[發明專利]虛像顯示裝置

有效

• 申請號: 201210020850.9
• 申請日: 2012-01-30
• 公開（公告）號: CN102628989A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 戶谷貴洋;高木將行;宮尾敏明;小松朗;武田高司
• 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;G02B17/08;G02B6/00;H04N5/74
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術領域

本發明涉及佩戴于頭部使用的頭戴式顯示器等的虛像顯示裝置。

背景技術

近年來，關于頭戴式顯示器那樣能夠進行虛像的形成和觀察的虛像顯示裝置，提出了各種類型的用導光板將來自顯示元件的圖像光引導到觀察者的瞳孔中的方案。

在這種虛像顯示裝置中，提出了使圖像光與外界光重疊的透視光學系統(參照專利文獻1、2)。

但是，在專利文獻1等記載的裝置中，通過使用射出口小于瞳孔尺寸的導光光學系統的瞳孔分割方式來實現透視，因而很難增大虛像的顯示尺寸。并且，由于采用小于瞳孔尺寸的導光光學系統，因而很難增大有效瞳徑(能夠取入虛像的采光直徑，也稱為出射光瞳直徑)來應對人的每個眼寬。并且，由于在物理上的瞳孔附近配置導光光學系統的射出口和框體，因而導致產生死區，不能說是完全透視。

另外，作為頭戴式顯示器用的光學系統，存在具有能夠以導光角度不同的多個光模式行進的導光管的光學系統(參照專利文獻3)。在該光學系統中，以基于多個光模式的像相互錯位為前提，利用根據每個光模式被設定為不同的入射角度的準直光來照明液晶面板。并且，根據各個光模式來變更顯示內容，并且順序地執行各個光模式的顯示，由此將各個光模式的圖像連接而得到整體圖像。在這種情況下，必須用一個液晶面板按照時間差來變更并顯示構成整體圖像的中間圖像和左右圖像，使得虛像顯示裝置變復雜，觀察圖像也變暗。

【專利文獻1】日本特開2006-3879號公報

【專利文獻2】日本特開2010-224473號公報

【專利文獻3】日本特開2008-535001號公報

發明內容

本發明正是鑒于上述背景技術的問題而提出的，其目的在于提供一種虛像顯示裝置，能夠用簡單的結構增大虛像的顯示尺寸，能夠確保較大的出射光瞳直徑，能夠實現良好的透視觀察。

為了解決上述問題，本發明的第一虛像顯示裝置具有：(a)形成圖像光的圖像顯示裝置；(b)使從圖像顯示裝置射出的圖像光入射的投影光學系統；以及(c)使得能夠通過光射出部觀察圖像光的導光部件，該導光部件具有導光部、使圖像光入射到導光部的光入射部、和使由導光部引導的圖像光射出到外部的光射出部，(d)導光部具有相互平行配置的、能夠進行基于全反射的導光的第1反射面和第2反射面，(e)光入射部具有與第1反射面成預定角度的第3反射面，(f)光射出部具有與第1反射面成預定角度的第4反射面，(g)使來自圖像顯示裝置的圖像光以不同的反射次數在導光部件內導光，通過光射出部將對應于反射次數而形成的多個圖像光進行合成，而射出到外部。此時，對應于反射次數而形成的多個圖像光形成例如部分重疊的1個虛像而被取出到外部。

在上述虛像顯示裝置中，在光入射部的第3反射面反射的圖像光在導光部的第1和第2反射面進行全反射并傳播，再在光射出部的第4反射面進行反射，然后作為虛像入射到觀察者的眼睛中。此時，使來自圖像顯示裝置的圖像光以不同的反射次數在導光部件內導光，因而能夠增大從光射出部射出的圖像光的射出角度的角度范圍。即，將從圖像顯示裝置射出并經由導光部件的反射次數不同的圖像光進行合成，作為形成部分重疊的一個虛像的圖像光而取出，因而能夠確保隔著光射出部觀察到的虛像的顯示尺寸比較大。這樣，通過形成取出反射次數不同的圖像光的構造，不需要將導光部設計得很厚即可增大光射出部，以便覆蓋瞳孔，因而不需要使光射出部接近瞳孔來進行瞳孔分割，能夠確保較大的出射光瞳直徑，也能夠實現良好的透視觀察。

另外，在上述的第1虛像顯示裝置中，使來自圖像顯示裝置的圖像光以不同的反射次數在導光部件內導光，通過光射出部將對應于反射次數而形成的多個圖像光同時合成而射出到外部，由此也能夠作為形成一個虛像的圖像光而取出。