[发明专利]光学元件和显示装置

说明书

光学元件和显示装置，能够减小图像光通过导光体而朝光学元件的相反侧的泄漏。该光学元件具有：多个半反射镜，它们被设置为隔开间隔地彼此平行，并使图像光和外界光的一部分反射，使图像光和外界光的另一部分透过；以及透光性部件，其介于多个半反射镜中的相邻的两个半反射镜之间。透光性部件具有：入射面，其使图像和外界光经由导光体而入射；以及射出面，其使图像和外界光射出到观察者侧，多个半反射镜各自被配置为相对于入射面和射出面倾斜，以相对小的入射角入射到各个半反射镜的面的光的反射率低于以相对大的入射角入射的光的反射率。

技术领域

本发明涉及光学元件和显示装置。

背景技术

近年来，作为可穿戴信息设备之一，提供了头戴式显示器等佩戴于观察者的头部进行使用的方式的图像显示装置。此外，已经公知有在观察者佩戴了图像显示装置时能够同时视觉辨认利用显示元件生成的图像和外界的像这双方的图像显示装置，即所谓的透视型图像显示装置。

在下述专利文献1中公开了具有基板及设于基板内部的多个部分反射面的头戴式显示系统。在该系统中，被在基板内部引导的光的一部分被多个部分反射面反射而被引导至观察者的眼睛。在专利文献1中，作为部分反射面的反射特性的一例，记载了入射角为70°的光的反射率为22％，入射角为60°的光的反射率为6～7％。

在下述专利文献2中公开了具有基板及设于基板内部的多个选择性反射面的头戴式显示系统。在该系统中，被在基板内部引导的光的一部分被多个选择性反射面反射而被引导至观察者的眼睛。在专利文献2中，作为选择性反射面的反射特性的一例，记载了随着光的入射角变大，反射率下降。

专利文献1：日本特开2013-210633号公报

专利文献2：日本特开2010-164988号公报

发明内容

专利文献1和2记载的系统利用设于基板内部的反射面将被在基板内部引导的光取出到外部，引导至观察者的眼睛。替代该结构，提出有如下的显示装置，该显示装置具有：导光体，其对图像光进行引导；以及光学元件，其具有用于将图像光从导光体取出到观察者侧的多个半反射镜。在该显示装置中，存在如未能取出到观察者侧的图像光从导光体的背面侧泄漏到外部、图像的一部分被观察者以外的人视觉辨认到这样的、在导光体的表面配置光学元件的结构所特有的问题。

本发明的一个方式正是为了解决上述课题而完成的，其目的之一在于提供一种能够减少图像光通过导光体朝观察者的相反侧漏出的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一在于提供一种适合在上述显示装置的光射出部中使用的适当的光学元件。

为了达到上述目的，本发明的一个方式的光学元件的特征在于，具有：多个半反射镜，它们被设置为隔开间隔地彼此平行，并使图像光和外界光的一部分反射，使所述图像光和所述外界光的另一部分透过；以及透光性部件，其介于所述多个半反射镜中的相邻的两个所述半反射镜之间，所述透光性部件具有：入射面，所述图像光和所述外界光经由导光体入射到该入射面；以及射出面，其使所述图像和所述外界光射出到观察者侧，所述多个半反射镜各自被配置为，分别相对于所述入射面和所述射出面倾斜，以相对小的入射角入射到各个半反射镜的面的光的反射率低于以相对大的入射角入射的光的反射率。

详细情况将后述，但根据本发明者的研究结果可知，图像光从上述光学元件的泄漏是由于以较小的入射角入射到半反射镜的面的光的反射率较高、从光学元件返回到导光体的光较多引起的。在本发明的一个方式的光学元件中，由于以相对小的入射角入射到各个半反射镜的面的光的反射率低于以相对大的入射角入射的光的反射率，所以在将光学元件设置于导光体的一个面上的情况下，能够减少图像光通过导光体而朝光学元件的相反侧、即观察者的相反侧漏出。

在本发明的一个方式的光学元件中，也可以是，所述多个半反射镜各自与所述射出面所成的角度为45°以上且小于90°。

根据该结构，能够高效地取出在导光体中进行引导后从导光体以较大的入射角入射到光学元件的入射面的图像光。