JP6891589B2 - 画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイに関するものである。

画像表示装置の映像表示技術の１つとして、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技術が近年注目を集めている。例えば、特許文献１には、レーザー光源と、眼の網膜の結像面にレーザー光を走査する走査部と、を有する画像表示装置が記載されている。また、特許文献１の画像表示装置は、レーザー光源と走査部との間にＮＤフィルターを配置してレーザー光を減光することで、レーザー光から網膜を保護する設計となっている。

特開２００９−０８６３６５号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、仮にＮＤフィルターが破損して、減光機能を発揮することができなくなった場合に、レーザー光源からのレーザー光がそのままの強度で網膜に入射するため、安全性を確保することができない。

本発明の目的は、高い安全性を有する画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイを提供することにある。

このような目的は、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、光源から出射される光の一部を反射する減光部と、
前記減光部で反射された前記光を走査する走査部と、を有することを特徴とする。
これにより、減光部が破損した場合でも、強い強度の光が眼に入射してしまうことを抑制することができる。そのため、高い安全性を有する画像表示装置となる。

本発明の画像表示装置では、前記減光部は、前記光源から出射される光の一部を透過することが好ましい。
これにより、減光部の発熱を抑制することができ、減光部の変形や破損を抑制することができる。そのため、信頼性の高い画像表示装置となる。

本発明の画像表示装置では、前記減光部は、反射率が透過率よりも低いことが好ましい。
これにより、光の大部分が減光部を透過するため、光を効果的に減光することができる。

本発明の画像表示装置では、前記減光部を透過した前記光が入射する受光素子を有することが好ましい。
これにより、光源から出射された光の強度（目標値とのずれ）を検出することができる。

本発明の画像表示装置では、前記受光素子の検出結果に基づいて前記光源の駆動を制御する制御部を有することが好ましい。
これにより、光の強度を目標値とすることができ、より鮮明な画像を表示することができる。

本発明の画像表示装置では、前記減光部は、光源から出射される光の一部を反射する第１減光部と、前記第１減光部で反射された前記光の一部を反射する第２減光部と、を有することが好ましい。
これにより、第１、第２減光部によって光を減光することができるため、光をより効果的に減光することができる。また、第１、第２減光部のそれぞれで減光する量を減らすこともできるため、例えば、第１、第２減光部として用いることができる部材の選択肢が増えると共に、減光部のコストを削減することもできる。

本発明の画像表示装置では、前記第１減光部の反射率は、前記第２減光部の反射率よりも大きいことが好ましい。
これにより、第１減光部の発熱による破損を効果的に抑制することができる。

本発明のヘッドマウントディスプレイは、光源から出射される光の一部を反射する減光部と、
前記減光部で反射された前記光を走査する走査部と、を有することを特徴とする。
これにより、減光部が破損した場合でも、強い強度の光が眼に入射してしまうことを抑制することができる。そのため、高い安全性を有するヘッドマウントディスプレイとなる。

本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を示す上面図である。 図１に示す画像表示装置の斜視図である。 図１に示す画像表示装置が有する表示ユニットを示す断面図である。 図３に示す画像表示ユニットが有する変調光生成部の構成を示す図である。 図３に示す表示ユニットが備える走査部を示す平面図である。 偏向部を示す上面図である。 本発明の第２実施形態に係る画像表示装置が有する表示ユニットを示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る画像表示装置が有する表示ユニットを示す断面図である。

以下、本発明の画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ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。

＜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を示す上面図である。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が有する表示ユニットを示す断面図である。図４は、図３に示す画像表示ユニットが有する変調光生成部の構成を示す図である。図５は、図３に示す表示ユニットが備える走査部を示す平面図である。図６は、偏向部を示す上面図である。なお、以下では、説明の便宜上、観察者にとっての右側を「右」とも言い、左側を「左」とも言い、前側を「前」とも言い、後側を「後」とも言う。

図１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ことができる。

画像表示装置１００は、図１に示すように、フレーム２００と、フレーム２００に支持された表示ユニット３００および偏向部６００と、を有している。なお、本実施形態の表示ユニット３００は、観察者の右眼用に設けられているが、これに限定されず、左眼用に設けられていてもよい。また、観察者の右眼用に設けられた表示ユニット３００と、観察者の左眼用に設けられた表示ユニット３００と、を有していてもよい。すなわち、単眼型のヘッドマウントディスプレイであってもよいし、両眼型のヘッドマウントディスプレイであってもよい。

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。

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。また、シェード部２１２は、外界光の透過を抑制する機能を有している。また、シェード部２１２は、偏向部６００を支持している。また、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。

テンプル部２２０、２３０は、フロント部２１０に接続されている。このようなテンプル部２２０、２３０は、観察者が画像表示装置１００を頭部Ｈに装着したとき、観察者の耳ＥＡに当接するように構成されている。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。

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および偏向部６００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。

また、図３に示すように、表示ユニット３００は、変調光生成部４００と、走査部５００と、減光部７００と、制御部８００と、を有している。このような表示ユニット３００は、制御部８００からの映像信号に基づいて変調光生成部４００が変調光Ｌを生成し、走査部５００が変調光Ｌを２次元的に走査し、偏向部６００が走査部５００で走査された変調光Ｌを観察者の眼ＥＹに向けて偏向するように構成され、さらに、減光部７００が走査部５００で走査される前の変調光Ｌを減光（減衰）するように構成されている。このような表示ユニット３００を有することで、映像信号に応じた画像（虚像）を観察者に視認させることができる。また、減光部７００によって変調光Ｌを減光しているため画像を適度な明るさで表示することができる。

なお、テンプル部２２０には、変調光Ｌの進路を妨害しないように、変調光Ｌの進路と重なる領域には光透過性を有するカバー部２２１が設けられている。カバー部２２１としては、特に限定されないが、例えば、実質的に無色透明なガラス基板を用いることができる。さらに、カバー部２２１とテンプル部２２０または他の部材とで走査部５００を防塵構造や防滴構造とすることもできる。また、カバー部２２１は、省略してもよい。

変調光生成部４００は、テンプル部２２０に配置されている。このような変調光生成部４００は、図４に示すように、波長の異なる複数の光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂ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レンズ４４０Ｒ、４４０Ｇ、４４０Ｂと、光合成部４３０と、を有している。

光源４１０Ｒは、赤色のレーザー光を射出するレーザー光源である。また、光源４１０Ｇは、緑色のレーザー光を射出するレーザー光源である。また、光源４１０Ｂは、青色のレーザー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。このように、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂとしてレーザー光源を用いることで、鮮明な画像を表示することができる。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を用いることができる。ただし、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂとしては、レーザー光源に限定されない。

駆動回路４２０Ｒは、光源４１０Ｒを駆動する機能を有している。また、駆動回路４２０Ｇは、光源４１０Ｇを駆動する機能を有している。また、駆動回路４２０Ｂは、光源４１０Ｂを駆動する機能を有している。また、これら駆動回路４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂは、制御部８００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つのレーザー光は、それぞれ、コリメータレンズ４４０Ｒ、４４０Ｇ、４４０Ｂによって平行光化されて光合成部４３０に入射する。

光合成部４３０は、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂからのレーザー光を合成するものである。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、赤色光を透過させると共に緑色光を反射する機能を有している。また、ダイクロイックミラー４３２は、赤色光および緑色光を透過させると共に青色光を反射する機能を有する。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、緑色光および青色光の３色の光を合成する。この際、制御部８００により、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂからのレーザー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Ｌとなる。なお、光合成部４３０の構成としては、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂからのレーザー光を合成することができれば、特に限定されない。

以上、変調光生成部４００の構成について説明したが、変調光生成部４００の構成としては、変調光Ｌを生成することができれば、特に限定されない。例えば、変調光生成部４００は、変調光Ｌを生成することができれば、フレーム２００以外の部分に配置され、変調光Ｌを光ファイバー等でテンプル部２２０の出射位置に導光しても良い。例えば、変調光生成部４００が画像表示装置１００とは異なる筐体に格納され、その筐体から変調光Ｌを光ファイバーで画像表示装置１００に導光してもよい。また、変調光生成部４００は、少なくとも１つの光源を有していればよく、その光源から出射される光の色についても特に限定されない。

走査部５００は、テンプル部２２０に配置されている。走査部５００は、変調光生成部４００から出射された変調光Ｌを偏向部６００に向けて２次元的に走査する光スキャナーである。

走査部５００は、２軸まわりに揺動可能な光スキャナーである。走査部５００は、図５に示すように、ミラー５１１を有する可動部５１０と、可動部５１０を軸Ｊ１まわりに揺動（回動）可能に支持する軸部５２１、５２２と、軸部５２１、５２２を支持する駆動枠部５３０と、駆動枠部５３０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５４１、５４２と、軸部５４１、５４２を支持する枠状の支持部５５０と、を有している。このような走査部５００は、駆動枠部５３０を支持部５５０に対して軸Ｊ２まわりに揺動させつつ、可動部５１０を駆動枠部５３０に対して軸Ｊ１まわりに揺動させることで、可動部５１０が軸Ｊ１、Ｊ２の両軸まわりに揺動するため、ミラー５１１で反射した変調光Ｌを２次元的に走査することができる。なお、走査部５００では、可動部５１０の軸Ｊ１まわりの揺動により、フレーム２００の左右方向（水平方向）に変調光Ｌを走査し、軸Ｊ２まわりの揺動により、フレーム２００の上下方向（垂直方向）に変調光Ｌを走査するようになっている。

また、走査部５００は、可動部５１０の向きを検知する検知部５６０を有している。この検知部５６０は、軸部５２１、５４１の付け根に設けられた２つの圧電体５６１、５６２を有している。検知部５６０は、これら圧電体５６１、５６２の抵抗値変化から、可動部５１０の軸Ｊ１まわりの傾斜角および軸Ｊ２まわりの傾斜角を求めることで、可動部５１０の向きを検知するようになっている。そして、この検知部５６０で検知された可動部５１０の向きは、制御部８００へ送信され、制御部８００は、可動部５１０の向きとタイミングを合わせて変調光生成部４００から変調光Ｌが出射されるように変調光生成部４００の駆動を制御する。

このように、走査部５００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、走査部５００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、走査部５００の小型化を図ることができる。

なお、走査部５００の構成は、変調光Ｌを２次元的に走査することができれば、特に限定されない。例えば、走査部５００は、変調光Ｌ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。

偏向部６００は、フロント部２１０に設けられており、使用時に観察者の右眼の前方に位置するように配置されている。図６に示すように、偏向部６００は、観察者の右眼を覆うのに十分な大きさを有し、走査部５００で走査された変調光Ｌを映像光として観察者の眼ＥＹに入射させる機能を有する。

また、偏向部６００は、例えば、回折格子の一つであるホログラム素子（ホログラムミラー）で構成されている。このホログラム素子は、特定波長帯域にある光については回折させ、それ以外の波長帯域にある光については透過する性質を有する半透過膜である。これにより、観察者は、外界像を視認しながら、映像光により形成された画像（虚像）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。なお、偏向部６００の構成としては、特に限定されず、例えば、ハーフミラーを用いることもできる。

図３に示すように、減光部７００は、テンプル部２２０に配置されている。減光部７００は、変調光生成部４００から出射された変調光Ｌを減光する機能を有している。ここで、前述した光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂは、レーザー光源であるため、レーザー光の強度（出力）を弱くすることが困難である。そのため、変調光生成部４００から出射されたままの強度の変調光Ｌで形成した画像を観察者の眼ＥＹに導くと、明る過ぎて、視認し難い画像となってしまう。そこで、本実施形態では、減光部７００を用いて変調光Ｌの強度を弱めている。これにより、適度な明るさで、視認し易い画像となる。また、変調光Ｌの強度を弱めることで、変調光Ｌから網膜を保護することもでき、より安全な画像表示装置１００となる。

なお、変調光Ｌは、眼ＥＹに入射されるまでに、１μＷ以下の強度まで減光することが好ましい。変調光生成部４００から出射される変調光Ｌは、１００ｍＷ程度の強度を有する場合があり、この場合、変調光Ｌを１／１０００００程度に減光する必要がある。

減光部７００は、変調光生成部４００から出射された変調光Ｌを走査部５００で走査される前（上流側）で減光する。これにより、走査部５００（特に、ミラー５１１）の発熱を低減することができ、走査部５００を安定して駆動することができる。

減光部７００は、変調光Ｌの一部を反射する機能を有している。そして、減光部７００で反射された変調光Ｌが走査部５００で走査される。このような構成とすることで、例えば、減光部７００が破損した場合には、減光部７００の反射率が低下し、正常な状態よりも強度の弱い変調光Ｌが眼ＥＹに入射するか、または、実質的に全ての変調光Ｌが減光部７００を透過（通過）して、変調光Ｌが眼ＥＹに入射しない。すなわち、正常な状態よりも強度の強い変調光Ｌが眼ＥＹに入射してしまうことを防止することができる。そのため、画像表示装置１００は、高い安全性を発揮することができる。

ここで、減光部７００は、波長依存性を有さずに変調光Ｌを均一に反射することが好ましい。これにより、画像表示装置１００は、観察者により鮮明な画像を視認させることができる。

また、減光部７００は、変調光Ｌの一部を透過する機能を有している。すなわち、減光部７００は、変調光Ｌの一部を透過し、一部を反射する機能を有している。このような構成とすることで、減光部７００の発熱を抑制することができ、減光部７００の変形や破損を抑制することができる。そのため、信頼性の高い画像表示装置１００となる。

また、減光部７００は、反射率が透過率よりも低くなるように設計されている。これにより、変調光Ｌの大部分が減光部７００を透過するため、変調光Ｌを効果的に減光することができる。ここで、減光部７００の反射率としては、特に限定されないが、前述したように、変調光Ｌを１μＷ以下の強度まで減光できる値となっていることが好ましい。具体的には、減光部７００の反射率は、変調光生成部４００で生成される変調光Ｌの強度によっても異なるが、例えば、０．０００１％以上１％以下あることが好ましい。

このような減光部７００としては、特に限定されないが、例えば、通常は反射防止膜として利用されるような誘電体多層膜、偏光板、ハーフミラー、ホログラム反射板等を用いることが好ましい。これら各部材は、それぞれ、小さい反射率を実現することができるため、減光部７００としてより好適に用いることができる。また、例えば、減光部７００としては、ガラス板やプラスチック板等の透明基板を用いることもできる。このような部材も、小さい反射率を実現することができるため、減光部７００としてより好適に用いることができる。さらに、低コスト化を図ることもできる。また、減光部７００として誘電体多層膜を用いた場合は、レーザー光の各波長に対応して反射率を調整するように設計することができ、反射率を所望の値に調整することができる。これによって、観察者により鮮明な画像を視認させることができる。

以上、減光部７００について説明したが、減光部７００としては、変調光Ｌの一部を反射することができれば、特に限定されない。例えば、本実施形態の減光部７００は、反射しない変調光Ｌを透過する構成となっているが、これに限定されず、吸収する構成となっていてもよい。

減光部７００で反射された変調光Ｌは、画像表示装置１００の前方側から走査部５００に入射する。すなわち、減光部７００で反射された変調光Ｌは、テンプル部２２０のフロント部２１０との接続部側から自由端部側に向けて進み、走査部５００のミラー５１１に入射するようになっている。このような構成とすることで、これとは反対に、変調光Ｌが画像表示装置１００の後方側から走査部５００に入射する場合と比べて、歪みの小さい画像を形成することができる。

また、表示ユニット３００は、減光部７００を透過した変調光Ｌを受光する受光素子７５０を有している。受光素子７５０は、フォトディテクターであって、光源４１０Ｒから出射された赤色のレーザー光を受光するフォトダイオード７５０Ｒと、光源４１０Ｇから出射された緑色のレーザー光を受光するフォトダイオード７５０Ｇと、光源４１０Ｂから出射された青色のレーザー光を受光するフォトダイオード７５０Ｂと、を有している。このような受光素子７５０は、変調光Ｌを受光することで、各色のレーザー光の強度を検出する。

制御部８００は、受光素子７５０の検出結果に基づいて、各駆動回路４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂの駆動を制御する。具体的には、制御部８００は、各色のレーザー光の強度が所望値（設定値）となるように、受光素子７５０の検出結果に基づいて、各駆動回路４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂの駆動を制御する。これにより、各色のレーザー光の強度を所望の強度に補正することができ、画像表示装置１００は、観察者により鮮明な画像を視認させることができる。また、制御部８００は、受光素子７５０の検出結果に基づいて減光部７００の破損を検出することもできる。例えば、減光部７００が破損すれば、減光部７００が破損していない場合に対して受光素子７５０が受光する変調光Ｌの強度が変化するため、この変化に基づいて、制御部８００は、減光部７００の破損を検出することができる。

ここで、受光素子７５０の受光面７５１に対する変調光Ｌの入射角は、０°からずれている。これにより、受光面７５１で反射した変調光Ｌが光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂに戻ってしまうことを抑制することができる。そのため、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂの駆動が安定する。ただし、受光面７５１に対する変調光Ｌの入射角としては、特に限定されず、０°であってもよい。また、受光素子７５０は、省略してもよい。

また、表示ユニット３００は、受光面７５１で反射した光を吸収する吸光部７６０を有している。これにより、減光部７００を透過した変調光Ｌの終端が形成され、受光面７５１で反射した光が迷光となってしまうのを効果的に抑制することができる。なお、吸光部７６０としては、特に限定されないが、例えば、表面に黒色の光吸収塗料が塗布された部材で構成することができる。ただし、吸光部７６０は、省略してもよい。また、前述した受光素子７５０が省略されている場合には、減光部７００を透過した変調光Ｌが吸光部７６０に入射するように配置することが好ましい。これにより、減光部７００を透過した変調光Ｌの終端が形成され、受光面７５１で反射した光が迷光となってしまうのを効果的に抑制することができる。

以上、画像表示装置１００（ヘッドマウントディスプレイ）について説明した。このような画像表示装置１００（ヘッドマウントディスプレイ）は、前述したように、変調光生成部４００（光源）から出射される変調光Ｌ（光）の一部を反射する減光部７００と、減光部７００で反射された変調光Ｌを走査する走査部５００と、を有している。このような構成とすることで、例えば、減光部７００が破損した場合には、減光部７００の反射率が低下し、正常な状態よりも強度の弱い変調光Ｌが眼ＥＹに入射するか、または、実質的に全ての変調光Ｌが減光部７００を透過（通過）して、変調光Ｌが眼ＥＹに入射しない。すなわち、正常な状態よりも強度の強い変調光Ｌが眼ＥＹに入射してしまうことを防止することができる。そのため、高い安全性を有する画像表示装置１００となる。

また、前述したように、画像表示装置１００では、減光部７００は、変調光生成部４００（光源）から出射される変調光Ｌ（光）の一部を透過する。これにより、減光部７００の発熱を抑制することができ、減光部７００の変形や破損を抑制することができる。そのため、信頼性の高い画像表示装置１００となる。

また、前述したように、画像表示装置１００では、減光部７００は、反射率が透過率よりも低い。これにより、変調光Ｌの大部分が減光部７００を透過するため、変調光Ｌを効果的に減光することができる。そのため、より高い安全性を有する画像表示装置１００となる。

また、前述したように、画像表示装置１００は、減光部７００を透過した変調光Ｌが入射する受光素子７５０を有する。これにより、変調光生成部４００から出射された変調光の強度（目標値とのずれ）を検出することができる。

また、前述したように、画像表示装置１００は、受光素子７５０の検出結果に基づいて変調光生成部４００（光源）の駆動を制御する制御部８００を有している。これにより、変調光Ｌの強度を目標値とすることができ、より鮮明な画像を表示することができる。

＜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が有する表示ユニットを示す断面図である。

以下、第２実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第２実施形態に係る画像表示装置１００は、表示ユニット３００の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態とほぼ同様である。なお、図７では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図７に示すように、本実施形態では、表示ユニット３００は、複数の減光部７００を有し、変調光Ｌが複数の減光部７００で順に反射された後に走査部５００に入射するように構成されている。このような構成によれば、複数の減光部７００によって変調光Ｌを減光することができるため、変調光Ｌをより効果的に減光することができる。また、１つの減光部７００で減光する量を減らすこともできるため、例えば、減光部７００として用いることができる部材の選択肢が増えると共に、減光部７００のコストを削減することもできる。

具体的には、減光部７００は、第１減光部７１０と、第２減光部７２０と、を有している。そして、変調光生成部４００で生成された変調光Ｌは、ミラー２２２で反射された後、まず、第１減光部７１０で反射されることにより減光され、次いで、第２減光部７２０で反射されることで減光される。そして、第２減光部７２０で反射された変調光Ｌが走査部５００に入射し、走査部５００で走査される。このような構成によれば、第１、第２減光部７１０、７２０によって、変調光Ｌをより効果的に減光することができる。なお、減光部７００は、さらに多くの減光部を有していてもよい。

第１、第２減光部７１０、７２０としては、特に限定されず、前述した第１実施形態で述べたように、誘電体多層膜、偏光板、ハーフミラー、ホログラム反射板等を用いることができる。また、第１、第２減光部７１０、７２０としては、ガラス板やプラスチック板等の透明基板を用いることもできる。

また、第１減光部７１０を透過した変調光Ｌは、受光素子７５０に入射するようになっている。そして、制御部８００は、受光素子７５０の検出結果に基づいて、各駆動回路４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂの駆動を制御する。また、制御部８００は、受光素子７５０の検出結果に基づいて第１減光部７１０の破損を検出する。ただし、受光素子７５０に代えて吸光部７６０を配置してもよい。

また、第２減光部７２０を透過した変調光Ｌは、光吸収性を有する吸光部７７０に入射するようになっている。これにより、第２減光部７２０を透過した変調光Ｌの終端を形成することができ、当該変調光Ｌが迷光になってしまうことを抑制することができる。ただし、吸光部７７０に代えて受光素子７５０と同様の受光素子を配置してもよい。これにより、制御部８００は、受光素子７５０に加えて当該受光素子の検出結果に基づいても、各駆動回路４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂの駆動を制御することができる。また、制御部８００は、当該受光素子の検出結果に基づいて第２減光部７２０の破損を検出することもできる。なお、吸光部７７０の構成としては、特に限定されず、吸光部７６０と同様の構成とすることができる。

ここで、第１減光部７１０の変調光Ｌの反射率と第２減光部７２０の変調光Ｌの反射率との関係としては、特に限定されないが、第１減光部７１０の変調光Ｌの反射率が、第２減光部７２０の変調光Ｌの反射率よりも大きいことが好ましい。このように、第１減光部７１０の反射率を高めることで、その分、第１減光部７１０を透過する変調光Ｌを少なくすることができ、その一部が熱に変化することによる第１減光部７１０の発熱を低減することができる。前述したように、変調光生成部４００で生成された変調光Ｌは、まず、第１減光部７１０に入射するため、第１減光部７１０に入射する変調光Ｌの強度は、第２減光部７２０に入射する変調光Ｌの強度よりも強い。そのため、前述した発熱は、第２減光部７２０よりも第１減光部７１０で顕著に生じる。そこで、前述のように、第１減光部７１０の反射率を第２減光部７２０の反射率よりも大きくすることで、第１減光部７１０の発熱による損傷を効果的に抑制することができる。

ただし、第１減光部７１０の変調光Ｌの反射率と、第２減光部７２０の変調光Ｌの反射率とが等しくてもよい。これにより、第１減光部７１０と第２減光部７２０を同じ部材で構成することができるため、減光部７００の低コスト化を図ることができる。また、第１減光部７１０の変調光Ｌの反射率が、第２減光部７２０の変調光Ｌの反射率よりも小さくてもよい。これにより、第１減光部７１０を透過する変調光Ｌが多くなるため、受光素子７５０に入射する変調光Ｌの強度が大きくなる。そのため、受光素子７５０からより大きな検出信号が得られ、制御部８００によってより精度よく変調光生成部４００（光源）の駆動を制御することができる。

以上、本実施形態の画像表示装置１００について説明した。前述したように、このような画像表示装置１００では、減光部７００は、変調光生成部４００（光源）から出射される変調光Ｌ（光）の一部を反射する第１減光部７１０と、第１減光部７１０で反射された変調光Ｌの一部を反射する第２減光部７２０と、を有している。このような構成によれば、第１、第２減光部７１０、７２０によって変調光Ｌを減光することができるため、変調光Ｌをより効果的に減光することができる。また、第１、第２減光部７１０、７２０のそれぞれで減光する量を減らすこともできるため、例えば、第１、第２減光部７１０、７２０として用いることができる部材の選択肢が増えると共に、減光部７００のコストを削減することもできる。

また、前述したように、画像表示装置１００では、第１減光部７１０の反射率は、第２減光部７２０の反射率よりも大きくなっている。これにより、第１減光部７１０の発熱による破損を効果的に抑制することができる。そのため、より信頼性の高い画像表示装置１００となる。

このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

なお、本実施形態では、ミラー２２２が変調光Ｌを横方向に反射する構成となっているが、これに限定されず、例えば、図７中の紙面奥行き方向に反射する構成となっていてもよい。

＜第３実施形態＞
図８は、本発明の第３実施形態に係る画像表示装置が有する表示ユニットを示す断面図である。

以下、第３実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第３実施形態に係る画像表示装置１００は、表示ユニット３００の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態とほぼ同様である。なお、図８では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図８に示すように、本実施形態の画像表示装置１００では、カバー部２２１は、その厚さ方向に進む光を均一に（波長依存性を有さずに）減光する機能を有する第３減光部２２３で構成されている。第３減光部２２３としては、例えば、光吸収物質を分散させたガラス基板を備えるＮＤフィルターを用いることができる。これにより、第３減光部２２３の構成が簡単なものとなる。ただし、第３減光部２２３の構成としては、特に限定されない。

このような構成では、減光部７００に加えて、カバー部２２１（第３減光部２２３）によっても変調光Ｌを減光することができる。そのため、変調光Ｌをより効果的に減光することができる。具体的には、変調光生成部４００で生成された変調光Ｌは、まず、カバー部２２１を外側に向けて透過する。次に、変調光Ｌは、減光部７００で反射された後、再びカバー部２２１を内側に向けて透過する。次に、変調光Ｌは、走査部５００で走査された後、再びカバー部２２１を外側に向けて透過して偏向部６００に導かれる。

このように、変調光Ｌがカバー部２２１を複数回透過することで、カバー部２２１によっても変調光Ｌを効果的に減光することができる。そのため、減光部７００と併せて、変調光Ｌをより効果的に減光することができる。また、１度目に変調光Ｌがカバー部２２１を透過する領域と、２度目に変調光Ｌがカバー部２２１を透過する領域と、３度目に変調光Ｌがカバー部２２１を透過する領域と、がそれぞれ異なっているため、カバー部２２１の局所的な発熱を抑制することができる。そのため、カバー部２２１の破損を効果的に抑制することができる。

このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

以上、本発明の画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイについて、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い。例えば、本発明の画像表示装置では、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、また、他の任意の構成を付加することもできる。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

また、本発明の画像表示装置は、観察者が視認する画像として虚像を形成するものであれば、眼鏡型のヘッドマウントディスプレイに適用する場合に限定されず、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。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。

また、前述した実施形態では、両眼タイプの透過型ヘッドマウントディスプレイの構成について代表的に説明したが、例えば、観察者がヘッドマウントディスプレイを装着した状態において外景が遮断される非透過型ヘッドマウントディスプレイの構成であってもよい。また、本発明の画像表示装置は、スピーカーやヘッドフォン等の音声を出力させる装置等を有していてもよい。

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、２３０…テンプル部、２２１…カバー部、２２２…ミラー、２２３…第３減光部、３００…表示ユニット、４００…変調光生成部、４１０…光源部、４１０Ｂ、４１０Ｇ、４１０Ｒ…光源、４２０Ｂ、４２０Ｇ、４２０Ｒ…駆動回路、４３０…光合成部、４３１、４３２…ダイクロイックミラー、４４０Ｂ、４４０Ｇ、４４０Ｒ…コリメータレンズ、５００…走査部、５１０…可動部、５１１…ミラー、５２１、５２２…軸部、５３０…駆動枠部、５４１、５４２…軸部、５５０…支持部、５６０…検知部、５６１、５６２…圧電体、６００…偏向部、７００…減光部、７１０…第１減光部、７２０…第２減光部、７５０…受光素子、７５０Ｂ、７５０Ｇ、７５０Ｒ…フォトダイオード、７５１…受光面、７６０…吸光部、７７０…吸光部、８００…制御部、ＥＡ…耳、ＥＹ…眼、Ｈ…頭部、Ｊ１、Ｊ２…軸、Ｌ…変調光、ＮＳ…鼻

Claims (7)

1. 光源から出射される光の一部を反射し、前記光源から出射される光の一部を透過する減光部と、
   前記減光部で反射された前記光を走査する走査部と、を有し、
   前記減光部は、反射率が透過率よりも低いことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記減光部を透過した前記光が入射する受光素子を有する請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記受光素子の検出結果に基づいて前記光源の駆動を制御する制御部を有する請求項２に記載の画像表示装置。
4. 光源から出射される光の一部を反射する減光部と、
   前記減光部で反射された前記光を走査する走査部と、を有し、
   前記減光部は、前記光源から出射される光の一部を反射する第１減光部と、前記第１減光部で反射された前記光の一部を反射する第２減光部と、を有することを特徴とする画像表示装置。
5. 前記第１減光部の反射率は、前記第２減光部の反射率よりも大きい請求項４に記載の画像表示装置。
6. 光源から出射される光の一部を反射し、前記光源から出射される光の一部を透過する減光部と、
   前記減光部で反射された前記光を走査する走査部と、を有し、
   前記減光部は、反射率が透過率よりも低いことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
7. 光源から出射される光の一部を反射する減光部と、
   前記減光部で反射された前記光を走査する走査部と、を有し、
   前記減光部は、前記光源から出射される光の一部を反射する第１減光部と、前記第１減光部で反射された前記光の一部を反射する第２減光部と、を有することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。

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