(57)【要約】 【課題】  光源の光を効率よく用いることができ、製造コストを低減することができる表示装置とその製造方法を提供する。【解決手段】  本発明のＨＭＤ２０では、レンズアレイ２４によって、各ＬＥＤ３１から出射される光ビーム２３が複数の平行光に変換され、かつ各平行光の導光領域がＬＥＤ３１からの出射領域よりも小さくされるので、第１集光レンズ３３によって前記複数の光が集光されても、光の損失を可及的に抑えることができ、第１集光レンズ３３によって集光された光が、走査部２８によって走査されて、接眼レンズ３０によって平行光に変換されて、操作者の目２２に導かれ、これによってＬＥＤ３１の光ビーム２３を効率よく用いて、操作者の目２２にＬＥＤ３１からの光を走査した画像情報を表示することができ、従来の技術にレンズアレイ２４を加えるだけの単純な構成変更で本発明を実現することができ、製造コストの増加を可及的に抑えることができる。【選択図】      図１
2007133095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者の一部に装着され画像情報を表示する表示装置であって、
光源と、
光源から出射される光を複数の平行光に変換し、かつ各平行光の導光領域が光源からの出射領域よりも小さい第１導光手段と、
第１導光手段からの複数の光をそれぞれ集光する第２導光手段と、
第２導光手段からの光を走査する走査手段と、
走査手段によって走査される光を平行光に変換し、表示対象に導く第３導光手段とを含むことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
走査手段は、直交する２つの回転軸線まわりに角変位可能な反射手段を含むことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
反射手段は、予め定める第１回転軸線まわりに角変位可能であり、第１回転軸に直交する第２回転軸線まわりに角変位可能なガルバノミラーを含むことを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
第２導光手段から導かれる光の焦点に設けられ、第２導光手段からの光を透光する絞り手段を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項５】
光源が出射する光の強度を制御する制御手段を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項６】
光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項７】
光源は、複数の発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項６記載の表示装置。
【請求項８】
複数の発光ダイオードから出射される各光は、少なくとも赤色、青色および緑色のうちいずれか１つの色を有することを特徴とする請求項７記載の表示装置。
【請求項９】
発光ダイオードは、フリップチップボンディング法によって基板に実装されることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１０】
絞り手段は、ガラス基板に設けられる該絞り手段の前駆体にレーザ光を照射して成ることを特徴とする請求項４記載の表示装置。
【請求項１１】
絞り手段は、無反射の材料を用いて形成することを特徴とする請求項４記載の表示装置。
【請求項１２】
第３導光手段は、ハーフミラーを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１３】
第３導光手段は、非球面偏心ミラーを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１４】
第３導光手段は、非球面偏心プリズムを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１５】
操作者の一部に装着され画像情報を表示する表示装置の光路途中に配設される絞り手段を、製造する方法であって、
光源から出射されて複数の平行光に変換された光をそれぞれ集光する集光手段と、この絞り手段の前駆体とを一体化する第１工程と、
前記集光手段を介して、前駆体に平行光化した紫外光を照射する第２工程とを有することを特徴とする表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作者に装着され、表示対象に画像情報を表示する表示装置とその製造方法に関する。
【０００２】
本発明において、用語「回転」は、３６０度未満の角変位および３６０度以上の回転を含む。
【背景技術】
【０００３】
操作者の頭部に装着して操作者に画像を表示するヘッドマウントディスプレイ（Head
Mounted Display：略称ＨＭＤ）に関する技術が提案されている。図１２は、第１の従来の技術のＨＭＤ１を簡略化して示す正面図である。図１２に示すように、ＨＭＤ１は、二次元画像を、接眼光学系を介して、空中像として表示する表示装置である。ＨＭＤ１は、光ビーム２を出射する光源３と、出射された光ビーム２を集光する集光光学系４と、集光された光ビーム２を走査する走査光学系５と、走査される光ビーム２を集光して、光源の像を結像するレンズアレイ６と、レンズアレイ６が結像して形成される二次元画像を、空中像として操作者の目８の位置に導く接眼光学系７とを備える。したがって操作者は、空中像を接眼光学系７を介して観察することができる（特許文献１参照）。
【０００４】
図１３は、第２の従来の技術のＨＭＤ１０を簡略化して示す正面図である。図１３に示すように、ＨＭＤ１０は、光ビーム１１を出射する光源１２と、光源１２からの光ビーム１１を集光して集光ビームとする集光光学系１３と、集光光学系１３の焦点付近に設けられる走査光学系１４とを備える。走査光学系１４からの光ビーム１１は、接眼光学系１５を介して操作者の目１６に入射され、網膜上に光源１２の像が結ばれる。走査光学系１４によって光ビーム１１が走査されると、光源１２の像は網膜上を走査する構成になっており、操作者は二次元画像を観察することができる（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２９１９７号公報
【特許文献２】米国特許第５７０１１３２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第１の従来の技術のように、導光経路の中間にレンズアレイを用いて空中像を形成する装置では、１画素あたりの光の量がレンズアレイを構成するマイクロレンズのレンズサイズに依存する。したがって高精細にするためにレンズサイズを小さくすると、光の利用効率が落ちるという問題がある。
【０００７】
第２の従来の技術のように、光ビームを操作者の網膜上に直接結像させる装置では、操作者の目を考慮してグリーンのレーザが用いられている。このようなグリーンのレーザは、応答性が悪いので高精細な画像を形成することが困難であり、またグリーンのレーザは入手困難であるので製造コストが高という問題がある。また前記ＨＭＤは、レーザ光源には適した光学系となっているので、発光ダイオードを光源とした場合、光の利用効率が悪いという問題がある。
【０００８】
また拡散光を光源とするＨＭＤでは、レンズ等の光学系を用いて光源の大きさより小さく集光すると、光源からの光の利用効率が低下するので、表示する画像が暗くなるという問題がある。また、最初から、点光源とするように光源に絞りを設けても、絞りの影響で光の利用効率が低下し画像が暗くなるとういう問題がある。
【０００９】
したがって本発明の目的は、光源の光を効率よく用いることができ、製造コストを低減することができる表示装置とその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、操作者の一部に装着され画像情報を表示する表示装置であって、
光源と、
光源から出射される光を複数の平行光に変換し、かつ各平行光の導光領域が光源からの出射領域よりも小さい第１導光手段と、
第１導光手段からの複数の光をそれぞれ集光する第２導光手段と、
第２導光手段からの光を走査する走査手段と、
走査手段によって走査される光を平行光に変換し、表示対象に導く第３導光手段とを含むことを特徴とする表示装置である。
【００１１】
また本発明は、走査手段は、直交する２つの回転軸線まわりに角変位可能な反射手段を含むことを特徴とする。
【００１２】
さらに本発明は、反射手段は、予め定める第１回転軸線まわりに角変位可能であり、第１回転軸に直交する第２回転軸線まわりに角変位可能なガルバノミラーを含むことを特徴とする。
【００１３】
さらに本発明は、第２導光手段から導かれる光の焦点に設けられ、第２導光手段からの光を透光する絞り手段を含むことを特徴とする。
【００１４】
さらに本発明は、光源が出射する光の強度を制御する制御手段を含むことを特徴とする。
【００１５】
さらに本発明は、光源は、発光ダイオードであることを特徴とする。
さらに本発明は、光源は、複数の発光ダイオードを含むことを特徴とする。
【００１６】
さらに本発明は、複数の発光ダイオードから出射される各光は、少なくとも赤色、青色および緑色のうちいずれか１つの色を有することを特徴とする。
【００１７】
さらに本発明は、発光ダイオードは、フリップチップボンディング法によって基板に実装されることを特徴とする。
【００１８】
さらに本発明は、絞り手段は、ガラス基板に設けられる該絞り手段の前駆体にレーザ光を照射して成ることを特徴とする。
さらに本発明は、絞り手段は、無反射の材料を用いて形成することを特徴とする。
【００１９】
さらに本発明は、第３導光手段は、ハーフミラーを含むことを特徴とする。
さらに本発明は、第３導光手段は、非球面偏心ミラーを含むことを特徴とする。
さらに本発明は、第３導光手段は、非球面偏心プリズムを含むことを特徴とする。
【００２０】
さらに本発明は、操作者の一部に装着され画像情報を表示する表示装置の光路途中に配設される絞り手段を、製造する方法であって、
光源から出射されて複数の平行光に変換された光をそれぞれ集光する集光手段と、この絞り手段の前駆体とを一体化する第１工程と、
前記集光手段を介して、前駆体に平行光化した紫外光を照射する第２工程とを有することを特徴とする表示装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、第１導光手段によって、光源から出射される光が複数の平行光に変換され、かつ各平行光の導光領域が光源からの出射領域よりも小さくされる。これによって各平行光を複数の点光源とみなして、第２導光手段によって前記複数の光が集光される。したがって第２集光手段によって光源からの光が光源の出射領域よりも小さく集光されても、光の損失を可及的に抑えることができる。第２導光手段によって集光された光が、走査手段によって走査されて、第３導光手段によって平行光に変換されて、表示対象に導かれる。これによって光源の光を効率よく用いて、表示対象に光源からの光を走査した画像情報を表示することができる。これによって従来の技術に第１導光手段を加えるだけの単純な構成変更で本発明を実現することができ、製造コストの増加を可及的に抑えることができる。
【００２２】
また本発明によれば、走査手段は、直交する２つの回転軸線まわりに角変位可能な反射手段を含む。これによって光源からの光を、互いに直交する２方向へ走査することができる。したがって表示対象に２次元の画像を表示させることができる。
【００２３】
さらに本発明によれば、反射手段は、予め定める第１回転軸線まわりに角変位可能であり、第１回転軸に直交する第２回転軸線まわりに角変位可能なガルバノミラーを含む。これによって光源からの光を、互いに直交する２方向へ走査する構成を実現することができる。
【００２４】
さらに本発明によれば、第２導光手段から導かれる光の焦点に設けられ、第２導光手段からの光を透光する絞り手段を含む。これによって光源からの光を除く残余の光が、第２導光手段を介して走査手段に導かれることを絞り手段によって防ぐことができる。これによって、表示対象に表示される光に、不所望な光を含むことを防ぐことができ、所望の光だけを可及的に表示対象に導くことができる。
【００２５】
さらに本発明によれば、光源が出射する光の強度を制御する制御手段を含む。制御手段によって光源の光の強度を制御することによって、表示対象に表示する画像情報の階調および明度を所望の状態に調節することができる。これによって操作者が、視認しやすい画像情報を表示させることができる。
【００２６】
さらに本発明によれば、光源は、発光ダイオードであるので、省電力で光源を動作させることができる。また光源がレーザ装置で実現する場合よりも、低コストで実現することができる。
【００２７】
さらに本発明によれば、光源は、複数の発光ダイオードを含むので、各発光ダイオードを個別に制御することによって、より高精細な画像情報を表示することができる。
【００２８】
さらに本発明によれば、複数の発光ダイオードから出射される各光は、少なくとも赤色、青色および緑色のうちいずれか１つの色を有する。これによって表示対象に表示される画像情報を、フルカラーで表示することができる。
【００２９】
さらに本発明によれば、発光ダイオードは、フリップチップボンディング法によって基板に実装される。これによって発光ダイオードから出射される光が、実装される基板に遮られることを可及的に防ぐことができ、光を効率よく用いることができる。
【００３０】
さらに本発明によれば、絞り手段は、ガラス基板に設けられる該絞り手段の前駆体にレーザ光を照射して成る。絞り手段の前駆体にレーザ光を照射することによって、第２導光手段からの光を走査手段に導く絞り手段を実現することができる。
【００３１】
さらに本発明によれば、絞り手段は、無反射の材料を用いて形成する。これによって絞り手段が第２導光手段からの光を不所望に反射することを防ぐことができる。したがって光源からの光を効率よく用いることができる。
【００３２】
さらに本発明によれば、第３導光手段は、ハーフミラーを含む。ハーフミラーによって表示対象に光源からの光を導き、さらにハーフミラーを介して、表示対象の側から、ハーフミラーの反対側を視認することができる。これによって表示対象が、操作者の目である場合、操作者は光源からの画像情報を視認し、かつハーフミラーを介して、周囲の状況を観察することができる。
【００３３】
さらに本発明によれば、第３導光手段は、非球面偏心ミラーを含むので、光源からの光を表示対象に平行光に変換して導くことができる。
【００３４】
さらに本発明によれば、第３導光手段は、非球面偏心プリズムを含む。光源からの光を非球面偏心曲面プリズムの内部で反射させることによって、平行光に変換し、表示対象に導く。これによって第３導光手段に集光レンズを用いる場合よりも、走査手段から表示対象までの距離を短縮することができる。これによって表示装置の構成を小形化および軽量化することができる。
【００３５】
さらに本発明によれば、集光手段と一体化された絞り手段の前駆体に、集光手段を介して平行光化した紫外光を照射するので、集光手段から導かれる紫外光が絞り手段の前駆体に照射される。絞り手段の前駆体に紫外光を照射することによって、絞り手段の前駆体の状態を変化させることができる。これによって紫外光が照射された部分を、透光性を有するように加工することができ、集光手段からの光を透光させる絞り手段を製造することができる。紫外光が照射される位置は、光源から出射される光が導かれる位置と等しいので、レーザ光が照射される位置が透光性を有するように加工することによって、集光手段からの光を透過して、残余の不所望な光を遮光する絞り手段を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。各フローチャートの開始条件は、記載した開始条件だけに必ずしも限定されるものではない。
【００３７】
図１は、本発明の実施の一形態のヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted
Display：略称ＨＭＤ）２０を簡略化して示す斜視図である。図２は、ＨＭＤ２０を示す正面図である。図３は、ＨＭＤ２０を構成する光源２１付近を拡大して示す正面図である。ＨＭＤ２０は、表示装置であって、操作者の一部に装着され画像情報を表示する。ＨＭＤ２０は、操作者の頭部に装着されて、表示対象である操作者の目２２に対向する位置に画像情報を表示する。ＨＭＤ２０は、光ビーム２３を出射する光源２１、複数のレンズの集合体であるレンズアレイ２４、光ビーム２３を集光する第１集光部２５および第２集光レンズ２６、光ビーム２３を絞る絞り板２７、光ビーム２３を走査する走査部２８、光源２１などを制御する制御回路２９、および光ビーム２３を操作者の目２２に集光する接眼レンズ３０を含んで構成される。
【００３８】
光源２１は、複数の発光ダイオード（Light Emitting Diode：略称ＬＥＤ３１）を含んで構成され、各ＬＥＤ３１は、赤色、青色および緑色などの色を有する光ビーム２３を出射する。各ＬＥＤ３１は、たとえば２００μｍ以上３００μｍ以下の出射領域を有する。各ＬＥＤ３１は、図１に示すように、予め定める第１方向である水平方向および第１方向に略直交する第２方向である縦方向に順次配列され、２次元マトリクス状に配列される。各ＬＥＤ３１は、出射する光ビーム２３の光軸が、互いに平行となるように構成される。各ＬＥＤ３１は、水平方向に関しては出射する色が互いに異なるように配置され、たとえば赤青緑の３色を配置し、縦方向には同一色のＬＥＤ３１が並べられる。光源２１は、制御回路２９に電気的に接続され、制御回路２９から与えられる制御情報に基づいて、各ＬＥＤ３１を制御する。
【００３９】
レンズアレイ２４は、第１導光手段であって、各ＬＥＤ３１から出射される光ビーム２３を複数の平行光に変換し、かつ各平行光の導光領域が各ＬＥＤ３１からの出射領域よりも小さくなるように導光する。レンズアレイ２４は、各ＬＥＤ３１の出射領域よりも小さい、たとえば５μｍ以上２０μｍ以下の直径を有する複数のマイクロレンズ３２が、図１に示すように、２次元マトリクス状に配列して設けられる。各マイクロレンズ３２の光軸は、互いに平行となるように設けられる。また各マイクロレンズ３２の光軸は、前記各ＬＥＤ３１の光軸と平行となるように設けられる。したがって、図３に示すように、各ＬＥＤ３１が出射する光ビーム２３は、それぞれレンズアレイ２４を構成する複数のマイクロレンズ３２に入射する。これによってレンズアレイ２４は、各ＬＥＤ３１から出射された光ビーム２３を、ＬＥＤ３１の数よりも多い数の平行光に変換し、前記平行光は、第１集光部２５に導かれる。
【００４０】
第１集光部２５は、レンズアレイ２４からの複数の光をそれぞれ集光する。第１集光部２５は、光ビーム２３を集光する複数の第１集光レンズ３３を含んで構成される。各第１集光レンズ３３は、図１に示すように、２次元マトリクス状に配列され、各第１集光レンズ３３の光軸が互いに平行となるように構成される。また第１集光レンズ３３の数は、ＬＥＤ３１の数と同数であり、各第１集光レンズ３３の光軸は、それぞれ光軸方向に対向する位置に配置され、各ＬＥＤ３１の光軸と一致するように設けられる。したがって各ＬＥＤ３１から出射された光ビーム２３は、レンズアレイ２４を経て、各第１集光レンズ３３に入射する。したがって各第１集光レンズ３３は、レンズアレイ２４からの平行光をそれぞれ集光する。
【００４１】
絞り板２７は、絞り手段であって、第１集光レンズ３３の焦点または焦点付近に設けられ、第１集光レンズ３３からの光ビーム２３を透光する。絞り板２７は、第１集光レンズ３３からの光ビーム２３を透過し、残余の光を遮るように構成される。絞り板２７は、平板状であり、厚み方向に光を透光する複数の透光部３４が形成される。透光部３４は、本実施の形態では、厚み方向に貫通する貫通孔によって実現される。各透光部３４は、各第１集光レンズ３３の光軸方向にそれぞれ対応する位置に形成される。換言すると、各透光部３４が、対応する各第１集光レンズ３３の焦点付近となるように配置される。絞り板２７によって、第１集光部２５からの光ビーム２３が第２集光レンズ２６に導かれる。
【００４２】
第２集光レンズ２６は、絞り板２７の各透光部３４から拡散するすべての光ビーム２３を集光する。第２集光レンズ２６は、走査部２８に光ビーム２３を集光するように設けられる。
【００４３】
走査部２８、走査手段であって、第２集光レンズ２６からの光を走査する。走査部２８は、光ビーム２３を２次元に反射および偏向し、接眼レンズ３０に光ビーム２３を導く。走査部２８は、制御回路２９に電気的に接続され、制御回路２９から与えられる制御情報に基づいて、光ビーム２３の偏向および走査する。
【００４４】
走査部２８は、直交する２つの回転軸線まわりに角変位可能なミラーを含み、本実施の形態では、予め定める水平方向に延びる第１回転軸線まわりに共振駆動されて角変位可能であり、第１回転軸に直交する垂直方向である縦方向の延びる第２回転軸線まわりに角変位可能なガルバノミラーを含む。このように構成されることによって、２次元に光ビーム２３を走査することができる。
【００４５】
接眼レンズ３０は、走査部２８によって走査される光ビーム２３を平行光に変換し、表示対象である操作者の目２２に導く。換言すると、接眼レンズ３０を経た光ビーム２３は、略平行光となり操作者の瞳孔に集中する。操作者の瞳で集光された、光ビーム２３は網膜上に結像する。
【００４６】
制御回路２９は、制御手段であって、光源２１および走査部２８を制御する。制御回路２９は、外部から与えられる画像情報に基づいて、光源２１および走査部２８を制御する。制御回路２９は、与えられる画像情報に対応して各ＬＥＤ３１が出射する光ビーム２３の強度を制御する。また制御回路２９は、各ＬＥＤ３１のスイッチング態様を切り換えることによって、時間分割で変調制御する。制御回路２９は、操作者から与えられる操作情報に基づいて、走査部２８の走査幅および走査速度などを制御する。
【００４７】
図４は、光源２１を構成するＬＥＤ３１付近を拡大して示す正面図である。各ＬＥＤ３１は、基板３５に電気的に接続される。基板３５は、ＬＥＤ３１が実装される部分に厚み方向に凹となる凹部３６が形成される。各凹部３６の内表面部は、光ビーム２３を反射する光反射性を有するように構成される。各凹部３６の底部に、それぞれＬＥＤ３１が実装される。本実施の形態では、各ＬＥＤ３１は電極が基板３５側に設けられ、基板３５にフリップチップボンディング法によって実装されて、フリップチップ構造を有する。これによって各ＬＥＤ３１から出射される光ビーム２３であって、光軸に直交する方向への発散光は、凹部３６の内表面部によって反射される。したがってＬＥＤ３１からの出射される光の利用効率を向上することができる。またフリップチップ構造とすることによって、ＬＥＤ３１から出射される光量を増加させることができる。
【００４８】
図５は、絞り板２７の製造方法の一例を示すフローチャートである。図６は、絞り板２７の製造工程の一例を段階的に示す正面図である。ステップａ０にて、絞り板２７の製造が開始され、ステップａ１に移る。ステップａ１では、図６（ａ）に示すように、ガラス基板３７の一表面部に絞り板２７の前駆体であるメタル、たとえばアルミニウム（Ａｌ）およびチタンタングステン（ＴｉＷ）から成る膜３８を形成し、ステップａ２に移る。
【００４９】
ステップａ２では、第１工程が行われ、図６（ｂ）に示すように、前記ガラス基板３７と第１集光部２５とを貼り合わせて一体化し、ステップａ３に移る。ガラス基板３７は、その厚み方向と、第１集光部２５の第１集光レンズ３３の光軸方向とが平行となるように、配置される。ステップａ３では、第２工程が行われ、図６（ｃ）に示すように、レーザ装置３９は、平行光化したレーザ光４０を、第１集光レンズ３３のガラス基板３７とは反対側から、第１集光部２５に向かって照射し、本フローを終了する。
【００５０】
この結果、図６（ｄ）に示すように、メタルから成る膜３８のレーザ光４０が照射され照射領域が蒸発し、透光部３４が形成される。これによって絞り板２７が形成される。
【００５１】
図７は、絞り板２７の製造方法の他の例を示すフローチャートである。図８は、絞り板２７の製造工程の他の例を段階的に示す正面図である。ステップｂ０にて、絞り板２７の製造が開始され、ステップｂ１に移る。ステップｂ１では、図８（ａ）に示すように、ガラス基板３７の一表面部にネガレジスト膜３８を形成し、ステップｂ２に移る。
【００５２】
ステップｂ２では、図８（ｂ）に示すように、前記ガラス基板３７と第１集光部２５とを貼り合わせて一体化し、ステップｂ３に移る。ガラス基板３７は、その厚み方向と、第１集光部２５の第１集光レンズ３３の光軸方向とが平行となるように、配置される。ステップｂ３では、図８（ｃ）に示すように、第１集光レンズ３３のガラス基板３７とは反対側から露光装置４１を用いて平行光を第１集光部２５に向かって照射し、ネガレジスト膜３８を現像して透光部３４となる位置にレジスト４２を残し、ステップｂ４に移る。
【００５３】
ステップｂ４では、図８（ｄ）に示すように、ガラス基板３７にレジスト４２が残っている一表面部に、絞り板２７の前駆体であるメタル膜４３を蒸着し、ステップｂ５に移る。ステップｂ５では、リフトオフして、透光部３４を形成し、本フローを終了する。
【００５４】
この結果、図８（ｅ）に示すように、レジスト４２が除去されて、除去された部分が透光部３４となり、絞り板２７が形成される。本例では、メタル膜４３は、無反射の材料を用いて絞り板２７を製造することもでき、これによって絞り板２７の周りの光反射に伴う迷光を低減することができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態のＨＭＤ２０では、レンズアレイ２４によって、各ＬＥＤ３１から出射される光ビーム２３が複数の平行光に変換され、かつ各平行光の導光領域がＬＥＤ３１からの出射領域よりも小さくされる。これによって各平行光を複数の点光源とみなして、第１集光レンズ３３によって前記複数の光が集光される。したがって第１集光レンズ３３によって各ＬＥＤ３１からの光ビーム２３が各ＬＥＤ３１の出射領域よりも小さく集光されても、光の損失を可及的に抑えることができる。第１集光レンズ３３によって集光された光が、走査部２８によって走査されて、接眼レンズ３０によって平行光に変換されて、操作者の目２２に導かれる。これによってＬＥＤ３１の光ビーム２３を効率よく用いて、操作者の目２２にＬＥＤ３１からの光を走査した画像情報を表示することができる。これによって従来の技術にレンズアレイ２４を加えるだけの単純な構成変更で本発明を実現することができ、製造コストの増加を可及的に抑えることができる。
【００５６】
また本実施の形態では、走査部２８は、直交する２つの回転軸線まわりに角変位可能をミラー含む。これによって光源２１からの光ビーム２３を、互いに直交する２方向へ走査することができる。したがって表示対象に２次元の画像を表示させることができる。
【００５７】
さらに本実施の形態では、前記ミラーは、予め定める第１回転軸線まわりに角変位可能であり、第１回転軸に直交する第２回転軸線まわりに角変位可能なガルバノミラーを含む。これによって光源からの光を、互いに直交する２方向へ走査する構成を実現することができる。
【００５８】
さらに本実施の形態では、第１集光レンズ３３から導かれる光ビーム２３の焦点に設けられ、第１集光レンズ３３からの光ビーム２３を透光する絞り板２７を含む。これによって光源３１からの光を除く残余の光が、第１集光レンズ３３を介して走査部２８に導かれることを絞り板２７によって防ぐことができる。これによって、表示対象に表示される光に、不所望な光を含むことを防ぐことができ、所望の光だけを可及的に表示対象に導くことができる。
【００５９】
さらに本実施の形態では、光源２１が出射する光の強度を制御する制御回路２９を含む。制御回路２９によって光源２１の光の強度を制御することによって、表示対象に表示する画像情報の階調および明度を所望の状態に調節することができる。これによって操作者が、視認しやすい画像情報を表示させることができる。
【００６０】
さらに本実施の形態では、光源２１は、発光ダイオード３１であるので、省電力で光源２１を動作させることができる。また光源２１が従来の技術のようにレーザ装置で実現する場合よりも、低コストで実現することができる。また量産されている汎用のＬＥＤ３１を用いることによって、製造コストを低減することができる。
【００６１】
さらに本発明によれば、光源２１は、複数の発光ダイオード３１を含むので、各発光ダイオード３１を個別に制御することによって、より高精細な画像情報を表示することができる。
【００６２】
さらに本実施の形態では、複数の発光ダイオード３１から出射される各光ビーム２３は、少なくとも赤色、青色および緑色のうちいずれか１つの色を有する。これによって表示対象に表示される画像情報を、フルカラーで表示することができる。
【００６３】
さらに本実施の形態では、発光ダイオードは、フリップチップボンディング法によって基板に実装される。これによって発光ダイオードから出射される光が、実装される基板に遮られることを可及的に防ぐことができ、光を効率よく用いることができる。複数のＬＥＤ３１は、赤青緑の３色以外の、たとえば黄色および黄緑色のように多色のＬＥＤ３１を組合せてもよい。これによって、さらに宴色性を高めることができる。
【００６４】
さらに本実施の形態では、絞り板２７は、ガラス基板３７に設けられる該絞り板２７の前駆体３８に平行光化した紫外光を照射して成る。絞り板２７の前駆体３８に平行光化した紫外光を照射することによって、第１集光レンズ３３からの光を走査部２８に導く絞り板２７を実現することができる。
【００６５】
絞り板２７は、無反射の材料を用いて形成してもよい。これによって絞り板２７が第１集光レンズ３３からの光を不所望に反射することを防ぐことができる。したがって光源２１からの光を効率よく用いることができる。
【００６６】
さらに本発明によれば、集光手段である第１集光部２４と一体化された絞り板２７の前駆体３８に、第１集光部２４を介して平行光化した紫外光を照射するので、第１集光部２４から導かれる平行光化した紫外光が絞り板２７の前駆体３８に照射される。絞り板２７の前駆体３８に平行光化した紫外光を照射することによって、絞り板２７の前駆体３８の状態を変化、たとえば蒸発させることができる。これによって平行光化した紫外光が照射された部分を、透光性を有する透光部３４となるように加工することができ、第１集光部２４からの光を透光させる絞り板２７を製造することができる。平行光化した紫外光が照射される位置は、光源から出射される光ビーム２３が導かれる位置と等しいので、平行光化した紫外光が照射される位置が透光性を有するように加工することによって、第１集光部２４からの光ビーム２３を透過して、残余の不所望な光を遮光する絞り板２７を製造することができる。
【００６７】
前述のように本実施の形態のＨＭＤ２０は、二次元画像を、接眼レンズ３０を介して空中像として観察する画像観察装置であって、光ビーム２３を射出する光源２１と、この出射された光ビーム２３を複数の点光源２１にするレンズアレイ２４と、その複数の点光源２１からの光をレンズで集光する第１集光部２５と、集光光をさらに絞り込む絞り板２７と、焦点位置を通過後に広がった光を再度集光する第２集光レンズ２６と、その焦点された光を２次元に走査する走査部２８と、走査部２８によって反射・偏向された光ビーム２３を操作者の瞳孔に導き、網膜上に２次元画像を結像する接眼レンズ３０を備える。これによって光源２１の光を効率良く、網膜に結像させることができるので、明るく鮮明な画像を得ることができる。
【００６８】
次に、本発明の実施の他の形態に関して説明する。図９は、本発明の実施の他の形態のＨＭＤ５０を簡略化して示す斜視図である。本実施の形態のＨＭＤ５０は、ハーフミラー５１をさらに備える点に特徴を有する。ハーフミラー５１は、たとえばガラスの表面に塗布した金属の膜を薄くし、予め定める光ビーム２３を透過する特性を有する。換言すると、光の半分は反射し、半分は透過する性質を有する。ハーフミラー５１は、接眼レンズ３０からの光ビーム２３を反射して、反射した光を操作者の目２２の位置へ導ように配置される。またハーフミラー５１は、操作者からハーフミラー５１を介して、周囲の風景を観察可能に構成される。
【００６９】
これによって操作者は、ＨＭＤ５０が表示する画像を観察し、さらにハーフミラー５１を介して、周囲の景色も観察することができる。これによって操作者は、ＨＭＤ５０が表示する画像情報を、周囲の景色に重畳して観察することができるので、さらに利便性が向上する。
【００７０】
次に、本発明の実施のさらに他の形態に関して説明する。図１０は、本発明の実施のさらに他の形態のＨＭＤ５５を簡略化して示す斜視図である。本実施の形態のＨＭＤ５５は、前述の実施の形態の接眼レンズ３０に替えて、偏心曲面ミラー５６を含む点に特徴を有する。偏心曲面ミラー５６は、非球面偏心ミラーであって、走査部２８からの光ビーム２３を平行光に変換し、操作者の目２２の位置に導く。さらに偏心曲面ミラー５６は、ハーフミラーとしての機能を有する。換言すると、偏心曲面ミラー５６は、前述の実施の形態の接眼レンズ３０とハーフミラー５１との両方の機能を有する。
【００７１】
これによって操作者は、ＨＭＤ５５が表示する画像を観察し、さらに偏心曲面ミラー５６を介して、周囲の景色も観察することができる。これによって操作者は、ＨＭＤ５５が表示する画像情報を、周囲の景色に重畳して観察することができるので、さらに利便性が向上する。また部品点数を削減することができ、製造コストを低減することができる。
【００７２】
次に、本発明の実施のさらに他の形態に関して説明する。図１１は、本発明の実施のさらに他の形態のＨＭＤ６０を簡略化して示す斜視図である。本実施の形態のＨＭＤ６０は、前述の実施の形態の接眼レンズ３０に替えて、偏心曲面プリズム６１を含む点に特徴を有する。偏心曲面プリズム６１は、非球面偏心プリズムであって、走査部２８からの光ビーム２３を偏心曲面プリズム６１の内部で反射させることによって、平行光に変換し、操作者の目２２の位置に導く。
【００７３】
したがって偏心曲面プリズム６１を用いることによって、接眼レンズ３０を用いる場合よりも、走査部２８から操作者の目２２までの距離を短縮することができる。これによってＨＭＤ６０の構成を小形化および軽量化することができ、操作者はより違和感なく頭部に装着して用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の一形態のＨＭＤ２０を簡略化して示す斜視図である。
【図２】ＨＭＤ２０を示す正面図である。
【図３】ＨＭＤ２０を構成する光源２１付近を拡大して示す正面図である。
【図４】光源２１を構成するＬＥＤ３１付近を拡大して示す正面図である。
【図５】絞り板２７の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】絞り板２７の製造工程の一例を段階的に示す正面図である。
【図７】絞り板２７の製造方法の他の例を示すフローチャートである。
【図８】絞り板２７の製造工程の他の例を段階的に示す正面図である。
【図９】本発明の実施の他の形態のＨＭＤ５０を簡略化して示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施のさらに他の形態のＨＭＤ５５を簡略化して示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施のさらに他の形態のＨＭＤ６０を簡略化して示す斜視図である。
【図１２】第１の従来の技術のＨＭＤ１を簡略化して示す正面図である。
【図１３】第２の従来の技術のＨＭＤ１０を簡略化して示す正面図である。
【符号の説明】
【００７５】
２０，５０，５５，６０  ＨＭＤ
２１  光源
２２  目
２３  光ビーム
２４  レンズアレイ
２５  第１集光部
２６  第２集光レンズ
２７  絞り板
２８  走査部
２９  制御回路
３０  接眼レンズ
３１  ＬＥＤ
３２  マイクロレンズ
３３  第１集光レンズ
３４  透光部
５１  ハーフミラー
５６  偏心曲面ミラー
６１  偏心曲面プリズム
【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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