[發明專利]頭戴式顯示器

有效

• 申請號: 200910260655.1
• 申請日: 2009-12-18
• 公開（公告）號: CN101750738A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 武川洋;舟波明生;后藤禎祐
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 宋鶴;南霆

技術領域

本發明涉及一種頭戴式顯示器，其包括安裝到觀察者的頭部的眼鏡框 型的框架以及圖像顯示裝置。

背景技術

已經公知一種虛擬圖像顯示裝置(圖像顯示裝置)，其用于允許觀察 者通過一種虛擬圖像光學系統觀察作為經放大的虛擬圖像的、由圖像形成 裝置形成的二維圖像，例如日本專利早期公開No.2006-162767(下面稱之 為專利文獻1)。

如圖8中示出的概念性框圖所示，該圖像顯示裝置100包括圖像形成 裝置111、準直光學系統112和導光裝置(光學裝置)120，圖像形成裝置 111具有設置成二維矩陣的多個像素，從圖像形成裝置111的像素發射的 光束由準直光學系統112轉變成平行光束，經由準直光學系統112獲得的 平行光束入射在導光裝置(光學裝置)120上，該平行光束由導光裝置 120引導，并且從導光裝置120發射光束。而且，圖像產生裝置110包括 圖像形成裝置111和準直光學系統112。導光裝置120包括導光板121、 第一偏轉裝置130(例如包括單層光反射膜)和第二偏轉裝置140(例如 包括具有多層結構的多層光反射膜)，導光板121用于由全反射使入射光 束經過其內部傳播，并從其發射光束，第一偏轉裝置130用于反射進入導 光板121的光束，使得進入導光板121的光束在導光板121內發生全反 射，在發生全反射的同時經過導光板121內部傳播的光束由第二偏轉裝置 140偏轉而從導光板121發射。

還已經公知一種虛擬圖像顯示裝置(圖像顯示裝置)，其中，全息衍 射光柵用于允許觀察者通過使用虛擬圖像光學系統將圖像形成裝置形成的 二維圖像作為放大的虛擬圖像觀察，例如日本專利早期公開No.2007- 94175(下面稱之為專利文獻2)。

如圖10A中示出的概念性框圖所示，該圖像顯示裝置300基本上包括 圖像顯示裝置111、準直光學系統112和導光裝置(光學裝置)320，圖像 顯示裝置111可操作以顯示圖像，在圖像形成裝置111上顯示的光束入射 在導光裝置320上，并且圖像經由導光裝置320引導到觀察者的瞳孔41。 這里，導光裝置320包括導光板321、第一衍射光柵構件330和第二衍射 光柵構件340，第一衍射光柵構件330和第二衍射光柵構件340各自設置 在導光板321上并包括反射型體全息衍射光柵。從圖像形成裝置111的像 素發射的光束入射在準直光學系統112上，平行光束由準直光學系統112 產生，并且平行光束入射在導光板321上。平行光束經由第一表面322進 入導光板321，并經由第一表面322從導光板321發射。另一方面，第一 衍射光柵構件330和第二衍射光柵構件340安裝在導光板321的第二表面 323，第二表面323平行于導光板321的第一表面322。

包括圖像生成裝置110和導光裝置120、320的圖像顯示裝置被安裝 到類似眼鏡框的框架1010。具體地，例如如專利文獻1的圖1所示，兩個 圖像生成裝置110分別經由固定構件1017固定到眼鏡框型框架1010的前 部1011的兩端部分(見圖30)。

發明內容

同時，在圖30A-B中示出的情形中，當框架1010安裝到觀察者的頭 部時，鏡腿部分1015可沿箭頭A方向伸展。而且，框架1010的前部1011 沿著箭頭B的方向變形。在發生此現象時，從導光裝置120、320發射的 光束所產生的圖像(虛擬圖像)的空間位置可能發生變化。具體地，在雙 眼視野型頭戴式顯示器中，這種現象將使得左右圖像的交會角(angle?of convergence)發生變化。因而，從觀察者到虛擬圖像的預先調節的空間距 離產生不匹配，由此，觀察者在觀察時變得疲勞。具體地，在圖30B中， 假定左右虛擬圖像的圖像平面中心之間的交點的經過預先調節的空間位置 為“C”，則框架1010的前部1011的變形可能使左右虛擬圖像的圖像平 面中心之間的交點的空間位置運動到“D”，導致交會角增大。

為了解決這一問題，可能希望增強框架1010的前部1011的剛度。然 而，這種解決方式可能需要增大框架的橫截面積或者使用具有更高縱向彈 性模量的材料，這通常會導致框架重量增大，降低設計特性或提高成本。