(57)【要約】【課題】衝撃等の外力が加わっても、光源部から光ファイバーに入射する光の強度が所定値よりも大きくなることを防止または抑制することができる画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイを提供すること。【解決手段】画像表示装置１は、光を出射する光源部と、光源部から出射された光が一端部に入射する光ファイバー７と、光源部から光ファイバー７に入射する光の強度が所定値以下となる位置に光ファイバーの一端部を固定する固定部３５と、を備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源部と、
前記光源部から出射された前記光が入射する光ファイバーと、
前記光源部から前記光ファイバーに入射する光の強度が０よりも大きく第１の値以下となる位置に、前記光が入射する前記光ファイバーの入射端部を固定する固定部と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記第１の値は、１００μＷである請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記固定部に固定され、前記光を検出する光検出部を備える請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記光検出部で検出された光の強度に基づいて、前記光源部を制御する光制御部を備える請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記光検出部は、前記光の光軸上に配置されている請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記光制御部は、前記光検出部で検出された光の強度が第２の値以下となったとき、前記光源部からの前記光の出射を停止させる請求項４または５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記固定部の位置を変更可能な位置変更部と、
前記光検出部で検出された光の強度に基づいて、前記位置変更部を制御する位置制御部と、を備える請求項３ないし６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記光源部は、前記固定部に対して固定的に設けられた部材に固定されている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記固定部の表面には、前記光の反射を低減する反射低減部が設けられている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
光を出射する光源部と、
前記光源部から出射された前記光が入射する光ファイバーと、
前記光源部と前記光が入射する前記光ファイバーの入射端部との間の光路に設けられたレンズと、
前記レンズの光軸と前記入射端部における前記光ファイバーの光軸とがずれた状態で前記光ファイバーの前記入射端部を固定する固定部と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
光を出射する光源部と、
前記光源部から出射された前記光が入射する光ファイバーと、
前記光源部と前記光が入射する前記光ファイバーの入射端部との間の光路に設けられたレンズと、
前記レンズの光軸と前記入射端部における前記光ファイバーの光軸とがずれた状態で前記光ファイバーの前記入射端部を固定する固定部と、を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１２】
光を出射する光源部と、
前記光源部から出射された前記光が一端部に入射する光ファイバーと、
前記光源部から前記光ファイバーに入射する光の強度が所定値以下となる位置に前記光ファイバーの前記一端部を固定する固定部と、を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置として、例えば、観察者の頭部に装着して使用され、観察者が視認する画像を虚像として表示するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mount Display）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献１に係る画像表示装置は、光源と、光源から出射された光を２次元的に走査する走査部とを備え、観察者の網膜に画像を投影する。
また、特許文献１に係る画像表示装置は、光源部から走査部へ光を導く光ファイバーを備え、光源から出射された光の中心軸に対して光ファイバーの光軸をずらすことにより、減光を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８６３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に係る画像表示装置では、万が一、衝撃等の外力が画像表示装置に加わった場合、光源から出射された光の中心軸に対して光ファイバーの光軸が一致または近づいて、減光が十分になされず、観察者の眼に悪影響を与えるおそれがあるという問題があった。
本発明の目的は、衝撃等の外力が加わっても、光源部から光ファイバーに入射する光の強度が所定値よりも大きくなることを防止または抑制することができる画像表示装置およびヘッドマウント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】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の画像表示装置は、光を出射する光源部と、
前記光源部から出射された前記光が入射する光ファイバーと、
前記光源部から前記光ファイバーに入射する光の強度が０よりも大きく第１の値以下となる位置に、前記光が入射する前記光ファイバーの入射端部を固定する固定部と、を備えることを特徴とする。
このような画像表示装置によれば、衝撃等の外力が加わっても、光源部から光ファイバーに入射する光の強度が所定値よりも大きくなることを防止または抑制することができる。
【０００６】
本発明の画像表示装置では、前記第１の値は、１００μＷであることが好ましい。
これにより、光ファイバーから出射した光を用いて画像を表示した際に、他に減光の手段を用いなくても、人の眼に対する安全性を確保することができる。
本発明の画像表示装置では、前記固定部に固定され、前記光を検出する光検出部を備えることが好ましい。
これにより、光検出部が固定部に固定されているので、光源部から出射された光を分岐する光学系を設けなくても、光源部から出射された光（光ファイバーに入射しなかった光）の強度を光検出部で検出することができる。
【０００７】
本発明の画像表示装置では、前記光検出部で検出された光の強度に基づいて、前記光源部を制御する光制御部を備えることが好ましい。
これにより、光検出部で検出された光の強度に基づいて、光源部から出射される光の強度を光制御部で調整することができる。
本発明の画像表示装置では、前記光検出部は、前記光の光軸上に配置されていることが好ましい。
これにより、光源部から出射された光のうち最も強度の高い部分を光検出部で検出することができる。そのため、光源部から出射された光を十分に有効利用できるとともに、光源部から出射された光の強度を光検出部で高精度に検出することができる。
【０００８】
本発明の画像表示装置では、前記光制御部は、前記光検出部で検出された光の強度が第２の値以下となったとき、前記光源部からの前記光の出射を停止させることが好ましい。
これにより、何らかの原因により、光源部と光ファイバーの一端部との位置関係が変動しても、光源部から光ファイバーに入射する光の強度が所定値（第１の値）よりも大きくなることを防止することができる。
【０００９】
本発明の画像表示装置では、前記固定部の位置を変更可能な位置変更部と、
前記光検出部で検出された光の強度に基づいて、前記位置変更部を制御する位置制御部と、を備えることが好ましい。
これにより、何らかの原因により、光源部と光ファイバーの一端部との位置関係が変動しても、光源部から光ファイバーに入射する光の強度を所望の範囲内の値とすることができる。
【００１０】
本発明の画像表示装置では、前記光源部は、前記固定部に対して固定的に設けられた部材に固定されていることが好ましい。
これにより、光源部と光ファイバーの一端部との位置関係を所望の関係に維持することができる。
本発明の画像表示装置では、前記固定部の表面には、前記光の反射を低減する反射低減部が設けられていることが好ましい。
これにより、固定部に入射した光が反射して迷光となるのを防止または抑制することができる。
【００１１】
本発明の画像表示装置は、光を出射する光源部と、
前記光源部から出射された前記光が入射する光ファイバーと、
前記光源部と前記光が入射する前記光ファイバーの入射端部との間の光路に設けられたレンズと、
前記レンズの光軸と前記入射端部における前記光ファイバーの光軸とがずれた状態で前記光ファイバーの前記入射端部を固定する固定部と、を備えることを特徴とする。
このような画像表示装置によれば、衝撃等の外力が加わっても、光源部から光ファイバーに入射する光の強度が所定値よりも大きくなることを防止または抑制することができる。また、光源部と光ファイバーの一端部との間の光路にレンズを設けることによって、光学距離の設計自由度を高めることができる。
【００１２】
本発明のヘッドマウントディスプレイは、光を出射する光源部と、
前記光源部から出射された前記光が入射する光ファイバーと、
前記光源部と前記光が入射する前記光ファイバーの入射端部との間の光路に設けられたレンズと、
前記レンズの光軸と前記入射端部における前記光ファイバーの光軸とがずれた状態で前記光ファイバーの前記入射端部を固定する固定部と、を備えることを特徴とする。
このようなヘッドマウントディスプレイによれば、衝撃等の外力が加わっても、光源部から光ファイバーに入射する光の強度が所定値よりも大きくなることを防止または抑制することができる。また、光源部と光ファイバーの一端部との間の光路にレンズを設けることによって、光学距離の設計自由度を高めることができる。
【００１３】
本発明のヘッドマウントディスプレイは、光を出射する光源部と、
前記光源部から出射された前記光が一端部に入射する光ファイバーと、
前記光源部から前記光ファイバーに入射する光の強度が所定値以下となる位置に前記光ファイバーの前記一端部を固定する固定部と、を備えることを特徴とする。
このようなヘッドマウントディスプレイによれば、衝撃等の外力が加わっても、光源部から光ファイバーに入射する光の強度が所定値よりも大きくなることを防止または抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す画像表示装置の制御ユニットの概略構成図である。
【図３】図２に示す駆動信号生成部の駆動信号の一例を示す図である。
【図４】図１に示す画像表示装置の画像形成部の概略構成を示す模式図である。
【図５】図４に示す画像形成部の光スキャナーの平面図である。
【図６】図５に示す光スキャナーの断面図（Ｘ１軸に沿った断面図）である。
【図７】図２に示す制御ユニットの固定部を説明するための断面図である。
【図８】図７に示す固定部を光の入射側からみた図である。
【図９】（ａ）は、光源部から出射された光（信号光）と光ファイバーおよび光検出部との位置関係を説明するための図、（ｂ）は、光出射部から出射された光の強度の分布を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る画像表示装置の制御ユニットの概略構成図である。
【図１１】図１０に示す制御ユニットの固定部を説明するための断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態における光検出部の変形例を示す図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る画像表示装置の制御ユニットの概略構成図である。
【図１４】図１３に示す制御ユニットの固定部を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイの好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）の概略構成を示す図、図２は、図１に示す画像表示装置の制御ユニットの概略構成図である。また、図３は、図２に示す駆動信号生成部の駆動信号の一例を示す図、図４は、図１に示す画像表示装置の画像形成部の概略構成を示す模式図である。また、図５は、図４に示す画像形成部の光スキャナーの平面図、図６は、図５に示す光スキャナーの断面図（Ｘ１軸に沿った断面図）である。
【００１６】
なお、図１では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「＋側」、基端側を「−側」とする。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。
ここで、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、後述する画像表示装置１を観察者の頭部Ｈに装着した際に、Ｘ軸方向が頭部Ｈの上下方向、Ｙ軸方向が頭部Ｈの左右方向、Ｚ軸方向が頭部Ｈの前後方向となるように設定されている。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の画像表示装置１は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイ（頭部装着型画像表示装置）であって、観察者の頭部Ｈに装着して使用され、観察者に虚像による画像を外界像と重畳した状態で視認させるものである。
この画像表示装置１は、フレーム２と、フレーム２に支持された制御ユニット３および画像形成部４とを備える。
【００１８】
このような画像表示装置１では、制御ユニット３からの信号に基づいて画像形成部４が作動し、画像形成部４が観察者の右側の眼ＥＹに向けて光を２次元的に走査することにより、観察者が視認し得る虚像を形成する。
なお、本実施形態では、画像形成部４をフレーム２の右側にのみ設け、右眼用の虚像のみを形成する場合を例に説明するが、画像形成部４と同様の構成の画像形成部をフレーム２の左側に設けることによって、右眼用の虚像と併せて左眼用の虚像も形成してもよいし、左眼用の虚像のみを形成するようにしてもよい。
【００１９】
以下、画像表示装置１の各部を順次詳細に説明する。
（フレーム）
図１に示すように、フレーム２は、眼鏡フレームのような形状をなし、制御ユニット３および画像形成部４を支持する機能を有する。
また、フレーム２は、図１に示すように、画像形成部４およびノーズパッド部２１を支持するフロント部２２と、フロント部２２に接続されて使用者の耳に当接する１対のテンプル部（つる部）２３と、各テンプル部２３のフロント部２２と反対の端部であるモダン部２４と、を含む。
【００２０】
ノーズパッド部２１は、使用時に観察者の鼻ＮＳに当接して、画像表示装置１を観察者の頭部に対して支持している。フロント部２２には、リム部２５やブリッジ部２６が含まれる。
このノーズパッド部２１は、使用時における観察者に対するフレーム２の位置を調整可能に構成されている。
なお、フレーム２の形状は、観察者の頭部Ｈに装着することができるものであれば、図示のものに限定されない。
【００２１】
（制御ユニット）
図１に示すように、制御ユニット３は、前述したフレーム２の一方（本実施形態では右側）のモダン部２４に取り付けられている。
すなわち、制御ユニット３は、使用時に観察者の耳ＥＡに対して眼ＥＹとは反対側に配置されている。これにより、画像表示装置１の重量バランスを優れたものとすることができる。
この制御ユニット３は、後述する画像形成部４の光走査部４２で走査される信号光を生成する機能と、光走査部４２を駆動する駆動信号を生成する機能とを有する。
このような制御ユニット３は、図２に示すように、信号光生成部３１と、駆動信号生成部３２と、制御部３３と、光検出部３４と、固定部３５とを備える。
【００２２】
信号光生成部３１は、後述する画像形成部４の光走査部４２（光スキャナー）で走査（光走査）される信号光を生成するものである。
この信号光生成部３１は、波長の異なる複数の光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂ（光源部）と、複数の駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂと、レンズ３１３Ｒ、３１３Ｇ、３１３Ｂと、光合成部（合成部）３１４とを有する。
【００２３】
光源３１１Ｒ（Ｒ光源）は、赤色光を出射するものであり、光源３１１Ｇ（Ｇ光源）は、緑色光を出射するものであり、光源３１１Ｂは、青色光を出射するものである。このような３色の光を用いることにより、フルカラーの画像を表示することができる。
このような光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂは、それぞれ、特に限定されないが、例えば、レーザーダイオード、ＬＥＤを用いることができる。
このような光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂは、それぞれ、駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂに電気的に接続されている。
【００２４】
駆動回路３１２Ｒは、前述した光源３１１Ｒを駆動する機能を有し、駆動回路３１２Ｇは、前述した光源３１１Ｇを駆動する機能を有し、駆動回路３１２Ｂは、前述した光源３１１Ｂを駆動する機能を有する。
このような駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂにより駆動された光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂから出射された３つ（３色）の光は、レンズ３１３Ｒ、３１３Ｇ、３１３Ｂを介して、光合成部３１４に入射する。
【００２５】
レンズ３１３Ｒ、３１３Ｇ、３１３Ｂは、それぞれ、コリメーターレンズである。これにより、光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂから出射された光は、それぞれ、平行光とされ、光合成部３１４に入射する。
光合成部３１４は、複数の光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂからの光を合成するものである。これにより、信号光生成部３１で生成される信号光を画像形成部４へ伝送するための光ファイバーの数を少なくすることができる。そのため、本実施形態では、フレーム２のテンプル部に沿って設けられた１本の光ファイバー７を介して制御ユニット３から画像形成部４へ信号光を伝送することができる。
【００２６】
本実施形態では、光合成部３１４は、３つのダイクロイックミラー３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃを有し、光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂから出射された光（赤色光、緑色光および青色光の３色の光）を合成して１つの信号光を出射する。なお、以下では、光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂをまとめて「光源部３１１」ともいい、信号光生成部３１で生成した信号光を「光源部３１１から出射された光」ともいう。
【００２７】
なお、光合成部３１４は、前述したようなダイクロイックミラーを用いた構成に限定されず、例えば、プリズム、光導波路、光ファイバー等で構成されていてもよい。
このような信号光生成部３１で生成した信号光は、光ファイバー７の一端部に入射する。そして、かかる信号光は、光ファイバー７を介して、後述する画像形成部４の光走査部４２に伝送される。
このように信号光生成部３１で生成した信号光を光走査部４２へ導光する光ファイバー７を用いることにより、信号光生成部３１の設置位置の自由度が増す。
【００２８】
ここで、光ファイバー７の信号光の入射側の端部（以下、単に「光ファイバー７の一端部」ともいう）近傍には、光検出部３４が設けられている。この光検出部３４は、信号光を検出する。
また、光ファイバー７の一端部および光検出部３４は、固定部３５に固定されている。なお、光ファイバー７、光検出部３４および固定部３５については、後に詳述する。
【００２９】
駆動信号生成部３２は、後述する画像形成部４の光走査部４２（光スキャナー）を駆動する駆動信号を生成するものである。
この駆動信号生成部３２は、光走査部４２の第１の方向での走査（水平走査）に用いる第１の駆動信号を生成する駆動回路３２１（第１の駆動回路）と、光走査部４２の第１の方向に直交する第２の方向での走査（垂直走査）に用いる第２の駆動信号を生成する駆動回路３２２（第２の駆動回路）とを有する。
【００３０】
例えば、駆動回路３２１は、図３（ａ）に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する第１の駆動信号Ｖ１（水平走査用電圧）を発生させるものであり、駆動回路３２２は、図３（ｂ）に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２の駆動信号Ｖ２（垂直走査用電圧）を発生させるものである。
なお、第１の駆動信号および第２の駆動信号については、後述する光走査部４２の説明とともに、後に詳述する。
【００３１】
このような駆動信号生成部３２は、図示しない信号線を介して、後述する画像形成部４の光走査部４２に電気的に接続されている。これにより、駆動信号生成部３２で生成した駆動信号（第１の駆動信号および第２の駆動信号）は、後述する画像形成部４の光走査部４２に入力される。
前述したような信号光生成部３１の駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂおよび駆動信号生成部３２の駆動回路３２１、３２２は、制御部３３に電気的に接続されている。
【００３２】
制御部３３は、映像信号（画像信号）に基づいて、信号光生成部３１の駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂおよび駆動信号生成部３２の駆動回路３２１、３２２の駆動を制御する機能を有する。すなわち、制御部３３は、画像形成部４の駆動を制御する機能を有する。
これにより、信号光生成部３１が画像情報に応じて変調された信号光を生成するとともに、駆動信号生成部３２が画像情報に応じた駆動信号を生成する。
【００３３】
また、制御部３３は、光検出部３４で検出された光の強度に基づいて、信号光生成部３１の駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂの駆動を制御し得るように構成されている。なお、光検出部３４で検出された光の強度に基づく信号光生成部３１の駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂの駆動制御については、後に詳述する光ファイバー７、光検出部３４および固定部３５の説明とともに、後に詳述する。
【００３４】
（画像形成部）
図１に示すように、画像形成部４は、前述したフレーム２の一方側（本実施形態では右側）の部分に取り付けられている。
すなわち、画像形成部４は、使用時に観察者の一方（右側）の眼ＥＹの前方に位置するように配置されている。
【００３５】
画像形成部４は、観察者が視認可能な画像として虚像を形成する機能（眼ＥＹの網膜で結像する画像光（走査光）を出射する機能）を有する。
この画像形成部４は、図４に示すように、光走査部４２と、レンズ４３（カップリングレンズ）と、反射部４４とを備える。
光走査部４２は、信号光生成部３１からの信号光を２次元的に走査する光スキャナーである。この光走査部４２で信号光を走査することにより走査光が形成される。
【００３６】
この光走査部４２は、図５に示すように、可動ミラー部１１と、１対の軸部１２ａ、１２ｂ（第１の軸部）と、枠体部１３と、２対の軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ（第２の軸部）と、支持部１５と、永久磁石１６と、コイル１７とを備える。言い換えれば、光走査部４２はいわゆるジンバル構造を有している。
ここで、可動ミラー部１１および１対の軸部１２ａ、１２ｂは、Ｙ１軸（第１の軸）周りに揺動（往復回動）する第１の振動系を構成する。また、可動ミラー部１１、２対の軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、１対の軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよび永久磁石１６は、Ｘ１軸（第２の軸）周りに揺動（往復回動）する第２の振動系を構成する。
また、光走査部４２は、信号重畳部１８を有しており（図６参照）、永久磁石１６、コイル１７、信号重畳部１８および駆動信号生成部３２は、前述した第１の振動系および第２の振動系を駆動（すなわち、可動ミラー部１１をＸ１軸およびＹ１軸周りに揺動）させる駆動部を構成する。
【００３７】
以下、光走査部４２の各部を順次詳細に説明する。
可動ミラー部１１は、基部１１１（可動部）と、スペーサー１１２を介して基部１１１に固定された光反射板１１３とを有する。
光反射板１１３の上面（一方の面）には、光反射性を有する光反射部１１４が設けられている。
この光反射板１１３は、軸部１２ａ、１２ｂに対して厚さ方向に離間するとともに、厚さ方向からみたときに（以下、「平面視」ともいう）軸部１２ａ、１２ｂと重なって設けられている。
【００３８】
そのため、軸部１２ａと軸部１２ｂとの間の距離を短くしつつ、光反射板１１３の板面の面積を大きくすることができる。また、軸部１２ａと軸部１２ｂとの間の距離を短くすることができることから、枠体部１３の小型化を図ることができる。さらに、枠体部１３の小型化を図ることができることから、軸部１４ａ、１４ｂと軸部１４ｃ、１４ｄとの間の距離を短くすることできる。
このようなことから、光反射板１１３の板面の面積を大きくしても、光走査部４２の小型化を図ることができる。言い換えると、光反射部１１４の面積に対する光走査部４２の大きさを小さくすることができる。
【００３９】
また、光反射板１１３は、平面視にて、軸部１２ａ、１２ｂの全体を覆うように形成されている。言い換えると、軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、平面視にて、光反射板１１３の外周に対して内側に位置している。これにより、光反射板１１３の板面の面積が大きくなり、その結果、光反射部１１４の面積を大きくすることができる。また、不要な光が軸部１２ａ、１２ｂで反射して迷光となるのを防止することができる。
【００４０】
また、光反射板１１３は、平面視にて、枠体部１３の全体を覆うように形成されている。言い換えると、枠体部１３は、平面視にて、光反射板１１３の外周に対して内側に位置している。これにより、光反射板１１３の板面の面積が大きくなり、その結果、光反射部１１４の面積を大きくすることができる。また、不要な光が枠体部１３で反射して迷光となるのを防止することができる。
【００４１】
さらに、光反射板１１３は、平面視にて、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの全体を覆うように形成されている。言い換えると、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、平面視にて、光反射板１１３の外周に対して内側に位置している。これにより、光反射板１１３の板面の面積が大きくなり、その結果、光反射部１１４の面積を大きくすることができる。また、不要な光が軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄで反射して迷光となるのを防止することができる。
【００４２】
本実施形態では、光反射板１１３は、平面視にて、円形をなしている。なお、光反射板１１３の平面視形状は、これに限定されず、例えば、楕円形、四角形等の多角形であってもよい。
このような光反射板１１３の下面（他方の面）には、図６に示すように、硬質層１１５が設けられている。
【００４３】
硬質層１１５は、光反射板１１３本体の構成材料よりも硬質な材料で構成されている。これにより、光反射板１１３の剛性を高めることができる。そのため、光反射板１１３の揺動時における撓みを防止または抑制することができる。また、光反射板１１３の厚さを薄くし、光反射板１１３のＸ１軸およびＹ１軸周りの揺動時における慣性モーメントを小さくすることができる。
このような硬質層１１５の構成材料としては、光反射板１１３本体の構成材料よりも硬質な材料であれば、特に限定されず、例えば、ダイヤモンド、カーボンナイトライド膜、水晶、サファイヤ、タンタル酸リチウム、ニオブ酸カリウムなどを用いることができるが、特に、ダイヤモンドを用いるのが好ましい。
【００４４】
硬質層１１５の厚さ（平均）は、特に限定されないが、１〜１０μｍ程度であるのが好ましく、１〜５μｍ程度であるのがさらに好ましい。
また、硬質層１１５は、単層で構成されていてもよいし、複数の層の積層体で構成されていてもよい。なお、硬質層１１５は、必要に応じて設けられるものであり、省略することもできる。
【００４５】
このような硬質層１１５の形成には、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射、シート状部材の接合等を用いることができる。
また、光反射板１１３の下面は、スペーサー１１２を介して基部１１１に固定されている。これにより、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３および軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄとの接触を防止しつつ、光反射板１１３をＹ１軸周りに揺動させることができる。
【００４６】
また、基部１１１は、それぞれ、平面視にて、光反射板１１３の外周に対して内側に位置している。すなわち、光反射板１１３の光反射部１１４が設けられる面（板面）の面積は、基部１１１のスペーサー１１２が固定される面の面積よりも大きい。また、基部１１１の平面視での面積は、基部１１１がスペーサー１１２を介して光反射板１１３を支持することができれば、できるだけ小さいのが好ましい。これにより、光反射板１１３の板面の面積を大きくしつつ、軸部１２ａと軸部１２ｂとの間の距離を小さくすることができる。
【００４７】
枠体部１３は、図５に示すように、枠状をなし、前述した可動ミラー部１１の基部１１１を囲んで設けられている。言い換えると、可動ミラー部１１の基部１１１は、枠状をなす枠体部１３の内側に設けられている。
そして、枠体部１３は、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを介して支持部１５に支持されている。また、可動ミラー部１１の基部１１１は、軸部１２ａ、１２ｂを介して枠体部１３に支持されている。
【００４８】
また、枠体部１３は、Ｙ１軸に沿った方向での長さがＸ１軸に沿った方向での長さよりも長くなっている。すなわち、Ｙ１軸に沿った方向における枠体部１３の長さをａとし、Ｘ１軸に沿った方向における枠体部１３の長さをｂとしたとき、ａ＞ｂなる関係を満たす。これにより、軸部１２ａ、１２ｂに必要な長さを確保しつつ、Ｘ１軸に沿った方向における光走査部４２の長さを短くすることができる。
【００４９】
また、枠体部１３は、平面視にて、可動ミラー部１１の基部１１１および１対の軸部１２ａ、１２ｂからなる構造体の外形に沿った形状をなしている。これにより、可動ミラー部１１および１対の軸部１２ａ、１２ｂで構成された第１の振動系の振動、すなわち、可動ミラー部１１のＹ１軸周りの揺動を許容しつつ、枠体部１３の小型化を図ることができる。
【００５０】
なお、枠体部１３の形状は、可動ミラー部１１の基部１１１を囲む枠状であれば、図示のものに限定されない。
軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、弾性変形可能である。
そして、軸部１２ａ、１２ｂは、可動ミラー部１１をＹ１軸（第１の軸）周りに回動（揺動）可能とするように、可動ミラー部１１と枠体部１３を連結している。また、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、枠体部１３をＹ１軸に直交するＸ１軸（第２の軸）周りに回動（揺動）可能とするように、枠体部１３と支持部１５を連結している。
【００５１】
軸部１２ａ、１２ｂは、可動ミラー部１１の基部１１１を介して互いに対向するように配置されている。また、軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、Ｙ１軸に沿った方向に延在する長手形状をなす。そして、軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、一端部が基部１１１に接続され、他端部が枠体部１３に接続されている。また、軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、中心軸がＹ１軸に一致するように配置されている。
このような軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、可動ミラー部１１のＹ１軸周りの揺動に伴ってねじれ変形する。
【００５２】
軸部１４ａ、１４ｂおよび軸部１４ｃ、１４ｄは、枠体部１３を介して（挟んで）互いに対向するように配置されている。また、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、Ｘ１軸に沿った方向に延在する長手形状をなす。そして、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、一端部が枠体部１３に接続され、他端部が支持部１５に接続されている。また、軸部１４ａ、１４ｂは、Ｘ１軸を介して互いに対向するように配置され、同様に、軸部１４ｃ、１４ｄは、Ｘ１軸を介して互いに対向するように配置されている。
【００５３】
このような軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、枠体部１３のＸ１軸周りの揺動に伴って、軸部１４ａ、１４ｂ全体および軸部１４ｃ、１４ｄ全体がそれぞれねじれ変形する。
このように、可動ミラー部１１をＹ１軸周りに揺動可能とするとともに、枠体部１３をＸ１軸周りに揺動可能とすることにより、可動ミラー部１１を互いに直交するＸ１軸およびＹ１軸の２軸周りに揺動（往復回動）させることができる。
【００５４】
また、このような軸部１２ａ、１２ｂのうちの少なくとも一方の軸部、および、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのうちの少なくとも１つの軸部には、それぞれ、例えば歪みセンサーのような角度検出センサーが設けられている。この角度検出センサーは、光走査部４２の角度情報、より具体的には、光反射部１１４のＸ１軸周りおよびＹ１軸周りのそれぞれの揺動角を検出することができる。この検出結果は、図示しないケーブルを介して、制御部３３に入力される。
【００５５】
なお、軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの形状は、それぞれ、前述したものに限定されず、例えば、途中の少なくとも１箇所に屈曲または湾曲した部分や分岐した部分を有していてもよい。
前述したような基部１１１、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよび支持部１５は、一体的に形成されている。
【００５６】
本実施形態では、基部１１１、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよび支持部１５は、第１のＳｉ層（デバイス層）と、ＳｉＯ２層（ボックス層）と、第２のＳｉ層（ハンドル層）とがこの順に積層したＳＯＩ基板をエッチングすることにより形成されている。これにより、第１の振動系および第２の振動系の振動特性を優れたものとすることができる。また、ＳＯＩ基板は、エッチングにより微細な加工が可能であるため、ＳＯＩ基板を用いて基部１１１、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよび支持部１５を形成することにより、これらの寸法精度を優れたものとすることができ、また、光走査部４２の小型化を図ることができる。
【００５７】
そして、基部１１１、軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、ＳＯＩ基板の第１のＳｉ層で構成されている。これにより、軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの弾性を優れたものとすることができる。また、基部１１１がＹ１軸周りに回動する際に枠体部１３に接触するのを防止することができる。
【００５８】
また、枠体部１３および支持部１５は、それぞれ、ＳＯＩ基板の第１のＳｉ層、ＳｉＯ２層および第２のＳｉ層からなる積層体で構成されている。これにより、枠体部１３および支持部１５の剛性を優れたものとすることができる。また、枠体部１３のＳｉＯ２層および第２のＳｉ層は、枠体部１３の剛性を高めるリブとしての機能だけでなく、可動ミラー部１１が永久磁石１６に接触するのを防止する機能も有する。
【００５９】
また、支持部１５の上面には、反射防止処理が施されているのが好ましい。これにより、支持部１５に照射された不要光が迷光となるのを防止することができる。
かかる反射防止処理としては、特に限定されないが、例えば、反射防止膜（誘電体多層膜）の形成、粗面化処理、黒色処理等が挙げられる。
なお、前述した基部１１１、軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの構成材料および形成方法は、一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。
【００６０】
また、本実施形態では、スペーサー１１２および光反射板１１３も、ＳＯＩ基板をエッチングすることにより形成されている。そして、スペーサー１１２は、ＳＯＩ基板のＳｉＯ２層および第２のＳｉ層からなる積層体で構成されている。また、光反射板１１３は、ＳＯＩ基板の第１のＳｉ層で構成されている。
このように、ＳＯＩ基板を用いてスペーサー１１２および光反射板１１３を形成することにより、互いに接合されたスペーサー１１２および光反射板１１３を簡単かつ高精度に製造することができる。
【００６１】
このようなスペーサー１１２は、例えば、接着剤、ろう材等の接合材（図示せず）により基部１１１に接合されている。
前述した枠体部１３の下面（光反射板１１３とは反対側の面）には、永久磁石１６が接合されている。
永久磁石１６と枠体部１３との接合方法としては、特に限定されないが、例えば、接着剤を用いた接合方法を用いることができる。
永久磁石１６は、平面視にて、Ｘ１軸およびＹ１軸に対して傾斜する方向に磁化されている。
【００６２】
本実施形態では、永久磁石１６は、Ｘ１軸およびＹ１軸に対して傾斜する方向に延在する長手形状（棒状）をなす。そして、永久磁石１６は、その長手方向に磁化されている。すなわち、永久磁石１６は、一端部をＳ極とし、他端部をＮ極とするように磁化されている。
また、永久磁石１６は、平面視にて、Ｘ１軸とＹ１軸との交点を中心として対称となるように設けられている。
なお、本実施形態では、枠体部１３に１つの永久磁石の数を設置した場合を例に説明するが、これに限定されず、例えば、枠体部１３に２つの永久磁石を設置してもよい。この場合、例えば、長尺状をなす２つの永久磁石を、平面視にて基部１１１を介して互いに対向するとともに、互いに平行となるように、枠体部１３に設置すればよい。
【００６３】
Ｘ１軸に対する永久磁石１６の磁化の方向（延在方向）の傾斜角θは、特に限定されないが、３０°以上６０°以下であるのが好ましく、４５°以上６０°以下であることがより好ましく、４５°であるのがさらに好ましい。このように永久磁石１６を設けることで、円滑かつ確実に可動ミラー部１１をＸ１軸の周りに回動させることができる。
このような永久磁石１６としては、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石等を好適に用いることができる。このような永久磁石１６は、硬磁性体を着磁したものであり、例えば、着磁前の硬磁性体を枠体部１３に設置した後に着磁することにより形成される。既に着磁がなされた永久磁石１６を枠体部１３に設置しようとすると、外部や他の部品の磁界の影響により、永久磁石１６を所望の位置に設置できない場合があるからである。
【００６４】
このような永久磁石１６の直下には、コイル１７が設けられている。すなわち、枠体部１３の下面に対向するように、コイル１７が設けられている。これにより、コイル１７から発生する磁界を効率的に永久磁石１６に作用させることができる。これにより、光走査部４２の省電力化および小型化を図ることができる。
このようなコイル１７は、信号重畳部１８に電気的に接続されている（図６参照）。
【００６５】
そして、信号重畳部１８によりコイル１７に電圧が印加されることで、コイル１７からＸ１軸およびＹ１軸に直交する磁束を有する磁界が発生する。
信号重畳部１８は、前述した第１の駆動信号Ｖ１と第２の駆動信号Ｖ２とを重畳する加算器（図示せず）を有し、その重畳した電圧をコイル１７に印加する。
ここで、第１の駆動信号Ｖ１および第２の駆動信号Ｖ２について詳述する。
【００６６】
前述したように、駆動回路３２１は、図３（ａ）に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する第１の駆動信号Ｖ１（水平走査用電圧）を発生させるものである。すなわち、駆動回路３２１は、第１周波数（１／Ｔ１）の第１の駆動信号Ｖ１を発生させるものである。
第１の駆動信号Ｖ１は、正弦波のような波形をなしている。そのため、光走査部４２は効果的に光を主走査することができる。なお、第１の駆動信号Ｖ１の波形は、これに限定されない。
また、第１周波数（１／Ｔ１）は、水平走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、１０〜４０ｋＨｚであるのが好ましい。
【００６７】
本実施形態では、第１周波数は、可動ミラー部１１および１対の軸部１２ａ、１２ｂで構成される第１の振動系（ねじり振動系）のねじり共振周波数（ｆ１）と等しくなるように設定されている。つまり、第１の振動系は、そのねじり共振周波数ｆ１が水平走査に適した周波数になるように設計（製造）されている。これにより、可動ミラー部１１のＹ１軸周りの回動角を大きくすることができる。
【００６８】
一方、前述したように、駆動回路３２２は、図３（ｂ）に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２の駆動信号Ｖ２（垂直走査用電圧）を発生させるものである。すなわち、駆動回路３２２は、第２周波数（１／Ｔ２）の第２の駆動信号Ｖ２を発生させるものである。
第２の駆動信号Ｖ２は、鋸波のような波形をなしている。そのため、光走査部４２は効果的に光を垂直走査（副走査）することができる。なお、第２の駆動信号Ｖ２の波形は、これに限定されない。
【００６９】
第２周波数（１／Ｔ２）は、第１周波数（１／Ｔ１）と異なり、かつ、垂直走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、３０〜８０Ｈｚ（６０Ｈｚ程度）であるのが好ましい。このように、第２の駆動信号Ｖ２の周波数を６０Ｈｚ程度とし、前述したように第１の駆動信号Ｖ１の周波数を１０〜４０ｋＨｚとすることで、ディスプレイでの描画に適した周波数で、可動ミラー部１１を互いに直交する２軸（Ｘ１軸およびＹ１軸）のそれぞれの軸周りに回動させることができる。ただし、可動ミラー部１１をＸ１軸およびＹ１軸のそれぞれの軸周りに回動させることができれば、第１の駆動信号Ｖ１の周波数と第２の駆動信号Ｖ２の周波数との組み合わせは、特に限定されない。
【００７０】
本実施形態では、第２の駆動信号Ｖ２の周波数は、可動ミラー部１１、１対の軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、２対の軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよび永久磁石１６で構成された第２の振動系（ねじり振動系）のねじり共振周波数（共振周波数）と異なる周波数となるように調整されている。
このような第２の駆動信号Ｖ２の周波数（第２周波数）は、第１の駆動信号Ｖ１の周波数（第１周波数）よりも小さいことが好ましい。すなわち、周期Ｔ２は、周期Ｔ１よりも長いことが好ましい。これにより、より確実かつより円滑に、可動ミラー部１１をＹ１軸周りに第１周波数で回動させつつ、Ｘ１軸周りに第２周波数で回動させることができる。
【００７１】
また、第１の振動系のねじり共振周波数をｆ１［Ｈｚ］とし、第２の振動系のねじり共振周波数をｆ２［Ｈｚ］としたとき、ｆ１とｆ２とが、ｆ２＜ｆ１の関係を満たすことが好ましく、ｆ１≧１０ｆ２の関係を満たすことがより好ましい。これにより、より円滑に、可動ミラー部１１を、Ｙ１軸周りに第１の駆動信号Ｖ１の周波数で回動させつつ、Ｘ１軸周りに第２の駆動信号Ｖ２の周波数で回動させることができる。これに対し、ｆ１≦ｆ２とした場合は、第２周波数による第１の振動系の振動が起こる可能性がある。
【００７２】
次に、光走査部４２の駆動方法について説明する。なお、本実施形態では、前述したように、第１の駆動信号Ｖ１の周波数は、第１の振動系のねじり共振周波数と等しく設定されており、第２の駆動信号Ｖ２の周波数は、第２の振動系のねじり共振周波数と異なる値に、かつ、第１の駆動信号Ｖ１の周波数よりも小さくなるように設定されている（例えば、第１の駆動信号Ｖ１の周波数が１５ｋＨｚ、第２の駆動信号Ｖ２の周波数が６０Ｈｚに設定されている）。
【００７３】
例えば、図３（ａ）に示すような第１の駆動信号Ｖ１と、図３（ｂ）に示すような第２の駆動信号Ｖ２とを信号重畳部１８にて重畳し、重畳した電圧をコイル１７に印加する。
すると、第１の駆動信号Ｖ１によって、永久磁石１６の一端部（Ｎ極）をコイル１７に引き付けようとするとともに、永久磁石１６の他端部（Ｓ極）をコイル１７から離間させようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ１」という）と、永久磁石１６の一端部（Ｎ極）をコイル１７から離間させようとするとともに、永久磁石１６の他端部（Ｓ極）をコイル１７に引き付けようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ２」という）とが交互に切り換わる。
【００７４】
ここで、上述したように、永久磁石１６は、それぞれの端部（磁極）が、Ｙ１軸で分割される２つの領域に位置するように配置される。すなわち、図５の平面視において、Ｙ１軸を挟んで一方側に永久磁石１６のＮ極が位置し、他方側に永久磁石１６のＳ極が位置している。そのため、磁界Ａ１と磁界Ａ２とが交互に切り換わることで、枠体部１３にＹ１軸周りのねじり振動成分を有する振動が励振され、その振動に伴って、軸部１２ａ、１２ｂを捩れ変形させつつ、可動ミラー部１１が第１の駆動信号Ｖ１の周波数でＹ１軸まわりに回動する。
【００７５】
また、第１の駆動信号Ｖ１の周波数は、第１の振動系のねじり共振周波数と等しい。そのため、第１の駆動信号Ｖ１によって、効率的に、可動ミラー部１１をＹ１軸周りに回動させることができる。すなわち、前述した枠体部１３のＹ１軸周りのねじり振動成分を有する振動が小さくても、その振動に伴う可動ミラー部１１のＹ１軸周りの回動角を大きくすることができる。
【００７６】
一方、第２の駆動信号Ｖ２によって、永久磁石１６の一端部（Ｎ極）をコイル１７に引き付けようとするとともに、永久磁石１６の他端部（Ｓ極）をコイル１７から離間させようとする磁界（この磁界を「磁界Ｂ１」という）と、永久磁石１６の一端部（Ｎ極）をコイル１７から離間させようとするとともに、永久磁石１６の他端部（Ｓ極）をコイル１７に引き付けようとする磁界（この磁界を「磁界Ｂ２」という）とが交互に切り換わる。
【００７７】
ここで、上述したように、永久磁石１６は、それぞれの端部（磁極）が、Ｘ１軸で分割される２つの領域に位置するように配置される。すなわち図５の平面視において、Ｘ１軸を挟んで一方側に永久磁石１６のＮ極が位置し、他方側に永久磁石１６のＳ極が位置している。そのため、磁界Ｂ１と磁界Ｂ２とが交互に切り換わることで、軸部１４ａ、１４ｂおよび軸部１４ｃ、１４ｄをそれぞれ捩れ変形させつつ、枠体部１３が可動ミラー部１１とともに、第２の駆動信号Ｖ２の周波数でＸ１軸周りに回動する。
【００７８】
また、第２の駆動信号Ｖ２の周波数は、第１の駆動信号Ｖ１の周波数に比べて極めて低く設定されている。また、第２の振動系のねじり共振周波数は、第１の振動系のねじり共振周波数よりも低く設計されている。そのため、可動ミラー部１１が第２の駆動信号Ｖ２の周波数でＹ１軸周りに回動してしまうことを防止することができる。
【００７９】
以上説明したような光走査部４２によれば、光反射性を有する光反射部１１４を備える可動ミラー部１１を互いに直交する２つの軸周りにそれぞれ揺動させるので、光走査部４２の小型化および軽量化、ひいては画像形成部４の小型化および軽量化を図ることができる。その結果、観察者にとっての使い勝手をより優れたものとすることができる。
このような光走査部４２の光反射部１１４には、図４に示すように、前述した光ファイバー７から出射した信号光がレンズ４３を介して入射する。
【００８０】
レンズ４３は、光ファイバー７から出射した信号光のスポット径を調整する機能を有する。また、レンズ４３は、光ファイバー７から出射した信号光のビームウェストの位置を調整することで、最終的に眼ＥＹに入射する光を略平行化する機能をも有する。
また、光反射部１１４に入射した信号光は、図４に示すように、光走査部４２で走査されながら、反射部４４に向けて反射する。
反射部４４は、使用時に観察者の一方の眼ＥＹの前方に位置するように配置されている。
この反射部４４は、光走査部４２からの信号光を当該観察者の眼に向けて反射する機能を有する。
【００８１】
本実施形態では、反射部４４は、ハーフミラーであり、外界光を透過させる機能（可視光に対する透光性）をも有する。すなわち、反射部４４は、光走査部４２で走査された信号光（走査光）を反射させるとともに、使用時において反射部４４の外側から観察者の眼に向かう外界光を透過させる機能を有する。これにより、観察者は、外界像を視認しながら、信号光により形成された虚像（画像）を視認することができる。すなわち、シースルー型のヘッドマウントディスプレイを実現することができる。
【００８２】
この反射部４４は、図示しないが、例えば、外界光を透過させる透明基板（透光部）と、透明基板に支持され、光走査部４２からの信号光を反射させる回折格子とを有する。これにより、回折格子に様々な光学特性をもたせ、光学系の部品点数を減らしたり、デザインの自由度を高めたりすることができる。例えば、回折格子としてホログラム素子を用いることにより、反射部４４で反射する信号光の出射方向を調整することができる。また、回折格子にレンズ効果をもたせることによって、反射部４４で反射する信号光からなる走査光全体の結像状態を調整することもできる。
【００８３】
なお、反射部４４は、前述した構成に限定されず、例えば、透明基板上に金属薄膜や誘電体多層膜等で構成された半透過反射膜を形成したものであってもよい。
本実施形態では、反射部４４は、フレーム２の湾曲に沿って湾曲した形状をなす。なお、反射部４４の形状は、光走査部４２の配置や、反射部４４およびレンズ４３の光学特性等に応じて決められるものであり、図示のものに限定されない。
【００８４】
（光ファイバー、光検出部および固定部）
ここで、図７〜図９に基づいて、光ファイバー７、光検出部３４、固定部３５について詳述する。
図７は、図２に示す制御ユニットの固定部を説明するための断面図、図８は、図７に示す固定部を光の入射側からみた図である。また、図９（ａ）は、光源部から出射された光（信号光）と光ファイバーおよび光検出部との位置関係を説明するための図、図９（ｂ）は、光出射部から出射された光の強度の分布を示すグラフである。
【００８５】
なお、以下では、図７および図８中の上側を「上」、下側を「下」といい、図８中の右側を「右」、左側を「左」という。
固定部３５は、光源部３１１から光ファイバー７に入射する光の強度が０よりも大きく所定値（第１の値）以下となる位置に光ファイバー７の一端部を固定する機能を有する。これにより、画像表示装置１に対して衝撃等の外力が加わっても、光源部３１１から光ファイバー７に入射する光の強度が所定値よりも大きくなることを防止または抑制することができる。
【００８６】
ここで、光ファイバー７には、光源部３１１から出射された光の一部が入射する。これにより、光源部３１１から出射された光の強度に対して、光ファイバー７に入射する光の強度を低くする（減光する）ことができる。
また、かかる所定値（光ファイバー７に入射する光の強度）は、１００μＷ以下であることが好ましく、５０μＷ以下であることがより好ましい。これにより、光ファイバー７から出射した光を用いて画像を表示した際に、他に減光の手段を用いなくても、人の眼に対する安全性を確保することができる。
【００８７】
また、固定部３５は、光検出部３４を固定する機能をも有する。これにより、光源部３１１から出射された光（信号光）のうち光ファイバー７に入射しない残部を光検出部３４の検出に有効利用することができる。また、光ファイバー７の一端部と光検出部３４との位置関係を固定（一定に維持）することができる。
本実施形態の固定部３５は、板状をなしており、前述したフレーム２に対して固定的に設けられたベース部３０に、信号光の軸ａ１に対して固定部３５の板面が直交するように固定されている。
【００８８】
具体的には、ベース部３０には、固定部３５の一部（図７にて下側の端部）が挿入される凹部３０１が形成されている。そして、固定部３５は、凹部３０１に係合した状態で、接着剤５によりベース部３０に対して固定されている。
この凹部３０１は、軸ａ１に対して垂直な方向に延びるスリット状をなし、接着剤５により固定される前の状態において、固定部３５と係合しながら、信号光の軸ａ１（中心軸）に平行な方向における固定部３５の移動を規制しつつ、軸ａ１に対して垂直な方向（特に図７にて上下方向）の移動を許容する。したがって、固定部３５を接着剤５によりベース部３０に対して固定する際に、軸ａ１に対する固定部３５の位置を調整することができる。
【００８９】
ここで、接着剤５としては、特に限定されず、各種接着剤を用いることができるが、光硬化性接着剤を用いるのが好適である。光硬化性接着剤は、硬化前であれば凹部３０１に供給しても固定部３５の位置または姿勢を変化させることができ、そして、所望時に短時間で硬化させて固定を行える。
また、固定部３５には、光ファイバー７の一端部が挿入される貫通孔３５１と、光検出部３４が挿入される貫通孔３５２とがそれぞれ形成されている。
【００９０】
この貫通孔３５１、３５２は、それぞれ、固定部３５の厚さ方向に貫通している。
そして、光ファイバー７の一端部は、貫通孔３５１に対して信号光の入射方向とは反対側から挿入され、固定部３５の信号光の入射側の板面から突出（露出）している。これにより、光ファイバー７の一端部に信号光を入射させることができる。
ここで、光ファイバー７は、コア７１と、コア７１の外周を覆うクラッドを含む外皮７２と、光ファイバー７の一端部に設けられたフェルール７３（接続部材）とを有する。このような光ファイバー７は、フェルール７３が貫通孔３５１に挿入された状態で固定部３５に対して接着剤等により固定されている。また、フェルール７３の端部からコア７１の端部７１１が露出している。そして、この端部７１１に信号光が入射する。なお、フェルール７３を用いずに光ファイバー７を固定部３５に対して固定してもよい。
【００９１】
また、光ファイバー７の一端部は、信号光のスポット内において信号光の中心軸である軸ａ１からずれた位置に固定されている。これにより、光源部３１１から出射された光の強度に対して、光ファイバー７に入射する光の強度を効果的に低くし、光ファイバー７に入射する光の強度を所定値以下とすることができる。
ここで、固定部３５に到達する信号光は、前述したように３１３Ｒ、レンズ３１３Ｇ、３１３Ｂによって平行光となっているので、スポット径Ｌ１が光ファイバー７のコア７１の直径Ｌ２に対して極めて大きい。したがって、光源部３１１から出射された光の強度に対して、光ファイバー７に入射する光の強度を極めて低くすることができる。また、光ファイバー７の一端部と信号光の軸ａ１との位置関係がわずかにずれたとしても、光ファイバー７に入射する光の絶対的強度の変動を小さくすることができる。
【００９２】
また、スポット径Ｌ１は、光ファイバー７の一端部（より具体的にはコア７１の端部７１１）および光検出部３４（より具体的には後述する受光部３４１）を包含できれば、特に限定されないが、スポット径Ｌ１と光ファイバー７のコア７１の直径Ｌ２との比（Ｌ１／Ｌ２）が、３以上３０以下であることが好ましい。これにより、画像表示装置１の大型化を防止しつつ、光ファイバー７に入射する光の強度を所定値以下とすることができる。
【００９３】
なお、スポット径Ｌ１とは、図９（ｂ）に示すようにガウシアン分布を有する信号光の強度がピーク値（光軸上の強度）に対して１３．５％以上となる範囲の径をいう。
また、信号光の軸ａ１と光ファイバー７の光軸ａ２との距離Ｌ３は、特に限定されないが、Ｌ１の５％以上、５０％以下である事が好ましい。
また、光検出部３４は、貫通孔３５２に対して信号光の入射方向とは反対側から挿入され、固定部３５に対して接着剤等により固定されている。そして、光検出部３４は、固定部３５の信号光の入射側の板面から突出（露出）している。これにより、光検出部３４に信号光を入射させることができる。
【００９４】
ここで、光検出部３４は、受光する受光部３４１を有し、この受光部３４１に信号光が入射する。このような光検出部３４としては、特に限定されず、例えば、フォトダイオード等の光検出器（受光素子）を用いることができる。
このように固定部３５に固定された光検出部３４は、光源部３１１から出射された信号光を分岐する光学系を設けなくても、光源部３１１から出射された光の強度を光検出部３４で検出することができる。また、光検出部３４で検出された光の強度に基づいて、光源部３１１から出射される光の強度を制御部３３で調整することができる。なお、制御部３３は、光源部３１１を制御する「光制御部」を構成するといえる。
【００９５】
ここで、光検出部３４は、信号光の軸ａ１（光軸）上に配置されている。これにより、光源部３１１から出射された光のうち最も強度の高い部分を光検出部３４で検出することができる。そのため、光源部３１１から出射された光を十分に有効利用できるとともに、光源部３１１から出射された光の強度を光検出部３４で高精度に検出することができる。さらに、光検出部３４の検出エリアの中心と、信号光の軸ａ１（光軸）とが一致している場合には、光源部３１１から出射された光を最大限まで有効利用可能である。
【００９６】
また、制御部３３は、光検出部３４で検出された光の強度が所定値（第２の値）以下となったとき、光源部３１１からの光の出射を停止させることが好ましい。これにより、何らかの原因により、光源部３１１と光ファイバー７の一端部との位置関係が変動しても、光源部３１１から光ファイバー７に入射する光の強度が所定値よりも大きくなることを防止することができる。
【００９７】
また、図示しないが、ベース部３０には、光源部３１１も固定されている。
すなわち、光源部３１１は、固定部３５に対して固定的に設けられた部材（ベース部３０）に固定されている。これにより、光源部３１１と光ファイバー７の一端部との位置関係を所望の関係に維持することができる。
また、固定部３５の信号光の入射側の板面には、信号光の反射を低減する反射低減部３５３が設けられている。このように固定部３５の表面に反射低減部３５３が設けられていることにより、固定部３５に入射した信号光が反射して迷光となるのを防止または抑制することができる。
【００９８】
この反射低減部３５３としては、例えば、反射防止膜（誘電体多層膜）の形成、粗面化処理、黒色処理等が挙げられる。
以上説明したような第１実施形態に係る画像表示装置１によれば、衝撃等の外力が加わっても、光源部３１１から光ファイバー７に入射する光の強度が所定値よりも大きくなることを防止または抑制することができる。
【００９９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第２実施形態に係る画像表示装置の制御ユニットの概略構成図、図１１は、図１０に示す制御ユニットの固定部を説明するための断面図、図１２は、本発明の第２実施形態における光検出部の変形例を示す図である。
【０１００】
本実施形態の画像表示装置は、固定部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態の画像表示装置と同様である。
なお、以下、第２実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。また、図において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。また、以下では、図１１中の上側を「上」、下側を「下」といい、図１２中の右側を「右」、左側を「左」という。
【０１０１】
本実施形態の画像表示装置は、図１０に示すように、固定部３５Ａおよび位置変更部３６を有する制御ユニット３Ａを備える。
固定部３５Ａは、図１１に示すように、光ファイバー７の一端部および光検出部３４の位置を固定する。
この固定部３５Ａは、フレームに対して固定的に設けられたベース部３０Ａに、位置変更部３６を介して固定されている。
【０１０２】
具体的には、ベース部３０Ａには、位置変更部３６が設置される凹部３０２（段差部）が形成されている。そして、位置変更部３６が凹部３０２の底部に接着剤等により固定されるとともに、固定部３５Ａが位置変更部３６に接着剤等により固定されている。
このような凹部３０２内に位置変更部３６を収納することにより、位置変更部３６の表面に反射防止の処理を施さなくても、信号光の迷光を防止することができる。
【０１０３】
位置変更部３６は、固定部３５Ａの位置を変更可能である。そして、制御部３３Ａは、光検出部３４で検出された光の強度に基づいて、位置変更部３６を制御する。これにより、何らかの原因により、光源部３１１と光ファイバー７の一端部との位置関係が変動しても、光源部３１１から光ファイバー７に入射する光の強度を所望の範囲内の値とすることができる。
【０１０４】
ここで、光検出部３４は、信号光の軸ａ１上に配置されているので、光検出部３４と信号光の軸ａ１との位置関係を所定範囲に保つように制御すれば、光源部３１１から光ファイバー７に入射する光の強度を所望の範囲内の値とすることができる。例えば、光検出部３４で検出される光の強度が所定値以上となるように、位置変更部３６を制御することにより、光源部３１１から光ファイバー７に入射する光の強度を所望の範囲内の値とすることができる。
【０１０５】
本実施形態では、位置変更部３６は、固定部３５Ａを信号光の軸ａ１に対して垂直な方向（本実施形態では、図１１にて上下方向）に移動させる。
このような位置変更部３６は、例えば、圧電素子で構成されている。なお、位置変更部３６を構成する圧電素子の数、配置等は、図示のものに限定されない。
以上説明したような第２実施形態に係る画像表示装置によっても、衝撃等の外力が加わっても、光源部３１１から光ファイバー７に入射する光の強度が所定値よりも大きくなることを防止または抑制することができる。
【０１０６】
なお、光検出部３４に代えて、図１２に示すような複数の受光部を有する光検出部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを用いることができる。
図１２（ａ）に示す光検出部３４Ａは、４つの受光部３４２が行列状に並んでいる。したがって、４つの受光部３４２の受光量が互いに等しくなるように固定部３５Ａの位置を調整することにより、固定部３５Ａの上下方向および左右方向での位置を高精度に調整するとともに、その調整に要する時間を短縮化することができる。
【０１０７】
図１２（ｂ）に示す光検出部３４Ｂは、３つの受光部３４３が三角形の頂点に対応するように配置されている。したがって、３つの受光部３４３の受光量が互いに等しくなるように固定部３５Ａの位置を調整することによっても、固定部３５Ａの上下方向および左右方向での位置を高精度に調整するとともに、その調整に要する時間を短縮化することができる。
図１２（ｃ）に示す光検出部３４Ｃは、２つの受光部３４４が上下方向に並んでいる。したがって、２つの受光部３４４の受光量が互いに等しくなるように固定部３５Ａの位置を調整することにより、固定部３５Ａの上下方向での位置を高精度に調整するとともに、その調整に要する時間を短縮化することができる。
【０１０８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第３実施形態に係る画像表示装置の制御ユニットの概略構成図、図１４は、図１３に示す制御ユニットの固定部を説明するための断面図である。
本実施形態の画像表示装置は、光源部と固定部との間にレンズを追加した以外は、前述した第１実施形態の画像表示装置と同様である。
なお、以下、第３実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。また、図において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。また、以下では、図１４中の上側を「上」、下側を「下」という。
【０１０９】
本実施形態の画像表示装置は、図１３に示すように、信号光生成部３１と固定部３５との間にレンズ３７が設けられた制御ユニット３Ｂを備える。これにより、光学距離の設計自由度を高めることができる。
このレンズ３７は、集光レンズ（例えば単レンズ）である。したがって、平行光にされた信号光は、レンズ３７を通過することにより、焦点ｆ（結像点）に向けて集光するようにスポット径が変化する。そのため、固定部３５におけるスポット径を調整することができる。
【０１１０】
ここで、固定部３５、光ファイバー７の一端部および光検出部３４の受光部３４１は、焦点ｆに対して軸ａ１方向にずれている。これにより、固定部３５の信号光の入射側の板面における信号光のスポット径Ｌ１を大きくすることができる。
固定部３５は、レンズ３７の光軸と光ファイバー７の一端部の光軸ａ２（光ファイバー７の中心軸）とがずれた状態で光ファイバー７の一端部を固定している。これにより、画像表示装置に衝撃等の外力が加わっても、光源部３１１から光ファイバー７に入射する光の強度が所定値よりも大きくなることを防止または抑制することができる。ここで、レンズ３７の光軸とは、レンズ３７の中心を通り、かつ、レンズ３７の球面に垂直な軸（球面の中心を通る軸）を意味する。言い換えると、レンズ３７の主面に直交し、かつ、レンズ３７の焦点を通る直線を意味する。
【０１１１】
以上説明したような第３実施形態に係る画像表示装置によっても、衝撃等の外力が加わっても、光源部３１１から光ファイバー７に入射する光の強度が所定値よりも大きくなることを防止または抑制することができる。
以上、本発明の画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の画像表示装置では、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができ、また、他の任意の構成を付加することもできる。
【０１１２】
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、前述した実施形態では、眼鏡型の頭部装着型画像表示装置に本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明は、観察者が視認する画像として虚像を形成するものであれば、これに限定されず、例えば、ヘルメット型またはヘッドセット型の頭部装着型画像表示装置や、観察者の首や肩等の身体で支持される形態の画像表示装置にも適用可能である。
また、前述した実施形態では、画像表示装置全体が観察者の頭部に装着される場合を例に説明したが、画像表示装置は、観察者の頭部に装着される部分と、観察者の頭部以外の部分に装着または携帯される部分とを有していてもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１‥‥画像表示装置  ２‥‥フレーム  ３‥‥制御ユニット  ３Ａ‥‥制御ユニット  ３Ｂ‥‥制御ユニット  ４‥‥画像形成部  ５‥‥接着剤  ７‥‥光ファイバー  １１‥‥可動ミラー部  １２ａ‥‥軸部  １２ｂ‥‥軸部  １３‥‥枠体部  １４ａ‥‥軸部  １４ｂ‥‥軸部  １４ｃ‥‥軸部  １４ｄ‥‥軸部  １５‥‥支持部  １６‥‥永久磁石  １７‥‥コイル  １８‥‥信号重畳部  ２１‥‥ノーズパッド部  ２２‥‥フロント部  ２３‥‥テンプル部  ２４‥‥モダン部  ２５‥‥リム部  ２６‥‥ブリッジ部  ３０‥‥ベース部  ３０Ａ‥‥ベース部  ３１‥‥信号光生成部  ３２‥‥駆動信号生成部  ３３‥‥制御部  ３３Ａ‥‥制御部  ３４‥‥光検出部  ３４Ａ‥‥光検出部  ３４Ｂ‥‥光検出部  ３４Ｃ‥‥光検出部  ３５‥‥固定部  ３５Ａ‥‥固定部  ３６‥‥位置変更部  ３７‥‥レンズ  ４２‥‥光走査部  ４３‥‥レンズ  ４４‥‥反射部  ７１‥‥コア  ７２‥‥外皮  ７３‥‥フェルール  １１１‥‥基部  １１２‥‥スペーサー  １１３‥‥光反射板  １１４‥‥光反射部  １１５‥‥硬質層  ３０１‥‥凹部  ３０２‥‥凹部  ３１１‥‥光源部  ３１１Ｂ‥‥光源  ３１１Ｇ‥‥光源  ３１１Ｒ‥‥光源  ３１２Ｂ‥‥駆動回路  ３１２Ｇ‥‥駆動回路  ３１２Ｒ‥‥駆動回路  ３１３Ｂ‥‥レンズ  ３１３Ｇ‥‥レンズ  ３１３Ｒ‥‥レンズ  ３１４‥‥光合成部  ３１４ａ‥‥ダイクロイックミラー  ３１４ｂ‥‥ダイクロイックミラー  ３１４ｃ‥‥ダイクロイックミラー  ３２１‥‥駆動回路  ３２２‥‥駆動回路  ３４１‥‥受光部  ３４２‥‥受光部  ３４３‥‥受光部  ３４４‥‥受光部  ３５１‥‥貫通孔  ３５２‥‥貫通孔  ３５３‥‥反射低減部  ７１１‥‥端部  ａ１‥‥軸（光軸）  ａ２‥‥光軸  ＥＡ‥‥耳  ＥＹ‥‥眼  ｆ‥‥焦点  Ｈ‥‥頭部  Ｌ１‥‥スポット径  Ｌ２‥‥直径  Ｌ３‥‥距離  ＮＳ‥‥鼻  θ‥‥傾斜角
【図１】
2014186235.tif 000003
【図２】
2014186235.tif 000004
【図３】
2014186235.tif 000005
【図４】
2014186235.tif 000006
【図５】
2014186235.tif 000007
【図６】
2014186235.tif 000008
【図７】
2014186235.tif 000009
【図８】
2014186235.tif 000010
【図９】
2014186235.tif 000011
【図１０】
2014186235.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2014186235.tif 000014
【図１３】
2014186235.tif 000015
【図１４】
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