(57)【要約】【課題】倍率色収差が低減され、高性能であり、かつ、小型軽量な虚像表示装置を提供すること。【解決手段】平面状のプリズムである第１及び第２プリズム１０，３０と、これらのプリズムに設けた反射面とで構成された非常に簡素な構成の光学系のうち、眼に近い側すなわち映像表示素子（映像素子）８２からある程度離れた側に配置された第１プリズム１０において、映像光の色収差を補正するための補正レンズ面ＡＳを有する構成としている。これにより、虚像表示装置１００は、小型軽量であり、かつ、倍率色収差を低減した高性能のものとしている。【選択図】図１
2015111184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像光を生じさせる映像素子と、
前記映像素子からの映像光の少なくとも一部を透過及び反射させるスプリッター部と、前記スプリッター部を経た映像光を集光するとともに前記スプリッター部へ折り返す集光ミラー部とを有し、前記スプリッター部及び前記集光ミラー部を経た映像光を観察者側に射出させる導光部材とを備え、
前記導光部材は、通過する映像光の倍率色収差を補正する少なくとも１面以上の補正レンズ面を有する、虚像表示装置。
【請求項２】
前記導光部材において、前記補正レンズ面は、球面又は非球面である、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記導光部材は、前記スプリッター部と前記集光ミラー部とを一体的に接合した光透過性のプリズム型の部材である、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４】
前記導光部材は、光入射面から入射した映像光を当該光入射面から前記スプリッター部を経て前記集光ミラー部に到達させるまでの光路において内部で反射させることなく直接的に導く、請求項１から３までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記導光部材において、前記補正レンズ面及び前記集光ミラー部の光反射面は、光軸対称な面である、請求項１から４までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項６】
前記映像素子と前記導光部材との間に配置され、前記映像素子からの映像光を入射させるとともに、映像光を内部で導光し、前記導光部材に向けて射出する中間導光部材をさらに有する、請求項１から５までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項７】
前記導光部材は、映像光と外界光とを視認させる、請求項１から６までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項８】
前記導光部材のうち、前記スプリッター部は、眼前部分に配置され、前記集光ミラー部は、前記映像素子との間に前記スプリッター部を挟むように配置され、
前記スプリッター部は、前記映像素子からの映像光の少なくとも一部を透過させて前記集光ミラー部へ導き、
前記集光ミラー部は、入射した映像光を前記スプリッター部へ折り返し、
前記スプリッター部は、前記集光ミラー部からの映像光の少なくとも一部を反射させて観察者の眼に向けて射出させるとともに、外界光を透過させて、映像光と外界光とを視認させる、請求項７に記載の虚像表示装置。
【請求項９】
前記導光部材は、前記補正レンズ面を観察者側に射出させる光射出面として有する、請求項１から８までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１０】
前記導光部材の前記光射出面としての前記補正レンズ面に対して、観察者の眼から遠い側に対向して配置され、外界光に対する前記補正レンズ面での視度を相殺する非球面を有する視度補償素子をさらに有する、請求項９に記載の虚像表示装置。
【請求項１１】
前記スプリッター部は、偏光分離素子である、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１２】
前記導光部材を含む光学系全体は、装着時に観察者の眼前のうち一部を覆い、眼前が覆われていない部分を存在させる、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示素子等によって形成された映像を観察者に提示する虚像表示装置に関し、特に観察者の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイに好適な虚像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
観察者の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤとも言う）等の虚像表示装置に組み込まれる光学系として様々なものが提案されている（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
ＨＭＤ等の虚像表示装置については、装置重量を低減することが、装用感の向上から望まれている。光学系を小型化し、重量を軽減するには、反射面を用いて光路を折り曲げることが有利であるため、プリズムを用いた様々な光学系が開発されている。
【０００４】
例えば特許文献１では、平板又は角柱状のプリズムと、１つの反射面とで構成された光学系が示されている。この光学系は、非常に簡素な構成であり、軽量化に有利であるが、例えば倍率色収差が残り、例えば広画角や高解像度な画像を形成しようとすると、光学性能が不十分なものになる場合があり得る。
【０００５】
特許文献２では、平板又は角柱状のプリズムと、複数のレンズとによって構成された光学系が示されている。しかし、例示された光学系は、レンズの枚数も多く、複雑な構成となっている。また、映像素子から射出する光線束（光束）がパネルの法線に対して傾いており、映像のムラや効率低下が生じる可能性がある。
【０００６】
特許文献３でも、平板又は角柱状のプリズムと、複数のレンズとによって構成された光学系が示されている。この光学系では、プリズムと観察者との間にレンズが配置されており、外界光の観察を可能にする場合、シースルーに影響を与える。プリズムの物体側に凹レンズを配置することによって、視度を０近くにすることもできるが、その場合、倍率が裸眼状態とは異なるため、例えば観察者が普段眼鏡等を要しない者である場合には違和感を生じさせる可能性があり、シースルーの品質が落ちることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／００３３７５６号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０２１９１５２号公報
【特許文献３】米国特許第５８８６８２２号公報
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、倍率色収差等が低減され、高性能であり、かつ、小型軽量な虚像表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明に係る虚像表示装置は、映像光を生じさせる映像素子と、映像素子からの映像光の一部を透過及び反射させるスプリッター部と、スプリッター部を経た映像光を集光するとともにスプリッター部へ折り返す集光ミラー部とを有し、スプリッター部及び集光ミラー部を経た映像光を観察者側に射出させる導光部材とを備え、導光部材は、通過する映像光の倍率色収差を補正する少なくとも１面以上の補正レンズ面を有する。
【００１０】
上記虚像表示装置では、導光部材の内部においてスプリッター部と集光ミラー部とを有する構成とすることによって、光路を所望の範囲に設定して装置全体を小型軽量に維持しつつ比較的簡易な構造にすることができる。ここで、導光部材が少なくとも１面以上の補正レンズ面を有することで、表示装置が簡易な構造であっても、映像光の倍率色収差等を低減することが可能となり、高性能な画像を形成させることができる。
【００１１】
本発明の具体的な側面では、導光部材において、補正レンズ面は、球面又は非球面である。この場合、球面又は非球面の補正レンズ面によって映像光の倍率色収差等を十分に低減することができる。特に、補正レンズ面が球面である場合、比較的簡易に導光部材の作製が可能となり、補正レンズ面が非球面である場合、より収差を低減することができる。
【００１２】
本発明の別の側面では、導光部材が、スプリッター部と集光ミラー部とを一体的に接合した光透過性のプリズム型の部材である。この場合、スプリッター部や集光ミラー部での光の制御を安定したものとし、また、導光部材が、一体的になることで、取り扱いの良いものとなる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、導光部材が、光入射面から入射した映像光を当該光入射面からスプリッター部を経て集光ミラー部に到達させるまでの光路において内部で反射させることなく直接的に導く。この場合、導光部材を簡易な構造とし、かつ、内部反射に伴って収差等が発生することを低減することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、導光部材において、補正レンズ面及び集光ミラー部の光反射面は、光軸対称な面である。この場合、例えば導光による画像の非点収差等の発生を低減することができ、高画質な表示が可能となる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、映像素子と導光部材との間に配置され、映像素子からの映像光を入射させるとともに、映像光を内部で導光し、導光部材に向けて射出する中間導光部材をさらに有する。この場合、補正レンズ面を有する導光部材の前段に中間導光部材が存在することで、例えば導光部材において、光入射面を補正レンズ面とした場合であっても、光路上において映像素子からある程度の距離を確保することで、補正レンズ面に十分な収差補正の効果を持たせることができる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、導光部材は、映像光と外界光とを重ねて視認させる。この場合、観察者はシースルーで外界光を観察することができる。この際、例えば導光部材を直方体状のプリズムとし、特に眼前部分を構成する面を平行な平面で構成することで、外界光のデフォーカスや歪みを生じさせないものとすることができる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、導光部材のうち、スプリッター部は、眼前部分に配置され、集光ミラー部は、映像素子との間にスプリッター部を挟むように配置され、スプリッター部は、映像素子からの映像光の少なくとも一部を透過させて集光ミラー部へ導き、集光ミラー部は、入射した映像光をスプリッター部へ折り返し、スプリッター部は、集光ミラー部からの映像光の少なくとも一部を反射させて観察者の眼に向けて射出させるとともに、外界光を透過させて、映像光と外界光とを視認させる。この場合、スプリッター部での映像光の透過及び反射と、集光ミラー部での映像光の反射（折り返し）とにより、映像光の導光を行い、かつ、スプリッター部で外界光を透過させることで、映像光と外界光とを重畳させた状態で視認させることができる。
【００１８】
本発明のさらに別の側面では、導光部材は、補正レンズ面を観察者側に射出させる光射出面として有する。この場合、光路上において映像素子から離れた位置に補正レンズ面を形成することができる。
【００１９】
本発明のさらに別の側面では、導光部材の光射出面としての補正レンズ面に対して、観察者の眼から遠い側に対向して配置され、外界光に対する補正レンズ面での視度を相殺する非球面を有する視度補償素子をさらに有する。この場合、視度補償素子によって、視度を相殺するすなわち補正レンズ面に起因する外界光の歪みを補償でき、シースルーにした場合に、外界像の状態を良好に維持することが可能になる。
【００２０】
本発明のさらに別の側面では、スプリッター部は、偏光分離素子である。この場合、高効率に映像光を取り出すことが可能となる。
【００２１】
本発明のさらに別の側面では、導光部材を含む光学系全体は、装着時に観察者の眼前のうち一部を覆い、眼前が覆われていない部分を存在させる。この場合、例えば導光部材の部分をシースルーとしない構成としても、観察者は、導光部材の周囲から外界を観察できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係る虚像表示装置を構成する第１表示装置の本体部分の平面視の断面図である。
【図２】虚像表示装置を装着した様子を概念的に示す正面図である。
【図３】実施例１の光学系を説明する図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｉ）は、実施例１の光学系の映像素子の収差を説明する図である。
【図５】比較例の光学系を説明する図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｉ）は、比較例の光学系の映像素子の収差を説明する図である。
【図７】実施例２の光学系を説明する図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｉ）は、実施例２の光学系の映像素子の収差を説明する図である。
【図９】第２実施形態に係る虚像表示装置について説明するための図である。
【図１０】虚像表示装置の一変形例について説明するための図である。
【図１１】虚像表示装置の他の一変形例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る虚像表示装置について詳細に説明する。
【００２４】
図１に示す本実施形態の虚像表示装置１００は、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）に適用されるものであり、画像表示装置８０と、導光装置２０とを一組として備える。
【００２５】
虚像表示装置１００は、観察者に画像光によって虚像を形成させることで画像を認識させるとともに、観察者に外界像をシースルーで観察させるものである。画像表示装置８０と、導光装置２０とは、通常観察者の左右の眼のうちのいずれか一方に設けられるが、ここでは右眼用の場合を示し、左眼用の虚像表示装置については右眼用の虚像表示装置に関して左右逆転させるだけであるので図示及び説明を省略している。なお、虚像表示装置１００は、全体としては、例えば図２に示すように、一般の眼鏡のフレームに小型の装置を取り付けたような外観を有するものとなっている。
【００２６】
以下、図１を参照して、画像表示装置８０と導光装置２０とに関する機能、動作等の詳細について説明する。なお、図１は、虚像表示装置１００における光学系の光軸ＡＸを含む基準面ＳＲについての断面を示すものとなっている。
【００２７】
画像表示装置８０は、照明光を射出する照明装置８１と、透過型の空間光変調装置である映像表示素子８２と、照明装置８１及び映像表示素子８２の動作を制御する駆動制御部８４とを有する。
【００２８】
画像表示装置８０の照明装置８１は、赤、緑、青の３色を含む光を発生する光源８１ａと、この光源からの光を拡散させて矩形断面の光線束にするバックライト導光部８１ｂとを有する。映像表示素子（映像素子）８２は、例えば液晶表示デバイスで形成され、複数の画素で構成されており、照明装置８１からの照明光を空間的に変調して動画像等の表示対象となるべき画像光を形成する。駆動制御部８４は、光源駆動回路８４ａと、液晶駆動回路８４ｂとを備える。光源駆動回路８４ａは、照明装置８１に電力を供給して安定した輝度の照明光を射出させる。液晶駆動回路８４ｂは、映像表示素子（映像素子）８２に対して画像信号又は駆動信号を出力することにより、透過率パターンとして動画や静止画の元になるカラーの映像光又は画像光を形成する。なお、液晶駆動回路８４ｂに画像処理機能を持たせることができるが、外付けの制御回路に画像処理機能を持たせることもできる。
【００２９】
導光装置２０は、画像表示装置８０から射出された映像光を観察者の眼ＥＹにむけて射出するプリズム型の部材であり、第１の導光部材である第１プリズム１０と、第２の導光部材である第２プリズム３０とを備える。
【００３０】
なお、第１プリズム１０及び第２プリズム３０において、各プリズム１０，３０の本体１０ｓ，３０ｓは、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料でそれぞれ形成されており、例えば金型内に熱可塑性樹脂を注入・固化させることにより成形する。なお、本体１０ｓ，３０ｓの材料としては、例えばシクロオレフィンポリマー等を用いることができる。
【００３１】
第１プリズム１０は、一部に曲面を有する直方体状のプリズム型の部材であり、導光装置２０を構成する導光部材のうち、相対的に鼻に近い中央側に配置される第１の導光部材である。第１プリズム１０は、第１ブロック部分１０ａと、第２ブロック部分１０ｂと、ハーフミラー層１５とを有し、これらが一体的に接合されることで、１つの直方体状をなすものとなっている。
【００３２】
第１プリズム１０を構成する各部について、より具体的に説明すると、まず、第１ブロック部分１０ａは、一部に曲面を有する柱状の部材であり、鼻に近い中央側つまり光射出側に配置され、光学的な機能を有する側面として、第１面Ｓ１１と、第２面Ｓ１２と、第３面Ｓ１３とを有している。また、第１ブロック部分１０ａは、映像光の導光には寄与しない側面として、平面である側面４１を有している。次に、第２ブロック部分１０ｂは、一部に曲面を有する柱状の部材であり、鼻から離れた周辺側つまり光入射側に配置され、光学的な機能を有する側面として、第４面Ｓ１４と、第５面Ｓ１５とを有している。また、第２ブロック部分１０ｂは、映像光の導光には寄与しない側面として、平面である側面４２，４３を有している。最後に、ハーフミラー層１５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、装着時において観察者の眼ＥＹに対して眼前となる位置に配置され、映像光や外界光の一部を透過し一部を反射するスプリッターである。第１ブロック部分１０ａ及び第２ブロック部分１０ｂの各面のうち、第２面Ｓ１２と第４面Ｓ１４とは、互いに対向して配置されて貼り合わされる面であり、これらの面において、第１ブロック部分１０ａと第２ブロック部分１０ｂとは、協働して、ハーフミラー層１５を挟持している。挟持されたハーフミラー層１５を有する接合部分は、第１プリズム１０の内部を通過する映像光や外界光の一部を透過させる又は反射するスプリッター部ＳＳとして機能する。なお、ハーフミラー層１５の映像光に対する反射率及び透過率については、適宜設定可能であるが、例えば反射率を５０％、透過率を５０％としてもよい。すなわち、一回の通過に際して、映像光のうち半分の成分を透過させ、残りの半分を反射するものとしてもよい。
【００３３】
第１プリズム１０において、第１ブロック部分１０ａの各面のうち、第１面Ｓ１１は、装着時において眼ＥＹの直前の位置に配置される平面であり、観察者の眼ＥＹに向けて映像光を射出させる光射出面である。第２面Ｓ１２は、第１面Ｓ１１に対して４５°の角度をなす平面である。第３面Ｓ１３は、軸対称な曲面形状を有しており、レンズ機能を有するものとなっている。例えば第１プリズム１０において、第３面Ｓ１３に相当する部分の表面にアルミ蒸着等によって形成されるミラー膜が施されることで、集光ミラー部ＣＭが形成されている。第３面Ｓ１３は、この集光ミラー部ＣＭによって映像光を反射する光反射面として機能する。
【００３４】
第１プリズム１０において、第２ブロック部分１０ｂの各面のうち、第４面Ｓ１４は、第２面Ｓ１２に対応した平坦な斜面となっており、上述のように、第２面Ｓ１２と協働してハーフミラー層１５を挟持する面である。第５面Ｓ１５は、第２プリズム３０からの映像光を入射させる光入射面である。ここで、第５面Ｓ１５は、軸対称な球面又は非球面であり（図１に示す例では球面）、映像光を補正するレンズとしての機能を持つ補正レンズ面ＡＳとして機能しており、各種収差のうち、特に、倍率色収差の補正をしている。
【００３５】
なお、第１プリズム１０は、既述のように、上述した各面のほか、光学的な機能を有しない他の面として、側面４１や側面４２，４３等を有している。例えば側面４１は、第１ブロック部分１０ａの第２面Ｓ１２と第３面Ｓ１３とをつなぐ平面であり、側面４２，４３は、第２ブロック部分１０ｂの第４面Ｓ１４と第５面Ｓ１５とをつなぐ平面である。側面４１は、第１面Ｓ１１に対して平行な平面であり、側面４２及び側面４３は、第１面Ｓ１１及び側面４１をそれぞれ延長した平面である。このように各面が繋がっていることで、第１プリズム１０の外観が直方体状となっている。
【００３６】
以上のように、第１プリズム１０は、スプリッター部ＳＳや集光ミラー部ＣＭ等を含んだ各部を一体的に接合し、また、各面によって外形形状を画定されて１つの光透過性のプリズム型の部材となっている。なお、上記の場合、装着時において、スプリッター部ＳＳが眼前部分に配置されるものとなっているのに対して、集光ミラー部ＣＭは、相対的に観察者の鼻（図示省略）側に配置されるものとなっている。言い換えると、集光ミラー部ＣＭは、映像表示素子８２との間にスプリッター部ＳＳを挟むように配置されている。
【００３７】
第２プリズム３０は、三角柱状のプリズム型の部材であり、導光装置２０を構成する導光部材のうち、相対的に鼻から遠い周辺側であって、映像表示素子（映像素子）８２と第１プリズム１０（第１の導光部材）との間に配置される第２の導光部材である。第２プリズム３０は、映像表示素子８２からの映像光を入射させるとともに、映像光を内部で導光し、第１プリズム１０に向けて射出する。つまり、第２プリズム３０は、映像光の導光に際して映像表示素子８２から第１プリズム１０までをつなげる光路を形成する中間導光部材である。なお、第２プリズム３０は、光射出面である第１面Ｓ３１と、映像光を内部で反射させる反射面である第２面Ｓ３２と、光入射面である第３面Ｓ３３とを有している。第２プリズム３０において、第１〜第３面Ｓ３１〜Ｓ３３は、いずれも平面であり、レンズとしての機能を有しない面となっている。第１面Ｓ３１は、ＹＺ面に平行な面であり、第３面Ｓ３３は、ＸＹ面に平行な面である。つまり、第１面Ｓ３１と第３面Ｓ３３とは、直交する面となっている。また、第２面Ｓ３２は、Ｙ方向に平行で第１面Ｓ３１と第３面Ｓ３３との双方に対して４５°傾斜した面となっている。なお、第２面Ｓ３２に相当する部分の表面にアルミ蒸着等によって形成されるミラー膜が施されることで、第２面Ｓ３２は、映像光を反射する光反射面として機能する。
【００３８】
以下、映像光ＧＬの光路について、光路の順に沿って説明する。まず、上述したように、相対的に観察者の耳（図示省略）側に配置される画像表示装置８０によって照明光ＳＬから形成され射出された映像光ＧＬは、光軸ＡＸに沿って第２プリズム３０の第３面Ｓ３３から入射し、第３面Ｓ３３に対して４５°傾いた第２面Ｓ３２で反射されて折り曲げられ、第１面Ｓ３１から第１プリズム１０に向けて射出される。第２プリズム３０の第１面Ｓ３１から射出された映像光ＧＬは、第１プリズム１０の第２ブロック部分１０ｂの各面のうち、光入射面であり補正レンズ面ＡＳである第５面Ｓ１５から入射し、第２ブロック部分１０ｂの内部を導波して、第４面Ｓ１４からスプリッター部ＳＳを構成するハーフミラー層１５に入射する。映像光ＧＬの成分の一部は、ハーフミラー層１５を通過し、第２面Ｓ１２から第１ブロック部分１０ａに入射する。第１ブロック部分１０ａに入射した映像光ＧＬは、第１ブロック部分１０ａの内部を導波して、第３面Ｓ１３で反射され、再び第２面Ｓ１２に向かう。第２面Ｓ１２から射出された映像光ＧＬの成分の一部は、ハーフミラー層１５で反射されて折り曲げられ、再び第２面Ｓ１２から第１ブロック部分１０ａに入射し、第１ブロック部分１０ａの第１面Ｓ１１に向かい、第１面Ｓ１１から観察者の眼ＥＹに向けて射出される。第１面Ｓ１１を通過した映像光ＧＬは、観察者の眼ＥＹの瞳又はその等価位置に略平行光線束として入射する。つまり、観察者は、虚像としての映像光ＧＬにより、映像表示素子（映像素子）８２上に形成された画像を観察することになる。
【００３９】
以上に説明した光軸ＡＸに沿った光路上の各面は、光軸ＡＸに対して光軸対称な面となっている。より具体的には、映像光ＧＬが光軸ＡＸに沿った光路上において透過又は反射する各面のうち、屈折力のある曲面である補正レンズ面ＡＳ及び第３面Ｓ１３（集光ミラー部ＣＭの光反射面）は、光軸ＡＸについてそれぞれ光軸対称な面である。この場合、映像光ＧＬの導光において、画像の非点収差等の発生を低減することができ、延いては、形成される画像を高画質な表示が可能となる。
【００４０】
また、第１プリズム１０は、映像光ＧＬの導波に際して、光入射面である第５面Ｓ１５からスプリッター部ＳＳを経て集光ミラー部ＣＭに到達させるまでの光路において、第１プリズム１０の内部で映像光ＧＬを反射させることなく直接的に導いている。さらに、第１プリズム１０は、集光ミラー部ＣＭで反射させて、さらにスプリッター部ＳＳで反射させて光射出面である第１面Ｓ１１から観察者の眼ＥＹに向けて射出させており、この間においても、集光ミラー部ＣＭでの反射を除き、映像光ＧＬを反射させることなく直接的に導いている。このような光路を辿る簡易な構造のものとすることにより、内部反射に伴って収差等が発生することを低減できる。また、この際に、第１プリズム１０を小型化し、延いては虚像表示装置１００全体を小型化することも可能となる。この場合、例えば図２に示すような装着中において観察者に掛かる重量等の負担を軽減することができる。
【００４１】
しかしながら、上記のような簡易な構造においても、例えば倍率色収差といった収差が少なからず生じる場合がある。特に、上記の光学系のように複雑な曲面を有しない簡易な構造のプリズムによって導光を行う構成とした場合、レンズ機能を有するすなわちパワーのある面が限られることで、倍率色収差等の低減を十分に行うことができない可能性がある。これに対して、本実施形態では、第５面Ｓ１５に曲率を持たせ、補正レンズ面ＡＳとして機能させることで、係る問題を解消している。特に、本実施形態では、主要な導光部材であり補正レンズ面ＡＳを有する第１プリズム１０と映像光ＧＬを形成して射出する画像表示装置８０との間に従たる導光部材である中間導光部材に相当する第２プリズム３０を有している。これにより、画像表示装置８０から補正レンズ面ＡＳまでの光路上の距離をある程度以上に確保することで、補正レンズ面ＡＳによる収差補正用のレンズとしての機能を十分に持たせることができるものとなっている。
【００４２】
なお、上記において、第３面Ｓ１３が屈折力を有する曲面であることにより、映像光ＧＬによる画像は、映像表示素子８２から射出された状態に比べて拡大された画像として視認されるものとなる。
【００４３】
また、導光装置２０のうち、第１の導光部材である第１プリズム１０は、映像光ＧＬの導波及び射出を可能にするとともに、外界光ＨＬの透視を可能にする。具体的には、上述のように、第１ブロック部分１０ａと第２ブロック部分１０ｂとによって、第１プリズム１０は、直方体状となっており、特に眼前部分を構成する面は平行な平面となっている。これにより、観察者の眼ＥＹから第１プリズム１０越しに外界光ＨＬを見たときに（例えば第１面Ｓ１１と側面４２とを通過させて外界光ＨＬを見たときに）、視度が０になっている。
【００４４】
なお、装着時の状態としては、図２に一例を概念的に示すように、導光装置２０のうち、第１プリズム１０の一部と第２プリズム３０の全体とが第１保護部材ＣＶ１に覆われ、画像表示装置８０の各部が第１保護部材ＣＶ１に連接される第２保護部材ＣＶ２に覆われ、第２保護部材ＣＶ２がフレーム部ＦＲによって支持されているといった態様となっている。なお、装着におけるフレーム部ＦＲ等の支持、固定については、例えば図示のように、虚像表示装置１００において、フレーム部ＦＲに対して垂直下方に延びる鼻受部ＮＰを設けた構造とすることで、観察者の鼻ＮＳで装置を支持するものとしてもよい。さらに、図示を省略するが、付勢力を付けるためのバネ構造や人体の一部に引っかけるためのフック構造等をフレーム部ＦＲに設けることによって、装着者の額や耳等に取付け固定されるものとしてもよい。なお、図示のように、観察者の眼ＥＹや鼻ＮＳの位置から分かるように、虚像表示装置１００の配置を眼の中心よりもやや下方側となるようにするものとしてもよい。この場合、観察者が目を閉じている際のリラックス状態にある視線角度にすることで、映像に対して観察者の目線の方向（視線）が観察者にとって自然に下方側となった状態で観察するように調整することができる。
【００４５】
上記実施形態に例示するような平面状のプリズムと、反射面とで構成された光学系による非常に簡素な構成であり、軽量化に有利である反面、倍率色収差等が残りやすく、例えば広画角や高解像度な画像を形成する等の場合には、十分な光学性能を有する構成にできない場合があり得る。これに対して、本実施形態では、眼に近い側すなわち映像表示素子（映像素子）８２からある程度離れた側に配置された第１プリズム１０において、映像光の色収差を補正するための補正レンズ面ＡＳを有する構成としている。これにより、虚像表示装置１００は、小型軽量であり、かつ、倍率色収差等を低減した高性能のものとすることができる。
【００４６】
なお、図２に示す場合、導光装置２０のうち、眼前部分に配置される第１プリズム１０は、装着時に観察者の眼ＥＹの前すなわち眼前部分のうち一部を覆い、眼前が覆われていない部分を存在させるものとなっている。この場合、仮に第１プリズム１０をシースルーとしない構成としても、観察者は、導光部材の周囲から外界を観察できるものとなる。
【００４７】
〔実施例〕
以下、本発明に係る虚像表示装置に組み込まれる第１プリズム及び第２プリズムを含んだ導光装置の実施例について説明する。各実施例で使用する記号を以下にまとめた。
ＳＰＨ    ：球面
ＡＳＰ  ：非球面（軸対称非球面）
Ｒ        ：曲率半径
Ｔ        ：軸上面間隔
Ｎｄ      ：光学材料のｄ線に対する屈折率
Ｖｄ      ：光学材料のｄ線に関するアッベ数
ＴＬＹ    ：特定面の横断面（ＸＺ断面）における光軸の傾斜角度（°）
（ＴＬＹについては、特定面の前後で変化する場合がある）
【００４８】
（実施例１）
実施例１の投射透視装置のうち導光装置を構成する光学面のデータを以下の表１に示す。なお、表中の２つのＳＰＨは、第１プリズム１０の反射面である第３面Ｓ１３と、補正レンズ面ＡＳである第５面Ｓ１５（図３参照）をそれぞれ意味する。
〔表１〕
No    Type       R           T       Nd         Vd
1    瞳        ∞         20.00         
2    平面      ∞          5.00     1.525    55.95 
3    平面      ∞         -8.00     1.525    55.95 
4    SPH       62.942     18.11     1.525    55.95 
5    SPH       18.336      2.00         
6    平面      ∞          5.00     1.517    64.17 
7    平面      ∞         -5.00     1.517    64.17 
8    平面      ∞         -2.00         
9    平面      ∞         -1.60     1.458    67.82 
10    像面      ∞            
【００４９】
実施例１を構成する導光部材中の光学面について、その横断面における光軸傾斜角度（ティルト）ＴＬＹを以下の表２に示す。
〔表２〕
No   Type      TLY（面前）   TLY（面後）
2    平面        0.0           0.0 
3    平面       45.0          45.0 
4    SPH         0.0           0.0 
5    SPH         0.0           0.0 
6    平面        0.0           0.0 
7    平面       45.0          45.0 
8    平面        0.0           0.0 
9    平面        0.0           0.0
【００５０】
図３は、実施例１の虚像表示装置１００の断面図である。虚像表示装置１００の導光装置２０において、第１プリズム１０の補正レンズ面ＡＳ（第５面Ｓ１５）は、球面となっている。また、導光装置２０の他の面については、第３面Ｓ１３を除き、平面である。また、第２プリズム３０の各面も平面である。実施例１の光学系の具体的な仕様について説明すると、水平画角が１０°で、垂直画角が６°で、映像表示素子の表示領域の大きさが５．６ｍｍで、瞳径がΦ５ｍｍで、焦点距離が約２７．５ｍｍである。
【００５１】
図４（Ａ）〜４（Ｉ）は、実施例１の光学系のうち映像表示素子８２の基準位置である像面ＯＩの位置上での収差について示している。なお、以下において、図４の各収差図におけるＸ方向及びＹ方向は、図３の光路をＺ方向について展開した状態で考えるものとする。すなわち、図３に示す光路を展開した場合での光軸の延びる方向をＺ方向とし、図４に示す収差に関しては、このＺ方向に垂直なＹ方向及びＸ方向で捉えるものとする。図４に示す各収差図の場合、Ｙ方向については、図３に示すＹ方向と一致するものとなっているが、Ｘ方向については、図３における光路の折り返しを展開するため、図３の場合とは必ずしも一致しないことになる。また、ここで、図中の各曲線のうち、実線で示す曲線Ｃ１は、６５６ｎｍの波長帯域（Ｒ）の成分についての値を示し、破線で示す曲線Ｃ２は、５８８ｎｍの波長帯域（Ｇ）の成分についての値を示し、一点鎖線で示す曲線Ｃ３は、４８６ｎｍの波長帯域（Ｂ）の成分についての値を示している。また、各図で示す収差量は、便宜上光線を逆行させた場合の映像表示素子の像面における収差量となっている。各収差図において、横軸は瞳における位置を示し、縦軸は収差量を示し、数値は、両軸ともにミクロン単位である。具体的には、図４（Ａ）は、Ｘ方向に５．０°でＹ方向に３．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示し、図４（Ｂ）は、Ｘ方向に０．０°でＹ方向に３．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示し、図４（Ｃ）は、Ｘ方向に−５．０°でＹ方向に３．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示す。図４（Ｄ）は、Ｘ方向に５．０°でＹ方向に０．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示し、図４（Ｅ）は、Ｘ方向に０．０°でＹ方向に０．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示し、図４（Ｆ）は、Ｘ方向に−５．０°でＹ方向に０．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示す。図４（Ｇ）は、Ｘ方向に５．０°でＹ方向に−３．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示し、図４（Ｈ）は、Ｘ方向に０．０°でＹ方向に−３．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示し、図４（Ｉ）は、Ｘ方向に−５．０°でＹ方向に−３．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示す。
【００５２】
比較例の投射透視装置のうち導光装置を構成する光学面のデータを以下の表３に示す。
〔表３〕
No    Type       R           T       Nd         Vd
1    瞳        ∞         20.00         
2    平面      ∞          5.00     1.525     55.95 
3    平面      ∞         -8.00     1.525     55.95 
4    SPH       84.016     24.17     1.525     55.95 
5    平面      ∞          2.00         
6    平面      ∞          5.00     1.517     64.17 
7    平面      ∞         -5.00     1.517     64.17 
8    平面      ∞         -2.00         
9    平面      ∞         -1.60     1.458     67.82 
10    像面      ∞        
【００５３】
比較例を構成する導光部材中の光学面について、その横断面における光軸傾斜角度（ティルト）ＴＬＹを以下の表４に示す。
〔表４〕
No   Type      TLY（面前）   TLY（面後）
2    平面        0.0           0.0 
3    平面       45.0          45.0 
4    SPH         0.0           0.0 
5    平面        0.0           0.0 
6    平面        0.0           0.0 
7    平面       45.0          45.0 
8    平面        0.0           0.0 
9    平面        0.0           0.0
【００５４】
図５及び図６（Ａ）〜６（Ｉ）は、比較例の虚像表示装置を示す図であり、図５が図３に対応する比較例の図であり、図６が図４に対応する比較例の収差図である。図５に示すように、本比較例では、図３に示す補正レンズ面ＡＳに対応する面が存在しない。すなわち、第５面Ｓ１５が球面でも非球面でもなく補正レンズとして機能しない平面となっている。図６（Ａ）〜６（Ｉ）に示す収差と図４（Ａ）〜４（Ｉ）に示す収差をそれぞれ比較すると明らかなように、実施例１の場合のほうが、倍率色収差が小さくなっていることが分かる。例えば、図４（Ａ）のＸ方向の収差図と、図６（Ａ）のＸ方向の収差図を比べると、主光線の位置で、実施例では、Ｂ−Ｇが、４μｍであり、比較例（従来例）の１０．４μｍの約６割減となっている。すなわち、本実施形態のように補正レンズ面ＡＳを有することで、倍率色収差等の収差が低減された構造となっていると言える。
【００５５】
（実施例２）
実施例２の投射透視装置のうち導光装置を構成する光学面のデータを以下の表５に示す。なお、表中のＳＰＨは、第１プリズム１０の反射面である第３面Ｓ１３を意味し、ＡＳＰは、補正レンズ面ＡＳである第５面Ｓ１５（図７参照）をそれぞれ意味する。
〔表５〕
No    Type       R           T       Nd         Vd
1    瞳        ∞         20.00         
2    平面      ∞          5.00     1.525     55.95 
3    平面      ∞         -8.00     1.525     55.95 
4    SPH       57.775     16.60     1.525     55.95 
5    ASP       13.661      2.00         
6    平面      ∞          5.00     1.517     64.17 
7    平面      ∞         -5.00     1.517     64.17 
8    平面      ∞         -2.00         
9    平面      ∞         -1.60     1.458     67.82 
10    像面      ∞            
【００５６】
実施例２を構成する導光部材中の光学面について、その横断面における光軸傾斜角度（ティルト）ＴＬＹを以下の表６に示す。
〔表６〕
No   Type      TLY（面前）   TLY（面後）
2    平面        0.0           0.0 
3    平面       45.0          45.0 
4    SPH         0.0           0.0 
5    ASP         0.0           0.0 
6    平面        0.0           0.0 
7    平面       45.0          45.0 
8    平面        0.0           0.0 
9    平面        0.0           0.0
【００５７】
実施例２の光学面のうち非球面の係数を以下の表７に示す。
〔表７〕
ASP
K       -1
B4  7.312E-07
B6  5.126E-08
B8 -8.765E-10
以上の表７において、数値のＥ以後は１０進数の指数部を意味し、例えば「７．３１２Ｅ−０７」とは、７．３１２×１０−０７を意味する。また、記号Ｋ、Ｂｉは、非球面である補正レンズ面ＡＳ（第５面Ｓ１５）を特定するための係数を示している。非球面は、以下の多項式（非球面式）によって特定される。
2015111184.tif 000003
ここで、Ｒは各面の曲率半径であり、ｈは光軸からの高さであり、Ｋは対象レンズ面の円錐係数であり、Ｂｉ（ｉ＝４，６，８，…）は対象レンズ面の高次非球面係数である。
【００５８】
図７は、実施例２の虚像表示装置１００の断面図である。虚像表示装置１００の導光装置２０において、第１プリズム１０の補正レンズ面ＡＳ（第５面Ｓ１５）は、非球面（軸対称非球面）となっている点において、実施例１と異なっている。また、導光装置２０の他の面については、第３面Ｓ１３を除き、平面である。また、第２プリズム３０の各面も平面である。実施例２の光学系の具体的な仕様について説明すると、水平画角が１０°で、垂直画角が６°で、映像表示素子の表示領域の大きさが５．６ｍｍで、瞳径がΦ５ｍｍで、焦点距離が約２７．５ｍｍである。
【００５９】
図８（Ａ）〜８（Ｉ）は、実施例２の光学系のうち映像表示素子８２の基準位置である像面ＯＩの位置上での収差について示している。ここで、図中の各曲線のうち、実線で示す曲線Ｃ１は、６５６ｎｍの波長帯域の成分についての値を示し、破線で示す曲線Ｃ２は、５８８ｎｍの波長帯域の成分についての値を示し、一点鎖線で示す曲線Ｃ３は、４８６ｎｍの波長帯域の成分についての値を示している。また、各図で示す収差量は、便宜上光線を逆行させた場合の映像表示素子の像面における収差量となっている。各収差図において、横軸は瞳における位置を示し、縦軸は収差量をミクロン単位で示す。具体的には、図８（Ａ）は、Ｘ方向に５．０°でＹ方向に３．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示し、図８（Ｂ）は、Ｘ方向に０．０°でＹ方向に３．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示し、図８（Ｃ）は、Ｘ方向に−５．０°でＹ方向に３．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示す。図８（Ｄ）は、Ｘ方向に５．０°でＹ方向に０．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示し、図８（Ｅ）は、Ｘ方向に０．０°でＹ方向に０．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示し、図８（Ｆ）は、Ｘ方向に−５．０°でＹ方向に０．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示す。図８（Ｇ）は、Ｘ方向に５．０°でＹ方向に−３．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示し、図８（Ｈ）は、Ｘ方向に０．０°でＹ方向に−３．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示し、図８（Ｉ）は、Ｘ方向に−５．０°でＹ方向に−３．０°の方位におけるＹ及びＸ方向の収差を示す。
【００６０】
実施例２の場合、補正レンズ面ＡＳを非球面とすることで、さらに収差が低減されていることが分かる。例えば、図８（Ａ）のＸ方向の収差図と、図６（Ａ）のＸ方向の収差図を比べると、主光線の位置で、実施例では、Ｂ−Ｇが、２．２μｍであり、従来例の１０．４μｍの約８割減となっている。
【００６１】
〔第２実施形態〕
以下、図９を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係る虚像表示装置について詳細に説明する。なお、本実施形態の虚像表示装置は、第１実施形態の虚像表示装置１００の変形例であり、導光装置の構造以外については、同様であるので、全体の構成等についての説明を省略する。
【００６２】
本実施形態の虚像表示装置２００において、導光装置２２０は、１つの導光部材であるプリズム２１０で構成されている。言い換えると、第１実施形態の場合と異なり、中間導光部材（第２の導光部材）を有しない構成となっている。具体的には、導光装置２２０を構成する１つのプリズム２１０は、第１実施形態における第１の導光部材である第１プリズム１０に対応する導光部材として、導光のためのプリズム部分である第１ブロック部分２１０ａと第２ブロック部分２１０ｂとハーフミラー層１５とを有し、第１及び第２ブロック部分２１０ａ，２１０ｂにより、ハーフミラー層１５を挟んだ構成となっている。さらに、プリズム２１０は、第１及び第２ブロック部分２１０ａ，２１０ｂのほか、光射出側に配置される第３ブロック部分２１０ｃと、第３ブロック部分２１０ｃに対向して配置される第４ブロック部分２１０ｄとを有している。
【００６３】
第３ブロック部分２１０ｃは、第１ブロック部分２１０ａ等と同一の部材で形成され、第１ブロック部分２１０ａの光射出側すなわち眼ＥＹの前の位置に配置されており、光射出面である第１面Ｓ１１を、補正レンズ面ＡＳとして有している。すなわち、導光装置２２０は、第３ブロック部分２１０ｃに設けた補正レンズ面ＡＳによって倍率色収差等の収差を低減している。なお、この場合、第２ブロック部分２１０ｂの第５面Ｓ１５は、映像表示素子８２に対向して配置される光入射面であり、屈折力を有しない平面形状となっている。
【００６４】
本実施形態の場合、第３ブロック部分２１０ｃは、映像表示素子８２から光路上最も離れた位置であることから、導光装置２２０が中間導光部材を有しない単独の導光部材で構成されていても、必要に足りる収差補正が可能となる。
【００６５】
また、本実施形態では、第３ブロック部分２１０ｃに対向する位置すなわち第１ブロック部分２１０ａ及び第２ブロック部分２１０ｂを挟んだ第３ブロック部分２１０ｃの反対側の位置に第４ブロック部分２１０ｄを有している。この第４ブロック部分２１０ｄは、表面側に曲面ＣＳを有しており、当該曲面ＣＳの曲率は、第３ブロック部分２１０ｃの補正レンズ面ＡＳの曲率に対応するものとなっており、補正レンズ面ＡＳでの視度を相殺するようなものとなっている。これにより、シースルーによる外界光ＨＬの歪み等を軽減している。言い換えると、第４ブロック部分２１０ｄは、第３ブロック部分２１０ｃの補正レンズ面ＡＳに起因する外界光ＨＬの歪みを補償する視度補償素子として機能している。
【００６６】
〔その他〕
以上各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。
【００６７】
上記の説明では、映像表示素子８２における表示輝度の分布を特に調整していないが、位置によって輝度差が生じる場合等においては、表示輝度の分布を不均等に調整することができる。
【００６８】
上記の説明では、映像光や外界光の一部を透過させる又は反射するスプリッター部ＳＳをハーフミラー層１５すなわち半透過反射膜によって構成するものとしているが、これに限らず、例えば偏光分離素子によって構成することも考えられる。具体的には、例えば、図１０に示すように、スプリッター部ＳＳにおいて、図１のハーフミラー層に代えて偏光分離素子ＰＳを設けるとともに、スプリッター部ＳＳの後段であって、スプリッター部ＳＳと集光ミラー部ＣＭとの間にλ／４波長位相差板ＲＦを設け、さらに、映像表示素子８２において、光射出側に偏光状態を揃える偏光板８２ａを設ける構成とすることができる。ここで、偏光分離素子ＰＳは、誘電体多層膜であり、入射する光のうち偏光分離素子ＰＳの入射面に対してＰ偏光（第１の方向に偏光している偏光）の成分を透過させる一方、Ｐ偏光に垂直な方向についての偏光であるＳ偏光（第２の方向に偏光している偏光）の成分を反射させるものである。また、映像表示素子８２から射出される映像光ＧＬは、偏光板８２ａにより、後段の偏光分離素子ＰＳに対して入射する際にＰ偏光となるように偏った直線偏光に変換されている。以上のように偏光状態が調整されていることで、第２ブロック部分１０ｂを経て偏光分離素子ＰＳに入射する映像光ＧＬは、ほとんどロスを生じることなく偏光分離素子ＰＳに入射する。また、上記のように、第１ブロック部分１０ａにおいて、スプリッター部ＳＳと集光ミラー部ＣＭとの間にλ／４波長位相差板ＲＦが設けられていることで、従って、偏光分離素子ＰＳにおいて、ほとんどロスを生じることなく反射され、光射出面である第１面Ｓ１１に向かうものとなる。以上のような構成とすることで、高効率に映像光ＧＬを取り出すことが可能となる。なお、上記において、λ／４波長位相差板ＲＦを設けるにあたって、別体の凹面鏡で構成される集光ミラー部ＣＭを用いた構成としてもよい。具体的に説明すると、例えば第１ブロック部分１０ａの第３面Ｓ１３側における端面を平坦面とし、当該端面にλ／４波長位相差板ＲＦを設け、さらに別体の凹面鏡で構成される集光ミラー部ＣＭによってλ／４波長位相差板ＲＦを覆うように構成することもできる。
【００６９】
また、１面の補正レンズ面ＡＳを有するものとしているが、補正レンズ面ＡＳが２面以上あるものとしてもよい。例えば、第１実施形態において、光入射面である第５面Ｓ１５に限らず、光射出面である第１面Ｓ１１が球面又は非球面であり、倍率色収差等の収差を補正する補正レンズ面として機能するものとしてもよい。
【００７０】
上記の説明では、画像表示装置８０として、透過型の液晶表示デバイス等からなる映像表示素子８２を用いているが、画像表示装置８０としては、透過型の液晶表示デバイス等からなる映像表示素子８２に限らず種々のものを利用可能である。例えば、反射型の液晶表示デバイスを用いた構成も可能であり、この場合、映像表示素子８２直前のプリズム３０として、偏光ビームスプリッター（偏光分離素子）を使用し、映像素子と対向した位置に光源を配置すれば、全体としてコンパクトな構成とすることができる。また、液晶表示デバイス等からなる映像表示素子８２に代えてデジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。また、画像表示装置８０として、ＬＥＤアレイやＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などに代表される自発光型素子を用いることもできる。
【００７１】
また、上記では、画像表示装置８０を導光装置２０に対して＋Ｚ側に配置しているが、例えば第２プリズム３０の反射面である第２面Ｓ３２の向きを変えることで、画像表示装置８０を−Ｚ側や−Ｙ側に配置するものとしてもよい。ここで、第２面Ｓ３２については、アルミ蒸着等によるミラー膜で第２面Ｓ３２を形成し光反射面として機能させるものとすることもでき、また、ミラー膜以外にも例えば偏光ビームスプリッター（偏光分離素子）で構成する態様も可能である。図１に示すようにスプリッター部ＳＳがハーフミラー層で構成されるものであれば、ミラー膜や偏光分離膜で構成される第２面Ｓ３２の向きを変更して画像表示装置８０の配置変更することが可能である。ただし、スプリッター部ＳＳが、例えば図１０に示す偏光分離素子ＰＳで構成されるものである場合、偏光分離素子ＰＳに入射させる際の映像光の偏光状態を調整する必要があり、反射面としての第２面Ｓ３２の態様や画像表示装置８０から射出される際の映像光の偏光状態を合せる等、画像表示装置８０の配置すなわち第２面Ｓ３２の向きに応じて適宜措置を講じる必要がある。
【００７２】
上記実施形態では、透過型の液晶表示デバイス等からなる画像表示装置８０を用いているが、これに代えて走査型の画像表示装置を用いることもできる。
【００７３】
具体的には図１１に示すように、虚像表示装置１００は、導光装置２０と画像表示装置３８０とを備える。導光装置２０は、第１プリズム１０と第２プリズム３０とにより構成されるものに相当するため、ここでは説明を省略する。画像表示装置３８０は、強度変調された信号光を形成するとともに当該信号光を走査光ＴＬとして射出する装置であり、信号光形成部３８１と走査光学系３８２とを有する。
【００７４】
信号光形成部３８１は、光源を備えており、不図示の制御回路からの制御信号に基づいて変調して形成した信号光ＬＬを射出する。走査光学系３８２は、信号光形成部３８１を経た信号光ＬＬを走査しつつ射出させる。ここで、走査光学系３８２は、ＭＥＭＳミラー等で構成され、信号光形成部３８１による信号光ＬＬの変調に同期させて姿勢を変化させて信号光ＬＬの光路を調整することで光線（走査光ＴＬ）の射出角度を縦横に変化させる２次元走査を行う。以上により、画像表示装置３８０は、映像光ＧＬとなるべき走査光ＴＬを導光装置２０に入射させる。
【００７５】
図示の虚像表示装置１００の動作について説明すると、画像表示装置３８０は、上述のようにして、信号光ＬＬを走査光ＴＬとして、導光装置２０の光入射面としての第３面Ｓ１３に向けて射出する。導光装置２０のうち第２プリズム３０は、走査光ＴＬを内部で導光させ、第１プリズム１０に向けて射出する。さらに、第１プリズム１０は、走査光ＴＬを内部で導光させ、ハーフミラー層１５に到達させる。この際、ハーフミラー層１５の面上において走査光ＴＬが走査されることで、走査光ＴＬの軌跡としての映像光ＧＬによって虚像が形成され、この虚像を装着者が眼ＥＹで捉えることで、画像が認識される。
【００７６】
上記の説明では、導光部材である第１プリズム１０、第２プリズム３０等が眼ＥＹの並ぶ横方向に延びているが、各プリズムを縦方向に延びるように配置することもできる。この場合、第１プリズム１０等は、直列的ではなく並列的に平行配置された構造を有することになる。
【符号の説明】
【００７７】
ＡＸ…光軸、  ＣＭ…集光ミラー部、  ＣＳ…曲面、  ＣＶ１…保護部材、  ＣＶ２…保護部材、  ＥＹ…眼、  ＦＲ…フレーム部、  ＧＬ…映像光、  ＨＬ…外界光、  ＯＩ…像面、  ＰＳ…偏光分離素子、  ＲＦ…波長位相差板、  Ｓ１１−Ｓ１５，Ｓ３１−Ｓ３３…面、  ＳＲ…基準面、  ＳＳ…スプリッター部、  １０…第１プリズム（導光部材）、  １０ａ…ブロック部分、  １０ｂ…ブロック部分、  １０ｓ，３０ｓ…本体、  １５…ハーフミラー層、  ２０，２２０…導光装置、  ３０…第２プリズム（中間導光部材）、  ４１，４２，４３…側面、  ８０…画像表示装置、  ８１…照明装置、  ８１ａ…光源、  ８１ｂ…バックライト導光部、  ８２…映像表示素子（映像素子）、  ８２ａ…偏光板、  ８４…駆動制御部、  ８４ａ…光源駆動回路、  ８４ｂ…液晶駆動回路、  １００，２００…虚像表示装置、  ２１０…プリズム、  ２１０ａ…ブロック部分、  ２１０ｂ…ブロック部分、  ２１０ｃ…ブロック部分、  ２１０ｄ…ブロック部分（視度補償素子）
【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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