導(dǎo)光棱鏡和圖像顯示裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對來自顯示元件的影像光進(jìn)行導(dǎo)光并在觀察者的視野內(nèi)顯示顯示圖像的虛像的導(dǎo)光棱鏡以及使用該導(dǎo)光棱鏡的圖像顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，提出了佩戴在頭部或眼鏡上的小型且可穿戴的圖像顯示裝置。作為這種圖像顯示裝置，例如公知有如下裝置:通過透明的導(dǎo)光部件將小型圖像顯示元件中顯示的圖像的影像光導(dǎo)光至眼前，作為被放大的虛像顯示在觀察者的視野內(nèi)(例如參照專利文獻(xiàn)
1、2)。小型輕量的導(dǎo)光部件不會大幅遮擋視場，能夠小型、輕量地構(gòu)成圖像顯示裝置整體，能夠作為能夠始終穿戴在身上進(jìn)行使用的可穿戴設(shè)備進(jìn)行使用。
[0003]但是，當(dāng)使導(dǎo)光部件小型化時，由導(dǎo)光部件內(nèi)部的側(cè)面等反射的雜散光或重像光容易醒目。因此，例如，在專利文獻(xiàn)2中，對不作為反射面的光學(xué)面實施磨砂處理，減少雜散光或重像光。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)I:日本特開2010-122478號公報
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開2012-203113號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]但是，即使實施該磨砂處理，也很難完全消除雜散光或重像光，并且，由于需要額外進(jìn)行磨砂處理的工序，所以，存在量產(chǎn)時成為高成本的問題。
[0010]因此，著眼于這些方面而完成的本發(fā)明的目的在于，提供能夠作為導(dǎo)光部件使用、且減少了雜散光和重像光的導(dǎo)光棱鏡以及使用該導(dǎo)光棱鏡的圖像顯示裝置。
[0011]用于解決課題的手段
[0012]為了解決上述課題，本發(fā)明人重新進(jìn)行了專心研討。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在導(dǎo)光部件中，在與目鏡的出射面相接的前端面進(jìn)行反射的雜散光和重像光對于觀察者來說非常礙眼，有效減少這種雜散光和重像光是重要的。
[0013]而且，本發(fā)明人得到如下新知從而完成本發(fā)明:通過設(shè)置在出射側(cè)反射面與出射面之間的寬度變窄的方向上從出射側(cè)反射面和出射面的端部突出的棱鏡前端部，能夠有利于實現(xiàn)上述目的。
[0014]本發(fā)明的主旨結(jié)構(gòu)如下所述。
[0015]本發(fā)明的第I方式的導(dǎo)光棱鏡的特征在于，該導(dǎo)光棱鏡具有:入射面，其入射來自顯示元件的影像光;一個以上的反射面，其對入射的影像光進(jìn)行反射，至少包含出射側(cè)反射面；出射面，其與所述出射側(cè)反射面構(gòu)成銳角，朝向觀察者的眼球射出在該出射側(cè)反射面反射后的影像光；以及棱鏡前端部，其被設(shè)置成在所述出射側(cè)反射面與所述出射面之間的寬度變窄的方向上從所述出射側(cè)反射面和所述出射面的端部突出。
[0016]并且，在本發(fā)明的導(dǎo)光棱鏡中，優(yōu)選所述出射面形成為透鏡面，當(dāng)設(shè)所述棱鏡前端部的從所述出射側(cè)反射面和所述出射面的端部最突出的面為前端面時，所述前端面相對于所述出射面的光軸向朝向所述觀察者的眼球側(cè)的方向傾斜。
[0017]進(jìn)而，在本發(fā)明的導(dǎo)光棱鏡中，優(yōu)選所述棱鏡前端部具有與所述出射面相接的第I面和與所述出射側(cè)反射面相接的第2面，所述第I面和所述第2面大致平行。
[0018]這里，本發(fā)明的第2方式的導(dǎo)光棱鏡的特征在于，該導(dǎo)光棱鏡具有:入射面，其入射來自顯示元件的影像光;一個以上的反射面，其對入射的影像光進(jìn)行反射，至少包含出射側(cè)反射面；以及出射面，其與所述出射側(cè)反射面構(gòu)成銳角，朝向觀察者的眼球射出在該出射側(cè)反射面反射后的影像光，所述導(dǎo)光棱鏡是一體形成以下部件而構(gòu)成的:導(dǎo)光部，其朝向眼球?qū)τ跋窆膺M(jìn)行導(dǎo)光;板狀的板部，其與所述導(dǎo)光部相鄰設(shè)置；以及凸透鏡部，其形成在所述板部上，用于使影像光作為虛像而被觀察到，所述板部具有在所述出射側(cè)反射面與所述出射面之間的寬度變窄的方向上從所述出射側(cè)反射面和所述出射面的端部突出的部分。
[0019]并且，本發(fā)明的圖像顯示裝置的特征在于，該圖像顯示裝置具有:顯示元件，其射出影像光;上述導(dǎo)光棱鏡；以及支承部，其用于在觀察者的頭部固定支承所述顯示元件和所述導(dǎo)光棱鏡。
[0020]發(fā)明效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供能夠作為導(dǎo)光部件使用、且減少了雜散光和重像光的導(dǎo)光棱鏡以及使用該導(dǎo)光棱鏡的圖像顯示裝置。
【附圖說明】
[0022]圖1是示出本發(fā)明的第I實施方式的圖像顯示裝置的立體圖。
[0023]圖2A是示出本發(fā)明的第I實施方式的導(dǎo)光棱鏡的俯視圖。
[0024]圖2B是示出本發(fā)明的第I實施方式的導(dǎo)光棱鏡的主視圖。
[O O 2 5 ]圖3是不出現(xiàn)有的導(dǎo)光棱鏡中的非正規(guī)光的光路的例子的俯視圖。
[O O 2 6 ]圖4是不出另一個現(xiàn)有的導(dǎo)光棱鏡中的非正規(guī)光的光路的例子的俯視圖。
[0027]圖5是示出本發(fā)明的一個實施方式的導(dǎo)光棱鏡中的光的反射的狀況的俯視圖。
[0028]圖6是示出本發(fā)明的第2實施方式的導(dǎo)光棱鏡的俯視圖。
[0029]圖7是用于說明視距和出射面的尺寸的圖。
[0030]圖8A是示出本發(fā)明的第3實施方式的導(dǎo)光棱鏡的局部俯視圖。
[0031]圖SB是示出本發(fā)明的第3實施方式的導(dǎo)光棱鏡的局部俯視圖。
[0032]圖9是示出本發(fā)明的導(dǎo)光棱鏡的變形例的俯視圖。
【具體實施方式】
[0033]下面，參照附圖對本發(fā)明的一個實施方式進(jìn)行詳細(xì)地例示說明。
[0034]〈第I實施方式〉
[0035]圖1是示出本發(fā)明的第I實施方式的圖像顯示裝置I的立體圖。該圖像顯示裝置I具有:支承部2，其具有眼鏡的形狀，用于在觀察者的頭部固定支承圖像顯示裝置整體;主體部3，其固定在支承部2的邊撐(側(cè)頭部的框架)上，內(nèi)置有顯示元件4(參照圖2);以及導(dǎo)光棱鏡5，其在一端部由主體部3支承，另一個端部在裝配在觀察者上的狀態(tài)下延伸到觀察者的眼前。在主體部3中，除了顯示元件4以外，還具有用于在顯示元件4上顯示圖像的電子電路、用于以有線或無線的方式從主體部3的外部接收影像數(shù)據(jù)的通信功能等。
[0036]圖2A是示出本發(fā)明的一個實施方式的導(dǎo)光棱鏡5的俯視圖，圖2B是示出本發(fā)明的一個實施方式的導(dǎo)光棱鏡5的主視圖。如圖2A、圖2B所不，該導(dǎo)光棱鏡5具有:入射面6a，其入射來自顯示元件4的影像光;一個以上的反射面(在圖示例子中，反射面僅具有I個出射側(cè)反射面6b)，其對入射的影像光進(jìn)行反射，至少包含出射側(cè)反射面6b;以及出射面7，其與出射側(cè)反射面6b構(gòu)成銳角，朝向觀察者的眼球射出在該出射側(cè)反射面6b反射后的影像光。該出射面7形成為透鏡面。
[0037I 這里，顯示元件4是顯示應(yīng)該觀察的圖像的液晶顯示元件或有機(jī)EL元件等，內(nèi)置于圖1所示的主體部3內(nèi)。該顯示元件4中顯示的圖像的影像光入射到導(dǎo)光棱鏡5的入射面6a。優(yōu)選在顯示元件4與導(dǎo)光棱鏡5的入射面6a之間設(shè)置用于保護(hù)顯示元件4的保護(hù)窗(未圖示)。
[0038]這里，該導(dǎo)光棱鏡5是由透明樹脂構(gòu)成的一個方向較長的棱鏡。導(dǎo)光棱鏡5在影像光的行進(jìn)方向即長度方向的兩端具有入射面6a和反射面6b，在入射面6a與反射面6b之間，以包圍影像光的光路的方式具有第I側(cè)面8a、第2側(cè)面Sb、第3側(cè)面Sc和第4側(cè)面8d。在觀察者裝配了圖像顯示裝置I的狀態(tài)下，第I側(cè)面8a位于朝向觀察者的正面的面，第2側(cè)面Sb是朝向觀察者的正面的相反側(cè)的面。并且，第3側(cè)面Sc是導(dǎo)光棱鏡的上側(cè)的面，第4側(cè)面Sd是導(dǎo)光棱鏡5的下側(cè)的面。即，第I側(cè)面8a和第2側(cè)面8b是相互對置的面，第3側(cè)面8c和第4側(cè)面8d是相互對置的面。
[0039]在圖2A、圖2B中，第I?第4側(cè)面8a?8d構(gòu)成為平面，分別與入射面6a大致垂直。但是，第I?第4側(cè)面8a?Sd也可以具有些許彎曲，并且，也可以構(gòu)成為相比于反射面6b側(cè)，入射面6a側(cè)的寬度較寬。例如，關(guān)于第3側(cè)面Sc與第4側(cè)面Sd之間的距離，也可以設(shè)為與入射面6a側(cè)相比，使反射面6b側(cè)較窄。
[0040]反射面6b形成為相對于導(dǎo)光棱鏡5的長度方向使內(nèi)側(cè)面朝向觀察者側(cè)傾斜大約45°的斜面。該反射面6b通過鋁濺射等形成為反射鏡面，以使得在導(dǎo)光棱鏡5內(nèi)沿長度方向行進(jìn)的影像光進(jìn)行全反射。另外，根據(jù)導(dǎo)光棱鏡5的材料的折射率和反射面的角度等條件，不利用反射膜對表面進(jìn)行涂層，也能夠形成全反射面。
[0041]并且，在第I側(cè)面8a的與反射面6b相鄰的部分設(shè)置有出射面7。出射面7形成為位于在反射面6b反射后的影像光朝向眼球的光路上的凸面。該出射面7與導(dǎo)光棱鏡5—體形成。通過使用樹脂進(jìn)行一體成型，能夠大量且廉價地制造導(dǎo)光棱鏡5。但是，也可以在形成為平面的第I側(cè)面8a上接合平凸透鏡來形成出射面7。另外，在圖2A、圖2B以后的附圖中，利用單點劃線示出出射面7的光軸。光軸在反射面6b中屈曲并穿過顯示元件4的中心。在入射面6a與反射面6b之間，光軸的方向與導(dǎo)光棱鏡5的長度方向一致。
[0042]這里，在圖2A、圖2B中，設(shè)導(dǎo)光棱鏡5的長度方向中的影像光的正規(guī)光的行進(jìn)方向為前方。此時，如圖2A所不，在本實施方式的導(dǎo)光棱鏡5中，還具有位于出射面7與反射面6b之間、且比出射面7的前方側(cè)的端部E7和反射面6b的前方側(cè)的端部E6更向前方側(cè)突出的棱鏡前端部9a。即，該導(dǎo)光棱鏡5具有設(shè)置成在反射面6b與出射面7之間的寬度變窄的方向上從反射面6b和出射面7的端部突出的棱鏡前端部9a。另外，在本實施方式的導(dǎo)光棱鏡5中，鑒于外觀等，同樣設(shè)置位于出射面7與反射面6b之間、且比出射面7的后方側(cè)的端部和反射面的后方側(cè)的端部更向后方側(cè)突出的棱鏡前端部9b，但是，為了進(jìn)一步實現(xiàn)小型化、輕量化，也可以構(gòu)成為不具有該后方側(cè)的棱鏡前端部％。棱鏡前端部9a、9b的突出寬度沒有特別限定，但是，例如可以設(shè)為0.5?2mm。并且，優(yōu)選棱鏡前端部9a、9b具有例如0.5?1.5mm的高度。
[0043]如圖2A所示，本實施方式的導(dǎo)光棱鏡5—體形成有朝向眼球?qū)τ跋窆膺M(jìn)行導(dǎo)光的導(dǎo)光部10(在圖示例子中，由入射面6a、反射面6b、第I?第4側(cè)面8a?8b劃定出的部分)、與導(dǎo)光部10相鄰設(shè)置的板狀的板部11、形成在板部11上且用于將影像光作為虛像進(jìn)行觀察的凸透鏡部12。而且，板部11具有比導(dǎo)光部10更向前方側(cè)突出的部分、即在反射面6b與出射面7之間的寬度變窄的方向上從反射面6b和出射面7的端部突出的部分即突出部lla(9a)。
[0044]并且，在圖示例子中，前方側(cè)的棱鏡前端部9a分別具有與側(cè)面8a、8b大致平行的兩個平坦面13a、14a。而且，前方側(cè)的棱鏡前端部9a具有與兩個平坦面13a、14a相接且與側(cè)面8a、8b大致垂直的前端面15a。該前端面15a是位于棱鏡前端部9a的最前方側(cè)的面、即從反射面6b和出射面7的端部最突出的面。另一方面，在圖示