專利名稱：頭部安裝型顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及頭部安裝型顯示裝置。
背景技術(shù)：
已知ー種頭部安裝型顯示裝置，其中用于引導從視頻顯示元件射出的視頻光的導光棱鏡和用于觀察作為虛擬圖像的來自視頻顯示元件的視頻圖像的目鏡透鏡被組合使用，使得視頻圖像能作為顯示在視野前面的空中圖像被觀察。特別是，對于也設(shè)計為用于戶外使用的頭部安裝型顯示裝置，減小裝置尺寸是重要的。例如，已提出一種裝置，其中視頻顯示元件和導光棱鏡由眼鏡的不同部分(諸如框架和透鏡)分離地保持(例如，參見JP2010-226661A)。在這種情況下，為了允許觀察者在合適的位置觀察由視頻顯示元件產(chǎn)生的視頻圖像，將視頻顯示元件、導光棱鏡以及目鏡透 鏡保持在合適的相對位置是重要的。此外，還需要針對佩戴者的頭部尺寸諸如頭部寬度、瞳孔距離(瞳孔間距離)和從耳朵到眼球的距離等的個體差異對裝置做調(diào)整。為此，根據(jù)JP2010-226661A，提供了一種用于調(diào)整導光棱鏡和視頻顯示元件之間的相對位置的調(diào)整機構(gòu)。此外，在根據(jù)JP2010-226661A的使用導光棱鏡的頭部安裝顯示裝置中，使從視頻顯示元件出射的視頻光從導光棱鏡的一端入射并在導光棱鏡內(nèi)以Z字形反射奇數(shù)次，從而使該視頻光從導光棱鏡的另一端通過空氣間隙入射到目鏡透鏡上，使得光能朝向眼球射出。視頻光以Z字形穿過導光棱鏡，從而減小了導光棱鏡在視線方向上的厚度，同時確保了使視頻光入射到導光棱鏡上的入射部的大的寬度。

發(fā)明內(nèi)容
如JP2010-226661A所述，當光在導光棱鏡內(nèi)反射奇數(shù)次吋，與光被反射偶數(shù)次的情況相比，通過導光棱鏡和視頻顯示元件的相對移動，能獲得更大的瞳孔位置調(diào)整效果。圖7A和圖7B示出了當視頻顯示元件101和導光棱鏡102相對地位移從而調(diào)整瞳孔位置時，在頭部安裝型顯示裝置中光學路徑是如何變化的，其中，該頭部安裝型顯示裝置包括視頻顯示元件101 ;以及導光棱鏡102，其具有固定到用于射出視頻光的射出部的目鏡透鏡103。在圖7A中，視頻光在導光棱鏡102內(nèi)反射偶數(shù)次(2次)，而在圖7B中，視頻光反射奇數(shù)次(5次)。在附圖中，實線和虛線各自分別表示移動前和移動后的配置和光軸路徑，并且導光棱鏡102大致平行于保持固定的視頻顯示元件101而移動。從圖7A和圖7B可以看出，當光在導光棱鏡102內(nèi)反射2次時，相對于導光棱鏡102的移動寬度L1,瞳孔間距離調(diào)整寬度L2較小，而當光在導光棱鏡102內(nèi)反射5次時,相對于導光棱鏡102的移動寬度L1,瞳孔間距離調(diào)整寬度L3較大。換句話說，當光在導光棱鏡內(nèi)反射奇數(shù)次時，輕微的機械調(diào)整就會有大的瞳孔間距離調(diào)整效果。圖8是示出穿過圖7B的光學系統(tǒng)的光的光學路徑的圖。如圖8所示，導光棱鏡102具有入射部102a(在附圖中，在導光棱鏡的表面上與其對應(yīng)的部分用雙箭頭表示)和射出部102c，該入射部102a和射出部102c兩者形成為用于穿過垂直的入射光井全反射在棱鏡內(nèi)引導的光的透射反射表面。使用這種配置，透射表面102a和反射表面102bi在入射部形成一個連續(xù)的表面，使得視頻顯示元件101和導光棱鏡102能相對地位移而不會由其有效區(qū)域遮擋光線，因而允許光線穿過它們。另ー方面，在具有設(shè)置于其上的目鏡透鏡103的射出部102c,用于在導光棱鏡102中進行全反射的表面102b2和用于將視頻光射出到目鏡透鏡103的透射表面102c彼此重疊，這要求在導光棱鏡102和目鏡透鏡103之間形成空氣層(空氣間隙)。然而，在如上述配置的頭部安裝型顯示裝置中，由于如此形成的空氣間隙，為了相對于導光棱鏡保持目鏡透鏡，必須有外部殼體和/或復(fù)雜的保持機構(gòu)。可以想到采用如下配置，在該配置中不形成空氣間隙并且視頻光在從目鏡透鏡出射前在導光棱鏡內(nèi)在入射側(cè)和出射側(cè)的傾斜表面上反射2次。然而，這種配置不能確保大的瞳孔間距離調(diào)整寬度。鑒于上述情況做出本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種頭部安裝型顯示裝置，該頭部安裝型顯示裝置能夠容易地保持目鏡透鏡而不必在射出部設(shè)置空氣層，同時能夠確保大 的入射部。為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的頭部安裝型顯示裝置包括多面體形狀的導光棱鏡，其具有彼此相對的第I光學表面和第2光學表面、彼此相對的第3光學表面和第4光學表面以及彼此相對的第5光學表面和第6光學表面,在安裝狀態(tài)下所述第I光學表面面向佩戴者側(cè)，所述第3光學表面和所述第4光學表面各自與所述第I光學表面形成銳內(nèi)角，所述第5光學表面和所述第6光學表面各自分別與所述第I光學表面、所述第2光學表面、所述第3光學表面以及所述第4光學表面接觸；視頻顯示部，其用于朝向所述導光棱鏡的所述第I光學表面上的入射部射出視頻光；以及目鏡透鏡，其與所述導光棱鏡的所述第I光學表面上的射出部接合或一體形成，其中所述導光棱鏡配置為入射到所述第I光學表面上的入射部上的所述視頻光被所述第3光學表面反射，在所述第I光學表面和所述第2光學表面之間總共被反射奇數(shù)次，并進一歩被所述第4光學表面反射，從而穿過所述目鏡透鏡朝向所述目鏡透鏡的光軸上的佩戴者的瞳孔方向射出；并且所述第I光學表面上的所述入射部和反射部彼此部分重疊，而所述射出部與所述反射部不重疊。在此，術(shù)語“相對”是指表面被布置為面向彼此的狀態(tài)，包括兩個表面彼此平行的情況和表面被布置為彼此成一角度的情況中的任ー種情況。優(yōu)選地，所述導光棱鏡配置為已被所述第3光學表面反射的所述視頻光被所述第I光學表面上的所述反射部反射一次，然后被所述第4光學表面反射，并且所述視頻光具有如下光軸，該光軸由所述第I光學表面上的所述反射部在如下位置反射該位置位于比所述第I光學表面的各自分別與所述第3光學表面和所述第4光學表面接觸的2個邊之間的中心靠所述入射部側(cè)。進ー步優(yōu)選地，所述第2光學表面形成為光吸收表面?？蛇x地，所述導光棱鏡的、朝向所述佩戴者的瞳孔方向出射的所述視頻光不穿過的、包括所述第2光學表面的部分被切除，并且如此切除的該部分留有具有形成為光吸收表面的表面的部位。
此外，優(yōu)選地，所述目鏡透鏡設(shè)置在能夠作為用于限制從所述視頻顯示部出射而朝向所述佩戴者的瞳孔方向射出的所述視頻光的光束的孔徑光闌起作用的位置。此外，所述導光棱鏡的所述第I光學表面在所述射出部和所述反射部之間是彎曲的，使得所述視頻光從所述射出部出射的出射表面的法線方向指向所述佩戴者的瞳孔。另外，優(yōu)選地，所述頭部安裝型顯示裝置設(shè)有滑動機構(gòu)，所述滑動機構(gòu)用于相對于所述視頻顯示部在與從所述視頻顯示部射出所述視頻光的方向交叉的方向上移動所述導光棱鏡。此外，優(yōu)選地，所述第I光學表面上的所述射出部在至少ー個方向上具有減小到小于人的平均瞳孔直徑4mm的寬度。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，導光棱鏡配置為在第I光學表面上的入射部和反射部彼此部分重疊，而射出部與反射部不重疊，并且目鏡透鏡與第I光學表面上的射出部接合或一體形成。結(jié)果是，可以提供一種頭部安裝型顯示裝置，該頭部安裝型顯示裝置能夠容易地保持目鏡透鏡而不必在射出部設(shè)置空氣層，同時能夠確保大的入射部。


圖I是示意性地示出安裝在眼鏡上的根據(jù)本發(fā)明的第I實施方式的頭部安裝型顯示裝置的平面圖。圖2A是示意性地示出圖I的頭部安裝型顯示裝置的光學系統(tǒng)的配置和光束的頂視圖。圖2B是圖I的頭部安裝型顯示裝置的導光棱鏡的前視圖。
圖3A是示出圖I的頭部安裝型顯示裝置的滑動機構(gòu)的前視圖。圖3B是示出圖I的頭部安裝型顯示裝置的滑動機構(gòu)的頂視圖。圖4A是示出當視頻顯示元件和導光棱鏡的相對位置變動時發(fā)生的光學路徑的變化的圖。圖4B是示出當視頻顯示元件和導光棱鏡的相對位置變動時發(fā)生的光學路徑的變化的圖。圖5是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的第2實施方式的頭部安裝型顯示裝置的光學系統(tǒng)的配置和被弓I導通過該光學系統(tǒng)的光束的圖。圖6是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第3實施方式的頭部安裝型顯示裝置的光學系統(tǒng)的配置的圖。圖7A是示出通過視頻顯示元件和導光棱鏡的相對移動所做的瞳孔位置調(diào)整的圖。圖7B是示出通過視頻顯示元件和導光棱鏡的相對移動所做的瞳孔位置調(diào)整的圖。圖8是示出穿過圖7B的光學系統(tǒng)的光的光學路徑的圖。附圖標記說明10頭部安裝型顯示裝置20主體部
20a支撐部21視頻顯示元件30導光棱鏡31第I光學表面31a入射部31b反射部
31c射出部32第2光學表面33第3光學表面34第4光學表面35第5光學表面36第6光學表面37切除部38a、38b 切除表面40目鏡透鏡50裝配部51滑動導軌(凹形)52滑動導軌(凸形)60 眼鏡70 眼球71 瞳孔O 光軸Rq光軸反射位置
具體實施例方式下面參照附圖描述本發(fā)明的實施方式。<第I實施方式>圖I是示意性地示出安裝在眼鏡60上的根據(jù)本發(fā)明的第I實施方式的頭部安裝型顯示裝置10的平面圖。頭部安裝型顯示裝置10包括目鏡光學部，該目鏡光學部主要由主體部20、導光棱鏡30以及目鏡透鏡40形成。當將頭部安裝型顯示裝置10安裝到眼鏡60上吋，主體部20利用支撐部20a等裝配到佩戴在佩戴者的頭部上的眼鏡60的框架61的右側(cè)的眼鏡腿上。主體部20沿著眼鏡60的框架61延伸到佩戴者的前方，并且其前端在右眼鏡透鏡62側(cè)經(jīng)由后述的裝配部50連接到導光棱鏡30。導光棱鏡30在眼鏡60的右眼鏡透鏡62的前方大致水平地從裝配部50向佩戴者的視野內(nèi)延伸。如后所述，導光棱鏡30引導從主體部20射出的視頻光，并且從固定到其前端的目鏡透鏡40朝向眼球70射出該光。圖2A是示意性地示出圖I的頭部安裝型顯示裝置的光學系統(tǒng)的配置和光束的圖。圖2A是從圖I中的佩戴者的頭部側(cè)看的頂視圖。圖2B是從與圖I中的佩戴者相対的ー側(cè)看的導光棱鏡的前視圖。該光學系統(tǒng)配置為包括用作視頻顯示部的視頻顯示元件21、導光棱鏡30以及目鏡透鏡40。視頻顯示元件21是用于顯示將被觀察的圖像的元件,諸如液晶顯示元件或有機EL (電致發(fā)光)元件。視頻顯示元件21安裝在主體部20的殼體內(nèi)。使來自顯示在視頻顯示元件21上的視頻圖像的視頻光入射到導光棱鏡30上。優(yōu)選在視頻顯示元件21的元件表面附近設(shè)置用于保護視頻顯示元件21的保護窗。導光棱鏡30是由塑料或玻璃形成的棱鏡，并且由固定到主體部20的圖I的裝配部50可滑動地支撐。相對于裝配部50滑動的導光棱鏡30的端部可被收納在覆蓋外周的殼體中。導光棱鏡30是具有第I光學表面31、第2光學表面32、第3光學表面33、第4光學表面34、第5光學表面35以及第6光學表面36的六面體棱鏡。第I光學表面31和第2光學表面32是在六面體中彼此相対的表面，它們彼此大致平行。第3光學表面33和第4光學表面34是在六面體中彼此相對的表面,它們相對于第I光學表面31在面向彼此的方 向上傾斜。即，第3光學表面33和第4光學表面34各自與第I光學表面31形成銳內(nèi)角。此外,第3光學表面33和第4光學表面34各自具有形成于其上的鏡面涂層。具體地,如圖2A和2B所不，導光棱鏡30具有由第I光學表面31、第2光學表面32、第3光學表面33以及第4光學表面34形成的大致梯形截面。此外，在該梯形截面中，第I光學表面31比第2光學表面32長,并且第2光學表面32比第3光學表面33和第4光學表面34長。另ー方面，第5光學表面35和第6光學表面36是在六面體中彼此相對的表面,它們分別與第I至第4光學表面31-34接觸。第5光學表面35和第6光學表面36在面向彼此的方向上逐漸傾斜。如從圖2B所理解的那樣,第5光學表面35和第6光學表面36以它們之間的間隔從第3光學表面33向第4光學表面34變窄的方式傾斜，使得在第4光學表面34側(cè)的間隔減小到小于人的平均瞳孔直徑4mm。第5光學表面35和第6光學表面36不用作允許佩戴者觀察視頻圖像所必需的光學表面，可以優(yōu)選形成為光吸收表面以防止產(chǎn)生不必要的光。第I光學表面31被定位為在頭部安裝型顯示裝置10被佩戴者佩戴的狀態(tài)下面向佩戴者。視頻顯示元件21被設(shè)置為朝向第I光學表面31的第3光學表面33側(cè)的入射部31a射出視頻光。此外，第I光學表面31在第4光學表面34側(cè)具有射出部31c，射出部31c具有與其接合或一體形成的目鏡透鏡40。在此,位于第5光學表面35和第6光學表面36之間的射出部31c在豎直方向上具有小于4mm的寬度。圖2A也示出了從視頻顯示元件21出射的被引導通過導光棱鏡30并且在目鏡透鏡40的光軸上的佩戴者的瞳孔方向上從目鏡透鏡40射出的視頻光的光束。在該光學系統(tǒng)中，目鏡透鏡40設(shè)置在能夠作為用于限制視頻光的光束的孔徑光闌起作用的位置。使從視頻顯示元件21出射的視頻光入射到導光棱鏡30的第I光學表面31上的入射部31a (在附圖中，在導光棱鏡的表面上與其對應(yīng)的部分用雙箭頭表示，以下在其余的附圖中同樣)上并且穿過該入射部31a。此后，視頻光被作為鏡面的第3光學表面33反射，并且以大于臨界角的角度入射到第I光學表面31上的反射部31b上,從而被反射。已被第I光學表面31上的反射部31b反射的視頻光進ー步被作為鏡面的第4光學表面34反射，并且穿過在第I光學表面31上的射出部31c，從而入射到目鏡透鏡40上。入射到目鏡透鏡40上的視頻光由于目鏡透鏡40的正折射力(positive power)而朝向佩戴者的瞳孔71射出。結(jié)果是,視頻圖像作為空中圖像顯示在佩戴者的視野中。在導光棱鏡30中，第I光學表面31和第3光學表面33形成比由第I光學表面31和第4光學表面34形成的內(nèi)角小的內(nèi)角。使用這種配置，視頻光具有如下光軸0，該光軸O由第I光學表面31上的反射部31b在如下位置Ro反射該位置Ro位于比第I光學表面31的各自分別與第3光學表面33和第4光學表面34接觸的2個邊之間的中心(附圖中導光棱鏡30的梯形截面的底邊的中心)靠入射部側(cè)(在第3光學表面33側(cè))。結(jié)果是，使從第I光學表面31的入射部31a入射并且被第3光學表面33反射的視頻光的光束部分地被與第I光學表面31上的入射部31a相同的區(qū)域反射。此外,視頻光的光束被第I光學表面31上的反射部31b反射，該反射部不同于第I光學表面31上的射出部31c。換句話說，第I光學表面31上的入射部31a和反射部31b彼此部分重疊，而反射部31b和射出部31c彼 此分離而彼此并不重疊。反射部31b和射出部31c彼此不重疊，因而消除了在導光棱鏡30和目鏡透鏡40之間設(shè)置空氣間隙的需要。此外，從圖2A可知,第2光學表面32沒有用作視頻光的反射表面。因此,第2光學表面32被形成為用于吸收諸如雜散光等噪聲光的光吸收表面。具體地,第2光學表面32由例如被涂成黑色的進行了噴砂處理的表面形成。接下來說明用于相對于主體部20的視頻顯示元件21移動導光棱鏡30的滑動機構(gòu)。圖3A和圖3B是各自示出圖I的裝配部50的滑動機構(gòu)的示意圖。圖3A是從面向圖I中的佩戴者的一側(cè)看的前視圖，圖3B是從圖I中的佩戴者的頭部側(cè)看的頂視圖，各自分別示出移動前和移動后的機構(gòu)。如圖3A和圖3B所示，導光棱鏡30在接收視頻光的入射側(cè)(在第3光學表面33側(cè))可滑動地嵌入到裝配部50中。移動機構(gòu)可包括設(shè)置到裝配部50的凹狀滑動導軌51和形成在導光棱鏡30 (或其殼體)的不作為光學表面起作用的表面上的凸狀滑動導軌52，使得凸狀滑動導軌52以嵌合在凹狀滑動導軌51中的方式移動。這時，視頻顯示元件21不移動。因此,滑動機構(gòu)相對于視頻顯示元件21在與從視頻顯示元件21射出視頻光的方向交叉的方向上移動導光棱鏡30。如此設(shè)置的滑動機構(gòu)能容易地調(diào)整瞳孔位置。圖4A和圖4B是各自示出當視頻顯示元件21和導光棱鏡30的相對位置變動時的光學路徑的圖。圖4A示出了導光棱鏡30在減小視頻顯示元件21和目鏡透鏡40之間的距離的方向上(在增大瞳孔間距離的方向上)移動的情況，圖4B示出了導光棱鏡30在增大視頻顯示元件21和目鏡透鏡40之間的距離的方向上(在減小瞳孔間距離的方向上)移動的情況。在圖4A和圖4B中，從視頻顯示元件21中不同的3個點出射的光線各自分別由實線、虛線以及點劃線表示(同樣適用于后述的圖6和圖8)。當視頻顯示元件21相對地向左移動時，瞳孔位置向右移動。當視頻顯示元件21相對地向右移動時，瞳孔位置向左移動。 因此，輕微的調(diào)整寬度就會有較大的瞳孔位置調(diào)整效果。在此，可允許在視頻顯示元件21側(cè)的入射部31a和在導光棱鏡30內(nèi)的反射部31b彼此重疊，使用這種配置，即使當顯示元件21和導光棱鏡30相對地移動了大的量時，視頻光也能入射到導光棱鏡30上。此外，只要導光棱鏡30在上述范圍內(nèi)移動，從導光棱鏡30出射視頻光所通過的射出部31c和在導光棱鏡30內(nèi)用于反射視頻光的反射部31b就一直避免了彼此重疊。
如上所述，本發(fā)明以第I光學表面31上的入射部31a和反射部31b彼此部分重疊的方式構(gòu)成，能提供調(diào)整視頻顯示元件21和導光棱鏡30之間的相對位置的大的調(diào)整寬度。此外，防止射出部31c與反射部31b重疊，同時第I光學表面31上的射出部31c具有與其結(jié)合或一體形成的目鏡透鏡40，這消除了設(shè)置外部殼體或復(fù)雜的機構(gòu)以相對于導光棱鏡30保持目鏡透鏡40的需求，因而簡化了這種保持機構(gòu)。此外，由于消除了設(shè)置用于保持導光棱鏡30的外部覆蓋物或外殼的需求，能容易地減小目鏡光學系統(tǒng)的直徑。使用減小到小于人的平均瞳孔直徑4mm的目鏡光學系統(tǒng)，電子視頻圖像能作為疊加在外界上的透視圖像(see-through image)被觀察。此外，第2光學表面32形成為光吸收表面，這防止了外部光入射所引起的視認性的降低，同時吸收了導光棱鏡30內(nèi)由不希望的反射引起的鬼光(ghost light)，因而提供
了容易看的顯示圖像。此外，目鏡透鏡40設(shè)置在能夠作為限制視頻光的光束的孔徑光闌起作用的位置，這使得設(shè)計第I光學表面31上的反射部31b和射出部31c徹底彼此分離的光學系統(tǒng)變得容易。換句話說，能將射出部31c縮小到合適的孔徑尺寸，從而使第I光學表面31上的反射部31b和射出部31c彼此分離。此外，目鏡透鏡40設(shè)置在能夠作為用于限制視頻光的光束的孔徑光闌起作用的位置，這使得孔徑尺寸可以縮小而不會遮擋視頻圖像。在本實施方式中，第I光學表面31上的射出部31c在至少ー個方向上具有減小到小于人的平均瞳孔直徑4mm的寬度。然而，因為不需要外部覆蓋物或殼體，也能使用更大的目鏡透鏡。在這種情況下，能更容易地觀察到視頻圖像。此外，在本實施方式中，導光棱鏡30配置為在導光棱鏡30內(nèi)提供3次反射，SP，已被第3光學表面33反射的視頻光在被第4光學表面34反射一次之前被第I光學表面31上的反射部31b反射一次。然而，只要第I光學表面31上的入射部31a和反射部31b彼此部分重疊而射出部31c與反射部31b不重疊，反射的次數(shù)可為其他的5以上的奇數(shù)。即使在這種情況下，也可獲得提供調(diào)整視頻顯示元件21和導光棱鏡30之間的相對位置的大的調(diào)整寬度、同時簡化用于相對于導光棱鏡30保持目鏡透鏡40的保持機構(gòu)的效果。特別是，如在本實施方式中那樣，當反射的總共次數(shù)為3 (第3光學表面33、第I光學表面31以及第4光學表面34各一次)時，能増大穿過目鏡透鏡的光束的直徑，因而顯示更大的圖像。此夕卜，導光棱鏡能被設(shè)計成長度相對小。く第2實施方式>圖5是示意性地示出本發(fā)明的第2實施方式的頭部安裝型顯示裝置的光學系統(tǒng)的配置的圖，該圖是從佩戴者的頭部側(cè)看的頂視圖。本實施方式與圖2的第I實施方式的區(qū)別在于導光棱鏡30的、在導光棱鏡30和視頻顯示元件21在任ー相對位置的任何情況下光束都不穿過的部分37被切除。圖2的沒有用作視頻光的反射表面的第2光學表面32完全被切除。此外，導光棱鏡30在切除后留下的部位具有表面38a、38b，該表面與圖I的第2光學表面32相似地形成為光吸收表面。其他配置和作用與第I實施方式相似，因而用相同附圖標記表示相同構(gòu)成要素而省略其說明。如上所述，根據(jù)本實施方式，除了由根據(jù)第I實施方式的頭部安裝型顯示裝置10獲得的效果之外，能獲得更大的除去鬼光的效果，這是因為導光棱鏡30的在第2光學表面32側(cè)的部分大量地被切除，并且在切除后留下的部位形成有光吸收表面。此外，當導光棱鏡30大量地被切除吋，能使導光棱鏡30小型化并且輕量化。く第3實施方式>圖6是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第3實施方式的頭部安裝型顯示裝置的光學系統(tǒng)的配置的圖，該圖是從佩戴者的頭部側(cè)看的頂視圖。圖6的導光棱鏡30的第I光學表面31在射出部31c與包括入射部31a和反射部31b的部分之間是彎曲的，使得視頻光從射出部31c出射的出射表面的法線方向指向佩戴者的瞳孔。第I光學表面31上的射出部31c的出射表面傾斜以沿著被反射部31b反射的視頻光的光束的下端對齊。換句話說，導光棱鏡30在射出部31c的附近形成沒有如下區(qū)域的形狀，在該區(qū)域，從第I光學表面31上的射出部31c出射的光束穿過而被第I光學表面31的反射部31b反射的光不穿過。優(yōu)選地，第I光學表面31上的射出部31c相對于入射部31a和反射部31b成傾斜5度至15度。當傾斜角度被限定為在該范圍之內(nèi)時，射出部31c以更接近于在導光棱鏡30內(nèi)反射的光的光線角度的角度傾斜。其他配置和作用與第I實施方式相似，因而用相同附圖標記表示相同構(gòu)成要素而省略其說明。
如上所述，根據(jù)本實施方式，除了由根據(jù)第I實施方式的頭部安裝型顯示裝置10獲得的效果之外，還能使導光棱鏡30進ー步小型化，這是因為導光棱鏡30的第I光學表面31側(cè)的射出部31c相對于入射部31a和反射部31b傾斜。此外，使視頻光斜著入射到佩戴者的眼球上，在顯示視野端附近的視頻圖像時是特別優(yōu)選的。應(yīng)注意的是，本發(fā)明不僅僅限于上述實施方式，可作各種變形和變更。例如，頭部安裝型顯示裝置不限于用于右眼，可將實施方式的裝置作左右反轉(zhuǎn)設(shè)計，從而配置為用于左眼的裝置。此外，頭部安裝型顯示裝置不限于安裝在眼鏡上。例如，可將裝置固定到諸如頭盔之類的物體上。另外，在上述每個實施方式中，裝配部設(shè)置在主體部和導光棱鏡之間，并且設(shè)有使裝配部和導光棱鏡以相対的方式滑動的滑動機構(gòu)。然而，調(diào)整導光棱鏡和視頻顯示元件之間的相對位置的方法不限于此。例如,如在JP2010-226661A中所述，可將導光棱鏡固定到眼鏡的透鏡上，同時調(diào)整顯示元件的相對位置。此外，來自視頻顯示元件的視頻光的光軸不需要垂直地入射到第I光學表面上的入射部上，可在能夠達到本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)傾斜。而且，導光棱鏡不限于六面體棱鏡，可以配置為具有至少6個面的多面體棱鏡。此外，術(shù)語“多面體棱鏡”也指彼此相鄰的表面之間具有圓棱的形狀。
權(quán)利要求
1.一種頭部安裝型顯示裝置，包括 多面體形狀的導光棱鏡，其具有彼此相対的第I光學表面和第2光學表面、彼此相対的第3光學表面和第4光學表面以及彼此相對的第5光學表面和第6光學表面,在安裝狀態(tài)下所述第I光學表面面向佩戴者側(cè)，所述第3光學表面和所述第4光學表面各自與所述第I光學表面形成銳內(nèi)角，所述第5光學表面和所述第6光學表面各自分別與所述第I光學表面、所述第2光學表面、所述第3光學表面以及所述第4光學表面接觸； 視頻顯示部，其用于朝向所述導光棱鏡的所述第I光學表面上的入射部射出視頻光；以及 目鏡透鏡，其與所述導光棱鏡的所述第I光學表面上的射出部接合或一體形成， 其中所述導光棱鏡配置為入射到所述第I光學表面上的入射部上的所述視頻光被所述第3光學表面反射，在所述第I光學表面和所述第2光學表面之間總共被反射奇數(shù)次，并進ー步被所述第4光學表面反射，從而穿過所述目鏡透鏡朝向所述目鏡透鏡的光軸上的佩戴者的瞳孔方向射出；并且 其中所述第I光學表面上的所述入射部和反射部彼此部分重疊，而所述射出部與所述反射部不重疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的頭部安裝型顯示裝置，其中，所述導光棱鏡配置為已被所述第3光學表面反射的所述視頻光被所述第I光學表面上的所述反射部反射一次，然后被所述第4光學表面反射。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頭部安裝型顯示裝置，其中，所述視頻光具有如下光軸，該光軸由所述第I光學表面上的所述反射部在如下位置反射該位置位于比所述第I光學表面的各自分別與所述第3光學表面和所述第4光學表面接觸的2個邊之間的中心靠所述入射部側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頭部安裝型顯示裝置，其中，所述第2光學表面是光吸收表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頭部安裝型顯示裝置，其中，所述導光棱鏡的、朝向所述佩戴者的瞳孔方向出射的所述視頻光不穿過的、包括所述第2光學表面的部分被切除，并且如此切除的該部分留有具有形成為光吸收表面的表面的部位。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的頭部安裝型顯示裝置，其中，所述目鏡透鏡設(shè)置在能夠作為用于限制從所述視頻顯示部出射而朝向所述佩戴者的瞳孔方向射出的所述視頻光的光束的孔徑光闌起作用的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的頭部安裝型顯示裝置，其中，所述導光棱鏡的所述第I光學表面在所述射出部和所述反射部之間是彎曲的，使得所述視頻光從所述射出部出射的出射表面的法線方向指向所述佩戴者的瞳孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的頭部安裝型顯示裝置，還包括滑動機構(gòu)，所述滑動機構(gòu)用于相對于所述視頻顯示部在與從所述視頻顯示部射出所述視頻光的方向交叉的方向上移動所述導光棱鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的頭部安裝型顯示裝置，其中，所述第I光學表面上的所述射出部在至少ー個方向上具有減小到小于人的平均瞳孔直徑4mm的寬度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種頭部安裝型顯示裝置，其包括多面體形狀的導光棱鏡，其具有在安裝狀態(tài)下面向佩戴者側(cè)的第1光學表面，以及各自與所述第1光學表面形成銳內(nèi)角的第3光學表面和第4光學表面；視頻顯示部，其用于朝向所述第1光學表面上的入射部射出視頻光；以及目鏡透鏡，其與所述第1光學表面上的射出部接合或一體形成。入射到所述第1光學表面的入射部上的所述視頻光被所述第3光學表面、所述第1光學表面以及所述第4光學表面反射，并朝向所述目鏡透鏡的光軸上的佩戴者的瞳孔方向射出。所述入射部和所述反射部彼此部分重疊，而所述射出部與所述反射部不重疊。
文檔編號G02B27/01GK102692707SQ20121007938
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者杉原良平 申請人:奧林巴斯株式會社