(57)【要約】【課題】簡単な構造で軽量化を図りつつ画像表示用の装置部分の支持強度を向上させること。【解決手段】制限部１０７が枠部１０２に対して部分的に固定されている光学部材１０１ａの変位を制限するので、光学部材１０１ａに過度の応力がかけられたり光学部材１０１ａが変形することを防止できる。つまり、制限部１０７を補助的に用いることで光学部材１０１ａの支持強度を向上させることができる。なお、光学部材１０１ａは、枠部１０２に対して部分的に固定されており、締結部及び部品点数が減少して小型化が容易になるとともに虚像表示装置１００を軽量化しやすくなる。さらに、光学部材１０１ａが枠部１０２に対して部分的に固定されているので、光学部材１０１ａと枠部１０２との間に熱膨張率の差があっても、枠部１０２に対して光学部材１０１ａの膨張等が許容され、光学部材に歪み、変形、破損が生じることをより確実に防止できる。【選択図】図５
2014160112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像素子と、
前記映像素子からの光を観察者の眼に向けて画像を視認させる光学部材と、
前記光学部材が観察者の眼前に配置されるように、前記映像素子と前記光学部材とを支持する枠部とを備え、
前記枠部は、当該枠部に対して部分的に固定されている前記光学部材の変位を機械的に制限する制限部を有する、導虚像表示装置。
【請求項２】
前記制限部は、前記光学部材に隣接して変位先に配置されることによって前記光学部材の変位を阻止する、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記光学部材は、長円状の輪郭を有し、前記制限部は、前記光学部材の長手方向の変位を許容しつつ前記光学部材の延びる面に垂直な方向の変位を制限する凸条部を有する、請求項２に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記枠部は、金属材料で形成され、前記光学部材は、樹脂材料で形成されている、請求項１及び２のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記制限部は、前記光学部材に弾性的に当接している、請求項１から４までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項６】
前記光学部材は、前記制限部に係止される係止部を有する、請求項１から５までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項７】
前記係止部は、凹部及び凸部の係合を利用して前記制限部に係止される、請求項６に記載の虚像表示装置。
【請求項８】
前記係止部は、前記光学部材の周囲部分に沿って直線的に延びるリブを有し、前記制限部は、一対の凸条部に挟まれるように設けられて前記リブを受容する溝を有する、請求項７に記載の虚像表示装置。
【請求項９】
前記制限部は、前記リブと前記凹部との隙間に配置された弾性部材をさらに有する、請求項８に記載の虚像表示装置。
【請求項１０】
前記枠部は、前記光学部材の一部に連結されることにより前記光学部材を前記枠部に対して固定する固定部を有する、請求項１から９までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１１】
前記固定部と前記制限部とは、互いに離間して配置されている、請求項１０に記載の虚像表示装置。
【請求項１２】
前記枠部は、前記固定部を有するフレームと、前記フレームに固定されるとともに前記光学部材の周囲部分の少なくとも一部を保護するプロテクターとを有する、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１３】
前記制限部は、前記フレームに沿っての中央側に設けられ、前記光学部材を前記枠部に対して固定する固定部は、前記フレームの側方に設けられる、請求項１２に記載の虚像表示装置。
【請求項１４】
前記光学部材は、前記映像素子である映像表示素子からの映像の光を内部で反射させつつ観察者の眼に導くプリズム状の導光部を有する、請求項１から１３までのいずれか一項に記載の導虚像表示装置。
【請求項１５】
前記導光部は、映像の光を導光するとともに外界の光の透視を可能にするプリズムと、当該プリズムに連結され外界の光の透視機能を補う光透過部材とを有する、請求項１４に記載の虚像表示装置。
【請求項１６】
前記映像素子は、２次元的に走査される信号光を射出し、前記光学部材は、前記映像表示素子からの光を反射させて観察者の眼に導く、請求項１から１３までのいずれか一項に記載の導虚像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像を虚像として観察者に提示する虚像表示装置に関し、特に観察者の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイに好適な虚像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
観察者の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤとも言う）等の虚像表示装置に組み込まれる光学系として様々なものが提案されている（例えば特許文献１、２等参照）。
【０００３】
ＨＭＤ等の虚像表示装置については、小型化及び軽量化を進展させることと、画質を低下させないで広画角化を達成することとが望まれている。また、観察者の視界を全て覆ってしまい、映像光のみが見える状態にしてしまうと、観察者に外界の状態が判らず、不安を与えてしまう。むしろ、外界と映像を重ねて見せることによって、仮想現実の様な新しい用途が生み出される。このため、外界の視界を妨げず、映像光を重ねて表示するディスプレイが望まれている。さらに、観察者の装着感を向上させ、見た目のフォルムを良くするためには、一般には眼鏡の形態に近づくことが望ましい。
【０００４】
以上の状況を考慮して、例えば観察者の眼前にシースルーで配置される導光部によって虚像表示装置を構成し、かかるシースルー型の導光部を介して画像表示素子からの映像光を観察者の眼に導くことが考えられる。この種の虚像表示装置において、導光部を眼前に支持する必要があり、例えば画像光発生装置と導光板とをそれぞれ含む一対の画像表示部を結合部材に固定し、この結合部材を眼鏡フレームに類似するフレームの背後に固定している（特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、特許文献１等に記載の虚像表示装置では、フレームとは別に結合部材を設けて画像表示部を支持するので、構造が複雑化し、結合部材による画像表示部の支持強度を高めれば重量が増し、結合部材等を軽量化すると画像表示部の支持強度が低下しやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２７５３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４５８５９号公報
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で軽量化を図りつつ画像表示用の装置部分の支持強度を向上させることができる虚像表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る虚像表示装置は、映像素子と、映像素子からの光を観察者の眼に向けて画像を視認させる光学部材と、光学部材が観察者の眼前に配置されるように、映像素子と光学部材とを支持する枠部とを備え、枠部は、当該枠部に対して部分的に固定されている光学部材の変位を機械的に制限する制限部を有する。
【０００９】
上記虚像表示装置では、制限部が枠部に対して部分的に固定されている光学部材の変位を制限するので、光学部材に過度の応力がかけられたり光学部材が変形したりすることを防止できる。つまり、制限部を補助的に用いることで光学部材の支持強度を向上させることができる。なお、光学部材は、枠部に対して部分的に固定されており、締結部及び部品点数が減少して小型化が容易になるとともに虚像表示装置を軽量化しやすくなる。さらに、光学部材が枠部に対して部分的に固定されているので、光学部材と枠部との間に熱膨張率の差があっても、枠部に対して光学部材の膨張等が許容され、光学部材に歪み、変形、破損が生じることをより確実に防止できる。
【００１０】
本発明の具体的な側面では、上記虚像表示装置において、制限部は、光学部材に隣接して変位先に配置されることによって光学部材の変位を阻止する。この場合、制限部が光学部材の隣接空間を占有し光学部材の変位が制限される。
【００１１】
本発明の別の側面では、光学部材は、長円状の輪郭を有し、制限部は、光学部材の長手方向の変位を許容しつつ光学部材の延びる面に垂直な方向の変位を制限する凸条部を有する。ここで、長円状の輪郭とは、楕円や円を直線的に移動させた軌跡のような図形等を含む。この場合、光学部材の長手方向に関する膨張や伸縮が許容されつつも、光学部材の撓みや歪みの発生が抑制される。
【００１２】
本発明の別の側面では、枠部は、金属材料で形成され、光学部材は、樹脂材料で形成されている。この場合、この場合、枠部については、これを高精度かつ高剛性とすることができ、映像素子と光学部材との組付けの信頼性を高めることができる。また、光学部材については、これを軽量にしつつその形状の自由度を高めることができる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、制限部は、光学部材に弾性的に当接している。この場合、制限部によって光学部材が損傷することを防止できる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、光学部材は、制限部に係止される係止部を有する。ここで、制限部に係止されるとは、制限部に係わって機械的に止められることを意味し、凹凸の嵌め合わせに限らず、留め具による連結、移動阻止用の１つ以上の突起の設置、移動を特定方向に関して制限するガイド等の様々な手段を広く含む。この場合、本体を直接係止する場合に比較して、制限部による光学部材の変位制限が確実となり、光学部材の光学的性能を劣化させるような影響も抑えることができる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、係止部は、凹部及び凸部の係合を利用して制限部に係止される。ここで、凹部及び凸部の係合とは、凹部及び凸部が密着する嵌合に限らず、凹部及び凸部が互いに離間しつつも一定の限界以上の移動を制限する場合が含まれるものとする。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、係止部は、光学部材の周囲部分に沿って直線的に延びるリブを有し、制限部は、一対の凸条部に挟まれるように設けられてリブを受容する溝を有する。この場合、制限部によって光学部材の周囲部分を比較的広範囲に亘って係止することができ、光学部材の変位制限をより確実にできる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、制限部は、リブと凹部との隙間に配置された弾性部材をさらに有する。この場合、隙間によって遊びを持たせつつ緩衝材としての弾性部材によって光学部材を保護することができる。
【００１８】
本発明のさらに別の側面では、枠部は、光学部材の一部に連結されることにより光学部材を枠部に対して固定する固定部を有する。この場合、光学部材は、取付部を介して固定部に連結され、枠部に固定されることになる。
【００１９】
本発明のさらに別の側面では、固定部と制限部とは、互いに離間して配置されている。この場合、固定部等に過度の応力的負荷がかかることを抑制できる。
【００２０】
本発明のさらに別の側面では、枠部は、固定部を有するフレームと、フレームに固定されるとともに光学部材の周囲部分の少なくとも一部を保護するプロテクターとを有する。この場合、フレームとプロテクターとによって光学部材の周囲を囲むように保護することができ、虚像表示装置を落下させた場合のようにランダムな方向からの強い衝撃に対する耐久性を高めることができる。
【００２１】
本発明のさらに別の側面では、制限部は、フレームに沿っての中央側に設けられ、光学部材を枠部に対して固定する固定部は、フレームの側方に設けられる。
【００２２】
本発明のさらに別の側面では、光学部材は、映像素子である映像表示素子からの映像の光を内部で反射させつつ観察者の眼に導くプリズム状の導光部を有する。この場合、導光部内に中間像を形成して映像を観察することになり、映像表示素子等の大型化を回避しつつ映像表示素子等の配置の自由度を高めることができる。
【００２３】
本発明のさらに別の側面では、導光部は、映像の光を導光するとともに外界の光の透視を可能にするプリズムと、当該プリズムに連結され外界の光の透視機能を補う光透過部材とを有する。この場合、この場合、導光部を眼鏡のレンズ部に似た形状とすることができるので、視界を良好なものとでき、かつ、外観の自由度も高めることができる。
【００２４】
本発明のさらに別の側面では、映像素子は、２次元的に走査される信号光を射出し、光学部材は、映像表示素子からの光を反射させて観察者の眼に導く。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態である虚像表示装置の外観を説明する斜視図である。
【図２】（Ａ）は、虚像表示装置の全体を示す斜視図であり、（Ｂ）は、虚像表示装置から外装部材やプロテクターを取り除いた内部構造を示す斜視図である。
【図３】虚像表示装置のうち第１表示装置の構造を説明するため外装部材等を取り除いた状態を示す斜視図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１表示装置に組み込まれている導光部又は光学部材の外観を説明する斜視図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、虚像表示装置のうちプリズム及び投射レンズのフレームへの固定方法を説明する分解斜視図である。
【図６】（Ａ）は、制限部を説明する部分拡大斜視図であり、（Ｂ）は、制限部を説明する部分拡大断面図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）に示す制限部のＡＡ矢視断面図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は、図６の（Ａ）及び（Ｂ）に対応するものであり、制限部の変形例を説明する面である。
【図８】虚像表示装置を構成する第１表示装置の上下に関する対称面における断面図である。
【図９】（Ａ）は、本発明の第２実施形態である虚像表示装置を説明する正面図であり、（Ｂ）は、虚像表示装置のうち第１表示装置の構造を説明する平面図である。
【図１０】変形例の虚像表示装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照しつつ、本発明に係る虚像表示装置の第１実施形態について詳細に説明する。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態の虚像表示装置１００は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイであり、この虚像表示装置１００を装着した観察者又は使用者に対して虚像による画像光を視認させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで視認又は観察させることができる。虚像表示装置１００は、観察者の眼前を透視可能に覆う第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂと、両光学部材１０１ａ，１０１ｂを支持する枠部１０２と、枠部１０２の左右両端から後方のつる部分（テンプル）１０４にかけての部分に付加された第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂとを備える。ここで、図面上で左側の第１光学部材１０１ａと第１像形成本体部１０５ａとを組み合わせた第１表示装置１００Ａは、右眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。また、図面上で右側の第２光学部材１０１ｂと第２像形成本体部１０５ｂとを組み合わせた第２表示装置１００Ｂは、左眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。
【００２８】
図２は、虚像表示装置１００の外観と内部とを対比した図であり、図２（Ａ）は、虚像表示装置１００の全体を示し、図２（Ｂ）は、虚像表示装置１００の内部構造を示している。なお、図３は、図２（Ｂ）の左半分に対応し、虚像表示装置１００の第１表示装置１００Ａ側を部分的に拡大した斜視図である。
【００２９】
図示のように、虚像表示装置１００に設けた枠部１０２は、上側に配置されるフレーム１０７と下側に配置されるプロテクター１０８とを備える。枠部１０２のうち、上側のフレーム１０７は、Ｕ字状に折れ曲がった細長い板状の部材であり、左右の横方向（Ｘ方向）に延びる正面部１０７ａと、前後の奥行き方向（Ｚ方向）に延びる一対の側面部１０７ｂ，１０７ｃとを備える。フレーム１０７、すなわち正面部１０７ａと側面部１０７ｂ，１０７ｃとは、アルミダイカストその他の各種金属材料で形成された金属製の一体部品である。正面部１０７ａの奥行き方向（Ｚ方向）の幅は、第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂに対応する導光部２０の厚み又は幅よりも十分に厚いものとなっている。フレーム１０７の左側方、具体的には正面部１０７ａにおける向かって左端部から側面部１０７ｂにかけての部分である側方端部６５ａには、第１光学部材１０１ａと第１像形成本体部１０５ａとがアライメントされネジ止めよって直接固定されることによって支持されている。また、フレーム１０７の右側方、具体的には正面部１０７ａにおける向かって右端部から側面部１０７ｃにかけての部分である側方端部６５ｂには、第２光学部材１０１ｂと第２像形成本体部１０５ｂとがアライメントされネジ止めによって直接固定されることによって支持されている。なお、第１光学部材１０１ａと第１像形成本体部１０５ａとは、嵌合によって互いにアライメントされ、第２光学部材１０１ｂと第２像形成本体部１０５ｂとは、嵌合によって互いにアライメントされる。
【００３０】
プロテクター１０８は、アンダーリム状の部材であり、フレーム１０７に固定されている。プロテクター１０８の中央部１０８ｇは、フレーム１０７の中央部１０７ｇに嵌合及びネジ止めによって固定されている。プロテクター１０８は、２段のクランク状に折れ曲がった細長い板状の部材であり、金属材料又は樹脂材料で形成された一体部品である。プロテクター１０８の奥行き方向（Ｚ方向）の幅は、導光部２０の厚み又は幅程度となっている。プロテクター１０８の第１先端部１０８ｉは、第１像形成本体部１０５ａに対して嵌合によって固定され、プロテクター１０８の第２先端部１０８ｊは、第２像形成本体部１０５ｂに対して嵌合によって固定される。より具体的には、プロテクター１０８の第１先端部１０８ｉは、第１像形成本体部１０５ａを覆うカバー状の外装部材１０５ｄのうち外部材１０５ｅに設けた凹部１０５ｉに嵌合した状態で固定される。また、プロテクター１０８の第２先端部１０８ｊは、第２像形成本体部１０５ｂを覆うカバー状の外装部材１０５ｄのうち外部材１０５ｅに設けた凹部１０５ｊに嵌合した状態で固定される。
【００３１】
フレーム１０７は、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂを支持するだけでなく、外装部材１０５ｄと協働して第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂの内部を保護する役割を有する。プロテクター１０８は、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂに連結される第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂ又は導光部２０の側辺部や下辺部を保護する役割を有する。具体的には、プロテクター１０８の縦部分６３ａは、導光部２０の周囲部分Ａ０のうち鼻に近い内側の側辺部を使用環境下に存在する周囲の様々な物体から保護し、プロテクター１０８の横部分６３ｂは、導光部２０の周囲部分Ａ０のうち下側の下辺部を使用環境下にある周囲の様々な物体から保護する。つまり、フレーム１０７やプロテクター１０８が十分な強度を有すれば、虚像表示装置１００が周囲の他の物体と衝突等しても、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂや第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂ、特に露出する導光部２０において損傷や位置ずれが発生する可能性を低減できる。
【００３２】
プロテクター１０８の中央部１０８ｇに近い一対の縦部分６３ａには、パッド状の鼻当て部材１０８ａがそれぞれ形成されている。プロテクター１０８の縦部分６３ａや横部分６３ｂは、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂに連結される根元側を除いた導光部２０の長円状の周囲部分Ａ０と離間するか又は緩く接している。なお、導光部２０の周囲部分Ａ０は、フレーム１０７の正面部１０７ａとも離間するか又は緩く接している。このように、第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂ又は導光部２０は、根元側を除いたＣ字状の周囲部分Ａ０でフレーム１０７及びプロテクター１０８に近接するが、フレーム１０７及びプロテクター１０８に固定されていない。このため、中央の導光部２０と、フレーム１０７及びプロテクター１０８を含む枠部１０２との間に熱膨張率の差があっても、枠部１０２内での導光部２０の膨張が許容され、導光部２０に歪み、変形、破損が生じることを防止できる。
【００３３】
図３に示すように、第１表示装置１００Ａは、見方を変えれば、投影用の光学系である投射透視装置７０と、映像光を形成する画像表示装置８０とを備える。投射透視装置７０は、第１像形成本体部１０５ａによって形成された画像を虚像として観察者の眼に投射する役割を有する。投射透視装置７０は、導光及び透視用のプリズム１０と、透視用の光透過部材５０と、結像用の投射レンズ３０とを備える。
【００３４】
図４に示すように、プリズム１０と光透過部材５０とは、互いに固定されて一体的な導光部２０を構成している。導光部２０は、映像の光を内部で反射させつつ観察者の眼に導くプリズム状の部材である。導光部２０のうち周囲部分Ａ０に囲まれた本体部分は、長円状の輪郭を有する。ここで、光透過部材５０は、プリズム１０の先端側、すなわち射出側又は光射出側の第１プリズム部分１１に連結するようにその延長方向に配置され、接着剤を利用した接合によって第１プリズム部分１１に固定されている。投射透視装置７０のうちプリズム１０及び光透過部材５０を組み合わせた導光部２０は、図１における第１光学部材１０１ａに相当し、投射透視装置７０の投射レンズ３０と表示用の画像パターンを形成する画像表示装置８０とは、図１における第１像形成本体部１０５ａに相当する。導光部（光学部材）２０の周囲部分Ａ０のうち、フレーム１０７に近い上辺側には、第１のリブ１０ｎが形成され、プロテクター１０８に近い下辺側には、第２のリブ１０ｏが形成されている。上辺側の第１のリブ１０ｎは、複数のリブ部分（凸部）１０ｐと複数の拡幅部（凸部）１０ｑとを交互に連結した構造を有し、全体として導光部２０の縁に沿って直線的に細長く延びている。このうち、前者のリブ部分（凸部）１０ｐは、第１プリズム部分１１及び光透過部材５０に付随して設けられており、これらの部材のアライメント等を可能にする。後者の拡幅部１０ｑは、第１プリズム部分１１及び光透過部材５０を射出成形するための金型のゲートに相当する部分である。拡幅部１０ｑについては、ゲートに限らず、第１プリズム部分１１及び光透過部材５０に対して特別の形状として転写・成形したものとすることもできる。第１のリブ１０ｎは、詳細は後述するが、フレーム１０７に設けられている制限部１０７ｎに係止される係止部であり、この第１のリブ（係止部）１０ｎの存在により、導光部２０の奥行き方向（Ｚ方向）に関する変位が制限される。
【００３５】
図５（Ａ）及び５（Ｂ）等を参照して、第１表示装置１００Ａのフレーム１０７への組付けについて説明する。第１像形成本体部１０５ａを構成する投射レンズ３０は、その鏡筒３９に埋め込むように形成された取付部３９ｇを利用してフレーム１０７の側方端部６５ａに設けた第１固定部６１ｆに直接固定されている。このような固定の際、第１固定部６１ｆの裏面６８ｆと取付部３９ｇの上端面３９ｆ等とが当接してアライメントが達成され、ネジ孔６１ｓを介してネジ６１ｔを取付部３９ｇにねじ込むことで着脱可能で確実な固定が可能になる。この際、フレーム１０７のボス孔６１ｘに鏡筒３９に設けたボス３９ｘが嵌合して鏡筒３９の回転が規制され回転に関する位置決めも行われる。一方、第１光学部材１０１ａである導光部２０は、そのネック部に形成された突起状の取付部１０ｇを利用して、フレーム１０７の側方端部６５ａに設けた第２固定部６１ｅに直接固定されている。取付部１０ｇは、導光部２０の入射側又は光入射側の部分、具体的には第１プリズム部分１１と第２プリズム部分１２との境界周辺において周囲に拡張するように立設されている。このような固定の際、第２固定部６１ｅの前側部分に設けた突当て面６８ｅと取付部１０ｇの裏面１０ｋとが当接してアライメントが達成され、ネジ孔６１ｕを介してネジ６１ｖをネジ孔１０ｕにねじ込むことで着脱可能で確実な固定が可能になる。なお、図５等に示す画像表示装置８０は、投射レンズ３０の鏡筒３９の後端に嵌め込むようにして固定される。
【００３６】
導光部２０は、プリズム１０の第２プリズム部分１２側の先端部１２ｊが投射レンズ３０の鏡筒３９の前端側に設けられて開口する矩形枠状の係止部材３９ａに嵌合することで投射レンズ３０に対して位置決めされた状態で係止される。つまり、導光部２０に設けたプリズム１０をフレーム１０７の第２固定部６１ｅに固定する際に、第２プリズム部分１２側の先端部１２ｊを鏡筒３９の係止部材３９ａ内に嵌合するように挿入する。この際、先端部１２ｊの側面１２ｍが係止部材３９ａの内面３９ｍと当接してアライメントが達成される。
【００３７】
図５（Ｂ）に示すように、フレーム１０７の正面部１０７ａの下面１０７ｍにおいて、第２固定部６１ｅから適宜離間した中央側には、ストッパーとして溝状の制限部１０７ｎが設けられている。制限部１０７ｎは、フレーム１０７の正面部１０７ａに沿って延びる一対の対向する凸条部１０７ｒを有し、両凸条部１０７ｒに挟まれるように設けられて正面部１０７ａに沿って延びる溝１０７ｓを有する。溝１０７ｓは、複数の溝部分（凹部）１０７ｐと複数の拡幅部（凹部）１０７ｑとを交互に連結した構造を有する。第１光学部材１０１ａ又は導光部２０の組み付け後において、制限部１０７ｎには、導光部２０の上端部に設けた突起状のリブ１０ｎが僅かな隙間を有する遊嵌状態で挿入される。これにより、リブ（係止部）１０ｎは、溝１０７ｓに受容され、凹部及び凸部の係合を利用して溝１０７ｓを挟む一対の凸条部１０７ｒを含む制限部１０７ｎに係止される。この際、図６（Ａ）及び６（Ｃ）に示すように、制限部１０７ｎの各溝部分１０７ｐにリブ１０ｎの各リブ部分１０ｐが挿入され、制限部１０７ｎの各拡幅部１０７ｑにリブ１０ｎの各拡幅部１０ｑが挿入される。また、図６（Ｂ）及び６（Ｃ）に示すように、制限部１０７ｎの溝部分（凹部）１０７ｐとリブ１０ｎのリブ部分（凸部）１０ｐとの間には十分な隙間ＧＡが存在する。制限部１０７ｎの拡幅部１０７ｑとリブ１０ｎの拡幅部１０ｑとの間にも十分な隙間ＧＡが存在する。この結果、第１光学部材１０１ａ又は導光部２０の先端側の変位をフレーム１０７の奥行き方向ＥＦ（導光部２０の延びる面に垂直な方向であり、図２（Ｂ）に示すＺ方向に相当する）に関して制限することができる。つまり、導光部（光学部材）２０の先端は或る程度変位するが、導光部２０に過度の応力がかけられたり導光部２０が復帰できない程度に変形したりすることを防止できる。一方、導光部２０のリブ１０ｎとフレーム１０７の制限部１０７ｎとは、左右の横方向ＧＨ（Ｘ方向）に延びており、リブ１０ｎと制限部１０７ｎの溝１０７ｓの内壁との間に奥行き方向ＥＦ及び横方向ＧＨに関して隙間ＧＡが存在するので、導光部２０のフレーム１０７に対する非固定状態が確保されている。以上のように、制限部１０７ｎによるリブ１０ｎの係合は、左右の横方向ＧＨ（Ｘ方向）に関してのみとなっており、制限部１０７ｎによるリブ１０ｎの係止も、左右の横方向ＧＨ（Ｘ方向）に関してのみとなっている。なお、導光部２０は、プロテクター１０８と僅かに離間しており、プロテクター１０８との関係でも非固定状態とされている。これにより、導光部２０とフレーム１０７との間に熱膨張率の差があっても、フレーム１０７に対して導光部２０の膨張等が許容される。
【００３８】
図７（Ａ）及び７（Ｂ）は、図６（Ｂ）及び６（Ｃ）等に示す制限部１０７ｎの変形例を示す。制限部１０７ｎは、ゴムその他のエラストマー、シリコーン樹脂等の弾性部材ＥＢを有する。弾性部材ＥＢは、制限部１０７ｎの溝１０７ｓとリブ１０ｎとの隙間ＧＡであって、リブ１０ｎに対応する部位に充填されている。これにより、導光部（光学部材）２０の先端は殆ど変位しなくなる。一方、制限部１０７ｎとリブ１０ｎとは、完全には固定されておらず、弾性的に当接している。つまり、制限部１０７ｎとリブ１０ｎとは、弾性部材ＥＢによって弾性的に連結されるのみであり、フレーム１０７に対して導光部２０の膨張、伸縮等が許容される。
【００３９】
以上までの工程によって、フレーム１０７と投射透視装置７０とのアセンブリー（図２（Ｂ）参照）を得ることができる。
【００４０】
図２（Ａ）及び２（Ｂ）等を参照しつつ、フレーム１０７への外装部材１０５ｄの組付けについて説明する。まず、外装部材１０５ｄのうち外部材１０５ｅをフレーム１０７及び投射透視装置７０のアセンブリーに固定する。外部材１０５ｅは、フレーム１０７や投射レンズ３０との嵌合、投射レンズ３０の取付部３９ｇに対してのネジ締結等によって固定される。この際、フレーム１０７に既に固定されているプロテクター１０８の先端部１０８ｉ，１０８ｊを外部材１０５ｅに形成された凹部１０５ｉに嵌合させて固定することになる。次に、内部材１０５ｆを外部材１０５ｅに嵌合させ、ネジ止めによって外部材１０５ｅに固定する。これにより、内部材１０５ｆと外部材１０５ｅとに挟まれた空間内に第１像形成本体部１０５ａを構成する投射レンズ３０、第１像形成本体部１０５ａ等と、投射透視装置７０とフレーム１０７の側面部１０７ｂ，１０７ｃとが収納される。
【００４１】
図２（Ａ）等に戻って、つる部分１０４は、フレーム１０７に設けた一対の側面部１０７ｂ，１０７ｃの先端に形成された孔１０７ｔに固定されている。つる部分１０４と側面部１０７ｂ，１０７ｃとの連結部は、ヒンジ構造を有するものとでき、この場合、つる部分１０４の折畳みが可能になる。
【００４２】
なお、図１に示す第２表示装置１００Ｂは、第１表示装置１００Ａと同様の構造を有し、第１表示装置１００Ａを左右対称に反転させただけであるので、第２表示装置１００Ｂの構造、機能、組立て等についての説明は省略する。
【００４３】
図８を参照して、投射透視装置７０等の機能、動作等の詳細について説明する。投射透視装置７０のうち、導光部２０の一部であるプリズム１０は、平面視において顔面に沿うように湾曲した円弧状の部材である。プリズム１０のうち、第１プリズム部分１１は、鼻に近い中央側つまり光射出側に配置され、光学的な機能を有する側面として、第１面Ｓ１１と、第２面Ｓ１２と、第３面Ｓ１３とを有し、第２プリズム部分１２は、鼻から離れた周辺側つまり光入射側に配置され、光学的な機能を有する側面として、第４面Ｓ１４と、第５面Ｓ１５と、第６面Ｓ１６とを有する。このうち、第１面Ｓ１１と第４面Ｓ１４とが隣接し、第３面Ｓ１３と第５面Ｓ１５とが隣接し、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３との間に第２面Ｓ１２が配置され、第４面Ｓ１４と第５面Ｓ１５との間に第６面Ｓ１６が配置されている。
【００４４】
プリズム１０において、第１面Ｓ１１は、Ｚ軸に平行な射出側光軸ＡＸＯを中心軸とする自由曲面であり、第２面Ｓ１２は、ＸＺ面に平行な基準面（図示の断面）に含まれＺ軸に対して傾斜した光軸ＡＸ１を中心軸とする自由曲面であり、第３面Ｓ１３は、射出側光軸ＡＸＯを中心軸とする自由曲面である。第４面Ｓ１４は、ＸＺ面に平行な上記基準面に含まれＺ軸に対して傾斜した一対の光軸ＡＸ３，ＡＸ４の２等分線を中心軸とする自由曲面であり、第５面Ｓ１５は、ＸＺ面に平行な上記基準面に含まれＺ軸に対して傾斜した一対の光軸ＡＸ４，ＡＸ５の２等分線を中心軸とする自由曲面であり、第６面Ｓ１６は、ＸＺ面に平行な上記基準面に含まれＺ軸に対して傾斜した光軸ＡＸ５を中心軸とする自由曲面である。なお、以上の第１〜第６面Ｓ１１〜Ｓ１６は、水平（又は横）に延びＸＺ面に平行で光軸ＡＸ１〜ＡＸ５等が通る基準面（図示の断面）を挟んで、鉛直（又は縦）のＹ軸方向に関して対称な形状を有している。
【００４５】
プリズム１０のうちプリズム本体１０ｓは、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されており、例えば金型内に熱可塑性樹脂を注入・固化させることにより成形する。なお、プリズム本体１０ｓの材料としては、例えばシクロオレフィンポリマー等を用いることができる。プリズム本体１０ｓは、一体形成品とされているが、プリズム１０は、第１プリズム部分１１と第２プリズム部分１２とに分けて考えることができる。第１プリズム部分１１は、映像光ＧＬの導波及び射出を可能にするとともに、外界光ＨＬの透視を可能にする。第２プリズム部分１２は、映像光ＧＬの入射及び導波を可能にする。
【００４６】
第１プリズム部分１１において、第１面Ｓ１１は、映像光ＧＬを第１プリズム部分１１外に射出させる屈折面として機能するとともに、映像光ＧＬを内面側で全反射させる全反射面として機能する。第１面Ｓ１１は、眼ＥＹの正面に配されるものであり、観察者に対し凹面形状を成している。なお、第１面Ｓ１１は、プリズム本体１０ｓの表面に施されたハードコート層２７によって形成される面である。
【００４７】
第２面Ｓ１２は、プリズム本体１０ｓの表面であり、当該表面にハーフミラー層１５が付随している。このハーフミラー層１５は、光透過性を有する反射膜（すなわち半透過反射膜）である。ハーフミラー層（半透過反射膜）１５は、第２面Ｓ１２の全体ではなく、第２面Ｓ１２を主にＹ軸に沿った鉛直方向に関して狭めた部分領域ＰＡ上に形成されている。ハーフミラー層１５は、プリズム本体１０ｓの下地面のうち部分領域ＰＡ上に、金属反射膜や誘電体多層膜を成膜することにより形成される。ハーフミラー層１５の映像光ＧＬに対する反射率は、シースルーによる外界光ＨＬの観察を容易にする観点で、想定される映像光ＧＬの入射角範囲において１０％以上５０％以下とする。具体的な実施例のハーフミラー層１５の映像光ＧＬに対する反射率は、例えば２０％に設定され、映像光ＧＬに対する透過率は、例えば８０％に設定される。
【００４８】
第３面Ｓ１３は、映像光ＧＬを内面側で全反射させる全反射面として機能する。第３面Ｓ１３は、眼ＥＹの正面に配されるものであり、第１面Ｓ１１と同様に観察者に対し凹面形状を成しており、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３とを通過させて外界光ＨＬを見たときに、視度が略０になっている。なお、第３面Ｓ１３は、プリズム本体１０ｓの表面に施されたハードコート層２７によって形成される面である。
【００４９】
第２プリズム部分１２において、第４面Ｓ１４は、映像光ＧＬを内面側で全反射させる全反射面として機能する。なお、第４面Ｓ１４は、プリズム本体１０ｓの表面に施されたハードコート層２７によって形成される面である。
【００５０】
第２プリズム部分１２において、第５面Ｓ１５は、既述のように、プリズム本体１０ｓの表面上に無機材料で形成される光反射膜ＲＭを成膜することで形成され、反射面として機能する。
【００５１】
第６面Ｓ１６は、映像光ＧＬを第２プリズム部分１２内に入射させる屈折面として機能する。なお、第６面Ｓ１６は、プリズム本体１０ｓの表面に施されたハードコート層２７によって形成される面である。
【００５２】
光透過部材５０は、既述のようにプリズム１０と一体的に固定され１つの導光部２０となっている。光透過部材５０は、プリズム１０の透視機能を補助する部材（補助プリズム）であり、光学的な機能を有する側面として、第１透過面Ｓ５１と、第２透過面Ｓ５２と、第３透過面Ｓ５３とを有する。ここで、第１透過面Ｓ５１と第３透過面Ｓ５３との間に第２透過面Ｓ５２が配置されている。第１透過面Ｓ５１は、プリズム１０の第１面Ｓ１１を延長した曲面上にあり、第２透過面Ｓ５２は、当該第２面Ｓ１２に対して接着層ＣＣによって接合され一体化されている曲面であり、第３透過面Ｓ５３は、プリズム１０の第３面Ｓ１３を延長した曲面上にある。このうち第２透過面Ｓ５２とプリズム１０の第２面Ｓ１２とは、薄い接着層ＣＣを介しての接合によって一体化されるため、略同じ曲率の形状を有する。
【００５３】
光透過部材（補助プリズム）５０は、可視域で高い光透過性を示し、光透過部材５０の本体部分は、プリズム１０のプリズム本体１０ｓと略同一の屈折率を有する熱可塑性樹脂材料で形成されている。なお、光透過部材５０は、本体部分をプリズム１０のプリズム本体１０ｓに接合した後、接合された状態でプリズム本体１０ｓとともにハードコートによる成膜がなされて形成されるものである。つまり、光透過部材５０は、プリズム１０と同様、本体部分の表面にハードコート層２７が施されたものとなっている。つまり、第１透過面Ｓ５１と第３透過面Ｓ５３とは、本体部分の表面に施されたハードコート層２７によって形成される面である。
【００５４】
画像表示装置８０は、２次元的な照明光ＳＬを射出する照明装置８１と、透過型の空間光変調装置である映像表示素子８２と、照明装置８１及び映像表示素子８２の動作を制御する駆動制御部８４とを有する。
【００５５】
画像表示装置８０の照明装置８１は、赤、緑、青の３色を含む光を発生する光源８１ａと、光源８１ａからの光を拡散させて矩形断面の光束にするバックライト導光部８１ｂとを有する。映像表示素子８２は、例えば液晶表示デバイスで形成される映像素子であり、照明装置８１からの照明光ＳＬを空間的に変調して動画像等の表示対象となるべき画像光を形成する。駆動制御部８４は、光源駆動回路８４ａと、液晶駆動回路８４ｂとを備える。光源駆動回路８４ａは、照明装置８１の光源８１ａに電力を供給して安定した輝度の照明光ＳＬを射出させる。液晶駆動回路８４ｂは、映像表示素子（映像素子）８２に対して画像信号又は駆動信号を出力することにより、透過率パターンとして動画や静止画の元になるカラーの映像光又は画像光を形成する。なお、液晶駆動回路８４ｂに画像処理機能を持たせることができるが、外付けの制御回路に画像処理機能を持たせることもできる。
【００５６】
以下、虚像表示装置１００における映像光ＧＬ等の光路について説明する。映像表示素子（映像素子）８２から射出された映像光ＧＬは、投射レンズ３０によって収束されつつ、プリズム１０に設けた比較的強い正の屈折力を有する第６面Ｓ１６に入射する。
【００５７】
プリズム１０の第６面Ｓ１６を通過した映像光ＧＬは、収束しつつ進み、第２プリズム部分１２を経由する際に、比較的弱い正の屈折力を有する第５面Ｓ１５で反射され、比較的弱い負の屈折力を有する第４面Ｓ１４で反射される。
【００５８】
第２プリズム部分１２の第４面Ｓ１４で反射された映像光ＧＬは、第１プリズム部分１１において、比較的弱い正の屈折力を有する第３面Ｓ１３に入射して全反射され、比較的弱い負の屈折力を有する第１面Ｓ１１に入射して全反射される。なお、映像光ＧＬは、第３面Ｓ１３を通過する前後において、プリズム１０中に中間像を形成する。この中間像の像面ＩＩは、映像表示素子８２の像面ＯＩに対応するものである。
【００５９】
第１面Ｓ１１で全反射された映像光ＧＬは、第２面Ｓ１２に入射するが、特にハーフミラー層１５に入射した映像光ＧＬは、このハーフミラー層１５を部分的に透過しつつも部分的に反射されて第１面Ｓ１１に再度入射して通過する。なお、ハーフミラー層１５は、ここで反射される映像光ＧＬに対して比較的強い正の屈折力を有するものとして作用する。また、第１面Ｓ１１は、これを通過する映像光ＧＬに対して負の屈折力を有するものとして作用する。
【００６０】
第１面Ｓ１１を通過した映像光ＧＬは、観察者の眼ＥＹの瞳に略平行光束として入射する。つまり、観察者は、虚像としての映像光ＧＬにより、映像表示素子（映像素子）８２上に形成された画像を観察することになる。
【００６１】
一方、外界光ＨＬのうち、プリズム１０の第２面Ｓ１２よりも−Ｘ側に入射するものは、第１プリズム部分１１の第３面Ｓ１３と第１面Ｓ１１とを通過するが、この際、正負の屈折力が相殺されるとともに収差が補正される。つまり、観察者は、プリズム１０越しに歪みの少ない外界像を観察することになる。同様に、外界光ＨＬのうち、プリズム１０の第２面Ｓ１２よりも＋Ｘ側に入射するもの、つまり、光透過部材５０に入射したものは、これに設けた第３透過面Ｓ５３と第１透過面Ｓ５１とを通過する際に、正負の屈折力が相殺されるとともに収差が補正される。つまり、観察者は、光透過部材５０越しに歪みの少ない外界像を観察することになる。さらに、外界光ＨＬのうち、プリズム１０の第２面Ｓ１２に対応する光透過部材５０に入射するものは、第３透過面Ｓ５３と第１面Ｓ１１とを通過する際に、正負の屈折力が相殺されるとともに収差が補正される。つまり、観察者は、光透過部材５０越しに歪みの少ない外界像を観察することになる。なお、プリズム１０の第２面Ｓ１２と光透過部材５０の第２透過面Ｓ５２とは、略同一の曲面形状をともに有し、略同一の屈折率をともに有し、両者の隙間が略同一の屈折率の接着層ＣＣで充填されている。つまり、プリズム１０の第２面Ｓ１２や光透過部材５０の第２透過面Ｓ５２は、外界光ＨＬに対して屈折面として作用しない。
【００６２】
ただし、ハーフミラー層１５に入射した外界光ＨＬは、このハーフミラー層１５を部分的に透過しつつも部分的に反射されるので、ハーフミラー層１５に対応する方向からの外界光ＨＬは、ハーフミラー層１５の透過率に弱められる。その一方で、ハーフミラー層１５に対応する方向からは、映像光ＧＬが入射するので、観察者は、ハーフミラー層１５の方向に映像表示素子（映像素子）８２上に形成された画像とともに外界像を観察することになる。
【００６３】
プリズム１０内で伝搬されて第２面Ｓ１２に入射した映像光ＧＬのうち、ハーフミラー層１５で反射されなかったものは、光透過部材５０内に入射するが、光透過部材５０に設けた不図示の反射防止部によってプリズム１０に戻ることが防止される。つまり、第２面Ｓ１２を通過した映像光ＧＬが光路上に戻されて迷光となることが防止される。また、光透過部材５０側から入射してハーフミラー層１５で反射された外界光ＨＬは、光透過部材５０に戻されるが、光透過部材５０に設けた上述の不図示の反射防止部によってプリズム１０に射出されることが防止される。つまり、ハーフミラー層１５で反射された外界光ＨＬが光路上に戻されて迷光となることが防止される。
【００６４】
以上の説明から明らかなように、第１実施形態の虚像表示装置１００によれば、制限部１０７ｎが枠部１０２に対して部分的に固定されている光学部材１０１ａ，１０１ｂの変位を制限するので、光学部材１０１ａ，１０１ｂに過度の応力がかけられたり光学部材１０１ａ，１０１ｂが変形したりすることを防止できる。つまり、制限部１０７ｎを補助的に用いることで光学部材１０１ａ，１０１ｂの支持強度を向上させることができる。なお、光学部材１０１ａ，１０１ｂは、枠部１０２に対して部分的に固定されており、締結部及び部品点数が減少して小型化が容易になるとともに虚像表示装置１００を軽量化しやすくなる。さらに、光学部材１０１ａ，１０１ｂが枠部１０２に対して部分的に固定されているので、光学部材１０１ａ，１０１ｂと枠部１０２との間に熱膨張率の差があっても、枠部１０２に対して光学部材１０１ａ，１０１ｂの膨張等が許容され、光学部材に歪み、変形、破損が生じることをより確実に防止できる。
【００６５】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態の虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態の虚像表示装置は、第１実施形態の虚像表示装置１００の変形例であり、特に説明しない場合、図１等に示す虚像表示装置１００と同様であるものとする。
【００６６】
以下、図９（Ａ）及び９（Ｂ）を参照して、本実施形態の虚像表示装置２００について説明する。図示のように、本実施形態の虚像表示装置２００は、観察者の眼前を透視可能に覆う第１及び第２光学部材２０１ａ，２０１ｂと、両光学部材２０１ａ，２０１ｂを支持するフレーム１０７と、フレーム１０７の左右両端から後方にかけての部分に固定された第１及び第２駆動部２０５ａ，２０５ｂと、２次元的に走査される信号光を射出する第１及び第２映像素子２０６ａ，２０６ｂとを備える。図面上で左側の第１光学部材２０１ａと第１駆動部２０５ａと第１映像素子２０６ａとを組み合わせた第１表示装置１００Ａは、右眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。また、図面上で右側の第２光学部材２０１ｂと第２駆動部２０５ｂと第２映像素子２０６ｂとを組み合わせた第２表示装置１００Ｂは、左眼用の虚像を形成する部分であり、第１表示装置１００Ａの左右を反転させただけであり、第１表示装置１００Ａと同じ機能を有する。
【００６７】
第１表示装置１００Ａにおいて、第１映像素子２０６ａは、強度変調された信号光を形成するとともに当該信号光を走査光ＴＬとして射出する。第１光学部材２０１ａは、第１映像素子２０６ａからの走査光ＴＬを反射することによって画像光ＧＬを形成する被照射部材であるが、画像光ＧＬを眼ＥＹに導く機能を有する。第１駆動部２０５ａは、第１映像素子２０６ａに対して不図示の光ファイバー等を介して照明光を供給する光源、それらの動作の制御回路等を含む本体部分２８０を有する。
【００６８】
第１映像素子２０６ａは、鼻当て部材１０８ａに組み付けられており、フレーム１０７に対して間接的に固定されている。第１映像素子２０６ａは、本体部分２８０からの照明光を制御信号に基づいて変調する信号光変調部２８１と、信号光変調部２８１を経た信号光を走査しつつ射出させる走査光学系２８２とを有する。ここで、走査光学系２８２は、ＭＥＭＳミラー等で構成され、信号光変調部２８１による信号光の変調に同期させて姿勢を変化させることにより、信号光の光路を調整することで第１光学部材２０１ａの内面への光線の射出角度を縦横に変化させる２次元走査を行う。
【００６９】
第１光学部材２０１ａは、第１映像素子２０６ａの前方又は光射出方向において装着者の眼ＥＹの前方を覆うように配置されている。第１光学部材２０１ａは、走査光の照射を受ける半透過膜である半透過反射膜２８５と、半透過反射膜２８５を支持固定する支持部材２８６とを有している。これにより、装着者の眼ＥＹには、虚像のみならず、外界からの光も入ることになり、虚像表示装置２００は、双方を重畳して観察可能にするシースルーの構成となっている。なお、半透過反射膜２８５は、ハーフミラーとすることもできるが、ホログラムその他の回折型の光学素子とすることもできる。
【００７０】
第１光学部材２０１ａは、第１実施形態の第１光学部材１０１ａのような内部伝搬型の導光部ではないが、第１実施形態の場合と同様に眼前を覆う薄い楕円形状を有し、外周の一部である周囲部分Ａ０に取付部１０ｇとリブ１０ｎとを有する。なお、フレーム１０７は、第２固定部６１ｅとリブ１０ｎとを有する。
【００７１】
第１光学部材２０１ａのフレーム１０７への組付けについて説明する。第１光学部材１０１ａは、周囲部分Ａ０に形成された突起状の取付部１０ｇを利用して、フレーム１０７の側方にある側方端部６５ａに設けた第２固定部６１ｅ直接固定されており、第１映像素子２０６ａ等に対してアライメントされた状態となっている。フレーム１０７には、ストッパーとして溝状の制限部１０７ｎが設けられている。第１光学部材２０１ａの組み付け後において、制限部１０７ｎには、第１光学部材２０１ａの上端部に設けた突起状のリブ１０ｎが僅かな隙間を有する遊嵌状態で挿入される。これにより、第１光学部材２０１ａの先端側の変位をフレーム１０７の奥行き方向に関して制限することができる。なお、第１光学部材２０１ａのうち取付部１０ｇを除いた部分は、フレーム１０７及びプロテクター１０８と僅かに離間しており、フレーム１０７及びプロテクター１０８との関係で非固定状態とされている。
【００７２】
以下、画像形成の動作について説明する。まず、第１映像素子２０６ａのうち、信号光変調部２８１は、画像を構成する画素の輝度に対応して照明光を変調した信号光を形成し射出する。信号光変調部２８１から射出された信号光は、スキャン部である走査光学系２８２に入射する。走査光学系２８２は、信号光を走査光ＴＬとして第１光学部材１０１ａに向けて射出する。第１光学部材１０１ａにおいて、走査光ＴＬを入射させることで、ここでの反射光としての画像光ＧＬによって虚像が形成され、この虚像を観察者が眼ＥＹで捉えることで、画像が認識される。
【００７３】
以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７４】
上記第１実施形態では、フレーム１０７と投射レンズ３０とが別体でネジ止めによって投射レンズ３０をフレーム１０７に固定しているが、投射レンズ３０の鏡筒３９をフレーム１０７と一体成形することもできる。鏡筒３９をフレーム１０７と一体成形する方法として、アウトサート成形、ダイカスト一体成形後の鏡筒部削り出し等の手法がある。
【００７５】
導光部２０又は投射レンズ３０については、ネジ止めによる締結に限らず、様々な手法でフレーム１０７に固定することができる。
【００７６】
上記の説明では、制限部１０７ｎやリブ１０ｎが細長く延びるとしたが、これらを短くすることができ、さらに複数組の制限部１０７ｎやリブ１０ｎを設けることもできる。また、リブ１０ｎにおいて拡幅部１０ｑは不要であり、この拡幅部１０ｑを省略する場合、制限部１０７ｎの溝１０７ｓにおいて、拡幅部１０７ｑを省略することもできる。さらに、制限部１０７ｎは、溝１０７ｓのような凹部に限らず、例えばリブ１０ｎに沿って互い違いに配置された突起又は凸条とすることもできる。
【００７７】
上記の説明では、フレーム１０７に制限部１０７ｎを設けているが、これに代えて或いはこれとともに、プロテクター１０８にプリズム１０の変形、ぶれ等を防止するための制限部を設けることもできる。プロテクター１０８側に形成された制限部は、下のリブ１０ｏを例えば遊嵌によって係止する。
【００７８】
上記の説明では、フレーム１０７にプロテクター１０８を取り付けているが、プロテクター１０８についてはこれを省略することができる。この場合、図２（Ｂ）等に示すフレーム１０７を元の形状のままに維持して、フレーム１０７の中央部１０７ｇに鼻当て部材１０８ａを設けた補助部材を連結することもできるが、補助部材を一体的に設けたフレーム１０７を予め準備することもできる。かかる補助部材は、プロテクター１０８の縦部分６３ａと同様に導光部２０を保護する部材として用い得る。なお、フレーム１０７とプロテクター１０８とを一体的に作製することもできる。
【００７９】
上記第１実施形態では、プリズム１０の光入射側に投射レンズ３０を配置しているが、投射レンズ３０を省略して、プリズム１０自体に結像機能を持たせることができる。また、投射レンズ３０に代えて結像機能を有する別のプリズム１０を配置することもできる。
【００８０】
上記第１実施形態では、投射レンズ３０の鏡筒３９に導光部２０との係止部材３９ａを設けているが、導光部２０側に例えば鏡筒３９を挟むように鏡筒３９と嵌合する係止部材を設けることができる。
【００８１】
上記第１実施形態では、ハーフミラー層（半透過反射膜）１５が横長の矩形領域に形成されるとしたが、ハーフミラー層１５の輪郭は用途その他の使用に応じて適宜変更することができる。また、ハーフミラー層１５の透過率や反射率も用途その他に応じて変更することができる。
【００８２】
上記第１実施形態では、ハーフミラー層１５が単なる半透過性の膜（例えば金属反射膜や誘電体多層膜）であるとしたが、ハーフミラー層１５は、平面又は曲面のホログラム素子に置き換えることができる。
【００８３】
上記第１実施形態では、映像表示素子８２における表示輝度の分布を特に調整していないが、位置によって輝度差が生じる場合等においては、表示輝度の分布を不均等に調整することができる。
【００８４】
上記第１実施形態では、画像表示装置８０として、透過型の液晶表示デバイス等からなる映像表示素子８２を用いているが、画像表示装置８０としては、透過型の液晶表示デバイス等からなる映像表示素子８２に限らず種々のものを利用可能である。例えば、反射型の液晶表示デバイスを用いた構成も可能であり、液晶表示デバイス等からなる映像表示素子８２に代えてデジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。また、画像表示装置８０として、ＬＥＤアレイやＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などに代表される自発光型素子を用いることができる。
【００８５】
上記第１実施形態では、透過型の液晶表示デバイス等からなる画像表示装置８０を用いているが、これに代えて走査型の画像表示装置を用いることもできる。
具体的には図１０に示すように、虚像表示装置としての第１表示装置１００Ａは、導光部２０と画像表示装置３８０とを備える。導光部２０は、第１実施形態として説明したものと同一であり、ここでは説明を省略する。一方、画像表示装置３８０は、第２実施形態の第１映像素子２０６ａに相当するものであり、信号光形成部３８１と走査光学系２８２とを有する。信号光形成部３８１は、光源も備えており、信号光ＬＬを形成し射出する。走査光学系２８２は、信号光形成部３８１の変調に併せて姿勢を変化させて光路を調整することにより、映像光ＧＬとなるべき走査光ＴＬを導光部２０に入射させるとともに第２面Ｓ１２のうちハーフミラー層１５が形成される部分領域の全体をスキャンさせる。図示の第１表示装置１００Ａの動作について説明すると、画像表示装置３８０のうち、信号光形成部ＧＧから射出された信号光ＬＬは、走査光学系２８２に入射する。走査光学系２８２は、信号光ＬＬを、走査光ＴＬとして導光部２０に向けて射出する。導光部２０は、走査光ＴＬを全反射等により内部に導光させ、ハーフミラー層１５に到達させる。この際、ハーフミラー層１５の面上において走査光ＴＬが走査されることで、走査光Ｔｌの軌跡としての画像光ＧＬによって虚像が形成され、この虚像を装着者が眼ＥＹで捉えることで、画像が認識される。なお、図示の場合では、導光部２０のうち光入射面である第６面Ｓ１６は、走査光ＴＬの光軸に対して垂直な平面となっている。また、第５面Ｓ１５及び第４面Ｓ１４も平面となっている。
【００８６】
上記の説明では、一対の表示装置１００Ａ，１００Ｂを備える虚像表示装置１００について説明しているが、単一の表示装置とできる。つまり、右眼及び左眼の双方に対応して、一組ずつ投射透視装置７０及び画像表示装置８０を設けるのではなく、右眼又は左眼のいずれか一方に対してのみ投射透視装置７０及び画像表示装置８０を設け、画像を片眼視する構成にしてもよい。この場合、フレーム１０７やつる部分１０４は、例えば図１等に示すままで左右対称に配置する形状とする。
【００８７】
上記の説明では、一対の表示装置１００Ａ，１００ＢのＸ方向の間隔について説明していないが、両表示装置１００Ａ，１００Ｂの間隔は固定に限らず、機械機構等によって間隔の調整が可能である。つまり、フレーム１０７に伸縮機構等を設けるならば、両表示装置１００Ａ，１００ＢのＸ方向の間隔を、着用者の眼幅等に応じて調整することができる。
【００８８】
上記第１実施形態では、プリズム１０の第１面Ｓ１１及び第３面Ｓ１３において、表面上にミラーやハーフミラー等を施すことなく空気との界面により映像光を全反射させて導くものとしているが、本願発明の虚像表示装置１００における全反射については、第１面Ｓ１１又は第３面Ｓ１３上の全体又は一部にミラーコートや、ハーフミラー膜が形成されてなされる反射も含むものとする。例えば、映像光の入射角度が全反射条件を満たした上で、上記第１面Ｓ１１又は第３面Ｓ１３の全体又は一部にミラーコート等が施され、実質的に全ての映像光を反射する場合も含まれる。また、十分な明るさの映像光を得られるのであれば、多少透過性のあるミラーによって第１面Ｓ１１又は第３面Ｓ１３の全体又は一部がコートされていてもよい。
【００８９】
上記の説明では、プリズム１０等が眼ＥＹの並ぶ横方向に延びているが、プリズム１０を縦方向に延びるように配置することもできる。この場合、プリズム１０は、例えば上部での片持ち状態によって支持される。
【符号の説明】
【００９０】
Ａ０…周囲部分、  ＡＸ１-ＡＸ５…光軸、  ＡＸＯ…射出側光軸、  ＥＹ…眼、  ＧＬ…映像光、  ＯＩ…像面、  ＲＭ…光反射膜、  Ｓ１１-Ｓ１６…第１-第６面、  Ｓ５１-Ｓ５３…第１-第３透過面、  ＳＬ…照明光、  １０…プリズム、  １０ｇ…取付部、  １１…第１プリズム部分、  １２…第２プリズム部分、  １２ｊ…先端部、  １５…ハーフミラー層、  ２０…導光部、  ３０…投射レンズ、  ３９…鏡筒、  ３９ａ…係止部材、  ３９ｇ…取付部、  ５０…光透過部材、  ６１ｅ…固定部、  ６１ｆ…固定部、  ６１ｘ…ボス孔、  ６５ａ，６５ｂ…側方端部、  ６８ｅ…突当て面、  ７０…投射透視装置、  ８０…画像表示装置、  ８１…照明装置、  ８２…映像表示素子、  ８４…駆動制御部、  １００…虚像表示装置、  １００Ａ…第１表示装置、  １００Ｂ…第２表示装置、  １０１ａ…第１光学部材、  １０１ｂ…第２光学部材、１０２…枠部、  １０７…フレーム、  １０７ａ…正面部、  １０７ｂ，１０７ｃ…側面部、  １０７ｎ…制限部、  １０４…つる部分、  １０５ａ…第１像形成本体部、  １０５ｂ…第２像形成本体部、  １０５ｄ…外装部材、  １０５ｉ…凹部、  １０８…プロテクター、  １０８ａ…鼻当て部材、  １０８ｇ…中央部、  １０８ｉ…先端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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