影像显示装置和头戴式显示器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用影像显示装置在用户的视野中显示影像的头戴式显示器。
【背景技术】
[0002]关于用护目镜型和眼镜型的头戴式显示器显示规定的信息的、所谓可穿戴的信息显示装置的光学系统结构，提出了各种方案。
[0003]例如，日本特开2006-3879号公报中，记载了涉及具有环视(see-around)以及透视(see-through)机构并且小型、轻量、外界视野大、低耗电且电子像的亮度高、易于使用的头部佩戴型图像显示装置的方法。
【发明内容】
[0004]对于作为可穿戴设备的头戴式显示器，设想在佩戴的状态下进行日常生活和维护检修等作业。从而，为了使头戴式显示器不会遮挡用户的视野，需要高透视功能、且在作业中视线移动时也能够辨认的高品质的头戴式显示器的影像。
[0005]进而，在上述透视功能之外，用于实现长时间驱动的低耗电、用于提高便携性和佩戴性的小型化对于提高用户的便利性是重要的。
[0006]例如，日本特开2006-3879号公报中，记载了使构成目镜窗保持部的部件对用户的视轴方向的投影截面的宽度为4mm以下，使该目镜窗保持部件比人的平均瞳孔直径(4_)更细，从而即使将装置配置在视野内也不会完全遮挡视野，可以得到透视效果。
[0007]但是，使对用户的视轴方向的投影截面的宽度与瞳孔直径相同为4_时，瞳孔因视线移动而移动时，信号光不对瞳孔入射，存在对视野中投射的影像不可见或一部分发生缺失的课题。
[0008]本发明鉴于这些课题，目的在于提供一种在头戴式显示器的影像投射光学系统中，在视线移动时也能够辨认高品质的影像，并且小型且具有高透视性能的头戴式显示器。
[0009]上述目的例如能够用要求保护的范围中记载的结构达成。本发明包括解决上述课题的多种方案，举其一例，是一种在用户的视野内显示影像的影像显示装置，其包括:生成影像的影像生成部;对影像生成部照射光的照明部;和将所述影像生成部中生成的影像作为虚像投射在用户的视野内的投射部;所述投射部包括:棱透镜，其由形成了使来自影像生成部的信号光向瞳孔的方向偏折的半反射膜的棱镜和生成虚像的透镜一体化而成;和使所述信号光的规定区域的光透过的开口限制单元。
[0010]根据本发明，能够提供一种在头戴式显示器的影像投射光学系统中，在视线移动时也能够辨认高品质的影像，并且小型且具有高透视性能的便利性良好的头戴式显示器。
【附图说明】
[0011 ]图1是表示本发明中的头戴式显示器的形态的概要图。
[0012]图2A、2B是影像显示单元的简图。
[0013]图3A、2B是设置了开口限制单元的影像显示装置的一例的简图。
[0014]图4是设置了开口限制单元的影像显示装置和从画面端出射的光线的简图。
[0015]图5是设置了开口限制单元的影像显示装置和从画面端出射的光线的简图。
[0016]图6是使用了棱透镜的影像显示装置的概要图。
[0017]图7是使开口限制单元与棱透镜一体化的情况下的影像显示装置的概要图。
[0018]图8是使透镜与立方棱镜透明接合构成的棱透镜的影像显示装置的概要图。
[0019]图9是使用了反射型的液晶元件的影像显示装置的光学系统的概要图。
[0020]图10是使用了多芯片光源和小型的光积分器的影像显示装置的概要图。
[0021]图11是搭载了调光性光学部件层的影像显示装置的结构的概要图。
[0022]图12是表示头戴式显示器的框图的一例的概要图。
[0023]图13是表示头戴式显示器的作业指示功能的状况的概要图。
【具体实施方式】
[0024]以下用【附图说明】本发明的实施方式。
[0025](实施例1)
[0026]对于应用了本发明的影像显示装置和具备它的头戴式显示器的实施方式的一例，以下用附图进行说明。其中，本发明并不受以下说明限定。此外，各图中表示相同作用的构成要素用相同的符号表示。
[0027]图1是表示本发明的头戴式显示器的第一实施例的形态的概要图。
[0028]头戴式显示器100佩戴在用户的头部101，是搭载了在能够辨认外界的状态下在用户的视野的一部分中显示影像的影像显示装置102的透视型的头戴式显示器。在用户的视野内的区域103中显示影像。此外，搭载有拍摄用户的视野范围的一部分的摄影单元104。
[0029]上述影像显示装置102，例如将头戴式显示器100中搭载的液晶或数字微反射镜装置等显示的影像，通过使用了透镜或全息图、光纤等规定的光学单元对用户的视野内传递，在用户的视网膜上成像从而使用户辨认影像的结构即可。上述摄像单元使用摄像机等即可。
[0030]头戴式显示器期待用于在佩戴的状态下在日常生活中对用户显示简易信息、和在维护检修作业中显示作业指示等用途。从而，对于头戴式显示器，强烈要求不会遮挡用户的视野的高透视功能、在视线移动时也能够辨认到周边都是高品质的影像的高辨认性、通过小型化实现的佩戴性提尚。
[0031]在图2A和图2B中，示出影像显示装置102的一例的简图。由发射光的光源部和照明部111、生成影像显示图像的影像生成部110、和生成影像生成部的虚像的透镜112构成。例如，照明部111采用LED和扩散导光板即可。此外，影像生成部使用透射或反射型的液晶或数字微反射镜装置(DMD)等微显示器即可。从透镜112出射的光对用户的眼105入射，光从瞳孔115进入眼内而在视网膜上成像，从而用户能够辨认影像生成部110的虚像。
[0032]此时，如图2A所示，使透镜出射光的中心部113的光进入瞳孔115的情况下，用户能够辨认虚像116这样变形少且分辨率高的影像。但是，如图2B所示用户的视线偏离时，或头戴式显示器没有正确地对用户的瞳孔定位时，会使像差成分较大的区域的光114进入瞳孔内，用户辨认的虚像116模糊成为变形的像，图像品质劣化。
[0033]为了在头戴式显示器中实现对于可穿戴设备重要的佩戴性提高，小型轻量化是重要的。如图2A和图2B所示采用单透镜结构，光学系统简单而能够实现小型、低成本化，但另一方面，如上所述在透镜周围发生像差劣化，所以存在视线移动等时，使周围的像差光成分较多进入的情况下，不能避免影像劣化的课题这样的课题。
[0034]于是，使影像显示装置102成为如图3A和图3B的简图所示的结构，从而能够成为抑制使像差光成分较多的周边区域的光进入瞳孔内，用户移动视线时，也能够辨认到周边都是高画质的影像的头戴式显示器。
[0035]在图3A中示出了在透镜112的周围设置了遮光带117作为开口限制单元的影像显示装置的一例的简图。用遮光带抑制像差光成分较多的周边区域的光114进入瞳孔内，即使在用户移动视线时，也能够仅使更接近中心的区域的光113进入瞳孔115，能够辨认到周边都是尚画质的影像。
[0036]在图3B中示出了不设置独立的遮光带，而是限制透镜112的口径，从而使透镜与开口限制单元一体化的例子。是用透镜入射面的端面部限制光对透镜的入射区域的结构。用透镜外形进行限制时，为了抑制因光在透镜端面118反射而发生的杂散光，而使端面成为磨砂状，并且涂黑，从而抑制内面的反射即可。
[0037]但是，如图3A和图3B所示的结构一般，仅单纯地对周围遮光，会新产生如下所述的课题，所以需要设为考虑了用户的视线的移动量的遮光