JP2020160424A - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】開放感を得ながら外光と表示光を適切に重畳することができるヘッドマウントディスプレイを提供する。【解決手段】本実施の形態にかかるヘッドマウントディスプレイ１００は、表示画像を形成するための表示光ＰＬ１１と、ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの前方からの外光ＰＬ２１とを合成するコンバイナ１２１Ｌと、コンバイナ１２１Ｌとユーザとの間に配置されたビームスプリッタ１２２Ｌであって、表示光ＰＬ１１をコンバイナ１２１Ｌに向けて反射するとともに、コンバイナ１２１Ｌで反射した表示光ＰＬ１２を透過するビームスプリッタ１２２Ｌと、複数の遮光部１３１１が備えられたルーバ１３１Ｌと、を備え、複数の遮光部１３１１はルーバ１３１Ｌの配置面に対して所定の傾斜角度を有して配置され、所定の傾斜角度は、ルーバ１３１Ｌに入射する外光のうち、ビームスプリッタ１２２Ｌに向かう外光ＰＬ３１を遮光する角度である。【選択図】図３

Description

本発明は、ヘッドマウントディスプレイに関する。

特許文献１には、下方視界を確保し開放感を高めたシースルー型のヘッドマウントディスプレイが開示されている。特許文献１の図５のヘッドマウントディスプレイは、液晶表示素子と、偏光ビームスプリッタと、凹面ハーフミラーと、１／４波長板と、偏光性の回折素子と、を備えている。偏光ビームスプリッタは、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する。偏光性の回折素子は、偏光ビームスプリッタによって反射される偏光方向の光を回折し、偏光ビームスプリッタによって透過される偏光方向の光を透過する。

また、特許文献１の図７では、平面ハーフミラーと、平面ハーフミラーの使用者に対向する側の面にルーバ手段とが設けられている。

特開平１１−９５１６０号公報

特許文献１の図５では、偏光性の回折素子を用いているため、回折光に波長依存性が生じてしまう。下方からの外光を不要光として排除する場合、特定の波長の光が、表示光と重畳されて視認されてしまうおそれがある。特許文献１の図７では、ルーバ手段が平面ハーフミラーの使用者に対向する側の面に取り付けられている。従って、凹面ハーフミラーからの光がルーバ手段で制限されてしまうおそれがある。具体的には、凹面ハーフミラーの光軸から傾いた方向に進む光が、ルーバ手段を透過できなくなってしまうことがある。よって、凹面ハーフミラーの光軸近傍の領域が、凹面ハーフミラーの端部近傍の領域よりも明るく見えてしまうという問題点がある。よって、引用文献１の構成では、外光と表示光とを適切に重畳することができないという問題点がある。

本開示は上記の点に鑑みなされたものであり、開放感を得ながら外光と表示光とを適切に重畳することができるヘッドマウントディスプレイを提供することを目的とする。

本実施形態にかかるヘッドマウントディスプレイは、表示画像を形成するための表示光と、ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの前方からの外光とを合成するコンバイナと、前記コンバイナと前記ユーザの眼との間に配置されたビームスプリッタであって、前記表示光を前記コンバイナに向けて反射するとともに、前記コンバイナで反射した前記表示光を透過するビームスプリッタと、前記コンバイナで反射して前記ユーザの眼に向かう表示光の光路よりも下側に配置されたルーバと、を備え、前記ルーバには複数の遮光部が備えられており、前記複数の遮光部は前記ルーバの配置面に対して所定の傾斜角度を有して配置され、前記所定の傾斜角度は、前記ルーバに入射する外光のうち、前記ビームスプリッタに向かう前記外光を遮光する角度である。

本開示によれば、開放感を得ながら外光と表示光とを適切に重畳することができるヘッドマウントディスプレイを提供することを目的とする。

本実施の形態にかかるヘッドマウントディスプレイの一部の構成を示す図である。 本実施の形態にかかるヘッドマウントディスプレイの機能ブロックを示す図である。 実施の形態１にかかるヘッドマウントディスプレイの光学系の構成を模式的に示す図である。 実施の形態２にかかるヘッドマウントディスプレイの光学系の構成を模式的に示す側面図である。 実施の形態３にかかるヘッドマウントディスプレイの光学系の構成を模式的に示す側面図である。 実施の形態４にかかるヘッドマウントディスプレイの光学系の構成を模式的に示す側面図である。 実施の形態４にかかるヘッドマウントディスプレイの光学系の構成を模式的に示す上面図である。 ルーバ部材を上から見た図である。 ルーバ１３１Ｌの構成を示す斜視図である。 装着位置のずれを説明するための模式図である。 ルーバ間隔を可変とする変形例を示す上面図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本開示が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。

実施の形態１．
本実施の形態にかかるヘッドマウントディスプレイ、及びその表示方法について、図を参照して説明する。図１はヘッドマウントディスプレイ１００の一部の構成を模式的に示す斜視図である。図２はヘッドマウントディスプレイ１００の一部の機能ブロックを示す図である。図１、図２では、主として、ヘッドマウントディスプレイ１００の画像表示に関する構成が示されている。図１では、ヘッドマウントディスプレイ１００の内部構成が示されており、実際には、図１に示す各構成要素がカバーなどで覆われていてもよい。

ヘッドマウントディスプレイ１００は、ゲーム用、エンターテインメント用、産業用、医療用、フライトシミュレータ用などの様々な用途に適用可能である。ヘッドマウントディスプレイ１００は、例えばＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）ヘッドマウントディスプレイやＭＲ（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）ヘッドマウントディスプレイである。

以下、説明の明確化のため、ＸＹＺ３次元直交座標系を用いて説明を行う。ユーザを基準として、前後方向（奥行方向）をＺ方向、左右方向（水平方向）をＸ方向、上下方向（鉛直方向）をＹ方向とする。前方向が＋Ｚ方向、後ろ方向が−Ｚ方向、右方向を＋Ｘ方向、左方向を−Ｘ方向、上方向を＋Ｙ方向、下方向を−Ｙ方向とする。

図示しないユーザが、ヘッドマウントディスプレイ１００を装着している。ヘッドマウントディスプレイ１００は、表示素子部１０１と、フレーム１０２と、左眼用光学系１０３Ｌと、右眼用光学系１０３Ｒと、制御部１０５を備えている。制御部１０５は、制御部１０５Ｌと制御部１０５Ｒとを備えている。

フレーム１０２はゴーグル形状や眼鏡形状を有しており、図示しないヘッドバンドなどによりユーザの頭部に装着される。フレーム１０２には、表示素子部１０１、左眼用光学系１０３Ｌ、右眼用光学系１０３Ｒ、制御部１０５Ｌ、制御部１０５Ｒが取り付けられている。なお、図１では、両眼式のヘッドマウントディスプレイ１００が図示されているが、眼鏡形状を有するヘッドマウントディスプレイや、単眼式のヘッドマウントディスプレイであってもよい。

表示素子部１０１は、左眼用表示素子１０１Ｌと右眼用表示素子１０１Ｒを備えている。左眼用表示素子１０１Ｌは、左眼用の表示画像を生成する。右眼用表示素子１０１Ｒは、右眼用の表示画像を生成する。左眼用表示素子１０１Ｌ、及び右眼用表示素子１０１Ｒはそれぞれ液晶モニタや有機ＥＬ（Electro-Luminescence）モニタなどのフラットパネルディスプレイを備えている。左眼用表示素子１０１Ｌ、及び右眼用表示素子１０１Ｒは曲面形状を有するディスプレイでもよい。左眼用表示素子１０１Ｌと右眼用表示素子１０１Ｒは、それぞれアレイ状に配置された複数の画素を備えている。ここでアレイ状の配置とは、２次元行列の配置だけでなく、ペンタイル配列などでもよい。左眼用表示素子１０１Ｌは右眼用表示素子１０１Ｒの左側（−Ｘ側）に配置されている。

表示素子部１０１の上方（＋Ｙ側）には、制御部１０５が設けられている。制御部１０５には、外部からの映像信号、制御信号、電源が供給されている。例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）などの有線接続、又はＷｉＦｉ（登録商標）やＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）等の無線接続によって、映像信号等が制御部１０５に入力される。ヘッドマウントディスプレイ１００は、映像信号を生成する映像生成部（図示せず）を備えていてもよく、制御部１０５には、映像生成部が生成した映像信号等が入力されてもよい。

制御部１０５Ｌ、制御部１０５ＲはＣＰＵ(Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ)、及びメモリなどのハードウェア資源を備えており、メモリに格納されたコンピュータプログラムにしたがって動作する。さらに、制御部１０５Ｌ、制御部１０５Ｒはそれぞれ、ディスプレイの駆動回路等を備えている。制御部１０５Ｌは、映像信号、制御信号等に基づいて、左眼用画像の表示信号を生成して、左眼用表示素子１０１Ｌに出力する。これにより、左眼用表示素子１０１Ｌは、左眼用画像を表示するための表示光を出力する。制御部１０５Ｒは、映像信号、制御信号等に基づいて、右眼用画像の表示信号を生成して、右眼用表示素子１０１Ｒに出力する。これにより、右眼用表示素子１０１Ｒは、右眼用の表示画像を表示するための表示光を出力する。つまり、制御部１０５は表示信号を表示素子部１０１に出力する。

なお、表示素子部１０１は、左眼用表示素子１０１Ｌと右眼用表示素子１０１Ｒを別々の表示素子とする構成に限らず、単一の表示素子とする構成としてもよい。単一の表示素子が、左眼用の表示画像と右眼用の表示画像とを生成してもよい。この場合、表示素子部１０１は、ディスプレイの表示領域の片側の一部を用いて、左眼用画像を生成し、反対側の一部を用いて、右眼用画像を生成する。

表示素子部１０１、制御部１０５等の一部又は全部は、フレーム１０２に固定されている構成に限らず、フレーム１０２に対して脱着可能に設けられていてもよい。例えば、スマートフォン又はタブレットコンピュータ等をフレーム１０２に対して取り付けることで、表示素子部１０１、制御部１０５等を実現してもよい。この場合、スマートフォン等にヘッドマウントディスプレイ用の表示画像を生成するアプリケーションプログラム（アプリ）を予めインストールしておけばよい。

左眼用光学系１０３Ｌは、左眼用表示素子１０１Ｌが出力した表示光を、左眼用画像としてユーザの左眼ＥＬに導く。右眼用光学系１０３Ｒは、右眼用表示素子１０１Ｒが出力した表示光を、右眼用画像としてユーザの右眼ＥＲに導く。左眼用光学系１０３Ｌは右眼用光学系１０３Ｒの左側（−Ｘ側）に配置されている。左眼用光学系１０３Ｌは、ユーザの左眼ＥＬの前方（＋Ｚ方向）に配置されている。右眼用光学系１０３Ｒは、ユーザの右眼ＥＲの前方（＋Ｚ方向）に配置されている。ユーザは、表示素子部１０１が生成した表示画像の虚像を正面前方（＋Ｚ方向）に視認することができる。

本実施の形態にかかるヘッドマウントディスプレイ１００は、半透過型のヘッドマウントディスプレイ１００である。従って、左眼用光学系１０３Ｌ、及び右眼用光学系１０３Ｒは、後述するコンバイナを備えている。半透過型のヘッドマウントディスプレイ１００では、表示素子部１０１からの表示光と、外光とが、左眼ＥＬ及び右眼ＥＲに入射する。よって、ユーザは、前方（＋Ｚ方向）の景色に表示画像が重畳した重畳画像を視認することができる。

以下、左眼用光学系１０３Ｌと右眼用光学系１０３Ｒ（以下、まとめて単に光学系と称する）の例について説明する。図３は、光学系を模式的に示す側面図である。なお、左眼用光学系１０３Ｌと右眼用光学系１０３Ｒとは同様の構成となっているため、図３においては、左眼用光学系１０３Ｌについてのみ説明を行う。

左眼用光学系１０３Ｌは、コンバイナ１２１Ｌと、ビームスプリッタ１２２Ｌと、下部窓１３０Ｌと、を備えている。コンバイナ１２１Ｌ、ビームスプリッタ１２２Ｌ、及び下部窓１３０Ｌは、図１で示したフレーム１０２に固定されている。

コンバイナ１２１Ｌは凹面鏡となっており、ビームスプリッタ１２２Ｌは平面鏡となっている。コンバイナ１２１Ｌ、及びビームスプリッタ１２２Ｌはハーフミラー等のビームスプリッタであり、入射光の一部を反射して、一部を透過する。コンバイナ１２１Ｌの反射の比率と透過の比率とが等しいとすると、コンバイナ１２１Ｌは、入射光のほぼ半分の光量を透過し、残りの半分を反射する。同様に、ビームスプリッタ１２２Ｌの反射の比率と透過の比率とが等しいとすると、ビームスプリッタ１２２Ｌは、入射光のほぼ半分の光量を透過し、残りの半分を反射する。コンバイナ１２１Ｌ及びビームスプリッタ１２２Ｌは、反射の比率を増やし透過の比率を減らしてもよいし、反射の比率を減らし透過の比率を増やしてもよい。

コンバイナ１２１Ｌ、及びビームスプリッタ１２２Ｌはユーザの左眼ＥＬの正面前方（＋Ｚ方向）に配置されている。また、コンバイナ１２１Ｌは、ビームスプリッタ１２２Ｌの前方（＋Ｚ方向）に配置されている。

ビームスプリッタ１２２Ｌの上方（＋Ｙ方向）には、左眼用表示素子１０１Ｌが配置されている。左眼用表示素子１０１Ｌは表示画像を形成するための表示光ＰＬ１１を出射する。つまり、左眼用表示素子１０１Ｌは、左眼ＥＬの前方斜め上に配置されている。

下部窓１３０Ｌは、ビームスプリッタ１２２Ｌの下方（−Ｙ方向）に配置されている。つまり、下部窓１３０Ｌは、左眼ＥＬの前方斜め下に配置されている。下部窓１３０Ｌは、前方斜め下の視界を得るために設けられている。ユーザが下部窓１３０Ｌを介して前方斜め下を視認することができる。ユーザは下部窓１３０Ｌの面積の大きさに応じた下方視界を得ることができる。下部窓１３０Ｌは、ＸＺ平面に平行に配置されている。もちろん、下部窓１３０Ｌを設置する角度は特に限定されるものではない。例えば下部窓１３０Ｌは、−Ｚ側が高くなり、かつ、＋Ｚ側が低くなる傾斜をつけて配置されてもよい。下部窓１３０Ｌは、コンバイナ１２１Ｌから左眼ＥＬまでの表示光の光路の外側に配置されている。

下部窓１３０Ｌは、ルーバ１３１Ｌを備えている。ルーバ１３１Ｌは、ビームスプリッタ１２２Ｌの下端よりも下側（−Ｙ側）に配置されている。さらに、ルーバ１３１Ｌは、コンバイナ１２１Ｌの下端よりも下側（−Ｙ側）に配置されている。ルーバ１３１Ｌはコンバイナ１２１Ｌで反射して左眼ＥＬに向かう表示光ＰＬ１２の光路よりも下側に配置されている。左眼ＥＬの上下方向（Ｙ方向）の位置は、コンバイナ１２１Ｌの上下方向（Ｙ方向）における中心と同じ位置とするのが好ましい。

ルーバ１３１Ｌは、シート状又は板状に形成されている。ルーバ１３１Ｌは、ＸＺ平面に平行に配置されている。ルーバ１３１Ｌが配置されているルーバ１３１Ｌの上端面を、ルーバの配置面とする。ルーバ１３１Ｌは、必ずしもＸＺ平面に平行に配置されていなくてもよい。例えばルーバ１３１Ｌは、−Ｚ側が高くなり、かつ、＋Ｚ側が低くなる傾斜をつけて配置されてもよい。

ルーバ１３１Ｌは、複数の遮光部１３１１を有している。遮光部１３１１は、長手方向と短手方向とを有する板状に形成され、長手方向はＸ方向と平行に配置されている。複数の遮光部１３１１は、前後方向（Ｚ方向）に所定の間隔を隔てて繰り返し配置されている。複数の遮光部１３１１は、一定の繰返し周期を持つ周期構造を構成している。遮光部１３１１は、前方斜め下に傾斜した衝立となっている。つまり遮光部１３１１は、ルーバの配置面に対して、傾斜角度を有して配置されている。前方斜め下からの左眼ＥＬに向かう外光ＰＬ４１がルーバ１３１Ｌを透過する。遮光部１３１１は光を吸収するように黒色の材料などから構成されている。ルーバ１３１Ｌは、光の進む方向に応じて、光を透過又は遮光する。

左眼用表示素子１０１Ｌからの表示光ＰＬ１１について説明する。左眼用表示素子１０１Ｌの表示面は、下方（−Ｙ方向）に面している。したがって、左眼用表示素子１０１Ｌからの表示光ＰＬ１１は、下方（−Ｙ方向）に出射される。左眼用表示素子１０１Ｌの下方（−Ｙ方向）には、ビームスプリッタ１２２Ｌが傾斜して配置されている。左眼用表示素子１０１Ｌからの表示光ＰＬ１１は、ビームスプリッタ１２２Ｌに入射する。ビームスプリッタ１２２Ｌは、表示光ＰＬ１１の一部を反射する。また、ビームスプリッタ１２２Ｌを透過した残りの表示光ＰＬ１１は、ルーバ１３１Ｌで吸収される。

ビームスプリッタ１２２Ｌで反射した表示光ＰＬ１１は、前方（＋Ｚ方向）に反射される。そして、表示光ＰＬ１１は、コンバイナ１２１Ｌに入射する。コンバイナ１２１Ｌは、後方（−Ｚ方向）に表示光ＰＬ１１の一部を反射する。コンバイナ１２１Ｌで反射された表示光ＰＬ１１を表示光ＰＬ１２とする。さらに、コンバイナ１２１Ｌは凹面鏡であり、表示光ＰＬ１２を左眼ＥＬに向けて集光するように、表示光ＰＬ１１を反射する。コンバイナ１２１Ｌで反射された表示光ＰＬ１２は、ビームスプリッタ１２２Ｌに入射する。ビームスプリッタ１２２Ｌは、表示光ＰＬ１２の一部を透過する。

ビームスプリッタ１２２Ｌを透過した表示光ＰＬ１２は、左眼ＥＬに入射する。このように、左眼用光学系１０３Ｌが、左眼用表示素子１０１Ｌからの表示光ＰＬ１１を、ユーザの左眼ＥＬに導く。光学系により、ユーザの前方（＋Ｚ方向）に虚像を表示させることができる。また、コンバイナ１２１Ｌとして凹面鏡を用いているため、表示画像が拡大して表示される。

次に、ユーザの前方（＋Ｚ方向）からの外光ＰＬ２１について説明する。外光ＰＬ２１の一部は、コンバイナ１２１Ｌを透過する。コンバイナ１２１Ｌを透過した外光ＰＬ２１は、ビームスプリッタ１２２Ｌに入射する。ビームスプリッタ１２２Ｌは、外光ＰＬ２１の一部を透過する。ビームスプリッタ１２２Ｌを透過した外光ＰＬ２１は、左眼ＥＬに入射する。

ヘッドマウントディスプレイ１００が半透過型であるため、コンバイナ１２１Ｌは、前方（＋Ｚ方向）からの外光ＰＬ２１と左眼用表示素子１０１Ｌからの表示光ＰＬ１１を合成する。ユーザの前方（＋Ｚ方向）にコンバイナ１２１Ｌを設けることで、ヘッドマウントディスプレイ１００を光学シースルー方式とすることができる。ユーザの前方（＋Ｚ方向）の景色に、表示画像が重畳される。つまり、ユーザは、表示画像が重畳された景色を視認することができる。

次に、ヘッドマウントディスプレイ１００の外部からルーバ１３１Ｌに入射する外光のうち、上方（＋Ｙ方向）に進む外光ＰＬ３１について説明する。外光ＰＬ３１は、ビームスプリッタ１２２Ｌの真下（−Ｙ側）からビームスプリッタ１２２Ｌに向かう光である。ここで、ビームスプリッタ１２２Ｌの真下（−Ｙ側）とは、ビームスプリッタ１２２Ｌから−Ｙ方向に延伸した位置である。

外光ＰＬ３１は、下部窓１３０Ｌに入射する。ルーバ１３１Ｌに入射した外光ＰＬ３１は、遮光部１３１１に入射して吸収される。つまり、遮光部１３１１は、ビームスプリッタ１２２Ｌの真下（−Ｙ側）からＹ方向と平行に入射する外光ＰＬ３１を遮光するような傾斜角度で配置されている。遮光部１３１１の傾斜角度は、例えばビームスプリッタ１２２Ｌと平行な角度で配置されている。また、遮光部１３１１の上端を−Ｙ方向に延伸した位置に、隣接する遮光部１３１１の下端が存在するように、遮光部１３１１の間隔を決定する。つまり−Ｙ側から下部窓１３０Ｌを見たときに、下部窓１３０Ｌが遮光部１３１１で透き間なく覆われるようにする。したがって、外光ＰＬ３１は、ルーバ１３１Ｌを透過することができない。

このように、ルーバ１３１Ｌは、ビームスプリッタ１２２Ｌの真下（−Ｙ側）からビームスプリッタ１２２Ｌに向かう外光ＰＬ３１を遮光する。外光ＰＬ３１がビームスプリッタ１２２Ｌで左眼ＥＬの方向に反射されることがない。これにより、ユーザの下方（−Ｙ側）からの外光ＰＬ３１が、表示光ＰＬ１２や外光ＰＬ２１と重なって視認されることを防ぐことができる。よって、視認性の低下及びコントラストの低下を防ぐことができる。

ヘッドマウントディスプレイ１００の外部からルーバ１３１Ｌに入射する外光のうち、前方斜め下から左眼ＥＬに向かう外光ＰＬ４１について説明する。外光ＰＬ４１は、コンバイナ１２１Ｌの下方（−Ｙ側）から左眼ＥＬに向かって斜め後方に進む光である。外光ＰＬ４１は、下部窓１３０Ｌに入射する。外光ＰＬ４１は、遮光部１３１１の傾斜角度と平行に近い方向に進むため、ルーバ１３１Ｌを透過する。

このように、ルーバ１３１Ｌは、コンバイナ１２１Ｌの下方（−Ｙ側）から左眼ＥＬに向かって斜め後方に進む外光ＰＬ４１を透過する。外光ＰＬ４１はルーバ１３１Ｌを透過して、左眼ＥＬに入射する。前方斜め下から左眼ＥＬに向かう外光ＰＬ４１が左眼ＥＬに入射する。ルーバ１３１Ｌを下部窓１３０Ｌとして用いることで、ユーザが前方斜め下の視界を得ることができる。

ルーバ１３１Ｌがビームスプリッタ１２２Ｌの真下（−Ｙ側）からの外光ＰＬ３１を遮光するとともに、前方斜め下から左眼ＥＬに向かう外光ＰＬ４１を透過する。本実施の形態の構成によれば、前方斜め下の視界を確保しながら、下方（−Ｙ方向）からの外光ＰＬ３１が表示光ＰＬ１２に重なるのを防ぐことができる。よって、コントラストの低下を抑制することができる。開放感を得ながら外光と表示光を適切に重畳することができる。ルーバ１３１Ｌは、ヘッドマウントディスプレイ１００の外部からルーバ１３１Ｌに入射する外光のうち、ユーザの左眼ＥＬ以外の部位に向かう外光については、遮光してもよいし、透過してもよい。ユーザの左眼ＥＬ以外の部位とは、例えば図示しない額や鼻などである。

ルーバ１３１Ｌは、樹脂材料等により形成されたシートであってもよい。ルーバ１３１Ｌは、フレキシブルなフィルム状であってもよく、リジッドな板状であってもよい。例えば、スマートフォンに用いられるのぞき見防止フィルムなどのように、ルーバ１３１Ｌは、微細加工により形成されたフィルムとすることが好ましい。これにより、ヘッドマウントディスプレイ１００の軽量化、及び小型化を図ることができる。なお、ルーバ１３１Ｌは、切削加工や成形等により形成されたルーバ構造を有する金属板等を、遮光部１３１１としてもよい。

ルーバ１３１Ｌは、遮光部１３１１の配置及び形状を変更することにより、視界を調整することができる。遮光部１３１１の配置は、ＺＹ平面視における傾斜角度、及び隣接する遮光部１３１１との間隔、などにより変更することができる。遮光部１３１１の形状は、遮光部１３１１短手方向の長さなどにより変更することができる。つまり、得たい視界の範囲に応じて、遮光部１３１１の短手方向の長さ、傾斜角度、及び間隔等を設計すればよい。例えば、Ｙ方向に対する遮光部１３１１の傾斜角度を調整することで、視界の位置及び広さを調整することができる。

ここで遮光部１３１１の傾斜角度とは、ＺＸ平面を、Ｘ軸を回転中心として回転させた角度とする。遮光部１３１１の傾斜角度の範囲は、ＺＸ平面から時計回りにＺＹ平面まで回転させた角度の間の角度である。つまり、遮光部１３１１の傾斜角度の範囲は、ＺＹ座標平面において、Ｚは負の値、Ｙは正の値をとる第２象限の領域である。得たい視界の範囲が下部窓１３０Ｌにおけるコンバイナ１２１Ｌに近い範囲（＋Ｚ側）である場合、遮光部１３１１の傾斜角度は左眼ＥＬからコンバイナ１２１Ｌの下端を結ぶ直線に近い角度とするとよい。得たい視界の範囲が下部窓１３０Ｌにおけるユーザに近い範囲（−Ｚ側）である場合、遮光部１３１１の傾斜角度はＺＹ平面に近い角度とするとよい。遮光部１３１１の傾斜角度をＹ方向に近い角度とする場合、外光ＰＬ３１がビームスプリッタ１２２Ｌに入射しないように、遮光部１３１１の短手方向の長さを大きくするか、又は前後方向（Ｚ方向）における遮光部１３１１の間隔を小さくすればよい。

図３は、光学系の一例を示すものであり、光学系は、図３の構成に限られるものではない。光学系は、表示素子部１０１からの表示光ＰＬ１１、ＰＲ１１と外光ＰＬ２１、ＰＲ２１とを、左眼ＥＬ及び右眼ＥＲに導くことができるものであればよい。例えば、ビームスプリッタ１２２Ｌとして、偏光状態に応じて光を透過又は反射する偏光ビームスプリッタを用いることができる。この場合、ビームスプリッタ１２２Ｌとコンバイナ１２１Ｌとの間に１／４波長板を配置してもよい。

実施の形態２．
本実施の形態のヘッドマウントディスプレイ１００について、図４を用いて説明する。本実施の形態では、実施の形態１の構成に減光フィルタ１３２Ｌ、及び減光フィルタ１３２Ｒが追加されている。減光フィルタ１３２Ｌ、及び減光フィルタ１３２Ｒ以外の構成は実施の形態１と同様であるため説明を省略する。なお、左眼用光学系１０３Ｌと右眼用光学系１０３Ｒとは同様の構成となっているため、図４においては、左眼用光学系１０３Ｌについてのみ説明を行う。

下部窓１３０Ｌは、減光フィルタ１３２Ｌ及びルーバ１３１Ｌを備えている。下部窓１３０Ｌは、減光フィルタ１３２Ｌ及びルーバ１３１Ｌの２層構造を有している。よって、前方斜め下からの外光ＰＬ４１は、減光フィルタ１３２Ｌを透過して、ルーバ１３１Ｌに入射する。そして、外光ＰＬ４１は、ルーバ１３１Ｌを透過して、左眼ＥＬに入射する。なお、図４では、減光フィルタ１３２Ｌがルーバ１３１Ｌの下方に設けられているが、減光フィルタ１３２Ｌ及びルーバ１３１Ｌの配置は上下逆であってもよい。つまり、ルーバ１３１Ｌが減光フィルタ１３２Ｌの下方（−Ｙ方向）に配置されてもよい。この場合、減光フィルタ１３２Ｌは、反射防止コーティングなどを施した吸収型減光フィルタであるとよい。

減光フィルタ１３２Ｌは、シート状に形成されており、ルーバ１３１Ｌに貼り付けられている。例えば、減光フィルタ１３２Ｌとしては、例えば、フレキシブルな減光フィルムを用いることができる。あるいは、減光フィルタ１３２Ｌをリジッドな板状にして、ルーバ１３１Ｌをフレキシブルなフィルム状としてもよい。減光フィルタ１３２Ｌとしては、例えば、ＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタを用いることができる。

なお、減光フィルタ１３２Ｌとルーバ１３１Ｌとを貼り付ける手法は特に限定されるものではない。例えば、減光フィルタ１３２Ｌ、ルーバ１３１Ｌの少なくとも一方を接着シートとしてもよく、減光フィルタ１３２Ｌ、ルーバ１３１Ｌとの間に透明な接着剤又は両面テープを設けてもよい。あるいは、ルーバ１３１Ｌと減光フィルタ１３２Ｌとは接着されていなくてもよい。例えば、ルーバ１３１Ｌと減光フィルタ１３２Ｌとが離間して配置されていてもよい。

減光フィルタ１３２Ｌは、前方（＋Ｚ方向）の景色の明るさと前方斜め下の景色の明るさを揃えるために設けられている。なお、前方の景色は、コンバイナ１２１Ｌ及びビームスプリッタ１２２Ｌを介して視認する景色であり、その明るさは外光ＰＬ２１に対する透過率に依存する。前方斜め下の景色は、下部窓１３０Ｌを介して視認する景色であり、その明るさは外光ＰＬ４１に対する透過率に依存する。

例えば、コンバイナ１２１Ｌとビームスプリッタ１２２Ｌとがそれぞれ透過率５０％のハーフミラーであるとする。外光ＰＬ２１は、コンバイナ１２１Ｌとビームスプリッタ１２２Ｌとを透過することで、光量が２５％に減衰する。

ルーバ１３１Ｌ単体での透過率が２５％よりも十分高い場合、実施の形態１の構成では、前方（＋Ｚ方向）の景色が、前方斜め下の景色に比べて暗くなってしまう。例えば、コンバイナ１２１Ｌと下部窓１３０Ｌとの境界部分での明るさの違いが顕著になる。そこで、本実施の形態では、前方（＋Ｚ方向）の景色の明るさと前方斜め下の景色の明るさを揃えるために、減光フィルタ１３２Ｌが設けられている。具体的には、下部窓１３０Ｌ全体の透過率が２５％となるように、減光フィルタ１３２Ｌの透過率を設定する。ルーバ１３１Ｌの透過率をＴｌ、減光フィルタ１３２Ｌの透過率をＴｆとする。下部窓１３０Ｌ全体の透過率をＴｗとすると、Ｔｗ＝Ｔｆ＊Ｔｌ＝２５％となる。

もちろん、各素子の透過率の値は上記の値に限定されるものではない。コンバイナ１２１Ｌの透過率をＴｃ、ビームスプリッタ１２２Ｌの透過率をＴｓとして一般化すると、Ｔｗ＝Ｔｃ＊Ｔｓ＝Ｔｌ＊Ｔｆとなるように設定する。つまり、Ｔｆ＝Ｔｃ＊Ｔｓ／Ｔｌとなる減光フィルタ１３２Ｌを用いればよい。これにより、前方（＋Ｚ方向）の景色と前方斜め下の景色との明るさを揃えることができる。もちろん、ＴｗがＴｃ及びＴｓの積と厳密に一致していなくてもよい。

さらに、ルーバ１３１Ｌの左眼ＥＬから見た透過率は、視野角依存性を持つ。つまり、左眼ＥＬとルーバ１３１Ｌの位置関係から、左眼ＥＬに入射する外光ＰＬ４１に対するルーバ１３１Ｌの透過率が空間的に不均一となる。例えば、ＺＹ平面視で見た場合に、ルーバ１３１ＬにおけるＺ位置に応じて、左眼ＥＬからルーバ１３１Ｌを結ぶ直線の角度が変化する。遮光部１３１１の配置及び形状が均一であるとすると、該直線と遮光部１３１１の傾斜角度が平行となっている箇所周辺で、左眼ＥＬから見た透過率が高くなる。

したがって、左眼ＥＬから見たルーバ１３１Ｌの透過率は、Ｚ位置に応じて変化する。このような場合、左眼ＥＬから見たルーバ１３１Ｌの透過率の空間分布を打ち消すように、減光フィルタ１３２Ｌが透過率の分布を有していることが好ましい。Ｚ位置に応じて、減光フィルタ１３２Ｌの透過率を設定することが好ましい。換言すると、左眼ＥＬから見たルーバ１３１Ｌの透過率が高いＺ位置では、減光フィルタ１３２Ｌの透過率を低くする。反対に、左眼ＥＬから見たルーバ１３１Ｌの透過率が低いＺ位置では、減光フィルタ１３２Ｌの透過率を高くする。このようにすることで、前方斜め下の景色の明るさを均一にすることができる。

実施の形態３．
実施の形態２で説明したように、遮光部１３１１の傾斜角度が一定であるとすると、左眼ＥＬから見たルーバ１３１Ｌの透過率は視野角依存性を持つ。そこで、本実施の形態では、ルーバ１３１Ｌに設けられた遮光部１３１１の配置及び形状の空間分布を不均一にしている。本実施の形態におけるルーバ１３１Ｌの構成について、図５を用いて説明する。なお、左眼用光学系１０３Ｌと右眼用光学系１０３Ｒとは同様の構成となっているため、図５においては、左眼用光学系１０３Ｌについてのみ説明を行う。

図５に示すように、ルーバ１３１Ｌは、遮光部１３１１ａ、遮光部１３１１ｂ、及び遮光部１３１１ｃを備えている。遮光部１３１１ａは遮光部１３１１ｂの後方（−Ｚ方向）にあり、遮光部１３１１ｃは遮光部１３１１ｂの前方（＋Ｚ方向）にある。さらに遮光部１３１１ａ、遮光部１３１１ｂ、及び遮光部１３１１ｃはそれぞれ傾斜角度が異なっている。

ＺＹ平面視における遮光部１３１１ａ、遮光部１３１１ｂ、及び遮光部１３１１ｃの傾斜角度について説明する。遮光部１３１１ａ、遮光部１３１１ｂ、及び遮光部１３１１ｃの傾斜角度は、左眼ＥＬからそれぞれの位置を結ぶ直線の傾斜角度に応じて設定されている。例えば、遮光部１３１１ａ、遮光部１３１１ｂ、及び遮光部１３１１ｃの中で、遮光部１３１１ａの傾斜角度がＹ方向と平行な方向に最も近くなっており、遮光部１３１１ｃがＺ方向と平行な方向に最も近くなっている。

ルーバ１３１Ｌにおける前後方向（Ｚ方向）の位置（Ｚ位置）に応じて、遮光部１３１１ａ〜１３１１ｃの傾斜角度が異なっている。ルーバ１３１Ｌにおける前方（＋Ｚ方向）ほど傾斜角度がＺ方向に近くなり、後方（−Ｚ方向）ほど傾斜角度がＹ方向に近くなる。このようにすることで、左眼ＥＬから見たルーバ１３１Ｌの透過率の空間分布をより均一にすることができる。また、遮光部１３１１ａ〜１３１１ｃの傾斜角度だけでなく、隣接する遮光部１３１１との間隔や短手方向の長さを徐々に変化させてもよい。例えば、実施の形態１では遮光部１３１１が等間隔に配置されていたが、本実施の形態では、遮光部１３１１の間隔が変化するように配置することも可能である。ルーバ１３１Ｌにおける前方（＋Ｚ方向）の遮光部１３１１ｃほど間隔を広くし、前方（＋Ｚ方向）の遮光部１３１１ａほど間隔を狭くしてもよい。

Ｚ位置に応じて、ルーバ１３１Ｌに設けられた遮光部１３１１の配置及び形状が異なるように、遮光部１３１１ａ〜１３１１ｃを配置する。つまり、左眼ＥＬとの位置関係に応じて、遮光部１３１１による配置及び形状の空間分布を不均一にする。このようにすることで、Ｚ位置に応じた透過率のばらつきを打ち消すことができ、左眼ＥＬから見た透過率の空間分布をより均一に近づけることができる。よって、下部窓１３０Ｌを介して視認される前方斜め下の視界の明るさを揃えることができる。

なお、図５では、ルーバ１３１Ｌが３種類の傾斜角度の遮光部１３１１ａ〜１３１１ｃを有しているが、ルーバ１３１Ｌが２種類以上の傾斜角度であればよい。もちろん、遮光部１３１１ａ〜１３１１ｃの傾斜角度をより細かく変えていくことで、左眼ＥＬから見た透過率の空間分布をより均一にすることができる。全ての遮光部１３１１の傾斜角度、隣接する遮光部１３１１との間隔、及び短手方向の長さが異なっていてもよい。つまり、すべての遮光部１３１１の配置及び形状が異なっていてもよい。なお、実施の形態３においても、実施の形態２で示した減光フィルタ１３２Ｌを設けてもよい。これにより、前方（＋Ｚ方向）と前方斜め下の景色の明るさを揃えるにすることができる。もちろん、ルーバ１３１Ｌ単体で、前方（＋Ｚ方向）と前方斜め下の景色の明るさを揃えてもよい。つまり、ルーバ１３１Ｌに設けられた遮光部１３１１の配置及び形状を最適化することで、明るさを揃えることができる。

実施の形態４．
本実施の形態にかかるヘッドマウントディスプレイ１００について、図６、図７を用いて説明する。図６は、ヘッドマウントディスプレイ１００の光学系を模式的に示す側面図である。図７は、ヘッドマウントディスプレイ１００の光学系を模式的に示す上面図である。実施の形態４では、実施の形態１の構成に対して、側部窓１４０Ｌ、１４０Ｒが追加されている。

側部窓１４０Ｌ、１４０Ｒ以外の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。側部窓１４０Ｌ、１４０Ｒはそれぞれ側部ルーバ１４１Ｌ、１４１Ｒを備えている。側部ルーバ１４１Ｌ、及び側部ルーバ１４１Ｒは、ルーバ１３１Ｌと同様に、遮光部が繰り返し配置された周期構造を有している。また、図７では、説明の明確化のため、左眼用表示素子１０１Ｌ、右眼用表示素子１０１Ｒを省略している。

側部ルーバ１４１Ｌは、ヘッドマウントディスプレイ１００の左側面のうち、ビームスプリッタ１２２Ｌと下部窓１３０Ｌとの間の空間の左側方（−Ｘ側）に配置されている。ヘッドマウントディスプレイ１００の左側面とは、ヘッドマウントディスプレイ１００における左側方（−Ｘ側）の端面のことである。つまり、側部ルーバ１４１Ｌは、ヘッドマウントディスプレイ１００の側面の一部を構成するように配置されている。具体的には、ビームスプリッタ１２２Ｌ及び下部窓１３０Ｌよりも左側（−Ｘ側）に、側部ルーバ１４１Ｌが配置されている。ＺＹ平面視において、側部ルーバ１４１Ｌは、ビームスプリッタ１２２Ｌの傾斜角度に応じた三角形状の窓になっている。もちろん、側部ルーバ１４１Ｌの形状は、三角形以外の形状であってもよい。

側部ルーバ１４１Ｌには、複数の遮光部１４１１が設けられている。遮光部１４１１は、外光ＰＬ５１がビームスプリッタ１２２Ｌ、及びビームスプリッタ１２２Ｒに入射しないように配置されている。遮光部１４１１は、遮光部１３１１と同様に傾斜して配置されている。ここで側部ルーバ１４１Ｌに設けられた遮光部１４１１の傾斜角度とは、ＺＹ平面を、Ｙ軸を回転中心として回転させた角度とする。遮光部１４１１の傾斜角度の範囲は、ＺＹ平面から反時計回りにＸＹ平面まで回転させた角度の間の角度である。つまり、遮光部１４１１の傾斜角度の範囲は、ＸＺ座標平面において、Ｘは負の値、Ｚは正の値をとる第２象限の領域である。遮光部１３１１と同様に、得たい視界の範囲に応じて遮光部１４１１の配置及び形状を変更すればよい。

側部ルーバ１４１Ｌは、左側（−Ｘ側）の側部窓１４０Ｌとして機能する。図７を参照して、側方からの外光ＰＬ５１、ＰＬ６１について説明する。側部ルーバ１４１Ｌはコンバイナ１２１Ｌの左側（−Ｘ側）からユーザの左眼ＥＬに向かって斜め後方に進む外光ＰＬ６１を透過する。よって、ユーザが、左斜め前方に視界を得ることができる。ユーザは側部ルーバ１４１Ｌを介して左斜め前方の景色を視認することができる。ユーザはコンバイナ１２１Ｌよりも左側（−Ｘ側）に視界を得ることがきる。

側部ルーバ１４１Ｌは、ビームスプリッタ１２２Ｌの左側（−Ｘ側）からビームスプリッタ１２２Ｌ又はビームスプリッタ１２２Ｒに向かって斜め前方に進む外光ＰＬ５１を遮光する。左斜め後方からの外光ＰＬ５１がビームスプリッタ１２２Ｌ又はビームスプリッタ１２２Ｒで反射されて左眼ＥＬに入射することを防ぐことができる。つまり、外光ＰＬ５１が表示光ＰＬ１２及び外光ＰＬ２１（図６、図７では不図示）と重なって視認されることを防ぐことができる。コントラストの低下を抑制することができ、表示品質の劣化を防ぐことができる。

側部ルーバ１４１Ｒは、ヘッドマウントディスプレイ１００の右側面のうち、ビームスプリッタ１２２Ｒと下部窓１３０Ｒとの間の空間の右側方（＋Ｘ側）に配置されている。ヘッドマウントディスプレイ１００の右側面とは、ヘッドマウントディスプレイ１００における右側方（＋Ｘ側）の端面のことである。つまり、側部ルーバ１４１Ｒは、ヘッドマウントディスプレイ１００の側面の一部を構成するように配置されている。具体的には、ビームスプリッタ１２２Ｒ及び下部窓１３０Ｒよりも右側（＋Ｘ側）に、側部ルーバ１４１Ｒが配置されている。ＺＹ平面視において、側部ルーバ１４１Ｒは、ビームスプリッタ１２２Ｒの傾斜角度に応じた三角形状の窓になっている。もちろん、側部ルーバ１４１Ｒの形状は、三角形以外の形状であってもよい。

側部ルーバ１４１Ｒには、複数の遮光部１４１１が設けられている。遮光部１４１１は、外光ＰＲ５１がビームスプリッタ１２２Ｌ、及びビームスプリッタ１２２Ｒに入射しないように配置されている。遮光部１４１１は、遮光部１３１１と同様に傾斜して配置されている。ここで側部ルーバ１４１Ｒに設けられた遮光部１４１１の傾斜角度とは、ＺＹ平面を、Ｙ軸を回転中心として回転させた角度とする。遮光部１４１１の傾斜角度の範囲は、ＺＹ平面から時計回りにＸＹ平面まで回転させた角度の間の角度である。つまり、遮光部１４１１の傾斜角度の範囲は、ＸＺ座標平面において、Ｘは正の値、Ｚは正の値をとる第１象限の領域である。遮光部１３１１と同様に、得たい視界の範囲に応じて遮光部１４１１の配置及び形状を変更すればよい。

側部ルーバ１４１Ｒは、右側（＋Ｘ側）の側部窓１４０Ｒとして機能する。側部ルーバ１４１Ｒは、コンバイナ１２１Ｒの右側（＋Ｘ側）から右眼ＥＲに向かって斜め後方に進む外光ＰＲ６１を透過する。よって、ユーザが、右斜め前方に視界を得ることができる。ユーザは側部ルーバ１４１Ｒを介して右斜め前方の景色を視認することができる。ユーザはコンバイナ１２１Ｒよりも右側（＋Ｘ方向）に視界を得ることがきる。

側部ルーバ１４１Ｒは、ビームスプリッタ１２２Ｒの右側（＋Ｘ側）からビームスプリッタ１２２Ｒ又はビームスプリッタ１２２Ｌに向かって斜め前方に進む外光ＰＲ５１を遮光する。右斜め後方からの外光ＰＲ５１がビームスプリッタ１２２Ｒ又はビームスプリッタ１２２Ｌで反射されて右眼ＥＲに入射することを防ぐことができる。つまり、外光ＰＲ５１が表示光ＰＲ１２及び外光ＰＲ２１（図６、図７では不図示）と重なって視認されることを防ぐことができる。コントラストの低下を抑制することができ、表示品質の劣化を防ぐことができる。

ヘッドマウントディスプレイ１００の側面の一部領域に側部ルーバ１４１Ｌ、１４１Ｒを配置することで、左右両側に広い視界を得ることができる。よって、外光と表示光とを適切に重畳させながら、さらに開放感を高めることができる。

なお、実施の形態４の構成と、実施の形態２及び実施の形態３の少なくとも一方の構成と組み合わせてもよい。例えば、側部窓１４０Ｌ、１４０Ｒは、側部ルーバ１４１Ｌ、１４１Ｒに貼り付けられた減光フィルタを有していてもよい。側部ルーバ１４１Ｌ、１４１Ｒに設けられた遮光部１４１１の配置及び形状が、前方（＋Ｚ方向）から後方（−Ｚ方向）に向かうにしたがって変化していてもよい。さらに、実施の形態２〜４を全て組み合わせてもよい。

図３〜図７は、光学系の一例を示すものであり、光学系は、図３〜図７の構成に限られるものではない。光学系は、表示素子部１０１からの表示光と外光とを、左眼ＥＬ及び右眼ＥＲに導くことができるものであればよい。例えば、コンバイナ１２１Ｌとして、平面鏡のハーフミラーを用いることができる。この場合、表示光を左眼ＥＬに集光するためのレンズ等をビームスプリッタ１２２Ｌと左眼用表示素子１０１Ｌとの間に配置すればよい。

実施の形態５．
本実施の形態では、ルーバ１３１Ｌ、１３１Ｒの遮光部１３１１の形状が異なっている点で実施の形態１〜４と異なっている。なお、遮光部１３１１の形状以外の基本的な構成は、実施の形態１〜４と同様であるため、適宜説明を省略する。

本実施の形態について、図８、図９を用いて説明する。図８は、ルーバ１３１Ｌ、１３１Ｒを有するルーバ部材１３００を上から見た図である。図９は、ルーバ部材１３００の一部分、具体的にはルーバ１３１Ｌを示す斜視図である。ルーバ部材１３００は一体的な樹脂成型品である。つまり、ルーバ１３１Ｌ、１３１Ｒが一体的なルーバ部材１３００で形成されている。ルーバ部材１３００がフレーム１０２（図８では不図示）の下側に取り付けられることで、下部窓１３０Ｌ、１３０Ｒとなる。ルーバ部材１３００は、例えば、３Ｄプリンタにより作製されている。なお、左右のルーバ１３１Ｌ、１３１Ｒは左右対称な構造となっている。

本実施の形態では上面視における左眼ＥＬの想定位置及び右眼ＥＲの想定位置を、図８に示す位置とする。例えば左眼ＥＬの想定位置と右眼ＥＲの想定位置との間隔は、瞳孔間距離の標準値とする。対称軸ＳＬは上面視において、左眼ＥＬの想定位置から左眼用表示画像の中心に向かう軸である。対称軸ＳＲは上面視において、右眼ＥＲの想定位置から右眼用表示画像の中心に向かう軸である。右眼用表示画像の中心、左眼用表示画像の中心とは、それぞれの表示画像の虚像の中心である。対称軸ＳＬ、ＳＲはＺ方向と平行となっていてもよい。対称軸ＳＬは表示光ＰＬ１２の光軸と一致してもよく、対称軸ＳＲは表示光ＰＲ１２の光軸と一致してもよい。

上記の実施の形態では、それぞれの遮光部１３１１が平行平板となっているのに対して、本実施の形態では、それぞれの遮光部１３１１が湾曲している。ルーバ１３１Ｌでは、遮光部１３１１は、対称軸ＳＬから左端（−Ｘ側の端）に向かうにつれて、遮光部１３１１が前側（＋Ｚ側）から後ろ側（−Ｚ側）に向かうように湾曲している。ルーバ１３１Ｒでは、対称軸ＳＲから右端（＋Ｘ側の端）に向かうにつれて、遮光部１３１１が前側（＋Ｚ側）から後ろ側（−Ｚ側）に向かうように湾曲している。つまり、遮光部１３１１は、左右方向（Ｘ方向）において対称軸ＳＬ、ＳＲに近くなるにつれて前側（＋Ｚ側）に向かい、左右方向（Ｘ方向）において対称軸ＳＬ、ＳＲから離れるにしたがって、後ろ側（−Ｚ側）に向かう。対称軸ＳＬ、ＳＲがそれぞれの遮光部１３１１の前端になっている。

さらに、上面視において、それぞれの遮光部１３１１が円弧状に湾曲している。ルーバ１３１Ｌの複数の遮光部１３１１は、同心円の円弧となっており、その円中心は対称軸ＳＬの延長線上にある。例えば、上面視において、複数の遮光部１３１１の円中心は、想定位置にある左眼ＥＬの眼球中心点（回旋点）とすることができる。ルーバ１３１Ｌの遮光部１３１１の円弧の中心は、左眼ＥＬの眼球に一致するように設計されていてもよい。ルーバ１３１Ｌに設けられた複数の遮光部１３１１は、それぞれ異なる曲率半径を持っている。前側（＋Ｚ側）にある遮光部１３１１ほど、曲率半径が大きくなる。後ろ側（−Ｚ側）にある遮光部１３１１ほど、曲率半径が小さくなる。このように、ルーバ１３１Ｌに設けられている複数の遮光部１３１１は、同心円の円弧状に形成されている。

同様に、ルーバ１３１Ｒの複数の遮光部１３１１は、同心円の円弧となっており、その円中心は対称軸ＳＲの延長線上にある。例えば、上面視において、複数の遮光部１３１１の円中心は、想定位置にある右眼ＥＬの眼球中心点（回旋点）とすることができる。ルーバ１３１Ｒの遮光部１３１１の円弧の中心は、右眼ＥＲの眼球に一致するように設計されていてもよい。ルーバ１３１Ｒに設けられた複数の遮光部１３１１は、それぞれ異なる曲率半径を持っている。前側（＋Ｚ側）にある遮光部１３１１ほど、曲率半径が大きくなる。後ろ側（−Ｚ側）にある遮光部１３１１ほど、曲率半径が小さくなる。このように、ルーバ１３１Ｒに設けられている複数の遮光部１３１１は、同心円の円弧状に形成されている。

ここまで、遮光部１３１１は円弧であるとした。しかし遮光部１３１１の形状は円弧に限られたものではなく、楕円の弧でもよいし、放物線状または双曲線状の曲線形状でもよい。遮光部１３１１が楕円の弧である場合には、楕円の長軸と短軸との交点は上面視において対称軸ＳＬ，ＳＲの延長線上に位置する。上面視において対称軸ＳＬ、ＳＲを遮光部１３１１の楕円の短軸と一致させてもよい。上面視において遮光部１３１１の楕円の長軸と短軸との交点は、想定位置にある左眼ＥＬ、右眼ＥＲの眼球中心点（回旋点）としてもよい。遮光部１３１１が放物線状の曲線形状である場合には、上面視において対称軸ＳＬ、ＳＲが遮光部１３１１の放物線の軸となる。遮光部１３１１が双曲線状の曲線形状である場合には、上面視において対称軸ＳＬ、ＳＲが遮光部１３１１の双曲線の焦点と頂点とを結んだ直線となる。つまり遮光部１３１１は上面視において、対称軸ＳＬ、ＳＲを中心として左右均等に湾曲していればよい。

このようにすることで、それぞれの遮光部１３１１を前方斜め下から左眼ＥＬに向かう外光ＰＬ４１、及び前方斜め下から右眼ＥＲに向かう外光ＰＲ４１に沿った角度で配置させることができる。例えば、遮光部１３１１が湾曲していない場合、それぞれの遮光部１３１１において、左右方向における位置に応じて、眼球の想定位置からの距離が異なる。遮光部１３１１を眼球の想定位置を中心とする円弧状に形成することで、左右方向の任意の位置において、外光ＰＬ４１、ＰＲ４１と遮光部１３１１の傾斜角度とが平行に近くなる。ユーザが、隣接する遮光部１３１１の間から前方斜め下を視認することができる。これにより、左前方斜め下、及び右前方斜め下の視界をより広くすることができる。

左眼ＥＬ及び右眼ＥＲの瞳孔間距離、眼球の大きさ、及び眼球中心点についてはユーザ毎に差がある。そのためユーザによっては想定位置とは異なる位置に左眼ＥＬ及びＥＲが位置する場合がある。そのような場合でも、遮光部１３１１を楕円の弧または双曲線状の曲線形状にすることで、より多くのユーザが隣接する遮光部１３１１の間から前方斜め下を視認することができる。

このように、光学設計により規定された左右の眼球の想定位置に、遮光部１３１１の円中心を配置すればよい。Ｚ方向におけるそれぞれの遮光部１３１１間の間隔は、例えば、１ｃｍ〜数ｃｍ程度であり、それぞれの遮光部１３１１の厚さは、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度とすることができる。上記の説明では、ルーバ１３１Ｌ、及びルーバ１３１Ｒが一体的なルーバ部材１３００で形成されていたが、別々の成型品により形成しても良い。

図８、図９には支柱１３２０が示されている。支柱１３２０はそれぞれの遮光部１３１１を支持して形成されている。左眼用の支柱１３２０は、対称軸ＳＬよりも−Ｘ側に、Ｚ軸に対して平行に形成されている。左眼用の支柱１３２０の形状はこれに限られるものでなく、例えば左眼ＥＬの想定位置から斜め左前（−Ｘ方向及び＋Ｚ方向）に向かう方向に形成されてもよい。右眼用の支柱１３２０は、対称軸ＳＲよりも＋Ｘ側に、Ｚ軸に対して平行に形成されている。右眼用の支柱１３２０の形状はこれに限られるものでなく、例えば右眼ＥＲの想定位置から斜め右前（＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向）に向かう方向に形成されてもよい。

さらに、上記の構成により、ヘッドマウントディスプレイ１００を正しく装着するように、ユーザを促すことが可能となる。例えば、ユーザがヘッドマウントディスプレイ１００を正しい位置に装着していない場合、円弧の中心が、眼球の想定位置からずれる。眼球の想定位置に円弧の中心が一致しないと、ルーバ１３１Ｌ、１３１Ｒを透過すべき前方斜め下からの外光ＰＬ４１、ＰＲ４１が遮光部１３１１で遮光されてしまう。装着位置や装着角度（以下、装着位置等とする）が正しくない場合、ユーザがルーバ１３１Ｌ、１３１Ｒから前方斜め下を視認することができなくなってしまう。ユーザはルーバ１３１Ｌ、１３１Ｒを介して前方斜め下を視認することができるように、ヘッドマウントディスプレイ１００の装着位置等を調整する。

眼球が想定位置に配置されるように、ユーザがヘッドマウントディスプレイ１００を装着する。このため、ユーザがヘッドマウントディスプレイ１００を正しい装着位置かつ正しい装着角度で装着することが可能となる。前方斜め下に十分な視界が確保できていない場合に、ユーザはヘッドマウントディスプレイ１００の装着位置等を調整する。ユーザがヘッドマウントディスプレイ１００を正しく装着した場合、外光ＰＬ２１、ＰＲ２１と表示光ＰＬ１２，ＰＲ１２とを適切に重畳することができ、ユーザが虚像を理想的な状態で視認することができる。

遮光部１３１１の傾斜角度、隣接する遮光部１３１１との間隔、及び短手方向の長さ（Ｙ方向サイズ）は、光学設計により規定することができる。例えば、眼球の想定位置からそれぞれの遮光部１３１１までの相対的な位置関係等により、遮光部１３１１の傾斜角度、間隔、Ｙ方向サイズを規定することができる。さらに、本実施の形態では、３Ｄプリンタによりルーバ部材１３００を作製している。このため、遮光部１３１１毎に、傾斜角度、間隔、及びＹ方向サイズを異ならせることが可能となる。それぞれの遮光部１３１１の傾斜角度、間隔、Ｙ方向サイズを最適化することができる。

さらに、遮光部１３１１の傾斜角度、間隔、及びＹ方向サイズの少なくとも一つを調整することで、装着位置等のずれに対して、マージンを持たせることが可能となる。例えば、ある程度の装着位置、又は角度が許容される場合、つまり、装着位置等がある程度ずれていたとしても、表示に対する影響が少ない場合がある。このような場合、装着位置等の許容量に応じて、遮光部１３１１の傾斜角度、間隔、及びＹ方向サイズを設計してもよい。

例えば、図１０は、眼球位置が上下方向（Ｙ方向）にずれた場合を示している。許容される上限位置にある左眼を左眼ＥＬ−Ｕとし、下限位置にある左眼を左眼ＥＬ−Ｄとする。図１０に示すルーバ１３１Ｌは左眼ＥＬ−Ｕ、及び左眼ＥＬ−Ｄのいずれの場合でも、斜め前方下の視界を確保することができる。許容量が大きいほど、遮光部１３１１の間隔を広く、Ｙ方向サイズを小さくする。換言すると、許容量が小さく、厳密な装着位置等が要求される場合、遮光部１３１１の間隔を狭く、Ｙ方向サイズを大きくする。このようにすることで、ユーザは、装着位置等の調整を容易に行うことができる。前方の景色の適切な位置に表示画像を重畳させることができる。

変形例
実施の形態５の変形例について説明する。変形例では、ユーザの瞳孔間距離ＰＤに応じて、ルーバ１３１Ｌとルーバ１３１Ｒの間隔を調整可能となっている。図１１は、ルーバ１３１Ｌとルーバ１３１Ｒとの間隔を可変とする構成を模式的に示す上面図である。

ルーバ１３１Ｌ、１３１Ｒはガイド機構１３０１を介して、フレーム１０２（図１１では不図示）に取り付けられている。ガイド機構１３０１は、左右方向（Ｘ方向）に沿って設けられている。ガイド機構１３０１は、ルーバ１３１Ｌとルーバ１３１Ｒの左右方向（Ｘ方向）に移動可能に保持している。ルーバ１３１Ｌとルーバ１３１Ｒはガイド機構１３０１に沿って左右方向（Ｘ方向）に移動する。

左眼用のルーバ１３１Ｌと右眼用のルーバ１３１Ｒとは別々の樹脂成型品で形成されている。したがって、ユーザは、ルーバ１３１Ｌとルーバ１３１Ｒとを独立して左右方向にスライド移動させることができる。ユーザの瞳孔間距離ＰＤに応じて、ルーバ１３１Ｌ及びルーバ１３１Ｒを適切な位置に調整することができる。つまり、瞳孔間距離ＰＤが広いユーザは、ルーバ１３１Ｌを左方向（−Ｘ方向）に、ルーバ１３１Ｒを右方向（＋Ｘ方向）に移動させる。これにより、ルーバ１３１Ｌとルーバ１３１Ｒとを遠ざけることができる。反対に、瞳孔間距離ＰＤが狭いユーザは、ルーバ１３１Ｌを右方向（＋Ｘ方向）に、ルーバ１３１Ｒを左方向（−Ｘ方向）に移動させる。これにより、ルーバ１３１Ｌとルーバ１３１Ｒとを近づけることができる。ユーザの瞳孔間距離ＰＤに適したルーバ間隔とすることができる。

ユーザは、上記のように前方斜め下の視界を確認しながら、ルーバ間隔を調整することができる。つまり、ルーバ間隔が適切でない場合、斜め下からの外光ＰＬ４１、ＰＲ４１が遮光部１３１１で遮光される。ユーザがルーバ１３１Ｌ、１３１Ｒを介して前方斜め下を視認することができない。ユーザがルーバ１３１Ｌ、１３１Ｒを介して前方斜め下を適切に視認することができるように、ルーバ１３１Ｌ、１３１Ｒの位置を左右に調整すればよい。これにより、瞳孔間距離ＰＤが異なる様々なユーザに対しても、正しい装着状態に装着するように促すことができる。

なお、実施の形態５の構成は、他の実施の形態と組み合わせることができる。例えば、実施の形態４に示す側部ルーバ１４１Ｌ、１４１Ｒの遮光部１４１１を円弧状に形成してもよい。また、実施の形態２に示した減光フィルタ１３２Ｌ，１３２Ｒを実施の形態５の構成に追加してもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。上記の実施の形態の２つ以上を適宜組み合わせることも可能である。

ＥＬ 左眼
ＥＲ 右眼
１００ ヘッドマウントディスプレイ
１０１ 表示素子部
１０１Ｌ 左眼用表示素子
１０１Ｒ 右眼用表示素子
１０２ フレーム
１０３Ｌ、 左眼用光学系
１０３Ｒ 右眼用光学系
１２１Ｌ、１２１Ｒ コンバイナ
１２２Ｌ、１２２Ｒ ビームスプリッタ
１３０Ｌ、１３０Ｒ 下部窓
１３１Ｌ、１３１Ｒ ルーバ
１３２Ｌ、１３２Ｒ 減光フィルタ
１３１１、１４１１ 遮光部
１４０Ｌ、１４０Ｒ 側部窓
１４１Ｌ、１４１Ｒ 側部ルーバ
ＰＬ１１、ＰＬ１２、ＰＲ１１、ＰＲ１２ 表示光
ＰＬ２１、ＰＲ２１ 外光
ＰＬ３１、ＰＲ３１ 外光
ＰＬ４１、ＰＲ４１ 外光
ＰＬ５１、ＰＲ５１ 外光
ＰＬ６１、ＰＲ６１ 外光
１３００ ルーバ部材
１３０１ ガイド機構
１３２０ 支柱

Claims (8)

1. 表示画像を形成するための表示光と、ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの前方からの外光とを合成するコンバイナと、
   前記コンバイナと前記ユーザの眼との間に配置されたビームスプリッタであって、前記表示光を前記コンバイナに向けて反射するとともに、前記コンバイナで反射した前記表示光を透過するビームスプリッタと、
   前記コンバイナで反射して前記ユーザの眼に向かう表示光の光路よりも下側に配置されたルーバと、を備え、
   前記ルーバには複数の遮光部が備えられており、
   前記複数の遮光部は前記ルーバの配置面に対して所定の傾斜角度を有して配置され、
   前記所定の傾斜角度は、前記ルーバに入射する外光のうち、前記ビームスプリッタに向かう前記外光を遮光する角度であるヘッドマウントディスプレイ。
2. 前記ユーザから見て前後方向の位置に応じて、前記複数の遮光部の配置が異なっている請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
3. 前記ユーザから見て前後方向の位置に応じて、前記複数の遮光部の形状が異なっている請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
4. 前記ルーバに貼り付けられた減光フィルタをさらに備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
5. ヘッドマウントディスプレイの側面の一部を構成するよう配置された側部ルーバをさらに備え、
   前記側部ルーバは、前記ビームスプリッタの側方から前記ビームスプリッタに向かって斜め前方に進む外光を遮光するとともに、前記コンバイナの側方からユーザの眼に向かって斜め後方に進む外光を透過する請求項１〜４のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
6. 上面視において、前記複数の遮光部のそれぞれが、湾曲している請求項１〜５のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
7. 前記ルーバがユーザの左眼及び右眼に対してそれぞれ設けられており、
   上面視において、前記複数の遮光部は、対称軸を中心として左右均等に湾曲しており、前記対称軸は前記ユーザの眼の想定位置から前記表示画像の中心に向かう軸である請求項６に記載のヘッドマウントディスプレイ。
8. 左眼用の前記ルーバと右眼用の前記ルーバとの間隔が可変である請求項６、又は７に記載のヘッドマウントディスプレイ。