虚像显示装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种确保透视时的视场范围，并且保持作为接近眼镜的结构的形状的平衡，能够抑制给非观察者带来不协调感的虚像显示装置。通过在与观察者的瞳孔间距离对应的位置配置作为边界部发挥作用的边缘部分(BD)等，能够使从外面观察佩戴有虚像显示装置的观察者的非观察者，在作为眼镜形状来观看的情况下识别为在适当的位置具有外框部分，能够减少给非观察者带来的不协调感。另外，边界部在作为眼镜形状来观看的情况下处于适当的位置，从而能够确保与戴眼镜的情况相同的视场，所以对观察者来说能够充分地确保透视时的视场范围。
【专利说明】
虚像显示装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及将通过影像显示元件形成的影像呈现给观察者的虚像显示装置，尤其是涉及适于佩戴在观察者的头部的头戴式显示器的虚像显示装置。
【背景技术】
[0002]作为佩戴在观察者的头部的头戴式显示器(以下，也称为HMD)等虚像显示装置提出有各种方案(例如参照专利文献I)。
[0003]对于HMD等虚像显示装置，期望向小型化以及轻型化发展，并且在不降低画质的情况下实现广角化。另外，若为只能看见完全覆盖观察者的视野的影像光的状态，则使观察者不能判别外界的状态而感到不安。相反，通过使外界与影像重叠来观看的透视，产生出如虚拟现实那样的新的用途。因此，期望不妨碍外界的视野地重叠地显示影像光的显示器。
[0004]考虑以上的状况，在观察者的眼前使用透视配置的透视型的导光装置，从而能够以接近眼镜的形式提高观察者的佩戴感，改善外表的形式。在该情况下，对于用于视觉确认图像的光学系统，考虑例如利用透视型的棱镜将通过配置在观察者的头部侧面的液晶显示面板和投射光学装置形成的影像光导入到眼前的方式(参照专利文献I)。
[0005]然而，对于眼镜的形式，眼镜不仅需要以适当的范围覆盖眼窝，还要具有应该为相对于戴眼镜的状态下的人脸(特别是眼睛)的眼镜的位置、范围、大小等的形状的平衡，若与此脱离，则对于从外面观看佩戴了虚像显示装置的观察者的人(以下，也称为非观察者。其中，在照镜子等情况下包括观察者自身。)来说，具有不协调感。例如，若相对于观察者的瞳孔间距离，眼镜框架过大，则相对地给人一种相对于框架眼睛靠近中央侧的感觉，给人不般配、不合适的印象。本
【发明者】反复试验的结果，在HMD与眼镜中，确认出虽然对于光学性功能来说是不同的，但是若是接近眼镜的形式的透视型的HMD，则在框架过度大的情况下等，给人与眼镜相同的印象。因此，期望与观察者的眼睛的位置对应地来调整透视型的HMD的框架的尺寸，而不会使非观察者产生不协调感。
[0006]然而，例如像专利文献I那样，在观察者的太阳穴配置影像显示装置、投射光学系统的结构的情况下，存在装置从太阳穴更加向外侧较大地突出的趋势。另外，在是透视的结构的情况下，对于观察者的眼睛排列的横向，从确保视场的观点来看，存在想要制作不仅在观察者的眼睛的内侧在外侧也尽可能扩大地成为透视的部分的要求。换句话说，作为装置，对于横向容易变大。
[0007]专利文献1:日本特开2012 - 163640号公报
【发明内容】
[0008]本发明是鉴于上述【背景技术】而完成的，目的在于提供一种确保透视时的视场范围，并且保持作为接近眼镜的结构的形状上的平衡，能够抑制给非观察者带来的不协调感的虚像显示装置。
[0009]为了实现上述目的，本发明的虚像显示装置具备影像元件；和导光装置，其配置在观察者的眼前，并且将来自影像元件的光导向观察者的眼睛并使其视觉确认图像，该虚像显示装置具有与导光装置对应地设置的开口规定部，该开口规定部规定具有向观察者的眼睛排列的横向延伸的第一开口宽度和向与该横向相垂直的纵向延伸的第二开口宽度的区域，并能够从外部视觉确认观察者的眼睛地识别相对于观察者的眼睛的相对的位置，具有边界部作为开口规定部的至少一部分，所述边界部至少配置于在观察者的眼睛排列的横向上的观察者的太阳穴侧的位置且根据观察者的瞳孔间距离的基准值导出的位置，具有与观察者的眼睛排列的横向相垂直的纵向的成分而延伸，并规定第一开口宽度的外端。这里，具有通过上述开口规定部规定的第一以及第二开口宽度的区域是表示外观上的范围，即外表上的范围的区域。
[0010]在上述虚像显示装置中，例如，以由支承导光装置的框架、用于保护导光装置的一部分或者影像元件等的罩状的部件这样的配置在观察者的眼睛的周围的各部件构成的开口规定部包围眼睛的周围的方式形成的区域(范围)，成为仿佛像通常的眼镜框架、眼镜片的边缘部分那样识别相对于观察者的眼睛的相对的位置的区域。若将由开口规定部形成并在纵横方向上分别具有第一以及第二开口宽度的区域(范围)识别为眼镜框架等，则相对于眼睛的该区域(范围)的位置、大小适当，从而能够使从外面观看虚像显示装置时的美观不会恶化。在上述虚像显示装置中，在与观察者的瞳孔间距离的基准值对应的位置且在太阳穴侧即眼睛的外侧的适当的位置配置边界部，该边界部成为规定由开口规定部形成的区域(范围)中的、向观察者的眼睛排列的横向延伸的第一开口宽度的外端的部分。由此，能够使例如从外面观看佩戴有设为像眼镜那样的形状的虚像显示装置的观察者的非观察者，识别为被开口规定部规定的区域处于适当的位置，能够减少给非观察者带来的不协调感。另外，边界部在看作眼镜形状的情况下处于适当的位置，从而能够确保与戴眼镜的情况相同的视场，所以对观察者来说能够充分地确保透视时的视场范围。
[0011]在本发明的具体的一个方面，边界部形成于所述导光装置的眼前部分中的、在佩戴时接近观察者的眼睛的一侧的面。在该情况下，能够作为例如在接近观察者的眼睛的一侧形成边界部，并且在远离观察者的眼睛的一侧充分地确保透视时的视场范围的结构。
[0012]在本发明的其它的方面中，导光装置具备具有轮廓部分的第一透镜面和第二透镜面，所述轮廓部分成为具有规定的厚度的眼镜片状的形状，在佩戴时所述第一透镜面位于远离观察者的眼睛的一侧，所述第二透镜面位于接近眼睛一侧，边界部由上述第二透镜面的轮廓部分中的在观察者的太阳穴侧成为和与第二透镜面邻接的面之间的边界的边缘部分构成。在该情况下，例如能够通过位于内侧的第二透镜面的边缘部分在相对于观察者的眼睛的位置合适的位置形成边界部。
[0013]在本发明的其它的方面中，导光装置具有对于中心轴左右对称的一对眼镜片状的形状部分，所述中心轴通过在佩戴时配置在观察者的鼻子的位置的中央部，关于由左右对称的一对眼镜片状的形状部分中的透镜间距离即桥宽BW与第二透镜面的透镜宽度W2的和表示的针对第二透镜面的透镜中心间距离FPD2、和观察者的瞳孔间距离的基准值PD，满足以下的条件式FPD2 -PD^ 10mm。在该情况下，关于与观察者的瞳孔间距离的基准值H)对应地形成边界部的第二透镜面，作为眼镜形状，透镜中心间距离FPD2成为适当的长度，从而能够感到作为具有眼镜形状的虚像显示装置具有没有不协调感的形状以及尺寸。
[0014]在本发明的其它的方面中，在导光装置中，作为与开口规定部的范围的规定相关的值的桥宽BW、第一透镜面的透镜宽度Wl、透镜宽度W2、由桥宽BW与透镜宽度Wl的和表示的针对第一透镜面的透镜中心间距离FPD1、以及观察者的瞳孔间距离的基准值H)满足以下所有的条件式:
[0015]5mm < BW < 20mm
[0016]40mm < Wl < 70mm
[0017]40mm < W2 < 60mm
[0018]FPDl — PD 彡 10mm。
[0019]在该情况下，导光装置根据瞳孔间距离的基准值PD，作为眼镜形状具有适当的透镜中心间距离FPD1、FPD2，并且，具有适当的桥宽BW以及透镜宽度Wl、W2，从而在将虚像显示装置看作是眼镜形状的部件的情况下，在眼睛排列的横向即第一开口宽度延伸的方向上，具有没有不协调感的形状以及尺寸。
[0020]在本发明的其它的方面中，在导光装置中，对于透镜高度LH，满足以下的条件式20mm ^ LH ^ 45mm。在该情况下，在与眼睛排列的横向相垂直的纵向即第二开口宽度延伸的方向，具有没有不协调感的形状以及尺寸。
[0021 ] 在本发明的其它的方面中，在导光装置中，连接第一透镜面与第二透镜面的面中的位于观察者的太阳穴侧的面，是以从第一透镜面朝向第二透镜面且从观察者的太阳穴侧向鼻子侧倾斜的方式设立倒角角度地加工而成的倾斜面，第一透镜面中的观察者的太阳穴侧的边缘部分与第二透镜面中的观察者的太阳穴侧的边缘部分相比位于外侧。在该情况下，通过设立倒角角度，能够在从正面观看佩戴有装置的观察者的情况下的第一透镜面的边缘部分的位置与第二透镜面的边缘部分的位置设置差值，处于内侧的第二透镜面的边缘部分形成边界部，并且通过处于外侧的第一透镜面的边缘部分将透视时的视场范围保持在较广的状态。
[0022]在本发明的其它的方面中，导光装置在使影像光的影像光轴从与观察者的眼睛的正面对应的正视方向朝向与对于观察者来说的下方侧对应的方向倾斜的方式设立倾斜角来进行了调整的状态下射出该影像光，在导光装置中，倒角角度根据倾斜角来调整。这里，所谓的正视方向，是对观察者来说的正面方向，例如在观察者笔直地坐着或者站立的状态下观看正面的情况下，水平方向为正视方向。正视方向例如根据观察者佩戴时的与耳朵、鼻子相抵接的部件的位置、形状同基于光学设计的导光装置等光学系统的位置等的相对的配置关系等来确定。在该情况下，在佩戴时，能够使观察者的视线的方向自然地成为对观察者来说观察下方侧，与在朝向正视方向的状态下进行观察的情况相比，能够减少对观察者的眼睛的负担，在这样的佩戴状态下，能够在适当的位置形成边界部并减少对非观察者的不协调感。
[0023]在本发明的其它的方面中，开口规定部包含以包围观察者的眼睛的方式配置的部件，通过该部件形成表示具有第一以及第二开口宽度的区域的模拟的窗即模拟开口窗。在该情况下，通过开口规定部控制模拟开口窗中的第一以及第二开口宽度，从而能够减少给非观察者带来的不协调感。
[0024]在本发明的其它的方面中，边界部包含收纳导光装置的一部分的罩部的端部部分、外壳的端部分以及成为形成导光装置的表面的多个面之间的边界的部分的任意一个。在该情况下，不用设置新的部件就能够形成边界部。
[0025]在本发明的其它的方面中，还具备框部，该框部具有向观察者的眼睛排列的横向延伸并从上侧支承导光装置的框架和向观察者的眼睛排列的横向延伸并从下侧支承导光装置的保护器，并且利用框架以及保护器来规定第二开口宽度的至少一部分。在该情况下，具有框架、保护器的框部与边界部一起规定识别为包围眼睛的范围的区域的位置、大小，从而能够识别为该区域处于适当的位置。
[0026]在本发明的其它的方面中，导光装置具有导光部件，其形成半透半反镜面并使来自所述影像元件的光朝向观察者的眼睛反射；和透光部件，其在半透半反镜面的外侧与导光部件一体地配置，使针对外界光的屈光度大致为零，并将外界光与影像光重叠地呈现给观察者。在该情况下，通过一体化后的导光部件和透光部件，能够使外界光与影像光重叠，并且能够使导光装置成为例如透镜形状。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是对作为本发明的一实施方式的虚像显示装置的外观进行简单说明的立体图。
[0028]图2(A)是虚像显示装置的外观立体图，图2(B)是表示从虚像显示装置除去框、夕卜装部件后的内部构造的立体图。
[0029]图3(A)以及图3(B)是对设置于第一显示装置的导光装置或者光学部件的外观进行说明的立体图。图3(C)是表示导光装置的边缘部分的背面侧的图。
[0030]图4(A)是表示为了说明虚像显示装置中的第一显示装置的构造而除去了外装部件等的状态的立体图，图4(B)是说明设置于第一显示装置的图像显示装置以及投射透镜的构造的侧面剖视图。
[0031]图5是构成虚像显示装置的第一显示装置的关于上下的对称面的剖视图。
[0032]图6是表示虚像显示装置与观察者的眼睛的位置关系的主视图。
[0033]图7(A)是作为虚像显示装置的佩戴状态的主视图，图7(B)是作为虚像显示装置的光学基准的主视图。
【具体实施方式】
[0034]以下，参照图1等，对本发明的虚像显示装置的一实施方式进行详细说明。
[0035]如图1所示，本实施方式的虚像显示装置100是具有像眼镜那样的外观的头戴式显示器，能够使佩戴了该虚像显示装置100的观察者或者使用者视觉确认虚像的图像光，并且能够使观察者以透视的方式视觉确认或者观察外界像。虚像显示装置100具备可透视地覆盖观察者的眼前的第一以及第二光学部件101a、101b，支承两个光学部件1laUOlb的框部102，以及附加在从框部102的左右两端到后方的挂耳部分(脚丝)104的部分的第一以及第二图像形成主体部105a、105b。这里，在附图上左侧的组合了第一光学部件1la与第一图像形成主体部105a的第一显示装置100A是形成右眼用的虚像的部分，也单独地作为虚像显示装置发挥作用。另外，在附图上右侧的组合了第二光学部件1lb与第二图像形成主体部105b的第二显示装置100B是形成左眼用的虚像的部分，也单独地作为虚像显示装置发挥作用。
[0036]图2 (A)是说明虚像显示装置100的表面侧的外观的立体图，图2 (B)是对虚像显示装置100进行部分分解后的表面侧的立体图。
[0037]如图所示，设置于虚像显示装置100的框部102具备配置在上侧的框架107和配置在下侧的保护器108。在框部102中，图2(A)所示的上侧的框架107是在XZ面内折弯成U字状的细长的板状的部件，具备向左右的横向(X方向)延伸的正面部107a、和向前后的进深方向(Z方向)延伸的一对侧面部107b、107c。框架107即正面部107a和侧面部107b、107c是铝压铸件和由其他的各种金属材料形成的金属制的一体部件。正面部107a的进深方向(Z方向)的宽度为比与第一以及第二光学部件1laUOlb对应的导光装置20的厚度或者宽度充分厚的宽度。在框架107的左侧方，具体而言面对正面部107a从左端部到侧面部107b的部分即侧方端部65a，对准第一光学部件1la和第一图像形成主体部105a并利用紧固螺丝来直接固定，从而对其进行支承。另外，在框架107的右侧方，具体而言面对正面部107a从右端部到侧面部107c的部分即侧方端部65b，对准第二光学部件1lb和第二图像形成主体部105b并利用紧固螺丝来直接固定，从而对其进行支承。此外，第一光学部件1la和第一图像形成主体部105a通过嵌合被相互对准，第二光学部件1lb和第二图像形成主体部105b通过嵌合被相互对准。
[0038]图2 (A)以及图2(B)所示的保护器108是下缘状的部件，配置并固定在图2 (A)所示的框架107的下方。保护器108的中央部108g通过嵌合以及紧固螺丝固定于框架107的中央部107g。保护器108是两段折弯成曲柄状的细长的板状的部件，由金属材料或者树脂材料一体地形成。保护器108的第一前端部108i以与设置于覆盖第一图像形成主体部105a的罩状的外装部件105d中的外部件105e的凹部105i嵌合的状态被固定。另外，保护器108的第二前端部108j以与设置于覆盖第二图像形成主体部105b的罩状的外装部件105d中的外部件105e的凹部105j嵌合的状态被固定。
[0039]框架107不只支承第一以及第二图像形成主体部105a、105b，还具有与外装部件105d协作来保护第一以及第二图像形成主体部105a、105b的内部的作用。此外，框架107以及保护器108同除去了与第一以及第二图像形成主体部105a、105b连结的根源侧的导光装置20的椭圆状的周围部分分离或者松散地接触。因此，即使在中央的导光装置20与包含框架107以及保护器108的框部102之间存在热膨胀系数的差，也允许在框部102内的导光装置20的膨胀，能够防止在导光装置20产生形变、变形、破损。
[0040]附随于框架107，设置有鼻托部40。鼻托部40具有通过与观察者的鼻子抵接来支承框部102的作用。换句话说，框部102通过支承于鼻子的鼻托部40和支承于耳朵的一对脚丝部104，配置在观察者的面前。鼻托部40在构成框部102的一方的框架107的正面部107a的中央部107g，以被构成框部102的另一方的保护器108的中央部108g夹持的方式，通过紧固螺丝来固定。
[0041]以下，参照图3，对导光装置20的形状进行说明。如图3㈧以及3(B)等所示，导光装置20以导光部件10与透光部件50被相互固定而成为一体的方式构成。导光装置20是透光性的光学块状或者棱柱状的部件，被周围部分围起的主体部分具有椭圆状的轮廓，在佩戴时，形成眼前部分。此外，组合导光部件10以及透光部件50而成的导光装置20为左右一对的结构(参照图2(A)等)，分别相当于图1中的第一光学部件1la以及第二光学部件101b，形成成为具有左右一对透镜形状部分的眼镜型形状的虚像显示装置100的眼前部分。另外，导光装置20的厚度或者宽度为9mm前后。
[0042]透光部件50以与导光部件10的前端侧即射出侧、或者光射出侧的第一导光部分11连结的方式配置在其延长方向，通过利用粘合剂的接合固定于导光部件10的第一导光部分11。如图3(A)所示，构成导光部件10以及透光部件50的多个面中，导光部件10的第三面S13和与第三面S13连续而邻接的透光部件50的第三透过面S53，形成导光装置20的表面侧的面，即在佩戴时距离眼睛远的一侧的透镜面LSI。换言之，由连续的面亦即第三面S13和第三透过面S53形成轮廓形状为眼镜片状的透镜面LSI。另外，第一面Sll和与第一面Sll连续而邻接的透光部件50的第一透过面S51，形成导光装置20的背面侧的面，即在佩戴时接近眼睛一侧的透镜面LS2。换言之，由连续的面亦即第一面Sll和第一透过面S51形成轮廓形状为眼镜片状的透镜面LS2。这些透镜面LS1、LS2成为导光装置20的眼前部分的主要的部分。此外，利用图5对导光部件10以及透光部件50、构成它们的各面的光学性的功能进行说明。
[0043]利用以上参照图1?3对形状等进行了说明的各部，对具有类似于眼镜的形式的虚像显示装置100改变角度进行考察。首先，在如虚像显示装置100那样具有透视功能的装置的情况下，例如图1那样，在从外部观察虚像显示装置100的眼前部分的情况下，可以说框部102的框架107、保护器108等形成眼前部分的包围观察者的眼睛的周围的框状的区域。如图1所示，这些部件具有作为开口规定部OR的功能，该开口规定部OR提醒在眼前部分存在表不具有向观察者的眼睛排列的横向延伸的第一开口宽度OWl和向与该横向相垂直的纵向延伸的第二开口宽度0W2的区域的模拟开口窗。在这里，将利用由如上述那样配置在观察者的眼睛的周围的各部件的端部等构成的开口规定部0R，如以点划线表示范围那样以包围眼睛的周围的方式形成的模拟窗称为模拟开口窗IW。在像虚像显示装置100那样的具有类似于眼镜的方式的HMD的情况下，这样的模拟开口窗IW表示从外部观察的外表的范围即外观上的范围，仿佛与通常的眼镜中的眼镜框架、眼镜片的边缘部分相同，成为识别相对于观察者的眼睛的相对的位置的范围的部分。若将模拟开口窗IW识别为眼镜框架等，则根据相对于观察者的眼睛的模拟开口窗IW的相对位置、范围、大小是否合适，从外部观察虚像显示装置100时的美观有好有坏。
[0044]这里，关于虚像显示装置100的外观形状，除了像上述那样的具备框架107以及保护器108的框部102以外，还利用作为罩状的部件的外装部件105d、或者导光装置20中的决定眼前部分的形状的透镜面LS1、LS2的轮廓部分等，来规定模拟开口窗IW的位置、范围、大小。换言之，透镜面LS1、LS2的轮廓部分等作为形成模拟开口窗IW的开口规定部OR的一部分发挥作用。如上述那样，在识别为模拟开口窗IW仿佛与通过眼镜框架、眼镜片的边缘部分来识别的范围相同的情况下，假设虚像显示装置100中的模拟开口窗IW的形状，即模拟开口窗IW的相对于眼睛的位置、范围、大小超出通常的眼镜的形状，则给从外部观看观察者佩戴虚像显示装置100的状态的观察者以外的人(也称为非观察者。其中，例如在照镜子的情况下包括观察者自身。)一种观察者佩戴了奇怪的东西的印象。例如，若虚像显示装置100的模拟开口窗IW与通常的眼镜相比，在比观察者的眼睛靠外侧即太阳穴侧的部分，成为延伸的形状(较宽的形状)，则相对地给非观察者一种观察者的眼睛靠内侧的印象，容易产生不协调感。为了抑制这样的不协调感，关于模拟开口窗IW的形状(范围)，特别是，对于观察者的眼睛的外侧，赋予在适当的位置具有被识别为框架的部分(框)的印象很重要。
[0045]这里，如图1、图2 (A)所示，虚像显示装置100具有边缘部分EG作为例如形成导光装置20的表面侧的透镜面LSl与外装部件105d的边界的外装部件105d的端部部分即边界部。作为该边界部的边缘部分EG，有时给非观察者一种是虚像显示装置100的框架的一部分的印象。换句话说，如在图1、图2(A)中虚线所示那样，边缘部分EG有时在导光装置20的眼前部分中的太阳穴侧的位置亦即第一框架位置IFl能够让人仿佛感觉到模拟的外侧的框架部分(框)为模拟开口窗IW的一部分。并且，在虚像显示装置100中，为了实现透视，由透光性的棱柱状的部件构成导光装置20，不仅表面侧的透镜面LSl甚至连背面侧的透镜面LS2也被从外面观看佩戴者亦即观察者的人(非观察者)视觉确认。特别是，如图3(B)以及3 (C)(或者图6)所示，形成为表示透镜面LS2和与其邻接地形成的倾斜面SS之间的边界的部分(边界部)的边缘部分BD，有时给非观察者是框架的一部分的印象。换句话说，具有边界部亦即边缘部分BD，从而如图3 (B)以及3(C)中虚线所示，有时在导光装置20的眼前部分中的太阳穴一侧的位置亦即第二框架位置IF2让人仿佛感觉到模拟的外侧的框架部分(框)为模拟开口窗IW的一部分。在本实施方式中，在由开口规定部OR形成的模拟开口窗IW中，作为应该成为表示第一开口宽度OWl的外端的边界部的部分的候补，具有边缘部分EG、边缘部分BD，从而抑制作为外观看起来像第一开口宽度OWl的外端在装置整体中处于靠内侧而给非观察者不协调感，并且确保用于透视的视场。特别是，由于是透视，将作为边界部的候补的边缘部分EG、边缘部分BD中的位于靠内侧的边缘部分BD识别为规定模拟开口窗IW的外端的边界部，从而能够给非观察者赋予模拟开口窗IW的相对于眼睛的位置、范围、大小适当的印象。
[0046]以下，参照图4等，对虚像显示装置100中的、光学性的构造进行说明。如图4(A)所示，能够看到第一显示装置100A具备作为投影用的光学系统的投射透视装置70、和形成影像光的图像显示装置80。投射透视装置70具有将由第一图像形成主体部105a形成的图像作为虚像投射到观察者的眼睛的作用。投射透视装置70具备导光以及透视用的导光部件10、透视用的透光部件50、以及成像用的投射透镜30。换句话说，第一光学部件1la或者导光装置20由导光部件10和透光部件50构成,第一图像形成主体部105a由图像显不装置80和投射透镜30构成。
[0047]以下，参照图4(B)、图5等，对构成第一图像形成主体部105a的图像显示装置80和投射透镜30进行说明。
[0048]图像显示装置80具有射出照明光的照明装置81、作为透射式的空间光调制装置的影像显示元件82、以及控制照明装置81以及影像显示元件82的动作的驱动控制部84。
[0049]图像显示装置80的照明装置81具有产生包含红、绿、蓝这3种颜色的光的光源81a、和使来自该光源的光扩散而成为矩形剖面的光束的背光灯导光部81b。影像显不兀件82例如由液晶显示器件形成、对来自照明装置81的照明光进行空间调制而形成应该成为动态图像等显不对象的图像光。驱动控制部84具备光源驱动电路84a、和液晶驱动电路84b。光源驱动电路84a向照明装置81供给电力使其射出稳定的亮度的照明光。液晶驱动电路84b通过对影像显示元件82输出图像信号或者驱动信号，作为透过率图案形成成为动画、静止画面的源的彩色的影像光或者图像光。此外，能够使液晶驱动电路84b具有图像处理功能，但也能够使外带的控制电路具有图像处理功能。
[0050]投射透镜30是作为构成部件具备3个光学元件31?33的投射光学系统，包含收纳并支承这些光学元件31?33的镜筒39。光学元件31?33，例如是非球面透镜，与导光部件10的一部分协作在导光部件10的内部形成与影像显示元件82的显示像对应的中间像。镜筒39在前端侧具有矩形框状的接合部件39a。接合部件39a与导光部件10的第二导光部分12侧的前端部嵌合，从而能够进行相对于镜筒39的导光部件10的定位。
[0051]以下，参照图5，对投射透视装置70等的功能、动作等的详细内容进行说明。在投射透视装置70中，作为导光装置20的一部分的导光部件10是在俯视时以沿着脸的方式弯曲的圆弧状的部件。在导光部件10中，第一导光部分11配置在接近鼻子的中央侧换句话说光射出侧，作为具有光学性功能的侧面，具有第一面S11、第二面S12、以及第三面S13，第二导光部分12配置在离开了鼻子的周边侧换句话说光入射侧，作为具有光学性功能的侧面，具有第四面S14、和第五面S15。其中，第一面Sll与第四面S14以连续的方式邻接，第三面S13与第五面S15以连续的方式邻接。另外，在第一面Sll与第三面S13之间配置有第二面S12，第四面S14与第五面S15以形成较大的角度的方式邻接。
[0052]在导光部件10中，第一面Sll是以与Z轴平行的射出侧光轴AXO为中心轴的自由曲面，第二面S12是包含于与XZ面平行的基准面(图示的剖面)且以相对于Z轴倾斜的光轴AXl为中心轴的自由曲面，第三面S13是以射出侧光轴AXO为中心轴的自由曲面。第四面S14是包含于与XZ面平行的上述基准面且以与相对于Z轴倾斜的一对光轴AX3、AX4的平分线平行的光轴AX5为中心轴的自由曲面，第五面S15包含于与XZ面平行的上述基准面并且以相对于Z轴倾斜的一对光轴AX4、AX5的平分线或者与此相对地形成小角度的线为中心轴的自由曲面。此外，以上的第一?第五面Sll?S15向水平(或者横)延伸且与XZ面平行地夹持光轴AXl?AX5等所通过的基准面(图示的剖面)，具有关于垂直(或者纵)的Y轴方向对称的形状。
[0053]导光部件10中的主体1s由在可视域呈现较高的透光性的树脂材料形成，例如通过向金属模内注入并固化热塑性树脂来成型。此外，作为主体1s的材料，例如能够使用环烯烃聚合物等。主体1s为一体形成品，但导光部件10能够像已经说明那样在功能上分为第一导光部分11和第二导光部分12来考虑。第一导光部分11能够进行影像光GL的导波以及射出，并且能够进行外界光HL的透视。第二导光部分12能够进行影像光GL的入射以及导波。
[0054]在第一导光部分11中，第一面Sll作为使影像光GL向第一导光部分11外射出的折射面发挥作用，并且作为使影像光GL在内面侧发生全反射的全反射面发挥作用。第一面Sll配设在眼睛EY的正面，相对于观察者呈凹面形状。此外，第一面Sll是由施加在主体1s的表面的硬质涂层27形成的面。
[0055]第二面S12是主体1s的表面，在该表面附随有半透半反镜层15。该半透半反镜层15是具有透光性的反射膜(即半透过反射膜)。半透半反镜层(半透过反射膜)15不形成在第二面S12的整体，而是在第二面S12主要沿着Y轴的垂直方向形成在缩小了的部分区域PA上(参照图4(A))。半透半反镜层15通过形成金属反射膜、电介质多层膜而形成在主体1s的基底面中的部分区域PA上。从容易进行透视的外界光HL的观察的观点来看，针对半透半反镜层15的影像光GL的反射率在假定的影像光GL的入射角范围内为10%以上50%以下。针对具体的实施例的半透半反镜层15的影像光GL的反射率，例如被设定为20%,针对影像光GL的透过率，例如被设定为80%。
[0056]第三面S13作为使影像光GL在内面侧发生全反射的全反射面发挥作用。第三面S13配设在眼睛EY的正面，与第一面Sll相同对于观察者呈凹面形状，在通过第一面Sll和第三面S13观察外界光HL时，屈光度几乎为O。此外，第三面S13是由施加在主体1s的表面的硬质涂层27形成的面。
[0057]在第二导光部分12中，第四面S14作为使影像光GL在内面侧发生全反射的全反射面发挥作用。第四面S14也作为使影像光GL入射至第二导光部分12内的折射面发挥作用。此外,第四面S14是由施加在主体1s的表面的硬质涂层27形成的面。
[0058]在第二导光部分12中，第五面S15像已叙述的那样，通过在主体1s的表面上形成由无机材料形成的光反射膜RM而形成，作为反射面发挥作用。
[0059]透光部件50像已叙述的那样与导光部件10 —体地被固定成为一个导光装置20。透光部件50是辅助导光部件10的透视功能的部件(辅助光学模块)，作为具有光学性功能的侧面，具有第一透过面S51、第二透过面S52、以及第三透过面S53。这里，在第一透过面S51与第三透过面S53之间配置有第二透过面S52。第一透过面S51处于将导光部件10的第一面Sll延长后的曲面上，第二透过面S52是通过粘合层CC与该第二面S12接合而一体化的曲面，第三透过面S53处于将导光部件10的第三面S13延长后的曲面上。其中第二透过面S52与导光部件10的第二面S12，通过经由较薄的粘合层CC的接合而一体化，所以具有大致相同的曲率的形状。
[0060]透光部件(辅助光学模块)50在可视域呈现较高的透光性，透光部件50的主体部分由具有与导光部件10的主体1s大致相同的折射率的热塑性树脂材料形成。此外，透光部件50在将主体部分与导光部件10的主体1s接合后，以接合的状态与主体1s —起进行硬质涂层的成膜而形成。换句话说，透光部件50与导光部件10相同，是在主体部分的表面施加了硬质涂层27而成的。第一透过面S51与第三透过面S53是由施加在主体部分的表面的硬质涂层27形成的面。
[0061]以下，对虚像显示装置100中的影像光GL等的光路进行说明。从影像显示元件(影像元件)82射出的影像光GL被投射透镜30汇聚，并入射至设置于导光部件10的具有正的折射力的第四面S14。
[0062]通过了导光部件10的第四面S14的影像光GL发生汇聚并前进，在经过第二导光部分12时，在具有相对较弱的正的折射力的第五面S15反射，从内侧再次入射到第四面S14并被反射。
[0063]被第二导光部分12的第四面S14反射出的影像光GL在第一导光部分11中，入射至具有相对较弱的正的折射力的第三面S13并被全反射，并入射至具有相对较弱的负的折射力的第一面Sll并被全反射。此外，在影像光GL通过第三面S13的前后，在导光部件10中形成中间像。该中间像的图像平面II是与影像显示元件82的图像平面OI对应的图像平面。
[0064]被第一面Sll全反射的影像光GL入射至第二面S12，特别是入射至半透半反镜层15的影像光GL，部分透过该半透半反镜层15部分被反射，并再次入射至第一面Sll且通过。此外，半透半反镜层15作为对于在此处被反射的影像光GL具有相对较强的正的折射力的层发挥作用。另外，第一面Sll作为对通过其的影像光GL具有负的折射力的层发挥作用。
[0065]通过第一面Sll的影像光GL作为与观察者的眼睛EY的瞳孔或者其等价位置基本平行的光束入射。换句话说，观察者通过作为虚像的影像光GL，观察形成在影像显示元件(影像元件)82上的图像。
[0066]另一方面，外界光HL中的、入射至比导光部件10的第二面S12靠一 X侧的光，通过第一导光部分11的第三面S13和第一面S11，但此时，正负的折射力相抵消并且像差被修正。换句话说，观察者隔着导光部件10观察形变较少的外界像。同样，在外界光HL中的、入射至比导光部件10的第二面S12靠+X侧的光，换句话说、入射至透光部件50的光，通过设置在透光部件50的第三透过面S53和第一透过面S51时，正负的折射力相抵消并且像差被修正。换句话说，观察者隔着透光部件50观察形变较少的外界像。并且，在外界光HL中的、入射至与导光部件10的第二面S12对应的透光部件50的光通过第三透过面S53和第一面Sll时，正负的折射力相抵消并且像差被修正。换句话说，观察者隔着透光部件50观察形变较少的外界像。此外，导光部件10的第二面S12和透光部件50的第二透过面S52都具有大致相同的曲面形状，且都具有大致相同的折射率，两者的缝隙被具有大致相同的折射率的粘合层CC填充。换句话说，导光部件10的第二面S12、透光部件50的第二透过面S52对于外界光HL不作为折射面发挥作用。
[0067]其中，入射至半透半反镜层15的外界光HL部分透过该半透半反镜层15并且部分被反射，所以来自与半透半反镜层15对应的方向的外界光HL被削弱到半透半反镜层15的透过率。另一方面，影像光GL从与半透半反镜层15对应的方向入射，因此观察者在半透半反镜层15的方向上与形成在影像显示元件(影像元件)82上的图像一起观察外界像。
[0068]在导光部件10内传播入射至第二面S12的影像光GL中的、没有被半透半反镜层15反射的光入射到透光部件50内，但通过设置于透光部件50的未图示的反射防止部防止其返回到导光部件10。换句话说，防止通过第二面S12的影像光GL返回到光路上而成为杂光。另外，从透光部件50侧入射并被半透半反镜层15反射回的外界光HL返回到透光部件50，但通过设置于透光部件50的上述的未图示的反射防止部防止其在导光部件10射出。换句话说，防止被半透半反镜层15反射的外界光HL返回到光路上而成为杂光。
[0069]这里，如以上那样在投射来自影像显示元件(影像元件)82的影像光GL时，在佩戴时虚像显示装置100在以使影像光GL的影像光轴从与观察者的眼睛的正面对应的正视方向，朝向与对观察者来说的下方侧对应的方向倾斜的方式设立倾斜角来进行调整的状态下射出图像光。这里，所谓的正视方向，是指对观察者来说的正面方向，例如在观察者笔直地坐着或站立的状态下观看正面的情况下，水平方向为正视方向。换句话说，对观察者来说成为笔直地朝向前的状态的方向是正视方向。人的眼睛是在笔直地朝向前的状态下较大地睁开地进行观察的构造。因此，若朝向正视方向的状态下的观察继续，则观察者的眼皮承受较大的负担。因此，如图1等所示，以向对观察者来说的下方侧倾斜的方式佩戴本实施方式的虚像显示装置100。虚像显示装置100作为光学性设计，例如在图3 (B)、图4中可以看出，由影像显示元件82的图像平面01、与图像平面OI相垂直地延伸的光轴AX5等来规定，但在佩戴时，如上述那样倾斜地佩戴，所以也考虑到这一点来进行图像的形成。此外，预先调整例如与观察者的鼻子等抵接并且支承导光装置20等光学系统的鼻托部40、脚丝部104等各部件的姿势，使得如上述那样以相对于正视方向使导光装置20等光学系统向对观察者来说的下方侧倾斜的方式配置虚像显示装置100。
[0070]图6是表示虚像显示装置100与观察者的眼睛EY的位置关系的主视图。像虚像显示装置100那样是接近眼镜的形式的HMD。在具有这样的眼镜型的形状的情况下，如已叙述的那样，对于识别与虚像显示装置100的相对于人的眼睛EY的眼镜的框架形状相当的范围的模拟开口窗IW，若人的眼睛EY的位置没有与眼镜的情况相同，则给从外侧观看佩戴虚像显示装置100的观察者的非观察者不协调感。对于眼镜的形式，眼镜需要以适当的范围覆盖眼窝，所以对于尺寸、形状确定应有的平衡，若该形状从平衡脱离，则给人例如不合适、脸上的感觉很可笑等印象。与在像以上那样的通常的眼镜中产生的相同，在像虚像显示装置100那样接近眼镜的形式的HMD的情况下能够产生。
[0071]这里，作为用于识别为作为眼镜是没有不协调感的尺寸、形状的一个方法，列举对于人的眼睛EY排列的横向以及与其垂直的纵向，观察者的眼睛EY的位置和与框架的位置相当的模拟开口窗IW的位置相对地处于适当的范围。作为规定观察者的眼睛EY的位置的代表值，有瞳孔间距离。所谓的瞳孔间距离，意味着像在图6中表示为基准值H)那样，左右的眼的中心间的距离。例如，是日本人的情况下，平均的若是成年女性则为62mm，若是男性则为64mm左右。这里，预先将平均的瞳孔间距离或者基准瞳孔间距离定为光学设计上的瞳孔间距离的基准值H)(例如63mm)，对该光学设计上的瞳孔间距离的基准值H)规定与虚像显示装置100的框架相当的模拟开口窗IW的尺寸。特别是，对于眼睛排列的横向，相对于眼睛EY的位置的模拟开口窗IW的宽度、位置引人注意，所以处于不使该位置关系产生不协调感的程度的范围内，从而能够减少对于形状等的不协调感，所以很重要。
[0072]虚像显示装置100的结构为进行影像光的导光的导光装置20在眼睛排列的横向延伸，并且，在太阳穴侧配置图像显示装置80的构造，所以装置整体呈向眼睛EY的外侧增大的趋势。并且，在是像虚像显示装置100那样的透视的情况下，从确保视场的观点来看存在想要制作在眼睛排列的横向尽可能向外侧扩大并成为透视的部分的要求。换句话说，从透视的观点来看，优选将框架尽可能向外侧设置的结构，而接近眼镜的框架，为相反的关系O
[0073]另一方面，在佩戴虚像显示装置100的情况下，若在虚像显示装置100的眼前部分中的比观察者的眼睛EY靠外侧(太阳穴侧)的位置，在与眼睛排列的横向相垂直的纵向上存在具有成分的线状、棒状的部分，则人(非观察者)仿佛感觉该线状、棒状的部分存在于模拟开口窗IW的端部。例如，在是眼镜形状的虚像显示装置100的情况下，如已叙述那样，并不限于图1等所示的罩状的外装部件105d的边缘部分EG，存在比边缘部分EG位于内侧(鼻侧)的第二透镜面LS2的外侧的边缘部分BD，从而识别为边缘部分BD仿佛是虚像显示装置100中的模拟开口窗IW的外侧的端部，以此为基准来意识相对于眼睛EY的模拟开口窗IW的相对的形状以及尺寸的平衡。这里，像边缘部分EG、边缘部分BD那样，作为开口规定部OR的一部分，配置在导光装置20的眼前部分中的观察者的太阳穴侧并与观察者的瞳孔间距离的基准值H)对应的位置，具有与观察者的眼睛排列的横向相垂直的纵向的成分并延伸，将规定模拟开口窗IW中的至少第一开口宽度OWl的外端(外侧的端)框称为有目的地显示的边界部或者框显示部。此外，对于边界部(框显示部)，除了像上述那样的边缘部分EG、边缘部分BD以外，具有纵向的成分并延伸的各种部分能够成为对象。在图示中，夕卜装部件105d的边缘部分EG是覆盖导光装置20的一部分的罩部的端部部分，并且，也是光学系统的外壳的端部部分，但外装部件105d以外的形状的各种罩部的一部分的端部部分也可以作为边界部发挥作用。另外，除了如上述那样，在透镜面LS2的外侧的边缘部分BD即面的脊线形成边界部的情况以外，例如，也可以通过有目的地描画黑色的线、花纹，或形成像槽那样的图形等，来形成边界部。此外，对于模拟开口窗IW中的第二开口宽度0W2的端部，根据框部102的框架107、保护器108，或者导光装置20的透镜面LS1、LS2的透镜高度等来规定。另外，对于第一开口宽度OWl的内端(内侧的端)，根据透镜面LS1、LS2的内侧(鼻子侧)的边缘部分、保护器108等来规定。
[0074]如上述那样，外装部件105d的边缘部分EG使导光装置20的眼前部分中的、表面侧即距离眼睛EY远的一侧的面中的端部识别为第一框架位置IF1，边缘部分BD使背面侧即接近眼睛EY的一侧的面中的端部识别为第二框架位置IF2。因此，为了抑制给非观察者带来不协调感，第一框架位置IF1、第二框架位置IF2作为框架的外侧部分处于适合的位置很重要。换言之，在本实施方式中，使第一框架位置IFl的边缘部分EG、第二框架位置IF2的边缘部分BD作为识别在导光装置20的太阳穴侧具有外框部分的边界部发挥作用，表示边界部的存在位置的第一以及第二框架位置IF1、IF2处于与瞳孔间距离的基准值H)对应的适当的位置，从而确保透视时的视场范围，并且保持作为接近眼镜的结构的形状的平衡，能够抑制给非观察者带来的不协调感。
[0075]这里，作为另一个想法，通过利用透视，将这些第一以及第二框架位置IF1、IF2中的、特别是第二框架位置IF2识别为显示规定模拟开口窗IW的外端即外侧(太阳穴侧)的一端的框的边界部(框显示部)，也可以给人模拟开口窗IW更靠内侧的印象。在该情况下，对于透视的表示观察者的视场的极限的第一框架位置IF1，稍扩宽来确保较宽的视场，并且在第二框架位置IF2中，使非观察者识别模拟开口窗IW的外端从而能够难以产生形状上的不协调感。
[0076]以下，参照图7，对包含设置有边界部的导光装置20的虚像显示装置100中的尺寸进行详细说明，对不产生不协调感的范围的规定进行说明。此外，图7(A)是作为虚像显示装置100的佩戴状态的主视图，图7(B)是作为虚像显示装置的光学基准的主视图。
[0077]这里，虚像显示装置100如已叙述的那样，在使影像光GL的影像光轴从与观察者的眼睛的正面对应的正视方向朝向与对观察者来说的下方侧对应的方向倾斜的方式形成倾斜角来调整的状态射出图像光，所以以随着向前方侧行进而朝向下方倾斜的状态佩戴。因此，在图7(A)所示的作为佩戴状态的主视图、和图7(B)所示的作为光学基准的主视图中，某些方向不同。基于以上，在本实施方式中，构成为不仅是图7(B)所示的作为光学基准的主视图，在成为作为实际的佩戴状态的图7(A)所示的姿势的情况下也不会使非观察者产生不协调感。
[0078]以下，参照图7 (A)以及7⑶，对本实施方式中的导光装置20的眼前部分中的各部的尺寸以及形状进行具体说明。首先，如图7(A)以及7(B)所示，在虚像显示装置100中，将在作为眼睛排列的横向的水平方向(左右方向)上关于经过中央部的中心轴AA左右对称地配置的一对导光装置20之间的宽度亦即桥宽设为BW。此外，如图所示，桥宽BW是左右一对的导光装置20中的前端部的位置亦即内侧(鼻侧)的透镜位置IR)之间的距离。此夕卜，透镜位置IR)也是规定模拟开口窗IW中的第一开口宽度OWl (参照图6)的外端的位置。另外，在导光装置20中，对于具有透镜形状的眼前部分，将第一透镜面的透镜宽度设为第一透镜宽度Wl，将第二透镜面的透镜宽度设为第二透镜宽度W2。此外，第一透镜宽度Wl是从透镜位置IR)到第一框架位置IFl的距离，第二透镜宽度W2是从透镜位置IR)到第二框架位置IF2的距离。这里，调整透镜面LS1、LS2的形状，使得第一透镜宽度W1、第二透镜宽度W2在图7(A)所示的状态与图7(B)所示的状态中没有出现差异。因此，例如调整连接第一透镜面LSl与第二透镜面LS2的面亦即倾斜面SS的倒角角度。
[0079]并且，在虚像显示装置100中，将导光装置20的第一透镜面的透镜中心间距离(第一框架PD)设为第一透镜中心间距离FPD1，将第二透镜面的透镜中心间距离(第二框架PD)设为第二透镜中心间距离FPD2。
[0080]在该情况下，第一透镜中心间距离FPDl用桥宽BW与透镜宽度Wl的和来表示。即，
[0081]FPDl = BW+W1 (I)
[0082]同样，第二透镜中心间距离FPD2用桥宽BW和透镜宽度W2的和来表示，即，
[0083]FPD2 = BW+W2 (2)
[0084]另外，在虚像显示装置100中，将导光装置20的透镜高度设为LH。高度LH是与横向相垂直的纵向的宽度(所谓的透镜宽度Wl等是关于垂直的方向的宽度)，意味着第一透镜面LSl的最大宽度。
[0085]可以说以上的桥宽BW、透镜宽度W1、W2、透镜中心间距离FPD1、FPD2以及透镜高度LH的规定是与规定通常的眼镜的框架的尺寸时的桥宽等同等的规定的方法的值。其中，在是通常的眼镜的情况下，透镜部分不是虚像显示装置100的导光装置20那样的透镜厚度而是薄的。因此，例如，透镜宽度没有表面侧(第一透镜面侧)和背面侧(第一透镜面侧)那样的区别，通常用一个值来表示。与此相对，导光装置20的从第一透镜面LSl到第二透镜面LS2的厚度或者宽度像已叙述那样，为9mm前后，比通常的眼镜片厚。因此，在连接第一透镜面LSl与第二透镜面LS2的面上设立倒角角度，从而能够改变相对于第一透镜面LSl的尺寸、形状的第二透镜面LS2的尺寸、形状。换言之，在这里，对于透镜宽度等，在表面侧(第一透镜面侧)和背面侧(第一透镜面侧)以能够分别独立地规定的程度在第一透镜面LSl和第二透镜面LS2上设置差。
[0086]对于像以上那样规定的虚像显示装置100的各值，具体而言，优选成为满足以下的条件的值。
[0087]5mm < BW < 20mm (3)
[0088]40mm < Wl < 70mm (4)
[0089]40mm < W2 < 60mm (5)
[0090]FPDl — PD ^ 1mm (6)
[0091]FPD2 —PD 彡 1mm (7)
[0092]20mm < LH < 45mm (8)
[0093]如已叙述的那样，对于眼镜的形式，需要眼镜以适当的范围覆盖眼窝，所以应该是用于作为人的感觉没有不协调感而作为自然的感觉接受的尺寸以及形状的平衡，上述的条件式是其平衡的基准之一。换句话说，通过满足上述的条件式的结构，在将虚像显示装置100看作是眼镜的形状的情况下，能够不产生不协调感。并且，为了识别为更加自然的形状，优选使上式(6)、(7)，满足进一步约束了条件的下述的条件(6 — I)、(7 — I)。
[0094]FPDl — PD ^ 4mm (6—1)
[0095]FPD2 — PD ^ 4mm (7 — I)
[0096]另外，作为另一个想法，也考虑上式(6)、(7)或者(6 — I)、(7 — I)中，仅规定上式(7)或者(7 — I)。例如图6所示，对连接第一透镜面LSl和第二透镜面LS2的面中的位于观察者的太阳穴侧的面即倾斜面SS，以从第一透镜面LSl向第二透镜面LS2且从观察者的太阳穴侧(外侧)向鼻NS侧(内侧)倾斜而设立倒角角度的方式进行加工。这样，在倾斜面SS设立倒角角度，从而在作为第一透镜面LSl的边缘部分的边缘部分EG的位置(第一框架位置IFl)和第二透镜面LS2的边缘部分BD的位置(第二框架位置IF2)设置差值。若改变观看方式，如图6等那样至少从正面观看了虚像显示装置100的情况下，成为第二透镜面LS2处于比第一透镜面LSl狭窄的范围的状态。在该情况下，比第一透镜面LSl处于内侧的第二透镜面LS2的边缘部分BD处于适当的位置(例如至少满足上式(7)的位置，更优选满足上式(7 -1)的位置)，并作为显示模拟开口窗IW的外侧的框的边界部(框显示部)发挥作用，从而能够将模拟开口窗IW识别为不产生不协调感的位置、范围、大小。另一方面，在比第二透镜面LS2处于外侧的第一透镜面LSl的周边侧，稍扩宽表示透视时的视场范围的极限的边缘部分EG的位置，从而能够确保视场范围。
[0097]此外，除此以外，在上式中，对于式(3)，规定桥宽BW的范围，从而例如确保透视时的内侧(鼻侧)的视场并且避免左右分割视场，另外，在中央部分维持适当地覆盖眼窝的状态，且没有例如中央的间隔过宽而给非观察者比目鱼脸的印象。另外，对于式(8)，规定透镜高度LH的范围，从而例如在带上眼镜后再使用虚像显示装置100的情况下，能够抑制由在虚像显示装置100下带着的眼镜而引起的不协调感，或者使从正面观看虚像显示装置100时的纵横比没有不协调感。
[0098]在上述虚像显示装置中，通过在与观察者的瞳孔间距离对应的位置配置作为边界部发挥作用的边缘部分BD等，能够使从外面观看佩戴有虚像显示装置的观察者的非观察者，在作为眼镜形状观看的情况下识别在适当的位置存在外框部分，能够减少给非观察者带来的不协调感。另外，边界部在作为眼镜形状来观看的情况下处于适当的位置，从而确保与戴眼镜的情况相同的视场，所以对观察者来说能够充分地确保透视时的视场范围。
[0099]以上，就实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够在各种方式中实施，例如也能够进行如下的变形。
[0100]在上述的说明中，对具备一对显示装置100A、100B的虚像显示装置100进行了说明，但能够为单一的显示装置。换句话说，也可以为不是与右眼以及左眼双方对应地，每一组设置投射透视装置70以及图像显示装置80，而是仅对右眼或者左眼的任意一方设置投射透视装置70以及图像显示装置80，单眼看图像的结构。在该情况下，对于与上式(I)?
(8)相当的值，例如基于假定为鼻子NS的中心的位置来规定与在图6中以中心AA表示的中央位置相当的基准位置，并将上式(I)?(3)、(6)以及(7)所示的各值的一半的值规定为基准来制作即可。此外，对于上式(4)、(5)以及(8)，上式能够保持原样地应用。另外，在该情况下，框架107、脚丝部104以例如图1等所示那样为左右对称地配置的形状。
[0101]在上述实施方式中，在图像显示装置80中，使用由透射式的液晶显示器件等构成的影像显示元件82，但作为图像显示装置80，并不限于由透射式的液晶显示器件等构成的影像显示元件82而能够利用各种元件。例如，也可以是使用了反射型的液晶显示器件的结构，也能够代替由液晶显示器件等构成的影像显示元件82使用数字微镜器件等。另外，作为图像显示装置80，能够使用以LED阵列、OLED (有机EL)等为代表的自发光型元件。
[0102]对于导光装置20或者投射透镜30，并不限于紧固螺丝的紧固，能够利用各种方法固定于框架107。
[0103]在上述实施方式中，在投射透镜30的镜筒39设置有与导光装置20的接合部件39a，但能够在导光装置20侧例如以夹持镜筒39的方式设置与镜筒39嵌合的接合部件。
[0104]在上述实施方式中，半透半反镜层(半透过反射膜)15形成为横宽的矩形区域，但半透半反镜层15的轮廓能够根据其他用途的使用来适当地变更。另外，半透半反镜层15的透过率、反射率也能够根据其他用途来变更。
[0105]在上述实施方式中，半透半反镜层15只是半透过性的膜(例如金属反射膜、电介质多层膜)，但半透半反镜层15能够置换为平面或者曲面的全息照相元件。
[0106]在上述实施方式中，并不特别调整影像显示元件82中的显示亮度的分布，但在根据位置产生亮度差的情况下等，能够不均衡地调整显示亮度的分布。
[0107]在上述实施方式中，在导光部件10的第一面Sll以及第三面S13,不在表面上施加镜子、半透半反镜等而是利用与空气的界面使影像光发生全反射并导入，但对于本申请发明的虚像显示装置100中的全反射，也包括在第一面Sll或者第三面S13上的整体或者一部分形成有镜面涂层、半透半反镜膜的反射。例如，也包含在影像光的入射角度满足全反射条件后，对上述第一面Sll或者第三面S13的整体或者一部分实施镜面涂层等，实际上反射全部的影像光的情况。另外，若得到足够的亮度的影像光，则也可以通过具有一点儿透过性的镜子来对第一面Sll或者第三面S13的整体或者一部分进行涂层。
[0108]在上述的说明中，导光部件10等向眼睛EY排列的横向延伸，但也能够以使导光部件10向纵向延伸的方式配置。在该情况下，例如通过在上部的悬臂状态来支承导光部件10。
[0109]另外,对置地配置的第一面Sll和第三面S13对观察者呈凹面形状,但第一面Sll以及第三面S13也可以为平行的平面形状。在该情况下，观察者在透过第一面Sll以及第三面S13来观看外界的情况下能够使屈光度为O。另外，在第一面Sll以及第三面S13是平行的平面形状的情况下，例如使第一面Sll以及第三面S13以外的其他的面具有曲面，从而可以形成中间像，也能够是不形成中间像的结构的图像形成。
[0110]附图标记说明
[0111]AX4?AX5...光轴；GL...影像光；HL...外界光；01…图像平面；PA…部分区域；■..光反射膜；SL...外侧面；S2…段面；S21…内侧面；S22、S23…框面；S11?S15…第一?第五面；S51?S53...透过面；31?33…光学元件；10…导光部件；10g…安装部；10s…主体；
11、12…导光部分；15…半透半反镜层；20…导光装置；30…投射透镜；39…镜筒；39a…接合部件；40...鼻托部；50…透光部件；70…投射透视装置；80...图像显示装置；81...照明装置；81a…光源；81b…背光灯导光部；82…影像显不兀件；84...驱动控制部；100…虚像显示装置；100A、100B…显示装置；101a、101b…光学部件;102…框部;104…脚丝部;105a、105b…图像形成主体部;105d…外装部件;107…框架;108…保护器;0R…开口规定部；BD…边缘部分(边界部);BW…桥宽；EG…边缘部分(边界部);IF1、IF2…框架位置；LS1、LS2…透镜面；PD...瞳孔间距离的基准值；FPD1、FPD2…透镜中心间距离；SS...倾斜面；W1、W2…透镜宽度；IW…模拟开口窗；0W1...第一开口宽度；0W2…第二开口宽度。
【权利要求】
1.一种虚像显示装置，其特征在于，具备: 影像元件；和 导光装置，其配置于观察者的眼前，并且将来自所述影像元件的光导向观察者的眼睛来使观察者视觉确认图像， 所述虚像显示装置具有与所述导光装置对应设置的开口规定部，该开口规定部规定具有向观察者的眼睛排列的横向延伸的第一开口宽度和向与该横向相垂直的纵向延伸的第二开口宽度的区域，并能够从外部视觉确认观察者的眼睛从而识别相对于观察者的眼睛的相对的位置， 具有边界部作为所述开口规定部的至少一部分，所述边界部至少配置于在观察者的眼睛排列的横向上的观察者的太阳穴侧的位置且根据观察者的瞳孔间距离的基准值导出的位置，所述边界部具有与观察者的眼睛排列的横向相垂直的纵向的成分而延伸，并规定所述第一开口宽度的外端。
2.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其特征在于， 所述边界部形成于所述导光装置的眼前部分中的、在佩戴时靠近观察者的眼睛的一侧的面。
3.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其特征在于， 所述导光装置具备具有轮廓部分的第一透镜面和第二透镜面，所述轮廓部分成为具有规定厚度的眼镜片状的形状，在佩戴时所述第一透镜面位于远离观察者的眼睛一侧，所述第二透镜面位于靠近眼睛一侧， 所述边界部由所述第二透镜面的轮廓部分中的在观察者的太阳穴侧成为和与所述第二透镜面邻接的面之间的边界的边缘部分构成。
4.根据权利要求3所述的虚像显示装置，其特征在于， 所述导光装置具有对于中心轴左右对称的一对眼镜片状的形状部分，所述中心轴通过在佩戴时配置于观察者的鼻子的位置的中央部，由所述左右对称的一对眼镜片状的形状部分中的透镜间距离即桥宽BW与所述第二透镜面的透镜宽度W2的和表示的针对所述第二透镜面的透镜中心间距离FPD2和观察者的瞳孔间距离的基准值H)满足FPD2 - PD ^ 10mm。
5.根据权利要求4所述的虚像显示装置，其特征在于， 在所述导光装置中，作为与所述开口规定部的范围的规定相关的值的所述桥宽BW、所述第一透镜面的透镜宽度Wl、所述透镜宽度W2、由所述桥宽BW与所述透镜宽度Wl的和表示的针对所述第一透镜面的透镜中心间距离FPD1、以及观察者的瞳孔间距离的基准值H)满足
5mm < BW < 20mm
40mm < Wl < 70mm
40mm < W2 < 60mm
FPDl - PD < 10mm。
6.根据权利要求3?5中的任意一项所述的虚像显示装置，其特征在于， 在所述导光装置中，透镜高度LH满足
20mm < LH < 45mm。
7.根据权利要求3?6中的任意一项所述的虚像显示装置，其特征在于， 在所述导光装置中，连接所述第一透镜面与所述第二透镜面的面中的位于观察者的太阳穴侧的面是以从所述第一透镜面朝向所述第二透镜面且从观察者的太阳穴侧向鼻子侧倾斜的方式设立倒角角度地加工而成的倾斜面， 所述第一透镜面中的观察者的太阳穴侧的边缘部分与所述第二透镜面中的观察者的太阳穴侧的边缘部分相比位于外侧。
8.根据权利要求7所述的虚像显示装置，其特征在于， 所述导光装置在以使影像光的影像光轴从与观察者的眼睛的正面对应的正视方向朝向与对于观察者来说的下方侧对应的方向倾斜的方式设立倾斜角来进行了调整的状态下射出该影像光， 在所述导光装置中，所述倒角角度根据所述倾斜角来调整。
9.根据权利要求1?8中的任意一项所述的虚像显示装置，其特征在于， 所述开口规定部包含以包围观察者的眼睛的方式配置的部件，通过该部件形成表示具有所述第一以及第二开口宽度的区域的模拟的窗即模拟开口窗。
10.根据权利要求1或者2所述的虚像显示装置，其特征在于， 所述边界部包含收纳所述导光装置的一部分的罩部的端部部分、外壳的端部部分以及成为形成所述导光装置的表面的多个面之间的边界的部分的任意一个。
11.根据权利要求1?10中的任意一项所述的虚像显示装置，其特征在于， 还具备框部，该框部具有向观察者的眼睛排列的横向延伸并从上侧支承所述导光装置的框架和向观察者的眼睛排列的横向延伸并从下侧支承所述导光装置的保护器，并且利用所述框架以及所述保护器来规定所述第二开口宽度的至少一部分。
12.根据权利要求1?11中的任意一项所述的虚像显示装置，其特征在于， 所述导光装置具有导光部件，其形成半透半反镜面并使来自所述影像元件的光朝向观察者的眼睛反射；和透光部件，其在所述半透半反镜面的外侧与所述导光部件一体地配置，使针对外界光的屈光度大致为零，并将外界光与影像光重叠地呈现给观察者。
【文档编号】G02B27/01GK104133293SQ201410177475
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2013年5月1日
【发明者】平出纪明 申请人:精工爱普生株式会社