JP5018758B2 - ヘッドマウントディスプレイ、ハーフミラー、及びハーフミラーの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ヘッドマウントディスプレイ、ハーフミラー、及びハーフミラーの製造方法に関するものである。

従来、ハーフミラーを備え、外界の明るさによらず、画像の観察が容易で目の疲労を招きにくい映像表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の映像表示装置によると、映像表示装置のハーフミラーは、レンズを介して液晶表示素子からの映像光を反射し、使用者の眼に導く。また、ハーフミラーは、液晶シャッターを介して外界からの外界光を透過することで、外界の像に重ねて映像を映す。同時に、映像表示装置は、外界光の輝度を検出し、液晶シャッターで透過率を調整する。これにより、映像光と外界光との輝度の差を小さくすることができるため、外界が明るいときも暗いときも映像の観察が容易になり、使用者の眼の疲労も防止できる。
特開２００６−１５４４３７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の映像表示装置のハーフミラーにおいて、外界光が透過する透過率は一定であるため、ハーフミラーの境界部分が目立ってしまう。そして、使用者にハーフミラーの存在がわかってしまうという問題点があった。すなわち、外界を見るときに、人間の眼が明暗部分の境界に注意が向きやすく、視界の中の境界部分が目立ち、絶えずハーフミラーを意識してしまうという違和感が強かった。

そこで、本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、使用者にハーフミラーの存在を感じさせないヘッドマウントディスプレイ、ハーフミラー、及びハーフミラーの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のヘッドマウントディスプレイは、使用者の頭部に装着する頭部装着部と、前記使用者の眼に表示画像の映像光を光学的に導いて視認させる画像表示部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記画像表示部は、映像光の一部を反射して使用者の眼に導くと共に外界からの外光の一部を透過し、外界像を視認可能とする半透過型光路変換手段を有し、前記半透過型光路変換手段は、透明性を有する板状の透明部材と、前記透明部材の面上に設けられた前記表示画像の映像光の一部を反射する反射領域を有する反射部材と、前記反射部材の周りに設けられた透過光量調整部とから構成され、前記透過光量調整部は、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、前記映像光の入射側に対して反対側から入射する外界からの外光の透過光量が多くなるように形成されていることを特徴とする。

また、請求項２に係る発明のヘッドマウントディスプレイは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記透過光量調整部は、前記反射部材自身の外周部を加工して形成されていることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明のヘッドマウントディスプレイは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記透過光量調整部は、前記反射部材の外周の外側に設けられた別部材であることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明のヘッドマウントディスプレイは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記透過光量調整部は、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、厚みが薄くなるように形成されていることを特徴とする。

また、請求項５に係る発明のヘッドマウントディスプレイは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記反射部材は、前記外光の入射する側に設けられ、前記透過光量調整部を有し、前記透過光量を減少させる板状の板状フィルタと、前記板状フィルタと前記透明部材との間、あるいは前記透明部材に対し前記板状フィルタとは反対側に設けられ、前記映像光を反射する反射膜とから構成され、前記透過光量調整部は、前記板状フィルタの外周部に設けられ、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、前記板状フィルタの厚みが薄くなるように形成されていることを特徴とする。

また、請求項６に係る発明のハーフミラーは、使用者の頭部に装着する頭部装着部を有するヘッドマウントディスプレイで使用され、映像光の一部を反射して前記使用者の眼に導くと共に外界からの外光の一部を透過し、外界像を視認可能とするハーフミラーであって、透明性を有する板状の透明部材と、前記透明部材の面上に設けられた表示画像の映像光の一部を反射する反射領域を有する反射部材と、前記反射部材の周りに設けられた透過光量調整部とから構成され、前記透過光量調整部は、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、前記映像光の入射側に対して反対側から入射する外界からの外光の透過光量が多くなるように形成されていることを特徴とする。

また、請求項７に係る発明のハーフミラーは、請求項６に記載の発明の構成に加え、前記透過光量調整部は、前記反射部材自身の外周部を加工して形成されていることを特徴とする。

また、請求項８に係る発明のハーフミラーは、請求項６に記載の発明の構成に加え、前記透過光量調整部は、前記反射部材の外周の外側に設けられた別部材であることを特徴とする。

また、請求項９に係る発明のハーフミラーは、請求項６乃至８のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記透過光量調整部は、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、厚みが薄くなるように形成されていることを特徴とする。

また、請求項１０に係る発明のハーフミラーは、請求項６乃至８のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記反射部材は、前記外光の入射する側に設けられ、前記透過光量調整部を有し、前記透過光量を減少させる板状の板状フィルタと、前記板状フィルタと前記透明部材との間、あるいは前記透明部材に対し前記板状フィルタとは反対側に設けられ、前記映像光を反射する反射膜とから構成され、前記透過光量調整部は、前記板状フィルタの外周部に設けられ、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、前記板状フィルタの厚みが薄くなるように形成されていることを特徴とする。

また、請求項１１に係る発明のハーフミラーの製造方法は、透明性を有する板状の透明部材と、前記透明部材の面上に設けられた表示画像の映像光の一部を反射する反射領域を有する反射部材と、前記反射部材の周りに設けられた透過光量調整部とから構成されたハーフミラーを製造するハーフミラーの製造方法であって、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、前記映像光の入射側に対して反対側から入射する外界からの外光の透過光量を多くするために、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、厚みが薄くなるように前記透過光量調整部を形成させる透過光量調整部形成工程を備えている。

また、請求項１２に係る発明のハーフミラーの製造方法は、請求項１１に係る発明の構成に加え、前記透過光量調整部形成工程は、前記透明部材の上面に金属原子を蒸着させることで、反射膜を形成させる第一反射膜形成工程と、前記第一反射膜形成工程により形成された前記反射膜の上面に、前記反射膜の外周より小さい開口部を有するシャドウマスクを前記反射膜の上面に載置させる載置工程と、前記シャドウマスクの前記開口部を介して、前記金属原子を前記反射膜の上面に蒸着させ、前記反射膜を壇状に積層させることにより前記透過光量調整部を形成させる反射膜積層工程とを備えている。

また、請求項１３に係る発明のハーフミラーの製造方法は、請求項１１に係る発明の構成に加え、前記透過光量調整部形成工程は、複数のノズルから金属粒子を含有する液体を射出可能なノズルヘッドを、前記透明部材の上方で移動し、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、前記ノズルからの前記金属粒子を含有する液体の射出量を少なくすることで、前記透過光量調整部を備えた反射膜を形成させる第二反射膜形成工程を備えている。

また、請求項１４に係る発明のハーフミラーの製造方法は、請求項１１に係る発明の構成に加え、前記反射部材は、前記外光の入射する側に設けられ、前記透過光量調整部を有し、前記透過光量を減少させる板状の板状フィルタと、前記板状フィルタと前記透明部材との間、あるいは前記透明部材に対し前記板状フィルタとは反対側に設けられ、前記映像光を反射する反射膜とから構成され、前記透過光量調整部形成工程は、前記透明部材の上面に前記反射膜を付着させる反射膜付着工程と、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、前記板状フィルタの厚みが薄くなるように、前記板状フィルタを研磨する研磨工程と、前記反射膜の上面に前記板状フィルタを付着させる板状フィルタ付着工程とを備えている。

請求項１に係る発明のヘッドマウントディスプレイでは、反射部材の反射領域の外周から、透明部材の外周方向に向かうに従って、外界からの外光の透過光量が多くなるように透過光量調整部が形成されている。これにより、反射領域の境界が目立たなくなり、ヘッドマウントディスプレイを装着した使用者は、ヘッドマウントディスプレイに設けられた半透過型光路変換手段の存在を感じにくくなる。その結果、反射領域の外周から透明部材の外周方向に向かうに従って、使用者は、違和感なく徐々に外界の映像を見ることができる。

請求項２に係る発明のヘッドマウントディスプレイでは、請求項１に記載の発明の効果に加え、半透過型光路変換手段の透過光量調整部は、反射部材自身の外周部を加工して形成される。これにより、反射領域の外側の境界付近においても、外界からの外光の透過光量を徐々に変化するように調整することが可能となる。

請求項３に係る発明のヘッドマウントディスプレイでは、請求項１に記載の発明の効果に加え、半透過型光路変換手段の透過光量調整部は、反射部材の外周の外側に設けられた別部材で構成されている。これにより、加工しやすく、外界から透過する外光の量の調整が容易となる材質を有する部材を選択することができる。

請求項４に係る発明のヘッドマウントディスプレイでは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果に加え、反射部材の反射領域の外周から、透明部材の外周方向に向かうに従って、厚みが薄くなるように透過光量調整部が形成されている。これにより、反射領域の境界が目立たなくなり、ヘッドマウントディスプレイを装着した使用者は、ヘッドマウントディスプレイに設けられた半透過型光路変換手段の存在を感じにくくなる。その結果、反射領域の外周から透明部材の外周方向に向かうに従って、使用者は、違和感なく徐々に外界の映像を見ることができる。

請求項５に係る発明のヘッドマウントディスプレイでは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果に加え、外光の入射する側に板状の板状フィルタを備えている。板状フィルタには、透過調整部を有している。また、板状フィルタと透明部材との間、あるいは透明部材に対し板状フィルタとは反対側にもうけられた反射膜により、映像光を反射する。反射部材の反射領域の外周から、透明部材の外周方向に向かうに従って、厚みが薄くなるように透過光量調整部が形成されているため、反射領域の境界が目立たなくなる。これにより、ヘッドマウントディスプレイを装着した使用者は、ヘッドマウントディスプレイに設けられた半透過型光路変換手段の存在を感じにくくなる。その結果、反射領域の外周から透明部材の外周方向に向かうに従って、使用者は、違和感なく徐々に外界の映像を見ることができる。

請求項６に係る発明のハーフミラーでは、反射部材の反射領域の外周から、透明部材の外周方向に向かうに従って、外界からの外光の透過光量が多くなるように透過光量調整部が形成されている。これにより、反射領域の境界が目立たなくなり、ハーフミラーが設けられたヘッドマウントディスプレイを装着した使用者は、ヘッドマウントディスプレイに設けられたハーフミラーの存在を感じる感じにくくなる。その結果、反射領域の外周から透明部材の外周方向に向かうに従って、使用者は、違和感なく徐々に外界の映像を見ることができる。

請求項７に係る発明のハーフミラーでは、請求項６に記載の発明の効果に加え、透過光量調整部は反射部材自身の外周部を加工して形成される。これにより、反射領域の外側の境界付近においても、外界からの外光の透過光量を徐々に変化するように調整することができる。

請求項８に係る発明のハーフミラーでは、請求項６に記載の発明の効果に加え、透過光量調整部は反射部材の外周の外側に設けられた別部材で構成されている。これにより、加工しやすく、外界から透過する外光の量の調整が容易となる材質を有する部材を選択することができる。

請求項９に係る発明のハーフミラーでは、請求項６乃至８のいずれかに記載の発明の効果に加え、反射部材の反射領域の外周から、透明部材の外周方向に向かうに従って、厚みが薄くなるように透過光量調整部が形成されている。これにより、反射領域の境界が目立たなくなり、ハーフミラーを備えたヘッドマウントディスプレイを装着した使用者は、ハーフミラーの存在を感じ感じにくくなる。その結果、反射領域の外周から透明部材の外周方向に向かうに従って、使用者は、違和感なく徐々に外界の映像を見ることができる。

請求項１０に係る発明のハーフミラーでは、請求項６乃至８のいずれかに記載の発明の効果に加え、外光の入射する側に板状の板状フィルタを備えている。板状フィルタには、透過調整部を有している。また、板状フィルタと透明部材との間、あるいは透明部材に対し板状フィルタとは反対側にもうけられた反射膜により、映像光を反射する。反射部材の反射領域の外周から、透明部材の外周方向に向かうに従って、厚みが薄くなるように透過光量調整部が形成されているため、反射領域の境界が目立たなくなる。これにより、ハーフミラーを備えたヘッドマウントディスプレイを装着した使用者は、ヘッドマウントディスプレイに設けられたハーフミラーの存在を感じにくくなる。その結果、反射領域の外周から透明部材の外周方向に向かうに従って、使用者は、違和感なく徐々に外界の映像を見ることができる。

請求項１１に係る発明のハーフミラーの製造方法では、透過光量調整部形成工程にて、反射領域の外周から透明部材の外周方向に向かうに従って、厚みが薄くなるような透過光量調整部を形成させる。これにより、反射領域の外周から透明部材の外周方向に向かうに従って、外界からの外光の透過光量が多くなるハーフミラーを製造することができる。よって、外光が入射する側と対向する側から、製造されたハーフミラーを見た場合、反射領域の境界が目立たなくなる。その結果、ハーフミラーを使用する使用者は、反射領域の外周から透明部材の外周方向に向かうに従って、ハーフミラーを使用する使用者は、違和感なく徐々に外界の映像を見ることができる。

請求項１２に係る発明のハーフミラーの製造方法では、請求項１１に記載の発明の効果に加え、透過光量調整部形成工程において、透明部材の上面に金属原子により反射膜を形成させる第一反射膜形成工程と、開口部を有するシャドウマスクを反射膜の上面に載置させる載置させる載置工程と、シャドウマスクを介して反射膜を壇状に積層させることにより透過光量調整部を形成させる反射膜積層工程とを備えている。これにより、反射領域の外周から透明部材の外周方向に向かうに従って、外界からの外光の透過光量が多くなるハーフミラーを製造することができる。よって、外光が入射する側と対向する側から、製造されたハーフミラーを見た場合、反射領域の境界が目立たなくなる。その結果、反射領域の外周から透明部材の外周方向に向かうに従って、ハーフミラーを使用する使用者は、違和感なく徐々に外界の映像を見ることができる。

請求項１３に係る発明のハーフミラーの製造方法では、請求項１１に記載の発明の効果に加え、透過光量調整部形成工程において、反射領域の外周から透明部材の外周方向に向かうに従って、金属粒子を含有する液体を射出可能な複数のノズルを備えたノズルヘッドからの金属粒子を含有する液体の射出量を少なくすることで、透過光量調整部を形成させる第二反射膜形成工程を備えている。これにより、反射領域の外周から透明部材の外周方向に向かうに従って、外界からの外光の透過光量が多くなるハーフミラーを製造することができる。よって、外光が入射する側と対向する側から、製造されたハーフミラーを見た場合、反射領域の境界が目立たなくなる。その結果、反射領域の外周から透明部材の外周方向に向かうに従って、ハーフミラーを使用する使用者は、違和感なく徐々に外界の映像を見ることができる。

請求項１４に係る発明のハーフミラーの製造方法では、請求項１１に記載の発明の効果に加え、透過光量調整部形成工程において、透明部材の上面に反射膜を付着させる反射膜付着工程と、反射領域の外周から透明部材の外周方向に向かうに従って、板状フィルタの厚みが薄くなるように、板状フィルタを研磨する研磨工程と、反射膜の上面に板状フィルタを付着させる板状フィルタ付着工程とを備えている。これにより、反射領域の外周から透明部材の外周方向に向かうに従って、外界からの外光の透過光量が多くなるハーフミラーを製造することができる。よって、外光が入射する側と対向する側から、製造されたハーフミラーを見た場合、反射領域の境界が目立たなくなる。その結果、反射領域の外周から透明部材の外周方向に向かうに従って、ハーフミラーを使用する使用者は、違和感なく徐々に外界の映像を見ることができる。

以下、本発明のヘッドマウントディスプレイ２００の一実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、これらの図面は、本発明が採用しうる技術的特徴を説明するために用いられるものであり、記載されている装置の構成、各種処理の製造フローなどは、特に特定的な記載がない限り、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。

なお、本実施形態では、ヘッドマウントディスプレイとして、画像信号に応じた光束を２次元方向に走査し、その走査された光を眼に導き網膜上に表示画像を形成する網膜走査型ディスプレイを例に挙げて説明するが、これに限定しない。例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｅｎｃｅ）ディスプレイ等、他の画像表示装置を備え、利用者が頭部に装着して画像を鑑賞するヘッドマウントディスプレイであってもよい。

はじめに、図１を参照し、ヘッドマウントディスプレイ２００の概略構成について説明する。図１は、ヘッドマウントディスプレイ２００の外観構成を示した図である。

図１に示すように、ヘッドマウントディスプレイ２００は、画像信号に応じて変調されたレーザ光（以下「映像光４」という。）を走査させて出射させ、使用者３の少なくとも一方の眼の網膜に画像を直接投影する。これにより、使用者３に画像を視認させる。ヘッドマウントディスプレイ２００は、画像信号に応じて映像光４を出射する出射装置１００と、その出射装置１００から出射された映像光４を導くと共に、その映像光４を使用者３の眼に向かって反射させるハーフミラー１５０と、出射装置１００及びハーフミラー１５０を支持し、頭部に装着するための頭部装着部２１０とを少なくとも備えている。

出射装置１００は、映像光４をハーフミラー１５０に対し出射する。ハーフミラー１５０は、出射装置１００に対して固定的な位置にあり、その出射装置１００から出射された映像光４を使用者３の眼に向かって反射させる。ハーフミラー１５０は、透明性を有する透明部材１５１と、映像光４を反射させる反射部材１５４から構成されている。ハーフミラー１５０では、映像光４が入射する側（使用者３の眼側）に透明部材１５１が設けられ、外界の外光５が入射する側（外側）に反射部材１５４が設けられている。そして、使用者３の側から入射された映像光４を使用者３の眼に入射させると共に、外界からの外光５を使用者３の眼に入射させる。これにより、実際の視界はもちろん、出射装置１００から出射された映像光４に基づく画像が視認可能となる。なお、このハーフミラー１５０の形状等についての詳細は後述する。

図２を参照し、ヘッドマウントディスプレイ２００の電気的構成について説明する。図２は、ヘッドマウントディスプレイ２００の電気的構成を示す模式図である。

図２に示すように、ヘッドマウントディスプレイ２００は、使用者３に画像を視認させる表示部４０、各種操作やデータの入力を行うための入力部４１、画像情報等の送受信を行う通信部４３、ヘッドマウントディスプレイ２００で使用する機能の各種設定値等を記憶するフラッシュメモリ４９、表示部４０に表示する画像（グラフィック）やテキストなどのイメージデータが記憶されるビデオＲＡＭ４４、表示部４０に表示するテキストのフォントデータが記憶されるフォントＲＯＭ４５、ヘッドマウントディスプレイ２００全体を制御する制御部４６、及び電源部４７を備えている。

表示部４０は、使用者３に視認させるための映像の情報（以下「映像情報」という。）を制御部４６より受信し、使用者３の網膜に直接投影させるために必要な各信号に変換する為の映像信号処理部７０、レーザ光を出力するレーザ群７２（青色出力レーザ（Ｂレーザ）７２１、緑色出力レーザ（Ｇレーザ）７２２、赤色出力レーザ（Ｒレーザ）７２３）、及び、レーザ群７２よりレーザ光を出力させるための制御を行うレーザドライバ群７１を備えている。そして、映像信号処理部７０の制御により、所望のレーザ光を所望のタイミングで出力させることが可能なように、映像信号処理部７０はレーザドライバ群７１と電気的に接続されている。またレーザドライバ群７１は、Ｂレーザ７２１、Ｇレーザ７２２、及びＲレーザ７２３と其々電気的に接続されている。また、映像信号処理部７０が制御部４６より映像信号を受信することが可能なように、映像信号処理部７０と制御部４６とはバスを介して電気的に接続されている。

また表示部４０は、レーザより出力されたレーザ光を垂直方向に反射させることによって走査を行う垂直走査ミラー８１２及び垂直走査ミラー８１２の駆動制御を行う垂直走査制御回路８１１、レーザより出力されたレーザ光を水平方向に反射させることによって走査を行う水平走査ミラー７９２及び水平走査ミラー７９２の駆動制御を行う水平走査制御回路７９１を備えている。そして、映像信号処理部７０の制御により、所望の方向にレーザ光を反射させることが可能なように、映像信号処理部７０と垂直走査制御回路８１１及び水平走査制御回路７９１とは其々電気的に接続されている。また、垂直走査制御回路８１１は垂直走査ミラー８１２と電気的に接続されている。また、水平走査制御回路７９１は水平走査ミラー７９２と電気的に接続されている。

入力部４１は、各種機能キーなどからなる操作ボタン群５０、操作ボタン群５０のキーが操作されたことを検出し、制御部４６に通知する入力制御回路５１を備えている。そして、操作ボタン群５０のキーに入力された情報を制御部４６（後述）にて認識することが可能なように、操作ボタン群５０は入力制御回路５１と電気的に接続されている。また入力制御回路５１は制御部４６と電気的に接続されている。

通信部４３は、無線電波を使用し、画像信号等の受信を行う通信モジュール５７と、この通信モジュール５７を制御する通信制御回路５８とを備えている。そして、制御部４６にて画像信号を取得することが可能なように、制御部４６と通信制御回路５８とはバスを介して電気的に接続されている。また、通信モジュール５７は通信制御回路５８と電気的に接続されている。

なお、通信モジュール５７の通信方式としては特に限定されず、従来周知の無線通信方式が使用可能である。例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）規格、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ，１１ｇ，１１ｎなど）規格、ＷｉｒｅｌｅｓｓＵＳＢ規格などに準拠した無線通信方式が使用可能である。また、赤外線を利用したＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）規格に準拠した無線通信方式も使用可能である。

電源部４７は、ヘッドマウントディスプレイ２００を駆動させるための電源となる充電式の電池５９、及び、電池５９の電力をヘッドマウントディスプレイ２００に供給すると共に、充電用アダプタ（図示せず）から供給される電力を電池５９へ供給して電池５９の充電を行う充電制御回路６０を備えている。

フラッシュメモリ４９、ビデオＲＡＭ４４、及びフォントＲＯＭ４５は、制御部４６より各記憶領域に記憶された情報を参照することが可能なように、それぞれがバスを介して制御部４６と電気的に接続されている。

制御部４６は、ヘッドマウントディスプレイ２００全体を制御する機能を有しており、例えば、所望の情報を表示部４０に表示させたり、使用者３による入力部４１の操作に応じて所定の動作を行ったりする。

制御部４６は、ＣＰＵ６１、各種プログラムを格納したＲＯＭ６２、各種データが一時的に記憶されるＲＡＭ４８などから構成されている。制御部４６では、ＣＰＵ６１がＲＯＭ６２に格納された各種プログラムを読み出すことにより、各処理が実行される。ＲＡＭ４８は、ＣＰＵ６１が各処理を実行する場合に必要な各種フラグやデータの記憶領域を提供する。

表示部４０にて映像光４が形成される過程の概要について、図３を参照して詳説する。図３は、表示部４０において映像光４が形成される過程を説明した模式図である。表示部４０は、図３に示すように、光源ユニット部６５、コリメート光学系７７、水平走査系７９、第一リレー光学系８０、垂直走査系８１、第二リレー光学系８２を備えている。光源ユニット部６５は、映像信号処理部７０、レーザドライバ群７１、レーザ群７２、コリメート光学系７３、ダイクロイックミラー群７４、及び結合光学系７５を備えている。水平走査系７９は、水平走査制御回路７９１及び水平走査ミラー７９２を備えている。垂直走査系８１は、垂直走査制御回路８１１及び垂直走査ミラー８１２を備えている。

光源ユニット部６５の構成について図２、及び図３を参照して詳説する。映像信号処理部７０は、既述のように、制御部４６と電気的に接続されている。そして、制御部４６を介して所望の情報を網膜に投影させるためにビデオＲＡＭ４４に展開された映像情報が入力される。映像信号処理部７０には、輝度信号６６（Ｂ輝度信号６６１、Ｇ輝度信号６６２、Ｒ輝度信号６６３）、垂直同期信号６７及び水平同期信号６８が其々入力される。映像信号処理部７０では、入力された映像情報を網膜に投影させるための要素となる各信号（輝度信号、垂直同期信号、水平同期信号）が生成される。生成された各信号は、輝度信号６６、水平同期信号６８、及び垂直同期信号６７に対して画素毎に出力される。

輝度信号６６（Ｂ輝度信号６６１、Ｇ輝度信号６６２、Ｒ輝度信号６６３）は、レーザドライバ群７１（Ｂレーザドライバ７１１、Ｇレーザドライバ７１２、Ｒレーザドライバ７１３）に其々入力される。水平同期信号６８は、水平走査系７９の水平走査制御回路７９１に入力される。垂直同期信号６７は、垂直走査系８１の垂直走査制御回路８１１に入力される。

レーザドライバ群７１は、レーザ群７２（Ｂレーザ７２１、Ｇレーザ７２２、Ｒレーザ７２３）に其々電気的に接続されている。レーザドライバ群７１は、輝度信号６６（Ｂ輝度信号６６１、Ｇ輝度信号６６２、Ｒ輝度信号６６３）を介して伝達された各信号の各輝度信号に基づいて、強度変調されたレーザ光をレーザ群７２より出射させるために、レーザ群７２を駆動する。

光源ユニット部６５には、レーザドライバ群７１の制御に基づきレーザ群７２より出射された３色（青色、緑色、赤色）のレーザ光を平行光にコリメートさせることが可能なコリメート光学系７３（７３１〜７３３）、コリメート光学系７３にてコリメートされたレーザ光を合波させることが可能なダイクロイックミラー群７４（７４１〜７４３）、合波されたレーザ光を光ファイバ７６に導くための結合光学系７５が其々設けられている。

尚、レーザ群７２（Ｂレーザ７２１、Ｇレーザ７２２、Ｒレーザ７２３）として、レーザダイオード等の半導体レーザや固体レーザを利用してもよい。

また、レーザ光を、水平方向に走査させるための水平走査ミラー７９２が水平走査系７９に設けられている。水平走査ミラー７９２の偏向面７９３に入射されたレーザ光は、水平走査制御回路７９１の制御により、水平同期信号６８より受信される水平同期信号に同期して水平方向に走査される。本実施の形態の水平走査系７９は、表示すべき画像の１走査線毎に、レーザ光を水平方向に水平走査（１次走査の一例）させるための光学系である。

また、水平走査されたレーザ光を垂直走査系８１に導くための第一リレー光学系８０が表示部４０に設けられている。また、第一リレー光学系８０により導かれたレーザ光を垂直方向に走査させるための垂直走査ミラー８１２が垂直走査系８１に設けられている。垂直走査ミラー８１２の偏向面８１３に入射されたレーザ光は、垂直走査制御回路８１１の制御により、映像信号処理部７０より受信される垂直同期信号６７に同期して垂直方向に走査される。本実施の形態の垂直走査系８１は、表示すべき画像の１フレーム毎に、レーザ光を最初の走査線から最後の走査線に向かって垂直に垂直走査（２次走査の一例）する光学系である。

垂直走査されたレーザ光（映像光４（図１参照））をハーフミラー１５０に導くための第二リレー光学系８２が表示部４０に設けられている。第二リレー光学系８２にて導かれた映像光４は、ハーフミラー１５０に入射される。ハーフミラー１５０は、第二リレー光学系８２と使用者３の瞳孔９０との間に配置される。ハーフミラー１５０は、映像光４を全反射させるなどして、使用者３の瞳孔９０に導く。

上述の表示部４０では、水平走査系７９は、垂直走査系８１より高速にすなわち高周波数でレーザ光を走査するように設計される。また、第一リレー光学系８０は、水平走査系７９の水平走査ミラー７９２と、垂直走査系８１の垂直走査ミラー８１２とが共役となるように構成されている。第二リレー光学系８２は、垂直走査ミラー８１２と、使用者３の瞳孔９０とが共役となるように構成されている。

本発明の一実施形態のヘッドマウントディスプレイ２００が、外部からの映像信号を受けてから、使用者３の網膜上に映像を投影するまでの過程について、図３を参照して説明する。

本実施形態のヘッドマウントディスプレイ２００では、光源ユニット部６５に設けられた映像信号処理部７０が映像信号を受信する。次いで映像信号処理部７０より、赤、緑、青の各色のレーザ光を出力させるためのＢ輝度信号６６１、Ｇ輝度信号６６２、Ｒ輝度信号６６３からなる輝度信号６６と、水平同期信号６８と、垂直同期信号６７とが出力される。

Ｂレーザドライバ７１１、Ｇレーザドライバ７１２、Ｒレーザドライバ７１３は、各々入力されたＢ輝度信号６６１、Ｇ輝度信号６６２、Ｒ輝度信号６６３に基づき、Ｂレーザ７２１、Ｇレーザ７２２、Ｒレーザ７２３に対してそれぞれの駆動信号を出力する。

上述の駆動信号に基づいて、Ｂレーザ７２１、Ｇレーザ７２２、Ｒレーザ７２３は、それぞれ強度変調されたレーザ光を発生させる。発生されたレーザ光は、コリメート光学系７３に出力される。レーザ光は、コリメート光学系７３によってそれぞれが平行光にコリメートされ、更に、ダイクロイックミラー７４に入射されて１つのレーザ光となるよう合成される。合成されたレーザ光は、結合光学系７５によって光ファイバ７６に入射されるよう導かれる。

光ファイバ７６を伝達したレーザ光は、光ファイバ７６からコリメート光学系７７に導かれる。そして水平走査系７９に出射される。

水平走査系７９に入射されたレーザ光は、水平走査ミラー７９２の偏向面７９３にて、水平同期信号６８に同期して水平方向に走査される。水平走査ミラー７９２は、水平同期信号６８に同期して、その偏向面７９３が入射光を水平方向に反射するように往復振動をしている。この水平走査ミラー７９２によってレーザ光は水平方向に走査される。水平走査されたレーザ光は、第一リレー光学系８０を介し、垂直走査系８１に出射される。

第一リレー光学系８０では、水平走査ミラー７９２の偏向面７９３と垂直走査ミラー８１２の偏向面８１３とが共役の関係となるように調整され、また、水平走査ミラー７９２の面倒れが補正される。

垂直走査系８１に入射されたレーザ光は、垂直走査ミラー８１２の偏向面８１３にて、垂直同期信号６７に同期して垂直方向に走査される。垂直走査ミラー８１２は、水平走査ミラー７９２が水平同期信号６８に同期することと同様に垂直同期信号６７に同期して、その偏向面８１３が入射光を垂直方向に反射するように往復振動をしている。この垂直走査ミラー８１２によってレーザ光は垂直方向に走査される。

水平走査系７９及び垂直走査系８１によって垂直方向及び水平方向に２次元に走査されたレーザ光（映像光４）は、垂直走査ミラー８１２の偏向面８１３と、使用者３の瞳孔９０とが共役の関係となるように設けられた第二リレー光学系８２、ハーフミラー１５０により使用者３の瞳孔９０へ入射され、網膜上に投影される。

以上説明した過程を経ることにより、使用者３は、２次元走査されて網膜上に投影されたレーザ光による画像を認識することが可能となる。

次に、ヘッドマウントディスプレイ２００で使用されるハーフミラー１５０の形状について図４、図５を参照して説明する。図４は、ハーフミラー１５０の平面図である。図５は、ハーフミラー１５０の正面図である。ここで、図４における紙面手前側をハーフミラー１５０の「表側」、紙面奥側を「裏側」とする。また、ハーフミラー１５０の側面は、全ての方向で同様の構成であるものとする。

図４に示すように、ハーフミラー１５０は平面視長方形状に形成され、裏側の面に設けられた透明性を有する板状の透明部材１５１（図５参照）と、表側の面に設けられた映像光４を反射する反射部材１５４とから構成されている。

透明部材１５１は、平面視長方形状に形成されている。そして、その材質は、透明性を有するガラス、合成樹脂等であり、出射装置１００から出射された映像光４、及び外界から入射する外光５を透過する性質を有している。本実施の形態では、一例として、透明部材１５１はガラスにより形成されているものとする。

図５に示すように、反射部材１５４は、膜状の反射膜１５２が透明部材１５１の表側の面に積層されることで壇状に形成されている。この反射膜１５２は、金属原子が蒸着されることで形成されている。なお、この反射膜１５２には、アルミニウム、銀、金等の金属が使用される。本実施の形態では、一例として、反射膜１５２を形成する金属としてアルミニウムが使用されるものとする。また、この反射部材１５４の中央部には、平面視長方形状の反射領域１５８が設けられている。この反射領域１５８は、出射装置１００から出射される映像光４を反射し、使用者３の瞳孔９０に映像光４を導く。これにより、使用者３の網膜上に映像光４による映像が投影され、使用者３は映像を視認することができる。

また、反射部材１５４の裏側から、表側の方向に向かうに従って、面積が小さくなるように形成された反射膜１５２が、積層されることにより、反射部材１５４の外周部には、外界からの外光５の透過する量を調整する透過光量調整部１５５が壇状に形成される。この透過光量調整部１５５は、反射領域１５８の外周から反射部材１５４の外周の方向に向かうに従って、厚みが薄くなるように形成されているため、反射領域１５８の外周から反射部材１５４の外周に向かうに従って、外界から透過する外光５の量が多くなる。また逆に、反射部材１５４の外周から反射領域１５８の外周に向かうに従って、外界から透過する外光５の量が少なくなる。

以上説明したように、ヘッドマウントディスプレイ２００で使用されるハーフミラー１５０は、反射膜１５２が積層された反射部材１５４を備えており、反射部材１５４の外周部は、壇状に形成に形成された透過光量調整部１５５を有している。透過光量調整部１５５により、外界から透過する外光５の量が反射領域１５８の外周から反射部材１５４の外周方向に向かうに従って、多くなる。これにより、反射領域１５８の境界が目立たなくなり、ハーフミラー１５０が設けられたヘッドマウントディスプレイ２００を装着した使用者３は、ハーフミラー１５０の存在を感じにくくなる。その結果、反射領域１５８の外周から反射部材１５４の外周方向に向かうに従って、使用者３は、違和感なく徐々に外界の映像を見ることができる。

次に、以上の構造からなるハーフミラー１５０の製造方法について、図６〜図９を参照して説明する。図６は、ハーフミラー１５０の製造工程のフローチャートである。図７は、透明部材１５１の上面に反射膜１５２が蒸着された状態の正面図である。図８は、反射膜１５２の上面にシャドウマスク１９０が載置された状態の平面図である。図９は、シャドウマスク１９０を介して反射膜１５２が蒸着された状態の正面図である。

ハーフミラー１５０の製造方法は、図６に示すように、透明部材１５１の表側の面に反射膜１５２を形成する第一反射膜形成工程（Ｓ１１）と、反射膜１５２の表側の面にシャドウマスク１９０を載置する載置工程（Ｓ１２）と、シャドウマスク１９０を介して反射膜１５２を形成する反射膜積層工程（Ｓ１３）とから構成されている。以下の説明では、シャドウマスク１９０を使用して、金属原子を蒸着させるハーフミラー１５０の製造方法について説明する。

はじめに、第一反射膜形成工程（Ｓ１１）を行う。第一反射膜形成工程では、周知の真空蒸着により反射膜１５２が、透明部材１５１の表側の面に形成される。この真空蒸着では、高真空状態の中に透明部材１５１を載置し、蒸着させる金属を加熱蒸発させ、図７に示すように、薄膜状の反射膜１５２として透明部材１５１の表側の面全体に対して付着される。

次に、載置工程（Ｓ１２）を行う。載置工程では、第一反射膜形成工程（Ｓ１１）で形成された反射膜１５２の表側の面に、シャドウマスク１９０が載置される。図８に示すように、シャドウマスク１９０は、第一反射膜形成工程（Ｓ１１）で形成された反射膜１５２の外周より小さい開口部１９１を有している。そして、シャドウマスク１９０により、第一反射膜形成工程（Ｓ１１）で形成された反射膜１５２の表側の面の周端部が覆われる。

次に、反射膜積層工程（Ｓ１３）を行う。反射膜積層工程では、載置工程（Ｓ１２）で載置されたシャドウマスク１９０を介して再度、金属の真空蒸着が行われることで、図９に示すように、反射膜１５２が壇状に作成される。

次に、所定の積層数、反射膜１５２が形成したか否か判断する（Ｓ１４）。そして、所定の積層数の反射膜１５２が、形成されたら処理を終了する。本実施の形態では、一例として、反射膜１５２の積層数は６層とする。ここで、６層分だけ反射膜１５２が形成されていない場合には（Ｓ１４：ＮＯ）、Ｓ１２に戻って、載置工程（Ｓ１２）を再度、行う。ここでのシャドウマスク１９０は、一番表側にある反射膜１５２の外周より小さい開口部１９１を有したシャドウマスク１９０が使用される。

そして、所定の積層数である６層分、反射膜１５２を形成した場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、処理を終了する。その際には、図４及び図５に示すように、複数の壇状に形成された透過光量調整部１５５が作成された状態となる。

以上のＳ１１〜Ｓ１４からなる各工程によって、図４、図５に示すハーフミラー１５０を製造することができる。そして、上述したように、このハーフミラー１５０は、反射部材１５４に、壇状の透過光量調整部１５５が作成された形状となる。この透過光量調整部１５５は、反射部材１５４の中央部に設けられた反射領域１５８の外周から透明部材１５１の外周に向かうに従って、外界からの外光５の透過光量が多くなるように反射部材１５４の厚みが薄くなっている。これにより、外光５が入射する側と対向する側から、製造されたハーフミラー１５０を見た場合、反射領域１５８の境界が目立たなくなる。その結果、製造されたハーフミラー１５０を使用する使用者３は、反射領域１５８の外周から透明部材１５１の外周方向に向かうに従って、違和感なく徐々に外界の映像を見ることができる。

上述した実施の形態のハーフミラー１５０の透過光量調整部１５５は、反射膜１５２が積層されることにより形成されるが、これに限定しない。例えば、反射部材１６４に透明性を有する部材を設けて、透過光量調整部１５５を形成するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態のハーフミラー１５０の透過光量調整部１５５は、シャドウマスク１９０を使用し、金属原子を蒸着させることで、反射膜１５２を壇状に積層させることで形成されるが、これに限定しない。例えば、複数のノズルから金属粒子を含有する液体を噴出可能なノズルヘッドを使用し、透過光量調整部１５５を形成してもよい。

なお、本発明は、上述した実施の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。以下に、変形例について説明する。

以下、図１０を参照して、第一変形例のハーフミラー１７０について説明する。図１０は、第一変形例におけるハーフミラー１７０の正面図である。なお、図１０において、紙面上側をハーフミラー１７０の「表側」、紙面下側をハーフミラー１７０の「裏側」とする。ここで、表側よりハーフミラー１７０を視た形状は、上述した実施の形態と同様に長方形状であるため、その説明を省略する。また、ハーフミラー１７０の側面は、全ての方向で同様の構成であるものとする。

図１０に示すように、第一変形例のハーフミラー１７０は、裏側の面に設けられた透明性を有する板状の透明部材１５１と、表側の面に設けられた映像光４を反射する反射部材１７４とから構成されている。透明部材１５１は、上述した実施の形態と同様のため、その説明を省略する。

反射部材１７４は、裏側の面に設けられた映像光４を反射する反射膜１７２と、反射膜１７２の表側の面に設けられた透明性を有する板状の板状フィルタ１７３とから構成されている。

透明部材１５１の表側の面には、膜状の反射膜１７２が設けられている。この反射膜１７２は、金属原子が蒸着されることで形成される。なお、金属原子としては、上述した実施の形態と同様にアルミニウムが使用されるが、銀、金等の他の金属であっても問題はない。また、この反射膜１７２の裏側の面の中央部には、平面視長方形状の反射領域１７８が設けられている。この反射領域１７８は、出射装置１００から出射される映像光４を反射し、使用者３の瞳孔９０に映像光４を導く。これにより、使用者３の網膜上に映像光４による映像が投影され、使用者３は映像を視認することができる。

さらに反射膜１７２の表側の面には、反射膜１７２の表側の面を覆うように板状の板状フィルタ１７３が設けられている。この板状フィルタ１７３は、光吸収性を有する着色されたアクリル樹脂などの合成樹脂により形成されている。そして、板状フィルタ１７３の表側の面の外周部には、ハーフミラー１７０に入射する外光５の量が調整される部分である透過光量調整部１７６が設けられている。なお、板状フィルタ１７３は、光吸収性を有するが、外界からの外光５を全て吸収するわけではなく厚さに応じて外光５を透過できればよい。着色されたガラス等の材質であっても問題はない。また、板状フィルタ１７３は、板状に限らず、薄膜、又は厚膜といった膜状であってもよい。

透過光量調整部１７６は、反射領域１７８の外周から板状フィルタ１７３の外周の方向に向かうに従って、滑らかな曲面を有した形状となっており、その厚みは反射領域１７８の外周から板状フィルタ１７３の外周の方向に向かうに従って、薄くなっている。これにより、外界から入射する外光５の量が、反射領域１７８の外周から板状フィルタ１７３の外周の方向に向かうに従って、多くなる。また逆に、板状フィルタ１７３の外周から反射領域１７８の外周に向かうに従って、外界から透過する外光５の量が少なくなる。

以上説明したように、ヘッドマウントディスプレイ２００で使用されるハーフミラー１７０は、透過光量調整部１７６を備えた板状フィルタ１７３を備えている。この透過光量調整部１７６は、反射領域１７８の外周から板状フィルタ１７３の外周の方向に向かうに従って、厚みが薄く形成されることで、外界から透過する外光５の量が多くなる。これにより、反射領域１７８の境界が目立たなくなり、ハーフミラー１７０を備えたヘッドマウントディスプレイ２００を装着した使用者３は、ハーフミラー１７０の存在を感じにくくなる。その結果、反射領域１７８の外周から板状フィルタ１７３の外周方向に向かうに従って、使用者３は、違和感なく徐々に外界の映像を見ることができる。

また、上述したハーフミラー１７０では、反射膜１７２は板状フィルタ１７３と、透明部材１５１の間に設けられるが、構成はこれに限定しない、例えば、反射膜１７２を透明部材の裏側の面に設け、透明部材１５１の上面側には板状フィルタ１７３を設けるように構成しても問題はない。

次に、以上の構造からなるハーフミラー１７０の製造方法について、図１１を参照して説明する。図１１は、第一変形例におけるハーフミラー１７０の製造工程のフローチャートである。

ハーフミラー１７０の製造方法は、図１１に示すように、透明部材１５１の表側の面に反射膜１７２を付着させる反射膜付着工程（Ｓ３１）と、板状フィルタ１７３の外周部を研磨し、透過光量調整部を形成する研磨工程（Ｓ３２）と、板状フィルタ１７３をハーフミラー１７０の表側の面に付着させる板状フィルタ付着工程（Ｓ３３）とから構成されている。以下の説明では、ハーフミラー１７０を製造する第一変形例におけるハーフミラー１７０の製造方法について説明する。

はじめに、反射膜付着工程（Ｓ３１）を行う。反射膜付着工程では、上述した実施の形態と同様に、金属原子の蒸着により反射膜１５２が形成される。高真空状態の中に透明部材１５１を載置し、蒸着させる金属を加熱蒸発させ、薄膜状の反射膜１５２として透明部材１５１の表側の面全体に対して付着される。ここでは、上述した実施の形態と同様に、蒸着させる金属としてアルミニウムが使用されるが、アルミニウム以外の銀、金等の金属であっても問題はない。

次に、研磨工程（Ｓ３２）を行う。研磨工程は、板状フィルタ１７３の外周部を研磨することにより、透過光量調整部１７６が形成される。この透過光量調整部１７６は、反射領域１７８の外周から板状フィルタ１７３の外周の方向に向かうに従って、厚みが薄くなるように形成されることで、外界からの外光５の透過する量が調整される。なお、研磨工程（Ｓ３２）の研磨は、周知の工作機械により行われる。

次に、板状フィルタ付着工程（Ｓ３３）を行う。板状フィルタ付着工程は、研磨工程（Ｓ３３）で形成された板状フィルタ１７３を、反射膜１７２が付着された透明部材１５１に透明性を有する接着剤を使用して付着する。

以上のＳ３１〜Ｓ３３からなる各工程によって、図１０に示すハーフミラー１７０を製造することができる。そして、上述したように、このハーフミラー１７０の反射部材１７４の外周部には、反射領域１７８の外周から板状フィルタ１７３の外周の方向に向かうに従って、厚みが薄くなる透過光量調整部１７６が作成された形状となる。これにより、外光５が入射する側と対向する側から、製造されたハーフミラー１７０を見た場合、反射領域１７８の境界が目立たなくなる。その結果、反射領域１７８の外周から反射部材１７４の外周方向に向かうに従って、ハーフミラー１７０を使用する使用者３は、違和感なく徐々に外界の映像を見ることができる。

また、上述した第一変形例におけるハーフミラー１７０の製造方法では、研磨加工により、透過光量調整部１７６を形成しているが、これに限定しない。たとえば、ブラスト加工により、透過光量調整部１７６を形成しても問題はない。

また、上述した第一変形例では、透過光量調整部１７６は滑らかな曲面を有し、反射領域１７８の外周から反射部材１７４の外周の方向に向かうに従って、厚みが薄くなるような形状になっているが、これに限定しない。例えば、テーパ状に形成し、反射領域１７８の外周から反射部材１７４の外周の方向に向かうに従って、厚みが薄くなるようにしてもよい。

以下、図１２を参照して、第二変形例のハーフミラー１６０について説明する。図１２は、第二変形例におけるハーフミラー１６０の正面図である。なお、図１２において、紙面上側をハーフミラー１６０の「表側」、紙面下側をハーフミラー１６０の「裏側」とする。また、紙面左側をハーフミラー１６０の「左側」、紙面右側をハーフミラー１６０の「右側」とする。ここで、表側よりハーフミラー１６０を視た形状は、上述した実施の形態と同様な長方形状であるため、その説明を省略する。また、ハーフミラー１６０の側面は、全ての方向で同様の構成であるものとする。

図１２に示すように、第二変形例のハーフミラー１６０は、裏側の面に設けられた透明性を有する板状の透明部材１５１と、表側の面に設けられた映像光４を反射する反射部材１６４から構成されている。透明部材１５１は、上述した実施の形態と同様のため、その説明を省略する。

また、反射部材１６４は、金属粒子を含有する液体を射出可能なノズルヘッドから金属粒子が射出されることで形成される。この製造方法に関しての詳細は後述する。ここで、射出される金属粒子は上述した実施の形態と同様に、アルミニウムが使用されるが、銀、金等の他の金属であっても問題はない。また、この反射部材１６４の裏側の面の中央部には、平面視長方形状の反射領域１６８が設けられている。この反射領域１６８は、出射装置１００から出射される映像光４を反射し、使用者３の瞳孔９０に映像光４を導く。これにより、使用者３の網膜上に映像光４による映像が投影され、使用者３は映像を視認することができる。

また、反射部材１６４の表側の面の外周部には、ヘッドマウントディスプレイ２００に入射する外光５の量が調整される部分である透過光量調整部１６５が設けられている。透過光量調整部１６５は、反射領域１６８の外周から反射部材１６４の外周の方向に向かうに従って、滑らかな曲面を有した形状となっており、その厚みは反射領域１６８の外周から反射部材１６４の外周の方向に向かうに従って、薄くなっている。これにより、外界から入射する外光５の量が、反射領域１６８の外周から反射部材１６４の外周の方向に向かうに従って、多くなる。また逆に、反射部材１６４の外周から反射領域１６８の外周に向かうに従って、外界から透過する外光５の量が少なくなる。

以上説明したように、ヘッドマウントディスプレイ２００で使用されるハーフミラー１６０の透過光量調整部１６５の形状により、外界から透過する外光５の量が反射領域１６８の外周から反射部材１６４の外周方向に向かうに従って、多くなる。これにより、反射領域１６８の境界が目立たなくなり、ハーフミラー１６０が設けられたヘッドマウントディスプレイ２００を装着した使用者３は、ハーフミラー１６０の存在を感じにくくなる。その結果、反射領域１６８の外周から反射部材１６４の外周方向に向かうに従って、使用者３は、違和感なく徐々に外界の映像を見ることができる。

次に、以上の構造からなるハーフミラー１６０の製造方法について、図１３及び図１４を参照して説明する。図１３は、第二変形例におけるハーフミラー１６０の製造工程のフローチャートである。図１４は、第二変形例におけるハーフミラー１６０の製造工程における模式図である。

ハーフミラー１６０の製造方法では、図１３に示すように、ノズルヘッドから金属粒子含有する液体を射出して透過光量調整部を形成する第二反射膜形成工程（Ｓ２１）が行われる。以下の説明では、第二変形例におけるハーフミラー１６０の製造方法について説明する。

まず、第二反射膜形成工程（Ｓ２１）を行う。第二反射膜形成工程では、透明部材１５１が所定位置に載置される。そして、図１４に示すように、複数のノズルを備えたノズルヘッド４００が、透明部材１５１の表側を、所定間隔を隔てて移動する。図１４の例では、ノズルヘッド４００は、右側から左側方向に移動するものとする。このノズルヘッド４００からは、金属粒子を含有する液体が射出可能であり、移動する際にノズルヘッド４００から金属粒子を含有する液体が射出される。ここで、透明部材１５１の表側の面の反射領域１６８を形成する中央部には、金属粒子を含有する液体が一定量でノズルヘッド４００から射出される。また、反射領域１６８の外周部から透明部材１５１の外周部の方向へ向かうに従って、金属粒子を含有する液体の量が少なくなるように射出される。そして、ノズルヘッド４００が透明部材１５１の表側を一度移動することで図１２に示す、ハーフミラー１６０の反射部材１６４が形成される。

この反射部材１６４は、反射領域１６８の外周から反射部材１６４の外周の方向に向かう従って、滑らかな曲面を有した透過光量調整部１６５が形状される。そして、透過光量調整部１６５の厚みは、反射領域１６８の外周から反射部材１６４の外周の方向に向かうに従って、薄くなっている。

以上の第二反射膜形成工程（Ｓ２１）によって、図１２に示すハーフミラー１６０を製造することができる。そして、上述したように、このハーフミラー１６０の反射部材１６４の外周部には、反射領域１６８の外周から反射部材１６４の外周の方向に向かうに従って、厚みが薄くなる透過光量調整部１６５が作成された形状となる。これにより、外光５が入射する側と対向する側から、製造されたハーフミラー１６０を見た場合、反射領域１６８の境界が目立たなくなる。その結果、反射領域１６８の外周から反射部材１６４の外周方向に向かうに従って、ハーフミラー１６０を使用する使用者３は、違和感なく徐々に外界の映像を見ることができる。

また、上述した第二変形例では、透過光量調整部１６５は滑らかな曲面を有し、反射領域１６８の外周から反射部材１６４の外周の方向に向かうに従って、厚みが薄くなるような形状になっているが、これに限定しない。例えば、テーパ状に形成し、反射領域１６８の外周から反射部材１６４の外周の方向に向かうに従って、厚みが薄くなるようにしてもよい。

また、上述した実施の形態のハーフミラー１５０の透過光量調整部１５５，第一変形例のハーフミラー１７０の透過光量調整部１７６，第二変形例のハーフミラー１６０の透過光量調整部１６５は、各々の反射部材１５４，１７４，１６４自身の外周部に形成されるが、これに限定しない。たとえば、別部材として形成してもよい。

以下、図１５を参照して、第三変形例のハーフミラー１８０について説明する。図１５は、第三変形例のハーフミラー１８０の断面図である。なお、図１５において、紙面上側をハーフミラー１８０の「表側」、紙面下側をハーフミラー１８０の「裏側」とする。ここで、表側よりハーフミラー１８０を視た形状は、上述した実施の形態と同様な長方形状であるため、その説明を省略する。また、ハーフミラー１８０の側面は、全ての方向で同様の構成であるものとする。

図１５に示すように、第三変形例のハーフミラー１８０は、裏側の面に設けられた透明性を有する板状の透明部材１５１と、映像光４を反射する反射部材１８４と、反射部材１８４の全ての側面を取り囲むように設けられた光吸収部材１８５とから構成されている。透明部材１５１は、上述した実施の形態と同様のため、その説明を省略する。

反射部材１８４は、平面視長方形状に形成され、透明部材１５１の表側の面の略中央部に設けられている。そして、反射部材１８４の裏側の面は、裏側方向から入射する映像光４を反射する反射領域１８８となっている。反射部材１８４には、アルミニウム、銀、金等の金属が使用される。ここで、一例として、反射部材１８４を形成する金属としてアルミニウムが使用されるものとする。

光吸収部材１８５は、反射部材１８４の全ての側面を覆うように枠状に形成され、透明部材１５１の表側の面に設けられている。そして、光吸収部材１８５の表側の面は、内側から外側に向かうに従って滑らかな曲面を有した形状となっており、その厚みは、内側から外側に向かうに従って、薄くなっている。これにより、表側の方向から入射する外光５の量が、内側から外側に向かうに従って、多くなる。また、逆に、外側から内側に向かうに従って、表側の方向から入射する外光５の量が、少なくなる。

また、光吸収部材１８５の材質は、光吸収性を有する材質であり、ここでは着色された合成樹脂により形成されているものとする。なお、光吸収性を有するが、外界からの外光５を全て吸収するわけではなく厚さに応じて透過できればよく、着色されたガラス等の材質であっても問題はない。

以上説明したように、ヘッドマウントディスプレイ２００で使用されるハーフミラー１８０は、透明部材１５１の表側の面に反射領域１８８を有する反射部材１８４と、反射部材１８４の側面を取り囲むように形成された光吸収部材１８５とを備えている。この光吸収部材１８５は内側から外側に向かうに従って、薄く形成され、表側の方向から入射する外光５の量が、内側から外側に向かうに従って、多くなるように形成されている。これにより、反射領域１８８の境界が目立たなくなり、ハーフミラー１８０を備えたヘッドマウントディスプレイ２００を装着した使用者３は、ハーフミラー１８０の存在を感じにくくなる。その結果、反射領域１８８の外周から光吸収部材１８５の外周方向に向かうに従って、使用者３は、違和感なく徐々に外界の映像を見ることができる。

なお、上述した光吸収部材１８５が「透過光量調整部」に相当する。

ヘッドマウントディスプレイ２００の外観構成を示した図である。 ヘッドマウントディスプレイ２００の電気的構成を示す模式図である。 表示部４０において映像光４が形成される過程を説明した模式図である。 ハーフミラー１５０の平面図である。 ハーフミラー１５０の正面図である。 ハーフミラー１５０の製造工程のフローチャートである。 透明部材１５１の上面に反射膜１５２が蒸着された状態の正面図である。 反射膜１５２の上面にシャドウマスク１９０が載置された状態の平面図である。 シャドウマスク１９０を介して反射膜１５２が蒸着された状態の正面図である。 第一変形例におけるハーフミラー１７０の正面図である。 第一変形例におけるハーフミラー１７０の製造工程のフローチャートである。 第二変形例におけるハーフミラー１６０の正面図である。 第二変形例におけるハーフミラー１６０の製造工程のフローチャートである。 第二変形例におけるハーフミラー１６０の製造工程における模式図である。 第三変形例におけるハーフミラー１８０の断面図である。

符号の説明

３ 使用者
４ 映像光
５ 外光
４０ 表示部
１００ 出射装置
１５０，１６０，１７０，１８０ ハーフミラー
１５１ 透明部材
１５２，１７２ 反射膜
１５４，１７４，１８４ 反射部材
１５５，１６５，１７６ 透過光量調整部
１８５ 光吸収部材
１５８，１６８，１７８，１８８ 反射領域
１７３ 板状フィルタ
１９０ シャドウマスク
２００ ヘッドマウントディスプレイ
２１０ 頭部装着部
４００ ノズルヘッド

Claims (14)

1. 使用者の頭部に装着する頭部装着部と、前記使用者の眼に表示画像の映像光を光学的に導いて視認させる画像表示部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、
   前記画像表示部は、映像光の一部を反射して使用者の眼に導くと共に外界からの外光の一部を透過し、外界像を視認可能とする半透過型光路変換手段を有し、
   前記半透過型光路変換手段は、透明性を有する板状の透明部材と、
   前記透明部材の面上に設けられた前記表示画像の映像光の一部を反射する反射領域を有する反射部材と、
   前記反射部材の周りに設けられた透過光量調整部と
   から構成され、
   前記透過光量調整部は、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、前記映像光の入射側に対して反対側から入射する外界からの外光の透過光量が多くなるように形成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。
2. 前記透過光量調整部は、前記反射部材自身の外周部を加工して形成されてい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。
3. 前記透過光量調整部は、前記反射部材の外周の外側に設けられた別部材で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。
4. 前記透過光量調整部は、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、厚みが薄くなるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
5. 前記反射部材は、
   前記外光の入射する側に設けられ、前記透過光量調整部を有し、前記透過光量を減少させる板状の板状フィルタと、
   前記板状フィルタと前記透明部材との間、あるいは前記透明部材に対し前記板状フィルタとは反対側に設けられ、前記映像光を反射する反射膜と
   から構成され、
   前記透過光量調整部は、前記板状フィルタの外周部に設けられ、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、前記板状フィルタの厚みが薄くなるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
6. 使用者の頭部に装着する頭部装着部を有するヘッドマウントディスプレイで使用され、映像光の一部を反射して前記使用者の眼に導くと共に外界からの外光の一部を透過し、外界像を視認可能とするハーフミラーであって、
   透明性を有する板状の透明部材と、
   前記透明部材の面上に設けられた表示画像の映像光の一部を反射する反射領域を有する反射部材と、
   前記反射部材の周りに設けられた透過光量調整部と
   から構成され、
   前記透過光量調整部は、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、前記映像光の入射側に対して反対側から入射する外界からの外光の透過光量が多くなるように形成されていることを特徴とするハーフミラー。
7. 前記透過光量調整部は、前記反射部材自身の外周部を加工して形成されていることを特徴とする請求項６に記載のハーフミラー。
8. 前記透過光量調整部は、前記反射部材の外周の外側に設けられた別部材であることを特徴とする請求項６に記載のハーフミラー。
9. 前記透過光量調整部は、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、厚みが薄くなるように形成されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載のハーフミラー。
10. 前記反射部材は、
    前記外光の入射する側に設けられ、前記透過光量調整部を有し、前記透過光量を減少させる板状の板状フィルタと、
    前記板状フィルタと前記透明部材との間、あるいは前記透明部材に対し前記板状フィルタとは反対側に設けられ、前記映像光を反射する反射膜と
    から構成され、
    前記透過光量調整部は、前記板状フィルタの外周部に設けられ、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、前記板状フィルタの厚みが薄くなるように形成されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載のハーフミラー。
11. 透明性を有する板状の透明部材と、
    前記透明部材の面上に設けられた表示画像の映像光の一部を反射する反射領域を有する反射部材と、
    前記反射部材の周りに設けられた透過光量調整部と
    から構成されたハーフミラーを製造するハーフミラーの製造方法であって、
    前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、前記映像光の入射側に対して反対側から入射する外界からの外光の透過光量を多くするために、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、厚みが薄くなるように前記透過光量調整部を形成させる透過光量調整部形成工程を備えたことを特徴とするハーフミラーの製造方法。
12. 前記透過光量調整部形成工程は、
    前記透明部材の上面に金属原子を蒸着させることで、反射膜を形成させる第一反射膜形成工程と、
    前記第一反射膜形成工程により形成された前記反射膜の上面に、前記反射膜の外周より小さい開口部を有するシャドウマスクを前記反射膜の上面に載置させる載置工程と、
    前記シャドウマスクの前記開口部を介して、前記金属原子を前記反射膜の上面に蒸着させ、前記反射膜を壇状に積層させることにより前記透過光量調整部を形成させる反射膜積層工程と
    を備えたことを特徴とする請求項１１に記載のハーフミラーの製造方法。
13. 前記透過光量調整部形成工程は、
    複数のノズルから金属粒子を含有する液体を射出可能なノズルヘッドを、前記透明部材の上方で移動し、前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、前記ノズルからの前記金属粒子を含有する液体の射出量を少なくすることで、前記透過光量調整部を備えた反射膜を形成させる第二反射膜形成工程
    を備えたことを特徴とする請求項１１に記載のハーフミラーの製造方法。
14. 前記反射部材は、
    前記外光の入射する側に設けられ、前記透過光量調整部を有し、前記透過光量を減少させる板状の板状フィルタと、
    前記板状フィルタと前記透明部材との間、あるいは前記透明部材に対し前記板状フィルタとは反対側に設けられ、前記映像光を反射する反射膜と
    から構成され、
    前記透過光量調整部形成工程は、
    前記透明部材の上面に前記反射膜を付着させる反射膜付着工程と、
    前記反射領域の外周から前記透明部材の外周方向に向かうに従って、前記板状フィルタの厚みが薄くなるように、前記板状フィルタを研磨する研磨工程と、
    前記反射膜の上面に前記板状フィルタを付着させる板状フィルタ付着工程と
    を備えたことを特徴とする請求項１１に記載のハーフミラーの製造方法。
    

Images