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WO2015008531A1 - 表示装置 - Google Patents

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Publication number
WO2015008531A1
WO2015008531A1 PCT/JP2014/063034 JP2014063034W WO2015008531A1 WO 2015008531 A1 WO2015008531 A1 WO 2015008531A1 JP 2014063034 W JP2014063034 W JP 2014063034W WO 2015008531 A1 WO2015008531 A1 WO 2015008531A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
image
display device
image forming
forming apparatus
optical system
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/063034
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
田中 英一
寛和 辰田
長谷川 真
長谷川 雄一
河本 献太
Original Assignee
ソニー株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ソニー株式会社 filed Critical ソニー株式会社
Priority to US14/655,243 priority Critical patent/US9952435B2/en
Priority to JP2015527205A priority patent/JP6406252B2/ja
Priority to EP18191653.7A priority patent/EP3439293A3/en
Priority to EP14827065.5A priority patent/EP3024221B1/en
Priority to CN201480002821.7A priority patent/CN104769935B/zh
Publication of WO2015008531A1 publication Critical patent/WO2015008531A1/ja
Priority to US15/867,870 priority patent/US20180136472A1/en

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    • G02B2027/0159Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements with mechanical means other than scaning means for positioning the whole image

Definitions

  • the present disclosure relates to a display device, and more specifically to a display device that can be used as, for example, a head-mounted display (HMD).
  • HMD head-mounted display
  • a virtual image display device for allowing an observer to observe a two-dimensional image formed by an image forming device as an enlarged virtual image by a virtual image optical system is known from, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-134208.
  • the liquid crystal display unit is illuminated with light from a light source collimated by a lens through a polarizing plate, and the image light of the illuminated liquid crystal display unit is emitted.
  • the collected light is focused on the first focal point by the lens group, and the condensed light is reflected by the concave mirror, is condensed on the second focal point by the front lens of the pupil via the polarizing plate, and reaches the retina. .
  • the user can observe the image.
  • the virtual image display device is composed of a plurality of optical systems (lens, lens group, and concave mirror), so that the virtual image display device is still large, small, and lightweight. This is insufficient.
  • the image reaching the observer is distorted or the resolution of the image is not uniform.
  • a first object of the present disclosure is to provide an image forming apparatus having a simple configuration and structure for achieving a large viewing angle while being small and light, and further, an image observed by an observer is distorted.
  • the object is to provide a display device that is unlikely to occur.
  • a second object of the present disclosure is to provide an image forming apparatus having a simple configuration and structure for achieving a large viewing angle while being small and light, and in addition to the resolution of an image observed by an observer.
  • An object of the present invention is to provide a display device capable of suppressing a large difference / change depending on the angle of view.
  • the display device for achieving the first object is as follows.
  • a display device comprising: The image display device (A) an image forming apparatus, and (B) an optical system for guiding an image from the image forming apparatus to the pupil of the observer;
  • the direction of the image forming apparatus corresponding to the first direction of the image is the X direction
  • the direction of the image forming apparatus corresponding to the second direction of the image different from the first direction is the Y direction
  • the distortion correction device corrects an input image signal, thereby correcting distortion of an observed image.
  • the first direction or the X direction corresponds to the horizontal direction of the image finally reaching the observer's pupil
  • the second direction or the Y direction is the image finally reaching the observer's pupil.
  • a form corresponding to the vertical direction can be adopted.
  • the X direction and the Y direction may be orthogonal or may not be orthogonal. The same applies to the following description.
  • the display device for achieving the second object described above, (B) Frame and (B) an image display device attached to the frame;
  • a display device comprising: The image display device (A) an image forming apparatus, and (B) an optical system for guiding an image from the image forming apparatus to the pupil of the observer; With When the direction of the image forming apparatus corresponding to the first direction of the image is the X direction and the direction of the image forming apparatus corresponding to the second direction of the image different from the first direction is the Y direction, the image forming apparatus Curved along the X direction, the Y direction, or the X direction and the Y direction, An optical system is arranged so that an image displayed on the image forming apparatus reaches the observer's pupil in a defocused state.
  • the image forming apparatus is curved, for example, the optical path length of light emitted from the central portion of the image forming apparatus, and the image
  • a large viewing angle can be achieved while being small and lightweight.
  • the display device according to the first aspect of the present disclosure includes the distortion correction device, it is difficult for the image observed by the observer to be distorted.
  • the optical system is arranged so that the image displayed on the image forming apparatus reaches the observer's pupil in the defocused state. It is difficult for differences and changes depending on the angle of view to occur in the resolution of the image observed by the person. Note that the effects described in the present specification are merely examples and are not limited, and may have additional effects.
  • FIGS. 1A, 1B, 1C, and 1D are conceptual diagrams for explaining what an observed image looks like in the display device according to the first embodiment depending on the presence or absence of distortion correction for an image signal.
  • the optical system is arranged so that the image displayed on the image forming apparatus of the display apparatus according to the fifth embodiment reaches the observer's pupil in the defocused state and the just-focused state. It is a figure which shows the result of having simulated the horizontal direction resolution of the image which an observer observes.
  • FIG. 3 is a perspective view of the main part of the display device when the observer wears the display device.
  • FIG. 4 is a view of a plane mirror and the like constituting the optical system of the right-eye image display device as viewed from the x-axis direction.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram (perspective view) of the image forming apparatus and the optical system as viewed from the observer side.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram (perspective view) of the image forming apparatus and the optical system as viewed from above.
  • 7A and 7B are a perspective view of a main part of the display device when the observer wearing the display device of Example 1 is viewed from the front, and a display device when the observer wearing the display device is viewed from the side. It is a perspective view of the principal part.
  • FIG. 8A and 8B are perspective views of the image forming apparatus and the optical system when the image forming apparatus and the optical system are viewed from the observer in the display apparatus according to the first embodiment, respectively, and the image forming apparatus and the optical system from the observer. It is these perspective views when it looks.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of a reflecting mirror and the like for explaining an arrangement state of the reflecting mirrors constituting the optical system.
  • FIG. 10A and FIG. 10B are conceptual diagrams of reflectors and the like for explaining the arrangement state of the reflectors constituting the optical system, following FIG.
  • FIG. 11A is a schematic cross-sectional view of a support member and an image forming apparatus that constitute the display device of Example 1, FIG.
  • FIG. 11B is a schematic cross-sectional view of the support member
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an image forming apparatus
  • 12A and 12B are a schematic cross-sectional view of the support member and the image forming apparatus constituting the display device of Example 1 taken along the arrow A′-A ′ in FIG. 11A, and the arrow in FIG. 11B of the support member.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view along B′-B ′.
  • FIG. 13A is a schematic cross-sectional view of a support member and an image forming apparatus that constitute the display device of Example 2
  • FIG. 13B is a schematic cross-sectional view of the support member
  • FIG. 13D is a schematic plan view of the image forming apparatus
  • FIG. 13D is a schematic cross-sectional view of the support member and the image forming apparatus along the arrow DD in FIG. 13A.
  • FIG. 14A is a schematic cross-sectional view of a support member and an image forming apparatus that constitute the display device of Example 3
  • FIG. 14B is a schematic plan view of the support member and the image forming apparatus
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a support member and an image forming apparatus that constitute a modification of the display device of Example 3.
  • FIG. 15 is a perspective view of a part of the display device according to the first embodiment. 16A, FIG. 16B, FIG. 16C, and FIG.
  • 16D are a bottom view, a top view, a right side view, and a rear view, respectively, of the display device of Example 1.
  • 17A, 17B, and 17C are diagrams illustrating how images from the image forming apparatus are formed by various lens groups.
  • FIG. 18 is a diagram conceptually illustrating a state in which the distance between the image forming apparatus and the optical system is adjusted by the image forming apparatus / optical system distance / adjustment apparatus.
  • 19A and 19B are schematic views of the image forming apparatus / optical system distance / adjustment apparatus.
  • Example 1 Display device according to first and second aspects of the present disclosure
  • Example 2 Modification of Example 1 4
  • Example 3 Modification of Example 2
  • Example 4 Modification of Examples 1 to 3) 6
  • Example 5 display device according to the second aspect of the present disclosure
  • the display device according to the first aspect of the present disclosure and the display device according to the second aspect of the present disclosure may be collectively referred to as “a display device of the present disclosure”.
  • the distortion correction device corrects the input image signal so as to give barrel distortion or pincushion distortion to the input image signal to be corrected. It can be. That is, in the image forming apparatus, an image is displayed in a state where barrel distortion or pincushion distortion occurs.
  • the distortion as a characteristic of the lens group is often pincushioned, and it is desirable to give barrel distortion to the image signal.
  • the distortion as a characteristic of the lens group is often barrel-shaped, and it is desirable to give a pincushion distortion to the image signal.
  • the distortion correction device itself can have a known circuit configuration.
  • the distortion correction device includes an image signal corresponding to at least portions of the input image signal located at both ends and in the vicinity thereof.
  • the image distortion can be corrected at least at both ends of the image forming apparatus and in the vicinity thereof.
  • the image forming apparatus When the image forming apparatus is curved along the X direction, it is preferable to correct image signals corresponding to at least both ends along the Y direction of the image forming apparatus and the vicinity thereof. In addition, when the image forming apparatus is curved along the Y direction, it is preferable to correct image signals corresponding to at least both ends of the image forming apparatus along the X direction and the vicinity thereof. Further, when the image forming apparatus is curved along the X direction and the Y direction, the image signals corresponding to at least both ends of the image forming apparatus along the X direction and the Y direction and the vicinity thereof are corrected. It is preferable to do.
  • the optical system is arranged so that the image displayed on the image forming apparatus reaches the observer's pupil in a defocused state (out-of-focus state).
  • the horizontal resolution of the image can be made uniform.
  • the distance between the image forming apparatus and the optical system are configured. Control and optimization of the distance between the lens group (to be described later) may be achieved.
  • the optical system is disposed between the reflecting mirror that reflects the image from the image forming apparatus, and the observer's pupil and the reflecting mirror. It can be made into the form which consists of a lens group into which the image reflected by the reflecting mirror injects. In this case, the image forming apparatus can be arranged above the reflecting mirror.
  • the image display apparatus further includes a support member that supports the image forming apparatus,
  • the support surface of the support member that supports the image forming apparatus is curved along the X direction, the Y direction, or the X direction and the Y direction, so that the image forming apparatus is curved. be able to.
  • the image forming apparatus can be curved based on a simple configuration and structure. Note that the display device having such a configuration is referred to as a “display device having the first configuration of the present disclosure” for convenience.
  • the degree of curvature along the X direction of the support surface of the support member may be larger than the degree of curvature along the Y direction. That is, when the degree of curvature is represented by an average radius of curvature, the average radius of curvature along the X direction of the support surface of the support member can be smaller than the average radius of curvature along the Y direction.
  • the support member includes a pressing member
  • the outer shape of the image forming apparatus is a rectangular shape
  • the outer peripheral portion of the image forming apparatus extending along the X direction can be configured to be fixed to the support member by a pressing member.
  • the outer peripheral portion of the image forming apparatus refers to an area (so-called frame area) between the end of the image forming apparatus and the end of the display area of the image forming apparatus.
  • the outer shape of the image forming apparatus is a rectangular shape
  • the outer peripheral portion of the image forming apparatus extending along the X direction can be sandwiched between support members.
  • the image forming apparatus may be fixed to the support member using an adhesive.
  • the support member may be made of, for example, various plastic materials including ABS resin, a composite material such as Unitate (registered trademark, manufactured by Unitika Ltd.) and FRP, a metal material such as carbon fiber and aluminum, and an alloy material.
  • the image display device includes an image forming apparatus and an optical system (specifically, Can be configured to include an image forming apparatus / optical system distance / adjusting device for adjusting the distance to the reflecting mirror.
  • the display device having such a configuration is referred to as a “display device having the second configuration of the present disclosure” for convenience.
  • the image forming device / optical system distance / adjustment device it is possible to appropriately and easily cope with the difference in the visual acuity of the observer depending on the observer, despite the simple configuration and structure. Is possible.
  • a display control device that controls the size of the entire image from the image forming device according to the distance between the image forming device and the optical system is provided. Furthermore, it can be set as the structure provided.
  • the distance between the image forming apparatus and the optical system is the distance at which the distance between the image forming apparatus and the optical system (specifically, the reflecting mirror) is detected by the distance / adjustment apparatus between the image forming apparatus and the optical system.
  • a detection device may be arranged.
  • the distance detection device may be an appropriate device depending on the configuration and structure of the image forming device / optical system distance / adjustment device.
  • the overall image size is controlled by performing various signal processing (for example, thinning processing and interpolation processing) on the image signal used to form the image in the image forming apparatus, thereby enlarging / reducing the overall image size. It is possible to use a well-known control method such as
  • an image display device can be configured to include a pupil / optical system distance / adjustment device that adjusts the distance between the optical system (specifically, the reflecting mirror) and the pupil of the observer.
  • the display device having such a configuration is referred to as a “display device having the third configuration of the present disclosure” for convenience.
  • the pupil / optical system distance / adjustment device the distance between the observer's pupil and the lens group can be adjusted appropriately and easily despite the simple configuration and structure. Adjustable.
  • the display device of the present disclosure including the various preferable modes and configurations described above (the display device of the first configuration of the present disclosure, the display device of the second configuration of the present disclosure, the third configuration of the present disclosure)
  • the image forming apparatus passes through a predetermined point (for example, an image forming apparatus optical axis collision point described later), the axis parallel to the X direction is the X axis, and the predetermined point (for example, the image forming apparatus is included).
  • the image display device forms an image with at least one of the X, Y, and Z axes as the center when the axis parallel to the Y direction is defined as the Y axis. It can be set as the structure further provided with the rotation apparatus which rotates an apparatus.
  • a rotating device that rotates the image forming apparatus around the X axis a rotating device that rotates the image forming apparatus around the Y axis, and a rotation that rotates the image forming apparatus around the Z axis.
  • Moving device, rotating device for rotating the image forming apparatus about the X axis and Y axis, rotating device for rotating the image forming apparatus about the X axis and Z axis, and image about the Y axis and Z axis Examples thereof include a rotation device that rotates the forming device, and a rotation device that rotates the image forming device around the X, Y, and Z axes.
  • the display device of the present disclosure including the above-described various preferable forms and configurations including the configuration described above (the display device of the first configuration of the present disclosure, the display device of the second configuration of the present disclosure)
  • the display device of the third configuration of the present disclosure includes a moving device that moves the image forming device along the X direction with respect to the optical system (specifically, the reflecting mirror). can do.
  • the display device of the present disclosure including the above-described preferred embodiments and configurations (the display device of the first configuration of the present disclosure, the display device of the second configuration of the present disclosure, the display device of the third configuration of the present disclosure) Including)
  • the image display device for the left eye and the image display device for the right eye are attached to the frame,
  • Each image display device (A) an image forming apparatus, and (B) an optical system for guiding an image from the image forming apparatus to the pupil of the observer; It can be set as the form provided with.
  • a display device is referred to as a “binocular display device of the present disclosure” for convenience.
  • the optical system includes a reflecting mirror that reflects an image from the image forming apparatus, and a lens group that is disposed between the observer's pupil and the reflecting mirror and into which the image reflected by the reflecting mirror is incident.
  • the normal of the reflecting mirror that constitutes the optical system of the left-eye image display device and the normal of the reflecting mirror that constitutes the optical system of the right-eye image display device are opposite to the observer with respect to the reflecting mirror. It can be a form that intersects in space. By adopting such a form, two image forming apparatuses can be easily juxtaposed with a high degree of design freedom.
  • the normal of the reflecting mirror that constitutes the optical system of the image display apparatus for the left eye and the normal of the reflecting mirror that constitutes the optical system of the image display apparatus for the right eye It is possible to adopt a configuration in which they intersect below a virtual plane (the xy plane described below) including both the pupils of the person and infinity.
  • the arrangement state of the reflecting mirrors is A virtual plane including both the pupils of the observer and infinity is the xy plane, and a straight line connecting both the pupils of the observer is an x axis (specifically, a straight line connecting both the pupils of the observer,
  • the axis line from the observer's right eye pupil to the left eye pupil is the x axis, and the optical axis of the observer right eye is the y axis (specifically, the axis line orthogonal to the x axis and toward the lens group side is y-axis)
  • the point of the reflecting mirror where the optical axis (optical principal axis) of the lens group constituting the optical system of the right-eye image display device collides with the reflecting mirror is defined as the “right-eye reflecting mirror optical axis collision point”.
  • the reflecting mirrors constituting the optical system of the ophthalmic image display device are arranged in parallel (perpendicularly) to the xz plane (see FIG. 9), and further pass through the optical axis collision point of the right-eye reflector.
  • the axis on the reflecting mirror parallel to the xy plane is the ⁇ axis
  • the axis on the reflecting mirror that passes through the optical axis collision point for the right eye and is orthogonal to the ⁇ axis is the ⁇ axis (see FIG.
  • the image forming apparatus and the optical system of the image display apparatus for the left eye are parallel to the yz plane through the midpoint of the line segment connecting the pupils of both the image forming apparatus and the optical system of the image display apparatus for the right eye and the observer. It can be set as the structure arrange
  • the angle ⁇ 3 formed by the axis ⁇ ′ axis and the y axis when the ⁇ axis is projected onto the xy plane, the angle ⁇ 1 , the angle ⁇
  • Table 1 An example of the relationship of 2 is shown in Table 1 below.
  • the angle ⁇ 3 has a positive value in the ( ⁇ x, y) quadrant (see FIGS. 9 and 10A).
  • the optical axis (optical principal axis) of the lens group preferably intersects the center of the observer's pupil.
  • the image forming apparatus is preferably arranged above the reflecting mirror as described above.
  • the distance between the image display devices for adjusting the distance between the left-eye image display device and the right-eye image display device. -It can be set as the structure further equipped with the adjustment apparatus.
  • the display device of the present disclosure including the various preferable modes and configurations described above (the display device of the first configuration of the present disclosure, the display device of the second configuration of the present disclosure, the display of the third configuration of the present disclosure) Device, including a binocular type display device of the present disclosure, and the same applies hereinafter)
  • the outer shape of the image forming apparatus is a rectangular shape
  • the wiring may extend to the outside from the outer periphery of the image forming apparatus extending along the Y direction.
  • a flexible printed wiring board (FPC) can be illustrated as wiring.
  • the connection portion and the wiring provided on the outer peripheral portion of the image forming apparatus may be connected based on a known method.
  • the lens group includes one group and three lenses, and the second lens has negative power,
  • the refractive index of the material constituting the second lens can be larger than the refractive index of the material constituting the first and third lenses, and further, the first lens and the third lens can be formed.
  • the second lens can be configured to have positive power. It is preferable that the second lens is a meniscus lens.
  • the lens group has a telecentric optical system, specifically, a configuration in which the reflecting mirror side is a telecentric optical system, whereby the image forming apparatus and the optical system are separated by the distance / adjustment apparatus between the image forming apparatus and the optical system. Even when the distance between them is adjusted, it is possible to reliably suppress a change in the image reaching the observer's pupil.
  • the image forming apparatus can be any type of image forming apparatus as long as it is a flexible image forming apparatus.
  • organic EL display apparatus itself can be an organic EL display device having a known configuration and structure.
  • the frame can be mounted on the observer's head.
  • the present invention is not limited to such a form.
  • the frame may be attached to an arm extending from a ceiling or a wall, or may be attached to a movable robot arm.
  • the motion of the observer's head may be detected by a sensor so that the motion of the frame follows the motion of the viewer's head.
  • the frame When the frame is configured to be attached to the observer's head, the frame can be attached to the observer's head, and the image display device can be attached to the structure and structure.
  • the frame may be configured to include a front portion disposed in front of the observer and side portions extending from both ends of the front portion.
  • the image display device is attached to the frame.
  • the image display device is attached to a lower portion of the front portion and attached to a holding member extending in a substantially horizontal direction.
  • it is desirable that a forehead contact with the observer's forehead is attached to the upper portion of the front portion from the viewpoint of improving the attachment feeling of the image display device of the observer.
  • the horizontal visual field in the left-eye image display device overlaps the horizontal visual field in the right-eye image display device (both eyes).
  • the viewing angle 45 degrees to 100 degrees can be exemplified.
  • the length L X of the display area of the image forming apparatus along the X direction can be exemplified as 83 mm to 130 mm.
  • the number of pixels of the image forming apparatus is 320 ⁇ 240, 432 ⁇ 240, 640 ⁇ 480, 1024 ⁇ 768, 1920 ⁇ 1080, 3840 ⁇ 2160, and the aspect ratio is 21: 9 in addition to 4: 3 and 16: 9. Etc. can be illustrated.
  • Examples of the horizontal viewing angle (one-eye viewing angle) of the image display device include 100 degrees to 120 degrees.
  • optical axis collision point The point where the optical axis (optical principal axis) of the lens group is reflected by the reflecting mirror and collides with the image forming apparatus is defined as an “image forming apparatus optical axis collision point”, and the virtual plane in contact with the image forming apparatus optical axis collision point is defined as XY.
  • the outer shape of the display area of the image forming apparatus is a rectangular shape
  • the X direction and the Y direction are orthogonal
  • the axis passing through the optical axis collision point of the image forming apparatus and the axis parallel to the X direction is the X axis
  • Y The axis parallel to the direction is defined as the Y axis
  • the (X, Y, Z) coordinates of the optical axis collision point of the image forming apparatus are defined as (0, 0, 0).
  • Examples of the curved state of the image forming apparatus include a curved surface represented by an aspheric function, a spherical surface, a spheroidal surface, a rotating hyperboloid, and a rotating paraboloid.
  • these functions include a circle, an ellipse, a hyperbola, a parabola, Aspherical function, 3rd-order or higher polynomial, Futaba line, Trefoil line, Yotsuba line, braided line, cochlear line, positive leaf line, screw line, sprint line, likelihood curve, arc line, catenary line, saddle line, ⁇ Illustrative examples include shoreline, star-shaped, semi-cubic parabola, Lissajous curve, Arnessy curve, outer cycloid, heart shape
  • the image forming apparatus is curved along the side surface of the cylinder.
  • the degree of curvature of the image forming apparatus is expressed by an average curvature radius
  • the value of the average curvature radius may be constant or may vary.
  • a display device having an image display device with a different degree of curvature of the image forming device may be prepared, and an appropriate display device may be provided according to the visual acuity of the observer, or the degree of curvature of the image forming device. It is good also as a structure and structure which can be made variable.
  • the relationship between the radius of the side surface of the cylinder and the diopter value when the image forming apparatus is assumed to be curved following the side surface of the cylinder is illustrated in Table 2 below, but is not limited thereto.
  • Example 1 relates to a display device according to the first aspect of the present disclosure, and further includes a binocular type display device of the present disclosure, a display device of the first configuration of the present disclosure, and a third configuration of the present disclosure.
  • the present invention relates to a display device.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the main part of the display device when the observer wears the display device
  • FIG. 4 shows a view of the plane mirror and the like constituting the optical system of the right-eye image display device viewed from the x-axis direction.
  • FIG. 5 shows a conceptual view (perspective view) of the image forming apparatus and the optical system viewed from the observer side
  • FIG. 6 shows a conceptual view (perspective view) of the image forming apparatus and the optical system viewed from above.
  • FIG. 7A shows a perspective view of the main part of the display device viewed from the front of the observer wearing the display device
  • FIG. 7A shows a perspective view of the main part of the display device viewed from the side of the observer wearing the display device.
  • FIGS. 11A and 12A schematic cross-sectional views of the support member and the image forming apparatus are shown in FIGS. 11A and 12A
  • FIGS. 11B and 12B schematic cross-sectional views of the support member are shown in FIGS. 11B and 12B.
  • a simple plan view is shown in FIG. 11C.
  • 11A and 11B are schematic cross-sectional views taken along the arrow AA in FIG. 11C.
  • FIGS. 12A and 12B show the arrows A′-A ′ in FIG. 11A and the arrows B ′ in FIG. 11B.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along ⁇ B ′.
  • FIG. 15 shows a perspective view of a part of the display device according to the first embodiment.
  • FIG. 11A and 11B are schematic cross-sectional views taken along the arrow AA in FIG. 11C.
  • FIGS. 12A and 12B show the arrows A′-A ′ in FIG. 11A and the arrows
  • FIGS. 16A, 16B, 16C, and 16D Illustration of some of the components of the display device is omitted.
  • the display device of Example 1 or Example 5 to be described later is (A) Frame 20 and (B) an image display device 30 attached to the frame 20; It has.
  • the image display device 30 (A) the image forming apparatus 40, and (B) an optical system 50 for guiding an image from the image forming apparatus 40 to the pupil 11 of the observer 10; It has.
  • the display device of Example 1 further includes: (C) distortion correction device, It has.
  • the display device of Example 1 or Example 5 described later is more specifically a display device of the present disclosure of a binocular type,
  • the left-eye image display device 30L and the right-eye image display device 30R are attached to the frame 20,
  • Each of the image display devices 30L and 30R (A) Image forming apparatuses 40L, 40R, and (B) an optical system 50 that guides images from the image forming apparatuses 40L and 40R to the pupil 11 (11L and 11R) of the observer 10, It has.
  • the frame 20 in the display device of the first embodiment or the fifth embodiment described later is mounted on the head of the observer 10, and more specifically, the display device of the first embodiment or the fifth embodiment described later is a head mounted type. It is a display (HMD).
  • HMD display
  • the direction of the image forming apparatus 40 corresponding to the first direction of the image is the X direction
  • the second direction of the image different from the first direction is the specific direction
  • the image forming apparatus 40 is curved along the X direction, the Y direction, or the X direction and the Y direction. . Specifically, in Example 1 or Example 5 to be described later, it is curved along the X direction.
  • the optical system 50 includes a reflecting mirror 51 that reflects an image from the image forming apparatus 40, and between the pupil 11 of the observer 10 and the reflecting mirror 51. And a lens group 52 on which an image reflected by the reflecting mirror 51 enters.
  • the image forming apparatus 40 is disposed above the reflecting mirror 51.
  • the image display device 30 further includes a support member 60 1 for supporting the image forming apparatus 40.
  • the image forming apparatus 40 is curved along the X direction. More specifically, the image forming apparatus 40 is curved to follow the support surface 61 of the support member 60 1.
  • the outer shape of the image forming apparatus 40 and the outer shape of the display area of the image forming apparatus 40 are rectangular.
  • the supporting surface 61 comprises a support member 60 1 which is curved along the X and / or Y direction, simple structure, it is possible to bend the image forming apparatus 40 based on the structure.
  • the image forming apparatus 40 is curved along the side surface of the cylinder, and the radius of the side surface of the cylinder is 100 mm. As will be described later, the effective focal length of the lens group 52 is 56 mm. The preferable relationship between the radius of the side surface of the cylinder and the effective focal length of the lens group 52 is shown in Table 3 below.
  • Support member 60 1 is provided with a pressing member 65, As described above, the outer shape of the image forming apparatus 40 is a rectangular shape, The outer peripheral portion of the image forming apparatus 40 extending along the X direction are fixed to the support member 60 1 by the pressing member 65.
  • the support members 60 1 and the presser member 65 is fabricated from aluminum.
  • the upper surface and the central portion of the support member 60 1 correspond to the support surface 61, and the outer peripheral portions 62 A and 62 B of the support member 60 1 extending along the Y direction protrude from the support surface 61.
  • the portion of the outer peripheral portion 62A facing the support surface 61 is a contact surface 62C, and one edge portion of the image forming apparatus 40 extending along the Y direction is abutted against the contact surface 62C.
  • aluminum stopper member 63 is fixed to the upper surface of the support member 60 1 by a screw 64 screwed to the threaded portion 62D formed on the upper surface of the support member 60 1, extending along the Y direction image It is in contact with the other edge of the forming device 40.
  • the stop member 63 is provided with a long hole (a long hole elongated in the X direction) through which the screw 64 is passed.
  • the image forming apparatus 40 by a retaining member 63, and subjected to compressive forces in the direction of arrow "a" in FIG. 11A, thereby, the image forming apparatus 40, the image forming apparatus 40 of the support member 60 1 Following the support surface 61, it is curved without a gap.
  • One end portion 65A of the pressing member 65 is pressing the outer peripheral portion of the image forming apparatus 40 extending along the X direction
  • the other end portion 65B of the pressing member 65 includes a bottom surface of the support member 60 1 extending along the X direction engaged and, thereby, the outer peripheral portion of the image forming apparatus 40 extending along the X direction are fixed to the support member 60 1 by the pressing member 65.
  • the support surface 61 of the lower surface and the support member 60 1 of the image forming apparatus 40 may be fixed by using an adhesive, in this case, it is also possible to omit the pressing member 65.
  • a wiring 41 extends from the outer periphery of the image forming apparatus 40 extending along the Y direction.
  • the connection portion provided on the outer peripheral portion of the image forming apparatus 40 and the wiring 41 may be connected based on a known method.
  • FIG. 11C shows a state in which the wiring 41 extends from one of the outer peripheral portions of the image forming apparatus 40 extending along the Y direction. Both of the outer peripheral portions of the image forming apparatus 40 extending along the Y direction are illustrated.
  • the wiring 41 may extend from the terminal.
  • the optical system 50 is disposed between the reflecting mirror 51 that reflects the image from the image forming apparatus 40 and the pupil 11 of the observer 10 and the reflecting mirror 51, and the image reflected by the reflecting mirror 51.
  • the normal line NL L of the reflecting mirror 51 constituting the optical system 50 of the left-eye image display device 30L and the normal line NL R of the reflecting mirror 51 constituting the optical system 50 of the right-eye image display device 30R are: It intersects in the space on the opposite side of the observer 10 with respect to the reflecting mirror 51 (see FIG. 3).
  • the normal line NL L of the reflecting mirror 51 constituting the optical system 50 of the left-eye image display device 30L and the normal line NL R of the reflecting mirror 51 constituting the optical system 50 of the right-eye image display device 30R are defined. , They cross below a virtual plane (xy plane) including both pupils of the observer 10 and infinity (see FIG. 3). In FIG. 3, a virtual plane including both the pupils of the observer 10 and the infinite distance is indicated by a symbol “HL”.
  • the image forming apparatus 40 is disposed above the reflecting mirror 51.
  • the arrangement state of the reflecting mirror 51 is as shown in FIG. 9, FIG. 10A, and FIG. 10B.
  • the display area of the image forming apparatus 40 is displayed.
  • Length L X is 100mm
  • Angle ⁇ 1 45 degrees
  • Angle ⁇ 2 10 degrees
  • Angle ⁇ 3 15 degrees.
  • the reflecting mirror optical axis collision point is included in the xy plane. Under such setting conditions, there is a gap of about 15 mm between the image forming apparatus 40 constituting the left eye image display apparatus 30L and the image forming apparatus 40 constituting the right eye image display apparatus 30R. Two image forming apparatuses can be juxtaposed.
  • the angle ⁇ 1 45 degrees
  • the distance between the optical axis of the eye and the optical axis of the right eye is 65 mm
  • the image forming apparatus 40 is specifically composed of an organic electroluminescence display device (organic EL display device) having a known configuration and structure.
  • organic EL display device includes a first substrate, a second substrate, and a large number of light emitting units sandwiched between the first substrate and the second substrate.
  • the thickness of the image forming apparatus 40, following the support surface of the support member 60 1 is the thickness that can be bent without any gap, for example, 0.5 mm or less, for example, a 0.2mm to 0.5 mm.
  • the number of pixels was set to 1920 ⁇ 1080.
  • FIG. 16A, FIG. 16B, FIG. 16C, and FIG. 16D in the display device of Example 1 or Example 5 described later, as described above, the left-eye image display device 30L and the right eye Image display device 30R.
  • the horizontal viewing angle (one-eye viewing angle) in each image display device 30 is 100 degrees
  • the horizontal viewing angle in the left-eye image display device 30L and the horizontal viewing angle in the right-eye image display device 30R are 70.
  • the total horizontal viewing angle was 130 degrees.
  • the length L X of the display area of each image forming apparatus 40 along the X direction was set to 100 mm.
  • the vertical viewing angle was 44 degrees.
  • the one-eye viewing angle is 120 degrees
  • the binocular viewing angle is 70 degrees
  • the total horizontal viewing angle is 170 degrees
  • the display area of each image forming apparatus 40 is
  • the length L X is 126 mm
  • the lens group has a mass of “4.6” and an effective focal length of 67.2 mm.
  • the frame 20 attached to the head of the observer 10 is made of plastic, and includes a front part 21 disposed in front of the observer 10 and side parts 22 extending from both ends of the front part.
  • a hole 22A is provided at the rear end portion of the side portion 22.
  • a belt is passed through the hole 22A, and the belt 20 is wound around the back of the head of the observer 10, so that the frame 20 is attached to the head of the observer 10.
  • An arm 23A extends upward from the upper portion of the front portion 21, and a forehead pad 23B that contacts the forehead of the observer 10 is attached to the tip of the arm 23A. Further, a nose pad portion 24 is disposed on the front portion 21.
  • a rear portion of the holding member 25 is attached to the lower end portion of the front portion 21, and a base portion 26 is attached to the front portion of the holding member 25. Further, a pupil / optical system distance / adjustment device 80 described later is attached to the distal end portion of the base portion 26, and a pedestal 71 constituting the pupil / optical system distance / adjustment device 80 is disposed on the base portion 26. It is arranged to be slidable in the front-rear direction.
  • An optical system 50L configuring the left-eye image display device 30L is stored in the housing 53L
  • an optical system 50R configuring the right-eye image display device 30R is stored in the housing 53R.
  • the left-eye image display device 30L is attached to the housing 53L
  • the left-eye image display device 30R is attached to the housing 53R
  • the housing 53L and the housing 53R are attached to the base 71.
  • the optical system 50L and the left-eye image display device 30L, and the optical system 50R and the right-eye image display device 30R are independently slidable on the pedestal 71 in the left-right direction. Is arranged.
  • the “front-rear direction” means the direction in which the lens group approaches or moves away from the pupil.
  • the “left-right direction” means that the left-eye image display device and the right-eye image display device approach each other. Or the direction away.
  • the optical system 50 includes the reflecting mirror 51 that reflects the image from the image forming apparatus 40 and the lens group 52 on which the image reflected by the reflecting mirror 51 enters.
  • the reflecting mirror 51R and the lens group 52R constituting the right-eye image display device are attached to the pedestal 71 via the housing 53R, and can slide on the base 26 in the left-right direction.
  • the reflecting mirror 51L and the lens group 52L constituting the left-eye image display device are attached to the pedestal 71 via the housing 53L, and can slide on the base portion 26 in the left-right direction.
  • the lens group 52 (52R, 52L) is disposed between the pupil 11 of the observer 10 and the reflecting mirror 51 (51R, 51L), and the image forming apparatus 40 is disposed above the reflecting mirror 51.
  • the lens group 52 includes one group and three lenses, the second lens has negative power, and the refractive index of the material constituting the second lens is the first and third lenses. It is larger than the refractive index of the material which comprises.
  • the first lens and the third lens have positive power.
  • the second lens is a meniscus lens. Specifically, the effective focal length of the lens group 52 was 56.01 mm, the rear focal length was 44.64 mm, the front focal length was ⁇ 32.16 mm, and the F number was 14.0. The length of the lens group 52 in the horizontal direction was 36 mm, and the length in the vertical direction was 20 mm.
  • the specifications of the first lens (the lens closest to the pupil), the second lens, and the third lens (the lens closest to the reflecting mirror) are shown in Table 4 below, but are limited to such specifications. It is not a thing.
  • the lens group 52 is a telecentric optical system, specifically, the reflecting mirror side is a telecentric optical system.
  • the distance between the first lens and the pupil of the observer 10 (pupil diameter: 4 mm) was 10 mm. When the mass of this lens group is “1”, the mass of the lens group when the distance between the first lens and the pupil of the observer 10 is 12 mm is “1.7”.
  • FIG. 17A, 17B, and 17C show how the image from the image forming apparatus 40 is formed by various lens groups.
  • the lens group shown in FIG. 17A is a lens group of a telecentric optical system.
  • FIG. 17B shows a lens group having a configuration close to a telecentric optical system, and
  • FIG. 17C shows a normal lens group.
  • Example 1 or Example 5 described later the lens group shown in FIG. 17A was used.
  • the inter-image display device distance adjustment device 70 that adjusts the distance between the left-eye image display device 30L and the right-eye image display device 30R is provided.
  • the inter-image display device distance / adjustment device 70 includes a pedestal 71, a feed screw mechanism 73 attached to a side surface 72 located outside the pedestal 71, and a housing 53 that can slide on the pedestal 71 from below. Tap hole 75A for fixing with force, guide grooves 74B and 76B provided in housing 53, guide groove 75B provided in base 71, pin 74A provided in base 71 and engaged with guide grooves 74B and 76B , 76A.
  • the guide grooves 75B, 75B, and 76B extend in the left-right direction.
  • the housing 53 (the housing 53L or the housing 53R) moves in the left-right direction with respect to the base portion 26.
  • the housing 53 is reliably moved in the left-right direction by the engagement of the pins 74A, the tap holes 75A, the pins 76A and the guide grooves 74B, 75B, 76B.
  • the moving distance in the horizontal direction of the casings 53L and 53R was ⁇ 5 mm.
  • the casings 53R and 53L extend further upward than shown in FIGS. 16A, 16B, 16C, and 16D, and support members that support the image forming apparatus 40 in portions of the casings 53R and 53L that extend upward. Although 60 1 etc. are attached, illustration of these was omitted.
  • a pupil / optical system that further adjusts the distance between the pupil of the observer 10 and the optical system 50 (specifically, the lens group 52).
  • a distance / adjustment device 80 is provided. Specifically, the pupil / optical system distance / adjustment device 80 adjusts the distance between the lens group 52 and the pupil of the observer 10.
  • the pupil / optical system distance / adjustment device 80 is provided on the side wall 82 attached to the distal end portion of the second holding member 26, the feed screw mechanism 83 attached to the side wall 82, and the base 71.
  • the feed screw mechanism 83 When the feed screw mechanism 83 is rotated, the base 71 moves in the front-rear direction with respect to the base portion 26.
  • the movement of the pedestal 71 is reliably performed in the front-rear direction by the engagement between the key 27A and the guide groove 27B.
  • the moving distance of the pedestal 71 in the front-rear direction was ⁇ 4 mm.
  • a display device that can appropriately and easily adjust and adjust the distance between the pupil of the observer and the lens group.
  • a combination of a latch mechanism and a knob, or a rack and pinion mechanism can be used.
  • the distortion correction apparatus corrects the input image signal, thereby correcting the distortion of the observed image.
  • the distortion correction device corrects the input image signal so as to give barrel distortion or pincushion distortion to the input image signal to be corrected. That is, in the image forming apparatus 40, an image is displayed in a state where barrel distortion or pincushion distortion has occurred.
  • the distortion correction device corrects at least the image signals corresponding to the portions located at both ends of the image forming device 40 and in the vicinity thereof among the input image signals, and thus at least the image forming device.
  • the distortion of the image in the part located at both ends of 40 and its vicinity is corrected. More specifically, in the first embodiment, the image signal corresponding to the entire screen of the image forming apparatus is corrected.
  • the distortion correction device itself can have a known circuit configuration and is included in a control device (not shown) that controls the operation of the display device.
  • the distortion correction apparatus includes a distortion correction coefficient table.
  • the distortion correction coefficient table the position (X Out, Y Out) in the image forming apparatus of the image signal output, the position (X Out, Y Out) position correction amount for the ( ⁇ X Out, ⁇ Y Out) relationship between Is tabled. Then, the distortion correction apparatus obtains the correspondence between the position on the image forming apparatus and the output image signal. Next, the distortion correction apparatus refers to the distortion correction coefficient table from the obtained position (X Out , Y Out ) in the image forming apparatus and refers to the position correction amount ( ⁇ X Out , ⁇ Y) for the position (X Out , Y Out ). Out ).
  • the value of the image signal corresponding to the corrected position (X Out + ⁇ X Out , Y Out + ⁇ Y Out ) is calculated from the input image signal by extraction or interpolation, and is calculated as the position (X Out in the image forming apparatus). , Y Out ).
  • the position correction amounts ( ⁇ X Out , ⁇ Y Out ) may be obtained by various simulations and experiments.
  • FIG. 1A, FIG. 1B, and FIG. 1C are conceptual diagrams for explaining how an image to be observed changes depending on whether or not distortion correction (display position correction) is performed on an image signal in the display device according to the first embodiment. And shown in FIG. 1D.
  • image distortion is not corrected
  • the image (see FIG. 1C) displayed on the image forming apparatus is finally observed by the observer 10 in the state shown in FIG. 1D. That is, barrel distortion occurs in the image observed by the observer 10.
  • the image (see FIG. 1A) displayed on the image forming apparatus is finally observed by the observer 10 in the state of FIG. 1B. That is, although barrel distortion occurs in the image observed by the observer 10, since the pincushion distortion is originally given to the image displayed on the image forming apparatus (see FIG. 1A), finally, The observer 10 can observe an image without distortion (see FIG. 1B).
  • the image forming apparatus is curved. Therefore, for example, the optical path length difference between the optical path length of the light emitted from the central portion of the image forming apparatus and the optical path length of the light emitted from the edge of the display area of the image forming apparatus can be reduced. it can. As a result, for example, an increase in the size of the lens group constituting the optical system can be suppressed, and a large viewing angle can be achieved while being small and lightweight.
  • the display device according to the first embodiment includes the distortion correction device, the image observed by the observer is unlikely to be distorted.
  • Example 2 is a modification of Example 1.
  • FIG. 13A shows a schematic cross-sectional view of the support member and the image forming apparatus constituting the image display device in Example 2
  • FIG. 13B shows a schematic cross-sectional view of the support member, and a schematic view of the support member and the image forming apparatus.
  • FIG. 13C shows a schematic plan view
  • FIG. 13D shows a schematic cross-sectional view of the support member and the image forming apparatus along the arrow DD in FIG. 13A.
  • the outer peripheral portion of the image forming apparatus 40 extending along the X direction is sandwiched between the support member 60 2.
  • the support member 60 2 is composed of a lower member 66A and an upper member 66B.
  • a kind of frame member is formed, and the support member 60 2 is formed on the inner side surface of the support member 60 2.
  • a groove 66C is formed.
  • the outer peripheral portion of the image forming apparatus 40 extending along the X direction is fitted into the groove 66C.
  • the lower member 66A and the upper member 66B may be fixed to each other with a screw (not shown), or may be fixed to each other using an adhesive.
  • the outer peripheral portion of the image forming apparatus 40 extending along the X direction it is preferable to fix the outer peripheral portion of the image forming apparatus 40 extending along the X direction to the groove portion 66C with an adhesive.
  • the outer peripheral portion of the image forming apparatus 40 extending along the X direction not only the outer peripheral portion of the image forming apparatus 40 extending along the X direction but also the outer peripheral portion of the image forming apparatus 40 extending along the Y direction is sandwiched between the support members 60 2 .
  • only the outer peripheral portion of the image forming apparatus 40 extending along the X direction may be sandwiched by the support member 60 2.
  • the configuration and structure of the display device or image display device according to the second embodiment can be the same as the configuration and structure of the display device or image display device described in the first embodiment. Is omitted.
  • Example 3 is a modification of Example 2. Even in the third embodiment, the image forming apparatus 40 is curved. However, unlike Example 2, the degree of bending was variable.
  • FIG. 14A shows a schematic cross-sectional view of the support member and the image forming apparatus constituting the image display apparatus in Example 3, and
  • FIG. 14B shows a schematic plan view of the support member and the image forming apparatus.
  • the third embodiment there is a gap between the groove 66C and the outer peripheral portion of the image forming apparatus 40 extending along the X direction. Then, the side surface extending along the X direction of the support member 60 3, projections 67A and threaded portion 67B is provided. Support member 60 3 is stored in a housing (not shown) the upper is open. The housing is attached to the upper part of the casings 53R and 53L. A hole for fitting with the protrusion 67A is formed on the side surface of the housing. In addition, a guide groove extending substantially vertically is formed in a portion of the side surface of the housing that faces the screwing portion 67B, and a screw is inserted into the guide groove and supported by screwing with the screwing portion 67B.
  • the member 60 3 can be fixed to the side of the housing.
  • the force applied to the support member 60 3 and further to the image forming apparatus 40 in the X direction changes.
  • the center of the protrusion 67A is indicated by a cross.
  • the locus of the circle of the threaded portion 67B around the center of the protrusion 67A is indicated by a dotted line “a”, and the locus of the center of the through hole is indicated by a solid line “b”.
  • the distance from the center of the protrusion 67A to the center of the screwing portion 67B is shortened. Therefore, a compressive force is applied in the X direction of the support member 60 3 and the image forming apparatus 40. As a result, the degree of curvature of the image forming apparatus 40 changes. Since there is a gap between the groove 66C and the outer periphery of the image forming apparatus 40 extending along the X direction, it is possible to allow a change in the degree of curvature of the image forming apparatus 40. After determining the degree of curvature of the image forming apparatus 40, the gap may be filled with an appropriate material (for example, shim). Alternatively, an elastic material may be sandwiched in advance in the gap.
  • an appropriate material for example, shim
  • FIG. 14C a schematic cross-sectional view of a support member and an image forming apparatus that constitute a modification of the image display device in Embodiment 3, the push member 68A and the push member 68A are moved in the X direction. Therefore, the force applied in the X direction of the support member 60 3 and the image forming apparatus 40 may be changed by the push screw 68B.
  • Example 4 is a modification of Example 1 to Example 3, and relates to a display device having a second configuration of the present disclosure.
  • each image display device 30 further adjusts the distance between the image forming device 40 and the optical system 50 (specifically, the reflecting mirror 51).
  • a distance / adjustment device 90 is provided.
  • Advance image forming apparatus / optical distance-adjusting device 90 as shown in FIG. 19A, for example, adjusting device base member 91, a shaft 92 attached to the support member 60 1, which is attached to the adjustment device base member 91 screw mechanism 95, extends from the feed screw mechanism 95, and a shaft 94 attached to the support member 60 1.
  • the adjustment apparatus base member 91 is attached to the part of the housing
  • the image forming apparatus / optical system distance / adjustment device 90 includes, for example, a latch mechanism 96 and a pin 97 fitted to the latch mechanism, as shown in FIG. 19B. Then, when the pin 97 is moved in the left direction of the drawing (see the arrow in FIG. 19B), the pin 97 and the latch mechanism 96 are disengaged. Then, after moving the support member 60 1 in the vertical direction of the drawing, by moving the pin 97 in the right direction of the drawing, the pin 97 is fitted into the latching mechanism 96.
  • the distance between the image forming apparatus 40 and the reflecting mirror 51 is matched to the visual acuity of the observer. Can be adjusted and adjusted.
  • the image forming apparatus / optical system distance / adjustment device 90 shown in FIG. 19A or 19B is merely an example, and any type of apparatus can be used as long as the distance between the image forming apparatus and the optical system can be adjusted.
  • a linear guide rail can be used in place of the bush 93, or a restraining mechanism between two planes arranged at right angles can be used.
  • a rack and pinion mechanism may be employed.
  • the distance between the image forming apparatus 40 and the reflecting mirror 51 is determined by arranging a distance detecting device for detecting the distance between the image forming apparatus 40 and the reflecting mirror 51 in the image forming apparatus / optical system distance / adjusting device 90.
  • the distance detecting device may be an appropriate device depending on the configuration and structure of the image forming device / optical system distance / adjusting device 90. Specifically, for example, the position (angle) of the feed screw mechanism 95 is used. And a device for detecting at which position of the latch mechanism 96 the pin 97 is located.
  • a display control device (not shown) that controls the size of the entire image from the image forming device 40 according to the distance between the image forming device 40 and the reflecting mirror 51.
  • the control of the overall size of the image is a well-known control in which the overall size of the image is enlarged / reduced by performing various signal processing on the image signal used for forming the image in the image forming apparatus 40. A method may be used.
  • the distance between the image forming apparatus 40 and the reflecting mirror 51 may be detected by the above-described distance detecting device.
  • an axis parallel to the X direction passes through a predetermined point of the image forming apparatus 40 (image forming apparatus optical axis collision point), and a predetermined point of the image forming apparatus 40 (image formation).
  • the axis parallel to the Y direction is the Y axis (see FIG. 8A)
  • the image display device 30 is centered on at least one of the X, Y, and Z axes.
  • a rotation device for rotating the image forming apparatus 40 is provided.
  • a combination of a push screw and a pull screw attached to the casings 53R and 53L can be exemplified.
  • the casings 53R and 53L extending upward can be illustrated. It is possible to perform fine adjustment of the mounting of the support members 60 1 to part.
  • the housing 53R extending upward, advance the guide groove provided in a portion of 53L, if provided with a screw feed mechanism to the support member 60 1, i.e., to provide a mobile apparatus comprising a screw mechanism and feed guide groove
  • the image forming apparatus 40 can be moved along the X direction with respect to the optical system 50 (specifically, the reflecting mirror 51).
  • the image forming apparatus 40 may be rotated by 40 milliradians around the X axis
  • the image forming apparatus 40 may be rotated by 40 milliradians around the Y axis
  • the image forming apparatus may be rotated around the Z axis. What is necessary is just to rotate 40 40 milliradians.
  • the image forming apparatus / optical system distance / adjustment device is provided, and thus the visual acuity of the observer depending on the observer despite the simple configuration and structure. It is possible to provide a display device that is appropriate and can easily cope with the difference.
  • Example 5 relates to a display device according to the second aspect of the present disclosure.
  • the optical system 50 is arranged so that the image displayed on the image forming device 40 reaches the pupil 11 of the observer 10 in the defocused state.
  • the optical system 50 is arranged so that the image displayed on the image forming apparatus 40 reaches the pupil 11 of the observer 10 in a defocused state, and the horizontal resolution of the image is made uniform.
  • the configuration and structure of the display device according to the fifth embodiment can be the same as the configuration and structure of the display device described in the first to fourth embodiments. .
  • the image forming apparatus 40 In order to make the image displayed on the image forming apparatus 40 reach the pupil 11 of the observer 10 in a defocused state, the image forming apparatus 40 and the optical system 50 (specifically, between the lens group 52) It is only necessary to control and optimize (distance).
  • FIG. 2B shows the horizontal resolution of the image observed by the observer when the optical system is arranged so that the image displayed on the image forming apparatus reaches the observer's pupil in a just-focus state (in-focus state).
  • the simulation results are shown, but the difference and change in the horizontal resolution of the image with respect to the angle of view are large.
  • the horizontal axis represents the horizontal angle of view
  • the horizontal axis represents the resolution. From FIG. 2B, the horizontal resolution is the highest at an angle of view that matches the optical axis (optical principal axis) of the lens group, and the horizontal direction increases as the angle of view deviates from the angle of view that matches the optical axis (optical principal axis) of the lens group. The resolution is greatly reduced.
  • the horizontal resolution in the image from the right-eye image forming apparatus and the horizontal resolution in the image from the left-eye image forming apparatus are indicated by “R”
  • the optical axis of the right-eye lens group is indicated by “L”
  • an image obtained from the right-eye image display device is displayed.
  • the horizontal resolution is indicated by “a”
  • the horizontal resolution of an image obtained from the left-eye image display device is indicated by “b”.
  • FIG. 2A the observer observes when the optical system is arranged so that the image displayed on the image forming apparatus reaches the observer's pupil in a defocused state (0.4 mm, under focus).
  • the result of simulating the horizontal resolution of the image is shown, but the difference / change in the horizontal resolution of the image with respect to the angle of view is small.
  • the horizontal resolution in the image from the right-eye image forming apparatus and the horizontal resolution in the image from the left-eye image forming apparatus is small and there is little discomfort.
  • the optical system is arranged so that the image displayed on the image forming apparatus reaches the observer's pupil in the defocused state, the observer observes. It is possible to suppress the occurrence of differences and changes in image resolution.
  • the present disclosure has been described based on the preferred embodiments, the present disclosure is not limited to these embodiments.
  • the configurations and structures of the image display apparatus and the image forming apparatus described in the embodiments are examples and can be changed as appropriate.
  • the projector can also be configured by a combination of the image forming apparatus described in the embodiment and a support member that supports the image forming apparatus.
  • a semi-transmissive mirror also referred to as a partial reflecting mirror, a partial transmitting mirror, a semi-transmissive mirror, or a half mirror
  • a semi-transmissive mirror also referred to as a partial reflecting mirror, a partial transmitting mirror, a semi-transmissive mirror, or a half mirror
  • this indication can also take the following structures.
  • a display device comprising: The image display device (A) an image forming apparatus, and (B) an optical system for guiding an image from the image forming apparatus to the pupil of the observer; With When the direction of the image forming apparatus corresponding to the first direction of the image is the X direction and the direction of the image forming apparatus corresponding to the second direction of the image different from the first direction is the Y direction, the image forming apparatus Curved along the X direction, the Y direction, or the X direction and the Y direction, The distortion correction device is a display device that corrects an input image signal and thereby corrects distortion of an observed image.
  • the display device according to [A01], wherein the distortion correction device corrects the input image signal so as to give barrel distortion or pincushion distortion to the input image signal to be corrected.
  • the distortion correction device corrects at least image signals corresponding to portions located at both ends of the image forming apparatus and in the vicinity thereof, and thus at least both ends of the image forming apparatus and the vicinity thereof.
  • the display device according to [A01] or [A02], which corrects distortion of an image in a portion located in the area.
  • a display device comprising: The image display device (A) an image forming apparatus, and (B) an optical system for guiding an image from the image forming apparatus to the pupil of the observer; With When the direction of the image forming apparatus corresponding to the first direction of the image is the X direction and the direction of the image forming apparatus corresponding to the second direction of the image different from the first direction is the Y direction, the image forming apparatus Curved along the X direction, the Y direction, or the X direction and the Y direction, A display device in which an optical system is arranged so that an image displayed on an image forming apparatus reaches an observer's pupil in a defocused state.
  • the image display apparatus further includes a support member that supports the image forming apparatus, The support surface of the support member that supports the image forming apparatus is curved along the X direction, the Y direction, or the X direction and the Y direction, and thus the image forming apparatus is curved [A01]. Thru
  • the display device according to [B01], wherein the degree of curvature along the X direction of the support surface of the support member is greater than the degree of curvature along the Y direction.
  • the support member includes a pressing member;
  • the outer shape of the image forming apparatus is a rectangular shape,
  • the outer shape of the image forming apparatus is a rectangular shape.
  • the display device according to [B01] or [B02], in which an outer peripheral portion of the image forming apparatus extending along the X direction is sandwiched between support members.
  • the image display device includes an image forming device / optical system distance / adjustment device that adjusts a distance between the image forming device and the optical system according to any one of [A01] to [B04].
  • the display device according to [C01] further including a display control device that controls a size of the entire image from the image forming device according to a distance between the image forming device and the optical system.
  • the image display device includes a pupil / optical system distance / adjustment device that adjusts a distance between the optical system and an observer's pupil, according to any one of [A01] to [C02]. Display device.
  • An image display apparatus passes through a predetermined point of the image forming apparatus, an axis parallel to the X direction is an X axis, an axis passing through a predetermined point of the image forming apparatus and an axis parallel to the Y direction is a Y axis.
  • the display device according to any one of [A01] to [C04], further including a moving device that moves the image forming apparatus along the X direction with respect to the optical system.
  • the image display device for the left eye and the image display device for the right eye are attached to the frame, Each image display device (A) an image forming apparatus, and (B) an optical system for guiding an image from the image forming apparatus to the pupil of the observer; A display device according to any one of [A01] to [C05].
  • the optical system includes a reflecting mirror that reflects an image from the image forming apparatus, and a lens group that is disposed between the observer's pupil and the reflecting mirror and into which the image reflected by the reflecting mirror is incident.
  • the normal of the reflecting mirror that constitutes the optical system of the left-eye image display device and the normal of the reflecting mirror that constitutes the optical system of the right-eye image display device are opposite to the observer with respect to the reflecting mirror.
  • Display device [D01] crossing in space.
  • the normal of the reflecting mirror constituting the optical system of the left-eye image display device and the normal of the reflecting mirror constituting the optical system of the right-eye image display device are both the pupils of the observer and infinity
  • a virtual plane including both the pupils of the observer and infinity is the xy plane, a straight line connecting both the pupils of the observer is the x axis, the optical axis of the observer's right eye is the y axis,
  • the point of the reflecting mirror where the optical axis of the lens group constituting the optical system of the image display device collides with the reflecting mirror is used as the reflecting axis of the right eye reflecting mirror, and the reflecting mirror constituting the optical system of the right eye image displaying device Is arranged parallel to the xz plane, and the axis on the reflector parallel to the xy plane passing through the right-eye reflector optical axis collision point is the ⁇ axis,
  • the image forming apparatus and the optical system of the image display apparatus for the left eye are parallel to the yz plane through the midpoint of the line segment connecting the pupils of both the image forming apparatus and the optical system of the image display apparatus for the right eye and the observer.
  • [D05] The display device according to [D04], in which the image forming apparatus is disposed above the reflecting mirror.
  • [E01] The outer shape of the image forming apparatus is rectangular.
  • the lens group is composed of one lens group and three lens elements.
  • the second lens has negative power
  • the display device according to any one of [A01] to [E01], wherein a refractive index of a material constituting the second lens is larger than a refractive index of a material constituting the first and third lenses. .
  • the display device according to [E02], wherein the first lens and the third lens have positive power.
  • the display unit according to [E02] or [E03], in which the lens group includes a telecentric optical system on the reflecting mirror side.
  • the image forming apparatus includes an organic electroluminescence display device.
  • [E06] The display device according to any one of [A01] to [E05], wherein the frame is attached to an observer's head.
  • Image display device [F02] The image display device according to [F01], in which the input image signal is corrected so as to give a pincushion distortion to the input image signal to be corrected.
  • the image described in [F03] is designed to equalize the horizontal resolution of the image by arranging the optical system so that the image displayed on the image forming apparatus

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Abstract

表示装置は、フレーム、フレームに取り付けられた画像表示装置、及び、歪み補正装置を備えており、画像表示装置は、画像形成装置、及び、画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系を備えており、画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、X方向及び又はY方向に沿って湾曲しており、歪み補正装置は、入力される画像信号を補正し、以て、観察される画像の歪みを補正する。

Description

表示装置
 本開示は、表示装置、より具体的には、例えば頭部装着型ディスプレイ(HMD,Head Mounted Display)として用いることができる表示装置に関する。
 画像形成装置によって形成された2次元画像を虚像光学系により拡大虚像として観察者に観察させるための虚像表示装置(表示装置)が、例えば、特開平5-134208から周知である。
 この特開平5-134208に開示された虚像表示装置にあっては、偏光板を介してレンズによりコリメートされた光源からの光によって液晶表示部を照明し、照明された液晶表示部の画像光が、レンズ群により第一の焦点に集光され、そして集光された光は、凹面ミラーで反射され、偏光板を介して瞳の水晶体前面で第二の焦点に集光され、網膜に到達する。そして、これによって、ユーザは画像を観察することができる。
特開平5-134208
 ところで、特開平5-134208に開示された技術において、虚像表示装置は複数の光学系(レンズ、レンズ群及び凹面ミラー)から構成されているため、虚像表示装置としては、まだまだ大きく、小型、軽量という点において不十分である。また、観察者に到達する画像に歪みが生じたり、画像の解像度が不均一になるといった問題を有する。
 従って、本開示の第1の目的は、小型、軽量でありながら、大きな視野角を達成するための簡素な構成、構造を有する画像形成装置を備え、しかも、観察者が観察する画像に歪みが生じ難い表示装置を提供することにある。また、本開示の第2の目的は、小型、軽量でありながら、大きな視野角を達成するための簡素な構成、構造を有する画像形成装置を備え、しかも、観察者が観察する画像の解像度における画角に依存した大きな差異・変化を抑制し得る表示装置を提供することにある。
 上記の第1の目的を達成するための本開示の第1の態様に係る表示装置は、
 (イ)フレーム、
 (ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、及び、
 (ハ)歪み補正装置、
を備えた表示装置であって、
 画像表示装置は、
 (A)画像形成装置、及び、
 (B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
 画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、X方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、
 歪み補正装置は、入力される画像信号を補正し、以て、観察される画像の歪みを補正する。尚、第1の方向あるいはX方向は、最終的に観察者の瞳に到達する画像の水平方向に相当し、第2の方向あるいはY方向は、最終的に観察者の瞳に到達する画像の垂直方向に相当する形態とすることができる。X方向とY方向とは、直交している場合もあるし、直交していない場合もある。以下の説明においても同様である。
 上記の第2の目的を達成するための本開示の第2の態様に係る表示装置は、
 (イ)フレーム、及び、
 (ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えた表示装置であって、
 画像表示装置は、
 (A)画像形成装置、及び、
 (B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
 画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、X方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、
 画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように、光学系が配置されている。
 本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る表示装置にあっては、画像形成装置が湾曲しているので、例えば、画像形成装置の中心部から出射される光の光路長と、画像形成装置の表示領域の縁部から出射される光の光路長との間の光路長差を小さくすることができる結果、小型、軽量でありながら、大きな視野角を達成することができる。そして、本開示の第1の態様に係る表示装置にあっては、歪み補正装置を備えているので、観察者が観察する画像に歪みが生じ難い。また、本開示の第2の態様に係る表示装置にあっては、画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように、光学系が配置されているので、観察者が観察する画像の解像度において画角に依存した差異・変化が生じ難い。尚、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また、付加的な効果があってもよい。
図1A、図1B、図1C及び図1Dは、実施例1の表示装置において、画像信号に対する歪み補正の有無によって、観察される画像がどのようになるかを説明するための概念図である。 図2A及び図2Bは、それぞれ、実施例5の表示装置の画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態及びジャストフォーカス状態で、観察者の瞳に達するように、光学系が配置されているときの、観察者が観察する画像の水平方向解像度をシミュレーションした結果を示す図である。 図3は、観察者が表示装置を装着したときの表示装置の要部の透視図である。 図4は、右眼用画像表示装置の光学系を構成する平面鏡等をx軸方向から眺めた図である。 図5は、画像形成装置及び光学系を観察者側から眺めた概念図(透視図)である。 図6は、画像形成装置及び光学系を上方から眺めた概念図(透視図)である。 図7A及び図7Bは、それぞれ、実施例1の表示装置を装着した観察者を正面から眺めた表示装置の要部の透視図、及び、表示装置を装着した観察者を側面から眺めた表示装置の要部の透視図である。 図8A及び図8Bは、それぞれ、実施例1の表示装置において、観察者に向かって画像形成装置及び光学系を眺めたときのこれらの透視図、及び、観察者から画像形成装置及び光学系を眺めたときのこれらの透視図である。 図9は、光学系を構成する反射鏡の配置状態を説明するための反射鏡等の概念図である。 図10A及び図10Bは、図9に引き続き、光学系を構成する反射鏡の配置状態を説明するための反射鏡等の概念図である。 図11Aは、実施例1の表示装置を構成する支持部材及び画像形成装置の模式的な断面図であり、図11Bは、支持部材の模式的な断面図であり、図11Cは、支持部材及び画像形成装置の模式的な平面図である。 図12A並びに図12Bは、実施例1の表示装置を構成する支持部材及び画像形成装置の図11Aの矢印A’-A’に沿った模式的な断面図、並びに、支持部材の図11Bの矢印B’-B’に沿った模式的な断面図である。 図13Aは、実施例2の表示装置を構成する支持部材及び画像形成装置の模式的な断面図であり、図13Bは、支持部材の模式的な断面図であり、図13Cは、支持部材及び画像形成装置の模式的な平面図であり、図13Dは、支持部材及び画像形成装置の、図13Aの矢印D-Dに沿った模式的な断面図である。 図14Aは、実施例3の表示装置を構成する支持部材及び画像形成装置の模式的な断面図であり、図14Bは、支持部材及び画像形成装置の模式的な平面図であり、図14Cは、実施例3の表示装置の変形例を構成する支持部材及び画像形成装置の模式的な断面図である。 図15は、実施例1の表示装置の一部分の斜視図である。 図16A、図16B、図16C及び図16Dは、それぞれ、実施例1の表示装置の底面図、上面図、右側面図、及び、背面図である。 図17A、図17B及び図17Cは、それぞれ、各種のレンズ群によって、画像形成装置からの画像がどのように結像されるかを示す図である。 図18は、画像形成装置/光学系間距離・調整装置によって画像形成装置と光学系との間の距離を調整する状態を概念的に示す図である。 図19A及び図19Bは、画像形成装置/光学系間距離・調整装置の模式図である。
 以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
1.本開示の第1の態様及び第2の態様に係る表示装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の第1の態様に係る表示装置)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(実施例2の変形)
5.実施例4(実施例1~実施例3の変形)
6.実施例5(本開示の第2の態様に係る表示装置)、その他
[本開示の第1の態様及び第2の態様に係る表示装置、全般に関する説明]
 以下の説明において、本開示の第1の態様に係る表示装置及び本開示の第2の態様に係る表示装置を、総称して、『本開示の表示装置等』と呼ぶ場合がある。
 本開示の第1の態様に係る表示装置において、歪み補正装置は、補正すべき入力される画像信号に対して樽型歪み又は糸巻き型歪みを与えるように、入力される画像信号を補正する形態とすることができる。即ち、画像形成装置において、樽型歪み又は糸巻き型歪みが生じた状態で画像が表示される。尚、光学系を構成するレンズ群が正のパワーを有する場合、レンズ群の特性としての歪みは糸巻状になる場合が多く、画像信号に樽型歪みを与えることが望ましい。一方、負のパワーの場合、レンズ群の特性としての歪みは樽型状になる場合が多く、画像信号に糸巻き型歪みを与えることが望ましい。歪み補正装置、それ自体は、周知の回路構成とすることができる。
 上記の好ましい形態を含む本開示の第1の態様に係る表示装置において、歪み補正装置は、入力される画像信号の内、少なくとも画像形成装置の両端及びその近傍に位置する部分に対応する画像信号を補正し、以て、少なくとも画像形成装置の両端及びその近傍に位置する部分における画像の歪みを補正する形態とすることができる。
 画像形成装置がX方向に沿って湾曲している場合、少なくとも、画像形成装置のY方向に沿った両端及びその近傍に位置する部分に対応する画像信号を補正することが好ましい。また、画像形成装置がY方向に沿って湾曲している場合、少なくとも、画像形成装置のX方向に沿った両端及びその近傍に位置する部分に対応する画像信号を補正することが好ましい。更には、画像形成装置がX方向及びY方向に沿って湾曲している場合、少なくとも、画像形成装置のX方向及びY方向に沿った両端及びその近傍に位置する部分に対応する画像信号を補正することが好ましい。
 また、本開示の第2の態様に係る表示装置において、画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態(非合焦状態)で観察者の瞳に達するように光学系が配置されることで、画像の水平方向解像度の均一化を図る形態とすることができる。画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するためには、画像形成装置と光学系との間の距離(より具体的には、画像形成装置と光学系を構成するレンズ群(後述する)との間の距離)の制御、最適化を図ればよい。
 以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の表示装置等において、光学系は、画像形成装置からの画像を反射する反射鏡、及び、観察者の瞳と反射鏡との間に配置され、反射鏡によって反射された画像が入射するレンズ群から成る形態とすることができる。そして、この場合、画像形成装置は、反射鏡の上方に配置されている形態とすることができる。
 上記の各種の好ましい形態を含む本開示の表示装置等において、
 画像表示装置は、画像形成装置を支持する支持部材を更に備えており、
 画像形成装置を支持する支持部材の支持面は、X方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、以て、画像形成装置は湾曲している構成とすることができる。このように、支持面がX方向及び/又はY方向に沿って湾曲した支持部材を備えることで、簡素な構成、構造に基づき画像形成装置を湾曲させることができる。尚、このような構成の表示装置を、便宜上、『本開示の第1の構成の表示装置』と呼ぶ。
 そして、本開示の第1の構成の表示装置において、支持部材の支持面のX方向に沿った湾曲の度合いは、Y方向に沿った湾曲の度合いよりも大きい構成とすることができる。即ち、湾曲の度合いを平均曲率半径で表したとき、支持部材の支持面のX方向に沿った平均曲率半径は、Y方向に沿った平均曲率半径よりも小さい構成とすることができる。更には、このような構成を含む本開示の第1の構成の表示装置において、
 支持部材は押さえ部材を備えており、
 画像形成装置の外形は矩形形状であり、
 X方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、押さえ部材によって支持部材に対して固定されている構成とすることができる。尚、画像形成装置の外周部とは、画像形成装置の端部と画像形成装置の表示領域の端部との間の領域(所謂、額縁領域)を指す。以下においても同様である。あるいは又、
 画像形成装置の外形は矩形形状であり、
 X方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、支持部材によって挟まれている構成とすることができる。但し、これらの構成に限定するものではない。場合によっては、接着剤を用いて、画像形成装置を支持部材に固定してもよい。支持部材は、例えば、ABS樹脂等を含む各種プラスチック材料、ユニレート(登録商標、ユニチカ株式会社製)やFRPといった複合材料、カーボン繊維、アルミニウム等の金属材料、合金材料から作製すればよい。
 また、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等(本開示の第1の構成の表示装置を含む)において、画像表示装置は、画像形成装置と光学系(具体的には、反射鏡)との間の距離を調整する画像形成装置/光学系間距離・調整装置を備えている構成とすることができる。尚、このような構成の表示装置を、便宜上、『本開示の第2の構成の表示装置』と呼ぶ。ここで、画像形成装置/光学系間距離・調整装置を備えることで、簡素な構成、構造であるにも拘わらず、観察者に依存した観察者の視力の相違に適切、且つ、容易に対応が可能となる。そして、この本開示の第2の構成の表示装置にあっては、画像形成装置と光学系との間の距離に応じて、画像形成装置からの画像全体の大きさを制御する表示制御装置を更に備えている構成とすることができる。画像形成装置と光学系との間の距離は、画像形成装置/光学系間距離・調整装置に、画像形成装置と光学系(具体的には、反射鏡)との間の距離を検出する距離検出装置を配しておけばよい。距離検出装置は、画像形成装置/光学系間距離・調整装置の構成、構造に依存して、適切な装置とすればよい。画像全体の大きさの制御は、画像を画像形成装置において形成するために用いられる画像信号に対する各種信号処理(例えば、間引き処理や補間処理)を行うことで、画像全体の大きさの拡大/縮小を行うといった、周知の制御方式とすることができる。
 また、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等(本開示の第1の構成の表示装置、本開示の第2の構成の表示装置を含む)において、画像表示装置は、光学系(具体的には、反射鏡)と観察者の瞳との間の距離を調整する瞳/光学系間距離・調整装置を備えている構成とすることができる。尚、このような構成の表示装置を、便宜上、『本開示の第3の構成の表示装置』と呼ぶ。ここで、瞳/光学系間距離・調整装置を備えることで、簡素な構成、構造であるにも拘わらず、観察者の瞳とレンズ群との間の距離を適切、且つ、容易に調整・調節可能となる。
 また、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等(本開示の第1の構成の表示装置、本開示の第2の構成の表示装置、本開示の第3の構成の表示装置を含む)において、画像形成装置の所定の点(例えば、後述する画像形成装置光軸衝突点)を通り、X方向に平行な軸をX軸、画像形成装置の所定の点(例えば、画像形成装置光軸衝突点)を通り、Y方向に平行な軸をY軸としたとき、画像表示装置は、X軸、Y軸及びZ軸の内の少なくとも1つの軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置を更に備えている構成とすることができる。具体的には、X軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置、Y軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置、Z軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置、X軸及びY軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置、X軸及びZ軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置、Y軸及びZ軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置、X軸、Y軸及びZ軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置を挙げることができる。更には、このような構成を含む、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等(本開示の第1の構成の表示装置、本開示の第2の構成の表示装置、本開示の第3の構成の表示装置を含む)において、光学系(具体的には、反射鏡)に対して画像形成装置をX方向に沿って移動させる移動装置を更に備えている構成とすることができる。
 更には、上記の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等(本開示の第1の構成の表示装置、本開示の第2の構成の表示装置、本開示の第3の構成の表示装置を含む)にあっては、
 左眼用画像表示装置及び右眼用画像表示装置が、フレームに取り付けられており、
 各画像表示装置は、
 (A)画像形成装置、及び、
 (B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えている形態とすることができる。尚、このような形態の表示装置を、便宜上、『両眼タイプの本開示の表示装置』と呼ぶ。
 そして、両眼タイプの本開示の表示装置において、
 光学系は、前述したとおり、画像形成装置からの画像を反射する反射鏡、及び、観察者の瞳と反射鏡との間に配置され、反射鏡によって反射された画像が入射するレンズ群から成り、
 左眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線と右眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線とは、反射鏡を基準として観察者とは反対側の空間で交わっている形態とすることができる。このような形態を採用することで、2つの画像形成装置を高い設計自由度にて容易に並置することができる。そして、このような形態にあっては、左眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線と右眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線とは、観察者の両方の瞳と無限遠方とを含む仮想平面(次に述べるxy平面)よりも下方で交わっている構成とすることができる。
 そして、両眼タイプの本開示の表示装置の上記の好ましい構成にあっては、反射鏡の配置状態を、図9、図10A、図10Bに示すように、
 観察者の両方の瞳と無限遠方とを含む仮想平面をxy平面とし、観察者の両方の瞳を結ぶ直線をx軸(具体的には、観察者の両方の瞳を結ぶ直線であって、観察者の右眼の瞳から左眼の瞳に向かう軸線をx軸)、観察者の右眼の光軸をy軸(具体的には、x軸と直交し、レンズ群側に向かう軸線をy軸)、右眼用画像表示装置の光学系を構成するレンズ群の光軸(光学主軸)が反射鏡と衝突する反射鏡の点を『右眼用反射鏡光軸衝突点』とし、右眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡がxz平面と平行に(垂直に)配置されていると想定し(図9参照)、更には、右眼用反射鏡光軸衝突点を通りxy平面と平行な反射鏡上の軸線をζ軸、右眼用反射鏡光軸衝突点を通りζ軸と直交する反射鏡上の軸線をη軸としたとき(図9参照)、
 右眼用画像表示装置の光学系を構成する平面鏡は、ζ軸を中心に角度θ1=45度±5度、回転した状態であって、平面鏡の上方が観察者から離れる方向に回転した状態で配置されており(反射鏡及び軸線の回転前の状態は図10Aの一点鎖線を参照。反射鏡及び軸線の回転後の状態は図10Aの実線及び点線を参照)、且つ、η軸を中心に角度θ2=7度乃至21度、回転した状態であって、平面鏡の右端が観察者から離れる方向に回転した状態で配置されており(反射鏡及び軸線の回転前の状態は図10Bの一点鎖線を参照。反射鏡及び軸線の回転後の状態は図10Bの実線及び点線を参照)、
 左眼用画像表示装置の画像形成装置及び光学系は、右眼用画像表示装置の画像形成装置及び光学系と、観察者の両方の瞳を結ぶ線分の中点を通りyz平面と平行な仮想平面に対して、鏡面対称に配置されている構成とすることができる。更には、ζ軸及びη軸に直交する軸線をξ軸としたとき、ξ軸をxy平面に射影したときの軸線ξ’軸とy軸との成す角度θ3と、角度θ1、角度θ2の関係の一例を以下の表1に示す。角度θ3は、(-x,y)象限における角度を正の値とする(図9、図10A参照)。レンズ群の光軸(光学主軸)は観察者の瞳の中心と交わることが好ましい。更には、これらの好ましい形態、構成において、画像形成装置は、前述したとおり、反射鏡の上方に配置されている形態とすることが好ましい。
[表1]
θ1(度)   θ2(度)    θ3(度)
45      5       9
45     10      15
45     15      22
45     18      25
45     20      29
 更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む両眼タイプの本開示の表示装置において、左眼用画像表示装置と右眼用画像表示装置との間の距離を調整する画像表示装置間距離・調整装置を更に備えている構成とすることができる。画像表示装置間距離・調整装置を備えることで、瞳間距離が異なる観察者への対処が容易となる。
 以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等(本開示の第1の構成の表示装置、本開示の第2の構成の表示装置、本開示の第3の構成の表示装置、両眼タイプの本開示の表示装置を含み、以下においても同様)において、
 画像形成装置の外形は矩形形状であり、
 Y方向に沿って延びる画像形成装置の外周部から配線が外部に延びている形態とすることができる。ここで、配線として、フレキシブルプリント配線板(FPC)を例示することができる。画像形成装置の外周部に設けられた接続部と配線とは、周知の方法に基づき接続すればよい。
 更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等において、レンズ群は、1群、3枚のレンズから成り、第2番目のレンズは負のパワーを有し、第2番目のレンズを構成する材料の屈折率は第1番目及び第3番目のレンズを構成する材料の屈折率よりも大きい形態とすることができ、更には、第1番目のレンズ及び第3番目のレンズは、正のパワーを有する形態とすることができる。第2番目のレンズをメニスカスレンズとすることが好ましい。レンズ群は、テレセントリック光学系、具体的には、反射鏡側がテレセントリック光学系である形態とすることが望ましく、これによって、画像形成装置/光学系間距離・調整装置により画像形成装置と光学系との間の距離が調整されたときでも、観察者の瞳に到達する画像に変化が生じることを確実に抑制することができる。
 更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等において、画像形成装置は、可撓性のある画像形成装置であれば如何なる形式の画像形成装置とすることもできるが、有機エレクトロルミネッセンス表示装置(有機EL表示装置)から構成することが好ましい。有機EL表示装置、それ自体は、周知の構成、構造の有機EL表示装置とすることができる。
 更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等において、フレームは観察者の頭部に装着される形態とすることができる。但し、このような形態に限定するものではなく、例えば、フレームを、天井や壁から延びるアームに取り付けてもよいし、可動自在なロボットアームに取り付けてもよい。また、観察者の頭部の動きをセンサで検出し、観察者の頭部の動きにフレームの動きを追従させてもよい。
 フレームを観察者の頭部に装着する形態とする場合、フレームは、観察者の頭部に装着することができ、しかも、画像表示装置を取り付けることができる構成、構造を有するものであれば、如何なる形式とすることもでき、例えば、観察者の正面に配置されるフロント部と、フロント部の両端から延びるサイド部とから成る構成とすることができる。画像表示装置は、フレームに取り付けられているが、具体的には、例えば、フロント部の下部に取り付けられ、略水平方向に延びる保持部材に取り付けられている。また、フロント部の上部には、観察者の額と接する額当てが取り付けられていることが、観察者の画像表示装置の取付け感の向上といった観点から望ましい。
 また、以上に説明した好ましい形態、構成を含む両眼タイプの本開示の表示装置にあっては、左眼用画像表示装置における水平視野と右眼用画像表示装置における水平視野の重なり(両眼視野角)として、45度乃至100度を例示することができる。
 以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等において、X方向に沿った画像形成装置の表示領域の長さLXとして83mm乃至130mmを例示することができる。画像形成装置の画素数として、320×240、432×240、640×480、1024×768、1920×1080、3840×2160等、またアスペクト比として4:3、16:9の他に21:9等を例示することができる。画像表示装置の水平視野角(片眼視野角)として、100度乃至120度を例示することができる。
 また、レンズ群の光軸(光学主軸)が反射鏡によって反射され、画像形成装置と衝突する点を『画像形成装置光軸衝突点』とし、画像形成装置光軸衝突点と接する仮想平面をXY平面とし、画像形成装置の表示領域の外形を矩形形状とし、X方向とY方向とは直交しているとし、画像形成装置光軸衝突点を通り、X方向と平行な軸をX軸、Y方向と平行な軸をY軸とし、画像形成装置光軸衝突点の(X,Y,Z)座標を(0,0,0)とする。すると、X>0としたとき、(dZ/dX)Y=0の値は正の値であってよいし[即ち、Y=0において、Xの値が増加するとき、Zの値は単調に増加してもよいし]、Y=0において、(dZ/dX)Y=0の値が任意の値を取りながらXの値が増加するとき、Zの値が最終的に増加してもよい。同様に、Y>0としたとき、(dZ/dY)X=0の値は正の値であってよいし[即ち、X=0において、Yの値が増加するとき、Zの値は単調に増加してもよいし]、X=0において、(dZ/dY)X=0の値が任意の値を取りながらYの値が増加するとき、Zの値が最終的に増加してもよい。画像形成装置の湾曲状態として、非球面関数で表される曲面、球面、回転楕円面、回転双曲面、回転放物面を挙げることができる。あるいは又、画像形成装置の湾曲状態を関数ZX=f(X)Y=0,ZY=f(Y)X=0で表したとき、これらの関数として、円、楕円、双曲線、放物線、非球面関数、3次以上の多項式、二葉線、三葉線、四葉線、連珠形、蝸牛線、正葉線、螺獅線、疾走線、公算曲線、引弧線、懸垂線、擺線、餘擺線、星芒形、半3次放物線、リサジュー曲線、アーネシー曲線、外サイクロイド、心臓形、内サイクロイド、クロソイド曲線、螺線を例示することができる。あるいは又、画像形成装置は円筒の側面に倣って湾曲している例を挙げることができる。画像形成装置の湾曲の度合いを平均曲率半径で表現する場合、平均曲率半径の値は、一定であってもよいし、変化してもよい。
 画像形成装置の湾曲の度合いが異なる画像表示装置を備えた表示装置を準備しておき、観察者の視力に応じて、適切な表示装置を提供してもよいし、画像形成装置の湾曲の度合いを可変とし得る構成、構造としてもよい。画像形成装置が円筒の側面に倣って湾曲していると想定したときの円筒の側面の半径と、ディオプター値との関係を、以下の表2に例示するが、これに限定するものではない。
[表2]
ディオプター値   円筒の側面の半径
-3         59mm
-2         68mm
-1         80mm
 0        100mm
 実施例1は、本開示の第1の態様に係る表示装置に関し、更には、両眼タイプの本開示の表示装置、本開示の第1の構成の表示装置及び本開示の第3の構成の表示装置に関する。観察者が表示装置を装着したときの表示装置の要部の透視図を図3に示し、右眼用画像表示装置の光学系を構成する平面鏡等をx軸方向から眺めた図を図4に示し、画像形成装置及び光学系を観察者側から眺めた概念図(透視図)を図5に示し、画像形成装置及び光学系を上方から眺めた概念図(透視図)を図6に示す。また、表示装置を装着した観察者を正面から眺めた表示装置の要部の透視図を図7Aに示し、表示装置を装着した観察者を側面から眺めた表示装置の要部の透視図を図7Bに示し、観察者に向かって画像形成装置及び光学系を眺めたときのこれらの透視図を図8Aに示し、観察者から画像形成装置及び光学系を眺めたときのこれらの透視図を図8Bに示す。尚、図面において、画像形成装置に濃淡が付されている場合があるが、この濃淡には特段の意味は無い。
 更には、支持部材及び画像形成装置の模式的な断面図を図11A、図12Aに示し、支持部材の模式的な断面図を図11B、図12Bに示し、支持部材及び画像形成装置の模式的な平面図を図11Cに示す。尚、図11A及び図11Bは、図11Cの矢印A-Aに沿った模式的な断面図であり、図12A及び図12Bは、図11Aの矢印A’-A’及び図11Bの矢印B’-B’に沿った模式的な断面図である。また、実施例1の表示装置の一部分の斜視図を図15に示すが、図15においては、反射鏡や画像形成装置等の図示を省略している。更には、実施例1の表示装置の底面図、上面図、右側面図及び背面図を図16A、図16B、図16C及び図16Dに示すが、図面の簡素化のために、画像形成装置や表示装置の構成要素の一部の図示を省略している。
 実施例1あるいは後述する実施例5の表示装置は、
 (イ)フレーム20、及び、
 (ロ)フレーム20に取り付けられた画像表示装置30、
を備えている。そして、画像表示装置30は、
 (A)画像形成装置40、及び、
 (B)画像形成装置40からの画像を観察者10の瞳11に導く光学系50、
を備えている。また、実施例1の表示装置は、更に、
 (ハ)歪み補正装置、
を備えている。尚、実施例1あるいは後述する実施例5の表示装置は、より具体的には、両眼タイプの本開示の表示装置であり、
 左眼用画像表示装置30L及び右眼用画像表示装置30Rが、フレーム20に取り付けられており、
 各画像表示装置30L,30Rは、
 (A)画像形成装置40L,40R、及び、
 (B)画像形成装置40L,40Rからの画像を観察者10の瞳11(11L,11R)に導く光学系50、
を備えている。実施例1あるいは後述する実施例5の表示装置におけるフレーム20は観察者10の頭部に装着され、実施例1あるいは後述する実施例5の表示装置は、より具体的には、頭部装着型ディスプレイ(HMD)である。
 ここで、画像の第1の方向(具体的には、画像の水平方向)に対応した画像形成装置40の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向(具体的には、画像の垂直方向)に対応した画像形成装置40の方向をY方向としたとき、画像形成装置40は、X方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲している。具体的には、実施例1あるいは後述する実施例5にあっては、X方向に沿って湾曲している。また、実施例1あるいは後述する実施例5の表示装置において、光学系50は、画像形成装置40からの画像を反射する反射鏡51、及び、観察者10の瞳11と反射鏡51との間に配置され、反射鏡51によって反射された画像が入射するレンズ群52から成る。画像形成装置40は、反射鏡51の上方に配置されている。
 実施例1において、画像表示装置30は、画像形成装置40を支持する支持部材601を更に備えている。そして、画像形成装置40を支持する支持部材601の支持面61は、X方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲している。具体的には、実施例1にあっては、X方向に沿って湾曲している。そして、画像形成装置40は、X方向に沿って湾曲している。より具体的には、画像形成装置40は、支持部材601の支持面61に倣って湾曲している。尚、画像形成装置40の外形、及び、画像形成装置40の表示領域の外形は矩形形状である。このように、支持面61がX方向及び/又はY方向に沿って湾曲した支持部材601を備えることで、簡素な構成、構造に基づき画像形成装置40を湾曲させることができる。
 具体的には、実施例1の画像表示装置30において、支持部材601の支持面61のX方向に沿った湾曲の度合いは、Y方向に沿った湾曲の度合いよりも大きい。即ち、湾曲の度合いを平均曲率半径で表したとき、支持部材601の支持面61のX方向に沿った平均曲率半径は、Y方向に沿った平均曲率半径よりも小さい。具体的には、支持部材の支持面のX方向に沿った曲率半径は100mmであり、Y方向に沿った曲率半径は無限大である。そして、実施例1の画像表示装置30にあっては、X>0としたとき、(dZ/dX)Y=0の値は正の値である。即ち、X>0,Y=0において、Xの値が増加するとき、Zの値は単調に増加する。また、(dZ/dY)X=0=0である。具体的には、画像形成装置40は円筒の側面に倣って湾曲しており、円筒の側面の半径は100mmである。また、後述するようにレンズ群52の有効焦点距離は56mmである。尚、円筒の側面の半径とレンズ群52の有効焦点距離との好ましい関係を以下の表3に示す。
[表3]
円筒の側面の半径(mm)  レンズ群52の有効焦点距離(mm)
  50            28
 100            56
 146            67.2
 238            95
 そして、実施例1の画像表示装置30において、
 支持部材601は押さえ部材65を備えており、
 画像形成装置40の外形は、前述したとおり、矩形形状であり、
 X方向に沿って延びる画像形成装置40の外周部は、押さえ部材65によって支持部材601に対して固定されている。
 より具体的には、支持部材601及び押さえ部材65はアルミニウムから作製されている。支持部材601の上面、中央部分が支持面61に該当し、Y方向に沿って延びる支持部材601の外周部62A,62Bは、支持面61よりも突出している。支持面61と対向する外周部62Aの部分は当たり面62Cであり、この当たり面62Cに、Y方向に沿って延びる画像形成装置40の一方の縁部が突き当てられている。また、アルミニウム製の止め部材63が、支持部材601の上面に形成された螺合部62Dに螺合するビス64によって支持部材601の上面に固定されており、Y方向に沿って延びる画像形成装置40の他方の縁部と接している。止め部材63には、ビス64を通す長孔(X方向に細長い長孔)が設けられている。ここで、画像形成装置40は、止め部材63によって、図11Aの矢印「a」の方向に圧縮力を受けており、これによって、画像形成装置40は、画像形成装置40は支持部材601の支持面61に倣って、隙間無く湾曲している。
 押さえ部材65の一端部65Aは、X方向に沿って延びる画像形成装置40の外周部を押さえており、押さえ部材65の他端部65Bは、X方向に沿って延びる支持部材601の底面と係合しており、これによって、X方向に沿って延びる画像形成装置40の外周部は、押さえ部材65によって支持部材601に対して固定されている。
 尚、場合によっては、画像形成装置40の下面と支持部材601の支持面61とを、接着剤を用いて固定してもよく、この場合、押さえ部材65を省略することもできる。
 また、Y方向に沿って延びる画像形成装置40の外周部から配線41、具体的には、フレキシブルプリント配線板(FPC)が外部に延びている。画像形成装置40の外周部に設けられた接続部と配線41とは、周知の方法に基づき接続すればよい。図11Cには、Y方向に沿って延びる画像形成装置40の外周部の一方から配線41が延びている状態を図示しているが、Y方向に沿って延びる画像形成装置40の外周部の両方から配線41が延びていてもよい。
 光学系50は、前述したとおり、画像形成装置40からの画像を反射する反射鏡51、及び、観察者10の瞳11と反射鏡51との間に配置され、反射鏡51によって反射された画像が入射するレンズ群52から成る。そして、左眼用画像表示装置30Lの光学系50を構成する反射鏡51の法線NLLと右眼用画像表示装置30Rの光学系50を構成する反射鏡51の法線NLRとは、反射鏡51を基準として観察者10とは反対側の空間で交わっている(図3参照)。更には、左眼用画像表示装置30Lの光学系50を構成する反射鏡51の法線NLLと右眼用画像表示装置30Rの光学系50を構成する反射鏡51の法線NLRとは、観察者10の両方の瞳と無限遠方とを含む仮想平面(xy平面)よりも下方で交わっている(図3参照)。尚、図3において、観察者10の両方の瞳と無限遠方とを含む仮想平面を符号「HL」で示す。画像形成装置40は、反射鏡51の上方に配置されている。反射鏡51の配置状態は、図9、図10A、図10Bに示したとおりであり、実施例1あるいは後述する実施例5にあっては、具体的には、画像形成装置40の表示領域の長さLXを100mm、
角度θ1=45度
角度θ2=10度
角度θ3=15度
とした。尚、実施例において、反射鏡光軸衝突点はxy平面内に含まれている。このような設定条件では、左眼用画像表示装置30Lを構成する画像形成装置40と、右眼用画像表示装置30Rを構成する画像形成装置40との間に、約15mmの隙間が存在し、2つの画像形成装置を並置することができる。また、画像形成装置40の表示領域の長さLXを126mm、
角度θ1=45度
角度θ2=18度
角度θ3=25度
とすれば、左眼用画像表示装置30Lを構成する画像形成装置40と、右眼用画像表示装置30Rを構成する画像形成装置40との間に、約15mmの隙間が存在し、2つの画像形成装置を並置することができる。
 もしも、
角度θ1=45度
角度θ2= 0度
角度θ3= 0度
とした場合であって、X方向に沿った各画像形成装置40の表示領域の長さLXを100mm、観察者の左眼の光軸と右眼の光軸との間の距離を65mmとした場合、左眼用画像表示装置30Lを構成する画像形成装置40と、右眼用画像表示装置30Rを構成する画像形成装置40とは、約35mm[=50+50-65(mm)]、重なり合い、2つの画像形成装置を並置することができない。
 実施例1あるいは後述する実施例5の表示装置において、画像形成装置40は、具体的には、周知の構成、構造を有する有機エレクトロルミネッセンス表示装置(有機EL表示装置)から構成されている。尚、有機EL表示装置は、第1基板、第2基板、第1基板と第2基板とによって挟まれた多数の発光部から構成されている。画像形成装置40の厚さは、支持部材601の支持面に倣って隙間無く湾曲することができる厚さであり、例えば、0.5mm以下、例えば、0.2mm乃至0.5mmである。また、画素数を1920×1080とした。
 図15、図16A、図16B、図16C、図16Dに示すように、実施例1あるいは後述する実施例5の表示装置にあっては、前述したとおり、左眼用画像表示装置30L及び右眼用画像表示装置30Rを備えている。各画像表示装置30における水平視野角(片眼視野角)を100度、左眼用画像表示装置30Lにおける水平視野と右眼用画像表示装置30Rにおける水平視野の重なり(両眼視野角)を70度、全水平視野角を130度とした。X方向に沿った各画像形成装置40の表示領域の長さLXを100mmとした。また、垂直視野角を44度とした。尚、この場合のレンズ群の質量を「1」としたとき、片眼視野角を120度、両眼視野角を70度、全水平視野角を170度、各画像形成装置40の表示領域の長さLXを126mmとした場合、レンズ群の質量は「4.6」となり、有効焦点距離は67.2mmとなる。
 観察者10の頭部に装着されるフレーム20は、プラスチックから作製されており、観察者10の正面に配置されるフロント部21と、フロント部の両端から延びるサイド部22とから成る。サイド部22の後端部には孔部22Aが設けられており、孔部22Aにベルトを通し、ベルトを観察者10の頭部後部に巻くことで、フレーム20を観察者10の頭部に装着することができる。フロント部21の上部から上方にアーム23Aが延び、アーム23Aの先端部には、観察者10の額と接する額当て23Bが取り付けられている。更には、フロント部21にはノーズパッド部24が配されている。また、フロント部21の下端部には、保持部材25の後部が取り付けられており、保持部材25の前部には基部26が取り付けられている。更には、基部26の先端部には、後述する瞳/光学系間距離・調整装置80が取り付けられており、瞳/光学系間距離・調整装置80を構成する台座71が、基部26上に、前後方向に滑動自在に配置されている。左眼用画像表示装置30Lを構成する光学系50Lが筐体53Lに格納されており、右眼用画像表示装置30Rを構成する光学系50Rが筐体53Rに格納されている。筐体53Lには左眼用画像表示装置30Lが取り付けられており、筐体53Rには左眼用画像表示装置30Rが取り付けられている。筐体53L及び筐体53Rは台座71に取り付けられている。次に述べるように、光学系50Lと左眼用画像表示装置30L、及び、光学系50Rと右眼用画像表示装置30Rは、それぞれ、独立して、台座71の上に、左右方向に滑動自在に配置されている。尚、「前後方向」とは、瞳に対してレンズ群が接近し、あるいは離れる方向を意味し、「左右方向」とは、左眼用画像表示装置及び右眼用画像表示装置が相互に接近し、あるいは離れる方向を意味する。
 光学系50は、前述したとおり、画像形成装置40からの画像を反射する反射鏡51、及び、反射鏡51によって反射された画像が入射するレンズ群52から成る。右眼用画像表示装置を構成する反射鏡51R及びレンズ群52Rは、筐体53Rを介して台座71に取り付けられており、基部26上で左右方向に滑動することが可能である。同様に、左眼用画像表示装置を構成する反射鏡51L及びレンズ群52Lは、筐体53Lを介して台座71に取り付けられており、基部26上で左右方向に滑動することが可能である。レンズ群52(52R,52L)は観察者10の瞳11と反射鏡51(51R,51L)との間に配置されており、画像形成装置40は反射鏡51の上方に配置されている。
 レンズ群52は、1群、3枚のレンズから成り、第2番目のレンズは負のパワーを有し、第2番目のレンズを構成する材料の屈折率は第1番目及び第3番目のレンズを構成する材料の屈折率よりも大きい。第1番目のレンズ及び第3番目のレンズは、正のパワーを有する。また、第2番目のレンズをメニスカスレンズである。具体的には、レンズ群52の有効焦点距離を56.01mm、後側焦点距離を44.64mm、前側焦点距離を-32.16mm、Fナンバーを14.0とした。レンズ群52の水平方向の長さを36mm、垂直方向の長さを20mmとした。第1番目のレンズ(瞳に最も近いレンズ)、第2番目のレンズ、第3番目のレンズ(反射鏡に最も近いレンズ)の仕様を以下の表4に示すが、このような仕様に限定するものではない。レンズ群52はテレセントリック光学系、具体的には、反射鏡側がテレセントリック光学系である。第1番目のレンズと観察者10の瞳(瞳径:4mm)との間の距離を10mmとした。尚、このレンズ群の質量を「1」としたとき、第1番目のレンズと観察者10の瞳との間の距離を12mmとしたレンズ群の質量は「1.7」となる。
[表4]
         第1番目のレンズ   第2番目のレンズ   第3番目のレンズ
屈折率      1.740      2.017      1.740
アッベ数     44.8438    20.830     44.8438
有効焦点距離   27.392mm  -43.604mm   150.185mm
後側焦点距離   28.101mm  -45.387mm   146.790mm
前側焦点距離  -11.141mm   52.856mm  -124.868mm
Fナンバー    6.8480    -10.9010    37.5463
 各種のレンズ群によって、画像形成装置40からの画像がどのように結像されるかを、図17A、図17B、図17Cに示すが、図17Aに示すレンズ群はテレセントリック光学系のレンズ群であり、図17Bはテレセントリック光学系に近い構成のレンズ群であり、図17Cは通常のレンズ群である。実施例1あるいは後述する実施例5にあっては、図17Aに示すレンズ群を用いた。
 実施例1あるいは後述する実施例5の表示装置にあっては、左眼用画像表示装置30Lと右眼用画像表示装置30Rとの間の距離を調整する画像表示装置間距離・調整装置70を更に備えている。画像表示装置間距離・調整装置70は、具体的には、台座71、台座71の外側に位置する側面72に取り付けられた送りネジ機構73、筐体53を下方から台座71に滑動可能な保持力で固定するためのタップ穴75A、筐体53に設けられたガイド溝74B,76B、台座71に設けられたガイド溝75B、台座71に設けられ、ガイド溝74B,76Bと係合するピン74A,76Aから構成されている。尚、ガイド溝75B,75B,76Bは左右方向に延びている。そして、送りネジ機構73を回動させると、筐体53(筐体53Lあるいは筐体53R)が基部26に対して左右方向に移動する。筐体53の移動は、ピン74A,タップ穴75A,ピン76Aとガイド溝74B,75B,76Bとの係合によって、左右方向に確実に行われる。筐体53L,53Rの水平方向への移動距離を±5mmとした。このように、画像表示装置間距離・調整装置70を備えることで、瞳間距離が異なる観察者への対処が容易となる。送りネジ機構73の代わりに、ラッチ機構と摘みとの組合せ、ラック・アンド・ピニオン機構を用いることもできる。筐体53R,53Lは、図16A、図16B、図16C、図16Dに示すよりも更に上方に延び、この上方に延びた筐体53R,53Lの部分に、画像形成装置40を支持した支持部材601等が取り付けられているが、これらの図示は省略した。
 実施例1あるいは後述する実施例5の表示装置にあっては、更に、観察者10の瞳と光学系50(具体的には、レンズ群52)との間の距離を調整する瞳/光学系間距離・調整装置80を備えている。瞳/光学系間距離・調整装置80は、具体的には、レンズ群52と観察者10の瞳との間の距離を調整する。瞳/光学系間距離・調整装置80は、具体的には、第2保持部材26の先端部に取り付けられた側壁82、側壁82に取り付けられた送りネジ機構83、台座71に設けられ、台座71から下方に延びるキー27A、基部26に設けられ、キー27Aと係合するガイド溝27B、基部26に対して台座71を滑動可能なレベルで保持する締結部27Cから構成されている。送りネジ機構83を回動させると、台座71が基部26に対して前後方向に移動する。この台座71の移動は、キー27Aとガイド溝27Bとの係合によって、前後方向に確実に行われる。台座71の前後方向への移動距離を±4mmとした。このように、瞳/光学系間距離・調整装置80を備えることで、瞳とレンズ群との間の距離が異なる観察者への対処が容易となり、簡素な構成、構造であるにも拘わらず、観察者の瞳とレンズ群との間の距離を適切、且つ、容易に調整、調節可能な表示装置を提供することができる。送りネジ機構83の代わりに、ラッチ機構と摘みとの組合せ、ラック・アンド・ピニオン機構を用いることもできる。
 そして、実施例1において、歪み補正装置は、入力される画像信号を補正し、以て、観察される画像の歪みを補正する。尚、歪み補正装置は、補正すべき入力される画像信号に対して樽型歪み又は糸巻き型歪みを与えるように、入力される画像信号を補正する。即ち、画像形成装置40において、樽型歪み又は糸巻き型歪みが生じた状態で画像が表示される。尚、歪み補正装置は、具体的には、入力される画像信号の内、少なくとも画像形成装置40の両端及びその近傍に位置する部分に対応する画像信号を補正し、以て、少なくとも画像形成装置40の両端及びその近傍に位置する部分における画像の歪みを補正する。より具体的には、実施例1にあっては、画像形成装置の画面全体に対応する画像信号を補正する。ここで、歪み補正装置、それ自体は、周知の回路構成とすることができ、表示装置の動作を制御する制御装置(図示せず)に含まれている。
 歪み補正装置は、歪み補正係数テーブルを備えている。歪み補正係数テーブルには、出力される画像信号の画像形成装置における位置(XOut,YOut)と、この位置(XOut,YOut)に対する位置補正量(ΔXOut,ΔYOut)との関係がテーブル化されている。そして、画像形成装置上の位置と出力される画像信号との対応関係を、歪み補正装置は求める。次いで、歪み補正装置は、求められた画像形成装置における位置(XOut,YOut)から、歪み補正係数テーブルを参照して、位置(XOut,YOut)に対する位置補正量(ΔXOut,ΔYOut)を求める。そして、入力された画像信号から、補正された位置(XOut+ΔXOut,YOut+ΔYOut)に対応する画像信号の値を抽出あるいは補間等によって計算し、それを画像形成装置における位置(XOut,YOut)の値として表示する。位置補正量(ΔXOut,ΔYOut)は、各種のシミュレーション、実験等によって求めておけばよい。
 実施例1の表示装置において、画像信号に対する歪み補正(表示位置の補正)の有無によって、観察される画像がどのようになるかを説明するための概念図を、図1A、図1B、図1C及び図1Dに示す。画像の歪みを補正しない場合、画像形成装置に表示される画像(図1C参照)は、最終的に、観察者10によって、図1Dの状態で観察される。即ち、観察者10によって観察される画像には樽型歪みが生じる。一方、画像の歪みを補正した場合、画像形成装置に表示される画像(図1A参照)は、最終的に、観察者10によって、図1Bの状態の観察される。即ち、観察者10によって観察される画像には樽型歪みが生じるが、画像形成装置に表示される画像(図1A参照)に対して、そもそも、糸巻き型歪みを与えているので、最終的に、観察者10は、歪みの無い画像(図1B参照)を観察することができる。
 本開示の表示装置にあっては画像形成装置が湾曲している。それ故、例えば、画像形成装置の中心部から出射される光の光路長と、画像形成装置の表示領域の縁部から出射される光の光路長との間の光路長差を小さくすることができる。その結果、例えば、光学系を構成するレンズ群の大型化を抑制することができ、小型、軽量でありながら、大きな視野角を達成することができる。しかも、実施例1の表示装置にあっては、歪み補正装置を備えているので、観察者が観察する画像に歪みが生じ難い。
 実施例2は、実施例1の変形である。実施例2における画像表示装置を構成する支持部材及び画像形成装置の模式的な断面図を図13Aに示し、支持部材の模式的な断面図を図13Bに示し、支持部材及び画像形成装置の模式的な平面図を図13Cに示し、支持部材及び画像形成装置の、図13Aの矢印D-Dに沿った模式的な断面図を図13Dに示す。
 実施例2の画像表示装置において、X方向に沿って延びる画像形成装置40の外周部は、支持部材602によって挟まれている。支持部材602は、下側部材66A及び上側部材66Bから構成されており、下側部材66Aと上側部材66Bとを組み合わせることで、一種の額縁部材が構成され、支持部材602の内側側面には溝部66Cが形成される。そして、この溝部66Cに、X方向に沿って延びる画像形成装置40の外周部が嵌合する。下側部材66Aと上側部材66Bとは、図示しないビスによって相互に固定してもよいし、接着剤を用いて相互に固定してもよい。X方向に沿って延びる画像形成装置40の外周部を接着剤によって溝部66Cに対して固定することが好ましい。尚、図示した例では、X方向に沿って延びる画像形成装置40の外周部だけでなく、Y方向に沿って延びる画像形成装置40の外周部も、支持部材602によって挟まれているが、X方向に沿って延びる画像形成装置40の外周部のみが、支持部材602によって挟まれていてもよい。この場合、Y方向に沿って延びる画像形成装置40の外周部を接着剤を用いて支持部材602に固定することが望ましい。
 以上の点を除き、実施例2の表示装置あるいは画像表示装置の構成、構造は、実施例1において説明した表示装置あるいは画像表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
 実施例3は、実施例2の変形である。実施例3にあっても、画像形成装置40は湾曲している。但し、実施例2と異なり、湾曲の度合いを可変とした。実施例3における画像表示装置を構成する支持部材及び画像形成装置の模式的な断面図を図14Aに示し、支持部材及び画像形成装置の模式的な平面図を図14Bに示す。
 実施例3にあっては、溝部66Cと、X方向に沿って延びる画像形成装置40の外周部との間には、隙間が存在する。そして、支持部材603のX方向に沿って延びる側面には、突起部67A及び螺合部67Bが設けられている。支持部材603は、上部が開放しているハウジング(図示せず)内に格納されている。ハウジングが筐体53R,53Lの上方の部分に取り付けられる。ハウジングの側面には、突起部67Aと嵌合する孔部が形成されている。また、螺合部67Bと対向するハウジングの側面の部分には、略上下に延びるガイド溝が形成されており、ビスを、ガイド溝に挿入し、螺合部67Bと螺合することで、支持部材603をハウジングの側面に対して固定することができる。ここで、ガイド溝のどの位置においてビスを固定するかに依存して、支持部材603、更には、画像形成装置40のX方向に加わる力が変化する。図14Aにおいて、突起部67Aの中心を十文字で示した。また、突起部67Aの中心を中心とした螺合部67Bの円の軌跡を点線「a」で示し、貫通孔の中心の軌跡を実線「b」で示す。突起部67Aの中心を中心として、螺合部67Bを図14Aの上方に移動した場合、突起部67Aの中心から螺合部67Bの中心までの距離が短くなる。それ故、支持部材603、更には、画像形成装置40のX方向に圧縮力が加わる。その結果、画像形成装置40の湾曲の度合いが変化する。溝部66Cと、X方向に沿って延びる画像形成装置40の外周部との間には、隙間が存在するので、画像形成装置40の湾曲の度合いの変化を許容することが可能となる。画像形成装置40の湾曲の度合いを決定した後、隙間を適切な材料(例えば、シム,shim)で埋めればよい。あるいは又、隙間に、予め、弾性を有する材料を挟み込んでおけばよい。
 尚、実施例3における画像表示装置の変形例を構成する支持部材及び画像形成装置の模式的な断面図を図14Cに示すように、押し部材68A、及び、押し部材68AをX方向に移動させるための押しネジ68Bによって、支持部材603、更には、画像形成装置40のX方向に加わる力を変化させてもよい。
 実施例4は、実施例1~実施例3の変形であり、本開示の第2の構成の表示装置に関する。実施例4の表示装置において、各画像表示装置30は、更に、画像形成装置40と光学系50(具体的には、反射鏡51)との間の距離を調整する画像形成装置/光学系間距離・調整装置90を備えている。
 前述したとおり、上方に延びた筐体53R,53Lの部分に、画像形成装置40を支持した支持部材601等が取り付けられている。画像形成装置/光学系間距離・調整装置90は、図19Aに示すように、例えば、調整装置ベース部材91、支持部材601に取り付けられたシャフト92、調整装置ベース部材91に取り付けられた送りネジ機構95、送りネジ機構95から延び、支持部材601に取り付けられたシャフト94から構成されている。支持部材601は、ブッシュ93を介して、シャフト92を自在に滑動し、調整装置ベース部材91との間の距離を自在に変化させることができる。そして、上方に延びた筐体53R,53Lの部分に調整装置ベース部材91が取り付けられている。送りネジ機構95を回動することで、シャフト94が図面の上下方向に移動する結果、調整装置ベース部材91と支持部材601との間の距離の変更を行うことができるが、支持部材601の図面の上下方向への移動は、ブッシュ93を介したシャフト92によって規制される。
 あるいは又、画像形成装置/光学系間距離・調整装置90は、図19Bに示すように、例えば、ラッチ機構96、ラッチ機構に嵌合するピン97から構成されている。そして、ピン97を図面左方向に移動させることで(図19Bの矢印を参照)、ピン97とラッチ機構96の嵌合が解かれる。そして、支持部材601を図面の上下方向へ移動させた後、ピン97を図面右方向に移動させることで、ピン97がラッチ機構96に嵌合する。
 このように、図19Aあるいは図19Bに示す画像形成装置/光学系間距離・調整装置90を用いることで、画像形成装置40と反射鏡51との間の距離を、観察者の視力に合わせて調整・調節することができる。但し、図19Aあるいは図19Bに示す画像形成装置/光学系間距離・調整装置90は例示であり、画像形成装置と光学系との間の距離を調整できる装置であれば、如何なる形式の装置とすることもできる。例えば、ブッシュ93の代わりに、リニアガイドレールを用いることもできるし、直角に配置された2平面間での拘束機構とすることもできる。また、送りネジ機構95やラッチ機構96の代わりに、ラック・アンド・ピニオン機構を採用してもよい。
 画像形成装置40と反射鏡51との間の距離は、画像形成装置/光学系間距離・調整装置90に、画像形成装置40と反射鏡51との間の距離を検出する距離検出装置を配しておけばよい。距離検出装置は、画像形成装置/光学系間距離・調整装置90の構成、構造に依存して、適切な装置とすればよく、具体的には、例えば、送りネジ機構95の位置(角度)を検出する装置、ラッチ機構96のどの位置にピン97が位置するかを検出する装置とすればよい。
 そして、実施例4の表示装置にあっては、画像形成装置40と反射鏡51との間の距離に応じて、画像形成装置40からの画像全体の大きさを制御する表示制御装置(図示せず)を更に備えている。即ち、画像形成装置40と反射鏡51との間の距離が短くなるに従い、画像形成装置40からの画像全体の大きさを小さくする。尚、画像全体の大きさの制御は、画像を画像形成装置40において形成するために用いられる画像信号に対する各種信号処理を行うことで画像全体の大きさの拡大/縮小を行うといった、周知の制御方式とすればよい。画像形成装置40と反射鏡51との間の距離は上述した距離検出装置によって検出すればよい。
 反射鏡51に対する画像形成装置40の移動量、画像全体の大きさとの関係を、即ち、画像形成装置/光学系間距離・調整装置によって画像形成装置と光学系との間の距離を調整する状態を概念的に図18に示す。観察者の視力が正常な場合(ディオプター値:0)の場合と比較して、観察者が近視の場合、画像形成装置と光学系との間の距離を短くする。このとき、図18に示すように、画像形成装置40からの画像全体の大きさを小さくすればよい。ディオプター値、画像形成装置の移動量、画像全体の大きさ(絵だしサイズ)の関係を、以下の表5に示す。
[表5]
ディオプター値  移動量      絵だしサイズ
-3       -9.4mm    95.5mm
-2       -6.3mm    97.8mm
-1       -3.1mm   100.3mm
 0        0       103.4mm
 1       +3.1mm   106.7mm
 2       +6.3mm   110.0mm
 3       +9.4mm   113.8mm
 上方に延びた筐体53R,53Lの部分への画像形成装置40(より具体的には、支持部材601)の取り付け時、支持部材601の取り付けの微調整が必要な場合がある。尚、このような微調整は、通常、表示装置の組立時に必要とされる。そして、このような場合には、画像形成装置40の所定の点(画像形成装置光軸衝突点)を通り、X方向に平行な軸をX軸、画像形成装置40の所定の点(画像形成装置光軸衝突点)を通り、Y方向に平行な軸をY軸としたとき(図8A参照)、画像表示装置30を、X軸、Y軸及びZ軸の内の少なくとも1つの軸を中心に画像形成装置40を回動させる回動装置が備えられていればよい。回動装置として、筐体53R,53Lに取り付けられた押しネジ及び引きネジの組合せを例示することができ、押しネジ及び引きネジを微調整することで、上方に延びた筐体53R,53Lの部分への支持部材601の取り付けの微調整を行うことができる。また、上方に延びた筐体53R,53Lの部分にガイド溝を設けておき、支持部材601に送りネジ機構を設けておけば、即ち、ガイド溝と送りネジ機構から成る移動装置を設けておけば、光学系50(具体的には、反射鏡51)に対して画像形成装置40をX方向に沿って移動させることができる。例えば、X軸を中心に画像形成装置40を40ミリラジアン回動させればよいし、Y軸を中心に画像形成装置40を40ミリラジアン回動させればよいし、Z軸を中心に画像形成装置40を40ミリラジアン回動させればよい。
 実施例4の表示装置にあっては、画像形成装置/光学系間距離・調整装置が備えられているので、簡素な構成、構造であるにも拘わらず、観察者に依存した観察者の視力の相違に適切、且つ、容易に対応が可能な表示装置を提供することができる。
 実施例5は、本開示の第2の態様に係る表示装置に関する。実施例5の表示装置にあっては、画像形成装置40において表示された画像がデフォーカス状態で観察者10の瞳11に達するように、光学系50が配置されている。ここで、画像形成装置40において表示された画像がデフォーカス状態で観察者10の瞳11に達するように、光学系50が配置されており、画像の水平方向解像度の均一化を図っている。尚、これらの点を除き、実施例5の表示装置の構成、構造は、実施例1~実施例4において説明した表示装置の構成、構造と同様とすることができるので詳細な説明は省略する。尚、画像形成装置40において表示された画像をデフォーカス状態で観察者10の瞳11に到達させるためには、画像形成装置40と光学系50(具体的には、レンズ群52との間の距離)の制御、最適化を図ればよい。
 図2Bに、画像形成装置において表示された画像がジャストフォーカス状態(合焦状態)で観察者の瞳に達するように光学系が配置されているときの、観察者が観察する画像の水平方向解像度をシミュレーションした結果を示すが、画角に対する画像の水平方向解像度における差異・変化が大きい。尚、図2A及び図2Bの横軸は水平方向の画角を示し、横軸は解像度を示す。図2Bから、レンズ群の光軸(光学主軸)と一致する画角において、水平方向解像度が最も高く、画角がレンズ群の光軸(光学主軸)と一致する画角から外れるに従い、水平方向解像度は大きく低下する。しかも、例えば、レンズ群の光軸(光学主軸)と一致する画角において、右眼用画像形成装置からの画像における水平方向解像度と、左眼用画像形成装置からの画像における水平方向解像度との差が大きく、違和感を感じる場合がある。尚、図2A及び図2Bにおいて、右眼用レンズ群の光軸を「R」で示し、左眼用レンズ群の光軸を「L」で示し、右眼用画像表示装置から得られる画像の水平方向解像度を「a」で示し、左眼用画像表示装置から得られる画像の水平方向解像度を「b」で示す。
 一方、図2Aに、画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態(0.4mm、アンダーフォーカス)で観察者の瞳に達するように光学系が配置されているときの、観察者が観察する画像の水平方向解像度をシミュレーションした結果を示すが、画角に対する画像の水平方向解像度における差異・変化が小さい。しかも、例えば、レンズ群の光軸(光学主軸)と一致する画角において、右眼用画像形成装置からの画像における水平方向解像度と、左眼用画像形成装置からの画像における水平方向解像度との差が小さく、違和感が少ない。このように、実施例5の表示装置にあっては、画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように光学系が配置されているので、観察者が観察する画像の解像度における差異・変化の発生を抑制することができる。
 以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した画像表示装置、画像形成装置の構成、構造は例示であり、適宜変更することができる。実施例において説明した画像形成装置及び画像形成装置を支持する支持部材との組合せによって、プロジェクタを構成することもできる。また、反射鏡の代わりに、半透過鏡(部分反射鏡、部分透過ミラー、半透過ミラー、ハーフミラーとも呼ばれる)を用いることもできる。
 尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
[A01]《表示装置:第1の態様》
 (イ)フレーム、
 (ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、及び、
 (ハ)歪み補正装置、
を備えた表示装置であって、
 画像表示装置は、
 (A)画像形成装置、及び、
 (B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
 画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、X方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、
 歪み補正装置は、入力される画像信号を補正し、以て、観察される画像の歪みを補正する表示装置。
[A02]歪み補正装置は、補正すべき入力される画像信号に対して樽型歪み又は糸巻き型歪みを与えるように、入力される画像信号を補正する[A01]に記載の表示装置。
[A03]歪み補正装置は、少なくとも入力される画像信号の内、画像形成装置の両端及びその近傍に位置する部分に対応する画像信号を補正し、以て、少なくとも画像形成装置の両端及びその近傍に位置する部分における画像の歪みを補正する[A01]又は[A02]に記載の表示装置。
[A04]《表示装置:第2の態様》
 (イ)フレーム、及び、
 (ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えた表示装置であって、
 画像表示装置は、
 (A)画像形成装置、及び、
 (B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
 画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、X方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、
 画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように、光学系が配置されている表示装置。
[A05]画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように光学系が配置されることで、画像の水平方向解像度の均一化を図る[A04]に記載の表示装置。
[B01]画像表示装置は、画像形成装置を支持する支持部材を更に備えており、
 画像形成装置を支持する支持部材の支持面は、X方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、以て、画像形成装置は湾曲している[A01]乃至[A05]のいずれか1項に記載の表示装置。
[B02]支持部材の支持面のX方向に沿った湾曲の度合いは、Y方向に沿った湾曲の度合いよりも大きい[B01]に記載の表示装置。
[B03]支持部材は押さえ部材を備えており、
 画像形成装置の外形は矩形形状であり、
 X方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、押さえ部材によって支持部材に対して固定されている[B01]又は[B02]に記載の表示装置。
[B04]画像形成装置の外形は矩形形状であり、
 X方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、支持部材によって挟まれている[B01]又は[B02]に記載の表示装置。
[C01]画像表示装置は、画像形成装置と光学系との間の距離を調整する画像形成装置/光学系間距離・調整装置を備えている[A01]乃至[B04]のいずれか1項に記載の表示装置。
[C02]画像形成装置と光学系との間の距離に応じて、画像形成装置からの画像全体の大きさを制御する表示制御装置を更に備えている[C01]に記載の表示装置。
[C03]画像表示装置は、光学系と観察者の瞳との間の距離を調整する瞳/光学系間距離・調整装置を備えている[A01]乃至[C02]のいずれか1項に記載の表示装置。
[C04]画像形成装置の所定の点を通り、X方向に平行な軸をX軸、画像形成装置の所定の点を通り、Y方向に平行な軸をY軸としたとき、画像表示装置は、X軸、Y軸及びZ軸の内の少なくとも1つの軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置を更に備えている[A01]乃至[C03]のいずれか1項に記載の表示装置。
[C05]光学系に対して画像形成装置をX方向に沿って移動させる移動装置を更に備えている[A01]乃至[C04]のいずれか1項に記載の表示装置。
[D01]左眼用画像表示装置及び右眼用画像表示装置が、フレームに取り付けられており、
 各画像表示装置は、
 (A)画像形成装置、及び、
 (B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えている[A01]乃至[C05]のいずれか1項に表示装置。
[D02]光学系は、画像形成装置からの画像を反射する反射鏡、及び、観察者の瞳と反射鏡との間に配置され、反射鏡によって反射された画像が入射するレンズ群から成り、
 左眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線と右眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線とは、反射鏡を基準として観察者とは反対側の空間で交わっている[D01]に表示装置。
[D03]左眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線と右眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線とは、観察者の両方の瞳と無限遠方とを含む仮想平面よりも下方で交わっている[D02]に記載の表示装置。
[D04]観察者の両方の瞳と無限遠方とを含む仮想平面をxy平面とし、観察者の両方の瞳を結ぶ直線をx軸、観察者の右眼の光軸をy軸、右眼用画像表示装置の光学系を構成するレンズ群の光軸が反射鏡と衝突する反射鏡の点を右眼用反射鏡光軸衝突点とし、右眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡がxz平面と平行に配置されていると想定し、更には、右眼用反射鏡光軸衝突点を通りxy平面と平行な反射鏡上の軸線をζ軸、右眼用反射鏡光軸衝突点を通りζ軸と直交する反射鏡上の軸線をη軸としたとき、
 右眼用画像表示装置の光学系を構成する平面鏡は、ζ軸を中心に角度θ1=45度±5度、回転した状態であって、平面鏡の上方が観察者から離れる方向に回転した状態で配置されており、且つ、η軸を中心に角度θ2=7度乃至21度、回転した状態であって、平面鏡の右端が観察者から離れる方向に回転した状態で配置されており、
 左眼用画像表示装置の画像形成装置及び光学系は、右眼用画像表示装置の画像形成装置及び光学系と、観察者の両方の瞳を結ぶ線分の中点を通りyz平面と平行な仮想平面に対して、鏡面対称に配置されている[D03]に記載の表示装置。
「D05]画像形成装置は、反射鏡の上方に配置されている[D04]に記載の表示装置。
[D06]左眼用画像表示装置と右眼用画像表示装置との間の距離を調整する画像表示装置間距離・調整装置を更に備えている[D01]乃至[D05]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E01]画像形成装置の外形は矩形形状であり、
 Y方向に沿って延びる画像形成装置の外周部から配線が外部に延びている[A01]乃至[D05]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E02]レンズ群は、1群、3枚のレンズから成り、
 第2番目のレンズは、負のパワーを有し、
 第2番目のレンズを構成する材料の屈折率は、第1番目及び第3番目のレンズを構成する材料の屈折率よりも大きい[A01]乃至[E01]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E03]第1番目のレンズ及び第3番目のレンズは、正のパワーを有する[E02]に記載の表示装置。
[E04]レンズ群は、反射鏡側がテレセントリック光学系である[E02]又は[E03]に記載の表示装置。
[E05]画像形成装置は有機エレクトロルミネッセンス表示装置から成る[A01]乃至[E04]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E06]フレームは観察者の頭部に装着される[A01]乃至[E05]のいずれか1項に記載の表示装置。
[F01]《画像表示装置:第1の態様》
 (A)画像形成装置、及び、
 (B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
 画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、X方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、
 入力される画像信号の内、画像形成装置の両端及びその近傍に位置する部分に対応する画像信号が補正され、以て、画像形成装置の両端及びその近傍に位置する部分における画像の歪みが補正される画像表示装置。
[F02]補正すべき入力される画像信号に対して糸巻き型歪みを与えるように、入力される画像信号が補正される[F01]に記載の画像表示装置。
[F03]《画像表示装置:第2の態様》
 (A)画像形成装置、及び、
 (B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
 画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、X方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、
 画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように、光学系が配置されている画像表示装置。
[F04]画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように光学系が配置されることで、画像の水平方向解像度の均一化を図る[F03]に記載の画像表示装置。
10・・・観察者、11,11L,11R・・・観察者の瞳、20・・・フレーム、21・・・フロント部、22・・・サイド部、22A・・・孔部、23A・・・アーム部、23B・・・額当て、24・・・ノーズパッド部、25・・・保持部材、26・・・基部、27A・・・キー、27B・・・ガイド溝、27C・・・締結部、30,30R,30L・・・画像表示装置、40・・・画像形成装置、41・・・配線、50・・・光学系、51,51R,51L・・・反射鏡、52,52R,52L・・・レンズ群、53R,53L・・・筐体、601,602,603・・・支持部材、61・・・支持面、62A,62B・・・支持部材の外周部、62C・・・外周部の当たり面、62D・・・螺合部、63・・・止め部材、64・・・ビス、65・・・押さえ部材、65A・・・押さえ部材の一端部、65B・・・押さえ部材の他端部、66A・・・下側部材、66B・・・上側部材、66C・・・溝部、67A・・・突起部、67B・・・螺合部、68A・・・押し部材、68B・・・押しネジ、70・・・画像表示装置間距離・調整装置、71・・・台座、72・・・台座の外側に位置する側面、73・・・送りネジ機構、74A,76A・・・ピン、75A・・・タップ穴、74B,75B,76B・・・ガイド溝、80・・・瞳/光学系間距離・調整装置、82・・・側壁、83・・・送りネジ機構、90・・・画像形成装置/光学系間距離・調整装置、91・・・調整装置ベース部材、92,94・・・シャフト、93・・・ブッシュ、95・・・送りネジ機構、96・・・ラッチ機構、97・・・ラッチ機構に嵌合するピン

Claims (20)

  1.  (イ)フレーム、
     (ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、及び、
     (ハ)歪み補正装置、
    を備えた表示装置であって、
     画像表示装置は、
     (A)画像形成装置、及び、
     (B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
    を備えており、
     画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、X方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、
     歪み補正装置は、入力される画像信号を補正し、以て、観察される画像の歪みを補正する表示装置。
  2.  歪み補正装置は、補正すべき入力される画像信号に対して樽型歪み又は糸巻き型歪みを与えるように、入力される画像信号を補正する請求項1に記載の表示装置。
  3.  歪み補正装置は、入力される画像信号の内、少なくとも画像形成装置の両端及びその近傍に位置する部分に対応する画像信号を補正し、以て、少なくとも画像形成装置の両端及びその近傍に位置する部分における画像の歪みを補正する請求項1に記載の表示装置。
  4.  (イ)フレーム、及び、
     (ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、
    を備えた表示装置であって、
     画像表示装置は、
     (A)画像形成装置、及び、
     (B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
    を備えており、
     画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、X方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、
     画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように、光学系が配置されている表示装置。
  5.  画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように光学系が配置されることで、画像の水平方向解像度の均一化を図る請求項4に記載の表示装置。
  6.  画像表示装置は、画像形成装置を支持する支持部材を更に備えており、
     画像形成装置を支持する支持部材の支持面は、X方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、以て、画像形成装置は湾曲している請求項1又は請求項4に記載の表示装置。
  7.  支持部材は押さえ部材を備えており、
     画像形成装置の外形は矩形形状であり、
     X方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、押さえ部材によって支持部材に対して固定されている請求項6に記載の表示装置。
  8.  画像形成装置の外形は矩形形状であり、
     X方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、支持部材によって挟まれている請求項6に記載の表示装置。
  9.  画像表示装置は、画像形成装置と光学系との間の距離を調整する画像形成装置/光学系間距離・調整装置を備えている請求項1又は請求項4に記載の表示装置。
  10.  画像形成装置と光学系との間の距離に応じて、画像形成装置からの画像全体の大きさを制御する表示制御装置を更に備えている請求項9に記載の表示装置。
  11.  画像表示装置は、光学系と観察者の瞳との間の距離を調整する瞳/光学系間距離・調整装置を備えている請求項1又は請求項4に記載の表示装置。
  12.  画像形成装置の所定の点を通り、X方向に平行な軸をX軸、画像形成装置の所定の点を通り、Y方向に平行な軸をY軸としたとき、画像表示装置は、X軸、Y軸及びZ軸の内の少なくとも1つの軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置を更に備えている請求項1又は請求項4に記載の表示装置。
  13.  光学系に対して画像形成装置をX方向に沿って移動させる移動装置を更に備えている請求項1又は請求項4に記載の表示装置。
  14.  左眼用画像表示装置及び右眼用画像表示装置が、フレームに取り付けられており、
     各画像表示装置は、
     (A)画像形成装置、及び、
     (B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
    を備えている請求項1又は請求項4に表示装置。
  15.  光学系は、画像形成装置からの画像を反射する反射鏡、及び、観察者の瞳と反射鏡との間に配置され、反射鏡によって反射された画像が入射するレンズ群から成り、
     左眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線と右眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線とは、反射鏡を基準として観察者とは反対側の空間で交わっている請求項14に表示装置。
  16.  左眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線と右眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線とは、観察者の両方の瞳と無限遠方とを含む仮想平面よりも下方で交わっている請求項15に記載の表示装置。
  17.  観察者の両方の瞳と無限遠方とを含む仮想平面をxy平面とし、観察者の両方の瞳を結ぶ直線をx軸、観察者の右眼の光軸をy軸、右眼用画像表示装置の光学系を構成するレンズ群の光軸が反射鏡と衝突する反射鏡の点を右眼用反射鏡光軸衝突点とし、右眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡がxz平面と平行に配置されていると想定し、更には、右眼用反射鏡光軸衝突点を通りxy平面と平行な反射鏡上の軸線をζ軸、右眼用反射鏡光軸衝突点を通りζ軸と直交する反射鏡上の軸線をη軸としたとき、
     右眼用画像表示装置の光学系を構成する平面鏡は、ζ軸を中心に角度θ1=45度±5度、回転した状態であって、平面鏡の上方が観察者から離れる方向に回転した状態で配置されており、且つ、η軸を中心に角度θ2=7度乃至21度、回転した状態であって、平面鏡の右端が観察者から離れる方向に回転した状態で配置されており、
     左眼用画像表示装置の画像形成装置及び光学系は、右眼用画像表示装置の画像形成装置及び光学系と、観察者の両方の瞳を結ぶ線分の中点を通りyz平面と平行な仮想平面に対して、鏡面対称に配置されている請求項16に記載の表示装置。
  18.  画像形成装置は、反射鏡の上方に配置されている請求項17に記載の表示装置。
  19.  左眼用画像表示装置と右眼用画像表示装置との間の距離を調整する画像表示装置間距離・調整装置を更に備えている請求項14に記載の表示装置。
  20.  画像形成装置は有機エレクトロルミネッセンス表示装置から成る請求項1又は請求項4に記載の表示装置。
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