特開 2024-18803 画像表示装置及び光学ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024018803

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】画像表示装置及び光学ユニット

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20240201BHJP

   H04N 5/64 20060101ALI20240201BHJP

   G02C 11/00 20060101ALN20240201BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

H04N5/64 511A

G02C11/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022122356

(22)【出願日】2022-07-29

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100205350

【弁理士】

【氏名又は名称】狩野 芳正

(74)【代理人】

【識別番号】100108419

【弁理士】

【氏名又は名称】大石 治仁

(74)【代理人】

【識別番号】100109221

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 充広

(74)【代理人】

【識別番号】100181146

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 啓

(72)【発明者】

【氏名】山口 論人

【テーマコード（参考）】

2H006

2H199

【Ｆターム（参考）】

2H006CA00

2H199CA04

2H199CA12

2H199CA24

2H199CA25

2H199CA27

2H199CA29

2H199CA30

2H199CA42

2H199CA45

2H199CA46

2H199CA48

2H199CA59

(57)【要約】

【課題】コンバイナーの前段の光学素子を保護すること。
【解決手段】画像表示装置１００は、映像素子１１ａと、第１映像素子１１ａの光射出側に配置される第１光学部材２ａと、第１光学部材２ａの光射出側に配置される入射面２２ａと、光軸ＡＸを折り曲げる反射面２２ｂと、凹面の射出面２２ｃとを有する第２光学部材２ｂと、第１光学部材２ａを収納し第２光学部材２ｂを保持するバレル４１とを備え、第２光学部材２ｂの射出面２２ｃは、バレル４１の開口４１ｏに露出し、射出面２２ｃの外縁２２ｃｐは、開口４１ｏの縁部４４に囲まれる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

映像素子と、
前記映像素子の光射出側に配置される第１光学部材と、
前記第１光学部材の光射出側に配置される入射面と、光軸を折り曲げる反射面と、射出面とを有する第２光学部材と、
前記第１光学部材を収納し前記第２光学部材を保持するバレルとを備え、
前記第２光学部材の前記射出面は、前記バレルの開口に露出し、前記射出面の外縁は、前記開口の縁部に囲まれる、画像表示装置。

【請求項2】

前記第２光学部材の前記射出面の外縁は、前記バレルの前記開口の縁部よりも後退した内側に配置される、請求項１に記載の画像表示装置。

【請求項3】

前記第２光学部材の前記射出面は、凹曲面である、請求項１に記載の画像表示装置。

【請求項4】

映像素子と、
前記映像素子の光射出側に配置される第１光学部材と、
前記第１光学部材の光射出側に配置される入射面と、光軸を折り曲げる反射面と、射出面とを有する第２光学部材と、
前記第１光学部材を収納し前記第２光学部材を保持するバレルとを備え、
前記第２光学部材の前記射出面の外縁は、前記バレルの開口の縁部よりも後退した内側に配置される、画像表示装置。

【請求項5】

映像素子と、
前記映像素子の光射出側に配置される第１光学部材と、
前記第１光学部材の光射出側に配置される入射面と、光軸を折り曲げる反射面と、射出面とを有する第２光学部材と、
前記第１光学部材を収納し前記第２光学部材を保持するバレルとを備え、
前記第２光学部材の前記射出面は、前記バレルの開口に露出し、前記第２光学部材の前記射出面は、凹曲面である、画像表示装置。

【請求項6】

前記バレルは、光軸が延びる面に対して略平行に延び互いに離間する２つの側板部材と、前記光軸が延びる面に垂直な面に略沿って延び前記開口が設けられた底板部材と、前記底板部材及び前記２つの側板部材の前方端を連結する前板部材とを有するバレル本体と、前記底板部材の反対側に配置され前記バレル本体の内側を覆うことによって収納空間を形成するバレルカバーとを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の画像表示装置。

【請求項7】

前記第１光学部材及び前記第２光学部材は、前記バレル本体において前記２つの側板部材から内側に突起する案内凸部に対して片寄された状態でアライメントされる、請求項６に記載の画像表示装置。

【請求項8】

前記バレルカバーは、前記第２光学部材の前記反射面の外側を覆い、
前記バレルカバーの内面は、前記反射面に沿って前記反射面の近傍に延びる、請求項６に記載の画像表示装置。

【請求項9】

前記第１光学部材と前記第２光学部材との間に配置される絞り板部材を備え、
前記絞り板部材は、前記バレルの前記底板部材の近傍に配置される中央部と、前記中央部から前記２つの側板部材に沿って延びる２つの側辺部とを有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の画像表示装置。

【請求項10】

前記第２光学部材の光射出側に配置されるコンバイナーを備え、
前記コンバイナーは、前記バレルの外側に延びる一対の突起部に対してアライメントされ接着によって固定されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の画像表示装置。

【請求項11】

前記バレルは、ポリカーボネート樹脂で形成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の画像表示装置。

【請求項12】

前記映像素子に表示動作を行わせる表示制御装置をさらに備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の画像表示装置。

【請求項13】

映像素子と、
前記映像素子の光射出側に配置される第１光学部材と、
前記第１光学部材の光射出側に配置される入射面と、光軸を折り曲げる反射面と、射出面とを有する第２光学部材と、
前記第１光学部材を収納し前記第２光学部材を保持するバレルとを備え、
前記第２光学部材の前記射出面は、前記バレルの開口に露出し、前記射出面の外縁は、前記開口の縁部に囲まれる、光学ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、虚像の観察を可能にする画像表示装置及び光学ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

画像表示装置として、映像を表示する表示素子と、表示素子からの映像光を光学瞳に導くとともに透過して外界も見ることができる接眼プリズムと、表示素子と接眼プリズムの一部とを内包し保持する筐体とを備え、接眼プリズムの周囲と筐体とに接するようにパッキンを設けたものが存在する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－１５７２９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記先行技術文献の装置では、接眼プリズムの端部に映像光を入射させるが、外界を観察可能にするコンバイナーの片面に映像光を入射させるタイプの画像表示装置では、コンバイナーの前段の光学素子からコンバイナーの片面までの光路を露出させることになり、かかる光学素子の保護が必要となる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一側面における画像表示装置は、映像素子と、映像素子の光射出側に配置される第１光学部材と、第１光学部材の光射出側に配置される入射面と、光軸を折り曲げる反射面と、射出面とを有する第２光学部材と、第１光学部材を収納し第２光学部材を保持するバレルとを備え、第２光学部材の射出面は、バレルの開口に露出し、射出面の外縁は、開口の縁部に囲まれる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態の画像表示装置の装着状態を説明する外観斜視図である。

【図2】片側の表示装置の内部構造を説明する側方断面図である。

【図3】表示部の光学的構造を具体的に説明する側方断面図である。

【図4】表示部の支持構造を説明する斜視図である。

【図5】表示部の外形を説明する斜視図である。

【図6】バレル及びこれに保持された光学部材の側方断面図である。

【図7】バレルカバーを除いた残り部分の背面図等を示す。

【図8】ガード及びプリズムミラーの配置関係を説明する斜視図等を示す。

【図9】バレルに対するコンバイナーの固定を説明する正面図及び平面図である。

【図10】片側の表示装置の正面断面構造を説明する概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図１、２等を参照して、本発明に係る画像表示装置の一実施形態について説明する。

【0008】

図１は、ヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤとも称する。）２００の装着状態を説明する図であり、ＨＭＤ２００は、これを装着する観察者又は装着者ＵＳに虚像としての映像を認識させる。図１等において、Ｘ、Ｙ、及びＺは、直交座標系であり、＋Ｘ方向は、ＨＭＤ２００又は画像表示装置１００を装着した観察者又は装着者ＵＳの両眼ＥＹの並ぶ横方向に対応し、＋Ｙ方向は、装着者ＵＳにとっての両眼ＥＹの並ぶ横方向に直交する上方向に相当し、＋Ｚ方向は、装着者ＵＳにとっての前方向又は正面方向に相当する。±Ｙ方向は、鉛直軸又は鉛直方向に平行になっている。

【0009】

ＨＭＤ２００は、右眼用の第１表示装置１００Ａと、左眼用の第２表示装置１００Ｂと、表示装置１００Ａ，１００Ｂを支持するテンプル状の一対の支持装置１００Ｃと、情報端末であるユーザー端末９０とを備える。第１表示装置１００Ａは、単独で画像表示装置として機能し、上部に配置される第１表示駆動部１０２ａと、メガネレンズ状で眼前を覆う第１コンバイナー１０３ａとで構成される。第２表示装置１００Ｂも同様に、単独で画像表示装置として機能し、上部に配置される第２表示駆動部１０２ｂと、メガネレンズ状で眼前を覆う第２コンバイナー１０３ｂとで構成される。支持装置１００Ｃは、装着者ＵＳの頭部に装着される装着部材であり、外観上一体化されている表示駆動部１０２ａ，１０２ｂを介して一対のコンバイナー１０３ａ，１０３ｂの上端側を支持している。第１表示装置１００Ａと第２表示装置１００Ｂとは、光学的に同一又は左右反転させたものであり、第２表示装置１００Ｂについては、詳細な説明を省略する。

【0010】

図２は、第１表示装置１００Ａの内部構造を説明する側方断面図である。第１表示装置１００Ａは、第１映像素子１１ａと第１表示部２０ａと第１回路部材８０ａとを備える。第１映像素子１１ａは、画像光生成装置であり、表示素子とも呼ぶ。第１表示部２０ａは、虚像を形成する結像光学系であり、投射レンズ２１と、プリズムミラー２２と、シースルーミラー２３とを一体化した状態で有する。第１表示部２０ａのうち、投射レンズ２１とプリズムミラー２２とは、第１映像素子１１ａからの画像光ＭＬが入射する第１投射光学系１２ａとして機能し、シースルーミラー２３は、上記第１投射光学系１２ａから射出される画像光ＭＬを瞳位置ＰＰ又は眼ＥＹに向けて部分的に反射する部分透過ミラー１２３として機能する。第１表示部２０ａは、第１投射光学系１２ａと第１コンバイナー１０３ａとを一体化した状態で有するものである。第１投射光学系１２ａを構成する投射レンズ２１は、第１映像素子１１ａの光射出側に配置される第１光学部材２ａに相当し、プリズムミラー２２は、投射レンズ２１である第１光学部材２ａの光射出側に配置される第２光学部材２ｂに相当する。また、第１映像素子１１ａと投射レンズ２１とプリズムミラー２２とは、図１に示す第１表示駆動部１０２ａの一部に対応し、シースルーミラー２３は、第２光学部材２ｂの光射出側に配置されており、図１に示す第１コンバイナー１０３ａに対応する。第１投射光学系１２ａを構成する投射レンズ２１及びプリズムミラー２２は、第１映像素子１１ａとともに相互にアライメントされた状態で容器状のバレル４１内で固定されている。

【0011】

第１投射光学系１２ａを構成する光学部材２ａ，２ｂを支持するバレル４１は、第１フレーム５２ａに支持され、第１フレーム５２ａの下側に配置されている。第１フレーム５２ａは、カバー７１によって覆われ、バレル４１も、カバー７１によって全体的に覆われている。第１フレーム５２ａは、金属材料で形成されている。バレル４１とカバー７１とは、遮光性の樹脂材料で形成され、バレル４１の開口４１ｏにおいて、プリズムミラー２２の一面を露出させている。バレル４１は、上部ののうち例えばバレルカバー４１ｕが第１フレーム５２ａに嵌合するように当接し、第１フレーム５２ａに吊るされた状態で固定されている。結果的に、第１表示部２０ａは、バレル４１を介して第１フレーム５２ａに吊るされた状態で固定されている。第１フレーム５２ａは、第１回路部材８０ａを配置するための凹所ＲＥを上側に有する。

【0012】

第１表示装置１００Ａにおいて、第１映像素子１１ａは、自発光型の画像光生成装置である。第１映像素子１１ａは、画像光ＭＬを第１投射光学系１２ａに射出する。バレル４１は、第１投射光学系１２ａを構成する光学素子とともに第１映像素子１１ａを収納して支持する。第１映像素子１１ａは、例えば有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス、Organic Electro-Luminescence）ディスプレイであり、２次元の表示面１１ｄにカラーの静止画又は動画を形成する。第１映像素子１１ａは、第１回路部材８０ａ、具体的には表示制御装置８８に駆動されて表示動作を行う。第１映像素子１１ａは、有機ＥＬディスプレイに限らず、無機ＥＬ、有機ＬＥＤ、ＬＥＤアレイ、レーザーアレイ、量子ドット発光型素子等を用いた表示デバイスに置き換えることができる。第１映像素子１１ａは、自発光型の画像光生成装置に限らず、ＬＣＤその他の光変調素子で構成され、当該光変調素子をバックライトのような光源によって照明することによって画像を形成するものであってもよい。第１映像素子１１ａとして、ＬＣＤに代えて、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon, ＬＣｏＳは登録商標）や、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。なお、第１表示装置１００Ａにおいて、表示制御装置８８を除いたものも、画像表示装置１００と呼ぶ。

【0013】

図３は、第１表示部２０ａの光学的構造を具体的に説明する側方断面図である。第１表示部２０ａは、２つの反射面を含み、シースルーミラー２３及びプリズムミラー２２よって光路の折り曲げが行われる。第１表示部２０ａは、軸外し光学系ＯＳとなっている。投射レンズ２１、プリズムミラー２２、及びシースルーミラー２３は、非軸対称に配置されている。この第１表示部２０ａでは、基準面であるＹＺ面に平行な軸外し面内で光軸ＡＸの折り曲げを行うことで、かかる軸外し面（すなわち基準面）に沿って光学素子２１，２２，２３が配列されている。具体的には、ＹＺ面に平行で紙面に対応する軸外し面において、投射レンズ２１から反射面２２ｂまでの光路部分Ｐ１と、反射面２２ｂからシースルーミラー２３までの光路部分Ｐ２と、シースルーミラー２３から瞳位置ＰＰまでの光路部分Ｐ３とが、Ｚ字状に２段階で折り返される配置となっている。これに対応して、投射レンズ２１から反射面２２ｂまでの光軸部分ＡＸ１と、反射面２２ｂからシースルーミラー２３までの光軸部分ＡＸ２と、シースルーミラー２３から瞳位置ＰＰまでの光軸部分ＡＸ３とは、Ｚ字状に２段階で折り返される配置となっている。シースルーミラー２３において、光軸ＡＸが交差する中央箇所の法線は、Ｚ方向に対してθ＝４０～５０°程度の角度をなす。この第１表示部２０ａでは、第１表示装置１００Ａを構成する光学素子２１，２２，２３が縦方向に高さ位置を変えて配列されることになり、第１表示装置１００Ａの横幅の増大を防止することができる。さらに、プリズムミラー２２等での反射による光路の折り畳みによって、光路部分Ｐ１～Ｐ３又は光軸部分ＡＸ１～ＡＸ３がＺ字状に２段階で折り返される配置となっており、かつ、光路部分Ｐ１，Ｐ３又は光軸部分ＡＸ１，ＡＸ３が比較的水平に近いため、第１表示部２０ａを上下方向や前後方向に関しても小型化することできる。また、シースルーミラー２３の中央箇所の傾斜角θが４０～５０°であることから、視線に対応する光路部分Ｐ３の傾きが一定とした場合、光路部分Ｐ２のＺ軸に対する傾きが７０°から９０°となり、画像表示装置１００のＺ方向の厚みを低減することが容易になる。

【0014】

第１表示部２０ａのうち、投射レンズ２１から反射面２２ｂまでの光路部分Ｐ１は、視点を基準とする後方に向かってやや斜め上方向又はＺ方向に平行に近い方向に延びている。反射面２２ｂからシースルーミラー２３までの光路部分Ｐ２は、前方に向かって斜め下方向に延びている。水平面方向（ＸＺ面）を基準とした場合、光路部分Ｐ２の傾斜が光路部分Ｐ１の傾斜よりも大きくなっている。シースルーミラー２３から瞳位置ＰＰまでの光路部分Ｐ３は、後方に向かってやや斜め上方向又はＺ方向に平行に近い方向に延びている。図示の例では、光軸ＡＸのうち光路部分Ｐ３に対応する部分は、＋Ｚ方向に向かって、下向きを負として、－１０°程度となっている。つまり、部分透過ミラー１２３は、光軸ＡＸ又は光路部分Ｐ３が所定角度上向き、つまり１０°程度上向きとなるように画像光ＭＬを反射する。結果的に、光路部分Ｐ３に対応する光軸部分ＡＸ３を延長した射出光軸ＥＸは、前方の＋Ｚ方向に平行な中心軸ＨＸに対して１０°程度下向きに傾いて延びる。これは、人間の視線が水平方向より下側に約１０°傾いた若干の伏し目状態で安定するからである。なお、瞳位置ＰＰに対して水平方向に延びる中心軸ＨＸは、第１表示装置１００Ａを装着した装着者ＵＳが直立姿勢でリラックスして正面に向いて水平方向又は水平線を注視した場合を想定したものとなっている。

【0015】

第１表示部２０ａのうち、投射レンズ２１は、第１レンズ２１ｏ、第２レンズ２１ｐ、及び第３レンズ２１ｑを含む。投射レンズ２１は、第１映像素子１１ａから射出された画像光ＭＬを受けて、プリズムミラー２２に入射させる。投射レンズ２１は、第１映像素子１１ａから射出された画像光ＭＬを平行光束に近い状態に集光する。投射レンズ２１を構成する第１レンズ２１ｏの入射面２１ａ及び射出面２１ｂと、第２レンズ２１ｐの入射面２１ｃ及び射出面２１ｄと、第３レンズ２１ｑの入射面２１ｅ及び射出面２１ｆとは、自由曲面又は非球面である。各光学面２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆは、ＹＺ面に平行で光軸ＡＸと交差する縦方向に関して、光軸ＡＸを挟んで非対称性を有し、横方向又はＸ方向に関して光軸ＡＸを挟んで対称性を有する。第１レンズ２１ｏ、第２レンズ２１ｐ、及び第３レンズ２１ｑは、例えば樹脂で形成されるが、ガラス製とすることもできる。投射レンズ２１を構成する第１レンズ２１ｏ、第２レンズ２１ｐ、及び第３レンズ２１ｑの光学面には、反射防止膜を形成することができる。

【0016】

プリズムミラー２２は、ミラーとレンズとを複合させた機能を有する屈折反射機能を有する光学部材であり、投射レンズ２１からの画像光ＭＬを屈折させつつ反射する。プリズムミラー２２は、第１光学部材の光射出側に配置される入射面２２ａと、光軸ＡＸを折り曲げる反射面２２ｂと、反射面２２ｂに対向して入射面２２ａとは対称的な方向に配置される射出面２２ｃとを有する。プリズムミラー２２は、投射レンズ２１が配置された前方から入射する画像光ＭＬを、入射方向を反転させた方向（プリズムミラー２２から見た光源の方向）に対して下方に傾斜した方向に折り返すように射出する。プリズムミラー２２を構成する光学面である入射面２２ａと反射面２２ｂと射出面２２ｃとは、ＹＺ面に平行で光軸ＡＸと交差する縦方向に関して、光軸ＡＸを挟んで非対称性を有し、横方向又はＸ方向に関して光軸ＡＸを挟んで対称性を有する。プリズムミラー２２の光学面、つまり入射面２２ａと反射面２２ｂと射出面２２ｃとは、例えば自由曲面である。入射面２２ａと反射面２２ｂと射出面２２ｃとは、自由曲面に限らず、非球面とすることもできる。プリズムミラー２２は、例えば樹脂で形成されるが、ガラス製とすることもできる。反射面２２ｂについては、全反射によって画像光ＭＬを反射するものに限らず、金属膜又は誘電体多層膜からなる反射面とすることもできる。この場合、反射面２２ｂ上に、例えばＡｌ、Ａｇのような金属で形成された単層膜又は多層膜からなる反射膜を蒸着等によって成膜し、或いは金属で形成されたシート状の反射膜を貼り付ける。詳細な図示は省略するが、入射面２２ａ及び射出面２２ｃ上には、反射防止膜を形成することができる。

【0017】

プリズムミラー２２の射出面２２ｃは、全体的に凹面であり、ＹＺ面に平行で光軸部分ＡＸ１～ＡＸ３が通る軸外し面上すなわち紙面上において凹面であり、ＹＺ面に垂直で射出面２２ｃの中心を通る横断面ＣＳ（図２参照）においても凹面である。つまり、射出面２２ｃは、軸外し面において非対称性を有する凹面であり、軸外し面に垂直な横断面ＣＳにおいて対称性を有する凹面である。プリズムミラー２２の射出面２２ｃは、バレル４１の開口４１ｏにおいて露出するため、凹面とすることにより、外の物体との接触を回避し易くなり、損傷の発生を抑制することができる。プリズムミラー２２の射出面２２ｃは、比較的小さな中間像ＩＭの近くに配置されており、画像光ＭＬの光束断面が絞られた箇所に配置されるので、面積を比較的小さくすることができる。プリズムミラー２２の射出面２２ｃの面積を比較的小さくすることによっても、射出面２２ｃに発生する損傷を抑制することができる。中間像ＩＭの位置は、シースルーミラー２３の反射面２３ｃよりもプリズムミラー２２の射出面２２ｃに近い位置に配置されている。反射面２３ｃから中間像ＩＭまでの距離ＤＩは、光路部分Ｐ２又は光軸部分ＡＸ２の長さをＬ２として、Ｌ２×（１／２）以下、より好ましくはＬ２×（２／５）以下とする。

【0018】

プリズムミラー２２の射出面２２ｃは、光軸部分ＡＸ２が交差する位置の内面側において、光軸部分ＡＸ２に対して平行に近い状態となっている。これにより、射出面２２ｃでの屈折量を少なくして、収差が増大することを抑制できる。なお、光軸部分ＡＸ２が交差する位置の内面側にける射出面２２ｃの傾きδは、光軸部分ＡＸ２と、光軸部分ＡＸ２が交差する箇所における射出面２２ｃに垂直な横断面ＣＳとの成す角に相当し、例えば７０°以下となっている。

【0019】

シースルーミラー２３すなわち第１コンバイナー１０３ａは、凹の表面ミラーとして機能する湾曲した板状の反射光学部材であり、プリズムミラー２２からの画像光ＭＬを部分的に反射するとともに外界光ＯＬを部分的に透過させる。シースルーミラー２３は、プリズムミラー２２からの画像光ＭＬを瞳位置ＰＰに向けて反射する。シースルーミラー２３は、反射面２３ｃと外側面２３ｏとを有する。

【0020】

シースルーミラー２３は、眼ＥＹ又は瞳孔が配置される瞳位置ＰＰを覆うとともに瞳位置ＰＰに向かって凹形状を有し、外界に向かって凸形状を有する凹面ミラーである。瞳位置ＰＰ又はその開口ＰＰａは、アイポイント又はアイボックスと呼ばれる。瞳位置ＰＰ又は開口ＰＰａは、第１表示部２０ａの射出側における射出瞳ＥＰに相当する。シースルーミラー２３は、コリメーターであり、表示面１１ｄの各点から射出された画像光ＭＬの主光線であって、第１投射光学系１２ａのプリズムミラー２２の射出側近傍に結像した後で広がった画像光ＭＬの主光線を瞳位置ＰＰに収束させる。シースルーミラー２３は、凹面ミラーとして、画像光生成装置である第１映像素子１１ａに形成され第１投射光学系１２ａによって再結像された中間像ＩＭを拡大視することを可能にする。より詳細には、シースルーミラー２３は、視野レンズと同様に機能し、プリズムミラー２２の射出面２２ｃの後段に形成された中間像ＩＭの各点からの画像光ＭＬをコリメートした状態で瞳位置ＰＰに全体として集めるように入射させる。シースルーミラー２３は、中間像ＩＭと瞳位置ＰＰとの間に配置される観点で、画角に相当する有効領域ＥＡ以上の広がりを有することが必要となる。ここで、画角は、眼の正面方向に延びる光軸ＡＸを基準として上下左右における視野角を合わせたものであり、具体例では対角４５°程度に設定されている。シースルーミラー２３において、有効領域ＥＡよりも外側に延びる外領域については、結像に直接影響しないので、任意の面形状とすることができるが、メガネレンズ状の外観を確保する観点からは、有効領域ＥＡの外縁の面形状の曲率と同じ、又は当該外縁から連続的に変化するものであることが望ましい。

【0021】

シースルーミラー２３は、板状体２３ｂの裏面上に透過性反射膜２３ａを形成した構造を有する半透過型のミラー板である。シースルーミラー２３の反射面２３ｃは、ＹＺ面に平行で光軸ＡＸと交差する縦方向に関して、光軸ＡＸを挟んで非対称性を有し、横方向又はＸ方向に関して光軸ＡＸを挟んで対称性を有する。シースルーミラー２３の反射面２３ｃは、例えば自由曲面である。反射面２３ｃは、自由曲面に限らず、非球面とすることもできる。反射面２３ｃは、有効領域ＥＡ以上の広がりを有する必要がある。反射面２３ｃが有効領域ＥＡよりも広い外領域に形成されている場合、有効領域ＥＡの背後からの外界像と、上記外領域の背後からの外界像とに関して、見え方の差が生じにくくなる。

【0022】

シースルーミラー２３の反射面２３ｃは、画像光ＭＬの反射に際して一部の光を透過させる。これにより、外界光ＯＬがシースルーミラー２３を通過するので、外界のシースルー視が可能になり、外界像に虚像を重ねることができる。この際、板状体２３ｂが数ｍｍ程度以下に薄ければ、外界像の倍率変化を小さく抑えることができる。反射面２３ｃの画像光ＭＬや外界光ＯＬに対する反射率は、画像光ＭＬの輝度確保や、シースルーによる外界像の観察を容易にする観点で、想定される画像光ＭＬの入射角範囲（有効領域ＥＡに相当）において１０％以上５０％以下とする。シースルーミラー２３の基材である板状体２３ｂは、例えば樹脂で形成されるが、ガラス製とすることもできる。板状体２３ｂは、これを周囲から支持する支持板６１と同一の材料で形成され、支持板６１と同一の厚みを有する。透過性反射膜２３ａは、例えば膜厚を調整した複数の誘電体層からなる誘電体多層膜で形成される。透過性反射膜２３ａは、膜厚を調整したＡｌ、Ａｇ等の金属の単層膜又は多層膜であってもよい。透過性反射膜２３ａは、例えば蒸着を利用した積層によって形成できるが、シート状の反射膜を貼り付けることによっても形成できる。板状体２３ｂの外側面２３ｏには、反射防止膜が形成されている。

【0023】

光路について説明すると、第１映像素子１１ａからの画像光ＭＬは、投射レンズ２１に入射して略コリメートされた状態で投射レンズ２１から射出される。投射レンズ２１を通過した画像光ＭＬは、プリズムミラー２２に入射して入射面２２ａを屈折されつつ通過し、反射面２２ｂによって１００％に近い高い反射率で反射され、射出面２２ｃで再度屈折される。プリズムミラー２２からの画像光ＭＬは、一旦中間像ＩＭを形成した後、シースルーミラー２３に入射し、反射面２３ｃによって５０％程度以下の反射率で反射される。シースルーミラー２３で反射された画像光ＭＬは、装着者ＵＳの眼ＥＹ又は瞳孔が配置される瞳位置ＰＰに入射する。瞳位置ＰＰには、シースルーミラー２３やその周囲の支持板６１を通過した外界光ＯＬも入射する。つまり、第１表示装置１００Ａを装着した装着者ＵＳは、外界像に重ねて、画像光ＭＬによる虚像を観察することができる。

【0024】

図２に示す表示制御装置８８は、表示制御回路であり、第１表示素子１１ａに対して画像に対応する駆動信号を出力し第１表示素子１１ａの表示動作を制御する。表示制御装置８８は、例えばＩＦ回路、信号処理回路等を備え、外部から受け取った画像データ又は画像信号に応じて、第１表示素子１１ａに２次元的な画像表示を行わせる。表示制御装置８８は、第１表示装置１００Ａと第２表示装置１００Ｂとを統括するメイン基板を含むものであってもよい。メイン基板は、図１に示すユーザー端末９０との間で通信を行いユーザー端末９０から受信した信号に対して信号変換を行うインターフェース機能や、第１表示装置１００Ａの表示動作と第２表示装置１００Ｂの表示動作とを連携させる統合機能を有するものとすることができる。なお、表示制御装置８８やユーザー端末９０を備えないＨＭＤ２００又は虚像表示装置１００も虚像表示装置である。

【0025】

図４を参照して、ＨＭＤ２００の表示駆動部１０２ａ，１０２ｂ中に組み込まれている支持構造について説明する。第１表示装置１００Ａにおいて、第１フレーム５２ａは、ネジのような締結具５０ｆ等を利用して第１表示部２０ａのバレル４１に対して固定されており、第１表示部２０ａを吊るすように支持している。第１フレーム５２ａには、矩形の開口５２ｏが形成され、矩形の開口５２ｏの周囲５２ｒの一部が第１表示部２０ａのバレル４１又はバレルカバー４１ｕと当接し密着する。なお、第１フレーム５２ａ上の凹所ＲＥには、第１回路部材８０ａが配置される。第１フレーム５２ａは、例えばマグネシウム合金で形成される。第２表示装置１００Ｂにおいて、第２フレーム５２ｂは、ネジのような締結具５０ｆ等を利用して第２表示部２０ｂのバレル４１に対して固定されており、第２表示部２０ｂを吊るすように支持している。第２フレーム５２ｂには、矩形の開口５２ｏが形成され、矩形の開口５２ｏの周囲５２ｒの一部が第２表示部２０ｂのバレル４１又はバレルカバー４１ｕと当接し密着する。なお、第２フレーム５２ｂ上の凹所ＲＥには、第２回路部材８０ｂが配置される。第２フレーム５２ｂは、例えばマグネシウム合金で形成される。

【0026】

支持装置５０は、第１フレーム５２ａ及び第２フレーム５２ｂに加えて、第１フレーム５２ａと第２フレーム５２ｂとを連結して相対的に固定するジョイント５０ｃを備える。ジョイント５０ｃは、マグネシウム合金のような金属製の部材であり、締結具５０ｇ等を利用して第１フレーム５２ａの一端部に連結され、締結具５０ｇ等を利用して第２フレーム５２ｂの他端部に連結されている。第１表示部２０ａを取り付けた第１フレーム５２ａと、第２表示部２０ｂを取り付けた第２フレーム５２ｂとは、中央のジョイント５０ｃを介して、相互に光学的にアライメントされた状態で固定されている。

【0027】

図５は、図４に示すＨＭＤ２００から支持装置５０を除いた状態を説明する斜視図である。第１表示部２０ａは、第１投射光学系１２ａと第１コンバイナー１０３ａとを一体化した状態で有するものであり、第２表示部２０ｂは、第２投射光学系１２ｂと第２コンバイナー１０３ｂとを一体化した状態で有するものである。第１投射光学系１２ａにおいて、バレル４１には、第１コンバイナー１０３ａがアライメントされた状態で接着等によって固定されている。第１投射光学系１２ａのバレル４１は、第１映像素子１１ａを収納する空間を有し、第１映像素子１１ａを図２に示す投射レンズ２１等に対してアライメントされた状態で支持する。第２投射光学系１２ｂにおいて、バレル４１には、第２コンバイナー１０３ｂがアライメントされた状態で接着等によって固定されている。第２投射光学系１２ｂのバレル４１は、第２映像素子１１ｂを収納する空間を有し、第２映像素子１１ｂを図２に示す投射レンズ２１等に対してアライメントした状態で支持する。各バレル４１には、図４に示す第１フレーム５２ａ又は第２フレーム５２ｂにネジ止めするため複数の締結部５１ｆが設けられている。

【0028】

図６及び７を参照して、バレル４１の構造について説明する。図６中で、領域ＡＲ１は、バレル４１及びこれに保持された光学部材２ａ，２ｂの側方断面図であり、領域ＡＲ２は、バレルカバー４１ｕを除いた残り部分の側方断面図である。また、図７中で、領域ＢＲ１は、バレルカバー４１ｕを除いた残り部分の背面図であり、領域ＢＲ２は、バレルカバー４１ｕを除いた残り部分のうち後端部の平面図である。

【0029】

バレル４１は、バレル本体４１ａとバレルカバー４１ｕとを含み、第１光学部材２ａを収納し、第２光学部材２ｂを保持する。バレル本体４１ａ及びバレルカバー４１ｕは、内部に固定される光学素子の支持精度や強度を考慮してポリカーボネート樹脂で形成される。バレル本体４１ａは、上方が開放されたバスタブ状の容器であり、底の一部に開口４１ｏを有する。バレルカバー４１ｕは、バレル本体４１ａを上方から覆うように固定される。バレル本体４１ａは、２つの側板部材４１ｃと底板部材４１ｄと前板部材４１ｅと２つの突起部４１ｆ，４１ｇとを有する。２つの側板部材４１ｃは、光軸ＡＸが延びる軸外し面ＳＳ（図７参照）に対して略平行に延び互いに離間する。底板部材４１ｄは、光軸ＡＸが延びる軸外し面ＳＳに垂直なＸＺ面に略沿って延び、後方端側に開口４１ｏが設けられている。前板部材４１ｅは、底板部材４１ｄの前方端と２つの側板部材４１ｃの前方端とを連結している。２つの突起部４１ｆ，４１ｇは、２つの側板部材４１ｃの上部から外側に張り出すように横方向に延びている。

【0030】

一方の側板部材４１ｃの内側には、第１光学部材２ａを構成する第１レンズ２１ｏ、第２レンズ２１ｐ、及び第３レンズ２１ｑと、第２光学部材２ｂのプリズムミラー２２とを支持する突起として、段差を有する案内凸部４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄが形成されている。なお、図示を省略しているが、他方の側板部材４１ｃ（図７参照）の内面にも、案内凸部４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄと同様の案内凸部が形成されている。２つの側板部材４１ｃの内面に設けられた２つの第１の案内凸部４５ａによって第１レンズ２１ｏが片寄された状態でアライメントされてバレル本体４１ａに支持される。同様に、第２の案内凸部４５ｂによって第２レンズ２１ｐがアライメントされてバレル本体４１ａに支持され、第３の案内凸部４５ｃによって第３レンズ２１ｑがアライメントされてバレル本体４１ａに支持され、第４の案内凸部４５ｄによってプリズムミラー２２がアライメントされてバレル本体４１ａに支持される。

【0031】

バレルカバー４１ｕは、底板部材４１ｄの反対側に配置されバレル本体４１ａの内側を覆うことによって収納空間ＩＳを形成する。バレルカバー４１ｕは、天板４１ｘと後部板４１ｙとを備える。天板４１ｘは、ＸＺ面に平行に延び、後部板４１ｙは、第２光学部材２ｂのプリズムミラー２２の反射面２２ｂの外側を覆うようにＸＺ面とＸＹ面とに対して傾斜して配置される。後部板４１ｙの内面４１ｍは、プリズムミラー２２の反射面２２ｂに沿って反射面２２ｂの近傍に延びている。反射面２２ｂの外側と、後部板４１ｙの内面４１ｍとの間には、一様な隙間ＧＡが形成されている。隙間ＧＡの間隔は、例えば０．１ｍｍ～1ｍｍ程度とする。

【0032】

バレルカバー４１ｕの外縁４２ｑとバレル本体４１ａの上端４２ｐとの間には、例えば段差のような嵌合構造が設けられ、相互のアライメントを達成できる。バレルカバー４１ｕの外縁４２ｑとバレル本体４１ａの上端４２ｐとの隙間には、接着材又はシール材を充填することができる。この場合、収納空間ＩＳの機密性を高めることができる。

【0033】

バレル４１内において、第１光学部材２ａと第２光学部材２ｂとの間には、絞り板部材２６が配置されている。絞り板部材２６は、第１映像素子１１ａと中間像ＩＭとの間であって、表示面１１ｄ上の各点からの光束径が最も大きくなる中間瞳の位置又はその近傍に配置されることが望ましい。図示の場合、絞り板部材２６は、プリズムミラー２２の入射面２２ａに隣接して取り付けられている。図７を参照して、絞り板部材２６は、バレル４１の底板部材４１ｄの近傍に配置される中央部２６ａと、中央部２６ａから２つの側板部材４１ｃに沿って延びる２つの側辺部２６ｂとを有する。本実施形態の場合、プリズムミラー２２の上端部２２ｊまでが光学的な有効領域となっている。このため、絞り板部材２６は、上辺を省略して、下辺に相当する中央部２６ａと、左右辺に相当する側辺部２６ｂとを備える開放型となっているが、光学性能に大きな影響がないことを確認している。このような絞り板部材２６により、プリズムミラー２２の上端部２２ｊにバレルカバー４１ｕを近づけることが容易になる。結果的に、バレルカバー４１ｕの突出量が増加することを防止でき、バレル４１を小型化することができる。

【0034】

絞り板部材２６は、周囲の４箇所に切欠き２６ｆを有し、切欠き２６ｆは、プリズムミラー２２の入射面２２ａの外側であって側面２２ｓ側に形成された４つの突起２２ｆと嵌合する。これにより、プリズムミラー２２の入射面２２ａに対して絞り板部材２６がアライメントされる。絞り板部材２６は、切欠き２６ｆの周辺で接着材によって突起２２ｆに固定される。

【0035】

バレル４１において、前板部材４１ｅに臨む空間ＩＳａには、第１映像素子１１ａが孔４１ｚを介して上方から挿入され、アライメントされた状態で固定されている。

【0036】

バレル４１内における第２光学部材２ｂ又はプリズムミラー２２の固定について説明する。プリズムミラー２２は、入射面２２ａと反射面２２ｂと射出面２２ｃとに挟まれた一対の側面２２ｓにおいて、突起２２ｔを有する。突起２２ｔの入射面２２ａ側の一対の第１支持面２８ａは、バレル本体４１ａに形成された案内凸部４５ｄに設けられた一対の第１載置面４８ａに当接している。突起２２ｔの射出面２２ｃ側の一対の第２支持面２８ｂは、バレル本体４１ａに形成された案内凸部４５ｄに設けられた一対の第２載置面４８ｂに当接している。側面２２ｓにおいて突起２２ｔの下側に設けられた外向きの一対の第３支持面２８ｃは、バレル本体４１ａに形成された案内凸部４５ｄに設けられた内向き一対の第３載置面４８ｃに当接している。第１支持面２８ａと第１載置面４８ａとの当接を用いることで、Ｚ方向の位置とＹ軸及びＸ軸の周りの傾斜とに関してプリズムミラー２２のアライメントが可能になる。第２支持面２８ｂと第２載置面４８ｂとの当接を用いることで、Ｙ方向の位置とＺ軸の周りの傾斜とに関してプリズムミラー２２のアライメントが可能になる。第３載置面４８ｃと第３載置面４８ｃとの当接を用いることで、Ｘ方向の位置に関してプリズムミラー２２のアライメント可能になる。プリズムミラー２２をバレル本体４１ａに組み付ける際には、バレル本体４１ａを案内凸部４５ｄ又は開口４１ｏが上側となるように縦置きとする。その後、案内凸部４５ｄの第１載置面４８ａ、第２載置面４８ｂ、及び第３載置面４８ｃの適所に接着材ＡＭを塗布し、一対の案内凸部４５ｄに一対の突起２２ｔが載るようにしてプリズムミラー２２を引き出しのように挿入する。アライメント完了後に各部の接着材ＡＭを硬化させることで、プリズムミラー２２をバレル本体４１ａに対して精密に固定することができる。接着材ＡＭとしては、例えばＵＶ硬化型の接着材を用いることができるが、これに限るものではない。

【0037】

以上では、プリズムミラー２２をバレル本体４１ａに形成された案内凸部４５ｄにアライメントして固定する方法を説明したが、第１レンズ２１ｏ、第２レンズ２１ｐ、及び第３レンズ２１ｑを、第１の案内凸部４５ａ、第２の案内凸部４５ｂ、第３の案内凸部４５ｃに固定する方法も、プリズムミラー２２の場合と同様であり、説明を省略する。組み立てる順番については、まず第１レンズ２１ｏをバレル本体４１ａに固定し、次に第２レンズ２１ｐをバレル本体４１ａに固定し、次に第３レンズ２１ｑをバレル本体４１ａに固定し、最後にプリズムミラー２２をバレル本体４１ａに固定する。

【0038】

プリズムミラー２２等をバレル本体４１ａに固定する方法は、上記した片寄を利用するものに限らず、嵌合その他の様々な手法を用いたものに置き換えることができる。

【0039】

図８を参照して、バレル４１の開口４１ｏ周辺について説明する。図８中で、領域ＣＲ１は、開口４１ｏの周辺を説明する斜視図であり、領域ＣＲ２は、開口４１ｏの周辺を説明する側面図であり、領域ＣＲ３は、開口４１ｏの周辺を説明する正面図である。バレル４１の底板部材４１ｄの後方に設けられた開口４１ｏの周辺には、バレル４１の底部から突出するようにガード４３ａが形成されている。ガード４３ａは、底板部材４１ｄの本体４１ｊよりも下方に突出するプリズムミラー２２の側面を保護する。ガード４３ａは、傾斜した後部４３ｃと側部４３ｄとを有する。ガード４３ａと本体４１ｊとに囲まれて傾斜した開口４１ｏが形成されている。開口４１ｏは、下向きの－Ｙ方向を基準として前向きの＋Ｚ方向に数１０°傾斜している。開口４１ｏの周囲に設けられた矩形環状の縁部４４は、プリズムミラー２２の射出面２２ｃの外縁２２ｃｐを囲むように配置されている。開口４１ｏの縁部４４は、ガード４３ａの後部４３ｃに対応する部分４４ａと、ガード４３ａの側部４３ｄに対応する部分４４ｂと、底板部材４１ｄの本体４１ｊに対応する部分４４ｃとを含む。開口４１ｏの周囲に設けられた縁部４４は、プリズムミラー２２の射出面２２ｃの外縁２２ｃｐを外側から囲むことで、プリズムミラー２２の射出面２２ｃを周囲から保護している。この際、プリズムミラー２２の射出面２２ｃの外縁２２ｃｐは、開口４１ｏの縁部４４よりも後退した内側に配置される。つまり、プリズムミラー２２の射出面２２ｃは、開口４１ｏの縁部４４よりも奥まって配置されている。具体的には、プリズムミラー２２の射出面２２ｃの外縁２２ｃｐの上端は、開口４１ｏの縁部４４の上端よりも、０．１ｍｍ～１ｍｍ程度だけ＋Ｙに低くなっている。これにより、プリズムミラー２２の外縁２２ｃｐに意図しない物体が当たったり、外縁２２ｃｐに触ったりすることを回避でき、射出面２２ｃの劣化を抑制できる。開口４１ｏのサイズは、例えば６．５ｍｍ×１５ｍｍに設定されている。

【0040】

なお、プリズムミラー２２の射出面２２ｃの外縁２２ｃｐと、開口４１ｏの縁部４４との間には、それらの隙間に接着材又はシール材を充填することができる。この場合、収納空間ＩＳの機密性を高めることができる。

【0041】

図９は、バレル４１に対する第１コンバイナー１０３ａの固定、すなわち第１投射光学系１２ａに対するシースルーミラー２３の固定を説明する図である。図９中で、領域ＤＲ１は、バレル４１及び第１コンバイナー１０３ａの正面図であり、領域ＤＲ２は、バレル４１及び第１コンバイナー１０３ａの平面図である。バレル４１を含む第１投射光学系１２ａとバレル４１に対して固定された第１コンバイナー１０３ａとを組み合わせた第１表示部２０ａに対して第１映像素子１１ａを組付けたものを光学ユニット３００と呼ぶ。

【0042】

光学ユニット３００において、バレル４１の前側には、一対の突起部４１ｆ，４１ｇが横方向外側に張り出すように形成されている。また、第１コンバイナー１０３ａの上端６１ｇには、一対の取付部６２ａ，６２ｂが内側に張り出すように形成されている。一対の取付部６２ａ，６２ｂの一対の対向する６２ｓは、バレル４１の一対の外向きの横側面５１ｓを挟むようにこれらと嵌合し、±Ｘ方向のアライメントが傾きを低減するように行われる。一対の取付部６２ａ，６２ｂの一対の後側面６２ｔは、バレル４１の段差状の一対の前側面５１ｒに当接し、±Ｚ方向のアライメントが傾きを低減するように行われる。さらに、一対の突起部４１ｆ，４１ｇの底面５９ｊから突起する複数の凸部５９ｐは、一対の取付部６２ａ，６２ｂの一対の上面６２ｊと当接し、±Ｙ方向のアライメントが行われる。以上のアライメント後、つまり６軸のアライメント後、突起部４１ｆ，４１ｇの底面５９ｊと取付部６２ａ，６２ｂの上面６２ｊとの間に周囲から接着材４９を供給し、供給した接着材４９を紫外線等で硬化させることにより、バレル４１に対する第１コンバイナー１０３ａの固定が完了する。

【0043】

図１０は、図１に示す第１表示装置１００Ａの第１表示駆動部１０２ａの正面断面図である。バレル４１には、第１フレーム５２ａが固定されている。第１フレーム５２ａは、バレル４１を含む第１表示部２０ａを支持して配置を決定している。バレル４１の下側を覆うように下カバー７１ａが配置されている。下カバー７１ａは、図４に示すジョイント５０ｃや第１フレーム５２ａに支持されており、図面左側の端部において、図１に示す支持装置１００Ｃに連結されている。下カバー７１ａに対しては、上カバー７１ｂが着脱可能に取り付けられている。

【0044】

以上で説明した実施形態の画像表示装置１００は、映像素子１１ａと、第１映像素子１１ａの光射出側に配置される第１光学部材２ａと、第１光学部材２ａの光射出側に配置される入射面２２ａと、光軸ＡＸを折り曲げる反射面２２ｂと、凹面の射出面２２ｃとを有する第２光学部材２ｂと、第１光学部材２ａを収納し第２光学部材２ｂを保持するバレル４１とを備え、第２光学部材２ｂの射出面２２ｃは、バレル４１の開口４１ｏに露出し、射出面２２ｃの外縁２２ｃｐは、開口４１ｏの縁部４４に囲まれる。

【0045】

この画像表示装置１００では、第２光学部材２ｂの射出面２２ｃはバレル４１の開口４１ｏに露出し、射出面２２ｃの外縁２２ｃｐは開口４１ｏの縁部４４に囲まれるので、第２光学部材２ｂの射出面２２ｃがバレル４１の開口４１ｏの縁部４４に保護され、外力による劣化が発生しにくくなる。

【0046】

本実施形態の画像表示装置１００において、第２光学部材２ｂの射出面２２ｃの外縁２２ｃｐは、バレル４１の開口４１ｏの縁部４４よりも後退した内側に配置される。この場合、第２光学部材２ｂの射出面２２ｃが開口４１ｏの縁部４４よりも奥まって配置され、第２光学部材２ｂの射出面２２ｃの保護が確実となる。

【0047】

また、本実施形態の画像表示装置１００において、第２光学部材２ｂの射出面２２ｃは、凹曲面である。この場合、第２光学部材２ｂの射出面２２ｃが全体的にバレル４１の開口４１ｏの縁部４４に保護され、第２光学部材２ｂの射出面２２ｃの保護が確実となる。

【0048】

〔変形例その他〕
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。

【0049】

以上では、ＨＭＤ２００が第１表示装置１００Ａと第２表示装置１００Ｂとを備えるとしたが、ＨＭＤ２００又は画像表示装置１００は、単一の第１表示装置１００Ａ又は第２表示装置１００Ｂを支持装置１００Ｃによって眼前に支持するようなものであってもよい。

【0050】

以上では、第１フレーム５２ａと第２フレーム５２ｂとをジョイント５０ｃを介して連結しているが、第１フレーム５２ａと第２フレーム５２ｂと直接接続することができ、或いは第１フレーム５２ａと第２フレーム５２ｂとジョイント５０ｃとを一体化した金属部品とすることもできる。

【0051】

以上では、画像表示装置１００が頭部に装着されて使用されることを前提としたが、上記画像表示装置１００は、頭部に装着せず双眼鏡のようにのぞき込むハンドヘルドディスプレイとしても用いることができる。つまり、本発明において、ヘッドマウントディスプレイには、ハンドヘルドディスプレイも含まれる。

【0052】

具体的な態様における画像表示装置は、映像素子と、映像素子の光射出側に配置される第１光学部材と、第１光学部材の光射出側に配置される入射面と、光軸を折り曲げる反射面と、射出面とを有する第２光学部材と、第１光学部材を収納し第２光学部材を保持するバレルとを備え、第２光学部材の射出面は、バレルの開口に露出し、射出面の外縁は、開口の縁部に囲まれる。

【0053】

上記画像表示装置では、第２光学部材の射出面はバレルの開口に露出し、射出面の外縁は開口の縁部に囲まれるので、第２光学部材の射出面がバレルの開口の縁部に保護され、外力による劣化が発生しにくくなる。

【0054】

具体的な態様における画像表示装置において、第２光学部材の射出面の外縁は、バレルの開口の縁部よりも後退した内側に配置される。この場合、第２光学部材の射出面が開口の縁部よりも奥まって配置され、第２光学部材の射出面の保護が確実となる。

【0055】

具体的な態様における画像表示装置において、第２光学部材の射出面は、凹曲面である。この場合、第２光学部材の射出面が全体的にバレルの開口の縁部に保護され、第２光学部材の射出面の保護が確実となる。

【0056】

具体的な態様における画像表示装置において、バレルは、光軸が延びる面に対して略平行に延び互いに離間する２つの側板部材と、光軸が延びる面に垂直な面に略沿って延び開口が設けられた底板部材と、底板部材及び２つの側板部材の前方端を連結する前板部材とを有するバレル本体と、底板部材の反対側に配置されバレル本体の内側を覆うことによって収納空間を形成するバレルカバーとを含む。この場合、第１光学部材や第２光学部材を容器状のバレル中に配置することが容易になる。

【0057】

具体的な態様における画像表示装置において、第１光学部材及び第２光学部材は、バレル本体において２つの側板部材から内側に突起する案内凸部に対して片寄された状態でアライメントされる。この場合、案内凸部に載せるようにして第１光学部材や第２光学部材をバレル本体に保持させることができ、第１光学部材や第２光学部材のアライメントが容易になる。

【0058】

具体的な態様における画像表示装置において、バレルカバーは、第２光学部材の反射面の外側を覆い、バレルカバーの内面は、反射面に沿って反射面の近傍に延びる。この場合、反射面を保護しつつバレルカバーの内面との接触を回避することができる。

【0059】

具体的な態様における画像表示装置において、第１光学部材と第２光学部材との間に配置される絞り板部材を備え、絞り板部材は、バレルの底板部材の近傍に配置される中央部と、中央部から２つの側板部材に沿って延びる２つの側辺部とを有する。これにより、第２光学部材がバレルカバー側において有効領域が外縁近傍に配置される場合であっても、絞り板部材によって過度の遮光が行われることを回避できる。

【0060】

具体的な態様における画像表示装置において、バレルカバーにおいて光軸が延びる面に垂直な面に沿って延びる帯状部分は、絞り板部材の一対の側辺部の端部間に亘って延びる。この場合、帯状部分を絞りの一部として機能させることができる。

【0061】

具体的な態様における画像表示装置において、第２光学部材の光射出側に配置されるコンバイナーを備え、コンバイナーは、バレルの外側に延びる一対の突起部に対してアライメントされ接着によって固定されている。この場合、コンバイナーのバレルや第２光学部材に対する配置精度を高めることができる。

【0062】

具体的な態様における画像表示装置において、バレルは、ポリカーボネート樹脂で形成されている。

【0063】

具体的な態様における画像表示装置において、映像素子に表示動作を行わせる表示制御装置をさらに備える。

【0064】

本発明の一側面における光学ユニットは、映像素子と、映像素子の光射出側に配置される第１光学部材と、第１光学部材の光射出側に配置される入射面と、光軸を折り曲げる反射面と、射出面とを有する第２光学部材と、第１光学部材を収納し第２光学部材を保持するバレルとを備え、第２光学部材の射出面は、バレルの開口に露出し、射出面の外縁は、開口の縁部に囲まれる。

【符号の説明】

【0065】

２ａ…第１光学部材、２ｂ…第２光学部材、１１ａ，１１ｂ…映像素子、１２ａ，１２ｂ…投射光学系、２０ａ，２０ｂ…表示部、２１…投射レンズ、２１ｏ…第１レンズ、２１ｐ…第２レンズ、２１ｑ…第３レンズ、２２…プリズムミラー、２２ａ…入射面、２２ｂ…反射面、２２ｃ…射出面、２２ｃｐ…外縁、２２ｓ…側面、２２ｔ…突起、２３…シースルーミラー、２３ａ…透過性反射膜、２３ｃ…反射面、２６…絞り板部材、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ…支持面、４１…バレル、４１ａ…バレル本体、４１ｃ…側板部材、４１ｄ…底板部材、４１ｅ…前板部材、４１ｆ，４１ｇ…突起部、４１ｏ…開口、４１ｓ…帯状部分、４１ｕ…バレルカバー、４１ｘ…天板、４２ｐ…上端、４２ｑ…外縁、４３ａ…ガード、４４…縁部、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ…案内凸部、４８ａ，４８ｂ，４８ｃ…載置面、５０…支持装置、５０ｃ…ジョイント、５２ａ，５２ｂ…フレーム、６１…支持板、７１…カバー、８０ａ，８０ｂ…回路部材、８８…表示制御装置、９０…ユーザー端末、１００，１００Ａ，１００Ｂ…表示装置、１００Ｃ…支持装置、１０２ａ，１０２ｂ…表示駆動部、１０３ａ，１０３ｂ…コンバイナー、３００…光学ユニット、ＡＭ…接着材、ＡＸ…光軸、ＡＸ１-ＡＸ３…光軸部分、ＥＰ…射出瞳、ＥＹ…眼、ＧＡ…隙間、ＩＭ…中間像、ＩＳ…収納空間、ＭＬ…画像光、ＯＬ…外界光、ＯＳ…軸外し光学系、Ｐ１-Ｐ３…光路部分、ＳＳ…軸外し面、ＵＳ…装着者

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】