(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像光を生じさせる映像素子と、
複数面での反射により前記映像素子からの映像光を導光させるとともに外界光と映像光とを重複して視認させる導光装置と
を備え、
前記映像光が反射する前記複数面の少なくとも１つは曲面であり、
前記導光装置は、周囲より形状が狭くなる狭幅形状部において、前記導光装置の前記曲面での外界光反射に起因する漏れ光の導光を防止する導光防止構造を有する、虚像表示装置。
【請求項２】
前記導光防止構造は、前記狭幅形状部の表面のうち映像光の導光に直接的に寄与する導光面以外の側面側に形成される、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、映像光を導光させる前記複数面として、非軸対称な曲面を含む、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】
前記導光装置の前記狭幅形状部は、遮光部材に覆われている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記導光装置の前記狭幅形状部は、前記導光装置のうち映像光の入射側に設けられ、前記遮光部材の取付け部に接続されている、請求項４に記載の虚像表示装置。
【請求項６】
前記導光防止構造は、前記狭幅形状部に着色された接着剤を塗付して形成される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項７】
前記導光防止構造を形成する前記接着剤は、黒色であり、ＵＶ硬化接着剤、熱硬化接着剤、成形可能なテープ状の粘着剤及びホットメルト接着剤のうちのいずれかである、請求項６に記載の虚像表示装置。
【請求項８】
前記導光装置の前記狭幅形状部の表面のうち前記導光防止構造を形成する表面は、シボ加工面である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項９】
前記導光装置の導光面の表面は、ハードコート処理またはＡＲ処理がされており、前記狭幅形状部の表面のうち前記導光防止構造を形成する表面は、ハードコート処理またはＡＲ処理について未処理となっている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１０】
前記狭幅形状部の表面のうち前記導光防止構造を形成する表面は、粗面処理されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１１】
前記導光防止構造は、前記狭幅形状部の表面に密着するゴム部品である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１２】
前記導光防止構造は、前記映像素子からの映像光を前記導光装置に入射させる投射光学系を構成するレンズを収納する鏡筒部に設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１３】
前記導光防止構造は、前記狭幅形状部により形成される空間部分に他部品を接着させている、請求項１〜１２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、画像表示素子等によって形成された映像を観察者に提示するヘッドマウントディスプレイ等の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、映像光と外界光を重畳させるシースルー型のものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
このようなシースルー型の虚像表示装置においては、外界光の意図しない反射に起因して漏れ光（迷光）が発生しゴースト光等となりやすく、このような漏れ光の発生を抑制することが非常に重要である。例えば、特許文献１においては、映像光を導光する部分の側面に外光の入射を抑える入射抑制部を設けている。
【０００４】
しかしながら、映像光の導光を行う部材が、例えば曲面形状部分を有したり括れた部分を有していたりといった種々の形状を有する場合に、外界光が意図しない反射をする可能性が高まり、例えば一旦画像表示素子側へ反射されて漏れ光となって導光方向へ導かれ、観察者に視認されてしまうといった事態も生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１６３６６１号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、外界光に起因する意図しない光が観察者に向かうことを抑制し、映像光の導光の状態を良好に維持できる虚像表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明に係る虚像表示装置は、映像光を生じさせる映像素子と、複数面での反射により映像素子からの映像光を導光させるとともに外界光と映像光とを重複して視認させる導光装置とを備え、導光装置は、周囲より形状が狭くなる狭幅形状部において、導光装置の曲面での外界光反射に起因する漏れ光の導光を防止する導光防止構造を有する。
【０００８】
上記虚像表示装置では、導光装置の狭幅形状部に導光防止構造を設けていることで、外界光に起因する意図しない光が観察者に向かうことを抑制し、映像光の導光の状態を良好に維持できる。
【０００９】
本発明の具体的な側面では、導光防止構造は、狭幅形状部の表面のうち映像光の導光に直接的に寄与する導光面以外の側面側に形成される。この場合、当該側面において漏れ光の導光を防止することができる。
【００１０】
本発明の別の側面では、導光装置は、映像光を導光させる複数面として、非軸対称な曲面を含む。この場合、非軸対称な曲面を利用することで、装置の小型化を図ることができる。
【００１１】
本発明のさらに別の側面では、導光装置の狭幅形状部は、遮光部材に覆われている。この場合、狭幅形状部において外界光が直接的に入射することを抑制できる。また、この場合、例えば投射レンズを収納する鏡筒等の遮光部材に狭幅形状部を組み付けることで、導光装置を他の光学部品への組付けを精度良く行うことができる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、導光装置の狭幅形状部は、導光装置のうち映像光の入射側に設けられ、遮光部材の取付け部に接続されている。この場合、映像素子側からの不要な成分光に起因して狭幅形状部において意図しない光が発生することを抑制できる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、導光防止構造は、狭幅形状部に着色された接着剤を塗付して形成される。この場合、外界光に起因する意図しない光（漏れ光）を、着色された接着剤により吸収させることで、当該光が狭幅形状部における反射や屈折により導光され観察者に向かってしまうことを抑制できる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、導光防止構造を形成する接着剤は、黒色のＵＶ硬化接着剤である。この場合、ＵＶ照射により容易に所望の光吸収が可能な導光防止構造を形成させることができる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、導光防止構造を形成する接着剤は、黒色の熱硬化接着剤である。この場合、熱硬化により容易に所望の光吸収が可能な導光防止構造を形成させることができる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、導光防止構造を形成する接着剤は、黒色の成形可能なテープ状の粘着剤である。この場合、成形可能なテープ状の粘着剤により、狭幅形状部において必要となる範囲に的確に光吸収が可能な導光防止構造を形成させることができる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、導光防止構造を形成する接着剤は、黒色のホットメルト接着剤である。この場合、容易に的確な範囲に光吸収が可能な導光防止構造を形成させることができる。
【００１８】
本発明のさらに別の側面では、導光装置の狭幅形状部の表面のうち導光防止構造を形成する表面は、シボ加工面である。この場合、シボ加工により狭幅形状部の表面に入射する漏れ光を適度に拡散させることができる。
【００１９】
本発明のさらに別の側面では、導光装置の導光面の表面のうち導光防止構造を形成する表面は、ハードコート処理またはＡＲ処理がされており、狭幅形状部の表面は、ハードコート処理またはＡＲ処理について未処理となっている。この場合、ハードコート処理またはＡＲ処理により導光装置の導光面を外部に露出させたシースルーのための光学系に適したものとする一方、狭幅形状部の表面については未処理とすることで導光防止構造を形成させやすいものとすることができる。なお、この場合、例えば狭幅形状部を遮光部材に覆われた状態としておくことが考えられる。
【００２０】
本発明のさらに別の側面では、狭幅形状部の表面のうち導光防止構造を形成する表面は、粗面処理されている。この場合、粗面処理により狭幅形状部の表面に入射する漏れ光を適度に拡散させることができる。
【００２１】
本発明のさらに別の側面では、導光防止構造は、狭幅形状部の表面に密着するゴム部品である。この場合、ゴム状部材が狭幅形状部の表面に密着することで漏れ光の導光を防止する導光防止構造として機能する。
【００２２】
本発明のさらに別の側面では、導光防止構造は、映像素子からの映像光を導光装置に入射させる投射光学系を構成するレンズを収納する鏡筒部に設けられている。この場合、例えば鏡筒部の一部を狭幅形状部の表面に密着させたり接着させたりすることで、導光防止構造を形成させることができる。
【００２３】
本発明のさらに別の側面では、導光防止構造は、狭幅形状部により形成される空間部分に他部品を接着させている。この場合、導光防止構造により、例えば狭幅形状部により形成される空間部分に各種センサー等の電子部品を設置させるといった空間部分の有効活用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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】漏れ光の光路の一例を示す図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、狭幅形状部の構造について説明するための図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、比較例の図である。
【図４】漏れ光に起因するゴーストの発生の様子を示す図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、狭幅形状部の構造の一変形例について説明するための図である。
【図６】虚像表示装置の光学系の構成について説明するための図である。
【図７】（Ａ）は、虚像表示装置の構成について説明するための別の図であり、（Ｂ）は、像表示装置の構成について説明するためのさらに別の図である。
【図８】（Ａ）は、一変形例の虚像表示装置の外観を簡単に説明する斜視図であり、（Ｂ）は、導光装置の一変形例について説明するための概念的に示す平面図であり、（Ｃ）は、正面図である。
【図９】（Ａ）は、狭幅形状部の構造の一変形例について説明するための図であり、（Ｂ）は、狭幅形状部の構造の他の一変形例について説明するための図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｄ）は、虚像表示装置の一変形例を概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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（映像光）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、第１表示装置１００Ａと、第２表示装置１００Ｂと、枠部１０２とを備える。
【００２７】
第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂは、右眼用と左眼用の虚像をそれぞれ形成する部分であり、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、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂとをそれぞれ備える。第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂについては、図６等を参照して後述するが、鏡筒部３９に収納される投射レンズ３０や、映像表示素子（映像素子）を含む画像表示装置８０でそれぞれ構成されている（図６、７参照）。第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂは、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂで形成される映像光を導光させるとともに外界光と映像光とを重複して視認させる導光装置である。以下、第１光学部材１０１ａまたは第２光学部材１０１ｂを導光装置２０ともする。なお、第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂは、単独でも虚像表示装置として機能する。
【００２８】
枠部１０２は、例えば金属製のフレームで構成され、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂを支持するだけでなく、これらを覆うカバー状の外装部材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。また、配線ケーブルの収納等の役割を有するものとしてもよい。
【００２９】
なお、枠部１０２の左右両端から後方に延びるつる部分であるテンプル１０４を設けることで、観察者の耳やこめかみ等に当接させ支持するものにできる。また、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂは、枠部１０２からテンプル１０４の部分に付加されているものとしてもよい。さらに、枠部１０２に付随して、観察者の鼻に当接することによって枠部１０２を支持する鼻受部が設けられていてもよい。
【００３０】
また、上記のほか、図示のように、例えば枠部１０２や外装部材１０５ｄの部分（装着時の側頭部）に、電子部品であるカメラＣＡ等が設けられているものとしていてもよい。
【００３１】
以下、図１及び図２等を参照して、導光装置２０の一構成例について説明する。なお、図２は、第１光学部材１０１ａに相当する導光装置２０について例示しているが、対称性により、第２光学部材１０１ｂに相当する導光装置２０についても同様である。導光装置２０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とで構成されている。このうち、導光部材１０は、例えば図２に示すように、鼻に近い中央側つまり光射出側に配置されている第１導光部分１１と、鼻から離れた周辺側つまり光入射側に配置されている第２導光部分１２とで構成されており、第１導光部分１１は、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、光学的な機能を有する側面として、第４面Ｓ１４と、第５面Ｓ１５とを有している。詳しくは、図６等を参照して後述するが、導光装置２０は、これら５つの面Ｓ１１〜Ｓ１５での反射により映像光を導光させるとともに、導光部材１０と光透過部材５０とが協働して外界光と映像光とを重複して視認させるシースルーの構成となっている。導光装置２０は、特に５つの面Ｓ１１〜Ｓ１５において非軸対称な曲面（自由曲面）となっているものを含むことで、小型化を図りつつも高精度な映像光の伝搬を可能にしている。
【００３２】
ここで、図２に例示するように、上記のようなシースルーの構成となっている導光装置２０において、導光装置２０の露出した部分から太陽光や蛍光灯等の光源ＲＳからの外界光が侵入し例えば面Ｓ１１〜Ｓ１５において意図しない反射をして漏れ光（迷光）ＦＬとなり、観察者に視認されるものとなってしまう可能性がある。シースルーを確保する場合、このような外部からの光の侵入は、ある程度避けられないという事情がある。特に面Ｓ１１〜Ｓ１５のように非軸対称な曲面である自由曲面（例えば第４面Ｓ１４）を含む場合には、図２に例示するように光源ＲＳからの外界光の成分として全反射の条件を満たして光源側へ向かってしまうようなものが存在する可能性が高まり、最終的に観察者の眼まで到達してしまうおそれがある。これに対して、本実施形態では、導光装置２０において導光防止構造を設けることによって、映像光の導光を良好に維持しつつ、漏れ光ＦＬの影響を低減させている。
【００３３】
図３（Ａ）及び３（Ｂ）は、導光装置２０に設けた導光防止構造ＰＳについて説明するための図である。なお、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のうち領域Ｄ１で示す部分について拡大した一部拡大図である。また、図３（Ａ）等では、左眼用の導光装置２０を図示しているが、右眼用についても同様である。図示のように、導光装置２０は、映像光の光源側（映像素子側）に接続される映像光の入射部分である根元側の部分（第２導光部分１２）において、周囲より形状が狭くなる括れ部分ＣＮを形成する狭幅形状部２０ｐを有している。このような形状を有することは、製品の小型化や他の光学系と導光装置２０との組付けの関係等から不可避的である。その一方で、上述したように、漏れ光ＦＬ（図２参照）の発生も避けられなく、漏れ光ＦＬの成分が狭幅形状部２０ｐのうち、のうち矢印Ａ１や矢印Ａ２等により例示的に指し示す曲面等を形成する特定箇所において例えば反射や屈折等をし、視認されるものとなっていることが確認された。このため、図示のように、狭幅形状部２０ｐの特定箇所を覆うように導光防止構造ＰＳを設けておくことで、かかる成分が導光装置２０の内部に導光されることを防止できるものとした。
【００３４】
狭幅形状部２０ｐの上記した特定箇所に関してより詳しく説明をするために、導光装置２０のうち導光防止構造ＰＳの周辺の部分である狭幅形状部２０ｐの形状等についてさらに詳しく説明する。まず、狭幅形状部２０ｐの表面は、映像光の導光に直接的に寄与する導光面以外の側面側の部分として、側面部ＳＳを有している。すなわち、側面部ＳＳは、導光装置２０の表面のうち映像光の導光に関して直接的には寄与しない面である。側面部ＳＳは、狭幅形状部２０ｐのうち最も括れた部分（括れ部分ＣＮ）の表面を形成する第１側面部ＳＳ１と、第２導光部分１２のうち括れ部分ＣＮよりも形状が広くなる側（第１導光部分１１に近づく側）の部分に繋がる第２側面部ＳＳ２と、第１側面部ＳＳ１から第２側面部ＳＳ２への部分を形成する曲面部ＳＳｒとで構成される。なお、図示の場合、第１側面部ＳＳ１及び第２側面部ＳＳ２は、平坦な面又は略平坦な面であるのに対し、曲面部ＳＳｒは、これらを繋ぐＲのついた曲面となっている。
【００３５】
側面部ＳＳのうち、括れ部分ＣＮを形成しつつ導光方向ＧＤに沿って延びる第１側面部ＳＳ１は、映像光の入射側（第１導光部分１１から離れた側）に一対の接合部ＪＴ１，ＪＴ２を突設して有している。接合部ＪＴ１，ＪＴ２は、鏡筒部３９（例えば図２参照）に導光装置２０を取り付けるための構造部であり、基準面の１つである面Ｓ１１に対して規定の角度でＹ軸周りに傾斜した板状の部材である。また、図示のように、接合部ＪＴ１，ＪＴ２は、上下方向（高さ方向）について一対で設けられており、この結果、第２導光部分１２において周囲より形状が狭くなる括れ部分ＣＮが形成されているとみることもできる。さらに、各接合部ＪＴ１，ＪＴ２には、Ｕ字構造である、貫通した長孔形状となっているネジ止め部ＳＫ１，ＳＫ２が形成されている。ネジ止め部ＳＫ１，ＳＫ２について、例えばネジ止め部ＳＫ１は、鏡筒部３９（例えば図２参照）に設けられた孔Ｋ１に対応している。これにより、導光装置２０は、鏡筒部３９に対して規定の傾斜角度でネジ止め固定されるものとなっている。
【００３６】
また、側面部ＳＳのうち、括れ部分ＣＮよりも形状が広くなる部分の表面を形成する第２側面部ＳＳ２は、例えば導光方向ＧＤに対して垂直な方向について延びる側面を形成している。
【００３７】
特に、図３（Ａ）及び３（Ｂ）に示す一例では、導光防止構造ＰＳは、上述のような側面部ＳＳのうち、矢印Ａ１や矢印Ａ２等により例示的に指し示す第１側面部ＳＳ１から曲面部ＳＳｒにかけての部分に形成されている。導光方向ＧＤに沿って延びる第１側面部ＳＳ１とこれに繋がる曲面を形成する曲面部ＳＳｒとの部分に導光防止構造ＰＳを隙間なく形成させることで、上述したような漏れ光ＦＬの導光装置２０の内部導光を効率的に防止できる。
【００３８】
ここで、導光防止構造ＰＳについては、漏れ光ＦＬを吸収させる物質で構成することが考えられる。一例として、導光防止構造ＰＳを黒い接着剤で固定されたゴム部品で構成することが考えられる。この場合、当該ゴム部品に、上記漏れ光の導光防止機能のほか、水や埃などの侵入防止機能を併せて持たせるものとしてもよい。また、導光防止構造ＰＳとして、側面部ＳＳとの間に接着剤等を介さず直接に黒いゴム部品を密着させるものとしてもよい。ゴム部品を導光装置２０の側面部ＳＳのうち第１側面部ＳＳ１から曲面部ＳＳｒにかけて形成される角の部分に回り込むように密着させておくことで、当該箇所において隙間なく導光防止構造ＰＳを設けることができるまた、導光防止構造ＰＳの構成については、上記のほか、狭幅形状部２０ｐに例えば黒色に着色された接着剤を塗付して形成させることができる。この場合に適用する接着剤としては、ＵＶ硬化接着剤のほか、熱硬化接着剤や着色されたホットメルト接着剤等が考えられる。また、成形可能なテープ状（例えば黒色のテープ状）の粘着剤を用いることも考えられる。いずれにおいても、狭幅形状部２０ｐの特定箇所に対応した範囲に導光装置２０を構成するプリズム状の本体部分に密着させた状態で導光防止構造ＰＳを形成し、漏れ光ＦＬを吸収させることで反射等を防ぎ延いては導光装置２０の内部へ導光させないようにすることができる。
【００３９】
図３（Ｃ）及び３（Ｄ）は、比較例について説明するための図であり、図３（Ａ）及び３（Ｂ）に対応するものであり、導光防止構造ＰＳを設けないものとしている点が本実施形態と異なっている。この比較例の場合、上述したような漏れ光ＦＬを導光させてしまうものとなる。漏れ光ＦＬが導光装置２０内において導光され観察者の眼に到達してしまうと、例えば図４に概念的に示すように、眼前の視認領域ＶＡにおいて、映像ＰＡの周りにキラキラとした光ＧＴが見える領域ＫＫ等が発生（光漏れが発生）し、映像視聴の邪魔となる。導光装置２０のうち、光入射側の第２導光部分１２は、光入射面である第４面Ｓ１４や接合部ＪＴ１，ＪＴ２のような鏡筒部３９との取り付け構造があるために、漏れ光ＦＬに起因して視認される光ＧＴ（図４参照）のようなものが特に発生しやすいと考えられる。本実施形態では、上記のような構成とすることで、かかる事態を回避可能となっている。
【００４０】
図５（Ａ）及び５（Ｂ）に示す一例は、図３（Ａ）及び３（Ｂ）に示した場合の一変形例である。図５（Ａ）等に示す導光防止構造ＰＳでは、上述のような側面部ＳＳのうち、矢印Ａ１や矢印Ａ２等により例示的に指し示す曲面部ＳＳｒから第２側面部ＳＳ１にかけての部分に形成されている。このような部分に導光防止構造ＰＳを施しても漏れ光ＦＬの導光装置２０の内部導光の防止が期待できる。なお、図３（Ａ）及び３（Ｂ）に示した範囲とともに図５（Ａ）及び５（Ｂ）に示す範囲についても導光防止構造ＰＳを形成させるものとしてもよい。
【００４１】
以下、図６等を参照して、虚像表示装置１００による映像光の導光をするための構造等についての一例を説明する。なお、映像光の導光を行うための装置は、既述のように、第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂ（図１参照）であるが、第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂとは、左右対称で同等の構造を有するため、第１表示装置１００Ａについてのみ説明し、第２表示装置１００Ｂについては説明を省略する。各図のうち、図６は、虚像表示装置１００（第１表示装置１００Ａ）の光学系の構成について説明するための図である。図７（Ａ）は、第１表示装置１００Ａの構成について説明するための別の図であり、投射レンズ３０を鏡筒部３９に収納し導光装置２０を鏡筒部３９に組み付けた状態を示す図である。図７（Ｂ）は、第１表示装置１００Ａの構成について説明するためのさらに別の図であり、図７（Ｂ）の鏡筒部３９を外装部材１０５ｄに組み付けた状態を示す図である。
【００４２】
図６等に示すように、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、画像表示装置８０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、導光装置２０（第１光学部材１０１ａ）と、結像用の投射レンズ３０とを備える。導光装置２０は、既述のように、導光及び透視用の導光部材１０と、透視用の光透過部材５０とで構成されている。なお、図１に示した第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。また、レンズ群で構成される投射レンズ３０は、図７（Ａ）に示す鏡筒部３９によって収納されている。また、図７（Ｂ）に示すように、鏡筒部３９は、導光装置２０の一部とともに外装部材１０５ｄあるいは枠部１０２（図１参照）に覆われている。また、導光防止構造ＰＳを含む狭幅形状部２０ｐは、遮光部材としての外装部材１０５ｄ及び枠部１０２（図１参照）に覆われて外界光が遮光されるものとなっている。また、この際、他の光学部品への組付けを精度良くするための括れ部分ＣＮを形成する狭幅形状部２０ｐは、枠部１０２や外装部材１０５ｄ（遮光部材）の端部側である取付け部ＴＰに接続されるものとなっている。言い換えると、狭幅形状部２０ｐは、露出される部分に近い側に位置していることになる。このため、狭幅形状部２０ｐは、外装部材１０５ｄ等での遮光効果により外界光が直接的に進入することは回避されるものの、既述のような漏れ光が発生した場合には、これにより影響を受けやすいものとなっている。これに対して、本実施形態では、上記のように、導光防止構造ＰＳによりこのような漏れ光について対処可能となっている。なお、狭幅形状部２０ｐは、光源側である画像表示装置８０からは離間しているため、光源光側において発生する不要な成分光に起因して意図しない光が発生することについては例えば他の遮光部材を光源に近い側に設けておくことで、影響を受けないようにする、といったことがしやすいと考えられる。ただし、狭幅形状部２０ｐにおいてかかる不要な成分光についても併せて吸収させるものとしてもよい。
【００４３】
図６に戻って、画像表示装置８０は、例えば有機ＥＬ等の自発光型の素子構成される映像表示素子（映像素子）とすることができる。また、例えば透過型の空間光変調装置である映像表示素子（映像素子）のほか、映像表示素子へ照明光を射出するバックライトである照明装置（不図示）や動作を制御する駆動制御部（不図示）を有する構成としてもよい。
【００４４】
投射レンズ３０は、構成要素として、例えば入射側光軸ＡＸに沿って３つの光学素子（レンズ）３１〜３３を備える投射光学系であり、これらの光学素子３１〜３３を図７（Ａ）に示す鏡筒部３９によって収納・支持されている。光学素子３１〜３３は、例えば非軸対称な非球面（非軸対称非球面）と軸対称な非球面（軸対称非球面）との双方を含む非球面レンズで構成することで、導光部材１０の一部と協働して導光部材１０の内部に表示像に対応する中間像を形成するものとすることができる。投射レンズ３０は、画像表示装置８０で形成された映像光を導光装置２０に向けて投射し入射させる。
【００４５】
導光装置２０は、既述のように、導光及び透視用の導光部材１０と、透視用の光透過部材５０とで構成されている。導光部材１０は、プリズム型の導光装置２０の一部であり、一体の部材であるが、光射出側の第１導光部分１１と光入射側の第２導光部分１２とに分けて捉えることができる。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、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。導光装置２０は、例えば鏡筒部３９にネジ止めされることにより、投射レンズ３０に対して精度よく位置決め固定されている。
【００４６】
導光部材１０は、既述のように、光学的な機能を有する側面として、第１〜第５面Ｓ１１〜Ｓ１５を有している。これらのうち、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が配置されている。第２面Ｓ１２の表面には、ハーフミラー層が付随して設けられている。このハーフミラー層は、光透過性を有する反射膜（すなわち半透過反射膜）であり、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映像光に対する反射率が適宜設定されている。
【００４７】
以下、図６を参照して映像光（ここでは映像光ＧＬとする。）の光路について概略説明する。導光部材１０は、投射レンズ３０から映像光ＧＬを入射させるとともに第１〜第５面Ｓ１１〜Ｓ１５での反射等により観察者の眼に向けて導光する。具体的には、投射レンズ３０からの映像光ＧＬは、まず、第４面Ｓ１４に入射して第５面Ｓ１５で反射され、第４面Ｓ１４に内側から再度入射して全反射され、第３面Ｓ１３に入射して全反射され、第１面Ｓ１１に入射して全反射される。第１面Ｓ１１で全反射された映像光ＧＬは、第２面Ｓ１２に入射し、第２面Ｓ１２に設けたハーフミラー層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。第１面Ｓ１１を通過した映像光ＧＬは、観察者の眼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により画像を観察することになる。
【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となっており、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）である。光透過部材５０は、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。第２透過面Ｓ５２は、第１透過面Ｓ５１と第３透過面Ｓ５３との間に配置されている。第１透過面Ｓ５１は、導光部材１０の第１面Ｓ１１を延長した面上にあり、第２透過面Ｓ５２は、第２面Ｓ１２に対し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を延長した面上にある。
【００４９】
導光装置２０は、上述したように導光部材１０により観察者に映像光を視認させるとともに、導光部材１０と光透過部材５０との協働により観察者に歪みの少ない外界像を観察させるものとなっている。すなわち、視認させるべき外界像を構成する成分光としての外界光のうち、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、第３面Ｓ１３と第１面Ｓ１１とが互いに略平行な平面（視度略０）となっていることで、収差等をほとんど生じない。また、外界光のうち、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、第３透過面Ｓ５３と第１透過面Ｓ５１とが互いに略平行な平面となっていることで、収差等を生じない。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、第３透過面Ｓ５３と第１面Ｓ１１とが互いに略平行な平面となっていることで、収差等をほとんど生じない。以上により、観察者は、光透過部材５０越しに歪みのない外界像を観察することになる。
【００５０】
なお、プリズム型の導光部材１０及び光透過部材５０の本体部分は、例えばシクロオレフィンポリマー等の材料を用いて金型成形により形成されている。また、当該本体部分の表面にハードコートの処理（ハードコート処理）やＡＲコートの処理（ＡＲ処理）が施されてコート層２７が形成され、可視域で高い光透過性を示すものとなっている。
【００５１】
以上のように、本実施形態に係る虚像表示装置１００では、導光装置２０により映像光を導光させるとともに外界光と映像光とを重複して視認させるシースルー型の構成を有するものであって、導光装置２０は、周囲より形状が狭くなっている狭幅形状部２０ｐにおいて、導光防止構造ＰＳを設けていることで、外界光に起因する意図しない光が観察者側に向かって導光されることを抑制し、映像光の導光の状態を良好に維持できる。
【００５２】
以下、図８（Ａ）等を参照して、本実施形態の一変形例の虚像表示装置について説明する。上記実施形態では、左右の導光装置２０をそれぞれ個別に作製されるものであるが、これに限らず、例えば、光透過部材を共有する構成とすることもできる。図８（Ａ）は、変形例の虚像表示装置２００についての斜視図であり、図８（Ｂ）及び８（Ｃ）は、虚像表示装置２００における一体型導光装置２２０について概念的に説明するための平面図及び正面図である。一体型導光装置２２０は、左右一対の導光部材１０，１０と、左右一対の導光部材１０，１０を中央で接続するとともに両者の光透過部材として機能する一体型光透過部材１５０とにより構成されることで左右一対の導光装置２０，２０を形成している。すなわち、この例では、左右一対の導光部材１０，１０は、左右一対の光透過部材５０，５０に相当する１つの一体型光透過部材１５０を挟んで接続して一体の光学部材となって一体化した一体型導光装置２２０が、左右の導光装置２０，２０に相当するものとして機能している。この場合、両眼視のための位置合わせを一体型光透過部材１５０により簡易かつ正確に行うことができる。例えば図８（Ｂ）に示すように、一体型光透過部材１５０の中心部ＣＥを適度に曲げておくことで、左右の角度を規定することも可能である。また、例えば図８（Ｃ）に示すように、中心部ＣＥにおいて、上下の端部に窪み部ＣＶａ，ＣＶｂを設けておくことで、窪み部ＣＶａ，ＣＶｂを、製造工程において一体型光透過部材１５０に対する導光部材１０，１０の接着固定のための位置決め（位置固定）に利用したり、鼻受部を設けるための箇所として用いたりすることが可能である。
【００５３】
以下、図９（Ａ）等を参照して、本実施形態における導光防止構造の変形例について説明する。図９（Ａ）は、図３（Ａ）に示す導光防止構造ＰＳの一変形例として、狭幅形状部２０ｐにおける括れ部分ＣＮにより形成される空間部分ＳＰに導光のための光学系とは異なる他部品である各種センサーＳＥを接着させるものとなっている。すなわち、導光防止構造ＰＳの接着性を利用することにより、空間部分ＳＰに各種センサーＳＥ等（例えば図１等に示すカメラＣＡやこれを構成する部品等）の電子部品やその他の虚像表示装置１００に搭載させる各種設備を設置させ、括れ部分ＣＮにより付随して生じる空間部分ＳＰの有効活用を図ることができる。また、見方を変えると、各種センサーＳＥ等の電子部品の設置に際して、上記導光防止構造ＰＳの機能を果たす構造を形成させるものとしてもよい。なお、図９（Ｂ）は、上記と同様の構成について、図５（Ａ）に示す導光防止構造ＰＳの一変形例を示す図である。
【００５４】
〔その他〕
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。
【００５５】
上記実施形態では、例えば導光装置２０のうち光入射側を構成する第２導光部分１２において、映像光の入射面である第４面Ｓ１４の側面に突出した接合部ＪＴ１，ＪＴ２を有することで、狭幅形状部２０ｐが括れ部分ＣＮを形成し、括れ部分ＣＮ及びその周辺において導光防止構造ＰＳを設けるものとしている。言い換えると、光入射部（第２導光部分１２）に耳状の構造（接合部ＪＴ１，ＪＴ２等）が設けられた場合に形成される狭幅の形状部分に導光防止構造ＰＳを設けている。しかし、本実施形態は、これに限らず、導光装置２０の狭幅形状部２０ｐについて種々の形態が考えられ、例えば上述のような耳状の構造が光入射部にない場合においても、周囲より形状が狭くなる狭幅形状部を有す場合に、例えば当該狭幅形状部の側面部分に導光防止構造ＰＳを設けることで、上述したような漏れ光に起因する導光装置２０の内部導光の防止が期待できる。
【００５６】
上記実施形態では、導光防止構造ＰＳをゴム部品や接着剤により形成する場合について説明したが、導光防止構造ＰＳは、これに限らず、種々の態様で構成することができる。例えば、狭幅形状部２０ｐにおいて導光防止構造ＰＳを形成させる箇所が、光学系の設計に応じて予め特定できるものであれば、成形時に当該箇所にシボ加工面を形成させることで導光防止構造ＰＳとして機能させることができる。
【００５７】
また、上記の例では、導光装置２０の形成において、表面にハードコートやＡＲコートの処理を施すものとしているが、導光装置２０のうち映像光を導光する導光面である第１面Ｓ１１等や外界光を通過させる第１透過面Ｓ５１等は、露出する部分であり、ハードコート処理やＡＲ処理がされていることが望ましい場合があるが、狭幅形状部２０ｐの表面については、例えば遮光部材に覆われた状態としておくことでコート未処理としても機能的に支障がない態様とすることができる。コートを行わないことで、例えば上述した導光防止構造ＰＳとしてのシボ加工面の機能を維持させやすくできる。具体的には、例えばコート処理があることを前提とした場合、シボ加工面の表面粗さを４０μｍ以上とする必要があると考えられるのに対して、コート未処理でよい場合には、シボ加工面の表面粗さを１μｍ以上程度とすれば十分なものにできる。
【００５８】
また、狭幅形状部の表面について、２次加工としての粗面処理（サンドブラスト加工等）を施すことで、導光防止構造ＰＳとして機能させるものとしてもよい。
【００５９】
また、導光防止構造ＰＳの構成に関して、鏡筒部３９と導光装置２０との接着を行う際の接着剤や他の部材を利用してもよい。
【００６０】
また、図１０（Ａ）〜１０（Ｄ）により概念的に例示するように、鏡筒部３９の一部を導光防止構造ＰＳとして利用したりするものとしても良い、すなわち、鏡筒部３９に導光防止構造ＰＳが設けられていても良い。以下、図１０（Ａ）〜１０（Ｄ）を参照して、具体的に説明する。まず、図１０（Ａ）及び１０（Ｂ）は、導光装置２０の一例を概念的に示す平面図及び正面図であり、図１０（Ｃ）及び１０（Ｄ）は、図１０（Ａ）及び１０（Ｂ）の導光装置２０に鏡筒部３９を取り付けた様子を概念的に示す平面図及び正面図である。図１０（Ａ）及び１０（Ｂ）により概念的に示す導光装置２０の狭幅形状部２０ｐの括れ部分ＣＮの表面形状に対応して、図１０（Ｃ）及び１０（Ｄ）により概念的に示す鏡筒部３９には、導光防止構造ＰＳとなるべき延長部分が端部に形成されている。すなわち、導光装置２０のネジ止め部ＳＫ１，ＳＫ２とこれらにそれぞれ対応して設けられた鏡筒部３９の孔Ｋ１，Ｋ２とでのネジ止め固定による鏡筒部３９と導光装置２０との組付けに際して、鏡筒部３９の当該延長部分を導光装置２０の狭幅形状部２０ｐの表面に密着させたり接着させたりしておくことで、導光防止構造ＰＳが形成される。なお、上記は一例であり、鏡筒部３９の一部を導光防止構造ＰＳとする態様については、上記以外の種々のものが適用できる。また、導光防止構造ＰＳとなるべき延長部分については、例えば樹脂製の鏡筒部３９の作製において一体成形してもよいし、あるいは当該延長部分となるべき個所を別途ゴム状の部材を取り付けて構成するものとしてもよい。また、上記のように鏡筒部３９において延長部分を導光防止構造ＰＳの形成のために設けることなく、元々鏡筒部３９の構造の一部を構成している部分が、組付け後において括れ部分ＣＮの特定箇所に配置され結果的に導光防止構造ＰＳとなるように構成してもよい。
【００６１】
また、枠部１０２や外装部材１０５ｄといった導光装置２０の狭幅形状部２０ｐの遮光部材（遮光ケース）として機能し得る部材の端部側である取付け部ＴＰやこれらとは別途に設けられる遮光部材（遮光ケース）において、有色の接着剤や潤滑油（グリース）を使用し、当該有色の接着剤や潤滑油を介して遮光部材（遮光ケース）を配置することで導光防止構造ＰＳとして機能させるものとしてもよい。なお、この場合において、接着剤や潤滑油が防水防塵機能を有するものとしてもよい。
【００６２】
上記において、画像表示装置８０としては、種々のものを利用可能であり、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。
【００６３】
導光装置２０についても種々の態様が考えられ、光入射面等にホログラムを配置したものも想定され、この場合、ホログラムを配置した光入射側に導光防止構造ＰＳが設けられるものとなる。
【００６４】
また、上記実施形態では、導光装置２０が装着者の眼前の全体を覆うような構成となっているが、これに限らず、眼前の一部を覆い、覆わない部分も存在する小型の構成としてもよい。
【００６５】
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。
【００６６】
上記の説明では、第２面Ｓ１２のハーフミラー層を例えば金属反射膜や誘電体多層膜としたが、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。
【００６７】
上記の説明では、導光部材１０等が眼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、直列的ではなく並列的に平行配置された構造を有することになる。
【符号の説明】
【００６８】
１０…導光部材、１１…導光部分、１２…導光部分、２０…導光装置、２０ｐ…狭幅形状部、２７…コート層、３０…投射レンズ、３１−３３…光学素子、３９…鏡筒部、５０…光透過部材、７０…投射透視装置、８０…画像表示装置（映像素子）、１００…虚像表示装置、１００Ａ，１００Ｂ…表示装置、１０１ａ，１０１ｂ…光学部材、１０２…枠部、１０５ａ，１０５ｂ…像形成本体部、１０５ｄ…外装部材、Ａ１，Ａ２…矢印、ＡＸ…入射側光軸、ＣＮ…括れ部分、Ｄ１…領域、ＦＬ…漏れ光（迷光）、ＧＬ…映像光、ＨＬ…外界光、ＫＫ…領域、ＰＡ…映像、ＰＳ…導光防止構造、ＲＳ…光源、Ｓ１１−Ｓ１５…面、Ｓ５１−Ｓ５３…透過面、ＳＥ…各種センサー、ＳＰ…空間部分、ＴＰ…取付け部
【図１】
0006638383.tif 000002
【図２】
0006638383.tif 000003
【図３】
0006638383.tif 000004
【図４】
0006638383.tif 000005
【図５】
0006638383.tif 000006
【図６】
0006638383.tif 000007
【図７】
0006638383.tif 000008
【図８】
0006638383.tif 000009
【図９】
0006638383.tif 000010
【図１０】
0006638383.tif 000011