(57)【要約】【課題】表示ムラが視認されることを抑えることができる表示装置を提供する。【解決手段】本発明の表示装置は、画像形成装置と、導光体と、を備える。導光体は、入射部と、複数のミラーを有する射出部と、を備える。導光体は、視軸と垂直な仮想面に対して全反射面が傾斜して配置され、ミラーは、全反射面に対して傾斜して配置されている。導光体角度、ミラー角度、光線角、限界入射角、および導光体の屈折率が所定の関係を満たすように、ミラー角度が設定されている。【選択図】図１
2018106104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置と、
前記画像形成装置で生成された画像光を導光する導光体と、を備え、
前記導光体は、前記画像形成装置から射出された前記画像光を前記導光体の内部に入射させる入射部と、前記導光体の内部に間隔をおいて互いに平行に設けられ、前記導光体の内部を導光する前記画像光の一部を反射させ、前記画像光の他の一部を透過させる複数のミラーを有する射出部と、を備え、
前記導光体は、前記画像光を導光させる全反射面を有するとともに、視軸と垂直な仮想面に対して前記全反射面が傾斜して配置され、
前記複数のミラーの各々は、それぞれ前記全反射面に対して傾斜して配置され、
前記仮想面に対する前記全反射面の傾斜角を導光体角度αとし、前記全反射面に対する前記複数のミラーの各々の傾斜角をミラー角度βとし、前記視軸に対する観察者の眼に入射する光線のなす角度を光線角ηとし、前記複数のミラーの各々に対して前記画像光の反射率が０となるときの前記画像光の入射角を限界入射角θｔｈとし、前記導光体の屈折率をｎとしたとき、
β１＜β≦β２  …（１）
β１＝１／２×［sin−１（１／ｎ）＋sin−１（sin（η＋α）／ｎ）］  …（２）
β２＝１／３×［θｔｈ＋sin−１（sin（η＋α）／ｎ）］  …（３）
上記の（１）式、（２）式、および（３）式を満たすように、前記複数のミラーの各々の角度βが設定されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記光線角ηが１０度以上、１５度以下であり、前記屈折率ｎが１．４以上、１．８以下であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記導光体角度αが、４度以上であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ウェアラブル情報機器の一つとして、ヘッドマウントディスプレイなどの観察者の頭部に装着して使用する方式の画像表示装置が提供されている。また、観察者が画像表示装置を装着した際に、表示素子により生成された画像と観察者の外界の像の双方を同時に視認できる画像表示装置、いわゆるシースルー型の画像表示装置が知られている。
【０００３】
下記の特許文献１に、画像形成装置と、画像形成装置からの光を平行化する平行化光学系と、平行化光学系からの光を導光して射出させる導光光学装置と、画像形成装置の光軸と平行化光学系の光軸とを相対移動させて輻輳角を調整する移動装置と、を備えた表示装置が開示されている。導光光学装置は、導光板と、導光板の内部に板面に対して傾斜して設けられた複数のミラーと、を備えている。
【０００４】
下記の特許文献２に、表示源と、コリメーターレンズと、光透過性基板と、を備えた光学装置が開示されている。光透過性基板は、各々が基板面に対して傾斜して設けられ、表示源からの光を内部に取り込む第１反射面と、内部を導光する光を観察者の眼に向けて射出させる第２反射面と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−４２６５４号公報
【特許文献２】特許第４５０８６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、上記特許文献１，２の表示装置は、導光体の内部を進む光を観察者の眼に向けて射出させるための複数のミラーもしくは反射面を備えている。ところが、観察者の眼前に位置する複数のミラーもしくは反射面に起因した表示ムラが視認される、という課題がある。
【０００７】
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、表示ムラが視認されることを抑えることができる表示装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一つの態様の表示装置は、画像形成装置と、前記画像形成装置で生成された画像光を導光する導光体と、を備え、前記導光体は、前記画像形成装置から射出された前記画像光を前記導光体の内部に入射させる入射部と、前記導光体の内部に間隔をおいて互いに平行に設けられ、前記導光体の内部を導光する前記画像光の一部を反射させ、前記画像光の他の一部を透過させる複数のミラーを有する射出部と、を備え、前記導光体は、前記画像光を導光させる全反射面を有するとともに、視軸と垂直な仮想面に対して前記全反射面が傾斜して配置され、前記複数のミラーの各々は、それぞれ前記全反射面に対して傾斜して配置され、前記仮想面に対する前記全反射面の傾斜角を導光体角度αとし、前記全反射面に対する前記複数のミラーの各々の傾斜角をミラー角度βとし、前記視軸に対する観察者の眼に入射する光線のなす角度を光線角ηとし、前記複数のミラーの各々に対して前記画像光の反射率が０となるときの前記画像光の入射角を限界入射角θthとし、前記導光体の屈折率をｎとしたとき、
β１＜β≦β２  …（１）
β１＝１／２×［sin−１（１／ｎ）＋sin−１（sin（η＋α）／ｎ）］  …（２）
β２＝１／３×［θth＋sin−１（sin（η＋α）／ｎ）］  …（３）
上記の（１）式、（２）式、および（３）式を満たすように、前記複数のミラーの各々の角度βが設定されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一つの態様の表示装置において、画像光が導光体の内部を導光し、複数のミラーを透過する際に、画像光の一部がミラーで反射して導光体から射出され、観察者の眼に向かう。このとき、本発明者は、導光体の設計上で画像光が本来透過すべきミラーの枚数と実際に透過するミラーの枚数との誤差が表示ムラに影響し、上記の誤差を小さくする程、表示ムラを小さくできることを見出した。
【００１０】
本発明の一つの態様の表示装置によれば、上記の（１）、（２）、および（３）式を満たすようにミラー角度βが設定されているため、上記のミラーの枚数の誤差を小さくすることができ、表示ムラを小さくすることができる。また、上記の（１）、（２）、および（３）式を満たすことによって、画像光の損失と二重像（ゴースト）の発生の双方が抑えられるため、明るく鮮明な画像を得ることができる。
【００１１】
本発明の一つの態様の表示装置において、前記光線角ηが１０度以上、１５度以下であり、前記屈折率ｎが１．４以上、１．８以下であってもよい。
【００１２】
この構成によれば、実用性の高い表示装置を提供することができる。
【００１３】
本発明の一つの態様の表示装置において、前記導光体角度αが４度以上であってもよい。
【００１４】
この構成によれば、表示ムラをより確実に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の表示装置の平面図である。
【図２】射出部の拡大図である。
【図３】表示ムラの発生原理を説明するための図である。
【図４】ハーフミラーにおける入射角と反射率との関係を示すグラフである。
【図５】ミラー角度βとミラー透過枚数誤差の標準偏差σｃｏｕｎｔとの関係を示す図である。
【図６】特定の光線角ηおよび屈折率ｎにおける導光体角度αとミラー角度βとの関係を示すグラフである。
【図７】特定の光線角ηおよび屈折率ｎにおける導光体角度αとミラー角度βとの関係を示すグラフである。
【図８】特定の光線角ηおよび屈折率ｎにおける導光体角度αとミラー角度βとの関係を示すグラフである。
【図９】特定の光線角ηおよび屈折率ｎにおける導光体角度αとミラー角度βとの関係を示すグラフである。
【図１０】特定の光線角ηおよび屈折率ｎにおける導光体角度αとミラー角度βとの関係を示すグラフである。
【図１１】特定の光線角ηおよび屈折率ｎにおける導光体角度αとミラー角度βとの関係を示すグラフである。
【図１２】画角と換算反射率との関係を示すグラフである。
【図１３】導光体角度αとミラー透過枚数の標準偏差σとの関係を示すグラフである。
【図１４】特定の受光器径における瞳位置の像の光強度プロファイルのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１５】特定の受光器径における瞳位置の像の光強度プロファイルのシミュレーション結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
本実施形態の表示装置は、例えばヘッドマウントディスプレイとして用いられるものである。
図１は、実施形態の表示装置の平面図である。図２は、射出部の拡大図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素により寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００１７】
（導光装置および表示装置の全体構成）
図１に示すように、表示装置１０は、画像形成装置１１と、導光装置１２と、を備えている。表示装置１０は、観察者に虚像としての表示画像を視認させるとともに、観察者に外界像をシースルーで観察させる。表示装置１０において、画像形成装置１１と導光装置１２とは、観察者の右眼と左眼とに対応して一組ずつ設けられる。なお、右眼用の装置と左眼用の装置とは左右対称であるため、ここでは左眼用の装置のみを示し、右眼用の装置については図示を省略する。なお、表示装置１０は、観察者が耳に掛ける蔓部（図示略）を備えており、全体として眼鏡のような外観を有する。
【００１８】
画像形成装置１１は、光源１４と、液晶パネル１５と、投射レンズ１６と、を備えている。液晶パネル１５は、光源１４から射出された照明光を空間的に変調し、動画像やその他の表示対象となるべき画像光ＧＬを形成する。投射レンズ１６は、液晶パネル１５上の各点から射出された画像光ＧＬを略平行光線にして射出させるコリメートレンズである。投射レンズ１６は、ガラスまたはプラスチックで形成され、１枚に限らず、複数枚で構成されていてもよい。投射レンズ１６としては、球面レンズが用いられてもよいし、非球面レンズ、自由曲面レンズ等が用いられてもよい。
【００１９】
導光装置１２は、導光体１８を備えており、導光体１８は、入射部１９と、複数のミラー２０を有する射出部２１と、を備えている。観察者が表示装置１０を装着した状態において、入射部１９は耳に近い側に設けられ、射出部２１は眼に近い側に設けられている。導光体１８は、画像光ＧＬを内部で導光させる。入射部１９は、画像形成装置１１から射出された画像光ＧＬを導光体１８の内部に入射させる。射出部２１は、導光体１８の内部を導光する画像光ＧＬを複数のミラー２０により反射させて偏向させ、導光体１８の外部に射出させる。導光装置１２は、画像形成装置１１で形成された画像光ＧＬを虚像光として観察者の眼ＥＹに向けて射出する一方、外界像を構成する外界光ＥＬを透過させて観察者の眼ＥＹに導く。
【００２０】
ここで、表示装置１０の設計上の瞳位置にある観察者の眼ＥＹが表示装置１０を正面から見たときの視線（光軸）を視軸ＡＸと称する。視軸ＡＸに対する観察者の眼ＥＹに入射する光線のなす角度を光線角ηと定義する。
【００２１】
導光体１８は、平板状の光透過部材で構成されている。導光体１８は、例えば高い光透過率を有する樹脂材料もしくはガラス材料等により成形されている。導光体１８は、互いに平行な２つの全反射面１８ａを有する。２つの全反射面１８ａのうち、観察者が表示装置１０を頭部に装着した状態において観察者側に位置する面を観察者面１８ａ１、外界側に位置する面を外界面１８ａ２と称することもある。
【００２２】
図２に示すように、導光体１８は、視軸ＡＸと垂直な仮想面ＫＰに対して全反射面１８ａ（観察者面１８ａ１および外界面１８ａ２）が傾斜して配置されている。ここで、仮想面ＫＰに対する全反射面１８ａの傾斜角を導光体角度αと定義する。観察者面１８ａ１と外界面１８ａ２とは互いに平行であるから、観察者面１８ａ１と仮想面ＫＰとのなす角度と外界面１８ａ２と仮想面ＫＰとのなす角度とは互いに等しい。ただし、図２では、導光体角度αを、観察者面１８ａ１と仮想面ＫＰとのなす角度として示す。言い換えると、導光体１８の全反射面１８ａの法線方向は、視軸ＡＸに対して角度αだけ傾いている。
【００２３】
図１に示すように、入射部１９は、導光体１８の内部に設けられたミラー２３で構成されている。ミラー２３としては、例えばアルミニウム等の反射率が高い金属からなる反射膜が用いられる。もしくは、ミラー２３として、屈折率が異なる誘電体薄膜が交互に複数層積層された誘電体多層膜が用いられてもよい。ミラー２３は、導光体１８の観察者面１８ａ１に対して、外界面１８ａ２側のミラー２３の端部２３ａが射出部２１側に倒れる方向に傾斜して設けられている。ミラー２３の傾斜角ωは、画像形成装置１１と導光体１８との位置関係によって適宜設定される。
【００２４】
射出部２１は、導光体１８の内部に同一の間隔（ピッチ）をおいて互いに平行に設けられた複数のミラー２０を備えている。複数のミラー２０の各々は、導光体１８の内部を導光する画像光ＧＬの一部を反射させ、画像光ＧＬの他の一部を透過させる。このように、射出部２１のミラー２０は、いわゆるハーフミラーとして機能する。ミラー２０としては、入射部１９のミラー２３と同様、例えばアルミニウム等の反射率が高い金属からなる反射膜が用いられる。もしくは、ミラー２０として、誘電体多層膜が用いられてもよい。
【００２５】
射出部２１のミラー２０は、入射部１９のミラー２３とは逆に、導光体１８の観察者面１８ａ１（全反射面１８ａ）に対して、外界面１８ａ２側のミラー２０の端部２０ａが入射部１９側に倒れる方向に傾斜して設けられている。
【００２６】
図２に示すように、導光体１８の全反射面１８ａに対するミラー２０の傾斜角をミラー角度βと定義する。図２では、ミラー角度βを導光体１８の観察者面１８ａ１に対するミラー２０の傾斜角として図示する。ただし、０°＜β＜９０°とする。また、導光体１８の観察者面１８ａ１から射出される光線の射出角をγとする。
【００２７】
射出部２１に入射した画像光ＧＬは、射出部２１において偏向することで導光体１８から取り出される状態となり、観察者面１８ａ１から射出される。観察者面１８ａ１から射出された画像光ＧＬは、虚像光として観察者の眼ＥＹに入射する。当該虚像光が観察者の網膜において結像することにより、観察者は画像光ＧＬによる虚像を認識することができる。
【００２８】
（表示ムラの原理と改善策について）
ここで、従来の表示装置において表示ムラが発生する原理について、図３を用いて説明する。
本発明者は、光線の画角によって光線が透過するミラーの枚数が異なり、このことが、表示ムラが視認される要因となっていることを見出した。また、ミラーの透過枚数は、光線の画角が同じであっても、ミラー角度βによって変化する。
【００２９】
ここで、表示ムラを評価するために、ミラー透過枚数誤差というパラメーターを考える。「ミラー透過枚数誤差」は、所定の画角の光線が本来透過すべきミラーの枚数に対する実際に透過したミラーの枚数のずれである。例えば、本来は入射部側から２枚目のミラーは、その前段の１枚のミラーを透過した光線を観察者側に偏向させる必要があり、入射部側から５枚目のミラーは、その前段の４枚のミラーを透過した光線を偏向させる必要がある。すなわち、導光装置の設計は、光線が１枚のミラーを１回透過するものとして行われている。
【００３０】
ところが、図３に破線で示す光線ＧＬ２に着目すると、この光線ＧＬ２は、画角とミラー角度βとの関係から、入射部側から２枚目のミラー２０２を符号２０ｂ，２０ｃで示す位置で合計２回透過している。なお、ミラーの透過回数は、光線の進行方向手前側から奥側への透過をカウントし、光線の進行方向奥側から手前側への透過をカウントしない。このため、この光線ＧＬ２について、入射部側から３枚目のミラー２０３は、本来は前段のミラー２０１，２０２で合計２回透過した後の光線を偏向させるべきところ、前段のミラー２０１，２０２を合計３回透過した後の光線を偏向させている。
【００３１】
一方、図３に実線で示す光線ＧＬ３に着目すると、この光線ＧＬ３は、入射部側から２枚目のミラー２０２を符号２０ｄで示す位置で１回のみ透過している。そのため、この光線ＧＬ３については、入射部側から３枚目のミラー２０３は、前段のミラー２０１，２０２を合計２回透過した後の光線を偏向させており、本来の設計通りの透過状態となっている。その結果、光線ＧＬ２は、光線ＧＬ３に比べて強度が小さくなる。このようにして、観察者に届く角度の異なる光線の強度は不均一になり、画像全体としては表示ムラとなる。
【００３２】
以上の考察から、表示画角全体にわたってミラー透過枚数誤差を零にできれば、表示ムラのない最も望ましい状態とすることができる。そこで、表示画角全体にわたるミラー透過枚数誤差の標準偏差σcountを表示ムラの評価指標とする。標準偏差σcountを小さくする程、表示ムラを改善することができる。
【００３３】
図５は、ミラー角度βとミラー透過枚数誤差の標準偏差σcountとの関係を示す図である。図５の横軸はミラー角度β［度］であり、縦軸は標準偏差σcount［−］である。
【００３４】
図５から明らかなように、ミラー角度βを大きくすることで標準偏差σcountを小さくすることができ、ミラー透過枚数誤差のバラツキを低減することができる。すなわち、表示ムラを改善するためには、ミラー角度βを大きくすることが好ましい。
【００３５】
（ミラー角度βの制限について）
ところで、ミラー角度βを設定するに際しては、以下の２つの制限がある。
一つの制限は、導光体１８の内部を表示画角全体の光線が損失なく伝播するようにすることである。そのためには、表示画角全体の光線が全反射条件を満たす必要がある。全反射条件を満たすためには、光線は導光体１８の全反射面１８ａに対してより大きい入射角で入射する、すなわち、光線は、全反射面１８ａに対してより平行に近づく必要がある。そのためには、ミラー角度βは、光線が全反射条件を満たすミラー角度の閾値β１よりも大きくなければならない。
【００３６】
導光体１８の屈折率をｎとすると、上記の条件は、以下の（４）式で表される。
β＞β１＝１／２×［sin−１（１／ｎ）＋sin−１（sin（η＋α）／ｎ）］  …（４）
【００３７】
なお、実際には、入射部１９のミラー２３で偏向された光線は導光体１８の内部を伝播した後に射出部に到達し、ミラー２０で偏向されるわけであるから、光線が導光体１８の全反射面１８ａに対して全反射条件を満たすように射出部２１のミラー角度βを調整するという考え方は、理解しにくいかもしれない。ところが、本発明者は、射出部２１のミラー角度βについて考える場合、観察者の眼ＥＹにある特定の画角の光線が入射されるためには、導光体１８はある特定の条件を満たさなければならない、というように、観察者の眼ＥＹから光線の実際の進行経路とは逆向きに経路を辿って導光体１８の構成を検討するのが考えやすいとの知見を得た。上記の説明はその知見に基づいている。
【００３８】
他の一つの制限は、ミラー２０への入射角が大きい光線を反射させないことである。図３にミラー２０での反射光線の一つを符号ＧＬ３ｒの矢印で示したが、ミラー２０への入射角の大きい光線がミラー２０で反射すると、反射光線ＧＬ３ｒの角度が透過光線ＧＬ３ｔの角度から僅かにずれる。これにより、二重像（ゴースト）が発生するという別の問題が生じる。
【００３９】
ミラー２０への入射角を小さくするには、光線はミラー２０に対して垂直により近い方向から入射する必要がある。そのためには、例えば図３の入射部側から１枚目のミラーに入射する光線ＧＬ３を見ると判るように、ミラー角度βは、特定の閾値β２以下でなければならない。
【００４０】
上記の条件は、以下の（５）式で表される。
なお、θthは、ミラー２０における光線の反射率が０％となるときのミラー２０への光線入射角であり、限界入射角と称する。
β≦β２＝１／３×［θth＋sin−１（sin（η＋α）／ｎ）］  …（５）
【００４１】
閾値β１は、導光体１８の屈折率ｎと導光体１８に対する光線入射角により一義的に決定される。一方、閾値β２は、ミラー２０の反射特性に依存する。図４は、この種の導光装置に用いられるミラーの入射角−反射率特性の一例である。例えば図４に示す特性のミラーを用いた場合、反射率を０％とするためには、限界入射角θｔｈは、８０度以下に設定される。
【００４２】
また、導光体１８の全反射面１８ａ（観察者面１８ａ１）からの光線の射出角γ（図２参照）は、導光体角度αと光線角ηによって決まる。すなわち、γ＝α＋ηである。
【００４３】
光線角ηを１０度、もしくは１５度とし、導光体１８の屈折率ｎをシリコーン系樹脂の屈折率である１．４１、もしくはＢＫ７（ガラス材料）の屈折率である１．５２、エピスルフィド（樹脂材料）の屈折率である１．７３とした場合、それぞれのミラー角度の導光体角度依存性を示すグラフを図６〜図１１に示す。
【００４４】
図６はη＝１５度、ｎ＝１．４１の場合のグラフであり、図７はη＝１５度、ｎ＝１．５２の場合のグラフであり、図８はη＝１５度、ｎ＝１．７３の場合のグラフであり、図９はη＝１０度、ｎ＝１．４１の場合のグラフであり、図１０はη＝１０度、ｎ＝１．５２の場合のグラフであり、図１１はη＝１０度、ｎ＝１．７３の場合のグラフである。
図６〜図１１において、グラフの横軸は導光体角度α［度］であり、縦軸はミラー角度β［度］である。
【００４５】
図６〜図１１において、符号Ａ６〜Ａ１１の破線はβ１とαとの関係を示すグラフ（（４）式）であり、符号Ｂ６〜Ｂ１１の実線はβ２とαとの関係を示すグラフ（（５）式）である。したがって、各図において、符号Ａ６〜Ａ１１のグラフよりも上側で、かつ、符号Ｂ６〜Ｂ１１のグラフよりも下側の領域（斜線で示す領域）が、β１＜β≦β２を満たす領域となり、導光体角度αの値は、上記の領域に対応する範囲でのみ取り得る。例えばη＝１５°、ｎ＝１．４１の場合（図６）ではα＜２０°とする必要があり、η＝１５°、ｎ＝１．５２の場合（図７）ではα＜４５°とする必要がある。
【００４６】
表示装置１０をヘッドマウントディスプレイとして用いる場合、導光体１８は顔部の前面に沿うように配置される必要があるため、α＝４５°では角度が大きすぎる。この観点から、導光体角度αは５°〜２５°程度であることが好ましい。一方、表示装置１０をヘッドアップディスプレイとして用いる場合、２本のグラフの交点まで導光体角度αを選択することができる。
【００４７】
ここで、本発明者は、導光体角度αを変えたときの実際の表示ムラの発生状況を調べた。
上述したように、ミラー透過枚数のバラツキによって表示ムラが発現し、ミラー角度βが大きい程、表示ムラは低減される。そこで、ミラー角度βは、限界入射角θｔｈ＝８０°のときの上限のミラー角度βに一致するように調整される。また、ミラー２０の反射率は、入射部１９に近い側から遠い側に向けて反射率が上昇するように調整される。例えば、全ての画角での反射率が１０％になるようにするには、入射部側から１枚目のミラーは反射率１０％、２枚目のミラーは反射率１１．１％（＝０．１／（１−０．１））、３枚目のミラーは反射率１２．５％（＝０．１／（１−２×０．１））、と設定すればよい。
【００４８】
図１２は、上記の反射率および屈折率ｎ＝１．５２の条件で画角±１５度にわたってミラー透過枚数と透過率および反射率を掛け合わせたものを積算反射率として示したものである。図１２の横軸は画角［度］であり、縦軸は積算反射率［−］である。符号Ｃ１２の破線のグラフは導光体角度αが０°の場合（導光体を傾けていない場合）であり、符号Ａ１２の２点鎖線のグラフは導光体角度αが１０°の場合であり、符号Ｂ１２の実線のグラフは導光体角度αが１４°の場合である。
【００４９】
図１２においては、全ての画角にわたって反射率が１０％になるように各ミラーの反射率が設定されているため、積算反射率は本来、０．１の値で一定になることが望ましい。導光体角度αが１０°の場合（Ａ１２）および導光体角度αが１４°の場合（Ｂ１２）は、導光体角度αが０°の場合（Ｃ１２）に比べて、積算反射率０．１からのばらつきが小さくなっていることがわかった。
【００５０】
図１３は、図１２の導光体角度αと積算反射率の標準偏差σとの関係を示したものである。図１３の横軸は導光体角度α［度］であり、縦軸は標準偏差σ［ａ．ｕ．］である。
【００５１】
図１３に示すように、導光板角度αが０度よりも大きくなるにつれて、標準偏差σが小さくなる傾向にあり、表示ムラは低減することが判る。特に導光板角度αが４度以上になると、グラフの傾斜は、導光板角度αが４度未満のグラフの傾斜に比べて大きくなることが判った。したがって、この例では、導光板角度αを４度以上とすれば、表示ムラの低減効果が明確に得られることが判った。
【００５２】
また、本発明者は、ミラーの反射率を１０％としたときの瞳位置での像の光強度分布を求めた。
図１４は、受光器の径を０．５ｍｍとしたときの瞳位置での像の光強度分布を示す図である。
図１５は、受光器の径を３ｍｍとしたときの瞳位置での像の光強度分布を示す図である。
図１４、図１５において、図の横軸は画角［度］であり、図の縦軸は光強度［ａ．ｕ．］である。符号Ｃ１４，Ｃ１５の実線のグラフは導光体角度αが０°の場合（導光体を傾けていない場合）であり、符号Ａ１４，Ａ１５の破線のグラフは導光体角度αが１５．４°の場合である。
【００５３】
図１４に示すように、受光器の直径を小さくすると、光強度の変化を明確に知ることができる。一方、人間の瞳径は一般に３ｍｍ程度と言われているため、図１５に示すように、受光器の直径を３ｍｍにすれば、観察者の眼に像がどのように認識されるかを見積もることができる。双方の図から明らかなように、導光体の角度を傾けた場合、画角全体にわたって光強度分布を小さく抑えることができる。その結果、表示ムラを低減することができる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態の表示装置１０においては、導光体１８を視軸ＡＸと垂直な仮想面ＫＰに対して傾斜させ、ミラー角度βを適切に設定することにより、画像光ＧＬが複数のミラー２０を透過する際のミラー透過枚数の誤差を小さくすることができる。その結果、表示ムラを小さくすることができる。特に、上記の（４）式および（５）式を満たすようにミラー角度βが設定されているため、画像光の損失と二重像（ゴースト）の発生の双方が抑えられ、明るく鮮明な画像を得ることができる。
【００５５】
また、導光体１８を傾斜させることにより、導光体１８を顔の前面に沿って配置することができ、表示装置１０のデザインの自由度が向上する。
【００５６】
また、光線角ηが１０度以上、１５度以下に設定され、導光体１８の屈折率ｎが１．４以上、１．８以下に設定されることにより、実用性の高い表示装置１０を提供することができる。さらに、導光体角度αが４度以上に設定されることにより、表示ムラをより確実に低減することができる。
【００５７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば表示装置を構成する各構成要素の数、形状、材料等の各部の具体的な構成については、上記実施形態に限ることなく、適宜変更が可能である。例えば画像形成装置として、上記の液晶表示装置の他、有機ＥＬ装置、レーザー光源とＭＥＭＳスキャナーとの組合せ等を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１０…表示装置、１１…画像形成装置、１２…導光装置、１８…導光体、１８ａ…全反射面、１９…入射部、２０…ミラー、２１…射出部、ＡＸ…視軸、ＫＰ…仮想面、ＥＹ…（観察者の）眼。
【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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