[發明專利]顯示設備組裝體

有效

• 申請號: 201110220311.5
• 申請日: 2011-08-02
• 公開（公告）號: CN102375234A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 武川洋
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B27/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及顯示設備組裝體，更具體地，涉及使用頭部安裝型顯示器(head-mounted?display，HMD)的顯示設備組裝體。

背景技術

例如，如在JP-A-2006-162767中，用來允許觀看者通過使用虛像光學系統觀看由圖像形成裝置作為放大的虛像形成的二維圖像的虛像顯示設備(圖像顯示裝置)是眾所周知的。

如圖1中作為概圖而示出的圖像顯示裝置100包括：圖像形成裝置111，包括以二維矩陣圖案設置的多個像素；準直光學系統112，使從圖像形成裝置111的多個像素所發射的光變為平行光；以及光學裝置(導光單元)120，通過準直光學系統112作為平行光而形成的光入射至該光學裝置，通過所述光學裝置引導該入射光，并且從所述光學裝置輸出該引導光。光學裝置120由以下部分構成：導光板121，允許入射光通過全反射在其內部傳播并從其輸出；第一偏轉單元130(例如，由單層光反射膜構成)，反射入射至導光板121的光，使得入射至導光板121的光在導光板121內部被全反射；以及第二偏轉單元140(例如，由具有多層堆疊結構的多層光反射膜構成)，允許已經通過全反射在導光板121內部傳播的光從導光板121輸出。例如，通過使用上述圖像顯示裝置100構成HMD，能夠實現小型化、重量輕的設備。

另外，為了允許觀看者通過虛像光學系統觀看由圖像形成裝置作為放大的虛像形成的二維圖像，例如，如在JP-A-2007-94175中，使用全息衍射光柵的虛像顯示設備(圖像顯示裝置)是已知的。

如圖20A和圖20B中作為其概圖示出的，圖像顯示裝置300主要包括：顯示圖像的圖像形成裝置111；準直光學系統112；以及光學裝置(導光單元)320，在圖像形成裝置111中所顯示的光入射至該光學裝置，并且該光學裝置將所述光引導至觀看者的瞳孔21。這里，光學裝置320包括導光板321以及設置在導光板321上均由反射型體積全息衍射光柵構成的第一衍射光柵組件330和第二衍射光柵組件340。從圖像形成裝置111的每個像素所發射的光入射至準直光學系統112，并且通過準直光學系統112生成平行光，并入射至導光板321。平行光從導光板321的第一面322入射并輸出。同時，第一衍射光柵組件330和第二衍射光柵組件340附裝至與導光板321的第一面322平行的導光板321的第二面323。

通過具有透視功能的頭部安裝型顯示器，在看到位于眼睛前方的實空間中的實像的同時，可以觀看到通過圖像顯示裝置顯示的圖像的虛像。因此，這種類型的顯示器期望被用于作為包括直升機等的飛機導航的應用，并且有一部分已經投入實際應用。通常，在期望以相對高的速度行駛的運輸裝置(諸如飛機)中，操作者頻繁地注視實空間中位于無窮遠處的位置。因此，當通過用于飛機等的導航應用的具有透視功能的頭部安裝型顯示器所顯示的圖像的虛像距離被設定為無窮時，換句話說，當會聚角被設定為零時，或當從用于左右眼的兩個圖像顯示裝置傳輸的主光束被設定為彼此平行時，可以基本上解決由于實像與虛像之間的距離差而導致的可視性降低的問題。

發明內容

然而，在需要考慮以較低速度行駛的諸如汽車、摩托車、自行車或輪船的運輸裝置中，操作者(駕駛者)將他的或她的視點從幾米距離的位置處改變至幾十米距離的位置處。換句話說，視點距離改變。因此，在這樣的情況下，當通過將由頭部安裝型顯示器所顯示的圖像的虛像距離設定為無窮而將會聚角固定為0°時，需要頻繁調節實像與虛像之間眼點(eyes?point)的位置，從而可視性降低。因此，在這樣的情況下，存在容易疲勞的問題。

為了解決這樣的問題，例如，在JP-A-9-218376中，提出了一種方式，其中，通過檢測左右眼視線的方向獲取雙眼的會聚角，基于會聚角計算用戶至視點的距離，并且將虛像距離調節至該距離。可選地，在第3771964號專利中，提出了一種方式，其中，根據用戶眼睛的焦點匹配狀態來計算至主視點的距離，并基于該距離來控制會聚角。

然而，在這些方式中，為了精確地檢測左右眼視線，在許多情況下，需要用于照亮眼睛的紅外光源、用于拍攝眼睛的相機以及光檢測器，并且存在頭部安裝型顯示器的重量或體積增大的問題。

另外，在需要考慮低速移動的上述運輸裝置中，由于在行駛方向上頻繁出現障礙物，所以需要操作者(駕駛者)肉眼檢查障礙物，并執行適當的操作。因此，控制在頭部安裝型顯示器中所顯示的虛像不干擾眼睛等前方的地形的實圖是很重要的。此外，通常，在運輸裝置的加速度的絕對值很大的情況下，可以理解的是，極其需要通過肉眼來檢查實際情況。