(57)【要約】【課題】小型化を図ることの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。【解決手段】画像表示装置は、光源から出射される光を走査する走査部と、前記走査部を収納する収納部の少なくとも一部を構成し、前記光源から出射された光および前記走査部で走査された光のそれぞれを減光する減光部と、を有し、前記減光部は、前記光源から出射された光を導光し、前記走査部で走査された光を透過する導光部と、前記光源から出射された光を正反射光と回折光とに分離する回折素子と、を有し、前記正反射光および前記回折光のうちの一方の光は、前記導光部内を導光し、他方の光は、前記導光部を透過して前記走査部に導かれ、前記走査部で走査された前記他方の光が前記導光部を透過する。【選択図】図３
2018165751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射される光を走査する走査部と、
前記走査部を収納する収納部の少なくとも一部を構成し、前記光源から出射された光および前記走査部で走査された光のそれぞれを減光する減光部と、を有し、
前記減光部は、前記光源から出射された光を導光し、前記走査部で走査された光を透過する導光部と、
前記光源から出射された光を正反射光と回折光とに分離する回折素子と、を有し、
前記正反射光および前記回折光のうちの一方の光は、前記導光部内を導光し、他方の光は、前記導光部を透過して前記走査部に導かれ、
前記走査部で走査された前記他方の光が前記導光部を透過することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記導光部は、前記収納部の外側に位置する第１面と、前記収納部の内側に位置する第２面と、を有し、
前記回折素子は、前記第１面側に配置され、
前記光源から出射された光が前記導光部の前記第２面側から入射する請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記一方の光は、前記第１面および前記２面のそれぞれに対する入射角度が臨界角よりも大きく、
前記他方の光は、前記第２面に対する入射角度が臨界角よりも小さい請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第２面は、前記光源から出射された光が入射する第１入射領域と、前記走査部で走査された光が入射する第２入射領域と、を有し、
前記第１入射領域および前記第２入射領域は、互いに異なる方向を向いている請求項２または３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記減光部は、前記導光部に配置され、前記一方の光を吸収する吸光部を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記導光部は、ＮＤフィルターである請求項１ないし５のいずれか１に記載の画像表示装置。
【請求項７】
光源から出射される光を走査する走査部と、
前記走査部を収納する収納部の少なくとも一部を構成し、前記光源から出射された光および前記走査部で走査された光のそれぞれを減光する減光部と、を有し、
前記減光部は、前記光源から出射された光が導光し、前記走査部で走査された光が透過する導光部と、
前記光源から出射されて前記導光部に入射した光を正反射光と回折光とに分離する回折素子と、を有し、
前記正反射光および前記回折光のうちの一方の光は、前記導光部内を導光し、他方の光は、前記導光部を透過して前記走査部に導かれ、
前記走査部で走査された前記他方の光が前記導光部を透過す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ものである。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置の映像表示技術の１つとして、眼の網膜に直接レーザーを照射し、使用者に画像を視認させる技術が近年注目を集めている。例えば、特許文献１には、レーザー光源と、眼の網膜の結像面にレーザー光を走査する走査部と、を有する画像表示装置が記載されている。また、特許文献１の画像表示装置は、レーザー光源と走査部との間にＮＤフィルターを配置してレーザー光を減光することで、レーザー光から網膜を保護する設計となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５５７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構成では、レーザー光を減光するためにＮＤフィルターを追加しなければならず、画像表示装置の小型化を図ることが困難となる。
【０００５】
本発明の目的は、小型化を図ることの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】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
【０００７】
本発明の画像表示装置は、光源から出射される光を走査する走査部と、
前記走査部を収納する収納部の少なくとも一部を構成し、前記光源から出射された光および前記走査部で走査された光のそれぞれを減光する減光部と、を有し、
前記減光部は、前記光源から出射された光を導光し、前記走査部で走査された光を透過する導光部と、
前記光源から出射された光を正反射光と回折光とに分離する回折素子と、を有し、
前記正反射光および前記回折光のうちの一方の光は、前記導光部内を導光し、他方の光は、前記導光部を透過して前記走査部に導かれ、
前記走査部で走査された前記他方の光が前記導光部を透過することを特徴とする。
このような構成によれば、収納部の一部が減光部となっているため、収納部とは別に減光部を配置した場合に比べて、画像表示装置の部品点数の削減および小型化を図ることができる。
【０００８】
本発明の画像表示装置では、前記導光部は、前記収納部の外側に位置する第１面と、前記収納部の内側に位置する第２面と、を有し、
前記回折素子は、前記第１面側に配置され、
前記光源から出射された光が前記導光部の前記第２面側から入射することが好ましい。
これにより、光源を収納部内に配置し易くなり、画像表示装置の小型化を図ることができる。
【０００９】
本発明の画像表示装置では、前記一方の光は、前記第１面および前記２面のそれぞれに対する入射角度が臨界角よりも大きく、
前記他方の光は、前記第２面に対する入射角度が臨界角よりも小さいことが好ましい。
これにより、より確実に、一方の光が導光部内を導光し、他方の光が導光部を透過して走査部に導かれる。
【００１０】
本発明の画像表示装置では、前記第２面は、前記光源から出射された光が入射する第１入射領域と、前記走査部で走査された光が入射する第２入射領域と、を有し、
前記第１入射領域および前記第２入射領域は、互いに異なる方向を向いていることが好ましい。
これにより、第１入射領域で反射した光が走査部に向い難くなり、迷光の発生を効果的に抑制することができる。
【００１１】
本発明の画像表示装置では、前記減光部は、前記導光部に配置され、前記一方の光を吸収する吸光部を有することが好ましい。
これにより、一方の光が導光部の外に透過してしまうことを抑制することができる。そのため、迷光の発生を効果的に抑制することができる。
【００１２】
本発明の画像表示装置では、前記導光部は、ＮＤフィルターであることが好ましい。
これにより、導光部の構成が簡単なものとなる。また、導光部によって光を効果的に減光することができる。
【００１３】
本発明のヘッドマウントディスプレイは、光源から出射される光を走査する走査部と、
前記走査部を収納する収納部の少なくとも一部を構成し、前記光源から出射された光および前記走査部で走査された光のそれぞれを減光する減光部と、を有し、
前記減光部は、前記光源から出射された光が導光し、前記走査部で走査された光が透過する導光部と、
前記光源から出射されて前記導光部に入射した光を正反射光と回折光とに分離する回折素子と、を有し、
前記正反射光および前記回折光のうちの一方の光は、前記導光部内を導光し、他方の光は、前記導光部を透過して前記走査部に導かれ、
前記走査部で走査された前記他方の光が前記導光部を透過することを特徴とする。
このような構成によれば、収納部の一部が導光部となっているため、収納部とは別に導光部を配置した場合に比べて、ヘッドマウントディスプレイの部品点数の削減および小型化を図ることができる。
【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を示す上面図である。
【図２】図１に示す画像表示装置の斜視図である。
【図３】図１に示す画像表示装置が有する表示ユニットを示す断面図である。
【図４】図３に示す表示ユニットが有する変調光生成部の構成を示す図である。
【図５】図３に示す表示ユニットが備える走査部を示す平面図である。
【図６】偏向部を示す上面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る画像表示装置が有する表示ユニットを示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る画像表示装置が有する表示ユニットを示す断面図である。
【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。
【００１６】
＜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を示す上面図である。図２は、図１に示す画像表示装置の斜視図である。図３は、図１に示す画像表示装置が有する表示ユニットを示す断面図である。図４は、図３に示す表示ユニットが有する変調光生成部の構成を示す図である。図５は、図３に示す表示ユニットが備える走査部を示す平面図である。図６は、偏向部を示す上面図である。なお、以下では、説明の便宜上、観察者にとっての右側を「右」とも言い、左側を「左」とも言う。
【００１７】
図１に示す画像表示装置１００は、ヘッドマウントディスプレイ（頭部装着型画像表示装置）である。このような画像表示装置１００は、眼鏡のような外観をなし、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ことができる。
【００１８】
画像表示装置１００は、図１に示すように、フレーム２００と、フレーム２００に支持された表示ユニット３００および偏向部６００と、を有している。なお、本実施形態の表示ユニット３００は、観察者の右眼用に設けられているが、これに限定されず、左眼用に設けられていてもよい。また、観察者の右眼用に設けられた表示ユニット３００と、観察者の左眼用に設けられた表示ユニット３００と、を有していてもよい。すなわち、単眼型のヘッドマウントディスプレイであってもよいし、両眼型のヘッドマウントディスプレイであってもよい。
【００１９】
図２に示すように、フレーム２００は、眼鏡フレームのような形状をなしており、表示ユニット３００を支持している。また、フレーム２００は、観察者の眼ＥＹの前方に位置するフロント部２１０と、フロント部２１０の左右両端から延出した一対のテンプル部２２０、２３０と、を有している。
【００２０】
また、フロント部２１０は、リム部２１１と、リム部２１１に支持されたシェード部２１２およびノーズパッド２１３と、を有している。また、シェード部２１２は、外界光の透過を抑制する機能を有している。また、シェード部２１２は、偏向部６００を支持している。また、シェード部２１２の中央部にノーズパッド２１３が設けられている。ノーズパッド２１３は、観察者が画像表示装置１００を頭部Ｈに装着したとき、観察者の鼻ＮＳに当接して、画像表示装置１００を観察者の頭部Ｈに対して支持する。
【００２１】
テンプル部２２０、２３０は、フロント部２１０に接続されている。このようなテンプル部２２０、２３０は、観察者が画像表示装置１００を頭部Ｈに装着したとき、観察者の耳ＥＡに当接するように構成されている。なお、テンプル部２２０、２３０は、フロント部２１０に対して折り畳み可能となっていてもよいし、折り畳みできないようになっていてもよい。
【００２２】
以上、フレーム２００について説明したが、フレーム２００の形状は、観察者の頭部Ｈに装着することができ、表示ユニット３００および偏向部６００を支持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。
【００２３】
図３に示すように、表示ユニット３００は、変調光生成部４００と、走査部５００と、減光部７００と、制御部８００と、を有している。このような表示ユニット３００は、制御部８００からの映像信号に基づいて変調光生成部４００が変調光Ｌを生成し、走査部５００が変調光Ｌを２次元的に走査し、偏向部６００が走査部５００で走査された変調光Ｌを観察者の眼ＥＹに向けて偏向するように構成され、さらに、減光部７００が走査部５００で走査される前と走査された後の変調光Ｌをそれぞれ減光（減衰）するように構成されている。このような表示ユニット３００を有することで、映像信号に応じた画像（虚像）を観察者に視認させることができる。また、減光部７００によって変調光Ｌを減光しているため画像を適度な明るさで表示することができる。
【００２４】
変調光生成部４００は、テンプル部２２０に配置されている。このような変調光生成部４００は、図４に示すように、波長の異なる複数の光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂを有する光源部４１０と、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂを駆動する駆動回路４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂと、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂから出射された光を平行光化するコリメータレンズ４４０Ｒ、４４０Ｇ、４４０Ｂと、光合成部４３０と、を有している。
【００２５】
光源４１０Ｒは、赤色のレーザー光を射出するレーザー光源である。また、光源４１０Ｇは、緑色のレーザー光を射出するレーザー光源である。また、光源４１０Ｂは、青色のレーザー光を射出するレーザー光源である。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。このように、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂとしてレーザー光源を用いることで、鮮明な画像を表示することができる。光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂとしては、特に限定されないが、例えば、レーザーダイオードを用いることができる。ただし、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂとしては、レーザー光源に限定されない。
【００２６】
駆動回路４２０Ｒは、光源４１０Ｒを駆動する機能を有している。また、駆動回路４２０Ｇは、光源４１０Ｇを駆動する機能を有している。また、駆動回路４２０Ｂは、光源４１０Ｂを駆動する機能を有している。また、これら駆動回路４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂは、制御部８００によって独立して駆動が制御されている。このような駆動回路４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂにより駆動された光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂから射出された３つのレーザー光は、それぞれ、コリメータレンズ４４０Ｒ、４４０Ｇ、４４０Ｂによって平行光化されて光合成部４３０に入射する。
【００２７】
光合成部４３０は、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂからのレーザー光を合成するものである。本実施形態では、光合成部４３０は、２つのダイクロイックミラー４３１、４３２を有する。ダイクロイックミラー４３１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している。また、ダイクロイックミラー４３２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４３１、４３２を用いることにより、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂからの赤色光、緑色光および青色光の３色の光を合成する。この際、制御部８００により、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂからのレーザー光の強度をそれぞれ独立して変調することで所定の色の変調光Ｌとなる。なお、光合成部４３０の構成としては、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂからのレーザー光を合成することができれば、特に限定されない。
【００２８】
以上、変調光生成部４００の構成について説明したが、変調光生成部４００の構成としては、変調光Ｌを生成することができれば、特に限定されない。例えば、変調光生成部４００は、変調光Ｌを生成することができれば、フレーム２００以外の部分に配置され、変調光Ｌを光ファイバー等でテンプル部２２０の出射位置に導光しても良い。例えば、変調光生成部４００が画像表示装置１００とは異なる筐体に格納され、その筐体から変調光Ｌを光ファイバーで画像表示装置１００に導光してもよい。また、変調光生成部４００は、少なくとも１つの光源を有していればよく、その光源から出射される光の色についても特に限定されない。
【００２９】
走査部５００は、テンプル部２２０に配置されている。走査部５００は、変調光生成部４００から出射された変調光Ｌを偏向部６００に向けて２次元的に走査する光スキャナーである。
【００３０】
走査部５００は、２軸まわりに揺動可能な光スキャナーである。走査部５００は、図５に示すように、ミラー５１１を有する可動部５１０と、可動部５１０を軸Ｊ１まわりに揺動（回動）可能に支持する軸部５２１、５２２と、軸部５２１、５２２を支持する駆動枠部５３０と、駆動枠部５３０を軸Ｊ１に直交する軸Ｊ２まわりに揺動（回動）可能に支持する軸部５４１、５４２と、軸部５４１、５４２を支持する枠状の支持部５５０と、を有している。このような走査部５００は、駆動枠部５３０を支持部５５０に対して軸Ｊ２まわりに揺動させつつ、可動部５１０を駆動枠部５３０に対して軸Ｊ１まわりに揺動させることで、可動部５１０が軸Ｊ１、Ｊ２の両軸まわりに揺動するため、ミラー５１１で反射した変調光Ｌを２次元的に走査することができる。なお、走査部５００では、可動部５１０の軸Ｊ１まわりの揺動により、フレーム２００の左右方向（水平方向）に変調光Ｌを走査し、軸Ｊ２まわりの揺動により、フレーム２００の上下方向（垂直方向）に変調光Ｌを走査するようになっている。
【００３１】
また、走査部５００は、可動部５１０の向きを検知する検知部５６０を有している。この検知部５６０は、軸部５２１、５４１の付け根に設けられた２つの圧電体５６１、５６２を有している。検知部５６０は、これら圧電体５６１、５６２の抵抗値変化から、可動部５１０の軸Ｊ１まわりの傾斜角および軸Ｊ２まわりの傾斜角を求めることで、可動部５１０の向きを検知するようになっている。そして、この検知部５６０で検知された可動部５１０の向きは、制御部８００へ送信され、制御部８００は、可動部５１０の向きとタイミングを合わせて変調光生成部４００から変調光Ｌが出射されるように変調光生成部４００の駆動を制御する。
【００３２】
このように、走査部５００として、２軸まわりに揺動可能な光スキャナーを用いることによって、走査部５００の構成や配置（特に、アライメント）が簡単なものになると共に、走査部５００の小型化を図ることができる。
【００３３】
なお、走査部５００の構成は、変調光Ｌを２次元的に走査することができれば、特に限定されない。例えば、走査部５００は、変調光Ｌを１次元的に走査する光スキャナーを２つ備えた構成であってもよいし、光スキャナーに替えてポリゴンミラーやガルバノミラーを用いた構成であってもよい。
【００３４】
偏向部６００は、フロント部２１０に設けられており、使用時に観察者の右眼の前方に位置するように配置されている。図６に示すように、偏向部６００は、観察者の右眼を覆うのに十分な大きさを有し、走査部５００で走査された変調光Ｌを映像光として観察者の眼ＥＹに入射させる機能を有する。このような偏向部６００は、例えば、回折格子の一つであるホログラム素子（ホログラムミラー）で構成されている。このホログラム素子は、特定波長帯域にある光については回折させ、それ以外の波長帯域にある光については透過する性質を有する半透過膜である。これにより、観察者は、外界像を視認しながら、映像光により形成された画像（虚像）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。なお、偏向部６００の構成としては、特に限定されず、例えば、ハーフミラーを用いることもできる。
【００３５】
図３に示すように、減光部７００は、テンプル部２２０に配置されており、光路上で走査部５００と偏向部６００（図１参照）との間に位置している。減光部７００は、変調光生成部４００から出射された変調光Ｌを減光する機能を有している。ここで、前述した光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂは、レーザー光源であるため、レーザー光の強度（出力）を弱くすることが困難である。また、レーザー光の強度を弱くすると所定の色の変調光Ｌを生成することが困難になる。そのため、変調光生成部４００から出射されたままの強度の変調光Ｌで形成した画像を観察者の眼ＥＹに導くと、明る過ぎて、視認し難い画像となってしまう。そこで、本実施形態では、減光部７００を用いて変調光Ｌの強度を弱めている。これにより、適度な明るさで、視認し易い画像となる。また、変調光Ｌの強度を弱めることで、変調光Ｌから網膜を保護することもできる。
【００３６】
なお、変調光Ｌは、眼ＥＹに入射されるまでに、１μＷ以下の強度まで減光することが好ましい。変調光生成部４００から出射される変調光Ｌは、１００ｍＷ程度の強度を有する場合があり、この場合、変調光Ｌを１／１０００００程度に減光する必要がある。
【００３７】
減光部７００は、変調光生成部４００から出射された変調光Ｌを走査部５００で走査される前（上流側）と後（下流側）とで減光する。このように、複数回に分けて変調光Ｌを減光することで、より効果的に変調光Ｌを減光することができる。このような減光部７００は、図３に示すように、導光部７１０と、導光部７１０に設けられた回折素子７２０、吸光部７３０および反射防止膜７４０と、を有している。
【００３８】
導光部７１０は、外面７１１（第１面）および内面７１２（第２面）を有する板状をなしている。なお、外面７１１および内面７１２は、略平行である。ただし、導光部７１０の形状としては、特に限定されない。
【００３９】
また、導光部７１０は、その厚さ方向に進む光を均一に（波長依存性を有さずに）減光する機能を有している。このような導光部７１０としては、例えば、光吸収物質を分散させたガラス基板を備えるＮＤフィルターを用いることができる。これにより、導光部７１０の構成が簡単なものとなる。ただし、導光部７１０の構成としては、特に限定されない。
【００４０】
なお、導光部７１０の厚さＺとしては、特に限定されないが、例えば、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。また、導光部７１０の長さＹとしては、特に限定されないが、例えば、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。これにより、導光部７１０としての機能を発揮しつつ、導光部７１０を十分に小さくすることができる。
【００４１】
また、導光部７１０の厚さ方向における光の透過率は、変調光生成部４００が生成する変調光Ｌの強度によっても異なるが、例えば、１％以上５０％以下であることが好ましく、５％以上２０％以下であることがより好ましい。これにより、導光部７１０によって、効果的に、変調光Ｌを減光することができる。
【００４２】
また、導光部７１０の内面７１２には、変調光生成部４００で生成された変調光Ｌが入射する第１入射領域７１２ａが設けられており、第１入射領域７１２ａから導光部７１０に変調光Ｌが入射する。ここで、第１入射領域７１２ａに対する変調光Ｌの入射角は、０°から若干（例えば、５°〜２０°程度）ずれている。これにより、第１入射領域７１２ａで反射した変調光Ｌが光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂに戻ってしまうことを抑制することができる。そのため、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂの駆動がより安定する。ただし、第１入射領域７１２ａに対する変調光Ｌの入射角としては、特に限定されず、０°であってもよい。
【００４３】
また、変調光生成部４００と走査部５００との間に遮光部７９０が設けられている。これにより、第１入射領域７１２ａで反射した変調光Ｌが遮光部７９０によって遮光されるため、当該変調光Ｌが走査部５００によって走査されて迷光となってしまうことを抑制することができる。なお、遮光部７９０としては、特に限定されないが、例えば、後述する吸光部７３０のような、光吸収性を有する吸光部材を用いることが好ましい。ただし、遮光部７９０の構成としては、特に限定されない。また、遮光部７９０は、省略してもよい。
【００４４】
一方で、導光部７１０の外面７１１には反射型の回折素子７２０が設けられており、この回折素子７２０によって、第１入射領域７１２ａから導光部７１０に入射した変調光Ｌが正反射光Ｌ’と回折光Ｌ”とに分離される。このような回折素子７２０としては、特に限定されないが、回折格子の一つであるホログラム素子（ホログラムミラー）を用いることができる。
【００４５】
また、正反射光Ｌ’は、内面７１２に対する入射角度が臨界角よりも小さく、内面７１２を介して導光部７１０の外へ屈折透過する。そして、透過した正反射光Ｌ’は、走査部５００に導かれ、走査部５００で走査される。一方、回折光Ｌ”は、内面７１２および外面７１１に対する入射角度が臨界角よりも大きく、全反射を繰り返しながら導光部７１０内を伝搬する。そのため、回折光Ｌ”は、走査部５００で走査されることがない。このように、正反射光Ｌ’だけを走査部５００で走査することで、効果的に、変調光Ｌを減光することができる。また、走査部５００で走査される前に、変調光Ｌを減光しておくことで、走査部５００（特にミラー５１１）の昇温を抑制することができ、昇温による走査部５００の駆動特性の変化を低減することができる。
【００４６】
ここで、導光部７１０の側面、具体的には変調光Ｌの伝搬方向下流側に位置する側面には吸光部７３０が設けられている。そして、吸光部７３０は、導光部７１０内を伝搬する回折光Ｌ”を吸収することで、回折光Ｌ”の終端を形成している。そのため、回折光Ｌ”が導光部７１０を透過して迷光となるのを抑制することができる。
【００４７】
なお、回折光Ｌ”は、導光部７１０を伝搬することでも減光されるため、吸光部７３０に到達するまでに十分に減光されている。そのため、吸光部７３０によって回折光Ｌ”をより確実に吸収することができると共に、光の吸収による吸光部７３０の発熱を効果的に低減することができる。なお、吸光部７３０としては、回折光Ｌ”を吸収することができれば、特に限定されず、例えば、導光部７１０の側面に塗布された黒色の光吸収塗料で構成することができる。ただし、吸光部７３０は、省略してもよい。
【００４８】
また、導光部７１０の内面７１２には、走査部５００で走査された正反射光Ｌ’（変調光Ｌ）が入射する第２入射領域７１２ｂが設けられており、第２入射領域７１２ｂから導光部７１０に正反射光Ｌ’（変調光Ｌ）が入射する。また、第２入射領域７１２ｂから導光部７１０に入射した正反射光Ｌ’は、外面７１１に対する入射角度が臨界角より小さく、外面７１１を介して導光部７１０の外へ屈折透過する。このようにして導光部７１０を透過した正反射光Ｌ’（変調光Ｌ）は、偏向部６００に導かれる。このように、走査部５００で走査された正反射光Ｌ’（変調光Ｌ）が導光部７１０を透過する構成とすることで、正反射光Ｌ’（変調光Ｌ）をさらに減光することができる。
【００４９】
ここで、導光部７１０の内面７１２には、反射防止膜７４０が配置されている。これにより、第１入射領域７１２ａから導光部７１０に入射する変調光Ｌの反射および第２入射領域７１２ｂから導光部７１０に入射する変調光Ｌ（正反射光Ｌ’）の反射を効果的に抑制することができる。なお、反射防止膜７４０としては、例えば、高屈折率層と低屈折率層とが交互に複数積層されてなる誘電体多層膜で構成することができる。ただし、反射防止膜７４０の構成としては、特に限定されないし、省略してもよい。
【００５０】
以上、表示ユニット３００について説明した。例えば、導光部７１０の厚さ方向における光の透過率が５％で、回折素子７２０に入射する変調光Ｌの入射角を３０°（光路長は導光部７１０の厚さの１．１５倍）、回折素子７２０に入射した変調光Ｌの２０％が正反射光Ｌ’となり、８０％が回折光Ｌ”となる場合について言えば、変調光Ｌは、第１入射領域７１２ａから入射して回折素子７２０に到達するまでに３．１５％に減光され、回折素子７２０によって正反射光Ｌ’に分離されることでさらに２０％に減光され、内面７１２を介して屈折透過するまでにさらに３．１５％に減光され、走査部５００で走査された後に導光部７１０を透過することでさらに５％に減光される。すなわち、眼ＥＹに入射されるまでに変調光Ｌを１／１０００００程度に減光することができる。このように複数回に分けて変調光Ｌを減光することで、仮に、破損によって一部で減光機能を発揮できなくなったとしても、残りの部分で十分に変調光Ｌを減光することができる。また、それぞれの段階で、変調光Ｌを減光する領域が異なっているため、導光部７１０の局所的な発熱を抑制することができる。そのため、導光部７１０の破損を抑制することができ、画像表示装置１００の信頼性が向上する。また、変調光Ｌは、導光部７１０を複数回反射して減光されるため、所望の減光率を得るために減光部７００の減光率を極端に大きくする必要がないためＮＤフィルターの設計を容易にすることができる。
【００５１】
また、画像表示装置１００は、変調光生成部４００と、走査部５００と、減光部７００と、制御部８００と、を収納する収納部１１０を有している。これにより、これら各部を水分、衝撃、埃等から保護することができ、画像表示装置１００の信頼性が向上する。なお、特に限定されないが、収納部１１０は、防塵構造または防滴構造となっていることが好ましい。これにより、上記の効果がより顕著となる。
【００５２】
また、収納部１１０は、フレーム２００に固定されている。また、収納部１１０は、開口を有する基部１１１と、開口を塞ぐように配置されているカバー部１１２と、を有している。また、カバー部１１２は、導光部７１０で構成されている。このように、カバー部１１２として導光部７１０を用いることで、カバー部１１２と導光部７１０とを別体として配置した場合に比べて画像表示装置１００の部品点数の削減および小型化を図ることができる。なお、本実施形態では、基部１１１がフレーム２００（テンプル部２２０）と別体となっているが、基部１１１は、フレーム２００と一体であってもよい。すなわち、テンプル部２２０が基部１１１を兼ねていてもよい。また、減光部７００は、前記収納部１１０の全体を構成していてもよい。
【００５３】
以上、画像表示装置１００（ヘッドマウントディスプレイ）について説明した。このような画像表示装置１００（ヘッドマウントディスプレイ）は、前述したように、変調光生成部４００（光源）から出射された変調光Ｌ（光）を走査する走査部５００と、走査部５００を収納する収納部１１０の少なくとも一部（カバー部１１２）を構成し、変調光生成部４００から出射された変調光Ｌ（光）および走査部５００で走査された変調光Ｌ（光）のそれぞれを減光する減光部７００と、を有している。また、減光部７００は、変調光生成部４００（光源）から出射された変調光Ｌ（光）を導光し、走査部５００で走査された変調光Ｌ（光）を透過する導光部７１０と、変調光生成部４００（光源）から出射されて導光部７１０に入射した変調光Ｌ（光）を正反射光Ｌ’と回折光Ｌ”とに分離する回折素子７２０と、を有している。そして、正反射光Ｌ’および回折光Ｌ”のうちの一方の光（本実施形態では回折光Ｌ”）は、導光部７１０内を導光し、他方の光（本実施形態では正反射光Ｌ’）は、導光部７１０を透過して走査部５００に導かれ、走査部５００で走査された正反射光Ｌ’（他方の光）が導光部７１０を透過する。
【００５４】
このような構成によれば、収納部１１０の一部が減光部７００となっているため、収納部１１０とは別に減光部７００を配置した場合に比べて、画像表示装置１００の部品点数の削減および小型化を図ることができる。また、減光部７００は、変調光生成部４００から出射された変調光Ｌを走査部５００で走査される前（上流側）と後（下流側）とで減光する。このように、複数回に分けて変調光Ｌを減光することで、より効果的に変調光Ｌを減光することができる。
【００５５】
また、前述したように、導光部７１０は、収納部１１０の外側に位置する外面７１１（第１面）と、収納部１１０の内側に位置する内面７１２（第２面）と、を有している。また、回折素子７２０は、外面７１１側に配置され、変調光生成部４００（光源）から出射された変調光Ｌ（光）が導光部７１０の内面７１２側から入射するようになっている。これにより、変調光生成部４００を収納部１１０内に配置し易くなり、画像表示装置１００の小型化を図ることができる。
【００５６】
また、前述したように、回折光Ｌ”（一方の光）は、外面７１１（第１面）および内面７１２（第２面）のそれぞれに対する入射角度が臨界角よりも大きく、正反射光Ｌ’（他方の光）は、内面７１２（第２面）に対する入射角度が臨界角よりも小さい。これにより、より確実に、回折光Ｌ”が導光部７１０内を導光し、正反射光Ｌ’が導光部７１０を透過して走査部５００に導かれる。
【００５７】
また、前述したように、減光部７００は、導光部７１０に配置され、回折光Ｌ”（一方の光）を吸収する吸光部７３０を有している。これにより、回折光Ｌ”が導光部７１０の外に透過してしまうことを抑制することができる。そのため、迷光の発生を効果的に抑制することができる。
【００５８】
また、前述したように、導光部７１０は、ＮＤフィルターである。これにより、導光部７１０の構成が簡単なものとなる。また、導光部７１０によって変調光Ｌを効果的に減光することができる。
【００５９】
＜第２実施形態＞
図７は、本発明の第２実施形態に係る画像表示装置が有する表示ユニットを示す断面図である。
【００６０】
以下、第２実施形態について、前述した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。
【００６１】
第２実施形態に係る画像表示装置１００は、減光部７００（特に導光部７１０）の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態とほぼ同様である。なお、図７では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００６２】
図７に示すように、本実施形態の導光部７１０は、内面７１２が向きの異なる２つの面７１２Ａ、７１２Ｂを有している。また、面７１２Ａは、外面７１１と非平行であり、面７１２Ｂは、外面７１１と略平行である。また、面７１２Ａ、７１２Ｂがなす角θは、１８０°以上２７０°以下となっている。また、面７１２Ａに第１入射領域７１２ａが設けられており、面７１２Ｂに第２入射領域７１２ｂが設けられている。すなわち、内面７１２は、変調光生成部４００（光源）から出射された変調光Ｌ（光）が入射する第１入射領域７１２ａと、走査部５００で走査された変調光Ｌ（光）が入射する第２入射領域７１２ｂと、を有し、第１入射領域７１２ａおよび第２入射領域７１２ｂは、互いに異なる方向を向いている。このような構成とすることで、第１入射領域７１２ａで反射した変調光Ｌが走査部５００に向い難くなり、前述した第１実施形態のような遮光部７９０を設けなくても、迷光の発生を効果的に抑制することができる。そのため、前述した第１実施形態と比べて部品点数の削減および小型化を図ることができる。
【００６３】
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００６４】
＜第３実施形態＞
図８は、本発明の第３実施形態に係る画像表示装置が有する表示ユニットを示す断面図である。
【００６５】
以下、第３実施形態について、前述した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。
【００６６】
第３実施形態に係る画像表示装置１００は、減光部７００の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態とほぼ同様である。なお、図８では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００６７】
図８に示すように、本実施形態の減光部７００では、回折素子７２０が内面７１２に対して傾斜して配置されている。そして、回折素子７２０で分離された正反射光Ｌ’が導光部７１０内を導光する。一方で、回折光Ｌ”が導光部７１０を透過して走査部５００に導かれ、走査部５００で走査された回折光Ｌ”が導光部７１０を透過し、偏向部６００に導かれる。
【００６８】
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００６９】
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。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【００７０】
また、本発明の画像表示装置は、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、眼鏡型のヘッドマウントディスプレイに適用する場合に限定されず、例えば、ヘルメット型またはヘッドセット型のヘッドマウントディスプレイや、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等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。
【００７１】
また、前述した実施形態では、両眼タイプの透過型ヘッドマウントディスプレイの構成について代表的に説明したが、例えば、観察者がヘッドマウントディスプレイを装着した状態において外景が遮断される非透過型ヘッドマウントディスプレイの構成であってもよい。また、本発明の画像表示装置は、スピーカーやヘッドフォン等の音声を出力させる装置等を有していてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１００…画像表示装置、１１０…収納部、１１１…基部、１１２…カバー部、２００…フレーム、２１０…フロント部、２１１…リム部、２１２…シェード部、２１３…ノーズパッド、２２０、２３０…テンプル部、３００…表示ユニット、４００…変調光生成部、４１０…光源部、４１０Ｂ、４１０Ｇ、４１０Ｒ…光源、４２０Ｂ…駆動回路、４２０Ｇ…駆動回路、４２０Ｒ…駆動回路、４３０…光合成部、４３１、４３２…ダイクロイックミラー、４４０Ｂ、４４０Ｇ、４４０Ｒ…コリメータレンズ、５００…走査部、５１０…可動部、５１１…ミラー、５２１、５２２…軸部、５３０…駆動枠部、５４１、５４２…軸部、５５０…支持部、５６０…検知部、５６１、５６２…圧電体、６００…偏向部、７００…減光部、７１０…導光部、７１１…外面、７１２…内面、７１２Ａ、７１２Ｂ…面、７１２ａ…第１入射領域、７１２ｂ…第２入射領域、７２０…回折素子、７３０…吸光部、７４０…反射防止膜、７９０…遮光部、８００…制御部、ＥＡ…耳、ＥＹ…眼、Ｈ…頭部、Ｊ１、Ｊ２…軸、Ｌ…変調光、Ｌ’…正反射光、Ｌ”…回折光、ＮＳ…鼻
【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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