(57)【要約】【課題】眼前においてシェードの着脱を可能としつつ、装置の光学的機能の劣化を回避できる虚像表示装置を提供すること。【解決手段】取付部ＡＴを有する構成とすることによって、シェード装置９０の取付けや取外しに際して、シェード装置９０の本体部分であるシェード９１が導光装置２０のうち光学的機能を有する光学有効領域ＥＳに接触しないようにすることで、シェードによって導光装置の光学的機能が損なわれることを回避できる。また、この場合、シェード９１の使用中には、シェード９１によって導光装置２０の光学有効領域ＥＳを保護することも可能となる。また、観察者の目的、用途に応じて異なるタイプのシェードから一のタイプのシェードを適宜選択することも可能となる。【選択図】図５
2014225823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像素子と、
観察者の眼前側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画像を視認させる導光装置と、
前記導光装置のうち、少なくとも眼前部分を覆うように取り付けられるシェードと
を備え、
前記導光装置の眼前部分のうち前記映像素子からの光の導光に寄与する光学有効領域に対して、前記シェードを離間した状態を維持して着脱可能に取り付けるための取付部を備える、虚像表示装置。
【請求項２】
前記導光装置は、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導光部材を有する、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記取付部は、前記シェードの裏側面に突起して形成され、前記シェードの取付けに際して、前記導光装置の表側の眼前部分のうち前記光学有効領域の外側に位置する周辺面に当接して、前記裏側面を前記導光装置の前記光学有効領域から離間した状態で位置決めする少なくとも１つ以上の突起部を含む、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４】
前記取付部は、前記少なくとも１つ以上の突起部として、前記導光装置の表側の眼前部分のうち前記周辺面に対応して前記シェードの前記裏側面上の四隅の箇所にそれぞれ形成される複数の突起部を有する、請求項３に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記取付部は、前記シェードの取付けに際して、左右一対の前記導光装置の間の中央部に配置されて前記導光装置を繋ぐブリッジ部に係合して前記シェードを支持する係合爪を有し、
前記突起部と前記係合爪とは、協働して、前記シェードを前記光学有効領域に対して離隔した位置で固定する、請求項３及び４のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項６】
側頭部側に配置され、前記映像素子からの光を前記導光装置に向けて投射する投射レンズと、前記導光装置の一部を覆いつつ前記投射レンズを収納する収納ケースと、をさらに備え、
前記取付部は、前記シェードの端部から延びるように形成され、前記シェードの取付けに際して、前記収納ケースと前記導光装置との隙間に差し込まれて前記シェードを固定する差込部を有する、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７】
前記シェードは、前記導光装置を含む眼前部分の形状に沿った輪郭形状を有する、請求項１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】
前記取付部は、前記シェードの外縁部から延びるように形成され、前記シェードの取付けに際して、前記導光装置と前記導光装置を支持する枠部との隙間に挿入されて前記シェードを固定する挿入部を有する、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９】
前記シェードは、左右一対の前記導光装置の形状にそれぞれ沿った輪郭形状を有する左右一対の構成である、請求項８に記載の虚像表示装置。
【請求項１０】
前記シェードは、装置本体部の横方向に関して眼前側から側頭部側にかけての範囲を覆うとともに、前記装置本体部の縦方向に関して上端側から下端側にかけての範囲の全面を覆い、
前記取付部は、前記シェードの上端側及び下端側の外縁部から延びるように形成され、前記シェードの取付けに際して、前記装置本体部の上端側に係合する上側係合爪と、前記装置本体部の下端側に係合する下側係合爪とを有する、
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１１】
前記導光装置の眼前部分を覆った状態にある前記シェードを、前記導光装置の眼前部分から退避させた位置に移動させる移動機構をさらに備える、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】
眼前の中央側に配置され、撮像動作を行うカメラをさらに備え、
前記シェードは、前記カメラの配置位置に対応する孔部を有する、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】
前記導光装置は、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導光部材と、当該導光部材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１から１２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及びプロジェクターに関し、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ことが可能な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、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、以上のようにシースルーが可能であっても、外界の明るさや映像に対する関心度の高さ等から、外界の視界をある程度遮った状態で映像を観察したいという場合も生じ得る。このような場合には、例えば眼前部分を覆いつつ光の透過度を抑制するシェードを付けることで、外界の視界を調整することが可能となる。つまり、シェードによってシースルーの状態について、観察者が自己の希望に応じて選択できる。
【０００６】
しかしながら、シェードは、装置の最外部に取付けられるものであり、見た目のフォルムの一部を構成するため、シェードを装着した状態においても、見た目のフォルムを維持するには、例えばできる限りシェードの輪郭や配置を導光装置に近づけて、シェードの有無で装置全体としての外観があまり変化しない態様とすることが望ましい。また、シェードの付け外しの動作は、容易なものであることも重要である。その一方で、シェードを着脱可能な虚像表示装置を構成するにあたって、映像光の導光を行う導光装置の光学的機能がシェードとの接触により劣化することのないようにすることが大前提となる。
【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、眼前側においてシェードの着脱を可能としつつ、装置の光学的機能の劣化を回避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、観察者の眼前側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画像を視認させる導光装置と、導光装置のうち、少なくとも眼前部分を覆うように取り付けられるシェードとを備え、導光装置の眼前部分のうち映像素子からの光の導光に寄与する光学有効領域に対して、シェードを離間した状態を維持して着脱可能に取り付けるための取付部を備える。ここで、導光装置の配置に関して、眼前側とは、眼の正面の前方に限らず、眼の正面より上方または下方に導光装置を配置する場合も含まれるものとする。
【００１０】
上記虚像表示装置では、上記取付部によって、シェードの取付けや取外しに際してシェードが導光装置のうち光学的機能を有する光学有効領域に接触しないようにすることで、シェードによって導光装置の光学的機能が劣化することを回避できる。また、この場合、シェードの使用中には、シェードによって導光装置の光学有効領域を保護することも可能となる。
【００１１】
本発明の具体的な側面では、導光装置は、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導光部材を有する。この場合、導光部材において、外界像と映像とを重ねて見せることが可能となる。
【００１２】
本発明の別の側面では、取付部が、シェードの裏側面に突起して形成され、シェードの取付けに際して、導光装置の表側の眼前部分のうち光学有効領域の外側に位置する周辺面に当接して、裏側面を導光装置の光学有効領域から離間した状態で位置決めする少なくとも１つ以上の突起部を含む。この場合、取付部が有する突起部によって、シェードの裏側面が光学有効領域に対して近づける距離を制限することで、光学有効領域とシェードとが離間している状態を維持できる。また、この際、突起部は、導光装置のうち光学有効領域から外れた周辺面に当接するため、突起部によって導光装置の導光に及ぼすことがないものとすることができる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、取付部が、少なくとも１つ以上の突起部として、導光装置の表側の眼前部分のうち周辺面に対応してシェードの裏側面上の四隅の箇所にそれぞれ形成される複数の突起部を有する。この場合、導光に及ぼすことがない四隅の箇所において、突起部が形成されていることで、より確実に光学有効領域とシェードとの距離を保つことができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、取付部が、シェードの取付けに際して、左右一対の導光装置の間の中央部に配置されて導光装置を繋ぐブリッジ部に係合してシェードを支持する係合爪を有し、突起部と係合爪とが、協働して、シェードを光学有効領域に対して離隔した位置で固定する。この場合、シェードの取付け後の位置の規制に関して、眼前のうち中央側を係合爪によって規制し、周辺側を突起部で規制することができるので、例えばシェードが可撓性のある薄板で構成される場合であっても、光学有効領域とシェードとの距離を保つことができる。また、この場合、中央部の一箇所に配置された係合爪によってシェードを固定することができるので、取り外しの動作が容易となる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、虚像表示装置が、側頭部側に配置され映像素子からの光を導光装置に向けて投射する投射レンズと、導光装置の一部を覆いつつ投射レンズを収納する収納ケースと、をさらに備え、取付部が、シェードの端部から延びるように形成され、シェードの取付けに際して、収納ケースと導光装置との隙間に差し込まれてシェードを固定する差込部を有する。この場合、導光装置の光学有効領域から離間した位置である側頭部側の位置において、取付部としての差込部によってシェードを固定することで、シェードを導光装置の光学有効領域に対して離隔した状態にすることが可能となる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、シェードが、導光装置を含む眼前部分の形状に沿った輪郭形状を有する。この場合、シェードを取り付けた状態の外観を、シェードを取り付けていない状態の外観から、あまり変化させないようにできる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、取付部が、シェードの外縁部から延びるように形成され、シェードの取付けに際して、導光装置と導光装置を支持する枠部との隙間に挿入されてシェードを固定する挿入部を有する。この場合、例えば導光装置の光学有効領域から離間した位置である導光装置の上端側あるいは下端側の位置において、取付部としての挿入部によってシェードを固定することで、シェードを導光装置の光学有効領域に対して離隔した状態にすることが可能となる。
【００１８】
本発明のさらに別の側面では、シェードは、左右一対の導光装置の形状にそれぞれ沿った輪郭形状を有する左右一対の構成である。この場合、シェードを取り付けた状態の外観を、シェードを取り付けていない状態の外観に、より近づけ、見た目のフォルムをすっきりした印象とすることができる。
【００１９】
本発明のさらに別の側面では、シェードが、装置本体部の横方向に関して眼前側から側頭部側にかけての範囲を覆うとともに、装置本体部の縦方向に関して上端側から下端側にかけての範囲の全面を覆い、取付部が、シェードの上端側及び下端側の外縁部から延びるように形成され、シェードの取付けに際して、装置本体部の上端側に係合する上側係合爪と、装置本体部の下端側に係合する下側係合爪とを有する。ここで、装置本体部とは、シェードのない状態にある虚像表示装置を意味するものとする。この場合、外界光の侵入を抑えて、観察者が画像に集中しやすい状態にできる。
【００２０】
本発明のさらに別の側面では、虚像表示装置が、導光装置の眼前部分を覆った状態にあるシェードを、導光装置の眼前部分から退避させた位置に移動させる移動機構をさらに備える。この場合、例えばはね上げ式の移動機構によって、シェードがある状態とない状態とを素早く切り替えることができる。
【００２１】
本発明のさらに別の側面では、虚像表示装置が、眼前の中央側に配置され、撮像動作を行うカメラをさらに備え、シェードが、上記カメラの配置位置に対応する孔部を有する。この場合、観察者の目線にあった画像の形成が可能であり、撮像動作においても、シェードの有無の選択が可能となる。
【００２２】
本発明のさらに別の側面では、導光装置は、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導光部材と、当該導光部材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、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たシースルーの状態とすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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）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４】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５】シェード装置の各部について説明するための正面図である。
【図６】（Ａ）は、取付部を示す図５のＡＡ矢視断面に対応する図であり、（Ｂ）は、取付部を示す図５のＢＢ矢視断面に対応する図である。
【図７】（Ａ）は、シェード装置を取り付けていない状態の正面図であり、（Ｂ）は、シェード装置を取り付けた状態の正面図である。
【図８】（Ａ）は、第２タイプのシェード装置を取り付けた状態の正面図であり、（Ｂ）は、第３タイプのシェード装置を取り付けた状態の正面図であり、（Ｃ）は、第１実施形態に示す第１タイプのシェード装置を取り付けた状態の正面図である。
【図９】（Ａ）は、第２タイプのシェード装置における取付部を示す図であり、（Ｂ）は、第３タイプのシェード装置における取付部を示す図である。
【図１０】（Ａ）は、第３実施形態に係る虚像表示装置において、シェード装置を取り付けていない状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は、第４タイプのシェード装置を取り付けた状態の斜視図であり、（Ｃ）は、第５タイプのシェード装置を取り付けた状態の斜視図であり、（Ｄ）は、第６タイプのシェード装置を取り付けた状態の斜視図である。
【図１１】図１０（Ｄ）に示すシェード装置における取付部を模式的に示す図である。
【図１２】（Ａ）は、別の一タイプのシェード装置を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のタイプにおけるはね上げ構造の一例について模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
〔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。
【００２５】
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。なお、虚像表示装置１００は、撮像動作可能な小型のカメラＣＡを第１表示装置１００Ａの側方部分に有している。また、虚像表示装置１００は、上記のほか、眼前部分において着脱可能なシェード装置を有しているが、図１等では、シェード装置を外した状態を示しており、シェード装置の図示を省略している。シェード装置についての詳細は、後述する。なお、ここでは、シェードのない状態すなわちシェード装置を取り付ける前の状態にある虚像表示装置１００を装置本体部と呼ぶものとする。
【００２６】
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。
【００２７】
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部分（アルミフレーム部）を主体として含んで構成されている。フレーム１０７がアルミフレーム部を含むことで、フレーム１０７を小型かつ軽量としつつ、十分な剛性を維持して装置全体としての耐久性を確保できる。なお、フレーム１０７は、一部に分解可能な樹脂製部分を有するものとしてもよい。フレーム１０７に分解可能な箇所が設けられれば、例えば、カメラＣＡ等のためのハーネス等を組み込む際の作業性を向上させることができる。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。また、光学系ユニットを構成する第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂは、カバー状の外装部材１０５ｄによってそれぞれ覆われている。言い換えると、外装部材１０５ｄは、光学系ユニットを構成する第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂを収納して保護する収納ケースとして機能している。
【００２８】
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。
【００２９】
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。また、フレーム１０７は、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も有している。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。
【００３０】
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。
【００３１】
以下、虚像表示装置１００の光学系の構成について説明する。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。
【００３２】
まず、図３（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。なお、この場合、投射レンズ３０は、収納ケースである外装部材１０５ｄに収納されていることになる。
【００３３】
以下、図３（Ｂ）、４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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
なお、映像表示素子８２は、筐体状の素子用ケース８８の内部に収納され、移動しないように保持されている。素子用ケース８８は、嵌合によって映像表示素子８２の第１基板８２ａを支持する第１支持部分８８ａと、映像表示素子８２の第２基板８２ｂを覆う第２支持部分８８ｂとを含む。両支持部分８８ａ，８８ｂは、遮光性の樹脂材料で形成された成形品である。
【００３８】
以下、図４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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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７（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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
本実施形態では、以上のような構成を有する虚像表示装置１００の眼前側において外界光の一部又は全部を遮光することで、外界光の透過度を調整可能とするシェードの着脱が可能となっている。図５は、遮光性又は吸光性を有する樹脂材料等で形成されるシェード装置９０を取り付けた状態の虚像表示装置１００の正面図であり、シェード装置９０を構成する各部について説明するための図である。また、図６（Ａ）は、図５において破線で示す中央側の領域Ｄ１についてのＡＡ矢視断面に対応する図であり、６（Ｂ）は、図５のＢＢ矢視断面に対応する図であり、シェード装置９０の着脱を可能にするための取付部ＡＴをそれぞれ示している。なお、図７（Ａ）は、シェード装置９０を取り付けていない状態の虚像表示装置１００、すなわち装置本体部の正面図であり、図７（Ｂ）は、シェード装置９０を取り付けた状態の虚像表示装置１００の正面図であり、導光装置２０の表面のうち導光に関与する領域について示す図である。具体的には、図７（Ａ）において、導光装置２０の表側面２０ｈのうち斜線で示す領域は、上述した映像光の導光に際して光学的機能を果たす光学有効領域ＥＳであり、図７（Ｂ）においてシェード装置９０のうち光学有効領域ＥＳに対応する領域をＥＳ１としている。この場合、シェード装置９０のうち、導光装置２０の光学有効領域ＥＳに対向して近接する部分である領域ＥＳ１が、光学有効領域ＥＳに接触しない状態を維持することが重要となる。シェード装置９０は、虚像表示装置１００の最外部に取付けられる部材であり、見た目のフォルムの一部を構成する。従って、シェード装置９０の有無で外観があまり変化しないようにして見た目のフォルムを維持しようとすると、図示のように、シェード装置９０を導光装置２０に近づけた形状及び構造とすることが望ましい。しかしながら、着脱可能なシェード装置９０を設けるにあたって、映像光の導光を行う導光装置２０の光学的機能がシェード装置９０との接触により損なわれないようにすることは、大前提である。
【００５７】
以上に対して、本実施形態では、取付部ＡＴによってシェード装置９０を眼前において着脱可能に支持固定するに際して、導光装置２０の光学有効領域ＥＳにシェード装置９０が接触することを回避することで、虚像表示装置１００の光学的機能の劣化や損傷を回避可能なものとしている。
【００５８】
シェード装置９０は、本体部分である板状のシェード９１と、シェード９１を虚像表示装置１００の本体部分の眼前に配置した状態で支持固定するための取付部ＡＴとを備える。
【００５９】
シェード９１は、図示のように、取り付けられた状態において導光装置２０（図７（Ａ）等参照）に対向して眼前側に配置された板状の部材であり、虚像表示装置１００の眼前部分の形状に沿った輪郭形状を有するシェード装置９０の本体部分である。より具体的には、シェード９１は、中央側に配置され括れた形状を形成する括れ部分９１ｃと、左右の眼の形状に合わせて左右対称に括れ部分９１ｃから拡がるように形成される一対の第１板状部分９１ａ及び第２板状部分９１ｂを有する。これにより、シェード９１は、虚像表示装置１００の眼前部分を構成する導光装置２０に沿った輪郭形状となっている。また、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、板状のシェード９１において、導光装置２０の表側面２０ｈに対向する裏側の面を裏側面９１ｔとし、裏側面９１ｔの反対側である表側の面を表側面９１ｈとする。また、図示のように、板状のシェード９１は、導光装置２０の表側面２０ｈによって形成される曲面形状に沿うように曲がった形状となっている。
【００６０】
取付部ＡＴは、上述した板状のシェード９１を導光装置２０に近接させつつ、光学有効領域ＥＳへの接触を回避させた状態を維持して支持固定するための部材であり、中央側に配置される係合爪ＥＰと、周辺側の四隅に配置される４つの突起部ＰＴとを備える。
【００６１】
以下、取付部ＡＴのうち、中央側に配置される係合爪ＥＰについて、図５のＡＡ矢視断面に相当する図６（Ａ）を参照して、より具体的に説明する。係合爪ＥＰは、鼻受部４０の近くに配置される部材であり、シェード９１を含むシェード装置９０の導光装置２０に対する位置決めを行う部材である。図に示すように、シェード装置９０の係合爪ＥＰとして、左右一対の導光装置２０を繋ぐブリッジ部ＢＷであるプロテクター１０８の中央部１０８ｇに設けた支持部８と嵌合するスナップフィット型の連結部４ｈが設けられている。連結部４ｈは、一対の突起４ｅを有し、各突起４ｅの先端には、内向きの爪４ｆが形成されている。連結部４ｈの一対の爪４ｆは、プロテクター１０８の中央部１０８ｇに設けた支持部８に形成された一対の溝状の凹部８ｖと係合している。ここで、一対の爪４ｆを先端に支持する一対の突起４ｅは、可撓性を有し、適当な応力を与えることで両爪４ｆの横方向の間隔を増減させて、爪４ｆを凹部８ｖから外すことができる。この結果、取付け前の状態のシェード装置９０の連結部４ｈをプロテクター１０８の支持部８と位置合わせして係合爪ＥＰを支持部８側に押し付けることで、支持部８の凹部８ｖに連結部４ｈの突起４ｅが入り込み連結部４ｈによって支持部８を挟むようにして両者が嵌合し、シェード装置９０がプロテクター１０８に固定される。逆に、取付け後の状態のシェード装置９０の係合爪ＥＰを支持部８から引き離すように引っ張ることで、連結部４ｈが支持部８から外れ、シェード装置９０の固定が解除されプロテクター１０８から分離される。つまり、シェード装置９０を手で自在に着脱することができる。なお、係合爪ＥＰを形成する連結部４ｈやこれに設けられた爪４ｆ、さらに、支持部８やこれに設けられている凹部８ｖ等を、鼻受部４０（図５等参照）のように下方に向かって広がるような形状とすることで、上述のような着脱を行う位置が自然と一定の箇所に定まるようにしてもよい。
【００６２】
以下、取付部ＡＴのうち、複数の突起部ＰＴについて、図５のＢＢ矢視断面に相当する図６（Ｂ）等を参照して、より具体的に説明する。複数（４つ）の突起部ＰＴは、例えば図５及び図６（Ｂ）に示すように、シェード９１の裏側面９１ｔ上の四隅の箇所にそれぞれ形成されている。ここで、各突起部ＰＴは、図６（Ｂ）に示すように、シェード９１の裏側面９１ｔから導光装置２０の表側面２０ｈに向かって延びるように突起して形成され、表側面２０ｈに当接している。また、例えば図７（Ｂ）に示すように、各突起部ＰＴは、シェード９１のうち光学有効領域ＥＳに対応する領域ＥＳ１外の領域に形成されている。従って、各突起部ＰＴは、シェード装置９０の取付けに際して、表側面２０ｈのうち、光学有効領域ＥＳの外側に位置する周辺面ＳＳに当接するものとなっている。これにより、各突起部ＰＴの先端が光学有効領域ＥＳに接しないものとなっており、かつ、各突起部ＰＴが導光装置２０の表側面２０ｈに向かって出っ張ることで、シェード９１の裏側面９１ｔと表側面２０ｈの光学有効領域ＥＳとの間にある程度以上の隙間ＳＰを設けた状態でシェード９１の位置決めをすることができる。つまり、シェード９１が導光装置２０の光学有効領域ＥＳに接触することを回避できる。
【００６３】
シェード装置９０の本体部分であるシェード９１が上記のような板状である場合、仮に、突起部ＰＴを設けておらず、シェード９１に可撓性が大きいものであるとあるとすると、たとえシェード９１が光学有効領域ＥＳ触れないように各部の形状や配置を設計してあったとしても、シェード装置９０の取り外し時や虚像表示装置１００の使用中等においてシェード９１が変形して、光学有効領域ＥＳに接触し、損傷を与え劣化させてしまうおそれがある。特に、中央側に配置した係合爪ＥＰの１か所のみで支持固定を行う場合、てこの原理によって周辺側は撓みやすくなる。
【００６４】
以上に対して、本実施形態の虚像表示装置１００では、シェード装置９０の取付部ＡＴによるシェード９１の位置の規制に関して、眼前のうち中央側を係合爪ＥＰによって規制し、周辺側を四隅に配置された突起部ＰＴで規制する、すなわち突起部ＰＴと係合爪ＥＰとが協働して、中央と周辺の合計５か所で位置規制をすることができる。また、この場合、薄板状のシェード９１が仮に撓みやすい材料で形成されたものであったとしても、光学有効領域ＥＳに対してシェード９１を離隔した位置で固定することができる。また、この場合、中央部の一箇所に配置された係合爪ＥＰによってシェード装置９０の着脱をすることができるので、取付け、取外しの動作が容易となる。
【００６５】
以上のように、本実施形態では、上述のような取付部ＡＴを有する構成とすることによって、シェード装置９０の取付けや取外しに際して、シェード装置９０の本体部分であるシェード９１が導光装置２０のうち光学的機能を有する光学有効領域ＥＳに接触しないようにすることで、シェード９１によって導光装置２０の光学的機能が損なわれることを回避できる。また、この場合、シェード９１の使用中には、シェード９１によって導光装置２０の光学有効領域ＥＳを保護することも可能となる。
【００６６】
また、上記において、取付部ＡＴを構成する複数の突起部ＰＴ（図６（Ｂ）等参照）は、シェード装置９０のうち四隅の部分に形成されるものとしているが、突起部ＰＴを形成する位置や形状、個数については、光学有効領域ＥＳに接触することがなく、かつ、係合爪ＥＰと協働してシェード９１の位置固定を行うのに十分なものとなる位置に配置されるものであれば、これに限らず種々の配置とすることが可能である。例えば突起部ＰＴが上記の四隅の部分全ての位置を含み、かつ、光学有効領域ＥＳに接触しない位置に配置される１つの細長い形状の部材とすることも可能である。
【００６７】
〔第２実施形態〕
以下、図８（Ａ）〜８（Ｃ）等により、第２実施形態に係る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、シェード装置のタイプが異なること以外については、同様であり、例えば光学的な構成等については同一であるので、全体の構成等についての説明を省略する。
【００６８】
以下、上記シェード装置９０を含む種々のタイプのシェード装置について説明する。図８（Ａ）及び８（Ｂ）に示す虚像表示装置１００におけるシェード装置１９０，２９０は、第１実施形態に示したタイプ（第１タイプ）のシェード装置９０の変形例である。図８（Ａ）は、第２タイプのシェード装置１９０を取り付けた状態の正面図であり、８（Ｂ）は、第３タイプのシェード装置２９０を取り付けた状態の正面図である。なお、図８（Ｃ）は、比較例として、上述した第１実施形態のタイプ（第１タイプ）のシェード装置９０を取り付けた状態の正面図である。
【００６９】
図８（Ａ）に示す第２タイプのシェード装置１９０は、虚像表示装置１００の眼前部分の形状に沿った輪郭形状を有している点において第１タイプのシェード装置９０（図８（Ｃ）参照）と共通している。しかし、第１タイプのシェード装置９０よりも左右方向（横方向）についてさらに広い範囲を覆っている点において、第２タイプのシェード装置１９０は、第１タイプのシェード装置９０と異なっている。すなわち、シェード装置１９０の本体部分であるシェード１９１のうち外側の端部１９１ｅが、外装部材１０５ｄの一部まで覆うような形状となっている。また、括れ部分１９１ｃも第１タイプのシェード装置９０の括れ部分９１ｃよりも若干太くなっている。第２タイプのシェード装置１９０の場合、周辺側からの外界光の侵入をより制限できることになるため、観察者は画像により集中しやすいものとなる。なお、図示のように、向かって左側（観察者にとって右側）の周辺部分において、配置されるカメラＣＡに合せて切欠きＣＴが設けられている。つまり、シェード装置１９０を取り付けた状態であっても、カメラＣＡによる撮像動作を行うことが可能である。
【００７０】
図８（Ｂ）に示す第３タイプのシェード装置２９０は、左右一対の導光装置２０の形状にそれぞれ沿った輪郭形状を有する左右一対の構成となっている点において、第３タイプのシェード装置２９０は、第１及び第２タイプのシェード装置９０，１９０と異なっている。この場合、図８（Ａ）や８（Ｃ）に示す場合に比べて、シェード装置２９０を取り付けた状態の虚像表示装置１００の外観が、シェード装置２９０を取り付けていない状態の外観に、より近づいたものとなる。つまり、シェード装置の有無によって外観をあまり変えることなく、見た目のフォルムをすっきりした印象となるように維持することができる。遮光の機能としては、他の２つのタイプに比べて、外界光が入りやすい態様となる。なお、シェード装置２９０を取り付けた状態であっても、シェード装置２９０はカメラＣＡに干渉せず、カメラＣＡによる撮像動作を行うことが可能である。
【００７１】
なお、以上各タイプのシェード装置９０，１９０，２９０は、虚像表示装置１００において、どれか１つのタイプだけを採用可能としてもよいが、虚像表示装置１００において、全てのタイプのシェード装置を採用することもできる。つまり、全てのタイプのシェード装置について着脱可能とすることもできる。この場合、観察者は、各タイプのシェード装置９０，１９０，２９０のうちから、自己の使用態様に最も適したものを選択することが可能になる。
【００７２】
以下、図９を参照して、第２タイプのシェード装置１９０及び第３タイプのシェード装置２９０における取付部ＡＴの構造についてそれぞれ説明する。
【００７３】
図９（Ａ）は、図８（Ａ）に示す第２タイプのシェード装置１９０における取付部ＡＴを示す図である。この場合、図示のように、虚像表示装置１００には、収納ケースである外装部材１０５ｄと導光装置２０との間に隙間ＳＤが形成されている。なお、図示のように、外装部材１０５ｄは、側頭部側に配置される投射レンズ３０（すなわち鏡筒３９）と、眼前に配置される導光装置２０のうち光入射側の一部とを覆いつつ収納する収納ケースとして機能している。外装部材１０５ｄと導光装置２０との間には、隙間ＳＤが形成されている。
【００７４】
これに対して、シェード装置１９０の取付部ＡＴは、シェード１９１の端部１９１ｅであって裏側面１９１ｔから延びるように形成される差込部ＰＰを有している。差込部ＰＰは、シェード１９１の取付けに際して、外装部材１０５ｄと導光装置２０との隙間ＳＤに差し込まれる。これにより、シェード１９１は、虚像表示装置１００（装置本体部）に固定される。また、図示を省略するが、取付部ＡＴは、第１実施形態と同様に複数の突起部ＰＴ（図６（Ｂ）等参照）を有しているものとすることができ、複数の突起部ＰＴは、差込部ＰＰと協働してシェード１９１と導光装置２０との隙間を保った状態を維持できる位置に適宜配置することができる。この場合、導光装置２０の光学有効領域ＥＳから離間した側頭部側において、取付部ＡＴとしての差込部ＰＰによってシェード１９１を固定することで、導光装置２０の光学有効領域に対してシェード１９１を離隔した状態にすることが可能となる。なお、図示のように、シェード１９１の端部１９１ｅを差込部ＰＰの位置からさらに外側に向かって延ばした形状とすることによって、シェード１９１の形状を、図８（Ａ）に示すような左右方向（横方向）について外装部材１０５ｄの一部までの広い範囲を覆ったものにできる。また、この際、シェード１９１の表裏側面１９１ｈ，１９１ｔのうち導光装置２０に対向する裏側面１９１ｔを近接させつつ接触させない程度に離間した状態を維持することができる。
【００７５】
図９（Ｂ）は、図８（Ｂ）に示す第３タイプのシェード装置２９０における取付部ＡＴを示す図である。この場合、図示のように、虚像表示装置１００には、導光装置２０と導光装置２０を支持するフレーム１０７（すなわち枠部１０２）との間に隙間ＳＫが形成されている。
【００７６】
シェード装置２９０の取付部ＡＴは、シェード２９１の外縁部２９１ｓから延びるように形成される挿入部ＩＰを有している。挿入部ＩＰは、フレーム１０７や隙間ＳＫの形状等に応じて様様な形状となり得るが、ここでは、フレーム１０７に導光装置２０を規制するための凹部１０７ｖのほか、シェード装置２９０を規制するための凹部１０７ｕが設けられているものとし、挿入部ＩＰは、凹部１０７ｕに対応して設けた第１突起部Ｑ１と、隙間ＳＫに対応して設けた第２突起部Ｑ２とを有するものとする。挿入部ＩＰは、シェード２９１の取付けに際して、導光装置２０と導光装置２０を支持するフレーム１０７との隙間ＳＫに挿入される。これにより、シェード２９１は、虚像表示装置１００（装置本体部）に固定される。また、図示を省略するが、取付部ＡＴは、第１実施形態と同様に複数の突起部ＰＴ（図６（Ｂ）等参照）を有しているものとすることができ、複数の突起部ＰＴは、差込部ＰＰと協働してシェード２９１と導光装置２０との隙間を保った状態を維持できる位置に適宜配置することができる。この場合、導光装置２０の光学有効領域ＥＳから離間した虚像表示装置１００の上端側において、取付部ＡＴとしての挿入部ＩＰによってシェード２９１を固定することで、導光装置２０の光学有効領域ＥＳに対してシェード２９１を離隔した状態にすることが可能となる。すなわち、シェード２９１の表裏側面２９１ｈ，２９１ｔのうち導光装置２０に対向する裏側面２９１ｔを近接させつつ接触させない程度に離間した状態を維持することができる。なお、以上では、枠部１０２のうち上端側の支持体であるフレーム１０７に、取付部ＡＴの挿入部ＩＰを挿入するものとしているが、枠部１０２のうち下端側の支持体であるプロテクター１０８の一部に、挿入部ＩＰを挿入する構成とすることも可能である。この場合、例えばプロテクター１０８の一部が開閉可能なものとなっており、挿入部ＩＰの挿入をプロテクター１０８の一部を開閉することによって行うものとしてもよい。また、枠部１０２の上端側と下端側の双方に挿入部ＩＰを挿入する構成とすることもできる。
【００７７】
なお、虚像表示装置１００は、第１タイプのシェード装置９０を取り付けるための凹部８ｖや、第２タイプのシェード装置１９０を取り付けるための外装部材１０５ｄと導光装置２０との隙間ＳＤ、さらには、第３タイプのシェード装置２９０を取り付けるための導光装置２０とフレーム１０７との隙間ＳＫを設けていることによって、全てのタイプのシェード装置を採用することができる。
【００７８】
以上のように、本実施形態の場合も、上述のような取付部ＡＴを有する構成とすることによって、導光装置２０の光学的機能が損なわれることを回避できる。また、この場合、観察者の目的、用途に応じて異なるタイプのシェード９１，１９１，２９１から一のタイプのシェードを適宜選択することも可能となる。
【００７９】
〔第３実施形態〕
以下、図１０（Ａ）〜１０（Ｄ）等により、第３実施形態に係る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２００は、第１実施形態等の虚像表示装置１００の変形例であり、例えば映像光の導光に関する光学的な構成は同様であるので、全体の構成等についての説明を省略する。
【００８０】
図１０（Ａ）は、本実施形態に係る虚像表示装置２００において、シェード装置を取り付けていない状態を示す斜視図であり、１０（Ｂ）は、第４タイプのシェード装置３９０を取り付けた状態の斜視図であり、１０（Ｃ）は、第５タイプのシェード装置４９０を取り付けた状態の斜視図であり、１０（Ｄ）は、第６タイプのシェード装置５９０を取り付けた状態の斜視図である。また、図１１は、図１０（Ｄ）に示す第６タイプのシェード装置５９０における取付部ＡＴを模式的に示す図である。
【００８１】
図１０（Ａ）等に示すように、本実施形態に係る虚像表示装置２００は、カメラＣＡを、眼前の中央側に配置している、すなわち左右一対の導光装置２０の間の中央部に配置されて導光装置２０を繋ぐブリッジ部ＢＷにカメラＣＡが搭載されている点において、第１実施形態の場合と異なっている。この場合、周辺側に配置された場合に比べて、より観察者の目線にあった画像の形成が可能となる。
【００８２】
本実施形態の場合も、種々のタイプのシェード装置の取付けが可能であり、例えば図１０（Ｂ）に示す第４タイプのシェード装置３９０のように、左右一対の導光装置２０の形状にそれぞれ沿った輪郭形状を有する左右一対の構成とすることができる。つまり、一対の第１シェード装置３９０ａ及び第２シェード装置３９０ａによってシェード装置３９０が構成されており、第１シェード装置３９０ａの本体部分である第１シェード３９１ａによって観察者の右眼部分が遮光され、第２シェード装置３９０ｂの本体部分である第２シェード３９１ｂによって観察者の左眼部分が遮光されるものとなっている。この構成における取付部については、第１実施形態において図８（Ｂ）に示す第３タイプのシェード装置２９０とほぼ同様の構造とすることができる。なお、この場合、ブリッジ部ＢＷには、シェード装置３９０が形成されないため、シェード装置３９０の有無に関わらず、カメラＣＡを動作させることができる。
【００８３】
また、図１０（Ｃ）に示す第５タイプのシェード装置４９０のように、シェード装置４９０の本体部分であるシェード４９１が、装置本体部すなわちシェード装置４９０がない状態の虚像表示装置２００の眼前部分の形状に沿った輪郭形状を有しているものとしてもよい。この構成における取付部については、第１実施形態において図８（Ｃ）又は図８（Ａ）に示す第１タイプ又は第２タイプのシェード装置９０，１９０とほぼ同様の構造とすることができる。ここでは、シェード４９１の中央部において、ブリッジ部ＢＷのうちカメラＣＡの配置位置及びサイズに対応して孔部ＨＰが形成されている。シェード４９１が孔部ＨＰを有することで、シェード装置４９０を取り付けている場合であっても、カメラＣＡがシェード４９１の影響を受けることがなく、カメラＣＡを動作させることができる。
【００８４】
また、図１０（Ｄ）に示す第６タイプのシェード装置５９０のように、シェード装置５９０の本体部分であるシェード５９１が、虚像表示装置２００の眼前部分のほか、周辺側まで覆うような形状を有しているものとしてもよい。つまり、シェード５９１が、装置本体部（虚像表示装置２００）の横方向に関して眼前側から側頭部側にかけての範囲を覆うとともに、装置本体部（虚像表示装置２００）の縦方向に関して上端側から下端側にかけての範囲の全面を覆うようなものとなっていてもよい。このようなシェード装置５９０の構成における取付部については、種々の形状が考えられるが、図１１において模式的に一例を示すように、虚像表示装置２００のうち側頭部側の部分を構成する左右一対の外装部材１０５ｄの上端側と下端側とに係合爪ＥＰｕ，ＥＰｄを有して構成されるものとすることができる。具体的に説明すると、まず、シェード装置５９０の取付部ＡＴは、シェード５９１のうち側頭部側に対応する位置において、上端側の外縁部５９１ｕから延びるように形成される上側係合爪ＥＰｕと、下端側の外縁部５９１ｄから延びるように形成される下側係合爪ＥＰｄとを有している。シェード装置５９０は、樹脂材料等で形成され、シェード装置５９０の一部である取付部ＡＴとしての上側係合爪ＥＰｕ及び下側係合爪ＥＰｄは、可撓性を有し、適当な応力を与えることで両爪ＥＰｕ，ＥＰｄの間隔が増減する。シェード装置５９０の取付けに際して、両爪ＥＰｕ，ＥＰｄの間隔を増減させることで、装置本体部（虚像表示装置２００）の一部である外装部材１０５ｄの上端側に上側係合爪ＥＰｕを係合させるとともに、装置本体部（虚像表示装置２００）の一部である外装部材１０５ｄの下端側に下側係合爪ＥＰｄを係合させる。なお、図示の例では、断面視において上側係合爪ＥＰｕがＵ字形状を有するものとなっており、下側係合爪ＥＰｄがＬ字形状を有しているものとなっている。また、外装部材１０５ｄには、上側係合爪ＥＰｕに対応して凹部ＲＥが設けられている。外装部材１０５ｄの凹部ＲＥに、Ｕ字形状の上側係合爪ＥＰｕの先端部ＥＰｔを挿入させ、係合した状態を維持しつつ、可撓性を利用して両爪ＥＰｕ，ＥＰｄの間隔が増減させてＬ字形状の下側係合爪ＥＰｄを係合させることで、シェード装置５９０を取り付けることができる。なお、同じく両爪ＥＰｕ，ＥＰｄの可撓性を利用することで、取り外しも可能となる。シェード装置５９０を利用する場合、他のシェード装置に比べて、より外界光の遮蔽を確実にできるため、観察者が画像に集中しやすい状態にできる。なお、図示の例では、シェード装置５９０を利用する観察の場合、映像に集中することを前提とするため、他のタイプと異なり、カメラＣＡを動作させることを想定しておらず、カメラＣＡの位置に応じた孔部等は設けない構成としているが、孔部を設けることも可能である。
【００８５】
なお、上記各態様において、シェード装置の透過率について種々調整するものとしてもよい。例えば、図１０（Ｄ）に示すシェード装置５９０において、透過率０％ｓとする、すなわち、外界光を通過させない完全クローズの状態とすることで、映像光のみに集中できるものとする一方、他の態様のシェード装置においては、例えば透過率１０％程度とすることで、外界光を一部透過可能にすることができる。
【００８６】
〔その他〕
上記の他にも、種々の態様が考察される。例えば、図１２に一例を示すように、シェードを眼前部分から退避させた位置に移動させる移動機構として、はね上げ式の装置を有するものとしてもよい。具体的には、図１２（Ａ）に示すシェード装置６９０において、矢印Ａ１に示すような回動の動作をさせるために、例えば図１２（Ｂ）に示すばね式の蝶番ＨＧを設け、シェード６９１をはね上げる動作を可能とすることで、眼前部分から退避させることができる。なお、この場合も、カメラＣＡの配置位置（例えば中央側）に応じて孔部ＨＰを設けるものとすることができる。ただし、孔部ＨＰと蝶番ＨＧとが干渉しないように例えば孔部ＨＰよりも上側に蝶番ＨＧを構成したり、孔部ＨＰのない周辺側に蝶番ＨＧを構成したりするものとする。
【００８７】
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。
【００８８】
上記実施形態では、取付部がシェード装置の一部であり、シェード装置の本体部分である板状のシェードを支持固定するものとしている。しかし、これに限らず、例えば、取付部の一部又は全部が、虚像表示装置のうちシェード以外の本体部分側すなわち装置本体部側に形成されるものとしてもよい。例えば、第１実施形態における係合爪ＥＰを枠部１０２のブリッジ部に形成させ、シェードの中央部分を係合するものとしてもよい。また、例えば突起部ＰＴを導光装置２０の表側面２０ｈのうち四隅の領域であって光学有効領域ＥＳ以外の領域の面上に形成するものとしてもよい。また、取付部がシェードや装置本体部とは、別体に存在するものとしてもよい。なお、取付部が装置本体部側に取り付けられる場合や別体で存在する場合、シェード装置は、本体部分であるシェードそのものと捉えることができる。また、取付部としてクリップ等を含むことで、シェードを装置本体部側に固定するような構成も可能である。この場合、シェードの着脱を簡易に行うことができる。
【００８９】
また、上記実施形態では、導光装置２０は、眼前側において眼の全体を覆うように配置されているが、これに限らず、導光装置２０が眼前側において眼ＥＹの一部のみを覆い、覆わない部分も存在する小型の構成としてもよい。さらに、導光装置２０が眼ＥＹの正面の前方に限らず、眼ＥＹの正面より上方または下方に配置されるものとしてもよい。なお、このように導光装置２０が眼ＥＹの全体を覆わないような場合においても、シェード装置は、眼前側において眼ＥＹの全体を覆う態様とすることで、シェード装置を取り付けた状態において眼ＥＹに入射する外光の全体を弱めることが可能となる。
【００９０】
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。
【００９１】
枠部１０２については、実施形態に例示した形状又は眼鏡のフレームに似た外観に限らず、投射レンズ３０と導光装置２０とを橋渡しすることができる様々な形状とできる。
【００９２】
上記実施形態では、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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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】
【０１０２】
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、  Ｓ１１〜Ｓ１５…第１〜第５面、  Ｓ５１〜Ｓ５３…透過面、  ３１〜３３…光学素子、  １０…導光部材、  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、  ８４ａ…光源駆動回路、  ８４ｂ…液晶駆動回路、  ８８…素子用ケース、  １００，２００…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、  ＣＡ…カメラ、  ＥＰ…係合爪、  ＥＰｄ…下側係合爪、  ＥＰｕ…上側係合爪、  ＥＳ…光学有効領域、  ＥＳ１…領域、  ＨＰ…孔部、  ＩＰ…挿入部、  ＰＰ…差込部、  ＰＴ…突起部、  ＲＥ…凹部、  ＳＤ…隙間、  ＳＫ…隙間、  ＳＰ…隙間、  ＳＳ…周辺面、  ４ｅ…突起、  ４ｆ…爪、  ４ｈ…連結部、  ４ｖ…凹部、  ８…支持部、  ８ｖ…凹部、  ２０ｈ…表側面、  ９０，１９０，２９０，３９０，４９０，５９０，６９０…シェード装置、  ９１，１９１，２９１，３９１ａ，３９１ｂ，４９１，５９１，６９１…シェード、  ９１ａ，９１ｂ…板状部分、  ９１ｈ，１９１ｈ，２９１ｈ…表側面、  ９１ｔ，１９１ｔ，２９１ｔ…裏側面、  １９１ｓ，５９１ｄ，５９１ｕ…外縁部、  ３９０ａ…第１シェード装置、  ３９０ｂ…第２シェード装置
【図１】
2014225823.tif 000003
【図２】
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【図３】
2014225823.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014225823.tif 000009
【図８】
2014225823.tif 000010
【図９】
2014225823.tif 000011
【図１０】
2014225823.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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