CN114127615A - 头戴式显示器 - Google Patents

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Abstract

本实施方式涉及的头戴式显示器(100)包括:反射部件,将用于形成显示图像的显示光(PL11、PR11)向用户的方向反射;分束器(122),以从左眼的前方空间遍及到右眼的前方空间的方式配置在反射部件与用户之间;第一分隔板(141),在比分束器(122)靠前方的位置,配置在用户的左眼的前方空间与右眼的前方空间之间;以及第二分隔板(142),在比分束器(122)靠后方的位置,配置在用户的左眼的前方空间与右眼的前方空间之间,第一分隔板(141)的分束器(122)侧的端部(141a)对用户隐藏。

Description

头戴式显示器
技术领域
本发明涉及头戴式显示器。
背景技术
在专利文献1中公开了一种具有凹面屏幕和半透半反镜的头戴式显示器。半透半反镜配置在凹面屏幕和用户之间。来自左右的液晶显示器的光被半透半反镜向前方反射。由半透半反镜反射的光被凹面屏幕向后方反射。然后,由凹面屏幕反射的光穿过半透半反镜和目镜而入射至用户的左右眼。一体设置的半透半反镜由左右的液晶显示器共同使用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开第2000-249975号公报。
发明内容
如上所述,在头戴式显示器中,设置有用于将来自显示元件的显示光引导至左眼和右眼的光学系统。但是,在头戴式显示器中,存在产生例如来自右眼用显示元件的显示光入射到左眼的被称为串扰光的噪声成分从而降低显示质量的问题。特别是,在为了在左右方向上扩大视野角而使光学系统大型化的情况下,串扰的影响变大。串扰是来自左右显示元件的显示光分别入射到与所意图的眼睛相反的一侧的眼睛。关于这一点,使用图25进行说明。图25是示意性地表示显示元件及光学系统的结构的俯视图。
在左眼EL之前配置有分束器122L和合束器121L。同样地,在右眼ER之前配置有分束器122R和合束器121R。来自配置在分束器122L的上方的左眼用显示元件101L的显示光PL11被分束器122L反射,入射到合束器121L。由合束器121L反射的显示光PL11经由分束器122L入射到左眼EL。
然而,由合束器121L反射的显示光PL11的一部分作为串扰光PCT入射到右眼ER。在图25中省略了图示,但是同样地,来自右眼用显示元件101R的显示光PR11的一部分作为串扰光入射到左眼EL。若来自左右的显示元件的显示光PL11、PR11的一部分作为串扰光PCT入射到相反侧的眼睛,则成为显示图像的噪声成分。因此,有可能产生对比度的降低、双重像等,从而显示质量降低。在专利文献1中,存在由于无法充分抑制串扰,因此无法获得高显示质量的问题。
本公开是鉴于上述问题而完成的,其目的在于提供一种显示质量高的头戴式显示器。
本实施方式涉及的头戴式显示器包括:反射部件,配置于用户的前方,将形成显示图像的显示光向用户的方向反射;分束器,以从所述用户的左眼的前方空间遍及到右眼的前方空间的方式配置在所述反射部件与用户之间,将所述显示光反射到所述反射部件,并使由所述反射部件反射的显示光透过;第一分隔板,在比所述分束器靠前方的位置,配置在所述左眼的前方空间与所述右眼的前方空间之间;以及第二分隔板,在比所述分束器靠后方的位置,配置在所述左眼的前方空间与所述右眼的前方空间之间,所述第一分隔板的所述分束器侧的端部对用户隐藏。
根据本公开,能够提供显示质量高的头戴式显示器。
附图说明
图1是表示本实施方式涉及的头戴式显示器的一部分的结构的图。
图2是表示本实施方式涉及的头戴式显示器的功能块的图。
图3是用于说明头戴式显示器的光学系统中的显示光以及外部光的图。
图4是用于说明对左右光学系统分别设置分束器的结构的侧视图。
图5是示意性地表示实施方式1涉及的头戴式显示器的光学系统的结构的俯视图。
图6是示意性地表示实施方式1涉及的头戴式显示器的光学系统的结构的侧视图。
图7是表示分隔板141、142的一个例子的图。
图8是表示分隔板141、142的厚度相同时的结构的图。
图9是示意性地表示通过图8的结构而视认的图像的图。
图10是示意性地表示通过图7的结构而视认的图像的图。
图11是表示分隔板142的变形例1的图。
图12是表示分隔板142的变形例2的图。
图13是表示分隔板142的变形例3的图。
图14是用于说明入射到眼睛的外部光的图。
图15是表示分隔板的漫反射率的空间分布的图。
图16是表示分隔板142的变形例4的图。
图17是表示分隔板142的变形例5的图。
图18是示意性地示出实施方式2的结构的俯视图。
图19是从后方观察实施方式2的结构的示意图。
图20是从右眼侧观察实施方式2的结构的示意图。
图21是示意性地示出实施方式3的结构的俯视图。
图22是示意性地示出实施方式3的结构的侧视图。
图23是示意性地示出变形例6的结构的俯视图。
图24是示意性地示出检测视线用的光源和光传感器的配置例子的俯视图。
图25是用于说明显示光的串扰的图。
具体实施方式
以下,参照附图对应用了本发明的具体实施方式进行详细说明。但是,本公开并不限定于以下的实施方式。另外,为了明确说明,适当地简化了以下的记载以及附图。
实施方式1
参照附图对本实施方式涉及的头戴式显示器及其显示方法进行说明。图1是示意性地表示头戴式显示器100的一部分的结构的立体图。图2是表示头戴式显示器100的一部分的功能块的图。在图1、图2中,主要示出与头戴式显示器100的图像显示有关的结构。在图1中,示出了头戴式显示器100的内部结构,实际上,图1所示的各构成要素也可以被盖等覆盖。
头戴式显示器100能够应用于游戏、娱乐、产业、医疗、飞行模拟器等各种用途。头戴式显示器100例如是VR(Virtual Reality:虚拟现实)头戴式显示器、AR(AugtedReality:增强现实)头戴式显示器、MR(Mixed Reality:混合现实)头戴式显示器。另外,在本实施方式中,头戴式显示器100是用于AR、MR的光学透视型的头戴式显示器,但也可以是非透过型的头戴式显示器。
以下,为了说明的明确化,使用XYZ三维正交坐标系进行说明。以用户为基准,将前后方向(进深方向)设为Z方向,将左右方向(水平方向)设为X方向,将上下方向(铅垂方向)设为Y方向。前方向设为+Z方向,后方向设为-Z方向,右方向设为+X方向,左方向设为-X方向,上方向设为+Y方向,下方向设为-Y方向。
未图示的用户佩戴头戴式显示器100。头戴式显示器100具备显示元件部101、框架102、左眼用光学系统103L、右眼用光学系统103R以及控制部105。控制部105具备控制部105L和控制部105R。
框架102具有护目镜形状或眼镜形状,通过未图示的头带等佩戴于用户的头部。在框架102上安装有显示元件部101、左眼用光学系统103L、右眼用光学系统103R、控制部105L、控制部105R。另外,在图1中,图示了双眼式的头戴式显示器100,但也可以是具有眼镜形状的非沉浸型头戴式显示器。
显示元件部101具备左眼用显示元件101L和右眼用显示元件101R。左眼用显示元件101L生成用于左眼的显示图像。右眼用显示元件101R生成用于右眼的显示图像。左眼用显示元件101L和右眼用显示元件101R分别具备液晶监视器、有机EL(Electro-Luminescence:电致发光)监视器等平板显示器。左眼用显示元件101L和右眼用显示元件101R可以是具有曲面形状的显示器。左眼用显示元件101L和右眼用显示元件101R分别具备配置成阵列状的多个像素。在此,所谓阵列状的配置,不仅是二维状的配置,也可以是笔形排列等。左眼用显示元件101L配置在右眼用显示元件101R的左侧(-X侧)。
在显示元件部101的上方(+Y侧)设置有控制部105。向控制部105供给来自外部的影像信号、控制信号、电源。例如,通过HDMI(注册商标)等有线连接、或者WiFi(注册商标)、BlueTooth(注册商标)等无线连接,将影像信号等输入到控制部105。头戴式显示器100也可以具备生成影像信号的影像生成部(未图示),控制部105也可以输入影像生成部生成的影像信号等。
控制部105L和控制部105R具备诸如CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)和存储器的硬件资源,并且根据存储在存储器中的计算机程序进行操作。并且,控制部105L、控制部105R分别具备显示器的驱动电路等。控制部105L基于影像信号、控制信号等生成左眼用图像的显示信号,并输出到左眼用显示元件101L。由此,左眼用显示元件101L输出用于显示左眼用图像的显示光。控制部105R基于影像信号、控制信号等生成右眼用图像的显示信号,并输出到右眼用显示元件101R。由此,右眼用显示元件101R输出用于显示右眼用的显示图像的显示光。即,控制部105将显示信号输出到显示元件部101。
另外,显示元件部101不限于将左眼用显示元件101L和右眼用显示元件101R形成为不同的显示元件的结构,也可以是采用单一的显示元件的结构。单个显示元件可以生成左眼用的显示图像和右眼用的显示图像。在该情况下,显示元件部101使用显示器的显示区域的单侧的一部分生成左眼用图像,使用相反侧的一部分生成右眼用图像。
显示元件部101、控制部105等的一部分或全部不限于固定于框架102的结构,也可以以能够拆装的方式设置于框架102。例如,也可以通过将智能手机或平板电脑等安装在于框架102来实现显示元件部101、控制部105等。在该情况下,在智能手机等中预先安装生成头戴式显示器用的显示图像的应用程序(App)即可。
左眼用光学系统103L将左眼用显示元件101L输出的显示光作为左眼用图像引导至用户的左眼EL。右眼用光学系统103R将右眼用显示元件101R输出的显示光作为右眼用图像引导至用户的右眼ER。左眼用光学系统103L配置在右眼用光学系统103R的左侧(-X侧)。左眼用光学系统103L配置在用户的左眼EL的前方(+Z方向)。右眼用光学系统103R配置在用户的右眼ER的前方(+Z方向)。用户能够在正面前方(+Z方向)视认显示元件部101生成的显示图像的虚像。
如上所述,本实施方式涉及的头戴式显示器100可以是半透过型或非透过型头戴式显示器中的任一种。另外,在此,设为头戴式显示器100是半透过型头戴式显示器来进行说明。因此,左眼用光学系统103L和右眼用光学系统103R具备稍后将描述的合束器。在半透过型头戴式显示器100中,来自显示元件部101的显示光和外部光入射到左眼EL和右眼ER。因此,用户能够视认在前方(+Z方向)的风景上重叠了显示图像的重叠图像。
以下,对左眼用光学系统103L和右眼用光学系统103R(以下,简称为光学系统)的例子进行说明。图3是示意性地表示光学系统的侧视图。此外,由于左眼用光学系统103L和右眼用光学系统103R具有相同的结构,因此主要对左眼用光学系统103L进行说明。
左眼用光学系统103L具备合束器121L、分束器122和遮光部150L。右眼用光学系统103R具备合束器121R、分束器122和遮光部150R。合束器121L、121R、分束器122以及遮光部150L、150R固定于图1所示的框架102。
分束器122在左眼光学系统103L和右眼光学系统103R中是共用的。即,左眼用光学系统103L和右眼用光学系统103R共用单个分束器122。
合束器121L为凹面镜,分束器122为平面镜。合束器121L和分束器122是半透半反镜等分束器,反射入射光的一部分,使一部分透过。若合束器121L的反射比率与透过比率相等,则合束器121L透过入射光的大致一半的光量,反射剩余的一半。同样地,若分束器122的反射比率与透过比率相等,则分束器122透过入射光的大致一半的光量,反射剩余的一半。合束器121L及分束器122也可以增加反射比率而减少透过比率,也可以减少反射比率而增加透过比率。
合束器121L及分束器122配置于用户的左眼EL的正面前方(+Z方向)。另外,合束器121L配置于分束器122的前方(+Z方向)。
在分束器122的上方(+Y方向)配置有左眼用显示元件101L。左眼用显示元件101L射出用于形成显示图像的显示光PL11。即,左眼用显示元件101L配置在左眼EL的前方斜上方。
遮光部150L配置于分束器122的下方(-Y方向)。即,遮光部150L配置于左眼EL的前方斜下方。遮光部150L为了遮挡前方斜下方的视野而设置。遮光部150L由吸收光的黑色材料等形成。也可以代替遮光部150L而设置用于视认前方斜下方的下部窗。
对来自左眼用显示元件101L的显示光PL11进行说明。左眼用显示元件101L的显示面面向下方(-Y方向)。因此,来自左眼用显示元件101L的显示光PL11向下方(-Y方向)射出。在左眼用显示元件101L的下方(-Y方向)倾斜配置有分束器122。来自左眼用显示元件101L的显示光PL11入射到分束器122。分束器122反射显示光PL11的一部分。另外,透过分束器122的剩余的显示光PL11被遮光部150L吸收。
由分束器122反射的显示光PL11向前方(+Z方向)反射。然后,显示光PL11入射到合束器121L。合束器121L向后方(-Z方向)反射显示光PL11的一部分。将由合束器121L反射的显示光PL11设为显示光PL12。此外,合束器121L是凹面镜,反射显示光PL11,以使显示光PL12朝向左眼EL聚光。由合束器121L反射的显示光PL12入射到分束器122。分束器122使显示光PL12的一部分透过。
透过分束器122的显示光PL12入射到左眼EL。这样,左眼用光学系统103L将来自左眼用显示元件101L的显示光PL11引导至用户的左眼EL。通过光学系统,能够在用户的前方(+Z方向)显示虚像。另外,由于使用凹面镜作为合束器121L,因此显示图像被放大显示。
接着,对来自用户的前方(+Z方向)的外部光PL21进行说明。外部光PL21的一部分透过合束器121L。透过合束器121L的外部光PL21入射到分束器122。分束器122使外部光PL21的一部分透过。透过分束器122的外部光PL21入射到左眼EL。
由于头戴式显示器100为半透过型,因此合束器121L对来自前方(+Z方向)的外部光PL21和来自左眼用显示元件101L的显示光PL11进行合成。通过在用户的前方(+Z方向)设置合束器121L,能够将头戴式显示器100设为光学透视方式。在用户的前方(+Z方向)的风景上重叠显示图像。即,用户能够视认叠加了显示图像的风景。
关于右眼用光学系统103R,与左眼用光学系统103L相同。此外,分束器122在左眼用光学系统103L和右眼用光学系统103R中是共用的。即,一体形成的一个分束器122被配置在左眼用光学系统103L的显示光PL11、PL12和右眼用光学系统103R的显示光PR11、PR12的光路中。
通过左眼用光学系统103L和右眼用光学系统103R共用分束器122,能够容易地进行对准调整。换言之,当左眼用光学系统103L和右眼用光学系统103R使用不同的分束器时,需要高精确度的对准调整。以下,使用图4对左眼用光学系统103L和右眼用光学系统103R中分别设置分束器122的结构进行说明。
在图4中,在左眼用光学系统103L和右眼用光学系统103R中分别设置有分束器122。左眼用光学系统103L的分束器122表示为分束器122L,左眼用光学系统103L的分束器122表示为分束器122R。分束器122L和分束器122R是单独的光学部件。在将分束器122L和分束器122R分别安装在框架102等时,有时会产生安装误差。
图4示出了分束器122L与分束器122R的设置角度由于安装误差等而偏移的状态。当分束器122L与分束器122R的设置角度不同时,显示光PL11、显示光PR11的反射方向产生偏移。这里,将由分束器122L向合束器121L的方向反射的显示光PL11作为显示光PL13,将由分束器122R向合束器121R的方向反射的显示光PR11作为显示光PR13。由于安装误差等,导致显示光PL13的传播方向与显示光PR13的传播方向不平行。
在这种情况下,在用户视认的左眼用显示图像与右眼用显示图像之间产生位置偏移。在图4中,在分束器122L和分束器122R中,围绕X轴的角度不同。在图4中,将从左眼EL观察到的左眼用显示图像的中心方向表示为中心轴OXL,将从右眼ER观察到的右眼用显示图像的中心方向表示为中心轴OXR。如果中心轴OXL与中心轴OXR由于安装误差而不平行,则左眼用显示图像和右眼用显示图像在上下方向(Z方向)上偏移而被视认。用户在左眼用显示图像的上方(+Z方向)视认右眼用显示图像。
特别是,在为了形成光学透视而使用合束器121L、121R的结构中,用户能够通过合束器121L、121R观看外界的景色或物体。在这种情况下,当用户使焦点对准外界时,左右的显示图像变成偏移的状态,用户视认为重影。为了实现头戴式显示器100的轻量化、低成本化,而用树脂制作框架102、分束器122时,难以高精确度地对2个分束器122L、122R进行对准调整。
对此,在图3中,左眼用光学系统103L和右眼用光学系统103R使用共同的分束器122。因此,不会产生分束器122的安装误差。能够抑制用户视认的显示图像的位置偏移,能够获得高显示质量。即使用树脂制作分束器122,也能够高精确度地进行对准调整,因此能够实现头戴式显示器100的轻量化。
接着,使用图5及图6对用于抑制串扰的结构进行说明。图5是示意性地表示光学系统的俯视图,图6是侧剖视图。如图5和图6所示,在左眼用光学系统103L与右眼用光学系统103R之间设置有分隔部140。另外,分束器122从左前方空间160L遍及到右前方空间160R而配置。
分隔部140配置于左眼EL的前方(+Z方向)的空间(以下,设为左前方空间160L)与右眼ER的前方(+Z方向)的空间(以下,设为右前方空间160R)之间。左前方空间160L和右前方空间160R被分隔部140分隔。分隔部140规定X方向上的左前方空间160L与右前方空间160R的边界。
此外,左前方空间160L成为由合束器121L、左眼用显示元件101L、遮光部150L、分隔部140、框架102(一并参照图1)以及用户的脸部规定的空间。即,左前方空间160L的前方(+Z方向)面向合束器121L,后方(-Z方向)面向用户的脸部。左前方空间160L的上方(+Y方向)面向左眼用显示元件101L,下方(-Y方向)面向遮光部150L。左前方空间160L的右侧(+X方向)面向分隔部140,左侧(-X方向)面向框架102。
同样地,右前方空间160R成为由合束器121R、右眼用显示元件101R、遮光部150R、分隔部140、框架102(一并参照图1)以及用户的脸部规定的空间。即,右前方空间160R的前方(+Z方向)面向合束器121R,后方(-Z方向)面向用户的脸部。右前方空间160R的上方(+Y方向)面向右眼用显示元件101R,下方(-Y方向)面向遮光部150R。右前方空间160R的右侧(+X方向)面向框架102,左侧(-X方向)面向分隔部140。
如图6所示,分隔部140具有分隔板141及分隔板142。分隔部140由2个分隔板141、142构成。分隔板141配置于比分束器122靠前方(+Z方向)的位置。分隔板142配置于比分束器122靠后方(-Z方向)的位置。分隔板141可以与分束器122接触,也可以与分束器122不接触。分隔板142可以与分束器122接触,也可以与分束器122不接触。分隔板141和分隔板142配置为至少间隔分束器122的厚度。
分隔板141和分隔板142分别是对可视光进行漫反射的漫反射板。漫反射是指在光的反射中除去镜面反射的漫反射成分。分隔板141和分隔板142将入射的外部光和显示光在各个方向上扩散并反射。另外,分隔部140也可以不完全分隔左前方空间160L和右前方空间160R。即,左前方空间160L和右前方空间160R也可以一部分相连。
分隔部140遮挡来自左眼用显示元件101L的显示光PL11、PL12入射到右眼ER。另外,分隔部140遮挡来自右眼用显示元件101R的显示光PR11、以及由合束器121R反射的显示光PR11即显示光PR12入射到左眼EL。即,分隔部140对图25所示的串扰光PCT进行遮光。由此,能够抑制串扰,从而能够提高显示质量。
另外,由于分隔部140的分隔板141和分隔板142是漫反射板,所以入射到分隔部140的光的一部分到达左眼EL或右眼ER。例如,通过合束器121L的外部光PL21的一部分被分隔部140漫反射而入射到左眼EL。另外,来自左眼用显示元件101L的显示光PL11、PL12的一部分被分隔部140漫反射而入射到左眼EL。通过合束器121R的外部光PR21的一部分被分隔部140漫反射而入射到右眼ER。另外,来自右眼用显示元件101R的显示光PR11、PR12的一部分被分隔部140漫反射而入射到右眼ER。
因此,在本实施方式中,与分隔部140为非漫反射板的情况相比,能够防止分隔部140被用户视认为黑影。换言之,分隔部140以使分隔部140变得不显眼的方式对光的一部分进行漫反射。另外,非漫反射板是指例如着色成黑色的树脂板。
只要调整分隔部140的漫反射率,以使分隔部140不要变得过亮或过暗而显眼即可。漫反射率是漫反射的光量相对于入射光量的比率,表示颜色的亮度。漫反射率能够通过对分隔部140进行着色的颜色、以及分隔部140的表面加工来进行调整。分隔部140的漫反射率可以在不是过亮的0%附近且不是过暗的100%附近的范围内。由此,用户能够自然地视认显示图像,因此能够提高显示质量。
为了使分隔部140成为适当的漫反射率而不显眼,例如,分隔部140能够使用被着色为灰色等的树脂板。灰色指的是白色与黑色的混合颜色即无彩色中的、除混合比为白色100%的白色与混合比为黑色100%的黑色以外的颜色。灰色也包括混合比为白色1%且黑色99%的颜色,还包括白色99%且黑色1%的颜色。即,分隔部140被着色成既不是白色也不是黑色的颜色。
另外,通过对分隔部140的表面实施漫反射加工而形成,能够使分隔部140具有适当的漫反射率而不显眼。漫反射加工是指例如用砂纸等擦拭树脂表面而使其粗糙成微细凹凸。在此,分隔部140的表面是面对左前方空间160L的面以及面对右前方空间160R的面。即,分隔板141和分隔板142的表面是面向左前方空间160L的面和面向右前方空间160R的面。能够对分隔板141及分隔板142的表面实施漫反射加工。
也可以与分隔部140的明暗度无关地,使分隔部140与肤色等用户皮肤的颜色大致同色而不显眼。用户皮肤的颜色通常是指能够被识别为肤色的所有颜色,能够根据人种的皮肤的颜色而适当地变更。用户皮肤的颜色例如可以设为在CIE色度图上处于0.375≤x≤0.400且0.340≤y≤0.360的范围内的颜色。当用户为白色人种时的皮肤颜色也可以设为在CIE色度图上处于0.375≤x≤0.385且0.340≤y≤0.345的范围内的颜色。当用户为蒙古人种或黑色人种时的皮肤颜色也可以设为在CIE色度图上处于0.390≤x≤0.400且0.350≤y≤0.360的范围内的颜色。通过将分隔部140设为与皮肤的颜色不同的颜色,分隔部140与鼻子融合,像鼻子的一部分那样被视认,因此能够提高显示质量。
由于分隔部140为漫反射板,所以分隔部140不会被强调,用户能够视认显示图像。由此,能够提高显示质量。另外,由于入射到分隔部140的显示光也被漫反射,所以能够防止由在分隔部140反射的显示光形成显示图像的一部分。由此,能够提高显示质量。
另外,只要由以左右方向(X方向)为厚度方向的薄板形成分隔部141、分隔部142即可。YZ平面中的分隔部141、分隔部142的形状只要根据左前方空间160L和右前方空间160R的形状来决定即可。另外,作为分隔板141的漫反射板的端边可以形成为沿着显示元件部101、合束器121L、121R以及分束器122的形状。作为分隔板142的漫反射板的端边可以形成为沿着分束器122和遮光部150L、150R的形状。如图6所示,分隔部141的前方(+Z方向)侧的端边沿着合束器121L、121R的弯曲而形成。即,在YZ平面中,分隔部141的前方(+Z方向)侧的端边形成为圆弧状。由此,能够适当地分隔左前方空间160L和右前方空间160R,因此能够有效地抑制串扰。
接着,对分隔板141和分隔板142的形状进行详细说明。图7是示意性地表示图6的VII-VII剖面中的结构的图。以下,将X方向上的分隔板141、142的大小作为分隔板141、142的厚度进行说明。
分隔板141具有固定的厚度。即,X方向上的分隔板141的大小与Z方向的位置无关而是固定的。另外,将分隔板141的分束器122侧的端部作为端部141a。
分隔板142呈锥形,随着从-Z侧的端部朝向+Z方向而变厚。即,X方向上的分隔板142的大小根据Z方向的位置而变化。若将分隔板142的分束器122侧的端部作为端部142a,则端部142a的厚度比端部141a的厚度厚。通过这样的结构,能够防止分隔板141的端部141a看起来明亮。由此,能够获得更高的显示质量。
关于这一点,使用图8至图10进行说明。图8表示分隔板141和分隔板142的厚度相同的比较例的结构。图9是示意性地表示在图8的结构中用户视认的图像的图。图10是示意性地表示在图7的结构中用户视认的图像的图。在图9、图10中,将左眼视认的图像设为左眼图像IL,将右眼视认的图像设为右眼图像IR,将由双眼视认的图像设为双眼图像IC。
在图8中,分隔板141和分隔板142的厚度是固定的。因此,分隔板142没有形成为比分隔板141的端部141a的厚度厚。分隔板141和分隔板142配置为至少间隔分束器122的厚度。
当分隔板142的厚度与分隔板141的端部141a的厚度相同时,分隔板141的端部141a会被左眼EL以及右眼ER视认。另外,不仅端部141a,也可能视认位于从左眼EL朝向右斜前方的光线的延伸目的地的合束器121R、外部光、框架102的内侧等。另外,还可能视认位于从右眼ER朝向左斜前方的光线的延伸目的地的合束器121L、外部光、框架102的内侧等。如果显示光PL11等入射至分隔板141的端部141a、合束器121L、121R、外部光以及框架102的内侧等,则光向左眼EL或者右眼ER的方向反射,透过分束器122而入射至左眼EL或者右眼ER。因此,如图9所示,明亮的斜线170进入用户视认的左眼图像IL、右眼图像IR和双眼图像IC。通过端部141a等的反射,在视认的图像上形成有斜线170。由于分隔板141和分隔板142的边界部分明亮地发光,因此用户会视认斜线170。
对此,在本实施方式中,如图7所示,端部142a比端部141a厚。在端部141a、合束器121L、121R、外部光以及框架102的内侧等反射而朝向左眼EL或右眼ER的方向的光被端部142a遮挡。因此,如图10所示,用户能够视认没有斜线的左眼图像IL、右眼图像IR和双眼图像IC。即,能够防止在端部141a等反射的光到达左眼EL或右眼ER。换言之,端部142a的厚度优选为端部141a不会被视认的厚度。另外,端部142a的厚度优选为不仅端部141a,还不会视认位于从左眼EL朝向右斜前方的光线的延伸目的地的合束器121R、外部光、框架102的内侧等的厚度。另外,端部142a的厚度优选为不会视认位于从右眼ER朝向左斜前方的光线的延伸目的地的合束器121L、外部光、框架102的内侧等的厚度。由此,能够防止由端部141a处的反射光形成的斜线170被视认,因此能够实现更高的显示质量。
例如,能够将分隔板141的端部141a的厚度设为1mm,将分隔板142的端部142a的厚度设为2mm。当然,端部141a、端部142a的厚度没有特别限定。例如,端部142a的厚度也可以为端部141a的厚度的2倍以上。分隔板141及分隔板142作为左右对称的形状,优选配置在左右方向(X方向)的中心。
并且,由于分隔板142形成为锥状,侧面的角度是固定的,因此能够防止因显示光PL12以及外部光PL21等在分隔板142上产生阴影。因此,能够防止在分隔板142中产生局部被视认为变暗的部分,能够获得更高的显示质量。
另外,分隔板142形成为其在分束器122侧的端部142a比分隔板141的端部141a厚,但也可以形成为端部142a的附近比分隔板141的端部141a厚。端部142a的附近是指在分隔板142的从端部142a起的-Z方向的位置的厚度形成得比分隔板141的端部141a厚的情况下,端部141a等不会被视认的位置。即,只要分隔板142的分束器122侧的端部142a或者端部142a的附近的厚度比分隔板141的分束器122侧的端部141a的厚度厚即可。
当分隔板142的端部142a的附近形成为比分隔板141的端部141a厚时,分隔板142只要随着从-Z侧的端部朝向+Z方向而变厚至端部142a的附近即可,从端部142a的附近至端部142a的形状不限。关于分隔板142的形状,从端部142a的附近到端部142a可以是相同的厚度,也可以随着从端部142a的附近朝向端部142a而变薄。
变形例
在图7中,分隔板142的厚度呈锥形变化,但分隔板142不限于锥形。以下,对变形例的分隔板142的形状进行说明。
图11是表示分隔板142的变形例1的形状的图。在图11中,分隔板142的厚度呈阶段性地变化。因此,分隔板142的XZ截面为T字形。具体地,仅分隔板142的分束器122侧的端部142a变厚。因此,分隔板142在分束器122侧的端部142a具有厚壁部142b。
图12是表示分隔板142的变形例2的形状的图。在图12中,分隔板142的厚度呈阶段性地变化。具体地,分隔板142的远离分束器122侧的端部142a的部位变厚。如图12所示,分隔板142的XZ截面呈十字形。因此,分隔板142在分束器122侧的端部142a的附近具有厚壁部142b。即,分隔板142在从端部142a向-Z方向的位置配置有厚壁部142b,以使端部141a不被视认即可。
图13是表示分隔板142的变形例3的形状的图。在图13中,分隔板142的厚度是固定的。因此,无论分隔板142的Z方向的位置如何,整体都比端部141a的厚度厚。即使是变形例1至3的结构,由端部141a等反射的反射光也被分隔板142遮挡。因此,能够防止端部141a等被左眼EL或右眼ER视认。
分隔板142的形状不限于图示的形状。分隔板142比分隔板141的端部141a的厚度厚即可。如图7、图11、图12所示,可以是分隔板142的一部分比端部141a的厚度厚,也可以如图13那样分隔板142的全部比端部141a的厚度厚。即,分隔板142的一部分或全部比端部141a的厚度厚即可。优选至少分隔板142的分束器122侧的端部142a或端部142a的附近比端部141a厚。由此,能够防止分隔板141的端部141a等的反射光产生的斜线170被视认。因此,能够获得高显示质量。
另外,在图7、图11、图12、图13中,分隔板141为固定厚度的平行平板,但分隔板141的形状没有特别限定。例如,也可以与图7的分隔板142相同,分隔板141为锥形。即,也可以随着从端部141a朝向+Z方向,分隔板141的厚度变厚。
并且,在本实施方式中,可以将分隔板141和分隔板142的漫反射率设为不同的值。关于这一点,使用图14进行说明。图14是用于说明由分隔板141、142漫反射的外部光的光量的图。另外,由于左眼用光学系统103L和右眼用光学系统103R具有相同的结构,所以仅说明左眼用光学系统103L。
在图14中,对由分隔板141、142漫反射的外部光中的10%左右朝向左眼EL的情况进行说明。即,假定在分隔板141的部位C以及分隔板142的部位D的任一个中,入射到分隔板141、142的外部光的1/10左右向左眼EL的方向反射。另外,假定合束器121L及分束器122的透过率为50%、反射率为50%。
首先,对在入射到分束器122之前被分隔板141漫反射的外部光PL211进行说明。透过合束器121L的外部光PL211在部位C入射到分隔板141。这里,如果将入射到合束器121L之前的外部光PL211的光量设为100,则透过合束器121L的外部光PL211的光量为50(=100×0.5)。
并且,在部位C扩散的外部光PL211的一部分透过分束器122而入射到左眼EL。在部位C扩散并朝向左眼EL的外部光PL211的光量为5(=50×0.1)。此外,透过分束器122到达左眼EL的外部光PL211的光量为2.5(=5×0.5)。
接着,对入射到分束器122后进行漫反射的外部光PL212进行说明。外部光PL212在透过合束器121L后,入射到分束器122。因此,透过合束器121L的外部光PL212的一半透过分束器122,剩余的一半被分束器122反射。将外部光PL212中的由分束器122反射的光作为外部光PL213。将外部光PL212中的透过分束器122的光作为外部光PL214。
如果将入射到合束器121L之前的外部光PL212的光量设为100,则刚透过合束器121L之后的外部光PL212的光量为50(=100×0.5)。此外,刚由分束器122反射之后的外部光PL213的光量为25(=50×0.5)。刚透过分束器122之后的外部光PL214的光量为25(=50×0.5)。
然后,外部光PL213在部位C被分隔板141漫反射。被分隔板141漫反射的外部光PL213的一部分朝向左眼EL。被分隔板141漫反射而朝向左眼EL的外部光PL213的光量为2.5(=25×0.1)。此外,外部光PL213在透过分束器122之后入射至左眼EL。因此,到达左眼EL的外部光PL213的光量为1.25(=2.5×0.5)。
外部光PL214在部位D处被分隔板142漫反射。被分隔板142漫反射的外部光PL214的一部分朝向左眼EL。被分隔板142漫反射而朝向左眼EL的外部光PL214的光量为2.5(=25×0.1)。因此,到达左眼EL的外部光PL214的光量为2.5。
因此,在部位C漫反射的外部光PL211、外部光PL213的合计光量为3.75(=2.5+1.25)。另一方面,在部位D漫反射的外部光PL214的光量为2.5。在部位C和部位D,被用户视认的亮度产生差异。对于用户而言,在部位C被视认为得比部位D明亮。换言之,对于用户而言,与分隔板142相比,分隔板141被视认得更明亮。
因此,在本实施方式中,将分隔板141与分隔板142的漫反射率设为不同的值。具体而言,使分隔板142的漫反射率比分隔板141的漫反射率高。由此,能够减少分隔板141与分隔板142之间的亮度的差异,因此能够得到更高的显示质量。即,通过调整分隔板141和分隔板142的漫反射率,能够校正分隔部140的亮度的不均匀性。因此,可以得到更高的显示质量。
另外,只要以比分隔板142更深的颜色对分隔板141进行着色即可。这样,分隔板142的光的漫反射率比分隔板141的光的漫反射率高。通过使分隔板142的漫反射率为分隔板141的漫反射率的1.5倍左右,用户能够以相同程度的亮度视认分隔板141与分隔板142。当然,分隔板142的漫反射率可以为分隔板141的漫反射率的1.5倍以上,也可以为1.5倍以下。
分隔板141和分隔板142为相同的颜色,仅通过改变颜色的浓淡来使漫反射率不同即可。在使分隔板141和分隔板142为灰色的情况下,通过改变白色与黑色的混合比而改变颜色的浓淡来使漫反射率不同即可。在想要成为漫反射率低的深灰色的情况下,可以是增加了黑色比率的颜色,在想要成为漫反射率高的浅灰色的情况下,可以是增加了白色比率的颜色。
也可以通过在分束器122的前方(+Z方向)和后方(-Z方向)改变分隔板141与分隔板142的表面的漫反射加工,使漫反射率不同。将分隔板141和分隔板142中的一方作为漫反射率高的漫反射加工,将另一方作为漫反射率低的漫反射加工即可。在想要提高漫反射率的情况下,使凸凹的间距变窄即可,在想要降低漫反射率的情况下,使凸凹的间距变宽即可。
在将分隔板141和分隔板142设为肤色的情况下,通过改变视觉反射率来改变肤色的浓淡,使漫反射率不同即可,该视觉反射率是将人在视觉上感觉到的反射率进行数值化而得到的值。由于视觉反射率表示未由CIE色度图表示的亮度(brightness),因此不改变分隔板141和分隔板142的颜色的CIE色度坐标而仅改变视觉反射率即可。在想要成为漫反射率低的浓的肤色的情况下,成为视觉反射率低的肤色,在想要成为漫反射率高的淡的肤色的情况下,成为视觉反射率高的肤色即可。
通过改变分隔板141、142的颜色的浓淡或视觉反射率、以及改变分隔板141、142的表面的凹凸的间距,能够在分束器122的前方(+Z方向)和后方(-Z方向)使分隔部140的漫反射率不同。由此,能够自然地视认分隔板141和分隔板142,因此能够提高显示质量。
并且,也可以在分隔板141中设置漫反射率的空间分布。例如,如图15所示,也可以越靠前方(+Z方向)越降低分隔板141的漫反射率。图15表示越是颜色浓的部分漫反射率越低,越是颜色淡的部分漫反射率越高。或者,也可以越靠前方(+Z方向)越提高分隔板141的漫反射率。另外,也可以在上下方向(Y方向)上,在分隔板141上设置漫反射率的空间分布。同样地,也可以在分隔板142中设置漫反射率的空间分布。即,为了不增强显示分隔部140,只要对分隔板141、142的漫反射率设置空间分布即可。
变形例4.
图16是表示分隔板142的变形例4的形状的图。在图16中,分隔板142的厚度呈锥形变化。具体地,与图7相同,随着从-Z侧的端部朝向+Z方向,分隔板142的厚度变厚。另外,与图7相比,分隔板142的分束器122侧的端部142a的厚度变厚。具体地,分隔板142的端部142a形成为从用户不能视认第一分隔板的厚度。分隔板142不仅隐藏分隔板141的端部141a,还能够隐藏分隔板141的整体。
由此,能够防止分隔板141的整体被视认。即,由于分隔板141的前方侧(+Z侧)的端部被分隔板142遮掩,因此用户无法视认分隔板141。由分隔板141反射而朝向左眼EL或右眼ER的光被分隔板142遮挡。如上所述,分隔板141和分隔板142在不同的光学条件下被用户视认。在本变形例中,分隔板142的端部142a变厚,以对用户隐藏分隔板141。由此,能够提高显示质量。因此,能够减轻因亮度差异而引起的不适感,因此能够提高沉浸感。
另外,在图16中,分隔板142的端部142a形成为隐藏分隔板141整体的厚度,但是也可以形成为仅隐藏一部分的厚度。即,只要分隔板142的端部142a形成为所述第一分隔板的至少一部分无法被用户视认的厚度即可。换言之,也可以将分隔板142形成为用户能够视认分隔板141的前方侧(+Z侧)的端部的厚度。即使在这种情况下,也能够减轻因分隔板141与分隔板142的亮度差异而引起的不适感。
这样,从用户的角度来看,分隔板141被分隔板142隐藏。即,由于分隔板141被分隔板142遮挡,因此无法从用户的角度视认分隔板141。由此,能够提高显示质量。
另外,在图16中,虽然分隔板142形成为锥形,即形成为倒三角形,但是也可以采用图11至图13所示的变形例1至3的结构。例如,也可以将图11所示的厚壁部142b设置于端部142a。在这种情况下,不透明的厚壁部142b插入在左眼EL或右眼ER至分隔板141之间。由此,能够对用户隐藏分隔板141。在变形例4中,例如,只要在连结左眼EL和分隔板141的任意的点的直线上插入有不透明的分隔板142即可。同样地,只要在连结右眼ER和分隔板141的任意的点的直线上插入有不透明的分隔板142即可。
变形例5.
图17是表示分隔板142的变形例5的形状的图。在图17中,形成为与图7或图16相反的锥形形状。具体地,随着从+Z侧的端部朝向-Z方向,分隔板142的厚度逐渐变厚。另外,将分隔板142的-Z侧(后方侧)的面设为底面142c,将+X侧(右侧)及-X侧(左侧)的面设为侧面142d。底面142c是面向用户脸部的面。侧面142d是面向左前方空间160L或右前方空间160R的面。
分隔板142形成为随着朝向前方而逐渐变薄的锥形。因此,在分隔板142中,底面142c最厚,端部142a最薄。根据这种结构,与变形例4相同,能够利用分隔板142隐藏端部141a或分隔板141。即,端部141a和分隔板141被底面142c遮挡,用户无法视认。由此,能够提高显示质量。另外,分隔板142的侧面142d被底面142c遮挡,用户无法视认。因此,无法视认侧面142d产生的影子,能够提高显示质量。
另外,在图17中,端部142a的厚度比端部141a的厚度厚,但端部142a的厚度也可以小于或等于端部141a的厚度。即,只要端部141a被底面142c隐藏,则分隔板142的形状没有特别限制。分隔板142的形状、尺寸优选形成为不遮挡由合束器121L或121R向左眼EL或右眼ER的方向反射的显示光。具体地,分隔板142被配置为不遮挡从左眼EL到合束器121L的视线和从右眼ER到合束器121R的视线。
另外,分隔板142也可以支撑分束器122的固定。例如,通过端部142a与分束器122抵接,能够限制分束器122的位置。
实施方式2
在实施方式2中,使用分隔板142以外的部件,对用户隐藏分隔板141。图18是示出实施方式2的结构的俯视图。图19是从后方观察实施方式2的结构的示意图。图20是从右眼侧观察实施方式2的结构的示意图。具体地,如图18至图20所示,设置有遮掩部件143。另外,由于遮掩部件143以外的结构与实施方式1相同,因此省略说明。另外,在图19、图20中,适当地省略了合束器121L、121R等的构成要素。
遮掩部件143例如安装于分束器122。这里,安装于分束器122的后方侧(-Z侧)的表面。或者,遮掩部件143也可以安装在分隔板142或框架102等上。遮掩部件143形成为三角形片材。当然,遮掩部件143不限于三角形,只要是能够隐藏分隔板141的形状即可。也可以将遮掩部件143作为粘合片粘贴在分束器122上。遮掩部件143可以是如薄片材的柔性部件,也可以是具有某种程度厚度的板状部件。由分隔板141反射而朝向左眼EL或右眼ER的光被遮掩部件143遮挡。因此,与变形例4相同,能够提高显示质量。
遮掩部件143优选具有与分隔板142同等的光学特性。例如,优选具有与分隔板142相同的颜色且具有相同的漫反射率的部件。因此,能够抑制因亮度差异而引起的不适感,能够提高沉浸感。
遮掩部件143对称地配置在分隔板142的左右两侧。另外,遮掩部件143可以是分别位于分隔板142的左侧(-X侧)的区域和右侧(+X侧)的区域的独立的部件,也可以是共用的部件。
另外,虽然遮掩部件143具有隐藏分隔板141整体的尺寸,但是也可以具有隐藏分隔板141的端部141a的尺寸。例如,遮掩部件143也可以具有图11的厚壁部142b左右的尺寸。即使在这种情况下,由分隔板141的端部141a反射而朝向左眼EL或右眼ER的光被遮掩部件143遮挡。因此,与实施方式1相同,能够提高显示质量。
这样,在本实施方式1、2及其变形例中,对用户隐藏第一分隔板141的分束器122侧的端部141a。对用户隐藏端部141a表示从用户的角度无法视认端部141a的状态。例如,通过在从用户的左眼EL或右眼ER到端部141a之间插入不透明的部件(分隔板142或遮掩部件143),能够对用户隐藏端部141a。这种不透明的部件可以是分隔板142本身,也可以是安装在分隔板142上的部件,也可以是相对分隔板142独立的部件。
例如,如图7、图11至图13等所示,通过增厚分隔板142,能够对用户隐藏分隔板141的端部141a。由于分隔板141的端部141a无法被视认,因此能够防止明亮的斜线170(参照图9)被视认。因此,用户能够在没有不适感的情况下视认图像。
另外,也可以如实施方式2那样,通过设置与分隔板141不同的遮掩部件143,来遮挡分隔板141的端部141a。只要将遮掩部件143配置在从左眼EL或右眼ER到分隔板141之间即可。
也可以使用诸如分隔板142或遮掩部件143的不透明的部件,来遮挡端部141a。由于分隔板141的端部141a无法被视认,因此能够防止明亮的斜线170(参照图9)被视认。因此,用户能够在没有不适感的情况下视认图像。另外,分隔板142或遮掩部件143也可以如图16等那样隐藏分隔板141的整体,也可以如图7、图11等那样仅隐藏端部141a侧的一部分。
实施方式3
在实施方式3中,在分隔板142设置有用于检测视线的光源以及光传感器。使用图21、图22对实施方式3涉及的头戴式显示器100进行说明。图21、图22分别是示意性地示出头戴式显示器100的结构的俯视图和侧视图,适当地进行了简化。例如,在图22中,省略了分隔板141和分隔板142。
在实施方式3中,相对于图17的结构,追加了用于检测视线的视线检测部190。具体地,视线检测部190包括光源191L、191R和光传感器192L、192R。视线检测部190配置在分隔板142内。另外,设置下部窗口180L、180R来代替图3所示的遮光部150L、150R。需要说明的是,头戴式显示器100的基本结构与上述的实施方式1、2相同,因此适当地省略说明。
在X方向上,光源191L、191R和光传感器192L、192R配置在左眼EL和右眼ER之间。在Y方向上,光源191L、191R和光传感器192L、192R配置在与左眼EL、右眼ER大致相同的位置。具体地,光源191L、191R和光传感器192L、192R安装于分隔板142。光源191L、光传感器192L配置为朝向合束器121L。光源191R、光传感器192R配置为朝向合束器121R。
光源191L、191R是红外LED(Light Emitting Diode:发光二极管),分别发射红外光PL91、PR91。来自光源191L的红外光PL91通过分束器122入射到合束器121L。由合束器121L反射的红外光PL91入射到左眼EL。即,来自光源191L的红外光PL91是照亮左眼EL的照明光。
同样的,来自光源191R的红外光PR91通过分束器122入射到合束器121R。由合束器121R反射的红外光PR91入射到右眼ER。即,来自光源191R的红外光PR91是照亮右眼ER的照明光。通过使用红外光作为照明光,能够抑制对显示图像的影响。
光传感器192L、192R分别是红外照相机,检测红外光。具体地,光传感器192L对左眼EL及其周边进行拍摄,光传感器192R对右眼ER及其周边进行拍摄。
如上所述,左眼EL由红外光PL91照明。将由左眼EL的瞳孔反射的反射光作为反射光PL92。来自左眼EL的瞳孔的反射光PL92通过分束器122入射到合束器121L。由合束器121L反射的反射光PL92入射到光传感器192L。因此,光传感器192L能够拍摄左眼EL。由此,能够检测左眼EL的视线的动作。
同样,右眼ER由红外光PR91照明。将由右眼ER的瞳孔反射的反射光作为反射光PR92。来自右眼ER的瞳孔的反射光PL92通过分束器122入射到合束器121R。由合束器121R反射的反射光PR92入射到光传感器192R。因此,光传感器192R能够拍摄右眼ER。由此,能够检测左眼EL的视线的动作。
根据光传感器192L、192R的检测结果,能够估计左眼EL、右眼ER的视线方向。例如,通过检测瞳孔相对于基准点的位置变化,能够检测视线。需要说明的是,用于检测视线的算法能够使用已有的处理,因此不再赘述。另外,控制部105也可以根据检测出的视线来生成显示图像。即,控制部105也可以根据视线的方向来改变显示图像。
在本实施方式中,视线检测部190配置在分隔板142的内部。具体地,在分隔板142的底面142c固定有光源191L、191R和光传感器192L、192R。光源191L、191R和光传感器192L、192R朝向前方(+Z方向)配置。在这种情况下,分隔板142的侧面142d也可以由透过红外光的材料制成。或者,分隔板142的侧面142d的一部分也可以形成为透过红外光的窗口。
因此,光源191L、191R的红外光PL91、PR91向前方射出。红外光PL91和PR91入射至合束器121L和121R。然后,合束器121L、121R反射红外光PL91、PR91。因此,红外光PL91和PR91通过分束器122入射至左眼EL和右眼ER。此外,由左眼EL和右眼ER反射的反射光PL92和PR92入射至合束器121L和121R。合束器121L、121R将反射光PL92、PR92向后方反射。然后,光传感器192L、192R经由分束器122检测反射光PL92、PR92。
由此,能够防止视线检测部190妨碍视野。即,由于视线检测部190配置在分隔板142内,因此无法被用户视认。由于视线检测部190不会妨碍用户的视野,因此用户能够适当地视认前方(+Z方向)的景色以及显示图像。例如,分隔板142的侧面142d只要具有吸收可见光并透过红外光的光学特性即可。由此,能够防止用户视认光源191L、191R和光传感器192L、192R。
另外,用于检测视线的光只要是可见光以外的光即可,例如,也可以使用紫外光。另外,为了减轻对瞳孔的影响,与紫外光相比,优选使用红外光。
需要说明的是,在图21、图22中,虽然光源191L和光传感器192L作为不同的要素而在图中示出,但光源191L和光传感器192L也可以安装在集成芯片上。光源191R和光传感器192R也可以安装在集成芯片上。光源191L和光源191R可以是一体的。光传感器192L和光传感器192R也可以是一体的。另外,光源可以是1个,光传感器也可以是1个。
另外,如图22所示,下部窗口180L、180R例如具有百叶窗结构。具体地,下部窗口180L、180R具有斜向地倾斜的多个遮光板。由此,用户能够确保前方斜向下的视野。另外,也可以使用图3的遮光部150L、150R来代替下部窗口180L、180R。
变形例6.
另外,在图21中,虽然在分隔板141的内部配置有视线检测部190,但视线检测部190的位置并不限定于分隔板142的内部。使用图23对视线检测部190的配置的变形例6进行说明。图23是示意性地示出光源191L、191R和光传感器192L、192R的配置例子的俯视图。
如图23所示,在XY平面视图中,分隔板142呈T字形。即,分隔板142具有底部142e。在分隔板142中,底部142e配置在-Z侧的端部。底部142e是与XY平面平行的平板。而且,底部142e配置为用户隐藏端部141a。
在分隔板142的底部142e安装有光源191L、191R和光传感器192L、192R。具体地,在底部142e的+Z侧的面上固定有光源191L、191R和光传感器192L、192R。光源191L、光传感器192L配置为朝向合束器121L。光源191R、光传感器192R配置为朝向合束器121R。因此,与图21的结构相同,能够检测视线。
当然,光源191L、191R和光传感器192L、192R并不限于图21至图23的配置。光源191L、光传感器192L可以配置为朝向合束器121L。另外,光源191R、光传感器192R可以配置为朝向合束器121R。
例如,虽然在图21至图23中,视线检测部190配置于双眼的内侧,但如图24所示,视线检测部190也可以配置于双眼的外侧。即,在图21至图23中,光源191L以及光传感器192L配置在左眼EL的+X侧,与此相对,在图24中,光源191L以及光传感器192L配置在左眼EL的-X侧。在图21至图23中,光源191R和光传感器192R配置在右眼ER的-X侧,与此相对,在图24中,光源191R和光传感器192R配置在右眼ER的+X侧。
在图24的结构中,也可以在分隔板142以外的部分安装视线检测部190。在图24中,也可以在框架102(图24中省略)等固定光源191L、191R和光传感器192L、192R。另外,也可以在分束器122上安装光源191L、191R和光传感器192L、192R。在这种情况下,只要光源191L、191R和光传感器192L、192R通过遮掩部件143等对用户隐藏即可。另外,在图24中,设置有如图7所示形状的分隔板142,但分隔板142的形状没有特别限定。
实施方式3涉及的头戴式显示器100包括合束器121L、121R、光源191L、191R和光传感器192L、192R。光源191L和光传感器192L朝向合束器121L配置。光源191R和光传感器192R朝向合束器121R配置。
另外,在图21至图23中,光传感器192L、192R设置于分隔板142,但也可以安装于分隔板142以外。光传感器192L、192R设置在能够分别检测来自左眼EL、右眼ER的反射光PL92、PR92的位置即可。例如,也可以将光传感器192L、192R安装于框架102(参照图16)等。
另外,在本实施方式3及其变形例中,也优选设置分隔板141、142。通过分隔板141、142,能够防止来自光源191L、191R的红外光PL91、PR91映入另一只眼睛。例如,在没有分隔板141、142的情况下,光源191L的红外光PL91被右眼ER反射。由右眼ER反射的红外光PL91被光传感器192R检测。同样地,在没有分隔板141、142的情况下,来自光源191R的红外光PR91被左眼EL反射,被光传感器192L检测。在这种情况下,检测视线的检测精度降低,或者无法进行视线检测。因此,通过设置分隔板141和分隔板142,能够适当地进行视线检测。
此外,将头戴式显示器100作为光学透视方式的头戴式显示器进行了说明,但头戴式显示器100也可以是非透过型的头戴式显示器。在非透过型的头戴式显示器的情况下,只要设置反射镜来代替合束器121L、121R即可。即,配置于分束器122的前方的反射部件可以是半透半反镜等分束器,也可以是反射镜。反射部件向用户的方向反射显示光。另外,也可以适当地组合使用实施方式1至3的结构。
以上,基于实施方式具体地说明了由本发明人完成的发明,但本发明并不限定于上述实施方式,在不脱离其主旨的范围内可以进行各种变更。
本申请要求基于2019年8月21日提出申请的日本专利申请特愿2019-151038号、2019年11月29日提出申请的日本专利申请特愿2019-216541号、以及2020年03月06日提出申请的日本专利申请特愿2020-38459号的优先权,在本申请中引用了上述专利申请公开的全部内容。
产业上的可利用性
本公开能够应用于头戴式显示器。
符号说明
EL 左眼
ER 右眼
100 头戴式显示器
101 显示元件部
101L 左眼用显示元件
101R 右眼用显示元件
102 框架
103L 左眼用光学系统
103R 右眼用光学系统
121L、121R 合束器
122 分束器
140 分隔部
141 分隔板
141a 端部
142 分隔板
142a 端部
142b 厚壁部
143 遮掩部件
150L、150R 遮光部
160L 左前方空间
160R 右前方空间
190 视线检测部
191L 光源
191R 光源
192L 光传感器
192R 光传感器
PL11、PL12、PR11、PR12 显示光
PL21、PR21 外部光

Claims (13)

1.一种头戴式显示器,包括:
反射部件,配置于用户的前方,将形成显示图像的显示光向所述用户的方向反射;
分束器,以从所述用户的左眼的前方空间遍及到右眼的前方空间的方式配置在所述反射部件与用户之间,将所述显示光反射到所述反射部件,并使由所述反射部件反射的显示光透过;
第一分隔板,在比所述分束器靠前方的位置,配置在所述左眼的前方空间与所述右眼的前方空间之间;以及
第二分隔板,在比所述分束器靠后方的位置,配置在所述左眼的前方空间与所述右眼的前方空间之间,
所述第一分隔板的所述分束器侧的端部对所述用户隐藏。
2.根据权利要求1所述的头戴式显示器,其中,
所述第一分隔板整体对所述用户隐藏。
3.根据权利要求1或2所述的头戴式显示器,其中,
所述第二分隔板使所述第二分隔板的所述分束器侧的端部在左右方向上的厚度大于所述第一分隔板的所述分束器侧的端部的厚度。
4.根据权利要求3所述的头戴式显示器,其中,
所述第二分隔板形成为随着朝向前方而逐渐变厚的锥形。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的头戴式显示器,其中,
所述第二分隔板形成为随着朝向前方而逐渐变薄的锥形。
6.根据权利要求3所述的头戴式显示器,其中,
所述第二分隔板具有固定的厚度。
7.根据权利要求1或2所述的头戴式显示器,还具有遮掩部件,所述遮掩部件配置在从所述左眼或所述右眼至所述第一分隔板之间。
8.根据权利要求7所述的头戴式显示器,其中,
所述遮掩部件设置于所述分束器的所述第二分隔板侧的面。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的头戴式显示器,其中,
所述反射部件是将所述显示光和来自所述用户的前方的外部光合成的合束器。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的头戴式显示器,其中,
所述第一分隔板和所述第二分隔板为漫反射板。
11.根据权利要求10所述的头戴式显示器,其中,
所述第二分隔板的漫反射率高于所述第一分隔板的漫反射率。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的头戴式显示器,设置有光源和光传感器,所述光源和光传感器用于检测视线。
13.根据权利要求12所述的头戴式显示器,其中,
所述光源设置在所述第二分隔板上。
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