(57)【要約】【課題】偏光に対する反射透過特性に差異があるものを利用してシースルータイプの光学系を構成する場合であっても、偏光特性を有する外界光に対して、極端な輝度低下や色付き無く視認させることができる透過型表示装置を提供すること。【解決手段】映像光ＧＬの導光領域よりも外界側に配置された偏光解消部材ＰＣである接着層ＣＣによって外界光ＨＬの偏光特性を解消した状態としてから、半透過反射部であるハーフミラー層１５において映像光ＧＬと外界光ＨＬとを重複して視認させるものとする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像素子からの映像光と外界光とを重複して視認させる透過型表示装置であって、
偏光特性を持たせつつ映像光と外界光との部分的な反射及び透過を行う半透過反射部と、
眼の位置として想定される眼想定位置を基準として、前記映像素子から前記半透過反射部を経て前記眼想定位置に至るまでにおける映像光の導光領域よりも外界側の領域に配置されて、前記半透過反射部を通過して前記眼想定位置に入射する外界光の偏光状態を解消する偏光解消部材と、を備える透過型表示装置。
【請求項２】
前記映像素子からの映像光を前記半透過反射部に導光するとともに前記半透過反射部を経た映像光を射出する導光部材と、前記導光部材と協働して前記半透過反射部を介して前記導光部材に貼り合せることで外界光と映像光とを重複して視認させる光透過部材とをさらに備え、
前記偏光解消部材は、前記眼想定位置から前記半透過反射部と重なって見える位置に設けられる、請求項１に記載の透過型表示装置。
【請求項３】
前記偏光解消部材は、前記半透過反射部に対して映像光の導光領域の外界側に重ねて設けられる、請求項２に記載の透過型表示装置。
【請求項４】
前記偏光解消部材は、前記導光部材と前記光透過部材とで形成される導光装置の表面のうち、前記眼想定位置に対して前記半透過反射部よりも外界側の表面に設けられる、請求項２に記載の透過型表示装置。
【請求項５】
少なくとも眼前部分を覆うように取り付けられて、外界光の透過率を低下させて映像視認性を向上させるための外光透過率調整機能を有するシェード装置をさらに備え、
前記偏光解消部材は、シェード装置に設けられる、請求項１及び２のいずれか一項に記載の透過型表示装置。
【請求項６】
前記偏光解消部材は、電界駆動により屈折率を時間的に変化させる電気光学素子である、請求項４及び５のいずれか一項に記載の透過型表示装置。
【請求項７】
前記偏光解消部材は、高位相差フィルムである、請求項１から５までのいずれか一項に記載の透過型表示装置。
【請求項８】
前記高位相差フィルムの遅相軸方向は、眼の並ぶ方向として想定される水平方向に平行な方向又は垂直な方向である、請求項７に記載の透過型表示装置。
【請求項９】
前記偏光解消部材は、屈折率異方性材料を含んで局所的に異なる方向に配向させるランダム局所配向位相差部材を含む、請求項１から５までのいずれか一項に記載の透過型表示装置。
【請求項１０】
前記偏光解消部材は、接着剤に前記屈折率異方性材料を混ぜ込んで形成される接着部材である、請求項９に記載の透過型表示装置。
【請求項１１】
前記偏光解消部材は、局所的に異なる方向に配向させる複数のサブ波長格子を含む回折素子である、請求項１から５までのいずれか一項に記載の透過型表示装置。
【請求項１２】
前記半透過反射部は、５％以上異なる偏光の透過特性を有する、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の透過型表示装置。
【請求項１３】
前記半透過反射部は、誘電体多層膜である、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の透過型表示装置。
【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ために映像光を導く導光装置等に関し、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等の透過型表示装置に関する。
【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）等の透過型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（例えば、特許文献１〜３参照）。例えば、偏光解消素子を映像光の光路中に配置することによって導光する映像光の偏光を解消させるものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
このような映像光と外界光とを重畳させるシースルータイプの光学系を構成する透過型表示装置において、映像光と外界光とを重畳させる部分（コンバイナ部分）を例えばＰ／Ｓ偏光の透過・反射特性の異なるハーフミラー等の膜で構成する（特許文献２、３参照）場合、光利用効率を向上させることが可能となるものの、当該ハーフミラー等の膜越しに見た外界光が暗くなったり、色付いたりする可能性がある。特に、外界光が液晶パネル等からの画像光のように偏光特性を有するものである場合、極端に暗くなったり、色付いたりすると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６３６６２号公報
【特許文献２】特開平６−５１２６４号公報
【特許文献３】特開２００９−１２８６４９号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、偏光に対する反射透過特性に差異があるものを利用してシースルータイプの光学系を構成する場合であっても、偏光特性を有する外界光に対して、極端な輝度低下や色付き無く視認させることができる透過型表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明に係る透過型表示装置は、映像素子からの映像光と外界光とを重複して視認させる透過型表示装置であって、偏光特性を持たせつつ映像光と外界光との部分的な反射及び透過を行う半透過反射部と、眼の位置として想定される眼想定位置を基準として、映像素子から半透過反射部を経て眼想定位置に至るまでにおける映像光の導光領域よりも外界側の領域に配置されて、半透過反射部を通過して眼想定位置に入射する外界光の偏光状態を解消する偏光解消部材と、を備える。なお、ここで、偏光状態を解消するとは、例えば外界光が液晶パネル等からの画像光のように偏光特性を有するものである場合にこの偏光をランダムなものとして全体として平均した場合に偏光の無い状態（無偏光な状態）にすることを意味する。
【０００７】
上記透過型表示装置では、映像光の導光領域よりも遠い側である外界側に配置された偏光解消部材によって外界光の偏光特性を解消した状態としてから、半透過反射部において映像光と外界光とを重複して視認させるものとしている。これにより、半透過反射部が偏光特性を持たせつつ映像光と外界光との部分的な反射及び透過を行うものであり、かつ、外界光が偏光特性を有するものであっても、極端な輝度低下や色付き無く視認させることができる。
【０００８】
本発明の具体的な側面では、映像素子からの映像光を半透過反射部に導光するとともに半透過反射部を経た映像光を射出する導光部材と、導光部材と協働して半透過反射部を介して導光部材に貼り合せることで外界光と映像光とを重複して視認させる光透過部材とをさらに備え、偏光解消部材は、眼想定位置から半透過反射部と重なって見える位置に設けられる。この場合、導光部材と光透過部材とが協働してシースルーの達成を確実にするとともに、偏光解消部材によって外界光のうち半透過反射部を通過して観察者の眼に到達する成分の偏光状態を、半透過反射部を通過する前に確実に無偏光なものにできる。
【０００９】
本発明の別の側面では、偏光解消部材は、半透過反射部に対して映像光の導光領域の外界側に重ねて設けられる。この場合、半透過反射部への入射直前で、確実に外界光の偏光特性を解消した状態にできる。
【００１０】
本発明のさらに別の側面では、偏光解消部材は、導光部材と光透過部材とで形成される導光装置の表面のうち、眼想定位置に対して半透過反射部よりも外界側の表面に設けられる。この場合、偏光解消部材を導光装置の表面側に設ければよいので、偏光解消部材が作りやすい。
【００１１】
本発明のさらに別の側面では、少なくとも眼前部分を覆うように取り付けられて、外界光の透過率を低下させて映像視認性を向上させるための外光透過率調整機能を有するシェード装置をさらに備え、偏光解消部材は、シェード装置に設けられる。この場合、シェード装置に偏光解消の機能を持たせることができる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、偏光解消部材は、電界駆動により屈折率を時間的に変化させる電気光学素子である。この場合、電気光学素子により確実に無偏光な状態になるように調整できる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、偏光解消部材は、高位相差フィルムである。この場合、簡易かつ確実に偏光解消部材を構成できる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、高位相差フィルムの遅相軸方向は、眼の並ぶ方向として想定される水平方向に平行な方向又は垂直な方向である。この場合、液晶パネルからの光のように偏光特性をもって入射する外界光の多くに対して適切な偏光解消ができる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、偏光解消部材は、屈折率異方性材料を含んで局所的に異なる方向に配向させるランダム局所配向位相差部材を含む。この場合、屈折率異方性材料の局所的な配向のさせ方によって適切な偏光解消ができる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、偏光解消部材は、接着剤に屈折率異方性材料を混ぜ込んで形成される接着部である。この場合、例えば、導光部材と光透過部材とで形成される導光装置において、導光部材と光透過部材とを接着する箇所に偏光解消部材を設けることができる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、偏光解消部材は、局所的に異なる方向に配向させる複数のサブ波長格子を含む回折素子である。この場合、サブ波長格子ごとに異なる作用を及ぼすことによって回折素子に偏光解消の機能を持たせることができる。
【００１８】
本発明のさらに別の側面では、半透過反射部は、５％以上異なる偏光の透過特性を有する。この場合、例えば誘電体多層膜等種々の構成の半透過反射部を採用できる。
【００１９】
本発明のさらに別の側面では、半透過反射部は、誘電体多層膜である。この場合、半透過反射部において、高効率に光の透過反射を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る透過型表示装置の一例の外観を簡単に説明する斜視図である。
【図２】透過型表示装置を構成する本体部分の平面視の断面図である。
【図３】図２のうち半透過反射部及び偏光解消部材の構造について概念的に示す図である。
【図４】映像光と外界光とが重畳する様子について一例を示す図である。
【図５】偏光解消部材の構造について一例を概念的に示す図である。
【図６】透過型表示装置における映像光の光路について示す図である。
【図７】第２実施形態に係る透過型表示装置について説明するための平面視の断面図である。
【図８】第２実施形態に係る透過型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９】第３実施形態に係る透過型表示装置の一例の外観を簡単に説明する斜視図である。
【図１０】第３実施形態に係る透過型表示装置について説明するための平面視の断面図である。
【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）は、偏光解消部材の構造について一変形例を概念的に示す図である。
【図１２】（Ａ）は、透過型表示装置の一変形例について説明するための正面図であり、（Ｂ）は、虚像表示装置のうち第１表示装置の構造を説明する平面図である。
【図１３】偏光解消部材の一変形例について説明するための斜視図である。
【図１４】（Ａ）は、偏光解消部材の一部を取り出した斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る透過型表示装置について詳細に説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の透過型表示装置１００は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイであり、この透過型表示装置１００を装着した観察者又は使用者に対して虚像による画像光（映像光）を視認させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで視認又は観察させることができる虚像表示装置である。透過型表示装置１００は、観察者の眼前を透視可能に覆う第１及び第２光学部材１０１ａ，１０１ｂと、両光学部材１０１ａ，１０１ｂを支持する枠部１０２と、枠部１０２の左右両端から後方のつる部分（テンプル）１０４にかけての部分に付加された第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂとを備える。ここで、図面上で左側の第１光学部材１０１ａと第１像形成本体部１０５ａとを組み合わせた第１表示装置１００Ａは、右眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも透過型表示装置として機能する。また、図面上で右側の第２光学部材１０１ｂと第２像形成本体部１０５ｂとを組み合わせた第２表示装置１００Ｂは、左眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも透過型表示装置として機能する。なお、図２を図１と比較することで、例えば第１及び第２像形成本体部１０５ａ，１０５ｂは、鏡筒部３９に収納される投射レンズ３０や、映像表示素子（映像素子）８２を含む画像表示装置８０でそれぞれ構成されることが分かる。
【００２３】
また、図１や図２に示すように、透過型表示装置１００に設けた枠部１０２は、上端側に配置されるフレーム１０７と、フレーム１０７に沿ってその裏側に配置される樹脂部１０８とを備える。なお、透過型表示装置１００は、下側に枠状の部分のない構成となっている。枠部１０２を構成するフレーム１０７は、Ｕ字状に折れ曲がった細長い板状の部材であり、観察者にとっての眼の並びに対応する方向である左右の横方向（ここでは水平方向とも言うものとする。）に延びる正面部１０７ａと、観察者にとっての前後に対応する方向である奥行き方向に延びる一対の側面部１０７ｂ，１０７ｃとを備える。フレーム１０７、すなわち正面部１０７ａと側面部１０７ｂ，１０７ｃとは、アルミダイカストその他の各種金属材料で形成された金属製の一体部品である。樹脂部１０８は、フレーム１０７に沿って配置され、フレーム１０７と嵌合することでこれと協働して例えば画像形成のための各種ケーブル等を収納可能にしている。なお、枠部１０２に付随して、鼻受部４０が設けられている。
【００２４】
図２に示すように、第１表示装置１００Ａは、投影用の光学系である投射透視装置７０と、映像光を形成する画像表示装置８０とを備えるものと見ることができる。投射透視装置７０は、画像表示装置８０によって形成された画像を虚像として観察者の眼に投射する役割を有する。投射透視装置７０は、第１光学部材１０１ａ又は導光装置２０と、結像用の投射レンズ３０とを備える。第１光学部材１０１ａ又は導光装置２０は、導光及び透視用の導光部材１０と、透視用の光透過部材５０とで構成されている。なお、第１像形成本体部１０５ａは、画像表示装置８０と投射レンズ３０とで構成される。
【００２５】
画像表示装置８０は、透過型の空間光変調装置である映像表示素子（映像素子）８２のほか、映像表示素子８２へ照明光を射出するバックライトである照明装置８１や、映像表示素子８２等の動作を制御する駆動制御部８４を有する。
【００２６】
導光装置２０は、既述のように、導光及び透視用の導光部材１０と、透視用の光透過部材５０とで構成されている。導光部材１０は、プリズム型の導光装置２０の一部であり、一体の部材であるが、光射出側の第１導光部分１１と光入射側の第２導光部分１２とに分けて捉えることができる。光透過部材５０は、導光部材１０の透視機能を補助する部材（補助光学ブロック）であり、導光部材１０と一体的に固定され１つの導光装置２０となっている。上記のような構成を有する導光装置２０のうち、光源側（根元側）に位置する先端部が鏡筒部３９の端部３９ｔに嵌合することで、投射レンズ３０に精度よく位置決め固定されている。
【００２７】
以下、図２を参照して、透過型表示装置１００に関して、光学的な構成を詳細に説明する。より具体的には、第１像形成本体部１０５ａを構成する画像表示装置８０と投射レンズ３０とについて詳細に説明する。
【００２８】
画像表示装置８０は、上述したように、映像表示素子８２の他に、映像表示素子８２に対して照明光を射出する照明装置８１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。画像表示装置８０の照明装置８１は、赤、緑、及び青の３色を含む光を発生する光源や、この光源からの光を拡散させて矩形断面の光束にするバックライト導光部を有する。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。なお、図示を省略するが、駆動制御部８４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光源駆動回路や、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液晶駆動回路で構成される。なお、液晶駆動回路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】
投射レンズ３０は、構成要素として、入射側光軸に沿って３つの光学素子（レンズ）３１〜３３を備える投射光学系であり、これらの光学素子３１〜３３を収納する鏡筒部３９によって支持されている。光学素子３１〜３３は、非軸対称な非球面（非軸対称非球面）と軸対称な非球面（軸対称非球面）との双方を含む非球面レンズであり、導光部材１０の一部と協働して導光部材１０の内部に映像表示素子８２の表示像に対応する中間像を形成する。なお、各レンズ（光学素子）３１〜３３のうち、第１レンズ３１の光の射出面であるレンズ面３１ａは、非軸対称非球面となっており、レンズ面３１ａ以外のレンズ面については、軸対称非球面となっている。
【００３０】
以下、導光装置２０等について詳細に説明する。上述のように、導光装置２０は、導光部材１０と光透過部材５０とで構成されている。このうち、導光部材１０は、平面視において、鼻に近い中央側（眼前側）の部分が直線状に延びている。導光部材１０のうち、鼻に近い中央側つまり光射出側に配置されている第１導光部分１１は、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、鼻から離れた周辺側つまり光入射側に配置されている第２導光部分１２は、光学的な機能を有する側面として、第４面Ｓ１４と、第５面Ｓ１５とを有する。このうち、第１面Ｓ１１と第４面Ｓ１４とが連続的に隣接し、第３面Ｓ１３と第５面Ｓ１５とが連続的に隣接する。また、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３との間に第２面Ｓ１２が配置され、第４面Ｓ１４と第５面Ｓ１５とは大きな角度を成して隣接している。さらに、ここでは、対向した配置となっている第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３とが互いに略平行な平面形状となっている。一方、光学的な機能を有する他の面、すなわち第２面Ｓ１２、第４面Ｓ１４及び第５面Ｓ１５は、非軸対称な曲面（自由曲面）となっている。
【００３１】
光透過部材５０は、既述のように導光部材１０と一体的に固定され１つの導光装置２０となっており、導光部材１０の透視機能を補助する部材（補助光学ブロック）である。光透過部材５０は、光学的な機能を有する側面として、第１透過面Ｓ５１と、第２透過面Ｓ５２と、第３透過面Ｓ５３とを有する。ここで、第１透過面Ｓ５１と第３透過面Ｓ５３との間に第２透過面Ｓ５２が配置されている。第１透過面Ｓ５１は、導光部材１０の第１面Ｓ１１を延長した面上にあり、第２透過面Ｓ５２は、当該第２面Ｓ１２に対して接着層ＣＣによって接合され一体化されている曲面であり、第３透過面Ｓ５３は、導光部材１０の第３面Ｓ１３を延長した面上にある。このうち第２透過面Ｓ５２と導光部材１０の第２面Ｓ１２とは、薄い接着層ＣＣを介しての接合によって一体化されるため、略同じ曲率の形状を有する。
【００３２】
なお、導光部材１０を構成する複数の面のうち、第１面Ｓ１１から第３面Ｓ１３までの面以外の面Ｓ１４，Ｓ１５については、少なくとも１つの自由曲面について、方向によって曲率の符号が異なっている点を少なくとも１つ含むものとなっている。これにより、映像光の導光を精密に制御しつつ、導光部材１０の小型化を可能にしている。
【００３３】
導光部材１０のうち本体１０ｓは、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されており、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。本体１０ｓは、一体形成品とされているが、導光部材１０は、既に説明したように機能的に第１導光部分１１と第２導光部分１２とに分けて考えることができる。第１導光部分１１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（図４等参照）。第２導光部分１２は、映像光ＧＬの入射及び導波を可能にする。
【００３４】
第１導光部分１１において、第１面Ｓ１１は、映像光ＧＬを第１導光部分１１外に射出させる屈折面として機能するとともに、映像光ＧＬを内面側で全反射させる全反射面として機能する。第１面Ｓ１１は、眼の位置として想定される眼想定位置ＥＹ（以下、実際に眼想定位置ＥＹに眼が置かれた場合も含めるために単に眼ＥＹとも記載する。）の正面に配されるものであり、既述のように、平面形状を成している。なお、第１面Ｓ１１は、本体１０ｓの表面に施されたハードコート層２７によって形成される面である。
【００３５】
第２面Ｓ１２は、本体１０ｓの表面にハーフミラー層１５が付随している。このハーフミラー層１５は、第２面Ｓ１２の全体ではなく、第２面Ｓ１２を主にＹ軸に沿った鉛直方向に関して狭めた部分領域（図示省略）上に形成されている。
【００３６】
第３面Ｓ１３は、映像光ＧＬを内面側で全反射させる全反射面として機能する。第３面Ｓ１３は、眼ＥＹの略正面に配されるものであり、第１面Ｓ１１と同様に、平面形状を成しており、かつ、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３とが互いに平行な面であることにより、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３とを通過させて外界光ＨＬを見たときに、視度が０になっており、特に、変倍も生じさせないものとなっている。なお、第３面Ｓ１３は、本体１０ｓの表面に施されたハードコート層２７によって形成される面である。
【００３７】
第２導光部分１２において、第４面Ｓ１４は、映像光ＧＬを内面側で全反射させる全反射面として機能する。第４面Ｓ１４は、映像光ＧＬを第２導光部分１２内に入射させる屈折面としても機能する。すなわち、第４面Ｓ１４は、外部から導光部材１０に映像光ＧＬを入射させる光入射面と、導光部材１０の内部において映像光ＧＬを伝搬させる反射面としての機能を兼用している。なお、第４面Ｓ１４は、本体１０ｓの表面に施されたハードコート層２７によって形成される面である。
【００３８】
第２導光部分１２において、第５面Ｓ１５は、本体１０ｓの表面上に無機材料で形成される光反射膜ＲＭを成膜することで形成され、反射面として機能する。
【００３９】
光透過部材５０は、可視域で高い光透過性を示し、光透過部材５０の本体部分は、導光部材１０の本体１０ｓと略同一の屈折率を有する熱可塑性樹脂材料で形成されている。なお、光透過部材５０は、本体部分を導光部材１０の本体１０ｓに接合した後、接合された状態で本体１０ｓとともにハードコートによる成膜がなされて形成されるものである。つまり、光透過部材５０は、導光部材１０と同様、本体部分の表面にハードコート層２７が施されたものとなっている。第１透過面Ｓ５１と第３透過面Ｓ５３とは、本体部分の表面に施されたハードコート層２７によって形成される面である。
【００４０】
なお、導光装置２０は、導光部材１０及び光透過部材５０となるべき基材が接合部ＣＮで接合された上で、接合された基材をディップ処理によってコーティングされることで形成されている。つまり、導光部材１０のハードコート層２７は、光透過部材５０とともに導光装置２０全体に設けられている。
【００４１】
以上のように、本実施形態では、導光部材１０の内部において、映像表示素子８２からの映像光を、少なくとも２回の全反射を含む第１面Ｓ１１から第５面Ｓ１５までにおける５回の反射によって導光している（図４又は図６参照）。これにより、映像光ＧＬの表示と外界光ＨＬの視認させるシースルーとを両立させ、かつ、映像光ＧＬの収差の補正を行うことが可能になる。
【００４２】
また、本実施形態では、既述のように、また、図３にも概念的に示すように、導光装置２０のうち導光部材１０と光透過部材５０との接合箇所において、導光部材１０の第２面Ｓ１２の位置にハーフミラー層１５が付随して設けられ、かつ、導光部材１０においてハーフミラー層１５が設けられた箇所において光透過部材５０が接着層ＣＣを介して接合されている。言い換えると、導光部材１０と光透過部材５０とが協働して半透過反射部であるハーフミラー層１５を挟み込むように貼り合せて、結果的にハーフミラー層１５の外側（外界側）に重ねるように接着層ＣＣが設けられている。なお、導光部材１０及び光透過部材５０の接合面と、接着層ＣＣとで構成される部分を接合部ＣＮとする。
【００４３】
接合部ＣＮのうち、ハーフミラー層１５は、導光部材１０の本体１０ｓの下地面のうち部分領域上に誘電体多層膜を成膜することにより形成される半透過反射部である。また、接着層ＣＣは、屈折率異方性材料を含んで局所的に異なる方向に配向させるランダム局所配向位相差部材を接着剤に混ぜ込んで形成された接着部材であり、光の偏光状態を解消する偏光解消部となる偏光解消部材ＰＣとして機能するものとなっている。
【００４４】
ハーフミラー層１５は、例えば図４に示すように、導光装置２０の内部を導光して射出される映像光ＧＬを部分的に反射する一方、導光装置２０を通過する外界光ＨＬを透過させる誘電体多層膜で構成されることで、半透過反射部として機能する。従って、ハーフミラー層１５に入射した外界光ＨＬは、このハーフミラー層１５を部分的に透過しつつも部分的に反射されるので、ハーフミラー層１５に対応する方向からの外界光ＨＬは、ハーフミラー層１５の透過率に応じて弱められる。その一方で、ハーフミラー層１５に対応する方向からは、映像光ＧＬが入射するので、観察者は、ハーフミラー層１５の方向に映像表示素子（映像素子）８２上に形成された画像とともに外界像を観察することになる。
【００４５】
上記のハーフミラー層１５は、誘電体多層膜で構成されることにより、高効率に光の透過反射を行うことができる。しかし、その一方でハーフミラー層１５が誘電体多層膜で構成されている場合、偏光特性を持たせやすいものとなる。例えば偏光した光の通過の前後で５％以上異なる偏光の透過特性を有する誘電体多層膜でハーフミラー層１５が形成されるものとなっている場合が想定され、この場合、ハーフミラー層１５を透過する外界光ＨＬは、ハーフミラー層１５の有する偏光特性の影響を大きく受けることになる。仮に、外界光ＨＬが偏光した状態の光であると、ハーフミラー層１５の透過によって極端に暗くなったり、色付いたりして観察者の眼に届くものとなってしまうおそれがある。これに対して、本実施形態では、半透過反射部であるハーフミラー層１５に対して映像光ＧＬの導光領域の外側に重ねるように偏光解消部材ＰＣを設けることで、掛かる事態を回避している。具体的には、ハーフミラー層１５の外側に位置する接着層ＣＣが上記のようなランダム局所配向位相差部材を含むことで外界光ＨＬの偏光をランダムな状態にする偏光解消部材ＰＣとして機能する。なお、以上の場合、偏光解消部材ＰＣは、眼想定位置ＥＹから映像光ＧＬと外界光ＨＬとを重複して視認するに際して半透過反射部であるハーフミラー層１５と重なって見える位置に設けられるものとなっているとも言える。
【００４６】
接着層ＣＣに含まれるランダム局所配向位相差部材は、屈折率異方性材料を含んで局所的に異なる方向に配向させるものである。より具体的には、図５に示すように、ランダム局所配向位相差部材は、例えば液晶などのように屈折率異方性を有する分子ＭＯを位置によって異なる方向に配向させることで、位置ごとに異なる偏光状態にすることができる。これにより、接着層ＣＣを通過した光を空間重畳させることで平均すると、ほぼ無偏光と等しい状態となる。なお、位置ごとに異なる偏光状態にするに際して、ある程度の局所的な範囲内では同じ方向に分子ＭＯを配向させることで、光散乱を極力抑えた上で全体としてはほぼ無偏光と等しい状態とすることができる。接着層ＣＣが、このような性質を有する材料を含むことで、図３や図４等に示す外界光ＨＬは、接着層ＣＣを通過する際にほぼ無偏光と等しい状態となった上で半透過反射部であるハーフミラー層１５を透過するものとなる。これにより、ハーフミラー層１５が偏光特性を持たせつつ映像光と外界光との部分的な反射及び透過を行うものであり、かつ、外界光ＨＬが図４に例示するような液晶パネルＬＰから射出される偏光特性を有するようなものであっても、外界光ＨＬの極端な輝度低下や色付きをさせること無く視認させることができる。
【００４７】
以上のように、本実施形態では、半透過反射部に対して映像光ＧＬの導光領域の外側に重ねるように設けられた接着層ＣＣが偏光解消部材ＰＣとして機能する。言い換えると、透過型表示装置１００は、偏光解消手段（偏光解消部）として、ランダム局所配向位相差部材を含む接着層ＣＣを接合部ＣＮに有している。これにより、外界光ＨＬが半透過反射部であるハーフミラー層１５を通過する前に外界光ＨＬの偏光状態を無偏光とすることができる。これは、見方を変えると、接着層ＣＣは、映像光ＧＬが映像表示素子（映像素子）８２から半透過反射部であるハーフミラー層１５を経て眼の位置として想定される眼想定位置ＥＹに至るまでにおける導光領域Ｄ１よりも眼想定位置ＥＹから遠い側すなわち眼想定位置ＥＹに対して外界側に配置されていることで、接着層ＣＣがハーフミラー層１５（半透過反射部）を通過して眼想定位置ＥＹに入射する外界光の偏光状態を解消する偏光解消部材ＰＣとして機能でき、これによって上記課題を解決しているとも言える。また、上記の場合、導光装置２０のアセンブリの基材そのものに偏光解消機能も持たせることが可能となっており、製造プロセスも簡易化できる。
【００４８】
以下、図６を参照して、透過型表示装置１００における映像光ＧＬ等の光路についてより具体的に説明する。映像表示素子（映像素子）８２から射出された映像光ＧＬは、投射レンズ３０を構成する各レンズ３１〜３３を通過することによって、収束されつつ、所期の非点収差が与えられ導光部材１０に設けた正の屈折力を有する第４面Ｓ１４に入射する。なお、この非点収差は、導光部材１０の各面を経る間に相殺されるものとなっており、最終的に初期の状態で観察者の眼に向けて映像光が射出される。
【００４９】
導光部材１０の第４面Ｓ１４に入射してこれを通過した映像光ＧＬは、収束しつつ進み、第２導光部分１２を経由する際に、比較的弱い正の屈折力を有する第５面Ｓ１５で反射され、第４面Ｓ１４に内側から再度入射して反射される。
【００５０】
第２導光部分１２の第４面Ｓ１４で反射された映像光ＧＬは、第１導光部分１１において、実質的に屈折力を有しない第３面Ｓ１３に入射して全反射され、実質的に屈折力を有しない第１面Ｓ１１に入射して全反射される。
【００５１】
ここで、映像光ＧＬは、第３面Ｓ１３を経由する前後において、導光部材１０中に中間像を形成する。この中間像の像面ＩＩは、映像表示素子８２の像面ＯＩに対応するものである。
【００５２】
第１面Ｓ１１で全反射された映像光ＧＬは、第２面Ｓ１２に入射するが、特にハーフミラー層１５に入射した映像光ＧＬは、このハーフミラー層１５を部分的に透過しつつも部分的に反射されて第１面Ｓ１１に再度入射して通過する。なお、ハーフミラー層１５は、ここで反射される映像光ＧＬに対して比較的強い正の屈折力を有するものとして作用する。また、第１面Ｓ１１は、これを通過する映像光ＧＬに対して屈折力を有しないものとして作用する。
【００５３】
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。
【００５４】
一方、外界光ＨＬのうち、導光部材１０の第２面Ｓ１２よりも＋Ｘ側に入射するものは、第１導光部分１１の第３面Ｓ１３と第１面Ｓ１１とを通過するが、この際、第３面Ｓ１３と第１面Ｓ１１とが互いに略平行な平面となっていることで、収差等をほとんど生じない。つまり、観察者は、導光部材１０越しに歪みのない外界像を観察することになる。同様に、外界光ＨＬのうち、導光部材１０の第２面Ｓ１２よりも−Ｘ側に入射するもの、つまり、光透過部材５０に入射したものは、これに設けた第３透過面Ｓ５３と第１透過面Ｓ５１とを通過する際に、第３透過面Ｓ５３と第１透過面Ｓ５１とが互いに略平行な平面となっていることで、収差等を生じない。つまり、観察者は、光透過部材５０越しに歪みのない外界像を観察することになる。さらに、外界光ＨＬのうち、導光部材１０の第２面Ｓ１２に対応する光透過部材５０に入射するものは、第３透過面Ｓ５３と第１面Ｓ１１とを通過する際に、第３透過面Ｓ５３と第１面Ｓ１１とが互いに略平行な平面となっていることで、収差等をほとんど生じない。つまり、観察者は、光透過部材５０越しに歪みの少ない外界像を観察することになる。なお、導光部材１０の第２面Ｓ１２と光透過部材５０の第２透過面Ｓ５２とは、略同一の曲面形状をともに有し、略同一の屈折率をともに有し、両者の隙間が略同一の屈折率の接着層ＣＣで充填されている。つまり、導光部材１０の第２面Ｓ１２や光透過部材５０の第２透過面Ｓ５２は、外界光ＨＬに対して屈折面として作用しない。
【００５５】
以上のように、本実施形態に係る透過型表示装置１００では、映像光ＧＬの導光領域である領域Ｄ１よりも外界側に配置された偏光解消部材ＰＣである接着層ＣＣによって外界光ＨＬの偏光特性を解消した状態としてから、半透過反射部であるハーフミラー層１５において映像光ＧＬと外界光ＨＬとを重複して視認させるものとすることで、ハーフミラー層１５が誘電体多層膜のような偏光特性を持たせつつ映像光ＧＬと外界光ＨＬとの部分的な反射及び透過を行い、かつ、外界光ＨＬが偏光特性を有している場合であっても、極端な輝度低下や色付き無く視認させることができる。
【００５６】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る透過型表示装置について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態の透過型表示装置の変形例であり、特に説明しない部分又は事項は、第１実施形態の場合と同様である。
【００５７】
図７は、第２実施形態に係る透過型表示装置について説明するための平面視の断面図であり、第１実施形態の図２に対応する図である。
【００５８】
図７に示すように、本実施形態における透過型表示装置２００は、偏光解消部となる偏光解消部材ＰＣの構造が、図１等に示す第１実施形態の透過型表示装置と異なる。より具体的には、本実施形態では、図７に示すように、偏光解消部材ＰＣが、接着層ＣＣではなく、導光部材１０と光透過部材５０とで形成される導光装置２０の表面のうち、眼想定位置ＥＹを基準として半透過反射部であるハーフミラー層１５よりも外側表面及びその近辺の領域である領域Ｄ２内に設けられた部材（成膜層ＦＬ）で構成されている。言い換えると、領域Ｄ２は、導光装置２０の表面のうち外界光が入射する範囲である導光部材１０の第３面Ｓ１３から光透過部材５０の第３透過面Ｓ５３にかけての領域またはその近辺領域であり、いわば導光装置２０の外側表面側の領域である。この領域Ｄ２内に偏光解消部材ＰＣとして成膜層ＦＬを設けることで、導光装置２０を通過して眼想定位置ＥＹに入射する外界光を確実に無偏光の状態とすることができる。なお、領域Ｄ２は、導光領域（映像光ＧＬが映像表示素子８２から半透過反射部であるハーフミラー層１５を経て眼想定位置ＥＹに至るまでにおける領域）よりも眼想定位置ＥＹから遠い側すなわち眼想定位置ＥＹに対して外界側の領域である。
【００５９】
ここで、本実施形態における偏光解消部材ＰＣについては、例えば第１実施形態の場合と同様のランダム局所配向位相差部材を領域Ｄ２に塗布することで成膜層ＦＬを形成する方法のほか、成膜層ＦＬに相当するものとして高位相差フィルムを貼り付ける方法等が適用可能である。なお、いずれの場合においても、第３面Ｓ１３における映像光ＧＬの導光に影響を与えないように適宜処理を行うものとする。
【００６０】
偏光解消部材ＰＣを構成する高位相差フィルムは、高屈折率軸と低屈折率軸で異なる光学長を有し、また、各波長によっても屈折率が異なる屈折率分散をもたせるものとなっている。これにより、高位相差フィルムを通過した光は、各波長ごとに異なる偏光状態となる。高位相差フィルムを通過した光を重畳させることによって、全体としてほぼ無偏光状態とすることができる。ただし、フィルム条件などによっては、偏光板を通してみると色付いて見える可能性がある場合、出射偏光の方向等によって適した条件のフィルムを選定することが考えられる。高位相差フィルムは、例えばＰＥＴフィルム等である。
【００６１】
さらに、本実施形態において、偏光解消部材ＰＣを構成する高位相差フィルムの遅相軸方向を、眼の並ぶ方向として想定される水平方向（横方向）に対して平行な方向とする、あるいは、垂直な方向とする。例えば世の中に一般的に使用されている液晶パネル等の偏光した光を射出する表示装置では、射出される光の偏光方向が斜め方向を向いているものが多い。そのため、高位相差フィルムでの偏光解消は、遅相軸がそれに対して４５°傾いている方向、すなわち、水平方向または垂直方向となるように配置することで、液晶パネル等から射出され観察者に外界光として認識されるべき光を偏光解消部材ＰＣにおいて適切に偏光解消することができる。
【００６２】
また、偏光解消部材ＰＣについて、ランダム局所配向材料を用いる場合に関して言えば、第１実施形態において説明したように、粘着剤等に混ぜ込むことが可能であるので、例えば、本実施形態のように導光装置２０の表面に偏光解消部材ＰＣを設ける場合には、ハードコート機能を有したフィルムの粘着剤に上記材料を混ぜ込んだものを使用することも可能である。これにより、ハードコート機能と偏光解消機能との両方を持たせることが可能となる。
【００６３】
図８は、本実施形態に係る透過型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７の例では、領域Ｄ２に示す第３面Ｓ１３から第３透過面Ｓ５３にかけての範囲に相当する前面側の全体に成膜層ＦＬ等で形成される偏光解消部材ＰＣを施すものとしているが、図８に示すように、領域Ｄ２のうち半透過反射部であるハーフミラー層１５に対応する範囲にのみ偏光解消部材ＰＣを施すものとしてもよい。より具体的には、図示のように、眼ＥＹの位置から映像光と外界光とを重複して視認するに際してハーフミラー層１５と重なって見える範囲に偏光解消部材ＰＣを設ければ、ハーフミラー層１５を通過することになる外界光の成分を予め無偏光の状態とすることができ、所期の目的を達成できる。
【００６４】
本実施形態においても、偏光解消手段（偏光解消部）として、成膜層ＦＬ等の偏光解消部材ＰＣによって外界光ＨＬの偏光特性を解消した状態としてから、半透過反射部であるハーフミラー層１５において映像光ＧＬと外界光ＨＬとを重複して視認させるものとすることで、ハーフミラー層１５が誘電体多層膜のような偏光特性を持たせつつ映像光ＧＬと外界光ＨＬとの部分的な反射及び透過を行い、かつ、外界光ＨＬが偏光特性を有している場合であっても、極端な輝度低下や色付き無く視認させることができる。
【００６５】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る透過型表示装置について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態等の透過型表示装置の変形例であり、特に説明しない部分又は事項は、第１実施形態等の場合と同様である。
【００６６】
図９は、第３実施形態に係る透過型表示装置の一例の外観を簡単に説明する斜視図であり、第１実施形態の図１に対応する図である。また、図１０は、透過型表示装置について説明するための平面視の断面図であり、第１実施形態の図２等に対応する図である。
【００６７】
図９及び図１０に示すように、本実施形態における透過型表示装置３００は、遮光性又は吸光性を有する樹脂材料等で形成される可撓性部材であるシェード装置９０の取り付けを可能としている。すなわち、透過型表示装置３００は、シェード装置９０を着脱可能とすることで、シースルーに関して、外界側の視界を調整できる。言い換えると、透過型表示装置３００は、眼前部分を覆うように取り付けられて、外界光の透過率を低下させて映像視認性を向上させるための外光透過率調整機能を有するシェード装置９０をさらに備えている。なお、シェード装置９０を取り外した状態は、図１の状態と同様になるので、図示及び説明を省略する。
【００６８】
本実施形態では、図１０に示すように、偏光解消部材ＰＣが、接着層ＣＣや導光装置２０の表面ではなく、シェード装置９０に設けられている点において、他の実施形態の透過型表示装置と異なる。より具体的には、本実施形態では、シェード装置９０が取り付けられた状態においてシェード装置９０が占める領域Ｄ３に偏光解消部材ＰＣを設けるものとなっており、ここでは、一例として、シェード装置９０の表面のうち外側表面上に偏光解消部材ＰＣが形成されているものとする。領域Ｄ３に偏光解消部材ＰＣを設けることで、導光装置２０を通過して眼想定位置ＥＹに入射する外界光を確実に無偏光の状態とすることができる。なお、領域Ｄ３は、導光領域（映像光ＧＬが映像表示素子８２から半透過反射部であるハーフミラー層１５を経て眼想定位置ＥＹに至るまでにおける領域）よりも眼想定位置ＥＹから遠い側すなわち眼想定位置ＥＹに対して外界側の領域である。
【００６９】
また、シェード装置９０については、上記のようなもののほか、液晶などを用いて外光を遮断することにより、透過率を調整する電子的なシャッター機能を有するもので構成してもよい。
【００７０】
ここで、本実施形態における偏光解消部材ＰＣについては、例えば第１実施形態の場合と同様のランダム局所配向位相差部材を領域Ｄ３に塗布するほか、高位相差フィルムを貼り付ける方法等が適用可能である。また、偏光解消部材ＰＣを前面側の全体に施すものとする場合に限らず、眼ＥＹの位置から映像光と外界光とを重複して視認するに際してハーフミラー層１５と重なって見える範囲に設けるものとしてもよい。
【００７１】
〔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る。例えば、偏光解消部材ＰＣについては、種々の態様が可能であり、シースルーの達成を維持できれば、第１実施形態においてランダム局所配向位相差部材に代えて高位相差フィルムを用いることものとしてもよい。また、各実施形態で示した偏光解消部材ＰＣを設ける箇所について複数の箇所に偏光解消部材ＰＣを設ける（例えば接着層ＣＣと領域Ｄ２との両方に偏光解消部材ＰＣを設ける）ものとしてもよい。また、偏光解消部材ＰＣについては、例えば次のような変形も可能である。
【００７２】
図１１（Ａ）及び１１（Ｂ）は、偏光解消部材の構造について一変形例を示すための概念的な図である。ここでは、偏光解消部材ＰＣとして、電界駆動により屈折率を時間的に変化させる電気光学素子を用いるものとする。より具体的には、偏光解消部材ＰＣは、屈折率異方性を有する液晶分子ＬＭを配列した液晶パネルＰＰで構成されており、液晶パネルＰＰにおいて高周波の電界を印加することによって、図１１（Ａ）及び１１（Ｂ）に示すように液晶分子ＬＭに姿勢を時間的に変化させることで、液晶パネルＰＰすなわち偏光解消部材ＰＣを通過する光の偏光状態を時間的に変化させることが可能となる。これにより、偏光解消部材ＰＣを通過した外界光を時間重畳で平均すると、ほぼ偏光解消されたのと同じ状態とすることができる。上記のような電気光学素子で構成される偏光解消部材ＰＣは、例えば図１０のシェード装置９０が占める領域Ｄ３において設けることで所期の目的を達成させることができる。すなわち、シェード装置９０の全面側全体あるいはその一部に設けることが考えられる。また、例えば図７の領域Ｄ２に設けることも考えらえる。なお、上記は電気光学素子として種々存在する方式の一例であり、他の方式を用いて同様の構成としてもよい。
【００７３】
また、上記では、液晶パネルを用いて変調した画像光（映像光）を半透過反射面に入射させるものとしているが、これに限らず、例えば、図１２に示すように、ＭＥＭＳによって画像光（映像光）を半透過反射面に入射させる構成とすることも可能である。
【００７４】
以下、図１２（Ａ）及び１２（Ｂ）を参照して、透過型表示装置の一例について説明する。図示の透過型表示装置４００は、観察者の眼前を透視可能に覆う第１及び第２光学部材２０１ａ，２０１ｂと、両光学部材２０１ａ，２０１ｂを支持するフレーム１０７と、フレーム１０７の左右両端から後方にかけての部分に固定された第１及び第２駆動部２０５ａ，２０５ｂと、２次元的に走査される信号光を射出する第１及び第２映像素子２０６ａ，２０６ｂとを備える。図面上で左側の第１光学部材２０１ａと第１駆動部２０５ａと第１映像素子２０６ａとを組み合わせた第１表示装置１００Ａは、右眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも虚像表示装置として機能する。また、図面上で右側の第２光学部材２０１ｂと第２駆動部２０５ｂと第２映像素子２０６ｂとを組み合わせた第２表示装置１００Ｂは、左眼用の虚像を形成する部分であり、第１表示装置１００Ａの左右を反転させただけであり、第１表示装置１００Ａと同じ機能を有する。
【００７５】
第１表示装置１００Ａにおいて、第１映像素子２０６ａ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。第１光学部材２０１ａは、第１映像素子２０６ａからの走査光ＴＬを反射することによって映像光ＧＬを形成する被照射部材であるが、映像光ＧＬを眼ＥＹに導く機能を有する。第１駆動部２０５ａは、第１映像素子２０６ａに対して不図示の光ファイバー等を介して照明光を供給する光源、それらの動作の制御回路等を含む本体部分２８０を有する。
【００７６】
第１映像素子２０６ａは、鼻当て部材１０８ａに組み付けられており、フレーム１０７に対して間接的に固定されている。第１映像素子２０６ａは、本体部分２８０からの制御信号に基づいて照明光を変調する信号光変調部２８１と、信号光変調部２８１を経た信号光を走査しつつ射出させる走査光学系２８２とを有する。ここで、走査光学系２８２は、ＭＥＭＳミラー等で構成され、信号光変調部２８１による信号光の変調に同期させて姿勢を変化させることにより、信号光の光路を調整することで第１光学部材２０１ａの内面への光線の射出角度を縦横に変化させる２次元走査を行う。
【００７７】
第１光学部材２０１ａは、第１映像素子２０６ａの前方又は光射出方向において装着者の眼ＥＹの前方を覆うように配置されている。第１光学部材２０１ａは、走査光の照射を受ける半透過膜である半透過反射膜２８５と、半透過反射膜２８５を支持固定する支持部材２８６とを有している。これにより、装着者の眼ＥＹには、虚像のみならず、外界からの光も入ることになり、虚像表示装置２００は、双方を重畳して観察可能にするシースルーの構成となっている。なお、半透過反射膜２８５は、ハーフミラーとすることもできるが、ホログラムその他の回折型の光学素子とすることもできる。
【００７８】
上記のような構成の透過型表示装置４００においても、例えば第１及び第２光学部材２０１ａ，２０１ｂの外界側の所定領域に偏光解消部材ＰＣを設けることで、所期の目的を達成することができる。
【００７９】
また、偏光解消部材ＰＣとして適用する構成については、上記のような屈折率異方性材料を含んで局所的に異なる方向に配向させるランダム局所配向位相差部材を用いるものや、高位相差フィルムを用いるもの、あるいは液晶の屈折率異方性を利用するもののほか、例えば図１３及び図１４に示すように、サブ波長格子を含む回折素子ＤＤで偏光解消部材ＣＰを構成するものも考えられる。具体的には、図１３に示す一変形例の偏光解消部材ＣＰは、多数のサブ波長格子ＳＤを組み合わせて面状に配置して構成される素子である。図１４（Ａ）及び１４（Ｂ）において回折素子ＤＤを一部拡大して１つのサブ波長格子ＳＤを取り出して示すように、各サブ波長格子ＳＤは、平板状の部材の表面に多数の溝ＤＴが平行に切られたスリット状の凹凸構造を有しており、当該多数の溝ＤＴのピッチＰＴは、光の波長よりも短い（小さい）ものとなっている。言い換えると、図１３に示す回折素子ＤＤは、多数のサブ波長格子ＳＤで構成されるサブ波長格子である。図１４に示す各サブ波長格子ＳＤにおいて、多数の溝ＤＴによって形成される凹凸のピッチＰＴの長さが光の波長よりも短いことで回折作用が生じ、結果的に光の偏光成分に作用を与えることができる。この際、各位置に配置されるサブ波長格子ＳＤごとにおいてピッチＰＴの間隔がそれぞれ異なるものとなっている、すなわち、各位置に配置されるサブ波長格子ＳＤごとに光の偏光成分に対して与える作用が異なるものとなっている。これにより、回折素子ＤＤにおいては、局所的に異なった偏光変換作用を入射光に対して与えることができ、大局的にみると偏光が解消された光に変換するもの、すなわち偏光解消部材ＣＰとして機能するものとなる。
【００８０】
また、偏光解消部材ＰＣとして、光重合型液晶性高分子膜を用いて液晶分子の光学軸が局所的にランダムに変化して配置されたアモルファス構造とする偏光解消素子を適用することも考えられる。
【００８１】
また、上記では、導光部材１０の内部に映像表示素子８２の表示像に対応する中間像を形成するものとしているが、中間像を形成せずにシースルーを行う透過型表示装置においても適用可能である。
【００８２】
また、上記の説明では、投射レンズが有する非軸対称非球面を１面としているが、投射レンズが２面以上の非軸対称非球面を有するものとすることも可能である。
【００８３】
上記の説明では、ハーフミラー層（半透過反射膜）１５が横長の矩形領域に形成されるとしたが、ハーフミラー層１５の輪郭は用途その他の仕様に応じて適宜変更することができる。また、ハーフミラー層１５の透過率や反射率も用途その他に応じて変更することができる。
【００８４】
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。
【００８５】
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、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。
【００８６】
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。
【００８７】
上記の説明では、一対の表示装置１００Ａ，１００Ｂを備える透過型表示装置１００について説明しているが、単一の表示装置とできる。つまり、右眼及び左眼の双方に対応して、一組ずつ投射透視装置７０及び画像表示装置８０を設けるのではなく、右眼又は左眼のいずれか一方に対してのみ投射透視装置７０及び画像表示装置８０を設け、画像を片眼視する構成にしてもよい。
【００８８】
上記の説明では、ハーフミラー層１５が単なる半透過性の膜（誘電体多層膜）であるとしたが、ハーフミラー層１５は、平面又は曲面のホログラム素子に置き換えることができる。
【００８９】
上記の説明では、導光部材１０等が眼ＥＹの並ぶ横方向に延びているが、導光部材１０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、導光部材１０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。
【００９０】
上記に図示した例では、導光装置２０は、ハーフミラー層１５として単一の半透過反射面を有するものとしているが、半透過反射面が複数に分割されて構成されるものとしてもよい。
【００９１】
また、さらなる変形例として、映像素子からの映像光を、導光装置等を介することなく直接半透過反射面に入射させ、当該半透過反射面から観察者の眼に入射させる構成とするものとしてもよい。この場合、例えば半透過反射面の外側に重ねて偏光解消部材ＰＣを設けることで、所期の目的を達成することができる。
【００９２】
上記の説明では、画像光と外界光とを重畳させる態様についてのみ説明しているが、例えば重畳させずに画像光のみにする態様と外界光のみにする態様とを切り替えて観察することができる透過型表示装置において適用してもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１０…導光部材、  １０ｓ…本体、  １１，１２…導光部分、  １５…ハーフミラー層（半透過反射部）、  ２０…導光装置、  ２７…ハードコート層、  ３０…投射レンズ、  ３１−３３…光学素子（レンズ）、  ３１ａ…レンズ面、  ３９…鏡筒部、  ３９ｔ…端部、  ４０…鼻受部、  ５０…光透過部材、  ７０…投射透視装置、  ８０…画像表示装置、  ８１…照明装置、  ８２…映像表示素子、  ８４…駆動制御部、  ９０…シェード、  １００…透過型表示装置、  １００Ａ，１００Ｂ…表示装置、  １０１ａ，１０１ｂ…光学部材、  １０２…枠部、  １０５ａ，１０５ｂ…像形成本体部、  １０７…フレーム、  １０７ａ…正面部、  １０７ｂ，１０７ｃ…側面部、  １０８…樹脂部、  ２００…透過型表示装置、  ３００…透過型表示装置、  ＣＣ…接着層、  ＣＮ…接合部、  Ｄ１…導光領域、  Ｄ２…領域、  Ｄ３…領域、  ＥＹ…眼（眼想定位置）、  ＧＬ…映像光、  ＨＬ…外界光、  ＩＩ…中間像の像面、  ＬＭ…液晶分子、  ＬＰ…液晶パネル、  ＭＯ…分子、  ＯＩ…像面、  ＰＣ…偏光解消部材、  ＰＰ…液晶パネル、  ＲＭ…光反射膜、  Ｓ１１−Ｓ１５…面、  Ｓ５１−Ｓ５３…透過面
【図１】
2016161797.tif 000003
【図２】
2016161797.tif 000004
【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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