(57)【要約】【課題】観察者側に届く映像の鮮明さを低下させることなく、外界の光を鮮明に透過することができる頭部装着型表示装置を提供する。【解決手段】頭部装着型表示装置１は、観察者の頭部に装着されるフレーム部１０と、フレーム部１０の観察者の頭部側面に対応する位置に配置され、特定の偏光に係る映像光を出射する映像源１１と、フレーム部１０の観察者の眼に対応する位置に配置され、特定の偏光に係る光のみを選択して反射する選択反射部２０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者の頭部に装着されるフレーム部と、
前記フレーム部の前記観察者の頭部側面に対応する位置に配置され、特定の偏光に係る映像光を出射する映像源と、
前記フレーム部の前記観察者の眼に対応する位置に配置され、前記特定の偏光に係る光のみを選択して反射する選択反射部と、
を備える頭部装着型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の頭部装着型表示装置において、
前記選択反射部は、光の波長を選択して反射すること、
を特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の頭部装着型表示装置において、
前記選択反射部は、コレステリック液晶構造を有する反射層を備えること、
を特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の頭部装着型表示装置において、
前記選択反射部は、ワイヤグリッド構造を有する反射層を備えること、
を特徴とする頭部装着型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部装着型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示部を、光学系を介して観察者に観察させる頭部装着型の表示装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
このような頭部装着型の表示装置は、例えば、表示部に対向する位置に導光板を配置して、表示部で表示された映像光を、その導光板によって観察者の眼に対応する位置まで導光し、反射層を介して観察者側へ反射させている。また、このような表示装置は、表示される映像によって観察者の視界が遮られてしまうため、反射層にマジックミラーを用いる等して、映像と外界の光とを重ねて見せる、いわゆるシースルーにする場合がある。しかし、この場合、マジックミラーの透過率を向上させて反射率を低下させすぎると観察者側に届く映像が不鮮明になり、逆に反射率を向上させて透過率を低下させすぎると、外界の光（外界の像）が不鮮明になってしまう場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１１−５０９４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、観察者側に届く映像の鮮明さを低下させることなく、外界の光を鮮明に透過することができる頭部装着型表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、観察者の頭部に装着されるフレーム部（１０）と、前記フレーム部の前記観察者の頭部側面に対応する位置に配置され、特定の偏光に係る映像光を出射する映像源（１１）と、前記フレーム部の前記観察者の眼に対応する位置に配置され、前記特定の偏光に係る光のみを選択して反射する選択反射部（２０）と、を備える頭部装着型表示装置（１）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の頭部装着型表示装置（１）において、前記選択反射部（２０）は、光の波長を選択して反射すること、を特徴とする頭部装着型表示装置である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の頭部装着型表示装置（１）において、前記選択反射部（２０）は、コレステリック液晶構造を有する反射層（２２ａ〜２２ｃ）を備えること、を特徴とする頭部装着型表示装置である。
請求項４の発明は、請求項１に記載の頭部装着型表示装置において、前記選択反射部は、ワイヤグリッド構造を有する反射層を備えること、を特徴とする頭部装着型表示装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、観察者側に届く映像の鮮明さを低下させることなく、外界の光を鮮明に透過することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態の頭部装着型の表示装置を説明する図である。
【図２】実施形態の選択反射部の詳細を説明する図である。
【図３】変形形態の頭部装着型の表示装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
【０００９】
（実施形態）
図１は、本実施形態の頭部装着型の表示装置１を説明する図である。図１は、表示装置１を鉛直方向上方から見た図である。
なお、図１を含め以下に示す図中及び以下の説明において、理解を容易にするために、観察者が頭部に表示装置１を装着した状態において、鉛直方向をＺ方向とし、水平方向をＸ方向及びＹ方向とする。また、この水平方向のうち、表示装置１を装着する観察者の前後方向をＹ方向とし、それに直交する方向（観察者の左右方向）をＸ方向とする。このＸ方向の−Ｘ側を左側とし、＋Ｘ側を右側とし、また、Ｙ方向の＋Ｙ側を観察者側とし、−Ｙ側を背面側とする。また、Ｚ方向の−Ｚ側を下側とし、＋Ｚ側を上側とする。
【００１０】
表示装置（頭部装着型表示装置）１は、観察者が頭部に装着し、観察者の眼前に映像を表示する、いわゆるヘッドマウントディスプレイである。本実施形態の表示装置１は、図１に示すように、観察者の頭部の左側に装着するフレーム部１０の内側に、映像源１１と、投射光学系１２と、選択反射部２０とを備えており、観察者がフレーム部１０を頭部に装着することによって、映像源１１から表示される映像を、選択反射部２０等を介して観察者の左目に視認させることができる。具体的には、表示装置１は、映像源１１に表示された映像光を、投射光学系１２を介して選択反射部２０に入射及び反射させて、表示装置１を頭部に装着した観察者の眼Ｅ前に映像情報を表示する。
また、表示装置１は、外界から光の一部を、選択反射部を透過させ観察者側に到達させて、映像と外界の光とを重ねて見せる、いわゆるシースルー機能を備えている。
【００１１】
映像源１１は、映像光を表示するマイクロディスプレイであり、例えば、透過型の液晶表示デバイスや、反射型の液晶表示デバイス、有機ＥＬ等を使用することができる。映像源１１は、例えば、対角が１インチ以下のマイクロディスプレイが使用される。また、本実施形態の映像源１１は、右円偏光に係る映像光を出射する。映像源１１は、フレーム部１０の表示装置１を装着した観察者の頭部側面に対応する位置に配置されている。
投射光学系１２は、映像源１１から出射された映像光を平行光として投射する複数のレンズ群から構成される光学系であり、映像源１１の映像光の出光部に対向する位置に配置されている。
【００１２】
図２は、本実施形態の表示装置に用いられる選択反射部２０の詳細を説明する図である。
選択反射部２０は、特定の偏光に係る光を選択して反射する反射部であり、基材層２１と、反射層２２とから構成されている。選択反射部２０は、フレーム部１０の表示装置１を装着した観察者の眼に対応する位置に配置されている。
選択反射部２０は、映像源１１から出射される映像光を反射するために設けられているおり、本実施形態では、上述したように映像源１１から右円偏光に係る映像光が出射されるので、右円偏光に係る光を選択して反射することができる。
基材層２１は、選択反射部２０の基礎となる透明基材であり、例えば、厚さ０．１ｍｍ〜０．５ｍｍのアクリルや、シクロポリオレフィン等の樹脂の板状部材が使用される。
【００１３】
反射層２２は、右円偏光を選択して反射することができるコレステリック液晶構造を有した層である。本実施形態の反射層２２は、３層構造に形成されており、基材層２１側から順に、赤色波長領域（５９０〜７００ｎｍ）に属する波長を有する右円偏光を選択的に反射する赤色反射層２２ａと、緑色波長領域（５１０〜５７０ｎｍ）に属する波長を有する右円偏光を選択的に反射する緑色反射層２２ｂと、青色波長領域（４００〜４９０ｎｍ）に属する波長を有する右円偏光を選択的に反射する青色反射層２２ｃとを備える。反射層２２は、上述の３層構造にすることによって、映像源から出射するカラーの映像光を、カラー映像として反射することができる。
【００１４】
なお、本実施形態では、基材層２１側から順に、赤色反射層２２ａ、緑色反射層２２ｂ、青色反射層２２ｃが積層されるように反射層２２を形成したが、これに限定されるものでなく、反射層２２は、各色の反射層２２ａ〜２２ｃの順番を適宜入れ替えて構成されるようにしてもよい。また、反射層２２に含まれる各色の反射層２２ａ〜２２ｃのいずれかを省略したり、各色の反射層の反射する色の波長領域を調節したりすることにより、映像源１１から出射される映像光の特定の色を観察者側に反射するようにすることも可能である。
【００１５】
コレステリック液晶構造は、液晶分子が螺旋状に配列されることよって形成された複数の螺旋構造領域を有している。コレステリック液晶構造は、螺旋構造領域の螺旋軸に沿って入射した光のうち、波長がコレステリック液晶構造の選択反射波長域内にあり、かつ螺旋構造領域の旋回方向と同一の旋回方向を有する円偏光を選択的に反射し、その他の光は透過する。
選択反射波長域は、選択反射波長λ０を中心とした波長バンド幅Δλの範囲で与えられる。選択反射中心波長λ０（ｎｍ）は、以下の式（１）で与えられる。
【００１６】
式（１）    λ０＝ｎａｖ・ｐ
【００１７】
式（１）中のｐは螺旋構造領域における螺旋ピッチ（液晶分子の分子螺旋の１ピッチ当たりの長さ）、ｎａｖは螺旋軸に直交する平面内での平均屈折率である。
波長バンド幅△λは以下の式（２）で表される。
【００１８】
式（２）    △λ＝△ｎ・ｐ
【００１９】
式（２）中の△ｎは複屈折値である。
なお、上記赤色反射層２２ａ、緑色反射層２２ｂ、青色反射層２２ｃは、それぞれ異なる選択反射波長域を有するコレステリック液晶構造からなるものである。
反射層２２（または反射層２２を構成する各色の反射層２２ａ〜２２ｃ）の膜厚は、選択的に反射される上記光を略１００％反射する程度の厚さ（反射率が飽和する程度の大きさ）とすることが好ましい。これは、選択的に反射される上記光に対して１００％未満の反射率であれば、映像光を効率的に反射することができないからである。
【００２０】
なお、反射層２２（または反射層２２を構成する各色の反射層２２ａ〜２２ｃ）の反射率は、直接的には螺旋ピッチ数に依存しているが、螺旋ピッチが固定であるとすれば、間接的には反射層２２（または反射層２２を構成する各色の反射層２２ａ〜２２ｃ）の膜厚に依存している。具体的には、１００％の反射率を得るためには、４〜８ピッチ程度必要と言われているので、コレステリック液晶構造を示す液晶材料の種類や選択反射波長域にもよるが、各色の反射層２２ａ〜２２ｃであれば、一層につき１〜１０μｍ程度の膜厚が必要である。反射層２２（または反射層２２を構成する各色の反射層２２ａ〜２２ｃ）の膜厚は厚くなればなるほどよいというわけではなく、厚くなりすぎると配向の制御などが困難となったり、ムラが生じたり、また材料自体による光吸収の程度が大きくなるので、上述した範囲が適切である。
【００２１】
反射層２２は、以下の方法によって得ることができる。まず、基材層２１の表面にラビング処理を施す。ラビング処理の方法は、特に限定されないが、例えば、ナイロンなどの合成繊維、木綿等の天然繊維からなる布やフェルトを巻き付けたロールで一定方向に擦る方法が挙げられる。
基材層２１の表面にラビング処理を施した後、以下の反射層用組成物を塗布する。
反射層組成物は少なくともコレステリック液晶構造を示す液晶材料を含んでいる。コレステリック液晶構造を示す液晶材料としては、公知のカイラルネマチック液晶材料や公知のコレステリック液晶材料を用いることができるが、コレステリック液晶構造の選択反射波長域が映像光の波長を含むようにしなければならないので、コレステリック液晶構造を示す液晶材料は、用いるレーザ光の波長を考慮して適宜選択される。なお、公知のレーザ光源としては、例えば、６３５ｎｍ、６６０ｎｍ、または６８５ｎの波長を有する赤色レーザ光、５３２ｎｍの波長を有する緑色レーザ光、および４０５ｎｍ、４４０ｎｍ、または４７３ｎｍの波長を有する青色レーザ光を発振するものが挙げられる。
【００２２】
カイラルネマチック液晶材料は、ネマチック規則性を示す液晶材料とカイラル剤とを混合したものである。カイラル剤は、ネマチック規則性を示す液晶材料の螺旋ピッチを制御し、コレステリック液晶構造を呈するようにするためのものである。螺旋ピッチは、カイラル剤の添加量を調整することにより制御できるので、カイラル剤の添加量を調整することにより、選択反射波長域が上記レーザ光の波長を含むコレステリック液晶構造を得ることができる。なお、カイラル剤の添加量は、使用するネマチック液晶の種類やカイラル剤の種類により異なり、用いる材料に応じて適宜決定される。また、螺旋構造の旋回方向はカイラル剤の種類によって制御できる。
【００２３】
カイラルネマチック規則性を示す液晶材料としては、コレステリック液晶構造を固定する観点から、重合性を有する液晶材料であることが好ましい。なお、反射層用組成物には、光重合開始剤や適当な添加剤が添加されてもよい。
高分子コレステリック液晶材料を用いて、コレステリック液晶構造を得る場合には、目的とする螺旋ピッチおよび旋回方向を有する高分子コレステリック液晶材料を選択することにより、選択反射波長域が上記レーザ光の波長を含むコレステリック液晶構造を得ることができる。
【００２４】
反射層用組成物は基材層２１上にそのまま塗布することも可能であるが、粘性を塗布装置に合わせたり、良好な配向状態を得る目的で有機溶媒などの適当な溶媒に溶解させてインキ化するようにしてもよい。
このような溶媒としては、上述したような重合性の液晶材料を溶解することが可能であれば特に限定されるものではないが、基材層２１を浸食しないものであることが好ましい。具体的には、アセトンや、酢酸−３−メトキシブチル、ジグライム、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、塩化メチレン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。重合性の液晶材料の希釈の程度は特に限定されるものではないが、液晶自体が溶解性の低い材料であり、また粘性が高いことなどを考慮して、５〜５０％、さらに好ましくは１０〜３０％程度に希釈することが好ましい。
【００２５】
反射層用組成物の塗布方法としては、既存の任意の方法を用いることができる。具体的には、ロールコート法やグラビアコート法、バーコート法、スライドコート法、ダイコート法、スリットコート法、浸漬法などを用いることができる。
基材層２１上に反射層用組成物を塗布すると、反射層用組成物に含まれる液晶材料はコレステリック液晶構造を呈する。
基材層２１上に反射層用組成物を塗布した後、反射層用組成物を硬化させて、コレステリック液晶構造を固定化する。これにより、反射層２２が形成される。
ここで、硬化方法としては、（１）反射層用組成物中の溶媒を乾燥させる方法、（２）加熱により反射層用組成物中の液晶材料を重合させる方法、（３）電離放射線の照射により反射層用組成物中の液晶材料を重合させる方法、及び（４）これらの方法を組み合わせた方法を用いることができる。
【００２６】
このうち、上記（１）の方法は、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料として液晶ポリマーを用いた場合に適した方法である。この方法では、液晶ポリマーを有機溶媒などの溶媒に溶解させた状態で凸部上に塗布することとなるが、この場合には、乾燥処理により溶媒を除去するだけで、コレステリック規則性を有する固体化したコレステリック液晶層が形成される。なお、溶媒の種類や乾燥条件などについては、上述した塗布工程で述べたものを用いることができる。
【００２７】
上記（２）の方法は、加熱により反射層用組成物中の液晶分子を熱重合させてコレステリック液晶構造を固定化する方法である。この方法では、加熱（焼成）温度によって液晶分子の結合状態が変化するので、加熱時にコレステリック液晶構造の面内で温度ムラがあると、膜硬度などの物性や光学的な特性にムラが生じる。ここで、膜硬度の分布を±１０％以内にするためには、加熱温度の分布も±５％以内に抑えることが好ましく、より好ましくは±２％以内に抑えることが好ましい。
なお、加熱する方法としては、加熱温度の均一性が得られれば特に限定されず、ホットプレート上に密着して保持したり、ホットプレートとの間に僅かな気層を設けてホットプレートと平行になるように保持したりする方法を用いることができる。また、オーブンのような特定の空間全体を加熱する装置内に静置したり、当該装置内を通過させたりする方法でもよい。
加熱温度としては一般に、１００℃以上の高温が必要となるが、基材層２１の耐熱温度に応じて適宜設定するのが好ましい。
【００２８】
上記（３）の方法は、電離放射線の照射により反射層用組成物中の液晶分子を光重合させてコレステリック液晶構造を固定化する方法である。この方法では、電離放射線として、電子線や紫外線などを条件に応じて適宜用いることができる。通常は、装置の容易性などの観点から紫外線が好ましく用いられ、その波長は２５０〜４００ｎｍである。ここで、紫外線を用いる場合には、反射層用組成物に光重合開始剤が添加されていることが好ましい。
【００２９】
反射層用組成物中に添加される光重合開始剤としては、ベンジル（ビベンゾイルともいう）や、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４′−メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、２−ｎ−ブトキシエチル−４−ジメチルアミノベンゾエート、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、３，３′−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメート、２−メチル−１−（４−（メチルチオ）フェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン、１−（４−ドデシルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオキサントンなどを挙げることができる。なお、光重合開始剤の他に増感剤を、本発明の目的が損なわれない範囲で添加することも可能である。
【００３０】
なお、反射層用組成物に添加される光重合開始剤の添加量は、０．０１〜２０重量％、好ましくは０．１〜１０重量％、より好ましくは０．５〜５重量％の範囲であることが好ましい。
以上のような工程を行うことにより、基材層２１上にコレステリック構造を有する反射層２２を得ることができる。また、上述した一連の工程を繰り返すことにより、基材層２１上に各色の反射層２２ａ〜２２ｃを形成することができる。
【００３１】
次に、本実施形態の選択反射部２０に入射する映像光Ｌ及び外界の光Ｇの動作について説明する。
図１に示すように、映像源１１から出射した映像光Ｌは、投射光学系１２を介して選択反射部２０へと入射する。
ここで、上述したように、映像光Ｌは、右円偏光に係る光であり、また、選択反射部２０は、右円偏光を選択的に反射するので、映像源１１から出射した全ての映像光Ｌが、選択反射部２０において反射して、表示装置１を頭部に装着した観察者の眼Ｅへと到達する。このとき、映像光Ｌがカラー映像である場合、映像光Ｌのうち赤色系の映像光Ｌ１は、図２に示すように、選択反射部２０の青色反射層２２ｃ及び緑色反射層２２ｂを透過して、赤色反射層２２ａにより観察者側へ反射することとなる。また、緑色系の映像光Ｌ２は、選択反射部２０の青色反射層２２ｃを透過して、緑色反射層２２ｂにより観察者側へ反射し、青色系の映像光Ｌ３は、青色反射層２２ｃにより観察者側へ反射することとなり、観察者側にカラー映像が表示されることとなる。
【００３２】
一方、外界の光Ｇは、図１に示すように、選択反射部２０の背面側（＋Ｙ側）の基材層２１を透過して反射層２２に入射する。
ここで、この反射層２２に入射した外界の光Ｇ（Ｇ１〜Ｇ４）のうち右円偏光に係る光（Ｇ１〜Ｇ３）は、反射層２２のいずれかの色の反射層によって背面側（＋Ｙ側であって＋Ｘ側）へ反射することとなる。具体的には、外界の光Ｇのうち右円偏光に係る赤色系の光Ｇ１は、図２に示すように、選択反射部２０の基材層２１を透過して、赤色反射層２２ａにより背面側へ反射することとなる。また、外界の光Ｇのうち右円偏光に係る緑色系の光Ｇ２は、選択反射部２０の基材層２１、赤色反射層２２ａを透過して、緑色反射層２２ｂにより背面側へ反射し、外界の光Ｇのうち右円偏光に係る青色系の光Ｇ３は、基材層２１、赤色反射層２２ａ、緑色反射層２２ｂを透過して、青色反射層２２ｃにより背面側へ反射することとなる。
また、外界の光Ｇのうち右円偏光以外の光Ｇ４は、基材層２１及び反射層２２を構成する各色の反射層（２２ａ〜２２ｃ）を透過して、観察者の眼Ｅへ到達する。
【００３３】
以上より、本実施形態の表示装置１は、右円偏光に係る映像光を出射する映像源１１と、右円偏光に係る映像光のみを選択して反射する選択反射部２０とを備えているので、映像源から出射された映像光を殆ど減衰させることなく観察者側に表示することができる。また、それとともに、背面側から入射する外界の光のうち、右円偏光に係る光以外の光を、選択反射部２０を透過させて観察者側に到達させることができる。これにより、本実施形態の表示装置１は、観察者に対して鮮明な映像を表示するとともに、外界の様子も表示することができる。
また、本実施形態の表示装置１は、選択反射部２０が、コレステリック液晶構造を有しているので、光の偏光を選択的に反射するだけでなく、光の波長に対しても選択的に反射させることができる。これにより、例えば、特定の色に係る映像光のみを観察者側に反射することができる。
【００３４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図３は、本実施形態の表示装置１０１の構成を説明する図である。図３（ａ）は、表示装置１０１の全体構成を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のｂ部詳細を示す図である。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾（２桁）に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
【００３５】
本実施形態の表示装置（頭部装着型表示装置）１０１は、選択反射部１２０が導光板１１３に設けられている点で、上述の第１実施形態の表示装置１と相違する。
本実施形態の表示装置１０１は、観察者が頭部に装着し、観察者の眼前に映像を表示する、いわゆるヘッドマウントディスプレイである。表示装置１０１は、図３に示すように、不図示のメガネフレーム部の内側に、映像源１１１と、投射光学系１１２と、導光板１１３とを備えており、観察者がメガネフレーム部を頭部に装着することによって、映像源１１１の映像を、導光板１１３、選択反射部１２０等を介して観察者に視認させることができる。
また、表示装置１０１は、外界から光の一部を、選択反射部を透過させ観察者側に到達させて、映像と外界の光とを重ねて見せる、いわゆるシースルー機能を備えている。
【００３６】
映像源１１１は、映像光を表示するマイクロディスプレイであり、本実施形態では、右円偏光に係る映像光を出射する。
導光板１１３は、光を導光する略平板状の透明部材であり、本実施形態では、鉛直方向（Ｚ方向）から見た形状が略台形形状に形成された台形柱形状に形成されている。導光板１１３は、図３（ａ）に示すように、互いに平行であり、互いに対向する第１全反射面１１３ｂ及び第２全反射面１１３ｃと、−Ｘ側端部及び＋Ｘ側端部に、この第１全反射面１１３ｂ及び第２全反射面１１３ｃに対して傾斜した反射面１１３ａ及び反射面１１３ｄとが設けられている。
【００３７】
反射面１１３ａは、第１全反射面１１３ｂ及び第２全反射面１１３ｃ（Ｘ方向）に対して所定の角度で傾斜しており、第１全反射面１１３ｂ側の端部が、第２全反射面１１３ｃの端部よりも−Ｘ側に位置している。
反射面１１３ａは、その面の全面に反射膜１１４が形成されており、導光板１１３内に入射した映像光を、この反射膜１１４よって第１全反射面１１３ｂ側に反射する。
ここで、反射膜１１４は、光反射性の高い金属、例えば、アルミニウムや、銀、ニッケル等により形成されている。本実施形態では反射膜１１４は、アルミニウムを蒸着することにより形成されている。
【００３８】
第１全反射面１１３ｂは、導光板１１３を形成する面のうちＸＺ平面に平行であって、観察者側（−Ｙ側）に位置する面であり、反射膜１１４によって反射した映像光を第２全反射面１１３ｃ側に向けて全反射させる。また、第１全反射面１１３ｂは、第２全反射面１１３ｃにおいて全反射した映像光を、第２全反射面１１３ｃ側に向けて全反射させる。
第１全反射面１１３ｂは、その−Ｘ側の端部が、映像源１１１から出射された映像光を入光する入光面となっており、また、＋Ｘ側の端部が、選択反射部１２０において反射した映像光を導光板１１３外へ出光する出光面となっている。
第２全反射面１１３ｃは、導光板１１３を形成する面のうち、ＸＺ平面に平行であって、背面側（＋Ｙ側）に位置する面（観察者側から離れた側の面）であり、第１全反射面１１３ｂにおいて全反射した映像光を、第１全反射面１１３ｂ側に向けて全反射させる。
以上により、反射膜１１４を反射した映像光は、第１全反射面１１３ｂ及び第２全反射面１１３ｃの間で全反射を繰り返すことによって、導光板１１３内の＋Ｘ方向（導光方向）に導光されることとなる。
【００３９】
反射面１１３ｄは、第１全反射面１１３ｂ及び第２全反射面１１３ｃ（Ｘ方向）に対して所定の角度で傾斜しており、第１全反射面１１３ｂ側の端部が、第２全反射面１１３ｃの端部よりも＋Ｘ側に位置している。反射面１１３ｄは、その面の全面に選択反射部１２０が形成されており、第１全反射面１１３ｂ及び第２全反射面１１３ｃの間で全反射を繰り返して＋Ｘ方向に導光される映像光を、選択反射部１２０によって観察者側に反射する。
選択反射部１２０は、右円偏光を反射することができるコレステリック液晶構造を有した反射層である。本実施形態の選択反射部１２０は、図３（ｂ）に示すように、３層構造に形成されており、赤色波長領域に属する波長を有する右円偏光を選択的に反射する赤色反射層１２２ａと、緑色波長領域に属する波長を有する右円偏光を選択的に反射する緑色反射層１２２ｂと、青色波長領域に属する波長を有する右円偏光を選択的に反射する青色反射層１２２ｃとを備える。
【００４０】
以上の構成により、映像源１１１から出射した映像光Ｌは、投射光学系１１２を介して導光板１１３へと入光し、反射面１１３ａへと入射する。そして、反射面１１３ａに入射した映像光Ｌは、反射膜１１４で反射し、第１全反射面１１３ｂ及び第２全反射面１１３ｃの間で全反射を繰り返して導光板１１３内の＋Ｘ側へ導光され、反射面１１３ｄへと入射する。反射面１１３ｄへ入射した映像光は、選択反射部１２０に入射して第１全反射面１１３ｂに対してほぼ垂直な方向（−Ｙ方向）に反射して、第１全反射面１１３ｂから観察者の眼Ｅに向けて出光する。
【００４１】
ここで、映像光Ｌは、上述したように、右円偏光に係る光であり、また、選択反射部１２０は、右円偏光を選択的に反射するので、映像源１１から出射した映像光Ｌの全てが、選択反射部２０において反射して、表示装置１０１を頭部に装着した観察者の眼Ｅへと到達することとなる。
一方、外界の光Ｇ（Ｇ１、Ｇ４）は、図３（ａ）に示すように、選択反射部１２０の背面側（＋Ｙ側）に入射する。ここで、この選択反射部１２０に入射した外界の光Ｇのうち右円偏光に係る光Ｇ１は、選択反射部１２０のいずれかの色の反射層（１２２ａ〜１２２ｃ）によって＋Ｘ側へ反射することとなる。
また、外界の光Ｇのうち右円偏光以外の光Ｇ４は、選択反射部１２０を構成する各色の反射層（１２２ａ〜１２２ｃ）、導光板１１３を透過して、観察者の眼Ｅへ到達する。
【００４２】
以上より、本実施形態の表示装置１０１は、右円偏光に係る映像光を出射する映像源１１１と、右円偏光に係る映像光のみを選択して反射する選択反射部１２０とを備えているので、映像源から出射された映像光を殆ど減衰させることなく観察者側に表示することができる。また、それとともに、背面側から入射する外界の光のうち、右円偏光に係る光以外の光を、選択反射部１２０を透過させて観察者側に到達させることができる。これにより、本実施形態の表示装置１０１は、観察者に対して鮮明な映像を表示するとともに、外界の光を表示することができる。
また、本実施形態の表示装置１０１は、選択反射部１２０が、コレステリック液晶構造を有しているので、光の偏光を選択的に反射するだけでなく、光の波長に対しても選択的に反射させることができる。これにより、例えば、特定の色に係る映像光のみを観察者側に反射することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。
【００４４】
（変形形態）
（１）上述の実施形態において、表示装置１は、選択反射部２０にコレステリック液晶構造を適用する例を説明したが、これに限定されるものでなく、例えば、ワイヤグリッド構造を適用してもよい。
このワイヤグリッド構造は、ある特定の方向に延在し、その延在方向に直交する方向に複数配列された凸形状が約１００〜１５０ｎｍの間隔で基材上に形成された構造を有している。この構造を選択反射部に適用して、Ｐ偏光及びＳ偏光のいずれか一方（例えば、Ｓ偏光）を反射させ、他方（例えば、Ｐ偏光）を透過させるようにし、また、選択反射部に反射される偏光成分（例えば、Ｓ偏光）に係る映像光を映像源から出射させるようにすれば、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、この表示装置は、映像源から出射された映像光を殆ど減衰させることなく観察者側に表示するとともに、背面側から入射する外界の光のうち、Ｓ偏光に係る光以外の光を、選択反射部を透過させて観察者側に到達させることができる。
【００４５】
（２）上述の実施形態において、映像源が右円偏光に係る映像光を出射し、選択反射層が右円偏光を選択的に反射する例を示したが、これに限定されるものでなく、映像源が左円偏光に係る映像光を出射し、選択反射層が左円偏光を選択的に反射するようにしてもよい。
【００４６】
（３）上述の第２実施形態において、導光板１１３は、第１全反射面１１３ｂと映像光が入光する面とを同一面内に形成する例を示したが、これに限定されるものでなく、第１全反射面と映像光が入光する面とが相違する面として形成されていてもよい。
また、上述の実施形態において、導光板１１３は、第１全反射面１１３ｂと映像光が出光する面とを同一面内に形成する例を示したが、これに限定されるものでなく、第１全反射面と映像光が出光する面とが相違する面として形成されていてもよい。
【００４７】
（４）上述の実施形態において、表示装置１は、観察者の頭部の左側に配置され、映像光を観察者の左目に反射する例を示したが、これに限定されるものでない。表示装置は、例えば、観察者の頭部の右側に装着され、映像光を観察者の右目に反射するようにしてもよく、また、観察者の頭部の左右両側にメガネのように装着され、映像光を観察者の両目に反射するようにしてもよい。なお、観察者の両目に映像を反射させる場合、表示装置は、頭部の左側用、右側用の映像源、選択反射部をそれぞれも設ける必要がある。
【符号の説明】
【００４８】
１、１０１    表示装置
１１、１１１    映像源
１２、１１２    投射光学系
２０、１２０    選択反射部
２１    基材層
２２    反射層
２２ａ、１２２ａ    赤色反射層
２２ｂ、１２２ｂ    緑色反射層
２２ｃ、１２２ｃ    青色反射層
１１３    導光板
１１４    反射膜
Ｅ    観察者の眼
【図１】
2016102891.tif 000003
【図２】
2016102891.tif 000004
【図３】
2016102891.tif 000005