图像显示设备制造技术

一种图像显示设备，其在相互不同的视角区域中形成第一图像和第二图像，以显示组合（接合）图像。该设备包括：分别形成第一和第二原始图像的第一和第二图像形成元件；第一光学系统，其将来自第一图像形成元件的第一光束反射至少两次以将第一光束引到出射光瞳；以及第二光学系统，其将来自第二图像形成元件的第二光束反射至少两次以将第二光束引到第一光学系统。第一光学系统将第一光束和来自第二光学系统的第二光束引到出射光瞳，以使得在第一截面中的相互不同的视角区域中形成分别对应于第一和第二原始图像的第一和第二图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及诸如头戴显示器(HMD)之类的图像显示设备，尤其涉及在相互不同的 视角区域中形成多个图像以显示由彼此接合(join)的所述多个图像构成的组合图像的图 像显示设备。
技术介绍
希望用于HMD的观察光学系统是紧凑的和重量轻的。还希望观察光学系统能够以 宽视角来显示图像以增加所显示的图像中的现实感。 在用于HMD的观察光学系统中，一种所谓的目镜(ocular)光学系统型观察光学系 统相对容易被小型化并且具有宽的视角。然而，为了以一个图像形成元件来提供宽视角，这 样的目镜光学系统型观察光学系统需要大尺寸的图像形成元件，所述图像形成元件具有大 的其中形成原始图像的图像形成区域。 与此相对照，提出了一种所谓的拼接技术，该技术使得能够通过使用多个具有小 的图像形成区域的小尺寸的图像形成元件来以宽视角显示图像。所述拼接技术将多个放大 图像彼此接合以使得能够显示一个放大的组合图像，所述多个放大图像是由来自在多个图 像形成元件上形成的多个原始图像的光束形成的。日本专利特开No. 09-166759和日本专 利特开No. 11-326820中公开了这样的用于通过拼接技术以宽视角显示图像的观察光学系 统(HMD)。 日本专利特开No. 09-166759公开了一种观察光学系统，其中，为一只眼睛设置两 个光学单元，每个光学单元包括图像形成元件和三面棱镜，所述三面棱镜具有入射表面、全 内反射/出射表面和反射表面，并且这两个光学单元被放置在上和下位置处，以不在左右 方向上彼此重合。在此观察光学系统中，在右和左位置处由这两个光学单元形成两个放大 图像，从而显示具有水平上的宽视角的一个放大的组合图像。当其中光束(光路)通过诸 如三面棱镜之类的光学元件的至少两次反射而被折叠的截面被定义为局部子午截面时，日 本专利特开No. 09-166759中的左右(水平)方向对应于沿与局部子午截面正交的局部 弧矢截面的方向。 日本专利特开No. 09-166759也公开了一个例子，其中，布置在上和下位置处的两 个光学单元相对移动，以便在观察者的视轴方向上彼此重叠。其中这两个光学单元彼此重 叠的区域允许对外部光学图像的观察(所谓的光学透视观察)。在此例子中，由这两个光学 单元形成的放大图像在左右方向上的中央区域处彼此重叠，以形成一个放大的组合图像。 日本专利特开No. 11-326820公开了一种观察光学系统，该观察光学系统包括形 成两个放大图像的两个分割光学系统，所述两个分割光学系统使用在局部子午截面中具有 对称形状的一个棱镜。在此观察光学系统中，来自形成在一个图像形成元件上的原始图像 的光束通过棱镜的入射表面进入该棱镜，被其全内反射/出射表面全反射，然后被凹反射 镜表面反射，最终通过全内反射/出射表面从棱镜射出，以前进至出射光瞳。来自形成在另 一图像形成元件上的原始图像的光束以与来自所述一个图像形成元件的光束相同的方式前进至同一出射光瞳。使来自这两个图像形成元件的光束前进至同一出射光瞳的两个凹反 射镜表面彼此紧密邻接(接合)。 然而，日本专利特开No. 09-166759中公开的后者的观察光学系统在对观察光 学系统(换句话说，对HMD)在其中该观察光学系统被偏心的局部子午截面的方向(垂 直方向)上的小型化未做出贡献，因为尽管其视角在局部弧矢截面的方向(水平方向) 上被分割以获得宽视角，但其视角没有在局部子午截面的方向上被分割。日本专利特开 No. 09-166759中公开的每个观察光学系统的目的是使得能够通过两个光学单元的重叠区 域进行透视观察。因此，在局部子午截面中，这两个光学单元的视角是相同的，并且其部分 彼此重叠。因此，不能在局部子午截面中执行图像分割，这对于减小观察光学系统的厚度或 垂直大小并不有效。 此外，日本专利特开No. 09-166759中公开的前者观察光学系统和日本专利特开 No. 11-326820中公开的观察光学系统在放大的组合图像中形成由来自这两个原始图像的 光束形成的两个图像的接合部分(对应于两个凹反射镜表面的接合部分)。这两个凹反射 镜表面的接合部分产生光散射和眩光，这使得图像的接合部分明显。
技术实现思路
本专利技术提供一种图像显示设备，该图像显示设备能够通过使用拼接技术以宽视角显示图像，具有小厚度或小尺寸，并且能够抑制使图像的接合部分明显的光散射和眩光的 产生。 作为本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种图像显示设备，所述图像显示设备形成显示视角的相互不同的视角区域的第一图像和第二图像，以显示由彼此接合的第一和第二图像构成的组合图像。该设备包括第一图像形成元件，被配置为形成第一原始图像；第二 图像形成元件，被配置为形成第二原始图像；第一光学系统，被配置为在将来自第一图像形 成元件的第一光束引到第一光学系统的出射光瞳之前，将该第一光束反射至少两次；以及 第二光学系统，被配置为在将来自第二图像形成元件的第二光束引到第一光学系统之前， 将该第二光束反射至少两次。当其中第一和第二光束通过第一和第二光学系统的反射被折 叠的截面被定义为第一截面时，第一光学系统将第一光束和来自第二光学系统的第二光束 引到出射光瞳，以使得在第一截面中形成相互不同的视角区域的、分别与第一和第二原始 图像对应的第一和第二图像。 从以下描述和附图，本专利技术的其它方面将变得清晰。 附图说明 图1是根据本专利技术的第一实施例(实施例1)的HMD的观察光学系统的局部子午 截面视图。 图2是根据本专利技术的第二实施例(实施例2)的HMD的观察光学系统的局部子午 截面视图。 图3是根据本专利技术的第三实施例(实施例3)的HMD的观察光学系统的局部子午 截面视图。 图4是根据本专利技术的第四实施例(实施例4)的HMD的观察光学系统的局部子午截面视图。 图5是作为本专利技术的第五实施例(实施例5)的HMD的观察光学系统的局部子午 截面视图。具体实施例方式将在下文中参照附图描述本专利技术的实施例。 首先，在描述对单个实施例特定的特征之前，将描述对所有实施例共同的内容和 特征。 1、每个实施例的图像显示设备被用作HMD。在HMD的观察光学系统的一个出射光 瞳的位置处，放置观察者的一只眼睛。每个实施例的HMD在从该一只眼睛(出射光瞳)观 看的相互不同的视角区域中形成两个图像，以向该一只眼睛呈现由这两个彼此组合的图像 构成的一个放大的组合图像。 尽管在每个实施例中将对为一只眼睛设置的观察光学系统进行描述，但在实际的 HMD中为右眼和左眼分别设置观察光学系统。 2、每个实施例的HMD包括分别形成第一原始图像和第二原始图像的第一图像形 成元件和第二图像形成元件。每个图像形成元件是由诸如液晶板或有机电致发光(EL)器 件之类的光调制元件构成的，并且形成与来自诸如个人计算机、DVD播放器或电视调谐器之 类的图像供应设备的输入图像信号对应的一个图像的一半区域的原始图像。例如，第一图 像形成元件形成与输入图像信号对应的一个图像的上半区域的第一原始图像，并且第二图 像形成元件形成所述一个图像的下半区域的第二原始图像。 3、所述HMD包括第一光学系统，其将来自第一图像形成元件的第一光束反射至 少两次，以将其引到第一光学系统的(也就是说，观察光学系统的)出射光瞳；以及第二光 学系统，其将来自第二图像形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像显示设备，所述图像显示设备形成显示视角的相互不同的视角区域的第一图像和第二图像，以显示由彼此接合的第一和第二图像构成的组合图像，该设备包括：第一图像形成元件，被配置为形成第一原始图像；第二图像形成元件，被配置为形成第二原始图像；第一光学系统，被配置为在将来自第一图像形成元件的第一光束引到第一光学系统的出射光瞳之前，将该第一光束反射至少两次；以及第二光学系统，被配置为在将来自第二图像形成元件的第二光束引到第一光学系统之前，将该第二光束反射至少两次，其特征在于，当其中第一和第二光束通过第一和第二光学系统的反射被折叠的截面被定义为第一截面时，第一光学系统将第一光束和来自第二光学系统的第二光束引到出射光瞳，以使得在第一截面中形成相互不同的视角区域的、分别与第一和第二原始图像对应的第一和第二图像。

【技术特征摘要】
JP 2008-10-31 2008-281775一种图像显示设备，所述图像显示设备形成显示视角的相互不同的视角区域的第一图像和第二图像，以显示由彼此接合的第一和第二图像构成的组合图像，该设备包括第一图像形成元件，被配置为形成第一原始图像；第二图像形成元件，被配置为形成第二原始图像；第一光学系统，被配置为在将来自第一图像形成元件的第一光束引到第一光学系统的出射光瞳之前，将该第一光束反射至少两次；以及第二光学系统，被配置为在将来自第二图像形成元件的第二光束引到第一光学系统之前，将该第二光束反射至少两次，其特征在于，当其中第一和第二光束通过第一和第二光学系统的反射被折叠的截面被定义为第一截面时，第一光学系统将第一光束和来自第二光学系统的第二光束引到出射光瞳，以使得在第一截面中形成相互不同的视角区域的、分别与第一和第二原始图像对应的第一和第二图像。2. 根据权利要求l所述的图像显示设备，其中，第一光学系统包括第一光学表面，所述第一光学表面包括第一有效区域，所述第 一有效区域反射第一光束，并且来自第二光学系统的第二光束通过该第一有效区域进入第 一光学系统，而第二光学系统包括第二光学表面，所述第二光学表面包括第二有效区域，所 述第二有效区域反射第二光束，并且来自第二光学系统的第二光束通过该第二有效区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎章市，猪口和隆，齐藤贤一，露木智美，东原正和，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]