影像顯示裝置和頭戴式顯示器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及使用影像顯示裝置在用戶的視野中顯示影像的頭戴式顯示器。
【背景技術】
[0002]關于用護目鏡型和眼鏡型的頭戴式顯示器顯示規定的信息的、所謂可穿戴的信息顯示裝置的光學系統結構，提出了各種方案。
[0003]例如，日本特開2006-3879號公報中，記載了涉及具有環視(see-around)以及透視(see-through)機構并且小型、輕量、外界視野大、低耗電且電子像的亮度高、易于使用的頭部佩戴型圖像顯示裝置的方法。
【發明內容】
[0004]對于作為可穿戴設備的頭戴式顯示器，設想在佩戴的狀態下進行日常生活和維護檢修等作業。從而，為了使頭戴式顯示器不會遮擋用戶的視野，需要高透視功能、且在作業中視線移動時也能夠辨認的高品質的頭戴式顯示器的影像。
[0005]進而，在上述透視功能之外，用于實現長時間驅動的低耗電、用于提高便攜性和佩戴性的小型化對于提高用戶的便利性是重要的。
[0006]例如，日本特開2006-3879號公報中，記載了使構成目鏡窗保持部的部件對用戶的視軸方向的投影截面的寬度為4mm以下，使該目鏡窗保持部件比人的平均瞳孔直徑(4_)更細，從而即使將裝置配置在視野內也不會完全遮擋視野，可以得到透視效果。
[0007]但是，使對用戶的視軸方向的投影截面的寬度與瞳孔直徑相同為4_時，瞳孔因視線移動而移動時，信號光不對瞳孔入射，存在對視野中投射的影像不可見或一部分發生缺失的課題。
[0008]本發明鑒于這些課題，目的在于提供一種在頭戴式顯示器的影像投射光學系統中，在視線移動時也能夠辨認高品質的影像，并且小型且具有高透視性能的頭戴式顯示器。
[0009]上述目的例如能夠用要求保護的范圍中記載的結構達成。本發明包括解決上述課題的多種方案，舉其一例，是一種在用戶的視野內顯示影像的影像顯示裝置，其包括:生成影像的影像生成部;對影像生成部照射光的照明部;和將所述影像生成部中生成的影像作為虛像投射在用戶的視野內的投射部;所述投射部包括:棱透鏡，其由形成了使來自影像生成部的信號光向瞳孔的方向偏折的半反射膜的棱鏡和生成虛像的透鏡一體化而成;和使所述信號光的規定區域的光透過的開口限制單元。
[0010]根據本發明，能夠提供一種在頭戴式顯示器的影像投射光學系統中，在視線移動時也能夠辨認高品質的影像，并且小型且具有高透視性能的便利性良好的頭戴式顯示器。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是表示本發明中的頭戴式顯示器的形態的概要圖。
[0012]圖2A、2B是影像顯示單元的簡圖。
[0013]圖3A、2B是設置了開口限制單元的影像顯示裝置的一例的簡圖。
[0014]圖4是設置了開口限制單元的影像顯示裝置和從畫面端出射的光線的簡圖。
[0015]圖5是設置了開口限制單元的影像顯示裝置和從畫面端出射的光線的簡圖。
[0016]圖6是使用了棱透鏡的影像顯示裝置的概要圖。
[0017]圖7是使開口限制單元與棱透鏡一體化的情況下的影像顯示裝置的概要圖。
[0018]圖8是使透鏡與立方棱鏡透明接合構成的棱透鏡的影像顯示裝置的概要圖。
[0019]圖9是使用了反射型的液晶元件的影像顯示裝置的光學系統的概要圖。
[0020]圖10是使用了多芯片光源和小型的光積分器的影像顯示裝置的概要圖。
[0021]圖11是搭載了調光性光學部件層的影像顯示裝置的結構的概要圖。
[0022]圖12是表示頭戴式顯示器的框圖的一例的概要圖。
[0023]圖13是表示頭戴式顯示器的作業指示功能的狀況的概要圖。
【具體實施方式】
[0024]以下用【附圖說明】本發明的實施方式。
[0025](實施例1)
[0026]對于應用了本發明的影像顯示裝置和具備它的頭戴式顯示器的實施方式的一例，以下用附圖進行說明。其中，本發明并不受以下說明限定。此外，各圖中表示相同作用的構成要素用相同的符號表示。
[0027]圖1是表示本發明的頭戴式顯示器的第一實施例的形態的概要圖。
[0028]頭戴式顯示器100佩戴在用戶的頭部101，是搭載了在能夠辨認外界的狀態下在用戶的視野的一部分中顯示影像的影像顯示裝置102的透視型的頭戴式顯示器。在用戶的視野內的區域103中顯示影像。此外，搭載有拍攝用戶的視野范圍的一部分的攝影單元104。
[0029]上述影像顯示裝置102，例如將頭戴式顯示器100中搭載的液晶或數字微反射鏡裝置等顯示的影像，通過使用了透鏡或全息圖、光纖等規定的光學單元對用戶的視野內傳遞，在用戶的視網膜上成像從而使用戶辨認影像的結構即可。上述攝像單元使用攝像機等即可。
[0030]頭戴式顯示器期待用于在佩戴的狀態下在日常生活中對用戶顯示簡易信息、和在維護檢修作業中顯示作業指示等用途。從而，對于頭戴式顯示器，強烈要求不會遮擋用戶的視野的高透視功能、在視線移動時也能夠辨認到周邊都是高品質的影像的高辨認性、通過小型化實現的佩戴性提尚。
[0031]在圖2A和圖2B中，示出影像顯示裝置102的一例的簡圖。由發射光的光源部和照明部111、生成影像顯示圖像的影像生成部110、和生成影像生成部的虛像的透鏡112構成。例如，照明部111采用LED和擴散導光板即可。此外，影像生成部使用透射或反射型的液晶或數字微反射鏡裝置(DMD)等微顯示器即可。從透鏡112出射的光對用戶的眼105入射，光從瞳孔115進入眼內而在視網膜上成像，從而用戶能夠辨認影像生成部110的虛像。
[0032]此時，如圖2A所示，使透鏡出射光的中心部113的光進入瞳孔115的情況下，用戶能夠辨認虛像116這樣變形少且分辨率高的影像。但是，如圖2B所示用戶的視線偏離時，或頭戴式顯示器沒有正確地對用戶的瞳孔定位時，會使像差成分較大的區域的光114進入瞳孔內，用戶辨認的虛像116模糊成為變形的像，圖像品質劣化。
[0033]為了在頭戴式顯示器中實現對于可穿戴設備重要的佩戴性提高，小型輕量化是重要的。如圖2A和圖2B所示采用單透鏡結構，光學系統簡單而能夠實現小型、低成本化，但另一方面，如上所述在透鏡周圍發生像差劣化，所以存在視線移動等時，使周圍的像差光成分較多進入的情況下，不能避免影像劣化的課題這樣的課題。
[0034]于是，使影像顯示裝置102成為如圖3A和圖3B的簡圖所示的結構，從而能夠成為抑制使像差光成分較多的周邊區域的光進入瞳孔內，用戶移動視線時，也能夠辨認到周邊都是高畫質的影像的頭戴式顯示器。
[0035]在圖3A中示出了在透鏡112的周圍設置了遮光帶117作為開口限制單元的影像顯示裝置的一例的簡圖。用遮光帶抑制像差光成分較多的周邊區域的光114進入瞳孔內，即使在用戶移動視線時，也能夠僅使更接近中心的區域的光113進入瞳孔115，能夠辨認到周邊都是尚畫質的影像。
[0036]在圖3B中示出了不設置獨立的遮光帶，而是限制透鏡112的口徑，從而使透鏡與開口限制單元一體化的例子。是用透鏡入射面的端面部限制光對透鏡的入射區域的結構。用透鏡外形進行限制時，為了抑制因光在透鏡端面118反射而發生的雜散光，而使端面成為磨砂狀，并且涂黑，從而抑制內面的反射即可。
[0037]但是，如圖3A和圖3B所示的結構一般，僅單純地對周圍遮光，會新產生如下所述的課題，所以需要設為考慮了用戶的視線的移動量的遮光