本發明涉及在頭部佩戴使用的頭戴顯示器等的虛像顯示裝置。

背景技術：
近年來，作為如頭戴顯示器那樣地可進行虛像的形成及觀察的虛像顯示裝置，提出了各種將來自顯示元件的圖像光引導至作為觀察者的佩戴者的瞳孔的類型，例如為了使形成虛像的圖像光和來自外界的光即外界光重疊，提出了透視的類型(參照專利文獻1)。然而，佩戴者的眼的位置存在個體差異，通過虛像顯示裝置向佩戴者可靠地引導圖像光并不容易。例如，考慮擴大圖像光的光束使其以具有冗余（裕量）的狀態形成，使得即使眼的位置略有不同也能識別圖像光，但是這個情況下，產生為了擴大光束而必需使光學系統全體大型化這樣的問題。【專利文獻1】特開2007-178941號公報

技術實現要素：
本發明的目的在于，提供一種虛像顯示裝置，是使圖像光和外界光重疊的透視類型，能抑制裝置的大型化并容易地根據眼的位置進行調整。為了達成目的，本發明的虛像顯示裝置包括：(a)虛像形成部，使外界光透射并形成基于圖像光的虛像；(b)定位用部件，安裝在與虛像形成部的光學系統的標準位置相對應的預定位置，在佩戴者佩戴虛像形成部的佩戴狀態下顯示使佩戴者識別標準位置并成為定位的標志的標記；(c)位置對合機構，將虛像形成部的光學系統以及安裝在該光學系統的定位用部件一起移動，對佩戴者的眼調整虛像形成部的位置。虛像顯示裝置中，一邊通過定位用部件確認一邊相對自身的眼的位置進行虛像顯示裝置的位置調整即位置對合，由此容易地對合在最適合的調整位置。并且，關于眼的位置根據個體差異的位置對合能變得簡單，伴隨于此，例如，不需要通過在光學設計中將圖像光的光束變寬而呈具有冗余的狀態，由此即使眼的位置存在某種程度的差異，也能識別圖像，所以能抑制裝置大型化。還有，虛像形成部成為使圖像光和外界光重疊的透視類型，所以能夠使佩戴者識別通過外界光由定位用部件進行的標準位置的顯示。具體地，例如，能一邊利用對鏡子反映出佩戴者佩戴虛像顯示裝置的狀態的自身，也就是，透視類型，通過外界光確認自身的眼的位置和定位用部件表示的標準位置，一邊進行位置對合。根據本發明的具體的方面，位置對合機構，能夠在佩戴狀態下至少關于佩戴者的眼寬度方向調整。這個情況下，由于能夠關于眼寬度方向調整，可對自身的眼的位置調整成為最適合。根據本發明的其他方面，位置對合機構，能夠沿著對于光軸垂直的平面關于與眼寬度方向垂直的方向調整。這個情況下，不僅作為左右方向的眼寬度方向，還能關于上下方向即眼的高度方向簡單地調整。根據本發明的其他方面，(a)虛像形成部包括：(a1)投射光學系統，投射來自圖像顯示裝置的圖像光；(a2)形成基于圖像光的虛像的導光裝置，其具有向內部取入來自投射光學系統的圖像光的光入射部、引導從光入射部取入的圖像光的導光部、向外部取出經過了導光部的圖像光的光射出部；(b)位置對合機構，使得投射光學系統及導光裝置中至少導光裝置，與定位用部件一起移動。這個情況下，通過由導光裝置形成虛像，并且，位置對合機構使導光裝置移動，能夠進行位置調整。根據本發明的其他方面，(a)虛像形成部包括：(a1)信號光調制部，形成對應圖像而調制的信號光；掃描光學系統，將調制的信號光通過掃描而作為掃描光射出；(a2)被照射部件，接受來自掃描光學系統的掃描光的照射并形成基于圖像光的虛像；(b)位置對合機構，使得信號光調制部、掃描光學系統及被照射部件中至少被照射部件，與定位用部件一起移動。這個情況下，通過由被照射部件形成虛像，并且，位置對合機構使被照射部件移動，能夠進行位置調整。根據本發明的其他方面，定位用部件對于預定位置能夠裝卸。這個情況下，位置調整后的虛像觀察時，能取下定位用部件，使得定位用部件不會成為觀察的阻礙。根據本發明的其他方面，能夠經由鏡子部件使佩戴者識別佩戴者的眼和定位用部件，其中鏡子部件配置為關于光軸方向與定位用部件相比在離佩戴者的眼遠側與佩戴者的眼相對。這個情況下，利用鏡子部件，能簡易且迅速地進行位置調整。根據本發明的其他方面，定位用部件顯示使佩戴者識別標準位置的物體的標記；虛像形成部形成影像標記，影像標記能夠將作為基于圖像光的虛像使佩戴者識別的顯示圖像的范圍與物體的標記比較地顯示。這個情況下，佩戴者能一邊對比由影像標記表示的圖像顯示的范圍和識別由定位用部件顯示的標準位置的物體的標記的位置，一邊簡易且迅速地進行位置調整。根據本發明的其他方面，位置對合機構具有：關于調整的方向以一定的間距離散配置的溝狀及突起狀的定位部。這個情況下，能更簡易地進行位置調整。根據本發明的其他方面，位置對合機構的定位部中，還包括：信息存儲部，存儲關于離散確定的調整位置的信息；信息顯示部，能夠向佩戴者顯示在信息存儲部存儲的信息。這個情況下，通過確認存儲的調整位置，能簡易且迅速地再現對自身來說最適合的位置。根據本發明的其他方面，定位用部件，以虛像形成部的光學系統的光軸通過的位置作為標準位置，安裝在預定位置。這個情況下，通過將眼的中心對合在標準位置，能向最適合的位置進行調整。為了達成上述目的，本發明的虛像顯示裝置的位置調整方法，(a)虛像顯示裝置包括：(a1)虛像形成部，使外界光透射并形成基于圖像光的虛像；(a2)定位用部件，安裝在與虛像形成部的光學系統的標準位置相對應的預定位置，在佩戴者佩戴虛像形成部的佩戴狀態下顯示使佩戴者識別標準位置并成為定位的標志的標記；(a3)位置對合機構，使虛像形成部的光學系統和安裝在該光學系統的定位用部件一起移動，相對佩戴者的眼調整虛像形成部的位置；(a4)信息存儲部，存儲關于由位置對合機構進行調整的調整位置的信息；虛像顯示裝置的位置調整方法包括：(b)標準位置顯示步驟，通過定位用部件顯示標準位置，能夠使該佩戴者識別標準位置和佩戴者的眼的位置的偏差；(c)調整位置存儲步驟，使上述信息存儲部存儲關于上述調整位置的信息，其中，上述調整位置是基于上述標準位置顯示步驟中的上述標準位置的顯示，由上述位置對合機構做出了調整的位置。根據虛像顯示裝置的位置調整方法，在標準位置顯示步驟中，能使該佩戴者識別標準位置和佩戴者的眼的位置的偏差，如果例如能關于眼寬度方向調整，根據關于眼寬度的個體差異的位置對合能變簡單。還有，由于在信息存儲部存儲關于調整位置的信息，再次的位置對合中能更簡易且迅速地進行位置對合。附圖說明圖1(A)是構成虛像顯示裝置的第1顯示裝置的主體部分的俯視斷面圖，(B)是主體部分的主視圖。圖2是具體地說明虛像顯示裝置的光學系統的光路的一個例子的俯視圖。圖3(A)是表示位置對合機構的主視圖，(B)是表示上下用位置對合機構的主視圖，(C)是俯視圖，(D)是表示左右用位置對合機構的主視圖。圖4(A)是表示包含安裝有定位用部件的導光裝置的光學系統的模式圖，(B)是表示由位置對合機構進行調整的情況的模式圖，(C)是表示調整后的情況的模式圖。圖5是表示采用鏡子的情況的佩戴者的眼和定位用部件的位置關系的圖。圖6是模式地表示佩戴虛像顯示裝置的狀態的主視圖。圖7(A)是表示左眼側的位置調整的圖，(B)是表示右眼側的位置調整的圖，(C)是表示關于雙眼做出位置調整的狀態的圖。圖8(A)是表示第2實施方式涉及的虛像顯示裝置的位置對合機構的主視圖，(B)是說明定位用部件的結構的俯視圖。圖9(A)是表示作為虛像顯示的影像標記的圖，(B)是表示定位用部件的標記的位置的圖，(C)是表示以從影像標記的中心離開的狀態來識別標記的位置的情況的圖，(D)是表示以與影像標記的中心重疊的狀態來識別標記的位置的情況的圖。圖10是說明第3實施方式涉及的虛像顯示裝置的位置對合機構的圖。圖11(A)是說明第4實施方式涉及的虛像顯示裝置的位置對合機構的方塊圖，(B)是表示顯示圖像的圖。圖12(A)是表示第5實施方式涉及的虛像顯示裝置的斷面圖，(B)及(C)是導光裝置主視圖及俯視圖。圖13是說明圖像光的光路的模式圖。圖14是說明包含半透半反鏡層的接合部的斷面圖。圖15(A)是表示第6實施方式涉及的虛像顯示裝置的斷面圖，(B)及(C)是導光裝置的主視圖及俯視圖。圖16是說明圖像光的光路的模式圖。圖17是表示第7實施方式涉及的虛像顯示裝置的圖。圖18是說明虛像顯示裝置的位置調整的圖。【符號的說明】10…圖像形成裝置，11…圖像顯示裝置，12…投射光學系統，20、420、520…導光裝置，20a…主體部分，21、421、521…導光部件，21a、21b、21c、21d…第1-第4反射面，23…光透射部件，23s…主體部分，23a…第1面，23b…第2面，25…鏡層，28…半透半反鏡層(半透射反射膜)，100、200…虛像顯示裝置，100A…顯示裝置(虛像形成部)，IP…虛像形成部，MP1、MP2…標記部件(定位用部件)，CR…標記(物體的標記)，SI…影像標記，XX…點，300…位置對合機構，423、523、623…角度變換器，424…棱鏡，210…光射出裝置，211…信號光調制部，212…掃描光學系統，AX、AX1、AX2…光軸，B1…光入射部，B2…導光部，B3…光射出部，B4…透視部，EY…眼，GL、GL1、GL2…圖像光，OL…外界光，IS…光入射面，OS…光射出面，SL…照明光具體實施方式以下，參照附圖，詳細說明本發明的一實施方式涉及的虛像顯示裝置。〔A.虛像顯示裝置的概要〕如圖1(A)及1(B)表示的實施方式的虛像顯示裝置100是具有如眼鏡那樣的外觀的頭戴顯示器，對作為佩戴這個虛像顯示裝置100的觀察者的佩戴者使其能識別虛像的圖像光，并且，能使佩戴者透視觀察外界像。圖1(A)表示的虛像顯示裝置100中，省略一側的圖示，也省略蓋部分等的第1顯示裝置100A表示虛像顯示裝置100中形成左眼用的虛像的部分。在圖示的狀態下，對佩戴者來說正前方的方向是沿著構成虛像顯示裝置100的光學系統的射出側的光軸即第2光軸AX2的方向，第2光軸AX2從虛像顯示裝置100側朝向佩戴者側的方向為+Z方向，對佩戴者來說眼不排列的上下方向為±Y方向，眼排列的左右方向為±X方向。〔B.顯示裝置的結構〕以下，通過說明第1顯示裝置100A的結構的一個例子，來說明虛像顯示裝置100的結構的一個例子。第1顯示裝置100A包括：圖像形成裝置10、導光裝置20、作為定位用部件的標記部件MP1、位置對合機構300。在這里，把第1顯示裝置100A中，實質地形成虛像的部分即圖像形成裝置10和導光裝置20，作為虛像形成部IP。詳細以圖3(A)等后述，但是，第1顯示裝置100A，通過作為定位用部件的標記部件MP1、位置對合機構300，對眼EY進行虛像形成部IP的位置調整，確保圖1(A)表示的佩戴者與虛像顯示裝置100的正確位置關系的狀態。以下，作為說明虛像形成部IP的位置調整的前提，來說明構成作為形成虛像的部分的虛像形成部IP的圖像形成裝置10及導光裝置20的結構。圖像形成裝置10具有圖像顯示裝置11、投射光學系統12。其中，圖像顯示裝置11具有：射出2維的照明光SL的照明裝置31、作為透射型的空間光調制裝置的液晶顯示設備32。照明裝置31具有：發生含有紅、綠、藍的3色的光的光源31a、擴散來自光源31a的光并使其成為矩形斷面的光束的背光導光部31b。液晶顯示設備32空間地調制來自照明裝置31的照明光SL，形成應該成為動態圖像等的顯示對象的彩色圖像光。投射光學系統12是將從液晶顯示設備32上的各點射出的圖像光變為平行狀態的光束的準直透鏡。導光裝置20通過接合導光部件21和光透射部件23而成，作為全體構成與XY面平行延伸的平板狀的光學部件。導光裝置20中，導光部件21是俯視為梯形的棱鏡狀部件，作為側面，具有第1反射面21a、第2反射面21b、第3反射面21c、第4反射面21d。第1及第2反射面21a、21b沿著XY面延伸。還有，第3反射面21c對XY面以45°以下的銳角α傾斜，第4反射面21d對XY面例如以45°以下的銳角β傾斜。通過第3反射面21c的光軸即作為光學系統的入射側的光軸的第1光軸AX1、和通過第4反射面21d的光軸即作為光學系統的射出側的光軸的第2光軸AX2，平行配置。導光部件21用可見范圍呈現高的光透射性的樹脂材料形成。導光部件21以通過注塑成型一體成型的塊狀部件為主體部分20a。這樣的導光部件21將作為基礎材料的主體部分20a設為一體形成的部件，但是，可以考慮從功能上將其分成光入射部B1、導光部B2和光射出部B3。光入射部B1是三角棱鏡狀的部分，具有作為第1反射面21a的一部分的光入射面IS；和與光入射面IS相對的第3反射面21c。光入射面IS是用于取入來自圖像形成裝置10的圖像光GL的內側或觀察者側的平面，與投射光學系統12相對，與其第1光軸AX1垂直延伸。第3反射面21c具有矩形的輪廓，在其矩形區域全體，具有用于將通過光入射面IS的圖像光GL反射并引導至導光部B2內的全反射鏡即鏡層25。這個鏡層25通過在導光部件21的主體部分20a的斜面RS上由鋁等的蒸鍍實施成膜而形成。第3反射面21c對于投射光學系統12的第1光軸AX1或XY面以例如銳角α＝25°～27°傾斜，通過將從光入射面IS入射的全體朝向+Z方向的圖像光GL彎曲為全體地朝向偏－Z方向的－X方向，將圖像光GL可靠地結合到導光部B2內。導光部B2具備分別全反射由光入射部B1彎曲的圖像光的第1反射面21a和第2反射面21b，這兩個反射面作為相互相對且與XY面平行延伸的2個平面。在這里，第1反射面21a設為處于接近圖像形成裝置10的內側或觀察者側，第2反射面21b設為處于遠離圖像形成裝置10的表面側或外界側。這個情況下，第1反射面21a成為與上述的光入射面IS、后述的光射出面OS共同的面部分。第1及第2反射面21a、21b是利用折射率差的全反射面。由光入射部B1的第3反射面21c反射的圖像光GL首先入射第1反射面21a并全反射。接著，該圖像光GL入射第2反射面21b并全反射。以下該操作反復進行，從而圖像光全體被引導至導光裝置20的進深側的主導光方向即設置光射出部B3的-X側。另外，由于在第1及第2反射面21a、21b未施加反射涂層，因此從外界側入射第2反射面21b的外界光或外光以高透射率通過導光部B2。即，導光部B2是可透視外界像的透視型。光射出部B3是三角棱鏡狀的部分，具有作為第1反射面21a的一部分的光射出面OS、和與光射出面OS相對的第4反射面21d。光射出面OS是用于向佩戴者的眼EY射出圖像光GL的內側平面，與光入射面IS同樣，成為第1反射面21a的一部分，與第2光軸AX2垂直延伸。第4反射面21d是矩形的平坦面，在第4反射面21d的中央配置的矩形的部分區域具有半透半反鏡層28，其反射經過第1及第2反射面21a、21b入射的圖像光GL并向光射出部B3外射出，并且使外界光OL透射。這個半透半反鏡層28是具有光透射性的半透射反射膜。半透半反鏡層28通過在導光部件21中構成第4反射面21d的斜面RR上例如由銀等的金屬反射膜和/或電介質多層膜成膜而形成。半透半反鏡層28對圖像光GL的反射率從容易透視地觀察外界光OL的觀點看，在假定的圖像光GL的入射角范圍中設為10%以上且50%以下。第4反射面21d相對于與第1反射面21a垂直的第2光軸AX2或XY面以例如銳角α＝25°～27°傾斜，通過上述半透半反鏡層28，使經導光部B2的第1及第2反射面21a、21b入射的圖像光GL部分地反射，以全體朝向－Z方向的方式彎曲，從而通過光射出面OS。在這里，第4反射面21d上的點中，將第2光軸AX2通過的點作為在虛像形成部IP的光學系統中位置對合的標準位置(基準位置)SP。這個情況下，作為基準位置的標準位置SP表示第4反射面21d的中心即半透半反鏡層28的中心，表示包含導光裝置20的光學系統全體的成為射出側的標準的位置。根據這個標準位置SP，通過對眼EY調整虛像形成部IP的位置，能夠成為如圖1(A)表示那樣的正確的位置關系。光透射部件23包括具有與導光部件21的主體部分20a同樣的折射率的主體部分23s，具有：第1面23a、第2面23b、第3面23c。第1及第2面23a、23b，與第1及第2反射面21a、21b同樣，沿著XY面延伸。還有，第3面23c對XY面傾斜，與導光部件21的第4反射面21d相對平行配置。也就是，光透射部件23成為具有由第2面23b和第3面23c夾著的楔狀的部件的裝置。光透射部件23，與導光部件21同樣，由在可視范圍呈現高光透射性的樹脂材料形成。光透射部件23以通過注塑成型而一體成型的塊狀部件作為主體部分23s。在光透射部件23中，第1面23a在設置于導光部件21的第1反射面21a的延伸平面上配置，位于接近佩戴者的眼EY的內側，第2面23b在設置于導光部件21的第2反射面21b的延伸平面上配置，位于遠離佩戴者的眼EY的表面側。第3面23c是通過粘接劑與導光部件21的第4反射面21d接合的矩形的光透射面。以上的第1面23a和第3面23c形成的角度與導光部件21的第2反射面21b和第4反射面21d形成的角度ε相等，第2面23b和第3面23c形成的角度與導光部件21的第1反射面21a和第4反射面21d形成的角度β相等。光透射部件23和導光部件21，在兩者的接合部分及其附近，構成透視部B4。即，由于在第1及第2面23a、23b未施加鏡層等的反射涂層，因此與導光部件21的導光部B2相同，使外界光OL以高透射率透射。第3面23c也可使外界光OL以高透射率透射，但是，因為導光部件21的第4反射面21d具有半透半反鏡層28，通過第3面23c的中央區域的外界光OL減光。也就是，佩戴者觀察到使減光的圖像光GL和減光的外界光OL重疊而成的光。通過由以上那樣的圖像形成裝置10及導光裝置20構成的虛像形成部IP，虛像顯示裝置100形成圖像光GL的虛像。還有，如上述那樣地，通過成為導光裝置20使外界光OL透射的透視的構成，不僅是虛像的圖像，虛像顯示裝置100還能觀察外界像。以下，用圖2，說明第1顯示裝置100A的圖像光的具體光路的一個例子。再者，圖2中，僅表示與圖像光的光路決定有關的光學系統，例如省略標記部件MP1等的圖示。...