(57)【要約】【課題】導光部１７ｂのＸ軸方向のサイズを小さくする。【解決手段】表示装置１は、複数の画素の光で構成される画像光Ｌ０を射出する画像光射出部１０ｂと、画像光Ｌ０を導く導光部１７ｂと、を備える。導光部１７ｂは、画像光Ｌ０の進行方向に、第１光学系４０、第２光学系４２、第３光学系４３、及び第４光学系４４を順に配置して構成され、第１光学系４０は、画像光Ｌ０の第１中間像を形成し、第２光学系４２は、第４光学系４４との間に瞳を形成する第１回折素子４２１を含み、第３光学系４３は、第２中間像を形成し、第４光学系４４は、画像光Ｌ０を偏向することにより射出瞳を形成する第２回折素子４４１を含む。射出瞳において、画像光Ｌ０の中心位置での画素の輝度と端位置での画素の輝度とが異なる。【選択図】図５
2020160275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素の光で構成される画像光を射出する画像光射出部と、前記画像光を導く導光部と、を備え、
前記導光部は、前記画像光の進行方向に、第１光学系、第２光学系、第３光学系、及び第４光学系を順に配置して構成され、
前記第１光学系は、前記画像光の第１中間像を形成し、
前記第２光学系は、前記第４光学系との間に瞳を形成する第１回折素子を含み、
前記第３光学系は、第２中間像を形成し、
前記第４光学系は、前記画像光を偏向することにより射出瞳を形成する第２回折素子を含み、
前記射出瞳において、前記画像光の中心位置での前記画素の輝度と端位置での前記画素の輝度とが異なる、虚像表示装置。
【請求項２】
前記端位置の前記画素の輝度は、前記中心位置の前記画素の輝度の６０％以上である、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記画像光射出部又は前記導光部は、前記画像光の輝度を調整する輝度調整部材を有する、請求項１又は請求項２に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記第３光学系は、前記第２光学系からの前記画像光を前記第４光学系に向けて反射する反射面を有するミラーを備え、
前記ミラーにおいて、前記第１光学系に近い側の第１端部、及び前記第１光学系から遠い側の第２端部の少なくとも一方を短くすることによって、前記射出瞳において、前記画像光の中心位置での前記画素の輝度と端位置での前記画素の輝度とを異ならせる、請求項１から３のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記第１光学系は、前記画像光射出部からの前記画像光を前記第２光学系に向けて反射する反射面を有するミラーを備え、
前記ミラーにおいて、前記第３光学系から遠い側の第１端部、及び前記第３光学系に近い側の第２端部の少なくとも一方を短くすることによって、前記射出瞳において、前記画像光の中心位置での前記画素の輝度と端位置での前記画素の輝度とを異ならせる、請求項１から４のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、虚像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つのホログラム素子を用いて、ホログラム素子で回折を行う際の波長分散を補正する技術が知られている。
例えば、引用文献１の表示装置は、画像光生成装置から出射された画像光を偏向する第１回折素子と、画像光生成装置の光源部から第１回折素子までの光路上に配置された第２回折素子とを有している。第１回折素子及び第２回折素子の各々は、法線方向から単一波長の光線が入射したときに、１つの方向に回折効率が最も高い回折光を出射する。
【０００３】
また、第２回折素子から第１回折素子までの間での光の反射回数と中間像の生成回数との和が偶数である場合には、第１回折素子と第２回折素子とでは、法線方向から光線が入射した際に回折効率が最も高い回折光が出射される方向が各々の入射面の法線方向を基準にしたときに同じ側である。第２回折素子から第１回折素子までの間での光の反射回数と中間像の生成回数との和が奇数である場合には、第１回折素子と第２回折素子とでは、法線方向から光線が入射した際に回折効率が最も高い回折光が出射される方向が逆側である。
引用文献１の表示装置によれば、光源から出射された光に波長変動が発生したときでも、解像度の低下等を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１６７１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、引用文献１のように、２つのホログラム素子を用いて波長補償を行う光学系において、第１ホログラム素子と第２ホログラム素子との回折角が同じ場合には、第１ホログラム素子に向けて画像光を反射する第１ミラーと、第１ホログラムと第２ホログラム素子との間に配置される第２ミラーとが配置される。また、第１ホログラム素子と第２ホログラム素子との回折角が大きい場合には、装置のサイズが大きくなってしまい、第１ホログラム素子と第２ホログラム素子との回折角が小さいときには、第１ミラーと第２ミラーとが干渉してしまう。
そのため、２つのホログラム素子の回折角を異ならせた場合には、不足する光学パワーを補完するために、分散した画像光の所定波長の光と、それに対して短波長の光及び長波長の光とを平行光として射出瞳に入射させるレンズ等を追加することが考えられる。
しかしながら、観察者が視点方向を動かしても映像が見えるように瞳径の大きさを確保するためには、瞳径の端部に対応する画像光の伝搬を確保する必要がある。その結果、第１ミラーと第２ミラーとの干渉を避けるために、各光学部材の間隔を確保する必要があり、装置の小型化が困難になるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する一態様は、複数の画素の光で構成される画像光を射出する画像光射出部と、前記画像光を導く導光部と、を備え、前記導光部は、前記画像光の進行方向に、第１光学系、第２光学系、第３光学系、及び第４光学系を順に配置して構成され、前記第１光学系は、前記画像光の第１中間像を形成し、前記第２光学系は、前記第４光学系との間に瞳を形成する第１回折素子を含み、前記第３光学系は、第２中間像を形成し、前記第４光学系は、前記画像光を偏向することにより射出瞳を形成する第２回折素子を含み、前記射出瞳において、前記画像光の中心位置での前記画素の輝度と端位置での前記画素の輝度とが異なる、虚像表示装置である。
【０００７】
上記虚像表示装置において、前記端位置の前記画素の輝度は、前記中心位置の前記画素の輝度の６０％以上が好ましい。
【０００８】
上記虚像表示装置において、前記画像光射出部又は前記導光部は、前記画像光の輝度を調整する輝度調整部材を有する構成であってもよい。
【０００９】
上記虚像表示装置において、前記第３光学系は、前記第２光学系からの前記画像光を前記第４光学系に向けて反射する反射面を有するミラーを備え、前記ミラーにおいて、前記第１光学系に近い側の第１端部、及び前記第１光学系から遠い側の第２端部の少なくとも一方を短くすることによって、前記射出瞳において、前記画像光の中心位置での前記画素の輝度と端位置での前記画素の輝度とを異ならせてもよい。
【００１０】
上記虚像表示装置において、前記第１光学系は、前記画像光射出部からの前記画像光を前記第２光学系に向けて反射する反射面を有するミラーを備え、前記ミラーにおいて、前記第３光学系から遠い側の第１端部、及び前記第３光学系に近い側の第２端部の少なくとも一方を短くすることによって、前記射出瞳において、前記画像光の中心位置での前記画素の輝度と端位置での前記画素の輝度とを異ならせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】表示装置の外観を示す外観斜視図。
【図２】左眼用の画像光射出部及び導光部の構成図。
【図３】右眼用の画像光射出部及び導光部の構成図。
【図４】第２回折素子の構成を示す断面図。
【図５】導光部のサイズを小さくする方策を示す図。
【図６】１画素に対応する第２回折素子に入射する光束形状の一例を示す図。
【図７】１画素に対応する第２回折素子に入射する光束形状の他の一例を示す図。
【図８】第３光学系のサイズを小さくした場合の光束形状を示す図。
【図９】左眼の視線方向に対応する画像輝度の概念図。
【図１０】左眼の視線方向に対応する画像輝度の概念図。
【図１１】左眼の視線方向に対応する画像輝度の概念図。
【図１２】右眼の視線方向に対応する画像輝度の概念図。
【図１３】右眼の視線方向に対応する画像輝度の概念図。
【図１４】右眼の視線方向に対応する画像輝度の概念図。
【図１５】画像光の輝度を調整する膜の配置を示す図。
【図１６】画像光の輝度を調整する膜の透過率の分布を示す図。
【図１７】輝度調整部材を配置した場合の画像輝度の概念図。
【図１８】輝度調整部材を配置した場合の画像輝度の概念図。
【図１９】輝度調整部材を配置した場合の画像輝度の概念図。
【図２０】第１光学系及び第３光学系のサイズを小さくした場合の画像輝度の概念図。
【図２１】第１光学系及び第３光学系のサイズを小さくした場合の画像輝度の概念図。
【図２２】第１光学系及び第３光学系のサイズを小さくした場合の画像輝度の概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［１．表示装置の構成］
［１−１．表示装置の全体構成］
図１は、本発明の実施形態に係る表示装置１の外観の一例を示す外観斜視図である。
図１には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示している。Ｚ軸は、鉛直方向と平行であり、Ｘ軸及びＹ軸の各々は、水平面と平行である。Ｘ軸方向は左右方向を示し、Ｙ軸方向は前後方向を示す。＋Ｘ方向が右方向を示し、−Ｘ方向が左方向を示す。＋Ｙ方向が前方向を示し、−Ｙ方向が後方向を示す。＋Ｚ方向が上方向を示し、−Ｚ方向が下方向を示す。
【００１３】
表示装置１は、頭部装着型の表示装置である。表示装置１は、有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＯＬＥＤ）からの照明光を光源とする右眼用の画像光射出部１０ａと、右眼用の画像光射出部１０ａから出射された画像光を導光して使用者の右眼Ｅａに入射させる右眼用の導光部１７ａとを備える。なお、本発明の実施形態では、表示装置１を装着するユーザーを使用者と記載する。表示装置１は、「虚像表示装置」の一例に対応する。また、「使用者」は、表示装置１を装着するユーザーを示す。図１には、導光部１７ａに含まれる第４光学系４４ａを記載する。
また、表示装置１は、ＯＬＥＤからの照明光を光源とする左眼用の画像光射出部１０ｂと、左眼用の画像光射出部１０ｂから出射された画像光を導光して使用者の左眼Ｅｂに入射させる左眼用の導光部１７ｂとを備える。図１には、導光部１７ｂに含まれる第４光学系４４ｂを記載する。
【００１４】
表示装置１は、使用者の頭部に装着される眼鏡形状の装着体であり、フレーム１５を備える。フレーム１５は、右側のテンプル１５ａ、左側のテンプル１５ｂ及び前部材１５ｃを有する。フレーム１５には、画像光射出部１０ａ及び画像光射出部１０ｂの各々が設けられる。具体的には、フレーム１５の右端部には、画像光射出部１０ａが設けられ、フレーム１５の左端部には、画像光射出部１０ｂが設けられる。また、フレーム１５の前部材１５ｃは、第４光学系４４ａ及び第４光学系４４ｂを支持する。
【００１５】
図１では、表示装置１が、画像光射出部１０ａ、画像光射出部１０ｂ、導光部１７ａ及び導光部１７ｂを備える両眼用の表示装置である場合について説明したが、表示装置１が単眼用の表示装置でもよい。表示装置１が単眼用の表示装置である場合には、例えば、画像光射出部１０ａ、画像光射出部１０ｂ、導光部１７ａ及び導光部１７ｂのうち、画像光射出部１０ｂ及び導光部１７ｂのみを備えればよい。この場合には、表示装置１は、左眼用の表示装置である。また、例えば、画像光射出部１０ａ、画像光射出部１０ｂ、導光部１７ａ及び導光部１７ｂのうち、画像光射出部１０ａ及び導光部１７ａのみを備えればよい。この場合には、表示装置１は、右眼用の表示装置である。
図５〜図１１を参照して説明する第１実施形態及び第２実施形態では、表示装置１が左眼用の表示装置である形態について説明し、図１２〜図２２を参照して説明する第３実施形態及び第４実施形態では、表示装置１が両眼用の表示装置である形態について説明する。
【００１６】
［１−２．画像光射出部及び導光部の構成］
図２は、左眼用の画像光射出部１０ｂ及び導光部１７ｂの構成図である。図３は、右眼用の画像光射出部１０ａ及び導光部１７ａの構成図である。図２及び図３に示すように、画像光射出部１０ａの構成は、画像光射出部１０ｂの構成と同一であり、導光部１７ａの構成は、導光部１７ｂの構成と同一である。
ただし、画像光射出部１０ａは、画像光射出部１０ｂと、フレーム１５の前部材１５ｃのＸ軸方向の中央位置を通り、Ｙ軸及びＺ軸を含むＹ−Ｚ平面と平行な平面について面対称に配置される。導光部１７ａは、導光部１７ｂと、フレーム１５の前部材１５ｃのＸ軸方向の中央位置を通り、Ｙ軸及びＺ軸を含むＹ−Ｚ平面と平行な平面について面対称に配置される。換言すれば、画像光射出部１０ａは、画像光射出部１０ｂを左右反転した状態で配置され、導光部１７ａは、導光部１７ｂを左右反転した状態で配置される。
なお、画像光射出部１０ａを画像光射出部１０ｂと同じ向きに配置し、導光部１７ａを導光部１７ｂと同じ向きに配置してもよい。また、画像光射出部１０ａ及び導光部１７ａを線対称に配置してもよいし、画像光射出部１０ｂ及び導光部１７ｂを線対称に配置してもよい。
【００１７】
このため、以下の説明では、図２を参照して、画像光射出部１０ｂ及び導光部１７ｂについて説明し、図３に記載している画像光射出部１０ａ及び導光部１７ａの説明は省略する。
また、導光部１７ａを構成する第４光学系４４ａと、導光部１７ｂを構成する第４光学系４４ｂとは同一であるため、図２以降においては、第４光学系４４と記載する。
図２に示すように、画像光射出部１０ｂは、光源部３１を備える。
【００１８】
光源部３１は、光変調前の光源光、又は光変調した画像光を出射する。本発明の実施形態では、光源部３１が、光変調した画像光Ｌ０を出射する場合について説明する。画像光Ｌ０は、青色光ＬＢ、赤色光ＬＲ、及び緑色光ＬＧを含む。光源部３１は、画像光を出射する１枚のＯＬＥＤを備える。また、光源部３１は、１枚のＯＬＥＤのうち、左側に配置される画素の一例を示す第１画素３１１、中央に配置される画素の一例を示す第２画素３１２、及び、右側に配置される画素の一例を示す第３画素３１３の３つの画素を含む。
第１画素３１１、第２画素３１２及び第３画素３１３の各々は、ＯＬＥＤに配置され、不図示の制御部の制御により、表示すべき画像の各画素に対応する光強度に変調した光束を射出する。
【００１９】
導光部１７ｂは、画像光Ｌ０の進行方向に、第１光学系４０、第２光学系４２、第３光学系４３及び第４光学系４４を順に配置して構成される。
【００２０】
第１光学系４０は、投射光学系３２と、第１反射光学系４１とを備える。
投射光学系３２は、光源部３１から出射された画像光Ｌ０を第１反射光学系４１に導く。投射光学系３２は、第１レンズ３２１、第２レンズ３２２、第３レンズ３２３及び第４レンズ３２４を含む。第１レンズ３２１、第２レンズ３２２、第３レンズ３２３及び第４レンズ３２４の各々は、球面、非球面、または自由曲面のレンズで構成される。図２では、投射光学系３２におけるレンズの数を４枚とした場合を例に挙げたが、レンズの枚数はこれに限定されることはなく、投射光学系３２が５枚以上のレンズを備えていてもよい。また、各レンズは互いに貼り合わせて投射光学系３２を構成してもよい。
また、第２レンズ３２２と第３レンズ３２３の間に、第１瞳ＰＰ１が形成される。
【００２１】
第１反射光学系４１は、第２光学系４２の前に画像光Ｌ０の第１中間像ＪＧ１を形成する。「中間像」とは、１画素から出射された光線が集まる個所に対応する。
また、第１反射光学系４１は、投射光学系３２から出射された画像光Ｌ０を第２光学系４２に向けて反射する。第１反射光学系４１は、周辺部よりも中央部が窪んだ凹曲面に形成された反射面を有するミラーＭ１で構成される。反射面は球面、非球面、または自由曲面からなる。
【００２２】
第２光学系４２は、第４光学系４４との間に第２瞳ＰＰ２を形成する第１回折素子４２１を含む。具体的には、第２光学系４２は、第２光学系４２と第３光学系４３との間に第２瞳ＰＰ２を形成する。第２光学系４２は、第１反射光学系４１から出射された画像光Ｌ０を第３光学系４３に導く。「瞳」とは、各画角の主光線が集まる個所を示す。第１回折素子４２１については、図４を参照して説明する。
本実施形態では、第２瞳ＰＰ２が、第２光学系４２と第３光学系４３との間に形成されるが、第２瞳ＰＰ２が第２光学系４２と第４光学系４４との間に形成されればよい。例えば、第２瞳ＰＰ２が、第３光学系４３と第４光学系４４との間に形成されてもよい。
【００２３】
第３光学系４３は、第４光学系の前に第２中間像ＪＧ２を形成する。第３光学系４３は、第２光学系４２から出射された画像光Ｌ０を第４光学系４４に向けて反射する。第３光学系４３は、周辺部よりも中央部が窪んだ凹曲面に形成された反射面を有するミラーＭ３で構成される。反射面は球面、非球面、または自由曲面からなる。本発明の実施形態において、第３光学系４３は、自由曲面からなる反射面を有した全反射ミラーである。但し、第３光学系４３をハーフミラーとしてもよく、この場合、外光を視認できる範囲を広くすることができる。
【００２４】
第４光学系４４は、第２回折素子４４１を含み、画像光Ｌ０の少なくとも一部を略平行化して、視認位置に射出瞳ＰＰ３を形成する。第４光学系４４は、第３光学系４３から出射された画像光Ｌ０を視認位置に導く。本発明の実施形態では、「射出瞳」とは、第４光学系４４に対して画像光Ｌ０の進行方向の下流側で結像する像を示す。すなわち、「射出瞳」とは、使用者の左眼Ｅｂの内部で形成される瞳を示す。第２回折素子４４１については、図４を参照して説明する。
【００２５】
以上、図２を参照して説明したように、導光部１７ｂでは、第１反射光学系４１と第３光学系４３との間に画像光Ｌ０の第１中間像が形成され、第２光学系４２と第４光学系４４との間に瞳が形成される。また、第３光学系４３と第４光学系４４との間に画像光Ｌ０の第２中間像が形成され、第４光学系４４は、画像光Ｌ０を略平行光化して射出瞳を形成する。その際、第３光学系４３は、第２光学系４２から射出された画像光Ｋ０全体を集光して第２中間像ＪＧ２を形成した後に、発散光として第４光学系４４に入射させる。瞳は、第２光学系４２と第４光学系４４との間のうち、第２光学系４２と第３光学系４３との間に形成される。
【００２６】
したがって、画像光射出部１０ａの１つの点から出射した光線は、網膜に１つの点として結像されるため、使用者は１画素を視認することができる。また、導光部１７ｂの瞳と左眼Ｅｂの瞳とが共役（瞳の共役）の関係にあるため、画像光射出部１０ａから出射された画像の全域を使用者が視認できる。
【００２７】
［１−３．第１回折素子及び第２回折素子の構成］
次に、図４を参照して、第１回折素子４２１及び第２回折素子４４１の構成について説明する。なお、本発明の実施形態において、第１回折素子４２１の基本的な構成は、第２回折素子４４１の基本的な構成と同一である。以下では、第２回折素子４４１の構成を例に挙げて説明する。
【００２８】
図４は、第２回折素子４４１の構成を示す断面図である。第２回折素子４４１は、図４に示す反射型体積ホログラフィック素子５を備えており、反射型体積ホログラフィック素子５は部分反射型回折光学素子である。よって、外光も第２回折素子４４１を介して左眼Ｅｂに入射するため、使用者は、画像光射出部１０ｂで形成した画像光Ｌ０と外光（背景）とが重畳した画像を認識することができる。
【００２９】
第２回折素子４４１は、使用者の左眼Ｅｂと対向しており、画像光Ｌ０が入射する第２回折素子４４１の入射面５２は、左眼Ｅｂから離れる方向に窪んだ凹曲面に形成されている。換言すれば、入射面５２は、画像光Ｌ０の入射方向において、周辺部に対して中央部が凹んで湾曲した形状に形成されている。このため、第２回折素子４４１は、画像光Ｌ０を使用者の左眼Ｅｂに向けて効率良く集光させることができる。
【００３０】
第２回折素子４４１は、特定波長に対応するピッチを有した干渉縞５１を有している。干渉縞５１は屈折率等の差としてホログラム感光層に記録されており、干渉縞５１は特定の入射角度に対応するように、第２回折素子４４１の入射面５２に対して一方の方向に傾いている。よって、第２回折素子４４１は、画像光Ｌ０を所定の方向に回折して偏向する。特定波長は、画像光Ｌ０の波長に対応し、特定の入射角度は、入射角度に対応する。
【００３１】
本発明の実施形態では、画像光Ｌ０がカラー表示用であるため、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢを含む。このため、第２回折素子４４１は、特定波長に対応するピッチで形成された第１干渉縞５１Ｒ、第２干渉縞５１Ｇ及び第３干渉縞５１Ｂを有している。
第１干渉縞５１Ｒは、５８０ｎｍから７００ｎｍの波長範囲のうち、例えば、波長６１５ｎｍの赤色光ＬＲに対応するピッチで形成される。第２干渉縞５１Ｇは、５００ｎｍから５８０ｎｍの波長範囲のうち、例えば、波長５３５ｎｍの緑色光ＬＧに対応するピッチで形成される。第３干渉縞５１Ｂは、４００ｎｍから５００ｎｍの波長範囲のうち、例えば、波長４６０ｎｍの青色光ＬＢに対応するピッチで形成される。
【００３２】
なお、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢの各波長に対応する感度を有する感光材料をホログラフィック感光層に分散させておき、１つの層に第１干渉縞５１Ｒ、第２干渉縞５１Ｇ、第３干渉縞５１Ｂを重畳した干渉縞５１を形成してもよい。
【００３３】
第２回折素子４４１と基本的な構成が同一である第１回折素子４２１は、反射型体積ホログラフィック素子５を備えている。第１回折素子４２１は、画像光Ｌ０が入射する入射面５２が、窪んだ凹曲面になっている。換言すれば、入射面５２は、画像光Ｌ０の入射方向において、周辺部に対して中央部が凹んで湾曲した形状となっている。そのため、第１回折素子４２１は、画像光Ｌ０を第３光学系４３に向けて効率良く偏向させることができる。
【００３４】
［１−４．導光部のサイズを小さくする方策］
図５は、導光部１７ｂのサイズを小さくする方策を示す図である。
図５には、導光部１７ｂの第１反射光学系４１、第２光学系４２及び第３光学系４３を記載している。使用者が視認する画像の品位の低下を抑制しつつ、導光部１７ｂのＸ軸方向のサイズを小さくするためには、以下の４つの方策がある。
第１の方策：第１反射光学系４１の−Ｘ方向の第１端部４１Ａを短くする。
具体的には、第１端部４１Ａにおいて、第１反射光学系４１の−Ｘ方向のサイズが小さくなるように第１反射光学系４１を形成する。
第２の方策：第１反射光学系４１の＋Ｘ方向の第２端部４１Ｂを短くする。
具体的には、第２端部４１Ｂにおいて、第１反射光学系４１の＋Ｘ方向のサイズが小さくなるように第１反射光学系４１を形成する。
第３の方策：第３光学系４３の−Ｘ方向の第３端部４３Ａを短くする。
具体的には、第３端部４３Ａにおいて、第３光学系４３の−Ｘ方向のサイズが小さくなるように第３光学系４３を形成する。
第４の方策：第３光学系４３の＋Ｘ方向の第４端部４３Ｂを短くする。
具体的には、第４端部４３Ｂにおいて、第３光学系４３の＋Ｘ方向のサイズが小さくなるように第３光学系４３を形成する。
以下の説明では、第３の方策について具体的に説明する。
【００３５】
［２．第１実施形態］
第１実施形態に係る表示装置１は、左眼用の表示装置である。すなわち、表示装置１は、画像光射出部１０ａ、画像光射出部１０ｂ、導光部１７ａ及び導光部１７ｂのうち、画像光射出部１０ｂ及び導光部１７ｂのみを備える。
また、導光部１７ｂに対して、第３の方策を実行することによって、導光部１７ｂのＸ軸方向のサイズを小さくする。
具体的には、導光部１７ｂの第３光学系４３の−Ｘ方向の第３端部４３Ａを所定長Ｌ１だけ短くする。また、第３端部４３Ａを所定長Ｌ１だけ短くすることによって、第１反射光学系４１と第３光学系４３との間に所定長Ｌ１の間隔が生じるため、第１反射光学系４１と第３光学系４３との間隔を所定長Ｌ１だけ狭くする。したがって、導光部１７ｂのＸ軸方向のサイズを小さくできる。その結果、表示装置１のサイズを小さくできる。
【００３６】
図６及び図７の各々は、画像光射出部１０ｂから出射された画像光Ｌ０のうちの１画素に対応する第２回折素子４４１に入射するときの光束形状の一例を示す図である。
図６は、第３光学系４３の−Ｘ方向の第３端部４３Ａを短くしない場合において、画像光射出部１０ａから出射された画像光Ｌ０のうちの１画素に対応する第２回折素子４４１に入射するときの光束形状の一例を示す図である。
図６の第２回折素子４４１には、矩形瞳Ｐ１１、矩形瞳Ｐ１２及び矩形瞳Ｐ１３を記載している。「矩形瞳」とは、画像光射出部１０ａから出射された画像光Ｌ０のうちの１画素が瞳Ｅｂに入射するときの光束形状を示す。なお、図６では、第２回折素子４４１に入射する光束形状を矩形で示しているが、光束形状は、円形でもよいし、楕円形でもよい。また、光束形状は、長円形でもよい。
【００３７】
また、図６には、矩形瞳Ｐ１１、矩形瞳Ｐ１２及び矩形瞳Ｐ１３を記載しているが、矩形瞳はこれらに限定されず、第２回折素子４４１に、画像光Ｌ０が示す画像に含まれる画素数に対応する個数だけ矩形瞳が配置される。すなわち、矩形瞳Ｐ１１、矩形瞳Ｐ１２及び矩形瞳Ｐ１３の各々は、第２回折素子４４１に配置される矩形瞳の一例を示す。
矩形瞳Ｐ１１、矩形瞳Ｐ１２及び矩形瞳Ｐ１３の各々に対応する光束は、第２回折素子４４１で反射された後、左眼Ｅｂに向けて出射される。
【００３８】
矩形瞳Ｐ１１は、第２回折素子４４１の左端に位置し、矩形瞳Ｐ１２は、第２回折素子４４１の中央部に位置し、矩形瞳Ｐ１３は、第２回折素子４４１の右端に位置している。第３光学系４３の−Ｘ方向の第３端部４３Ａを短くしない場合には、矩形瞳Ｐ１１、矩形瞳Ｐ１２及び矩形瞳Ｐ１３の各々において、光束が少なくなることはない。
【００３９】
図７は、第３光学系４３の−Ｘ方向の第３端部４３Ａを短くした場合において、画像光射出部１０ａから出射された画像光Ｌ０のうちの１画素に対応する第２回折素子４４１に入射するときの光束形状の一例を示す図である。
図７の第２回折素子４４１には、矩形瞳Ｐ２１、矩形瞳Ｐ２２及び矩形瞳Ｐ２３を記載している。
【００４０】
矩形瞳Ｐ２１は、第２回折素子４４１の左端に位置し、図６の矩形瞳Ｐ１１に対応する。矩形瞳Ｐ２２は、第２回折素子４４１の中央部に位置し、図６の矩形瞳Ｐ１２に対応する。矩形瞳Ｐ２３は、第２回折素子４４１の右端に位置し、図６の矩形瞳Ｐ１３に対応する。
矩形瞳Ｐ２１及び矩形瞳Ｐ２２の各々においては、光束が少なくなることはないが、矩形瞳Ｐ２３においては、光束が少なくなる。具体的には、矩形瞳Ｐ２３の左端部Ｐ２３１は、光束が少ない領域を示す。すなわち、第２回折素子４４１の右端に位置する矩形瞳Ｐ２３の左端部Ｐ２３１において、光束が少なくなる。このことは、図２において、第３光学系４３の第３端部４３Ａを通過した光線が、第２回折素子４４１の右端に位置していることから理解される。
【００４１】
図８は、第３光学系４３のサイズを小さくした場合の光束形状を示す図である。具体的には、第３光学系４３の−Ｘ方向の第３端部４３Ａを短くした場合における矩形瞳Ｐ４１、矩形瞳Ｐ４２、矩形瞳Ｐ５１、矩形瞳Ｐ５２、矩形瞳Ｐ６１及び矩形瞳Ｐ６２を示している。図８では、第２回折素子４４１の正面図になるように図形を変形している。
【００４２】
矩形瞳Ｐ４１及び矩形瞳Ｐ４２の各々は、第２回折素子４４１の左端に位置し、矩形瞳Ｐ５１及び矩形瞳Ｐ５２の各々は、第２回折素子４４１の中央部に位置し、矩形瞳Ｐ６１及び矩形瞳Ｐ６２の各々は、第２回折素子４４１の右端に位置する。右端は、＋Ｘ方向端を示す。
矩形瞳Ｐ４１、矩形瞳Ｐ４２、矩形瞳Ｐ５１、矩形瞳Ｐ５２、矩形瞳Ｐ６１及び矩形瞳Ｐ６２の各々には、大円ＣＢと小円ＣＳ１〜小円ＣＳ４とが記載されている。大円ＣＢは、１画素の画像光について、左眼Ｅｂが前を向いた場合に左眼Ｅｂに入射される画像光の瞳径を示す。小円ＣＳ１〜小円ＣＳ４の各々は、1画素の画像光について、左眼Ｅｂが動いた場合に左眼Ｅｂに入射される画像光の瞳径を示す。また、左眼Ｅｂが前を見ている場合における画像の欠けを減らすために、小円ＣＳ１〜小円ＣＳ４の各々が示す瞳径と比較して大円ＣＢが示す瞳径が大きい。
矩形瞳Ｐ４１、矩形瞳Ｐ４２、矩形瞳Ｐ５１及び矩形瞳Ｐ５２の各々においては、光束が少なくなることはないが、矩形瞳Ｐ６１及び矩形瞳Ｐ６２の各々においては、光束が少なくなる。具体的には、矩形瞳Ｐ６１及び矩形瞳Ｐ６２の各々の左端部は、光束が少ない領域を示す。すなわち、第２回折素子４４１の右端に位置する矩形瞳Ｐ６１及び矩形瞳Ｐ６２の各々の左端部において、光束が少なくなる。左端は、−Ｘ方向端を示す。
【００４３】
図９、図１０及び図１１の各々は、使用者の左眼Ｅｂの視線方向に応じて、左眼Ｅｂで視認される画像の輝度を示す図である。図９、図１０、及び図１１の各々において、図の下段には、左眼Ｅｂの眼球のイメージを示し、図の上段には、左眼Ｅｂで視認される画像の輝度を示す輝度画像ＲＰを示している。輝度画像ＲＰは、左眼Ｅｂの網膜上における画像の輝度を示す。
【００４４】
図１０では、左眼Ｅｂの視線は、前方を向いている。左眼ＥｂＣは、視線が前方を向いた左眼Ｅｂの眼球を示す。図１１では、左眼Ｅｂの視線は、右前方を向いている。左眼ＥｂＲは、視線が右前方を向いた左眼Ｅｂの眼球を示す。
図１０の輝度画像ＲＰと、図１１の輝度画像ＲＰとに示すように、左眼Ｅｂの視線が前方又は右前方を向いている場合には、左眼Ｅｂの虹彩に全画角の画像光Ｌ０が少なくなることなく入射するため、輝度画像ＲＰの全体が明るい状態になる。
【００４５】
図９では、左眼Ｅｂの視線は、左前方を向いている。左眼ＥｂＬは、視線が左前方を向いた左眼Ｅｂの眼球を示す。この場合には、第２回折素子４４１の右端から入光する光束の一部が少ないため、第２回折素子４４１の右端から入光する光量は、第２回折素子４４１の左端から入光する光量より小さい。そこで、輝度画像ＲＰにおいて、左側が明るく右側が暗い状態になる。
【００４６】
この場合には、使用者が左前方の画像を見ようとしたときに、左前方の画像は明るい状態が確保できるため、使用者が感じる違和感は少ない。
【００４７】
このようにして、画像光Ｌ０の右端位置の画素の輝度が、画像光Ｌ０の中心位置の画素の輝度より小さくなるように、第３光学系４３の−Ｘ方向の第３端部４３Ａを短くすることによって、使用者が感じる違和感を抑制しつつ、導光部１７ｂのＸ軸方向のサイズを小さくできる。なお、「右端位置」は、「端位置」の一例に対応する。その結果、表示装置１のサイズを小さくできる。
【００４８】
第１実施形態では、第３光学系４３の−Ｘ方向の第３端部４３Ａを短くする場合について説明したが、画像光Ｌ０の右端位置の画素の輝度が、画像光Ｌ０の中心位置の画素の輝度より小さくなるようにすればよい。
なお、右端位置の画素は、右側の位置の画素であればよい。すなわち、画像光Ｌ０の右側位置の画素の輝度が、画像光Ｌ０の中心位置の画素の輝度より小さくなればよい。
【００４９】
また、第１実施形態では、表示装置１は、左眼用の表示装置であるが、表示装置１が図３で示すように右眼用の表示装置として構成してもよい。この場合には、導光部１７ａにおける第３光学系４３の−Ｘ方向の第３端部４３Ａを短くすればよい。
【００５０】
［３．第２実施形態］
第２実施形態に係る表示装置１は、左眼用の表示装置である。すなわち、表示装置１は、画像光射出部１０ａ、画像光射出部１０ｂ、導光部１７ａ及び導光部１７ｂのうち、画像光射出部１０ｂ及び導光部１７ｂのみを備える。
また、導光部１７ｂに対して、第１の方策を実行することによって、導光部１７ｂのＸ軸方向のサイズを小さくする。具体的には、第３光学系４３の＋Ｘ方向の第４端部４３Ｂを短くする。
【００５１】
すなわち、左眼Ｅｂの視線が、前方又は前左方を向いている場合には、左眼Ｅｂの光彩に全画角の光束が少なくなることなく入光するため、輝度画像ＲＰの全域で輝度変化が少ない。
視線が右前方を向いた場合には、第２回折素子４４１の左端から入光する光束が少ないため、第２回折素子４４１の左端から入光する光量は、第２回折素子４４１の右端から入光する光量より小さい。そこで、輝度画像ＲＰにおいて、右側が明るく左側が暗い状態になる。
【００５２】
この場合には、使用者が右前側の画像を見ようとしたときに、右前方の画像は明るい状態が確保できるため、第１実施形態に係る表示装置１と同様に、使用者が感じる違和感は少ない。
【００５３】
このようにして、画像光Ｌ０の左端位置の画素の輝度が、画像光Ｌ０の中心位置の画素の輝度より小さくなるように、第３光学系４３の＋Ｘ方向の第４端部４３Ｂを短くすることによって、使用者が感じる違和感を抑制しつつ、導光部１７ｂのＸ軸方向のサイズを小さくできる。なお、「左端位置」は、「端位置」の一例に対応する。その結果、表示装置１のサイズを小さくできる。
【００５４】
第２実施形態では、第３光学系４３の＋Ｘ方向の第４端部４３Ｂを短くする場合について説明したが、画像光Ｌ０の左端位置の画素の輝度が、画像光Ｌ０の中心位置の画素の輝度より小さくなるようにすればよい。
なお、左端位置の画素は、左側の位置の画素であればよい。すなわち、画像光Ｌ０の左側位置の画素の輝度が、画像光Ｌ０の中心位置の画素の輝度より小さくなればよい。
【００５５】
また、第２実施形態では、表示装置１は、左眼用の表示装置であるが、表示装置１が右眼用の表示装置でもよい。この場合には、導光部１７ａにおける第３光学系４３の＋Ｘ方向の第４端部４３Ｂを短くすればよい。
【００５６】
［４．第３実施形態］
第３実施形態に係る表示装置１は、両眼用の表示装置である。すなわち、表示装置１は、画像光射出部１０ａ、画像光射出部１０ｂ、導光部１７ａ及び導光部１７ｂを備える。
第３実施形態に係る表示装置１は、導光部１７ａ及び導光部１７ｂの各々に対して、図５を参照して説明した第３の方策を実行することによって、導光部１７ｂのＸ軸方向のサイズを小さくする。
【００５７】
具体的には、導光部１７ｂの第３光学系４３の−Ｘ方向の第３端部４３Ａを所定長Ｌ１だけ短くする。また、第３端部４３Ａを所定長Ｌ１だけ短くすることによって、第１反射光学系４１と第３光学系４３との間に所定長Ｌ１の間隔が生じるため、第１反射光学系４１と第３光学系４３との間隔を所定長Ｌ１だけ狭くする。
また、導光部１７ａの第３光学系４３の−Ｘ方向の第３端部４３Ａを所定長Ｌ１だけ短くする。また、第３端部４３Ａを所定長Ｌ１だけ短くすることによって、第１反射光学系４１と第３光学系４３との間に所定長Ｌ１の間隔が生じるため、第１反射光学系４１と第３光学系４３との間隔を所定長Ｌ１だけ狭くする。
その結果、導光部１７ａ及び導光部１７ｂの各々のＸ軸方向のサイズを小さくできる。そこで、表示装置１のサイズを小さくできる。
【００５８】
この場合には、図９〜図１１を参照して説明したように、左眼Ｅｂの視線が前方を向いているとき、及び左眼Ｅｂの視線が右前方を向いているときには、左眼Ｅｂの虹彩に全画角の画像光Ｌ０が少なくなることなく入射するため、輝度画像ＲＰの全体が明るい状態になる。また、左眼Ｅｂの視線が左前方を向いているときに、第２回折素子４４１の右端から入光する光束が少ないため、第２回折素子４４１の右端から入光する光量は、第２回折素子４４１の左端から入光する光量より小さい。
【００５９】
図１２、図１３及び図１４の各々は、使用者の右眼Ｅａの視線方向に応じて、右眼Ｅａで視認される画像の輝度を示す図である。図１２、図１３、及び図１４の各々において、図の下段には、右眼Ｅａの眼球のイメージを示し、図の上段には、右眼Ｅａで視認される画像の輝度を示す輝度画像ＲＰを示している。
【００６０】
図１２では、右眼Ｅａの視線は、左前方を向いている。右眼ＥａＬは、視線が左前方を向いた右眼Ｅａの眼球を示す。図１３では、右眼Ｅａの視線は、前方を向いている。右眼ＥａＣは、視線が前方を向いた右眼Ｅａの眼球を示す。
図１２の輝度画像ＲＰと、図１３の輝度画像ＲＰとに示すように、右眼Ｅａの視線が左前方又は前方を向いている場合には、右眼Ｅａの虹彩に全画角の画像光Ｌ０が少なくなることなく入射するため、輝度画像ＲＰの全体が明るい状態になる。
【００６１】
図１４では、右眼Ｅａの視線は、右前方を向いている。右眼ＥａＲは、視線が右前方を向いた右眼Ｅａの眼球を示す。この場合には、第２回折素子４４１の左端から入光する光束が少ないため、第２回折素子４４１の左端から入光する光量は、第２回折素子４４１の右端から入光する光量より小さい。そこで、輝度画像ＲＰにおいて、右側が明るく左側が暗い状態になる。
【００６２】
すなわち、右眼Ｅａの視線が前方を向いているとき、及び右眼Ｅａの視線が左前方を向いているときには、右眼Ｅａの虹彩に全画角の画像光Ｌ０が少なくなることなく入射するため、輝度画像ＲＰの全体が明るい状態になる。また、右眼Ｅａの視線が右前方を向いているときに、第２回折素子４４１の左端から入光する光束が少ないため、第２回折素子４４１の左端から入光する光量は、第２回折素子４４１の右端から入光する光量より小さい。
【００６３】
このように、導光部１７ｂの第３光学系４３の−Ｘ方向の第３端部４３Ａを短くし、導光部１７ａの第３光学系４３の−Ｘ方向の第３端部４３Ａを短くする場合には、以下の課題が生じる可能性がある。
すなわち、使用者が左前方の画像を見ようとしたときに、左眼Ｅｂが視認する導光部１７ｂによる画像は、左端に対して右端が暗い状態であることに対して、右眼Ｅａが視認する導光部１７ａによる画像は、全体が明るい。また、使用者が右前方の画像を見ようとしたときに、左眼Ｅｂが視認する導光部１７ｂによる画像は、全体が明るい状態であることに対して、右眼Ｅａが視認する導光部１７ａによる画像は、右端に対して左端が暗い。
このように、左眼Ｅｂが視認する画像と、右眼Ｅａが視認する画像との間に輝度の差が生じるため、使用者に違和感を与える可能性がある。
【００６４】
この課題を解消するために、図１５及び図１６を参照して説明するように、画像光射出部１０ａ及び画像光射出部１０ｂの各々に、画像光Ｌ０の輝度を調整する輝度調整部材６を配置する。
輝度調整部材６は、使用者が左前方の画像を見ようとしたときに、右眼Ｅａが視認する導光部１７ａによる画像が、左端に対して右端が暗い状態になるように調整し、使用者が右前方の画像を見ようとしたときに、左眼Ｅｂが視認する導光部１７ｂによる画像が右端に対して左端が暗い状態になるように調整する。
【００６５】
図１５及び図１６は、画像光Ｌ０の輝度を調整する輝度調整部材６の一例を示す図である。
図１５は、輝度調整部材６を配置する位置を示す図であり、図１６は、輝度調整部材６の透過率の分布を示す図である。
【００６６】
輝度調整部材６は、例えば、図１５における光源部３１に配置される。この場合には、輝度調整部材６は、図１６に示すような、グラデーション状のフィルムである。例えば、輝度調整部材６は、＋Ｘ方向に向けて透過率が徐々に低下するように形成される。
具体的には、画像光射出部１０ｂでは、第１画素３１１から出射される画像光Ｌ０に対して、第３画素３１３から出射される画像光Ｌ０の透過率が小さくなるように輝度調整部材６が配置される。また、画像光射出部１０ａでは、第３画素３１３から出射される画像光Ｌ０に対して、第１画素３１１から出射される画像光Ｌ０の透過率が小さくなるように輝度調整部材６が配置される。
【００６７】
第３実施形態に係る表示装置１では、輝度調整部材６は、光源部３１に配置されるが、輝度調整部材６は、例えば、図１５における投射光学系３２の第２レンズ３２２と第３レンズ３２３との間に配置されてもよい。この場合には、第２レンズ３２２と第３レンズ３２３との間は、画像光Ｌ０が収束する位置であるため、輝度調整部材６は、入射角に応じて明るさを調整できるフィルム、又は膜である。具体的には、輝度調整部材６は、例えば、金属膜である。
例えば、輝度調整部材６は、光源部３１に配置されるＯＬＥＤの＋Ｘ方向の端の画素に近い画素から射出される画像光の入射角ほど、透過率が減衰するように形成されたフィルターである。
【００６８】
また、第３実施形態に係る表示装置１では、輝度調整部材６を画像光射出部１０ａ及び画像光射出部１０ｂに配置する場合について説明したが、輝度調整部材６を導光部１７ａ及び導光部１７ｂに配置してもよい。例えば、輝度調整部材６を第１反射光学系４１又は第３光学系４３に配置してもよい。
なお、図２及び図３を参照して説明したように、導光部１７ａは、導光部１７ｂと、フレーム１５の前部材１５ｃのＸ軸方向の中央位置を通り、Ｙ軸及びＺ軸を含むＹ−Ｚ平面と平行な平面について面対称に配置される。この場合には、導光部１７ａに配置される輝度調整部材６は、図１６を参照して説明した導光部１７ｂに配置される輝度調整部材６と同様に、＋Ｘ方向に向けて透過率が徐々に低下するように形成される。
また、導光部１７ａが導光部１７ｂと同じ向きに配置されている場合には、導光部１７ａに配置される輝度調整部材６は、図１６を参照して説明した導光部１７ｂに配置される輝度調整部材６とは逆に、−Ｘ方向に向けて透過率が徐々に低下するように形成される。
【００６９】
図１７、図１８及び図１９は、輝度調整部材６を配置した場合に、使用者の左眼Ｅｂの視線方向に応じて、左眼Ｅｂで視認される画像の輝度を示す図である。
図１７、図１８、及び図１９の各々において、図の下段には、左眼Ｅｂの眼球のイメージを示し、図の上段には、左眼Ｅｂで視認される画像の輝度を示す輝度画像ＲＰを示している。
【００７０】
図１８では、左眼Ｅｂの視線は、前方を向いている。左眼ＥｂＣは、視線が前方を向いた左眼Ｅｂの眼球を示す。図１９では、左眼Ｅｂの視線は、右前方を向いている。左眼ＥｂＲは、視線が右前方を向いた左眼Ｅｂの眼球を示す。
図１８の輝度画像ＲＰと、図１９の輝度画像ＲＰとに示すように、輝度調整部材６によって画像光Ｌ０の輝度が調整された後、左眼Ｅｂの虹彩に全画角の画像光Ｌ０が少なくなることなく入射するため、輝度画像ＲＰにおいて右側が明るく左側が少し暗い状態になる。
【００７１】
図１７では、左眼Ｅｂの視線は、左前方を向いている。左眼ＥｂＬは、視線が左前方を向いた左眼Ｅｂの眼球を示す。この場合には、第２回折素子４４１の右端から入光する光束が少ないため、第２回折素子４４１の右端から入光する光量は、第２回折素子４４１の左端から入光する光量より小さい。そこで、輝度画像ＲＰにおいて、左側が明るく右側が暗い状態になる。ただし、輝度調整部材６によって輝度画像ＲＰにおいて右側が暗く左側が少し暗い状態になるように画像光Ｌ０の輝度が調整されるため、図９における輝度画像ＲＰと比較して、左端と右端との輝度差が低減されている。
【００７２】
このように、輝度画像ＲＰにおける左端と右端との輝度差が低減されるため、左眼Ｅｂが視認する画像と、右眼Ｅａが視認する画像との間に輝度の差を低減できる。その結果、使用者に与える違和感を低減できる。例えば、図１７−図１９に「Ｂｒｉｇｈｔ」で示す領域の輝度を１００とした場合に、図中に「Ｌｉｔｔｌｅ  Ｄａｒｋ」で示す領域の輝度が６０以上であれば、輝度差が小さいことから使用者の違和感を効果的に低減でき、好ましい。
【００７３】
第３実施形態では、輝度画像ＲＰにおける左端と右端との輝度差が低減する場合について説明したが、輝度調整部材６を配置することによって、輝度画像ＲＰにおける輝度分布が左右対称になるようにしてもよい。この場合には、使用者に与える違和感を効果的に低減できる。
【００７４】
［５．第４実施形態］
第４実施形態に係る表示装置１は、両眼用の表示装置である。すなわち、表示装置１は、画像光射出部１０ａ、画像光射出部１０ｂ、導光部１７ａ及び導光部１７ｂを備える。
第４実施形態に係る表示装置１は、導光部１７ａ及び導光部１７ｂの各々に対して、図５を参照して説明した第１の方策、第２の方策、第３の方策、及び第４の方策を実行することによって、導光部１７ａ及び導光部１７ｂの各々のＸ軸方向のサイズを小さくする。
以下では、導光部１７ｂについて具体的に説明する。
【００７５】
第１反射光学系４１の−Ｘ方向の第１端部４１Ａを短くする。また、第１反射光学系４１の＋Ｘ方向の第２端部４１Ｂを所定長Ｌ２だけ短くする。更に、第３光学系４３の−Ｘ方向の第３端部４３Ａを所定長Ｌ１だけ短くする。また、第３光学系４３の＋Ｘ方向の第４端部４３Ｂを短くする。
【００７６】
また第２端部４１Ｂを所定長Ｌ２だけ短くし、第３端部４３Ａを所定長Ｌ１だけ短くすることによって、第１反射光学系４１と第３光学系４３との間に所定長Ｌ３の間隔が生じる。所定長Ｌ３は、所定長Ｌ１と所定長Ｌ２との和を示す。そこで、第１反射光学系４１と第３光学系４３との間隔を所定長Ｌ３だけ狭くする。したがって、導光部１７ｂのＸ軸方向のサイズを小さくできる。その結果、表示装置１のサイズを小さくできる。
【００７７】
図２０、図２１及び図２２は、使用者の左眼Ｅｂの視線方向に応じて、左眼Ｅｂで視認される画像の輝度を示す図である。図２０、図２１、及び図２２の各々において、図の下段には、左眼Ｅｂの眼球のイメージを示し、図の上段には、左眼Ｅｂで視認される画像の輝度を示す輝度画像ＲＰを示している。輝度画像ＲＰは、射出瞳における画像の輝度を示す。
【００７８】
図２２では、左眼Ｅｂの視線は、右前方を向いている。左眼ＥｂＲは、視線が右前方を向いた左眼Ｅｂの眼球を示す。
この場合には、第２回折素子４４１の右端及び左端の各々から入光する光束が少ないため、第２回折素子４４１の右端及び左端の各々から入光する光量は、第２回折素子４４１の中央部から入光する光量より小さい。そこで、輝度画像ＲＰにおいて、中央部が明るく、左端及び右端が暗い状態になる。
【００７９】
図２１では、左眼Ｅｂの視線は、前方を向いている。左眼ＥｂＣは、視線が前方を向いた左眼Ｅｂの眼球を示す。
図２１の輝度画像ＲＰに示すように、左眼Ｅｂの虹彩に全画角の画像光Ｌ０が少なくなることなく入射するため、輝度画像ＲＰの全体が明るい状態になる。
【００８０】
図２０では、左眼Ｅｂの視線は、左前方を向いている。左眼ＥｂＬは、視線が左前方を向いた左眼Ｅｂの眼球を示す。
この場合には、第２回折素子４４１の右端及び左端の各々から入光する光束が少ないため、第２回折素子４４１の右端及び左端の各々から入光する光量は、第２回折素子４４１の中央部から入光する光量より小さい。そこで、輝度画像ＲＰにおいて、中央部が明るく、左端及び右端が暗い状態になる。
【００８１】
この場合には、図２０の輝度画像ＲＰ、図２１の輝度画像ＲＰ、及び図２２の輝度画像ＲＰの各々は左右対称である。換言すれば、視点位置における射出瞳の輝度分布は左右対称である。
したがって、使用者が左前方の画像を見ようとしたときに、左眼Ｅｂが視認する導光部１７ｂによる画像の輝度と、右眼Ｅａが視認する導光部１７ａによる画像の輝度とが一致する。また、使用者が前方の画像を見ようとしたときに、左眼Ｅｂが視認する導光部１７ｂによる画像の輝度と、右眼Ｅａが視認する導光部１７ａによる画像の輝度とが一致する。更に、使用者が右前方の画像を見ようとしたときに、左眼Ｅｂが視認する導光部１７ｂによる画像の輝度と、右眼Ｅａが視認する導光部１７ａによる画像の輝度とが一致する。したがって、使用者に与える違和感を効果的に抑制できる。
【００８２】
ただし、図２０の輝度画像ＲＰにおいて、左端及び右端の輝度は、中央部の輝度の６０％以上であることが好ましい。また、図２２の輝度画像ＲＰにおいて、左端及び右端の輝度は、中央部の輝度の６０％以上であることが好ましい。左端及び右端の輝度が中央部の輝度の６０％以上である場合には、使用者に与える違和感を抑制できる。
【００８３】
なお、第４実施形態に係る表示装置１では、図５を参照して説明した第１の方策、第２の方策、第３の方策、及び第４の方策を実行するが、これに限定されない。符号Ｐで示す図の輝度画像ＲＰ、及び符号Ｒで示す図の輝度画像ＲＰにおいて、中央部が明るく、左端及び右端が暗い状態になればよい。
【００８４】
［６．まとめ］
以上説明したように本発明の第１実施形態、及び第２実施形態の表示装置１は、複数の画素の光で構成される画像光Ｌ０を射出する画像光射出部１０ｂと、画像光Ｌ０を導く導光部１７ｂと、を備える。導光部１７ｂは、画像光Ｌ０の進行方向に、第１光学系４０、第２光学系４２、第３光学系４３、及び第４光学系４４を順に配置して構成され、第１光学系４０は、画像光Ｌ０の第１中間像を形成し、第２光学系４２は、第４光学系４４との間に瞳を形成する第１回折素子４２１を含み、第３光学系４３は、第２中間像を形成し、第４光学系４４は、第２回折素子４４１を含み、画像光Ｌ０の少なくとも一部を平行化して、視認位置に射出瞳を形成する。射出瞳において、画像光Ｌ０の中心位置の画素の輝度と端位置の画素の輝度とが異なる。
したがって、例えば、第１実施形態では、第３光学系４３の−Ｘ方向の第３端部４３Ａを短くすることによって、使用者が感じる違和感を抑制しつつ、導光部１７ｂのＸ軸方向のサイズを小さくできる。その結果、表示装置１のサイズを小さくできる。
また、例えば、第２実施形態では、第３光学系４３の＋Ｘ方向の第４端部４３Ｂを短くすることによって、使用者が感じる違和感を抑制しつつ、導光部１７ｂのＸ軸方向のサイズを小さくできる。その結果、表示装置１のサイズを小さくできる。
【００８５】
また、本発明の第４実施形態の端位置の画素の輝度は、中心位置の画素の輝度の６０％以上である。
したがって、使用者が感じる違和感を抑制できる。
【００８６】
また、本発明の第３実施形態の画像光射出部１０ｂ又は導光部１７ｂは、画像光Ｌ０の輝度を調整する輝度調整部材６を有する。
よって、左端位置の画素と、右端位置の画素との輝度差を低減できる。したがって、使用者が感じる違和感を抑制できる。
【００８７】
また、本発明の第１実施形態、及び第２実施形態の表示装置１において、第３光学系４３は、第２光学系４２からの画像光Ｌ０を第４光学系４４に向けて反射する反射面を有するミラーＭ３を備え、ミラーＭ３において、第１光学系４０に近い側の第１端部４３Ａ、及び第１光学系４０から遠い側の第２端部４３Ｂの少なくとも一方を短くすることによって、射出瞳ＰＰ３において、画像光Ｌ０の中心位置での画素の輝度と端位置での画素の輝度とを異ならせる。
したがって、第１光学系４０に近い側の第１端部４３Ａ、及び第１光学系４０から遠い側の第２端部４３Ｂの少なくとも一方を短くするため、導光部１７ｂのＸ軸方向のサイズを小さくできる。
【００８８】
また、図５を参照し説明したように、表示装置１において、第１光学系４０は、画像光射出部３１からの画像光Ｌ０を第２光学系４２に向けて反射する反射面を有するミラーＭ１を備え、ミラーＭ１において、第３光学系４３から遠い側の第１端部４１Ａ、及び第３光学系４３に近い側の第２端部４１Ｂの少なくとも一方を短くすることによって、射出瞳ＰＰ３において、画像光Ｌ０の中心位置での画素の輝度と端位置での画素の輝度とを異ならせる。
したがって、第３光学系４３から遠い側の第１端部４１Ａ、及び第３光学系４３に近い側の第２端部４１Ｂの少なくとも一方を短くするため、導光部１７ｂのＸ軸方向のサイズを小さくできる。
【００８９】
上述した実施形態は、本発明の好適な実施の形態である。ただし、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形実施が可能である。
【００９０】
例えば、表示装置は、例えば、自動車や飛行機等の車両に搭載されるＨＭＤとして構成されてもよい。また、例えば、ヘルメット等の身体防護具に内蔵されたＨＭＤとして構成されてもよい。この場合には、使用者の身体に対する位置を位置決めする部分、及び、当該部分に対し位置決めされる部分を装着部とすることができる。
【００９１】
また、上述した実施形態において、使用者が表示部を透過して外景を視認する構成は、第４光学系４４が外光を透過する構成に限定されない。例えば外景を視認できない状態で画像を表示する表示装置にも適用可能である。具体的には、カメラの撮像画像、この撮像画像に基づき生成される画像やＣＧ、予め記憶された映像データや外部から入力される映像データに基づく映像等を表示する表示装置に、適用できる。この種の表示装置としては、外景を視認できない、いわゆるクローズ型の表示装置を含むことができる。例えば、カメラにより撮像する外景の画像と、表示画像とを合成した合成画像を画像光射出部１０ａ、導光部１７ａ、画像光射出部１０ｂ及び導光部１７ｂにより表示する構成とすれば、第４光学系４４が外光を透過しなくても、使用者に外景と画像とを視認可能に表示できる。このような、いわゆるビデオシースルー型の表示装置に適用することも勿論可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１…表示装置（虚像表示装置）、１０ａ、１０ｂ…画像光生成部、１５…フレーム、１５ａ、１５ｂ…テンプル、１５ｃ…前部材、１７ａ、１７ｂ…導光部、３１…光源部、３２…投射光学系、３２１…第１レンズ、３２２…第２レンズ、３２３…第３レンズ、３２４…第４レンズ、４０…第１光学系、４１…第１反射光学系、４１Ａ…第１端部、４１Ｂ…第２端部、４３Ａ…第３端部、４３Ｂ…第４端部、４２…第２光学系、４２１…第１回折素子、４３…第３光学系、４４…第４光学系４４、４４１…第２回折素子、５…反射型体積ホログラフィック素子、５１…干渉縞、５１Ｒ…第１干渉縞、５１Ｇ…第２干渉縞、５１Ｂ…第３干渉縞、５２…入射面、６…輝度調整部材、Ｅａ、ＥａＣ、ＥａＬ、ＥａＲ…右眼、Ｅｂ、ＥｂＣ、ＥｂＬ、ＥｂＲ…左眼、ＪＧ１…第１中間像、ＪＧ２…第２中間像、Ｌ０…画像光、ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ…所定長、Ｍ１、Ｍ３…ミラー、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ４１、Ｐ４２、Ｐ５１、Ｐ５２、Ｐ６１、Ｐ６２…矩形瞳、ＰＰ１…第１瞳、ＰＰ２…第２瞳、ＰＰ３…射出瞳、ＲＰ…輝度画像。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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