[发明专利]图像观察设备和图像观察系统

说明书

本申请是申请日为2008年6月20日、优先权日为2007年6月20日、申请号为200810125345.4、发明名称为“图像观察设备和图像观察系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种诸如头戴式显示器(HMD)之类的图像观察设备，其把来自多个图像形成元件的光通量引向观察者的眼睛以使得能够进行图像观察。

背景技术

期望用于HMD等的观察光学系统是小型的。也期望观察光学系统能够提供具有宽视角的图像以增加现实感觉。

优选大的显示元件(图像形成元件)使观察光学系统能够提供具有宽视角的图像。然而，很难总是获得具有对观察光学系统的显示视角的所要求规范的合适显示区域尺寸的显示元件。

美国专利第5,982,343号和6,008,778号以及日本专利特开第11-326820号公开了这样的观察光学系统，其实现期望的宽视角显示，同时使用具有比期望的显示视角更小的显示区域尺寸的显示元件。这些光学系统使得能够观察通过合成显示在多个显示元件上并对应于不同的视场的多个原始图像而产生的一个图像。

美国专利第5,982,343号中公开的观察光学系统设置有V形反射镜。V形反射镜在其一个反射表面把来自显示在显示元件上的原始图像的光向着光瞳反射，并且在其其它反射表面把来自显示在另一显示元件上的另一原始图像的光向所述光瞳反射。

美国专利第6,008,778号中公开的观察光学系统设置有形状关于包括通过合成显示在两个显示元件上的两个原始图像产生的一个图像的视场中心的截面对称的棱镜。该观察光学系统使用棱镜的两个进入表面，所述两个进入表面各自面对着一个显示元件，作为各自反射来自另一显示元件的光的两个反射表面。

日本专利特开第11-326820号中公开的观察光学系统也设置有形状关于包括通过合成显示在两个显示元件上的两个原始图像产生的一个图像的视场中心的截面对称的棱镜。来自显示在一个显示元件上的一个原始图像的光从面对着该一个显示元件的进入表面进入棱镜，被透射/全反射表面全反射，被反射表面反射，然后经过透射/全反射表面朝着光瞳被透射。类似地，来自显示在另一显示元件上的另一原始图像的光从面对着所述另一显示元件的另一进入表面进入棱镜，被透射/全反射表面全反射，被所述另一反射表面反射，然后经过透射/全反射表面朝着光瞳被透射。

合成来自一个原始图像的光和来自另一原始图像的光并使它们向着同一光瞳行进的两个反射表面彼此相邻布置。

上述专利文献中公开的各观察光学系统在彼此相邻布置的两个反射表面处合成来自两个显示元件的光通量。具体来说，来自显示在一个显示元件上的一个原始图像的光通量被一个反射表面朝着光瞳反射，来自显示在另一显示元件上的另一原始图像的光通量被与该一个反射表面相邻的另一反射表面朝着光瞳反射。

换句话说，当以从光瞳的反向光线追踪考虑朝向这两个显示元件的两个光路时，来自光瞳的光路通过彼此相邻布置的两个反射表面被分离成朝向这两个显示元件的两条光路。

这些观察光学系统通过使用小显示区域尺寸的显示元件可以提供比通常获得的视角更宽的视角。而且，它们可以通过使用更小型的光学系统(在视轴方向上很薄的光学系统)提供与常规视角类似的视角。

然而，这些观察光学系统包括两个反射表面之间的接合线，在反向光线追踪中，这些反射表面把来自光瞳的光路分离成朝向显示元件的光路。接合线部分可能散射光从而引起耀斑等。

发明内容

本发明提供一种图像观察设备，它包括合成多个原始图像以使得能够观察一个合成图像的观察光学系统，并且它可以抑制光散射、耀斑等的产生。

根据一个方面，本发明提供一种图像观察设备，包括：各自形成原始图像的第一图像形成元件和第二图像形成元件；以及光学系统，其被配置为把来自第一和第二图像形成元件的光通量引向光学系统中观察者眼睛所位于的射出光瞳位置。该光学系统包括作为单个表面的光学表面，所述光学表面反射来自第一图像形成元件的光通量并且透射来自第二图像形成元件的光通量。第一图像形成元件和第二图像形成元件分别形成第一原始图像和第二原始图像，所述第一原始图像和第二原始图像对应于自射出光瞳位置的不同的视场。

根据另一方面，本发明提供一种图像观察系统，包括图像观察设备和使第一和第二图像形成元件形成第一和第二原始图像的驱动器。

根据下文参考附图描述的实施例，本发明的其它方面将变得清晰。

附图说明

图1是示出作为本发明第一实施例(实施例1)的HMD的显示单元的配置的水平截面图。