[发明专利]眼镜型图像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及眼镜型图像显示装置。

背景技术

通常地，建议将例如包括保持于眼镜的镜腿(temple)侧的图像输出单元和保持为邻近眼镜镜片的目镜光学单元的装置作为眼镜型图像显示装置。这种眼镜型图像显示装置被构造为使得从图像输出单元输出的要显示的电子图像的图像光通过目镜光学单元而入射到观看者的眼球上，由此观看者可以看到图像。通常在这种眼镜型图像显示装置中，将电子图像和透过眼镜镜片的背景图像进行叠加并显示在眼球上(这被称作“透视显示(see through display)”)。

已知的作为这种技术的实例的是：具有阻挡正面视线的凹面镜和多个投影镜的装置(参见例如JP5303056(A))和设置有位于眼镜镜片上的全息光学元件的装置(参见例如JP2006209144(A))。另外，已知的与这些技术相关的作为眼镜型图像显示装置的是，例如，被构造为通过眼镜框架等来保持图像输出单元以允许图像光从眼镜镜片外部进入的装置(参见例如JP2001522064(T))和构造光学路径以允许图像光进入眼镜镜片的装置(参见例如JP2000511306(T))。

发明内容

然而，根据JP5303056(A)中描述的技术，为了校正由使用大的凹面镜造成的像差而使用复杂的投影光学系统。另外，存在诸如由凹面镜的尺寸而导致的阻挡和需要增加透视功能的问题。另外，根据JP2006209144(A)中描述的技术，由于全息光学元件的波长选择性很强，因此需要高成本的方法(例如，使用诸如激光束的光源或者利用高性能滤波器而仅使用一部分波长)。另外，对于全息光学元件，难以根据每个观看者的屈光度(曲率)增加调节功能。

根据以上内容，本发明的目的在于提供一种眼镜型图像显示装置，该眼镜型图像显示装置使得观看者能同时看到外部视野和电子图像而不会阻挡他/她的外部视野，并且该眼镜型图像显示装置可以为体积小、重量轻且成本低(少量的组件)。

为了解决上述问题，根据本发明的眼镜型图像显示装置具有：图像输出单元，所述图像输出单元设置在眼镜框架上并且包括用于显示图像的显示元件和用于放大并投影所述图像的投影透镜；以及反射单元，所述反射单元被设置为邻近至少一个眼镜镜片，并且被构造为当观看者戴上所述眼镜时将从所述图像输出单元输出的图像光向着所述观看者的眼球进行反射，使得所述观看者能看到所述图像的虚像，其中所述反射单元是没有折射力的反射构件，并且从所述图像输出单元输出并且到达所述观看者的所述眼球的有效光通量被构造为：使得对于沿着至少一个方向的光学轴截面(包括光学轴的截面)，与光学轴垂直的有效光通量的宽度在所述反射单元处是最小的。也就是说，在本构造的眼镜型图像显示装置的光学系统中，对于沿着至少一个方向的光学轴截面，反射构件实质上用作孔径光阑。换言之，对于沿着至少一个方向的光学轴截面的出射瞳孔位置可以是反射构件。

优选地，垂直于所述光学轴的截面的最小宽度小于4mm，该4mm是人类的平均瞳孔直径。

另外，优选地，对于所述反射构件的反射表面，沿着平行于入射表面的方向的宽度小于沿着垂直于所述入射表面的方向的宽度。换言之，在平行于入射表面的光学轴截面中，反射构件用作孔径光阑。另外，图像输出单元设置在眼镜框架(即，光线从该侧进入)上，由此反射构件为纵向长的形状。

另外，优选地，所述显示元件是矩形的形状，并且其被设置为使得所述矩形形状的纵向方向对应于所述反射构件的所述反射表面的最小宽度方向。换言之，即使反射构件是纵向长的，显示元件也是横向长的。

另外，对于从所述图像输出单元输出并且到达所述观看者的眼球的有效光通量，优选的是，沿着横向方向的瞳孔位置位于所述反射构件附近，沿着纵向方向的瞳孔位置比沿着横向方向的瞳孔位置更靠近所述观看者的眼球的瞳孔设置，所述沿着横向方向的瞳孔位置是对于与所述反射构件的入射表面平行的光学轴截面的出射瞳孔位置，所述沿着纵向方向的瞳孔位置是对于与所述反射构件的入射表面垂直的光学轴截面的出射瞳孔位置。换言之，反射构件对于与入射表面平行的光学轴截面而用作孔径光阑，但是其对于与入射表面垂直的光学轴截面不用作孔径光阑。

另外，优选地，所述反射构件被嵌入在所述眼镜镜片中。

另外，优选地，所述投影透镜的光学轴穿过所述反射构件，并且所述投影透镜或包括所述投影透镜的所述图像输出单元可围绕所述反射单元旋转地被保持。

另外，优选地，所述投影透镜的光学轴穿过所述反射构件，并且所述反射单元由位于所述反射构件的反射表面中的旋转轴可旋转地保持。