TWI677712B - 可穿戴式圖像顯示裝置 - Google Patents

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TWI677712B
TWI677712B TW107144812A TW107144812A TWI677712B TW I677712 B TWI677712 B TW I677712B TW 107144812 A TW107144812 A TW 107144812A TW 107144812 A TW107144812 A TW 107144812A TW I677712 B TWI677712 B TW I677712B
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增田麻言
Makoto Masuda
白井伸弘
Nobuhiro Shirai
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日商藍光科技股份有限公司
Blue Optech Co., Ltd.
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Abstract

本發明所提供之可穿戴式圖像顯示裝置容易進行維護，而且使用簡便；該可穿戴式圖像顯示裝置具備圖像光輸出部(2)、圖像光傳輸部(3)以及圖像光射出部(4)；圖像光輸出部(2)和圖像光傳輸部(3)之一部分構成圖像源側部分(6)；圖像光傳輸部(3)之剩餘部分和圖像光射出部(4)構成圖像顯示側部分(7)；圖像源側部分(6)和圖像顯示側部分(7)被分割為各自獨立的單元結構；由此，本發明容易進行維護，而且使用簡便。

Description

可穿戴式圖像顯示裝置
本發明係有關於可穿戴式圖像顯示裝置。
作為可穿戴式圖像顯示裝置，例如有專利文獻1、專利文獻2中公開之裝置。專利文獻1之頭部安裝式顯示器具有圖像生成裝置和包含導光板、第一偏轉部件以及第二偏轉部件的導光裝置。專利文獻1之頭部安裝式顯示器將圖像生成裝置中生成的圖像經過導光裝置之導光板、第一偏轉部件以及第二偏轉部件朝向觀察者射出。在專利文獻1之頭部安裝式顯示器中，由於圖像生成裝置和導光裝置呈一體結構，因而可以安裝在觀察者頭部方便地進行使用。
專利文獻2之圖像顯示裝置具備：設有調製光生成部和控制部的控制器、設有掃描部和偏轉部的框架、連結控制器與框架的電纜、以及設置於電纜之中途的分離部。專利文獻2之圖像顯示裝置將控制器中生成的調製光經由電纜傳輸至框架，並使其從框架偏向觀察者。在專利文獻2之圖像顯示裝置中，可以透過電纜之分離部將控制器和框架分開，因而容易單獨對控制器和框架進行維護。
(現有技術文獻)
(專利文獻)
專利文獻1：日本專利特許第5678460號公報
專利文獻2：日本專利特開2017-40694號公報
然而，在專利文獻1之頭部安裝式顯示器中，由於圖像生成裝置和導光裝置呈一體結構，因而無法容易地單獨對圖像生成裝置和導光裝置進行維護。另外，在專利文獻2之圖像顯示裝置中，由於控制器和框架藉由電纜連結，因此，需要將框架安裝在觀察者頭部，另外由觀察者用手保持控制器、或者將控制器收納在觀察者的衣服口袋或者包裡進行攜帶，從而無法方便地進行使用。
本發明所要解決之課題在於，提供一種容易進行維護，且使用簡便的可穿戴式圖像顯示裝置。
本發明之可穿戴式圖像顯示裝置具備：將圖像以圖像光之形式輸出的圖像光輸出部；傳輸從所述圖像光輸出部輸出之圖像光的圖像光傳輸部；以及使從圖像光傳輸部傳輸來的圖像光向外射出的圖像光射出部；圖像光輸出部和圖像光傳輸部之一部分構成圖像源側部分；圖像光傳輸部之剩餘部分和圖像光射出部構成圖像顯示側部分；圖像源側部分與圖像顯示側部分被分割為各自獨立的單元結構。
本發明之可穿戴式圖像顯示裝置，較佳為具備安裝在使用者臉部的安裝部，圖像顯示側部分安裝在安裝部上。
本發明之可穿戴式圖像顯示裝置，較佳為圖像光輸出部具有：光源；對光源發出的光進行控制使其變為控制光的光控制部件；以及使控制光反 射並輸出圖像光的反射式圖像調製裝置；圖像光傳輸部具有：使來自光控制部件的控制光朝向反射式圖像調製裝置側反射的偏振分束器；使穿過偏振分束器之來自反射式圖像調製裝置的圖像光朝向偏振分束器側反射的光反射部件；配置於偏振分束器與光反射部件之間的1/4 λ波長板；對穿過偏振分束器、穿過1/4 λ波長板、被光反射部件反射、再次穿過1/4 λ波長板、且被偏振分束器反射之來自反射式圖像調製裝置的圖像光進行中繼的中繼光學部件；以及將從中繼光學部件中繼來的圖像光引導至圖像光射出部的導光板；圖像光射出部具有多枚半反射鏡；多枚半反射鏡配置於導光板中，並使導光板中引導的圖像光向外射出；圖像源側部分由光源、光控制部件、反射式圖像調製裝置、光反射部件以及1/4 λ波長板構成為單元結構；圖像顯示側部分由偏振分束器、中繼光學部件、導光板以及多枚半反射鏡構成為單元結構。
本發明之可穿戴式圖像顯示裝置，較佳為圖像源側部分具有安裝部件；反射式圖像調製裝置與光反射部件和1/4 λ波長板以隔著空間相對之方式分別安裝在安裝部件上；光源和光控制部件沿著相對於反射式圖像調製裝置與光反射部件和1/4 λ波長板之相對方向交叉的方向分別安裝在安裝部件上；安裝部件中與光源和光控制部件隔著空間相對之部分上設置有開口部；開口部與空間連通，以將偏振分束器可放入或取出地收納在空間中。
本發明之可穿戴式圖像顯示裝置，較佳為在圖像顯示側部分中，偏振分束器與中繼光學部件相互固定，中繼光學部件與導光板相互固定；偏振分束器之折射率大於中繼光學部件之折射率和導光板之折射率。
本發明之可穿戴式圖像顯示裝置，較佳為無論射入面之入射角如何，多枚半反射鏡均具有相同的反射率。
本發明之可穿戴式圖像顯示裝置具備配置有多枚半反射鏡的導光板，其中，無論射入面之入射角如何，多枚半反射鏡均具有相同的反射率。
本發明之可穿戴式圖像顯示裝置容易進行維護，而且使用簡便。
1‧‧‧可穿戴式圖像顯示裝置
2‧‧‧圖像光輸出部
20‧‧‧光源
200‧‧‧基板
201‧‧‧LED
21‧‧‧光控制部件
210‧‧‧反射片筒
211‧‧‧第一擴散片
212‧‧‧第二擴散片
213‧‧‧稜鏡片
214‧‧‧線柵膜
215‧‧‧偏振片
22‧‧‧反射式圖像調製裝置
3‧‧‧圖像光傳輸部
30‧‧‧偏振分束器
300‧‧‧直角稜鏡
301‧‧‧線柵膜
31‧‧‧光反射部件
310‧‧‧反射面
311‧‧‧透鏡
32‧‧‧1/4 λ波長板
33‧‧‧中繼光學部件
34‧‧‧導光板
340‧‧‧表面
341‧‧‧背面
4‧‧‧半反射鏡
41‧‧‧第一半反射鏡
42‧‧‧第二半反射鏡
43‧‧‧第三半反射鏡
44‧‧‧第四半反射鏡
45‧‧‧第五半反射鏡
400‧‧‧一面
401‧‧‧另一面
5‧‧‧安裝部
50‧‧‧鏡框部分
51、51‧‧‧鏡腿部分
52、52‧‧‧鉸鏈
53‧‧‧鼻托
6‧‧‧圖像源側部分
60‧‧‧安裝部件
61‧‧‧空間
62‧‧‧開口部
7‧‧‧圖像顯示側部分
d‧‧‧距離
D‧‧‧光程長度
E‧‧‧眼鏡
L1‧‧‧控制光
L2‧‧‧圖像光
L3‧‧‧背景光
L4、L5、L8‧‧‧反射光
L6、L7、L9‧‧‧透射光
L12、L23、L34、L45‧‧‧線段
n1、n2、n3‧‧‧折射率
T1、T3‧‧‧距離
T2‧‧‧寬度
Z‧‧‧法線
圖1係顯示本發明所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置之實施方式的俯視圖。
圖2係顯示可穿戴式圖像顯示裝置的主視圖(圖1中II向視圖)。
圖3係顯示可穿戴式圖像顯示裝置的左視圖(圖1中III向視圖)。
圖4係顯示圖像源側部分和圖像顯示側部分的說明圖，其中，(A)係顯示將圖像源側部分和圖像顯示側部分組裝成整體狀態的說明圖，(B)係顯示將圖像源側部分和圖像顯示側部分拆分為單體狀態的說明圖。
圖5係顯示將圖像源側部分和圖像顯示側部分組裝成整體狀態的說明圖，且係一部分(主要部分)之剖面的說明圖。
圖6係顯示將圖像源側部分和圖像顯示側部分拆分為單體狀態的說明圖，且係一部分(主要部分)之剖面的說明圖。
圖7係顯示圖像光之光程的說明圖，且係一部分(主要部分)之放大剖面的說明圖。
圖8係顯示使用狀態的說明圖。
圖9係顯示導光板和半反射鏡中之光程的說明圖，其中，(A)係顯示圖像光之光程的說明圖，(B)係顯示背景光之光程的說明圖。
圖10係顯示導光板中的多枚半反射鏡之配置的變形例的說明圖。
以下，根據附圖對本發明所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置之實施方式(實施例)的一例及導光板中的多枚半反射鏡之配置的變形例的一例詳細進行說明。此外，圖5至圖7中省略了安裝部件以外的構成部件之剖面線。另外，圖8至圖10中省略了導光板之剖面線。進而，附圖中的實線箭頭表示光。
(實施方式的構成之說明)
圖1至圖9表示本發明所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置的實施方式。以下，對本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置之構成進行說明。圖中符號1為本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置。
(可穿戴式圖像顯示裝置1之說明)
如圖1至圖8所示，可穿戴式圖像顯示裝置1具備圖像光輸出部2、圖像光傳輸部3、圖像光射出部以及安裝部5。
圖像光輸出部2和圖像光傳輸部3之一部分構成作為射入側部分的圖像源側部分6。圖像光傳輸部3之剩餘部分和圖像光射出部構成作為射出側部分、即觀察側部分的圖像顯示側部分7。圖像源側部分6和圖像顯示側部分7被分割為各自獨立的單元結構。由此，圖像源側部分6和圖像顯示側部分7可以相互拆裝。
(圖像光輸出部2之說明)
如圖4至圖7所示，圖像光輸出部2以光(控制光L1)作為介質將圖像(未圖示)以圖像光L2之形式輸出。圖像光輸出部2具有光源20、光控制部件21以及反射式圖像調製裝置22。
光源20為背光源，並照射(輻射)光。在本例中，光源20由基板200和安裝在基板上的一個或多個LED 201構成。
光控制部件21對光源20發出的光進行控制使其變為控制光L1。在本例中，光控制部件21從光源20側起包括第一擴散片211、反射片筒210、第二擴散片212、稜鏡片213、線柵膜214以及偏振片215。
反射片筒210係將反射片形成為圓筒狀而成之，內側面成為反射面。在本例中，反射片筒210呈垂直於圓筒中心線之剖面形狀為正方形的筒形狀。此外，反射片筒210也可以呈剖面形狀為正方形以外的其他形狀、例如長方形、圓形、橢圓形等的筒形狀。
第一擴散片211、反射片筒210、第二擴散片212以及稜鏡片213將光源20發出的光均勻地集中照射至反射式圖像調製裝置22中。即，將光源20發出的紅光、綠光、藍光作為白光會聚成正方形並照射至反射式圖像調製裝置22中。
線柵膜214和偏振片215將光源20發出的光變為偏振方向與後述之偏振分束器30一致的光，本例中為S偏振分量之光。
在本例中，反射式圖像調製裝置22為反射式液晶(LCOS)。反射式圖像調製裝置22使來自光控制部件21且從後述之偏振分束器30反射的控制光L1反射，並以該控制光L1作為介質將圖像以圖像光L2之形式輸出。即，反射式圖像調製裝置22僅使控制光L1中成為圖像的光即圖像光L2旋轉90度 變為P偏振分量。此外，作為反射式圖像調製裝置22，除了反射式液晶之外，也可以為有機EL裝置。
(圖像光傳輸部3之說明)
如圖1至圖9所示，圖像光傳輸部3傳輸從圖像光輸出部2輸出的圖像光L2。圖像光傳輸部3具有偏振分束器30、光反射部件31、1/4 λ波長板(1/4波長板或者λ/4波長板)32、中繼光學部件33以及導光板34。
在本例中，偏振分束器30為立方體型的偏振分束器30，且係將線柵膜301夾在兩個直角稜鏡300之斜面間而構成。偏振分束器30使光(控制光L1和圖像光L2)中的P偏振分量穿過，而使光(控制光L1和圖像光L2)中的S偏振分量反射。由此，偏振分束器30使來自光控制部件21的控制光L1(S偏振分量之光)朝向反射式圖像調製裝置22側反射。另外，偏振分束器30使來自反射式圖像調製裝置22的圖像光L2(P偏振分量之光)朝向1/4 λ波長板32和光反射部件31側穿過。進而，偏振分束器30使來自光反射部件31和1/4 λ波長板32的圖像光L2(S偏振分量之光)朝向中繼光學部件33側反射。
光反射部件31由具有反射面310的透鏡(非球面光學透鏡)311構成。光反射部件31使穿過偏振分束器30之來自反射式圖像調製裝置22的圖像光L2朝向偏振分束器30側反射。另外，光反射部件31使來自反射式圖像調製裝置22的圖像光L2中的圖像的焦點對準。
1/4 λ波長板32配置於偏振分束器30與光反射部件31之間。1/4 λ波長板32使來自反射式圖像調製裝置22的圖像光L2之偏振方向在射入光反射部件31之前和從光反射部件31反射之後旋轉90度。
由此，來自反射式圖像調製裝置22的圖像光L2從偏振分束器30側朝向光反射部件31側穿過1/4 λ波長板32，且從光反射部件31側朝向偏振分束器30側穿過1/4 λ波長板32。由此，兩次穿過1/4 λ波長板32之來自反射式圖像調製裝置22的圖像光L2從P偏振分量之光變為S偏振分量之光，並在偏振分束器30中被反射至中繼光學部件33側。
在本例中，中繼光學部件33由三角稜鏡構成。中繼光學部件33將穿過偏振分束器30、穿過1/4 λ波長板32、被光反射部件31反射、再次穿過1/4 λ波長板32、且被偏振分束器30反射的來自反射式圖像調製裝置22的圖像光L2中繼傳輸至導光板34中。
在本例中，導光板34由丙烯酸樹脂或PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸樹脂)等無色透明的樹脂材料、或者無色透明的玻璃構成。導光板34藉由全反射作用將從中繼光學部件33中繼傳輸來的圖像光L2引導至圖像光射出部。
導光板34呈板形狀，具有兩個主要的面(即表面340和背面341)、和四個輔助性的面(即上面、下面、左端面以及右端面)。導光板34在表面340和背面341這兩個主要的面上，藉由全反射作用將圖像光L2引導至圖像光射出部。在此，如圖8所示，導光板34之表面340與背景側相對，導光板34之背面341與使用者的眼睛E側相對。
(圖像光射出部之說明)
如圖8、圖9所示，圖像光射出部使從圖像光傳輸部3傳輸來的圖像光L2向外射出。圖像光射出部配置於導光板34中，由使導光板34中引導的圖像光L2向外射出的多枚半反射鏡構成(以下，將圖像光射出部稱為“半反射鏡”)。
半反射鏡4由介電層膜層疊而成。此外，圖8中所示之半反射鏡4為七枚。另外，如圖9所示，半反射鏡4之一面400與導光板34之背面341相對，半反射鏡4之另一面401與導光板34之表面340相對。
如圖8所示，被半反射鏡4之一面400反射的圖像光L2從導光板34之背面341向外射出，並進入使用者(未圖示)的眼睛E中。由此，圖像光L2作為圖像進入使用者的眼睛E中，從而使用者可以確認到圖像。
在此，本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1(即，具備配置有多枚半反射鏡4的導光板34的可穿戴式圖像顯示裝置1)作為AR(使信息與現實背景重合之技術)進行使用。因此，如圖8所示，在使用者確認從導光板34中的多枚半反射鏡4射出的圖像時，背景光L3也會穿過導光板34和多枚半反射鏡4射入使用者的眼睛E。
此時，背景光L3相對於多枚半反射鏡4從多個角度射入。在圖8中，右側的背景光L3相對於半反射鏡4以較大的角度射入。另一方面，左側的背景光L3相對於半反射鏡4以較小的角度射入。
(半反射鏡4之反射率之說明)
多枚半反射鏡4無論射入面的入射角如何均具有相同的反射率。即，相對於某一枚半反射鏡4之面(一面400和另一面401)而言，無論圖像光L2之入射角如何，反射光以、L5之反射率(透射光L6、L7之透射率)都相同。例如，如圖9中(A)所示，圖像光L2在某一枚半反射鏡4之一面400上反射後的反射光L4之反射率與圖像光L2在同一枚半反射鏡4之另一面401上反射後的反射光L5之反射率相同。
由此，可以說對於在導光板34中引導傳輸的圖像光L2以外的光、例如從表面340朝向背面341側穿過導光板34的背景光L3也是同樣的。即，如圖8所示，右側的背景光L3以較大的角度射入半反射鏡4，另一方面，左側的背景光L3以較小的角度射入半反射鏡4。
即使在該情況下，如圖9中(B)所示，當背景光L3穿過導光板34中的半反射鏡4時，無論背景光L3相對於半反射鏡4之入射角如何，反射光L8之反射率(透射光L9之透射率)都相同。由此，背景光L3穿過導光板34中的多枚半反射鏡4後的透射光L9之亮度均勻。
(安裝部5之說明)
如圖1至圖3所示，在本例中，安裝部5呈安裝在使用者臉部的眼鏡型。安裝部5由鏡框(Front)部分50和左右的鏡腿(Temple)部分51、51構成。左右的鏡腿部分51、51透過左右的鉸鏈52、52可折疊地安裝在鏡框部分50之左右兩端。鏡框部分50之中央下部設有鼻托53。
鏡框部分50之左右兩側安裝有圖像顯示側部分7。即，左右的圖像顯示側部分7之導光板34安裝在鏡框部分50之左右兩側。此外，也可以在導光板34之表面340側固定透明板，以保護導光板34。該情況下，可以將透明板直接安裝在鏡框部分50上，也可以將導光板34藉由透明板間接地安裝在鏡框部分50上。
透過將圖像源側部分6可拆裝地安裝在安裝於安裝部5上的圖像顯示側部分7上，從而構成本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1。
(圖像源側部分6之說明)
如圖4至圖7所示，圖像源側部分6由光源20、光控制部件21、反射式圖像調製裝置22、光反射部件31以及1/4 λ波長板32構成為單元結構。圖像源側部分6具有安裝部件60。
安裝部件60由中空形狀的殼體或者外殼構成。安裝部件60之面被實施表面處理。表面處理係指防止從光源20發出的光、控制光L1以及圖像光L2發生反射變為雜散光之處理，例如將面塗成黑色。
反射式圖像調製裝置22與光反射部件31和1/4 λ波長板32以隔著空間61相對之方式分別安裝在安裝部件60上。光源20和光控制部件21沿著相對於反射式圖像調製裝置22與光反射部件31和1/4 λ波長板32之相對方向交叉的方向分別安裝在安裝部件60上。
安裝部件60中與光源20和光控制部件21隔著空間61相對之部分上設置有開口部62。開口部62與空間61連通，以將圖像顯示側部分7之偏振分束器30可放入或取出地收納在空間61中。
(圖像顯示側部分7之說明)
如圖4至圖7所示，圖像顯示側部分7由偏振分束器30、中繼光學部件33、導光板34以及多枚半反射鏡4構成為單元結構。在圖像顯示側部分7中，偏振分束器30與中繼光學部件33相互固定，中繼光學部件33與導光板34相互固定。
有時在偏振分束器30、中繼光學部件33、導光板34中的至少任意一個上設置蓋子(未圖示)。該蓋子不會妨礙控制光L1和圖像光L1之光程，且不會妨礙圖像和背景光L3之透射光L9從導光板34進入使用者的眼睛E。
偏振分束器30之兩個直角稜鏡300之折射率n1大於中繼光學部件33之折射率n2和導光板34之折射率n3。此外，中繼光學部件33之折射率n2與導光板34之折射率n3相等。即，滿足下式(1)。
n1>n2=n3……(1)
(安裝結構之說明)
將呈單元結構之圖像源側部分6和呈單元結構之圖像顯示側部分7可拆裝地安裝的安裝結構，設置於圖像源側部分6之安裝部件60和圖像顯示側部分7之蓋子上。作為安裝結構，例如有凹凸的彈性嵌合結構、螺釘固定結構、使用單獨固定螺釘之結構等。此外，圖像顯示側部分7之安裝結構也可以不設置在蓋子上，而設置在偏振分束器30、中繼光學部件33、導光板34中的至少任意一個上、或者設置在安裝部5上。
(實施方式之作用之說明)
本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1具有上述構成，以下對其作用進行說明。
點亮光源20。於是，如圖7所示，從光源20照射出的光經過光控制部件21之控制變為控制光L1(S偏振分量之光)。控制光L1被偏振分束器30反射至反射式圖像調製裝置22側，且被反射式圖像調製裝置22反射而變為圖像光L2。
來自反射式圖像調製裝置22的圖像光L2穿過偏振分束器30和1/4 λ波長板32，並被光反射部件31反射後穿過1/4 λ波長板32。由此，兩次穿過1/4 λ波長板32之來自反射式圖像調製裝置22的圖像光L2變為S偏振分量之光，並被偏振分束器30反射至中繼光學部件33側。
如圖7、圖8所示，反射至中繼光學部件33側的圖像光L2從中繼光學部件33被中繼傳輸至導光板34，並在導光板34中被引導傳輸。在導光板34中引導傳輸的圖像光L2被導光板34中配置的多枚半反射鏡4之一面400反射。
被半反射鏡4之一面400反射的圖像光L2從導光板34之背面341向外射出並進入使用者的眼睛E。由此，圖像光L2作為圖像進入使用者的眼睛E，從而使用者可以確認圖像。此時，背景光L3也穿過導光板34和多枚半反射鏡4射入使用者的眼睛E。由此，使用者可以同時確認圖像和背景。
(實施方式的效果之說明)
本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1具有上述構成和作用，以下對其效果進行說明。
在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，圖像源側部分6和圖像顯示側部分7被分割為各自獨立的單元結構。由此，在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，圖像源側部分6和圖像顯示側部分7可以相互進行拆裝。由此，本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1與上述專利文獻1和專利文獻2相比較，容易進行維護，而且使用簡便。
即，本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1，可以透過將圖像源側部分6和圖像顯示側部分7拆分，從而容易地分別單獨對圖像源側部分6和圖像顯示側部分7進行維護。另外，本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1，可以透過將圖像源側部分6和圖像顯示側部分7安裝而使圖像源側部分6和圖像顯示側部分7一體化，從而使用簡便。進而，在本實施方式所涉 及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，可以分別高效地獨立製造圖像源側部分6和圖像顯示側部分7。
本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1具備安裝在使用者臉部的眼鏡型的安裝部5，圖像顯示側部分7安裝在安裝部5上。由此，本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1，可以透過將圖像源側部分6安裝在安裝於安裝部5上的圖像顯示側部分7上，從而將圖像源側部分6和圖像顯示側部分7作為可穿戴式圖像顯示裝置1方便地進行使用。
在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，圖像光輸出部2具有光源20、光控制部件21以及反射式圖像調製裝置22；圖像光傳輸部3具有偏振分束器30、光反射部件31、1/4 λ波長板32、中繼光學部件33以及導光板34；圖像光射出部具有多枚半反射鏡4。另外，在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，圖像源側部分6由光源20、光控制部件21、反射式圖像調製裝置22、光反射部件31以及1/4 λ波長板32構成為單元結構，圖像顯示側部分7由偏振分束器30、中繼光學部件33、導光板34以及多枚半反射鏡4構成為單元結構。由此，在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，可以將圖像源側部分6和圖像顯示側部分7分別形成為可相互拆裝的單元結構。而且，在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，使用者可以透過圖像光輸出部2、圖像光傳輸部3以及多枚半反射鏡4可靠地確認圖像。
在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，將反射式圖像調製裝置22和光反射部件31以隔著空間61相對之方式分別安裝在圖像源側部分6之安裝部件60上，因此，如圖5、圖6所示，可以保持反射式圖像調製裝置22與光反射部件31之間的距離d固定不變。由此，在本實施方式所涉及之 可穿戴式圖像顯示裝置1中，在將圖像源側部分6和圖像顯示側部分7拆開並分別單獨進行維護(例如圖像調整)之後，再次安裝圖像源側部分6和圖像顯示側部分7時，反射式圖像調製裝置22與光反射部件31之間的距離d保持固定不變。由此，在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，圖像之焦點固定不變，從而圖像源側部分6和圖像顯示側部分7之拆裝不會影響性能。即，在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，即使圖像源側部分6和圖像顯示側部分7呈可拆裝式結構，性能也保持穩定。
在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，由於對圖像源側部分6之安裝部件60之面實施了表面處理，因而可以防止光源20發出的光、控制光L1以及圖像光L2反射後變為雜散光。
在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，偏振分束器30之折射率n1大於中繼光學部件33之折射率n2和導光板34之折射率n3。由此，在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，可以縮小反射式圖像調製裝置22與光反射部件31之間的距離d，因而可以透過圖像源側部分6使可穿戴式圖像顯示裝置1整體小型化。
即，距離d是反射式圖像調製裝置22與偏振分束器30之間的間隙的距離T1、偏振分束器30之寬度T2以及偏振分束器30與光反射部件31之間的間隙的距離T3之和。即，滿足下式(2)。
d=T1+T2+T3……(2)
另外，使圖像焦點對準之光程長度D為反射式圖像調製裝置22與偏振分束器30之間的間隙的距離T1乘以空氣之折射率(約為1)的積、偏振分束器30之寬度T2乘以偏振分束器30之折射率n1的積、以及偏振分束器30 與光反射部件31之間的間隙的距離T3乘以空氣之折射率(約為1)的積之和。即，滿足下式(3)。
D=T1×1+T2×n1+T3×1……(3)
在此，在使圖像焦點對準之光程長度D固定之情況下，在上式(3)中，當偏振分束器30之折射率n1增大時，可以縮小偏振分束器30之寬度T2。 由此，在偏振分束器30之折射率n1大於中繼光學部件33之折射率n2和導光板34之折射率n3之情況下，可以縮小反射式圖像調製裝置22與光反射部件31之間的距離d，從而可以透過圖像源側部分6使可穿戴式圖像顯示裝置1整體小型化。
另外，在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，使中繼光學部件33之折射率n2與導光板34之折射率n3相同，且作為所使用之中繼光學部件33和導光板34，折射率n2、n3並無限制。由此，在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，作為中繼光學部件33和導光板34，可以使用折射率n2、n3小且成本低廉的材料，因而可以降低製造成本。
在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，無論射入面之入射角如何，多枚半反射鏡4都具有相同的反射率。由此，在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，相對於半反射鏡4之面(一面400和另一面401)，無論圖像光L2之入射角如何，反射光L4、L5之反射率(透射光L6、L7之透射率)都相同。由此，在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，藉由多枚半反射鏡4顯示且從導光板34之背面341射出的圖像之亮度基本均勻，從而使用者可以欣賞到亮度基本均勻的圖像、即高品質的圖像。
另外，在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，當背景光L3穿過導光板34中的半反射鏡4時，無論背景光L3相對於半反射鏡4之入射角如何，反射光L8之反射率(透射光L9之透射率)都相同。由此，在本實施方式所涉及之可穿戴式圖像顯示裝置1中，由於背景光L3穿過導光板34中的多枚半反射鏡4後的透射光L9之亮度均勻，因而使用者可以透過導光板34和多枚半反射鏡4欣賞到亮度基本均勻的風景。
(變形例之說明)
圖10係顯示導光板中的多枚半反射鏡之配置的變形例的說明圖。以下，對導光板中的多枚半反射鏡之配置的變形例進行說明。
多枚半反射鏡4中至少相鄰之兩枚半反射鏡4之端部與垂直於導光板34之面(表面340和背面341中的至少任意一個面)的線即法線Z一致或重合。在圖10中，將五枚半反射鏡4(41、42、43、44、45)從右側至左側稱為第一半反射鏡41、第二半反射鏡42、第三半反射鏡43、第四半反射鏡44、第五半反射鏡45。此外，在圖10中，從右側朝向左側之箭頭表示圖像光在導光板34中被引導前進的方向。
在圖10中，第一半反射鏡41之左端和第二半反射鏡42之右端與法線Z重合。連結該第一半反射鏡41之左端與第二半反射鏡42之右端的線段L12之延長線到達使用者的眼睛E。
另外，第二半反射鏡42之左端和第三半反射鏡43之右端與法線Z一致。連結該第二半反射鏡42之左端與第三半反射鏡43之右端的線段L23之延長線不能到達使用者的眼睛E。該線段L23與法線Z平行。
進而，第三半反射鏡43之左端和第四半反射鏡44之右端與法線Z一致。連結該第三半反射鏡43之左端與第四半反射鏡44之右端的線段L34之延長線到達使用者的眼睛E。該線段L34與法線Z平行。
進而，連結第四半反射鏡44之左端與第五半反射鏡45之右端的線段L45之延長線到達使用者的眼睛E。該第四半反射鏡44之左端和第五半反射鏡45之右端相對於法線Z朝向左右偏移。
這樣，當多枚半反射鏡4中至少相鄰之兩枚半反射鏡4之端部與導光板34之表面340、背面341之法線Z一致或重合時，連結相鄰兩枚半反射鏡4之端部的線段L12、L34、45之延長線到達使用者的眼睛E。由此，當從使用者的眼睛E觀察五枚半反射鏡4(41、42、43、44、45)時，相鄰之第一半反射鏡41與第二半反射鏡42、第三半反射鏡43與第四半反射鏡44、第四半反射鏡44與第五半反射鏡45之間無縫隙、或者相鄰之第二半反射鏡42與第三半反射鏡43之間縫隙很小。由此，由於圖像顯示在無縫隙或者縫隙很小的多枚半反射鏡4中，因而使用者可以欣賞到高品質的圖像。
此外，即使如相鄰之第四半反射鏡44和第五半反射鏡45那樣，相鄰兩個半反射鏡中一方之左端與另一方之右端相對於法線Z朝向左右偏移，連結其中一方之左端與另一方之右端的線段之延長線也有可能到達使用者的眼睛E。
另外，即使如相鄰之第二半反射鏡42和第三半反射鏡43那樣，相鄰兩個半反射鏡中一方之左端與另一方之右端與法線Z一致，連結其中一方之左端與另一方之右端的線段之延長線也有可能到達不了使用者的眼睛E。該情況下，也可以將第二半反射鏡42與第三半反射鏡43之間堵住，使連結第二半反 射鏡42之左端與第三半反射鏡43之右端的線段L23之延長線到達使用者的眼睛E。
(實施方式以外的例子之說明)
此外，在上述實施方式中，使用可拆裝地安裝在使用者臉部的眼鏡型的安裝部5。然而，在本發明中，作為安裝部，也可以為眼鏡型以外的安裝部。例如，也可以為與使用者的單側眼睛對應而不是與兩側眼睛對應的安裝部、或者像護目鏡那樣的安裝部。
此外，本發明並不限於上述實施方式和變形例。

Claims (4)

  1. 一種可穿戴式圖像顯示裝置，其特徵在於，具備：將圖像以圖像光之形式輸出的圖像光輸出部；傳輸從所述圖像光輸出部輸出的所述圖像光的圖像光傳輸部；以及使從所述圖像光傳輸部傳輸來的所述圖像光向外射出的圖像光射出部；所述圖像光輸出部和所述圖像光傳輸部之一部分構成圖像源側部分；所述圖像光傳輸部之剩餘部分和所述圖像光射出部構成圖像顯示側部分；所述圖像源側部分與所述圖像顯示側部分被分割為各自獨立的單元結構；所述圖像光輸出部具有：光源；對所述光源發出的光進行控制使其變為控制光的光控制部件；以及使所述控制光反射並輸出所述圖像光的反射式圖像調製裝置；所述圖像光傳輸部具有：使來自所述光控制部件的所述控制光朝向所述反射式圖像調製裝置側反射的偏振分束器；使穿過所述偏振分束器之來自所述反射式圖像調製裝置的所述圖像光朝向所述偏振分束器側反射的光反射部件；配置於所述偏振分束器與所述光反射部件之間的1/4 λ波長板；對穿過所述偏振分束器、穿過所述1/4 λ波長板、被所述光反射部件反射、再次穿過所述1/4 λ波長板、且被所述偏振分束器反射之來自所述反射式圖像調製裝置的所述圖像光進行中繼的中繼光學部件；以及將從所述中繼光學部件中繼來的所述圖像光引導至所述圖像光射出部的導光板；所述圖像光射出部具有多枚半反射鏡，多枚所述半反射鏡配置於所述導光板中，並使在所述導光板中引導的所述圖像光向外射出；所述圖像源側部分由所述光源、所述光控制部件、所述反射式圖像調製裝置、所述光反射部件以及所述1/4 λ波長板構成為單元結構；所述圖像顯示側部分由所述偏振分束器、所述中繼光學部件、所述導光板以及多枚所述半反射鏡構成為單元結構。
  2. 如請求項第1項所述之可穿戴式圖像顯示裝置，其中，具備安裝在使用者的臉部的安裝部；所述圖像顯示側部分安裝在所述安裝部上。
  3. 如請求項第1或2項所述之可穿戴式圖像顯示裝置，其中，所述圖像源側部分具有安裝部件；所述反射式圖像調製裝置與所述光反射部件和所述1/4 λ波長板以隔著空間相對之方式分別安裝在所述安裝部件上；所述光源和所述光控制部件沿著相對於所述反射式圖像調製裝置與所述光反射部件和所述1/4 λ波長板之相對方向交叉的方向分別安裝在所述安裝部件上；所述安裝部件中與所述光源和所述光控制部件隔著所述空間相對之部分上設置有開口部；所述開口部與所述空間連通，以將所述偏振分束器可放入或取出地收納在所述空間中。
  4. 如請求項第1或2項所述之可穿戴式圖像顯示裝置，其中，在所述圖像顯示側部分中，所述偏振分束器與所述中繼光學部件相互固定，所述中繼光學部件與所述導光板相互固定；所述偏振分束器之折射率大於所述中繼光學部件之折射率和所述導光板之折射率。
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