可穿戴式显示器、图像显示单元以及支架的制作方法
【专利说明】可穿戴式显示器、图像显示单元以及支架
[0001]相关申请交叉参考
[0002]本申请要求2014年I月30日申请的日本专利申请JP2014-015728的优先权，该文件全文通过参考被引用于此。
技术领域
[0003]本发明涉及一种用于可穿戴式显示器例如头戴式显示器的技术。
【背景技术】
[0004]已知头戴式显示器(HMD)，其安装在使用者的头上，并且能够通过在使用者眼前的显示器或类似装置向使用者呈现图像。
[0005]例如，日本专利申请早期公开号2006-350129公开了一种用于头戴式显示器或类似装置的虚像显示装置。该虚像显示装置包括导光板，从图像显示元件发射的显示光入射其上。在导光板上显示光被重复地完全反射并进入观众的瞳孔。
[0006]提出了各种关于可穿戴式显示器，如头戴式显示器的技术。然而，在这些技术中，采用大量部件以用于显示图像的图像显示单元，因此不容易组装这些部件且同时保证光学精准度。
【发明内容】
[0007]因此期望能够提供一种容易组装的图像显示单元，包括其的可穿戴显示器以及用于其的支架。
[0008]根据本申请的一个实施例，提供了一种可穿戴式显示器，其包括发光元件、光学调制元件、导光元件、支架以及虚像光学组件。
[0009]光学调制元件用于生成能够由可穿戴式显示器输出的图像。
[0010]导光元件用于将来自发光元件的光线导向光学调制元件。
[0011]支架用于一体地保持发光元件、光学调制元件和导光元件。
[0012]虚像光学组件连接到支架上，并且用于生成来自光学调制元件的图像光线的虚像。
[0013]可穿戴式显示器包括一体地保持部件的支架，因而执行组装工作的工人只需要将支架连接到虚像光学组件。因此，工人能够轻易地执行组装工作，同时保证光学精确度。
[0014]光学调制元件可以是透射元件。
[0015]这样，与反射光学调制元件相比，能够缩小图像显示组件(至少由发光元件、光学调制元件、导光元件和支架形成的部件)的尺寸。
[0016]支架可包括本体，该本体包括第一端部、第二端部和中间部。第一端部用于保持发光元件。第二端部设置成于第一端部相对，并且用于保持光学调制元件。中间部设置在第一端部和第二端部之间，并且用于保持导光元件。
[0017]这样，发光元件、导光元件和光学调制元件布置成一条线。因而，有助于缩小图像显示组件的尺寸。
[0018]第二端部可包括第一端面，光学调制元件连接到该端面。
[0019]光学调制元件连接到第二端部的端面上，因此支架的尺寸能够尽可能地减小。
[0020]第一端部也可能包括一端面，发光元件连接到该端面。
[0021]可穿戴式显示器可进一步包括扩散元件，其布置在导光元件的发射端面。第二端部可包括第二端面，扩散元件连接到该端面上，第二端面布置成比第一端面更靠近导光元件。
[0022]这样，可以便于扩散元件和光学调制元件在支架上的组装和定位。
[0023]支架可进一步包括从第二端部延伸的腿部，以保持光学调制元件。虚像光学组件可连接到腿部上。
[0024]这样有利于且确保光学调制元件在支架上的组装，以及光学调制元件和其他元件的光学定位。
[0025]可穿戴式显示器还可进一步包括金属片，其用于将支架和虚像光学组件彼此连接。
[0026]这样，金属片被用作用于连接双方的机构，因此可穿戴式显示器的耐冲击性增加。此外，也可以减小支架和虚像光学组件的尺寸。
[0027]金属片可包括本体，以及设置成从本体向支架突出的多个突出件。
[0028]这样，可以确保光学调制元件和虚像光学组件之间的间隙与突出件的突出量对应。也就是说，通过金属片能获得尺寸减小，同时保持部件的光学位置精准度。
[0029]穿戴式显示器还可进一步包括框架，其用于保持虚像光学组件的导光板。虚像光学组件可包括准直光学元件，该准直光学元件用于接收从光学调制元件入射的图像光线，并将图像光线向导光板发射，并且准直光学元件可经金属片连接到框架。
[0030]金属片将支架和准直光学元件彼此连接，并且将准直光学元件与框架彼此连接。这样，能够减小可穿戴式显示器的尺寸，并且有助于增加准直光学元件的耐冲击性。
[0031 ] 光学调制元件可以是光反射元件。
[0032]根据本申请的一个实施例，提供一种图像显示单元，其包括发光元件、光学调制元件、导光元件和支架。
[0033]特别是，支架用于可连接到虚像光学组件，该虚像光学组件用于生成来自光学调制元件的图像光线的虚像，该支架用于一体地保持发光元件、光学调制元件和导光元件，虚像光学组件被用于可穿戴式显示器。
[0034]根据本申请的一个实施例，提供一种支架，其包括第一端部、第二端部、壳体部和连接部。
[0035]第一端部用于保持发光元件。
[0036]第二端部设置在与第一端部不同的位置，并且用于保持光学调制元件。
[0037]壳体部设置在第一端部和第二端部之间，并且用于容纳导光元件。
[0038]连接部用于可连接到虚像光学组件，该虚像光学组件用于生成来自光学调制元件的图像光线的虚像，连接部从第二端部延伸，虚像光学组件用于可穿戴式显示器。
[0039]如上所述，根据本申请的实施例，能够容易地组装可穿戴式显示器。
[0040]应该注意，这里所描述的效果并非限制性的，可具有本说明书中所描述的任何效果O
[0041]应该意识到这里描述的效果并非局限性，并且还可以具有本申请中描述的任何其他效果。
[0042]根据随后的最佳实施方式的说明书，以及附图所示，本申请的这些目的、特征和优点将变得更清楚。
【附图说明】
[0043]图1是根据本申请的第一实施例的可穿戴式显示器的一部分的透视图；
[0044]图2是图1所示可穿戴式显示器的分解透视图；
[0045]图3是示出支架的平面图；
[0046]图4是沿着图3的A-A线的剖视图；
[0047]图5是沿着图3的B-B线的剖视图；
[0048]图6是图3所示支架的透视图；
[0049]图7是保持了元件的支架的透视图；
[0050]图8是示出从与图7不同的角度观察的支架的透视图，其中省略了光学调制元件；
[0051]图9是示出虚像光学组件的透视图；
[0052]图10是从一孔隙处观察的准直光学元件的视图；
[0053]图11是示出根据本申请的第二实施例的可穿戴式显示器的主要部件的透视图；
[0054]图12是示出根据第二实施例的金属片的透视图；
[0055]图13是示出根据本申请的第三实施例的可穿戴式显示器的图像显示组件的视图；以及
[0056]图14是示出支架的透视图，该支架一体地保持构成图13所示图像显示组件的光学元件。
【具体实施方式】
[0057]现在将参考附图描述本申请的实施例。
[0058]第一实施例
[0059](可穿戴式显示器的整体结构)
[0060]图1是示出根据本申请的第一实施例的可穿戴式显示器的一部分的透视图。图2是图1所示可穿戴式显示器100的分解透视图。
[0061]可穿戴式显示器100是可以戴在头上的眼镜型显示器。其主要部件显示于图中。可穿戴式显示器100包括图像显示组件(图像显示单元)130、虚像光学组件170以及框架160，框架160保持设置在虚像光学组件170中的导光板140。
[0062]框架160用于例如围绕导光板140的圆周长度的70%或更多，该导光板随后将进行描述。框架160有利地用于围绕导光板140的整个圆周。从而，能够阻止在导光板140上的应力集中以及对可穿戴式显示器100的损坏。因此，能够保证抗冲击性。因此，例如，可以采用玻璃或薄的材料来制造导光板140，随后将详细描述。换句话说，没有必要使用昂贵的强化玻璃或厚的树脂材料。从而，能够降低成本。
[0063]框架160由树脂或金属制成。作为金属，框架160典型地由镁合金制成。这样可降低可穿戴式显示器的重量。
[0064](图像显示组件的结构)
[0065]如图2所示，图像显示组件130包括发光元件10、支架30、导光元件50、扩散元件60、以及光学调制元件70。
[0066]发光元件10包括光源11以及安装衬底12(参见图8)。光源11例如由发光二极管(LED)形成。或者，可以采用诸如电致发光(EL)这样的光。
[0067]导光元件50是有效地将从发光元件10发射的光经扩散元件60引导到光学调制元件70的元件。例如，导光元件50包括入射端面51、发射端面53、以及它们之间的导光部52。发射端面53比入射端面51的面积更大。
[0068]导光部52用于在宽度上从入射端面51到发射端面53逐渐增大。入射端面51和发射端面53几乎是平行的。导光部52具有从入射端面51延伸到发射端面53的笔直形状。由于笔直的导光元件50，能够节省图像显示组件130中导光元件50的空间，并且减小图像显示组件130的尺寸。
[0069]扩散元件60是板状元件，其从导光元件50发