CN105829951A - 影像投射装置、头戴式显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种影像投射显示装置以及使用了影像投射装置的头戴式显示器。具备：影像生成部(211)，其生成影像；投射部(213)，其向眼睛导入通过该影像生成部生成的影像；以及支持部(212)，其连接该投射部与上述影像生成部，上述投射部具有通过该投射部生成的影像在30cm至3m的范围的距离Lobj处最容易视觉辨认的透镜功能，当将人的瞳孔的宽度设为Hp，将上述投射部和上述支持部的除了部分突起的最大宽度设为Hd，将从上述投射部的上述影像侧观察时上述Hd最宽的离眼睛的距离设为Ld时，满足Hp/Lobj＞Hd/(Lobj－Ld)，由此实现了高分辨率、小型轻量、节电。

Description

影像投射装置、头戴式显示器

技术领域

本发明涉及一种向眼睛投射影像的影像投射装置以及使用该影像投射装置的头戴式显示器。

背景技术

在投射光学系统中，作为具有透视功能的装置提出了专利文献1等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-3879号公报

发明内容

发明要解决的课题

作为下一代可穿戴设备的头戴式显示器，期待在视场的一部分始终得到因特网上的网络信息。

为了在视场的一部分始终显示影像，重要的是节电以及扩大影像以外的视场。例如，在专利文献1中记载了如下方面：向使用者的眼睛出射时具有目镜窗保持部，将向使用者的视轴方向的投影断面的宽度设为与瞳径相同的4mm，此外，构成目镜窗保持部的部件在10mm以上的范围内将向视轴方向的投影断面的宽度同样设为4mm以下，从而具有透视功能，此外，使用使光轴向使用者眼睛方向弯曲的全反射的光学元件高效地有助于节电。

如以下例子等所示，人改变要注视的对焦点：在看通常风景等情况下，对焦在比10m远的远方，步行时对焦在大致2～10m前，对话时对焦在离开1m左右的距离的对方，阅读杂志等时对焦在离开50cm左右。

眼睛无法同时对焦在远方和近旁。也就是说，在头戴式显示器中，优选当人观看远方时影像也位于远方，相反，当观看近旁时影像也位于近旁。

在专利文献1中，若设为与目镜窗部的瞳径相同的投影断面，则具有透视功能。虽然在观看无限远方的情况下具有透视功能，但观看小于5m时，物体的一部分被遮挡，失去透视功能。

本发明的目的是提供一种在远近双方具有透视功能，实现节电和广视场，此外，能够在远近处都能视觉辨认影像和视场的影像投射装置、头戴式显示器。

用于解决课题的手段

作为一例，可以通过权利要求书所记载的发明实现上述目的。

发明效果

可在远近双方识别影像，能够实现节电和广视场的头戴式显示器。

附图说明

图1是表示实施例1的影像投射装置1的概要图。

图2是说明透视功能的图。

图3是说明透视功能的计算结果。

图4是表示影像的样子的图。

图5是说明分辨率的图。

图6是说明视野的图。

图7是表示实施例2的影像投射装置301的概要图。

图8是表示实施例3的影像投射装置351的概要图。

图9是表示实施例4的影像投射装置41的概要图。

图10是表示实施例5的影像投射装置51的概要图。

图11是表示实施例6的影像投射装置61的概要图。

图12是说明实施例6的重影防止功能的概要图。

图13是表示实施例7的影像投射装置81的概要图。

图14是表示实施例8的影像投射装置91的概要图。

图15是表示实施例9的影像投射装置101的概要图。

图16是表示实施例10的影像投射装置111的概要图。

图17是表示实施例11的影像投射装置121的概要图。

图18是表示实施例12的头戴式显示器131的说明图。

图19是表示实施例12的头戴式显示器131的系统结构的概要图。

具体实施方式

以下，根据图示的实施例说明用于实施本发明的方式，但并不由此限定本发明。

实施例1

使用附图说明本发明的实施例1。

在此，对影像投射装置1进行说明。

图1是表示影像投射装置1的概要图，图中(A)是从眼侧观察到的侧视图，(B)是从眼睛上方观察到的俯视图。(A)的纸面上方是相当于眼睛上方的方向。

影像投射装置1由生成影像的影像生成部211、将影像导入眼睛的投射部213、连接影像生成部211和投射部213的支持部212构成。

在影像生成部211中有生成影像的影像生成元件7。在此，假定影像生成元件7为每个像素具有红、蓝、绿的彩色滤光片(colorfilter)的液晶元件。这样的具有彩色滤光片的液晶元件为一般的设备，因此省略说明。

在影像生成元件7中具备光源8。在此，假定光源8为具有比影像生成元件7的生成影像的区域大的发光面的白色背光灯LED。这样的白色背光灯LED也为一般的设备，因此省略说明。

影像生成部211具有防止灰尘、水滴等从外部进入的保护元件6。保护元件6为光学透明的平板，为了减少效率损失，优选在从红到蓝的区域(波长430nm～670nm的范围)形成防反射膜。此外，该防反射膜假定在屋外使用而想办法逆反射波长430nm以下的光，由此能够通过UV光来抑制影像生成部211内部的劣化。

在影像生成部211中，光源8发出的光通过影像生成元件7来生成影像，该影像以保护元件6为出射面而出射。

此外，在影像生成部211中配备有拍摄元件9，也能够将外部拍摄为影像。在此假定拍摄元件9为小型的照相机。

能够将通过拍摄元件9拍摄的影像灵活运用于，例如通过面部识别处理等来确定人，与生成该人的信息的影像关联起来等。

通过影像生成部211生成的影像经由空气向投射部213传播。投射部213具有透镜部3和全反射面4。透镜部3相当于通过影像生成部211生成的影像入射的入射部。箭头10图示出用眼睛看的方向。

透镜部3是所谓的焦距F的透镜，通过使影像生成元件7与透镜部3的距离比焦距F近，能够使投射到眼睛的影像虚像化。可以根据透镜部3的焦距F、影像生成元件7与透镜部3的光学距离A，通过数学式1所示的一般的透镜公式来概算眼睛与虚像的位置Li。另外，因为是虚像，因此眼睛与虚像的距离的符号为负。

(数学式1)

1/F＝1/A+1/Li

假定全反射面4为通常的反射镜，具有改变在透镜部3前进的影像的前进方向而向眼睛投射的功能。

在投射部213设置上壁295和侧壁296，并在此固定透镜部3和全反射部4。此外，透镜部3、全反射部4、保护元件6优选实施硬化涂层以使灰尘、水滴、手油不附着并固定。

支持部212是连接影像生成部211和投射部213的机构，避开投射部213和影像生成部211之间的影像传播区域地由支持机构2和支持机构5构成。

支持机构2是支持侧面的机构，支持机构5是连接投射部213的入射部与影像生成部211的出射部的上侧的结构。

在用眼睛看时，与投射部213相比，支持机构2的宽度Hs更窄。这是为了改善后述的透视功能。支持部212将用眼观察的方向的距离Ls设定为比Hs大即可。不是简单地使宽度Hs变窄，而是将Ls设为比Hs大，从而例如能够通过树脂成型品来确保必要的强度。

从设计观点看，在想要使Ls也变小的情况下，例如可以使用金属或使用插入金属的树脂成型等。

支持机构5与支持机构2连接从而有助于提高强度。若外光进入到影像生成元件7，则通过影像生成元件7反射并作为不需要的光映入到眼睛。因此，具有通过支持机构2和支持机构5进行遮光以使外光不入射到影像生成元件7而作为不需要的光映入眼睛的功能。支持部212不仅将投射部213和影像生成部211连接，还具有遮光功能，从而还具有确保隐私性以便不使他人看到使用者正在观看的影像的优点。

接着，使用图2说明透视功能。

图2示出了从眼睛的瞳孔203离开距离Ld地配置了投射部213时位于距离Lobj的物体201看起来是什么样的图。(A)是瞳孔201的宽度Hp与投射部213的宽度Hd相等的情况，(B)是投射部213的宽度Hd小于瞳孔203的宽度Hp的情况。

在以物体为光源的光线入射到眼睛的情况下，人可以通过眼睛来识别物体。

在宽度Hp与宽度Hd相等的情况下，如图1(A)所示，从物体开始前进的光线完全被投射部213挡住(图中斜线区域204)，无法识别物体。因此，只能移动物体201的位置或移动投射部213。

与此相对，在投射部213的宽度Hd小于宽度Hp的情况下，如图1(B)所示，从物体开始前进的光线的一部分被投射部213挡住(图中斜线区域206)，但一部分光线(图中用207表示)入射到瞳孔206。因此，人可以识别物体。也就是说，由宽度Hd和物体201所成的角度θd小于由宽度Hp和物体201所成的角度θp即可。这可以根据简单的相似关系整理为数学式2。

(数学式2)

Hp/Lobj＞Hd/(Lobj－Ld)

图3是在将瞳孔的宽度Hp设为一般的大小4mm，将投射部213到瞳孔的距离Ld固定为30mm的情况下，改变投射部213的宽度Hd时计算出从物体201发出的光线不被投射部213挡住而到达瞳孔的光线的通过区域比率的图表。横轴为宽度Hd，纵轴为到达瞳孔的光线的比率，关于光线的比率，将在以物体201为点，且没有投射部213的情况下到达瞳孔的光线为基准时没有被遮挡而到达的光线表示为通过区域比率。作为图表中计算结果的线261假定从瞳孔到物体的距离Lobj为50cm，线262假定从瞳孔到物体的距离Lobj为100cm，线263假定从瞳孔到物体的距离Lobj为300cm。

人无法准确地识别位于比30mm左右近，且与瞳孔大小为相同程度的小物体。此外，在戴眼镜的情况下，眼镜通常被设在离眼睛10～15mm的范围内。因此，优选将投射部213与瞳孔的距离Ld配置在15mm至30mm以下的范围内，以便即使是戴眼镜的人也能够进行配置。因此，作为一例，将透视功能最严格的条件的距离Ld设为30mm。

从计算结果可知，从瞳孔到物体的距离Lobj为50cm时，在线262上，若Hd超过3.7mm则成为零。

从瞳孔到物体的距离Lobj为100cm时，在线263上，若Hd超过3.8mm则成为零。

从瞳孔到物体的距离Lobj为300cm时，在线264上，若Hd超过3.9mm则成为零。

从图表看，若物体较近，则通过区域比率变小。为了成为能够看见近处的物体的状态，需要满足上述数学式1以使光线入射到瞳孔。

在此，设Ld＝30mm、Hp＝4mm、Lobj为50cm时，投射部213的宽度Hd＜3.76成为必要条件，因此，优选将投射部213的宽度Hd设为小于3.7mm。

另外，若将瞳孔直径Hp与投射部213的宽度Hd设定为相等，则不满足数学式1，因此无法看到300cm距离的物体。

当然，支持部212的宽度Hs也具有相同的关系。因此，优选将宽度Hs设为小于Hd，在影像投射装置1中如上所述地对影像进行空气传输，从而能够使支持部Hs小于Hd，例如将Hs设为1.8mm左右时，即使距离Lobj为50cm，通过区域比率也为50％，得到良好的透视功能。

图4是表示从投射部212投射到眼睛而作为虚像映出的影像的大小与位置的关系的概要图。

投射到眼睛31的影像的大小根据距离而变大。例如，如图所示，距离Li(近)的影像33的大小与远距离Li(远)的影像32的大小具有距离Li的比例关系。

也就是说，随着距离变远，其1个像素的大小也变大。

图5是计算该1个像素的大小与1个像素的点大小的关系而得的结果。横轴表示到影像为止的距离Li，纵轴表示点大小。虚线251表示为了分辨1个像素的大小而能够允许的点大小(1.5像素)，线253、线252分别是在距离Li为0.65m、2.5m时，以使点大小为最小的方式设定透镜部3的焦点位置而得的线。在此，作为一例，计算50cm之前的画面大小为4英寸且分辨率QVGA为(360×240)的情况。

光线，在预定的焦点位置点大小为最小，在其前后点大小变大。如线252那样，到焦点为止的距离Li小的情况下，点大小以焦点为边界急剧变大。相反，如线252那样，到焦点为止的距离Li大于线252时，以焦点为边界变化的点大小的斜率变小。当点大小比虚线251小时，得到光学性分辨率，因此假定在从50cm至1m的极近的距离一边看着物体一边也看着影像进行作业的情况下，如线253所示那样需要靠近焦点位置。此外，假定在1m以上的距离一边看着物体一边也看着影像进行作业的情况下，如线252所示那样需要远离焦点位置。

当然，在1m以上的距离的情况下，也可以不远离焦点位置而降低分辨率，即使在远处也能够看到影像。在该情况下，作为头戴式显示器，也可以具有检测佩戴者与物体的距离，变为降低了分辨率的影像的功能。

图6是图示了从眼睛看到的影像投射装置1的射影的概要图。十字的实线的交点为眼睛中心260。

若在眼睛中心260的中心配置投射部213，则如图所示地投影支持部212、影像生成部211。将支持部212的宽度Hs、投射部213的宽度Hd设定为如上所述地满足数学式2所示的关系。与此相对，若考虑影像生成部211搭载影像生成元件7、光源8、机械机构，则极难满足数学式2。作为极端的例子，假定在距离50cm的位置观看30英寸(纵横16：9)的监视器的情况下，需要的视场的角度为±35度。

若比该角度变大，则通常认为人把脸侧过去注视物体。若考虑以该角度为基准，则在从眼睛离开距离Ld＝30mm时，认为从眼睛的中心到21mm左右(图中为用虚线圆24表示的区域)为止，优选不把脸侧过去确认物体。

因此，如图6所示，在影像投射装置1中，将宽度Hb变大的影像生成部211配置于从眼睛的中心起21mm的范围外(图中用虚线圆24表示的区域外)。当通过空气传输影像时，与使用具有折射率的透明材质相比，光学距离延伸。在如上所述地通过空气传输影像的影像投射装置1中，想办法得到使影像生成部211从眼部远离的显著效果。

如以上说明那样，在实施例1的影像投射装置1中，能够一边看着50cm左右的极近距离的物体，一边看着影像进行作业。

实施例2

使用图7说明本发明的实施例2。

在此，对影像投射装置301进行说明。

图7是表示影像投射装置301的概要图，与图1同样地，图中(A)是从眼侧观察到的侧视图，(B)是从眼睛上方观察到的俯视图。(A)的纸面上方是相当于眼睛上方的方向。

影像投射装置301的不同点在于，在实施例1的影像投射装置1上增加了对焦机构。对与影像投射装置1相同的部件附加相同的符号。在此，对具有与影像投射装置1不同的对焦机构的支持部302、影像生成部308进行说明。

对焦机构利用了若改变透镜部3与影像生成元件7的距离A，则虚像的距离Li按照数学式1变化的情况。

因此，在连接影像生成部308与支持部302的部位具有机构307，在箭头303的方向上移动，从而能够物理地改变距离A。

在机构307中，支柱305、306被固定在支持部302上，支柱305、306与影像生成部308的机构部309结合。在此，支柱305、306可向箭头303的方向移动。在影像生成部308配备止动器304，在支持部302中具有该止动器结合部310，仅可以以预定间隔移动。

如图5所示，其具有能够分辨50cm至1m的范围、能够分辨1m以上的范围的2个范围。当具有这样的2个对焦点时，从50cm的极近距离至超过5m的远距离，能够识别影像和物体。

另外，在本实施例中，为了改变距离A而以移动透镜部3的机构进行了说明，当然也可以是移动影像生成元件7的机构。

实施例3

使用图8说明本发明的实施例3。

在此，对影像投射装置351进行说明。

图8是表示影像投射装置351的概要图，与图1同样地，图中(A)是从眼睛侧观察到的侧视图，(B)是从眼睛上方观察到的俯视图。(A)的纸面上方是相当于眼睛上方的方向。

影像投射装置351的不同点在于，在实施例1的影像投射装置1上增加了对焦功能。对与影像投射装置1相同的部件附加相同的符号。代替保护元件6，影像投射装置351配置有液晶透镜元件352。在此，对具有与影像投射装置1不同的对焦功能的液晶透镜元件352进行说明。

液晶透镜元件352具有液晶层353和菲涅尔透镜层354。菲涅尔透镜层354配备有菲涅尔透镜。此外，液晶层353在有菲涅尔透镜形状的面和与之相邻的面之间封入了液晶。当液晶层353的电源断开时，液晶层353和菲涅尔透镜层354的折射率相等，因此对光线具有与平板相同的功能。当电源接通时，液晶层353的折射率与菲涅尔透镜层354不同，因此光线受菲涅尔透镜的影响。通过这样接通/断开电源，赋予透镜功能的有无。

由于具有对焦功能，还具有改变透镜部3的焦距的选择性。因此，上述的液晶透镜元件352在电源接通时成为透镜部3和菲涅尔透镜的组合透镜，由此具有改变焦距的功能。

如图5所示，其也具有能够分辨50cm至1m的范围、能够分辨1m以上的范围的2个范围。当具有这样的2个对焦点时，从50cm的极近距离至超过5m的远距离，能够识别影像和物体。

实施例4

使用图9说明本发明的实施例4。

在此，对影像投射装置41进行说明。

图9是表示影像投射装置41的概要图，与图1同样地，图中(A)是从眼睛侧观察到的侧视图，(B)是从眼睛上方观察到的俯视图。(A)的纸面上方是相当于眼睛上方的方向。

影像投射装置41成为与实施例1的影像投射装置1不同的支持部501的结构。

支持部501具有支持机构502、503。在此前说明的影像投射装置中，仅能够对应右眼或左眼的一方，但如图9所示，除了支持机构502外，还设有支持机构503，从而能够与左/右无关地大致进行上下对照。

将支持机构502和支持机构503的宽度的加算值设为支持部212的宽度Hs的同等大小以下，由此，影像投射装置41能够具有与影像投射装置1同等的透视功能。

实施例5

使用图10说明本发明的实施例5。

在此，对影像投射装置51进行说明。

图10是表示影像投射装置51的概要图，与图1同样地，图中(A)是从眼睛侧观察到的侧视图，(B)是从眼睛上方观察到的俯视图。(A)的纸面上方是相当于眼睛上方的方向。

影像投射装置51成为与实施例1的影像投射装置1相比投射部53不同的结构。

投射部53具有自由反射部52。自由反射部52是使1个部件具有实施例1的影像投射装置1的透镜部3和全反射部4的双方功能的部件，具有作为透镜的功能以及反射而使光线进入到眼睛这2个功能。

在实施例1的影像投射装置1的结构中，以向眼睛出射的光线的波面与对波面进行光线跟踪而得的结果大体一致的方式决定自由反射部52的形状即可。

此外，能够通过在廉价的树脂成型品中，对面向光线的面施加铝等金属涂层来实现这样的形状。

这样，通过将2个部件设为1个，得到制造性、成本优势的效果。

此外，不将自由反射部52设为独立部件，而设计成作为机构部件的一部分来成型，仅对表面进行金属涂层，由此得到更高制造性和成本优势的效果。

实施例6

使用图11说明本发明的实施例6。

在此，对影像投射装置61进行说明。

图11是表示影像投射装置61的概要图，与图1同样地，图中(A)是从眼睛侧观察到的侧视图，(B)是从眼睛上方观察到的俯视图。(A)的纸面上方是相当于眼睛上方的方向。

影像投射装置61是实施例5的影像投射装置51的变形例。

投射部63具有棱镜部62。棱镜部62是与自由反射部52同样地使1个部件具有影像投射装置1的透镜部3和全反射部4的双方功能的部件，具有作为透镜的功能以及反射而使光线进入到眼睛这2个功能。

棱镜部62具有全反射面63和透镜面64。全反射面63和透镜面64之间为有折射率的材质。例如可以通过进行树脂成型并对全反射面63进行金属涂层来实现。

如图所示，在将向眼睛的出射面66设为平面时，在此进行了表面反射的光线返回到影像生成元件7，产生再次向眼睛前进的杂散光的光路。因此，代替保护元件6而搭载有杂散光去除元件65。杂散光去除元件65是向保护元件追加了1/4波长板功能的元件，可以通过在保护元件6上粘贴廉价的薄膜的1/4波长板来简单地实现。

影像生成元件7如上所述地假定液晶元件，一般的液晶元件具备偏振光薄膜。通过使用1/4波长板，能够使从影像生成元件7前进的偏振光和向影像生成元件7返回的偏振光正交，因此能够通过影像生成元件7所具备的偏振光薄膜来去除杂散光。

此外，在设为棱镜部62那样的结构的情况下，通过棱镜部62的上表面、下表面反射而成为杂散光。为了防止该情况，如图12所示，以能够在棱镜部62的出射面66或透镜面64的周边去除杂散光的方式设置遮光开口67即可。

如以上说明所示，通过使用棱镜部62，将影像投射装置1的2个部件设为1个，由此得到制造性、成本优势的效果。

实施例7

使用图13说明本发明的实施例7。

在此，对影像投射装置81进行说明。

图13是表示影像投射装置81的概要图。图为从眼睛的上方看到的俯视图，纸面方向是相当于眼睛的上方的方向。

影像投射装置81与实施例1的影像投射装置1，影像生成部89的结构不同。

影像生成部89具备光源82、偏振光束分光器83、影像生成元件84。光源82是出射红、蓝、绿三色光的光源，具备红、蓝、绿LED，可以通过在其表面配备扩散板来实现。光源82出射的光中仅预定的偏振光被偏振光束分光器83反射并向影像生成元件84前进。这样的偏振光束分光器83为一般品，因此省略说明。

将影像生成元件84假定为无彩色滤光片的反射型液晶元件。这样的液晶元件作为LCOS，是一般的技术，因此省略详细说明。无彩色滤光片的反射型液晶元件与带彩色滤光片的液晶元件相比可以减小像素，因此能够实现高分辨率。

通过影像生成元件84，仅对光线中成为影像的光线进行偏振光正交变换。因此，影像再次入射到偏振光束分光器83，但本次被偏振光束分光器反射而直接前进。

如上所述，在偏振光束分光器中前进的影像经过保护元件6、透镜部3、全反射部4后向眼睛投射。

另外，可以通过使用被称为色序法(fieldsequentialcolor)的光源82的一般的发光控制方法来实现彩色化。

如以上说明所示，影像投射装置81对影像生成元件84使用无彩色滤光片的反射型液晶元件，从而得到高分辨率的效果。

实施例8

使用图14说明本发明的实施例8。

在此，对影像投射装置91进行说明。

图14是表示影像投射装置91的概要图，与图1同样地，图中(A)是从眼睛侧观察到的侧视图，(B)是从眼睛上方观察到的俯视图。(A)的纸面上方是相当于眼睛上方的方向。

影像投射装置91是实施例6的影像投射装置61的变形例。与影像投射装置61相比，支持部92的形状不同。

支持部92如图中支持机构93那样，下侧不是直的而是曲线状。通过设为这样的曲线状，得到可以提高应力集中的投射部213、影像生成部211的根部的强度的效果。

实施例9

使用图15说明本发明的实施例9。

在此，对影像投射装置101进行说明。

图15是表示影像投射装置101的概要图，与图1同样地，图中(A)是从眼睛侧观察到的侧视图，(B)是从眼睛上方观察到的俯视图，(C)是从纸面左侧观察(B)而得的图。(A)的纸面上方是相当于眼睛上方的方向。

影像投射装置101是实施例10的影像投射装置91的变形例。与影像投射装置91相比，支持部102的形状不同。

支持部102如支持机构103那样，离眼睛远侧的形状不是直的而是曲线状。通过设为这样的曲线状，能够进一步提高支持部的强度。

在该情况下，如(C)所示，随着远离眼睛宽度变小时，不会失去透视功能，提高支持部102的强度。

实施例10

使用图16说明本发明的实施例10。

在此，对影像投射装置111进行说明。

图16是表示影像投射装置111的概要图，与图1同样地，图中(A)是从眼睛侧观察到的侧视图，(B)是从眼睛上方观察到的俯视图。(A)的纸面上方是相当于眼睛上方的方向。

影像投射装置111是实施例9的影像投射装置101的变形例。与影像投射装置101相比，投射部213的形状不同。

投射部213具备保护部113。在使用者摔倒、碰到某物体或不知为何支持部102被折断的情况下，为了保护眼睛免于被投射部213刺到的危险而具备保护部113。因此，优选通过橡胶等柔软的材料制造保护部113。当然，为了不降低透视功能，优选想办法使宽度变小。

实施例11

使用图17说明本发明的实施例11。

在此，对影像投射装置121进行说明。

图17是表示影像投射装置121的概要图，与图1同样地，图中(A)是从眼睛侧观察到的侧视图，(B)是从眼睛上方观察到的俯视图。(A)的纸面上方是相当于眼睛上方的方向。

影像投射装置121是实施例10的影像投射装置111的变形例。与影像投射装置111相比，从影像生成部122至投射部124为止的光线的前进路径成为具有角度的形状。

因此，考虑棱镜部125的形状。与出射面66相同，出射面127与眼睛观察的方向即箭头10正交。此外，透镜部126与影像的前进方向正交。此时，可以通过以光线在出射面127与透镜部126正交的方式调整全反射部128的角度，来实现这样的结构。

如上所述，通过具有角度，能够沿着头部的形状。作为效果，提高设计性。此外，通过调整角度，影像生成部122接近人，因此还得到可确保宽视野的效果。

从影像生成部122向投射部124的光线的方向与箭头10的角度超过45度时碰到佩戴者，因此设定为45度至90度的范围即可。

实施例12

使用图18说明本发明的实施例12。

在此，对头戴式显示器131进行说明。

图18图示了人佩戴着头戴式显示器131的状态，图19图示了头戴式显示器131的系统模块。

头戴式显示器131具备影像投射装置121、拍摄元件9、136等拍摄单元148、电力供给单元135、通信单元133、声音传感元件139或触摸传感元件158等控制单元134、控制器140、加速度传感元件145、位置传感元件146等传感单元147、距离测量单元149等。

假定电力供给单元135主要为电池那样的可充电电源。假定通信单元为WiFi、蓝牙(注册商标)那样的可访问因特网上的信息、佩戴者130所持有的电子设备等的通信装置。触摸传感元件158是触摸面板那样的传感元件。声音传感元件139是麦克风等对佩戴者的语言进行传感的装置。假定控制单元134为佩戴者130通过使用声音传感元件139的声音识别或使用触摸传感元件的手指的位置信息等操作头戴式显示器131的处理单元。加速度传感元件145是使用压电元件、静电电容等原理，检测加速度的元件。位置传感元件146是可传感GPS那样的位置的元件。假定距离测量单元149是使用飞行时间(TimeOfFlight)原理的可测量距离的装置。控制器140是控制上述装置、单元的主芯片。

头戴式显示器131在佩戴者130的视场137中可看到由影像投射装置121生成的影像159。头戴式显示器131具备可调整角度的角度调整机构132以便在视场137中看到影像159。佩戴者130可按照喜好调整影像159的位置。另外，例如可通过铰链等简单地实现这样的角度调整机构132。

在图18中，假定在右眼132佩戴影像投射装置121，但若例如使用影像投射装置41，则也可以搭载在左眼142侧。

此外，影像投射装置121成为在从影像生成部122至投射部124的光线的前进路径上具有角度的形状，因此能够根据图确认沿着佩戴者130的头部的形状。

通过耳143、144、侧头部/皇后部等，将头戴式显示器131固定在头部而使用，因此解放双手。

接着，对使用方法进行说明。例如，在佩戴者130步行时在通道中有较小的阶梯等情况下，控制器140处理通过拍摄单元148取得的影像信号，识别有阶梯，能够使影像投射装置121向佩戴者通知“请注意有阶梯差”的信息。此时，控制器140还具有使光源8发光，向影像生成元件7发送预定的影像信号的功能。

此外，电源供给单元135经由控制器140向必要的单元或装置提供必要的电力。此时，控制器140还具有根据必要性向装置提供电力的功能。

当发生了与佩戴者130有关的社会网络信息，例如通勤中使用的电车因事故而停止等信息时，可以从通信单元133向控制器140传递该信息，使影像投射装置121向佩戴者通知“通勤电车因故障延迟”的信息。此时，控制器140具有根据佩戴者130的希望始终监视因特网上的信息的功能。

当佩戴者130开始阅读报纸、杂志时，距离测量单元149向控制器140传递位于佩戴者130之前的物体的距离信息，可以控制影像投射装置351所具备的液晶透镜元件352的电源的接通/断开，变更为对焦在近处。此时，控制器140具有还能够驱动影像投射装置351所具备的液晶透镜元件352等的功能。此外，还具有监视距离测量单元149的信息的功能。

在佩戴者130想要利用拍摄单元148来拍照的情况下，控制器140能够从使用了声音传感元件139的声音识别或使用了触摸传感元件的手指的位置信息等的控制单元134检测佩戴者130的希望，驱动拍摄单元148，拍摄照片。在该情况下，拍摄到的照片信息可以使用通信单元133转移到因特网上的佩戴者130所具有的云网络上。

控制器140优选始终优先处理控制单元134的信号。

佩戴者130在电车上睡着的情况下，控制器140也可以根据从加速度传感元件145得到的信息检测出头部的摇晃，根据从拍摄单元148得到的信息检测出位于电车中，切断影像投射装置121的电源等来节电。

佩戴者130位于与通常不同的地域的情况下，控制器140根据传感单元147的位置信息检测出位于与以往不同的位置的状态，根据拍摄单元的信息判别是旅行还是出差，可以从通信单元133得到旅行手册、附近的美食信息等，并通知给佩戴者。

如上所述，控制器140还具有根据多个信息决定要处理的内容的功能。

另外，本发明并不限定于上述的实施例，而包含各种变形例。例如，上述的实施例是为了便于理解本发明而进行的详细说明，并不一定必须具备说明的所有结构。此外，可以将某实施例的结构的一部分置换成其他实施例的结构，或者，也可以对某实施例的结构追加其他实施例的结构。此外，可以对各实施例的结构的一部分进行其他结构的追加、删除、置换。

此外，上述的各结构、功能、处理部、处理单元等，其中的一部分或全部例如可以通过用集成电路设计等而以硬件实现。此外，上述的各结构、功能等，也可以通过由处理器解释、执行用于实现各种功能的程序而以软件实现。可以将用于实现各功能的程序、表格、文件等信息存储在存储器或硬盘、SSD等记录装置中，或存储在IC卡、SD卡等记录介质中。

此外，控制线和信息线表示了认为在说明上必要的部分，并不一定必须表示出产品上的所有控制线和信息线。实际上，也可以认为几乎所有的结构相互连接。

符号说明

1影像投射装置；

3透镜部；

4全反射面；

6保护元件；

7影像生成元件；

8光源；

9拍摄元件；

130佩戴者；

131头戴式显示器；

133通信单元；

134控制单元；

135电力供给单元；

139声音传感元件；

140控制器；

145加速度传感元件；

146位置传感元件；

147传感单元；

149距离测量单元；

158触摸传感元件；

211影像生成部；

212支持部；

213投射部。

Claims (8)

1.一种向眼睛投射影像的影像投射装置，其特征在于，该影像投射显示装置具备：

影像生成部，其生成影像；

投射部，其向眼睛导入通过该影像生成部生成的影像；以及

支持部，其连接该投射部与上述影像生成部，

上述投射部具有通过该投射部生成的影像在30cm至3m的范围的距离Lobj处最容易视觉辨认的透镜功能，

当将人的瞳孔的宽度设为Hp，将上述投射部和上述支持部的除了部分突起的最大宽度设为Hd，将从上述投射部的上述影像侧观察时上述Hh最宽的离眼睛的距离设为Ld时，满足Hp/Lobj＞Hd/(Lobj－Ld)。

2.根据权利要求1所述的影像投射装置，其特征在于，

上述影像生成部具备出射所生成的影像的出射部，

上述投射部具备入射从上述影像生成部出射的影像的入射部，

上述影像生成部的上述出射部与上述投射部的上述入射部之间通过空气传输影像。

3.根据权利要求2所述的影像投射装置，其特征在于，

上述支持部的宽度小于上述投射部的宽度。

4.根据权利要求3所述的影像投射装置，其特征在于，

将上述影像生成部配置在从眼睛的瞳孔中心观察正前方时的±35度的范围外。

5.根据权利要求3所述的影像投射装置，其特征在于，

上述支持部设置有遮光壁，该遮光壁覆盖由上述影像生成部和上述投射部形成的至少1个面。

6.根据权利要求3所述的影像投射装置，其特征在于，

将由连接上述影像生成部的上述出射部与上述投射部的上述入射部的中心之间而形成的线、和向眼睛投射的影像的前进方向形成的线所成的角度设为45度至90度的范围。

7.根据权利要求3所述的影像投射装置，其特征在于，

上述影像生成部具备生成影像的影像生成元件，

该影像投射装置具有通过改变上述投射部与上述影像生成元件之间的距离，来改变通过眼睛视觉辨认的影像的距离的对焦调整功能。

8.一种向视场的一部分投射影像的头戴式显示器，其特征在于，具备：

权利要求1至7中的任一项所述的影像投射装置；

供给电源的电源供给单元；

拍摄外部影像的拍摄单元；

与外部进行信息通信的通信单元；

检测使用者的位置、角度、加速度等的传感单元；

使用者控制上述头戴式显示器的控制单元；

测量到位于使用者前方的物体的距离的距离测量单元；以及

控制上述头戴式显示器的动作的控制器，

上述头戴式显示器具有根据从上述距离测量单元得到的距离信息变更影像的分辨率的功能。