TW201537221A - 光電裝置 - Google Patents

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TW201537221A TW104109585A TW104109585A TW201537221A TW 201537221 A TW201537221 A TW 201537221A TW 104109585 A TW104109585 A TW 104109585A TW 104109585 A TW104109585 A TW 104109585A TW 201537221 A TW201537221 A TW 201537221A
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optical element
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Mitsutaka Ide
Masatoshi Yonekubo
Takashi Takeda
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Seiko Epson Corp
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Abstract

本發明提供一種小型且可抑制對比率之下降，並且能夠射出經放大之圖像光之光電裝置。 本發明之光電裝置包括：光源，其發出包含不同角度成分之光；及第1光學元件，其係將複數個導光材料介隔半反射鏡層接合而成；且第1光學元件包括：第1面，其係以與半反射鏡層平行之方式形成；第2面，其係以與第1面平行之方式形成；入射面，其係以與第1面形成之角成為第1角度之方式形成；及射出面，其係以與第1面形成之角成為第2角度之方式形成於與入射面為相反側之位置；且光源係以使包含不同角度成分之光入射至第1光學元件之入射面之方式配置，第1光學元件之第1角度、第2角度及複數個導光材料之折射率係設為如下角度及折射率，即，分別自入射面入射並導光之來自光源之光中之經第2面反射後入射至射出面之光經射出面反射。

Description

光電裝置
本發明係關於一種光電裝置。
近年來，頭戴式顯示器受到關注(例如，參照專利文獻1)。
於此種頭戴式顯示器中，若圖像小於瞳徑，則必須進行使圖像之顯示位置嚴格對準於瞳孔之位置之調整，而使用方便性變差，故而必須將圖像光放大為大於瞳徑。又，關於頭戴式顯示器，由於即便將眼珠向左右擺動，亦必須使相同強度分佈之光入射，故而期望藉由使用例如圖12所示之長條狀之平行平面板61、半反射鏡62及全反射反射鏡63之積層體60而使射出光束均勻化且放大。
又，已知有一種使不均勻之光強度分佈變得均勻、且改變光束之縱橫比之光學元件(例如，參照專利文獻2)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-219106號公報
[專利文獻2]日本專利特開平07-325267號公報
然而，於採用上述積層體60之情形時，由於使射出光束向多個方向發射，故而若欲於光射出面側選擇需要之光而產生圖像光，則必須於隔開之位置另外設置遮光對策。因此，存在因裝置構成超過所需 地變大所導致之成本增加或因藉由遮光對策無法完全防止之雜散光所導致之對比率下降等問題。
因此，亦考慮將如圖像光般具有角度分佈之光與上述專利文獻2之技術組合。然而，於上述專利文獻2之技術中假定有使已決定1個方向之光以45度入射之光，因此，與使用上述積層體之情形同樣地會產生雜散光。
本發明之一個態樣係為了解決上述問題而完成者，其目的在於提供一種小型且可抑制對比率之下降，並且能夠射出經放大之圖像光之光電裝置。
根據本發明之第1態樣，提供一種光電裝置，其包括：光源，其發出包含不同角度成分之光；及第1光學元件，其係將複數個導光材料介隔半反射鏡層接合而成；且上述第1光學元件包括：第1面，其係以與上述半反射鏡層平行之方式形成；第2面，其係以與上述第1面平行之方式形成；入射面，其係以與上述第1面形成之角成為第1角度之方式形成；及射出面，其係以與上述第1面形成之角成為第2角度之方式形成於與上述入射面為相反側之位置；且上述光源係以上述包含不同角度成分之光入射至上述第1光學元件之上述入射面之方式配置，上述第1光學元件之上述第1角度、上述第2角度及上述複數個導光材料之折射率係設為如下角度及折射率，即，分別自上述入射面入射並導光之來自上述光源之光中之經上述第2面反射後入射至上述射出面之光於上述射出面反射。
根據第1態樣之光電裝置，自入射面入射並導光之來自光源之光中之經第2面反射後入射至射出面之光由射出面反射。由此，無需於射出面另外配置遮光構件，而能夠實現光學元件之小型化及低成本化。又，可抑制因藉由遮光對策無法完全防止之來自射出面之雜散光 所導致之對比率下降。
於上述第1態樣中，亦可設為如下構成，即，上述第1角度為與上述第2角度相等之角度。
根據該構成，由於入射光與出射光相對於第1面成為相同角度，故而不易產生圖像變形且光學性設計變得容易。
於上述第1態樣中，亦可設為如下構成，即，上述複數個導光材料之折射率為1.5，上述第1角度及上述第2角度為66度以下。
根據該構成，可藉由使經第2面反射後入射至射出面之光經射出面反射而抑制雜散光之產生。
於上述第1態樣中，亦可設為如下構成，即，上述光源係以上述光源中所包含之不同角度成分之光中之第1方向之光垂直地入射至上述入射面之方式配置，且上述光源中所包含之不同角度成分之光均相對於上述第1方向以10度以下之角度交叉。
根據該構成，可藉由使經第2面反射後入射至射出面之光經射出面反射而抑制雜散光之產生。
於上述第1態樣中，亦可設為如下構成，即，於上述第1光學元件之上述第1面具有反射層。
根據該構成，可藉由利用反射層使圖像光於第1光學元件內部反射而自射出面效率良好地提取圖像光。
於上述第1態樣中，亦可設為如下構成，即，上述第1光學元件之上述複數個導光材料之各者之厚度、上述第1角度及上述第2角度係以如下方式形成：入射至上述入射面之光中之於上述半反射鏡層反射之光之相位與透過上述半反射鏡層並於上述第1面反射之光之相位成為相同之相位。
根據該構成，由於在半反射鏡層反射之光之相位與透過半反射鏡層並於第1面反射之光之相位一致，故而可抑制第1光學元件內光之 強度之衰減。
於上述第1態樣中，亦可設為如下構成，即，上述光電裝置包括將複數個導光材料相互介隔半反射鏡層接合而成之第2光學元件，且上述第2光學元件係以上述第2光學元件之半反射鏡層與上述第1光學元件之半反射鏡層交叉之方式配置，入射至上述第1光學元件之入射面之光經由上述第1光學元件與上述第2光學元件而至少向2個方向被放大。
根據該構成，可謀求裝置構成之小型化，並且可將光至少向2個方向放大。
於上述第1態樣中，亦可設為如下構成，即，上述光源包括：顯示面板，其顯示圖像；及準直透鏡，其將由上述顯示面板所顯示之圖像設為包含不同角度成分之平行光。
根據該構成，可顯示因雜散光所導致之對比率下降得以抑制之優異之圖像。
於上述第1態樣中，亦可設為如下構成，即，上述光源包括：發光部，其發出光；及微反射鏡，其反射來自上述發光部之光；且上述微反射鏡係藉由使入射至上述微反射鏡之來自發光部之光以進行掃掠之方式反射，而將其設為包含不同角度成分之圖像光。
根據該構成，藉由掃掠微反射鏡之反射光而使圖像光入射至第1光學元件之光入射面，因此，能以較短之全長將圖像光放大，從而可提供一種藉由使裝置構成小型化而可設置於有限之場所之光電裝置。
1L‧‧‧發光裝置
1R‧‧‧發光裝置
2‧‧‧圖像產生裝置(光源)
2L‧‧‧透過部(透鏡)
2R‧‧‧透過部(透鏡)
3L‧‧‧半反射鏡(導光光學系統)
3R‧‧‧半反射鏡(導光光學系統)
10‧‧‧顯示裝置(光電裝置)
20‧‧‧圖像產生裝置(光源)
21‧‧‧顯示面板
21a‧‧‧光調變元件
21b‧‧‧背光源
22‧‧‧光學元件(第1光學元件)
22A‧‧‧第1個光學元件(第1光學元件)
22a‧‧‧平行平面板(導光材料)
22B‧‧‧第2個光學元件(第2光學元件)
22b‧‧‧半反射鏡(半反射鏡層)
23‧‧‧入射面
24‧‧‧射出面
25‧‧‧遮光處理層
26‧‧‧準直透鏡
30‧‧‧上表面(第2面)
31‧‧‧底面(第1面)
40‧‧‧光源
41‧‧‧MEMS反射鏡(微反射鏡)
42‧‧‧發光部
60‧‧‧積層體
61‧‧‧平行平面板
62‧‧‧半反射鏡
63‧‧‧全反射反射鏡
122‧‧‧光學元件(第1光學元件)
122a‧‧‧平行平面板(導光材料)
122b‧‧‧半反射鏡(半反射鏡層)
123‧‧‧入射面
124‧‧‧射出面
130‧‧‧上表面
131‧‧‧底面
A、B、C‧‧‧三角形之角部
A、B、C、D、E‧‧‧波形
H1‧‧‧入射至入射面之圖像光之寬度
H2‧‧‧自射出面射出之圖像光之寬度
K‧‧‧路徑(光程長度)
L1‧‧‧圖像光
L1'‧‧‧回光(雜散光)
L2‧‧‧圖像光
L3‧‧‧圖像光
LL1‧‧‧雷射光
n1‧‧‧元件外折射率
n2‧‧‧元件內折射率
X‧‧‧左右方向
Y‧‧‧前後方向
Z‧‧‧鉛垂方向
α1‧‧‧光相對於入射面之入射角度
α2‧‧‧角度
β1‧‧‧入射至射出面24之角度
γ‧‧‧角度
θ‧‧‧入射角
θ1‧‧‧第1角度
θ2‧‧‧第2角度
圖1係表示第1實施形態之透過型顯示裝置之概略構成圖。
圖2係表示圖像產生裝置之概略構成之圖。
圖3係表示光學元件之概略構成之主要部分放大圖。
圖4係用以說明光學元件之設計條件之圖。
圖5係第2實施形態之光源裝置之概略構成圖。
圖6之(a)、(b)、(c)係關於圖像光之入射角之說明圖。
圖7係用以說明回光之圖。
圖8(a)、(b)、(c)係表示具備遮光處理層之光學元件之構成之圖。
圖9係用以說明光學元件內之光程長度之圖。
圖10係用以說明光學元件內之相位差之圖。
圖11(a)、(b)係表示配置有複數個光學元件之構成之圖。
圖12係表示先前技術中之配置有複數個光學元件之構成之圖。
以下，參照圖式對本發明之實施形態詳細地進行說明。
再者，關於以下之說明中所使用之圖式，為了使特徵易於理解，而存在為了方便起見將成為特徵之部分放大表示之情形，各構成要素之尺寸比率等並一定與實際相同。
(第1實施形態)
本實施形態之光電裝置(顯示裝置)為透過型頭戴式顯示器(HMD：Head Mounted Display)。圖1係表示本實施形態之透過型顯示裝置之概略構成圖。
以下，於圖式中視需要使用XYZ座標系統進行說明。於各圖中，所謂X方向係規定配戴透過型顯示裝置之人之眼珠之排列方向、即使用者之左右方向，所謂Y方向係與X方向正交且規定使用者之前後方向，Z方向係規定與XY方向正交之方向即鉛垂方向。
本實施形態之顯示裝置10係如下之圖像顯示裝置，即，如圖1所示，例如可藉由配戴於人之頭部等而向眼睛顯示圖像，且包括：透過部(透鏡)2L，其與使用者之左眼重疊；透過部2R，其與使用者之右眼重疊；左眼用之發光裝置1L及半反射鏡(導光光學系統)3L；及右眼用之發光裝置1R及半反射鏡(導光光學系統)3R。
發光裝置1L與發光裝置1R係以射出光相互向相反之方向前進之方式配置。左眼用半反射鏡3L使透過部2L之透過光向使用者之左眼側透過，並且使來自發光裝置1L之射出光向使用者之左眼側反射。同樣地，右眼用半反射鏡3R使透過部2R之透過光向使用者之右眼側透過，並且使來自發光裝置1R之射出光向使用者之右眼側反射。
因此，使用者感知將經由透過部2L及透過部2R而觀察之像與各發光裝置1L、1R之顯示圖像重疊而成之圖像。如此，使用者可經由導光部(透過部2L及透過部2R)同時看到(觀察)顯示裝置10之顯示對象之圖像與外界之圖像，而可視認虛像。
又，藉由使相互被賦予有視差之立體視圖像(左眼用圖像及右眼用圖像)顯示於發光裝置1L與發光裝置1R，亦可讓使用者感知顯示圖像之立體感。
發光裝置1R、1L除了產生右眼用及左眼用之圖像以外，具有相同構造。因此，以下列舉發光裝置1R為例，對其構造進行說明。
圖2係表示構成發光裝置1R之圖像產生裝置(圖像產生部)2之概略構成之圖。如圖2所示，圖像產生裝置2包括顯示面板21、準直透鏡26、及光學元件22。
於本實施形態中，顯示面板21包含背光源(backlight)21b與光調變元件21a。背光源21b包含例如紅色、綠色及藍色等各種發光色之光源之集合。作為各光源，例如可使用發光二極體(LED：Light Emitting Diode)或雷射光源等。作為光調變元件21a，例如可使用作為顯示元件之液晶顯示器件等。
再者，作為顯示面板21，此外，亦可採用有機電致發光裝置(有機EL(Electroluminescence)裝置)、或包含雷射光源與具有MEMS(microelectromechanical system，微機電系統)反射鏡之使雷射光掃描之掃描光學系統的掃描型圖像顯示裝置等通常已知之圖像顯示 裝置。
準直透鏡26例如包含投射所輸入之圖像光之投射透鏡之群，投射自顯示面板21之光調變元件21a射出之圖像光L1，而使其成為平行狀態之光束。經由準直透鏡26之圖像光L1包含不同之角度成分。
圖3係表示光學元件22之概略構成之主要部分放大圖。
如圖3所示，光學元件22包括複數個平行平面板(導光材料)22a、及複數個半反射鏡(半反射鏡層)22b。複數個平行平面板22a係介隔半反射鏡22b而接合。
於本實施形態中，光學元件22係藉由將3個厚度為0.6mm之平行平面板介隔2個半反射鏡22b接合而構成，且中心長(中心部之X方向上之長度)為5mm。光學元件22係以一對端面相對於平行平面板22a之厚度方向(圖3之Y方向)傾斜之方式被切割，該端面分別構成供來自顯示面板21之圖像光L1入射之入射面23及使圖像光L1射出之射出面24。
於本實施形態中，光學元件22之入射面23之角度θ1、射出面24之角度θ2及複數個平行平面板22a之折射率係設為如下角度及折射率，即，分別自入射面23入射並導光之來自顯示面板21之光中之經上表面(第2面)30反射後入射至射出面24之光由射出面24反射。具體而言，使來自顯示面板21之圖像光L1相對於光學元件22之入射面23以±10度入射，作為平行平面板22a使用折射率為1.51之材料。
光學元件22之端部係以如下方式被切割，即，基於下述式(1)，將入射面23相對於底面(第1面)31之角度θ1設定為66度以下，將射出面24相對於底面31之角度θ2設定為66度以下。藉此，防止產生雜散光。
即，於本實施形態中，入射面23及射出面24之相對於底面31之角度分別相同。如此，於自Z方向俯視時，光學元件22呈梯形形狀。據此，由於入射光及出射光相對於入射面23成為相同之角度，故而不易產生圖像變形且光學性設計變得容易。再者，入射面23及射出面24 之相對於底面31之角度亦可不同，其中任一者亦可大於或小於另一者。
又，於本實施形態中，3個平行平面板22a均被設定為相同之厚度，但各平行平面板22a之厚度亦可不同。
即，光學元件22之厚度(圖3之Y方向上之長度)與平行平面板22a之長度(圖3之X方向上之長度)只要設定為對於使圖像光L1於射出面24均勻地分佈而言充分之值即可。
光學元件22係藉由使圖像光於除入射面23及射出面24以外之側面部即底面31及上表面30以臨界角以下入射而作為全反射面發揮功能。再者，光學元件22亦可於除入射面23及射出面24以外之側面部即底面31及上表面30形成反射層。於該情形時，反射層係藉由研磨或反射處理等而構成。據此，圖像光被上表面30及底面31反射，因此被封閉於光學元件22內。
於本實施形態中，射出面24之切斷角(相對於底面31之角度θ2)與對入射面23之入射光線係以滿足下式(1)之關係之方式設計。再者，於式(1)中，α1係光相對於入射面23之入射角度。
此處，一面參照圖式，一面對上述式(1)進行說明。圖4係用以說明光學元件22之設計條件之圖。
首先，針對射出面24，求出切斷角(θ2)。
於該情形時，若臨界角條件滿足下式(2)則進行全反射。
[數2]
關於入射至射出面24之角度β1，根據圖4中之三角形ABC，角部C之角度成為(90-θ2)。又，入射角度β1係由((角部C之角度)+角度γ)規定。即，入射角度β1係由下式(3)規定。
[數3]β 1=90-θ 2+γ…式(3)
根據上述式(2)、(3)，進行全反射時之射出面24之切斷角(θ2)係由下式(4)規定。
繼而，針對入射面23，根據由下述式(5)規定之斯奈爾定律(Snell's law)而求出角度γ之值。
[數5]n1 sin α 1=n2 sin α 2…式(5)
入射至光學元件內之光線入射至膜之角度γ係由γ=180-(90+α2)-θ1=90-α2-θ1(式(6))規定。又，如圖4所示，於光線之入射角度相 反之情形時，由γ=180-(90-α2)-θ1=90+α2-θ1(式(7))規定。
而且，藉由合併式(6)、(7)，而求出γ=90±α2-θ1(式(8))。
根據如上所述，關於發生全反射之射出面24之切斷角(θ2)與對入射面23之入射光線之關係，根據上述式(4)與上述式(8)而規定下式(9)。
藉由將入射條件(由上述式(5)所導出之α2)加入至上述式(9)中而導出上述式(1)。
此處，進行以θ1=θ2、元件外折射率n1=1.0、元件內折射率n2=1.51452、平行平面板22a之片數=5片、平行平面板22a之厚度=0.6mm、光源(圖像光)之入射角為0度、±10度作為條件之模擬。
於該情形時，上述式(1)成為2θ1<180±sin-1(0.114655)-sin-1(0.660275202)。若對其進行整理，則可確認於θ1為66度以下之情形時，±10度之入射光發生全反射。
根據本實施形態，圖像光L1之一部分成分透過半反射鏡22b，並且剩餘成分被反射。圖像光L1藉由相對於半反射鏡22b反覆進行透過或反射而被分支為複數條光線束，從而僅特定之角度成分自射出面24之全域射出。
於本實施形態中，光學元件22之入射面23之角度θ1、射出面24之角度θ2及複數個平行平面板22a之折射率成為如下角度及折射率，即，分別自入射面23入射並導光之來自顯示面板21之光中之經上表面30反射後入射至射出面24之光由射出面24反射。因此，由於經上表面 30反射後入射至射出面24之光被射出面24反射，故而可抑制因特定之角度成分以外之光自射出面24射出而導致產生雜散光之情況。
如此，於光學元件22中，藉由使自入射面23入射之圖像光L1於光學元件22內反覆進行透過及反射而自射出面24射出圖像光L2。自射出面24射出之圖像光L2之寬度H2較入射至入射面23之圖像光L1之寬度H1於XY平面內向一維方向被放大。
圖像光L1之相對於入射面23之入射角度與自射出面24之射出角度一致。即，垂直地入射至入射面23之圖像光L1自射出面24垂直地射出，具有特定之斜度而入射至入射面23之圖像光L1自射出面24向具有特定之斜度之方向射出。
又，光學元件22可於保持圖像光L1相對於入射面23之入射角度之狀態下，使圖像光L2自射出面24向特定方向射出。
如上所述般，根據本實施形態，可藉由在元件內部反覆進行圖像光L1之透過或反射，而使將寬度較入射時向一維方向放大後之圖像光L2自射出面24射出。
又，由於射出面24抑制雜散光之產生，故而無需於射出面24側另行配置遮光構件。因此，光學元件22成為實現了小型化及低成本化者。由此，根據具備此種光學元件22之顯示裝置10，成為謀求了小型化及低成本化者。
(第2實施形態)
繼而，對第2實施形態之圖像產生裝置進行說明。圖5係表示本實施形態之圖像產生裝置之概略構成之圖。本實施形態與第1實施形態之差異在於圖像光L1之產生方法，除此以外之構成相同。因此，於以下之說明中，對與第1實施形態共通之構成標註相同符號，並省略針對其詳細情況之說明。
如圖5所示，本實施形態之圖像產生裝置20包括發光部42、及光 學元件22。發光部42包含光源40、及MEMS反射鏡(微反射鏡)41。於本實施形態中，光源40包含射出雷射光LL1之1個雷射光源。MEMS反射鏡41係藉由反射雷射光LL1而使其入射至入射面23之微反射鏡。MEMS反射鏡41係藉由使雷射光LL1於入射面23上掃描而進行掃掠，從而形成包含以時間順序入射至入射面23上之複數個雷射光LL1的圖像光L1。
如此，於本實施形態中，MEMS反射鏡41藉由使雷射光LL1進行掃掠而構成圖像光L1。因此，圖像光L1係以具有特定之振幅(擺角)之狀態被入射至入射面23。於本實施形態中，圖像光L1之振幅被設定為10°。
圖6係表示圖像光L1相對於入射面23之入射角之振幅之圖，圖6(a)係表示圖像光L1之主光線相對於入射面23入射角θ=5°之情形者，圖6(b)係表示圖像光L1之主光線相對於入射面23入射角θ=0°之情形者，圖6(c)係表示圖像光L1之主光線相對於入射面23入射角θ=-5°之情形者。
於本實施形態中，以如下方式控制MEMS反射鏡41：即便於圖像光L1之主光線被振動至最外側之情形時(圖6(a)、(c)所示之以±5°振動之狀態)，構成圖像光L1之複數個雷射光LL1亦確實地入射至入射面23。藉此，由於圖像光L1確實地入射至光學元件22之入射面23，故而可將自顯示面板21射出之雷射光LL1效率良好地用作圖像光L1。
根據本實施形態之圖像產生裝置20，藉由使MEMS反射鏡41之反射光進行掃掠，可使圖像光L1入射至光學元件22之入射面23，因此，能以較短之全長產生放大後之圖像光L2，從而藉由使裝置構成小型化而可設置於有限之場所。
繼而，一面參照圖7~圖11，一面對光學元件之變化例進行說明。
平行平面板22a之數量並非如上述實施形態般限定於3個，例如可根據圖像光L1之入射位置或入射時之點徑等條件而適當增減。圖7係表示使平行平面板22a之數量增加至5個之情形時之光學元件122之構成之圖。如圖7所示，光學元件122包括5個平行平面板(導光材料)122a、及4個半反射鏡(半反射鏡層)122b。於本變化例中，光學元件122係藉由將5個厚度為0.9mm之平行平面板介隔4個半反射鏡122b接合而構成，且中心長(中心部之X方向上之長度)為7mm。
又，於本變化例中，亦以如下方式切割光學元件122之端部，即，將入射面123相對於底面131之角度θ2設定為30°，將射出面124相對於底面131之角度θ1設定為30°。
且說，亦有如下之虞：自入射面123入射之圖像光L1因於光學元件122之內部被多路徑反射而自入射面123作為回光(雜散光)L1'射出(參照圖7)。於該情形時，自射出面124射出之圖像光L2之對比率下降。
圖8(a)~(c)係為了防止圖7所示之自光學元件122之入射面123射出之回光而於不同位置配置有遮光處理層之圖。
遮光處理層25既可如圖8(a)所示般配置於光學元件122之上表面130之射出面124側之端部，亦可如圖8(b)所示般配置於光學元件122之上表面130之全域，還可如圖8(c)所示般配置於光學元件122之入射面123之上表面130側之端部。
根據以此方式設置有遮光處理層25之光學元件122，可藉由該遮光處理層25抑制於元件內部之光之多路徑反射。由此，不會產生圖像光L1之一部分作為回光自入射面123射出之情況，從而可防止自射出面124射出之圖像光L1之對比度下降。
又，通過元件內部而自射出面124射出之圖像光L1有光強度衰減之虞。其原因在於，入射至入射面123之圖像光L1因反覆進行利用半 反射鏡(半反射鏡層)122b之透過反射或藉由上表面130及底面131之反射而相位發生偏移。
圖9係表示入射至光學元件122之圖像光L1之光程之圖。圖10係用以說明圖像光L1之相位差之圖。再者，於圖10中，A波形表示光學元件122內之前進波，B波形表示圖像光L1中之透過半反射鏡122b之透過光，C波形表示被上表面130或底面131反射之第1反射光，D波形表示圖像光L1中之被半反射鏡122b反射之第2反射光，E波形表示半反射鏡122b上之反射光與上表面130或底面131上之反射光之合成波(即C、D波形之合成波)。
如圖9所示，自入射面23入射之圖像光L1至自射出面24射出為止之路徑(光程長度)K相同。於本變化例中，如圖10所示，半反射鏡122b及上表面130或底面131(反射層)係以如下方式設計，即，使圖像光L1中之於透過半反射鏡122b後被上表面130或底面131反射而返回來之第1反射光(第1光)與圖像光L1中之被半反射鏡122b反射之第2反射光(第2光)之相位一致。具體而言，調整光學元件22之厚度與入射面123之角度。因此，由於圖10所示之E波形不會產生強度衰減，故而圖像光L1成為於元件內強度之衰減得以抑制者，而可自射出面24良好地射出。
於上述實施形態中，列舉了藉由配置1個光學元件22而將圖像光L1僅向一維方向放大之情形為例，但亦可配置複數個光學元件22。
圖11(a)係表示配置有複數個(2個)光學元件22之變化例之構造之圖，圖11(b)係表示藉由第2個光學元件22將圖像光L1放大之狀態之圖。
於本變化例中，如圖11(a)所示，配置有第1個光學元件22A及第2個光學元件22B。第1個光學元件22A及第2個光學元件22B具有與第1實施形態之光學元件22相同之構成。第1個光學元件22A及第2個光學 元件22B係以各自之厚度方向不同之方式配置於圖像光L1之光程中。
具體而言，第1個光學元件22A係以使平行平面板22a之厚度方向與圖11(a)之Y方向一致之方式配置。藉此，圖像光L1自第1個光學元件22A之入射面23入射，並作為於XY平面內向一維方向被放大所得之圖像光L2自射出面24射出。
另一方面，第2個光學元件22B係以使平行平面板22a之厚度方向與圖11(a)、(b)之Z方向一致之方式配置。藉此，於XY平面內向一維方向被放大所得之圖像光L2自第2個光學元件22B之入射面23入射之後，作為於YZ平面內向一維方向被放大所得之圖像光L3自射出面24射出。
可藉由以此方式配置2個光學元件22A、22B而將圖像光L1向二維方向放大。由此，可藉由適當調整光學元件之數量，而將圖像光L1容易地放大至所需之大小。
再者，於組合2個光學元件之情形時，較佳為如圖10所示般組合梯形狀之光學元件22A、22B，但本發明並不限定於此。即，亦可組合梯形狀以外(例如三角形狀)之光學元件彼此，還可其中一者為梯形狀之光學元件，另一者為例如三角形狀之光學元件。
以上，對本發明之一實施形態及變化例進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態之內容，可於不脫離發明之主旨之範圍內適當變更。
例如，於上述實施形態中，作為光學元件22、122，例示了平面形狀為梯形者，但並不限定於此，亦可使其形成為平行四邊形，或者藉由將入射面23或射出面24中之不供圖像光L1入射或出射之部分切割而形成為四邊形以外之多邊形狀。
又，於圖11所示之變化例中，對配置2個光學元件22A、22B之情形進行了說明，但光學元件之數量並不限定於此。例如，亦可根據放 大後之圖像光L1之大小而配置3個以上之光學元件。又，於圖11中，例示了使用相同平面形狀者作為2個光學元件22A、22B之情形，但亦可設為不同之平面形狀(例如，其中一者為梯形狀，另一者為平行四邊形狀)。又，於圖11中，列舉了將圖像光L1向二維方向放大之情形為例，但亦可將圖像光L1於一維方向上以2個階段進行放大。
又，本發明之光電裝置並不限定於如上述顯示裝置10般之透過型頭戴式顯示器，亦可使用於使用放大元件之投射型投影器、或其他虛像顯示器。作為可應用本發明之光電裝置之電子機器，除此以外，還可例示抬頭顯示器(Head-Up Display)、或將風景影像顯示於模仿窗之框內之虛擬窗。
22‧‧‧光學元件(第1光學元件)
23‧‧‧入射面
24‧‧‧射出面
30‧‧‧上表面(第2面)
31‧‧‧底面(第1面)
A、B、C‧‧‧三角形之角部
n2‧‧‧元件內折射率
α1‧‧‧光相對於入射面之入射角度
α2‧‧‧角度
β1‧‧‧入射至射出面24之角度
γ‧‧‧角度
θ1‧‧‧第1角度
θ2‧‧‧第2角度

Claims (9)

  1. 一種光電裝置，其特徵在於包括：光源，其發出包含不同角度成分之光；及第1光學元件，其係將複數個導光材料介隔半反射鏡層接合而成；且上述第1光學元件包括：第1面，其係以與上述半反射鏡層平行之方式形成；第2面，其係以與上述第1面平行之方式形成；入射面，其係以與上述第1面形成之角成為第1角度之方式形成；及射出面，其係以與上述第1面形成之角成為第2角度之方式形成於與上述入射面為相反側之位置；且上述光源係以上述包含不同角度成分之光入射至上述第1光學元件之上述入射面之方式配置，上述第1光學元件之上述第1角度、上述第2角度及上述複數個導光材料之折射率係設為如下之角度及折射率，即，分別自上述入射面入射並導光之來自上述光源之光中之經上述第2面反射後入射至上述射出面之光經上述射出面反射。
  2. 如請求項1之光電裝置，其中上述第1角度為與上述第2角度相等之角度。
  3. 如請求項2之光電裝置，其中上述複數個導光材料之折射率為1.5，上述第1角度及上述第2角度為66度以下。
  4. 如請求項1至3中任一項之光電裝置，其中上述光源係以使上述光源中所包含之不同角度成分之光中之 第1方向之光垂直地入射至上述入射面之方式配置，且上述光源中所包含之不同角度成分之光均相對於上述第1方向以10度以下之角度交叉。
  5. 如請求項1至4中任一項之光電裝置，其於上述第1光學元件之上述第1面具有反射層。
  6. 如請求項1至5中任一項之光電裝置，其中上述第1光學元件之上述複數個導光材料之各者之厚度、上述第1角度及上述第2角度係以如下方式形成：入射至上述入射面之光中之由上述半反射鏡層反射之光之相位與透過上述半反射鏡層並經上述第1面反射之光之相位成為相同之相位。
  7. 如請求項1至6中任一項之光電裝置，其包括將複數個導光材料相互介隔半反射鏡層接合而成之第2光學元件，且上述第2光學元件係以上述第2光學元件之半反射鏡層與上述第1光學元件之半反射鏡層交叉之方式配置，入射至上述第1光學元件之入射面之光經由上述第1光學元件與上述第2光學元件至少向2個方向被放大。
  8. 如請求項1至7中任一項之光電裝置，其中上述光源包括：顯示面板，其顯示圖像；及準直透鏡，其將由上述顯示面板顯示之圖像設為包含不同角度成分之平行光。
  9. 如請求項1至7中任一項之光電裝置，其中上述光源包括：發光部，其發出光；及微反射鏡，其反射來自上述發光部之光；且上述微反射鏡係藉由使入射至上述微反射鏡之來自發光部之光以進行掃掠之方式反射，而將其設為包含不同角度成分之圖像光。
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