[发明专利]虚像显示装置

说明书

本发明提供虚像显示装置，能够在实现宽视角化的同时确保高品质的可视性。虚像显示装置采用了如下构造：将目镜光学系统(20)与作为影像元件的图像显示装置(10)一起构成非远心光学系统，并且使像素(PX)的像素尺寸在图像显示装置(10)的图像显示的周边侧区域(D2)等比在中心侧区域(D1)大。由此，能够实现宽视角化，同时在基于影像元件的图像显示的与信息接受能力优异的有效视场对应的中心侧区域中维持分辨率较高的图像形成，并且能够防止周边侧区域的图像劣化，能够确保高品质的可视性。

技术领域

本发明涉及虚像显示装置，该虚像显示装置佩戴于头部而将由影像元件等形成的影像呈现给观察者。

背景技术

近年来，佩戴于观察者的头部的头戴式显示器(以下，也称为HMD或头部佩戴型显示装置)等虚像显示装置越来越宽视角化。

另外，关于人的视场，信息接受能力优异的有效视场是水平30°左右、垂直20°左右。因此，实际可见的视场中的、能够目视信息的区域可认为是30°左右，从在发展宽视角化的同时确保良好的可视性的观点来看，维持该区域内的高分辨率是很重要的。

另外，在HMD所使用的面板中，公知有如下技术：因配置于眼前的面板与眼睛之间的距离较近而导致面板的像素的可见尺寸在中央和视场周边部不同，为了校正该情况而使像素尺寸在面板水平方向上逐渐变化(专利文献1)。

专利文献1：日本特开平10-123550号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供在实现宽视角化的同时能够确保高品质的可视性的虚像显示装置。

本发明的虚像显示装置具有：影像元件，其使像素尺寸在图像显示的周边侧区域比在图像显示的中心侧区域大；以及目镜光学系统，其配置在影像元件的光路下游侧，与影像元件一起构成非远心光学系统，使影像元件所显示的图像作为虚像被看到。

在上述虚像显示装置中，影像元件是使像素尺寸在图像显示的周边侧区域比在图像显示的中心侧区域大的构造。即，在中心侧区域中使像素尺寸相对地变小，并且在周边侧区域中使像素尺寸相对地变大。由此，在与人的视场中的信息接受能力优异的有效视场对应的、图像显示的中心侧区域中维持分辨率较高的图像形成，并且在信息接受能力没那么高的图像显示的周边侧区域中使像素尺寸变大，从而能够实现宽视角化。此外，将使影像元件所显示的图像作为虚像被看到的目镜光学系统与影像元件一起构成非远心光学系统，即，使主光线相对于光轴不平行，从而能够采用例如微显示器等小型的元件作为影像元件。然而，在影像元件采用小型的元件的情况下，有时因各像素变小而导致视场角特性不太宽，由于采用非远心光学系统，所以特别是在影像元件的周边侧(图像光变高的一侧)，光的射出角度(远心角)变大，有可能产生与混色等相伴的图像劣化。与此相对，通过使像素尺寸在周边侧变大，即使在使用了非远心光学系统的情况下，也能够防止随着光的射出角度在影像元件的周边侧区域增大而导致的图像劣化。

在本发明的具体方面中，目镜光学系统的光学面的尺寸比影像元件的图像显示区域的尺寸大。另外，这里是指目镜光学系统的光学面中的尺寸最大的部分比图像显示区域的尺寸大。在该情况下，非远心光学系统为发散型，为了实现宽视角化，在构成 HMD的透镜等各部件往往变大的HMD中，实现了装置整体的小型化和薄型化。

在本发明的另一方面中，影像元件是图像显示区域的一边的长度为2.5英寸以下的微显示器。在该情况下，尤其实现了影像元件的小型化，另外，能够低成本地制造影像元件。

在本发明的其他方面中，影像元件被配置成：像素尺寸从中心侧朝向周边侧而变大，像素尺寸的变化与来自各像素的光的射出角度的变化对应。在该情况下，射出角度随着靠近周边侧而变大，与此对应地使像素尺寸变大，从而能够避免或抑制因可能混色等所导致的图像劣化。