一种图像显示装置，包括：（Ａ）成像装置；（Ｂ）光学系统，其将从成像装置射出的光转换成平行光；（Ｃ）光学装置，被光学系统转换成平行光的光束进入光学装置，在光学装置中光束被引导，并且光束被从光学装置射出；和（Ｄ）支撑构件，其相对于光学装置转动地支撑至少成像装置，其中由至少成像装置与支撑构件构成的组件的重心处于偏离支撑构件的中心转轴的位置，并且至少成像装置受重力而相对于光学装置转动，由此成像装置被水平地保持。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用来使观察者能够观察由成像装置形成的二维图像的图像显示装置， 以及头戴式显示器(HMD)，该头戴式显示器结合了该图像显示装置并且包括将配戴在观察 者头部的眼镜形状的框架。
技术介绍
由日本专利文件JP-A-2006-162767公知一种虚拟图像显示装置(图像显示装 置)，其中虚拟图像光学系统容许观察者观看由成像装置形成的作为放大的虚拟图像的二 维图像。如概要图1所示，图像显示装置100包括成像装置111，其具有以二维矩阵排布 的多个像素；准直光学系统112，其用于准直从成像装置111的像素射出的光；和光学装置 (导光装置)120，被准直光学系统112准直过的光入射到光学装置120上。入射光被引导并 从光学装置射出。光学装置120包括导光板121、第一偏转构件130 (例如，单层反光膜) 和第二偏转构件140 (例如，具有多层层叠结构的多层反光膜)。入射光在导光板121中以 全反射传播，然后从导光板121射出。第一偏转构件130对入射到导光板121上的光进行 反射，以使入射到导光板121上的光在导光板121中被全反射，而第二偏转构件140把在导 光板121中全反射传播的光从导光板121射出。例如，如果头戴式显示器由这种图像显示 装置100构成，则可实现装置的尺寸和重量上的减小。而且，由日本专利文件JP-A-2007-94175公知一种采用全息衍射光栅的虚拟图像 显示装置(图像显示装置)，其中虚拟图像光学系统容许观察者观看由成像装置形成的作 为放大的虚拟图像的二维图像。如概要图6A和6B所示，图像显示装置300基本包括成像装置111，其用于显示 图像；准直光学系统112 ；和光学装置(导光装置)320，被成像装置111显示的光入射到光 学装置320上。入射光被引导至观察者的眼睛41。这里，光学装置320包括导光板321; 和设置在导光板321上的第一和第二衍射光栅构件330和340。第一和第二衍射光栅构件 330和340各由反射式体全息衍射光栅构成。从成像装置111中的像素射出的光进入准直 光学系统112，在准直光学系统112中光被转换成平行光，该平行光进入导光板321。平行 光入射到导光板321上，并从导光板321的第一表面322射出。另一方面，第一和第二衍射 光栅构件330和340安装到导光板321的第二表面323，该第二表面323平行于导光板321 的第一表面322。由例如日本专利文件JP-A-2000-312319公知一种头戴式显示器，其采用姿态传 感器(attitude sensor)检测头戴式显示器倾斜离开水平平面的角度，并且通过图像处理 或者控制驱动装置(例如电机)始终水平地保持显示图像。通过使用具有这种机构的头戴 式显示器，即使观察者的头部倾斜，也可让观察者观察水平的图像。同时，在日本未经审查的专利申请公布文件2000-312319中所公开的技术，需要 旋转传动机构，例如姿态传感器和电机，因此存在例如整个头戴式显示器的重量增加、制造成本增加并且功率消耗增加等问题。并且，当显示图像是通过图像处理旋转该显示图像而 得以水平地保持的时候，由于在这种处理中显示图像被旋转，因此不仅需要一种具有大显 示区域的成像装置，而且字符等也被偏斜地显示。因此，为了显示漂亮的字符，需要增大成 像装置的分辨率。
技术实现思路
因此，期望提供一种头戴式显示器，其容许即使配戴该头戴式显示器的观察者的 头部倾斜，观察者仍可观察水平地保持的图像，而不引起重量增加、制造成本增加和功率消 耗增加，并且无需通过图像处理旋转显示图像；以及提供一种适用于该头戴式显示器的图 像显示装置。根据本专利技术的一个实施例，提供一种图像显示装置，包括(A)成像装置；(B)光学系统，其将从成像装置射出的光转换成平行光；(C)光学装置，被光学系统转换成平行光的光束进入光学装置中，在光学装置中光 束被引导，然后光束从光学装置射出；和(D)支撑构件，其相对于光学装置转动地支撑至少成像装置。这里，由至少成像装 置与支撑构件构成的组件的重心处于偏离支撑构件的转动中心轴的位置，并且至少成像装 置受重力而相对于光学装置转动，由此成像装置被水平地保持。根据本专利技术的第一实施例，提供一种头戴式显示器，包括(a)框架，其形状像眼 镜，用于配戴在观察者的头部，和(b)图像显示装置，其安装到框架，并且图像显示装置由 上述的本专利技术实施例的成像装置构成。根据本专利技术的第一实施例的头戴式显示器，可包括 本专利技术的实施例的一个图像显示装置(单眼型)或者两个图像显示装置(双眼型)。在光 学装置与框架之间没有相对运动。即，光学装置相应于框架静止地布置。根据本专利技术的第二实施例，提供一种头戴式显示器，包括(a)框架，其形状像眼镜，用于戴在观察者的头部，和(b)成像装置，其通过支撑构件转动地安装到框架。这里，成像装置与支撑构件构 成的组件的重心处于偏离支撑构件的转动中心轴的位置，并且成像装置受重力而相对于框 架转动，由此成像装置被水平地保持。根据本专利技术的第二实施例的头戴式显示器，可包括一 个图像显示装置(单眼型)或者两个图像显示装置(双眼型)。在根据本专利技术的实施例的图像显示装置中，或者在根据本专利技术的第一实施例的头 戴式显示器中的图像显示装置中，由至少成像装置与支撑构件构成的组件的重心处于偏离 支撑构件的转动中心轴的位置，并且至少成像装置受重力而相对于光学装置转动，由此成 像装置被水平地保持。并且，在根据本专利技术的第二实施例的头戴式显示器中，成像装置与支 撑构件构成的组件的重心处于偏离支撑构件的中心转轴的位置，并且成像装置受重力而相 对于框架转动，由此成像装置被水平地保持。因此，即使配戴头戴式显示器的观察者的头部 倾斜，观察者仍可通过简单的配置和结构来观察被水平地保持的图像。并且，不会使重量增 力口、制造成本增加和功率消耗增加，也无需通过图像处理旋转显示图像，无需具有大显示区 域的成像装置，也无需增加成像装置的分辨率。附图说明图1是实例1的图像显示装置的概要图。图2A和2B是示意地显示构成实例1的图像显示装置的导光板中的光的传播的视 图和显示导光板等的布置状态的概要图。图3是从上面看实例1的头戴式显示器的示意图。图4是从侧面看实例1的头戴式显示器的示意图。图5是实例2的图像显示装置的概要图。图6A和6B是实例3的图像显示装置的概要图。图7是实例4的图像显示装置的概要图。图8是显示构成实例5的图像显示装置的导光板等的布置状态的概要图。图9A和9B是示意地显示构成实例6的图像显示装置的导光板中的光的传播的视 图和显示导光板等的布置状态的概要图。图10是从侧面看实例6的头戴式显示器的示意图。图IlA和IlB是示意地显示构成实例7的图像显示装置的导光板中的光的传播的 视图和显示导光板等的布置状态的概要图。图12是从侧面看实例8的头戴式显示器的示意图。图13A和13B是示意图，显示即使配戴该实施例的头戴式显示器的观察者的头部 倾斜，观察者仍可观察水平保持的图像。图14A和14B是概要图，显示分别构成实例1和实例5的图像显示装置的导光板 等的变型的布置状态。图15是从侧面看实例1的头戴式显示器的一种形式的示意图。 具体实施例方式在下文中，虽然对本专利技术将在实施例的基础上参考附图进行说明，但是本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种图像显示装置，包括：（Ａ）成像装置；（Ｂ）光学系统，其将从所述成像装置射出的光转换成平行光；（Ｃ）光学装置，被所述光学系统转换成所述平行光的光束进入所述光学装置中，在所述光学装置中所述光束被引导并从所述光学装置射出；和（Ｄ）支撑构件，其相对于所述光学装置转动地支撑至少所述成像装置，其中，由至少所述成像装置与所述支撑构件构成的组件具有的重心处于偏离所述支撑构件的中心转轴的位置，并且至少所述成像装置受重力而相对于所述光学装置转动，由此所述成像装置被水平地保持。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：武川洋，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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