[發明專利]虛像顯示裝置

有效

• 申請號: 201110301546.7
• 申請日: 2011-10-08
• 公開（公告）號: CN102445754A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 武田高司;高木將行;宮尾敏明;戶谷貴洋;小松朗
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B27/00;G02B17/08
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 陳海紅;楊光軍

技術領域

本發明涉及安裝在頭部使用的頭戴顯示器等的虛像顯示裝置。

背景技術

近年來，作為像頭戴顯示器那樣可進行虛像的形成及觀察的虛像顯示裝置，提出了各種通過導光板使來自顯示元件的圖像光引導至觀察者的瞳孔的類型。

這樣的虛像顯示裝置中，為了使圖像光和外界光重疊，提出了透視光學系統(參照專利文獻1、2)。

但是，像上述的專利文獻1、2那樣，虛像顯示裝置例如以眼鏡型方式在頭部安裝使用的場合，從構造或設計觀點等看，對構成裝置的各要素的配置和大小等產生設計上的各種限制。另一方面，關于映出的影像的縱橫比(長寬比)，近年來，例如16∶9這樣的在觀察者的眼的排列方向即橫向更長的比率增加。但是，由于上述的設計上的限制，并不容易應對希望顯示以該種的橫長影像為代表的各種縱橫比的圖像的要求。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]特開2006-3879號公報

[專利文獻2]特開2010-224473號公報

發明內容

本發明鑒于上述背景技術的問題而提出，其目的是提供滿足設計上的限制并作為虛像入射觀察者的眼的圖像光，可將縱橫比設定成期望的狀態的虛像顯示裝置。

為了解決上述課題，本發明的虛像顯示裝置，包括：(a)形成圖像光的圖像顯示裝置；(b)投射光學系統，形成基于從圖像顯示裝置射出的圖像光的虛像；(c)導光裝置，具有：向內部取入通過投射光學系統的圖像光的光入射部；通過相對延伸的第1及第2全反射面的全反射引導從光入射部取入的圖像光的導光部；向外部取出經過導光部的圖像光的光射出部，(d)投射光學系統包含對圖像顯示裝置的圖像區域的虛像進行縱橫比的調節的復曲面光學系統。

上述虛像顯示裝置中，通過復曲面光學系統，可以以圖像顯示元件的圖像區域為基準，進行觀察者觀察的虛像的縱橫比的變換。從而，即使由于例如配置、大小等設計上的限制等的理由，圖像顯示元件的圖像區域的縱橫比與影像所需縱橫比(長寬比)不一致的場合，也可以通過復曲面光學系統變換縱橫比，使觀察者識別到期望縱橫比的虛像。

本發明的具體方面中，復曲面光學系統以圖像顯示裝置中的顯示的縱橫比為基準，對虛像進行縱橫比的變換，使得對觀察者而言的橫向的比率更大。該場合，通過增大對觀察者而言的橫向的比率，可以使觀察者識別的影像在觀察者的眼的排列方向即橫向變得更長。

本發明的另一方面中，復曲面光學系統進行與對觀察者而言的橫向對應的第1方向相關的伸展變換及與垂直于第1方向的第2方向相關的縮小變換中的至少一方。該場合，通過第1方向相關的伸展變換或第2方向相關的縮小變換或者雙方的變換，可以將觀察者識別的影像設為相對橫長的期望的縱橫比。

本發明的另一方面中，(a)圖像形成裝置配置在觀察圖像光的觀察者的耳側，(b)導光裝置沿對觀察者而言的橫向引導圖像光。該場合，例如，可以使虛像顯示裝置形成眼鏡型那樣的比較小型的裝置。

本發明的另一方面中，圖像顯示裝置中，在圖像區域配置的多個像素的各形狀的縱橫比為復曲面光學系統的變換比率的反比率。該場合，即使不實施特別圖像處理，也可以使原來的影像的縱橫比以保持原來的自然形態的狀態被觀察者識別。

本發明的另一方面中，圖像顯示裝置中，多個像素由3段的像素要素排列為一列而構成。該場合，可形成彩色圖像。

本發明的另一方面中，3段的像素要素是RGB的3色，沿著對觀察者而言的橫向排列為一列。該場合，通過由RGB的3色構成3段，可形成彩色圖像，通過橫向排列為一列，與在圖像顯示裝置采用活性矩陣方式的液晶的場合相比，可以更有效地利用光。

本發明的另一方面中，圖像顯示裝置中，多個像素由4段的像素要素排列為2行2列而構成。該場合，通過4段的配色，可以增大光量并改善色再現性。

本發明的另一方面中，4段的像素要素由RGB的3色構成。該場合，通過使3色中的1色比其他色多，可以根據光源的特性等，取得各色間的光量的平衡，確保像素全體所必要的光量。

本發明的另一方面中，4段的像素要素由在RGB的3色添加了其他色的4色構成。該場合，通過增加其他色，可以增大光量，進一步提高色再現性。