顯示裝置的制作方法

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>攝影電影;光學(xué)設(shè)備的制造及其處理,應(yīng)用技術(shù)

專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及頭戴式顯示器(HMD)等顯示裝置。
背景技術(shù)：
在以往的HMD (頭戴式顯示器)等顯示裝置中采用的方式是，使激光進行二維掃描，并直接描繪到眼睛的視網(wǎng)膜(以下稱為激光掃描方式)(例如，參照專利文獻l )。激光掃描方式的顯示裝置也被稱為視網(wǎng)膜掃描顯示器、視網(wǎng)膜照射顯示器、視網(wǎng)膜光繪顯示器、激光掃描顯示器(Retinal Scanning Display:RSD)、直視型顯示裝置、虛擬視網(wǎng)膜顯示器(Virtual Retinal Display:VRD)等。
在采用激光掃描方式的HMD中，以掃描部對來自激光光源的激光光束進行二維掃描，并通過以配置在眼前的透鏡及反射鏡的偏轉(zhuǎn)鏡將光束偏轉(zhuǎn)向瞳孔的方向，從而通過瞳孔的光束使影像描繪在視網(wǎng)膜上。在此，將來自偏轉(zhuǎn)鏡的光束匯集于瞳孔附近的點稱為"偏轉(zhuǎn)焦點"，將在以下說明。并且，對于"焦點"和"焦點位置"等用語也作為與偏轉(zhuǎn)焦點具有相同的意思來進行說明。
在用戶向旁邊看，而不使頭部轉(zhuǎn)動使眼球轉(zhuǎn)動的情況下，被安裝在頭部的HMD和瞳孔的位置關(guān)系會發(fā)生變化。這樣，偏轉(zhuǎn)焦點和瞳孔位置發(fā) 生偏離，從而出現(xiàn)的情況是來自偏轉(zhuǎn)鏡的光束就不會通過瞳孔，影像也不會被描繪到視網(wǎng)膜(以下，將這種情況稱為"瞳孔偏離"或稱為"眼球轉(zhuǎn)動瞳孔偏離")。是否會發(fā)生瞳孔偏離通?？梢圆捎霉馐欠衲軌蛲ㄟ^直徑為2至3毫米左右的瞳孔來決定。
圖23和圖24是用于說明瞳孔偏離的圖。如圖23所示，在偏轉(zhuǎn)焦點在瞳孔內(nèi)的情況下，由于以偏轉(zhuǎn)鏡偏轉(zhuǎn)的光束能夠通過瞳孔，因此，不會發(fā)生瞳孔偏離，影像被描繪到視網(wǎng)膜。但是，在圖24所示的眼球向左側(cè)轉(zhuǎn) 動的情況下，由于偏轉(zhuǎn)焦點在瞳孔外，因此，發(fā)生瞳孔偏離，影像不能被描繪到視網(wǎng)膜。
例如，在瞳孔直徑為3毫米的情況下，若瞳孔移動1.5毫米以上則發(fā) 生瞳孔偏離，用戶就不會看到影像。若估算瞳孔在移動1.5毫米時的畫面的視角，在從瞳孔到偏轉(zhuǎn)鏡的距離為15毫米、從瞳孔到眼球轉(zhuǎn)動中心為 10.5毫米的情況下的顯示畫面的視角的一側(cè)約為14度(左右合計約為27 度，上下也是同樣)，若視線移動到這個范圍外側(cè)，則發(fā)生瞳孔偏離。
另外，圖23和圖24是概略圖，實際上入射到眼睛的光束會受到角膜和晶狀體等的影響而折射，在本發(fā)明中重要的是光束是否能夠通過瞳孔，因此簡單地以圖示出了折射的影響。
作為瞳孔偏離的對策有使偏轉(zhuǎn)鏡具有多個偏轉(zhuǎn)焦點的方法(例如，參照專利文獻2)。如圖25所示，若偏轉(zhuǎn)鏡具有兩個偏轉(zhuǎn)焦點，則即使瞳孔移動到左側(cè)，而另一個偏轉(zhuǎn)焦點在瞳孔內(nèi)，因此能夠避開瞳孔偏離。
并且，用于頭戴式顯示器等的圖像顯示裝置是個人用便攜式顯示終端之中的一個圖像顯示裝置，從可佩戴的觀點上來看，采用眼鏡的形式是較一般的。在這樣的眼睛形狀的頭戴式顯示器中，圖像顯示裝置的輸出圖像和透過眼鏡的鏡片所對應(yīng)的部分而看到的背景圖像，在視覺上被同時識別的情況比較多。在將這樣的圖像顯示裝置的輸出圖像和背景圖像匯合在起同時觀看時，則希望解決以下所述的諸問題。
作為這樣的圖像顯示裝置，在具備眼鏡的功能的狀態(tài)下，要想使背景圖像和輸出圖像的虛像融合在一起來看，就需要在光學(xué)系統(tǒng)上添加一個以上的半反射鏡和用于形成虛像的透鏡或凹面鏡。因此，出現(xiàn)的問題是，圖像顯示裝置的大小以及重量等會成為使用者的負(fù)擔(dān)，從而導(dǎo)致不能長時間使用。并且，若要使輸出圖像高清晰化，則圖像顯示裝置就更加大型化，從而增加更大的負(fù)擔(dān)。因此，要解決這樣的課題，用于頭戴式顯示器等的圖像顯示裝置就需要達到小型、輕量且能夠顯示高清晰度的圖像。
作為這樣眼鏡式圖像顯示裝置，提出了視網(wǎng)膜掃描型或激光掃描型圖像顯示裝置，在光源處采用小型、輕量、低耗電量的激光二極管陣列，并且具有能夠?qū)⒍喙δ艿墓鈱W(xué)功能附加到光學(xué)系統(tǒng)的李普曼布拉格全息膜 (例如，參照專利文獻3)。通過將光源、檢流計反射鏡(galvanometer mirror)等光學(xué)系統(tǒng)以及驅(qū)動電路等小型化并存儲到眼鏡的左右柄(眼鏡腿)，從而試圖實現(xiàn)小型化、輕量化。
然而，在通過這樣的眼鏡式圖像顯示裝置觀看輸出圖像的情況下，由于照射到人的瞳孔的光線被虹彩遮擋，因此視野變窄，輸出圖像的一部分或全部不能被看到，或圖像出現(xiàn)亮度不均勻。
因此，通過在點光源使用高亮度的白色LED，并將散射板配置到光學(xué)
系統(tǒng)，從而使來自圖像顯示裝置的空間光調(diào)制部的光束擴散變大，因此，光束能夠在瞳孔附近擴散成較大的范圍。這樣，提出了一種圖像顯示裝置，即使眼球從規(guī)定的位置以某種程度發(fā)生了偏離的情況下，來自空間光調(diào)制部的光束也會確實地導(dǎo)入瞳孔內(nèi)，并且，視野也不會變窄，也不會產(chǎn)生亮
度的不均勻(例如，參照專利文獻4)。
并且，是否發(fā)生瞳孔偏離可以由光束是否能夠通過通常直徑為2至3 毫米左右的瞳孔來決定。因此，以HMD顯示的影像的視圖角(視角)越大，眼球回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)角也就會變大，從而容易發(fā)生瞳孔偏離。相反，在以 HMD顯示的畫面變小、視角小的情況下，由于為了觀看畫面的兩端的眼球回轉(zhuǎn)角度也比較小，因此，不容易發(fā)生瞳孔偏離。
圖26是瞳孔偏離的說明圖。瞳孔的位置在瞳孔位置A的情況下，來自偏轉(zhuǎn)鏡(偏轉(zhuǎn)部)的光束若通過焦點A，則不發(fā)生瞳孔偏離。在這種情況下，用戶能夠看到影像。但是，在眼球回轉(zhuǎn)，瞳孔移動到瞳孔位置B時，匯集到焦點A的光束不通過瞳孔，發(fā)生瞳孔偏離。在這種情況下，用戶看不到影像。
作為瞳孔偏離的對策，有使偏轉(zhuǎn)部具有多個焦點的方法(例如，參照專利文獻2)。在圖26，在偏轉(zhuǎn)鏡具有兩個焦點，即具有焦點A和焦點B，瞳孔在瞳孔位置A的情況下，匯集到焦點A的光束，以及瞳孔在瞳孔位置 B的情況下，匯集到焦點B的光束，分別到達視網(wǎng)膜，因此不會發(fā)生瞳孔偏離。
并且，作為視線檢測方法具有使紅外光照射到眼睛，利用其反射光
檢測視線的方式(例如專利文獻5)，以及利用來自掃描激光的眼睛的反射光檢測視線的方式(例如專利文獻6)。
專利文獻1日本特許第2932636號公報
專利文獻2美國特許第6043799號說明書專利文獻3日本特開平10-301055號公報專利文獻4 日本特開2000-249971號公報專利文獻5日本特許第2995876號公報專利文獻6日本特許第3425818號公報
作為防止瞳孔偏離的對策，如專利文獻2和圖25所示的設(shè)置多個偏轉(zhuǎn) 焦點的方法中存在著很多的課題。例如，由于用戶的周圍變暗，瞳孔的大小變大的情況下，會出現(xiàn)兩個以上的偏轉(zhuǎn)焦點同時進入瞳孔內(nèi)的情況，這樣會在視網(wǎng)膜的不同的位置描繪雙重的影像，從而導(dǎo)致畫質(zhì)變差。并且，相反，在瞳孔的大小變小的情況下，不論哪個偏轉(zhuǎn)焦點都會在瞳孔的外側(cè)，從而發(fā)生瞳孔偏離。
并且，要想在眼球上下左右等不同的方向上回轉(zhuǎn)的情況下回避瞳孔偏離，則需要在上下左右設(shè)定其他的偏轉(zhuǎn)焦點，并且需要設(shè)置五個偏轉(zhuǎn)焦點。并且，若考慮左上以及右下等其他的方向，則會出現(xiàn)需要設(shè)置九個偏轉(zhuǎn)焦點的情況。
若設(shè)置多個偏轉(zhuǎn)焦點，則一條光束需要由偏轉(zhuǎn)鏡分支成多條，并僅使其中的一條通過瞳孔，這樣，會造成光利用率降低。為了提高效率則需要大功率的激光光源，這樣會增加耗電量。并且，要設(shè)置多個偏轉(zhuǎn)焦點，就會使偏轉(zhuǎn)鏡的制造方法變得復(fù)雜，并且偏轉(zhuǎn)鏡的偏轉(zhuǎn)效率以及透過率、厚度、溫度特性等諸特性就會降低。若想減少特性的降低，就需要設(shè)置多個掃描鏡，從而造成顯示裝置整體變得復(fù)雜。
并且，在上述所說明的專利文獻4等以往的技術(shù)中，通過圖像顯示裝置觀看圖像的觀看者，在眼球從朝向正面觀看背景圖像和輸出圖像的融合圖像的中央部的狀態(tài)，變?yōu)槭寡矍蚧剞D(zhuǎn)想要觀看融合圖像的周邊部的情況下，想要觀看的融合圖像的相反一側(cè)的一部分光線不能進入到瞳孔，從而出現(xiàn)欠缺或消失。
在以往的技術(shù)中公開了，是以用戶朝向正面為前提條件的，在用戶的眼睛相對的位置上來調(diào)整圖像的位置。然而，對于瞳孔在上下左右方向上移動時的出現(xiàn)的圖像的欠缺等問題，并沒有給出解決的方法，也沒有指出問題的所在。
并且，作為瞳孔偏離的對策，在偏轉(zhuǎn)鏡使瞳孔附近具有多個焦點的方法中，眼球回轉(zhuǎn)，使來自其他的焦點的光束通過瞳孔，則會出現(xiàn)影像的顯示位置和顯示大小發(fā)生變化。
圖27是本課題的說明圖。在偏轉(zhuǎn)鏡具有兩個焦點，即焦點A和焦點B 的情況下，來自偏轉(zhuǎn)位置A的光束既能到達焦點A也能夠到達焦點B。據(jù) 此，瞳孔在瞳孔位置A的情況下，能夠看到匯集到焦點A的光束的影像，瞳孔在瞳孔位置B的情況下，能夠看到匯集到焦點B的光束的影像。
然而，由于從偏轉(zhuǎn)位置A到焦點A的朝向和從偏轉(zhuǎn)位置A到焦點B 的朝向不同，因此顯示的影像的朝向也會發(fā)生變化。瞳孔在瞳孔位置A時，來自偏轉(zhuǎn)位置A的光束所顯示的影像，作為來自圖27A的"方向Al"的方向的影像被用戶察覺。在此，在用戶轉(zhuǎn)動眼睛，使瞳孔移動到瞳孔位置B 的情況下，用戶希望能夠在與"方向Al"相同的方向的"方向A2"看到相同的影像，但是，實際上是在不同方向的"方向B"看到上述的影像，這樣，就會產(chǎn)生顯示位置發(fā)生了變化的不協(xié)調(diào)感。
用戶希望在與方向Al相同的方向上看到影像的原因在于到虛擬畫面的距離(到顯示物體的虛擬位置的距離)。在HMD,通常從眼睛到偏轉(zhuǎn)鏡的距離為1至5厘米左右，而到虛擬畫面的距離在光學(xué)上大多被設(shè)計成從幾米到無限遠(yuǎn)，兩者的距離不同。這是因為受到了眼睛的焦點調(diào)節(jié)功能的制約的影響，一般而言，將到虛擬畫面的距離設(shè)定為無限遠(yuǎn)具有減少眼睛疲勞的效果。假設(shè)，虛擬畫面在無限遠(yuǎn)，由于從無限遠(yuǎn)到焦點A的方向和到焦點B的方向是平行的，因此，用戶移動眼睛，使瞳孔從瞳孔位置A移動到瞳孔位置B時，則用戶希望在與"方向Al"相同的方向即"方向A2" 上看到相同的影像。
并且，伴隨著焦點的切換出現(xiàn)的問題不僅是顯示位置的變化，顯示大小也會發(fā)生變化。在眼球回轉(zhuǎn)，從焦點A切換到焦點B的情況下，由于從偏轉(zhuǎn)位置A到焦點A的距離與到焦點B的距離不同，因此，看上去會覺得顯示大小發(fā)生了變化。因此出現(xiàn)的問題是從焦點到偏轉(zhuǎn)鏡的距離越遠(yuǎn)，看上去的顯示大小就會變小，距離越近，看上去的顯示大小就會變大。
這些顯示位置以及大小的變化，在偏轉(zhuǎn)鏡越接近眼睛時變化就會越大，成為HMD中的一個嚴(yán)重的問題。
并且，在將HMD作為眼鏡式的情況下，在眼鏡上也會出現(xiàn)同樣的"眼鏡偏離"的問題。"眼鏡偏離"是指，眼鏡在由用戶的鼻子和耳朵支撐時，眼鏡的鏡片部逐漸下滑而發(fā)生的偏離的現(xiàn)象，由于眼鏡偏離而造成通過鏡片看到的視野歪斜，這樣會給用戶帶來不舒適地佩戴感，用戶的臉部印象會發(fā)生變化。
在眼鏡式HMD的情況下，由于眼鏡偏離而造成眼鏡部(偏轉(zhuǎn)鏡)和
瞳孔的位置關(guān)系發(fā)生變化，因此導(dǎo)致所述焦點位置和瞳孔的位置關(guān)系發(fā)生變化。結(jié)果是，光束不能通過瞳孔，出現(xiàn)在視網(wǎng)膜不能描繪影像的狀況(以下將這種狀況記作"佩戴時瞳孔偏離")。
該"佩戴時瞳孔偏離"的問題是，由于伴隨著眼球回轉(zhuǎn)，瞳孔偏離的
變化量和變化方向不同，因此，專利文獻2中的眼球回轉(zhuǎn)時的瞳孔偏離對策是不充分的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)一種顯示裝置，其為HMD等光束掃描式顯示裝置，可以不必具有多個偏轉(zhuǎn)焦點就能夠減輕瞳孔偏離的問題。
并且，本發(fā)明為了解決上述以往的問題，目的在于提供一種圖像顯示裝置，觀看圖像的中央部的觀察者在不轉(zhuǎn)動臉部，而僅以眼球的上下左右回轉(zhuǎn)來觀看圖像的周邊部時瞳孔移動，即使在這種情況下該瞳孔的位置發(fā) 生變化，觀察者所觀察到的圖像也不容易發(fā)生欠缺。
并且，本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)一種顯示裝置，在伴隨著眼球回轉(zhuǎn)而瞳孔位置發(fā)生變化，在偏轉(zhuǎn)鏡使顯示光向與該瞳孔位置變化相對應(yīng)的多個焦點位置偏轉(zhuǎn)的情況下，隨著與瞳孔位置相對應(yīng)的焦點位置的切換，顯示影像的位置以及大小發(fā)生變化的問題能夠得以解決。
并且，本發(fā)明的目的在于提供一種顯示裝置，在眼鏡式HMD發(fā)生眼鏡偏離的情況下，因佩戴時瞳孔偏離而造成的看不到影像的問題能夠得以解決。
本發(fā)明所涉及的顯示裝置，將圖像顯示在用戶的視網(wǎng)膜上，包括圖像輸出部，輸出圖像的顯示光；以及偏轉(zhuǎn)部，使在所述圖像輸出部輸出的顯示光向用戶的眼睛的方向偏轉(zhuǎn)。并且，所述偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性能夠抑制因與用戶的瞳孔的相對位置的變化而引起的圖像的紊亂。通過本構(gòu)成，由于對一部分區(qū)域進行了恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定，因此能夠變更并調(diào)整
瞳孔偏離的發(fā)生條件，從而實現(xiàn)了能夠減輕瞳孔偏離問題的HMD。
并且，所述圖像輸出部包括光源和掃描部，所述光源輸出光束，該光束用于描繪構(gòu)成所述圖像的各個像素，所述掃描部在二維方向上掃描由所述光源輸出的光束。并且，也可以是，所述偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn) 特性使由所述掃描部掃描的光束中的至少一部分光束偏轉(zhuǎn)，從而使該被偏轉(zhuǎn)的光束以與用戶的瞳孔的中心不同的位置通過瞳孔。
并且，也可以是，所述偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使由所述掃描部掃描的光束偏轉(zhuǎn)，從而使該被偏轉(zhuǎn)的光束按照向用戶的瞳孔的入射角，通過瞳孔的不同的位置。
通過本構(gòu)成，在HMD等光束掃描式顯示裝置可以不必具有多個偏轉(zhuǎn) 焦點，從而能夠達到減輕瞳孔偏離的問題。由于可以不必設(shè)置多個偏轉(zhuǎn)焦點，因此能夠回避因多個偏轉(zhuǎn)焦點而帶來的諸多問題，例如在視網(wǎng)膜上描繪了雙重影像的問題、光束的光利用效率降低的問題、需要大功率光源的問題、耗電量大的問題、偏轉(zhuǎn)單元的制造方法變的復(fù)雜的問題、偏轉(zhuǎn)單元的諸性能降低的問題、顯示裝置整體變得復(fù)雜的問題等。
并且，也可以是，所述偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使光束偏轉(zhuǎn)，以使得被掃描到虛擬線左側(cè)的左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束在瞳孔中心的左側(cè)區(qū)域通過用戶的瞳孔，并使得被掃描到所述虛擬線右側(cè)的右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束在瞳孔中心的右側(cè)區(qū)域通過瞳孔，所述虛擬線通過瞳孔中心，并與所述偏轉(zhuǎn)部垂直。
通過本構(gòu)成，與將偏轉(zhuǎn)焦點作為瞳孔中心的以往的方法相比較，越是畫面的左側(cè)，即使使眼球向左側(cè)回轉(zhuǎn)也不會發(fā)生瞳孔偏離，且回轉(zhuǎn)角變大。可以將在所述背景技術(shù)所示的例子中的不發(fā)生瞳孔偏離的回轉(zhuǎn)角的度數(shù)，從約為14度的回轉(zhuǎn)角擴大到約為26度。同樣，越是畫面的右側(cè)，即使使眼球向右側(cè)回轉(zhuǎn)也不會發(fā)生瞳孔偏離，且回轉(zhuǎn)角變大。
并且，也可以是，所述偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使光束偏轉(zhuǎn)，以使得被掃描到所述左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束和被掃描到所述右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束朝向瞳孔的入射角、以及光束向瞳孔的入射位置和瞳孔中心的距離，相對于所述虛擬線為左右非對稱。通過本構(gòu)成，在畫面的左側(cè)和右側(cè)，使一直觀看的眼球回轉(zhuǎn)角具有差距，這樣，通過在左眼和右眼分別采用偏轉(zhuǎn) 部，從而兩只眼睛所一直觀看的范圍就會擴大。
并且，也可以是，所述偏轉(zhuǎn)部包括左眼用偏轉(zhuǎn)部和右眼用偏轉(zhuǎn)部，所述左眼用偏轉(zhuǎn)部使由所述掃描部掃描的光束朝用戶的左眼的方向偏轉(zhuǎn)，所述右眼用偏轉(zhuǎn)部使由所述掃描部掃描的光束朝用戶的右眼的方向偏轉(zhuǎn)。所述左眼用偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使光束偏轉(zhuǎn)，以使得被掃描到所述左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束向瞳孔的入射角比被掃描到所述右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束小，并使得被掃描到所述左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束向瞳孔的入射位置和瞳孔中心的距離比被掃描到所述右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束大；所述右眼用偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使光束偏轉(zhuǎn)，以使得被掃描到所述右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū) 域的光束向瞳孔的入射角比被掃描到所述左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束小，并使得被掃描到所述右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束向瞳孔的入射位置和瞳孔中心的距離比被掃描到所述左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束大。
通過本構(gòu)成，在視線向左移動的情況下，能夠使以左眼一直觀看的眼球回轉(zhuǎn)角擴大。同樣，在視線向右移動的情況下，能夠使以右眼一直觀看的眼球回轉(zhuǎn)角擴大。
并且，也可以是，所述偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使光束偏轉(zhuǎn)，以使得被掃描到虛擬線上方的上側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束通過用戶的瞳孔的瞳孔中心的上方的區(qū)域，并使得被掃描到所述虛擬線下方的下側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束通過用戶的瞳孔的瞳孔中心的下方的區(qū)域，所述虛擬線通過瞳孔中心，并與所述偏轉(zhuǎn)部垂直。
通過本構(gòu)成，與使偏轉(zhuǎn)焦點作為瞳孔中心的以往的方法相比較，越是畫面的上方，即使眼球向上回轉(zhuǎn)也不會發(fā)生瞳孔偏離，且回轉(zhuǎn)角變大?？?以將在所述背景技術(shù)所示的例子中的不發(fā)生瞳孔偏離的回轉(zhuǎn)角的度數(shù)，從約為14度的回轉(zhuǎn)角擴大到約為26度。同樣，越是畫面的下方，即使使眼球向下回轉(zhuǎn)也不會發(fā)生瞳孔偏離，且回轉(zhuǎn)角變大。
并且，也可以是，所述偏轉(zhuǎn)部是全息圖，通過衍射來偏轉(zhuǎn)光束。通過本構(gòu)成，能夠使眼前的偏轉(zhuǎn)單元變薄、變透明。
并且，也可以是，所述偏轉(zhuǎn)部包括左眼用偏轉(zhuǎn)部和右眼用偏轉(zhuǎn)部，所述左眼用偏轉(zhuǎn)部使由所述掃描部掃描的光束朝用戶的左眼的方向偏轉(zhuǎn)，所述右眼用偏轉(zhuǎn)部使由所述掃描部掃描的光束朝用戶的右眼的方向偏轉(zhuǎn)。并且，所述左眼用偏轉(zhuǎn)部以及所述右眼用偏轉(zhuǎn)部將瞳孔間距離和聚光位置間距離以彼此不同的位置關(guān)系來配置，所述瞳孔間距離是指，用戶的左眼的瞳孔中心和右眼的瞳孔中心之間的距離，所述聚光位置間距離是指，光束在左眼的聚光位置和光束在右眼的聚光位置之間的距離。
通過具有這樣的構(gòu)成，在因眼球的回轉(zhuǎn)而瞳孔移動的情況下，至少能夠使一側(cè)的眼睛看到圖像，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)不會出現(xiàn)圖像輸出有欠缺的圖像顯示裝置。
并且，也可以是，該顯示裝置進一步具有偏轉(zhuǎn)部位置調(diào)整部，該偏轉(zhuǎn) 部位置調(diào)整部使所述左眼用偏轉(zhuǎn)部和所述右眼用偏轉(zhuǎn)部分別移動，以使得所述瞳孔間距離和所述聚光位置間距離不同。
通過具有這樣的構(gòu)成，即使在瞳孔間距離不同的觀察者使用本發(fā)明的顯示裝置的情況下，也能夠利用偏轉(zhuǎn)部位置調(diào)整部容易地將左右偏轉(zhuǎn)部移動到與雙眼相對的位置上。因此，能夠針對使用該顯示裝置的每個用戶在恰當(dāng)?shù)奈恢蒙显O(shè)定偏轉(zhuǎn)部，從而用戶能夠觀看到輸出的圖像沒有欠缺的圖像。
并且，也可以是，該顯示裝置進一步包括光檢測部，檢測分別來自
用戶的左右眼的瞳孔的反射光；以及偏轉(zhuǎn)部位置控制部，根據(jù)所述光檢測部的檢測結(jié)果算出所述瞳孔間距離，并為使所述聚光位置間距離與被算出的所述瞳孔間距離不同，而控制所述偏轉(zhuǎn)部位置調(diào)整部，并使所述左眼用偏轉(zhuǎn)部以及所述右眼用偏轉(zhuǎn)部分別移動。
并且，也可以是，該顯示裝置還具有光量控制部，該光量控制部根據(jù) 所述光檢測部的檢測結(jié)果，在判斷在所述左眼用偏轉(zhuǎn)部以及所述右眼用偏轉(zhuǎn)部所偏轉(zhuǎn)的光束中的一方?jīng)]有入射到用戶的眼球的情況下，則使所述光源增加另一方的光束的光量。
通過具有這樣的構(gòu)成，能夠通過來自兩眼的眼球表面的反射光強度等來檢測瞳孔的位置，來判斷是用兩眼的哪只眼睛觀看的還是用雙眼來觀看的，根據(jù)該判斷結(jié)果來控制射出光的光兩的增減，來使觀看者以適當(dāng)?shù)牧?度來觀看影像。并且，也可以是，所述光檢測部按照各個規(guī)定的波長對反射光進行分光并檢測。根據(jù)此構(gòu)成，觀看者能夠檢測到不同的虹彩的色彩，并能夠精確地檢測到光線是否被虹彩所遮擋。
并且，也可以是，所述圖像輸出部包括光源和掃描部，所述光源輸出光束，該光束用于描繪構(gòu)成所述圖像的各個像素，所述掃描部在二維方向上掃描由所述光源輸出的光束；所述偏轉(zhuǎn)部包括左眼用偏轉(zhuǎn)部和右眼用偏轉(zhuǎn)部，所述左眼用偏轉(zhuǎn)部使由所述掃描部掃描的光束朝用戶的左眼的方向偏轉(zhuǎn)，所述右眼用偏轉(zhuǎn)部使由所述掃描部掃描的光束朝用戶的右眼的方向偏轉(zhuǎn)；所述左眼用偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使光束偏轉(zhuǎn)，以使得被掃描到虛擬線左側(cè)的左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束和被掃描到虛擬線右側(cè)的右側(cè) 偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束朝向瞳孔的入射角，相對于所述虛擬線為左右非對稱，所述虛擬線通過瞳孔中心，并與所述偏轉(zhuǎn)部垂直；所述左眼用偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使光束偏轉(zhuǎn)，以使得被掃描到虛擬線左側(cè)的左側(cè)偏轉(zhuǎn) 區(qū)域的光束和被掃描到虛擬線右側(cè)的右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束朝向瞳孔的入射角，相對于所述虛擬線為左右非對稱，所述虛擬線通過瞳孔中心，并與所述偏轉(zhuǎn)部垂直。
通過具有這樣的構(gòu)成，在因眼球的回轉(zhuǎn)而瞳孔移動了的情況下，觀看者至少能夠以一側(cè)的眼睛來看圖像。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)輸出的圖像沒有欠缺的顯示裝置，并且能夠識別從圖像輸出部輸出的影像的全體。
并且，所述圖像輸出部包括光源和掃描部，所述光源輸出光束，該光束用于描繪構(gòu)成所述圖像的各個像素，所述掃描部在二維方向上掃描由所述光源輸出的光束；所述偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使由所述掃描部掃描的光束偏轉(zhuǎn)，以使得該被偏轉(zhuǎn)的光束聚光于第一焦點和與所述第一焦點不同的第二焦點。
并且，也可以是，該顯示裝置進一步包括光檢測部，檢測來自用戶瞳孔的反射光；瞳孔位置檢測部，根據(jù)所述光檢測部的檢測結(jié)果，檢測作為用戶的瞳孔中心的位置的瞳孔位置的變化；以及控制部，通過所述瞳孔位置檢測部的檢測結(jié)果，按照所述瞳孔位置從包括所述第一焦點的位置變化到了包括所述第二焦點的位置，來控制所述圖像輸出部的輸出，以使得在所述瞳孔位置發(fā)生變化前和變化后，用戶所識別的虛像看上去在同一個方向。
通過本構(gòu)成，能夠減少伴隨與瞳孔位置相對應(yīng)的焦點位置的切換而帶來的顯示影像的位置以及大小的變化。并且，由于偏轉(zhuǎn)部越接近眼睛所述變化就越大，因此，通過本構(gòu)成能夠使偏轉(zhuǎn)部靠近眼睛設(shè)置。并且，作為瞳孔偏離的對策，需要使偏轉(zhuǎn)部具有多個焦點的方法中所出現(xiàn)的問題也得
到了解決，這樣，對于容易發(fā)生瞳孔偏離的廣角大畫面的HMD而言，也能夠在解決瞳孔偏離的基礎(chǔ)上實現(xiàn)廣角大畫面的HMD。
并且，也可以是，所述控制部控制所述圖像輸出部的輸出，以使得在所述瞳孔位置發(fā)生變化前和變化后，描繪同一像素的光束在從所述偏轉(zhuǎn)部到朝向用戶的眼睛的區(qū)域中幾乎成為平行。
通過本構(gòu)成，能夠減少例如伴隨與瞳孔位置相對應(yīng)的焦點位置向左切換而帶來的顯示影像的位置向右偏離的變化。并且，能夠減少隨著與瞳孔位置相對應(yīng)的焦點位置向上切換而帶來的顯示影像的位置向下偏離的變化。
并且，也可以是，所述控制部包括輸出圖像控制部，該輸出圖像控制部使所述光源輸出用于描繪各個像素的光束，并使該被輸出的光束向用戶的所述瞳孔位置發(fā)生了變化后的方向偏離，從而使得在所述瞳孔位置發(fā)生變化前和變化后，描繪同一像素的光束在從所述偏轉(zhuǎn)部到朝向用戶的眼睛的區(qū)域幾乎成為平行。通過本構(gòu)成，能夠減少伴隨著與瞳孔位置相對應(yīng)的焦點位置的切換而帶來的被顯示在無限遠(yuǎn)的虛擬畫面上的顯示圖像的位置的變化。
并且，也可以是，所述輸出圖像控制部進一步控制所述圖像輸出部的輸出，以使得在所述瞳孔距離發(fā)生變化前和變化后，用戶所識別的虛像的大小相同。通過本構(gòu)成，能夠減少例如伴隨著與瞳孔位置相對應(yīng)的焦點位置從偏轉(zhuǎn)部逐漸接近時而帶來的顯示影像的大小逐漸變大的變化。
并且，也可以是，所述控制部包括掃描角控制部，該掃描角控制部使所述掃描部將描繪各個像素的光束向用戶的所述瞳孔位置發(fā)生了變化后的方向偏離來掃描，從而使得在所述瞳孔位置發(fā)生變化前和變化后，描繪同一像素的光束在從所述偏轉(zhuǎn)部到朝向用戶的眼睛的區(qū)域幾乎成為平行。通過本構(gòu)成，能夠減少伴隨著與瞳孔位置相對應(yīng)的焦點位置的切換而帶來的被顯示在無限遠(yuǎn)的虛擬畫面上的顯示圖像的位置的變化。
并且，也可以是，所述偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使由所述掃描部掃描的光束偏轉(zhuǎn)，以使得該被偏轉(zhuǎn)的光束聚光到所述第一焦點和第二焦點，相對于用戶而言，該第二焦點位于所述第一焦點的上方，且離所述偏轉(zhuǎn)部的距離比所述第一焦點遠(yuǎn)。
通過本構(gòu)成，即使在眼鏡式HMD發(fā)生眼鏡偏離，也能夠解決佩戴時瞳孔偏離的問題，從而能夠達到不容易發(fā)生看不到影像的狀況。并且，由于緩解了眼鏡偏離的問題，因此能夠?qū)崿F(xiàn)比較容易發(fā)生眼鏡偏離的較重的 HMD、重量平衡在前方(鏡片部)的HMD、鼻子以及耳朵的接觸面積少的HMD。并且，能夠減少將HMD作為眼鏡式的問題，從而能夠?qū)MD 制成眼鏡式。
并且，也可以是，所述第一以及第二焦點位于與用戶的鼻梁幾乎平行的虛擬線上。通過本構(gòu)成，即使發(fā)生眼鏡偏離，鏡片遠(yuǎn)離眼睛，也不會發(fā) 生瞳孔偏離。
并且，也可以是所述第一以及第二焦點的與水平面垂直方向的距離在用戶的瞳孔的高度以上，且水平方向距離在用戶的瞳孔的寬度以下。通過本構(gòu)成，在眼鏡式HMD偏離到臉部的下方的情況下，能夠緩解光束不入射到瞳孔的狀況，以及從多個焦點向瞳孔入射多個光束的狀況。
并且，也可以是，所述偏轉(zhuǎn)部使由所述掃描部掃描的光束分別同時偏轉(zhuǎn)向所述第一以及第二焦點。通過本構(gòu)成，即使沒有檢測出眼鏡偏離，也能夠應(yīng)對眼鏡偏離。
并且，也可以是，該顯示裝置進一步包括相對位置檢測部，檢測用戶的瞳孔中心和所述偏轉(zhuǎn)部的相對位置的變化；以及掃描部位置調(diào)整部，根據(jù)所述相對位置檢測部的檢測結(jié)果，按照用戶的瞳孔中心從包括所述第一焦點的位置變化到了包括所述第二焦點的位置，移動所述掃描部的位置，以使從所述掃描部掃描到所述偏轉(zhuǎn)部的光束的朝向從第一方向變化為與所述第一方向不同的第二方向；所述偏轉(zhuǎn)部由全息圖構(gòu)成，該全息圖包括第一干涉條紋和第二干涉條紋，所述第一干涉條紋使從所述第一方向入射的光束聚光在所述第一焦點，所述第二干涉條紋使從所述第二方向入射的光束聚光在所述第二焦點。通過本構(gòu)成，由于能夠追隨瞳孔的移動，因此，能夠更好地使焦點與瞳孔位置一致，從而能夠減輕瞳孔偏離的發(fā)生。并且，由于只需要一個焦點，因此，不必使光束由偏轉(zhuǎn)部分支，從而能夠提高光的利用效率。通過本構(gòu)成，由于能夠更好地使焦點與瞳孔位置一致，因此能夠減輕瞳孔偏離的發(fā)生。
并且，所述相對位置檢測部包括回轉(zhuǎn)體，被配置在與用戶的鼻子相
接觸的位置，并隨著所述偏轉(zhuǎn)部的上下方向的移動進行自轉(zhuǎn)；以及相對位
置算出部，根據(jù)所述回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)角，檢測用戶的瞳孔中心和所述偏轉(zhuǎn)部之間的相對位置的變化。
在本發(fā)明的顯示裝置中，通過將偏轉(zhuǎn)特性附加到偏轉(zhuǎn)部，從而實現(xiàn)了
能夠減輕瞳孔偏離的問題的HMD，所述偏轉(zhuǎn)特性能夠抑制因偏轉(zhuǎn)部和用戶的瞳孔的相對位置發(fā)生變化而造成的圖像紊亂。
并且，在本發(fā)明的顯示裝置，偏轉(zhuǎn)部按照光束朝向瞳孔的入射角，使光束以不同的位置入射到瞳孔，從而在HMD等光束掃描式顯示裝置中，可以不必具有多個偏轉(zhuǎn)焦點，就能夠達到減輕瞳孔偏離的問題。由于不需要設(shè)置多個偏轉(zhuǎn)焦點，因此能夠達到回避因多個偏轉(zhuǎn)焦點而帶來的問題，例如可以回避以下的問題在視網(wǎng)膜上描繪雙重圖像的問題、光束的光利用效率低的問題、需要大功率光源的問題、耗電量多的問題、偏轉(zhuǎn)部的制造方法復(fù)雜化的問題、偏轉(zhuǎn)部的諸特性降低的問題、以及顯示裝置整體變得復(fù)雜得問題等。
并且，本發(fā)明的圖像顯示裝置能夠以高亮度顯示具有良好地色彩再現(xiàn) 性及高精細(xì)的影像，并且即使在眼球回轉(zhuǎn)使瞳孔移動了的情況下，也至少可以使一側(cè)的眼睛能夠看到圖像，因此實現(xiàn)了不會發(fā)生輸出圖像的欠缺、且小型低耗電量的圖像顯示裝置。
并且，在本發(fā)明的顯示裝置中，伴隨著眼球的回轉(zhuǎn)瞳孔位置發(fā)生變化，在偏轉(zhuǎn)部將顯示光偏轉(zhuǎn)向與變化了的瞳孔位置相對應(yīng)的多個焦點位置的情況下，能夠減少因切換與瞳孔位置相對應(yīng)的焦點位置而造成的顯示影像的位置以及大小的變化。并且，由于偏轉(zhuǎn)部越接近眼睛所述的變化就會越大，因此，通過本構(gòu)成能夠?qū)⑵D(zhuǎn)部配置到靠近眼睛的位置。并且，作為瞳孔偏離的對策而使偏轉(zhuǎn)部具有多個焦點的方法中所出現(xiàn)的問題也得到了解決，從而能夠?qū)崿F(xiàn)廣角且大畫面的HMD。
并且，在本發(fā)明的顯示裝置，即使在眼鏡式HMD發(fā)生了眼鏡偏離，也能夠解消佩戴時瞳孔偏離的問題，從而不容易產(chǎn)生看不到影像的狀況。并且，由于減少了眼鏡偏離的問題，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)容易引起眼鏡偏離的、較重的HMD，以及前方(鏡片部)較重的HMD，并且能夠?qū)崿F(xiàn)與鼻子和耳朵周邊接觸面積少的HMD。并且，由于能夠減少將HMD作為眼鏡式時所出現(xiàn)的問題，因此能夠?qū)MD作為眼鏡式。

圖1A是實施例1中所涉及的顯示裝置的平面圖。圖1B是實施例1中所涉及的顯示裝置的側(cè)面圖。圖2示出了實施例1所涉及的顯示裝置的詳細(xì)構(gòu)成。圖3是實施例1所涉及的顯示裝置的功能方框圖。圖4示出了在實施例l所涉及的顯示裝置中，用戶的眼睛朝向正面時的狀態(tài)。
圖5示出了在實施例l所涉及的顯示裝置中，用戶的眼睛朝向左側(cè)時的狀態(tài)。
圖示出了將偏轉(zhuǎn)特性附加到偏轉(zhuǎn)部的一個例子。圖6B示出了將偏轉(zhuǎn)特性附加到偏轉(zhuǎn)部的其他的例子。圖6C示出了將偏轉(zhuǎn)特性附加到偏轉(zhuǎn)部的其他的例子。圖6D示出了將偏轉(zhuǎn)特性附加到偏轉(zhuǎn)部的其他的例子。圖6E示出了將偏轉(zhuǎn)特性附加到偏轉(zhuǎn)部的其他的例子。圖6F示出了將偏轉(zhuǎn)特性附加到偏轉(zhuǎn)部的其他的例子。圖6G示出了將偏轉(zhuǎn)特性附加到偏轉(zhuǎn)部的其他的例子。圖7示出了實施例2所涉及的顯示裝置的概率構(gòu)成。圖8A示出了在實施例2所涉及的顯示裝置中，用戶的眼睛朝向正面時的狀態(tài)。
圖8B示出了在以往的顯示裝置中，用戶的眼睛朝向正面時的狀態(tài)。圖9A示出了在實施例2所涉及的顯示裝置中，用戶的眼睛朝向左側(cè)時
的狀態(tài)。圖9B示出了在以往的顯示裝置中，用戶的眼睛朝向左側(cè)時的狀態(tài)。圖10A是實施例2所涉及的顯示裝置的光檢測部的概率構(gòu)成圖。圖10B示出了實施例2所涉及的顯示裝置的光檢測部的其他的例子。圖11是實施例2所涉及的顯示裝置的功能方框圖。圖12是實施例3所涉及的顯示裝置的概率構(gòu)成圖。圖13示出了在實施例3所涉及的顯示裝置中，用戶的眼睛朝向正面時的狀態(tài)。
圖14示出了在實施例3所涉及的顯示裝置中，用戶的眼睛朝向左側(cè)時的狀態(tài)。
圖15是實施例4所涉及的顯示裝置的功能方框圖。
圖16是實施例4所涉及的顯示裝置的工作的流程圖。
圖17示出了在瞳孔位置發(fā)生了變化的情況下的顯示裝置的工作例子。
圖18示出了在瞳孔位置發(fā)生了變化的情況下的顯示裝置的顯示例子。
圖19A示出了用戶在佩戴實施例5所涉及的顯示裝置時的狀態(tài)。
圖19B示出了偏轉(zhuǎn)部的位置從圖19A的狀態(tài)向下方偏離時的狀態(tài)。
圖20是實施例5所涉及的顯示裝置的功能方框圖。
圖21示出了本發(fā)明所涉及的顯示裝置的用途的一個例子。
圖22示出了本發(fā)明所涉及的顯示裝置的用途的其他的例子。
圖23示出了在以往的顯示裝置中，用戶的眼睛朝向正面時的狀態(tài)。
圖24示出了在以往的顯示裝置中，用戶的眼睛朝向左側(cè)時的狀態(tài)。
圖25示出了具備具有多個焦點的偏轉(zhuǎn)鏡的以往的顯示裝置。
圖26示出了在以往的顯示裝置中，瞳孔位置發(fā)生變化時的前后狀態(tài)。
圖27示出了在以往的顯示裝置中，能夠看到圖像的方向。
符號說明
2 射出光 2b 反射光 2B 藍(lán)色激光 2G 綠色激光 2R 紅色激光4 a 可動反射鏡
6 總括控制部
7 瞳孔
8 a 視網(wǎng)膜 8b 虹彩 8L 左眼 8R 右眼
9 瞳孔間距離 10、 30 顯示裝置 11L、 11R 聚光位置
12 聚光位置間距離
13 RGB光源
14 激光
14 a 反射鏡
14b、 17 a 、 17b 二色鏡 14c 透鏡
15 a 反射面
15L、 15R 全息反射鏡
16 偏轉(zhuǎn)部位置調(diào)整部 16L、 16R 驅(qū)動部 17c 受光控制部
18 中心線
19 布線
20、 20L、 20R、 32、 32L、 32R 影像 31、 31L、 31R 視野
61 光量控制部
62 偏轉(zhuǎn)部位置控制部 3L、 3R、 100 圖像輸出部 1L、 1R、 101、 110 光源 102、 109 波陣面形狀變更部4L、 4R、 103、 108 掃描部 15、 104、 107 偏轉(zhuǎn)部 5L、 5R、 105、 111 控制部 106、 112 耳機部 120 相對位置檢測部 121、 122 透鏡 123、 124 眼鏡腿
201 焦距水平分量變更部
202 焦距垂直分量變更部 215 回轉(zhuǎn)體
13r、 211 紅色激光
13b、 212 藍(lán)色激光
13g、 213 綠色激光
17、 17B、 17G、 17R、 214 光檢測部
401 偏轉(zhuǎn)部支承部
501 中央處理部
502 存儲部
503 輸入輸出控制部
510 光源輸入輸出控制部
511 波陣面形狀變更輸入輸出控制部
512 掃描輸入輸出控制部
513 偏轉(zhuǎn)輸入輸出控制部
514 耳機輸入輸出控制部
515 電源輸入輸出控制部
516 通信輸入輸出控制部 520 通信部
801、 802、 803、 804、 805、謹(jǐn)L 806R 偏轉(zhuǎn)特性 1051A 瞳孔位置檢測部 1052A 輸出圖像控制部 1053A 掃描角控制部1051B 相對位置算出部 1052B 掃描部位置調(diào)整部
具體實施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明的實施例進行說明。 (實施例1)
參照圖1A、圖1B、圖2、以及圖3對作為本發(fā)明的實施例1所涉及的光束掃描式顯示裝置("圖像顯示裝置"或"顯示裝置")的眼鏡式HMD 進行說明。另夕卜，圖1A是顯示裝置的平面圖，圖1B是顯示裝置的側(cè)面圖，圖2是圖1A的一部分的詳細(xì)圖，圖3是顯示裝置的功能方框圖。
實施例1所涉及的眼鏡式HMD包括顯示裝置、被設(shè)置在用戶的左右眼的位置上的透鏡121和122、一對眼鏡腿123和124，一端與透鏡 121和122連接，另一端被固定在用戶的側(cè)頭部。
如圖1A、圖1B、以及圖2所示，顯示裝置包括光源101、 110，輸出用于描繪構(gòu)成顯示圖像的各個像素的光束；波陣面形狀變更部102、 109，變更從光源101、 110輸出的光束的波陣面形狀；掃描部103、 108，將從波陣面形狀變更部102、109輸出的光束二維掃描向偏轉(zhuǎn)部104、107; 偏轉(zhuǎn)部104、 107，使掃描部103、 108的掃描光向用戶的眼睛方向偏轉(zhuǎn)；控制部105、 111，控制上述的各個部；以及耳機部106、 112。
并且，以光源101、波陣面形狀變更部102以及掃描部103構(gòu)成左眼用圖像輸出部IOO。同樣，以光源IIO、波陣面形狀變更部109以及掃描部108構(gòu)成右眼用圖像輸出部(未圖示)。
另外，在該實施例中，光源101和110、波陣面形狀變更部102和 109、掃描部103和108、控制部105和111、以及耳機部106和112 被容納在眼鏡腿123和124中，偏轉(zhuǎn)部104和107被設(shè)置在透鏡121、 122的與用戶的眼睛相對的一側(cè)。
光源101輸出光束。如圖2所示，輸出光束為對從紅色激光光源211、藍(lán)色激光光源212、綠色激光光源213輸出的各個激光進行合波而得到的激光，通過對來自各個色彩的激光光源211、 212、 213的輸出進行適當(dāng) 地調(diào)制，從而能夠輸出任意的色彩的激光。并且，可以通過與波陣面形狀變更部102和109以及掃描部103和108等連動調(diào)制，從而能夠?qū)D像顯示在用戶的眼睛的視網(wǎng)膜上。
并且，在圖2中，紅色激光光源211是輸出紅色激光的半導(dǎo)體激光光源，藍(lán)色激光光源212為輸出藍(lán)色激光的半導(dǎo)體激光光源。另外，綠色激光光源213是由紅外線的半導(dǎo)體激光光源和將紅外線變換為綠色的 SHG(Second-Harmonic Generation:二次諧波振蕩)元件組合而構(gòu)成的。然而，并非受此所限，可以將綠色激光光源213作為輸出綠色激光的半導(dǎo) 體激光光源，也可以將各個光源作為固體激光器、液體激光器、氣體激光器、以及發(fā)光二極管。
并且，在圖2中是對各個色彩的激光光源211、 212、 213的激光進行調(diào)制的，不過也可以通過將強度調(diào)制部與激光光源211、 212、 213組合起來利用，從而對激光進行調(diào)制，所述強度調(diào)制部調(diào)制從激光光源211、 212、 213輸出的光。即使是以一定強度輸出的激光光源211、 212、 213，也可以與強度調(diào)制部組合，來適用于本發(fā)明。
紅色激光光源211和藍(lán)色激光光源212以及綠色激光光源213通過對輸出的光束的強度分別進行適當(dāng)?shù)卣{(diào)制，來表現(xiàn)被顯示在視網(wǎng)膜上的像素的色相以及色度和亮度。并且，除上述的調(diào)制控制以外，也可以進行考慮了掃描部103和偏轉(zhuǎn)部104等、從光源101到眼睛的光學(xué)系統(tǒng)的影響的校正控制。例如，由于來自掃描部103的光束斜著入射到偏轉(zhuǎn)部104，因此顯示區(qū)域呈梯形等向矩形外歪斜。因此，也可以使激光的輸出控制與掃描部103連動，而成為為了使顯示區(qū)域成為矩形而預(yù)先進行逆校正的形狀的顯示區(qū)域。
并且，光源101也可以包括圖2所示的光檢測部214。光檢測部214 檢測來自用戶的眼睛的反射光的強度。能夠根據(jù)反射光的強度變化，推測視線的方向，或推測瞳孔的位置。
波陣面形狀變更部102使來自光源101的光束的波陣面形狀發(fā)生變化，從而使在偏轉(zhuǎn)部104被偏轉(zhuǎn)了的光束的光點大小在規(guī)定的范圍內(nèi)。光束的"光點大小"作為以后將要說明的用戶的眼睛中的視網(wǎng)膜上的光點大小，可以是瞳孔上的光點大小、角膜上的光點大小、以及偏轉(zhuǎn)部104上的光點大小。視網(wǎng)膜上的光點大小與顯示的像素大小相同。并且，"波陣面形狀"是指光束波陣面的三維形狀，包括平面、球面、以及非球面的形狀。
圖2所示的波陣面形狀變更部102中的焦距水平分量變更部201和焦距垂直分量變更部202在光路上被串聯(lián)配置。據(jù)此，光束的水平方向的曲率和垂直方向的曲率能夠被單獨變更。焦距水平分量變更部201通過變更柱面透鏡和反射鏡的距離，來變更水平方向的曲率。焦距垂直分量變更部 202通過采用針對焦距水平分量變更部201的柱面透鏡垂直設(shè)置柱面透鏡，來變更垂直方向上的曲率。并且，焦距水平分量變更部201和焦距垂直分量變更部202都隨曲率半徑的變更，而光束的直徑發(fā)生變化。
并且，若將水平方向的曲率的變化大于垂直方向的變化，則可以通過水平方向的變化來使對應(yīng)的范圍擴大，從而，在需要使畫面的水平視角大于垂直視角的情況、以及如在側(cè)頭部設(shè)置掃描部103等情況時，從掃描部 103到偏轉(zhuǎn)部104的光束的水平入射角比垂直入射角大的情況下尤其見效。
并且，在圖2中，在表示波陣面形狀的項目中，變更的是諸如水平方向的曲率半徑和垂直方向的曲率半徑以及各自的光束的直徑的波陣面形狀的一部分，不過也可以采用變更其他的項目的方法，例如可以變更波陣面內(nèi)的曲率的分布以及波陣面端部的形狀以及大小等。通過這些方法，能夠使象差的影響減少，提高顯示的畫質(zhì)。
而且，在圖2的波陣面形狀變更部102，雖然是利用柱面透鏡和反射鏡來變更波陣面形狀的，不過，也可以利用其他的方法，例如利用液晶透鏡、液體透鏡等可變形狀的透鏡、以及衍射元件、EO元件(電一光轉(zhuǎn)換元件)等。
掃描部103使從波陣面形狀變更部102輸出的光束二維掃描。掃描部 103是能夠使角度在二維上發(fā)生變更的小型單片反射鏡，更具體地，是 MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System :微機電系統(tǒng))反射鏡。
另外，掃描部103也可以通過水平掃描用和垂直掃描用這樣的兩種以上的掃描部的組合來實現(xiàn)。通過使水平掃描部和垂直掃描部分開，從而一方的振動不會對另一方產(chǎn)生大的影響，掃描部的構(gòu)成能夠變得簡單。
并且，掃描部103不僅限于在物理上使反射鏡傾斜的方法，也可以采用使透鏡移動、衍射元件旋轉(zhuǎn)的方法，以及可以采用液晶透鏡、可變形透鏡、AO元件(聲光學(xué)元件)和EO元件(電一光轉(zhuǎn)換元件)等偏轉(zhuǎn)元件的方法。
偏轉(zhuǎn)部104使掃描部103掃描的光束的方向偏轉(zhuǎn)于朝向用戶的眼睛的方向。偏轉(zhuǎn)部104被制造成，例如在眼鏡的鏡片的內(nèi)表面，形成光聚合物層，并在光聚合物層形成李普曼全息圖，據(jù)此，來自掃描部103的光束被衍射向用戶的眼睛的方向。在光聚合物層可以形成多層分別反射來自紅色、綠色、藍(lán)色的激光光源211、 212、 213的光的三個全息圖，也可以層疊與各個顏色的光相對應(yīng)的三層全息圖。
并且，通過使光聚合物層成為，利用全息圖的波長選擇性，僅使光源波長的光衍射，不使幾乎來自外界的所有的光，也就是說光源波長以外的波長的光衍射，從而可以作為透射型的顯示器。通過由全息圖的衍射來使光束偏轉(zhuǎn)，從而使偏轉(zhuǎn)部104變薄。
另外，關(guān)于全息圖的形成，可以在透鏡121、 122的表面形成光聚合物層，并通過使物體光和基準(zhǔn)光束曝光來形成。例如，從透鏡121、 122 的外側(cè)(圖1A的透鏡121、 122的上側(cè))將物體光照射到偏轉(zhuǎn)部104和 107，從掃描部103和108將基準(zhǔn)光束照射到偏轉(zhuǎn)部104和107。在此，通過調(diào)整物體光的入射角度等，能夠?qū)D6A至圖6G所示的各種偏轉(zhuǎn)特性 801至806R附加到偏轉(zhuǎn)部104和107。
控制部105具備控制HMD各個部的集成電路。如圖3所示，控制部 105可以包括中央處理部501、存儲部502、以及輸入輸出控制部503。
中央處理部501與存儲部502和輸入輸出控制部503進行信號的交接，并統(tǒng)括顯示裝置整體的處理。存儲部502存儲在控制部105使用的數(shù) 據(jù)。
輸入輸出控制部503控制向成為控制部105的控制對象的光源101、波陣面形狀變更部102、以及掃描部103等的控制信號輸出以及控制來自控制對象的信號輸入。具體而言，輸入輸出控制部503也可以包括按照每個控制對象類別的光源輸入輸出控制部510、波陣面形狀變更輸入輸出控制部511、掃描輸入輸出控制部512、偏轉(zhuǎn)輸入輸出控制部513、耳機輸入輸出控制部514、電源輸入輸出控制部515、以及通信輸入輸出控制部516等。通過在輸入輸出控制部503執(zhí)行有關(guān)輸入輸出的處理，從而能夠降低中央處理部501的負(fù)荷。
并且，控制部105也可以包括通信部520，該通信部520與移動電話等周邊設(shè)備無線連接，接收影像和聲音信號。這樣，HMD和周邊設(shè)備的連接成為無線連接，從而能夠提高HMD的佩戴便利性。
耳機部106包括揚聲器，輸出聲音。并且，耳機部也可以包括向顯示裝置的各個部提供電源的電池。
另外，對于光源110、波陣面形狀變更部109、掃描部108、偏轉(zhuǎn)部 107、控制部111以及耳機部112的構(gòu)成，與上述的光源IOI、波陣面形狀變更部102、掃描部103、偏轉(zhuǎn)部104、控制部105以及耳機部106 是相同的，在此省略說明。
以下，參照圖4至圖6G對實施例1所涉及的光束掃描式顯示裝置中的、伴隨著眼球的回轉(zhuǎn)在用戶的瞳孔和偏轉(zhuǎn)部104的相對位置發(fā)生了變化的情況下，用于控制用戶所識別的圖像的紊亂的構(gòu)成進行說明。并且，圖4 示出了用戶的眼球看正面時的狀態(tài)，圖5示出了用戶的眼球向左回轉(zhuǎn)時的狀態(tài)，圖6A至圖6G示出了在偏轉(zhuǎn)部104和107附加了偏轉(zhuǎn)特性801至 806R的變形。并且，以下僅對偏轉(zhuǎn)部104進行說明，偏轉(zhuǎn)部107與偏轉(zhuǎn) 部104同樣。
如圖4所示，本發(fā)明的偏轉(zhuǎn)部104與以往的圖23的偏轉(zhuǎn)鏡不同，由掃描部103掃描的光束中的至少一部分所具有的偏轉(zhuǎn)特性是，使光束偏轉(zhuǎn)，從而使光束以與用戶的瞳孔的中心不同的位置通過瞳孔。具體而言，所具有的偏轉(zhuǎn)特性是，使光束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而使光束按照朝向瞳孔的光束的入射角，以不同的位置入射到瞳孔。
在圖23的以往的方式中，偏轉(zhuǎn)鏡使光束偏轉(zhuǎn)，從而使從左側(cè)的角度入射到瞳孔的光束和從正面入射的光束以及從右側(cè)的角度入射的光束，以瞳孔中心位置通過瞳孔。
另外，在本發(fā)明的圖4中，偏轉(zhuǎn)部104使光束偏轉(zhuǎn)，從而使從左側(cè)的角度入射到瞳孔的光束，以比瞳孔中心偏左側(cè)的位置通過瞳孔，從瞳孔正面入射的光束以瞳孔中心位置通過瞳孔，從瞳孔的右側(cè)的角度入射的光束以比瞳孔中心偏右側(cè)的位置通過瞳孔。
這樣，在用戶為了看畫面左側(cè)而使眼球向左側(cè)回轉(zhuǎn)，瞳孔移動到左側(cè)的情況下，在以往的方式中，圖23成為圖24的狀態(tài)，不論哪個光束都不能通過瞳孔，而發(fā)生瞳孔偏離。然而，在本發(fā)明中圖4成為圖5的狀態(tài)，由于從左側(cè)的角度入射的光束能夠通過瞳孔，因此用戶能夠看到畫面左側(cè)。同樣，在用戶為了看畫面右側(cè)而使瞳孔移動到右側(cè)的情況下，能夠繼續(xù)看到畫面的右側(cè)。
并且，與左右方向同樣，即使是上下方向也如圖4所示，通過使光束以不同的位置通過瞳孔而使光束偏轉(zhuǎn)，從而即使在用戶為了看到畫面的上側(cè)使瞳孔移動到上側(cè)的情況下，也能夠繼續(xù)看到畫面上側(cè)，在用戶為了看到畫面下側(cè)使瞳孔移動到下側(cè)的情況下，也能夠繼續(xù)看到畫面下側(cè)。
瞳孔直徑設(shè)為3毫米、從瞳孔到偏轉(zhuǎn)部104的距離為15毫米、從瞳孔到眼球回轉(zhuǎn)中心的距離為10.5毫米，若計算能夠以這樣的條件看到的畫面視角，則在圖23所示的以往的情況下，若視線從畫面中心移動約14度以上，就會發(fā)生瞳孔偏離，而在本發(fā)明的情況下，即使視線從畫面中心移動到約26度，也能夠繼續(xù)看到視線的前方。
并且，如以上所述，既可以作為按照光束入射到瞳孔的入射角，以不同的位置使光束入射到瞳孔的偏轉(zhuǎn)部104，也可以作為將各種偏轉(zhuǎn)方法組合起來的偏轉(zhuǎn)部104。例如，可以在左眼和右眼分別附加不同的偏轉(zhuǎn)特性。這樣得到的效果是，可以以一側(cè)的眼睛來彌補另一側(cè)的瞳孔偏離。并且，也可以附加的偏轉(zhuǎn)特性是，使光束入射到瞳孔的水平入射角和垂直入射角不同。這樣，得到的效果是，使瞳孔偏離的發(fā)生條件在水平視角和垂直視角不同。并且，也可以對來自多個掃描部的光束的光附加不同的偏轉(zhuǎn)特性。這樣，得到的效果是，來自某個掃描部的光束的瞳孔偏離可以用來自其他的掃描部的光束來彌補。
以下，參照圖6A至圖6G，對附加在偏轉(zhuǎn)部104的偏轉(zhuǎn)特性的各種變化進行說明。并且，圖6A示出了在圖4以及圖5說明的偏轉(zhuǎn)特性801，圖6B至圖6G示出了其他的偏轉(zhuǎn)特性802至806R。并且，在圖6A至圖 6G，將通過瞳孔中心，垂直于偏轉(zhuǎn)部104的直線設(shè)為1，將偏轉(zhuǎn)部104的虛擬線l左側(cè)的區(qū)域設(shè)為左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域104L，將偏轉(zhuǎn)部104的虛擬線1右側(cè)的區(qū)域設(shè)為右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域104R。并且，光束的入射角是指光束與虛擬線 l所成的夾角。在圖6A所示的偏轉(zhuǎn)特性801中，從掃描部103掃描到左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域 104L的光束通過瞳孔中心的左側(cè)的區(qū)域，掃描到右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域104R的光束通過瞳孔中心右側(cè)的區(qū)域，掃描到虛擬線1上的光束通過瞳孔中心。而且，在該偏轉(zhuǎn)特性801上，被偏轉(zhuǎn)的所有的光束被聚光在比瞳孔中心更深之處 (靠近眼球中心)，也就是說，偏轉(zhuǎn)焦點被形成在比瞳孔更深之處。據(jù)此，得到的效果是，在眼球向左回轉(zhuǎn)時可以持續(xù)看到畫面左側(cè)，而畫面右側(cè)則會逐漸地從畫面的右側(cè)端開始看不到。并且，還得到的效果是，不需要對以往方式中的偏轉(zhuǎn)部104的制造方法進行大的改動。
并且，圖6A所示的偏轉(zhuǎn)特性801不僅能夠適用于水平方向，而且還能夠適用于垂直方向。具體而言，可以使光束偏轉(zhuǎn)，以便使光束以以下的方式通過瞳孔中心，即被掃描到垂直于偏轉(zhuǎn)部104的虛擬線上方的上側(cè) 偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束，以瞳孔中心的上側(cè)區(qū)域通過用戶的瞳孔，被掃描到虛擬線下方的下側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束，以瞳孔中心的下側(cè)區(qū)域通過用戶的瞳孔。
而且，作為圖6A所示的偏轉(zhuǎn)特性801的變形例，也可以使從瞳孔到偏轉(zhuǎn)焦點的距離在水平方向和垂直方向上不同。若使垂直方向上的距離大于水平方向，則發(fā)生瞳孔偏離的垂直方向的眼球回轉(zhuǎn)變大，從而可以使不發(fā)生瞳孔偏離的上下視角變寬。由于以左右眼的互相彌補可以使水平視角看上去變寬，而垂直視角則不能以左右眼來彌補，因此這種方式是有效的。
另外，在上述的說明中，是對水平方向和垂直方向獨立地規(guī)定了偏轉(zhuǎn) 特性，但是，并非受此所限，也可以以二維來規(guī)定。在這種情況下，向用戶顯示的畫面區(qū)域若用詞語來說明的話，則從畫面中心開始依次為"畫面中央部"、"畫面中間部"、"畫面周邊部"。在用戶的視線在畫面中央部的情況下，入射到瞳孔的光束的入射角在畫面的中央部最小，在畫面的周邊部最大。另外，將用戶的瞳孔中包括瞳孔中心的規(guī)定的區(qū)域以"瞳孔中央部" 這一詞語來說明，將其外側(cè)的區(qū)域以"瞳孔周邊部"這以詞語來說明。
這樣，圖6A所示的偏轉(zhuǎn)特性801使畫面中央部的光束向瞳孔中心偏轉(zhuǎn)，使畫面中間部的光束向瞳孔中央部(除瞳孔中心)偏轉(zhuǎn)，使畫面周邊的光束向瞳孔的周邊偏轉(zhuǎn)。同樣，圖6B所示的偏轉(zhuǎn)特性802使畫面周邊部的光束向瞳孔周邊部偏轉(zhuǎn)，使畫面中央部以及畫面中間部的光束向瞳孔中央部(瞳孔中心)偏轉(zhuǎn)。據(jù)此，得到的效果是，在眼球向左回轉(zhuǎn)的情況下，除能夠繼續(xù)看到畫面左側(cè)以外，還能夠增大繼續(xù)看畫面右側(cè)中間部的眼球回轉(zhuǎn)角度。
圖6C所示的偏轉(zhuǎn)特性803使畫面周邊部以及畫面中間部的光束向瞳孔周邊部偏轉(zhuǎn)，使畫面中央部的光束向瞳孔中央部(瞳孔中心)偏轉(zhuǎn)。據(jù) 此，得到的效果是，在眼球向左回轉(zhuǎn)的情況下，除能夠繼續(xù)看到畫面的左側(cè)以外，還能夠增大即使在眼球向左回轉(zhuǎn)的情況下也仍在繼續(xù)看畫面左側(cè) 中間部的眼球回轉(zhuǎn)角度。
圖6D所示的偏轉(zhuǎn)特性804是對圖6C的偏轉(zhuǎn)特性803進行了進一步的變形，使畫面中央部的光束也向瞳孔周邊部偏轉(zhuǎn)。據(jù)此，得到的效果是，在眼球向左回轉(zhuǎn)的情況下，除能夠繼續(xù)看到畫面左側(cè)以外，而且還能夠增大即使在眼球向左回轉(zhuǎn)的情況下也仍在繼續(xù)看畫面中央部的眼球的回轉(zhuǎn)角度。
圖6E所示的偏轉(zhuǎn)特性805是對圖6A的偏轉(zhuǎn)特性801進行了進一步的變形，在視線在畫面中央部時，使畫面周邊部的光束偏轉(zhuǎn)，以便通過瞳孔的外側(cè)。據(jù)此，得到的效果是，在眼球向左回轉(zhuǎn)的情況下，除能夠繼續(xù) 看到畫面左側(cè)中間部以外，畫面左側(cè)周邊部也能夠開始看到。而且，在眼球向左回轉(zhuǎn)的情況下，還能夠增大繼續(xù)看畫面周邊部的眼球的回轉(zhuǎn)角度。
并且，圖6F以及圖6G所示的偏轉(zhuǎn)特性806L和806R，使被掃描到左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域104的光束和被掃描到右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域104R的光束偏轉(zhuǎn)，以使入射到瞳孔的光束的入射角以及入射到瞳孔的光束的入射位置和瞳孔中心的距離相對于虛擬線1左右非對稱。
具體而言，圖6F所示的偏轉(zhuǎn)特性806L使畫面左側(cè)的光束發(fā)生與圖 6A所示的偏轉(zhuǎn)特性801 —樣的偏轉(zhuǎn)，使畫面右側(cè)的光束發(fā)生與以往的圖 23同樣的偏轉(zhuǎn)。也就是說，使光束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，以使得被掃描到左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū) 域104L的光束入射到瞳孔的入射角比被掃描到右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域104R的光束小，且被掃描到左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域104L的光束入射到瞳孔的入射位置與瞳孔中心的距離比被掃描到右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域104R的光束大。
同樣，圖6E所示得偏轉(zhuǎn)特性806R使畫面右側(cè)得光束發(fā)生與圖6A所示的偏轉(zhuǎn)特性801 —樣的偏轉(zhuǎn)，使畫面左側(cè)的光束發(fā)生與以往的圖23同樣的偏轉(zhuǎn)。也就是說，使光束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，以使得被掃描到右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域104R的光束入射到瞳孔的入射角比被掃描到左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域104L的光束小，且被掃描到右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域104R的光束入射到瞳孔的入射位置與瞳孔中心的距離比被掃描到左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域104L的光束大。
例如，通過在左眼用的偏轉(zhuǎn)部104附加偏轉(zhuǎn)特性806L，在右眼用的偏轉(zhuǎn)部107附加偏轉(zhuǎn)特性806R，從而使眼球在向左回轉(zhuǎn)的情況下能夠繼續(xù)用左眼看到畫面左側(cè)。并且，在眼球向右回轉(zhuǎn)的情況下，能夠繼續(xù)用右眼看到畫面右側(cè)。
并且，可以將圖4所示的本發(fā)明的方式和以往的圖25所示的具有多個偏轉(zhuǎn)焦點的方式組合。并且，偏轉(zhuǎn)部104和107為了使光束偏轉(zhuǎn)，以便使光束按照光束入射到瞳孔的入射角，以不同的位置通過瞳孔，從而可以采用使偏轉(zhuǎn)部104和107以及掃描部103和108移動并回轉(zhuǎn)的方法。
另外，在實施例l中所說明的方式是，以二維掃描光束來描繪影像，不過，偏轉(zhuǎn)部104和107的偏轉(zhuǎn)方式也可以是，使來自液晶等二維圖像顯示元件的顯示光在瞳孔附近聚光(麥克斯韋觀點)。
另外，圖1A至圖2的各個單元以及各個部可以被容納在一個殼體內(nèi)，也可以被容納在多個殼體內(nèi)。例如，光源101和IIO可以與掃描部103 和108分別被容納在不同的殼體內(nèi)，并且，也可以沒有耳機部106和112。并且，各個部也可以分散設(shè)置。例如，控制部105和111的一部分也可以被包括在光源101和110以及掃描部103和108中。并且，各個部也可以存在多個。例如，可以對左眼用和右眼用掃描部分別設(shè)置兩個。并且，也可以使各個設(shè)備共享各個部。例如，可以使兩個顯示裝置共享光源IOI。
根據(jù)以上的構(gòu)成，在本發(fā)明的顯示裝置，偏轉(zhuǎn)部104和107可以按照入射到瞳孔的光束入射角，使光束以不同的位置入射到瞳孔，這樣，在HMD 等光束掃描式顯示裝置可以不必具有多個偏轉(zhuǎn)焦點，并可以減輕瞳孔偏離的問題。
由于可以不必設(shè)置多個偏轉(zhuǎn)焦點，因此能夠回避因多個偏轉(zhuǎn)焦點而帶來的諸多問題，例如在視網(wǎng)膜上描繪了雙重影像的問題、光束的光利用效率降低的問題、需要大功率光源的問題、耗電量大的問題、偏轉(zhuǎn)部104 和107的制造方法變的復(fù)雜的問題、偏轉(zhuǎn)部104和107的諸性能降低的問題、顯示裝置整體變得復(fù)雜的問題等。(實施例2)
以下，參照圖7對本發(fā)明的實施例2所涉及的顯示裝置10進行說明。并且，圖7是顯示裝置IO的概率圖。
實施例2的顯示裝置10包括圖像輸出部3R和3L，用于輸出射出光2;偏轉(zhuǎn)部15，將射出光2偏轉(zhuǎn)向用戶的眼睛8R和8L的方向(聚光位置11R和11L);控制部5R和5L，用于控制圖像輸出部3R和3L;以及總括控制部6。并且，圖像輸出部3R和3L包括光源1R和1L;掃描部 4R和4L，二維掃描來自光源1R和1L的射出光2;以及光檢測部17。并且，偏轉(zhuǎn)部15由被設(shè)置在分別與左右眼8R和8L相對的位置上的全息反射鏡15R和15L構(gòu)成。如以上構(gòu)成，實施例2所示的顯示裝置10具備左右對稱的光學(xué)系統(tǒng)，將來自光源1R和1L的射出光2導(dǎo)入到左右眼8R和 8L的聚光位置IIR和IIL。
以下，針對左右對稱構(gòu)成的顯示裝置10的工作，光學(xué)系統(tǒng)的工作主體進行具體說明。在此，在左右對稱的光學(xué)系統(tǒng)中，以右側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)為例進行說明。
圖7所示的光源1R是由至少包括藍(lán)色激光光源13b (以下稱為"B 光源")、紅色激光光源13r (以下稱為"R光源")、以及綠色激光光源13g (以下稱為"G光源")的RGB光源13構(gòu)成。并且，對利用上述的RGB 光源13以時間系列射出的激光，根據(jù)輸入電流的大小來調(diào)制強度，并輸出向視網(wǎng)膜8a投影的圖像。根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)色彩再現(xiàn)性能良好且小型、低耗電量的顯示裝置IO。
在此，在B光源13b以及R光源13r采用射出波長為450nm以及波長為650nm的激光的半導(dǎo)體激光，在G光源13g采用射出波長為530nm 的激光的半導(dǎo)體激光激勵的SHG激光。并且，從B光源13b以及R光源 13r射出的激光14由透鏡14c轉(zhuǎn)換為平行光線，并從光源1R射出。并且，從G光源13g射出平行光線。
掃描部4R具有可動反射鏡4a，使來自光源1R的激光14向全息反射鏡15R二維掃描。
全息反射鏡15R使以掃描部4R掃描的激光14向用戶的眼睛的方向 (聚光位置11R)偏轉(zhuǎn)。并且，顯示裝置10具有偏轉(zhuǎn)部位置調(diào)整部16，使偏轉(zhuǎn)部15移動到與用戶的視線方向(圖7的上下方向)交叉的方向上(圖 7的左右方向)。偏轉(zhuǎn)部位置調(diào)整部16由驅(qū)動部16L和16R構(gòu)成，該驅(qū)動部16L和16R分別使左右的全息反射鏡15L和15R獨立移動。
從光源1R射出的激光14由反射鏡14a以及二色鏡14b被合為一條，并入射到掃描部4R的可動反射鏡4a。并且，激光14作為輸出光2，由可動反射鏡4a掃描到全息反射鏡15R的反射面15a。
該射出光2在全息反射鏡15R的反射面15a被反射，在入射到右眼 8R的瞳孔7之后，影像被投影在視網(wǎng)膜8a上。而且，由于輸出光2在全息反射鏡15R的反射面15a被掃描成二維的平面狀，因此，可動反射鏡 4a不僅能夠在水平方向(左右方向)回轉(zhuǎn)，而且可以在與該水平方向垂直的方向上回轉(zhuǎn)。并且，對于顯示裝置10的左側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)的工作，與上述同樣，采用左側(cè)的全息反射鏡15L。
在此，將右眼8R以及左眼8L各自的瞳孔7的中心線18之間的距離定義為瞌孔間距離9。并且，將在全息反射鏡15R的反射面15a反射的輸出光2的聚光位置IIR和在全息反射鏡15L的反射面15a反射的射出光2 的聚光位置IIL之間的間隔，定義為聚光位置間距離12。
在具有上述構(gòu)成的顯示裝置10中，全息反射鏡15R和全息反射鏡 15L，以觀察者的瞳孔間距離9和聚光位置間距離12互不相同的位置關(guān)系被設(shè)置。即入射到左右瞳孔7的射出光2聚光的聚光位置11L和11R 以瞳孔7的中心線18左右對稱并偏離于該中心線18。
通過具有這樣的構(gòu)成，在因眼睛8R和8L回轉(zhuǎn)而瞳孔7移動了的情況下，入射到左右眼睛8R和8L的其中一側(cè)的射出光2的一部分被虹彩8b 遮擋，入射到另一側(cè)的射出光2沒有被虹彩8b遮擋。這樣，由于至少眼睛 8R和8L的至少一側(cè)能夠看到圖像，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像輸出的缺欠等較少的顯示裝置10。
圖8A以及圖9A示出了實施例2中的顯示裝置10的重要部分的放大圖，為了與圖8A以及圖9A進行比較，圖8B以及圖9B示出了以往的顯示裝置的重要部分的放大圖。
圖8A以及圖8B放大示出了包括顯示裝置的左眼8L近旁的光學(xué)系統(tǒng) 的重要部分。在圖8A中，顯示被投影的影像20的射出光2的聚光位置IIL，比左眼8L的中心線18稍靠左側(cè)。另夕卜，在圖8B中，聚光位置11L 在左眼8L的中心線18上，即使從左右的虹彩8b來看也位于中央。
圖9A以及圖9B示出了，從圖8A以及圖8B的狀態(tài)，臉部不動而只是左眼8L向左轉(zhuǎn)動，從影像20的中央部向左看時射出光2和左眼8L之間的光學(xué)位置關(guān)系。
如圖9B所示，在以往的顯示裝置中，若想要看左側(cè)的影像20L，則右側(cè)的影像20R由虹彩8b遮擋不能被看到。但是，如圖9A所示，在實施例2所示的顯示裝置10，由于聚光位置11L比左眼8的中心線18稍靠左側(cè)，因此，右側(cè)的影像20R不會被虹彩8b遮擋能夠被看到。
并且，圖9A以及圖9B雖然示出了左眼8L的情況，不過，右眼8R 的情況也是同樣的結(jié)果。S卩，在以往的顯示裝置，在想要看影像20的左側(cè) 或右側(cè)而使眼睛8R和8L回轉(zhuǎn)時，其相反一側(cè)的影像20的左右?guī)缀跬瑫r 被虹彩8b遮擋，不能被看到。
另外，在實施例2所示的顯示裝置10中，在想要看影像20的左側(cè)或右側(cè)而眼睛8R和8L回轉(zhuǎn)時，其相反一側(cè)的影像至少可以由眼睛8R和8L 的某一方看到。因此，在因眼睛8R和8L的回轉(zhuǎn)而瞳孔7移動了的情況下，至少在眼睛8R和8L的某一方能夠看到影像20，所以實現(xiàn)了影像的輸出沒有欠缺的顯示裝置10。
像具有以上這種構(gòu)成的實施例2的顯示裝置10還具有光檢測部17，該光檢測部17對分別來自圖7所示的左右眼8R和8L的瞳孔7的反射光 2b進行檢測。并且，根據(jù)該光檢測部17的信號，從圖像輸出部3R和3L 射出的射出光2的強度以及偏轉(zhuǎn)部15的位置中的至少一個，由控制部5 以及總括控制部6來控制。
以下，參照圖IOA、圖10B以及圖11，對實施例2所涉及的顯示裝置10的控制部5L和5R、總括控制部6以及光檢測部17進行說明。另外，圖IOA是光檢測部17的概略構(gòu)成圖，圖10B示出了光檢測部17的其他的形態(tài)，圖11是顯示裝置10的功能方框圖。
實施例2所涉及的光檢測部17通過檢測來自用戶的眼睛的反射光，來檢測射出光2是入射到了瞳孔7還是被虹彩8b遮擋而沒有入射到瞳孔7。并且，根據(jù)反射光的強度檢測瞳孔7的中心位置。圖10A所示的反射光2b入射到光檢測部17，并由兩個二色鏡17a 和17b分光為藍(lán)色激光(以下稱為"B光")2B、綠色激光(以下稱為"G 光")2G以及紅色激光(以下稱為"R光")2R，并分別由光檢測部17B、 17G、 17R來檢測。并且，被檢測出的光信號被轉(zhuǎn)換為電信號，通過布線 19被傳輸?shù)绞芄饪刂撇?7c之后被傳輸?shù)娇刂撇?L和5R以及總括控制部6。
同樣，圖10B所示的反射光2b入射到光檢測部17，并由衍射光柵17g 分光為藍(lán)色激光(以下稱為"B光")2B、綠色激光(以下稱為"G光") 2G以及紅色激光(以下稱為"R光")2R，并分別由光檢測部17B、 17G、 17R來檢測。并且，被檢測出的光信號被轉(zhuǎn)換為電信號，通過布線19被傳輸?shù)绞芄饪刂撇?7c之后被傳輸?shù)娇刂撇?L和5R以及總括控制部6。
這樣，通過按照波長頻帶對反射光2b進行分光并檢測，從而觀察者能夠檢測出不同的虹彩8b的色彩，因此，能夠精確地檢測到光線是否被虹彩 8b遮擋。
接著，參照圖11，總括控制部6具有光量控制部61，對從光源1R 和1L輸出的激光14的光量進行控制；以及偏轉(zhuǎn)部位置控制部62，利用偏轉(zhuǎn)部位置調(diào)整部16來控制偏轉(zhuǎn)部15的位置。
光量控制部61根據(jù)光檢測部17的檢測結(jié)果，來判斷在全息反射鏡15L 以及全息反射鏡15R偏轉(zhuǎn)的光束中是否雙方都入射到用戶的眼睛8R和8L 了，還是其中一方的光束沒有入射到用戶的眼睛8R和8L。并且，在判斷出某一方的光束沒有入射到用戶的眼睛8R和8L的情況下，使光源1R和 1L增加另一方的光束的光量。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，由于射出光2通過瞳孔7到達視網(wǎng)膜8a時，反射光 2b的強度低，射出光2在虹彩8b反射時，反射光2b的強度增高，因此，能夠根據(jù)反射光強度來判斷是以眼睛8R和8L的哪個來觀察的，還是以眼睛8R和8L雙方觀察的，并根據(jù)該判斷結(jié)果，在左右的控制部5L和5R 以及總括控制部6控制射出光2的光量的增減，從而能夠使觀察著觀察到以合適的亮度來顯示的影像。
也就是說，在以雙眼觀看的情況下，降低光源1R和1L的光量，在僅以單方的眼睛觀看的情況下，抑制瞳孔7在移動時的光量變動，從而能夠得到容易看到的影像20。
并且，偏轉(zhuǎn)部位置控制部62根據(jù)光檢測部17的檢測結(jié)果，算出用戶的瞳孔間距離9。并且，為使聚光位置間距離12與算出的瞳孔間距離9不同，從而控制偏轉(zhuǎn)部位置調(diào)整部16，以使全息反射鏡15L以及全息反射鏡 15R分別移動。
通過具有這樣的構(gòu)成，即使是瞳孔間距離9不同的觀察者使用與實施例2相同的顯示裝置10的情況下，也能夠利用偏轉(zhuǎn)部位置調(diào)整部16容易地將全息反射鏡15L和全息反射鏡15R移動到與眼睛8R和8L相對的位置上。因此，由于能夠針對每個觀察者設(shè)定合適的聚光位置間距離12，所以觀察者能夠觀察到?jīng)]有圖像輸出欠缺的圖像。
另外，在圖11中示出的例子是，將光量控制部61以及偏轉(zhuǎn)部位置控制部62容納在總括控制部6中的，不過，并非受此所限，也可以容納在控制部5R以及控制部5L的某一個中，也可以由控制部5R和控制部5L以及總括控制部6來分擔(dān)處理。
并且，構(gòu)成偏轉(zhuǎn)部位置調(diào)整部16的驅(qū)動部16L和16R可以是由控制部5L和5R以及總括控制部6來控制的調(diào)節(jié)器等，也可以沿著被安裝在框架上的軌道，以手動的方式使左右的全息反射鏡15L和15R移動。
并且，在實施例2中舉例示出了分別針對右眼8R以及左眼8L，將聚光位置IIL和IIR對于中心線18在水平方向(左右方向)上偏離，不過，聚光位置IIL和IIR可以不必位于連接左右兩個瞳孔的水平的線上，至少其中的一個可以位于水平線以外的位置上。即，可以位于瞳孔的上、下或斜方向上。但是，最好是位于與左右的瞳孔左右對稱的偏離位置上。在這種情況下，能夠防止在眼睛以上下方向回轉(zhuǎn)的情況下畫面消失的情況。 (實施例3)
以下參照圖12對本發(fā)明的實施例3所涉及的顯示裝置30進行說明。圖12是顯示裝置30的概略構(gòu)成圖。并且，顯示裝置30的基本構(gòu)成與圖 7所示的顯示裝置10相同，對于相同之處省略說明，以下以不同之處進行說明。
在實施例3所涉及的顯示裝置30，全息反射鏡15L和全息反射鏡15R 分別將視野31的不同的影像投影到眼睛8R和8L的視網(wǎng)膜8a。并且，圖12中的橢圓形的虛線圈起來的區(qū)域表示視野31，分別表示左側(cè)視野31L 以及右側(cè)視野31R。并且，在此，瞳孔間距離9與聚光位置11L和聚光位置IIR之間的距離、即聚光位置間距離12的長度相同。
通過具有這樣的構(gòu)成，因眼睛8R和8L的回轉(zhuǎn)而瞳孔7移動了的情況下，觀察者至少能夠通過一方的眼睛8R或8L看到圖像。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn) 圖像輸出沒有欠缺的顯示裝置30，并且，能夠識別從圖像輸出部3輸出的影像的全部。
圖13示出了實施例3的顯示裝置30的重要部分的放大圖。即，圖13 放大示出了顯示裝置30中包括眼睛8R和8L的附近的光學(xué)系統(tǒng)的重要部分。在圖13中，顯示被投影的影像20的、射出光2在瞳孔7中聚光的聚光位置IIL和11R位于眼睛8R和8L的中心線18上，在左眼8L和右眼 8R，左右視野31L和31R相對于中心線18是不同的。為了使在左眼8L 的中心線18的左側(cè)的視野變大，在右眼8R的中心線18的右側(cè)的視野變大，而使來自全息反射鏡15L和15R的射出光2聚光在瞳孔7之中。
并且，為了在用戶的左右眼8R和8L顯示視野不同的圖像，因此，實施例3所涉及的全息反射鏡15L所具有的使光束偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)特性是，使通過瞳孔中心、被掃描到全息反射鏡15L的垂直中心線(虛擬線)18左側(cè)的左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束，和被掃描到右側(cè)的右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束，相對于中心線18左右非對稱。在圖12中，被掃描到左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束的入射角比被掃描到右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束的入射角大。
同樣，全息反射鏡15R所具有的使光束偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)特性是，使通過瞳孔中心、被掃描到全息反射鏡15R的垂直中心線(虛擬線)18左側(cè)的左側(cè) 偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束，和被掃描到右側(cè)的右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束，相對于中心線 18左右非對稱。在圖12中，被掃描到右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束的入射角比被掃描到左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束的入射角大。
圖14放大示出了在眼睛8R和8L回轉(zhuǎn)時的實施例3中的顯示裝置30 的重要部分。S口，該圖示出了，從圖13的狀態(tài)，臉部不動而只是眼睛8R 和8L轉(zhuǎn)動，從影像20的中央部向左看時射出光2與眼睛8R和8L之間的光學(xué)位置關(guān)系。此時，對于左右眼8L和8R而言，由于相對于中心線18，在全息反射鏡15L和15R中的左側(cè)視野31L和右側(cè)視野31R的左右視野范圍不同，因此，被投影到視網(wǎng)膜8a的影像32則成為如圖14所示那樣，分別為影像32L和影像32R。在此，在右眼8R，由于影像32的一部分被虹彩8b遮擋，因此，示出的影像32R欠缺了一部分。然而，在左眼8L，由于使中心線18的右側(cè)的視野范圍變小，因此，影像20整體被清楚地投影在視網(wǎng)膜8a，成為影像32L。
通過具有這樣的構(gòu)成，在因眼睛8R和8L回轉(zhuǎn)而瞳孔7移動了的情況下，觀察者至少能夠以一側(cè)的眼睛8R或8L看到圖像。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像輸出沒有欠缺的顯示裝置30，并且，能夠識別從圖像輸出部3輸出的影像20的全部。
并且，也可以與實施例2同樣，使觀察者的瞳孔間距離9和聚光位置間距離12不同。通過具有這樣的構(gòu)成，在因眼睛8R和8L的回轉(zhuǎn)而瞳孔 7進一步移動較大的情況下，因為至少在眼睛8R和8L的某一方能夠看到影像，所以實現(xiàn)了影像的輸出沒有欠缺的顯示裝置30。
并且，還可以具備偏轉(zhuǎn)部位置調(diào)整部16，能夠使移動全息反射鏡15L 以及全息反射鏡15R移動到與眼睛8R和8L相對的位置。通過具有這樣的構(gòu)成，即使是瞳孔間距離9不同的觀察者使用與本發(fā)明相同的顯示裝置30 的情況下，也能夠利用偏轉(zhuǎn)部位置調(diào)整部16容易地將左右偏轉(zhuǎn)部15移動到與眼睛8R和8L相對的位置上。因此，由于能夠針對每個觀察者設(shè)定合適的聚光位置間距離12，所以觀察者能夠觀察到?jīng)]有圖像輸出欠缺的圖像。
并且，實施例3與實施例2相同，聚光位置IIL和IIR不必位于連接左右兩個瞳孔的水平線上，至少其中一個可以位于水平線以外。g卩，可以位于瞳孔的上、下或斜方向上。但是，最好是位于與左右的瞳孔左右對稱的偏離位置上。 (實施例4)
以下參照圖1A、圖1B、圖2以及圖15，對本發(fā)明的實施例4所涉及的顯示裝置進行說明。并且，圖15是顯示裝置的功能方框圖。而且，由于圖1A、圖1B、圖2所示的構(gòu)成與實施例1相同，因此省略詳細(xì)說明。
在實施例4所涉及的顯示裝置中，偏轉(zhuǎn)部104和107具有多個焦點，以作為防止瞳孔偏離的對策。具體而言，偏轉(zhuǎn)部104和107所具有的偏轉(zhuǎn) 特性是，使由掃描部103和108掃描的光束聚光到第一焦點以及與第一焦點不同的第二焦點。艮卩，偏轉(zhuǎn)部104和107所具有的功能是，能夠?qū)碜?掃描部103和108的光束分離為朝向第一焦點的光束和朝向第二焦點的光束。并且，具有上述構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)部104和107能夠根據(jù)全息反射鏡的以往的制造方法來制造。例如，可以通過設(shè)法使物體光和參照光結(jié)合來制造。
控制部105具有控制HMD各個部的集成電路。并且，也可以具有通信單元，與移動電話等周邊設(shè)備無線連接，并接受影像聲音信號。
控制部105按照因用戶的眼球轉(zhuǎn)動，瞳孔位置從包括第一焦點的位置變化到包括第二焦點的位置，來控制圖像輸出部100的輸出，以使得在瞳孔位置發(fā)生變化前和變化后，用戶能夠在同一方向上看到自己所識別的虛像。并且，與此同時，在瞳孔距離發(fā)生變化前和變化后，控制圖像輸出部 100，以使用戶能夠在同一方向上看到自己所識別的虛像。
并且，在能夠以無限遠(yuǎn)來顯示虛像的顯示裝置，"能夠在同一方向看到虛像"是指，在瞳孔位置發(fā)生變化前和發(fā)生變化后，描繪同一像素的光束在從偏轉(zhuǎn)部104和107朝向用戶的眼睛的區(qū)域幾乎成為平行。
具體而言，如圖15所示，控制部105具有瞳孔位置檢測部1051A、輸出圖像控制部1052A、以及掃描角控制部1053A。
瞳孔位置檢測部1051A根據(jù)光檢測部214的檢測結(jié)果，檢測用戶的瞳孔中心的位置，即檢測瞳孔位置的變化。
為了使描繪同一像素的光束在瞳孔位置發(fā)生變化前和變化后，在從偏轉(zhuǎn)部104和107朝向用戶的眼睛的區(qū)域內(nèi)幾乎成為平行，從而輸出圖像控制部1052A使光源101和IIO輸出描繪各個像素的光束，并使該光束偏離到用戶的瞳孔位置發(fā)生了變化后的方向。并且，控制圖像輸出部100的輸出，以使在瞳孔距離發(fā)生變化前和發(fā)生變化后，用戶所識別的虛像的大小相同。
為了使描繪同一像素的光束在瞳孔位置發(fā)生變化前和變化后，在從偏轉(zhuǎn)部104和107朝向用戶的眼睛的區(qū)域內(nèi)幾乎成為平行，從而掃描角控制部1053A使掃描部103和108掃描描繪各個像素的光束，并使該光束偏離到用戶的瞳孔位置發(fā)生了變化后的方向。
并且，在實施例4中是以二維掃描光束并描繪影像的方式來說明的，不過也可以以偏轉(zhuǎn)部104和107偏轉(zhuǎn)的方式來使來自液晶等二維圖像顯示元件的顯示光聚光在瞳孔附近(麥克斯韋觀點)。
以下，利用圖16和圖17來說明，圖1A和圖1B的顯示裝置為了使伴隨著與瞳孔位置對應(yīng)的焦點位置的切換而發(fā)生的顯示影像的位置以及大小的變化減少，而變更輸出的影像的顯示位置和大小的工作流程。并且，以下僅說明左眼側(cè)的處理，右眼也進行同樣的處理。
(S01)光檢測部214檢測瞳孔位置，并移向S02。光檢測部214檢測來自用戶的眼睛的光束反射光的強度。眼睛表面的角膜為非球面形狀，只有在光束從眼睛的正面入射的情況下，光束才垂直入射向角膜表面并垂直反射，從而能夠檢測到更大強度的反射光。因此，控制部105的瞳孔位置檢測部1051A在檢測到強的反射光時，能夠推測出光束是通過瞳孔的中心垂直入射到瞳孔面的。由于光束入射到眼睛的入射位置和方向能夠根據(jù) 當(dāng)時在掃描部103的掃描角來算出，因此能夠利用反射光推測瞳孔位置。
在S01的反射光檢測工作和后述的S02的利用反射光的實現(xiàn)檢測方法可以如實施例4所示那樣，可以是利用在掃描部103掃描的光束的反射光的方法，也可以是利用與來自掃描部103的光束不同的、由其他的光源反射來的光的方法。例如，在專利文獻5中，以圖像傳感器來檢測從紅外線發(fā)光二極管射出并由眼睛反射的紅外線的光，從而實現(xiàn)了視線檢測。并且，在專利文獻6中，以圖像傳感器來檢測由掃描部掃描的光束在眼睛的反射光，從而實現(xiàn)了視線檢測。
并且，來自眼睛的反射光的強度可以用在光源101調(diào)制的射出光的強度和在光檢測部214檢測出的反射光的強度的比來表示。這樣，能夠減少伴隨著顯示影像的變化而對射出光的強度變化造成的影響。并且，可以在以一定的強度掃描眼睛所感覺不到的紅外線等光的同時，檢測其反射光。并且，可以將紅外線在偏轉(zhuǎn)部104的焦點例如設(shè)定到眼球的回轉(zhuǎn)中心等與可視光的焦點不同的位置，以作為適于瞳孔位置檢測的位置。據(jù)此，能夠對顯示影像的各個變化檢測反射光。
并且，也可以不必利用光檢測部214，而是利用由攝像機拍攝眼睛，并從拍攝圖像中檢測瞳孔位置。并且，可以通過檢測因眼球回轉(zhuǎn)而帶來的來自肌肉的電信號來檢測瞳孔位置。并且，也可以通過在畫面內(nèi)改變信息的顯示位置，誘導(dǎo)眼球回轉(zhuǎn)，來推測瞳孔位置。并且，除檢測瞳孔位置以外，還可以檢測瞳孔大小(直徑)。關(guān)于瞳孔大小的檢測方法，可以利用來自瞳孔以及虹彩的反射光來計測，也可以通過檢測周圍的亮度來推測瞳孔大小。
并且，在SOl沒有檢測到反射光的情況下，可以將瞳孔位置作為規(guī)定的值來設(shè)定。例如，由于最初還沒有輸出光束而沒有檢測到反射光的情況下，可以假定視線朝向畫面中心來設(shè)定瞳孔位置。
(502) 控制部105的瞳孔位置檢測部1051A判斷與瞳孔位置相對應(yīng) 的焦點位置，并移向S03的工作。由于焦點位置是在偏轉(zhuǎn)部104和107 制作時判明的，因此，將最接近于在SOl求出的瞳孔位置的焦點位置判斷為"與瞳孔位置相對應(yīng)的焦點位置"。
在圖17的例子中，偏轉(zhuǎn)部104具有焦點A和焦點B這兩個焦點，入射到偏轉(zhuǎn)位置A的光束既偏轉(zhuǎn)向焦點A又偏轉(zhuǎn)向焦點B，同樣，入射到偏轉(zhuǎn)位置B的光束也是既偏轉(zhuǎn)向焦點A又偏轉(zhuǎn)向焦點B。在此，在S01檢測到瞳孔位置在瞳孔位置A的情況下，在S02判斷焦點A為"對應(yīng)的焦點位置"。在檢測到瞳孔位置在瞳孔位置B的情況下，判斷焦點B為"對應(yīng)的焦點位置"。
并且，也可以采用除選出最接近瞳孔位置的焦點位置以外的方法。例如，在多個焦點位置都在瞳孔內(nèi)的情況下選擇哪個都可以，在無論哪個焦點位置都不在瞳孔內(nèi)的情況下，也可以哪個焦點位置都不選擇，并且在此期間可以不進行顯示。
(503) 控制部105的瞳孔位置檢測部1051A判斷在S02判斷的焦點位置是否與上次判斷的焦點位置不同，在不同的情況下，移向S04的工作，在相同的情況下，移向S06的工作。并且，在得不到上次判斷結(jié)果時，可以視為"不同的情況"，從而移向S04的工作。
(504) 控制部105的輸出圖像控制部1052A校正圖像的顯示位置，并移向S05的工作。在上次的焦點位置和這次的焦點位置不同的情況下，校正顯示位置，以使影像對于頭部的正面以相同的角度入射。具體而言，為了使描繪同一像素的光束在瞳孔位置發(fā)生變化前和變化后，在從偏轉(zhuǎn)部 104朝向用戶的眼睛的區(qū)域內(nèi)幾乎成為平行，從而使光源101輸出描繪各個像素的光束，并使該光束偏離到用戶的瞳孔位置發(fā)生了變化后的方向。在圖17的例子中，若眼球回轉(zhuǎn)前的瞳孔位置為A，回轉(zhuǎn)后的瞳孔位置為B，則伴隨著回轉(zhuǎn)校正顯示位置，以使在偏轉(zhuǎn)位置A顯示的影像在偏轉(zhuǎn) 位置B顯示。根據(jù)該校正，從瞳孔位置A看到的方向Al上的影像，也能夠在瞳孔位置B以與方向A1相同的方向A2被看到，因此，能夠校正因眼
球回轉(zhuǎn)而帶來的影像位置偏離。
并且，在方向Al的無限遠(yuǎn)的距離上存在虛擬畫面的情況下，由于方向 A2和方向Al的方向相同，在到達虛擬畫面的距離近的情況下，為使方向 Al和方向A2都朝向虛擬畫面內(nèi)的一點，而設(shè)定方向A2并校正顯示位置。
并且，也可以用掃描角控制部1053A代替輸出圖像控制部1052A來進行上述的處理。具體而言，為了使描繪同一像素的光束在瞳孔位置發(fā)生變化前和變化后，在從偏轉(zhuǎn)部104和107朝向用戶的眼睛的區(qū)域內(nèi)幾乎成為平行，從而使掃描部103和108掃描描繪各個像素的光束，并使該光束偏離到用戶的瞳孔位置發(fā)生了變化后的方向。
并且，在頭部回轉(zhuǎn)了的情況下，可以采用按照回轉(zhuǎn)角來變更顯示位置的方法。在這種情況下，可以是將因頭部回轉(zhuǎn)而帶來的顯示位置變更和因本發(fā)明的校正而帶來的顯示位置變更結(jié)合后的變更。
(S05)控制部105的輸出圖像控制部1052A校正圖像的顯示大小，并移向S06的工作。在上次的焦點位置和這次的焦點位置不同的情況下，校正顯示大小，以使影像內(nèi)的不同的兩點間的視角不論在切換到哪個焦點位置都不變化。
在圖17的例子中，若眼球回轉(zhuǎn)前的瞳孔位置為A，回轉(zhuǎn)后的瞳孔位置為B，則放大顯示隨著回轉(zhuǎn)而顯示的影像。由于從瞳孔位置B到偏轉(zhuǎn)位置B 的距離B比從瞳孔位置A到偏轉(zhuǎn)位置A的距離A長，因此，通過以其比率的B/A倍來放大顯示，從而，即使從焦點位置A移到焦點位置B，影像內(nèi) 的不同的兩點間的視角也不會改變，因此，能夠校正伴隨眼球回轉(zhuǎn)的影像大小的偏離。
并且，也可以僅校正S04的顯示位置校正和S05的顯示大小校正的中的一個。并且，可以在輸出圖像控制部1052A和掃描角控制部1053A分擔(dān)處理。例如，掃描角控制部1053A負(fù)責(zé)S04的顯示位置校正，輸出圖像控制部1052A負(fù)責(zé)S05的顯示大小校正。并且，在圖17中以來自一個掃描部103的光束被偏轉(zhuǎn)于焦點A和焦點B為例進行了說明，不過也可以對應(yīng)于多個焦點設(shè)置多個掃描部和光源。這樣，通過焦點A的影像光和通過焦點B的影像光能夠被獨立控制，并且， S04和S05的工作能夠在焦點A和焦點B獨立且同時進行。其結(jié)果是，即使焦點A和焦點B同時在瞳孔內(nèi)，且經(jīng)由焦點A的影像和經(jīng)由焦點B的影像在視網(wǎng)膜上重疊，重疊的部分的影像也不會偏離，而成為一致。而且，為了減輕重疊的部分的雙重亮度，從而可以事先通過光源降低重疊部分的亮度，這樣，能夠減輕重疊部分變亮的問題。
(506) 光源101對光束的輸出進行控制，并移向S07的工作。在S04 和S05對顯示位置和顯示大小進行校正的情況下，對光束的輸出進行控制，以便成為校正后的影像。
通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)制從紅色激光光源211和藍(lán)色激光光源212以及綠色激
光光源213輸出的光束的強度，來表現(xiàn)在視網(wǎng)膜上顯示的像素的色調(diào)、色度、亮度。并且，除上述的輸出控制以外，掃描部103和偏轉(zhuǎn)部104等可以進行在考慮了從光源101到眼睛的光學(xué)系統(tǒng)的影響的基礎(chǔ)上的校正控制。
例如，由于來自掃描部103的光束是以斜方向入射到偏轉(zhuǎn)部104的，因此，顯示區(qū)域超出了矩形范圍，成為梯形等。因此，為了使顯示區(qū)域成為矩形，而使激光的輸出控制與掃描部103聯(lián)動，以便事先成為逆校正的形狀的顯示區(qū)域。
并且，因顯示位置和大小的校正，影像的一部分成為偏轉(zhuǎn)部104的偏轉(zhuǎn)區(qū)域外的情況下，也可以采用對影像的一部分不進行輸出的方法。并且，為了回避不進行輸出的狀況，可以事先對偏轉(zhuǎn)區(qū)域的一部分輸出影像，待校正后再繼續(xù)輸出。
(507) 波陣面形狀變更部102變更來自光源101的光束的波陣面形狀，以使視網(wǎng)膜上的光束光點大小在規(guī)定的范圍內(nèi)，之后移向S08的工作。視網(wǎng)膜上的光束光點的大小會因掃描部103和偏轉(zhuǎn)部104以及瞳孔和視網(wǎng) 膜之間的位置關(guān)系等發(fā)生變化，因此，按照瞳孔位置的變化、掃描角的變化、偏轉(zhuǎn)位置的變化，來使光束的波陣面形狀發(fā)生變化。例如，在想要變更波陣面形狀的水平焦距的情況下，通過變更波陣面形狀變更部102的焦距水平分量變更部201的柱面透鏡和反射鏡之間的距離，來變更水平焦距。
同樣，在想要變更垂直焦距的情況下，在焦距垂直分量變更部202變更。
(508) 掃描部103通過使MEMS (微機電系統(tǒng))反射鏡傾斜，來變更來自波陣面形狀變更部102的光束的掃描角，并移向S09的工作。并且，由掃描角控制部1053A變更了掃描角的情況下，設(shè)定變更后的掃描角。
(509) 偏轉(zhuǎn)部104使來自掃描部103的光束偏轉(zhuǎn)向在用戶的瞳孔附近設(shè)定的多個焦點位置，并移向S01的工作。由偏轉(zhuǎn)部104的全息反射鏡的衍射效果而被偏轉(zhuǎn)的光束通過瞳孔，到達視網(wǎng)膜并作為影像由用戶察覺。
并且，從S06到S09的一連串的處理可以依次執(zhí)行，也可以同時執(zhí)行，也可以使執(zhí)行順序調(diào)換。據(jù)此，能夠按照從各個單元的執(zhí)行開始到前準(zhǔn)備、實際工作、后處理、直到執(zhí)行結(jié)束為止的時間差和延遲等以適當(dāng)?shù)捻樞騺?執(zhí)行，從而能夠縮短合計處理時間。
并且，執(zhí)行從S01到S05的處理的頻繁程度可以與執(zhí)行從S06到S09 的處理的頻繁程度不同。也可以在S09執(zhí)行后移向S06的工作。
而且，從SOl到S09的工作也可以作為伴隨概率的處理工作。例如，可以像焦點位置變化的概率為50%這樣，以概率來表現(xiàn)。據(jù)此，即使預(yù)測值不確切的情況也能夠比沒有進行預(yù)測的情況進行高畫質(zhì)的顯示。
通過以上的工作，能夠伴隨眼球的回轉(zhuǎn)，以被校正的顯示位置和顯示大小，在用戶的視網(wǎng)膜上描繪影像。
圖18示出了被校正的顯示例子。對于用戶的頭部而言，在瞳孔位置向左移動了的情況下，顯示影像中的心形移動到顯示位置的左側(cè)，并被放大顯示。同樣，在瞳孔位置移向右側(cè)的情況下，心形移動到右側(cè)并被放大顯示。通過這些顯示位置和大小的校正，即使用戶的眼睛轉(zhuǎn)動，也能夠使看上去的影像的位置和大小不發(fā)生變化。
通過以上的構(gòu)成和工作，在本發(fā)明的顯示裝置，在偏轉(zhuǎn)部104和107 使顯示光偏轉(zhuǎn)向與伴隨著眼球回轉(zhuǎn)而瞳孔位置發(fā)生變化相對應(yīng)的多個焦點位置的情況下，能夠減少因與瞳孔位置對應(yīng)的焦點位置的切換而帶來的顯示影像的位置和大小的變化。并且，由于偏轉(zhuǎn)部104和107離眼睛越近，位置和大小的變化就越大，因此，通過本構(gòu)成能夠?qū)⑵D(zhuǎn)部104和107配置在離眼睛近的位置。并且，作為瞳孔偏離的對策而使偏轉(zhuǎn)部104和107具有多個焦點的方法中所出現(xiàn)的問題也得到了解決，從而能夠?qū)崿F(xiàn)廣角且
大畫面的HMD。
并且，在實施例4以控制部105進行控制為例進行了說明，不過，也可以采用控制部111進行控制的方法，還可以在采用在兩個控制部即105 和lll分擔(dān)處理的方法。 (實施例5)
以下參照圖1A、圖1B以及圖2對本發(fā)明的實施例5所涉及的顯示裝置進行說明。并且，對于圖1A、圖1B、圖2所示的構(gòu)成與實施例1相同的部分省略詳細(xì)說明。實施例5所涉及的顯示裝置構(gòu)成為，即使在發(fā)生眼鏡偏離的情況下，用戶也能夠繼續(xù)看到圖像。
如圖19A和圖19B所示，實施例5所涉及的偏轉(zhuǎn)部104具有像焦點 A和焦點B這樣的多個焦點以作為佩戴時瞳孔偏離的對策。由于為了使由掃描部103掃描的光束通過焦點A和焦點B而由偏轉(zhuǎn)部104反射，因此，在眼鏡偏離發(fā)生前的圖19A，利用通過焦點A的光束能夠看到影像，在眼鏡偏離發(fā)生后的圖19B，利用通過焦點B的光束能夠看到影像。
在圖19B，由于發(fā)生了眼鏡偏離，眼鏡的鏡片121和122的偏轉(zhuǎn)部 104相對于眼球移動到了下方且遠(yuǎn)方，這樣，造成焦點A和瞳孔位置偏離，因lt匕，與焦點A相比位于上方且離偏轉(zhuǎn)部104遠(yuǎn)的焦點B則與瞳孔位置相對應(yīng)。如圖19B所示，設(shè)定焦點B的位置，以使連接焦點A和焦點B的線的傾斜與因眼鏡偏離而造成的偏轉(zhuǎn)部104偏離移動的傾斜相同。S卩，焦點 A和焦點B位于與用戶的鼻梁平行的直線上。
并且，在將從焦點A到焦點B的距離設(shè)為，在與水平面垂直的方向上為瞳孔寬度(高度)以上，在水平方向上為瞳孔寬度以下時，在眼鏡式HMD 相對于臉部向下方移動了的情況下，能夠減輕來自多個焦點的多個光束入射到瞳孔的狀況，并且能夠減輕不論從哪個焦點都沒有光束入射的狀況。
并且，可以采用的方式是，偏轉(zhuǎn)部104可以不具有多個焦點，通過使偏轉(zhuǎn)部104和掃描部103移動或回轉(zhuǎn)來使焦點位置移動。例如，參照圖 20來對防止佩戴時瞳孔偏離的其他的例子進行說明。并且，圖20是實施例5所涉及的顯示裝置的功能方框圖。
如圖20所示，顯示裝置包括回轉(zhuǎn)體215、相對位置算出部1051B、以及掃描部位置調(diào)整部1052B。并且，回轉(zhuǎn)體215被配置在鏡片121和 122之間的、與用戶的鼻子接觸的位置上。另外，相對位置算出部1051B 以及掃描部位置調(diào)整部1052B在控制部105之中。
回轉(zhuǎn)體215隨著偏轉(zhuǎn)部104和107在上下方向上的移動而自轉(zhuǎn)。相對位置算出部1051B根據(jù)回轉(zhuǎn)體215的回轉(zhuǎn)角，來檢測用戶的瞳孔中心與偏轉(zhuǎn)部104和107之間的相對位置的變化。并且，回轉(zhuǎn)體215和相對位置算出部1051B構(gòu)成相對位置檢測部120，該相對位置檢測部120檢測用戶的瞳孔中心和偏轉(zhuǎn)部104和107之間的相對位置的變化。
掃描部位置調(diào)整部1052B根據(jù)相對位置檢測部120的檢測結(jié)果，按照用戶的瞳孔中心從包括第一焦點的位置變化到包括第二焦點的位置，使掃描部103和108的位置移動，以使由掃描部103和108掃描到偏轉(zhuǎn)部104 和107的光束的朝向從第一方向變化到與第一方向不同的第二方向。
并且，在這種情況下的偏轉(zhuǎn)部104和107由具有第一干涉條紋和第二干涉條紋的全息圖構(gòu)成，所述第一干涉條紋將從第一方向入射的光束聚光到第一焦點，所述第二干涉條紋將從第二方向入射的光束聚光到第二焦點。
并且，對于在偏轉(zhuǎn)部形成多個干涉條紋的方法，例如，可以準(zhǔn)備多種物體光和參照光的組合，并在光聚合物層多次曝光。
在具有上述構(gòu)成的顯示裝置中，由相對位置檢測部120來檢測眼鏡偏離。并且，掃描部位置調(diào)整部1052B根據(jù)相對位置檢測部120的檢測結(jié)果，通過變更掃描部103和108與偏轉(zhuǎn)部104和107的相對位置，從而用戶能夠繼續(xù)看到圖像。
根據(jù)此方法，由于偏轉(zhuǎn)部104和107不需要將來自掃描部103和108 的光束同時聚光到多個焦點，因此，能夠回避因瞳孔同時包括多個焦點而造成的各種問題。
并且，在實施例5是以二維掃描光束來描繪影像的方式進行說明的，不過，也可以采用使偏轉(zhuǎn)部104和107偏轉(zhuǎn)的方式，以使來自液晶等二維圖像顯示元件的顯示光被聚光在瞳孔附近(麥克斯韋觀點)。
根據(jù)以上的構(gòu)成，在本發(fā)明的顯示裝置，即使在眼鏡式HMD發(fā)生眼鏡偏離，也能夠解消佩戴時瞳孔偏離的問題，從而不容易發(fā)生看不到影像的狀況。并且，由于減少了眼鏡偏離的問題，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)容易引起眼鏡偏離的、較重的HMD，以及前方(鏡片部)較重的HMD，并且能夠?qū)?現(xiàn)與鼻子和耳朵周邊接觸面積少的HMD。并且，由于能夠減少將HMD作為眼鏡式時所出現(xiàn)的問題，因此能夠?qū)MD作為眼鏡式。
并且，上述的各個實施例可以通過任意的組合而期望得到相乘效應(yīng)。并且，通過適用于以下所示的用途來達到有利的效果。但是本發(fā)明的用途不受以下所限。 (實施例6)
圖21是本發(fā)明的實施例6中車載式的HUD(Head-up Display:平視顯
示器)的構(gòu)成圖。
光源IOI、波陣面形狀變更部102、掃描部103、偏轉(zhuǎn)部104、控制部105、以及耳機部106的基本構(gòu)成與工作與實施例1相同。
在本實施例中，向正在乘車的用戶顯示影像。與實施例l相同，通過使偏轉(zhuǎn)部104具有光束反射特性和來自車外的可視光的透過特性，從而既能夠看到車外的風(fēng)景又能夠看到本發(fā)明所進行的顯示。據(jù)此，在看車外的風(fēng)景的同時，還能夠看到有關(guān)車速、注意事項或警告、路程向?qū)У锐{駛操作和所在地的信息。
光源IOI、波陣面形狀變更部102、以及掃描部103可以如圖21那樣被安裝在車的頂棚附近。據(jù)此，得到的效果是透過車窗看到的視野不會被遮擋，并且通過配置在距離眼睛近的地方，從而可以得到縮短光路提高顯示精確度的效果。并且，也可以將光源101配置在車身下部等與波陣面形狀變更部102分開的地方，從光源到波陣面形狀變更部102以光導(dǎo)纖維來傳輸光束。這樣，可以得到減少為了在頂棚部設(shè)置光源IOI的區(qū)域的效果。
控制部105可以被設(shè)置在儀表板內(nèi)。與本發(fā)明的顯示裝置不同的其他的控制裝置，例如車速管理裝置或向?qū)Э刂蒲b置(車輛導(dǎo)航系統(tǒng))等控制裝置也可以兼用于本發(fā)明的控制部105。這樣，可以得到減少控制裝置的總數(shù)的效果。
耳機部106可以不必與用戶的耳朵接觸，可以在用戶周圍的車內(nèi)空間裝備揚聲器，例如在車門或前面的儀表板上裝備揚聲器。
偏轉(zhuǎn)部支承部401從頂棚或窗的上部支持偏轉(zhuǎn)部104。按照用戶的頭部位置，偏轉(zhuǎn)部支承部401的位置調(diào)整功能能夠調(diào)整偏轉(zhuǎn)部104的位置和傾斜。調(diào)整可以由用戶手動進行，也可以自動進行。作為自動調(diào)整的方法，
可以是在偏轉(zhuǎn)部支持部401的附近設(shè)置攝像機，并通過拍攝并識別用戶的頭部或眼睛等位置變化，移動或旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)部104，以使偏轉(zhuǎn)部104處于適當(dāng)?shù)奈恢没蚪嵌取?(實施例7)
圖22示出了本發(fā)明的實施例7中的椅子安裝式的顯示裝置的構(gòu)成圖。
光源IOI、波陣面形狀變更部102、掃描部103、偏轉(zhuǎn)部104、控制部105、以及耳機部106的基本構(gòu)成與工作與實施例1相同。
在實施例7中，向坐在椅子上的用戶顯示影像。
光源101、波陣面形狀變更部102、以及掃描部103可以被配置在圖 22所示的從椅子的靠背到用戶眼前的偏轉(zhuǎn)部104的各個部分。在圖22中雖然被配置在了用戶的頭部的上方，也可以配置在側(cè)頭部或頭部的下方。
控制部105可以配置在椅子的下部。與本發(fā)明的顯示裝置不同的其他的控制裝置，例如按摩控制裝置等控制裝置也可以兼用于本控制部105。這樣，可以得到減少控制裝置的總數(shù)的效果。
耳機部106可以不與用戶的耳朵接觸，可以在頭部的后方或側(cè)面設(shè)置揚聲器。
并且，對于在上述的各個實施例的控制處理，可以通過使CPU解釋執(zhí) 行規(guī)定的程序數(shù)據(jù)來實現(xiàn)，該規(guī)定的程序數(shù)據(jù)能夠執(zhí)行被存儲在記錄裝置 (ROM、 RAM、硬盤等)的上述的處理順序。在這種情況下，程序數(shù)據(jù)可以通過記錄介質(zhì)被導(dǎo)入到記錄裝置內(nèi)，也可以在記錄介質(zhì)上直接執(zhí)行。并且，記錄介質(zhì)是指ROM、 RAM、閃存等半導(dǎo)體存儲器，軟盤以及硬盤等磁盤存儲器，CD—ROM、 DVD、 BD等光盤以及SD卡等存儲卡等。并且，記錄介質(zhì)在概念上還可以包括電話線路以及傳輸路徑等通信介質(zhì)。
本發(fā)明所涉及的顯示裝置能夠減少瞳孔偏離的影響，并且能夠應(yīng)用于顯示裝置、顯示系統(tǒng)以及顯示方法等。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，將圖像顯示在用戶的視網(wǎng)膜上，包括圖像輸出部，輸出圖像的顯示光；以及偏轉(zhuǎn)部，使在所述圖像輸出部輸出的顯示光向用戶的眼睛的方向偏轉(zhuǎn)；所述偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性能夠抑制因與用戶的瞳孔的相對位置的變化而引起的圖像的紊亂。
2 .如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，所述圖像輸出部包括光源和掃描部，所述光源輸出光束，該光束用于描繪構(gòu)成所述圖像的各個像素，所述掃描部在二維方向上掃描由所述光源輸出的光束；所述偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使由所述掃描部掃描的光束中的至少一部分光束偏轉(zhuǎn)，從而使該被偏轉(zhuǎn)的光束以與用戶的瞳孔的中心不同的位置通過瞳孔。
3 .如權(quán)利要求2所述的顯示裝置，所述偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使由所述掃描部掃描的光束偏轉(zhuǎn)，從而使該被偏轉(zhuǎn)的光束按照向用戶的瞳孔的入射角，通過瞳孔的不同的位置。
4 .如權(quán)利要求3所述的顯示裝置，所述偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使光束偏轉(zhuǎn)，以使得被掃描到虛擬線左側(cè)的左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束在瞳孔中心的左側(cè)區(qū)域通過用戶的瞳孔，并使得被掃描到所述虛擬線右側(cè)的右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束在瞳孔中心的右側(cè)區(qū)域通過用戶的瞳孔，所述虛擬線通過瞳孔中心，并與所述偏轉(zhuǎn)部垂直。
5.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，所述偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使光束偏轉(zhuǎn)，以使得被掃描到所述左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束和被掃描到所述右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束朝向瞳孔的入射角、以及光束向瞳孔的入射位置和瞳孔中心的距離，相對于所述虛擬線為左右非對稱。
6. 如權(quán)利要求5所述的顯示裝置，所述偏轉(zhuǎn)部包括左眼用偏轉(zhuǎn)部和右眼用偏轉(zhuǎn)部，所述左眼用偏轉(zhuǎn)部使由所述掃描部掃描的光束朝用戶的左眼的方向偏轉(zhuǎn)，所述右眼用偏轉(zhuǎn)部使由所述掃描部掃描的光束朝用戶的右眼的方向偏轉(zhuǎn)；所述左眼用偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使光束偏轉(zhuǎn)，以使得被掃描到所述左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束向瞳孔的入射角比被掃描到所述右側(cè)偏轉(zhuǎn) 區(qū)域的光束小，并使得被掃描到所述左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束向瞳孔的入射位置和瞳孔中心的距離比被掃描到所述右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束大；所述右眼用偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使光束偏轉(zhuǎn)，以使得被掃描到所述右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束向瞳孔的入射角比被掃描到所述左側(cè)偏轉(zhuǎn) 區(qū)域的光束小，并使得被掃描到所述右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束向瞳孔的入射位置和瞳孔中心的距離比被掃描到所述左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束大。
7. 如權(quán)利要求6所述的顯示裝置，所述偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使光束偏轉(zhuǎn)，以使得被掃描到虛擬線上方的上側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束通過用戶的瞳孔的瞳孔中心的上方的區(qū) 域，并使得被掃描到所述虛擬線下方的下側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束通過用戶的瞳孔的瞳孔中心的下方的區(qū)域，所述虛擬線通過瞳孔中心，并與所述偏轉(zhuǎn)部垂直。
8. 如權(quán)利要求7所述的顯示裝置，所述偏轉(zhuǎn)部是全息圖，通過衍射來偏轉(zhuǎn)光束。
9 .如權(quán)利要求2所述的顯示裝置，所述偏轉(zhuǎn)部包括左眼用偏轉(zhuǎn)部和右眼用偏轉(zhuǎn)部，所述左眼用偏轉(zhuǎn)部使由所述掃描部掃描的光束朝用戶的左眼的方向偏轉(zhuǎn)，所述右眼用偏轉(zhuǎn)部使由所述掃描部掃描的光束朝用戶的右眼的方向偏轉(zhuǎn)；所述左眼用偏轉(zhuǎn)部以及所述右眼用偏轉(zhuǎn)部將瞳孔間距離和聚光位置間距離以彼此不同的位置關(guān)系來配置，所述瞳孔間距離是指，用戶的左眼的瞳孔中心和右眼的瞳孔中心之間的距離，所述聚光位置間距離是指，光束在左眼的聚光位置和光束在右眼的聚光位置之間的距離。
10 .如權(quán)利要求9所述顯示裝置，該顯示裝置進一步具有偏轉(zhuǎn)部位置調(diào)整部，該偏轉(zhuǎn)部位置調(diào)整部使所述左眼用偏轉(zhuǎn)部和所述右眼用偏轉(zhuǎn)部分別移動，以使得所述瞳孔間距離和所述聚光位置間距離不同。
11.如權(quán)利要求l 0所述的顯示裝置，該顯示裝置進一步包括光檢測部，檢測分別來自用戶的左右眼的瞳孔的反射光；以及偏轉(zhuǎn)部位置控制部，根據(jù)所述光檢測部的檢測結(jié)果算出所述瞳孔間距離，并為使所述聚光位置間距離與被算出的所述瞳孔間距離不同，而控制所述偏轉(zhuǎn)部位置調(diào)整部，并使所述左眼用偏轉(zhuǎn)部以及所述右眼用偏轉(zhuǎn)部分別移動。
12.如權(quán)利要求l l所述的顯示裝置，該顯示裝置還具有光量控制部，該光量控制部根據(jù)所述光檢測部的檢測結(jié)果，在判斷在所述左眼用偏轉(zhuǎn)部以及所述右眼用偏轉(zhuǎn)部所偏轉(zhuǎn)的光束中的一方?jīng)]有入射到用戶的眼球的情況下，則使所述光源增加另一方的光束的光量。
13 .如權(quán)利要求1 2所述的顯示裝置，所述光檢測部按照各個規(guī)定的波長對反射光進行分光并檢測。
14 .如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，所述圖像輸出部包括光源和掃描部，所述光源輸出光束，該光束用于描繪構(gòu)成所述圖像的各個像素，所述掃描部在二維方向上掃描由所述光源輸出的光束；所述偏轉(zhuǎn)部包括左眼用偏轉(zhuǎn)部和右眼用偏轉(zhuǎn)部，所述左眼用偏轉(zhuǎn)部使由所述掃描部掃描的光束朝向用戶的左眼的方向偏轉(zhuǎn)，所述右眼用偏轉(zhuǎn)部使由所述掃描部掃描的光束朝向用戶的右眼的方向偏轉(zhuǎn)；所述左眼用偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使光束偏轉(zhuǎn)，以使得被掃描到虛擬線左側(cè)的左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束和被掃描到虛擬線右側(cè)的右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束朝向瞳孔的入射角，相對于所述虛擬線為左右非對稱，所述虛擬線通過瞳孔中心，并與所述左眼用偏轉(zhuǎn)部垂直；所述右眼用偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使光束偏轉(zhuǎn)，以使得被掃描到虛擬線左側(cè)的左側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束和被掃描到虛擬線右側(cè)的右側(cè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域的光束朝向瞳孔的入射角，相對于所述虛擬線為左右非對稱，所述虛擬線通過瞳孔中心，并與所述右眼用偏轉(zhuǎn)部垂直；
15.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，所述圖像輸出部包括光源和掃描部，所述光源輸出光束，該光束用于描繪構(gòu)成所述圖像的各個像素，所述掃描部在二維方向上掃描由所述光源輸出的光束；所述偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使由所述掃描部掃描的光束偏轉(zhuǎn)，以使得該被偏轉(zhuǎn)的光束聚光于第一焦點和與所述第一焦點不同的第二焦點。
16.如權(quán)利要求l 5所述的顯示裝置，該顯示裝置進一步包括光檢測部，檢測來自用戶瞳孔的反射光；瞳孔位置檢測部，根據(jù)所述光檢測部的檢測結(jié)果，檢測作為用戶的瞳孔中心的位置的瞳孔位置的變化；以及控制部，通過所述瞳孔位置檢測部的檢測結(jié)果，按照所述瞳孔位置從包括所述第一焦點的位置變化到了包括所述第二焦點的位置，來控制所述圖像輸出部的輸出，以使得在所述瞳孔位置發(fā)生變化前和變化后，用戶所識別的虛像看上去在同一個方向。
17.如權(quán)利要求l 6所述的顯示裝置，所述控制部控制所述圖像輸出部的輸出，以使得在所述瞳孔位置發(fā)生變化前和變化后，描繪同一像素的光束在從所述偏轉(zhuǎn)部到朝向用戶的眼睛的區(qū)域中幾乎成為平行。
18.如權(quán)利要求l 7所述的顯示裝置，所述控制部包括輸出圖像控制部，該輸出圖像控制部使所述光源輸出用于描繪各個像素的光束，并使該被輸出的光束向用戶的所述瞳孔位置發(fā) 生了變化后的方向偏離，從而使得在所述瞳孔位置發(fā)生變化前和變化后，描繪同一像素的光束在從所述偏轉(zhuǎn)部到朝向用戶的眼睛的區(qū)域幾乎成為平行。
19.如權(quán)利要求l 8所述的顯示裝置，所述輸出圖像控制部進一步控制所述圖像輸出部的輸出，以使得在所述瞳孔距離發(fā)生變化前和變化后，用戶所識別的虛像的大小相同。
20.如權(quán)利要求l 7所述的顯示裝置，所述控制部包括掃描角控制部，該掃描角控制部使所述掃描部將描繪各個像素的光束向用戶的所述瞳孔位置發(fā)生了變化后的方向偏離來掃描，從而使得在所述瞳孔位置發(fā)生變化前和變化后，描繪同一像素的光束在從所述偏轉(zhuǎn)部到朝向用戶的眼睛的區(qū)域幾乎成為平行。
21.如權(quán)利要求l 5所述的顯示裝置，所述偏轉(zhuǎn)部具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性使由所述掃描部掃描的光束偏轉(zhuǎn)，以使得該被偏轉(zhuǎn)的光束聚光到所述第一焦點和第二焦點，相對于用戶而言，該第二焦點位于所述第一焦點的上方，且離所述偏轉(zhuǎn)部的距離比所述第一焦點遠(yuǎn)。
22.如權(quán)利要求2 l所述的顯示裝置，所述第一以及第二焦點位于與用戶的鼻梁幾乎平行的虛擬線上。
23.如權(quán)利要求2 2所述的顯示裝置，所述第一以及第二焦點的與水平面垂直方向的距離在用戶的瞳孔的高度以上，且水平方向距離在用戶的瞳孔的寬度以下。
24.如權(quán)利要求2 3所述的顯示裝置，所述偏轉(zhuǎn)部使由所述掃描部掃描的光束分別同時偏轉(zhuǎn)向所述第一以及第二焦點。
25.如權(quán)利要求2 3所示的顯示裝置，該顯示裝置還包括相對位置檢測部，檢測用戶的瞳孔中心和所述偏轉(zhuǎn)部的相對位置的變化；以及掃描部位置調(diào)整部，通過所述相對位置檢測部的檢測結(jié)果，按照用戶的瞳孔中心從包括所述第一焦點的位置變化到了包括所述第二焦點的位置，移動所述掃描部的位置，以使從所述掃描部掃描到所述偏轉(zhuǎn)部的光束的朝向從第一方向變化為與所述第一方向不同的第二方向；所述偏轉(zhuǎn)部由全息圖構(gòu)成，該全息圖包括第一干涉條紋和第二干涉條紋，所述第一干涉條紋使從所述第一方向入射的光束聚光在所述第一焦點，所述第二干涉條紋使從所述第二方向入射的光束聚光在所述第二焦點。
26.如權(quán)利要求2 5所述的顯示裝置，所述相對位置檢測部包括回轉(zhuǎn)體，被配置在與用戶的鼻子相接觸的位置，并隨著所述偏轉(zhuǎn)部的上下方向的移動進行自轉(zhuǎn)；以及相對位置算出部，根據(jù)所述回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)角，檢測用戶的瞳孔中心和所述偏轉(zhuǎn)部之間的相對位置的變化。
全文摘要
一種顯示裝置，將圖像顯示在用戶的視網(wǎng)膜，包括圖像輸出部(100)，輸出圖像的顯示光，且該圖像輸出部(100)由光源(101、110)、波陣面形狀變更部(102、109)、以及掃描部(103、108)等構(gòu)成；以及偏轉(zhuǎn)部(104、107)，將圖像輸出部(100)輸出的顯示光向用戶的眼睛的方向偏轉(zhuǎn)。并且，偏轉(zhuǎn)部(104、107)具有偏轉(zhuǎn)特性，該偏轉(zhuǎn)特性能夠抑制因與用戶的瞳孔的相對位置的變化而產(chǎn)生的圖像的紊亂。
文檔編號G02B27/02GK101589329SQ200880002690
公開日2009年11月25日申請日期2008年11月21日優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者伊藤達男, 山本格也, 杉山圭司, 笠澄研一, 黑塚章申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社

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