CN107544145B - 头部佩戴型显示器装置 - Google Patents

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CN107544145B CN201710328793.3A CN201710328793A CN107544145B CN 107544145 B CN107544145 B CN 107544145B CN 201710328793 A CN201710328793 A CN 201710328793A CN 107544145 B CN107544145 B CN 107544145B
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Abstract

在头部佩戴型显示器装置中，在抑制大型化及重量增加的同时，向观察者提供临场感。头部佩戴型显示器装置具备：第1显示部，在用户的瞳孔朝向用户的前方的状态下配置在瞳孔的前方，显示第1图像；第2显示部，配置在瞳孔的斜前方，显示第2图像；第1目镜，配置在瞳孔与第1显示部之间，将第1图像向瞳孔投影；第2目镜，配置在瞳孔与第2显示部之间，将第2图像向瞳孔投影。第2显示部及第2目镜使第2图像的至少一部分朝向用户的视网膜的后方聚光。

Description

头部佩戴型显示器装置
技术领域
本公开涉及头部佩戴型显示器装置。
背景技术
近年来，显示图像的显示器装置为了使观察者体验的立体感或临场感提高而正在大型化。
为了观察者更好地得到立体感及临场感等的宽视野效果，需要显示器装置在观察者的视野的水平100度(左侧及右侧分别50度)的区域整体中具备显示画面(在100度附近，广角的效果饱和)。但是，在此情况下，显示器装置需要具备配置在观察者的2m前方的200英寸以上的显示画面。
代替这样的大型的固定型的显示器装置，已知有例如如专利文献1所记载那样佩戴在观察者的头部上而使用的头部佩戴型显示器装置。
专利文献1所记载的头部佩戴型显示器装置具备显示部(液晶显示面板)和目镜，如果将该头部佩戴型显示器装置佩戴在观察者的头部上则该显示部被配置到该观察者的眼球的瞳孔的前方，该目镜则配置在液晶显示面板与观察者的眼球之间，将显示在液晶显示面板上的图像向瞳孔进行放大投影。
专利文献1：日本特开平7－72420号公报
发明内容
本公开在头部佩戴型显示器装置中，在抑制大型化及重量增加的同时，对观察者提供进一步的临场感。
有关本公开的一技术方案的头部佩戴型显示器装置，是佩戴在用户的头部上而使用的头部佩戴型显示器装置。该头部佩戴型显示器装置具备：第1显示部，在上述用户的瞳孔朝向上述用户的前方的状态下配置在上述瞳孔的前方，显示第1图像；第2显示部，在上述状态下配置在上述瞳孔的斜前方，显示第2图像；第1目镜，在上述状态下配置在上述瞳孔与上述第1显示部之间，将上述第1图像向上述瞳孔投影；第2目镜，在上述状态下配置在上述瞳孔与上述第2显示部之间，将上述第2图像向上述瞳孔投影。上述第2显示部及上述第2目镜使上述第2图像的至少一部分朝向上述用户的视网膜的后方聚光。
根据本公开，在头部佩戴型显示器装置中，在抑制大型化及重量增加的同时，向观察者提供进一步的临场感。
附图说明
图1是有关第1实施方式的佩戴在观察者的头部上的状态的头部佩戴型显示器装置的概略结构图。
图2是表示观察者的视线朝向前方的状态下的头部佩戴型显示器装置的左眼用的光学系统的图。
图3是表示观察者的视线朝向斜前方的状态下的头部佩戴型显示器装置的左眼用的光学系统的图。
图4是显示器的概略立体图。
图5是用来说明人的视野的图。
图6是表示人的关于视觉的信息识别能力的图。
图7是概略地表示从观察者侧看到的头部佩戴型显示器的图。
图8A是表示第1目镜的截面的图。
图8B是表示第1目镜的上表面的图。
图9A是表示第2目镜的截面的图。
图9B是表示第2目镜的上表面的图。
图10是表示比较例的菲涅耳透镜的图。
图11是表示有关实施方式的第2目镜的图。
图12是用来说明显示器与目镜之间的距离的图。
图13是表示头部佩戴型显示器装置的图像处理单元的结构的图。
图14是表示360度全景图像的图。
图15是表示210度的范围的区域的图。
图16是用来说明显示在显示器上的第1及第2图像的提取的图。
图17(a)～图17(c)是表示比较例的第1及第2图像的观感的图。
图18(a)～图18(c)是表示有关实施方式的第1及第2图像的观感的图。
图19是用来说明第1及第2图像的尺寸修正的图。
图20是用来说明第1及第2图像的畸变像差修正的一例的图。
图21是表示观察者能看到的图像的图。
图22是有关第2实施方式的头部佩戴型显示器装置的概略立体图。
图23是有关第3实施方式的头部佩戴型显示器装置的概略立体图。
图24是有关第4实施方式的头部佩戴型显示器装置的概略结构图。
图25是表示有关其他的不同的实施方式的头部佩戴型显示器装置的第2目镜的图。
具体实施方式
近年来，在头部佩戴型显示器装置中，要求临场感的进一步的提高。但是，如果为此而使显示部(例如液晶显示面板)或目镜大型化，则头部佩戴型显示器装置也会大型化并且重量增加。结果，头部佩戴型显示器装置的使用感恶化。本公开在头部佩戴型显示器装置中，在抑制大型化或重量增加的同时，向观察者提供进一步的临场感。
有关本公开的一技术方案的头部佩戴型显示器装置，是佩戴在用户的头部上而使用的头部佩戴型显示器装置；该头部佩戴型显示器装置具备：第1显示部，与观察者向前方观察的瞳孔相对并配置在该瞳孔的前方的位置，显示第1图像；第2显示部，与观察者向前方观察的瞳孔相对并配置在该瞳孔的斜前方的位置，显示第2图像；第1目镜，配置在瞳孔与第1显示部之间的位置，将第1图像向瞳孔投影；第2目镜，配置在瞳孔与第2显示部之间的位置，将第2图像向瞳孔投影；第2显示部相对于第2目镜配置，以使得其至少一部分存在于比第2图像在观察者的眼球的瞳孔上成像时的位置更靠近第2目镜侧。
根据这样的结构，在头部佩戴型显示器装置中，能够在抑制大型化及重量增加的同时，向观察者提供进一步的临场感。
例如，第2显示部距第1显示部较远的部分相比距第1显示部较近的部分更接近于第2目镜而配置。通过使信息识别能力较低的视野的边界附近的第2显示部的部分接近于第2目镜，能够使头部佩戴型显示器装置小型化，此外能够轻量化。
例如，第1目镜的观察视角是60度～120度的范围。由此，在信息识别能力较高的视野的中央区域中仅配置第1目镜。结果，观察者能够仅经由第1目镜鲜明地观看图像。
例如，第1目镜的第1显示部侧的透镜面至少部分地具备菲涅耳透镜部。由此，能够使第1目镜薄型化，即小型化及轻量化。结果，能够使头部佩戴型显示器装置小型化及轻量化。
例如，第1目镜的第1显示部侧的透镜面具备配置在中央的凸透镜部和配置在该凸透镜部的周围的菲涅耳透镜部。如果在信息识别能力较高的视野的中央配置菲涅耳透镜部，则观察者有可能注意到菲涅耳透镜部的环状条纹。通过在视野的中央配置凸透镜部、在其周围配置菲涅耳透镜部，对于观察者而言菲涅耳透镜部的环状条纹不易变得醒目。
例如，第2目镜的第2显示部侧的透镜面至少部分地具备菲涅耳透镜部。由此，能够使第2目镜薄型化，即小型化及轻量化。结果，能够使头部佩戴型显示器装置小型化及轻量化。
例如，在第2目镜的剖视图中，第2目镜的菲涅耳透镜部的上升面相对于第2目镜的光轴倾斜，以使第1目镜侧的第2目镜的菲涅耳透镜部的上升面不朝向观察者的前方观看状态的瞳孔。由此，第1目镜侧、即信息识别能力较高的视野中央侧的菲涅耳透镜部的环状条纹对于观察者不易变得醒目。
例如，在第2目镜的菲涅耳透镜部的多个V字槽中，与距第1目镜较近侧的V字槽的深度相比，距第1目镜较远侧的V字槽的深度较大。由此，通过使第1目镜较远侧、即信息识别能力较低的视野的边界附近的V字槽的深度变大(通过使V字槽的总数减少)，第2目镜的制作时间被缩短。结果，能够降低第2目镜的制造成本。
例如，第1目镜和第2目镜配置为，第1目镜的观察者侧透镜面和第2目镜的观察者侧透镜面从观察者侧观察时，在该观察者的上下方向的视野整体或视野的中央部在水平方向上连续。由此，即使使视线在上下方向上移动，观察者也能够将透过了第1目镜的第1图像和透过了第2目镜的第2图像以在水平方向上连续的状态观看。
例如，具备第1目镜和第2目镜被部分性地切断而形成的切断部，通过在该切断部第1目镜与第2目镜相互抵接，第1目镜和第2目镜的各自的观察者侧的透镜面从观察者侧观察时在该观察者的上下方向的视野整体或视野的中央部在水平方向上连续。由此，观察者能够将透过了第1目镜的第1图像和透过了第2目镜的第2图像以在水平方向上连续的状态观看。
例如，第1目镜具备上侧部分、下侧部分及第2目镜侧的部分被切断而形成的上侧切断部、下侧切断部及第2目镜侧切断部，第2目镜具备上侧部分、下侧部分及第1目镜侧的部分被切断而形成的上侧切断部、下侧切断部及第1目镜侧切断部。并且，第1目镜的第2目镜侧切断部与第2目镜的第1目镜侧切断部抵接。
第2目镜被部分地切断，例如在第2目镜的光轴方向观察是“D”字形状。由此，第2目镜被紧凑化，并且关于水平方向能够具备较宽的观察视角。
例如，第1显示部与第1目镜之间的光传播空间和第2显示部与第2目镜之间的光传播空间被相互分离。由此，抑制从第1显示部射出的光的一部分入射到第2目镜中、和从第2显示部射出的光的一部分入射到第1目镜中。结果，观察者能够经由第1目镜观看良好的第1图像，并且能够经由第2目镜观看良好的第2图像。
例如，第1显示部和第2显示部是1个共用的曲面显示器，第1显示图像和第2显示图像被显示在曲面显示器的不同的位置。由此，与第1显示部和第2显示部是分别独立的显示器的情况相比，使显示器的控制简洁化。例如，显示器的控制电路是1个就足够。
例如，曲面显示器也可以是具备挠性的柔性显示器。
例如，头部佩戴型显示器装置具有取得原始图像的原始图像取得部、从原始图像中提取一部分共用的第1图像及第2图像的显示图像提取部、和将第1图像及第2图像的尺寸修正以使第2图像比第1图像小的图像尺寸修正部。由此，观察者能够将第1及第2图像以连续的状态没有违和感地观看。
例如，显示图像提取部从原始图像中提取第1图像及第2图像，以使观察者经由第2目镜能看到的第2图像的水平方向的尺寸比观察者经由第1目镜能看到的第1图像的水平方向的尺寸小。由此，第1图像和第2图像之间的边界被配置到从信息识别能力较高的视野的中央靠外侧，该边界不易被观察者辨识。
例如，具有将第1图像及第2图像基于第1目镜及第2目镜的像差特性修正的像差修正部。由此，观察者能够将第1及第2图像以连续的状态没有违和感地观看。
例如，具有基于第1显示部及第2显示部的视场角特性调整第1图像及第2图像的色调的图像色调调整部，以将第1图像及第2图像以相同的色调投影到眼球的视网膜上。由此，观察者能够将第1及第2图像以连续的状态没有违和感地观看。
例如，第1目镜及第2目镜具备进行基于第1显示部及第2显示部的视场角特性决定的色调调整的薄膜、涂层或滤光器，以将第1图像及第2图像以相同的色调投影到眼球上。由此，观察者能够将第1及第2图像以连续的状态没有违和感地观看。
以下，适当参照附图详细地说明实施方式。但是，有时省略不需要的详细的说明。例如，有时省略对于已经周知的事项的详细说明及实质上相同的结构的重复说明。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，使本领域技术人员的理解变容易。
另外，发明者们为了本领域技术人员充分理解本公开而提供了附图及以下的说明，但这并不是要限定权利要求书所记载的主题。
(第1实施方式)
图1概略地表示有关第1实施方式的头部佩戴型显示器装置的结构。图1还表示适当地佩戴在观察者的头部上的状态的头部佩戴型显示器装置。
另外，在图中，表示了由相互正交的X轴、Y轴及Z轴构成的X－Y－Z坐标系。X轴方向为以观察者为基准的水平面中的前后方向，Y轴方向为水平面中的左右方向，Z轴方向为与水平面正交的上下方向。该X－Y－Z坐标系并非限定本公开，而只是为了帮助理解本公开。因而，图1表示对进行前方观看的观察者从上方进行观察的头部佩戴型显示器装置。
如图1所示，有关本实施方式的头部佩戴型显示器装置10被佩戴到观察者的头部上，具体而言以将观察者的左右的眼球e(L)、e(R)覆盖的方式被佩戴到头部上。
如图1所示，头部佩戴型显示器装置10具有佩戴在观察者的头部上的主体部12，在该主体部12内，具有左眼用及右眼用的显示器14、16、左眼用及右眼用的第1目镜18、20、和左眼用及右眼用的第2目镜22、24。此外，尽管详细情况将后述，但通过将左眼用的第1目镜18与第2目镜22组合而构成左眼用的目镜阵列26，通过将右眼用的第1目镜20与第2目镜24组合而构成右眼用的目镜阵列28。
另外，左眼用的光学系统和右眼用的光学系统除了是左右对称以外，实质上是相同的。即，显示器14、16实质上是相同的，第1目镜18、20实质上是相同的，并且第2目镜22、24实质上是相同的。因此，接下来以左眼用的光学系统为中心进行说明，关于右眼用的光学系统省略说明。
图2及图3表示头部佩戴型显示器装置10的左眼用的光学系统。图2表示观察者观看前方(X轴方向)的状态，图3表示观察者观看外侧斜前方(相对于X轴方向倾斜约15度的水平方向)的状态。
如图2所示，在观察者的眼球e(L)的前方，配置有显示器14和左眼用目镜阵列26(第1及第2目镜18、22)。
另外，这样在本说明书中，有时将头部佩戴型显示器装置的构成要素各自的位置以观察者的眼球(或其瞳孔)的位置为基准进行说明。此时，构成要素的位置以头部佩戴型显示器装置被适当地佩戴在观察者的头部上时的该观察者的眼球的位置为基准。因而，头部佩戴型显示器装置10构成为，被适当地佩戴到观察者的头部上、即相对于头部被适当地定位。例如，头部佩戴型显示器装置10如图1所示，具备与观察者的鼻子卡合的鼻垫30及挂在耳朵上的耳垫32、34。
在本实施方式的情况下，显示器14如图4所示，是关于水平方向(在水平面(X－Y平面)上)弯曲的带状的曲面液晶显示器。显示器14具备显示图像的显示画面14a。尽管详细情况将后述，但在显示画面14a中，包括显示被投影到第1目镜18上的第1图像的第1显示区域(第1显示部)14b、和显示被投影到第2目镜22上的第2图像的第2显示区域(第2显示部)14c。由此，在显示画面14a的不同的位置显示第1及第2图像。另外，显示器14也可以是具备挠性的柔性液晶显示器。此外，并不限于液晶显示器，也可以是OLED(Organic Light EmittingDiode：有机发光二极管)显示器。
如图2所示，显示器14的第1显示区域14b以朝向观察者的前方观看状态的眼球e(L)的瞳孔p(L)的状态配置在该瞳孔p(L)的前方。在本实施方式的情况下，显示画面14a的第1显示区域14b以与前方观看状态的眼球e(L)的视线方向S大致正交的方式配置。
另一方面，显示器14的第2显示区域14c朝向观察者的前方观看状态的眼球e(L)的瞳孔p(L)的状态下，配置在该瞳孔p(L)的水平方向的外侧斜前方。在本实施方式的情况下，第2显示区域14c以与相对于观察者的前方观看状态的眼球e(L)的视线方向S向水平约70度外侧(耳侧)倾斜的方向大致正交的方式配置。
如图2所示，左眼用目镜阵列26的第1目镜18被配置在显示器14的第1显示区域14b与观察者的眼球e(L)的瞳孔p(L)之间。由此，第1目镜18将显示在第1显示区域14b中的第1图像向瞳孔p(L)放大投影。在本实施方式的情况下，第1目镜18还以其光轴C1与前方观看状态的观察者的眼球e(L)的视线方向S大致一致的方式配置。即，第1目镜18的光轴C1与显示画面14a的第1显示区域14b大致正交。另外，图2中图示的显示器14在部分上是平面，但并不限于此。显示器14也可以其整体具有曲面形状(详细情况后述)。
另外，在本说明书中，透镜的“光轴”是指与将正交于前侧透镜面(显示器侧透镜面)而入射的平行光透过透镜并在后侧透镜面(观察者侧透镜面)侧所结的焦点(后侧焦点)、与正交于后侧透镜面而入射的平行光透过透镜并在前侧透镜面侧所结的焦点(前侧焦点)连结的直线一致的轴。
另一方面，左眼用目镜阵列26的第2目镜22被配置在显示器14的第2显示区域14c与观察者的眼球e(L)的瞳孔p(L)之间。由此，第2目镜22将显示在第2显示区域14c上的第2图像向瞳孔p(L)放大投影。在本实施方式的情况下，第2目镜22还以其光轴C2相对于前方观看状态的观察者的眼球e(L)的视线方向S(即第1目镜18的光轴C1)向外侧倾斜、例如向外侧倾斜约60度的方式配置。即，尽管理由将在后文叙述，但第2目镜22的光轴C2不与显示画面14a的第2显示区域14c正交。
在本实施方式的情况下，该左眼用的第1及第2目镜18、22的光轴C1、C2和右眼用的第1及第2目镜20、24的光轴都位于大致同一平面(X－Y平面)上。
此外，显示器14的第1显示区域14b的两端相对于从观察者的瞳孔p(L)穿过第1目镜18的端部的光路L1、L2配置在第1目镜18的光轴C1的相反侧。显示器14的第2显示区域14c的两端相对于从观察者的瞳孔p(L)穿过第2目镜22的端部的光路L3、L4配置在第2目镜22的光轴C2的相反侧。
进而，显示器14的第1显示区域14b的距第2显示区域14c较近的端部及显示器14的第2显示区域14c的距第1显示区域14b较近的端部，配置在从观察者的瞳孔p(L)穿过第1目镜18的第2目镜22侧的端部的光路L2与从该瞳孔p(L)穿过第2目镜22的第1目镜18侧的端部的光路L3之间的区域中。
通过这样的左眼用目镜阵列26的第1及第2目镜18、22，将分别显示在显示器14的第1及第2显示区域14b、14c中的第1及第2图像以在水平方向上连续的状态(连结的状态)投影到眼球e(L)的视网膜上。
另外，如图2所示，从显示器14的第1显示区域14b朝向第1目镜18的光传播的空间(第1显示区域14b与第1目镜18之间的光传播空间)与从第2显示区域14c朝向第2目镜22的光传播的空间(第2显示区域14c与第2目镜22之间的光传播空间)相互分离。具体而言，被光遮蔽板36分离。即，光遮蔽板36配置在从观察者的瞳孔p(L)穿过第1目镜18的第2目镜22侧的端部的光路L2与从该瞳孔p(L)穿过第2目镜22的第1目镜18侧的端部的光路L3之间的区域中。由此，抑制例如从第1显示区域14b射出的光的一部分入射到第2目镜22中，此外抑制从第2显示区域14c射出的光的一部分入射到第1目镜18中。结果，观察者能够经由第1目镜18看到良好的第1图像，并且能够经由第2目镜22看到良好的第2图像。
左眼用目镜阵列26(第1及第2目镜18、22)还基于观察者、即人的视觉特性而设计使用。因此，作为目镜阵列26的详细的说明的前准备，对人的视觉特性进行说明。
图5表示人的两眼视野。如图5所示，人的两眼视野关于水平方向是约200度的区域(左侧及右侧分别为约100度以内的区域)，关于上下方向是约125度的区域(上侧是约50度以内、下侧是约75度以内的区域)。另外，水平方向上的视野的边界附近的对象不是用两眼、而是仅用单眼辨识。即，关于单眼的水平方向的视野，鼻侧是约60度以内，耳侧(外侧)是约100度以内。
两眼视野基于人的信息识别能力，大体分为4个区域。从信息识别能力较高侧起，依次将视野分为：视野中央的辨别视野A1、辨别视野A1周边的有效视野A2、有效视野A2周边的引导视野A3和引导视野A3周边的辅助视野A4。
视野中央的辨别视野A1其上下左右分别是约5度以内的区域，是视力及颜色的辨别等的信息识别能力最好的区域。
该辨别视野A1周边的有效视野A2是左侧及右侧分别为约15度以内、上侧为约8度以内、下侧为约12度以内的区域，是仅通过眼球运动(不进行头部运动)就能够捕捉瞬间呈现的对象的区域。
该有效视野A2周边的引导视野A3是左侧及右侧分别为约50度以内、上侧为约35度以内、下侧为约50度以内的区域，是能够仅判定所呈现的对象的存在，给人的空间坐标感觉带来影响、即引起立体感及临场感等的宽视野效果的区域。
该引导视野A3周边、最外侧的辅助视野A4，是对所呈现的对象的感知极度地下降，有强的刺激才会知晓其存在的区域。
此外，图6是表示相对于人的眼球靠鼻侧的多个水平位置(角度位置)各自的分辨率特性的图(人間計測ハンドブック，朝倉書店，産業技術総合研究所人間福祉医工学研究部門編集，P.169)。
如图6所示，在人的视野的中心(0度)，即使是空间频率较高且对比度较低的条纹图案也能够辨识，但如果从中心离开1.5度，则可辨识的最大空间频率减半。进而，如果从中心离开30度，则最大空间频率减小到约20分之1。
如果遵循图5及图6所示的视觉特性，则与作为约30度的区域(左侧及右侧分别为约15度以内的区域)的有效视野A2内相比，可知在其外侧，可辨识的图像的分辨率(最大空间频率)下降。因而，可知将存在于超过约30度的视野的区域中的对象理想地成像到观察者的眼球的视网膜上的必要性较低。
考虑以上这样的视觉特性，左眼用目镜阵列26(即第1及第2目镜18、22)如以下这样构成。
首先，如图2所示，左眼用目镜阵列26(即第1及第2目镜18、22)被配置在前方观看状态的眼球e(L)单独状态的160度的视野内(外侧为约100度以内、鼻侧为约60度以内的区域)中。此外，在前方观看状态的眼球e(L)中，左眼用目镜阵列26的观察视角θ是约150度。其中，第1目镜18的观察视角θ1是约90度，第2目镜22的观察视角θ2是约60度。
另外，在本说明书中，“观察视角”是由透镜与瞳孔之间的距离(眼距：eye relief)决定的角度，是指透镜能够将图像成像到视网膜上的角度。此外，在本说明书中，“成像”是指在视网膜上形成与显示在显示器上的图像的形状相似的形状的像(即，观察者能够经由透镜观看到鲜明的图像)。
此外，目镜阵列26的第2目镜22在本实施方式的情况下，设在主体部12上，以达到前方观看状态的眼球e(L)的外侧约100度的视野的边界。在本实施方式的情况下，第2目镜22的一部分越过外侧约100度的视野的边界而存在于视野外。另一方面，如图3所示，当视线方向S向外侧最大倾斜时(当向外侧倾斜约15度时)，第2目镜22其整体存在于视野内。
第1目镜18的观察视角θ1只要是约60度～约120度(外侧及鼻侧分别是约30度～约60度)的范围就可以。观察者在头部佩戴型显示器装置10的使用中几乎都是在观看前方。因而，第1目镜18至少配置在信息识别能力较高的前方观看状态的眼球e(L)的辨别视野A1及有效视野A2内。在观察视角θ1为约60度的情况下，第1目镜18在水平方向上配置在辨别视野A1、有效视野A2及引导视野A3的一部分中。此外，在120度的情况下，第1目镜18在水平方向上被配置在辨别视野A1、有效视野A2、引导视野A3及辅助视野A4的一部分中。
另外，如图3所示，第1目镜18的观察视角θ1优选的是约90度以上，以使得当视线方向S在水平方向上最大倾斜时(向外侧或鼻侧倾斜了约15度时)，第1目镜18存在于辨别视野A1及有效视野A2内。由此，由第1目镜18投影的第1图像和由第2目镜投影的第2图像的边界存在于有效视野A2外侧的引导视野A3。由此，第1图像与第2图像之间的边界对于观察者变得不醒目(与边界存在于有效视野A2的情况相比)。结果，观察者能够没有违和感地将在水平方向上连续的第1图像和第2图像作为1个图像来观看。
此外，在图2中，配置为，使第1目镜18的光轴C1与第2目镜22的光轴C2的交点位于观察者的瞳孔p(L)上，但并不限定于此。例如，也可以如图3那样，考虑当观察者的瞳孔p(L)在水平方向上移动时，配置为第2目镜22的光轴C2穿过在观察者的水平方向上移动后的瞳孔p(L)上。进而，也可以配置为，使第1目镜18的光轴C1和第2目镜22的光轴C2不存在于同一平面上。
图7概略地表示从观察者侧观察的(X轴方向观察的)头部佩戴型显示器装置10。具体而言，图7表示由第1目镜18与第2目镜22的组合构成的左眼用目镜阵列26、和由第1目镜20与第2目镜24的组合构成的右眼用透镜阵列28。此外，图8A及图8B表示第1目镜18，图9A及图9B表示第2目镜22。
如图7所示，左眼用透镜阵列26构成为(第1目镜18和第2目镜22配置为)，使第1目镜18的观察者侧透镜面18b和第2目镜22的观察者侧透镜面22b从观察者侧观察时在该观察者的上下方向的视野整体或视野的中央部(例如至少上下方向的辨别视野A1及有效视野A2(约20度：上侧为约8度以内、下侧为约12度以内的区域))中在水平方向上连续。
为此，在本实施方式的情况下，如图8B及图9B所示，第1目镜18和第2目镜22被部分地切断(具备切断部)，在该切断部，第1目镜18与第2目镜22相互接触。在图8B及图9B中，表示了用来将第1及第2目镜18、22切断的切断线CL1、CL2。
具体而言，在第1目镜18中，其上侧部分、下侧部分、左侧部分(耳侧部分)及右侧部分(鼻侧部分)被切掉。由此，第1目镜18具备上侧切断部18e、下侧切断部18f、左侧切断部(即第2目镜22侧的切断部)18g及右侧切断部18h。
另一方面，在第2目镜22中，其上侧部分、下侧部分及右侧部分(鼻侧部分)被切掉。由此，第2目镜22具备上侧切断部22d、下侧切断部22e及右侧切断部(即第1目镜18侧的切断部)22f。
另外，如图9B所示，第2目镜22作为距第1目镜18较远侧的左侧部分(耳侧部分)没有被切掉。因此，作为距第1目镜18较远侧的(相对于右侧切断部22f相反侧的)第2目镜22的左侧端，在其光轴C2方向观察是曲线形状。即，第2目镜22在其光轴C2方向观察是大致“D”字形状。结果，在第2目镜22中，上下方向的中央的水平方向(透镜径向)的宽度W1比上端及下端的水平方向的宽度W2大。由此，第2目镜22通过部分性的切断而成为紧凑的尺寸，同时关于水平方向能够具有较宽的观察视角。
如上述那样，通过将第1目镜18和第2目镜22切断而使其相互接触，第1目镜18的观察者侧透镜面18b和第2目镜22的观察者侧透镜面22b从观察者侧观察时能够在该观察者的上下方向的视野整体或视野的中央部在水平方向上连续。具体而言，通过第1目镜18的左侧切断部18g与第2目镜22的右侧切断部22f相互接触，如图7所示，能够在水平方向上连续。
结果，即使视线方向S在上下方向上变化，观察者也能够将透过了第1目镜18的第1图像和透过了第2目镜22的第2图像以在水平方向上连续的状态、即作为1个图像没有违和感地观看。
另外，如图8B及图9B所示，第1目镜18及第2目镜22的上侧部分及下侧部分、即从观察者侧观察时从该观察者的上下方向的视野(在本实施方式的情况下是约90度的视野)溢出的部分被切掉。由此，能够使第1目镜18及第2目镜22轻量化及小型化。结果，能够使头部佩戴型显示器装置10轻量化及小型化。
如图8A及8B所示，第1目镜18在其显示器侧透镜面18a上至少部分性地具备菲涅耳透镜部。在本实施方式的情况下，第1目镜18在其显示器侧透镜面18a上具备凸透镜部18c和菲涅耳透镜部18d。此外，在观察者侧透镜面18b上具备凸透镜部。
具体而言，在显示器侧透镜面18a的中央配置有凸透镜部18c，在该凸透镜部18c的外侧配置有菲涅耳透镜部18d。此外，该凸透镜部18c的光轴和菲涅耳透镜部18d的光轴与第1目镜18的光轴C1一致。即，第1目镜18的显示器侧透镜面18a是以光轴C1为中心的旋转对称形状。
此外，在本实施方式的情况下，如图2所示，第1目镜18的凸透镜部18c存在于前方观看状态的眼球e(L)的辨别视野A1及有效视野A2内。例如，凸透镜部18c的观察视角α是100度以下。因而，凸透镜部18c的外侧的菲涅耳透镜部18d存在于有效视野A2的外侧的引导视野A3内。这是因为，在辨别视野A1或有效视野A2内存在菲涅耳透镜部18d的情况下，图8A及图8B所示的菲涅耳透镜部18d的多个环状的棱线RL和谷线VL有可能作为环状条纹而对观察者而言变得醒目。结果，有可能损害临场感。
根据这样的第1目镜18，在显示器14的第1显示区域14b中显示的第1图像被放大投影到观察者的眼球e(L)的瞳孔p(L)。此外，通过至少部分性地具备菲涅耳透镜部18d，能够使第1目镜18变薄，由此能够实现轻量化及小型化。例如，相比具备与菲涅耳透镜部18d在光学上等价的凸透镜部Q1的目镜，能够变薄，由此能够实现轻量化及小型化。
如图9B所示，第2目镜22在其显示器侧透镜面22a上至少部分性地具备菲涅耳透镜部。此外，在观察者侧透镜面22b上具备凸透镜部。
在本实施方式的情况下，第2目镜22的菲涅耳透镜部22a不是以光轴C2为中心的旋转对称形状。如果具体地说明，则如图9B所示，菲涅耳透镜部22a的多个环状的棱线RL和谷线VL的中心不与第2目镜22的光轴C2一致。此外，棱线RL与谷线VL之间的上升面22c相对于光轴C2不平行而倾斜。
关于第2目镜22的菲涅耳透镜部22a如上所述具备旋转非对称的形状的理由，参照图10及图11进行说明。
图10表示比较例的菲涅耳透镜122。另外，图10所示的比较例的菲涅耳透镜122是以光轴C2为中心的旋转对称形状，具备与光轴C2平行的上升面122c。图11表示有关本实施方式的第2目镜22。
如图10所示，当观察者观察前方时，比较例的菲涅耳透镜122的光轴C2相对于视线方向S倾斜。即，观察者对第2目镜22的观察者侧透镜面122b进行斜向观看。此时，在前方观看状态的眼球e(L)的引导视野A3中，菲涅耳透镜122的上升面122c朝向瞳孔p(L)。具体而言，上升面122c相对于棱线RL、将谷线VL与瞳孔e(L)连结的直线倾斜。由此，环状的棱线RL与谷线VL不相互重叠而作为高密度的环状条纹被投影到眼球e(L)的视网膜上，因此，观察者容易注意到该高密度的环状条纹。
另一方面，如图11所示，在本实施方式的目镜22的情况下，在前方观看状态的眼球e(L)的引导视野A3的辅助视野A4侧的区域中，菲涅耳透镜部22a的上升面22c几乎不朝向瞳孔p(L)。具体而言，上升面22c相对于棱线RL、将谷线VL与瞳孔e(L)连结的直线大致平行地重叠。即，上升面22c相对于第2目镜22的光轴C2倾斜，以使第1目镜18侧的第2目镜22的菲涅耳透镜部22a的上升面22c不朝向前方观看状态的瞳孔p(L)(第2目镜22的菲涅耳透镜部22a具备旋转非对称的形状)。由此，环状的棱线RL与谷线VL重叠而被作为低密度的环状条纹投影到眼球e(L)的视网膜上，因此，观察者不易注意到该低密度的环状条纹。
另外，如图11所示，在引导视野A3中，菲涅耳透镜部22a的上升面22c几乎不朝向瞳孔p(L)，但在辅助视野A4中上升面22c朝向瞳孔p(L)。但是，由于与引导视野A3相比，在辅助视野A4中观察者的信息识别能力较低，所以在辅助视野A4中环状的棱线R(L)及谷线V(L)对于观察者来说不容易变得醒目。
根据这样的第2目镜22，在显示器14的第2显示区域14c中显示的第2图像被放大投影到观察者的眼球e(L)的瞳孔p(L)。此外，通过至少部分地具备菲涅耳透镜部22a，能够使第2目镜22轻量化及小型化。例如，如图9A及图9B所示，相比具备与菲涅耳透镜部22a在光学上等价的凸透镜部Q2的目镜，能够实现轻量化及小型化。
进而，基于观察者、即图5及图6所示的人的视觉特性，设定第1目镜18与显示器14的第1显示区域14b之间的距离、和第2目镜22与第2显示区域14c之间的距离。参照图12对这一点进行说明。
首先，在本实施方式的情况下，如图12所示，在将第1目镜18与显示器14的第1显示区域14b之间的距离和第2目镜22与第2显示区域14c之间的距离比较的情况下，后者较短。即，第1目镜18与第2目镜22分别具备相互不同的、能够取该距离的光学特性。由此，头部佩戴型显示器装置10的尺寸、特别是左右方向的尺寸被小型化，结果，头部佩戴型显示器装置10被轻量化。
此外，如图12所示，第1目镜18的光轴C1与显示器14的第1显示区域14b大致正交。该第1目镜18与第1显示区域14b之间的距离是为了显示在第1显示区域14b上的第1图像成像到眼球e(L)的视网膜上所需要的(观察者观看鲜明的第1图像所需要的)距离L1f。该距离L1f由第1目镜18与瞳孔p(L)之间的距离L1b和第1目镜18的光学特性决定。
另一方面，第2目镜22的光轴C2不与显示器14的第2显示区域14c正交。具体而言，第2显示区域14c配置为，距第1显示区域14b远的部分比近的部分更接近于第2目镜22。对其理由进行说明。
在图12中，将比较例的显示器14的第2显示区域14c’用双点划线表示。第2目镜22的光轴C2与比较例的显示器14的显示区域14c’正交。该第2目镜22与比较例的第2显示区域14c’之间的距离，是为了比较例的显示在第2显示区域14c’中的第2图像成像到眼球e(L)的视网膜上所需要的距离L2f。该距离L2f由第2目镜22与瞳孔p(L)之间的距离L2b和第2目镜22的光学特性决定。
在本实施方式的情况下，显示器14的第2显示区域14c相对于第2目镜22配置为，至少一部分存在于比比较例的第2显示区域14c’更靠第2目镜22侧。即，第2显示区域14c的至少一部分存在于比第2图像成像在眼球e(L)的视网膜上时的位置更靠第2目镜22侧。
在本实施方式的情况下，在显示器14的第2显示区域14c中距第1显示部14b较近的部分、也就是向前方观看状态的眼球e(L)的引导视野A3内的第2目镜22的部分投影第2图像的一部分的部分14ca，大致存在于距第2目镜22为距离L2f的位置。其以外的部分(距第1显示部14b较远的部分)、即向辅助视野A4内的第2目镜22的部分投影第2图像的其余部分的部分，存在于比距离L2f靠第2目镜22侧。
因而，在距第1显示部14b较远的部分上显示的第2图像的部分经由辅助视野A4内的第2目镜22的部分，被不鲜明地投影到眼球e(L)的视网膜上。但是，由于原本观察者(即人)不能明确地识别辅助视野A4内的对象，所以不发生问题。另一方面，通过显示器14的第2显示区域14c与第2目镜22接近，相比比较例的第2显示区域14c’的情况，能够使头部佩戴型显示器装置10关于左右方向的尺寸小型化，结果能够轻量化。
另外，在本实施方式的情况下，如图12所示，第2目镜22的一部分存在于前方观看状态的眼球e(L)的引导视野A3内。为此，显示器14的第2显示区域14c部分地存在于比距用来在眼球e(L)的视网膜上成像第2图像的第2目镜22的距离L2f更靠第2目镜22侧。但是，在第2目镜22仅存在于辅助视野A4内的情况下(即第1目镜18的观察视角θ1是100度以上的情况下(第1目镜18存在于辨别视野A1、有效视野A2及引导视野A3的情况下))并不限于此。在此情况下，显示向仅存在于辅助视野A4内的第2目镜22投影的第2图像的第2显示区域14c，也可以其整体存在于比距离L2f靠第2目镜22侧。
到此为止，对有关本实施方式的头部佩戴型显示器装置10的光学系统进行了说明。接着，对关于显示在显示器14、16上的图像的图像处理进行说明。
有关本实施方式的头部佩戴型显示器装置10具备图13所示的图像处理单元50。图像处理单元50具有原始图像取得部52、显示图像提取部54、图像尺寸修正部56、畸变像差修正部58、倍率色差修正部60、色调调整部62、显示位置调整部64和输出部66。
图像处理单元50例如至少由CPU、存储器和安装着它们的电路基板构成。在存储器中，保存图像处理用的程序及图像。通过CPU和存储器基于程序动作，作为图像处理单元50的各构成要素52～66发挥功能。对该构成要素分别说明。
图像处理单元50的原始图像取得部52从外部装置(未图示)取得作为从头部佩戴型显示器装置10向观察者呈现的图像的来源的原始图像。例如，如图14所示，从外部装置取得作为360度全景图像的原始图像Pori。为此，图像处理单元50例如经由HDMI(注册商标)(High－Definition Multimedia Interface：高精度多媒体接口)线缆连接在外部装置上。
图像处理单元50的显示图像提取部54从由原始图像取得部52取得的原始图像Pori中提取在显示器14、16上分别显示的第1及第2图像P1(L)、P2(L)、P1(R)、P2(R)。即，如图1所示，提取在左眼用的显示器14的第1显示区域14b中显示的左眼用的第1图像P1(L)、在第2显示区域14c中显示的左眼用的第2图像P2(L)、在右眼用的显示器16的第1显示区域16b中显示的右眼用的第1图像P1(R)、以及在第2显示区域16c中显示的右眼用的第2图像P2(R)。
具体而言，首先，从图15所示那样360度全景图像Pori中的210度的范围的区域，如图16所示那样提取左眼用的第1及第2图像P1(L)、P2(L)、和右眼用的第1及第2图像P1(R)、P2(R)。即，提取达到观察者的水平方向的视野整体的图像。
另外，如图16所示，左眼用的第1图像P1(L)和右眼用的第1图像P1(R)是在左眼的正面和右眼的正面显示的图像，大致是相同的。具体而言，左眼用的第1图像P1(L)和右眼用的第1图像P1(R)是以考虑到视差的微小的偏差量在左右方向上相互错开的图像，以使得对于观察者而言看起来自然。
图像处理单元50的显示图像提取部54还以观察者经由第2目镜22、24能看到的第2图像P2(L)、P2(R)的水平方向的尺寸比观察者经由第1目镜18、20能看到的第1图像P1(L)、P1(R)的水平方向的尺寸小的方式，从原始图像Pori提取这4个图像。
在本实施方式的情况下，显示图像提取部54将左眼用及右眼用的第1图像P1(L)、P1(R)以约90度的角度范围的大小提取，此外将左眼用及右眼用的第2图像P2(L)、P2(R)以约60度的角度范围的大小提取。第1图像P1(L)、P1(R)的角度范围对应于第1目镜18、20的约90度的观察视角θ1，第2图像P2(L)、P2(R)的角度范围对应于第2目镜22、24的约60度的观察视角θ2。
由此，左眼用的第1图像P1(L)与左眼用的第2图像P2(L)之间的边界被配置在从信息识别能力较高的视野的中央靠外侧(左侧)。结果，与第2图像P2(L)的角度范围比第1图像P1(L)的角度范围大的情况相比，上述边界更不易被观察者辨识。同样，右眼用的第1图像P1(R)与右眼用的第2图像P2(R)之间的边界被配置在从视野的中央靠外侧(右侧)。结果，与第2图像P2(R)的角度范围比第1图像P1(R)的角度范围大的情况相比，上述边界更不易被观察者辨识。
图像处理单元50的显示图像提取部54还如图16所示，以一部分(交叉阴影部分)共用的方式从原始图像Pori提取左眼用的第1及第2图像P1(L)、P2(L)。此外，图像处理单元50的显示图像提取部54以一部分(交叉阴影部分)共用的方式从原始图像Pori提取右眼用的第1及第2图像P1(R)、P2(R)。关于其理由，举左眼用的第1及第2图像P1(L)、P2(L)为例，一边参照图17(a)～图17(c)及图18(a)～图18(c)一边说明。
图17(a)～图17(c)表示没有共用的部分的比较例的左眼用的第1及第2图像P1(L)’、P2(L)’。另一方面，图18(a)～图18(c)表示一部分共用的本实施方式的左眼用的第1及第2图像P1(L)、P2(L)。
图17(a)表示第1及第2图像P1(L)’、P2(L)’、第1及第2目镜18、22与眼球e(L)的位置关系。当观察者观看前方时(实线)，如图17(b)所示，对于观察者而言，第1图像P1(L)’和第2图像P2(L)’看起来连续。
如果观察者将视线朝向斜前方(双点划线)，则如图17(c)所示，对于观察者而言，第1图像P1(L)’和第2图像P2(L)’看起来离开，并且第1图像P1(L)’的第2图像P2(L)’一侧的部分看起来缺失。
这种现象如图17(a)所示，在观察者的视线方向变为斜前方(双点划线)时，通过观察者经由第1及第2目镜18、22能看到的显示器14的显示画面14a上的区域变化而发生。因而，发生虽然在前方观看的情况下第1及第2图像P1(L)’、P2(L)’看起来连续、但在斜前方观看的情况下这些图像看起来不连续的现象。
这样，考虑如果观察者的视线方向变化则该观察者经由第1及第2目镜18、22能看到的显示器14的显示画面14a上的区域变化，如图18(a)所示，本实施方式的第1及第2图像P1(L)、P2(L)包含共用的部分(交叉阴影部分)。第1图像P1(L)在第2图像P2(L)侧包含共用部分，第2图像P2(L)在第1图像P1(L)侧包含共用部分。
当观察者观看前方时(实线)，如图18(b)所示，对于观察者，看到的是连续状态的包含共用部分的第1图像P1(L)和共用部分缺失的第2图像P2(L)。
另一方面，当观察者观看斜前方时(双点划线)，如图18(c)所示，对于观察者，看到的是连续状态的共用部分缺失的第1图像P1(L)和包含共用部分的第2图像P2(L)。
因而，通过第1图像P1(L)和第2图像P2(L)包含共用部分(交叉阴影部分)，即使视线的方向变化，对于观察者，第1图像P1(L)和第2图像P2(L)也看起来为连续。
回到图13，图像处理单元50的图像尺寸修正部56将这些图像修正，以使第2图像P2(L)、P2(R)比第1图像P1(L)、P1(R)小。
如图1所示，在左眼用的光学系统中，相比显示器14的第1显示区域14b与第1目镜18之间的距离，第2显示区域14c与第2目镜22之间的距离较短。因此，在显示在第1显示区域14b中的第1图像P1(L)和显示在第2显示区域14c中的第2图像P2(L)是相同的尺寸的情况下，第2图像P2(L)相比第1图像P1(L)被较大地放大并投影到观察者的眼球e(L)的视网膜上。同样，在右眼的光学系统中，也是第2图像P2(R)相比第1图像P1(R)被较大地放大并投影到观察者的眼球e(R)的视网膜上。
所以，图像尺寸修正部56如图19所示那样将这些图像的尺寸修正以使第2图像P2(L)、P2(R)比第1图像P1(L)、P1(R)小，以使得眼球e(L)，e(R)的视网膜上的尺寸相同。例如，将第2图像P2(L)、P2(R)缩小或将第1图像P1(L)、P1(R)放大。图像的缩小倍率或放大倍率由第1及第2目镜18、20、22、24的光学特性决定。由此，观察者能够将第2图像P2(L)、第1图像P1(L)、第1图像P1(R)、第2图像P2(R)以连续的状态没有违和感地观看。
回到图13，图像处理单元50的畸变像差修正部58及倍率色差修正部60基于第1及第2目镜18、20、22、24的像差特性将第1及第2图像P1(L)、P1(R)、P2(L)、P2(R)修正。
由透镜产生的像差被大体分为作为单色光也会发生的像差的畸变像差、和由光的波长的差异发生的倍率色差。畸变像差修正部58及倍率色差修正部60将第1及第2图像P1(L)、P1(R)、P2(L)、P2(R)修正，以将由该透镜发生的畸变像差和倍率色差抵消(消除)。即，将这些图像修正，以使得与使用了没有发生像差的理想的透镜时大致同等的第1及第2图像P1(L)、P1(R)、P2(L)、P2(R)，可以经由第1及第2目镜18、20、22、24被投影到眼球e(L)，e(R)的视网膜。
例如，可以考虑通过第1及第2目镜18、20、22、24、如图19所示那样长方形状的第1及第2图像P1(L)、P1(R)、P2(L)、P2(R)变形为线轴形状而被投影到眼球e(L)、e(R)的视网膜上的畸变像差的情况。
在此情况下，畸变像差修正部58如图20所示，将第1及第2图像P1(L)、P1(R)、P2(L)、P2(R)修正为酒杯形状。由此，酒杯形状的这些第1及第2图像通过第1及第2目镜18、20、22、24变形为长方形状而被投影到眼球e(L)，e(R)的视网膜上。即，使图像变形为线轴形状的畸变像差被抵消(消除)。
倍率色差修正部60作为倍率色差修正而将第1及第2图像P1(L)、P1(R)、P2(L)、P2(R)的各像素的RGB值修正。具体而言，对这些图像进行倍率色差修正，以使得通过第1及第2目镜18、20、22、24发生色像差后的第1及第2图像P1(L)、P1(R)、P2(L)、P2(R)上的各像素的RGB值与倍率像差修正前的这些的图像(例如由显示图像提取部54提取后的图像)的各像素的RGB值大致一致。例如，在倍率色差修正中，以绿色(G)的倍率为基准，调整红色(R)和蓝色(B)的倍率。
通过这些畸变像差修正部58和倍率色差修正部60，观察者能够将第2图像P2(L)、第1图像P1(L)、第1图像P1(R)、第2图像P2(R)以连续的状态没有违和感地观看。
图像处理单元50的色调调整部62基于显示器14、16的视场角特性，调整第1及第2图像P1(L)、P1(R)、P2(L)、P2(R)的色调、例如亮度或色度等。
在本实施方式的情况下，显示器14、16由液晶显示器构成。此外，如图1所示，显示器14、16的第1显示区域14b、16b上的第1图像P1(L)、P1(R)由观察者以大致90度的视场角辨识，但第2显示区域14c、16c上的第2图像P2(L)、P2(R)以与90度不同的视场角辨识。
结果，第1图像P1(L)、P1(R)和第2图像P2(L)、P2(R)被以不同的色调投影到眼球e(L)、e(R)的视网膜上，由此观察者有可能因色调的差异而产生违和感。
作为其对策，色调调整部62调整这些图像的色调，以将第1及第2图像P1(L)、P1(R)、P2(L)、P2(R)以大致相同的色调投影到观察者的眼球e(L)、e(R)的视网膜上。
另外，在显示器14、16是不论怎样的视场角都看起来为相同的色调的OLED显示器的情况下，可以将该色调调整部62省略。
此外，也可以代替色调调整部62而在第1及第2目镜18、20、22、24中具备能够调整第1及第2图像P1(L)、P1(R)、P2(L)、P2(R)的色调的薄膜、涂层或滤光器。
图像处理单元50的显示位置调整部64调整第1及第2图像P1(L)、P1(R)、P2(L)、P2(R)在显示器14、16的显示画面14a、16a上的显示位置。即，调整显示位置，以使观察者能将这些图像连续地看到。
图像处理单元50的输出部66将尺寸及像差被修正、色调及显示位置被调整后的第1及第2图像P1(L)、P1(R)、P2(L)、P2(R)向显示器14、16输出。
通过进行以上这样的图像处理单元50的图像处理，观察者能够以连续的状态看到第2图像P2(L)、第1图像P1(L)、第1图像P1(R)、第2图像P2(R)，即没有违和感地看到如图21所示那样的达到水平方向的视野整体的图像。
另外，图像处理单元50既可以设在头部佩戴型显示器装置10的主体部12内，也可以设在主体部12的外部。在主体部12的外部设置图像处理单元50的情况下，头部佩戴型显示器装置10和图像处理单元50经由有线或无线被连接。在将图像处理单元50设在外部的情况下，头部佩戴型显示器装置10被轻量化(与设在内部的情况相比)，头部佩戴型显示器装置10的使用感提高。
根据以上那样的本实施方式，在头部佩戴型显示器装置中，能够在抑制大型化及重量增加的同时，给观察者提供进一步的临场感。
另外，本公开的实施方式并不限定于上述实施方式。
例如，如图4所示，在上述实施方式的情况下，显示器14(16)关于水平方向(在水平面(X－Y平面)上)弯曲，但关于上下方向(Z轴方向)是平坦的。但是，本公开的实施方式并不限于此。
(第2实施方式)
图22表示有关第2实施方式的头部佩戴型显示器装置的显示器。
如图22所示，显示器114是关于水平方向(X轴方向、Y轴方向)及上下方向(Z轴方向)弯曲的带状的曲面显示器。与上述实施方式同样，具备显示画面114a，在该显示画面114a中，包括显示向第1目镜投影的第1图像的第1显示区域114b、和显示向第2目镜投影的第2图像的第2显示区域114c。显示器114例如是具备挠性的液晶显示器或OLED显示器。
图22所示的显示器114不仅是水平方向，在上下方向上也能够将第1及第2目镜的显示器侧透镜面覆盖。因此，能够遍及观察者的上下方向的视野整体将图像呈现给该观察者。由此，能够给观察者提供进一步的临场感(与显示器关于上下方向是平坦的情况相比)。
此外，在上述实施方式的情况下，如图1所示，头部佩戴型显示器装置10具有左眼用的显示器14和右眼用的显示器16。代之，也可以是1个显示器呈现左眼用的图像和右眼用的图像。
(第3实施方式)
图23表示有关第3实施方式的头部佩戴型显示器装置的显示器。
如图23所示，显示器214具备显示画面214a。在该显示画面214a的左侧部分，包括显示向左眼用的第1目镜投影的左眼用的第1图像的左眼用的第1显示区域214b、和显示向左眼用的第2目镜投影的左眼用的第2图像的左眼用的第2显示区域214c。另一方面，在显示画面214a的右侧部分，包括显示向右眼用的第1目镜投影的右眼用的第1图像的右眼用的第1显示区域214d、和显示向右眼用的第2目镜投影的右眼用的第2图像的右眼用的第2显示区域214e。
这样，由于1个显示器214显示左眼用和右眼用的图像，所以与对左眼和右眼分别设置显示器的情况相比，显示器的控制被简洁化(例如，显示器的控制电路是1个就足够)。此外，在左眼用的显示器和右眼用的显示器的情况下，需要考虑两台显示器之间的个体差异而将各个显示器的画质微调，但如果是1个显示器214则不再需要该动作。
关于显示器而言，也可以使用平板状的显示器。
(第4实施方式)
图24表示有关第4实施方式的头部佩戴型显示器装置。另外，除了显示器以外的其他构成要素与图1所示的实施方式的构成要素实质上是相同的，所以赋予相同的标号。
如图24所示，有关第4实施方式的头部佩戴型显示器装置310具有3个平板状显示器314、315、316。
显示器314在朝向前方观看状态的眼球e(L)、e(R)的瞳孔p(L)、p(R)的同时，配置在这些瞳孔p(L)、p(R)的前方。显示器314还在其显示画面上具备显示向左眼用的第1目镜18投影的左眼用的第1图像的左眼用的显示区域314a、和显示右眼用的第1图像的右眼用的显示区域314b。
显示器315在朝向前方观看状态的左眼的眼球e(L)的瞳孔p(L)的同时，配置在该瞳孔p(L)的外侧斜前方。显示器315还在其显示画面上具备显示向左眼用的第2目镜22投影的左眼用的第2图像的显示区域315a。
显示器316在朝向前方观看状态的右眼的眼球e(R)的瞳孔p(R)的同时，配置在该瞳孔p(R)的外侧斜前方。显示器316还在其显示画面上具备显示向右眼用的第2目镜24投影的右眼用的第2图像的显示区域316a。
显示器314、315、316分别是平板状，所以制造较容易，因此制造成本较便宜。
关于制造成本，还能够降低目镜的制造成本。
例如，如图9A及图9B所示，第2目镜22由于不是以光轴C2为中心的旋转对称形状，所以与旋转对称的透镜相比制造成本较高。具体而言，菲涅耳透镜部22a的制作(即多个环状V字槽的加工)花费时间。特别是，为了使目镜22变薄、此外为了对于观察者不易变得醒目，多个环状V字槽的深度较小。因此，需要加工许多V字槽，其加工花费时间。
作为其对策，图25所示的第2目镜422在菲涅耳透镜部422a的多个V字槽422c中一部分的深度不同。具体而言，与距第1目镜较近侧(观察者的视野的中央侧)的V字槽422c的深度相比，距第1目镜较远侧(视野的边界侧)的V字槽422c’的深度较大。在本实施方式的情况下，如图25所示，与前方观看状态的眼球e(L)的引导视野A3及辅助视野A4内的V字槽422c的深度相比，比辅助视野A4靠外侧的V字槽422c’的深度较大。
该V字槽422c’如图25所示，当观察者观看前方时不存在于视野内，而当观察者将视线变更为外侧斜前方时存在于视野(辅助视野A4)内。此外，该V字槽422c’由于是视野整体的边界(约100度)附近，所以即使深度较大，对于观察者而言也不易变得醒目。
由于菲涅耳透镜部422a的一部分的V字槽422c’的深度与其他相比相对地较大，所以与将全部的V字槽用较小的深度形成的情况相比，形成在第2目镜422上的V字槽的总数减少。
如果具体地说明，则V字槽的深度越小，即V字槽的宽度越小，则结果是，形成在透镜上的V字槽的总数越增加。因而，通过使一部分的V字槽的深度变大(即使宽度变大)(与其他的V字槽相比)，能够减少形成在透镜上的V字槽的总数。因此，菲涅耳透镜的制作时间(加工时间)被缩短。由此，能够降低第2目镜的制造成本。
进而，在上述实施方式的情况下，如图2所示，第2目镜22相对于第1目镜18在水平方向上排列。即，第1目镜18被配置在前方观看状态的眼球e(L)的水平方向的视野的中央侧，第2目镜22被配置在该视野的边界侧。但是，本公开的实施方式并不限于此。例如，也可以第1目镜被配置在上下方向的视野的中央侧，两个第2目镜分别被配置在该视野的上侧边界侧和下侧边界侧。
此外，例如也可以是第1目镜被配置在前方观看状态的眼球的前方，在水平方向的视野的边界侧、上下方向的视野的上侧边界侧及上下方向的视野的下侧边界侧分别配置第2目镜(即，对于单眼，配置4片目镜)。
进而，在上述实施方式的情况下，如图1所示，作为左眼用而使用两片目镜18、22，作为右眼用而使用两片目镜20、24。但是，对于单眼使用的目镜的片数也可以是两片以上。例如，也可以在图1所示的左眼用的第1目镜18与第2目镜22之间设置第3目镜。同样，也可以在右眼用的第1目镜20与第2目镜24之间设置第3目镜。即，本公开广义地讲是一种头部佩戴型显示器装置，是佩戴在观察者的头部上使用的头部佩戴型显示器装置，具有：第1显示部，面对观察者向前方观看的瞳孔而配置在该瞳孔的前方的位置，显示第1图像；第2显示部，面对观察者向前方观看的瞳孔而配置在该瞳孔的斜前方的位置，显示第2图像；第1目镜，配置在瞳孔与第1显示部之间的位置，将第1图像向瞳孔投影；第2目镜，配置在瞳孔与第2显示部之间的位置，将第2图像向瞳孔投影；第2显示部以至少一部分存在于比第2图像成像在观察者的眼球的视网膜上时的位置更靠第2目镜侧的方式相对于第2目镜配置。
如以上这样，作为本公开的技术的例示而说明了实施方式。为此而提供了附图及详细的说明。因而，在附图及详细的说明中记载的构成要素之中，不仅包含对于解决问题所必须的构成要素，还包括为了例示上述技术而对于解决问题不是必须的构成要素。因此，不应因这些非必须的构成要素记载在附图及详细的说明中，就直接认定这些非必须的构成要素为必须的。
此外，上述实施方式是用来例示本公开的技术的，所以在权利要求书或其等价的范围中能够进行各种各样的变更、替换、附加、省略等。
(补充)
在图1中，头部佩戴型显示器装置10具备第1显示部14b、第2显示部14c、第1目镜18和第2目镜22。
在图1中，用户的瞳孔p(L)朝向用户的前方。此时，第1显示部14b被配置在用户的瞳孔p(L)的前方，第2显示部14c被配置在用户的瞳孔p(L)的斜前方。第1目镜18被配置在第1显示部14b与瞳孔p(L)之间，第2目镜22被配置在第2显示部14c与瞳孔p(L)之间。第1显示部14b显示第1图像，经由第1目镜18向瞳孔p(L)投影。第2显示部14c显示第2图像，经由第2目镜22向瞳孔p(L)投影。
在图1或图12中，第2显示部14c与第2目镜22之间的距离越是远离第1显示部14b越短。由此，第2图像的至少一部分被朝向用户的视网膜的后方聚光，被聚焦在用户的视网膜上。这里，所谓“朝向用户的视网膜的后方聚光”，不是意味着光实际到达视网膜的后方，而是意味着假想的聚光面的至少一部分被设定在用户的视网膜的后方。
另外，在如图1所示那样第2目镜22的透镜面具有微细的阶差的情况下，第2显示部14c与第2目镜22之间的距离对应于它们的阶差而稍稍变化。但是，本公开中的“第2显示部与第2目镜之间的距离”相当于忽视了这样的稍稍的变化的情况下的距离，更具体地讲，相当于第2显示部与和第2目镜的阶差的棱线相接的包络面之间的距离。
在图8A及图8B中，第1目镜18是菲涅耳透镜。第1目镜18的透镜面包括包含中心的凸透镜面、包围凸透镜面且朝向外侧排列的多个轮带面、和将邻接的两个轮带面之间分别相连的多个上升面。凸透镜面和多个轮带面起到与单纯的凸透镜同样的功能。这里，所谓“透镜面的中心”，是指透镜面与光轴的交点。在图8A所示的例子中，凸透镜部18c的表面相当于凸透镜面，菲涅耳透镜部18d的表面相当于轮带面及上升面。在图8A所示的例子中，凸透镜面的顶点(即中心)比多个轮带面及多个上升面形成的与多个棱线相接的包络面突出。第1目镜18例如也可以是由图8B的包围线CL1表示那样的矩形。此时，轮带面的至少一部分将凸透镜面部分性地包围。换言之，本公开的“轮带面”也可以不是完全闭合，也可以在透镜的端部中断。
在图9A及图9B中，第2目镜22是菲涅耳透镜。第2目镜22的透镜面包括包含中心的凸透镜面、包围凸透镜面且朝向外侧排列的多个轮带面、和将邻接的两个轮带面之间分别相连的多个上升面。凸透镜面和多个轮带面起到与单纯的凸透镜同样的功能。第2目镜22例如如图9B的包围线CL2所示，是其轮廓的一端为直线形状、相反侧的端部为圆弧形状那样的形状。此时，最外侧的轮带面也可以沿着圆弧形状弯曲。在图9A的单点划线C2的右侧的区域中，上升面的各自的法线向量从垂直于光轴C1朝向的方向向靠近第2显示部14c的方向倾斜。另一方面，在图9A的单点划线C2的左侧的区域中，上升面的各自的法线向量从垂直于光轴C2朝向的方向向靠近第2目镜22的内部的方向倾斜。此外，如图9B所示，多个轮带面的中心不与凸透镜面的中心一致。因此，如果着眼于某1个轮带面的宽度，则相比图中右侧的宽度，图中左侧的宽度较窄。
在图7及图8B所示的例子中，第1目镜18的透镜面当从光轴方向观察时具有直线形状的上端18e和直线形状的下端18f。但是，第1目镜18的透镜面的形状并不限定于此。例如，上端18e也可以是向上凸的曲线形状，下端18f也可以是向下凸的曲线形状。
在图7及图9B所示的例子中，第2目镜22的透镜面当从光轴方向观察时具有直线形状的上端22d和直线形状的下端22e。但是，第2目镜22的透镜面的形状并不限定于此。例如，上端22d也可以是向上凸的曲线形状，下端22e也可以是向下凸的曲线形状。
在图22所示的例子中，第1显示部114b和第2显示部114c包含在1个曲面显示器面板114中，但例如也可以分别设在两片曲面显示器面板上。
在第1显示部114b和第2显示部114c的显示面是曲面的情况下，例如能够使第1目镜18及第2目镜22的尺寸大型化，由此能够使用户的铅直方向上的视场角变大。
产业上的可利用性
本公开只要是佩戴到头部上而使用的头佩戴型显示器装置就能够应用。
标号说明
10头部佩戴型显示器装置
14b第1显示部(显示器的第1显示区域)
14c第2显示部(显示器的第2显示区域)
16b第1显示部(显示器的第1显示区域)
16c第2显示部(显示器的第2显示区域)
18第1目镜
20第1目镜
22第2目镜
24第2目镜
e(L)眼球
e(R)眼球
p(L)瞳孔
p(R)瞳孔

Claims (19)

1.一种头部佩戴型显示器装置，佩戴在用户的头部上而使用，其特征在于，
具备：
第1显示部，在上述用户的瞳孔朝向上述用户的前方的状态下配置在上述瞳孔的前方，显示第1图像；
第2显示部，在上述状态下配置在上述瞳孔的斜前方，显示第2图像；
第1目镜，在上述状态下配置在上述瞳孔与上述第1显示部之间，将上述第1图像向上述瞳孔投影；
第2目镜，在上述状态下配置在上述瞳孔与上述第2显示部之间，将上述第2图像向上述瞳孔投影；
上述第2显示部及上述第2目镜使上述第2图像的至少一部分朝向上述用户的视网膜的后方聚光，
上述第1目镜的上述第1显示部侧的透镜面包含：朝向透镜的边缘排列的多个轮带面；和将上述多个轮带面中的相邻的两个轮带面之间分别相连的多个上升面，
上述第1目镜的上述第1显示部侧的上述透镜面还包含被上述多个轮带面包围的凸透镜面；
上述凸透镜面的顶点比与上述多个轮带面相接的包络面更向上述第1显示部侧突出。
2.如权利要求1所述的头部佩戴型显示器装置，其特征在于，
上述第2目镜的上述第2显示部侧的透镜面包含：从透镜的中心朝向边缘排列的多个轮带面；和将上述多个轮带面中的相邻的两个轮带面之间分别相连的多个上升面。
3.一种头部佩戴型显示器装置，佩戴在用户的头部上而使用，其特征在于，
具备：
第1显示部，在上述用户的瞳孔朝向上述用户的前方的状态下配置在上述瞳孔的前方，显示第1图像；
第2显示部，在上述状态下配置在上述瞳孔的斜前方，显示第2图像；
第1目镜，在上述状态下配置在上述瞳孔与上述第1显示部之间，将上述第1图像向上述瞳孔投影；
第2目镜，在上述状态下配置在上述瞳孔与上述第2显示部之间，将上述第2图像向上述瞳孔投影；
上述第2显示部及上述第2目镜使上述第2图像的至少一部分朝向上述用户的视网膜的后方聚光，
上述第2目镜的上述第2显示部侧的透镜面包含：从透镜的中心朝向边缘排列的多个轮带面；和将上述多个轮带面中的相邻的两个轮带面之间分别相连的多个上升面，
在上述第2目镜的上述多个轮带面的各个轮带面中，轮带面的宽度为，距上述第1目镜越远则宽度越窄。
4.一种头部佩戴型显示器装置，佩戴在用户的头部上而使用，其特征在于，
具备：
第1显示部，在上述用户的瞳孔朝向上述用户的前方的状态下配置在上述瞳孔的前方，显示第1图像；
第2显示部，在上述状态下配置在上述瞳孔的斜前方，显示第2图像；
第1目镜，在上述状态下配置在上述瞳孔与上述第1显示部之间，将上述第1图像向上述瞳孔投影；
第2目镜，在上述状态下配置在上述瞳孔与上述第2显示部之间，将上述第2图像向上述瞳孔投影；
上述第2显示部及上述第2目镜使上述第2图像的至少一部分朝向上述用户的视网膜的后方聚光，
上述第2目镜的上述第2显示部侧的透镜面包含：从透镜的中心朝向边缘排列的多个轮带面；和将上述多个轮带面中的相邻的两个轮带面之间分别相连的多个上升面，
当设上述第2目镜的上述第2显示部侧的上述透镜面中的比中心更靠近上述第1目镜的区域为第1区域、比上述中心更远离上述第1目镜的区域为第2区域时，上述第2区域内的上述多个上升面的宽度中的至少1个宽度，比上述第1区域内的上述多个上升面的宽度大。
5.如权利要求3或4所述的头部佩戴型显示器装置，其特征在于，
上述第1目镜的上述第1显示部侧的透镜面包含：朝向透镜的边缘排列的多个轮带面；和将上述多个轮带面中的相邻的两个轮带面之间分别相连的多个上升面。
6.如权利要求1、3、4中任一项所述的头部佩戴型显示器装置，其特征在于，
上述第2显示部与上述第2目镜之间的距离为，距上述第1显示部越远则该距离越短。
7.如权利要求1、3、4中任一项所述的头部佩戴型显示器装置，其特征在于，
上述第2目镜的一端与上述第1目镜相接；
从上述第2目镜的光轴方向观察时，上述第2目镜的上述一端是直线形状，与上述一端相反侧的另一端是圆弧形状。
8.如权利要求2～4中任一项所述的头部佩戴型显示器装置，其特征在于，
在上述第2目镜的上述第2显示部侧的上述透镜面中的、比中心更靠近上述第1目镜的区域内，上述多个上升面的各自的法线向量以朝向垂直于上述第2目镜的光轴的方向为基准，向接近于上述第2显示部的方向倾斜。
9.如权利要求1、3、4中任一项所述的头部佩戴型显示器装置，其特征在于，
上述第1目镜的水平方向上的视角是60°以上120°以下。
10.如权利要求1、3、4中任一项所述的头部佩戴型显示器装置，其特征在于，
上述第2目镜的上述用户侧的透镜面的一端和上述第1目镜的上述用户侧的透镜面的一端，遍及上述用户的视野中的铅直方向的20°以上的区域而接触。
11.如权利要求1、3、4中任一项所述的头部佩戴型显示器装置，其特征在于，
上述第1显示部与上述第1目镜之间的光传播空间与上述第2显示部与上述第2目镜之间的光传播空间相互离开。
12.如权利要求1、3、4中任一项所述的头部佩戴型显示器装置，其特征在于，
上述第1显示部及上述第2显示部包含在1个曲面显示器面板中。
13.如权利要求12所述的头部佩戴型显示器装置，其特征在于，
上述曲面显示器具有挠性。
14.如权利要求1、3、4中任一项所述的头部佩戴型显示器装置，其特征在于，
还具备：
图像处理装置，取得原始图像，并从上述原始图像中提取上述第1图像和上述第2图像；
上述第1图像的一部分与上述第2图像的一部分重复。
15.如权利要求14所述的头部佩戴型显示器装置，其特征在于，
上述图像处理装置还将提取出的上述第1图像和提取出的上述第2图像的至少一方修正，使上述第2图像的尺寸比上述第1图像的尺寸小。
16.如权利要求14所述的头部佩戴型显示器装置，其特征在于，
提取出的上述第2图像的水平方向的长度比提取出的上述第1图像的水平方向的长度短。
17.如权利要求14所述的头部佩戴型显示器装置，其特征在于，
上述图像处理装置还根据上述第1目镜的像差特性将上述第1图像修正，及/或根据上述第2目镜的像差特性将上述第2图像修正。
18.如权利要求14所述的头部佩戴型显示器装置，其特征在于，
上述图像处理装置还根据上述第1显示部的视场角特性将上述第1图像的色调修正，及/或根据上述第2显示部的视场角特性将上述第2图像的色调修正。
19.如权利要求1、3、4中任一项所述的头部佩戴型显示器装置，其特征在于，
上述第1目镜包括用来根据上述第1显示部的视场角特性调整上述第1图像的色调的薄膜、涂层或滤光器；及/或
上述第2目镜包括用来根据上述第2显示部的视场角特性调整上述第2图像的色调的薄膜、涂层或滤光器。
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