(57)【要約】【課題】シースルーにおける視野範囲を確保しつつ、眼鏡に近い構成としての形状的バランスを保ち、非観察者に与える違和感を抑制できる虚像表示装置を提供すること。【解決手段】観察者の瞳孔間距離に応じた位置に境界部として機能する縁部分ＢＤ等が配置されていることにより、虚像表示装置を装着した観察者を外から見る非観察者に対して、眼鏡形状として見た場合に適切な位置に外枠部分があることを認識させることができ、非観察者に与える違和感を軽減できる。また、境界部が眼鏡形状として見た場合に適切な位置にあることで、眼鏡をかけた場合と同様の視野が確保されることになるので、観察者にとってシースルーにおける視野範囲を十分に確保できる。【選択図】図６
2014219439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像素子と、
観察者の眼前に配置されるとともに、前記映像素子からの光を観察者の眼に向けて導光して画像を視認させる導光装置と、を備え、
前記導光装置に対応して設けられ観察者の眼の並ぶ横方向に延びる第１の開口幅と当該横方向に垂直な縦方向に延びる第２の開口幅とを有する領域を規定して観察者の眼を外部から視認可能にして観察者の眼に対する相対的な位置を認識させる開口規定部を有する虚像表示装置であって、
前記開口規定部の少なくとも一部として、観察者の眼の並ぶ横方向に関して観察者の側頭部側の位置であって観察者の瞳孔間距離の基準値から導かれる位置に少なくとも配置され、観察者の眼の並ぶ横方向に垂直な縦方向の成分を有して延び、前記第１の開口幅の外端を規定する境界部を有する、虚像表示装置。
【請求項２】
前記境界部は、前記導光装置の眼前部分のうち、装着時において観察者の眼に近い側の面に形成されている、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記導光装置は、所定の厚みを有する眼鏡レンズ状の形状となる輪郭部分を有し、装着時において観察者の眼から遠い側に位置する第１レンズ面と、眼に近い側に位置する第２レンズ面とを有し、
前記境界部は、前記第２レンズ面の輪郭部分のうち観察者の側頭部側において前記第２レンズ面と隣接する面との間の境界となる縁部分で構成される、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４】
前記導光装置は、装着時において観察者の鼻の位置に配置される中央部を通る中心軸について左右対称な一対の眼鏡レンズ状の形状部分を有し、前記左右対称な一対の眼鏡レンズ状の形状部分におけるレンズ間距離であるブリッジ幅ＢＷと前記第２レンズ面のレンズ幅Ｗ２との和で表される前記第２レンズ面についてのレンズ中心間距離ＦＰＤ２と、観察者の瞳孔間距離の基準値ＰＤとについて、
ＦＰＤ２−ＰＤ≦１０ｍｍ
を満たす、請求項３に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記導光装置は、前記開口規定部の範囲の規定に関する値である前記ブリッジ幅ＢＷと、前記第１レンズ面のレンズ幅Ｗ１と、前記レンズ幅Ｗ２と、前記ブリッジ幅ＢＷと前記レンズ幅Ｗ１との和で表される前記第１レンズ面についてのレンズ中心間距離ＦＰＤ１と、観察者の瞳孔間距離の基準値ＰＤとについて、
５ｍｍ≦ＢＷ≦２０ｍｍ
４０ｍｍ≦Ｗ１≦７０ｍｍ
４０ｍｍ≦Ｗ２≦６０ｍｍ
ＦＰＤ１−ＰＤ≦１０ｍｍ
を満たす、請求項４に記載の虚像表示装置。
【請求項６】
前記導光装置は、レンズ高さＬＨについて、
２０ｍｍ≦ＬＨ≦４５ｍｍ
を満たす、請求項３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】
前記導光装置において、前記第１レンズ面と前記第２レンズ面とを繋ぐ面のうち観察者の側頭部側に位置する面は、前記第１レンズ面から前記第２レンズ面に向かって観察者の側頭部側から鼻側に傾斜するように面取り角度をつけて加工された傾斜面であり、
前記第１レンズ面のうち観察者の側頭部側の縁部分は、前記第２レンズ面のうち観察者の側頭部側の縁部分よりも外側に位置している、請求項３から６までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項８】
前記導光装置は、映像光の映像光軸を観察者の眼の正面に対応する正面視方向から観察者にとっての下方側に対応する方向に傾くようにあおり角をつけて調整された状態で当該映像光を射出し、
前記導光装置において、前記面取り角度は、前記あおり角に応じて調整されている、請求項７に記載の虚像表示装置。
【請求項９】
前記開口規定部は、観察者の眼を囲むように配置される部材を含み、当該部材によって前記第１及び第２の開口幅を有する領域を示す擬似的な窓である擬似開口窓を形成する、請求項１から８までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１０】
前記境界部は、前記導光装置の一部を収納するカバー部の端部分、外装ケースの端部分及び前記導光装置の表面を形成する複数面の間の境界となる部分のいずれかを含む、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１１】
観察者の眼の並ぶ横方向に延びて前記導光装置を上側から支持するフレームと、観察者の眼の並ぶ横方向に延びて前記導光装置を下側から支持するプロテクターとを有し、前記フレーム及び前記プロテクターにより前記第２の開口幅の少なくとも一部を規定する枠部をさらに備える、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１２】
前記導光装置は、ハーフミラー面を形成して前記映像素子からの光を観察者の眼に向けて反射させる導光部材と、前記ハーフミラー面の外側において前記導光部材と一体的に配置され、外界光に対する視度を略０にして、外界光と映像光とを重ねて観察者に提示する光透過部材とを有する、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像表示素子によって形成された映像を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）等の虚像表示装置として様々なものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【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つつ、画質を低下させないで広画角化を達成することが望まれている。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シースルーとすることによって、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。
【０００４】
以上の状況を考慮して、観察者の眼前にシースルーで配置される透視型の導光装置を用いることで、眼鏡の形態に近づけて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ことができる。この場合、画像を視認させるための光学系については、例えば観察者の頭部側面に配置された液晶表示パネルと投射光学装置とによって形成される映像光を、透視型のプリズムで眼前まで導光する態様が考えられる（特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、眼鏡の形態については、眼鏡が眼窩を適切な範囲で覆っているものである必要があるだけでなく、眼鏡をかけた状態での人間の顔（特に眼）に対する眼鏡の位置や範囲、大きさ等としてあるべき形状のバランスがあり、これから逸脱すると、虚像表示装置を装着した観察者を外から見る者（以下、非観察者とも言う。ただし、鏡越しに見る等の場合は観察者自身を含むものとする。）にとって、違和感があるものとなる。例えば、観察者の瞳孔間距離に対して、眼鏡のフレームが大きすぎると、相対的にフレームに対して眼が中央側に寄っている感じを与えてしまい、不釣合い、似合わないといった印象を与える。本発明者は、試行錯誤の結果、ＨＭＤと眼鏡とでは、光学的機能について異なるものの、眼鏡の形態に近づいた透視型のＨＭＤであると、フレームが過度に大きい場合等において、眼鏡と同様の印象を与えることを確認した。従って、透視型のＨＭＤのフレームのサイズは、観察者の眼の位置に対応して調整されており、非観察者に違和感を生じさせないものとすることが望ましい。
【０００６】
しかしながら、例えば特許文献１のように、観察者の側頭部に映像表示装置や投射光学系を配置する構成の場合、装置が側頭部より外側に大きく張り出す傾向にある。また、シースルーの構成の場合、観察者の眼が並ぶ横方向については、視野確保の観点から、観察者の眼の内側のみならず外側についてもできるだけ広くシースルーとなる部分を作りたいという要請がある。つまり、装置としては、横方向について大きくなりやすいものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１６３６４０号公報
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、シースルーにおける視野範囲を確保しつつ、眼鏡に近い構成としての形状的バランスを保ち、非観察者に与える違和感を抑制できる虚像表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
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、観察者の眼前に配置されるとともに、映像素子からの光を観察者の眼に向けて導光して画像を視認させる導光装置と、を備え、導光装置に対応して設けられ観察者の眼の並ぶ横方向に延びる第１の開口幅と当該横方向に垂直な縦方向に延びる第２の開口幅とを有する領域を規定して観察者の眼を外部から視認可能にして観察者の眼に対する相対的な位置を認識させる開口規定部を有する虚像表示装置であって、開口規定部の少なくとも一部として、観察者の眼の並ぶ横方向に関して観察者の側頭部側の位置であって観察者の瞳孔間距離の基準値から導かれる位置に少なくとも配置され、観察者の眼の並ぶ横方向に垂直な縦方向の成分を有して延び、第１の開口幅の外端を規定する境界部を有する。ここで、上記開口規定部によって規定される第１及び第２の開口幅を有する領域は、外観上の範囲、すなわち見かけ上の範囲を示すものである。
【００１０】
上記虚像表示装置において、例えば、導光装置を支持するフレームや導光装置の一部分或いは映像素子等を保護するためのカバー状の部材といった観察者の眼の周囲に配置される各部材で構成される開口規定部によって眼の周囲を囲むように形成される領域（範囲）が、あたかも通常の眼鏡フレームや眼鏡レンズの縁部分のように観察者の眼に対する相対的な位置を認識させるものとなる。開口規定部によって形成され縦横方向について第１及び第２の開口幅をそれぞれ有する領域（範囲）が眼鏡フレーム等のように認識されると、眼に対する当該領域（範囲）の位置や大きさが適切なものなっていることで、虚像表示装置を外から見たときの見栄えが悪いものとならないようにできる。上記虚像表示装置では、観察者の瞳孔間距離の基準値に応じた位置であって側頭部側すなわち眼の外側の適切な位置に境界部が配置され、この境界部が、開口規定部によって形成される領域（範囲）のうち、観察者の眼の並ぶ横方向に延びる第１の開口幅の外端を規定するものとなっている。これにより、例えば眼鏡のような形状をした虚像表示装置を装着した観察者を外から見る非観察者に対して、開口規定部によって規定される領域が適切な位置にあるように認識させることができ、非観察者に与える違和感を軽減できる。また、境界部が眼鏡形状として見た場合に適切な位置にあることで、眼鏡をかけた場合と同様の視野が確保されることになるので、観察者にとってシースルーにおける視野範囲を十分に確保できる。
【００１１】
本発明の具体的な側面では、境界部が、導光装置の眼前部分のうち、装着時において観察者の眼に近い側の面に形成されている。この場合、例えば観察者の眼に近い側において、境界部を形成させつつ、観察者の眼から遠い側において、シースルーにおける視野範囲を十分に確保する構成とすることが可能になる。
【００１２】
本発明の別の側面では、導光装置が、所定の厚みを有する眼鏡レンズ状の形状となる輪郭部分を有し、装着時において観察者の眼から遠い側に位置する第１レンズ面と、眼に近い側に位置する第２レンズ面とを有し、境界部は、第２レンズ面の輪郭部分のうち観察者の側頭部側において第２レンズ面と隣接する面との間の境界となる縁部分で構成される。この場合、例えば内側に位置する第２レンズ面の縁部分によって観察者の眼の位置に対して適した位置に境界部を形成できる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、導光装置が、装着時において観察者の鼻の位置に配置される中央部を通る中心軸について左右対称な一対の眼鏡レンズ状の形状部分を有し、左右対称な一対の眼鏡レンズ状の形状部分におけるレンズ間距離であるブリッジ幅ＢＷと第２レンズ面のレンズ幅Ｗ２との和で表される第２レンズ面についてのレンズ中心間距離ＦＰＤ２と、観察者の瞳孔間距離の基準値ＰＤとについて、以下の条件式
ＦＰＤ２−ＰＤ≦１０ｍｍ
を満たす。この場合、観察者の瞳孔間距離の基準値ＰＤに応じて境界部が形成される第２レンズ面に関して、眼鏡形状としてレンズ中心間距離ＦＰＤ２が適切な長さとなっていることで、眼鏡形状を有する虚像表示装置として違和感のない形状及びサイズを有するものに感じさせることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、導光装置が、開口規定部の範囲の規定に関する値であるブリッジ幅ＢＷと、第１レンズ面のレンズ幅Ｗ１と、レンズ幅Ｗ２と、ブリッジ幅ＢＷとレンズ幅Ｗ１との和で表される第１レンズ面についてのレンズ中心間距離ＦＰＤ１と、観察者の瞳孔間距離の基準値ＰＤとについて、以下の条件式
５ｍｍ≦ＢＷ≦２０ｍｍ
４０ｍｍ≦Ｗ１≦７０ｍｍ
４０ｍｍ≦Ｗ２≦６０ｍｍ
ＦＰＤ１−ＰＤ≦１０ｍｍ
をすべて満たす。この場合、導光装置が、瞳孔間距離の基準値ＰＤに応じて、眼鏡形状として適切なレンズ中心間距離ＦＰＤ１，ＦＰＤ２を有し、さらに、適切なブリッジ幅ＢＷ及びレンズ幅Ｗ１，Ｗ２を有することで、虚像表示装置を眼鏡形状の部材であるものとみた場合に、眼の並ぶ横方向すなわち第１の開口幅が延びる方向に関して、違和感のない形状及びサイズを有するものとなる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、導光装置が、レンズ高さＬＨについて、以下の条件式
２０ｍｍ≦ＬＨ≦４５ｍｍ
を満たす。この場合、眼の並ぶ横方向に垂直な縦方向すなわち第２の開口幅が延びる方向について、違和感のない形状及びサイズを有するものとなる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、導光装置において、第１レンズ面と第２レンズ面とを繋ぐ面のうち観察者の側頭部側に位置する面は、第１レンズ面から第２レンズ面に向かって観察者の側頭部側から鼻側に傾斜するように面取り角度をつけて加工された傾斜面であり、第１レンズ面のうち観察者の側頭部側の縁部分は、第２レンズ面のうち観察者の側頭部側の縁部分よりも外側に位置している。この場合、面取り角度をつけることで、装置を装着した観察者を正面から見た場合における第１レンズ面の縁部分の位置と第２レンズ面の縁部分の位置とに差を設けて、境界部を内側にある第２レンズ面の縁部分によって形成しつつ、シースルーにおける視野範囲を外側にある第１レンズ面の縁部分によって広い状態に保つことができる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、導光装置が、映像光の映像光軸を観察者の眼の正面に対応する正面視方向から観察者にとっての下方側に対応する方向に傾くようにあおり角をつけて調整された状態で当該映像光を射出し、導光装置において、面取り角度は、あおり角に応じて調整されている。ここで、正面視方向とは、観察者にとっての正面方向を言い、例えば観察者が真っ直ぐ座って或いは立った状態で正面を見る場合では、水平方向が正面視方向となる。正面視方向は、例えば観察者が装着する際の耳や鼻に当接する部材の位置や形状と光学設計に基づく導光装置等の光学系の位置等との相対的な配置関係等によって確定する。この場合、装着時において、観察者の目線の方向が自然と観察者にとって下方側を観察するものとなるようにすることができ、正面視方向に向いた状態で観察をする場合に比べて、観察者の眼への負担を軽減でき、このような装着状態において、適切な位置に境界部を形成させ非観察者に対する違和感を低減することができる。
【００１８】
本発明のさらに別の側面では、開口規定部が、観察者の眼を囲むように配置される部材を含み、当該部材によって第１及び第２の開口幅を有する領域を示す擬似的な窓である擬似開口窓を形成する。この場合、開口規定部によって擬似開口窓における第１及び第２の開口幅を制御することで、非観察者に与える違和感を低減することができる。
【００１９】
本発明のさらに別の側面では、境界部が、導光装置の一部を収納するカバー部の端部分、外装ケースの端部分及び導光装置の表面を形成する複数面の間の境界となる部分のいずれかを含む。この場合、新たな部材を設けることなく境界部を形成できる。
【００２０】
本発明のさらに別の側面では、観察者の眼の並ぶ横方向に延びて導光装置を上側から支持するフレームと、観察者の眼の並ぶ横方向に延びて導光装置を下側から支持するプロテクターとを有し、フレーム及びプロテクターにより第２の開口幅の少なくとも一部を規定する枠部をさらに備える。この場合、フレームやプロテクターを有する枠部が、境界部とともに眼を囲む範囲として認識される領域の位置や大きさを規定することで、当該領域が適切な位置にあるように認識させることができる。
【００２１】
本発明のさらに別の側面では、導光装置が、ハーフミラー面を形成して映像素子からの光を観察者の眼に向けて反射させる導光部材と、ハーフミラー面の外側において導光部材と一体的に配置され、外界光に対する視度を略０にして、外界光と映像光とを重ねて観察者に提示する光透過部材とを有する。この場合、一体化された導光部材と光透過部材とによって、外界光と映像光とを重畳させることを可能にするとともに、導光装置を例えばレンズ形状のものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態である虚像表示装置の外観を簡単に説明する斜視図である。
【図２】（Ａ）は、虚像表示装置の外観斜視図であり、（Ｂ）は、虚像表示装置からフレームや外装部材を取り除いた内部構造を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１表示装置に組み込まれている導光装置又は光学部材の外観を説明する斜視図である。（Ｃ）は、導光装置の縁部分について示す裏面側の図である。
【図４】（Ａ）は、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り、（Ｂ）は、第１表示装置に組み込まれている画像表示装置及び投射レンズの構造を説明する側方断面図である。
【図５】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６】虚像表示装置と観察者の眼との位置関係を示す正面図である。
【図７】（Ａ）は、虚像表示装置の装着状態としての正面図であり、（Ｂ）は、虚像表示装置の光学基準としての正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図１等を参照しつつ、本発明に係る虚像表示装置の一実施形態について詳細に説明する。
【００２４】
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。
【００２５】
図２（Ａ）は、虚像表示装置１００の表側の外観を説明する斜視図であり、図２（Ｂ）は、虚像表示装置１００を部分的に分解した表側の斜視図である。
【００２６】
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、図２（Ａ）に示す上側のフレーム１０７は、ＸＺ面内で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に対応する導光装置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によって直接固定されることにより、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り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。
【００２７】
図２（Ａ）及び２（Ｂ）に示すプロテクター１０８は、アンダーリム状の部材であり、図２（Ａ）に示すフレーム１０７の下方に配置されて固定されている。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から一体的に形成されている。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。
【００２８】
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。なお、フレーム１０７及びプロテクター１０８は、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂに連結される根元側を除いた導光装置２０の長円状の周囲部分と離間するか又は緩く接している。このため、中央の導光装置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内での導光装置２０の膨張が許容され、導光装置２０に歪み、変形、破損が生じることを防止できる。
【００２９】
フレーム１０７に付随して、鼻受部４０が設けられている。鼻受部４０は、観察者の鼻に当接することによって枠部１０２を支持する役割を有する。つまり、枠部１０２は、鼻に支持される鼻受部４０と耳に支持される一対のテンプル部１０４とによって、観察者の顔前に配置されることになる。鼻受部４０は、枠部１０２を構成する一方のフレーム１０７の正面部１０７ａの中央部１０７ｇにおいて、枠部１０２を構成する他方のプロテクター１０８の中央部１０８ｇに挟まれるようにして、ねじ止めによって固定されている。
【００３０】
以下、図３を参照して、導光装置２０の形状について説明する。図３（Ａ）及び３（Ｂ）等に示すように、導光装置２０は、導光部材１０と光透過部材５０とが互いに固定されて一体的なものとなることで構成されている。導光装置２０は、光透過性の光学ブロック状又はプリズム状の部材であり、周囲部分に囲まれた本体部分は、長円状の輪郭を有し、装着時において、眼前部分を形成している。なお、導光部材１０及び光透過部材５０を組み合わせた導光装置２０は、左右一対の構成となっており（図２（Ａ）等参照）、図１における第１光学部材１０１ａ及び第２光学部材１０１ｂにそれぞれ相当し、左右一対のレンズ形状部分を有する眼鏡型形状となる虚像表示装置１００の眼前部分を形成している。また、導光装置２０の厚み又は幅は、９ｍｍ前後となっている。
【００３１】
光透過部材５０は、導光部材１０の先端側、すなわち射出側又は光射出側の第１導光部分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導光部材１０の第１導光部分１１に固定されている。図３（Ａ）に示すように、導光部材１０及び光透過部材５０を構成する複数の面のうち、導光部材１０の第３面Ｓ１３と、第３面Ｓ１３に連続して隣接する光透過部材５０の第３透過面Ｓ５３とが、導光装置２０の表側の面すなわち装着時において眼から遠い側のレンズ面ＬＳ１を形成する。言い換えると、連続した面である第３面Ｓ１３と第３透過面Ｓ５３とによって輪郭形状が眼鏡レンズ状となるレンズ面ＬＳ１が形成される。また、第１面Ｓ１１と、第１面Ｓ１１に連続して隣接する光透過部材５０の第１透過面Ｓ５１とが、導光装置２０の裏側の面すなわち装着時において眼に近い側のレンズ面ＬＳ２を形成する。言い換えると、連続した面である第１面Ｓ１１と第１透過面Ｓ５１とによって輪郭形状が眼鏡レンズ状となるレンズ面ＬＳ２が形成される。これらのレンズ面ＬＳ１，ＬＳ２が、導光装置２０による眼前部分の主要な部分となる。なお、導光部材１０及び光透過部材５０やこれらを構成する各面の光学的な機能について詳しくは図５により説明する。
【００３２】
以上図１〜３を参照して形状等について説明した各部によって眼鏡に似た形態を有する虚像表示装置１００に関して、見方を変えて考察する。まず、虚像表示装置１００のようにシースルー機能を有するものである場合、例えば図１のように、外部から虚像表示装置１００の眼前部分を見た場合に、枠部１０２のフレーム１０７やプロテクター１０８等は、眼前部分における観察者の眼の周りを囲む枠状の領域を形成していると言える。図１に示すように、これらの部材は、眼前部分において観察者の眼の並ぶ横方向に延びる第１の開口幅ＯＷ１と当該横方向に垂直な縦方向に延びる第２の開口幅ＯＷ２とを有する領域を示す擬似的な開口窓があるように意識させる開口規定部ＯＲとしての機能を有している。ここでは、上記のように観察者の眼の周囲に配置される各部材の端部等で構成される開口規定部ＯＲによって、一点鎖線で範囲を示すように眼の周囲を囲むように形成される擬似的な窓を擬似開口窓ＩＷと呼ぶ。虚像表示装置１００のような眼鏡に似た形態を有するＨＭＤの場合、このような擬似開口窓ＩＷは、外部から見た目での範囲すなわち外観上の範囲を示すものであるが、あたかも通常の眼鏡における眼鏡フレームや眼鏡レンズの縁部分と同様に観察者の眼に対する相対的な位置を認識させるものとなる。擬似開口窓ＩＷが眼鏡フレーム等のように認識されると、観察者の眼に対する擬似開口窓ＩＷの相対的な位置や範囲、大きさを適切なものであるか否かによって、虚像表示装置１００を外から見たときの見栄えが良くも悪くもなる。
【００３３】
ここで、虚像表示装置１００の外観形状に関して、上記のようなフレーム１０７及びプロテクター１０８を備える枠部１０２のほか、カバー状の部材である外装部材１０５ｄ、あるいは、導光装置２０のうち眼前部分の形状を定めるレンズ面ＬＳ１，ＬＳ２の輪郭部分等によって、擬似開口窓ＩＷの位置や範囲、大きさが規定されることになる。言い換えると、レンズ面ＬＳ１，ＬＳ２の輪郭部分等は、擬似開口窓ＩＷを形成する開口規定部ＯＲの一部として機能している。上記のように、擬似開口窓ＩＷが、あたかも眼鏡フレームや眼鏡レンズの縁部分によって認識される範囲と同様のものであるかのように認識される場合、仮に、虚像表示装置１００における擬似開口窓ＩＷの形状、すなわち擬似開口窓ＩＷの眼に対する位置や範囲、大きさが通常の眼鏡の形状に比べて逸脱したものであったとすると、観察者が虚像表示装置１００を装着している状態を外部から見ている観察者以外の者（非観察者ともいう。ただし、例えば鏡越しに見る場合は観察者自身を含む。）に対して、観察者が異様なものを装着しているという印象を与えることになる。例えば、虚像表示装置１００の擬似開口窓ＩＷが通常の眼鏡に比べて、観察者の眼よりも外側すなわち側頭部側の部分に関して、延びた形状（広い形状）になると、相対的に観察者の眼が内側に寄っているような印象を非観察者に与え、違和感を生じさせやすい。このような違和感を抑えるため、擬似開口窓ＩＷの形状（範囲）に関して、特に、観察者の眼の外側については、適切な箇所にフレームと認識される部分（枠）があるような印象をもたせることが重要となる。
【００３４】
ここで、図１や図２（Ａ）に示すように、虚像表示装置１００は、例えば導光装置２０の表側のレンズ面ＬＳ１と外装部材１０５ｄとの境界を形成する外装部材１０５ｄの端部分すなわち境界部としてエッジ部分ＥＧを有している。この境界部であるエッジ部分ＥＧは、虚像表示装置１００のフレームの一部であるような印象を非観察者に与える場合がある。つまり、エッジ部分ＥＧは、図１や図２（Ａ）において破線で示すように、導光装置２０による眼前部分のうち側頭部側の位置である第１フレーム位置ＩＦ１に擬似的な外側のフレーム部分（枠）が擬似開口窓ＩＷの一部としてあるかのように感じさせることができる場合がある。さらに、虚像表示装置１００において、導光装置２０は、シースルーを実現するために光透過性のプリズム状の部材で構成されており、表側のレンズ面ＬＳ１のみならず裏側のレンズ面ＬＳ２までもが装着者である観察者を外から見る者（非観察者）に視認されることになる。特に、図３（Ｂ）及び３（Ｃ）（あるいは図６）に示すように、レンズ面ＬＳ２とこれに隣接して形成されている傾斜面ＳＳとの間の境界を示す部分（境界部）として形成される縁部分ＢＤは、フレームの一部であるような印象を非観察者に与える場合がある。つまり、境界部である縁部分ＢＤがあることで、図３（Ｂ）及び３（Ｃ）において破線に示すように、導光装置２０による眼前部分のうち側頭部側の位置である第２フレーム位置ＩＦ２に擬似的な外側のフレーム部分（枠）が擬似開口窓ＩＷの一部としてあるかのように感じさせることができる場合がある。本実施形態では、開口規定部ＯＲによって形成される擬似開口窓ＩＷのうち第１の開口幅ＯＷ１の外端を示す境界部となるべき部分の候補として、エッジ部分ＥＧや縁部分ＢＤを有することで、外観として第１の開口幅ＯＷ１の外端が装置全体においてより内側にあるように見せて非観察者に与える違和感を抑制しつつ、シースルーのための視野を確保している。特に、シースルーであることによって、境界部の候補であるエッジ部分ＥＧや縁部分ＢＤのうちより内側に位置する縁部分ＢＤを擬似開口窓ＩＷの外端を規定する境界部として認識させることで、非観察者に対して、擬似開口窓ＩＷの眼に対する位置や範囲、大きさを適切なものであると印象付けることができる。
【００３５】
以下、図４等を参照して、虚像表示装置１００のうち、光学的な構造について説明する。図４（Ａ）に示すように、第１表示装置１００Ａは、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とを備えると見ることができる。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、導光及び透視用の導光部材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。つまり、第１光学部材１０１ａ又は導光装置２０は、導光部材１０と光透過部材５０とで構成され、第１像形成本体部１０５ａは、画像表示装置８０と投射レンズ３０とで構成される。
【００３６】
以下、図４（Ｂ）や図５等を参照して、第１像形成本体部１０５ａを構成する画像表示装置８０と投射レンズ３０とについて説明する。
【００３７】
画像表示装置８０は、照明光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。
【００３８】
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、この光源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、照明装置８１からの照明光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に電力を供給して安定した輝度の照明光を射出させる。液晶駆動回路８４ｂは、映像表示素子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。
【００３９】
投射レンズ３０は、構成要素として３つの光学素子３１〜３３を備える投射光学系であり、これらの光学素子３１〜３３を収納して支持する鏡筒３９を含む。光学素子３１〜３３は、例えば非球面レンズであり、導光部材１０の一部と協働して導光部材１０の内部に映像表示素子８２の表示像に対応する中間像を形成する。鏡筒３９は、前端側に矩形枠状の係合部材３９ａを有する。係合部材３９ａは、導光部材１０の第２導光部分１２側の先端部と嵌合することで、鏡筒３９に対する導光部材１０の位置決めを可能にしている。
【００４０】
以下、図５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、導光装置２０の一部である導光部材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。導光部材１０のうち、第１導光部分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導光部分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とを有する。このうち、第１面Ｓ１１と第４面Ｓ１４とが連続的に隣接し、第３面Ｓ１３と第５面Ｓ１５とが連続的に隣接する。また、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とは大きな角度を成して隣接している。
【００４１】
導光部材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等分線に平行な光軸ＡＸ５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るとともにＺ軸に対して傾斜した一対の光軸ＡＸ４，ＡＸ５の２等分線又はこれに対して小角度をなす線を中心軸とする自由曲面である。なお、以上の第１〜第５面Ｓ１１〜Ｓ１５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。
【００４２】
導光部材１０のうち本体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、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。本体１０ｓは、一体形成品とされているが、導光部材１０は、既に説明したように機能的に第１導光部分１１と第２導光部分１２とに分けて考えることができる。第１導光部分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導光部分１２は、映像光ＧＬの入射及び導波を可能にする。
【００４３】
第１導光部分１１において、第１面Ｓ１１は、映像光ＧＬを第１導光部分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、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。
【００４４】
第２面Ｓ１２は、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（図４（Ａ）参照）。ハーフミラー層１５は、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。
【００４５】
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、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。
【００４６】
第２導光部分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。第４面Ｓ１４は、映像光ＧＬを第２導光部分１２内に入射させる屈折面としても機能する。なお、第４面Ｓ１４は、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導光部分１２において、第５面Ｓ１５は、既述のように、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。
【００４８】
光透過部材５０は、既述のように導光部材１０と一体的に固定され１つの導光装置２０となっている。光透過部材５０は、導光部材１０の透視機能を補助する部材（補助光学ブロック）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、導光部材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、導光部材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と導光部材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。
【００４９】
光透過部材（補助光学ブロック）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、導光部材１０の本体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、本体部分を導光部材１０の本体１０ｓに接合した後、接合された状態で本体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、導光部材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。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。
【００５０】
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、導光部材１０に設けた正の屈折力を有する第４面Ｓ１４に入射する。
【００５１】
導光部材１０の第４面Ｓ１４を通過した映像光ＧＬは、収束しつつ進み、第２導光部分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、第４面Ｓ１４に内側から再度入射して反射される。
【００５２】
第２導光部分１２の第４面Ｓ１４で反射された映像光ＧＬは、第１導光部分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、導光部材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。
【００５３】
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。
【００５４】
第１面Ｓ１１を通過した映像光ＧＬは、観察者の眼ＥＹの瞳又はその等価位置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。
【００５５】
一方、外界光ＨＬのうち、導光部材１０の第２面Ｓ１２よりも−Ｘ側に入射するものは、第１導光部分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、導光部材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、導光部材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、導光部材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、導光部材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、導光部材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。
【００５６】
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。
【００５７】
導光部材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導光部材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導光部材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。
【００５８】
ここで、以上のようにして映像表示素子（映像素子）８２からの映像光ＧＬが投射されるにあたって、装着時に虚像表示装置１００は、映像光ＧＬの映像光軸を観察者の眼の正面に対応する正面視方向から観察者にとっての下方側に対応する方向に傾くようにあおり角をつけて調整された状態で画像光を射出させるものとなっている。ここで、正面視方向とは、観察者にとっての正面方向を言い、例えば観察者が真っ直ぐ座って或いは立った状態で正面を見る場合では、水平方向が正面視方向となる。つまり、観察者にとって真っ直ぐ前を向いた状態となる方向が正面視方向である。人間の眼は、真っ直ぐ前を向いた状態では、大きく見開いて観察を行う構造となっている。従って、正面視方向を向いた状態での観察が続くと、観察者のまぶたに大きな負担がかかることになる。そこで、本実施形態の虚像表示装置１００は、図１等に示すように、観察者にとっての下方側に傾くようにして装着されるものとなっている。虚像表示装置１００は、光学的設計としては、例えば図３（Ｂ）や図４にみられるように、映像表示素子８２の像面ＯＩや像面ＯＩに対して垂直に延びる光軸ＡＸ５等によって規定されているが、装着時には、上記のように傾けて装着されるため、これを加味して画像の形成がなされている。なお、虚像表示装置１００を上記のように正面視方向に対して導光装置２０等の光学系が観察者にとっての下方側に傾くように配置されるように、例えば観察者の鼻等に当接するとともに導光装置２０等の光学系を支持する鼻受部４０やテンプル部１０４等の各部材の姿勢が予め調整されている。
【００５９】
図６は、虚像表示装置１００と観察者の眼ＥＹとの位置関係を示す正面図である。虚像表示装置１００のように眼鏡の形態に近づいたＨＭＤである。このような眼鏡型の形状を有する場合、既述のように、虚像表示装置１００の人間の眼ＥＹに対する眼鏡のフレーム形状に相当する範囲を認識させる擬似開口窓ＩＷに対して、人間の眼ＥＹの位置が眼鏡の場合と同様なものとなっていないと、虚像表示装置１００を装着した観察者を外から見る非観察者に違和感を与えるものとなる。眼鏡の形態については、眼鏡が眼窩を適切な範囲で覆っているものである必要があることから、サイズや形状についてあるべきバランスが決まっており、この形状やバランスから逸脱すると、例えば、似合ってない、顔の感じがおかしい等の印象を与えたりすることになる。以上のような通常の眼鏡に生じることと同様のことが、虚像表示装置１００のように眼鏡に近い形態のＨＭＤの場合には生じ得る。
【００６０】
ここで、眼鏡として違和感のないサイズや形状であると認識させるための１つの方法として、人間の眼ＥＹが並ぶ横方向及びこれに垂直な縦方向について、観察者の眼ＥＹの位置とフレームの位置に相当する擬似開口窓ＩＷの位置とについて相対的に適切な範囲にあるようにすることがあげられる。観察者の眼ＥＹの位置を規定するものの代表的な値として、瞳孔間距離がある。瞳孔間距離とは、図６において基準値ＰＤとして示すように、左右の眼の中心間の距離を意味する。例えば、日本人の場合、平均的な成人女性であれば６２ｍｍ、男性であれば６４ｍｍ程度である。ここでは、予め平均的瞳孔間距離或いは基準瞳孔間距離を光学設計上の瞳孔間距離の基準値ＰＤとして定め（例えば６３ｍｍ）、この光学設計上の瞳孔間距離の基準値ＰＤに対して虚像表示装置１００のフレームに相当する擬似開口窓ＩＷのサイズを規定する。特に、眼の並ぶ横方向については、眼ＥＹの位置に対する擬似開口窓ＩＷの幅や位置が目立つため、この位置関係について違和感を生じさせない程度の範囲内にしておくことで、形状等についての違和感を軽減させることができるので、重要である。
【００６１】
虚像表示装置１００の構成は、眼の並ぶ横方向について映像光の導光を行う導光装置２０が延び、さらに、側頭部側に画像表示装置８０を配置する構造となっているため、装置全体が眼ＥＹの外側に向かって大きくなる傾向にある。さらに、虚像表示装置１００のようなシースルーの場合、視野確保の観点から眼の並ぶ横方向について外側にできるだけ広くシースルーとなる部分を作りたいという要請がある。つまり、シースルーの観点からは、フレームをできるだけ外側に設ける構成が望ましいものとなり、眼鏡のフレームに近づけることとは、相反する関係となっている。
【００６２】
一方で、虚像表示装置１００を装着した場合に、虚像表示装置１００の眼前部分のうち観察者の眼ＥＹよりも外側（側頭部側）の位置において、眼の並ぶ横方向に垂直な縦方向に成分を有する線状や棒状の部分があると、人間（非観察者）は、当該線状や棒状の部分が、あたかも擬似開口窓ＩＷの端部が存在しているかのように感じる。例えば、眼鏡形状である虚像表示装置１００の場合、既述のように、図１等に示すカバー状の外装部材１０５ｄのエッジ部分ＥＧに限らず、エッジ部分ＥＧよりも内側（鼻側）に位置する第２レンズ面ＬＳ２の外側の縁部分ＢＤがあることで、縁部分ＢＤがあたかも虚像表示装置１００における擬似開口窓ＩＷの外側の端部であるかのように認識して、これを基準に眼ＥＹに対する擬似開口窓ＩＷの相対的な形状及びサイズのバランスを意識するようになる。ここでは、エッジ部分ＥＧや縁部分ＢＤのように、開口規定部ＯＲの一部として、導光装置２０の眼前部分のうち観察者の側頭部側であって観察者の瞳孔間距離の基準値ＰＤに応じた位置に配置され、観察者の眼の並ぶ横方向に垂直な縦方向の成分を有して延び、擬似開口窓ＩＷのうち少なくとも第１の開口幅ＯＷ１の外端（外側の端）を規定する枠を意図的に表示する境界部或いは枠表示部と呼ぶものとする。なお、境界部（枠表示部）については、上記のようなエッジ部分ＥＧや縁部分ＢＤのほかにも、縦方向の成分を有して延びる種々の部分が対象となり得る。図示では、外装部材１０５ｄのエッジ部分ＥＧが導光装置２０の一部を覆うカバー部の端部分であり、かつ、光学系の外装ケースの端部分でもあるが、外装部材１０５ｄ以外の形状の種々のカバー部の一部の端部分が境界部として機能するものであってもよい。また、上記のように、レンズ面ＬＳ２の外側の縁部分ＢＤすなわち面の稜線で境界部が形成される場合以外にも、例えば、意図的に黒色の線や模様を描いたり、溝のようなものを形成させたりする等によって、境界部が形成されるものであってもよい。なお、擬似開口窓ＩＷのうち第２の開口幅ＯＷ２の端部については、については、枠部１０２のフレーム１０７やプロテクター１０８、或いは導光装置２０のレンズ面ＬＳ１，ＬＳ２のレンズ高さ等によって規定されることになる。また、第１の開口幅ＯＷ１の内端（内側の端）については、レンズ面ＬＳ１，ＬＳ２の内側（鼻側）の縁部分やプロテクター１０８等によって規定されることになる。
【００６３】
上述のように、外装部材１０５ｄのエッジ部分ＥＧは、導光装置２０の眼前部分のうち、表側すなわち眼ＥＹから遠い側の面における端部を第１フレーム位置ＩＦ１に認識させ、縁部分ＢＤは、裏側すなわち眼ＥＹに近い側の面における端部を第２フレーム位置ＩＦ２に認識させる。従って、非観察者に与える違和感を抑制するためには、第１フレーム位置ＩＦ１や第２フレーム位置ＩＦ２がフレームの外側部分として適した位置にあることが重要となる。言い換えると、本実施形態では、第１フレーム位置ＩＦ１のエッジ部分ＥＧや第２フレーム位置ＩＦ２の縁部分ＢＤを、導光装置２０の側頭部側に外枠部分があることを認識させる境界部として機能させ、境界部のある位置を示す第１及び第２フレーム位置ＩＦ１，ＩＦ２が、瞳孔間距離の基準値ＰＤに応じて適切な位置にあることで、シースルーにおける視野範囲を確保しつつ、眼鏡に近い構成としての形状的バランスを保ち、非観察者に与える違和感を抑制可能なものとしている。
【００６４】
ここで、もう１つの考え方として、シースルーであることを利用して、これら第１及び第２フレーム位置ＩＦ１，ＩＦ２のうち、特に、第２フレーム位置ＩＦ２が擬似開口窓ＩＷの外端すなわち外側（側頭部側）の一端を規定する枠を表示する境界部（枠表示部）として認識させることにより、擬似開口窓ＩＷがより内側に寄っているように印象づけるものとしてもよい。この場合、シースルーによる観察者の視野の限界を示す第１フレーム位置ＩＦ１については、やや広めにして広い視野を確保しつつ、第２フレーム位置ＩＦ２において、擬似開口窓ＩＷの外端を非観察者に認識させることで形状的な違和感を生じにくくさせることができる。
【００６５】
以下、図７を参照して、境界部が設けられた導光装置２０を含む虚像表示装置１００における寸法について詳細に説明し、違和感を生じさせないような範囲の規定について説明する。なお、図７（Ａ）は、虚像表示装置１００の装着状態としての正面図であり、図７（Ｂ）は、虚像表示装置の光学基準としての正面図である。
【００６６】
ここで、虚像表示装置１００は、既述のように、映像光ＧＬの映像光軸を観察者の眼の正面に対応する正面視方向から観察者にとっての下方側に対応する方向に傾くようにあおり角をつけて調整された状態で画像光を射出させるため、前方側に行くにしたがって下方に向かうように傾いた状態で装着されるものとなっている。このため、図７（Ａ）に示す装着状態としての正面図と、図７（Ｂ）に示す光学基準としての正面図とでは、若干向きが異なるものとなっている。以上を踏まえて、本実施形態では、図７（Ｂ）に示す光学基準としての正面図のみならず、実際の装着状態である図７（Ａ）に示す姿勢となる場合において非観察者に違和感を生じさせないものとなるように構成されている。
【００６７】
以下、図７（Ａ）及び７（Ｂ）を参照して、本実施形態における導光装置２０による眼前部分における各部のサイズ及び形状について具体的に説明する。まず、図７（Ａ）及び７（Ｂ）に示すように、虚像表示装置１００において、眼の並ぶ横方向である水平方向（左右方向）に関して中央部を通る中心軸ＡＡについて左右対称に配置される一対の導光装置２０の間の幅であるブリッジ幅をＢＷとする。なお、図示のように、ブリッジ幅ＢＷは、左右一対の導光装置２０における先端部の位置である内側（鼻側）のレンズ位置ＩＦ０の間の距離である。なお、レンズ位置ＩＦ０は、擬似開口窓ＩＷのうち第１の開口幅ＯＷ１（図６参照）の外端を規定した位置でもある。また、導光装置２０のうち、レンズ形状を有する眼前部分について、第１レンズ面のレンズ幅を第１レンズ幅Ｗ１とし、第２レンズ面のレンズ幅を第２レンズ幅Ｗ２とする。なお、第１レンズ幅Ｗ１は、レンズ位置ＩＦ０から第１フレーム位置ＩＦ１までの距離であり、第２レンズ幅Ｗ２は、レンズ位置ＩＦ０から第２フレーム位置ＩＦ２までの距離である。ここで、第１レンズ幅Ｗ１や第２レンズ幅Ｗ２は、図７（Ａ）に示す状態と図７（Ｂ）に示す状態とで差が出ないようにレンズ面ＬＳ１，ＬＳ２の形状が調整されている。このため、例えば第１レンズ面ＬＳ１と第２レンズ面ＬＳ２とを繋ぐ面である傾斜面ＳＳの面取り角度が調整されている。
【００６８】
さらに、虚像表示装置１００において、導光装置２０の第１レンズ面についてのレンズ中心間距離（第１フレームＰＤ）を第１レンズ中心間距離ＦＰＤ１とし、第２レンズ面についてのレンズ中心間距離（第２フレームＰＤ）を第２レンズ中心間距離ＦＰＤ２とする。
【００６９】
この場合、第１レンズ中心間距離ＦＰＤ１は、ブリッジ幅ＢＷとレンズ幅Ｗ１との和で表される。つまり、
ＦＰＤ１＝ＢＷ＋Ｗ１      （１）
である。
【００７０】
同様に、第２レンズ中心間距離ＦＰＤ２は、ブリッジ幅ＢＷとレンズ幅Ｗ２との和で表され、
ＦＰＤ２＝ＢＷ＋Ｗ２      （２）
である。
【００７１】
また、虚像表示装置１００において、導光装置２０のレンズ高さをＬＨとする。高さＬＨは、横方向に垂直な縦方向についての幅（レンズ幅Ｗ１等とは垂直な方向についての幅）であり、第１レンズ面ＬＳ１の最大幅を意味する。
【００７２】
以上のブリッジ幅ＢＷやレンズ幅Ｗ１，Ｗ２、レンズ中心間距離ＦＰＤ１，ＦＰＤ２及びレンズ高さＬＨの規定は、通常の眼鏡のフレームについてのサイズを規定する際のブリッジ幅等と同等の規定の仕方による値であると言える。ただし、通常の眼鏡の場合、レンズ部分は、虚像表示装置１００の導光装置２０のようにはレンズ厚がなく薄いものである。このため、例えば、レンズ幅は、表側（第１レンズ面側）と裏側（第１レンズ面側）のような区別がなく１つの値で示されることが通常である。これに対して、導光装置２０は、第１レンズ面ＬＳ１から第２レンズ面ＬＳ２までの厚み又は幅が、既述のように、９ｍｍ前後と通常の眼鏡レンズに比べて厚いものとなっている。このため、第１レンズ面ＬＳ１と第２レンズ面ＬＳ２とを繋ぐ面において面取り角度をつけることで、第１レンズ面ＬＳ１のサイズや形状に対する第２レンズ面ＬＳ２のサイズや形状を変えることができる。言い換えると、ここでは、レンズ幅等について、表側（第１レンズ面側）と裏側（第１レンズ面側）で、個別に規定できる程度に第１レンズ面ＬＳ１と第２レンズ面ＬＳ２とに差を設けている。
【００７３】
以上のようにして規定した虚像表示装置１００の各値について、具体的には、以下の条件が満たされるものとなっていることが望ましい。
５ｍｍ≦ＢＷ≦２０ｍｍ    （３）
４０ｍｍ≦Ｗ１≦７０ｍｍ  （４）
４０ｍｍ≦Ｗ２≦６０ｍｍ  （５）
ＦＰＤ１−ＰＤ≦１０ｍｍ  （６）
ＦＰＤ２−ＰＤ≦１０ｍｍ  （７）
２０ｍｍ≦ＬＨ≦４５ｍｍ  （８）
【００７４】
既述のように、眼鏡の形態については、眼鏡が眼窩を適切な範囲で覆っているものである必要があることから、人間の感覚として違和感なく自然なものとして受け入れられるためのあるべきサイズ及び形状のバランスがあり、上記の条件式は、そのバランスの基準の１つである。つまり、上記の条件式を満たすような構成とすることにより、虚像表示装置１００を眼鏡の形状として見た場合に、違和感を生じさせないものにできる。さらに、より自然な形状として認識されるには、上式（６）、（７）に関して、さらに条件を厳しくした下記の条件（６−１）、（７−１）を満たすものであることが好ましい。
ＦＰＤ１−ＰＤ≦４ｍｍ      （６−１）
ＦＰＤ２−ＰＤ≦４ｍｍ      （７−１）
【００７５】
また、もう１つの考え方として、上式（６）、（７）或いは（６−１）、（７−１）のうち、上式（７）或いは（７−１）のみを規定することも考えられる。例えば図６に示すように、第１レンズ面ＬＳ１と第２レンズ面ＬＳ２とを繋ぐ面のうち観察者の側頭部側に位置する面である傾斜面ＳＳは、第１レンズ面ＬＳ１から第２レンズ面ＬＳ２に向かって観察者の側頭部側（外側）から鼻ＮＳ側（内側）に傾斜するように面取り角度をつけて加工されている。このように、傾斜面ＳＳに面取り角度がつけられていることで、第１レンズ面ＬＳ１の縁部分であるエッジ部分ＥＧの位置（第１フレーム位置ＩＦ１）と第２レンズ面ＬＳ２の縁部分ＢＤの位置（第２フレーム位置ＩＦ２）とに差を設けている。見方を変えると、図６等のように虚像表示装置１００を、少なくとも正面から見た場合に、第２レンズ面ＬＳ２が第１レンズ面ＬＳ１よりも狭い範囲にある状態となるようにしている。この場合、第１レンズ面ＬＳ１より内側にある第２レンズ面ＬＳ２の縁部分ＢＤが適切な位置（例えば上式（７）が少なくとも満たされる位置、より好ましくは上式（７−１）が満たされる位置）にあり、擬似開口窓ＩＷの外側の枠を表示する境界部（枠表示部）として機能することによって、擬似開口窓ＩＷが違和感を生じさせない位置や範囲、大きさとなっているものと認識させることができる。一方で、第２レンズ面ＬＳ２よりも外側にある第１レンズ面ＬＳ１の周辺側においてシースルーにおける視野範囲の限界を示しているエッジ部分ＥＧの位置をやや広めにすることで、視野範囲を確保できる。
【００７６】
なお、このほか、上式のうち、式（３）については、ブリッジ幅ＢＷの範囲を規定することで、例えばシースルーにおける内側（鼻側）の視野を確保しつつ視野が左右で分割されてしまうことを回避し、また、中央部分において眼窩を適切に覆った状態を維持し、例えば中央の間隔が広がり過ぎてヒラメ顔のような印象を非観察者に与えたりすることの無いようにしている。また、式（８）については、レンズ高さＬＨの範囲を規定することで、例えば眼鏡を付けた上でさらに虚像表示装置１００を使用する場合に、虚像表示装置１００の下につけた眼鏡があることによる違和感を抑制したり、虚像表示装置１００を正面から見た時の縦横比を違和感のないものにしたりすることができる。
【００７７】
上記虚像表示装置では、観察者の瞳孔間距離に応じた位置に境界部として機能する縁部分ＢＤ等が配置されていることにより、虚像表示装置を装着した観察者を外から見る非観察者に対して、眼鏡形状として見た場合に適切な位置に外枠部分があることを認識させることができ、非観察者に与える違和感を軽減できる。また、境界部が眼鏡形状として見た場合に適切な位置にあることで、眼鏡をかけた場合と同様の視野が確保されることになるので、観察者にとってシースルーにおける視野範囲を十分に確保できる。
【００７８】
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。
【００７９】
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、上式（１）〜（８）に相当する値については、例えば図６において中心ＡＡで示す中央位置に相当する基準位置を鼻ＮＳの中心を想定した位置に基づいて規定し、上式（１）〜（３）、（６）及び（７）に示す各値の半分の値を基準として規定し、作製すればよい。なお、上式（４）、（５）及び（８）については、上式がそのまま適用できる。また、この場合、フレーム１０７やテンプル部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。
【００８０】
上記実施形態では、画像表示装置８０において、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。
【００８１】
導光装置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。
【００８２】
上記実施形態では、投射レンズ３０の鏡筒３９に導光装置２０との係合部材３９ａを設けているが、導光装置２０側に例えば鏡筒３９を挟むように鏡筒３９と嵌合する係合部材を設けることができる。
【００８３】
上記実施形態では、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。
【００８４】
上記実施形態では、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。
【００８５】
上記実施形態では、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。
【００８６】
上記実施形態では、導光部材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。
【００８７】
上記の説明では、導光部材１０等が眼ＥＹの並ぶ横方向に延びているが、導光部材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、導光部材１０は、例えば上部での片持ち状態によって支持される。
【００８８】
また、対向して配置される第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３は、観察者に対し凹面形状を成しているものとしているが、第１面Ｓ１１及び第３面Ｓ１３が平行な平面形状であるものとしてもよい。この場合、観察者が第１面Ｓ１１及び第３面Ｓ１３を透過して外界を見た場合に視度を０とすることができる。また、第１面Ｓ１１及び第３面Ｓ１３が平行な平面形状である場合において、例えば第１面Ｓ１１及び第３面Ｓ１３以外の他の面については曲面を持たせることで、中間像を形成させるものとしてもよく、中間像を形成しない構成の画像形成であるものとすることも可能である。
【符号の説明】
【００８９】
ＡＸ４〜ＡＸ５…光軸、  ＧＬ…映像光、  ＨＬ…外界光、  ＯＩ…像面、  ＰＡ…部分領域、  ＲＭ…光反射膜、  Ｓ１…外側面、  Ｓ２…段面、  Ｓ２１…内側面、  Ｓ２２，Ｓ２３…枠面、  Ｓ１１〜Ｓ１５…第１〜第５面、  Ｓ５１〜Ｓ５３…透過面、  ３１〜３３…光学素子、  １０…導光部材、  １０ｇ…取付部、  １０ｓ…本体、  １１，１２…導光部分、  １５…ハーフミラー層、  ２０…導光装置、  ３０…投射レンズ、  ３９…鏡筒、  ３９ａ…係合部材、  ４０…鼻受部、  ５０…光透過部材、  ７０…投射透視装置、  ８０…画像表示装置、  ８１…照明装置、  ８１ａ…光源、  ８１ｂ…バックライト導光部、  ８２…映像表示素子、  ８４…駆動制御部、  １００…虚像表示装置、  １００Ａ，１００Ｂ…表示装置、  １０１ａ，１０１ｂ…光学部材、  １０２…枠部、  １０４…テンプル部、  １０５ａ，１０５ｂ…像形成本体部、  １０５ｄ…外装部材、  １０７…フレーム、  １０８…プロテクター、  ＯＲ…開口規定部、  ＢＤ…縁部分（境界部）、  ＢＷ…ブリッジ幅、  ＥＧ…エッジ部分（境界部）、  ＩＦ１，ＩＦ２…フレーム位置、  ＬＳ１，ＬＳ２…レンズ面、  ＰＤ…瞳孔間距離の基準値、  ＦＰＤ１，ＦＰＤ２…レンズ中心間距離、  ＳＳ…傾斜面、  Ｗ１，Ｗ２…レンズ幅、  ＩＷ…擬似開口窓、  ＯＷ１…第１の開口幅、  ＯＷ２…第２の開口幅
【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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