CN113204114A - 显示模块和显示装置 - Google Patents

Abstract

显示模块和显示装置。本发明的显示模块具有：图像光生成装置，其生成图像光；第1衍射元件，其具有第1面和第2面，使图像光进行衍射；第1反射部，其使图像光反射；以及第2衍射元件，其具有第3面，使图像光进行衍射，第1衍射元件使从图像光生成装置入射到第1面的图像光透过而从第2面向第1反射部射出，第1反射部使从第1衍射元件射出的图像光向第1衍射元件的第2面反射，第1衍射元件使从第1反射部入射到第2面的图像光进行衍射而从第2面向第2衍射元件射出，第2衍射元件使从第1衍射元件入射到第3面的图像光进行衍射而从第3面射出，形成出射光瞳。

Description

显示模块和显示装置

技术领域

本发明涉及显示模块和显示装置。

背景技术

已知有使用多个反射面反射图像光并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中公开了头部佩戴型显示装置，该头部佩戴型显示装置具有：第1光学部，其具有正屈光力：第2光学部，其具有第1衍射元件，具有正屈光力；第3光学部，其具有正屈光力；以及第4光学部，其具有第2衍射元件，具有正屈光力。在该显示装置中，在第1光学部与第3光学部之间形成图像光的第1中间像，在第2光学部与第4光学部之间形成光瞳，在第3光学部与第4光学部之间形成图像光的第2中间像，在第4光学部的与第3光学部相反的一侧形成出射光瞳。

专利文献1：日本特开2019-133132号公报

在专利文献1的显示装置中，各光学部件配置成各光学部件间的位置关系满足特定的条件，以便利用两个衍射元件补偿波长色散。因此，需要用于配置各光学部件的大量空间，显示装置有时会大型化。

发明内容

为了解决上述的课题，本发明的一个方式的显示模块具有：图像光生成装置，其生成图像光；第1衍射元件，其具有第1面和第2面，使所述图像光进行衍射；第1反射部，其使所述图像光反射；以及第2衍射元件，其具有第3面，使所述图像光进行衍射，所述第1衍射元件使从所述图像光生成装置入射到所述第1面的所述图像光透过而从所述第2面向所述第1反射部射出，所述第1反射部使从所述第1衍射元件射出的所述图像光向所述第1衍射元件的所述第2面反射，所述第1衍射元件使从所述第1反射部入射到所述第2面的图像光进行衍射而从所述第2面向所述第2衍射元件射出，所述第2衍射元件使从所述第1衍射元件入射到所述第3面的图像光进行衍射而从所述第3面射出，形成出射光瞳。

本发明的一个方式的显示装置具有：本发明的一个方式的显示模块；以及壳体，其收纳所述显示模块。

附图说明

图1是第1实施方式的显示装置的立体图。

图2是示出第1实施方式的显示模块的结构的俯视图。

图3是示出第1实施方式的显示模块的结构的侧视图。

图4是体积全息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图。

图6是示出在第1衍射元件中，折射率差Δn＝0.035处的透射率与波长的关系的曲线图。

图7是示出在第1衍射元件中，折射率差Δn＝0.019处的透射率与波长的关系的曲线图。

图8是示出在第1衍射元件中，折射率差Δn＝0.010处的透射率与波长的关系的曲线图。

图9是示出在第1衍射元件中，折射率差Δn＝0.005处的透射率与波长的关系的曲线图。

图10是示出第2实施方式的显示模块的结构的俯视图。

标号说明

10、12：显示模块；10a：右眼用显示模块；10b：左眼用显示模块；20：图像光生成装置；30：第1反射部；50、55：第1衍射元件；50a、55a：第1面；50b、55b：第2面；55h：光透过部；60：第2反射部；70、70a、70b：第2衍射元件；70c：第3面；90：壳体；100：显示装置；502、502B、502G、502R：干涉条纹；505：低折射率部；506：高折射率部；L0、L0a、L0b：图像光；G：出射光瞳；K10、K20：法线方向；K11：第1方向；K22：第2方向。

具体实施方式

[第1实施方式]

以下，使用图1～图9对本发明第1实施方式进行说明。

图1是示出本实施方式的头部佩戴型显示装置的立体图。图2是示出头部佩戴型显示装置的显示模块的概略结构的俯视图。图3是示出显示模块的概略结构的侧视图。

在以下的说明中，将头部佩戴型显示装置简称为显示装置。此外，在以下的各图中，为了容易观察各结构要素，有时根据结构要素而使尺寸的比例尺不同来示出。

在以下的各图中，使用观察者将显示装置100佩戴于头部的状态下的前后方向、左右方向和上下方向来规定以下的方向。设沿着上下方向的轴为Y轴、从下方朝向上方的方向为+Y方向、从上方朝向下方的方向为-Y方向。设沿着前后方向的轴为Z轴、从后方朝向前方的方向为+Z方向、从前方朝向后方的方向为-Z方向。设沿着左右方向的轴为X轴、从右朝向左的方向为+X方向、从左朝向右的方向为-X方向。Y轴、Z轴以及X轴相互垂直。

当使用显示装置100的结构要素来定义上述的方向时，设连结右眼用显示模块10a的第2衍射元件70a的中心与左眼用显示模块10b的第2衍射元件70b的中心的轴为X轴、从第2衍射元件70a朝向第2衍射元件70b的方向为+X方向、从第2衍射元件70b朝向第2衍射元件70a的方向为-X方向。设后述的显示模块10中的、出射光瞳的光轴为Z轴、从出射光瞳朝向第2衍射元件70a或第2衍射元件70b的方向为+Z方向、从第2衍射元件70a或第2衍射元件70b朝向出射光瞳的方向为-Z方向。设沿着图像光生成装置20的显示面的垂直方向的轴为Y轴、从显示面的下方朝向上方的方向为+Y方向、从显示面的上方朝向下方的方向为-Y方向。

如图1所示，显示装置100具有：右眼用显示模块10a，其使图像光L0a入射到观察者的右眼Ea；左眼用显示模块10b，其使图像光L0b入射到观察者的左眼Eb；以及壳体90，其收纳右眼用显示模块10a和左眼用显示模块10b。显示装置100例如具有眼镜那样的形状。显示装置100通过壳体90佩戴于观察者的头部。

壳体90具有：框架91；镜腿92a，其设置在框架91的右侧，卡定于观察者的右耳；以及镜腿92b，其设置在框架91的左侧，卡定于观察者的左耳。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模块10的各种光学元件。镜腿92a、92b借助铰链95以能够折叠的方式连结于框架91。

右眼用显示模块10a与左眼用显示模块10b在各光学部件左右对称地配置的方面不同，但是基本结构相同。因此，在以下的说明中，不区分右眼用显示模块10a和左眼用显示模块10b而作为显示模块10来说明结构。

如图2和图3所示，本实施方式的显示模块10具有图像光生成装置20、聚光光学系统25、第1衍射元件50、第1反射部30、第2反射部60和第2衍射元件70。

图像光生成装置20生成图像光L0。聚光光学系统25投射由图像光生成装置20生成的图像光L0。第1衍射元件50具有第1面50a和第2面50b，使图像光L0进行衍射。第1反射部30使图像光L0反射。第2反射部60使由第1衍射元件50衍射的图像光L0向第2衍射元件70反射。第2衍射元件70具有第3面70c，使图像光L0进行衍射而形成出射光瞳G。

图像光生成装置20例如由有机电致发光显示元件等的显示面板构成。图像光生成装置20在观察者佩戴有显示装置100的状态下，配置于比眼睛E的侧方靠后方的位置，向前方射出图像光L0。图像光生成装置20配置成使图像光L0的光轴L01与Z轴大致平行。

另外，图像光生成装置20也可以具有与相互不同的颜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合成光学系统。此外，图像光生成装置20也可以具有照明光源、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。或者，图像光生成装置20也可以是利用微镜器件对激光进行调制的结构。或者，图像光生成装置20也可以由Micro LED、MEMS显示器等构成。

图像光L0的光轴L01是从图像光生成装置20的显示区域的中心射出的图像光L0的中心主光线通过的轴。换言之，图像光L0的光轴L01是通过图像光生成装置20的图像光的射出面20a的中心并沿着射出面20a的法线的轴。此外，在图像光生成装置20由激光光源和对来自激光光源的光进行扫描的反射镜构成的情况下，通过激光的扫描形成像面，因此，图像光L0的光轴是通过像面的中心并与像面的法线平行的轴。

聚光光学系统25是使由图像光生成装置20生成的图像光L0会聚的光学系统，具有多个透镜。在本实施方式中，聚光光学系统25由沿着图像光L0的光轴L01设置的4个透镜251、252、253、254构成。但是，构成聚光光学系统25的透镜的数量未特别限定。并且，作为透镜，也可以使用贴合多片透镜而成的结构例如贴合消色透镜等。此外，透镜可以是自由曲面透镜等非球面透镜，也可以是球面透镜。

第1衍射元件50具有反射型的体积全息元件。第1衍射元件50具有：第1面50a，其与聚光光学系统25相对；以及第2面50b，其与第1反射部30相对。第1衍射元件50的供图像光L0从第1反射部30入射的第2面50b为凹陷的凹曲面。换言之，第2面50b具有在来自第1反射部30的图像光L0的入射方向上、中央部相对于周边部凹陷而弯曲的形状。由此，第1衍射元件50具有正屈光力，能够使图像光L0向第2反射部60有效地偏转。

第1衍射元件50是反射型的衍射元件，但是，通过适当地设定了构成干涉条纹的低折射率部和高折射率部各自的折射率，构成为0级衍射光从第1面50a透过第2面50b。第1衍射元件50使从图像光生成装置20射出的图像光L0作为0级衍射光从第1面50a向第2面50b透过，使从第1反射部30射出的图像光L0作为1级衍射光从第2面50b向第2衍射元件70射出。关于干涉条纹，之后将详细说明。

另外，第1衍射元件50只要是反射型并且能够透过0级衍射光的衍射元件，不限于体积全息元件，也可以由例如表面浮雕型衍射元件、表面浮雕全息元件等构成。第1衍射元件50无论具有哪种结构，都具有在图像光L0从第2面50b的法线方向入射时向特定方向射出衍射效率最高的衍射光的特性。

图4是构成第1衍射元件50的体积全息元件的干涉条纹的说明图。

如图4所示，在构成第1衍射元件50的体积全息元件中设置有干涉条纹502，该干涉条纹502具有与特定波长对应的间距。干涉条纹502具有交替地设置有具有相对较低的折射率的低折射率部505和具有相对较高的折射率的高折射率部506的结构。因此，干涉条纹502作为构成全息元件的材料的折射率差记录于全息元件感光层。

干涉条纹502以与特定的入射角对应的方式，相对于第1衍射元件50的第2面50b朝一个方向倾斜。由此，第1衍射元件50以使图像光L0相对于第2面50b的法线方向成规定角度的方式在规定方向上衍射。特定的波长和特定的入射角对应于图像光L0的波长和入射角。干涉条纹502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来形成。

图像光L0是包含红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB的彩色显示用的光。因此，在第1衍射元件50中，按照与特定的波长对应的间距形成有干涉条纹502。例如，红色光用的干涉条纹502R按照与红色波段的波长580nm到700nm的波长范围中的例如波长615nm对应的间距形成。绿色光用的干涉条纹502G按照与绿色波段的波长500nm到580nm的波长范围中的例如波长535nm对应的间距形成。蓝色光用的干涉条纹502B按照与蓝色波段的波长400nm到500nm的波长范围中的例如波长460nm对应的间距形成。

另外，在图4中，呈直线地描绘了干涉条纹502，但是，在入射到第1衍射元件50的图像光L0为球面波的情况下，在干涉曝光时，例如使用球面波作为物体光Ls。在该情况下，在全息元件感光层上分别以弯曲的状态形成有多个干涉条纹502。因此，干涉条纹502在弯曲的状态下相对于第1衍射元件50的第2面50b朝一个方向倾斜。由此，在从第2面50b的法线方向入射了由单一波长的球面波形成的图像光L0时，第1衍射元件50在相对于法线方向倾斜的特定方向上射出衍射效率最高的衍射光L1。在干涉条纹502弯曲的情况下，干涉条纹502的倾斜方向例如被定义为连结干涉条纹502的两端的直线的倾斜度。

如图2和图3所示，第1反射部30由全反射镜构成。具体而言，第1反射部30具有基材、和形成在基材的一个面上的由电介质多层膜、金属膜等构成的反射层。第1反射部30配置成反射面30a的法线V1与Z轴大致平行。反射面30a由自由曲面构成，第1反射部30具有正屈光力。

第2反射部60由全反射镜构成。具体而言，第2反射部60具有基材、和形成在基材的一个面上的由电介质多层膜、金属膜等构成的反射层。第2反射部60配置成在反射面60a的法线V2与Z轴成的角度为大致45°的方向上倾斜。反射面60a由曲面构成，第2反射部60具有正屈光力。

第2衍射元件70具有反射型的体积全息元件。第2衍射元件70具有与观察者的眼睛E相对的第3面70c、以及与第3面不同的第4面70d。第2衍射元件70的供图像光L0入射的第3面70c为凹陷的凹曲面。换言之，第3面70c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。由此，第2衍射元件70具有正屈光力，能够使图像光L0朝向出射光瞳G有效地偏转。第2衍射元件70配置成以接近观察者的鼻子的一侧的端部70e相对于远离鼻子的一侧的端部70f位于-Z方向上的方式倾斜。

构成第2衍射元件70的体积全息元件的基本结构与构成第1衍射元件50的体积全息元件的基本结构相同，因此，省略体积全息元件的详细说明。但是，构成第2衍射元件70的体积全息元件由使要入射的光的一部分反射、使另一部分透过的局部反射型衍射光学元件构成。因此，第2衍射元件70作为局部透过反射性的组合器发挥功能。由此，外部光经由第2衍射元件70入射到观察者的眼睛E，因此，观察者能够看到图像光生成装置20所形成的图像与背景重叠而成的图像。

另外，第2衍射元件70只要是反射型的衍射元件，不限于体积全息元件，例如也可以是表面浮雕型衍射元件、表面浮雕全息元件等。第2衍射元件70无论具有哪种结构，都具有在图像光L0从第3面70c的法线方向入射时向特定方向射出衍射效率最高的衍射光的特性。

图5是示出第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射特性的图。

图5示出了在光线入射到体积全息元件上的1个点时的、特定波长与周边波长的衍射角之差。在图5中，在设特定波长为531nm时，用实线L526示出波长为526nm的周边波长的光的衍射角度的偏移，用虚线L536示出波长为536nm的周边波长的光的衍射角度的偏移。

如图5所示，即使在光线入射到体积全息元件所记录的相同干涉条纹的情况下，光线的波长越长，则以越大的角度衍射，光线的波长越短，则以越小的角度衍射。因此，在使用由第1衍射元件50和第2衍射元件70构成的2个衍射元件的情况下，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。并且，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所示的本实施方式的显示模块10中，对应于第1衍射元件50和第2衍射元件70之间的中间像的形成次数和反射次数之和是奇数还是偶数，对第1衍射元件50及第2衍射元件70相对于图像光L0的朝向等进行了优化，因此，能够补偿像差。

这里，假想包含第1衍射元件50的第2面50b的法线V3和第2衍射元件70的第3面70c的法线V4的假想面。在本实施方式的情况下，假想面为图2的纸面、即XZ平面。

在本实施方式中，从第1衍射元件50到第2衍射元件70之间的图像光L0的反射次数与中间像的生成次数之和为偶数。因此，在从假想面的法线方向观察时，在光线从第2面50b或第3面70c的法线方向入射的情况下，第1衍射元件50和第2衍射元件70的以最高衍射效率射出衍射光的方向以第2面50b或第3面70c的法线方向为基准设定在相同侧。

更具体而言，在本实施方式中，由于在第1衍射元件50与第2衍射元件70之间的图像光L0的光路上设置有第2反射部60，所以在第1衍射元件50与第2衍射元件70之间，图像光L0进行1次反射。此外，第1衍射元件50、第1反射部30和第2反射部60分别具有正屈光力，在第2反射部60与第2衍射元件70之间生成1个中间像Z1。因此，从第1衍射元件50到第2衍射元件70之间的图像光L0的反射次数与中间像的生成次数之和为2次、即偶数。

因此，设在从第2面50b的法线方向入射图像光L0时以最高的衍射效率射出图像光L0的方向为第1方向、在从第3面70c的法线方向入射图像光L0时以最高的衍射效率射出图像光L0的方向为第2方向，在从假想面的法线方向观察时，第1衍射元件50与第2衍射元件70配置成相对于第2面50b的法线方向的第1方向与相对于第3面70c的法线方向的第2方向位于相同侧。

更具体而言，如图2所示，在光从法线方向K10入射到第1衍射元件50的第2面50b时，射出衍射效率最高的衍射光的第1方向K11在以第2面50b的法线方向K10为基准时位于绕顺时针方向CW旋转后的位置。此外，在光从法线方向K20入射到第2衍射元件70的第3面70c时，射出衍射效率最高的衍射光的第2方向K22在以第3面70c的法线方向K20为基准时位于绕顺时针方向CW旋转后的位置。

即，在第1衍射元件50中射出衍射效率最高的衍射光的第1方向K11和在第2衍射元件70中射出衍射效率最高的衍射光的第2方向K22在以第2面50b的法线方向K10或第3面70c的法线方向K20为基准时位于相同侧。该结构通过使第1衍射元件50的干涉条纹的倾斜方向与第2衍射元件70的干涉条纹的倾斜方向对应起来而实现。

根据该结构，当设最佳波长的光线从第1衍射元件50的第2面50b的法线方向K10入射的情况为基准时，长于最佳波长的波长的光线入射时的衍射光朝着绕顺时针旋转后的方向倾斜。因此，长于最佳波长的波长的光线的衍射光在经由第2反射部60而入射到第2衍射元件70的第3面70c时，从比最佳波长的光线进一步绕顺时针旋转后的方向入射。因此，最佳波长的光线和长于最佳波长的波长的光线从第2衍射元件70向相同的方向射出。由此，不易发生分辨率的下降。因此，根据本实施方式，能够实现波长补偿，能够将图像光L0的波长发生了变动的情况下的图像的偏移抑制得较小。

本实施方式的显示模块10中的图像光L0的行进路径如下所述。

从图像光生成装置20射出的图像光L0经由聚光光学系统25入射到第1衍射元件50的第1面50a。这时，入射到第1衍射元件50的第1面50a的图像光L0的一部分在不进行衍射的情况下，作为0级衍射光透过第1衍射元件50，并从第2面50b射出。从第1衍射元件50的第2面50b射出的图像光L0在被第1反射部30反射后，入射到第1衍射元件50的第2面50b。入射到第1衍射元件50的第2面50b的图像光L0利用干涉条纹朝规定方向进行衍射，从第1衍射元件50的第2面50b射出。从第1衍射元件50的第2面50b射出的图像光L0在被第2反射部60反射后，入射到第2衍射元件70的第3面70c。入射到第2衍射元件70的第3面70c的图像光L0利用干涉条纹朝规定方向进行衍射而从第2衍射元件70的第3面70c射出，形成出射光瞳G。

换言之，第1衍射元件50使从图像光生成装置20经由聚光光学系统25入射到第1面50a的图像光L0作为0级衍射光透过，从第2面50b向第1反射部30射出。第1反射部30使从第1衍射元件50的第2面50b射出的图像光L0向第1衍射元件50的第2面50b反射。第1衍射元件50使从第1反射部30入射到第2面50b的图像光L0进行衍射，从第2面50b向第2衍射元件70射出。第2反射部60使由第1衍射元件50衍射后的图像光L0向第2衍射元件70反射。第2衍射元件70使从第1衍射元件50入射到第3面70c的图像光L0进行衍射而从第3面70c射出，形成出射光瞳G。

因此，在从假想面的法线方向观察时，从图像光生成装置20射出而透过第1衍射元件50的图像光L0的光路的一部分、被第1反射部30反射而返回第1衍射元件50的图像光L0的光路的一部分与被第1衍射元件50衍射而向第2反射部60前进的图像光L0的光路的一部分相互重叠。

通常，衍射元件大多是在0级衍射光尽可能少、1级以上的衍射光增加的条件下使用。与此相对，在本实施方式的显示模块10中，由于利用透过第1衍射元件50的0级衍射光作为图像光L0，所以，需要在0级衍射光尽可能增加的条件下使用。这里，本发明人想到了，作为用于确保0级衍射光的条件，只要使构成第1衍射元件50所具有的干涉条纹502的低折射率部505的折射率与高折射率部506的折射率之差Δn比较小即可。

本发明人为了求出最佳的折射率差Δn以确保0级衍射光的量，进行了与将折射率差Δn变为各种值时的透射率相关的仿真。

图6～图9是示出在第1衍射元件50中，特定的折射率差Δn处的光利用效率与波长的关系的曲线图。图6是折射率差Δn＝0.035时的曲线图。图7是折射率差Δn＝0.019时的曲线图。图8是折射率差Δn＝0.010时的曲线图。图9是折射率差Δn＝0.005时的曲线图。

在图6～图9中，横轴表示入射到第1衍射元件的光的波长(nm)。在本次的仿真中，作为入射到第1衍射元件的光，假想了波长为532nm的绿色光。此外，纵轴表示光利用效率(％)。另外，图6～图9中的光利用效率表示从第1衍射元件向第2反射部射出的光的量与入射到第1衍射元件的光的量的比例，用0级衍射光相对于入射到第1衍射元件50的第1面50a的光的量的透射率与衍射光相对于入射到第1衍射元件50的第2面50b的光的量的反射率之积表示。因此，例如，在0级衍射光的透过率为50％、衍射光的反射率为50％时，图6～图9中的光利用效率为25％。

如图6所示，在折射率差Δn＝0.035的情况下，当入射光的波长从设计值即532nm偏移时，光利用效率处于上升的趋势。具体而言，当入射光的波长从532nm偏移±4nm左右时，能够获得5％左右的光利用效率。但是，当入射光的波长为设计值即532nm时，光利用效率为大约0％。因此，无法采用折射率差Δn＝0.035。

与此相对，如图7所示，在折射率差Δn＝0.019的情况下，与折射率差Δn＝0.035的情况同样，当入射光的波长从设计值即532nm偏移时，光利用效率处于上升的趋势。但是，折射率差Δn＝0.019的情况下的光利用效率整体上比折射率差Δn＝0.035的情况下的光利用效率高。在入射光的波长为设计值即532nm的情况下，光利用效率为大约5％。因此，可采用折射率差Δn＝0.019。

此外，如图8所示，在折射率差Δn＝0.010的情况下，当入射光的波长从设计值即532nm偏移时，光利用效率发生变动，但是，其变动幅度比折射率差Δn＝0.035、0.019的情况小。此外，折射率差Δn＝0.010的情况下的光利用效率比折射率差Δn＝0.019的情况下的光利用效率高。在入射光的波长为设计值即532nm的情况下，光利用效率为大约8％。因此，优选采用折射率差Δn＝0.010。

此外，如图9所示，在折射率差Δn＝0.005的情况下，伴随波长变动的光利用效率的变动幅度比折射率差Δn＝0.010的情况小。入射光的波长为设计值的532nm时的光利用效率为大约5％。因此，可采用折射率差Δn＝0.005。

根据以上的仿真结果可知，为了确保第1衍射元件50中的规定的光利用效率，低折射率部505与高折射率部506的折射率差Δn优选小于0.020且0.005以上。当折射率差Δn为0.010时，更优选。通过如上述那样设定折射率差Δn，能够优化设计中心波长下的图像光L0的使用效率。另外，在本次的仿真中，本发明人假想了波长为532nm的绿色光作为入射到第1衍射元件50的光，但预测即使入射到第1衍射元件50的光为其他色光，也能够得到大致相同的结果。

在专利文献1的显示装置中，从图像光生成装置向第1衍射元件行进的图像光与从第1衍射元件向反射镜行进的图像光彼此不重叠。因此，必须将图像光生成装置配置在远离观察者面部的位置，装置的横宽增大，装置有时会大型化。

与此相对，根据本实施方式的显示模块10，在从假想面的法线方向观察时，从第1衍射元件50到第2反射部60的图像光L0的光路折回2次，光路彼此相互重叠。由此，根据本实施方式的显示模块10，与专利文献1的显示装置相比，能够实现光学系统的小型化。

此外，在本实施方式的显示模块10中，相对于图像光L0的入射方向适当地配置了第1衍射元件50和第2衍射元件70的朝向，因此，能够对由第1衍射元件50和第2衍射元件70产生的色差进行补偿。其结果，能够抑制波长发生了变动的情况下的图像的偏移，提高分辨率。

此外，本实施方式的显示装置100具有显示模块10，该显示模块10具有上述的效果，因此，小型且显示质量优异。

[第2实施方式]

以下，使用图10，对本发明的第2实施方式进行说明。

第2实施方式的显示模块的基本结构与第1实施方式相同，第1衍射元件以及聚光光学系统的结构与第1实施方式不同。因此，省略显示模块整体的说明。

图10是示出第2实施方式的显示模块的概略结构的俯视图。

在图10中，对于与在第1实施方式中使用的图2相同的结构要素标注相同标号，并省略说明。

如图10所示，本实施方式的显示模块12具有图像光生成装置20、聚光光学系统27、第1衍射元件55、第1反射部30、第2反射部60和第2衍射元件70。

在本实施方式的情况下，第1衍射元件55具有：第1面55a，其与聚光光学系统27相对；以及第2面55b，其与第1反射部30相对。此外，第1衍射元件55具有光透过部55h，该光透过部55h使从图像光生成装置20射出的图像光L0透过。光透过部55h例如能够由设置于第1衍射元件55的孔构成。或者，也可以在第1衍射元件55的一部分上未设置有干涉条纹，形成仅存在透明部件的区域，设该区域为光透过部。

聚光光学系统27使从图像光生成装置20射出的图像光L0会聚至第1衍射元件55的光透过部55h。由此，从图像光生成装置20射出的图像光L0的与各视场角对应的光线的大致全部透过第1衍射元件55的光透过部55h。聚光光学系统27由一个透镜271构成。但是，构成聚光光学系统27的透镜271的数量未特别限定。

在本实施方式的显示模块12中，第1衍射元件55通过光透过部55h使从图像光生成装置20射出的图像光L0从第1面55a向第2面55b透过，使从第1反射部30射出的图像光L0在光透过部55h以外的部分中从第2面55b经由第2反射部60向第2衍射元件70射出。

显示模块12的其他结构与第1实施方式的显示模块10的结构相同。

在本实施方式中，也可得到能够提供小型且显示质量优异的显示模块和显示装置的与第1实施方式相同的效果。

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，如上所述，第1衍射元件不限于体积全息元件，例如也可以由表面浮雕型衍射元件等构成。但是，在第1衍射元件由表面浮雕型衍射元件构成的情况下，为了确保0级衍射光的量，优选使形成于全息元件材料的表面的凹凸的深度比一般的表面浮雕型衍射元件浅。

此外，在上述实施方式中，示出了从第1衍射元件到第2衍射元件之间的图像光的反射次数与中间像的生成次数之和为偶数的结构，但是，从第1衍射元件到第2衍射元件之间的图像光的反射次数与中间像的生成次数之和也可以为奇数。例如，也可以在第2反射部与第2衍射元件之间设置第3反射部，上述的和为3次。在该情况下，在从假想面的法线方向观察时，相对于第1入射面的法线方向的第1方向和相对于第2入射面的法线方向的第2方向位于相互不同的一侧即可。因此，例如相对于第1入射面的法线方向的第1方向和相对于第2入射面的法线方向的第2方向中的一方位于顺时针方向，另一方位于逆时针方向即可。

具体而言，在上述实施方式中，示出了从第1衍射元件到第2衍射元件之间的图像光的反射次数与中间像的生成次数之和为2次或者3次的例子，但也可以为2以外的偶数。此外，上述的和也可以为0次，0次包含在偶数中。此外，上述的和也可以为3以外的奇数。

此外，显示模块和显示装置的各结构要素的形状、数量、配置、材料等的具体记载不限于上述实施方式，能够适当地进行变更。

本发明的一个方式的显示模块也可以具有以下的结构。

(1)在本发明的一个方式的显示模块中，也可以是，还具有第2反射部，所述第2反射部使由所述第1衍射元件衍射的所述图像光向所述第2衍射元件反射。

(2)在本发明的一个方式的显示模块中，也可以是，所述第1衍射元件使从所述图像光生成装置射出的所述图像光作为0级衍射光从所述第1面向所述第2面透过，使从所述第1反射部射出的图像光作为1级衍射光从所述第2面向所述第2衍射元件射出。

(3)在本发明的一个方式的显示模块中，也可以是，所述第1衍射元件由具有干涉条纹的体积全息元件构成，所述干涉条纹交替地设置有具有相对较低的折射率的低折射率部和具有相对较高的折射率的高折射率部，所述低折射率部的折射率与所述高折射率部的折射率之差小于0.020且为0.005以上。

(4)在本发明的一个方式的显示模块中，也可以是，所述第1衍射元件具有光透过部，所述光透过部使从所述图像光生成装置射出的所述图像光透过，所述第1衍射元件通过所述光透过部使从所述图像光生成装置射出的所述图像光从所述第1面向所述第2面透过，使从所述第1反射部射出的图像光在所述光透过部以外的部分中从所述第2面向所述第2衍射元件射出。

(5)在本发明的一个方式的显示模块中，也可以是，还具有聚光光学系统，所述聚光光学系统使从所述图像光生成装置射出的所述图像光会聚到所述光透过部。

(6)在本发明的一个方式的显示模块中，也可以是，在从所述第2面的法线方向入射了所述图像光的情况下，所述第1衍射元件在第1方向上以最高的衍射效率使所述图像光进行衍射，在从所述第3面的法线方向入射了所述图像光的情况下，所述第2衍射元件在第2方向上以最高的衍射效率使所述图像光进行衍射，所述第1衍射元件和所述第2衍射元件被配置成：在从所述第1衍射元件到所述第2衍射元件之间的所述图像光的反射次数与中间像的生成次数之和为偶数的情况下，从包含所述第2面的法线和所述第3面的法线的假想面的法线方向观察时，所述第1方向相对于所述第2面的法线方向的朝向与所述第2方向相对于所述第3面的法线方向的朝向为彼此相同的方向，在所述和为奇数的情况下，从所述假想面的法线方向观察时，所述第1方向相对于所述第2面的法线方向的朝向与所述第2方向相对于所述第3面的法线方向的朝向为彼此不同的方向。

Claims (8)

1.一种显示模块，其具有：

图像光生成装置，其生成图像光；

第1衍射元件，其具有第1面和第2面，使所述图像光进行衍射；

第1反射部，其使所述图像光反射；以及

第2衍射元件，其具有第3面，使所述图像光进行衍射，

所述第1衍射元件使从所述图像光生成装置入射到所述第1面的所述图像光透过而从所述第2面向所述第1反射部射出，

所述第1反射部使从所述第1衍射元件射出的所述图像光向所述第1衍射元件的所述第2面反射，

所述第1衍射元件使从所述第1反射部入射到所述第2面的图像光进行衍射而从所述第2面向所述第2衍射元件射出，

所述第2衍射元件使从所述第1衍射元件入射到所述第3面的图像光进行衍射而从所述第3面射出，形成出射光瞳。

2.根据权利要求1所述的显示模块，其中，

所述显示模块还具有第2反射部，所述第2反射部使由所述第1衍射元件衍射的所述图像光向所述第2衍射元件反射。

3.根据权利要求1或2所述的显示模块，其中，

所述第1衍射元件使从所述图像光生成装置射出的所述图像光作为0级衍射光从所述第1面向所述第2面透过，使从所述第1反射部射出的图像光作为1级衍射光从所述第2面向所述第2衍射元件射出。

4.根据权利要求3所述的显示模块，其中，

所述第1衍射元件由具有干涉条纹的体积全息元件构成，所述干涉条纹交替地设置有具有相对较低的折射率的低折射率部和具有相对较高的折射率的高折射率部，

所述低折射率部的折射率与所述高折射率部的折射率之差小于0.020且为0.005以上。

5.根据权利要求1或2所述的显示模块，其中，

所述第1衍射元件具有光透过部，所述光透过部使从所述图像光生成装置射出的所述图像光透过，所述第1衍射元件通过所述光透过部使从所述图像光生成装置射出的所述图像光从所述第1面向所述第2面透过，使从所述第1反射部射出的图像光在所述光透过部以外的部分中从所述第2面向所述第2衍射元件射出。

6.根据权利要求5所述的显示模块，其中，

所述显示模块还具有聚光光学系统，所述聚光光学系统使从所述图像光生成装置射出的所述图像光会聚到所述光透过部。

7.根据权利要求1所述的显示模块，其中，

在从所述第2面的法线方向入射了所述图像光的情况下，所述第1衍射元件在第1方向上以最高的衍射效率使所述图像光进行衍射，

在从所述第3面的法线方向入射了所述图像光的情况下，所述第2衍射元件在第2方向上以最高的衍射效率使所述图像光进行衍射，

所述第1衍射元件和所述第2衍射元件被配置成：

在从所述第1衍射元件到所述第2衍射元件之间的所述图像光的反射次数与中间像的生成次数之和为偶数的情况下，从包含所述第2面的法线和所述第3面的法线的假想面的法线方向观察时，所述第1方向相对于所述第2面的法线方向的朝向与所述第2方向相对于所述第3面的法线方向的朝向成为彼此相同的方向，

在所述和为奇数的情况下，从所述假想面的法线方向观察时，所述第1方向相对于所述第2面的法线方向的朝向与所述第2方向相对于所述第3面的法线方向的朝向成为彼此不同的方向。

8.一种显示装置，其具有：

权利要求1～7中的任意一项所述的显示模块；以及

壳体，其收纳所述显示模块。

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