(57)【要約】【課題】高効率で高精細な画像形成を可能としつつ、適切なアイリング径を形成させて視認上において虚像が欠け難いようにし、かつ、装置の小型化を図ることができる虚像表示装置を提供すること。【解決手段】合成光学系ＰＲを利用して画像形成を行い、合成光学系ＰＲにおける合成面である第１ダイクロイック膜ＤＭ１と第２ダイクロイック膜ＤＭ２とにおいて、その交差軸であるクロス軸ＣＸの延びる方向Ａ１が、観察者の眼ＥＹの並ぶ方向Ｂ１に対応するものとしている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示するため異なる波長帯域の光を射出する複数の映像素子と、
前記映像素子からの光を合成して映像光を形成する合成光学系と、
前記合成光学系を経た映像光によって形成した虚像を視認させる表示光学系と
を備え、
前記合成光学系において、前記映像素子からの光を合成させる合成面の交差軸は、形成される虚像の横方向に対応する方向に沿って延びている、虚像表示装置。
【請求項２】
前記映像素子において、光射出面は、前記交差軸に沿った方向を長辺方向とする矩形状である、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記映像素子において、射出される光の発散角は、前記交差軸の方向について前記交差軸に垂直な方向よりも大きい、請求項１及び２のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記映像素子からの光の発散角について、前記交差軸の方向と前記交差軸に垂直な方向が等しい場合、前記表示光学系は、前記映像素子からの光を取り込む角度範囲を、前記交差軸の方向について前記交差軸に垂直な方向よりも大きくなるようにする、請求項１及び２のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記表示光学系は、前記交差軸の方向に対応する方向を長軸方向とするアイリング形状の映像光を観察者の眼に入射させる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項６】
前記アイリング形状は、前記交差軸の方向に対応する方向を長軸とする楕円形状である、請求項５に記載の虚像表示装置。
【請求項７】
前記映像素子は、自発光型素子である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項８】
前記映像素子は、有機ＥＬ素子である、請求項７に記載の虚像表示装置。
【請求項９】
前記表示光学系は、前記合成光学系を経た映像光を投射する投射光学系と、前記投射光学系からの映像光を光射出側に導く導光光学系とを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１０】
前記映像素子は、赤色波長帯域の光を射出する第１映像素子と、青色波長帯域の光を射出する第２映像素子と、緑色波長帯域の光を射出する第３映像素子とであり、
前記合成光学系は、前記合成面を構成する第１反射面と第２反射面とにおいて前記第１映像素子からの赤色光と前記第２映像素子からの青色光とをそれぞれ反射させ、前記第１反射面と前記第２反射面とにおいて前記第３映像素子からの緑色光を透過させ、
前記第１映像素子からの赤色光と前記第２映像素子からの青色光とについて、前記第１反射面と前記第２反射面とでの反射特性に応じて、発散角及び波長帯域幅が定められている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１１】
第１の映像素子と、
第２の映像素子と、
第３の映像素子と、
前記第１の映像素子、前記第２の映像素子、及び前記第３の映像素子からの光を合成して映像光を形成する合成光学系と、
前記映像光が入射され、射出する第１及び第２の表示光学系と、
を備え、
前記合成光学系は、前記第１の映像素子、前記第２の映像素子、及び第３の映像素子からの光を合成させる第１の合成面と第２の合成面を有し、
前記第１の合成面と前記第２の合成面の交差軸は、前記第１の表示光学系及び前記第２の表示光学系が並ぶ第１の方向に垂直な平面と交差している、虚像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部に装着して使用するヘッドマウントディスプレイその他の虚像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドマウントディスプレイ等の虚像表示装置、例えば、眼鏡型の画像表示装置だけでなく、ゴーグル型、双眼鏡型といった眼鏡型以外の画像表示装置等においては、装置の小型化が課題となり、特に、小型化薄型化を維持しつつも、広画角化や、アイリング系の確保を図りたいという要請がある。これに対して、例えば特許文献１に示すように、多数のスリット構造を設けることで、かかる問題を解決しようとするものも知られている。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の光学系では、その構成上スリットでの透過や反射に伴うため、光の利用効率等の観点から、必ずしも高画質な画像、高輝度な画像を形成させつつ上記課題を解決することができるとは限らない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開公報ＷＯ/２００３/０８１３２０号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本発明に係る第１の虚像表示装置は、画像を表示するため異なる波長帯域の光を射出する複数の映像素子と、映像素子からの光を合成して映像光を形成する合成光学系と、合成光学系を経た映像光によって形成した虚像を視認させる表示光学系とを備え、合成光学系において、映像素子からの各色光を合成させる合成面の交差軸は、形成される虚像の横方向に対応する方向に沿って延びている。
【０００６】
上記虚像表示装置によれば、合成光学系を利用した高効率で高精細な画像形成を可能としつつ、合成光学系における合成面の交差軸の延びる方向が、形成される虚像の横方向に対応するものとなっている、すなわち観察者の眼の並ぶ方向に対応するものとなっていることで、適切なアイリング径を形成させて視認上において虚像が欠け難いようにしたり、各光学系の小型化、延いては装置の小型化を図ったりすることができる。
【０００７】
本発明に係る第２の虚像表示装置は、第１の映像素子と、第２の映像素子と、第３の映像素子と、第１の映像素子、第２の映像素子、及び第３の映像素子からの光を合成して映像光を形成する合成光学系と、映像光が入射され、射出する第１及び第２の表示光学系と、を備え、合成光学系は、第１の映像素子、第２の映像素子、及び第３の映像素子からの光を合成させる第１の合成面と第２の合成面を有し、第１の合成面と第２の合成面の交差軸は、第１の表示光学系及び第２の表示光学系が並ぶ第１の方向に垂直な平面と交差している。
【０００８】
上記虚像表示装置によれば、合成光学系を利用した高効率で高精細な画像形成を可能としつつ、合成光学系における合成面の交差軸が、第１の表示光学系及び第２の表示光学系が並ぶ第１の方向に垂直な平面と交差していることで、適切なアイリング径を形成させて視認上において虚像が欠け難いようにしたり、各光学系の小型化、延いては装置の小型化を図ったりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る虚像表示装置の一例を示す概念的な斜視図である。
【図２Ａ】合成光学系の構成について示すための斜視図である。
【図２Ｂ】合成光学系と映像素子との配置について示すための概念的な斜視図である。
【図３】合成光学系における合成光の形成について説明するための概念的な平面図である。
【図４】虚像表示装置の構成及び光路の一例について説明するための平面図である。
【図５】合成光学系の交差軸と観察者の眼の並びとの関係を説明するための概念図である。
【図６】アイリング径について説明するための概念的な斜視図である。
【図７Ａ】映像光の広がりを示す発散角について説明するため一部を拡大して示す概念図である。
【図７Ｂ】映像光の広がりを示す発散角について説明するため一部を拡大して示す概念図である。
【図８】映像光の反射面への入射角について説明するための概念図である。
【図９】反射面における波長ごとの反射特性の一例について示すグラフである。
【図１０】比較例について説明するための概念図である。
【図１１】一変形例の虚像表示装置の構成及び光路について説明するための平面図である。
【図１２Ａ】映像光の広がりを示す発散角の一変形例について説明するため一部を拡大して示す概念図である。
【図１２Ｂ】映像光の広がりを示す発散角の一変形例について説明するため一部を拡大して示す概念図である。
【図１３】絞りの形状について一例を示す概念的な正面図である。
【図１４】合成光学系と映像素子との配置について一変形例を示すための概念的な斜視図である。
【図１５】左右一対構成の虚像表示装置について示す概念的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図１等を参照して、本発明の一実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、虚像表示装置が左右一対の対称構造となっていることから、図示では、代表して左眼側に対応するものだけを表示し、右眼側を省略しているが、右眼側にも同様の構成を有する。まず、図１に概念的に概略を示すように、本実施形態に係る虚像表示装置１００は、ヘッドマウントディスプレイに適用されるものであり、画像形成ユニット１０と、表示光学系２とを一組として備える。画像形成ユニット１０は、画像を表示するための映像光ＧＬを形成し、表示光学系２は、画像形成ユニット１０を経た映像光ＧＬによって形成した虚像を観察者の眼ＥＹに入射させる。以上により、虚像表示装置１００は、映像光ＧＬを観察者の眼ＥＹの前まで導いて、観察者に虚像を視認させる。
【００１１】
図１、図２Ａ及２Ｂに示すように、虚像表示装置１００のうち、画像形成ユニット１０は、各映像素子１１Ｒ，１１Ｂ，１１Ｇと、光合成用のプリズムである合成光学系ＰＲとを備え、映像光ＧＬを形成する。
【００１２】
各映像素子１１Ｒ，１１Ｂ，１１Ｇは、画像を表示する画像表示部として、本体部分であるパネル部で画像形成を行うとともに形成された画像光である映像光ＧＬとなるべき各色光を射出する装置である。各映像素子１１Ｒ，１１Ｂ，１１Ｇのうち、映像素子１１Ｒは、赤色波長帯域の光を射出する第１映像素子であり、映像素子１１Ｂは、青色波長帯域の光を射出する第２映像素子であり、映像素子１１Ｇは、緑色波長帯域の光を射出する第３映像素子である。
【００１３】
各映像素子１１Ｒ，１１Ｂ，１１Ｇは、例えば有機ＥＬ等の自発光型の素子（ＯＬＥＤ）で構成される映像素子により構成することができる。この場合、光源までを含めて一体化された部材として構成できる。なお、各映像素子１１Ｒ，１１Ｂ，１１Ｇを、例えば透過型の液晶パネルといった空間光変調装置のほか、照明光を射出するバックライトである照明装置（不図示）や動作を制御する駆動制御部（不図示）を有することで構成してもよい。また、本実施形態では、各映像素子１１Ｒ，１１Ｂ，１１Ｇとして、一辺の長さを１インチ以下とするマイクロディスプレイをパネルに採用することが考えられる。
【００１４】
上記の場合、各映像素子１１Ｒ，１１Ｂ，１１Ｇは、各色の波長帯域での画像形成を行うため、例えばカラーフィルターを使用するいわゆる単板式の映像素子の場合に比べて光の利用効率を改善できる。さらに、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）を使用した場合、発光体の作製において、単板式のように赤青緑の素子を順に並べて配列していく、といったことを要せず、対応する各色について構成すればよいため、単板式の場合に比べて、より高精細な構成とすることも期待できる。なお、図示のように、各映像素子１１Ｒ、１１Ｂ，１１Ｇは、合成光学系ＰＲの各面に貼り付けられている。
【００１５】
合成光学系ＰＲは、各映像素子１１Ｒ、１１Ｂ，１１Ｇで変調された色光を合成して映像光ＧＬとするクロスダイクロイックプリズムである。すなわち、合成光学系ＰＲは、図示のように、４つの三角柱状のプリズム部材を貼り合わせて形成される四角柱状の部材である。より具体的に説明すると、まず、上記した４つの三角柱状のプリズム部材は、合同な形状であって、底面が直角二等辺三角形となっている。当該底面の直角部分の頂点が揃うように４つの三角柱状のプリズム部材の側面を貼り合わせることで、四角柱状の部材となる。この場合、当該底面の頂点に沿った稜線が重なり合って１つの交差軸が形成されることになる。また、各三角柱状のプリズム部材の側面である貼り合わせ部分には、例えば、誘電体多層膜で構成されるダイクロイック膜によって２つの交差する反射面を形成させている。ここでは、第１映像素子１１Ｒと第２映像素子１１Ｂとからの光をそれぞれ射出させつつ他の成分を透過させるべく、第１反射面である第１ダイクロイック膜ＤＭ１と、第２反射面である第２ダイクロイック膜ＤＭ２とがそれぞれ形成されている。つまり、第１ダイクロイック膜ＤＭ１（第１の合成面）と第２ダイクロイック膜ＤＭ２（第２の合成面）とは、各映像素子１１Ｒ、１１Ｂ，１１Ｇからの色光を合成させる合成面として機能する。各ダイクロイック膜ＤＭ１，ＤＭ２は、上記構成により、合成光学系ＰＲのうち各映像素子１１Ｒ、１１Ｂ，１１Ｇが貼付された側面ＳＳ１〜ＳＳ３に対して、４５°傾いた状態で、かつ、互いに９０°で交差するように配置されていることになる。ここで、三角柱状のプリズム部材の底面の頂点に沿った稜線が重なり合って形成される１つの交差軸を、すなわち、第１ダイクロイック膜ＤＭ１と第２ダイクロイック膜ＤＭ２とが交差して形成される交差軸を、クロス軸ＣＸとする。また、合成光学系ＰＲにおいて、クロス軸ＣＸの延びる方向をＹ方向とし、映像光の射出方向をＺ方向とする。なお、上記のように規定したＹ方向及びＺ方向に対して、右手系とした場合のＹ方向及びＺ方向に垂直な方向をＸ方向としている。
【００１６】
以下、図２Ｂを参照して、各映像素子１１Ｒ、１１Ｂ，１１Ｇと合成光学系ＰＲとの配置関係について説明する。まず、図示のように、各映像素子１１Ｒ、１１Ｂ，１１Ｇは、交差軸であるクロス軸ＣＸに沿った方向を長辺方向とする矩形状となっている。すなわち、各映像素子１１Ｒ、１１Ｂ，１１Ｇにおける光射出面は、クロス軸ＣＸに沿った方向であるＹ方向を長辺方向とし、これに垂直な方向を短辺方向とする矩形状である。図示の場合、第１及び第２映像素子１１Ｒ，１１Ｂは、Ｚ方向を短辺方向とし、第３映像素子１１Ｇは、Ｘ方向を短辺方向としている。
【００１７】
以下、図３を参照して、画像形成ユニット１０における各色光の光路について説明しつつ、色光の合成について、すなわち映像光ＧＬの形成について説明する。まず、合成光学系ＰＲの第１側面ＳＳ１に貼付された第１映像素子１１Ｒから射出された赤色光Ｌｒは、第１ダイクロイック膜ＤＭ１において反射され、光射出面ＳＳＥに向かう。なお、赤色光Ｌｒは、第２ダイクロイック膜ＤＭ２については、透過する。
【００１８】
一方、合成光学系ＰＲの第２側面ＳＳ２に貼付された第２映像素子１１Ｂから射出された青色光Ｌｂは、第２ダイクロイック膜ＤＭ２において反射され、光射出面ＳＳＥに向かう。なお、青色光Ｌｂは、第１ダイクロイック膜ＤＭ１については、透過する。
【００１９】
最後に、合成光学系ＰＲの第３側面ＳＳ３に貼付された第３映像素子１１Ｇから射出された緑色光Ｌｇは、第１及び第２ダイクロイック膜ＤＭ１，ＤＭ２をともに透過し、光射出面ＳＳＥに向かう。
【００２０】
以上のようにして透過反射された各色光Ｌｒ，Ｌｂ，Ｌｇが合成されて、映像光ＧＬとして、光射出面ＳＳＥから射出される。
【００２１】
図１に戻って、虚像表示装置１００のうち、表示光学系２は、投射光学系１２と、導光光学系２０とを有する。なお、図示では、投射光学系１２の光軸ＡＸ上を通過する映像光ＧＬについて示している。
【００２２】
投射光学系１２は、図１において概念的・抽象的に示しているが、実際には、単レンズまたは複数のレンズ群から構成され、画像形成ユニット１０を経た映像光ＧＬ、すなわち合成光学系ＰＲを経た映像光ＧＬを、導光光学系２０に向けて投射する。なお、図４を参照して後述する一例においては、投射光学系１２を３つのレンズＬ１〜Ｌ３で構成したものとして例示している。
【００２３】
導光光学系２０は、投射光学系１２からの映像光ＧＬを内部反射させつつ、射出することで、観察者の眼前に導く導光部材、あるいは導光装置である。
【００２４】
以下、図４を参照して、本実施形態に係る虚像表示装置１００の具体的一構成とその光路についての一例を説明する。
【００２５】
図４の一例では、投射光学系１２は、３つのレンズＬ１〜Ｌ３で構成されている。また、導光光学系２０は、映像光を取り込む入射部２１と、導光用の平行導光体２２と、映像光を取り出すための射出部２３とを備える。
【００２６】
入射部２１は、観察者の耳側に配置され、射出部２３は、観察者の鼻側に配置される。平行導光体２２と入射部２１の本体とは、高い光透過性を有する樹脂材料により成形された一体品又は一部材である。なお、平行導光体２２は、観察者の眼ＥＹを基準とする光軸ＯＸに対して傾けて配置されている。この場合、平行導光体２２を顔の曲線に沿って配置できる。
【００２７】
入射部２１は、投射光学系１２からの映像光ＧＬを取り込む光入射面ＩＳと、取り込んだ映像光ＧＬを反射して平行導光体２２内に導く反射面ＲＳとを有する。光入射面ＩＳは、投射光学系１２側に凹の曲面で形成されており、反射面ＲＳで反射された映像光ＧＬを内面側で全反射する機能も有する。反射面ＲＳは、投射光学系１２側に凹の曲面で形成されている。反射面ＲＳは、曲面上にアルミ蒸着等の成膜を施すことにより形成され、光入射面ＩＳから入射した映像光ＧＬを反射し光路を所定方向に折り曲げる。光入射面ＩＳは、反射面ＲＳで反射された映像光ＧＬを内側で全反射し光路を所定方向に折り曲げる。なお、各面を形成する曲面は、非軸対称自由曲面であるが、これに限らず、軸対称自由曲面、球面、非球面等とすることができる。また、各曲面は、投射光学系１２によるコリメート機能を補助することができる。
【００２８】
平行導光体２２は、平板部分であり、平行に延びる一対の面である２つの対向する平面２２ａ，２２ｂを有する。両平面２２ａ，２２ｂは、平行平面であるため、外界像に関して拡大やフォーカスズレを生じさせない。平行導光体２２のうち一方の平面２２ａは、入射部２１からの映像光を全反射させる全反射面として機能し、映像光を少ない損失で射出部２３に導く役割を有する。裏側の平面２２ｂは、平行導光体２２と射出部２３との境界面となっている。
【００２９】
射出部２３は、平行導光体２２の奥側すなわち観察者の鼻側において、裏側の平面２２ｂに沿ってその延長上に層状に形成された部材であり、透過性を有する複数のミラー等を配列してなる反射ユニットを有する。これにより、射出部２３は、平行導光体２２の全反射面である外界側の平面２２ａにおいて全反射された映像光ＧＬを通過させる際に、入射した映像光ＧＬを所定角度で反射して光射出面ＯＳ側へ折り曲げる。
【００３０】
なお、光路上における導光光学系２０の各光学面を、光路下流側から順に以下のようにする。まず、平行導光体２２の平面２２ｂ又は光射出面ＯＳを第１面Ｓ１とし、平面２２ａを第２面Ｓ２とする。次に、入射部２１の光入射面ＩＳについて全反射による反射面として捉える場合を第３面Ｓ３とする。さらに、入射部２１の反射面ＲＳを第４面Ｓ４とする。最後に、光入射面ＩＳについて光を取り込む面として捉える場合を第５面Ｓ５とする。
【００３１】
以下、映像光ＧＬの光路に沿って、図４に示す虚像表示装置１００の動作について簡単に説明する。なお、図中において、光射出面１１ａは、画像形成ユニット１０において合成された映像光ＧＬの射出位置を仮想的に示しており、第３映像素子１１Ｇ（図３等参照）の光射出面に相当する。
【００３２】
まず、画像形成ユニット１０の光射出面１１ａから射出された映像光ＧＬは、３つのレンズＬ１〜Ｌ３で構成される投射光学系１２を経て、導光光学系２０に向けて射出される。映像光ＧＬは、導光光学系２０の第５面Ｓ５から入射すると、第４面Ｓ４で反射され、さらに、第３面Ｓ３及び第２面Ｓ２においてそれぞれ全反射されて、第１面Ｓ１に到達し、折り曲げられつつ観察者の眼ＥＹに向けて射出される。すなわち、導光光学系２０により導光されることで、観察者の眼ＥＹまで到達する。眼ＥＹの位置に達するに際して、映像光ＧＬの各成分は平行化された光線束となっており、かつ、眼ＥＹの位置において重畳して入射する。観察者は、光の入射方向あるいは入射角度をもって、画像位置を識別し、虚像を視認することになる。この場合、眼ＥＹの位置において重畳している各光線束の断面形状が、アイリング形状となり、その径がアイリング径となる。
【００３３】
なお、上記構成の場合、第１面Ｓ１〜第５面Ｓ５の一部に自由曲面を設けることで、投射光学系１２の負担を低減でき、結果として光学系を薄くできる。また、光学設計に際しては、上記と逆の順すなわち、眼ＥＹの位置を最初の基準として、第１面Ｓ１側から順に光路を追うことで、各部の設定がなされる。
【００３４】
以上のような構成により、画像形成ユニット１０を構成する合成光学系ＰＲにおいて合成された映像光ＧＬが、確実に観察者の眼前側まで導かれる。
【００３５】
ここで、上記のような映像光ＧＬの各光学系による導光を経る前と経た後とを比較した場合において、画像形成ユニット１０における合成における透過反射の向きを考える場合の基準として利用可能であるクロス軸ＣＸ（図２等参照）の延びる方向すなわちクロス軸ＣＸの軸方向は、観察者にとっての水平方向すなわち左右の眼の並ぶ方向に対応するものとなっている。図５は、合成光学系ＰＲの交差軸であるクロス軸ＣＸと観察者の眼ＥＹの並びとの関係を説明するための概念図である。なお、図５では、虚像表示装置１００を左右一対の構成で示している。
【００３６】
図示のように、左右一対の画像形成ユニット１０ａ，１０ｂの各々において、合成光学系ＰＲ，ＰＲにおける合成面の交差軸であるクロス軸ＣＸ，ＣＸは、観察者が視認する虚像画面ＩＭａ，ＩＭｂ上では、水平方向すなわち横方向に延びる仮想軸ＣＸａ，ＣＸｂに相当する。したがって、クロス軸ＣＸの延びる方向Ａ１は、各仮想軸ＣＸａ，ＣＸｂの延びる方向Ａ２に対応し、各仮想軸ＣＸａ，ＣＸｂの延びる方向Ａ２は、観察者の鼻ＮＳを挟んで左右の眼ＥＹ，ＥＹの並ぶ方向Ｂ１に対応するものとなっている。すなわち、方向Ａ１が方向Ｂ１に沿った方向になっている。このような関係にあることで、本実施形態では、適切なアイリング径を形成させて視認上において虚像が欠け難いようにしたり、各光学系の小型化、延いては装置の小型化を図ったりすることが可能になっている。なお、図示において、左眼ＥＹに対応する画像形成ユニット１０ａにおけるクロス軸ＣＸの延びる方向をＹＬ方向とし、映像光の射出方向をＺＬ方向とする。なお、上記のように規定したＹＬ方向及びＺＬ方向に対して、右手系とした場合のＹＬ方向及びＺＬ方向に垂直な方向をＸＬ方向としている。同様にして、右眼ＥＹに対応する画像形成ユニット１０ｂにおけるクロス軸ＣＸの延びる方向をＹＲ方向とし、ＺＲ方向及びＸＲ方向が規定できる。
【００３７】
以下、図６を参照して、本実施形態における光学系により形成されるアイリング径について説明する。図６は、形成されるアイリング形状について一例を概念的示している。特に、図６において一部拡大して示すように、本実施形態では、眼ＥＹの位置におけるアイリング形状ＲＦが、観察者の眼の並ぶ方向を長軸方向とする形状となっている。つまり、アイリング形状ＲＦのアイリング径について、眼ＥＹの並ぶ方向についての径Ｒ１が、これに垂直な方向についての径Ｒ２よりも大きくなっている。ここでは、一例として、アイリング形状ＲＦが、眼の並ぶ方向を長軸方向とする楕円形状、すなわち横方向に長い楕円形状となっている。
【００３８】
一般に、人間の眼は、横方向についての視野が縦方向よりも広い。したがって、画像表示おいても、上述してきたように例えば横長の矩形形状とすることが多い。つまり、図６に示すように、虚像画面ＩＭは横長となり、横方向についての画角θ１が縦方向についての画角θ２よりも大きくなっていることが望ましい。さらに、人間の眼はその特性上左右によく動き、また、左右の眼の並び具合については、個人差がある。以上のような理由から、画像の欠けが無いように、すなわち光が眼に届くようにするためには、特に眼の並ぶ方向である横方向についての映像光のアイリング径を大きくとることが重要となる。見方を変えると、眼の並ぶ方向に垂直な方向である縦方向については、横方向ほどには、アイリング径を要しないと考えられる。図６において、アイリング形状ＲＦの短辺と長辺とである径Ｒ２と径Ｒ１との比を、例えば、１：２程度にすれば、横長の映像において欠けも無く、また、眼幅のバラツキにも対応できると考えられる。また、アイリング形状ＲＦを楕円とすることにより、眼ＥＹの方向に映像を偏向させるミラー等の各部の大きさも小さくできる。
【００３９】
そこで、本実施形態では、図７Ａ及び７Ｂに例示するように、上記アイリング径の方向に対応する方向によって、光射出側である各映像素子１１Ｒ，１１Ｂ，１１Ｇにおける発散角を調整している。さらに、例えば表示光学系２において、光射出側での発散角の関係を維持しつつ映像光を導くことで、図６に例示したような楕円形状のアイリングの形成を可能としている。
【００４０】
以下、図７Ａ及び７Ｂを参照して、映像光の広がりを示す発散角について説明する。なお、図７Ａ及び７Ｂは、各映像素子１１Ｒ，１１Ｂ，１１Ｇのうち、第３映像素子１１Ｇについて一部を拡大して示しており、図７Ａは、合成光学系ＰＲの側面ＳＳ３に貼付された第３映像素子１１Ｇのうち長辺側のパネル端ＴＬから射出される映像光ＧＬとなるべき緑色光Ｌｇとその発散角αの様子について概念的に示している。すなわち、図示において、Ｙ方向は、矩形の第３映像素子１１Ｇの長辺方向であり、この方向は、クロス軸ＣＸ（図２等参照）の延びる方向すなわち軸方向に平行なＹ方向となっている。
【００４１】
一方、図７Ｂは、第３映像素子１１Ｇのうち短辺側のパネル端ＴＳから射出される緑色光Ｌｇとその発散角βの様子について概念的に示している。すなわち、図示において、Ｘ方向は、矩形の第３映像素子１１Ｇの短辺方向であり、この方向は、クロス軸ＣＸ（図２等参照）の延びる方向すなわち軸方向に垂直なＸ方向となっている。
【００４２】
以上の場合において、発散角αが発散角βよりも大きくなっている。このような発散角の特性を有する映像光を利用することの結果として、例えば図６に例示したような楕円形状のアイリングの形成が可能になっている。ここでは、一例として、発散角αについては、１０度あるいは１０度程度となっており、発散角βについては、７度あるいは７度程度となっているものとする。以上のような広がりを有することで、映像が欠けないようにする、という観点において、所望の形状の光線束となる映像光ＧＬ、延いては所望のアイリング径となる虚像の形成が可能になる。
【００４３】
なお、図７Ａに示すような長辺側のパネル端ＴＬから発散角αで射出される成分を考慮することで、合成光学系ＰＲのサイズが定まる。すなわち、図示のように、パネル端ＴＬから発散角αで射出される成分が、光射出面ＳＳＥにおいて含まれるように十分なマージンＭＧをＹ方向すなわち横方向に設けておく必要がある。つまり、図示のように、光射出方向であるＺ方向についての合成光学系ＰＲの一辺の長さを長さＬとすると、光射出面ＳＳＥでの光線束の広がりの幅は、Ｌ×ｔａｎαとなる。したがって、マージンＭＧは、パネル端ＴＬの位置からＹ方向についてＬ×ｔａｎα以上設けられるように確保する必要があることになる。本実施形態では、例えば図２Ｂを参照すれば明らかなように、Ｚ方向については、第３映像素子１１Ｇ以外の２つの映像素子１１Ｒ，１１Ｂの短辺方向となっている。したがって、長さＬを後述す比較例の場合（図１０参照）に比べて小さくすることができる。このため、上記したＬ×ｔａｎαの値、すなわちマージンＭＧの大きさを小さく抑えることができ、延いては、合成光学系ＰＲのサイズを小さくできる。
【００４４】
ここで、上記のような発散角を有する場合、第３映像素子１１Ｇ以外の２つの映像素子１１Ｒ，１１Ｂについては、第１及び第２ダイクロイック膜ＤＭ１，ＤＭ２での反射特性についても考慮する必要がある。各ダイクロイック膜ＤＭ１，ＤＭ２の反射特性は、設定された光の入射角度に対して最も高い適正を示すように作製される。図示の場合、各ダイクロイック膜ＤＭ１，ＤＭ２は、２つの映像素子１１Ｒ，１１Ｂに対して４５°傾けているので、４５°で入射する成分について対応する波長帯域の成分を効率よく反射するとともに他の波長帯域の成分を透過させ、各膜が高精度に色分離を行うことで、合成光学系ＰＲ全体として高性能な色合成が可能となっている。したがって、４５°から大きく離れた入射角度で入射する成分については、良好な映像を視認するに足る十分に高い反射率を維持できない可能性がある。つまり、２つの映像素子１１Ｒ，１１Ｂから入射する成分のうち、各ダイクロイック膜ＤＭ１，ＤＭ２での入射角度が４５°から大きく異なる値となるものが色分離あるいは色合成上の問題となりうる。
【００４５】
図８は、図７Ｂに対応する図であり、第１映像素子１１Ｒの短辺側のパネル端ＴＳから射出される映像光ＧＬとなるべき赤色光Ｌｒとその発散角βの様子について概念的に示している。なお、第２映像素子１１Ｂについても第２ダイクロイック膜ＤＭ２との関係において、下記と同様であるので、図示及び説明を省略する。
【００４６】
図示の場合、赤色光Ｌｒは、４５°傾いている第１ダイクロイック膜ＤＭ１に入射するが、発散角βの差が入射角度の差として、そのまま影響することになる。すなわち、光の入射角度が４５°±βの範囲を有することになる。一方、図示を省略するが、発散角αに関しては、Ｙ方向すなわちクロス軸ＣＸに沿った方向についての広がりであるため、第１ダイクロイック膜ＤＭ１での反射において、図８に示すような大きな影響が出ないものとなっている。本実施形態では、発散角βの値が発散角αよりも小さい、具体的な例示としては７°程度に抑えられている。これにより、第１ダイクロイック膜ＤＭ１での反射特性によって反射率が急激に低下することで画像の色むらや明暗の差が生じる、さらには画像が欠ける、といった事態を回避している。
【００４７】
図９は、反射面である第１及び第２ダイクロイック膜ＤＭ１，ＤＭ２における波長ごとの反射特性の一例について示すグラフであり、横軸を入射する光の波長（単位：ｎｍ）、縦軸を入射した光の反射率（単位：％）としている。各曲線は、プロジェクター用クロスダイクロイックプリズムを構成するダイクロイック膜等に用いられる一般的なダイクロミラー特性を示しており、光の入射角度での反射特性を示している。この場合、例えば、波長の大きい側での反射特性の変化が、赤色光Ｌｒの反射に影響し、波長の小さい側での反射特性の変化が、青色光Ｌｂの反射に影響することになる。また、入射角度については、発散角の影響による角度変化の範囲を考慮して、４５°−８°＝３７°から４５°＋８°＝５３°までとして、いくつかの代表的な値を選択して表示している。具体的には、図９において、例えば、波長の大きい側で反射率が変化する曲線群Ｒｒは、第１ダイクロイック膜ＤＭ１の反射透過特性を示しており、入射角度が３７°、４１°、４５°、４９°及び５３°での反射特性を示す５本の曲線である。一方、波長の小さい側で反射率が変化する曲線群Ｂｒは、第２ダイクロイック膜ＤＭ２の反射透過特性を示しており、入射角度が３７°、４１°、４５°、４９°及び５３°での反射特性を示す５本の曲線である。
【００４８】
ここで、グラフから明らかなように、反射特性は、入射角度によって大きな波長依存性を有し、角度範囲が広がるほど色分離の性能が悪くなる。一方、映像光の形成に際しては、赤色及び青色の波長帯域については、９０％以上さらに望ましくは９５％以上の高い反射率を維持し、緑色の波長帯域については、１０％さらに望ましくは５％以下とすることで、高い透過率を維持したい、といった場合が想定される。このように高い色分離性の条件を満たすための波長範囲を確保しようとすると、例えば、反射による青色光の取り出し範囲が矢印ＡＲｂとなり、透過による緑色光の取り出し範囲が矢印ＡＲｇとなり、反射による赤色光の取り出し範囲が矢印ＡＲｒとなる、といった具合になる。つまり、入射角の角度範囲を制限するか、使用する波長帯域を狭くするかしないと、適切な色分離ができなくなる可能性があることがグラフから分かる。
【００４９】
これに対して、本実施形態では、上記のような入射角度の幅に影響を与えにくいクロス軸ＣＸに沿った方向について発散角を例えば１０°程度と比較的大きく取る一方で、発散角が入射角度に大きく影響を与えるクロス軸ＣＸに垂直な方向については、発散角を例えば７°程度と比較的小さく抑えている。クロス軸ＣＸに垂直な方向についての発散角を小さく抑えておくことで、画像形成ユニット１０は、高い反射透過特性を維持しつつ、利用可能な波長帯域すなわち許容可能な波長帯域を広く維持できる。つまり、第１及び第２ダイクロイック膜ＤＭ１，ＤＭ２における反射特性に応じて、下記色光Ｌｒ，Ｌｂ，Ｌｇの発散角及び波長帯域幅を定めることで、良好な画像形成を確保している。
【００５０】
なお、発散角については、上記のようなクロス軸ＣＸに沿った方向に関するものとクロス軸ＣＸに垂直な方向に関するものとの他に、これらの双方の成分を含んだ斜め方向に進む光の成分についても考慮する必要があると考えられる。しかし、これらの成分の第１及び第２ダイクロイック膜ＤＭ１，ＤＭ２に対する傾きは、クロス軸ＣＸに垂直な方向についての傾きからそれほど大きく変わらない。例えば、第１ダイクロイック膜ＤＭ１あるいは第２ダイクロイック膜ＤＭ２に対する入射角度が、クロス軸ＣＸに垂直な方向であるＸ方向について、４５°＋７°＝５２°となり、さらに、クロス軸ＣＸの軸方向であるＹ方向に１０°となっている方向に射出される成分であっても、実効の入射角度は、５２．６７７°であることが計算上分かる。すなわち、このような斜め方向であっても実効の角度は、クロス軸ＣＸに垂直な方向についての傾き具合と比べてそれほど増えない。これは、Ｘ方向に発散する角度については、そのまま基準の４５°に対して加減算される一方、クロス軸ＣＸに平行なＹ方向に発散する角度については、ほとんど入射角度に影響を与えないためである。したがって、クロス軸ＣＸに垂直な方向であるＸ方向についての発散角の範囲を考慮し、例えばこれに若干のマージンをもたせておけば、所望の透過反射特性を有する合成膜を合成光学系ＰＲにおいて形成させることができると考えられる。
【００５１】
以下、図１０を参照して、本実施形態の比較例について説明する。図１０は、比較例について説明するための概念図であり、図５の一部に対応する図である。比較例では、図示のように、本実施形態と異なり、画像形成ユニット１０において、クロス軸ＣＸの延びる方向Ａ１が眼ＥＹの並ぶ方向Ｂ１に沿った方向となっておらず、方向Ｂ１に対して垂直な方向となっている。この場合、例えば、画像形成ユニット１０の奥行方向（Ｚ方向）が、第１及び第２映像素子１１Ｒ，１１Ｂにとっての長辺方向となるため、この方向について大型化する必要があり光学系を大きくしなければならなくなる。さらに、図７Ａを参照して考慮したマージンＭＧの観点においても不利である。さらに、本比較例の場合、第１及び第２映像素子１１Ｒ，１１Ｂの長辺方向がクロス軸ＣＸに対して垂直な方向に延びているため、図８及び図９を参照して考慮した事項から考えると、長辺方向について合成光学系ＰＲの反射における発散角に伴う反射角度の差が大きくなってしまう。このため、発散角が大きくなる成分で反射特性が悪くなるおそれが高まり、アイリング径を確保する上でも不利になる。これに対して、本実施形態では、かかる事態を回避し、良好な画像形成をしつつ、装置の小型化を図ることができる。
【００５２】
以下、図１１を参照して、本実施形態に係る虚像表示装置の一変形例について説明する。図１１は、一変形例の虚像表示装置１００の構成及び光路について説明するための平面図であり、図４に対応する図である。
【００５３】
図示のように、本変形例の虚像表示装置１００は、画像形成ユニット１０と、表示光学系２とを一組として備え、表示光学系２は、投射光学系１２と、導光光学系４２０とを有する。画像形成ユニット１０は、上記と同様の構成を有する。また、投射光学系１２は、上記と同様に、３つのレンズＬ１〜Ｌ３で構成されている。また、虚像表示装置１００は、導光光学系４２０として、導光及び透視用の導光部材２０ａと、透視用の光透過部材２０ｂとを有する。これらのうち、導光部材２０ａは、入射部２１と平行導光体２２とを有し、光透過部材２０ｂは、平行導光体２２に固定されている。
【００５４】
導光部材２０ａの入射部２１は、投射光学系１２からの映像光ＧＬを取り込む光入射面ＩＳと、取り込んだ映像光ＧＬを反射して平行導光体２２内に導く反射面ＲＳとを有する。
【００５５】
導光部材２０ａの平行導光体２２は、射出側に曲面の光学面２２ｃを有する。光学面２２ｃの表面には、ハーフミラー層２５が付随して設けられている。このハーフミラー層２５は、光透過性を有する反射膜すなわち半透過反射膜であり、金属反射膜や誘電体多層膜を成膜することにより形成され映像光に対する反射率が適宜設定されている。
【００５６】
光透過部材２０ｂは、導光部材２０ａに設けた一対の平面２２ａ，２２ｂを延長上に配置される平面１２２ａ，１２２ｂを有し、これらの平面１２２ａ，１２２ｂの間に光学面１２２ｃを有している。光学面１２２ｃは、導光部材２０ａの光学面２２ｃに対して接合され一体化されている曲面である。
【００５７】
導光光学系４２０において、導光部材２０ａは、光透過部材２０ｂと接着層ＣＣを介して接合されており、接着層ＣＣは、ハーフミラー層２５のある画像取り出しエリアＡＡにおいて、ハーフミラー層２５よりも光透過部材２０ｂ側に存在する。画像取り出しエリアＡＡは、使用者の眼に対して画像光が射出される領域となっている。
【００５８】
以下、映像光ＧＬの光路に沿って、図１１に示す虚像表示装置１００の動作について簡単に説明する。なお、図中において、光射出面１１ａは、画像形成ユニット１０において合成された映像光ＧＬの射出位置を仮想的に示しており、第３映像素子１１Ｇ（図３等参照）の光射出面に相当する。
【００５９】
まず、画像形成ユニット１０の光射出面１１ａから射出された映像光ＧＬは、３つのレンズＬ１〜Ｌ３で構成される投射光学系１２を経て、導光光学系４２０に向けて射出される。映像光ＧＬは、導光光学系４２０の光入射面ＩＳを形成する曲面２１ｂから入射すると、反射面ＲＳを形成する曲面２１ａで反射され、さらに、曲面２１ｂ、平面２２ａ及び平面２２ｂにおいてそれぞれ全反射されて、光学面２２ｃに到達し、ハーフミラー層２５において反射された一部の成分が画像を視認させるべき映像光として取り出され、観察者の眼ＥＹに向けて射出される。すなわち、導光光学系４２０により導光されることで、観察者の眼ＥＹまで到達する。
【００６０】
本変形例においても、眼の並ぶ方向とクロス軸の方向とについては、上記と同様に対応した関係となっている。
【００６１】
また、図示のような構成の場合、例えば映像素子で構成される画像形成ユニット１０からの光の発散角について、クロス軸の方向とクロス軸に垂直な方向が等しい場合であっても、表示光学系２の投射光学系１２において光を取り込む角度範囲の調整を行うことで、光の発散角をクロス軸の方向についてクロス軸に垂直な方向よりも大きくなるようにして観察者の眼ＥＹに向けて射出させることができる。
【００６２】
以下、上記を可能とするための態様等について説明する。まず前提として、例えば、図７Ａ及び７Ｂに対応する図１２Ａ及び１２Ｂに示すように、アイリング径の方向に対応する方向によって、光射出側である各映像素子１１Ｒ，１１Ｂ，１１Ｇにおける発散角が等方的であるものとする。すなわち、図７Ａ及び７Ｂに示した場合と異なり、例えば方向ごとの特定の調整といったことがなされずに、発散角αと発散角βとが等しい、あるいはほぼ等しい状態となっているものとする。このような場合において、図１１に示す絞りＳＴの位置、すなわち、導光光学系４２０の光入射面ＩＳよりも投射光学系１２側であって、画像形成ユニット１０から射出される光の主光線が交わる位置において、絞りＳＴの形状を、例えば図１３のような横長の楕円形状であるものとする。すなわち、クロス軸の方向に対応する横方向についての内径ＩＲ１を、クロス軸に垂直な方向に対応する縦方向についての内径ＩＲ２よりも大きくする。これにより、射出される光の角度範囲の調整がなされ、例えば図６に示したような楕円形状のアイリングの形成が可能となる。なお、上記構成は一例であり、上記一例の位置以外の他の位置が、映像素子から射出される光の主光線が交わる位置となる場合には、その位置に絞りを設けること等により、上記と同様の調整を行うものとしてもよい。
【００６３】
以上のように、本実施形態の虚像表示装置１００では、合成光学系ＰＲを利用した高効率で高精細な画像形成を可能としつつ、合成光学系ＰＲにおける合成面である第１ダイクロイック膜ＤＭ１と第２ダイクロイック膜ＤＭ２とにおいて、その交差軸であるクロス軸ＣＸの延びる方向Ａ１が、観察者の眼ＥＹの並ぶ方向Ｂ１に対応するものとなっている。これにより、適切なアイリング径を形成させて視認上において虚像が欠け難いようにしたり、各光学系の小型化、延いては装置の小型化を図ったりすることができる。
【００６４】
〔その他〕
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６５】
例えば、アイリングの形状については、横長の楕円形状としているが、これに限らず、観察者の眼の並ぶ方向を長軸方向とする種々の形状とすることができる。
【００６６】
また、上記では、表示光学系２において、光射出側での発散角の関係を維持しつつ映像光を導くことで楕円形状のアイリングの形成を可能としているが、これに限らず、表示光学系２において、例えば集光点に設ける絞りの形状を調整すること等によって、最終的に得られるアイリングの形状を定めるようにする、といったことも考えられる。
【００６７】
以上の説明では、虚像表示装置１００として、右眼及び左眼の双方に対応して一組ずつ設ける構成としているが、右眼又は左眼のいずれか一方に対してのみ設け画像を片眼視する構成にしてもよい。
【００６８】
以上の説明では、実施形態の虚像表示装置１００がヘッドマウントディスプレイであるとして具体的な説明を行ったが、実施形態の虚像表示装置１００は、ヘッドアップディスプレイ、双眼鏡型のハンドヘルドディスプレイ等に適用することもできる。
【００６９】
以上の説明では、平行導光体２２等の平面２２ａ，２２ｂ又は曲面２１ｂにおいて、表面上にミラーやハーフミラー等を施すことなく空気との界面により映像光を全反射させて導くものとしているが、本願発明における全反射については、平面２２ａ，２２ｂ上の全体又は一部にミラーコートや、ハーフミラー膜が形成されることによって達成される反射も含むものとする。例えば、映像光ＧＬの入射角度が全反射条件を満たした上で、平面２２ａ，２２ｂの一部にミラーコート等が施され、実質的に全ての映像光を反射する場合も含まれる。
【００７０】
導光光学系２０を構成する入射部２１と平行導光体２２とを一体品で構成する必要はなく、入射部２１と平行導光体２２とを別部品で構成し、両者を接着剤で接合することもできる。
【００７１】
また、以上の説明では、平行導光体２２を横長とし、光入射面ＩＳを眼の横方向外側に位置するように形成しているが、映像光ＧＬを導光光学系２０内に適切に導くことができれば、光入射面ＩＳの位置はこれに限らず、例えば導光光学系２０の上下にある上端面や下端面の一部等に設けることも可能である。
【００７２】
また、上記では、画像形成ユニット１０において、３枚の映像素子１１Ｒ、１１Ｂ，１１ＧでＲ，Ｇ，Ｂの３色の色光を合成する場合を例示して説明したが、これ以外に、例えば、図１４に例示するように、Ｂで１枚、ＲとＧとで１枚の２枚の映像素子１１α，１１βで色光についての光合成を行う構成とすることも考えられる。この場合、例えば図示のように、まず、映像素子１１αのうち短辺方向の中心位置を通る長辺方向の直線を直線ＩＸαとし、一方、映像素子１１βのうち短辺方向の中心位置を通る長辺方向の直線ＩＸβとする。この上で、直線ＩＸαを映像素子１１αの面に対して垂直な方向に移動させていき、直線ＩＸβを映像素子１１βの面に対して垂直な方向に移動させていき、これらがダイクロイックミラーであるダイクロイック膜ＤＭ上で交わる直線を交差軸ＣＸと規定する。以上により規定した交差軸ＣＸを基準として、上記した場合と同様の考察ができる。なお、２枚の映像素子１１α，１１βにおけるＲ，Ｇ，Ｂの組合せについては、上記一例とは異なる色の組み合わせとしてもよい。
【００７３】
また、本実施形態における虚像表示装置の構成について、左右一対の表示光学系の配置から規定することも考えられる。例えば、図１５において概念的な平面図として一例を示すように、虚像表示装置１００が、図５に例示した左右一対の画像形成ユニット１０ａ，１０ｂに加え、左右一対の表示光学系２Ｌ，２Ｒを有する構造であるものとする。すなわち、虚像表示装置１００は、第１の表示光学系としての表示光学系２Ｌと、第２の表示光学系としての表示光学系２Ｒとを有し、表示光学系２Ｌ，２Ｒから左右に並ぶ観察者の眼ＥＹ，ＥＹに向けて映像光を射出している。ここで、表示光学系２Ｌと表示光学系２Ｒとが並ぶ方向を、第１の方向ＤＲ１とする。なお、第１の方向ＤＲ１は、観察者が装着した場合においては、図示のように、図５でも例示した観察者の眼ＥＹの並ぶ方向Ｂ１に対応する。さらに、第１の方向ＤＲ１に垂直な平面の一つを、例えば仮想平面ＶＰ１とする。一方、この場合において、虚像表示装置１００のうち、各画像形成ユニット１０ａ，１０ｂは、それぞれ第１の映像素子である映像素子１１Ｒと、第２の映像素子である映像素子１１Ｂと、第３の映像素子である映像素子１１Ｇとを合成光学系ＰＲに取り付けて構成されている。各合成光学系ＰＲは、図２等に示した第１ダイクロイック膜ＤＭ１及び第２ダイクロイック膜ＤＭ２で構成される第１の合成面と第２の合成面によって各映像素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂからの光を合成して映像光を形成する。これにより、各画像形成ユニット１０ａ，１０ｂは、それぞれ対応する表示光学系２Ｌ，２Ｒに当該映像光を入射させる。なお、ここでは、各合成光学系ＰＲにおいて上記２つの合成面によりそれぞれ形成される交差軸であるクロス軸ＣＸについて、図５に例示した場合と同様に、画像形成ユニット１０ａでのクロス軸ＣＸＬの延びる方向をＹＬ方向とし、画像形成ユニット１０ｂでのクロス軸ＣＸＲの延びる方向をＹＲ方向とする。本構成においては、ＹＬ方向及びＹＲ方向が仮想平面ＶＰ１に交差する方向すなわち仮想平面ＶＰ１に対して非平行な方向となっている。さらに言い換えると、交差軸であるクロス軸ＣＸＬ及びクロス軸ＣＸＲは、第１の表示光学系である表示光学系２Ｌ及び第２の表示光学系である表示光学系２Ｒとが並ぶ第１の方向ＤＲ１に垂直な平面と交差している。以上のように、本実施形態における虚像表示装置における交差軸について、左右一対の表示光学系の配置との関係から規定することもできる。
【００７４】
また、上記において、表示光学系は、単レンズまたは複数のレンズ群から構成される投射光学系と複数の反射面を有する導光板で構成される導光光学系とによる光学系であるものとしているが、これに限らず、例えば単板のミラーや、ホログラム等の回折素子を用いたもの等、種々の態様によるものを表示光学系に適用できる。
【符号の説明】
【００７５】
２…表示光学系、１０，１０ａ，１０ｂ…画像形成ユニット、１１Ｂ…第１映像素子、１１Ｇ…第２映像素子、１１Ｒ…第３映像素子、１１ａ…光射出面、１２…投射光学系、２０…導光光学系、２０ａ…導光部材、２０ｂ…光透過部材、２１…入射部、２１ａ，２１ｂ…曲面、２２…平行導光体、２２ａ，２２ｂ…平面、２２ｃ…光学面、２３…射出部、２５…ハーフミラー層、１００…虚像表示装置、１２２ａ，１２２ｂ…平面、１２２ｃ…光学面、４２０…導光光学系、ＡＡ…画像取り出しエリア、Ａ１…方向、Ａ２…方向、ＡＲｂ，ＡＲｇ，ＡＲｒ…矢印、ＡＸ…光軸、Ｂ１…方向、ＣＣ…接着層、ＣＸ…クロス軸、ＣＸａ，ＣＸｂ…仮想軸、ＤＭ１，ＤＭ２，ＤＭ…ダイクロイック膜、ＥＹ…眼、ＧＬ…映像光、ＩＭ，ＩＭａ，ＩＭｂ…虚像画面、ＩＳ…光入射面、Ｌ１−Ｌ３…レンズ、Ｌｂ…青色光、Ｌｇ…緑色光、Ｌｒ…赤色光、ＭＧ…マージン、ＮＳ…鼻、ＯＳ…光射出面、ＯＸ…光軸、ＰＲ…合成光学系、Ｒ１，Ｒ２…径、ＲＦ…アイリング形状、ＲＳ…反射面、ＳＳ１−ＳＳ３…側面、ＳＳＥ…光射出面、ＴＬ…パネル端、Ｒｒ，Ｂｒ…曲線群
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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