(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）画像生成装置、
（Ｂ）画像生成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される第１導光手段、及び、
（Ｃ）第１導光手段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第２導光手段、
を備えた画像表示装置であって、
第１導光手段は、
（Ｂ−１）入射された光の一部が内部を全反射により伝播した後、出射される第１導光板、及び、
（Ｂ−２）第１導光板に配設された反射型体積ホログラム回折格子、
を備えており、
第２導光手段は、
（Ｃ−１）入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される第２導光板、
（Ｃ−２）第２導光板に入射された光が第２導光板の内部で全反射されるように、第２導光板に入射された光を偏向させる、第２導光板に配設された第１偏向手段、及び、
（Ｃ−３）第２導光板の内部を全反射により伝播した光を第２導光板から出射させるために、第２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導光板に配設された第２偏向手段、
を備えている画像表示装置。
【請求項２】
画像生成装置は、
（Ａ−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−２）画像形成装置の各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、
を備えており、
第１導光手段には、コリメート光学系にて平行光とされた光束が入射される請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
画像生成装置は、
（Ａ−１）光源、
（Ａ−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−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−４）走査手段によって走査された平行光をリレーするリレー光学系、
を備えており、
第１導光手段には、リレー光学系にて平行光とされた光束が入射される請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
第２導光板の内部全反射による光伝播方向をＹ方向、第２導光板の厚さ方向をＸ方向としたとき、第１導光板の内部全反射による光伝播方向はＺ方向であり、第１導光板の厚さ方向はＸ方向であり、
第１導光板から出射する光のＺ方向に沿ったビーム径は、第１導光板に入射する光のＺ方向に沿ったビーム径よりも大きい請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
反射型体積ホログラム回折格子は、第２導光板と対向する第１導光板の面上に配設されており、
第１導光板に入射した光の一部は、反射型体積ホログラム回折格子によって回折され、第１導光板の内部で１回、全反射し、反射型体積ホログラム回折格子の表面で１回、全反射し、反射型体積ホログラム回折格子によって回折されて第１導光板から出射され、
第１導光板に入射した光の残りは、第１導光板及び反射型体積ホログラム回折格子を通過して出射される請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項６】
第１導光手段は、光入射側から、第１導光板、反射型体積ホログラム回折格子、透明な平行平板が積層された構造を有する請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項７】
第１偏向手段は、回折格子素子から成る請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項８】
第１偏向手段は、反射型体積ホログラム回折格子から成り、
第２導光板の内部全反射による光伝播方向をＹ方向、第２導光板の厚さ方向をＸ方向としたとき、第１偏向手段を構成する反射型体積ホログラム回折格子における回折方向はＹ方向であり、第１導光手段を構成する反射型体積ホログラム回折格子における回折方向はＺ方向である請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
第１導光板と第２導光板との間には、第１導光板から出射された偏光成分の位相差を変化させる位相差板が配置されている請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
位相差板を通過した光の偏光成分はＺ方向と平行である請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
第１偏向手段は、第２導光板に入射された光を回折し、
第２偏向手段は、第２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１に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
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１１に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
回折格子素子は反射型回折格子素子から成る請求項１２に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
回折格子素子は透過型回折格子素子から成る請求項１２に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
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１２に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
第１偏向手段は、第２導光板に入射された光を反射し、
第２偏向手段は、第２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１に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
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１６に記載の画像表示装置。
【請求項１８】
光束が入射され、導光され、出射される第１導光手段、及び、
第１導光手段から出射された光束が入射され、導光され、出射される第２導光手段、
を備えた光学装置であって、
第１導光手段は、
（ａ−１）入射された光の一部が内部を全反射により伝播した後、出射される第１導光板、及び、
（ａ−２）第１導光板に配設された反射型体積ホログラム回折格子、
を備えており、
第２導光手段は、
（ｂ−１）入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される第２導光板、
（ｂ−２）第２導光板に入射された光が第２導光板の内部で全反射されるように、第２導光板に入射された光を偏向させる、第２導光板に配設された第１偏向手段、及び、
（ｂ−３）第２導光板の内部を全反射により伝播した光を第２導光板から出射させるために、第２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導光板に配設された第２偏向手段、
を備えている光学装置。
【請求項１９】
（Ａ）画像生成装置、及び、
（Ｂ）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導光手段、
を備えた画像表示装置であって、
導光手段は、
（Ｂ−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、
（Ｂ−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、導光板に配設された第１偏向手段、及び、
（Ｂ−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、導光板に配設された第２偏向手段、
を備えており、
導光板への光の入射方向をＸ方向、導光板内における光の伝播方向をＹ方向としたとき、画像生成装置から出射された光をＺ方向に沿って伸長し、導光手段へと入射させるビーム伸長手段を更に備えている画像表示装置。
【請求項２０】
ビーム伸長手段は、第１の反射鏡及び第２の反射鏡から成り、
第１の反射鏡は、導光手段を挟んで、画像生成装置とは反対側に位置し、
第２の反射鏡は、導光手段を基準として、画像生成装置側に位置する請求項１９に記載の画像表示装置。
【請求項２１】
画像生成装置から出射された光の一部は、導光板及び第１偏向手段を通過し、第１の反射鏡で反射され、導光板及び第１偏向手段を通過し、第２の反射鏡で反射され、その一部は、導光板及び第１偏向手段を通過することを、所定の回数繰り返す請求項２０に記載の画像表示装置。
【請求項２２】
ビーム伸長手段を構成する第１の反射鏡及び第２の反射鏡の光反射面は、複数の凹凸部を有しており、
凹凸部はＸ軸とＺ軸とがなす平面と平行な平面内を延び、第１の反射鏡及び第２の反射鏡の法線とＹ軸とがなす平面で凹凸部を切断したと想定したときの凹凸部の形状は、Ｙ方向に沿って、直角三角形における直角の隣辺が組み合わされた形状を有する請求項２１に記載の画像表示装置。
【請求項２３】
ビーム伸長手段は、半透過鏡及び反射鏡から成り、
半透過鏡及び反射鏡は、導光手段を基準として、画像生成装置側に位置する請求項１９に記載の画像表示装置。
【請求項２４】
画像生成装置から出射された光の一部は、半透過鏡を通過して導光板に入射し、残りは、半透過鏡で反射されて反射鏡に入射し、反射鏡で反射された光の一部は、半透過鏡を通過して導光板に入射し、残りは、半透過鏡で反射されて反射鏡に入射することを、所定の回数繰り返す請求項２３に記載の画像表示装置。
【請求項２５】
光束が入射され、導光され、出射される導光手段を備えた光学装置であって、
導光手段は、
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、
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、導光板に配設された第１偏向手段、及び、
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、導光板に配設された第２偏向手段、
を備えており、
導光板への光束の入射方向をＸ方向、導光板内における光の伝播方向をＹ方向としたとき、光束をＺ方向に沿って伸長し、導光手段へと入射させるビーム伸長手段を更に備えている光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置、及び、係る光学装置を組み込んだ画像表示装置に関する。
【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、特表２００５−５２１０９９や特開２００６−１６２７６７から周知である。
【０００３】
概念図を図２８に示すように、この画像表示装置９００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９１１、画像形成装置９１１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９１２、及び、コリメート光学系９１２にて平行光とされた光が入射され、導光され、出射される導光手段９３０を備えている。導光手段９３０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９３１、導光板９３１に入射された光が導光板９３１の内部で全反射されるように、導光板９３１に入射された光を反射させる第１偏向手段９４０（例えば、１層の光反射膜から成る）、及び、導光板９３１の内部を全反射により伝播した光を導光板９３１から出射させる第２偏向手段９５０（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。そして、このような画像表示装置９００によって、例えば、ＨＭＤ（Head Mounted Display）を構成すれば、装置の軽量化、小型化を図ることができる。
【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２００７−０９４１７５や特開２００７−０１２５３０から周知である。
【０００５】
概念図を図２９及び図３０に示すように、この画像表示装置１０００は、基本的には、画像を表示する画像形成装置１０１１と、コリメート光学系１０１２と、画像形成装置１０１１に表示された光が入射され、観察者の瞳４１へと導く虚像光学系（導光手段１０３０）とを備えている。ここで、導光手段１０３０は、導光板１０３１と、導光板１０３１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１０４０及び第２回折格子部材１０５０を備えている。そして、コリメート光学系１０１２には画像形成装置１０１１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１０１２によって平行光が生成され、導光板１０３１に入射される。導光板１０３１の第１面１０３２から、平行光が入射され、出射される。一方、導光板１０３１の第１面１０３２と平行である導光板１０３１の第２面１０３３に、第１回折格子部材１０４０及び第２回折格子部材１０５０が取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００５−５２１０９９
【特許文献２】特開２００６−１６２７６７
【特許文献３】特開２００７−０９４１７５
【特許文献４】特開２００７−０１２５３０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
画像形成装置１０１１から出射された画像表示光は、図２９に示すＸＹ平面においては、コリメート光学系１０１２にて画角（即ち、画像形成装置１０１１の各画素から出射される光の出射角）が互いに異なる平行光束群とされる。この平行光束群は、これとは直交するＸＺ平面においては画角が互いに異なる光束群とされて、導光板１０３１に入射する。尚、図２９において、ＸＹ平面における代表的な平行光束を、平行光束ｒ1（実線で表す），ｒ2（一点鎖線で表す），ｒ3（点線で表す）にて示し、図３０において、ＸＺ平面における代表的な平行光束を、平行光束Ｒ1（実線で表す），Ｒ2（一点鎖線で表す），Ｒ3（点線で表す）にて示す。
【０００８】
図示した画像表示装置１０００では、左右（水平）方向をＹ方向、上下（縦）方向をＺ方向としている。即ち、観察者の瞳４１に対して横方向から、映像や各種情報等を表示する画像表示光が導光されて、瞳４１に入射される。尚、頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）に適用する場合、画像形成装置等を瞳４１に対して上方に配置せず、このように横方向に配置することで、良好なる外界の観察が可能となる。
【０００９】
一方、このような構成にあっては、導光板１０３１の内部を導光される光の伝播距離が比較的長くなるため、以下に述べる問題が生じる。
【００１０】
ここで、上述した構成において、導光板１０３１の第１面１０３２から入射された画像表示光は、第１面１０３２に対向する位置に第２面１０３３に配置さ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１０４０に入射する。尚、この反射型体積ホログラム回折格子は、位置に拘わらず、均等なホログラム表面の干渉縞ピッチを有する構成とする。
【００１１】
第１回折格子部材１０４０により回折反射された光は、導光板１０３１内部において、ＸＹ平面のＸ方向成分に関しては、各光束ｒ1，ｒ2，ｒ3は、平行光束のまま、第１面１０３２と第２面１０３３との間で全反射を繰り返しながら導光され、導光板１０３１の他端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２回折格子部材１０５０に向けてＹ方向に進行する。ここで、導光板１０３１が薄く、また上述したように、導光板１０３１を進行する光路が比較的長いため、図２９に示すように、水平画角によって、第２回折格子部材１０５０に至るまでの全反射回数が異なる。そのため、導光板１０３１に入射する平行光ｒ1，ｒ2，ｒ3の内、第２回折格子部材１０５０の方に傾きながら入射する（即ち、水平画角が正である）平行光ｒ3の反射回数は、それと逆方向の角度で導光板１０３１に入射する（即ち、水平画角が負である）平行光ｒ1の反射回数よりも少なくなっている。即ち、第１回折格子部材１０４０のホログラム表面の干渉縞ピッチが等間隔のため、第１回折格子部材１０４０において回折反射される出射角は、水平画角が正である平行光ｒ3の方が、水平画角が負である平行光ｒ1よりも大きくなる。そして、第２回折格子部材１０５０に入射した各画角の平行光は、回折反射により全反射条件から外れ、導光板１０３１から出射し、観察者の瞳４１に入射する。
【００１２】
このように、平行光束の進行方向においては、水平画角によって導光板１０３１内を反射する回数が異なる。即ち、光路長が異なる。しかしながら、伝播する光束は全て平行光束であるため、いわば、折り畳まれるように光束群が進行する。これらの光束群のうち、特開２００７−１２５３０の図１４に示された構成において、逆光線追跡を行うと明らかなように、第１回折格子部材１０４０の縁部と第２面１０３３とに跨る位置で折り返して反射する光束が存在する。逆光線追跡を行うと、この光束の一部（即ち、第２面１０３３で反射される部分）は、反射を繰り返して第１回折格子部材１０４０の異なる位置で回折され、コリメート光学系１０１２に到達する。一方、残りの光束は、第１回折格子部材１０４０の端部で回折され、そのままコリメート光学系１０１２に到達する。つまり、この光束は、同一の画素から出射される同一画角の平行光束であるが、第１回折格子部材１０４０の異なる部分で回折反射して導光板１０３１内で合波されて伝播する光束が存在することになる。
【００１３】
以上から、このような光学系における必要な光束のＹ方向についての幅、即ち、Ｙ方向の開口絞り幅は、光束の折り畳まれる端点で決定される。導光板１０３１にあっては、コリメート光学系１０１２を出射して導光板１０３１に入射した平行光束群を回折反射する第１回折格子部材１０４０の位置がＹ方向の開口絞り位置となる。
【００１４】
一方、ＸＺ平面において水平画角の異なる入射光Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3は導光板１０３１内においてＸ方向成分は反射を繰り返すが、Ｚ方向成分は反射されないで出射部に到達する。即ち、コリメート光学系１０１２から出射された光は、ＸＺ平面においては収束されて第１面１０３２から入射され、導光板１０３１内をＹ方向に進行する。そして、これらの光束は、Ｚ方向に拡がるように導光板１０３１の第１面１０３２及び第２面１０３３にて反射されながら進行し、第２回折格子部材１０５０に到達し、第２回折格子部材１０５０より反射回折されて出射され、観察者の瞳４１に入射する。このように、この画像表示装置１０００にあっては、必要な光束のＺ方向についての幅、即ち、Ｚ方向の開口絞り幅は、観察瞳４１の位置で決定される。
【００１５】
Ｚ方向の開口絞り位置は観察瞳４１の位置であるため、コリメート光学系１０１２からＺ方向の開口絞り位置までの距離は、導光板１０３１内を内部全反射を繰り返して伝播した距離と、導光板１０３１から観察者の瞳４１までの距離の和となるため、かなり大きな距離となる。一方、Ｙ方向の開口絞り位置は導光板１０３１に配置された第１回折格子部材１０４０の位置であるため、Ｚ方向の開口絞り位置と比べると小さくすることができる。このように開口絞り位置がＺ方向で大きいため、コリメート光学系１０１２のＺ方向の径はＹ方向の径に比べると大きく設定する必要がある。
【００１６】
また、画像形成装置９１１，１０１１におけるＺ方向の開口絞りの径を大きく設定すると、画像形成装置９１１，１０１１から出射される画像において、周辺画角の光線角度が大きくなる結果、画像形成装置９１１，１０１１にて使用される液晶表示装置等における表示コントラストが低下し、画質が劣化する原因となる。
【００１７】
従って、本発明の目的は、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画像表示装置であって、画像形成装置に備えられたレンズの径を大きくする必要が無い画像表示装置、及び、係る画像表示装置に組み込むのに適した光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る画像表示装置は、
（Ａ）画像生成装置、
（Ｂ）画像生成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される第１導光手段、及び、
（Ｃ）第１導光手段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第２導光手段、
を備えた画像表示装置であって、
第１導光手段は、
（Ｂ−１）入射された光の一部が内部を全反射により伝播した後、出射される第１導光板、及び、
（Ｂ−２）第１導光板に配設された反射型体積ホログラム回折格子、
を備えており、
第２導光手段は、
（Ｃ−１）入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される第２導光板、
（Ｃ−２）第２導光板に入射された光が第２導光板の内部で全反射されるように、第２導光板に入射された光を偏向させる、第２導光板に配設された第１偏向手段、及び、
（Ｃ−３）第２導光板の内部を全反射により伝播した光を第２導光板から出射させるために、第２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導光板に配設された第２偏向手段、
を備えている。尚、「全反射」という用語は、内部全反射、あるいは、第１導光板内部、第２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。
【００１９】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る画像表示装置は、
（Ａ）画像生成装置、及び、
（Ｂ）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導光手段、
を備えた画像表示装置であって、
導光手段は、
（Ｂ−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、
（Ｂ−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、導光板に配設された第１偏向手段、及び、
（Ｂ−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、導光板に配設された第２偏向手段、
を備えており、
導光板への光の入射方向をＸ方向、導光板内における光の伝播方向をＹ方向としたとき、画像生成装置から出射された光をＺ方向に沿って伸長し、導光手段へと入射させるビーム伸長手段を更に備えている。
【００２０】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る光学装置は、
光束が入射され、導光され、出射される第１導光手段、及び、
第１導光手段から出射された光束が入射され、導光され、出射される第２導光手段、
を備えた光学装置であって、
第１導光手段は、
（ａ−１）入射された光の一部が内部を全反射により伝播した後、出射される第１導光板、及び、
（ａ−２）第１導光板に配設された反射型体積ホログラム回折格子、
を備えており、
第２導光手段は、
（ｂ−１）入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される第２導光板、
（ｂ−２）第２導光板に入射された光が第２導光板の内部で全反射されるように、第２導光板に入射された光を偏向させる、第２導光板に配設された第１偏向手段、及び、
（ｂ−３）第２導光板の内部を全反射により伝播した光を第２導光板から出射させるために、第２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導光板に配設された第２偏向手段、
を備えている。
【００２１】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る光学装置は、光束が入射され、導光され、出射される導光手段を備えた光学装置であって、
導光手段は、
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、
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、導光板に配設された第１偏向手段、及び、
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、導光板に配設された第２偏向手段、
を備えており、
導光板への光束の入射方向をＸ方向、導光板内における光の伝播方向をＹ方向としたとき、光束をＺ方向に沿って伸長し、導光手段へと入射させるビーム伸長手段を更に備えている。
【００２２】
尚、本発明の第１の態様に係る画像表示装置及び光学装置における「第２導光手段」と、本発明の第２の態様に係る画像表示装置及び光学装置における「導光手段」とは、実質的に同じものであり、以下の説明においては、本発明の第２の態様に係る画像表示装置及び光学装置における「導光手段」を、便宜上、『第２導光手段』と呼ぶ。同様に、本発明の第１の態様に係る画像表示装置及び光学装置における「第２導光板」と、本発明の第２の態様に係る画像表示装置及び光学装置における「導光板」とは、実質的に同じものであり、以下の説明においては、本発明の第２の態様に係る画像表示装置及び光学装置における「導光板」を、便宜上、『第２導光板』と呼ぶ。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の第１の態様に係る画像表示装置あるいは光学装置にあっては、画像生成装置と第２導光手段との間に第１導光手段が配置されており、第１導光手段は、第１導光板及び反射型体積ホログラム回折格子から構成されている。従って、第１導光手段は、一種のビームエキスパンダー（一種のビーム伸長手段）として機能し、画像生成装置から出射され、第１導光手段に入射した光束の形状は、反射型体積ホログラム回折格子によって第１導光板の内部全反射による光伝播方向に沿って拡大され、第２導光手段に入射する。また、本発明の第２の態様に係る画像表示装置あるいは光学装置にあっては、光（光束）をＺ方向に沿って伸長し、導光手段へと入射させるビーム伸長手段を備えている。それ故、画像生成装置におけるＺ方向の開口絞りの径を大きく設定する必要が無くなり、画像生成装置に備えるべきレンズの径を大きくする必要が無く、画像表示装置の小型化、軽量化を図ることができるし、表示コントラストが低下し、画質が劣化することも無い。また、第１導光手段は反射型体積ホログラム回折格子から構成されているが、反射型体積ホログラム回折格子に形成された干渉縞は、反射型体積ホログラム回折格子全体に亙り均一な角度、屈折率変調であるが故に、困難なアライメントも必要なく、ばらつきが生じ難い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、実施例１の画像表示装置の概念図である。
【図２】図２は、実施例２の画像表示装置の概念図である。
【図３】図３の（Ａ）は、実施例３の画像表示装置の概念図であり、図３の（Ｂ）は、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４】図４は、実施例４の画像表示装置の概念図である。
【図５】図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、画像生成装置と第１導光手段と第２導光手段の配置状態を模式的に示す図、及び、第１導光手段を切断したときの概念図である。
【図６】図６は、実施例５の頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図である。
【図７】図７は、実施例５の頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図である。
【図８】図８は、実施例５の頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図である。
【図９】図９は、実施例５の頭部装着型ディスプレイを観察者の頭部に装着した状態を上方から眺めた図（但し、画像表示装置のみを示し、フレームの図示は省略）である。
【図１０】図１０は、実施例６の頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図である。
【図１１】図１１は、実施例６の頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図である。
【図１２】図１２は、実施例６の頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図である。
【図１３】図１３の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例７及び実施例８における画像生成装置とビーム伸長手段と導光手段の配置状態を模式的に示す図である。
【図１４】図１４は、実施例７の画像表示装置の概念図である。
【図１５】図１５は、実施例７の画像表示装置の変形例の概念図である。
【図１６】図１６は、実施例８の画像表示装置の概念図である。
【図１７】図１７は、実施例８の画像表示装置の変形例の概念図である。
【図１８】図１８は、実施例８の画像表示装置の別の変形例の概念図である。
【図１９】図１９は、実施例８の画像表示装置の更に別の変形例の概念図である。
【図２０】図２０の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例９における画像生成装置とビーム伸長手段と導光手段の配置状態をＹ方向から眺めた模式図、及び、Ｚ方向から眺めた模式図である。
【図２１】図２１の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例９におけるビーム伸長手段の模式的な一部断面図であり、図２１の（Ｃ）は、実施例９におけるビーム伸長手段において光が反射される状態を模式的に示す図である。
【図２２】図２２の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例７における画像生成装置とビーム伸長手段と導光手段の配置状態をＹ方向から眺めた模式図、及び、Ｚ方向から眺めた模式図である。
【図２３】図２３は、実施例１あるいは実施例３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２４】図２４は、実施例１あるいは実施例３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２５】図２５は、実施例１あるいは実施例３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２６】図２６は、実施例１あるいは実施例３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２７】図２７は、実施例１あるいは実施例３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２８】図２８は、従来の画像表示装置の概念図である。
【図２９】図２９は、図２８に示したとは別の形式の従来の画像表示装置の概念図である。
【図３０】図３０は、図２９に示したとは別の方向から図２８に示した形式の従来の画像表示装置を眺めた概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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、本発明は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本発明の画像表示装置及び光学装置、頭部装着型ディスプレイ、全般に関する説明
２．実施例１（本発明の第１の態様に係る画像表示装置及び光学装置）
３．実施例２（実施例１の変形）
４．実施例３（実施例１の別の変形）
５．実施例４（実施例３の変形）
６．実施例５（頭部装着型ディスプレイ）
７．実施例６（頭部装着型ディスプレイの変形）
８．実施例７（本発明の第２の態様に係る画像表示装置及び光学装置）
９．実施例８（実施例７の変形）
１０．実施例９（実施例７の変形）、その他
【００２６】
［本発明の画像表示装置及び光学装置、全般に関する説明］
本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る画像表示装置において、画像生成装置は、
（Ａ−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−２）画像形成装置の各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、
を備えており、
第１導光手段あるいはビーム伸長手段には、コリメート光学系にて平行光とされた光束が入射される構成とすることができる。尚、便宜上、このような画像生成装置を、『第１の形態の画像生成装置』と呼ぶ。
【００２７】
あるいは又、本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る画像表示装置において、画像生成装置は、
（Ａ−１）光源、
（Ａ−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−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−４）走査手段によって走査された平行光をリレーするリレー光学系、
を備えており、
第１導光手段あるいはビーム伸長手段には、リレー光学系にて平行光とされた光束が入射される構成とすることができる。尚、便宜上、このような画像生成装置を、『第２の形態の画像生成装置』と呼ぶ。
【００２８】
第１の形態の画像生成装置及び第２の形態の画像生成装置を含む本発明の第１の態様に係る画像表示装置（以下、これらを総称して、『本発明の第１の態様に係る画像表示装置等』と呼ぶ場合がある）において、第２導光板の内部全反射による光伝播方向をＹ方向、第２導光板の厚さ方向をＸ方向としたとき、第１導光板の内部全反射による光伝播方向はＺ方向であり、第１導光板の厚さ方向はＸ方向であり；第１導光板から出射する光のＺ方向に沿ったビーム径は、第１導光板に入射する光のＺ方向に沿ったビーム径よりも大きい形態とすることができる。尚、第１導光板と第２導光板との間にミラー等の光学的反射要素が配置され、第１導光板から出射された光が方向を種々変えられて第２導光板に入射する場合には、ミラー等の光学的反射要素を取り除いたと仮定したときの光の挙動に基づき、第２導光板におけるＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に対する第１導光板におけるＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の関係を決定すればよい。以下の説明においても同様である。また、第１の形態の画像生成装置及び第２の形態の画像生成装置を含む本発明の第２の態様に係る画像表示装置（以下、これらを総称して、『本発明の第２の態様に係る画像表示装置等』と呼ぶ場合がある）においても、ビーム伸長手段の全体から出射される光のＺ方向に沿ったビーム径は、ビーム伸長手段に入射する光のＺ方向に沿ったビーム径よりも大きい。
【００２９】
そして、上記の好ましい形態を含む本発明の第１の態様に係る画像表示装置等において、反射型体積ホログラム回折格子は、第２導光板と対向する第１導光板の面上に配設されており；第１導光板に入射した光の一部は、反射型体積ホログラム回折格子によって回折され、第１導光板の内部で１回、全反射し、反射型体積ホログラム回折格子の表面で１回、全反射し、反射型体積ホログラム回折格子によって回折されて第１導光板から出射され；第１導光板に入射した光の残りは、第１導光板及び反射型体積ホログラム回折格子を通過して出射される構成とすることができる。尚、このような第１導光手段における光の挙動を、便宜上、『２回の全反射による第１導光手段からの光の出射』と呼ぶ。このように、第１導光板に入射した光の一部はが反射型体積ホログラム回折格子によって回折され、且つ、第１導光板の内部で１回、全反射し、反射型体積ホログラム回折格子の表面で１回、全反射した光が、反射型体積ホログラム回折格子によって回折されて第１導光板から出射されるようなブラッグ条件が得られるように、反射型体積ホログラム回折格子に形成された干渉縞の最適化を図ればよい。
【００３０】
但し、このような構成に限定するものではなく、即ち、２回の全反射による第１導光手段からの光の出射によって第１導光板に入射した光の一部の全てが第１導光手段から出射される構成に限定されるものではなく、第１導光板の内部で全反射し、反射型体積ホログラム回折格子の表面で全反射し、第１導光板の内部で再び全反射し、反射型体積ホログラム回折格子の表面で再び全反射し、反射型体積ホログラム回折格子によって回折されて第１導光板から出射される構成、即ち、『２回の全反射による第１導光手段からの光の出射』によって第１導光板に入射した光の一部の更に一部が出射され、残りが『４回の全反射による第１導光手段からの光の出射』によって出射される構成を採用してもよいし、更には、もっと複数回の全反射に基づく第１導光手段からの光の出射が生じる構成を採用してもよい。
【００３１】
ここで、『２回の全反射による第１導光手段からの光の出射』によって第１導光板に入射した光の一部の全てが出射される場合、第１導光板における光の一部の光量と光の残りの光量とは等しいことが、第１導光手段の全体から出射される光の強度分布の均一性を得るといった観点から望ましい。そのためには、第１導光手段を構成する反射型体積ホログラム回折格子の反射効率をη、反射型体積ホログラム回折格子の光透過率をＴとするとき、
Ｔ（１−η）＝（Ｔ・η）2
を満足することが望ましい。即ち、Ｔ＝１である場合、
η＝０．６２
を満足することが望ましい。これを達成するためには、反射型体積ホログラム回折格子を構成する材料の選択、反射型体積ホログラム回折格子の厚さの最適化、反射型体積ホログラム回折格子における屈折率変調度Δｎの最適化を図ればよい。
【００３２】
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第１の態様に係る画像表示装置等において、第１導光手段は、光入射側から、第１導光板、反射型体積ホログラム回折格子、透明な平行平板が積層された構造を有することが、即ち、反射型体積ホログラム回折格子が第１導光板及び透明な平行平板によって挟まれていることが、反射型体積ホログラム回折格子の保護、光の散乱防止、コントラストの低下や解像度の劣化の防止といった観点から望ましい。
【００３３】
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第１の態様に係る画像表示装置等において、第１偏向手段は回折格子素子から成る構成とすることができる。そして、この場合、第１偏向手段は、反射型体積ホログラム回折格子から成り、第２導光板の内部全反射による光伝播方向をＹ方向、第２導光板の厚さ方向をＸ方向としたとき、第１偏向手段を構成する反射型体積ホログラム回折格子における干渉縞の並ぶ方向、即ち、回折方向はＹ方向であり、第１導光手段を構成する反射型体積ホログラム回折格子における干渉縞の並ぶ方向、即ち、回折方向はＺ方向である構成とすることができる。あるいは又、この場合、若しくは、このような構成の場合、第１導光板と第２導光板との間には、第１導光板から出射された偏光成分の位相差を変化させる位相差板が配置されている構成とすることができ、更には、位相差板を通過した光の偏光成分はＺ方向と平行である構成（即ち、第１偏向手段に入射する光の偏光成分がＺ方向と平行になるように位相差板を配置する構成）とすることができる。また、コリメート光学系あるいはリレー光学系と第１導光板との間には、コリメート光学系あるいはリレー光学系から出射された偏光成分の位相差を変化させる第２の位相差板が配置されている構成とすることができ、更には、第２の位相差板を通過した光の偏光成分はＹ方向と平行である構成（即ち、第１導光板に入射する光の偏光成分がＹ方向と平行になるように第２の位相差板を配置する構成）とすることができる。
【００３４】
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第１の態様あるいは第２の態様に係る画像表示装置等において、第１偏向手段は、第２導光板に入射された光を回折し；第２偏向手段は、第２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。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構成とすることができ、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。
【００３５】
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第１の態様あるいは第２の態様に係る画像表示装置等において、第１偏向手段は、第２導光板に入射された光を反射し；第２偏向手段は、第２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。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。
【００３６】
また、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の第２の態様に係る画像表示装置あるいは光学装置において、
ビーム伸長手段は、第１の反射鏡及び第２の反射鏡から成り、
第１の反射鏡は、導光手段を挟んで、画像生成装置とは反対側に位置し（即ち、導光手段の光入射側とは反対側に位置し）、
第２の反射鏡は、導光手段を基準として、画像生成装置側に位置する（即ち、導光手段の光入射側に位置する）構成とすることができる。そして、この場合、画像生成装置から出射された光の一部は、導光板及び第１偏向手段を通過し、第１の反射鏡で反射され、導光板及び第１偏向手段を通過し、第２の反射鏡で反射され、その一部は、導光板及び第１偏向手段を通過することを、所定の回数繰り返す形態とすることができる。
【００３７】
ここで、ビーム伸長手段を構成する第１の反射鏡及び第２の反射鏡の光反射面は、平滑であってもよいし、複数の凹凸部を有していてもよい。後者の場合、凹凸部はＸ軸とＺ軸とがなす平面と平行な平面内を延び、第１の反射鏡及び第２の反射鏡の法線とＹ軸とがなす平面で凹凸部を切断したと想定したときの凹凸部の形状は、Ｙ方向に沿って、直角三角形における直角の隣辺（以下、単に『隣辺』と呼ぶ）が組み合わされた形状を有することが好ましい。即ち、凹凸部は、Ｘ軸とＺ軸とがなす平面と平行であり、且つ、頂角が９０度の直角プリズム状の形状を有することが好ましい。尚、このような反射鏡は、リバーサルミラーとも呼ばれる。直角三角形は、隣辺の長さが等しい直角二等辺三角形であってもよいし、隣辺の長さが異なる直角三角形であってもよい。即ち、Ｙ方向に沿って同じ形状の直角三角形における隣辺が並んでいてもよいし、Ｙ方向に沿って異なる形状の直角三角形における隣辺が並んでいてもよい。具体的には、前者の場合、例えば、直角二等辺三角形における隣辺が並んでいる構成とすることができる。一方、後者の場合、例えば、光反射面の中央領域は、直角二等辺三角形における隣辺が並んでおり、光反射面の中央領域の右側には、直角不等辺三角形における隣辺が並んでおり、光反射面の中央領域の左側には、光反射面の中央領域の右側と対称の直角不等辺三角形における隣辺が並んでいる構成とすることができる。
【００３８】
ここで、直角三角形における直角に対応する光反射面の稜線がＸ軸とＺ軸とがなす平面と平行に延びている。また、直角三角形における直角の隣辺に対応する光反射面における２つの斜面を、便宜上、『第１斜面』及び『第２斜面』と呼ぶ。第１の反射鏡に入射した光は、第１斜面と衝突し、第１斜面で反射されて第２斜面と衝突し、第２斜面で反射され、第１の反射鏡から出射される。あるいは又、第１の反射鏡に入射した光は、第２斜面と衝突し、第２斜面で反射されて第１斜面と衝突し、第１斜面で反射され、第１の反射鏡から出射される。第１斜面に入射する光と、第２斜面から出射される光とは、平行である。同様に、第２の反射鏡に入射した光は、第１斜面と衝突し、第１斜面で反射されて第２斜面と衝突し、第２斜面で反射され、第２の反射鏡から出射される。あるいは又、第１の反射鏡に入射した光は、第２斜面と衝突し、第２斜面で反射されて第１斜面と衝突し、第１斜面で反射され、第１の反射鏡から出射される。第１斜面に入射する光と、第２斜面から出射される光とは、平行である。第１の反射鏡と第２の反射鏡との間で光の反射が繰り返されるが、光線の第１の反射鏡との衝突点、第２の反射鏡との衝突点は、原理的には、光はＹ方向には移動せず、Ｘ方向及びＺ方向に移動するだけである。それ故、画像生成装置におけるＹ方向の開口絞りの径を大きく設定する必要が無くなる。
【００３９】
尚、第１の反射鏡及び第２の反射鏡の光反射面が平滑である場合、光反射面に光反射層を設ける。一方、第１の反射鏡及び第２の反射鏡の光反射面が複数の凹凸部を有する場合、光反射面に光反射層を設けてもよいし、設けなくともよい。前者の場合、第１の反射鏡及び第２の反射鏡の内部に光を入射させることなく、光を反射させることができるし、第１の反射鏡及び第２の反射鏡の内部に光を入射させて、光を反射させることもできる。また、後者の場合、第１の反射鏡及び第２の反射鏡の内部に光を入射させて、第１斜面、第２斜面で光を全反射させればよい。
【００４０】
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第２の態様に係る画像表示装置あるいは光学装置において、
ビーム伸長手段は、半透過鏡及び反射鏡から成り、
半透過鏡及び反射鏡は、導光手段を基準として、画像生成装置側に位置する（即ち、導光手段の光入射側に位置する）構成とすることができる。そして、この場合、画像生成装置から出射された光の一部は、半透過鏡を通過して導光板に入射し、残りは、半透過鏡で反射されて反射鏡に入射し、反射鏡で反射された光の一部は、半透過鏡を通過して導光板に入射し、残りは、半透過鏡で反射されて反射鏡に入射することを、所定の回数繰り返す形態とすることができる。
【００４１】
第１の形態の画像生成装置における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。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。発光素子として、例えば、半導体レーザ素子や固体レーザ、ＬＥＤを例示することができる。画素の数は、画像表示装置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、８５４×４８０、１０２４×７６８、１９２０×１０８０を例示することができる。コリメート光学系は、画素の位置情報を第２導光手段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。
【００４２】
一方、第２の形態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。発光素子として、例えば、半導体レーザ素子や固体レーザ、ＬＥＤを例示することができる。第２の形態の画像表示装置における画素（仮想の画素）の数も、画像表示装置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、８５４×４８０、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。
【００４３】
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。
【００４４】
［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。
【００４５】
［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。
【００４６】
［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。
【００４７】
［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。
【００４８】
［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。
【００４９】
［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。
【００５０】
［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。
【００５１】
第１の形態あるいは第２の形態の画像生成装置における好ましい構成にあっては、上述したとおり、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。このような形態にあっては、第１偏向手段は、あるいは又、ビーム伸長手段を構成する反射鏡は、例えば、合金を含む金属から構成され、第２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、第２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、あるいは又、ビーム伸長手段を構成する半透過鏡は、例えば、誘電体多層膜や、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、第２導光板の内部に配設されている（第２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、第２導光板に入射された平行光が第２導光板の内部で全反射されるように、第２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、第２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、第２導光板から平行光の状態で出射される。
【００５２】
あるいは又、第１の形態あるいは第２の形態の画像生成装置における好ましい構成にあっては、上述したとおり、第１偏向手段及び第２偏向手段は、例えば反射型回折格子素子、具体的には、例えば反射型体積ホログラム回折格子から成る。尚、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。
【００５３】
ここで、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。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。第１導光手段を構成する反射型体積ホログラム回折格子も同様とすればよい。
【００５４】
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。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。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。第１導光手段を構成する反射型体積ホログラム回折格子も同様とすればよい。
【００５５】
第１の形態あるいは第２の形態の画像生成装置においては、コリメート光学系あるいはリレー光学系にて複数の平行光とされた光を第２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、これらの光が第２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偏向手段を介して第２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、例えば、コリメート光学系あるいはリレー光学系における焦点距離の所（位置）に、画像形成装置の光出射部を位置させればよい。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。
【００５６】
画像表示装置において、第２導光板は、第２導光板の内部全反射による光伝播方向（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。光が入射する第２導光板の面を第２導光板入射面、光が出射する第２導光板の面を第２導光板出射面としたとき、第１面によって第２導光板入射面及び第２導光板出射面が構成されていてもよいし、第１面によって第２導光板入射面が構成され、第２面によって第２導光板出射面が構成されていてもよい。
【００５７】
第２導光板や第１導光板、透明な平行平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。第２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。
【００５８】
本発明の画像表示装置によって、例えば、頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ，Head Mounted Display）を構成することができ、装置の軽量化、小型化を図ることができ、装置装着時の不快感を大幅に軽減させることが可能となるし、更には、製造コストダウンを図ることも可能となる。
【００５９】
頭部装着型ディスプレイは、
（イ）観察者の頭部に装着される眼鏡型のフレーム、及び、
（ロ）本発明の画像表示装置、
を備えている。頭部装着型ディスプレイにあっては、本発明の画像表示装置を、１つ備えていてもよいし（片眼型）、２つ備えていてもよい（両眼型）。
【００６０】
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、各テンプル部の先端部に取り付けられたモダン部から成り、更には、ノーズパッドを備えている。頭部装着型ディスプレイの全体を眺めたとき、フレーム及びノーズパッドの組立体は、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。ノーズパッドも周知の構成、構造とすることができる。
【００６１】
そして、頭部装着型ディスプレイのデザイン上、あるいは、頭部装着型ディスプレイの装着の容易性といった観点から、１あるいは２の画像生成装置からの配線（信号線や電源線等）が、テンプル部、及び、モダン部の内部を介して、モダン部の先端部から外部に延び、外部回路（制御回路）に接続されている形態とすることが望ましい。更には、各画像生成装置はヘッドホン部を備えており、各画像生成装置からのヘッドホン部用配線が、テンプル部、及び、モダン部の内部を介して、モダン部の先端部からヘッドホン部へと延びている形態とすることが一層望ましい。ヘッドホン部として、例えば、インナーイヤー型のヘッドホン部、カナル型のヘッドホン部を挙げることができる。ヘッドホン部用配線は、より具体的には、モダン部の先端部から、耳介（耳殻）の後ろ側を回り込むようにしてヘッドホン部へと延びている形態とすることが好ましい。
【００６２】
頭部装着型ディスプレイにおいては、フロント部の中央部分に撮像装置が取り付けられている形態とすることができる。撮像装置は、具体的には、例えば、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサーから成る固体撮像素子とレンズから構成されている。撮像装置からの配線は、例えば、フロント部の裏面を通し、一方の画像表示装置に接続すればよく、更には、画像生成装置から延びる配線に含ませればよい。
【００６３】
頭部装着型ディスプレイを両眼型とする場合、
第２導光手段は、全体として画像生成装置よりも観察者の顔の中心側に配置されており、
２つの画像表示装置を結合する結合部材を更に有し、
結合部材は、観察者の２つの瞳の間に位置するフレームの中央部分の観察者に面する側に取り付けられており、
結合部材の射影像は、フレームの射影像内に含まれる構成とすることが好ましい。
【００６４】
このように、結合部材が、観察者の２つの瞳の間に位置するフレームの中央部分に取り付けられている構造とすることによって、即ち、画像表示装置は、フレームに、直接、取り付けられた構造とはなっていなければ、観察者がフレームを頭部に装着したとき、テンプル部が外側に向かって広がった状態となり、その結果、フレームが変形したとしても、係るフレームの変形によって、画像生成装置あるいは第２導光手段の変位（位置変化）が生じることがないか、生じたとしても、極僅かである。それ故、左右の画像の輻輳角が変化してしまうことを確実に防止することができる。しかも、フレームのフロント部の剛性を高める必要がないので、フレームの重量増加、デザイン性の低下、コストの増加を招くことがない。また、画像表示装置は、眼鏡型のフレームに、直接、取り付けられていないので、観察者の嗜好によってフレームのデザインや色等を自由に選択することが可能であるし、フレームのデザインが受ける制約も少なく、デザイン上の自由度が高い。加えて、結合部材は、観察者とフレームとの間に配置されており、しかも、結合部材の射影像は、フレームの射影像内に含まれる。云い換えれば、観察者の正面から頭部装着型ディスプレイを眺めたとき、結合部材はフレームによって隠されている。従って、高いデザイン性、意匠性を頭部装着型ディスプレイに与えることができる。
【００６５】
尚、結合部材は、観察者の２つの瞳の間に位置するフロント部の中央部分（通常の眼鏡におけるブリッジの部分に相当する）の観察者に面する側に取り付けられている構成とすることが好ましい。
【００６６】
結合部材によって２つの画像表示装置が結合されているが、具体的には、結合部材の各端部に、画像生成装置が、取付け状態調整可能に取り付けられている形態とすることができる。そして、この場合、各画像生成装置は、観察者の瞳よりも外側に位置している構成とすることが好ましい。更には、このような構成にあっては、一方の画像生成装置の取付部中心とフレームの一端部（一方の智、ヨロイ）との間の距離をα、結合部材の中心からフレームの一端部（一方の智）までの距離をβ、他方の画像生成装置の取付部中心とフレームの一端部（一方の智）との間の距離をγ、フレームの長さをＬとしたとき、０．０１×Ｌ≦α≦０．３０×Ｌ、好ましくは、０．０５×Ｌ≦α≦０．２５×Ｌ、０．３５×Ｌ≦β≦０．６５×Ｌ、好ましくは、０．４５×Ｌ≦β≦０．５５×Ｌ、０．７０×Ｌ≦γ≦０．９９×Ｌ、好ましくは、０．７５×Ｌ≦γ≦０．９５×Ｌを満足することが望ましい。結合部材の各端部への画像生成装置の取付けは、具体的には、例えば、結合部材の各端部の３箇所に貫通孔を設け、貫通孔に対応した螺合部を画像生成装置に設け、各貫通孔にビスを通し、画像生成装置に設けられた螺合部に螺合させる。ビスと螺合部との間にはバネを挿入しておく。こうして、ビスの締め付け状態によって、画像生成装置の取付け状態（結合部材に対する画像生成装置の傾き）を調整することができる。
【００６７】
ここで、画像生成装置の取付部中心とは、画像生成装置が結合部材に取り付けられている状態において、画像生成装置及びフレームを仮想平面に射影したときに得られる画像生成装置の射影像が、フレームの射影像の重なっている部分のフレームの軸線方向に沿った二等分点を指す。また、結合部材の中心とは、結合部材がフレームに取り付けられている状態において、結合部材がフレームに接している部分のフレームの軸線方向に沿った二等分点を指す。フレームの長さとは、フレームが湾曲している場合、フレームの射影像の長さである。尚、射影方向は、観察者の顔に対して垂直な方向とする。
【００６８】
あるいは又、結合部材によって２つの画像表示装置が結合されているが、具体的には、結合部材が、２つの第２導光手段を結合している形態とすることもできる。尚、２つの第２導光手段が一体的に作製されている場合があり、このような場合、係る一体的に作製された第２導光手段に結合部材が取り付けられているが、係る形態も、結合部材が２つの第２導光手段を結合している形態に包含される。一方の画像生成装置の中心とフレームの一端部との間の距離をα’他方の画像生成装置の中心とフレームの一端部との間の距離をγ’としたとき、α’，γ’の値も上述したα，γの値と同様とすることが望ましい。尚、画像生成装置の中心とは、画像生成装置が第２導光手段に取り付けられている状態において、画像生成装置及びフレームを仮想平面に射影したときに得られる画像生成装置の射影像が、フレームの射影像の重なっている部分のフレームの軸線方向に沿った二等分点を指す。
【００６９】
結合部材の形状は、結合部材の射影像がフレームの射影像内に含まれる限りにおいて、本質的に任意であり、例えば、棒状、細長い板状を例示することができる。結合部材を構成する材料も、金属や合金、プラスチック、これらの組合せを挙げることができる。
【実施例１】
【００７０】
実施例１は、本発明の第１の態様に係る画像表示装置及び本発明の第１の態様に係る光学装置に関し、更には、第１の形態の画像生成装置に関する。実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例４における画像表示装置の概念図を図１、図２、図３の（Ａ）あるいは図４に示し、画像生成装置と第１導光手段と第２導光手段の配置状態を模式的に図５の（Ａ）に示し、第１導光手段を切断したときの概念図を図５の（Ｂ）に示す。
【００７１】
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例４における画像表示装置１００，２００，３００，４００は、
（Ａ）画像生成装置１１０，２１０、
（Ｂ）画像生成装置１１０，２１０から出射された光が入射され、導光され、出射される第１導光手段１２０、及び、
（Ｃ）第１導光手段１２０から出射された光が入射され、導光され、観察者４０の瞳４１に向かって出射される第２導光手段１３０，３３０、
を備えた画像表示装置である。そして、第１導光手段１２０は、
（Ｂ−１）入射された光の一部が内部を全反射により伝播した後、出射される第１導光板１２１、及び、
（Ｂ−２）第１導光板１２１に配設された反射型体積ホログラム回折格子１２２、
を備えている。一方、第２導光手段１３０は、
（Ｃ−１）入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される第２導光板１３１，３３１、
（Ｃ−２）第２導光板１３１，３３１に入射された光が第２導光板１３１，３３１の内部で全反射されるように、第２導光板１３１，３３１に入射された光を偏向させる、第２導光板１３１，３３１に配設された第１偏向手段１４０，３４０、及び、
（Ｃ−３）第２導光板１３１，３３１の内部を全反射により伝播した光を第２導光板１３１，３３１から出射させるために、第２導光板１３１，３３１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導光板１３１，３３１に配設された第２偏向手段１５０，３５０、
を備えている。尚、第２導光手段１３０，３３０は、シースルー型（半透過型）である。
【００７２】
また、実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例４における光学装置は、
光束が入射され、導光され、出射される第１導光手段１２０、及び、
第１導光手段１２０から出射された光束が入射され、導光され、出射される第２導光手段１３０，３３０、
を備えた光学装置である。そして、
第１導光手段１２０は、
（ａ−１）入射された光の一部が内部を全反射により伝播した後、出射される第１導光板１２１、及び、
（ａ−２）第１導光板１２１に配設された反射型体積ホログラム回折格子１２２、
を備えており、
第２導光手段１３０，３３０は、
（ｂ−１）入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される第２導光板１３１，３３１、
（ｂ−２）第２導光板１３１，３３１に入射された光が第２導光板１３１，３３１の内部で全反射されるように、第２導光板１３１，３３１に入射された光を偏向させる、第２導光板１３１，３３１に配設された第１偏向手段１４０，３４０、及び、
（ｂ−３）第２導光板１３１，３３１の内部を全反射により伝播した光を第２導光板１３１，３３１から出射させるために、第２導光板１３１，３３１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導光板１３１，３３１に配設された第２偏向手段１５０，３５０、
を備えている。
【００７３】
ここで、実施例１あるいは後述する実施例３の画像表示装置１００，３００において、画像生成装置１１０は、
（Ａ−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−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するコリメート光学系１１２、
を備えており、
第１導光手段１２０には、コリメート光学系１１２にて平行光とされた光束が入射される。
【００７４】
第１偏向手段１４０及び第２偏向手段１５０は第２導光板１３１の内部に配設されている。そして、第１偏向手段１４０は、第２導光板１３１に入射された光を反射し、第２偏向手段１５０は、第２導光板１３１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１４０は反射鏡として機能し、第２偏向手段１５０は半透過鏡として機能する。より具体的には、第２導光板１３１の内部に設けられた第１偏向手段１４０は、アルミニウムから成り、第２導光板１３１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、第２導光板１３１の内部に設けられた第２偏向手段１５０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、第２導光板１３１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１４０においては、第２導光板１３１に入射された平行光が第２導光板１３１の内部で全反射されるように、第２導光板１３１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１５０においては、第２導光板１３１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、第２導光板１３１から平行光の状態で出射される。
【００７５】
第１偏向手段１４０は、第２導光板１３１の第１偏向手段１４０を設ける部分１３４を切り出すことで、第２導光板１３１に第１偏向手段１４０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、第２導光板１３１の切り出した部分１３４を第１偏向手段１４０に接着すればよい。また、第２偏向手段１５０は、第２導光板１３１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、第２導光板１３１の第２偏向手段１５０を設ける部分１３５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、第２導光板１３１の内部に第１偏向手段１４０及び第２偏向手段１５０が設けられた第２導光手段１３０を得ることができる。
【００７６】
実施例１あるいは後述する実施例３において、画像形成装置１１１は、反射型空間光変調装置１６０、及び、白色光を出射する発光ダイオードから成る光源１６３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１６０は、ライト・バルブとしてのＬＣＯＳから成る液晶表示装置（ＬＣＤ）１６１、及び、光源１６３からの光の一部を反射して液晶表示装置１６１へと導き、且つ、液晶表示装置１６１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１６２から構成されている。液晶表示装置１６１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（液晶セル）を備えている。偏光ビームスプリッター１６２は、周知の構成、構造を有する。光源１６３から出射された無偏光の光は、偏光ビームスプリッター１６２に衝突する。偏光ビームスプリッター１６２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１６２において反射され、液晶表示装置１６１に入射し、液晶表示装置１６１の内部で反射され、液晶表示装置１６１から出射される。ここで、液晶表示装置１６１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１６１から出射され、偏光ビームスプリッター１６２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１６２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１６２において反射され、光源１６３に戻される。液晶表示装置１６１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１６１）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。
【００７７】
ここで、実施例１、あるいは、後述する実施例２〜実施例４において、光学ガラスやプラスチック材料から成る第２導光板１３１，３３１は、第２導光板１３１，３３１の内部全反射による光伝播方向（Ｙ方向）と平行に延びる２つの平行面（第１面１３２，３３２及び第２面１３３，３３３）を有している。第１面１３２，３３２と第２面１３３，３３３とは対向している。そして、光入射面に相当する第１面１３２，３３２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１３２，３３２から出射される。但し、これに限定するものではなく、第２面１３３，３３３によって光入射面が構成され、第１面１３２，３３２によって光出射面が構成されていてもよい。
【００７８】
第１導光手段１２０を構成する反射型体積ホログラム回折格子１２２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、反射型体積ホログラム回折格子１２２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、Ｙ方向に平行である。尚、反射型体積ホログラム回折格子１２２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）を有する光が反射型体積ホログラム回折格子１２２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。尚、後述する第１回折格子部材３４０、第２回折格子部材３５０も同様とすることができる。
【００７９】
ここで、第２導光板１３１，３３１の内部全反射による光伝播方向をＹ方向、第２導光板１３１，３３１の厚さ方向をＸ方向としたとき、第１導光板１２１の内部全反射による光伝播方向はＺ方向であり、第１導光板１２１の厚さ方向はＸ方向である。そして、第１導光板１２１から出射する光のＺ方向に沿ったビーム径は、第１導光板１２１に入射する光のＺ方向に沿ったビーム径よりも大きい。
【００８０】
反射型体積ホログラム回折格子１２２の内部を拡大した図５の（Ｂ）の概念図に示すように、反射型体積ホログラム回折格子１２２は、第２導光板１３１，３３１と対向する第１導光板１２１の面１２１Ａ上に配設されている。そして、第１導光板１２１に入射した光の一部は、反射型体積ホログラム回折格子１２２によって回折され、第１導光板１２１の内部で１回、全反射し、反射型体積ホログラム回折格子１２２の表面１２２Ａで１回、全反射し、反射型体積ホログラム回折格子１２２によって回折されて第１導光板１２１から出射される。また、第１導光板１２１に入射した光の残りは、第１導光板１２１及び反射型体積ホログラム回折格子１２２を通過して出射される。即ち、実施例１〜実施例４にあっては、『２回の全反射による第１導光手段からの光の出射』を採用している。そして、第１導光板１２１における光の一部の光量と光の残りの光量とを等しくし、第１導光手段１２０、全体から出射される光の強度分布の均一性を得るために、反射型体積ホログラム回折格子１２２の反射効率をηとし、光透過率Ｔ＝１とするとき、
η＝０．６２
としている。
【００８１】
そして、このような構成とすることで、第１導光板１２１から出射する光のＺ方向に沿ったビーム径を、第１導光板１２１に入射する光のＺ方向に沿ったビーム径よりも、２倍、大きくすることができる。即ち、第１導光手段１２０は、一種のビームエキスパンダーとして機能する。従って、画像生成装置１１０から出射され、第１導光手段１２０に入射した光束の形状は、第１導光手段１２０によって適切に変形されて、第２導光手段１３０，３３０に入射される。それ故、画像形成装置１１１におけるＺ方向の開口絞りの径を大きく設定する必要が無くなる。即ち、画像形成装置１１１に備えられたコリメート光学系１１２に備えられたレンズの径を大きくする必要が無く、画像表示装置の小型化、軽量化を図ることができるし、表示コントラストが低下し、画質が劣化するといった問題の発生も無い。
【００８２】
反射型体積ホログラム回折格子１２２の表面１２２Ａが十分に平滑、平坦でないと、光が散乱したり、コントラストの低下や解像度の劣化が生じ得る。このような問題の発生を防止し、しかも、反射型体積ホログラム回折格子１２２の保護といった観点から、第１導光手段１２０を、光入射側から、第１導光板１２１、反射型体積ホログラム回折格子１２２、透明な平行平板が積層された構造とすることもできる。以下の実施例においても同様とすることができる。
【実施例２】
【００８３】
実施例２は、実施例１の変形であり、第２の形態の画像生成装置２１０に関する。実施例２、あるいは、後述する実施例４の画像表示装置２００，４００は、図２あるいは図４に概念図を示すように、
（Ａ−１）光源２６１、
（Ａ−２）光源２６１から出射された光を平行光とするコリメート光学系２６２、
（Ａ−３）コリメート光学系２６２から出射された平行光を走査する走査手段２６３、及び、
（Ａ−４）走査手段２６３によって走査された平行光をリレーするリレー光学系２６４、
を備えており、
第１導光手段１２０には、リレー光学系２６４にて平行光とされた光束が入射される。
【００８４】
ここで、第１導光手段１２０、第２導光手段１３０は、実施例１にて説明した第１導光手段１２０、第２導光手段１３０と同じ構成、構造を有しているので、詳細な説明は省略する。
【００８５】
光源２６１は、赤色を発光する赤色発光素子２６１Ｒ、緑色を発光する緑色発光素子２６１Ｇ、青色を発光する青色発光素子２６１Ｂ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２６１から出射された３原色の光は、クロスプリズム２６５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２６２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２６６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２６３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２６４を通過し、平行光とされた光束が第１導光手段１２０、第２導光手段１３０に入射する。
【実施例３】
【００８６】
実施例３も、実施例１の変形である。図３の（Ａ）に概念図を示すように、実施例３の画像表示装置３００における画像形成装置１１１及びコリメート光学系１１２、第１導光手段１２０は、実施例１において説明した画像形成装置１１１及びコリメート光学系１１２、第１導光手段１２０と同じ構成、構造を有する。また、第２導光手段３３０も、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、
（Ｃ−１）入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される第２導光板３３１、
（Ｃ−２）第２導光板３３１に入射された光が第２導光板３３１の内部で全反射されるように、第２導光板３３１に入射された光を偏向させる、第２導光板３３１に配設された第１偏向手段、及び、
（Ｃ−３）第２導光板３３１の内部を全反射により伝播した光を第２導光板３３１から出射させるために、第２導光板３３１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導光板３３１に配設された第２偏向手段、
を備えている点は、実施例１の第２導光手段１３０と同じである。
【００８７】
実施例３にあっては、第１偏向手段及び第２偏向手段は第２導光板３３１の表面（具体的には、第２導光板３３１の第２面３３３）に配設されている。そして、第１偏向手段は、第２導光板３３１に入射された光を回折し、第２偏向手段は、第２導光板３３１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３４０』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３５０』と呼ぶ。
【００８８】
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３４０及び第２回折格子部材３５０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３４０及び第２回折格子部材３５０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方向に平行である。尚、図３の（Ａ）及び図４においては、第１回折格子部材３４０及び第２回折格子部材３５０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３４０及び第２回折格子部材３５０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。
【００８９】
図３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余角を意味する。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。
【００９０】
ｍ・λ＝２・ｄ・ｓｉｎ（Θ）    （Ａ）
Θ＝９０°−（φ＋ψ）          （Ｂ）
【００９１】
第１回折格子部材３４０は、上述したとおり、第２導光板３３１の第２面３３３に配設（接着）されており、第１面３３２から第２導光板３３１に入射されたこの平行光が第２導光板３３１の内部で全反射されるように、第２導光板３３１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３５０は、上述したとおり、第２導光板３３１の第２面３３３に配設（接着）されており、第２導光板３３１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、第２導光板３３１から平行光のまま第１面３３２から出射する。但し、これに限定するものではなく、第２面３３３によって第２導光板入射面が構成され、第１面３３２によって第２導光板出射面が構成されていてもよい。
【００９２】
そして、第２導光板３３１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、第２導光板３３１が薄く第２導光板３３１の内部を進行する光路が長いため、各画角（水平画角）によって第２回折格子部材３５０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、第２導光板３３１に入射する平行光のうち、第２回折格子部材３５０に近づく方向の角度（水平画角）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３５０から離れる方向の水平画角をもって第２導光板３３１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３４０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３５０に近づく方向の水平画角をもって第２導光板３３１に入射する平行光の方が、これと逆方向の水平画角をもって第２導光板３３１に入射する平行光よりも、第２導光板３３１の内部を伝播していく光が第２導光板３３１の内面と衝突するときの第２導光板３３１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３５０の内部に形成された干渉縞の形状と、第１回折格子部材３４０の内部に形成された干渉縞の形状とは、第２導光板３３１のＸＺ平面に対して対称な関係にある。
【００９３】
次に説明する実施例４における第２導光板３３１も、基本的には、以上に説明した第２導光板３３１の構成、構造と同じ構成、構造を有する。
【００９４】
実施例３にあっては、第２導光板３３１の内部全反射による光伝播方向をＹ方向、第２導光板３３１の厚さ方向をＸ方向としたとき、第１回折格子部材３４０及び第２回折格子部材３５０における干渉縞の並ぶ方向、即ち、回折方向はＹ方向であり、第１導光手段１２０を構成する反射型体積ホログラム回折格子１２２における干渉縞の並ぶ方向、即ち、回折方向はＺ方向である。
【００９５】
実施例３において、第１偏向手段（第１回折格子部材３４０）と第２偏向手段（第２回折格子部材３５０）の中心間距離３０ｍｍ、入射光の波長を５２２ｎｍ、第２導光板３３１への０度入射光の回折角（第２導光板３３１内の全反射角）を５９度とする。また、第２導光板３３１の厚さを１．５ｍｍ、屈折率を１．５２、アイレリーフを１５ｍｍとする。このとき、第１回折格子部材３４０の中心に衝突する光の第２導光板３３１への入射点（以下、単に『光入射点』と呼ぶ）から、観察者の瞳までの距離は、空気換算長、４０ｍｍとなる。そして、光入射点から観察者の瞳４１までの距離が最も長くなるのは水平画角が負のときである。ここで、水平画角±１１度、垂直画角±８．３度とすると、水平画角−１１度の光線の光入射点から観察者の瞳４１までの距離の空気換算長は４７ｍｍである。この４８ｍｍの距離で垂直画角±８．３度の開口絞り（クリアアパーチャー）を確保する必要がある。従って、垂直方向に必要な投射光学系の口径は、観察者の瞳径を３ｍｍとすると１７ｍｍとなる。この口径が、第１導光手段１２０におけるＺ方向に沿った光出射領域の長さに相当する。第１導光板１２１の厚さを３ｍｍ、屈折率を１．５２、入射光の波長を５２２ｎｍ、０度入射光の回折角（第１導光板１２１内の全反射角）を５９度とすると、画角−８．３度の回折角は４９．７度となり、一回全反射することで移動する距離（図５の（Ｂ）における「Ｌ」参照）は７．１ｍｍとなる。以上のような計算を経て、第１導光手段１２０へ平行光を入射させるために必要とされる画像形成装置に備えられたレンズの口径は１０．５ｍｍと決定される。
【００９６】
前述したとおり、実施例３にあっては、第２導光板３３１の内部全反射による光伝播方向をＹ方向、第２導光板３３１の厚さ方向をＸ方向としたとき、第１回折格子部材３４０及び第２回折格子部材３５０における回折方向はＹ方向であり、第１導光手段１２０を構成する反射型体積ホログラム回折格子１２２における回折方向はＺ方向である。そして、この場合、第１導光板１２１と第２導光板３３１との間に、第１導光板１２１から出射された偏光成分の位相差を変化させる位相差板を配置してもよい。尚、位相差板を通過した光の偏光成分をＺ方向と平行とすることが好ましい。即ち、第１回折格子部材３４０に入射する光の偏光成分がＺ方向と平行になるように位相差板を配置してもよい。ここで、位相差板として、１／２波長板あるいは２枚の１／４波長板を挙げることができ、第１回折格子部材３４０にＳ偏光成分を入射させればよい。また、コリメート光学系あるいはリレー光学系と第１導光板１２１との間に、コリメート光学系あるいはリレー光学系から出射された偏光成分の位相差を変化させる第２の位相差板を配置してもよい。この場合、第２の位相差板を通過した光の偏光成分をＹ方向と平行とすることが好ましい。即ち、第１導光板１２１に入射する光の偏光成分がＹ方向と平行になるように第２の位相差板を配置してもよい。ここで、位相差板として、１／２波長板あるいは２枚の１／４波長板を挙げることができ、反射型体積ホログラム回折格子１２２にＳ偏光成分を入射させればよい。以下の実施例４においても同様であるし、実施例１あるいは実施例２においても、同様に、第２の位相差板を配置してもよい。上述したとおり、位相差板を通過した光の偏光成分をＺ方向と平行とすることが好ましいが、その理由は以下のとおりである。即ち、入射した光線が干渉縞で反射、ブラッグ回折されることで、回折光が出射する（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である図３の（Ｂ）を参照）。ここで、図３の「紙面に平行で入射光に垂直な偏光成分」は干渉縞に対して、「ｐ偏光」で入射すると云える。また、「紙面に垂直な偏光成分」は干渉縞に対して「ｓ偏光」で入射すると云える。反射型体積ホログラム回折格子は回折効率に偏光依存性があり、「ｐ偏光」の回折効率は「ｓ偏光」の回折効率に比べて低くなる。従って、光利用効率を高める観点から、反射型体積ホログラム回折格子に入射する偏光は「ｓ偏光」であることが望ましい。
【実施例４】
【００９７】
実施例４は、実施例３の変形である。実施例４の画像表示装置の概念図を図４に示すが、実施例４の画像表示装置における光源２６１、コリメート光学系２６２、走査手段２６３、リレー光学系２６４等は、実施例２と同じ構成、構造を有する。また、実施例４における第２導光手段３３０は、実施例３における第２導光手段３３０と同じ構成、構造を有する。
【実施例５】
【００９８】
実施例５は、本発明の第１の態様に係る画像表示装置、具体的には、実施例１〜実施例４にて説明した画像表示装置１００，２００，３００，４００を組み込んだ頭部装着型ディスプレイに関する。実施例５の頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図を図６に示し、実施例５の頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図を図７に示す。また、実施例５の頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図を図８に示し、実施例５の頭部装着型ディスプレイを観察者４０の頭部に装着した状態を上方から眺めた図を図９に示す。尚、図９においては、便宜上、画像表示装置のみを示し、フレームの図示は省略している。また、以下の説明においては、画像表示装置を画像表示装置１００で代表して説明しているが、画像表示装置２００，３００，４００を適用することができることは云うまでもない。
【００９９】
実施例５の頭部装着型ディスプレイは、
（Ａ）観察者４０の頭部に装着される眼鏡型のフレーム１０、及び、
（Ｂ）２つの画像表示装置１００、
を備えている。尚、実施例５あるいは後述する実施例６における頭部装着型ディスプレイにあっては、画像表示装置１００を２つ備えた両眼型とした。
【０１００】
そして、実施例５の頭部装着型ディスプレイは、２つの画像表示装置１００を結合する結合部材２０を更に有している。結合部材２０は、観察者４０の２つの瞳４１の間に位置するフレーム１０の中央部分１０Ｃの観察者に面する側に（即ち、観察者４０とフレーム１０との間に）、例えば、ビス（図示せず）を用いて取り付けられている。更には、結合部材２０の射影像は、フレーム１０の射影像内に含まれる。即ち、観察者４０の正面から頭部装着型ディスプレイを眺めたとき、結合部材２０はフレーム１０によって隠されており、結合部材２０は視認されない。また、結合部材２０によって２つの画像表示装置１００が結合されているが、具体的には、結合部材２０の各端部に、画像生成装置１１０Ａ，１１０Ｂが、取付け状態調整可能に取り付けられている。そして、各画像生成装置１１０Ａ，１１０Ｂは、観察者４０の瞳４１よりも外側に位置している。具体的には、一方の画像生成装置１１０Ａの取付部中心１１０ＡCとフレーム１０の一端部（一方の智）１０Ａとの間の距離をα、結合部材２０の中心２０Cからフレームの一端部（一方の智）１０Ａまでの距離をβ、他方の画像生成装置１１０Ｂの取付部中心１１０ＢCとフレームの一端部（一方の智）１０Ａとの間の距離をγ、フレームの長さをＬとしたとき、
α＝０．１×Ｌ
β＝０．５×Ｌ
γ＝０．９×Ｌ
である。
【０１０１】
結合部材２０の各端部への画像生成装置（具体的には、画像生成装置１１０Ａ，１１０Ｂ）の取付けは、具体的には、例えば、結合部材の各端部の３箇所に貫通孔（図示せず）を設け、貫通孔に対応したタップ付きの孔部（螺合部。図示せず）を画像生成装置１１０Ａ，１１０Ｂに設け、各貫通孔にビス（図示せず）を通し、画像生成装置１１０Ａ，１１０Ｂに設けられた孔部に螺合させる。ビスと孔部との間にはバネを挿入しておく。こうして、ビスの締め付け状態によって、画像生成装置の取付け状態（結合部材に対する画像生成装置の傾き）を調整することができる。取付け後、蓋（図示せず）によってビスを隠す。尚、図７及び図１１において、結合部材２０，３０を明示するために、結合部材２０，３０に斜線を付した。
【０１０２】
フレーム１０は、観察者４０の正面に配置されるフロント部１０Ｂと、フロント部１０Ｂの両端に蝶番１１を介して回動自在に取り付けられた２つのテンプル部１２と、各テンプル部１２の先端部に取り付けられたモダン部（先セル、耳あて、イヤーパッドとも呼ばれる）１３から成り、結合部材２０は、観察者４０の２つの瞳４１の間に位置するフロント部１０Ｂの中央部分１０Ｃ（通常の眼鏡におけるブリッジの部分に相当する）に取り付けられている。そして、結合部材２０の観察者４０に面する側にノーズパッド１４が取り付けられている。尚、図８及び図１２においては、ノーズパッド１４の図示を省略している。フレーム１０及び結合部材２０は金属又はプラスチックから作製されており、結合部材２０の形状は湾曲した棒状である。
【０１０３】
更には、一方の画像生成装置１１０Ａから延びる配線（信号線や電源線等）１５が、テンプル部１２、及び、モダン部１３の内部を介して、モダン部１３の先端部から外部に延びており、図示しない外部回路に接続されている。更には、各画像生成装置１１０Ａ，１１０Ｂはヘッドホン部１６を備えており、各画像生成装置１１０Ａ，１１０Ｂから延びるヘッドホン部用配線１７が、テンプル部１２、及び、モダン部１３の内部を介して、モダン部１３の先端部からヘッドホン部１６へと延びている。ヘッドホン部用配線１７は、より具体的には、モダン部１３の先端部から、耳介（耳殻）の後ろ側を回り込むようにしてヘッドホン部１６へと延びている。このような構成にすることで、ヘッドホン部１６やヘッドホン部用配線１７が乱雑に配置されているといった印象を与えることがなく、すっきりとした頭部装着型ディスプレイとすることができる。
【０１０４】
また、フロント部１０Ｂの中央部分１０Ｃには、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサーから成る固体撮像素子とレンズ（これらは図示せず）とから構成された撮像装置１８が取り付けられている。具体的には、中央部分１０Ｃには貫通孔が設けられており、中央部分１０Ｃに設けられた貫通孔と対向する結合部材２０の部分には凹部が設けられており、この凹部内に撮像装置１８が配置されている。中央部分１０Ｃに設けられた貫通孔から入射した光が、レンズによって固体撮像素子に集光される。固体撮像素子からの信号は、撮像装置１８から延びる配線（図示せず）を介して、画像生成装置１１０Ａ、更には、外部回路に送出される。尚、配線は、結合部材２０とフロント部１０Ｂとの間を通り、一方の画像生成装置１１０Ａに接続されている。このような構成にすることで、撮像装置１８が頭部装着型ディスプレイに組み込まれていることを、視認させ難くすることができる。
【０１０５】
このように、実施例５の頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）にあっては、結合部材２０が２つの画像表示装置１００を結合しており、この結合部材２０は、観察者４０の２つの瞳４１の間に位置するフレーム１０の中央部分１０Ｃに取り付けられている。即ち、各画像表示装置１００は、フレーム１０に、直接、取り付けられた構造とはなっていない。従って、観察者４０がフレーム１０を頭部に装着したとき、テンプル部１２が外側に向かって広がった状態となり、その結果、フレーム１０が変形したとしても、このようなフレーム１０の変形によって、画像生成装置１１０Ａ，１１０Ｂの変位（位置変化）が生じないか、生じたとしても、極僅かである。それ故、左右の画像の輻輳角が変化してしまうことを確実に防止することができる。しかも、フレーム１０のフロント部１０Ｂの剛性を高める必要がないので、フレーム１０の重量増加、デザイン性の低下、コストの増加を招くことがない。また、画像表示装置１００は、眼鏡型のフレーム１０に、直接、取り付けられていないので、観察者の嗜好によってフレーム１０のデザインや色等を自由に選択することが可能であるし、フレーム１０のデザインが受ける制約も少なく、デザイン上の自由度が高い。加えて、観察者の正面から頭部装着型ディスプレイを眺めたとき、結合部材２０はフレーム１０に隠れている。従って、高いデザイン性、意匠性を頭部装着型ディスプレイに与えることができる。
【実施例６】
【０１０６】
実施例６は、実施例５の変形である。実施例６の頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図を図１０に示し、実施例６の頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図を図１１に示す。また、実施例６の頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図を図１２に示す。
【０１０７】
実施例６の頭部装着型ディスプレイにあっては、棒状の結合部材３０が、実施例５と異なり、２つの画像生成装置１１０Ａ，１１０Ｂを結合する代わりに、２つの第２導光手段１３０を結合している。尚、２つの第２導光手段１３０を一体的に作製し、係る一体的に作製された第２導光手段１３０に結合部材３０が取り付けられている形態とすることもできる。
【０１０８】
ここで、実施例６の頭部装着型ディスプレイにあっても、結合部材３０は、観察者４０の２つの瞳４１の間に位置するフレーム１０の中央部分１０Ｃに、例えば、ビスを用いて取り付けられており、各画像生成装置１１０は、観察者４０の瞳４１よりも外側に位置している。尚、各画像生成装置１１０は、第２導光手段１３０の端部に取り付けられている。結合部材３０の中心３０Cからフレーム１０の一端部までの距離をβ、フレーム１０の長さをＬとしたとき、β＝０．５×Ｌを満足している。尚、実施例６においても、α’の値、γ’の値は、実施例５のαの値、γの値と同じ値である。
【０１０９】
実施例６にあっては、フレーム１０、各画像表示装置は、実施例５において説明したフレーム１０、画像表示装置と同じ構成、構造を有する。それ故、これらの詳細な説明は省略する。また、実施例６の頭部装着型ディスプレイも、以上の相違点を除き、実質的に、実施例５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７】
【０１１０】
実施例７は、本発明の第２の態様に係る画像表示装置及び本発明の第２の態様に係る光学装置に関し、更には、第１の形態あるいは第２の形態の画像生成装置に関する。実施例７における画像表示装置の概念図を図１４あるいは図１５に示し、画像生成装置とビーム伸長手段と導光手段（他の実施例との関係上、『第２導光手段』と呼ぶ）の配置状態を模式的に図１３の（Ａ）に示す。尚、図１４に示す画像表示装置は、図３に示した実施例３の画像表示装置に実施例７のビーム伸長手段を適用したものであり、図１５に示す画像表示装置は、図４に示した実施例４の画像表示装置に実施例７のビーム伸長手段を適用したものである。
【０１１１】
実施例７あるいは後述する実施例８における画像表示装置７００，８００は、
（Ａ）画像生成装置１１０，２１０、及び、
（Ｂ）画像生成装置１１０，２１０から出射された光が入射され、導光され、観察者４０の瞳４１に向かって出射される導光手段（第２導光手段１３０，３３０）、
を備えた画像表示装置である。そして、導光手段（第２導光手段１３０，３３０）は、
（Ｂ−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（第２導光板１３１，３３１）、
（Ｂ−２）導光板（第２導光板１３１，３３１）に入射された光が導光板（第２導光板１３１，３３１）の内部で全反射されるように、導光板（第２導光板１３１，３３１）に入射された光を偏向させる、導光板（第２導光板１３１，３３１）に配設された第１偏向手段１４０，３４０、及び、
（Ｂ−３）導光板（第２導光板１３１，３３１）の内部を全反射により伝播した光を導光板（第２導光板１３１，３３１）から出射させるために、導光板（第２導光板１３１，３３１）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、導光板（第２導光板１３１，３３１）に配設された第２偏向手段１５０，３５０、
を備えている。尚、第２導光手段１３０，３３０は、シースルー型（半透過型）である。
【０１１２】
また、実施例７あるいは後述する実施例８における光学装置は、
光束が入射され、導光され、出射される導光手段（第２導光手段１３０，３３０）を備えた光学装置である。そして、導光手段（第２導光手段１３０，３３０）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（第２導光板１３１，３３１）、
導光板（第２導光板１３１，３３１）に入射された光が導光板（第２導光板１３１，３３１）の内部で全反射されるように、導光板（第２導光板１３１，３３１）に入射された光を偏向させる、導光板（第２導光板１３１，３３１）に配設された第１偏向手段１４０，３４０、及び、
導光板（第２導光板１３１，３３１）の内部を全反射により伝播した光を導光板（第２導光板１３１，３３１）から出射させるために、導光板（第２導光板１３１，３３１）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、導光板（第２導光板１３１，３３１）に配設された第２偏向手段１５０，３５０、
を備えている。
【０１１３】
そして、実施例７あるいは後述する実施例８にあっては、導光板（第２導光板１３１，３３１）への光の入射方向をＸ方向（図面においては−Ｘ方向で示している）、導光板（第２導光板１３１，３３１）内における光の伝播方向をＹ方向としたとき、画像生成装置から出射された光をＺ方向に沿って伸長し、導光手段へと入射させるビーム伸長手段７１０，８１０を更に備えている。
【０１１４】
ここで、実施例７にあっては、図１３の（Ａ）に示すように、ビーム伸長手段７１０は、第１の反射鏡７１１及び第２の反射鏡７１２から成り、第１の反射鏡７１１は、導光手段（第２導光手段３３０）を挟んで、画像生成装置とは反対側に位置し（即ち、導光手段の光入射側とは反対側に位置し）、第２の反射鏡７１２は、導光手段を基準として、画像生成装置側に位置する（即ち、導光手段の光入射側に位置する）。そして、画像生成装置から出射された光の一部は、導光板及び第１偏向手段（第２導光手段３３０）を通過し、第１の反射鏡７１１で反射され、導光板及び第１偏向手段（第２導光手段３３０）を通過し、第２の反射鏡７１２で反射され、その一部は、導光板及び第１偏向手段（第２導光手段３３０）を通過することを、所定の回数繰り返す。尚、図１３の（Ａ）に示す例にあっては、光は、第２の反射鏡７１２で２回反射される。第１の反射鏡７１１と第２の反射鏡７１２とが平行であって、光が第２の反射鏡７１２で２回反射される場合、導光板（第２導光板３３１）の内部を伝播し始める光は、最終的に、導光板（第２導光板３３１）に最初に入射する光のＺ方向に対して約３倍、伸長される。
【０１１５】
ここで、第１の反射鏡７１１と第２の反射鏡７１２とは平行であることが望ましい。また、導光板（第２導光板３３１）に最初に入射する光は、導光板（第２導光板３３１）に垂直に入射してもよいし、０度以外の或る入射角をもって入射してもよい。
【０１１６】
また、第１偏向手段３４０を反射型体積ホログラム回折格子から構成する場合、反射型体積ホログラム回折格子の光透過率Ｔは、反射型体積ホログラム回折格子を構成する材料の選択、反射型体積ホログラム回折格子の厚さの最適化、反射型体積ホログラム回折格子における屈折率変調度Δｎの最適化を図ることで、例えば、０．１乃至０．９とすることができ、光透過率Ｔは、例えば、種々のテストを行うことで決定すればよい。あるいは又、光透過率ＴをＺ方向に沿って変化させてもよい。これらによって、導光板（第２導光板３３１）の内部を伝播する光のＺ方向の明るさの差異をより少なくすることができる。
【０１１７】
導光板（第２導光板３３１）に最初に入射する光が、導光板（第２導光板３３１）に対して垂直に入射し、第１の反射鏡７１１と第２の反射鏡７１２とが平行であって、第１の反射鏡７１１と第２の反射鏡７１２との間の距離（第１の反射鏡７１１の法線が第２の反射鏡７１２と交わるときのこの法線の長さ）をＬ0とし、第１の反射鏡７１１と導光板（第２導光板３３１）とのなす角をθd、光が第１の反射鏡７１１に入射角θinで入射するとしたとき、更には、第１の反射鏡７１１に最初に入射する光のＺ方向の長さをＺ0としたとき、Ｌ0，θd，θin，Ｚ0の関係として、
Ｚ0＝２×Ｌ0×ｔａｎ（θin）×ｃｏｓ（θd）
を例示することができる。
【０１１８】
そして、このような構成とすることで、ビーム伸長手段７１０から出射する光のＺ方向に沿ったビーム径を、ビーム伸長手段７１０に入射する光のＺ方向に沿ったビーム径よりも、大きくすることができる。従って、画像生成装置から出射され、ビーム伸長手段７１０に入射した光束の形状は、ビーム伸長手段７１０によって適切に変形されて、第２導光手段３３０に入射される。それ故、画像形成装置におけるＺ方向の開口絞りの径を大きく設定する必要が無くなる。即ち、画像形成装置に備えられたコリメート光学系等に備えられたレンズの径を大きくする必要が無く、画像表示装置の小型化、軽量化を図ることができるし、表示コントラストが低下し、画質が劣化するといった問題の発生も無い。後述する実施例８においても同様である。
【０１１９】
ここで、実施例７の画像表示装置７００において、画像生成装置１１０は、実施例１と同様に、
（Ａ−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−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するコリメート光学系１１２、
を備えており、
ビーム伸長手段７１０には、コリメート光学系１１２にて平行光とされた光束が入射される。
【０１２０】
あるいは又、実施例７の画像表示装置７００において、画像生成装置２１０は、実施例２と同様に、
（Ａ−１）光源２６１、
（Ａ−２）光源２６１から出射された光を平行光とするコリメート光学系２６２、
（Ａ−３）コリメート光学系２６２から出射された平行光を走査する走査手段２６３、及び、
（Ａ−４）走査手段２６３によって走査された平行光をリレーするリレー光学系２６４、
を備えており、
ビーム伸長手段７１０には、リレー光学系２６４にて平行光とされた光束が入射される。
【０１２１】
尚、導光手段（第２導光手段３３０）は、実施例３にて説明した第２導光手段３３０と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。また、以上に説明した実施例７の画像表示装置、後述する実施例８の画像表示装置を、実施例５〜実施例６にて説明した頭部装着型ディスプレイに適用することができることは云うまでもない。
【実施例８】
【０１２２】
実施例８は、実施例７の変形である。実施例８における画像表示装置の概念図を図１６〜図１９に示し、画像生成装置とビーム伸長手段と導光手段（実施例７と同様に『第２導光手段』と呼ぶ）の配置状態を模式的に図１３の（Ｂ）に示す。尚、図１６に示す画像表示装置は、図３に示した実施例３の画像表示装置に実施例８のビーム伸長手段を適用したものであり、図１７に示す画像表示装置は、図４に示した実施例４の画像表示装置に実施例８のビーム伸長手段を適用したものであり、図１８に示す画像表示装置は、図１に示した実施例１の画像表示装置に実施例８のビーム伸長手段を適用したものであり、図１９に示す画像表示装置は、図２に示した実施例２の画像表示装置に実施例８のビーム伸長手段を適用したものである。
【０１２３】
実施例８にあっては、ビーム伸長手段８１０は、半透過鏡８１１及び反射鏡８１２から成り、半透過鏡８１１及び反射鏡８１２は、導光手段を基準として、画像生成装置側に位置する（即ち、導光手段の光入射側に位置する）。そして、画像生成装置から出射された光の一部は、半透過鏡８１１を通過して導光手段（第２導光手段１３０，３３０）に入射し、残りは、半透過鏡８１１で反射されて反射鏡８１２に入射し、反射鏡８１２で反射された光の一部は、半透過鏡８１１を通過して導光手段（第２導光手段１３０，３３０）に入射し、残りは、半透過鏡８１１で反射されて反射鏡８１２に入射することを、所定の回数繰り返す。尚、図１３の（Ｂ）に示す例にあっては、光は、反射鏡８１２で２回反射される。半透過鏡８１１と反射鏡８１２とが平行であって、光が反射鏡８１２で２回反射される場合、導光板（第２導光板１３１，３３１）の内部を伝播し始める光は、最終的に、導光板（第２導光板１３１，３３１）に最初に入射する光のＺ方向に対して約３倍、伸長される。
【０１２４】
ここで、半透過鏡８１１と反射鏡８１２とは平行であることが望ましい。また、導光板（第２導光板１３１，３３１）に最初に入射する光は、導光板（第２導光板１３１，３３１）に垂直に入射してもよいし、０度以外の或る入射角をもって入射してもよい。
【０１２５】
また、第１偏向手段３４０を反射型体積ホログラム回折格子から構成する場合、反射型体積ホログラム回折格子の光透過率Ｔは、反射型体積ホログラム回折格子を構成する材料の選択、反射型体積ホログラム回折格子の厚さの最適化、反射型体積ホログラム回折格子における屈折率変調度Δｎの最適化を図ることで、例えば、０．１乃至０．９とすることができ、光透過率Ｔは、例えば、種々のテストを行うことで決定すればよい。あるいは又、半透過鏡８１１の光反射率をＺ方向に沿って変化させてもよい。これらによって、導光板（第２導光板１３１，３３１）の内部を伝播する光のＺ方向の明るさの差異をより少なくすることができる。
【０１２６】
導光板（第２導光板３３１）に最初に入射する光が、導光板（第２導光板３３１）に対して垂直に入射し、半透過鏡８１１と反射鏡８１２とが平行であって、半透過鏡８１１と反射鏡８１２との間の距離（半透過鏡８１１の法線が反射鏡８１２と交わるときのこの法線の長さ）をＬ0とし、半透過鏡８１１と導光板（第２導光板３３１）とのなす角をθd、光が半透過鏡８１１に入射角θinで入射するとしたとき、更には、半透過鏡８１１に最初に入射する光のＺ方向の長さをＺ0としたとき、Ｌ0，θd，θin，Ｚ0の関係として、
Ｚ0＝２×Ｌ0×ｔａｎ（θin）×ｃｏｓ（θd）
を例示することができる。
【０１２７】
尚、実施例８の画像表示装置８００において、画像生成装置１１０は、実施例１と同様とすることができるし、画像生成装置２１０は、実施例２と同様とすることができる。また、導光手段（第２導光手段１３０，３３０）は、実施例１にて説明した第２導光手段１３０、実施例３にて説明した第２導光手段３３０と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【実施例９】
【０１２８】
実施例９も、実施例７の変形である。実施例９における画像生成装置とビーム伸長手段と導光手段の配置状態をＹ方向から眺めた模式図、及び、Ｚ方向から眺めた模式図を、それぞれ、図２０の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。尚、図２０の（Ｂ）あるいは後述する図２２の（Ｂ）においては、第２導光板３３１の図示を省略している。
【０１２９】
実施例７にて説明したビーム伸長手段７１０において、導光板（第２導光板３３１）の内部を伝播し始める光は、上述したとおり、最終的に、導光板（第２導光板３３１）に最初に入射する光のＺ方向に対して、例えば、約３倍、伸長される。ところが、場合によっては、画像形成装置におけるＹ方向の開口絞りの径を大きく設定する必要が生じる虞がある。コリメート光学系１１２あるいはリレー光学系２６４において、水平画角が負の最大値をとる光線を想定する。そして、係る光線がビーム伸長手段７１０に入射したときのビーム伸長手段７１０における係る光線の挙動を、図２２の（Ａ）及び（Ｂ）に模式的に示す。ここで、図２２の（Ａ）は、実施例７における画像生成装置とビーム伸長手段と導光手段の配置状態をＹ方向から眺めた模式図であり、図２２の（Ｂ）は、実施例７における画像生成装置とビーム伸長手段と導光手段の配置状態をＺ方向から眺めた模式図である。
【０１３０】
図２２の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１の反射鏡７１１と第２の反射鏡７１２との間で反射を繰り返す光線は、次第に、−Ｙ方向に移動していく。例えば、図２２の（Ａ）及び（Ｂ）に示す例においては、水平画角が負の最大値をとる光線（「ａ」で示す）が、点「ｂ」において第１の反射鏡７１１と衝突し、反射され、点「ｃ」において第２の反射鏡７１２と衝突し、反射され、点「ｄ」において第１の反射鏡７１１と衝突し、反射され、点「ｅ」において第２の反射鏡７１２と衝突し、反射され、第２導光手段３３０のＹ方向端部「ｆ」に入射し、回折反射されるとする。この場合、第２導光手段３３０のＹ方向端部「ｆ」に入射する光線は、コリメート光学系１１２あるいはリレー光学系２６４からの出射位置「ａ」を基準としたとき、ΔＹ’だけ、−Ｙ方向にずれる。同様に、水平画角が正の最大値をとる光線を想定したときには、コリメート光学系１１２あるいはリレー光学系２６４からの出射位置を基準としたとき、ΔＹ’だけ、＋Ｙ方向にずれる。
【０１３１】
ここで、コリメート光学系１１２あるいはリレー光学系２６４を出射して導光板３３０に入射した平行光束群を回折反射する第１偏向手段３４０の位置がＹ方向の開口絞り位置となる。従って、コリメート光学系１１２あるいはリレー光学系２６４のＹ方向の径を大きく設定する必要が生じる場合がある。具体的には、図２２に示した例にあっては、コリメート光学系１１２あるいはリレー光学系２６４のＹ方向の径を、第１偏向手段３４０のＹ方向の長さに２×ΔＹ’を加えた値としなければならない。
【０１３２】
実施例９にあっては、ビーム伸長手段の拡大した模式的な一部断面図を図２１の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ビーム伸長手段７２０を構成する第１の反射鏡７２１及び第２の反射鏡７２２の光反射面は、複数の凹凸部７２３，７２４を有する構成とした。ここで、凹凸部７２３，７２４はＸ軸とＺ軸とがなす平面と平行な平面内を延び、第１の反射鏡７２１及び第２の反射鏡７２２の法線とＹ軸とがなす平面で凹凸部７２３，７２４を切断したと想定したときの凹凸部７２３，７２４の形状は、Ｙ方向に沿って、直角三角形における隣辺が組み合わされた形状を有する。即ち、凹凸部７２３，７２４は、軸線がＸ軸とＺ軸とがなす平面と平行であり、且つ、頂角が９０度の直角プリズム状の形状を有する。実施例９にあっては、直角三角形を、隣辺の長さが等しい直角二等辺三角形とし、Ｙ方向に沿って同じ形状の直角三角形における隣辺が並んでいる構成としたが、これに限定するものではない。尚、コリメート光学系１１２あるいはリレー光学系２６４の中心から出射され、画像形成装置側節点を通過した中心光線が第１の反射鏡７２１に入射する点を第１の反射鏡中心点とし、第１の反射鏡中心点を通過し、Ｘ方向と平行な軸線をＸ軸、第１の反射鏡中心点を通過し、Ｙ方向と平行な軸線をＹ軸、Ｚ方向と平行な軸線をＺ軸とする。
【０１３３】
直角三角形における直角の隣辺に対応する光反射面における２つの斜面を、便宜上、第１斜面７２３Ａ，７２４Ａ及び第２斜面７２３Ｂ，７２４Ｂと呼ぶ。拡大した模式的な一部断面図を図２１の（Ｃ）に示すように、第１の反射鏡７２１に入射した光は、例えば、第１斜面７２３Ａと衝突し、第１斜面７２３Ａで反射されて第２斜面７２３Ｂと衝突し、第２斜面７２３Ｂで反射され、第１の反射鏡７２１から出射される。第１斜面７２３Ａに入射する光と、第２斜面７２３Ｂから出射される光は平行である。同様に、第２の反射鏡７２２に入射した光は、例えば、第１斜面７２４Ａと衝突し、第１斜面７２４Ａで反射されて第２斜面７２４Ｂと衝突し、第２斜面７２４Ｂで反射され、第２の反射鏡７２２から出射される。第１斜面７２４Ａに入射する光と、第２斜面７２４Ｂから出射される光は平行である。尚、第１の反射鏡７２１及び第２の反射鏡７２２の光反射面には、例えば、アルミニウムといった光反射材料から成る光反射層７２５，７２６が設けられている。
【０１３４】
コリメート光学系１１２あるいはリレー光学系２６４において、水平画角が負の最大値をとる光線を想定する。そして、係る光線がビーム伸長手段７２０に入射したときの、ビーム伸長手段７２０における挙動を、図２０の（Ａ）及び（Ｂ）に模式的に示す。
【０１３５】
図２０の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１の反射鏡７２１と第２の反射鏡７２２との間で光の反射が繰り返されるが、光線の第１の反射鏡７２１との衝突点、第２の反射鏡７２２との衝突点は、原理的には、光はＹ方向には移動せず、Ｘ方向及びＺ方向に移動するだけである。例えば、図２０の（Ａ）及び（Ｂ）に示す例においては、水平画角が負の最大値をとる光線（「ａ」で示す）が、点「ｂ」において第１の反射鏡７２１と衝突し、反射され、点「ｃ」において第２の反射鏡７２２と衝突し、反射され、点「ｄ」において第１の反射鏡７２１と衝突し、反射され、点「ｅ」において第２の反射鏡７２２と衝突し、反射され、第２導光手段３３０のＹ方向端部「ｆ」に入射し、回折反射されるとする。この場合、第２導光手段３３０のＹ方向端部「ｆ」に入射する光線は、コリメート光学系１１２あるいはリレー光学系２６４からの出射位置「ａ」を基準としたとき、ΔＹだけ、−Ｙ方向にずれる。同様に、水平画角が正の最大値をとる光線を想定したときには、コリメート光学系１１２あるいはリレー光学系２６４からの出射位置を基準としたとき、ΔＹだけ、＋Ｙ方向にずれる。しかしながら、図２２に示したΔＹ’の値よりも、ΔＹの値は小さい。
【０１３６】
ここで、上述したとおり、コリメート光学系１１２あるいはリレー光学系２６４を出射して導光板３３０に入射した平行光束群を回折反射する第１偏向手段３４０の位置がＹ方向の開口絞り位置となる。具体的には、図２０に示した例にあっては、コリメート光学系１１２あるいはリレー光学系２６４のＹ方向の径を、第１偏向手段３４０のＹ方向の長さに２×ΔＹを加えた値としなければならない。しかしながら、ΔＹの値は、図２２を参照して説明したΔＹ’の値よりも確実に小さな値となる。それ故、第１の反射鏡７２１及び第２の反射鏡７２２を、所謂リバーサルミラーとすることで、コリメート光学系１１２あるいはリレー光学系２６４のＹ方向の径を大きく設定する必要が無く、あるいは又、大きく設定するにしても、左程、Ｙ方向の径を大きくする必要がない。
【０１３７】
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画像表示装置、光学装置の構成、構造は例示であり、適宜変更することができる。例えば、第２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。また、実施例３あるいは実施例４の第２導光手段にあっては、第２導光板３３１の第１面３３２に透過型ホログラムから成る第１偏向手段を配設し、第２面３３３に反射型ホログラムから成る第２偏向手段を配設するといった構成とすることもできる。このような構成にあっては、第１偏向手段に入射した光は、回折され、第２導光板内で全反射条件を満たし、第２偏向手段まで伝播される。そして、第２偏向手段において回折反射され、第２導光板から出射される。また、実施例３あるいは実施例４の第２導光手段にあっては、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や表面レリーフ型ホログラムとすることもできる。実施例にあっては、専ら、画像表示装置を２つ備えた両眼型としたが、画像表示装置を１つ備えた片眼型としてもよい。
【０１３８】
実施例１、実施例３、実施例７あるいは実施例８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２３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５０１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５０１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５０１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を介して第２導光板１３１，３３１に入射される。
【０１３９】
あるいは又、図２４に概念図を示すように、
（α）赤色を発光する赤色発光素子５０１Ｒが２次元マトリクス状に配列された赤色発光パネル５１１Ｒ、
（β）緑色を発光する緑色発光素子５０１Ｇが２次元マトリクス状に配列された緑色発光パネル５１１Ｇ、及び、
（γ）青色を発光する青色発光素子５０１Ｂが２次元マトリクス状に配列された青色発光パネル５１１Ｂ、並びに、
（δ）赤色発光パネル５１１Ｒ、緑色発光パネル５１１Ｇ及び青色発光パネル５１１Ｂ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５０３）、
を備えており、
赤色発光素子５０１Ｒ、緑色発光素子５０１Ｇ及び青色発光素子５０１Ｂ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を介して第２導光板１３１，３３１に入射される。尚、参照番号５１２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。
【０１４０】
あるいは又、発光素子５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂが２次元マトリクス状に配列された発光パネル５１１Ｒ，５１１Ｇ，５１１Ｂ等から成る画像形成装置の概念図を図２５に示すが、発光パネル５１１Ｒ，５１１Ｇ，５１１Ｂから出射された光は、光通過制御装置５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂ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５０３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を介して第２導光板１３１，３３１に入射される。
【０１４１】
あるいは又、発光素子５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂが２次元マトリクス状に配列された発光パネル５１１Ｒ，５１１Ｇ，５１１Ｂ等から成る画像形成装置の概念図を図２６に示すが、発光パネル５１１Ｒ，５１１Ｇ，５１１Ｂから出射された光は、ダイクロイック・プリズム５０３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５０３から出射したこれらの光は光通過制御装置５０４によって通過／非通過が制御され、コリメート光学系１１２を介して第２導光板１３１，３３１に入射される。
【０１４２】
あるいは又、図２７に示すように、赤色を発光する発光素子５０１Ｒ、及び、赤色を発光する発光素子５０１Ｒ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５０４Ｒ）、緑色を発光する発光素子５０１Ｇ、及び、緑色を発光する発光素子５０１Ｇ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５０４Ｇ）、青色を発光する発光素子５０１Ｂ、及び、青色を発光する発光素子５０１Ｂ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５０４Ｂ）、並びに、これらのＧａＮ系半導体から成る発光素子５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから出射された光を案内する光案内部材５０２、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５０３）を備えた画像形成装置とすることもできる。
【符号の説明】
【０１４３】
１０・・・フレーム、１０Ａ・・・フレームの一端部、１０Ｂ・・・フロント部、１０Ｃ・・・フレームの中央部分、１１・・・蝶番、１２・・・テンプル部、１３・・・モダン部、１４・・・ノーズパッド、１５・・・配線（信号線や電源線等）、１６・・・ヘッドホン部、１７・・・ヘッドホン部用配線、１８・・・撮像装置、２０，３０・・・結合部材、４０・・・観察者、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、１２０・・・第２導光手段、１２１・・・第１導光板、１２２・・・反射型体積ホログラム回折格子、１３０，３３０・・・第２導光手段、１３１，３３１・・・第２導光板、１３２，３３２・・・第２導光板の第１面、１３３，３３３・・・第２導光板の第２面、１３４，１３５・・・第２導光板の一部分、１４０・・・第１偏向手段、１５０・・・第２偏向手段、３４０・・・第１偏向手段（第１回折格子部材）、３５０・・・第２偏向手段（第２回折格子部材）、１６０・・・反射型空間光変調装置、１６１・・・液晶表示装置（ＬＣＤ）、１６２・・・偏光ビームスプリッター、１６３・・・光源、２６１・・・光源、２６２・・・コリメート光学系、２６３・・・走査手段、２６４・・・リレー光学系、２６５・・・クロスプリズム、２６６・・・全反射ミラー、５０１，５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ・・・発光素子、５０２・・・光案内部材、５０３・・・ダイクロイック・プリズム、５０４，５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂ・・・光通過制御装置、５１１Ｒ，５１１Ｇ，５１１Ｂ・・・発光パネル、５１２・・・マイクロレンズ、７１０，８１０・・・ビーム伸長手段、７１１，７２１・・・第１の反射鏡、７２２，７２２・・・第２の反射鏡、７２３，７２４・・・凹凸部、７２３Ａ，７２３Ｂ，７２４Ａ，７２４Ｂ・・・斜面、７２５，７２６・・・光反射層、８１１・・・半透過鏡、８２２・・・反射鏡
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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