[發(fā)明專利]視覺顯示裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010290631.3
• 申請日: 2010-09-21
• 公開（公告）號: CN102109668A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 研野孝吉
• 申請（專利權(quán)）人: 奧林巴斯株式會社
• 主分類號: G02B17/06
• 分類號: G02B17/06;G02B27/01;G02B27/22
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;朱麗娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能通過雙眼進行觀察的視覺顯示裝置。

背景技術(shù)

關(guān)于視覺顯示裝置例如已知專利文獻1～專利文獻4中的技術(shù)。

專利文獻1記載的視覺顯示裝置采用如下配置，即第1反射面與2維圖像顯示元件相對，第2反射面與眼點相對，并且將第1反射面和2維圖像顯示元件連接的光軸與將第2反射面和眼點連接的光軸交叉。本視覺顯示裝置通過采用這種配置，從而整體尺寸變得緊湊，目鏡光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的光亮降低度小，而且能在寬的視場角內(nèi)對像差進行良好校正。

另外，根據(jù)專利文獻2、3公開了如下的視覺顯示裝置，使具有特定形狀的2個反射面彼此相對，從一個方向觀察配置于另一方向的物體，從而能觀察真實的物體虛像。

另外，專利文獻4公開了通過將2個凹面鏡相對于物體配置于特定位置，從而相對于觀察者在空間上形成物體的3維像的視覺顯示裝置以及能把3維像與通過錄像帶放映出的視頻合成的視覺顯示裝置。

【專利文獻】

【專利文獻1】日本專利第3486465號公報

【專利文獻2】日本專利第3092162號公報

【專利文獻3】美國專利第4802750號說明書

【專利文獻4】美國專利第5311357號說明書

在專利文獻1～專利文獻4所述的視覺顯示裝置中，沒有詳細提及雙眼觀察時的問題點。在專利文獻1所述的視覺顯示裝置中，僅公開了嘗試雙眼觀察時，通過在單只眼上配置由顯示元件和目鏡光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成的一組顯示單元，使用2組這樣的顯示單元來進行觀察的內(nèi)容，沒有任何有關(guān)雙眼觀察時產(chǎn)生的問題點的內(nèi)容。

另外，專利文獻2是將裝置內(nèi)的多個顯示面投影于裝置外的不同空間的光學(xué)系統(tǒng)。專利文獻3、專利文獻4也涉及將裝置內(nèi)的顯示面和物體投影于裝置外與觀察者之間的空間的光學(xué)系統(tǒng)，沒有任何關(guān)于雙眼觀察時的問題點的特別描述。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有技術(shù)中通過雙眼進行觀察的視覺顯示裝置的問題點而完成的，其目的在于提供一種通過1個2維圖像顯示面在能通過雙眼觀察的遠方顯示虛像，使虛像的可見度與雙眼觀察時的集合大致一致，從而能抑制觀察者的眼部疲勞的視覺顯示裝置。

為了達成上述目的，本發(fā)明的視覺顯示裝置由顯示觀察像的1個2維圖像顯示面和形成用于把上述觀察像引導(dǎo)至觀察者的雙眼的2個眼點的目鏡光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成，其特征在于，上述目鏡光學(xué)系統(tǒng)至少包括具有第1反射面的第1光學(xué)元件和具有第2反射面的第2光學(xué)元件，該視覺顯示裝置被配置成，按照從上述眼點至2維顯示面的反向追蹤的光路順序，上述第1反射面與上述眼點相對，并且該視覺顯示裝置被配置成，上述第2反射面與上述2維圖像顯示面相對，并且將上述第1反射面和上述眼點相連接的光軸與將上述第2反射面和上述2維圖像顯示面相連接的光軸交叉，上述第1反射面和上述第2反射面都具有正的屈光力，基于可見度的虛像位置與基于集合的虛像位置的可見度之差S(m^-1)大致一致。

說明一下該構(gòu)成的作用。通常的方法是使用具有正屈光力的大型透射透鏡或菲涅耳透鏡來放大較小的顯示面來進行觀察，而在通過直線來確保光路長度的情況下，存在裝置在縱深方向變得大型的問題。雖然采用偏心光路使光路彎折也能實現(xiàn)小型化，然而這種情況下觀察者與顯示面會產(chǎn)生干涉而使偏心角度變大，產(chǎn)生較大的偏心像差，無法觀察到較寬的眼點和高精度的視頻。

以往存在在雙眼分別配置目鏡光學(xué)系統(tǒng)和顯示元件來提供觀察像的所謂HMD(Head?Mount?Display，頭戴顯示器)那樣的視覺顯示裝置，而在這種提供能通過雙眼觀察的像的視覺顯示裝置中，在采取偏心光路的情況下無法忽視目鏡光學(xué)系統(tǒng)的偏心像差。

在通過雙眼進行觀察的本發(fā)明這樣的光學(xué)系統(tǒng)的情況下，由于人類的瞳距為55～66mm，因此使?jié)M足這種條件的寬眼點不存在像差是不可能的，會產(chǎn)生某種程度的像差。由于在兩個眼點之間發(fā)生這樣的像差，因此產(chǎn)生基于幅楱的虛像位置。另一方面，觀察視頻的瞳孔直徑大約為4mm，像差導(dǎo)致的像的惡化較少，基于可見度的虛像位置的變化也較少，因而會產(chǎn)生基于可見度與基于集合的虛像位置的差異。這種基于可見度的虛像位置與基于集合的虛像位置的差異就成為觀察圖像的觀察者眼部疲勞的原因。

本發(fā)明使用2面的反射面并采用交叉光路，而且構(gòu)成為2個反射面都為具有正屈光力的反射面，從而既能實現(xiàn)裝置小型化，又能避免顯示面與觀察者的干擾，能通過較寬的眼點提供廣角且高精度的觀察像，在這種視覺顯示裝置中，通過使基于可見度的虛像位置與基于集合的虛像位置大致一致，從而能提供對于觀察者而言眼部疲勞較少的觀察像。