СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОВОДНОГО УСТРОЙСТВА, СВЕТОВОДНОЕ УСТРОЙСТВО И УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ ВИРТУАЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ Российский патент 2017 года по МПК G02B27/10 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу изготовления световодного устройства, которое вводит излучение изображения, чтобы представлять наблюдателю изображение, формируемое элементом отображения изображений, и, в частности, к способу изготовления световодного устройства, подходящего для установленного на голове дисплея, монтируемого на части головы наблюдателя, к световодному устройству и устройству отображения виртуальных изображений, использующему такое световодное устройство.

Уровень техники

Предлагались различные оптические системы в качестве оптической системы, установленной в устройстве отображения виртуальных изображений, таком как установленный на голове дисплей (именуемый далее HMD), монтируемый на части головы наблюдателя. В частности, различные призмы предлагались в качестве световодных призм, размещаемых перед глазом (например, см. PTL 1, 2 и т.п.).

В отношении устройства отображения виртуальных изображений, такого как HMD, целесообразно ускорить сокращение размера и веса для достижения большого угла видимости без ухудшения качества изображений. Кроме того, в состоянии, когда наблюдается только излучение изображения при покрытии полного поля зрения наблюдателя, наблюдатель не может определять состояние внешнего мира, что заставляет его нервничать. Между тем, при использовании прозрачного вида, при котором внешний мир и изображение отображаются наложенными, появляются различные новые применения виртуальной реальности. В связи с этим, требуется отображение, при котором излучение изображения отображается наложенным, не мешая полю зрения внешнего мира.

С учетом вышеописанной ситуации, световодное устройство выполняется, например, посредством призмы проникающего типа, расположенной видимым насквозь образом перед глазом наблюдателя с использованием множества поверхностей произвольной формы, чтобы закрепление было более удобным для наблюдателя подобно форме очков, хотя внешний вид может быть превосходным. В случае световодного устройства, применяемого в устройстве отображения виртуальных изображений с функцией сквозного обзора, наклонная полупрозрачная поверхность помещается на одну сторону световодной призмы в форме блока, чтобы перекрывать, например, внешнее излучение излучением изображения. В этом случае, чтобы дополнить наклон полупрозрачной поверхности и равномерно охватить переднюю сторону глаза, необходимо присоединение еще одного светопроводящего элемента в форме блока (противоположной призмы), который образует пару. Во время соединения приемлемые характеристики сквозного обзора и формирование изображений не обеспечиваются, если, например, в место соединения попадают пузырьки, и на отражающей поверхности появляется искажение. В этой связи, важно надлежащим образом управлять, например, направлением потока клеящего вещества во время склеивания для соединения и получать отличное состояние заполнения клеящим веществом.

Список библиографических ссылок

Патентная литература

[PTL 1] JP-A-11-149003

[PTL 2] JP-A-10-268114

Сущность изобретения

Техническая проблема

Однако в случае, когда место соединения формируется как поверхность произвольной формы, не всегда легко управлять заполнением клеящим веществом в требуемом состоянии при нанесении клеящего вещества в качестве шва на поверхность произвольной формы и соединении поверхности произвольной формы.

Даже в случае, если функция сквозного обзора не предусмотрена, наклонная отражающая поверхность размещается для того, чтобы, например, выводить излучение изображения. В этом случае существуют проблемы с внешним видом и прочностью, и возможен случай, когда элементы в форме блока, образующие пару, соединяются в месте, расположенном на отражающей поверхности, при этом имеется опасение по поводу искажения, создаваемого в отношении такой отражающей поверхности, как и в случае, когда предусматривается функция сквозного обзора.

Решение проблемы

Преимущество некоторых аспектов изобретения состоит в создании способа изготовления световодного устройства, которое может собираться вместе с устройством отображения виртуальных изображений, которое имеет форму, подобную форме очков, для получения превосходного внешнего вида, имеет высокую технологичность изготовления в области соединения между световодной призмой в форме блока и противоположной призмой и позволяет обеспечивать оптическую функцию, световодного устройства и устройства отображения виртуальных изображений с использованием световодного устройства.

Один из аспектов изобретения относится к способу изготовления (а) световодного устройства, содержащего (а1) световодную призму, которая содержит зеркальный слой, осуществляющий отражение излучения изображения, распространяющегося внутрь на первую поверхность соединения, являющуюся поверхностью соединения световодной стороны, (а2) противоположную призму, которая содержит вторую поверхность соединения, расположенную напротив первой поверхности соединения и являющуюся поверхностью соединения на противоположной стороне, соответствующей первой поверхности соединения, и соединяется со световодной призмой путем соединения первой поверхности соединения и второй поверхности соединения друг с другом по всему зеркальному слою, (а3) и шов, который образуется клеящим веществом, заполняющим область склеивания между первой поверхностью соединения и второй поверхностью соединения, (b) причем первая поверхность соединения световодной призмы является поверхностью произвольной формы и (с) вторая поверхность соединения противоположной призмы является поверхностью произвольной формы, имеющей по существу ту же форму, что и первая поверхность соединения, причем способ включает в себя (d) этап подготовки, на котором первая поверхность соединения и вторая поверхность соединения помещаются напротив друг друга, при этом световодная призма и противоположная призма размещаются с возможностью приближения друг к другу в конкретном направлении смещения, в котором угол наклона относительно одной торцевой стороны первой поверхности соединения и угол наклона относительно другой торцевой стороны имеют одну и ту же ориентацию, но различные величины; (е) этап нанесения клеящего вещества, на котором клеящее вещество наносится, по меньшей мере, на одну поверхность из первой поверхности соединения и второй поверхности соединения, находящихся напротив друг друга на этапе подготовки; (f) этап приклеивания, на котором вторая поверхность соединения и первая поверхность соединения приближаются друг к другу в направлении смещения таким образом, что клеящее вещество, нанесенное во время нанесения клеящего вещества, вводится для заливки между световодной призмой и противоположной призмой; и (g) этап соединения, на котором клеящее вещество, залитое между первой поверхностью соединения и второй поверхностью соединения на этапе приклеивания, отверждается таким образом, что образуется шов, который соединяет световодную призму и противоположную призму друг с другом. При этом угол наклона направления смещения относительно поверхности соединения световодной стороны означает угол, образуемый направляющим вектором, указывающим в направлении смещения, относительно плоскости, задающей направление поверхности соединения световодной стороны в каждой точке поверхности соединения световодной стороны, которая, например, является касательной плоскостью в данной точке. Кроме того, указанные один угол наклона и другой угол наклона, имеющие одну и ту же ориентацию, означают, что, например, знак скалярного произведения нормального вектора плоскости, задающей каждый угол наклона, и направляющего вектора, указывающего в направлении смещения, является одинаковыми между указанными одним углом наклона и другим углом наклона.

В соответствии со способом изготовления световодного устройства, световодная призма и противоположная призма приближаются друг к другу из конкретного направления смещения, при этом первая поверхность соединения и вторая поверхность соединения соединяются друг с другом таким образом, что световодная призма и противоположная призма соединяются друг с другом. В этом случае благодаря использованию разности в угле наклона в направлении смещения относительно первой поверхности соединения размеры зазоров (зон склеивания), образуемых между обеими поверхностями во время склеивания, могут быть различными в зависимости от положений первой поверхности соединения даже в случае, когда первая поверхность соединения и вторая поверхность соединения, имеющие поверхности произвольной формы, которые едва ли можно совместить, приклеиваются друг к другу. Из-за разности в зазорах управление процессом заполнения, например, направлением потока клеящего вещества может быть простым, при этом может поддерживаться состояние, в котором оптическая точность является высокой, при одновременном улучшении технологичности во время формирования шва при заливке клеящего вещества. Кроме того, первая поверхность соединения и вторая поверхность соединения, на которых находится зеркальный слой, осуществляющий отражение излучения изображения при формировании шва, могут являться поверхностями произвольной формы, при этом другие поверхности, которые создают внешний вид, например, поверхности, участвующие в направлении излучения, могут являться поверхностями произвольной формы, поэтому часть световодного устройства с передней стороны глаза может иметь форму, близкую к форме очков, и превосходный внешний вид.

В одном конкретном аспекте изобретения, в вышеописанном способе изготовления световодного устройства первая поверхность соединения световодной призмы имеет выпуклую форму поверхности, вторая поверхность соединения противоположной призмы имеет вогнутую форму поверхности, а направление смещения на этапе подготовки является направлением, в котором угол наклона относительно одной торцевой стороны первой поверхности соединения меньше, чем угол наклона относительно другой торцевой стороны. В этом случае во время приближения второй поверхности соединения и первой поверхности соединения при склеивании зазор с одной стороны первой поверхности соединения может быть уже, чем зазор с другой стороны на более раннем этапе. Таким образом, процессом заполнения, например, направлением потока клеящего вещества можно управлять с получением необходимого состояния.

Еще в одном конкретном аспекте изобретения, в вышеописанном способе изготовления световодного устройства клеящее вещество на этапе нанесения клеящего вещества наносится на одну торцевую сторону первой поверхности соединения, при этом на этапе приклеивания обеспечивается протекание клеящего вещества со стороны первой поверхности соединения, у которой угол наклона относительно направления смещения является небольшим, на сторону, у которой угол наклона является большим. В этом случае клеящее вещество, нанесенное на одну торцевую сторону первой поверхности соединения, может протекать в направлении другой торцевой стороны первой поверхности соединения при выполнении заливки клеящего вещества.

Еще в одном конкретном аспекте изобретения, в вышеописанном способе изготовления световодного устройства световодная призма имеет выступающее первое соединительное ребро, противоположная призма имеет выступающее второе соединительное ребро, которое соответствует первому соединительному ребру, а на этапе приклеивания световодная призма и противоположная призма склеиваются друг с другом посредством скользящего движения вдоль направления смещения, при этом первое соединительное ребро и второе соединительное ребро являются ориентирами для фиксации. В этом случае относительное взаимное расположение между световодной призмой и противоположной призмой может быть точным, а состояние, в котором точность управления потоком клеящего вещества при склеивании является высокой, может поддерживаться за счет выполнения склеивания скользящим движением, при этом первое и второе соединительные ребра являются ориентирами для фиксации.

Еще в одном конкретном аспекте изобретения, в вышеописанном способе изготовления световодного устройства световодная призма содержит первую и вторую грани, которые расположены напротив друг друга на противоположных сторонах первой поверхности соединения, и поверхность произвольной формы, которая вводит излучение изображения из элемента отображения изображений на стороне внутренней поверхности при отражении излучения, при этом световодная призма содержит первое соединительное ребро в положении вдоль, по меньшей мере, части бокового торцевого участка, расположенного вне зоны первой поверхности соединения первой и второй граней. В этом случае первая и вторая грани имеют определенную форму и включают в себя поверхности произвольной формы, а внешний вид и положение установки устройства отображения виртуальных изображений, монтируемого вместе со световодным устройством, аналогичны очкам, поэтому форма криволинейной поверхности вдоль лица может сохраняться относительно первой и второй граней, образующих часть перед глазом и часть внешнего вида, при этом может обеспечиваться направление оптического излучения изображения, а видимость может быть приблизительно нулевой во время наблюдения изображения внешнего мира в случае сквозного обзора. Кроме того, первое соединительное ребро расположено вдоль наружных периметров первой и второй граней, поэтому влияние первого соединительного ребра смонтированного устройства отображения виртуальных изображений на внешний вид может быть исключено.

Еще в одном конкретном аспекте изобретения, вышеописанный способ изготовления световодного устройства дополнительно включает в себя этап формования, на котором световодная призма и противоположная призма соответствующим образом формируются с помощью литьевого формования, при котором на этапе формования первое соединительное ребро и второе соединительное ребро формируются как единое целое в положении, соответственно, вдоль, по меньшей мере, части бокового торцевого участка световодной призмы и бокового торцевого участка противоположной призмы. В этом случае световодная призма и противоположная призма, которые, соответственно, содержат первое соединительное ребро и второе соединительное ребро, могут быть выполнены относительно просто и с высокой точностью.

Еще в одном конкретном аспекте изобретения, в вышеописанном способе изготовления световодного устройства первое и второе соединительные ребра, соответственно, имеют первую и вторую плоские части, которые проходят вдоль бокового торцевого участка, при этом первая и вторая плоские части, соответственно, расположены вдоль линии разъема пресс-формы, которая выполняет литьевое формование на этапе формования для задания направления смещения. В этом случае ребро высокой точности может быть изготовлено простым способом.

Еще в одном конкретном аспекте изобретения, в вышеописанном способе изготовления световодного устройства на этапе приклеивания обеспечивается приближение световодной призмы и противоположной призмы и склеивание друг с другом в состоянии, когда поверхность первой плоской части первого соединительного ребра и поверхность второй плоской части второго соединительного ребра расположены в одной плоскости. В этом случае, например, параллельные направления в одной плоскости могут задаваться как направление смещения, поэтому могут выполняться точное склеивание и соединение.

Еще в одном конкретном аспекте изобретения, в вышеописанном способе изготовления световодного устройства форма поверхности произвольной формы относительно первой поверхности соединения световодной призмы и второй поверхности соединения противоположной призмы определяется выполнением установки параметров в соответствии с управлением направлением потока клеящего вещества на основе нижеследующего уравнения, в котором x, y и z - значения координат в полярной системе координат, с - кривизна, A_n,m - параметр каждого коэффициента, а r₀ - нормированная апертура.

[Математическое выражение 1]

В этом случае применительно к направлению потока клеящего вещества управление для ускорения потока в различных направлениях может выполняться более надежно, при этом, например, может осуществляться управление потоком применительно к направлению, отличному от направления, соответствующего направлению смещения.

Еще в одном конкретном аспекте изобретения, в вышеописанном способе изготовления световодного устройства поверхность соединения световодной стороны световодной призмы и поверхность соединения противоположной стороны противоположной призмы соединяются друг с другом в форме, в которой толщина торцевой части зоны склеивания, образующей шов на стороне, близкой к наблюдателю, больше, чем толщина торцевого участка на дальней стороне относительно разности расстояний, на которых вводится шов. В этом случае формируемый шов едва ли может создавать неудобства для поля зрения даже в тех случаях, когда количество клеящего вещества, используемого для шва, значительно увеличено для распределения по всей области склеивания в процессе соединения, поскольку - в отношении шва - ширина шва увеличена для наблюдателя, а сторона, которая едва ли будет нерезкой, увеличена в размере.

Еще в одном конкретном аспекте изобретения, в вышеописанном способе изготовления световодного устройства световодная призма обеспечивает проникновение внешнего излучения одновременно с направлением излучения изображения, а зеркальный слой световодной призмы представляет собой слой полупрозрачного зеркала, который осуществляет частичное отражение излучения изображения и частичное прохождение внешнего излучения. В этом случае излучение изображения и внешнее излучение могут наблюдаться в одно и то же время сквозь слой полупрозрачного зеркала.

Еще в одном конкретном аспекте изобретения, в вышеописанном способе изготовления световодного устройства противоположная призма является вспомогательной призмой, которая соединена со световодной призмой и монолитно закреплена на ней и способствует функции сквозного обзора световодной призмы. В этом случае поле зрения внешнего мира через световодное устройство может быть превосходным.

В способе изготовления устройства отображения виртуальных изображений используется вышеописанный способ изготовления световодного устройства и, следовательно, может поддерживаться состояние, в котором точность шва является высокой, при этом другие поверхности, создающие внешний вид, например, поверхности, участвующие в направлении излучения, могут являться поверхностями произвольной формы, поэтому форма может быть аналогичной форме очков, а внешний вид является превосходным.

Еще один аспект изобретения относится к световодному устройству, содержащему (а) световодную призму, которая содержит зеркальный слой, осуществляющий отражение излучения изображения, распространяющегося внутрь на первую поверхность соединения, являющуюся поверхностью соединения световодной стороны, (b) противоположную призму, которая содержит вторую поверхность соединения, расположенную напротив первой поверхности соединения и являющуюся поверхностью соединения на противоположной стороне, соответствующей первой поверхности соединения, и соединяется со световодной призмой путем соединения первой поверхности соединения и второй поверхности соединения друг с другом по всему зеркальному слою, и (с) и шов, который образуется клеящим веществом, заполняющим область склеивания между первой поверхностью соединения и второй поверхностью соединения, причем (d) первая поверхность соединения световодной призмы является поверхностью произвольной формы, (e) вторая поверхность соединения противоположной призмы является поверхностью произвольной формы, имеющей по существу ту же форму, что и первая поверхность соединения, (f) световодная призма имеет выступающее первое соединительное ребро, (g) противоположная призма имеет выступающее второе соединительное ребро, которое соответствует первому соединительному ребру, и (h) в световодной призме и противоположной призме первое соединительное ребро и второе соединительное ребро проходят вдоль конкретного направления смещения, в котором угол наклона относительно одной стороны первой поверхности соединения и угол наклона относительно другой стороны отличаются друг от друга.

Во время изготовления световодного устройства приближение и соединение между первой поверхностью соединения и второй поверхностью соединения вдоль конкретного направления смещения, в котором проходят первое соединительное ребро и второе соединительное ребро, упрощаются. Во время соединения разность в угле наклона в направлении смещения относительно первой поверхности соединения используется таким образом, что размеры зазоров (зоны склеивания), которые образуются между обеими поверхностями во время склеивания, могут также различаться в зависимости от положений первой поверхности соединения. В этой связи, даже в случае, когда первая поверхность соединения и вторая поверхность соединения имеют поверхности произвольной формы, которые едва ли можно совместить, процесс заполнения, например, направление потока клеящего вещества может контролироваться таким образом, что состояние заполнения в шве, образуемом из клеящего вещества, может быть отличным, при этом в световодном устройстве может сохраняться состояние, в котором точность является высокой. Кроме того, первая поверхность соединения и вторая поверхность соединения, на которых находится зеркальный слой, осуществляющий отражение излучения изображения при формировании шва, могут являться поверхностями произвольной формы, при этом другие поверхности, которые создают внешний вид, например, поверхности, участвующие в направлении излучения, могут являться поверхностями произвольной формы, поэтому часть световодного устройства с передней стороны глаза может иметь форму, близкую к форме очков, и превосходный внешний вид.

В одном из конкретных аспектов изобретения, в вышеописанном световодном устройстве первое соединительное ребро и второе соединительное ребро, соответственно, формируются как единое целое со световодной призмой и противоположной призмой с помощью литьевого формования в положении, соответственно, вдоль, по меньшей мере, части бокового торцевого участка световодной призмы и бокового торцевого участка противоположной призмы.

Еще в одном конкретном аспекте изобретения, в вышеописанном световодном устройстве первое и второе соединительные ребра, соответственно, имеют первую и вторую плоские части, которые проходят вдоль бокового торцевого участка, при этом первая и вторая плоские части, соответственно, расположены вдоль линии разъема пресс-формы, которая выполняет литьевое формование для задания направления смещения.

Еще в одном конкретном аспекте изобретения, в вышеописанном световодном устройстве форма поверхности произвольной формы относительно первой поверхности соединения световодной призмы и второй поверхности соединения противоположной призмы определяется выполнением установки параметров в соответствии с управлением направлением потока клеящего вещества на основе нижеследующего уравнения, в котором x, y и z - значения координат в полярной системе координат, с - кривизна, A_n,m - параметр каждого коэффициента, а r₀ - нормированная апертура.

[Математическое выражение 2]

Еще один аспект изобретения относится к первому устройству отображения виртуальных изображений, содержащему элемент отображения изображений, который генерирует излучение изображения, и световодное устройство, которое вводит излучение изображения от элемента отображения изображений на стороне внутренней поверхности с одновременным отражением излучения.

В вышеописанном устройстве отображения виртуальных изображений используется вышеописанное световодное устройство, и, следовательно, может поддерживаться состояние, в котором точность шва является высокой, при этом другие поверхности, создающие внешний вид, например, поверхности, участвующие в направлении излучения, могут являться поверхностями произвольной формы, поэтому форма может быть аналогичной форме очков, а внешний вид является превосходным.

Еще один аспект изобретения относится ко второму устройству отображения виртуальных изображений, (а) которое позволяет наблюдателю распознавать изображение как виртуальное изображение, содержащее (b) элемент отображения изображений, который генерирует излучение изображения, (с) световодную призму, которая позволяет распознавать изображение глазом наблюдателя, и (d) противоположную призму, которая содержит зеркальный слой, отражающий излучение изображения от световодной призмы в направлении наблюдателя и составляющий участок сквозного обзора вместе с поверхностью соединения световодной призмы по всему зеркальному слою, причем (е) в световодной призме поверхность соединения световодной призмы является поверхностью произвольной формы, (f) в противоположной призме поверхность соединения противоположной призмы является поверхностью произвольной формы, имеющей по существу ту же форму, что и поверхность соединения световодной стороны, (g) световодная призма имеет выступающее первое соединительное ребро, (h) противоположная призма имеет выступающее второе соединительное ребро, которое соответствует первому соединительному ребру, и (i) в световодной призме и противоположной призме первое соединительное ребро и второе соединительное ребро проходят вдоль конкретного направления смещения, в котором угол наклона относительно одной торцевой стороны поверхности соединения световодной призмы и угол наклона относительно другой торцевой стороны отличаются друг от друга.

В устройстве отображения виртуальных изображений во время изготовления световодного устройства приближение и соединение между поверхностью соединения световодной призмы и поверхностью соединения противоположной призмы вдоль конкретного направления смещения, в котором проходят первое соединительное ребро и второе соединительное ребро, упрощаются, поэтому состояние заполнения в шве, образуемом из клеящего вещества, может быть отличным, при этом в световодном устройстве может сохраняться состояние, в котором точность является высокой. Кроме того, другие поверхности, которые создают внешний вид, например, поверхности, участвующие в направлении излучения, могут являться поверхностями произвольной формы, поэтому форма может быть аналогичной форме очков, а внешний вид является превосходным.

Краткое описание чертежей

[фиг. 1А] Фиг. 1А представляет собой общий вид, иллюстрирующий внешний вид и конструкцию световодного устройства первого варианта осуществления.

[фиг. 1В] Фиг. 1В представляет собой общий вид световодного устройства при наблюдении с другого направления, чем на фиг. 1А.

[фиг. 2](А) на фиг. 2 представляет собой вид, иллюстрирующий состояние, в котором световодная призма и противоположная призма соединены друг с другом, (В) и (С) представляют собой схематические изображения, иллюстрирующие зазор места соединения, (D) представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее направление прохождения клеящего вещества, (Е) представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее пример модификации способа склеивания, а (F) представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее световодное устройство сравнительного примера.

[фиг. 3] Фиг. 3 представляет собой вид сбоку в разрезе пресс-формы, иллюстрирующий формование призмы с помощью литьевого формования с использованием пресс-формы.

[фиг. 4] Фиг. 4 представляет собой вид сбоку, иллюстрирующий соединение между световодной призмой и противоположной призмой.

[фиг. 5] Фиг. 5 представляет собой вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий положение установки призмы на фиг. 4.

[фиг. 6] Фиг. 6 представляет собой вид, иллюстрирующий угол наклона относительно направления смещения первой поверхности соединения световодной призмы и второй поверхности соединения противоположной призмы.

[фиг. 7А] Фиг. 7А представляет собой вид, иллюстрирующий состояние клеящего вещества на раннем этапе склеивания.

[фиг. 7В] Фиг. 7В представляет собой вид, иллюстрирующий состояние клеящего вещества на промежуточном этапе склеивания.

[фиг. 7С] Фиг. 7С представляет собой вид, иллюстрирующий состояние клеящего вещества на последнем этапе склеивания.

[фиг. 8] Фиг. 8 представляет собой общий вид, иллюстрирующий внешний вид устройства отображения виртуальных изображений второго варианта осуществления, включающего в себя световодное устройство.

[фиг. 9А] Фиг. 9А представляет собой общий вид, иллюстрирующий устройство отображения виртуальных изображений.

[фиг. 9В] Фиг. 9В представляет собой общий вид, иллюстрирующий внутреннюю конструкцию устройства отображения виртуальных изображений, из которого удалены внешний элемент и защитное приспособление.

[фиг. 10] Фиг. 10 представляет собой общий вид, иллюстрирующий состояние, в котором для иллюстрации конструкции первого устройства отображения устройства отображения виртуальных изображений внешний элемент удален.

[фиг. 11А] Фиг. 11А представляет собой покомпонентный общий вид, иллюстрирующий способ закрепления призмы и проекционной линзы устройства отображения виртуальных изображений на раме.

[фиг. 11В] Фиг. 11В представляет собой покомпонентный общий вид, иллюстрирующий способ закрепления призмы и проекционной линзы устройства отображения виртуальных изображений на раме.

[фиг. 12] Фиг. 12 представляет собой вид в поперечном разрезе плоскости симметрии относительно верхней и нижней сторон первого устройства отображения, составляющего устройство отображения виртуальных изображений.

Описание вариантов осуществления

Первый вариант осуществления

Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи подробно описывается световодное устройство и т.п. первого варианта осуществления в соответствии с изобретением.

Световодное устройство 20, изображенное на фиг. 1А и 1В, содержит световодную призму 10, которая размещена на стороне проекционной линзы 30 (см. фиг. 1А), причем проекционная линза 30 является отдельным элементом, связанным с формированием изображений, или участком основного блока формирования изображений, и противоположную призму 50, которая является светопроводящим элементом, расположенным на противоположной стороне от проекционной линзы 30 напротив световодной призмы 10 и, встроена путем объединения световодной призмы 10 и противоположной призмы 50 друг с другом. Световодное устройство 20 направляет излучение изображения от проекционной линзы 30 с помощью световодной призмы 10, испускает излучение с внутренней стороны, с которой имеется глаз или лицо носителя, и передает внешнее излучение через световодную призму 10 и противоположную призму 50 на внутреннюю сторону, с которой имеется глаз носителя.

Световодное устройство 20 является формируемым из смолы элементом, который имеет сложную криволинейную трехмерную форму и - с точки зрения внешнего вида - содержит охватывающий глаз элемент ЕС, который представляет собой каплевидный и плоский эллипсоид, охватывающий переднюю сторону глаза носителя, и многогранный корневой участок RP, который проходит в вытянутом виде от охватывающего глаз элемента ЕС. Световодное устройство 20 имеет первую грань SS1 с передней стороны вдали от глаза или лица носителя, то есть, наружную сторону, и вторую грань SS2 с задней стороны вблизи глаза или лица носителя, то есть, внутреннюю сторону, которые являются поверхностями, выполняющими оптическую функцию и закрывающими переднюю сторону глаза для создания внешнего вида.

Боковой торцевой участок SP, который образует внешний контур фронтальной проекции световодного устройства 20, расположен между первой гранью SS1 и второй гранью SS2, а выступающее ребро 60 расположено вдоль некоторой части бокового торцевого участка SP. Хотя далее это описывается подробно, ребро 60 расположено таким образом, что оно соответствует верхней и нижней сторонам световодного устройства 20, если смотреть спереди, и, в частности, часть ребра с верхней стороны делится на соединительное ребро 10n и крепежное ребро 10k рамы.

Световодная призма 10 световодного устройства 20 имеет участок АР конструкции с передней стороны глаза, связующий участок ВР и соединительный участок СР. Участок АР конструкции с передней стороны глаза представляет собой выпуклую деталь, которая закрывает переднюю сторону глаза, как часть охватывающего глаз элемента ЕС световодной призмы 10, и образует лицевую деталь первой грани SS1 и второй грани SS2, внешний контур которой имеет эллиптическую форму вместе с противоположной призмой 50. Связующий участок ВР расположен на стороне корневого участка RP световодной призмы 10 и содержит крепежное ребро 10k рамы, которое обеспечивает закрепление на раме, являющейся еще одним элементом в составе ребра 60. Соединительный участок СР расположен на стороне корневого участка RP и используется для соединения световодного устройства 20 с проекционной линзой 30. Иными словами, соединительный участок СР является элементом, который обеспечивает взаимное выравнивание первой и второй граней SS1 и SS2 относительно проекционной линзы 30 и представляет собой пригоночный участок, который обеспечивает выравнивание положений путем стопорения с помощью пригонки между ними и проекционной линзой 30.

Как указано выше, противоположная призма 50 световодного устройства 20 соединяется с участком АР конструкции с передней стороны глаза световодной призмы 10 для формирования эллиптического охватывающего глаз элемента ЕС. Иными словами, противоположная призма 50 имеет поверхности, соответствующие поверхностям, становящимся первой гранью SS1 и второй гранью SS2 световодной призмы 10, чтобы сформировать первую грань SS1 и вторую грань SS2 вместе со световодной призмой 10.

Далее описывается световодная призма 10 световодного устройства 20, которая является деталью, связанной с оптической функцией выполнения направления излучения изображения. Световодная призма 10 является элементом, который демонстрирует высокие характеристики оптической передачи в видимом диапазоне, формируется как единое целое с помощью литьевого формования, формируется из материала на основе термопластической смолы и - с точки зрения назначения - может рассматриваться как разделенный на первую деталь 11 призмы со стороны испускания излучения дальше от не показанного элемента отображения изображений и вторую деталь 12 призмы со стороны падающего излучения ближе к не показанному элементу отображения изображений.

Первая деталь 11 призмы имеет первую поверхность S11, вторую поверхность S12 и третью поверхность S13 в качестве поверхностей, имеющих оптическую функцию, а вторая деталь 12 призмы имеет четвертую поверхность S14, пятую поверхность S15 и шестую поверхность S16 в качестве поверхностей, имеющих оптическую функцию. Первая поверхность S11 и четвертая поверхность S14 примыкают друг к другу, и третья поверхность S13 и пятая поверхность S15 примыкают друг к другу. Вторая поверхность S12 расположена между первой поверхностью S11 и третьей поверхностью S13, а шестая поверхность S16 расположена между четвертой поверхностью S14 и пятой поверхностью S15.

В световодной призме 10 каждая из первой поверхности S11, второй поверхности S12, третьей поверхности S13, четвертой поверхности S14, пятой поверхности S15 и шестой поверхности S16 является поверхностью произвольной формы и связана с формированием изображений.

Далее вкратце описывается оптический путь направления излучения световодной призмой 10. Излучение изображения от проекционной линзы 30, которая является еще одним элементом, сначала падает на шестую поверхность S16 второй детали 12 призмы световодной призмы 10 и отражается пятой поверхностью S15, а также отражается четвертой поверхностью S14. Затем излучение изображения падает на третью поверхность S13 первой детали 11 призмы с полным отражением, а также падает на первую поверхность S11 с полным отражением. Излучение изображения, которое полностью отражается первой поверхностью S11, падает на вторую поверхность S12, частично отражается, и вновь падает на первую поверхность S11 с прохождением сквозь нее. Хотя далее это описывается подробно, вторая поверхность S12 содержит слой 15 полупрозрачного зеркала в качестве зеркального слоя, который реализует сквозной обзор и отражает излучение изображения, в то же время частично пропуская излучение изображения. Излучение изображения, которое проходит сквозь первую поверхность S11, позволяет наблюдателю наблюдать изображение. Первая поверхность S11 и третья поверхность S13 расположены перед глазом EY и выполнены в вогнутой форме поверхности относительно наблюдателя, при этом видимость является приблизительно нулевой, когда видно внешнее излучение, проходящее через первую поверхность S11 и третью поверхность S13. Иными словами, в световодной призме 10 третья поверхность S13 и т.п. в качестве первой грани SS1 и первая поверхность S11 и т.п. в качестве второй грани SS2, расположенной напротив нее, являются поверхностями произвольной формы и, следовательно, обеспечивается направление излучения изображения, при этом внешнее излучение может передаваться таким образом, что видимость является приблизительно нулевой.

Далее описывается противоположная призма 50 световодного устройства 20. Как указано выше, противоположная призма 50 образует световодное устройство 20, которое является единым оптическим компонентом, монолитно закрепленным на световодной призме, и является призмой (вспомогательной призмой), способствующей функции сквозного обзора световодной призмы 10. Противоположная призма 50 демонстрирует высокие характеристики оптической передачи в видимом диапазоне, при этом деталь основной части противоположной призмы 50 формируется из материала на основе термопластической смолы практически с таким же показателем преломления, как и у световодной призмы 10.

Противоположная призма 50 является светопроводящим элементом, который имеет первую проводящую поверхность S51, вторую проводящую поверхность S52 и третью проводящую поверхность S53 в качестве боковых поверхностей, имеющих оптическую функцию. При этом вторая проводящая поверхность S52 расположена между первой проводящей поверхностью S51 и третьей проводящей поверхностью S53. Первая проводящая поверхность S51 находится на криволинейной поверхности, выходящей из первой поверхности S11 световодной призмы 10. C другой стороны, первая проводящая поверхность S51 и первая поверхность S11 образуют поверхность второй грани SS2, внешний контур которой имеет эллиптическую форму, в частности, второй грани SS2 перед глазом. Вторая проводящая поверхность S52 является криволинейной поверхностью, которая присоединяется с помощью шва JN, формируемого заполнением второй поверхности S12 клеящим веществом. Иными словами, вторая проводящая поверхность S52 и вторая поверхность S12 световодной призмы 10 присоединяются друг к другу склеиванием и, следовательно, имеют формы с практически одинаковой линией изгиба. Третья проводящая поверхность S53 находится на криволинейной поверхности, выходящей из третьей поверхности S13 световодной призмы 10. C другой стороны, третья проводящая поверхность S53 и третья поверхность S13 образуют поверхность первой грани SS1, внешний контур которой имеет эллиптическую форму, в частности, первой грани SS1 перед глазом. Кроме того, в вышеописанном случае состояние, в котором видимость является приблизительно нулевой при наблюдении прохождения внешнего излучения, сохраняется даже для первой проводящей поверхности S51 и второй проводящей поверхности S52, которые, соответственно, выходят из первой поверхности S11 и третьей поверхности S13. Иными словами, внешнее излучение может передаваться таким образом, что видимость является приблизительно нулевой не только в световодной призме 10, но и в противоположной призме 50 и в той части, где обе призмы перекрыты и соединены друг с другом.

Противоположная призма 50 имеет капельное направляющее устройство 18 в форме бруска на стороне конца, расположенной напротив стороны корневого участка RP. После того, как противоположная призма 50 соединяется со световодной призмой 10, на грань световодной призмы 10 наносится слой 27 твердого покрытия. В этом случае во время формирования пленки слоя 27 твердого покрытия капельное направляющее устройство 18 устраняет скапливание раствора для покрытия, становящегося слоем 27 твердого покрытия, и уменьшает неравномерность покрытия.

При этом вторая поверхность S12 световодной призмы 10, имеющая место соединения с противоположной призмой 50, имеет конструкцию, использующую полупрозрачное зеркало, чтобы реализовать сквозной обзор, при котором внешний мир и изображение видны наложенными друг на друга. В частности, вторая поверхность S12 является гранью световодной призмы 10, а слой 15 полупрозрачного зеркала связан с этой гранью. Слой 15 полупрозрачного зеркала является светоотражающей пленкой RM (то есть, полупрозрачной отражающей пленкой), обладающей свойством светопропускания. Слой 15 полупрозрачного зеркала (полупрозрачная отражающая пленка) формируется на отдельном участке (РА), являющемся частью второй поверхности S12. Слой 15 полупрозрачного зеркала формируется путем формирования металлической отражающей пленки и диэлектрической многослойной пленки, при этом коэффициент отражения слоя 15 полупрозрачного зеркала по отношению к излучению GL изображения составляет от 10% до 50% в предполагаемом диапазоне углов падения излучения GL изображения с точки зрения упрощения сквозного обзора применительно к внешнему излучению, проходящему сквозь противоположную призму 50. В частности, коэффициент отражения слоя 15 полупрозрачного зеркала данного варианта осуществления применительно к излучению GL изображения устанавливается равным, например, 20%, а коэффициент пропускания применительно к излучению GL изображения устанавливается равным, например, 80%.

В световодной призме 10 вторая поверхность S12 является также первой поверхностью AS соединения, которая представляет собой поверхность, соединяемую с противоположной призмой 50 при введении шва JN, то есть, поверхностью соединения световодной стороны. Соответствующая ей в противоположной призме 50 вторая проводящая поверхность S52 является второй поверхностью BS соединения, которая представляет собой поверхность, соединяемую со световодной призмой 10 при введении шва JN, то есть, поверхностью соединения противоположной стороны. Первая поверхность AS соединения и вторая поверхность BS соединения являются поверхностями произвольной формы и представляют собой криволинейные поверхности, имеющие по существу одинаковую форму в месте соединения, где они соединяются друг с другом.

В том случае, когда вторая поверхность S12 рассматривается как первая поверхность AS соединения, а вторая проводящая поверхность S52 рассматривается как вторая поверхность BS соединения, вся площадь второй поверхности S12 и вся площадь второй проводящей поверхности S52 эквивалентны поверхности склеивания во время соединения. Иными словами, шов JN формируется в состоянии, когда световодная призма 10 и противоположная призма 50 соединяются друг с другом, а световодное устройство 20 формируется, когда клеящее вещество наносится на зону склеивания на поверхности склеивания, заполняемой между световодной призмой 10 и противоположной призмой 50, а затем клеящее вещество отверждается. Подробности соединения будут описываться при описании процесса изготовления.

Далее описывается ребро 60, расположенное практически по всему периметру световодного устройства 20. Ребро 60 является формируемым из смолы элементом, который размещается в составе световодной призмы 10 и противоположной призмы 50, связан с ними и окружает расположенную по периметру кромку световодного устройства 20. Ребро 60 имеет крепежное ребро 10k рамы, которое имеет крепежную часть 10g, обеспечивающую закрепление на раме, являющейся еще одним элементом, используемым для сборки устройства отображения виртуальных изображений, и соединительные ребра 10n и 10р, которые, соответственно, формируются на верхней стороне и нижней стороне с прохождением вдоль первой грани SS1 и второй грани SS2 и являются ориентирами для установки при соединении световодной призмы 10 и противоположной призмы 50 друг с другом. При этом соединительным ребром на верхней торцевой стороне является соединительное ребро 10n, а соединительным ребром на нижней торцевой стороне является соединительное ребро 10р.

Из вышеописанных соединительных ребер 10n и 10р, соединительное ребро 10n на верхней торцевой стороне имеет плоский участок FB1 плоской формы (первый плоский участок). Аналогичным образом, соединительное ребро 10р на нижней торцевой стороне имеет плоский участок FB2 (второй плоский участок). В тех случаях, когда плоские участки FB1 и FB2 содержат плоские детали, имеющие высокую точность, соединительные ребра 10n и 10р могут являться ориентирами для установки во время соединения между световодной призмой 10 и противоположной призмой 50. Например, соединительное ребро 10n на верхней торцевой стороне выполнено с первым соединительным ребром R1, связанным со световодной призмой 10, и вторым соединительным ребром R2, связанным с противоположной призмой 50. Световодная призма 10 и противоположная призма 50 приклеиваются друг к другу путем скользящего движения вдоль направления DD смещения, при этом первое соединительное ребро R1 и второе соединительное ребро являются ориентирами для фиксации. При этом, как указано выше, ребро 60, то есть, первое и второе соединительные ребра R1 и R2 расположены вдоль боковой торцевой части SP, которая удалена от зоны первой поверхности AS соединения. Соединительное ребро 10n на верхней торцевой стороне, которое имеет плоский участок FB1 (первый плоский участок), вставляется в ограничитель в форме канавки, расположенный в раме, в качестве стопорного механизма в состоянии свободной посадки с незначительным зазором во время установки на вышеописанной и не показанной раме и, следовательно, выполняет функцию ограничения относительного перемещения относительно рамы. Соединительное ребро 10n на верхней торцевой стороне имеет вентильные участки GP1 и GP2, которые выполнены связанными с плоским участком FB1. Вентильные участки GP1 и GP2 эквивалентны впускным отверстиям для смолы, которые используются, когда световодная призма 10 и противоположная призма 50 соответствующим образом формируются литьевым формованием.

На крепежном ребре 10k рамы крепежная часть 10g расположена вне охватывающего глаз элемента ЕС и имеет плоскую деталь, которая упирается в стыкуемую поверхность, расположенную на раме, и является ориентиром, определяющим относительное положение во время установки на вышеописанную и не показанную раму.

Как показано на фиг. 1В, между первой гранью SS1 и второй гранью SS2 расположен не только боковой торцевой участок SP, на котором расположено ребро 60, но и скошенная поверхность ТР, которая выполнена окружающей всю первую поверхность S11, являющуюся частью второй грани SS2. Скошенная поверхность ТР выполнена с наклонной поверхностью, которая образует тупой угол относительно первой поверхности S11, и имеет наклонную боковую поверхность, которая проходит вдоль части лица носителя при ношении. Таким образом, световодное устройство 20 может иметь оптическую конструкцию, более близкую к глазу носителя. В частности, скошенная поверхность ТР имеет три плоских участка S31, S32 и S33 поверхности в качестве наклонной боковой поверхности, каждый из которых соответствует краю глазной впадины, щеке и носу.

Как показано на фиг. 1А, световодное устройство 20 имеет поверхность CS1 соединения между первой гранью SS1 и плоским участком FB1 и поверхность CS2 соединения между первой гранью SS1 и плоским участком FB1. Поверхности соединения CS1 и CS2 представляют собой поверхности, соответственно, наклоненные относительно поверхностей, перпендикулярных к плоским участкам FB1 и FB2. Например, благодаря наличию поверхностей соединения CS1 и CS2, наклоненных на несколько градусов относительно поверхностей, перпендикулярных к плоским участкам FB1 и FB2, во время формования может быть предусмотрен граненый конус, и точность передачи первой и второй граней SS1 и SS2 может быть повышена.

Как указано выше, световодное устройство 20 формируется с множеством поверхностей произвольной формы, и, в частности, вторая поверхность S12 световодной призмы 10, которая является местом соединения, то есть первая поверхность AS соединения, и вторая проводящая поверхность S52 противоположной призмы 50, которая имеет по существу такую же форму, соответствующую ей, то есть, вторая поверхность BS соединения также являются поверхностями произвольной формы. В этой связи, при изготовлении световодного устройства 20 важно обеспечивать состояние, в котором точность в месте соединения является высокой, даже при соединении таких поверхностей произвольной формы и надлежащим образом контролировать клеящее вещество, становящееся швом JN во время сборки, на отсутствие оставшихся пузырьков для заполнения в необходимом состоянии. В данном варианте осуществления, особенно, в процессе соединения световодной призмы 10 с противоположной призмой 50 при изготовлении световодного устройства 20 технологичность соединения повышается, при этом для каждого элемента обеспечивается оптическая функция.

Фиг. 2(А) представляет собой вид в боковом разрезе световодного устройства 20 в состоянии, когда световодная призма 10 и противоположная призма 50 соединены друг с другом. (В) и (С) на фиг. 2 представляют собой схематические изображения, иллюстрирующие общий вид применительно к состоянию зазора места соединения во время процесса соединения при изготовлении световодного устройства 20. В данном варианте осуществления, как показано на (В) и (С) на фиг. 2, световодная призма 10 и противоположная призма 50 приближаются друг к другу с направления, показанного стрелкой А1, для склеивания и соединения во время изготовления световодного устройства 20. Далее направление, показанное стрелкой А1, именуется конкретным направлением DD смещения. При этом положение (наклон) первой поверхности AS соединения и положение (наклон) второй поверхности BS соединения регулируются с установкой в достаточно точно наложенное состояние в том случае, когда скользящее движение в направлении DD смещения продолжается. В случае склеивания посредством приближения из направления DD смещения может проводиться различие в отношении расстояния между первой поверхностью AS соединения и второй поверхностью BS соединения, то есть, зазора между ними, как показано в зоне Q1 на нижней стороне и зоне Q2 на верхней стороне (В) и (С) на фиг. 2. Как показано на чертежах, когда первая поверхность AS соединения, которая расположена на левой стороне, является выпуклой поверхностью, обращенной вверх вправо, вторая поверхность BS соединения, которая расположена на правой стороне, является вогнутой поверхностью, обращенной вверх вправо, первая поверхность AS соединения является верхней стороной, а вторая поверхность BS соединения является нижней стороной, в отношении зазора, расстояние Т1, которое свидетельствует о размере зазора в зоне Q1, меньше расстояния Т2 в зоне Q2, как показано на фиг. 2(В). В этой связи, во время процесса приближения световодной призмы 10 и противоположной призмы 50 друг к другу в направлении DD смещения, показанном стрелкой А1, которое является поперечным направлением (направлением слева направо), для перевода их в состояние, изображенное на фиг. 2(С), зазор на стороне зоны Q1, расположенной на нижней стороне, на ранней стадии уже, чем на стороне зоны Q2, расположенной на верхней стороне. Первая поверхность AS соединения и вторая поверхность BS соединения имеют по существу одинаковую форму, и когда они приближаются друг к другу, они имеют положения, значительно наложенные друг на друга, и, следовательно, различие в зазорах может быть в значительной степени устранено, если площадь зоны склеивания, то есть, шва является нулевой. Однако во время процесса вышеописанного приближения способы сужения зазора являются различными в зависимости от положений по отношению к направлению DD смещения, при этом проводится различие между размерами зазоров. В соответствии со способом изготовления световодного устройства в данном варианте осуществления, различие в способах сужения зазора используется таким образом, что протекание клеящего вещества СС, которое наносится на центральную сторону на нижней торцевой стороне на второй поверхности BS соединения, может контролироваться, главным образом, в направлении D1, проходящем от нижней торцевой стороны к верхней торцевой стороне и изображенном стрелкой в пределах второй поверхности BS соединения (или первой поверхности AS соединения), а также направлении D2 и направлении D3, как показано, например, на фиг. 2(D). В вышеописанном способе во время соединения между световодной призмой 10 и противоположной призмой 50 клеящее вещество СС может полностью заливаться между первой поверхностью AS соединения и второй поверхностью BS соединения таким образом, что соединение может быть выполнено с высокой точностью.

В случае, изображенном на фиг. 2(А), ширина Н1 торцевой части шва JN на стороне, близкой к глазу наблюдателя, больше ширины Н2 торцевой части на дальней стороне. Это связано с тем, что сторона, близкая к глазу, по-видимому, будет нерезкой для наблюдателя и сравнительно маловероятно может быть замечена, даже если ширина шва JN будет становиться относительно больше. В этом случае во время процесса соединения, то есть, процесса формирования шва JN формируемый шов JN едва ли может создавать неудобство для поля зрения даже в тех случаях, когда количество клеящего вещества, используемого для шва JN, значительно увеличено для распределения по всей области склеивания. Кроме того, на стороне торцевой части шва JN, близкой к глазу, формируется установочная деталь ТТ. Установочная деталь ТТ является деталью, которая формируется путем незначительного изгиба торцевых участков верхней торцевой стороны первой поверхности AS соединения и второй поверхности BS соединения и предотвращает возникновение рассовмещения за счет прижатия световодной призмы 10 и противоположной призмы 50 друг к другу во время соединения. В тех случаях, когда не возникает озабоченности по поводу рассовмещения во время соединения, установочная деталь ТТ, то есть, гнутая деталь первой поверхности AS соединения и т.п. может не устанавливаться.

Во время соединения между световодной призмой 10 и противоположной призмой 50 кривизна второй поверхности BS соединения относительно кривизны первой поверхности AS соединения при необходимости регулируется таким образом, что учитывается различие в размерах зазоров между световодной призмой 10 и противоположной призмой 50. В частности, сначала форма первой поверхности AS соединения, которая является поверхностью произвольной формы, и поверхности, эквивалентной второй поверхности S12, которая является поверхностью оптической функции для направления излучения, выражается формулой (1).

При этом x, y и z - значения координат в полярной системе координат, с - кривизна, A_n,m - параметр каждого коэффициента, а r₀ - нормированная апертура.

С учетом их, направлением потока клеящего вещества СС можно при необходимости управлять путем корректировки, например, величины с и величины A_n,m, которая является параметром в приведенной выше формуле, и задания формы второй поверхности BS соединения. Путем выполнения такой корректировки управление с целью ускорения потока может также надежно выполняться не только в направлении D1, соответствующем направлению DD смещения, но и в направлении D2 и направлении D3 относительно направления потока клеящего вещества СС, изображенного, например, на фиг. 2(D).

С учетом взаимного расположения первой поверхности AS соединения и второй поверхности BS соединения, первая поверхность AS соединения является верхней стороной чертежа, а вторая поверхность BS соединения является нижней поверхностью, как описано выше, при этом дальнейшее описание проводится исходя из этого взаимного расположения, но, как в случае, например, примера модификации, приведенного на фиг. 2(Е), первая поверхность AS соединения может являться нижней стороной, а вторая поверхность BS соединения может являться верхней стороной, при этом обе они расположены обращенными вверх влево. Кроме того, в этом случае клеящее вещество СС может наноситься на верхнюю торцевую сторону первой поверхности AS соединения.

Кроме того, в отношении способа изготовления шва JN, то есть, способа создания зазора учитывается также еще один аспект. Например, как в сравнительном примере, приведенном на фиг. 2(F), неиспользование разности в зазорах, вызываемой склеиванием с направления смещения, также учитывается путем проведения различий в зазорах в зависимости от положений всего лишь изменением кривизны второй поверхности BS соединения относительно кривизны первой поверхности AS соединения во время соединения между световодной призмой 10 и противоположной призмой 50. В частности, в приведенной выше формуле (1) считается также, что форма поверхности произвольной формы, которая пересчитывается с незначительным уменьшением, например, величины кривизны, о которой свидетельствует величина с в формуле, выражается как форма криволинейной поверхности второй поверхности BS соединения, которая представляет собой поверхность, соответствующую первой поверхности AS соединения, поэтому изменяется кривизна второй поверхности BS соединения по отношению к кривизне первой поверхности AS соединения, и формируется необходимый зазор. Иными словами, как показано на фиг. 2(F), считается, что зазор увеличивается от положения минимального зазора МР, при этом положение минимального зазора МР, показанное пунктирной линией, является опорной величиной, то есть, расстояние Т2 и расстояние Т3, являющиеся расстояниями зазора в положениях вдали от положения минимального зазора МР, увеличиваются относительно расстояния Т1 зазора в положении минимального зазора МР. Однако в том случае, когда реализуется такая конструкция, арифметическая обработка для определения поверхности произвольной формы, как описано выше, необходима для первой поверхности AS соединения и второй поверхности BS соединения, чтобы получить форму, с которой контроль клеящего вещества СС придает ему необходимую форму, то есть, существует случай, когда форма поверхности произвольной формы должна создаваться по существу для каждой из поверхностей. Применительно к ним в данном варианте осуществления первая поверхность AS соединения и вторая поверхность BS соединения имеют по существу одинаковую форму в принципе, и эти формы могут задаваться в отношении как первой поверхности AS соединения, так и второй поверхности BS соединения, если вычисление для определения поверхности произвольной формы выполняется на второй поверхности S12, которая является поверхностью оптической функции, и, следовательно, световодная призма 10 и противоположная призма 50 могут изготавливаться более простым способом по сравнению со случаем, изображенным на фиг. 2(F). Кроме того, даже при соединении поток расширяется из положения минимального зазора МР в случае, изображенном на фиг. 2(F), но существует вероятность наличия дополнительной сложности, поскольку направление потока включает в себя не только основное направление D1, проходящее, например, от нижней торцевой стороны к верхней торцевой стороне, но и - в противоположную сторону - направление, проходящее от нижней торцевой стороны к верхней торцевой стороне и т.п. C учетом них, в данном варианте осуществления поток клеящего вещества СС упрощается, и заполнение может выполняться более надежно.

Далее со ссылками на фиг. 3 и 4 описывается способ изготовления световодного устройства 20 в соответствии с данным вариантом осуществления. Как указано выше, в данном варианте осуществления процесс подготовки световодной призмы 10 и противоположной призмы 50 во время процесса изготовления и процесс вплоть до завершения соединения между ними особенно важны. В связи с этим, далее описывается процесс от формования каждой из призм 10 и 50 до формирования шва.

Сначала со ссылкой на фиг. 3 описывается формование (процесс формования) каждой из призм путем литьевого формования с помощью пресс-формы в процессе изготовления световодного устройства 20. В данном случае в качестве примера будет описываться формование световодной призмы 10, которая составляет световодное устройство 20. Данное описание является аналогичным применительно к противоположной призме 50, и, следовательно, их иллюстрирование и описание не приводятся.

Как показано на фиг. 3, пресс-форма 90, которая используется для формования световодной призмы 10, выполнена с первой формой 91 и второй формой 92, при этом световодная призма 10 может прессоваться путем наложения первой формы и второй формы 92 друг на друга и прижатия обеих форм 91 и 92. Иными словами, расплавленная смола протекает от вентиля GT, который является впускным отверстием смолы в полость CV по отношению к пресс-форме 90, в которой сформирована полость CV, которая является внутренним пространством в прижатом состоянии, при этом выполняется подходящая операция, такая как нагревание, охлаждение, формование и сброс давления, таким образом, что формируется световодная призма 10, имеющая каждую из криволинейных поверхностей, таких как вышеописанная поверхность произвольной формы (процесс формования). При этом, как показано на чертеже, пресс-форма 90 имеет поверхности теплообмена, пригнанные к поверхностям. В частности, в первой и второй формах 91 и 92 поверхности S91 теплообмена, которые являются поверхностями произвольной формы, формируемыми напротив друг друга, соответствуют первой поверхности S11, третьей поверхности S13 (см. фиг. 1А и т.п.) и т.п., вносящим вклад в направление излучения. Кроме того, поверхности S92 теплообмена соответствуют скошенной поверхности ТР, которая имеет детали S31, S32, S33 и т.д. с плоской поверхностью. Кроме того, поверхности S93 теплообмена соответствуют поверхностям CS1 и CS2 соединения, а поверхности S94 и S95 теплообмена соответствуют плоским участкам FB1 и FB2, то есть, граням соединительных ребер 10n и 10р. Иными словами, ребро 60, которое имеет первое соединительное ребро R1 и т.п., также выполнено как единое целое. После выреза в некоторой части вентиля GT остаются участки GP1 и GP2 вентиля.

При этом, как показано на чертеже, среди поверхностей S94 и S95 теплообмена, которые соответствуют плоским участкам FB1 и FB2 (первому и второму плоским участкам), поверхность S95 теплообмена проходит вдоль линии разъема PL пресс-формы 90, а поверхность S94 теплообмена проходит параллельно вдоль линии разъема PL. Иными словами, плоские участки FB1 и FB2 расположены вдоль линии разъема PL. В этом случае плоские детали граней плоских участков FB1 и FB2 могут иметь такую же степень точности, как и поверхность оптической функции. В этой связи, соединительные ребра 10n и 10р ребра 60 могут обладать простотой и высокой точностью и могут использоваться в качестве эталонных поверхностей во время соединения между световодной призмой 10 и противоположной призмой 50.

Далее со ссылкой на фиг. 4 и т.п. подробно описывается соединение между световодной призмой 10 и противоположной призмой 50. При этом в качестве примера соединение выполняется с помощью крепежного устройства 500. Фиг. 5 представляет собой вид в поперечном разрезе по линии А-А на фиг. 4.

Сначала описывается конструкция крепежного устройства 500, которое используется для соединения световодной призмы 10 и противоположной призмы 50 друг с другом. Как показано на фиг. 4 и 5, крепежное устройство 500 имеет первый механизм 501а передвижения, который используется для передвижения световодной призмы 10 в фиксированном положении, второй механизм 501b передвижения, который используется для передвижения противоположной призмы 50 в фиксированном положении, два участка 502 соединительной оси, датчик 503 положения, который подтверждает относительное взаимное расположение между световодной призмой 10 и противоположной призмой 50, и блок 510 управления, который осуществляет управление каждым из участков.

В данном случае направление прохождения двух участков 502 соединительной оси соответствует направлению DD смещения, то есть, два участка 502 соединительной оси обеспечивают скользящее перемещение вдоль направления DD смещения. Кроме того, в данном случае с учетом того, что клеящее вещество СС наносится на вторую поверхностью BS соединения, предпочтительно, чтобы поток клеящего вещества СС в непредусмотренном направлении под действием силы тяжести был ослаблен в максимально возможной степени. В этой связи, как показано на чертеже, первая поверхность AS соединения (или вторая поверхность BS соединения) в максимально возможной степени находится в состоянии, близком к горизонтальному, относительно представленного в качестве примера направления G силы тяжести, либо деталь, на которую наносится клеящее вещество СС, находится на несколько более высокой стороне относительно направления G силы тяжести, чем другие детали.

Первый механизм 501а передвижения содержит участок 511а основного блока, крепежные средства 512а и приводное устройство 513а. Участок 511а основного блока фиксирует положение световодной призмы 10 вместе с крепежными средствами 512а и вставляется с помощью участков 502 соединительной оси таким образом, что обеспечивается скользящее движение. Как показано на фиг. 5, крепежные средства 512а представляют собой пару элементов, расположенных таким образом, что они соответствуют паре участков канавок совмещения DT, которые расположены в участке 511а основного блока. Первый механизм 501а передвижения помещает плоские участки FB1 и FB2, то есть, соединительные ребра 10n и 10р световодной призмы 10 на участки канавок DT участка 511а основного блока, помещает вышеуказанные крепежные средства 512а и фиксирует крепежные средства 512а относительно участка 511а основного блока посредством, например, соединения винтами и соединения штифтами или втягивания (не показано) присасыванием и т.п. таким образом, что каждая из поверхностей плоских участков FB1 и FB2 соединительных ребер 10n и 10р совмещается прижатой к участкам канавок DT и сдавленной ими. В частности, совмещение выполняется в направлении от первой поверхности S11 к третьей поверхности S13 световодной призмы 10, то есть, в направлении ЕЕ, показанном стрелкой на чертеже, с помощью плоской детали DT1 участка канавки DT и крепежных средств 512а, кроме того, совмещение выполняется в направлении от плоского участка FB1 к плоскому участку FB2 световодной призмы 10, то есть, в направлении FF, показанном стрелкой на чертеже, с помощью плоской детали DT2. Иными словами, световодная призма 10 фиксируется в состоянии совмещения с участком 511а основного блока в необходимом положении. Приводное устройство 513а выполнено с электродвигателем и т.п. и заставляет участок 511а основного блока осуществлять скользящее движение вдоль участков 502 соединительной оси в направлении стрелки А1 в соответствии с командой от блока 510 управления, то есть, заставляет световодную призму 10 осуществлять скользящее движение вдоль направления DD смещения.

Второй механизм 501b передвижения имеет назначение, аналогичное первому механизму 501а передвижения, и содержит участок 511b основного блока, крепежные средства 512b и приводное устройство 513b. Иными словами, так же, как и для первого механизма 501а передвижения, второй механизм 501b передвижения фиксирует положение противоположной призмы 50 на участке 511b основного блока в необходимом состоянии и перемещает участок 511b основного блока таким образом, что противоположная призма 50, положение которой сохраняется, осуществляет скользящее движение в направлении DD смещения.

Участки 502 соединительной оси являются элементами, которые имеют в своем составе два участка оси, проходящие параллельно друг другу, соответствующим образом заставляют участок 511а основного блока первого механизма 501а передвижения и участок 511b основного блока второго механизма 501b передвижения связываться друг с другом и обеспечивают скользящее движение в параллельных направлениях прохождения. При этом направление прохождения двух участков 502 соединительной оси соответствует направлению DD смещения, как указано выше, то есть, благодаря участкам 502 соединительной оси световодная призма 10 и противоположная призма 50 могут осуществлять скользящее движение вдоль направления DD смещения в состоянии, когда, грани плоского участка FB1 и плоского участка FB2 размещаются в одной плоскости.

Датчик 503 положения выполнен имеющим в своем составе оптический датчик, который обнаруживает положения световодной призмы 10 и противоположной призмы 50 с помощью, например, отражения лазерного излучения и т.п., датчик давления, который обеспечивает измерение давления, прикладываемое между световодной призмой 10 и противоположной призмой 50, и т.п. и датчик, который обеспечивает информирование блока 510 управления о состоянии склеивания между световодной призмой 10 и противоположной призмой 50 путем подтверждения соответствующих положений световодной призмы 10 и противоположной призмы 50.

В приведенном выше описании соединительные ребра 10n и 10р являются ориентирами для фиксации световодной призмы 10 первым механизмом 501а передвижения и фиксации противоположной призмы 50 вторым механизмом 501b передвижения. Таким образом, относительные положения являются точными.

Кроме того, в случае вышеописанной конструкции направление скользящего движения является направлением DD смещения. Таким образом, во время процесса склеивания потоком клеящего вещества управляют, и заливка клеящего вещества может выполняться надлежащим образом.

Далее описывается каждый из процессов при изготовлении световодного устройства 20 с помощью крепежного устройства 500. Сначала световодная призма 10 и противоположная призма 50, которые прессуются (процесс формования) пресс-формой 90 или чем-либо подобным и описаны с помощью фиг. 3, устанавливаются на первый механизм 501а передвижения и второй механизм 501b передвижения крепежного устройства 500 и фиксируются (процесс подготовки) в состоянии, позволяющем приближаться в направлении DD смещения, и в состоянии, когда первая поверхность AS соединения и вторая поверхность BS соединения находятся напротив друг друга в необходимом положении (процесс подготовки). Затем на вторую поверхность BS соединения наносится (процесс нанесения клеящего вещества) клеящее вещество СС. При этом соответствующее количество клеящего вещества СС наносится на нижнюю торцевую сторону второй поверхности BS соединения. Затем приводное устройство 513а первого механизма 501а передвижения и приводное устройство 513b второго механизма 501b передвижения приводятся в действие посредством блока 510 управления, чтобы заставить световодную призму 10 и противоположную призму 50 перемещаться в направлении DD смещения и приближаться друг к другу, при этом обе они приклеиваются друг к другу (процесс склеивания), в то время как относительное положение подтверждается датчиком 503 положения. В этом случае клеящее вещество СС надлежащим образом контролируется таким образом, что зона склеивания полностью заполняется им. Наконец, клеящее вещество СС отверждается с образованием шва JN, световодная призма 10 и противоположная призма 50 соединяются друг с другом (процесс соединения), и изготавливается световодное устройство 20. Могут рассматриваться различные способы применительно к отверждению клеящего вещества СС. Например, в том случае, когда клеящее вещество CC представляет собой отверждаемую под действием ультрафиолетового (УФ) излучения смолу, клеящее вещество СС отверждается с помощью ультрафиолетового облучения в том состоянии, когда положение во время процесса склеивания поддерживается крепежным устройством 500. В приведенном выше описании, особенно во время процесса склеивания, корректируется угол наклона первой поверхности AS соединения относительно направления DD смещения, и, следовательно, заливка клеящего вещества СС может выполняться в необходимом состоянии даже при относительно простом действии, таком как скользящее движение (прямолинейное движение) в направлении DD смещения.

Фиг. 6 представляет собой вид, иллюстрирующий угол наклона первой поверхности AS соединения относительно направления DD смещения. В данном варианте осуществления первая поверхность AS соединения, которая является местом соединения световодной призмы 10, имеет выпуклую форму поверхности, при этом первая поверхность AS соединения является поверхностью произвольной формы, и, следовательно, угол наклона относительно направления DD смещения также различен в каждом положении первой поверхности AS соединения. В данном случае угол наклона направления DD смещения относительно первой поверхности AS соединения означает угол, образуемый направляющим вектором, указывающим направление DD смещения, относительно плоскости, задающей направление первой поверхности AS соединения в каждой точке первой поверхности AS соединения, которая, например, является касательной плоскостью в данной точке. В частности, в состоянии, которое изображено на чертеже, первая поверхность AS соединения является выпуклой по отношению к направлению вниз чертежа, в то время как направление смещения является поперечным направлением чертежа. В этой связи, что касается угла наклона, альфа угла наклона первой поверхности AS соединения на стороне направления вниз (одной торцевой стороне) чертежа относительно меньше, а гамма угла наклона на стороне направления вверх (другой торцевой стороне) чертежа относительно больше. Кроме того, бета угла наклона на средней стороне первой поверхности AS соединения больше, чем альфа угла наклона, и меньше чем гамма угла наклона. Иными словами, в отношении угла удовлетворяется условие: альфа<бета<гамма. В данном случае углы наклона альфа, бета и гамма, соответственно, соответствуют точкам Р1, Р2 и Р3 на первой поверхности AS соединения и с учетом касательных плоскостей SQ1, SQ2 и SQ3, которые, соответственно, соприкасаются с точками Р1, Р2 и Р3, определяются углом, образуемым этими касательными плоскостями SQ1, SQ2 и SQ3, и направляющим вектором, указывающим направление DD смещения. В приведенном случае знак скалярного произведения является таким же по отношению к вектору нормали касательных плоскостей SQ1, SQ2 и SQ3, соответственно, задающих углы наклона альфа, бета и гамма и направляющий вектор, указывающий направление DD смещения. Эти углы, называемые углами наклона, находятся в одной и той же ориентации. Иными словами, на первой поверхности AS соединения угол наклона различен в зависимости от положения по отношению к направлению DD смещения, но сохраняется состояние, в котором углы наклона имеют одну и ту же ориентацию. Иными словами, не возникает ситуации, в которой угол наклона первой поверхности AS соединения является отрицательным и направлен вниз вправо от чертежа. Вторая поверхность BS соединения, которая является местом соединения на стороне противоположной призмы 50, имеет вогнутую форму поверхности, являющуюся по существу такой же, как и первая поверхность AS соединения, а угол наклона относительно направления DD смещения аналогичен случаю первой поверхности AS соединения. Вышеописанная форма обеспечивает зазор между световодной призмой 10 и противоположной призмой 50, являющийся узким на одной торцевой стороне и широким на другой стороне при их сближении друг с другом из направления DD смещения, как уже описывалось выше с помощью фиг. 2(В).

Далее со ссылкой на фиг. 7А-7С подробнее описывается заполнение зазора между световодной призмой 10 и противоположной призмой 50 клеящим веществом. Фиг. 7А-7С представляют собой схемы, иллюстрирующие состояние клеящего вещества СС от раннего этапа до последнего этапа склеивания. В том случае, когда угол наклона различен в каждом положении, как описано выше, зазор CRa части, в которой угол наклона является относительно небольшим, уже, чем зазор CRb части, в которой угол наклона имеет средний размер, и зазор CRc части, в которой угол наклона является большим. В этой связи, в случае, если клеящее вещество СС наносится на нижнюю сторону второй поверхности BS соединения, зазор CRa заполняется клеящим веществом СС в первую очередь, затем зазор CRb заполняется клеящим веществом СС, и, наконец, зазор CRc заполняется клеящим веществом СС, как показано на чертежах. Иными словами, на чертежах клеящее вещество СС направляется от стороны зазора CRa к стороне зазора CRc, как в главном направлении D1, показанном стрелкой, то есть, протекает с постепенным повышением от стороны с небольшим углом наклона к стороне с большим углом наклона.

В соответствии со способом изготовления световодного устройства 20 вышеописанного первого варианта осуществления, первое и второе соединительные ребра R1 и R2, которые составляют выступающее ребро 60, проходящее вдоль бокового торцевого участка SP, используются таким образом, что световодная призма 10 и противоположная призма 50 приближаются друг к другу с конкретного направления DD смещения в состоянии с регулируемым положением и соединяются друг с другом на первой поверхности AS соединения и второй поверхности BS соединения. Таким образом, световодная призма 10 и противоположная призма 50 соединяются друг с другом таким образом, что изготавливается световодное устройство 20. Во время этого соединения разность в углах наклона между альфой, бетой и гаммой (альфа<беты<гаммы) в направлении DD смещения относительно первой поверхности AS соединения используется таким образом, что размеры зазоров CRa, CRb и CRc (зон склеивания), которые образуются между обеими поверхностями AS и BS во время склеивания, могут различаться в зависимости от положений. Ввиду разности между зазорами CRa, CRb и CRc, направление потока клеящего вещества СС может контролироваться с помощью относительно простой операции скользящего (прямолинейного) перемещения в направлении DD смещения таким образом, что состояние высокой точности может сохраняться в шве JN, образуемом из клеящего вещества СС, даже в том случае, когда первая поверхность AS соединения и вторая поверхность BS соединения, имеющие поверхности произвольной формы, которые едва ли могут быть совмещены, приклеиваются друг к другу. Иными словами, при изготовлении световодного устройства 20 технологичность процесса соединения повышается, при этом световодная призма 10 и противоположная призма 50 позволяют обеспечивать оптическую функцию. Кроме того, первая поверхность AS соединения и вторая поверхность BS соединения, на которых полузеркальный слой 15, осуществляющий отражение излучения изображения при формировании шва JN, может размещаться в виде поверхностей произвольной формы, и другие поверхности, которые формируют внешний вид поверхностей, вносящих вклад в направление излучения, такие как первая поверхность S11 и третья поверхность S13, могут являться поверхностями произвольной формы, то есть, весь наружный диаметр может формироваться с помощью поверхности произвольной формы таким образом, что эффективность направления излучения может сохраняться, форма может быть аналогичной форме очков, а внешний вид является превосходным.

Как описано выше, значения углов наклона альфа, бета и гамма изменяются, то есть, разность в размерах зазоров CRa, CRb и CRc изменяется путем корректировки направления DD смещения относительно первой поверхности AS соединения (или второй поверхности BS соединения). В этой связи, клеящее вещество СС может надлежащим образом контролироваться, как описано выше, соответствующей корректировкой направления DD смещения в соответствии, например, с вязкостью или чем-либо подобным клеящего вещества СС.

Кроме того, в приведенном выше описании положения корректируются таким образом, что они в значительной степени наложены применительно к первой поверхности AS соединения и второй поверхности BS соединения, имеющих по существу одинаковую форму, но положение первой поверхности AS соединения и положение второй поверхности BS соединения могут задаваться таким образом, что они несколько сдвинуты и имеют незначительный зазор, если это в какой-то степени не влияет на сквозной обзор или что-либо подобное. Например, на фиг. 2(В) вторая поверхность BS соединения может иметь незначительно наклоненное положение таким образом, что сторона зоны Q1 незначительно уже, а сторона зоны Q2 незначительно шире.

Кроме того, в приведенном выше описании клеящее вещество СС наносится на нижнюю торцевую сторону второй поверхности BS соединения на чертеже во время процесса нанесения клеящего вещества, но оно не ограничивается нанесением на нижнюю торцевую сторону, если в результате заполнение осуществляется в достаточной степени, и может наноситься на несколько более высокую сторону, чем положение нижнего торца. Кроме того, можно считать, что нанесение осуществляется не только на вторую поверхность BS соединения, но и на первую поверхность AS соединения, либо на обе поверхности AS соединения и BS. Это подобно случаю, изображенному на фиг. 2(Е). Кроме того, в изображенном на фиг. 2(D) примере, что касается области нанесения клеящего вещества СС, это нанесение осуществляется на центральную часть нижней торцевой стороны. Однако данное изобретение этим не ограничивается, и, например, нанесение может осуществляться не только на центральную часть, но и на периферийные части посредством нанесения в форме линии на нижнюю торцевую сторону.

Кроме того, в приведенном выше описании и световодная призма 10, и противоположная призма 50 осуществляют скользящее движение во время процесса склеивания, но лишь одна из них может осуществлять скользящее движение при фиксированном положении другой из них. Иными словами, например, из первого механизма 501а передвижения и второго механизма 501b передвижения крепежного устройства 500 лишь первый механизм 501а передвижения может осуществлять скользящее движение без перемещения второго механизма 501b передвижения, при этом лишь положение противоположной призмы 50 может быть фиксированным.

Второй вариант осуществления

Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи подробно описывается устройство отображения виртуальных изображений второго варианта осуществления в соответствии с изобретением.

Как показано на фиг. 8, устройство 100 отображения виртуальных изображений данного варианта осуществления представляет установленный на голове дисплей, который имеет вид очков или чего-либо подобного и может позволять наблюдателю, оснащенному устройством 100 отображения виртуальных изображений, распознавать излучение изображения с помощью виртуального изображения и может позволять наблюдателю распознавать или наблюдать внешний мир посредством сквозного обзора. Устройство 100 отображения виртуальных изображений содержит первый и второй оптические узлы 101а и 101b, которые закрывают переднюю сторону глаза наблюдателя с обеспечением сквозного обзора, раму 102, которая служит опорой для обоих оптических узлов 101а и 101b, первый и второй участки 105а и 105b главного блока формирования изображений, которые добавляются к деталям, проходящим и от левого, и от правого торцов рамы 102 до задней детали (дужки) 104 для подвески. При этом первое устройство 100А отображения с левой стороны чертежа, в котором объединены друг с другом первый оптический узел 101а и первый участок 105а главного блока формирования изображений, является узлом, который формирует виртуальное изображение для правого глаза и выполняет функцию устройства отображения виртуальных изображений даже без поддержки. Второе устройство 100В отображения с правой стороны чертежа, в котором объединены друг с другом второй оптический узел 101b и второй участок 105b главного блока формирования изображений, является узлом, который формирует виртуальное изображение для левого глаза и выполняет функцию устройства отображения виртуальных изображений даже без поддержки.

Фиг. 9А и 9В представляют собой виды, на которых сравниваются друг с другом внешний вид и внутренняя конструкция устройства 100 отображения виртуальных изображений, причем фиг. 9А представляет собой общий вид устройства 100 отображения виртуальных изображений, а фиг. 9В иллюстрирует внутреннюю конструкцию устройства 100 отображения виртуальных изображений. Фиг. 10, который соответствует правой половине фиг. 9В, представляет собой частично увеличенный общий вид стороны первого устройства 100А отображения устройства 100 отображения виртуальных изображений.

Как показано на чертежах, рама 102, расположенная в устройстве 100 отображения виртуальных изображений, представляет собой вытянутый и плоский элемент, который изогнут в виде подковы и содержит передний участок 102а, проходящий в поперечном направлении слева направо (направлении Х), и два участка 102b и 102с боковых поверхностей, проходящие в направлении глубины спереди назад (направлении Z). Рама 102, то есть, передний участок 102а и участки 102b и 102с боковых поверхностей представляет собой единый металлический компонент, выполненный путем литья алюминиевого сплава под давлением, и состоит из различных типов металлических материалов. Ширина в направлении глубины (направлении Z) переднего участка 102а значительно больше, чем толщина или ширина световодного устройства 20, соответствующего первому и второму оптическим узлам 101а и 101b. Первый оптический узел 101а и первый участок 105а главного блока формирования изображений совмещены в боковом торцевом участке 65а переднего участка 102а, который представляет собой деталь, проходящую от левой торцевой части до участка 102b боковой поверхности, и поддерживаются благодаря прямому закреплению посредством соединения винтами. Второй оптический узел 101b и второй участок 105b главного блока формирования изображений совмещены в боковом торцевом участке 65b переднего участка 102а, который представляет собой деталь, проходящую от правой торцевой части до участка 102с боковой поверхности, и поддерживаются благодаря прямому закреплению посредством соединения винтами. Первый оптический узел 101а и первый участок 105а главного блока формирования изображений совмещены друг с другом пригонкой, кроме того, второй оптический узел 101b и второй участок 105b главного блока формирования изображений совмещены друг с другом пригонкой.

Защитное приспособление 108 прикреплено к раме 102 в качестве нижнего элемента в форме ободка или элемента в форме рамки. Центральный участок 108g защитного приспособления 108 прикреплен к центральному участку 102g рамы 102 подгонкой и соединением винтами. В этой связи, как показано на фиг. 9В, в центральном участке 102g рамы 102 выполнен фиксирующий вогнутый участок 102k, а в центре вогнутого участка 102k выполнено отверстие для винта. Защитное приспособление 108 представляет собой двухзвенный, вытянутый и плоский элемент, который изогнут в форме кривошипа и является единым компонентом, выполненным из металлического материала или материала на основе смолы. Ось в направлении глубины (направлении Z) защитного приспособления 108 приблизительно равна толщине или ширине световодного устройства 20, соответствующего первому и второму оптическим узлам 101а и 101b. Первый концевой участок 108i защитного приспособления 108 прикреплен к первому участку 105а главного блока формирования изображений подгонкой, кроме того, второй концевой участок 108j защитного приспособления 108 прикреплен ко второму участку 105b главного блока формирования изображений подгонкой.

Рама 102 не только служит опорой для первого и второго участков 105а и 105b главного блока формирования изображений, но служит для защиты внутреннего участка первого и второго участков 105а и 105b главного блока формирования изображений вместе с внешними элементами 105d в форме крышек, которые закрывают первый и второй участки 105а и 105b главного блока формирования изображений. Защитное приспособление 108 служит для защиты бокового участка и нижнего бокового участка световодного устройства 20, которые соединены с первым и вторым участками 105а и 105b главного блока формирования изображений. Иными словами, если рама 102 и защитное приспособление 108 являются достаточно прочными, вероятность повреждения и рассовмещения может быть уменьшена в первом и втором участках 105а и 105b главного блока формирования изображений и первом и втором оптических узлах 101а и 101b, особенно, световодном устройстве 20, которое является незащищенным даже в случае столкновения или чего-либо подобного между устройством 100 отображения виртуальных изображений и иным близлежащим объектом.

Носовые упоры 108а в форме подушечек, соответственно, выполнены в паре вертикальных деталей 63а, которые находятся вблизи центрального участка 108g защитного приспособления 108. Вертикальные детали 63а и боковые детали 63b защитного приспособления 108 отделены от окружающих деталей А0 световодного устройства 20 или неплотно соприкасаются с ними, за исключением опорных сторон, которые соединены с первым и вторым участками 105а и 105b главного блока формирования изображений. Окружающая деталь А0 световодного устройства 20 также отделена от переднего участка 102а рамы 102 или неплотно соприкасается с ним. Таким образом, световодное устройство 20 прилегает к раме 102 и защитному приспособлению 108 C-образной окружающей деталью А0, за исключением опорной стороны, но закреплено на раме 102 и защитном приспособлении 108. В этой связи, обеспечивается расширение световодного устройства 20 в имеющем форму рамки элементе 109, при этом искажение, деформация и повреждение в световодном устройстве 20 могут предотвращаться даже в тех случаях, когда имеется разность скоростей теплового расширения между световодным устройством 20 в центре и имеющим форму рамки элементом 109, который содержит раму 102 и защитное приспособление 108.

С другой стороны, первое устройство 100А отображения содержит проекционное устройство 70 со сквозным обзором, являющееся проекционной оптической системой, и устройство 80 отображения изображений, формирующее излучение изображения, как показано на фиг. 10. Проекционное устройство 70 со сквозным обзором служит для проецирования изображения, формируемого первым участком 105а главного блока формирования изображений для глаза наблюдателя в виде виртуального изображения. Проекционное устройство 70 со сквозным обзором содержит световодное устройство 20 и проекционную линзу 30 для формирования изображений.

Световодное устройство 20 проекционного устройства 70 со сквозным обзором эквивалентно первому оптическому узлу 101а на фиг. 8, а проекционная линза 30 проекционного устройства 70 со сквозным обзором и устройство 80 отображения изображений, которое формирует структуру воспроизводимого изображения, эквивалентны первому участку 105а главного блока формирования изображений на фиг. 8. Капельное направляющее устройство 18 (см. фиг. 1А и т.п.), которое расположено на концевой стороне противоположной призмы 50, может быть скрыто, например, частью защитного приспособления 108, либо может быть срезано перед установкой на раму 102. В этой связи, капельное направляющее устройство 18 на данном чертеже исключено.

Далее со ссылкой на фиг. 11А и 11В и т.п. описывается установка первого устройства 100А отображения на раму 102. Проекционная линза 30, которая составляет первый участок 105а главного блока формирования изображений, крепится непосредственно на первый крепежный блок 61f, расположенный на боковом торцевом участке 65а рамы 102, с помощью крепежного узла 39g, который выполнен встроенным в ее трубку 39. Во время закрепления задняя поверхность 68f первого крепежного блока 61f и верхняя торцевая поверхность 39f крепежного узла 39g и т.п. упираются друг в друга таким образом, что обеспечивается совмещение, при этом винт 61t ввинчивается в крепежный узел 39g через винтовое отверстие 61s таким образом, что может обеспечиваться подвижное крепление. В этом случае выступ 39х, который расположен в трубке 39, вставляется в отверстие 61х выступа рамы 102 таким образом, что регулируется вращение трубки 39, и выполняется позиционирование относительно вращения. Световодное устройство 20, которое является первым оптическим узлом 101а, закрепляется непосредственно на втором крепежном блоке 61е, который расположен на боковом торцевом участке 65а рамы 102, с помощью выступающей крепежной части 10g, которая выполнена в его утонченной части (эквивалентной связующему участку ВР на фиг. 1А). Крепежная часть 10g расположена вертикально с расширением в стороны от границы между первой деталью 11 призмы и второй деталью 12 призмы. Во время закрепления упирающаяся поверхность 68е, которая расположена в передней боковой части второго крепежного блока 61е, и плоская часть, которая является задней поверхностью крепежной части 10g, упираются друг в друга таким образом, что обеспечивается совмещение, при этом винт 61v ввинчивается в крепежную часть 10g через винтовое отверстие 61u таким образом, что может обеспечиваться подвижное крепление. С другой стороны, световодное устройство 20 содержит крепежное ребро 10k рамы, содержащее крепежную часть 10g, и, следовательно, может точно совмещаться с рамой 102, которая является еще одним элементом световодного устройства 20. Устройство 80 отображения изображений, изображенное на фиг. 10, закрепляется со вставлением в заднюю часть трубки 39 проекционной линзы 30.

Световодное устройство 20 позиционируется относительно проекционной линзы 30 по мере того, как соединительный участок СР, который является боковой торцевой частью второй детали 12 призмы световодной призмы 10, вставляется в разомкнутый стопорный элемент 39а в форме прямоугольной рамки, который расположен на передней торцевой стороне трубки 39 проекционной линзы 30. Иными словами, когда световодная призма 10, расположенная в световодном устройстве 20, закрепляется на втором крепежном блоке 61е рамы 102, соединительный участок СР на стороне второй детали 12 призмы вводится в стопорный элемент 39а трубки 39 и вставляется в него. В этом случае опорные поверхности с S21 по S23 соединительного участка СР упираются во внутреннюю поверхность 39m стопорного элемента 39а таким образом, что обеспечивается совмещение. Как описано выше, устройство 80 отображения изображений, содержащее элемент отображения изображений, и световодное устройство 20 объединяются друг с другом посредством рамы 102 (процесс сборки).

Как показано на фиг. 10В, ограничитель 102n в форме канавки расположен в качестве стопорного механизма на нижней поверхности 102m переднего участка 102а рамы 102. Из ребра 60 световодной призмы 10, расположенной в световодном устройстве 20, выступающее соединительное ребро 10n, которое расположено в верхней торцевой части, вставляется в ограничитель 102n в состоянии неплотной посадки с незначительным зазором после сборки световодного устройства 20. Таким образом, перемещение на концевой стороне световодного устройства 20 может быть ограничено по отношению к направлению по глубине (направлению Z, изображенному на фиг. 9В) рамы 102. С другой стороны, ребро 60 ограничивает относительное перемещение первой и второй поверхностей SS1 и SS2 (см. фиг. 1А и т.п.) относительно рамы 102 во время установки на раму 102. Соединительное ребро 10n световодного устройства 20 и ограничитель 102n рамы 102 проходят в поперечном направлении слева направо (направлении Х), при этом соединительное ребро 10n и ограничитель 102n не соприкасаются или соединяются друг с другом, и, следовательно, обеспечивается незафиксированное состояние относительно рамы 102 световодного устройства 20. Световодное устройство 20 незначительно отделено от защитного устройства 108, и незафиксированное состояние также относится к взаимосвязи с защитным устройством 108. Таким образом, обеспечивается расширение и т.п. световодного устройства 20 относительно рамы 102 даже в тех случаях, когда имеется разность скоростей теплового расширения между световодным устройством 20 и рамой 102.

С помощью вышеописанных процессов рама 102 и проекционное устройство 70 со сквозным обзором могут быть собраны (см. фиг. 9В) вместе.

В приведенном выше описании вентильные участки GP1 и GP2 соединительного ребра 10n ребра 60 могут быть скрыты вместе с другими деталями во время сборки световодного устройства 20, и, следовательно, такая операция, как удаление вентильных участков GP1 и GP2, может быть упрощена.

Далее со ссылкой на фиг. 12 подробно описываются назначение, действие и т.п. проекционного устройства 70 со сквозным обзором. Первая поверхность S11 световодной призмы 10 проекционного устройства 70 со сквозным обзором является поверхностью произвольной формы, на которой оптическая ось АХО стороны излучения, параллельная оси Z, является центральной осью, вторая поверхность S12 является поверхностью произвольной формы, на которой оптическая ось АХ1 опорной поверхности (поперечное сечение на чертеже), которая параллельна поверхности XZ, наклоненной относительно оси Z, является центральной осью, а третья поверхность S13 является поверхностью произвольной формы, на которой оптическая ось АХО стороны излучения является центральной осью. Четвертая поверхность S14 является поверхностью произвольной формы, на которой биссектриса пары оптических осей АХ3 и АХ4 опорной поверхности, параллельной поверхности XZ, которые наклонены относительно оси Z, является центральной осью, пятая поверхность S15 является поверхностью произвольной формы, на которой биссектриса пары оптических осей АХ4 и АХ5 опорной поверхности, параллельной поверхности XZ, которые наклонены относительно оси Z, является центральной осью, а шестая поверхность S16 является поверхностью произвольной формы, на которой оптическая ость АХ5 опорной поверхности, параллельной поверхности XZ, которая наклонена относительно оси Z, является центральной осью. Поверхности с S11 по S16 имеют симметричные формы относительно вертикального (или продольного) направления оси Y по всей опорной поверхности (поперечное сечение на чертеже), которая параллельна поверхности XZ, проходящей в горизонтальном (или поперечном) направлении, и через которую проходят оптические оси с АХ1 по АХ5.

Устройство 80 отображения изображений содержит осветительное устройство 81, которое испускает двумерное осветительное излучение SL, элемент 82 отображения изображений, который представляет собой работающее на просвет устройство пространственной модуляции излучения, и блок 84 управления возбуждением, который управляет операциями осветительного устройства 81 и элемента 82 отображения изображений.

Осветительное устройство 81 устройства 80 отображения изображений содержит источник 81а излучения, который генерирует излучение трех цветов - красного, зеленого и синего - и световодный блок 81b фоновой подсветки, который рассеивает излучение от источника 81а излучения в луч прямоугольного поперечного сечения. Элемент 82 отображения изображений выполнен, например, в виде жидкокристаллического устройства отображения изображений и осуществляет пространственную модуляцию осветительного излучения SL от осветительного устройства 81 для формирования излучения изображения, являющегося целью отображения, например, видеоинформации. Блок 84 управления возбуждением содержит возбуждающую схему 84а источника излучения и возбуждающую схему 84b жидкого кристалла. Возбуждающая схема 84а источника излучения подает электропитание в источник 81а излучения осветительного устройства 81 и испускает осветительное излучение SL со стабильной яркостью. Возбуждающая схема 84b жидкого кристалла выдает сигнал изображения или управляющий сигнал в элемент 82 отображения изображений и формирует цветное излучение изображения или излучение изображения, которое является основой движущегося изображения или неподвижного изображения, в виде диаграммы коэффициента пропускания. Возбуждающая схема 84b жидкого кристалла может иметь функцию обработки изображений, и внешняя управляющая схема также может иметь функцию обработки изображений.

Далее описывается оптический путь излучения GL изображения и т.п. в устройстве 100 отображения виртуальных изображений. Излучение GL изображения, испускаемое элементом 82 отображения изображений, сводится в одну точку проекционной линзой 30 и падает на шестую поверхность S16, которая расположена в световодной призме 10 и имеет относительно большой положительный показатель преломления.

Излучение GL изображения, которое проходит через шестую поверхность S16 световодной призмы 10, поступает сведенным в одну точку, отражается пятой поверхностью S15, которая имеет относительно небольшой положительный показатель преломления, при распространении через вторую деталь 12 призмы, и отражается четвертой поверхностью S14, которая имеет относительно небольшой отрицательный показатель преломления.

В первой детали 11 призмы излучение GL изображения, которое отразилось четвертой поверхностью S14 второй детали 12 призмы, падает на третью поверхность S13, которая имеет относительно небольшой положительный показатель преломления, и полностью отражается, кроме того, падает на первую поверхность S11, которая имеет относительно небольшой отрицательный показатель преломления, и полностью отражается. Излучение GL изображения формирует промежуточное изображение в световодной призме 10 до и после прохождения через третью поверхность S13. Поверхность II изображения промежуточного изображения соответствует поверхности OI изображения элемента 82 отображения изображений.

Излучение GL изображения, которое полностью отразилось первой поверхностью S11, падает на вторую поверхность S12. Излучение GL изображения, которое падает, в частности, на слой 15 полупрозрачного зеркала, представляющий собой светоотражающую пленку RM, частично отражается с частичным прохождением сквозь слой 15 полупрозрачного зеркала, вновь падает на первую поверхность S11 и проходит сквозь нее. Слой 15 полупрозрачного зеркала действует с относительно большим положительным показателем преломления в отношении падающего на него излучения GL изображения. Первая поверхность S11 действует с отрицательным показателем преломления в отношении проходящего сквозь нее излучения GL изображения.

Излучение GL изображения, которое проходит сквозь первую поверхность S11, падает на зрачок глаза EY наблюдателя в виде практически параллельного луча. Иными словами, наблюдатель наблюдает изображение, сформированное на элементе 82 отображения изображений, с помощью излучения GL изображения в виде виртуального изображения.

Та часть внешнего излучения HL, которая падает больше на сторону -Х, чем на вторую поверхность S12 световодной призмы 10, проходит сквозь третью поверхность S13 и первую поверхность S11 первой детали 11 призмы, при этом положительные и отрицательные показатели преломления смещены, и аберрация корректируется. Иными словами, наблюдатель наблюдает изображение внешнего мира с незначительным искажением по всей световодной призме 10. Аналогичным образом, та часть внешнего излучения HL, которая падает больше на сторону +Х, чем на вторую поверхность S12 световодной призмы 10, то есть, которая падает на противоположную призму 50, проходит сквозь третью проводящую поверхность S53 и первую проводящую поверхность S51, при этом положительные и отрицательные показатели преломления смещены, и аберрация корректируется. Иными словами, наблюдатель наблюдает изображение внешнего мира с незначительным искажением по всей противоположной призме 50. Кроме того, та часть внешнего излучения HL, которая падает на противоположную призму 50, соответствующую второй поверхности S12 световодной призмы 10, проходит сквозь третью проводящую поверхность S53 и первую проводящую поверхность S51, при этом положительные и отрицательные показатели преломления смещены, и аберрация корректируется. Иными словами, наблюдатель наблюдает изображение внешнего мира с незначительным искажением по всей противоположной призме 50. Вторая поверхность S12 световодной призмы 10 и вторая проводящая поверхность S52 противоположной призмы 50 имеют практически одинаковую форму криволинейной поверхности наряду с практически одинаковым показателем преломления, при этом зазор между ними заполняется швом JN, образуемым клеящим веществом СС практически с таким же показателем преломления. Иными словами, вторая поверхность S12 световодной призмы 10 и вторая проводящая поверхность S52 противоположной призмы 50 не действуют как преломляющая поверхность по отношению к внешнему излучению HL.

Внешнее излучение HL, которое падает на слой 15 полупрозрачного зеркала, частично отражается с частичным прохождением сквозь слой 15 полупрозрачного зеркала, при этом внешнее излучение HL с направления, соответствующего слою 15 полупрозрачного зеркала, ослабляется при прохождении сквозь слой 15 полупрозрачного зеркала. В то же время, излучение GL изображения падает с направления, соответствующего слою 15 полупрозрачного зеркала, при этом наблюдатель наблюдает изображение внешнего мира вместе с изображением, сформированным в направлении слоя 15 полупрозрачного зеркала на элементе 82 отображения изображений.

Та часть излучения GL изображения, распространяющегося в световодной призме 10 и падающего на вторую поверхность S12, которая не отражается слоем 15 полупрозрачного зеркала, падает на противоположную призму 50, но не изображенный на чертеже блок предотвращения отражения, расположенный в противоположной призме 50, предотвращает ее возвращение на световодную призму 10. Иными словами, предотвращается возвращение на оптический путь излучения GL изображения, которое проходит сквозь вторую поверхность S12 и становится рассеянным излучением. Кроме того, внешнее излучение HL, которое падает со стороны противоположной призмы 50 и отражается слоем 15 полупрозрачного зеркала, возвращается на противоположную призму 50, но вышеописанный и не изображенный на чертеже блок предотвращения отражения, расположенный в противоположной призме 50, предотвращает его испускание на световодную призму 10. Иными словами, предотвращается возвращение на оптический путь излучения HL, которое отражается слоем 15 полупрозрачного зеркала и становится рассеянным излучением.

Как видно из приведенного выше описания, в соответствии с устройством 100 отображения виртуальных изображений данного варианта осуществления, световодное устройство 20 закрепляется непосредственно на раме 102 с помощью крепежной части 10g, которая находится в одном близлежащем местоположении, и, следовательно, закрепление световодного устройства 20 упрощается, устройство 100 отображения виртуальных изображений, по-видимому, будет обладать минимальным весом, а прочность удержания световодного устройства 20 рамой 20 повышается. Кроме того, окружающая деталь А0 световодного устройства 20, за исключением крепежной части 10g, находится в незакрепленном состоянии относительно рамы 102 и защитного приспособления 108, и, следовательно, обеспечивается расширение световодного устройства 20 относительно рамы 102 и т.п. даже в тех случаях, когда имеется разность скоростей теплового расширения между световодным устройством 20 и рамой 102, при этом искажение, деформация и повреждение в световодном устройстве 20 могут быть предотвращены. Таким образом, устройство 100 отображения виртуальных изображений может быть собрано с надежностью и высокой точностью таким образом, что обеспечивается оптическая функция световодного устройства 20. При этом световодное устройство 20 имеет форму, близкую к форме очков, и превосходный внешний вид, и, следовательно, устройство 100 отображения виртуальных изображений в целом может иметь превосходный внешний вид.

Кроме того, в соответствии с устройством 100 отображения виртуальных изображений данного варианта осуществления, защитное приспособление 108 закрывает и защищает, по меньшей мере, часть окружающей детали А0 световодного устройства 20, за исключением крепежной части 10g, которая закреплена на раме 102. Иными словами, рама 102 и защитное приспособление 108 могут окружать, закрывать и защищать световодное устройство 20. Таким образом, стойкость к сильному влиянию со случайного направления, как в случае падения устройства 100 отображения виртуальных изображений, может быть увеличена.

Другие варианты осуществления

Выше описаны различные варианты осуществления данного изобретения, но изобретение не ограничивается вышеописанными вариантами осуществления, и возможны различные модификации в пределах объема изобретения. Например, возможно нижеследующие модификации.

В приведенном выше описании все поверхности с S11 по S16 световодной призмы 10 являются поверхностями произвольной формы, но, например, некоторые из них могут являться криволинейными поверхностями вместо поверхностей произвольной формы, не будучи ограниченными ими.

Кроме того, в приведенном выше описании рама 102 и проекционная линза 30 имеют отдельные корпуса, и проекционная линза 30 крепится к раме 30 винтовым соединением. Однако трубка 39 трубчатой проекционной линзы 30 может быть выполнена как единое целое с рамой 102. Примеры способов выполнения трубки 39 проекционной линзы 30 как единого целого с рамой 102 включают в себя отрезание участка трубки после монолитного формования литьем под давлением и накладного формования.

Световодное устройство 20 или проекционная линза 30 могут закрепляться на раме 102 различными способами, не ограниченными закреплением с помощью соединения на винтах.

В приведенном выше описании защитное приспособление 108 закреплено на раме 102, но применительно к защитному приспособлению 108 это может быть исключено. В этом случае вспомогательный элемент, в котором размещается носовой упор 108а, может быть соединен с центральным участком 102g рамы 102 при сохранении исходной формы рамы 102, изображенной на фиг. 9В и т.п., либо рама 102, в которой вспомогательный элемент установлен как единое целое, может быть подготовлена заранее. Вспомогательный элемент может использоваться в качестве элемента, который защищает световодное устройство 20 так же, как и при использовании вертикальных деталей 63а защитного приспособления 108. Кроме того, рама 102 и защитное приспособление 108 могут изготавливаться как единое целое.

В приведенном выше описании световодное устройство 20 опирается в состоянии консоли на сторону рамы 102, но световодное устройство 20 может опираться на близлежащие раму 102 и защитное приспособление 108. В этом случае предпочтительно, чтобы элемент или механизм, который обеспечивает относительное расширение или сжатие световодного устройства 20, размещался на раме 102 и защитном приспособлении 108.

В приведенном выше описании проекционная линза 30 расположена на стороне падающего излучения световодной призмы 10, но проекционная линза 30 может быть исключена таким образом, что сама световодная призма 10 выполняет функцию формирования изображений. Кроме того, вместо проекционной линзы 30 может быть установлена еще одна световодная призма 10, выполняющая функцию формирования изображений.

В приведенном выше описании в раме 102 установлен ограничитель 102n, но вместо него или помимо него в защитном приспособлении 108 может быть установлен ограничитель, который предотвращает деформацию, размытие или что-либо подобное световодной призмы 10.

В приведенном выше описании световодное устройство 20 и стопорный элемент 39а расположены в трубке 39 проекционной линзы 30, но на стороне световодного устройства 20 может размещаться стопорный элемент, который, например, вставлен в трубку 39 для сдавливания трубки 39.

В приведенном выше описании слой 15 полупрозрачного зеркала (полупрозрачная светоотражающая пленка) выполнен в горизонтальной прямоугольной зоне, но внешний контур слоя 15 полупрозрачного зеркала может быть надлежащим образом изменен в зависимости от применений и других использований. Кроме того, коэффициент пропускания и коэффициент отражения слоя 15 полупрозрачного зеркала могут быть надлежащим образом изменены в зависимости от применений и других использований.

В приведенном выше описании слой 15 полупрозрачного зеркала является простой полупрозрачной пленкой (например металлической отражающей пленкой и диэлектрической многослойной пленкой), но слой 15 полупрозрачного зеркала может быть заменен голографическим элементом, имеющим плоскую или криволинейную поверхность.

В приведенном выше описании распределение яркости отображения элемента 82 отображения изображений специально не регулируется, но в том случае, когда имеется разность яркостей в зависимости от положений или чего-либо подобного, распределение яркости отображения может регулироваться и не являться равномерным.

В приведенном выше описании элемент 82 отображения изображений, который выполнен из жидкокристаллического устройства отображения изображений пропускающего типа и т.п., используется в качестве устройства 80 отображения изображений, но различные типы не ограничиваются элементом 82 отображения изображений, который выполнен из жидкокристаллического устройства отображения изображений пропускающего типа и т.п. Например, может применяться конструкция, в которой используется жидкокристаллическое устройства отображения изображений отражающего типа, кроме того, цифровое микрозеркальное устройство или что-либо подобное может использоваться вместо элемента 82 отображения изображений, выполненного из жидкокристаллического устройства отображения изображений и т.п. Кроме того, в качестве устройства 80 отображения изображений может использоваться самосветящийся элемент, типичные примеры которого включают в себя матрицу светодиодов (LED) и органический элемент (органический светодиод (OLED)).

В приведенном выше описании световодная призма 10 и противоположная призма 50 выполнены полностью закрывающими переднюю сторону глаза EY носителя, но они этим не ограничиваются, и может использоваться малогабаритная конструкция, в которой, например, деталь, имеющая вторую поверхность S12 в форме криволинейной поверхности, содержащей слой 15 полупрозрачного зеркала, закрывает лишь часть глаза EY, то есть, закрывает часть передней стороны глаза таким образом, что имеется также часть, которая не закрыта.

В приведенном выше описании описано устройство 100 отображения виртуальных изображений, которое содержит два устройства отображения 100А и 100В, но может использоваться и одно устройство отображения. Иными словами, конструкция, в которой проекционное устройство 70 со сквозным обзором и устройство 80 отображения изображений размещаются относительно лишь любого из правого глаза или левого глаза таким образом, что изображение наблюдается одним глазом, может использоваться вместо конструкции, в которой комплект проекционного устройства 70 со сквозным обзором и устройства 80 отображения изображений размещается для каждого из правого глаза и левого глаза.

В приведенном выше описании описан зазор в направлении Х между двумя устройствами отображения 100А и 100В, но зазор между устройствами отображения 100А и 100В может регулироваться без фиксации механическим механизмом и т.п. Иными словами, если на раме 102 расположен механизм расширения или сжатия или что-либо подобное, зазор в направлении Х между обоими устройствами отображения 100А и 100В может регулироваться в соответствии с шириной глаза или чем-либо подобным наблюдателя.

В приведенном выше описании излучение изображения полностью отражается и вводится поверхностью раздела с воздухом без применения зеркала, полупрозрачного зеркала и т.п. на грани первой поверхности S11 и третьей поверхности S13 световодной призмы 10, но в отношении полного отражения в устройстве 100 отображения виртуальных изображений в соответствии с изобретением, отражение может также осуществляться благодаря формированию зеркального покрытия и пленки полупрозрачного зеркала на части или всей первой поверхности S11 и третьей поверхности S13. Например, возможен случай, когда практически все излучение изображения отражается благодаря нанесению зеркального покрытия или чего-либо подобного на всю первую поверхность S11 и третью поверхность S13 или их часть после того, как угол падения излучения изображения соответствует условию полного отражения. Кроме того, если излучение изображения может быть получено с достаточной яркостью, вся первая поверхность S11 или третья поверхность S13 или их часть может быть покрыта зеркалом, которое в некоторой степени является прозрачным.

В приведенном выше описании световодная призма 10 и т.п. проходит в поперечном направлении, в котором расположен глаз EY, но световодная призма 10 может быть размещена и в вертикальном направлении. В этом случае световодная призма 10 опирается в состоянии консоли, например, в верхней части.

В приведенном выше описании излучение GL изображения формируется с помощью проекционной линзы 30 и устройства 80 отображения изображений, но вместо них может использоваться сканирующая оптическая система. Иными словами, излучение изображения может формироваться с помощью микроэлектромеханической системы (MEMS) или иного сканирующего блока и светодиода или иного источника излучения, который заставляет осветительное излучение падать на сканирующий блок таким образом, что излучение изображения вводится в световодную призму 10.

Список ссылочных позиций

АР: участок конструкции с передней стороны глаза

А0: окружающая деталь

АХ1-АХ5: оптическая ось

АХО: оптическая ось стороны излучения

ВР: связующий участок

СР: соединительный участок (крепежный участок)

CS1 и CS2: поверхности соединения

CV: полость

ЕС: охватывающий глаз элемент

EY: глаз

F1 и F2: плоские части

FB1 и FB2: плоские участки

GP1 и GP2: вентильные участки

GL: излучение изображения

OI: поверхность изображения

PL: линия разъема

Q1: зона

Q2: зона

R1: первое соединительное ребро

R2: второе соединительное ребро

RM: светоотражающая пленка

RP: многогранный корневой участок

S11-S16: поверхности с первой по шестую

S21-S23: опорные поверхности

S31-S33: плоские участки поверхности

S51-S53: проводящие поверхности с первой по третью

S91-S95: поверхности теплообмена

SL: осветительное излучение

SP: боковой торцевой участок

SS1: первая грань

SS2: вторая грань

ТР: скошенная поверхность

10: световодная призма

AS: первая поверхность соединения

10g: крепежная часть

10k: крепежное ребро рамы

10n и 10p: соединительные ребра

11: первая деталь призмы

12: вторая деталь призмы

15: слой полупрозрачного зеркала

18: капельное направляющее устройство

20: световодное устройство

27: слой твердого покрытия

30: проекционная линза

39: трубка

39а: стопорный элемент

39g: крепежный узел

50: противоположная призма

BS: вторая поверхность соединения

60: ребро

70: проекционное устройство со сквозным обзором

80: устройство отображения изображений

81: осветительное устройство

82: элемент отображения изображений

84: блок управления возбуждением

90: пресс-форма

91 и 92: форма

100: устройство отображения виртуальных изображений

100А: первое устройство отображения

100В: второе устройство отображения

Изобретение относится к световодным устройствам, для отображения виртуальных изображений. Способ изготовления световодного устройства состоит из этапа подготовки, на котором первая и вторая поверхности соединения помещаются друга напротив друга, при этом световодная призма и противоположная призма размещаются с возможностью приближения друг к другу в направлении смещения, где углы наклона относительно торцевых сторон имеют одну и ту же ориентацию, но различные величины; этапа, на котором клеящее вещество наносится на одну из поверхностей; этапа приклеивания, на котором первая и вторая поверхности соединения сближаются друг с другом таким образом, что клеящее вещество вводится для заливки между световодной призмой и противоположной призмой; этапа соединения, на котором клеящее вещество, отверждается таким образом, что образуется шов, который соединяет световодную призму и противоположную призму друг с другом. Технический результат заключается в обеспечении возможности повышения технологичности изготовления. 7 н. и 13 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Способ изготовления световодного устройства, содержащего световодную призму, которая содержит зеркальный слой, осуществляющий отражение излучения изображения, распространяющегося внутрь на первую поверхность соединения, являющуюся поверхностью соединения световодной стороны, противоположную призму, которая содержит вторую поверхность соединения, расположенную напротив первой поверхности соединения и являющуюся поверхностью соединения на противоположной стороне, соответствующей первой поверхности соединения, и соединяется со световодной призмой путем соединения первой поверхности соединения и второй поверхности соединения друг с другом по всему зеркальному слою, и шов, который образуется клеящим веществом, заполняющим область склеивания между первой поверхностью соединения и второй поверхностью соединения,

при этом первая поверхность соединения световодной призмы является поверхностью произвольной формы и

вторая поверхность соединения противоположной призмы является поверхностью произвольной формы, имеющей, по существу, ту же форму, что и первая поверхность соединения, причем способ включает в себя:

этап подготовки, на котором первая поверхность соединения и вторая поверхность соединения помещаются напротив друг друга, при этом световодная призма и противоположная призма размещаются с возможностью приближения друг к другу в конкретном направлении смещения, в котором угол наклона относительно одной торцевой стороны первой поверхности соединения и угол наклона относительно другой торцевой стороны имеют одну и ту же ориентацию, но различные величины;

этап нанесения клеящего вещества, на котором клеящее вещество наносится, по меньшей мере, на одну поверхность из первой поверхности соединения и второй поверхности соединения, расположенных напротив друг друга на этапе подготовки;

этап приклеивания, на котором второй поверхности соединения и первой поверхности соединения предписывают приближение друг к другу в направлении смещения таким образом, что клеящее вещество, нанесенное во время этапа нанесения клеящего вещества, вводится для заливки между световодной призмой и противоположной призмой; и

этап соединения, на котором клеящее вещество, залитое между первой поверхностью соединения и второй поверхностью соединения на этапе склеивания, отверждается таким образом, что образуется шов, который соединяет световодную призму и противоположную призму друг с другом.

2. Способ изготовления световодного устройства по п. 1,

в котором первая поверхность соединения световодной призмы имеет выпуклую форму поверхности,

в котором вторая поверхность соединения противоположной призмы имеет вогнутую форму поверхности и

в котором направление смещения на этапе подготовки является направлением, в котором угол наклона относительно одной торцевой стороны первой поверхности соединения меньше, чем угол наклона относительно другой торцевой стороны.

3. Способ изготовления световодного устройства по п. 2,

в котором клеящее вещество на этапе нанесения клеящего вещества наносится на одну торцевую сторону первой поверхности соединения и

в котором на этапе приклеивания обеспечивается протекание клеящего вещества со стороны первой поверхности соединения, у которой угол наклона относительно направления смещения является небольшим, на сторону, у которой угол наклона является большим.

4. Способ изготовления световодного устройства по п. 1,

в котором световодная призма имеет выступающее первое соединительное ребро,

в котором противоположная призма имеет выступающее второе соединительное ребро, которое соответствует первому соединительному ребру, и

в котором на этапе приклеивания световодная призма и противоположная призма склеиваются друг с другом посредством скользящего движения вдоль направления смещения, при этом первое соединительное ребро и второе соединительное ребро являются ориентирами для фиксации.

5. Способ изготовления световодного устройства по п. 4,

в котором световодная призма содержит первую и вторую грани, которые расположены напротив друг друга на противоположных сторонах первой поверхности соединения, и поверхность произвольной формы, которая вводит излучение изображения из элемента отображения изображений на стороне внутренней поверхности при отражении излучения, и

в котором световодная призма содержит первое соединительное ребро в положении вдоль по меньшей мере части бокового торцевого участка, расположенного вне зоны первой поверхности соединения первой и второй граней.

6. Способ изготовления световодного устройства по п. 4, дополнительно включающий в себя этап формования, на котором световодная призма и противоположная призма соответствующим образом формируются с помощью литьевого формования,

в котором на этапе формования первое соединительное ребро и второе соединительное ребро формируются как единое целое в положении соответственно вдоль по меньшей мере части бокового торцевого участка световодной призмы и бокового торцевого участка противоположной призмы.

7. Способ изготовления световодного устройства по п. 6,

в котором первое и второе соединительные ребра соответственно имеют первую и вторую плоские части, которые проходят вдоль бокового торцевого участка, при этом первая и вторая плоские части соответственно расположены вдоль линии разъема пресс-формы, которая выполняет литьевое формование на этапе формования для задания направления смещения.

8. Способ изготовления световодного устройства по п. 7,

в котором на этапе приклеивания световодной призме и противоположной призме предписывают приближение и склеивание друг с другом в состоянии, когда поверхность первой плоской части первого соединительного ребра и поверхность второй плоской части второго соединительного ребра расположены в одной плоскости.

9. Способ изготовления световодного устройства по п. 1,

в котором форма поверхности произвольной формы относительно первой поверхности соединения световодной призмы и второй поверхности соединения противоположной призмы определяется выполнением установки параметров в соответствии с управлением направлением потока клеящего вещества на основе нижеследующего уравнения, в котором x, y и z - значения координат в полярной системе координат, с - кривизна, A_n,m - параметр каждого коэффициента, а r₀ - нормированная апертура:

.

10. Способ изготовления световодного устройства по п. 1,

в котором световодная призма обеспечивает проникновение внешнего излучения одновременно с направлением излучения изображения и

в котором зеркальный слой световодной призмы представляет собой слой полупрозрачного зеркала, который осуществляет частичное отражение излучения изображения и частичное прохождение внешнего излучения.

11. Способ изготовления световодного устройства по п. 1,

в котором противоположная призма является вспомогательной призмой, которая соединена со световодной призмой, монолитно закреплена на ней и способствует функции сквозного обзора световодной призмы.

12. Световодное устройство, содержащее:

световодную призму, которая содержит зеркальный слой, который осуществляет отражение излучения изображения, распространяющегося внутрь на первую поверхность соединения, которая является поверхностью соединения световодной стороны;

противоположную призму, которая содержит вторую поверхность соединения, которая расположена напротив первой поверхности соединения и является поверхностью соединения на противоположной стороне, соответствующей первой поверхности соединения, и соединяется со световодной призмой путем соединения первой поверхности соединения и второй поверхности соединения друг с другом по всему зеркальному слою, и

шов, который образуется клеящим веществом, заполняющим область склеивания между первой поверхностью соединения и второй поверхностью соединения,

причем первая поверхность соединения световодной призмы является поверхностью произвольной формы,

в котором вторая поверхность соединения противоположной призмы является поверхностью произвольной формы, имеющей, по существу, ту же форму, что и первая поверхность соединения,

в котором световодная призма имеет выступающее первое соединительное ребро,

в котором противоположная призма имеет выступающее второе соединительное ребро, которое соответствует первому соединительному ребру, и

в котором в световодной призме и противоположной призме первое соединительное ребро и второе соединительное ребро проходят вдоль конкретного направления смещения, в котором угол наклона относительно одной торцевой стороны первой поверхности соединения и угол наклона относительно другой торцевой стороны отличаются друг от друга.

13. Световодное устройство по п. 12,

в котором первое соединительное ребро и второе соединительное ребро соответственно формируются как единое целое со световодной призмой и противоположной призмой с помощью литьевого формования в положении соответственно вдоль по меньшей мере части бокового торцевого участка световодной призмы и бокового торцевого участка противоположной призмы.

14. Световодное устройство по п. 13,

в котором первое и второе соединительные ребра соответственно имеют первую и вторую плоские части, которые проходят вдоль бокового торцевого участка, при этом первая и вторая плоские части соответственно расположены вдоль линии разъема пресс-формы, которая выполняет литьевое формование для задания направления смещения.

15. Световодное устройство по п. 12,

в котором форма поверхности произвольной формы относительно первой поверхности соединения световодной призмы и второй поверхности соединения противоположной призмы определяется выполнением установки параметров в соответствии с управлением направлением потока клеящего вещества на основе нижеследующего уравнения, в котором x, y и z - значения координат в полярной системе координат, с - кривизна, A_n,m - параметр каждого коэффициента, а r₀ - нормированная апертура:

.

16. Устройство отображения виртуальных изображений, содержащее:

элемент отображения изображений, который генерирует излучение изображения; и

световодное устройство по п. 12, которое вводит излучение изображения от элемента отображения изображений на стороне внутренней поверхности с одновременным отражением излучения.

17. Устройство отображения виртуальных изображений, содержащее:

элемент отображения изображений, который генерирует излучение изображения; и

световодное устройство по п. 13, которое вводит излучение изображения от элемента отображения изображений на стороне внутренней поверхности с одновременным отражением излучения.

18. Устройство отображения виртуальных изображений, содержащее:

элемент отображения изображений, который генерирует излучение изображения; и

световодное устройство по п. 14, которое вводит излучение изображения от элемента отображения изображений на стороне внутренней поверхности с одновременным отражением излучения.

19. Устройство отображения виртуальных изображений, содержащее:

элемент отображения изображений, который генерирует излучение изображения; и

световодное устройство по п. 15, которое вводит излучение изображения от элемента отображения изображений на стороне внутренней поверхности с одновременным отражением излучения.

20. Устройство отображения виртуальных изображений, которое позволяет наблюдателю распознавать изображение как виртуальное изображение, содержащее:

элемент отображения изображений, который генерирует излучение изображения;

световодную призму, которая позволяет распознавать изображение глазом наблюдателя; и

противоположную призму, которая содержит зеркальный слой, который отражает излучение изображения от световодной призмы в направлении наблюдателя и составляет участок сквозного обзора вместе с поверхностью соединения световодной призмы по всему зеркальному слою,

в котором, в световодной призме, поверхность соединения световодной призмы является поверхностью произвольной формы,

в котором, в противоположной призме, поверхность соединения противоположной призмы является поверхностью произвольной формы, имеющей, по существу, ту же форму, что и поверхность соединения световодной стороны,

в котором световодная призма имеет выступающее первое соединительное ребро,

в котором противоположная призма имеет выступающее второе соединительное ребро, которое соответствует первому соединительному ребру, и

в котором, в световодной призме и в противоположной призме, первое соединительное ребро и второе соединительное ребро проходят вдоль конкретного направления смещения, в котором угол наклона относительно одной торцевой стороны поверхности соединения световодной призмы и угол наклона относительно другой торцевой стороны отличаются друг от друга.