CN112578561B

CN112578561B - 头戴式显示器

Info

Publication number: CN112578561B
Application number: CN202011038282.6A
Authority: CN
Inventors: 高木将行; 小松朗; 武田高司; 宫尾敏明; 山口论人
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2023-10-17
Anticipated expiration: 2040-09-28
Also published as: CN112578561A; US20210397006A1; JP2021056369A; US11137609B2; US20210096377A1; US11480799B2

Abstract

提供头戴式显示器，能够抑制在左右间看到的图像中产生差异的情况，避免或减轻观看图像时的使用者的疲劳。头戴式显示器具有：进行图像显示的显示装置(100A、100B)；进行视度调整的视度调整装置(DIa、DIb)；以及根据视度调整的程度来进行显示图像校正的、作为图像校正装置的校正处理电路(GCa、GCb)，在左右分别进行的调整中，在视度调整之后，进行与视度调整的程度对应的显示图像的校正。

Description

头戴式显示器

技术领域

本发明涉及向观察者提示虚像的头戴式显示器(HMD)。

背景技术

例如，作为相当于头戴式显示器(HMD)的一个方式的虚拟现实以及增强现实的系统，公知有进行眼睛的远近调节即焦点调整、并且非远心的光学系统也可作为对象的系统(专利文献1)。

专利文献1：日本特开2018-60210号公报

随着对HMD小型化的要求，由非远心光学系统构成HMD是优选的或必需的。但是，在非远心光学系统的情况下，当为了视度调整(焦点调整)而进行各部分的位置调整时，很有可能产生视场角的变化或画面失真。特别是，在双眼型的HMD的情况下，有可能被调整为左右不同的视度，其结果是，左右处于不同的画面大小或失真状态，有可能导致极端的视听疲劳等。因此，在专利文献1中，即使配合图像光的焦点变化而使倍率变化与焦点变化同步并软件性地进行补偿，例如，在仅利用相同的校正表与焦点变化相配地对左右的光学系统进行倍率校正时，也会出现在左右间看到的图像尺寸产生差异等情况。

发明内容

本发明的一个方面的头戴式显示器具有：第1显示装置，其对左右的一方进行图像显示；第1视度调整装置，其对第1显示装置进行视度调整；第1图像校正装置，其根据第1视度调整装置中的视度调整的程度，进行第1显示装置的显示图像的校正；第2显示装置，其对左右的另一方进行图像显示；第2视度调整装置，其对第2显示装置进行视度调整；以及第2图像校正装置，其根据第2视度调整装置中的视度调整的程度，进行第2显示装置的显示图像的校正。

附图说明

图1是用于对实施方式的头戴式显示器的使用状态进行说明的立体图。

图2是示出显示装置的光学结构的俯视图。

图3是用于对显示装置的光学构造进行说明的俯视图。

图4是示出用于对显示装置的视度调整进行说明的一个结构例的框图。

图5是示出用于对显示装置的图像校正进行说明的一个结构例的框图。

图6是示出使用者所看到的视度调整用的分辨率模式的一例的图像图。

图7是示出视度调整的情形的一例的示意图。

图8是示出使用者所看到的失真校正用的图像模式的一例的图像图。

图9是示出失真校正的情形的一例的示意图。

图10是用于对视度调整及失真校正的动作的一例进行说明的流程图。

图11是用于对视度调整的原理进行示意性说明的侧视图。

图12是示出视度调整中的调整量与面板移动量之间的关系的曲线图。

图13是用于对与视度调整相伴的失真产生进行说明的示意图。

图14是用于对第2实施方式的头戴式显示器进行说明的示意性侧视图。

标号说明

10a、10b：导光部件；11a：光入射部；11b：光射出部；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：透光部；50c：桥接部；80、80a、80b：显示元件；100：佩戴型显示装置；100A：第1显示装置；100B：第2显示装置；100C：透视型导光单元；104：镜腿；105d：外装壳体；109：线缆；200：投射光学系统；300：佩戴型显示装置；500：显示系统；AA1：双向箭头；AX：光轴；CC：粘接层；D：视度(屈光度)；DA：视度调整电路；DAa：左眼用视度调整部；DAb：右眼用视度调整部；DD：动作检测装置；DDa、DDb：显示驱动器；DIa：第1视度调整装置；DIb：第2视度调整装置；DL：左眼用电路基板；DR：右眼用电路基板；ED：外部装置；EP：射出光瞳；EY：眼睛；EYa：左眼；EYb：右眼；FB：柔性基板；FG1、FG2：形状；GC：校正处理电路；GCa：左眼用校正处理电路(第1图像校正装置)；GCb：右眼用校正处理电路(第2图像校正装置)；GGa、GGb：模式图像；GGp：分辨率模式；GGs：图像模式；GL：图像光；GP：影像处理电路；Ga、Gb：图像；HM1、HM2：半反射镜；IFa、IFb、IFc：接口部；IG：图像；JG：夹具；LL：透镜；LS1：透镜；MC：存储器；MD：主电路基板；MM、MMa、MMb：驱动机构；OL：外界光；PE：显示元件；PP：面板位置；RM：反射膜；TTa、TTb：图像变换表；US：使用者(佩戴者、观察者)；α1、α2：状态；θ：角度。

具体实施方式

第1实施方式

以下，参照附图对本发明第1实施方式的头戴式显示器的一例进行说明。

如图1等所示，作为本实施方式的头戴式显示器(HMD)的佩戴型显示装置100具有眼镜那样的外观。另外，佩戴型显示装置100经由线缆109而与外部装置ED连接，由佩戴型显示装置100和外部装置ED构成显示系统500。外部装置ED是用于对应该显示在佩戴型显示装置100上的图像进行各种处理并对佩戴型显示装置100输出影像信号等的装置，例如可以通过下载智能手机(smart phone)等所需的应用等而构成。

作为HMD的佩戴型显示装置100是用于进行图像形成的光学主体部分。在图1等中，X、Y以及Z是正交坐标系，+X方向与佩戴着佩戴型显示装置100的使用者US或观察者US的双眼所排列的横向对应，+Y方向相当于与使用者US的双眼所排列的横向垂直的朝下方向，+Z方向相当于使用者US的前向或正面方向。另外，关于X、Y以及Z，当换称作佩戴型显示装置100中的方向时，首先，X轴相当于沿着构成第1显示装置100A和第2显示装置100B的两个导光部件10a、10b(参照图2)所排列的方向的轴。Z轴相当于沿着从导光部件10a、10b射出图像光(影像光)的射出方向的轴。Y轴相当于与X轴和Z轴这两者垂直的轴。

另外，连接佩戴型显示装置100和外部装置ED的线缆109例如可以由USB-TypeC连接器构成，通过接收在USB-TypeC的替代模式下传送的影像数据，能够根据来自由智能手机等构成的外部装置ED的影像信号，在佩戴型显示装置100中进行内容图像的影像显示。

如图1等所示，佩戴型显示装置100是不仅能够供使用该佩戴型显示装置100的使用者(观察者)US看到虚像，还能够透视地观察外界像的光学装置。佩戴型显示装置100能够如上述那样经由线缆109以可通信的方式与外部装置ED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，这里，将佩戴型显示装置100作为看到上述那样的虚像的光学装置或虚像显示装置来进行说明，但除了作为这样的光学装置的佩戴型显示装置100之外，还能够将包括外部装置ED的部分或与之相当的部分在内的显示系统500的整体理解为佩戴型显示装置或HMD。

佩戴型显示装置100具有第1显示装置100A和第2显示装置100B。第1显示装置100A和第2显示装置100B是分别形成左眼用的虚像和右眼用的虚像的部分。左眼用的第1显示装置100A具有：第1虚像形成光学部101a，其以能够透视的方式覆盖使用者(观察者)US的眼前；以及第1像形成主体部105a，其形成图像光。右眼用的第2显示装置100B具有：第2虚像形成光学部101b，其以能够透视的方式覆盖使用者US的眼前；以及第2像形成主体部105b，其形成图像光。即，通过第1显示装置100A和第2显示装置100B来进行与左右的眼睛对应的图像的显示。

在第1和第2像形成主体部105a、105b的后部安装有从头部的侧面向后方延伸的作为腿部分的镜腿104，通过与使用者的耳朵或鬓角等抵接来确保佩戴型显示装置100的佩戴状态。并且，第1像形成主体部105a在盖状的外装壳体105d内具有显示元件80、镜筒38等，同样，第2像形成主体部105b在外装壳体105d内具有显示元件80、镜筒38等。在后面参照图2等对这些光学结构的具体的一例进行叙述。

以下，参照图2等，示出了上述那样的形成虚像的佩戴型显示装置100的光学构造等的一个具体例。

图2是示出作为显示装置的佩戴型显示装置100的光学结构的示意性俯视图。并且，图3是用于对佩戴型显示装置100的光学构造进行说明的俯视图。

首先，如图2所示，第1和第2虚像形成光学部101a、101b分别包含由树脂材料等形成的作为导光体的第1和第2导光部件10a、10b，通过中央部件50在中央连结而成为一体部件，从而形成透视型导光单元100C。换言之，透视型导光单元100C是具有一对导光部件10a、10b和中央部件50的导光单元。一对导光部件10a、10b是构成第1和第2虚像形成光学部101a、101b的部件，是使图像光在内部传播并且对虚像形成做出贡献的一对光学部件。中央部件50具有一对透光部50a、50b和连接一对透光部50a、50b的桥接部50c，是由树脂材料等形成的一体成型部件，一对透光部50a、50b通过与一对导光部件10a、10b接合而作为连结第1显示装置100A和第2显示装置100B的连结部件来发挥功能。当更具体地进行说明时，在中央部件50中，作为一对透光部50a、50b中的一方的透光部50a与导光部件10a接合，作为另一方的透光部50b与导光部件10b接合。另外，在图示的例子中，例如如图2所示，在中央部件50中的从桥接部50c到透光部50a的部分以及从桥接部50c到透光部50b的部分中，以不具有弯曲部分(弯折部分)的方式平滑地相连。由于不存在弯曲部分(弯折部分)或台阶部分那样的部位，所以避免了外界像被看成双重。

另外，透视型导光单元100C是通过导光向使用者US提供双眼用的影像的复合型的导光装置20，在两端部即导光部件10a、10b的外端侧被支承于外装壳体105d。

并且，第1像形成主体部105a在盖状的外装壳体105d内具有显示元件80、镜筒38、主电路基板MD、左眼用电路基板DL等。主电路基板MD通过作为线缆的柔性基板FB而与各部分连接。另一方面，第2像形成主体部105b在外装壳体105d内具有显示元件80、镜筒38、右眼用电路基板DR等。另外，外装壳体105d例如以镁合金等为材料。

例如，在第1像形成主体部105a中，收纳在外装壳体105d中的显示元件80(80a)是为了形成与左眼用的虚像对应的像而射出图像光的显示器件，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射出来自显示元件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对作为投射透镜30的一部分而构成投射透镜30的像形成用的光学元件(未图示)进行保持。另外，关于第2像形成主体部105b，收纳在外装壳体105d中的显示元件80(80b)和包含镜筒38的投射透镜30也为了形成与右眼用的虚像对应的像而发挥同样的功能。并且，以下，关于左右的显示元件80，有时也将左眼用的显示元件记作第1显示元件80a，将右眼用的显示元件记作第2显示元件80b。

以下，参照图3对与佩戴型显示装置100相关的光学构造进行说明。图3是示出佩戴型显示装置100中的第1显示装置100A的一部分的图，特别是对第1虚像形成光学部101a的光学构造进行了说明。佩戴型显示装置100如上述那样由第1显示装置100A和第2显示装置100B(参照图1等)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构造，所以仅对第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，在导光部件10a中具有在图像光的导光时起到光学功能的第1～第5面S11～S15。其中，占据眼前的主要位置的第1面S11和第3面S13是平行的平面。

透光部50a具有第1透射面S51、第2透射面S52以及第3透射面S53来作为起到光学功能的侧面。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CC而与透光部50a接合。也就是说，透光部50a的第2透射面S52与导光部件10a的第2面S12对置地配置，具有相同的形状。导光部件10a和透光部50a具有用薄的硬涂层包覆赋予了包含光学面的立体形状的主体部件的表面的构造。导光部件10a和透光部50a的主体部件由在可视区域中表现出高的透光性的树脂材料形成，例如通过向模具内注入热塑性树脂并固化而成型。

以下，对图像光GL的光路概要进行说明。导光部件10a通过第1～第5面S11～S15的反射等将从投射透镜30射出的图像光GL朝向使用者(装着者)US的眼睛引导。具体来说，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的部分并被反射膜RM的内表面即第5面S15反射，然后从内侧再次向第4面S14入射并被全反射，然后向第3面S13入射并被全反射，然后向第1面S11入射并被全反射。被第1面S11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，另一部分被反射并再次入射到形成于光射出部11b的第1面S11的部分并通过。通过了第1面S11的图像光GL沿着与Z方向大致平行的光轴AX整体地前进，并作为大致平行光束入射到配置使用者US的眼睛的射出光瞳EP。也就是说，使用者US利用作为虚像的图像光来观察图像。

并且，第1虚像形成光学部101a通过导光部件10a令使用者US看到图像光，并且在组合了导光部件10a与透光部50a的状态下令使用者US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，对外界光OL几乎不产生像差等。并且，第3透射面S53和第1透射面S51为相互大致平行的平面。并且，第1透射面S51和第1面S11为相互大致平行的平面，由此，几乎不产生像差等。综上，使用者US隔着透光部50a观察无失真的外界像。

以上，在本实施方式中，由导光部件10a或投射透镜30构成的光学系统为非远心的系统。因此，例如，来自第1显示元件80a的射出光中的靠近光轴AX的中心光的主光线与光轴AX大致平行(倾斜0°)，另一方面，远离光轴AX的周边光的主光线具有10°左右的倾角。在由这样的非远心光学系统构成的情况下，只要稍微变更各光学部件间的配置即导光部件10a、投射透镜30、第1显示元件80a之间的相对距离，就能够进行视度调整。

在本实施方式中，为了对第1显示装置100A进行视度调整，使第1显示元件80a能够相对于投射透镜30沿着双向箭头AA1所示的光轴AX移动。即，第1显示装置100A构成为，使沿光轴AX的方向移动的作为第1光学部件的第1显示元件80a相对于作为第1非远心光学系统的导光部件10a和投射透镜30移动。更具体来说，在图示的例子中，通过壳体状的夹具JG将第1显示元件80a的姿势固定，通过驱动机构MM(MMa)使夹具JG一起移动，由此，第1显示元件80a的面板面能够在维持与光轴AX的方向垂直的状态下沿着光轴AX的方向即±Z方向进退。

并且，详细内容在后面参照图4叙述，但使右眼用的第1显示元件80a驱动的驱动机构MMa(MM)由螺纹机构等构成，经由左眼用电路基板DL而与主电路基板MD连接，并根据来自主电路基板MD的指令使第1显示元件80a移动。

这里，当在上述那样的非远心光学系统中进行光学部件的移动时，所形成的图像会产生大小或形状的变化。特别是，如本实施方式那样，在从左右不同的方向引导图像光的结构的情况下，在右眼侧和左眼侧变化的方式是不同的。因此，即使例如要在右眼侧和左眼侧显示同一图像，也会担心由于图像的变形方式、大小在左右侧不同而引起的不舒适感，或者与在头中进行处理而使其匹配相伴的使用者US的疲劳增加。在本实施方式中，鉴于该点，对左右分别进行与上述视度调整的程度对应的图像校正、即与作为表示使显示元件80a移动了多少(光学部件的移动量)的指标的屈光度D的值对应的图像校正。也就是说，视度调整越多(显示元件80a的移动量越大)，图像校正的量越多。

以下，参照图4的框图对佩戴型显示装置100中的与视度调整相关的一个结构例进行说明。如图示那样，并且，如上所述，佩戴型显示装置100通过使第1显示元件80a沿着光轴AX移动而进行视度调整。同样，作为用于对第2显示装置100B进行视度调整的结构，在第2显示装置100B中，也通过壳体状的夹具JG将第2显示元件80b的姿势固定，通过驱动机构MMb使夹具JG一起移动，由此，第2显示元件80b的面板面能够在维持与光轴AX垂直的状态下沿着光轴AX的方向进退。即，第2显示装置100B构成为，使沿光轴AX的方向移动的作为第2光学部件的第2显示元件80b相对于作为第2非远心光学系统的导光部件10b和投射透镜30移动。

主电路基板MD经由左眼用电路基板DL和右眼用电路基板DR而分别与驱动机构MMa、MMb连接。当更详细地进行说明时，主电路基板MD从与左眼用电路基板DL和右眼用电路基板DR分别对应的接口部IFa、IFb发出进行进退移动的指令，并且从驱动机构MMa、MMb取得与移动量相关的信息作为与移动的动作相关的信息。虽然省略了具体的图示等，但例如作为设置于外部装置ED(参照图1)的各种指令，预先准备调整刻度盘或按钮等，该调整刻度盘或按钮等用于供使用者US选择或增大减小视度(屈光度D的值)，该视度在通过驱动显示元件80a、80b而确定的视度调整的程度中表示该程度，当在视度的调整时使用者US进行按压按钮等的操作时，接受该操作的主电路基板MD发出与相应的驱动机构MMa、MMb的移动动作相关的指令。并且，例如，如果驱动机构MMa、MMb为螺纹构造，则主电路基板MD取得与该螺纹的旋转相关的进退方向或转动螺纹的次数等、能够确定第1显示元件80a和第2显示元件80b的移动量用的信息。

为了进行以上的处理动作，在图示的例子中，在主电路基板MD中设置有视度调整电路DA。该视度调整电路DA具有：左眼用视度调整部DAa，其用于进行左眼用的驱动机构MMa的动作处理等所需的各种动作处理；以及右眼用的右眼用视度调整部DAb。即，左眼用视度调整部DAa与驱动机构MMa协同动作而作为进行左眼用的视度调整的第1视度调整装置DIa来发挥功能，右眼用视度调整部Dab与驱动机构MMb协同动作而作为进行左眼用的视度调整的第2视度调整装置DIb来发挥功能。并且，第1视度调整装置DIa和第2视度调整装置DIb能够根据所确定的第1显示元件80a和第2显示元件80b的移动量来计算视度调整的程度即屈光度D的值。

并且，除了上述之外，视度调整电路DA还具有检测驱动机构MMa、MMb的动作的动作检测装置DD。即，在视度调整电路DA中，动作检测装置DD检测驱动机构MMa、MMb中的哪个正在进行动作。动作检测装置DD根据检测结果，使第1显示装置100A和第2显示装置100B中的、检测到用于视度调整的动作(即驱动机构MMa、MMb的动作)的一侧显示视度调整用画面，另一方面，动作检测装置DD使未检测到该动作的一侧不进行显示。由此，使用者US能够对单眼依次进行视度调整。

视度调整电路DA能够通过使以上的各部分动作而对右眼和左眼分别单独地进行视度调整，并且能够测量视度调整的程度。

在对右眼和左眼这两者完成了视度调整之后，视度调整电路DA将该情况与作为测量出的结果的视度调整程度一起向对电路DA图像显示进行校正的校正处理电路GC输出。校正处理电路GC确认出视度调整的完成之后，开始校正。

以下，参照图5的框图对佩戴型显示装置100中的与图像校正相关的一个结构例进行说明。

首先，作为前提，如图示那样，在主电路基板MD中，在影像处理电路GP中，根据存储器MC中的图像数据和经由接口部IFc从外部装置ED(参照图1)外部输入的各种数据来实施用于图像形成的各种处理。在该情况下，接着，当在图4中说明的视度调整电路DA中根据来自使用者US的指令进行视度调整后，校正处理电路GC根据第1视度调整装置DIa和第2视度调整装置DIb中的视度调整的程度，对左眼用的图像和右眼用的图像这两者进行针对待显示的图像的校正。

为了应对左眼用和右眼用的失真校正等，校正处理电路GC由左眼用校正处理电路GCa和右眼用校正处理电路GCb构成。为了对在第1视度调整装置DIa和第2视度调整装置DIb中产生的失真和尺寸的放大或缩小进行校正，左眼用校正处理电路GCa和右眼用校正处理电路GCb进行失真校正和尺寸校正。

其中，左眼用校正处理电路GCa作为第1图像校正装置来发挥功能，该第1图像校正装置在接收到左眼用的用户输入值、来作为基于来自使用者US的指令的视度调整结果时，进行与其对应的左眼用的显示图像的校正。也就是说，左眼用校正处理电路GCa是根据第1视度调整装置DIa中的视度调整的程度，进行第1显示装置100A的显示图像的校正的第1图像校正装置。

同样，右眼用校正处理电路GCb作为第2图像校正装置来发挥功能，该第2图像校正装置根据第2视度调整装置DIb中的视度调整的程度，进行第2显示装置100B的显示图像的校正。

这里，左眼用校正处理电路GCa和右眼用校正处理电路GCb根据校正用的图像变换表TTa、TTb来进行校正。在图像变换表TTa、TTb中，例如，预先阶段性地确定与在第1视度调整装置DIa和第2视度调整装置DIb中测量出的视度调整的程度对应的校正量。例如，可考虑如下方式：预先将视度调整的程度变化的范围即变化的视度(屈光度D的值)的范围、进一步来说是使显示元件80a、80b驱动时的移动量划分为10个阶段，确定与各阶段中的1～10的校正量对应的校正模式1～10。在该情况下，左眼用校正处理电路GCa和右眼用校正处理电路GCb根据视度调整的程度，从10种校正模式中选择一种校正模式。或者，也可以是，通过对预先确定的10种校正模式预先设置视度(屈光度D的值)的范围局部重叠的部分，从多种校正模式中对所重叠的部分选择一种校正模式。即，也可以是如下方式：在某视度(屈光度D的值)下，供使用者US从多个校正模式(例如2个或3个校正模式)中选择认为最佳的模式。

如上所述，作为第1图像校正装置和第2图像校正装置的左眼用校正处理电路GCa和右眼用校正处理电路GCb可以采用如下方式：根据第1视度调整装置DIa和第2视度调整装置DIb中的视度调整的程度，从阶段性确定的图像变换表TTa、TTb的校正量中选择单个或多个校正模式。

左眼用校正处理电路GCa和右眼用校正处理电路GCb根据所选择的校正模式，对来自影像处理电路GP的图像进行校正并输出到左眼用电路基板DL和右眼用电路基板DR，左眼用电路基板DL和右眼用电路基板DR通过分别设置的显示驱动器DDa、DDb来进行基于来自左眼用校正处理电路GCa和右眼用校正处理电路GCb的校正图像的图像显示动作，并在第1显示元件80a和第2显示元件80b中显示图像。

以下，参照图6对在视度调整电路DA的视度调整时显示的分辨率模式进行说明。视度调整电路DA显示例如在图6的第1区域AR1～第3区域AR3中例示的分辨率模式GGp来作为视度调整用画面的原始图像。另外，当如各分辨率模式GGp中的第1区域AR1所示的例子的那样在黑背景上由白的分辨线构成时，即使只进行单眼显示也能够减少疲劳地进行调整。另一方面，如第2区域AR2所示的例子那样，当在白背景上由黑的分辨线构成时，即使如本实施方式那样是透视型，也能够不在意背景而集中在分辨线上。除上述之外，例如也可以如第3区域AR3所示的例子那样，显示通常的分辨图模式。

在本实施方式中，如上所述，构成为通过动作检测装置DD对每只眼睛进行上述那样的分辨率模式的视度调整。

具体来说，首先，如图7中的第1区域BR1所示，将分辨率模式GGp作为由左眼EYa看到的图像Ga来显现，促使使用者US进行左眼EYa的视度调整。此时，通过使右眼EYb侧为非显示的状态而集中于左眼EYa的视度调整。

在左眼EYa的视度调整之后，如第2区域BR2所示，将分辨率模式GGp作为由右眼EYb看到的图像Gb来显现，促使使用者US进行右眼EYb的视度调整。此时，通过使左眼EYa侧为非显示的状态而集中于右眼EYb的视度调整。

根据动作检测装置DD中的检测来进行以上的显示动作。为了进行上述显示切换，动作检测装置DD例如检测使用者US是否正在进行与视度检测相关的操作(例如刻度盘调整的动作)。在检测到该操作的期间，对相应的眼睛进行视度调整，在双眼都未检测到操作的情况下，意味着视度调整完成。

以下，参照图8对在作为校正处理电路GC中的校正的失真校正等各种校正时显示的分辨率模式进行说明。校正处理电路GC或者左眼用校正处理电路GCa和右眼用校正处理电路GCb显示例如在图8的第1区域CR1及第2区域CR2中例示的校正用的图像模式来作为校正用画面的原始图像。例如，也可以在左右双方中显示第1区域CR1所示的格子状的图像模式GGs。在该情况下，通过对双眼显示格子状的图像，能够确认是否因失真状态而局部地看成在进深方向上失真，或者局部地看成线不一致而产生局部的进深失真或线的偏离。在存在问题的情况下，则考虑例如在校正表中预先准备可选择的表，从这些表中适当选择表来进行调整等。例如，可考虑如下方式：能够从当前的选项中，对左右影像中的某一方的校正模式选择接近另一方的校正模式的选项。

并且，与上述情况不同，如第2区域CR2及图9所示，也可以采用左眼和右眼看到不同的模式图像GGa、GGb的方式。具体来说，在图示的情况下，对于左眼用，在上下显示横线，对于右眼用，在上下各3个部位处显示点。在该情况下，作为使用者US看到的结果，能够毫不费力地确认地上下各自的线和点是否一致、即是否能够容易地识别为使用者US在头中描绘的假想的图像IG所示的图像。在这种情况下，如果有问题，则可考虑例如从校正表中适当选择表来进行调整等。

以下，参照图10的流程图对佩戴型显示装置100中的视度调整及失真校正的动作的一例进行说明。这里，为了简化说明，说明为在视度调整时，使用者US准备了左右眼用的视度调整用的调整刻度盘，通过转动该调整刻度盘，对左右分别进行视度调整。也就是说，使用者US根据自身的远近调节的能力，按照最容易看到的视度进行对位。

当佩戴型显示装置100的各部分启动时，首先，为了进行视度调整和失真校正中的视度调整，视度调整电路DA的左眼用视度调整部DAa促使使用者US转动左眼用的视度调整用的刻度盘，从而使该刻度盘转动(步骤S101)。当在步骤S101中转动了左眼用的视度调整刻度盘时，视度调整电路DA的动作检测装置DD对其进行检测并进行视度调整用的图像显示来作为左眼用的图像，并且使右眼侧为非显示(步骤S102)。即，形成图7的第1区域BR1所例示的显示方式。

接着，左眼用视度调整部DAa确认是否决定了调整位置(步骤S103)。关于调整位置的决定确认，可采用各种方法，例如，可考虑与左眼用的视度调整刻度盘一起准备位置决定按钮，在检测到该按钮被按下、或者在动作检测装置DD中检测到左眼用的视度调整刻度盘例如规定时间(3秒)以上不转动的状态持续的情况下，按照决定了调整位置(步骤S103：是)来进行处理。

另一方面，在步骤S103中，当在动作检测装置DD中检测到左眼用的视度调整刻度盘的转动的状态一直持续等的情况下(步骤S103：否)，继续步骤S102的动作。

接着，在步骤S103中，当确认决定了左眼用的调整位置时，左眼用视度调整部DAa将基于所决定的调整位置而计算的调整后的视度的程度作为测量结果记录在存储器MC中，同时结束动作，另一方面，视度调整电路DA的右眼用视度调整部DAb催促使用者US转动右眼用的视度调整用的刻度盘，从而使该刻度盘转动(步骤S104)。

当在步骤S104中动作检测装置DD检测到转动了右眼用的视度调整刻度盘时，进行作为右眼用的图像的视度调整用的图像显示，并且使左眼侧为非显示(步骤S105)。即，形成图7的第2区域BR2所例示的显示方式。

接着，右眼用视度调整部Dab确认是否决定了调整位置(步骤S106)，在检测到刻度盘的转动的状态一直持续等的情况下(步骤S106：否)，继续步骤S105的动作，另一方面，当确认决定了右眼用的调整位置时(步骤S106：是)，右眼用视度调整部Dab将基于所决定的调整位置而计算的调整后的视度的程度作为测量结果记录在存储器MC中，同时结束动作。并且，与此相伴地，视度调整电路DA将视度调整完成的内容和关于视度调整的测量结果输出到校正处理电路GC。

接着，接收到来自视度调整电路DA的输出的校正处理电路GC即左眼用校正处理电路GCa和右眼用校正处理电路GCb从校正用的图像变换表TTa、TTb中选择与视度调整的测量结果对应的校正量(步骤S107)。

这里，关于步骤S106到步骤S107的动作，当改变观察方式时，成为如下的方式：作为第1图像校正装置和第2图像校正装置的左眼用校正处理电路GCa和右眼用校正处理电路GCb在确认出第1显示装置100A和第2显示装置100B的视度调整完成之后，开始校正。

在步骤S107的选择之后，左眼用校正处理电路GCa和右眼用校正处理电路GCb进行基于选择出的校正内容的校正用图像显示(步骤S108)。即，进行图9所例示的图像显示。并且，此时，预先准备用于供使用者US决定在步骤S108中看到的图像显示的方式是否良好的最终按钮(例如“是”按钮和“否”按钮)。在根据步骤S108所显示的状态判断为左右图像看起来一致的情况下，使用者US通过按下该最终按钮(“是”按钮)，结束视度调整和失真校正的动作。即，对于步骤S108中的显示方式，当确认该最终按钮(“是”按钮)被按下时(步骤S109：是)，佩戴型显示装置100结束一系列的动作。另一方面，当在步骤S109中确认按钮未被按下或者否定的最终按钮(“否”按钮)被按下时(步骤S109：否)，视度调整电路DA返回到步骤S107，从校正用的图像变换表TTa、TTb中选择另一个校正量作为校正量，并重复以后的动作。

如上所述，作为本实施方式的头戴式显示器(HMD)的佩戴型显示装置100具有：第1显示装置100A，其对左右的一方进行图像显示；第1视度调整装置DIa，其对第1显示装置100A进行视度调整；作为第1图像校正装置的左眼用校正处理电路GCa，其根据第1视度调整装置DIa中的视度调整的程度，进行第1显示装置100A的显示图像的校正；第2显示装置100B，其对左右的另一方进行图像显示；第2视度调整装置DIb，其对第2显示装置100B进行视度调整；以及作为第2图像校正装置的右眼用校正处理电路GCb，其根据第2视度调整装置DIb中的视度调整的程度，进行第2显示装置100B的显示图像的校正。

在上述佩戴型显示装置100中，在左右分别进行的调整中，在视度调整之后，进行与视度调整的程度对应的显示图像的校正，由此，能够抑制由于左右光学系统的公差等的影响或使用者的左右眼的视度差异而在左右间看到的图像产生差异的情况，能够避免或减轻观看图像时的使用者(观察者)的疲劳。

以下，对上述非远心光学系统中的视度调整的原理或上述方式中的调整量的一例等进行说明。

图11是用于对视度调整的原理示意性地进行说明的侧视图。在上述方式中，虽然组装了中继系统，但简单来说，可以根据图11所示的作为非远心光学系统的透镜LL与显示元件PE的面板位置PP之间的关系来规定。这里，在状态α1中，示出了面板位置PP位于透镜LL的主点的情况，在状态α2中，示出了使面板位置PP相对于主点接近透镜LL侧的情况。在这些情况下，当将视度(屈光度)的值如上述那样设为D时，在状态α1中，从透镜LL的位置到虚像位置的距离X为无限大，D→0，与此相对，在状态α2中，从透镜LL的位置到虚像位置的距离X例如为1m左右，D＝-1左右。另外，在某个光学系统中，例如在图3等所例示的方式那样的光学系统的情况下，可知视度(屈光度)D与面板位置PP的移动量即显示元件80的光轴方向上的移动量之间的关系处于图12的曲线图所示的关系。即，在图12的情况下，如果利用图11的示意图进行说明，则状态α1中的面板位置PP(即显示元件80的位置)距透镜LL的位置(即投射透镜30的位置)为27mm，当从该状态起使面板位置PP(显示元件80)接近透镜LL(投射透镜30)时，则处于状态α2那样的状态。在图12的情况下，如果具有大约2.5mm的面板位置调整机构，则能够进行视度(屈光度)D为0～-4的视度调整。

另一方面，伴随着上述那样的移动，也会产生图像的失真。例如，图13是用于对与视度调整相伴的失真产生进行说明的示意图。在图13中，作为一例，用FG1表示D为-0.25(距虚像位置的距离X＝4m)的情况的形状，用FG2表示D为-2(距虚像位置的距离X＝50cm)的情况的形状，并对这些进行比较。在该情况下，形状FG2比形状FG1大，但其放大率在横向(水平方向)上为5％左右，与此相对，在纵向(垂直方向)上为10％左右。即，水平和垂直的放大率不同。此外，在本实施方式那样的所谓的横向(水平)导光的情况下，画面的左侧和右侧的垂直放大的方式在右眼用和左眼用中进一步不同。在本实施方式中，通过在视度调整后选择合适的失真校正来解决该问题。

例如，公知有当FOV画面的放大率超过1％时，在画面端部的双眼观察中有可能产生不良情况。另一方面，当考虑上述水平和垂直的放大率的差异时，可认为例如有可能产生最大10％的画面失真。为了与此对应，例如通过准备10个左右的校正用的图像变换表TTa、TTb，能够令使用者US在与视度调整未调整时同等的无失真的状态下进行观看。

第2实施方式

以下，参照图14对作为第2实施方式的头戴式显示器(HMD)的佩戴型显示装置进行说明。另外，本实施方式的佩戴型显示装置300是第1实施方式的佩戴型显示装置100的变形例，与第1实施方式的情况的不同之处在于，不是透视而是直接观看所谓的封闭类型的虚拟现实(VR)。但是，除了上述以外的点之外，与第1实施方式的情况同样，因此，对上述以外的各部分省略详细的说明。

图14是用于对作为本实施方式的头戴式显示器(HMD)的佩戴型显示装置300进行说明的示意性侧视图。佩戴型显示装置300由作为非远心光学系统的投射光学系统200和显示元件80构成，显示元件80被壳体状的夹具JG固定姿势，通过驱动机构MM使夹具JG沿着光轴AX一起移动。并且，投射光学系统200由透镜LS1和设置于透镜LS1的半反射镜HM1、HM2构成，例如，从显示元件80射出的成分中的、经过透镜LS1和半反射镜HM1、HM2的折射、反射及透射而穿过如图所示的光路的成分到达眼睛EY而成为被看到的图像光GL。在该情况下，例如通过采用显示元件80的周边光的主光线的角度θ在某种程度上较大的非远心的光学系统，能够通过显示元件80的微小的移动来进行充分范围的视度调整。

变形例及其他事项

以上说明的构造是例示的，能够在可达成同样功能的范围内进行各种变更。

例如，在上述内容中，对于驱动机构MM，也可以使其自动地驱动，但也可以是通过手动使其移动的结构。在该情况下，如果能够以某种程度的精度进行移动量的测量，则能够根据移动的程度来生成阶段性的校正模式。并且，在上述内容中，为了减轻用于校正的运算处理，预先决定校正模式，但也可以考虑采用每次计算校正量或者利用多个校正模式来计算中间校正量的插补的方法。并且，也可以自动地计算校正量并设定校正模式。

在以上的说明中，显示元件80是有机EL的显示面板或LCD用的面板，但显示元件80也可以是LED阵列、激光阵列、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也可以是使用了由激光光源和扫描仪组合而成的激光扫描仪的显示器。另外，还可以使用LCOS(Liquid crystal on silicon：硅上液晶)技术来替代LCD面板。

如上所述，具体的一个方式的第1头戴式显示器具有：第1显示装置，其对左右的一方进行图像显示；第1视度调整装置，其对第1显示装置进行视度调整；第1图像校正装置，其根据第1视度调整装置中的视度调整的程度，进行第1显示装置的显示图像的校正；第2显示装置，其对左右的另一方进行图像显示；第2视度调整装置，其对第2显示装置进行视度调整；以及第2图像校正装置，其根据第2视度调整装置中的视度调整的程度，进行第2显示装置的显示图像的校正。

在上述头戴式显示器中，在左右分别进行的调整中，在视度调整之后，进行与视度调整的程度对应的显示图像的校正，由此能够抑制由于左右光学系统的公差等的影响或使用者的左右眼的视度差异而在左右间看到的图像中产生差异的情况，能够避免或减轻观看图像时的使用者(观察者)的疲劳。

在具体的方面中，第1视度调整装置通过使构成第1显示装置的第1光学部件沿光轴方向移动来调整视度，第2视度调整装置通过使构成第2显示装置的第2光学部件沿光轴方向移动来调整视度。在该情况下，能够通过第1光学部件的移动来进行视度调整。

在其他方面中，第1显示装置具有第1显示元件和第1非远心光学系统，第1视度调整装置使作为第1光学部件的第1显示元件相对于第1非远心光学系统移动，第2显示装置具有第2显示元件和第2非远心光学系统，第2视度调整装置使作为第2光学部件的第2显示元件相对于第2非远心光学系统移动。在该情况下，通过使第1显示元件相对于非远心光学系统移动，能够通过简单的移动构造来进行视度调整。

在其他方面中，第1图像校正装置对第1显示装置的显示图像进行失真校正或尺寸校正，第2图像校正装置对第2显示装置的显示图像进行失真校正或尺寸校正。在该情况下，能够在第1和第2校正装置中消除随着第1和第2显示装置的视度调整而产生的图像的失真或放大缩小。

在其他方面中，第1图像校正装置和第2图像校正装置根据校正用的图像变换表来进行校正。在该情况下，能够减轻与校正相关的运算处理的负担。

在其他方面中，校正用的图像变换表阶段性地确定与第1视度调整装置和第2视度调整装置中的视度调整的程度对应的校正量。在该情况下，根据视度调整的程度，从预先阶段性地确定的校正量中进行选择，由此，能够进行所需的校正。

在其他方面中，第1图像校正装置和第2图像校正装置在确认出第1显示装置和第2显示装置的视度调整的完成之后，开始校正。

在其他方面中，具有对第1视度调整装置和第2视度调整装置的动作进行检测的动作检测装置，动作检测装置使第1显示装置和第2显示装置中的检测到动作的一侧显示视度调整用画面，使未检测到动作的一侧不进行显示。在该情况下，能够逐侧可靠地进行视度调整。

如上所述，具体的一个方式的第2头戴式显示器具有：显示装置，其进行图像显示；以及视度调整装置，其通过使构成显示装置的光学部件沿光轴方向移动而对显示装置进行视度调整。在上述头戴式显示器中，能够通过光学部件的移动进行视度调整。

Claims

1.一种头戴式显示器，该头戴式显示器具有：

第1显示装置，其对左右的一方进行图像显示；

第1视度调整装置，其对所述第1显示装置进行视度调整；

第1图像校正装置，其根据所述第1视度调整装置中的视度调整的程度，进行所述第1显示装置的显示图像的校正；

第2显示装置，其对左右的另一方进行图像显示；

第2视度调整装置，其对所述第2显示装置进行视度调整；以及

第2图像校正装置，其根据所述第2视度调整装置中的视度调整的程度，进

行所述第2显示装置的显示图像的校正，

所述第1显示装置具有第1显示元件和第1非远心光学系统，

所述第1视度调整装置通过使所述第1显示元件相对于所述第1非远心光学系统沿光轴方向移动来开始所述第1显示装置中的视度的调整，

在所述第1视度调整装置调整视度的情况下，所述第1显示装置显示视度调整用图像，所述第2显示装置不显示所述视度调整用图像，

所述第1图像校正装置根据所述第1显示元件相对于所述第1非远心光学系统的移动量，决定针对所述第1显示装置显示的第1模式图像的失真或尺寸的校正量，

所述第2显示装置具有第2显示元件和第2非远心光学系统，

所述第2视度调整装置通过使所述第2显示元件相对于所述第2非远心光学系统沿所述光轴方向移动来开始所述第2显示装置中的视度的调整，

在所述第2视度调整装置调整视度的情况下，所述第1显示装置不显示所述视度调整用图像，所述第2显示装置显示所述视度调整用图像，

所述第2图像校正装置根据所述第2显示元件相对于所述第2非远心光学系统的移动量，决定针对所述第2显示装置显示的第2模式图像的失真或尺寸的校正量，

在确认出所述第1显示装置和所述第2显示装置的视度调整完成之后，所述第1显示装置显示所述第1模式图像，所述第2显示装置显示所述第2模式图像，

所述第1模式图像和所述第2模式图像是不同的模式图像。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，

所述第1图像校正装置和所述第2图像校正装置根据校正用的图像变换表来进行校正。

3.根据权利要求2所述的头戴式显示器，其中，

所述校正用的图像变换表阶段性地确定与所述第1视度调整装置和所述第2视度调整装置中的视度调整的程度对应的校正量。

4.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，

由所述第1显示装置显示的所述第1模式图像是在上下显示横线的模式图像，

由所述第2显示装置显示的所述第2模式图像是在上下各3个部位处显示点的模式图像。

5.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，

该头戴式显示器具有对所述第1视度调整装置和所述第2视度调整装置的动作进行检测的动作检测装置，

所述动作检测装置使所述第1显示装置和所述第2显示装置中的检测到动作的一侧显示视度调整用画面，使未检测到动作的一侧不进行显示。