CN104583842B - 图像显示装置和显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了显示设备，其包括框架(20)和图像显示装置(30)，框架(20)被安装至观察者(10)的头部，图像显示装置(30)被安装至框架(20)。图像显示装置(30)包括图像形成装置(40)、光学系统(50)和支撑构件(601)，光学系统(50)把来源于图像形成装置(40)的图像引导至观察者的瞳孔，支撑构件(601)支撑着图像形成装置(40)。假设支撑构件(601)的与所述图像的第一方向对应的方向被设定为X方向，且支撑构件(601)的与所述图像的不同于所述第一方向的第二方向对应的方向被设定为Y方向，那么支撑构件(601)的支撑着图像形成装置(40)的支撑表面(61)沿着所述X方向和/或所述Y方向是弯曲的，且因此图像形成装置(40)是弯曲的。

Description

图像显示装置和显示设备
技术领域
本发明涉及图像显示装置和设置有该图像显示装置的显示设备，且更具体地，涉及能够被用作例如头戴式显示器(HMD：Head Mounted Display)的显示设备。
背景技术
从例如日本未经审查的专利申请公开案第5-134208号中已经众所周知了如下的虚像显示设备(显示设备)：其用于使观察者能够观看由图像形成装置形成的、且作为被虚像光学系统放大的虚像的二维图像。
在日本未经审查的专利申请公开案第5-134208号所披露的技术中，所述虚像显示设备利用来自于光源且由透镜准直的光经过偏光板对液晶显示部进行照明，被照明的液晶显示部的图像光被透镜组聚集在第一焦点处，所聚集起来的光被凹面镜反射，经过偏光板而被聚集在位于瞳孔的晶状体前面的第二焦点处，然后到达视网膜。因此，用户能够观看视频。
引用文献列表
专利文献
PTL 1：日本未经审查的专利申请公开案第5-134208号
发明内容
要解决的技术问题
顺便提及地，在日本未经审查的专利申请公开案第5-134208号所披露的技术中，因为所述虚像显示设备是由多个光学系统(透镜、透镜组和凹面镜)构成的，所以所述虚像显示设备仍然太大，并且作为虚像显示设备而言，尺寸小型化和重量减轻化还是不足的。
因此，本发明的目的是提供设置有图像形成装置的图像显示装置和设置有该图像显示装置的显示设备，该图像形成装置在紧凑化和重量减轻化的同时具有能够实现宽视角的简单构造和结构。
解决技术问题所采取的技术方案
用来实现上述目的的本发明的显示设备包括：
(i)框架；和
(ii)图像显示装置，其被安装至所述框架，
所述图像显示装置包括：
(A)图像形成装置，
(B)光学系统，其把来源于所述图像形成装置的图像引导至观察者的瞳孔，和
(C)支撑构件，其支撑着所述图像形成装置，并且
当所述支撑构件的与所述图像的第一方向对应的方向被设定为X方向，且所述支撑构件的与所述图像的不同于所述第一方向的第二方向对应的方向被设定为Y方向时，所述支撑构件的支撑着所述图像形成装置的支撑表面沿着所述X方向和/或所述Y方向是弯曲的，且因此所述图像形成装置是弯曲的。
用来实现上述目的的本发明的图像显示装置包括：
(A)图像形成装置；
(B)光学系统，其把来源于所述图像形成装置的图像引导至观察者的瞳孔；和
(C)支撑构件，其支撑着所述图像形成装置，并且
当所述支撑构件的与所述图像的第一方向对应的方向被设定为X方向，且所述支撑构件的与所述图像的不同于所述第一方向的第二方向对应的方向被设定为Y方向时，所述支撑构件的支撑着所述图像形成装置的支撑表面沿着所述X方向和/或所述Y方向是弯曲的，且因此所述图像形成装置是弯曲的。
本发明的有益技术效果
因为本发明的显示设备和图像显示装置包括所述支撑构件且所述支撑构件的所述支撑表面沿着所述X方向和/或所述Y方向是弯曲的，所以能够使所述图像形成装置基于简单的构造和结构而被弯曲。而且，因为所述图像形成装置是弯曲的，所以例如在实现了能够减小从所述图像形成装置的中央部出射的光的光程长度与从所述图像形成装置的显示区域的边缘部出射的光的光程长度之间的光程长度差的效果、并且紧凑化和重量减轻化的同时，能够实现宽的视角。
附图说明
图1是当观察者佩带着显示设备时该显示设备的主要部分的立体图。
图2A和图2B分别是当从前面观察佩带着显示设备的观察者时和当从侧面观察佩带着显示设备的观察者时实施例1的该显示设备的主要部分的立体图。
图3A是用于构成实施例1的显示设备的支撑构件和图像形成装置的示意性截面图，图3B是支撑构件的示意性截面图，并且图3C是支撑构件和图像形成装置的示意性平面图。
图4A和图4B是沿着图3A中的箭头A'-A'所取得的用于构成实施例1的显示设备的支撑构件和图像形成装置的示意性截面图和沿着图3B中的箭头B'-B'所取得的支撑构件的示意性截面图。
图5A是用于构成实施例2的显示设备的支撑构件和图像形成装置的示意性截面图，图5B是支撑构件的示意性截面图，图5C是支撑构件和图像形成装置的示意性平面图，并且图5D是沿着图5A中的箭头D-D所取得的支撑构件和图像形成装置的示意性截面图。
图6A是用于构成实施例3的显示设备的支撑构件和图像形成装置的示意性截面图，图6B是支撑构件和图像形成装置的示意性平面图，并且图6C是用于构成实施例3的显示设备的变形例的支撑构件和图像形成装置的示意性截面图。
图7是实施例1的显示设备中的一部分的斜视立体图。
图8A、图8B、图8C和图8D分别是实施例1的显示设备的仰视图、俯视图、右视图和后视图。
图9A、图9B和图9C分别是示出了如何利用各种透镜来形成来自于图像形成装置的图像的图。
图10是实施例1的显示设备的变形例的概要图。
图11是反射镜等的概要图，且用来说明用于构成光学系统的反射镜的布置状态。
图12A和图12B是反射镜等的概要图，它们延续图11、且用来说明用于构成光学系统的反射镜的布置状态。
具体实施方式
以下，参照附图，将会以实施例为基础来说明本发明，但是本发明不限于这些实施例，并且各实施例中所使用的各种数值和材料仅仅是例子。此外，将会按照下列顺序进行说明。
1.与本发明的显示设备和图像显示装置相关的总体说明
2.实施例1(本发明的显示设备)
3.实施例2(实施例1的变形例)
4.实施例3(实施例2的变形例)和其他特征
与本发明的显示设备和图像显示装置相关的总体说明
在本发明的显示设备或图像显示装置中，可以采用如下的方式：其中，支撑构件的支撑表面沿着X方向的弯曲程度大于该支撑表面沿着Y方向的弯曲程度。即，可以采用如下的方式：其中，当弯曲程度被表示为平均曲率半径时，支撑构件的支撑表面沿着X方向的平均曲率半径小于该支撑表面沿着Y方向的平均曲率半径。在这种情况下，可以使用如下的方式：其中第一方向或X方向相当于最终到达观察者的瞳孔的图像的水平方向，并且第二方向或Y方向相当于最终到达观察者的瞳孔的图像的垂直方向。既存在有其中X方向和Y方向是正交的情况，还存在有其中X方向和Y方向不是正交的情况。
在包括上述优选方式的本发明的显示设备或图像显示装置中，可以使用如下的方式：其中支撑构件设置有保持构件，图像形成装置的外形是矩形，并且图像形成装置的沿着X方向延伸的外围部通过保持构件而被固定到支撑构件上。此外，图像形成装置的外围部指的是图像形成装置的端部与图像形成装置的显示区域的端部之间的区域(所谓的框架区域)。在下文中，图像形成装置的外围部也指的是该同一区域。
可供选择地，可以使用如下的方式：其中图像形成装置的外形是矩形，并且图像形成装置的沿着X方向延伸的外围部被支撑构件夹持着。然而，本发明的显示设备和图像显示装置不局限于这些方式。根据情况，可以使用粘合剂把图像形成装置固定到支撑构件上。例如，支撑构件可以由下列材料中的一者来制备：包括ABS树脂等的各种塑料材料；诸如尤尼莱特(注册商标，由Unitka Ltd.(尤尼吉可株式会社)制造)或FRP等复合材料；碳纤维；诸如铝等金属材料；或者合金材料。
而且，在包括上述优选方式的本发明的显示设备或图像显示装置中，可以使用如下的方式：其中图像形成装置的外形是矩形，并且布线从图像形成装置的沿着Y方向延伸的外围部延伸至外部。在这种情况下，可以包括柔性印刷布线板(FPC：flexible printedwiring board)作为布线的例子。可以基于众所周知的方法来将布线与设置于图像形成装置的外围部中的连接部连接起来。
此外，在包括上述优选方式的本发明的显示设备或图像显示装置中，可以使用如下的构造：其中光学系统是由反射镜和透镜组形成的，该反射镜反射来自图像形成装置的图像，被该反射镜反射的图像入射到该透镜组中。而且，在这种情况下，可以使用如下的构造：其中透镜组被设置于观察者的瞳孔与反射镜之间，并且图像形成装置被设置于反射镜的上方。而且，在这些构造中，可以使用如下的构造：其中透镜组被形成为具有一组3个透镜，其中的第二透镜具有负的光焦度(power)，构成第二透镜的材料的折射率大于构成第一透镜和第三透镜的材料的折射率，并且可以使用如下的构造：其中第一透镜和第三透镜具有正的光焦度。优选的是，第二透镜被构造成弯月形透镜。较佳的是，使用其中透镜组是远心光学系统的构造，或更具体地说，使用其中反射镜侧是远心光学系统的构造。
此外，在包括上述优选方式和构造的本发明的显示设备中，可以使用如下的方式：其中显示设备设置有左眼用图像显示装置和右眼用图像显示装置。作为左眼用图像显示装置的水平视野与右眼用图像显示装置的水平视野之间的重叠(双眼视角)的示例，可以包括从45°到75°的角度。而且，在具有这种方式的显示设备中，优选的是，该显示设备进一步设置有图像显示装置间距离调节装置，以用于调节左眼用图像显示装置与右眼用图像显示装置之间的距离。通过提供设置有图像显示装置间距离调节装置的显示设备，具有不同的瞳孔间距离的观察者就容易使用。根据情况，可以使用如下的方式：其中图像显示装置设置有单个图像形成装置、光学系统和支撑构件，所述光学系统把来源于所述单个图像形成装置的图像分别引导至观察者的右侧瞳孔和左侧瞳孔，所述支撑构件支撑着所述图像形成装置，并且在这种情况下，例如所述光学系统可以至少包括左眼用的反射镜和透镜组以及右眼用的反射镜和透镜组。
此外，在包括上述优选方式和构造的本发明的显示设备或图像显示装置中，只要图像形成装置是柔性的，那么该图像形成装置可以是任何种类的图像形成装置，但是由有机电致发光显示装置(有机EL显示装置)构成的图像形成装置是优选的。可以使用具有众所周知的构造和结构的有机EL显示装置作为该有机EL显示装置。
此外，在包括上述优选方式和构造的显示设备中，可以使用如下的方式：其中框架被安装于观察者的头部上。然而，显示设备并不局限于这种方式，并且例如，该框架可以安装于从天花板或墙壁延伸的臂部上，并且可以安装于可自由移动的机械臂上。此外，可以检测观察者的头部的运动，且可以使框架追踪着观察者的头部的运动而运动。
在使用了其中框架被安装于观察者的头部上的方式的情况下，只要显示设备具有能够使框架安装于观察者的头部上且能够使图像显示装置安装于框架上的构造和结构，那么就能够使用任何种类的显示设备，例如，可以使用如下的构造：其中显示设备是由前部和侧部形成的，所述前部被设置于观察者的前面，所述侧部从所述前部的端部延伸。图像显示装置被固定到框架上，但是例如更具体地，图像显示装置被固定到所述前部的下部上，且被固定到大体上沿水平方向延伸的保持构件上。此外，从为了改善在安装图像显示装置时观察者的感觉的观点来看较佳的是，把将要抵靠着观察者的前额的前额接触部安装于所述前部的上部上。
此外，在包括上述优选方式和构造的本发明的显示设备或图像显示装置中，作为图像显示装置的显示区域的沿着X方向的长度Lx的示例，可以包括83mm到130mm的长度。作为图像显示装置中的像素数量的示例，可以包括320×240、432×240、640×480、1024×768、1920×1080等。作为水平视角(单眼视角)的示例，可以包括从100°到120°的角度。
以下，将参照图11、图12A和图12B来说明反射镜的布置状态。
在这种情况下，当包括观察者的两个瞳孔和无限远方的假想平面被设定为xy平面，将观察者的两个瞳孔连接起来的直线被设定为x轴(或更具体地，作为将观察者的两个瞳孔连接起来的直线且从观察者的右眼延伸向左眼的轴线被设定为x轴)，观察者的右眼的光轴被设定为y轴(或更具体地，与x轴正交且朝着透镜组侧延伸的轴线被设定为y轴)，用于构成右眼用图像显示装置中的光学系统的透镜组的光轴(主光轴)与反射镜相接触的、且落在该反射镜上的点被设定为“右眼用反射镜与光轴碰触点”时，假设用于构成右眼用图像显示装置中的光学系统的反射镜被设置成平行于(在垂直方向上)xz平面(参照图11)，平行于xy平面而穿过右眼用反射镜与光轴碰触点、且处于反射镜上的轴线被设定为ζ轴，与ζ轴相交且穿过右眼用反射镜与光轴碰触点、并且处于反射镜上的轴线被设定为η轴(参照图11)。
可以采用如下的方式：其中，用于构成右眼用图像显示装置中的光学系统的平面镜处于以ζ轴为中心旋转了一角度θ1＝45°±5°的状态中，在该状态中，平面镜被设置成处于其中该平面镜的顶部沿远离观察者的方向而旋转的状态下(利用图12A中的点划线示出了反射镜和轴线在旋转之前的状态。利用图12A中的实线和虚线示出了反射镜和轴线在旋转之后的状态)，以及处于以η轴为中心旋转了一角度θ2＝7°到21°的状态，在该状态中，平面镜被设置成处于其中该平面镜的右端沿远离观察者的方向而旋转的状态下(利用图12B中的点划线示出了反射镜和轴线在旋转之前的状态。利用图12B中的实线和虚线示出了反射镜和轴线在旋转之后的状态)。
此外，左眼用图像显示装置中的图像形成装置和光学系统被设置成与右眼用图像显示装置中的图像形成装置和光学系统关于如下的假想平面而镜像对称：该假想平面经过将观察者的两个瞳孔连接起来的线段的中点且平行于yz平面。此外，当与ζ轴和η轴正交的轴线被设定为ξ轴时，在下面的表1中将会说明角度θ3、角度θ1和角度θ2之间的关系的示例，角度θ3是由轴线ξ'与y轴形成的，轴线ξ'是当ξ轴被投影到xy平面上时所获得的轴线。关于角度θ3，象限(-x,y)中的角度被设定为正值(参照图11和图12A)。优选的是，透镜组的光轴(主光轴)与观察者的瞳孔的中心相交。此外，在这些优选方式中，图像形成装置被设置于反射镜的上方的方式是优选的。
表1
θ<sub>1</sub>(°) θ<sub>2</sub>(°) θ<sub>3</sub>(°)
45 5 9
45 10 15
45 15 22
45 18 25
45 20 29
此外，透镜组的光轴被反射镜反射后该光轴与图像形成装置相接触的点被设定为图像形成装置与光轴碰触点，接触该图像形成装置与光轴碰触点的假想平面被设定为XY平面，图像形成装置的显示区域的外形被设定为矩形，X方向和Y方向被设定为是正交的，平行于X方向而穿过图像形成装置与光轴碰触点的轴被设定为X轴，平行于Y方向而穿过图像形成装置与光轴碰触点的轴被设定为Y轴，并且图像形成装置与光轴碰触点的(X,Y,Z)坐标被设定为(0,0,0)。考虑到这一点，当设定成X&gt;0时，(dZ/dX)Y＝0的值可以是正值[即，在Y＝0处，当X的值增大时，Z的值也可以单调地增大]，并且在Y＝0处，当X的值增大且同时(dZ/dX)Y＝0的值具有任意值时，Z的值可以最终增大。同样地，当设定成Y&gt;0时，(dZ/dY)X＝0的值可以是正值[即，在X＝0处，当Y的值增大时，Z的值也可以单调地增大]，并且在X＝0处，当Y的值增大且同时(dZ/dY)X＝0的值具有任意值时，Z的值可以最终增大。作为图像形成装置的用非球面函数表征的弯曲状态的示例，可以包括曲面、球面、回转椭球面、回转双曲面和回转抛物面。可供选择地，当图像形成装置的弯曲状态由函数ZX＝f(X)Y＝0和ZY＝f(Y)X＝0表征时，作为这些函数的示例，可以包括圆、椭圆、双曲线、抛物线、非球面函数、3次以上的多项式、双叶线(two sheet line)、三叶线、四叶线、双纽线(lemniscate)、蚶线(limacon)、单叶线、蚌线(conchoid)、蔓叶线(cissoid)、公算曲线(expectancy curve)、引弧线(pulling arcline)、悬链线、摆线、次摆线、星形线、半立方抛物线、利萨茹曲线(Lissajous curve)、阿涅西曲线(Agnesi curve)、外摆线(epicycloid)、心脏线、内摆线(hypocycloid)、回旋曲线(clothoid curve)和螺线。可供选择地，作为示例，可以包括其中图像形成装置是循着圆柱体的侧面的线而被弯曲的情况。在图像形成装置的弯曲程度被表示为平均曲率半径的情况下，该平均曲率半径可以是不变的，或者可以改变。
可以制作出设置有图像显示装置的显示设备且各图像显示装置中的图像形成装置的弯曲程度不同，并且可以依赖于观察者的视力而提供合适的显示设备，或者可以使用能够改变图像形成装置的弯曲程度的构造和结构。当假设图像形成装置循着圆柱体的侧面的线而被弯曲时，该圆柱体的侧面的半径与屈光度值(diopter value)之间的关系如下面的表2中所示，但是该关系不局限于此。
表2
屈光度值 圆柱体的侧面的半径
-3 59mm
-2 68mm
-1 80mm
0 100mm
实施例1
实施例1涉及本发明的显示设备和本发明的图像显示装置。图1示出了当观察者佩带着显示设备时该显示设备的主要部分的立体图，图2A示出了当从前面观察佩带着显示设备的观察者时该显示设备的主要部分的立体图，并且图2B示出了当从侧面观察佩带着显示设备的观察者时该显示设备的主要部分的立体图。此外，图3A和图4A示出了支撑构件和图像形成装置的示意性截面图，图3B和图4B示出了支撑构件的示意性截面图，并且图3C示出了支撑构件和图像形成装置的示意性平面图。此外，图3A和图3B是沿着图3C中的箭头A-A所取得的示意性截面图，并且图4A和图4B是沿着图3A中的箭头A'-A'和图3B中的箭头B'-B'所取得的示意性截面图。另外，图7示出了实施例1的显示设备中的一部分的斜视立体图，但是从图7的绘图中已经省略了反射镜和图像形成装置。此外，图8A、图8B、图8C和图8D示出了实施例1的显示设备的仰视图、俯视图、右视图和后视图，但是为了简化附图，从这些附图中已经省略了图像形成装置和显示设备中的组成元件的一部分。
实施例1的显示设备设置有：
(i)框架20；和
(ii)被安装至框架20的图像显示装置30。而且，实施例1的显示设备中的图像显示装置30或者实施例1的图像显示装置30设置有：
(A)图像形成装置40；
(B)光学系统50，该光学系统50把来源于图像形成装置40的图像引导至观察者10的瞳孔；以及
(C)支撑构件601，该支撑构件601支撑着图像形成装置40。
在这种情况下，实施例1的显示设备中的框架20被安装于观察者10的头部上，且更具体地，实施例1的显示设备是头戴式装置(HMD)。而且，当支撑构件601的与图像的第一方向(或更具体地，图像的水平方向)对应的方向被设定为X方向，且支撑构件601的与图像的不同于第一方向的第二方向(或更具体地，图像的垂直方向)对应的方向被设定为Y方向时，支撑构件601的支撑着图像形成装置40的支撑表面沿着X方向和/或Y方向是弯曲的(或更具体地，在实施例1中该支撑表面沿着X方向是弯曲的)，且因此，图像形成装置40是弯曲的。更具体地，图像形成装置40循着支撑构件601的支撑表面的线而被弯曲。此外，图像形成装置40的外形和图像形成装置40的显示区域的外形是矩形。
更具体地，在实施例1的显示设备或图像显示装置30中，支撑构件601的支撑表面61沿着X方向的弯曲程度大于该支撑表面61沿着Y方向的弯曲程度。即，当弯曲程度被表示为平均曲率半径时，支撑构件的支撑表面沿着X方向的平均曲率半径小于该支撑表面沿着Y方向的平均曲率半径。更具体地，支撑构件的支撑表面沿着X方向的曲率半径是100mm，并且沿着Y方向的曲率半径是无限大的。而且，在实施例1的显示设备或图像显示装置30中，当设定成X&gt;0时，(dZ/dX)Y＝0的值是正值。即，在X&gt;0且Y＝0处，当X的值增大时，Z的值也单调地增大。另外，(dZ/dY)X＝0＝0。更具体地，图像形成装置40是循着圆柱体的侧面的线而被弯曲的，并且该圆柱体的侧面的半径是100mm。此外，稍后将要说明的透镜组52的有效焦距是56mm。此外，下面的表3中示出了圆柱体的侧面的半径与透镜组52的有效焦距之间的优选关系。
表3
圆柱体的侧面的半径(mm) 透镜组52的有效焦距(mm)
50 28
100 56
146 67
238 95
而且，在实施例1的显示设备或图像显示装置30中，支撑构件601设置有保持构件65，图像形成装置40的外形是如上所述的矩形，并且图像形成装置40的沿着X方向延伸的外围部利用保持构件65而被固定到支撑构件601上。
更具体地，支撑构件601和保持构件65是由铝制成的。支撑构件601的上表面的中央部相当于支撑表面61，并且支撑构件601的沿着Y方向延伸的外围部62A和62B从支撑表面61突出。外围部62A的与支撑表面61相对的部分是接触表面62C，并且图像形成装置40的沿着Y方向延伸的一个边缘部与接触表面62C接触。此外，在支撑构件601的上表面上形成有螺纹部62D，利用以螺纹方式与螺纹部62D接合的螺钉64，铝制的固定构件63被固定到支撑构件601的上表面上，并且与图像形成装置40的沿着Y方向延伸的另一个边缘部接触。长孔(在X方向上细长的长孔)被设置于固定构件63中，螺钉64穿过该长孔。在这种情况下，由于固定构件63，图像形成装置40受到沿图3A中的箭头“a”的方向的压缩力，且因此，图像形成装置40循着支撑构件601的支撑表面61的线而没有间隙地被弯曲。
保持构件65的一个端部65A将图像形成装置40的沿着X方向延伸的外围部保持在恰当的位置，保持构件65的另一个端部65B与支撑构件601的沿着X方向延伸的底面接合，且因此，图像形成装置40的沿着X方向延伸的外围部被保持构件65固定于支撑构件601上。
另外，根据情况，可以使用粘合剂把图像形成装置40的下表面和支撑构件601的支撑表面61固定在一起，且在这种情况下，可以省略保持构件65。
此外，布线41(或更具体地，柔性印刷布线板(FPC))从图像形成装置40的沿着Y方向延伸的外围部延伸至外部。可以基于众所周知的方法而将布线41和设置于图像形成装置40的该外围部中的连接部连接起来。图3C示出了布线41从图像形成装置40的沿着Y方向延伸的外围部中的一者开始延伸的状态，但是，布线41也可以从图像形成装置40的沿着Y方向延伸的外围部中的两者开始延伸。
更具体地，在实施例1的显示设备中，图像形成装置40是由具有众所周知的构造和结构的有机电致发光显示装置(有机EL显示装置)构成的。此外，该有机EL显示装置由第一基板、第二基板和夹在第一基板与第二基板之间的多个发光部构成。图像形成装置40的厚度是能够使该装置循着支撑构件601的支撑表面的线而没有间隙地被弯曲的厚度，并且例如为0.5mm以下，且例如在0.2mm到0.5mm的范围内。此外，像素的数量被设定为1920×1080。
如图7、图8A、图8B、图8C和图8D所示，实施例1的显示设备设置有左眼用图像显示装置30L和右眼用图像显示装置30R。每个图像显示装置30的水平视角(单眼视角)被设定为100°，左眼用图像显示装置30L的水平视野与右眼用图像显示装置30R的水平视野之间的重合(双眼视角)被设定为70°，并且总的水平视角被设定为130°。每个图像形成装置40的显示区域的沿着X方向的长度LX被设定为100mm。此外，垂直视角被设定为44°。另外，当在这种情况下透镜组的质量被设定为“1”时，那么在单眼视角被设定为120°、双眼视角被设定为70°、总的水平视角被设定为170°、并且每个图像形成装置40的显示区域的长度LX被设定为126mm的情况下，透镜组的质量就变成“4.6”，且它的有效焦距变成67.2mm。
安装于观察者10的头部上的框架20是由塑料制成的，并且是由前部21和侧部22形成的，前部21被设置于观察者10的前面，侧部22从所述前部的端部延伸。孔部22A被设置于侧部22的后端部中，并且通过使带子穿过孔部22A且使该带子绕在观察者的头部的后部上，就能够将框架20安装于观察者10的头部上。臂部23A从前部21的上部向上延伸，并且将要抵靠着观察者10的前额的前额接触部23B被安装至臂部23A的前端部。而且，鼻垫部24被布置于前部21中。此外，保持构件25的后部被安装至前部21的下端部，并且基体部26被安装至保持构件25的前部。此外，稍后将会说明的瞳孔与光学系统间距离调节装置80被安装至基体部26的前端部，并且用于构成瞳孔与光学系统间距离调节装置80的基座71以能够沿前后方向自由滑动的方式被设置于基体部26的上方。用于构成左眼用图像显示装置30L的光学系统50L被容纳于外壳53L内，并且用于构成右眼用图像显示装置30R的光学系统50R被容纳于外壳53R内。左眼用图像显示装置30L被安装至外壳53L上，且右眼用图像显示装置30R被安装至外壳53R上。外壳53L和外壳53R被安装至基座71上。如下面将要说明的那样，光学系统50L和左眼用图像显示装置30L以及光学系统50R和右眼用图像显示装置30R以能够彼此独立地沿水平方向自由滑动的方式被分别设置于基座71上。另外，“前后方向”指的是透镜组变得更接近或更远离瞳孔的方向，且“左右方向”指的是左眼用图像显示装置和右眼用图像显示装置变得相互更接近或相互更远离的方向。
光学系统50是由反射镜51和透镜组52形成的，反射镜51反射来自图像形成装置40的图像，被反射镜51反射的图像入射到透镜组52中。用于构成右眼用图像显示装置的反射镜51R和透镜组52R经由外壳53R而被安装至基座71上，并且能够在基体部26上沿水平方向滑动。同样地，用于构成左眼用图像显示装置的反射镜51L和透镜组52L经由外壳53L而被安装至基座71上，并且能够在基体部26上沿水平方向滑动。透镜组52(52R和52L)被设置于观察者10的瞳孔与反射镜51(51R和51L)之间，图像形成装置40被设置于反射镜51的上方。上述的角度θ1和θ2是：
θ1＝45°±5°及
θ2＝7°至21°，
此外，反射镜与光轴碰触点被包含于上述的xy平面内。
透镜组52被形成为具有一组3个透镜，其中的第二透镜具有负的光焦度，并且构成第二透镜的材料的折射率大于构成第一透镜和第三透镜的材料的折射率。第一透镜和第三透镜具有正的光焦度。此外，第二透镜是弯月形透镜。更具体地，透镜组52的有效焦距被设定为56.01mm，后焦距被设定为44.64mm，前焦距被设定为-32.16mm，并且F值(光圈数：Fnumber)被设定为14.0。透镜组52的沿水平方向的长度被设定为36mm，并且其沿垂直方向的长度被设定为20mm。第一透镜(最靠近瞳孔的透镜)、第二透镜、以及第三透镜(最靠近反射镜的透镜)的规格在下面的表4中被示出，但是这些透镜不局限于这样的规格。优选的是，使用其中透镜组52是远心光学系统的构造，或者更具体地，使用其中反射镜侧是远心光学系统的构造。第一透镜与观察者10的瞳孔(瞳孔直径：4mm)之间的距离被设定为10mm。另外，当这个透镜组的质量被设定为“1”时，那么在第一透镜与观察者10的瞳孔之间的距离被设定为12mm的情况下，透镜组的质量变为“1.7”。
表4
第一透镜 第二透镜 第三透镜
折射率 1.740 2.017 1.740
阿贝数 44.8438 20.830 44.8438
有效焦距 27.392mm -43.604mm 150.185mm
后焦距 28.101mm -45.387mm 146.790mm
前焦距 -11.141mm 52.856mm -124.868mm
F值 6.8480 -10.9010 37.5463
图9A、图9B和图9C示出了利用各种透镜组来形成来自于图像形成装置40的图像的方法，但是图9A所示的透镜组是远心光学系统的透镜组，图9B是具有接近于远心光学系统的构造的透镜组，且图9C是平常的透镜组。在实施例1中，使用了图9A所示的透镜组。
实施例1的显示设备进一步设置有图像显示装置间距离调节装置70，图像显示装置间距离调节装置70用于调节左眼用图像显示装置30L与右眼用图像显示装置30R之间的距离。更具体地，图像显示装置间距离调节装置70包括基座71、丝杠机构73、螺孔(tappedhole)75A、导槽74B和76B、导槽75B、以及销74A和76A，丝杠机构73被安装至位于基座71外部的侧面72上，螺孔75A用于利用保持力使外壳53以可滑动的方式从底部被固定到基座71上，导槽74B和76B被设置于外壳53中，导槽75B被设置于基座71中，销74A和76A被设置于基座71中且分别与导槽74B和76B接合。此外，导槽74B、75B和76B沿水平方向延伸。而且，当丝杠机构73旋转时，外壳53(外壳53L或外壳53R)相对于基体部26沿水平方向移动。由于销74A与导槽74B、螺孔75A与导槽75B以及销76A与导槽76B之间的接合，可靠地执行了外壳53的沿水平方向的移动。外壳53L和53R的在水平方向上的移动距离被设定为±5mm。以这种方式，通过提供具有图像显示装置间距离调节装置70的显示设备，能够让具有不同的瞳孔间距离的观察者容易使用。代替丝杠机构73的是，可以通过将闩锁机构和旋钮组合起来而使用齿轮齿条式机构。外壳53R和53L比图8A、图8B、图8C和图8D所示的要进一步向上延伸，并且支撑着图像形成装置40的支撑构件601被安装于向上延伸的外壳53R和53L的这一部分上，但是从附图中已经省略了这些部分。
实施例1的显示设备设置有瞳孔与光学系统间距离调节装置80，瞳孔与光学系统间距离调节装置80用于调节观察者10的瞳孔与透镜组52之间的距离。更具体地，瞳孔与光学系统间距离调节装置80由侧壁82、丝杠机构83、按键27A、导槽27B和紧固部27C构成，侧壁82被安装至基体部26的前端部，丝杠机构83被安装至侧壁82，按键27A被设置于基座71中且从基座71向下延伸，导槽27B被设置于基体部26中且与按键27A接合，紧固部27C将基座71保持着且使得基座71能够相对于基体部26移动。当丝杠机构83被旋转时，基座71相对于基体部26沿前后方向移动。由于按键27A与导槽27B的接合，可靠地执行了基座71的沿前后方向的移动。基座71的沿前后方向的移动距离被设定为±4mm。以这种方式，通过提供具有瞳孔与光学系统间距离调节装置80的显示设备，就变得可以应对具有不同的瞳孔与透镜组之间距离的观察者。代替丝杠机构83的是，可以通过将闩锁机构和旋钮组合起来而使用齿轮齿条式机构。
因为实施例1的显示设备或图像显示装置设置有支撑表面沿着X方向弯曲的支撑构件，所以就能够使得图像形成装置基于简单的构造和结构而被弯曲。更具体地，可以使图像形成装置循着支撑构件的支撑表面的线而被弯曲。而且，因为图像形成装置是弯曲的，所以在实现了能够减小从图像形成装置的中央部出射的光的光程长度与从图像形成装置的外缘部出射的光的光程长度之间的光程长度差的效果、并且例如抑制了用于构成光学系统的透镜组的尺寸增大的同时，能够实现宽的视角。
实施例2
实施例2是实施例1的变形例。图5A示出了用于构成实施例2的显示设备或图像显示装置的支撑构件和图像形成装置的示意性截面图，图5B示出了支撑构件的示意性截面图，图5C示出了支撑构件和图像形成装置的示意性平面图，并且图5D示出了沿着图5A中的箭头D-D所取得的示意性截面图。
在实施例2的显示设备或图像显示装置中，图像形成装置40的沿着X方向延伸的外围部被支撑构件602夹持着。支撑构件602是由下侧构件66A和上侧构件66B形成的，下侧构件66A和上侧构件66B的组合构成了一种框架构件，且凹槽部66C被形成于支撑构件602的内部侧面上。而且，图像形成装置40的沿着X方向延伸的外围部与凹槽部66C联锁。可以使用螺钉(未图示)把下侧构件66A和上侧构件66B彼此固定在一起，或者可以使用粘合剂把下侧构件66A和上侧构件66B彼此固定在一起。优选的是，使用粘合剂把图像形成装置40的沿着X方向延伸的外围部固定于凹槽部66C中。此外，在附图所示的例子中，不仅图像形成装置40的沿着X方向延伸的外围部而且图像形成装置40的沿着Y方向延伸的外围部也被支撑构件602夹持着，但是也可以只有图像形成装置40的沿着X方向延伸的外围部被支撑构件602夹持着。在这种情况下，较佳的是，使用粘合剂把图像形成装置40的沿着Y方向延伸的外围部固定于支撑构件602上。
因为除了上述几点以外，实施例2的显示设备或图像显示装置的构造和结构与实施例1的显示设备或图像显示装置的构造和结构相同，所以就省略了它的详细说明。
实施例3
实施例3是实施例2的变形例。在实施例3中，图像形成装置40是弯曲的。然而，与实施例2不同的是，弯曲程度能够被改变。图6A示出了用于构成实施例3的显示设备或图像显示装置的支撑构件和图像形成装置的示意性截面图，且图6B示出了支撑构件和图像形成装置的示意性平面图。
在实施例3中，在凹槽部66C与图像形成装置40的沿着X方向延伸的外围部之间存在有间隙。而且，突出部67A和螺纹部67B被设置于支撑构件603的沿着X方向延伸的侧面上。支撑构件603被容纳于壳体(未图示)中，该壳体的上部是敞开的。该壳体被安装至外壳53R和53L的上部。在该壳体的侧面上形成有与突出部67A接合的孔部。此外，大体上沿上下方向延伸的导槽被形成于该壳体的侧面的与螺纹部67B相对的部分上，且可以通过将螺钉插入该导槽中且使该螺钉与螺纹部67B以螺纹方式相接合而使支撑构件603固定到该壳体的侧面上。在这种情况下，沿X方向施加给支撑构件603和图像形成装置40的力发生改变。在图6A中，用十字表示突出部67A的中心。此外，用虚线“a”表示螺纹部67B的圆形轨迹，该圆形轨迹以突出部67A的中心为圆心，并且用实线“b”表示贯通孔的中心的轨迹。在螺纹部67B以突出部67A的中心为中心而移动至图6A的顶部的情况下，从突出部67A的中心到螺纹部67B的中心的距离变短。因而，压缩力沿X方向被施加于支撑构件603和图像形成装置40上。因此，图像形成装置40的弯曲程度改变。因为在凹槽部66C与图像形成装置40的沿着X方向延伸的外围部之间存在有间隙，所以能够允许图像形成装置40的弯曲程度的改变。在图像形成装置40的弯曲程度已被确定之后，利用合适材料(例如，垫片(shim))填充该间隙。可供选择地，可以提前将弹性材料塞入该间隙中。
此外，如图6C(其示出了用于构成实施例3的显示设备或图像显示装置的变形例的支撑构件和图像形成装置的示意性截面图)所示，可以利用推式构件69A和用于使该推式构件69A沿X方向移动的推式螺钉69B，来改变沿X方向施加于支撑构件603和图像形成装置40上的力。
上面已经基于优选实施例说明了本发明，但是本发明不局限于这些实施例。各实施例中所说明的图像显示装置和图像形成装置的构造和结构仅仅是例子，并且可以适当地修改各实施例。可以通过组合各实施例中所说明的图像形成装置和支撑着图像形成装置的支撑构件来构成投影仪。根据这种情形，如给出了概要图的图10所示，可以使用如下的方式：其中图像显示装置设置有单个图像形成装置(用40R和40L表示)、光学系统和支撑构件，所述光学系统把来源于所述图像形成装置的图像分别引导至观察者的右侧瞳孔和左侧瞳孔，所述支撑构件(未图示)支撑着所述图像形成装置，并且在这种情况下，例如可以由至少左眼用的反射镜51L和透镜组52L以及右眼用的反射镜51R和透镜组52R来构造出光学系统。
此外，本技术可以具有下列构造。
[1][显示设备]
一种显示设备，其设置有：
(i)框架：和
(ii)图像显示装置，其被安装至所述框架，
其中所述图像显示装置包括：
(A)图像形成装置；
(B)光学系统，其把来源于所述图像形成装置的图像引导至观察者的瞳孔；以及
(C)支撑构件，其支撑着所述图像形成装置，并且
当所述支撑构件的与所述图像的第一方向对应的方向被设定为X方向，且所述支撑构件的与所述图像的不同于所述第一方向的第二方向对应的方向被设定为Y方向时，所述支撑构件的支撑着所述图像形成装置的支撑表面沿着所述X方向和/或所述Y方向是弯曲的，且因此所述图像形成装置是弯曲的。
[2]根据[1]所述的显示设备，其中所述支撑构件的所述支撑表面沿着所述X方向的弯曲程度大于所述支撑表面沿着所述Y方向的弯曲程度。
[3]根据[1]或[2]所述的显示设备，其中所述支撑构件包括保持构件，所述图像形成装置的外形是矩形，且所述图像形成装置的沿着所述X方向延伸的外围部利用所述保持构件而被固定到所述支撑构件上。
[4]根据[1]或[2]所述的显示设备，其中所述图像形成装置的外形是矩形，并且所述图像形成装置的沿着所述X方向延伸的外围部被所述支撑构件夹持着。
[5]根据[1]至[4]中任一者所述的显示设备，其中所述图像形成装置的外形是矩形，并且布线从所述图像形成装置的沿着所述Y方向延伸的外围部延伸到外部。
[6]根据[1]至[5]中任一者所述的显示设备，其中所述光学系统是由反射镜和透镜组形成的，所述反射镜反射来自所述图像形成装置的所述图像，被所述反射镜反射的图像入射到所述透镜组中。
[7]根据[6]所述的显示设备，其中所述透镜组被设置于所述观察者的所述瞳孔与所述反射镜之间，并且所述图像形成装置被设置于所述反射镜的上方。
[8]根据[7]所述的显示设备，其中所述透镜组被形成得具有一组3个透镜，所述透镜组中的第二透镜具有负的光焦度，且构成所述第二透镜的材料的折射率大于构成第一透镜和第三透镜的材料的折射率。
[9]根据[8]所述的显示设备，其中所述第一透镜和所述第三透镜具有正的光焦度。
[10]根据[1]至[9]中任一者所述的显示设备，其中所述显示设备包括左眼用图像显示装置和右眼用图像显示装置。
[11]根据[10]所述的显示设备，其中所述显示设备还包括图像显示装置间距离调节装置，所述图像显示装置间距离调节装置用于调节所述左眼用图像显示装置与所述右眼用图像显示装置之间的距离。
[12]根据[1]至[11]中任一者所述的显示设备，其中所述图像显示装置是由有机电致发光显示装置形成的。
[13]根据[1]至[12]中任一者所述的显示设备，其中所述框架被安装于观察者的头部上。
[14][图像显示装置]
一种图像显示装置，其设置有：
(A)图像形成装置；
(B)光学系统，其把来源于所述图像形成装置的图像引导至观察者的瞳孔；以及
(C)支撑构件，其支撑着所述图像形成装置，
其中当所述支撑构件的与所述图像的第一方向对应的方向被设定为X方向，并且所述支撑构件的与所述图像的不同于所述第一方向的第二方向对应的方向被设定为Y方向时，所述支撑构件的支撑着所述图像形成装置的支撑表面沿着所述X方向和/或所述Y方向是弯曲的，且因此所述图像形成装置是弯曲的。
附图标记列表
10 观察者
20 框架
21 前部
22 侧部
22A 孔部
23A 臂部
23B 前额接触部
24 鼻垫部
25 保持构件
26 基体部
30、30R、30L 图像显示装置
40 图像形成装置
41 布线
50 光学系统
51、51R、51L 反射镜
52、52R、52L 透镜组
53R、53L 外壳
601、602、603 支撑构件
61 支撑表面
62A、62B 支撑构件的外围部
62C 外围部的接触表面
62D 螺纹部
63 固定构件
64 螺钉
65 保持构件
65A 保持构件的一个端部
65B 保持构件的另一个端部
66A 下侧构件
66B 上侧构件
66C 凹槽部
67A 突出部
67B 螺纹部
69A 推式构件
69B 推式螺钉
70 图像显示装置间距离调节装置
71 基座
72 位于基座外部的侧面
73 丝杠机构
74A、76A 销
75A 螺孔
74B、75B、76B 导槽
80 瞳孔与光学系统间距离调节装置
82 侧壁
83 丝杠机构
27A 按键
27B 导槽
27C 紧固部

Claims (13)

1.一种头戴式显示设备，其包括：
i)框架；和
ii)图像显示装置，所述图像显示装置被安装至所述框架，
其中所述图像显示装置包括：
A)图像形成装置：
B)光学系统，所述光学系统把来源于所述图像形成装置的图像引导至观察者的瞳孔：以及
C)支撑构件，所述支撑构件支撑着所述图像形成装置，
其中，当所述支撑构件的与所述图像的第一方向对应的方向被设定为X方向，并且所述支撑构件的与所述图像的不同于所述第一方向的第二方向对应的方向被设定为Y方向时，所述支撑构件的支撑着所述图像形成装置的支撑表面沿着所述X方向和/或所述Y方向是弯曲的，且因此所述图像形成装置是弯曲的，
其中，所述光学系统由反射镜和透镜组形成，所述反射镜反射来自所述图像形成装置的所述图像，被所述反射镜反射的所述图像入射到所述透镜组中，并且
其中，所述X方向平行于连接所述观察者的两个瞳孔的直线，并且所述Y方向平行于与所述X方向正交且朝着所述透镜组侧延伸的轴线。
2.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其中，所述支撑构件的所述支撑表面沿着所述X方向的弯曲程度大于所述支撑表面沿着所述Y方向的弯曲程度。
3.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其中，
所述支撑构件包括保持构件，
所述图像形成装置的外形是矩形，并且
所述图像形成装置的沿着所述X方向延伸的外围部利用所述保持构件而被固定至所述支撑构件。
4.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其中，
所述图像形成装置的外形是矩形，并且
所述图像形成装置的沿着所述X方向延伸的外围部被所述支撑构件夹持着。
5.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其中，
所述图像形成装置的外形是矩形，并且
布线从所述图像形成装置的沿着所述Y方向延伸的外围部延伸到外部。
6.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其中，
所述透镜组被设置于所述观察者的所述瞳孔与所述反射镜之间，并且
所述图像形成装置被设置于所述反射镜的上方。
7.根据权利要求6所述的头戴式显示设备，其中，
所述透镜组被形成得具有一组3个透镜，
所述透镜组中的第二透镜具有负的光焦度，并且
构成所述第二透镜的材料的折射率大于构成第一透镜和第三透镜的材料的折射率。
8.根据权利要求7所述的头戴式显示设备，其中，所述第一透镜和所述第三透镜具有正的光焦度。
9.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其中，所述头戴式显示设备包括左眼用图像显示装置和右眼用图像显示装置。
10.根据权利要求9所述的头戴式显示设备，其中，所述头戴式显示设备还包括图像显示装置间距离调节装置，所述图像显示装置间距离调节装置用于调节所述左眼用图像显示装置与所述右眼用图像显示装置之间的距离。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的头戴式显示设备，其中，所述图像显示装置由有机电致发光显示装置形成。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的头戴式显示设备，其中，所述框架被安装至所述观察者的头部。
13.一种头戴式显示器的图像显示装置，其包括：
A)图像形成装置；
B)光学系统，所述光学系统把来源于所述图像形成装置的图像引导至观察者的瞳孔；以及
C)支撑构件，所述支撑构件支撑着所述图像形成装置，
其中，当所述支撑构件的与所述图像的第一方向对应的方向被设定为X方向，并且所述支撑构件的与所述图像的不同于所述第一方向的第二方向对应的方向被设定为Y方向时，所述支撑构件的支撑着所述图像形成装置的支撑表面沿着所述X方向和/或所述Y方向是弯曲的，且因此所述图像形成装置是弯曲的，
其中，所述光学系统由反射镜和透镜组形成，所述反射镜反射来自所述图像形成装置的所述图像，被所述反射镜反射的所述图像入射到所述透镜组中，并且
其中，所述X方向平行于连接所述观察者的两个瞳孔的直线，并且所述Y方向平行于与所述X方向正交且朝着所述透镜组侧延伸的轴线。
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