[发明专利]图像显示装置

说明书

相关申请的交叉参考

本发明包含于2007年11月29日向日本专利局提交的日本专 利申请JP 2007-309044的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于使观测者能够观看由图像形成装置等形 成的二维图像的图像显示装置。

背景技术

使用了全息衍射光栅以使观测者通过虚拟图像光学系统观看 由图像形成装置形成的作为放大虚拟图像的二维图像的虚拟图像 显示装置(图像显示装置)已经在日本未审查专利申请公开号 2007-94175中被披露。

这种图像显示装置1010基本上包括，如图25A所示，用于显 示图像的图像形成装置1011、准直光学系统1012和虚拟图像光学 系统(光学装置20)，在图像形成装置1011上显示的光被输入虚拟 图像光学系统，并由其引导至观测者的瞳孔50。光学装置20包括 导光板21、和由设置在导光板21上的反射型体全息衍射光栅构成 的第一衍射光栅元件30和第二衍射光栅元件40。从图像形成装置 1011的每个像素发射的光被输入至准直光学系统1012，以不同角 度输入至导光板21的多个平行光束由准直光学系统1012产生，并 被输入至导光板21。平行光束从导光板21的一个光学面(第一面) 22上输入，并从此处被输出。另一方面，第一衍射光栅元件30和 第二衍射光栅元件40被安装到与导光板21的第一面22平行的导 光板21的另一个光学面(第二面)23上。

这里，当假设第一衍射光栅元件30的中心是原点O_i，以朝向 准直光学系统侧的方向作为正向穿过原点O_i的第一衍射光栅元件 30的法线是X_i轴，而以朝向第二衍射光栅元件侧的方向作为正向 的导光板的轴线是Y_i轴时，准直光学系统1012的光轴与X_i轴一致， 并且，准直光学系统1012的光轴穿过图像形成装置1011的中心。

从导光板21的第一面22以不同角度输入导光板21的多个平 行光束被输入至第一衍射光栅元件30，并且每个平行光束保持平行 光束状态而被衍射和反射。结果，被衍射和反射的平行光在导光板 21的第一面22和第二面23之间以重复全反射的方式前进，并输入 至第二衍射光栅元件40。输入至第二衍射光栅元件40的平行光束 通过衍射和反射而脱离全反射条件，并从导光板21发射，然后被 引导至观测者的瞳孔50。衍射和反射在第二衍射光栅元件40上被 多次执行，但是基于各个衍射和反射而从导光板21发射的光量会 随着衍射和反射次数的增加而减少。

形成在第二衍射光栅元件40中的干涉图形状和形成在第一衍 射光栅元件30中的干涉图形状之间具有关于垂直于导光板21轴线 的虚拟面的对称关系。因此，将要在第二衍射光栅元件40上被衍 射和反射的平行光束以与输入至第一衍射光栅元件30相同的角度 被衍射和反射，因此显示图像不会模糊，且以高分辨率显示在瞳孔 50上。要注意的是，第一衍射光栅元件30具有与第二衍射光栅元 件40相同的规格(例如，厚度和最大衍射效率)。

发明内容

附带地，在图像显示装置1010的第一衍射光栅元件30和第二 衍射光栅元件40中形成的干涉图是多重的，或者衍射光栅是多层 的。结果，例如，如图25B所示的放大第一衍射光栅元件30的示 意性局部截面图，当假设干涉图的倾斜角φ(由第一衍射光栅元件 30和第二衍射光栅元件40的表面与干涉图构成的角)是常数时， 会出现下列问题。

也就是说，输入第一衍射光栅元件30的多个平行光束的角度 根据图像形成装置1011的发射位置而不同，所以在第一衍射光栅 元件的不同区域，满足布拉格条件的衍射波长(布拉格波长)不同。 同样，输入第二衍射光栅元件40的角度不同，所以在第二衍射光 栅元件的不同区域，满足布拉格条件的衍射波长不同。结果，在第 二衍射光栅元件40处衍射和反射、并由导光板21发射的光形成的 图像上出现色彩不规则。