JP6274971B2 - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、ヘッドマウントディスプレイに関する。

ユーザの頭部に装着されて画像を表示する装置であるヘッドマウントディスプレイが知られている。特許文献１には、２つの表示素子からの光を凹面ハーフミラー及び平面ハーフミラーを用いて片方の目に入射させる技術が記載されている。

特開平７−２７４０９７号公報

特許文献１の技術では、片方の目に対応して配置されている表示面に２つの表示素子から２系統の画像が投影される。この技術を、左右に表示面を有するヘッドマウントディスプレイに適用すると、もう一方の表示面に画像を表示させるための表示素子をさらに設けなければならず、装置が大型化してしまう。
そこで、本発明は、左右に表示面を有するヘッドマウントディスプレイにおいて、片側の表示面に２系統の画像を投影することに伴う装置の大型化を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ユーザの一方の目の視界に配置される第１表示面を有する第１表示部と、前記ユーザの他方の目の視界に配置される第２表示面及び第３表示面を有する第２表示部と、第１モードにおいて前記第１表示面に画像を投影し、第２モードにおいて前記第３表示面に画像を投影する第１投影部と、前記第１モード及び前記第２モードにおいて前記第２表示面に画像を投影する第２投影部とを備え、前記第１投影部により投影される画像を表す投影光または前記第２投影部により投影される画像を表す投影光のうち少なくともいずれかの光路が切り替わることで、前記第１モードから前記第２モードへ、前記第２モードから前記第１モードへとモードが切り替わることを特徴とするヘッドマウントディスプレイを提供する。

また、前記いずれかの光路上に配置され、当該光路における投影光の偏光方向を切り替える偏光切替部を備え、前記第１表示部は、前記第１表示面を形成する第１ビームスプリッタを有し、前記第２表示部は、前記第２表示面を形成する第２ビームスプリッタ及び前記第３表示面を形成する第３ビームスプリッタを有し、前記偏光切替部が前記偏光方向を切り替えることにより、前記第１モードにおいては、前記第１投影部が前記第１表示面に画像を投影し、且つ前記第２投影部が前記第２表示面に画像を投影し、前記第２モードにおいては、前記第１投影部により投影された画像を表す投影光が前記第１ビームスプリッタを透過して前記第３表示面に当該画像が投影され、且つ前記第２投影部が前記第２表示面に画像を投影してもよい。

また、前記第１及び第２ビームスプリッタは、第１の偏光方向を有する第１偏光を反射し、第２の偏光方向を有する第２偏光を透過し、前記第３ビームスプリッタは、前記第２偏光を反射し、前記第１偏光を透過し、前記第２ビームスプリッタは、前記第３ビームスプリッタよりも前記第１ビームスプリッタ側に配置され、前記第２投影部からの投影光が、前記第１及び第２モードにおいて、前記第２及び第３ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するようになっており、前記偏光切替部は、前記第１投影部からの投影光が、前記第１モードにおいては前記第１ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し、前記第２モードにおいては前記第１、第２及び第３ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射するように前記切り替えを行ってもよい。

また、前記第２ビームスプリッタは、第１の偏光方向を有する第１偏光を反射し、第２の偏光方向を有する第２偏光を透過し、前記第３ビームスプリッタよりも前記第１ビームスプリッタ側に配置され、前記第１及び第３ビームスプリッタは、前記第２偏光を反射し、前記第１偏光を透過し、前記第２投影部からの投影光が、前記第１及び第２モードにおいて、前記第２及び第３ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するようになっており、前記偏光切替部は、前記第１投影部からの投影光が、前記第１モードにおいては前記第１ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射し、前記第２モードにおいては前記第１ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し且つ前記第２及び第３ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射するように前記切り替えを行ってもよい。

また、前記第１及び第２ビームスプリッタは、第１の偏光方向を有する第１偏光を反射し、第２の偏光方向を有する第２偏光を透過し、前記第３ビームスプリッタは、前記第１偏光を透過し、前記第２偏光を反射し、前記第２ビームスプリッタよりも前記第１ビームスプリッタ側に配置されており、前記第２投影部からの投影光が、前記第１及び第２モードにおいて、前記第１偏光となって前記第２ビームスプリッタに入射するようになっており、前記偏光切替部は、前記第１投影部からの投影光が、前記第１モードにおいては前記第１ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し、前記第２モードにおいては前記第１及び第３ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射するように前記切り替えを行ってもよい。

また、前記第１ビームスプリッタは、第１の偏光方向を有する第１偏光を透過し、第２の偏光方向を有する第２偏光を反射し、前記第２及び第３ビームスプリッタは、前記第１偏光を反射し、前記第２偏光を透過し、前記第２ビームスプリッタは、前記第３ビームスプリッタよりも前記第１ビームスプリッタ側に配置され、前記第２投影部からの投影光が、前記第１及び第２モードにおいて、前記第３ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射し、前記第２ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するようになっており、前記偏光切替部は、前記第１投影部からの投影光が、前記第２モードにおいては、前記第２ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射し、且つ、前記第３ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するように前記切り替えを行ってもよい。

また、前記第１、第２及び第３ビームスプリッタは、第１の偏光方向を有する第１偏光を透過し、第２の偏光方向を有する第２偏光を反射し、前記第２ビームスプリッタは、前記第３ビームスプリッタよりも前記第１ビームスプリッタ側に配置され、前記第２投影部からの投影光が、前記第１及び第２モードにおいて、前記第３ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射し、且つ、前記第２ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するようになっており、前記偏光切替部は、前記第１投影部からの投影光が、前記第１モードにおいては前記第１ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し、前記第２モードにおいては前記第１及び第２ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射し且つ前記第３ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するように前記切り替えを行ってもよい。

また、前記第１表示部は、第４表示面を形成する第４ビームスプリッタを有し、前記偏光切替部が前記偏光方向を切り替えることにより、前記第１モードにおいては、前記第１投影部が前記第１表示面に画像を投影し、且つ前記第２投影部が前記第２表示面に画像を投影し、前記第２モードにおいては、前記第１投影部により投影された画像を表す投影光が前記第１ビームスプリッタ及び前記第４ビームスプリッタを透過して当該画像が前記第３表示面に投影され、且つ前記第２投影部が前記第２表示面に画像を投影し、または、前記第１投影部が前記第１表示面に画像を投影し、且つ前記第２投影部により投影された画像を表す投影光が前記第２ビームスプリッタ及び前記第３ビームスプリッタを透過して前記第４表示面に当該画像が投影されてもよい。

また、前記第１及び第２ビームスプリッタは、第１の偏光方向を有する第１偏光を反射し、第２の偏光方向を有する第２偏光を透過し、前記第３及び第４ビームスプリッタは、前記第１偏光を透過し、前記第２偏光を反射し、前記第２ビームスプリッタは、前記第３ビームスプリッタよりも前記第１ビームスプリッタ側に配置され、前記第１ビームスプリッタは、前記第４ビームスプリッタよりも前記第２ビームスプリッタ側に配置され、前記偏光切替部は、前記第１モードにおいては、前記第１投影部からの投影光が前記第１及び第４ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し、且つ、前記第２投影部からの投影光が前記第２及び第３ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するように前記切り替えを行い、前記第２モードにおいては、前記第１投影部からの投影光が、前記第４ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し且つ前記第１、第２及び第３ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射し、前記第２投影部からの投影光が、前記第２及び第３ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するように前記切り替えを行い、または、第１投影部からの投影光が、前記第１及び第４ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し、前記第２投影部からの投影光が、前記第３ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し且つ前記第１、第２及び第４ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射するように前記切り替えを行ってもよい。

また、前記第１及び第２ビームスプリッタは、第１の偏光方向を有する第１偏光を反射し、第２の偏光方向を有する第２偏光を透過し、前記第３及び第４ビームスプリッタは、前記第１偏光を透過し、前記第２偏光を反射し、前記第３ビームスプリッタは、前記第２ビームスプリッタよりも前記第１ビームスプリッタ側に配置され、前記第４ビームスプリッタは、前記第１ビームスプリッタよりも前記第２ビームスプリッタ側に配置され、前記偏光切替部は、前記第１モードにおいては、前記第１投影部からの投影光が前記第１偏光となって前記第１ビームスプリッタに入射し、且つ、前記第２投影部からの投影光が前記第１偏光となって前記第２ビームスプリッタに入射するように前記切り替えを行い、前記第２モードにおいては、前記第１投影部からの投影光が、前記第１及び第３ビームスプリッタには前記第２偏光となって入射し且つ前記第４ビームスプリッタには前記第１偏光となって入射し、前記第２投影部からの投影光が、前記第２ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するように前記切り替えを行い、または、前記第１投影部からの投影光が、前記第１ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し、前記第２投影部からの投影光が、前記第２及び第４ビームスプリッタには前記第２偏光となって入射し且つ前記第３ビームスプリッタには前記第１偏光となって入射するように前記切り替えを行ってもよい。

また、前記第２及び第３ビームスプリッタは、第１の偏光方向を有する第１偏光を反射し、第２の偏光方向を有する第２偏光を透過し、第３ビームスプリッタは、前記第１偏光を透過し、前記第２偏光を反射し、前記第２ビームスプリッタよりも前記第１ビームスプリッタ側に配置され、前記第２投影部からの投影光が、前記第１及び第２モードにおいて、前記第１偏光となって前記第２ビームスプリッタに入射するようになっており、前記偏光切替部は、前記第１投影部からの投影光が、前記第１モードにおいては前記第２偏光となって前記第１ビームスプリッタに入射し、前記第２モードにおいては前記第１偏光となって前記第１及び第３ビームスプリッタに入射するように前記切り替えを行ってもよい。

また、前記第１及び第４ビームスプリッタは、第１の偏光方向を有する第１偏光を透過し、第２の偏光方向を有する第２偏光を反射し、前記第２及び第３ビームスプリッタは、前記第１偏光を反射し、前記第２偏光を透過し、前記第３ビームスプリッタは、前記第２ビームスプリッタよりも前記第１ビームスプリッタ側に配置され、前記第４ビームスプリッタは、前記第１ビームスプリッタよりも前記第２ビームスプリッタ側に配置され、前記偏光切替部は、前記第１モードにおいては、前記第１投影部からの投影光が前記第２偏光となって前記第１ビームスプリッタに入射し、且つ、前記第２投影部からの投影光が前記第１偏光となって前記第２ビームスプリッタに入射するように前記切り替えを行い、前記第２モードにおいては、前記第１投影部からの投影光が、前記第１、第３及び第４ビームスプリッタには前記第１偏光となって入射し、前記第２投影部からの投影光が、前記第２ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するように前記切り替えを行い、または、前記第１投影部からの投影光が、前記第１ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射し、前記第２投影部からの投影光が、前記第２、第３及び第４ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射するように前記切り替えを行ってもよい。

本発明によれば、左右に表示面を有するヘッドマウントディスプレイにおいて、片側の表示面に２系統の画像を投影することに伴う装置の大型化を抑制することができる。

ヘッドマウントディスプレイの全体構成を示す図 ディスプレイ部を示す図 第２モードにおける光路を示す図 ユーザから見た表示面の状態を示す図 第２実施形態のディスプレイ部を示す図 第２モードにおけるディスプレイ部７ａの一例を示す図 第２モードにおけるディスプレイ部７ａの他の一例を示す図 変形例のディスプレイ部の一例を示す図 変形例のディスプレイ部の他の一例を示す図 変形例のディスプレイ部の他の一例を示す図 変形例のディスプレイ部の他の一例を示す図 変形例のディスプレイ部の他の一例を示す図 変形例のディスプレイ部の他の一例を示す図 第２モードにおけるディスプレイ部の例を示す図 変形例のディスプレイ部の他の一例を示す図 第２モードにおけるディスプレイ部の例を示す図

［１］第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態に係るヘッドマウントディスプレイについて図を参照しながら説明する。
図１は、ヘッドマウントディスプレイ１の全体構成を示す図である。ヘッドマウントディスプレイ１は、ユーザの頭部に装着されるウェアラブル装置であり、自装置を装着したユーザの視界に配置される表示面に画像を表示する。ヘッドマウントディスプレイ１は、筐体２と、制御部３と、記憶部４と、入力部５と、操作部６と、ディスプレイ部７とを備える。

筐体２は、例えばゴーグルや眼鏡の形に形成されており、他の各部を格納したり支持したりしている。制御部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えている。ＣＰＵは、ＲＡＭをワークエリアとして用いてＲＯＭや記憶部４に記憶されたプログラムを実行することによって各部の動作を制御する。

記憶部４は、フラッシュメモリ等を備え、制御部３が制御に用いるデータやプログラム、自装置が表示する画像を示す画像データなどを記憶する。入力部５は、画像データの入力を受け付ける。入力部５は、有線通信または無線通信による外部装置からの画像データの入力を受け付けてもよいし、媒体に格納された画像データの入力を受け付けてもよい。操作部６は、ボタン等の操作子を備え、ユーザの操作を受け付ける。

ディスプレイ部７は、自装置を装着したユーザの視界に配置される表示面に画像を表示する。ディスプレイ部７は、このユーザの左右の目のそれぞれの視界に配置される表示面に画像を表示する第１モードと、このユーザの一方の目の視界に配置される表示面に画像を表示する第２モードとで作動する。これらのモードは、ユーザが操作部６を操作することで切り替えられる。

ユーザは、例えば部屋の中に居たり立ち止まっていたりして周囲に気を配る必要がないときには、ディスプレイ部７を第１モードで作動させ、左右両方の目で画像を見る。一方、ユーザは、例えば歩いたり人ごみの中にいたりして周囲に気を配る必要があるときには、ディスプレイ部７を第２モードで作動させ、画像が表示されていない方の目で自分の周囲が見えるようする。
以下では、ディスプレイ部７の詳細について図２から図４までを参照して説明する。

図２は、ディスプレイ部７を示す図である。図２では、第１モードにおけるディスプレイ部７が示されている。ディスプレイ部７は、第１投影部８と、第２投影部９と、第１表示部１０と、第２表示部２０と、光路形成部３０と、偏光切替部４０とを有する。第１投影部８及び第２投影部９は、いずれも、光源等を有し、画像を表す光（以下「投影光」という）を投射してその画像を後述する表示面に投影する装置であり、プロジェクタや液晶ディスプレイなどがこれにあたる。以下では、第１投影部８が投影する画像を表す投影光を「第１投影光」といい、第２投影部９が投影する画像を表す投影光を「第２投影光」という。両投影部は、本実施形態では、いずれも、第１の偏光方向を有する第１偏光を投影光として投射する。

光路形成部３０は、両投影部から投射された投影光の光路を形成する。光路形成部３０は、導光板３１と、ミラー３２及び３３とを有する。導光板３１は、細長い板状の部材である。ヘッドマウントディスプレイ１がユーザに装着されると、導光板３１がユーザの目の前に配置され、導光板３１の長手方向がユーザの目が並んでいる方向、つまりユーザにとっての左右方向に沿うようになっている。以下では、各部の配置を表す場合に、ヘッドマウントディスプレイ１を装着したユーザから見て左右どちらにあるかによって表すものとする。例えば、第２投影部９はユーザの目よりも左側に配置され、第１投影部８はユーザの目よりも右側に配置されている。

ミラー３２は、導光板３１内部の右側の端に設けられ、ミラー３３は、導光板３１内部の左側の端に設けられている。ミラー３２は、第１投影部８から投影されて導光板３１に入射した第１投影光を導光板３１の内部中央方向に向けて反射する。ミラー３３は、第２投影部９から投影されて導光板３１に入射した第２投影光を導光板31の内部中央方向に向けて反射する。両ミラーが反射した投影光は導光板３１の内部を反射しながら進む。なお、図２及び以降の図では、投影光の光路を線及び矢印（投影光の進行方向を示す）を使って表す。また、図を見やすくするために、導光板３１の内部でも単純な直線で光路を表す。

導光板３１内部の長手方向中央よりもミラー３２側（つまり右側）には、第１表示部１０が設けられている。第１表示部１０は、自装置を装着したユーザの一方の目（本実施形態では右目）の視界に配置される第１表示面１１１を有する。第１表示面１１１は、ビームスプリッタによって形成される。ビームスプリッタとは、入射した光の偏光方向に応じてその光の透過または反射を制御可能な性質をもつ板状の部材である。第１表示部１０は、第１表示面１１１を形成する第１ビームスプリッタ１１を有する。

第１ビームスプリッタ１１は、第１投影部８が投射する第１の偏光方向を有する第１偏光を透過し、第１の偏光方向とは偏光方向が９０度異なる第２の偏光方向を有する第２偏光を反射する。図２及び以降の図では、これらの偏光の偏光方向の見分けがつくように、第１偏光を実線で表し、第２偏光を二点鎖線で表す。第１ビームスプリッタ１１は、ユーザの右目が正面を向いたときの視線の方向（以下「正面方向」という。ここでは右目の正面方向）に配置され、例えばミラー３２で反射されて入射した第１投影光が図２に示すように第２偏光であれば、その第１投影光をユーザの右目に向けて反射する向きで設けられている。このため、第１表示面１１１で反射された第１投影光がユーザの右目に到達し、ユーザの右目には、第１投影光が表す画像が第１表示面１１１に投影されて見えることになる。なお、第１ビームスプリッタ１１に入射した第１投影光が第２偏光である場合については後述する。

なお、ビームスプリッタには、前述のように直線偏光の光に対する透過・反射制御のタイプに加え、円偏光・楕円偏光の光に対する透過・反射制御を行うタイプも存在する。直線方向の場合は偏光方向の違いによって透過・反射を制御するが、円方向・楕円方向の場合は、偏光方向が右回りか左回りかによって透過・反射を制御する。本実施形態、及び、第二実施形態では直線偏光として説明を行うが、円偏光・楕円偏光の場合も第一偏光及び第二偏光の考え方は適用可能であり、その場合、第二偏光とは、第一偏光とは逆周りの偏光方向を有する光をいう。

導光板３１内部の長手方向中央よりもミラー３３側（つまり左側）には、第２表示部２０が設けられている。第２表示部２０は、自装置を装着したユーザの他方の目（本実施形態では左目）の視界に配置される第２表示面２２１及び第３表示面２３１を有する。これらの表示面は、第１表示面１１１と同様に、ビームスプリッタによって形成される。第２表示部２０は、第２表示面２２１を形成する第２ビームスプリッタ２２と、第３表示面２３１を形成する第３ビームスプリッタ２３とを有する。第２ビームスプリッタ２２は、第１偏光を反射し、第２偏光を透過する。第３ビームスプリッタ２３は、第１偏光を透過し、第２偏光を反射する。第２ビームスプリッタ２２は、第３ビームスプリッタ２３よりも第１ビームスプリッタ１１側（つまり右側）に配置されている。

第２投影光は、上述したとおり第１偏光であるため、ミラー３３で反射されたあと第３ビームスプリッタ２３を透過し、第２ビームスプリッタ２２の第２表示面２２１に到達する。第２ビームスプリッタ２２は、ユーザの左目の正面方向に配置され、第１偏光の第２投影光が入射すると、その第２投影光をユーザの左目に向けて反射する向きで設けられている。このため、第２表示面２２１で反射された第２投影光がユーザの左目に到達し、ユーザの左目には、第２投影光が表す画像が第２表示面２２１に表示されて見えることになる。

偏光切替部４０は、第１投影光または第２投影光のうち少なくともいずれかの光路上に配置され、その光路における投影光の偏光方向を切り替える。偏光切替部４０は、本実施形態では、第１投影光の光路上に配置されて第１投影光の偏光方向を切り替える。偏光切替部４０は、液晶装置４１と、波長板４２とを有する。液晶装置４１は、液晶を利用して偏光方向を切り替える。液晶装置４１は、偏光方向を変化させる状態（以下「変化状態」という）と変化させない状態（以下「不変状態」という）とを切り替えることで偏光方向を切り替える。この切り替えは、例えば図１に示す操作部６へのユーザの操作に応じて行われる。

図２に示す第１モードにおいては、液晶装置４１が変化状態になっている。液晶装置４１は、変化状態では、入射してくる光の偏光方向を９０度変化させる。これにより、液晶装置４１は、第１の偏光方向を第２の偏光方向に変化させ、第２の偏光方向を第１の偏光方向に変化させる。液晶装置４１は、第１投影部８及び導光板３１の間で第１投影光の光路上に配置されている。そのため、導光板３１には、液晶装置４１により偏光方向が第１の偏光方向から第２の偏光方向に変化させられた第１投影光が入射している。この場合、第２偏光となった第１投影光がミラー３２で反射されるため、前述したように、第１投影光が表す画像が第１表示面１１１に投影される。これにより、ユーザの右目には、第１投影光が表す画像が第１表示面１１１に表示されて見えることになる。

なお、第１ビームスプリッタ１１が第２偏光を透過するため、自然光のうちの第２の偏光方向成分が第１ビームスプリッタ１１を透過してユーザの右目に到達する。また、第２ビームスプリッタ２２が第１偏光を透過するため、自然光のうちの第１の偏光方向成分が第２ビームスプリッタ２２を透過してユーザの左目に到達する。このため、第１表示面１１１及び第２表示面２２１においては、それぞれ、背後にある現実の背景と投影された画像とが重なって見えるように（いわゆるシースルー型に）なっている。

波長板４２は、例えば複屈折結晶などを利用して偏光方向を変化させる。波長板４２は、液晶装置４１と異なり、常に偏光方向を変化させる。波長板４２は、偏光方向を９０度変化させるいわゆる１／２波長板であり、変化状態の液晶装置４１と同様に、第１の偏光方向を第２の偏光方向に変化させ、第２の偏光方向を第１の偏光方向に変化させる。図２で示した第１モードにおいては、波長板４２にいずれの投影光も到達しなかったが、第２モードにおいては、波長板４２に第１投影光が到達する。

図３は、第２モードにおける光路を示す図である。図３（ａ）では、図を見やすくするため、第１投影光の光路だけを示している。液晶装置４１は、第１モードにおいては変化状態となっていたが、第２モードにおいては不変状態となっている。この場合、第１投影光は、第１偏光のまま導光板３１に入射するので、ミラー３２で反射されたあと、第１ビームスプリッタ１１を透過して波長板４２に到達する。ここで、第１投影光は、波長板４２によって第１偏光から第２偏光になり、第２ビームスプリッタ２２を透過して第３ビームスプリッタ２３に到達する。

第３ビームスプリッタ２３は、導光板３１内を進んできた第１投影光をユーザの左目に向けて反射する向きで設けられている。このため、第３ビームスプリッタ２３の第３表示面２３１により反射された第２投影光がユーザの左目に到達する。こうしてユーザの左目には、第１投影光が表す画像が第３表示面２３１に投影されて見えることになる。図３（ｂ）では、第１投影光及び第２投影光の両方の光路を示している。第２投影光は、図２に示した場合と同様に、第２ビームスプリッタ２２により反射されてユーザに左目に到達する。

以上のとおり、偏光切替部４０は、第１投影光が、第１モードにおいては第２偏光となって第１ビームスプリッタ１１に入射し、第２モードにおいては第１偏光となって第１ビームスプリッタに入射し且つ第２偏光となって第２及び第３ビームスプリッタに入射するように偏光方向の切り替えを行う。また、ディスプレイ部７においては、第２投影光が、第１及び第２モードにおいて、第１偏光となって第２及び第３ビームスプリッタに入射するようになっている。

これにより、第１モードにおいては、第１投影部８が第１表示面１１１に画像を投影し、第２投影部９が第２表示面２２１に画像を投影する。また、第２モードにおいてには、第１投影部８が第３表示面２３１に画像を投影し、第２投影部９が第２表示面２２１に画像を投影する。特に、第１投影部８からの投影光（すなわち第１投影光）が第１ビームスプリッタ１１を透過することで、第１投影光により表される画像が第３表示面２３１に投影される。このように、本実施形態では、第１投影光の光路が切り替わることで、第１モードから第２モードへ、第２モードから第１モードへとモードが切り替わる。具体的には、偏光切替部４０が投影光（本実施形態では第１投影光）の偏光方向を切り替えることにより、前述したように光路を切り替え、第１及び第２モードを切り替える。

図４は、ユーザから見た表示面の状態を示す図である。図４（ａ）では第１モードでの、図４（ｂ）では第２モードでの状態が示されている。図４では、画像が表示されている表示面を実線で示し、画像が表示されていない表示面は二点鎖線で示した。第１モードでは、左目の正面に配置された第２表示面２２１と、右目の正面に配置された第１表示面１１１とに画像が投影される。第２モードでは、左目の正面に配置された第２表示面２２１と、第２表示面２２１の左側に配置された第３表示面２３１とに画像が投影される。

本実施形態では、第２モード、すなわち片側の表示面に画像を投影する場合においては、第１投影光が表す画像及び第２投影光が表す画像という２系統の画像が片側の表示面（図２等に示す第２表示面２２１及び第３表示面２３１）に投影される。ここで、左右に表示面を有する他のヘッドマウントディスプレイにおいて、片側の表示面に２系統の画像を投影する場合を想定する。この場合に、仮に両側の表示面に画像を投影するために用いる投影部とは異なる３系統目の投影部が必要だとすると、その３系統目の投影部を設ける分、ヘッドマウントディスプレイが大型化することになる。本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１では、第１モード及び第２モードのどちらにおいても、共通の投影部（第１投影部８及び第２投影部９）から画像が投影される。このため、前述した３系統目の投影部が必要な場合に比べて、片側の表示面に２系統の画像を投影することに伴う装置の大型化を抑制することができる。

また、本実施形態では、第１投影光の第１ビームスプリッタ１１での透過及び反射を切り替えることで、第１投影部８が画像を投影する表示面（第１表示面１１１及び第３表示面２３１）を切り替えている。これにより、例えば第１ビームスプリッタ１１を迂回する光路を設ける必要がなく、そのような迂回する光路を設ける場合に比べてヘッドマウントディスプレイを小型化することができる。

［２］第２実施形態
本発明の第２実施形態について、以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。第１実施形態では一方の表示部でしか第２モードでの画像の表示が行われなかったが、第２実施形態では、両方の表示部で第２モードでの画像の表示が行われる。以下、本実施形態におけるディスプレイ部について、図５から図７までを参照して説明する。

図５は、第２実施形態のディスプレイ部７ａを示す図である。ディスプレイ部７ａは、第１表示部１０ａと、第２表示部２０ａと、偏光切替部４０ａとを有する。偏光切替部４０ａは、液晶装置４３及び４４を有する。これらの液晶装置は、図２に示す液晶装置４１と同様に、液晶を用いて偏光方向を変化させる装置である。第２表示部２０ａは、第２表示面２２１ａを形成する第２ビームスプリッタ２２ａと、第３表示面２３１ａを形成する第３ビームスプリッタ２３ａを有する。

第２ビームスプリッタ２２ａは第１偏光を反射して第２偏光を透過し、第３ビームスプリッタ２３ａは第１偏光を透過して第２偏光を反射する。第２ビームスプリッタ２２ａ及び第２表示面２２１ａは、自装置を装着したユーザの左目の正面方向に配置される。また、第２ビームスプリッタ２２ａは、第３ビームスプリッタ２３ａよりも後述する第１ビームスプリッタ１１ａ側に配置されている。第２ビームスプリッタ２２ａ及び第３ビームスプリッタ２３ａの間には、後述するように、投影光（第１及び第２投影光）の光路が形成される。その光路上には液晶装置４３が投影光の偏光方向を変化させられるように設けられている。

第１表示部１０ａは、第１表示面１１１ａを形成する第１ビームスプリッタ１１ａと、第４表示面１４１ａを形成する第４ビームスプリッタ１４ａとを有する。第１ビームスプリッタ１１ａは、第１偏光を反射して第２偏光を透過する。第４ビームスプリッタ１４ａは、第１偏光を透過して第２偏光を反射する。第１ビームスプリッタ１１ａは、第４ビームスプリッタ１４ａよりも第２ビームスプリッタ２２ａ側（つまり左側）に配置されている。第４ビームスプリッタ１４ａは、第２偏光の第１投影光が導光板３１の内部を通って到達すると、その第１投影光をユーザの右目に向けて反射する向きに設けられている。第１ビームスプリッタ１１ａ及び第４ビームスプリッタ１４ａの間には、後述するように、投影光（第１及び第２投影光）の光路が形成される。その光路上には液晶装置４４が投影光の偏光方向を変化させられるように設けられている。

図５では、第１モードにおけるディスプレイ部７ａが示されている。第１モードにおいては、液晶装置４３及び４４がいずれも不変状態になっている。この場合、第２投影光は、図２に示す場合と同様に第３ビームスプリッタ２３ａを透過して第２ビームスプリッタ２２ａで反射し、ユーザの左目に到達する。また、第１投影光は、第４ビームスプリッタ１４ａを透過して第１ビームスプリッタ１１ａで反射し、ユーザの右目に到達する。このように、偏光切替部４０ａは、第１モードにおいては、第１投影光が第１及び第４ビームスプリッタに第１偏光となって入射し、且つ、第２投影光が第２及び第３ビームスプリッタに第１偏光となって入射するように偏光方向の切り替えを行う。これにより、第１投影部８が第１表示面１１１ａに画像を投影し、且つ第２投影部９が第２表示面２２１ａに画像を投影する。

図６は、第２モードにおけるディスプレイ部７ａの一例を示す図である。図６の例では、液晶装置４３は不変状態となり、液晶装置４４は変化状態となっている。第１投影光は、第４ビームスプリッタ１４ａを透過すると、液晶装置４４により偏光方向が変化させられて、第１偏光から第２偏光となる。第２偏光となった第１投影光は、偏光方向が変化することなく液晶装置４３を通過する。このように、図６に示す第２モードにおいては、偏光切替部４０ａは、第１投影光が第４ビームスプリッタ１４ａに第１偏光となって入射し、且つ、第１、第２及び第３ビームスプリッタに第２偏光となって入射するように偏光方向の切り替えを行う。

また、偏光切替部４０ａは、第２投影光については、第１モードと同様に、第２及び第３ビームスプリッタに第１偏光となって入射するように偏光方向の切り替えを行っている。このように偏光切替部４０ａが偏光方向を切り替えることにより、第２投影部９は、第１モードと同様に第２表示面２２１ａに画像を投影する。また、第１投影部８により投影された画像を表す投影光（すなわち第１投影光）が第１、第２及び第４ビームスプリッタを透過して第３ビームスプリッタ２３ａに到達し、第３表示面２３１ａにその画像が投影される。なお、図６及び以降の図では、図を見やすくするため、第１投影光と第２投影光とが重なる場合には、一方だけを示し、他方を省略する。

図７は、第２モードにおけるディスプレイ部７ａの他の一例を示す図である。図７の例では、液晶装置４３は変化状態となり、液晶装置４４は不変状態となっている。第２投影光は、第３ビームスプリッタ２３ａを透過すると、液晶装置４３により偏光方向が変化させられて、第１偏光から第２偏光となる。第２偏光となった第１投影光は、偏光方向が変化することなく液晶装置４４を通過する。このように、図７に示す第２モードにおいては、偏光切替部４０ａは、第２投影光が第３ビームスプリッタ２３ａに第１偏光となって入射し、且つ、第１、第２及び第４ビームスプリッタに第２偏光となって入射するように偏光方向の切り替えを行う。

また、偏光切替部４０ａは、第１モードと同様に、第１投影光が第１及び第４ビームスプリッタに第１偏光となって入射するように偏光方向の切り替えを行っている。このように偏光切替部４０ａが偏光方向を切り替えることにより、第１投影部８は、第１モードと同様に第１表示面１１１ａに画像を投影する。また、第２投影部９により投影された画像を表す投影光（すなわち第２投影光）が第２及び第３ビームスプリッタを透過して第４ビームスプリッタ１４ａに到達し、第４表示面１４１ａにその画像が投影される。

以上のとおり、本実施形態においては、第１投影光の光路及び第２投影光の光路がそれぞれ切り替わることで、第１モードから第２モードへ、第２モードから第１モードへとモードが切り替わる。その結果、第１表示部１０ａ及び第２表示部２０ａの両方で第２モードでの画像の表示が行われる。これにより、ユーザは、片側の表示面に画像を表示させる場合に、左右の表示面（第１表示部１０ａが有する表示面及び第２表示部２０ａが有する表示面）のうち例えば現実の背景を見るときに邪魔になりにくい方を選んで画像を表示させることができる。

また、本実施形態では、ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザの左右の目の正面方向にそれぞれ配置されるビームスプリッタ（１１ａ及び２２ａ）が透過する自然光の偏光方向が一致している（どちらも第２の偏光方向となっている）。自然光の中には、偏光方向によって輝度が異なるもの（例えばガラスに写り込んだものや照明が乱反射しているものなどから発せられる自然光）がある。そのような自然光をこれらのビームスプリッタが仮に異なる偏光方向で透過させると、同じ対象物から発せられた自然光の輝度が左右で異なって見え、目の疲れの原因となる。本実施形態においては、前述したとおり偏光方向が一致しているので、そのような目の疲れを防ぐことができる。

［３］変形例
上述した各実施形態は、それぞれが本発明の実施の一例に過ぎず、以下のように変形させてもよい。また、上述した各実施形態及び以下に示す各変形例は、必要に応じて組み合わせて実施してもよい。

［３−１］第１表示部での片側表示
第１表示部で片側表示が行われる場合の構成は第１実施形態で述べたものに限らない。
図８は、本変形例のディスプレイ部の一例を示す図である。図８の例では、第１表示部１０ｂと、図２に示す第２表示部２０と、偏光切替部４０ｂとを有するディスプレイ部７ｂが示されている。

第１表示部１０ｂは、第１表示面１１１ｂを形成する第１ビームスプリッタ１１ｂを有する。第１ビームスプリッタ１１ｂは、第１偏光を反射して第２偏光を透過する。第２表示部２０は、第１実施形態と同様の構成を備える。偏光切替部４０ｂは、図２に示す液晶装置４１を有する。図８（ａ）では、第１モードにおけるディスプレイ部７ｂが示されており、液晶装置４１が第１偏光である第２投影光の偏光方向を変化させていない。図８（ｂ）では、第２モードにおけるディスプレイ部７ｂが示されており、液晶装置４１が第１投影光の偏光方向を変化させている。

この場合、偏光切替部４０ｂは、偏光切替部４０ｂは、第１投影光が、第１モードにおいては第１偏光となって第１ビームスプリッタ１１ｂに入射し、第２モードにおいては第２偏光となって第１、第２及び第３ビームスプリッタに入射するように偏光方向の切り替えを行う。また、第２投影光は、第１及び第２モードにおいて、第１偏光となって第２及び第３ビームスプリッタに入射するようになっている。これにより、第１モードにおいては、第１投影部８が第１表示面１１１ｂに画像を投影し、第２投影部９が第２表示面２２１に画像を投影する。また、第２モードにおいては、第１投影部８が第３表示面２３１に画像を投影し、第２投影部９が第２表示面２２１に画像を投影する。

図８の例では、自装置を装着したユーザの左右の目の正面方向にそれぞれ配置される２つのビームスプリッタ（１１ｂ及び２２）を透過する自然光の偏光方向が一致している。これにより、第２実施形態と同様に、自然光の輝度の違いによる目の疲れを防ぐことができる。

図９は、本変形例のディスプレイ部の他の一例を示す図である。図９の例では、図８に示す第１表示部１０ｂ及び偏光切替部４０ｂと、第２表示部２０ｃとを有するディスプレイ部７ｃが示されている。第２表示部２０ｃは、第２表示面２２１ｃを形成する第２ビームスプリッタ２２ｃと、第３表示面２３１ｃを形成する第３ビームスプリッタ２３ｃとを有する。第２ビームスプリッタ２２ｃは第１偏光を反射して第２偏光を透過する。第３ビームスプリッタ２３ｃは第１偏光を透過して第２偏光を反射する。第３ビームスプリッタ２３ｃは、第２ビームスプリッタ２２ｃよりも第１ビームスプリッタ１１ｂ側に配置されている。

図９（ａ）では、第１モードにおけるディスプレイ部７ｃが示されており、液晶装置４１が第１偏光である第２投影光の偏光方向を変化させていない。図９（ｂ）では、第２モードにおけるディスプレイ部７ｃが示されており、液晶装置４１が第２投影光の偏光方向を変化させている。この場合、偏光切替部４０ｂは、第１投影光が、第１モードにおいては第１偏光となって第１ビームスプリッタ１１ｂに入射し、第２モードにおいては第２偏光となって第１及び第３ビームスプリッタに入射するように偏光方向の切り替えを行う。また、第２投影光は、第１及び第２モードにおいて、第１偏光となって第２ビームスプリッタ２２ｃに入射するようになっている。

これにより、第１モードにおいては、第１投影部８が第１表示面１１１ｂに画像を投影し、第２投影部９が第２表示面２２１ｃに画像を投影する。また、第２モードにおいては、第１投影部８が第３表示面２３１ｃに画像を投影し、第２投影部９が第２表示面２２１ｃに画像を投影する。
図９の例では、自装置を装着したユーザの左右の目の正面方向にそれぞれ配置される２つのビームスプリッタ（１１ｂ及び２２ｃ）を透過する自然光の偏光方向が一致しているため、第２実施形態と同様に目の疲れを防ぐことができる。

図１０は、本変形例のディスプレイ部の他の一例を示す図である。図１０の例では、図２に示す第１表示部１０と、第２表示部２０ｄと、図８に示す偏光切替部４０ｂとを有するディスプレイ部７ｄが示されている。第２表示部２０ｄは、第２表示面２２１ｄを形成する第２ビームスプリッタ２２ｄと、第３表示面２３１ｄを形成する第３ビームスプリッタ２３ｄとを有する。第２ビームスプリッタ２２ｄ及び第３ビームスプリッタ２３ｄは第１偏光を反射して第２偏光を透過する。第３ビームスプリッタ２３ｄは第２ビームスプリッタ２２ｄよりも第１ビームスプリッタ１１側に配置されている。

図１０（ａ）では、第１モードにおけるディスプレイ部７ｄが示されており、液晶装置４１が第１偏光である第２投影光の偏光方向を変化させている。図１０（ｂ）では、第２モードにおけるディスプレイ部７ｄが示されており、液晶装置４１が第２投影光の偏光方向を変化させていない。この場合、偏光切替部４０ｂは、第１投影光が、第１モードにおいては第２偏光となって第１ビームスプリッタ１１に入射し、第２モードにおいては第１偏光となって第１及び第３ビームスプリッタに入射するように偏光方向の切り替えを行う。また、第２投影光は、第１及び第２モードにおいて、第１偏光となって第２ビームスプリッタ２２ｄに入射するようになっている。これにより、第１モードにおいては、第１投影部８が第１表示面１１１に画像を投影し、第２投影部９が第２表示面２２１ｄに画像を投影する。また、第２モードにおいては、第１投影部８が第３表示面２３１ｄに画像を投影し、第２投影部９が第２表示面２２１ｄに画像を投影する。

図１０の例では、自装置を装着したユーザの片目側に配置される２つのビームスプリッタ（２２ｄ及び２３ｄ）を透過する自然光の偏光方向が一致している。これらが一致していない場合、対象物から発せられる自然光の輝度が、両ビームスプリッタの境目で急に変化することがある。図１０の例によれば、前述したとおり偏光方向が一致しているため、そのような輝度の急な変化による疲れを防ぐことができる。

図１１は、本変形例のディスプレイ部の他の一例を示す図である。図１１の例では、図２に示す第１表示部１０と、第２表示部２０ｅと、偏光切替部４０ｅとを有するディスプレイ部７ｅが示されている。第２表示部２０ｅは、第２表示面２２１ｅを形成する第２ビームスプリッタ２２ｅと第３表示面２３１ｅを形成する第３ビームスプリッタ２３ｅとを有する。これらのビームスプリッタは、いずれも第１偏光を反射して第２偏光を透過する。第２ビームスプリッタ２２ｅは、第３ビームスプリッタ２３ｅよりも第１ビームスプリッタ１１側に配置されている。

偏光切替部４０ｅは、図２に示す液晶装置４１及び波長板４２と、波長板４５及び４６とを有する。波長板４５及び４６は、波長板４２と同様に常に偏光方向を９０度変化させる１／２波長板である。波長板４５は、第２投影部９及び導光板３１の間で第１投影光が入射する位置に配置されている。また、波長板４６は、第２ビームスプリッタ２２ｅ及び第３ビームスプリッタ２３ｅの間に、これらのビームスプリッタの間を進む投影光の偏光方向を変化させられるように設けられている。図１１（ａ）では、第１モードにおけるディスプレイ部７ｅが示されており、液晶装置４１が第１偏光である第１投影光の偏光方向を変化させている。図１１（ｂ）では、第２モードにおけるディスプレイ部７ｅが示されており、液晶装置４１が第２投影光の偏光方向を変化させていない。

この場合、偏光切替部４０ｅは、第１投影光が、第１モードにおいては第２偏光となって第１ビームスプリッタ１１に入射し、第２モードにおいては第１偏光となって第１及び第３ビームスプリッタに入射し且つ第２偏光となって第２ビームスプリッタ２２ｅに入射するように偏光方向の切り替えを行う。また、第２投影光は、第１及び第２モードにおいて、前記第２偏光となって第３ビームスプリッタ２３ｅに入射し且つ第１偏光となって第２ビームスプリッタ２２ｅに入射するようになっている。これにより、第１モードにおいては、第１投影部８が第１表示面１１１に画像を投影し、第２投影部９が第２表示面２２１ｅに画像を投影する。また、第２モードにおいては、第１投影部８が第３表示面２３１ｅに画像を投影し、第２投影部９が第２表示面２２１ｅに画像を投影する。

図１１の例によれば、図１０の例と同様に、自装置を装着したユーザの片目側に配置される２つのビームスプリッタ（２２ｅ及び２３ｅ）を透過する自然光の偏光方向が一致しているため、図１０の例と同様に、輝度の急な変化による疲れを防ぐことができる。

図１２は、本変形例のディスプレイ部の他の一例を示す図である。図１２では、図８に示す第１表示部１０ｂと、図１１に示す第２表示部２０ｅと、偏光切替部４０ｆとを備えるディスプレイ部７ｆが示されている。偏光切替部４０ｆは、図８に示す液晶装置４１と、図１１に示す波長板４５及び４６とを有する。図１２（ａ）では、第１モードにおけるディスプレイ部７ｆが示されており、液晶装置４１が第１偏光である第１投影光の偏光方向を変化させていない。図１１（ｂ）では、第２モードにおけるディスプレイ部７ｆが示されており、液晶装置４１が第２投影光の偏光方向を変化させている。

この場合、偏光切替部４０ｆは、第１投影光が、第１モードにおいては第１偏光となって第１ビームスプリッタ１１ｂに入射し、第２モードにおいては第２偏光となって第１及び第２ビームスプリッタに入射し且つ第１偏光となって第３ビームスプリッタ２３ｅに入射するように偏光方向の切り替えを行う。これにより、第１モードにおいては、第１投影部８が第１表示面１１１ｂに画像を投影し、第２投影部９が第２表示面２２１ｅに画像を投影する。また、第２モードにおいては、第１投影部８が第３表示面２３１ｅに画像を投影し、第２投影部９が第２表示面２２１ｅに画像を投影する。

図１２の例によれば、ユーザの片目側に配置される２つのビームスプリッタ（２２ｅ及び２３ｅ）を透過した自然光の偏光方向が一致しているため、図１０の例と同様に、輝度の急な変化による疲れを防ぐことができる。また、自装置を装着したユーザの左右の目の正面方向にそれぞれ配置される２つのビームスプリッタ（１１ｂ及び２２ｅ）を透過する自然光の偏光方向が一致しているため、第２実施形態と同様に目の疲れを防ぐことができる。

［３−２］両側表示
両方の表示部で第２モードでの画像の表示が行われる場合の構成は第２実施形態で述べたものに限らない。
図１３は、本変形例のディスプレイ部の一例を示す図である。図１３の例では、第１表示部１０ｇと、第２表示部２０ｇと、偏光切替部４０ｇとを有するディスプレイ部７ｇが示されている。第１表示部１０ｇは、第１表示面１１１ｇを形成する第１ビームスプリッタ１１ｇと、第４表示面１４１ｇを形成する第４ビームスプリッタ１４ｇとを有する。第２表示部２０ｇは、第２表示面２２１ｇを形成する第２ビームスプリッタ２２ｇと、第３表示面２３１ｇを形成する第３ビームスプリッタ２３ｇを有する。

第１及び第２ビームスプリッタは、第１偏光を反射して第２偏光を透過する。第３及び第４ビームスプリッタは、第１偏光を透過して第２偏光を反射する。第３ビームスプリッタ２３ｇは、第２ビームスプリッタ２２ｇよりも第１ビームスプリッタ１１ｇ側（つまり右側）に配置されている。第４ビームスプリッタ１４ｇは、第１ビームスプリッタ１１ｇよりも第２ビームスプリッタ２２ｇ側（つまり左側）に配置されている。

偏光切替部４０ｇは、液晶装置４１及び４７と、波長板４２、４８及び４９とを有する。液晶装置４１及び波長板４２は、図２に示すものと同様に設けられている。液晶装置４７は、第２投影部９及び導光板３１の間で第２投影光の光路上に設けられている。第１及び第４ビームスプリッタの間には、第１投影光の光路が形成される。波長板４８はこの光路上で投影光の偏光方向を変化させられるように設けられている。第２及び第３ビームスプリッタの間には、第２投影光の光路が形成される。波長板４９はこの光路上で投影光の偏光方向を変化させられるように設けられている。

図１３では、第１モードにおけるディスプレイ部７ｇが示されており、液晶装置４１及び４６が、いずれも、投影光の偏光方向を変化させていない。この第１モードにおいては、偏光切替部４０ｇは、第１投影光が第１偏光となって第１ビームスプリッタ１１ｇに入射し、且つ、第２投影光が第１偏光となって第２ビームスプリッタ２２ｇに入射するように偏光方向の切り替えを行う。これにより、第１投影部８が第１表示面１１１ｇに画像を投影し、第２投影部９が第２表示面２２１ｇに画像を投影する。

図１４は、第２モードにおけるディスプレイ部７ｇの例を示す図である。図１４（ａ）では、第２モードでの画像の表示が第２表示部２０ｇで行われる場合のディスプレイ部７ｇが示されている。この場合、液晶装置４１は第１投影光の偏光方向を変化させ、液晶装置４７は第２投影光の偏光方向を変化させていない。この第２モードにおいては、偏光切替部４０ｇは、第１投影光が、第１及び第３ビームスプリッタには第２偏光となって入射し、且つ、第４ビームスプリッタには第１偏光となって入射するように偏光方向の切り替えを行う。また、偏光切替部４０ｇは、第２投影光が、第２ビームスプリッタ２２ｇに第１偏光となって入射するように偏光方向の切り替えを行う。これにより、第１投影部８が第３表示面２３１ｇに画像を投影し、第２投影部９が第２表示面２２１ｇに画像を投影する。つまり、第２モードでの画像の表示が、これらの表示面を有する第２表示部２０ｇで行われる。

図１４（ｂ）では、第２モードでの画像の表示が第１表示部１０ｇで行われる場合のディスプレイ部７ｇが示されている。この場合、液晶装置４１は第１投影光の偏光方向を変化させておらず、液晶装置４７は第２投影光の偏光方向を変化させている。この第２モードにおいては、偏光切替部４０ｇは、第１投影光が、第１ビームスプリッタ１１ｇに第１偏光となって入射するように偏光方向の切り替えを行う。また、偏光切替部４０ｇは、第２投影光が、第２及び第４ビームスプリッタには第２偏光となって入射し、且つ、第３ビームスプリッタには第１偏光となって入射するように偏光方向の切り替えを行う。これにより、第１投影部８が第１表示面１１１ｇに画像を投影し、第２投影部９が第４表示面１４１ｇに画像を投影する。つまり、第２モードでの画像の表示が、これらの表示面を有する第１表示部１０ｇで行われる。
図１３及び図１４の例によれば、第２実施形態と同様に、左右の表示面のうち邪魔になりにくい方を選んで画像を表示させることができるし、左右で自然光の偏光方向が一致しているため目の疲れを防ぐことができる。

図１５は、本変形例のディスプレイ部の他の一例を示す図である。図１５の例では、第１表示部１０ｈと、第２表示部２０ｈと、偏光切替部４０ｈとを有するディスプレイ部７ｈが示されている。第１表示部１０ｈは、第１表示面１１１ｈを形成する第１ビームスプリッタ１１ｈと、第４表示面１４１ｈを形成する第４ビームスプリッタ１４ｈとを有する。第２表示部２０ｈは、第２表示面２２１ｈを形成する第２ビームスプリッタ２２ｈと、第３表示面２３１ｈを形成する第３ビームスプリッタ２３ｈを有する。

第１及び第４ビームスプリッタは、第１偏光を透過して第２偏光を反射する。第２及び第３ビームスプリッタは、第１偏光を反射して第２偏光を透過する。第３ビームスプリッタ２３ｈは、第２ビームスプリッタ２２ｈよりも第１ビームスプリッタ１１ｈ側（つまり右側）に配置されている。第４ビームスプリッタ１４ｈは、第１ビームスプリッタ１１ｈよりも第２ビームスプリッタ２２ｈ側（つまり左側）に配置されている。

偏光切替部４０ｈは、図１３に示す液晶装置４１及び４６を有する。図１３では、第１モードにおけるディスプレイ部７ｈが示されており、液晶装置４１は第１投影光の偏光方向を変化させており、液晶装置４７は第２投影光の偏光方向を変化させていない。この第１モードにおいては、偏光切替部４０ｈは、第１投影光が第２偏光となって第１ビームスプリッタ１１ｈに入射し、且つ、第２投影光が第１偏光となって第２ビームスプリッタ２２ｈに入射するように偏光方向の切り替えを行う。これにより、第１投影部８が第１表示面１１１ｈに画像を投影し、第２投影部９が第２表示面２２１ｈに画像を投影する。

図１６は、第２モードにおけるディスプレイ部７ｈの例を示す図である。図１６（ａ）では、第２モードでの画像の表示が第２表示部２０ｈで行われる場合のディスプレイ部７ｈが示されている。この場合、液晶装置４１及び４６はいずれも投影光の偏光方向を変化させていない。この第２モードにおいては、偏光切替部４０ｈは、第１投影光が、第１、第３及び第４ビームスプリッタに第１偏光となって入射するように偏光方向の切り替えを行う。また、偏光切替部４０ｈは、第２投影光が、第２ビームスプリッタ２２ｈに第１偏光となって入射するように偏光方向の切り替えを行う。これにより、第１投影部８が第３表示面２３１ｈに画像を投影し、第２投影部９が第２表示面２２１ｈに画像を投影する。つまり、第２モードでの画像の表示が、これらの表示面を有する第２表示部２０ｈで行われる。

図１４（ｂ）では、第２モードでの画像の表示が第１表示部１０ｈで行われる場合のディスプレイ部７ｈが示されている。この場合、液晶装置４１及び４６はいずれも投影光の偏光方向を変化させている。この第２モードにおいては、偏光切替部４０ｈは、第１投影光が、第１ビームスプリッタ１１ｈに第２偏光となって入射するように偏光方向の切り替えを行う。また、偏光切替部４０ｈは、第２投影光が、第２、第３及び第４ビームスプリッタに第２偏光となって入射するように偏光方向の切り替えを行う。これにより、第１投影部８が第１表示面１１１ｈに画像を投影し、第２投影部９が第４表示面１４１ｈに画像を投影する。つまり、第２モードでの画像の表示が、これらの表示面を有する第１表示部１０ｈで行われる。
図１５及び図１６の例によれば、第２実施形態と同様に、左右の表示面のうち邪魔になりにくい方を選んで画像を表示させることができる。また、第２モードでの表示を左右どちらの目で行った場合でも、ビームスプリッタを透過する自然光の偏光方向が一致するため、図１０の例で述べた輝度の急な変化による疲れを防ぐことができる。

［３−３］表示面
各表示面は、上述したものに限らない。ユーザの視界に配置され、投影された画像がユーザから見えるようになっていれば、上述したものよりも左右にずらして設けられてもよいし、大きさや形（曲面でもよい）が違うものであってもよい。また、各図で示した表示面が左右反対に設けられていてもよい。例えば図２に示すディスプレイ部７であれば、左目の視界に第１表示面が配置され、右目の視界に第２及び第３表示面が配置されていてもよい（この場合は、偏光切替部が有する液晶装置や波長板も左右反対に配置される必要がある）。また、実施形態では、第２モードで拡張される表示面（例えば第３表示面）は、拡張前の表示面（例えば第２表面）よりも小さかったが、同じ大きさでもよいし、それよりも大きくてもよい。また、拡張前の表示面と拡張後の表示面とは接していてもよいし、離れていてもよい。

［３−４］投影部
第１及び第２投影部は、実施形態では、第１偏光である投影光を投射したが、第２偏光である投影光を投射してもよい。また、第１及び第２偏光とは偏光方向が異なる第３偏光を投影光として投射してもよい。その場合、偏光切替部が投影光の偏光方向を第１偏光や第２偏光に変化させればよい。また、これらの投影部が偏光方向を有していない投影光を投射してもよい。その場合は、偏光切替部が投影光に偏光方向を与えるようにすればよい。また、本発明では、投影部を２つに限定しているわけではなく、上述した第１及び第２投影部が含まれていれば、例えば第１及び第２モードでの画像の表示とは異なる用途のための投影部が別に設けられていてもよい。

［３−５］第２モード
実施形態では、第２モードで画像が表示されるときに、一方の表示部に画像が表示され、他方の表示部には画像が表示されていなかったが、これに限定されない。例えば、前述したように第１及び第２モードでの画像の表示とは異なる用途のための投影部を別に設け、一方の表示部に第１及び第２投影部から投影された映画の画像が表示されているときに、他方の表示部にその投影部から投影された緊急連絡を表す画像が表示される、というような用途で利用されてもよい。

［３−６］偏光切替部
偏光切替部の構成は上述したものに限らない。例えば、液晶装置及び波長板の配置を変えたり、数を変えたりしてもよい。例えば、図２に示す液晶装置４１を導光板３１の外ではなく内部（ミラー３２と第１ビームスプリッタ１１との間）に設けてもよい。また、図１１等に示す波長板４５は、第２投影部９が第２偏光を投影光として投射する場合には、設けなくてもよい。また、１／２波長板を１つ設ける代わりに１／４波長板を２つ設けて偏光方向を変化させてもよい。要するに、決められた偏光方向を有する光が決められたビームスプリッタに入射するようになっていれば、どのような構成の偏光切替部が用いられてもよい。

偏光切替部は、投影光の偏光方向を２通り以上（実施形態では第１及び第２の偏光方向）に切り替えることで、ビームスプリッタにおける透過及び反射を切り替えて、投影光の光路を変更する。ここで、第１投影光は、第１表示面に到達すると、ユーザの目に向けて反射される。そうなると、偏光方向を変化させたとしても、第３表示面に向かうように光路を変更することができない。つまり、偏光切替部は、第１投影部から第１表示面に至るまでの第１投影光の光路上で第１投影光の偏光方向の切り替えを行う必要がある。そのため、偏光切替部は、例えば、その光路上に設けられた液晶装置（または投影光の偏光方向を２通り以上に切替可能な装置）を有する。

なお、第１実施形態のように一方の表示部でしか第２モードでの画像の表示が行われない場合であれば、偏光切替部は、第１モードにおいては、第１投影部が第１表示面に画像を投影し、第２投影部が第２表示面に画像を投影し、また、第２モードにおいてには、第１投影光が第１ビームスプリッタを透過して第３表示面に第１投影光が表す画像を投影し、第２投影部が第２表示面に画像を投影するように、偏光方向の切り替えを行う。

また、第２実施形態のように両方の表示部で第２モードでの画像の表示が行われる場合であれば、偏光切替部は、第１モードにおいては、第１投影部が第１表示面に画像を投影し、第２投影部が第２表示面に画像を投影し、第２モードにおいてには、第１投影光が第１及び第４ビームスプリッタを透過して第３表示面に第１投影光が表す画像を投影し、第２投影部が第２表示面に画像を投影し、または、第２投影光が第２及び第３ビームスプリッタを透過して第４表示面に第２投影光が表す画像を投影し、第１投影部が第１表示面に画像を投影するように、偏光方向の切り替えを行う。

［３−７］偏光方向の制御
実施形態では、投影光の偏光方向の切り替えが行われたが、投影光の偏光方向の制御が行われてもよい。その場合、ヘッドマウントディスプレイは、偏光切替部の代わりに変更制御部を備える。偏光制御部は、例えばモードを選択する操作が行われると、選択されたモードに応じた偏光方向の投影光が各ビームスプリッタに入射するように、投影光の偏光方向を制御する。この制御は、例えば第１モードと第２モードとで偏光方向が切り替わらない投影光に対しても行われてもよい。

例えば図８の例において第２投影部９が第１偏光ではなく第２偏光を投射する場合、偏光制御部は、第２投影光の光路に配置された波長板を有する。これにより、偏光制御部は、第１及び第２モードのいずれにおいても、第２及び第３ビームスプリッタに第１偏光となって入射するように第２投影光の偏光方向を制御する。この偏光制御部は、第１投影光については、偏光切替部と同様に、第１モードと第２モードとで偏光方向を切り替える。このように、偏光制御部は、モードの切り替えに伴って偏光方向を切り替えるという制御を行うとともに、モードの切り替えの有無にかかわらず、投影光が決められた偏光方向で決められたビームスプリッタに入射するように、その投影光の偏光方向を制御する。

なお、偏光制御部は、波長板の代わりに、第２投影光の光路に配置された液晶装置を有していてもよい。これにより、例えば第２投影部に用いられる光源等が第２偏光を投射するものから第１偏光を投射するものに交換されても、偏光制御部は、液晶装置の状態（変化状態及び不変状態）を切り替えることで、投影光が決められた偏光方向で決められたビームスプリッタに入射するように、その投影光の偏光方向を制御することができる。

［３−８］光路の変更方法
実施形態では、ビームスプリッタを配置し、投影光の偏光方向を切り替えることで光路を変更したが、これに限らない。例えば、光路形成部が、第１投影光が第１表示面に至る光路と、第１表示面を迂回して第３表示面に至る光路とを形成するようにしておき、駆動可能なミラー等でそれらの光路を切り替えるようにしてもよい。また、光路の切り替え時に反射と透過とが変化するビームスプリッタを移動させることで投影光がそのビームスプリッタが存在していた空間を通り抜けるようにしてもよい。例えば図３の例であれば、第２モードでは第１ビームスプリッタを第１投影光が入射しなくなる位置まで移動させることで、第１投影光が第３表示面２３１に到達するようにする。この場合、第１ビームスプリッタは第１偏光を反射し第２偏光を透過するものとし、第１モードでも第１の偏光方向を有する第１投影光を第１ビームスプリッタに入射させる。

また、例えば鏡には、光を反射する状態と透過する状態とを切り替え可能なもの（いわゆる調光ミラー）が知られている。これと同様に、ビームスプリッタにおいて、上述した偏光方向に応じて入射する光の透過または反射を制御可能な性質をもつ状態と、入射する光をその偏光方向にかかわらず透過する状態とが切り替え可能となっていれば、そのようなビームスプリッタを用いて光路を切り替えてもよい。例えば図３の例であれば、上記のとおり第２モードで移動させた第１ビームスプリッタを移動させる代わりに後者の状態（偏光方向にかかわらず光を透過する状態）にすることで、光路が切り替えられる。

［３−９］非透過型
実施形態のヘッドマウントディスプレイは、いわゆるシースルー型であったが、これに限定されない。例えばユーザが装着すると周囲の一部または全部が見えなくなる非透過型のヘッドマウントディスプレイであってもよい。その場合でも、第１及び第２モードで画像を表示させることは可能である。

１…ヘッドマウントディスプレイ、２…筐体、３…制御部、４…記憶部、５…入力部、６…操作部、７…ディスプレイ部、８…第１投影部、９…第２投影部、１０…第１表示部、２０…第２表示部、３０…光路形成部、４０…偏光切替部、１１…第１ビームスプリッタ、１２…第２ビームスプリッタ、２１…第３ビームスプリッタ、２２…第４ビームスプリッタ、１１１…第１表示面、１１２…第２表示面、２１１…第３表示面、２１２…第４表示面、３１…導光板、３２、３３…ミラー、４１、４３、４４、４７…液晶装置、４２、４５、４６、４８、４９…波長板。

Claims (10)

1. ユーザの一方の目の視界に配置される第１表示面を有する第１表示部と、
   前記ユーザの他方の目の視界に配置される第２表示面及び第３表示面を有する第２表示部と、
   第１モードにおいて前記第１表示面に画像を投影し、第２モードにおいて前記第３表示面に画像を投影する第１投影部と、
   前記第１モード及び前記第２モードにおいて前記第２表示面に画像を投影する第２投影部と
   を備え、
   前記第１投影部により投影される画像を表す投影光または前記第２投影部により投影される画像を表す投影光のうち少なくともいずれかの光路が切り替わることで、前記第１モードから前記第２モードへ、前記第２モードから前記第１モードへとモードが切り替わることを特徴とする
   ヘッドマウントディスプレイ。
2. 前記いずれかの光路上に配置され、当該光路における投影光の偏光方向を切り替える偏光切替部を備え、
   前記第１表示部は、前記第１表示面を形成する第１ビームスプリッタを有し、
   前記第２表示部は、前記第２表示面を形成する第２ビームスプリッタ及び前記第３表示面を形成する第３ビームスプリッタを有し、
   前記偏光切替部が前記偏光方向を切り替えることにより、
   前記第１モードにおいては、前記第１投影部が前記第１表示面に画像を投影し、且つ前記第２投影部が前記第２表示面に画像を投影し、
   前記第２モードにおいては、前記第１投影部により投影された画像を表す投影光が前記第１ビームスプリッタを透過して前記第３表示面に当該画像が投影され、且つ前記第２投影部が前記第２表示面に画像を投影する
   請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
3. 前記第１及び第２ビームスプリッタは、第１の偏光方向を有する第１偏光を反射し、第２の偏光方向を有する第２偏光を透過し、
   前記第３ビームスプリッタは、前記第２偏光を反射し、前記第１偏光を透過し、
   前記第２ビームスプリッタは、前記第３ビームスプリッタよりも前記第１ビームスプリッタ側に配置され、
   前記第２投影部からの投影光が、前記第１及び第２モードにおいて、前記第２及び第３ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するようになっており、
   前記偏光切替部は、
   前記第１投影部からの投影光が、前記第１モードにおいては前記第１ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し、前記第２モードにおいては前記第１、第２及び第３ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射するように前記切り替えを行う
   請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
4. 前記第２ビームスプリッタは、第１の偏光方向を有する第１偏光を反射し、第２の偏光方向を有する第２偏光を透過し、前記第３ビームスプリッタよりも前記第１ビームスプリッタ側に配置され、
   前記第１及び第３ビームスプリッタは、前記第２偏光を反射し、前記第１偏光を透過し、
   前記第２投影部からの投影光が、前記第１及び第２モードにおいて、前記第２及び第３ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するようになっており、
   前記偏光切替部は、
   前記第１投影部からの投影光が、前記第１モードにおいては前記第１ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射し、前記第２モードにおいては前記第１ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し且つ前記第２及び第３ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射するように前記切り替えを行う
   請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
5. 前記第１及び第２ビームスプリッタは、第１の偏光方向を有する第１偏光を反射し、第２の偏光方向を有する第２偏光を透過し、
   前記第３ビームスプリッタは、前記第１偏光を透過し、前記第２偏光を反射し、前記第２ビームスプリッタよりも前記第１ビームスプリッタ側に配置されており、
   前記第２投影部からの投影光が、前記第１及び第２モードにおいて、前記第１偏光となって前記第２ビームスプリッタに入射するようになっており、
   前記偏光切替部は、
   前記第１投影部からの投影光が、前記第１モードにおいては前記第１ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し、前記第２モードにおいては前記第１及び第３ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射するように前記切り替えを行う
   請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
6. 前記第１ビームスプリッタは、第１の偏光方向を有する第１偏光を透過し、第２の偏光方向を有する第２偏光を反射し、
   前記第２及び第３ビームスプリッタは、前記第１偏光を反射し、前記第２偏光を透過し、
   前記第２ビームスプリッタは、前記第３ビームスプリッタよりも前記第１ビームスプリッタ側に配置され、
   前記第２投影部からの投影光が、前記第１及び第２モードにおいて、前記第３ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射し、前記第２ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するようになっており、
   前記偏光切替部は、
   前記第１投影部からの投影光が、前記第２モードにおいては、前記第２ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射し、且つ、前記第３ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するように前記切り替えを行う
   請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
7. 前記第１、第２及び第３ビームスプリッタは、第１の偏光方向を有する第１偏光を透過し、第２の偏光方向を有する第２偏光を反射し、
   前記第２ビームスプリッタは、前記第３ビームスプリッタよりも前記第１ビームスプリッタ側に配置され、
   前記第２投影部からの投影光が、前記第１及び第２モードにおいて、前記第３ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射し、且つ、前記第２ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するようになっており、
   前記偏光切替部は、
   前記第１投影部からの投影光が、前記第１モードにおいては前記第１ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し、前記第２モードにおいては前記第１及び第２ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射し且つ前記第３ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するように前記切り替えを行う
   請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
8. 前記第１表示部は、第４表示面を形成する第４ビームスプリッタを有し、
   前記偏光切替部が前記偏光方向を切り替えることにより、
   前記第１モードにおいては、前記第１投影部が前記第１表示面に画像を投影し、且つ前記第２投影部が前記第２表示面に画像を投影し、
   前記第２モードにおいては、前記第１投影部により投影された画像を表す投影光が前記第１ビームスプリッタ及び前記第４ビームスプリッタを透過して当該画像が前記第３表示面に投影され、且つ前記第２投影部が前記第２表示面に画像を投影し、または、前記第１投影部が前記第１表示面に画像を投影し、且つ前記第２投影部により投影された画像を表す投影光が前記第２ビームスプリッタ及び前記第３ビームスプリッタを透過して前記第４表示面に当該画像が投影される
   請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
9. 前記第１及び第２ビームスプリッタは、第１の偏光方向を有する第１偏光を反射し、第２の偏光方向を有する第２偏光を透過し、
   前記第３及び第４ビームスプリッタは、前記第１偏光を透過し、前記第２偏光を反射し、
   前記第２ビームスプリッタは、前記第３ビームスプリッタよりも前記第１ビームスプリッタ側に配置され、
   前記第１ビームスプリッタは、前記第４ビームスプリッタよりも前記第２ビームスプリッタ側に配置され、
   前記偏光切替部は、
   前記第１モードにおいては、前記第１投影部からの投影光が前記第１及び第４ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し、且つ、前記第２投影部からの投影光が前記第２及び第３ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するように前記切り替えを行い、
   前記第２モードにおいては、前記第１投影部からの投影光が、前記第４ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し且つ前記第１、第２及び第３ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射し、前記第２投影部からの投影光が、前記第２及び第３ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するように前記切り替えを行い、または、第１投影部からの投影光が、前記第１及び第４ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し、前記第２投影部からの投影光が、前記第３ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し且つ前記第１、第２及び第４ビームスプリッタに前記第２偏光となって入射するように前記切り替えを行う
   請求項８に記載のヘッドマウントディスプレイ。
10. 前記第１及び第２ビームスプリッタは、第１の偏光方向を有する第１偏光を反射し、第２の偏光方向を有する第２偏光を透過し、
    前記第３及び第４ビームスプリッタは、前記第１偏光を透過し、前記第２偏光を反射し、
    前記第３ビームスプリッタは、前記第２ビームスプリッタよりも前記第１ビームスプリッタ側に配置され、
    前記第４ビームスプリッタは、前記第１ビームスプリッタよりも前記第２ビームスプリッタ側に配置され、
    前記偏光切替部は、
    前記第１モードにおいては、前記第１投影部からの投影光が前記第１偏光となって前記第１ビームスプリッタに入射し、且つ、前記第２投影部からの投影光が前記第１偏光となって前記第２ビームスプリッタに入射するように前記切り替えを行い、
    前記第２モードにおいては、前記第１投影部からの投影光が、前記第１及び第３ビームスプリッタには前記第２偏光となって入射し且つ前記第４ビームスプリッタには前記第１偏光となって入射し、前記第２投影部からの投影光が、前記第２ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射するように前記切り替えを行い、または、前記第１投影部からの投影光が、前記第１ビームスプリッタに前記第１偏光となって入射し、前記第２投影部からの投影光が、前記第２及び第４ビームスプリッタには前記第２偏光となって入射し且つ前記第３ビームスプリッタには前記第１偏光となって入射するように前記切り替えを行う
    請求項８に記載のヘッドマウントディスプレイ。

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