(57)【要約】【課題】光の利用効率の低下を低減しつつ、光の光量を検知することができる画像表示装置を提供すること。【解決手段】図３に示す画像表示装置１００は、光を回折させる第１の回折光学素子６２と、第１の回折光学素子６２にて回折された光を走査する光走査部８と、光走査部８にて走査された光を回折させる第２の回折光学素子９２と、第１の回折光学素子６２にて正反射された光の光量を検知する光検知部７と、を有する。また、画像表示装置は、光を回折させる第１の回折光学素子と、第１の回折光学素子にて回折された光を走査する光スキャナーと、光スキャナーにて走査された光を回折させる第２の回折光学素子と、第１の回折光学素子にて回折されずに透過された光の光量を検知する光検知部と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を回折させる第１の回折光学素子と、
前記第１の回折光学素子にて回折された光を走査する光走査部と、
前記光走査部にて走査された光を回折させる第２の回折光学素子と、
前記第１の回折光学素子にて正反射された光の光量を検知する光検知部と、を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記第１の回折光学素子は、前記第１の回折光学素子に入射する光の前記第１の回折光学素子に対する入射角度をθ１［°］としたとき、
θ１＞０［°］の関係を満足する請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第１の回折光学素子は、前記第１の回折光学素子に入射する光の前記第１の回折光学素子に対する入射角度をθ１［°］とし、前記第１の回折光学素子に入射する光と、前記第１の回折光学素子にて回折された前記光とのなす角度をθ２［°］としたとき、
（θ２／２）＞θ１の関係を満足する請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
映像信号に基づき変調された光を生成する変調光生成部を有し、
前記変調光生成部から出射された光が前記第１の回折光学素子に入射する請求項１ないし３のいずれか１項に記載に画像表示装置。
【請求項５】
前記光検知部にて検知された前記光量に基づいて、前記変調光生成部により生成される光の出力を調整する光量調整部を有する請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記変調光生成部は、第１の色光を出射する第１の光源と、前記第１の色と異なる第２の色光を出射する第２の光源と、を有し、
前記光検知部は、前記第１の回折光学素子にて正反射された前記第１の色光の光量と、前記第１の回折光学素子にて正反射された前記第２の色光の光量と、を検知する請求項４または５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記第１の回折光学素子にて回折された光の光量は、前記第１の回折光学素子にて正反射された光の光量よりも大きい請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
光を回折させる第１の回折光学素子と、
前記第１の回折光学素子にて回折された光を走査する光走査部と、
前記光走査部にて走査された光を回折させる第２の回折光学素子と、
前記第１の回折光学素子にて回折されずに透過された光の光量を検知する光検知部と、を有することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像表示装置の一例として、眼の網膜に直接レーザーを照射し、使用者に画像を視認させるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）等の表示装置が注目を集めている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ヘッドマウントディスプレイに適用可能である映像表示装置について開示されている。この映像表示装置は、光源としてのＬＥＤと、ＬＥＤからの光を変調する変調素子であるＬＣＤ（Liquid Crystal Display）と、ＬＣＤから出力された光を回折させる２つのＨＯＥ（ホログラム素子）と、輝度センサーとを有する。
【０００４】
このような構成の映像表示装置では、２つのＨＯＥのうち、一方のＨＯＥで回折された光が観察者に届けられる。これにより、観察者に映像を虚像として提供することができる。また、他方のＨＯＥで回折された光は、輝度センサーに入射する。そして、輝度センサーにて検知された光の強さの情報を基に、ＬＥＤの駆動を制御して、色バランスの調整を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２７１５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の画像表示装置（映像表示装置）では、観察者に届けることができる光の一部を輝度センサーに入射させているため、光の利用効率が低いという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、光の利用効率の低下を低減しつつ、光の光量を検知することができる画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の画像表示装置は、光を回折させる第１の回折光学素子と、
前記第１の回折光学素子にて回折された光を走査する光走査部と、
前記光走査部にて走査された光を回折させる第２の回折光学素子と、
前記第１の回折光学素子にて正反射された光の光量を検知する光検知部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
このような画像表示装置によれば、第１の回折光学素子にて回折された光である回折光を観察者が視認し得る画像の生成に利用し、第１の回折光学素子にて正反射された光である正反射光を光検知に有効利用することができる。また、このように、正反射光を光検知に有効利用することで、回折光とともに生じてしまう正反射光が迷光となることを低減または防止することができる。
【００１０】
本発明の画像表示装置では、前記第１の回折光学素子は、前記第１の回折光学素子に入射する光の前記第１の回折光学素子に対する入射角度をθ１［°］としたとき、
θ１＞０［°］の関係を満足することが好ましい。
【００１１】
これにより、正反射光が変調光生成部に入射することにより、変調光生成部に誤動作等の不具合や故障等が生じることを防止または低減することができる。
【００１２】
本発明の画像表示装置では、前記第１の回折光学素子は、前記第１の回折光学素子に入射する光の前記第１の回折光学素子に対する入射角度をθ１［°］とし、前記第１の回折光学素子に入射する光と、前記第１の回折光学素子にて回折された前記光とのなす角度をθ２［°］としたとき、
（θ２／２）＞θ１の関係を満足することが好ましい。
【００１３】
これにより、観察者が視認し得る画像の生成に回折光を利用し、前記回折光とともに生じた正反射光を光検知により好適に有効利用することができる。
【００１４】
本発明の画像表示装置では、映像信号に基づき変調された光を生成する変調光生成部を有し、
前記変調光生成部から出射された光が前記第１の回折光学素子に入射することが好ましい。
【００１５】
このような変調光生成部で生成した光を第１の回折光学素子に入射させることができる。
【００１６】
本発明の画像表示装置では、前記光検知部にて検知された前記光量に基づいて、前記変調光生成部により生成される光の出力を調整する光量調整部を有することが好ましい。
【００１７】
これにより、光検知部にて検出した光を基に、変調光生成部への投入電流に対する光出力（光の出力）を検出することができ、よって、変調光生成部の光出力を調整することができる。そのため、画像の明るさを調整することができる。
【００１８】
本発明の画像表示装置では、前記変調光生成部は、第１の色光を出射する第１の光源と、前記第１の色と異なる第２の色光を出射する第２の光源と、を有し、
前記光検知部は、前記第１の回折光学素子にて正反射された前記第１の色光の光量と、前記第１の回折光学素子にて正反射された前記第２の色光の光量と、を検知することが好ましい。
【００１９】
これにより、第１の光源および第２の光源のそれぞれの投入電流に対する光出力を検出することができ、よって、第１の光源および第２の光源の各光出力を個別に調整することができる。そのため、画像の色のバランスをより高精度に調整することができる。
【００２０】
本発明の画像表示装置では、前記第１の回折光学素子にて回折された光の光量は、前記第１の回折光学素子にて正反射された光の光量よりも大きいことが好ましい。
【００２１】
これにより、光量が大きい回折光を画像の生成に利用し、回折光とともに生じた反射光を光検知に有効利用することができる。
【００２２】
本発明の画像表示装置は、光を回折させる第１の回折光学素子と、
前記第１の回折光学素子にて回折された光を走査する光走査部と、
前記光走査部にて走査された光を回折させる第２の回折光学素子と、
前記第１の回折光学素子にて回折されずに透過された光の光量を検知する光検知部と、を有することを特徴とする。
【００２３】
このような画像表示装置によれば、第１の回折光学素子にて回折された光である回折光を観察者が視認し得る画像に利用し、第１の回折光学素子にて回折されずに透過された光である透過光を光検知に有効利用することができる。また、このように、透過光を光検知に有効利用することで、回折光とともに生じてしまう透過光が迷光となることを低減または防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す画像表示装置の斜視図である。
【図３】図１に示す画像表示装置の表示ユニットの概略構成図である。
【図４】表示ユニットに含まれる変調光生成部と光検知部と制御部とを示す図である。
【図５】表示ユニットに含まれる光走査部を示す平面図である。
【図６】表示ユニットに含まれる光回折部の機能を説明する図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る画像表示装置の一部を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の画像表示装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示す図である。図２は、図１に示す画像表示装置の斜視図である。図３は、図１に示す画像表示装置の表示ユニットの概略構成図である。図４は、表示ユニットに含まれる変調光生成部と光検知部と制御部とを示す図である。図５は、表示ユニットに含まれる光走査部を示す平面図である。図６は、表示ユニットに含まれる光回折部の機能を説明する図である。
【００２７】
なお、図１では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸としてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。また、その図示した矢印の先端側を「＋（プラス）」、基端側を「−（マイナス）」とする。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。
【００２８】
ここで、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、画像表示装置１００を観察者の頭部Ｈに装着した際に、Ｘ軸方向が頭部Ｈの左右方向、Ｙ軸方向が頭部Ｈの上下方向、Ｚ軸方向が頭部Ｈの前後方向となるように設定されている。
【００２９】
図１および図２に示す画像表示装置１００は、ヘッドマウントディスプレイ（頭部装着型画像表示装置）である。このような画像表示装置１００は、眼鏡のような外観をなし、観察者の頭部Ｈに装着して使用され、観察者に虚像による画像を外界像と重畳した状態で視認させる。
【００３０】
図１および図２に示すように、画像表示装置１００は、フレーム２００と、フレーム２００に支持された表示ユニット３００と、を有している。また、図３および図４に示すように、表示ユニット３００は、変調光生成部４と、光回折部６と、光走査部８と、偏向部９と、制御部１０と、光検知部７と、を有している。
【００３１】
なお、変調光生成部４と、光回折部６と、光走査部８と、制御部１０と、光検知部７とは、後述するフレーム２００のテンプル部２３０内に設けられており、偏向部９は、後述するシェード部２１２に設けられている（図２および図３参照）。
【００３２】
このような画像表示装置１００では、図３に示すように、変調光生成部４が映像信号に基づき変調された光である変調光Ｌ１を生成し、光回折部６が変調光Ｌ１を回折し、光走査部８が回折光Ｌ３を２次元的に走査することにより映像光Ｌ４を生成し、偏向部９が映像光Ｌ５を観察者の左側の眼ＥＹに導く。このようにして、画像表示装置１００は、観察者が視認し得る虚像（画像）を形成する。
【００３３】
なお、本実施形態では、表示ユニット３００をフレーム２００の左側にのみ設け、左眼用の虚像のみを形成する場合を例に説明するが、表示ユニット３００と同様の構成の表示ユニットをフレーム２００の右側に設けることによって、左眼用の虚像と併せて右眼用の虚像も形成してもよいし、右眼用の虚像のみを形成するようにしてもよい。また、変調光生成部４は必ずしも画像表示装置１００が有していなくてもよく、画像表示装置１００の外部に設けられた変調光生成部４が生成した変調光Ｌ１を、適宜選択される手段で画像表示装置１００に導光してもよい。
【００３４】
以下、画像表示装置１００の各部を順次詳細に説明する。
［フレーム］
図２に示すように、フレーム２００は、眼鏡フレームのような形状をなしており、表示ユニット３００を支持している。また、フレーム２００は、観察者の眼ＥＹの前方に位置するフロント部２１０と、フロント部２１０の左右両端から延出した一対のテンプル部２２０、２３０と、を有している。
【００３５】
また、フロント部２１０は、リム部２１１と、リム部２１１に支持されたシェード部２１２およびノーズパッド２１３と、を有している。シェード部２１２は、外界光の透過を抑制する機能を有し、偏向部９を支持している。そして、シェード部２１２の中央部にノーズパッド２１３が設けられている。ノーズパッド２１３は、観察者が画像表示装置１００を頭部Ｈに装着したとき、観察者の鼻ＮＳに当接して、画像表示装置１００を観察者の頭部Ｈに対して支持する。
【００３６】
テンプル部２２０、２３０は、フロント部２１０に接続されている。テンプル部２２０、２３０は、観察者の耳ＥＡに掛けるための角度がほとんど付けられていないストレートテンプル部であり、観察者が画像表示装置１００を頭部Ｈに装着したとき、テンプル部２２０、２３０の一部が、観察者の耳ＥＡに当接するように構成されている。
【００３７】
なお、テンプル部２２０、２３０は、フロント部２１０に対して折り畳み可能となっていてもよいし、折り畳みできないようになっていてもよい。
【００３８】
以上、フレーム２００について説明したが、フレーム２００の形状は、観察者の頭部Ｈに装着することができ、表示ユニット３００を支持することができるものであれば、図示のものに限定されない。
【００３９】
［表示ユニット］
図３および図４に示すように、表示ユニット３００は、変調光生成部４と、光回折部６と、光検知部７と、光走査部８と、偏向部９と、制御部１０と、を有している。
【００４０】
（変調光生成部）
変調光生成部４は、映像信号に基づき変調された変調光Ｌ１を生成するものである。
【００４１】
図４に示すように、変調光生成部４は、波長の異なる複数の光源４１０Ｒ（第１の光源）、光源４１０Ｇ（第２の光源）および光源４１０Ｂ（第３の光源）を有する光源部４１０と、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂを駆動する駆動回路４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂと、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂから出射された光を平行光化するコリメーターレンズ４４０Ｒ、４４０Ｇ、４４０Ｂと、光合成部４３０と、集光レンズ４５０と、を有している。
【００４２】
光源４１０Ｒは、赤色光ＬＲ（第１の色光）を射出するレーザー光源であり、光源４１０Ｇは、緑色光ＬＧ（第２の色光）を射出するレーザー光源であり、光源４１０Ｂは、青色光ＬＢ（第３の色光）を射出するレーザー光源である。このような３色の光を用いることにより、フルカラーの画像を表示することができる。また、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂとしてレーザー光源を用いることで、より明るく鮮明な画像を表示することができる。
【００４３】
なお、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂとしては、特に限定されないが、例えば、レーザーダイオード、ＬＥＤ等を用いることができる。
【００４４】
駆動回路４２０Ｒは、光源４１０Ｒを駆動する機能を有し、駆動回路４２０Ｇは、光源４１０Ｇを駆動する機能を有し、駆動回路４２０Ｂは、光源４１０Ｂを駆動する機能を有する。また、駆動回路４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂは、制御部１０によって、独立して駆動が制御されている。このような駆動回路４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂにより駆動された光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂから射出された３つの光（赤色光ＬＲ、青色光ＬＢおよび緑色光ＬＧ）は、それぞれ、コリメーターレンズ４４０Ｒ、４４０Ｇ、４４０Ｂによって平行光化されて光合成部４３０に入射する。
【００４５】
光合成部４３０は、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂからの３つの光を合成するものである。
【００４６】
本実施形態では、光合成部４３０は、２つのダイクロイックミラー４３１、４３２を有する。ダイクロイックミラー４３１は、赤色光ＬＲを透過させるとともに緑色光ＬＧを反射する機能を有し、ダイクロイックミラー４３２は、赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧを透過させるとともに青色光ＬＢを反射する機能を有する。
【００４７】
このようなダイクロイックミラー４３１、４３２を用いることにより、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂからの赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢの３色の光を合成し、変調光Ｌ１を生成する。この際、制御部１０によって、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂからの光の強度をそれぞれ独立して変調することで所定の色の変調光Ｌ１となる。そして、生成された変調光Ｌは、集光レンズ４５０によって所望のＮＡ（開口数）に変更された後、光回折部６に導かれる。
【００４８】
以上、変調光生成部４の構成について説明したが、変調光生成部４の構成としては、変調光Ｌ１を生成することができれば、本実施形態の構成に限定されない。
【００４９】
（光回折部）
図３に示すように、変調光生成部４で生成された変調光Ｌ１は、光回折部６に入射する。
【００５０】
光回折部６は、基材６１と、基材６１上に設けられた第１の回折光学素子６２と、を有している。
【００５１】
基材６１は、例えば、光透過性（可視域で高い透光性）を有する部材等で構成されている。
【００５２】
なお、基材６１は、第１の回折光学素子６２を支持することができ、第１の回折光学素子６２の機能を阻害するものでなければ、いかなる構成であってもよい。また、基材６１は、必要に応じて設ければよく、省略することができる。
【００５３】
第１の回折光学素子６２は、反射型のホログラム素子（回折素子）で構成されている。第１の回折光学素子６２が反射型のホログラム素子（回折素子）であるため、第１の回折光学素子６２に入射した変調光Ｌ１は、反射するとともに、波長ごとに決まった特定の角度で光が強め合う。これにより、特定の回折角度において相対的に強度の大きい光である回折光Ｌ３（１次光）が発生する。
【００５４】
また、第１の回折光学素子６２では、前記回折光Ｌ３が生じるとともに、回折光Ｌ３よりも光量が小さい光である正反射光Ｌ２（０次光）が生じる。すなわち、第１の回折光学素子６２に入射した変調光Ｌ１は、回折光Ｌ３と、回折光Ｌ３とともに生じる正反射光Ｌ２とに分けられる。そして、回折光Ｌ３は、光走査部８に入射し、正反射光Ｌ２は、光検知部７に入射する。
【００５５】
なお、本実施形態における第１の回折光学素子６２では、比較的回折効率が高いホログラム素子を用いており、例えば、正反射光Ｌ２の光量が回折光Ｌ３の光量の１０％以下程度になるホログラム素子を用いている。
【００５６】
また、図６に示すように、変調光Ｌ１の第１の回折光学素子６２に対する入射角度をθ１［°］とし、変調光Ｌ１と回折光Ｌ３とのなす角度をθ２［°］としたとき、入射角度θ１と角度θ２とは、（θ２／２）＞θ１の関係を満足することが好ましい。なお、入射角度θ１［°］は、第１の回折光学素子６２に対する法線Ｎと変調光Ｌ１とのなす角度である。これにより、回折光Ｌ３および正反射光Ｌ２の各光路を十分にずらすことができる。このため、回折光Ｌ３が入射する光走査部８と、正反射光Ｌ２が入射する光検知部７とを、第１の回折光学素子６２により近い位置で、互いに干渉させることなく設置することができる。
【００５７】
また、第１の回折光学素子６２は、θ１＞０［°］の関係を満足することが好ましい。すなわち、第１の回折光学素子６２は、変調光生成部４に対して正対しない位置に設けられている。これにより、正反射光Ｌ２が変調光生成部４に入射することにより、変調光生成部４に誤動作等の不具合や故障等が生じることを防止または低減することができる。
【００５８】
また、第１の回折光学素子６２は、基材６１の変調光Ｌ１が入射される側に設けられている。ここで、第１の回折光学素子６２が基材６１の変調光Ｌ１が入射される側とは反対側に設けられている場合、基材６１の種類によっては、基材６１に入射した変調光Ｌ１が屈折したり多重反射したりする。そのため、回折光Ｌ３や正反射光Ｌ２の光路がずれたり、迷光となる場合がある。これに対し、本実施形態では、第１の回折光学素子６２が、基材６１の変調光Ｌ１が入射される側に設けられているため、前述したような光路のずれや迷光となることを防止または低減することができる。
【００５９】
なお、第１の回折光学素子６２は、反射型の回折素子であればいかなるものでもよく、上述したホログラム素子（ホログラフィックグレーティング）の他、横断面が鋸歯状をなす溝が形成されている表面レリーフ型回折格子（ブレーズドグレーティング）、ホログラム素子と表面レリーフ型回折格子とを組み合わせた表面レリーフホログラム素子（ブレーズドホログラフィックグレーティング）等であってもよい。
【００６０】
以上、光回折部６について説明したが、光回折部６の構成は、回折光Ｌ３および正反射光Ｌ２が生じるものであれば、前述した構成に限定されない。
【００６１】
（光走査部）
図３に示すように、光回折部６で回折された回折光Ｌ３は、光走査部８に入射する。言い換えると、光走査部８は、回折光Ｌ３が入射する位置に設けられている。
【００６２】
光走査部８は、回折光Ｌ３を偏向部９に向けて空間的（２次元的）に走査する光スキャナーである。
【００６３】
光走査部８は、２軸まわりに揺動可能な光スキャナーであり、図５に示すように、ミラー８１１（光反射部）を有する可動部８１０と、可動部８１０を軸Ｊ１まわりに揺動（回動）可能に支持する軸部８２１、８２２と、軸部８２１、８２２を支持する駆動枠部８３０と、駆動枠部８３０を軸Ｊ１に直交する軸Ｊ２まわりに揺動（回動）可能に支持する軸部８４１、８４２と、軸部８４１、８４２を支持する枠状の支持部８５０と、駆動枠部８３０を支持部８５０に対して軸Ｊ２まわりに揺動させつつ、可動部８１０を駆動枠部８３０に対して軸Ｊ１まわりに揺動させる図示しない駆動手段と、を有している。このような構成によれば、可動部８１０が軸Ｊ１、Ｊ２の両軸まわりに揺動するため、ミラー８１１で反射した回折光Ｌ３を２次元的に走査することができる。
【００６４】
このようにして、光走査部８は、回折光Ｌ３を２次元的に走査して、映像光Ｌ４を生成する。
【００６５】
また、光走査部８として、２軸まわりに揺動可能な光スキャナーを用いることによって、光走査部８の構成や配置（特にアライメント）が簡単なものになると共に、光走査部８の小型化を図ることができる。
【００６６】
以上、光走査部８の構成について説明したが、光走査部８の構成としては、回折光Ｌ３を２次元的に走査することができれば、本実施形態の構成に限定されない。例えば、光走査部８は、正反射光Ｌ２を１次元的に走査する光スキャナーを２つ備えた構成であってもよいし、光スキャナーに替えてポリゴンミラーやガルバノミラーを用いた構成であってもよい。
【００６７】
（偏向部）
図２に示すように、偏向部９は、シェード部２１２に設けられており、使用時に観察者の左側の眼ＥＹの前方に位置するように配置されている。このような偏向部９は、観察者の眼ＥＹを覆うのに十分な大きさを有し、光走査部８にて生成された映像光Ｌ４を映像光Ｌ５として観察者の眼ＥＹに向けて入射させる機能を有する。
【００６８】
このような偏向部９は、図３に示すように、基材９１と、第２の回折光学素子９２と、を有する。
【００６９】
基材９１は、例えば、光透過性（可視域で高い透光性）を有する部材等で構成されている。
【００７０】
なお、基材９１は、第２の回折光学素子９２を支持することができ、第２の回折光学素子９２の機能を阻害するものでなければ、いかなる構成であってもよい。また、基材９１は、必要に応じて設ければよく、省略することができる。
【００７１】
第２の回折光学素子９２は、反射型のホログラム素子（回折素子）で構成されている。第２の回折光学素子９２が反射型のホログラム素子（回折素子）であるため、第２の回折光学素子９２に入射した映像光Ｌ４は、反射するとともに、波長ごとに決まった特定の角度で光が強め合う。これにより、特定の回折角度において相対的に強度の大きい光である映像光Ｌ５が発生する。
【００７２】
このような構成の偏向部９は、映像光Ｌ４を反射させるとともに、使用時において偏向部９の外側から観察者の眼ＥＹに向かう外界光を透過させる機能を有する。これにより、観察者は、外界像を視認しながら、映像光Ｌ５により形成された虚像（画像）を視認することができる。すなわち、シースルー型のヘッドマウントディスプレイを実現することができる。
【００７３】
このような第２の回折光学素子９２を設けることにより、第１の回折光学素子６２にて出射された回折光Ｌ３の波長ごとの回折角度のずれを、第２の回折光学素子９２での回折において相殺することができる。言い換えると、第２の回折光学素子９２で回折されることで得られる映像光Ｌ５の波長ごとの回折角度のずれを相殺させるために、第１の回折光学素子６２を設けている。このように、２つの回折光学素子を用いることで、画像の生成に用いられる映像光Ｌ５が、設定された入射角度から変動することを低減することができる。よって、画像の解像度の低下や画像の移動等を低減することができる。
なお、例えば、第２の回折光学素子９２の端部の回折格子周期（格子間隔）よりも、その中心部の回折格子周期の方が密であるように、第２の回折光学素子９２に回折格子周期の異なっている部分がある場合、例えば、第２の回折光学素子９２の中心部と、第１の回折光学素子６２の回折格子周期とをできるだけ近づけることにより、前述した回折角度のずれをより低減できる。
【００７４】
以上、偏向部９の構成について説明したが、偏向部９の構成としては、観察者に外界像を視認させながら、映像光Ｌ５により形成された虚像（画像）を視認させることができる構成であれば、いかなる構成であってもよい。例えば、偏向部９は板状をなしているが、湾曲状をなしていてもよい。偏向部９をホログラム素子やハーフミラーで構成することで、偏向部９の構成が簡単なものとなる。
【００７５】
また、第２の回折光学素子９２は、前述した第１の回折光学素子６２と同様に、上述したホログラム素子（ホログラフィックグレーティング）の他、横断面が鋸歯状をなす溝が形成されている表面レリーフ型回折格子（ブレーズドグレーティング）、ホログラム素子と表面レリーフ型回折格子とを組み合わせた表面レリーフホログラム素子（ブレーズドホログラフィックグレーティング）等であってもよい。
【００７６】
（光検知部）
図３に示すように、前述した光回折部６で正反射された正反射光Ｌ２は、光検知部７に入射する。言い換えると、光検知部７は、正反射光Ｌ２が入射する位置に設けられている。
【００７７】
光検知部７は、例えば、フォトダイオード等の光電変換素子で構成されており、正反射光Ｌ２を検知し、検知した正反射光Ｌ２の光量（光信号）を電気信号に変換する。
【００７８】
図４に示すように、光検知部７は、正反射光Ｌ２のうち、光源４１０Ｒからの赤色光ＬＲに基づく光を検知する第１の光検知部７１Ｒと、光源４１０Ｇからの緑色光ＬＧに基づく光を検知する第２の光検知部７１Ｇと、光源４１０Ｂからの青色光ＬＢに基づく光を検知する第３の光検知部７１Ｂと、を有している。これにより、光検知部７は、各色の光を個別に検知することができる。
【００７９】
（制御部）
図４に示す制御部１０は、前述したように、駆動回路４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂの駆動を制御する。
【００８０】
また、制御部１０は、変調光Ｌ１の光量を補正（調整）する補正部（光量調整部）１１を有する。
【００８１】
補正部１１は、例えば、ＡＰＣ（Automatic Power Control）を有している。この補正部１１は、第１の光検知部７１Ｒにて検知された赤色光ＬＲの光量を基に、光源４１０Ｒの光出力（光の出力）を調整し、第２の光検知部７１Ｇにて検知された緑色光ＬＧの光量を基に、光源４１０Ｇの光出力を調整し、第３の光検知部７１Ｂにて検知された青色光ＬＢの光量を基に、光源４１０Ｂの光出力を調整する。これにより、変調光生成部４の光出力を調整することができる。そのため、画像の明るさおよび色のバランスを調整することができる。
【００８２】
特に、本実施形態では、前述したように、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂの光出力を個別に調整することができるため、画像の明るさおよび色のバランスをより高精度に調整することができる。
【００８３】
以上説明した画像表示装置１００によれば、前述したように、光量が大きい回折光Ｌ３が光走査部８に入射し、回折光Ｌ３とともに生じてしまう光量の小さい正反射光Ｌ２が光検知部７に入射する。これにより、回折光Ｌ３を観察者が視認し得る画像の生成に利用し、正反射光Ｌ２を光検知に有効利用することができる。そのため、画像の生成に利用される回折光Ｌ３の光の利用効率の低下を低減しつつ、光検知することができる。
【００８４】
また、正反射光Ｌ２を光検知に有効利用することで、回折光Ｌ３とともに生じてしまう正反射光Ｌ２が迷光となることを低減または防止することができる。
【００８５】
また、画像表示装置１００では、第１の回折光学素子６２を設けることで、光検知するための正反射光Ｌ２を生成するとともに、第２の回折光学素子９２で回折されることで得られた映像光Ｌ５の波長ごとの回折角度のずれを相殺することができる。このため、表示ユニット３００の部品点数を必要以上に増加させず、前述した光検知と回折角度のずれの相殺とを行うことができる。
【００８６】
＜第２実施形態＞
図７は、本発明の第２実施形態に係る画像表示装置の一部を示す概略構成図である。
【００８７】
本実施形態に係る画像表示装置は、主に、光回折部の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態に係る画像表示装置と同様である。
【００８８】
なお、以下の説明では、第２実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図７では、前述した第１実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
【００８９】
図７に示すように、本実施形態における表示ユニット３００Ａは、透過性を有する基材６１および第１の回折光学素子６２Ａを有する光回折部６Ａと、反射部５０と、を有している。
【００９０】
（反射部）
反射部５０は、光回折部６Ａの基材６１側に設けられている。
【００９１】
変調光生成部４で生成された変調光Ｌは、レンズ５を介して、反射部５０に入射する。  この反射部５０は、変調光Ｌ１を反射させる反射面が光回折部６Ａ側に設けられている。反射部５０に入射した変調光Ｌ１は、反射部５０で反射され、光回折部６Ａの基材６１側から光回折部６Ａに入射される。
【００９２】
（光回折部）
光回折部６Ａは、光透過性を有する部材で構成された基材６１と、透過型のホログラム素子（回折素子）で構成されている第１の回折光学素子６２Ａと、を有している。
【００９３】
第１の回折光学素子６２Ａは透過型のホログラム素子（回折素子）であるため、光回折部６に入射した変調光Ｌ１は、透過するとともに、波長ごとに決まった特定の角度で光が強め合う。これにより、特定の回折角度において相対的に強度の大きい光である回折光Ｌ７（１次光）が発生する。
【００９４】
また、第１の回折光学素子６２Ａでは、前記回折光Ｌ７が生じるとともに、回折光Ｌ３よりも光量が小さい光である透過光Ｌ６（０次光）が生じる。すなわち、第１の回折光学素子６２Ａに入射した変調光Ｌ１は、回折光Ｌ７と、回折光Ｌ７とともに生じる透過光Ｌ６とに分けられる。そして、回折光Ｌ７は、光走査部８に入射し、透過光Ｌ６は、光検知部７に入射する。なお、透過光Ｌ６は、回折されずに透過した光である。
【００９５】
また、本実施形態における第１の回折光学素子６２Ａでは、比較的回折効率が高いホログラム素子を用いており、例えば、透過光Ｌ６の光量が回折光Ｌ７の光量の１０％以下程度になるホログラム素子を用いている。
【００９６】
このように本実施形態では、光量が大きい回折光Ｌ７が光走査部８に入射し、回折光Ｌ７とともに生じてしまう光量の小さい透過光Ｌ６が光検知部７に入射する。これにより、回折光Ｌ７を観察者が視認し得る画像の生成に利用し、透過光Ｌ６を光検知に有効利用することができる。このように、回折光Ｌ７とともに生じてしまう透過光Ｌ６を光検知に用いているため、画像の生成に利用される回折光Ｌ７の光の利用効率の低下を低減しつつ、光検知することができる。
【００９７】
また、透過光Ｌ６を光検知に有効利用することで、回折光Ｌ７とともに生じてしまう透過光Ｌ６が迷光となることを低減または防止することができる。
【００９８】
以上説明したような第２実施形態における画像表示装置によっても、光の利用効率の低下を低減しつつ、光の光量を検知することができる。
【００９９】
以上、本発明の画像表示装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【０１００】
また、本発明の画像表示装置は、眼鏡型のヘッドマウントディスプレイに適用する場合を例に挙げたが、本発明の画像表示装置は、これに限定されない。例えば、ヘルメット型またはヘッドセット型のヘッドマウントディスプレイや、観察者の首や肩等の身体で支持される形態の画像表示装置等にも適用可能である。
【０１０１】
また、前述した実施形態では、画像表示装置全体が観察者の頭部に装着される場合を例に説明したが、画像表示装置は、観察者の頭部に装着される部分と、観察者の頭部以外の部分に装着または携帯される部分とを有していてもよい。
【０１０２】
また、前述した実施形態では、画像表示装置が有する表示ユニットは、変調光生成部と、レンズと、光回折部と、光検知部と、光走査部と、偏光部と、制御部と、を有しているが、表示ユニットが有する部品（部材）や、これら部材の配置等は前述した実施形態のものに限定されない。例えば、光走査部と偏光部との間に、光走査部にて生成された映像光を拡大する拡大光学系や、映像光を平行化したり集光させるレンズ等が設けられていてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１００…画像表示装置、２００…フレーム、２１０…フロント部、２１１…リム部、２１２…シェード部、２１３…ノーズパッド、２２０…テンプル部、２３０…テンプル部、３００…表示ユニット、３００Ａ…表示ユニット、４…変調光生成部、４１０…光源部、４１０Ｂ…光源、４１０Ｇ…光源、４１０Ｒ…光源、４２０Ｂ…駆動回路、４２０Ｇ…駆動回路、４２０Ｒ…駆動回路、４３０…光合成部、４３１…ダイクロイックミラー、４３２…ダイクロイックミラー、４４０Ｂ…コリメーターレンズ、４４０Ｇ…コリメーターレンズ、４４０Ｒ…コリメーターレンズ、４５０…集光レンズ、５…レンズ、６…光回折部、６１…基材、６２…第１の回折光学素子、６Ａ…光回折部、６２Ａ…第１の回折光学素子、７…光検知部、７１Ｂ…第３の光検知部、７１Ｇ…第２の光検知部、７１Ｒ…第１の光検知部、８…光走査部、８１０…可動部、８１１…ミラー、８２１…軸部、８２２…軸部、８３０…駆動枠部、８４１…軸部、８４２…軸部、８５０…支持部、９…偏向部、９１…基材、９２…第２の回折光学素子、１０…制御部、１１…補正部、５０…反射部、ＥＡ…耳、ＥＹ…眼、Ｈ…頭部、Ｊ１…軸、Ｊ２…軸、Ｌ１…変調光、Ｌ２…正反射光、Ｌ３…回折光、Ｌ４…映像光、Ｌ５…映像光、Ｌ６…透過光、Ｌ７…回折光、ＬＢ…青色光、ＬＧ…緑色光、ＬＲ…赤色光、Ｎ…法線、ＮＳ…鼻、θ１…入射角度、θ２…角度
【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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