头戴式显示装置和显示系统制造方法及图纸

本申请公开一种头戴式显示装置，其包括：图像显示单元(300a、300b)，其被配置为发射图像光；导光构件(100a、100b)，其被配置为引导图像光并将图像光发射到佩戴该头戴式显示装置的佩戴者的眼睛；以及中继光学系统(201a、201b)，其被布置在图像显示单元和导光构件之间，并且被配置为将来自图像显示单元的图像光中继到导光构件，并在图像光进入导光构件之前至少一次形成中间图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】头戴式显示装置和显示系统
本专利技术涉及头戴式显示装置和显示系统。
技术介绍
近年来，已经开发了许多眼镜型头戴式显示装置(取决于形状，称为头戴式显示器(HMD)、虚拟现实(VR)护目镜、VR眼镜、智能眼镜、增强现实(AR)眼镜、眼镜型显示器、眼镜装置等)。通过在眼睛前面的显示器上显示虚拟视频或以叠加方式在现实世界的背景中显示虚拟视频，可能提供与传统台式显示器、智能手机和平板电脑终端提供的体验完全不同的体验。头戴式显示装置如下所述分为三种主要类型。第一种类型是其中将显示器布置在眼睛前面并直接或经由透镜观看显示器的类型。这种类型用于实现VR显示的双目非透明头戴式显示器、小型单目头戴式显示器等。第二种类型是其中从图像显示元件发射的图像光通过被投射然后被布置在眼睛前面的半透明元件(诸如反射镜或半反射镜)反射而被观看的类型。在这种类型中，可能彼此分开地布置图像显示元件和半透明元件(诸如反射镜或半反射镜)，从而可能将图像显示元件布置在眼球的表面的后方，因此可能减轻位于眼球的表面前方的部件的重量，并减轻鼻子上的负荷。第三种类型是其中通过导光构件观看从图像显示元件发射的图像光的类型。该类型例如用于实现AR显示的双目透明头戴式显示器等。在这种类型中，从图像显示元件发射的图像光被准直透镜或反射镜引导至导光构件，并通过导光构件进入眼睛。以这种方式，通过使图像光穿过导光构件，根据导光构件的结构，可能显示20度或更大视角的图像，并且可能可以显示大约60度视角的大图像。在如上所述的头戴式显示装置中，已经公开了作为上述第一种类型的双目非透明头戴式显示器，其中，左右两个图像显示装置、驱动电路和光学系统被布置在眼睛前面以实现90度或更大视角的大屏幕显示(参见专利文献1)。此外，作为如上所述的第二种类型，已经公开了一种显示装置，其中图像光从面部的侧面投射到布置在眼睛前面的半透明元件(诸如反射镜或半反射镜)(参见专利文献2)。此外，作为如上所述的第三种类型，已经公开了一种虚拟图像显示装置，其具有如下结构：其中图像显示装置、准直透镜、反射镜和导光构件被集成，并且该结构的重心位于眼球的表面的前方(参见专利文献3)。
技术实现思路
技术问题然而，在专利文献1中描述的技术中，左右两个图像显示装置、驱动电路和光学系统被布置在眼睛前面，并且在许多情况下总重量达到500克(g)或更大；因此，可能很难长时间佩戴这种笨重且大的装置。此外，在专利文献2中描述的技术中，由于图像光从面部的侧面投射到布置在眼睛前面的半透明元件(诸如，反射镜或半反射镜)，因此难以显示大屏幕；因此，只可能以小视角显示屏幕。此外，在专利文献3中描述的技术中，采用了其中图像显示装置、准直透镜、反射镜和导光构件被集成的结构，并且该结构的重心位于眼球的表面的前方；因此，当长时间佩戴该装置时，对鼻子施加的负荷较大并且这可以导致鼻垫周围皮肤发炎或疼痛。而且，该结构阻挡了佩戴者的左右外周视野。因此，尽管普通人具有180度或更大的视野，但是当该人佩戴该装置时，视野可以减小到100度或更小，从而当该人在减小的视野下移动或进行操作时，降低了佩戴装置时的安全性。鉴于上述情况构思了本专利技术，并且目的是提供一种头戴式显示装置和显示系统，该头戴式显示装置和显示系统能够改善在眼睛前面显示的屏幕的尺寸，从而减轻在佩戴装置时对鼻子施加的负荷，并确保佩戴者的左右外周视野。问题的方案根据本专利技术的一个方面，一种头戴式显示装置包括图像显示单元、导光构件和中继光学系统。图像显示单元被配置为发射图像光。导光构件被配置为引导图像光并将图像光发射到佩戴头戴式显示装置的佩戴者的眼睛。中继光学系统被布置在图像显示单元和导光构件之间，并且被配置为将图像光从图像显示单元中继到导光构件，并且在图像光进入导光构件之前至少一次形成中间图像。专利技术的有利效果根据本专利技术，可能改善在眼睛前面显示的屏幕的尺寸，减轻在佩戴装置时对鼻子施加的负荷，并确保佩戴者的左右外周视野。附图说明图1是示出根据第一实施例的显示装置的整体配置的示例的图。图2是示出第一实施例的显示单元的硬件配置的示例的图。图3是示出眼睛与第一实施例中的显示单元的中继光学系统侧端表面之间的位置关系的图。图4是示出第一实施例的显示单元和颞骨之间的位置关系的图。图5是示出根据第一实施例的第一变型的显示装置的配置的示例的图。图6是示出根据第一实施例的第一变型的眼睛与显示单元的中继光学系统侧端表面之间的位置关系的图。图7是示出根据第一实施例的第二变型的显示装置的配置的示例的图。图8是示出根据第一实施例的第二变型的眼睛与显示单元的中继光学系统侧端表面之间的位置关系的图。图9是示出根据第一实施例的第三变型的显示装置的配置的示例的图。图10是示出根据第一实施例的第三变型的眼睛与显示单元的中继光学系统侧端表面之间的位置关系的图。图11是示出根据第二实施例的显示装置的配置的示例的图。图12是示出根据第三实施例的显示装置的配置的示例的图。图13是示出根据第四实施例的显示装置的整体配置的示例以及显示单元与枕骨之间的位置关系的图。图14是示出根据第五实施例的显示装置的配置的示例的图。图15是示出根据第五实施例的第一变型的显示装置的配置的示例的图。图16是示出根据第五实施例的第二变型的显示装置的配置的示例的图。图17是示出根据第六实施例的显示装置的主要部分的配置的示例的图。图18是示出根据第六实施例的第一变型的显示装置的主要部分的配置的示例的图。图19是示出根据第六实施例的第二变型的显示装置的主要部分的配置的示例的图。图20是示出根据第六实施例的第三变型的显示装置的主要部分的配置的示例的图。图21是示出根据第六实施例的第四变型的显示装置的主要部分的配置的示例的图。图22是示出根据第六实施例的第五变型的显示装置的主要部分的配置的示例的图。图23是示出根据第六实施例的第六变型的显示装置的主要部分的配置的示例的图。图24是示出根据第七实施例的显示装置的主要部分的配置的示例的图。图25是示出根据第七实施例的第一变型的显示装置的主要部分的配置的示例的图。图26是示出根据第七实施例的第二变型的显示装置的主要部分的配置的示例的图。图27是示出根据第七实施例的第三变型的显示装置的主要部分的配置的示例的图。图28是示出根据第七实施例的第四变型的显示装置的主要部分的配置的示例的图。图29是示出根据第七实施例的第五变型的显示装置的主要部分的配置的示例的图。图30是示出根据第七实施例的第六变型的显示装置的主要部分的配置的示例的图。图31A是示出根据第八实施例的显示装置的配置的示例的图。图31B是示出根据第八实施例的显示装置的配置的示例的图。图32是示出根据第九实施例的显示系统的配置的示例的图。图33是示出根据第九实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种头戴式显示装置，其包括：/n图像显示单元，其被配置为发射图像光；/n导光构件，其被配置为引导所述图像光并发射所述图像光到佩戴所述头戴式显示装置的佩戴者的眼睛；和/n中继光学系统，其被布置在所述图像显示单元和所述导光构件之间，并且被配置为中继来自所述图像显示单元的所述图像光到所述导光构件，并且在所述图像光进入所述导光构件光之前至少一次形成中间图像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171225 JP 2017-248510;20181204 JP 2018-2276271.一种头戴式显示装置，其包括：
图像显示单元，其被配置为发射图像光；
导光构件，其被配置为引导所述图像光并发射所述图像光到佩戴所述头戴式显示装置的佩戴者的眼睛；和
中继光学系统，其被布置在所述图像显示单元和所述导光构件之间，并且被配置为中继来自所述图像显示单元的所述图像光到所述导光构件，并且在所述图像光进入所述导光构件光之前至少一次形成中间图像。


2.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，进一步包括：
光学系统，其位于所述中间图像的位置和所述导光构件之间，并且被配置为将所述图像光转换为平行光和远心光中的一个。


3.根据权利要求2所述的头戴式显示装置，其中，所述光学系统是凹面镜和准直透镜中的一个。


4.根据权利要求1至3中的任一项所述的头戴式显示装置，其中，所述图像显示单元位于与所述佩戴者的两个眼球接触的平面的后方。


5.根据权利要求1至3中的任一项所述的头戴式显示装置，进一步包括：
镜腿，其被配置为靠在所述佩戴者的耳朵上以支撑所述头戴式显示装置，其中
所述图像显示单元的中心至少位于在所述导光构件和所述镜腿之间的间隔中心的后方。


6.根据权利要求1至3中的任一项所述的头戴式显示装置，其中，所述图像显示单元的中心被布置成与所述佩戴者的颞骨重叠。


7.根据权利要求1至3中的任一项所述的头戴式显示装置，其中，容纳所述图像显示单元的显示单元壳体位于所述佩戴者的枕骨的位置处。


8.根据权利要求1至7中的任一项所述的头戴式显示装置，其中，所述中继光学系统至少包括中继透镜组。


9.根据权利要求1至7中的任一项所述的头戴式显示装置，其中，所述中继光学系统至少包括渐变折射率透镜。


10.根据权利要求1至7中的任一项所述的头戴式显示装置，其中，所述中继光学系统至少包括图像引导纤维。


11.根据权利要求1至10中的任一项所述的头戴式显示装置，进一步包括聚光光学系统，所述聚光光学系统被布置在所述图像显示单元与所述中继光学系统之间，并且被配置为聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：平野成伸，片野泰男，龟山健司，五十岚规和，田中伶实，中村直树，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本;JP