(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体内に配置され、画像光を形成する画像形成部と、
前記画像形成部に対して、前記画像形成部が画像光を射出する第一方向側に配置され、前記画像形成部が射出する前記画像光の光軸に対して傾斜し、前記画像光の一部を、前記第一方向に交差する第二方向側に位置する光学瞳位置に反射するハーフミラーと、
前記筐体の少なくとも前記第一方向側の部位を覆うカバーと、
前記カバーに設けられ、前記ハーフミラーの前記第一方向側に配置され、前記第一方向に対して傾斜した光透過性を有する被覆部と
を備え、
前記ハーフミラーの反射面と前記光軸との交点を第一交点とし、
前記被覆部における前記ハーフミラー側の面である被覆面と前記光軸との交点を第二交点とし、
前記第一方向における前記第一交点と前記第二交点との距離を第一距離とし、
前記被覆面が前記第一方向に対して傾斜する角度を第一角度とした場合に、
前記第一角度及び前記第一距離は、前記ハーフミラーを通過して前記被覆面において反射した前記画像光が、前記光学瞳位置とは異なる位置に到達する角度及び距離に設定されていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ
【請求項２】
Ｂ：前記第一距離
Ｃ：前記第二方向における前記第二交点と前記光学瞳位置との距離
Φｐ：光学瞳径
θｒ：前記被覆面に反射後の前記画像光の前記光軸の角度
とした場合に、
【数１】
0006418193.tif 000008
の関係にあることを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３】
前記画像光は、画角が最も外側になる外側最外角光線と、前記画角が最も内側になる内側最外角光線とを有し、
前記外側最外角光線と前記反射面の交点を第三交点とし、
前記外側最外角光線と前記被覆面との交点を第四交点とし、
前記内側最外角光線と前記反射面との交点を第五交点とし、
前記内側最外角光線と前記被覆面との交点を第六交点とした場合において、
δＢ：前記第一方向における前記第二交点と前記第四交点との距離
δＣ：前記第二方向における前記第二交点と前記第四交点との距離
δＢ´：前記第一方向における前記第二交点と前記第六交点との距離
δＣ´：前記第二方向における前記第二交点と前記第六交点との距離
θ：画角
とした場合に、
【数２】
0006418193.tif 000009
【数３】
0006418193.tif 000010
の関係であることを特徴とする請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項４】
前記ハーフミラーが前記光軸に対して傾斜する第二角度θｐは、
４５°≦θｐ＜９０°
であることを特徴とする請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項５】
前記被覆面と前記反射面とが平行であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項６】
使用者の頭部に装着可能な装着部と、
前記筐体を支持し、前記装着部に対して移動する支持部と
を備え、
前記光学瞳位置は、
前記第二方向及び前記第二方向の反対方向において、前記支持部の可動範囲内、かつ、前記筐体の前記第一方向の反対側の端部より前記第一方向側の位置であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の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、使用者の頭部に装着可能であり、使用者に画像を視認させることが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】
従来、使用者の頭部に装着可能であり、使用者に画像を視認させることが可能なヘッドマウントディスプレイが知られている。ヘッドマウントディスプレイにおいては、例えば、医療現場又は建設現場で用いる場合など、清潔性及び防塵防水のために、画像を表示する部分を、透明なカバーで覆う場合がある。例えば、特許文献１に記載の頭部装着型光学装置は、使用者に視覚可能な情報を供給する光学ユニットと、光学ユニットのほぼ全体を被覆可能なジャケットを備えている。ジャケットは、透明な窓部を有する。使用者は、窓部を介して供給される視覚可能な情報を、光学的ユニットから得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２３４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、画像を使用者の瞳に向けて反射するハーフミラーを備えたシースルー型のヘッドマウントディスプレイにおいて、ハーフミラーの周辺を透明部材で覆う場合、透明部材の屈折率に依存する表面反射が生じる場合がある。このため、ハーフミラーを透過した画像光が、透明部材に反射して、画像迷光として使用者に視認される場合がある。また、周辺環境からの環境光が、透明部材に反射して、環境迷光として使用者に視認される場合がある。このため、使用者の視認性が低下する場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、画像の視認性を向上させる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】
【０００６】
本発明に係るヘッドマウントディスプレイは、筐体と、前記筐体内に配置され、画像光を形成する画像形成部と、前記画像形成部に対して、前記画像形成部が画像光を射出する第一方向側に配置され、前記画像形成部が射出する前記画像光の光軸に対して傾斜し、前記画像光の一部を、前記第一方向に交差する第二方向側に位置する光学瞳位置に反射するハーフミラーと、前記筐体の少なくとも前記第一方向側の部位を覆うカバーと、前記カバーに設けられ、前記ハーフミラーの前記第一方向側に配置され、前記第一方向に対して傾斜した光透過性を有する被覆部とを備え、前記ハーフミラーの反射面と前記光軸との交点を第一交点とし、前記被覆部における前記ハーフミラー側の面である被覆面と前記光軸との交点を第二交点とし、前記第一方向における前記第一交点と前記第二交点との距離を第一距離とし、前記被覆面が前記第一方向に対して傾斜する角度を第一角度とした場合に、前記第一角度及び前記第一距離は、前記ハーフミラーを通過して前記被覆面において反射した前記画像光が、前記光学瞳位置とは異なる位置に到達する角度及び距離に設定されている。
【０００７】
この場合、第一角度及び第一距離が、被覆面において反射した画像光が光学瞳位置に到達するように設定されている場合に比べて、画像迷光及び環境迷光が、使用者に視認され難い。よって、画像の視認性が向上する。
【０００８】
前記ヘッドマウントディスプレイは、
Ｂ：前記第一距離
Ｃ：前記第二方向における前記第二交点と前記光学瞳位置との距離
Φｐ：光学瞳径
θｒ：前記被覆面に反射後の前記画像光の前記光軸の角度
とした場合に、
【数１】
0006418193.tif 000002
の関係にあってもよい。上記関係式を満たすように各パラメータを設定することで、環境迷光及び画像迷光が光学瞳位置に到達する可能性をさらに低減できる。よって、画像の視認性が向上する。
【０００９】
前記ヘッドマウントディスプレイにおいて、前記画像光は、画角が最も外側になる外側最外角光線と、前記画角が最も内側になる内側最外角光線とを有し、前記外側最外角光線と前記反射面の交点を第三交点とし、前記外側最外角光線と前記被覆面との交点を第四交点とし、前記内側最外角光線と前記反射面との交点を第五交点とし、前記内側最外角光線と前記被覆面との交点を第六交点とした場合において、
δＢ：前記第一方向における前記第二交点と前記第四交点との距離
δＣ：前記第二方向における前記第二交点と前記第四交点との距離
δＢ´：前記第一方向における前記第二交点と前記第六交点との距離
δＣ´：前記第二方向における前記第二交点と前記第六交点との距離
θ：画角
とした場合に、
【数２】
0006418193.tif 000003
【数３】
0006418193.tif 000004
の関係であってもよい。上記関係式を満たすように各パラメータを設定することで、環境迷光及び画像迷光が光学瞳位置に到達する可能性をより確実に低減できる。よって、画像の視認性を向上させることができる。
【００１０】
前記ヘッドマウントディスプレイにおいて、前記ハーフミラーが前記光軸に対して傾斜する第二角度θｐは、
４５°≦θｐ＜９０°
であってもよい。この場合、ハーフミラーが光軸に対して傾斜する第二角度θｐを４５°≦θｐ＜９０°の範囲に設定することで、環境迷光及び画像迷光が光学瞳位置に到達する可能性をより確実に低減できる。よって、画像の視認性をさらに向上させることができる。
【００１１】
前記ヘッドマウントディスプレイは、前記被覆面と前記反射面とが平行であってもよい。この場合、被覆面と反射面とが平行でない場合に比べて、外界の風景が歪んで視認される可能性を低減できる。
【００１２】
前記ヘッドマウントディスプレイは、使用者の頭部に装着可能な装着部と、前記筐体を支持し、前記装着部に対して移動する支持部とを備え、前記光学瞳位置は、前記第二方向及び前記第二方向の反対方向において、前記支持部の可動範囲内、かつ、前記筐体の前記第一方向の反対側の端部より前記第一方向側の位置である。この場合、ヘッドマウントディスプレイは、第二方向及び第二方向の反対方向において、支持部の可動範囲内に位置し、かつ、筐体の前記第一方向の反対側の端部より前記第一方向側に位置する光学瞳に、画像光を到達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】使用者の眼前に表示装置１１が近接する状態のＨＭＤ１の正面図である。
【図２】図１に示す表示装置１１にカバー８０が装着された状態のＨＭＤ１の正面図である。
【図３】表示装置１１の断面図である。
【図４】変形例に係るカバー８３を使用した表示装置１１の断面図である。
【図５】環境迷光が光学瞳８９に到達する例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具現化した実施形態について、図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態における、ヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display、以下、「ＨＭＤ」という。）１は、光学透過型シースルーＨＭＤである。使用者の眼前の景色の光である環境光は、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、画像ユニット７（図３参照、後述）に表示された画像の画像光２１を、使用者の片側の眼に向けて反射させる（図３参照）。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の表示装置１１には、カバー８０（図２参照）が着脱される。
【００１５】
ＨＭＤ１の詳細構造について説明する。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、表面側、及び、裏面側にそれぞれ対応する。ＨＭＤ１の上側、下側、後側、前側、左側、及び、右側は、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、後側、前側、右側、及び、左側に対応する。
【００１６】
図１に示すように、装着具８は、使用者の頭部に装着可能である。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、使用者の頭部に沿って装着可能な弧状である。より詳細には、装着具８は、第一部分８Ａ及び第二部分８Ｂ，８Ｃを有する。第一部分８Ａ及び第二部分８Ｂ，８Ｃは、それぞれ、湾曲した細長い板状部材である。第一部分８Ａは、左右方向に延び、且つ、前側に凸状に湾曲する。第二部分８Ｂは、第一部分８Ａの一方側（例えば、左側）の端部から延びる。第二部分８Ｃは、第一部分８Ａの他方側（例えば、右側）の端部から延びる。第二部分８Ｂ、８Ｃは、それぞれ、第一部分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、第一部分８Ａ、第二部分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、第一部分８Ａは使用者の額に沿って左右方向に延びる。
【００１７】
接続具９は、表示装置１１を支持する部材である。接続具９は、正面から見た状態で上下方向に延びる。より詳細には、接続具９は上下方向に対して下端部が前方に傾斜する向きに延びる。接続具９は右側に凸状にやや湾曲した棒状である。接続具９は、例えば、樹脂及び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の第一部分８Ａに連結される。接続具９と装着具８とは、第一ボールジョイント２によって互いに連結される。第一ボールジョイント２は、装着具８によって支持される。第一ボールジョイント２は、支軸として機能する第一ボールスタッド（図示略）を中心に回動可能である。このため、接続具９は、装着具８に対して右面視時計回り及び反時計回りに回動可能である。
【００１８】
接続具９の他端側（例えば、下側）に、後述する表示装置１１に連結される。接続具９は、装着具８から離隔した位置において、表示装置１１を支持する。接続具９と表示装置１１とは、第二ボールジョイント３によって互いに連結される。第二ボールジョイント３は、支軸として機能する第二ボールスタッド（図示略）を中心に回動可能である。このため、表示装置１１は、接続具９に対して回動可能である。接続具９は、両端部の第一ボールジョイント２及び第二ボールジョイント３によって、表示装置１１を移動させることができる。
【００１９】
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及び図２に示す状態で、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。図３に示す光学瞳８９の位置は、人の眼球が配置されると想定される位置を示す。
【００２０】
表示装置１１は、箱状の筐体１２を有する。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。筐体１２は、表示装置１１の外装を形成する。筐体１２の長手方向は、画像ユニット７から射出される画像の光軸９７と平行である。筐体１２の前部に、通信線２８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。
【００２１】
筐体１２は、前側の第一筐体１３と後側の第二筐体１４とを組み合わせることによって形成される。画像ユニット７は、筐体１２の右部に収容されている。
【００２２】
画像ユニット７は、通信線２８（図３参照）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２１を形成する。画像ユニット７は、左側に画像光２１を射出する。以下の説明においては、画像ユニット７が画像光２１を射出する左方向を第一方向という場合がある。なお、図３において、画像光２１は、レンズユニット６より左側の部分のみを斜線で示しているが、画像光２１は、画像ユニット７から射出されている。筐体１２に対する画像ユニット７の位置は固定されている。
【００２３】
画像ユニット７は、第一保持部材７４、液晶表示装置７８、及び、第二保持部材７３を有する。第一保持部材７４は、左右方向に延びる筒状である。
【００２４】
液晶表示装置７８は、光源（図示略）、導光部材７８Ｂ、及び、液晶表示素子７８Ｃを有する。液晶表示装置７８は、筒状の第一保持部材７４の内側に配置される。液晶表示素子７８Ｃは矩形状である。液晶表示素子７８Ｃの表示方式は、反射型である。液晶表示装置７８は、第一方向に画像を射出する。画像ユニット７によって表示される画像光２１の光軸９７は、第一方向である。なお、本実施形態においては、光軸９７は、液晶表示素子７Ｃの中心部から第一方向に延びる軸であるとする。
【００２５】
導光部材７８Ｂは、液晶表示素子７８Ｃの左面である表示面７８Ｄ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７８Ｃに固定される。導光部材７８Ｂ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７８Ｂ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。光源（図示略）は、導光部材７８Ｂの上面に接続される。液晶表示装置７８において、光源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７８Ｂによって液晶表示素子７８Ｃ側に反射され、液晶表示素子７８Ｃに入射する。入射された光は、液晶表示素子７８Ｃの表示面７８Ｄにおいて反射される。反射された光は、液晶表示素子７８Ｃの表示面７８Ｄに表示された画像の画像光２１に対応する。
【００２６】
第二保持部材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７８Ｃ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７８Ｃに接続される。制御基板７３Ｂに通信線２８が電気的に接続される。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７８Ｃ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画像ユニット７に表示させる。
【００２７】
レンズユニット６は、画像ユニット７に対して、第一方向側に配置される。レンズユニット６は、画像ユニット７から射出された画像光２１を導く。レンズユニット６は、保持部材６１、複数のレンズ（図示略）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が固定されている。複数のレンズは、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。レンズユニット６を通過する画像光２１は、複数のレンズによって集光される。このため、図３に示すレンズユニット６の第一方向側の画像光２１の前後方向の幅は、光路の下流側に向かうほど短くなる。
【００２８】
保持部材６１の左面には、左方に突出する凸部（図示略）が設けられている。凸部は、後述する調節機構４に係合する。レンズユニット６は、筐体１２によって前後方向に移動可能に保持される。保持部材６１の前部の少なくとも一部は、第一保持部材７４の後部の少なくとも一部の内側に嵌る。
【００２９】
筐体１２の前側には、操作部材４１が設けられている。操作部材４１は円盤状の部材である。操作部材４１の中心軸（図示略）は、後方向に延びる。操作部材４１は、中心軸を中心として回動可能である。調節機構４は、レンズユニット６の前側に配置される。操作部材４１の中心軸は、調節機構４の前面視中央部に接続されている。凸部は、調節機構４の右面視中央のやや外側に係合する。
【００３０】
調節機構４は、前面視円形状の部材である。調節機構４は、左右方向の軸を中心として、操作部材４１と一体となって回転可能である。操作部材４１と調節機構４が前面視時計回り又は反時計回りに回転されると、レンズユニット６が前後方向に移動し、レンズユニット６のレンズと、画像ユニット７との相対位置が変化する。これによって、使用者は、ピント調節を行うことができる。
【００３１】
筐体１２の左端部は、後斜め左方向に傾いている。筐体１２の左端部には、左右方向に開口する開口部５１が設けられている。ハーフミラー５６は、筐体１２の開口部５１の内側に支持される。ハーフミラー５６は、画像ユニット７及びレンズユニット６に対して第一方向側に配置されている。ハーフミラー５６は、画像ユニット７が射出する画像光２１の光軸９７に対して傾斜している。ハーフミラー５６は、後ろ斜め左方向に傾いている。ハーフミラー５６の前側は、筐体１２によって覆われない。
【００３２】
ハーフミラー５６の後面を、反射面５６Ａという。光軸９７の延びる方向と交差する後方向を第二方向という。ハーフミラー５６は、画像ユニット７から射出された画像光２１の一部（例えば、５０％）を、反射面５６Ａによって第二方向に位置する光学瞳８９に反射させることができる。以下の説明においては、画像光２１が反射面５６Ａに反射された画像光を画像光２１Ａという。使用者の眼は、画像光２１Ａに基づいて、画像を視認できる。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。なお、光学瞳８９の位置は、第二方向及び第二方向の反対方向である前方向において、接続具９の可動範囲内、かつ、筐体１２の第一方向の反対側の端部である右端部より、第一方向側の位置である。ＨＭＤ１は、当該位置にある光学瞳８９に画像光２１Ａを到達させることができる。また、光学瞳８９とハーフミラー５６との間の好適な距離は、約２〜５ｃｍ程度である。
【００３３】
図２に示すように、表示装置１１の周囲に、カバー８０を着脱可能である。カバー８０は、図示しない固定部によって表示装置１１に固定される。カバー８０は、表示装置１１の筐体１２の少なくとも第一方向側の部位を覆う。カバー８０によって表示装置１１が覆われるので、表示装置１１の清潔性又は防塵防水が向上する。本実施形態においては、一例として、カバー８０が、表示装置１１全体を覆うとする。カバー８０全体は、光透過性を有する。カバー８０は、例えば、透明な合成樹脂等によって形成される。
【００３４】
カバー８０は、左右方向に長い。図３においては、カバー８０の左部のみを図示している（後述する図４のカバー８３及び図５のカバー８６も同様）。カバー８０の左部の壁部を壁部８０１という。壁部８０１は、ハーフミラー５６の第一方向側に配置されている被覆部である。壁部８０１におけるハーフミラー５６側の面を被覆面８０Ａという。壁部８０１は、第一方向に対して傾斜している。壁部８０１は、後斜め左方方向に延びる。本実施形態においては、壁部８０１とハーフミラー５６は平行であり、被覆面８０Ａと反射面５６Ａとは平行である。壁部８０１の第一方向側の端部は、壁部８０２に接続されている。壁部８０２は、後方に延びる。壁部８０２の後端部は、壁部８０３に接続されている。壁部８０３は、右方向に延びる。
【００３５】
以下の説明においては、画像光２１Ａの光軸を光軸９７Ａという。画像光２１のうち、ハーフミラー５６を第一方向に透過した画像光を画像光２１Ｂという。画像光２１Ｂの光軸を光軸９７Ｂという。画像光２１Ｂのうち、被覆面８０Ａによって第二方向側に反射した画像光を画像光２１Ｃという。画像光２１Ｃは画像迷光である。画像光２１Ｃの光軸を光軸９７Ｃという。
【００３６】
ハーフミラー５６の反射面５６Ａと光軸９７との交点を第一交点３３１という。壁部８０１の被覆面８０Ａと光軸９７との交点を第二交点３３２という。第一方向における第一交点３３１と第二交点３３２との距離を第一距離Ｂとする。被覆面８０Ａが第一方向に対して傾斜する角度を第一角度θ１とする。第一角度θ１及び第一距離Ｂは、ハーフミラー５６を通過して被覆面８０Ａにおいて反射した画像光２１Ｃ（すなわち、画像迷光）が、光学瞳８９の位置とは異なる位置に到達する角度及び距離に設定されている。本実施形態においては、一例として、第一角度θ１及び第一距離Ｂは、ハーフミラー５６を通過して被覆面８０Ａにおいて反射した画像光２１Ｃが、光学瞳８９の位置より第一方向側に到達する角度及び距離に設定されている。
【００３７】
この場合、第一角度θ１及び第一距離Ｂが、被覆面８０Ａにおいて反射した画像光２１Ｃが光学瞳８９の位置に到達するように設定されている場合に比べて、画像迷光及び環境迷光が、使用者に視認され難い。よって、画像の視認性が向上する。
【００３８】
なお、仮に、図５に示すように、カバー８０とは異なるカバー８６が表示装置１１の周囲に設けられているとする。図５は従来例の一例とする。カバー８６において、ハーフミラー５６の第一方向側に位置する壁部８６１は、第一方向に直交する前後方向に延びている。この場合、外部の環境光の一部が、壁部８６１に反射し、光学瞳８９に到達する（矢印９９１参照）。この場合、環境迷光として視認されてしまう。本実施形態においては、第一角度θ１及び第一距離Ｂは、画像光２１Ｃが、光学瞳８９の位置より第一方向側に到達する角度及び距離に設定されており、結果として、環境迷光が、光学瞳８９に到達し難くなっている。また、図示しないが、従来例の壁部８６１（図５参照）を前端がやや右側に位置するように傾けた場合、ハーフミラー５６を透過して壁部８６１に反射した画像光が環境迷光として光学瞳８９に到達する可能性がある。しかし、本実施形態では、下記の数１を満たす条件に設定されているため、ハーフミラー５６を透過した後の画像光が画像迷光として光学瞳８９に到達する可能性をさらに低減できる。以下、数１について説明する。
【００３９】
本実施形態においては、以下の数１の関係を満たすように、各パラメータが設定されている。
【数１】
0006418193.tif 000005
Ｂ：第一距離
Ｃ：第二方向における第二交点３３２と光学瞳８９の位置との距離
Φｐ：光学瞳８９の径
θｒ：被覆面８０Ａに反射後の画像光２１Ｃの光軸９７Ｃの角度（図４参照）
なお、θｒは、光軸９７と、被覆面８０Ａにて反射した画像光の光軸９７Ｃとの角度である。このため、図３に示す例においては、θｒ＝９０°となる。
【００４０】
数１は、被覆面８０Ａに反射した反射光である画像光２１Ｃのうち、光軸９７Ｃに位置する光が、光学瞳８９の位置の外側（本実施形態においては、左側）に到達しないための条件式である。よって、数１を満たすように各パラメータが設定された場合、画像光２１Ｃが、より確実に光学瞳８９の位置の外側に到達する。よって、画像光２１のうち、被覆面８０Ａに反射した画像光２１Ｃ（すなわち、画像迷光）全体が、光学瞳８９の位置の外側に到達する可能性が高くなる。また、環境迷光も光学瞳８９の位置の外側に到達する可能性が高くなる。よって、上記数１を満たすように各パラメータを設定することで、環境迷光及び画像迷光が光学瞳位置に到達する可能性をさらに低減できる。よって、画像の視認性が向上する。
【００４１】
画像光２１のうち画角が最も外側になる光線を外側最外角光線２２という。言い換えると、外側最外角光線２２は、画像光２１のうち画角が光学瞳８９の位置に対して最も遠い前側に位置する光線である。また、画像光２１のうち画角が最も内側になる光線を内側最外角光線２３という。言い換えると、内側最外角光線２３は、画像光２１のうち画角が光学瞳８９の位置に対して最も近い後側に位置する光線である。また、外側最外角光線２２と反射面５６Ａとの交点を第三交点３３３という。外側最外角光線２２と被覆面８０Ａとの交点を第四交点３３４という。内側最外角光線２３と反射面５６Ａとの交点を第五交点３３５という。内側最外角光線２３と被覆面８０Ａとの交点を第六交点３３６という。
【００４２】
ここで、
δＢ：第一方向における第二交点３３２と第三交点３３３との距離
δＣ：第二方向における第二交点３３２と第四交点３３４との距離
δＢ´：第一方向における第二交点３３２と第五交点３３５との距離
δＣ´：第二方向における第二交点３３２と第六交点３３６との距離
θ：画角
とした場合に、各パラメータは以下の数２及び数３を満たすように設定される。なお、画角θは、レンズユニット６による画像光２１の屈折に応じて設定される。画角θは、第一方向と外側最外角光線２２との角度、又は、第一方向と内側最外角光線２３との角度である。
【数２】
0006418193.tif 000006
【数３】
0006418193.tif 000007
【００４３】
数２は、外側最外角光線２２が被覆面８０Ａに反射した光線２２Ｃが、光学瞳８９の位置の外側（本実施形態においては、左側）に到達するための式である。また、数３は、内側最外角光線２３が被覆面８０Ａに反射した光線２３Ｃが、光学瞳８９の位置の外側（本実施形態においては、左側）に到達するための式である。よって、数２及び数３の関係式を満たすように各パラメータが設定された場合、画像光２１のうち、被覆面８０Ａに反射した画像光２１Ｃ（すなわち、画像迷光）全体が、より確実に光学瞳８９の位置の外側に到達する。また、環境迷光も光学瞳８９の位置の外側に到達する可能性が高くなる。よって、上記数２及び数３の関係式を満たすように各パラメータを設定することで、環境迷光及び画像迷光が光学瞳８９の位置に到達する可能性をさらに低減できる。よって、画像の視認性が向上する。
【００４４】
以下、具体例について説明する。一例として、Ｂ＝５ｍｍ、Ｃ＝３ｍｍ、Φｐ＝５ｍｍであるとする。この場合において、θｒが９０度、４５度、５２度の場合、数１の左辺は、夫々以下のように計算される。
θｒ=９０度の場合  ５−２．５−３×０＝２．５
θｒ=４５度の場合  ５−２．５−３×１＝−０．５
θｒ=５２度の場合  ５−２．５−３×０．７８＝０．１６
よって、θｒ＝９０度及びθｒ＝５２度の場合、上記数１を満たし、θｒ＝４５度の場合、数１を満たさない。
【００４５】
また、δＢ＝１ｍｍ、δＣ＝１ｍｍであるとする。この場合において、θｒが９０度、４５度、５２度、７０度の場合、数２の左辺は、夫々以下のように計算される。
θｒ=９０度の場合  （５−１）−２．５−（３＋１）×０＝１．５
θｒ=４５度の場合  （５−１）−２．５−（３＋１）×１＝−２．５
θｒ=５２度の場合  （５−１）−２．５−（３＋１）×０．７８＝−１．６２
θｒ=７０度の場合  （５−１）−２．５−（３＋１）×０．３６＝０．０６
よって、θｒ＝９０度及びθｒ＝７０度の場合、数２を満たし、θｒ＝４５度及びθｒ＝５２度の場合、数２を満たさない。
【００４６】
また、δＢ´＝１ｍｍ、δＣ´＝１ｍｍであるとする。この場合において、θｒが９０度、４５度、２９度の場合、数３の左辺は、夫々以下のように計算される。
θｒ=９０度の場合  （５＋１）−２．５−（３−１）×０＝３．５
θｒ=４５度の場合  （５＋１）−２．５−（３−１）×１＝１．５
θｒ=２９度の場合  （５＋１）−２．５−（３−１）×１．８＝−０．１
よって、θｒ＝９０度及びθｒ＝４５度の場合、数３を満たし、θｒ＝２９度の場合、数３を満たさない。
【００４７】
上記具体例の場合、光学瞳８９の径を考慮すると、θｒ＞７９度の条件であれば、ゴースト光（画像迷光）が光学瞳８９に位置に到達せず、使用者に視認されない。
【００４８】
また、本実施形態においては、ハーフミラー５６が光軸９７に対して傾斜する第二角度θｐは、
４５°≦θｐ＜９０°
に設定される。図３及び図４（後述）に示す例では、第二角度θｐは、４５度に設定してある。第二角度θｐを、４５°≦θｐ＜９０°の範囲に設定することで、環境迷光及び画像迷光が光学瞳８９の位置に到達することをより確実に低減できる。よって、ＨＭＤ１は、画像の視認性をさらに向上させることができる。なお、角度θｒは、θｒ＝２（９０−θｐ）で表される。
【００４９】
また、本実施形態においては、前述したように、被覆面８０Ａと反射面５６Ａとが平行である。このため、被覆面８０Ａと反射面５６Ａとが平行でない場合に比べて、外界の風景が歪んで視認される可能性を低減できる。よって、外界の風景と画像の視認性が向上する。
【００５０】
本実施形態において、画像ユニット７は本発明の「画像形成部」の一例である。壁部８０１は本発明の「被覆部」の一例である。装着具８は本発明の「装着部」の一例である。接続具９は本発明の「支持部」の一例である。
【００５１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。第一角度θ１及び第一距離Ｂは、ハーフミラー５６を通過して被覆面８０Ａにおいて反射した画像光２１Ｃが、光学瞳８９の位置とは異なる位置に到達するように設定されていればよい。例えば、被覆面８０Ａと反射面５６Ａとが平行でなくてもよく、被覆面８０Ａと光軸９７との角度は限定されない。図４に示す変形例においては、カバー８０（図３参照）の変形例であるカバー８３が使用されている。図４に示す変形例においては、被覆面８０Ａと反射面５６Ａとが平行ではない。図３に示す例においては、第一角度θ１が４５°であり、図４示す例においては、第一角度θ１は５０°である。このため、画像迷光である画像光２１Ｃは、図３に示す例よりやや光学瞳８９の位置に近づく。しかし、光学瞳８９の位置よりも外側であるので、ユーザには視認されない。
【００５２】
また、ハーフミラー５６が光軸９７に対して傾斜する第二角度θｐが、４５°≦θｐ＜９０°以外の角度であってもよい。また、数２及び数３の関係式を満たさなくてもよい。また、数１の関係式を満たさなくてもよい。
【００５３】
また、ＨＭＤ１は、装着具８によって使用者の頭部に装着されていたが、これに限定されない。例えば、使用者の帽子に着脱可能な機構を有し、この機構によって使用者の頭部に装着されてもよい。
【００５４】
また、表示装置１１が操作部材４１及び調節機構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。
【符号の説明】
【００５５】
１    ＨＭＤ
７    画像ユニット
１１    表示装置
１２    筐体
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ    画像光
２２    外側最外角光線
２３    内側最外角光線
５６    ハーフミラー
５６Ａ    反射面
８０，８３，８６    カバー
８０Ａ    被覆面
８９    光学瞳
９７，９７Ａ，９７Ｂ，９７Ｃ    光軸
３３１    第一交点
３３２    第二交点
３３３    第三交点
３３４    第四交点
３３５    第五交点
３３６    第六交点
８０１    壁部
【図１】
0006418193.tif 000011
【図２】
0006418193.tif 000012
【図３】
0006418193.tif 000013
【図４】
0006418193.tif 000014
【図５】
0006418193.tif 000015