JP6264734B2 - 虚像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、虚像表示装置に関する。

従来、観察者の頭部に装着されるＨＭＤ（Head Mounted Display）等の虚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ＨＭＤは、観察者の左右にそれぞれ設けられる画像形成装置と、当該画像形成装置を内部に収納するカバーと、各画像形成装置により形成された画像光を観察者の右眼及び左眼に導く導光板とを備える。これらのうち、画像形成装置は、表示素子と、投射光学装置と、当該投射光学装置を内部に収納する鏡筒とを備え、表示素子により形成された画像光を、投射光学装置が導光板に向けて投射する。そして、導光板は、内部に入射された画像光を反射させつつ進行させ、当該導光板の端面に形成されたハーフミラーにて反射させ、対応する観察者の眼に導いている。

このＨＭＤは、シースルー型のＨＭＤとして構成され、導光板は、入射される画像光を内面側で全反射させつつ進行させた後、観察者の眼に向けて反射させるとともに、外界から入射される外界光を透過させている。

特開２０１２−１６３６３９号公報

ここで、投射光学装置から投射される画像光を導光板に入射させるために、当該導光板と投射光学装置が収納される鏡筒とを近づけることが考えられる。しかしながら、導光板に鏡筒を接触させると、当該導光板が傷付くおそれがある。このため、導光板と鏡筒との間に隙間を設けることが考えられるが、当該隙間を介して、塵埃が鏡筒内に侵入しやすくなるという問題がある。
また、導光板は、観察者の眼に応じた位置に配置されて外部に露出しているので、当該導光板には塵埃（皮脂等含むを）が付着しやすく、これら塵埃を除去するために布等で導光部材を拭くと、上記隙間に押し込まれた塵埃が鏡筒内に侵入しやすくなる。
そして、鏡筒内に塵埃が侵入すると、当該塵埃を除去することが難しいだけでなく、当該塵埃の影が観察される可能性が生じるという問題がある。

本発明は、内部への塵埃の侵入を抑制できる虚像表示装置を提供することを目的の１つとする。

本発明の一態様に係る虚像表示装置は、観察者の頭部に装着され、虚像を表示する虚像表示装置であって、画像を構成する光を投射する投射光学装置と、前記投射光学装置を内部に収納する鏡筒と、前記投射光学装置からの光を内部で反射させて前記観察者の眼に導いて、前記画像を虚像として視認させる透光性の導光部材と、前記導光部材及び前記鏡筒の間に形成される隙間を閉塞する閉塞部と、を備えることを特徴とする。

なお、虚像表示装置としては、画像を構成する光のみを視認可能としてもよく、当該光及び外界光を同時に視認可能としてもよい。
上記一態様によれば、導光部材と鏡筒との間に形成される隙間が、閉塞部により閉塞される。これによれば、当該隙間を介して鏡筒内に塵埃が侵入することを抑制できる。従って、鏡筒内に収納される投射光学装置に塵埃が付着することを抑制できるので、投射された光により視認される画像が劣化することを抑制できる他、鏡筒内から塵埃を除去するためのメンテナンスを省くことができる。

上記一態様では、前記導光部材は、前記投射光学装置からの光が入射される光入射領域と、前記光入射領域に入射される光の中心軸に対して傾斜して配置され、入射される光を反射させる第１反射領域と、前記第１反射領域にて反射された光が入射され、入射された光を反射させる第２反射領域と、を有し、前記閉塞部は、前記第２反射領域との間に空気層が形成され、かつ、前記第２反射領域が覆われるように設けられることが好ましい。

ここで、第２反射領域に塵埃が付着していると、当該塵埃の影が、観察者により視認される可能性が生じる。これに対し、上記一態様では、第２反射領域が閉塞部により覆われるので、当該第２反射領域に塵埃が付着することを抑制できる。従って、塵埃の影が視認されることを抑制できる。
また、閉塞部は、第２反射領域との間に空気層が形成されるように設けられるので、当該閉塞部が設けられることによる第２反射領域の反射特性の変化は生じない。従って、導光部材内に入射された光を適切に反射させつつ観察者の眼に導くことができる。

上記一態様では、前記導光部材は、前記第２反射領域に対向し、当該第２反射領域にて反射された光を反射させる第３反射領域と、前記第３反射領域に対向し、当該第３反射領域にて反射された光を反射させる第４反射領域と、前記第４反射領域から入射される光を前記観察者の眼に向けて反射させる第５反射領域と、前記第５反射領域にて反射された光を前記観察者の眼に向けて出射する光出射領域と、を有し、前記導光部材は、前記第２反射領域と前記第３反射領域との間に、前記画像を構成する光が合焦する合焦部位が設定されていることが好ましい。

上記一態様によれば、第２反射領域と第３反射領域との間に、画像を構成する光が合焦する合焦部位が設定されているので、当該合焦部位以降の光は、透過範囲を拡大させつつ導光部材内を進行することとなる。そして、当該光は、第３反射領域、第４反射領域、第５反射領域及び光出射領域を経て観察者の眼に入射されることとなるので、当該光の光路を長くすることができる。従って、当該光によって視認される画像を拡大できる。
ここで、第２反射領域と第３反射領域との間に上記合焦部位が設定されているので、第２反射領域に塵埃が付着していると、当該塵埃の影が観察者によって視認されやすくなるだけでなく、当該塵埃によって反射特性が変更される可能性が高くなる。これに対し、上記のように、閉塞部が設けられることで、第２反射領域に塵埃が付着することが抑制されるので、塵埃の影が視認されることを確実に抑制できるとともに、第２反射領域に入射された光を適切に反射させることができる。

上記一態様では、前記閉塞部は、前記導光部材において前記第２反射領域の周縁部に当接される当接部と、前記当接部が前記周縁部に当接された際に、前記第２反射領域との間に前記空気層を形成する凹部と、を有することが好ましい。
なお、当接部は、第２反射領域の周囲の全てに亘って当接されていなくてもよい。
上記一態様によれば、当接部が第２反射領域の周縁部に当接される状態では、閉塞部の凹部により、当該閉塞部と第２反射領域との間に空気層が形成される。これによれば、第２反射領域に閉塞部が接しないので、当該第２反射領域の反射特性が変化することを確実に抑制できる。従って、第２反射領域に入射された光を適切に反射させることができ、ひいては、当該光を確実に観察者の眼に導くことができる。

上記一態様では、前記導光部材は、前記観察者側から見て前記第２反射領域に沿う方向に対する略直交方向に前記第２反射領域を挟む位置に、当該第２反射領域と交差する一対の交差面を有し、前記閉塞部は、前記一対の交差面に当接して前記導光部材を挟持する挟持部を有することが好ましい。
上記一態様によれば、第２反射領域を挟む一対の交差面を挟持部が挟持することにより、当該第２反射領域に不要に触れることなく、閉塞部を安定して導光部材に取り付けることができる。

上記一態様では、前記鏡筒及び前記導光部材が支持される第１フレームと、前記第１フレームに取り付けられ、前記導光部材に対して前記観察者側に位置する第２フレームと、を備え、前記第２フレームは、前記観察者の眼に応じて設けられ、所定の光学特性を有する光学部品と、それぞれ前記光学部品を保持するリムと、を備え、前記リムは、前記閉塞部と当接することが好ましい。

上記一態様によれば、第１フレームには、導光部材に対して観察者側の位置に、所定の光学特性を有する光学部品を備えた第２フレームを取り付けることができる。これによれば、当該光学部品として視力矯正用のレンズを採用することで、視力が低下した観察者でも好適に画像を視認することが可能となる。また、当該光学部品として所定波長の色光の透過を抑制するフィルターを採用することで、視認される画像の色調を補正することが可能となり、比較的強いエネルギーを有するとされる青色光の透過を抑制するフィルターを採用することで、観察者の眼に与える影響を低減できる。
また、このような第２フレームを構成し、上記光学部品を保持するリムが閉塞部と当接するので、当該リムが導光部材に当接して当該導光部材が傷付くことを抑制できる。

上記一態様では、前記閉塞部は、弾性を有し、前記導光部材に対して着脱自在に設けられることが好ましい。
なお、弾性を有する材料としては、シリコンゴムを例示できる。
上記一態様によれば、閉塞部は弾性を有するので、当該閉塞部を導光部材に密着させることができる。従って、塵埃の侵入を確実に抑制できる。
また、閉塞部は、導光部材に対して着脱自在に設けられるので、塵埃が付着するなどして閉塞部が汚れた場合には、当該閉塞部を交換できる。従って、虚像表示装置を清浄な状態に維持しやすくすることができる。

上記一態様では、前記導光部材は、前記観察者の頭部に沿う湾曲形状を有することが好ましい。
ここで、導光部材が観察者の頭部に沿う形状でない場合、例えば、導光部材が平板状である場合には、導光部材の重心が観察者から離れた位置となりやすいので、虚像表示装置の装着感が低下する。これに対し、上記一態様では、導光部材が観察者の頭部に沿う湾曲形状に形成されているので、当該導光部材の重心位置を観察者に近付けることができる。従って、虚像表示装置の装着感を向上でき、当該虚像表示装置を安定して装着できる。
一方、導光部材が上記湾曲形状に形成されていると、当該導光部材と鏡筒との隙間の管理が難しくなり、隙間が大きくなるなどして塵埃が侵入しやすくなる。このような場合でも、上記閉塞部が設けられることにより、隙間を介しての塵埃の侵入を抑制でき、導光部材を湾曲形状とすることによる上記効果を好適に奏することができる。

本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイを示す斜視図。 前記実施形態におけるヘッドマウントディスプレイを示す斜視図。 前記実施形態における補助フレームを取り付けた状態のヘッドマウントディスプレイを示す斜視図。 前記実施形態におけるカバー部材を取り外した状態のヘッドマウントディスプレイを示す斜視図。 前記実施形態におけるカバー部材を取り外した状態のヘッドマウントディスプレイを示す斜視図。 前記実施形態におけるカバー部材を取り外した状態のヘッドマウントディスプレイを示す分解斜視図。 前記実施形態における光学ユニットを示す横断面図。 前記実施形態における導光部材を示す斜視図。 前記実施形態における導光部材を示す斜視図。 前記実施形態における導光部材を示す横断面図。 前記実施形態における画像光の光路を示す図。 前記実施形態における導光部材及び防塵カバーを示す斜視図。 前記実施形態における防塵カバーを導光部材側から見た斜視図。 前記実施形態における光学装置を示す横断面図。

以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
［ヘッドマウントディスプレイの概略構成］
図１及び図２は、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ１を正面側及び背面側から見た斜視図である。換言すると、図１は、ヘッドマウントディスプレイ１を観察者側とは反対側から見た斜視図であり、図２は、観察者側から見た斜視図である。
本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤと略す場合がある）１は、図１及び図２に示すように、観察者の頭部に装着されて使用される虚像表示装置であり、画像情報に応じて形成された画像光（画像を構成する光）を観察者の眼に入射させて、当該画像光により構成される画像を虚像として視認させるとともに、外光を透過させて外界像を観察可能とするシースルー型のＨＭＤである。このようなＨＭＤ１は、フレーム２と、当該フレーム２に取り付けられる２つの光学装置３と、を備える。

［フレームの構成］
フレーム２は、本発明の第１フレームに相当し、眼鏡のフレーム様の構成を有する。このフレーム２は、観察者の額及び左右のこめかみに沿うＵ字状部２１と、当該Ｕ字状部２１の両端に屈曲自在に設けられた一対のアーム２２と、当該Ｕ字状部２１に取り付けられるプロテクター２３及びノーズパッド２４と、を有する。

Ｕ字状部２１は、ＨＭＤ１が観察者に装着された場合に額に沿うフロント部２１１と、当該フロント部２１１の両端からそれぞれ同方向に延出する一対のテンプル部２１２とを有する略Ｕ字状に形成されている。
これらのうち、一対のテンプル部２１２は、観察者の左右のこめかみに対応した位置に設けられている。これらテンプル部２１２のうち、観察者から見て右側のテンプル部２１２Ｒには、右眼用の光学装置３Ｒのカバー部材４が取り付けられ、同左側のテンプル部２１２Ｌには、左眼用の光学装置３Ｌのカバー部材４が取り付けられる。

アーム２２（観察者の右側に位置するアームを２２Ｒとし、左側に位置するアームを２２Ｌとする）は、対応するテンプル部２１２におけるフロント部２１１側とは反対側の端部に、蝶番２１３を介して内側に屈曲自在に設けられている。これらアーム２２は、耳の部位にて観察者の頭部を押さえ、これにより、ＨＭＤ１を頭部に固定する。これらアーム２２は、観察者がＨＭＤ１を使用しない場合には、テンプル部２１２に対して内側に屈曲させることで折り畳むことができ、観察者がＨＭＤ１を使用する場合には、テンプル部２１２と平行に伸ばすことで観察者の耳にかけることができる。

プロテクター２３は、光学装置３Ｌ，３Ｒの後述する各導光部材６をフロント部２１１に固定する部材であり、眼鏡のアンダーリム様の形状を有する。このプロテクター２３は、フロント部２１１に下方から取り付けられる。
ノーズパッド２４は、観察者から見て逆Ｖ字状に形成されており、プロテクター２３におけるブリッジに対応する位置に設けられる。このノーズパッド２４には、観察者の鼻を左右から挟み、これにより、観察者に装着されたＨＭＤ１が左右にずれたり、下方にずれたりすることが抑制される。

図３は、補助フレーム２５が取り付けられたＨＭＤ１を示す斜視図である。
フロント部２１１には、図３に示すように、視力矯正が必要な観察者用の補助フレーム２５を取り付け可能である。この補助フレーム２５は、本発明の第２フレームに相当し、当該補助フレーム２５は、視力矯正用の左右のレンズ２５１Ｌ，２５１Ｒと、当該レンズ２５１Ｌ，２５１Ｒをそれぞれ囲むリム２５２Ｌ，２５２Ｒと、当該リム２５２Ｌ，２５２Ｒを接続するブリッジ２５３とを有する。これらのうち、ブリッジ２５３には、詳しい図示を省略するが、フロント部２１１に補助フレーム２５を取り付ける取付部が設けられている。
このような補助フレーム２５がフロント部２１１に取り付けられた場合、リム２５２Ｌ，２５２Ｒの互いに反対側の端部２５２１は、それぞれ左右に設けられた後述する防塵カバー７のうち、対応する防塵カバー７の観察者側の面７Ａに当接される。

［光学装置の構成］
光学装置３（３Ｒ，３Ｌ）は、それぞれ、入力される画像情報に応じた画像を形成して、当該画像を虚像として観察者に視認させるものである。これら光学装置３Ｌ，３Ｒは、図１〜図３に示すように、それぞれ、カバー部材４と、光学ユニット５（図１〜図３では図示省略）と、観察者の眼に応じた位置に配置される導光部材６と、防塵カバー７（図２及び図３）と、を有する。
なお、以下の説明では、光学装置３Ｌについて説明するが、当該光学装置３Ｌに対して鏡面対称構造を有する光学装置３Ｒも、左右が逆となるが同様の構成を有する。

［カバー部材の構成］
各光学装置３Ｌ，３Ｒのカバー部材４は、図１〜図３に示すように、左右のテンプル部２１２Ｒ，２１２Ｌにそれぞれ取り付けられ、光学ユニット５を内部に収納する。これらカバー部材４は、対応するテンプル部２１２を挟むように取り付けられる第１カバー４１及び第２カバー４２を有する。
第１カバー４１は、テンプル部２１２の外側（観察者側とは反対側）に取り付けられる。この第１カバー４１は、前述のフロント部２１１の端部からテンプル部２１２におけるアーム２２側の端部までの形状に沿う平面視略Ｌ字状に形成されている。詳述すると、第１カバー４１は、観察者の眼に応じて設けられる導光部材６のテンプル部２１２側の端部（後述する第５面Ｓ５）を正面側から覆うように設けられている。

第２カバー４２は、フロント部２１１の端部及びテンプル部２１２に沿う平面視Ｌ字状に形成されており、テンプル部２１２の内側（観察者側）に設けられて第１カバー４１と組み合わされる。この第２カバー４２のフロント部２１１側の端部には、図２に示すように、後述する防塵カバー７の端部が嵌め込まれる凹部４２１が形成されている。
なお、防塵カバー７の構成及び凹部４２１との嵌合状態については、後に詳述する。

［光学ユニットの構成］
図４及び図５は、カバー部材４を取り外した状態のＨＭＤ１を正面側及び背面側から見た斜視図であり、図６は、当該状態のＨＭＤ１を示す分解斜視図である。なお、図４〜図６においては、一部の構成の図示を省略している。
各光学装置３Ｌ，３Ｒの光学ユニット５は、それぞれ、入力される画像情報に応じた画像光を形成し、対応する導光部材６に当該画像光を出射する。この光学ユニット５は、図４〜図６に示すように、画像形成装置５１と、投射光学装置５２（図７参照）と、鏡筒５３と、画像形成装置５１を駆動させる駆動装置５４（図７参照）とを有する。

［画像形成装置の構成］
画像形成装置５１は、上記画像光を形成する。この画像形成装置５１は、光源装置５１１及び光変調装置５１２と、これらを一体的に保持する保持部材５１３とを有する。
光源装置５１１は、光変調装置５１２に向けて光を出射して、当該光変調装置５１２の画像形成領域を照明する。このような光源装置５１１として、本実施形態ではＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の固体光源を有する構成が採用されており、当該光源装置５１１から、駆動装置５４と接続されるフレキシブルプリント基板ＦＰＣ１が延出している。
光変調装置５１２は、光源装置５１１から入射される光を、駆動回路から入力される画像信号に応じて変調する。このような光変調装置５１２は、本実施形態では、偏光板を含む液晶パネルにより構成されており、当該液晶パネルに画像信号を入力させるフレキシブルプリント基板ＦＰＣ２が、駆動装置５４と接続されている。

保持部材５１３は、側面視略Ｕ字状に形成され、光源装置５１１及び光変調装置５１２を保持する。この保持部材５１３は、鏡筒５３側に突出する一対の突出部５１３１が、上下に形成されている。これら突出部５１３１が、鏡筒５３に形成された支持部５３２を挟持することにより、保持部材５１３は、鏡筒５３と一体化される。

［投射光学装置の構成］
図７は、光学装置３（３Ｌ）を示す横断面図である。
投射光学装置５２は、図７に示すように、画像形成装置５１から入射される画像光を、導光部材６に向けて投射する。この投射光学装置５２は、鏡筒５３内に収納配置された複数のレンズにより構成され、本実施形態では、３枚のレンズ５２１〜５２３により構成されている。なお、レンズの枚数及び特性は、適宜設定可能である。

［鏡筒の構成］
鏡筒５３は、合成樹脂製の筐体であり、上記レンズ５２１〜５２３を有する投射光学装置５２を内部に収納する他、画像形成装置５１を支持する。この鏡筒５３は、図６に示すように、テンプル部２１２にねじＳＣ２により固定される。このような鏡筒５３には、画像形成装置５１側及び導光部材６側にそれぞれ開口して、当該画像形成装置５１から入射される画像光を、上記投射光学装置５２を介して導光部材６に導く貫通孔５３１が形成されている。
この他、鏡筒５３は、画像形成装置５１を支持する支持部５３２と、貫通孔５３１と接続され、かつ、導光部材６の端部が挿入される開口部５３３とを有する。これらのうち、支持部５３２は、前述の一対の突出部５１３１により挟持され、これにより、保持部材５１３、ひいては、画像形成装置５１が鏡筒５３に取り付けられる。

開口部５３３は、略矩形状に形成され、導光部材６において他方の導光部材６側とは反対側の端部（導光部材６のうち、左側の導光部材６Ｌにおいては左側の端部であり、右側の導光部材６Ｒにおいては右側の端部）が内部に挿入される。この導光部材６の端部には、詳しくは後述するが、画像光が入射される光入射面である第１領域Ｓ４１が位置しており、当該端部が開口部５３３内に挿入されることで、投射光学装置５２を構成するレンズ５２３と当該第１領域Ｓ４１とが対向することとなる。

ここで、図７に示すように、矩形状の開口部５３３を形成する端縁のうち、外側（観察者側とは反対側であり、第１カバー４１側）の端縁の内面には、導光部材６において後述する第４面Ｓ４と第５面Ｓ５とを接続する接合面６２が当接される。また、当該開口部５３３における上下の端縁の内面には、導光部材６における後述する突出部６１１，６１２がそれぞれ当接される。

一方、開口部５３３を形成する端縁のうち、内側（観察者側であり、第２カバー４２側）の端縁には、導光部材６の後述する第４面Ｓ４に沿って開口部５３３の外側に延出する延出部５３４が形成されている。この延出部５３４は、当該第４面Ｓ４とは接触しておらず、当該第４面Ｓ４と離間している。そして、導光部材６及び第２カバー４２には、当該延出部５３４と第４面Ｓ４との間の隙間Ｇを閉塞する防塵カバー７が設けられる。この防塵カバー７の構成については、後に詳述する。

［導光部材の構成］
図８及び図９は、光学ユニット５Ｌを構成する導光部材６Ｌを正面側及び背面側から見た斜視図である。換言すると、図８は、導光部材６を観察者側とは反対側から見た斜視図であり、図９は、観察者側から見た斜視図である。
導光部材６Ｌ，６Ｒは、図１〜図５に示したように、それぞれ観察者の左眼及び右眼に応じた位置に配置される。これら導光部材６Ｌ，６Ｒは、観察者の頭部に沿う湾曲形状を有し、更に正面視で略楕円形状と矩形状とを組み合わせた形状を有する。このような導光部材６Ｌ，６Ｒは、図８及び図９に示すように、それぞれ可視光領域で高い光透過性を示す樹脂（例えばシクロオレフィンポリマー）により形成された本体部６Ａ及び光透過部６Ｂを有し、これらが互いに接合された構成を有する。

本体部６Ａは、導光部材６における画像光の入射側（対応する光学ユニット５側）に位置する。この本体部６Ａは、後述する複数の光学面Ｓ１〜Ｓ５を有し、当該各光学面Ｓ１〜Ｓ５により、投射光学装置５２を介して入射される画像光を内部で反射させて観察者の眼に導いて、当該画像光により構成される画像を虚像として視認させる機能を有するとともに、眼に入射される外光を透過させる機能を有する。

光透過部６Ｂは、本体部６Ａと同様に、可視光領域で高い光透過性を示す樹脂により形成されている。この光透過部６Ｂは、入射される外光を観察者の眼に向けて透過させる機能を有し、これにより、観察者の視線が中央寄りの方向に向いた場合に、当該光透過部６Ｂを介して外界を観察可能とされている。
このような光透過部６Ｂにおいて、本体部６Ａ側とは反対側の端面６Ｂ３には、反射抑制部が設けられている。この反射抑制部には、半透過膜が形成された後述する第２面Ｓ２を透過した画像光が入射される。そして、当該反射抑制部は、入射された画像光の反射を抑制することで、当該画像光が本体部６Ａに戻って迷光となることを抑制している。

このような導光部材６は、嵌合部６１、接合面６２、孔部６３、取付部６４及び位置決め部６５を有する。
嵌合部６１は、本体部６Ａにおいて対応する鏡筒５３側の端部に位置し、当該鏡筒５３の開口部５３３内に嵌め込まれる。この嵌合部６１は、上下に対向配置され、かつ、鏡筒５３側に突出する一対の突出部６１１，６１２を有し、上側に位置する突出部６１１は、開口部５３３の内面における上端部に当接し、下側に位置する突出部６１２は、当該内面における下端部に当接する。

接合面６２は、本体部６Ａにおける鏡筒５３側の側端面であり、嵌合部６１と連続している。すなわち、接合面６２は、上記各突出部６１１，６１２を接続する端面である。この接合面６２は、鏡筒５３の開口部５３３における外側（第１カバー４１側）の端縁の内面に当接され、接着剤により接合される。
孔部６３は、嵌合部６１から中央寄りの位置に形成されている。この孔部６３には、導光部材６を前述のフロント部２１１に固定するねじＳＣ１（図６参照）が挿通する。

取付部６４は、後述する防塵カバー７が取り付けられる部位である。この取付部６４は、後述する第４面Ｓ４の第２領域Ｓ４２を上下に挟み、かつ、当該第２領域Ｓ４２に対してそれぞれ交差する交差面６４１，６４２を有する。詳述すると、当該交差面６４１，６４２は、第２領域Ｓ４２を上下（観察者側から見て第２領域Ｓ４２に沿う方向に対する略直交方向）に挟む位置に配置されている。これら交差面６４１，６４２には、後述する防塵カバー７の延出部７１１，７１２が当接され、当該延出部７１１，７１２により構成される挟持部７１により各交差面６４１，６４２が挟持される。

位置決め部６５は、導光部材６の上端面に、当該上端面から突出するように一対形成されている。具体的に、一方の位置決め部６５は本体部６Ａに形成され、他方の位置決め部６５は光透過部６Ｂに形成されている。
これら位置決め部６５は、フロント部２１１に導光部材６が固定される際に、当該フロント部２１１の下端面に形成された凹部（図示省略）に嵌め込まれて位置決めされる他、孔部６３を挿通したねじＳＣ１がフロント部２１１に固定される際には、導光部材６の左右方向の揺動を規制する。

［導光部材の光学面］
図１０は、導光部材６Ｌを示す横断面図であり、換言すると、当該導光部材６Ｌの光学面Ｓ１〜Ｓ５を説明する図である。
導光部材６Ｌは、図１０に示すように、それぞれ光学面である第１面Ｓ１、第２面Ｓ２、第３面Ｓ３、第４面Ｓ４及び第５面Ｓ５を有する。これらのうち、第１面Ｓ１及び第４面Ｓ４は、導光部材６Ｌにおける観察者側の面であり、第３面Ｓ３及び第５面Ｓ５は、観察者側とは反対側の面である。また、第２面Ｓ２は、第１面Ｓ１及び第３面Ｓ３に対して傾斜する面であるとともに、光透過部６Ｂとの境界面である。これら各面Ｓ１〜Ｓ５のうち、第１面Ｓ１、第３面Ｓ３及び第４面Ｓ４にはハードコート層が形成されており、当該各面Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４の外側は、空気層である。

ここで、各面Ｓ１〜Ｓ５の序数は、導光部材６Ｌにおける画像光の入射側（すなわち投射光学装置５２側）から順に設定されているのではなく、光の出射側（すなわち観察者の眼側）から順に設定されている。これは、実際の光学装置３のように、光変調装置５１２から出射された光（画像光）が投射光学装置５２及び導光部材６を介して観察者の眼に至る状態で光学系を評価することが難しいため、観察者の眼の位置にある絞りを通して無限遠の光源からの光が、導光部材６に入射された後、投射光学装置５２を介して光変調装置５１２に結像するものとして、当該導光部材６を含む光学系の設計及び評価を行っていることによる。

以下、上記各面Ｓ１〜Ｓ５について詳述する。
なお、以下の説明において、Ｚ方向は、ＨＭＤ１を装着した観察者が正面を向いた場合の視方向であり、Ｘ方向及びＹ方向は、当該Ｚ方向に直交し、かつ、互いに直交する方向である。これらのうち、Ｘ方向は、ＨＭＤ１を装着した観察者から見て左から右に向かう方向であり、Ｙ方向は、当該観察者から見て下から上に向う方向である。

第１面Ｓ１は、Ｚ方向に平行な出射側光軸ＡＸを中心軸とし観察者側に凹状となる自由曲面（１つの関数で定義される、連続した自由曲面）であり、前述のように、導光部材６において観察者側に位置し、かつ、当該観察者の瞳に正対する位置に形成されている。この第１面Ｓ１は、導光部材６内を透過した画像光を観察者の眼に出射する屈折面として機能するとともに、第３面Ｓ３から入射される画像光を第２面Ｓ２に向けて内面側で全反射させる全反射面として機能する。すなわち、第１面Ｓ１において画像光が入射される領域は、本発明の第４反射領域及び光出射領域に相当する。
なお、光透過部６Ｂにおける観察者側の面６Ｂ１は、第１面Ｓ１と同じ自由曲面として形成されている。このため、光透過部６Ｂと本体部６Ａとが接合された際には、第１面Ｓ１と面６Ｂ１とは同一の連続した自由曲面となる。

第２面Ｓ２は、ＸＺ面に平行な基準面（図１０に示す断面）に含まれ、かつ、Ｚ方向に対して傾斜した光軸を中心とする自由曲面であり、本体部６Ａにおいて他方の光学装置３側の端面である。この第２面Ｓ２における画像光が入射される領域には、半透過層（半反射層）が形成されており、当該半透過層により、第１面Ｓ１から入射される画像光の角度を変えて当該第１面Ｓ１に向けて反射させる。すなわち、第２面Ｓ２において画像光が入射される領域は、本発明の第５反射領域に相当する。このような半透過層による画像光の反射率は、シースルーによる外界の観察を容易にする観点で、想定される画像光の入射角範囲において１０％以上５０％以下に設定されている。

第３面Ｓ３は、上記出射側光軸ＡＸを中心軸とし観察者側に凹状となる自由曲面であり、第１面Ｓ１とは反対側に位置する。この第３面Ｓ３は、第１面Ｓ１から入射される画像光の角度を変えて内面側にて当該第１面Ｓ１に向けて反射させるとともに、第４面Ｓ４から入射される画像光を内面側にて第１面Ｓ１に向けて全反射させる機能を有する。すなわち、第３面Ｓ３において画像光が入射される領域は、本発明の第３反射領域に相当する。この他、第３面Ｓ３は、外界から入射される外光を透過させる機能を有する。
なお、光透過部６Ｂにおける観察者とは反対側の面６Ｂ２は、第３面Ｓ３と同じ自由曲面として形成されている。このため、光透過部６Ｂと本体部６Ａとが接合された際には、第３面Ｓ３と面６Ｂ２とは同一の連続した自由曲面となる。

第４面Ｓ４は、観察者側に凸状となる自由曲面であり、前述のように、導光部材６において観察者側に位置するとともに、上記第１面Ｓ１に対して鏡筒５３側に位置する。具体的に、第４面Ｓ４は、導光部材６の観察者側の面において、第１面Ｓ１から上記接合面６２までの間に形成された面である。このような第４面Ｓ４は、当該鏡筒５３内の投射光学装置５２に対向する第１領域Ｓ４１と、当該第１領域Ｓ４１に対して第１面Ｓ１側に位置する第２領域Ｓ４２とに機能的に分けられる。

第１領域Ｓ４１は、前述の突出部６１１，６１２に挟まれる領域であり、投射光学装置５２と対向配置され、当該投射光学装置５２から画像光が入射される光入射領域として機能する。また、第１領域Ｓ４１は、第５面Ｓ５にて反射された画像光のうち一部の光が入射されて、当該一部の光を第３面Ｓ３に向けて反射させる反射面としても機能する。
第２領域Ｓ４２は、第５面Ｓ５にて反射された画像光のうち他の一部の光が入射され、当該他の一部の光を第３面Ｓ３に向けて反射させる。なお、第２領域Ｓ４２において、当該他の一部の光が入射される部分は、当該第２領域Ｓ４２における中央の領域Ｓ４２１（図９参照）であり、周縁部分の領域Ｓ４２２（図９において斜線で示す領域Ｓ４２２）には当該他の一部の光は入射されない。この領域Ｓ４２２に、前述の隙間Ｇを閉塞する防塵カバー７が当接されることで、第４面Ｓ４の反射特性が変更されることなく、第４面Ｓ４と防塵カバー７との間に空気層を形成しつつ、内部を密閉できる。なお、上記領域Ｓ４２１は、本発明の第２反射領域に相当する。

第５面Ｓ５は、導光部材６において第１領域Ｓ４１とは反対側に位置し、当該第１領域Ｓ４１と正対している。この第５面Ｓ５は、観察者側に凸状となる自由曲面であり、当該第５面Ｓ５には、略全面に亘ってアルミニウム等の全反射膜が形成されている。このような第５面Ｓ５は、第１領域Ｓ４１を介して入射される画像光の中心軸に対して傾斜しており、当該画像光のうち、一部の光を第１領域Ｓ４１に向けて反射させるとともに、他の一部の光を第２領域Ｓ４２に向けて反射させる。すなわち、第５面Ｓ５は、本発明の第１反射領域に相当する。
なお、第５面Ｓ５は、導光部材６がフロント部２１１に固定され、かつ、テンプル部２１２にカバー部材４が取り付けられた際には、当該カバー部材４を構成する第１カバー４１の正面側端部により覆われる。このため、第５面Ｓ５は、外部に露出しない。

［導光部材における画像光の光路］
図１１は、光学装置３Ｌにおける画像光の光路を示す図である。
光学装置３Ｌにおいて、画像形成装置５１で形成された画像光は、図１１に示すように、鏡筒５３内に配設されたレンズ５２１〜５２３を有する投射光学装置５２により、導光部材６Ｌに向けて投射される。
当該画像光は、第４面Ｓ４の第１領域Ｓ４１を介して導光部材６Ｌ内に入射され、第５面Ｓ５にて全反射される。この画像光のうち一部の光は、臨界角以上の角度で第１領域Ｓ４１に再度入射され、他の一部の光が、臨界角以上の角度で第２領域Ｓ４２に入射される。そして、これらの画像光は、第１領域Ｓ４１及び第２領域Ｓ４２にて全反射され、第３面Ｓ３に臨界角以上の角度で入射される。

ここで、第４面Ｓ４から第３面に向けて進行する画像光の光路上には、当該画像光の合焦部位ＦＳが設定されており、当該合焦部位ＦＳにて中間像が形成される。このため、当該合焦部位ＦＳにて画像光が収束した後、更に画像光が導光部材６Ｌ内を進行することで、画像光の透過範囲が拡大され、観察者により視認される画像が拡大される。
なお、光学装置３における画像光の焦点位置は、光変調装置５１２の画像形成領域と、上記第４面Ｓ４及び第３面Ｓ３の間の上記合焦部位ＦＳと、観察者の眼の位置との３箇所に設定されている。

第３面Ｓ３に臨界角以上の角度で入射された画像光は、当該第３面Ｓ３にて全反射され、第１面Ｓ１に臨界角以上の角度で入射される。この画像光は、第１面Ｓ１にて全反射され、一部の光が第３面Ｓ３に再度入射され、他の光が第２面Ｓ２に入射される。
第３面Ｓ３に再度入射された光は、当該第３面Ｓ３にて反射されて、臨界角未満の角度で第１面Ｓ１に入射される。また、第２面Ｓ２に入射された光は、当該第２面Ｓ２にて全反射され、臨界角未満の角度で第１面Ｓ１に入射される。これらの光は、第１面Ｓ１を透過して、観察者の左眼ＬＥに入射される。このようにして、観察者の左眼ＬＥに画像光が到達し、画像として視認される。
以上の説明では、左眼用の導光部材６Ｌの構成、及び、当該導光部材６Ｌにおける画像光の光路について主に説明したが、当該導光部材６Ｌに対する鏡面対称構造を有する右眼用の導光部材６Ｒの構成、及び、当該導光部材６Ｒにおける画像光の光路も同様である。

［防塵カバーの構成］
防塵カバー７は、弾性及び光透過性を有する合成樹脂（例えば、シリコンゴム）により形成されたカバー部材であり、図２に示したように、ＨＭＤ１における左右の導光部材６Ｌ，６Ｒ及び第２カバー４２に対して、それぞれ着脱自在に設けられる。
これら防塵カバー７（観察者の左側に設けられる防塵カバーを７Ｌとし、右側に設けられる防塵カバーを７Ｒとする）は、鏡筒５３における内側の端部である延出部５３４と第４面Ｓ４との間の隙間Ｇを閉塞して、当該隙間Ｇを介して塵埃（ごみ等の付着物を含む）が鏡筒５３内に侵入することを防止する閉塞部材である。すなわち、導光部材６Ｌ，６Ｒ及び第２カバー４２に取り付けられた状態では、防塵カバー７は、隙間Ｇを閉塞する閉塞部、或いは、カバー部となる。このような防塵カバー７Ｌ，７Ｒは、それぞれ互いに鏡面対称に形成されている。

図１２は、防塵カバー７Ｌが取り付けられた導光部材６Ｌを示す斜視図である。
これらのうち、防塵カバー７Ｌは、図１２に示すように、観察者側から見て左右方向（上記Ｘ方向）に長径を有し、かつ、右側部分が円弧状となる半楕円形状に形成されている。この防塵カバー７Ｌは、前述の第４面Ｓ４のうち、鏡筒５３により覆われない第２領域Ｓ４２を主に覆うように、導光部材６Ｌに取り付けられる。

このような防塵カバー７Ｌにおける観察者側の面７Ａには、前述の補助フレーム２５が設けられた場合には、図３に示したように、補助フレーム２５を構成するリム２５２Ｌの端部２５２１が当接する。これにより、当該端部２５２１が導光部材６Ｌに当接して擦れるなどして、当該導光部材６Ｌが傷付くことが抑制される。
また、防塵カバー７Ｌにおける鏡筒５３側の端面７Ｃは、前述の第２カバー４２に形成された凹部４２１の内面に当接される。

図１３は、防塵カバー７Ｌを導光部材６Ｌ側から見た斜視図である。
防塵カバー７Ｌは、図１３に示すように、上下方向に沿う断面視で面７Ａを底部とする横向きのＵ字状に形成されており、当該防塵カバー７Ｌは、挟持部７１、凹部７２及び当接部７３を有する。

挟持部７１は、導光部材６Ｌの取付部６４を挟持する。この挟持部７１は、防塵カバー７Ｌにおける上下方向両端から面７Ａ側とは反対側、すなわち、導光部材６側に延出する一対の延出部７１１，７１２を有する。これら延出部７１１，７１２間の寸法（延出部７１１の下面と延出部７１２の上面との間の寸法）は、交差面６４１，６４２間の同方向の寸法より僅かに小さく設定されている。このため、延出部７１１が上側に位置する交差面６４１に当接し、延出部７１２が下側に位置する交差面６４２に当接した状態では、防塵カバー７Ｌの弾性応力により、当該各延出部７１１，７１２が取付部６４を挟持する。

凹部７２及び当接部７３は、防塵カバー７Ｌにおける面７Ａとは反対側（導光部材６Ｌ側）の面７Ｂに形成されている。
凹部７２は、面７Ｂの略中央に形成されている。この凹部７２の形成位置は、防塵カバー７Ｌが導光部材６Ｌに取り付けられた際に、第２領域Ｓ４２において画像光が入射される領域Ｓ４２１に対応している。
当接部７３は、凹部７２の周縁に横向きの略Ｕ字状に形成され、当該凹部７２より導光部材６Ｌ側に突出している。この当接部７３の形成位置は、第２領域Ｓ４２における周縁部分の領域Ｓ４２２（第２領域Ｓ４２において画像光が入射されない領域）に対応している。

図１４は、光学装置３Ｌを示す横断面図である。
上記防塵カバー７Ｌが取り付けられる際には、図１２に示したように、挟持部７１が取付部６４を挟持するとともに、図２に示したように、当該防塵カバー７Ｌにおける端面７Ｃ側の端部が凹部４２１内に嵌まり込み、当該端面７Ｃが凹部４２１の内面に密着する。このような状態では、図１４に示すように、第４面Ｓ４と鏡筒５３の延出部５３４との間の隙間Ｇが防塵カバー７Ｌにより閉塞される。また、この状態では、防塵カバー７Ｌの当接部７３が領域Ｓ４２２に当接することから、凹部７２と領域Ｓ４２１とは接触せず、当該領域Ｓ４２１と防塵カバー７Ｌとの間には、空気層ＡＬが形成される。このため、当該領域Ｓ４２１の反射特性が変更されることがない。

なお、防塵カバー７Ｌにおいて凹部４２１に嵌め込まれる部位の寸法は、当該凹部４２１における同方向の寸法より僅かに大きい。このため、防塵カバー７Ｌが凹部４２１に嵌め込まれた際には、防塵カバー７Ｌは、凹部４２１における内側の面に対して外向きの弾性応力を作用させる。これにより、防塵カバー７Ｌは、凹部４２１内に安定して位置付けられる。

一方、光学装置３Ｒにおいても、画像形成装置５１により形成された画像光は、投射光学装置５２及び導光部材６Ｒを介して、観察者の右眼に入射され、虚像として視認される。そして、当該導光部材６Ｒ及び鏡筒５３には、防塵カバー７Ｌと鏡面対称構造を有する防塵カバー７Ｒが取り付けられ、これにより、導光部材６Ｒと光学装置３Ｒを構成する鏡筒５３との間の隙間Ｇが閉塞される。

以上説明した本実施形態に係るＨＭＤ１によれば、以下の効果がある。
光学装置３Ｌでは、導光部材６Ｌと鏡筒５３との間に形成される隙間Ｇは、当該導光部材６Ｌ及び第２カバー４２に取り付けられる防塵カバー７Ｌにより閉塞される。これによれば、当該隙間Ｇを介して鏡筒５３内に塵埃が侵入することを抑制できる。従って、鏡筒５３内に収納される投射光学装置５２に塵埃が付着することを抑制できるので、画像形成装置５１によって形成される画像光により視認される画像が劣化することを抑制できるとともに、鏡筒５３内から塵埃を除去するためのメンテナンスを省くことができる。光学装置３Ｒにおいても同様である。

光学装置３Ｌでは、投射光学装置５２により投射された画像光は、第１領域Ｓ４１を介して導光部材６Ｌ内に入射され、当該画像光の中心軸に対して傾斜した第５面Ｓ５にて反射される。そして、当該第５面Ｓ５にて反射された画像光の一部は、第２領域Ｓ４２における領域Ｓ４２１に入射され、当該領域Ｓ４２１にて更に反射されて導光部材６Ｌ内を進行する。ここで、領域Ｓ４２１に塵埃が付着していると、当該塵埃の影が、観察者により視認される可能性が生じる。これに対し、当該領域Ｓ４２１が防塵カバー７Ｌにより覆われることで、当該領域Ｓ４２１に塵埃が付着することを抑制できる。従って、塵埃の影が視認されることを抑制できる。
また、防塵カバー７Ｌは、領域Ｓ４２１との間に空気層ＡＬが形成されるように取り付けられるので、当該防塵カバー７Ｌにより領域Ｓ４２１の反射特性が変化されることがない。従って、導光部材６Ｌ内に入射された画像光を適切に反射させつつ観察者の眼に導くことができる。
光学装置３Ｒにおいても同様である。

導光部材６Ｌでは、第４面Ｓ４と第３面Ｓ３との間に、画像光が合焦する合焦部位ＦＳが設定されており、当該合焦部位ＦＳを透過した画像光は、透過範囲を拡大させつつ導光部材６Ｌ内を進行する。そして、当該画像光は、第３面Ｓ３、第２面Ｓ２及び第１面Ｓ１を経て観察者の眼に入射されるので、当該画像光の光路を長くすることができる。従って、観察者により視認される画像を拡大できる。
一方、第４面Ｓ４と第３面Ｓ３との間に上記合焦部位ＦＳが設定されているので、第４面Ｓ４における領域Ｓ４２１に塵埃が付着していると、当該塵埃の影が観察者によって視認されやすくなるだけでなく、当該塵埃によって領域Ｓ４２１の反射特性が変更される可能性が生じる。これに対し、上記防塵カバー７Ｌを設けることで、当該領域Ｓ４２１に塵埃が付着することが抑制されるので、塵埃の影が視認されることを確実に抑制できるとともに、当該領域Ｓ４２１に入射された画像光を適切に反射させることができる。
光学装置３Ｒにおいても同様である。

光学装置３Ｌでは、第４面Ｓ４において領域Ｓ４２１の周縁部に位置し、画像光が入射されない領域Ｓ４２２に当接部７３が当接している状態では、凹部７２により、防塵カバー７Ｌと領域Ｓ４２１との間に空気層ＡＬが形成される。これによれば、防塵カバー７Ｌを取り付けたことで当該領域Ｓ４２１の反射特性が変化することを確実に抑制できる。従って、領域Ｓ４２１に入射された画像光を適切に反射させることができ、ひいては、当該画像光を確実に観察者の眼に導くことができる。光学装置３Ｒにおいても同様である。

光学装置３Ｌでは、導光部材６Ｌは、観察者側から見て第１領域Ｓ４１から第２領域Ｓ４２に向かう方向（すなわち、左から右に向かうであるＸ方向）に略直交する方向（Ｙ方向）に沿って第２領域Ｓ４２を挟む位置に、当該第２領域Ｓ４２に交差する一対の交差面６４１，６４２を有する。また、防塵カバー７Ｌは、当該一対の交差面６４１，６４２に当接して導光部材６Ｌを挟持する挟持部７１を有する。これによれば、挟持部７１が導光部材６Ｌを挟持することにより、画像光が入射される領域Ｓ４２１に触れることなく、防塵カバー７Ｌを安定して導光部材６Ｌに取り付けることができる。光学装置３Ｒにおいても同様である。

光学装置３Ｌでは、フロント部２１１における観察者側の位置に、視力矯正用のレンズ２５１Ｌ，２５１Ｒを備えた補助フレーム２５を取り付けることができる。これによれば、視力が低下した観察者でも好適に画像を視認することが可能となる。
また、このような補助フレーム２５の一対のリム２５２Ｌ，２５２Ｒにおいて、互いに反対側の端部２５２１は、防塵カバー７Ｌ，７Ｒにおける観察者側の面７Ａに当接する。これによれば、当該リム２５２Ｌ，２５２Ｒが導光部材６Ｌ，６Ｒに当接することを抑制できる。従って、導光部材６Ｌ，６Ｒが傷付くことを抑制できる。

防塵カバー７は、弾性を有するので、当接部７３を領域Ｓ４２２に密着させることができる他、第２カバー４２における凹部４２１の内面に密着させることができる。従って、隙間Ｇを密閉できるので、塵埃の侵入を確実に抑制できる。
また、防塵カバー７は、導光部材６に対して着脱自在に設けられるので、当該防塵カバー７に塵埃が付着するなどして汚れた場合には、当該防塵カバー７を交換できる。従って、ＨＭＤ１を清浄な状態に維持しやすくすることができる。

ここで、導光部材６Ｌが観察者の頭部に沿う湾曲形状に形成されておらず、例えば、平板状に形成されている場合には、導光部材６Ｌの重心が観察者から離れた位置となりやすく、装着感が低下する。これに対し、導光部材６Ｌが観察者の頭部に沿う湾曲形状に形成されているので、当該導光部材６Ｌの重心位置を観察者に近付けることができる。従って、ＨＭＤ１の装着感を向上できるとともに、当該ＨＭＤ１を安定して装着できる。
一方、導光部材６Ｌが湾曲形状に形成されていると、当該導光部材６Ｌと鏡筒５３との隙間Ｇの管理が難しくなり、隙間Ｇが大きくなるなどして塵埃が侵入しやすくなる。このような場合でも、防塵カバー７Ｌにより隙間Ｇが閉塞されるので、塵埃の侵入を抑制でき、導光部材６Ｌを湾曲形状とすることによる上記効果を好適に奏することができる。
導光部材６Ｒ及び防塵カバー７Ｒを有する光学装置３Ｒにおいても同様である。

［実施形態の変形］
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、導光部材６Ｌは、第３面Ｓ３にて反射された画像光の一部は、第１面Ｓ１で反射された後に第２面Ｓ２にて反射され、当該第１面Ｓ１を介して観察者の眼に導かれる構成としたが、本発明はこれに限らない。すなわち、導光部材における光学面は適宜変更可能である。例えば、第３面Ｓ３にて反射された画像光が観察者の眼に向かう構成としてもよい。この場合、例えば、上記出射側光軸ＡＸに対する第１面Ｓ１の角度を変えて、当該第３面Ｓ３から入射される画像光が、臨界角未満の角度で第１面Ｓ１に入射されるように構成すればよく、第１面Ｓ１が、全反射面と光出射面とを兼ねていなくてもよい。導光部材６Ｒも同様である。

前記実施形態では、導光部材６Ｌと防塵カバー７Ｌとの間には、空気層ＡＬが形成されるとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、導光部材６Ｌの屈折率より小さい材料を介して、当該導光部材６Ｌと防塵カバー７Ｌとを接触させてもよい。この場合、当該構成において、第４面Ｓ４の臨界角以上の角度で画像光が当該第４面Ｓ４に入射されるように、導光部材６Ｌを構成してもよい。また、当該材料により構成される接着剤を用いて、導光部材６Ｌと防塵カバー７Ｌと一体化させてもよい。導光部材６Ｒ及び防塵カバー７Ｒにおいても同様である。

前記実施形態では、防塵カバー７は、導光部材６及び第２カバー４２に対して着脱自在に設けられるとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、第４面Ｓ４において領域Ｓ４２１領域との間に空気層ＡＬを形成しつつ、領域Ｓ４２２に接合された構成としてもよい。また、防塵カバー７が取り付けられる構成は、第２カバー４２でなくてもよく、鏡筒５３の側面であってもよい。この場合、凹部４２１を介して当該側面を露出させ、防塵カバー７の端面７Ｃが、当該側面に密着するように構成すればよい。更には、防塵カバー７は、導光部材６、第２カバー４２及び鏡筒５３の少なくともいずれかと一体化していてもよい。すなわち、鏡筒５３と導光部材６との間の隙間Ｇを閉塞する機能を有するのであれば、本発明の閉塞部は、どの部材に着脱自在に設けられていてもよく、どの部材と一体化していてもよい。

前記実施形態では、導光部材６Ｌにおいて、第４面Ｓ４と第３面Ｓ３との間に画像光の合焦部位ＦＳが設定されているとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、他の位置に合焦部位ＦＳが設定されていてもよく、導光部材６Ｌ内に合焦部位ＦＳが設定されていなくてもよい。導光部材６Ｒにおいても同様である。
前記実施形態では、防塵カバー７Ｌは、第４面Ｓ４における第２領域Ｓ４２に交差する交差面６４１，６４２に当接して、取付部６４を挟持する挟持部７１を有するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、防塵カバー７Ｌを導光部材６Ｌに取り付ける構成は、他の構成でもよい。防塵カバー７Ｒにおいても同様である。

前記実施形態では、防塵カバー７を、弾性を有する材料としてシリコンゴムにより形成したが、本発明はこれに限らない。すなわち、防塵カバーの７の材料は、他の材料でもよく、例えば、ＰＣ（polycarbonate）やＰＭＭＡ（polymenthyl methacrylate）等の剛性を有する樹脂であってもよい。また、当該防塵カバー７は、光透過性を有するとしたが、遮光性を有していてもよく、所定の色が着色されていてもよい。

前記実施形態では、補助フレーム２５には、視力矯正用のレンズ２５１Ｌ，２５１Ｒが設けられるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、当該レンズ２５１Ｌ，２５１Ｒに代えて、他の光学特性を有する光学部品を配置してもよい。このような光学部品として、例えば、所定波長の色光の透過を抑制するフィルターを採用してもよく、この場合には、視認される画像の色調を補正することが可能となる。また、当該光学部品として、比較的強いエネルギーを有するとされる青色光の透過を抑制するフィルターを採用してもよく、この場合には、観察者の眼に与える影響を低減できる。
また、補助フレーム２５には、一対のレンズ２５１Ｌ，２５１Ｒと、一対のリム２５２Ｌ，２５２Ｒ及びブリッジ２５３を有する構成としたが、本発明はこれに限らず、１つのレンズ及び１つのリムを有する構成としてもよい。

前記実施形態では、導光部材６Ｌ，６Ｒは、観察者の頭部の形状に沿う湾曲形状に形成されているとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、平板状の導光部材を採用することも可能である。また、上記各面Ｓ１〜Ｓ５も自由曲面でなくてもよく、導光部材の形状は、適宜変更可能である。更に、第４面Ｓ４における第１領域Ｓ４１及び第２領域Ｓ４２は、それぞれ異なる自由曲面であってもよい。

前記実施形態では、第２面Ｓ２は、半透過層が形成されたハーフミラーであるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、偏光ビームスプリッターや、ホログラム等の回折格子等を採用してもよい。
前記実施形態では、虚像表示装置として、観察者の左眼に画像光を入射させる光学装置３Ｌと、観察者の右眼に画像光を入射させる光学装置３Ｒとを備えるＨＭＤ１を例示したが、本発明はこれに限らない。すなわち、これら光学装置３Ｌ，３Ｒのうち、一方の光学装置を備えるＨＭＤとして構成してもよい。更に、導光部材６は、観察者の頭部における左右方向に沿う形状としたが、これに限らず、上下方向に沿う形状としてもよい。この場合、光学ユニット５を観察者のこめかみの位置に設けずに、頭頂部近傍又は顎部近傍に設けてもよい。

前記実施形態では、画像形成装置５１は、光源装置５１１と、透過型の液晶パネルを有する光変調装置５１２とを備える構成としたが、本発明はこれに限らない。例えば、透過型の液晶パネルに代えて、反射型の液晶パネルを採用してもよい。また、液晶パネルに代えて、マイクロミラーを用いたデバイス等、液晶以外の光変調装置を採用してもよい。更に、光源装置５１１及び光変調装置５１２に代えて、有機ＥＬ（Electroluminescence）やプラズマ等の自己発光素子により構成されたパネルを採用してもよい。加えて、投射光学装置５２及び導光部材６を介して、網膜が画像光により走査されることで画像が視認される画像形成装置を採用して、網膜投影型（例えば、レーザー網膜投影型）のＨＭＤとして構成してもよい。
更に、ＨＭＤ１が画像形成装置５１を有する必要はなく、例えば、ＨＭＤと接続される外部機器により形成された画像光を光ファイバー等のライトガイドにより導入し、当該画像光が投射光学装置に入射されるように構成してもよい。

前記実施形態では、虚像表示装置として、シースルー型のＨＭＤ１を例示したが、本発明はこれに限らない。すなわち、外界を観察できない非透過型のＨＭＤや、外界を撮像する撮像素子による撮像画像を表示するビデオシースルー型のＨＭＤに対しても、本発明を適用できる。

本発明は、虚像表示装置に利用でき、例えば、観察者の頭部に装着されるＨＭＤに好適に利用できる。

１…ＨＭＤ（虚像表示装置）、２…フレーム（第１フレーム）、６（６Ｌ，６Ｒ）…導光部材、７（７Ｌ，７Ｒ）…防塵カバー（閉塞部材）、２５…補助フレーム（第２フレーム）、５１…画像形成装置、５２…投射光学装置、５３…鏡筒、７１…挟持部、７２…凹部、７３…当接部、２５１Ｌ，２５１Ｒ…レンズ（光学部品）、２５２Ｌ，２５２Ｒ…リム、６４１，６４２…交差面、ＡＬ…空気層、ＦＳ…合焦部位、Ｇ…隙間、Ｓ１…第１面（第４反射領域、光出射領域）、Ｓ２…第２面（第５反射領域）、Ｓ３…第３面（第３反射領域）、Ｓ４１…第１領域（光入射領域）、Ｓ４２…第２領域（第２反射領域）、Ｓ５…第５面（第１反射領域）。

Claims (12)

1. 観察者の頭部に装着され、虚像を表示する虚像表示装置であって、
   画像を構成する光を投射する投射光学装置と、
   前記投射光学装置を内部に収納する鏡筒と、
   前記投射光学装置からの光を内部で反射させて前記観察者の眼に導いて、前記画像を虚像として視認させる透光性の導光部材と、
   前記導光部材及び前記鏡筒の間に形成される隙間を閉塞する閉塞部と、を備え、
   前記導光部材は、
   前記投射光学装置からの光を全反射させて導く光学面を有し、
   前記閉塞部は、前記導光部材よりも屈折率の低い低屈折率層が前記光学面との間に形成され、前記光学面が覆われるように設けられ、
   前記導光部材は、
   前記投射光学装置からの光が入射される光入射領域と、
   前記光入射領域に入射される光の中心軸に対して傾斜して配置され、入射される光を反射させる第１反射領域と、
   前記第１反射領域にて反射された光が入射され、入射された光を反射させる第２反射領域と、を有し、
   前記光学面は、前記第２反射領域である
   ことを特徴とする虚像表示装置。
2. 請求項１に記載の虚像表示装置において、
   前記低屈折率層は、空気層である
   ことを特徴とする虚像表示装置。
3. 請求項２に記載の虚像表示装置において、
   前記導光部材は、
   前記第２反射領域に対向し、当該第２反射領域にて反射された光を反射させる第３反射領域と、
   前記第３反射領域に対向し、当該第３反射領域にて反射された光を反射させる第４反射領域と、
   前記第４反射領域から入射される光を前記観察者の眼に向けて反射させる第５反射領域と、
   前記第５反射領域にて反射された光を前記観察者の眼に向けて出射する光出射領域と、
   を有し、
   前記導光部材は、前記第２反射領域と前記第３反射領域との間に、前記画像を構成する光が合焦する合焦部位が設定されている
   ことを特徴とする虚像表示装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の虚像表示装置において、
   前記閉塞部は、
   前記導光部材において前記第２反射領域の周縁部に当接される当接部と、
   前記当接部が前記周縁部に当接された際に、前記第２反射領域との間に前記空気層を形成する凹部と、を有する
   ことを特徴とする虚像表示装置。
5. 請求項２から請求項４のいずれかに記載の虚像表示装置において、
   前記導光部材は、前記観察者側から見て前記第２反射領域に沿う方向に対する略直交方向に前記第２反射領域を挟む位置に、当該第２反射領域と交差する一対の交差面を有し、
   前記閉塞部は、前記一対の交差面に当接して前記導光部材を挟持する挟持部を有する
   ことを特徴とする虚像表示装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載の虚像表示装置において、
   前記鏡筒及び前記導光部材が支持される第１フレームと、
   前記第１フレームに取り付けられ、前記導光部材に対して前記観察者側に位置する第２フレームと、を備え、
   前記第２フレームは、
   前記観察者の眼に応じて設けられ、所定の光学特性を有する光学部品と、
   それぞれ前記光学部品を保持するリムと、を備え、
   前記リムは、前記閉塞部と当接する
   ことを特徴とする虚像表示装置。
7. 観察者の頭部に装着され、虚像を表示する虚像表示装置であって、
   画像を構成する光を投射する投射光学装置と、
   前記投射光学装置を内部に収納する鏡筒と、
   前記投射光学装置からの光を内部で反射させて前記観察者の眼に導いて、前記画像を虚像として視認させる透光性の導光部材と、
   前記導光部材及び前記鏡筒の間に形成される隙間を閉塞する閉塞部と、
   前記鏡筒及び前記導光部材が支持される第１フレームと、
   前記第１フレームに取り付けられ、前記導光部材に対して前記観察者側に位置する第２フレームと、を備え、
   前記第２フレームは、
   前記観察者の眼に応じて設けられ、所定の光学特性を有する光学部品と、
   それぞれ前記光学部品を保持するリムと、を備え、
   前記リムは、前記閉塞部と当接する
   ことを特徴とする虚像表示装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の虚像表示装置において、
   前記閉塞部は、弾性を有し、前記導光部材に対して着脱自在に設けられる
   ことを特徴とする虚像表示装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の虚像表示装置であって、
   前記閉塞部は、光透過性を有する
   ことを特徴とする虚像表示装置。
10. 観察者の頭部に装着され、虚像を表示する虚像表示装置であって、
    画像を構成する光を投射する投射光学装置と、
    前記投射光学装置を内部に収納する鏡筒と、
    前記投射光学装置からの光を内部で反射させて前記観察者の眼に導いて、前記画像を虚像として視認させる透光性の導光部材と、
    前記導光部材及び前記鏡筒の間に形成される隙間を閉塞する閉塞部と、を備え、
    前記閉塞部は、弾性を有し、前記導光部材に対して着脱自在に設けられ、
    前記閉塞部は、光透過性を有する
    ことを特徴とする虚像表示装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載の虚像表示装置において、
    前記導光部材は、前記観察者の頭部に沿う湾曲形状を有する
    ことを特徴とする虚像表示装置。
12. 観察者の頭部に装着され、虚像を表示する虚像表示装置であって、
    画像を構成する光を投射する投射光学装置と、
    前記投射光学装置を内部に収納する鏡筒と、
    前記投射光学装置からの光を内部で反射させて前記観察者の眼に導いて、前記画像を虚像として視認させる透光性の導光部材と、
    前記導光部材及び前記鏡筒の間に形成される隙間を閉塞する閉塞部と、を備え、
    前記導光部材は、
    前記投射光学装置からの光を全反射させて導く光学面を有し、
    前記閉塞部は、前記導光部材よりも屈折率の低い低屈折率層が前記光学面との間に形成され、前記光学面が覆われるように設けられ、
    前記閉塞部は、光透過性を有する
    ことを特徴とする虚像表示装置。

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