CN114578559A - 虚像显示装置及其调整方法和制造方法、光学单元 - Google Patents

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Abstract

虚像显示装置及其调整方法和制造方法、光学单元。即使在组装光学系统以后新产生了左右之间的影像位置的偏移,也能够校正该偏移。虚像显示装置(100)具有:右眼用的第1显示装置(100A);左眼用的第2显示装置(100B);作为组装部件(AS)的镜筒(BRa、BRb)等,它们对第1显示装置(100A)和第2显示装置(100B)进行组装;以及作为组装后调整装置(AA)的第1校正部(COa)和第2校正部(COb),它们针对由组装部件(AS)组装后的第1显示装置(100A)和第2显示装置(100B)进行显示状态的调整。

Description

虚像显示装置及其调整方法和制造方法、光学单元
技术领域
本发明涉及虚像显示装置等,该虚像显示装置是能够进行虚像的形成和观察的头戴显示器等。
背景技术
在如头戴显示器那样能够进行虚像的形成和观察的双眼观察虚像显示装置中,已知有如下的装置:对左右光学系统的光轴等进行调整而使左右的影像位置一致,设置例如伸缩性的密封部件以在进行光学系统的位置调整等作业时使异物不会侵入(参照专利文献1)。
专利文献1:日本特开2020-160115号公报
但是,即使使用例如专利文献1等那样的技术而进行了光学系统的高精度组装,也有可能在经过光学系统的组装后的基板安装、外装组装等的期间内,新产生光学系统中的光轴的偏移等。特别是,即使左右之间的影像位置的偏移是微小的偏移,也有可能对使用者(佩戴者)强加较大的负担。
发明内容
本发明的一个方面的虚像显示装置具有:右眼用的第1显示装置;左眼用的第2显示装置;组装部件,其对第1显示装置和第2显示装置进行组装;以及组装后调整装置,其针对由组装部件组装后的第1显示装置和第2显示装置进行显示状态的调整。
附图说明
图1是说明第1实施方式的虚像显示装置的概要的外观立体图。
图2是示出构成虚像显示装置的光学系统的一例的图。
图3是用于说明光学系统的各部和光路的局部放大图。
图4是用于说明光学系统的组装时的位置对准的情形的一例的立体图。
图5是示意性地示出光学系统的组装时的位置对准的俯视图。
图6是说明显示状态的位置偏移的示意图。
图7示意性地示出光学系统的组装后的状态的一例的俯视图。
图8是示意性地示出图7所示的光学系统的组装后的显示状态的调整的俯视图。
图9是说明显示状态的调整用的图像处理的一例的框图。
图10是示出显示元件的显示面的一例的示意图。
图11是说明虚像显示装置的一个变形例的外观立体图。
图12是说明第2实施方式的虚像显示装置的显示状态的调整用的图像处理的一例的框图。
图13是说明第3实施方式的虚像显示装置的概要的外观立体图。
图14是说明虚像显示装置的内部构造的一例的侧方剖视图。
图15是用于说明产生的畸变、旋转的校正的示意图。
图16是说明虚像显示装置的一个变形例的外观立体图。
标号说明
10、10a、10b:导光部件;13:显示控制电路;30、30a、30b:投射透镜;50:中央部件;50A、50B:透光部;51:壳体;51a:开口;52:保护罩;54:支承板;80、80a、80b:显示元件;90、90a、90b:导光系统;100:虚像显示装置;100A:第1显示装置;100B:第2显示装置;100C:透视型导光单元;101a:第1虚像形成光学部;101b:第2虚像形成光学部;102:框架;105a:第1像形成主体部;105b:第2像形成主体部;105d:外装部件;300:虚像显示装置;302:梁部;303:外观部件;321:投射光学系统;321、322、323:光学元件;322:棱镜;323:透视镜;331:内透镜;380:显示元件;390:导光系统;AA:组装后调整装置;AS:组装部件;AX:光轴;BR、BRa、BRb:镜筒;CB、CBa、CBb:缆线;CCa:第1校正电路;CCb:第2校正电路;CM:校正量存储器;CMa:第1校正量存储器;CMb:第2校正量存储器;COa:第1校正部;COb:第2校正部;CS、CSa、CSb:壳体部件;CT:控制装置;DCa、DCb:畸变校正部;DDa、DDb:显示器驱动器;DG:凹陷部;EP:出射光瞳;EY:眼;EYa:右眼;EYb:左眼;FA:调整装置;FCa、FCb:摄像元件;FI:图像处理装置;HL:外界光;HL:图像光;IM:显示区域;IM1、IM2:图像;IMA:图像;IME:显示有效区域;IMa、IMb、IMc:显示区域;JG:夹具;M1~M4:状态;MD:裕量区域;ML:图像光;MM:中间像;MP:主控制部;NA:调整装置;NCa、NCb:摄像元件;NI:图像处理装置;OPa、OPb:OLED面板;OU:光学单元;PAa、PAb:像素转换位置调整部;PR:突起部;RCa、RCb:旋转校正部;SRa、SRb:缩小校正部;SSa:显示面;US:佩戴者;VB:影像分支部;α1:上栏;α2:下栏;β1:上栏;β2:下栏;γ1~γ4:第1栏~第4栏;δ1~δ6:第1栏~第6栏
具体实施方式
(第1实施方式)
以下,参照图1等,对本发明第1实施方式的虚像显示装置以及组装于该虚像显示装置的光学单元进行说明。图1是说明本实施方式的虚像显示装置100的概要的外观立体图,图2是示出构成虚像显示装置100的光学系统的一例的图,图3是用于说明构成虚像显示装置100的光学系统的各部和光路的局部放大图。此外,图4是为了说明光学系统的组装时的位置对准的情形的一例而将光学系统的一部分放大示出的立体图。
如图1等所示,本实施方式的虚像显示装置100是具有如眼镜的外观的头戴显示器(HMD),使佩戴该虚像显示装置100的观察者或佩戴者US识别作为虚像的影像。此外,虚像显示装置100能够使观察者或佩戴者US以透视的方式看到或观察外界像。虚像显示装置100具有第1显示装置100A和第2显示装置100B。
另外,在图1中,X、Y以及Z是垂直坐标系,+X方向与佩戴虚像显示装置100的观察者或佩戴者US的双眼EY排列的横向对应,+Y方向相当于对于佩戴者US而言的与双眼EY排列的横向垂直的上方向,+Z方向相当于对于佩戴者US而言的前方向或者正面方向。±Y方向与铅垂轴或铅垂方向平行。
如图1和图2所示,第1显示装置100A和第2显示装置100B是分别形成右眼用的虚像和左眼用的虚像的部分。右眼用的第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观察者的眼前;以及第1像形成主体部105a,其形成图像光ML。左眼用的第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观察者的眼前;以及第2像形成主体部105b,其形成图像光ML。
第1像形成主体部105a和第2像形成主体部105b分别由作为影像形成设备的显示元件(影像元件)80、投射透镜30等像形成用的光学系统、以及如图4所例示那样收纳这些光学系统的壳体部件CS、镜筒BR等构成。另外,这些部件还通过被罩状的外装部件105d覆盖来被支承且被收纳。
如图2所例示,显示元件80是面板型影像元件(图像光生成装置),例如是有机EL(有机电致发光、Organic Electro-Luminescence)等自发光型显示设备,在二维的显示面SSa上形成彩色的静态图像或动态图像。此外,显示元件80被省略图示的显示控制电路驱动而进行显示动作。并且,显示元件80不限于有机EL,能够替换为无机EL、LED阵列、有机LED、激光器阵列、量子点发光型元件等。显示元件80不限于自发光型图像光生成装置,也可以由LCD以及其他光调制元件构成,通过由背照灯那样的光源对该光调制元件进行照明来形成图像。显示元件80还可以使用LCOS(Liquid crystal on silicon,LCoS是注册商标)、数字微镜器件等来替代LCD。
例如,如图2所示,投射透镜30是构成为具有沿着光轴(入射侧光轴)AX延伸的方向(光轴方向)排列的多个光学元件(在图2等所示的例子中为4个透镜)的投射光学系统。此外,例如,如与图3的上栏α1以及下栏α2比较所示,构成投射透镜30的多个透镜例如由通过树脂成型而一体成型的镜筒BR收纳并支承。另外,关于构成投射透镜30的光学要素即4个透镜,例如能够构成为包含非球面透镜,该非球面透镜包含非轴对称的非球面和轴对称的非球面双方。此时,能够与后述的第1虚像形成光学部101a及第2虚像形成光学部101b的导光部件(导光部件10、10a、10b)的光学面或反射面协作地在该导光部件的内部形成中间像。
以下,例如,在以右眼用和左眼用来区分的情况下,也有时将右眼用的显示元件80记作显示元件80a,将左眼用的显示元件80记作显示元件80b。同样,也有时将投射透镜30记作投射透镜30a、30b,将壳体部件CS记作壳体部件CSa、CSb,将镜筒BR记作镜筒BRa、BRb。
第1虚像形成光学部101a及第2虚像形成光学部101b引导由第1像形成主体部105a和第2像形成主体部105b形成的影像光即图像光ML,并且使得重叠地看到外界光HL和图像光ML。在图1等的例示中,第1虚像形成光学部101a及第2虚像形成光学部101b不是分体部件,而是在中央处连结而形成作为一体部件的透视型导光单元100C。透视型导光单元100C是通过导光而向观察者提供双眼用影像的复合型导光装置。此外,从与以上不同的角度来看,透视型导光单元100C具有一对导光部件10a、10b和作为透光部件的中央部件50,第1虚像形成光学部101a由导光部件10a和作为中央部件50的右半部分的透光部50A形成。同样,第2虚像形成光学部101b由导光部件10b和作为中央部件50的左半部分的透光部50B形成。另外,关于导光部件10a、10b,也有时统一记作导光部件10。
另外,在以上记载中,也可以将投射透镜30(30a、30b)和导光部件10(10a、10b)一并理解为引导从显示元件80(80a、80b)射出的图像光ML的导光系统90(90a、90b)。
以下,参照图3等,示意性地说明虚像显示装置100对图像光ML的引导的一例。虚像显示装置100如上述那样由第1显示装置100A和第2显示装置100B构成,如图2等所示,第1显示装置100A和第2显示装置100B具有在光学上左右对称(镜对称)且同等的构造,因此,在图3中,仅示出第1显示装置100A并且仅说明右眼侧的结构,省略第2显示装置100B的说明。此外,在图3等中,x、y和z是垂直坐标系,z方向相当于构成第1显示装置100A的光学系统的光轴方向,x方向和y方向相当于将z方向作为法线方向的显示元件80b(80)的面板面内的面内方向,x方向相当于水平方向,y方向相当于铅垂方向。
如图3所例示,首先,第1虚像形成光学部101a中的导光部件10a具有第1面S11~第5面S15作为具有光学功能的侧面。这些面中的第1面S11与第4面S14相邻,第3面S13与第5面S15相邻。此外,在第1面S11与第3面S13之间配置有第2面S12。半反射镜层附设于第2面S12的表面。该半反射镜层是具有透光性的反射膜(半透反射膜),并通过形成金属反射膜、电介质多层膜而形成,适当地设定了对于影像光的反射率。即,导光部件10a具有在观察者佩戴时覆盖眼前的透过型反射面。
第1虚像形成光学部101a中的透光部50A是辅助导光部件10a的透视功能的部件(辅助光学块),与导光部件10a固定为一体而成为1个第1虚像形成光学部101a。透光部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配置于第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10a的第1面S11延长而成的面上,第2透射面S52是与第2面S12接合而一体化的曲面,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。换言之,第1面S11与第1透过面S51相邻,同样,第3面S13与第3透过面S53相邻,均形成平滑面,该平滑面为处于位置对准成共面的状态。
以下,参照图3等,示意性地说明图像光ML的光路。当从显示元件80a射出图像光ML时,对此,导光部件10a使图像光ML从投射透镜30入射进来。即,接收图像光ML并且通过第1面S11~第5面S15的反射等,朝向观察者或佩戴者US的眼睛EY引导。具体而言,来自投射透镜30的图像光ML首先入射到第4面S14并被第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。被第1面S11全反射后的图像光ML入射到第2面S12,在设置于第2面S12的半反射镜层中部分透过并部分反射而再次入射到第1面S11并通过。通过第1面S11后的图像光ML作为大致平行光束入射到佩戴者US的眼睛EY或作为其等效位置的出射光瞳EP的形成位置。即,佩戴者US利用作为虚像的图像光ML观察图像。
此外,第1虚像形成光学部101a如上述那样通过导光部件10a使佩戴者US看到影像光,并且通过导光部件10a与光透过部50A的协作使佩戴者US观察畸变较少的外界像。这时,第3面S13和第1面S11成为相互大致平行的平面(视度大约为0),由此,针对外界光HL几乎不产生像差等。此外,同样,第3透射面S53和第1透射面S51成为相互大致平行的平面。并且,第3透射面S53和第1面S11成为相互大致平行的平面,由此几乎不产生像差等。由此,佩戴者US隔着作为透光部件的中央部件50观察无畸变的外界像。
另外,图2等所示的第2显示装置100B也具有与上述第1显示装置100A相同的结构。由此,佩戴者US能够与外界的观察一起进行基于双眼观察的虚像观察。
在形成为上述的结构时,以左右的虚像显示位置一致的方式进行位置对准。具体而言,如图4的一例所示,进行显示元件80与投射透镜30的位置调整。
在附图的例子中,在镜筒BR(BRa、BRb)的侧面设有凹陷部DG,在壳体部件CS的侧面与凹陷部DG对应地设有突起部PR。在凹陷部DG与突起部PR之间设有少量的间隙,以便能够进行位置调整。在镜筒BR与壳体部件CS的接合时,将该镜筒BR和壳体部件CS嵌合,进而在例如凹陷部DG、突起部PR等上涂敷应作为紫外线固化性树脂的粘接剂(省略图示)。由此,能够调整镜筒BR与壳体部件CS的相对位置关系,并固定在期望的位置。另外,也可以在镜筒BR与壳体部件CS的接合时,通过密封部件将镜筒BR与壳体部件CS之间卷绕,由此,使镜筒BR与壳体部件CS之间成为无缝隙地密封的状态。
这里,在构成形成上述的图像的光学系统的制作工序(制造工序)时,各光学系统的位置对准变得非常重要。特别是,在如上述结构的虚像显示装置100那样具有第1显示装置100A和第2显示装置100B而使左右眼分别看到图像的结构的情况下,不仅单眼的位置对准,考虑了右眼侧与左眼侧之间的平衡的位置对准也变得重要。更具体而言,在将分别收纳有左右用的投射透镜30a、30b的镜筒BRa、BRb组装到透视型导光单元100C以后的状态下,需要高精度地进行将收纳有显示元件80a、80b的壳体部件CSa、CSb安装于镜筒BRa、BRb时(面板调整工序)的定位。并且,需要高精度地进行各部的角度调整(光轴调整)。例如,为了针对左右的观察状态维持平衡,需要使得角度误差成为±0.2°以内左右。
为了以满足上述的条件的方式高精度地进行左右的相对定位,例如可考虑以位于示意性示作图5的俯视图中的、上栏β1的方式利用由一对摄像元件(照相机)FCa、FCb和图像处理装置FI构成的调整装置FA来进行光学系统的组装时的位置对准(位置调整)的方式。
更具体地说明上述位置对准(位置调整)。首先,在假想为佩戴者US的左右眼EY的位置(参照图2等)的出射光瞳EP的形成位置处设置有摄像元件FCa、FCb。另一方面,从在可调整位置的状态下临时组装成的光学系统显示临时的影像。摄像元件FCa、FCb拍摄该临时的影像,其拍摄结果发送到图像处理装置FI。图像处理装置FI根据假想为左右眼的摄像元件FCa和摄像元件FCb中的上述拍摄结果(相当于佩戴者US的观察状态)来计算光学系统的各部的偏移,根据计算结果变更以能够调整的方式临时组装成的各光学系统的相对位置关系。另外,虽然省略了图示,但在收纳投射透镜30a、30b的镜筒BRa、BRb、显示元件80a、80b(或者收纳图4所示的显示元件80a、80b的壳体部件CSa、CSb)上安装有夹具,能够根据上述的计算结果进行必要的物理位置变更。
如上所述,在满足期望的精度的状态下进行光学系统的组装。在上述的情况下,例如,图4所示的镜筒BRa、BRb、壳体部件CSa、CSb作为对进行了位置调整的状态下的各光学系统进行组装的部件、即作为对成为了期望的位置关系的第1显示装置100A和第2显示装置100B进行组装的组装部件AS发挥功能。即,作为组装部件AS的镜筒BRa、BRb等调整构成虚像显示装置100的光学系统中的左右的相对姿势。另外,下面,将由镜筒BRa、BRb等组装了构成第1显示装置100A和第2显示装置100B的光学系统的状态下的单元设为光学单元OU。针对如上述那样组装成的光学单元OU,还如下栏β2所例示那样进行罩状的外装部件105d等、省略图示的各种控制电路基板、照相机、布线部件、镜腿等各种部件的组装、以及各种装饰等,由此,虚像显示装置100成为能够向终端用户(消费者)提供的产品。
这里,如参照图5的上栏β1所说明的那样,在刚刚进行针对光学系统的高精度组装之后的状态下的光学单元OU中,能够实现不产生左右的图像位置的偏移等的状态下的观察。即,参照图6中例示的示意图来说明,如第2栏γ2示意性地所示,由第1栏γ1中示意性示出的佩戴者US的右眼EYa和左眼EYb看到的图像(虚像)的图像IM1、IM2成为被佩戴者US自然地识别为没有位置偏移而一致的状态下的影像IMA的状态。这意味着,针对图2中例示的图像光ML的光路,在作为左右相同的图像位置而射出的图像光ML以相同的角度入射到眼睛EY(出射光瞳EP的形成位置)。
与此相对,如参照图5的下栏β2等说明的那样,在光学单元OU的高精度组装以后,在经由组装其他部件的工序时,光学单元OU产生少量的畸变而使图像光ML的入射角度左右不同,其结果,例如,如图6的第3栏γ3、第4栏γ4示意性地所示,可能在图像IM1、IM2中产生位置偏移。在第3栏γ3所示的例子中,在观察者的眼睛EY排列的水平方向即X方向(或x方向)上产生图像的偏移。另一方面,在第4栏γ4所示的例子中,在与观察者的眼睛EY排列的水平方向垂直的方向即Y方向(或y方向)上产生图像的偏移。关于这些偏移,如果在某种程度的范围内,则认为佩戴者US即人为了视为相同的图像而进行脑内的处理。但是,该状态使佩戴者US承受显著的负荷,例如若进行长时间的观察,则可能给佩戴者US带来很大的疲劳。特别是,关于第4栏γ4所例示的上下方向(y方向、垂直方向)上的偏移,其影响较大,优选尽可能减少。此外,关于第4栏γ4所例示的左右方向(水平方向),也优选根据观察的条件而严格地合并,例如,在特意错开集中而进行3D显示的情况下,需要从一致的状态起在左右产生希望的量的偏移。
并且,还考虑如下的情况:除上述的上下左右的图像偏移以外,还可能产生图像的畸变、旋转等,也需要一并校正该畸变、旋转。此外,也可考虑设为如下方式:考虑原本在光学系统中产生的畸变像差、旋转等而一并进行校正。
因此,在本实施方式中,关于处于由镜筒BRa、BRb、壳体部件CSa、CSb等组装部件AS已组装成的状态的光学单元OU,设为如下方式:即使在组装以后,特别是即使在组装光学系统以外的其他部件(例如罩状的外装部件105d等)以后,也能够对第1显示装置100A和第2显示装置100B进行显示状态的调整(校正)。
以下,参照图7等,对由组装部件AS组装后的虚像显示装置100中的显示状态的调整进行说明。图7是示意性示出处于在构成光学单元OU的光学系统的组装以后进一步安装了其他部件的状态下的虚像显示装置100的一例的俯视图,图8是示意性示出图7所示的虚像显示装置100中的显示状态的调整的俯视图。此外,图9是用于说明图8的状况下的显示状态的调整用的图像处理的一例的框图。
这里,在图7等所示的一例中,对通过针对显示元件80的显示面SSa上的面板显示位置调整(显示区域的调整)进行数字调整(校正)作为上述光学系统的组装后的光学调整由此能够调整显示状态的情况进行说明。
首先,在图7中,示出在组装光学单元OU以后进一步安装了控制装置(控制器)CT等各部的状态下的虚像显示装置100的一例。即,示出作为能够交给终端用户(消费者、购买者)的大致完成品的虚像显示装置100的一个例子。但是,这里,经过了光学单元OU的组装后的各部的安装工序等,其结果是,在构成光学单元OU的光学系统中产生畸变等偏移,处于需要进行该校正的状态。即,虚像显示装置100在装配于完成品以后,校正因光学单元OU的组装后的装配而产生的左右的影像位置的偏移。
此外,在图7所示的一例的虚像显示装置100中,如上所述,设置有用于进行所显示的图像信息的控制及输出、佩戴者US的各种操作指令的受理等各种控制的控制装置CT,第1显示装置100A和第2显示装置100B经由缆线CB(CBa、CBb)与控制装置CT连接。在控制装置CT中,除了由CPU等构成的主控制部MP以外还设置有影像分支部VB,并且设置有向右眼用的第1显示装置100A输出图像数据的第1输出部GOa和向左眼用的第2显示装置100B输出图像数据的第2输出部GOb。
并且,在附图的一例中,作为用于进行显示状态的调整的校正电路部,在第1显示装置100A设置有第1校正部COa,在第2显示装置100B设置有第2校正部COb。第1校正部COa具有第1校正量存储器CMa和第1校正电路CCa。同样,第2校正部COb具有第2校正量存储器CMb和第2校正电路CCb。另外,也可以将除了第1显示装置100A、第2显示装置100B以外、还包含第1校正部COa和第2校正部COb的装置理解为光学单元OU。即,在光学单元OU中,有时除光学部件以外,还包含电路基板等。此外,包含构成第1校正部COa等的电路基板等的光学单元OU也能够成为作为商业交易对象的产品。
能够在第1校正量存储器CMa及第2校正量存储器CMb中写入与必要的校正量相关的信息,第1校正电路CCa及第2校正电路CCb根据第1校正量存储器CMa及第2校正量存储器CMb中记录的内容,进行图像的修改即面板显示位置调整(显示区域的调整)。即,向第1校正量存储器CMa及第2校正量存储器CMb输入必要的校正量(调整量),由此,第1校正部COa和第2校正部COb作为对经过光学单元OU的组装后的工序而得到的第1显示装置100A和第2显示装置100B进行显示状态的调整的组装后调整装置AA发挥功能。另外,作为组装后调整装置AA的第1校正部COa和第2校正部COb针对与第1显示装置100A以及第2显示装置100B相应地分支为2个的影像信号,在分支后的一方和另一方中进行不同的转换处理。即,第1校正部COa和第2校正部COb分别独立地进行转换处理。
以下,参照图8和图9,对图7例示的虚像显示装置100中的显示状态的调整即显示区域的调整(调整方法)进行说明。
首先,如图8所示,利用由一对摄像元件(照相机)NCa、NCb和图像处理装置NI构成的调整装置NA对图7例示的虚像显示装置100进行光学系统的组装后的显示状态的调整。即,由调整装置NA进行第1校正量存储器CMa及第2校正量存储器CMb中应记录的校正量的测量。
关于上述校正量的测量(显示区域的调整量测量),更具体地进行说明,首先,在假想为佩戴者US的左右眼EY的位置(参照图2等)的出射光瞳EP的形成位置设置有摄像元件NCa、NCb,另一方面,从已经组装固定成的光学系统显示临时的影像。摄像元件NCa、NCb拍摄该临时的影像,将其拍摄结果发送到图像处理装置NI。图像处理装置NI根据假想为左右眼的摄像元件NCa和摄像元件NCb中的上述拍摄结果(相当于佩戴者US中的观察的状态)计算光学系统的各部的偏移。并且,图像处理装置NI根据计算结果,在第1显示装置100A和第2显示装置100B中分别进行必要的校正量的测量(显示区域的调整量测量),将其测量结果输出到第1校正部COa和第2校正部COb。即,将与必要的校正量(显示区域的调整量)相关的信息输入(input)到第1校正部COa和第2校正部COb的第1校正量存储器CMa及第2校正量存储器CMb。
图9是用于说明上述的第1校正部COa和第2校正部COb的更具体一例的框图。在附图的例子中,第1校正部COa中的第1校正电路CCa由右眼用畸变校正部DCa、右眼用像素转换位置调整部PAa和右眼用旋转校正部RCa构成。右眼用畸变校正部DCa是用于对应显示为右眼用的整个图像校正因光学系统而产生的畸变的校正电路(畸变校正电路)。右眼用像素转换位置调整部PAa是进行显示位置的以像素为单位的沿上下左右的转换位置调整(偏移校正)的调整电路(转换位置调整电路)。右眼用旋转校正部RCa是对应显示为右眼用的整个图像校正因光学系统而产生的旋转的校正电路(旋转校正电路)。它们根据需要从校正量存储器CM即第1校正量存储器CMa适当地取得信息。另外,针对校正量存储器CM(第1校正量存储器CMa),如利用了图8所例示的调整装置NA的方式那样预先输入校正量作为外部输入。
另外,同样,关于第2校正部COb,第2校正电路CCb由左眼用畸变校正部DCb、左眼用像素转换位置调整部PAb和左眼用旋转校正部RCb构成,这些部件根据需要从校正量存储器CM即第2校正量存储器CMb适当地取得信息。
以下,对各种信号处理以及基于该各种信号处理的图像形成简单地进行说明。例如,当向控制装置(控制器)CT输入影像信号并从影像分支部VB输出与该影像信号对应的左右用的图像数据(影像信号)时,在右眼用的第1校正部COa中,首先在右眼用畸变校正部DCa中进行针对整个图像的畸变校正以后,由右眼用像素转换位置调整部PAa调整像素位置,最后在右眼用旋转校正部RCa中进行针对整个图像的旋转校正。将经过上述的处理而得到的图像数据(影像信号)输出到构成显示元件80a的右眼用显示器驱动器DDa,同样从构成显示元件80a的右眼用OLED面板OPa射出与该图像数据(影像信号)对应的图像光ML。
另外,关于左眼用的第2校正部COb、构成显示元件80b的左眼用OLED面板OPb、左眼用OLED面板OPb,也在左眼用的图像形成方面同样地发挥作用。
此外,在上述记载中,为了方便说明,例如设为了由右眼用畸变校正部DCa、右眼用像素转换位置调整部PAa和右眼用旋转校正部RCa这3个要素构成第1校正电路CCa,但实际上能够由进行相当于该三个要素的处理的1个芯片(电路)构成第1校正电路CCa。关于第2校正部COb的第2校正电路CCb也同样如此。
以下,参照图10例示的显示元件80的显示面SSa的示意图,说明影像信号的调整处理的具体的一个方式。这里,作为一例,设为了所输入的影像信号(画面分辨率)为1920×1080(FHD),将与其对应的显示元件80的显示面SSa上的显示区域设为显示区域IM。与此相对,显示元件80的显示面SSa上的面板的有效像素数为1960×1120=(1920+40)×(1080+40)。即,在附图中,表示作为显示元件80的显示面SSa的最大区域的显示有效区域IME比与所输入的影像信号对应的显示元件80的显示区域IM大,沿上下左右设置有±20个像素的调整用的裕量区域MD。换言之,显示元件80的显示区域IM比显示元件80的显示有效区域IME窄,显示元件80在显示有效区域IME中具有用于使显示区域IM可变的裕量区域MD。在上述结构的情况下,作为组装后调整装置AA的第1校正部COa和第2校正部COb例如在右眼用像素转换位置调整部PAa和左眼用像素转换位置调整部PAb中,作为看到的虚像的位置调整,不仅能够进行第1显示装置100A和第2显示装置100B排列的第1方向即X方向(左右方向、水平方向)上的调整,还能够进行与该第1方向交叉的第2方向即Y方向(上下方向、垂直方向)上的调整。
另外,在附图的一例中,显示有效区域IME以能够相对于原来的影像信号位于标准位置的情况下的显示区域IM向上附加10个像素、向下附加30个像素、向左附加5个像素、向右附加35个像素而使显示位置偏移的方式设定有各方向上的裕量区域MD。此外,在本实施方式中,如参照图4等所说明的那样,在将壳体部件CSa、CSb安装于镜筒BRa、BRb的面板调整工序等中进行定位,在该定位的时刻使显示区域IM与上述标准位置对准。为了能够进行上述的处理,作为组装后调整装置AA的第1校正部COa和第2校正部COb具有转换所输入的影像信号并向显示元件80输出的影像处理电路,特别是包含换转为像素数比所输入的影像信号像素数大的影像信号、即与显示元件80中的显示有效区域IME对应的影像信号的(进行分辨率转换的)放大处理电路。
此外,在本实施方式中,除利用了上述各裕量的上下左右方向上的偏移校正以外,还实施了旋转调整等,此时,在图像的端部信息因旋转等而断开的情况下,也可以在断开的状态下显示。或者,例如也可以根据位置偏移量(偏移校正量)的不同,对旋转等设置限制。即,也可以设为如下的方式:作为组装后调整装置AA的第1校正部COa和第2校正部COb在通过上述放大处理电路中的转换而增大的影像信号的像素数的范围内,进行显示位置的平行移动和显示位置的旋转中的任意一种或双方。
此外,作为以上情况下的偏移校正而能够应对的调整量(±20个像素)在换算为光轴的偏移(角度的偏移)时,相当于上下左右±0.3°左右。另一方面,关于参照图4、图5等而说明的面板调整工序等光学系统的组装时的各工序中的定位时的调整量,例如考虑预先使得能够以光轴角度进行上下左右±3°左右的调整。即,由镜筒BRa、BRb等组装部件AS进行的组装时的调整量比作为组装后调整装置AA的第1校正部COa和第2校正部COb中的再次调整中的调整量大。
此外,在以上的记载中,作为组装部件AS的镜筒BRa、BRb等是进行显示元件80a、80b与导光系统90a、90b的相对位置调整并进行组装的物理位置调整,作为组装后调整装置AA的第1校正部COa和第2校正部COb成为进行基于进行显示元件80a、80b中的显示区域的调整的数字处理(图像处理)的电子位置调整的校正部。另外,无论有无组装后调整装置AA的调整中的调整,虚像显示装置100都可成为作为商业交易对象的产品,作为虚像显示装置100的制造工序(制造方法中的一个工序),可考虑包含由组装后调整装置AA进行的调整的情况,也可考虑不包含由组装后调整装置AA进行的调整的情况。
如上所述,本实施方式的虚像显示装置100具有右眼用的第1显示装置100A、左眼用的第2显示装置100B、作为对第1显示装置100A和第2显示装置100B进行组装的组装部件AS的镜筒BRa、BRb等、以及作为对由组装部件AS组装成的第1显示装置100A和第2显示装置100B进行显示状态的调整的组装后调整装置AA的第1校正部COa和第2校正部COb。在上述虚像显示装置100中,即使在利用镜筒BRa、BRb等组装部件AS对第1显示装置100A和第2显示装置100B进行组装以后,新产生左右之间的影像位置的偏移,也能够通过由作为组装后调整装置AA的第1校正部COa和第2校正部COb进行第1显示装置100A、第2显示装置100B的显示状态的调整来校正该偏移。
以下,参照示作图11的外观立体图,对本实施方式的虚像显示装置100的一个变形例进行说明。在本变形例中,第1显示装置100A和第2显示装置100B分开并独立,第1显示装置100A和第2显示装置100B经由框架102而连接。在这一点、即框架102作为对构成第1显示装置100A的光学系统和构成第2显示装置100B的光学系统进行组装的组装部件AS发挥功能这一点上,与由透视型导光单元100C连结并成为一体部件的图1等所例示的方式不同。在该情况下,也能够高精度地进行光学系统(光学单元OU)的组装,并且即使在光学系统(光学单元OU)的组装以后,新产生左右之间的影像位置的偏移,也能够校正该偏移。
(第2实施方式)
以下,参照图12,对第2实施方式的虚像显示装置等进行说明。另外,在本实施方式中,除光学系统的组装后的显示状态的调整用的图像处理的一部分内容以外,都与第1实施方式所示的情况相同,整体外观等与在第1实施方式中参照图1等所说明的内容相同,因此,省略图示等,根据需要适当地参照上述的各图。
图12是说明针对本实施方式的虚像显示装置的显示状态的调整用的图像处理的一例的框图,是与图9对应的图。
与图9比较可知,在图12所示的一例中,在第1校正部COa和第2校正部COb中的、第1校正电路CCa及第2校正电路CCb中设置有右眼用缩小校正部SRa和左眼用缩小校正部SRb的方面与第1实施方式的情况不同。
例如,在第1实施方式例示的一个方式中,如参照图10说明的那样,成为如下结构:与所输入的影像信号对应的显示区域IM比显示面SSa的显示有效区域IME窄,设置有用于使显示区域IM可变的裕量区域MD。从不同的角度来看,所输入的影像信号相当于1920×1080(FHD),与此相对,显示元件80中的有效像素数成为比该所输入的影像信号大的1960×1120,由此,能够设置裕量区域MD。
但是,也可考虑被用作显示元件80的装置例如为与所输入的影像信号同样相当于1920×1080(FHD)的装置的情况。在这样的情况下,无法充分地确保相当于图10的裕量区域MD的区域,当实施位置调整或旋转调整作为校正时,画面端部的信息可能大幅缺失。
与此相对,在本实施方式中,在作为影像处理电路的第1校正部COa和第2校正部COb中设置右眼用缩小校正部SRa和左眼用缩小校正部SRb,预先进行缩小处理而使周边具有裕量,由此,能够在不产生信息缺失的情况下进行位置调整、旋转调整,由此能够防止该信息缺失。即,在本实施方式中,作为组装后调整装置AA的第1校正部COa和第2校正部COb成为包含作为将所输入的影像信号转换为像素数比显示元件80中的显示有效区域IME的像素数小的影像信号(进行分辨率转换)的缩小处理电路的右眼用缩小校正部SRa和左眼用缩小校正部SRb作为影像处理电路的结构。
在图12的一例中,例如成为如下的过程:首先在构成第1校正部COa的各部中的、右眼用畸变校正部DCa中进行针对整个图像的畸变校正以后,从由右眼用缩小校正部SRa进行缩小处理起由右眼用像素转换位置调整部PAa调整像素位置,最后在右眼用旋转校正部RCa中进行针对整个图像的旋转校正。另外,在设置有左眼用缩小校正部SRb的第2校正部COb中,也进行相同的处理。
另外,在上述方式中,也可以形成为如下方式:例如作为组装后调整装置AA的第1校正部COa和第2校正部COb在通过缩小处理电路即右眼用缩小校正部SRa和左眼用缩小校正部SRb中的转换而减小了的影像信号的像素数与显示元件80中的显示有效区域IME的像素数之差的范围内,进行显示位置的平行移动和显示位置的旋转中的至少任意一种或者双方。
在本实施方式中,即使在光学系统(光学单元OU)的组装以后,新产生左右之间的影像位置的偏移,也能够通过由作为组装后调整装置AA的第1校正部COa和第2校正部COb进行第1显示装置100A、第2显示装置100B的显示状态的调整来校正该偏移。
(第3实施方式)
以下,参照图13等,对第3实施方式的虚像显示装置等进行说明。图13是说明本实施方式的虚像显示装置300的概要的外观立体图,图14是用于说明虚像显示装置300的内部构造的一例的侧方剖视图。此外,图15是用于说明在虚像显示装置300中产生的畸变、旋转的校正的示意图。
如图13和图14所示,在本实施方式中,在进行纵向(Y方向、垂直方向)上的导光的方面与在横向(X方向、水平方向)上进行导光的第1实施方式等所例示的内容不同。另一方面,关于本实施方式中的组装后调整装置AA,与第1实施方式等所例示的第1校正部COa和第2校正部COb(图8等参照)相同,因此省略详细的说明。
如图13所示,本实施方式中的虚像显示装置300具有右眼用的第1显示装置300A、左眼用的第2显示装置300B、以及作为在中央处连接该右眼用的第1显示装置300A与左眼用的第2显示装置300B的指示部件的梁部302。即,梁部302作为对构成第1显示装置300A的光学系统和构成第2显示装置300B的光学系统进行组装的组装部件AS发挥功能。
另外,第1显示装置300A和第2显示装置300B具有在光学上左右对称(镜对称)且同等的构造,因此,在图14中,仅示出第1显示装置300A,省略第2显示装置100B的图示和说明。
如图14所示,在本实施方式的虚像显示装置300中,右眼用的第1显示装置300A作为光学要素具有显示元件380和导光系统390。导光系统390将来自显示元件380的图像光ML引导到出射光瞳EP的形成位置。
显示元件380与第1实施方式等的显示元件80等相同,因此,这里省略说明,之后叙述形状的事项。
导光系统390具有投射光学系统321、棱镜322和透视镜323。投射光学系统321使从显示元件380射出的图像光ML会聚为接近平行光束的状态。在附图的例子中,投射光学系统321为单透镜,具有入射面和射出面。棱镜322具有入射面、内反射面和射出面,使从投射光学系统321射出的图像光ML在入射面上折射并入射进来,被内反射面全反射,从射出面折射并射出。透视镜323将从棱镜322射出的图像光ML朝向出射光瞳EP反射。出射光瞳PP成为供来自显示面SSa上的各点的图像光以规定的发散状态或平行状态从与显示面SSa上的各点的位置对应的角度方向以重叠的方式入射的位置。附图的导光系统390的FOV(field ofview:视场)为44°。导光系统390的虚像的显示区域为矩形,上述44°为对角方向。
投射光学系统321及棱镜322与显示元件380一起收纳于壳体51。壳体51由遮光性的材料形成,内置有使显示元件380工作的未附图的驱动电路。壳体51的开口具有不妨碍从棱镜322朝向透视镜323的图像光ML的尺寸。关于壳体51的开口,可以不是单纯的开口而用具有透光性的保护罩覆盖。经由支承板54将透视镜323支承在壳体51上。壳体51或支承板54被梁部302(参照图13)支承,由支承板54和透视镜323构成外观部件303。另外,在透视镜323的里侧配置有内透镜331。
导光系统390是离轴光学系统。即,构成导光系统390的投射光学系统321、棱镜322和透视镜323配置为形成离轴光学系统。另外,导光系统390为离轴光学系统是指:在构成导光系统390的光学元件321、322、323中,在光线向至少一个反射面或折射面入射的前后,光路整体上弯折。此外,在以横截面观察的情况下,如上所述的离轴光学系统即导光系统390的光轴AX成为Z字状的配置。即,在附图中,从投射光学系统321到内反射面的光路、从内反射面到透视镜323的光路和从透视镜323到出射光瞳EP的光路成为以Z字状按照2个阶段折返的配置。
另外,在附图中,中间像MM形成在棱镜322与透视镜323之间。
通过透视镜323后的外界光HL也入射到出射光瞳EP。即,佩戴了虚像显示装置300的佩戴者US能够以与外界像重叠的方式观察由图像光ML形成的虚像。
特别是,在如上所述的虚像显示装置300中,因由离轴光学系统构成的导光系统390而产生畸变像差。在本实施方式中,在组装后调整装置AA的第1校正部COa和第2校正部COb(参照图8等)中进行一并考虑了在这样的导光系统390中产生的畸变像差的校正。具体而言,如图15中示意性所示,为了进行以抵消要产生的像差(畸变)的方式产生相反的畸变的校正,进行一系列处理。换言之,作为畸变校正电路的第1校正部COa和第2校正部COb进行抵消由导光系统390形成的畸变的畸变校正。首先,在将图15中的第1栏δ1所示的第1状态M1所示的显示区域IM中的图像设为原始图像的情况下,对该原始图像进行畸变校正,显示有效区域IME内的显示区域IM成为第2栏δ2所示的第2状态M2。另外,在第2状态M2下,考虑光学系统中的反转等来针对第1状态M1的原始图像将图像的上下、左右反转。从第2状态M2起还进行分辨率转换(例如缩小转换等),成为第3栏δ3所示的第3状态M3。并且,进行旋转校正而成为第4栏δ4所示的第4状态M4,最后以处于在第5栏δ5中由虚线表示的第5状态M5的方式进行平行移动。
此外,作为上述的一个变形例,也可以在由作为抵消由导光系统390形成的畸变的畸变校正电路的右眼用畸变校正部DCa和左眼用畸变校正部DDCb进行校正时,与从显示元件80应射出的图像光HL的波段相应地以不同的程度进行校正。即,作为与图15中的第2栏δ2所示的第2状态M2对应的状态,也可以如第6栏δ6所示的第6状态M6那样,根据图像光HL的红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的各波段,使与该各波段分别对应的显示区域IMa、IMb、IMc的畸变校正的程度不同。
如上所述,在本实施方式中,即使在由作为组装部件AS的梁部302高精度地组装光学系统以后,新产生左右之间的影像位置的偏移,也能够通过由组装后调整装置AA进行第1显示装置300A、第2显示装置300B的显示状态的调整来校正该偏移。
(变形例以及其他)
以上结合实施方式对本发明进行了说明,但本发明不限于上述的实施方式,在不脱离其主旨的范围内能够以各种方式实施,例如也能够进行如下的变形。
在上述各实施方式中,作为在由组装部件AS进行的组装以后进行显示状态的调整的组装后调整装置AA,示出了由如校正部COa和第2校正部COb的校正电路进行图像处理(电子处理)的组装后调整装置,但构成虚像显示装置100、300等的组装后调整装置AA不限于上述,可考虑设为各种方式。例如,也可以与第1校正部COa和第2校正部COb并用,或者取而代之,例如图16所示的夹具JG那样设置能够调心的机构,由此,使用物理性机构进行作为组装后调整的校正。另外,图16是与图14对应的图,在图16的一例中,在图14所示的状态下,夹具JG与投射光学系统321中的不具有光学功能的侧面抵接而能够进行投射光学系统321的调心。
并且,在上述记载中,关于构成作为组装后调整装置AA的第1校正部COa和第2校正部COb等的第1校正量存储器CMa及第2校正量存储器CMb、第1校正电路CCa及第2校正电路CCb等,也能够设为各种方式。例如,在上述一例中,将这些部件左右分开设置,但是也可以不左右分开而存储到1个存储器内。此外,例如也可以由与设置于虚像显示装置100等的其它各种存储器共用的存储器、电路等构成第1校正量存储器CMa及第2校正量存储器CMb、第1校正电路CCa及第2校正电路CCb等。此外,这些部件除了设置于虚像显示装置100的各显示装置100A、100B的内部等的情况以外,还考虑设置于各种部位的方式,例如也考虑形成为设置于图7等所例示的控制装置(控制器)CT内的结构。
此外,在上述记载中,作为组装部件AS的一例,示出了镜筒BR、壳体部件CS、框架102和梁部302,但是,关于组装部件AS,也可以采用能够对第1显示装置100A等和第2显示装置100B等进行组装的各种组装部件。例如,即使在不具有镜筒等而由棱镜构成光学系统的情况下,用于对该棱镜进行定位的固定部件、粘接部件等也可以说相当于组装部件AS。此外,例如将多个棱镜等接合的情况下的接合部分等也可以相当于组装部件AS。
此外,在上述记载中,例如,关于调整裕量MD,在上下左右设为±20个像素,但是,关于调整用的裕量不限于此,可以是各种方式,例如也可以设为在上下方向(y方向、垂直方向)和左右方向(x方向、水平方向)上裕量数量不同的、即可能的调整量不同的方式。例如,由具有图1等所示的透视型导光单元100C的一体部件形成光学系统的情况、由图13所示的梁部302组装光学系统的情况下,在光学系统的组装后的各工序中,例如当产生扭转应力等时,与左右方向(x方向)相比,在上下方向(y方向)上有可能产生较大的偏移。另一方面,如参照图6所说明的那样,上下方向(y方向)即纵向上的偏移的影响更大,有时优选尽可能减少。
因此,例如考虑设为使上下方向(y方向、垂直方向)上的校正量比左右方向(x方向、水平方向)上的校正量大的方式。
此外,在第3实施方式中,对非旋转对称轴的光学系统进行了说明,但在例如所谓Birdbath型的、旋转对称轴的光学系统中,也能够应用本申请。
此外,在第1虚像形成光学部101a及第2虚像形成光学部101b、透视镜323的外界侧能够安装通过限制透过光来进行调光的调光器件。调光器件例如以电动的方式调整透射率。作为调光器件,可以使用镜面液晶、电子遮光件等。调光器件也可以根据外部光照度来调整透射率。在通过调光器件遮挡外界光的情况下,能够仅观察未受到外界像的作用的虚像。此外,本发明的虚像显示装置能够应用于遮挡外部光并仅看到图像光的所谓闭合型的头部佩戴型显示装置(HMD)。在该情况下,也可以应对由虚像显示装置和摄像装置构成的所谓视频透视的产品。
以上,虽然以虚像显示装置100、300佩戴于头部来使用为前提,但上述虚像显示装置100、300也能够不佩戴于头部而作为如双筒镜那样窥视的手持显示器来使用。即,在本发明中,头戴显示器也包含手持显示器。
此外,也考虑构成为使以上中的例如光轴(射出光轴)AX相当于前方的+Z方向以10°左右向下倾斜而延伸。通过使光轴AX相对于作为水平轴的Z轴在前方侧向下10°左右,能够减少观察虚像的佩戴者US的眼睛EY的疲劳。在该情况下,关于在面板侧的校正,能够根据需要适当地变更显示元件80的形状。
具体的一个方式中的虚像显示单元具有:右眼用的第1显示装置;左眼用的第2显示装置;组装部件,其对第1显示装置和第2显示装置进行组装;以及组装后调整装置,其针对由组装部件组装后的第1显示装置和第2显示装置进行显示状态的调整。
在上述虚像显示单元中,即使在由组装部件对第1显示装置和第2显示装置进行组装以后新产生了左右之间的影像位置的偏移,也能够通过由组装后调整装置进行第1显示装置、第2显示装置的显示状态的调整来校正该偏移。
在具体方面中,组装部件在第1显示装置和第2显示装置的组装时,调整左右的相对姿势。在该情况下,在组装部件中,能够设为可调整左右的相对偏移来实现取得左右平衡的观察的状态。
在另一方面中,由组装部件进行组装时的调整量比组装后调整装置的再次调整中的调整量大。在该情况下,在组装部件中,在进行包含较大偏移的调整而进行精度较高的调整之后,在组装后调整装置中的再次调整中,进行所谓微调的调整。
在又一方面中,第1显示装置和第2显示装置包含面板型显示元件、以及引导从显示元件射出的图像光的导光系统,组装部件进行显示元件与导光系统的相对位置调整并进行组装,组装后调整装置进行显示元件中的显示区域的调整。在该情况下,即使在由组装部件进行导光系统相对于面板型显示元件的相对位置调整以后,在其他制造过程中,该位置调整产生了偏移,也能够通过在组装后调整装置中进行面板型显示元件中的显示区域的调整来校正该偏移。
在又一方面中,显示元件的显示区域比显示元件的显示有效区域窄,显示元件在显示有效区域中具有用于使显示区域可变的裕量区域,组装后调整装置具有影像处理电路,该影像处理电路对所输入的影像信号进行转换并向显示元件输出。在该情况下,能够进行利用了根据显示有效区域与显示区域之差形成的裕量区域的图像处理。
在又一方面中,组装后调整装置包含放大处理电路作为影像处理电路,该放大处理电路将输入的影像信号转换为像素数比输入的影像信号的像素数大的影像信号。在该情况下,能够将所输入的影像信号转换为与显示元件的显示有效区域对应的影像信号。
在又一方面中,组装后调整装置在通过放大处理电路中的转换而增大的影像信号的像素数的范围内,进行显示位置的平行移动和显示位置的旋转中的任意一种。在该情况下,能够抑制或避免例如伴随组装后调整装置中的图像处理的图像缺失等。
在又一方面中,组装后调整装置包含缩小处理电路作为影像处理电路,该缩小处理电路将输入的影像信号转换为像素数比显示元件中的显示有效区域的像素数小的影像信号。在该情况下,能够确保组装后调整装置中的图像处理用的裕量区域。
在又一方面中,组装后调整装置在通过缩小处理电路中的转换而减小的影像信号的像素数与显示元件中的显示有效区域的像素数之差的范围内,进行显示位置的平行移动和显示位置的旋转中的任意一种。在该情况下,能够抑制或避免例如伴随组装后调整装置中的图像处理的图像缺失等。
在又一方面中,组装后调整装置针对与第1显示装置以及第2显示装置相应地被分支为2个的影像信号,在分支后的一方和另一方中进行不同的转换处理。在该情况下,进行适于第1显示装置和第2显示装置各自的转换处理。
在又一方面中,影像处理电路包含畸变校正电路,该畸变校正电路进行抵消由导光系统形成的畸变的畸变校正,畸变校正电路与从显示元件应射出的图像光的波段相应地以不同的程度进行校正。在该情况下,能够进行与色像差对应的校正。
在又一方面中,导光系统具有:导光系统具有:投射光学系统,其使从显示元件射出的图像光收敛;棱镜,其使从投射光学系统射出的图像光在入射面上折射并入射,被内反射面全反射,从射出面折射并射出;以及透视镜,其将从棱镜射出的图像光朝向光瞳位置反射并且使外界光透过。在该情况下,能够通过透视镜、投射光学系统和棱镜实现进一步的光学性能的提高,并实现装置的小型化。
在又一方面中,利用棱镜的内反射面上的折返和透视镜中的折返这2个阶段中的折返形成Z字状的光路。在该情况下,通过以Z字状弯折光路,可实现装置的小型化。
在又一方面中,导光系统形成离轴光学系统。在该情况下,能够维持分辨率并实现光学系统的小型化以及装置整体的小型化。
在又一方面中,组装后调整装置进行与第1显示装置以及第2显示装置排列的第1方向交叉的第2方向上的调整作为看到的虚像的位置调整。在该情况下,能够在相对于第1显示装置和第2显示装置排列的方向即观察者的眼睛排列的横向成为纵向的方向上调整虚像的显示位置。
具体的一个方式中的光学单元具有:右眼用的第1显示装置;左眼用的第2显示装置;组装部件,其对第1显示装置和第2显示装置进行组装;以及组装后调整装置,其针对由组装部件组装后的第1显示装置和第2显示装置进行显示状态的调整。
在上述光学单元中,即使在由组装部件对第1显示装置和第2显示装置进行组装以后新产生了左右之间的影像位置的偏移,也能够通过由组装后调整装置进行第1显示装置、第2显示装置的显示状态的调整来校正该偏移。
在具体的一个方式中的虚像显示装置的调整方法中,该虚像显示装置具有右眼用的第1显示装置和左眼用的第2显示装置,其中,针对调整了左右的姿势并组装后的第1显示装置和第2显示装置,进行显示状态的调整。
在上述调整方法中,即使在针对调整左右的姿势并组装而成的第1显示装置和第2显示装置进行组装以后新产生了左右之间的影像位置的偏移,也能够通过进行第1显示装置、第2显示装置的显示状态的调整来校正该偏移。
在具体的一个方式中的虚像显示装置的制造方法中,虚像显示装置具有右眼用的第1显示装置和左眼用的第2显示装置,针对第1显示装置和第2显示装置调整左右的姿势并组装,针对组装后的第1显示装置和第2显示装置进行显示状态的调整。
在上述制造方法中,也可以制造如下的虚像显示装置:即使在针对调整左右的姿势并组装而成的第1显示装置和第2显示装置进行组装以后新产生了左右之间的影像位置的偏移,也能够通过进行第1显示装置、第2显示装置的显示状态的调整来校正该偏移。

Claims (18)

1.一种虚像显示装置,其具有:
右眼用的第1显示装置;
左眼用的第2显示装置;
组装部件,其对所述第1显示装置和所述第2显示装置进行组装;以及
组装后调整装置,其针对由所述组装部件组装后的所述第1显示装置和所述第2显示装置进行显示状态的调整。
2.根据权利要求1所述的虚像显示装置,其中,
所述组装部件在所述第1显示装置和所述第2显示装置的组装时,调整左右的相对姿势。
3.根据权利要求2所述的虚像显示装置,其中,
由所述组装部件进行组装时的调整量比所述组装后调整装置的再次调整中的调整量大。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的虚像显示装置,其中,
所述第1显示装置和所述第2显示装置包含面板型显示元件、以及引导从所述显示元件射出的图像光的导光系统,
所述组装部件进行所述显示元件与所述导光系统的相对位置调整并进行组装,
所述组装后调整装置进行所述显示元件中的显示区域的调整。
5.根据权利要求4所述的虚像显示装置,其中,
所述显示元件的所述显示区域比所述显示元件的显示有效区域窄,
所述显示元件在所述显示有效区域中具有用于使所述显示区域可变的裕量区域,
所述组装后调整装置具有影像处理电路,该影像处理电路对所输入的影像信号进行转换并向所述显示元件输出。
6.根据权利要求5所述的虚像显示装置,其中,
所述组装后调整装置包含放大处理电路作为所述影像处理电路,该放大处理电路将所述输入的影像信号转换为像素数比所述输入的影像信号的像素数大的影像信号。
7.根据权利要求6所述的虚像显示装置,其中,
所述组装后调整装置在通过所述放大处理电路中的转换而增大的影像信号的像素数的范围内,进行显示位置的平行移动和显示位置的旋转中的任意一种。
8.根据权利要求5所述的虚像显示装置,其中,
所述组装后调整装置包含缩小处理电路作为所述影像处理电路,该缩小处理电路将所述输入的影像信号转换为像素数比所述显示元件中的所述显示有效区域的像素数小的影像信号。
9.根据权利要求8所述的虚像显示装置,其中,
所述组装后调整装置在通过所述缩小处理电路中的转换而减小的影像信号的像素数与所述显示元件中的所述显示有效区域的像素数之差的范围内,进行显示位置的平行移动和显示位置的旋转中的任意一种。
10.根据权利要求5至9中的任意一项所述的虚像显示装置,其中,
所述组装后调整装置针对与所述第1显示装置以及所述第2显示装置相应地被分支为2个的所述影像信号,在分支后的一方和另一方中进行不同的转换处理。
11.根据权利要求5至9中的任意一项所述的虚像显示装置,其中,
所述影像处理电路包含畸变校正电路,该畸变校正电路进行抵消由所述导光系统形成的畸变的畸变校正,
所述畸变校正电路与从所述显示元件应射出的图像光的波段相应地以不同的程度进行校正。
12.根据权利要求4所述的虚像显示装置,其中,
所述导光系统具有:
投射光学系统,其使从所述显示元件射出的所述图像光收敛;
棱镜,其使从所述投射光学系统射出的所述图像光在入射面上折射并入射,被内反射面全反射,从射出面折射并射出;以及
透视镜,其将从所述棱镜射出的所述图像光朝向光瞳位置反射并且使外界光透过。
13.根据权利要求12所述的虚像显示装置,其中,
利用所述棱镜的所述内反射面上的折返和所述透视镜中的折返这2个阶段中的折返形成Z字状的光路。
14.根据权利要求12或13所述的虚像显示装置,其中,
所述导光系统形成离轴光学系统。
15.根据权利要求1至3中的任意一项所述的虚像显示装置,其中,
所述组装后调整装置进行与所述第1显示装置以及所述第2显示装置排列的第1方向交叉的第2方向上的调整作为看到的虚像的位置调整。
16.一种光学单元,其具有:
右眼用的第1显示装置;
左眼用的第2显示装置;
组装部件,其对所述第1显示装置和所述第2显示装置进行组装;以及
组装后调整装置,其针对由所述组装部件组装后的所述第1显示装置和所述第2显示装置进行显示状态的调整。
17.一种虚像显示装置的调整方法,该虚像显示装置具有右眼用的第1显示装置和左眼用的第2显示装置,其中,
针对调整了左右的姿势并组装后的所述第1显示装置和所述第2显示装置,进行显示状态的调整。
18.一种虚像显示装置的制造方法,该虚像显示装置具有右眼用的第1显示装置和左眼用的第2显示装置,其中,
针对所述第1显示装置和所述第2显示装置调整左右的姿势并组装,
针对组装后的所述第1显示装置和所述第2显示装置进行显示状态的调整。
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