头戴式显示装置和光学单元的制作方法
【专利摘要】提供了一种头戴式显示装置，其被构成使得根据目镜的光学特性使显示面板可以准确地对准。目镜光学系统包括：透明树脂模制的透镜；和待插入到显示面板/组装侧上的固定孔中的固定销，一体地形成在最接近显示面板的透镜的四个角部。四个固定销(1002-1005)布置于使显示在显示面板活动面积中的图像的光不会通过的地方。另外，一组固定销(1002)和固定销(1005)以及一组固定销(1003)和固定销(1004)各布置在关于透镜部分(1001)的光学中心对称的位置。
【专利说明】头戴式显示装置和光学单元
【技术领域】
[0001]本说明书中公开的技术涉及通过将之安装在用户头部上而使用的一种头戴式显示装置和一种光学单元，特别地涉及这样一种头戴式显示装置和一种光学单元，其具有用于显示视频的显示面板和用于将显示在显示面板上的图像投射到用户眼睛中的接目光学部分(ocular optical port1n)。
【背景技术】
[0002]广为人知的显示装置安装在头部上来观看视频，即，头戴式显示器(HMD)。头戴式显示器具有用于右眼和左眼中的每个的光学单元，并且被构造成当它使用耳机时能够控制视觉和听觉。当它被构造为在它附接至头部的时候完全与外界隔断时，在看和听的时候虚拟现实得以增加。另外，头戴式显示器可以向右眼和左眼反射不同的视频，并且当具有视差的图像显示于右眼和左眼时，可能呈现3D图像。
[0003]头戴式显示器是为用户提供虚拟图像(即，在眼睛的视网膜上形成虚拟图像)的显示系统。在此，虚拟图像是当相比于焦距使物体更接近透镜时形成在物体侧的图像。
[0004]在用户欣赏虚拟图像的情况下，可优选的是例如变化形成虚拟图像的与用户的长度，这取决于视频。例如，提出了一种头戴式液晶显示装置，其使用2英寸或更小对角线的小型液晶显示器元件而紧凑和轻量化并且具有更宽的观看角度，用由三个高折射率塑料透镜组成的放大透镜实现(例如，参照专利文献I)。
[0005]另外，提出了一种显示装置，其提供了采用适于视频(例如，参照专利文献2)形式的虚拟图像。该显示装置设置有放大光学系统，其中由用户左眼和右眼观察的相同虚拟图像布置在相同平面上，并且被构造成控制虚拟图像与用户的距离和虚拟图像的大小，这取决于视频的宽高比。例如，根据高视觉广播具有16:9宽高比的诸如电影和电视剧的视频形成在视网膜上，作为在远离用户大约15米的遥远位置处的较大虚拟图像，而根据国家电视系统委员会(NTSC)系统具有4:3宽高比的电视信号视频形成在视网膜上，作为在远离用户大约3米的比较近的位置处的中等大小的虚拟图像，从而允许用户感觉到现实感以及降低欣赏虚拟图像时候的疲倦感。
[0006]如果高分辨率元件诸如有机电致发光(EL)用于针对头戴式显示器右眼和左眼的显示部分而适合的视场角设定在光学系统中，另外使多通道用耳机重现，则如在电影院中观看的这样的现实感将能够重现。本申请旨在拥有一种能够提供相当于电影院最佳座位的观看环境的头戴式显示器，在头戴式显示器中，光学系统的左右光轴并非以高精度彼此一致，于是观察用户结束了视频的不舒服感觉。为了允许左右光轴彼此一致，一般调整左右显示部分的位置使得待观察的视频与调整指针一致。例如，提出了一种不需要或需要减少的液晶显示器元件光轴调整的头戴式视频显示装置，通过以下手段实现:在围绕X、Y和ω轴执行对应位置调整之后将液晶显示器元件安装在保持构件上，然后将保持构件及固定在其上的液晶显示器元件附接至具有容纳在其中的接目透镜的光学单元(例如，参照专利文献3)。
[0007]本申请考虑的是，为了满足头戴式显示器的所需精度，有必要取决于透镜的光学特性来定位和固定显示面板。显示面板相对于透镜的定位精度必须至少是像素大小(例如，在使用有机电致发光(EL)元件的情况为10μ)或更小。
[0008]然而，难以用机械定位诸如例如邻接和孔配合来满足前述所需精度。此外，为了实现用机械定位满足前述所需精度的结构，更高精度的部件和根据该精度的管理是需要的，造成部件成本增加和组装成本增加。
[0009]例如，提出了一种紧凑和减轻的头戴式显示器，通过一体模制液晶显示面板主体的基板与接目透镜而实现(例如，参照专利文献4)。然而，如果液晶显示面板主体的基板和接目透镜一体制成，则液晶显示面板主体与接目透镜的光轴的定位精度在模制的时候是固定的，使之不可能进一步以高精度来执行位置调整。此外，应考虑的是，当接目光学系统由多个透镜组成时，难以在包括液晶显示面板主体的情况下一体模制多个接目透镜。
[0010]引文列表
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:JP Η9-113823Α
[0013]专利文献2: JP 2007-133415A
[0014]专利文献3: JP 2008-249869A，段落
[0030]
[0015]专利文献4: JP H8-278476A
【发明内容】
[0016]技术问题
[0017]本说明书中公开的技术的目的是提供一种优异的头戴式显示装置和一种光学单元，设置有用于显示视频的显示面板和用于将显示在显示面板上的图像投射到用户眼睛中的接目透镜，并且取决于接目透镜的光学特性而被构造成使得显示面板可以被精确地对准。
[0018]问题的解决方案
[0019]鉴于上述问题已经实现了本公开，而本公开的第一方面提供了一种头戴式显示装置，包括:显示面板部分，包括被构造成显示图像的显示面板；接目光学部分，具有与附接所述显示面板部分的附接部一体地形成的透镜，并且被构造成对由所述显示面板显示的视频执行光学处理；视频信号处理部分，被构造成处理视频信号；以及显示控制部分，被构造成基于在所述视频信号处理部分处理的视频信号来驱动所述显示面板。
[0020]根据本公开的第二方面，具有根据第一方面的头戴式显示装置的附接部的所述透镜由与所述附接部一体地模制的透明树脂模制的透镜制成。
[0021]根据本公开的第三方面，根据第二方面的头戴式显示装置的所述附接部包括与所述透明树脂模制的透镜一体地模制的多个固定销。所述固定销被插入通过钻制在所述显示面板部分一侧的固定孔，以将所述显示面板部分附接至所述接目光学部分。
[0022]根据本公开的第四方面，在根据第三方面的头戴式显示装置中，所述固定销设置于没有显示在所述显示面板的有效面积上的视频的光通过所述透明树脂模制的透镜的表面的地方。
[0023]根据本公开的第五方面，在根据第三方面的头戴式显示装置中，所述多个固定销设置在关于所述透明树脂模制的透镜的光学中心对称的地方。
[0024]根据本公开的第六方面，根据第一方面的头戴式显示装置的所述接目光学部分具有多个透镜，并且与所述附接部一体的所述透镜最邻近所述显示面板。
[0025]根据本公开的第七方面，根据第一方面的头戴式显示装置进一步包括被构造成冷却所述显示面板的显示面板冷却部分。
[0026]根据本公开的第八方面，根据第七方面的头戴式显示装置的所述显示面板冷却部分具有被构造成与所述显示面板的基板侧进行表面接触的散热器。
[0027]根据本公开的第九方面，根据第八方面的头戴式显示装置进一步包括导热硅脂(heat conductive grease),所述导热娃脂被构造成填充在所述散热器与所述显示面板的基板侧进行表面接触时产生的间隙。
[0028]根据本公开的第十方面，根据第一方面的头戴式显示装置进一步包括显示面板密封部分，所述显示面板密封部分被构造成密封所述显示面板的发光面。
[0029]根据本公开的第十一方面，根据第十方面的头戴式显示装置的所述显示面板密封部分具有被构造成覆盖由所述显示面板保持部分固定的所述显示面板的侧部的盖框(cover frame),以及被构造成闭合所述盖框的开口的盖部分(lid port1n)。
[0030]根据本公开的第十二方面，在根据第十一方面的头戴式显示装置中，所述盖部分是被构造成与所述显示面板的基板侧进行表面接触的所述散热器。
[0031]根据本公开的第十三方面，根据第十二方面的头戴式显示装置进一步包括导热硅月旨，所述导热硅脂被构造成填充在所述散热器与所述显示面板的基板侧进行表面接触时产生的间隙。
[0032]根据本公开第十四方面的本发明提供了一种用于头戴式显示装置的光学单元，包括:显示面板部分，包括被构造成显示图像的显示面板；以及接目光学部分，具有与附接所述显示面板部分的附接部一体地形成的透镜，并且被构造成对由所述显示面板显示的视频执行光学处理。
[0033]发明的有利效果
[0034]根据本说明书中公开的技术，可以提供一种优异的头戴式显示装置和一种光学单元，其设置有用于显示视频的显示面板和用于将显示在显示面板上的图像投射到用户眼睛中的接目透镜，并且被构造成使得取决于接目透镜的光学特性而使显示面板可以被精确地对准。
[0035]根据本说明书中公开的技术，可以通一种优异的头戴式显示装置和一种光学单元，其被构造成使得显示面板可以相对于接目透镜以显示面板像素大小或更小的精度进行对准而不会削弱紧凑性和轻量化。
[0036]本说明书中公开的技术的其它目的、特征和优点将基于以下实施例和附图通过更详细的描述加以阐明。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1是示意性地图示包括头戴式显示器的图像显示系统构造的图示。
[0038]图2是图示从上面的头部安装单元10主体的顶面外观的图示。
[0039]图3是示意性地图示头部安装单元10内部构造的图示。
[0040]图4是解释如何经由面板保持器将显示面板定位和固定在镜筒上的方法的图示。
[0041]图5是解释如何经由面板保持器将显示面板定位和固定在镜筒上的方法的图示。
[0042]图6是解释如何经由面板保持器将显示面板定位和固定在镜筒上的方法的图示。
[0043]图7是解释如何经由面板保持器将显示面板定位和固定在镜筒上的方法的图示。
[0044]图8是解释如何经由面板保持器将显示面板定位和固定在镜筒上的方法的图示。
[0045]图9是解释如何经由面板保持器将显示面板定位和固定在镜筒上的方法的图示。
[0046]图10是图示透明树脂模制的透镜的顶面的图示，固定销与之一体地模制。
[0047]图11是图示使用与透明树脂模制的透镜一体地模制的固定销直接地定位和固定显示面板的结构的图示。
[0048]图12是解释如何使用与透明树脂模制的透镜一体地模制的固定销直接地定位和固定显示面板的方法的图示。
[0049]图13是解释如何使用与透明树脂模制的透镜一体地模制的固定销直接地定位和固定显示面板的方法的图示。
[0050]图14是解释如何使用与透明树脂模制的透镜一体地模制的固定销直接地定位和固定显示面板的方法的图示。
[0051]图15是图示将盖框1104附接至接目光学透镜部分1101镜筒的外观的图示。
【具体实施方式】
[0052]下文中，将参考附图详细地描述在本说明书中公开的技术的各实施例。
[0053]图1示意性地图示包括头戴式显示器的图像显示系统的构造。所图示的系统由以下组成:作为观看内容源的蓝光盘重现装置(Blu-ray disc reproducing apparatus) 20、用于处理从蓝光盘重现装置20输出的AV信号的前端盒40、作为蓝光盘重现装置20重现内容的输出目的地的头戴式显示装置(头部安装单元)10、以及作为蓝光盘重现装置20重现内容的另一输出目的地的高清晰显示器(例如，HDMI (注册商标)兼容电视)30。头部安装单元10和前端盒40构成一套头戴式显示器。
[0054]例如，前端盒40对应于HDMI (注册商标)中继器，其在接收从蓝光盘重现装置20输出的AV信号的HDMI (注册商标)输入时,执行信号处理和HDMI (注册商标)输出。另外，前端盒40还表示将蓝光盘重现装置20的输出目的地转换成头部安装单元10和高清晰显示器30之一的双向输出转换器。在图示的示例中，虽然前端盒40具有两个输出，但它可具有三个输出或以上。然而，在前端盒40中，AV信号的输出目的地是独占的，并且最高优先级被分配给向头部安装单元10的输出。
[0055]应注意的是，高清晰度多媒体接口(HDMI (注册商标))是基于数字视频接口(DVI)而形成的接口标准，包括最小化传输差分信号(Transit1n Minimized DifferentialSignaling, TMDS)的物理层，并且用于主要用来传送声音和视频的数码家电。例如，本系统符合HDMI (注册商标)1.4。
[0056]HDMI (注册商标)电缆连接于蓝光盘重现装置20和前端盒40之间以及前端盒40和高清晰显示器30之间。虽然可能采用将HDMI (注册商标)电缆连接于前端盒40和头部安装单元10之间的构造，但其它规范的电缆可用于执行AV信号的串行传递。然而，假设AV信号和电力由连接于前端盒40和头部安装单元10之间的一个电缆供给，并且头部安装单元10可以通过该电缆获取驱动电力。
[0057]图2图示了从上面的头部安装单元10主体的顶面的外观。
[0058]头部安装单元10设置有用于左眼和右眼的两个独立显示部分。例如，每个显示部分采用由有机电致发光(EL)元件组成的显示面板。此外，左右显示部分中的每个配备有低失真和高分辨率的宽的观看角度接目光学系统。如果显示面板上的视频被放大并用该接目光学系统投射以设定更宽的视场角同时用耳机重现多通道，则可以重现如在电影院中观看的这样的现实感。
[0059]头部安装单元10具有独立地用于右侧和左侧的光学系统，眼水平和瞳距针对每个用户逐个变化，由此需要对准光学系统与佩戴它的用户的眼睛。因此，头部安装单元10主体部分配备有瞳距调整机构，用于调整右眼的显示部分和左眼的显示部分之间的瞳距。
[0060]图3示意性地图示头部安装单元10的内部构造。下文中，将解释每个部分。
[0061]操作部分301设置有操作器，诸如触摸传感器、按钮、和键(例如，电源按钮和十字键，任一个均未图示)。经由操作部分301，取决于控制信息，控制部分302综合地控制头部安装单元10内部的动作。具体地，控制部分302指示视频控制部分303处理视频信号，指示OSD控制部分304绘制OSD屏幕，并且指示MISC控制部分305执行内部配备的各种动作。
[0062]视频输入接口 306输入通过前端盒40从蓝光盘重现装置20 (参照图1)重现和输出的视频信号。取决于控制部分302的指示，视频控制部分303执行输入视频信号及其它信号处理的图像质量调整，以写入到视频缓冲器307中。此外，基于操作部分301的操作信息，控制部分302指示视频控制部分303将光标绘制到视频中。
[0063]取决于从控制部分302传达的信息，OSD控制部分304绘制OSD屏幕而重叠在原始视频上，以写入到OSD缓冲器308中。OSD屏幕包括经由诸如触摸传感器等操作部分301要由用户选择的一个或多个菜单按钮、要从菜单按钮下拉的子菜单、由此的文本信息等。
[0064]MISC控制部分305执行OSD控制，并且控制除视频控制的其它控制，这取决于从控制部分302传达的信息。
[0065]图像合成部分309将写入到OSD缓冲器308中的OSD屏幕重叠在写入到视频缓冲器307中的视频数据之上，以输出到显示控制部分310。
[0066]显示控制部分310将输入视频信号分成左眼的视频信号和右眼的视频信号，以控制对左眼显示面板311L和右眼显示面板311R的绘制。左眼显示面板311L和右眼显示面板311R由显示器件、诸如例如有机电致发光(EL)元件和液晶组成。
[0067]左眼显示面板31IL和右眼显示面板31 IR分别配备有接目光学透镜部分312L和312R，用于放大和投射视频。左右接目光学透镜部分312L和312R中的每个由多个透镜的组合组成，并且执行这样的光学处理以放大和投射由用于观察者左眼和右眼的左眼显示面板311L和右眼显示面板311R显示的视频。显示在左眼显示面板311L和右眼显示面板311R各发光面上的视频当它们通过接目光学透镜部分时分别被放大，以在用户的视网膜上形成大的虚拟图像。然后，左眼的视频和右眼的视频在观察用户的大脑中是一体的。
[0068]为了满足头戴式显示器所需的精度，有必要定位和固定显示面板31IL和31 IR，这取决于接目光学透镜部分312L和312R的光学特性。显示面板311L和311R相对于接目光学透镜部分312L和312R的定位精度必须至少是像素大小(例如，在使用有机电致发光(EL)元件的情况下是10 μ )或更小。
[0069]在此，接目光学透镜部分312L和312R的光学特性在关于设计值的公差内具有差量。另外，左眼显示面板311L和右眼显示面板311R的像素位置在关于附接显示面板311L和311R的面板外框的公差内具有差量。
[0070]此外，当接目透镜由玻璃材料制成时，不可能将显示面板直接地定位和固定在接目透镜上；通常，应考虑的是，用于保持接目透镜的第一机构部件和用于将显示面板附接至第一机构部件的第二机构部件发生干涉，以定位和固定接目透镜和显示面板。
[0071]例如，在已经转让给本申请的专利申请N0.2011-186622的说明书中，如图4图示的，公开了一种头部安装单元的光学单元，其被构造成使得使显示面板提前固定在面板外框403A上的面板部分403由面板保持器402支撑，并且面板保持器402附接至接目透镜的镜筒401。
[0072]因为左右光学单元是对称的，在图4中图示了左眼的光学单元，而右眼的光学单元的图示被省略。所图示的光学单元由以下组成:容纳多个透镜的镜筒401、面板保持器402、使显示面板提前固定在面板外框403A上的面板部分403、用于与面板保持器402 —起覆盖显示面板侧部的盖框404、以及由具有更高热传导性的材料组成的散热器405。
[0073]四个固定销设置在镜筒401表面的四个角部处。然而，镜筒401的光学特性在关于设计值的公差内具有差量(即，单独差异)。另外，面板保持器402被螺旋紧固至镜筒401。
[0074]面板部分403通过提前将显示面板附着和固定到面板外框403A而获得。面板外框403A具有钻制的固定孔，通过该固定孔插入固定在镜筒401上的(上述的)每个固定销。显示面板由诸如有机电致发光(EL)的显示元件组成，并且面板外框403A由基板、柔性印刷电路(FPC)组成，其上安装有显示面板。显示面板的像素位置在关于面板外框403A的公差内具有差量。
[0075]图5概略地图示了将面板保持器402的各自固定销分别插入通过面板部分403侧的对应固定孔的外观。此外，图6至9概略地图示了经由面板保持器402将面板部分403定位和固定到容纳接目透镜的镜筒401的步骤。
[0076]首先，如图6图示的，面板保持器402在四个角部处用四个螺钉附接至镜筒401的表面。在该状态下，面板保持器402的固定销突出到镜筒401的相反侧。
[0077]接下来，如图7图示的，面板保持器402的螺旋紧固到镜筒401表面的各自固定销分别插入通过安装显示面板的面板部分403侧的对应固定孔。然后，如图8图示的，UV树脂倒入每个固定孔，以填充相对于固定销的间隙。在该状态下，依据镜筒401光学特性的公差内的单独差量(individual dispers1ns)和显示面板相对于面板外框403A的像素位置的单独差量，经由面板部分403变化了显示面板在X、Y和Z轴以及滚动、俯仰和偏航的六轴方向上的位置，显示面板相对于镜筒401的光轴进行定位。例如，以像素大小或更小的精度来执行显不面板相对于镜筒401光轴的定位。
[0078]然后，如图9图示的，当确定了显示面板相对于镜筒401的位置时，靠近每个固定销的地方用紫外线照射，以固化已填充相对于固定销的间隙的UV树脂，从而使显示面板能够固定在相对于镜筒401的期望位置处。
[0079]在面板保持器402如图4、5和6至9图示进行干涉的定位和固定方法的情况下，相对于镜筒401的定位元件(定位孔)和固定手段(四个螺钉)是必要的。另外，面板保持器402是需要精度管理的高附加值的部件，造成成本的增加。例如，面板保持器402是金属压制产品，并且需要表面处理(或磨砂涂覆)来防止不必要的光反射。关注的是，当面板保持器402螺旋紧固到镜筒401时，由于镀覆带来的精细裸金属屑(fine bare metal shavings)或者灰尘可发生，造成这种灰尘附着至显示面板的有效显示面积。
[0080]另外，当在面板保持器402干涉的情况下定位显示面板时，难以使镜筒401变得更紧凑和减轻，由于以下条件诸如:(I)布置定位元件和固定元件需要空间；以及(2)每个固定销的中心位置必须与面板部分403侧的对应固定孔一致。另外，当已经填充固定孔的UV树脂固化时，固定销的遮挡会防止UV树脂的照射，造成固化不足。为了均匀地固化UV树脂，除了从固定销上面照射紫外线以便不会遮挡住它，没有其它选择。
[0081]然后，本申请提出了一种方法，其中用于定位和固定显示面板(具体地，是安装有显示面板的面板部分)的附接部分一体地设置有接目光学透镜部分，使得显示面板直接地附接至接目光学透镜部分而没有诸如面板保持器402等部件发生干涉。
[0082]具体地，构成接目光学透镜部分的至少一个透镜被采用为透明树脂模制的透镜，并且作为显示面板附接部分的固定销与该透明树脂模制的透镜一体地模制。接目光学透镜部分通常由多个透镜组成；如果所有这些被制成树脂模制的产品，则接目光学透镜部分可以轻量化和低成本。
[0083]在此，透镜材料的示例包括用于光学应用的透明热塑性树脂(例如，环烯烃聚合物(C0P)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基苯乙烯共聚(MS)树脂等)。
[0084]当接目光学透镜部分内部的两个或以上透镜被制成树脂模制的产品时，固定销可与这些树脂模制的透镜任一一体地模制。然而，考虑到诸如容易组装和附接位置调整等可操作性，可优选的是，最邻近(即，最外部)显示面板的透镜与固定销一体地模制。
[0085]此外，充分考虑到接目光学透镜部分的光学特性，为了不会防止观察到由于固定销形成在透镜表面上而在显示面板上显示的视频，有必要确定固定销的布置位置。即，可优选的是在没有光通过显示于显示面板有效面积上的视频的地方提供固定销。另外，考虑到可操作性等，为了允许每个固定销的中心位置与面板部分侧的对应固定孔一致，可优选的是在关于树脂模制的透镜的光轴中心对称的地方布置各自固定销。
[0086]图10图示透明树脂模制的透镜的顶视图(参照图10⑷)和侧视图(参照图10 (B))，在未干扰接目光学透镜部分光学特性且关于接目光学透镜部分的光轴中心对称的地方，每个固定销与之一体地模制。
[0087]在透明树脂模制部件1000的形成矩形轮廓的(图10 (B)的底面侧)一个表面上，设置有透镜部分1001，其具有球面或非球面的透镜形状以获得作为接目光学透镜的光学特性。透镜部分1001具有大致围绕矩形中心的光学中心。显示在显示面板有效面积上的视频的光通过透镜部分1001，以放大和投射在观察者的眼睛中。
[0088]此外，透明树脂模制部件1000的其它表面(在图10(B)的顶面侧)具有大致平坦形状，并且固定销1002、1003、1004和1005突出于该表面的四个角部。这四个固定销1002至1005布置在没有通过显示在显示面板有效面积上的视频光的地方，使得不会阻碍在显示面板上观察视频。另外，在关于透镜部分1001光学中心对称的地方，分别设置有一组固定销1002和固定销1005以及一组固定销1003和固定销1004。
[0089]此外，图11图示了在固定销形成于最邻近显示面板的透明树脂模制的透镜上且面板部分直接附接至固定销的状态下接目光学透镜部分1101的截面构造。
[0090]显示面板1102安装在由聚碳酸酯(PC)制成的面板外框1103A上，以构成面板部分1103。另外，在面板外框1103A上，固定孔钻制在对应于与第一透镜1101-1 —体地模制的各自固定销的地方。
[0091]接目光学透镜部分1101具有总计η件透明树脂模制的透镜:第一透镜1101_1、第二透镜1101-2、…、和第η透镜1101-η，并且这些透镜由未图示的镜筒定位和支撑，以获得期望的光学特性(各自透镜的光轴假定彼此一致)。
[0092]第一透镜1101-1布置在最邻近(即，最外部)显示面板的地方。在第一透镜1101-1的一个表面上，形成了球面或非球面的透镜形状，以便获得期望的光学特性。另外，在第一透镜1101-1的(显示面板1102侧)其它表面上，固定销被一体地模制。如参考图10已经解释的，第一透镜1101-1的各自固定销不会干扰接目光学透镜部分1101的光学特性，并且设置在四个角部以关于光轴对称。
[0093]在此，将参考图12至14解释用于附接显示面板的方法。
[0094]首先，如图12图示的，与第一透镜1101-1—体地模制的各自固定销分别插入通过面板外框1103Α侧的对应固定孔，以连同面板部分1103将显示面板1102直接附接至第一透镜1101-1。面板部分1103的附接不涉及使用螺钉的螺旋紧固操作，由此不用关注灰尘的发生。
[0095]然后，在将面板部分1103附接至第一透镜1101-1的状态下，依据接目光学透镜部分1101光学特性的公差内的单独差量和显示面板1102相对于面板外框1103Α的像素位置的单独差量，变化了显示面板1102在X、Y和Z轴以及滚动、俯仰和偏航的六轴方向上的位置，显示面板1102进行定位。例如，以像素大小或更小的精度来执行显示面板1102相对于接目光学透镜部分1101光轴的定位。
[0096]例如，允许显示面板1102显示这样的发光模式以能够识别显示面板1102的空间位置和姿态并且在相机的拍摄图像(未图示)中识别它，显示面板1102相对于接目光学透镜部分1101的相对位置沿六轴方向进行调整。
[0097]然后，如图13图示的，当确定了显示面板1102相对于接目光学透镜部分1101的位置且维持该位置时，将UV树脂倒入每个固定孔以填充相对于固定销的间隙。然而，在固定孔提前填充有UV树脂之后，也可能执行如图12图示的插入固定销的操作。
[0098]接下来，如图14图示的，靠近每个固定销的地方用紫外线照射，以固化已经填充相对于固定销的间隙的UV树脂，从而将显示面板1102固定在相对于接目光学透镜部分1101的期望位置。每个固定销与透明树脂模制的透镜一体地模制，这意味着它具有透明度。因此，有这样一个优点:当UV树脂用紫外线照射时，固定销未被遮挡，便于设定固化条件和管理。例如，即使紫外线从固定销一侧照射，UV树脂也可以均匀地固化。
[0099]用在接目光学透镜部分1101中的每个透镜的材料是用于光学应用的透明热塑性树脂(例如，环烯烃聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基苯乙烯共聚(MS)树脂等)，并且具有接近由聚碳酸酯(PC)等制成的面板外框1103Α的线性膨胀系数。因此，在面板外框1103Α的固定孔和透镜1101-1侧的固定销之间，关于温度改变的相对位移变化大约等于零。
[0100]相反，如图4至9图示的，在经由面板保持器402将显示面板附接至镜筒401的结构情况下，由金属材料制成的面板保持器402与采用聚碳酸酯(PC)为材料的面板外框403Α之间的相对膨胀/收缩差为0.02mm,这并不小(倘若在40°C波动的时候指示出差，并且透镜中心和固定销之间的距离假定为13mm)。因此，有必要设法抑制关于面板外框403A(即，显示面板)与透镜光轴中心之间温度改变的相对位移变化。
[0101]如上所述，根据本说明书中公开的技术，用于附接面板保持器402的诸如固定销的附接部分，即显示面板与作为注射模制产品的接目透镜一体地模制，并且由此它可以被说是保持结构的成形灵活性得到改进。
[0102]此外，根据如图10至14图示的显示面板的附接结构，不必要允许诸如面板保持器402等机构部件发生干涉。因此，可能减少面板保持器402部件的重量和成本以及将面板保持器402螺旋紧固到镜筒401的操作成本。因为同样适用于左右显示面板，重量和成本的减少效果加倍。另外，伴随面板保持器402的螺旋紧固的灰尘的发生得以根除，由此也将不用关注由于灰尘附着而污染显示面板的有效显示面积。
[0103]应注意的是，如果诸如灰尘等异物附着至显示面板1102的表面，则它会被用户所观察的透镜放大，导致图像质量劣化，这会引起商业价值的削弱。因此，有必要拥有防灰尘结构来密封显示面板1102的发光面。该防灰尘结构将参考图15进行解释。在图15中，用于保护显示面板发光面防灰尘的密封结构主要由接目光学透镜部分1101镜筒的三个物件、盖框1104和散热器1105组成。
[0104]接目光学透镜部分1101的镜筒和盖框1104彼此紧密接触，在彼此相反的面上没有任何间隙。另外，盖框1104和散热器1105在彼此相反的面上彼此紧密接触。在此，显示面板1102在盖框1104后侧的柔性印刷电路(FPC)取出部具有粘附在其上的衬垫材料(未图示)，用于缓解柔性印刷电路(FPC)上的外部负载，以拥有经由衬垫材料压靠柔性印刷电路(FPC)的结构。上述的组装操作执行于清洁台内部；可优选的是防止在组装的时候进入灰尘并且防止附着到显示面板1102的发光面。另外，在完成组装之后，显示面板1102的发光面就拥有了防灰尘结构。
[0105]此外，针对头部安装单元10的显示部分，超薄型显示元件用于诸如前述有机电致发光(EL)元件和液晶显示器。业已知晓，用这种半导体处理生产的显示面板意味着发热(取决于功率损耗)。另一方面，应考虑的是，因为确定了显示面板的最大驱动温度，整合到头部安装单元10中的显示面板需要管理在最大驱动温度内。
[0106]在本实施例中，如图15图示的，显示面板1102具有冷却结构，使得通过散热器1105使热量从基板侧的表面(即，发光面后侧)排出。在此，盖框1104沿光学轴向方向的高度被制成这样的大小:当附接散热器1105时，在显示面板1102后侧与散热器1105之间拥有一空间。在附接之前，彼此相对的显示面板1102后侧与散热器1105之间的间隙填充有导热硅脂。另外，当组装时，适量的导热硅脂提前施加到显示面板1102的后侧或散热器1105。因此，当附接散热器1105时，导热硅脂展开，处于这样的状态下，即显示面板1102后侧与散热器1105之间的一定面积被填充。在此，作为导热硅脂，可优选的是使用具有合适粘度和触变性的那种，以不会从间隙滴落或流出。
[0107]此外，虽然显示面板1102的六轴向调整/固定会引起显示面板1102相对于散热器1105的位置的大小差量的发生，但是使用图示散热器1105和导热硅脂的冷却结构也具有能够吸收大小差量的效果。
[0108]另外，本技术也可构造如下。
[0109](I) 一种头戴式显示装置，包括:
[0110]显示面板部分，包括被构造成显示图像的显示面板；
[0111]接目光学部分，具有与附接所述显示面板部分的附接部一体地形成的透镜，并且被构造成对由所述显示面板显示的视频执行光学处理；
[0112]视频信号处理部分，被构造成处理视频信号；以及
[0113]显示控制部分，被构造成基于在所述视频信号处理部分处理的视频信号来驱动所述显示面板。
[0114](2)根据⑴所述的头戴式显示装置，
[0115]其中，具有所述附接部的所述透镜由与所述附接部一体地模制的透明树脂模制的透镜制成。
[0116](3)根据⑵所述的头戴式显示装置，
[0117]其中，所述附接部包括与所述透明树脂模制的透镜一体地模制的多个固定销，并且
[0118]其中，所述固定销被插入通过钻制在所述显示面板部分一侧的固定孔，以将所述显示面板部分附接至所述接目光学部分。
[0119](4)根据(3)所述的头戴式显示装置，
[0120]其中，所述固定销设置于没有显示在所述显示面板的有效面积上的视频的光通过所述透明树脂模制的透镜的表面的地方。
[0121](5)根据(3)所述的头戴式显示装置，
[0122]其中，所述多个固定销设置在关于所述透明树脂模制的透镜的光学中心对称的地方。
[0123](6)根据⑴所述的头戴式显示装置，
[0124]其中，所述接目光学部分具有多个透镜，并且与所述附接部一体的所述透镜最邻近所述显示面板。
[0125](7)根据(I)所述的头戴式显示装置，进一步包括:
[0126]被构造成冷却所述显示面板的显示面板冷却部分。
[0127](8)根据(7)所述的头戴式显示装置，
[0128]其中，所述显示面板冷却部分具有被构造成与所述显示面板的基板侧进行表面接触的散热器。
[0129](9)根据(8)所述的头戴式显示装置，进一步包括:
[0130]导热硅脂，被构造成填充在所述散热器与所述显示面板的基板侧进行表面接触时产生的间隙。
[0131](10)根据(I)所述的头戴式显示装置，进一步包括:
[0132]显示面板密封部分，被构造成密封所述显示面板的发光面。
[0133](11)根据(10)所述的头戴式显示装置，
[0134]其中，所述显示面板密封部分具有被构造成覆盖由所述显示面板保持部分固定的所述显示面板的侧部的盖框，以及被构造成闭合所述盖框的开口的盖部分。
[0135](12)根据(11)所述的头戴式显示装置，
[0136]其中，所述盖部分是被构造成与所述显示面板的基板侧进行表面接触的所述散热器。
[0137](13)根据(12)所述的头戴式显示装置，进一步包括:
[0138]导热硅脂，被构造成填充在所述散热器与所述显示面板的基板侧进行表面接触时产生的间隙。
[0139](14) 一种用于头戴式显示装置的光学单元，包括:
[0140]显示面板部分,包括被构造成显示图像的显示面板；以及
[0141]接目光学部分，具有与附接所述显示面板部分的附接部一体地形成的透镜，并且被构造成对由所述显示面板显示的视频执行光学处理。
[0142]工业实用性
[0143]本领域技术人员应该理解的是，取决于设计需要及其它因素，可发生各种修改、组合、子组合和变型，只要它们在随附权利要求或其等同物的范围内即可。
[0144]在本说明书中，本说明书中公开的技术的解释已经集中在应用于由前端盒和头部安装单元组成的头戴式显示器上的实施例，而本说明书中公开的技术要旨并不限于具体头戴式显示器的构造。本说明书中公开的技术也可以应用到显示面板和光学系统一体化的各种类型的显示装置。
[0145]简而言之，说明书中公开的技术已经描述成图示的形成，并且不应该限制性地解析。为了确定本说明书中公开的技术要旨，应该考虑专利权利要求。
[0146]附图标记列表
[0147]10头部安装单元
[0148]20蓝光盘重现装置
[0149]30高清晰显示器
[0150]40 前端盒
[0151]301 操作部分
[0152]302 控制部分
[0153]303 视频控制部分
[0154]304 OSD控制部分
[0155]305 MISC 控制部分
[0156]306 视频输入接口
[0157]307 视频缓冲器
[0158]308 OSD 缓冲器
[0159]309 图像合成部分
[0160]310 显示控制部分
[0161]31IL 左眼显示面板
[0162]31 IR 右眼显示面板
[0163]312L 左眼接目光学透镜部分
[0164]312R 右眼接目光学透镜部分
[0165]401 镜筒
[0166]402 面板保持器
[0167]403 面板部分
[0168]404 盖框
[0169]405 散热器
[0170]1000 透明树脂模制部件
[0171]1001 透镜部分
[0172]1002-1005 固定销
[0173]1101 接目光学部分
[0174]1101-1-1101-n 透镜
[0175]1102 显示面板
[0176]1103 面板部分
[0177]1103A 面板外框
[0178]1104 盖框
[0179]1105 散热器
【权利要求】
1.一种头戴式显示装置，包括: 显示面板部分，包括被构造成显示图像的显示面板； 接目光学部分，具有与附接所述显示面板部分的附接部一体地形成的透镜，并且被构造成对由所述显示面板显示的视频执行光学处理； 视频信号处理部分，被构造成处理视频信号；以及 显示控制部分，被构造成基于在所述视频信号处理部分处理的视频信号来驱动所述显示面板。
2.根据权利要求1所述的头戴式显示装置， 其中，具有所述附接部的所述透镜由与所述附接部一体地模制的透明树脂模制的透镜制成。
3.根据权利要求2所述的头戴式显示装置， 其中，所述附接部包括与所述透明树脂模制的透镜一体地模制的多个固定销，并且 其中，所述固定销被插入通过钻制在所述显示面板部分一侧的固定孔，以将所述显示面板部分附接至所述接目光学部分。
4.根据权利要求3所述的头戴式显示装置， 其中，所述固定销设置于没有显示在所述显示面板的有效面积上的视频的光通过所述透明树脂模制的透镜的表面的地方。
5.根据权利要求3所述的头戴式显示装置， 其中，所述多个固定销设置在关于所述透明树脂模制的透镜的光学中心对称的地方。
6.根据权利要求1所述的头戴式显示装置， 其中，所述接目光学部分具有多个透镜，并且与所述附接部一体的所述透镜最邻近所述显示面板。
7.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，进一步包括: 被构造成冷却所述显示面板的显示面板冷却部分。
8.根据权利要求7所述的头戴式显示装置， 其中，所述显示面板冷却部分具有被构造成与所述显示面板的基板侧进行表面接触的散热器。
9.根据权利要求8所述的头戴式显示装置，进一步包括: 导热硅脂，被构造成填充在所述散热器与所述显示面板的基板侧进行表面接触时产生的间隙。
10.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，进一步包括: 显示面板密封部分，被构造成密封所述显示面板的发光面。
11.根据权利要求10所述的头戴式显示装置， 其中，所述显示面板密封部分具有被构造成覆盖由显示面板保持部分固定的所述显示面板的侧部的盖框，以及被构造成闭合所述盖框的开口的盖部分。
12.根据权利要求11所述的头戴式显示装置， 其中，所述盖部分是被构造成与所述显示面板的基板侧进行表面接触的所述散热器。
13.根据权利要求12所述的头戴式显示装置，进一步包括: 导热硅脂，被构造成填充在所述散热器与所述显示面板的基板侧进行表面接触时产生的间隙。
14.一种用于头戴式显示装置的光学单元，包括: 显示面板部分，包括被构造成显示图像的显示面板；以及 接目光学部分，具有与附接所述显示面板部分的附接部一体地形成的透镜，并且被构造成对由所述显示面板显示的视频执行光学处理。
【文档编号】G02B27/02GK104395816SQ201380034411
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年5月14日 优先权日:2012年7月4日
【发明者】平井真二 申请人:索尼公司