專利名稱：圖像顯示裝置、頭戴顯示器及光束擴(kuò)展裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像顯示裝置、頭戴顯示器(head-mounted display)和光束擴(kuò)展裝置。
背景技術(shù)：
例如，由日本專利特表2005-521099和特開2006-162767已知允許觀察者觀看由 圖像形成裝置形成的二維圖像作為虛擬圖像光學(xué)系統(tǒng)的放大虛擬圖像的虛擬圖像顯示裝 置(圖像顯示裝置)。如圖14的概念圖所示，該圖像顯示裝置200包括圖像形成裝置201，包括以二維 矩陣設(shè)置的多個像素；準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)202，用于將從圖像形成裝置201的像素出射的光轉(zhuǎn)換 成平行光；以及光學(xué)引導(dǎo)系統(tǒng)203，其上入射由準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)202轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直光的光。入射 光在光學(xué)引導(dǎo)系統(tǒng)203中被引導(dǎo)且從其出射。光學(xué)引導(dǎo)系統(tǒng)203由光導(dǎo)板204、第一偏轉(zhuǎn) 器205 (例如由一個反光膜形成)和第二偏轉(zhuǎn)器206 (例如，由具有多層堆疊結(jié)構(gòu)的反光多 層膜形成)組成。入射在光導(dǎo)板204上的光通過全反射在光導(dǎo)板204內(nèi)傳播，然后從其出 射。第一偏轉(zhuǎn)器205反射入射在光導(dǎo)板204上的光，從而該光可以在光導(dǎo)板204內(nèi)全反射。 第二偏轉(zhuǎn)器206使得在光導(dǎo)板204內(nèi)通過全反射傳播的光從光導(dǎo)板204出射。例如，如果 頭戴顯示器(HMD)通過采用這樣的圖像顯示裝置200形成，則可以實現(xiàn)裝置重量和尺寸的 減小。

發(fā)明內(nèi)容
在現(xiàn)有技術(shù)的圖像顯示裝置200中，圖像形成裝置201的結(jié)構(gòu)包括設(shè)置成二維矩 陣的多個像素，并且例如基于硅上液晶(LCOS)由透射或反射液晶顯示裝置形成。因此，難 于減小圖像形成裝置201的尺寸。此外，因為圖像形成裝置201和準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)202在現(xiàn) 有技術(shù)的圖像顯示裝置200中是必須的，所以總體上減小圖像顯示裝置的尺寸和重量也是 困難的。本發(fā)明的任務(wù)是提供易于實現(xiàn)總體上減小圖像顯示裝置的尺寸和重量的圖像顯 示裝置、應(yīng)用該圖像顯示裝置的頭戴顯示器以及適合應(yīng)用該圖像顯示裝置的光束擴(kuò)展裝置。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所提供的圖像顯示裝置包括光源和用于掃描從光源發(fā)射的 光束的掃描器。該掃描器包括(a)第一反射鏡，構(gòu)造為可繞作為沿著第一方向延伸的樞軸的第一軸轉(zhuǎn)動，從該光 源發(fā)射的該光束入射在該第一反射鏡上，(b)第一光偏轉(zhuǎn)器，構(gòu)造為具有沿著與該第一方向不同的第二方向延伸的軸線，從 該第一反射鏡出射的光束以第一入射角入射在該第一光偏轉(zhuǎn)器上，該第一光偏轉(zhuǎn)器出射平 行光，該平行光根據(jù)與該第一反射鏡的轉(zhuǎn)動相關(guān)的該光束的該第一入射角而與該第二方向 形成預(yù)定的第一出射角，
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(c)第二反射鏡，構(gòu)造為可繞作為沿著第三方向延伸的樞軸的第二軸轉(zhuǎn)動，從該第 一光偏轉(zhuǎn)器出射的該平行光入射在該第二反射鏡上，以及(d)第二光偏轉(zhuǎn)器，構(gòu)造為具有沿著與該第三方向不同的第四方向延伸的軸線，從 該第二反射鏡出射的平行光以第二入射角入射在該第二光偏轉(zhuǎn)器上，該第二光偏轉(zhuǎn)器出射 平行光，該平行光根據(jù)與該第二反射鏡的轉(zhuǎn)動相關(guān)的該平行光的該第二入射角與該第四方 向形成預(yù)定的第二出射角。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所提供的頭戴顯示器(HMD)包括(A)眼鏡型框架，構(gòu)造為佩戴在觀察者的頭上，以及(B)圖像顯示裝置，構(gòu)造為與框架連接。該圖像顯示裝置由上述本發(fā)明實施例的圖 像顯示裝置形成。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所提供的光束擴(kuò)展裝置在第二和第四方向上二維地 擴(kuò)展從光源發(fā)射的光束，并且出射擴(kuò)展的光束作為平行光束。該光束擴(kuò)展裝置與上述本發(fā) 明實施例的圖像顯示裝置中的掃描器具有相同的構(gòu)造。本發(fā)明實施例的圖像顯示裝置、頭戴顯示器和光束擴(kuò)展裝置包括第一反射鏡、第 一光偏轉(zhuǎn)器、第二反射鏡和第二光偏轉(zhuǎn)器，并且將從光源發(fā)射的光束轉(zhuǎn)換為平行光以出射 平行光。因此，圖像形成裝置自身由例如液晶顯示裝置形成是不必要的。另外，例如，不需 要在掃描器或光束擴(kuò)展裝置內(nèi)產(chǎn)生二維圖像作為中間圖像。就是說，成像光學(xué)系統(tǒng)是不必 要的。因此，可以實現(xiàn)光源和掃描器尺寸上的減小以及圖像顯示器總體尺寸和重量的減小。 在本發(fā)明實施例的圖像顯示裝置和頭戴顯示器中，從光源作為光束原始發(fā)射且最終從第二 光偏轉(zhuǎn)器出射的平行光進(jìn)入觀察者的眼球。然后，平行光穿過眼球中的瞳孔(通常直徑為 約2至6mm)，并且在視網(wǎng)膜上成像以被感知為一個像素。這是因為從第二光偏轉(zhuǎn)器出射的 光是平行光。重復(fù)這樣的操作多次而實現(xiàn)二維圖像的識別。


圖IA和IB是示范性實施例1的圖像顯示裝置和光束擴(kuò)展裝置的概念圖，并且圖 IC是用于說明入射角和出射角的概念圖；圖2A和2B是示意性地示出當(dāng)圖像左下角上的像素成像在觀察者觀看圖像中視網(wǎng) 膜的右上側(cè)時光束和平行光狀態(tài)的示意圖；圖3A和3B是示意性地示出當(dāng)圖像右下角上的像素成像在觀察者觀看圖像中視網(wǎng) 膜的左上側(cè)時光束和平行光狀態(tài)的示意圖；圖4A和4B是示意性地示出當(dāng)圖像左上角上的像素成像在觀察者觀看圖像中視網(wǎng) 膜的右下側(cè)時光束和平行光狀態(tài)的示意圖；圖5A和5B是示意性地示出當(dāng)圖像右上角上的像素成像在觀察者觀看圖像中視網(wǎng) 膜的左下側(cè)時光束和平行光狀態(tài)的示意圖；圖6是示出當(dāng)光束的直徑設(shè)定到1. 0mm，瞳孔直徑設(shè)定到2mm、3mm、4mm和5mm，并 且光束的排列節(jié)距設(shè)定到光束直徑的ι. O倍、1. 1倍、1. 2倍和1. 5倍時，基于瞳孔中光強度 變化的模擬結(jié)果獲得的光強度變化率的圖，以及示出該模擬中獲得的光束的光強度分布的 圖；圖7是示出當(dāng)光束的直徑設(shè)定到1. Omm,瞳孔直徑設(shè)定到2mm、3mm、4mm和5mm，并且光束的排列節(jié)距設(shè)定到光束直徑的1. 0倍、1. 1倍、1. 2倍和1. 5倍時，基于瞳孔中光強度 變化的模擬結(jié)果獲得的光強度變化率的圖，以及示出該模擬中獲得的光束的光強度分布的 圖；圖8是示出當(dāng)光束的直徑設(shè)定到1. Omm,瞳孔直徑設(shè)定到2mm、3mm、4mm和5mm，并 且光束的排列節(jié)距設(shè)定到光束直徑的ι. O倍、1. 1倍、1. 2倍和1. 5倍時，基于瞳孔中光強度 變化的模擬結(jié)果獲得的光強度變化率的圖，以及示出該模擬中獲得的光束的光強度分布的 圖；圖9A是示意性地示出當(dāng)從第一反射鏡入射在第一光偏轉(zhuǎn)器上的光束被第一光偏 轉(zhuǎn)器的平行光出射表面全反射時狀態(tài)的示意圖，而圖9B是示意性地示出當(dāng)通過與第二光 偏轉(zhuǎn)器相對的平行光出射表面相對的表面入射在第二光偏轉(zhuǎn)器上的環(huán)境光與光反射/透 射膜相撞且從而產(chǎn)生幻影時的狀態(tài)的示意圖；圖IOA和IOB分別為示范性實施例2和示范性實施例3中第一光偏轉(zhuǎn)器的示意性 局部截面圖；圖11是當(dāng)示范性實施例4的頭戴顯示器從前側(cè)看時獲得的示意圖；圖12是當(dāng)示范性實施例4的頭戴顯示器從上面看時獲得的示意圖；圖13是示范性實施例1的圖像顯示裝置和光束擴(kuò)展裝置的修改示例的概念圖；圖14是現(xiàn)有技術(shù)的圖像顯示裝置的概念圖；圖15是示出由于光束干擾引起的條斑出現(xiàn)在圖像中的狀態(tài)的示意圖；圖16是示出由于光束干擾引起的點斑出現(xiàn)在圖像中的狀態(tài)的示意圖；以及圖17A和17B是用于說明能避免由于光束干擾引起的條斑在圖像中出現(xiàn)的狀態(tài)的 方法之一的示意圖。
具體實施例方式下面，將參考附圖基于示范性實施例描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明不限于示范性實施 例，并且實施例中的各種數(shù)值和材料僅為示例。描述將以下面的順序進(jìn)行。1.有關(guān)本發(fā)明的圖像顯示裝置、頭戴顯示器和光束擴(kuò)展裝置總體技術(shù)的描述2.示范性實施例1 (圖像顯示裝置和光束擴(kuò)展裝置)3.示范性實施例2 (示范性實施例1的修改)4.示范性實施例3 (示范性實施例1的另一個修改)5.示范性實施例4 (頭戴顯示器)及其它[有關(guān)本發(fā)明實施例的圖像顯示裝置、頭戴顯示器和光束擴(kuò)展裝置總體技術(shù)的描 述]本發(fā)明實施例的頭戴顯示器可以具有下面的構(gòu)造?？蚣苡稍O(shè)置在觀察者前面的前部、用中間鉸鏈可轉(zhuǎn)動地連接到前部兩端的兩個鏡 腿部和連接到鏡腿部末端的端部組成。光源設(shè)置在鏡腿部或前部的上部。第一反射鏡、第一光偏轉(zhuǎn)器和第二反射鏡設(shè)置在前部的上部。第二光偏轉(zhuǎn)器設(shè)置為相對于觀察者的瞳孔(即設(shè)置在相當(dāng)于普通眼鏡框架中的 透鏡連接位置的位置)。這樣的單元設(shè)置是用于觀察者具有足夠好裸眼視力或者使用接觸透鏡等情況。然而，對于視力由普通眼鏡糾正的觀察者，也可將第二光偏轉(zhuǎn)器設(shè)置在眼鏡的 透鏡的外面。作為選擇，也可采用這樣的構(gòu)造，其中第一反射鏡、第一光偏轉(zhuǎn)器、第二反射鏡和 第二光偏轉(zhuǎn)器設(shè)置在前部的上部。在本發(fā)明實施例的圖像顯示裝置中，包括在具有上述優(yōu)選構(gòu)造的本發(fā)明實施例的 頭戴顯示器和本發(fā)明實施例的光束擴(kuò)展裝置中的掃描器(在下文，它們也統(tǒng)稱為“本發(fā)明 實施例的掃描器等”)，能夠采用這樣的形式，其中，如果從第一光偏轉(zhuǎn)器在遠(yuǎn)離第一反射鏡 的方向上出射的平行光的第一出射角θ μ定義為正值出射角，則隨著光束到第一光偏轉(zhuǎn)器 的第一入射角θ η的變大，第一出射角θ Μ在從負(fù)值到正值的方向上變化。此外，在此情 況下，能夠采用這樣的形式，其中，如果從第二光偏轉(zhuǎn)器在遠(yuǎn)離第二反射鏡的方向上出射的 平行光的第二出射角θ μ定義為正值出射角，則隨著平行光到第二光偏轉(zhuǎn)器的第二入射角 θ工_2的變大，第二出射角θ μ在從負(fù)值到正值的方向上變化。第一入射角θ Η定義為由 入射在第一光偏轉(zhuǎn)器上的光束與第二方向形成的角。第一出射角θμ定義為由第一光偏 轉(zhuǎn)器出射的平行光與第一光偏轉(zhuǎn)器的平行光出射表面的法線形成的角。類似地，第二入射 角θη定義為由入射在第二光偏轉(zhuǎn)器上的平行光與第四方向形成的角。第二出射角θΜ 定義為由第二光偏轉(zhuǎn)器出射的平行光與第二光偏轉(zhuǎn)器的平行光出射表面的法線形成的角。 此外，由第二方向和在第一光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)傳播且朝著第一光偏轉(zhuǎn)器的平行光出射表面行進(jìn)的 光束形成的第一入射角θ η定義為正值入射角。類似地，由第四方向和在第二光偏轉(zhuǎn)器內(nèi) 傳播且朝著第二光偏轉(zhuǎn)器的平行光出射表面行進(jìn)的平行光形成的第二入射角θ η定義為 正值入射角。本發(fā)明實施例中包括上述優(yōu)選形式的掃描器等可以具有這樣的構(gòu)造，其中入射在 第一光偏轉(zhuǎn)器上的光束由第一光偏轉(zhuǎn)器在第二方向上擴(kuò)展，并且入射在第二光偏轉(zhuǎn)器上的 平行光由第二光偏轉(zhuǎn)器在第四方向上擴(kuò)展。通過這樣的構(gòu)造，最終獲得的平行光導(dǎo)致在第 二方向和第四方向上的二維擴(kuò)散。此外，本發(fā)明實施例的包括上述優(yōu)選形式和構(gòu)造的圖像顯示裝置和頭戴顯示器可 以具有下面的構(gòu)造。具體地講，由共計PXQ個像素形成圖像，PXQ個像素設(shè)置為，P個像 素沿著第二方向設(shè)置，并且Q個像素沿著第四方向設(shè)置。另外，第一入射角θ^根據(jù)P個 像素沿著第二方向的位置限定，并且第二入射角θ η根據(jù)Q個像素沿著第四方向的位置限 定。從光源發(fā)射光束一次，最終獲得顯示圖像中的一個像素。因此，為了顯示由PXQ個像 素組成的圖像，需要PXQ次光束發(fā)射。第一反射鏡和第二反射鏡具有將像素位置信息轉(zhuǎn)換 成一種角度信息的功能。優(yōu)選第二方向和第四方向彼此垂直。在本發(fā)明實施例的包括上述優(yōu)選形式和構(gòu)造的圖像顯示裝置和頭戴顯示器中，優(yōu) 選采用這樣的構(gòu)造，其中單位時間內(nèi)第一反射鏡的轉(zhuǎn)動次數(shù)(振動頻率)大于單位時間內(nèi) 第二反射鏡的轉(zhuǎn)動次數(shù)(振動頻率)。然而，可以采用第二反射鏡的轉(zhuǎn)動次數(shù)較大的構(gòu)造。 對于第一反射鏡和第二反射鏡的轉(zhuǎn)動，例如，正弦波信號、矩形波信號或者鋸齒波信號輸入 到為第一反射鏡和第二反射鏡提供的轉(zhuǎn)動器(Pivoter)。用于驅(qū)動第一反射鏡的信號頻率 根據(jù)沿著第二方向的像素數(shù)、第二反射鏡的功率負(fù)荷(duty)和幀頻等決定，并且例如為約 幾千赫茲至幾百千赫茲。用于驅(qū)動第二反射鏡的信號頻率根據(jù)幀頻等決定，并且例如為15 赫茲、30赫茲、60赫茲、120赫茲、180赫茲或240赫茲。例如，如果第一反射鏡和第二反射
9鏡通過采用具有可繞一個軸轉(zhuǎn)動的微反射鏡的微電子機械系統(tǒng)(MEMS)形成，則可以基于 諧振執(zhí)行第一反射鏡的高速轉(zhuǎn)動，而可以不基于諧振執(zhí)行第二反射鏡的低速轉(zhuǎn)動。而且，在本發(fā)明實施例的包括上述優(yōu)選形式和構(gòu)造的圖像顯示裝置和頭戴顯示器 中，能夠采用這樣的形式，其中第一方向和第四方向彼此一致(彼此平行)，而第二方向和 第三方向彼此一致(彼此平行)，并且第一方向和第四方向垂直于第二方向和第三方向。此 外，在此情況下，能夠采用這樣的形式，其中從第二光偏轉(zhuǎn)器的觀點看圖像觀看位置設(shè)置在 第五方向上，并且第五方向垂直于第一方向和第四方向且垂直于第二方向和第三方向。然 而，各方向不必須是平行和垂直關(guān)系。本發(fā)明實施例的包括上述形式和構(gòu)造的圖像顯示裝置、頭戴顯示器和光束擴(kuò)展裝 置可以具有這樣的構(gòu)造，其中多個半透射反射鏡(半反射鏡)提供在第一光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)，并且 多個半透射反射鏡(半反射鏡)提供在第二光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)。然而，它們不限于此，而是可以提 供偏振分束器來代替半透射反射鏡。半透射反射鏡可以采用由包含合金的金屬組成的金屬 膜形成，或者它可以采用通過堆疊大量電介質(zhì)堆疊膜獲得的多層堆疊結(jié)構(gòu)形成。電介質(zhì)堆 疊膜例如由作為高介電常數(shù)材料的TiO2膜和作為低介電常數(shù)材料的SiO2膜形成。在下文， 為了方便起見，反射部分光而允許其余部分光透射(通過)的金屬膜、多層堆疊結(jié)構(gòu)和偏振 分束器等統(tǒng)稱為“光反射/透射膜”。光反射/透射膜可以根據(jù)所采用的材料通過包括真空 蒸發(fā)法和濺射法的物理氣相沉積(PVD)法以及各種化學(xué)氣相沉積(CVD)法的任何種類的方 法形成。大量的光反射/透射膜形成在第一光偏轉(zhuǎn)器和第二光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)。所希望的是，光 反射/透射膜在第一光偏轉(zhuǎn)器或第二光偏轉(zhuǎn)器中的光反射率(light reflectance)在垂直 入射時為30%以下，優(yōu)選10%以下，更優(yōu)選5%以下。大量的光反射/透射膜可以制作為具 有相同的光反射率。作為選擇，光反射率可以根據(jù)光反射/透射膜在第一光偏轉(zhuǎn)器或第二 光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)的位置變化。在后一種情況下，具體地講，第一光偏轉(zhuǎn)器中優(yōu)選設(shè)置在遠(yuǎn)離第一 反射鏡位置的光反射/透射膜的光反射率設(shè)定較高，并且第二光偏轉(zhuǎn)器中優(yōu)選在遠(yuǎn)離第二 反射鏡位置上設(shè)置的光反射/透射膜的光反射率設(shè)定較高。換言之，第一光偏轉(zhuǎn)器中優(yōu)選 在遠(yuǎn)離第一反射鏡的位置上設(shè)置的光反射/透射膜的光透射率設(shè)定較低，并且第二光偏轉(zhuǎn) 器中優(yōu)選在遠(yuǎn)離第二反射鏡的位置上設(shè)置的光反射/透射膜的光透射率設(shè)定較低。可以利 用光反射/透射膜的光透射率對光入射角的依賴性(其關(guān)系是，當(dāng)入射在光反射/透射膜 上的光的入射角較大時，光反射率較高)。通過以這樣的方式逐漸增加光反射率，由第一光 偏轉(zhuǎn)器設(shè)置在遠(yuǎn)離第一反射鏡位置上的部分反射的光的強度可以接近于由第一光偏轉(zhuǎn)器 設(shè)置在接近第一反射鏡位置上的部分反射的光的強度。該特征也應(yīng)用于第二光偏轉(zhuǎn)器。從 第一反射鏡入射的光束透過(通過)提供在第一光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)的多個光反射/透射膜，且由 光反射/透射膜反射，從而該光束轉(zhuǎn)換成平行光，且從第一光偏轉(zhuǎn)器出射。從第二反射鏡入 射的平行光透過(通過)提供在第二光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)的多個光反射/透射膜，且由光反射/透 射膜反射，從而從第二光偏轉(zhuǎn)器出射平行光。在第一光偏轉(zhuǎn)器中光反射/透射膜相對于第 二方向的角度在所有的光反射/透射膜中相同，且例如為30度至70度，優(yōu)選為40度至60 度，且更優(yōu)選為45度至55度。類似地，在第二光偏轉(zhuǎn)器中光反射/透射膜相對于第四方向 的角度在所有的光反射/透射膜中相同，且例如為30度至70度，優(yōu)選為40度至60度，且 更優(yōu)選為45度至55度。光反射/透射膜的排列節(jié)距可以是不變的或可以是變化的。優(yōu)選透視(半透射)光偏轉(zhuǎn)器用作第二光偏轉(zhuǎn)器，從而通過第二光偏轉(zhuǎn)器可以看到外場。作為 第一光偏轉(zhuǎn)器尺寸的示例，長度(沿著第二方向的長度)為5mm或更長，高度(沿著第四方 向的長度)為0.5mm或更長，并且厚度(沿著第五方向的長度)為0.5mm或更長。作為第 二光偏轉(zhuǎn)器尺寸的示例，長度(沿著第二方向的長度)為5mm或更長，高度(沿著第四方向 的長度)為5mm或更長，并且厚度(沿著第五方向的長度)為0. 5mm或更長。如果在由提供在第一光偏轉(zhuǎn)器或第二光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)的半透射反射鏡或光反射/透 射膜(在下文，它們將簡單地統(tǒng)稱為“半透射反射鏡等”)反射多次后從第一光偏轉(zhuǎn)器或第 二光偏轉(zhuǎn)器出射的光束(為了方便起見，該光束將稱為“分光束”)的光強度很高，相對于 被反射一次后從第一光偏轉(zhuǎn)器或第二光偏轉(zhuǎn)器出射的光束(為了方便起見，該光束將稱為 “主光束”)的光強度不可忽略，則在有些情況下(見圖15)，則由于主光束和分光束之間的 干擾而引起圖像中出現(xiàn)條斑(不均勻性)。為了防止這樣現(xiàn)象的發(fā)生，減少分光束的數(shù)量是 有效的。為了這樣的目的，減少半透射反射鏡等的數(shù)量或者降低第一光偏轉(zhuǎn)器的厚度(當(dāng) 第一光偏轉(zhuǎn)器沿著垂直于第二方向的虛擬平面切開時，第一光偏轉(zhuǎn)器的厚度)或者第二光 偏轉(zhuǎn)器的厚度(當(dāng)?shù)诙馄D(zhuǎn)器沿著垂直于第四方向的虛擬平面切開時，第二光偏轉(zhuǎn)器的 厚度)是有效的。如圖17A和17B的示意圖所示，如果降低光偏轉(zhuǎn)器的厚度，則可減少分光 束的數(shù)量。為了圖的簡化，圖17A和17B中僅示出一個光束。然而，這樣的對策在第一光偏 轉(zhuǎn)器或第二光偏轉(zhuǎn)器的設(shè)計中通常有困難。因此，為了抑制這樣現(xiàn)象的發(fā)生，如果光源發(fā)光光譜的峰值波長定義為λ，并且光 譜半高寬(half-value width)定義為Δ λ，則優(yōu)選提供在第一光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)的多個半透射 反射鏡(或光反射/透射膜)沿著第二方向的節(jié)距的變化h滿足下面的公式。Id1 彡 λ 2/ (3 π Δ λ )在此情況下，所希望的是，提供在第一光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)的半透射反射鏡(或光反射/透 射膜)的光反射率在垂直入射時為10%以下，優(yōu)選5%以下。此外，如果多個半透射反射鏡(或光反射/透射膜)提供在本發(fā)明實施例的包括 上述優(yōu)選第一光偏轉(zhuǎn)器構(gòu)造的圖像顯示裝置、頭戴顯示器或光束擴(kuò)展裝置中的第二光偏轉(zhuǎn) 器內(nèi)，則當(dāng)光源發(fā)光光譜的峰值波長定義為λ，并且光譜半高寬定義為△ λ時，優(yōu)選提供 在第二光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)的多個半透射反射鏡(或光反射/透射膜)沿著第四方向的節(jié)距的變化 b2滿足下面的公式。b2 彡 λ2/(3 π Δ λ)在此情況下，所希望的是，提供在第二光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)的半透射反射鏡(或光反射/透 射膜)的光反射率在垂直入射時為10%以下，優(yōu)選5%以下。通過以這樣的方式給出多個半透射反射鏡等的節(jié)距的變化1^和132，在光束之間產(chǎn) 生了光程差。結(jié)果，主光束和分光束之間的干擾不容易發(fā)生，并且可以抑制圖像中條斑的出 現(xiàn)。另外，在第一光偏轉(zhuǎn)器或第二光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)提供半透射反射鏡等的情況下，特定的 半透射反射鏡等反射的光束與例如相鄰于該半透射反射鏡等的半透射反射鏡等反射的光 束彼此干擾，并且在某些情況下出現(xiàn)點斑(見圖16)。當(dāng)相鄰半透射反射鏡等反射的光束彼 此重疊時(或者光束的半徑充分地大于所提供半透射反射鏡等的節(jié)距時)，發(fā)生這樣的現(xiàn)象。
因此，為了抑制這樣現(xiàn)象的發(fā)生，如果入射在第一光偏轉(zhuǎn)器上的光束直徑定義為 D1,并且提供在第一光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)的多個半透射反射鏡(或光反射/透射膜)沿著第二方向 的節(jié)距定義為B1，光源發(fā)射光譜的峰值波長定義為λ，并且光譜半高寬定義為△ λ，則優(yōu)選 滿足下面的公式。D1 > B1B1 > λ 2/ (2 π Δ λ )在此情況下，所希望的是，提供在第一光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)的半透射反射鏡(或光反射/透 射膜)的光反射率在垂直入射時為10%以下，優(yōu)選5%以下。此外，如果多個半透射反射鏡(或光反射/透射膜)提供在本發(fā)明實施例的包括 第一光偏轉(zhuǎn)器的上述優(yōu)選構(gòu)造的圖像顯示裝置、頭戴顯示器或光束擴(kuò)展裝置中的第二光偏 轉(zhuǎn)器內(nèi)，當(dāng)入射在第二光偏轉(zhuǎn)器上的光束直徑定義為D2，提供在第二光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)的多個半 透射反射鏡(或光反射/透射膜)沿著第四方向的節(jié)距定義為B2，光源發(fā)射光譜的峰值波 長定義為λ，并且光譜半高寬定義為△ λ時，優(yōu)選滿足下面的公式。D2 > B2B2 > λ 2/ (2 π Δ λ )在此情況下，所希望的是，提供在第二光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)的半透射反射鏡(或光反射/透 射膜)的光反射率在垂直入射時為10%以下，優(yōu)選5%以下。通過以這樣的方式限定多個半透射反射鏡等的節(jié)距B1和B2,特定的半透射反射鏡 等反射的光束與例如相鄰于該半透射反射鏡等的半透射反射鏡等反射的光束之間的干擾 不容易發(fā)生。結(jié)果，可以抑制圖像中點斑的出現(xiàn)。而且，在本發(fā)明實施例的包括上述優(yōu)選形式和構(gòu)造的圖像顯示裝置、頭戴顯示器 和光束擴(kuò)展裝置中，優(yōu)選采用抗反射涂層提供在第一光偏轉(zhuǎn)器的光束入射表面和平行光 出射表面上的構(gòu)造。此外，優(yōu)選采用抗反射涂層提供在第二光偏轉(zhuǎn)器的平行光入射表面、 平行光出射表面和與平行光出射表面相對的表面的每一個上的構(gòu)造。可以采用抗反射涂 層(ARC)由選自下述組中至少一種材料組成的形式，該組例如包括氧化硅(SiOx)、氧化 鉭(TaOx)、氧化鋯(&0Χ)、氧化鋁(AlOx)、氧化鉻(CrOx)、氧化釩(VOx)、氧化鈦(TiO)、氧化 鋅(ZnO)、氧化錫(SnO)、氧化鉿(HfOx)、氧化鈮(NbOx)、氧化鈧(ScOx)、氧化釔(YOx)、氮化 硅(SiNY)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、氮化鋁(AlN)、氧氮化硅(SiOxNY)、氟化鋁(AlFx)、 氟化鈰(CeFx)、氟化鈣(CaFx)、氟化鈉(NaFx)、氟化鈉鋁(NaYAlzFx)、氟化鑭(LaFx)、氟化鎂 (MgFx)、氟化釔(YFx)和硫化鋅(ZnSx)。作為選擇，根據(jù)情況，也可以是抗反射涂層具有通過 堆疊至少兩層例如Si0、Si02、TiO2、&02、Ta2O5和Y2O3的電介質(zhì)薄膜獲得的結(jié)構(gòu)(例如由高 折射率膜/低折射率膜/高折射率膜/低折射率膜.· ·形成的多層結(jié)構(gòu))?？狗瓷渫繉痈?據(jù)所采用的材料可以由包括真空蒸發(fā)法和濺射法的各種PVD法以及各種CVD法的任何一個 形成。在本發(fā)明實施例的包括上述優(yōu)選形式和構(gòu)造的圖像顯示裝置和頭戴顯示器中， 優(yōu)選光源由發(fā)光元件形成，具體地講為半導(dǎo)體激光器元件(LD)、固態(tài)激光器、發(fā)光二極管 (LED)、超發(fā)光二極管(superluminescence diode, SLD)、有機EL發(fā)光元件或者無機EL發(fā) 光元件。此外，當(dāng)上述任何一種光源引入光纖中時，廣義上的光源也包括光纖出射端。優(yōu)選 光源由發(fā)紅光的發(fā)光元件、發(fā)綠光的發(fā)光元件和發(fā)藍(lán)光的發(fā)光元件組成，并且包括將從這
12些發(fā)光元件發(fā)射的紅光束、綠光束和藍(lán)光束合成為一個光束的多路復(fù)用器(multiplexer) (顏色合成器)。多路復(fù)用器的示例包括二向色棱鏡、二向色反射鏡、正交棱鏡、偏振分束器 和半反射鏡。將從光源發(fā)射的光束轉(zhuǎn)換成平行光束的光束成形器(例如，準(zhǔn)直透鏡)可以 設(shè)置在光源和第一反射鏡之間。該準(zhǔn)直透鏡僅允許一個或多個光束通過。因此，作為與現(xiàn) 有技術(shù)中的準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)不同的準(zhǔn)直透鏡，不必是允許相當(dāng)于實際圖像的光線通過的大透 鏡。孔徑可以提供為形成光束的截面形狀，并且防止出現(xiàn)不希望的散射光和雜散光。該孔 徑設(shè)置在光源和第一反射鏡之間或者第一反射鏡和第一光偏轉(zhuǎn)器之間?？讖叫螤畹氖纠?括圓形、正方形、矩形、正六角形和正八角形?？讖矫娣e的示例是8X IO-5Cm2 (在圓形的情況 下，相當(dāng)于0. Imm的直徑)至0.8cm2(在圓形的情況下，相當(dāng)于IOmm的直徑)。從光源發(fā) 射光束的強度取決于圖像應(yīng)顯示的亮度。另外，像素在應(yīng)顯示圖像中的位置也可以被考慮 以決定從光源發(fā)射光束的強度。具體地講，例如，當(dāng)?shù)谝蝗肷浣铅?η和第二入射角θ Η很 小時，光束和平行光通過光反射/透射膜的數(shù)量增加，因此，可以增加從光源發(fā)射光束的強 度。第一反射鏡和第二反射鏡的示例包括具有可繞一個軸轉(zhuǎn)動的微反射鏡、MEMS、電 反射鏡(galvano mirror)和多角形反射鏡。然而，不是必須使用反射鏡，而是可以采用任何 的掃描器或掃描系統(tǒng)，如電光掃描器、聲光掃描器、準(zhǔn)直透鏡的運動或者光源的轉(zhuǎn)動。就是 說，可以采用第一掃描器來代替第一反射鏡，并且可以采用第二掃描器來代替第二反射鏡。第一光偏轉(zhuǎn)器和第二光偏轉(zhuǎn)器采用對入射光透明的材料制作。形成第一光偏轉(zhuǎn)器 和第二光偏轉(zhuǎn)器的材料示例包括玻璃，這里的玻璃包括諸如石英玻璃和BK7的光學(xué)玻璃和 塑料材料(例如，PMMA、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、非晶聚丙烯樹脂和包含AS樹脂的苯乙 烯)。通常的光學(xué)玻璃如BK7具有高加工精度和可靠性，因此是優(yōu)選材料。采用高折射率的 材料可以降低第一光偏轉(zhuǎn)器和第二光偏轉(zhuǎn)器的厚度，因此，例如更優(yōu)選材料的折射率等于 或大于1. 6。像素數(shù)可以基于圖像顯示裝置的所需的規(guī)格決定。像素數(shù)的具體示例包括 320X 240,432X 240,640X480,854X480、1024X 768、1366X 768 和 1920X 1080。例如，頭戴顯示器可以采用本發(fā)明實施例的圖像顯示裝置形成，并且可以實現(xiàn)裝 置重量和尺寸上的減小。在頭戴顯示器中，本發(fā)明實施例的圖像顯示裝置的數(shù)量可以是一 個(單眼的顯示器)或者可以是兩個(雙眼的顯示器)如上所述，框架由設(shè)置在觀察者前面的前部、用中間鉸鏈可轉(zhuǎn)動地連接到前部兩 端的兩個鏡腿部和連接到鏡腿部末端的端部組成。此外，框架包括鼻墊。在觀看整個頭戴 顯示器時，框架和鼻墊的裝配與普通眼鏡幾乎具有相同的結(jié)構(gòu)。框架可以采用與普通眼鏡 相同的材料形成，如金屬、合金、塑料及這些材料的結(jié)合。鼻墊也可以具有已知的構(gòu)造和結(jié) 構(gòu)。在頭戴顯示器的設(shè)計和頭載顯示器的佩戴方便方面，優(yōu)選采用這樣的形式，其中 從一個或兩個圖像顯示裝置的互連(信號線和電源線等)穿過鏡腿部和端部的內(nèi)部，并且 從端部的末端延伸到外部，以連接到外部電路(控制電路)。此外，更優(yōu)選采用這樣的形式， 其中圖像顯示裝置提供有雙耳耳機(headphone)，并且從圖像顯示裝置的雙耳耳機互連穿 過鏡腿部和端部的內(nèi)部，并且從端部的末端延伸到雙耳耳機。雙耳耳機的示例包括耳塞耳 機(inner-ear headphone)和導(dǎo)管耳機(canal headphone)。更具體地講，優(yōu)選采用這樣的形式，其中雙耳耳機互連從端部的末端經(jīng)由耳廓(聽囊)后側(cè)到雙耳耳機。[示范性實施例1]示范性實施例1涉及本發(fā)明的圖像顯示裝置和本發(fā)明的光束擴(kuò)展裝置。圖IA和 IB是示范性實施例1的圖像顯示裝置和光束擴(kuò)展裝置的概念圖。具體地講，圖IA是圖像顯 示裝置和光束擴(kuò)展裝置在包括第二方向和第五方向的虛擬平面(XZ平面)中的概念圖。圖 IB是圖像顯示裝置和光束擴(kuò)展裝置沿著圖IA中的B-B箭頭線在包括第四方向和第五方向 的虛擬平面(YZ平面)中的概念圖。圖IC是用于說明入射角和出射角的概念圖。在圖IC 中，省略了光反射/透射膜的圖示。圖IA至5B示出了這樣的單元設(shè)置，光從第一光偏轉(zhuǎn)器 30在正Z軸方向上出射，然后從第二反射鏡40在正Y軸方向(即向下的方向)上出射。然 而，也可以采用這樣的單元設(shè)置，光從第一光偏轉(zhuǎn)器30在負(fù)Z軸方向上出射，然后從第二反 射鏡40在正Y軸方向(即向下方向)上出射。示范性實施例1的圖像顯示裝置10包括光源11和用于掃描從光源11發(fā)射的光 束的掃描器。該掃描器包括(a)第一反射鏡20，可繞作為沿第一方向延伸的樞軸(pivot axis)的第一軸21 轉(zhuǎn)動，從光源11發(fā)射的光束入射在第一反射鏡20上，(b)第一光偏轉(zhuǎn)器30，具有沿著與第一方向不同的第二方向延伸的軸線(axis line)，從第一反射鏡20出射的光束以第一入射角θ χ ι入射在第一光偏轉(zhuǎn)器30上，第一光 偏轉(zhuǎn)器30出射平行光，該平行光根據(jù)光束與第一反射鏡20轉(zhuǎn)動相關(guān)的第一入射角θ χ ι與 第二方向形成預(yù)定的第一出射角9^，(c)第二反射鏡40，繞作為沿著第三方延伸的樞軸的第二軸41可轉(zhuǎn)動，從第一光 偏轉(zhuǎn)器30出射的平行光入射在第二反射鏡40上，以及(d)第二光偏轉(zhuǎn)器50，具有沿著與第三方向不同的第四方向延伸的軸線，從第二 反射鏡40出射的平行光以第二入射角θ工_2入射在第二光偏轉(zhuǎn)器50，第二光偏轉(zhuǎn)器50出射 平行光，該平行光根據(jù)平行光與第二反射鏡40的轉(zhuǎn)動相關(guān)的第二入射角θ η，與第四方向 形成預(yù)定的第二出射角9^。示范性實施例1的光束擴(kuò)展裝置是這樣的裝置，其在第二方向和第四方向上二維 擴(kuò)展從光源11發(fā)射的光束，并且出射擴(kuò)展的光束作為平行光。該光束擴(kuò)展裝置與示范性實 施例1的圖像顯示裝置10中的掃描器具有相同的構(gòu)造。如圖IC和2Α至5Β的概念圖所示，當(dāng)從第一光偏轉(zhuǎn)器30在遠(yuǎn)離第一反射鏡20的 方向上出射的平行光的第一出射角θ μ定義為正值出射角時，隨著光束到第一光偏轉(zhuǎn)器 30的第一入射角θ η的變大，第一出射角θ Μ在從負(fù)值到正值的方向上變化。此外，當(dāng)從 第二光偏轉(zhuǎn)器50在遠(yuǎn)離第二反射鏡40的方向上出射的平行光的第二出射角θ 0_2定義為 正值出射角時，隨著平行光到第二光偏轉(zhuǎn)器50的第二入射角的變大，第二出射角 在從負(fù)值到正值的方向上變化。與圖IA—樣，圖2Α、圖3Α、圖4Α和圖5Α是圖像顯示裝置和光束擴(kuò)展裝置在包括 第二方向和第五方向的虛擬平面(XZ平面)中的概念圖。與圖IB —樣，圖2Β、圖3Β、圖4Β 和圖5Β是圖像顯示裝置和光束擴(kuò)展裝置在包括第四方向和第五方向的虛擬平面(YZ平面) 中的概念圖。由共計PXQ個像素形成圖像，PXQ個像素設(shè)置為，P個像素沿著第二方向設(shè)置，并且Q個像素沿著第四方向設(shè)置。具體地講，例如，P為640、Q為480，并且觀看的傾斜角 為28度。第一入射角θ η根據(jù)P個像素沿著第二方向的位置限定，并且第二入射角θ Η 根據(jù)Q個像素沿著第四方向的位置限定。從光源11發(fā)射一次光束，最終在顯示圖像中獲得 一個像素。因此，為了顯示由PXQ個像素組成的圖像，需要PXQ次光束發(fā)射。從第二光偏 轉(zhuǎn)器50出射的平行光入射在觀察者的眼球上，并且穿過眼球中的瞳孔(通常直徑為約2至 6mm)。然后，平行光成像在視網(wǎng)膜上，并且識別為一個像素。通過匯集這樣的操作(從光源 11發(fā)射P X Q次光束)，可以識別一幀由P X Q個像素組成的二維圖像。在圖2A和2B所示的狀態(tài)(“狀態(tài)A”)下，當(dāng)觀察者觀看圖像時，圖像左下角的像 素成像在視網(wǎng)膜的右上側(cè)。在圖3A和3B所示的狀態(tài)(“狀態(tài)B”)下，當(dāng)觀察者觀看圖像 時，圖像右下角的像素成像在視網(wǎng)膜的左上側(cè)。在圖4A和4B所示的狀態(tài)(“狀態(tài)C”)下， 當(dāng)觀察者觀看圖像時，圖像左上角的像素成像在視網(wǎng)膜的右下側(cè)。在圖5A和5B所示的狀 態(tài)(“狀態(tài)D”)下，當(dāng)觀察者觀看圖像時，圖像右上角的像素成像在視網(wǎng)膜的左下側(cè)。在這 些狀態(tài)下第一入射角θ H、第一出射角θ Μ、第二入射角θη和第二出射角θΜ的值如下 面的表1所示。表 權(quán)利要求
一種圖像顯示裝置，包括光源和掃描從該光源發(fā)射的光束的掃描裝置，該掃描裝置包括(a)第一反射鏡，構(gòu)造為可繞作為沿著第一方向延伸的樞軸的第一軸轉(zhuǎn)動，從該光源發(fā)射的該光束入射在該第一反射鏡上；(b)第一光偏轉(zhuǎn)器，具有沿著與該第一方向不同的第二方向延伸的軸線，從該第一反射鏡出射的光束以第一入射角入射在該第一光偏轉(zhuǎn)器上，該第一光偏轉(zhuǎn)器出射平行光，該平行光根據(jù)與該第一反射鏡的轉(zhuǎn)動相關(guān)的該光束的第一入射角而與該第二方向形成預(yù)定的第一出射角；(c)第二反射鏡，構(gòu)造為可繞作為沿著第三方向延伸的樞軸的第二軸轉(zhuǎn)動，從該第一光偏轉(zhuǎn)器出射的該平行光入射在該第二反射鏡上；以及(d)第二光偏轉(zhuǎn)器，具有沿著與該第三方向不同的第四方向延伸的軸線，從該第二反射鏡出射的平行光以第二入射角入射在該第二光偏轉(zhuǎn)器上，該第二光偏轉(zhuǎn)器出射平行光，該平行光根據(jù)與該第二反射鏡的轉(zhuǎn)動相關(guān)的該平行光的該第二入射角而與該第四方向形成預(yù)定的第二出射角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其中如果從該第一光偏轉(zhuǎn)器沿遠(yuǎn)離該第一反射鏡的方向出射的該平行光的該第一出射角 定義為正值出射角，則隨著該光束到該第一光偏轉(zhuǎn)器的該第一入射角變大，該第一出射角 在從負(fù)值到正值的方向上變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像顯示裝置，其中如果從該第二光偏轉(zhuǎn)器在遠(yuǎn)離該第二反射鏡的方向上出射的該平行光的該第二出射 角定義為正值出射角，則隨著該平行光到該第二光偏轉(zhuǎn)器的該第二入射角變大，該第二出 射角在從負(fù)值到正值的方向上變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其中入射在該第一光偏轉(zhuǎn)器上的光束由該第一光偏轉(zhuǎn)器在該第二方向上擴(kuò)展，并且入射在 該第二光偏轉(zhuǎn)器上的該平行光由該第二光偏轉(zhuǎn)器在該第四方向上擴(kuò)展。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其中圖像由PXQ個像素形成，該PXQ個像素布置為P個像素沿著該第二方向布置，Q個像 素沿著該第四方向布置，并且該第一入射角根據(jù)P個像素沿著該第二方向的位置而定義，而該第二入射角根據(jù)Q個 像素沿著該第四方向的位置而定義。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其中單位時間內(nèi)該第一反射鏡的轉(zhuǎn)動次數(shù)大于單位時間內(nèi)該第二反射鏡的轉(zhuǎn)動次數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其中該第一方向和該第四方向彼此一致，且該第二方向和該第三方向彼此一致，并且該第一方向和該第四方向垂直于該第二方向和該第三方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其中多個半透射反射鏡設(shè)置在該第一光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)，并且多個半透射反射鏡設(shè)置在該第二光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像顯示裝置，其中在該第一光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)設(shè)置的該多個半透射反射鏡沿著該第二方向的節(jié)距的變化1^滿 足下面的公式bi ^ λ 7 (331 Δ λ)其中λ是該光源的發(fā)射光譜的峰值波長，并且△ λ是光譜的半高寬。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像顯示裝置，其中該第一光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)設(shè)置的該半透射反射鏡的光反射率在垂直入射時為10%以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像顯示裝置，其中該第二光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)設(shè)置的該多個半透射反射鏡沿著該第四方向的節(jié)距的變化b2滿足 下面的公式b2 ^ λ 7 (3 31 Δ λ )其中λ是該光源的發(fā)射光譜的峰值波長，并且△ λ是光譜的半高寬。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像顯示裝置，其中該第二光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)設(shè)置的該半透射反射鏡的光反射率在垂直入射時為10%以下。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像顯示裝置，其中 滿足下面的公式D^B1B1 > λ2/(2 π Δ λ)其中D1是該第一光偏轉(zhuǎn)器上入射的光束的直徑，B1是該第一光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)設(shè)置的該多個 半透射反射鏡沿著該第二方向的節(jié)距，λ是該光源的發(fā)射光譜的峰值波長，并且△ λ是光 譜的半高寬。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像顯示裝置，其中該第一光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)設(shè)置的該半透射反射鏡的光反射率在垂直入射時為10%以下。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像顯示裝置，其中 滿足下面的公式D2>B2B2 > λ 2/ (2 π Δ λ )其中D2是該第二光偏轉(zhuǎn)器上入射的光束的直徑，B2是該第二光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)設(shè)置的該多個 半透射反射鏡沿著該第四方向的節(jié)距，λ是該光源的發(fā)射光譜的峰值波長，并且△ λ是光 譜的半高寬。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的圖像顯示裝置，其中該第二光偏轉(zhuǎn)器內(nèi)設(shè)置的該半透射反射鏡的光反射率在垂直入射時為10%以下。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其中該第一光偏轉(zhuǎn)器的光束入射表面和平行光出射表面上設(shè)置有抗反射涂層，并且 該第二光偏轉(zhuǎn)器的平行光入射表面、平行光出射表面和與該平行光出射表面相對的表 面的每個上都設(shè)置有抗反射涂層。
18.一種頭戴顯示器，包括(A)眼鏡型框架，構(gòu)造為佩戴在觀察者的頭上；以及(B)圖像顯示裝置，構(gòu)造為連接到該框架，其中該圖像顯示裝置包括光源和用于掃描從該光源發(fā)射的光束的掃描裝置，并且該掃描裝置包括(a)第一反射鏡，可繞作為沿著第一方向延伸的樞軸的第一軸轉(zhuǎn)動，從該光源發(fā)射的該 光束入射在該第一反射鏡上，(b)第一光偏轉(zhuǎn)器，具有沿著與該第一方向不同的第二方向延伸的軸線，從該第一反射 鏡出射的光束以第一入射角入射在該第一光偏轉(zhuǎn)器上，該第一光偏轉(zhuǎn)器出射平行光，該平 行光根據(jù)與該第一反射鏡的轉(zhuǎn)動相關(guān)的該光束的該第一入射角而與該第二方向形成預(yù)定 的第一出射角，(C)第二反射鏡，可繞作為沿著第三方向延伸的樞軸的第二軸轉(zhuǎn)動，從該第一光偏轉(zhuǎn)器 出射的該平行光入射在該第二反射鏡上，以及(d)第二光偏轉(zhuǎn)器，具有沿著與該第三方向不同的第四方向延伸的軸線，從該第二反射 鏡出射的平行光以第二入射角入射在該第二光偏轉(zhuǎn)器上，該第二光偏轉(zhuǎn)器出射平行光，該 平行光根據(jù)與該第二反射鏡的轉(zhuǎn)動相關(guān)的該平行光的該第二入射角與該第四方向形成預(yù) 定的第二出射角。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的頭戴顯示器，其中該框架由設(shè)置在觀察者前面的前部、用中間的鉸鏈轉(zhuǎn)動地連接到該前部的兩端的兩個 鏡腿部和連接到該鏡腿部末端的端部組成，該光源設(shè)置在該鏡腿部或該前部的上部，該第一反射鏡、該第一光偏轉(zhuǎn)器和該第二反射鏡設(shè)置在該前部的上部，并且該第二光偏轉(zhuǎn)器設(shè)置為與觀察者的瞳孔相對。
20.一種光束擴(kuò)展裝置，在第二方向和第四方向上二維地擴(kuò)展從光源發(fā)射的光束，并且 出射作為平行光的擴(kuò)展光束，該光束擴(kuò)展裝置包括(a)第一反射鏡，構(gòu)造為可繞作為沿著第一方向延伸的樞軸的第一軸轉(zhuǎn)動，從該光源發(fā) 射的該光束入射在該第一反射鏡上；(b)第一光偏轉(zhuǎn)器，具有沿著與該第一方向不同的第二方向延伸的軸線，從該第一反射 鏡出射的光束以第一入射角入射在該第一光偏轉(zhuǎn)器上，該第一光偏轉(zhuǎn)器出射平行光，該平 行光根據(jù)與該第一反射鏡的轉(zhuǎn)動相關(guān)的該光束的該第一入射角而與該第二方向形成預(yù)定 的第一出射角；(c)第二反射鏡，構(gòu)造為可繞作為沿著第三方向延伸的樞軸的第二軸轉(zhuǎn)動，從該第一光 偏轉(zhuǎn)器出射的該平行光入射在該第二反射鏡上；以及(d)第二光偏轉(zhuǎn)器，具有沿著與該第三方向不同的第四方向延伸的軸線，從該第二反射 鏡出射的平行光以第二入射角入射在該第二光偏轉(zhuǎn)器上，該第二光偏轉(zhuǎn)器出射平行光，該 平行光根據(jù)與該第二反射鏡的轉(zhuǎn)動相關(guān)的該平行光的該第二入射角而與該第四方向形成 預(yù)定的第二出射角。
21.—種圖像顯示裝置，包括光源和用于掃描從該光源發(fā)射的光束的掃描裝置，該掃描 裝置包括(a)第一反射鏡，構(gòu)造為可繞作為沿著第一方向延伸的樞軸的第一軸轉(zhuǎn)動，從該光源發(fā) 射的該光束入射在該第一反射鏡上；(b)第一光偏轉(zhuǎn)器，從該第一反射鏡出射的光束以第一入射角入射在該第一光偏轉(zhuǎn)器 上，該第一光偏轉(zhuǎn)器以根據(jù)該第一入射角的角度出射平行光；(C)第二反射鏡，構(gòu)造為可繞作為沿著與該第一方向不同的第二方向延伸的樞軸的第 二軸轉(zhuǎn)動，從該第一光偏轉(zhuǎn)器出射的該平行光入射在該第二反射鏡上；以及(d)第二光偏轉(zhuǎn)器，從該第二反射鏡出射的平行光以第二入射角入射在該第二光偏轉(zhuǎn) 器上，該第二光偏轉(zhuǎn)器以根據(jù)該第二入射角的角度出射平行光。 .
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖像顯示裝置，其中 該第一方向垂直于該第二方向。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像顯示裝置，包括光源和掃描器，該掃描器包括(a)第一反射鏡，從該光源發(fā)射的該光束入射在該第一反射鏡上；(b)第一光偏轉(zhuǎn)器，從該第一反射鏡出射的光束入射在第一光偏轉(zhuǎn)器上，并出射平行光，該平行光根據(jù)與該第一反射鏡的轉(zhuǎn)動相關(guān)的該光束的第一入射角而形成第一出射角；(c)第二反射鏡，從該第一光偏轉(zhuǎn)器出射的該平行光入射在該第二反射鏡上；以及(d)第二光偏轉(zhuǎn)器，從該第二反射鏡出射的平行光入射在該第二光偏轉(zhuǎn)器上，并出射平行光，該平行光根據(jù)與該第二反射鏡的轉(zhuǎn)動相關(guān)的該平行光的該第二入射角而形成第二出射角。
文檔編號G02B26/10GK101957500SQ201010227478
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者今村鐵平, 山口征也, 林部和彌, 猿田訓(xùn)彥, 田中洋志, 石川慶太 申請人:索尼公司