(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
画像を表示可能な反射型の液晶表示素子と、
前記液晶表示素子に固定され、前記光源から放射された光を前記液晶表示素子に導く導光部材と、
前記導光部材によって導かれる前記光に基づいて前記液晶表示素子から出射された画像光の光路において、前記導光部材の下流に設けられ、前記画像光を集光する接眼光学系と、
前記光源、前記液晶表示素子、前記導光部材、及び、前記接眼光学系を収容し、前記接眼光学系の光軸に沿って延びる方向に長い筐体と、
前記光路において前記接眼光学系よりも下流に設けられ、前記接眼光学系から出射した前記画像光の少なくとも一部の光を、前記筐体の長手方向と交差する特定方向に偏向する偏向部材と
を備え、
前記接眼光学系の焦点距離をｆ［ｍｍ］、前記接眼光学系の主点と前記画像の虚像との間の前記光路における距離をｂ［ｍｍ］、及び、前記液晶表示素子と前記導光部材との間の前記光路における距離をｄ［ｍｍ］とした場合、前記ｆ、前記ｂ、及び、前記ｄが、
【数１】
0006464976.tif 000004
（但し、ｂ＞０、ｆ＞０、ｄ＞０）
の関係を満たし、
前記接眼光学系の前記光路における最も下流の面から射出瞳までの距離をＥ［ｍｍ］とした場合、前記ｆ、前記ｂ、前記ｄ、及び、前記Ｅが、
【数２】
0006464976.tif 000005
（但し、Ｅ＞０）
の関係を満たし、
前記Ｅは、前記筐体の長手方向における前記接眼光学系の前記偏向部材に最も近い第３面と前記接眼光学系の光軸とが交差する第３点と、前記偏向部材と前記接眼光学系の光軸とが交差する第４点との間の第１距離、及び、前記筐体のうち前記特定方向に最も突出した第５点と前記第４点と間の前記特定方向の第２距離を合計した距離よりも大きいことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記虚像の位置を、前記接眼光学系の前記主点と前記虚像との間の前記光路における距離が最も短い第１位置と、前記接眼光学系の前記主点と前記虚像との間の前記光路における距離が最も長い第２位置との間で設定可能な設定機構をさらに備え、
前記ｂは、前記虚像が前記第１位置と前記第２位置との間の特定位置に位置する場合における、前記主点と前記虚像との間の前記光路における距離であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記ｂは、前記虚像が前記第２位置に位置する場合における、前記主点と前記虚像との間の前記光路における距離であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記ｄが５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記ｂが３００ｍｍ以上６００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の表示装置。
【請求項６】
前記導光部材の前記光路における最も下流の面は、前記光路に対して傾斜し、
前記ｄは、前記導光部材の前記最も下流の面と前記接眼光学系の光軸とが交差する第１点と、前記液晶表示素子の表示面と前記接眼光学系の光軸とが交差する第２点との間の距離であることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の表示装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れかに記載の前記表示装置と、
使用者の頭部に装着される装着具に対して前記表示装置を取り付ける部材であって、所定の可動範囲内で前記表示装置を移動させることが可能な接続具と
を備えたヘッドマウントディスプレイであって、
前記Ｅは、前記可動範囲のうち前記装着具からもっとも離隔した位置に前記表示装置が移動した状態での前記装着具と前記表示装置との間の距離よりも小さいことを特徴とする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、液晶表示素子を備えた表示装置、及び、使用者の頭部に表示装置を装着可能なヘッドマウントディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子を備えたヘッドマウントディスプレイ（以下、「ＨＭＤ」という。）が知られている。特許文献１に記載のＨＭＤは、液晶ユニット、接眼光学系、ピント調整機構（アジャスタ）、及び、ハーフミラーを有する。液晶ユニットの液晶表示素子に表示された画像の光（以下、「画像光」という。）は、接眼光学系に入射され、接眼光学系からハーフミラーに向けて出射される。画像光は、ハーフミラーによって曲折され、使用者の片側の眼に入射される。これによって、使用者は、画像を虚像として視認する。ピント調整機構は、接眼光学系の光軸に沿った方向に接眼光学系を移動させる。使用者は、ピント調整機構を操作して接眼光学系を移動させることによって、虚像にピントを合わせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−４９３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のＨＭＤにおいて、透過型の液晶ユニットが使用される場合を例示する。この場合、液晶表示素子は、一般的にその表面に、透明な薄板上の部材（例えば、偏光フィルタや保護板）が設けられる。液晶表示素子が露出している場合、液晶表示素子の表面に埃等の異物が付着し易い。液晶表示素子の表面に異物が付着した場合、透明な薄板上の部材の表面と液晶層との距離が短いため、異物の虚像も使用者に視認される場合がある。一方、上記のＨＭＤにおいて、反射型の液晶ユニットが使用される場合を例示する。この場合、光源からの光を液晶表示素子に導く導光部材が、液晶表示素子の表面に密着して固定される場合が多い。この場合、液晶表示素子の表面に対する異物の付着は、導光部材によって抑制される。又、液晶表示素子の表面に対して導光部材が離隔して固定される場合でも、導光部材と液晶表示素子とを密閉して異物の進入を防止することによって、液晶表示素子に異物が付着することを容易に抑制できる。
【０００５】
反射型の液晶ユニットが使用される場合において、導光部材の外側の表面に異物が付着する場合もある。この場合、異物の位置は、液晶表示素子表面よりも接眼光学系に近くなるので、異物の虚像にピントが合い難くなる。従って、異物の虚像が使用者に視認され難くなるので、画像の画質は維持されるとも思われる。しかし、例えば、導光部材の外側の表面と接眼光学系との間の距離や、接眼光学系の焦点距離など、ＨＭＤで採用される光学系によっては、反射型の液晶ユニットを使用した場合であっても、異物の虚像を使用者が視認可能となる可能性がある。この場合、使用者によって視認される画像の画質は低下する。
【０００６】
本発明の目的は、反射型の液晶ユニットを有し、且つ、導光部材の表面に異物が付着した場合でも画質の低下を抑制できる表示装置、及び、使用者の頭部に表示装置を装着可能なヘッドマウントディスプレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様に係る表示装置は、光源と、画像を表示可能な反射型の液晶表示素子と、前記液晶表示素子に固定され、前記光源から放射された光を前記液晶表示素子に導く導光部材と、前記導光部材によって導かれる前記光に基づいて前記液晶表示素子から出射された画像光の光路において、前記導光部材の下流に設けられ、前記画像光を集光する接眼光学系と、前記光源、前記液晶表示素子、前記導光部材、及び、前記接眼光学系を収容し、前記接眼光学系の光軸に沿って延びる方向に長い筐体と、前記光路において前記接眼光学系よりも下流に設けられ、前記接眼光学系から出射した前記画像光の少なくとも一部の光を、前記筐体の長手方向と交差する特定方向に偏向する偏向部材とを備え、前記接眼光学系の焦点距離をｆ［ｍｍ］、前記接眼光学系の主点と前記画像の虚像との間の前記光路における距離をｂ［ｍｍ］、及び、前記液晶表示素子と前記導光部材との間の前記光路における距離をｄ［ｍｍ］とした場合、前記ｆ、前記ｂ、及び、前記ｄが、
【数１】
0006464976.tif 000002
（但し、ｂ＞０、ｆ＞０、ｄ＞０）の関係を満たし、前記接眼光学系の前記光路における最も下流の面から射出瞳までの距離をＥ［ｍｍ］とした場合、前記ｆ、前記ｂ、前記ｄ、及び、前記Ｅが、
【数２】
0006464976.tif 000003
（但し、Ｅ＞０）の関係を満たし、前記Ｅは、前記筐体の長手方向における前記接眼光学系の前記偏向部材に最も近い第３面と前記接眼光学系の光軸とが交差する第３点と、前記偏向部材と前記接眼光学系の光軸とが交差する第４点との間の第１距離、及び、前記筐体のうち前記特定方向に最も突出した第５点と前記第４点と間の前記特定方向の第２距離を合計した距離よりも大きいことを特徴とする。
【０００８】
上記の表示装置において、導光部材に存在する異物の虚像にピントが合わないようにするためには、使用者が視認し難いピント位置に異物の虚像が常に配置されればよい。ここで、２０代の人の眼の平均近点距離は、約１００ｍｍであるといわれている。つまり、２０代の人にとって、眼から約１００ｍｍよりも近い位置に存在する物体（即ち、１００ｍｍより近い虚像）に対しては、眼のピントを合わせ難い。このため、接眼光学系の主点と異物の虚像との間の距離が１００ｍｍよりも小さくなれば、異物の虚像を使用者が常に視認し難くなる。
【０００９】
これに対し、表示装置は、ｆ、ｂ、ｄが上記の関係を満たす場合に、接眼光学系の主点と異物の虚像との間の距離は、１００ｍｍよりも短くなる。この場合、異物の虚像を使用者が常に視認し難くなる。従って、表示装置は、異物の存在によって画像の画質が低下することを抑制できる。
上記において、Ｅは、所謂アイレリーフ長に対応する。従って、表示装置は、ｆ、ｂ、ｄ、及び、Ｅが上記の関係を満たす場合、使用者の眼から間隔を空けた状態で表示装置が使用者に装着された場合でも、使用者が異物の虚像を視認することを抑制できる。
又、表示装置は、使用者が異物の虚像を視認することを抑制しつつ、表示装置が使用者に装着された状態で筐体が使用者に接触することを抑制できる。
【００１０】
第１態様において、前記虚像の位置を、前記接眼光学系の前記主点と前記虚像との間の前記光路における距離が最も短い第１位置と、前記接眼光学系の前記主点と前記虚像との間の前記光路における距離が最も長い第２位置との間で設定可能な設定機構をさらに備え、前記ｂは、前記虚像が前記第１位置と前記第２位置との間の特定位置に位置する場合における、前記主点と前記虚像との間の前記光路における距離であってもよい。表示装置が設定機構を有する場合、画像の虚像の位置によっては、何れかの位置で異物の虚像が眼のピントと合う位置に提示されてしまい、異物の虚像を使用者が視認可能となる場合がある。しかし、画像の虚像が特定位置に位置する場合のｂに対して、上記の関係を満たせば、画像の虚像が特定位置と第１位置との間に位置する場合は、接眼光学系の主点と異物の虚像との間の距離が１００ｍｍよりも短くなる。従って、設定機構による画像のピント設定を可能としつつ、異物の存在によって画像の画質が低下することを抑制できる画像のピント範囲を、画像の虚像が特定位置と第１位置との間に確保することができる。
【００１１】
第１態様において、前記ｂは、前記虚像が前記第２位置に位置する場合における、前記主点と前記虚像との間の前記光路における距離であってもよい。この場合、設定機構によって画像の虚像が第２位置に設定された場合であっても、接眼光学系の主点と異物の虚像との間の距離が１００ｍｍよりも短くなる。従って、設定機構による画像のピント設定が可能な全ての範囲において、異物の存在によって画像の画質が低下することを抑制できる。
【００１２】
第１態様において、前記ｄが５ｍｍ以上であってもよい。この場合、表示装置は、異物の虚像が使用者にとって視認し難い状態を維持しつつ、接眼光学系が採用可能なｆの値の範囲を広げることができるので、異物の虚像にピントが合うことによって虚像が視認されるｆの範囲を狭くできる。
【００１３】
第１態様において、前記ｂが３００ｍｍ以上６００ｍｍ以下であってもよい。例えば、典型的な液晶表示素子のサイズ（例えば、対角で０．５〜０．７インチ）を想定した場合、導光部材と液晶表示素子との距離が近い部分において、ｄは少なくとも、約３ｍｍ以上あることが望ましい。また、比較的大きな画角（例えば、対角で２０〜３０°）を得るためには、ｆとして、約２１．５ｍｍ以下であることが望ましい。この場合、ｂを３００ｍｍ以上６００ｍｍ以下とすることで、異物の存在によって画像の画質が低下することを抑制できる。
【００１４】
【００１５】
第１態様において、前記導光部材の前記光路における最も下流の面は、前記光路に対して傾斜し、前記ｄは、前記導光部材の前記最も下流の面と前記接眼光学系の光軸とが交差する第１点と、前記液晶表示素子の表示面と前記接眼光学系の光軸とが交差する第２点との間の距離であってもよい。この場合、表示装置は、画像の中心位置に対応する導光部材の表面に異物が付着した場合に、この異物の虚像を使用者が視認することを抑制できる。
【００１６】
【００１７】
本発明の第２態様に係るヘッドマウントディスプレイは、第１態様に係る前記表示装置と、使用者の頭部に装着される装着具に対して前記表示装置を取り付ける部材であって、所定の可動範囲内で前記表示装置を移動させることが可能な接続具とを備えたヘッドマウントディスプレイであって、前記Ｅは、前記可動範囲のうち前記装着具からもっとも離隔した位置に前記表示装置が移動した状態での前記装着具と前記表示装置との間の距離よりも小さいことを特徴とする。第２態様によれば、ヘッドマウントディスプレイは、接続具によって表示装置が可動範囲の何れの位置に移動した場合でも、使用者が異物の虚像を視認することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】使用者の眼前に表示装置１１が近接した状態のＨＭＤ１の斜視図である。
【図２】表示装置１１の斜視図である。
【図３】表示装置１１内の分解斜視図である。
【図４】調節機構４の背面図である。
【図５】第１状態におけるＨＭＤ１の内部の斜視図である。
【図６】第２状態におけるＨＭＤ１の内部の斜視図である。
【図７】レンズユニット６、画像ユニット７、異物虚像７７Ｂ、及び、画像虚像７７Ｃ等の位置関係を示す図である。
【図８】表示装置１１と射出瞳２１との位置関係を示す図である。
【図９】使用者の眼前から表示装置１１が離隔した状態のＨＭＤ１の斜視図である。
【図１０】ｆとｂ（ｓ）との関係を示すグラブである。
【図１１】ｄとｂ（ｓ）との関係を示すグラブである。
【図１２】ｄとｂ（ｓ）との関係を示すグラブである。
【図１３】ｆとｂ（ｓ）＋Ｅとの関係を示すグラブである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１に示すように、ヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display、以下、「ＨＭＤ」という。）１は、光学透過型のシースルーＨＭＤである。使用者の眼前の景色の光は、ハーフミラー５６を透過することによって使用者の眼に直接導かれる。ＨＭＤ１の投影形式は、虚像投影型である。ハーフミラー５６は、液晶表示素子７２Ｃ（図３参照、後述）に表示された画像の光を、使用者の片側の眼に向けて反射させる。ＨＭＤ１は、使用者に対して、眼前の景色に画像を重ねて認識させることができる。ＨＭＤ１は、表示装置１１、装着具８、及び、接続具９を備える。以下、図の説明の理解を助けるため、ＨＭＤ１の上側、下側、左側、右側、前側、及び、後側を定義する。ＨＭＤ１の上側、下側、左側、右側、前側、及び、後側は、例えば、図１の上側、下側、左側、右側、左斜め下側、及び、右斜め上側にそれぞれ対応する。ＨＭＤ１の上側、下側、左側、右側、前側、及び、後側は、それぞれ、それぞれ、装着具８が着用されたユーザにとって、上側、下側、右側、左側、前側、及び、後側に対応する。
【００２０】
＜装着具８、接続具９＞
装着具８は、樹脂や金属（例えば、ステンレス）などの、可撓性を有する材質で構成される。装着具８は、第１部分８Ａ及び第２部分８Ｂ、８Ｃを有する。第１部分８Ａ及び第２部分８Ｂ、８Ｃは、それぞれ、湾曲した細長い板状部材である。第１部分８Ａは、左右方向に延び、且つ、前側に凸状に湾曲する。第２部分８Ｂは、第１部分８Ａの一方側（例えば、左側）の端部から延びる。第２部分８Ｃは、第１部分８Ａの他方側（例えば、右側）の端部から延びる。第２部分８Ｂ、８Ｃは、それぞれ、第１部分８Ａと接続する側と反対側（例えば、後側）の端部が互いに近づく方向に延びる。装着具８は、使用者の前頭部、右側頭部、及び、左側頭部のそれぞれに、第１部分８Ａ、第２部分８Ｂ、８Ｃを接触させた状態で、使用者の頭部に着用される。この状態で、第１部分８Ａは使用者の額に沿って左右方向に延びる。
【００２１】
接続具９は棒状である。接続具９は、樹脂や金属などで構成される。接続具９の一端側（例えば、上側）は、装着具８の第１部分８Ａに接続される。接続具９と装着具８とは、ボールジョイントで接続される。接続具９の他端側（例えば、下側）に、後述する表示装置１１が接続される。接続具９と表示装置１１とは、ボールジョイントで接続される。接続具９は、装着具８から離隔した位置に表示装置１１を保持する。接続具９は、両端部のボールジョイントによって、表示装置１１を所定の可動範囲内で移動させることができる。
【００２２】
ＨＭＤ１は、装着具８に対して表示装置１１が下側に配置された図１の状態で、装着具８が使用者の頭部に着用された場合に、表示装置１１のハーフミラー５６を使用者の左眼の前方に配置させることができる。この場合、接続具９は、装着具８との接続部分から前斜め下側に向けて延びる。
【００２３】
＜表示装置１１＞
図１及び図２に示すように、表示装置１１は、左右方向に長い箱状の筐体１２を有する。筐体１２の左端部は開口する。ホルダ５は、筐体１２の開口部分に保持される。ホルダ５は、ハーフミラー５６を筐体１２に固定する。ハーフミラー５６の前側は、筐体１２によって覆われない。筐体１２の前側面に操作部材３が設けられる。図３に示すように、筐体１２は、調節機構４、レンズユニット６、画像ユニット７を収容する。レンズユニット６の左側は、筐体１２によって覆われない。筐体１２の右端部の後側に、通信線２８（図２参照）が接続される。ＨＭＤ１は、外部機器（図示略）と通信線２８を介して接続される。外部機器は、ＨＭＤ１に画像データ及び電力を供給する。
【００２４】
図３に示すように、筐体１２は、前側筐体１３と後側筐体１４とを組み合わせることによって形成される。ホルダ５、レンズユニット６、及び、画像ユニット７は、左側から右側に向けて順番に並ぶ。調節機構４は、レンズユニット６の前側に配置される。後側筐体１４の前側の面のうち、上下方向中心を含む位置に、後方に向けて凹んだ溝部２４２が設けられる。溝部２４２は、左右方向に一直線状に延びる。
【００２５】
画像ユニット７は、通信線２８（図２参照）を介して外部機器から受信した画像データに応じた画像の画像光を生成し、出射する。画像ユニット７は、第１保持部材７１、液晶ユニット７２、及び、第２保持部材７３を有する。第１保持部材７１は、円筒部材７１Ａ、側板部材７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄを有する。円筒部材７１Ａは、左右方向に延びる略円筒状の部材である。後述する複数のレンズ６３のそれぞれの光軸は、円筒部材７１Ａの中心を左右方向に延びる軸線上に配置される。側板部材７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄは、それぞれ、円筒部材７１Ａの右端部から右側に延びる平面板状の部材である。側板部材７１Ｂ、７１Ｃの平面のそれぞれは、前後方向を向く。側板部材７１Ｄの平面のそれぞれは、上下方向を向く。側板部材７１Ｂの下端は、側板部材７１Ｄの前端に接続し、側板部材７１Ｃの下端は、側板部材７１Ｄの後端に接続する。側板部材７１Ｃは、後側筐体１４に保持される。これによって、筐体１２に対する画像ユニット７の位置が固定される。
【００２６】
液晶ユニット７２は、光源７２Ａ、導光部材７２Ｂ、及び、液晶表示素子７２Ｃを有する。液晶ユニット７２は、第１保持部材７１のうち側板部材７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄで囲まれた部分に配置される。液晶表示素子７２Ｃは矩形状である。液晶表示素子７２Ｃの表示方式は、反射型である。液晶表示素子７２Ｃの表示面７２１（図７等参照）は、液晶表示素子７２Ｃの左側面に対応する。導光部材７２Ｂは、液晶表示素子７２Ｃの表示面７２１を封止部材によって密封（例えば、密着）した状態で、液晶表示素子７２Ｃに固定される。導光部材７２Ｂは、上方から入射した光を効率的に右方に反射させ、且つ、右方から入射した光を効率的に左方に透過させることができる。導光部材７２Ｂは、例えば、互いに直交する二種類の偏光成分のうち、何れか一方のみを透過させ、他方を反射する偏光ビームスプリッタである。導光部材７２Ｂにおける画像光の光路の最も下流の面、即ち、導光部材７２Ｂのうち液晶表示素子７２Ｃ側と反対側の面（以下、「外面７２２」という。図７参照）は、画像光の光路と直交する平面に対して傾斜する。光源７２Ａは、導光部材７２Ｂの上面に接続される。液晶ユニット７２において、光源７２Ａから放射された光は、非図示の拡散板を通過することによって、面内の均一な光に分散される。更に、拡散板を通過した光は、非図示の偏向板を通過することによって直線偏向する。偏光板を通過した光は、導光部材７２Ｂによって液晶表示素子７２Ｃ側に反射され、液晶表示素子７２Ｃに入射する。入射された光は、液晶表示素子７２Ｃの表示面７２１において反射される。反射された光は、液晶表示素子７２Ｃの表示面７２１に表示された画像の画像光に対応する。なお、画像光は、表示面７２１での反射に伴って偏光の向きが回転する。液晶表示素子７２Ｃから出射された画像光は、導光部材７２Ｂに入射し、外面７２２側から出射する。
【００２７】
第２保持部材７３は、保持部分７３Ａ及び制御基板７３Ｂを有する。保持部分７３Ａは、液晶表示素子７２Ｃの右側に配置される。制御基板７３Ｂは、保持部分７３Ａの右側に配置される。制御基板７３Ｂは、フレキシブルプリント基板（図示略）を介して液晶表示素子７２Ｃに接続される。制御基板７３Ｂに通信線２８（図２参照）が接続される。制御基板７３Ｂは、外部機器から送信された画像データを、通信線２８を介して受信する。制御基板７３Ｂは、フレキシブルプリント基板を介して液晶表示素子７２Ｃに制御信号を出力することによって、画像データに応じた画像を表示面７２１に表示させる。
【００２８】
レンズユニット６は、画像ユニット７に対して、画像光の光路の下流に配置される。画像光は、導光部材７２Ｂの外面７２２から出射される。レンズユニット６は、画像ユニット７から出射された画像光を、ハーフミラー５６に導く。レンズユニット６は、保持部材６１、円筒部材６２、及び、複数のレンズ６３を有する。保持部材６１は、左右方向に延びる略円筒状の部材である。保持部材６１の内側に複数のレンズ６３が固定されている。複数のレンズ６３のそれぞれの光軸は、保持部材６１の中心を左右方向に延びる軸線上に配置されている。複数のレンズ６３のそれぞれの光軸の延びる方向は、筐体１２の長手方向と一致する。保持部材６１は、前側面６１Ａを有する。前側面６１Ａには、前方に向けて突出する凸部６４が設けられる。凸部６４は、後述する調節機構４の係合部４Ｂのカム溝４２（図４参照）に嵌る。保持部材６１の後側面に、後方に向けて突出する非図示の凸部が設けられる。この凸部は、第４筐体２４の溝部２４２に嵌る。レンズユニット６は、後側筐体１４に左右方向に移動可能に保持される。
【００２９】
円筒部材６２は、左右方向に延びる略円筒状の部材である。円筒部材６２は、保持部材６１の右側に設けられる。複数のレンズ６３のそれぞれの光軸は、円筒部材６２の中心を左右方向に延びる軸線上に配置される。円筒部材６２の外側の壁面の断面形状と、画像ユニット７の円筒部材７１Ａの円筒部材７１Ａの内側の壁面の断面形状とは、略等しい。円筒部材６２の右側の少なくとも一部は、円筒部材７１Ａの左側の少なくとも一部の内側に嵌る。円筒部材６２と円筒部材７１Ａとは、左右方向に重複する。画像ユニット７によって生成された画像光は、レンズユニット６に対して円筒部材６２側から入射し、保持部材６１側から出射する。レンズユニット６を通過する画像光は、複数のレンズ６３によって集光される。
【００３０】
操作部材３は円錐台状の部材である。操作部材３の中心軸は、前後方向に延びる。操作部材３は、中心軸を中心として回動可能である。操作部材３の後端面には、調節機構４の突出部４Ａ（後述）が嵌合する非図示の嵌合溝が設けられている。
【００３１】
調節機構４は、突出部４Ａ及び係合部４Ｂを有する。係合部４Ｂは円形板状の部材である。以下、係合部４Ｂの中心を、「中心Ｘ」と表記する。突出部４Ａは、係合部４Ｂの中心Ｘ付近から前方に向けて突出する。突出部４Ａは、前側筐体１３の前側面の穴２１Ｄに後側から進入し、前側筐体１３の前側面よりも前側に突出する。突出部４Ａは、操作部材３の後端面の嵌合溝に嵌合する。これによって、操作部材３及び調節機構４は、前側筐体１３に保持される。調節機構４は、係合部４Ｂの中心Ｘを通って前後方向に延びる軸を中心として、操作部材３と一体となって回動可能である。図４に示すように、係合部４Ｂの後側面にカム溝４２が設けられる。カム溝４２は、係合部４Ｂの後側面の一部が前方に向けて凹むことによって形成される。カム溝４２は、係合部４Ｂの中心Ｘを中心として渦巻き状に延びる。カム溝４２は、後側からみた状態で、時計回りに旋回するに従って中心Ｘから離間する。カム溝４２は、第１端４２Ａと第２端４２Ｂとを有する。第１端４２Ａは、カム溝４２のうち時計回り方向の端部であり、第２端４２Ｂは、反時計回り方向の端部である。カム溝４２には、操作部材３及び調節機構４が前側筐体１３に保持された状態で、レンズユニット６の凸部６４が後方から嵌る。
【００３２】
図３に示すように、ハーフミラー５６は、レンズユニット６に対して画像光の光路の下流、つまり、レンズユニット６に対して画像ユニット７側と反対側に配置される。ハーフミラー５６は、ホルダ５に保持される。ハーフミラー５６は、ホルダ５によって筐体１２に対する位置が固定される。ハーフミラー５６の両面のうち一方の面５６Ｂは、右斜め後方を向き、他方の面５６Ｃは、左斜め前方を向く。ハーフミラー５６は、面５６Ｂ側から入射した光の一部（例えば５０％）を反射させ、面５６Ｃ側から入射した光の一部（例えば５０％）を透過させることができる。このため、ハーフミラー５６は、レンズユニット６から出射された画像光の一部を、複数のレンズ６３のそれぞれの光軸の延びる方向と交差する方向（後方向）に反射させることができる。使用者の眼は、ハーフミラー５６によって反射された画像光に基づいて、虚像を視認できる。又、ハーフミラー５６は、前側から入射した外界の光の一部を、後側に透過させることができる。
【００３３】
なお、本発明において、上記のハーフミラー５６の代わりに、背景の光が透過しない一般的な鏡が可能な反射部材が用いられてもよい。又、ハーフミラー５６の代わりに、プリズムや回折格子のような光路偏向部材が用いられてもよい。
【００３４】
ピント調節を行なうために使用者が操作部材３を回転させた場合の、レンズユニット６の動きについて、図５及び図６を参照して説明する。操作部材３の回動に応じて調節機構４が回動する場合、凸部６４（図３参照）は、係合部４Ｂのカム溝４２（図４参照）に沿って移動する。このためレンズユニット６は、調節機構４の回動に応じて左右方向に移動する。図５に示すように、操作部材３が前側からみた状態で時計回りに回動した場合、操作部材３の回動に応じて調節機構４も前側からみた状態で時計回り（図４の矢印４３の方向）に回転する。カム溝４２は、第２端４２Ｂ（図４参照）に凸部６４が接触した状態から時計回りに回転した場合、凸部６４に対して右側に力を作用させ、凸部６４を右側に移動させる。凸部６４の移動に伴い、レンズユニット６は右側に移動する。カム溝４２の第１端４２Ａ（図４参照）に凸部６４が接触することによって、操作部材３の時計回りの回動は規制される。このとき、画像ユニット７の液晶表示素子７２Ｃ（図３参照）と、レンズユニット６の複数のレンズ６３（図３参照）とは最も近接する。以下、レンズユニット６と画像ユニット７とが最も近接したときの表示装置１１の状態を、「第１状態」という。
【００３５】
図６に示すように、操作部材３が前側からみた状態で反時計回りに回動した場合、操作部材３の回動に応じて調節機構４も前側からみた状態で反時計回り（図４の矢印４４の方向）に回転する。カム溝４２は、第１端４２Ａ（図４参照）に凸部６４が接触した状態から反時計回りに回転した場合、凸部６４に対して左側に力を作用させ、凸部６４を左側に移動させる。凸部６４の移動に伴い、レンズユニット６は左側に移動する。カム溝４２の第２端４２Ｂに凸部６４が接触することによって、操作部材３の反時計回りの回動は規制される。このとき、画像ユニット７の液晶表示素子７２Ｃと、レンズユニット６の複数のレンズ６３とは最も離隔する。以下、レンズユニット６と画像ユニット７とが最も離隔したときの表示装置１１の状態を、「第２状態」という。
【００３６】
なお、レンズユニット６が左右方向に移動したとき、複数のレンズ６３によって、ユーザによって視認される虚像となる画像光の広がり角が変化する。従って使用者は、操作部材３を回動させることによってピント調節を行うことができる。
【００３７】
＜射出瞳２１、レンズユニット６、及び、画像ユニット７の配置＞
射出瞳２１、レンズユニット６、及び、画像ユニット７の配置について説明する。図７において、射出瞳２１、複数のレンズ６３、光源７２Ａ、導光部材７２Ｂ、及び、液晶表示素子７２Ｃは、それぞれ模式的に示されている。ハーフミラー５６は省略されている。又、図７では、導光部材７２Ｂのうち液晶表示素子７２Ｃの表示面７２１を密封する封止部材が省略されている。複数のレンズ６３のそれぞれの光軸を「光軸２０」と表記する。複数のレンズ６３の主点を、「主点２０Ｂ」と表記する。複数のレンズ６３の焦点距離を「ｆ」［ｍｍ］と表記する。導光部材７２Ｂの外面７２２と光軸２０との交点を、「第１点２０Ｃ」と表記する。液晶表示素子７２Ｃの表示面７２１と光軸２０との交点を、「第２点２０Ｄ」と表記する。主点２０Ｂと第１点２０Ｃとの間の距離を、「ａ（ｓ）」［ｍｍ］と表記する。主点２０Ｂと第２点２０Ｄとの間の距離を、「ａ（ｉ）」［ｍｍ］と表記する。第１点２０Ｃと第２点２０Ｄとの間の距離を「ｄ」［ｍｍ］と表記する。ｄは、導光部材７２Ｂの外面７２２と、液晶表示素子７２Ｃの表示面７２１との間の光軸２０に沿った方向の距離に対応する。ｄは、ａ（ｉ）からａ（ｓ）を減算した値「ａ（ｉ）−ａ（ｓ）」［ｍｍ］と同値である。
【００３８】
上記で説明したように、光源７２Ａに非図示の拡散板及び偏光板が設けられる。そのため、光源７２Ａから放射された光は、直線偏光している。偏光した光は、導光部材７２Ｂによって反射され、液晶表示素子７２Ｃに入射される。入射された光は、液晶表示素子７２Ｃの表示面７２１において反射される。反射された光は、液晶表示素子７２Ｃの表示面７２１に表示された画像の画像光に対応する。液晶表示素子７２Ｃから出射された画像光は、表示面７２１での反射に伴い、画像光の偏光の向きが回転する。そのため、画像光は、導光部材７２Ｂの外面７２２を通過し、複数のレンズ６３に入射される。画像光は、複数のレンズ６３において屈折し、出射される。複数のレンズ６３から出射された画像光は、ハーフミラー５６（図３等参照）によって反射され、使用者の眼に入射する。以下、光軸２０と直交し且つ複数のレンズ６３のうち最も光路の下流の部分と接する平面を、「第３面６３１」という。第３面６３１と光軸２０との交点を、「第３点２０Ａ」と表記する。第３点２０Ａと射出瞳２１との間の距離を、「Ｅ」［ｍｍ］と表記する。Ｅは、所謂アイレリーフ長に対応する。
【００３９】
操作部材３（図３参照）が操作された場合、調節機構４（図３参照）が回動することに応じて、複数のレンズ６３は光軸２０に沿って移動する。レンズユニット６と画像ユニット７とが最も近接した第１状態（図５参照）において、複数のレンズ６３の主点２０Ｂと、液晶表示素子７２Ｃの第２点２０Ｄとの間の距離ａ（ｉ）は、最も短くなる。レンズユニット６と画像ユニット７とが最も離隔した第２状態（図６参照）において、ａ（ｉ）は最も長くなる。使用者の眼に画像光のピントが合うように複数のレンズ６３の光軸２０に沿った方向の位置が調整された場合、画像光は、水晶体によって網膜に結像する。
【００４０】
使用者は、網膜に画像光が入射することに応じて、液晶表示素子７２Ｃに表示された画像の虚像を認識する。図７において、液晶表示素子７２Ｃに表示された画像に基づいて使用者が認識する虚像を、「画像虚像７７Ｃ」という。画像虚像７７Ｃは、液晶表示素子７２Ｃの表示面７２１に対して、複数のレンズ６３側と反対側に配置される。光軸２０に沿って延びる仮想線と画像虚像７７Ｃとの交点を、「交点２０Ｆ」と表記する。主点２０Ｂと交点２０Ｆとの間の距離を、「ｂ（ｉ）」［ｍｍ］と表記する。この場合、ｂ（ｉ）は、主点２０Ｂと第２点２０Ｄとの間の距離ａ（ｉ）（図７参照）よりも大きくなる。
【００４１】
又、使用者が導光部材７２Ｂ自体を直接認識することはないが、例えば、導光部材７２Ｂの外面７２２に埃等の異物が付着した場合、使用者は、この異物の虚像を認識する可能性がある。図７において、導光部材７２Ｂに付着した異物に基づいて使用者が認識する異物の虚像を、「異物虚像７７Ｂ」という。異物虚像７７Ｂは、導光部材７２Ｂの外面７２２に対して複数のレンズ６３側と反対側、且つ、画像虚像７７Ｃよりも複数のレンズ６３側に配置される。光軸２０に沿って延びる仮想線と異物虚像７７Ｂとの交点を、「交点２０Ｅ」と表記する。主点２０Ｂと交点２０Ｅとの間の距離を、「ｂ（ｓ）」［ｍｍ］と表記する。この場合、ｂ（ｓ）は、ａ（ｓ）（図７参照）よりも大きく、且つ、ｂ（ｉ）よりも小さくなる。
【００４２】
操作部材３（図３参照）が操作されることに応じて、調節機構４が回動し、複数のレンズ６３が光軸２０に沿った方向に移動した場合を例示する。この場合、複数のレンズ６３の主点２０Ｂと液晶表示素子７２Ｃの第２点２０Ｄとの間の距離ａ（ｉ）の変化に応じて、複数のレンズ６３の主点２０Ｂと画像虚像７７Ｃの交点２０Ｆとの間の距離ｂ（ｉ）も変化する。レンズユニット６と画像ユニット７とが最も近接した第１状態（図５参照）において、ａ（ｉ）及びｂ（ｉ）は最も小さくなる。レンズユニット６と画像ユニット７とが最も離隔した第２状態（図６参照）において、ａ（ｉ）及びｂ（ｉ）は最も大きくなる。
【００４３】
以下、ｂ（ｉ）が最も小さい場合における画像虚像７７Ｃの位置を、「第１位置」という。ｂ（ｉ）が最も大きい場合における画像虚像７７Ｃの位置を、「第２位置」という。なお、第１位置及び第２位置は、何れも、液晶表示素子７２Ｃの表示面７２１に対して複数のレンズ６３側と反対側に配置される。又、画像虚像７７Ｃは、操作部材３が操作されることに応じ、第１位置と第２位置との間の何れかの位置（以下「特定位置」という。）に配置されることになる。ｂ（ｉ）は、特定位置に配置された画像虚像７７Ｃの交点２０Ｆと、複数のレンズ６３の主点２０Ｂとの間の距離に対応する。
【００４４】
なお、画像虚像７７Ｃが第１位置と第２位置との間で移動することに応じ、異物虚像７７Ｂは、導光部材７２Ｂの外面７２２と画像虚像７７Ｃとの間の範囲内で移動する。又、複数のレンズ６３の主点２０Ｂと異物虚像７７Ｂの交点２０Ｅとの間の距離ｂ（ｓ）も、複数のレンズ６３の主点２０Ｂと画像虚像７７Ｃの交点２０Ｆとの間の距離ｂ（ｉ）が変化することに応じて変化する。複数のレンズ６３の主点２０Ｂと画像虚像７７Ｃの交点２０Ｆとの間の距離ｂ（ｉ）が最も小さい状態、即ち、画像虚像７７Ｃが第１位置に配置された状態で、ｂ（ｓ）は最も小さくなる。但し、この場合のｂ（ｓ）は、複数のレンズ６３の主点２０Ｂと導光部材７２Ｂの第１点２０Ｃとの間の距離ａ（ｓ）（図７参照）よりも大きくなる。一方、ｂ（ｉ）が最も大きい状態、即ち、画像虚像７７Ｃが第２位置に配置された状態で、ｂ（ｓ）は最も大きくなる。但し、この場合のｂ（ｓ）は、主点２０Ｂと画像虚像７７Ｃの交点２０Ｆとの間の距離ｂ（ｉ）よりも小さくなる。
【００４５】
上記において、複数のレンズ６３の主点２０Ｂと液晶表示素子７２Ｃの第２点２０Ｄとの間の距離ａ（ｉ）、及び、複数のレンズ６３の主点２０Ｂと画像虚像７７Ｃの交点２０Ｆとの間の距離ｂ（ｉ）と、複数のレンズ６３の合成焦点ｆとは、次の式（１）の関係を有する。
1/f = 1 / a(i) - 1 / b(i)  （１）
又、上記において、複数のレンズ６３の主点２０Ｂと導光部材７２Ｂの第１点２０Ｃとの間の距離ａ（ｓ）、及び、複数のレンズ６３の主点２０Ｂと異物虚像７７Ｂの交点２０Ｅとの間の距離ｂ（ｓ）と、複数のレンズ６３の合成焦点ｆとは、次の式（２）の関係を有する。
1/f = 1/a(s) - 1/b(s)  （２）
なお、上記の式（１）（２）の関係において、ｂ（ｉ）、ｂ（ｓ）は、何れも正の値となる。又、ａ（ｓ）は、導光部材７２Ｂの第１点２０Ｃと、液晶表示素子７２Ｃの第２点２０Ｄとの間の距離ｄを用いて、次の式（３）のように表すことができる。
a(s) = a(i) - d  （３）
【００４６】
上記において、異物虚像７７Ｂが使用者に視認されると、画像虚像７７Ｃが使用者に視認された時の画質は低下する。このため、使用者が視認し難いピント位置に異物虚像７７Ｂが常に配置されることが望ましい。ここで、２０代の人の眼の平均近点距離は、瞳から約１００ｍｍであるといわれている。つまり、２０代の人にとって、瞳から約１００ｍｍよりも近い位置に存在する物体、即ち、１００ｍｍよりも近い位置に存在する異物虚像７７Ｂに対しては、眼のピントを合わせ難い。即ち、
b(s) < 100［ｍｍ］  （４）
の関係式が得られる。
【００４７】
式（４）を満たすｆ、ｂ（ｉ）、ｄの関係を、式（１）（２）（３）に基づいて以下のように導出する。式（１）を変形することによって、次の式（５）が導出される。又、式（２）（３）を変形することによって、次の式（６）が導出される。
a(i) = (f * b(i)) / (b(i) + f）  （５）
b(s) = f * (a(i) - d) / (f - (a(i) - d))  （６）
式（５）を更に変形することによって、次の式（７）が導出される。
a(i) - d = (b(i) * (f - d) - d * f) / (b(i) + f)  （７）
【００４８】
式（７）を式（６）に代入することによって、次の式（８）が導出される
b(s) = (f * (b(i) * f - b(i) * d - d * f)) / (f2 + b(i) * d + d * f)  （８）
式（８）において、式（４）の関係を満たせばよいので、ｆ、ｂ（ｉ）、ｄの関係として次の式（９）が導出される。
(f * (b(i) * f - b(i) * d - d * f)) / (f2 + b(i) * d + d * f) < 100［ｍｍ］（９）
（但し、ｂ（ｉ）＞０、ｆ＞０、ｄ＞０）
【００４９】
つまり、式（９）の関係を満たすようにｆ、ｂ（ｉ）、ｄが設定された場合、複数のレンズ６３の主点２０Ｂと異物虚像７７Ｂの交点２０Ｅとの間の距離ｂ（ｓ）は、１００ｍｍよりも小さくなる。この場合、使用者は、導光部材７２Ｂの交点２０Ｅに付着した異物の異物虚像７７Ｂにピントを合わせ難くなるので、異物虚像７７Ｂを視認し難くなる。このため、導光部材７２Ｂの外面７２２に異物が付着した場合でも、使用者によって視認される画像虚像７７Ｃの画質は維持される。
【００５０】
なお、操作部材３（図３参照）が操作されることに応じ、表示装置１１の状態は、第１状態と第２状態とに変化する。複数のレンズ６３と液晶表示素子７２Ｃとが最も離隔した第２状態（図６参照）において、画像虚像７７Ｃは第２位置に配置され、複数のレンズ６３の主点２０Ｂと画像虚像７７Ｃの交点２０Ｆとの間の距離ｂ（ｉ）は最も大きくなる。又、この状態で、複数のレンズ６３の主点２０Ｂと異物虚像７７Ｂの交点２０Ｅとの間の距離ｂ（ｓ）も最も大きくなる。このため、画像虚像７７Ｃが第２位置に配置されたときのｂ（ｉ）が式（９）の左辺に適用されたときに、式（９）の関係が充足されれば、画像虚像７７Ｃの位置が第１位置と第２位置との間で変化しても、ｂ（ｓ）は常に１００ｍｍ未満の値となる。このため、操作部材３の操作に応じて複数のレンズ６３が移動した場合も、使用者は、常に、導光部材７２Ｂの交点２０Ｅに付着した異物の異物虚像７７Ｂを視認し難くなる。
【００５１】
上記では、複数のレンズ６３によって生成される虚像位置についての議論をしていた。しかし実際には、複数のレンズ６３から出射された画像光は、ハーフミラー５６を介して使用者の眼に入射する。このため、射出瞳の位置は、複数のレンズ６３の主点２０Ｂに対し、光路の下流に離隔する。そこで、アイレリーフ長に対応する距離Ｅを考慮した式を検討する。
【００５２】
図８において、ハーフミラー５６と光軸２０との交点を、「第４点２１Ａ」と表記する。複数のレンズ６３のうち最も光路の下流に接する第３面６３１と光軸２０との交点である第３点２０Ａと、第４点２１Ａとの間の距離を、「第１距離」といい、「ｅ１」［ｍｍ］と表記する。筐体１２のうち、ハーフミラー５６によって反射された画像光の進行方向（以下、「特定方向」という。）に最も突出した点を、「第５点１２Ａ」と表記する。図８において、後方向が、特定方向に対応する。筐体１２における後方向に最も突出した点が、第５点１２Ａに対応する。第４点２１Ａと第５点１２Ａとの間の特定方向の距離を、「第２距離」といい、「ｅ２」［ｍｍ］と表記する。この場合、第３点２０Ａと射出瞳２１との間の距離Ｅは、「ｅ１＋ｅ２」よりも、距離ｅ３分大きくなる。なお、使用者によってＨＭＤ１が装着された状態において、図８の射出瞳２１の位置に使用者の瞳孔が配置される場合がある。理由は、射出瞳２１の位置に瞳孔を一致させることによって、口径食を避けることができるためである。
【００５３】
上記のように、複数のレンズ６３と使用者の瞳とが離隔する実使用環境が考慮される場合において、導光部材７２Ｂの交点２０Ｅに付着した異物の異物虚像７７Ｂが使用者によって視認され難くするためには、式（４）を変形した次の式（１０）の関係を満たす必要がある。
(b(s) + E) < 100［ｍｍ］（ただし、E > 0）  （１０）
式（８）のように示されるｂ（ｓ）において、式（１０）の関係を満たせばよいことになるので、ｆ、ｂ（ｉ）、ｄの関係として次の式（１１）が導出される。
(f * (b(i) * f - b(i) * d - d * f)) / (f2 + b(i) * d + d * f) + E < 100［ｍｍ］  （１１）
なお、アイレリーフ長（距離Ｅ）が、ｂ（ｓ）と比較して十分に短い場合、式（１１）の左辺におけるＥは無視できる。この場合、式（１１）は式（９）に一致する。
【００５４】
つまり、式（１１）の関係を満たすようにｆ、ｂ（ｉ）、ｄが設定された場合、複数のレンズ６３の第３点２０Ａからアイレリーフ長に対応するＥ分離隔した位置に使用者の瞳が配置された状態でも、ｂ（ｓ）は、１００ｍｍよりも小さくなる。この場合、使用者は、導光部材７２Ｂの交点２０Ｅに付着した異物の異物虚像７７Ｂにピントを合わせ難くなるので、異物虚像７７Ｂを視認し難くなる。このため、ＨＭＤ１の実使用環境において、導光部材７２Ｂの外面７２２に異物が付着した場合でも、使用者によって視認される画像虚像７７Ｃの画質は維持される。
【００５５】
図９は、表示装置１１のハーフミラー５６を使用者の左眼から離隔した位置に配置させた状態を示す。この状態は、図１の状態の表示装置１１をユーザが上方に持ち上げた状態に対応する。接続具９は、装着具８との接続部分から後斜め上側に向けて延びる。図９の表示装置１１の位置は、可動範囲のうち装着具８から最も離隔した位置に対応する。図９において、装着具８と表示装置１１とを結ぶ線分のうち最短の線分の長さを、「Ｌ２」［ｍｍ］と表記する。図１において、装着具８と表示装置１１とを結ぶ線分のうち最短の線分の長さを、「Ｌ１」［ｍｍ］と表記する。この場合、Ｌ２はＬ１よりも大きくなる。又、表示装置１１のアイレリーフ長に対応するＥの値は、Ｌ２よりも小さくなる。
【００５６】
＜シミュレーション結果＞
図１０のグラフでは、式（８）の関係を満たすｆとｂ（ｓ）との関係が、２つのｂ（ｉ）の値（１００００ｍｍ、３００ｍｍ）毎に示されている。ｆは、複数のレンズ６３の焦点距離である。ｂ（ｓ）は、複数のレンズ６３の主点２０Ｂと異物虚像７７Ｂの交点２０Ｅとの間の距離である。ｂ（ｉ）は、複数のレンズ６３の主点２０Ｂと画像虚像７７Ｃの交点２０Ｆとの間の距離である。なお、液晶表示素子７２Ｃの第２点２０Ｄとの間の距離ｄは、５．５ｍｍとする。図１０において、式（４）の条件「ｂ（ｓ）＜１００（ｍｍ）」を満たすためのｆの値の範囲は、ｂ（ｉ）が１００００ｍｍのときに約２６．５ｍｍ以下となり、ｂ（ｉ）が３００ｍｍのときに約３５ｍｍ以下となる。この結果から、ｆを少なくとも約２６ｍｍ以下とした場合に、ｂ（ｉ）の値に依らずｂ（ｓ）は常に１００ｍｍ以下となる。
【００５７】
図１１のグラブでは、式（８）の関係を満たすｄとｂ（ｓ）との関係が、２つのｂ（ｉ）の値（１００００ｍｍ、３００ｍｍ）、及び、２つのｆの値（２５ｍｍ、２０ｍｍ）毎に示されている。ｄは、導光部材７２Ｂの第１点２０Ｃと液晶表示素子７２Ｃの第２点２０Ｄとの間の距離である。図１１において、式（４）の条件「ｂ（ｓ）＜１００（ｍｍ）」を満たすためのｄの値の範囲は、ｆが２５ｍｍの場合、ｂ（ｉ）が１００００ｍｍのときに約５．０ｍｍ以上となり、ｂ（ｉ）が３００ｍｍのときに約３．０ｍｍ以上となる。又、ｆが２０ｍｍの場合、ｄの値の範囲は、ｂ（ｉ）が１００００ｍｍのときに約３．３ｍｍ以上となり、ｂ（ｉ）が３００ｍｍのときに約２．０ｍｍ以上となる。この結果から、ｄを少なくとも約５ｍｍ以上とすることによって、ｆを２０ｍｍ及び２５ｍｍの何れとした場合でも、ｂ（ｉ）の値に依らずｂ（ｓ）は常に１００ｍｍ以下となる。
【００５８】
図１２のグラブでは、ｆの値を２１．５ｍｍとした場合における式（８）の関係を満たすｄとｂ（ｓ）との関係が、２つのｂ（ｉ）の値（６００ｍｍ、３００ｍ）毎に示されている。図１２は、図１１のグラフにおける２つのｂ（ｉ）の値のうち大きい方を、１００００ｍｍから６００ｍｍに変更し、且つ、ｆの値を２１．５ｍｍとしたグラフに対応する。図１２において、式（４）の条件「ｂ（ｓ）＜１００（ｍｍ）」を満たすためのｄの値の範囲は、ｂ（ｉ）が６００ｍｍのときに約３．０ｍｍ以上となり、ｂ（ｉ）が３００ｍｍのときに約２．３ｍｍ以上となる。この結果から、ｆを少なくとも約２１．５ｍｍ以下とし、且つ、ｄを約３．０ｍｍ以上としたとき、ｂ（ｉ）が約３００ｍｍから約６００ｍｍの範囲内である場合に、ｂ（ｓ）は常に１００ｍｍ以下となる。
【００５９】
図１３のグラフでは、式（１０）の関係を満たすｆと（ｂ（ｓ）＋Ｅ）との関係が、複数のｂ（ｉ）（＝１００００ｍｍ、３００ｍｍ）毎に示されている。図１３では、図１０のグラブにおけるｂ（ｓ）にＥとして３５ｍｍが加算されている。なお、図１０と同様に、距離ｄは、５．５ｍｍとする。図１３において、式（１０）の条件「（ｂ（ｓ）＋Ｅ）＜１００（ｍｍ）」を満たすためのｆの値の範囲は、ｂ（ｉ）が１００００ｍｍのときに約２２ｍｍ以下となり、ｂ（ｉ）が３００ｍｍのときに約２６．５ｍｍ以下となる。この結果から、アイレリーフ長を３５ｍｍに設定した場合、ｆを少なくとも約２１ｍｍ以下とすることによって、ｂ（ｉ）の値に依らずｂ（ｓ）は常に１００ｍｍ以下となる。
【００６０】
＜本実施形態の主たる作用、効果＞
以上説明したように、ＨＭＤ１の表示装置１１において、ｆ、ｂ（ｉ）、ｄが式（９）の関係を満たす場合、複数のレンズ６３の主点２０Ｂと異物虚像７７Ｂの交点２０Ｅとの間の距離ｂ（ｓ）は、１００ｍｍよりも短くなる。この場合、導光部材７２Ｂに付着した異物の異物虚像７７Ｂを、使用者が常に視認し難くなる。従って、表示装置１１は、導光部材７２Ｂに付着した異物の存在によって、使用者によって視認される画像虚像７７Ｃの画質が低下することを抑制できる。
【００６１】
表示装置１１は調節機構４を有する。調節機構４がレンズユニット６を光路に沿って移動させた場合、画像虚像７７Ｃ及び異物虚像７７Ｂの位置は移動する。このため、移動後の異物虚像７７Ｂの位置によっては、何れかの位置で異物虚像７７Ｂに眼のピントが合ってしまい、異物虚像７７Ｂを使用者が視認可能となる可能性がある。これに対し、表示装置１１では、第１位置と第２位置との間の特定位置に画像虚像７７Ｃが位置する場合のｂ（ｓ）に対して、式（９）の関係を満たせば、画像虚像７７Ｃが特定位置と第１位置との間に位置する場合に、ｂ（ｓ）が１００ｍｍよりも短くなる。従って、表示装置１１は、調節機構４による画像虚像７７Ｃのピント調節を可能としつつ、導光部材７２Ｂに付着する異物による画質の低下を抑制できる画像虚像７７Ｃの移動範囲を、特定位置と第１位置との間に確保できる。
【００６２】
表示装置１１において、ｄを少なくとも約５ｍｍ以上とすることによって、ｆを２０ｍｍ及び２５ｍｍの何れとした場合でも、ｂ（ｉ）の値に依らずｂ（ｓ）は常に１００ｍｍ以下となった（図１１参照）。なお、ｄが５ｍｍよりも小さい場合、複数のレンズ６３が採用可能なｆの値の範囲が狭まる。即ち、使用者が画像虚像７７Ｃにピントを合わせた場合に、異物虚像７７Ｂにもピントが合って虚像を視認する可能性のあるｆの値の範囲が大きくなり、好ましくない。一方、ｄを少なくとも約５ｍｍ以上とした場合、異物虚像７７Ｂが使用者にとって視認し難い状態を維持しつつ、複数のレンズ６３が採用可能なｆの値の範囲を広げることができる。このため、異物虚像７７Ｂにピントが合うことによって虚像が使用者に視認されるｆの範囲を狭くできる。従って、異物虚像７７Ｂが使用者にとって視認されることを更に適切に抑制できる
【００６３】
表示装置１１において、ｆを少なくとも約２１．５ｍｍ以下とし、且つ、ｄを３．０ｍｍ以上としたとき、ｄが少なくとも約３００ｍｍから約６００ｍｍの範囲内の場合に、ｂ（ｓ）が１００ｍｍ以下となった（図１２参照）。例えば、典型的な液晶表示素子７２Ｃのサイズ（例えば、対角で０．５〜０．７インチ）を想定した場合、導光部材７２Ｂと液晶表示素子７２Ｃとの距離が近い部分において、ｄは少なくとも、約３ｍｍ以上あることが望ましい。また、比較的大きな画角（例えば、対角で２０〜３０°）を得るためには、ｆは約２１．５ｍｍ以下であることが望ましい。これに対し、表示装置１１は、ｂ（ｉ）を３００ｍｍ以上６００ｍｍ以下とすることによって、上記のｄ、ｆの条件とした場合でも、導光部材７２Ｂに付着する異物の存在によって画質が低下することを抑制できる。
【００６４】
表示装置１１は、装着具８及び接続具９を介して、使用者の頭部に固定される。複数のレンズ６３から出射された画像光は、ハーフミラー５６を介して使用者の眼に入射する。このため、使用者の瞳の位置は、複数のレンズ６３の主点２０Ｂに対し、光路の下流に離隔する。これに対し、表示装置１１において、ｆ、ｂ（ｉ）、ｄ、及び、アイレリーフ長に対応するＥが式（１１）の関係を満たす場合、複数のレンズ６３の主点２０Ｂと異物虚像７７Ｂの交点２０Ｅとの間の距離ｂ（ｓ）が１００ｍｍよりも短くなることがわかった。従って、表示装置１１は、式（１１）の条件を満たす場合、使用者の眼から間隔を空けた状態で表示装置１１が使用者に装着される場合でも、使用者が異物虚像７７Ｂを視認することを抑制できる。
【００６５】
導光部材７２Ｂの外面７２２は、光路に沿って延びる方向と直交する平面に対して傾斜する。ｄは、外面７２２と光軸２０との交点である第１点２０Ｃと、液晶表示素子７２Ｃの表示面７２１と光軸２０との交点である第２点２０Ｄとの間の距離に対応する。このため、表示装置１１は、ｆ、ｂ（ｉ）、ｄが式（９）の関係を満たす場合、又は、ｆ、ｂ（ｉ）、ｄ、Ｅが（１１）の関係を満たす場合、液晶表示素子７２Ｃの表示面７２１の中心位置に対応する導光部材７２Ｂの外面７２２に異物が付着した場合に、この異物の異物虚像７７Ｂを使用者が視認することを抑制できる。
【００６６】
表示装置１１は、光源７２Ａ、導光部材７２Ｂ、液晶表示素子７２Ｃ、及び、複数のレンズ６３を収容する筐体１２を有する。筐体１２は、複数のレンズ６３の光軸２０に沿って延びる方向に長い。複数のレンズ６３から出射した画像光は、ハーフミラー５６によって、筐体１２の長手方向と交差する特定方向に偏向する。Ｅは、第１距離ｅ１と第２距離ｅ２とを加算した値よりも、第３距離ｅ３分長くなる。この場合、表示装置１１は、使用者が異物虚像７７Ｂを視認することを抑制しつつ、表示装置１１と使用者との間を第３距離ｅ３分確保できる。従って、表示装置１１は、使用者に装着された状態で筐体１２が使用者に接触することを抑制できる。
【００６７】
ＨＭＤ１において、可動範囲のうち装着具８から最も離隔した位置（図９参照）に表示装置１１を配置した状態における、装着具８と表示装置１１との間の長さＬ２は、表示装置１１のアイレリーフ長に対応するＥの値よりも大きくなる。この場合、ＨＭＤ１は、接続具９によって表示装置１１が可動範囲の何れの位置に移動した場合でも、使用者が異物虚像７７Ｂを視認することを抑制できる。
【００６８】
＜変形例＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。上記において、調節機構４は、レンズユニット６の光路に沿った方向の位置を変更することによって、表示装置１１を第１位置と第２位置との間で移動させた。これに対し、調節機構４は、画像ユニット７の光路に沿った方向の位置を変更することによって、表示装置１１の状態を第１位置と第２位置との間で移動させてもよい。又、調節機構４は、レンズユニット６及び画像ユニット７のそれぞれを光路に沿った方向に移動させ、それぞれの相対位置を変更することによって、表示装置１１の状態を第１位置と第２位置との間で移動させてもよい。又、表示装置１１が調節機構４を備えていなくてもよく、レンズユニット６及び画像ユニット７の相対的な位置関係は固定的であってもよい。
【００６９】
表示装置１１において、ｂ（ｉ）は、画像虚像７７Ｃが第１位置と第２位置との間の特定位置に配置された場合における、主点２０Ｂと交点２０Ｆとの間の距離に対応した。又、表示装置１１では、画像虚像７７Ｃが特定位置に位置する場合のｂ（ｓ）が式（９）の関係を満たす場合、画像虚像７７Ｃが特定位置と第１位置との間に位置する場合に、主点２０Ｂと交点２０Ｅとの間の距離が１００ｍｍよりも短くなった。これに対し、ｂ（ｉ）は、画像虚像７７Ｃが第２位置に配置された場合における主点２０Ｂと交点２０Ｆとの間の距離として定義づけられてもよい。このような条件で、ｂ（ｓ）が式（９）の関係を満たす場合、調節機構４による画像虚像７７Ｃの移動の全ての範囲において、ｂ（ｓ）を１００ｍｍ以下とすることができる。従って、表示装置１１は、使用者によって視認される画像虚像７７Ｃの画質が異物虚像７７Ｂによって低下することを、調節機構４による画像虚像７７Ｃの位置の調節の範囲のすべてで抑制できる。
【００７０】
上記において、図１１の結果から、ｄを少なくとも約５ｍｍ以上することが好ましいことが分かった。このため、表示装置１１においてｄは少なくとも約５ｍｍ以上とされることが好ましいが、ｄは５ｍｍより小さくてもよい。上記において、図１２の結果から、ｂ（ｉ）を少なくとも約３００ｍｍから約６００ｍｍの範囲内とすることが好ましいことが分かった。このため、表示装置１１においてｂ（ｉ）は少なくとも約３００ｍｍから約６００ｍｍの範囲内とされることが好ましいが、ｂ（ｉ）は約３００ｍｍから約００ｍｍの範囲外とされてもよい。
【００７１】
上記において、ｄは、外面７２２と光軸２０との交点である第１点２０Ｃに基づいて定義された。ｂ（ｓ）は、光軸２０に沿った仮想線と異物虚像７７Ｂとの交点２０Ｅを基準として定義された。これに対し、ｄは、外面７２２のうち液晶表示素子７２Ｃの第２点２０Ｄとの間の光路に沿った距離が最も離隔した点に基づいて定義されてもよい。又、ｂ（ｓ）は、異物虚像７７Ｂのうち画像虚像７７Ｃの交点２０Ｆとの間の光路に沿った距離が最も離隔した点に基づいて定義されてもよい。この場合、表示装置１１は、導光部材７２Ｂの外面７２２のどの位置に異物が付着した場合でも、この異物の異物虚像７７Ｂを使用者が視認することを抑制できる。
【００７２】
上記において、導光部材７２Ｂは、液晶表示素子７２Ｃの表示面７２１に密着した状態で、液晶表示素子７２Ｃに固定されていた。これに対し、導光部材７２Ｂは、表示面７２１から離隔した位置に固定されてもよい。つまり、導光部材７２Ｂと液晶表示素子７２Ｃとの間に空間が設けられていてもよい。導光部材７２Ｂの外面７２２は、光軸２０と直交する平面に沿って配置されていてもよい。
【００７３】
ＨＭＤ１は、画像ユニット７から出射された画像光の進行方向を変更することなく、そのまま、使用者の眼に導いてもよい。つまり、画像光は、ＨＭＤ１が使用者に装着された状態（図１参照）で、画像ユニット７から後方に出射されてもよい。この場合、レンズユニット６の複数のレンズ６３の光軸は、前後方向を向いた状態になる。この場合、ＨＭＤ１はハーフミラー５６を備えていなくてもよい。ＨＭＤ１の表示方式は、ユーザの視野の一部に画像を投影する上記の方式に限定されず、ユーザの視野全体に画像を投影する方式であってもよい。
【００７４】
＜その他＞
レンズユニット６は本発明の「接眼光学系」の一例である。調節機構４は本発明の「設定機構」の一例である。
【符号の説明】
【００７５】
１        ：ＨＭＤ
３        ：操作部材
４        ：調節機構
６        ：レンズユニット
７        ：画像ユニット
８        ：装着具
９        ：接続具
１１      ：表示装置
１２      ：筐体
１２Ａ    ：第５点
２０      ：光軸
２０Ａ    ：第３点
２０Ｂ    ：主点
２０Ｃ    ：第１点
２０Ｄ    ：第２点
２１      ：射出瞳
２１Ａ    ：第４点
５６      ：ハーフミラー
６３      ：レンズ
７２      ：液晶ユニット
７２Ａ    ：光源
７２Ｂ    ：導光部材
７２Ｃ    ：液晶表示素子
７７Ｂ    ：異物虚像
７７Ｃ    ：画像虚像
７２１    ：表示面
７２２    ：導光面
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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