(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行光を出射する光源と、  前記光源から出射された平行光を透過して偏向可能な光偏向素子と、  前記光偏向素子を周期的に偏向させるスキャン信号を出力するとともに、入力される画像情報に基づいて前記スキャン信号に同期した光強度制御信号を出力し、前記光源を制御する制御部を備え、  前記光源は、観察者の視野を形成する平面内に並列配列されている拡散光出射源と、  それぞれの拡散光出射源に対応して配置され前記拡散光出射源からの射出光を平行光にして射出する複数の単位レンズを有するレンズアレイからなり、  前記光偏向素子は、観察者の視野を形成する平面内にて積層して配列され、それぞれ異なる方向へ偏向させる複数の光偏向素子からなることを特徴とする  画像表示装置。
【請求項２】
前記制御手段は、多段階の光強度制御信号を出力し、  前記光源は、前記光強度制御信号に応じた光強度の平行光を出射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】
前記光源は、複数波長帯の平行光を出射可能とする  請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記光源は、それぞれが異なる波長帯の拡散光を出射する複数の拡散光出射源と、  前記拡散光を平行光に変換する光学変換素子と、を備え、  前記制御部は、前記光源内の何れか１つの前記拡散光出射源を発光させると共に、発光させた前記拡散光出射源に応じた偏向角度で前記光偏向素子を偏向させるスキャン信号を出力す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】
前記拡散光出射源は、半導体レーザー、ＬＥＤの何れかであることを特徴とする 請求項１から請求項４の何れか１項に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者に画像を観察させることのできる画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無限遠に投影された虚像を観察可能とする画像表示装置が知られている。特許文献１には、このような虚像を観察可能な画像表示装置が開示されている。この画像表示装置では、液晶表示素子から発した光を、基板内部で伝搬させ、基板に設けられた射出部から光を射出させることで、観察者の網膜に像を結像させる。その結果、観察者は、像を観察することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００６／０６１９２７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
射出する光束の断面積が大きい無限遠投影型の画像表示装置は、平板部から離れて観察できること、視点をずらしても画角（見える視野）が変わらないことから、疲労感が少なく、また、無限遠に投影された虚像を観察するため、老眼の人でもはっきり観察することができる。このような特徴から、無限遠投影型の画像表示装置は、近年注目されている。
【０００５】
特許文献１に開示される画像表示装置では、眼を少しずらしても視野が欠けないように、装置から射出する光束の断面積を大きくするために、基板内部に多層膜が３つ設けられている。これを実際に製造するには、ガラス板にコーティングしたあと、合計４枚のガラス板を接着する必要があり、製造コストが高いという問題がある。
【０００６】
特に、基板全体の面積に対して、光束の射出する面積の割合が小さいため、観察者が遠方から観察するには、光束の射出する面積を大きくする必要がある。このため、基板自体を大きくしなければならず、製造コストはさらに高いものとなる。
【０００７】
本発明は、簡易な構成にて虚像を観察可能な画像表示装置を提供するものである。また、そのような構成により、薄型化、並びに、観察範囲の拡大を図ることのできる画像表示装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明に係る画像表示装置は、  平行光を出射する光源と、  前記光源から出射された平行光を透過して偏向可能な光偏向素子と、  前記光偏向素子を周期的に偏向させるスキャン信号を出力するとともに、入力される画像情報に基づいて前記スキャン信号に同期した光強度制御信号を出力し、前記光源を制御する制御部を備え、  前記光源は、観察者の視野を形成する平面内に並列配列されている拡散光出射源と、  それぞれの拡散光出射源に対応して配置され前記拡散光出射源からの射出光を平行光にして射出する複数の単位レンズを有するレンズアレイからなり、  前記光偏向素子は、観察者の視野を形成する平面内にて積層して配列され、それぞれ異なる方向へ偏向させる複数の光偏向素子からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る画像表示装置によれば、簡易な構成にて虚像を観察可能な画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る画像表示装置の構成を示す断面図
【図２】第１実施形態に係る画像表示装置の構成を示す正面図
【図３】第１実施形態に係る画像表示装置の表示原理を説明するための図
【図４】第１実施形態に係る画像表示装置を観察する様子を示す図
【図５】第２実施形態に係る画像表示装置の構成を示す断面図
【図６】第２実施形態に係る画像表示装置において複数色のＬＥＤを発光させる際の様子を示した模式図
【図７】本第３実施形態に係る画像表示装置の構成を示す断面図
【図８】第３実施形態に係る画像表示装置の構成を示す正面図
【図９】第３実施形態で使用する導光板１３３の各面の透過率・反射率特性を示す図
【図１０】第４実施形態に係る画像表示装置の構成を示す断面図
【図１１】第４実施形態で使用する位相変調型ＬＣＯＳを拡大した図
【図１２】第４実施形態で使用する位相変調型ＬＣＯＳの位相特性を示す図
【図１３】フレネルレンズを設けた実施形態に係る画像表示装置を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】  以下、本発明のある態様に係る実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、第３実施形態及び第４実施形態は、参考例であり、本発明には含まれない。 
【００１２】
（第１実施形態）
図１には第１実施形態に係る画像表示装置の断面図が示されている。また、図２には画像表示装置の平面図（一部）が示されている。画像表示装置１００は、ＬＤ（半導体レーザー）アレイ１１０、レンズアレイ１２０、光偏向素子１３０、制御部２００を備えて構成されている。ＬＤアレイ１１０とレンズアレイ１２０は、平行光を出射する光源として機能する。図では観察者の観察する平面をｘｙ平面とするようにｘ軸、ｙ軸を取るとともに、ｘｙ平面に直交する軸をｚ軸に取っている。
【００１３】
この第１実施形態では、拡散光を出射する拡散光出射源としてＬＤ（半導体レーザー）１１１と、ＬＤ１１１から出射された拡散光を平行光に変換する光学変換素子としてレンズアレイ１２０を構成する単位レンズ１２１が使用されている。図に示されるようにＬＤ１１１と単位レンズ１２１は一対一の関係にあり、ＬＤ１１１の発光点は対応する単位レンズ１２１の後側焦点に位置している。このような構成により、ＬＤ１１１から出射された拡散光は、単位レンズ１２１で平行光に変換され、無限遠に投影される。図２に示されるようにレンズアレイ１２０中、隣接する単位レンズ１２１から出射される平行光束の間に隙間が生じないように、単位レンズ１２１は近接して設けることが好ましい。
【００１４】
光偏向素子１３０は、各単位レンズ１２１から射出された平行光を偏向させる手段であって、ここでは、ｙ方向、ｘ方向に偏向方向を有する２つの光偏向素子１３１、１３２を使用して、各単位レンズ１２１から射出された平行光を偏向させている。光偏向素子１３１、１３２としては、例えば、特開２０１１−１１２９４２号公報に記載されているメタマテリアル構造による光偏向素子が利用できる。この光偏向素子は、入射光を片面に入射させると、反対面から印加電圧に応じた偏向角度で光を出射することが可能である。印加電圧を可変とすることで偏向角度を変更することが可能となる。
【００１５】
制御部２００は、各光偏向素子１３１、１３２に対してスキャン信号を出力する。このスキャン信号は、単位レンズ１２１にて偏向された平行光が、観察者の網膜上に二次元的な像面を形成するように各光偏向素子１３１、１３２を制御する信号である。なお、スキャン方式には、ラスタースキャンなど各種方式を採用することが可能である。この制御部２００には、画像情報発生部３００から出力される画像情報が入力される。入力された画像情報は、スキャン信号に同期した光強度制御信号に変換され、ＬＤアレイ１１０中の各ＬＤに入力される。各ＬＤには同じ光強度制御信号が入力され、各ＬＤ１１１は、光強度
信号に応じた光強度で同時に明滅される。
【００１６】
図３には、第１実施形態に係る画像表示装置の表示原理を説明する図が示されている。図３（ａ）は、制御部２００に入力される画像情報が示されている。ここでは簡易的に画面中央部に丸印が設けられた画像で説明する。図３（ｂ）は、スキャン信号に基づく画面内での偏向方向の移動、並びに、ＬＤ１１１の点滅の様子を示した図である。ｘ軸方向に光を偏向させる光偏向素子１３２と、ｙ軸方向に光を偏向させる光偏向素子１３１によって、図の実線で示すような走査が実行される。ここでは、ｘ軸方向に一次元的にスキャンし、次にｙ軸方向にずらして、再度ｘ軸方向に一次元的にスキャンを行うラスタースキャン方式を行った場合が示されている。
【００１７】
この走査中に、図３（ａ）の丸印の輪郭部分、すなわち、ｔ１〜ｔ１０に該当する時刻にＬＤ１１１を発光させることで、図３（ｂ）のように丸印の像を形成することが可能となる。本実施形態では、発光、消灯の二値で表現したが、制御部２００から画像情報に応じた多段階の光強度制御信号を出力することで、ＬＤ１１１から出射される光強度を多段階に制御し、多階調の像を形成することも可能である。これにより、グレースケールの像を観察することができる。
【００１８】
このように形成された画像は、平行光によって形成されているため、観察者の網膜上に投影された場合、無限遠に像を結ぶ虚像として観察される。本実施形態の画像表示装置では、平行光を出射する光源を観察者の視野を形成する平面（ｘｙ平面）に複数配置することで、観察範囲の拡大を図ると共に、観察者に対して鮮明な画像を観察させることを可能としている。すなわち、各単位レンズ１２１から出射された平行光の径は微細であるため、その観察範囲は限られたものとなるが、本実施形態のようにｘｙ平面内に、平行光を出射する光源を複数配置したことで観察範囲の拡大が図られる。また、各単位レンズ１２１から出射された平行光は、光偏向素子１３０で観察者の網膜上に像を結ぶこととなるが、複数の平行光は、網膜上の同じ位置に同じ像を重ねて結像させるため、観察者に対して鮮明な像を観察させることが可能となる。
【００１９】
図３で説明した原理から明らかなように、この画像表示装置の分解能を決める要因は、（１）網膜に結像するスポット径、（２）光偏向素子の角度分解能である。この実施形態においては、各ＬＤ１１１から発する光は互いにインコヒーレントであり、また本実施形態の単位レンズ１２１と観察者の眼の光学系は、収差がほぼなく、回折の式で表される解像力が得られる、いわゆる回折限界光学系であると仮定できる。従って、網膜に結像するスポット径は、個々のレンズアレイ１２０の単位レンズ１２１と眼との間の幾何光学的な結像倍率により決定される。
【００２０】
各ＬＤ１１１の発光点の寸法は、ＦＡＳＴ軸方向よりもＳＬＯＷ軸方向のほうが大きく２μｍ程度である。レンズアレイ１２０の単位レンズ１２１の焦点距離が３．２ｍｍであり、眼の焦点距離はおおよそ１６ｍｍであることから結像倍率は５倍となる。したがってＬＤ１１１の発光点は、網膜上では直径１０μｍのスポットとなる。これは角度分解能にすると２分となる。人の眼の分解能がおおよそ１分であるので、そのおよそ１／２の分解能となる。一方、光偏向素子１３０の角度分解能は、１分であり、上記を下回るため、画像表示装置としての分解能は２分となる。
【００２１】
次に、画素数について説明する。光偏向素子１３２のｘ軸方向の偏向可能角度の範囲は±１０度であり、前述したように画像表示装置の角度分解能が２分であることから、２×１０度÷（２分÷６０分）＝６００画素となる。一方、ｙ軸方向については、光偏向素子１３１のｙ軸方向の偏向可能角度の範囲は±７．５度であり、画像表示装置の角度分解能が２分、スキャンラインのｙ軸方向の間隔が２分であることから、２×７．５度÷（２分
÷６０分）＝４５０画素となる。
【００２２】
ｘ軸方向にスキャンを行なう光偏向素子１３２は、１３．５ｋＨｚで掃引を行なう。また、ｙ軸方向にスキャンを行なう光偏向素子１３１は、３０Ｈｚで掃引を行なう。これにより実質的なリフレッシュレートは３０Ｈｚとなる。
【００２３】
図４は、本実施形態に係る画像表示装置を観察する様子を示した図である。観察者は、画像表示装置１００によって形成される虚像を観察することが可能となる。以上、説明したように本実施形態の画像表示装置では、遠方に形成される虚像を観察させることで、老視や遠視の観察者であっても鮮明な像を観察することが可能となる。また、ＬＤ１１１、単位レンズ１２１といった微細な光学要素で構成されているため、光学要素間の光学距離を短くすることが可能であり、画像表示装置の薄型化を図ることが可能となる。また、このような光学要素を二次元的（ｘｙ平面内）に配列するという簡易な構成で観察可能な範囲の拡大化を図ることも可能である。
【００２４】
以下に、第１実施形態で使用した光学要素について数値データを示しておく。
単位レンズ１２１間のピッチ：２．０ｍｍ
単位レンズ１２１の有効径：２．０ｍｍ
単位レンズ１２１の焦点距離：３．２ｍｍ
単位レンズ１２１の光源側のＮＡ：０．３１
ＬＤ１１１の波長：６４０ｎｍ
画像表示装置の寸法：ｘ軸方向：２００ｍｍ、ｙ軸方向：１００ｍｍ
【００２５】
（第２実施形態）
前述の第１実施形態においては、一色（一つの波長）の光源にて像を形成することとしたが、複数色の光源を使用することでカラーの像を形成することも可能である。第２実施形態に係る画像表示装置１００は、光源が異なる色の平行光を出射可能とする点において、第１実施形態と異なった構成となっている。光偏向素子１３０など、その他の構成については第１実施形態と同様である。
【００２６】
そのため、光源には、異なる色（波長帯）の拡散光を出射するＬＥＤが複数配置されている。本実施形態では、それぞれ、赤、緑、青の色（波長帯）を有するＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂが、各単位レンズ１２１に対応する位置に配置されている。３つのＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂは単位レンズ１２１の略後側焦点位置においてｙ軸方向に並んで配置され、緑色のＬＥＤ１１４Ｇが単位レンズ１２１の光軸上に位置している。なお、ＬＥＤを構成する複数の色の組み合わせについては、赤、緑、青のみならず、適宜、必要に応じて選択してよい。
【００２７】
本実施形態では、制御部２００は、光偏向素子１３０によるスキャンを行うと同時に、入力される画像情報に応じてＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂの光強度を制御することでカラーの像を形成することが可能である。その際、ＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂを同時に発光させることとしてもよいが、その場合、図５にも示されるようにＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂは、ｙ軸上の位置が異なっているため、単位レンズ１１３により結像される像の位置もずれることとなる。
【００２８】
このような各色の結像位置のずれを防ぐため、本実施形態では、各色のＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂの何れか１つを発光させるとともに、発光させるＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂに応じて光偏向素子１３０の偏向角度を補正することとしている。
【００２９】
図６には、複数色のＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂを発光させる際の様子を示した模式図が示
されている。ここでは各色のＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂは同時に発光することはなく、各ＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂが順番に発光することとなる。各色ＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂは、１画面分、あるいは、１ライン分といった所定の単位で像を形成し、全ての色のＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂによる走査が終了することで１つの像が形成されることとなる。
【００３０】
図６（ａ）は、中央に位置する緑色のＬＥＤ１１４Ｇが発光したときの図である。緑色のＬＥＤ１１４Ｇの発光点は、単位レンズ１２１の光軸上に位置しているため、発光点から発した光は単位レンズ１２１から光軸に平行に射出し、光偏向素子から垂直に射出する。
【００３１】
図６（ｂ）は赤色のＬＥＤ１１４Ｒが発光したときの図である。赤色のＬＥＤ１１４Ｒの発光点は、単位レンズ１２１の光軸よりｙ軸方向にプラス方向に位置している。このため、単位レンズ１２１に入射した光束はｙ軸方向に傾きを持つ。しかしながら、観察者に対し、図６（ａ）と同じ位置に観察させるためには、緑色のＬＥＤ１１４Ｇと同様、光偏向素子１３０から垂直に射出させることが必要とされる。このため、赤色のＬＥＤ１１４Ｒが発光しているときには、ｙ軸方向に斜めに入射した平行光が、光偏向素子１３０に対して垂直に射出するよう、ｙ軸方向の光偏向素子１３１に対して偏向角度の補正が行われる。
【００３２】
図６（ｃ）は青色のＬＥＤ１１４Ｂが発光したときの図である。青色のＬＥＤ１１４Ｂの発光点は、単位レンズ１２１の光軸よりｙ軸方向にマイナス方向に位置している。このため、単位レンズ１２１に入射した光束はｙ軸方向に傾きを持つ。前述した赤色のときと同様に青色のＬＥＤ１１４Ｂが発光しているときには、ｙ軸方向に斜めに入射した平行光が、光偏向素子１３０に対して垂直に射出するよう、ｙ軸方向の光偏向素子１３１に対して偏向角度の補正が行われる。
【００３３】
ここでは、光偏向素子１３０から垂直に出射される場合について説明したが、他の偏向角度の場合においても光偏向素子１３０に対して同様の補正を行うことで、各色の像を同じ位置に結像させることが可能となる。本実施形態では、単位レンズ１２１の光軸上に位置する緑色のＬＥＤ１１４Ｇを基準として、赤色、青色のＬＥＤ１１４Ｒ、Ｂの偏向方向の補正を行っているが、補正対象とされるＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂは、その配置位置などに応じて適宜決定することが可能である。
【００３４】
単位レンズ１２１から射出した平行光は光偏向素子１３０によって偏向されることで、スキャンされた像面を形成する。その際、制御部２００は、入力される画像情報に応じてＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂを発光させることで、像面内に画像情報に応じた虚像を形成する。
【００３５】
このように本実施形態では、複数色（波長帯）のＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂを使用したことで、カラーの虚像を観察者に観察させることが可能となる。その際、ＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂの配置位置に伴う出射方向のずれを、光偏向素子１３０にて補正することで、位置ずれのない像を観察させることが可能となる。
【００３６】
前述した実施形態と同様、本実施形態の画像表示装置の分解能を決める要因は、（１）網膜に結像するスポット径、（２）光偏向素子の角度分解能である。この実施形態においては、単位レンズ１２１と観察者の眼の光学系は回折限界光学系であると仮定できることから、網膜に結像するスポット径は個々の単位レンズ１２１と眼との間の幾何光学的な結像倍率により決定される。
【００３７】
この実施形態のＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂの発光点の寸法は直径１０μｍである。単位レ
ンズ１２１の焦点距離が８ｍｍであり、眼の焦点距離はおおよそ１６ｍｍであることから、結像倍率は２倍となる。したがってＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂの発光点は網膜上では直径２０μｍのスポットとなる。これは角度分解能にすると４分となる。人の眼の分解能がおおよそ１分であるので、そのおよそ１／４の分解能となる。一方、光偏向素子１３０の角度分解能は１分であり、上記を下回るため、画像表示装置全体の分解能は４分となる。
【００３８】
次に、画素数について説明する。光偏向素子１３２のｘ軸方向の偏向可能角度の範囲は±１０度であり、前述したように画像表示装置の角度分解能が４分であることから、４×１０度÷（２分÷６０分）＝３００画素となる。一方、ｙ軸方向については、光偏向素子１３０のｙ軸方向の偏向可能角度の範囲は±７．５度であり、画像表示装置の角度分解能がｘ軸方向と同じ４分、スキャンラインのｙ軸方向の間隔が４分であることから、４×７．５度÷（２分÷６０分）＝２２５画素となる。ライン数も２２５となる。
【００３９】
カラー表示の仕組みを説明する。ｘ軸方向にスキャンを行なう光偏向素子１３２は１３．５ｋＨｚで掃引を行なう。また、ｙ軸方向にスキャンを行なう光偏向素子１３１は１ラインにつき緑、赤、青色のＬＥＤが逐次的に発光するのに対応して合計３回のスキャンを行なう。それぞれ９０Ｈｚで掃引を行なう。各色のＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂは逐次的、すなわち、何れか１つが発光する。これにより実質的なリフレッシュレートは３０Ｈｚとなる。逐次的な発光の時間的な間隔が短いため、人が観察するとＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂの各色が混色したカラー表示として認識される。
【００４０】
なお、単位レンズ１２１に軸上の色収差がある場合、収差の補正のため、レンズアレイ１２０から射出する各色の光束がおおよそ平行光となるように、各色のＬＥＤ１１４Ｒ、Ｇ、Ｂをｚ軸方向にずらして配置してもよい。また、単位レンズ１２１に倍率の色収差がある場合、収差の補正のため、光偏向素子１３０による偏向角に倍率の色収差を考慮することが望ましい。
【００４１】
以下に、第２実施形態で使用した光学要素について数値データを示しておく。
単位レンズ１２１間のピッチ：２．０ｍｍ
単位レンズ１２１の有効径：２．０ｍｍ
単位レンズ１２１の焦点距離：８ｍｍ
単位レンズ１２１の光源側のＮＡ：０．１２５
各ＬＥＤ１１４の波長：赤６４０ｎｍ中心、緑５５０ｎｍ中心、青４５０ｎｍ中心
画像表示装置の寸法：ｘ軸方向：２００ｍｍ、ｙ軸方向：１００ｍｍ
【００４２】
（第３実施形態）
図７、図８は第３実施形態に係る画像表示装置の断面図と正面図である。本実施形態では、主として、偏向の方法、具体的には、光偏向素子としてＭＥＭＳミラーアレイ４００を用いている点において前述の実施形態と異なっている。
【００４３】
本実施形態の画像表示装置は、導光板１３３、ＭＥＭＳミラーアレイ４００、ＬＥＤ１１３、コリメーターレンズ１２２を含んで構成される。ＭＥＭＳミラーアレイ４００は、ｘｙ平面に配列された複数のＭＥＭＳミラー４０１を備えている。ＬＥＤ１１３とコリメーターレンズ１２２は、平行光を出射可能な光源を構成している。ＬＥＤ１１３には、第２実施形態と同様、複数色のものを配置することでカラーの像を形成することも可能である。また、ＬＥＤ１１３とコリメーターレンズ１２２からなる光源が、図８のようにｘ軸方向に複数配列されることで表示画面が拡大されている。
【００４４】
ＬＥＤ１１３から発した光がコリメーターレンズ１２２で平行光に変換されて導光板１３３に入射し、その内部を反射しながら伝搬する。導光板１３３の観察者側の面１３３ａ
と、ＭＥＭＳミラーアレイ４００側の面１３３ｂの透過率、反射率特性が、図９（ａ）、図９（ｂ）にそれぞれ示されている。面１３３ａ、１３３ｂとも小さい入射角、すなわち、各面１３３ａ、ｂに対して垂直に近い角度で入射する光線の透過率は１００％に近い。一方、ある程度の入射角を有する場合には反射率が格段に高くなる性質を有している。このような面の性質を利用して導光された平行光は、ＭＥＭＳミラー４０１のそれぞれで反射され、導光板１３３を透過して観察者側に出射される。
【００４５】
本実施形態のＭＥＭＳミラー４０１は、ｘ軸を中心とした回転、およびｙ軸を中心とした回転が可能となるように構成されている。このような構成により、入射する平行光をｘ方向、ｙ方向に偏向させてスキャンを行うことが可能である。各ＭＥＭＳミラー４０１は全て同じ方向を向くように制御され、観察者側に出射する平行光は同じ方向に偏向される。
【００４６】
制御部２００は、各ＭＥＭＳミラー４０１の回転方向を制御することで、入射する平行光の偏向方向を制御してスキャンを行うと共に、画像情報発生部４００から入力される画像情報に基づいて、ＬＥＤ１１３を発光させることで、観察者に対して虚像を観察させることが可能となる。
【００４７】
（第４実施形態）
次に、図１０〜図１２を用いて第４実施形態を説明する。本実施形態は、第３実施形態の光偏向素子としてのＭＥＭＳミラーアレイ３１０に代え、位相変調型ＬＣＯＳ（Liquid
crystal on silicon）を用いた点において異なった形態となっている。導光板１３３な
ど他の構成については第３実施形態と略同一の構成となっている。以下の説明では、光偏向素子としての位相変調型ＬＣＯＳ５００の機能の説明を行う。
【００４８】
位相変調型ＬＣＯＳ５００は、それぞれ位相を可変に制御できるセルアレイで構成されており、その位相量を変調することにより、入射光を偏向させることが可能な光学素子である。図１１には、位相変調型ＬＣＯＳ５００の部分拡大図が示されている。図に示されるように、位相変調型ＬＣＯＳ５００は、アレイ状に複数の位相変調液晶セル５０１を有して構成され、それぞれの位相変調液晶セル５０１は、例えば、図１２に示される鋸刃状の位相となるよう制御される。入射した光は、位相量にしたがって偏向され出射する。鋸刃状の位相量の傾きを増減させることで偏向方向を調整することが可能である。
【００４９】
以上のように、位相変調型ＬＣＯＳ５００は、前述した第３実施形態と同様に偏向が可能である。制御部２００は、導光板１３３から入射する平行光の偏向方向を制御してスキャンを行うとともに、ＬＥＤ１１３の光強度を調整することで観察者に対して虚像を観察させることが可能である。なお、第４実施形態に用いた位相変調型ＬＣＯＳ５００が適切に機能するためには、位相変調型ＬＣＯＳ５００に直線偏向された光束を入射させる必要があり、光源と位相変調型ＬＣＯＳ５００の光路中に、偏向を直線偏向に変換する偏向変換素子１３４を挿入することが望ましい。
【００５０】
以上、本発明のある態様に係る実施形態について説明したが、上記実施形態の画像表示装置によれば、遠方に画像を投影することで、老眼や遠視の観察者に対しても観察可能な虚像を観察させることが可能である。なお、このような画像表示装置を近視の観察者が使用する場合、投影された遠方の画像にピントを合わせることが難しい場合がある。
【００５１】
このような場合、上記実施形態の画像表示装置１００の表示面にさらに調整用光学素子を設けてもよい。図１３は、上記実施形態に係る画像表示装置の観察者側に調整用光学素子としてフレネルレンズ１４０を設けた形態が示されている。
【００５２】
例えば、焦点距離が−７５０ｍｍのフレネルレンズ１４０を配置し、フレネルレンズ１４０から２５０ｍｍの距離で観察した場合、観察者から１０００ｍｍ（１ｍ）の距離に虚像が観察される。これにより観察者は１ｍ先の像を観察することとなり、近視の人でも像にピントを合わせることができ、はっきりと画像を観察することが可能となる。
【００５３】
また、遠視の人に対しては正の焦点距離を有するフレネルレンズ１４０を用いればよい。ここでは調整用光学素子としてフレネルレンズ１４０を例にあげたが、それに限らず負または正の焦点距離を有する光学素子であれば同様の効果が得られる。なお、このような調整用光学素子は、画像表示装置１００に対して着脱可能なアタッチメント構成として設けることが好ましい。観察者の視力に応じて着脱、偏向することが可能となる。
【００５４】
以上、本発明のある態様に係る実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となる。
【符号の説明】
【００５５】
１００…画像表示装置、１１０…ＬＤアレイ、１１１…ＬＤ（レーザーダイオード）、１１２Ｒ〜Ｇ…ＬＥＤ、１１３…ＬＥＤ、１２０…レンズアレイ、１２１…単位レンズ、１２２…コリメーターレンズ、１３０…光偏向素子、１３１…光偏向素子（ｙ軸方向）、１３２…光偏向素子（ｘ軸方向）、１３３…導光板、１３４…偏向変換素子、２００…制御部、３００…画像情報発生部、４００…ＭＥＭＳミラーアレイ、４０１…ＭＥＭＳミラー、５００…位相変調型ＬＣＯＳ、５０１…位相変調液晶セル、５０２…反射面
【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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