顯示設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及顯示設備，且更具體地，涉及適合于頭戴式顯示器（HMD，headmounted display)用途的顯示設備。
【背景技術】
[0002] 例如，從專利文獻JP2006-162767A已知一種用于通過虛像光學系統(tǒng)把由圖像形 成裝置形成的二維圖像向觀看者呈現(xiàn)為放大虛像的虛像顯示裝置（圖像顯示裝置）。如圖 24中的概念圖所示，這個圖像顯示裝置100'包括：圖像形成裝置111，其具有以二維矩陣 布置的像素；和光學器件（導光部）120,其接收從圖像形成裝置111中的像素射出的光，然 后引導且射出該光。光學器件120包括：導光板121，其致使入射的光在該導光板121內利 用全反射而傳播，然后射出該光；第一偏轉部130 (例如，由單層光反射膜形成），其將已經 射入導光板121內的光反射，使得已經射入導光板121內的光在導光板121內被全反射；和 第二偏轉部140 (例如，由具有多層堆疊結構的多層光反射膜形成），其導致已經在導光板 121內利用全反射而傳播的光從導光板121射出。如果HMD是由這樣的圖像顯示裝置100' 形成的，那么能夠減小該設備的重量和尺寸。
[0003] 另外，例如，從專利文獻JP2007-094175A已知一種使用全息衍射光柵從而通過 虛像光學系統(tǒng)把由圖像形成裝置形成的二維圖像向觀看者呈現(xiàn)為放大虛像的虛像顯示裝 置（圖像顯示裝置）。如圖25中的概念圖所示，這個圖像顯示裝置200'基本上包括：能夠 顯示圖像的圖像形成裝置111 ;和光學器件（導光部）220,光學器件220接收被顯示于圖像 形成裝置111上的光且將該光引導至觀看者的眼睛21中。在此，光學器件220包括導光板 221以及第一衍射光柵構件230和第二衍射光柵構件240,第一衍射光柵構件230和第二衍 射光柵構件240是由被設置于導光板221上的反射型體全息衍射光柵（Reflectivevolume hologramdiffractiongrating)形成的。
[0004] 因為圖像被顯示于圖像顯示裝置100'或200'上，所以觀看者能夠看到疊加在 外界圖像上的所顯示的圖像。
[0005] 引用文獻列表
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻 1 :特開JP2006-162767A
[0008] 專利文獻 2 :特開JP2007-094175A

【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明要解決的技術問題
[0010] 在這些專利申請?zhí)亻_案所披露的圖像顯示裝置100'和200'中，圖像形成裝置 111被放置在導光板121和221的觀看者側。即，各圖像形成裝置111是被放置在觀看者的 頭部這一側和附近。因此，圖像形成裝置111的布置自由度較低。
[0011] 考慮到上述問題，本發(fā)明旨在提供一種具有能夠提高組件的布置自由度的構造和 結構的顯示設備。
[0012] 解決技術問題所采取的技術方案
[0013] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的顯示設備包括：
[0014] (a)框架，其被安裝于觀看者的頭部上；以及
[0015] (b)圖像顯示裝置，其被連接至所述框架，
[0016] 其中所述圖像顯示裝置包括：
[0017] (A)圖像形成裝置；以及
[0018] (B)光學器件，其把來自所述圖像形成裝置的圖像引導至觀看者的眼睛中，
[0019] 所述光學器件包括：第一偏轉部，其使來自所述圖像形成裝置的所述圖像偏轉； 和第二偏轉部，其使被所述第一偏轉部偏轉后的所述圖像朝著觀看者的眼睛偏轉，
[0020] 所述圖像顯示裝置進一步設置有面向所述圖像形成裝置的光反射構件，且所述光 學器件位于所述圖像形成裝置與所述光反射構件之間，并且
[0021] 從所述圖像形成裝置射出的光通過所述光學器件，被所述光反射構件反射，重新 射入所述光學器件中，然后被所述第一偏轉部偏轉。
[0022] 本發(fā)明的技術效果
[0023] 因為本發(fā)明的顯示設備包括被布置成使所述光學器件夾在所述圖像形成裝置與 所述光反射構件之間的所述光反射構件，所以能夠提高圖像形成裝置的布置自由度。本說 明書中所說明的有益效果僅僅是示例而不是為了限制本發(fā)明，并且還可以實現(xiàn)其他的有益 效果。
【附圖說明】
[0024] 圖1是實施例1的顯示設備的概念圖。
[0025] 圖2是實施例1的顯示設備的示意性俯視圖。
[0026] 圖3是實施例1的顯示設備的示意性側視圖。
[0027] 圖4是實施例2的顯示設備的概念圖。
[0028]圖5是實施例2的顯示設備中的反射型體全息衍射光柵的一部分的示意性放大截 面圖。
[0029] 圖6是實施例2的顯示設備的變形例的概念圖。
[0030] 圖7是實施例3的顯示設備的示意性俯視圖。
[0031] 圖8是實施例3的顯示設備的示意性正視圖。
[0032] 圖9是實施例4的顯示設備的概念圖。
[0033] 圖10是實施例4的顯示設備的變形例的概念圖。
[0034] 圖11是實施例5的顯示設備中的圖像顯示裝置的概念圖。
[0035] 圖12是實施例6的顯示設備的概念圖。
[0036] 圖13是實施例6的顯示設備的示意性俯視圖。
[0037] 圖14A和圖14B分別是實施例6的顯示設備的示意性側視圖和實施例6的顯示設 備中的光學器件和調光器的示意性正視圖。
[0038] 圖15A和圖15B是調光器的示意性截面圖，示意性地示出了實施例6的顯示設備 中的調光器的行為。
[0039] 圖16是實施例6的顯示設備的一個變形例的概念圖。
[0040] 圖17是實施例6的顯示設備的另一變形例的概念圖。
[0041] 圖18是實施例6的顯示設備的另外一變形例的概念圖。
[0042] 圖19是實施例6的顯示設備的又一變形例的概念圖。
[0043] 圖20是實施例6的顯示設備的再一變形例的概念圖。
[0044] 圖21A和圖21B分別是實施例7的顯不設備的不意性俯視圖和用于控制照度傳感 器的電路的示意圖。
[0045] 圖22A和圖22B分別是實施例8的顯示設備的示意性俯視圖和用于控制照度傳感 器的電路的示意圖。
[0046] 圖23是示出了從圖像形成裝置射出的光通過導光板、被光反射構件反射、然后重 新射入導光板中的形態(tài)模擬的圖。
[0047] 圖24是傳統(tǒng)顯示設備中的圖像顯示裝置的概念圖。
[0048] 圖25是傳統(tǒng)顯示設備的變形例中的圖像顯示裝置的概念圖。
【具體實施方式】
[0049] 下文是參照附圖、基于實施例而對本發(fā)明做出的說明。然而，本發(fā)明不局限于這些 實施例，并且在各實施例中所提及的各種數(shù)值和材料都僅僅是示例。將按照下列順序進行 說明。
[0050]1.本發(fā)明的顯示設備的概述
[0051]2.實施例1(本發(fā)明的顯示設備、具有第一結構的顯示設備和具有第一結構的圖 像形成裝置）
[0052] 3.實施例2(實施例1的變形例）
[0053]4.實施例3(實施例1的另一變形例）
[0054]5.實施例4(實施例1至實施例3的變形例和具有第二結構的顯示設備）
[0055]6.實施例5(實施例1至實施例4的變形例和具有第二結構的圖像形成裝置）
[0056] 7.實施例6(實施例1至實施例5的變形例）
[0057] 8.實施例7(實施例6的變形例）
[0058] 9.實施例8(實施例6和實施例7的變形例）和其他
[0059] 1.本發(fā)明的顯示設備的概述
[0060] 在下面的說明中，已經從圖像形成裝置的中間部分射出的光通過導光板、接著被 光反射構件反射、然后在某一點（該點是導光板入射中心點）射入該導光板中，該導光板的 穿過導光板入射中心點而延伸的軸線是X軸（從第一偏轉部朝著第二偏轉部的方向是正方 向），并且該導光板的穿過導光板入射中心點而延伸的法線是Z軸（朝著觀看者側的方向是 正方向）。換言之，圖像的水平方向是X方向，且圖像的垂直方向是Y方向。當已經從圖像 形成裝置的中間部分射出的光在某一點（光反射構件入射中心點）射入光反射構件時，該 光反射構件的穿過光反射構件入射中心點而延伸且平行于X軸的軸線是x軸，且該光反射 構件的穿過光反射構件入射中心點而延伸的法線是z軸。此外，為了便于說明，已經從圖像 形成裝置射出、通過導光板、被光反射構件反射、重新射入導光板、然后與第一偏轉部碰撞 的光在某些情況下將會被稱為"光反射構件碰撞光"。術語"全反射"的意思是內部全反射 或者在導光板內的全反射。
[0061] 在本發(fā)明的顯示設備中，所述光反射構件可以由包括第一表面和第二表面的光學 構件形成，來自所述圖像形成裝置的光被引導進入第一表面中且從第一表面射出，第二表 面位于第一表面的相反側，并且在第二表面上形成有光反射層。在這種情況下，第一表面和 第二表面可以由自由曲面形成。更具體地，用于形成所述光反射構件的光學構件的外部形 狀例如可以是厚的透鏡狀形狀。即，該光學構件可以具有由第一表面、第二表面和側表面形 成的外部形狀。射入具有這樣形狀的光反射構件的光在射入第一表面時是首次受到透鏡作 用（lensaction)，在被第二表面反射時也受到透鏡作用，然后在從第一表面射出時又受到 透鏡作用。然而，所述光反射構件不局限于上述這樣，且例如可以使用反射鏡。所述自由曲 面優(yōu)選地在xz平面內是不對稱的，且優(yōu)選地在yz平面內是對稱的。自由曲面z=f(X，y) 通常由x和y的多項式表不。在此，Qj是系數(shù)。
[0062] f(x,y) = 2：(C^.) X (x〇X (yJ)
[0063] 因為必須形成關于y方向對稱的形狀，所以當y是奇數(shù)時，所述系數(shù)全部為"0"。 并且，當（i+j)的值大約是10時，能夠實現(xiàn)充分的性能。采用什么類型的自由曲面應當是 通過進行光學模擬和各種試驗而決定的。
[0064] 所述光學構件可以由含有諸如石英玻璃（silicaglass)和BK7等光學玻璃的玻 璃形成，或者由塑料材料形成，所述塑料材料例如是PMMA、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸類樹脂、非 晶聚丙烯樹脂、或含AS樹脂的苯乙烯樹脂等。所述光學構件可以通過諸如使用金屬模具等 的成形技術等公知技術來形成。因為所述光學構件的外部形狀是厚的透鏡狀形狀，所以減 少了具有不均勻厚度的部分，且因此，能夠實現(xiàn)良好的成形性。而且，能夠降低制造成本。所 述光反射層是由諸如銀薄膜或鋁薄膜等能夠有效地反射光的材料形成的，且所述光反射層 是通過諸如真空沉積方法等公知技術而被形成的。