(57)【要約】【課題】高い表示品質のヘッドマウントディスプレイを提供する。【解決手段】  本実施の形態にかかるヘッドマウントディスプレイ１００は、表示素子部１０１からの左眼用画像の表示光Ｌ１１を、ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの左眼に集光する左眼用光学系１０３Ｌと、左眼用光学系１０３Ｌに対して左右対称に配置され、表示素子部１０１からの右眼用画像の表示光を、ユーザの右眼に集光する右眼用光学系１０３Ｒと、表示素子部１０１からの表示光の左右方向における広がり角度を制限する視野角制限シート１３０Ｌと、を備え、視野角制限シート１３０Ｌは、表示素子部１１０の表示面に固定されているものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示素子部からの左眼用画像の表示光を、ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの左眼に集光する左眼用光学系と、
前記左眼用光学系に対して左右対称に配置され、前記表示素子部からの右眼用画像の表示光を前記ユーザの右眼に集光する右眼用光学系と、
前記表示素子部からの表示光の左右方向における広がり角度を制限する視野角制限シートと、を備え、
前記視野角制限シートは、前記表示素子部の表示面に固定されているヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２】
前記視野角制限シートは、複数の板状に形成された遮光部を備えており、
前記複数の遮光部が、前記左右方向に繰り返し配置され、かつ、前記複数の遮光部の長手方向は互いに平行になるように配置されている請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３】
前記表示素子部は複数の画素を備え、
前記複数の画素のうちの、１つの画素の角部から任意の方向に延ばした直線が、他の画素の角部を通るまでに通過する画素数を繰り返し周期とすると、
前記複数の遮光部の長手方向はそれぞれ、前記繰り返し周期が１画素となる方向から傾いて配置されている請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項４】
前記表示素子部は、前記左眼用画像を形成する左眼用表示素子部と前記右眼用画像を形成する右眼用表示素子部と、を備え、
前記左眼用表示素子部、及び前記右眼用表示素子部にはそれぞれ、前記複数の遮光部が設けられており、
前記左眼用表示素子部に設けられた前記複数の遮光部の長手方向と、前記右眼用表示素子部に設けられた前記複数の遮光部の長手方向とが異なる方向に配置されている請求項２、又は３に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項５】
前記表示素子部の表示領域の一部である制限領域のみに、前記視野角制限シートが設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドマウントディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、バックライトとＬＣＤとハーフミラーと凹面鏡と接眼窓とを備えた頭部装着型表示装置を開示している（図１）。ＬＣＤからの表示光は、ハーフミラーで前方に反射されて、凹面鏡に入射する。凹面鏡で反射された表示光は、ハーフミラー、及び接眼窓を介して、眼球に入射する。
【０００３】
特許文献２は、クロストークのない立体画像を鑑賞できるようにするための画像分離装置が開示されている。特許文献２の画像分離装置では、左右眼用映像を左右の眼各々に独立して入射させている。具体的には、画像分離装置は、液晶表示素子と、２つの偏光板と、２つの１／２波長板とを備えている。２つの１／２波長板は、画像表示面を左右に分割した一方の領域に設けられている。
【０００４】
特許文献３は、液晶パネルと、接眼光学系とを備えた頭部装着型ディスプレイを開示している。頭部装着型ディスプレイは、シースルー機能を有している。ハーフミラープリズムと、凹面鏡と備えている。液晶パネルからの光は、ハーフミラープリズムを透過して、凹面鏡に入射する。凹面鏡で反射した光は、ハーフミラープリズムで反射して、眼球に入射する。映像光路上のハーフミラーの上下端面に、不要な外界光を減衰する光学部材が設けられている。光学部材は、λ／４板、視野選択ガラス、光吸収フィルタ、波長フィルタ、又は偏光素子である。さらに、ハーフミラープリズムの前面には、ルーバ光学素子が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２５１５１０号公報
【特許文献２】特開２００２−１９６２８１号公報
【特許文献３】特開平７−４３６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、ヘッドマントディスプレイでは、表示素子からの表示光を左右それぞれの眼に導くための光学系が設けられている。例えば、ヘッドマウントディスプレイは左眼用表示素子、左眼用光学系、右眼用表示素子、及び右眼用光学系を備えている。
【０００７】
しかしながら、ヘッドマウントディスプレイでは、例えば右眼用表示素子からの表示光が左眼に入射するクロストーク光と呼ばれるノイズ成分が発生し、表示品質が低下するという問題点がある。特に、左右方向に視野角を広げるために光学系を大型化する場合、クロストークの影響が大きくなってしまう。クロストークとは、左右の表示素子からの表示光がそれぞれ意図した眼とは反対側の眼に入射することである。この点について、図１６を用いて説明する。図１６は、表示素子、及び光学系の構成を模式的に示す上面図である。
【０００８】
左眼ＥＬの前には、ビームスプリッタ１２２Ｌ、及びコンバイナ１２１Ｌが配置されている。同様に、右眼ＥＲの前には、ビームスプリッタ１２２Ｒ、及びコンバイナ１２１Ｒが配置されている。ビームスプリッタ１２２Ｌの上方に配置された左眼用表示素子１０１Ｌからの表示光Ｌ１１は、ビームスプリッタ１２２Ｌで反射されて、コンバイナ１２１Ｌに入射する。コンバイナ１２１Ｌで反射された表示光Ｌ１１は、ビームスプリッタ１２２Ｌを介して、左眼ＥＬに入射する。
【０００９】
しかしながら、コンバイナ１２１Ｌで反射された表示光Ｌ１１の一部が、クロストーク光ＬＣＴとして右眼ＥＲに入射してしまう。図１６では図示を省略しているが、同様に、右眼用表示素子１０１Ｒからの表示光の一部が、クロストーク光として左眼ＥＬに入射してしまう。左右の表示素子からの表示光の一部が反対側の眼にクロストーク光として入射すると、表示画像のノイズ成分となってしまう。よって、コントラストの低下などが発生し、表示品質が低下してしまうおそれがある。
【００１０】
特許文献２の画像分離装置では、表示光の光路に１／２波長板が配置されている。１／２波長板は、入射光の波長に依存して位相差が異なる。そのため偏光状態にズレが生じ、視認する画像に色にじみが発生するという問題がある。
【００１１】
本開示は上記の点に鑑みなされたものであり、表示品質の高いヘッドマウントディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本実施形態にかかるヘッドマウントディスプレイは、表示素子部からの左眼用画像の表示光を、ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの左眼に集光する左眼用光学系と、前記左眼用光学系に対して左右対称に配置され、前記表示素子部からの右眼用画像の表示光を、前記ユーザの右眼に集光する右眼用光学系と、前記表示素子部からの表示光の左右方向における広がり角度を制限する視野角制限シートと、を備え、前記視野角制限シートは、前記表示素子部の表示面に固定されているものである。
【発明の効果】
【００１３】
本開示によれば、表示品質の高いヘッドマウントディスプレイ、表示方法、及び表示システムを提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態にかかるヘッドマウントディスプレイの一部の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態にかかるヘッドマウントディスプレイの機能ブロックを示す図である。
【図３】実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイの光学系の構成を模式的に示す側面図である。
【図４】実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイの光学系の構成を模式的に示す上面図である。
【図５】ヘッドマウントディスプレイの光学系の別の構成を模式的に示す上面図である。
【図６】視野角制限シート１３０Ｌの構成を模式的に示すＸＹ平面図である。
【図７】視野角制限シート１３０Ｌの構成を模式的に示すＸＺ平面図である。
【図８】視野角制限シート１３０Ｌの配置例を示すＸＺ平面図である。
【図９】視野角制限シート１３０Ｌの配置例の構成を示すＸＺ平面図である。
【図１０】遮光部が等間隔ではない視野角制限シート１３０Ｌの構成を模式的に示すＸＹ平面図である。
【図１１】画素の配列方向を示す図である。
【図１２】視野角制限シートにおける遮光部１３１の一例を示す図である。
【図１３】視野角制限シートにおける遮光部１３１の一例を示す図である。
【図１４】実施の形態３での視野角制限シート１３０Ｌを模式的に示す図である。
【図１５】レンズを用いた光学系での制限領域と非制限領域とを説明するための図である。
【図１６】表示光のクロストークを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本開示が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。
【００１６】
実施の形態１．
本実施の形態にかかるヘッドマウントディスプレイ、及びその表示方法について、図を参照して説明する。図１はヘッドマウントディスプレイ１００の一部の構成を模式的に示す斜視図である。図２はヘッドマウントディスプレイ１００の一部の機能ブロックを示す図である。図１、図２では、主として、ヘッドマウントディスプレイ１００の画像表示に関する構成が示されている。図１では、ヘッドマウントディスプレイ１００の内部構成が示されており、実際には、図１に示す各構成要素がカバーなどで覆われていてもよい。
【００１７】
ヘッドマウントディスプレイ１００は、ゲーム用、エンターテインメント用、産業用、医療用、フライトシミュレータ用などの様々な用途に適用可能である。ヘッドマウントディスプレイ１００は、例えばＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ）ヘッドマウントディスプレイや、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ）ヘッドマウントディスプレイや、ＭＲ（Ｍｉｘｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ）ヘッドマウントディスプレイである。
【００１８】
以下、説明の明確化のため、ＸＹＺ３次元直交座標系を用いて説明を行う。ユーザを基準として、前後方向（奥行方向）をＺ方向、左右方向（水平方向）をＸ方向、上下方向（鉛直方向）をＹ方向とする。前方向が＋Ｚ方向、後ろ方向が−Ｚ方向、右方向を＋Ｘ方向、左方向を−Ｘ方向、上方向を＋Ｙ方向、下方向を−Ｙ方向とする。Ｘ軸を回転軸として＋Ｘ方向に向かって時計まわりの回転方向をθＸ方向とし、Ｙ軸を回転軸として＋Ｙ方向に向かって時計まわりの回転方向をθＹ方向とし、Ｚ軸を回転軸として＋Ｚ方向に向かって時計まわりの回転方向をθＺ方向とする。
【００１９】
図示しないユーザが、ヘッドマウントディスプレイ１００を装着している。ヘッドマウントディスプレイ１００は、表示素子部１０１と、フレーム１０２と、左眼用光学系１０３Ｌと、右眼用光学系１０３Ｒと、制御部１０５を備えている。制御部１０５は、制御部１０５Ｌと制御部１０５Ｒとを備えている。
【００２０】
フレーム１０２はゴーグル形状や眼鏡形状を有しており、図示しないヘッドバンドなどによりユーザの頭部に装着される。フレーム１０２には、表示素子部１０１、左眼用光学系１０３Ｌ、右眼用光学系１０３Ｒ、制御部１０５Ｌ、制御部１０５Ｒが取り付けられている。なお、図１では、ゴーグル形状のヘッドマウントディスプレイ１００が図示されているが、眼鏡形状を有する非没入型ヘッドマウントディスプレイであってもよい。
【００２１】
表示素子部１０１は、左眼用表示素子１０１Ｌと右眼用表示素子１０１Ｒを備えている。左眼用表示素子１０１Ｌは、左眼用の表示画像を生成する。右眼用表示素子１０１Ｒは、右眼用の表示画像を生成する。左眼用表示素子１０１Ｌ、及び右眼用表示素子１０１Ｒはそれぞれ液晶モニタや有機ＥＬ（Electro-Luminescence）モニタなどのフラットパネルディスプレイを備えている。左眼用表示素子１０１Ｌ、及び右眼用表示素子１０１Ｒは曲面形状を有するディスプレイでもよい。左眼用表示素子１０１Ｌと右眼用表示素子１０１Ｒは、それぞれアレイ状に配置された複数の画素を備えている。ここでアレイ状の配置とは、２次元状の配列だけでなく、ペンタイル配列などでもよい。左眼用表示素子１０１Ｌは右眼用表示素子１０１Ｒの左側（−Ｘ側）に配置されている。
【００２２】
表示素子部１０１の上方（＋Ｙ側）には、制御部１０５が設けられている。制御部１０５には、外部からの映像信号、制御信号、電源が供給されている。例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）などの有線接続、又はＷｉＦｉ（登録商標）やＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）等の無線接続によって、映像信号等が制御部１０５に入力される。ヘッドマウントディスプレイ１００は、映像信号を生成する映像生成部（図示せず）を備えていてもよく、制御部１０５には、映像生成部が生成した映像信号等が入力されてもよい。
【００２３】
制御部１０５Ｌ、制御部１０５Ｒはそれぞれ、ディスプレイの駆動回路等を備えている。制御部１０５Ｌは、映像信号、制御信号等に基づいて、左眼用画像の表示信号を生成して、左眼用表示素子１０１Ｌに出力する。これにより、左眼用表示素子１０１Ｌは、左眼用画像を表示するための表示光を出力する。制御部１０５Ｒは、映像信号、制御信号等に基づいて、右眼用画像の表示信号を生成して、右眼用表示素子１０１Ｒに出力する。これにより、右眼用表示素子１０１Ｒは、右眼用の表示画像を表示するための表示光を出力する。つまり、制御部１０５は表示信号を表示素子部１０１に出力する。
【００２４】
なお、表示素子部１０１は、左眼用表示素子１０１Ｌと右眼用表示素子１０１Ｒを別々の表示素子とする構成に限らず、単一の表示素子とする構成としてもよい。単一の表示素子が、左眼用の表示画像と右眼用の表示画像とを生成してもよい。この場合、表示素子部１０１は、ディスプレイの表示領域の片側の一部を用いて、左眼用画像を生成し、反対側の一部を用いて、右眼用画像を生成する。
【００２５】
表示素子部１０１、制御部１０５等の一部又は全部は、フレーム１０２に固定されている構成に限らず、フレーム１０２に対して脱着可能に設けられていてもよい。例えば、スマートホン又はタブレットコンピュータ等をフレーム１０２に対して取り付けることで、表示素子部１０１、制御部１０５等を実現してもよい。この場合、スマートホン等にヘッドマウントディスプレイ用の表示画像を生成するアプリケーションプログラム（アプリ）を予めインストールしておけばよい。
【００２６】
左眼用光学系１０３Ｌは、左眼用表示素子１０１Ｌが出力した表示光を、左眼用画像としてユーザの左眼ＥＬに導く。右眼用光学系１０３Ｒは、右眼用表示素子１０１Ｒが出力した表示光を、右眼用画像としてユーザの右眼ＥＲに導く。左眼用光学系１０３Ｌは右眼用光学系１０３Ｒの左側（−Ｘ側）に配置されている。左眼用光学系１０３Ｌは、ユーザの左眼ＥＬの前方（＋Ｚ方向）に配置されている。右眼用光学系１０３Ｒは、ユーザの右眼ＥＲの前方（＋Ｚ方向）に配置されている。つまり、左眼用光学系１０３Ｌと右眼用光学系１０３Ｒとは、ユーザから見て左右対称に配置されている。ユーザは、表示素子部１０１が生成した表示画像の虚像を正面前方（＋Ｚ方向）に視認することができる。
【００２７】
本実施の形態にかかるヘッドマウントディスプレイ１００は、半透過型のヘッドマウントディスプレイ１００である。従って、左眼用光学系１０３Ｌ、及び右眼用光学系１０３Ｒは、後述するコンバイナを備えている。半透過型のヘッドマウントディスプレイ１００では、表示素子部１０１からの表示光と、外光とが、左眼ＥＬ及び右眼ＥＲに入射する。よって、ユーザは、前方（＋Ｚ方向）の景色に表示画像を重畳して視認することができる。
【００２８】
以下、左眼用光学系１０３Ｌと右眼用光学系１０３Ｒ（以下、まとめて単に光学系と称する）の例について説明する。図３は、光学系を模式的に示す側面図である。図４は、光学系の構成を模式的に示す上面図である。なお、左眼用光学系１０３Ｌと右眼用光学系１０３Ｒとは同様の構成となっているため、主として、左眼用光学系１０３Ｌについてのみ説明を行う。
【００２９】
左眼用光学系１０３Ｌは、コンバイナ１２１Ｌと、ビームスプリッタ１２２Ｌと、視野角制限シート１３０Ｌと、を備えている。コンバイナ１２１Ｌ、ビームスプリッタ１２２Ｌは、図１で示したフレーム１０２に固定されている。
【００３０】
コンバイナ１２１Ｌは凹面鏡となっており、ビームスプリッタ１２２Ｌは平面鏡となっている。ビームスプリッタ１２２Ｌは曲面形状を有していてもよい。コンバイナ１２１Ｌ、及びビームスプリッタ１２２Ｌはハーフミラー等のビームスプリッタであり、入射光の一部を反射して、一部を透過する。コンバイナ１２１Ｌ、及びビームスプリッタ１２２Ｌはユーザの左眼ＥＬの正面前方（＋Ｚ方向）に配置されている。また、コンバイナ１２１Ｌは、ビームスプリッタ１２２Ｌの前方（＋Ｚ方向）に配置されている。
【００３１】
ビームスプリッタ１２２Ｌの上方（＋Ｙ方向）には、左眼用表示素子１０１Ｌが配置されている。左眼用表示素子１０１Ｌは画像を形成するための表示光Ｌ１１を出射する。さらに、左眼用表示素子１０１Ｌには、視野角制限シート１３０Ｌが設けられている。具体的には、視野角制限シート１３０Ｌは、左眼用表示素子１０１Ｌの表示面である下面に貼り付けられている。視野角制限シート１３０Ｌは、表示光Ｌ１１の左右方向（Ｘ方向）の出射角度を制限するための角度制限手段として機能する。視野角制限シート１３０Ｌについては後述する。
【００３２】
まず、左眼用表示素子１０１Ｌからの表示光Ｌ１１について説明する。左眼用表示素子１０１Ｌの表示面は、下方（−Ｙ方向）に面している。したがって、左眼用表示素子１０１Ｌからの表示光Ｌ１１は、−Ｙ方向に出射される。左眼用表示素子１０１Ｌの下側（−Ｙ側）には、視野角制限シート１３０Ｌが設けられている。さらに、左眼用表示素子１０１Ｌの下方（−Ｙ方向）には、ビームスプリッタ１２２ＬがθＸ方向に傾斜して配置されている。左眼用表示素子１０１Ｌからの表示光Ｌ１１は、視野角制限シート１３０Ｌを透過して、ビームスプリッタ１２２Ｌに入射する。ビームスプリッタ１２２Ｌは、表示光Ｌ１１の一部を反射する。ビームスプリッタ１２２Ｌで反射した表示光Ｌ１１は、前方（＋Ｚ方向）に反射される。ビームスプリッタ１２２Ｌで反射した表示光Ｌ１１は、コンバイナ１２１Ｌで反射される。
【００３３】
コンバイナ１２１Ｌは、後方（−Ｚ方向）に表示光Ｌ１１を反射する。コンバイナ１２１Ｌで反射された表示光Ｌ１１を表示光Ｌ１２とする。さらに、コンバイナ１２１Ｌは凹面鏡であり、表示光Ｌ１２を左眼ＥＬに向けて集光するように、表示光Ｌ１１を反射する。コンバイナ１２１Ｌで反射された表示光Ｌ１２は、ビームスプリッタ１２２Ｌに入射する。ビームスプリッタ１２２Ｌの透過率が５０％の場合、表示光Ｌ１２のほぼ半分の光量が、ビームスプリッタ１２２Ｌを透過する。ビームスプリッタ１２２Ｌを透過した表示光Ｌ１２は、左眼ＥＬに入射する。このように、左眼用光学系１０３Ｌが、左眼用表示素子１０１Ｌからの表示光Ｌ１１を、ユーザの左眼ＥＬに導く。光学系により、ユーザの前方（＋Ｚ方向）に虚像を表示させることができる。また、コンバイナ１２１Ｌとして凹面鏡を用いているため、表示画像が拡大して表示される。
【００３４】
次に、ユーザの前方（＋Ｚ方向）からの外光Ｌ２１について説明する。ビームスプリッタ１２２Ｌの透過率が５０％の場合、ユーザの前方（＋Ｚ方向）からの外光Ｌ２１のほぼ半分の光量がコンバイナ１２１Ｌを透過する。コンバイナ１２１Ｌを透過した外光Ｌ２１は、ビームスプリッタ１２２Ｌに入射する。ビームスプリッタ１２２Ｌは、外光Ｌ２１の一部を透過する。ビームスプリッタ１２２Ｌを透過した外光Ｌ２１は、左眼ＥＬに入射する。
【００３５】
ヘッドマウントディスプレイ１００が半透過型であるため、コンバイナ１２１Ｌは、左眼用表示素子１０１Ｌからの表示光Ｌ１２を外光Ｌ２１と合成する。このように、左眼ＥＬの前方にコンバイナ１２１Ｌを設けることで、ヘッドマウントディスプレイ１００を光学シースルー方式とすることができる。ユーザの前方（＋Ｚ方向）の景色に、表示画像が重畳される。つまり、ユーザは、表示画像が重畳された景色を視認することができる。
【００３６】
図３は、光学系の一例を示すものであり、光学系は、図３の構成に限られるものではない。光学系は、表示素子部１０１からの表示光Ｌ１１と外光Ｌ２とを、左眼ＥＬ及び右眼ＥＲに導くことができるものであればよい。例えば、ビームスプリッタ１２２Ｌとして、偏光状態に応じて光を透過又は反射する偏光ビームスプリッタを用いることができる。この場合、ビームスプリッタ１２２Ｌとコンバイナ１２１Ｌとの間に１／４波長板を配置してもよい。
【００３７】
あるいは、コンバイナ１２１Ｌとして、平面鏡のハーフミラーを用いることができる。この場合、表示光を左眼ＥＬに集光するためのレンズ等をビームスプリッタ１２２Ｌと左眼用表示素子１０１Ｌとの間に配置すればよい。
【００３８】
なお、ヘッドマウントディスプレイ１００は、非透過型、つまりＶＲ型のヘッドマウントディスプレイであってもよい。この場合、コンバイナ１２１Ｌは、半透過鏡ではなく、全反射鏡となる。例えば、コンバイナ１２１Ｌの代わりに、ほぼ全ての光を反射して、集光する凹面鏡が用いられていてもよい。
【００３９】
さらに、光学系は、表示光Ｌ１１を集光する光学部材として、コンバイナ１２１Ｌ等の凹面鏡の代わりにレンズを用いた光学系であってもよい。図５は、レンズを用いて表示光Ｌ１１を集光する光学系の一例を模式的に示す上面図である。
【００４０】
左眼ＥＬの前方（＋Ｚ方向）には、左眼用レンズユニット１２５Ｌが配置されている。左眼用レンズユニット１２５Ｌの前方（＋Ｚ方向）には、左眼用表示素子１０１Ｌが配置されている。左眼用レンズユニット１２５Ｌは１つ以上のレンズを備えている。左眼用光学系１０３Ｌが左眼用レンズユニット１２５Ｌによって構成されている。
【００４１】
左眼用表示素子１０１Ｌの表示面は、後方（−Ｚ方向）に面している。左眼用表示素子１０１Ｌは、表示光Ｌ１１を後方（−Ｚ方向）に出射する。左眼用表示素子１０１Ｌの表示面には、視野角制限シート１３０Ｌが設けられている。左眼用表示素子１０１Ｌの表示光Ｌ１１の一部は、視野角制限シート１３０Ｌを透過して、左眼用レンズユニット１２５Ｌに入射する。左眼用レンズユニット１２５Ｌが左眼用表示素子１０１Ｌからの表示光Ｌ１１を左眼ＥＬに集光する。
【００４２】
右眼ＥＲの前方（＋Ｚ方向）には、右眼用レンズユニット１２５Ｒが配置されている。右眼用レンズユニット１２５Ｒの前方（＋Ｚ方向）には、右眼用表示素子１０１Ｒが配置されている。右眼用レンズユニット１２５Ｒは１つ以上のレンズを備えている。右眼用光学系１０３Ｒが右眼用レンズユニット１２５Ｒによって構成されている。右眼用表示素子１０１Ｒは、左眼用表示素子１０１Ｌの右側（＋Ｘ側）に配置されている。右眼用レンズユニット１２５Ｒは、左眼用レンズユニット１２５Ｌの右側（＋Ｘ側）に配置されている。つまり、左眼用光学系１０３Ｌと右眼用光学系１０３Ｒとは、ユーザから見て左右方向（Ｘ方向）に対称に配置されている。
【００４３】
右眼用表示素子１０１Ｒの表示面は、後方（−Ｚ方向）に面している。右眼用表示素子１０１Ｒは、表示光Ｌ１１を後方（−Ｚ方向）に出射する。右眼用表示素子１０１Ｒの表示面には、視野角制限シート１３０Ｒが設けられている。右眼用表示素子１０１Ｒの表示光Ｌ１１の一部は、視野角制限シート１３０Ｒを透過して、右眼用レンズユニット１２５Ｌに入射する。右眼用レンズユニット１２５Ｒが右眼用表示素子１０１Ｒからの表示光Ｌ１１を右眼ＥＲに集光する。
【００４４】
このようなレンズを用いた光学系であっても、視野角制限シート１３０Ｌ、１３０Ｒを用いない場合、図５に示すようにクロストーク光ＬＣＴが発生してしまう。例えば、左眼用表示素子１０１Ｌから右眼用レンズユニット１２５Ｒに向かって進む表示光Ｌ１１がクロストーク光ＬＣＴとなる。そして、クロストーク光ＬＣＴは、右眼用レンズユニット１２５Ｒで屈折されて右眼ＥＲに入射してしまう。また、図示は省略するが、右眼用表示素子１０１Ｒの表示光Ｌ１１の一部も、左眼用レンズユニット１２５Ｌで屈折されたクロストーク光ＬＣＴとなり、左眼ＥＬに入射する。そのため、本実施の形態では、左眼用表示素子１０１Ｌ、及び右眼用表示素子１０１Ｒの近傍に視野角制限シート１３０Ｌ、及び視野角制限シート１３０Ｒを設けている。これにより、クロストークを抑制することができる。
【００４５】
次に、視野角制限シート１３０Ｌの構成について説明する。図６は、視野角制限シート１３０Ｌの構成を模式的に示すＸＹ面図である。図７は、視野角制限シート１３０Ｌの構成を模式的に示すＸＺ面図である。図７は、ビームスプリッタ１２２Ｌ側から視野角制限シート１３０Ｌを見た図である。
【００４６】
視野角制限シート１３０Ｌは、複数の遮光部１３１を有している。遮光部１３１は、長手方向と短手方向とを有する板状に形成され、長手方向はＺ方向と平行に配置されている。複数の遮光部１３１は、左右方向（Ｘ方向）に所定の間隔を隔てて繰り返し配置されている。遮光部１３１の短手方向はＹ方向と平行に配置されている。遮光部１３１は、左眼用表示素子１０１Ｌの表示面１０１１から下方向（−Ｙ方向）に立設した衝立となっている。従って、視野角制限シート１３０Ｌは複数の遮光部１３１が設けられたルーバ構造を有している。遮光部１３１は光を吸収するように黒色の材料などから構成されている。遮光部１３１は、左右方向（Ｘ方向）における表示光Ｌ１１の広がり角度を制限する。つまり、左右方向（Ｘ方向）に所定の広がり角度以上で左眼用表示素子１０１Ｌから出射した表示光Ｌ１１は、遮光部１３１に入射して吸収される。
【００４７】
図６に示されるように、ＸＹ平面において、左眼用表示素子１０１Ｌの表示面１０１１の垂線Ｐからの角度を広がり角度θとする。遮光部１３１は、広がり角度θが大きい表示光Ｌ１１を遮光する。遮光部１３１は、表示光Ｌ１１の広がり角度を制限する。なお、ここでは、左眼用表示素子１０１Ｌの表示面１０１１がＸＺ平面に平行であるため、垂線ＰはＹ方向と平行である。
【００４８】
図７に示すように、それぞれの遮光部１３１の長手方向はＺ方向と平行に配置されている。つまり、複数の遮光部１３１の長手方向はＺ方向に沿って、互いに平行になるように配置されている。遮光部１３１の長手方向はＺ方向に限定されるものではなく、Ｚ方向からθＹ方向に回転させた方向であってもよい。ここでは、複数の遮光部１３１が等間隔で配列されている。例えば、隣接する二つの遮光部１３１の間には複数の画素が配置されている。遮光部１３１の長手方向は、左眼用表示素子１０１Ｌの画素の配列方向と一致していてもよく、異なっていてもよい。
【００４９】
視野角制限シート１３０Ｌは、樹脂材料等により形成されていてもよい。視野角制限シート１３０Ｌは、フレキシブルなフィルム状であってもよく、リジッドな板状であってもよい。複数のプリズムが並んで配置されたプリズムシートを視野角制限シート１３０Ｌとして用いることも可能である。あるいは、視野角制限シート１３０Ｌは、切削加工や成形等により形成されたルーバ構造を有する金属板等を、遮光部１３１としてもよい。また、図６では、隣接する遮光部１３１の間が空間となっているが、隣接する遮光部１３１の間の空間に透明な樹脂材料等が設けられていてもよい。また、複数の遮光部１３１が基材シート上に設けられていてもよい。
【００５０】
視野角制限シート１３０Ｌは、左眼用表示素子１０１Ｌの表示面１０１１に貼り付けられていることが好ましい。これにより、視野角制限シート１３０Ｌを左眼用表示素子１０１Ｌの表示面１０１１に固定することができる。例えば、視野角制限シート１３０Ｌが、左眼用表示素子１０１Ｌの表示面１０１１のほぼ全体を覆うようなサイズを有する接着シートであればよい。あるいは、視野角制限シート１３０Ｌの裏面側（＋Ｙ側）に接着剤を塗布して、視野角制限シート１３０Ｌを左眼用表示素子１０１Ｌの表示面１０１１に貼り付けてもよい。このようにすることで、左眼用表示素子１０１Ｌに対して視野角制限シート１３０Ｌのずれることを防ぐことができる。
【００５１】
左眼用表示素子１０１Ｌが脱着可能に設けられている場合、視野角制限シート１３０Ｌの上に左眼用表示素子１０１Ｌを固定できるようにすればよい。左眼用表示素子１０１Ｌに対して視野角制限シート１３０Ｌのずれることを防ぐことができる。なお、視野角制限シート１３０Ｌは、左眼用表示素子１０１Ｌの表示面１０１１に限らず、左眼用表示素子１０１Ｌの内部に設けられていてもよい。視野角制限シート１３０Ｌが表示面１０１１から離間して配置されていてもよい。
【００５２】
また、視野角制限シート１３０Ｌは、左眼用表示素子１０１Ｌが液晶表示ディスプレイである場合、図示しないバックライトが左眼用表示素子１０１Ｌの背面側（＋Ｙ側）に設けられている。バックライトは、プリズムシート及び導光板などを内部に設けている。視野角制限シート１３０Ｌは、バックライト内に設けられたプリズムシートを、視野角制限シート１３０Ｌとすることも可能である。あるいは、バックライト内に設けられた導光板からの出射光を制限するように、導光板の背面側（＋Ｙ側）を加工してもよい。すなわち、視野角制限シート１３０Ｌは、左眼用表示素子１０１Ｌの近傍に配置されていればよい。
【００５３】
なお、図７では、遮光部１３１の長手方向がＺ方向に沿って並んでいたが、遮光部１３１の配置は、図７の構成に限られるものではない。遮光部１３１の配置例について、図８、及び図９を用いて説明する。図８では、遮光部１３１が格子状に形成されている。つまり、視野角制限シート１３０Ｌは、長手方向がＺ方向に沿って配置された複数の遮光部１３１と、長手方向がＸ方向に沿って配置された複数の遮光部１３１とを備えている。この場合、遮光部１３１で囲まれた領域が矩形状になる。
【００５４】
さらに、図９に示すように、遮光部１３１で囲まれた領域が平行四辺形になっていてもよい。図９では、長手方向がＺ方向に沿って配置された複数の遮光部１３１と、長手方向がＸ方向からθＹ方向に傾斜して配置された複数の遮光部１３１とを備えている。
【００５５】
このように、左眼用表示素子１０１Ｌに視野角制限シート１３０Ｌを設けることで、左右方向（Ｘ方向）の広がり角度θを制限することができる。つまり、遮光部１３１が広がり角度θの大きい表示光Ｌ１１を吸収する。よって、左眼用表示素子１０１Ｌの表示光Ｌ１１が右眼ＥＲに入射することを防ぐことができ、クロストークを抑制することができる。これにより、コントラストなどの劣化を防ぐことができ、高い表示品質のヘッドマウントディスプレイ１００を実現することが可能となる。また、偏光子や波長板を用いていないため、色にじみの発生を抑制することができる。
【００５６】
具体的には、図５、又は図１６に示したようなクロストーク光ＬＣＴとなるような表示光Ｌ１１は左右方向（Ｘ方向）に大きな広がり角度を持っている。視野角制限シート１３０Ｌの遮光部１３１が、クロストーク光ＬＣＴとなるような大きな広がり角度を持つ表示光Ｌ１１を遮光する。よって、クロストーク光ＬＣＴの発生を抑制することができる。また、外界に対して左右（Ｘ方向）に広い視野角を有する光学系を用いた場合でもクロストークの影響を抑制することができる。よって、外界に対して左右（Ｘ方向）両側に広い視界を得ることができるため、高い開放感を得ることができる。
【００５７】
また、上記の説明では、左眼用光学系１０３Ｌについて説明していたが、右眼用光学系１０３Ｒは、左眼用光学系１０３Ｌと同様の構成を有している。よって、右眼用表示素子１０１Ｒからの表示光が左眼ＥＬに入射することを防ぐことができる。これにより、クロストークによる表示画像のノイズ成分を抑制することができる。表示品質の低下を抑制することができる。
【００５８】
さらに、視野角制限シート１３０Ｌは、ビームスプリッタ１２２Ｌと左眼用表示素子１０１Ｌとの間に配置されている。視野角制限シート１３０Ｌは、コンバイナ１２１Ｌから左眼ＥＬまでの光路から外れている。コンバイナ１２１Ｌで反射した表示光Ｌ１２が、視野角制限シート１３０Ｌを介さずに左眼ＥＬに入射する。同様に、コンバイナ１２１Ｌを透過した外光Ｌ２１が視野角制限シート１３０Ｌを介さずに、左眼ＥＬに入射する。これにより、視野角制限シート１３０Ｌが表示光Ｌ１２、及び外光Ｌ２１に影響することを防ぐことができる。よって、外界に対して広い視野を確保できるとともに、適切に表示画像を重畳して表示することができる。
【００５９】
視野角制限シート１３０Ｌの広がり角度θは、光学系の幾何構造により決定することができる。例えば、左眼用表示素子１０１Ｌからコンバイナ１２１Ｌまでの光学的な距離、コンバイナ１２１Ｌから右眼ＥＲまでの光学的な距離、及びコンバイナ１２１Ｌの曲率半径等に応じて視野角制限シート１３０Ｌの広がり角度θを決めることができる。Ｙ方向における遮光部１３１の短手方向の寸法（高さ）、及び隣接する遮光部１３１の間隔などにより、所望の制限角度を得ることができる。図６に示すように、遮光部１３１の短手方向の寸法をｔ１、隣接する遮光部１３１の間隔をｄ１とすると、ｔａｎθ＝ｄ１／（２×ｔ１）の式が成り立つ。
【００６０】
なお、図７、図８、及び図９では、遮光部１３１が等間隔に配置されている構成が示されていたが、遮光部１３１の間隔は等間隔でなくでもよい。視野角制限シート１３０Lの遮光部１３１の間隔は、自由に変更することができる。ただし、目的とする広がり角θを保持するためには、間隔に応じて遮光部１３１の短手方向の寸法を変更する必要がある。
【００６１】
例えば、図１０に示すように、２つの遮光部１３１の短手方向の寸法をｔ１，ｔ２とする。寸法がｔ１の遮光部１３１の間隔をｄ１とし、寸法がｔ２の遮光部１３１の間隔をｄ２とする。この場合、ｔａｎθ＝ｄ１／（２×ｔ１）＝ｄ２／（２×ｔ２）とすればよい。したがって、ｄ１／ｔ１＝ｄ２／ｔ２とすることで、広がり角度θを均一にすることができる。
【００６２】
前述のとおり左眼用表示素子１０１Ｌ及び右眼用表示素子１０１Ｒは、アレイ状に配置された複数の画素を備えている。例えば左眼用表示素子１０１Ｌの画素が２次元状に配列されている場合、隣接する遮光部１３１の間隔は、左眼用表示素子１０１Ｌの画素の幅（Ｘ方向）と等しいとよい。また、隣接する遮光部１３１の間隔は、左眼用表示素子１０１Ｌの画素の幅（Ｘ方向）の整数倍であってもよい。つまり隣接する遮光部１３１の間隔は、左眼用表示素子１０１Ｌ及び右眼用表示素子１０１Ｒの画素の配置に基づいて決めてもよい。
【００６３】
実施の形態２．
実施の形態２では、視野角制限シート１３０Ｌの構成が異なっている。遮光部１３１の長手方向の配置が実施の形態１と異なっている。具体的には、Ｚ平面視における遮光部１３１の形成方向が、繰り返し周期が１画素の画素配列方向から傾いて配置されている。なお、ヘッドマウントディスプレイ１００の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００６４】
まず、画素配列と、干渉縞との関係について、図１１を用いて説明する。図１１は、左眼用表示素子１０１Ｌの画素１６０の配列を模式的に示す図である。一般に、画素配列のような規則性のあるパターン同士を重ね合わせた場合に、各パターンの周期構造がわずかにずれると、干渉縞（モアレ）が発生することが知られている。ここでは、画素１６０がアレイ状に配列されている。具体的には、複数の画素１６０が、Ｚ方向、及びＸ方向に沿って配列された２次元行列配置となっている。Ｘ方向と平行な画素１６０の配列方向を画素配列方向Ｄ１とし、Ｚ方向と平行な画素の配列方向を画素配列方向Ｄ２とする。つまり、画素配列方向Ｄ１、及び画素配列方向Ｄ２の一方が左眼用表示素子１０１ＬにおけるＶ方向（垂直方向）となり、他方が、左眼用表示素子１０１ＬにおけるＨ方向（水平方向）となる。また、隣接する２つの画素１６０の境界線を境界線ＢＸ、ＢＺとする。境界線ＢＸは、Ｘ方向と平行な直線であり、境界線ＢＺはＺ方向と平行な直線である。図１１では、境界線ＢＸ、及び境界線ＢＺがそれぞれ６本ずつ図示されている。
【００６５】
ＸＺ平面内において任意の方向に延ばした直線と、画素１６０の境界線ＢＸ，ＢＺとの交点は周期的に現れる。境界線ＢＸと境界線ＢＺとの交点を、画素１６０の角部又は境界線の交点とする。また、単に交点と記載した場合、任意の方向に延ばした直線と境界線ＢＸ、ＢＺの交点を示す。ここで、画素１６０の角部（境界線の交点）から任意の方向に延ばした直線が、再び画素１６０の角部（境界線の交点）を通るまでに通過する画素数を繰り返し周期とする。画素１６０の角部（境界線の交点）に位置する交点１６Ｄ１１から画素配列方向Ｄ１（＋Ｘ方向）に延ばした直線と、画素１６０の境界線ＢＺとの次の交点を交点１６Ｄ１２とし、さらに次の交点を交点１６Ｄ１３とする。交点１６Ｄ１１〜交点１６Ｄ１３はいずれも、画素１６０の角部（境界線の交点）に位置する。つまり、交点１６Ｄ１１〜交点１６Ｄ１３の全てが、境界線ＢＺ上にあり、隣接する２つの境界線ＢＺの間に位置することがない。画素配列方向Ｄ１では、繰り返し周期が１画素となる。同様に、画素１６０の角部（境界線の交点）に位置する交点１６Ｄ２１から画素配列方向Ｄ２に延ばした直線と、画素１６０の境界線ＢＸとの交点は、いずれも画素１６０の角部（境界線の交点）に位置する。つまり、画素配列方向Ｄ２では、画素の繰り返し周期が１画素となる。
【００６６】
画素配列方向Ｄ１をθＹ方向に４５度傾けた方向を画素配列方向Ｄ３とする。画素配列方向Ｄ３は、画素１６０の対角線方向となる。画素１６０の角部（境界線の交点）に位置する交点１６Ｄ３１から画素配列方向Ｄ３に延ばした直線と、画素１６０の境界線ＢＸとの次の交点を交点１６Ｄ３２とし、さらに次の交点を交点１６Ｄ３３とする。交点１６Ｄ３１〜交点１６Ｄ３３はいずれも、画素１６０の角部（境界線の交点）に位置している。つまり、交点１６Ｄ３１〜交点１６Ｄ３３の全てが、角部上にある。交点１６Ｄ３１〜交点１６Ｄ３３の全てが、隣接する２つの境界線ＢＺの間の位置、あるいは、隣接する２つの境界線ＢＸの間に位置することがない。従って、画素配列方向Ｄ３では、画素の繰り返し周期が１画素となる。
【００６７】
画素配列方向Ｄ１〜Ｄ３では、画素間隔の繰り返し周期が１画素となっているため、この方向に平行となるよう遮光部１３１の長手方向を配置すると、干渉縞が出現しやすくなる。つまり、画素間隔の繰り返し周期が１画素の方向と遮光部１３１の長手方向とが平行になるため、表示画像に大きな干渉縞が表れてしまうおそれがある。
【００６８】
一方、画素配列方向Ｄ１、Ｄ２をそれぞれθＹ方向に２２．５度傾けた方向を方向Ｄ４、Ｄ５とする。画素１６０の角部（境界線の交点）に位置する交点１６Ｄ４１から方向Ｄ４に延ばした直線と、画素１６０の境界線ＢＺとの次の交点を交点１６Ｄ４２とし、さらに次の交点を１６Ｄ４３とする。同様に交点１６Ｄ４３の次の交点を交点１６Ｄ４４とし、交点１６Ｄ４４の次の交点を交点１６Ｄ４５とする。交点１６Ｄ４１、１６Ｄ４３、及び１６Ｄ４５は、画素１６０の角部（境界線の交点）に位置している。交点１６Ｄ４２、及び１６Ｄ４４は、画素１６０の角部（境界線の交点）に位置していない。つまり、交点１６Ｄ４２、交点１６Ｄ４４は、隣接する２つの境界線ＢＸの間に位置している。交点１６Ｄ４２、交点１６Ｄ４４は、Ｚ方向に沿った境界線ＢＺ上に位置しているが、Ｘ方向に沿った境界線ＢＸ上に位置していない。
【００６９】
従って、方向Ｄ４では、画素間隔の繰り返し周期が２画素となる。方向Ｄ５についても、方向Ｄ４と同様に画素間隔の繰り返し周期が２画素となる。従って、方向Ｄ４又は方向Ｄ５に沿って遮光部１３１の長手方向を配置すると、干渉縞が出現しにくくなる。つまり、繰り返し周期が１画素の画素配列方向から傾くように遮光部１３１を配置することで、表示画像に表れる干渉縞を小さくすることができる。境界線ＢＸ、ＢＺに対する遮光部１３１の長手方向の傾きは、２２．５°に限られるものではない。
【００７０】
なお、図１１では、画素１６０が正方形となっている。つまり、画素１６０のＺ方向のサイズと、Ｘ方向サイズが同じである。このため、画素配列方向Ｄ３がθＹ方向に４５°傾いた方向となっている。画素１６０がＺ方向とＸ方向のサイズが異なる長方形の場合、画素配列方向Ｄ３が長方形の画素１６０の対角線方向とする。このような場合も、遮光部１３１の長手方向が、画素配列方向Ｄ１〜Ｄ３のいずれの方向とも平行でなければよい。これにより、繰り返し周期が１画素の画素配列方向Ｄ１〜Ｄ３から、遮光部１３１の長手方向を傾けることができる。
【００７１】
このように、繰り返し周期が１画素の画素配列方向Ｄ１〜Ｄ３から、遮光部１３１の長手方向を傾けるように、視野角制限シート１３０Ｌを配置することが好ましい。左右の視野角制限シート１３０Ｌ、１３０Ｒにおける遮光部１３１の配置例を図１２、図１３にそれぞれ示す。なお、図１２、図１３において、画素配列方向は、図１１と同様の方向になっているとする。
【００７２】
図１２、及び図１３では、遮光部１３１の長手方向の配置が、繰り返し周期が１画素の画素配列方向から傾いている。具体的には、図１２では、左右の光学系で、遮光部１３１の長手方向の配置が平行になっている。具体的には、視野角制限シート１３０Ｌの遮光部１３１の長手方向と、視野角制限シート１３０Ｒの遮光部１３１の長手方向が同じ向きで配置されている。
【００７３】
図１３では、左右の光学系で遮光部１３１の長手方向の配置が異なっている。つまり、視野角制限シート１３０Ｌの遮光部１３１の長手方向と、視野角制限シート１３０Ｒの遮光部１３１の長手方向とが平行になっていない。より具体的には、視野角制限シート１３０Ｌの遮光部１３１の長手方向と、視野角制限シート１３０Ｒの遮光部１３１の長手方向がＺ方向からθＹ方向に傾いており、かつ、左右対称になっている。なお、Ｚ方向と平行で、左右方向（Ｘ方向）の中心を通る直線が対称軸Ｓとなっている。もちろん、視野角制限シート１３０Ｌの遮光部１３１ｎの長手方向と、視野角制限シート１３０Ｒの遮光部１３１の長手方向とは左右対称な配置に限らず、異なる方向で配置されていればよい。
【００７４】
なお、図１２、及び図１３に示すように、遮光部１３１の長手方向をＺ方向から傾けて斜めに配置した場合、隣接する遮光部１３１の間隔ｄ１が、隣接する遮光部１３１のＸ方向の距離ｄ３よりも小さくなる。ｄ１／（２×ｔ１）がｄ３／（２×ｔ１）よりも小さくなるため、図６、図７に示す構成よりも、図１２、図１３に示す構成の方が、広がり角度θが大きくなる。よって、遮光部１３１のθＹ方向の傾き角度に応じて、遮光部１３１の間隔、及び短手方向の寸法を決定すればよい。
【００７５】
図１２、及び図１３のいずれにおいても、干渉縞の影響を軽減することができる。よってユーザは、高い表示品質の表示画像を視認することができる。なお、上記の説明では、画素が直交する２方向に配列されている構成について説明したが、本実施の形態は、ペンタイル配列などの他の画素配列についても、適用可能である。つまり、繰り返し周期が１画素の画素配列方向から傾いた方向に遮光部１３１の長手方向を配置すれば、同様の効果を得ることができる。
【００７６】
実施の形態３．
実施の形態３では、視野角制限シート１３０Ｌが左眼用表示素子１０１Ｌの一部にのみ配置され、かつ、視野角制限シート１３０Ｒが左眼用表示素子１０１Ｒの一部にのみ配置されている。本実施の形態における視野角制限シート１３０Ｌ及び視野角制限シート１３０Ｒの構成について、図１４を用いて説明する。なお、ヘッドマウントディスプレイ１００の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００７７】
左眼用表示素子１０１Ｌの右側（＋Ｘ側）の一部の領域が非制限領域１３５Ｌとなっている。左眼用表示素子１０１Ｌにおいて、非制限領域１３５Ｌより左側（−Ｘ側）の領域が、制限領域１３６Ｌとなっている。非制限領域１３５Ｌは左眼用表示素子１０１Ｌからの表示光Ｌ１１が右眼ＥＲに入射し得ない領域である。制限領域１３６Ｌは、左眼用表示素子１０１Ｌからの表示光Ｌ１１の一部が右眼ＥＲに入射する領域である。非制限領域１３５Ｌ及び制限領域１３６Ｌの分け方は、例えば、左眼用表示素子１０１Ｌの視野角特性、左眼用光学系１０３Ｌの幾何構造、及び、コンバイナ１２１Ｌの曲率半径の大きさなどに応じて決定することができる。
【００７８】
非制限領域１３５Ｌでは、視野角制限シート１３０Ｌが設けられていない。つまり、視野角制限シート１３０Ｌは、左眼用表示素子１０１Ｌよりも小さいサイズとなっており、制限領域１３６Ｌのみに設けられている。つまり、左眼用表示素子１０１Ｌの一部に視野角制限シート１３０Ｌが貼り付けられている。
【００７９】
視野角制限シート１３０Ｌは広がり角度以上の表示光Ｌ１１を吸収するため、視野角制限シート１３０Ｌを透過する表示光Ｌ１１の光量を減少させる。したがって、制限領域１３６Ｌと非制限領域１３５Ｌとで、左眼ＥＬに入射する表示光Ｌ１１の光量が不均一となる。そのため、制限領域１３６Ｌと非制限領域１３５Ｌとの明るさの差を無くし、画面全体の明るさを均一にするために、非制限領域１３５ＲにＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタなどの減光フィルタを貼り付けても良い。
【００８０】
ヘッドマウントディスプレイ１００の幾何構造上、非制限領域１３５Ｌから出射する表示光は、クロストーク光になることがほとんど無い。例えば、コンバイナ１２１Ｌが曲率半径の大きい凹面鏡である場合、コンバイナ１２１Ｌは非制限領域１３５Ｌからの表示光を右眼ＥＲの方向に反射しない。非制限領域１３５Ｌでは、表示光Ｌ１１の広がり角を制限しなくても、クロストーク光が発生しない。制限領域１３６Ｌのみに視野角制限シート１３０Ｌを用いた場合であっても、クロストークによる表示品質の低下を防ぐことができる。
【００８１】
右眼用表示素子１０１Ｒの左側（−Ｘ側）の一部の領域が非制限領域１３５Ｒとなっている。右眼用表示素子１０１Ｒにおいて、非制限領域１３５Ｒより右側（＋Ｘ側）の領域が、制限領域１３６Ｒとなっている。非制限領域１３５Ｒは右眼用表示素子１０１Ｒからの表示光Ｌ１１が左眼ＥＬに入射し得ない領域である。制限領域１３６Ｒは、右眼用表示素子１０１Ｒからの表示光Ｌ１１の一部が左眼ＥＬに入射する領域である。非制限領域１３５Ｒ及び制限領域１３６Ｒの分け方は、例えば、右眼用表示素子１０１Ｒの視野角特性、右眼用光学系１０３Ｒの幾何構造、及び、コンバイナ１２１Ｒの曲率半径の大きさなどに応じて決定することができる。
【００８２】
非制限領域１３５Ｒでは、視野角制限シート１３０Ｒが設けられていない。つまり、視野角制限シート１３０Ｒは、右眼用表示素子１０１Ｒよりも小さいサイズとなっており、制限領域１３６Ｒのみに設けられている。つまり、右眼用表示素子１０１Ｒの一部に視野角制限シート１３０Ｒが貼り付けられている。
【００８３】
視野角制限シート１３０Ｒは広がり角度以上の表示光Ｌ１１を吸収するため、視野角制限シート１３０Ｒを透過する表示光Ｌ１１の光量を減少させる。したがって、制限領域１３６Ｒと非制限領域１３５Ｒとで、左眼ＥＬに入射する表示光Ｌ１１の光量が不均一となる。そのため、制限領域１３６Ｒと非制限領域１３５Ｒとの明るさの差を無くし、画面全体の明るさを均一にするために、非制限領域１３５ＲにＮＤフィルタなどの減光フィルタを貼り付けても良い。
【００８４】
右眼用光学系１０３Ｒにおいても、左眼用光学系１０３Ｌと同様に、幾何構造上、非制限領域１３５Ｒから出射する表示光は、クロストーク光になることがほとんど無い。制限領域１３６Ｒのみに視野角制限シート１３０Ｒを用いた場合であっても、クロストークによる表示品質の低下を防ぐことができる。
【００８５】
このように、本実施の形態では、左眼用表示素子１０１Ｌ、及び右眼用表示素子１０１Ｒにおいて、反対側の表示素子に近い領域を非制限領域１３５Ｌ、１３５Ｒとしている。非制限領域１３５Ｌ、１３５Ｒには視野角制限シート１３０Ｌ、１３０Ｒを設けていない。換言すると、非制限領域１３５Ｌ、１３５Ｒを除いた制限領域１３６Ｌ、１３６Ｒで、視野角制限シート１３０Ｌ、１３０Ｒが表示光の広がり角度を制限すればよい。左眼用表示素子１０１Ｌ、及び右眼用表示素子１０１Ｒにおいて、反対側の表示素子に遠い領域に、視野角制限シート１３０Ｌ、１３０Ｒが設けられている。このような構成であっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、視野角制限シート１３０Ｌ、１３０Ｒの面積を小さくすることができるため、部品コストを低減することができる。
【００８６】
次に、レンズを用いた光学系における非制限領域１３５Ｌ、１３５Ｒと制限領域１３６Ｌ、１３６Ｒについて、図１５を用いて説明する。図１５は、レンズを用いた光学系を模式的に示す上面図である。図１５の光学系の基本的な構成は、図５と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００８７】
図１５の光学系では、非制限領域１３５Ｌが制限領域１３６Ｌの左側（−Ｘ側）に配置されている。非制限領域１３５Ｒが制限領域１３６Ｒの右側（＋Ｘ側）に配置されている。そして、制限領域１３６Ｌ、１３６Ｒにのみ、視野角制限シート１３０Ｌ、１３０Ｒが貼り付けられている。左眼用表示素子１０１Ｌ、及び右眼用表示素子１０１Ｒにおいて、反対側の表示素子に近い領域に、視野角制限シート１３０Ｌ、１３０Ｒが設けられている。
【００８８】
このように表示素子部１０１の表示領域が制限領域１３６Ｌ、１３６Ｒと非制限領域１３５Ｌ、１３５Ｒとに分けられている。制限領域１３６Ｌ、１３６Ｒと非制限領域１３５Ｌ、１３５Ｒの分け方は、光学系の光学部材、及び、光学系の幾何構造などに応じて決定することができる。表示素子部１０１の表示領域の一部である制限領域１３６Ｌ、１３６Ｒのみに、視野角制限シート１３０Ｌ、１３０Ｒが配置されている。これにより、クロストークを抑制することができる。
【００８９】
視野角制限シート１３０Ｌ、１３０Ｒは広がり角度以上の表示光Ｌ１１を吸収するため、視野角制限シート１３０Ｌを透過する表示光Ｌ１１の光量を減少させる。したがって、制限領域１３５Ｌ、１３６Ｒと非制限領域１３５Ｌ，１３５Ｒとで、左眼ＥＬ、右眼ＥＲに入射する表示光Ｌ１１の光量が不均一となる。そのため、図１５に示すように、非制限領域１３５Ｌ、１３５Ｒにおいて、左眼用表示素子１０１Ｌ、及び右眼用表示素子１０１Ｒの表示面に減光フィルタ１２６Ｌ、１２６Ｒが貼り付けてられている。これにより、制限領域１３５Ｌ、１３６Ｒと非制限領域１３５Ｌ，１３５Ｒとの明るさの差を無くし、画面全体の明るさを均一にすることが可能となる。
【００９０】
なお、実施の形態１〜３は適宜組み合わせることが可能である。例えば、実施の形態２においても制限領域１３６Ｌ、１３６Ｒにのみ、視野角制限シート１３０Ｌ、１３０Ｒを設けてもよい。
【００９１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９２】
ＥＬ  左眼
ＥＲ  右眼
１００  ヘッドマウントディスプレイ
１０１  表示素子部
１０１Ｌ  左眼用表示素子
１０１Ｒ  右眼用表示素子
１０２  フレーム
１０３Ｌ  左眼用光学系
１０３Ｒ  右眼用光学系
１２１Ｌ  コンバイナ
１２２Ｌ  ビームスプリッタ
１２５Ｌ  左眼用レンズユニット
１２５Ｒ  右眼用レンズユニット
１２６Ｌ  減光フィルタ
１２６Ｒ  減光フィルタ
１３０Ｌ  視野角制限シート
１３１  遮光部
１３５Ｌ  非制限領域
１３６Ｌ  制限領域
１０１１  表示面
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３  画素配列方向
Ｄ４、Ｄ５  方向
１６Ｄ１１、１６Ｄ１２、１６Ｄ１３  交点
１６Ｄ２１  交点
１６Ｄ３１、１６Ｄ３２、１６Ｄ３３  交点
１６Ｄ４１、１６Ｄ４２、１６Ｄ４３、１６Ｄ４４、１６Ｄ４５  交点
ＢＸ、ＢＺ  境界線
【図１】
2020177155.tif 000003
【図２】
2020177155.tif 000004
【図３】
2020177155.tif 000005
【図４】
2020177155.tif 000006
【図５】
2020177155.tif 000007
【図６】
2020177155.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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