(57)【要約】【課題】従来技術に比べて画像全体のぼけを低減し、観察者が視認する画像の表示品質を高めることができる画像表示装置および頭部装着型画像表示装置を提供すること。【解決手段】画像表示装置１は、画像信号に応じて変調された信号光を２次元走査する光走査部４２と、使用される時に観察者の眼の前方に位置し、かつ、光走査部４２からの信号光を観察者の眼に向けて反射する曲面を有する反射部６と、光走査部４２と反射部６との間の光軸上に位置し、かつ、反射部６で反射した信号光が平行光となるように、光走査部４２からの信号光を光走査部４２と反射部６との間で集光するレンズ４５とを備える。【選択図】図９
2014038239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者の頭部に装着される画像表示装置であって、
ノーズパッド部を含むフロント部、を含む眼鏡型のフレームと、
前記フロント部に支持され、かつ、可視光に対して透光性を有する透光部と、
画像信号に応じて変調された信号光が入射し、当該入射した信号光を前記透光部に向けて２次元走査する光走査部と、
前記透光部の前記光走査部からの信号光が入射する面に位置し、前記光走査部からの信号光を反射する曲面を有するハーフミラーと、
前記光走査部と前記ハーフミラーとの間の光軸上に位置し、かつ、前記ハーフミラーで反射された信号光が平行光となるように、前記光走査部からの信号光を前記光走査部と前記ハーフミラーとの間で集光する集光レンズとを有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記光走査部は、前記フロント部の前記ノーズパッド部側、かつ、前記ハーフミラーにて反射される光の光軸よりも前記フロント部の中心に近い側に位置する、ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記信号光を前記光走査部へ導光する光ファイバーを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記光ファイバーから出射された前記信号光の放射角を調整するレンズと、
前記光ファイバーの前記レンズ側の端部を前記光ファイバーの軸線方向に移動させることにより、前記光走査部と前記ハーフミラーとの間の前記信号光の集光位置を変更する集光位置変更部と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記信号光を生成する信号光生成部を備え、
前記フレームは、前記フロント部に接続するテンプル部と、テンプル部の端部であるモダン部と、を含み、
前記信号光生成部は、前記モダン部に設けられることを特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記信号光生成部は、互いに異なる色の光を出射する複数の光源と、前記複数の光源からの光を合成する合成部とを有し、前記合成部で合成された光を前記信号光として出射することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記集光レンズが一部を構成するハウジングを備え、
前記ハウジング内に前記光走査部が収納されていることを特徴とする請求項１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】
前記光走査部は、前記フレームに取り付けられ、前記ハーフミラーに対して移動可能であることを特徴とする請求項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】
前記光走査部は、光反射性を有する光反射部を備える可動部を、互いに直交する２つの軸周りにそれぞれ揺動させる光スキャナーを有することを特徴とする請求項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】
前記光走査部は、
前記可動部、および前記可動部を囲むように設けられた枠体部を含むジンバル構造を有することを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記光走査部は、
前記可動部に設けられ、かつ、前記可動部の面積よりも大きい面積を有する前記光反射部が形成された光反射板を含むことを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記ハーフミラーの前記光走査部からの光を反射する曲面は、凹面であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記ハーフミラーは、回折格子であることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記光走査部および前記ハーフミラーを一体として前記フレームに対して移動可能であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
観察者の頭部に装着して使用される画像表示装置であって、
画像信号に応じて変調された信号光を２次元走査する光走査部と、
前記使用される時に観察者の眼の前方に位置し、かつ、前記光走査部からの前記信号光を当該観察者の眼に向けて反射する曲面を有する反射部と、
前記光走査部と前記反射部との間の光軸上に位置し、かつ、前記反射部で反射した前記信号光が平行光となるように、前記光走査部からの信号光を前記光走査部と前記反射部との間で集光する集光レンズとを備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１６】
前記光走査部は、前記反射部よりも前記使用される時の前記観察者に近い位置であって、かつ、前記使用される時の前記観察者の両眼の間の位置に配置されることを特徴とする請求項１５に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記信号光を前記光走査部へ導光する光ファイバーを備えることを特徴とする請求項１５または１６に記載の画像表示装置。
【請求項１８】
前記光ファイバーから出射された前記信号光の放射角を調整するレンズと、
前記光ファイバーの前記レンズ側の端部を前記光ファイバーの軸線方向に移動させることにより、前記光走査部と前記反射部との間の前記信号光の集光位置を変更する集光位置変更部と、を備えることを特徴とする請求項１７に記載の画像表示装置。
【請求項１９】
前記信号光を生成する信号光生成部を備え、
前記信号光生成部は、前記使用される時に観察者の耳に対して眼とは反対側の位置に配置されていることを特徴とする請求項１７または１８に記載の画像表示装置。
【請求項２０】
前記信号光生成部は、互いに異なる色の光を出射する複数の光源と、前記複数の光源からの光を合成する合成部とを有し、前記合成部で合成された光を前記信号光として出射することを特徴とする請求項１９に記載の画像表示装置。
【請求項２１】
前記集光レンズが一部を構成するハウジングを備え、
前記ハウジング内に前記光走査部が収納されていることを特徴とする請求項１５ないし２０のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項２２】
使用時に観察者の鼻に当接するノーズパッド部を有するフレームを備え、
前記光走査部は、前記フレームに取り付けられ、前記反射部に対して移動可能であることを特徴とする請求項１５ないし２１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項２３】
前記光走査部は、光反射性を有する光反射部を備える可動部を、互いに直交する２つの軸周りにそれぞれ揺動させる光スキャナーを有することを特徴とする請求項１５ないし２２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項２４】
前記光走査部は、
前記可動部、および前記可動部を囲むように設けられた枠体部を含むジンバル構造を有することを特徴とする請求項２３に記載の画像表示装置。
【請求項２５】
前記光走査部は、
前記可動部に設けられ、かつ、前記可動部の面積よりも大きい面積を有する前記光反射部が形成された光反射板を含む、ことを特徴とする請求項２４に記載の画像表示装置。
【請求項２６】
前記反射部は、前記使用される時に観察者の鼻側から耳側に向かって湾曲していることを特徴とする請求項１５ないし２５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項２７】
前記反射部は、前記光走査部からの信号光を反射させるとともに、使用時に前記反射部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とを特徴とする請求項１５ないし２６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項２８】
前記反射部は、前記外界光を透過させる透明基板と、前記透明基板に支持され、前記光走査部からの信号光を反射させる回折格子とを有することを特徴とする請求項２７に記載の画像表示装置。
【請求項２９】
使用時における観察者の眼幅方向に前記光走査部および前記反射部を一体として移動可能であることを特徴とする請求項１５ないし２８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項３０】
可視光に対して透光性を有する透光部と、
画像信号に応じて変調された信号光が入射し、当該入射した信号光を前記透光部に向けて２次元走査する光走査部と、
前記透光部の前記光走査部からの信号光が入射する面に位置し、前記光走査部からの信号光を反射する曲面を有するハーフミラーと、
前記光走査部と前記ハーフミラーとの間の光軸上に位置し、かつ、前記ハーフミラーで反射された信号光が平行光となるように、前記光走査部からの信号光を前記光走査部と前記ハーフミラーとの間で集光する集光レンズとを有することを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
【請求項３１】
可視光に対して透光性を有する透光部と、
画像信号に応じて変調された信号光が入射し、当該入射した信号光を前記透光部に向けて２次元走査する光走査部と、
前記透光部の前記光走査部からの信号光が入射する面に位置し、前記光走査部からの信号光を反射する曲面を有するハーフミラーと、
前記光走査部と前記ハーフミラーとの間の光軸上に位置し、かつ、前記ハーフミラーで反射された信号光が平行光となるように、前記光走査部と前記ハーフミラーとの間に位置する前記光走査部からの信号光の結像点を調整する結像点調整部とを有することを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
【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頭部装着型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置として、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（頭部装着型画像表示装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このようなヘッドマウントディスプレイとしては、画像情報に応じて変調された光を出射する光源と、光源からの光を走査する走査光学系と、走査光学系からの光を観察者の眼に向けて反射する曲面のハーフミラーとを有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５３７４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、このようなヘッドマウントディスプレイでは、走査光学系からの光が直接曲面のハーフミラーに入射する。走査光学系からの光は平行光となっているため、曲面のハーフミラーで反射された光が平行光とならない。
そのため、観察者の網膜上で適切に光が結像せずに、画像全体として見たときに画像のぼけが発生するといった、画像の表示品質を低下させるという問題があった。
本発明の目的は、従来技術に比べて画像全体のぼけを低減し、観察者が視認する画像の表示品質を高めることができる画像表示装置および頭部装着型画像表示装置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、観察者の頭部に装着される画像表示装置であって、
ノーズパッド部を含むフロント部、を含む眼鏡型のフレームと、
前記フロント部に支持され、かつ、可視光に対して透光性を有する透光部と、
画像信号に応じて変調された信号光が入射し、当該入射した信号光を前記透光部に向けて２次元走査する光走査部と、
前記透光部の前記光走査部からの信号光が入射する面に位置し、前記光走査部からの信号光を反射する曲面を有するハーフミラーと、
前記光走査部と前記ハーフミラーとの間の光軸上に位置し、かつ、前記ハーフミラーで反射された信号光が平行光となるように、前記光走査部からの信号光を前記光走査部と前記ハーフミラーとの間で集光する集光レンズとを有することを特徴とする。
【０００６】
このように構成された画像表示装置によれば、集光レンズにより、光走査部からの信号光が光走査部と透光部との間で集光するので、曲面のハーフミラーで反射された光を平行光とすることができる。これにより、観察者の眼の瞳位置に平行光の信号光を導くことができ、観察者の網膜上に信号光を結像することができるため、観察者が視認する画像の表示品質を高めることができる。
また、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。
【０００７】
本発明の画像表示装置では、前記光走査部は、前記フロント部の前記ノーズパッド部側、かつ、前記ハーフミラーにて反射される光の光軸よりも前記フロント部の中心に近い側に位置することが好ましい。
これにより、光走査部が使用時に観察者の眼よりも鼻側に位置するように配置されるので、観察者の顔に対して側方側に張り出した部分が形成されるのを防止することができる。また、ハーフミラーが使用時に観察者の眼の前方かつ光走査部よりも観察者に対して遠方側に位置するので、観察者の顔に対して前方側に張り出した部分が形成されるのを防止することができる。このようなことから、観察者が感じる重さを低減することができる。
【０００８】
本発明の画像表示装置では、前記信号光を前記光走査部へ導光する光ファイバーを備えることが好ましい。
これにより、信号光生成部の設置位置の自由度が増す。
本発明の画像表示装置では、前記光ファイバーから出射された前記信号光の放射角を調整するレンズと、
前記光ファイバーの前記レンズ側の端部を前記光ファイバーの軸線方向に移動させることにより、前記光走査部と前記ハーフミラーとの間の前記信号光の集光位置を変更する集光位置変更部と、を備えることが好ましい。
これにより、比較的簡単かつ小型な構成で、光走査部で信号光を走査することにより形成された走査光の結像位置を調整し、観察者が視認する画像を最適化することができる。
【０００９】
本発明の画像表示装置では、前記信号光を生成する信号光生成部を備え、
前記フレームは、前記フロント部に接続するテンプル部と、テンプル部の端部であるモダン部と、を含み、
前記信号光生成部は、前記モダン部に設けられることが好ましい。
これにより、画像表示装置の重量バランスを優れたものとすることができる。
【００１０】
本発明の画像表示装置では、前記信号光生成部は、互いに異なる色の光を出射する複数の光源と、前記複数の光源からの光を合成する合成部とを有し、前記合成部で合成された光を前記信号光として出射することが好ましい。
これにより、多色化された画像（虚像）を表示することができる。
本発明の画像表示装置では、前記集光レンズが一部を構成するハウジングを備え、前記ハウジング内に前記光走査部が収納されていることが好ましい。
これにより、部品点数を抑えるとともに、装置の小型化を図ることができる。
【００１１】
本発明の画像表示装置では、前記光走査部は、前記フレームに取り付けられ、前記ハーフミラーに対して移動可能であることが好ましい。
これにより、光走査部で信号光を走査することにより形成された走査光の結像位置の眼幅方向での調整を行うことができる。
本発明の画像表示装置では、前記光走査部は、光反射性を有する光反射部を備える可動部を、互いに直交する２つの軸周りにそれぞれ揺動させる光スキャナーを有することが好ましい。
これにより、光走査部の小型化および軽量化を図ることができる。
【００１２】
本発明の画像表示装置では、前記光走査部は、
前記可動部、および前記可動部を囲むように設けられた枠体部を含むジンバル構造を有することが好ましい。
これにより、光スキャナーがより小型なものとなり、その結果、光走査部をより小型なものとすることができる。
【００１３】
本発明の画像表示装置では、前記光走査部は、
前記可動部に設けられ、かつ、前記可動部の面積よりも大きい面積を有する前記光反射部が形成された光反射板を含むことが好ましい。
これにより、光スキャナーがさらに小型なものとなり、その結果、光走査部をさらに小型なものとすることができる。
【００１４】
本発明の画像表示装置では、前記ハーフミラーの前記光走査部からの光を反射する曲面は、凹面であることが好ましい。
これにより、画像表示装置の小型化を図ることともに、画像表示装置のデザイン性を高めることができる。また、光走査部からの信号光を反射部で容易に使用時の観察者の眼に向けて反射させることができる。
【００１５】
本発明の画像表示装置では、前記ハーフミラーは、回折格子であることが好ましい。
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。
本発明の画像表示装置では、前記光走査部および前記ハーフミラーを一体として前記フレームに対して移動可能であることが好ましい。
これにより、光走査部と反射部との位置関係を保持しつつ、観察者の眼幅方向での結像位置を調整することができる。
【００１６】
本発明の画像表示装置は、観察者の頭部に装着して使用される画像表示装置であって、
画像信号に応じて変調された信号光を２次元走査する光走査部と、
前記使用される時に観察者の眼の前方に位置し、かつ、前記光走査部からの前記信号光を当該観察者の眼に向けて反射する曲面を有する反射部と、
前記光走査部と前記反射部との間の光軸上に位置し、かつ、前記反射部で反射した前記信号光が平行光となるように、前記光走査部からの信号光を前記光走査部と前記反射部との間で集光する集光レンズとを備えることを特徴とする。
【００１７】
このように構成された画像表示装置によれば、集光レンズにより、光走査部からの信号光が光走査部と反射部との間で集光するので、曲面の反射部で反射された光を平行光とすることができる。これにより、観察者の眼の瞳位置に平行光の信号光を導くことができ、観察者の網膜上に信号光を結像することができるため、観察者が視認する画像の表示品質を高めることができる。
【００１８】
本発明の画像表示装置では、前記光走査部は、前記反射部よりも前記使用される時の前記観察者に近い位置であって、かつ、前記使用される時の前記観察者の両眼の間の位置に配置されることが好ましい。
これにより、光走査部が使用される時に観察者の眼よりも鼻側に位置するように配置されるので、観察者の顔に対して側方側に張り出した部分が形成されるのを防止することができる。また、使用される時に反射部が観察者の眼の前方かつ光走査部よりも観察者に対して遠方側に位置するので、観察者の顔に対して前方側に張り出した部分が形成されるのを防止することができる。このようなことから、観察者が感じる重さを低減することができる。
【００１９】
本発明の画像表示装置では、前記信号光を前記光走査部へ導光する光ファイバーを備えることが好ましい。
これにより、信号光生成部の設置位置の自由度が増す。
本発明の画像表示装置では、前記光ファイバーから出射された前記信号光の放射角を調整するレンズと、
前記光ファイバーの前記レンズ側の端部を前記光ファイバーの軸線方向に移動させることにより、前記光走査部と前記反射部との間の前記信号光の集光位置を変更する集光位置変更部と、を備えることが好ましい。
これにより、比較的簡単かつ小型な構成で、光走査部で信号光を走査することにより形成された走査光の結像位置を調整し、観察者が視認する画像を最適化することができる。
【００２０】
本発明の画像表示装置では、前記信号光を生成する信号光生成部を備え、
前記信号光生成部は、前記使用される時に観察者の耳に対して眼とは反対側の位置に配置されていることが好ましい。
これにより、画像表示装置の重量バランスを優れたものとすることができる。
本発明の画像表示装置では、前記信号光生成部は、互いに異なる色の光を出射する複数の光源と、前記複数の光源からの光を合成する合成部とを有し、前記合成部で合成された光を前記信号光として出射することが好ましい。
これにより、多色化された画像（虚像）を表示することができる。
【００２１】
本発明の画像表示装置では、前記集光レンズが一部を構成するハウジングを備え、前記ハウジング内に前記光走査部が収納されていることが好ましい。
これにより、部品点数を抑えるとともに、装置の小型化を図ることができる。
本発明の画像表示装置では、使用時に観察者の鼻に当接するノーズパッド部を有するフレームを備え、
前記光走査部は、前記フレームに取り付けられ、前記反射部に対して移動可能であることが好ましい。
これにより、光走査部で信号光を走査することにより形成された走査光の結像位置の眼幅方向での調整を行うことができる。
【００２２】
本発明の画像表示装置では、前記光走査部は、光反射性を有する光反射部を備える可動部を、互いに直交する２つの軸周りにそれぞれ揺動させる光スキャナーを有することが好ましい。
これにより、光走査部の小型化および軽量化を図ることができる。
本発明の画像表示装置では、前記光走査部は、
前記可動部、および前記可動部を囲むように設けられた枠体部を含むジンバル構造を有することが好ましい。
これにより、光スキャナーがより小型なものとなり、その結果、光走査部をより小型なものとすることができる。
【００２３】
本発明の画像表示装置では、前記光走査部は、
前記可動部に設けられ、かつ、前記可動部の面積よりも大きい面積を有する前記光反射部が形成された光反射板を含むことが好ましい。
これにより、光スキャナーがさらに小型なものとなり、その結果、光走査部をさらに小型なものとすることができる。
【００２４】
本発明の画像表示装置では、前記反射部は、前記使用される時に観察者の鼻側から耳側に向かって湾曲していることが好ましい。
これにより、画像表示装置の小型化を図ることともに、画像表示装置のデザイン性を高めることができる。また、光走査部からの信号光を反射部で容易に使用時の観察者の眼に向けて反射させることができる。
【００２５】
本発明の画像表示装置では、前記反射部は、前記光走査部からの信号光を反射させるとともに、使用時に前記反射部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とが好ましい。
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。
【００２６】
本発明の画像表示装置では、前記反射部は、前記外界光を透過させる透明基板と、前記透明基板に支持され、前記光走査部からの信号光を反射させる回折格子とを有することが好ましい。
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。
【００２７】
本発明の画像表示装置では、使用時における観察者の眼幅方向に前記光走査部および前記反射部を一体として移動可能であることが好ましい。
これにより、光走査部と反射部との位置関係を保持しつつ、観察者の眼幅方向での結像位置を調整することができる。
本発明の頭部装着型画像表示装置は、可視光に対して透光性を有する透光部と、
画像信号に応じて変調された信号光が入射し、当該入射した信号光を前記透光部に向けて２次元走査する光走査部と、
前記透光部の前記光走査部からの信号光が入射する面に位置し、前記光走査部からの信号光を反射する曲面を有するハーフミラーと、
前記光走査部と前記ハーフミラーとの間の光軸上に位置し、かつ、前記ハーフミラーで反射された信号光が平行光となるように、前記光走査部からの信号光を前記光走査部と前記ハーフミラーとの間で集光する集光レンズとを有することを特徴とする。
【００２８】
このように構成された画像表示装置によれば、集光レンズにより、光走査部からの信号光が光走査部と透光部との間で集光するので、曲面のハーフミラーで反射された光を平行光とすることができる。これにより、観察者の眼の瞳位置に平行光の信号光を導くことができ、観察者の網膜上に信号光を結像することができるため、観察者が視認する画像の表示品質を高めることができる。
また、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。
【００２９】
本発明の頭部装着型画像表示装置は、可視光に対して透光性を有する透光部と、
画像信号に応じて変調された信号光が入射し、当該入射した信号光を前記透光部に向けて２次元走査する光走査部と、
前記透光部の前記光走査部からの信号光が入射する面に位置し、前記光走査部からの信号光を反射する曲面を有するハーフミラーと、
前記光走査部と前記ハーフミラーとの間の光軸上に位置し、かつ、前記ハーフミラーで反射された信号光が平行光となるように、前記光走査部と前記ハーフミラーとの間に位置する前記光走査部からの信号光の結像点を調整する結像点調整部とを有することを特徴とする。
【００３０】
このように構成された画像表示装置によれば、結像点調整部により、光走査部と透光部との間に位置する光走査部からの信号光の結像点を調整するので、曲面のハーフミラーで反射された光を平行光とすることができる。これにより、観察者の眼の瞳位置に平行光の信号光を導くことができ、観察者の網膜上に信号光を結像することができるため、観察者が視認する画像の表示品質を高めることができる。
また、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。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【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部分拡大図である。
【図３】図２に示す信号生成部の概略構成図である。
【図４】図３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５】図１および図２に示す走査光出射部の使用時における位置を説明するための図である。
【図６】図２に示す光走査部の概略構成図である。
【図７】図６に示す光スキャナーの平面図である。
【図８】図６に示す光スキャナーの断面図（Ｘ軸に沿った断面図）である。
【図９】図６に示す集光レンズ（結像点調整部）を説明するための図である。
【図１０】図６に示す集光位置変更部を説明するための図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る画像表示装置の部分拡大図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る画像表示装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の画像表示装置および頭部装着型画像表示装置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部分拡大図である。また、図３は、図２に示す信号生成部の概略構成図、図４は、図３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。また、図５は、図１および図２に示す走査光出射部の使用時における位置を説明するための図である。また、図６は、図２に示す光走査部の概略構成図、図７は、図６に示す光スキャナーの平面図、図８は、図６に示す光スキャナーの断面図（Ｘ軸に沿った断面図）である。また、図９は、図６に示す集光レンズ（結像点調整部）を説明するための図、図１０は、図６に示す集光位置変更部を説明するための図である。
【００３３】
なお、図１および図２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の前後方向、Ｙ軸方向が頭部Ｈの上下方向、Ｚ軸方向が頭部Ｈの左右方向となるように設定されている。
【００３４】
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、信号生成部３と、走査光出射部４と、反射部６とを備える。
【００３５】
このような画像表示装置１では、信号生成部３が画像情報に応じて変調された信号光を生成し、走査光出射部４がその信号光を２次元的に走査して走査光を出射し、反射部６がその走査光を観察者の眼ＥＹに向けて反射する。これにより、画像情報に応じた虚像を観察者に視認させることができる。
なお、画像表示装置１は、右眼用の虚像と左眼用の虚像とをそれぞれ形成するものであるが、説明の便宜上、各図では、右眼用の虚像を形成する構成について代表的に図示し、左眼用の虚像を形成する構成については、右眼用の虚像を形成する構成と同様であるため、その図示を省略している。
【００３６】
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および図２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、信号生成部３、走査光出射部４および反射部６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、走査光出射部４、反射部６、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。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。
【００３７】
（信号生成部）
図１および図２に示すように、信号生成部３は、前述したフレーム２の一方のモダン部２４に取り付けられている。
すなわち、信号生成部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、画像表示装置の重量バランスを優れたものとすることができる。
【００３８】
この信号生成部３は、後述する走査光出射部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。
このような信号生成部３は、図３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、レンズ３４とを備える。
信号光生成部３１は、後述する走査光出射部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。
【００３９】
この信号光生成部３１は、波長の異なる複数の光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂと、複数の駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂと、光合成部（合成部）３１３とを有する。
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。
【００４０】
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。
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。
【００４１】
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、光合成部３１３に入射する。
光合成部３１３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走査光出射部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を介して信号生成部３から走査光出射部４へ信号光を伝送することができる。
【００４２】
本実施形態では、光合成部３１３は、２つのダイクロイックミラー３１３ａ、３１３ｂを有する。
ダイクロイックミラー３１３ａは、赤色光を透過させるとともに緑色光を反射する機能を有する。また、ダイクロイックミラー３１３ｂは、赤色光および緑色光を透過させるとともに青色光を反射する機能を有する。
このようなダイクロイックミラー３１３ａ、３１３ｂを用いることにより、光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂからの赤色光、緑色光および青色光の３色の光を合成して、信号光を形成する。
【００４３】
本実施形態では、光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂからの赤色光、緑色光および青色光の光路長が互いに等しくなるように、光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂが配置されている。
なお、光合成部３１３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、光導波路、光ファイバー等で構成されていてもよい。
【００４４】
このような信号光生成部３１で生成した信号光は、レンズ３４を介して光ファイバー７に入力される。そして、かかる信号光は、光ファイバー７を介して、後述する走査光出射部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。
【００４５】
ここで、レンズ３４は、信号光生成部３１で生成した信号光を光ファイバー７に入力するために集光するものである。なお、レンズ３４は、必要に応じて設ければよく、省略することができる。また、例えば、レンズ３４に代えて、各光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂと光合成部３１３との間にレンズを設けることによっても、信号光を光ファイバー７に入力することができる。
【００４６】
駆動信号生成部３２は、後述する走査光出射部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。
【００４７】
例えば、駆動回路３２１は、図４（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４（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、後に詳述する。
【００４８】
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、後述する走査光出射部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、後述する走査光出射部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。
【００４９】
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。
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。
【００５０】
（走査光出射部）
図１および図２に示すように、走査光出射部４は、前述したフレーム２のブリッジ部近傍（言い換えればフロント部の中心近傍）に取り付けられている。
すなわち、走査光出射部４は、使用時に観察者の眼ＥＹよりも鼻ＮＳ側に位置するように配置されている。言い換えれば、走査光出射部４は、使用時の観察者の正面から見て、観察者の両眼ＥＹの間に位置している。なお、両眼ＥＹの間とは、図５に示すように、両眼ＥＹの目頭ＥＹ１間の間ということができる。さらに言い換えれば、走査光出射部４は、反射部６によって反射された信号光の光軸の位置よりも、ブリッジ部側（すなわちフロント部の中心側）位置している。これにより、画像表示装置１に観察者の顔に対して側方側に張り出した部分が形成されるのを防止することができる。
【００５１】
ここで、走査光出射部４は、フレーム２の内側に取り付けられている。すなわち、走査光出射部４は、後述する反射部６に対して、使用時に観察者側（すなわちフロント部２２のノーズパッド部２１側）に配置されている。これにより、画像表示装置１に観察者の顔に対して前方側に張り出した部分が形成されるのを防止することができる。
また、走査光出射部４は、フレーム２に対して、前述したノーズパッド部２１とは異なる位置に移動機構５を介して取り付けられている。この移動機構５は、フレーム２に対して走査光出射部４をＺ軸に沿った方向に移動し得るように構成されている。そのため、走査光出射部４は、後述する反射部６に対してＺ軸に沿った方向に移動可能である。これにより、信号光を走査することにより形成された走査光の結像位置（水平方向および垂直方向に拡がる走査光全体が結像する位置）の眼幅方向での調整をノーズパッド部２１の位置調整と独立して行うことができる。
【００５２】
このような走査光出射部４は、図６に示すように、ハウジング４１と、光走査部４２と、レンズ（カップリングレンズ）４３と、集光位置変更機構（集光位置変更部）４４と、レンズ（集光レンズ）４５とを備える。
ハウジング４１は、光走査部４２およびレンズ４３を収納する。このハウジング４１は、防塵・防滴構造をなしている。
【００５３】
また、ハウジング４１には、集光位置変更機構４４を介して、光ファイバー７が取り付けられている。なお、集光位置変更機構４４については、後に詳述する。
さらに、ハウジング４１には、レンズ４５が取り付けられ、レンズ４５がハウジング４１の一部（壁部の一部）を構成している。これにより、部品点数を抑えるとともに、装置の小型化を図ることができる。なお、レンズ４５については、後に詳述する。
【００５４】
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。
この光走査部４２は、図７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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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８に示すように、硬質層１１５が設けられている。
【００６２】
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抑えることができる。
【００６３】
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。
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。
【００６４】
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。
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。
【００６５】
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。
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。
【００６６】
枠体部１３は、図７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。
【００６７】
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の長さを抑えることができる。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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）。
【００８５】
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。
前述したように、駆動回路３２１は、図４（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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
一方、前述したように、駆動回路３２２は、図４（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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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）。
【００９３】
例えば、図４（ａ）に示すような第１の駆動信号Ｖ１と、図４（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。
【００９４】
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７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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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７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。
【００９８】
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。
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を図ることができる。
【００９９】
このような光走査部４２で走査された信号光（走査光）は、レンズ４５を介して、ハウジング４１の外部へ出射する。
レンズ４５は、光走査部４２と反射部６との間に設けられている。
このレンズ４５は、反射部６で反射した信号光が平行光となるように、光走査部４２からの信号光を光走査部４２と反射部６との間で集光する単レンズである。すなわち、レンズ４５は、反射部６で反射した信号光が平行光となるように、走査される位置に応じて信号光の結像点（集光位置）を調整する結像点調整部を構成していると言える。このようなレンズ４５を設けることにより、反射部６の姿勢や形状等の設計の自由度が増す。
【０１００】
レンズ４５について具体的に説明する。図９に示すように、レンズ４５は、光走査部４２が信号光を反射部６の近位側の位置に走査するときの信号光の結像点をＦＰ１とし、光走査部４２が信号光を反射部６の中間の位置に走査するときの信号光の結像点をＦＰ２とし、光走査部４２が信号光を反射部６の遠位側の位置に走査するときの信号光の結像点をＦＰ３としたとき、（結像点ＦＰ１と可動ミラー部１１との間の距離）＜（結像点ＦＰ１と可動ミラー部１１との間の距離）＜（結像点ＦＰ１と可動ミラー部１１との間の距離）の関係を満たす。
【０１０１】
このように結像点ＦＰ１、ＦＰ２、ＦＰ３が可動ミラー部１１に対して位置することにより、使用時に観察者の鼻側から耳側に向かう方向に傾斜した状態で配置される反射部６で反射した信号光を平行光とすることができる。
これに対し、レンズ４５で補正を行なわずに可動ミラー部１１からの距離が等しい位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に信号光の結像点が位置する場合、反射部６の反射面が湾曲によってレンズ効果を有し、かつ、反射部６の反射面に対して信号光の入射角が傾斜しているため、反射部６で反射した走査光を平行光とすることができない。
【０１０２】
このような結像点ＦＰ１、ＦＰ２、ＦＰ３を含む像面は、位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を含む面に対して傾斜している。したがって、レンズ４５は、反射部６で反射した信号光が平行光となるように、走査される位置に応じて信号光の結像面を傾斜（湾曲）させる傾斜像面形成部を構成していると言える。
ここで、集光位置変更機構４４について詳述する。
【０１０３】
図６に示す集光位置変更機構（集光位置変更部）４４は、光ファイバー７の光走査部４２側の端面を光ファイバー７の軸線方向に移動させることにより、信号光の集光位置（前述した結像点）を変更する機能を有する。これにより、比較的簡単かつ小型な構成で、光走査部４２で信号光を走査することにより形成された走査光の集光位置を変更（調整）し、観察者が視認する画像を最適化することができる。
【０１０４】
この集光位置変更機構４４は、図１０に示すように、光ファイバー７に固定された雄ネジ部材４４１と、ハウジング４１に対して回転可能に支持され、雄ネジ部材４４１に螺合する雌ネジ部材４４２とを有する。
このような集光位置変更機構４４は、雌ネジ部材４４２をハウジング４１に対して回転させることにより、雄ネジ部材４４１とともに光ファイバー７を光ファイバー７の軸線方向に移動させることができる。
【０１０５】
このような集光位置変更機構４４を介してハウジング４１に取り付けられた光ファイバー７から出射した信号光は、レンズ４３を介して、前述した光走査部４２の光反射部１１４に入射する。
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放射角を調整し、略平行化する機能をも有する。
【０１０６】
（反射部）
図１および図２に示すように、反射部６は、前述したフレーム２のフロント部２２に含まれるリム部２５に取り付けられている。
すなわち、反射部６は、使用時に観察者の眼ＥＹの前方かつ光走査部４２よりも当該観察者に対して遠方側に位置するように配置されている。これにより、画像表示装置１に観察者の顔に対して前方側に張り出した部分が形成されるのを防止することができる。
この反射部６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。
【０１０７】
本実施形態では、反射部６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６は、光走査部４２からの信号光を反射させるとともに、使用時において反射部６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。
【０１０８】
具体的には、反射部６は、外界光を透過させる透明基板（透光部）６１と、透明基板６１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６２とを有する。なお、反射部６は、それ自体がハーフミラーであるとも言えるし、また、透明基板６１に回折格子６２等のハーフミラーが設けられているとも言える。これにより、回折格子６２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６２としてホログラム素子を用いることにより、反射部６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６２にレンズ効果をもたせることによって、反射部６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。
【０１０９】
なお、反射部６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。
また、反射部６は、眼幅方向に対して使用時の観察者の鼻ＮＳ側から耳ＥＡ側に向かう方向に傾斜した状態で配置される。言い換えれば、反射部６は、使用時の観察者の鼻ＮＳ側から耳ＥＡ側に向かう顔の輪郭に略沿った曲面形状を有する。さらに言い換えると、使用時の観察者の鼻ＮＳ側から耳ＥＡ側に向かって湾曲している。これにより、画像表示装置１の小型化を図ることともに、画像表示装置１のデザイン性を高めることができる。また、光走査部４２からの信号光を反射部６で容易に使用時の観察者の眼ＥＹに向けて反射させることができる。
【０１１０】
本実施形態では、反射部６は、フレーム２の湾曲に沿って湾曲した形状をなす。すなわち反射部６の反射面は凹面の曲面形状を有している。
以上説明したような画像表示装置１によれば、光走査部４２が使用時に観察者の眼ＥＹよりも鼻ＮＳ側に位置するように配置されているので、観察者の顔に対して側方側に張り出した部分が形成されるのを防止することができる。また、反射部６が使用時に観察者の眼ＥＹの前方かつ光走査部４２よりも観察者に対して遠方側に位置するので、観察者の顔に対して前方側に張り出した部分が形成されるのを防止することができる。しかも、レンズ４５が反射部６で反射した信号光を平行光とすることができるので、反射部６の姿勢や形状等の設計の自由度が増す。このようなことから、画像表示装置１は、観察者が感じる重さを低減するとともに、デザインの自由度を高めることができる。
【０１１１】
＜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１１は、本発明の第２実施形態に係る画像表示装置の部分拡大図である。
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。なお、図１１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。
【０１１２】
本実施形態の画像表示装置は、眼幅位置調整部を設けた以外は、前述した第１実施形態の画像表示装置と同様である。
本実施形態の画像表示装置１Ａは、眼幅位置調整機構８（眼幅位置調整部）を備える。
眼幅位置調整機構８は、使用時における観察者の眼幅方向に当該観察者の眼ＥＹの位置に対して光走査部４２および反射部６を一体として移動可能に構成されている。これにより、光走査部４２と反射部６との位置関係を保持しつつ、観察者の眼幅方向での結像位置を調整することができる。
【０１１３】
人間の眼幅（両眼間の距離）には、人種や性別あるは個体間等によって差がある。そのため、観察者が異なると、走査光の結像位置が観察者の眼ＥＹに対して左右方向（横方向）にずれる場合がある。そこで、眼幅位置調整機構（眼幅位置調整部）８により、眼ＥＹに対する走査光の結像位置を調整する。
この眼幅位置調整機構８は、図示しないスライド機構を有し、これにより、観察者の頭部の左右方向（Ｚ軸方向）に、光走査部４２および反射部６を一体として移動するように構成されている。ここで、光走査部４２および反射部６を一体として移動することにより、光走査部４２から反射部６への走査光の投射状態を一定に保つことができる。
以上説明したような第２実施形態の画像表示装置１Ａによっても、従来技術に比べて画像全体のぼけを低減し、観察者が視認する画像の表示品質を高めることができる。
【０１１４】
＜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１２は、本発明の第３実施形態に係る画像表示装置を示す図である。
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。なお、図１２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。
【０１１５】
本実施形態の画像表示装置は、ヘッドセット型の頭部装着型画像表示装置に適用した以外は、前述した第１実施形態の画像表示装置と同様である。
本実施形態の画像表示装置１Ｂは、観察者の頭部に装着される装着部２７と、装着部２７から延出する延出部２８とを有する。
そして、装着部２７には、信号生成部３が設けられている。また、延出部２８には、走査光出射部４および反射部６が取り付けられている。
【０１１６】
このような画像表示装置１Ｂにおいても、走査光出射部４の集光レンズにより、走査光出射部４の光走査部からの信号光が光走査部と反射部６との間で集光するので、曲面の反射部６で反射された光を平行光とすることができる。これにより、観察者の眼の瞳位置に平行光の信号光を導くことができ、観察者の網膜上に信号光を結像することができるため、観察者が視認する画像の表示品質を高めることができる。
【０１１７】
以上説明したような第３実施形態の画像表示装置１Ｂによっても、従来技術に比べて画像全体のぼけを低減し、観察者が視認する画像の表示品質を高めることができる。
以上、本発明の画像表示装置および頭部装着型画像表示装置について、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。
【０１１８】
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、右眼用および左眼用の虚像を形成する場合を例に説明したが、右眼用または左眼用のいずれか一方の虚像を形成するように構成にしてもよい。
また、前述した実施形態では、眼鏡型およびヘッドセット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、頭部に装着可能な画像表示装置であれば、これらに限定されず、例えば、ヘルメット型の頭部装着型画像表示装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１１９】
１‥‥画像表示装置  １Ａ‥‥画像表示装置  １Ｂ‥‥画像表示装置  ２‥‥フレーム  ３‥‥信号生成部  ４‥‥走査光出射部  ５‥‥移動機構  ６‥‥反射部  ７‥‥光ファイバー  ８‥‥眼幅位置調整機構  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  ２７‥‥装着部  ２８‥‥延出部  ３１‥‥信号光生成部  ３２‥‥駆動信号生成部  ３３‥‥制御部  ３４‥‥レンズ  ４１‥‥ハウジング  ４２‥‥光走査部  ４３‥‥レンズ（カップリングレンズ）  ４４‥‥集光位置変更機構（集光位置変更部）  ４５‥‥レンズ（集光レンズ、結像点調整部）  ６１‥‥透明基板  ６２‥‥回折格子  １１１‥‥基部  １１２‥‥スペーサー  １１３‥‥光反射板  １１４‥‥光反射部  １１５‥‥硬質層  ３１１Ｂ‥‥光源  ３１１Ｇ‥‥光源  ３１１Ｒ‥‥光源  ３１２Ｂ‥‥駆動回路  ３１２Ｇ‥‥駆動回路  ３１２Ｒ‥‥駆動回路  ３１３‥‥光合成部  ３１３ａ‥‥ダイクロイックミラー  ３１３ｂ‥‥ダイクロイックミラー  ３２１‥‥駆動回路  ３２２‥‥駆動回路  ４４１‥‥雄ネジ部材  ４４２‥‥雌ネジ部材  ＥＡ‥‥耳  ＥＹ‥‥眼  ＥＹ‥‥両眼  ＦＰ１、ＦＰ２、ＦＰ３‥‥結像点  Ｈ‥‥頭部  ＮＳ‥‥鼻  Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３‥‥位置  Ｔ１‥‥周期  Ｔ２‥‥周期  Ｖ１‥‥第１の駆動信号  Ｖ２‥‥第２の駆動信号  θ‥‥傾斜角
【図１】
2014038239.tif 000003
【図２】
2014038239.tif 000004
【図３】
2014038239.tif 000005
【図４】
2014038239.tif 000006
【図５】
2014038239.tif 000007
【図６】
2014038239.tif 000008
【図７】
2014038239.tif 000009
【図８】
2014038239.tif 000010
【図９】
2014038239.tif 000011
【図１０】
2014038239.tif 000012
【図１１】
2014038239.tif 000013
【図１２】
2014038239.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月16日(2013.8.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者の頭部に装着される画像表示装置であって、
ノーズパッド部を含むフロント部、を含む眼鏡型のフレームと、
前記フロント部に支持され、かつ、可視光に対して透光性を有する透光部と、
画像信号に応じて変調された信号光が入射し、当該入射した信号光を前記透光部に向けて２次元走査する光走査部と、
前記透光部の前記光走査部からの信号光が入射する面に位置し、前記光走査部からの信号光を反射する曲面を有するハーフミラーと、
前記光走査部と前記ハーフミラーとの間の光軸上に位置し、かつ、前記ハーフミラーで反射された信号光が平行光となるように、前記光走査部からの信号光を前記光走査部と前記ハーフミラーとの間で集光する集光レンズとを有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記光走査部は、前記フロント部の前記ノーズパッド部側、かつ、前記ハーフミラーにて反射される光の光軸よりも前記フロント部の中心に近い側に位置する、ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記信号光を前記光走査部へ導光する光ファイバーを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記光ファイバーから出射された前記信号光の放射角を調整するレンズと、
前記光ファイバーの前記レンズ側の端部を前記光ファイバーの軸線方向に移動させることにより、前記光走査部と前記ハーフミラーとの間の前記信号光の集光位置を変更する集光位置変更部と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記信号光を生成する信号光生成部を備え、
前記フレームは、前記フロント部に接続するテンプル部と、テンプル部の端部であるモダン部と、を含み、
前記信号光生成部は、前記モダン部に設けられることを特徴とする請求項３または４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記信号光生成部は、互いに異なる色の光を出射する複数の光源と、前記複数の光源からの光を合成する合成部とを有し、前記合成部で合成された光を前記信号光として出射することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記集光レンズが一部を構成するハウジングを備え、
前記ハウジング内に前記光走査部が収納されていることを特徴とする請求項１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】
前記光走査部は、前記フレームに取り付けられ、前記ハーフミラーに対して移動可能であることを特徴とする請求項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】
前記光走査部は、光反射性を有する光反射部を備える可動部を、互いに直交する２つの軸周りにそれぞれ揺動させる光スキャナーを有することを特徴とする請求項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】
前記光走査部は、
前記可動部、および前記可動部を囲むように設けられた枠体部を含むジンバル構造を有することを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記光走査部は、
前記可動部に設けられ、かつ、前記可動部の面積よりも大きい面積を有する前記光反射部が形成された光反射板を含むことを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記ハーフミラーの前記光走査部からの光を反射する曲面は、凹面であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記ハーフミラーは、回折格子であることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記光走査部および前記ハーフミラーを一体として前記フレームに対して移動可能であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
観察者の頭部に装着して使用される画像表示装置であって、
画像信号に応じて変調された信号光を２次元走査する光走査部と、
前記使用される時に観察者の眼の前方に位置し、かつ、前記光走査部からの前記信号光を当該観察者の眼に向けて反射する曲面を有する反射部と、
前記光走査部と前記反射部との間の光軸上に位置し、かつ、前記反射部で反射した前記信号光が平行光となるように、前記光走査部からの信号光を前記光走査部と前記反射部との間で集光する集光レンズとを備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１６】
前記光走査部は、前記反射部よりも前記使用される時の前記観察者に近い位置であって、かつ、前記使用される時の前記観察者の両眼の間の位置に配置されることを特徴とする請求項１５に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記信号光を前記光走査部へ導光する光ファイバーを備えることを特徴とする請求項１５または１６に記載の画像表示装置。
【請求項１８】
前記光ファイバーから出射された前記信号光の放射角を調整するレンズと、
前記光ファイバーの前記レンズ側の端部を前記光ファイバーの軸線方向に移動させることにより、前記光走査部と前記反射部との間の前記信号光の集光位置を変更する集光位置変更部と、を備えることを特徴とする請求項１７に記載の画像表示装置。
【請求項１９】
前記信号光を生成する信号光生成部を備え、
前記信号光生成部は、前記使用される時に観察者の耳に対して眼とは反対側の位置に配置されていることを特徴とする請求項１７または１８に記載の画像表示装置。
【請求項２０】
前記信号光生成部は、互いに異なる色の光を出射する複数の光源と、前記複数の光源からの光を合成する合成部とを有し、前記合成部で合成された光を前記信号光として出射することを特徴とする請求項１９に記載の画像表示装置。
【請求項２１】
前記集光レンズが一部を構成するハウジングを備え、
前記ハウジング内に前記光走査部が収納されていることを特徴とする請求項１５ないし２０のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項２２】
使用時に観察者の鼻に当接するノーズパッド部を有するフレームを備え、
前記光走査部は、前記フレームに取り付けられ、前記反射部に対して移動可能であることを特徴とする請求項１５ないし２１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項２３】
前記光走査部は、光反射性を有する光反射部を備える可動部を、互いに直交する２つの軸周りにそれぞれ揺動させる光スキャナーを有することを特徴とする請求項１５ないし２２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項２４】
前記光走査部は、
前記可動部、および前記可動部を囲むように設けられた枠体部を含むジンバル構造を有することを特徴とする請求項２３に記載の画像表示装置。
【請求項２５】
前記光走査部は、
前記可動部に設けられ、かつ、前記可動部の面積よりも大きい面積を有する前記光反射部が形成された光反射板を含む、ことを特徴とする請求項２４に記載の画像表示装置。
【請求項２６】
前記反射部は、前記使用される時に観察者の鼻側から耳側に向かって湾曲していることを特徴とする請求項１５ないし２５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項２７】
前記反射部は、前記光走査部からの信号光を反射させるとともに、使用時に前記反射部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とを特徴とする請求項１５ないし２６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項２８】
前記反射部は、前記外界光を透過させる透明基板と、前記透明基板に支持され、前記光走査部からの信号光を反射させる回折格子とを有することを特徴とする請求項２７に記載の画像表示装置。
【請求項２９】
使用時における観察者の眼幅方向に前記光走査部および前記反射部を一体として移動可能であることを特徴とする請求項１５ないし２８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項３０】
可視光に対して透光性を有する透光部と、
画像信号に応じて変調された信号光が入射し、当該入射した信号光を前記透光部に向けて２次元走査する光走査部と、
前記透光部の前記光走査部からの信号光が入射する面に位置し、前記光走査部からの信号光を反射する曲面を有するハーフミラーと、
前記光走査部と前記ハーフミラーとの間の光軸上に位置し、かつ、前記ハーフミラーで反射された信号光が平行光となるように、前記光走査部からの信号光を前記光走査部と前記ハーフミラーとの間で集光する集光レンズとを有することを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
【請求項３１】
可視光に対して透光性を有する透光部と、
画像信号に応じて変調された信号光が入射し、当該入射した信号光を前記透光部に向けて２次元走査する光走査部と、
前記透光部の前記光走査部からの信号光が入射する面に位置し、前記光走査部からの信号光を反射する曲面を有するハーフミラーと、
前記光走査部と前記ハーフミラーとの間の光軸上に位置し、かつ、前記ハーフミラーで反射された信号光が平行光となるように、前記光走査部と前記ハーフミラーとの間に位置する前記光走査部からの信号光の結像点を調整する結像点調整部とを有することを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
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および図２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、信号生成部３、走査光出射部４および反射部６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、走査光出射部４、反射部６、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に接続されて観察者の耳に当接する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。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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
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、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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
レンズ４５について具体的に説明する。図９に示すように、レンズ４５は、光走査部４２が信号光を反射部６の近位側の位置に走査するときの信号光の結像点をＦＰ１とし、光走査部４２が信号光を反射部６の中間の位置に走査するときの信号光の結像点をＦＰ２とし、光走査部４２が信号光を反射部６の遠位側の位置に走査するときの信号光の結像点をＦＰ３としたとき、（結像点ＦＰ１と可動ミラー部１１との間の距離）＜（結像点ＦＰ２と可動ミラー部１１との間の距離）＜（結像点ＦＰ３と可動ミラー部１１との間の距離）の関係を満たす。