专利名称：头部佩戴型图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及头部佩戴型图像显示装置，特别是涉及能够显示大画面的图像的新型
的头部佩戴型图像显示装置。
背景技术：
作为现有的头部佩戴型图像显示装置，例如提出了如耳机型和眼镜型那样，能够移动地使用的头部佩戴型图像显示装置(例如，参照专利文献1和2)。
图13是表示以往提出的耳机型的头部佩戴型图像显示装置的概略结构的图，图13(a)是主视图，图13(b)是侧视图，图13(c)是俯视图。该头部佩戴型图像显示装置100是左眼型的装置，具有耳机型的头部支撑部101，其保持在观察者M的左耳上；以及棒状导光部104，其经由中继部102和保持部103连接于头部支撑部IOI，并保持在观察者M的左眼视野内。棒状导光部104具有与保持部103侧的相反侧的端部接合的目镜光学部105。此外，在头部支撑部101或中继部102、或保持部103中，内置有显示待观察的图像的液晶显示元件或有机EL元件等显示元件(未图示)，显示在该显示元件上的图像的图像光经由棒状导光部104从目镜光学部105射出。此外，本结构也可以构成为左右相反，从而形成为右眼型。 图13所示的头部佩戴型图像显示装置IOO通过在观察者M的左耳上保持头部支撑部101，以使从目镜光学部105射出的图像光入射到观察者M的左眼瞳孔，并在该状态下观察目镜光学部105，S卩，通过使左眼的视轴与目镜光学部105的射出光轴基本一致，从而能够观察显示在未图示的显示元件上的图像的放大虚像。 图14是表示以往提出的眼镜型的头部佩戴型图像显示装置的概略结构的立体图。该头部佩戴型图像显示装置IIO是眼镜一体型的右眼型的装置，具有棒状导光部115，该棒状导光部115经由支撑部112和保持部113，在观察者的右眼视野内，与右眼的眼镜镜片114的前方接近地保持在眼镜架111上。棒状导光部115具有与保持部113侧的相反侧的端部接合的目镜光学部116。此外，在眼镜架111或支撑部112、或保持部113中，内置有显示待观察的图像的液晶显示元件或有机EL元件等显示元件(未图示)，显示在该显示元件上的图像的图像光经由棒状导光部115从目镜光学部116射出。 在图14所示的头部佩戴型图像显示装置110中，观察者通过佩戴眼镜架111 ，由此
从目镜光学部116射出的图像光通过眼镜镜片114后入射到右眼瞳孔。因此，观察者通过
佩戴眼镜架111来观察目镜光学部116，S卩，通过使右眼的视轴与目镜光学部116的射出光
轴基本一致，从而能够观察显示在未图示的显示元件上的图像的放大虚像。 此外，作为眼镜型的头部佩戴型图像显示装置，还提出了能够在通常的眼镜架上
进行拆装，并且以与图14相同的方式进行使用的头部佩戴型图像显示装置。 图15是现有例的头部佩戴型图像显示装置的光路概略图。图15(a)表示从显示
元件117的上部、中央部和下部分别以不同的角度射出的图像光的光路。来自该显示元件
117的图像光通过了构成目镜光学部的目镜118，由此好像来自远方的显示图像的光那样，在观察者的眼球119的视网膜上成像了像120。由此，观察者能够识别为在所设定的距离
(例如前方2m等)处是否显示了显示图像。 此外，在本申请中，以下为了便于观察地显示光路图，如图15(b)所示仅示出主光线。专利文献1日本特表2003-502713号公报
专利文献2日本特开2006-3879号公报 另外，例如，在信息显示中，具有想在一个画面上同时观察较多信息的需求。此外，
为了显示图形信息等，也有时需要更大的显示画面。但是，在上述的现有的头部佩戴型图像
显示装置中，射出图像光的目镜光学部只有一个，在利用该一个目镜光学部的一个显示画
面上显示信息。而且，头部佩戴型图像显示装置能够移动地使用，因此其显示画面比较小，
由此显示的信息量也比较少。因此，现有的头部佩戴型图像显示装置有时如在信息显示中
那样，不能充分应对想在大画面上显示较多的信息同时进行观察的需求。 由此，如专利文献2所公开的那样，在将位于观察者的视野内的目镜光学部和棒
状导光部在视轴方向上的投影截面的宽度设为4mm以下，将目镜光学部和棒状导光部设为
能够透视(see-through)的情况下，显示画面进一步变小，从而难以在一个目镜光学部上
显示较多的信息和图形信息。 为了解决该问题，考虑到设置多个显示元件和目镜光学部，并在多画面上显示信息。但是，仅设置多个目镜光学部来在多画面上显示信息时，担心会在观察者观察的多个显示图像间产生不希望的重复和间隙，从而难以观察显示画面。此外，在该方法中，即使能够通过使用多画面来增加显示的信息量，也难以在观察者的视野内将例如地图信息等图像显示为具有宽视场角的单一的大画面图像。
发明内容
鉴于上述方面，本发明的目的在于，提供一种能够显示大画面的图像而不使移动性降低的头部佩戴型图像显示装置。 为达到上述目的，本发明第一方面为头部佩戴型图像显示装置的发明，其特征在于，该头部佩戴型图像显示装置具有多个目镜光学部，它们分别朝向对应的眼球射出应显示的图像光；以及头部佩戴部，其保持该多个目镜光学部，并能摘戴自如地佩戴在观察者的头部上，其中所述头部佩戴部在佩戴在所述观察者的头部上的状态下，以基于来自所述多个目镜光学部的图像光的图像在所述观察者的左右任意一个眼球的视野内邻接地显示为大画面的方式，保持所述多个目镜光学部。 第二方面的发明在第一方面所述的头部佩戴型图像显示装置中，其特征在于，所述多个目镜光学部分别具有大致矩形的形状，并分开地并列配置。 第三方面所述的发明在第二方面所述的头部佩戴型图像显示装置中，其特征在于，所述多个目镜光学部中的每个在所述观察者的视轴方向上的投影截面的宽度为瞳孔直径以下。 第四方面所述的发明在第二或第三方面所述的头部佩戴型图像显示装置中，其特征在于，所述多个目镜光学部配置为它们在所述观察者的视轴方向上的投影截面彼此的间隔在瞳孔直径以下。
第五方面所述的发明在第一 第四方面中的任意一方面所述的头部佩戴型图像显示装置中，其特征在于，所述目镜光学部由棒状导光部保持，所述棒状导光部在所述观察者的视轴方向上的投影截面上具有瞳孔直径以下的宽度。 为达到上述目的，本发明第六方面为一种头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，该头部佩戴型图像显示装置具有图像光分割部，其将应显示的图像光分割为多个部分图像光；多个目镜光学部，它们朝向对应的眼球射出由该图像光分割部所分割的多个部分图像光；以及头部佩戴部，其保持所述图像光分割部和所述多个目镜光学部，并能摘戴自如地佩戴在观察者的头部上，其中所述头部佩戴部在佩戴在所述观察者的头部上的状态下，以来自所述多个目镜光学部的图像光在所述观察者的左右任意一个眼球的视野内显示为宽视场角的图像的方式，保持所述图像光分割部和所述多个目镜光学部。 第七方面所述的发明在第六方面所述的头部佩戴型图像显示装置中，其特征在
于，所述多个目镜光学部分别具有目镜，该目镜的曲面与相同透镜曲面的部分一致。 第八方面所述的发明在第六或第七方面所述的头部佩戴型图像显示装置中，其特
征在于，所述图像光分割部由一个端部被分割的棒状导光部构成，在被分割的所述端部上
接合有所述目镜光学部。 第九方面所述的发明在第八方面所述的头部佩戴型图像显示装置中，其特征在于，所述多个目镜光学部具有彼此相等的焦距，所述棒状导光部的被分割的部分的长度在所述焦距的一半以下。 第十方面所述的发明在第八或第九方面所述的头部佩戴型图像显示装置中，其特征在于，所述棒状导光部的被分割的所述端部各自在所述观察者的视轴方向上的投影截面的宽度为瞳孔直径以下。 第十一方面所述的发明在第六 第十方面中的任意一方面所述的头部佩戴型图像显示装置中，其特征在于，所述多个目镜光学部分别具有大致矩形的形状，并分开地并列配置。
第十二方面所述的发明在第十一方面所述的头部佩戴型图像显示装置中，其特征在于，所述多个目镜光学部中的每个在所述观察者的视轴方向上的投影截面的宽度为瞳孔直径以下。 第十三方面所述的发明在第十一或第十二方面所述的头部佩戴型图像显示装置中，其特征在于，所述多个目镜光学部配置为它们在所述观察者的视轴方向上的投影截面彼此的间隔在瞳孔直径以下。 第十四方面所述的发明在第三 第五、第十、第十二、第十三方面中的任意一方面所述的头部佩戴型图像显示装置中，其特征在于，所述瞳孔直径为通常环境下的平均的瞳孔直径尺寸即大致4mm。 在本发明中，头部佩戴部在佩戴在观察者的头部上的状态下，以基于来自多个目镜光学部的图像光的图像在观察者的视野内邻接地显示为大画面的方式，保持多个目镜光学部。由此，能够使基于多个目镜光学部的显示画面相结合，在观察者的视野内显示为大画面的图像，而不使移动性降低。
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的头部佩戴型图像显示装置的概略结构的立体图。 图2是图1所示的上侧棒状导光部和下侧棒状导光部的概略立体图。
图3是表示图1中的目镜光学系统的示意图。 图4对图1中的上下侧的目镜光学部和眼球的位置关系进行说明的图。 图5是表示利用第一实施方式所涉及的头部佩戴型图像显示装置的视野内的显
示画面的显示位置的图。 图6是表示本发明中的第二实施方式的光学系统的概略的图。 图7是表示本发明的第三实施方式所涉及的头部佩戴型图像显示装置的概略结
构的立体图。 图8是图7所示的上侧棒状导光部和下侧棒状导光部的概略立体图。
图9是表示图7中的目镜光学系统的概略的图。 图IO是表示使用第三实施方式的头部佩戴型图像显示装置时的眼点(eyepoint)的宽度的说明图。 图11是表示本发明的第四实施方式所涉及的头部佩戴型图像显示装置的概略结构的立体图。 图12是表示利用第四实施方式所涉及的头部佩戴型图像显示装置的视野内的显示画面的显示位置的图。 图13是表示现有的耳机型头部佩戴型图像显示装置的概略结构的图。
图14是表示现有的眼镜型头部佩戴型图像显示装置的概略结构的立体图。
图15是现有例的头部佩戴型图像显示装置的光路概略图。
标号说明 10 :头部佩戴型图像显示装置;11 :眼镜架;12 :框(rim) ;13 :铰链;14 :图像射出部；21U :上侧棒状导光部；21d :下侧棒状导光部；23u :上侧显示元件；23d :下侧显示元件；25U :上侧目镜光学部；25d :下侧目镜光学部；31u :上侧目镜光学系统；31d :下侧目镜光学系统；32 :目艮球；33U :上侧图像；33d :下侧图像；34 :邻接点；35u :光线；35d :光线；4hl :上侧目镜光学部；41d:下侧目镜光学部；42u:上侧目镜光学部在观察者的视轴方向上的投影截面的宽度；42d :下侧目镜光学部在观察者的视轴方向上的投影截面的宽度；43 :目镜光学部在观察者的视轴方向上的投影截面的间隔；44u :上侧显示画面；44d:下侧显示画面；51U :上侧目镜光学部；51d :下侧目镜光学部；52u :上侧显示元件；52d :下侧显示元件；53U :上侧目镜光学系统；53d :下侧目镜光学系统；60 :头部佩戴型图像显示装置；61 :图像光分割部；62 :棒状导光部；62U :上侧棒状导光部；62d :下侧棒状导光部；63 :显示元件；64 :目镜光学部；64U :上侧目镜光学部；64d:下侧目镜光学部；65 :显示图像；66 :眼点；70 :头部佩戴型图像显示装置；71r :右侧图像射出部；711 :左侧图像射出部；73r :右侧棒状导光部；731 :左侧棒状导光部；74r :右侧显示图像；741 :左侧显示图像。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(第一实施方式) 图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的头部佩戴型图像显示装置的概略结构的立体图。该头部佩戴型图像显示装置10是眼镜一体型的右眼型的装置。眼镜架ll的框12在右侧铰链13附近保持图像射出部14。图像射出部14沿上、下隔开预定间隔地并列保持上侧棒状导光部21u和下侧棒状导光部21d。这些上侧棒状导光部21u和下侧棒状导光部21d构成为在佩戴了头部佩戴部即眼镜架ll的状态下，在观察者的右眼视野内延伸。
如图2的概略立体图所示，上侧棒状导光部21u形成为例如矩形截面，使其一端部的入射端面与保持在图像射出部14内的由液晶显示元件或有机EL显示元件等构成的上侧显示元件23u对置地保持。此外，将显示在上侧显示元件23u上的图像的图像光从入射端面导光到另一端部，在该另一端部上使图像光反射到观察者的眼球侧并从侧面射出。在该上侧棒状导光部21u的图像光的射出部上保持上侧目镜光学部25u，该上侧目镜光学部25u由与显示基于该图像光的图像的虚像位置对应的曲率的目镜构成。 如图2的概略立体图所示，同样地，下侧棒状导光部21d形成为例如矩形截面，该下侧棒状导光部21d使其一端部的入射端面与保持在图像射出部14内的由液晶显示元件或有机EL显示元件等构成的下侧显示元件23d相对置，并保持在上侧棒状导光部21u的下侧。此外，将显示在下侧显示元件23d上的图像的图像光从入射端面导光到另一端部，在该另一端部上使图像光反射到观察者的眼球侧并从侧面射出。在该下侧棒状导光部21d的图像光的射出部上保持下侧目镜光学部25d，该下侧目镜光学部25d由与显示基于该图像光的图像的虚像位置对应的曲率的目镜构成。 此外，在本实施方式中，使由上侧目镜光学部25u和下侧目镜光学部25d形成的各个虚像的显示位置大致相等。由此，分别构成上侧目镜光学部25u和下侧目镜光学部25d的目镜的曲率大致相等。此外，在本实施方式中，分别从上侧目镜光学部25u和下侧目镜光学部25d射出的图像光的射出方向不平行，具有沿上下方向朝向眼球中心倾斜的倾斜度。因此，相互倾斜地配置上侧棒状导光部21u和下侧棒状导光部21d。 图3是表示图1的头部佩戴型图像显示装置10的光学系统的示意图。上侧显示元件23u和上侧目镜光学部25u构成上侧目镜光学系统31u，在该光学系统31u中，从上侧显示元件23u射出的图像光经过上侧目镜光学部25u在眼球32内的视网膜上成像上侧图像33u。此外，下侧显示元件23d和下侧目镜光学部25d构成下侧目镜光学系统31d，在该下侧光学系统31d中，从下侧显示元件23d射出的图像光经过下侧目镜光学部25d在眼球32内的视网膜上成像下侧图像33d。 在图3中，在上侧图像33u和下侧图像33d没有间隙地邻接(相邻)显示的情况下，在图3中将该边界设为邻接点(相邻点)34。如图3所示，该邻接点34是从上侧目镜光学部25u的下端射出的光线35u和从下侧目镜光学部25d的上端射出的光线35d经由瞳孔而在视网膜上成像的点。为了存在这样的邻接点，光线35u和光线35d必须像从既是上侧显示元件23u的虚像的最下点又是下侧显示元件23d的虚像的最上点的一点射出的光线那样入射到眼球。此处，通常环境下人的眼球的瞳孔直径大约为4mm，比较小，虚像位置设定为从几十cm到无限远，因此光线35u和光线35d成为在几十cm以上的前方相交的光线或大致平行光的光线，两条光线的间隔需要为4mm以下。 图4是对图1中的上侧目镜光学部41u、下侧目镜光学部41d和眼球32的位置和大小的关系进行说明的图。该上侧目镜光学部41u包括上述的上侧目镜光学部25u或上侧目镜光学系统31u，下侧目镜光学部41d也同样地，包括下侧目镜光学部25d或下侧目镜光
8学系统31d。如引用文献2记载的那样，通过将上侧目镜光学部41u、下侧目镜光学部41d 分别在观察者的视轴方向上的投影截面(包括遮挡视场的部分)的宽度42u和42d设为瞳 孔直径以下，即在通常环境下设为4mm以下，从而能够观察透视图像。此外，如图3中所说 明的那样，为了邻接地显示两个显示画面，从上侧显示元件23u的最下部射出的光线35u和 从下侧显示元件23d的最上部射出的光线35d需要以大致平行光的形式入射到眼球32，因 此配置为两个目镜光学部41u和41d在观察者的视轴方向上的投影截面的间隔43为瞳孔 直径以下，即4mm以下。 由此，如图5所示，在观察者的右眼视野内，使通过上侧棒状导光部21u导光并从 上侧目镜光学部25u射出的图像光的上侧显示画面44u、和通过下侧棒状导光部21d导光并 从下侧目镜光学部25d射出的图像光的下侧显示画面44d上下邻接地进行显示。各个显示 画面44u和44d在邻接配置的状态下，在外观上，好像以一体的大画面来显示画面那样，通 过未图示的显示图像控制部来控制显示元件23u、23d的显示内容。 由此，根据本实施方式，以上侧显示元件23u和下侧显示元件23d的显示图像在 垂直方向上邻接显示在观察者的视野内的方式，使来自上侧显示元件23u和下侧显示元件 23d的图像光分别从上侧目镜光学部25u和下侧目镜光学部25d朝向观察者的眼球射出，因 此与使用了包括具有相同宽度的单一目镜光学部的头部佩戴型图像显示装置的情况相比， 能够显示外观上为大画面的图像。其结果，能够在该单一的大画面上显示较多的集中信息 和图形信息。 此外，通过将目镜光学部25u和25d各自在观察者的视轴方向上的投影截面的宽
度设为瞳孔直径以下，从而能够以大画面显示且进行透视显示。此外，对于各目镜光学部 25u和25d，通过将其在观察者的视轴方向上的投影截面的间隔设为瞳孔直径以下，能够没 有间隙地配置在视野内邻接地显示的多个画面。
(第二实施方式) 图6是表示本发明中的第二实施方式所涉及的头部佩戴型图像显示装置的光学 系统的概略的图。本实施方式在第一实施方式中，取代分开配置的上侧目镜光学部25u和 下侧目镜光学部25d，而使用邻接配置的上侧目镜光学部51u和下侧目镜光学部51d来构 成。在图6中，为了方便图示，在目镜光学部51u和51d的背面示出上侧目镜显示元件52u和 下侧目镜显示元件52d，但都与第一实施方式的情况同样，上侧目镜显示元件52u和下侧目 镜显示元件52d通过用眼镜架的眼镜框保持的图像射出部保持。此外，来自上侧目镜显示 元件52u和下侧目镜显示元件52d的图像光分别通过无间隙地配置的上侧棒状导光部(未 图示)和下侧棒状导光部(未图示)导光到上侧目镜光学部51u和下侧目镜光学部51d。 其他的结构与第一实施方式相同。 在本实施方式中，与第一实施方式同样地，在垂直方向上邻接地配置两个目镜光 学部51u和51d，使来自上侧目镜显示元件52u和下侧目镜显示元件52d的图像光分别向观 察者的眼球射出，因此能够使两个显示元件52u和52d的显示图像在垂直方向上邻接并以 大画面显示在观察者的视野内。但是，在该情况下，在上侧目镜光学部51u和下侧目镜光学 部51d之间没有间隙，如果这些目镜光学部51u和51d在观察者的视轴方向上的投影截面
的宽度比瞳孔直径大，则不能以透视图像来观察显示图像。
(第三实施方式)
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图7是表示本发明的第三实施方式所涉及的头部佩戴型图像显示装置的概略结构的立体图。该头部佩戴型图像显示装置60取代第一实施方式中的用图像射出部14保持的上侧棒状导光部21u和下侧棒状导光部21d，而是在图像射出部14中保持前端部被分割为两个的图像光分割部61，该分割部分构成为在佩戴了头部佩戴部即眼镜架11的状态下，在观察者的右眼视野内延伸。 如图8(a)中的概略立体图所示，图像光分割部61以长方体的前端部形成有在长方体的纵截面上为横V字的切口的方式，形成为分割成上侧棒状导光部62u和下侧棒状导光部62d的形状。使其未分割侧的端部的入射面与保持在图像射出部14内的由液晶显示元件或有机EL显示元件等构成的一个显示元件63对置地被保持。此外，将从包括显示在显示元件63上的图像的上半部分在内的部分射出的部分图像光从入射端面导光到上侧棒状导光部62u，在其端部使图像光反射到观察者的眼球侧，并从保持在侧面的上侧目镜光学部64u射出。此外，将从包括显示在显示元件63上的图像的下半部分在内的部分射出的部分图像光从入射端面导光到下侧棒状导光部62d，在其端部使图像光反射到观察者的眼球侧，并从保持在侧面的下侧目镜光学部64d射出。 上侧目镜光学部64u和下侧目镜光学部64d由与显示基于该图像光的图像的虚像位置对应的曲率的目镜构成。在本实施方式中，如图8(b)的透镜截面图所示，分别构成上侧目镜光学部64u和下侧目镜光学部64d的目镜的曲面呈切取了同一曲面上的一部分后的形状，使到基于上侧的部分图像光和下侧的部分图像光的图像的显示位置为止的距离大致相等。此外，图8中的上侧目镜光学部64u和下侧目镜光学部64d的目镜如图9所示，以从各个目镜射出的图像光朝向眼球的中心倾斜的方式，使用从光轴偏离的部分的透镜面使图像光折射。例如，使上侧目镜光学部64u和下侧目镜光学部64d的目镜分别构成为光轴与连接眼球中心和瞳孔中心的直线相一致的凸透镜的一部分。 图9是表示本实施方式的光学系统的概略的图。使从显示元件63到上侧目镜光学部64u和下侧目镜光学部64d的目镜的射出窗为止的距离与目镜的焦距大致相等。由此，从显示元件63的各显示位置射出的图像光入射到图像光分割部61 ，经过上侧棒状导光部62u或下侧棒状导光部62d以及目镜光学部64u、64d，大致成为平行光并入射到眼球32，在视网膜上成像显示图像65。在本实施方式中，将上侧目镜光学部64u和下侧目镜光学部64d在观察者的视轴方向上的投影截面的宽度设为通常环境下的瞳孔直径即4.mm以下。由此，能够对显示图像进行透视显示。此外，将该上侧目镜光学部64u和下侧目镜光学部64d间的宽度也设为瞳孔直径以下。由此，在本实施方式中，也与在第一实施方式中使用图4所说明的同样，来自上侧目镜光学部64u和下侧目镜光学部64d的部分图像光在观察者的视野内邻接地显示为一体。此时，通过横V字形的切口的深度，部分重叠地显示来自上侧目镜光学部64u的部分图像光和来自下侧目镜光学部64d的部分图像光。由此，与使用了具有相同宽度的单一目镜光学部的情况相比，显示在显示元件63上的图像显示为大画面的一个图像。
图10是表示能够观察使用了本实施方式所涉及的头部佩戴型图像显示装置时的图像的范围、即眼点的宽度的说明图，图10(a)表示本实施方式的光学系统，图10(b)是作为比较例的、表示使用了具有与本实施方式相同的大小和形状的显示元件63、在观察者的视轴方向上的投影截面的宽度为瞳孔直径以下的单一的目镜光学部64以及单一的棒状导光部62时的光学系统的图。图10(a)、图10(b)示出了从显示元件的上端和下端射出的图像光在观察者的瞳孔附近的到达位置。在图10(a)中，在被分割的上侧和下侧棒状导光部62u和62d的长度为目镜光学部64u、64d的目镜的焦距的一半以下的情况下，能够以确保从显示元件63的下端部到上侧目镜光学部64u的图像光、以及从显示元件63的上端部到下侧目镜光学部64d的图像光的光路的方式构成图像光分割部61。由此，在图10(a)所示的本实施方式中，分别经过了上侧目镜光学部64u和下侧目镜光学部64d的图像光会合，与图10(b)中所示的目镜光学部64为一个的情况相比，能够形成宽广的眼点66。
如以上所说明的那样，根据本实施方式，以通过图像光分割部将来自一个显示元件63的图像光分割为部分图像光，并且所分割的图像光在视野内显示为一体的图像的方式，使各个部分图像光从目镜光学部62u和62d朝向观察者的眼球射出，因此相对于观察者，与使用了具有宽度与本实施方式相同的单一目镜光学部的头部佩戴型图像显示装置的情况相比，能够显示大画面的图像，能够在外观上单一的画面上容易观察地显示较多的集中信息和图形信息。此外，通过使眼点变宽，由此，即使因头部佩戴型图像显示装置的位置偏移而使眼球和目镜光学部的位置关系在上下方向上稍微变动，也能够稳定地连续观察图像。 此外，通过将目镜光学部62u和62d分别在观察者的视轴方向上的投影截面的宽度设为瞳孔直径以下，能够以大画面进行显示，并且进行透视显示。此外，对于各目镜光学部62u和62d，通过将其在观察者的视轴方向上的投影截面的间隔设为瞳孔直径以下，能够在视野内没有间隙地配置多个图像。[(Km](第四实施方式) 图11是表示本发明的第四实施方式所涉及的头部佩戴型图像显示装置的概略结构的立体图。该头部佩戴型图像显示装置70取代第一实施方式中的图像射出部14，而设置有保持在右眼用镜片的右端和眼镜架11的铰链13之间的右侧图像射出部71r、和保持在右眼用镜片的左端和眼镜架11的框12之间的左侧图像射出部711。在右侧图像射出部7lr中，接合并保持着右侧棒状导光部73r的右端。此外，在左侧图像射出部711中，接合并保持着左侧棒状导光部731的左端。这些右侧棒状导光部73r和左侧棒状导光部731构成为在佩戴了头部佩戴部即眼镜架11的状态下，在观察者的右眼视野内延伸。
右侧图像射出部71r和左侧图像射出部711分别在内部保持未图示的显示元件，右侧棒状导光部73r和左侧棒状导光部731与图2中所说明的棒状导光部25u或25d同样地，构成为从目镜光学部(未图示)射出来自显示元件的图像光。但是，在本实施方式中，右侧棒状导光部73r和左侧棒状导光部731也可以水平地位于视野的大致中央部，此时，没有必要如同第一实施方式的棒状导光部25u和25d那样，以沿着上下方使图像光的射出方向倾斜的方式倾斜配置右侧棒状导光部73r和左侧棒状导光部731。此外，严格而言，左侧棒状导光部731形成与图2中的棒状导光部25u或25d为左右翻转的形状。
在本实施方式中，将右侧棒状导光部73r和左侧棒状导光部731的宽度以及目镜光学部分别在观察者的视轴方向上的投影截面的宽度(图11中的垂直方向的宽度)设为瞳孔直径以下。此外，对于保持在右侧棒状导光部73r和左侧棒状导光部731上的各个目镜光学部，将其在观察者的视轴方向上的投影截面的间隔、即右侧棒状导光部73r的左端和左侧棒状导光部731的右端的间隔设为瞳孔直径以下来进行保持。 对于目镜光学部，通过将其在观察者的视轴方向上的投影截面的水平方向上的间
11隔设为瞳孔直径以下，根据与在图4中针对垂直排列目镜光学部41u和41d的情况所说明的同样的原理，能够在观察者的视野内沿水平方向连接地显示两个显示画面。即，如图12所示，在观察者的右眼的视野内的大致中央部，通过右侧棒状导光部73r导光的右侧显示图像74r和通过左侧棒状导光部731导光的左侧显示图像741左右邻接地显示，构成外观上为一个大画面的图像。 根据本实施方式，通过以预定的间隔分开设置两个目镜光学部，能够在观察者的视野内显示在水平方向上看起来为一个大画面的图像。此外，通过将棒状导光部73r、731和目镜光学部在观察者的视轴方向上的投影截面的间隔的宽度设为瞳孔直径以下，故能够进行透视显示。 此外，本发明不仅仅限于上述实施方式，能够进行各种变形或变更。例如，还可以在左侧或双眼上设置图像射出部、棒状导光部和目镜光学部等来构成头部佩戴型图像显示装置。 此外，在上述各实施方式中，棒状导光部朝向水平方向，但是不限于此。例如，也可以在眼镜架的上部设置图像射出部，使棒状导光部保持为从此处开始向垂直下方在视野内延伸。或者，也可以使棒状导光部沿倾斜方向延伸地保持在眼镜架上。此外，还能够构成为省略各棒状导光部，并将显示元件与各目镜光学部对置地保持在头部佩戴部上，从而能够观察虚像。 此外，目镜光学部也可以设置三个以上。通过将各目镜光学部的宽度和目镜光学部间的间隔设为观察者的瞳孔直径以下，能够利用三个以上的图像光在观察者的视野内显示大画面的图像。 此外，本发明所涉及的头部佩戴型图像显示装置不限于眼镜型，也能够构成为耳机型，还能够构成为眼镜拆装型。
权利要求
一种头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，该头部佩戴型图像显示装置具有多个目镜光学部，它们分别朝向对应的眼球射出应显示的图像光；以及头部佩戴部，其保持所述多个目镜光学部，并能摘戴自如地佩戴在观察者的头部上，其中所述头部佩戴部在佩戴在所述观察者的头部上的状态下，以基于来自所述多个目镜光学部的图像光的图像在所述观察者的左右任意一个眼球的视野内邻接地显示为大画面的方式，保持所述多个目镜光学部。
2. 根据权利要求1所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，所述多个目镜光学 部分别具有大致矩形的形状，并分开地并列配置。
3. 根据权利要求2所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，所述多个目镜光学 部中的每个在所述观察者的视轴方向上的投影截面的宽度为瞳孔直径以下。
4. 根据权利要求2或3所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，所述多个目镜光 学部配置为它们在所述观察者的视轴方向上的投影截面彼此的间隔为瞳孔直径以下。
5. 根据权利要求1 4中的任意一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，所 述目镜光学部由棒状导光部来保持，所述棒状导光部在所述观察者的视轴方向上的投影截 面上具有瞳孔直径以下的宽度。
6. —种头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，该头部佩戴型图像显示装置具有 图像光分割部，其将应显示的图像光分割为多个部分图像光；多个目镜光学部，它们朝向对应的眼球射出由所述图像光分割部所分割的多个部分图 像光；以及头部佩戴部，其保持所述图像光分割部和所述多个目镜光学部，并能摘戴自如地佩戴 在观察者的头部上，其中所述头部佩戴部在佩戴在所述观察者的头部上的状态下，以来自所述多个目镜光学部 的图像光在所述观察者的左右任意一个眼球的视野内显示为宽视场角的图像的方式，保持 所述图像光分割部和所述多个目镜光学部。
7. 根据权利要求6所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，所述多个目镜光学 部分别具有目镜，该目镜的曲面与相同的透镜曲面的一部分一致。
8. 根据权利要求6或7所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，所述图像光分割 部由一个端部被分割的棒状导光部构成，在被分割的所述端部接合有所述目镜光学部。
9. 根据权利要求8所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，所述多个目镜光学 部具有彼此相等的焦距，所述棒状导光部的被分割的部分的长度为所述焦距的一半以下。
10. 根据权利要求8或9所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，所述棒状导光 部的被分割的各个所述端部在所述观察者的视轴方向上的投影截面的宽度为瞳孔直径以 下。
11. 根据权利要求6 10的任意一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，所 述多个目镜光学部分别具有大致矩形的形状，并分开地并列配置。
12. 根据权利要求11所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，所述多个目镜光 学部中的每个在所述观察者的视轴方向上的投影截面的宽度为瞳孔直径以下。
13. 根据权利要求11或12所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，所述多个目镜光学部配置为它们在所述观察者的视轴方向上的投影截面彼此的间隔为瞳孔直径以下。
14.根据权利要求3 5、10、12、13中的任意一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其 特征在于，所述瞳孔直径为通常环境下的平均的瞳孔直径尺寸即大致4mm。
全文摘要
本发明提供一种能够显示大画面的图像而不使移动性降低的新型的头部佩戴型图像显示装置。该头部佩戴型图像显示装置具有分别朝向对应的眼球射出应显示的图像光的多个目镜光学部(25u、25d)；以及保持多个目镜光学部(25u、25d)，并能摘戴自如地佩戴在观察者的头部上的头部佩戴部(11)，其中，头部佩戴部(11)在佩戴在观察者的头部上的状态下，以基于来自多个目镜光学部(25u、25d)的图像光的图像在观察者的视野内邻接地显示为大画面的方式，保持多个目镜光学部(25u、25d)。
文档编号G02B27/01GK101788711SQ20091017490
公开日2010年7月28日 申请日期2009年10月29日 优先权日2009年1月28日
发明者井场阳一, 杉原良平, 龙田成示 申请人:奥林巴斯株式会社