JP2022039294A - 虚像表示装置及び光学ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】正面に画像光が射出され、外部から表示中の映像が見えてしまうことを防止する。【解決手段】虚像表示装置１００は、画像光生成装置１１と、部分反射膜２４ｂを設けた凹面透過ミラー２４を有し、画像光生成装置１１から射出された画像光ＭＬを虚像として結像させる光学ユニット１２とを備え、光学ユニット１２は、部分反射膜２４ｂの外界側に配置され、凹面透過ミラー２４を通過する光路から逸らすように画像光ＭＬを回折させる反射型回折素子ＤＤを有する。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、シースルー型の虚像表示装置及び光学ユニットに関し、特に画像光を凹面透過ミラーに入射させ凹面透過ミラーからの反射光を観察するタイプの虚像表示装置及び光学ユニットに関する。

虚像表示装置として、透過反射面と凹面透過ミラーとを備える所謂バード・バス型の装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１には、透過反射面を設けたプリズム部材に入射した画像光をプリズム部材の全反射面で透過反射面に向けて全反射させて導くとともに、透過反射面によって画像光をプリズム部材の前方に配置された凹面透過ミラーに向けて反射することが記載されている。

特開２０２０－００８７４９号公報

上記特許文献１の虚像表示装置では、正面に画像光が射出されるため、外部から表示中の映像が見えてしまうという問題がある。

本発明の一側面における虚像表示装置は、画像光生成装置と、部分反射膜を設けた凹面透過ミラーを有し、画像光生成装置から射出された画像光を虚像として結像させる光学ユニットとを備え、光学ユニットは、部分反射膜の外界側に配置され、凹面透過ミラーを通過する光路から逸らすように画像光を回折させる反射型回折素子を有する。

第１実施形態の虚像表示装置の装着状態を説明する外観図である。 図１の虚像表示装置を説明する側方断面図である。 凹面透過ミラー等を説明する部分拡大側方断面図である。 凹面透過ミラーに組み込んだ反射型回折素子の機能を説明する図である。 変形例の虚像表示装置を説明する側方断面図である。 第２実施形態の装置を説明する側方断面図である。 図５の装置における反射型回折素子等の機能を説明する図である。 変形例の虚像表示装置を説明する側方断面図である。 第３実施形態の装置を説明する側方断面図である。 図８の装置における反射型回折素子等の機能を説明する図である。 第４実施形態について説明する側方断面図である。 第５実施形態について説明する斜視図である。 第６実施形態の虚像表示装置を説明する平面断面図である。 変形例の虚像表示装置を説明する平面断面図である。 第７実施形態の虚像表示装置を説明する正面図である。

〔第１実施形態〕
以下、図１～４等を参照して、本発明に係る第１実施形態の虚像表示装置及びこれに組み込まれる光学ユニットについて説明する。

図１は、ヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤとも称する。）２００の装着状態を説明する図であり、ＨＭＤ２００は、これを装着する観察者又は装着者ＵＳに虚像としての映像を認識させる。図１等において、Ｘ、Ｙ、及びＺは、直交座標系であり、＋Ｘ方向は、ＨＭＤ２００又は虚像表示装置１００を装着した観察者又は装着者ＵＳの両眼ＥＹの並ぶ横方向に対応し、＋Ｙ方向は、装着者ＵＳにとっての両眼ＥＹの並ぶ横方向に直交する上方向に相当し、＋Ｚ方向は、装着者ＵＳにとっての前方向又は正面方向に相当する。±Ｙ方向は、鉛直軸又は鉛直方向に平行になっている。

ＨＭＤ２００は、右眼用の第１表示装置１００Ａと、左眼用の第２表示装置１００Ｂと、表示装置１００Ａ，１００Ｂを支持するテンプル状の一対の支持装置１００Ｃとを備える。第１表示装置１００Ａは、上部に配置される表示駆動部１０２と、メガネレンズ状で眼前を覆う外観部材１０５とで構成される。第２表示装置１００Ｂも同様に、上部に配置される表示駆動部１０２と、メガネレンズ状で眼前を覆う外観部材１０５とで構成される。支持装置１００Ｃは、表示駆動部１０２を介して外観部材１０５の上端側を支持している。第１表示装置１００Ａと第２表示装置１００Ｂとは、光学的に左右を反転させたものであり、以後では、右眼用の第１表示装置１００Ａを代表の虚像表示装置１００として説明する。

図２Ａを参照して、右眼用の表示装置１００Ａである虚像表示装置１００について説明する。虚像表示装置１００は、画像光生成装置１１と光学ユニット１２と表示制御回路１３とを備える。ただし、本明細書において、表示制御回路１３を除いたものも、光学的機能を達成する観点で虚像表示装置１００と呼ぶ。画像光生成装置１１や表示制御回路１３は、図１に示す表示駆動部１０２の外枠内に支持され、光学ユニット１２の一部も、表示駆動部１０２の外枠内に支持されている。

画像光生成装置１１は、自発光型の表示デバイスである。画像光生成装置１１は、例えば有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス、Organic Electro-Luminescence）ディスプレイであり、２次元の表示面１１ａにカラーの静止画又は動画を形成する。画像光生成装置１１は、表示制御回路１３に駆動されて表示動作を行う。画像光生成装置１１は、有機ＥＬディスプレイに限らず、無機ＥＬ、ＬＥＤアレイ、有機ＬＥＤ、レーザーアレイ、量子ドット発光型素子等を用いた表示デバイスに置き換えることができる。画像光生成装置１１は、自発光型の画像光生成装置に限らず、ＬＣＤその他の光変調素子で構成され、当該光変調素子をバックライトのような光源によって照明することによって画像を形成するものであってもよい。画像光生成装置１１として、ＬＣＤに代えて、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon, ＬＣｏＳは登録商標）や、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。

光学ユニット１２は、投射レンズ２１と、透過傾斜ミラー２３と、凹面透過ミラー２４とを備える結像系であり、画像光生成装置１１から射出された画像光ＭＬを虚像として結像させる。光学ユニット１２において、画像光生成装置１１から投射レンズ２１にかけての光路は、透過傾斜ミラー２３の上側に配置されている。より具体的には、画像光生成装置１１や投射レンズ２１は、透過傾斜ミラー２３を延長した傾斜平面と、凹面透過ミラー２４の上端を上方に延長した鉛直面との間に挟まれた空間に配置されている。

投射レンズ２１は、図１に示す表示駆動部１０２の外枠内に保持され、画像光生成装置１１から射出された画像光ＭＬを結像するように収束させた後に透過傾斜ミラー２３に入射させる。投射レンズ２１は、詳細な説明を省略するが、１枚以上のレンズで構成することができ、球面レンズ又は非球面レンズを含むものであるが、自由曲面レンズを含むものであってもよい。

透過傾斜ミラー２３は、平板状の光学部材であり、透過性を有する平面反射面ＭＳを有する。透過傾斜ミラー２３における透過の語は、光を部分的に透過させることを意味する。透過傾斜ミラー２３は、一様な厚さを有し透過性を有する平行平板２３ａの内側面２３ｒ上に透過反射膜として金属膜又は誘電体多層膜を形成したものであり、かかる透過反射膜は、平面反射面ＭＳとして機能する。平面反射面ＭＳの反射率及び透過率は、例えば５０％程度に設定される。なお、平行平板２３ａの外側面２３ｆ上には、反射防止膜を形成することができる。

透過傾斜ミラー２３は、光軸ＡＸをＹＺ面内で直交する方向に折り曲げる。投射レンズ２１を経て下方向に進む画像光ＭＬは、透過傾斜ミラー２３によって前方である＋Ｚ方向に折り曲げられ、凹面透過ミラー２４に入射する。透過傾斜ミラー２３は、凹面透過ミラー２４と眼ＥＹ又は瞳孔が配置される射出瞳ＥＰとの間に配置されて射出瞳ＥＰを覆っている。透過傾斜ミラー２３は、図１に示す表示駆動部１０２の外枠に対して直接又は間接的に固定することができ、凹面透過ミラー２４等に対する配置関係が適切に設定された状態とすることができる。

凹面透過ミラー２４は、射出瞳ＥＰに向かって凹形状を有する光学部材である。凹面透過ミラー２４における透過の語は、光を部分的に透過させることを意味する。凹面透過ミラー２４は、結像のための機能として光収束機能を有し、透過傾斜ミラー２３で反射され発散しつつ前方に進む画像光ＭＬを反射することによってコリメートする。凹面透過ミラー２４によって透過傾斜ミラー２３に戻された画像光ＭＬは、透過傾斜ミラー２３を部分的に透過し射出瞳ＥＰに集められる。つまり、凹面透過ミラー２４は、内側に凹の部分反射膜２４ｂによって画像光ＭＬをコリメートしつつ射出瞳ＥＰに集めるように反射する。この際、画像光ＭＬは、凹面透過ミラー２４の部分反射面ＭＣの全体に対して垂直に近い方向から入射して反射されるので、光学的な対称性が高いものとなっている。凹面透過ミラー２４の板状体２４ａは、湾曲しながらも一様な厚さを有する。板状体２４ａは、光を実質的に損失なく透過させる透過性を有する。板状体２４ａの内側面２４ｒ上には、部分反射膜として金属膜又は誘電体多層膜が形成され、かかる部分反射膜は、凹の部分反射面ＭＣとして機能する。部分反射面ＭＣの反射率及び透過率は、例えば２０～５０％程度に設定される。部分反射面ＭＣによって凹面透過ミラー２４の外界光ＯＬ等に対する光透過性が確保される。板状体２４ａの外側面２４ｆ上には、画像光ＭＬを回折させる反射型回折層が形成され、かかる反射型回折層は、反射型回折素子ＤＤとして機能する。反射型回折素子ＤＤによって凹面透過ミラー２４の画像光ＭＬに対する遮断性が確保される。反射型回折素子ＤＤは、部分反射面ＭＣを形成する部分反射膜の外界側に配置されることでその機能を発揮する。ここでは、反射型回折素子ＤＤは、凹面透過ミラー２４の外界側面を形成するように凹面透過ミラー２４の一部として形成されている。この場合、部品点数を減らして装置の重量や価格の増加を抑えることがきる。なお、反射型回折素子ＤＤの表面上には、反射防止膜を形成することができる。

部分反射面ＭＣは、自由曲面であってもよいが、球面や非球面のような軸対称な曲面とすることで、部分反射面ＭＣに目的とする反射特性を持たせることが容易になる。

凹面透過ミラー２４は、図１に示す透過性の外観部材１０５の一部を構成するように組み込まれている。つまり、凹面透過ミラー２４の周囲に透過性を有し或いは透過性を有しない板状部材を拡張するように設けることで、凹面透過ミラー２４を含む外観部材１０５とすることができる。外観部材１０５は、メガネレンズ状のものに限らず、様々な輪郭又は外観とすることができる。

凹面透過ミラー２４又は板状体２４ａは、形状的な強度を確保する観点で１ｍｍ以上の厚みを有するが、軽量化の観点で２ｍｍ以下の厚みを有することが好ましい。板状体２４ａは、光透過性を有する樹脂材料から、例えば射出成形によって形成される。

光路について説明すると、画像光生成装置１１からの画像光ＭＬは、投射レンズ２１を経て透過傾斜ミラー２３に入射する。透過傾斜ミラー２３と投射レンズ２１と間には、画像光生成装置１１の表示面１１ａに形成された画像を適宜拡大した中間像（不図示）が形成されてもよい。透過傾斜ミラー２３に入射して平面反射面ＭＳによって例えば５０％程度反射された画像光ＭＬは、凹面透過ミラー２４に入射して部分反射面ＭＣによって例えば５０％程度以下の反射率で反射される。凹面透過ミラー２４で反射された画像光ＭＬは、透過傾斜ミラー２３を透過し、装着者ＵＳの眼ＥＹ又は瞳孔が配置される射出瞳ＥＰに入射する。ここで、射出瞳ＥＰは、眼ＥＹが配置されることを想定した光学ユニット１２のアイポイントであり、画像光生成装置１１の表示面１１ａの各点からの光は、虚像の観察を可能にする角度で射出瞳ＥＰのある一か所に集まるように入射する。射出瞳ＥＰには、凹面透過ミラー２４を通過した外界光ＯＬも入射する。つまり、ＨＭＤ２００を装着した装着者ＵＳは、外界像に重ねて、画像光ＭＬによる虚像を観察することができる。

なお、凹面透過ミラー２４は、外界光ＯＬを通過させるが画像光ＭＬも通過させるので、凹面透過ミラー２４の正面に通過光ＬＰを生じさせる。仮に通過光ＬＰの強度が大きいとすると、装着者ＵＳの周囲に存在する第三者ＯＳが画像光生成装置１１の表示面１１ａに表示された画像の一部ＰＩを観察できるようになる（図１参照）。これに対し、本実施形態では、後述するように凹面透過ミラー２４において部分反射膜２４ｂの外界側に反射型回折素子ＤＤを設けて通過光ＬＰの発生を抑制し、画像の一部ＰＩが第三者ＯＳによって観察可能になることを回避している。

以下、図２Ｂを参照して、凹面透過ミラー２４の構造について説明する。凹面透過ミラー２４は、全体の形状を維持する支持体である板状体２４ａと、板状体２４ａの内側（図２における射出瞳ＥＰ側）に形成された部分反射膜２４ｂと、板状体２４ａの外界側に形成された２４ｃとを含む。部分反射膜２４ｂは、内側に凹の部分反射面ＭＣとして機能し、画像光ＭＬを所期の反射率で反射する。この際、部分反射膜２４ｂは、可視波長域の画像光ＭＬを波長に関わらず略一様に反射する。反射型回折層２４ｃは、外側に凸の反射型回折素子ＤＤとして、部分反射膜２４ｂを透過した画像光ＭＬである漏れ光ＬＥを直進光路から逸らすように回折させる。反射型回折層２４ｃは、部分反射膜２４ｂと同様の曲面であり、板状体２４ａは、略一様な厚み有する。反射型回折層２４ｃは、画像光ＭＬ又は漏れ光ＬＥを、凹面透過ミラー２４を通過する直進光路から逸らすように折り曲げる。漏れ光ＬＥを直進光路から逸らすとは、画像光ＭＬ又は漏れ光ＬＥの光路を外界の正面方向に向かわないように他の方向へ向けることを意味する。反射型回折素子ＤＤを利用することで、漏れ光ＬＥを斜めに反射するように折り曲げることができる。漏れ光ＬＥが反射型回折素子ＤＤに略垂直に入射する場合、漏れ光ＬＥを折り曲げる角度は、元に対して９０°以上となるが、正反射に近づかないように元に対して１３５°以下とする。具体的には、反射型回折層２４ｃは、画像光ＭＬ又は漏れ光ＬＥを、凹面透過ミラー２４を通過する直進光路に対して下方向に反射するように折り曲げる。ここで、下方向とは、漏れ光ＬＥの入射点における反射型回折層２４ｃの接平面とＹＺ面に平行な面との交線に沿って入射点の下側又は－Ｙ側を基準として４５°以内の下に広がる円錐領域内であって、反射型回折層２４ｃよりも内側又は射出瞳ＥＰ側を意味する。反射型回折層２４ｃによって下方向に折り曲げられた回折光ＬＤは、は凹面透過ミラー２４の板状体２４ａ内を外側面２４ｆ又は内側面２４ｒによって反射等されつつ伝搬して端部から射出され、或いは凹面透過ミラー２４の外側面２４ｆ又は内側面２４ｒで屈折等されて外部に射出されるが、凹面透過ミラー２４外に射出される回折光ＬＤは、凹面透過ミラー２４の各部で減衰され、射出方向も元の画像光ＭＬを反映する規則性を有するものではなくなる。結果的に、漏れ光ＬＥが存在しても、その大半が反射型回折層２４ｃで回折され、画像光生成装置１１の表示面１１ａに形成された表示像を反映した虚像又は実像であって第三者に観察可能なものが形成されるといった状況を回避することができる。仮に、反射型回折層２４ｃが存在しないとすると、画像光ＭＬの漏れ光ＬＥが凹面透過ミラー２４を直進して外界側に射出され、画像光生成装置１１の表示面１１ａに形成された表示像を反映した虚像又は実像の一部が第三者にとって観察可能となる。なお、凹面透過ミラー２４の下端の縁には、回折光ＬＤを吸収するための吸収材を塗布し又は接着することができる。

反射型回折層２４ｃ又は反射型回折素子ＤＤは、３色に対応する３つの回折要素として、赤のＲ光を回折するＲ回折層４１ａと、緑のＧ光を回折するＧ回折層４１ｂと、青のＢ光を回折するＢ回折層４１ｃとを含む。Ｒ回折層４１ａは、漏れ光ＬＥのＲ成分ＬＥ１を回折しての元の光路から逸らし、下方向に射出される赤波長域の回折光ＬＤを形成する。Ｇ回折層４１ｂは、漏れ光ＬＥのＧ成分ＬＥ２を回折して元の光路から逸らし、下方向に射出される緑波長域の回折光ＬＤを形成する。Ｂ回折層４１ｃは、漏れ光ＬＥのＢ成分ＬＥ３を回折して元の光路から逸らし、下方向に射出される青波長域の回折光ＬＤを形成する。Ｒ回折層４１ａ、Ｇ回折層４１ｂ、及びＢ回折層４１ｃは、それぞれが反射型回折素子であり、フィルム状の光学素子として個別に作製され、互いに接合されて積層され、全体として板状体２４ａの外側面２４ｆ上に張り付けられて外界側面を形成している。各回折層４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、例えば体積ホログラム素子である。各回折層４１ａ，４１ｂ，４１ｃが体積ホログラム素子である場合、反射型回折素子ＤＤは、３色に対応する３つの体積ホログラム層として、３層の回折層４１ａ，４１ｂ，４１ｃを含むものとなる。この場合、回折層４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、例えば物体光と参照光とをフィルム状の記憶材料に照射し記憶材料内でこれらを干渉させて露光・記録するといった手法によって作製される。

なお、部分反射膜２４ｂは、板状体２４ａ上に直接形成されるものである必要はなく、例えば板状体２４ａをハードコート膜で被覆し、その上に部分反射膜２４ｂを形成してもよい。反射型回折層２４ｃも、板状体２４ａ上に直接形成され或いは直接貼り付けられるものである必要はなく、例えば板状体２４ａをハードコート膜で被覆し、その上に反射型回折層２４ｃを形成し或いは貼り付けてもよい。さらに、部分反射膜２４ｂは、板状体２４ａ中に埋め込まれるものであってもよい。

反射型回折素子ＤＤは、Ｒ回折層４１ａ、Ｇ回折層４１ｂ、及びＢ回折層４１ｃからなる３層構造とする必要はなく、単一の層内にＲＧＢの各色の画像光ＭＬ又は漏れ光ＬＥを回折する縞を一括して作り込んだものであってもよい。このように、単層でＲＧＢの画像光ＭＬ又は漏れ光ＬＥを回折させる場合、３つの回折層４１ａ，４１ｂ，４１ｃを組み込む場合に比較して回折効率が低下しピーク波長で若干の抜け光が発生すると考えられるが、このような抜け光の光強度が大きくなければ、第三者が表示中の画像を観察することは容易でなくなる。逆に、反射型回折素子ＤＤは、３層以上の多層構造とすることもできる。例えば、上記回折層４１ａ，４１ｂ，４１ｃのほかに、ＲＧ間の波長域で画像光ＭＬを回折させる第４の回折層と、ＧＢ間の波長域で画像光ＭＬを回折させる第５の回折層とを追加して、５層構造の反射型回折素子ＤＤとすることができる。この場合、ＲＧ間又はＧＢ間の波長域で用いられている画像光ＭＬが凹面透過ミラー２４の外界側に射出されて第三者にとって観察可能となることを防止することができる。

以上では、反射型回折層２４ｃは、画像光ＭＬ又は漏れ光ＬＥを、凹面透過ミラー２４を通過する光路から逸らすように下方向に反射し又は折り曲げるように伝搬させるとしたが、画像光ＭＬ又は漏れ光ＬＥを、元の光路から上方向に反射し又は折り曲げるように伝搬させるものであってもよい。ここで、上方向とは、漏れ光ＬＥの入射点における反射型回折層２４ｃの接平面とＹＺ面に平行な面との交線に沿って入射点の上側又は＋Ｙ側を基準として４５°以内の上に広がる円錐領域内であって、反射型回折層２４ｃよりも内側又は射出瞳ＥＰ側を意味する。この場合、凹面透過ミラー２４の上端の縁には、回折光ＬＤを吸収するための吸収材を塗布し又は接着することができる。３つの回折層４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、ＲＧＢの各色光を同じ方向に回折させるものである必要はなく、いずれか１色を上側に回折させ、残りの色を下側に回折させてもよい。３つの回折層４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、同様に回折効率を高めたものである必要はなく、例えば比視感度の高いＧ回折層４１ｂについて相対的に回折効率を高めることもできる。

反射型回折層２４ｃは、画像光ＭＬ又は漏れ光ＬＥを凹面透過ミラー２４の左右の横方向又は斜め方向に反射し又は折り曲げるように伝搬させるものであってもよい。ここで、横方向とは、漏れ光ＬＥの入射点における反射型回折層２４ｃの接平面とＹＺ面に平行な面との交線に沿って入射点の±Ｘ側を基準として４５°以内の円錐領域内であって、反射型回折層２４ｃよりも内側又は射出瞳ＥＰ側を意味する。この場合、凹面透過ミラー２４の右端又は左端の縁には、回折光ＬＤを吸収するための吸収材を塗布し又は接着することができる。ただし、横方向の場合、漏れ光ＬＥの回折角度が大きくなると、回折光ＬＤが凹面透過ミラー２４内面から凹面透過ミラー２４の側方に射出される割合が高まる。これを回避するため、装着者ＵＳの横に居る第三者が虚像を観察できないように、凹面透過ミラー２４の左右端において顔側に張り出す遮光部材を設けることが望ましい場合も生じ得る。なお、斜め方向とは、横方向と上下方向との中間方向を意味し、例えば＋Ｘ方向と＋Ｙ方向との中間及びそれに対して４５°以内の円錐領域内であって、反射型回折層２４ｃよりも内側又は射出瞳ＥＰ側を意味する。

図３は、凹面透過ミラー２４に設けた反射型回折層２４ｃ又は反射型回折素子ＤＤの機能を説明する模式的なチャートである。このチャートにおいて、横軸は、波長を示し、縦軸は、光強度（任意単位）を示す。実線で示す画像光ＭＬの波長特性Ｗ１は、画像光生成装置１１の発光特性に対応し、青のＢ光、緑のＧ光、及び赤のＲ光の波長域において光強度のピークを有する。一点鎖線で示す波長特性Ｗ２は、反射型回折層２４ｃ又は反射型回折素子ＤＤによる回折光ＬＤの光強度と反射型回折層２４ｃ又は反射型回折素子ＤＤによる内部吸収とを加算したものである。反射型回折層２４ｃ又は反射型回折素子ＤＤによる回折光ＬＤのピークごとの波長幅については、標準的には±数１５ｎｍ程度に設定される。ただし、設計波長以外の画像光ＭＬも、目標の角度とはならないが、ある程度の効率で反射され光路を逸らすことができる。また、反射型回折素子ＤＤに形成する干渉縞にある程度の揺らぎを持たせることなどによって、回折効率のピーク値は下がるが、回折波長幅についてある程度の調整が可能になる。これにより、反射型回折素子ＤＤによる回折対象波長を画像光ＭＬの波長幅に近づけるように調整することができる。破線で示す波長特性Ｗ３は、凹面透過ミラー２４を最終的に通り抜ける画像光ＭＬつまり通過光ＬＰの光強度を示しており、元の画像光ＭＬの光強度と比較するとピーク高さが大幅に減少しており、特にＢ光、Ｇ光、及びＲ光の波長域で光強度がゼロに近いレベルまで低くなっている。なお、Ｂ光、Ｇ光、及びＲ光の波長域間、つまりＢＧの中間波長域及びＧＲの中間波長域では、若干の通過光ＬＰが許容されるが、外界光ＯＬの通過も許容され、外界光ＯＬの確実なシースルー視が確保され明るい外界像の観察が可能になっている。

図４は、図２Ａに示す光学ユニット１２の変形例を説明する図である。この場合、凹面透過ミラー２４又は外観部材１０５の前面にカバー１２４を配置し、凹面透過ミラー２４等の全体をカバー１２４で覆っている。この変形例では、凹面透過ミラー２４ではなくカバー１２４に反射型回折素子ＤＤである反射型回折層２４ｃを形成している。つまり、反射型回折素子ＤＤは、凹面透過ミラー２４の外界側に配置されたカバー１２４に形成されている。カバー１２４に反射型回折素子ＤＤを形成することにより、反射型回折素子ＤＤの製造や組み込みが容易になる。反射型回折素子ＤＤ又は反射型回折層２４ｃは、図示のように板状体１２４ａの外側面１２４ｆ上に形成されてもよいが、内側面１２４ｒ上に形成されてもよい。外側面１２４ｆ上に反射型回折層２４ｃを形成した場合、内側面１２４ｒ上に反射防止膜を形成することができ、内側面１２４ｒ上に反射型回折層２４ｃを形成した場合、外側面１２４ｆ上に反射防止膜を形成することができる。なお、カバー１２４は、図１に示す表示駆動部１０２の外枠に対して着脱可能なシェードのようなものとすることができる。この際、板状体１２４ａは、例えば光吸収剤を分散させ或いは含侵させた光吸収材で形成することができる。カバー１２４は、図示のように平坦であってもよいが、凹面透過ミラー２４と同様の曲率を持たせたものとすることができる。この場合、カバー１２４は、凹面透過ミラー２４や射出瞳ＥＰに向かって凹の板状体となり、反射型回折素子ＤＤも凹面透過ミラー２４や射出瞳ＥＰに向かって凹面を形成する。

以上のように、第１実施形態の虚像表示装置１００によれば、反射型回折素子ＤＤが凹面透過ミラー２４を通過する光路から逸らすように画像光ＭＬを回折させるので、部分反射膜２４ｂを透過して外界側に射出される画像光ＭＬを抑制することができ、表示中の映像が外部から見えにくくなり、情報漏えいの抑制効果が高まる。

また、本実施形態の虚像表示装置１００では、反射型回折素子ＤＤが画像光ＭＬを上方又は下方に回折させる。虚像表示装置１００の上方や下方に第三者が存在する状況は生じにくく、上方又は下方に遮光部材を配置することは容易であるので、情報漏えいの抑制効果をより高めることができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態の虚像表示装置について説明する。第２実施形態の虚像表示装置等は、第１実施形態の虚像表示装置を部分的に変更したものであり、共通部分については説明を省略する。

図５は、第２実施形態の虚像表示装置１００について説明する側方断面図である。この場合、画像光生成装置１１の表示面１１ａ上に波長制限フィルター５１が配置されている。つまり、波長制限フィルター５１は、画像光生成装置１１に付随して設けられている。波長制限フィルター５１は、例えば誘電体多層膜を含み、特定波長域で光を透過させ特定波長域以外で光を減衰させる。波長制限フィルター５１の透過特性は、反射型回折層２４ｃ又は反射型回折素子ＤＤによる回折効率の波長特性に対応させたものとなっており、画像光ＭＬのうち反射型回折層２４ｃで回折されやすい波長成分を透過させる波長特性を有する。つまり、波長制限フィルター５１は、画像光ＭＬの波長分布を反射型回折素子ＤＤの波長特性に応じて修正したものとなっている。この場合、波長制限フィルター５１に入射する画像光ＭＬの特性を反射型回折素子ＤＤの回折特性に適合させやすくなり、情報漏えい防止の確実性が高まる。

図６は、波長制限フィルター５１や反射型回折素子ＤＤの機能を説明する模式的なチャートであり、図３に対応する。図６に示す例において、実線で示す画像光ＭＬの波長特性Ｗ１は、画像光生成装置１１の発光特性又は光源特性に対して波長制限フィルター５１の透過特性を重ねたものとなっている。つまり、波長制限フィルター５１は、図３に示す波長特性Ｗ１を図６に示す波長特性Ｗ１に低下させるような透過率分布を有している。波長制限フィルター５１の透過特性については、誘電体多層膜を構成する誘電体膜の屈折率、膜厚、層数等を調整することによって制御することができる。一点鎖線で示す反射型回折素子ＤＤの波長特性Ｗ２については、図３に示すものと同じで変更はない。結果的に、凹面透過ミラー２４を最終的に通り抜ける画像光ＭＬ又は通過光ＬＰの波長特性Ｗ３は、Ｂ光、Ｇ光、及びＲ光の波長域だけでなく、ＢＧの中間波長域及びＧＲの中間波長域においても、光強度が低いレベルに抑え込まれたものとなっている。この場合、ＢＧの中間波長域及びＧＲの中間波長域で光の抜けがなくなり、よりプライバシー保護といった情報漏えいの抑制効果が高まる。また、本実施形態の装置では、画像光ＭＬに使用する光の波長幅を狭くすることになり、色三角形の色域を広くとることができるという利点が生まれる。ただし、眼ＥＹに到達する光強度は小さくなるため、光利用効率は落ちる。

図６に示す例では、波長制限フィルター５１によって、画像光ＭＬの波長特性Ｗ１において、ＲＧＢの各色の光源波長幅が反射型回折素子ＤＤの各色に関する回折波長幅と同程度にまで絞られたものとなっている。なお、図示を省略するが、画像光ＭＬの波長特性Ｗ１において、ＲＧＢの各色の光源波長幅が反射型回折素子ＤＤの各色に関する回折波長幅よりも狭くなってもよい。この場合、通過光ＬＰをほぼ無くすことができ情報漏えいの抑制効果が高い。

図７は、図６に示す光学ユニット１２の変形例を説明する図である。この場合、凹面透過ミラー２４の反射型回折層２４ｃ又は反射型回折素子ＤＤの内側に波長制限フィルター１５１を配置している。より詳細に説明すると、波長制限フィルター１５１は、凹面透過ミラー２４において基材である板状体２４ａと反射型回折素子ＤＤとの間に配置されている。波長制限フィルター１５１は、図６に示す光学ユニット１２に組み込まれた波長制限フィルター５１と同一の波長特性を有する。反射型回折素子ＤＤの内側に波長制限フィルター１５１を配置する場合、眼に到達する光強度は、図６に示す構造と同様となるが、外界光ＯＬが波長制限フィルター１５１によって減衰され、シースルー性が低下する。なお、図示を省略するが、透過傾斜ミラー２３の外側面２３ｆ上に波長制限フィルター１５１を配置することもできる。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態の虚像表示装置について説明する。第３実施形態の虚像表示装置等は、第１実施形態の虚像表示装置を部分的に変更したものであり、共通部分については説明を省略する。

図８は、第３実施形態の虚像表示装置１００について説明する側方断面図である。この場合、画像光生成装置３１１は、狭帯域光源３１１ａとスキャナー３１１ｂとを有する。狭帯域光源３１１ａは、具体的には、レーザー光源であり、半値幅が±１ｎｍ以下となっている。狭帯域光源３１１ａは、詳細な説明を省略するが、ＲＧＢの３つの光源からのレーザー光をダイクロイックミラーで合成したものであり、表示制御回路１３によってＲＧＢの各色の発光タイミングを高速でオン・オフすることができるようになっている。スキャナー３１１ｂは、表示制御回路１３の制御下で狭帯域光源３１１ａの発光タイミングと同期してミラー１５を２軸のまわりに往復回転させることで周期的に傾斜させ、レーザー光の反射方向を２軸方向のまわりに関して制御することができる。これにより、画像光生成装置３１１から射出される画像光ＭＬは、虚像表示装置１００において観察される虚像に対応する角度及び強度を有し、２次元的に走査されるものとなる。スキャナー３１１ｂは、光学ユニット１２の一部でもある。

図９は、画像光生成装置３１１の特性や反射型回折素子ＤＤの機能を説明する模式的なチャートであり、図３に対応する。図９に示す例において、実線で示す画像光ＭＬの波長特性Ｗ１は、画像光生成装置３１１の発光特性であり、波長的広がりが殆どなく、ピーク値を有するものとなっている。一点鎖線で示す反射型回折素子ＤＤの波長特性Ｗ２については、図３に示すものと同じで変更はない。結果的に、凹面透過ミラー２４を最終的に通り抜ける画像光ＭＬ又は通過光ＬＰは、殆どゼロで存在しない。

以上において、狭帯域光源３１１ａは、ＬＥＤ等の光源を狭帯域化したものであってもよい。また、スキャナー３１１ｂは、２つのミラー１５を非平行な軸のまわりに回転させるものであってもよい。さらに、スキャナー３１１ｂの後段に光束の状態を調整するためのリレーレンズや、画像光ＭＬの光束サイズを拡大する瞳拡大部材を配置することもできる。

〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態の虚像表示装置について説明する。第４実施形態の虚像表示装置等は、第１実施形態の虚像表示装置を部分的に変更したものであり、共通部分については説明を省略する。

図１０は、第４実施形態の虚像表示装置１００について説明する側方断面図である。この場合、射出瞳ＥＰから透過傾斜ミラー２３を経て凹面透過ミラー２４に向かう光軸ＡＸ、つまり射出光軸ＡＸＥが前方の＋Ｚ方向に対して傾斜角δ＝１０°程度下向きに傾いて延びている。射出光軸ＡＸＥは、凹面透過ミラー２４の形状的な対称性に由来する軸線である。射出光軸ＡＸＥを水平軸であるＺ軸に対して前方側で１０°程度下向きにすることにより、虚像を観察する装着者ＵＳの眼ＥＹの疲れを低減することができる。

〔第５実施形態〕
以下、第５実施形態の虚像表示装置について説明する。第５実施形態の虚像表示装置等は、第１実施形態の虚像表示装置を部分的に変更したものであり、共通部分については説明を省略する。

図１１を参照して、第５実施形態の虚像表示装置について説明する。光学ユニット５１２は、投射レンズ２１と、折り返しミラー２２と、透過傾斜ミラー２３と、凹面透過ミラー２４とを備える。つまり、投射レンズ２１と透過傾斜ミラー２３の間に折り返しミラー２２が配置されている。

折り返しミラー２２は、画像光生成装置１１からの光路順で、第１ミラー２２ａと第２ミラー２２ｂとを含む。折り返しミラー２２は、投射レンズ２１からの画像光ＭＬを交差方向に反射する。第２ミラー２２ｂの光射出側には、透過傾斜ミラー２３が配置されている。投射レンズ２１の光軸である投射光軸ＡＸ０は、横のＸ軸方向に平行に延びている。第１ミラー２２ａによって投射光軸ＡＸ０から反射光軸ＡＸ１に沿って光路が折り曲げられ、第２ミラー２２ｂによって反射光軸ＡＸ１から反射光軸ＡＸ２に沿って光路が折り曲げられる。結果的に、投射レンズ２１の射出側において略水平横方向に延びていた光軸が透過傾斜ミラー２３の入射側において鉛直に近い方向に延びる。

透過傾斜ミラー２３は、鉛直方向に延びるＸＹ面を基準とした場合、－Ｘ側から見てＸ軸の周りに反時計方向に角度θ＝２０～４０°程度傾いた状態となっている。画像光生成装置１１から折り返しミラー２２にかけての光路は、透過傾斜ミラー２３の上側に配置されている。より具体的には、画像光生成装置１１、投射レンズ２１、及び折り返しミラー２２は、透過傾斜ミラー２３を延長した傾斜平面と、凹面透過ミラー２４の上端を上方に延長した鉛直面との間に挟まれた空間に配置されている。

透過傾斜ミラー２３は、上記のようにＸＹ面を基準として、－Ｘ側から見てＸ軸の周りに反時計方向に角度θ＝２０～４０°程度傾いた状態となっている。つまり、透過傾斜ミラー２３は、鉛直軸であるＹ軸と透過傾斜ミラー２３とがなす角度が４５°未満となるように配置されている。Ｙ軸と透過傾斜ミラー２３とがなす角度が仮に４５°よりも大きくなると、透過傾斜ミラー２３が標準より倒れた状態となって、透過ミラーのＺ軸方向における厚みが増えてしまうが、Ｙ軸と透過傾斜ミラー２３とがなす角度が４５°よりも小さくなると、透過傾斜ミラー２３が標準よりも立ち上がった状態となって、透過ミラーのＺ軸方向における厚みが減る。つまり、本実施形態のようにＹ軸と透過傾斜ミラー２３とがなす角度を４５°未満とすることで、凹面透過ミラー２４を基準として透過傾斜ミラー２３が背面の－Ｚ方向に大きく突出する配置になることを回避することができ、虚像表示装置１００又は光学ユニット５１２の前後のＺ方向に関する厚みが増すことを回避することができる。

光学ユニット５１２において、凹面透過ミラー２４の断面構造は、図２Ａや２Ｂに示すものと同じものとなっている。また、図４に示す第２実施形態のように、凹面透過ミラー２４の前面にカバー１２４を配置し、凹面透過ミラー２４ではなくカバー１２４に反射型回折素子ＤＤである反射型回折層２４ｃを形成することもできる。光学ユニット５１２において、図５に示す波長制限フィルター５１や図７に示す波長制限フィルター１５１を組み込むこともできる。画像光生成装置１１や投射レンズ２１は、図８に示す画像光生成装置３１１のように、狭帯域光源３１１ａやスキャナー３１１ｂで構成されものに置き換えることができる。

〔第６実施形態〕
以下、第６実施形態の虚像表示装置について説明する。第６実施形態の虚像表示装置等は、第１実施形態の虚像表示装置を部分的に変更したものであり、共通部分については説明を省略する。

図１２に示すように、光学ユニット６１２は、投射レンズ２１と導光体６１２ａとを備える。導光体６１２ａは、導光部材３１と光透過部材３２とを接着層ＣＣを介して接合したものである。導光部材３１や光透過部材３２は、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されている。導光部材３１は、第１面～第５面Ｓ１１～Ｓ１５を有し、これらのうち第１面及び第３面Ｓ１１，Ｓ１３は、互いに平行な平面であり、第２面、第４面、及び第５面Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１５は、全体として凸の光学面であり、例えば自由曲面からなる。光透過部材３２は、第１透過面～第３透過面Ｓ２１～Ｓ２３を有し、これらのうち第１透過面及び第３透過面Ｓ２１，Ｓ２３は、互いに平行な平面であり、第２透過面Ｓ２２は、全体として凹の光学面であり、例えば自由曲面からなる。導光部材３１の第２面Ｓ１２と光透過部材３２の第２透過面Ｓ２２とは、凹凸を反転させた等しい形状を有し、両者の一方の表面に部分反射膜からなる部分反射面ＭＣが形成されている。部分反射面ＭＣは、内側に凹で、外界側に凸となっている。部分反射面ＭＣ挟んで接合された導光部材３１の部分と光透過部材３２とは、透過性を有しかつ結像に寄与する凹面透過ミラー６２４として機能している。凹面透過ミラー６２４は、外界側の表面に反射型回折層２４ｃを有している。反射型回折層２４ｃは、部分反射面ＭＣの外界側に配置され、反射型回折素子ＤＤとして機能する。反射型回折素子ＤＤは、凹面透過ミラー６２４を通過する光路から逸らすように画像光ＭＬを回折させるので、部分反射膜２４ｂを透過して外界側に射出される画像光ＭＬを抑制することができる。

以下、画像光ＭＬの光路について概要を説明する。導光部材３１は、投射レンズ２１から射出された画像光ＭＬを、第１面～第５面Ｓ１１～Ｓ１５での反射等により観察者の眼に向けて導光する。具体的には、投射レンズ２１からの画像光ＭＬは、まず第４面Ｓ１４に入射して反射膜ＲＭの内面である第５面Ｓ１５で反射され、第４面Ｓ１４に内側から再度入射して全反射され、第３面Ｓ１３に入射して全反射され、第１面Ｓ１１に入射して全反射される。第１面Ｓ１１で全反射された画像光ＭＬは、第２面Ｓ１２に入射し、第２面Ｓ１２に設けた部分反射面ＭＣすなわち部分反射膜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。第１面Ｓ１１を通過した画像光ＭＬは、観察者の眼が配置される射出瞳ＥＰに略平行光束として入射する。つまり、観察者は、虚像としての画像光ＭＬにより画像を観察することになる。

光学ユニット６１２は、導光部材３１により観察者に画像光ＭＬを視認させるとともに、導光部材３１と光透過部材３２とを組み合わせた状態で、観察者に歪みの少ない外界像を観察させるものとなっている。この際、第３面Ｓ１３と第１面Ｓ１１とが互いに略平行な平面（視度略０）となっていることで、外界光ＯＬについて、収差等をほとんど生じさせない。また、第３透過面Ｓ２３と第１透過面Ｓ２１とが互いに略平行な平面となっている。さらに、第３透過面Ｓ２３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。以上により、観察者は、光透過部材３２越しに歪みのない外界像を観察することになる。

図１３は、図１２に示す虚像表示装置１００の変形例を説明する図である。この場合、光学ユニット６１２又は導光体６１２ａの外界側にカバー１２４が着脱可能に固定されている。カバー１２４は、図４に示すものと同様の構造を有し、反射型回折素子ＤＤとしての反射型回折層２４ｃを有している。反射型回折素子ＤＤは、凹面透過ミラー６２４を通過する光路から逸らすように画像光ＭＬを回折させるので、部分反射膜２４ｂを透過して外界側に射出される画像光ＭＬを抑制することができる。

〔第７実施形態〕
以下、第７実施形態の虚像表示装置について説明する。第７実施形態の虚像表示装置等は、第１実施形態の虚像表示装置等を部分的に変更したものであり、共通部分については説明を省略する。

図１４を参照して、本実施形態では、凹面透過ミラー２４又は外観部材１０５のうち局所的な有効領域Ａ１において、部分反射面ＭＣや反射回折素子ＤＤを形成することができる。有効領域Ａ１の周囲の領域Ａ２，Ａ３については、部分反射面ＭＣに関して徐々に画像光ＭＬの反射率を減少させた反射率遷移領域を形成することができ、反射回折素子ＤＤに関して徐々に画像光ＭＬの回折効率を減少させた遷移領域を形成することができる。なお、図４に示すように、凹面透過ミラー２４を覆うようにカバー１２４を設ける場合、カバー１２４は、有効領域Ａ１を覆うような領域に形成すれば足る。なお、カバー１２４が凹面透過ミラー２４の外界側を全体的に覆う場合、カバー１２４のうち、凹面透過ミラー２４の有効領域Ａ１を射出瞳ＥＰ基準で視線方向に関して覆うような領域において、反射回折素子ＤＤを形成することができる。

〔変形例その他〕
以上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。

光学ユニット１２は、投射レンズ２１を備えない光学系にすることができる。この場合、画像光生成装置１１の表示面１１ａに形成された表示像を凹面透過ミラー２４によってコリメートする光学系となる。

凹面透過ミラー２４を構成する板状体２４ａについては、樹脂材に限らず、ガラスや合成石英、或いはそれらと樹脂材との複合材で形成することもできる。

光学ユニット１２は、透過傾斜ミラー２３の前段に、導光体、プリズム、プリズムとミラーの複合体等を含む光学系であってもよい。

具体的な態様における虚像表示装置は、画像光生成装置と、部分反射膜を設けた凹面透過ミラーを有し、画像光生成装置から射出された画像光を虚像として結像させる光学ユニットとを備え、光学ユニットは、部分反射膜の外界側に配置され、凹面透過ミラーを通過する光路から逸らすように画像光を回折させる反射型回折素子を有する。

上記虚像表示装置では、反射型回折素子が凹面透過ミラーを通過する光路から逸らすように画像光を回折させるので、部分反射膜を透過して外界側に射出される画像光を抑制することができ、表示中の映像が外部から見えにくくなり、情報漏えいの抑制効果が高まる。

具体的な側面において、反射型回折素子は、画像光を上方又は下方に回折させる。虚像表示装置の上方や下方に第三者が存在する状況は生じにくく、上方又は下方に遮光部材を配置することは容易であり、情報漏えいの抑制効果をより高めることができる。

別の側面において、反射型回折素子は、凹面透過ミラーの外界側面に凹面透過ミラーの一部として形成されている。この場合、部品点数を減らして装置の重量や価格の増加を抑えることがきる。

さらに別の側面において、反射型回折素子は、凹面透過ミラーの外界側に配置されたカバーに形成されている。この場合、反射型回折素子の製造や組み込みが容易になる。

さらに別の側面において、カバーは、画像光の各色の波長域間で外界光に対して透過性を有する。

さらに別の側面において、カバーは、凹面透過ミラーの有効領域を覆うような領域に形成される。

さらに別の側面において、反射型回折素子は、体積ホログラム素子である。体積ホログラム素子は、画像光に対する制御性が高く、外界光の透過性に関する設計の自由度も高い。

さらに別の側面において、体積ホログラム素子は、３色に対応する３つの体積ホログラム層を含む。この場合、３色ごとの回折効率を高めることができ、凹面透過ミラーを経て外界側に射出される通過光を抑える効果が高まる。

さらに別の側面において、反射型回折素子は、画像光の波長分布を反射型回折素子の波長特性に応じて修正する波長制限フィルターを備える。この場合、波長制限フィルターに入射する画像光の特性を反射型回折素子の回折特性に適合させやすくなり、情報漏えい防止の確実性が高まる。

さらに別の側面において、波長制限フィルターは、画像光生成装置に付随して設けられている。この場合、外界光が波長制限フィルターによって減衰されないので、シースルー性の低下を抑えることができる。

さらに別の側面において、波長制限フィルターは、凹面透過ミラーにおいて基材と反射型回折素子との間に配置されている。

さらに別の側面において、画像光生成装置は、狭帯域光を射出する光源を含む。

さらに別の側面において、画像光生成装置は、光源であるレーザー光源から射出されたレーザー光を走査するスキャナーを含む。

さらに別の側面において、凹面透過ミラーは、画像光を射出瞳に集めるように反射する。

さらに別の側面において、光学ユニットは、画像光生成装置からの画像光を反射する透過傾斜ミラーを有し、凹面透過ミラーは、透過傾斜ミラーで反射された画像光を透過傾斜ミラーに向けて反射する。この場合、透過傾斜ミラーが眼前を覆うように配置され、凹面透過ミラーが透過傾斜ミラーを覆うように配置される。

具体的な態様における光学ユニットは、部分反射膜を設けた凹面透過ミラーを有し、画像光を虚像として結像させる光学ユニットであって、部分反射膜の外界側に配置され、凹面透過ミラーを通過する光路から逸らすように画像光を回折させる反射型回折素子を有する。

１１，３１１…画像光生成装置、１２，５１２，６１２…光学ユニット、１３…表示制御回路、２１…投射レンズ、２３…透過傾斜ミラー、２３ａ…平行平板、２４，６２４…凹面透過ミラー、２４ａ…板状体、２４ｂ…部分反射膜、２４ｃ…反射型回折層、３１…導光部材、３２…光透過部材、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…回折層、５１，１５１…波長制限フィルター、１００…虚像表示装置、１００Ａ，１００Ｂ…表示装置、１０２…表示駆動部、１０５…外観部材、３１１ａ…狭帯域光源、３１１ｂ…スキャナー、６１２ａ…導光体、ＡＸ…光軸、ＡＸＥ…射出光軸、ＣＣ…接着層、ＤＤ…反射型回折素子、ＥＰ…射出瞳、ＥＹ…眼、ＬＤ…回折光、ＬＥ…漏れ光、ＬＰ…通過光、ＭＣ…部分反射面、ＭＬ…画像光、ＭＳ…平面反射面、ＯＬ…外界光、ＵＳ…装着者

Claims (16)

1. 画像光生成装置と、
   部分反射膜を設けた凹面透過ミラーを有し、前記画像光生成装置から射出された画像光を虚像として結像させる光学ユニットとを備え、
   前記光学ユニットは、前記部分反射膜の外界側に配置され、前記凹面透過ミラーを通過する光路から逸らすように前記画像光を回折させる反射型回折素子を有する、虚像表示装置。
2. 前記反射型回折素子は、画像光を上方又は下方に回折させる、請求項１に記載の虚像表示装置。
3. 前記反射型回折素子は、前記凹面透過ミラーの外界側面に前記凹面透過ミラーの一部として形成されている、請求項１及び２のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
4. 前記反射型回折素子は、前記凹面透過ミラーの外界側に配置されたカバーに形成されている、請求項１及び２のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
5. 前記カバーは、前記画像光の各色の波長域間で外界光に対して透過性を有する、請求項４に記載の虚像表示装置。
6. 前記カバーは、前記凹面透過ミラーの有効領域を覆うような領域に形成される、請求項４及び５のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
7. 前記反射型回折素子は、体積ホログラム素子である、請求項１～６のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
8. 前記体積ホログラム素子は、３色に対応する３つの体積ホログラム層を含む、請求項７に記載の虚像表示装置。
9. 前記反射型回折素子は、前記画像光の波長分布を前記反射型回折素子の波長特性に応じて修正する波長制限フィルターを備える、請求項１～８のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
10. 前記波長制限フィルターは、前記画像光生成装置に付随して設けられている、請求項９に記載の虚像表示装置。
11. 前記波長制限フィルターは、前記凹面透過ミラーにおいて基材と前記反射型回折素子との間に配置されている、請求項９に記載の虚像表示装置。
12. 前記画像光生成装置は、狭帯域光を射出する光源を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
13. 前記画像光生成装置は、前記光源であるレーザー光源から射出されたレーザー光を走査するスキャナーを含む、請求項１２に記載の虚像表示装置。
14. 前記凹面透過ミラーは、前記画像光を射出瞳に集めるように反射する、請求項１～１３のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
15. 前記光学ユニットは、前記画像光生成装置からの画像光を反射する透過傾斜ミラーを有し、
    前記凹面透過ミラーは、前記透過傾斜ミラーで反射された画像光を前記透過傾斜ミラーに向けて反射する、請求項１～１４のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
16. 部分反射膜を設けた凹面透過ミラーを有し、画像光を虚像として結像させる光学ユニットであって、
    前記部分反射膜の外界側に配置され、前記凹面透過ミラーを通過する光路から逸らすように前記画像光を回折させる反射型回折素子を有する、光学ユニット。

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