[發明專利]光導以及虛像顯示裝置

在審

• 申請號: 201680063530.8
• 申請日: 2016-10-27
• 公開（公告）號: CN108351528A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 增田岳志
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社
• 主分類號: G02B27/02
• 分類號: G02B27/02;G02B5/04;G02B6/122;G02B6/42;H04N5/64
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識產權代理有限公司 44334
• 代理人: 汪飛亞;習冬梅

提供一種光導，其包括：耦合結構(32)，其具有受光面，所述受光面接收來自顯示元件(10)的光束；導光板(32)，其包括第一導光層(33A)以及第二導光層(33B)且包含出射面(S1)，所述第一導光層(33A)具有棱鏡面(35)，所述棱鏡面(35)以透射從所述耦合結構入射而傳播于內部的光束一部分的方式配置，所述第二導光層(33B)覆蓋所述棱鏡面，所述出射面(S1)出射透射棱鏡面的光束。所述耦合結構(32)的折射率不同于所述導光板(32)的折射率。

技術領域

以下公開是關于光導及使用該光導的虛像顯示裝置。

背景技術

近年，正在進行將小型顯示元件所形成的圖像作為虛像進行放大后顯示的虛像顯示裝置的開發。虛像顯示裝置是指例如頭戴式顯示器(以下，標記為“HMD”。)以及平視顯示器(以下，標記為“HUD”。)。虛像顯示裝置的構成為通過導光板以及組合器等，將顯示元件出射的光投影到觀察者眼睛的方向。虛透視型虛像顯示裝置中，可以在透過導光板、組合器看到的外界風景上，疊加顯示元件所形成的圖像的虛像后進行顯示。使用這種虛像顯示裝置，可以簡單地提供AR(增強現實)環境。

專利文獻1公開了包括透射板、微顯示器引擎以及成色劑的微顯示器系統。該微顯示器引擎由透鏡系統準直來自顯示元件的顯示光之后生成虛像。經由成色劑導入至透射板的準直光，在透射板的內部反復全反射而傳播，由形成在透射板表面的鏡面反射面反射之后從透明板向外部出射。出射的光束到達至觀察者的瞳孔。

微顯示器引擎以該光軸相對于透射板表面的法線方向以角度α_c傾斜的方式配置。另外，成色劑的受光面相對于透射板表面以角度α_c傾斜。其結果，微顯示器引擎的光軸正交于成色劑的受光面。另外，透射板的折射率一致于成色劑的折射率。

形成在透射板的表面上的鏡面反射面相對于該表面具有角度φ的傾斜度。從微顯示器引擎的光軸附近以角度α_c向該表面入射的準直光、以及由表面反射而傳播于內部的準直光，由鏡面反射面反射之后向透射板的表面的法線方向出射。專利文獻1中，角度α_c設定為相等于2φ，作為優選的各自的角度，設為φ＝26°以及α_c＝52°。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:美國特許第8059342號說明書

發明內容

本發明所要解決的技術問題

然而，通過本申請的發明人的研究發現，將專利文獻1的微顯示器系統適用于如HMD的眼鏡方式時，成色劑、微顯示器引擎進入觀察者的視野內，其結果，產生相對周圍視野變窄的問題。如上所述，其理由在于，因為微顯示器引擎以該光軸相對于透射板的表面的法線方向以角度α_c(即，52°)傾斜的方式配置。

為了避免視野變窄，想到例如透射板的整體長度變長，并且向沿著觀測者的臉的正面的方向從瞳孔遠離配置成色劑、微顯示器引擎。然而，該情況下，從臉的正面看時，看起來成色劑、微顯示器引擎從臉突出。根據這樣的配置，導致虛像顯示裝置，即HMD的外觀設計的美觀性損害。對此，若優先HMD的外觀設計的美觀性，則導致成色劑、微顯示器引擎進入觀察者的視野，相對周圍視野變窄。

因此以下的公開目的在于，提供確保觀察者的視野，并且不損害外觀設計的美觀性的光導以及使用該光導的虛像顯示裝置。

用于解決技術問題的技術方案

本發明的實施方式的光導包括：耦合結構，其具有受光面，所述受光面接收來自顯示元件的光束；導光板，其包含第一導光層以及第二導光層且具有出射面，所述第一導光層具有棱鏡面，所述棱鏡面以透射從所述耦合結構入射而傳播于內部的光束一部分的方式配置，所述第二導光層覆蓋所述棱鏡面，所述出射面出射透射所述棱鏡面的光束，所述耦合結構的折射率不同于所述導光板的折射率。