圖像顯示裝置和顯示設(shè)備的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2014年2月10日提交的日本在先專利申請JP 2014-023138的權(quán) 益，通過引用將其全部內(nèi)容結(jié)合于本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開內(nèi)容涉及圖像顯示裝置以及包括圖像顯示裝置的顯示設(shè)備。更具體地，本 公開內(nèi)容涉及用作頭戴式顯示器（HMD)的顯示設(shè)備和涉及用于顯示設(shè)備中的圖像顯示裝 置。
【背景技術(shù)】
[0004] 例如，通過日本專利申請公開No. Hei 10-301055眾所周知的是為了使觀察者通過 虛擬圖像光學(xué)系統(tǒng)觀察放大形式的由圖像形成單元形成的二維圖像而使用虛擬圖像顯示 裝置（圖像顯示裝置）。日本專利申請公開No.Hei 10-301055中公開的圖像顯示裝置包 括，例如圖像輸出單元、透鏡（lens，鏡頭）、附接至透鏡的表面的全息光學(xué)元件（H0E)、以及 根據(jù)需要含有半反射鏡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在這樣一個圖像顯示裝置中，根據(jù)設(shè)置給圖像形成單元的光源，從光源輸出的光 的波長由于光源的發(fā)熱而改變，并因此，觀察者觀察的圖像的圖像質(zhì)量會劣化（隨后將描 述細(xì)節(jié)）。利用日本專利申請公開No.Heil0-301055中公開的HMD，然而，由于從光源輸出 的光的波長的變化，難以解決圖像的圖像質(zhì)量的劣化。
[0006] 所以，需要提供具有以下構(gòu)造和結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置，該構(gòu)造和結(jié)構(gòu)能夠避免圖 像由于從光源輸出的光的波長的變化而導(dǎo)致圖像質(zhì)量的劣化，以及提供包括這樣的圖像顯 示裝置的顯示設(shè)備。
[0007] 根據(jù)本公開的實(shí)施方式，提供一種圖像顯示裝置，該圖像顯示裝置包括圖像形成 單元、光學(xué)單元、溫度測量單元、以及控制單元。光學(xué)單元被配置為輸入和輸出從圖像形成 單元輸出的光。溫度測量單元被配置為測量圖像形成單元的溫度?？刂茊卧慌渲脼榛?溫度測量單元的溫度測量結(jié)果控制圖像形成單元的操作。
[0008] 根據(jù)本公開的另一實(shí)施方式，提供一種顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備包括安裝到觀測員 的頭部上的框架，以及附接至框架的圖像顯示裝置。圖像顯示裝置包括圖像形成單元、光學(xué) 單元、溫度測量單元、以及控制單元。光學(xué)單元被配置為輸入和輸出從圖像形成單元輸出的 光。溫度測量單元被配置為測量圖像形成單元的溫度。控制單元被配置為基于溫度測量單 元的溫度測量結(jié)果控制圖像形成單元的操作。換言之，根據(jù)本公開的這個實(shí)施方式的顯示 設(shè)備的圖像顯示裝置包括根據(jù)本公開的上述實(shí)施方式的圖像顯示裝置。
[0009] 根據(jù)本公開的實(shí)施方式的每個圖像顯示裝置和顯示設(shè)備包括：被配置為測量圖像 形成單元的溫度的溫度測量單元和被配置為基于溫度測量單元的溫度測量結(jié)果來控制圖 像形成單元的操作的控制單元。因此，可以可靠地避免圖像由于從光源輸出的光的波長的 變化而導(dǎo)致的圖像質(zhì)量的劣化。應(yīng)該注意，本文中描述的效果僅是示例性的效果而不是限 制性的。此外，可以產(chǎn)生其他的效果。
[0010] 鑒于對如附圖所示的本發(fā)明的最佳模式實(shí)施方式的如下詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些 和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將會變得更加明顯。
【附圖說明】
[0011] 圖1是實(shí)施方式1的顯示設(shè)備中的圖像顯示裝置的概念圖；
[0012] 圖2是當(dāng)從上方觀察時實(shí)施方式1的顯示設(shè)備的示意圖；
[0013] 圖3是當(dāng)從前面觀察時實(shí)施方式1的顯示設(shè)備的示意圖；
[0014] 圖4A和圖4B分別是當(dāng)從側(cè)向觀察時實(shí)施方式1的顯示設(shè)備的示意圖以及局部放 大形式的反射式體積全息衍射光柵的示意性截面示圖；
[0015] 圖5是示出形成圖像顯示裝置的導(dǎo)光板中的光傳播的示意圖；
[0016] 圖6是實(shí)施方式2的顯示設(shè)備中的圖像顯示裝置的概念圖；
[0017] 圖7是當(dāng)從前面觀察時實(shí)施方式4的顯示設(shè)備的示意圖；
[0018] 圖8是當(dāng)從上方觀察時實(shí)施方式4的顯示設(shè)備的示意圖；
[0019] 圖9是圖像形成單元的變形的概念圖；
[0020] 圖10是圖像形成單元的另一變形的概念圖；
[0021] 圖11是圖像形成單元的又一變形的概念圖；
[0022] 圖12是圖像形成單元的又一變形的概念圖；以及
[0023] 圖13是圖像形成單元的又一變形的概念圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 在下文中，將基于參考附圖的實(shí)施方式描述本公開內(nèi)容，但本公開內(nèi)容不限于以 上實(shí)施方式。實(shí)施方式中的各種數(shù)值和材料僅僅是示例性的數(shù)值和材料。應(yīng)當(dāng)注意，按照 下列順序進(jìn)行描述。
[0025] 1.根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式和全部說明的顯示設(shè)備和圖像顯示裝置
[0026] 2.實(shí)施方式1 (根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的顯示設(shè)備和圖像顯示裝置）
[0027] 3.實(shí)施方式2 (實(shí)施方式1的變形）
[0028] 4.實(shí)施方式3 (實(shí)施方式1和2的變形）
[0029] 5.實(shí)施方式4 (實(shí)施方式1至3的變形）及其他
[0030][根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式和全部說明的顯示設(shè)備和圖像顯示裝置]
[0031] 在根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的圖像顯示裝置或顯示設(shè)備中的圖像顯示裝置 (在下文中，那些圖像顯示裝置統(tǒng)稱作"根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的圖像顯示裝置等"） 中，圖像形成單元可包括光源，該光源包括GaN基半導(dǎo)體激光元件（由GaN基化合物半導(dǎo)體 層的層壓板構(gòu)成的半導(dǎo)體激光元件）；溫度測量單元可被配置為測量半導(dǎo)體激光元件的溫 度，以及控制單元可被配置為控制半導(dǎo)體激光元件的波長。應(yīng)該注意，為了方便的緣故，根 據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的這樣的圖像顯示裝置等被稱作"根據(jù)第一實(shí)施方式的圖像顯示 裝置"。在此，在根據(jù)第一實(shí)施方式的圖像顯示裝置中，控制單元可以被配置為控制提供給 半導(dǎo)體激光元件的電流從而控制半導(dǎo)體激光元件的波長。在這種情況下，可期望半導(dǎo)體激 光元件發(fā)出綠色或藍(lán)色的光。在基于脈寬調(diào)制（PWM)方法驅(qū)動GaN基半導(dǎo)體激光元件的情 況下，僅需要控制脈沖高度。
[0032] 可替換地，在根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的圖像顯示裝置等中，圖像形成單元可 以包括：包括半導(dǎo)體激光元件的光源，溫度測量單元可被配置為測量半導(dǎo)體激光元件的溫 度，以及控制單元可被配置為控制來自圖像形成單元的光的輸出位置。應(yīng)該注意，根據(jù)本公 開內(nèi)容的實(shí)施方式的這樣的圖像顯示裝置等為了方便的緣故而被稱作"根據(jù)第二實(shí)施方式 的圖像顯示裝置"。在此，在根據(jù)第二實(shí)施方式的圖像顯示裝置中，可期望半導(dǎo)體激光元件 發(fā)出紅色的光，但半導(dǎo)體激光元件不限于此并且可發(fā)出綠色或藍(lán)色的光。
[0033] 可替換地，在根據(jù)本公開的實(shí)施方式的圖像顯示裝置等中，圖像形成單元可以包 括：包括半導(dǎo)體激光元件的光源，溫度測量單元可被配置為測量半導(dǎo)體激光元件的溫度，以 及控制單元可被配置為發(fā)送補(bǔ)償失真的信號至圖像形成單元，該失真是在從光學(xué)單元輸出 的圖像中引起的。
[0034] 在包括如上所述的各種期望的實(shí)施方式的根據(jù)本公開的實(shí)施方式的圖像顯示裝 置等中，光學(xué)單元可包括：( a)導(dǎo)光板，被配置為在入射光通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播之 后輸出光；(b)第一偏轉(zhuǎn)單元，包括反射鏡或半透射鏡并且被配置為偏轉(zhuǎn)輸入到導(dǎo)光板的 光的至少部分，以在導(dǎo)光板內(nèi)部全反射輸入到導(dǎo)光板的光；以及（c)第二偏轉(zhuǎn)單元，包括衍 射光柵構(gòu)件并且第二偏轉(zhuǎn)單元被配置為偏轉(zhuǎn)通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的光以從導(dǎo)光 板輸出通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的光。此處，術(shù)語"全反射"是指內(nèi)部的全反射或者在 導(dǎo)光板內(nèi)部引起的全反射。
[0035] 溫度測量單元可以由如熱電偶、溫度測量電阻器、熱敏電阻器、IC溫度傳感器等眾 所周知的溫度測量單元形成。
[0036] 在包括如上所述的各種期望的實(shí)施方式的根據(jù)本公開的實(shí)施方式的顯示設(shè)備中， 光學(xué)單元可以是透射式或半透射式（透視）。具體地，至少與觀測員的瞳孔相對的光學(xué)單 元的部分可以被制成透射式或半透射式（透視），并且可通過光學(xué)單元的一部分觀察外景。 顯示設(shè)備可以包括一個圖像顯示裝置或兩個圖像顯示器裝置。
[0037] 在本說明書中，使用的是術(shù)語"半透射式"。使用這個術(shù)語的意義不是指透射或反 射1/2(50% )的入射光，而指的透射入射光的一部分而反射剩余部分。
[0038] 在第一偏轉(zhuǎn)單元反射輸入到導(dǎo)光板的所有光的情況下，第一偏轉(zhuǎn)單元可以由包括 合金的金屬制成，例如，并且第一偏轉(zhuǎn)單元由反射輸入到導(dǎo)光板的光的光反射膜（一種反 射鏡）構(gòu)成。此外，在第一偏轉(zhuǎn)單元反射輸入到導(dǎo)光板的部分光的情況下，第一偏轉(zhuǎn)單元可 以由多層的層壓結(jié)構(gòu)、半反射鏡、以及偏振分束器構(gòu)成，例如，在層壓結(jié)構(gòu)中，層壓有許多介 電的層壓膜。在第一偏轉(zhuǎn)單元中，為了使輸入到導(dǎo)光板的平行光在導(dǎo)光板的內(nèi)部全反射，需 要反射輸入到