[發(fā)明專利]頭戴式顯示裝置和光學(xué)單元

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380034411.6
• 申請(qǐng)日: 2013-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN104395816A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 平井真二
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號(hào): G02B27/02
• 分類號(hào): G02B27/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 曲瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本說(shuō)明書中公開的技術(shù)涉及通過(guò)將之安裝在用戶頭部上而使用的一種頭戴式顯示裝置和一種光學(xué)單元，特別地涉及這樣一種頭戴式顯示裝置和一種光學(xué)單元，其具有用于顯示視頻的顯示面板和用于將顯示在顯示面板上的圖像投射到用戶眼睛中的接目光學(xué)部分(ocular?optical?portion)。

背景技術(shù)

廣為人知的顯示裝置安裝在頭部上來(lái)觀看視頻，即，頭戴式顯示器(HMD)。頭戴式顯示器具有用于右眼和左眼中的每個(gè)的光學(xué)單元，并且被構(gòu)造成當(dāng)它使用耳機(jī)時(shí)能夠控制視覺(jué)和聽覺(jué)。當(dāng)它被構(gòu)造為在它附接至頭部的時(shí)候完全與外界隔斷時(shí)，在看和聽的時(shí)候虛擬現(xiàn)實(shí)得以增加。另外，頭戴式顯示器可以向右眼和左眼反射不同的視頻，并且當(dāng)具有視差的圖像顯示于右眼和左眼時(shí)，可能呈現(xiàn)3D圖像。

頭戴式顯示器是為用戶提供虛擬圖像(即，在眼睛的視網(wǎng)膜上形成虛擬圖像)的顯示系統(tǒng)。在此，虛擬圖像是當(dāng)相比于焦距使物體更接近透鏡時(shí)形成在物體側(cè)的圖像。

在用戶欣賞虛擬圖像的情況下，可優(yōu)選的是例如變化形成虛擬圖像的與用戶的長(zhǎng)度，這取決于視頻。例如，提出了一種頭戴式液晶顯示裝置，其使用2英寸或更小對(duì)角線的小型液晶顯示器元件而緊湊和輕量化并且具有更寬的觀看角度，用由三個(gè)高折射率塑料透鏡組成的放大透鏡實(shí)現(xiàn)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

另外，提出了一種顯示裝置，其提供了采用適于視頻(例如，參照專利文獻(xiàn)2)形式的虛擬圖像。該顯示裝置設(shè)置有放大光學(xué)系統(tǒng)，其中由用戶左眼和右眼觀察的相同虛擬圖像布置在相同平面上，并且被構(gòu)造成控制虛擬圖像與用戶的距離和虛擬圖像的大小，這取決于視頻的寬高比。例如，根據(jù)高視覺(jué)廣播具有16:9寬高比的諸如電影和電視劇的視頻形成在視網(wǎng)膜上，作為在遠(yuǎn)離用戶大約15米的遙遠(yuǎn)位置處的較大虛擬圖像，而根據(jù)國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì)(NTSC)系統(tǒng)具有4:3寬高比的電視信號(hào)視頻形成在視網(wǎng)膜上，作為在遠(yuǎn)離用戶大約3米的比較近的位置處的中等大小的虛擬圖像，從而允許用戶感覺(jué)到現(xiàn)實(shí)感以及降低欣賞虛擬圖像時(shí)候的疲倦感。

如果高分辨率元件諸如有機(jī)電致發(fā)光(EL)用于針對(duì)頭戴式顯示器右眼和左眼的顯示部分而適合的視場(chǎng)角設(shè)定在光學(xué)系統(tǒng)中，另外使多通道用耳機(jī)重現(xiàn)，則如在電影院中觀看的這樣的現(xiàn)實(shí)感將能夠重現(xiàn)。本申請(qǐng)旨在擁有一種能夠提供相當(dāng)于電影院最佳座位的觀看環(huán)境的頭戴式顯示器，在頭戴式顯示器中，光學(xué)系統(tǒng)的左右光軸并非以高精度彼此一致，于是觀察用戶結(jié)束了視頻的不舒服感覺(jué)。為了允許左右光軸彼此一致，一般調(diào)整左右顯示部分的位置使得待觀察的視頻與調(diào)整指針一致。例如，提出了一種不需要或需要減少的液晶顯示器元件光軸調(diào)整的頭戴式視頻顯示裝置，通過(guò)以下手段實(shí)現(xiàn)：在圍繞X、Y和ω軸執(zhí)行對(duì)應(yīng)位置調(diào)整之后將液晶顯示器元件安裝在保持構(gòu)件上，然后將保持構(gòu)件及固定在其上的液晶顯示器元件附接至具有容納在其中的接目透鏡的光學(xué)單元(例如，參照專利文獻(xiàn)3)。

本申請(qǐng)考慮的是，為了滿足頭戴式顯示器的所需精度，有必要取決于透鏡的光學(xué)特性來(lái)定位和固定顯示面板。顯示面板相對(duì)于透鏡的定位精度必須至少是像素大小(例如，在使用有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件的情況為10μ)或更小。

然而，難以用機(jī)械定位諸如例如鄰接和孔配合來(lái)滿足前述所需精度。此外，為了實(shí)現(xiàn)用機(jī)械定位滿足前述所需精度的結(jié)構(gòu)，更高精度的部件和根據(jù)該精度的管理是需要的，造成部件成本增加和組裝成本增加。

例如，提出了一種緊湊和減輕的頭戴式顯示器，通過(guò)一體模制液晶顯示面板主體的基板與接目透鏡而實(shí)現(xiàn)(例如，參照專利文獻(xiàn)4)。然而，如果液晶顯示面板主體的基板和接目透鏡一體制成，則液晶顯示面板主體與接目透鏡的光軸的定位精度在模制的時(shí)候是固定的，使之不可能進(jìn)一步以高精度來(lái)執(zhí)行位置調(diào)整。此外，應(yīng)考慮的是，當(dāng)接目光學(xué)系統(tǒng)由多個(gè)透鏡組成時(shí)，難以在包括液晶顯示面板主體的情況下一體模制多個(gè)接目透鏡。

引文列表

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:JP?H9-113823A

專利文獻(xiàn)2:JP?2007-133415A

專利文獻(xiàn)3:JP?2008-249869A，段落[0030]

專利文獻(xiàn)4:JP?H8-278476A

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題

本說(shuō)明書中公開的技術(shù)的目的是提供一種優(yōu)異的頭戴式顯示裝置和一種光學(xué)單元，設(shè)置有用于顯示視頻的顯示面板和用于將顯示在顯示面板上的圖像投射到用戶眼睛中的接目透鏡，并且取決于接目透鏡的光學(xué)特性而被構(gòu)造成使得顯示面板可以被精確地對(duì)準(zhǔn)。

問(wèn)題的解決方案