CN1957284A - 头部佩戴型图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种头部佩戴型图像显示装置。本发明涉及具有环视和透视功能且小型、轻量，外界视野大、低耗电且电子像的亮度高，易于使用的头部佩戴型图像显示装置，由显示元件、目镜光学系统、目镜窗、目镜窗保持部(2)、框体、以及用于将这些全部固定在使用者头部(M)的支持部(10)构成的头部佩戴型图像显示装置(1)，框体覆盖显示元件，目镜窗保持部(2)将目镜窗保持在使用者的视野内，目镜光学系统形成显示元件显示的显示图像的虚像，目镜窗是向使用者的眼睛射出形成该虚像的光束的窗，构成目镜窗保持部(2)的部件在从所述目镜窗朝向根部10mm以上的范围内，除了一部分的突起，在该使用者的视轴方向上的投影截面的宽度在4mm以下，具有环视功能。

Description

头部佩戴型图像显示装置
技术领域
本发明涉及头部佩戴型图像显示装置，特别涉及在移动的使用环境中易于使用的头部佩戴型图像显示装置。
背景技术
头部佩戴型显示装置的利用方式大体可划分为2种。一种是极力隔绝外界视野，仅盯着一处观察(不过大地移动身体)头部佩戴型显示装置显示的大画面的电子影像的利用方式。另一种是为了在进行某一作业时确认所需的信息、或用于在室外确认具有紧急性的信息等的情况下，极力确保外界视野，同时也观察电子影像的利用方式。于是，假定为后者的利用方式的头部佩戴型显示装置为了确保外界视野，具有称为环视(see-around)或者透视(see-through)的机构。本发明涉及假定了后者的利用方式的具有环视或者透视机构的头部佩戴型显示装置。
环视机构是用于即使在头部戴上头部佩戴型显示装置，也不会造成妨碍，可积极地在电子影像的周围观察到外界像的机构。作为代表性的以往技术，有专利文献1、专利文献2和专利文献3。
透视机构是用于使与头部佩戴型显示装置显示的电子影像重叠，从而可以观察外界像的机构。作为代表性的以往技术，有专利文献4、专利文献5和专利文献6。
专利文献1：日本特开平8-166557号公报
专利文献2：日本特表2003-502713号公报
专利文献3：美国专利第3,923,370号说明书
专利文献4：美国专利第5,646,784号说明书
专利文献5：日本特开2000-196975号公报
专利文献6：日本特开平10-301055号公报
专利文献7：日本特开平8-313829号公报
专利文献8：日本特开平11-249067号公报
上述的头部佩戴型显示装置的两个利用方式中，在后者的利用方式中，不言自明强烈要求头部佩戴型显示装置
“即使移动也不会苦恼的小型和轻量”
“作业或移动时不对外界视野带来妨碍的明了的宽广视野”
“电子影像具有不低于外界亮度的足够的高亮度”。
但是，如以下说明的那样，在具有根据现有技术的环视机构、透视机构的头部佩戴型显示装置中，不能同时满足这样的必要条件。
如具有环视机构的专利文献1中所述的装置那样，在将使用者的眼睛和头部佩戴型显示装置之间的距离(以下，称为工作距离。)设得较大，利用该间隙确保外界视野的技术手段的情况下，为了确保宽广的外界视野，需要大的工作距离。而且，在现有技术中，如专利文献7中所述的那样，头部佩戴型显示装置的出射光瞳位置在使用者的眼球的瞳孔或其旋转中心附近，因此当工作距离变长时，伴随于此头部佩戴型显示装置的目镜窗的口径成比例地变大，结果，不能实现小型/轻量的头部佩戴型显示装置，还很大地遮蔽了外界视野。此外，当从外部看到佩带者时，眼睛被完全盖住，产生不能传递佩带者自然的表情的问题。
具有透视机构的专利文献8在用于使外界视野和电子影像重叠的光学元件(一般称为合成器(combiner))中使用半透半反镜。在合成器中使用半透半反镜的类型由于半透半反镜而对外界光和电子影像光均有衰减。这样，外界光与电子影像光的利用效率都不好，因此使用这种类型的合成器的头部佩戴型显示装置在得到高亮度的影像的方面，存在亮度不充分、耗电多等的问题。
另一方面，专利文献4在合成器中使用具有仅对特定的波长具有高反射率、对于其它的光具有高透过率的HOE(全息光学元件)。因此，可一并提高外界光和电子影像光的利用效率，但仍然留有电子影像成为单色的问题、和通过HOE观察外界时成为不自然的色调的问题。
此外，专利文献3通过透明的部件在空中支承作为合成器工作的半透半反镜部分，使用者可通过该透明部分而看到外界，不仅实现了透视，而且实现了环视机构。但是，为了确保宽广的外界视野，必须使该透明部分较大，成为特别大型的头部佩戴型显示装置。
此外，专利文献2通过将配置在眼球跟前的光学部件设为柱状的透明部件，实现了小型且确保了宽广视野的环视机构。但是，因为透过该柱状透明部件来观察外界视野的一部分，存在由于不必要反射光而易于产生特别难以观察的眩光的情况。即，如图25所示，例如，当观察远处的水平线方向的山时，来自位于上方的太阳的光线入射进柱状透明支持部件100中，作为不必要光101而观察到在内部反射的光。由此，存在当环视时看到令人不快的像的问题。
发明内容
本发明就是鉴于现有技术的这样的问题点而提出的，其目的在于，提供在移动的使用环境中，具有环视和透视机构，并且小型/轻量、外界视野大、低耗电且电子像的亮度高、易于使用的头部佩戴型显示装置。
达成上述目的的本发明的头部佩戴型显示装置，至少具有：显示元件、目镜光学系统、目镜窗、目镜窗保持部、框体以及用于在使用者的头部固定这些全部的支持部，其特征在于，光源对显示元件进行照明，框体覆盖显示元件，目镜窗保持部将目镜窗保持在使用者的视野内，目镜光学系统形成显示元件显示的显示图像的虚像，目镜窗是向使用者的眼睛射出形成该虚像的光束的窗，构成目镜窗保持部的部件长度在10mm以上，而且除了一部分的突起，该使用者的视轴方向上的投影截面的宽度在4mm以下，构成为环视型。
在该情况下，优选当设显示元件的有效显示面的对角尺寸为D、目镜光学系统的焦距为f时，满足D/f＜0.5。
此外，可利用荧光树脂棒来构成显示元件照明用的光源。
附图说明
图1是从正面观察到的在人的头部佩戴根据本发明一个实施例的头部佩戴型显示器的情形的示意图。
图2(a)示出图1的侧脸，图2(b)是从上面观察的图。
图3是从正面观察到的光导未内置于目镜窗保持部中的结构例的示意图。
图4(a)是图1的结构的光学系统部分的透视立体图，图4(b)是从上侧观察的图。
图5是示出本发明的头部佩戴型图像显示装置的光学系统的基本结构的图。
图6是示出来自外界的光束不被本发明的头部佩戴型图像显示装置完全遮挡，而透过目镜保持部可看到、看清外界像的情况的原理图。
图7是用于说明通过从眼球正面方向移开遮蔽物，可自然地看到外界像的图。
图8是示出内置于目镜窗保持部中的光学系统的结构例的图，图8(a)示出了基本结构，图8(b)示出了构成目镜窗保持部的部件为锥形结构的情况。
图9是示出图8(a)和(b)的结构的视场角的差异的图。
图10是示出在目镜窗保持部内的光路中使用2个反射部件来构成的例子的图。
图11是示出在目镜窗保持部中内置光学系统的情况下利用折射率分布型透镜的例子的图。
图12是示出本发明的显示装置的光学系统的各参数的关系的图。
图13是用于在背光灯中利用外界光的荧光树脂棒的说明图。
图14是示出利用了荧光树脂棒的显示装置的结构例的图。
图15是示出利用了荧光树脂棒的显示装置的结构例的图。
图16是表示将荧光树脂部件和导光板进行组合作为显示面板的背光灯的结构例的图。
图17是示出利用了荧光树脂棒的另一结构例的图。
图18是示出将图17的结构折叠时的情况的图。
图19是示出在眼镜上安装了本发明的头部佩戴型图像显示装置的例子的图。
图20是示出将本发明的头部佩戴型图像显示装置组装入眼镜框中的例子的图。
图21是示出利用了光纤像导的结构例的图。
图22是说明加密光纤像导的结构和作用的图。
图23是图像缩小光纤像导的说明图。
图24是使用了图22这样的加密光纤像导的设备的内容发布的示意图。
图25是用于说明以往例的问题点的图。
具体实施方式
首先，说明本发明的头部佩戴型图像显示装置的实施方式，然后，说明其实施例。
本发明的第一实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其至少由以下部分构成：显示元件；目镜光学系统；目镜窗；目镜窗保持部；框体；以及用于将这些全部固定在使用者头部的支持部，其特征在于，框体覆盖显示元件，目镜窗保持部将目镜窗保持在使用者的视野内，目镜光学系统形成显示元件显示的显示图像的虚像，目镜窗是向使用者的眼睛射出形成该虚像的光束的窗，构成目镜窗保持部的部件在从所述目镜窗到根部10mm以上的范围内，除了一部分的突起，在该使用者的视轴方向上的投影截面的宽度在4mm以下，具有环视功能。
在该情况下，如图1所示，通过将作为位于眼球E的前方的遮蔽物的目镜窗保持部2设为10mm以上的长度，且比人的平均瞳孔直径4mm细，从而，如图6所示，不会完全遮蔽来自外界的光束，而透过目镜保持部2可看到、看清在与目镜窗保持部2的眼球E反向的对面存在的外界像。因为外界光不会通过目镜窗保持部2的内部，因此也不会产生在以往技术中成为问题的不必要反射。即，可得到具有
“轻量且小型”
“没有眩光”
“大的外界视野”
的特征的环视效果。
本发明的第二实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第一、第二实施方式中，构成目镜窗的部件在该使用者的视轴方向上的投影截面的宽度在4mm以下，具有透视功能。
在该情况下，同样地，通过将构成目镜窗的部件设为比人的平均瞳孔直径4mm小，从而，如图6所示，透过目镜窗构成部件可看到、看清在目镜窗构成部件的对面存在的外界像。不从目镜窗射出电子影像的光束，因此可重叠地看清外界像与电子影像。即，可得到透视效果。而且，既不使用半透半反镜也不使用HOE，可实现透视效果，并且还具有
“在电子影像中不产生光量的损失”
“而且，也可显示彩色的电子影像”
的特征。
此外，显示电子影像的部位具有以下作用，即因为来自外界的光束被一部分的目镜窗构成部件遮挡而变暗，从而提高电子图像的视认性。这是因为外界越亮，使用者的眼睛的瞳孔收缩，被遮挡的量增加，因此提高了维持视认性的作用。
本发明的第三实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第一实施方式中，在目镜窗保持部和目镜窗之间，配置有将光轴向使用者的眼睛的方向折弯的全反射的反射镜或者棱镜。
在该情况下，形成平行于脸面的光路，通过全反射的反射镜或棱镜将其折弯，导入到使用者的眼睛，由此可减小头部佩戴型图像显示装置从脸面伸出的量。
本发明的第四实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第一至第三实施方式中，目镜窗保持部被保持为在头部佩戴时配置为大致水平。
在该情况下，虽然从第三者看来框体覆盖脸配置很难看，但通过这样构成，可避免该情况。
本发明的第五实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第三实施方式中，具有能够以目镜窗保持部的长度方向为旋转轴对目镜窗和全反射的反射镜或者目镜窗和全反射的棱镜整体进行旋转调节的旋转机构。
在该情况下，当头部佩戴型图像显示装置的佩戴位置上下偏离时、或者由于使用者的头部形状的个体差异引起电子影像的光路相对于使用者的眼球上下偏离时，通过上述的旋转机构实施旋转调节，可校正该偏离，将电子影像的光路引导到使用者的眼睛。
本发明的第六实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第三实施方式中，具有使用者能够以与显示元件的显示面垂直的方向为旋转轴对显示元件进行旋转调节的旋转机构。
当实施第五实施方式的旋转调节时，通过头部佩戴型图像显示装置观察到的影像左右倾斜。通过以与显示元件的显示面垂直的方向为旋转轴，对显示元件进行旋转调节，可将其调节为正立。
本发明的第七实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第一至第六实施方式中，目镜光学系统的一部分或者全部与目镜窗成为一体。
在该情况下，通过将目镜光学系统的一部分或者全部与目镜窗成为一体，可减少光学元件的部件数，可简化结构，因此可容易地成为第二实施方式那样将目镜窗的结构部件控制在4mm以下宽度的结构。
本发明的第八实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第一至第七实施方式中，目镜光学系统的一部分或者全部内置于目镜窗保持部中。
在该情况下，通过将目镜光学系统内置于目镜窗支持部中，从而无需特别设置容纳目镜光学系统的空间，可将头部佩戴型图像显示装置小型化。
本发明的第九实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第八实施方式中，内置于目镜窗支持部中的目镜光学系统是具有会聚平行光束的作用的光学系统。
当电子影像的光束通过目镜窗支持部的内部时，通过在此内置具有会聚光束的作用的光学系统，可抑制必要的光束扩散，可使光束变细而通过，容易如第一实施方式那样将构成目镜窗支持部的部件设计为4mm以下。
本发明的第十实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第一至第九实施方式中，框体和目镜窗保持部经由全反射的反射镜或棱镜或者图像光纤束(image fiber bundle)而连接。
在该情况下，当经由全反射的反射镜或棱镜或者图像光纤束连接覆盖显示元件的框体和目镜窗保持部时，可在使用者的侧头部侧配置框体。此外，当不使用头部佩戴型图像显示装置时，折弯该部分，可使其紧凑化、易于保管携带。
本发明的第十一实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第一至第十实施方式中，具有照明部，照明部和框体经由全反射的反射镜或棱镜、导光板、或光导而连接。
在该情况下，可将框体配置在使用者的侧头部侧。此外，当不使用头部佩戴型图像显示装置时，折弯该部分，可使其紧凑化、易于保管携带。
本发明的第十二实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第八实施方式中，目镜光学系统由凸透镜构成。
在该情况下，凸透镜的正屈光力形成观察者可观察的显示元件的虚像。
本发明的第十三实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第八至第九实施方式中，目镜光学系统由在径向折射率逐渐变高的光学介质构成。
在该情况下，作为目镜光学系统使用在径向折射率逐渐变高的光学介质，具有会聚光束的作用，因此易于如第一实施方式那样将构成目镜窗支持部的部件设计成4mm以下。
本发明的第十四实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第一至第十三实施方式中，当设显示元件的有效显示面的对角尺寸为D、目镜光学系统的焦距为f时，满足D/f＜0.5。
图12是表示本发明的显示装置的各参数之间的关系的图，当设显示元件的有效显示面的对角尺寸(有效径)为D、电子像视野的半视场角为ω/2、目镜光学系统的焦距为f时，根据近轴光学理论，存在以下关系：
ω/2＝(D/2)/f                        …(1)。
当设主光线可通过使用者的瞳孔的主光线最大倾斜角为ξ、使用者的瞳孔直径为d、工作距离为W时，存在以下关系：
ξ＝(d/2)/W                          …(2)。
一直到周边都可以清楚地观察图像的条件为
ω/2＜ξ                             …(3)，
因此
D/f＜d/W                             …(4)。
在此，室内的使用者的瞳孔直径d最多为5mm左右，此外考虑瞬时的睫毛的干涉等，应确保的工作距离W为10mm左右，因此将d＝5mm、W＝10mm分别代入不等式(4)中时，成为
D/f＜0.5                             …(5)。
在此，通过把显示装置的出射光瞳位置设在目镜窗近旁或者目镜窗与使用者的眼睛的瞳孔之间，可减小观察图像周围的光束的黑框，尽管如此D/f在0.5以上时，也会产生黑框。
这样，通过将本发明的显示装置的光学系统设定为D/f＜0.5的条件，从而成为小型的装置，而且可观察到观察时没有黑框的电子影像。
本发明的第十五实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第十四实施方式中，出射光瞳位置位于目镜窗近旁或者目镜窗与使用者的眼睛的瞳孔之间。
如上所述，通过满足D/f＜0.5、且出射光瞳位置位于目镜窗旁边近旁或者位于目镜窗与使用者的眼睛的瞳孔之间，从而可观察到观察时没有黑框的电子影像。
本发明的第十六实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第一实施方式中，射出显示元件的电子影像形成光束通过目镜窗保持部的外侧。
在电子影像形成光束通过目镜窗保持部内部的情况下，构成目镜窗支持部的部件不能比该光束的直径细。但是，通过使电子影像形成光束通过目镜窗保持部的外侧，构成目镜窗支持部的部件可不受该限制而变细，可以实现更加理想的环视设计。
本发明的第十七实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第一实施方式中，具有对显示元件进行照明的照明用光源，该光源由荧光树脂棒构成。
当荧光树脂棒被外界光照射时，由于自发荧光而发光，该发出的光在棒内部全反射，并从其端面射出。通过将其利用为照射显示元件的照明光源，可减小头部佩戴型图像显示装置的耗电，而且，当外界明亮时，光源亮度也提高，因此可避免电子影像的亮度低于外界亮度而难以看清的问题。
本发明的第十八实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第十七实施方式中，荧光树脂棒的朝向显示元件的相反侧的端面进行了镜面涂层处理或者形成为角隅棱镜(corner cube)形状。
在该情况下，通过将荧光树脂棒的相反侧的端面形成为镜面涂层或者角隅棱镜形状，可反射逃离到相反方向的光，用作为显示元件的照明光。
本发明的第十九实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第十七实施方式中，在荧光树脂棒的侧面不入射外界光侧的侧面上配置有反射镜。
在该情况下，通过在不是入射侧的侧面设置反射镜，使得从荧光树脂棒的侧面入射的、没有照射到荧光物质而透过的光再次入射进荧光树脂棒，从而可提高光的利用率。
本发明的第二十实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第一至第十九实施方式中，通过使用者的眼睛和目镜窗之间的位置关系，眼睛的视轴不与目镜窗重合，目镜窗的主光线入射进瞳孔径内。
在该情况下，当在视轴上配置显示装置的框体时，看起来变暗的外界的一部分与电子影像重合，通过将显示装置按照上述方式从视轴上移开，外界的变暗的区域和电子影像偏移开显示，因此在更加自然地合成显示正面方向的外界景色和电子影像的情况下是有效的。
本发明的第二十一实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第一实施方式中，构成目镜窗保持部的部件是目镜窗侧细、显示元件侧粗的锥形结构的部件。
通过将构成目镜窗保持部的部件的目镜窗部分设为4mm以下，环视功能和透视功能有效，但小型显示元件成为制造的难度高、成本上升的原因，因此通过将目镜窗部分保持4mm以下的细度，而将远离眼球的根部变粗，可保持环视功能和透视功能，且可使用显示元件的尺寸较大的元件。
本发明的第二十二实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第一实施方式中，通过目镜窗保持部和目镜窗来观察通过光纤像导(fiber-optic image guide)传送显示元件的影像而形成的二次影像。
在该情况下，通过设为利用光纤像导传送显示元件的影像，形成二次影像，对其进行观察的结构，从而显示元件或电路基板类可离开眼睛，可减少佩戴时的外观上的不自然度。
本发明的第二十三实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第二十二实施方式中，作为光纤像导使用不规则地排列的加密光纤像导，与该光纤像导相对应地，在显示元件上显示影像，使得可作为影像观察二次影像。
在该情况下，通过对每个终端以不规则的模式传送影像的加密光纤像导，即使在各终端上显示相同的影像时，由于终端不同，在显示元件(一次影像)上显示的影像图形不同。因此，在将按照某一终端作成的影像显示数据复制到其它终端直接显示的情况下，在其它终端只能观察到完全无法理解的影像。
本发明的第二十四实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第二十二实施方式中，使得入射侧和出射侧的光纤像导的各像素的间距不同，以使得通过光纤像导传送的二次影像尺寸比显示元件上的影像尺寸小。
目镜窗保持部和目镜窗为4mm以下的细的尺寸，但适合于此的小型显示元件成为难以制造、成本上升的原因，因此通过改变光纤像导两端面的像素阵列的间距，可形成比显示元件的影像尺寸小的二次影像，其结果，可利用较大的显示元件，因此可减低成本。
本发明的第二十五实施方式的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在第一至第二十四实施方式中，包含显示元件的显示部、目镜窗保持部、目镜光学系统和目镜窗内置于眼镜框中。
本发明的头部佩戴型图像显示装置可小型化、轻量化，因此可与眼镜一体地将其主要部分内置于眼镜中。
以下，对于本发明的头部佩戴型图像显示装置的几个实施例进行说明。
图1是从正面观察到的在人的头部M佩戴了根据本发明的一个实施例的头部佩戴型显示器(图像显示装置)1的样子的示意图。此外，图2(a)是表示图1的情况下的脸侧面的图，(b)是从上面观察到的图。该例子是利用小型的耳机型的头部支持部10的例子。在图1、2中，内置有用于可观察位于脸端部的显示面板的光导的目镜窗保持部2从头部支持部10延伸到眼球E前面附近。通过从该目镜窗保持部2的前端部的目镜窗4观察，可确认所显示的图像。此时，为了不妨碍观察外界景色，将位于眼球正面范围(参照图1)内的部件全部设为宽度4mm以下。
在此，对将位于眼球正面范围内的部件全部设定为宽度4mm以下的理由进行说明。人的瞳孔直径根据亮度在2～8mm之间变化。当配置在眼球正面的遮蔽物比瞳孔直径小的情况下，远方的景色不会被遮蔽物遮挡，可进行观察。在此，以平均的瞳孔直径尺寸为基准，通过将构成作为位于眼球正面范围内的框体部件的目镜窗保持部2的部件设为4mm以下的尺寸，从而在几乎所有的通常使用环境中，可在不遮挡外界的情况下进行观察。
此外，在图1、2的例子中，棒状延伸的头部支持部10可以通过后记的荧光树脂棒来形成。此外，在耳机型的头部支持部10内，也可以内置辅助照明光源或显示面板驱动基板、各种控制基板、各种信息处理基板、存储器、通信功能、扬声器、操作接口等。
图3是从正面观察到的光导未内置于目镜窗保持部2中的结构例的示意图。由保持在头部支持部10上的安装有显示面板的影像射出部11、保持在头部支持部10上的用于保持目镜光学系统5的目镜窗保持部2、以及保持在目镜窗保持部2上的目镜光学系统5构成，来自显示面板的射出光不通过目镜窗保持部2的内侧，而通过外侧即空中，直接入射到目镜光学系统5中。该情况下的目镜窗保持部2也设定为从眼球正面范围来看，宽度4mm以下，长度10mm以上。
该图3的情况在图1～图2的结构的效果之上，通过将目镜窗保持部2配置在光路外，可远离视野中心，可更加自然地观察外界和电子图像的双方。
图4(a)是图1的结构的光学系统部分的透视立体图，图4(b)是从上侧观察到的图。从内置于目镜窗保持部2的入射端近旁的显示面板3射出的影像光通过目镜窗保持部2的内部，通过反射材料6改变方向，而从目镜窗4向眼球E方向射出。观察者通过观察该目镜窗4，可观察到显示在显示面板3上的图像。目镜窗保持部2的左端实际上与头部支持部10连着，成为被头部M所保持的结构。此时，从观察者方向观察，目镜窗保持部2的宽度在4mm以下，目镜窗保持部2的长度在10mm以上。该情况下的反射部件只要是反射光线的部件，任何部件均可，例如可利用棱镜、反射镜等。此外，该情况下的显示面板3只要是小型的显示面板，任何面板均可，例如可利用透过型或者反射型的液晶显示元件、自发光型的有机EL元件、无机EL等。
图5中表示本发明的头部佩戴型图像显示装置的光学系统的基本结构。通过把配置在比近点调节极限更近位置处的显示面板3通过目镜5向眼球E投影其影像光，观察者可扩大观察作为显示面板3的虚像的空中像3’。通过这样的结构，即使使用小型的显示元件(显示面板3)，也能够以大的观察视场角观察该显示像。
该情况下的目镜镜5只要是具有正屈光力的光学系统即可，可以是任意系统，例如可利用凸透镜、凹面镜、折射率不均匀的透镜等。此外，目镜镜5可使用组合多个具有正的或负的屈光力的光学元件形成正透镜组的结构。
图6是用于使用示意图来说明根据本发明的显示装置的外界遮蔽的样子的图。在图6中，示出了即使遮蔽物(在此为显示装置的框体。主要与图1～图4的目镜窗保持部2对应。)在眼球E正面的情况下，在遮蔽物比瞳孔直径细的情况下，也不会完全遮蔽远方的外界像的原理。在此，当把来自远方的某一点的光设为入射光时，则其作为大致平行的光入射到眼球E中。此时，如果遮蔽物比瞳孔直径小，则平行光的一部分通过瞳孔，在视网膜上的对应点成像。因此，即使在眼球正面存在遮蔽物(显示装置的框体)等，只要是粗细比瞳孔直径小的遮蔽物，就可以在不损失外界信息的情况下进行观察(成为透视)。
在图6中，当外界变亮使用者的瞳孔收缩的情况下，引起眼球正面方向的外界视野被隔断、无法看见外界视野的现象。因此，在此，如图7(a)所示，当将遮蔽物(显示装置的框体)从眼球正面(视轴)方向移开时，可更加自然地观察外界像。而且，此时，尽管遮蔽物配置在瞳孔的一端，也可在眼球正面方向观察到显示装置的空中像(虚像)，也得到完全的透视效果。即，例如图7(b)中的光路图所示，通过使观察外界的使用者的眼球光轴(视轴)与本发明的显示装置的光轴互相平行，从而看作在外界像上重叠本发明的显示装置显示的像(成为透视)。
以上这样，通过将作为位于眼球E的前方的遮蔽物的目镜窗保持部2设为10mm以上的长度，且比人的平均瞳孔直径4mm细，可如图6所示那样，不会完全遮蔽来自外界的光束，犹如透过目镜保持部2那样可观察、看清存在于与目镜窗保持部2的眼球E相反方向的外界像。因为外界光不通过目镜窗保持部2的内部，所以不产生现有技术中成为问题的不必要反射。即，
可得到具有以下特征的环视效果：
“轻量且小型”
“没有眩光”
“较大的外界视野”。
以下，示出内置于目镜窗保持部2中的光学系统的结构例。图8(a)是表示基本结构的图，由对来自显示面板3的光进行引导的目镜窗保持部2、向眼球方向改变光的方向的反射部件6、以及目镜镜5构成。根据该构造，通过尽量将大的体积大的显示面板3远离眼球，可使包含在眼球正面范围内的部位的宽度变细。
但是，如果是图8(a)的结构，则显示面板3的尺寸受到构成目镜窗保持部2的部件的直径限制，当目镜窗保持部2变长时，存在不能把显示画面的视场角取得大的问题。于是，如图8(b)所示，通过将构成目镜窗保持部2的部件形成为锥形结构，通过使位于眼球正面范围内的部分尽量变细、使显示面板3的部分加大，可使用易于制造的尺寸的显示面板3，视场角也可以变大。
图9(a)、(b)是表示图8(a)和(b)的结构的视场角的差异的图。图9(a)为与目镜窗保持部2同一直径的框体21的结构，图9(b)是锥形结构的框体22，且目镜镜5侧变细、显示面板3侧变大。根据图9的比较，例如，以从框体21、22的中央附近直到目镜5进入眼球正面范围为条件进行考虑，则在图9(a)、(b)的任一方眼球正面范围内的框体的直径设为在4mm以下时，图9(b)的锥体结构的框体22一方视场角可以加大，显示面板3也可变大。其中，图9中以标号21示出光轴，以标号22示出来自显示面板3的端部的光线。
这样，通过尽量使得眼球正面范围内的框体变细，可更加清晰地观察外界。此外，由于可以把显示面板3增大，可增大视场角，可更多地形成可提示的信息量，并且显示面板3的制造也变得容易。
图10是在目镜窗保持部2内的光路中使用2个反射部件6、6’来构成的例子的图，通过2个反射部件6、6’将光路折弯2次，有时对背光灯的配置、与头部支持部10之间的连接有利。即，通过2次折弯光路，可提高布局上的自由度。
图11表示在目镜窗保持部2中内置光学系统的情况下，作为该光学系统利用折射率分布型透镜23的例子的图，通过使用这样的折射率分布型透镜23，与以通常的凸透镜来构成目镜光学系统相比，可通过细的目镜窗保持部2的直径来实现视场角大的显示面。即，图11(b)示出以通常的目镜(凸透镜)5来构成目镜光学系统的情况的视场角，图11(c)中示出以折射率分布透镜23来构成的情况下的视场角，关注从显示面板3的端部射出、通过目镜窗中央的光线22，在两结构中均传过光导从目镜窗射出，但当观察图11(c)的由折射率分布透镜23构成的一方时，光线22在光导中逐渐改变方向，与此相对，在由通常的目镜5构成的图11(b)的结构中，光线22直线前进，因此射出时的视角(视场角)不同，可以明了利用了图11(c)的折射率分布透镜23的一方视场角变大。
这样，通过在目镜窗保持部2内在目镜光学系统中使用折射率分布型透镜23，可通过更细的直径来实现较大的视场角。
在此，讨论显示面板3的有效直径和目镜5的焦距之间的关系。图12中示出本发明的显示装置的光学系统的各参数之间的关系。当把显示元件的有效显示面的对角尺寸(有效直径)设为D、电子像视野的半视场角设为ω/2、目镜光学系统的焦距设为f时，根据近轴光学理论，存在以下关系：
ω/2＝(D/2)/f                      …(1)。
当把主光线可通过使用者的瞳孔的主光线最大倾斜角设为ξ，把使用者的瞳孔直径设为d、把工作距离设为W时，存在以下关系：
ξ＝(d/2)/W                        …(2)。
一直到周边都可以清楚地看到图像的条件为：
ω/2＜ξ                           …(3)，
因此，D/f＜d/W                     …(4)。
其中，室内的使用者的瞳孔的直径d最大为5mm左右，，此外考虑瞬时的睫毛的干涉等，需确保的工作距离W为10mm左右，因此把d＝5mm、W＝10mm分别代入不等式(4)中，得到
D/f＜0.5                           …(5)。
通过把显示装置的出射光瞳位置设置在目镜窗近旁或者目镜窗与使用者的眼镜的瞳孔之间，可减小观察图像周边的光束的黑框，但如果D/f在不等式(5)的上限的0.5以上，则产生黑框。
这样，通过在本发明的显示装置的光学系统中设定D/f＜0.5的条件，在成为小型的装置的同时，可观察到在观察时没有黑框的电子影像。
此外，优选本发明的显示装置的显示面板3的照明用的光源利用外界光。此时，可使用荧光树脂棒来构成该照明光源。以下，示出该例子。
图13是关于用于在背光灯中利用外界光的荧光树脂棒的说明图。荧光树脂棒30是指将包含荧光物质41的树脂加工成棒状的部件。当外界光42从侧面等入射到该荧光树脂棒30时，被荧光物质41吸收，接着以荧光物质41作为光源发出光。此时该部件为棒状，在内部发出的光43在内部的侧面反复进行全反射，并从棒端面射出。即，在棒内部发光且被封闭在棒内部的光从棒端面射出，因此棒端面非常亮地发光。同样地，与用作为背光灯一侧的端面相反方向的端面也发光，但是通过将不利用的端面设为反射镜44，所反射的光仅从利用侧的端面射出，因此，可有效地利用背光灯的光。此外，作为反射镜44，可以在棒端面上蒸镀金属薄膜，也可以是角隅棱镜那样的利用全反射的棱镜。
而且，从加工为棒状的部件的侧面入射的外界光42也会未被荧光物质41吸收，不满足棒的全反射条件的光从侧面漏出，但通过在外界光42非入射侧或者佩戴时作为内侧的部分处配置反射镜45，从而可再利用未被利用的光中的一部分。
此外，当把利用了该结构的照明用作为显示面板3的照明光46时，根据外界的亮度照明光46的亮度变化。此现象一般在透视功能使用时，与当外界越亮时需要更加亮的照明，当外界暗时，少的照明即可的利用情景一致。
图14、15是表示利用了这样的荧光树脂棒30的显示装置的结构例的图。二者均将从荧光树脂棒30端面射出的照明光入射到显示面板31或者36中，显示面板31或者36的影像光在目镜窗保持部2内导光，从目镜窗4中射出。在此，荧光树脂棒30与头部支持部10连接，或者，荧光树脂棒30自身成为头部支持部10。
图14(a)、(b)、图15(a)是利用了透过型显示面板31的结构，图15(b)是利用了反射型显示面板36的结构。在图15(b)的情况下，为了使照明光46从反射型显示面板36的前面入射，在反射型显示面板36的显示侧配置半透半反镜等的光路分离光学元件49。
图16是表示将荧光树脂部件和导光板进行组合作为显示面板的背光灯的结构例的图，图16(a)通过在构成为板状的荧光树脂板30’的一部分上设置出射槽47，从该部分射出光，作为显示面板31的背光灯。图16(b)是将从荧光树脂棒30的一端射出的光入射到与荧光树脂棒30连接的另一部件的导光板48上，导光板48通过从其侧面向显示面板31方向射出所引导的光的功能，对显示面板31进行照明。这样，通过组合荧光树脂部件和导光板，可将外界光用作为显示面板用照明。此外，通过这样的导光板，即使在荧光树脂棒端面比显示面板小时，也可均匀地照明整个显示面板。
这样，通过利用荧光树脂部件作为背光灯，可在显示面板的照明中利用外界光，因此可低耗电化，此外，与外界的亮度相对应照明光量自然地变化，因此无需安装特殊的传感器即可根据利用环境，进行适当的照明。此外，可价廉地构成利用外界光的背光灯。
图17表示利用了荧光树脂棒30的另一结构例。在图17中，使用透过型液晶显示元件31作为显示元件，在该显示元件31的照明中使用上述的荧光树脂棒30，荧光树脂棒30被外界光照射，通过自发荧光而发光，该发出的光在荧光树脂棒30内部全反射并从其端面射出，经由反射棱镜33和照明用透镜32，由该自发荧光实现的照明光照明显示元件31。荧光树脂棒30的非透过型液晶显示元件31侧的端面设为全反射棱镜(角隅棱镜)34的形状，折返与显示元件31反向行进的荧光进行再利用。并且，在该例子中，在显示元件31和目镜窗4之间配置一端为90°全反射型的透明棒9，在透明棒9的光路90°弯曲的射出端的目镜窗4位置处贴有构成目镜的凸透镜15，其构成为全部被目镜窗保持部2覆盖。因此，目镜的凸透镜15和目镜窗4成为一体。在该例子中，荧光树脂棒30被用作为照射显示元件31的照明光源，可减小头部佩戴型图像显示装置的耗电，而且，当外界亮时，光源亮度也上升，因此可避免电子影像亮度比外界的亮度弱而难以看清的问题。此外，在图17的例子中，荧光树脂棒30在未使用时，如图18所示，可以以铰链旋转轴35为中心向箭头方向折叠而收纳。通过这样构成，即使在搭载在眼镜上的状态下，也可以与眼镜一起折叠收纳。
图19是表示在通常使用的眼镜上安装了本发明的头部佩戴型图像显示装置的例子的图。沿着眼镜框50配置荧光树脂棒30，来自其端面的光被反射部件折弯90°一次，入射到显示面板31上，将来自显示面板31的影像光向目镜窗保持部2内引导，并从目镜窗4射出。此时，荧光树脂棒30的另一端面为了提高光的利用效率也可设置反射镜44，此外，在外界光42不照射的眼镜框50和荧光树脂棒30之间的边界处也可设置反射镜45。而且，通过利用辅助光源37，在完全黑暗中也可利用。在此，在荧光设置棒30的另一端配置辅助光源37，可切换反射镜44和辅助光源37来使用。
辅助光源37发出的光的波长可以与可有效地激励荧光树脂棒30的荧光物质的波长范围抑制。由此，荧光树脂棒30被来自辅助光源37的辅助光有效地激励，通过该荧光来照明显示面板31，因此辅助光源37可以通过较少的耗电来实现明亮的照明。
或者，辅助光源37发出的光的波长可以避开荧光树脂棒30的吸收度大的波长范围，由此辅助光源37发出的光可以不被荧光树脂棒30吸收而照明显示面板31，因此辅助光源37可以通过较少的耗电来实现明亮的照明。
而且，辅助光源37发出的光的颜色可设为与荧光树脂棒30发出的荧光色不同的颜色，在促使使用者注意时，使该辅助光源37闪烁。通过该闪烁，使用者观察的图像不仅是其亮度，而且颜色也变化，容易被注意到。
此外，在将荧光树脂棒30配置在头部侧面时，在外界光照射不到的部分、头部和荧光树脂棒30之间即使配置电气基板和布线等，也不会妨碍外界光的入射。
这样，通过在通常的眼镜上安装本发明的头部佩戴型图像显示装置，平常使用眼镜的人也可使用本发明的头部佩戴型图像显示装置。此外，此时，通过设置辅助光源，也可应对暗的环境。而且，使用荧光树脂棒作为利用外界光的照明光源，通过考虑该荧光树脂的吸收波长来选定辅助光源，实现低耗电化。通过使用与该荧光树脂的荧光色不同的波长的辅助光源，可用作为唤起注意的信号。而且，通过在荧光树脂棒的外光入射部的相反侧配设布线、基板类，不会妨碍外光入射。
图20是表示将本发明的头部佩戴型图像显示装置组装入眼镜框的例子的图。目镜窗保持部2组装入眼镜框50内部，在图中在眼镜镜片51的中央下部有目镜窗4，射出影像光。这样，通过一开始即在眼镜框上组装上本发明的头部佩戴型图像显示装置，无需烦杂的佩戴作业、无需佩戴机构等，因此可实现更加自然的设计。
图21是利用了光纤像导的结构例的图。在头部佩戴型图像显示装置中，消除佩戴时的烦琐性是重要的，为此，期待配置在眼睛附近的部件尽可能的小。通常，在眼睛附近配置显示面板，眼睛附近的装置变得大型化。于是，将显示面板3从眼睛处离开，通过光纤像导55来将显示面板3的影像传送到眼睛附近，把传送的影像作为二次影像，通过光学系统对该二次影像进行放大观察，可极力减小配置在眼睛附近的装置。此外，光纤像导55具有一定程度的柔软性，因此可折弯使用，成为易于与各种设计和调整机构相对应的结构。
此外，在图21中示出了从无线连接的控制器56接收影像和信息，在显示面板3上显示的情形。在此所说的控制器56可以是专用的控制器或便携电话、便携式信息设备(PDA)等的任何一个。
以上这样，通过使用光纤像导作为二次影像来传送显示面板的影像，显示面板或布线、电气基板类无需配置在眼睛附近，可以防止对佩戴感和设计带来不好影响的眼睛附近的装置的大型化。此外，光纤像导具有一定程度的柔软性，因此可折弯使用，易于与各种设计和调整机构相对应。
在图21这样的结构中，当普及基于无线的影像和信息交换时，会产生信息泄漏的问题。也会产生仅用电气或者软件对策存在不安全的情况。在该情况下有效的是组装了加密光纤像导的头部佩戴型图像显示装置。图22是说明加密光纤像导57的结构和作用的图，在通常的光纤像导中，在显示面板3上显示的图像以原样的图形来传送。例如，对于显示面板3上的1个像素配置1根光纤，原样维持像素的相对配置来传送影像。在此所说的加密光纤像导是指对显示面板3上的1个像素分配1根光纤58，在传送的途中，通过随机替换光纤58的相对配置，来显示与显示面板3上的影像完全不同的图形的影像。在图中，虽然在显示面板3上显示了完全不成意思的图像，传送图像的光纤58的配置在途中相互替换，因此在传送后的二次影像上显示文字“F”。
通过预先调查显示面板3上的像素和传送的二次影像上的像素之间的对应关系，以像素为单位替换在显示面板3上实际显示的影像，以使作为二次影像看到整齐的影像。从控制器56侧以无线信号发送作为该替换后的影像的完全不成意思的图像信息，因此即使他人在旁边接收，该人也只能看到完全不成意思的影像，因此保证了安全性。此外，该加密光纤像导57为每个产品而不同的固有的配置，即使使用相同产品，他人也无法从旁边接收(图24)。
这样，从与显示部另外构成的控制器(图像数据发送部)通过无线电发送影像和信息时，在软件、电气安全对策之上，在物理(光学)结构上也提高了安全性。
图23是图像缩小光纤像导55’的说明图。在现有的技术中，难以制造非常小的显示面板，成本高。但是，使用制造容易的尺寸的显示面板，尽量在不妨碍的部分佩戴，通过图像缩小光纤像导55’形成比显示面板3更小的二次影像，通过光学系统观察该图像，在使用较大的显示面板的同时，可实现在眼睛附近紧凑的佩戴感的头部佩戴型图像显示装置。
这样，通过利用图像缩小光纤像导，可在眼睛附近显示比实际的显示面板小的影像作为二次影像。本发明的头部佩戴型图像显示装置使用极端小的类型的显示面板作为显示面板，但由此可使用容易制造且成本低的稍大的显示面板。
图24是使用了图22这样的加密光纤像导的设备的内容发布的示意图。有产品No.1～3的产品，在各自中加密光纤像导的配置不同，对其进行解析编码后成为密钥。内容发布中心具有与各个产品No.对应的密钥的信息，根据该信息对视频信号进行图像处理。然后，向持有对应的产品No.的人发布图像处理后的内容数据。通过这些处理，该内容数据只能在具有某一特定的No.的产品上才能看到，即使在得到对其它产品的复制或者不正当地得到了内容的情况下，在用其它产品进行再现的情况下，为完全不成意思的图像。因此，可解决在数字内容发布时成为问题的非法复制或非法使用的问题。
以上的本发明的头部佩戴型图像显示装置例如可如以下这样构成。
[1]一种头部佩戴型图像显示装置，其至少由以下部分构成：显示元件；目镜光学系统；目镜窗；目镜窗保持部；框体；以及用于将这些全部固定在使用者头部的支持部，其特征在于，框体覆盖显示元件，目镜窗保持部将目镜窗保持在使用者的视野内，目镜光学系统形成显示元件显示的显示图像的虚像，目镜窗是向使用者的眼睛射出形成该虚像的光束的窗，构成目镜窗保持部的部件在从所述目镜窗向着根部10mm以上的范围内，除了一部分的突起，在该使用者的视轴方向的投影截面的宽度在4mm以下，具有环视功能。
[2]根据上述1所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，构成目镜窗的部件在该使用者的视轴方向的投影截面的宽度在4mm以下，具有透视功能。
[3]根据上述1或2所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在目镜窗保持部和目镜窗之间，配置有将光轴向使用者的眼的方向折弯的全反射的反射镜或者棱镜。
[4]根据上述1至3中的任一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，目镜窗保持部被保持为在头部佩戴时配置为大致水平。
[5]根据上述3所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，具有能够以目镜窗保持部的长度方向为旋转轴对目镜窗和全反射的反射镜或者目镜窗和全反射的棱镜整体进行旋转调节的旋转机构。
[6]根据上述3所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，具有使用者可以以与显示元件的显示面垂直的方向为旋转轴对显示元件进行旋转调节的旋转机构。
[7]根据上述1至6中的任一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，目镜光学系统的一部分或者全部与目镜窗成为一体。
[8]根据上述1至7中的任一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，目镜光学系统的一部分或者全部内置于目镜窗保持部中。
[9]根据上述8所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，内置于目镜窗支持部中的目镜光学系统是具有会聚平行光束的作用的光学系统。
[10]根据上述1至9中任一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，框体和目镜窗保持部经由全反射的反射镜或棱镜或者光纤像导而连接。
[11]根据上述1至10中任一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，具有照明部，照明部和框体经由全反射的反射镜或棱镜、导光板、或光导而连接。
[12]根据上述8所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，目镜光学系统由凸透镜构成。
[13]根据上述8或9所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，目镜光学系统由在径向上折射率逐渐变高的光学介质构成。
[14]根据上述1至13中的任一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，当设显示元件的有效显示面的对角尺寸为D、目镜光学系统的焦距为f时，满足D/f＜0.5。
[15]根据上述14所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，出射光瞳位置位于目镜窗近旁或者在目镜窗与使用者的眼睛的瞳孔之间。
[16]根据上述1所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，射出显示元件的电子影像形成光束通过目镜窗保持部的外侧。
[17]根据上述1所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，具有对显示元件进行照明的照明用光源，该光源由荧光树脂棒构成。
[18]根据上述17所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，荧光树脂棒的朝向与显示面板相反侧的端面经过了镜面涂层处理或者形成为角隅棱镜形状。
[19]根据上述17所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在荧光树脂棒的侧面不入射外界光侧的侧面上配置有反射镜。
[20]根据上述1至19中的任一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，通过使用者的眼睛和目镜窗之间的位置关系，眼睛的视轴不与目镜窗重合，目镜窗的主光线入射进瞳孔径内。
[21]根据上述1所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，构成目镜窗保持部的部件是目镜窗侧细、显示元件侧粗的锥形结构的部件。
[22]根据上述1所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，通过目镜窗保持部和目镜窗观察通过光纤像导传送显示元件的影像而形成的二次影像。
[23]根据上述22所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，作为光纤像导使用不规则地排列的加密光纤像导，与该加密光纤像导相对应地，在显示元件上显示影像，以能够作为影像观察到二次影像。
[24]根据上述22所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，使得在入射侧和出射侧的光纤像导的各像素的间距不同，以使得通过光纤像导传送的二次影像尺寸比显示元件上的影像尺寸小。
[25]根据上述1至24中任一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，包含显示元件的显示部、目镜窗保持部、目镜光学系统和目镜窗内置于眼镜框中。
产业上的利用可能性
在本发明的头部佩戴型图像显示装置中，构成目镜窗保持部的部件在使用者视轴方向的投影截面的宽度设为4mm以下，该目镜窗保持部件比人的平均瞳孔径(4mm)细，即使在视野内配置装置，也不会完全遮住外界，可得到透视效果。而且，不使用半透半反镜，没有光量的损失，因此可观察到明亮的电子图像。此外，显示电子图像的部位由于来自外界的光束被一部分目镜窗保持部结构部件遮挡而变暗，具有使电子图像的可见性变好的作用。而且，除了显示电子图像的部位，其它的外界视野均不会被遮挡，因此可取得与未使用本发明的装置时相同的亮度而得到明亮的视野。此外，因为是比瞳孔直径还细的装置，从外部看不会完全盖住佩戴者的眼睛，可传递更加自然的表情。

Claims (25)

1.一种头部佩戴型图像显示装置，其至少由以下部分构成：显示元件；目镜光学系统；目镜窗；目镜窗保持部；框体；以及用于将这些全部固定在使用者头部的支持部，其特征在于，框体覆盖显示元件，目镜窗保持部将目镜窗保持在使用者的视野内，目镜光学系统形成显示元件显示的显示图像的虚像，目镜窗是向使用者的眼睛射出形成该虚像的光束的窗，构成目镜窗保持部的部件在从所述目镜窗向着根部10mm以上的范围内，除了一部分的突起，在该使用者的视轴方向上的投影截面的宽度在4mm以下，具有环视功能。
2.根据权利要求1所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，构成目镜窗的部件在该使用者的视轴方向上的投影截面的宽度在4mm以下，具有透视功能。
3.根据权利要求1或2所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在目镜窗保持部和目镜窗之间，配置有将光轴向使用者的眼睛的方向折弯的全反射的反射镜或者棱镜。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，目镜窗保持部被保持为在头部佩戴时配置为大致水平。
5.根据权利要求3所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，具有能够以目镜窗保持部的长度方向为旋转轴对目镜窗和全反射的反射镜或者目镜窗和全反射的棱镜整体进行旋转调节的旋转机构。
6.根据权利要求3所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，具有使用者可以以与显示元件的显示面垂直的方向为旋转轴对显示元件进行旋转调节的旋转机构。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，目镜光学系统的一部分或者全部与目镜窗成为一体。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，目镜光学系统的一部分或者全部内置于目镜窗保持部中。
9.根据权利要求8所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，内置于目镜窗支持部中的目镜光学系统是具有会聚平行光束的作用的光学系统。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，框体和目镜窗保持部经由全反射的反射镜或棱镜或者光纤像导而连接。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，具有照明部，照明部和框体经由全反射的反射镜或棱镜、导光板、或光导而连接。
12.根据权利要求8所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，目镜光学系统由凸透镜构成。
13.根据权利要求8或9所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，目镜光学系统由在径向上折射率逐渐变高的光学介质构成。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，当设显示元件的有效显示面的对角尺寸为D、目镜光学系统的焦距为f时，满足D/f＜0.5。
15.根据权利要求14所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，出射光瞳位置位于目镜窗近旁或者在目镜窗与使用者的眼睛的瞳孔之间。
16.根据权利要求1所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，射出显示元件的电子影像形成光束通过目镜窗保持部的外侧。
17.根据权利要求1所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，具有对显示元件进行照明的照明用光源，该光源由荧光树脂棒构成。
18.根据权利要求17所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，荧光树脂棒的朝向与显示面板相反侧的端面经过了镜面涂层处理或者形成为角隅棱镜形状。
19.根据权利要求17所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，在荧光树脂棒的侧面不入射外界光侧的侧面上配置有反射镜。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，通过使用者的眼睛和目镜窗之间的位置关系，眼睛的视轴不与目镜窗重合，目镜窗的主光线入射进瞳孔径内。
21.根据权利要求1所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，构成目镜窗保持部的部件是目镜窗侧细、显示元件侧粗的锥形结构的部件。
22.根据权利要求1所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，通过目镜窗保持部和目镜窗观察通过光纤像导传送显示元件的影像而形成的二次影像。
23.根据权利要求22所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，作为光纤像导使用不规则地排列的加密光纤像导，与该加密光纤像导相对应地，在显示元件上显示影像，以能够作为影像观察到二次影像。
24.根据权利要求22所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，使得入射侧和出射侧的光纤像导的各像素的间距不同，以使得通过光纤像导传送的二次影像尺寸比显示元件上的影像尺寸小。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的头部佩戴型图像显示装置，其特征在于，包含显示元件的显示部、目镜窗保持部、目镜光学系统和目镜窗内置于眼镜框中。
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