圖像顯示裝置和顯示裝置的制造方法
【專利說明】圖像顯不裝置和顯不裝置
[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JP2014-023137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]本公開涉及一種圖像顯示裝置和包括相關(guān)圖像顯示裝置的顯示裝置，更具體地，涉及一種用作頭戴式顯示器(HMD)的顯示裝置和相關(guān)顯示裝置中所使用的圖像顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]例如，通過日本專利申請公開第2006-162767而使人們熟知了一種虛擬顯示裝置(圖像顯示裝置)，該虛擬顯示裝置用于允許觀察者觀察通過圖像形成裝置所形成的作為由虛擬圖像光學(xué)系統(tǒng)放大的虛擬圖像的二維(2D)圖像。
[0005]如圖22的概念圖中所示，圖像顯示裝置100’包括:圖像形成裝置111，具有布置在2D矩陣中的多個像素；準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)112，將從圖像形成裝置111的像素出射的光校準(zhǔn)成平行光；以及光學(xué)裝置(導(dǎo)光裝置)120，平行光從準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)112入射在該光學(xué)裝置上，通過該光學(xué)裝置引導(dǎo)光，并且從該光學(xué)裝置輸出光。光學(xué)裝置120包括:導(dǎo)光板121，在入射光通過全反射在內(nèi)部傳播之后輸出入射光；第一偏振單元130 (例如，包括一層光反射膜)，其反射入射在導(dǎo)光板121上的光，使得入射在導(dǎo)光板121上的光在導(dǎo)光板121內(nèi)全反射；以及第二偏振單元140 (例如，包括具有多層層壓結(jié)構(gòu)的光反射多層膜)，從導(dǎo)光板121輸出通過全反射在導(dǎo)光板121內(nèi)部傳播的光。例如，當(dāng)根據(jù)該圖像顯示裝置100’形成HMD時，可以減少裝置的重量和尺寸。此處，參考根據(jù)參考圖1所描述的實施例1的圖像顯示裝置，可找出代表圖22中的其他部件的參考標(biāo)號。
[0006]可替代地，為了允許觀察者觀察到通過圖像形成裝置形成的作為由虛擬圖像光學(xué)系統(tǒng)放大的虛擬圖像的2D圖像，例如，熟知日本專利申請公開第2007-094175號中使用全息衍射光柵的虛擬圖像顯示裝置(圖像顯示裝置)。
[0007]如圖23的概念圖中所示，圖像顯示裝置300’基本上包括:圖像形成裝置111，該圖像形成裝置顯示圖像；準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)112 ;以及光學(xué)裝置(導(dǎo)光裝置)320，圖像形成裝置111上顯示的光入射在光學(xué)裝置320上并且通過光學(xué)裝置320將入射光引導(dǎo)至觀察者的瞳孔21。此處，光學(xué)裝置320包括導(dǎo)光板321以及通過設(shè)置在導(dǎo)光板321上的反射型體全息衍射光柵所形成的第一衍射光柵構(gòu)件330和第二衍射光柵構(gòu)件340。從圖像形成裝置111的各個像素所述輸出的光入射在準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)112上，并且通過準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)112產(chǎn)生具有平行光以不同角度入射在導(dǎo)光板321上的多束平行光，并且該多束平行光入射在導(dǎo)光板321上。平行光入射在導(dǎo)光板321的第一表面322上并且從導(dǎo)光板321的第一表面322上射出。另一方面，第一衍射光柵構(gòu)件330和第二衍射光柵構(gòu)件340安裝在平行于導(dǎo)光板321的第一表面322的導(dǎo)光板321的第二表面323上。此處，參考根據(jù)參考圖7所描述的實施例4的圖像顯示裝置，可以找出代表圖23中的其他部件的參考標(biāo)號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]同時，例如在圖像顯示裝置中，如果導(dǎo)光板變臟或者構(gòu)成圖像形成裝置的光源暫時惡化，則降低到達(dá)觀察者的圖像的光強(qiáng)度，并且例如，如果圖像顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)中出現(xiàn)偏差等，則降低到達(dá)觀察者的圖像的光強(qiáng)度，或者降低觀察者所觀察到的圖像的圖像質(zhì)量。此外，根據(jù)配備在圖像形成裝置中的光源，從光源輸出的光的波長由于光源的生成的熱而變化，并且隨后降低可由觀察者觀察到的圖像的圖像質(zhì)量。然而，在現(xiàn)有技術(shù)的頭戴式顯示器中，難以檢測圖像顯示裝置中發(fā)生的異常或者難以檢測從光源輸出的光的波長的變化。
[0009]因此，期望提供一種具有能夠容易檢測圖像顯示裝置發(fā)生的異常的配置和結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置以及包括相關(guān)圖像顯示裝置的顯示裝置。還期望提供一種具有能夠容易檢測從光源輸出的光的波長的變化的配置和結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置以及包括相關(guān)圖像顯示裝置的顯示裝置。
[0010]根據(jù)本公開的實施例，提供一種圖像顯示裝置，包括:(A)圖像形成裝置；(B)光學(xué)裝置，被配置為接收從圖像形成裝置輸出的入射光并且輸出入射光；以及(C)光接收裝置，被配置為檢測從圖像形成裝置輸出的光。
[0011]根據(jù)本公開的另一實施例，提供一種顯示裝置，包括:(1)框架，佩戴在觀察者的頭上；以及(II)圖像顯示裝置，安裝在框架上，所述圖像顯示裝置包括:(A)圖像形成裝置；(B)光學(xué)裝置，被配置為接收從圖像形成裝置輸出的入射光并且輸出該入射光；以及(C)光接收裝置，被配置為檢測從圖像形成裝置輸出的光。即，根據(jù)本公開的實施例的顯示裝置中的圖像顯示裝置包括根據(jù)本公開的實施例的圖像顯示裝置。
[0012]根據(jù)本公開的又一實施例，提供一種圖像顯示裝置，包括:(A)圖像形成裝置，被配置為包括液晶顯示裝置和光源；(B)導(dǎo)光板，被配置為傳播從圖像形成裝置輸出的光；以及(C)光接收裝置，被配置為檢測從圖像形成裝置輸出的光的一部分?；诠饨邮昭b置的檢測結(jié)果控制從光源輸出的光的波長。
[0013]根據(jù)本公開的一個或者多個實施例，本公開的實施例中的圖像顯示裝置或者顯示裝置設(shè)置有檢測從圖像形成裝置輸出的光的光接收裝置，并且由此可以高準(zhǔn)確度地即時檢測圖像顯示裝置上所顯示的圖像或者從光學(xué)裝置輸出的光是否異常。此處，本說明書中所描述的效果僅是示例性的并且并不受限制，并且可以具有額外的效果。
【附圖說明】
[0014]圖1是實施例1的顯示裝置中的圖像顯示裝置的概念圖；
[0015]圖2是實施例1中的顯示裝置的示意性俯視圖；
[0016]圖3是示出了實施例1中的顯示裝置的示意性正視圖；
[0017]圖4是示出了實施例1中的顯示裝置的示意性側(cè)視圖；
[0018]圖5是示意性示出了在構(gòu)成圖像顯示裝置的導(dǎo)光板中的光的傳播的示圖；
[0019]圖6是實施例3的顯示裝置中的圖像顯示裝置的概念圖；
[0020]圖7是實施例4的顯示裝置中的圖像顯示裝置的概念圖；
[0021]圖8是示出了實施例4的顯示裝置中的反射型體全息衍射光柵的放大部分的示意性截面圖；
[0022]圖9是實施例5的顯示裝置中的圖像顯示裝置的概念圖；
[0023]圖10是實施例6的顯示裝置中的圖像顯示裝置的概念圖，并且示出了實施例1的顯示裝置的變形；
[0024]圖11是實施例6的顯示裝置中的圖像顯示裝置的概念圖，并且示出了實施例4的顯示裝置的變形；
[0025]圖12是實施例8的顯示裝置中的圖像顯示裝置的概念圖，并且示出了實施例1的顯示裝置的變形；
[0026]圖13是實施例8的顯示裝置中的圖像顯示裝置的概念圖，并且示出了實施例4的顯示裝置的變形；
[0027]圖14是實施例10的顯示裝置中的光學(xué)裝置的一部分的概念圖；
[0028]圖15是實施例11的顯示裝置的示意性正視圖；
[0029]圖16是實施例11的顯不裝置的不意性俯視圖；
[0030]圖17是圖像形成裝置的變形例的概念圖；
[0031]圖18是示出了圖像形成裝置的另一變形例的概念圖；
[0032]圖19是示出了圖像形成裝置的另一變形例的概念圖；
[0033]圖20是示出了圖像形成裝置的另一變形例的概念圖；
[0034]圖21是示出了圖像形成裝置的另一變形例的概念圖；
[0035]圖22是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的顯示裝置中的圖像顯示裝置的概念圖；以及
[0036]圖23是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的顯示裝置的變形例中的圖像顯示裝置的概念圖。
【具體實施方式】
[0037]在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本公開的優(yōu)選實施例。應(yīng)注意，在本說明書和附圖中，利用相同參考標(biāo)號表示大致具有相同功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化元件，并且省去對這些結(jié)構(gòu)化元件的重復(fù)性說明。
[0038]在下文中，將參考附圖描述本公開的實施例，但是，本公開并不局限于以下實施例，并且以下實施例中的各種數(shù)值或者材料均是示例性的。將按照下列順序進(jìn)行描述。
[0039]1.本公開的顯示裝置和圖像顯示裝置的整體描述
[0040]2.實施例1 (顯示裝置和圖像顯示裝置:本公開的圖像顯示裝置的第一形態(tài)和第三形態(tài))
[0041]3.實施例2(實施例1的變形:圖像顯示裝置的第四形態(tài)和第六形態(tài))
[0042]4.實施例3 (實施例1和實施例2的變形)
[0043]5.實施例4 (實施例1和實施例2的其他變形)
[0044]6.實施例5 (實施例4的變形)
[0045]7.實施例6 (實施例1和實施例3至實施例5的變形:圖像顯示裝置的第二形態(tài)和第三形態(tài))
[0046]8.實施例7 (實施例6的變形:圖像顯示裝置的第五形態(tài)和第六形態(tài))
[0047]9.實施例8 (實施例1和實施例3至實施例5的變形:圖像顯示裝置的第三形態(tài))
[0048]10.實施例9 (實施例8的變形:圖像顯示裝置的第六形態(tài))
[0049]11.實施例10(實施例1至實施例9的變形:圖像顯示裝置的第三形態(tài)和第六形態(tài))
[0050]12.實施例11 (實施例1至實施例9的其他變形)及其他
[0051][本公開的顯示裝置和圖像顯示裝置的整體描述]
[0052]在根據(jù)本公開的實施例的圖像顯示裝置或者顯示裝置中的圖像顯示裝置(通常稱之為“根據(jù)本公開的實施例的圖像顯示裝置等”)中，光學(xué)裝置可包括:(a)導(dǎo)光板，被配置為使入射光通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播，然后輸出入射光；(b)第一偏振單元，被配置為使入射在導(dǎo)光板上的光偏振，以使入射在導(dǎo)光板上的光在導(dǎo)光板內(nèi)全反射；以及(C)第二偏振單元，被配置為使通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的光偏振，以從導(dǎo)光板輸出通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的光的一部分，第二偏振單元包括:第一部分，第一部分使通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的光朝向觀察者偏振；和第二部分，第二部分使通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的光朝向光接收裝置偏振。為方便起見，圖像顯示裝置被稱之為“圖像顯示裝置的第一形態(tài)”。術(shù)語“全反射(total reflect1n) ”意指內(nèi)部全反射或者導(dǎo)光板內(nèi)部的全反射。在下文中，同樣也是如此。
[0053]可替代地，在根據(jù)本公開的實施例的圖像顯示裝置等中，光學(xué)裝置可包括:(a)導(dǎo)光板，被配置為使入射光通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播，然后輸出該入射光；(b)第一偏振單元，被配置為使入射在導(dǎo)光板上的光偏振，使得入射在導(dǎo)光板上的光在導(dǎo)光板內(nèi)部全反射；以及(C)第二偏振單元，第二偏振單元被配置為使通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的光偏振，以從導(dǎo)光板輸出通過全反射而在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的光的一部分。光接收裝置可被布置在導(dǎo)光板的位于第二偏振單元側(cè)的端部上。為方便起見，圖像顯示裝置被稱之為“圖像顯示裝置的第二形態(tài)”。
[0054]在稍后描述的圖像顯示裝置的第一形態(tài)和第二形態(tài)以及圖像顯示裝置的第四形態(tài)和第五形態(tài)中，第一偏振單元可被配置為反射入射在導(dǎo)光板上的所有光或者反射入射在導(dǎo)光板上的光的一部分，并且第二偏振單元可被配置為透射和反射通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的光。換言之，在這種情況下，第一偏振單元起到反射鏡或者半透射鏡的作用，并且第二偏振單元起到半透射鏡的作用。此處，第二偏振單元可配置有反射型體全息衍射光柵。此處，根據(jù)情形，在稍后描述的圖像顯示裝置的第一形態(tài)和圖像顯示裝置的第四形態(tài)中，第二偏振單元可被配置為從導(dǎo)光板輸出通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的所有光。
[0055]可替代地，在根據(jù)本公開的實施例的圖像顯示裝置等中，光學(xué)裝置可包括反射從圖像形成裝置輸出的光的一部分并且透射其余的部分的光半反射構(gòu)件(lightsem1-reflecting member)。光接收裝置可檢測穿過光半反射構(gòu)件的光。為方便起見，圖像顯示裝置被稱之為“圖像顯示裝置的第三形態(tài)”。
[0056]在稍后描述的圖像顯示裝置的第三形態(tài)和圖像顯示裝置的第六形態(tài)中，光半反射構(gòu)件可配置有第一偏振單元或者可配置有第二偏振單元。
[0057]可替代地，在稍后描述的圖像顯示裝置的第三形態(tài)和圖像顯示裝置的第六形態(tài)中，光半反射構(gòu)件可配置有反射來自圖像形成裝置的光的凹面鏡。在這種情況下，光學(xué)裝置優(yōu)選地包括輸出由凹面鏡朝向觀察者反射的光的半透射鏡和布置在半透射鏡與凹面鏡之間的四分之一波長板。優(yōu)選地，凹面鏡被配置為透射入射在凹面鏡(即，凹面鏡配置有半透射型凹面鏡)上的光的一部分，并且光接收裝置被布置成接收穿過凹面鏡的光。
[0058]可替代地，在本公開實施例的圖像顯示裝置等中，光接收裝置可采用光接收裝置光學(xué)地連接至光學(xué)裝置的形式。換言之，不僅包括光接收裝置直接連接至光學(xué)裝置的形式，而且還包括光接收裝置通過粘合構(gòu)件、導(dǎo)光構(gòu)件等連接至光學(xué)裝置以輸入光的形式。
[0059]此外，在根據(jù)本公開實施例的具有各種優(yōu)選形式和配置的圖像顯示裝置等中，可提供一種其中基于光接收裝置的檢測結(jié)果控制圖像形成裝置的操作的配置。在這種情況下，可提供一種其中基于光接收裝置的檢測結(jié)果控制從圖像形成裝置輸出的圖像的位置的配置，或者其中基于光接收裝置的檢測結(jié)果控制從光學(xué)裝置輸出的光的輸出角的配置?？商娲?，為了補(bǔ)償從光學(xué)裝置輸出的圖像中出現(xiàn)的失真，可以提供一種其中將補(bǔ)償圖像中出現(xiàn)的失真的信號加權(quán)到被傳輸至圖像形成裝置的圖像信號的配置，即，其中基于光接收裝置的檢測結(jié)果將用于補(bǔ)償從光學(xué)裝置輸出的圖像中出現(xiàn)的失真的信號傳輸至圖像形成裝置的配置。
[0060]可替代地，在根據(jù)本公開的實施例的圖像顯示裝置中，圖像形成裝置可包括配置有GaN半導(dǎo)體激光元件的光源，光學(xué)裝置可包括:(a)導(dǎo)光板，導(dǎo)光板被配置為使入射光通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播，然后輸出入射光；(b)第一偏振單元，被配置為使入射在導(dǎo)光板上的光偏振，使得入射在導(dǎo)光板上的光在導(dǎo)光板內(nèi)部被全反射，第一偏振單元配置有反射鏡或者半透射鏡；以及(C)第二偏振單元，被配置為使通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的光偏振，以從導(dǎo)光板輸出通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的光的一部分，第二偏振單元配置有反射型體全息衍射光柵，第二偏振單元包括:第一部分，第一部分使通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的光朝向觀察者偏振；以及第二部分，第二部分使通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的光朝向光接收裝置偏振?；诠饨邮昭b置的檢測結(jié)果控制從光源輸出的光的波長。
[0061]可替代地，在根據(jù)本公開的實施例的圖像顯示裝置中，圖像形成裝置可包括配置有GaN半導(dǎo)體激光元件的光源。光學(xué)裝置可包括:(a)導(dǎo)光板，被配置為使入射光通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播并且輸出入射光；(b)第一偏振單元，被配置為使入射在導(dǎo)光板上的光偏振，以使得入射在導(dǎo)光板上的光在導(dǎo)光板內(nèi)部被全反射，第一偏振單元配置有反射鏡或者半透射鏡；以及(C)第二偏振單元，被配置為使通過全反射在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播的光偏振，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，第二偏振單元配置有反射型體全息衍射光柵。光接收裝置可被布置在導(dǎo)光板的位于第二偏振單元側(cè)的端部上。可基于光接收裝置的檢測結(jié)果控制從光源輸出的光的波長。
[0062]可替代地，在根據(jù)本公開的實施例的