[发明专利]头部安装型显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及头部安装型显示装置。

背景技术

已知一种头部安装型显示装置，其中用于引导从视频显示元件射出的视频光的导光棱镜和用于观察作为虚拟图像的来自视频显示元件的视频图像的目镜透镜被组合使用，使得视频图像能作为显示在视野前面的空中图像被观察。

特别是，对于也设计为用于户外使用的头部安装型显示装置，减小装置尺寸是重要的。例如，已提出一种装置，其中视频显示元件和导光棱镜由眼镜的不同部分(诸如框架和透镜)分离地保持(例如，参见JP2010-226661A)。在这种情况下，为了允许观察者在合适的位置观察由视频显示元件产生的视频图像，将视频显示元件、导光棱镜以及目镜透镜保持在合适的相对位置是重要的。此外，还需要针对佩戴者的头部尺寸诸如头部宽度、瞳孔距离(瞳孔间距离)和从耳朵到眼球的距离等的个体差异对装置做调整。为此，根据JP2010-226661A，提供了一种用于调整导光棱镜和视频显示元件之间的相对位置的调整机构。

此外，在根据JP2010-226661A的使用导光棱镜的头部安装显示装置中，使从视频显示元件出射的视频光从导光棱镜的一端入射并在导光棱镜内以Z字形反射奇数次，从而使该视频光从导光棱镜的另一端通过空气间隙入射到目镜透镜上，使得光能朝向眼球射出。视频光以Z字形穿过导光棱镜，从而减小了导光棱镜在视线方向上的厚度，同时确保了使视频光入射到导光棱镜上的入射部的大的宽度。

发明内容

如JP2010-226661A所述，当光在导光棱镜内反射奇数次时，与光被反射偶数次的情况相比，通过导光棱镜和视频显示元件的相对移动，能获得更大的瞳孔位置调整效果。图7A和图7B示出了当视频显示元件101和导光棱镜102相对地位移从而调整瞳孔位置时，在头部安装型显示装置中光学路径是如何变化的，其中，该头部安装型显示装置包括：视频显示元件101；以及导光棱镜102，其具有固定到用于射出视频光的射出部的目镜透镜103。在图7A中，视频光在导光棱镜102内反射偶数次(2次)，而在图7B中，视频光反射奇数次(5次)。在附图中，实线和虚线各自分别表示移动前和移动后的配置和光轴路径，并且导光棱镜102大致平行于保持固定的视频显示元件101而移动。从图7A和图7B可以看出，当光在导光棱镜102内反射2次时，相对于导光棱镜102的移动宽度L₁，瞳孔间距离调整宽度L₂较小，而当光在导光棱镜102内反射5次时，相对于导光棱镜102的移动宽度L₁，瞳孔间距离调整宽度L₃较大。换句话说，当光在导光棱镜内反射奇数次时，轻微的机械调整就会有大的瞳孔间距离调整效果。

图8是示出穿过图7B的光学系统的光的光学路径的图。如图8所示，导光棱镜102具有入射部102a(在附图中，在导光棱镜的表面上与其对应的部分用双箭头表示)和射出部102c，该入射部102a和射出部102c两者形成为用于穿过垂直的入射光并全反射在棱镜内引导的光的透射反射表面。使用这种配置，透射表面102a和反射表面102b₁在入射部形成一个连续的表面，使得视频显示元件101和导光棱镜102能相对地位移而不会由其有效区域遮挡光线，因而允许光线穿过它们。另一方面，在具有设置于其上的目镜透镜103的射出部102c，用于在导光棱镜102中进行全反射的表面102b₂和用于将视频光射出到目镜透镜103的透射表面102c彼此重叠，这要求在导光棱镜102和目镜透镜103之间形成空气层(空气间隙)。

然而，在如上述配置的头部安装型显示装置中，由于如此形成的空气间隙，为了相对于导光棱镜保持目镜透镜，必须有外部壳体和/或复杂的保持机构。可以想到采用如下配置，在该配置中不形成空气间隙并且视频光在从目镜透镜出射前在导光棱镜内在入射侧和出射侧的倾斜表面上反射2次。然而，这种配置不能确保大的瞳孔间距离调整宽度。

鉴于上述情况做出本发明，本发明的目的是提供一种头部安装型显示装置，该头部安装型显示装置能够容易地保持目镜透镜而不必在射出部设置空气层，同时能够确保大的入射部。

为了达到上述目的，根据本发明的头部安装型显示装置包括：