JP2014174366A - 虚像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】眼鏡使用者にとっても装着が容易な虚像表示装置を提供すること。
【解決手段】枠部１０２が光学部材１０１ａ，１０１ｂの観察者側に当該光学部材１０１ａ，１０１ｂに近接して配置される補助装着部材３を着脱可能に固定するための支持部８を有するので、補助装着部材３に対して光学的機能その他の様々な機能を持たせることで、虚像表示装置１００の実用性を高めることができる。具体的には、例えば補助装着部材３に視度補正機能を持たせた場合、様々な視力を有する観察者であっても、眼鏡を用いないで映像表示素子８２による画像をボケなく良好に観察することができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、映像を虚像として観察者に提示する虚像表示装置に関し、特に観察者の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイに好適な虚像表示装置に関する。

観察者の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤとも言う）等の虚像表示装置に組み込まれる光学系として様々なものが提案されている（例えば特許文献１、２等参照）。

ＨＭＤ等の虚像表示装置については、小型化及び軽量化を進展させることと、画質を低下させないで広画角化を達成することとが望まれている。また、観察者の視界を全て覆ってしまい、映像光のみが見える状態にしてしまうと、観察者に外界の状態が判らず、不安を与えてしまう。むしろ、外界と映像を重ねて見せることによって、仮想現実の様な新しい用途が生み出される。このため、外界の視界を妨げず、映像光を重ねて表示するディスプレイが望まれている。さらに、観察者の装着感を向上させ、見た目のフォルムを良くするためには、一般には眼鏡の形態に近づくことが望ましい。

以上の状況を考慮して、例えば観察者の眼前にシースルーで配置される導光装置によって虚像表示装置を構成し、かかるシースルー型の導光装置を介して画像表示素子からの映像光を観察者の眼に導くことが考えられる。この種の虚像表示装置においては、導光装置を眼前に支持する必要があり、例えば画像光発生装置と導光板とをそれぞれ含む一対の画像表示部を結合部材に固定し、この結合部材を眼鏡フレームに類似するフレームの背後に固定しているものがある（特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１等に記載の虚像表示装置では、眼鏡を装着した観察者について配慮されていない。つまり、導光板と眼との間に眼鏡を配置することを前提としておらず、導光板が例えば眼鏡のレンズや鼻パッドと干渉する可能性がある。

特開２０１１−２７５３号公報 特開２０１０−１４５８５９号公報

本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、眼鏡使用者にとっても装着が容易な虚像表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る虚像表示装置は、映像素子と、当該映像素子からの光を観察者の眼に向けて画像を視認させる光学部材と、光学部材が観察者の眼前に配置されるように、映像素子と光学部材とを支持する枠部とを備え、枠部は、光学部材の観察者側に配置される補助装着部材を着脱可能に固定するための支持部を有する。

上記虚像表示装置によれば、枠部が光学部材の観察者側に配置される補助装着部材を着脱可能に固定するための支持部を有するので、補助装着部材に対して光学的機能その他の様々な機能を持たせることで、虚像表示装置の実用性を高めることができる。具体的には、例えば補助装着部材に視度補正機能又は視力矯正機能を持たせた場合、様々な視力を有する観察者であっても、眼鏡を用いないで映像素子による画像をボケなく良好に観察することができる。

本発明の具体的な側面によれば、上記虚像表示装置において、補助装着部材は、光学部材の観察者側に当該光学部材に近接して配置される。この場合、光学部材と補助装着部材とを合わせた厚みを薄くすることができ、光学部材を観察者の眼に近づけることが容易になる。

本発明の別の側面によれば、補助装着部材は、光学部材の輪郭に対応するインナーフレームを有する。ここで、インナーフレームは、フルリムに限らず、ハーフリム（ナイロール）又はアンダーリム（逆ナイロール）とすることができる。この場合、光学部材の背後に隠れるようにインナーフレームを配置することができ、インナーフレームを外観上目立たないものとできる。また、交換可能なインナーフレームに固定される光透過性の部材に視力矯正、視度調整等の様々な光学的機能を持たせることで、簡易に光学的機能を切り換えることができる。なお、インナーフレームは、必須のものではなく、光学部材に孔をあけて、支持部に支持される連結部に対してネジ等によって直接固定することもできる。さらに、支持部により、光学部材を直接着脱可能に支持させることもできる。

本発明の別の側面によれば、補助装着部材が、インナーフレームに固定される視力矯正レンズを有する。この場合、視力矯正によってピントの合ったシャープな画像を観察することができる。

本発明のさらに別の側面によれば、支持部が、枠部の左右の中央部に設けられて、補助装着部材の中央を支持可能である。この場合、補助装着部材を支持する際のバランスを取りやすく、簡易な支持部によって補助装着部材を確実に支持させることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、補助装着部材は、一対の環状のリム部をブリッジ部で連結した眼鏡状の外形を有するインナーフレームを有し、支持部は、ブリッジ部に設けられた連結部を支持する。この場合、インナーフレームのブリッジ部を利用して支持部に支持されるべき連結部を設けることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、支持部は、ブリッジ部から延びる一対の突起を挿入する一対の隙間と、一対の突起の先端にそれぞれ設けられた爪を嵌合させる一対の凹部とを有する。この場合、スナップフィット型の簡易な機構によって補助装着部材又はインナーフレームの着脱が可能になる。

本発明のさらに別の側面によれば、支持部が、鼻の上方に対応する空間に配置される。この場合、補助装着部材を吊り下げる構造とでき、補助装着部材の支持を安定化させやすい。

本発明のさらに別の側面によれば、枠部は、光学部材を支持するフレームと、フレームに固定されるとともに光学部材の周囲部分の少なくとも一部を保護するプロテクターとを有する。この場合、フレームとプロテクターとによって光学部材の周囲を囲むように保護することができ、虚像表示装置を落下させた場合のようにランダムな方向からの強い衝撃に対する耐久性を高めることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、支持部は、フレームとプロテクターとの接続領域に形成されている。この場合、支持部を形成する空間を確保しやすく、また、形成された支持部を目立たないものとできる。

本発明のさらに別の側面によれば、フレームは、直線状に延びる正面部を有し、プロテクターは、光学部材を挟んでフレームの下方に配置されるとともに正面部の中央部に接続される逆Ｖ字状の接続部を中央に有する。この場合、逆Ｖ字状の接続部とフレームの正面部との間に逆三角の隅部が形成され、この隅部を支持部として利用することができる。

本発明のさらに別の側面によれば、枠部は、装着状態で眼鏡を補助装着部材に代えて配置するための内側空間を形成する。補助装着部材を使用しない場合、眼鏡を着用した観察者がその上に虚像表示装置を装着することができ、映像素子による画像をボケなく良好に観察することができる。

本発明のさらに別の側面によれば、枠部から延び耳に支持される一対のテンプル部と、鼻に当接することによって枠部を支持する鼻受部とをさらに備える。この場合、枠部は、テンプル部と鼻受部とによって観察者の眼前に支持され、虚像表示装置が眼鏡に極めて類似した形態をとることになる。

本発明のさらに別の側面によれば、支持部は、光学部材の外側を覆うカバー部材を着脱可能に固定する。この場合、カバー部材には、シェードその他の機能を持たせることができ、虚像表示装置の使用を環境等に応じてより快適なものとすることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、光学部材は、映像素子である映像表示素子からの映像の光を内部で反射させつつ観察者の眼に導く光透過性を有する光学ブロック状又はプリズム状の導光装置を有する。この場合、導光装置内に中間像を形成して映像を観察することができ、映像表示素子等の大型化を回避しつつ映像表示素子等の配置の自由度を高めることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、導光装置は、映像の光を導光するとともに外界の光の透視を可能にする導光部材と、当該導光部材に連結され外界の光の透視機能を補う光透過部材とを有する。この場合、導光装置を眼鏡のレンズ部に似た形状とすることができるので、視界を良好なものとでき、かつ、外観の自由度も高めることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、映像素子は、２次元的に走査される信号光を射出し、光学部材は、映像表示素子からの光を反射させて観察者の眼に導く。

本発明の第１実施形態である虚像表示装置の外観を説明する斜視図である。 （Ａ）は、虚像表示装置の全体を示す表側の斜視図であり、（Ｂ）は、虚像表示装置の全体を示す裏側の斜視図であり、（Ｂ）は、虚像表示装置の裏面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、虚像表示装置の表側について部分分解斜視図及び部分分解正面図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、虚像表示装置について裏側の部分分解斜視図及び部分分解裏面図である。 補助装着部材等を取り除いた状態の虚像表示装置を説明する平面断面図である。 虚像表示装置のうち第１表示装置の構造を説明するため外装部材等を取り除いた状態を示す斜視図である。 （Ａ）は、図２（Ｃ）に示す虚像表示装置のＡＡ断面を示す図であり、（Ｂ）は、虚像表示装置のＢＢ断面を示す図である。 図６（Ａ）の一部を拡大し装着状態を説明する拡大断面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、鼻受部、プロテクター、補助装着部材等の配置関係を説明する図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は、（Ａ）に示す中央部におけるＣＣ、ＤＤ、及びＥＥ断面をそれぞれ概念的に説明する図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１表示装置に組み込まれている導光装置又は光学部材の外観を説明する斜視図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、虚像表示装置のうち導光部材及び投射レンズのフレームへの固定方法を説明する分解斜視図である。 鼻受部等のフレームへの固定方法を説明する斜視概念図である。 虚像表示装置を構成する第１表示装置の上下に関する対称面における断面図である。 変形例の虚像表示装置を説明する図である。

〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照しつつ、本発明に係る虚像表示装置の第１実施形態について詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態の虚像表示装置１００は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイであり、この虚像表示装置１００を装着した観察者又は使用者に対して虚像による画像光を視認させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで視認又は観察させることができる。

虚像表示装置１００は、主な外観を構成する本体２と、本体２の裏側に配置される補助装着部材３と、本体２の表側に配置されるカバー部材４とを備える。これらのうち、本体２は、虚像表示装置１００にとって必須の光学的要素を備える部分であり、仮想線で示す補助装着部材３とカバー部材４とは、任意のアクセサリーとして本体２に対して随時着脱可能になっている。

虚像表示装置１００のうち本体２は、観察者の眼前を透視可能に覆う第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂと、両光学部材１０１ａ，１０１ｂを支持する枠部１０２と、枠部１０２の左右両端から後方のテンプル部（つる部分）１０４にかけての部分に付加された第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂとを備える。ここで、図面上で左側の第１光学部材１０１ａと第１像形成本体部１０５ａとを組み合わせた第１表示装置１００Ａは、右眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。また、図面上で右側の第２光学部材１０１ｂと第２像形成本体部１０５ｂとを組み合わせた第２表示装置１００Ｂは、左眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。

図２（Ａ）は、虚像表示装置１００の表側の外観を説明する斜視図であり、図２（Ｂ）は、虚像表示装置１００の裏側の外観を説明する斜視図であり、図２（Ｃ）は、虚像表示装置１００の裏面図である。図３（Ａ）及び３（Ｂ）は、虚像表示装置１００を部分的に分解した表側を示す斜視図及び正面図であり、図３（Ｃ）及び３（Ｄ）は、虚像表示装置１００を部分的に分解した裏側を示す分解斜視図及び裏面図である。図４は、像表示装置１００の平面視した断面図である。

図示のように、虚像表示装置１００の本体２に設けた枠部１０２は、上側に配置される桁部としてのフレーム１０７と下側に配置されるプロテクター１０８とを備える。枠部１０２のうち、図２（Ａ）等に示す上側のフレーム１０７は、ＸＺ面内でＵ字状に折れ曲がった細長い板状の部材であり、左右の横方向（Ｘ方向）に延びる正面部１０７ａと、前後の奥行き方向（Ｚ方向）に延びる一対の側面部１０７ｂ，１０７ｃとを備える。フレーム１０７、すなわち正面部１０７ａと側面部１０７ｂ，１０７ｃとは、アルミダイカストその他の各種金属材料で形成された金属製の一体部品である。正面部１０７ａの奥行き方向（Ｚ方向）の幅は、第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂに対応する導光装置２０の厚み又は幅よりも十分に厚いものとなっている。フレーム１０７の左側方、具体的には正面部１０７ａにおける向かって左端部から側面部１０７ｂにかけての部分である側方端部６５ａには、第１光学部材１０１ａと第１像形成本体部１０５ａとがアライメントされネジ止めによって直接固定されることにより、支持されている。また、フレーム１０７の右側方、具体的には正面部１０７ａにおける向かって右端部から側面部１０７ｃにかけての部分である側方端部６５ｂには、第２光学部材１０１ｂと第２像形成本体部１０５ｂとがアライメントされネジ止めにより直接固定されることによって、支持されている。なお、第１光学部材１０１ａと第１像形成本体部１０５ａとは、嵌合によって互いにアライメントされ、第２光学部材１０１ｂと第２像形成本体部１０５ｂとは、嵌合によって互いにアライメントされる。

図２（Ｃ）等に示すプロテクター１０８は、アンダーリム状の部材であり、フレーム１０７の下方に配置されて固定されている。プロテクター１０８の中央部ＣＲ１（図３（Ｂ）参照）は、フレーム１０７の中央部１０７ｇ（図２（Ａ）等参照）に嵌合及びネジ止めによって固定される接続領域にある接続部１０８ｇを有する。プロテクター１０８は、２段のクランク状に折れ曲がった細長い板状の部材であり、金属材料又は樹脂材料から一体的に形成されている。プロテクター１０８の接続部（接続領域）１０８ｇは、逆Ｖ字状の外形を有するので、接続部１０８ｇとフレーム１０７の正面部１０７ａとの間に一対の逆三角の隅部６が形成される（図１参照）。この隅部６は、後に詳述するが、補助装着部材３及びカバー部材４を着脱可能に固定する支持部８として利用することができる。プロテクター１０８の奥行き方向（Ｚ方向）の幅は、導光装置２０の厚み又は幅程度となっている。プロテクター１０８の第１先端部１０８ｉは、第１像形成本体部１０５ａに対して嵌合によって固定され、プロテクター１０８の第２先端部１０８ｊは、第２像形成本体部１０５ｂに対して嵌合によって固定される。より具体的には、図２（Ｃ）に示すように、プロテクター１０８の第１先端部１０８ｉは、第１像形成本体部１０５ａを覆うカバー状の外装部材１０５ｄのうち外部材１０５ｅに設けた凹部１０５ｉに嵌合した状態で固定される。また、プロテクター１０８の第２先端部１０８ｊは、第２像形成本体部１０５ｂを覆うカバー状の外装部材１０５ｄのうち外部材１０５ｅに設けた凹部１０５ｊに嵌合した状態で固定される。

フレーム１０７は、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂを支持するだけでなく、外装部材１０５ｄと協働して第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂの内部を保護する役割を有する。フレーム１０７は、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂに連結される第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂ又は導光装置２０の上辺部を保護する役割も有する。プロテクター１０８は、各光学部材１０１ａ，１０１ｂ又は導光装置２０の側辺部や下辺部を保護する役割を有する。具体的には、プロテクター１０８は、光学部材１０１ａ，１０１ｂの根元部分（又は図５に示す長円状又は導光装置２０）の周囲部分Ａ０のうち、鼻に近い内側の側辺部と下側の下辺部とを使用環境下にある周囲の様々な物体から保護する。つまり、フレーム１０７やプロテクター１０８が十分な強度を有すれば、虚像表示装置１００が周囲の他の物体と衝突等しても、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂや第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂ、特に露出する導光装置２０において、損傷や位置ずれが発生する可能性を低減できる。さらに、虚像表示装置１００を落下させた場合のようにランダムな方向からの強い衝撃に対しても虚像表示装置１００の耐久性を高めることができる。

プロテクター１０８は、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂに連結される根元側を除いた導光装置２０の長円状の周囲部分Ａ０と離間するか又は緩く接している。なお、導光装置２０の周囲部分Ａ０は、フレーム（桁部）１０７の正面部１０７ａとも離間するか又は緩く接している。このように、第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂ又は導光装置２０は、根元側を除いたＣ字状の周囲部分Ａ０でフレーム１０７及びプロテクター１０８に近接するが、フレーム１０７及びプロテクター１０８に固定されていない。このため、中央の導光装置２０と、フレーム１０７及びプロテクター１０８を含む枠部１０２との間に熱膨張率の差があっても、枠部１０２内での導光装置２０の膨張が許容され、導光装置２０に歪み、変形、破損が生じることを防止できる。

図５に示すように、第１表示装置１００Ａは、投影用の光学系である投射透視装置７０と、映像光を形成する画像表示装置８０とを備えると見ることができる。投射透視装置７０は、第１像形成本体部１０５ａによって形成された画像を虚像として観察者の眼に投射する役割を有する。投射透視装置７０は、導光及び透視用の導光部材１０と、透視用の光透過部材５０と、結像用の投射レンズ３０とを備える。つまり、第１光学部材１０１ａ又は導光装置２０は、導光部材１０と光透過部材５０とで構成され、第１像形成本体部１０５ａは、画像表示装置８０と投射レンズ３０とで構成される。

以下、図６（Ａ）、７等を参照して、枠部１０２のフレーム（桁部）１０７等に付随して設けられている鼻受部４０について説明する。鼻受部４０は、フレーム１０７に固定されており、観察者の鼻に当接することによって枠部１０２を支持する役割を有する。つまり、枠部１０２は、鼻に支持される鼻受部４０と耳に支持される一対のテンプル部１０４とによって、観察者の顔前に配置されることになる。これらの枠部１０２と鼻受部４０とテンプル部１０４とを組み合わせたものは、眼鏡フレームに外観的に類似するものとなり、眼鏡と類似した装着感を達成できる。

鼻受部４０は、枠部１０２の上側を構成するフレーム１０７の正面部１０７ａの中央部１０７ｇにねじ止めによって固定されて、下方に延びている。鼻受部４０は、中央上部の被固定部４３と、上下に延びる一対の長さ調整部材４１と、調整部材４１の先端に形成されたパッド部４２とを有する。被固定部４３は、鼻受部４０をフレーム１０７に安定して固定するための部分となっている。被固定部４３において部分的に露出する芯金４０ａは、フレーム１０７の中央部１０７ｇとプロテクター１０８に設けた接続部（接続領域）１０８ｇの頂部ＣＨとの間に挟まれ、正面部１０７ａのねじ孔１０７ｒにねじ込まれたねじ１０７ｓによって共締めされて固定されている。長さ調整部材４１は、パッド部４２の間隔、高さ位置等を調整する役割を有する。一対の長さ調整部材４１は、先端側に向かって角度θ１で拡がっており（図２（Ｃ）等参照）、一対のパッド部４２の間隔を規定している。また、長さ調整部材４１の軸は、先端が観察者側に突出しており、鉛直のＺ方向に対して角度θ２の傾きを有している。パッド部４２は、観察者の鼻ＮＯに当接する部分であり、鼻ＮＯの側面に略沿った方向に扁平に拡がって鼻ＮＯとの接触面積を最大限にできるようになっている。

鼻受部４０は、可撓性を有する板金である芯金４０ａと、芯金４０ａを被覆する樹脂部４０ｂとを備える。芯金４０ａは、塑性変形可能な金属材料（例えばＳＵＳ）で形成されている。これにより、鼻受部４０の長さ調整部材４１を湾曲させることなどによってその形状を恒常的に変形させることができ、観察者の鼻の高さや形状に合わせることができる。具体的には、角度θ１を変化させて一対のパッド部４２の間隔を調整することで、鼻受部４０に対する観察者の鼻ＮＯの嵌まり込み状態を調整することができる。また、パッド部４２を捻るように変形させることで、鼻ＮＯに対するフィット感を向上させることもできる。さらに、鼻受部４０のパッド部４２は、樹脂部４０ｂが若干の弾性を有し、芯金４０ａが有する若干の弾性によって横方向に微小変位するので、観察者の鼻ＮＯにソフトに当たるものとなっており装用感を向上させている。このように、長さ調整部材４１の変形等によって鼻受部４０の形状や接触状態を調整できるようにしたことにより、フレーム１０７又は導光装置２０の眼ＥＹに対する高さや距離を装着感を含めて微調整することができるので、観察者の好みに合わせて虚像表示装置１００を装着できるようになる。

なお、鼻受部４０は、ねじ１０７ｓを緩めることで交換することもできる。長さ調整部材４１による調整にも限界があり、鼻受部４０を交換することにより、鼻受部４０の調整範囲を広げることができる。

鼻受部４０のパッド部４２は、観察者の鼻ＮＯの鼻骨ＮＢに十分な広さで支持されており、導光装置２０の支持を安定したものとでき、鼻ＮＯへの負担を低減したものとなっている。つまり、虚像表示装置１００の装着が上記構造の鼻受部４０によって比較的快適になる。ただし、鼻受部４０のパッド部４２は、鼻骨ＮＢの下部に相当する位置に支持されており、眉間に近い鼻骨ＮＢの上部に支持される眼鏡鼻パッド９ｄとの干渉を避けたものとなっており、眼鏡鼻パッド９ｄを備える眼鏡９との共存を可能にしている。

以下、図３（Ａ）〜３（Ｄ）等を参照して、本体２に対して着脱可能に固定された補助装着部材３について説明する。補助装着部材３は、枠部１０２又はフレーム（桁部）１０７と観察者の顔との間に形成される内側空間ＩＳ（図４参照）に配置される。補助装着部材３は、一対の光学部材１０１ａ，１０１ｂを組み合わせた輪郭に対応する枠状のインナーフレーム３ｚを備える。インナーフレーム３ｚは、樹脂材料で形成され、眼鏡に類似する外形を有する。インナーフレーム３ｚは、一対の環状のリム部３ａと、両リム部３ａを連結するブリッジ部３ｂとを備える。インナーフレーム３ｚは、左右対称な形状を有しており、インナーフレーム３ｚの中央部ＣＲ２に配置されたブリッジ部３ｂには、プロテクター１０８に設けた支持部８と嵌合するスナップフィット型の連結部３ｈが設けられている。連結部３ｈは、一対の突起３ｅを有し、各突起３ｅの先端には、内向きの爪３ｆが形成されている。連結部３ｈの一対の爪３ｆは、プロテクター１０８に設けた接続部（接続領域）１０８ｇの隙間ＰＱ（図１参照）側に形成された一対の溝状の凹部８ｖと係合している。ここで、一対の爪３ｆを先端に支持する一対の突起３ｅは、材料に起因して可撓性を有し、適当な応力を与えることで両爪３ｆの横方向の間隔を増減させて、爪３ｆを凹部８ｖから外すことができる。この結果、インナーフレーム３ｚの連結部３ｈをプロテクター１０８の支持部８と位置合わせしてブリッジ部３ｂを支持部８側に押し付けることで、隙間ＰＱに連結部３ｈの突起３ｅが入り込み連結部３ｈによって支持部８を挟むようにして両者が嵌合し、インナーフレーム３ｚがプロテクター１０８に固定される。逆に、インナーフレーム３ｚのブリッジ部３ｂを支持部８から引き離すように引っ張ることで、連結部３ｈが支持部８から外れ、インナーフレーム３ｚの固定が解除されプロテクター１０８から分離される。つまり、インナーフレーム３ｚ又は補助装着部材３を手で自在に着脱することができる。

補助装着部材３又はインナーフレーム３ｚは、比較的軽量であり、中央の連結部３ｈにおいて鼻ＮＯの上方空間に配置された支持部８によって吊り下げられるように支持されるので、補助装着部材３を左右にバランスさせつつ安定した状態で固定することができる。また、インナーフレーム３ｚは、枠部１０２に沿って配置されるので、本体２との一体感が高まり、スマートな外観を確保することができる。さらに、インナーフレーム３ｚに設けた連結部３ｈは、前後から見てブリッジ部３ｂの輪郭内に収まっており、フレーム１０７の接続部１０８ｇに沿ったものとなっているため、本体２の正面から見ても目立たないものとなっている。また、補助装着部材３を取り除いても、接続部１０８ｇに設けた支持部８は外観上目立たないものとなっている。

インナーフレーム３ｚのリム部３ａには、視力矯正レンズ３ｄが固定されている。視力矯正レンズ３ｄは、観察者の視力に適合したものとすることができ、観察者は、視力矯正によってピントの合ったシャープな画像を観察することができる。なお、本実施形態の場合、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂによって形成される虚像は、無限遠に存在するものであり、近視の観察者は、補助装着部材３の視力矯正レンズ３ｄ等越しにピントの合った画像を観察することができる。補助装着部材３を複数準備し補助装着部材３を交換することで、虚像表示装置１００を視力の異なる複数の観察者に適合させることができる。特に、一対の視力矯正レンズ３ｄの光軸間隔は、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂの光軸間隔に合わせるものに限らず、インナーフレーム３ｚに固定する際に眼鏡と同様に使用者の眼幅又は瞳孔間隔に合わせることができるので、良好な映像や外界像の観察が可能になる。このように、顧客の個人的な処方せんによる視力矯正を行うことで、映像の視聴が安全なものとなる。なお、一対の視力矯正レンズ３ｄの光軸間隔と、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂの光軸間隔と差は、一般的には１０ｍｍ以下とすることが望ましい。

インナーフレーム３ｚに固定される視力矯正レンズ３ｄには、紫外線カット、ブルーライトカットのほか、減光、着色等のサングラス機能を追加することもできる。視力矯正レンズ３ｄは、視度の無い光透過性の平板に置換することができる。この場合、補助装着部材３は、外界光に対して単純なサングラス等として機能する。また、視力矯正レンズ３ｄは、動的に度数調整が可能なレンズとすることもできる。この場合、複数の顧客が虚像表示装置１００を共有する場合であっても、簡易に良好な画像を観察することができる。

なお、補助装着部材３は、枠部１０２よりも内側に配置される。このため、光学部材１０１ａ，１０１ｂと観察者の眼ＥＹとの間には、一定以上の間隔が形成される。つまり、虚像表示装置１００を着用した装着状態において、光学部材１０１ａ，１０１ｂ又は枠部１０２と観察者の眼ＥＹとの間に、補助装着部材３を配置するための内側空間ＩＳが形成される（図４参照）。この内側空間ＩＳは、光学部材１０１ａ，１０１ｂに沿って層状に広がる。内側空間ＩＳを広く確保することで、補助装着部材３を挿入する空間に余裕をもたせることができるが、一方で眼ＥＹと光学部材１０１ａ，１０１ｂとの間隔が広がると虚像表示の視野角が狭くなり光学部材１０１ａ，１０１ｂを重く感じる傾向が生じる。このため、内側空間ＩＳについては、補助装着部材３の配置空間を確保しつつ前後のＺ方向に関する厚みを可能な限り薄くすることが望ましい。内側空間ＩＳは、図８（Ｃ）に示すように、補助装着部材３に代えて眼鏡９を配置するための空間とすることもできる。つまり、眼鏡９を着用した観察者は、補助装着部材３を虚像表示装置１００から取り外すことで眼鏡９を着用したままで虚像表示装置１００を装着することができる。なお、眼鏡９を外した観察者は、補助装着部材３を取り付けた虚像表示装置１００を装着することになる。

以下、図２（Ａ）、図８（Ｂ）等を参照して、本体２に対して着脱可能に固定されるシェードとしてのカバー部材４について説明する。カバー部材（シェード）４は、一対の光学部材１０１ａ，１０１ｂを組み合わせた輪郭に対応する輪郭を有し、両光学部材１０１ａ，１０１ｂを前側から覆う。カバー部材４は、遮光性又は吸光性を有する樹脂材料等で形成され、度の入っていない一対のレンズ部４ａと、両レンズ部４ａを支持する中間部４ｂとを備える。カバー部材４の中央部に配置された中間部４ｂには、プロテクター１０８に設けた支持部８と嵌合するスナップフィット型の連結部４ｈが設けられている。連結部４ｈは、一対の突起４ｅを有し、各突起４ｅの先端には、内向きの爪４ｆが形成されている。連結部４ｈの一対の爪４ｆは、補助装着部材３の連結部３ｈと同様にプロテクター１０８に設けた接続部１０８ｇの隙間ＰＱ側に形成された一対の溝状の凹部８ｖと係合している。ここで、一対の爪４ｆを先端に支持する一対の突起４ｅは、可撓性を有し、適当な応力を与えることで両爪４ｆの横方向の間隔を増減させて、爪４ｆを凹部４ｖから外すことができる。この結果、取付け前の状態のカバー部材４の連結部４ｈをプロテクター１０８の支持部８と位置合わせして中間部４ｂを支持部８側に押し付けることで、隙間ＰＱに連結部４ｈの突起４ｅが入り込み連結部４ｈによって支持部８を挟むようにして両者が嵌合し、カバー部材４がプロテクター１０８に固定される。逆に、取付け後の状態のカバー部材４の中間部４ｂを支持部８から引き離すように引っ張ることで、連結部４ｈが支持部８から外れ、カバー部材４の固定が解除されプロテクター１０８から分離される。つまり、カバー部材４を手で自在に着脱することができる。

カバー部材４を本体２に取り付けた場合、外光を遮断又は減光することができ、観察者は、第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂによって形成される虚像をクリアーに観察することができる。なお、カバー部材４は、補助装着部材３から独立して着脱可能になっている。つまり、本体２に対してカバー部材４又は補助装着部材３のみを装着することができ、カバー部材４及び補助装着部材３の双方を装着することができる。

以下、図１の虚像表示装置１００を構成する本体２とカバー部材４と補助装着部材３との配置関係について説明する。図８（Ａ）のＣＣ矢視断面に相当する図８（Ｂ）に示すように、本体２のプロテクター１０８には、カバー部材４と補助装着部材３とが干渉することなく固定されており、鼻受部４０は、補助装着部材３に設けた連結部３ｈの前側を通って一対のリム部３ａ間に延びるように配置されている。図８（Ａ）のＤＤ矢視断面に相当する図８（Ｃ）に示すように、導光装置２０又は光学部材１０１ａ，１０１ｂに隣接して内側に補助装着部材３が配置されている。つまり、調整部材４１が細いため、補助装着部材３を配置しても鼻受部４０と干渉しないようになっている。なお、既述のように、補助装着部材３の位置には、これに代えて図中点線で示すように眼鏡９を配置することができる。この際、一般的な眼鏡９のブリッジ部９ａ及びフレーム部９ｂは、導光装置２０に隣接して内側に配置される。特に長さ調整部材４１が細く、パッド部４２を相対的に下側に配置しているため、眼鏡鼻パッド９ｄとの干渉を避けやすいものとなっている。また、鼻受部４０の長さ調整部材４１等は、眼鏡９や眼鏡鼻パッド９ｄとの干渉を避けるように、これらより前側又は前方に配置されている。図８（Ａ）のＥＥ矢視断面に相当する図８（Ｄ）に示すように、鼻受部４０のパッド部４２は、断面サイズが大きいが、インナーフレーム３ｚ等の一対のリム部３ａの内側に十分離れて配置されている。

図９に示すように、導光部材１０と光透過部材５０とは、互いに固定されて一体的な導光装置２０を構成している。導光装置２０は、映像の光を内部で反射させつつ観察者の眼に導く光透過性の光学ブロック状又はプリズム状の部材である。導光装置２０のうち周囲部分に囲まれた本体部分は、長円状の輪郭を有する。ここで、光透過部材５０は、導光部材１０の先端側、すなわち射出側又は光射出側の第１導光部分１１に連結するようにその延長方向に配置され、接着剤を利用した接合によって第１導光部分１１に固定されている。導光部材１０及び光透過部材５０を組み合わせた導光装置２０は、図１における第１光学部材１０１ａに相当する。導光装置（光学部材）２０の周囲部分のうち、フレーム１０７に近い上辺側には、図６（Ｂ）に示すようにフレーム１０７下面に設けられている制限部１０７ｎに嵌め込まれるリブ１０ｎが形成されている。この第１のリブ１０ｎの存在により、導光装置２０の奥行き方向（Ｚ方向）に関する変位が制限される。

以下、図１０等を参照して、第１表示装置１００Ａのフレーム１０７への組付けについて説明する。第１像形成本体部１０５ａを構成する投射レンズ３０は、その鏡筒３９に埋め込むように形成された取付部３９ｇを利用してフレーム１０７の側方端部６５ａに設けた第１固定部６１ｆに直接固定されている。このような固定の際、第１固定部６１ｆの裏面６８ｆと取付部３９ｇの上端面等とが当接してアライメントが達成され、ネジ孔６１ｓを介してネジ６１ｔを取付部３９ｇにねじ込むことで着脱可能で確実な固定が可能になる。この際、フレーム１０７のボス孔６１ｘに鏡筒３９に設けたボス３９ｘが嵌合して鏡筒３９の回転が規制され回転に関する位置決めも行われる。一方、第１光学部材１０１ａである導光装置２０は、そのネック部に形成された突起状の取付部１０ｇを利用して、フレーム１０７の側方端部６５ａに設けた第２固定部６１ｅに直接固定されている。取付部１０ｇは、導光装置２０の入射側又は光入射側の部分、具体的には第１導光部分１１と第２導光部分１２との境界周辺において周囲に拡張するように立設されている。このような固定の際、第２固定部６１ｅの前側部分に設けた突当て面６８ｅと取付部１０ｇの裏面１０ｋとが当接してアライメントが達成され、ネジ孔６１ｕに対してネジ６１ｖをネジ孔１０ｕ越しにねじ込むことで着脱可能で確実な固定が可能になる。なお、図５等に示す画像表示装置８０は、投射レンズ３０の鏡筒３９の後端に嵌め込むようにして固定される。

導光装置２０は、導光部材１０の第２導光部分１２側の先端部１２ｊが投射レンズ３０の鏡筒３９の前端側に設けられて開口する矩形枠状の係合部材３９ａに嵌合することで投射レンズ３０に対して位置決めされた状態で係止される。つまり、導光装置２０に設けた導光部材１０をフレーム１０７の第２固定部６１ｅに固定する際に、第２導光部分１２側の先端部１２ｊを鏡筒３９の係合部材３９ａ内に嵌合するように挿入する。この際、先端部１２ｊの側面１２ｍが係合部材３９ａの内面３９ｍと当接してアライメントが達成される。その後、図６（Ａ）、７に示すようにフレーム１０７の中央部１０７ｇに設けたねじ孔１０７ｒやその周囲の座部１０７ｑを利用して、フレーム１０７にプロテクター１０８を固定する。この際、図７、１１に示すように中央部１０７ｇと接続部１０８ｇとの間に鼻受部４０の被固定部４３を挟んで鼻受部４０も固定する。以上の工程によって、フレーム１０７と投射透視装置７０とプロテクター１０８とのアセンブリーを得ることができる（図３等参照）。

その後、図２（Ａ）及び２（Ｂ）等に示すように、外装部材１０５ｄのうち外部材１０５ｅをフレーム１０７及び投射透視装置７０のアセンブリーに固定する。外部材１０５ｅは、フレーム１０７や投射レンズ３０との嵌合、投射レンズ３０の取付部３９ｇに対してのネジ締結等によって固定される。この際、フレーム１０７に既に固定されているプロテクター１０８の先端部１０８ｉ，１０８ｊを外部材１０５ｅに形成された凹部１０５ｉに嵌合させて固定することになる。次に、内部材１０５ｆを外部材１０５ｅに嵌合させ、ネジ止めによって外部材１０５ｅに固定する。これにより、内部材１０５ｆと外部材１０５ｅとに挟まれた空間内に、第１像形成本体部１０５ａを構成する投射レンズ３０及び導光装置２０の根元側と、画像表示装置８０と、フレーム１０７の側面部１０７ｂ，１０７ｃの一部とが収納される。

テンプル部１０４は、フレーム１０７に設けた一対の側面部１０７ｂ，１０７ｃの先端に設けた孔１０７ｔに固定されている（図１０（Ａ）等参照）。テンプル部１０４と側面部１０７ｂ，１０７ｃとの連結部は、ヒンジ構造を有するものとでき、この場合、テンプル部１０４の折畳みが可能になる。

なお、図１に示す第２表示装置１００Ｂは、第１表示装置１００Ａと同様の構造を有し、第１表示装置１００Ａを左右対称に反転させただけであるので、第２表示装置１００Ｂの構造、機能、組立て等についての説明は省略する。

図１２を参照して、投射透視装置７０等の機能、動作等の詳細について説明する。投射透視装置７０のうち、導光装置２０の一部である導光部材１０は、平面視において顔面に沿うように湾曲した円弧状の部材である。導光部材１０のうち、第１導光部分１１は、鼻に近い中央側つまり光射出側に配置され、光学的な機能を有する側面として、第１面Ｓ１１と、第２面Ｓ１２と、第３面Ｓ１３とを有し、第２導光部分１２は、鼻から離れた周辺側つまり光入射側に配置され、光学的な機能を有する側面として、第４面Ｓ１４と、第５面Ｓ１５とを有する。このうち、第１面Ｓ１１と第４面Ｓ１４とが連続的に隣接し、第３面Ｓ１３と第５面Ｓ１５とが連続的に隣接する。また、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３との間に第２面Ｓ１２が配置され、第４面Ｓ１４と第５面Ｓ１５とは大きな角度を成して隣接している。

導光部材１０において、第１面Ｓ１１は、Ｚ軸に平行な射出側光軸ＡＸＯを中心軸とする自由曲面であり、第２面Ｓ１２は、ＸＺ面に平行な基準面（図示の断面）に含まれＺ軸に対して傾斜した光軸ＡＸ１を中心軸とする自由曲面であり、第３面Ｓ１３は、射出側光軸ＡＸＯを中心軸とする自由曲面である。第４面Ｓ１４は、ＸＺ面に平行な上記基準面に含まれＺ軸に対して傾斜した一対の光軸ＡＸ３，ＡＸ４の２等分線に対して僅かに傾いた平行な光軸ＡＸ５を中心軸とする自由曲面であり、第５面Ｓ１５は、ＸＺ面に平行な上記基準面に含まれＺ軸に対して傾斜した一対の光軸ＡＸ４，ＡＸ５の２等分線を中心軸とする自由曲面である。なお、以上の第１〜第５面Ｓ１１〜Ｓ１５は、水平（又は横）に延びＸＺ面に平行で光軸ＡＸ１〜ＡＸ５等が通る基準面（図示の断面）を挟んで、鉛直（又は縦）のＹ軸方向に関して対称な形状を有している。

導光部材１０のうち本体１０ｓは、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されており、例えば金型内に熱可塑性樹脂を注入・固化させることにより成形する。なお、本体１０ｓの材料としては、例えばシクロオレフィンポリマー等を用いることができる。本体１０ｓは、一体形成品とされているが、導光部材１０は、第１導光部分１１と第２導光部分１２とに分けて考えることができる。第１導光部分１１は、映像光ＧＬの導波及び射出を可能にするとともに、外界光ＨＬの透視を可能にする。第２導光部分１２は、映像光ＧＬの入射及び導波を可能にする。

第１導光部分１１において、第１面Ｓ１１は、映像光ＧＬを第１導光部分１１外に射出させる屈折面として機能するとともに、映像光ＧＬを内面側で全反射させる全反射面として機能する。第１面Ｓ１１は、眼ＥＹの正面に配されるものであり、観察者に対し凹面形状を成している。なお、第１面Ｓ１１は、本体１０ｓの表面に施されたハードコート層２７によって形成される面である。

第２面Ｓ１２は、本体１０ｓの表面であり、当該表面にハーフミラー層１５が付随している。このハーフミラー層１５は、光透過性を有する反射膜（すなわち半透過反射膜）である。ハーフミラー層（半透過反射膜）１５は、第２面Ｓ１２の全体ではなく、第２面Ｓ１２を主にＹ軸に沿った鉛直方向に関して狭めた部分領域ＰＡ上に形成されている（図９（Ａ）参照）。ハーフミラー層１５は、本体１０ｓの下地面のうち部分領域ＰＡ上に、金属反射膜や誘電体多層膜を成膜することにより形成される。ハーフミラー層１５の映像光ＧＬに対する反射率は、シースルーによる外界光ＨＬの観察を容易にする観点で、想定される映像光ＧＬの入射角範囲において１０％以上５０％以下とする。具体的な実施例のハーフミラー層１５の映像光ＧＬに対する反射率は、例えば２０％に設定され、映像光ＧＬに対する透過率は、例えば８０％に設定される。

第３面Ｓ１３は、映像光ＧＬを内面側で全反射させる全反射面として機能する。第３面Ｓ１３は、眼ＥＹの正面に配されるものであり、第１面Ｓ１１と同様に観察者に対し凹面形状を成しており、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３とを通過させて外界光ＨＬを見たときに、視度が略０になっている。なお、第３面Ｓ１３は、本体１０ｓの表面に施されたハードコート層２７によって形成される面である。

第２導光部分１２において、第４面Ｓ１４は、映像光ＧＬを内面側で全反射させる全反射面として機能する。第４面Ｓ１４は、映像光ＧＬを第２導光部分１２内に入射させる屈折面としても機能する。なお、第４面Ｓ１４は、本体１０ｓの表面に施されたハードコート層２７によって形成される面である。

第２導光部分１２において、第５面Ｓ１５は、本体１０ｓの表面上に無機材料で形成される光反射膜ＲＭを成膜することで形成され、反射面として機能する。

光透過部材５０は、既述のように導光部材１０と一体的に固定され１つの導光装置２０となっている。光透過部材５０は、導光部材１０の透視機能を補助する部材（補助光学ブロック）であり、光学的な機能を有する側面として、第１透過面Ｓ５１と、第２透過面Ｓ５２と、第３透過面Ｓ５３とを有する。ここで、第１透過面Ｓ５１と第３透過面Ｓ５３との間に第２透過面Ｓ５２が配置されている。第１透過面Ｓ５１は、導光部材１０の第１面Ｓ１１を延長した曲面上にあり、第２透過面Ｓ５２は、当該第２面Ｓ１２に対して接着層ＣＣによって接合され一体化されている曲面であり、第３透過面Ｓ５３は、導光部材１０の第３面Ｓ１３を延長した曲面上にある。このうち第２透過面Ｓ５２と導光部材１０の第２面Ｓ１２とは、薄い接着層ＣＣを介しての接合によって一体化されるため、略同じ曲率の形状を有する。

光透過部材（補助光学ブロック）５０は、可視域で高い光透過性を示し、光透過部材５０の本体部分は、導光部材１０の本体１０ｓと略同一の屈折率を有する熱可塑性樹脂材料で形成されている。なお、光透過部材５０は、本体部分を導光部材１０の本体１０ｓに接合した後、接合された状態で本体１０ｓとともにハードコートによる成膜がなされて形成されるものである。つまり、光透過部材５０は、導光部材１０と同様、本体部分の表面にハードコート層２７が施されたものとなっている。第１透過面Ｓ５１と第３透過面Ｓ５３とは、本体部分の表面に施されたハードコート層２７によって形成される面である。

画像表示装置８０は、照明光を射出する照明装置８１と、透過型の空間光変調装置である映像表示素子８２と、照明装置８１及び映像表示素子８２の動作を制御する駆動制御部８４とを有する。

画像表示装置８０の照明装置８１は、赤、緑、青の３色を含む光を発生する光源（不図示）と、この光源からの光を拡散させて矩形断面の光束にするバックライト導光部８１ｂとを有する。映像表示素子８２は、例えば液晶表示デバイスで形成される映像素子であり、照明装置８１からの照明光を空間的に変調して動画像等の表示対象となるべき画像光を形成する。駆動制御部８４は、光源駆動回路８４ａと、液晶駆動回路８４ｂとを備える。光源駆動回路８４ａは、照明装置８１に電力を供給して安定した輝度の照明光を射出させる。液晶駆動回路８４ｂは、映像表示素子（映像素子）８２に対して画像信号又は駆動信号を出力することにより、透過率パターンとして動画や静止画の元になるカラーの映像光又は画像光を形成する。なお、液晶駆動回路８４ｂに画像処理機能を持たせることができるが、外付けの制御回路に画像処理機能を持たせることもできる。

以下、虚像表示装置１００における映像光ＧＬ等の光路について説明する。映像表示素子（映像素子）８２から射出された映像光ＧＬは、投射レンズ３０によって収束されつつ、導光部材１０に設けた正の屈折力（以後において、反射面のパワーを屈折面に置き換えて表現する）を有する第４面Ｓ１４に入射する。

導光部材１０の第４面Ｓ１４を通過した映像光ＧＬは、収束しつつ進み、第２導光部分１２を経由する際に、比較的弱い正の屈折力を有する第５面Ｓ１５で反射され、第４面Ｓ１４に内側から再度入射して正の屈折力を受けつつ反射される。

第２導光部分１２の第４面Ｓ１４で反射された映像光ＧＬは、第１導光部分１１において、比較的弱い正の屈折力を有する第３面Ｓ１３に入射して全反射され、比較的弱い負の屈折力を有する第１面Ｓ１１に入射して全反射される。なお、映像光ＧＬは、第３面Ｓ１３を通過する前後において、導光部材１０中に中間像を形成する。この中間像の像面ＩＩは、映像表示素子８２の像面ＯＩに対応するものである。

第１面Ｓ１１で全反射された映像光ＧＬは、第２面Ｓ１２に入射するが、特にハーフミラー層１５に入射した映像光ＧＬは、このハーフミラー層１５を部分的に透過しつつも部分的に反射されて第１面Ｓ１１に再度入射して通過する。なお、ハーフミラー層１５は、ここで反射される映像光ＧＬに対して比較的強い正の屈折力を有するものとして作用する。また、第１面Ｓ１１は、これを通過する映像光ＧＬに対して負の屈折力を有するものとして作用する。

第１面Ｓ１１を通過した映像光ＧＬは、観察者の眼ＥＹの瞳又はその等価位置に略平行光束として入射する。つまり、観察者は、虚像としての映像光ＧＬにより、映像表示素子（映像素子）８２上に形成された画像を観察することになる。

一方、外界光ＨＬのうち、導光部材１０の第２面Ｓ１２よりも−Ｘ側に入射するものは、第１導光部分１１の第３面Ｓ１３と第１面Ｓ１１とを通過するが、この際、正負の屈折力が相殺されるとともに収差が補正される。つまり、観察者は、導光部材１０越しに歪みの少ない外界像を観察することになる。同様に、外界光ＨＬのうち、導光部材１０の第２面Ｓ１２よりも＋Ｘ側に入射するもの、つまり、光透過部材５０に入射したものは、これに設けた第３透過面Ｓ５３と第１透過面Ｓ５１とを通過する際に、正負の屈折力が相殺されるとともに収差が補正される。つまり、観察者は、光透過部材５０越しに歪みの少ない外界像を観察することになる。さらに、外界光ＨＬのうち、導光部材１０の第２面Ｓ１２に対応する光透過部材５０に入射するものは、第３透過面Ｓ５３と第１面Ｓ１１とを通過する際に、正負の屈折力が相殺されるとともに収差が補正される。つまり、観察者は、光透過部材５０越しに歪みの少ない外界像を観察することになる。なお、導光部材１０の第２面Ｓ１２と光透過部材５０の第２透過面Ｓ５２とは、略同一の曲面形状をともに有し、略同一の屈折率をともに有し、両者の隙間が略同一の屈折率の接着層ＣＣで充填されている。つまり、導光部材１０の第２面Ｓ１２や光透過部材５０の第２透過面Ｓ５２は、外界光ＨＬに対して実質的な屈折面として作用しない。

ただし、ハーフミラー層１５に入射した外界光ＨＬは、このハーフミラー層１５を部分的に透過しつつも部分的に反射されるので、ハーフミラー層１５に対応する方向からの外界光ＨＬは、ハーフミラー層１５の透過率に弱められる。その一方で、ハーフミラー層１５に対応する方向からは、映像光ＧＬが入射するので、観察者は、ハーフミラー層１５の方向に映像表示素子（映像素子）８２上に形成された画像とともに外界像を観察することになる。

導光部材１０内で伝搬されて第２面Ｓ１２に入射した映像光ＧＬのうち、ハーフミラー層１５で反射されなかったものは、光透過部材５０内に入射するが、光透過部材５０に設けた不図示の反射防止部によって導光部材１０に戻ることが防止される。つまり、第２面Ｓ１２を通過した映像光ＧＬが光路上に戻されて迷光となることが防止される。また、光透過部材５０側から入射してハーフミラー層１５で反射された外界光ＨＬは、光透過部材５０に戻されるが、光透過部材５０に設けた上述の不図示の反射防止部によって導光部材１０に射出されることが防止される。つまり、ハーフミラー層１５で反射された外界光ＨＬが光路上に戻されて迷光となることが防止される。

以上の説明から明らかなように、本実施形態の虚像表示装置１００によれば、枠部１０２が光学部材１０１ａ，１０１ｂの観察者側に当該光学部材１０１ａ，１０１ｂに近接して配置される補助装着部材３を着脱可能に固定するための支持部８を有するので、補助装着部材３に対して光学的機能その他の様々な機能を持たせることで、虚像表示装置１００の実用性を高めることができる。具体的には、例えば補助装着部材３に視度補正機能又は視力矯正機能を持たせた場合、様々な視力を有する観察者であっても、眼鏡を用いないで映像表示素子（映像素子）８２による画像をボケなく良好に観察することができる。

以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

例えばインナーフレーム３ｚと視力矯正レンズ３ｄとは、別体に限らず、一体のものとすることができる。

補助装着部材３等を本体２に固定するための連結部３ｈ，４ｈは、スナップフィット型に限らず、ばねを利用したクリップ止その他の様々な手法とできる。例えば個人のみが用いる場合、補助装着部材３の交換が頻繁でないことから枠部１０２へのねじ止め構造とすることができる。また、補助装着部材３をプロテクター１０８又はフレーム１０７に設けた溝その他の保持部によって支持することができ、或いは補助装着部材３をこれに設けたフック等の固定部材をプロテクター１０８又はフレーム１０７の対向適所に係合させることによって支持することができる。なお、カバー部材４も、補助装着部材３と同様に各種手法でプロテクター１０８等に対して着脱可能にできる。

カバー部材４は、必須のものではなく、接続部１０８ｇに設けた支持部８又は凹部８ｖを補助装着部材３専用のものとすることもできる。あるいは、接続部１０８ｇにおける高さ位置を変えるなどして、カバー部材４用の支持部を個別に設けることもできる。

補助装着部材３用の支持部８は、プロテクター１０８に限らず、フレーム１０７に形成することができる。この場合、中央部１０７ｇ又はこれから下方に延ばした部分に支持部８を形成する。

枠部１０２については、実施形態に例示した形状又は眼鏡のフレームに似た外観に限らず、投射レンズ３０と導光装置２０とを橋渡しすることができる様々な形状とできる。例えばプロテクター１０８が接続部１０８ｇのみで形成されるような形状も可能である。また、プロテクター１０８の剛性を高めれば、フレーム１０７でなくプロテクター１０８側に第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂを保持する保持部又は支持部の機能を持たせることも可能である。このように、プロテクター１０８側に導光装置２０等を保持する保持部又は支持部の機能を持たせる場合、プロテクター１０８が単独で支持用の枠部として機能する。逆に、プロテクター１０８を省略することができ、この場合、フレーム１０７が単独で支持用の枠部として機能する。さらに、フレーム１０７は、テンプル部１０４を利用して耳に支持されるものに限らず、観察者の頭部に装着されるようなバンド状又はヘッドギア状の部材によって支持されて導光装置２０等を保持する保持体とすることもできる。

鼻受部４０は、プロテクター１０８から突起する部分とすることができ、プロテクター１０８に着脱可能に固定される別部材とすることもできる。

上記実施形態では、フレーム１０７と投射レンズ３０とが別体でネジ止めによって投射レンズ３０をフレーム１０７に固定しているが、投射レンズ３０の鏡筒３９をフレーム１０７と一体成形することもできる。鏡筒３９をフレーム１０７と一体成形する方法として、アウトサート成形、ダイカスト一体成形後の鏡筒部削り出し等の手法がある。

導光装置２０又は投射レンズ３０については、ネジ止めによる締結に限らず、様々な手法でフレーム１０７に固定することができる。

上記実施形態では、導光部材１０の光入射側に投射レンズ３０を配置しているが、投射レンズ３０を省略して、導光部材１０自体に結像機能を持たせることができる。また、投射レンズ３０に代えて結像機能を有する別の導光部材１０を配置することもできる。

上記実施形態では、投射レンズ３０の鏡筒３９に導光装置２０との係合部材３９ａを設けているが、導光装置２０側に例えば鏡筒３９を挟むように鏡筒３９と嵌合する係合部材を設けることができる。

上記実施形態では、ハーフミラー層（半透過反射膜）１５が横長の矩形領域に形成されるとしたが、ハーフミラー層１５の輪郭は用途その他の仕様に応じて適宜変更することができる。また、ハーフミラー層１５の透過率や反射率も用途その他に応じて変更することができる。

上記実施形態では、ハーフミラー層１５が単なる半透過性の膜（例えば金属反射膜や誘電体多層膜）であるとしたが、ハーフミラー層１５は、平面又は曲面のホログラム素子に置き換えることができる。

上記実施形態では、映像表示素子８２における表示輝度の分布を特に調整していないが、位置によって輝度差が生じる場合等においては、表示輝度の分布を不均等に調整することができる。

上記実施形態では、画像表示装置８０として、透過型の液晶表示デバイス等からなる映像表示素子８２を用いているが、画像表示装置８０としては、透過型の液晶表示デバイス等からなる映像表示素子８２に限らず種々のものを利用可能である。例えば、反射型の液晶表示デバイスを用いた構成も可能であり、液晶表示デバイス等からなる映像表示素子８２に代えてデジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。また、画像表示装置８０として、ＬＥＤアレイやＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などに代表される自発光型素子を用いることができる。

上記実施形態では、透過型の液晶表示デバイス等からなる画像表示装置８０を用いているが、これに代えて走査型の画像表示装置を用いることもできる。
具体的には図１３に示すように、虚像表示装置としての第１表示装置１００Ａは、導光装置２０と画像表示装置３８０とを備える。導光装置２０は、既述のものと同一であり、ここでは説明を省略する。一方、画像表示装置３８０は、信号光形成部３８１と走査光学系２８２とを有する。信号光形成部３８１は、光源も備えており、信号光ＬＬを形成し射出する。走査光学系２８２は、信号光形成部３８１の変調に併せて姿勢を変化させて光路を調整することにより、映像光ＧＬとなるべき走査光ＴＬを導光装置２０に入射させるとともに第２面Ｓ１２のうちハーフミラー層１５が形成される部分領域の全体をスキャンさせる。図示の第１表示装置１００Ａの動作について説明すると、画像表示装置３８０のうち、信号光形成部ＧＧから射出された信号光ＬＬは、走査光学系２８２に入射する。走査光学系２８２は、信号光ＬＬを、走査光ＴＬとして導光装置２０に向けて射出する。導光装置２０は、第６面Ｓ１６から入射した走査光ＴＬを第１〜第５面Ｓ１１〜Ｓ１５での全反射等により内部で導光させ、ハーフミラー層１５に到達させる。この際、ハーフミラー層１５の面上において走査光ＴＬが走査されることで、走査光Ｔｌの軌跡としての画像光ＧＬによって虚像が形成され、この虚像を装着者が眼ＥＹで捉えることで、画像が認識される。なお、図示の場合では、導光装置２０のうち光入射面である第６面Ｓ１６は、走査光ＴＬの光軸に対して垂直な平面となっている。また、第５面Ｓ１５及び第４面Ｓ１４も平面となっている。

上記の説明では、一対の表示装置１００Ａ，１００Ｂを備える虚像表示装置１００について説明しているが、単一の表示装置とできる。つまり、右眼及び左眼の双方に対応して、一組ずつ投射透視装置７０及び画像表示装置８０を設けるのではなく、右眼又は左眼のいずれか一方に対してのみ投射透視装置７０及び画像表示装置８０を設け、画像を片眼視する構成にしてもよい。この場合、フレーム１０７やテンプル部１０４は、例えば図１等に示すままで左右対称に配置する形状とする。補助装着部材３やカバー部材４は、投射透視装置７０等に対応させて片側にのみ設けることもできるが、両眼に設ける方が自然である。

上記の説明では、一対の表示装置１００Ａ，１００ＢのＸ方向の間隔について説明していないが、両表示装置１００Ａ，１００Ｂの間隔は固定に限らず、機械機構等によって間隔の調整が可能である。つまり、フレーム１０７に伸縮機構等を設けるならば、両表示装置１００Ａ，１００ＢのＸ方向の間隔を、着用者の眼幅等に応じて調整することができる。

上記実施形態では、導光部材１０の第１面Ｓ１１及び第３面Ｓ１３において、表面上にミラーやハーフミラー等を施すことなく空気との界面により映像光を全反射させて導くものとしているが、本願発明の虚像表示装置１００における全反射については、第１面Ｓ１１又は第３面Ｓ１３上の全体又は一部にミラーコートや、ハーフミラー膜が形成されてなされる反射も含むものとする。例えば、映像光の入射角度が全反射条件を満たした上で、上記第１面Ｓ１１又は第３面Ｓ１３の全体又は一部にミラーコート等が施され、実質的に全ての映像光を反射する場合も含まれる。また、十分な明るさの映像光を得られるのであれば、多少透過性のあるミラーによって第１面Ｓ１１又は第３面Ｓ１３の全体又は一部がコートされていてもよい。

上記の説明では、導光部材１０等が眼ＥＹの並ぶ横方向に延びているが、導光部材１０を縦方向に延びるように配置することもできる。この場合、導光部材１０は、例えば上部での片持ち状態によって支持される。

Ａ０…周囲部分、 ＡＸ１-ＡＸ５…光軸、 ＡＸＯ…射出側光軸、 ＥＹ…眼、 ＧＬ…映像光、 ＯＩ…像面、 ＲＭ…光反射膜、 Ｓ１１-Ｓ１６…第１-第６面、 Ｓ５１-Ｓ５３…第１-第３透過面、 １０…導光部材、 １０ｇ…取付部、 １１…第１導光部分、 １２…第２導光部分、 １５…ハーフミラー層、 ２０…導光装置、 ３０…投射レンズ、 ３９…鏡筒、 ３９ａ…係合部材、 ３９ｇ…取付部、 ５０…光透過部材、 ６１ｅ…固定部、 ６１ｆ…固定部、 ６１ｘ…ボス孔、 ６５ａ，６５ｂ…側方端部、 ６８ｅ…突当て面、 ７０…投射透視装置、 ８０…画像表示装置、 ８１…照明装置、 ８２…映像表示素子、 ８４…駆動制御部、 １００…虚像表示装置、 １００Ａ…第１表示装置、 １００Ｂ…第２表示装置、 １０１ａ…第１光学部材、 １０１ｂ…第２光学部材、１０２…枠部、 １０７…フレーム、 １０７ａ…正面部、 １０４…テンプル部、 １０５ａ…第１像形成本体部、 １０５ｂ…第２像形成本体部、 １０５ｄ…外装部材、 １０５ｉ…凹部、 １０８…プロテクター、１０８ｇ…接続部、 １０８ｉ…先端部、 ３…補助装着部材、 ３ａ…リム部、 ３ｂ…ブリッジ部、 ３ｄ…視力矯正レンズ、 ３ｈ…連結部、 ４…カバー部材、 ４ｈ…連結部、 ８…支持部、 ９…眼鏡、 ４０…鼻受部、 ４０ａ… 芯金、 ４０ｂ…樹脂部、 ４１…調整部材、 ４２…パッド部、 ４３…被固定部

Claims (17)

1. 映像素子と、
   前記映像素子からの光を観察者の眼に向けて画像を視認させる光学部材と、
   前記光学部材が観察者の眼前に配置されるように、前記映像素子と前記光学部材とを支持する枠部とを備え、
   前記枠部は、前記光学部材の観察者側に配置される補助装着部材を着脱可能に固定するための支持部を有する、導虚像表示装置。
2. 前記補助装着部材は、前記光学部材の観察者側に当該光学部材に近接して配置される、請求項１に記載の導虚像表示装置。
3. 前記補助装着部材は、前記光学部材の輪郭に対応するインナーフレームを有する、請求項１に記載の導虚像表示装置。
4. 前記補助装着部材は、前記インナーフレームに固定される視力矯正レンズを有する、請求項３に記載の導虚像表示装置。
5. 前記支持部は、前記枠部の左右の中央部に設けられて、前記補助装着部材の中央部を支持可能である、請求項１から４までのいずれか一項に記載の導虚像表示装置。
6. 前記補助装着部材は、一対の環状のリム部をブリッジ部で連結した眼鏡状の外形を有するインナーフレームを有し、前記支持部は、前記ブリッジ部に設けられた連結部を支持する、請求項５に記載の導虚像表示装置。
7. 前記支持部は、前記ブリッジ部から延びる一対の突起を挿入する一対の隙間と、前記一対の突起の先端にそれぞれ設けられた爪を嵌合させる一対の凹部とを有する、請求項６に記載の導虚像表示装置。
8. 前記支持部は、鼻の上方に対応する空間に配置される、請求項１から７までのいずれか一項に記載の導虚像表示装置。
9. 前記枠部は、前記光学部材を支持するフレームと、前記フレームに固定されるとともに前記光学部材の少なくとも一部を保護するプロテクターとを有する、請求項１から８までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
10. 前記支持部は、前記フレームと前記プロテクターとの接続領域に形成されている、請求項９に記載の虚像表示装置。
11. 前記フレームは、直線状に延びる正面部を有し、前記プロテクターは、前記光学部材を挟んで前記フレームの下方に配置されるとともに前記正面部の中央部に接続される逆Ｖ字状の接続部を中央に有する、請求項９及び１０のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
12. 前記枠部は、装着状態で眼鏡を前記補助装着部材に代えて配置するための内側空間を形成する、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
13. 前記枠部から延び耳に支持される一対のテンプル部と、鼻に当接することによって前記枠部を支持する鼻受部とをさらに備える、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
14. 前記支持部は、前記光学部材の外側を覆うカバー部材を着脱可能に固定する、請求項１から１３までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
15. 前記光学部材は、前記映像素子である映像表示素子からの映像の光を内部で反射させつつ観察者の眼に導く光透過性を有する光学ブロック状の導光装置を有する、請求項１から１４までのいずれか一項に記載の導虚像表示装置。
16. 前記導光装置は、映像の光を導光するとともに外界の光の透視を可能にする導光部材と、当該導光部材に連結され外界の光の透視機能を補う光透過部材とを有する、請求項１５に記載の虚像表示装置。
17. 前記映像素子は、２次元的に走査される信号光を射出し、前記光学部材は、前記映像表示素子からの光を反射させて観察者の眼に導く、請求項１から１６までのいずれか一項に記載の導虚像表示装置。

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