图像显示装置和显示装置的制造方法
【专利说明】图像显不装置和显不装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年2月10日提交的日本在先专利申请JP2014-023137的权益，通过引用将其全部内容结合于本文中。
技术领域
[0003]本公开涉及一种图像显示装置和包括相关图像显示装置的显示装置，更具体地，涉及一种用作头戴式显示器(HMD)的显示装置和相关显示装置中所使用的图像显示装置。
【背景技术】
[0004]例如，通过日本专利申请公开第2006-162767而使人们熟知了一种虚拟显示装置(图像显示装置)，该虚拟显示装置用于允许观察者观察通过图像形成装置所形成的作为由虚拟图像光学系统放大的虚拟图像的二维(2D)图像。
[0005]如图22的概念图中所示，图像显示装置100’包括:图像形成装置111，具有布置在2D矩阵中的多个像素；准直光学系统112，将从图像形成装置111的像素出射的光校准成平行光；以及光学装置(导光装置)120，平行光从准直光学系统112入射在该光学装置上，通过该光学装置引导光，并且从该光学装置输出光。光学装置120包括:导光板121，在入射光通过全反射在内部传播之后输出入射光；第一偏振单元130 (例如，包括一层光反射膜)，其反射入射在导光板121上的光，使得入射在导光板121上的光在导光板121内全反射；以及第二偏振单元140 (例如，包括具有多层层压结构的光反射多层膜)，从导光板121输出通过全反射在导光板121内部传播的光。例如，当根据该图像显示装置100’形成HMD时，可以减少装置的重量和尺寸。此处，参考根据参考图1所描述的实施例1的图像显示装置，可找出代表图22中的其他部件的参考标号。
[0006]可替代地，为了允许观察者观察到通过图像形成装置形成的作为由虚拟图像光学系统放大的虚拟图像的2D图像，例如，熟知日本专利申请公开第2007-094175号中使用全息衍射光栅的虚拟图像显示装置(图像显示装置)。
[0007]如图23的概念图中所示，图像显示装置300’基本上包括:图像形成装置111，该图像形成装置显示图像；准直光学系统112 ;以及光学装置(导光装置)320，图像形成装置111上显示的光入射在光学装置320上并且通过光学装置320将入射光引导至观察者的瞳孔21。此处，光学装置320包括导光板321以及通过设置在导光板321上的反射型体全息衍射光栅所形成的第一衍射光栅构件330和第二衍射光栅构件340。从图像形成装置111的各个像素所述输出的光入射在准直光学系统112上，并且通过准直光学系统112产生具有平行光以不同角度入射在导光板321上的多束平行光，并且该多束平行光入射在导光板321上。平行光入射在导光板321的第一表面322上并且从导光板321的第一表面322上射出。另一方面，第一衍射光栅构件330和第二衍射光栅构件340安装在平行于导光板321的第一表面322的导光板321的第二表面323上。此处，参考根据参考图7所描述的实施例4的图像显示装置，可以找出代表图23中的其他部件的参考标号。
【发明内容】
[0008]同时，例如在图像显示装置中，如果导光板变脏或者构成图像形成装置的光源暂时恶化，则降低到达观察者的图像的光强度，并且例如，如果图像显示装置的光学系统中出现偏差等，则降低到达观察者的图像的光强度，或者降低观察者所观察到的图像的图像质量。此外，根据配备在图像形成装置中的光源，从光源输出的光的波长由于光源的生成的热而变化，并且随后降低可由观察者观察到的图像的图像质量。然而，在现有技术的头戴式显示器中，难以检测图像显示装置中发生的异常或者难以检测从光源输出的光的波长的变化。
[0009]因此，期望提供一种具有能够容易检测图像显示装置发生的异常的配置和结构的图像显示装置以及包括相关图像显示装置的显示装置。还期望提供一种具有能够容易检测从光源输出的光的波长的变化的配置和结构的图像显示装置以及包括相关图像显示装置的显示装置。
[0010]根据本公开的实施例，提供一种图像显示装置，包括:(A)图像形成装置；(B)光学装置，被配置为接收从图像形成装置输出的入射光并且输出入射光；以及(C)光接收装置，被配置为检测从图像形成装置输出的光。
[0011]根据本公开的另一实施例，提供一种显示装置，包括:(1)框架，佩戴在观察者的头上；以及(II)图像显示装置，安装在框架上，所述图像显示装置包括:(A)图像形成装置；(B)光学装置，被配置为接收从图像形成装置输出的入射光并且输出该入射光；以及(C)光接收装置，被配置为检测从图像形成装置输出的光。即，根据本公开的实施例的显示装置中的图像显示装置包括根据本公开的实施例的图像显示装置。
[0012]根据本公开的又一实施例，提供一种图像显示装置，包括:(A)图像形成装置，被配置为包括液晶显示装置和光源；(B)导光板，被配置为传播从图像形成装置输出的光；以及(C)光接收装置，被配置为检测从图像形成装置输出的光的一部分。基于光接收装置的检测结果控制从光源输出的光的波长。
[0013]根据本公开的一个或者多个实施例，本公开的实施例中的图像显示装置或者显示装置设置有检测从图像形成装置输出的光的光接收装置，并且由此可以高准确度地即时检测图像显示装置上所显示的图像或者从光学装置输出的光是否异常。此处，本说明书中所描述的效果仅是示例性的并且并不受限制，并且可以具有额外的效果。
【附图说明】
[0014]图1是实施例1的显示装置中的图像显示装置的概念图；
[0015]图2是实施例1中的显示装置的示意性俯视图；
[0016]图3是示出了实施例1中的显示装置的示意性正视图；
[0017]图4是示出了实施例1中的显示装置的示意性侧视图；
[0018]图5是示意性示出了在构成图像显示装置的导光板中的光的传播的示图；
[0019]图6是实施例3的显示装置中的图像显示装置的概念图；
[0020]图7是实施例4的显示装置中的图像显示装置的概念图；
[0021]图8是示出了实施例4的显示装置中的反射型体全息衍射光栅的放大部分的示意性截面图；
[0022]图9是实施例5的显示装置中的图像显示装置的概念图；
[0023]图10是实施例6的显示装置中的图像显示装置的概念图，并且示出了实施例1的显示装置的变形；
[0024]图11是实施例6的显示装置中的图像显示装置的概念图，并且示出了实施例4的显示装置的变形；
[0025]图12是实施例8的显示装置中的图像显示装置的概念图，并且示出了实施例1的显示装置的变形；
[0026]图13是实施例8的显示装置中的图像显示装置的概念图，并且示出了实施例4的显示装置的变形；
[0027]图14是实施例10的显示装置中的光学装置的一部分的概念图；
[0028]图15是实施例11的显示装置的示意性正视图；
[0029]图16是实施例11的显不装置的不意性俯视图；
[0030]图17是图像形成装置的变形例的概念图；
[0031]图18是示出了图像形成装置的另一变形例的概念图；
[0032]图19是示出了图像形成装置的另一变形例的概念图；
[0033]图20是示出了图像形成装置的另一变形例的概念图；
[0034]图21是示出了图像形成装置的另一变形例的概念图；
[0035]图22是根据现有技术的显示装置中的图像显示装置的概念图；以及
[0036]图23是根据现有技术的显示装置的变形例中的图像显示装置的概念图。
【具体实施方式】
[0037]在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。应注意，在本说明书和附图中，利用相同参考标号表示大致具有相同功能和结构的结构化元件，并且省去对这些结构化元件的重复性说明。
[0038]在下文中，将参考附图描述本公开的实施例，但是，本公开并不局限于以下实施例，并且以下实施例中的各种数值或者材料均是示例性的。将按照下列顺序进行描述。
[0039]1.本公开的显示装置和图像显示装置的整体描述
[0040]2.实施例1 (显示装置和图像显示装置:本公开的图像显示装置的第一形态和第三形态)
[0041]3.实施例2(实施例1的变形:图像显示装置的第四形态和第六形态)
[0042]4.实施例3 (实施例1和实施例2的变形)
[0043]5.实施例4 (实施例1和实施例2的其他变形)
[0044]6.实施例5 (实施例4的变形)
[0045]7.实施例6 (实施例1和实施例3至实施例5的变形:图像显示装置的第二形态和第三形态)
[0046]8.实施例7 (实施例6的变形:图像显示装置的第五形态和第六形态)
[0047]9.实施例8 (实施例1和实施例3至实施例5的变形:图像显示装置的第三形态)
[0048]10.实施例9 (实施例8的变形:图像显示装置的第六形态)
[0049]11.实施例10(实施例1至实施例9的变形:图像显示装置的第三形态和第六形态)
[0050]12.实施例11 (实施例1至实施例9的其他变形)及其他
[0051][本公开的显示装置和图像显示装置的整体描述]
[0052]在根据本公开的实施例的图像显示装置或者显示装置中的图像显示装置(通常称之为“根据本公开的实施例的图像显示装置等”)中，光学装置可包括:(a)导光板，被配置为使入射光通过全反射在导光板内部传播，然后输出入射光；(b)第一偏振单元，被配置为使入射在导光板上的光偏振，以使入射在导光板上的光在导光板内全反射；以及(C)第二偏振单元，被配置为使通过全反射在导光板内部传播的光偏振，以从导光板输出通过全反射在导光板内部传播的光的一部分，第二偏振单元包括:第一部分，第一部分使通过全反射在导光板内部传播的光朝向观察者偏振；和第二部分，第二部分使通过全反射在导光板内部传播的光朝向光接收装置偏振。为方便起见，图像显示装置被称之为“图像显示装置的第一形态”。术语“全反射(total reflect1n) ”意指内部全反射或者导光板内部的全反射。在下文中，同样也是如此。
[0053]可替代地，在根据本公开的实施例的图像显示装置等中，光学装置可包括:(a)导光板，被配置为使入射光通过全反射在导光板内部传播，然后输出该入射光；(b)第一偏振单元，被配置为使入射在导光板上的光偏振，使得入射在导光板上的光在导光板内部全反射；以及(C)第二偏振单元，第二偏振单元被配置为使通过全反射在导光板内部传播的光偏振，以从导光板输出通过全反射而在导光板内部传播的光的一部分。光接收装置可被布置在导光板的位于第二偏振单元侧的端部上。为方便起见，图像显示装置被称之为“图像显示装置的第二形态”。
[0054]在稍后描述的图像显示装置的第一形态和第二形态以及图像显示装置的第四形态和第五形态中，第一偏振单元可被配置为反射入射在导光板上的所有光或者反射入射在导光板上的光的一部分，并且第二偏振单元可被配置为透射和反射通过全反射在导光板内部传播的光。换言之，在这种情况下，第一偏振单元起到反射镜或者半透射镜的作用，并且第二偏振单元起到半透射镜的作用。此处，第二偏振单元可配置有反射型体全息衍射光栅。此处，根据情形，在稍后描述的图像显示装置的第一形态和图像显示装置的第四形态中，第二偏振单元可被配置为从导光板输出通过全反射在导光板内部传播的所有光。
[0055]可替代地，在根据本公开的实施例的图像显示装置等中，光学装置可包括反射从图像形成装置输出的光的一部分并且透射其余的部分的光半反射构件(lightsem1-reflecting member)。光接收装置可检测穿过光半反射构件的光。为方便起见，图像显示装置被称之为“图像显示装置的第三形态”。
[0056]在稍后描述的图像显示装置的第三形态和图像显示装置的第六形态中，光半反射构件可配置有第一偏振单元或者可配置有第二偏振单元。
[0057]可替代地，在稍后描述的图像显示装置的第三形态和图像显示装置的第六形态中，光半反射构件可配置有反射来自图像形成装置的光的凹面镜。在这种情况下，光学装置优选地包括输出由凹面镜朝向观察者反射的光的半透射镜和布置在半透射镜与凹面镜之间的四分之一波长板。优选地，凹面镜被配置为透射入射在凹面镜(即，凹面镜配置有半透射型凹面镜)上的光的一部分，并且光接收装置被布置成接收穿过凹面镜的光。
[0058]可替代地，在本公开实施例的图像显示装置等中，光接收装置可采用光接收装置光学地连接至光学装置的形式。换言之，不仅包括光接收装置直接连接至光学装置的形式，而且还包括光接收装置通过粘合构件、导光构件等连接至光学装置以输入光的形式。
[0059]此外，在根据本公开实施例的具有各种优选形式和配置的图像显示装置等中，可提供一种其中基于光接收装置的检测结果控制图像形成装置的操作的配置。在这种情况下，可提供一种其中基于光接收装置的检测结果控制从图像形成装置输出的图像的位置的配置，或者其中基于光接收装置的检测结果控制从光学装置输出的光的输出角的配置。可替代地，为了补偿从光学装置输出的图像中出现的失真，可以提供一种其中将补偿图像中出现的失真的信号加权到被传输至图像形成装置的图像信号的配置，即，其中基于光接收装置的检测结果将用于补偿从光学装置输出的图像中出现的失真的信号传输至图像形成装置的配置。
[0060]可替代地，在根据本公开的实施例的图像显示装置中，图像形成装置可包括配置有GaN半导体激光元件的光源，光学装置可包括:(a)导光板，导光板被配置为使入射光通过全反射在导光板内部传播，然后输出入射光；(b)第一偏振单元，被配置为使入射在导光板上的光偏振，使得入射在导光板上的光在导光板内部被全反射，第一偏振单元配置有反射镜或者半透射镜；以及(C)第二偏振单元，被配置为使通过全反射在导光板内部传播的光偏振，以从导光板输出通过全反射在导光板内部传播的光的一部分，第二偏振单元配置有反射型体全息衍射光栅，第二偏振单元包括:第一部分，第一部分使通过全反射在导光板内部传播的光朝向观察者偏振；以及第二部分，第二部分使通过全反射在导光板内部传播的光朝向光接收装置偏振。基于光接收装置的检测结果控制从光源输出的光的波长。
[0061]可替代地，在根据本公开的实施例的图像显示装置中，图像形成装置可包括配置有GaN半导体激光元件的光源。光学装置可包括:(a)导光板，被配置为使入射光通过全反射在导光板内部传播并且输出入射光；(b)第一偏振单元，被配置为使入射在导光板上的光偏振，以使得入射在导光板上的光在导光板内部被全反射，第一偏振单元配置有反射镜或者半透射镜；以及(C)第二偏振单元，被配置为使通过全反射在导光板内部传播的光偏振，以从导光板输出通过全反射在导光板内部传播的光，第二偏振单元配置有反射型体全息衍射光栅。光接收装置可被布置在导光板的位于第二偏振单元侧的端部上。可基于光接收装置的检测结果控制从光源输出的光的波长。
[0062]可替代地，在根据本公开的实施例的