[发明专利]图像显示设备、图像生成装置以及透射式空间光调制装置

说明书

技术领域

本发明涉及透射式空间光调制装置、包括该透射式空间光调制装置的图像生成装置以及包括该图像生成装置的图像显示设备。更具体地涉及适用于头戴式显示器(HMD)的图像显示设备、以及适用于该图像显示设备的图像生成装置，还涉及适用于该图像生成装置的透射式空间光调制装置。

背景技术

从例如JP 2006-162767 A中已知一种虚拟图像显示设备(图像显示设备)，其用于通过虚拟图像光学系统向观察者显示由图像生成装置形成的作为放大虚拟图像的二维图像。

如图21中的概念图所示，该图像显示设备1100包括：图像生成装置111，其具有排列成二维矩阵的多个像素；准直光学系统112，其用于将从图像生成装置111的像素中发射的光转换成平行光束；以及导光单元120，其用于引导并发射被准直光学系统112转换成平行光束的入射光。从导光单元120中发射的光被引导至观察者20的眼睛21。导光单元120包括：导光板121，其通过全反射将入射光传播到其中，并然后发射该光；第一偏转单元130(例如由单层反光膜形成)，其用于反射已经进入导光板121的光，从而使得已经进入导光板121的光在导光板121的内部被全发射；以及第二偏转单元140(例如由具有多层堆叠结构的多层反光膜形成)，其从导光板121中发射通过全反射传播到导光板121的内部的光。这样，在构成这类图像显示设备1100时(例如，HMD)时，可以实现设备的重量和尺寸的减小。

可选地，从例如JP 2007-094175 A中也已知一种虚拟图像显示设备(图像显示设备)，其使用全息衍射光栅通过虚拟图像光学系统向观察者显示作为放大虚拟图像的由图像生成装置形成的二维图像。

如图22中的概念图所示，该图像显示设备1200基本包括用于显示图像的图像生成装置111、准直光学系统112、用于接收来自图像生成装置111的光并且将该光引导至观察者的眼睛21的导光单元220。这里，导光单元220包括导光板221，以及由设置在导光板221上的反射型体积全息衍射光栅形成的第一衍射光栅元件230和第二衍射光栅元件240。然后，从准直光学系统112发射的平行光束进入导光板221的第一表面222，并且从第一表面222中发射出去。第一衍射光栅元件230和第二衍射光栅元件240与导光板221的第二表面223(其与导光板221的第一表面222平行)连接。

现有技术列表

专利文献

专利文献1:JP 2006-162767 A

专利文献2:JP 2007-094175 A

专利文献3:JP 10-170859 A

发明内容

本发明要解决的问题

在图22所示的X-Y平面中，例如，通过准直光学系统112将从图像生成装置111中发射的光转成彼此具有不同视角(或从图像生成装置111的各个像素中所发射的光的发射角)的一组平行光束。该组平行光束被转换成在与该组平行光束垂直的X-Z平面中彼此具有不同视角的一组光束，并且进入导光板221。应当注意，在图22中，将X-Y平面中的典型平行光束表示为平行光束r₁(由实线标识)、r₂(由点划线标识)、r₃(由虚线标识)，并且在图23A中，将X-Z平面中的典型平行光束表示为平行光束R₁(由实线标识)、R₂(由点划线标识)、R₃(由虚线标识)。在图中所示的图像显示设备1200中，将横向(水平方向)假定为Y方向，并且将纵向(垂直方向)假定为Z方向。即，从相对于观察者的眼睛21的横向引导用于显示视频图像、多种信息等的光，并且然后该光进入眼睛21。

现在，在这类构造中，由于将要引导进入导光板221的内部的光在X-Y平面中的平行光束的行为与在X-Z平面中的平行光束的行为之间的差异，因此将出现下述问题。应当注意，图24A是用于解释相关技术中的图像显示设备中的问题的图，而图24B是示意地示出了从准直光学系统的中心部和上端部发射的并且由导光板引导的光的传播状态的图。这里，图24A是示意地示出了从图像生成装置中发射、由导光单元引导并到达眼睛的光在与X-Z平面和X-Y平面相对应的平面中的传播状态的图。