眼镜型图像显示装置的制作方法

专利名称：眼镜型图像显示装置的制作方法
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)，，) 0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)±曾 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。另外，对于所述图像输出单元，优选地在所述显示元件和所述投影透镜之间设置 偏转棱镜。另外，优选地，所述显示元件被设置成面向所述观看者的前向方向，并且从所述显 示元件射出的光线入射到所述偏转棱镜上，被偏转50°至70°并且向着所述反射单元射
出ο另外，优选地，所述投影透镜和所述偏转棱镜被一体模制而成。另外，优选地，所述投影透镜和所述偏转棱镜被所述眼镜的桩头(endpiece)保 持，所述显示元件被所述眼镜的镜腿保持，并且所述显示元件沿着与显示表面垂直的方向 可移动和可调节。另外，优选地，所述投影透镜和所述偏转棱镜之间的距离被可调节地保持。另外，优选地，所述投影透镜和所述偏转棱镜由所述眼镜的桩头保持，所述显示元 件被所述眼镜的镜腿保持，并且所述显示元件沿着与显示表面平行的方向可移动和可调 节。另外，优选地，所述显示元件是有机EL。另外，优选地，所述显示元件设置在相对于所述观看者的前向的投影截面没有覆 盖观看者的瞳孔的位置上。根据本发明，可以提供一种眼镜型图像显示装置，其使得观看者能同时看到外部
5和电子图像而不阻碍外部视野，并且可以实现体积小、重量轻和成本低的特征。


图1是示意性示出根据本发明的第一实施方式的眼镜型图像显示装置的主要部 件的部分框图；图2是示出用于执行本发明的反射单元的实例的示意图；图3是当观看者戴上图1中的眼镜型图像显示装置时观看者的右眼侧的正视图；图4是示出根据本发明的第一实施方式的矩形反射单元的沿着短边方向的宽度 的正视图；图5是示出根据本发明的第一实施方式的选取出的光学元件的基本框图；图6是根据本发明的第一实施方式的光学系统中沿着横向方向的光学轴截面和 沿着纵向方向的光学轴截面的光线图；图7是示出根据本发明的第二实施方式的眼镜型图像显示装置的构造和使用状 态的示意图；图8是示出根据本发明的第二实施方式的选取出的光学元件的基本框图；图9是示出根据本发明的第二实施方式的瞳孔间调节实例的示意图；图10是示出根据本发明的第二实施方式的瞳孔间调节实例的示意图；图11是示意性示出根据本发明的第三实施方式的眼镜型图像显示装置的示意 图；和图12是示意性示出根据本发明的第四实施方式的眼镜型图像显示装置的示意 图。
具体实施例方式以下将参照附图来示出本发明的实施方式。(第一实施方式)图1是示意性示出根据本发明的第一实施方式的眼镜型图像显示装置的主要部 件的部分框图。在该示意图中，还示出了当观看者带上眼镜型图像显示装置1时他/她右 眼的眼球2。如该示意图中所示出的，本实施方式的眼镜型图像显示装置1具有设置在眼镜 的框架单元3上的图像输出单元4和将从图像输出单元4输出的图像光向着观看者的眼球 2反射的反射单元5。图像输出单元4内具有用于显示二维图像的显示元件(图1中未示出)和用于对 二维图像进行放大并投影的投影透镜(图1中未示出)，并且该图像输出单元4通过投影透 镜输出图像光。可以使用诸如液晶显示元件或有机EL元件的通用显示元件来作为显示元 件。众所周知，这些通用显示元件是低成本的装置。具体来讲，当有机EL元件用作显示元 件时，不需要背光，因此可以实现需要较低功率的体积小且重量轻的装置。反射单元5是邻近眼镜镜片设置的没有折射力的反射构件，并且被设置成将从图 像输出单元4输出的图像光向着观看者的眼球2反射，使得观看者戴上眼镜时能够看到二 维图像的虚像。如图2中所示，可以使用(a)前表面反射镜、(b)后表面反射镜、(c)嵌入眼 镜镜片中的反射镜和(d)全反射棱镜等作为反射单元5。可以使用前表面和后表面被分别用典型的镜面涂层(例如，金属沉积或介电多层膜)进行了处理的反射镜来作为前表面反 射镜和后表面反射镜。当使用嵌入在眼镜镜片中的反射镜时，可以通过眼镜镜片和空气之 间的折射来减小倾斜角。当使用全反射棱镜时，可以无需镜面涂层而实现折射。眼镜框架3被固定到眼镜镜片6 (或眼镜镜片6的框架)并且包括位于眼镜前表 面两端的桩头7和通过桩头7和铰链8被可折叠地连接的镜腿9。根据本实施方式的图像 输出单元4通过铰链8被镜腿9保持，并且当眼镜框架3被折叠时与镜腿9 一起被折叠。在上述结构中，从图像输出单元4输出的、被反射单元5反射并且到达观看者眼球 2的图像光穿过由眼镜镜片6、眼镜框架3(和观看者的脸)围绕的空间。这种构造可以尽 可能地减少阻挡观看者视野的障碍，并且当眼镜框架3被折叠时不会使得任何部件受到干 扰(例如，受图像输出单元4的干扰)。图3是当观看者戴上图1中的眼镜型图像显示装置时右眼侧的正视图。如图3中 所示，在根据本实施方式的眼镜型图像显示装置中，对于相对于观看者正面方向的投影截 面，反射单元5设置在使反射单元5不会覆盖观看者的瞳孔10的位置。在本实施方式中， 反射单元5设置在该位置上，因此在正常情形下(当与来自眼镜型图像显示装置的信息相 比，观看者更注意他/她周围的信息时)可以充分保证观看者的视野，并且即使当观看者戴 上根据本实施方式的眼镜型图像显示装置时，观看者也可以安全地四处移动。另外，如图3中所示，在根据本实施方式的眼镜型图像显示装置中，反射单元5是 纵向长矩形的形状。另一方面，图像输出单元4和其内设置的显示元件是横向长矩形的形 状。换言之，该装置被构造为使得显示元件的纵向方向对应于反射单元的最小宽度方向， 由此，即使图像是横向长显示，图像光也可以被导向眼镜和脸之间的狭窄空间。另外，在根 据本实施方式的眼镜型图像显示装置中，由于反射单元5是纵向长矩形的形状，因此，在装 置被安装的状态下，具有大的纵向滑移方面的允差。另外，如果由纵向长反射单元造成的 纵向滑移的允差被用作图像显示区域，则根据本实施方式的构造可以用于纵向长显示屏幕 (即，纵向长显示元件)。图4是示出根据本实施方式的沿着矩形反射单元的短边方向的宽度的示意图。如 上文所描述的，在本实施方式中，从图像输出单元4输出的图像光被反射单元5反射并且被 导向眼球2的眼睛瞳孔10。因此，反射单元5相对于眼球2的视线(或者从图像输出单元4 输出的图像光的光学轴)被倾斜设置。换言之，对于观看者的视野而言，反射单元5的尺寸 与其实际尺寸不同。在本实施方式中，该装置被构成为使得反射单元5的与光学轴垂直的 截面(沿着视线方向的投影截面)的宽度是4mm或更小。该数值4mm是基于人类瞳孔的平 均直径，并且当反射单元5的与光学轴垂直的截面的宽度小于4mm时，实现了被称作瞳孔划 分透视的现象，通过此现象，没有被反射单元5阻碍的背景光透过眼睛瞳孔10并在视网膜 (amphiblestrode)上形成图像，由此从图像输出单元4输出的图像光被叠加在背景光上。图5是示出用于更详细说明根据本实施方式的光学系统的根据本实施方式的选 取出的光学元件的基本框图。在根据本实施方式的光学系统中，如图5中所示，从光源11 发出的照明光通过照明透镜12被转换成大致平行的光并且被输送到显示元件13(例如，液 晶显示元件)。此后，显示元件13输出包含图像信息的图像光，该图像光被投影透镜14转 换成会聚光线并且被导向反射单元5。反射单元5将从投影透镜14入射的图像光向着眼球 2的眼睛瞳孔10反射。
如图5中所示，在沿着根据本实施方式的光学系统的纸面方向的光学轴截面中， 反射单元5的孔径是最小的。换言之，对于与反射单元5的反射表面的入射表面平行的光 学轴截面，反射单元5用作根据本实施方式的光学系统中的实质孔径光阑，或者可以说是 在反射单元5中存在出射瞳孔位置。以此方式，在根据本实施方式的光学系统中，由于反射 单元5是出射瞳孔位置，因此可以在不考虑图像形状(S卩，显示元件的形状)的情况下确定 反射单元5的形状。因此，在本实施方式中，如上文所描述的，即使显示元件13是横向长矩 形的形状，反射单元5也可以是纵向长矩形的形状。例如，当液晶显示元件被用作显示元件13时，优选地是，反射单元5设置在投影透 镜14的后焦点位置的附近。对于液晶显示元件，通过采用物体侧远心光学系统，可以得到 更好的图像质量。也就是说，优选地是，将该装置构造成使得后焦点位置是出射瞳孔位置。 因此，通过在后焦点位置上设置作为具有最小孔径的光学元件的反射单元5，得到了在使用 液晶显示元件作为显示元件13的情况下的优选构造。另外，对于此种构造，由于光源11的 图像位于反射单元5附近，因此从光源11的图像漫射的光以会聚状态被反射单元5反射， 由此可以得到提高的亮度效率。应该注意的是，当有机EL显示元件用作显示元件13时，不需要采用远心光学系 统。因此，可以构造成使得反射单元5不设置在后焦点位置上。图6是示出根据本实施方式的光学系统的(a)沿着横向方向的光学轴截面(即， 与反射单元的入射表面平行的光学轴截面)和(b)沿着纵向方向的光学轴截面(即，与反 射单元的入射表面垂直的光学轴截面)之间的差别的示意图。应该注意的是，在图6中，为 了针对纸面进行描述，由反射单元5反射的光被表示为直线。在图6A和图6B中，分别用双点划线、实线、单点划线和虚线表示光学轴上的主光 线、光学轴上的边缘光线、光学轴外部的主光线、光学轴外部的边缘光线。如图6A中所示， 在根据本实施方式的光学系统中，由反射单元5限定横向的光通量(换言之，反射单元5用 作孔径光阑)。因此，光学轴外部的边缘光线与光学轴交叉。另一方面，如图6B中所示，由 于反射单元5对于纵向方向具有足够大的孔径，因此反射单元5没有用作实质上的孔径光 阑，而是眼睛瞳孔10用作孔径光阑。应该注意的是，虽然本实施方式示出的眼镜型图像显示装置1被构造成向右眼显 示电子图像，但是其也可以被构造为向左眼显示电子图像。(第二实施方式)图7是示意性示出根据本发明的第二实施方式的眼镜型图像显示装置的框图。在 该示意图中，还示出了当观看者戴上眼镜型图像显示装置1时他/她的右眼的眼球2。如示 意图中所示，根据本实施方式的眼镜型图像显示装置1设置有位于眼镜的镜腿9上的图像 输出单元4和将从图像输出单元4输出的图像光向着观看者的眼球2反射的反射单元5。图像输出单元4在其内具有用于显示二维图像的显示元件13并且输出图像光。 如第一实施方式的情况中一样，可以使用诸如液晶显示元件和有机EL元件的通用显示元 件来作为显示元件13。此后，从显示元件13(即，图像输出单元4)输出的图像光入射到偏 转棱镜15上，被偏转50° -70°，并且向着反射单元射出。在图7所示的实施方式中，偏转 棱镜15和投影透镜14被一体模制而成，并且从偏转棱镜15和投影透镜14向着反射单元 5射出的图像光是会聚光线。
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可以使用顶角为30°、60°和90°的棱镜(称作30°棱镜)作为偏转棱镜15的 实例。当使用30°棱镜时，可以通过使图像光垂直于与90°顶角相对的表面而射入，由与 60°顶角相对的表面反射图像光，由与90°顶角相对的表面全反射图像光，并且从与30° 顶角相对的表面射出图像光，从而获得60°的偏转。反射单元5是没有折射力的反射构件，并且被设置成使得当观看者戴上眼镜时， 该反射单元5将从图像输出单元4输出的图像光向着观看者的眼球2反射，使得观看者可 以看到二维图像的虚像。如第一实施方式的情况一样，可以使用(a)前表面反射镜、(b)后 表面反射镜、(c)嵌入眼镜镜片中的反射镜和(d)全反射棱镜等作为反射单元5(参见图 2)。应该注意的是，如第一实施方式中的情况一样，对于观看者的正面方向的投影截面，反 射单元5设置在使反射单元5没有覆盖观看者的眼睛瞳孔10的位置上(参见图3)。另外， 在本实施方式中，将反射单元5设置在该位置上，这使得观看者可以充分确保他/她的视 野，由此，即使当观看者戴上根据本实施方式的眼镜型图像显示装置时，他/她也可以安全 地四处移动。具体来讲，在本实施方式中，偏转棱镜15使得光线可以以比第一实施方式中 更尖锐的角度入射到反射单元5上，由此反射单元5可以设置在视野被阻碍得更少的位置 上。在图7中所示的本实施方式中，由眼镜的桩头7来保持投影透镜14和偏转棱镜 15。另外，图像输出单元4被眼镜的镜腿9保持，并且在与显示元件13的显示表面垂直的 方向上可移动并可调节。采用该构造，可以通过改变显示元件13和偏转棱镜15之间的距 离来调节屈光度。另外，如果显示元件13平行于显示表面而可移动并可调节，则可以执行 瞳孔间的调节。另外，如果投影透镜14和偏转棱镜15没有被一体模制而成并且投影透镜 14和偏转棱镜15之间的距离被可调节地保持，则可以通过调节该距离来调节屈光度。图8是示出用于更详细说明根据本实施方式的光学系统的本实施方式的选取出 的光学元件的基本框图。如图8中所示，在根据本实施方式的光学系统中，含有图像信息的 图像光从显示元件13输出，被偏转棱镜15偏转，被投影透镜14转换成会聚光线，并被导 向反射单元5。反射单元5将来自投影透镜14的入射图像光向着观看者的眼睛瞳孔10反 射。在这种情况下，反射单元5的入射表面的方向与纸面的方向相同，该方向从观看者来看 是基本上水平的。如可以看到的，同样在本实施方式中，如同在第一实施方式的情况下，在 反射单元5处，沿着纸面方向的光学轴截面的光通量直径是最小的。换言之，同样在本实施 方式中，对于沿着入射表面的方向的光学轴截面，反射单元5实质上用作孔径光阑。因此， 同样在本实施方式中，由于反射单元5是瞳孔位置，因此，即使显示元件13是横向长矩形的 形状，反射单元5也可以是纵向长矩形的形状。如在图8所示的基本框图中可以看到的，在本实施方式中，通过改变显示元件13 和偏转棱镜15之间的距离来改变显示元件13和投影透镜14之间的距离，由此可以执行屈 光度调节。另外，如果显示元件13平行于显示表面可移动并可调节，则显示元件13相对于 眼睛瞳孔10的投影位置平行移位，由此可以得到能够执行瞳孔间调节的构造。另外，可以 通过调节投影透镜14和偏转棱镜15之间的距离来改变显示元件13和投影透镜14之间的 距离，由此可以执行屈光度调节。图9示出根据本实施方式的瞳孔间调节的另一个实例。图9A仅示出光学元件，而 图9B示出瞳孔间调节机构。
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在图9A中，如在图8中所示的光学元件的情况一样，含有图像信息的图像光从显 示元件13输出，被偏转棱镜15偏转，被投影透镜14转换成会聚光线，并被导向反射单元5。 此后，反射单元5将来自投影透镜14的入射图像光向着观看者的眼睛瞳孔10反射。此时， 图像输出单元(在图9A中，包括显示元件13、偏转棱镜15和投影透镜14)围绕反射单元5 旋转。因此，因为观看者的眼睛瞳孔10上的可视位置发生移位，所以可以实现瞳孔间调节。根据图9B中的瞳孔间调节机构的实例，图像输出单元4具有以反射单元5为圆心 的弧形导向件21，并且图像输出单元4通过该导向件21而被眼镜框架3保持，由此，图像输 出单元4可绕反射单元旋转地被保持，从而实现了能够执行瞳孔间调节的眼镜型图像显示装置。图10是示出根据本实施方式的瞳孔间调节的另一个实例的示意图。图IOA仅示 出光学元件，而图IOB示出瞳孔间调节机构。如在图8中所示的光学元件的情况一样，在图IOA中，含有图像信息的图像光从显 示元件13输出，被偏转棱镜15偏转，被投影透镜14转换成会聚光线，并被导向反射单元5。 此后，反射单元5将来自投影透镜14的入射图像光向着观看者的眼睛瞳孔10反射。此时， 反射单元5围绕位于反射单元的反射平面中的轴旋转。因此，观看者的眼睛瞳孔10上的可 视位置发生移位，由此可以实现瞳孔间调节。根据图IOB所示的瞳孔间调节机构的实例，在眼镜镜片中形成具有凹面16的凹 槽，并且在凹槽的一部分上设置有穿透眼镜镜片的通孔17。对于反射单元5，将凸面19设 置为反射表面18的后表面，并且形成穿透通孔17的柄(knob) 20。凹面16和凸面19彼此 可滑动地配合，并且反射表面18被穿透通孔17的柄20所偏转。采用这种构造，凹面16和 凸面19的曲面中心将成为反射表面18旋转的中心，由此实现围绕位于反射表面中的轴的 旋转。也就是说，可以实现能执行瞳孔间调节的眼镜型图像显示装置。应该注意的是，虽然使用第二实施方式示出了参照图9和图10的瞳孔间调节的实 例，但是也可以通过第一实施方式来适当地执行这些实例。(第三实施方式)图11是示意性示出根据本发明的第三实施方式的眼镜型图像显示装置的基本框 图。在本实施方式中，为了供双眼使用，扩展了根据参照图7示出的第二实施方式的眼镜型 图像显示装置的使用。换言之，根据本实施方式的眼镜型图像显示装置1设置有图像输出 单元4，其设置在眼镜的镜腿9上；偏转棱镜15，其用于偏转从图像输出单元4输出的图像 光；投影透镜14，其用于对由图像输出单元4中的显示元件13显示的二维图像进行放大和 投影；和反射单元5，其用于将来自投影透镜14的图像光向着观看者的眼球2进行反射。这 些单元被设置来用于右眼并用于左眼。这里，本实施方式的各个功能与根据第二实施方式 的眼镜型图像显示装置的功能类似，因此通过在图中分配各个相同的符号而省略了类似的 说明。换言之，根据本实施方式的眼镜型图像显示装置具有根据第二实施方式的眼镜型图 像显示装置所拥有的功能和效果。如图11中所示，在本实施方式中，对于右眼和左眼，图像光的入射角是相同的。换 言之，戴上根据本实施方式的眼镜型图像显示装置的观看者看到他/她前方的一个图像。 此时，可以通过向右眼和左眼显示不一致的图像来显示三维图像。另外，通过将反射单元5 沿短边方向的宽度减小至小于4mm(人类的平均瞳孔直径)，可以实现透视显示，由此可以在观看者的背景上叠加三维图像，因此可以实现非常逼真的立体显示。另外，图像光的入射 角可以针对眼球的会聚量而向内地形成角度。(第四实施方式)图12是示意性示出根据本发明的第四实施方式的眼镜型图像显示装置的框图。 在本实施方式中，参照图7示出的眼镜型图像显示装置的使用被扩展到供双眼使用。换言 之，根据本实施方式的眼镜型图像显示装置1设置有图像输出单元4，其设置在眼镜的镜 腿9上；偏转棱镜15，其用于偏转从图像输出单元4输出的图像光；投影透镜14，其用于对 由图像输出单元4中的显示元件13显示的二维图像进行放大和投影；和反射单元5，其用 于将来自投影透镜14的图像光向着观看者的眼球2进行反射。对于右眼和左眼，设置这些 单元。这里，本实施方式的各个功能与根据第二实施方式的眼镜型图像显示装置的各个功 能类似，因此通过将相同的符号分别分配在图中而省略类似的说明。换言之，根据本实施方 式的眼镜型图像显示装置具有根据第二实施方式的眼镜型图像显示装置所拥有的功能和 效果。如图12中所示，在本实施方式中，相对于观看者的右眼和左眼，当从观看者侧观 看时候，图像光的入射角指向外。也就是说，戴上根据本实施方式的眼镜型图像显示装置的 观看者看到图像中的任一个。此时，通过在右眼和左眼之间显示不同的图像，观看者可以选 择性地观看所需的显示。换言之，通过将用于右眼和用于左眼的图像放在一起，可以显示两 个图像的信息。因此，本实施方式适于当根据本发明的眼镜型图像显示装置被用作信息提 供装置时的情况。本专利申请要求2009年8月31日提交的日本专利申请No. 2009-200771的优先 权，其内容以引用的方式合并于本文。
权利要求
1. 一种眼镜型图像显示装置，其包括图像输出单元，所述图像输出单元设置在眼镜的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设置为使 得对于沿着至少一个方向的光学轴截面，与光学轴垂直的光通量的宽度在所述反射单元处 是最小的。
2.根据权利要求1所述的眼镜型图像显示装置，其中与所述光学轴垂直的截面的最小 宽度小于4mm，该4mm是人类的平均瞳孔直径。
3.根据权利要求1所述的眼镜型图像显示装置，其中，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。
4.根据权利要求3所述的眼镜型图像显示装置，其中所述显示元件是矩形的形状，并 且该显示元件被设置为使得所述矩形的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。
5.根据权利要求1所述的眼镜型图像显示装置，其中，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，沿着横向方向的瞳孔位置位于所述反射构件附 近，而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，其中，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。
6.根据权利要求1所述的眼镜型图像显示装置，其中所述反射构件被嵌入在所述眼镜 镜片中。
7.根据权利要求1所述的眼镜型图像显示装置，其中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。
8.根据权利要求1所述的眼镜型图像显示装置，其中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单元的反射表面中并且与入射表面垂直的轴 可旋转地保持。
9.根据权利要求1所述的眼镜型图像显示装置，其中，对于所述图像输出单元，在所述 显示元件和所述投影透镜之间设置有偏转棱镜。
10.根据权利要求9所述的眼镜型图像显示装置，其中所述显示元件被设置成面向 所述观看者的前向方向，并且从所述显示元件输出的光线入射到所述偏转棱镜上，被偏转 50°至70°，并且向着所述反射单元射出。
11.根据权利要求9所述的眼镜型图像显示装置，其中所述投影透镜和所述偏转棱镜 被一体模制而成。
12.根据权利要求9所述的眼镜型图像显示装置，其中所述投影透镜和所述偏转棱镜被所述眼镜的桩头保持，所述显示元件被所述眼镜的镜腿保持，并且所述显示元件沿着与 显示表面垂直的方向可移动和可调节。
13.根据权利要求9所述的眼镜型图像显示装置，其中所述投影透镜和所述偏转棱镜 之间的距离被可调节地保持。
14.根据权利要求9所述的眼镜型图像显示装置，其中所述投影透镜和所述偏转棱镜 被所述眼镜的桩头保持，所述显示元件被所述眼镜的镜腿保持，并且所述显示元件沿着与 显示表面平行的方向可移动和可调节。
15.根据权利要求1所述的眼镜型图像显示装置，其中所述显示元件是有机EL。
16.根据权利要求1所述的眼镜型图像显示装置，其中，对于所述反射单元，相对于所 述观看者的正面方向的投影截面被设置在使所述投影截面没有覆盖所述观看者的瞳孔的 位置上。
全文摘要
一种眼镜型图像显示装置，其设置有图像输出单元，其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，并且将从所述图像输出单元输出的图像光向着眼球反射。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，与光学轴垂直的光通量的宽度在所述反射单元处是最小的。
文档编号G02B27/01GK102004317SQ20101026849
公开日2011年4月6日 申请日期2010年8月30日 优先权日2009年8月31日
发明者井场阳一, 杉原良平, 高桥浩一, 龙田成示 申请人:奥林巴斯株式会社