JPWO2014168010A1 - 画像表示装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

表示装置は、観察者１０の頭部に装着されるフレーム２０、及び、フレーム２０に取り付けられた画像表示装置２０を備えており、画像表示装置３０は、画像形成装置４０、画像形成装置４０からの画像を観察者の瞳に導く光学系５０、及び、画像形成装置４０を支持する支持部材６０1を備えており、画像の第１の方向に対応した支持部材の６０1方向をＸ方向、第１の方向と異なる画像の第２の方向に対応した支持部材６０1の方向をＹ方向としたとき、画像形成装置４０を支持する支持部材６０の支持面６１はＸ方向及び／又はＹ方向に沿って湾曲しており、以て、画像形成装置４０は湾曲している。

Description

本開示は、画像表示装置、及び、係る画像表示装置を備えた表示装置、より具体的には、例えば頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ，Head Mounted Display）として用いることができる表示装置に関する。

画像形成装置によって形成された２次元画像を虚像光学系により拡大虚像として観察者に観察させるための虚像表示装置（表示装置）が、例えば、特開平５−１３４２０８から周知である。

この特開平５−１３４２０８に開示された技術において、虚像表示装置は、偏光板を介してレンズによりコリメートされた光源からの光によって液晶表示部を照明し、照明された液晶表示部の画像光がレンズ群により第一の焦点に集光され、そして集光された光は、凹面ミラーで反射され、偏光板を介して瞳の水晶体前面で第二の焦点に集光され、網膜に到達する。これによって、ユーザは、映像を観察することができる。

特開平５−１３４２０８

ところで、特開平５−１３４２０８に開示された技術において、虚像表示装置は複数の光学系（レンズ、レンズ群及び凹面ミラー）から構成されているため、虚像表示装置としては、まだまだ大きく、小型、軽量という点において不十分である。

従って、本開示の目的は、小型、軽量でありながら、大きな視野角を達成するための簡素な構成、構造を有する画像形成装置を備えた画像表示装置、及び、係る画像表示装置を備えた表示装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本開示の表示装置は、
（イ）フレーム、及び、
（ロ）フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えており、
画像表示装置は、
（Ａ）画像形成装置、
（Ｂ）画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、及び、
（Ｃ）画像形成装置を支持する支持部材、
を備えており、
画像の第１の方向に対応した支持部材の方向をＸ方向、第１の方向と異なる画像の第２の方向に対応した支持部材の方向をＹ方向としたとき、画像形成装置を支持する支持部材の支持面はＸ方向、又は、Ｙ方向、又は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って湾曲しており、以て、画像形成装置は湾曲している。

上記の目的を達成するための本開示の画像表示装置は、
（Ａ）画像形成装置、
（Ｂ）画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、及び、
（Ｃ）画像形成装置を支持する支持部材、
を備えており、
画像の第１の方向に対応した支持部材の方向をＸ方向、第１の方向と異なる画像の第２の方向に対応した支持部材の方向をＹ方向としたとき、画像形成装置を支持する支持部材の支持面はＸ方向、又は、Ｙ方向、又は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って湾曲しており、以て、画像形成装置は湾曲している。

本開示の表示装置あるいは画像表示装置は、支持面がＸ方向及び／又はＹ方向に沿って湾曲した支持部材を備えているので、簡素な構成、構造に基づき画像形成装置を湾曲させることができる。そして、画像形成装置が湾曲しているので、例えば、画像形成装置の中心部から出射される光の光路長と、画像形成装置の表示領域の縁部から出射される光の光路長との間の光路長差を小さくすることができる結果、小型、軽量でありながら、大きな視野角を達成することができる。

図１は、観察者が表示装置を装着したときの表示装置の要部の透視図である。 図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ、実施例１の表示装置を装着した観察者を正面から眺めた表示装置の要部の透視図、及び、表示装置を装着した観察者を側面から眺めた表示装置の要部の透視図である。 図３Ａは、実施例１の表示装置を構成する支持部材及び画像形成装置の模式的な断面図であり、図３Ｂは、支持部材の模式的な断面図であり、図３Ｃは、支持部材及び画像形成装置の模式的な平面図である。 図４Ａ並びに図４Ｂは、実施例１の表示装置を構成する支持部材及び画像形成装置の図３Ａの矢印Ａ’−Ａ’に沿った模式的な断面図、並びに、支持部材の図３Ｂの矢印Ｂ’−Ｂ’に沿った模式的な断面図である。 図５Ａは、実施例２の表示装置を構成する支持部材及び画像形成装置の模式的な断面図であり、図５Ｂは、支持部材の模式的な断面図であり、図５Ｃは、支持部材及び画像形成装置の模式的な平面図であり、図５Ｄは、支持部材及び画像形成装置の、図５Ａの矢印Ｄ−Ｄに沿った模式的な断面図である。 図６Ａは、実施例３の表示装置を構成する支持部材及び画像形成装置の模式的な断面図であり、図６Ｂは、支持部材及び画像形成装置の模式的な平面図であり、図６Ｃは、実施例３の表示装置の変形例を構成する支持部材及び画像形成装置の模式的な断面図である。 図７は、実施例１の表示装置の一部分の斜視図である。 図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ及び図８Ｄは、それぞれ、実施例１の表示装置の底面図、上面図、右側面図、及び、背面図である。 図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃは、それぞれ、各種のレンズ群によって、画像形成装置からの画像がどのように結像されるかを示す図である。 図１０は、実施例１の表示装置の変形例の概念図である。 図１１は、光学系を構成する反射鏡の配置状態を説明するための反射鏡等の概念図である。 図１２Ａ及び図１２Ｂは、図１１に引き続き、光学系を構成する反射鏡の配置状態を説明するための反射鏡等の概念図である。

以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の表示装置及び画像表示装置、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の表示装置）
３．実施例２（実施例１の変形）
４．実施例３（実施例２の変形）、その他

［本開示の表示装置及び画像表示装置、全般に関する説明］
本開示の表示装置あるいは画像表示装置において、支持部材の支持面のＸ方向に沿った湾曲の度合いは、Ｙ方向に沿った湾曲の度合いよりも大きい形態とすることができる。即ち、湾曲の度合いを平均曲率半径で表したとき、支持部材の支持面のＸ方向に沿った平均曲率半径は、Ｙ方向に沿った平均曲率半径よりも小さい形態とすることができる。ここで、第１の方向あるいはＸ方向は、最終的に観察者の瞳に到達する画像の水平方向に相当し、第２の方向あるいはＹ方向は、最終的に観察者の瞳に到達する画像の垂直方向に相当する形態とすることができる。Ｘ方向とＹ方向とは、直交している場合もあるし、直交していない場合もある。

上記の好ましい形態を含む本開示の表示装置あるいは画像表示装置において、
支持部材は押さえ部材を備えており、
画像形成装置の外形は矩形形状であり、
Ｘ方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、押さえ部材によって支持部材に対して固定されている形態とすることができる。尚、画像形成装置の外周部とは、画像形成装置の端部と画像形成装置の表示領域の端部との間の領域（所謂、額縁領域）を指す。以下においても同様である。あるいは又、
画像形成装置の外形は矩形形状であり、
Ｘ方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、支持部材によって挟まれている形態とすることができる。但し、これらの形態に限定するものではない。場合によっては、接着剤を用いて、画像形成装置を支持部材に固定してもよい。支持部材は、例えば、ＡＢＳ樹脂等を含む各種プラスチック材料、ユニレート（登録商標、ユニチカ株式会社製）やＦＲＰといった複合材料、カーボン繊維、アルミニウム等の金属材料、合金材料から作製すればよい。

更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の表示装置あるいは画像表示装置において、
画像形成装置の外形は矩形形状であり、
Ｙ方向に沿って延びる画像形成装置の外周部から配線が外部に延びている形態とすることができる。ここで、配線として、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を例示することができる。画像形成装置の外周部に設けられた接続部と配線とは、周知の方法に基づき接続すればよい。

更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の表示装置あるいは画像表示装置において、光学系は、画像形成装置からの画像を反射する反射鏡、及び、反射鏡によって反射された画像が入射するレンズ群から成る構成とすることができる。そして、この場合、レンズ群は観察者の瞳と反射鏡との間に配置されており、画像形成装置は反射鏡の上方に配置されている構成とすることができる。更には、これらの構成において、レンズ群は、１群、３枚のレンズから成り、第２番目のレンズは負のパワーを有し、第２番目のレンズを構成する材料の屈折率は第１番目及び第３番目のレンズを構成する材料の屈折率よりも大きい構成とすることができ、更には、第１番目のレンズ及び第３番目のレンズは、正のパワーを有する構成とすることができる。第２番目のレンズをメニスカスレンズとすることが好ましい。レンズ群はテレセントリック光学系、具体的には、反射鏡側がテレセントリック光学系である構成とすることが望ましい。

更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置は、左眼用画像表示装置及び右眼用画像表示装置を備えている形態とすることができる。左眼用画像表示装置における水平視野と右眼用画像表示装置における水平視野の重なり（両眼視野角）として、４５度乃至７５度を例示することができる。そして、このような形態の表示装置にあっては、左眼用画像表示装置と右眼用画像表示装置との間の距離を調整する画像表示装置間距離・調整装置が更に備えられていることが好ましい。画像表示装置間距離・調整装置を備えることで、瞳間距離が異なる観察者への対処が容易となる。場合によっては、画像表示装置は、１つの画像形成装置、１つの画像形成装置からの画像を観察者の右側の瞳及び左側の瞳のそれぞれに導く光学系、並びに、画像形成装置を支持する支持部材を備えている形態とすることもでき、この場合、光学系を、例えば、少なくとも、左眼用の反射鏡及びレンズ群、右眼用の反射鏡及びレンズ群から構成することができる。

更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置あるいは画像表示装置において、画像形成装置は、可撓性のある画像形成装置であれば如何なる形式の画像形成装置とすることもできるが、有機エレクトロルミネッセンス表示装置（有機ＥＬ表示装置）から構成することが好ましい。有機ＥＬ表示装置、それ自体は、周知の構成、構造の有機ＥＬ表示装置とすることができる。

更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置において、フレームは観察者の頭部に装着される形態とすることができる。但し、このような形態に限定するものではなく、例えば、フレームを、天井や壁から延びるアームに取り付けてもよいし、可動自在なロボットアームに取り付けてもよい。また、観察者の頭部の動きをセンサで検出し、観察者の頭部の動きにフレームの動きを追従させてもよい。

フレームを観察者の頭部に装着する形態とする場合、フレームは、観察者の頭部に装着することができ、しかも、画像表示装置を取り付けることができる構成、構造を有するものであれば、如何なる形式とすることもでき、例えば、観察者の正面に配置されるフロント部と、フロント部の両端から延びるサイド部とから成る構成とすることができる。画像表示装置は、フレームに取り付けられているが、具体的には、例えば、フロント部の下部に取り付けられ、略水平方向に延びる保持部材に取り付けられている。また、フロント部の上部には、観察者の額と接する額当てが取り付けられていることが、観察者の画像表示装置の取付け感の向上といった観点から望ましい。

更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置あるいは画像表示装置において、Ｘ方向に沿った画像形成装置の表示領域の長さＬ_Xとして８３ｍｍ乃至１３０ｍｍを例示することができる。画像形成装置の画素数として、３２０×２４０、４３２×２４０、６４０×４８０、１０２４×７６８、１９２０×１０８０等を例示することができる。画像表示装置の水平視野角（片眼視野角）として、１００度乃至１２０度を例示することができる。

以下、反射鏡の配置状態を、図１１、図１２Ａ，図１２Ｂを参照して、説明する。ここで、
観察者の両方の瞳と無限遠方とを含む仮想平面をｘｙ平面とし、観察者の両方の瞳を結ぶ直線をｘ軸（具体的には、観察者の両方の瞳を結ぶ直線であって、観察者の右眼の瞳から左眼の瞳に向かう軸線をｘ軸）、観察者の右眼の光軸をｙ軸（具体的には、ｘ軸と直交し、レンズ群側に向かう軸線をｙ軸）、右眼用画像表示装置の光学系を構成するレンズ群の光軸（光学主軸）が反射鏡と衝突する反射鏡の点を『右眼用反射鏡光軸衝突点』とし、右眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡がｘｚ平面と平行に（垂直に）配置されていると想定し(図１１参照）、更には、右眼用反射鏡光軸衝突点を通りｘｙ平面と平行な反射鏡上の軸線をζ軸、右眼用反射鏡光軸衝突点を通りζ軸と直交する反射鏡上の軸線をη軸としたとき（図１１参照）、
右眼用画像表示装置の光学系を構成する平面鏡は、ζ軸を中心に角度θ₁＝４５度±５度、回転した状態であって、平面鏡の上方が観察者から離れる方向に回転した状態で配置されており（反射鏡及び軸線の回転前の状態は図１２Ａの一点鎖線を参照。反射鏡及び軸線の回転後の状態は図１２Ａの実線及び点線を参照）、且つ、η軸を中心に角度θ₂＝７度乃至２１度、回転した状態であって、平面鏡の右端が観察者から離れる方向に回転した状態で配置されており（反射鏡及び軸線の回転前の状態は図１２Ｂの一点鎖線を参照。反射鏡及び軸線の回転後の状態は図１２Ｂの実線及び点線を参照）、
左眼用画像表示装置の画像形成装置及び光学系は、右眼用画像表示装置の画像形成装置及び光学系と、観察者の両方の瞳を結ぶ線分の中点を通りｙｚ平面と平行な仮想平面に対して、鏡面対称に配置されている形態とすることができる。更には、ζ軸及びη軸に直交する軸線をξ軸としたとき、ξ軸をｘｙ平面に射影したときの軸線ξ’軸とｙ軸との成す角度θ₃と、角度θ₁、角度θ₂の関係の一例を以下の表１に示す。角度θ₃は、（−ｘ，ｙ）象限における角度を正の値とする（図１１、図１２Ａ参照）。レンズ群の光軸（光学主軸）は観察者の瞳の中心と交わることが好ましい。更には、これらの好ましい形態において、画像形成装置は、反射鏡の上方に配置されている形態とすることが好ましい。

［表１］
θ₁（度） θ₂（度） θ₃（度）
４５ ５ ９
４５ １０ １５
４５ １５ ２２
４５ １８ ２５
４５ ２０ ２９

また、レンズ群の光軸が反射鏡によって反射され、画像形成装置と衝突する点を画像形成装置光軸衝突点とし、画像形成装置光軸衝突点と接する仮想平面をＸＹ平面とし、画像形成装置の表示領域の外形を矩形形状とし、Ｘ方向とＹ方向とは直交しているとし、画像形成装置光軸衝突点を通り、Ｘ方向と平行な軸をＸ軸、Ｙ方向と平行な軸をＹ軸とし、画像形成装置光軸衝突点の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標を（０，０，０）とする。すると、Ｘ＞０としたとき、（ｄＺ／ｄＸ）_Y=0の値は正の値であってよいし［即ち、Ｙ＝０において、Ｘの値が増加するとき、Ｚの値は単調に増加してもよいし］、Ｙ＝０において、（ｄＺ／ｄＸ）_Y=0の値が任意の値を取りながらＸの値が増加するとき、Ｚの値が最終的に増加してもよい。同様に、Ｙ＞０としたとき、（ｄＺ／ｄＹ）_X=0の値は正の値であってよいし［即ち、Ｘ＝０において、Ｙの値が増加するとき、Ｚの値は単調に増加してもよいし］、Ｘ＝０において、（ｄＺ／ｄＹ）_X=0の値が任意の値を取りながらＹの値が増加するとき、Ｚの値が最終的に増加してもよい。画像形成装置の湾曲状態として、非球面関数で表される曲面、球面、回転楕円面、回転双曲面、回転放物面を挙げることができる。あるいは又、画像形成装置の湾曲状態を関数Ｚ_X＝ｆ（Ｘ）_Y=0，Ｚ_Y＝ｆ（Ｙ）_X=0で表したとき、これらの関数として、円、楕円、双曲線、放物線、非球面関数、３次以上の多項式、二葉線、三葉線、四葉線、連珠形、蝸牛線、正葉線、螺獅線、疾走線、公算曲線、引弧線、懸垂線、擺線、餘擺線、星芒形、半３次放物線、リサジュー曲線、アーネシー曲線、外サイクロイド、心臓形、内サイクロイド、クロソイド曲線、螺線を例示することができる。あるいは又、画像形成装置は円筒の側面に倣って湾曲している例を挙げることができる。画像形成装置の湾曲の度合いを平均曲率半径で表現する場合、平均曲率半径の値は、一定であってもよいし、変化してもよい。

画像形成装置の湾曲の度合いが異なる画像表示装置を備えた表示装置を準備しておき、観察者の視力に応じて、適切な表示装置を提供してもよいし、画像形成装置の湾曲の度合いを可変とし得る構成、構造としてもよい。画像形成装置が円筒の側面に倣って湾曲していると想定したときの円筒の側面の半径と、ディオプター値との関係を、以下の表２に例示するが、これに限定するものではない。

［表２］
ディオプター値 円筒の側面の半径
−３ ５９ｍｍ
−２ ６８ｍｍ
−１ ８０ｍｍ
０ １００ｍｍ

実施例１は、本開示の表示装置及び本開示の画像表示装置に関する。観察者が表示装置を装着したときの表示装置の要部の透視図を図１に示し、表示装置を装着した観察者を正面から眺めた表示装置の要部の透視図を図２Ａに示し、表示装置を装着した観察者を側面から眺めた表示装置の要部の透視図を図２Ｂに示す。また、支持部材及び画像形成装置の模式的な断面図を図３Ａ、図４Ａに示し、支持部材の模式的な断面図を図３Ｂ、図４Ｂに示し、支持部材及び画像形成装置の模式的な平面図を図３Ｃに示す。尚、図３Ａ及び図３Ｂは、図３Ｃの矢印Ａ−Ａに沿った模式的な断面図であり、図４Ａ及び図４Ｂは、図３Ａの矢印Ａ’−Ａ’及び図３Ｂの矢印Ｂ’−Ｂ’に沿った模式的な断面図である。また、実施例１の表示装置の一部分の斜視図を図７に示すが、図７においては、反射鏡や画像形成装置等の図示を省略している。更には、実施例１の表示装置の底面図、上面図、右側面図及び背面図を図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ及び図８Ｄに示すが、図面の簡素化のために、画像形成装置や表示装置の構成要素の一部の図示を省略している。

実施例１の表示装置は、
（イ）フレーム２０、及び、
（ロ）フレーム２０に取り付けられた画像表示装置３０、
を備えている。そして、実施例１の表示装置における画像表示装置３０、あるいは、実施例１の画像表示装置３０は、
（Ａ）画像形成装置４０、
（Ｂ）画像形成装置４０からの画像を観察者１０の瞳に導く光学系５０、及び、
（Ｃ）画像形成装置４０を支持する支持部材６０₁、
を備えている。ここで、実施例１の表示装置におけるフレーム２０は、観察者１０の頭部に装着され、実施例１の表示装置は、より具体的には、頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）である。そして、画像の第１の方向（具体的には、画像の水平方向）に対応した支持部材６０₁の方向をＸ方向、第１の方向と異なる画像の第２の方向（具体的には、画像の垂直方向）に対応した支持部材６０₁の方向をＹ方向としたとき、画像形成装置４０を支持する支持部材６０₁の支持面はＸ方向、又は、Ｙ方向、又は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って湾曲しており（具体的には、実施例１にあっては、Ｘ方向に沿って湾曲しており）、以て、画像形成装置４０は湾曲している。より具体的には、画像形成装置４０は、支持部材６０₁の支持面に倣って湾曲している。尚、画像形成装置４０の外形、及び、画像形成装置４０の表示領域の外形は矩形形状である。

具体的には、実施例１の表示装置あるいは画像表示装置３０において、支持部材６０₁の支持面６１のＸ方向に沿った湾曲の度合いは、Ｙ方向に沿った湾曲の度合いよりも大きい。即ち、湾曲の度合いを平均曲率半径で表したとき、支持部材の支持面のＸ方向に沿った平均曲率半径は、Ｙ方向に沿った平均曲率半径よりも小さい。具体的には、支持部材の支持面のＸ方向に沿った曲率半径は１００ｍｍであり、Ｙ方向に沿った曲率半径は無限大である。そして、実施例１の表示装置あるいは画像表示装置３０にあっては、Ｘ＞０としたとき、（ｄＺ／ｄＸ）_Y=0の値は正の値である。即ち、Ｘ＞０，Ｙ＝０において、Ｘの値が増加するとき、Ｚの値は単調に増加する。また、（ｄＺ／ｄＹ）_X=0＝０である。具体的には、画像形成装置４０は円筒の側面に倣って湾曲しており、円筒の側面の半径は１００ｍｍである。また、後述するようにレンズ群５２の有効焦点距離は５６ｍｍである。尚、円筒の側面の半径とレンズ群５２の有効焦点距離との好ましい関係を以下の表３に示す。

［表３］
円筒の側面の半径（ｍｍ） レンズ群５２の有効焦点距離（ｍｍ）
５０ ２８
１００ ５６
１４６ ６７
２３８ ９５

そして、実施例１の表示装置あるいは画像表示装置３０において、
支持部材６０₁は押さえ部材６５を備えており、
画像形成装置４０の外形は、前述したとおり、矩形形状であり、
Ｘ方向に沿って延びる画像形成装置４０の外周部は、押さえ部材６５によって支持部材６０₁に対して固定されている。

より具体的には、支持部材６０₁及び押さえ部材６５はアルミニウムから作製されている。支持部材６０₁の上面、中央部分が支持面６１に該当し、Ｙ方向に沿って延びる支持部材６０₁の外周部６２Ａ，６２Ｂは、支持面６１よりも突出している。支持面６１と対向する外周部６２Ａの部分は当たり面６２Ｃであり、この当たり面６２Ｃに、Ｙ方向に沿って延びる画像形成装置４０の一方の縁部が突き当てられている。また、アルミニウム製の止め部材６３が、支持部材６０₁の上面に形成された螺合部６２Ｄに螺合するビス６４によって支持部材６０₁の上面に固定されており、Ｙ方向に沿って延びる画像形成装置４０の他方の縁部と接している。止め部材６３には、ビス６４を通す長孔（Ｘ方向に細長い長孔）が設けられている。ここで、画像形成装置４０は、止め部材６３によって、図３Ａの矢印「ａ」の方向に圧縮力を受けており、これによって、画像形成装置４０は、画像形成装置４０は支持部材６０₁の支持面６１に倣って、隙間無く湾曲している。

押さえ部材６５の一端部６５Ａは、Ｘ方向に沿って延びる画像形成装置４０の外周部を押さえており、押さえ部材６５の他端部６５Ｂは、Ｘ方向に沿って延びる支持部材６０₁の底面と係合しており、これによって、Ｘ方向に沿って延びる画像形成装置４０の外周部は、押さえ部材６５によって支持部材６０₁に対して固定されている。

尚、場合によっては、画像形成装置４０の下面と支持部材６０₁の支持面６１とを、接着剤を用いて固定してもよく、この場合、押さえ部材６５を省略することもできる。

また、Ｙ方向に沿って延びる画像形成装置４０の外周部から配線４１、具体的には、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）が外部に延びている。画像形成装置４０の外周部に設けられた接続部と配線４１とは、周知の方法に基づき接続すればよい。図３Ｃには、Ｙ方向に沿って延びる画像形成装置４０の外周部の一方から配線４１が延びている状態を図示しているが、Ｙ方向に沿って延びる画像形成装置４０の外周部の両方から配線４１が延びていてもよい。

実施例１の表示装置において、画像形成装置４０は、具体的には、周知の構成、構造を有する有機エレクトロルミネッセンス表示装置（有機ＥＬ表示装置）から構成されている。尚、有機ＥＬ表示装置は、第１基板、第２基板、第１基板と第２基板とによって挟まれた多数の発光部から構成されている。画像形成装置４０の厚さは、支持部材６０₁の支持面に倣って隙間無く湾曲することができる厚さであり、例えば、０．５ｍｍ以下、例えば、０．２ｍｍ乃至０．５ｍｍである。また、画素数を１９２０×１０８０とした。

図７，図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄに示すように、実施例１の表示装置にあっては、左眼用画像表示装置３０Ｌ及び右眼用画像表示装置３０Ｒを備えている。各画像表示装置３０における水平視野角（片眼視野角）を１００度、左眼用画像表示装置３０Ｌにおける水平視野と右眼用画像表示装置３０Ｒにおける水平視野の重なり（両眼視野角）を７０度、全水平視野角を１３０度とした。Ｘ方向に沿った各画像形成装置４０の表示領域の長さＬ_Xを１００ｍｍとした。また、垂直視野角を４４度とした。尚、この場合のレンズ群の質量を「１」としたとき、片眼視野角を１２０度、両眼視野角を７０度、全水平視野角を１７０度、各画像形成装置４０の表示領域の長さＬ_Xを１２６ｍｍとした場合、レンズ群の質量は「４．６」となり、有効焦点距離は６７．２ｍｍとなる。

観察者１０の頭部に装着されるフレーム２０は、プラスチックから作製されており、観察者１０の正面に配置されるフロント部２１と、フロント部の両端から延びるサイド部２２とから成る。サイド部２２の後端部には孔部２２Ａが設けられており、孔部２２Ａにベルトを通し、ベルトを観察者の頭部後部に巻くことで、フレーム２０を観察者１０の頭部に装着することができる。フロント部２１の上部から上方にアーム２３Ａが延び、アーム２３Ａの先端部には、観察者１０の額と接する額当て２３Ｂが取り付けられている。更には、フロント部２１にはノーズパッド部２４が配されている。また、フロント部２１の下端部には、保持部材２５の後部が取り付けられており、保持部材２５の前部には基部２６が取り付けられている。更には、基部２６の先端部には、後述する瞳／光学系間距離・調整装置８０が取り付けられており、瞳／光学系間距離・調整装置８０を構成する台座７１が、基部２６上に、前後方向に滑動自在に配置されている。左眼用画像表示装置３０Ｌを構成する光学系５０Ｌが筐体５３Ｌに格納されており、右眼用画像表示装置３０Ｒを構成する光学系５０Ｒが筐体５３Ｒに格納されている。筐体５３Ｌには左眼用画像表示装置３０Ｌが取り付けられており、筐体５３Ｒには左眼用画像表示装置３０Ｒが取り付けられている。筐体５３Ｌ及び筐体５３Ｒは台座７１に取り付けられている。次に述べるように、光学系５０Ｌと左眼用画像表示装置３０Ｌ、及び、光学系５０Ｒと右眼用画像表示装置３０Ｒは、それぞれ、独立して、台座７１の上に、左右方向に滑動自在に配置されている。尚、「前後方向」とは、瞳に対してレンズ群が接近し、あるいは離れる方向を意味し、「左右方向」とは、左眼用画像表示装置及び右眼用画像表示装置が相互に接近し、あるいは離れる方向を意味する。

光学系５０は、画像形成装置４０からの画像を反射する反射鏡５１、及び、反射鏡５１によって反射された画像が入射するレンズ群５２から成る。右眼用画像表示装置を構成する反射鏡５１Ｒ及びレンズ群５２Ｒは、筐体５３Ｒを介して台座７１に取り付けられており、基部２６上で左右方向に滑動することが可能である。同様に、左眼用画像表示装置を構成する反射鏡５１Ｌ及びレンズ群５２Ｌは、筐体５３Ｌを介して台座７１に取り付けられており、基部２６上で左右方向に滑動することが可能である。レンズ群５２（５２Ｒ，５２Ｌ）は観察者１０の瞳と反射鏡５１（５１Ｒ，５１Ｌ）との間に配置されており、画像形成装置４０は反射鏡５１の上方に配置されている。前述した角度θ₁，θ₂は、
θ₁＝４５±５度
θ₂＝７度〜２１度
であり、また、反射鏡光軸衝突点は、前述したｘｙ平面内に含まれている。

レンズ群５２は、１群、３枚のレンズから成り、第２番目のレンズは負のパワーを有し、第２番目のレンズを構成する材料の屈折率は第１番目及び第３番目のレンズを構成する材料の屈折率よりも大きい。第１番目のレンズ及び第３番目のレンズは、正のパワーを有する。また、第２番目のレンズをメニスカスレンズである。具体的には、レンズ群５２の有効焦点距離を５６．０１ｍｍ、後側焦点距離を４４．６４ｍｍ、前側焦点距離を−３２．１６ｍｍ、Ｆナンバーを１４．０とした。レンズ群５２の水平方向の長さを３６ｍｍ、垂直方向の長さを２０ｍｍとした。第１番目のレンズ（瞳に最も近いレンズ）、第２番目のレンズ、第３番目のレンズ（反射鏡に最も近いレンズ）の仕様を以下の表４に示すが、このような仕様に限定するものではない。レンズ群５２はテレセントリック光学系、具体的には、反射鏡側がテレセントリック光学系である構成とすることが好ましい。第１番目のレンズと観察者１０の瞳（瞳径：４ｍｍ）との間の距離を１０ｍｍとした。尚、このレンズ群の質量を「１」としたとき、第１番目のレンズと観察者１０の瞳との間の距離を１２ｍｍとしたレンズ群の質量は「１．７」となる。

［表４］
第１番目のレンズ 第２番目のレンズ 第３番目のレンズ
屈折率 １．７４０ ２．０１７ １．７４０
アッベ数 ４４．８４３８ ２０．８３０ ４４．８４３８
有効焦点距離 ２７．３９２ｍｍ −４３．６０４ｍｍ １５０．１８５ｍｍ
後側焦点距離 ２８．１０１ｍｍ −４５．３８７ｍｍ １４６．７９０ｍｍ
前側焦点距離 −１１．１４１ｍｍ ５２．８５６ｍｍ −１２４．８６８ｍｍ
Ｆナンバー ６．８４８０ −１０．９０１０ ３７．５４６３

各種のレンズ群によって、画像形成装置４０からの画像がどのように結像されるかを、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃに示すが、図９Ａに示すレンズ群はテレセントリック光学系のレンズ群であり、図９Ｂはテレセントリック光学系に近い構成のレンズ群であり、図９Ｃは通常のレンズ群である。実施例１にあっては、図９Ａに示すレンズ群を用いた。

実施例１の表示装置にあっては、左眼用画像表示装置３０Ｌと右眼用画像表示装置３０Ｒとの間の距離を調整する画像表示装置間距離・調整装置７０を更に備えている。画像表示装置間距離・調整装置７０は、具体的には、台座７１、台座７１の外側に位置する側面７２に取り付けられた送りネジ機構７３、筐体５３を下方から台座７１に滑動可能な保持力で固定するためのタップ穴７５Ａ、筐体５３に設けられたガイド溝７４Ｂ，７６Ｂ、台座７１に設けられたガイド溝７５Ｂ、台座７１に設けられ、ガイド溝７４Ｂ，７６Ｂと係合するピン７４Ａ，７６Ａから構成されている。尚、ガイド溝７５Ｂ，７５Ｂ，７６Ｂは左右方向に延びている。そして、送りネジ機構７３を回動させると、筐体５３（筐体５３Ｌあるいは筐体５３Ｒ）が基部２６に対して左右方向に移動する。筐体５３の移動は、ピン７４Ａ，タップ穴７５Ａ，ピン７６Ａとガイド溝７４Ｂ，７５Ｂ，７６Ｂとの係合によって、左右方向に確実に行われる。筐体５３Ｌ，５３Ｒの水平方向への移動距離を±５ｍｍとした。このように、画像表示装置間距離・調整装置７０を備えることで、瞳間距離が異なる観察者への対処が容易となる。送りネジ機構７３の代わりに、ラッチ機構と摘みとの組合せ、ラック・アンド・ピニオン機構を用いることもできる。筐体５３Ｒ，５３Ｌは、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄに示すよりも更に上方に延び、この上方に延びた筐体５３Ｒ，５３Ｌの部分に、画像形成装置４０を支持した支持部材６０₁が取り付けられているが、これらの図示は省略した。

実施例１の表示装置にあっては、更に、観察者１０の瞳とレンズ群５２との間の距離を調整する瞳／光学系間距離・調整装置８０を備えている。瞳／光学系間距離・調整装置８０は、具体的には、第２保持部材２６の先端部に取り付けられた側壁８２、側壁８２に取り付けられた送りネジ機構８３、台座７１に設けられ、台座７１から下方に延びるキー２７Ａ、基部２６に設けられ、キー２７Ａと係合するガイド溝２７Ｂ、基部２６に対して台座７１を滑動可能なレベルで保持する締結部２７Ｃから構成されている。送りネジ機構８３を回動させると、台座７１が基部２６に対して前後方向に移動する。この台座７１の移動は、キー２７Ａとガイド溝２７Ｂとの係合によって、前後方向に確実に行われる。台座７１の前後方向への移動距離を±４ｍｍとした。このように、瞳／光学系間距離・調整装置８０を備えることで、瞳とレンズ群との間の距離が異なる観察者への対処が容易となる。送りネジ機構８３の代わりに、ラッチ機構と摘みとの組合せ、ラック・アンド・ピニオン機構を用いることもできる。

実施例１の表示装置あるいは画像表示装置は、支持面がＸ方向に沿って湾曲した支持部材を備えているので、簡素な構成、構造に基づき画像形成装置を湾曲させることができる。具体的には、支持部材の支持面に倣って湾曲させることができる。そして、画像形成装置が湾曲しているので、画像形成装置の中心部から出射される光の光路長と、画像形成装置の外縁部から出射される光の光路長との間の光路長差を小さくすることができる結果、例えば、光学系を構成するレンズ群の大型化を抑制しつつ、大きな視野角を達成することができる。

実施例２は、実施例１の変形である。実施例２の表示装置あるいは画像表示装置を構成する支持部材及び画像形成装置の模式的な断面図を図５Ａに示し、支持部材の模式的な断面図を図５Ｂに示し、支持部材及び画像形成装置の模式的な平面図を図５Ｃに示し、支持部材及び画像形成装置の、図５Ａの矢印Ｄ−Ｄに沿った模式的な断面図を図５Ｄに示す。

実施例２の表示装置あるいは画像表示装置において、Ｘ方向に沿って延びる画像形成装置４０の外周部は、支持部材６０₂によって挟まれている。支持部材６０₂は、下側部材６６Ａ及び上側部材６６Ｂから構成されており、下側部材６６Ａと上側部材６６Ｂとを組み合わせることで、一種の額縁部材が構成され、支持部材６０₂の内側側面には溝部６６Ｃが形成される。そして、この溝部６６Ｃに、Ｘ方向に沿って延びる画像形成装置４０の外周部が嵌合する。下側部材６６Ａと上側部材６６Ｂとは、図示しないビスによって相互に固定してもよいし、接着剤を用いて相互に固定してもよい。Ｘ方向に沿って延びる画像形成装置４０の外周部を接着剤によって溝部６６Ｃに対して固定することが好ましい。尚、図示した例では、Ｘ方向に沿って延びる画像形成装置４０の外周部だけでなく、Ｙ方向に沿って延びる画像形成装置４０の外周部も、支持部材６０₂によって挟まれているが、Ｘ方向に沿って延びる画像形成装置４０の外周部のみが、支持部材６０₂によって挟まれていてもよい。この場合、Ｙ方向に沿って延びる画像形成装置４０の外周部を接着剤を用いて支持部材６０₂に固定することが望ましい。

以上の点を除き、実施例２の表示装置あるいは画像表示装置の構成、構造は、実施例１において説明した表示装置あるいは画像表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

実施例３は、実施例２の変形である。実施例３にあっても、画像形成装置４０は湾曲している。但し、実施例２と異なり、湾曲の度合いを可変とした。実施例３の表示装置あるいは画像表示装置を構成する支持部材及び画像形成装置の模式的な断面図を図６Ａに示し、支持部材及び画像形成装置の模式的な平面図を図６Ｂに示す。

実施例３にあっては、溝部６６Ｃと、Ｘ方向に沿って延びる画像形成装置４０の外周部との間には、隙間が存在する。そして、支持部材６０₃のＸ方向に沿って延びる側面には、突起部６７Ａ及び螺合部６７Ｂが設けられている。支持部材６０₃は、上部が開放しているハウジング（図示せず）内に格納されている。ハウジングが筐体５３Ｒ，５３Ｌの上方の部分に取り付けられる。ハウジングの側面には、突起部６７Ａと嵌合する孔部が形成されている。また、螺合部６７Ｂと対向するハウジングの側面の部分には、略上下に延びるガイド溝が形成されており、ビスを、ガイド溝に挿入し、螺合部６７Ｂと螺合することで、支持部材６０₃をハウジングの側面に対して固定することができる。ここで、ガイド溝のどの位置においてビスを固定するかに依存して、支持部材６０₃、更には、画像形成装置４０のＸ方向に加わる力が変化する。図６Ａにおいて、突起部６７Ａの中心を十文字で示した。また、突起部６７Ａの中心を中心とした螺合部６７Ｂの円の軌跡を点線「ａ」で示し、貫通孔の中心の軌跡を実線「ｂ」で示す。突起部６７Ａの中心を中心として、螺合部６７Ｂを図６Ａの上方に移動した場合、突起部６７Ａの中心から螺合部６７Ｂの中心までの距離が短くなる。それ故、支持部材６０₃、更には、画像形成装置４０のＸ方向に圧縮力が加わる。その結果、画像形成装置４０の湾曲の度合いが変化する。溝部６６Ｃと、Ｘ方向に沿って延びる画像形成装置４０の外周部との間には、隙間が存在するので、画像形成装置４０の湾曲の度合いの変化を許容することが可能となる。画像形成装置４０の湾曲の度合いを決定した後、隙間を適切な材料（例えば、シム，shim）で埋めればよい。あるいは又、隙間に、予め、弾性を有する材料を挟み込んでおけばよい。

尚、実施例３の表示装置あるいは画像表示装置の変形例を構成する支持部材及び画像形成装置の模式的な断面図を図６Ｃに示すように、押し部材６８Ａ、及び、押し部材６８ＡをＸ方向に移動させるための押しネジ６８Ｂによって、支持部材６０₃、更には、画像形成装置４０のＸ方向に加わる力を変化させてもよい。

以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した画像表示装置、画像形成装置の構成、構造は例示であり、適宜変更することができる。実施例において説明した画像形成装置及び画像形成装置を支持する支持部材との組合せによって、プロジェクタを構成することもできる。場合によっては、画像表示装置は、概念図を図１０に示すように、１つの画像形成装置（４０Ｒ及び４０Ｌで表す）、この画像形成装置からの画像を観察者の右側の瞳及び左側の瞳のそれぞれに導く光学系、並びに、画像形成装置を支持する支持部材（図示せず）を備えている形態とすることもでき、この場合、光学系は、例えば、少なくとも、左眼用の反射鏡５１Ｌ及びレンズ群５２Ｌ、並びに、右眼用の反射鏡５１Ｒ及びレンズ群５２Ｒから構成すればよい。

尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［１］《表示装置》
（イ）フレーム、及び、
（ロ）フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えた表示装置であって、
画像表示装置は、
（Ａ）画像形成装置、
（Ｂ）画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、及び、
（Ｃ）画像形成装置を支持する支持部材、
を備えており、
画像の第１の方向に対応した支持部材の方向をＸ方向、第１の方向と異なる画像の第２の方向に対応した支持部材の方向をＹ方向としたとき、画像形成装置を支持する支持部材の支持面はＸ方向、又は、Ｙ方向、又は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って湾曲しており、以て、画像形成装置は湾曲している表示装置。
［２］支持部材の支持面のＸ方向に沿った湾曲の度合いは、Ｙ方向に沿った湾曲の度合いよりも大きい［１］に記載の表示装置。
［３］支持部材は押さえ部材を備えており、
画像形成装置の外形は矩形形状であり、
Ｘ方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、押さえ部材によって支持部材に対して固定されている［１］又は［２］に記載の表示装置。
［４］画像形成装置の外形は矩形形状であり、
Ｘ方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、支持部材によって挟まれている［１］又は［２］に記載の表示装置。
［５］画像形成装置の外形は矩形形状であり、
Ｙ方向に沿って延びる画像形成装置の外周部から配線が外部に延びている［１］乃至［４］のいずれか１項に記載の表示装置。
［６］光学系は、画像形成装置からの画像を反射する反射鏡、及び、反射鏡によって反射された画像が入射するレンズ群から成る［１］乃至［５］のいずれか１項に記載の表示装置。
［７］レンズ群は、観察者の瞳と反射鏡との間に配置されており、
画像形成装置は、反射鏡の上方に配置されている［６］に記載の表示装置。
［８］レンズ群は、１群、３枚のレンズから成り、
第２番目のレンズは、負のパワーを有し、
第２番目のレンズを構成する材料の屈折率は、第１番目及び第３番目のレンズを構成する材料の屈折率よりも大きい［７］に記載の表示装置。
［９］第１番目のレンズ及び第３番目のレンズは、正のパワーを有する［８］に記載の表示装置。
［１０］左眼用画像表示装置及び右眼用画像表示装置を備えている［１］乃至［９］のいずれか１項に記載の表示装置。
［１１］左眼用画像表示装置と右眼用画像表示装置との間の距離を調整する画像表示装置間距離・調整装置を更に備えている［１０］に記載の表示装置。
［１２］画像形成装置は有機エレクトロルミネッセンス表示装置から成る［１］乃至［１１］のいずれか１項に記載の表示装置。
［１３］フレームは観察者の頭部に装着される［１］乃至［１２］のいずれか１項に記載の表示装置。
［１４］《画像表示装置》
（Ａ）画像形成装置、
（Ｂ）画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、及び、
（Ｃ）画像形成装置を支持する支持部材、
を備えており、
画像の第１の方向に対応した支持部材の方向をＸ方向、第１の方向と異なる画像の第２の方向に対応した支持部材の方向をＹ方向としたとき、画像形成装置を支持する支持部材の支持面はＸ方向、又は、Ｙ方向、又は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って湾曲しており、以て、画像形成装置は湾曲している画像表示装置。

１０・・・観察者、２０・・・フレーム、２１・・・フロント部、２２・・・サイド部、２２Ａ・・・孔部、２３Ａ・・・アーム部、２３Ｂ・・・額当て、２４・・・ノーズパッド部、２５・・・保持部材、２６・・・基部、３０，３０Ｒ，３０Ｌ・・・画像表示装置、４０・・・画像形成装置、４１・・・配線、５０・・・光学系、５１，５１Ｒ，５１Ｌ・・・反射鏡、５２，５２Ｒ，５２Ｌ・・・レンズ群、５３Ｒ，５３Ｌ・・・筐体、６０₁，６０₂，６０₃・・・支持部材、６１・・・支持面、６２Ａ，６２Ｂ・・・支持部材の外周部、６２Ｃ・・・外周部の当たり面、６２Ｄ・・・螺合部、６３・・・止め部材、６４・・・ビス、６５・・・押さえ部材、６５Ａ・・・押さえ部材の一端部、６５Ｂ・・・押さえ部材の他端部、６６Ａ・・・下側部材、６６Ｂ・・・上側部材、６６Ｃ・・・溝部、６７Ａ・・・突起部、６７Ｂ・・・螺合部、６８Ａ・・・押し部材、６８Ｂ・・・押しネジ、７０・・・画像表示装置間距離・調整装置、７１・・・台座、７２・・・台座の外側に位置する側面、７３・・・送りネジ機構、７４Ａ，７６Ａ・・・ピン、７５Ａ・・・タップ穴、７４Ｂ，７５Ｂ，７６Ｂ・・・ガイド溝、８０・・・瞳／光学系間距離・調整装置、８２・・・側壁、８３・・・送りネジ機構、２７Ａ・・・キー、２７Ｂ・・・ガイド溝、２７Ｃ・・・締結部

Claims (14)

1. （イ）フレーム、及び、
   （ロ）フレームに取り付けられた画像表示装置、
   を備えた表示装置であって、
   画像表示装置は、
   （Ａ）画像形成装置、
   （Ｂ）画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、及び、
   （Ｃ）画像形成装置を支持する支持部材、
   を備えており、
   画像の第１の方向に対応した支持部材の方向をＸ方向、第１の方向と異なる画像の第２の方向に対応した支持部材の方向をＹ方向としたとき、画像形成装置を支持する支持部材の支持面はＸ方向、又は、Ｙ方向、又は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って湾曲しており、以て、画像形成装置は湾曲している表示装置。
2. 支持部材の支持面のＸ方向に沿った湾曲の度合いは、Ｙ方向に沿った湾曲の度合いよりも大きい請求項１に記載の表示装置。
3. 支持部材は押さえ部材を備えており、
   画像形成装置の外形は矩形形状であり、
   Ｘ方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、押さえ部材によって支持部材に対して固定されている請求項１に記載の表示装置。
4. 画像形成装置の外形は矩形形状であり、
   Ｘ方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、支持部材によって挟まれている請求項１に記載の表示装置。
5. 画像形成装置の外形は矩形形状であり、
   Ｙ方向に沿って延びる画像形成装置の外周部から配線が外部に延びている請求項１に記載の表示装置。
6. 光学系は、画像形成装置からの画像を反射する反射鏡、及び、反射鏡によって反射された画像が入射するレンズ群から成る請求項１に記載の表示装置。
7. レンズ群は、観察者の瞳と反射鏡との間に配置されており、
   画像形成装置は、反射鏡の上方に配置されている請求項６に記載の表示装置。
8. レンズ群は、１群、３枚のレンズから成り、
   第２番目のレンズは、負のパワーを有し、
   第２番目のレンズを構成する材料の屈折率は、第１番目及び第３番目のレンズを構成する材料の屈折率よりも大きい請求項７に記載の表示装置。
9. 第１番目のレンズ及び第３番目のレンズは、正のパワーを有する請求項８に記載の表示装置。
10. 左眼用画像表示装置及び右眼用画像表示装置を備えている請求項１に記載の表示装置。
11. 左眼用画像表示装置と右眼用画像表示装置との間の距離を調整する画像表示装置間距離・調整装置を更に備えている請求項１０に記載の表示装置。
12. 画像形成装置は有機エレクトロルミネッセンス表示装置から成る請求項１に記載の表示装置。
13. フレームは観察者の頭部に装着される請求項１に記載の表示装置。
14. （Ａ）画像形成装置、
    （Ｂ）画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、及び、
    （Ｃ）画像形成装置を支持する支持部材、
    を備えており、
    画像の第１の方向に対応した支持部材の方向をＸ方向、第１の方向と異なる画像の第２の方向に対応した支持部材の方向をＹ方向としたとき、画像形成装置を支持する支持部材の支持面はＸ方向、又は、Ｙ方向、又は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って湾曲しており、以て、画像形成装置は湾曲している画像表示装置。