CN115280762A - 显示装置 - Google Patents

Abstract

根据本公开内容，提供了一种显示装置，包括：目镜光学装置40；图像显示装置10，包括图像形成装置20和将从图像形成装置20入射的图像发射到目镜光学装置40的传送光学装置30；以及其上放置有图像显示装置10的放置单元100，其中目镜光学装置40和图像显示装置10被布置成在空间上相互分离，目镜光学装置40在观察者70的视网膜上形成来自传送光学装置30的图像，并且在将与观察者70的视网膜上形成的图像的水平方向、垂直方向和深度方向相对应的放置单元100的移动方向定义成X方向、Y方向和Z方向时，放置单元100能够在X方向、Y方向和Z方向中的至少一个方向上移动图像显示装置100。

Description

显示装置

技术领域

本公开内容涉及一种显示装置。

背景技术

作为示例，从日本专利申请特开2005-309264号公报中可以知晓一种安装在观察者的头上的头戴型图像显示装置。该专利公报中公开的图像显示装置1包括安装在观察者的头上的头部安装单元6以及由观察者的身体携带的身体携带单元7。该头部安装单元6配备有构成传送光学系统5的凸透镜8和方位角/距离检测系统的一部分。头部安装单元6包括配置有红外LED的发光单元R、致动器27以及用于移动凸透镜8的驱动电路28。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开2005-309264号公报

发明内容

本申请所要解决的问题

附带地，上述专利公报中公开的技术提供了这样一种结构，其中由于头部安装单元6中提供的发光单元R、致动器27以及驱动电路28需要电源(电池)，因此对观察者施加了负担(例如增大了头部安装单元6的质量或尺寸)。如果假设将发光单元R、致动器27以及驱动电路28移除并且仅仅将凸透镜8安装在头部安装单元6上，那么当观察者移动时，身体携带单元与头部安装单元之间的位置关系将会瓦解，并且投影图像会偏离观察者的瞳孔，由此导致出现难以观察图像的问题。

因此，本公开内容的目的是提供一种具有不会对观察者造成负担的构造和结构的显示装置。

解决问题的方案

根据用于实现上述目的的本公开内容，提供了一种显示装置，包括：

目镜光学装置；

图像显示装置，包括图像形成装置以及传送光学装置，传送光学装置将从所述图像形成装置入射的图像发射到所述目镜光学装置；以及

其上放置了所述图像显示装置的放置单元，其中

所述目镜光学装置和所述图像显示装置被布置成在空间上相互分离，

所述目镜光学装置在观察者的视网膜上形成来自所述传送光学装置的图像，以及

当将在所述观察者的视网膜上形成的所述图像的水平方向定义成ζ方向，将所述图像的垂直方向定义成η方向，将所述图像的深度方向定义成ξ方向，将与所述ζ方向对应的所述放置单元的移动方向定义成X方向，将与所述η方向对应的所述放置单元的移动方向定义成Y方向，以及将与所述ξ方向对应的所述放置单元的移动方向定义成Z方向时，所述放置单元能够在所述X方向、所述Y方向和所述Z方向中的至少一个方向上移动所述图像显示装置。

附图说明

图1是根据实施方式1的显示装置的概念图。

图2是从前方观察时佩戴了构成根据实施方式1的显示装置的目镜光学装置的观察者的示意图。

图3是构成根据实施方式1的显示装置的放置单元等的透视图。

图4A、4B和4C是根据实施方式1的显示装置中的图像形成装置的概念图。

图5是示出了光接收单元中的位置检测光的概念图。

图6是根据实施方式3的显示装置的概念图。

图7A和7B是示出了在房间中使用根据实施方式3的显示装置以及图像显示装置被设置在座位靠背的后表面上的状态的示意图。

图8是用于描述将根据实施方式3的图像显示装置安装在摩托车上的实施方式的视图。

图9是根据实施方式4的显示装置的概念图。

图10是通过视网膜直接描绘(retinal direct drawing)来实现图像观察的目镜光学装置等的概念图。

图11的(A)和(B)是概念性地示出入射在观察者的瞳孔上的光的视图。

具体实施方式

以下将基于参考附图的实施方式来描述本公开内容，但是本公开内容不局限于这些实施方式，并且这些实施方式中的各种数值和材料都是示例。应该指出的是，本说明书是按照以下顺序描述的。

1、本公开内容的显示装置的概述

2、实施方式1(本公开内容的显示装置)

3、实施方式2(实施方式1的修改)

4、实施方式3(实施方式1和2的修改)

5、实施方式4(针对实施方式1到3的修改)

6、其他

<本公开内容的显示装置的概述>

在以下描述中，为了方便起见，从图像形成装置发出的光被称为“图像形成光”，为了方便起见，从图像形成装置的中心发出的光被称为“图像形成中心光”，为了方便起见，从光源(如后所述)发出的光被称为“位置检测光”，以及为了方便起见，从光源的中心发出的光被称为“位置检测中心光”。

在本公开内容的显示装置中，放置单元能够至少在X方向和Z方向上移动图像显示装置。此外，在这种情况下，显示装置可以包括检测目镜光学装置的位置的第一位置检测装置，并且放置单元可以基于第一位置检测装置获取的观察者的位置信息(包括观察者的瞳孔的位置信息或是观察者的头部的位置信息，下同)或是目镜光学装置的位置信息，来移动图像显示装置。此外，第一位置检测装置可以包括摄像头(图像形成装置)或飞行时间(TOF)传感器(即TOF型距离测量装置或间接TOF型距离测量装置)。

在包含以上描述的各种优选方面的本公开内容的显示装置中，图像显示装置可以进一步包括传送光学装置的控制装置，并且所述传送光学装置的控制装置可以控制传送光学装置，使得从图像形成装置发出的图像到达目镜光学装置。此外，在这种情况下，图像显示装置可以进一步包括检测目镜光学装置的位置的第二位置检测装置，并且传送光学装置/控制装置可以基于第二位置检测装置检测到的目镜光学装置的位置信息来控制传送光学装置，使得图像形成装置发射的图像到达目镜光学装置。

此外，在包括以上描述的各种优选方面的本公开内容的显示装置中，传送光学装置可以包括可移动反射镜。

如上所述，用于控制图像的投影角度并且最终在观察者的视网膜上形成图像的传送光学装置可以包括可移动反射镜，但是具体来说，作为示例，传送光学装置可以包括两个电流镜的组合。换句话说，为了在X方向和/或Y方向上移动从传送光学装置引导到目镜光学装置的光(图像形成光)，传送光学装置的例如除了包括可以在两个方向上移动的反射镜(具体地说是两个电流镜的组合)以外，还包括二轴万向镜(gimbal mirror)，该二轴万向镜包括双轴微机电系统(MEMS)反射镜。

眼睛的分辨率很高，如果没有使传送光学装置以高分辨率跟随目镜光学装置的运动，那么观察到的图像会发生振动且变得不适合观察。因此，有必要控制传送光学装置的移动，以使在观察者的视网膜上形成的图像移动的位移量(振动量)是例如80微米或更小。为此目的，移动传送光学装置的机构优选是没有反冲(backlash)或角速度波动的驱动传动系统，并且没有角速度波动的驱动机构是适合的，例如音圈电动机(voice coil motor,VCM)、谐波驱动(注册商标)、冠状齿轮、牵引驱动或超声波电动机。此外，如果在振动环境中使用本公开内容的显示装置(例如将其附接至车辆，例如汽车或摩托车)，那么具有优秀的响应性的驱动机构(例如VCM、谐波驱动，牵引驱动)会更合适。由于存在反冲、驱动损失以及齿接触等等，因此，通过齿轮来移动传送光学装置的类型是不合适的。

通常，如果使传送光学装置跟随附接至眼镜等的目镜光学装置，那么只要确保振幅是30毫米且4Hz的响应性即可满足需要。同时，为了在振动环境(例如车辆)中使用显示装置，最好能够确保振幅为2毫米且100Hz的响应性。因此，图像形成装置、第二位置检测装置以及传送光学装置需要具有100Hz或更高的图像更新速度以及在远离图像显示装置的位置处可以识别80微米或更小的移动的分辨率和可追踪性。

此外，在包括以上描述的各种优选方面的本公开内容的显示装置中，目镜光学装置相对于放置单元是可移动的。

具体地说，放置单元可以包括在其上放置传送光学装置的放置台，并且作为示例，放置单元可以进一步包括在X方向上移动放置台的x方向移动机构、在Z方向上移动放置台的Z方向移动机构、以及在Y方向上移动放置在放置台上的传送光学装置的Y方向移动机构中的至少一种类型的移动机构。换句话说，放置单元包括最大三轴移动机构。此外，放置单元可以进一步包括使放置在放置台上的传送光学装置围绕平行于X方向延伸的轴线(其被称为X轴)旋转的X方向旋转机构、使防止在放置台上的传送光学装置围绕平行于Z方向延伸的轴线(其被称为Z轴)旋转的Z方向旋转机构、以及使放置在放置台上的传送光学装置围绕平行于Y方向延伸的轴线(其被称为Y轴)旋转的Y方向旋转机构中的至少一种旋转机构。换句话说，放置单元包括最大三轴旋转机构。作为示例，X方向移动机构和Z方向移动机构中的每一个可以包括设置在放置单元上的电动机、设置在放置单元上的第一引导单元以及附接于放置台且可沿着第一引导单元滑动的第二引导单元。在X方向移动机构中，电动机的旋转被传递到第一引导单元，并且可滑动地附接于第一引导单元的第二引导单元随着第一引导单元的移动而在X方向上自由滑动(移动)，并在X方向上移动放置台和传送光学装置。类似地，在Z方向移动机构中，电动机的旋转被传递到第一引导单元，并且可滑动地附接于第一引导单元的第二引导单元随着第一引导单元的移动而在Z方向上自由滑动(移动)，并在Z方向上移动放置台和传送光学装置。作为示例，Y方向移动机构可以包括设置在放置台上的电动机、设置在放置台上并附接有传送光学装置的引导单元、以及将电动机和引导单元相互连接的传动机构。在Y方向移动机构中，电动机的旋转经由传动机构而被传递到引导单元，并且附接于引导单元的传送光学装置随着引导单元的移动而在Y方向上自由滑动(移动)。

此外，在包括以上描述的各种优选方面的本公开内容的显示装置中，目镜光学装置可以由观察者佩戴，并且在这种情况下，目镜光学装置可以包括全息透镜。应该指出的是，目镜光学装置可被布置在远离观察者的位置(也就是说，目镜光学装置可以不被观察者佩戴)。

此外，目镜光学装置和图像显示装置可以是相对可移动的。换句话说，图像显示装置既可以被布置在远离观察者的位置，也可以被布置在观察者的、远离观察者的头部的部位。在后一种情况下，尽管没有限制，但是作为示例，图像显示装置是作为可穿戴装置佩戴在远离观察者头部的部位，例如观察者的手腕。除此之外，图像显示装置被布置在个人计算机中或者被布置成连接到个人计算机。替代地，如稍后将会描述的那样，图像显示装置被设置在外部设施等中。

如上所述，目镜光学装置和图像显示装置在空间上分离布置，但是具体而言，目镜光学装置和图像显示装置被布置为相互分离，而不是一体连接的。

如上所述，目镜光学装置可以包括全息元件，目镜光学装置可以包括衍射光学构件，或者目镜光学装置可以包括聚光构件以及偏转构件。在目镜光学装置包括全息元件的情况下，全息元件可以具有聚光功能。从图像形成装置发出的图像形成光以大致平行光的状态入射在传送光学装置上，并被从传送光学装置发射到目镜光学装置，而目镜光学装置则被配置成使观察者的瞳孔位于目镜光学装置的焦点。

另外，目镜光学装置相对于位置检测光在聚光特性方面具有波长依赖性。换句话说，作为示例，在位置检测光由红外线构成的情况下，优选的是该红外线不会受到目镜光学装置的聚光特性的影响，或者几乎不会受到目镜光学装置的聚光特性的影响。换句话说，作为示例，在目镜光学装置包含全息元件的情况下，优选的是构成位置检测光的红外线不会被全息元件聚光，即使在红外线被聚光时也是被轻微聚光。全息元件可以具有已知的构造和结构。

此外，在包括以上描述的各种优选方面的本公开内容的显示装置(以下可以将其统称为“本公开内容的显示装置等”)中，传送光学装置可以通过传送光学装置的控制装置来沿着观察者的视网膜上形成的图像的水平方向(ζ方向)和垂直方向(η方向)在观察者的视网膜上执行图像投影控制。换句话说，传送光学装置可以执行控制，以在X方向或Y方向上移动引导到目镜光学装置的光(图像形成光)。

在本公开内容的显示装置等中，第二位置检测装置可以包括：光源；第一光路合成单元；第二光路合成单元；以及光接收单元，从图像形成装置发射的图像(图像形成光)可以经由第二光路合成单元、传送光学装置以及目镜光学装置形成在观察者的视网膜上，并且从光源发出的光(位置检测光)可以经由第一光路合成单元、第二光路合成单元以及传送光学装置到达目镜光学装置，被目镜光学装置返回给传送光学装置，经由传送光学装置和第二光路合成单元入射在第一光路合成单元上，被第一光路合成单元沿着与光源不同的方向发射，并且入射在光接收单元上。

光源可以被配置成发射处于人眼安全波长范围中(例如大约1.55微米的波长)的红外线。在从第一光路合成单元入射到光接收单元上的光(位置检测光)在光接收单元上的入射位置偏离预定位置(参考位置)的情况下，传送光学装置的控制装置可以控制传送光学装置的位置以消除偏离。附带地，返回到光接收单元的位置检测光的光量越大，则位置检测分辨率能够越高。另一方面，由于要朝着观察者的眼睛附近发射是接近平行光的光以便检测目镜光学装置的位置，因此，出于安全考虑，有必要确定位置检测光的光量的上限。瞳孔或视网膜的曝光限度取决于位置检测光的波长，并且可允许的光量在人眼安全波长范围以内是最大的。这是因为人眼安全波长范围以内的光在存在水分子的情况下具有衰减特性，并且不会到达视网膜。出于以上原因，通过将位置检测光的波长范围设置在人眼安全波长范围，可以实现很高的安全性以及很高的位置检测分辨率。出于相似的理由，由于地表附近的太阳光的强度同样处于弱波长范围以内，因此同样存在第二位置检测装置不易受到外部光影响的优点。

进一步，从构成第二位置检测装置的光源发射并入射到第一光路合成单元的光(位置检测光)可以是发散光。

光接收单元可以布置在比与光源光学共轭的位置更靠近第一光路合成单元的位置(对焦侧)。换句话说，从光接收单元到第一光路合成单元的光学距离(位置检测中心光的光路中的介质的空间距离与介质的折射率的乘积的总和，如果在光接收单元与第一光路合成单元之间布置了透镜，那么还要考虑透镜的焦距)要短于从光源到第一光路合成单元的光学路径(位置检测中心光的光路中的介质的空间距离与介质的折射率的乘积的总和，如果在光源与第一光路合成单元之间布置了透镜，那么还要考虑透镜的焦距)。此外，通过将光接收单元布置在比位置检测光的束腰(beam waist)位置(光斑直径最小的位置)更靠近第一光路合成单元的位置(对焦侧)，可以改善耐异物性(foreign substanceresistance)。

光接收单元根据工作原理被分成不分体型和分体型。前者是通过施加光电二极管的表面电阻值变化来检测位置检测光的位置的位置检测元件。前者使用了表面电阻值会根据光量而改变的原理来检测位置检测光的位置。后者通过比较划分成多个(例如4个)区域的光电二极管的电压来检测位置检测光的位置。作为区域划分的替代，也可以包括多个光电二极管。由于所有这两者都是模拟输出，因此位置检测分辨率理论上是无穷小的。如上所述，光接收单元(检测目镜光学装置的位置的装置或元件)可以包括位置检测元件(位置敏感检测器，PSD)、多分光电二极管(multi-split photodiode)或多个光电二极管。

位置显示装置(位置检测装置)、具体地说是反向反射(retroreflective)元件，可以附接于目镜光学装置。关于反向反射元件的具体示例包括含有反向反射片的反向反射标记以及锥体棱镜(corner cube prism)。锥体棱镜是将三个具有反射光特性的平面板以直角相互组合以形成立方体顶点形状的装置。由于棱镜的数量是1个，因此没有面内偏差，并且由于很容易提高反射率，因此具有能够增加返回光光量以及能够提高分辨率的优点。此外，当使用布置了多个小锥体棱镜的锥体棱镜阵列时，反向反射元件的厚度可以减小，并且提高了附接到目镜光学装置的安装自由度。

虽然不受限制，目镜光学装置被附接于支撑构件，粘贴于支撑构件，或者是与支撑构件一体地设置在支撑构件中。在支撑构件包括透明塑料材料的情况下，塑料材料的示例包括纤维素酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚萘二甲酸乙二醇酯，聚碳酸酯，醋酸纤维素等)、氟聚合物(例如聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物)、聚醚(例如聚甲醛)、聚烯烃(例如聚缩醛，聚苯乙烯，聚乙烯，聚丙烯和甲基戊烯聚合物)、聚酰亚胺(例如聚酰胺酰亚胺，聚醚酰亚胺)、聚酰胺、聚醚砜、聚苯硫醚、聚偏二氟乙烯、四乙酰纤维素、溴化苯氧基、多芳基化物、以及聚砜等。在支撑构件包括玻璃的情况下，玻璃的示例包括透明玻璃，例如钠钙玻璃和白板玻璃。

在本公开内容的显示装置等中，包含在图像显示装置中的控制单元可以基于观察者的位置信息或目镜光学装置的位置信息来控制图像形成装置中的图像的形成，观察者的位置信息或目镜光学装置的位置信息由第一位置检测装置检测、由第二位置检测装置检测、或由第一和第二位置检测装置检测。此外，图像显示装置中包括的控制单元可以控制由放置单元导致的图像显示装置的移动。

在本公开内容的显示装置等中，反向反射元件的尺寸以及到反向反射元件的距离可以用构成第一位置检测装置的摄像头来测量。构成第一位置检测装置的摄像头还可以用于粗调，以便在开始使用显示装置时确定目镜光学装置的位置。换句话说，在开始使用显示装置时，可以通过构成第一位置检测装置的摄像头来搜索目镜光学装置的位置，并且放置单元的位置可被调整。此外，在此之后，当光接收单元开始接收位置检测光时，可以通过第二位置检测装置来微调传送光学装置。除此之外，在开始使用显示装置时，可以基于传送光学设备地扫描来搜索目镜光学装置的位置，并且当光接收单元开始接收位置检测光时，放置单元的位置可被调整，并且进一步，可以通过第二位置检测装置对传送光学设备进行微调。

在一些情况下，第二位置检测装置也可以兼用第一位置检测装置。换句话说，构成第二位置检测装置的光源被以很高的频率执行强度调制，与目镜光学装置碰撞并被其反射的位置检测光被光接收单元接收，并且根据脉冲波的相位延迟时间等获取与目标(目镜光学装置)的距离。具体地说，位置检测光被以兆赫兹到千兆赫兹的量级调制，并且从光接收单元输出的信号被分成与调制频带(用于检测与目镜光学装置的距离的频带)相对应的高频分量以及千赫兹或更低的低频分量(用于检测目镜光学装置的位置的频带)，并进行信号处理，且相应地，可以在不增加部件数量和反向反射元件数量的情况下得到目镜光学装置的位置。

在本公开内容的显示装置等中，传送光学装置的控制装置在控制单元的控制下，基于由第二位置检测装置检测到的目镜光学装置的位置信息来控制传送光学装置，以使从图像形成装置发射的图像到达目镜光学装置。然而，传送光学装置的控制装置可以控制传送光学装置，以使从图像形成装置发射的所有图像全都到达目镜光学装置，或者可以控制传送光学装置，以使从图像形成装置发射的一些图像到达目镜光学装置。本公开内容的显示装置等是基于麦克斯韦视图的视网膜投影型(视网膜直接描绘型)显示装置。

从光源发出的光(位置检测光)被第一光路合成单元反射，并且入射在第二光路合成单元上。然后，在这种情况下，来自第二光路合成单元的光(返回光)通过第一光路合成单元并入射在光接收单元上。除此之外，从光源发出的光(位置检测光)通过第一光路合成单元并且入射在第二光路合成单元上。然后，在这种情况下，来自第二光路合成单元的光(返回光)被第一光路合成单元反射并且入射到光接收单元上。关于具有这种功能的第一光路合成单元的示例包括偏振分束器。偏振分束器允许P偏振光通过并且反射S偏振光。替代地，具有这种功能的第一光路合成单元的示例包括半反射镜。

具体地说，从图像形成装置发出的图像通过第二光路合成单元并且入射在传送光学装置上。另一方面，来自光源的光(位置检测光)被第二光路合成单元反射，经由传送光学装置到达目镜光学装置，被目镜光学装置返回到传送光学装置，入射在第二光路合成单元上，被第二光路合成单元反射，并且入射到第一光路合成单元。替代地，从图像形成装置发出的图像被第二光路合成单元反射，并且来自光源的光(位置检测光)穿过第二光路合成单元，经由传送光学装置到达目镜光学装置，被目镜光学装置返回到传送光学装置，入射在第二光路合成单元上，通过第二光路合成单元，并且入射在第一光路合成单元上。具有这种功能的第二光路合成单元的示例包括半反射镜、反射具有特定波长的光且允许具有其他波长的光通过的分色镜，以及只反射可见光且允许红外光通过的冷反射镜。

此外，如上所述，光源可以发射红外线，但不局限于此，并且可以接收具有预定波长的可见光。应该指出的是，在前一种情况下(发射红外线的方面)，作为示例，光源可以包括发射红外线的发光二极管，发射红外线的半导体激光元件，或是发射红外线的半导体激光元件与光扩散板的组合。此外，除了如上所述的非分体式或分体式光接收单元之外，光接收单元还可以包括能够检测红外线的成像装置(红外摄像头)或传感器(红外传感器)。通过在成像装置前方安装只允许被用于检测的红外线的波长通过的滤光片(红外线透射滤光片)，可以简化后续阶段的图像处理。另一方面，在后一种情况下(接收具有预定波长的可见光的方面)，光接收单元可以包括能够检测可见光的成像装置(摄像头)或传感器(图像传感器)。此外，在后一种情况下(接收具有预定波长的可见光的方面)，目镜光学装置在聚光特性方面可以具有波长依赖性，该目镜光学装置可以包括透镜构件，或者可以包括全息元件，并且进一步，在一些情况下，构成光接收单元的成像装置(摄像头)或传感器可以通过对所获得的目镜光学装置的图像执行图像处理来确定目镜光学装置的位置。在这种情况下，反向反射元件不是必需的，但是作为示例，通过将颜色标记附接于目镜光学装置，可以简化图像处理。

在从光源发出的位置检测光经由为了使入射在第一光路合成单元上的光成为平行光而与光源相邻布置的耦合透镜入射在第一光路合成单元上的情况中，有必要让位置检测光所穿过的所有光学元件(不但包括第一光路合成单元、第二光路合成单元以及传送光学装置，而且还包括耦合透镜)全都大于目镜光学装置处的位置检测光的光斑尺寸。具体地说，有必要在考虑了反向反射元件的尺寸、不同操作时的裕量以及可能会在观察者的预期移动范围内出现的行进轴的偏差的情况下设计耦合透镜的尺寸，并且整个显示装置很难小型化。如上所述，通过将光源布置在耦合透镜的焦点位置以内，从光源发出的光(位置检测光)变成了发散光，并且可以实现将整个显示装置小型化。此外，在光学设计中，从小型化的角度来看，所期望的是尽可能缩短主体中的光路的长度(从光源到传送光学装置的距离)。

本公开内容的显示装置等可以包括已知的眼动追踪装置(眼动追踪摄像头)。在眼动追踪装置中，举例来说，在角膜上产生光(例如近红外线)的反射点，该反射点被眼动追踪装置成像，从捕捉到的眼球图像中识别光在角膜上的反射点和瞳孔，以及基于光的反射点和其他几何特征来计算眼球的方向。此外还可以设置测量观察者的瞳孔直径的瞳孔直径测量单元。关于瞳孔直径测量单元的示例包括已知的眼动追踪装置(眼动追踪摄像头)。具体地说，基于由眼动追踪装置记录的眼部图像计算从眼动追踪装置到瞳孔的距离，并且可以从捕捉到的图像中的瞳孔的直径获得瞳孔直径。通过获取瞳孔直径，可以控制图像的亮度，并且可以优化图像在瞳孔上的入射。

在包括以上描述的各种优选方面和构造的本公开内容的显示装置等中，目镜光学装置可以是半透射(透视)型，并且相应地，可以通过目镜光学装置看到外部景象。然后，在这种情况下，目镜光学装置可以由全息元件构成，或者可以包括全息元件。在一些情况中，目镜光学装置还可以是非透射型的(不能通过目镜光学装置观看外部景象的方面)。

在包括以上描述的各种优选方面和构造的本公开内容的显示装置等中，图像显示装置可被布置在观察者的前方。应该指出的是，只要将图像显示装置布置在观察者的前方，那么根据传送光学装置和目镜光学装置的规格，图像显示装置可被定位于比观察者的头部更高的位置，可被定位成与观察者的头部处于相同水平，可被定位于比观察者头部更低的位置，可以定位成面向观察者，或者可以相对于观察者倾斜定位。在显示装置是非透射型的情况中，可以将图像显示装置布置在观察者的前方。

在包括以上描述的各种优选方面和构造的本公开内容的显示装置等中，图像形成装置可以具有被布置成二维矩阵的多个像素。为了方便起见，图像形成装置的这种构造被称为“具有第一构造的图像形成装置”。

关于具有第一构造的图像形成装置的示例包括：包含反射型空间光调制装置和光源的图像形成装置、包含透射型空间光调制装置和光源的图像形成装置、以及包含发光元件(例如有机电致发光(EL)、无机EL、发光二极管(LED)或半导体激光元件)的图像形成装置，并且在这些之中，优选包含有机EL发光元件(有机EL显示装置)的图像形成装置，以及包含反射型空间光调制装置和光源的图像形成装置。空间光调制装置的示例包括光阀、透射型或反射型液晶显示装置(例如硅上液晶(LCOS))、以及数字微镜装置(DMD)，并且光源的示例包括发光元件。此外，反射型空间光调制装置可以包括液晶显示装置和偏振分束器，该偏振分束器将来自光源的一部分光反射并引导至液晶显示装置，允许被液晶显示装置反射的光的一部分通过并将其引导到传送光学装置。构成光源的发光元件的示例包括红色发光元件、绿色发光元件、蓝色发光元件以及白色发光元件。替代地，白光可以通过使用光导管混合从红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件发出的红光、绿光和蓝光并进行亮度均匀化来获得。发光元件的示例包括半导体激光元件、固态激光器以及LED。像素的数量只需要基于图像形成装置需要的规格来确定，可以列举320×240、432×240、640×480、1024×768或1920×1080等作为像素数量的特定值。在具有第一构造的图像形成装置中，在透镜系统(如稍后所述)的前焦点(图像形成装置侧的焦点)的位置处可以布置光圈。

替代地，在包括以上描述的各种优选方面和构造的本公开内容的显示装置等中，图像形成装置可以包括：光源以及对光源发出的光进行扫描以形成图像的扫描装置。为了方便起见，这种图像形成装置被称为“具有第二构造的图像形成装置”。

具有第二构造的图像形成装置中的光源的示例包括发光元件，并且具体包括红色发光元件、绿色发光元件、蓝色发光元件以及白色发光元件。替代地，白光可以通过使用光导管混合从红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件发出的红光、绿光和蓝光并执行亮度均匀化来获得。发光元件的示例包括半导体激光元件、固态激光器以及LED。具有第二构造的图像形成装置中的像素(虚拟像素)的数量同样只需要依照图像形成装置需要的规格来确定，并且可以列举320×240、432×240、640×480、1024×768或1920×1080等作为像素(虚拟像素)数量的特定值。此外，在执行彩色图像显示情况中，并且在光源包括红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件的情况中，例如优选使用正交棱镜来执行颜色合成。扫描装置的示例包括具有可在二维方向上旋转的微镜的MEMS镜或电流镜，其以水平和垂直地扫描光源发射的光。在具有第二构造的图像形成装置中，MEMS镜或电流镜可被布置在透镜系统(如稍后所述)的前焦点(图像形成装置侧的焦点)的位置。

在具有第一构造的图像形成装置或具有第二构造的图像形成装置中，由透镜系统(将发射光转换为平行光的光学系统)转换成多条平行光线的光入射到传送光学装置(具体地说，例如可移动反射镜)。为了产生平行光，具体地说，如上所述，作为示例，图像形成装置的发光单元可被定位在透镜系统中的焦距的地方(位置)。透镜系统的示例包括在整体上具有正光焦度(optical power)的光学系统，其中凸透镜、凹透镜、自由曲面棱镜以及全息透镜被单独或组合使用。在透镜系统与传送光学装置之间，在透镜系统附近可以布置具有开口部分的遮光单元，以使不需要的光从透镜系统发出且不会入射在传送光学装置上。

在本公开内容的显示装置等中，目镜光学装置可以附接于框架。该框架包括布置在观察者前方的前部，借助铰链可旋转地附接到前部的两端的两个镜腿部分以及鼻托。尖端部分附接到每一个镜腿部分的远端部分。此外，前部和两个镜腿部分还可以彼此整合。框架(包括边缘部分)与鼻托的组装与普通眼镜的结构基本相同。构成包括鼻托在内的框架的材料可以包括与构成普通眼镜的材料相同的材料，例如金属、合金、塑料或是其组合。替代地，目镜光学装置可以附接于护目镜或面罩，或者可以与护目镜或面罩一体成形，或者可以附接到形状与可在观察者的头上佩戴的护面罩相似的表面构件(面部构件、面罩构件)，或者可以与表面构件一体成形。

观察者佩戴的目镜光学装置具有极其简单的结构，并且由于没有驱动单元而不需要电池等来进行驱动，以及能够很容易地减小目镜光学装置的尺寸和重量。与相关技术的HMD不同，图像显示装置未被安装在观察者的头部。图像显示装置被设置在外部设施等中，或者作为可佩戴装置安装在观察者的手腕等上。将图像显示装置设置在外部设施等中的示例是：

(A)将用于乘客的图像显示装置附接于车辆或飞机座位的后背(靠背)的后表面的示例

(B)将用于观众的图像显示装置附接于剧场等的座位的后背(靠背)的后表面的示例

(C)将用于驾驶员等的图像显示装置附接于车辆、飞机、汽车、摩托车或自行车等的示例

(D)将图像显示装置附接于能与观察者保持一定距离的无人机(包括飞艇类型)或自动行进的智能机器人(包括臂型机器人)的示例

(E)作为个人计算机、移动电话或智能手表等中使用的显示器的替代品使用的示例

(F)安装在手表上或者附接于观察者的手臂的示例

(G)作为在金融机构的自动柜员机中使用的显示器或触摸面板的替代品的使用示例

(H)作为在商店或办公室中使用的显示器或触摸屏的替代品使用的示例

(I)放大或扩展和显示移动电话或个人计算机的屏幕的实施方式

(J)作为在博物馆或游乐园等中使用的展示板等的替代品使用的示例

(K)将用于顾客的图像显示装置附接于咖啡店或咖啡厅等的桌子的示例

(L)被引入到全罩式头盔或护面罩等中的示例

在包括以上描述的各种优选方面和构造的本公开内容的显示装置等中，可以从外部(显示装置的系统以外)接收用于在图像形成装置中显示图像的信号(用于在目镜光学装置中形成虚拟图像的信号)。在这种形式中，与图像形成装置中显示的图像有关的信息和数据会被记录、存储和保存在例如所谓的云计算机或服务器中，并且通过为图像显示装置提供通信装置(例如电话线路，光学线路，移动电话或智能电话)，或者通过将图像显示装置与通信装置相结合，可以在云计算机或服务器与图像显示装置之间传送和交换不同类型的信息和数据，以及可以接收基于不同类型的信息和数据的信号，即用于在图像显示装置中显示图像的信号。替代地，用于在图像形成装置中显示图像的信号可被存储在图像显示装置中。在图像形成装置上显示的图像包括各种类型的信息以及各种类型的数据。作为可穿戴装置，图像显示装置可以包括摄像头(成像装置)，并且摄像头捕捉到的图像可以经由通信装置而被发送到云计算机或服务器，在云计算机或服务器中可以搜索与摄像头捕捉到的图像相对应的各种信息和数据，不同类型的信息和数据可以经由通信装置而被发送到图像显示装置，以及在图像中形成装置可以将不同类型的信息和数据作为图像来显示。

包括上述各种优选方面和构造的本公开内容的显示装置等可以用于例如在互联网上的不同站点显示不同类型的信息等；在对观察目标(例如不同设备)进行驱动、操作、维护、拆卸等时显示不同的描述和符号、标志、印记、标记以及设计等；显示与观察目标(例如人或物品)相关的不同描述和符号、标志、印记、标记以及设计等；显示图像或静止图像；显示电影字幕等；显示与视频同步的关于视频的描述性文本和隐藏式字幕；以及显示关于观察目标的各种描述以及用于在戏剧、歌舞伎、能剧、狂言、歌剧、音乐会、芭蕾舞、各种戏剧、游乐园、博物馆、旅游景点、旅游目的地和旅游信息中心等中描述内容、进度和背景等的说明性文本等，以及可以用于显示隐藏字幕。在戏剧、歌舞伎、能剧、狂言、歌剧、音乐会、芭蕾舞、各种戏剧、游乐园、博物馆、旅游景点、旅游胜地以及旅游信息中心等中，与观察对象相关的文字只需要作为图像在图像形成装置中以恰当时序显示。具体地说，作为示例，根据电影等的进展状况，或者根据戏剧等的进展状况，基于预定的日程和时间分配，通过操作者的操作或者在计算机等控制下，图像控制信号被发送到图像形成装置，并且在图像形成装置上显示图像。此外，与观察目标(例如不同的装置、人和物品)相关的不同描述会被显示。但是，通过用摄像头来对观察目标(例如不同的装置、人和物品)进行成像(图像捕捉)，并在图像形成装置中分析成像(图像捕捉)中的内容，可以在图像形成装置中提前显示与观察目标(例如不同的装置、人和物品)相关的各种描述。

如上所述，本公开内容的显示装置是光源分离型的视网膜直接描绘型眼镜，并且能使观察者观察图像，但是如何将光(图像)稳定地引导到瞳孔是很重要的。在光源分离型的视网膜直接描绘型眼镜中，图像显示装置和观察者是作为分离的主体而存在的。因此，用于将图像从图像显示装置引导到观察者的瞳孔，同时保持图像显示装置和观察者之间的位置关系恒定的机构是很重要的。在图像显示装置与观察者之间的位置关系没有保持恒定的情况中，用于将图像从图像显示装置引导到观察者的瞳孔的路径将会变窄，并且由此会极大地限制可以观察到图像的状态(例如观察者的姿势)。因此，这样将经不起长时间的图像观察。在本公开内容的显示装置中，稳定的图像观察是通过将具有保持观察者和与观察者分离的图像显示装置之间的位置关系恒定的作用的放置单元和将来自图像形成装置的图像引导至观察者的瞳孔的传送光学装置这两个机构相结合实现的。

为了通过视网膜直接描绘来实现图像观察，目镜光学装置例如包括全息透镜。如图10所示，考虑到正常视角等，全息透镜被布置在与眼睛前方附近10毫米到30毫米的普通眼镜的镜片的位置等效的位置。

为了使图像被稳定观察，保持目镜光学装置与瞳孔之间的位置关系是很重要的，并且当目镜光学装置的聚光点偏离瞳孔时，图像将无法被视觉识别。当图像被引导到目镜光学装置时，如图11的(A)所示，在图像直接进入观察者的瞳孔的情况中，不会存在问题，然而在图像倾斜进入观察者的瞳孔的情况中，如图11的(B)所示，将会出现图像的成像点偏离瞳孔的现象。所产生的偏差是以几何方式获取的，并且当偏差量是L(单位：毫米)，全息透镜的焦距是f(单位：毫米)，偏差图像的入射角是θ(度)时，满足L＝f×tan(θ)。假设当瞳孔的最小直径是2毫米(即L＝1毫米)时，图像被引导到瞳孔。假设在从图像形成装置到全息透镜的距离是400毫米且全息透镜的焦距f是15毫米的情况下，根据1＝15×tan(θ)，可以视觉识别图像的光束角度是θ＝3.8度。因此，在被转换成相对于图像显示装置观察者在例如ζ方向上可以移动的范围时，这时满足400×tan(3.8)＝26.5毫米。换句话说，观察者相对于图像显示装置在ζ方向上只能移动大约±27毫米。在对图像进行几分钟的观察时，这不会导致出现问题，但是会导致难以长时间观察图像。

为了避免这样的问题，考虑了一种在将图像恰当引导至全息透镜的状态中，通过相对于瞳孔移动全息透镜的位置来将图像引导至瞳孔的方法。然而，在这样的方法中，有必要在眼镜单元中设置用于识别瞳孔的机构以及用于移动全息透镜的机构，并且无法实现减重。在本公开内容的显示装置中，控制图像的微调机构(具体地说，传送光学装置)与移动图像显示装置的粗调机构(具体地说，放置单元)被组合在了一起，以便防止在跟随观察者时图像无法进入观察者的瞳孔，并且可以扩大相对于图像显示装置的观察者的观察位置的范围。在这里，传送光学装置是基于高驱动分辨率和快速响应性来控制，并且放置单元是基于相较于传送光学装置地大驱动行程以及相对较低的移动速度来控制。放置单元移动图像显示装置的移动量的示例包括在X方向上移动±160毫米，在Y方向上移动±160毫米，以及在Z方向上移动±100毫米。此外，成像中心光入射到目镜光学装置的入射角可以列举最大35度。

此外，图像形成装置、传送光学装置、第一位置检测装置以及第二位置检测装置被布置在图像显示装置侧，以便减轻佩戴目镜光学装置的观察者的负担。换句话说，在本公开内容的显示装置中，图像显示装置和目镜光学装置被布置成在空间上相互分离，并且图像显示装置和传送光学装置被控制。因此，显示装置不具有对观察者施加负担(例如增大目镜光学装置的质量和尺寸)的结构，并且可以在不对观察者施加负担的情况下可靠地促使图像到达观察者的瞳孔。

[实施方式1]

实施方式1涉及本公开内容的一种显示装置。图1示出了实施方式1的显示装置的概念图，图2示出了从前方看到的佩戴了构成根据实施方式1的显示装置的目镜光学装置的观察者的示意图，以及图3示出了放置单元等的透视图。

根据稍后描述的实施方式1或实施方式2到4，提供了一种显示装置，包括：

目镜光学装置40；

图像显示装置10，包括图像形成装置20以及将从图像形成装置20入射的图像发射到目镜光学装置40的传送光学装置30；以及

放置了图像显示装置10的放置单元100，其中

目镜光学装置40和图像显示装置10被布置成在空间上相互分离，

目镜光学装置40在观察者70的视网膜上形成来自传送光学装置30的图像，以及

在将在观察者70的视网膜上形成的图像的水平方向定义成ζ方向，将该图像的垂直方向定义成η方向，将该图像的深度方向定义成ξ方向，将与ζ方向对应的放置单元100的移动方向定义成X方向，将与η方向对应的放置单元100的移动方向定义成Y方向，以及将与ξ方向对应的放置单元100的移动方向定义成Z方向时，放置单元100能够在X方向、Y方向和Z方向中的至少一个方向上移动图像显示装置10。

如上所述，目镜光学装置40和图像显示装置10在空间上是分离布置的，但是具体地说，目镜光学装置40和图像显示装置10被布置成是相互分离的，而不是一体连接的。此外，目镜光学装置40和图像显示装置10是相对可移动的。换句话说，图像显示装置10可以被布置在远离观察者70的位置，或者可以被布置在远离观察者70的头部的位置。稍后描述的实施方式1或实施方式2到4的显示装置是基于麦克斯韦视图的视网膜投影型(视网膜直接描绘型)显示装置。图像显示装置10被放置在放置单元100上，但是在一些情况下，所放置的可以是整个图像显示装置10，或者可以放置图像显示装置10的一部分。

然后，在实施方式1的显示装置中，放置单元100可以至少在X方向和Z方向上移动图像显示装置10。此外，显示装置包括检测目镜光学装置40的位置的第一位置检测装置60，并且放置单元100基于观察者70的位置信息或是第一位置检测装置60获取的目镜光学装置40的位置信息来移动图像显示装置10。传送光学装置30包括可移动反射镜。在这里，第一位置检测装置60包括摄像头(图像形成装置)或飞行时间(TOF)传感器(也就是TOF类型的距离测量装置或是间接的TOF类型的距离测量装置)。

在TOF类型的距离测量装置中，目镜光学装置40被脉冲光照射，所述光与目镜光学装置40往复运动的时间延迟会被检测。此外，在间接的TOF类型的距离测量装置中，目镜光学装置40被脉冲光照射，并且所述光与目镜光学装置40往复移动的时间延迟会被检测并作为相位差。

在间接的TOF方法中，并不是始终都需要将光接收强度变化直接转换成电信号，可以在传感器上执行同步检测(检测相移量以作为电荷量)。更具体地说，在距离测量装置中提供的控制电路的控制下，距离测量装置在第一时段TP₁和第二时段TP₂中基于从距离测量装置的光源发出的光来成像目镜光学装置40，在第一时段TP₁中在第一电荷累积单元中累积在距离测量装置的光接收装置中获取的第一图像信号电荷，以及在第二时段TP₂中在第二电荷累积单元中累积在距离测量装置的光接收装置中获取的第二图像信号电荷。然后，控制电路基于在第一电荷累积单元中累积的第一图像信号电荷以及在第二电荷累积单元中累积的第二图像信号电荷来获取从距离测量装置到目镜光学装置40的距离。在这里，当第一图像信号电荷为Q₁，第二图像信号电荷为Q₂，c为光速，以及TP为第一时段TP₁和第二时段TP₂的时间(脉冲宽度)时，从距离测量装置到目镜光学装置40的距离D可以基于D＝(c·T_P/2)×Q₂/(Q₁+Q₂)来获得。

第一位置检测装置60还可以包括摄像头。然后，如果设置了多个位置显示装置41，那么将会测量位置显示装置41的尺寸，与位置显示装置41的距离以及多个位置显示装置41之间的距离。构成第一位置检测装置60的摄像头还可以用于粗调，以便在开始使用显示装置时指定观察者70的位置或目镜光学装置40的位置。换句话说，在开始使用显示装置时，通过摄像头来搜索观察者70的位置或目镜光学装置40的位置，调整放置装置100的位置，以及进一步粗调光学装置30。当光接收单元54(如稍后所述)开始接收位置检测光时，传送光学装置30只需要由第二位置检测装置50(如稍后所述)进行微调。

此外，在实施方式1的显示装置中，图像显示装置10进一步包括传送光学装置/控制装置31，并且传送光学装置/控制装置31控制传送光学装置30，以使从图像形成装置20发射的图像到达目镜光学装置40。该图像显示装置10进一步包括检测目镜光学装置40的位置的第二位置检测装置50，并且传送光学装置/控制装置31在图像显示装置10中提供的控制单元11的控制下，基于第二位置检测装置50检测到的目镜光学装置40的位置信息来控制传送光学装置30，以使图像形成装置20发射的图像到达目镜光学装置40。换句话说，通过传送光学装置/控制装置31，传送光学装置30在观察者70的视网膜上沿着在观察者70的视网膜上形成的图像的水平方向(ζ方向)和垂直方向(η方向)执行图像投影控制。换句话说，传送光学装置30可以通过执行控制而在X方向或Y方向上移动定向到目镜光学装置40的光(图像形成光)。此外，控制部11基于观察者70的位置信息或是目镜光学装置40的位置信息来控制图像形成装置20的图像形成处理，所述目镜光学装置40的位置信息是由第一位置检测装置60、第二位置检测装置50或是第一位置检测装置60和第二位置检测装置50检测的。

目镜光学装置40相对于放置单元100是可移动的，目镜光学装置40由观察者70佩戴，并且目镜光学装置40包括全息透镜。全息透镜附接于支撑构件(未图示)。替代地，全息透镜与支撑构件是在支撑构件中作为一个整体提供的。

如图3的透视图所示，在实施方式1的显示装置中，放置单元100具备放置图像显示装置10的放置台110。此外，放置单元100包括在X方向上移动放置台110的X方向移动机构，在Z方向上移动放置台110的Z方向移动机构，以及在Y方向上移动放置台110上放置的图像显示装置10的Y方向移动机构。放置台110可在放置单元100上布置的放置基座101上自由移动。X方向移动机构、Z方向移动机构、Y方向移动机构的操作由控制单元11来控制。

图像显示装置10和Y方向移动机构被安装在支撑基座150上，并且支撑基座150被附接于放置台110。接收构件151被附接于支撑基座150的下表面，后续描述的引导单元122、132贯穿接收构件151，支撑基座150随着第二引导单元122、132在X方向和Z方向上的移动而在X方向和Z方向上移动，结果，图像显示装置10会沿着X方向和Z方向移动。在所使用的结构中，图像显示装置10和Y方向移动机构的质量由放置台110承受，并且进一步由放置基座101承受，在该结构中，图像显示装置10和Y方向移动机构的质量没有被直接施加于X方向移动机构和Z方向移动机构。此外，通过这样的结构，能够在振动很低的情况下进行驱动。

Z方向移动机构包括附接于放置基座101的电动机120(在图3中被隐藏且不可见)，附接于放置基座101的两个第一Z引导单元121，以及在第一Z引导单元上自由滑动的第二Z引导单元122。第一Z引导单元121和第二Z引导单元122构成了一个轴滑动机构。在第二Z引导单元122的两端设置了与第一Z引导单元121螺纹连接的滑动单元123。在两个第一X引导单元131的两端设置了皮带轮，在皮带轮中设置了皮带124，并且滑动单元123附接于皮带124。一个第一X引导单元131通过电机120的旋转而被旋转，并且皮带124通过一个第一X引导单元131的旋转经由皮带轮而被移动。更进一步，由此，附接于皮带124的滑动单元123移动，并且第二Z引导单元122相对于第一Z引导单元121自由滑动，以及沿着Z方向移动。应该指出的是，调整皮带124的张力的调整机构是在皮带轮中提供的(未图示)。

X方向移动机构包括附接于放置基座101的电动机130，附接于放置基座101的两个第一X引导单元131，以及沿着第一X引导单元131自由滑动的第二X引导单元132。第一X引导单元131和第二X引导单元132构成了一个轴滑动机构。在第二X引导单元132的两端设置了与第一X引导单元131螺纹连接的滑动单元133。在两个第一Z引导单元121的两端设置有皮带轮，在该皮带轮中设置了皮带134，并且滑动单元133附接于皮带134。一个第一Z引导单元121通过电机130的旋转而被旋转，并且皮带134通过一个第一Z引导单元121的旋转经由皮带轮而被移动。结果，附接于皮带134的滑动单元133移动，并且第二X引导单元132相对于第一X引导单元131自由滑动，并且沿着X方向移动。应该指出的是，用于调整皮带134的张力的调整机构是在皮带轮中提供的(未图示)。

Y方向移动机构包括设置在放置台110上的电机140、设置在放置台110(更具体地说，支撑基座150)上且附接有图像显示装置10的引导单元(包括导螺杆)141，以及将电动机140和引导单元141相互连接的传动机构142。在Y方向移动机构中，电动机140的旋转经由皮带(未图示)和传动机构142而被传递到引导单元141，并且附接于引导单元141上的图像显示装置10通过引导单元141的旋转而在Y方向上自由地向上和向下滑动(移动)。

此外，在围绕以与X方向平行的方式延伸的X轴旋转放置台110上放置的图像显示装置10的X方向旋转机制，围绕以与Z方向平行的方式眼神的Z轴旋转放置台110上放置的图像显示装置10的Z方向旋转机构以及围绕以与Y方向平行的方式延伸的Y轴旋转放置台110上放置的图像显示装置10的Y方向旋转机构中，至少一种类型的旋转机构是可以提供的。

第二位置检测装置50包括：

光源51；

第一光路合成单元52；

第二光路合成单元53；以及

光接收单元54。此外，

从图像形成装置20发出的图像(图像形成光)经由第二光路合成单元53、传送光学装置30以及目镜光学装置40而在观察者70的视网膜上形成，以及

从光源51发出的光(位置检测光)经由第一光路合成单元52、第二光路合成单元53、传送光学装置30到达目镜光学装置40，其被目镜光学装置40返回到传送光学装置30，经由传送光学装置30和第二光路合成单元53入射在第一光路合成单元52上，从第一光路合成单元52沿着与光源不同的方向发射，以及如设在光接收单元54上。换句话说，从光源51发出的光(位置检测光)被第一光路合成单元52反射，并且入射在第二光路合成单元53上。此外，所述光被第二光路合成单元53反射，经由传送光学装置30到达目镜光学装置40，由目镜光学装置40返回给传送光学装置30，入射在第二光路合成单元53上，被第二光路合成单元53反射，入射在第一光路合成单元52上，穿过第一光路合成单元52，以及入射在光接收单元54上。

在稍后描述的实施方式1或实施方式2～4的显示装置中，光源51发出不干扰图像的处于人眼安全波长范围(例如大约1.55微米的波长)的红外线。具体地说，光源51包括发射红外线的半导体激光元件。此外，从光源51发射并入射到第一光路合成单元52的光(位置检测光)是发散光。在光源51与第一光路合成单元52之间布置了一个耦合透镜55。光源51被布置在耦合透镜55的焦点位置的内侧。结果，从光源51发出的光变成了发散光，并且可以实现整个显示装置的小型化。此外，第一光路合成单元52可以包括分束器，并且第二光路合成单元53可以包括分色镜。从光源51发出的红外线(位置检测光)不会干扰图像。

光接收单元54包括但不限于多个光电二极管，并且通过比较多个光电二极管(具体地说是四个二极管54A，54B，54C和54D)的电压来检测位置检测光的位置。在光接收单元54与第一光路合成单元52之间布置有透镜构件56。此外，光接收单元54可以被布置在和与光源51光学共轭的位置相比更接近于第一光路合成单元52的位置(对焦侧)。换句话说，光接收单元54被布置在与位置检测光的光束腰位置(光斑直径最小的位置)相对的第一光路合成单元侧。然后，相应地，耐异物性可以得到改善。

传送光学装置30包括可移动反射镜。该传送光学装置30附接于对传送光学装置30的移动进行控制的传送光学装置/控制装置31，并且传送光学装置/控制装置31受控制单元11控制。传送光学装置30包括在X方向上移动入射在传送光学装置30上的光(图像形成光和位置检测光)的两个电流镜和在Y方向上移动所述光的电流镜的组合。然而，本公开内容并不局限于此。此外，传送光学装置/控制装置31包含了没有角速度波动的驱动机构，例如VCM、谐波驱动、冠齿轮、牵引驱动或超声波电动机等，并且传送光学装置30由传送光学装置/控制装置31驱动。应该指出的是，传送光学装置/控制装置31的具体机构并未被图示。

在实施方式1中，目镜光学装置40包括已知的全息元件。此外，在实施方式1的显示装置中，位置显示装置41(位置检测装置)(具体地说是反向反射元件，并且更具体地说是反向反射标记，但是不局限于此)被固定到目镜光学装置40。该反向反射标记是被制造成致使入射光和反射光处于相同方向的光反射组件，并且通过使用这个特性，返回光原则上始终会返回到传送光学装置30，即使是在观察者70移动的时候。结果，无论传送光学装置30与反向反射标记之间的相对位置关系怎样，都可以检测到反向反射标记的位置。反向反射标记相对于框架90期望为伪装色。应该指出的是，在将波长选择性给予位置显示单元41时，具体地说，在位置显示单元41具有反射位置检测光且允许其他的光通过的结构的情况下，位置显示装置41可被附接到全息元件，或者可以在构成目镜光学装置40的全息元件中形成。

目镜光学装置40可以由观察者70佩戴。具体地说，目镜光学装置40附接于安装在观察者70的头部的框架90(例如眼镜式框架90)。更具体地说，目镜光学装置40被装配到在前部91中提供的边缘(rim)中。框架90包括布置在观察者70的前方的前部91，经由铰链92可旋转地附接于前部91的两端的两个镜腿部分93，以及附接到相应的镜腿部分93的远端部分的尖端部分(也被称为尖端单元、耳罩或耳垫)94。此外，鼻托部分(未图示)也被附接。框架90和鼻托部分的组装具有与普通眼镜基本相同的结构。

在稍后描述的实施方式1或实施方式2-4的图像显示装置中，在某一时刻从显示装置发出的光(例如与1个像素或1个子像素的大小相对应)到达观察者70的瞳孔71(具体地说是晶状体)，并且穿过晶状体的光最终在观察者70的视网膜中形成图像。

如图4A所示，图像形成装置20(以下将图4A所示的图像形成装置称为图像形成装置20a)是具有第一构造的图像形成装置，并且包括以二维矩阵的形式布置的多个像素。具体地说，图像形成装置20a包括反射型空间光调制装置以及包含了发射白光的发光二极管的光源21a。整个图像形成装置20a被收容在外壳24中(在图4A中用单点划线指示)，在外壳24中提供了开口部分(未图示)，并且来自光学系统21d(平行光发射光学系统，准直光学系统)的光是通过开口部分发射的。反射型空间光调制装置包括包含了LCOS作为光阀的液晶显示装置(LCD)21c。此外还提供了偏振分束器21b，其将来自光源21a的光的一部分反射并引导到液晶显示装置21c，并且允许被液晶显示装置21c反射的光的一部分穿过以及将所述光引导到光学系统21d。液晶显示装置21c包括以二维矩阵的形式布置的多个(例如21d0×480个)像素(液晶单元、液晶显示元件)。偏振分束器21b具有已知的构造和结构。从光源21a发出的非偏振光碰撞偏振分束器21b。在偏振分束器21b中，P偏振分量从中穿过并被发射到系统以外。另一方面，S偏振分量被偏振分束器21b反射，入射在液晶显示装置21c上，在液晶显示装置21c的内部被反射，以及被从液晶显示装置21c中发射。在这里，在液晶显示装置21c发出的光中，从显示“白色”的像素中发出的光中包含了大量的P偏振分量，并且从显示“黑色”的像素中发出的光包含了大量的S偏振分量。因此，在从液晶显示装置21c发射并且碰撞偏振分束器21b的光中，P偏振分量穿过偏振分束器21b并被引导至光学系统21d。另一方面，S偏振分量被偏振分束器21b反射并返回到光源21a。作为示例，光学系统21d包括凸透镜，并且为了产生平行光，图像形成装置20a(更具体地说，液晶显示装置21c)被布置在光学系统21d中的焦距位置(地点)。从图像形成装置20a发射的图像经由传送光学装置30和目镜光学装置40到达观察者70的视网膜。

替代地，如图4B所示，图像形成装置20(以下将图4B所示的图像形成装置称为图像形成装置20b)包括有机EL显示装置22a。从有机EL显示装置22a发射的图像穿过凸透镜22b，变成平行光，并且经由传送光学装置30和目镜光学装置40到达观察者70的视网膜。有机EL显示装置22a包括：以二维矩阵的形式布置的多个(例如640×480个)像素(有机EL元件)。

替代地，如图4C所示，图像形成装置20(以下将4C所示的图像形成装置称为图像形成装置20c)是具有第二构造的图像形成装置。该图像形成装置包括：

光源23a；

将光源23a发出的光准直成平行光的准直光学系统23b；

对从准直光学系统23b发射的平行光进行扫描的扫描装置23d；以及

中继并发射扫描装置23d扫描的平行光的中继光学系统23e。

应该指出的是，整个图像形成装置20c都被收容在外壳24(在图4C中用单点划线表示)中，在外壳24中拱了开口部分(未图示)设置在外壳24中，并且光是从中继光学系统23e通过开口部分发射的。光源23a包括发光元件，具体地说，光源23a包括发光二极管或半导体激光元件。然后，从光源23a发出的光入射到整体上具有正光焦度的准直光学系统23b，并且作为平行光被发射。然后，平行光被全反射镜23c反射，并且由包含了能使微镜在二维方向上旋转并以二维方式扫描入射的平行光的MEMS的扫描装置23d执行水平扫描和垂直扫描，以及形成一种二维图像以生成虚拟像素(作为示例，像素的数量与图像形成装置20a的像素的数量可以是相同的)。然后，来自虚拟像素的光穿过包括已知中继光学系统在内的中继光学系统(平行光发射光学系统)23e，并且从图像形成装置20c发射的图像经由传送光学装置30和目镜光学装置40到达观察者70的视网膜。当光源23a包括红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件时，观察者70可以检测彩色图像，并且当光源23a包括一种类型的发光元件，观察者70可以检测到单色图像。

如上所述，图像形成装置20生成的图像以平行光(或者是大致平行的光)的状态入射到传送光学装置(具体地说，可移动反射镜)30，并且被传送光学装置30反射，然后则会获得定向到目镜光学装置40的光通量。在目镜光学装置40中，观察者70的瞳孔被布置在目镜光学装置40的焦点(焦距f)的位置，投射的光束被目镜光学装置40会聚，并且穿过观察者70的瞳孔而被直接描绘在视网膜上，并且观察者70可以识别出该图像。

在稍后描述的实施方式1或实施方式2-4的显示装置中，除了放置单元100在X方向、Y方向、Z方向上对图像显示装置10进行位置控制之外，传送光学装置/控制装置31促使传送光学装置30在观察者70的视网膜上沿着在观察者70的视网膜上形成的图像的水平方向(ζ方向)和/或垂直方向(η方向)进行图像投影控制。换句话说，传送光学装置30可以执行控制而使定向到目镜光学装置40的光在X方向和/或Y方向上移动。此外，传送光学装置/控制装置31在控制单元11的控制下，基于第二位置检测设备50检测到的目镜光学装置40的位置信息来控制传送光学装置30，以使从图像形成装置20发射的图像到达目镜光学装置40。然而，传送光学装置/控制装置31可以控制传送光学装置30，以使从图像形成装置20发射的所有图像全都到达目镜光学装置40，或者可以控制传送光学装置30，以使从图像形成装置20发射的一些图像到达目镜光学装置40。

在稍后描述的实施方式1或实施方式2-4的显示装置中，如果从第一光路合成单元52入射到光接收单元54的光(返回光)的入射位置在光接收单元54上的位置偏离预定位置(参考位置)，那么传送光学装置/控制装置31控制传送光学装置30的位置以消除偏离。稍后将会对此进行描述。

如果用一只眼观察图像，那么可以使用一个显示装置。此外，如果用双眼观察图像，那么可以使用两个显示装置，或者可以使用具有以下构造的一个显示装置。换句话说，可以提供一种图像显示装置的结构，其中该图像显示装置具有两个目镜光学装置40，一个图像形成装置，以及将从一个图像形成装置发射的图像分支并且将图像发射到两个目镜光学装置40的两个传送光学装置，或者可以提供一种包含图像显示装置的结构，该图像显示装置具有两个目镜光学装置40，一个图像形成装置，以及一个传送光学装置30，其中从一个图像形成装置发射的图像入射在该传送光学装置上，该传送光学装置将该图像分成两个图像，并且将图像发射到两个目镜光学装置40。

在实施方式1的显示装置中，在控制单元11的控制下，基于观察者70的位置信息或第一位置检测装置60检测到的目镜光学装置40的位置信息，通过旋转电动机120、130、140，在X方向、Z方向和Y方向上移动放置台110上放置的图像显示装置10，并且从图像形成装置20发射的图像会被控制，以便经由目镜光学装置40到达观察者70的瞳孔71。

此外，在实施方式1的显示装置中，传送光学装置/控制装置31在控制单元11的控制下，基于第二位置检测装置50检测到的目镜光学装置40的位置信息来控制传送光学装置30，以使从图像形成装置20发射的图像到达目镜光学装置40。具体地说，当目镜光学装置40的位置从来自第一光路合成单元52的光(位置检测光)入射到光接收单元54的预定位置(参考位置)的状态改变时(具体地说，举个例子，当观察者70移动时)，来自第一光路合成单元52的光(位置检测光)入射在光接收单元54上的位置也会改变。光接收单元54中与X方向相对应的方向被称为“x方向”，并且光接收单元54中与Y方向相对应的方向被称为“y方向”。然后，目镜光学装置40在X方向上的位置变化是来自第一光路合成单元52的光(位置检测光)入射在光接收单元54上的位置在x方向上的变化。此外，目镜光学装置40在Y方向上的位置变化是来自第一光路合成单元52的光(位置检测光)入射在光接收单元54上的位置在y方向上的变化。

因此，如上所述，传送光学装置/控制装置31控制传送光学装置30的位置，以使来自第一光路合成单元52的光(位置检测光)入射到光接收单元54的预定位置，并且可靠地促使来自传送光学装置30的图像形成光入射在观察者70的瞳孔71上。如果从第一光路合成单元52入射到光接收单元54的光在光接收单元54上的入射位置偏离预定位置，那么在光接收单元54中会检测到这种“偏差”并将其作为误差信号(电压依照偏差量而改变的信号)。换句话说，如果在来自第一光路合成单元52的光(位置检测光的返回光)入射到光接收单元的预定位置(参考位置)的状态下，信号的电压值是V₀，并且在从第一光路合成单元52入射到光接收单元54的光(返回光)在光接收单元54上的入射位置偏离预定位置的状态下，信号的电压值是V₁，那么传送光学装置/控制装置31会控制传送光学装置30的位置，以使V₁变为V₀。

如上所述，光接收单元54具有将四个光电二极管54A、54B、54C、54D布置成“十字交叉的正方形”的形状的结构(2×2布置的结构)。然后，输出电压(确切地说，该输出是电流，但是通常会在后续阶段布置I-V转换元件，以及将电流转换成电压以进行处理，因此，关于这部分的描述将被省略)依照每一个光电二极管54A、54B、54C和54D接收的光量而改变。从每一个光电二极管54A、54B、54C和54D输出的四个电压信号通过在控制单元11中提供的运算放大器的运算电路而被转换成误差信号。假设来自每一个光电二极管54A、54B。、54C和54D的输出信号分别是V_A、V_B、V_C和V_D，x方向(对应于X方向)和y方向(对应于Y方向)上的误差信号x_Error和y_Error可以如下计算。

x_Error＝(V_A+V_C)-(V_B+V_D)

y_Error＝(V_A+V_B)-(V_C+V_D)

应该指出的是，由于误差信号的幅度会在光量变化的时候改变，因此通常会将用总和信号(＝V_A+V_B+V_C+V_D)归一化每一个方向上的误差信号所获取的信号用作实际控制信号，但是在这里省略了与之相关的描述。

误差信号与传送光学装置30和目镜光学装置40的位置之间的关系是参考图5描述的。在这里，当电压值变成V₀时，到达光接收单元54的位置检测光斑由图5中的实线圆“A”指示，并且当电压值变成V₁时，到达光接收单元54的位置检测光斑由图5中的虚线圆“B”指示。然后，从概念上讲，传送光学装置/控制装置31控制传送光学装置30的位置，以使圆“B”与圆“A”重叠。换句话说，作为示例，在对传送光学装置30进行控制而使x_Error的值变成“0”时，从传送光学装置30发射图像形成中心光，以使图像形成中心光入射在目镜光学装置4-的中心。从概念上讲，作为示例，通过对传送光学装置30进行控制而使图5中的虚线“B”指示的位置检测光斑的重心与实线“A”指示的圆的中心重叠，可以使得图像形成中心光入射到目镜光学装置40的中心。相反，在将x_Error的值设置成具有不为“0”的某个值V_{X_offset}时，可以创建这样一个系统(状态)，其中位置检测中心光在偏离光接收单元54的中心的情况下入射为正常状态。换句话说，将位置检测光斑定位在图5中的虚线“B”所指示的位置的情形同样可以被定义成是图像形成中心光入射在目镜光学装置40的中心上的状态。

[实施方式2]

实施方式2是针对实施方式1的修改。在实施方式1中，第一位置检测装置60和第二位置检测装置50是单独的组件。另一方面，在实施方式2中，第二位置检测装置还充当了第一位置检测装置。换句话说，构成第二位置检测装置50的光源51被以很高的频率执行强度调制，与目镜光学装置40碰撞并被其反射的位置检测光被光接收单元54接收，以及从脉冲波的相位延迟时间等中获取与目镜光学装置40的距离。具体地说，位置检测光是以兆赫兹到千兆赫兹的量级调制的。然后，与实施方式1相似，从光源51发出的光(位置检测光)经由第一光路合成单元52、第二光路合成单元53以及传送光学装置30到达目镜光学装置40，由目镜光学装置40返回到传送光学装置30，经由传送光学装置30和第二光路合成单元53入射在第一光路合成单元52上，从第一光路合成单元52沿着与光源51的方向不同的方向发射，以及入射到光接收单元54。然后，通过将光接收单元54输出的信号划分成与调制频带(用于检测与目镜光学装置的距离的频带)相对应的高频分量以及千赫兹或更小的低频分量(用于检测目镜光学装置的位置)来执行信号处理。换句话说，与目镜光学装置40的距离是根据从光接收单元54输出的高频分量基于TOF类型或间接TOF类型检测的。此外，目镜光学装置40的位置是通过经历了低通滤波处理的千赫兹或更小的低频分量检测的。

如上所述，由于第二位置检测装置充当第一位置检测装置，因此可以在不增加组件的数量和反向反射元件的数量的情况下获得目镜光学装置的位置。在一些情况中，与目镜光学装置的距离可以基于光接收单元中的位置检测光的尺寸(光斑尺寸)来获得。

除了以上几点，实施方式2的显示装置的构造和结构可以与实施方式1中描述的显示装置的构造和结构相似，因此将省略与之相关的详细描述。

[实施方式3]

实施例3是实施方式1和2的修改实施方式。如果请求要求图像和背景重叠，那么最好不将图像显示装置10定位在观察者70的前方。如果图像显示装置经常进入观察者的视野，则会担忧观察者70无法沉浸在图像或外景中。如图6中的概念图所示，在实施方式3的显示装置中，图像显示装置等(未图示)被布置在观察者70的前方以外的位置。结果，观察者70能够在图像调节装置等没有进入观察者的视野的状态下观察图像和外景。换句话说，显示装置可以是半透射(透视)类型的，并且可以通过目镜光学装置40A观看外景。然而，在将图像显示装置(具体地说，传送光学装置)布置在观察者70的前方以外的位置时，投影光倾斜地入射到目镜光学装置40A上。结果，目镜光学装置40A的焦点位置偏离观察者70的瞳孔71，并且由此会担忧图像没有到达观察者70的瞳孔71。

为了应对这样的问题，目镜光学装置40A包括衍射光学构件。该衍射光学构件包括具有衍射功能的衍射装置42以及具有聚光功能的聚光装置43。作为示例，衍射装置42只需要包括透射型体全息衍射光栅，并且作为示例，聚光装置43只需要包括全息元件。替代地，衍射装置42和聚光装置43可以包括一个部件。此外，关于衍射装置42和聚光装置43的布置顺序，聚光装置43可被布置在观察者侧，或者衍射装置42可被布置在观察者侧。从传送光学装置(可移动反射镜)发射的图像形成光被衍射装置42偏转，其行进角(方向)发生变化，入射在聚光装置43上，由聚光装置43会聚，并且在观察者70的视网膜上形成图像。作为聚光功能的波长选择性，其只需要作用于从图像形成装置发出的图像形成光的波长。当聚光功能的波长选择性减弱并且目镜光学装置40A会聚具有与从图像形成装置发射的光的波长不同的波长的光(例如外景光)时，观察者70会很难观察到外景。

应该指出的是，如果将普通光学玻璃制成的透镜构件用作目镜光学装置，则不存在波长选择性，并且所有可见光都被会聚并到达观察者70的视网膜，由此观察者只能观察到投影图像，并且不能观察外景。

图7A示出了实施方式3的显示装置的一个用例，并且图7A是在房间中使用实施方式3的显示装置的状态的示意图。图像显示装置10被设置在房间80的墙壁表面81上。当观察者70站在房间80中的预定位置时，来自图像显示装置10的图像到达目镜光学装置40A，并且观察者70可以通过目镜光学装置40A观察图像。替代地，虽然没有图示，但是也可以将图像显示装置设置在桌子上，以及当观察者靠近桌子时，来自图像显示装置的图像到达目镜光学装置，并且观察者则可以通过目镜光学装置观察图像。

替代地，在图7B中示出了实施方式3的显示装置的另一个用例，其中图7B是在座位82的后背(靠背)的后表面上设置和使用构成实施方式3的显示装置的图像显示装置10的状态的示意图。当观察者坐在后座82上时，图像被从设置在前座82的后背的后表面上的图像显示装置10发射到观察者佩戴的目镜光学装置40A，并且到达目镜光学装置40A，以及观察者70可以借助目镜光学装置40A观察图像。更具体地说，其实施方式包括将用于乘客的图像形成装置附接到车辆或飞机的座椅的后背(靠背)的后表面的实施方式，以及将用于观众的图像显示装置的附接到剧院等的座位的后背(靠背)的后表面的实施方式。应该指出的是，上述显示装置的用例也可以应用于其他实施方式。

如图8所示，图像显示装置10可被附接于摩托车的把手部分，并且目镜光学装置40A可被附接于摩托车驾驶员佩戴的全罩式头盔的一部分上。应该指出的是，在图8中，图像形成光和位置检测光是由箭头指示的。众所周知，摩托车的把手部分在一些情况下会发生100赫兹或更高频率的高频振动。因此，如果第二位置检测装置包括数十FPS到数百FPS的成像装置，那么第二位置检测装置会因为传递到图像显示装置的振动而无法对目镜光学装置的位置信息进行检测，并且无法从图像中完全消除细微的抖动，由此导致视觉诱发的晕动病。举例来说，通过采用TOF类型或间接的TOF测距装置作为第一位置检测装置60，以及使用诸如包含了具有多个光电二极管54A、54B、54C和54D的光接收单元54的第二位置检测装置50，可以应对图像显示装置以10kHz到100kHz的量级进行的移动，以及为引入到移动物体(例如摩托车)中发挥更进一步的效果。关于实施方式3的显示装置的更进一步的应用实施方式包括将图像显示装置引入汽车并将目镜光学装置引入汽车的挡风玻璃的实施方式，以及将目镜光学装置引入防护面罩等的实施方式。此外，如果在此类振动环境中使用显示装置，那么具有优异的响应性的驱动机构(例如VCM，谐波驱动或牵引驱动)会更合适。

[实施方式4]

实施方式4是关于实施方式1-3的修改。如图9的概念图所示，在实施方式4的显示装置中，目镜光学装置40B包括衍射光栅45，并且进一步包括1处于光入射侧的聚光构件44。应该指出的是，聚光构件44可以是在衍射光栅45与观察者70的瞳孔71之间提供的。更进一步，由此获得了与存在目镜光学装置40B的多个焦点的结构等效的结构。换句话说，作为示例，即使从实施方式1中描述的传送光学装置30发射的图像因为各种原因(例如1阶衍射光)没有到达观察者70的瞳孔71，-1阶衍射光等而不是衍射光栅45的0阶衍射光也会到达观察者70的瞳孔71，并且相应地能够实现对于观察者70而言具有更高的鲁棒性的系统。换句话说，在减轻观察者70的负担的同时能够实现鲁棒性更高的显示装置。此外，由于可以准备多个焦点，因此能够放大观察者70所能观察的范围。

以下方面是可以举例说明的，在水平方向上将一个图像划分成三个图像的方面，在垂直方向上将一个图像划分成三个图像的方面，在水平方向上将一个图像划分成三个图像并且在垂直方向上将三个图像十字划分的方面(将一个图像划分成总共五个图像的方面，因为包含了中心光路的一个图像是重叠的)，将一个图像划分成水平方向上的两个图像以及垂直方向上的两个图像(也就是将一个图像划分成2×2＝4个图像)的方面，通过衍射光栅45架构一个图像划分成水平方向上的三个图像以及垂直方向上的三个图像(也就是将一个图像划分成3×3＝9个图像)的方面。

尽管在上文中基于优选实施方式描述了本公开内容的显示装置，但是本公开内容的显示装置并不限于这些实施方式。放置单元的构造和结构，显示装置的构造和结构，以及图像显示装置、图像形成装置、传送光学装置或目镜光学装置的构造和结构都是都是可以恰当改变的。举例来说，如果观察者处于从显示装置看来不恰当的位置，那么显示装置可以通过语音或图像/视频来提供引导，以便将观察者引导至恰当的位置。显示装置可以包括多个图像形成装置。换句话说，显示装置可以包括具有不同图像发射位置的多个图像形成装置，并且可以从多个图像形成装置发射相同的图像以及通过一个目镜光学装置接收多个图像中的一个图像。于是，相应地，图像形成装置与观察者之间的相对位置关系的自由度可以得到提升。换句话说，作为示例，当观察者位于预定位置时，来自图像形成装置的图像可以到达目镜光学装置，并且观察者可以通过目镜光学装置观察到图像，但是该预定位置是可以被放大的。通过在传送光学装置与目镜光学装置之间布置光学构件(例如透镜)，以及在趋近传送光学装置的方向或远离传送光学装置的方向上沿着图像形成中心光的轴线移动光学构件，还可以帮助放置单元在Z方向上移动图像显示装置。

应该指出的是，本公开内容还可以具有以下构造。

[A01]<<显示装置>>

一种显示装置，包括：

目镜光学装置；

图像显示装置，包括图像形成装置和传送光学装置，所述传送光学装置将从图像形成装置入射的图像发射到目镜光学装置；以及

放置图像显示装置的放置单元，其中

目镜光学装置和图像显示装置被布置成在空间上相互分离，

目镜光学装置在观察者的视网膜上形成来自传送光学装置的图像，以及

当在所述观察者的视网膜上形成的所述图像的水平方向为ζ方向，图像的垂直方向为η方向，图像的深度方向为ξ方向，并且与ζ方向对应的放置单元的移动方向为X方向，与η方向对应的放置单元的移动方向为Y方向，以及与ξ方向对应的放置单元的移动方向为Z方向时，放置单元能够在X方向、Y方向和Z方向中的至少一个方向上移动图像显示装置。

[A02]根据[A01]所述的显示装置，其中放置单元能够至少在X方向和Z方向上移动所述图像显示装置。

[A03]根据[A02]所述的显示装置，进一步包括：检测目镜光学装置的位置的第一位置检测装置，其中

所述放置单元基于由第一位置检测装置获取的观察者的位置信息或目镜光学装置的位置信息来移动图像显示装置。

[A04]根据[A03]所述的显示装置，其中所述第一位置检测装置包括摄像头或TOF传感器。

[A05]根据[A01]到[A04]中任一项所述的显示装置，其中图像显示装置进一步包括传送光学装置的控制装置，并且

传送光学装置的控制装置控制所述传送光学装置，使得从图像形成装置发射的图像到达目镜光学装置。

[A06]根据[A01]到[A05]中任一项所述的显示装置，其中图像显示装置进一步包括检测目镜光学装置的位置的第二位置检测装置，并且

传送光学装置的控制装置基于由第二位置检测装置检测到的目镜光学装置的位置信息来控制传送光学装置，使得从图像形成装置发射的图像到达目镜光学装置。

[A07]根据[A01]到[A06]中任一项所述的光学装置，其中传送光学装置包括可移动反射镜。

[A08]根据[A01]到[A07]中任一项所述的显示装置，其中目镜光学装置相对于放置单元是可移动的。

[A09]根据[A01]到[A08]中任一项所述的显示装置，其中目镜光学装置由观察者佩戴。

[A10]根据[A09]所述的显示装置，其中目镜光学装置包括全息透镜。

[A11]根据[A01]到[A10]中任一项所述的显示装置，其中控制单元基于观察者的位置信息或目镜光学装置的位置信息来控制图像形成装置中的图像形成处理，所述目镜光学装置的位置信息由第一位置检测装置、第二位置检测装置或第一位置检测装置和第二位置检测装置检测。

[A12]根据[A01]到[A11]中任一项所述的显示装置，其中第二位置检测装置兼作第一位置检测装置。

[A13]根据[A01]到[A12]中任一项所述的显示装置，其中通过传送光学装置的控制装置，传送光学装置沿着在所述观察者的视网膜上形成的图像的水平方向和垂直方向而在观察者的视网膜上执行图像投影控制。

[A14]根据[A01]到[A13]中任一项所述的光学装置，其中传送光学装置包括两个电流镜的组合。

[A15]根据[A01]到[A14]中任一项所述的光学装置，其中目镜光学装置上附接有反向反射元件。

[A16]根据[A01]到[A15]中任一项所述的显示装置，其中目镜光学装置包括全息元件。

[A17]根据[A01]到[A15]中任一项所述的显示装置，其中目镜光学装置包括衍射光学构件。

[A18]根据[A01]到[A15]中任一项所述的显示装置，其中目镜光学装置包括聚光构件和偏转构件。

[A19]根据[A01]到[A18]中任一项所述的显示装置，其中目镜光学装置和图像显示装置是可相对移动的。

[A20]根据[A01]到[A19]中任一项所述的显示装置，其中目镜光学装置由观察者佩戴。

[B01]根据[A06]和引用[A06]的[A07]到[A20]中任一项所述的显示装置，其中第二位置检测装置包括

光源，

第一光路合成单元，

第二光路合成单元，以及

光接收单元，

从图像形成装置发射的图像经由第二光路合成单元、传送光学装置和目镜光学装置形成在所述观察者的视网膜上，以及

从光源发出的光通过第一光路合成单元、第二光路合成单元和传送光学装置到达目镜光学装置，由目镜光学装置返回到传送光学装置，经由传送光学装置和第二光路合成单元入射到第一光路合成单元，从第一光路合成单元沿着与光源不同的方向发射，以及入射到光接收单元上。

[B02]根据[B01]所述的光学装置，其中在从第一光路合成单元入射到光接收单元上的光在光接收单元上的入射位置偏离预定位置的情况下，传送光学装置的控制装置控制所述传送光学装置的位置，使得消除偏离。

[B03]根据[B01]或[B02]所述的显示装置，其中光源发射处于人眼安全波长范围以内的红外线。

[B04]根据[B01]到[B03]中任一项所述的显示装置，其中从光源发射并入射到第一光路合成单元上的光是发散光。

[B05]根据[B01]到[B04]中任一项所述的显示装置，其中光接收单元被布置在比与光源光学共轭的位置更靠近第一光路合成单元的位置。

[B06]根据[B01]到[B05]中任一项所述的显示装置，其中光接收单元包括位置检测元件、多分光电二极管或多个光电二极管。

附图标记列表

10 图像显示装置

11 控制单元

20、20a、20b、20c 图像形成装置

21a 光源

21b 偏振分束器

21c 液晶显示装置(LCD)

21d 光学系统

22a 有机EL显示装置

22b 凸透镜

23a 光源

23b 准直光学系统

23c 全反射镜

23d 扫描装置

23e 中继光学系统

24 外壳

30 传送光学装置

31 传送光学装置的控制装置

40、40A、40B 目镜光学装置

41 位置显示装置(反向反射标记)

42 衍射装置

43 聚光装置

44 聚光构件

45 衍射光栅

50 第二位置检测装置

51 光源

52 第一光路合成单元

53 第二光路合成单元

54 光接收单元

55 耦合透镜

56 透镜构件

60 第一位置检测装置

70 观察者

71 瞳孔

80 房间

81 墙表面

82 座位

90 框架

91 前部

92 铰链

93 镜腿部分

94 尖端部分

100 放置单元

101 放置基座

110 放置台

120、130、140 电动机

121,131 第一引导单元

122,132 第二引导单元

123、133 传动机构

141 引导单元

142 传动机构

150 支撑基座

151 接收构件

Claims (10)

1.一种显示装置，包括：

目镜光学装置；

图像显示装置，包括图像形成装置和传送光学装置，所述传送光学装置将从图像形成装置入射的图像发射到目镜光学装置；以及

放置图像显示装置的放置单元，其中

目镜光学装置和图像显示装置被布置成在空间上相互分离，

目镜光学装置在观察者的视网膜上形成来自传送光学装置的图像，以及

当在所述观察者的视网膜上形成的所述图像的水平方向为ζ方向，图像的垂直方向为η方向，图像的深度方向为ξ方向，并且与ζ方向对应的放置单元的移动方向为X方向，与η方向对应的放置单元的移动方向为Y方向，以及与ξ方向对应的放置单元的移动方向为Z方向时，放置单元能够在X方向、Y方向和Z方向中的至少一个方向上移动图像显示装置。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，放置单元能够至少在X方向和Z方向上移动所述图像显示装置。

3.根据权利要求2所述的显示装置，进一步包括：

检测目镜光学装置的位置的第一位置检测装置，其中

所述放置单元基于由第一位置检测装置获取的观察者的位置信息或目镜光学装置的位置信息来移动图像显示装置。

4.根据权利要求3所述的显示装置，其中所述第一位置检测装置包括摄像头或TOF传感器。

5.根据权利要求1所述的显示装置，其中

图像显示装置进一步包括传送光学装置的控制装置，并且

传送光学装置的控制装置控制所述传送光学装置，使得从图像形成装置发射的图像到达目镜光学装置。

6.根据权利要求5所述的显示装置，其中

图像显示装置进一步包括检测目镜光学装置的位置的第二位置检测装置，并且

传送光学装置的控制装置基于由第二位置检测装置检测到的目镜光学装置的位置信息来控制传送光学装置，使得从图像形成装置发射的图像到达目镜光学装置。

7.根据权利要求1所述的光学装置，其中传送光学装置包括可移动反射镜。

8.根据权利要求1所述的显示装置，其中目镜光学装置相对于放置单元是可移动的。

9.根据权利要求1所述的显示装置，其中目镜光学装置由观察者佩戴。

10.根据权利要求9所述的显示装置，其中目镜光学装置包括全息透镜。

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