(57)【要約】【課題】画像表示装置を備え、観察者の適切な装着のための調整機構として簡素な構成、構造を有する頭部装着型ディスプレイを提供する。【解決手段】頭部装着型ディスプレイは、（Ａ）画像表示装置１００、（Ｂ）画像表示装置を観察者の頭部に装着するための装着装置２０、及び、（Ｃ）画像表示装置１００を装着装置２０に取り付けるための取付け部材３０を備えており、取付け部材３０は、画像表示装置１００と装着装置２０の相対位置を、観察者の両眼球の中心を結ぶ第１の方向、及び、第１の方向に垂直であって観察者の上下方向である第２の方向に、それぞれ、独立して調整可能である。【選択図】  図１
2010102077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）画像表示装置、
（Ｂ）画像表示装置を観察者の頭部に装着するための装着装置、及び、
（Ｃ）画像表示装置を装着装置に取り付けるための取付け部材、
を備えており、
取付け部材は、画像表示装置と装着装置の相対位置を、観察者の両眼球の中心を結ぶ第１の方向、及び、第１の方向に垂直であって観察者の上下方向である第２の方向に、それぞれ、独立して調整可能である頭部装着型ディスプレイ。
【請求項２】
取付け部材は、
（Ｃ−１）第１の球体、第２の球体、及び、第３の球体、
（Ｃ−２）連続した凹部を有する線分状の第１の溝部、連続した凹部を有し、第１の溝部と平行な線分状の第２の溝部、及び、連続した凹部を有し、第１の溝部と平行な線分状の第３の溝部が設けられた支持部材、
（Ｃ−３）連続した凹部を有し、第１の溝部の延びる方向と直交する方向に延びる線分状の第４の溝部、連続した凹部を有し、第４の溝部と平行な線分状の第５の溝部、及び、連続した凹部を有し、第４の溝部と平行な線分状の第６の溝部が設けられた抑え部材、並びに、
（Ｃ−４）支持部材に対して抑え部材を押圧する押圧手段、
を備えており、
押圧手段によって抑え部材が支持部材に対して押圧された状態において、第１の球体は第１の溝部及び第４の溝部と嵌合し、第２の球体は第２の溝部及び第５の溝部と嵌合し、第３の球体は第３の溝部及び第６の溝部と嵌合し、且つ、第１の球体、第２の球体及び第３の球体は仮想三角形の頂点に位置し、
画像表示装置は、支持部材に取り付けられており、
装着装置は、抑え部材に取り付けられている請求項１に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【請求項３】
第１の球体、第２の球体及び第３の球体を仮想三角形の頂点に位置せしめるために、支持部材と抑え部材との間に、第１の球体、第２の球体及び第３の球体のそれぞれを格納する格納部が設けられたガイド部材が配置されている請求項２に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【請求項４】
第１の溝部及び第４の溝部には、第１の球体の座りをよくするための座ぐり加工が施されており、
第２の溝部及び第５の溝部には、第２の球体の座りをよくするための座ぐり加工が施されており、
第３の溝部及び第６の溝部には、第３の球体の座りをよくするための座ぐり加工が施されている請求項２に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【請求項５】
右眼用及び左眼用として、２つの画像表示装置及び取付け部材を備えている請求項１に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【請求項６】
画像表示装置は、
（Ａ−１）画像生成装置、及び、
（Ａ−２）画像生成装置から出射された光が入射され、導光され、観察者の瞳に向かって出射される光学装置、
から構成されている請求項１に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【請求項７】
光学装置は、
（Ａ−２−１）入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
（Ａ−２−２）導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を偏向させる第１偏向手段、及び、
（Ａ−２−３）導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第２偏向手段、
を備えている請求項６に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【請求項８】
第１偏向手段は、導光板に入射された光を反射し、
第２偏向手段は、導光板の内部を全反射により伝播した光を、複数回に亙り、透過、反射する請求項７に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【請求項９】
第１偏向手段は、反射鏡として機能し、
第２偏向手段は、半透過鏡として機能する請求項８に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【請求項１０】
第１偏向手段は、導光板に入射された光を回折し、
第２偏向手段は、導光板の内部を全反射により伝播した光を、複数回に亙り、回折する請求項７に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【請求項１１】
第１偏向手段及び第２偏向手段は、回折格子素子から成る請求項１０に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【請求項１２】
回折格子素子は反射型回折格子素子から成る請求項１１に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【請求項１３】
回折格子素子は透過型回折格子素子から成る請求項１１に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【請求項１４】
一方の回折格子素子は反射型回折格子素子から成り、他方の回折格子素子は透過型回折格子素子から成る請求項１１に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【請求項１５】
光学装置は、画像生成装置から出射された光が入射され、観察者の瞳に向かって出射される半透過ミラーから構成されている請求項６に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【請求項１６】
画像生成装置は、
（Ａ−１−１）２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する画像形成装置、及び、
（Ａ−１−２）画像形成装置の各画素から出射された光を平行光として、出射するコリメート光学系、
から構成されている請求項６に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【請求項１７】
画像生成装置は、
（Ａ−１−１）光源、
（Ａ−１−２）光源から出射された光を平行光とするコリメート光学系、
（Ａ−１−３）コリメート光学系から出射された平行光を走査する走査手段、及び、
（Ａ−１−４）走査手段によって走査された平行光をリレーし、出射するリレー光学系、
から構成されている請求項６に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【請求項１８】
装着装置は、眼鏡型のフレームから成る請求項１に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【請求項１９】
フレームは、観察者の正面に配置されるフロント部と、フロント部の両端に蝶番を介して回動自在に取り付けられた２つのテンプル部とから成り、
取付け部材は、フロント部の端部に取り付けられている請求項１８に記載の頭部装着型ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者の頭部に装着される頭部装着型ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置によって形成された２次元画像を虚像光学系により拡大虚像として観察者に観察させるための虚像表示装置（画像表示装置）が、例えば、特開２００６−１６２７６７から周知である。
【０００３】
概念図を図８に示すように、この画像表示装置１００は、２次元マトリクス状に配列された複数の画素を備えた画像形成装置１１１、画像形成装置１１１の画素から出射された光を平行光とするコリメート光学系１１２、及び、コリメート光学系１１２にて平行光とされた光が入射され、導光され、出射される光学装置（導光手段）１２０を備えている。尚、画像生成装置１１０は、画像形成装置１１１とコリメート光学系１１２とから構成されている。光学装置１２０は、入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板１２１、導光板１２１に入射された光が導光板１２１の内部で全反射されるように、導光板１２１に入射された光を反射させる第１偏向手段１３０（例えば、１層の光反射膜から成る）、及び、導光板１２１の内部を全反射により伝播した光を導光板１２１から出射させる第２偏向手段１４０（例えば、多層積層構造を有する光反射多層膜から成る）から構成されている。
【０００４】
あるいは又、画像形成装置によって形成された２次元画像を虚像光学系により拡大虚像として観察者に観察させるために、ホログラム回折格子を用いた虚像表示装置（画像表示装置）が、例えば、特開２００７−９４１７５から周知である。
【０００５】
概念図を図１０の（Ａ）に示すように、この画像表示装置３００は、基本的には、画像を表示する画像形成装置１１１と、コリメート光学系１１２と、画像形成装置１１１に表示された光が入射され、観察者の瞳４１へと導く光学装置（導光手段）３２０とを備えている。ここで、光学装置３２０は、導光板３２１と、導光板３２１に設けられた反射型体積ホログラム回折格子から成る第１回折格子部材３３０及び第２回折格子部材３４０を備えている。そして、コリメート光学系１１２には画像形成装置１１１の各画素から出射された光が入射され、コリメート光学系１１２によって平行光が生成され、導光板３２１に入射される。導光板３２１の第１面３２２から、平行光が入射され、出射される。一方、導光板３２１の第１面３２２と平行である導光板３２１の第２面３２３に、第１回折格子部材３３０及び第２回折格子部材３４０が取り付けられている。
【０００６】
２つの画像表示装置を観察者の頭部に装着する頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ，Head Mounted Display）にあっては、２つの画像表示装置の間の距離を観察者に合わせる必要がある。観察者の瞳の中心間の距離（両眼幅）には個体差があり、５８ｍｍ乃至７２ｍｍ程度である。即ち、１４ｍｍ程度の差がある。従って、１つの画像表示装置を７ｍｍ程度、第１の方向に移動できることが望ましい。尚、観察者の両眼球の中心を結ぶ方向を第１の方向とし、第１の方向に垂直であって観察者の上下方向を第２の方向とする。
【０００７】
左右の画像表示装置の間隔調整機構を備えた頭部に装着する両眼視画像表示装置が、例えば、特開平８−１３６８５３、特開平８−１３６８５８から周知である。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１６２７６７
【特許文献２】特開２００７−９４１７５
【特許文献３】特開平８−１３６８５３
【特許文献４】特開平８−１３６８５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特開平８−１３６８５３や特開平８−１３６８５８に開示された左右の画像表示装置の間隔を調整する機構は、複雑な機構であり、小型・軽量化の要請にはそぐわないものである。また、左右の画像表示装置の第２の方向の調整は、ノーズパッド（鼻当て部）の高さの調整に基づき行われている。従って、ノーズパッドの構造の簡素化が困難であり、特に、顔の前面部に位置する構成部品を削減したデザインを実現することが困難である。
【００１０】
従って、本発明の目的は、画像表示装置を備え、観察者の適切な装着のための調整機構として簡素な構成、構造を有する頭部装着型ディスプレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明の頭部装着型ディスプレイは、
（Ａ）画像表示装置、
（Ｂ）画像表示装置を観察者の頭部に装着するための装着装置、及び、
（Ｃ）画像表示装置を装着装置に取り付けるための取付け部材、
を備えており、
取付け部材は、画像表示装置と装着装置の相対位置を、観察者の両眼球の中心を結ぶ第１の方向、及び、第１の方向に垂直であって観察者の上下方向である第２の方向に、それぞれ、独立して調整可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の頭部装着型ディスプレイにあっては、画像表示装置を装着装置に取り付けるための取付け部材を備えており、この取付け部材は、画像表示装置と装着装置の相対位置を、第１の方向及び第２の方向に、それぞれ、独立して、自在に、観察者の瞳位置に対して上下左右に調整可能である。従って、頭部装着型ディスプレイ全体の構造を簡素化することができ、顔の前面部に位置する構成部品を削減したデザインを実現することが容易であり、特に、瞳径１０ｍｍ以下の画像表示装置を備えた頭部装着型ディスプレイへの適用が好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本発明の頭部装着型ディスプレイ、全般に関する説明
２．実施例１（第１の構成の画像生成装置及び第１の構成の光学装置から構成された本発明の頭部装着型ディスプレイの具体的な説明）
３．実施例２（実施例１の変形であり、第２の構成の画像生成装置及び第１の構成の光学装置から構成された頭部装着型ディスプレイの具体的な説明）
４．実施例３（実施例１の変形であり、第１の構成の画像生成装置及び第２の構成の光学装置から構成された頭部装着型ディスプレイの具体的な説明）
５．実施例４（実施例１の変形であり、第２の構成の画像生成装置及び第２の構成の光学装置から構成された本発明の頭部装着型ディスプレイの具体的な説明）
６．実施例５（実施例１の変形であり、第３の構成の光学装置から構成された頭部装着型ディスプレイの具体的な説明）
【００１４】
［本発明の頭部装着型ディスプレイ、全般に関する説明］
本発明の頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）において、取付け部材は、
（Ｃ−１）第１の球体、第２の球体、及び、第３の球体、
（Ｃ−２）連続した凹部を有する線分状の第１の溝部、連続した凹部を有し、第１の溝部と平行な線分状の第２の溝部、及び、連続した凹部を有し、第１の溝部と平行な線分状の第３の溝部が設けられた支持部材、
（Ｃ−３）連続した凹部を有し、第１の溝部の延びる方向と直交する方向に延びる線分状の第４の溝部、連続した凹部を有し、第４の溝部と平行な線分状の第５の溝部、及び、連続した凹部を有し、第４の溝部と平行な線分状の第６の溝部が設けられた抑え部材、並びに、
（Ｃ−４）支持部材に対して抑え部材を押圧（付勢）する押圧手段、
を備えており、
押圧手段によって抑え部材が支持部材に対して押圧された状態において、第１の球体は第１の溝部及び第４の溝部と嵌合し、第２の球体は第２の溝部及び第５の溝部と嵌合し、第３の球体は第３の溝部及び第６の溝部と嵌合し、且つ、第１の球体、第２の球体及び第３の球体は仮想三角形の頂点に位置し、
画像表示装置は、支持部材に取り付けられており、
装着装置は、抑え部材に取り付けられている形態とすることが好ましい。
【００１５】
尚、第１の溝部、第２の溝部及び第３の溝部の延びる方向は第１の方向と平行であり、第４の溝部、第５の溝部及び第６の溝部の延びる方向は第２の方向と平行である構成とすることもできるし、第１の溝部、第２の溝部及び第３の溝部の延びる方向は第２の方向と平行であり、第４の溝部、第５の溝部及び第６の溝部の延びる方向は第１の方向と平行である構成とすることもできる。また、仮想三角形は任意の形状とすることができ、例えば、正三角形、二等辺三角形を挙げることができる。第１の溝部、第２の溝部及び第３の溝部の長さ、第４の溝部、第５の溝部及び第６の溝部の長さは、画像表示装置に要求される移動距離以上の長さとすればよい。
【００１６】
そして、この場合、第１の球体、第２の球体及び第３の球体を仮想三角形の頂点に位置せしめるために、支持部材と抑え部材との間に、第１の球体、第２の球体及び第３の球体のそれぞれを格納する格納部が設けられたガイド部材が配置されている構成とすることができる。
【００１７】
第１の球体、第２の球体、第３の球体は、例えば、ボールベアリング用の鋼球を用いればよい。また、支持部材や抑え部材、押圧手段、ガイド部材は、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂といったプラスチックや、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、黄銅といった金属、合金から適切な方法に基づき作製すればよい。画像表示装置の支持部材への取り付け、装着装置の抑え部材に取り付けは、例えば、ビスを用いて行うことができる。
【００１８】
上記の好ましい構成を含む上記の好ましい形態にあっては、
第１の溝部及び第４の溝部には、第１の球体の座りをよくするための座ぐり加工が施されており、
第２の溝部及び第５の溝部には、第２の球体の座りをよくするための座ぐり加工が施されており、
第３の溝部及び第６の溝部には、第３の球体の座りをよくするための座ぐり加工が施されている構成とすることができる。
【００１９】
以上の好ましい形態、構成を含む本発明の頭部装着型ディスプレイにあっては、右眼用及び左眼用として、２つの画像表示装置及び取付け部材を備えている形態とすることができるし、右眼用あるいは左眼用として、１つの画像表示装置及び取付け部材を備えている形態とすることもできる。
【００２０】
更には、以上の好ましい形態、構成を含む本発明の頭部装着型ディスプレイにおいて、画像表示装置は、
（Ａ−１）画像生成装置、及び、
（Ａ−２）画像生成装置から出射された光が入射され、導光され、観察者の瞳に向かって出射される光学装置（導光手段）、
から構成されている形態とすることができる。尚、光学装置は、例えば、画像生成装置に取り付けられている構成とすることができる。
【００２１】
そして、光学装置（導光手段）は、
（Ａ−２−１）入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
（Ａ−２−２）導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を偏向させる第１偏向手段、及び、
（Ａ−２−３）導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第２偏向手段、
を備えている形態とすることができる。尚、「全反射」という用語は、内部全反射、あるいは、導光板内部における全反射を意味する。以下においても同様である。
【００２２】
そして、このような形態の光学装置にあっては、第１偏向手段は、導光板に入射された光を反射し；第２偏向手段は、導光板の内部を全反射により伝播した光を、複数回に亙り、透過、反射する構成とすることができる。尚、このような光学装置の構成を、便宜上、『第１の構成の光学装置』と呼ぶ。更には、この場合、第１偏向手段は反射鏡として機能し、第２偏向手段は半透過鏡として機能する構成とすることができる。
【００２３】
このような構成において、第１偏向手段は、例えば、合金を含む金属から構成され、導光板に入射された光を反射させる光反射膜（一種のミラー）や、導光板に入射された光を回折させる回折格子（例えば、ホログラム回折格子膜）から構成することができる。また、第２偏向手段は、誘電体積層膜が多数積層された多層積層構造体や、ハーフミラー、偏光ビームスプリッター、ホログラム回折格子膜から構成することができる。そして、第１偏向手段や第２偏向手段は、導光板の内部に配設されている（導光板の内部に組み込まれている）が、第１偏向手段においては、導光板に入射された平行光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された平行光が反射又は回折される。一方、第２偏向手段においては、導光板の内部を全反射により伝播した平行光が複数回に亙り反射又は回折され、導光板から平行光の状態で出射される。
【００２４】
あるいは又、このような形態の光学装置にあっては、第１偏向手段は、導光板に入射された光を回折し；第２偏向手段は、導光板の内部を全反射により伝播した光を、複数回に亙り、回折する構成とすることができる。尚、このような光学装置の構成を、便宜上、『第２の構成の光学装置』と呼ぶ。そして、この場合、第１偏向手段及び第２偏向手段は回折格子素子から成る形態とすることができ、更には、回折格子素子は、反射型回折格子素子から成り、あるいは又、透過型回折格子素子から成り、あるいは又、一方の回折格子素子は反射型回折格子素子から成り、他方の回折格子素子は透過型回折格子素子から成る構成とすることができる。尚、反射型回折格子素子として、反射型体積ホログラム回折格子を挙げることができる。ここで、反射型体積ホログラム回折格子から成る第１偏向手段を、便宜上、『第１回折格子部材』と呼び、反射型体積ホログラム回折格子から成る第２偏向手段を、便宜上、『第２回折格子部材』と呼ぶ場合がある。
【００２５】
第１回折格子部材あるいは第２回折格子部材を、異なるＰ種類（例えば、Ｐ＝３であり、赤色、緑色、青色の３種類）の波長帯域（あるいは、波長）を有するＰ種類の光の回折反射に対応させるために、反射型体積ホログラム回折格子から成るＰ層の回折格子層が積層されて成る構成とすることができる。尚、各回折格子層には１種類の波長帯域（あるいは、波長）に対応する干渉縞が形成されている。あるいは又、異なるＰ種類の波長帯域（あるいは、波長）を有するＰ種類の光の回折反射に対応するために、１層の回折格子層から成る第１回折格子部材あるいは第２回折格子部材にＰ種類の干渉縞が形成されている構成とすることもできる。あるいは又、画角を例えば三等分して、第１回折格子部材あるいは第２回折格子部材を、各画角に対応する回折格子層が積層されて成る構成とすることができる。そして、これらの構成を採用することで、各波長帯域（あるいは、波長）を有する光が第１回折格子部材あるいは第２回折格子部材において回折反射されるときの回折効率の増加、回折受容角の増加、回折角の最適化を図ることができる。
【００２６】
第１回折格子部材及び第２回折格子部材を構成する材料として、フォトポリマー材料を挙げることができる。反射型体積ホログラム回折格子から成る第１回折格子部材及び第２回折格子部材の構成材料や基本的な構造は、従来の反射型体積ホログラム回折格子の構成材料や構造と同じとすればよい。ここで、反射型体積ホログラム回折格子とは、＋１次の回折光のみを回折反射するホログラム回折格子を意味する。回折格子部材には、その内部から表面に亙り干渉縞が形成されているが、係る干渉縞それ自体の形成方法は、従来の形成方法と同じとすればよい。具体的には、例えば、回折格子部材を構成する部材（例えば、フォトポリマー材料）に対して一方の側の第１の所定の方向から物体光を照射し、同時に、回折格子部材を構成する部材に対して他方の側の第２の所定の方向から参照光を照射し、物体光と参照光とによって形成される干渉縞を回折格子部材を構成する部材の内部に記録すればよい。第１の所定の方向、第２の所定の方向、物体光及び参照光の波長を適切に選択することで、回折格子部材の表面における干渉縞の所望のピッチ、干渉縞の所望の傾斜角（スラント角）を得ることができる。ここで、干渉縞の傾斜角とは、回折格子部材（あるいは回折格子層）の表面と干渉縞の成す角度を意味する。第１回折格子部材及び第２回折格子部材を、反射型体積ホログラム回折格子から成るＰ層の回折格子層の積層構造から構成する場合、このような回折格子層の積層は、Ｐ層の回折格子層をそれぞれ別個に作製した後、Ｐ層の回折格子層を、例えば、紫外線硬化型接着剤を使用して積層（接着）すればよい。また、粘着性を有するフォトポリマー材料を用いて１層の回折格子層を作製した後、その上に順次粘着性を有するフォトポリマー材料を貼り付けて回折格子層を作製することで、Ｐ層の回折格子層を作製してもよい。
【００２７】
あるいは又、本発明の頭部装着型ディスプレイにおいて、光学装置は、画像生成装置から出射された光が入射され、観察者の瞳に向かって出射される半透過ミラーから構成されている形態とすることができる。尚、このような光学装置の構成を、便宜上、『第３の構成の光学装置』と呼ぶ。画像生成装置から出射された光は、空気中を伝播して半透過ミラーに入射する構造としてもよいし、例えば、ガラス板やプラスチック板等の透明な部材（具体的には、後述する導光板を構成する材料と同様の材料から成る部材）の内部を伝播して半透過ミラーに入射する構造としてもよい。尚、半透過ミラーを、所望に応じて、この透明な部材を介して画像生成装置に取り付けてもよいし、半透過ミラーを、この透明な部材とは別の部材を介して画像生成装置に取り付けてもよい。
【００２８】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の頭部装着型ディスプレイにおいて、画像生成装置は、
（Ａ−１−１）２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する画像形成装置、及び、
（Ａ−１−２）画像形成装置の各画素から出射された光を平行光として、出射するコリメート光学系、
から構成されている形態とすることができる。尚、このような画像生成装置の構成を、便宜上、『第１の構成の画像生成装置』と呼ぶ。
【００２９】
第１の構成の画像生成装置にあっては、画像形成装置として、例えば、反射型空間光変調装置及び光源から構成された画像形成装置；透過型空間光変調装置及び光源から構成された画像形成装置；有機ＥＬ（Electro Luminescence）、無機ＥＬ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子から構成された画像形成装置を挙げることができるが、中でも、反射型空間光変調装置及び光源から構成された画像形成装置とすることが好ましい。ここで、空間光変調装置として、ライト・バルブ、例えば、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等の透過型あるいは反射型の液晶表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を挙げることができ、光源として発光素子を挙げることができる。更には、反射型空間光変調装置は、液晶表示装置、及び、光源からの光の一部を反射して液晶表示装置へと導き、且つ、液晶表示装置によって反射された光の一部を通過させてコリメート光学系へと導く偏光ビームスプリッターから成る構成とすることができる。光源を構成する発光素子として、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子、白色発光素子を挙げることができる。また、発光素子として、例えば、半導体レーザ素子やＬＥＤといった半導体発光素子を例示することができる。画素の数は、頭部装着型ディスプレイに要求される仕様に基づき決定すればよく、画素の数の具体的な値として、３２０×２４０、４３２×２４０、６４０×４８０、１０２４×７６８、１９２０×１０８０を例示することができる。
【００３０】
あるいは又、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の頭部装着型ディスプレイにおいて、画像生成装置は、
（Ａ−１−１）光源、
（Ａ−１−２）光源から出射された光を平行光とするコリメート光学系、
（Ａ−１−３）コリメート光学系から出射された平行光を走査する走査手段、及び、
（Ａ−１−４）走査手段によって走査された平行光をリレーし、出射するリレー光学系、
から構成されている形態とすることができる。尚、このような画像生成装置の構成を、便宜上、『第２の構成の画像生成装置』と呼ぶ。
【００３１】
第２の構成の画像生成装置における光源として発光素子を挙げることができ、具体的には、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子、白色発光素子を挙げることができる。また、発光素子として、例えば、半導体レーザ素子やＬＥＤといった半導体発光素子を例示することができる。第２の構成の画像生成装置における画素（仮想の画素）の数も、頭部装着型ディスプレイに要求される仕様に基づき決定すればよく、画素（仮想の画素）の数の具体的な値として、３２０×２４０、４３２×２４０、６４０×４８０、１０２４×７６８、１９２０×１０８０を例示することができる。また、光源を赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子から構成する場合、例えば、クロスプリズムを用いて色合成を行うことが好ましい。走査手段として、光源から出射された光を水平走査及び垂直走査する、例えば、二次元方向に回転可能なマイクロミラーを有するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）やガルバノ・ミラーを挙げることができる。リレー光学系は、周知のリレー光学系から構成すればよい。
【００３２】
例えば、発光素子とライト・バルブとから構成された画像形成装置あるいは光源として、全体として白色光を発光するバックライトと、赤色発光画素、緑色発光画素、及び、青色発光画素を有する液晶表示装置との組合せ以外にも、以下の構成を例示することができる。
【００３３】
［画像形成装置−Ａ］
画像形成装置−Ａは、
（α）青色を発光する第１発光素子が２次元マトリクス状に配列された第１発光パネルから成る第１画像形成装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子が２次元マトリクス状に配列された第２発光パネルから成る第２画像形成装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子が２次元マトリクス状に配列された第３発光パネルから成る第３画像形成装置、並びに、
（δ）第１画像形成装置、第２画像形成装置及び第３画像形成装置から出射された光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズムであり、以下の説明においても同様である）、
を備えており、
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御する。
【００３４】
［画像形成装置−Ｂ］
画像形成装置−Ｂは、
（α）青色を発光する第１発光素子、及び、青色を発光する第１発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御するための第１光通過制御装置［一種のライト・バルブであり、例えば、液晶表示装置やデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、ＬＣＯＳから構成され、以下の説明においても同様である］から成る第１画像形成装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子、及び、緑色を発光する第２発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御するための第２光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第２画像形成装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御するための第３光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第３画像形成装置、並びに、
（δ）第１光通過制御装置、第２光通過制御装置及び第３光通過制御装置を通過した光を１本の光路に纏めるための手段、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する。第１発光素子、第２発光素子、第３発光素子から出射された出射光を光通過制御装置へと案内するための手段（光案内部材）として、導光部材、マイクロレンズアレイ、ミラーや反射板、集光レンズを例示することができる。
【００３５】
［画像形成装置−Ｃ］
画像形成装置−Ｃは、
（α）青色を発光する第１発光素子が２次元マトリクス状に配列された第１発光パネル、及び、第１発光パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御するための青色光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第１画像形成装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子が２次元マトリクス状に配列された第２発光パネル、及び、第２発光パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御するための緑色光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第２画像形成装置、
（γ）赤色を発光する第３発光素子が２次元マトリクス状に配列された第３発光パネル、及び、第３発光パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御するための赤色光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第３画像形成装置、並びに、
（δ）青色光通過制御装置、緑色光通過制御装置及び赤色光通過制御装置を通過した光を１本の光路に纏めるための手段を備えており、
光通過制御装置（ライト・バルブ）によってこれらの第１発光パネル、第２発光パネル及び第３発光パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する。
【００３６】
［画像形成装置−Ｄ］
画像形成装置−Ｄは、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像形成装置であり、
（α）青色を発光する第１発光素子を備えた第１画像形成装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子を備えた第２画像形成装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子を備えた第３画像形成装置、並びに、
（δ）第１画像形成装置、第２画像形成装置及び第３画像形成装置から出射された光を１本の光路に纏めるための手段、更には、
（ε）１本の光路に纏めるための手段から出射された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する。
【００３７】
［画像形成装置−Ｅ］
画像形成装置−Ｅも、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像形成装置であり、
（α）青色を発光する第１発光素子が２次元マトリクス状に配列された第１発光パネルから成る第１画像形成装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子が２次元マトリクス状に配列された第２発光パネルから成る第２画像形成装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子が２次元マトリクス状に配列された第３発光パネルから成る第３画像形成装置、並びに、
（δ）第１画像形成装置、第２画像形成装置及び第３画像形成装置のそれぞれから出射された光を１本の光路に纏めるための手段、更には、
（ε）１本の光路に纏めるための手段から出射された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する。
【００３８】
［画像形成装置−Ｆ］
画像形成装置−Ｆは、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御することで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプのカラー表示の画像形成装置である。
【００３９】
［画像形成装置−Ｇ］
画像形成装置−Ｇは、２次元マトリクス状に配列された発光素子ユニットからの出射光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）を備えており、発光素子ユニットにおける第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を時分割制御し、更に、光通過制御装置によって第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像形成装置である。
【００４０】
第１の構成の画像生成装置あるいは第２の構成の画像生成装置において、コリメート光学系にて複数の平行光とされた光を導光板に入射させるが、このような、平行光であることの要請は、これらの光が導光板へ入射したときの光波面情報が、第１偏向手段と第２偏向手段を介して導光板から出射された後も保存される必要があることに基づく。尚、複数の平行光を生成させるためには、具体的には、コリメート光学系における焦点距離の所（位置）に、例えば、画像形成装置を位置させればよい。ここで、コリメート光学系は、画素の位置情報を光学装置の光学系における角度情報に変換する機能を有する。コリメート光学系として、凸レンズ、凹レンズ、自由曲面プリズム、ホログラムレンズを、単独、若しくは、組み合わせた、全体として正の光学的パワーを持つ光学系を例示することができる。
【００４１】
導光板は、導光板の軸線（Ｙ方向）と平行に延びる２つの平行面（第１面及び第２面）を有している。ここで、光が入射する導光板の面を導光板入射面、光が出射する導光板の面を導光板出射面としたとき、第１面によって導光板入射面及び導光板出射面が構成されていてもよいし、第１面によって導光板入射面が構成され、第２面によって導光板出射面が構成されていてもよい。導光板を構成する材料として、石英ガラスやＢＫ７等の光学ガラスを含むガラスや、プラスチック材料（例えば、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、非晶性のポリプロピレン系樹脂、ＡＳ樹脂を含むスチレン系樹脂）を挙げることができる。導光板の形状は、平板に限定するものではなく、湾曲した形状を有していてもよい。
【００４２】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の頭部装着型ディスプレイにおいて、装着装置は眼鏡型のフレームから成る構成とすることができ、更には、フレームは、観察者の正面に配置されるフロント部と、フロント部の両端に蝶番を介して回動自在に取り付けられた２つのテンプル部とから成り、取付け部材は、フロント部の端部に取り付けられている構成とすることができる。尚、フロント部の中央部にはノーズパッドが取り付けられている。即ち、本発明におけるフレームは、リムが無い点を除き、通常の眼鏡と略同じ構造を有する。フレームを構成する材料は、金属や合金、プラスチック、これらの組合せといった、通常の眼鏡を構成する材料と同じ材料から構成することができる。
【実施例１】
【００４３】
実施例１は、本発明の頭部装着型ディスプレイに関する。実施例１の頭部装着型ディスプレイの斜視図を図１及び図２に示し、組み立てられた取付け部材の斜視図を図３に示し、組み立てられた取付け部材を側面から眺めた図を図４に示し、取付け部材の分解図を図５に示し、図５とは異なる方向から眺めた取付け部材の分解図を図６に示す。
【００４４】
実施例１の頭部装着型ディスプレイは、
（Ａ）画像表示装置１００、
（Ｂ）画像表示装置１００を観察者の頭部に装着するための装着装置２０、及び、
（Ｃ）画像表示装置１００を装着装置２０に取り付けるための取付け部材３０、
を備えている。そして、取付け部材３０は、画像表示装置１００と装着装置２０の相対位置を、観察者の両眼球の中心を結ぶ第１の方向、及び、第１の方向に垂直であって観察者の上下方向である第２の方向に、それぞれ、独立して調整可能である。実施例１の頭部装着型ディスプレイにあっては、右眼用及び左眼用として、２つの画像表示装置１００及び取付け部材３０を備えている。尚、図１には、画像表示装置１００がカバー１１３によって覆われている状態を図示しており、図２には、カバー１１３、及び、後述する導光板１２１を保護するためのレンズシールド２２を取り去り、画像表示装置１００が剥き出しとなった状態を図示している。
【００４５】
取付け部材３０は、具体的には、
（Ｃ−１）第１の球体３３Ａ、第２の球体３３Ｂ、及び、第３の球体３３Ｃ、
（Ｃ−２）支持部材３１、
（Ｃ−３）抑え部材３５、並びに、
（Ｃ−４）支持部材３１に対して抑え部材３５を押圧（付勢）する押圧手段３７，３８，３９、
を備えている。
【００４６】
ここで、支持部材３１の抑え部材３５と対向する面には、連続した凹部を有する線分状の第１の溝部３２Ａ、連続した凹部を有し、第１の溝部３２Ａと平行な線分状の第２の溝部３２Ｂ、及び、連続した凹部を有し、第１の溝部３２Ａと平行な線分状の第３の溝部３２Ｃが設けられている。また、抑え部材３５の支持部材３１と対向する面には、連続した凹部を有し、第１の溝部３２Ａの延びる方向と直交する方向に延びる線分状の第４の溝部３６Ａ、連続した凹部を有し、第４の溝部３６Ａと平行な線分状の第５の溝部３６Ｂ、及び、連続した凹部を有し、第４の溝部３６Ａと平行な線分状の第６の溝部３６Ｃが設けられている。実施例１にあっては、第１の溝部３２Ａ、第２の溝部３２Ｂ及び第３の溝部３２Ｃの延びる方向は第２の方向と平行であり、第４の溝部３６Ａ、第５の溝部３６Ｂ及び第６の溝部３６Ｃの延びる方向は第１の方向と平行である。尚、第１の溝部３２Ａ、第２の溝部３２Ｂ及び第３の溝部３２Ｃの延びる方向は第１の方向と平行であり、第４の溝部３６Ａ、第５の溝部３６Ｂ及び第６の溝部３６Ｃの延びる方向は第２の方向と平行である構成とすることもできる。押圧手段は、押圧板３７、押しバネ３８、及び、ビス３９から構成されている。また、支持部材３１の抑え部材３５と対向する面には、ビス３９と螺合するボス３２Ｄが、３箇所に設けられている。
【００４７】
そして、押圧手段によって抑え部材３５が支持部材３１に対して押圧された状態において、第１の球体３３Ａは第１の溝部３２Ａ及び第４の溝部３６Ａと嵌合し、第２の球体３３Ｂは第２の溝部３２Ｂ及び第５の溝部３６Ｂと嵌合し、第３の球体３３Ｃは第３の溝部３２Ｃ及び第６の溝部３６Ｃと嵌合し、且つ、第１の球体３３Ａ、第２の球体３３Ｂ及び第３の球体３３Ｃは仮想三角形（実施例１にあっては、具体的には、二等辺三角形）の頂点に位置する。
【００４８】
画像表示装置１００は、図示しないビスを用いて支持部材３１に取り付けられており、装着装置２０（より具体的には、装着装置２０に設けられた固定部２５）は、図示しないビスを用いて抑え部材３５に取り付けられている。
【００４９】
更には、第１の球体３３Ａ、第２の球体３３Ｂ及び第３の球体３３Ｃを仮想三角形の頂点に位置せしめるために、支持部材３１と抑え部材３５との間に、第１の球体３３Ａ、第２の球体３３Ｂ及び第３の球体３３Ｃのそれぞれを格納する格納部（一種の貫通孔）が設けられたガイド部材３４が配置されている。ガイド部材３４によって、球体３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃの動きが拘束される。支持部材３１、溝部３２、凹部、球体３３、ガイド部材３４及び抑え部材３５の配置状態を模式的な一部端面図として、図７の（Ｂ）に示す。
【００５０】
また、第１の溝部３２Ａ及び第４の溝部３６Ａには、第１の球体３３Ａの座りをよくするための座ぐり加工が施されており、第２の溝部３２Ｂ及び第５の溝部３６Ｂには、第２の球体３３Ｂの座りをよくするための座ぐり加工が施されており、第３の溝部３２Ｃ及び第６の溝部３６Ｃには、第３の球体３３Ｃの座りをよくするための座ぐり加工が施されている。具体的には、これらの溝部は、球体３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃの約１／３が納まるような凹部が、凸部を境として連続した形状を有する。支持部材３１及び抑え部材３５の溝部３２，３６が形成された部分の模式的な一部端面図を図７の（Ａ）に示す。
【００５１】
押圧手段によって抑え部材３５が支持部材３１に対して押圧された状態において、第１の球体３３Ａは第１の溝部３２Ａ及び第４の溝部３６Ａと嵌合するが、第１の球体３３Ａの約１／３の部分が第１の溝部３２Ａの凹部に納まり、第１の球体３３Ａのこの部分と対向する約１／３の部分が第４の溝部３６Ａの凹部に納まる。また、第２の球体３３Ｂは第２の溝部３２Ｂ及び第５の溝部３６Ｂと嵌合するが、第２の球体３３Ｂの約１／３の部分が第２の溝部３２Ｂの凹部に納まり、第２の球体３３Ｂのこの部分と対向する約１／３の部分が第５の溝部３６Ｂの凹部に納まる。同様に、第３の球体３３Ｃは第３の溝部３２Ｃ及び第６の溝部３６Ｃと嵌合するが、第３の球体３３Ｃの約１／３の部分が第３の溝部３２Ｃの凹部に納まり、第３の球体３３Ｃのこの部分と対向する約１／３の部分が第６の溝部３６Ｃの凹部に納まる。
【００５２】
抑え部材３５が支持部材３１に対して押圧されていない状態においては、第１の球体３３Ａは、第１の溝部３２Ａの凹部から凸部を乗り越えて隣接する凹部へと移動が可能である。同様に、第１の球体３３Ａは、第４の溝部３６Ａの凹部から凸部を乗り越えて隣接する凹部へと移動が可能である。また、第２の球体３３Ｂは、第２の溝部３２Ｂの凹部から凸部を乗り越えて隣接する凹部へと移動が可能である。同様に、第２の球体３３Ｂは、第５の溝部３６Ｂの凹部から凸部を乗り越えて隣接する凹部へと移動が可能である。更には、第３の球体３３Ｃは、第３の溝部３２Ｃの凹部から凸部を乗り越えて隣接する凹部へと移動が可能である。同様に、第３の球体３３Ｃは、第６の溝部３６Ｃの凹部から凸部を乗り越えて隣接する凹部へと移動が可能である。
【００５３】
第１の球体３３Ａ、第２の球体３３Ｂ、第３の球体３３Ｃは、ボールベアリング用の鋼球から成る。また、支持部材３１、抑え部材３５、押圧板３７、ガイド部材３４は、それぞれ、アルミニウム、ＰＯＭ、アルミニウム、ＡＢＳから作製されている。
【００５４】
装着装置２０は眼鏡型のフレームから成る。装着装置（フレーム）２０は、観察者の正面に配置されるフロント部２１と、フロント部２１の両端に蝶番を介して回動自在に取り付けられた２つのテンプル部２３とから成り、取付け部材３０は、フロント部２１の端部（より具体的には、装着装置２０に設けられた固定部２５）に取り付けられている。フロント部２１の中央部にはノーズパッドが取り付けられている。即ち、装着装置（フレーム）２０は、リムが無い点を除き、通常の眼鏡と略同じ構造を有する。フレームは、金属や合金、プラスチック、これらの組合せといった、通常の眼鏡を構成する材料と同じ材料から作製されている。尚、参照番号２４はヘッドホン部である。
【００５５】
観察者の頭部に装着装置２０を装着したとき、左右の画像表示装置１００の間の距離（第１の方向に沿った距離）を調整し、また、観察者の瞳に対する左右の画像表示装置１００の上下方向（第２の方向）の位置を調整する。そのためには、ビス３９を緩めて、抑え部材３５が支持部材３１に対して押圧されていない状態とする。そして、抑え部材３５に対して支持部材３１を第１の方向に移動させる。その結果、第１の球体３３Ａ、第２の球体３３Ｂ及び第３の球体３３Ｃは、第４の溝部３６Ａ、第５の溝部３６Ｂ及び第６の溝部３６Ｃの凹部から凸部を乗り越えて隣接する凹部へと移動する（図７の（Ｃ）参照）。こうして、左右の画像表示装置１００の間の距離（第１の方向に沿った距離）を調整することができる。また、抑え部材３５に対して支持部材３１を第２の方向に移動させる。その結果、第１の球体３３Ａ、第２の球体３３Ｂ及び第３の球体３３Ｃは、第１の溝部３２Ａ、第２の溝部３２Ｂ及び第３の溝部３２Ｃの凹部から凸部を乗り越えて隣接する凹部へと移動する。こうして、観察者の瞳に対する左右の画像表示装置１００の上下方向（第２の方向）の位置を調整することができる。その後、ビス３９を締め、抑え部材３５が支持部材３１に対して押圧されている状態とする。これによって、抑え部材３５と支持部材３１との間に遊びが生じない。
【００５６】
このように，実施例１の頭部装着型ディスプレイにあっては、画像表示装置１００を装着装置２０に取り付けるための取付け部材３０を備えており、この取付け部材３０は、画像表示装置と装着装置２０の相対位置を、第１の方向及び第２の方向に、それぞれ、独立して調整可能である。従って、頭部装着型ディスプレイ全体の構造を簡素化することができ、顔の前面部に位置する構成部品を削減したデザインを実現することが容易である。また、頭部装着型ディスプレイ全体の小型、軽量化を図ることができる。
【００５７】
図８に、実施例１の頭部装着型ディスプレイにおける画像表示装置の概念図を示す。尚、実施例１の頭部装着型ディスプレイにおける画像表示装置は、第１の構成の画像生成装置及び第１の構成の光学装置を備えている。
【００５８】
画像表示装置１００は、
（Ａ−１）第１の構成の画像生成装置から構成された画像生成装置１１０、及び、
（Ａ−２）画像生成装置１１０から出射された光が入射され、導光され、観察者の瞳４１に向かって出射される光学装置（導光手段）１２０、
から構成されている。尚、光学装置１２０は、画像生成装置１１０に取り付けられている。
【００５９】
実施例１にあっては、図８に示すように、光学装置１２０は、第１の構成の光学装置から構成され、
（Ａ−２−１）画像生成装置１１０から入射された光が内部を全反射により伝播した後、観察者の瞳４１に向かって出射される導光板１２１、
（Ａ−２−２）導光板１２１に入射された光が導光板１２１の内部で全反射されるように、導光板１２１に入射された光を偏向させる第１偏向手段１３０、及び、
（Ａ−２−３）導光板１２１の内部を全反射により伝播した光を導光板１２１から出射させるために、導光板１２１の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第２偏向手段１４０、
を備えている。
【００６０】
第１偏向手段１３０及び第２偏向手段１４０は導光板１２１の内部に配設されている。そして、第１偏向手段１３０は、導光板１２１に入射された光を反射し、第２偏向手段１４０は、導光板１２１の内部を全反射により伝播した光を、複数回に亙り、透過、反射する。即ち、第１偏向手段１３０は反射鏡として機能し、第２偏向手段１４０は半透過鏡として機能する。より具体的には、導光板１２１の内部に設けられた第１偏向手段１３０は、アルミニウムから成り、導光板１２１に入射された光を反射させる光反射膜（一種のミラー）から構成されている。一方、導光板１２１の内部に設けられた第２偏向手段１４０は、誘電体積層膜が多数積層された多層積層構造体から構成されている。誘電体積層膜は、例えば、高誘電率材料としてのＴｉＯ2膜、及び、低誘電率材料としてのＳｉＯ2膜から構成されている。誘電体積層膜が多数積層された多層積層構造体に関しては、特表２００５−５２１０９９に開示されている。図面においては６層の誘電体積層膜を図示しているが、これに限定するものではない。誘電体積層膜と誘電体積層膜との間には、導光板１２１を構成する材料と同じ材料から成る薄片が挟まれている。尚、第１偏向手段１３０においては、導光板１２１に入射された平行光が導光板１２１の内部で全反射されるように、導光板１２１に入射された平行光が反射（又は回折）される。一方、第２偏向手段１４０においては、導光板１２１の内部を全反射により伝播した平行光が複数回に亙り反射（又は回折）され、導光板１２１から平行光の状態で出射される。
【００６１】
第１偏向手段１３０は、導光板１２１の第１偏向手段１３０を設ける部分１２４を切り出すことで、導光板１２１に第１偏向手段１３０を形成すべき斜面を設け、係る斜面に光反射膜を真空蒸着した後、導光板１２１の切り出した部分１２４を第１偏向手段１３０に接着すればよい。また、第２偏向手段１４０は、導光板１２１を構成する材料と同じ材料（例えば、ガラス）と誘電体積層膜（例えば、真空蒸着法にて成膜することができる）とが多数積層された多層積層構造体を作製し、導光板１２１の第２偏向手段１４０を設ける部分１２５を切り出して斜面を形成し、係る斜面に多層積層構造体を接着し、研磨等を行って、外形を整えればよい。こうして、導光板１２１の内部に第１偏向手段１３０及び第２偏向手段１４０が設けられた光学装置１２０を得ることができる。
【００６２】
光学ガラスやプラスチック材料から成る導光板１２１は、導光板１２１の軸線と平行に延びる２つの平行面（第１面１２２及び第２面１２３）を有している。第１面１２２と第２面１２３とは対向している。そして、光入射面に相当する第１面１２２から平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、光出射面に相当する第１面１２２から出射される。
【００６３】
また、画像生成装置１１０は、図８に示すように、第１の構成の画像生成装置から構成され、
（Ａ−１−１）２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する画像形成装置１１１、及び、
（Ａ−１−２）画像形成装置１１１の各画素から出射された光を平行光として、出射するコリメート光学系１１２、
を備えている。尚、画像生成装置１１０はカバー１１３で覆われている。
【００６４】
ここで、画像形成装置１１１は、反射型空間光変調装置１５０、及び、白色光を出射する発光ダイオードから成る光源１５３から構成されている。より具体的には、反射型空間光変調装置１５０は、ライト・バルブとしてのＬＣＯＳから成る液晶表示装置（ＬＣＤ）１５１、及び、光源１５３からの光の一部を反射して液晶表示装置１５１へと導き、且つ、液晶表示装置１５１によって反射された光の一部を通過させてコリメート光学系１１２へと導く偏光ビームスプリッター１５２から構成されている。液晶表示装置１５１は、２次元マトリクス状に配列された複数（例えば、３２０×２４０個）の画素を備えている。偏光ビームスプリッター１５２は、周知の構成、構造を有する。光源１５３から出射された無偏光の光は、偏光ビームスプリッター１５２に衝突する。偏光ビームスプリッター１５２において、Ｐ偏光成分は通過し、系外に出射される。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッター１５２において反射され、液晶表示装置１５１に入射し、液晶表示装置１５１の内部で反射され、液晶表示装置１５１から出射される。ここで、液晶表示装置１５１から出射した光の内、「白」を表示する画素から出射した光にはＰ偏光成分が多く含まれ、「黒」を表示する画素から出射した光にはＳ偏光成分が多く含まれる。従って、液晶表示装置１５１から出射され、偏光ビームスプリッター１５２に衝突する光の内、Ｐ偏光成分は、偏光ビームスプリッター１５２を通過し、コリメート光学系１１２へと導かれる。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッター１５２において反射され、光源１５３に戻される。液晶表示装置１５１は、例えば、２次元マトリクス状に配列された複数（例えば、３２０×２４０個）の画素（液晶セルの数は画素数の３倍）を備えている。コリメート光学系１１２は、例えば、凸レンズから構成され、平行光を生成させるために、コリメート光学系１１２における焦点距離の所（位置）に画像形成装置１１１（より具体的には、液晶表示装置１５１）が配置されている。また、１画素は、赤色を出射する赤色発光副画素、緑色を出射する緑色発光副画素、及び、青色を出射する青色発光副画素から構成されている。
【実施例２】
【００６５】
実施例２は、実施例１の変形である。実施例２の頭部装着型ディスプレイにおける画像表示装置２００の概念図を図９に示すように、実施例２にあっては、画像生成装置２１０は、第２の構成の画像生成装置から構成されており、具体的には、
（Ａ−１−１）光源２５１、
（Ａ−１−２）光源２５１から出射された光を平行光とするコリメート光学系２５２、
（Ａ−１−３）コリメート光学系２５２から出射された平行光を走査する走査手段２５３、及び、
（Ａ−１−４）走査手段２５３によって走査された平行光をリレーし、出射するリレー光学系２５４、
から構成されている。尚、画像生成装置２１０はカバー２１３で覆われている。
【００６６】
光源２５１は、赤色を発光する赤色発光素子２５１Ｒ、緑色を発光する緑色発光素子２５１Ｇ、青色を発光する青色発光素子２５１Ｂから構成されており、各発光素子は半導体レーザ素子から成る。光源２５１から出射された３原色の光は、クロスプリズム２５５を通過することで色合成が行われ、光路が一本化され、全体として正の光学的パワーを持つコリメート光学系２５２に入射し、平行光として出射される。そして、この平行光は、全反射ミラー２５６で反射され、マイクロミラーを二次元方向に回転自在とし、入射した平行光を２次元的に走査することができるＭＥＭＳから成る走査手段２５３によって水平走査及び垂直走査が行われ、一種の２次元画像化され、仮想の画素が生成される。そして、仮想の画素からの光は、周知のリレー光学系から構成されたリレー光学系２５４を通過し、平行光とされた光束が光学装置１２０に入射する。
【００６７】
リレー光学系２５４にて平行光とされた光束が入射され、導光され、出射される光学装置１２０は、実施例１にて説明した光学装置と同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。また、実施例２の頭部装着型ディスプレイも、上述したとおり、画像生成装置２１０が異なる点を除き、実質的に、実施例１の頭部装着型ディスプレイと同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。
【実施例３】
【００６８】
実施例３も実施例１の変形である。実施例３の頭部装着型ディスプレイにおける画像表示装置３００の概念図を図１０の（Ａ）に示す。また、反射型体積ホログラム回折格子の一部を拡大して示す模式的な断面図を図１０の（Ｂ）に示す。実施例３にあっては、画像生成装置１１０は、実施例１と同様に、第１の構成の画像生成装置から構成されている。また、光学装置（導光手段）３２０は、第１偏向手段及び第２偏向手段の構成、構造が異なる点を除き、基本的な構成、構造、即ち、
（Ａ−２−１）画像生成装置１１０から入射された光が内部を全反射により伝播した後、観察者の瞳４１に向かって出射される導光板３２１、
（Ａ−２−２）導光板３２１に入射された光が導光板３２１の内部で全反射されるように、導光板３２１に入射された光を偏向させる第１偏向手段３３０、及び、
（Ａ−２−３）導光板３２１の内部を全反射により伝播した光を導光板３２１から出射させるために、導光板３２１の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第２偏向手段３４０、
を備えている点は、実施例１の光学装置１２０と同じである。
【００６９】
実施例３にあっては、光学装置３２０は、第２の構成の光学装置から構成されている。即ち、第１偏向手段及び第２偏向手段は導光板３２１の表面（具体的には、導光板３２１の第２面３２３）に配設されている。そして、第１偏向手段は、導光板３２１に入射された光を回折し、第２偏向手段は、導光板３２１の内部を全反射により伝播した光を、複数回に亙り、回折する。ここで、第１偏向手段及び第２偏向手段は、回折格子素子、具体的には反射型回折格子素子、より具体的には反射型体積ホログラム回折格子から成る。以下の説明において、反射型体積ホログラム回折格子から成る第１偏向手段を、便宜上、『第１回折格子部材３３０』と呼び、反射型体積ホログラム回折格子から成る第２偏向手段を、便宜上、『第２回折格子部材３４０』と呼ぶ。
【００７０】
そして、実施例３あるいは後述する実施例４にあっては、第１回折格子部材３３０及び第２回折格子部材３４０を、異なるＰ種類（具体的には、Ｐ＝３であり、赤色、緑色、青色の３種類）の波長帯域（あるいは、波長）を有するＰ種類の光の回折反射に対応させるために、反射型体積ホログラム回折格子から成るＰ層の回折格子層が積層されて成る構成としている。尚、フォトポリマー材料から成る各回折格子層には、１種類の波長帯域（あるいは、波長）に対応する干渉縞が形成されており、従来の方法で作製されている。より具体的には、赤色の光を回折反射する回折格子層と、緑色の光を回折反射する回折格子層と、青色の光を回折反射する回折格子層とが積層された構造を、第１回折格子部材３３０及び第２回折格子部材３４０は有する。回折格子層（回折光学素子）に形成された干渉縞のピッチは一定であり、干渉縞は直線状であり、Ｚ軸方向に平行である。尚、第１回折格子部材３３０及び第２回折格子部材３４０の軸線方向をＹ軸方向、法線方向をＸ軸方向とする。図１０の（Ａ）及び図１１においては、第１回折格子部材３３０及び第２回折格子部材３４０を１層で示した。このような構成を採用することで、各波長帯域（あるいは、波長）を有する光が第１回折格子部材３３０及び第２回折格子部材３４０において回折反射されるときの回折効率の増加、回折受容角の増加、回折角の最適化を図ることができる。
【００７１】
図１０の（Ｂ）に反射型体積ホログラム回折格子の拡大した模式的な一部断面図を示す。反射型体積ホログラム回折格子には、傾斜角φを有する干渉縞が形成されている。ここで、傾斜角φとは、反射型体積ホログラム回折格子の表面と干渉縞の成す角度を指す。干渉縞は、反射型体積ホログラム回折格子の内部から表面に亙り、形成されている。干渉縞は、ブラッグ条件を満たしている。ここで、ブラッグ条件とは、以下の式（Ａ）を満足する条件を指す。式（Ａ）中、ｍは正の整数、λは波長、ｄは格子面のピッチ（干渉縞を含む仮想平面の法線方向の間隔）、Θは干渉縞へ入射する角度の補角を意味する。また、入射角ψにて回折格子部材に光が侵入した場合の、Θ、傾斜角φ、入射角ψの関係は、式（Ｂ）のとおりである。
【００７２】
ｍ・λ＝２・ｄ・ｓｉｎ（Θ）    （Ａ）
Θ＝９０°−（φ＋ψ）          （Ｂ）
【００７３】
第１回折格子部材３３０は、上述したとおり、導光板３２１の第２面３２３に配設（接着）されており、第１面３２２から導光板３２１に入射されたこの平行光が導光板３２１の内部で全反射されるように、導光板３２１に入射されたこの平行光を回折反射する。更には、第２回折格子部材３４０は、上述したとおり、導光板３２１の第２面３２３に配設（接着）されており、導光板３２１の内部を全反射により伝播したこの平行光を、複数回、回折反射し、導光板３２１から平行光のまま第１面３２２から出射する。
【００７４】
そして、導光板３２１にあっても、赤色、緑色及び青色の３色の平行光が内部を全反射により伝播した後、出射される。このとき、導光板３２１が薄く導光板３２１の内部を進行する光路が長いため、各画角によって第２回折格子部材３４０に至るまでの全反射回数は異なっている。より詳細に述べれば、導光板３２１に入射する平行光のうち、第２回折格子部材３４０に近づく方向の角度をもって入射する平行光の反射回数は、第２回折格子部材３４０から離れる方向の角度をもって導光板３２１に入射する平行光の反射回数よりも少ない。これは、第１回折格子部材３３０において回折反射される平行光であって、第２回折格子部材３４０に近づく方向の角度をもって導光板３２１に入射する平行光の方が、これと逆方向の角度をもって導光板３２１に入射する平行光よりも、導光板３２１の内部を伝播していく光が導光板３２１の内面と衝突するときの導光板３２１の法線と成す角度が小さくなるからである。また、第２回折格子部材３４０の内部に形成された干渉縞の形状と、第１回折格子部材３３０の内部に形成された干渉縞の形状とは、導光板３２１の軸線に垂直な仮想面に対して対称な関係にある。
【００７５】
後述する実施例４における導光板３２１も、基本的には、以上に説明した導光板３２１の構成、構造と同じ構成、構造を有する。
【００７６】
実施例３の頭部装着型ディスプレイは、上述したとおり、光学装置３２０が異なる点を除き、実質的に、実施例１の頭部装着型ディスプレイと同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。
【実施例４】
【００７７】
実施例４は、実施例３の変形である。実施例４の頭部装着型ディスプレイにおける画像表示装置の概念図を図１１に示す。実施例４の画像表示装置４００における光源２５１、コリメート光学系２５２、走査手段２５３、リレー光学系２５４等は、実施例２と同じ構成、構造を有する。また、実施例４における光学装置３２０は、実施例３における光学装置３２０と同じ構成、構造を有する。実施例４の頭部装着型ディスプレイは、以上の相違点を除き、実質的に、実施例１の頭部装着型ディスプレイと同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。
【実施例５】
【００７８】
実施例５も、実施例１の変形である。実施例５の頭部装着型ディスプレイにおける画像表示装置の概念図を図１２に示す。実施例５にあっては、光学装置は、第３の構成の光学装置から構成されている。即ち、光学装置は、画像生成装置１１０から出射された光が入射され、観察者の瞳４１に向かって出射される半透過ミラー５２０から構成されている。尚、実施例５にあっては、画像生成装置１１０から出射された光は、ガラス板やプラスチック板等の透明な部材５２１の内部を伝播して半透過ミラー５２０に入射する構造としているが、空気中を伝播して半透過ミラー５２０に入射する構造としてもよい。また、画像生成装置は、実施例２において説明した画像生成装置２１０とすることもできる。実施例５の頭部装着型ディスプレイは、以上の相違点を除き、実質的に、実施例１の頭部装着型ディスプレイと同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。
【００７９】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した頭部装着型ディスプレイ、画像表示装置、装着装置、取付け部材、支持部材、抑え部材、押圧手段の構成、構造は例示であり、適宜変更することができる。支持部材に設けられた溝部の数、抑え部材に設けられた溝部の数、球体の数は、４以上であってもよい。また、例えば、導光板に、表面レリーフ型ホログラム（米国特許第２００４００６２５０５Ａ１参照）を配置してもよい。実施例３あるいは実施例４の光学装置３２０にあっては、回折格子素子を透過型回折格子素子から構成することもできるし、あるいは又、第１偏向手段及び第２偏向手段の内のいずれか一方を反射型回折格子素子から構成し、他方を透過型回折格子素子から構成する形態とすることもできる。あるいは又、回折格子素子を、反射型ブレーズド回折格子素子とすることもできる。
【００８０】
実施例１、実施例３あるいは実施例５での使用に適した画像形成装置の変形例として、例えば、図１３に概念図を示すような、半導体発光素子から成る発光素子６０１が２次元マトリクス状に配列された発光パネルから成り、発光素子６０１のそれぞれの発光／非発光状態を制御することで、発光素子６０１の発光状態を直接的に視認させることで画像を表示する、アクティブマトリックスタイプの画像形成装置とすることもできる。この画像形成装置から出射された光は、コリメート光学系１１２を介して導光板１２１，３２１に入射される。
【００８１】
あるいは又、図１４に概念図を示すように、
（α）赤色を発光する赤色発光素子６０１Ｒが２次元マトリクス状に配列された赤色発光パネル６１１Ｒ、
（β）緑色を発光する緑色発光素子６０１Ｇが２次元マトリクス状に配列された緑色発光パネル６１１Ｇ、及び、
（γ）青色を発光する青色発光素子６０１Ｂが２次元マトリクス状に配列された青色発光パネル６１１Ｂ、並びに、
（δ）赤色発光パネル６１１Ｒ、緑色発光パネル６１１Ｇ及び青色発光パネル６１１Ｂから出射された光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム６０３）、
を備えており、
赤色発光素子６０１Ｒ、緑色発光素子６０１Ｇ及び青色発光素子６０１Ｂのそれぞれの発光／非発光状態を制御するカラー表示の画像形成装置とすることもできる。この画像形成装置から出射された光も、コリメート光学系１１２を介して導光板１２１，３２１に入射される。尚、参照番号６１２は、発光素子から出射された光を集光するためのマイクロレンズである。
【００８２】
あるいは又、発光素子６０１Ｒ，６０１Ｇ，６０１Ｂが２次元マトリクス状に配列された発光パネル６１１Ｒ，６１１Ｇ，６１１Ｂ等から成る画像形成装置の概念図を図１５に示すが、発光パネル６１１Ｒ，６１１Ｇ，６１１Ｂから出射された光は、光通過制御装置６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂによって通過／非通過が制御され、ダイクロイック・プリズム６０３に入射し、これらの光の光路は１本の光路に纏められ、コリメート光学系１１２を介して導光板１２１，３２１に入射される。
【００８３】
あるいは又、発光素子６０１Ｒ，６０１Ｇ，６０１Ｂが２次元マトリクス状に配列された発光パネル６１１Ｒ，６１１Ｇ，６１１Ｂ等から成る画像形成装置の概念図を図１６に示すが、発光パネル６１１Ｒ，６１１Ｇ，６１１Ｂから出射された光は、ダイクロイック・プリズム６０３に入射し、これらの光の光路は１本の光路に纏められ、ダイクロイック・プリズム６０３から出射したこれらの光は光通過制御装置６０４によって通過／非通過が制御され、コリメート光学系１１２を介して導光板１２１，３２１に入射される。
【００８４】
あるいは又、図１７に示すように、赤色を発光する発光素子６０１Ｒ、及び、赤色を発光する発光素子６０１Ｒから出射された出射光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである光通過制御装置（例えば、液晶表示装置６０４Ｒ）、緑色を発光する発光素子６０１Ｇ、及び、緑色を発光する発光素子６０１Ｇから出射された出射光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである光通過制御装置（例えば、液晶表示装置６０４Ｇ）、青色を発光する発光素子６０１Ｂ、及び、青色を発光する発光素子６０１Ｂから出射された出射光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである光通過制御装置（例えば、液晶表示装置６０４Ｂ）、並びに、これらのＧａＮ系半導体から成る発光素子６０１Ｒ，６０１Ｇ，６０１Ｂから出射された光を案内する光案内部材６０２、及び、１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム６０３）を備えた画像形成装置とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】図１は、実施例１の頭部装着型ディスプレイの斜視図である。
【図２】図２は、実施例１の頭部装着型ディスプレイ（但し、一部の構成要素を除去している）の斜視図である。
【図３】図３は、実施例１の頭部装着型ディスプレイにおける組立後の取付け部材の斜視図である。
【図４】図４は、実施例１の頭部装着型ディスプレイにおける組立後の取付け部材を側面から眺めた図である。
【図５】図５は、実施例１の頭部装着型ディスプレイにおける取付け部材の分解図である。
【図６】図６は、実施例１の頭部装着型ディスプレイにおける取付け部材の図５とは異なる方向から眺めた分解図である。
【図７】図７の（Ａ）は、取付け部材を構成する支持部材及び抑え部材の溝部が形成された部分の模式的な一部端面図であり、図７の（Ｂ）及び（Ｃ）は、支持部材、溝部、凹部、球体、ガイド部材及び抑え部材の配置状態を示す模式的な一部端面図である。
【図８】図８は、実施例１の頭部装着型ディスプレイにおける画像表示装置の概念図である。
【図９】図９は、実施例２の頭部装着型ディスプレイにおける画像表示装置の概念図である。
【図１０】図１０の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例３の頭部装着型ディスプレイにおける画像表示装置の概念図、及び、反射型体積ホログラム回折格子の一部を拡大して示す模式的な断面図である。
【図１１】図１１は、実施例４の頭部装着型ディスプレイにおける画像表示装置の概念図である。
【図１２】図１２は、実施例５の頭部装着型ディスプレイにおける画像表示装置の概念図である。
【図１３】図１３は、実施例１、実施例３あるいは実施例５での使用に適した画像形成装置の変形例の概念図である。
【図１４】図１４は、実施例１、実施例３あるいは実施例５での使用に適した画像形成装置の別の変形例を示す概念図である。
【図１５】図１５は、実施例１、実施例３あるいは実施例５での使用に適した画像形成装置の更に別の変形例を示す概念図である。
【図１６】図１６は、実施例１、実施例３あるいは実施例５での使用に適した画像形成装置の更に別の変形例を示す概念図である。
【図１７】図１７は、実施例１、実施例３あるいは実施例５での使用に適した画像形成装置の更に別の変形例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００８６】
２０・・・装着装置（フレーム）、２１・・・フロント部、２２・・・レンズシールド、２３・・・テンプル部、２４・・・ヘッドホン部、２５・・・固定部、３０・・・取付け部材、３１・・・支持部材、３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３６，３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ・・・溝部、３２Ｄ・・・ボス、３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ・・・球体、３４・・・ガイド部材、３５・・・抑え部材、３７・・・押圧板、３８・・・押しバネ、３９・・・ビス、４１・・・瞳、１００，２００，３００，４００・・・画像表示装置、１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，２１０・・・画像生成装置、１１１・・・画像形成装置、１１２・・・コリメート光学系、１１３，２１３・・・カバー、１２０，３２０・・・光学装置、１２１，３２１・・・導光板、１２２，３２２・・・導光板の第１面、１２３，３２３・・・導光板の第２面、１２４，１２５・・・導光板の一部分、１３０・・・第１偏向手段、１４０・・・第２偏向手段、３３０・・・第１偏向手段（第１回折格子部材）、３４０・・・第２偏向手段（第２回折格子部材）、１５０・・・反射型空間光変調装置、１５１・・・液晶表示装置（ＬＣＤ）、１５２・・・偏光ビームスプリッター、１５３・・・光源、２５１・・・光源、２５２・・・コリメート光学系、２５３・・・走査手段、２５４・・・リレー光学系、２５５・・・クロスプリズム、２５６・・・全反射ミラー、５２０・・・半透過ミラー、５２１・・・透明な部材、６０１，６０１Ｒ，６０１Ｇ，６０１Ｂ・・・発光素子、６０２・・・光案内部材、６０３・・・ダイクロイック・プリズム、６０４，６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂ・・・光通過制御装置、６１１Ｒ，６１１Ｇ，６１１Ｂ・・・発光パネル、６１２・・・マイクロレンズ
【図７】
2010102077.tif 000003
【図８】
2010102077.tif 000004
【図９】
2010102077.tif 000005
【図１０】
2010102077.tif 000006
【図１１】
2010102077.tif 000007
【図１２】
2010102077.tif 000008
【図１３】
2010102077.tif 000009
【図１４】
2010102077.tif 000010
【図１５】
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【図１６】
2010102077.tif 000012
【図１７】
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【図１】
2010102077.tif 000014
【図２】
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【図３】
2010102077.tif 000016
【図４】
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【図５】
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【図６】
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