CN115951494A - 光学单元、虚像显示装置、光学单元的计测方法 - Google Patents

Abstract

光学单元、虚像显示装置、光学单元的计测方法。使光学部件的修正变得容易，使虚像的图像质量的确保、改善变得容易。光学单元(100)以及虚像显示装置即HMD(301)包含多个光学部件(10)，多个光学部件(10)在非连接部处分别具有给定与配置相关的基准的测量基准部件(11～15)，多个光学部件(10)的多个测量基准部件(11～15)的方向统一。

Description

光学单元、虚像显示装置、光学单元的计测方法

技术领域

本发明涉及构成头部佩戴型的显示装置等的光学单元、具有光学单元的虚像显示装置以及光学单元的计测方法。

背景技术

关于组装于显示装置等的成像光学系统，公开了如下方法：在构成成像光学系统的光学部件上(具体而言，在具有自由曲面的镜片上)，设置具有圆柱片形状的边缘和水平基准面，通过使边缘和水平基准面与对象抵接，进行镜片向测量器、镜筒的安装(专利文献1)。在该情况下，构成成像光学系统的透镜、反射镜等光学部件分别具有定位部，将各个光学元件保持于镜筒，考虑通过将镜筒彼此直接或间接地连接来确保了虚像的图像质量。

专利文献1：日本特开2007-127865号公报

在上述那样的方法中，虽然得到了减小构成成像光学系统的光学部件的相对位置偏移的效果，但在实际组装时难以准确地掌握各光学部件的位置关系偏移了何种程度。其结果，组合了多个光学部件的光学单元的修正变得困难，不容易确保、改善虚像的图像质量。

发明内容

本发明一个方面的光学单元是包含多个光学部件的成像用的光学单元，其中，多个光学部件在连接部处被固定配置，在非连接部处分别具有给定与配置相关的基准的测量基准部件。

附图说明

图1是说明第1实施方式的HMD的佩戴状态的外观立体图。

图2是关于HMD的外观和卸下外装部件后的内部的立体图。

图3表示光学单元的俯视图及侧视图。

图4表示光学单元的主视图及侧视图。

图5是说明HMD的内部光学系统的概念性侧剖视图。

图6是说明对棱镜反射镜和楔形光学元件进行固定的方法的图。

图7是说明投射镜头相对于光学块主体的固定的图。

图8是说明组合器相对于光学块的固定的图。

图9是说明设置于多个光学部件的测量基准部件的概念性侧视图。

图10是说明测量基准部件的形状的局部放大立体图。

图11是说明光学单元的测量系统的概念图。

图12是一个光学部件的侧视图。

图13是说明测量基准部件的一个变形例的立体图。

图14表示第2实施方式的光学单元的主视图及侧视图。

图15是说明测量基准部件的配置等的概念性侧视图。

图16是说明图15的光学单元的变形例的概念性侧视图。

标号说明

10：光学部件；11、12、13、14、15：测量基准部件；21：投射镜头；21p、21q：透镜；21f、21n：凸缘部；22：棱镜反射镜；22f：凸缘部；23：楔形光学元件；23f：凸缘部；25：透视镜；25c：镜膜；30：光学块；31：镜筒；41a、41b：影像元件；61a、61b：框架；62：端部；63：突起；83：支承板；83a：上缘；83d：肋；100：光学单元；100a、100b：显示装置；102a、102b：显示驱动部；103a、103b：组合器；300：图像显示装置；AX：光轴；AX1、AX2、AX3：光轴部分；EY：眼睛；FL1～FL5：框；G1、G2：光学部件组；ML：影像光；O1～O5：原点；OL：外界光；P1、P2、P3：光路；PP：光瞳位置；RL11～RL13、RL21～RL23、RL31～RL33、RL41～RL43、RL51～RL53：测量基准线；RS11～RS13、RS21～RS23、RS31～RS33、RS41～RS43、RS51～RS53：测量基准面；US：佩戴者；X、Y、Z：正交坐标系；X1、Y1、Z1：第1局部坐标；X2、Y2、Z2：第2局部坐标；X3、Y3、Z3：第3局部坐标；X4、Y4、Z4：第4局部坐标；X5、Y5、Z5：第5局部坐标。

具体实施方式

[第1实施方式]

以下，参照附图，对本发明的光学单元以及虚像显示装置的第1实施方式进行说明。

图1是说明图像显示装置300的佩戴状态的图。图像显示装置300是头部佩戴型的虚像显示装置即头戴式显示器(以下，也称为HMD)301，使佩戴其的观察者或者佩戴者US识别作为虚像的影像。在图1等中，X、Y以及Z是正交坐标系，+X方向与佩戴HMD 301的观察者或者佩戴者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，+Z方向相当于对于佩戴者US而言的前方或者正面方向。±Y方向与铅直轴或铅直方向平行。

图像显示装置300具有以覆盖佩戴者US的眼前的方式配置的主体装置300a、和支承主体装置300a的镜腿状的一对支承装置300b。在功能上看，装置主体300a包含左眼用的第1显示装置100a和右眼用的第2显示装置100b。第1显示装置100a由配置于上部的第1显示驱动部102a和以眼镜镜片状覆盖眼前的第1组合器103a构成。第2显示装置100b也同样，由配置于上部的第2显示驱动部102b和以眼镜镜片状覆盖眼前的第2组合器103b构成。

参照图2，对图像显示装置300的主体装置300a的构造等进行说明。在图2中，区域AR1是主体装置300a的外观立体图，区域AR2是使主体装置300a的内部露出的立体图。

主体装置300a中的配置于+Y侧即上侧的一对显示驱动部102a、102b被连结而一体化，被在横向上细长的圆顶状的上外装部件107a和平坦的板状的下外装部件107b覆盖。第1组合器103a和第2组合器103b具有将向前方即+Z方向突起的半球的上部切除的形状，配置为从下外装部件107b向下方突出。

左眼用的第1显示装置100a具有第1影像元件41a、第1光学系统20a、第1框架61a和第1组合器103a。第1光学系统20a、第1组合器103a固定于第1框架61a，第1影像元件41a固定于第1光学系统20a。右眼用的第2显示装置100b具有第2影像元件41b、第2光学系统20b、第2框架61b和第2组合器103b。右眼用的第2显示装置100b具有与左眼用的第1显示装置100a相同的构造以及功能。即，第2影像元件41b与第1影像元件41a相同，第2光学系统20b与第1光学系统20a相同，第2组合器103b与第1组合器103a相同。

第1显示装置100a和第2显示装置100b在内部经由固定部件78连结并固定。即，固定部件78在中央支承组装于一对显示装置100a、100b的一对框架61a、61b，维持第1显示装置100a与第2显示装置100b相对定位的状态。一方的第1框架61a是半圆板状的金属部件，在靠近第2框架61b的内侧端部，与金属制且棒状的固定部件78的一端连接。另一方的第2框架61b是半圆板状的金属部件，在靠近第1框架61a的内侧端部与棒状的固定部件78的另一端连接。一对框架61a、61b以封闭形成于下外装部件107b且具有相同轮廓的一对开口的方式配置。

在固定部件78的上方且左右的显示装置100a、100b之间配置有矩形板状的电路基板91。电路基板91包含控制第1影像元件41a以及第2影像元件41b的显示动作的控制装置92。控制装置92对左右的影像元件41a、41b输出与显示图像对应的驱动信号，控制左右的影像元件41a、41b的显示动作。控制装置92能够对显示图像进行畸变那样的校正处理。控制装置92例如具有IF电路、信号处理电路等，根据从外部接收到的图像数据或图像信号，使左右的影像元件41a、41b进行二维的图像显示。虽然省略图示，但控制装置92包含主基板，该主基板具有与未图示的外部装置之间进行通信的接口功能、使第1显示装置100a的动作与第2显示装置100b的动作协作的集成功能。

图3和4表示构成第1显示装置100a的光学单元100。在图3中，区域BR1是光学单元100的俯视图，区域BR2是光学单元100的侧视图。在图4中，区域CR1是光学单元100的主视图，区域CR2是光学单元100的侧视图。光学单元100是成像光学系统，具有第1光学系统20a、第1框架61a和第1组合器103a，也称为光学模块。通过在光学单元100组装第1影像元件41a，成为第1显示装置100a。光学单元100将从第1影像元件41a入射的影像光成像为虚像。

在光学单元100中，第1光学系统20a通过粘接等固定于板状的第1框架61a的上表面，第1组合器103a在其上端通过粘接等固定于第1框架61a的周围中的前半部分。第1光学系统20a包含支承光学要素的镜筒31。镜筒31是配置在棱镜反射镜22与第1组合器103a等之间的支承部件，在+Y侧的上部支承棱镜反射镜22，在下部经由楔形光学元件23固定于第1框架61a。棱镜反射镜22在前方即+Z侧支承投射镜头21，投射镜头21在棱镜反射镜22的相反侧的端部经由第1保持架72a支承第1影像元件41a。

投射镜头21包含第1透镜21p和第2透镜21q。在第1透镜21p上形成有作为突起状的部分的第1测量基准部件11，在第2透镜21q上形成有作为突起状的部分的第2测量基准部件12，在棱镜反射镜22上形成有作为突起状的部分的第3测量基准部件13。另外，在楔形光学元件23上形成有作为突起状的部分的第4测量基准部件14，在作为第1组合器103a的透视镜25上形成有作为突起状的部分的第5测量基准部件15。第1测量基准部件11、第2测量基准部件12、第3测量基准部件13、第4测量基准部件14以及第5测量基准部件15在通过形状的特征给定基准的意义上或者关于相互的配置关系统一方向(参照图3、图4的箭头)，能够从上方即+Y侧作为外观一并观察，也能够从后方即-Z侧作为外观一并观察。即，这些测量基准部件11～15能够通过一并的计测来给定相对的配置关系，用于决定投射镜头21、棱镜反射镜22、楔形光学元件23及第1组合器103a的配置关系。第1透镜21p、第2透镜21q、棱镜反射镜22以及楔形光学元件23分别与第1光学部件、第2光学部件、第3光学部件以及第4光学部件对应。透视镜25或第1组合器103a与第5光学部件对应。这些光学部件分别具有连接部。第1光学部件以及第2光学部件在连接部处被直接固定在一起，第2光学部件以及第3光学部件在连接部处被直接固定在一起，第3光学部件以及第4光学部件在连接部处被直接固定在一起，第4光学部件以及第5光学部件在连接部处被直接固定。第1测量基准部件11、第2测量基准部件12、第3测量基准部件13、第4测量基准部件14以及第5测量基准部件15形成于各个光学部件的连接部以外的非连接部。

图5是说明第1显示装置100a的光学构造的侧方剖视图。第1显示装置100a具有第1影像元件41a和光学单元100。光学单元100包含作为光学要素的投射镜头21、棱镜反射镜22、楔形光学元件23和透视镜25。光学单元100中的投射镜头21、棱镜反射镜22和楔形光学元件23与图2所示的第1光学系统20a对应，透视镜25与第1组合器103a对应。在光学单元100中，楔形光学元件23以嵌入形成于第1框架61a的光学开口OA的阶梯差的方式配置。

第1影像元件41a是自发光型的显示设备。第1影像元件41a例如是有机EL(有机电致发光，Organic Electro-Luminescence)显示器，在二维的显示面41d形成彩色的静态图像或动态图像。第1影像元件41a不限于有机EL显示器，能够置换为微型LED显示器、或者使用了无机EL、有机LED、激光器阵列、量子点发光型元件等的显示设备。第1影像元件41a不限于自发光型的图像光生成装置，也可以由LCD等光调制元件构成，通过利用背光源这样的光源对该光调制元件进行照明来形成图像。作为第1影像元件41a，也可以代替LCD而使用LCOS(Liquid crystal on silicon：硅基液晶，LCoS是注册商标)、数字微镜器件等。

投射镜头21包含第1透镜21p和第2透镜21q。第1透镜21p具有入射面21a和射出面21b，第2透镜21q具有入射面21c和射出面21d。投射镜头21接受从第1影像元件41a射出的影像光ML，使其入射到棱镜反射镜22。投射镜头21将从第1影像元件41a射出的影像光ML会聚成接近平行光束的状态。棱镜反射镜22具有入射面22a、内反射面22b和射出面22c。棱镜反射镜22以使从前方入射的影像光ML向相对于使入射方向反转的方向(从棱镜反射镜22观察到的光源的方向)朝下侧倾斜的方向折回的方式射出。楔形光学元件23具有入射面23a和射出面23b，使从棱镜反射镜22射出并朝向透视镜25的影像光ML通过。透视镜25具有反射面25a和外侧面25o。透视镜25将形成于棱镜反射镜22的光射出侧的中间像放大。

光学单元100由于透视镜25是凹面镜等而成为离轴光学系统OS。在本实施方式的情况下，光学部件(具体而言，投射镜头21、棱镜反射镜22、楔形光学元件23以及透视镜25)非轴对称地配置，具有非轴对称的光学面。在该光学单元100即离轴光学系统OS中，以光轴AX沿着与纸面对应的离轴面(与YZ面平行的面)延伸的方式进行光轴AX的弯折，沿着该离轴面排列有光学部件21、22、23、25。光轴AX在以与YZ面平行的横截面观察的情况下，通过在反射面的前后相互倾斜的多个光轴部分AX1、AX2、AX3而成为Z字状的配置。即，在与YZ面平行的离轴面中，从投射镜头21到内反射面22b的光路P1、从内反射面22b到透视镜25的光路P2、以及从透视镜25到光瞳位置PP的光路P3成为以Z字状分两个阶段地折返的配置。作为基准面的离轴面(与YZ面平行的面)与纵向的Y方向平行地延伸。在该情况下，构成第1显示装置100a的光学部件21、22、23、25在纵向上改变高度位置而排列。

构成投射镜头21的第1透镜21p的入射面21a和射出面21b在与YZ面平行且与光轴AX交叉的纵向上隔着光轴AX具有非对称性，在横向或X方向上隔着光轴AX具有对称性。构成投射镜头21的第2透镜21q的入射面21c和射出面21d在与YZ面平行且与光轴AX交叉的纵向上隔着光轴AX具有非对称性，在横向或X方向上隔着光轴AX具有对称性。第1透镜21p和第2透镜21q由树脂形成，但也可以为玻璃制。第1透镜21p的入射面21a和射出面21b例如是自由曲面。入射面21a和射出面21b不限于自由曲面，也可以是非球面。第2透镜21q的入射面21c和射出面21d例如是自由曲面。入射面21c和射出面21d不限于自由曲面，也可以是非球面。虽省略详细的图示，但在入射面21a、21c及射出面21b、21d上形成有防反射膜。

棱镜反射镜22是具有使反射镜和透镜复合的功能的折射反射光学部件，使来自投射镜头21的影像光ML折射并反射。棱镜反射镜22使影像光ML经由入射面22a向内部入射，使入射的影像光ML通过内反射面22b向非正面方向全反射，使入射的影像光ML经由射出面22c向外部射出。构成棱镜反射镜22的光学面即入射面22a、内反射面22b和射出面22c在与YZ面平行且与光轴AX交叉的纵向上隔着光轴AX具有非对称性，在横向或X方向上隔着光轴AX具有对称性。棱镜反射镜22由树脂形成，但也可以为玻璃制。棱镜反射镜22的主体的折射率被设定为还参考影像光ML的反射角来实现内表面的全反射的值。棱镜反射镜22的光学面(即入射面22a、内反射面22b和射出面22c)例如是自由曲面。入射面22a、内反射面22b和射出面22c不限于自由曲面，也可以是非球面。关于内反射面22b，不限于通过全反射来反射影像光ML，也可以是由金属膜或电介质多层膜构成的反射面。在该情况下，在内反射面22b上，通过蒸镀等形成由例如Al、Ag那样的金属形成的单层膜或多层膜所构成的反射膜，或者粘贴由金属形成的片状的反射膜。虽省略详细的图示，但在入射面22a和射出面22c上形成有防反射膜。

楔形光学元件23配置在棱镜反射镜22与透视镜25之间，具有改善成像状态的作用。楔形光学元件23的入射面23a和射出面23b在与YZ面平行的纵向上隔着光轴AX具有非对称性，在与YZ面垂直的X方向即横向上隔着光轴AX具有对称性。楔形光学元件23由树脂形成，但也可以为玻璃制。楔形光学元件23的入射面23a和射出面23b例如是自由曲面。入射面23a和射出面23b不限于自由曲面，也可以是非球面。虽省略详细的图示，但在入射面23a和射出面23b上形成有防反射膜。楔形光学元件23的厚度在作为前侧的+Z侧增加。由此，能够抑制由棱镜反射镜22等引起的畸变像差的产生。楔形光学元件23的折射率与棱镜反射镜22的折射率不同。由此，能够在楔形光学元件23与棱镜反射镜22等之间调整折射、分散的程度，例如容易实现消色差。

透视镜25是作为凹面镜发挥功能的弯曲的板状的光学部件，反射来自棱镜反射镜22的影像光ML。即，透视镜25将来自第1光学系统20a的影像光ML朝向光瞳位置PP反射。透视镜25覆盖眼睛EY或瞳孔所配置的光瞳位置PP，并且朝向光瞳位置PP具有凹形，朝向外界具有凸形。透视镜25覆盖视野中的画面的有效区域整体。透视镜25是具有会聚功能的准直器，使从显示面41d的各点射出、且在第1光学系统20a的射出区域附近通过成像而暂时扩展的影像光ML的主光线朝向光瞳位置PP反射而会聚到光瞳位置PP。透视镜25是具有在板状体25b的正面或反面上形成镜膜25c的构造的镜板，镜膜25c具有透射性。透视镜25、反射面25a在与YZ面平行且与光轴AX交叉的纵向上隔着光轴AX具有非对称性，在横向或X方向上隔着光轴AX具有对称性。透视镜25的反射面25a例如是自由曲面。反射面25a不限于自由曲面，也可以是非球面。

透视镜25是在反射时使一部分光透过的透射型的反射元件，透视镜25的镜膜25c由具有半透射性的反射层形成。由此，外界光OL通过透视镜25，因此能够进行外界的透视，能够使虚像与外界像重叠。此时，若支承镜膜25c的板状体25b薄至几mm左右以下，则能够将外界像的倍率变化抑制得较小。从确保影像光ML的亮度、容易通过透视来观察外界像的观点出发，镜膜25c相对于影像光ML、外界光OL的反射率在设想的影像光ML的入射角范围内设为10％以上且50％以下。作为透视镜25的基材的板状体25b例如由树脂形成，但也可以为玻璃制。板状体25b由与从周围对该板状体23b进行支承的支承板83相同的材料形成，具有与支承板83相同的厚度。镜膜25c例如由电介质多层膜形成，该电介质多层膜由调整了膜厚的多个电介质层构成。镜膜25c也可以是调整了膜厚的Al、Ag等金属的单层膜或多层膜。镜膜25c例如能够通过层叠来形成，但也能够通过粘贴片状的反射膜来形成。在板状体25b的外侧面25o形成有防反射膜。

以上，通过将构成投射镜头21的透镜21p、透镜21q、棱镜反射镜22、楔形光学元件23以及透视镜25设为自由曲面或者非球面，能够实现像差降低，特别是在使用了自由曲面的情况下，容易提高偏心系统的光学性能，因此容易降低作为非共轴的轴偏离光学系统OS的光学单元100的像差。

对光路进行说明，来自第1影像元件41a的影像光ML入射到投射镜头21并以大致准直的状态从投射镜头21射出。通过了投射镜头21的影像光ML入射到棱镜反射镜22，在被折射的同时通过入射面22a，被内反射面22b以接近100％的高反射率反射，并再次在射出面22c折射。来自棱镜反射镜22的影像光ML经由楔形光学元件23入射到透视镜25，被反射面25a以50％左右以下的反射率反射。被透视镜25反射后的影像光ML入射到佩戴者US的眼睛EY或者瞳孔所配置的光瞳位置PP。通过了透视镜25或其周围的支承板83的外界光OL也入射到光瞳位置PP。即，佩戴了第1显示装置100a的佩戴者US能够与外界像重叠地观察基于影像光ML的虚像。

虽然省略了图示，但在投射镜头21、棱镜反射镜22、楔形光学元件23以及透视镜25中的相邻的要素间的适当部位配置有遮光部件。

以下，对构成图3等所示的第1光学系统20a或光学块OB的棱镜反射镜22、楔形光学元件23、投射镜头21等要素间的定位及固定进行说明。

图6是说明经由镜筒31对棱镜反射镜22及楔形光学元件23进行固定的方法的图。在图6中，区域DR1是通过镜筒31而一体化的光学块主体30的侧视图，区域DR2是光学块主体30的俯视图。此外，将光学块OB中的、利用镜筒31使棱镜反射镜22和楔形光学元件23一体化而成的光学块称为光学块主体30。

棱镜反射镜22相对于镜筒31以利用嵌合和偏移而定位的状态被固定。具体而言，形成于镜筒31的上部31a的一对嵌合部31y的上表面和限制板31z的内表面与棱镜反射镜22的凸缘部22f的下表面等抵接，将棱镜反射镜22以倾斜的状态支承在嵌合部31y上，并且与嵌合部31y的内表面之间夹持凸缘部22f的阶梯差侧面22g。由此，棱镜反射镜22相对于镜筒31关于3轴方向(X、Y以及Z方向)的配置和3轴的旋转姿势被定位。棱镜反射镜22与镜筒31的接合能够使用光固化型的粘接材料、超声波熔接法等。

在棱镜反射镜22的凸缘部22f形成有四棱柱状的第3测量基准部件13。第3测量基准部件13在设置于棱镜反射镜22的外侧的框FL3即凸缘部22f中的、作为内部构造即光学块OB的外观而露出的侧面区域，以从凸缘部22f向侧方突起的方式设置。形成有第3测量基准部件13的部位成为阶梯差侧面22g中的除抵接面、后述的凹部22s那样的连接部以外的区域、即非连接部PN。

楔形光学元件23在使用嵌合而定位的状态下固定于镜筒31。具体而言，相当于镜筒31的下部31b的4边的嵌合部31x的内表面及下端面与楔形光学元件23的凸缘部23f的阶梯差侧面23g及阶梯差上表面23h嵌合。由此，楔形光学元件23相对于镜筒31关于3轴方向的配置和3轴的旋转姿势被定位。楔形光学元件23与镜筒31的接合能够使用光固化型的粘接材料、超声波熔接法等。

在楔形光学元件23的凸缘部23f形成有三棱柱状的第4测量基准部件14。第4测量基准部件14在设置于楔形光学元件23的外侧的框FL4即凸缘部23f中的、作为光学块OB的外观而露出的侧面区域，以从凸缘部23f向侧方突起的方式设置。形成有第4测量基准部件14的部位为阶梯差侧面23g和阶梯差上表面23h中的除抵接面那样的连接部以外的区域、即非连接部。

参照图7，对投射镜头21相对于光学块主体30的固定进行说明。在图7中，区域ER1是固定投射镜头21前的光学块主体30的立体图。在图7中，区域ER2是固定投射镜头21后的光学块主体30和投射镜头21的立体图。

投射镜头21直接固定于光学块主体30的棱镜反射镜22。此时，投射镜头21相对于棱镜反射镜22以利用嵌合和偏移而定位的状态被固定。具体而言，形成于构成投射镜头21的、第2透镜21q的凸缘部21f的一对爪21y(仅图示一方)以夹着形成于棱镜反射镜22的凸缘部22f的一对凹部22s的方式插入一对凹部22s。由此，第2透镜21q的一对爪21y把持棱镜反射镜22的凸缘部22f。此时，一对爪21y与一对凹部22s嵌合，并且进行使设置于双方的基准面彼此抵接的偏移。由此，第2透镜21q即投射镜头21相对于棱镜反射镜22关于3轴方向的配置和3轴的旋转姿势被定位。第2透镜21q与棱镜反射镜22的接合能够使用光固化型的粘接材料、超声波熔接法等。

在第2透镜21q的凸缘部21f形成有三棱柱状的第2测量基准部件12。第2测量基准部件12在设置于第2透镜21q的外侧的框FL2即凸缘部21f中的、作为光学块OB(参照图4)的外观而露出的侧面区域，以从凸缘部21f向侧方突起的方式设置。形成有第2测量基准部件12的部位成为除凹部21s那样的连接部以外的区域、即非连接部。

在投射镜头21中，第1透镜21p被直接固定于第2透镜21q。此时，第1透镜21p相对于第2透镜21q以利用嵌合而定位的状态被固定。具体而言，形成于第1透镜21p的凸缘部21n的两组爪21t(仅图示一组)以夹着形成于第2透镜21q的凸缘部21f的一对凹部21s(仅图示一方)的方式插入于一对凹部21s。由此，第1透镜21p的多个爪21t把持第2透镜21q的凸缘部21f。此时，两组爪21t与一对凹部21s嵌合。由此，第1透镜21p相对于第2透镜21q关于3轴方向的配置和3轴的旋转姿势被定位。第1透镜21p与第2透镜21q的接合能够使用光固化型的粘接材料、超声波熔接法等。

在第1透镜21p的凸缘部21n形成有三棱柱状的第1测量基准部件11。第1测量基准部件11在设置于第1透镜21p的外侧的框FL1即凸缘部21n中的、作为光学块OB(参照图4)的外观而露出的侧面区域，以从凸缘部21n向侧方突起的方式设置。形成有第1测量基准部件11的部位成为除凹部21r那样的连接部以外的区域、即非连接部。

对于投射镜头21的第1透镜21p，使用形成于第1透镜21p的凸缘部21n的一对凹部21r，通过与第1透镜21p相对于第2透镜21q的固定同样的方法，直接固定支承第1影像元件41a的第1保持架72a。

如以上那样，构成光学块OB的棱镜反射镜22、投射镜头21通过相互定位的构造而被直接固定在一起，而未夹设镜框、壳体这样的共用的部件。因此，能够在使光学块OB小型化的同时提高必要的部件间(具体而言，棱镜反射镜22与投射镜头21之间)的组装精度。

参照图8，对透视镜25或第1组合器103a相对于第1框架61a的固定进行说明。在图8中，区域FR1是表示第1显示装置100a的一部分的侧视图，区域FR2是将第1显示装置100a的一部分分解表示的侧视图。

透视镜25相对于支承光学块30的板状的第1框架61a，在使用嵌合和偏移而定位的状态下被固定。具体而言，在第1框架61a，在±X方向即左右的端部62的下表面侧形成有一对突起63(仅图示一方)。在透视镜25上，沿着上缘83a在-Z方向的内侧形成有左右一对肋83d(仅图示一方)。形成于第1框架61a的突起63的前端即基准面与形成于透视镜25的肋83d的后端即基准面抵接。另外，作为第1框架61a的端部62的下表面及侧面的基准面与作为透视镜25的肋83d的上表面或上缘83a的内表面的基准面抵接。如上所述，透视镜25相对于第1框架61a关于3轴方向的配置和3轴的旋转姿势被定位。在第1框架61a与透视镜25的接合中，能够使用光固化型的粘接材料或超声波熔接法等。另外，光学块主体30的楔形光学元件23以被定位的状态固定于第1框架61a，其结果是，透视镜25以被定位的状态固定于楔形光学元件23。

在透视镜25的上缘83a形成有三棱柱状的第5测量基准部件15。第5测量基准部件15在设置于透视镜25的外侧的框FL5即上缘83a中的、作为从HMD 301取出的光学单元100的外观而露出的区域中，以从上缘83a向上方突起的方式设置。形成有第5测量基准部件15的部位成为上缘83a中的、除与第1框架61a抵接的内表面那样的连接部以外的区域、即非连接部。

第1测量基准部件11、第2测量基准部件12、第3测量基准部件13、第4测量基准部件14以及第5测量基准部件15在制作第1透镜21p、第2透镜21q、棱镜反射镜22以及透视镜25时，通过一体成型等以成为能够从外部接近的状态的方式一并统一地形成。特别是通过调整它们的相对配置，不仅能够确保测量基准部件11～15相对于主体的配置精度，而且能够一并观察这些测量基准部件11～15。测量基准部件11～15中的任意1个能够设为光学单元100的设计基准，但也可以都不是设计基准。

以下，参照图9等，对测量基准部件11～15各自的具体形状进行说明。

如图9和图10所示，第1测量基准部件11是附随第1透镜21p形成的部件。第1测量基准部件11包含3个测量基准面RS11、RS12、RS13，并包含3个测量基准线RL11、RL12、RL13，作为测量基准形状。在此，测量基准线RL11相当于一对测量基准面RS11、RS12的相交线，测量基准线RL12相当于一对测量基准面RS12、RS13的相交线，测量基准线RL13相当于一对测量基准面RS13、RS11的相交线。第1测量基准部件11关于第1透镜21p的配置以及姿势，给定原点O1和局部坐标X1、Y1、Z1。局部坐标X1、Y1、Z1与使作为整体的正交坐标系X、Y、Z绕X轴旋转后的坐标系对应，相互正交。局部坐标X1、Y1、Z1以在实物中也近似地相互正交为前提进行计测。在图示的例子中，局部坐标X1位于测量基准线RL11的延长线上，局部坐标Y1与测量基准线RL12一致，局部坐标Z1与测量基准线RL13一致。

如图9所示，第2测量基准部件12是附随第2透镜21q形成的部件。第2测量基准部件12包含3个测量基准面RS21、RS22、RS23，并包含3个测量基准线RL21、RL22、RL23，作为测量基准形状。在此，测量基准线RL21相当于一对测量基准面RS21、RS22的相交线，测量基准线RL22相当于一对测量基准面RS22、RS23的相交线，测量基准线RL23相当于一对测量基准面RS23、RS21的相交线。第2测量基准部件12关于第2透镜21q的配置以及姿势，给定原点O2和局部坐标X2、Y2、Z2。局部坐标X2、Y2、Z2与使作为整体的正交坐标系X、Y、Z绕X轴旋转后的坐标系对应，在设计上使方位与第1测量基准部件11的局部坐标X1、Y1、Z1一致。局部坐标X2、Y2、Z2以在实物中方位不与局部坐标X1、Y1、Z1严格一致为前提进行计测。在图示的例子中，局部坐标X2位于测量基准线RL21的延长线上，局部坐标Y2与测量基准线RL22一致，局部坐标Z2与测量基准线RL23一致。

第3测量基准部件13是附随棱镜反射镜22形成的部件。第3测量基准部件13包含3个测量基准面RS31、RS32、RS33，并包含3个测量基准线RL31、RL32、RL33，作为测量基准形状。在此，测量基准线RL31相当于一对测量基准面RS31、RS32的相交线，测量基准线RL32相当于一对测量基准面RS32、RS33的相交线，测量基准线RL33相当于一对测量基准面RS33、RS31的相交线。第3测量基准部件13关于棱镜反射镜22的配置以及姿势，给定原点O3和局部坐标X3、Y3、Z3。局部坐标X3、Y3、Z3与使作为整体的正交坐标系X、Y、Z绕X轴旋转后的坐标系对应，在设计上使方位与第1测量基准部件11的局部坐标X1、Y1、Z1一致。局部坐标X3、Y3、Z3以在实物中方位不与局部坐标X1、Y1、Z1严格一致为前提进行计测。在图示的例子中，局部坐标X3位于测量基准线RL31的延长线上，局部坐标Y3位于测量基准线RL32的延长线上，局部坐标Z3位于测量基准线RL33的延长线上。

第4测量基准部件14是附随楔形光学元件23形成的部件。第4测量基准部件14包含3个测量基准面RS41、RS42、RS43，并包含3个测量基准线RL41、RL42、RL43，作为测量基准形状。在此，测量基准线RL41相当于一对测量基准面RS41、RS42的相交线，测量基准线RL42相当于一对测量基准面RS42、RS43的相交线，测量基准线RL43相当于一对测量基准面RS43、RS41的相交线。第4测量基准部件14关于楔形光学元件23的配置以及姿势，给定原点O4和局部坐标X4、Y4、Z4。局部坐标X4、Y4、Z4与使作为整体的正交坐标系X、Y、Z绕X轴旋转后的坐标系对应，在设计上使方位与第1测量基准部件11的局部坐标X1、Y1、Z1一致。局部坐标X4、Y4、Z4以在实物中方位不与局部坐标X1、Y1、Z1严格一致为前提进行计测。在图示的例子中，局部坐标X4位于测量基准线RL41的延长线上，局部坐标Y4位于测量基准线RL42的延长线上，局部坐标Z4与测量基准线RL43一致。

第5测量基准部件15是附随透视镜25或第1组合器103a形成的部件。第5测量基准部件15包含3个测量基准面RS51、RS52、RS53，并包含3个测量基准线RL51、RL52、RL53，作为测量基准形状。在此，测量基准线RL51相当于一对测量基准面RS51、RS52的相交线，测量基准线RL52相当于一对测量基准面RS52、RS53的相交线，测量基准线RL53相当于一对测量基准面RS53、RS51的相交线。第5测量基准部件15关于透视镜25的配置以及姿势，给定原点O5和局部坐标X5、Y5、Z5。局部坐标X5、Y5、Z5与使作为整体的正交坐标系X、Y、Z绕X轴旋转后的坐标系对应，在设计上使方位与第1测量基准部件11的局部坐标X1、Y1、Z1一致。局部坐标X5、Y5、Z5以在实物中方位不与局部坐标X1、Y1、Z1严格一致为前提进行计测。在图示的例子中，局部坐标X5位于测量基准线RL51的延长线上，局部坐标Y5位于测量基准线RL52的延长线上，局部坐标Z5与测量基准线RL53一致。

图11是说明光学单元100的测量系统1的概念图。图3等所示的光学单元100包含多个光学部件10，具体而言包含透镜21p、透镜21q、棱镜反射镜22、楔形光学元件23及透视镜25作为光学要素(参照图5)。测量系统1通过2个计测方法来评价包含各光学部件10的光学精度在内的形状精度，且评价由多个光学部件10组装成的光学单元100的光学精度。测量系统1包含第1计测装置2、第2计测装置3和信息处理装置4。

第1计测装置2例如是公知的三维形状测量装置，包含计测头2a、工作台2b以及驱动控制装置2c。在第1计测装置2是三维形状测量装置的情况下，计测头2a例如能够进行使用了三维地移位的探头的接触式的形状计测。工作台2b经由保持架2h支承光学部件10，能够将光学部件10的配置、姿势设置为期望的状态。驱动控制装置2c通过使计测头2a以及工作台2b动作来高精度地检测光学部件10的表面形状。驱动控制装置2c临时保持光学部件10的表面形状的计测结果，并且将表面计测数据输出到信息处理装置4。通过第1计测装置2，能够计测形成于光学部件10的光学面内或光学面外的构成特征性形状的面、线，能够决定特征性形状的位置、姿势。在光学部件10具有多个光学面且无法同时计测多个光学面时，第1计测装置2在使光学部件10相对于保持架2h反转那样的重新设置之后，进行光学部件10的再计测。

第2计测装置3例如是公知的工具显微镜，包含计测头3a、工作台3b以及驱动控制装置3c。在第2计测装置3为工具显微镜的情况下，计测头3a能够进行例如使用了摄像光学系统、图像传感器的非接触式的尺寸计测。工作台3b经由保持架3h支承光学单元100或光学部件10，能够将光学单元100或光学部件10的配置、姿势设置为期望的状态。驱动控制装置3c使计测头3a以及工作台3b动作，通过所得到的图像数据的图像处理等，高精度地测量光学单元100或光学部件10的各部分的配置、尺寸等形状信息。驱动控制装置3c临时保持光学单元100、光学部件10的形状信息，并且将形状计测数据输出到信息处理装置4。通过第2计测装置3，能够计测形成于光学单元100或光学部件10的光学面内或光学面外的构成特征性形状的面、线，能够决定附随光学单元100等的特征性形状的位置、姿势。在决定特征形状的位置、姿势时，进行对对象图像拟合标度或图形来辅助计测这样的处理。另外，通过利用工作台3b一边使光学单元100或光学部件10的姿势变化一边从多样的方向进行观察，能够提高特征性形状的计测精度。

信息处理装置4是计算机，具有运算处理装置4a和存储装置4b。运算处理装置4a基于由第1计测装置2得到的表面计测数据和由第2计测装置3得到的形状计测数据，对光学单元100或光学部件10的形状和配置计算统一的计测信息，并将计算结果保管于存储装置4b。信息处理装置4基于由第1计测装置2得到的与多个光学部件10相关的表面计测数据来评价光学部件10的光学形状，基于由第2计测装置3得到的光学单元100等各部分的形状计测数据来评价构成光学单元100的光学部件10的配置精度、组装精度、或者光学单元100等的光学特性。

对具体测量进行说明。首先，利用图11所示的第1计测装置2，对构成组装前的各光学部件10的多个光学面进行计测。具体而言，构成光学部件10的光学面在透镜21p的情况下是入射面21a和射出面21b，在透镜21q的情况下是入射面21c和射出面21d，在棱镜反射镜22的情况下是入射面22a、内反射面22b和射出面22c，在楔形光学元件23的情况下是入射面23a和射出面23b，在透视镜25的情况下是反射面25a。在计测构成各光学部件10的多个光学面时，例如还能够利用测量基准部件11～15或其他测量基准部件，针对构成各光学部件10的多个光学面，经由上述测量基准部件决定多个光学面的相对配置。

接着，在由多个光学部件10组装成光学单元100之后，利用图11所示的第2计测装置3，一并计测设置于光学单元100的多个测量基准部件11～15。在使用第2计测装置3的计测中，通过针对各光学部件10、即光学部件21p、21q、22、23、25一并计测测量基准部件11～15，能够针对第1局部坐标X1、Y1、Z1、第2局部坐标X2、Y2、Z2、第3局部坐标X3、Y3、Z3、第4局部坐标X4、Y4、Z4以及第5局部坐标X5、Y5、Z5，取得与相对的配置关系相关的信息。该相对配置关系包含原点O2～O5相对于原点O1的相对位置偏移、其他局部坐标相对于第1局部坐标X1、Y1、Z1的倾斜度。信息处理装置4能够根据针对第1局部坐标X1、Y1、Z1、第2局部坐标X2、Y2、Z2、第3局部坐标X3、Y3、Z3、第4局部坐标X4、Y4、Z4以及第5局部坐标X5、Y5、Z5得到的相对的配置关系，计算并评价各光学部件10的相对的旋转量以及平移移动量。即，能够将共同的单一的局部坐标、具体而言例如局部坐标X1、Y1、Z1作为基准，决定构成光学单元100的各光学部件10的配置、姿势，从而能够综合地评价光学单元100的光学性能。此外，原点O1～O5从使计测容易的观点出发优选处于同一平面内，但也可以在X方向上稍微错开地配置。

此外，能够预先将多个光学部件10临时组装于光学单元100并产生各种微小的位置偏移来进行计测，计测测量基准部件11、12、13、14、15的配置关系多样地变动的情况下的畸变那样的成像特性而进行数据库化。通过利用这样的数据库，对于组装后的光学单元100，能够根据计测光学部件21p、21q、22、23、25而得到的相对的位置偏移，以抵消畸变的方式校正形成于第1影像元件41a的图像。图像的校正例如由控制装置92进行。即，控制装置92基于多个光学部件21p、21q、22、23、25的配置关系相对于基本的偏差，对显示于第1影像元件41a的图像进行校正。在该情况下，能够形成允许光学部件21p、21q、22、23、25的相对位置偏移并且提高了精度的虚像。

参照图12，说明以统一的基准计测构成作为光学部件10之一的棱镜反射镜22的多个光学面的方法的一例。棱镜反射镜22具有：主体51，其具有接近三棱柱的轮廓；以及一对框52(仅图示一方)，其设置于主体51的±X方向上的两端部。

如上所述，主体51具有入射面22a、内反射面22b和射出面22c作为多个光学有效面。入射面22a的外侧的入射轴XP1、内反射面22b的主轴XP3、射出面22c的射出轴XP2位于同一平面上，但相互倾斜。在此，内反射面22b的主轴XP3相当于通过主体11的内部并被内反射面22b的内表面反射前后的光轴的二等分线。反映入射面22a的入射轴XP1的方向Da与反映射出面22c的射出轴XP2的方向Dc相互形成90°以下的角度。另一方面，反映入射面22a的入射轴XP1的方向Da或反映射出面22c的射出轴XP2的方向Dc相对于反映内反射面22b的主轴XP3的方向Db相互形成90°以上的角度。

在框52上，在入射面22a及射出面22c侧形成有突起部54。突起部54的光学面侧的表面54a在方向Da、Dc上减小与入射面22a的外缘OE1的阶梯差、与射出面22c的外缘OE3的阶梯差。因此，在使用了显微镜等的非接触式的计测、使用了探头等的接触式的计测中，入射面22a和配置在其附近的表面54a能够配置于同一计测区域内，并且能够一并作为计测的对象。这样，通过减小在入射面22a的外缘OE1、射出面22c的外缘OE3的周围形成的阶梯差，特别是在接触式的计测时，容易一并计测入射面22a和射出面22c以及配置在其附近的表面54a。

突起部54中的接近入射面22a以及射出面22c的边界的一部分成为给定与入射面22a以及射出面22c的配置相关的基准的测量基准部件16，包含测量基准形状16a。测量基准形状16a包含3个测量基准面LS11、LS12、LS13，包含3个测量基准线LL11、LL12、LL13。在此，测量基准线LL11相当于一对测量基准面LS11、LS12的相交线，测量基准线LL12相当于一对测量基准面LS12、LS13的相交线，测量基准线LL13相当于一对测量基准面LS13、LS11的相交线。测量基准形状16a关于包含入射面22a以及射出面22c的第1面F1，给定原点OP1和局部坐标x1、y1、z1。局部坐标x1、y1、z1对应于使作为整体的正交坐标系X、Y、Z绕X轴旋转而得到的坐标。在图示的例子中，局部坐标x1位于测量基准线LL11的延长线上，局部坐标y1与测量基准线LL12一致，局部坐标z1位于测量基准线LL13的延长线上。

框52的光学面侧的表面52b在方向Db上减小了与内反射面22b的外缘OE2之间的阶梯差。因此，在使用了显微镜等的非接触式的计测、使用了探头等的接触式的计测中，内反射面22b和配置于其附近的表面52b能够配置于同一计测区域内，并且能够一并作为计测的对象。这样，通过减小形成于内反射面22b的外缘OE2的周围的阶梯差，特别是在接触式的计测时，容易一并计测内反射面22b和配置于其附近的表面52b。

框52中的内反射面22b侧的一部分成为给定与内反射面22b的配置相关的基准的测量基准部件17，包含整体基准形状17a。整体基准形状17a与作为棱镜反射镜22的设计上的基准的设计基准对应。整体基准形状17a包含3个测量基准面LS21、LS22、LS23，包含3个测量基准线LL21、LL22、LL23。在此，测量基准线LL21相当于一对测量基准面LS21、LS22的相交线，测量基准线LL22相当于一对测量基准面LS22、LS23的相交线，测量基准线LL23相当于一对测量基准面LS23、LS21的相交线。测量基准形状17a关于包含内反射面22b的第2面F2，给定原点OP2和局部坐标x2、y2、z2。局部坐标x2、y2、z2对应于使作为整体的正交坐标系X、Y、Z绕X轴旋转而得到的坐标。在图示的例子中，局部坐标x2位于测量基准线LL21的延长线上，局部坐标y2位于一对测量基准线LL22的延长线上，局部坐标z2位于测量基准线LL23的延长线上。

对棱镜反射镜22的具体测量进行说明。首先，利用图11所示的第1计测装置2对棱镜反射镜22的第1面F1进行计测。棱镜反射镜22的第1面F1的计测结果包含与入射面22a以及射出面22c的三维形状相关的信息，并且包含与测量基准形状16a的三维形状相关的信息，信息处理装置4根据测量基准形状16a的三维形状，决定第1面F1的基准信息(具体而言为原点OP1以及局部坐标x1、y1、z1)，将入射面22a以及射出面22c的三维形状变换为以局部坐标x1、y1、z1为基准的坐标信息。在该坐标变换中，利用公知的坐标变换方法(即，旋转、平移这样的使用了矩阵以及矢量的运算处理)。接着，利用第1计测装置2对棱镜反射镜22的第2面F2进行计测。棱镜反射镜22的第2面F2的计测结果包含与内反射面22b的三维形状相关的信息，并且包含与测量基准形状17a的三维形状相关的信息，信息处理装置4根据测量基准形状17a的三维形状，决定第2面F2的基准信息(具体而言为原点OP2以及局部坐标x2、y2、z2)，将内反射面22b的三维形状变换为以局部坐标x2、y2、z2为基准的坐标信息。在该坐标变换中，利用公知的坐标变换方法。然后，利用图11所示的第2计测装置3，一并计测第1面F1的测量基准形状16a和第2面F2的测量基准形状17a。在使用了第2计测装置3的计测中，能够取得与局部坐标x1、y1、z1和局部坐标x2、y2、z2的相对配置关系相关的信息，信息处理装置4能够计算局部坐标x1、y1、z1和局部坐标x2、y2、z2的相对旋转量以及平移移动量并进行评价。由此，能够以共同的单一的局部坐标x2、y2、z2为基准，即，以设计基准，关于入射面22a、内反射面22b以及射出面22c，决定三维形状，能够对入射面22a、内反射面22b以及射出面22c决定相对的配置关系，从而能够综合地评价棱镜反射镜22的光学性能。

以上是关于棱镜反射镜22的测量的说明，而对楔形光学元件23也能够进行同样的测量。此时，楔形光学元件23的入射面23a的测量相当于棱镜反射镜22的入射面22a以及射出面22c的测量，楔形光学元件23的射出面23b的测量相当于棱镜反射镜22的内反射面22b的测量。即，将入射面23a与对应于测量基准形状16a的形状一起计测，将射出面23b与对应于测量基准形状17a的形状一起计测。由此，能够针对楔形光学元件23的入射面23a和射出面23b决定相对的配置关系，能够综合地评价楔形光学元件23的光学性能。关于透镜21p、透镜21q以及透视镜25，虽然省略详细的说明，但也能够进行与楔形光学元件23同样的计测。

以上说明的第1实施方式的光学单元100以及虚像显示装置(即HMD 301)包含多个光学部件10(参照图5)，多个光学部件10在非连接部处分别具有给定与配置相关的基准的测量基准部件11～15，多个光学部件10的多个测量基准部件11～15在通过形状的特征给定基准的意义上或者关于相互的配置关系统一方向。在该情况下，给定与多个光学部件10的配置相关的基准的多个测量基准部件11～15的方向被统一，因此能够简单地以高精度掌握组装多个光学部件10而成的产品中的各光学部件10的配置关系、即组装精度。由此，光学部件的修正、显示状态的校正这样的反馈变得容易，虚像的图像质量的确保、改善变得容易。

参照图13对变形例进行说明。图13是表示第2透镜21q的靠棱镜反射镜22侧的图，表示变更了第2测量基准部件12的形成部位的一例。第2测量基准部件12形成于第2透镜21q的凸缘部21f(即框FL2)。但是，第2测量基准部件12不在第2透镜21q的侧面露出。即，第2测量基准部件12朝向棱镜反射镜22，组装后成为爪21y的阴影而无法从外部观察。变形例的第2测量基准部件12也是附随第2透镜21q形成的部件，作为测量基准形状，包含3个测量基准面RS21、RS22、RS23，并包含3个测量基准线RL21、RL22、RL23。

在图13所示的第2透镜21q的情况下，在组装后的光学单元100中，第2测量基准部件12配置于内部而成为无法在外观上观察的状态，但作为配置于内部的结果，容易避免光学单元100的尺寸增大。即使第2测量基准部件12配置在内部，也能够通过X射线CT或其他透视计测技术来计测第2测量基准部件12的配置或姿势，能够高精度地计测第2透镜21q的配置精度、组装精度。对于第2透镜21q以外的光学部件21p、22、23、25，也将各个测量基准部件11、13、14、15配置在内部，使用X射线CT或其他透视计测技术，从外部计测测量基准部件11、13、14、15，能够计测光学部件21p、22、23、25的配置精度、组装精度，能够评价光学单元100的光学特性。

另外，图13所示的第2测量基准部件12优选避开因第2透镜21q的粘接而隐藏的部件彼此的连接部、具体而言设置于爪21y的内侧等的连接部位而配置。通过避开连接部位，能够提高透视观察的精度、可靠度。

[第2实施方式]

以下，说明本发明第2实施方式的光学单元以及虚像显示装置。另外，第2实施方式的光学单元等是部分地变更了第1实施方式的光学单元等的单元，省略对共同部分的说明。

图14示出第2实施方式的光学单元100。在图14中，区域GR1是光学单元100的主视图，区域GR2是光学单元100的侧视图。在该情况下，第4测量基准部件14以及第5测量基准部件15的形状、配置与第1实施方式不同。

如图15所示，在第2实施方式的光学单元100中，第4测量基准部件14与第1实施方式同样地附随楔形光学元件23，包含测量基准面RS41、RS42、RS43和测量基准线RL41、RL42、RL43。第4测量基准部件14关于楔形光学元件23的配置以及姿势，给定原点O4和局部坐标X4、Y4、Z4。局部坐标X4、Y4、Z4在设计上不与第1测量基准部件12的局部坐标X1、Y1、Z1的方位一致。

第5测量基准部件15与第1实施方式同样地附随透视镜25或第1组合器103a，包含测量基准面RS51、RS52、RS53和测量基准线RL51、RL52、RL53。第5测量基准部件15关于楔形光学元件23的配置以及姿势，给定原点O5和局部坐标X5、Y5、Z5。局部坐标X5、Y5、Z5在设计上使方位与第4测量基准部件14的局部坐标X4、Y4、Z4一致，但以在实物中方位不与局部坐标X4、Y4、Z4严格一致为前提进行计测。

由以上可知，关于第1测量基准部件11、第2测量基准部件12和第3测量基准部件13，坐标系的方位统一。另外，关于第4测量基准部件14和第5测量基准部件15，虽然与第1测量基准部件11等不同，但坐标系的方位统一。即，在包含第1透镜21p、第2透镜21q以及棱镜反射镜22的第1光学部件组G1中，形成于它们的第1测量基准部件11、第2测量基准部件12以及第3测量基准部件13统一为特定方向，在包含楔形光学元件23以及透视镜25的第2光学部件组G2中，形成于它们的第4测量基准部件14以及第5测量基准部件15统一为与上述特定方向不同的另一方向。换言之，分别形成于构成第1光学部件组G1的多个光学部件21p、21q、22的多个测量基准部件11、12、13在根据形状特征给定基准的意义上统一为特定的第1方向，分别形成于构成第2光学部件组G2的多个光学部件23、25的多个测量基准部件14、15统一为与测量基准部件11、12、13不同的另一方向，在根据形状特征给定基准的意义上统一为第2方向。在该情况下，关于从第1透镜21p到棱镜反射镜22的第1光学部件组G1，一并的计测变得容易，关于从楔形光学元件23到透视镜25的第2光学部件组G2，一并的计测变得容易。通过分为前级的第1光学部件组G1和后级的第2光学部件组G2，在通过棱镜反射镜22将影像光ML的光路大幅弯折的前后划分测量基准，从而测量基准部件11、12、13、14、15的制作、计测变得比较容易，也容易确保组单位或整体的测量精度。

在以上说明的第2实施方式的光学单元100以及虚像显示装置(即HMD 301)中，具有：第1光学部件组G1，其包含多个光学部件21p、21q、22；以及第2光学部件组G2，其与第1光学部件组G1不同，包含分别形成有在与多个测量基准部件11、12、13不同的方向上统一的多个其他测量基准部件14、15的多个其他光学部件23、25。在该情况下，能够以光学部件组G1、G2为单位计测构成各光学部件组G1、G2的光学部件21p、21q、22或光学部件23、25的配置关系。

图16是说明图15的光学单元100的变形例的概念图。在该变形例中，第3测量基准部件13与第1实施方式同样地附随透视镜25，包含测量基准面RS31、RS32、RS33和测量基准线RL31、RL32、RL33。第3测量基准部件13关于楔形光学元件23的配置以及姿势，给定原点O3和局部坐标X3、Y3、Z3。在设计上，局部坐标X3、Y3、Z3的方位与第1测量基准部件12的局部坐标X1、Y1、Z1不一致，但方位与第4测量基准部件14的局部坐标X4、Y4、Z4一致。其结果是，分别形成于构成第1光学部件组G1的多个光学部件21p、21q的多个测量基准部件11、12统一为特定方向，分别形成于构成第2光学部件组G2的多个光学部件22、23、25的多个测量基准部件13、14、15统一为与测量基准部件11、12不同的另一方向。在该情况下，包含反射面的楔形光学元件23以及透视镜25集中在同一第2光学部件组G2中，能够重点掌握对显示品质的影响度大的反射面(即内反射面22b、反射面25a)间的位置关系。

[其他变形例]

以上，根据实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，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变形。

测量基准部件11、12、13、14、15的形状也不限于三棱锥状，能够设为组合平面或边缘而得到的各种形状。测量基准部件11、12、13、14、15不需要是单一的构造体，也可以由多个部分构成，例如也可以组合多个球面、顶点来规定特定面。光学部件21p、21q、22、23、25的轮廓形状、光学有效面的形状不限于图示的形状，能够根据用途适当变更。另外，还能够对光学部件21p、21q、22、23、25中的任意特定的光学部件，省略测量基准部件。

在计测测量基准部件11、12、13、14、15的配置关系的结果是相对偏移比标准值偏移了容许值以上的情况下，在制造下一个光学单元100时，能够以减少相对偏移的方式组装光学部件21p、21q、22、23、25。另外，能够临时组装光学部件21p、21q、22、23、25，一边计测测量基准部件11、12、13、14、15的配置关系一边以降低误差的方式进行调整，从而最终确定光学部件21p、21q、22、23、25的固定。

能够在改变测量基准部件11、12、13、14和15的配置关系的同时计测得到的成像特性并进行数据库化，从而在修正相互的配置关系的同时修正成像特性。另外，也可以在影像元件41a上形成反映了光学部件21p、21q、22、23、25的相对位置偏移的图像。

测量基准部件11、12、13、14、15不限于为确定方向的面、线的配置关系平行地配置的部件，例如能够如以90°为单位旋转的部件那样，基于成为以一定的角度差为前提而具有相关性的部件等观点，形成为具有统一性的部件。

组装于第1显示装置100a的光学单元100不限于图示的结构，能够设为各种结构。例如，关于构成光学单元100的要素，图5所示的仅是例示，能够进行使透镜的片数增减、追加反射镜、追加导光部件这样的变更。

在组合器103a、103b的外界侧，能够安装通过限制组合器103a、103b的透射光而进行调光的调光设备。调光设备例如电动地调整透射率。作为调光设备，能够使用镜面液晶、电子遮光罩等。调光设备也可以根据外部光照度来调整透射率。

组合器103a、103b也能够置换为具有遮光性的反射镜。在该情况下，成为不以外界像的直接观察为前提的非透视型的光学系统。

具体方式中的光学单元是包含多个光学部件的成像用的光学单元，其中，多个光学部件在连接部处被固定配置，在非连接部处分别具有给定与配置相关的基准的测量基准部件。

在上述光学单元中，由于在非连接部处分别具有给定与配置相关的基准的测量基准部件，因此能够掌握组装了多个光学部件的产品中的各光学部件的配置关系、即组装精度。由此，光学部件的修正、显示状态的校正这样的反馈变得容易，虚像的图像质量的确保、改善变得容易。

在具体的方面中，多个测量基准部件的方向统一。在该情况下，能够简单地以高精度掌握各光学部件的组装精度。

在具体的方面中，多个测量基准部件具有包含多个平面和多个平面的相交线中的任意形状的测量基准形状。在该情况下，由测量基准部件规定的基准通过多个平面或多个平面的相交线而被确定为坐标信息。

在具体的方面中，多个测量基准部件分别形成于在多个光学部件的外侧设置的框。

在具体的方面中，测量基准部件是形成于光学部件的框的突起状的部分。在该情况下，能够有效地灵活运用光学部件的框而用于各光学部件的配置关系的计测。

在具体的方面中，多个测量基准部件作为外观能够一并观察。在该情况下，能够使用光学计测方法一并高精度地计测多个测量基准部件的配置关系。

在具体的方面中，具有：第1光学部件组，其包含多个光学部件；以及第1光学部件组以外的第2光学部件组，其包含分别形成有多个其他测量基准部件的多个其他光学部件，所述多个其他测量基准部件被统一为与多个测量基准部件不同的方向。在该情况下，能够以光学部件组为单位，对构成光学部件组的光学部件的配置关系进行计测。

在具体的方面中，多个光学部件包含第1光学部件、第2光学部件以及第3光学部件，第1光学部件和第2光学部件被固定在一起，第2光学部件和第3光学部件被固定在一起，第1光学部件、第2光学部件以及第3光学部件分别在非连接部处具有第1测量基准部件、第2测量基准部件以及第3测量基准部件，第1测量基准部件、第2测量基准部件以及第3测量基准部件的方向统一。在该情况下，能够简单地以高精度掌握第1光学部件～第3光学部件的组装精度。

具体的方式中的虚像显示装置具有：影像元件，其射出影像光；以及上述光学单元，其将从影像元件入射的影像光成像为虚像。

具体的方式中的虚像显示装置还具有控制装置，所述控制装置基于多个光学部件的配置关系来校正显示于影像元件的图像。

具体的方式中的光学单元的计测方法是包含多个光学部件的成像用的光学单元的计测方法，其中，多个光学部件在非连接部处分别具有给定与配置相关的基准的测量基准部件，多个光学部件的多个测量基准部件的方向统一，对多个测量基准部件一并进行计测，由此决定多个光学部件的相对配置关系。

在上述计测方法中，通过对方向统一的多个测量基准部件一并进行计测来决定多个光学部件的相对配置关系，因此能够简单地以高精度掌握组装了多个光学部件的产品的组装精度，光学部件的修正、显示状态的校正这样的反馈变得容易，虚像的图像质量的确保、改善变得容易。

Claims (11)

1.一种光学单元，其是包含多个光学部件的成像用的光学单元，其中，

所述多个光学部件在连接部处被固定配置，在非连接部处分别具有给定与配置相关的基准的测量基准部件。

2.根据权利要求1所述的光学单元，其中，

多个所述测量基准部件的方向统一。

3.根据权利要求1或2所述的光学单元，其中，

多个所述测量基准部件具有包含多个平面和所述多个平面的相交线中的任意形状的测量基准形状。

4.根据权利要求1或2所述的光学单元，其中，

多个所述测量基准部件分别形成于在所述多个光学部件的外侧设置的框。

5.根据权利要求4所述的光学单元，其中，

所述测量基准部件是形成于所述光学部件的框的突起状的部分。

6.根据权利要求1或2所述的光学单元，其中，

多个所述测量基准部件作为外观能够一并观察。

7.根据权利要求1或2所述的光学单元，其中，

该光学单元具有：第1光学部件组，其包含所述多个光学部件；以及所述第1光学部件组以外的第2光学部件组，其包含分别形成有多个其他测量基准部件的多个其他光学部件，所述多个其他测量基准部件被统一为与多个所述测量基准部件不同的方向。

8.根据权利要求1所述的光学单元，其中，

所述多个光学部件包含第1光学部件、第2光学部件以及第3光学部件，

所述第1光学部件和所述第2光学部件被固定在一起，所述第2光学部件和所述第3光学部件被固定在一起，

所述第1光学部件、所述第2光学部件以及所述第3光学部件分别在非连接部处具有第1测量基准部件、第2测量基准部件以及第3测量基准部件，

所述第1测量基准部件、所述第2测量基准部件以及所述第3测量基准部件的方向统一。

9.一种虚像显示装置，其中，该虚像显示装置具有：

影像元件，其射出影像光；以及

权利要求1～8中的任意一项所述的光学单元，其将从所述影像元件入射的所述影像光成像为虚像。

10.根据权利要求9所述的虚像显示装置，其中，

该虚像显示装置还具有控制装置，所述控制装置基于所述多个光学部件的配置关系来校正显示于所述影像元件的图像。

11.一种光学单元的计测方法，该光学单元是包含多个光学部件的成像用的光学单元，其中，

所述多个光学部件在非连接部处分别具有给定与配置相关的基准的测量基准部件，

所述多个光学部件的多个所述测量基准部件的方向统一，

对多个所述测量基准部件一并进行计测，由此决定所述多个光学部件的相对配置关系。

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