CN112444988B - 光学装置及佩戴型显示装置 - Google Patents

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Abstract

光学装置及佩戴型显示装置。能够高精度地检测外界的空间位置。光学装置具备：对图像光进行导光的透视型导光单元(100C)；设置在透视型导光单元(100C)上的定位部(DT)；进行外界的空间检测的摄像头(CA)；以及摄像头保持器(CH)，其与定位部(DT)抵接而安装在透视型导光单元(100C)上，保持摄像头(CA)。在该情况下，通过摄像头保持器(CH)与定位部(DT)抵接，在将摄像头(CA)安装于透视型导光单元(100C)时，可靠地维持较高的位置精度。

Description

光学装置及佩戴型显示装置
技术领域
本发明涉及能够应用于向观察者提示虚像的佩戴型显示装置的光学装置以及使用该光学装置的佩戴型显示装置。
背景技术
例如，已知有如下技术：能够构成作为佩戴型显示装置的一个方式的头部安装显示器(HMD)，在附带于对图像光进行导光的导光部件而设置的壳体的内部设置前方摄像用的摄像头，利用设置在框架上的调整机构来调整摄像头与导光部件的位置、角度等的关系(专利文献1)。
专利文献1：日本特开2017-212475号公报
在专利文献1的装置中，摄像头固定在配置于导光部件上侧的壳体上，壳体是与导光部件分体的部件。此外，该壳体构成由眼镜型框架支承的图像显示单元。在该情况下，根据壳体及其他各部的结构，受到制造时的公差和组装公差等的影响，在显示图像范围与摄像头的摄像范围之间产生偏差，例如在所谓透视型的情况下，可能使显示图像与佩戴者观看的外界像一致时的精度下降。
发明内容
根据本发明的实施例，提供一种光学装置，其包括：导光部件，其对图像光进行导光；定位部，其设置于导光部件；空间检测传感器，其进行外界的空间检测；以及传感器固定部件，其与定位部抵接而安装于导光部件，保持空间检测传感器。
附图说明
图1是用于对第1实施方式的光学装置及具有光学装置的佩戴型显示装置的使用状态进行说明的立体图。
图2是示出光学装置的外观的一个具体例的主视图。
图3是示出在光学装置中安装作为空间检测传感器的摄像头等之前的状态的一具体例的立体图。
图4是光学装置的外观中的包含作为空间检测传感器的摄像头的部分的局部放大立体图。
图5是对光学装置中的包含摄像头的部分进行放大的侧剖视图。
图6是作为传感器固定部件的摄像头保持器的立体图。
图7是光学装置中的定位部的说明图。
图8是示出光学装置的光学结构的俯视图。
图9是用于说明光学装置的光学结构的俯视图。
图10是用于说明包含凸部的部分的成形的剖视图。
图11是一个变形例的光学装置的说明图。
图12是用于说明第2实施方式的光学装置的概念性主视图。
标号说明
10a、10b导光部件；11a光入射部；11b光出射部；15半反射镜；20导光装置；30投射透镜；38镜筒；50中央部件；50a、50b光透过部；50c梁部；51凸部(肋状部分)；51a、51b钩挂部；80显示元件；90成形模具；91、92模具；100光学装置；100C透视型导光单元；101a、101b虚像形成光学部；104镜腿；105d外装壳体；109线束；200光学装置；500佩戴型显示装置；AD粘接层；AT安装部；AX光轴；BS下表面；CA摄像头；CAs片部件(防水部件)；CC摄像头罩部件(传感器罩)；CCc收容盖部分；CH摄像头保持器(传感器固定部件)；CP连接部件；CV凹部；DP1、DP2、DP3检测部；DT定位部；ED外部装置；EP出射光瞳；FB电缆；FB柔性基板；FC罩部件；FS平面；GL图像光；HL螺纹孔；LS照度传感器；NA鼻托安装部；NC螺钉；NP鼻托；OL外界光；PP树脂成形部件；RM反射膜；SD空间检测传感器；SH收容部；TS上面；US佩戴者。
具体实施方式
[第1实施方式]
以下，参照附图，对本发明的第1实施方式的光学装置以及具有光学装置的佩戴型显示装置的一例进行说明。
如图1和图2等所示，本实施方式的光学装置100或具有光学装置100的佩戴型显示装置500是具有眼镜那样的外观的头戴式显示器(HMD)。在图1等中，X、Y和Z是直角坐标系，+X方向与佩戴了光学装置100的观察者的双眼排列的横向对应，+Y方向相当于与观察者的双眼排列的横向垂直的下方向，+Z方向相当于观察者的前方向或正面方向。
如图1等所示，光学装置100使得佩戴了该光学装置100的观察者或佩戴者US不仅能够看到虚像，还能够透视观察外界像。光学装置100能够经由线束109与智能手机及其他外部装置ED以能够通信的方式连接，例如，能够形成与从外部装置ED输入的影像信号对应的虚像。另外，以下，为了便于说明，将光学装置100作为看到上述虚像的虚像显示装置进行处理，佩戴型显示装置500作为由如上述的光学装置100和外部装置ED等输入图像内容的装置构成的装置进行处理。即，将除了光学装置100之外还包括外部装置ED或与之相当的部分的装置理解为装戴式显示装置500。但是，不限于此，光学装置100本身的部分也可以是佩戴型显示装置500。即，也可以将从上述中的除了外部装置ED以外的各结构部件到线束109的部分理解为佩戴型显示装置500。总之，能够将从上述各构成部件到线束109的结构理解为构成光学装置或佩戴型显示装置的光学单元。
光学装置100具备第1显示装置100A和第2显示装置100B、以及摄像头CA。其中，第1显示装置100A和第2显示装置100B是分别形成左眼用虚像和右眼用虚像的部分。左眼用的第1显示装置100A具备能够透视地覆盖观察者的眼前的第1虚像形成光学部101a和形成图像光的第1图像形成主体部105a。右眼用的第2显示装置100B具备能够透视地覆盖观察者的眼前的第2虚像形成光学部101b和形成图像光的第2图像形成主体部105b。即，由第1显示装置100A和第2显示装置100B显示与左右眼对应的图像。
在第1图像形成主体部105a及第2图像形成主体部105b的后部安装有从头部的侧面向后方延伸的悬挂部分即镜腿104，通过与观察者的耳朵或鬓角等抵接来确保光学装置100的佩戴状态。
另外，如图2等所示，在第1虚像形成光学部101a及第2虚像形成光学部101b间作为挖陷的凹状部分形成的凹部CV中，摄像头CA与鼻托NP一起安装。摄像头CA为了使显示图像与佩戴者US观看的外界像一致，拍摄外界的图像以进行外界的空间检测。即，摄像头CA作为空间检测传感器发挥功能。鼻托NP与镜腿104一起构成装置整体对佩戴者US的支承部。即，鼻托NP能够进行虚像形成光学部101a、101b等相对于观察者眼睛的定位。
摄像头CA和鼻托NP由作为保持摄像头CA(空间检测传感器)的传感器固定部件的摄像头保持器CH支承，并且组装在透视型导光单元100C的中央部件50上，该中央部件50将第1显示装置100A和第2显示装置100B一体化。
摄像头保持器CH是一体成形的树脂部件，是用于收纳作为空间检测传感器的摄像头CA的部件。另外，摄像头保持器CH通过与设置在中央部件50上的定位部抵接，能够高精度地维持摄像头CA相对于透视型导光单元100C的位置。关于透视型导光单元100C及构成该透视型导光单元100C的中央部件50，在后面叙述。另外，利用摄像头保持器CH等进行的摄像头CA的组装也在后面叙述。另外，从与鼻托NP相关的方面来说，摄像头保持器CH还作为支承鼻托NP的鼻托支承装置发挥作用。
第1显示装置100A及第2显示装置100B的、第1虚像形成光学部101a及第2虚像形成光学部101b分别包括作为由树脂材料等形成的导光体(导光光学系统)的第1导光部件10a及第2导光部件10b，通过中央部件50，在中央连结而作为一体的部件形成透视型导光单元100C。透视型导光单元100C具备一对导光部件10a、10b和中央部件50。一对导光部件10a、10b作为构成第1虚像形成光学部101a及第2虚像形成光学部101b的部件，是使图像光在内部传播并有助于虚像形成的一对光学部件，是导光光学系统。中央部件50具有一对光透过部50a、50b和将它们连接的梁部50c，是由树脂材料等形成的一体成形部件，一对光透过部50a、50b通过与一对导光部件10a、10b接合，作为将第1显示装置100A和第2显示装置100B连结的连结部件发挥作用。更具体地说，在中央部件50中，一对光透过部50a、50b中的一个光透过部50a与导光部件10a接合，另一个光透过部50b与导光部件10b接合。在本实施方式中，例如，如图8所示，在中央部件50中的从梁部50c到光透射部50a的部分及从梁部50c到光透射部50b的部分，不具有弯曲部分(折弯部分)地平滑地相连。由于没有弯曲部分(折弯部分)或台阶部分那样的部位，避免了外界像看起来双重。
透视型导光单元100C作为通过导光向观察者提供双眼用影像的复合型导光光学系统即导光装置20，在两端部即导光部件10a、10b的前端侧支承于外装壳体105d。如图1和图8所示，在外壳105d内具有用于图像形成的显示元件80、镜筒38等。此外，外装壳体105d例如以镁合金等为材料。
例如，收纳在第1像形成主体部105a的外装壳体105d中的显示元件80是为了形成与左眼用虚像对应的像而出射图像光的显示设备，例如由有机EL的显示面板或LCD用的面板等构成。投射透镜30出射来自显示元件80的图像光，在第1虚像形成光学部101a中构成成像系统的一部分。镜筒38作为投射透镜30的一部分而保持构成投射透镜30的图像形成用光学元件(未图示)。
另外，关于第2图像形成主体部105b，收纳于第2外装壳体105d的显示元件80与包括镜筒38的投射透镜30为了形成与右眼用的虚像对应的像而发挥同样的功能。
以下，参照图3说明用于将摄像头CA等安装在透视型导光单元100C中的结构。
在这里的一例中，如图3所示，作为安装摄像头CA等(参照图1、2)之前的状态，在中央部件50中，梁部50c在透视型导光单元100C的下表面(+Y侧的面)中的凹部CV的部位具有作为用于安装摄像头CA(参照图2等)的定位部DT发挥作用的肋状的凸部(肋状部分)51。凸部51在作为连结部件的中央部件50中的梁部50c处，以在作为第1光学部件的第1导光部件10a和作为第2光学部件的第2导光部件10b排列的横向上延伸的方式设置，加强梁部50c的强度，并且作为进行摄像头保持器CH相对于透视型导光单元100C的定位、进而在安装摄像头CA或鼻托NP时的定位的定位部DT发挥功能。
在本实施方式中，在为了导光而要求高精度成形的透视型导光单元100C中，准备具有高定位精度的作为定位部DT发挥作用的凸部51，并与该定位部DT抵接地安装作为传感器固定部件的摄像头保持器CH，该摄像头保持器CH保持作为空间检测传感器的摄像头CA。因此，例如，定位部DT即凸部51在第1导光部件10a和第2导光部件10b之间设置在左右对称的中心位置。由此，定位部DT即凸部51高精度地配置在左右图像显示的中心。即，通过采用这样的结构，在将摄像头CA安装于包含导光部件10a、10b的透视型导光单元100C时，能够可靠地维持较高的位置精度。
并且，关于以上部件中的中央部件50，若改变看法，则也可以说：在中央部件50中，与一对导光构件10a、10b接合的一对光透过部50a、50b是一对端部，梁部50c是夹在作为一对端部的光透过部50a、50b之间的横向中间部。另外，在该情况下，凸部51设置在中央部件50中的上述的横中间部。
以下，对光学装置100中的上述以外的部位进行说明。首先，虽然省略了图示，但需要对基于来自上述那样的外部装置ED的图像数据的图像形成、与由摄像头CA拍摄的外界状况一致的图像形成这样的各种信号处理即图像信号进行处理的信号处理基板。作为用于进行这样的各种处理的电路基板，例如处理包含来自外部的信息的各种信号的主电路基板设置在外装壳体105d中。同样，用于驱动对应于左右眼的第1图像形成主体部105a和第2图像形成主体部105b中的显示元件80的驱动电路基板、用于摄像头CA的驱动控制的电路基板等设置在外壳105d上。
此外，除了上述以外，如图2或图3所例示，也可以设置照度传感器LS。照度传感器LS是ALS(Ambient Light Sensor)，是进行符合观察者的反应的周围光强度的测定的外光传感器。因此，在图示的例子中，照度传感器LS朝向相当于观察者的前方向或正面方向的+Z方向配置。照度传感器LS为了能够检测进入观察者眼睛的光量，例如在主电路基板的控制下进行动作。
此外，例如，如图2和图3所示，透视型光导单元100C具有平面FS，该平面FS作为上表面TS即-Y侧的表面，以共面的方式从第1显示装置100A延伸到第2显示装置100B。
如图2所示，在透视型导光单元100C的上表面TS的更上方侧，作为罩结构部设有罩部件FC(FPC罩)。在罩部件FC与透视型导光单元100C之间形成有薄且狭窄的空间，对第1图像形成主体部105a与第2图像形成主体部105b进行电连结的电缆延伸。另外，若对以上改变看法，则作为连结部件的中央部件50具有平面FS(上表面TS)作为设置凸部51的下表面BS(+Y侧的面)的对置面(-Y侧的面)，能够在该平面FS上配置电缆FB。由此，作为电缆，能够采用柔性基板即FPC(Flexible Printed Circuit)基板。即，如图所示，作为电缆能够对柔性基板FB进行布线。另外，在本实施方式的情况下，与摄像头CA等电连接的电缆FB也可以采用FPC基板。因此，关于柔性基板FB，根据需要，例如有时层叠多条布线，或者柔性基板FB由多片柔性基板构成。
以下，参照图4～图6，更详细地说明摄像头CA及其安装的一例。图4中的第1区域AR1是关于光学装置100的外观之中包括作为空间检测传感器的摄像头CA的部分的局部放大立体图，第2区域AR2是关于摄像头CA及其周边的进一步放大立体图。另外，图5是放大了光学装置100中包含摄像头CA的部分的侧剖视图。图6是作为传感器固定部件的摄像头保持器CH的立体图。
摄像头CA例如是由CCD或CMOS等个体拍摄元件构成的摄像摄像头，拍摄(捕捉)与观察者的视线对应的外界像。在光学装置100中，通过对在摄像头CA中取得的2维或3维图像数据进行分析，可以通过第1显示装置100A及第2显示装置100B提供与佩戴者US通过透视而实际看到的外界(实物)或外界像(实像)对应的图像。即，摄像头CA作为用于进行外界的空间检测的空间检测传感器发挥功能。
从上述观点出发，优选摄像头CA高精度地组装于形成影像光的第1显示装置100A及第2显示装置100B。因此，在本实施方式中，通过收纳摄像头CA的摄像头保持器CH和覆盖它们的摄像头罩部件CC，将摄像头CA组装固定在第1显示装置100A及第2显示装置100B上。特别是，此时，利用透视型导光单元100C的要求精度的高低而以高精度进行位置固定，对于与摄像头CA的形成影像光的一侧之间的设置位置，不仅抑制制造时的公差，而且抑制在光学装置100的使用开始后产生的公差。由此，实现了与外界位置的匹配性高的图像形成和图像形成的维持。
如上所述，摄像头保持器CH是一体成形的树脂部件，如图5和图6所示，具有：安装部AT，其与设置在中央部件50上的作为定位部DT的凸部51抵接地安装；壳体状的收容部SH，其用于收容摄像头CA；鼻托安装部NA，其用于安装鼻托NP。即，安装部AT、收纳部SH及鼻托安装部NA为一体成型品。此外，摄像头保持器CH具有用于与摄像头罩部件CC进行螺纹紧固固定的螺纹孔HL。在图示的例子中，设置有四个螺纹孔HL。
在此，在摄像头保持器CH中，为了收纳摄像头CA，以几乎没有间隙(空隙)的尺寸设计收纳部SH。由此，在一体成形的同时，尽可能不产生安装部AT和收纳部SH之间的公差。
另外，安装部AT在垂直于±Z方向的XY面及垂直于±X方向的YZ面上与凸部51的各面抵接。另外，关于凸部51的抵接面(基准面)，参照图7说明一例。
以下，对利用摄像头保持器CH等的摄像头CA的安装进行说明。例如，如图4的第1区域AR1以及第2区域AR2所示，摄像头CA被摄像头保持器CH从下侧(+Y侧)支承，并且被作为传感器盖的摄像头盖部件CC从上侧(-Y侧)覆盖。另外，摄像头盖部件CC和摄像头保持器CH协同动作而夹持摄像头CA。具体而言，如图4的第2区域AR2所示，在摄像头盖部件CC和摄像头保持器CH上设置螺纹孔(螺纹孔HL等)，通过在高度方向即±Y方向上延伸的螺钉NC进行螺钉紧固固定，从而在该方向上夹持摄像头CA。由此，一并进行在与ZX面垂直的±Y方向上的定位。
另外，如图5所示，关于摄像头CA的周围，在将密闭用的片部件CAs夹在摄像头保持器CH的收纳部SH与摄像头罩部件CC的收纳盖部分CCc之间的状态下，通过进行上述的螺纹紧固固定，摄像头CA在收纳部SH的内侧被密闭，成为进行了防水对策的状态。换言之，在上述中，片部件CAs设置在摄像头保持器CH与摄像头罩部件CC之间，作为伴随于通过摄像头保持器CH与摄像头罩部件CC的紧固进行的组装而被压接的防水部件发挥功能。另外，在上述中，将摄像头保持器CH和摄像头罩部件CC的组装设为基于螺纹紧固固定的紧固，但这只是一个例子，只要能够对防水部件进行具有期望的压接力的组装，则不限于紧固，例如能够通过夹子固定、基于防水带的固定等各种固定方法来进行组装。
如上所述，在本实施方式中，首先，在中央部分即第1显示装置100A和第2显示装置100B(参照图2等)之间配置了摄像头CA。因此，例如能够在AR(增强现实)功能等中提高精度。由此，能够抑制观察者的观察方向与摄像头图像之间的偏移的发生。假设将摄像头CA配置在例如第2图像形成主体部105b侧等的侧方向，则可能在AR功能等中产生精度下降。而且，在头发较长的观察者使用的情况下，可能头发卡在摄像头CA的摄像头镜头前，功能下降。在本结构中，通过将摄像头CA配置在中央，能够避免或抑制该情况。
进而，在本实施方式中，通过在与设置在作为导光部件的透视型导光单元100C中的定位部DT抵接而安装的摄像头保持器CH中收纳摄像头CA，摄像头CA更高精度地安装于透视型导光单元100C。由此，能够进一步抑制摄像头CA中的外界的空间检测的结果与通过由透视型导光单元100C导光的图像光而看到的图像之间的位置偏移的产生。在该情况下，例如在使显示图像与佩戴者以透视的形式观看的外界像一致时，能够成为关于外界像与基于图像光的虚像的位置的匹配性高的状态。因此，例如能够实现对现实地观察的外界赋予了位置精度更高的图像的AR(增强现实)。
此外，在本实施方式的情况下，作为外光传感器的照度传感器LS接近佩戴者US的眼睛的位置。由此，从这些所取得的视线或进入眼睛的光量等信息准确地反映了观察者对外部的识别状况。因此，通过利用这些信息，能够在图像形成时准确地反映外界的亮度。
以下，参照图7，对作为光学装置的光学装置100中的定位部DT即凸部51及其周边部位的一例进行说明。
如上所述，凸部51作为构成作为一体成形部件的中央部件50的梁部50c的一部分，在下表面BS即+Y侧的面，朝向+Y侧突出，且在第1导光部件10a和第2导光部件10b排列的横向(参照图4等)上延伸。即，凸部51将从第1导光部件10a到第2导光部件10b的±X方向作为延伸方向而延伸。例如，如图7中的第1区域BR1的的立体图或第2区域BR2的仰视图所示，凸部51具有肋状的形状，在其延伸方向的两端具有钩挂部51a、51b。另外，钩挂部51a、51b在成形时成为底切，在注射成形时根据需要而在成形模具上设置滑动芯等而形成。
进而，在本实施方式中，如图所示，通过将上述形状的凸部51中的与垂直于±Z方向的XY面平行的第1基准面SSa以及与垂直于±X方向的YZ面平行的第2基准面SSb作为与图5和图6所示的摄像头保持器CH的安装部AT的抵接面，能够进行期望的定位。
另外，在上述情况下，凸部51设置在从下表面BS起即+Y侧，所以，形成在对图像光的导光(参照后述的图8及图9)几乎不产生影响的位置。即，形成凸部51的面是导光部件10a、10b中的有助于图像光的导光的面以外的面，成为从导光的延长线偏离的面。因此，能够避免或抑制例如图像光中不能被看到的成分在凸部51中进行不希望的反射而对图像光的观察造成影响这样的情况的发生。
另外，如上所述，在两端具有一对钩挂部51a、51b的情况下，例如在与本申请不同而不设置摄像头CA的结构的情况下，可以利用钩挂部51a、51b固定用于仅安装鼻托NP的鼻托支承装置。
另外，上述是一例，只要是能够形成上述那样的第1基准面SSa以及第2基准面SSb的形状，也可以是不一定具有钩挂部51a、51b那样的形状的结构。另外，也可以考虑将定位部DT设为例如具有相当于第1基准面SSa及第2基准面SSb的面的凹入形状，来代替如凸部51那样从第1导光部件10a突出的形状。
以下，参照图8及图9，说明与光学装置100相关的光学结构。图8是示出光学装置100的光学结构的俯视图，图9是示出光学装置100中的第1显示装置100A的一部分的图，特别说明第1虚像形成光学部101a的光学结构。如上所述，并且如图8所示，光学装置100由第1显示装置100A及第2显示装置100B构成，但由于第1显示装置100A和第2显示装置100B具有左右对称且同等的结构，因此，在参照图9的说明中，仅对第1显示装置100A进行说明，省略对第2显示装置100B的说明。另外，在图9中，x、y及z是正交坐标系，x方向及y方向与在导光部件10a中进行图像光的导光时具有光学功能的第1面S11～第5面S15中的、第1面S11及第3面S13平行，z方向与第1面S11及第3面S13垂直。
光透过部50a是与导光部件10a一体地固定、辅助导光部件10a的透视功能的部件。光透过部50a具有第1透射面S51、第2透射面S52和第3透射面S53作为具有光学功能的侧面。第2透射面S52配置在第1透射面S51与第3透射面S53之间。第1透射面S51位于将导光部件10的第1面S11延长而成的面上，第2透射面S52是与第2面S12接合并一体化的曲面，第3透射面S53位于将导光部件10的第3面S13延长而成的面上。
第1虚像形成光学部101a中的导光部件10a经由粘接层AD与光透射部50a接合。即，光透过部50a的第2透过面S52与导光部件10a的第2面S12相对配置，具有相同形状。导光部件10a和光透过部50a具有用薄的硬涂层覆盖赋予包含光学面的立体形状的主体部件的表面的结构。导光部件10a和光透过部50a的主体部件由在可视区域显现高的光透过性的树脂材料形成，例如，通过向模具内注入热塑性树脂并使其固化而成形。
以下，说明图像光GL的光路的概要。导光部件10a利用第1面S11～第5面S15的反射等，将从投射透镜30出射的图像光GL向观察者的眼睛导光。具体而言，来自投射透镜30的图像光GL首先入射到形成于光入射部11a的第4面S14的部分，在反射膜RM的内表面即第5面S15反射，从内侧再次入射到第4面S14并被全反射，入射到第3面S13并被全反射，入射到第1面S11并被全反射。在第1面S11被全反射的图像光GL入射到第2面S12，一部分透过设置于第2面S12的半反射镜15，同时一部分被反射而再次入射到形成于光出射部11b的第1面S11的部分并通过。通过第1面S11的图像光GL沿着与Z方向大致平行的光轴AX作为整体前进，作为大致平行光束入射到佩戴者US的眼睛所处的出射光瞳EP。即，观察者US利用作为虚像的图像光来观察图像。
第1虚像形成光学部101a利用导光部件10a使观察者US看到图像光，并且在组合导光部件10a与光透过部50a的状态下，使观察者观察失真较少的外界像。此时，第3面S13和第1面S11成为相互大致平行的平面，由此关于透过该部分的观察，视度大致为0，对于外界光OL几乎不产生像差等。此外，第3透射面S53和第1透射面S51成为彼此大致平行的平面。并且，第1透射面S51和第1面S11成为彼此大致平行的平面，由此，几乎不产生像差等。综上所述，观察者US隔着光透过部50a观察无失真的外界像。
例如，在构成透视型导光单元100C的导光部件10a中，上述第1面S11等各导光面所要求的精度例如为±50μm左右。此时，与通常的成型品所要求的0.4mm相比，通过利用公差非常小的与其同等的面精度，能够提高摄像头CA的位置精度中的公差。
如上所述，在本实施方式的光学装置100及具备该光学装置100的佩戴型显示装置500中，具备：对图像光进行导光的透视型导光单元100C；设置在透视型导光单元100C上的定位部DT；进行外界的空间检测的摄像头CA；以及摄像头保持器CH，其与定位部DT抵接而安装在透视型导光单元100C上，保持摄像头CA。在该情况下，通过摄像头保持器CH与定位部DT抵接，在将摄像头CA安装于透视型导光单元100C时，能够可靠地维持较高的位置精度。由此，能够抑制摄像头CA中的外界的空间检测的结果与通过由透视型导光单元100C导光的图像光而看到的图像之间产生位置偏移。在该情况下，例如，在使显示图像佩戴者US以透视的方式观察的外界像一致时，能够成为关于外界像与基于图像光的虚像的位置的匹配性高的状态。
以下，参照图10所示的剖视图，对中央部件50中的包含凸部(肋状部分)51的部分即包含定位部DT的部分的成形进行说明。如上所述，中央部件50是通过注射成型形成的树脂部件，如图所示，凸部51是中央部件50的注射成型时的浇口部。特别是，在图示的例子中，凸部51的下端面的一部分即成形后成为+Y侧的面(下表面)的部位成为浇口。通过将位于中央部件50的左右对称的中心的凸部51作为浇口，能够使树脂的流入良好，树脂材料遍及整个模具。
成形金属模90例如具有第1金属模91和第2金属模92而构成，通过夹持第1金属模91和第2金属模92而将两个金属模91、92合模，能够进行应成为中央部件50的树脂成形部件PP的成形。即，在合模的状态下，使熔融树脂从作为树脂的流入口的浇口流入形成于两个模具91、92内的内部空间，通过适当地进行加热或冷却，挤压或脱压等动作，在该内部空间形成应成为中央部件50的树脂成形部件。另外，虽然省略了详细的说明，但根据脱模时的要求，可以在各部分设置适当的锥形，或者由于存在下凹而将两个模具91、92进一步分为多个模具。在以上的情况下，能够进行高精度的连结部件的成形，凸部51能够与构成中央部件50的其他部分一体地成形。
如上所述，通过将应该成为相对于摄像头CA的定位部DT的凸部51与应该成为导光光学系统的部分或直接且高精度地接合在其上的部分一体地成形，能够高精度地进行摄像头CA相对于导光光学系统的定位。
以下，参照图11，对一变形例的光学装置100进行说明。图11对应于图7中的第1区域BR1。在上述的例子中，将凸部51一体成形，但如图11所示，只要能够维持足够的精度，凸部51也可以是安装固定在中央部件50上的分体部件。即，如图11中的第1区域CR1所示，在制作中央部件50时，可以不设置凸部51，并且，与该中央部件50分开地制作凸部51，如第2区域CR2所示，可以通过粘接固定等在中央部件50的适当部位，后安装凸部51。即，在中央部件50的制作中，也可以事后附加具有必要的精度等的部件作为凸部51。
[第2实施方式]
以下，参照图12，关于第2实施方式中的光学装置进行说明。另外，本实施方式的光学装置是第1实施方式的光学装置100的变形例，与第1实施方式的不同之处在于，具有多个检测部作为空间检测传感器。但是，除这些以外的方面，与第1实施方式的情况相同，因此，对于上述以外的各部分，省略详细的说明。
图12是示出本实施方式中的光学装置200的外观的概念性的侧剖视图，是对应于图2的图。在图12中，除了第1显示装置100A及第2显示装置100B之外，例示了具有3个(多个)检测部DP1、DP2、DP3作为空间检测传感器SD的情况。
构成空间检测传感器SD的3个检测部DP1、DP2、DP3以配置在中央的中央检测部DP1为基准，通过在左右方向即水平方向(Y方向)上延伸的连接部件CP，在连接部件CP的两端设置左侧用检测部DP2和右侧用检测部DP3。即，构成空间检测传感器SD的3个检测部DP1、DP2、DP3一体地相连，并且配置于在左右方向上相互分离的位置。
关于三个检测部DP1、DP2、DP3的结构，可以考虑各种方式，例如，关于中央检测部DP1，可以采用与第1实施方式的摄像头CA相同的结构，能够拍摄可见光图像，另一方面，关于左右配置的检测部DP2、DP3，可以采用红外线传感器，通过接收反射光，能够进行到对象物的距离测定(测距)。在这种情况下，例如，通过使用利用检测单元DP2和DP3的距离测量结果，可以对在检测单元DP1中获取的外界的图像中二维显示的对象物进行立体空间检测。
在本实施方式的光学装置200及具备该光学装置200的佩戴型显示装置中，也使由一体地相连且配置于相互离开的位置的多个检测部DP1、DP2、DP3构成的空间检测传感器SD抵接于导光部件的定位部。由此，能够抑制在空间检测传感器SD中的外界的空间检测的结果与通过由透视型导光单元100C导光的图像光而看到的图像之间产生位置偏移。特别是，在本实施方式中，通过将多个检测部DP1、DP2、DP3配置于分离的位置，例如可以进行立体的(三维的)空间检测。
[变形例及其他事项]
以上说明的结构是例示，在能够实现同样的功能的范围内，能够进行各种变更。
例如，在第1实施方式中，作为空间检测传感器的一例的摄像头CA采用例如CCD或CMOS等固体摄像元件，但只要能够进行所需的空间检测，则能够应用包括各种方式的摄像头在内的各种传感器。例如，摄像头CA还可以具有变焦功能，另外，也可以由Lidar(lightdetection and ranging，基于光的检测和测距)等构成，通过进行测距来进行空间检测。更具体地说，例如，通过扫描激光，进行大范围的照射，检测该激光照射到物体而返回时的反射光，根据从激光照射到检测出反射光的时间，测定到该物体的距离，由此，通过具有空间识别能力的距离测定传感器进行三维测量等，能够采用各种方法的测距传感器作为空间检测传感器。另外，不仅是可见光，也可以接受红外光等。此外，如第2实施方式那样，在使用多个检测部(传感器)的情况下，也可以通过多个摄像头(立体摄像头)取得利用了视差的距离信息。另外，关于测距，也可以应用各种方法，例如也可以考虑利用TOF(time of flight)等。
另外，关于中央部件50，采用了以不具有弯曲部分(折弯部分)的方式平滑地连接的结构，但在具有弯曲部分(折弯部分)的结构中也能够应用本申请。
另外，中央部件50相对于左右的导光部件10a、10b被高精度地定位固定，所以也可以用作安装显示元件80时的对位基准。
在以上所说明的各实施方式中，显示元件80是有机EL的显示面板或LCD用面板，但显示元件80也可以是LED阵列、激光器阵列、量子点发光型元件等所代表的自发光型的显示元件。而且，显示元件80也可以是使用了组合激光光源与扫描仪而成的激光扫描仪的显示器。另外，还可以使用LCOS(Liquid crystal on silicon)技术来代替LCD面板。
另外，在上述中，作为传感器固定部件，利用摄像头保持器CH，例如通过保持或收纳等将摄像头CA固定在导光装置20上，但只要能够以期望的精度固定，也可以用保持器机构以外的部件构成传感器固定部件。即，传感器固定部件也可以通过支承摄像头CA或夹在中央部件50(连结部件)上，从而固定摄像头CA。
如以上地，具体的一个方式中的光学装置，具备：导光部件，其对图像光进行导光；定位部，其设置于导光部件；空间检测传感器，其进行外界的空间检测；以及传感器固定部件，其与定位部抵接而安装于导光部件，保持空间检测传感器。
在上述光学装置中，通过使保持空间检测传感器的传感器固定部件与设置在导光部件上的定位部抵接，在相对于导光部件安装空间检测传感器时，能够可靠地维持较高的位置精度。由此，能够抑制在空间检测传感器中的外界的空间检测的结果与通过由导光部件导光的图像光而看到的图像之间的位置偏移的发生。在该情况下，例如在使显示图像与佩戴者以透视的方式观看的外界像匹配时，能够成为和外界像与基于图像光的虚像的位置有关的匹配性高的状态。
在具体的方面中，光学装置还具备传感器罩，该传感器罩与传感器固定部件协作而夹持空间检测传感器。在该情况下，通过传感器固定部件和传感器罩，能够将空间检测传感器固定在期望位置。
在另一方面中，光学装置还具备防水部件，该防水部件设置在传感器固定部件与传感器罩之间，伴随于传感器固定部件与传感器罩的组装而被压接。在该情况下，通过设置压接的防水部件，能够保持收纳有空间检测传感器的内部的密闭性。
另外，在另一方面中，传感器固定部件是将与定位部抵接而安装的安装部和收纳空间检测传感器的收纳部一体成形而得的部件。在该情况下，能够将隔着传感器固定部件的空间检测传感器和导光部件的位置精度维持在较高的状态。
在另一方面中，空间检测传感器包括拍摄外界像的摄像头。在该情况下，能够进行基于由摄像头拍摄的图像的外界的空间检测。
在又一个方面中，导光部件具有与左右眼对应地设置的第1导光部件和第2导光部件，定位部设置在第1导光部件与第2导光部件之间。在该情况下，使定位部与空间检测传感器接近，能够进一步降低公差。
在又一个方面中，定位部在第1导光部件和第2导光部件之间设置于左右对称的中心位置。在该情况下，能够在左右的图像显示的中心高精度地配置定位部。
在又一个方面中，导光部件具有连结第1导光部件和第2导光部件的连结部件，定位部设置于连结部件。在该情况下，能够简单且可靠地将定位部设置在第1导光部件和第2导光部件之间。
在又一个方面中，定位部是沿第1导光部件和第2导光部件排列的横向延伸的凸部。在该情况下，能够将凸部的表面用作定位的基准面。
进而，在另一方面中，连结部件在第1导光部件和第2导光部件之间形成挖陷的凹状部分，定位部设置在凹状部分的挖陷侧。在这种情况下，能够利用凹状部分设置鼻托等和空间检测传感器，并且能够利用凸部保持强度。此外，能够避免或抑制例如对于用于图像显示的影像光或外光等在凸部中由于不希望的反射而产生杂散光的情况。
在又一个方面中，定位部设置在从导光的延长线偏离的面上，该面是导光部件中的有助于图像光的导光的面以外的面。在该情况下，能够避免或抑制凸部中的影像光导致的杂散光的产生。
进而，在另一个方面中，空间检测传感器具有一体地相连且配置在相互分离的位置上的多个检测部，进行立体空间检测。在该情况下，能够进行利用了多个检测部的立体的空间检测。
在另一方面中，传感器固定部件是支承鼻托的鼻托支承装置。此时，在传感器固定部件上，一并支承鼻托，实现装置的小型轻量化。
并且，具体的一个方式中的佩戴型显示装置，具备上述任意一项所述的光学装置。
在上述佩戴型显示装置中，保持空间检测传感器的传感器固定部件与设于导光部件的定位部抵接，由此，在将空间检测传感器安装于导光部件时，能够可靠地维持较高的位置精度。由此，能够抑制在空间检测传感器中的外界的空间检测的结果与通过由导光部件导光的图像光而看到的图像之间的位置偏移的发生。在该情况下，例如在使显示图像与佩戴者以透视的方式观看的外界像匹配时，能够成为和外界像与基于图像光的虚像的位置有关的匹配性高的状态。

Claims (13)

1.一种光学装置，其具有：
导光部件，其对图像光进行导光；
定位部，其设置于所述导光部件；
空间检测传感器，其进行外界的空间检测；以及
传感器固定部件，其与所述定位部抵接而安装于所述导光部件，保持所述空间检测传感器，
所述传感器固定部件是将与所述定位部抵接而安装的安装部和收纳所述空间检测传感器的收纳部一体成形而得的部件。
2.根据权利要求1所述的光学装置，其中，
所述光学装置还具备传感器罩，该传感器罩与所述传感器固定部件协作而夹持所述空间检测传感器。
3.根据权利要求2所述的光学装置，其中，
所述光学装置还具备防水部件，该防水部件设置在所述传感器固定部件与所述传感器罩之间，伴随于所述传感器固定部件与所述传感器罩的组装而被压接。
4.根据权利要求1所述的光学装置，其中，
所述空间检测传感器包括拍摄外界像的摄像头。
5.根据权利要求1所述的光学装置，其中，
所述导光部件具有与左右眼对应地设置的第1导光部件和第2导光部件，
所述定位部设置在所述第1导光部件与所述第2导光部件之间。
6.根据权利要求5所述的光学装置，其中，
所述定位部在所述第1导光部件和所述第2导光部件之间设置于左右对称的中心位置。
7.根据权利要求5或6所述的光学装置，其中，
所述导光部件具有连结所述第1导光部件和所述第2导光部件的连结部件，
所述定位部设置于所述连结部件。
8.根据权利要求7所述的光学装置，其中，
所述定位部是沿所述第1导光部件和所述第2导光部件排列的横向延伸的凸部。
9.根据权利要求7所述的光学装置，其中，
所述连结部件在所述第1导光部件和所述第2导光部件之间形成挖陷的凹状部分，
所述定位部设置在所述凹状部分的挖陷侧。
10.根据权利要求1所述的光学装置，其中，
所述定位部设置在从导光的延长线偏离的面上，该面是所述导光部件中的有助于所述图像光的导光的面以外的面。
11.根据权利要求1所述的光学装置，其中，
所述空间检测传感器具有一体地相连且配置在相互分离的位置上的多个检测部，进行立体空间检测。
12.根据权利要求1所述的光学装置，其中，
所述传感器固定部件是支承鼻托的鼻托支承装置。
13.一种佩戴型显示装置，其具备权利要求1～12中任意一项所述的光学装置。
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