JPWO2015008531A1 - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

表示装置は、フレーム、フレームに取り付けられた画像表示装置、及び、歪み補正装置を備えており、画像表示装置は、画像形成装置、及び、画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系を備えており、画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、X方向及び又はY方向に沿って湾曲しており、歪み補正装置は、入力される画像信号を補正し、以て、観察される画像の歪みを補正する。

Description

本開示は、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に開示された虚像表示装置にあっては、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。そして、これによって、ユーザは画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。また、観察者に到達する画像に歪みが生じたり、画像の解像度が不均一になるといった問題を有する。
従って、本開示の第1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、しかも、観察者が観察する画像に歪みが生じ難い表示装置を提供することにある。また、本開示の第2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、しかも、観察者が観察する画像の解像度における画角に依存した大きな差異・変化を抑制し得る表示装置を提供することにある。
上記の第1の目的を達成するための本開示の第1の態様に係る表示装置は、
(イ)フレーム、
(ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、及び、
(ハ)歪み補正装置、
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、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、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、
歪み補正装置は、入力される画像信号を補正し、以て、観察される画像の歪みを補正する。尚、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。以下の説明においても同様である。
上記の第2の目的を達成するための本開示の第2の態様に係る表示装置は、
(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、
を備えた表示装置であって、
画像表示装置は、
(A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、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、
画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように、光学系が配置されている。
本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る表示装置にあっては、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。そして、本開示の第1の態様に係る表示装置にあっては、歪み補正装置を備えているので、観察者が観察する画像に歪みが生じ難い。また、本開示の第2の態様に係る表示装置にあっては、画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように、光学系が配置されているので、観察者が観察する画像の解像度において画角に依存した差異・変化が生じ難い。尚、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また、付加的な効果があってもよい。
図1A、図1B、図1C及び図1Dは、実施例1の表示装置において、画像信号に対する歪み補正の有無によって、観察される画像がどのようになるかを説明するための概念図である。 図2A及び図2Bは、それぞれ、実施例5の表示装置の画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態及びジャストフォーカス状態で、観察者の瞳に達するように、光学系が配置されているときの、観察者が観察する画像の水平方向解像度をシミュレーションした結果を示す図である。 図3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4は、右眼用画像表示装置の光学系を構成する平面鏡等をx軸方向から眺めた図である。 図5は、画像形成装置及び光学系を観察者側から眺めた概念図(透視図)である。 図6は、画像形成装置及び光学系を上方から眺めた概念図(透視図)である。 図7A及び図7B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8A及び図8Bは、それぞれ、実施例1の表示装置において、観察者に向かって画像形成装置及び光学系を眺めたときのこれらの透視図、及び、観察者から画像形成装置及び光学系を眺めたときのこれらの透視図である。 図9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10A及び図10Bは、図9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。 図11A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11Bは、支持部材の模式的な断面図であり、図11C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12A並びに図12B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11A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11Bの矢印B’−B’に沿った模式的な断面図である。 図13A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13Bは、支持部材の模式的な断面図であり、図13C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13Dは、支持部材及び画像形成装置の、図13Aの矢印D−Dに沿った模式的な断面図である。 図14A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14B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14C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15は、実施例1の表示装置の一部分の斜視図である。 図16A、図16B、図16C及び図16D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17A、図17B及び図17C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18は、画像形成装置/光学系間距離・調整装置によって画像形成装置と光学系との間の距離を調整する状態を概念的に示す図である。 図19A及び図19Bは、画像形成装置/光学系間距離・調整装置の模式図である。
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.本開示の第1の態様及び第2の態様に係る表示装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の第1の態様に係る表示装置)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(実施例2の変形)
5.実施例4(実施例1〜実施例3の変形)
6.実施例5(本開示の第2の態様に係る表示装置)、その他
[本開示の第1の態様及び第2の態様に係る表示装置、全般に関する説明]
以下の説明において、本開示の第1の態様に係る表示装置及び本開示の第2の態様に係る表示装置を、総称して、『本開示の表示装置等』と呼ぶ場合がある。
本開示の第1の態様に係る表示装置において、歪み補正装置は、補正すべき入力される画像信号に対して樽型歪み又は糸巻き型歪みを与えるように、入力される画像信号を補正する形態とすることができる。即ち、画像形成装置において、樽型歪み又は糸巻き型歪みが生じた状態で画像が表示される。尚、光学系を構成するレンズ群が正のパワーを有する場合、レンズ群の特性としての歪みは糸巻状になる場合が多く、画像信号に樽型歪みを与えることが望ましい。一方、負のパワーの場合、レンズ群の特性としての歪みは樽型状になる場合が多く、画像信号に糸巻き型歪みを与えることが望ましい。歪み補正装置、それ自体は、周知の回路構成とすることができる。
上記の好ましい形態を含む本開示の第1の態様に係る表示装置において、歪み補正装置は、入力される画像信号の内、少なくとも画像形成装置の両端及びその近傍に位置する部分に対応する画像信号を補正し、以て、少なくとも画像形成装置の両端及びその近傍に位置する部分における画像の歪みを補正する形態とすることができる。
画像形成装置がX方向に沿って湾曲している場合、少なくとも、画像形成装置のY方向に沿った両端及びその近傍に位置する部分に対応する画像信号を補正することが好ましい。また、画像形成装置がY方向に沿って湾曲している場合、少なくとも、画像形成装置のX方向に沿った両端及びその近傍に位置する部分に対応する画像信号を補正することが好ましい。更には、画像形成装置がX方向及びY方向に沿って湾曲している場合、少なくとも、画像形成装置のX方向及びY方向に沿った両端及びその近傍に位置する部分に対応する画像信号を補正することが好ましい。
また、本開示の第2の態様に係る表示装置において、画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態(非合焦状態)で観察者の瞳に達するように光学系が配置されることで、画像の水平方向解像度の均一化を図る形態とすることができる。画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するためには、画像形成装置と光学系との間の距離(より具体的には、画像形成装置と光学系を構成するレンズ群(後述する)との間の距離)の制御、最適化を図ればよい。
以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の表示装置等において、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、観察者の瞳と反射鏡との間に配置され、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形態とすることができる。そして、この場合、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できる。
上記の各種の好ましい形態を含む本開示の表示装置等において、
画像表示装置は、画像形成装置を支持する支持部材を更に備えており、
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構成とすることができる。このように、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ることで、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。尚、このような構成の表示装置を、便宜上、『本開示の第1の構成の表示装置』と呼ぶ。
そして、本開示の第1の構成の表示装置において、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構成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構成とすることができる。更には、このような構成を含む本開示の第1の構成の表示装置において、
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構成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構成とすることができる。但し、これらの構成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。
また、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等(本開示の第1の構成の表示装置を含む)において、画像表示装置は、画像形成装置と光学系(具体的には、反射鏡)との間の距離を調整する画像形成装置/光学系間距離・調整装置を備えている構成とすることができる。尚、このような構成の表示装置を、便宜上、『本開示の第2の構成の表示装置』と呼ぶ。ここで、画像形成装置/光学系間距離・調整装置を備えることで、簡素な構成、構造であるにも拘わらず、観察者に依存した観察者の視力の相違に適切、且つ、容易に対応が可能となる。そして、この本開示の第2の構成の表示装置にあっては、画像形成装置と光学系との間の距離に応じて、画像形成装置からの画像全体の大きさを制御する表示制御装置を更に備えている構成とすることができる。画像形成装置と光学系との間の距離は、画像形成装置/光学系間距離・調整装置に、画像形成装置と光学系(具体的には、反射鏡)との間の距離を検出する距離検出装置を配しておけばよい。距離検出装置は、画像形成装置/光学系間距離・調整装置の構成、構造に依存して、適切な装置とすればよい。画像全体の大きさの制御は、画像を画像形成装置において形成するために用いられる画像信号に対する各種信号処理(例えば、間引き処理や補間処理)を行うことで、画像全体の大きさの拡大/縮小を行うといった、周知の制御方式とすることができる。
また、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等(本開示の第1の構成の表示装置、本開示の第2の構成の表示装置を含む)において、画像表示装置は、光学系(具体的には、反射鏡)と観察者の瞳との間の距離を調整する瞳/光学系間距離・調整装置を備えている構成とすることができる。尚、このような構成の表示装置を、便宜上、『本開示の第3の構成の表示装置』と呼ぶ。ここで、瞳/光学系間距離・調整装置を備えることで、簡素な構成、構造であるにも拘わらず、観察者の瞳とレンズ群との間の距離を適切、且つ、容易に調整・調節可能となる。
また、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等(本開示の第1の構成の表示装置、本開示の第2の構成の表示装置、本開示の第3の構成の表示装置を含む)において、画像形成装置の所定の点(例えば、後述する画像形成装置光軸衝突点)を通り、X方向に平行な軸をX軸、画像形成装置の所定の点(例えば、画像形成装置光軸衝突点)を通り、Y方向に平行な軸をY軸としたとき、画像表示装置は、X軸、Y軸及びZ軸の内の少なくとも1つの軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置を更に備えている構成とすることができる。具体的には、X軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置、Y軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置、Z軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置、X軸及びY軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置、X軸及びZ軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置、Y軸及びZ軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置、X軸、Y軸及びZ軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置を挙げることができる。更には、このような構成を含む、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等(本開示の第1の構成の表示装置、本開示の第2の構成の表示装置、本開示の第3の構成の表示装置を含む)において、光学系(具体的には、反射鏡)に対して画像形成装置をX方向に沿って移動させる移動装置を更に備えている構成とすることができる。
更には、上記の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等(本開示の第1の構成の表示装置、本開示の第2の構成の表示装置、本開示の第3の構成の表示装置を含む)にあっては、
左眼用画像表示装置及び右眼用画像表示装置が、フレームに取り付けられており、
各画像表示装置は、
(A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えている形態とすることができる。尚、このような形態の表示装置を、便宜上、『両眼タイプの本開示の表示装置』と呼ぶ。
そして、両眼タイプの本開示の表示装置において、
光学系は、前述したとおり、画像形成装置からの画像を反射する反射鏡、及び、観察者の瞳と反射鏡との間に配置され、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り、
左眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線と右眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線とは、反射鏡を基準として観察者とは反対側の空間で交わっている形態とすることができる。このような形態を採用することで、2つの画像形成装置を高い設計自由度にて容易に並置することができる。そして、このような形態にあっては、左眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線と右眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線とは、観察者の両方の瞳と無限遠方とを含む仮想平面(次に述べるxy平面)よりも下方で交わっている構成とすることができる。
そして、両眼タイプの本開示の表示装置の上記の好ましい構成にあっては、反射鏡の配置状態を、図9、図10A、図10Bに示すように、
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9参照)、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9参照)、
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10Aの一点鎖線を参照。反射鏡及び軸線の回転後の状態は図10A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10Bの一点鎖線を参照。反射鏡及び軸線の回転後の状態は図10B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構成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9、図10A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、構成において、画像形成装置は、前述したとおり、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
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む両眼タイプの本開示の表示装置において、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構成とすることができる。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。
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等(本開示の第1の構成の表示装置、本開示の第2の構成の表示装置、本開示の第3の構成の表示装置、両眼タイプの本開示の表示装置を含み、以下においても同様)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、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等において、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形態とすることができ、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形態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形態とすることが望ましく、これによって、画像形成装置/光学系間距離・調整装置により画像形成装置と光学系との間の距離が調整されたときでも、観察者の瞳に到達する画像に変化が生じることを確実に抑制することができる。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等において、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、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等において、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。
また、以上に説明した好ましい形態、構成を含む両眼タイプの本開示の表示装置にあっては、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100度を例示することができる。
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等において、X方向に沿った画像形成装置の表示領域の長さLX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、3840×2160等、またアスペクト比として4:3、16:9の他に21:9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。
また、レンズ群の光軸(光学主軸)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ZX=f(X)Y=0,ZY=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、本開示の第1の態様に係る表示装置に関し、更には、両眼タイプの本開示の表示装置、本開示の第1の構成の表示装置及び本開示の第3の構成の表示装置に関する。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3に示し、右眼用画像表示装置の光学系を構成する平面鏡等をx軸方向から眺めた図を図4に示し、画像形成装置及び光学系を観察者側から眺めた概念図(透視図)を図5に示し、画像形成装置及び光学系を上方から眺めた概念図(透視図)を図6に示す。また、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7A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7Bに示し、観察者に向かって画像形成装置及び光学系を眺めたときのこれらの透視図を図8Aに示し、観察者から画像形成装置及び光学系を眺めたときのこれらの透視図を図8Bに示す。尚、図面において、画像形成装置に濃淡が付されている場合があるが、この濃淡には特段の意味は無い。
更には、支持部材及び画像形成装置の模式的な断面図を図11A、図12Aに示し、支持部材の模式的な断面図を図11B、図12B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11Cに示す。尚、図11A及び図11Bは、図11Cの矢印A−Aに沿った模式的な断面図であり、図12A及び図12Bは、図11Aの矢印A’−A’及び図11B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15に示すが、図15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16A、図16B、図16C及び図16D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あるいは後述する実施例5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、画像表示装置30は、
(A)画像形成装置40、及び、
(B)画像形成装置40からの画像を観察者10の瞳11に導く光学系50、
を備えている。また、実施例1の表示装置は、更に、
(ハ)歪み補正装置、
を備えている。尚、実施例1あるいは後述する実施例5の表示装置は、より具体的には、両眼タイプの本開示の表示装置であり、
左眼用画像表示装置30L及び右眼用画像表示装置30Rが、フレーム20に取り付けられており、
各画像表示装置30L,30Rは、
(A)画像形成装置40L,40R、及び、
(B)画像形成装置40L,40Rからの画像を観察者10の瞳11(11L,11R)に導く光学系50、
を備えている。実施例1あるいは後述する実施例5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あるいは後述する実施例5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。
ここで、画像の第1の方向(具体的には、画像の水平方向)に対応した画像形成装置40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)に対応した画像形成装置40の方向をY方向としたとき、画像形成装置40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いる。具体的には、実施例1あるいは後述する実施例5にあっては、X方向に沿って湾曲している。また、実施例1あるいは後述する実施例5の表示装置において、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、観察者10の瞳11と反射鏡51との間に配置され、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。画像形成装置40は、反射鏡51の上方に配置されている。
実施例1において、画像表示装置30は、画像形成装置40を支持する支持部材601を更に備えている。そして、画像形成装置40を支持する支持部材601の支持面61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いる。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いる。そして、画像形成装置40は、X方向に沿って湾曲している。より具体的には、画像形成装置40は、支持部材601の支持面61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。このように、支持面61がX方向及び/又はY方向に沿って湾曲した支持部材601を備えることで、簡素な構成、構造に基づき画像形成装置40を湾曲させることができる。
具体的には、実施例1の画像表示装置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601の支持面61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 67.2
238 95
そして、実施例1の画像表示装置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11A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11C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。
光学系50は、前述したとおり、画像形成装置40からの画像を反射する反射鏡51、及び、観察者10の瞳11と反射鏡51との間に配置され、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。そして、左眼用画像表示装置30Lの光学系50を構成する反射鏡51の法線NLLと右眼用画像表示装置30Rの光学系50を構成する反射鏡51の法線NLRとは、反射鏡51を基準として観察者10とは反対側の空間で交わっている(図3参照)。更には、左眼用画像表示装置30Lの光学系50を構成する反射鏡51の法線NLLと右眼用画像表示装置30Rの光学系50を構成する反射鏡51の法線NLRとは、観察者10の両方の瞳と無限遠方とを含む仮想平面(xy平面)よりも下方で交わっている(図3参照)。尚、図3において、観察者10の両方の瞳と無限遠方とを含む仮想平面を符号「HL」で示す。画像形成装置40は、反射鏡51の上方に配置されている。反射鏡51の配置状態は、図9、図10A、図10Bに示したとおりであり、実施例1あるいは後述する実施例5にあっては、具体的には、画像形成装置40の表示領域の長さLXを100mm、
角度θ1=45度
角度θ2=10度
角度θ3=15度
とした。尚、実施例において、反射鏡光軸衝突点はxy平面内に含まれている。このような設定条件では、左眼用画像表示装置30Lを構成する画像形成装置40と、右眼用画像表示装置30Rを構成する画像形成装置40との間に、約15mmの隙間が存在し、2つの画像形成装置を並置することができる。また、画像形成装置40の表示領域の長さLXを126mm、
角度θ1=45度
角度θ2=18度
角度θ3=25度
とすれば、左眼用画像表示装置30Lを構成する画像形成装置40と、右眼用画像表示装置30Rを構成する画像形成装置40との間に、約15mmの隙間が存在し、2つの画像形成装置を並置することができる。
もしも、
角度θ1=45度
角度θ2= 0度
角度θ3= 0度
とした場合であって、X方向に沿った各画像形成装置40の表示領域の長さLXを100mm、観察者の左眼の光軸と右眼の光軸との間の距離を65mmとした場合、左眼用画像表示装置30Lを構成する画像形成装置40と、右眼用画像表示装置30Rを構成する画像形成装置40とは、約35mm[=50+50−65(mm)]、重なり合い、2つの画像形成装置を並置することができない。
実施例1あるいは後述する実施例5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15、図16A、図16B、図16C、図16Dに示すように、実施例1あるいは後述する実施例5の表示装置にあっては、前述したとおり、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LX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LX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10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、前述したとおり、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11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。
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。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17A、図17B、図17Cに示すが、図17A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17B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17Cは通常のレンズ群である。実施例1あるいは後述する実施例5にあっては、図17Aに示すレンズ群を用いた。
実施例1あるいは後述する実施例5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16A、図16B、図16C、図16D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等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あるいは後述する実施例5の表示装置にあっては、更に、観察者10の瞳と光学系50(具体的には、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、レンズ群52と観察者10の瞳との間の距離を調整する。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り、簡素な構成、構造であるにも拘わらず、観察者の瞳とレンズ群との間の距離を適切、且つ、容易に調整、調節可能な表示装置を提供することができる。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。
そして、実施例1において、歪み補正装置は、入力される画像信号を補正し、以て、観察される画像の歪みを補正する。尚、歪み補正装置は、補正すべき入力される画像信号に対して樽型歪み又は糸巻き型歪みを与えるように、入力される画像信号を補正する。即ち、画像形成装置40において、樽型歪み又は糸巻き型歪みが生じた状態で画像が表示される。尚、歪み補正装置は、具体的には、入力される画像信号の内、少なくとも画像形成装置40の両端及びその近傍に位置する部分に対応する画像信号を補正し、以て、少なくとも画像形成装置40の両端及びその近傍に位置する部分における画像の歪みを補正する。より具体的には、実施例1にあっては、画像形成装置の画面全体に対応する画像信号を補正する。ここで、歪み補正装置、それ自体は、周知の回路構成とすることができ、表示装置の動作を制御する制御装置(図示せず)に含まれている。
歪み補正装置は、歪み補正係数テーブルを備えている。歪み補正係数テーブルには、出力される画像信号の画像形成装置における位置(XOut,YOut)と、この位置(XOut,YOut)に対する位置補正量(ΔXOut,ΔYOut)との関係がテーブル化されている。そして、画像形成装置上の位置と出力される画像信号との対応関係を、歪み補正装置は求める。次いで、歪み補正装置は、求められた画像形成装置における位置(XOut,YOut)から、歪み補正係数テーブルを参照して、位置(XOut,YOut)に対する位置補正量(ΔXOut,ΔYOut)を求める。そして、入力された画像信号から、補正された位置(XOut+ΔXOut,YOut+ΔYOut)に対応する画像信号の値を抽出あるいは補間等によって計算し、それを画像形成装置における位置(XOut,YOut)の値として表示する。位置補正量(ΔXOut,ΔYOut)は、各種のシミュレーション、実験等によって求めておけばよい。
実施例1の表示装置において、画像信号に対する歪み補正(表示位置の補正)の有無によって、観察される画像がどのようになるかを説明するための概念図を、図1A、図1B、図1C及び図1Dに示す。画像の歪みを補正しない場合、画像形成装置に表示される画像(図1C参照)は、最終的に、観察者10によって、図1Dの状態で観察される。即ち、観察者10によって観察される画像には樽型歪みが生じる。一方、画像の歪みを補正した場合、画像形成装置に表示される画像(図1A参照)は、最終的に、観察者10によって、図1Bの状態の観察される。即ち、観察者10によって観察される画像には樽型歪みが生じるが、画像形成装置に表示される画像(図1A参照)に対して、そもそも、糸巻き型歪みを与えているので、最終的に、観察者10は、歪みの無い画像(図1B参照)を観察することができる。
本開示の表示装置にあっては画像形成装置が湾曲している。それ故、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。その結果、例えば、光学系を構成するレンズ群の大型化を抑制することができ、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。しかも、実施例1の表示装置にあっては、歪み補正装置を備えているので、観察者が観察する画像に歪みが生じ難い。
実施例2は、実施例1の変形である。実施例2における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13Aに示し、支持部材の模式的な断面図を図13B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13Cに示し、支持部材及び画像形成装置の、図13Aの矢印D−Dに沿った模式的な断面図を図13Dに示す。
実施例2の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における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14A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14B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14A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14A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における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14C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。
実施例4は、実施例1〜実施例3の変形であり、本開示の第2の構成の表示装置に関する。実施例4の表示装置において、各画像表示装置30は、更に、画像形成装置40と光学系50(具体的には、反射鏡51)との間の距離を調整する画像形成装置/光学系間距離・調整装置90を備えている。
前述したとおり、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等が取り付けられている。画像形成装置/光学系間距離・調整装置90は、図19Aに示すように、例えば、調整装置ベース部材91、支持部材601に取り付けられたシャフト92、調整装置ベース部材91に取り付けられた送りネジ機構95、送りネジ機構95から延び、支持部材601に取り付けられたシャフト94から構成されている。支持部材601は、ブッシュ93を介して、シャフト92を自在に滑動し、調整装置ベース部材91との間の距離を自在に変化させることができる。そして、上方に延びた筐体53R,53Lの部分に調整装置ベース部材91が取り付けられている。送りネジ機構95を回動することで、シャフト94が図面の上下方向に移動する結果、調整装置ベース部材91と支持部材601との間の距離の変更を行うことができるが、支持部材601の図面の上下方向への移動は、ブッシュ93を介したシャフト92によって規制される。
あるいは又、画像形成装置/光学系間距離・調整装置90は、図19Bに示すように、例えば、ラッチ機構96、ラッチ機構に嵌合するピン97から構成されている。そして、ピン97を図面左方向に移動させることで(図19Bの矢印を参照)、ピン97とラッチ機構96の嵌合が解かれる。そして、支持部材601を図面の上下方向へ移動させた後、ピン97を図面右方向に移動させることで、ピン97がラッチ機構96に嵌合する。
このように、図19Aあるいは図19Bに示す画像形成装置/光学系間距離・調整装置90を用いることで、画像形成装置40と反射鏡51との間の距離を、観察者の視力に合わせて調整・調節することができる。但し、図19Aあるいは図19Bに示す画像形成装置/光学系間距離・調整装置90は例示であり、画像形成装置と光学系との間の距離を調整できる装置であれば、如何なる形式の装置とすることもできる。例えば、ブッシュ93の代わりに、リニアガイドレールを用いることもできるし、直角に配置された2平面間での拘束機構とすることもできる。また、送りネジ機構95やラッチ機構96の代わりに、ラック・アンド・ピニオン機構を採用してもよい。
画像形成装置40と反射鏡51との間の距離は、画像形成装置/光学系間距離・調整装置90に、画像形成装置40と反射鏡51との間の距離を検出する距離検出装置を配しておけばよい。距離検出装置は、画像形成装置/光学系間距離・調整装置90の構成、構造に依存して、適切な装置とすればよく、具体的には、例えば、送りネジ機構95の位置(角度)を検出する装置、ラッチ機構96のどの位置にピン97が位置するかを検出する装置とすればよい。
そして、実施例4の表示装置にあっては、画像形成装置40と反射鏡51との間の距離に応じて、画像形成装置40からの画像全体の大きさを制御する表示制御装置(図示せず)を更に備えている。即ち、画像形成装置40と反射鏡51との間の距離が短くなるに従い、画像形成装置40からの画像全体の大きさを小さくする。尚、画像全体の大きさの制御は、画像を画像形成装置40において形成するために用いられる画像信号に対する各種信号処理を行うことで画像全体の大きさの拡大/縮小を行うといった、周知の制御方式とすればよい。画像形成装置40と反射鏡51との間の距離は上述した距離検出装置によって検出すればよい。
反射鏡51に対する画像形成装置40の移動量、画像全体の大きさとの関係を、即ち、画像形成装置/光学系間距離・調整装置によって画像形成装置と光学系との間の距離を調整する状態を概念的に図18に示す。観察者の視力が正常な場合(ディオプター値:0)の場合と比較して、観察者が近視の場合、画像形成装置と光学系との間の距離を短くする。このとき、図18に示すように、画像形成装置40からの画像全体の大きさを小さくすればよい。ディオプター値、画像形成装置の移動量、画像全体の大きさ(絵だしサイズ)の関係を、以下の表5に示す。
[表5]
ディオプター値 移動量 絵だしサイズ
−3 −9.4mm 95.5mm
−2 −6.3mm 97.8mm
−1 −3.1mm 100.3mm
0 0 103.4mm
1 +3.1mm 106.7mm
2 +6.3mm 110.0mm
3 +9.4mm 113.8mm
上方に延びた筐体53R,53Lの部分への画像形成装置40(より具体的には、支持部材601)の取り付け時、支持部材601の取り付けの微調整が必要な場合がある。尚、このような微調整は、通常、表示装置の組立時に必要とされる。そして、このような場合には、画像形成装置40の所定の点(画像形成装置光軸衝突点)を通り、X方向に平行な軸をX軸、画像形成装置40の所定の点(画像形成装置光軸衝突点)を通り、Y方向に平行な軸をY軸としたとき(図8A参照)、画像表示装置30を、X軸、Y軸及びZ軸の内の少なくとも1つの軸を中心に画像形成装置40を回動させる回動装置が備えられていればよい。回動装置として、筐体53R,53Lに取り付けられた押しネジ及び引きネジの組合せを例示することができ、押しネジ及び引きネジを微調整することで、上方に延びた筐体53R,53Lの部分への支持部材601の取り付けの微調整を行うことができる。また、上方に延びた筐体53R,53Lの部分にガイド溝を設けておき、支持部材601に送りネジ機構を設けておけば、即ち、ガイド溝と送りネジ機構から成る移動装置を設けておけば、光学系50(具体的には、反射鏡51)に対して画像形成装置40をX方向に沿って移動させることができる。例えば、X軸を中心に画像形成装置40を40ミリラジアン回動させればよいし、Y軸を中心に画像形成装置40を40ミリラジアン回動させればよいし、Z軸を中心に画像形成装置40を40ミリラジアン回動させればよい。
実施例4の表示装置にあっては、画像形成装置/光学系間距離・調整装置が備えられているので、簡素な構成、構造であるにも拘わらず、観察者に依存した観察者の視力の相違に適切、且つ、容易に対応が可能な表示装置を提供することができる。
実施例5は、本開示の第2の態様に係る表示装置に関する。実施例5の表示装置にあっては、画像形成装置40において表示された画像がデフォーカス状態で観察者10の瞳11に達するように、光学系50が配置されている。ここで、画像形成装置40において表示された画像がデフォーカス状態で観察者10の瞳11に達するように、光学系50が配置されており、画像の水平方向解像度の均一化を図っている。尚、これらの点を除き、実施例5の表示装置の構成、構造は、実施例1〜実施例4において説明した表示装置の構成、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。尚、画像形成装置40において表示された画像をデフォーカス状態で観察者10の瞳11に到達させるためには、画像形成装置40と光学系50(具体的には、レンズ群52との間の距離)の制御、最適化を図ればよい。
図2Bに、画像形成装置において表示された画像がジャストフォーカス状態(合焦状態)で観察者の瞳に達するように光学系が配置されているときの、観察者が観察する画像の水平方向解像度をシミュレーションした結果を示すが、画角に対する画像の水平方向解像度における差異・変化が大きい。尚、図2A及び図2Bの横軸は水平方向の画角を示し、横軸は解像度を示す。図2Bから、レンズ群の光軸(光学主軸)と一致する画角において、水平方向解像度が最も高く、画角がレンズ群の光軸(光学主軸)と一致する画角から外れるに従い、水平方向解像度は大きく低下する。しかも、例えば、レンズ群の光軸(光学主軸)と一致する画角において、右眼用画像形成装置からの画像における水平方向解像度と、左眼用画像形成装置からの画像における水平方向解像度との差が大きく、違和感を感じる場合がある。尚、図2A及び図2Bにおいて、右眼用レンズ群の光軸を「R」で示し、左眼用レンズ群の光軸を「L」で示し、右眼用画像表示装置から得られる画像の水平方向解像度を「a」で示し、左眼用画像表示装置から得られる画像の水平方向解像度を「b」で示す。
一方、図2Aに、画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態(0.4mm、アンダーフォーカス)で観察者の瞳に達するように光学系が配置されているときの、観察者が観察する画像の水平方向解像度をシミュレーションした結果を示すが、画角に対する画像の水平方向解像度における差異・変化が小さい。しかも、例えば、レンズ群の光軸(光学主軸)と一致する画角において、右眼用画像形成装置からの画像における水平方向解像度と、左眼用画像形成装置からの画像における水平方向解像度との差が小さく、違和感が少ない。このように、実施例5の表示装置にあっては、画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように光学系が配置されているので、観察者が観察する画像の解像度における差異・変化の発生を抑制することができる。
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。また、反射鏡の代わりに、半透過鏡(部分反射鏡、部分透過ミラー、半透過ミラー、ハーフミラーとも呼ばれる)を用いることもできる。
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
[A01]《表示装置:第1の態様》
(イ)フレーム、
(ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、及び、
(ハ)歪み補正装置、
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、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、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、
歪み補正装置は、入力される画像信号を補正し、以て、観察される画像の歪みを補正する表示装置。
[A02]歪み補正装置は、補正すべき入力される画像信号に対して樽型歪み又は糸巻き型歪みを与えるように、入力される画像信号を補正する[A01]に記載の表示装置。
[A03]歪み補正装置は、少なくとも入力される画像信号の内、画像形成装置の両端及びその近傍に位置する部分に対応する画像信号を補正し、以て、少なくとも画像形成装置の両端及びその近傍に位置する部分における画像の歪みを補正する[A01]又は[A02]に記載の表示装置。
[A04]《表示装置:第2の態様》
(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、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、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、
画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように、光学系が配置されている表示装置。
[A05]画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように光学系が配置されることで、画像の水平方向解像度の均一化を図る[A04]に記載の表示装置。
[B01]画像表示装置は、画像形成装置を支持する支持部材を更に備えており、
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[A01]乃至[A05]のいずれか1項に記載の表示装置。
[B02]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[B01]に記載の表示装置。
[B03]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[B01]又は[B02]に記載の表示装置。
[B04]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[B01]又は[B02]に記載の表示装置。
[C01]画像表示装置は、画像形成装置と光学系との間の距離を調整する画像形成装置/光学系間距離・調整装置を備えている[A01]乃至[B04]のいずれか1項に記載の表示装置。
[C02]画像形成装置と光学系との間の距離に応じて、画像形成装置からの画像全体の大きさを制御する表示制御装置を更に備えている[C01]に記載の表示装置。
[C03]画像表示装置は、光学系と観察者の瞳との間の距離を調整する瞳/光学系間距離・調整装置を備えている[A01]乃至[C02]のいずれか1項に記載の表示装置。
[C04]画像形成装置の所定の点を通り、X方向に平行な軸をX軸、画像形成装置の所定の点を通り、Y方向に平行な軸をY軸としたとき、画像表示装置は、X軸、Y軸及びZ軸の内の少なくとも1つの軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置を更に備えている[A01]乃至[C03]のいずれか1項に記載の表示装置。
[C05]光学系に対して画像形成装置をX方向に沿って移動させる移動装置を更に備えている[A01]乃至[C04]のいずれか1項に記載の表示装置。
[D01]左眼用画像表示装置及び右眼用画像表示装置が、フレームに取り付けられており、
各画像表示装置は、
(A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えている[A01]乃至[C05]のいずれか1項に表示装置。
[D02]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、観察者の瞳と反射鏡との間に配置され、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り、
左眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線と右眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線とは、反射鏡を基準として観察者とは反対側の空間で交わっている[D01]に表示装置。
[D03]左眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線と右眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線とは、観察者の両方の瞳と無限遠方とを含む仮想平面よりも下方で交わっている[D02]に記載の表示装置。
[D04]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、観察者の右眼の光軸を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平面と平行に配置されていると想定し、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、
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、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、
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[D03]に記載の表示装置。
「D05]画像形成装置は、反射鏡の上方に配置されている[D04]に記載の表示装置。
[D06]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[D01]乃至[D05]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E01]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[A01]乃至[D05]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E02]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[A01]乃至[E01]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E03]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[E02]に記載の表示装置。
[E04]レンズ群は、反射鏡側がテレセントリック光学系である[E02]又は[E03]に記載の表示装置。
[E05]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[A01]乃至[E04]のいずれか1項に記載の表示装置。
[E06]フレームは観察者の頭部に装着される[A01]乃至[E05]のいずれか1項に記載の表示装置。
[F01]《画像表示装置:第1の態様》
(A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、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、
入力される画像信号の内、画像形成装置の両端及びその近傍に位置する部分に対応する画像信号が補正され、以て、画像形成装置の両端及びその近傍に位置する部分における画像の歪みが補正される画像表示装置。
[F02]補正すべき入力される画像信号に対して糸巻き型歪みを与えるように、入力される画像信号が補正される[F01]に記載の画像表示装置。
[F03]《画像表示装置:第2の態様》
(A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、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、
画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように、光学系が配置されている画像表示装置。
[F04]画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように光学系が配置されることで、画像の水平方向解像度の均一化を図る[F03]に記載の画像表示装置。
10・・・観察者、11,11L,11R・・・観察者の瞳、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、27A・・・キー、27B・・・ガイド溝、27C・・・締結部、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、90・・・画像形成装置/光学系間距離・調整装置、91・・・調整装置ベース部材、92,94・・・シャフト、93・・・ブッシュ、95・・・送りネジ機構、96・・・ラッチ機構、97・・・ラッチ機構に嵌合するピン

Claims (20)

  1. (イ)フレーム、
    (ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、及び、
    (ハ)歪み補正装置、
    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、及び、
    (B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
    を備えており、
    画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、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、
    歪み補正装置は、入力される画像信号を補正し、以て、観察される画像の歪みを補正する表示装置。
  2. 歪み補正装置は、補正すべき入力される画像信号に対して樽型歪み又は糸巻き型歪みを与えるように、入力される画像信号を補正する請求項1に記載の表示装置。
  3. 歪み補正装置は、入力される画像信号の内、少なくとも画像形成装置の両端及びその近傍に位置する部分に対応する画像信号を補正し、以て、少なくとも画像形成装置の両端及びその近傍に位置する部分における画像の歪みを補正する請求項1に記載の表示装置。
  4. (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、及び、
    (B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
    を備えており、
    画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置は、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、
    画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように、光学系が配置されている表示装置。
  5. 画像形成装置において表示された画像がデフォーカス状態で観察者の瞳に達するように光学系が配置されることで、画像の水平方向解像度の均一化を図る請求項4に記載の表示装置。
  6. 画像表示装置は、画像形成装置を支持する支持部材を更に備えており、
    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請求項1又は請求項4に記載の表示装置。
  7. 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6に記載の表示装置。
  8. 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6に記載の表示装置。
  9. 画像表示装置は、画像形成装置と光学系との間の距離を調整する画像形成装置/光学系間距離・調整装置を備えている請求項1又は請求項4に記載の表示装置。
  10. 画像形成装置と光学系との間の距離に応じて、画像形成装置からの画像全体の大きさを制御する表示制御装置を更に備えている請求項9に記載の表示装置。
  11. 画像表示装置は、光学系と観察者の瞳との間の距離を調整する瞳/光学系間距離・調整装置を備えている請求項1又は請求項4に記載の表示装置。
  12. 画像形成装置の所定の点を通り、X方向に平行な軸をX軸、画像形成装置の所定の点を通り、Y方向に平行な軸をY軸としたとき、画像表示装置は、X軸、Y軸及びZ軸の内の少なくとも1つの軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置を更に備えている請求項1又は請求項4に記載の表示装置。
  13. 光学系に対して画像形成装置をX方向に沿って移動させる移動装置を更に備えている請求項1又は請求項4に記載の表示装置。
  14. 左眼用画像表示装置及び右眼用画像表示装置が、フレームに取り付けられており、
    各画像表示装置は、
    (A)画像形成装置、及び、
    (B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
    を備えている請求項1又は請求項4に表示装置。
  15. 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、観察者の瞳と反射鏡との間に配置され、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り、
    左眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線と右眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線とは、反射鏡を基準として観察者とは反対側の空間で交わっている請求項14に表示装置。
  16. 左眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線と右眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡の法線とは、観察者の両方の瞳と無限遠方とを含む仮想平面よりも下方で交わっている請求項15に記載の表示装置。
  17. 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、観察者の右眼の光軸を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平面と平行に配置されていると想定し、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、
    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、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、
    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請求項16に記載の表示装置。
  18. 画像形成装置は、反射鏡の上方に配置されている請求項17に記載の表示装置。
  19. 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14に記載の表示装置。
  20. 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又は請求項4に記載の表示装置。
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