[发明专利]显示装置

说明书

本分案申请是根据2009年7月20日进入中国国家阶段、国际申请号为PCT/JP2008/003445、国际申请日为2008年11月21日、发明名称为“显示装置”的申请而提出的。

技术领域

本发明涉及头戴式显示器(HMD)等显示装置。

背景技术

在以往的HMD(头戴式显示器)等显示装置中采用的方式是，使激光进行二维扫描，并直接描绘到眼睛的视网膜(以下称为激光扫描方式)(例如，参照专利文献1)。激光扫描方式的显示装置也被称为：视网膜扫描显示器、视网膜照射显示器、视网膜光绘显示器、激光扫描显示器(Retinal Scanning Display：RSD)、直视型显示装置、虚拟视网膜显示器(Virtual Retinal Display：VRD)等。

在采用激光扫描方式的HMD中，以扫描部对来自激光光源的激光光束进行二维扫描，并通过以配置在眼前的透镜及反射镜的偏转镜将光束偏转向瞳孔的方向，从而通过瞳孔的光束使影像描绘在视网膜上。在此，将来自偏转镜的光束汇集于瞳孔附近的点称为“偏转焦点”，将在以下说明。并且，对于“焦点”和“焦点位置”等用语也作为与偏转焦点具有相同的意思来进行说明。

在用户向旁边看，而不使头部转动使眼球转动的情况下，被安装在头部的HMD和瞳孔的位置关系会发生变化。这样，偏转焦点和瞳孔位置发生偏离，从而出现的情况是：来自偏转镜的光束就不会通过瞳孔，影像也不会被描绘到视网膜(以下，将这种情况称为“瞳孔偏离”或称为“眼球转动瞳孔偏离”)。是否会发生瞳孔偏离通常可以采用光束是否能够通过直径为2至3毫米左右的瞳孔来决定。

图23和图24是用于说明瞳孔偏离的图。如图23所示，在偏转焦点在瞳孔内的情况下，由于以偏转镜偏转的光束能够通过瞳孔，因此，不会发生瞳孔偏离，影像被描绘到视网膜。但是，在图24所示的眼球向左侧转动的情况下，由于偏转焦点在瞳孔外，因此，发生瞳孔偏离，影像不能被描绘到视网膜。

例如，在瞳孔直径为3毫米的情况下，若瞳孔移动1.5毫米以上则发生瞳孔偏离，用户就不会看到影像。若估算瞳孔在移动1.5毫米时的画面的视角，在从瞳孔到偏转镜的距离为15毫米、从瞳孔到眼球转动中心为10.5毫米的情况下的显示画面的视角的一侧约为14度(左右合计约为27度，上下也是同样)，若视线移动到这个范围外侧，则发生瞳孔偏离。

另外，图23和图24是概略图，实际上入射到眼睛的光束会受到角膜和晶状体等的影响而折射，在本发明中重要的是光束是否能够通过瞳孔，因此简单地以图示出了折射的影响。

作为瞳孔偏离的对策有使偏转镜具有多个偏转焦点的方法(例如，参照专利文献2)。如图25所示，若偏转镜具有两个偏转焦点，则即使瞳孔移动到左侧，而另一个偏转焦点在瞳孔内，因此能够避开瞳孔偏离。

并且，用于头戴式显示器等的图像显示装置是个人用便携式显示终端之中的一个图像显示装置，从可佩戴的观点上来看，采用眼镜的形式是较一般的。在这样的眼睛形状的头戴式显示器中，图像显示装置的输出图像和透过眼镜的镜片所对应的部分而看到的背景图像，在视觉上被同时识别的情况比较多。在将这样的图像显示装置的输出图像和背景图像汇合在一起同时观看时，则希望解决以下所述的诸问题。

作为这样的图像显示装置，在具备眼镜的功能的状态下，要想使背景图像和输出图像的虚像融合在一起来看，就需要在光学系统上添加一个以上的半反射镜和用于形成虚像的透镜或凹面镜。因此，出现的问题是，图像显示装置的大小以及重量等会成为使用者的负担，从而导致不能长时间使用。并且，若要使输出图像高清晰化，则图像显示装置就更加大型化，从而增加更大的负担。因此，要解决这样的课题，用于头戴式显示器等的图像显示装置就需要达到小型、轻量且能够显示高清晰度的图像。

作为这样眼镜式图像显示装置，提出了视网膜扫描型或激光扫描型图像显示装置，在光源处采用小型、轻量、低耗电量的激光二极管阵列，并且具有能够将多功能的光学功能附加到光学系统的李普曼布拉格全息膜(例如，参照专利文献3)。通过将光源、检流计反射镜(galvanometer mirror)等光学系统以及驱动电路等小型化并存储到眼镜的左右柄(眼镜腿)，从而试图实现小型化、轻量化。

然而，在通过这样的眼镜式图像显示装置观看输出图像的情况下，由于照射到人的瞳孔的光线被虹彩遮挡，因此视野变窄，输出图像的一部分或全部不能被看到，或图像出现亮度不均匀。