射率调整部41具有针对外部光的光吸收性或光反射性。半透射吸收膜和半透射反射膜可以使用例如金属膜、电介质多层膜等。第2外部光透射率调整部41的形状可以是曲面状，也可以是平面状。

在本实施方式中，左眼用第1偏转部24A、左眼用第2偏转部25A、右眼用第1偏转部24B、右眼用第2偏转部25B和第2外部光透射率调整部41的支承方式未特别限定。因此，左眼用第1偏转部24A、左眼用第2偏转部25A、右眼用第1偏转部24B、右眼用第2偏转部25B和第2外部光透射率调整部41可以全部设置在一体的基材上，也可以设置在多个基材上。

在本实施方式中，作为具体数值的一例，设左眼用第2偏转部25A的平均外部光透射率为80％、右眼用第2偏转部25B的平均外部光透射率为80％。为了不产生外界像的不适感，优选的是，左眼用第2偏转部25A的平均外部光透射率与右眼用第2偏转部25B的平均外部光透射率相等。

图10是示出第2外部光透射率调整部41的平均外部光透射率的模式的一例的图。

如图10所示，第2外部光透射率调整部41的平均外部光透射率与左眼用第2偏转部25A的平均外部光透射率以及右眼用第2偏转部25B的平均外部光透射率相等。因此，第2外部光透射率调整部41的平均外部光透射率为80％。

如上所述，优选的是，左眼用第2偏转部25A的平均外部光透射率与右眼用第2偏转部25B的平均外部光透射率相等，但是，由于例如体积全息元件的制造偏差等因素，有时左眼用第2偏转部25A的平均外部光透射率与右眼用第2偏转部25B的平均外部光透射率不同。

在该情况下，优选的是，第2外部光透射率调整部41的平均外部光透射率比左眼第2偏转部25A的平均外部光透射率和右眼第2偏转部25B的平均外部光透射率中的较低一方的平均外部光透射率高。并且，优选的是，第2外部光透射率调整部41的平均外部光透射率比左眼用第2偏转部25A的平均外部光透射率和右眼用第2偏转部25B的平均外部光透射率中的较高一方的平均外部光透射率低。因此，在假设例如左眼用第2偏转部25A的平均外部光透射率为80％、右眼用第2偏转部25B的平均外部光透射率为83％时，第2外部光透射率调整部41的平均外部光透射率优选比80％高、比83％低。

另外，即使第2外部光透射率调整部41的平均外部光透射率稍微偏离上述条件，与不存在第2外部光透射率调整部41的情况相比，也能够得到效果。但是，当偏离上述条件过多时，产生外界像的不适感。因此，为了能够获得与满足上述条件的情况相同的效果并且减少偏离上述条件过多的情况下的不适感，将第2外部光透射率调整部41的平均外部光透射率设为左眼用第2偏转部25A的平均外部光透射率与右眼用第2偏转部25B的平均外部光透射率的平均值的±10％以内是妥当的。

更具体而言，可以考虑以下两种情况。

(1)在左眼用第2偏转部25A的平均外部光透射率与右眼用第2偏转部25B的平均外部光透射率之差为10％以上的情况下，第2外部光透射率调整部41的平均外部光透射率优选为高于左眼用第2偏转部25A的平均外部光透射率和右眼用第2偏转部25B的平均外部光透射率中的较低一方的平均外部光透射率，低于较高一方的平均外部光透射率。

(2)在左眼用第2偏转部25A的平均外部光透射率与右眼用第2偏转部25B的平均外部光透射率之差小于10％的情况下，优选为左眼用第2偏转部25A的平均外部光透射率与右眼用第2偏转部25B的平均外部光透射率的平均值的±5％以内。

根据上述观点，在(2)的情况下，例如，当左眼用第2偏转部25A的平均外部光透射率为80％、右眼用第2偏转部25B的平均外部光透射率为83％时，第2外部光透射率调整部41的平均外部光透射率也可以比77.5％高、比85.5％低。此外，例如，当左眼用第2偏转部25A的平均外部光透射率和右眼用第2偏转部25B的平均外部光透射率均为80％时，也可以比75％高、比85％低。

在专利文献1的图像显示装置中，不仅在第2偏转部与第1偏转部之间，而且在左眼用第2偏转部与右眼用第2偏转部之间也不设置部件，而成为空间。因此，如在第1实施方式中所说明的那样，在观察者观察到外界像的情况下，在外界像内存在亮度大不相同的边界，有时产生不适感。

与此相对，在本实施方式的情况下，在左眼用第2偏转部25A与右眼用第2偏转部25B之间设置有平均外部光透射率为80％或80％附近的第2外部光透射率调整部41。因此，在从观察者的左眼的眼前到右眼的眼前的范围内，外界像内的亮度平缓地变化，并且在外界像内不再存在亮度大不相同的边界。由此，根据本实施方式的显示装置102，能够减少观察者观察外界像时的不适感。

[第4实施方式]

以下，使用图11和图12对本发明的第4实施方式进行说明。

本实施方式的HMD的基本结构与第3实施方式相同，在附加了第1外部光透射率调整部这一方面与第3实施方式不同。

图11是示出第4实施方式的显示装置的概略结构的俯视图。

在图11中，对于与在第3实施方式中使用的图9相同的结构要素标注相同标号，并省略详细的说明。

如图11所示，在本实施方式的显示装置103中，左眼用导光光学系统43A具有左眼用第1外部光透射率调整部27A，该左眼用第1外部光透射率调整部27A设置在左眼用第1偏转部24A与左眼用第2偏转部25A之间的图像光的光路外。右眼用导光光学系统43B具有右眼用第1外部光透射率调整部27B，该右眼用第1外部光透射率调整部27B设置在右眼用第1偏转部24B与右眼用第2偏转部25B之间的图像光的光路外。此外，在左眼用第2偏转部25A与右眼用第2偏转部25B之间的图像光的光路外设置有第2外部光透射率调整部41。

在本实施方式的情况下，左眼用第1偏转部24A、左眼用第1外部光透射率调整部27A、左眼用第2偏转部25A、第2外部光透射率调整部41、右眼用第2偏转部25B、右眼用第1外部光透射率调整部27B和左眼用第1偏转部24B设置于共同的基材45的第1面45a。

显示装置103的其他结构与第3实施方式相同。

图12是示出左眼用第1外部光透射率调整部27A、第2外部光透射率调整部41和左眼用第1外部光透射率调整部27B的平均外部光透射率的模式的一例的图。

如图12所示，设左眼用第1偏转部24A和右眼用第1偏转部24B的平均外部光透射率为30％、左眼用第2偏转部25A和右眼用第2偏转部25B的平均外部光透射率为80％。

左眼用第1外部光透射率调整部27A的平均外部光透射率在作为左眼用第1偏转部24A的平均外部光透射率的30％和作为左眼用第2偏转部25A的平均外部光透射率的80％之间呈直线地发生变化。同样地，右眼第1外部光透射率调整部分27B的平均外部光透射率在作为右眼第1偏转部分24B的平均外部光透射率的30％与作为右眼第2偏转部分25B的平均外部光透射率的80％之间呈直线地发生变化。第2外部光透射率调整部41的平均外部光透射率与左眼用第2偏转部25A的平均外部光透射率以及右眼用第2偏转部25B的平均外部光透射率相等，为80％。

根据本实施方式的显示装置103，通过设置有左眼用第1外部光透射率调整部27A、第2外部光透射率调整部41和右眼用第1外部光透射率调整部27B，能够在观察者观察外界像时在视野的整个区域内减少不适感。

此外，在本实施方式的情况下，由左眼用第1偏转部24A、左眼用第1外部光透射率调整部27A、左眼用第2偏转部25A、第2外部光透射率调整部41、右眼用第2偏转部25B、右眼用第1外部光透射率调整部27B和左眼用第1偏转部24B构成的各部件设置在共同的基材45上，因此，能够在显示装置103的组装工序中，容易地进行上述的各部件的相互的位置对准。此外，由于在位于上述相邻的两个部件之间的基材45上不存在接缝，因此，能够抑制由于基材的接缝引起的外界像的可视性降低。此外，如果相邻的两个部件之间的间隙比瞳孔直径小，则也能够抑制由于这些间隙引起的外界像的可视性降低。

另外，本发明的技术范围不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明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外部光透射率调整部整体设置在第1偏转部与第2偏转部之间的光的光路外的例子，但是，也可以是，第1外部光透射率调整部的一部分设置在第1偏转部与第2偏转部之间的光的光路外，第1外部光透射率调整部的另一部分设置在第1偏转部与第2偏转部之间的光的光路内。

例如，也可以是，第1外部光透射率调整部的一端与第1偏转部的光偏转区域重叠，第1外部光透射率调整部的另一端与第2偏转部的光偏转区域重叠，其结果，第1外部光透射率调整部的两端位于第1偏转部与第2偏转部之间的光的光路内。根据该结构，在与第1外部光透射率调整部的两端的光偏转区域重叠的部分中，产生图像的一部分欠缺、影像品质降低等不良情况，但由于这些是人的视野特性上难以明确看到缺陷的周边部分，因此，影响较小。此外，通过使第1外部光透射率调整部的两端与各偏转部的光偏转区域重叠，可得到能够使光学系统小型化的优点。

此外，列举了在第1偏转部的平均外部光透射率为30％、第2偏转部的平均外部光透射率为80％的情况下，第1外部光透射率调整部的平均外部光透射率比30％高且比80％低的例子，但第1外部光透射率调整部的平均外部光透射率至少比30％高即可，例如也可以是85％。即，第1外部光透射率调整部的平均外部光透射率至少满足高于第1偏转部的平均外部光透射率和第2偏转部的平均外部光透射率的较低一方的平均外部光透射率这样的条件即可。即使在该情况下，相比于第1偏转部与第2偏转部之间为空间的情况，能够减少外界像的不适感。

此外，在上述实施方式中，列举了具有光扫描器件的图像生成部的例子，但也可以代替该结构，是具有液晶面板、有机EL面板等显示器件的图像生成部。第1偏转部和第2偏转部不限于反射镜或反射型体积全息元件，例如也可以具有菲涅耳透镜、棱镜等。除此以外，关于透射型图像显示装置的各部的具体结构，不限于上述实施方式，能够适当地进行变更。

此外，在上述实施方式中，作为透射型图像显示装置的一例，列举了头戴式显示器，但也可以将本发明应用于例如双筒望远镜那样用手握持装置主体进行窥视的方式的显示器即所谓的手持显示器。

Claims (10)

1.一种透射型图像显示装置，其具有：

图像生成部，其射出包含图像信息的光；以及

导光光学系统，其将来自所述图像生成部的光引导至出射光瞳的位置，

所述导光光学系统具有：第1偏转部，其使从所述图像生成部射出的光偏转；以及第2偏转部，其使由所述第1偏转部偏转后的光进一步偏转而引导至所述出射光瞳的位置，并且使外部光的一部分透过，

在所述第1偏转部与所述第2偏转部之间的所述光的光路外设置有第1外部光透射率调整部，

所述第1外部光透射率调整部具有对于所述外部光的光吸收性或光反射性，

所述第1外部光透射率调整部的平均外部光透射率比所述第1偏转部的平均外部光透射率以及所述第2偏转部的平均外部光透射率中的一方高且比另一方低，

所述第1偏转部设置于第1基材，

所述第2偏转部设置于第2基材，

所述第1外部光透射率调整部设置于第3基材，

所述第1基材、所述第2基材和所述第3基材相互接合。

2.根据权利要求1所述的透射型图像显示装置，其中，

所述第1外部光透射率调整部的平均外部光透射率比所述第1偏转部的平均外部光透射率以及所述第2偏转部的平均外部光透射率中的一方低且比另一方高。

3.根据权利要求1或2所述的透射型图像显示装置，其中，

所述第1外部光透射率调整部的平均外部光透射率在所述第1偏转部的平均外部光透射率与所述第2偏转部的平均外部光透射率之间阶段性地变化。

4.根据权利要求1或2所述的透射型图像显示装置，其中，

所述第1外部光透射率调整部的平均外部光透射率在所述第1偏转部的平均外部光透射率与所述第2偏转部的平均外部光透射率之间呈直线地变化。

5.根据权利要求1所述的透射型图像显示装置，其中，

所述第1偏转部、所述第2偏转部和所述第1外部光透射率调整部配置在相对于所述出射光瞳的光轴的角度为100度的范围内。

6.根据权利要求1所述的透射型图像显示装置，其中，

所述第1偏转部由半透射反射镜构成，该半透射反射镜使所入射的光的一部分反射，使所入射的光的另一部分透过。

7.根据权利要求1所述的透射型图像显示装置，其中，

所述第2偏转部由反射型体积全息元件构成，该反射型体积全息元件使所入射的光的一部分衍射而偏转。

8.一种透射型图像显示装置，其具有右眼用图像显示部和左眼用图像显示部，

所述右眼用图像显示部具有：

右眼用图像生成部，其射出包含图像信息的光；以及

右眼用导光光学系统，其朝向右眼侧出射光瞳的位置引导来自所述右眼用图像生成部的光，

所述右眼用导光光学系统具有：右眼用第1偏转部，其使从所述右眼用图像生成部射出的光偏转；以及右眼用第2偏转部，其使由所述右眼用第1偏转部偏转后的光进一步偏转而引导至所述右眼侧出射光瞳的位置，并且使外部光的一部分透过，

在所述右眼用第1偏转部与所述右眼用第2偏转部之间的所述光的光路外设置有第1外部光透射率调整部，

所述第1外部光透射率调整部具有对于所述外部光的光吸收性或光反射性，

所述第1外部光透射率调整部的平均外部光透射率比所述右眼用第1偏转部的平均外部光透射率以及所述右眼用第2偏转部的平均外部光透射率中的一方高且比另一方低，

所述右眼用第1偏转部设置于第1基材，

所述右眼用第2偏转部设置于第2基材，

所述第1外部光透射率调整部设置于第3基材，

所述第1基材、所述第2基材和所述第3基材相互接合，

所述左眼用图像显示部具有：

左眼用图像生成部，其射出包含图像信息的光；以及

左眼用导光光学系统，其朝向左眼侧出射光瞳的位置引导来自所述左眼用图像生成部的光，

所述左眼用导光光学系统具有：左眼用第1偏转部，其使从所述左眼用图像生成部射出的光偏转；以及左眼用第2偏转部，其使由所述左眼用第1偏转部偏转后的光进一步偏转而引导至所述左眼侧出射光瞳的位置，并且使外部光的一部分透过，

在所述右眼用第2偏转部与所述左眼用第2偏转部之间的所述光的光路外设置有第2外部光透射率调整部，

所述第2外部光透射率调整部具有对于所述外部光的光吸收性或光反射性，

所述第2外部光透射率调整部的平均外部光透射率比所述右眼用第2偏转部的平均外部光透射率和所述左眼用第2偏转部的平均外部光透射率中的一方高且比另一方低。

9.根据权利要求8所述的透射型图像显示装置，其中，

所述第2外部光透射率调整部的平均外部光透射率比所述右眼用第2偏转部的平均外部光透射率和所述左眼用第2偏转部的平均外部光透射率中的一方低且比另一方高。

10.一种透射型图像显示装置，其具有右眼用图像显示部和左眼用图像显示部，

所述右眼用图像显示部具有：

右眼用图像生成部，其射出包含图像信息的光；以及

右眼用导光光学系统，其朝向右眼侧出射光瞳的位置引导来自所述右眼用图像生成部的光，

所述右眼用导光光学系统具有：右眼用第1偏转部，其使从所述右眼用图像生成部射出的光偏转；以及右眼用第2偏转部，其使由所述右眼用第1偏转部偏转后的光进一步偏转而引导至所述右眼侧出射光瞳的位置，并且使外部光的一部分透过，

在所述右眼用第1偏转部与所述右眼用第2偏转部之间的所述光的光路外设置有第1外部光透射率调整部，

所述第1外部光透射率调整部具有对于所述外部光的光吸收性或光反射性，

所述第1外部光透射率调整部的平均外部光透射率比所述右眼用第1偏转部的平均外部光透射率以及所述右眼用第2偏转部的平均外部光透射率中的一方高且比另一方低，

所述右眼用第1偏转部设置于第1基材，

所述右眼用第2偏转部设置于第2基材，

所述第1外部光透射率调整部设置于第3基材，

所述第1基材、所述第2基材和所述第3基材相互接合，

所述左眼用图像显示部具有：

左眼用图像生成部，其射出包含图像信息的光；以及

左眼用导光光学系统，其朝向左眼侧出射光瞳的位置引导来自所述左眼用图像生成部的光，

所述左眼用导光光学系统具有：左眼用第1偏转部，其使从所述左眼用图像生成部射出的光偏转；以及左眼用第2偏转部，其使由所述左眼用第1偏转部偏转后的光进一步偏转而引导至所述左眼侧出射光瞳的位置，并且使外部光的一部分透过，

在所述右眼用第2偏转部与所述左眼用第2偏转部之间的所述光的光路外设置有第2外部光透射率调整部，

所述第2外部光透射率调整部具有对于所述外部光的光吸收性或光反射性，

所述第2外部光透射率调整部的平均外部光透射率与所述右眼用第2偏转部的平均外部光透射率以及所述左眼用第2偏转部的平均外部光透射率相等。