JP7187838B2 - 頭部装着型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、頭部装着型表示装置に関するものである。

従来、３つの表示パネルから射出したＲＧＢ各色の画像光を合成する光学モジュールとして、クロスダイクロイックプリズムと３つの表示パネルとを組み合わせた技術が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。この光学モジュールでは、各表示パネルとクロスダイクロイックプリズムとの間にガラス板を配置することで、表示パネルとクロスダイクロイックプリズムとの間隔を所定の値に規定している。

特開２０００－３９５８４号公報

しかしながら、上記光学モジュールでは、ガラス板の平面度やガラス板を接着する接着層の厚みにばらつきが生じることで、表示パネルとクロスダイクロイックプリズムとの間隔を精度よく調整できないという問題があった。

本発明の一つの態様の光学ユニットは、クロスダイクロイックプリズムと、複数の表示パネルと、前記複数の表示パネル各々を前記クロスダイクロイックプリズムに接着する接着層と、を備え、前記接着層は、前記複数の表示パネル各々と前記クロスダイクロイックプリズムとの間隔を所定値に規制するスペーサー部材を含む、ことを特徴とする。

上記態様の光学ユニットでは、前記複数の表示パネルは、第１表示パネルと第２表示パネルとを含み、前記接着層は、前記第１表示パネルを接着するとともに第１スペーサー部材を含む第１接着層と、前記第２表示パネルを接着するとともに第２スペーサー部材を含む第２接着層と、を有し、前記第１スペーサー部材は複数の第１球状部材から構成され、前記第２スペーサー部材は複数の第２球状部材から構成されており、前記第１球状部材の径及び前記第２球状部材の径は異なる、のが好ましい。

上記態様の光学ユニットでは、前記複数の表示パネルは、第１表示パネルと第２表示パネルとを含み、前記接着層は、前記第１表示パネルを接着するとともに第１スペーサー部材を含む第１接着層と、前記第２表示パネルを接着するとともに第２スペーサー部材を含む第２接着層と、を有し、前記第１スペーサー部材は複数の第１球状部材から構成され、前記第２スペーサー部材は複数の第２球状部材から構成されており、前記複数の第１球状部材の径は、前記第１表示パネルにおける接着領域毎に異なる、のが好ましい。

上記態様の光学ユニットでは、前記複数の第２球状部材の径は、前記第２表示パネルにおける接着領域毎に異なる、のが好ましい。

上記態様の光学ユニットでは、前記スペーサー部材は、前記表示パネルの表示領域と平面視で重ならない領域に配置される、のが好ましい。

本発明の一つの態様の頭部装着型表示装置は、上記態様に係る光学モジュールと、前記光学モジュールからの光を使用者の瞳に投射する投射光学系と、を備える、ことを特徴とする。

第一実施形態のＨＭＤを使用者が装着した状態を示す図である。 ＨＭＤの斜視図である。 画像表示部の概略構成を示す図である。 画像表示部の要部構成を示す図である。 赤色表示パネルにおける接着領域を平面視した図である。 第二実施形態の画像表示部の構成を示す図である。 第二実施形態の投射光学系における軸上色収差を説明した図である。 変形例に係る画像表示部の構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の全ての図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。

（第一実施形態）
本実施形態の頭部装着型表示装置は、使用者が頭に装着して使用するヘッドマウントディスプレイの一例である。
以下の説明では、ヘッドマウントディスプレイ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ）を、ＨＭＤと略記する。

図１は、使用者が本実施形態のＨＭＤを装着した状態を示す図である。図２は、本実施形態のＨＭＤの斜視図である。
図１に示すように、本実施形態のＨＭＤ３００（頭部装着型表示装置）は、使用者Ｍが眼鏡を掛ける感覚で頭部に装着して使用するものである。本実施形態のＨＭＤ３００は、使用者の眼を覆う非透過型のＨＭＤである。

図２に示すように、ＨＭＤ３００は、眼鏡に類似した形状を有する表示部１００と、使用者が手で持つことが可能な程度の大きさを有する制御装置２６０と、を備えている。表示部１００と制御装置２６０とは、有線または無線で通信可能に接続される。本実施形態において、表示部１００を構成する左眼用画像表示部１１０Ａおよび右眼用画像表示部１１０Ｂの各々と制御装置２６０とは、ケーブル２９０を介して有線で通信可能に接続され、画像信号や制御信号を通信する。

表示部１００は、メインフレーム１２０と、左眼用画像表示部１１０Ａと、右眼用画像表示部１１０Ｂと、を備えている。制御装置２６０は、表示画面２７０と、操作ボタン部２８０と、を備えている。

表示画面２７０は、例えば使用者に与える各種の情報や指示等を表示する。メインフレーム１２０は、使用者が耳に掛けるための一対のテンプル部１２２Ａ，１２２Ｂを備えている。メインフレーム１２０は、左眼用画像表示部１１０Ａと、右眼用画像表示部１１０Ｂと、を支持する部材である。

右眼用画像表示部１１０Ｂと左眼用画像表示部１１０Ａとは、同様の構成を有しており、双方の画像表示部内の各構成要素は左右対称に配置されている。そのため、以下では、右眼用画像表示部１１０Ｂを単に画像表示部１１０として詳細に説明し、左眼用画像表示部１１０Ａの説明を省略する。

図３は画像表示部の概略構成を示す図である。図４は画像表示部の要部構成を示す拡大図である。なお、図３においては、使用者Ｍの眼ＭＥの瞳の中心を通り、かつ観察される画像の中心画角となる光線が通る経路を光軸１００ａｘとする。

図３に示すように、画像表示部１１０は、画像生成部（光学モジュール）１１と、投射光学系１２と、を備えている。画像生成部１１は、画像情報を含む画像光を射出する。
図４に示すように、画像生成部１１は、赤色表示パネル（第１表示パネル）２１、緑色表示パネル（第２表示パネル）２２及び青色表示パネル（第３表示パネル）２３と、クロスダイクロイックプリズム５０と、第１接着層３１と、第２接着層３２と、第３接着層３３と、を有する。

本実施形態において、赤色表示パネル２１、緑色表示パネル２２及び青色表示パネル２３は有機ＥＬパネルから構成される。なお、赤色表示パネル２１、緑色表示パネル２２及び青色表示パネル２３は後述するように射出する光の波長帯が異なる以外、同様の構成を有する。

赤色表示パネル２１は、赤色波長帯（例えば、６２０ｎｍ～７５０ｎｍ）の青色画像光ＧＢを射出する。
緑色表示パネル２２は、緑色波長帯（例えば、４９５ｎｍ～５７０ｎｍ）の緑色画像光ＧＧを射出する。
青色表示パネル２３は、青色波長帯（例えば、４５０ｎｍ～４９５ｎｍ）の赤色画像光ＧＲを射出する。

クロスダイクロイックプリズム５０は、上記青色画像光ＧＢ、緑色画像光ＧＧ及び赤色画像光ＧＲがそれぞれ入射される３つの入射端面を備え、各入射面に入射した光を合成してカラー画像光を生成する光学素子である。なお、本実施形態において、上記青色画像光ＧＢ、緑色画像光ＧＧ及び赤色画像光ＧＲは偏光特性を有さない。これは、青色画像光ＧＢ、緑色画像光ＧＧ及び赤色画像光ＧＲは有機薄膜中にランダムに配置された有機分子からの発光であり、液晶ディスプレイのような偏光特性はなく、基本的に非偏光の発光特性を有するためである。

クロスダイクロイックプリズム５０は、４つの三角柱プリズム５１の頂角同士を中央部に近接させて接合することで平面視正方形状に形成される。三角柱プリズムの材料としては、例えば光学ガラスが用いられる。クロスダイクロイックプリズム５０は、４つの三角柱プリズム同士を接合した接合部５２を有する。接合部５２は略Ｘ字状の平面形状を有し、接合部５２には第１ダイクロイック膜６１及び第２ダイクロイック膜６２が設けられている。

本実施形態において、第１ダイクロイック膜６１及び第２ダイクロイック膜６２は互いに４５°の角度で交差するように設けられる。そのため、第１ダイクロイック膜６１及び第２ダイクロイック膜６２は、接合部５２の中心５２Ｃにおいて交差している。第１ダイクロイック膜６１は第２ダイクロイック膜６２との交差位置にて連続した状態で形成され、第２ダイクロイック膜６２は第１ダイクロイック膜６１との交差位置である接合部５２の中心５２Ｃにて分割して形成される。すなわち、第２ダイクロイック膜６２は、第１ダイクロイック膜６１により分断された状態に形成されている。なお、第１ダイクロイック膜６１を第２ダイクロイック膜６２により分断するようにしてもよい。

クロスダイクロイックプリズム５０は、赤色表示パネル２１から射出された赤色画像光ＧＲを入射させる第１入射面５０ａと、緑色表示パネル２２から射出された緑色画像光ＧＧを入射させる第２入射面５０ｂと、青色表示パネル２３から射出された青色画像光ＧＢを入射させる第３入射面５０ｃと、青色画像光ＧＢ、緑色画像光ＧＧ及び赤色画像光ＧＲを合成したフルカラーの合成画像光Ｇを射出する光射出面５０ｄと、を有する。

第１ダイクロイック膜６１は、赤色表示パネル２１から射出された赤色画像光ＧＲ及び緑色表示パネル２２から射出された緑色画像光ＧＧを透過させるとともに、青色表示パネル２３から射出された青色画像光ＧＢを反射する。また、第２ダイクロイック膜６２は、緑色表示パネル２２から射出された緑色画像光ＧＧ及び青色表示パネル２３から射出された青色画像光ＧＢを透過させるとともに、赤色表示パネル２１から射出された赤色画像光ＧＲを反射する。

このような構成に基づき、本実施形態のクロスダイクロイックプリズム５０は、赤色表示パネル２１から射出された赤色画像光ＧＲと、緑色表示パネル２２から射出された緑色画像光ＧＧと、青色表示パネル２３から射出された青色画像光ＧＢとを合成した合成画像光Ｇを光射出面５０ｄから出射するようになっている。

図３に示したように、クロスダイクロイックプリズム５０で合成された合成画像光Ｇは投射光学系１２に入射する。投射光学系１２は、例えば、第１レンズ１２ａと第２レンズ１２ｂとを含む。投射光学系１２は、第１レンズ１２ａにより合成画像光Ｇの中間像Ｇ１を生成し、第２レンズ１２ｂにより略平行光として使用者Ｍの眼ＭＥに導き、網膜上に結像させるように設計される。
投射光学系１２は、絞り１２Ｓを略第１レンズ１２ａの後方焦点の位置に置くことで物体側テレセントリックとなっている。投射光学系１２は、絞り１２Ｓの像を第２レンズ１２ｂにより使用者Ｍの眼ＭＥの瞳位置近傍に形成することで使用者Ｍに全画角を観察可能とする。

なお、本実施形態の投射光学系１２は軸上色収差を補正しているため、合成画像光Ｇを構成する青色画像光ＧＢ、緑色画像光ＧＧ及び赤色画像光ＧＲは、投射光学系１２によって色収差が生じないものとする。なお、軸上色収差を補正した投射光学系１２は一般的に３枚以上のレンズを含む構成となるが、図３では説明を単純にするため、第１レンズ１２ａ及び第２レンズ１２ｂのみを図示した。

ところで、本実施形態では、赤色表示パネル２１、緑色表示パネル２２及び青色表示パネル２３各々（以下、単に各表示パネルと称すこともある）とクロスダイクロイックプリズム５０の中心との距離を適切な値に設定している。ここで、クロスダイクロイックプリズム５０の中心とは接合部５２の中心５２Ｃに相当する。
各表示パネルとクロスダイクロイックプリズム５０の中心部との距離が適切な値に設定されない場合、クロスダイクロイックプリズム５０の光射出面５０ｄから射出された各画像光（青色画像光ＧＢ、緑色画像光ＧＧ及び赤色画像光ＧＲ）が投射光学系１２によって使用者Ｍの眼ＭＥの網膜上で良好に結像されず、使用者Ｍに良質な映像を視認させることができなくなるおそれがある。

これに対して、本実施形態の画像生成部１１は、第１接着層３１、第２接着層３２及び第３接着層３３を用いて赤色表示パネル２１、緑色表示パネル２２及び青色表示パネル２３各々をクロスダイクロイックプリズム５０に対する所定位置に固定している。

本実施形態において、第１接着層３１は、赤色表示パネル２１をクロスダイクロイックプリズム５０に接着する。第２接着層３２は、緑色表示パネル２２をクロスダイクロイックプリズム５０に接着する。第３接着層３３は、青色表示パネル２３をクロスダイクロイックプリズム５０に接着する。

赤色表示パネル２１は第１接着層３１により第１入射面５０ａに接着され、緑色表示パネル２２は第２接着層３２により第２入射面５０ｂに接着され、青色表示パネル２３は第３接着層３３により第３入射面５０ｃに接着される。

なお、本実施形態のクロスダイクロイックプリズム５０は、第１入射面５０ａ、第２入射面５０ｂ及び第３入射面５０ｃ各々と中心部（接合部５２の中心５２Ｃ）との距離が等しく形成されているものとする。

本実施形態において、第１接着層３１は、スペーサー部材４１を含有する。スペーサー部材４１は複数の球状部材（第１球状部材）４１ａにより構成される。各球状部材４１ａは、同一直径を有するガラスビーズから構成される。

本実施形態において、第２接着層３２は、スペーサー部材４２を含有する。スペーサー部材４２は複数の球状部材（第２球状部材）４２ａにより構成される。各球状部材４２ａは、球状部材４１ａと同一直径を有するガラスビーズから構成される。

本実施形態において、第３接着層３３は、スペーサー部材４３を含有する。スペーサー部材４３は、複数の球状部材（第３球状部材）４３ａにより構成される。各球状部材４３ａは、球状部材４１ａと同一直径を有するガラスビーズから構成される。
なお、球状部材４１ａ，４２ａ，４３ａの数は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

複数の球状部材４１ａは、赤色表示パネル２１の表面２１ａとクロスダイクロイックプリズム５０の第１入射面５０ａとに接触する。複数の球状部材４１ａは、赤色表示パネル２１とクロスダイクロイックプリズム５０との間の距離を規制するスペーサー部材として機能する。

複数の球状部材４２ａは、緑色表示パネル２２の表面２２ａとクロスダイクロイックプリズム５０の第２入射面５０ｂとに接触する。複数の球状部材４２ａは、緑色表示パネル２２とクロスダイクロイックプリズム５０との間の距離を規制するスペーサー部材として機能する。

複数の球状部材４３ａは、青色表示パネル２３の表面２３ａとクロスダイクロイックプリズム５０の第３入射面５０ｃとに接触する。複数の球状部材４３ａは、青色表示パネル２３とクロスダイクロイックプリズム５０との間の距離を規制するスペーサー部材として機能する。

本実施形態において、複数の球状部材４１ａは、赤色表示パネル２１の表示領域と平面視で重ならない領域に配置されている。具体的に、第１接着層３１は、赤色表示パネル２１の表面２１ａの全体に設けられる。第１接着層３１は、光透過性を有する接着材を主に構成される。

図５は赤色表示パネルにおける接着領域を平面視した図である。図５に示すように、赤色表示パネル２１は、赤色画像光ＧＲを射出する表示領域２５を有している。第１接着層３１は赤色表示パネル２１の表示領域２５を覆うように配置されるが、複数の球状部材４１ａは表示領域２５と平面視で重ならない領域に配置される。複数の球状部材４１ａは、第１接着層３１による接着領域ＳＡのうち表示領域２５を枠状に囲む枠状領域ＳＡ１に選択的に設けられる。球状部材４１ａは表示領域２５上に位置しないため、表示領域２５から射出された赤色画像光ＧＲが球状部材４１ａで遮光或いは反射されない。よって、第１接着層３１は、赤色表示パネル２１から射出された赤色画像光ＧＲによる光損失の発生を抑制できる。

なお、図示は省略するが、複数の球状部材４２ａ及び複数の球状部材４３ａについても、複数の球状部材４１ａと同様のことが言える。スペーサー部材４２（複数の球状部材４２ａ）は緑色表示パネル２２の表示領域と平面視で重ならない領域に配置されるため、緑色画像光ＧＧが球状部材４２ａで遮られることがない。よって、第２接着層３２は、緑色表示パネル２２から射出された緑色画像光ＧＧによる光損失の発生を抑制できる。

また、スペーサー部材４３（複数の球状部材４３ａ）は青色表示パネル２３の表示領域と平面視で重ならない領域に配置されるため、青色画像光ＧＢが球状部材４３ａで遮られることがない。よって、第３接着層３３は、青色表示パネル２３から射出された青色画像光ＧＢによる光損失の発生を抑制できる。

本実施形態の画像生成部１１によれば、第１接着層３１中に含有される複数の球状部材４１ａの直径を適宜調整することで、赤色表示パネル２１の表面２１ａとクロスダイクロイックプリズム５０の中心部（接合部５２の中心５２Ｃ）との距離を精度良く調整できる。
また、第２接着層３２中に含有される複数の球状部材４２ａの直径を適宜調整することで、緑色表示パネル２２の表面２２ａとクロスダイクロイックプリズム５０の中心部（接合部５２の中心５２Ｃ）との距離を精度良く調整できる。
また、第３接着層３３中に含有される複数の球状部材４３ａの直径を適宜調整することで、青色表示パネル２３の表面２３ａとクロスダイクロイックプリズム５０の中心部（接合部５２の中心５２Ｃ）との距離を精度良く調整できる。

本実施形態の画像生成部１１は、例えば、組み立て後のクロスダイクロイックプリズム５０の寸法を測定し、測定結果に基づいて選択した最適な径を有する球状部材を含有させた接着層を用いて各表示パネルをクロスダイクロイックプリズム５０に貼り付けることで製造される。

このように本実施形態の画像生成部１１によれば、赤色表示パネル２１、緑色表示パネル２２及び青色表示パネル２３各々の各表面２１ａ，２１ｂ，２１ｃとクロスダイクロイックプリズム５０の光射出面５０ｄとの距離がそれぞれ等しく設定することができる。

したがって、本実施形態の画像表示部１１０によれば、青色画像光ＧＢ、緑色画像光ＧＧ及び赤色画像光ＧＲを使用者Ｍの眼ＭＥの網膜上で良好に結像させることができるので、使用者Ｍに良質な画像（合成画像光Ｇ）を視認させることができる。
い。

なお、上記実施形態では、第１入射面５０ａ、第２入射面５０ｂ及び第３入射面５０ｃ各々と中心部（接合部５２の中心５２Ｃ）との距離が等しく形成されたクロスダイクロイックプリズム５０を例に挙げたが、製造時の各部品の寸法誤差によって、クロスダイクロイックプリズム５０の中心部（接合部５２の中心５２Ｃ）と第１入射面５０ａ、第２入射面５０ｂ及び第３入射面５０ｃ各々との距離にばらつきが生じる場合もある。

このような場合、球状部材４１ａ、球状部材４２ａ及び球状部材４３ａの径をすべて異ならせる或いは球状部材４１ａ、球状部材４２ａ及び球状部材４３ａのうちのいずれか１つの径を他の球状部材の径に対して異ならせることで、各表示パネルの表面とクロスダイクロイックプリズム５０の中心部（接合部５２の中心５２Ｃ）との距離を精度良く調整することができる。このようにすれば、クロスダイクロイックプリズムの寸法精度をむやみに高くする必要が無くなるので、画像生成部の生産性が向上する。

また、上記実施形態では、第１接着層３１、第２接着層３２及び第３接着層３３各々がスペーサー部材４１，４２，４３（球状部材４１ａ、球状部材４２ａ及び球状部材４３ａ）を含有する場合を例に挙げたが、第１接着層３１、第２接着層３２及び第３接着層３３のうちの１つあるいは２つのみがスペーサー部材を含有する構成としてもよい。

例えば、第１接着層３１及び第２接着層３２のみがスペーサー部材４１，４２（球状部材４１ａ、球状部材４２ａ）を含有するようにしてもよい。また、この場合において、各表示パネルの表面とクロスダイクロイックプリズム５０の中心部（接合部５２の中心５２Ｃ）との距離に基づいて、球状部材４１ａ、球状部材４２ａの径を互いに同一あるいは異ならせるようにすればよい。

（第二実施形態）
続いて、本発明の第二実施形態に係る画像表示部について説明する。なお、第一実施形態と共通の部材については同じ符号を付し、その詳細については説明を省略するものとする。

図６は本実施形態の画像表示部の構成を示す図である。
図６に示すように、本実施形態の画像表示部２１０は、画像生成部１１Ａと、投射光学系１１２とを有する。画像生成部１１Ａは、赤色表示パネル２１、緑色表示パネル２２及び青色表示パネル２３と、クロスダイクロイックプリズム５０と、第１接着層１３１と、第２接着層１３２と、第３接着層１３３と、を有する。

クロスダイクロイックプリズム５０で合成された合成画像光Ｇは投射光学系１１２に入射する。本実施形態の投射光学系１１２は軸上色収差の補正を行っていない点で、上記実施形態の投射光学系１２と異なっている。そのため、本実施形態の投射光学系１１２は、赤色光、緑色光及び青色光各々におけるバックフォーカスが異なる。

図７は本実施形態の投射光学系における軸上色収差を説明した図である。図７に示すように、本実施形態の投射光学系１１２は第１レンズ１１２ａと第２レンズ１１２ｂとを有している。投射光学系１１２において、赤色光ＬＲにおけるバックフォーカスが最も長く、青色光ＬＢにおけるバックフォーカスが最も短く、緑色光ＬＧにおけるバックフォーカスが赤色光ＬＲ及び青色光ＬＢの中間の値となる。

すなわち、投射光学系１１２において、赤色光ＬＲと同波長帯の赤色画像光ＧＲにおけるバックフォーカスは最も長くなり、青色光ＬＢと同波長帯の青色画像光ＧＢにおけるバックフォーカスは最も短くなり、緑色光ＬＧと同波長帯の緑色画像光ＧＧにおけるバックフォーカスは赤色画像光ＧＲ及び青色画像光ＧＢの中間の値となる。

したがって、赤色画像光ＧＲ、緑色画像光ＧＧ及び青色画像光ＧＢを使用者Ｍの眼ＭＥの網膜上で良好に結像させるためには、投射光学系１１２による色ごとのバックフォーカスに相当する位置（以下、単にバックフォーカス位置と称する）に赤色表示パネル２１、緑色表示パネル２２及び青色表示パネル２３各々を配置する必要がある。

本実施形態の画像生成部１１Ａでは、赤色表示パネル２１、緑色表示パネル２２及び青色表示パネル２３各々とクロスダイクロイックプリズム５０の中心部（接合部５２の中心５２Ｃ）との距離を調整することで、各色のバックフォーカス位置に赤色表示パネル２１、緑色表示パネル２２及び青色表示パネル２３各々を配置している。

具体的に本実施形態において、青色表示パネル２３は、その表面２３ａが第３入射面５０ｃと接触した状態で第２接着層１３２によってクロスダイクロイックプリズム５０に保持される。第２接着層１３２は第３入射面５０ｃと表面２３ａとの間に介在せず、青色表示パネル２３の側面２３ｂの一部から第３入射面５０ｃに至るように設けられる。投射光学系１１２における青色光ＬＢのバックフォーカス位置に対応した位置に青色画像光ＧＢの射出位置（すなわち、青色表示パネル２３の表面２３ａ）を一致させるように、クロスダイクロイックプリズム５０の大きさが設計されている。
これにより、青色画像光ＧＢは投射光学系１１２におけるバックフォーカス位置に相当する位置から射出されるようになる。よって、投射光学系１１２は、青色画像光ＧＢを使用者Ｍの眼ＭＥの網膜上で良好に結像させることができる。

なお、本実施形態のクロスダイクロイックプリズム５０は、第１入射面５０ａ、第２入射面５０ｂ及び第３入射面５０ｃ各々と中心部（接合部５２の中心５２Ｃ）との距離が等しく形成されているものとする。

赤色表示パネル２１は第１接着層１３１により第１入射面５０ａに接着され、緑色表示パネル２２は第２接着層１３２により第２入射面５０ｂに接着される。
第１接着層１３１は、スペーサー部材１４１を含有する。スペーサー部材１４１は複数の球状部材（第１球状部材）１４１ａにより構成される。第２接着層１３２は、スペーサー部材１４２を含有する。スペーサー部材１４２は複数の球状部材（第２球状部材）１４２ａにより構成される。なお、球状部材１４１ａ及び球状部材１４２ａはガラスビーズから構成される。

複数の球状部材１４１ａは、赤色表示パネル２１の表面２１ａとクロスダイクロイックプリズム５０の第１入射面５０ａとに接触する。赤色表示パネル２１の表面２１ａは、複数の球状部材１４１ａの径分だけ、第１入射面５０ａから離間した位置に配置される。すなわち、赤色画像光ＧＲの射出位置（すなわち、赤色表示パネル２１の表面２１ａ）は、青色画像光ＧＢの射出位置（青色表示パネル２３の表面２３ａ）に比べて、クロスダイクロイックプリズム５０の中心部（接合部５２の中心５２Ｃ）から離間した位置に配置される。

本実施形態の画像生成部１１Ａでは、投射光学系１１２における赤色光ＬＲのバックフォーカス位置に対応した位置に赤色画像光ＧＲの射出位置（赤色表示パネル２１の表面２１ａ）を一致させるように、球状部材１４１ａの径の大きさが設定されている。
このように赤色画像光ＧＲは投射光学系１１２におけるバックフォーカス位置に相当する位置から射出されるようになる。よって、投射光学系１１２は、赤色画像光ＧＲを使用者Ｍの眼ＭＥの網膜上で良好に結像させることができる。

また、複数の球状部材１４２ａは、緑色表示パネル２２の表面２２ａとクロスダイクロイックプリズム５０の第２入射面５０ｂとに接触する。緑色表示パネル２２の表面２２ａは、複数の球状部材１４２ａの径分だけ、第２入射面５０ｂから離間した位置に配置される。すなわち、緑色画像光ＧＧの射出位置（すなわち、緑色表示パネル２２の表面２２ａ）は、青色画像光ＧＢの射出位置（青色表示パネル２３の表面２３ａ）に比べて、クロスダイクロイックプリズム５０の中心部（接合部５２の中心５２Ｃ）から離間した位置に配置される。

本実施形態の画像生成部１１Ａでは、投射光学系１１２における緑色光ＬＧのバックフォーカス位置に対応した位置に緑色画像光ＧＧの射出位置（緑色表示パネル２２の表面２２ａ）を一致させるように、球状部材１４２ａの径の大きさが設定されている。なお、緑色光ＬＧのバックフォーカスは、赤色光ＬＲのバックフォーカスよりも短いため、球状部材１４２ａの径は球状部材１４１ａの径よりも小さく設定される。
このように本実施形態の画像生成部１１Ａによれば、緑色画像光ＧＧが投射光学系１１２におけるバックフォーカス位置に相当する位置から射出されるようになる。よって、投射光学系１１２は、緑色画像光ＧＧを使用者Ｍの眼ＭＥの網膜上で良好に結像させることができる。

なお、本実施形態の画像生成部１１Ａは、例えば、組み立て後のクロスダイクロイックプリズム５０の寸法を測定し、投射光学系１１２の色ごとのバックフォーカスの違いを補正する径の球状部材を含有させた接着層を介して各表示パネルを貼り付けることで製造される。

以上のように、本実施形態の画像表示部２１０によれば、投射光学系１１２の軸上色収差によって生じる異なるバックフォーカス位置に対応する位置に各表示パネルを配置した画像生成部１１Ａを備えるので、赤色画像光ＧＲ、緑色画像光ＧＧ及び青色画像光ＧＢを使用者Ｍの眼ＭＥの網膜上で良好に結像させることができる。

また、本実施形態の画像表示部２１０によれば、投射光学系１１２として軸上色収差を補正した所謂色消しレンズを用いる必要が無くなるので、投射光学系１１２を構成するレンズの枚数を減らすことで、小型化及び軽量化を図ることもできる。

本実施形態では、第１入射面５０ａ、第２入射面５０ｂ及び第３入射面５０ｃ各々と中心部（接合部５２の中心５２Ｃ）との距離が等しく形成されたクロスダイクロイックプリズム５０を例に挙げたが、製造時の各部品の寸法誤差によって、クロスダイクロイックプリズム５０の中心部（接合部５２の中心５２Ｃ）と第１入射面５０ａ、第２入射面５０ｂ及び第３入射面５０ｃ各々との距離にばらつきが生じる場合もある。

図８は変形例に係る画像生成部の構成を示す図である。
図８に示す画像生成部１１１において、クロスダイクロイックプリズム５０の第２入射面５０ｂが傾いている。この場合、第２入射面５０ｂと緑色表示パネル２２とを接着する第２接着層１３２に含有される複数の球状部材１４２ａの径を緑色表示パネル２２における接着領域Ｓの場所毎に異ならせるようにすれば良い。

複数の球状部材１４２ａは、第１の球状部材１４２ａ１と第２の球状部材１４２ａ２とを含む。第１の球状部材１４２ａ１は、緑色表示パネル２２における接着領域Ｓの第１領域Ｓ１に配置される。第２の球状部材１４２ａ２は、緑色表示パネル２２における接着領域Ｓの第２領域Ｓ２に配置される。第１領域Ｓ１において第２入射面５０ｂは接合部５２の中心５２Ｃ側に傾いている。これにより、第２入射面５０ｂと緑色表示パネル２２の表面２２ａとの距離は第２領域Ｓ２よりも第１領域Ｓ１の方が相対的に大きくなっている。

第１の球状部材１４２ａ１は第１の外径Ｄ１を有し、第２の球状部材１４２ａ２は第２の外径Ｄ２を有する。第１の外径Ｄ１は第２の外径Ｄ２よりも大きい。具体的に、第１の球状部材１４２ａ１の径は第１領域Ｓ１における隙間を埋める大きさに設定され、第２の球状部材１４２ａ２の径は第２領域Ｓ２における隙間を埋める大きさに設定される。すなわち、接着領域Ｓ内に設けられた複数の球状部材１４２ａの径は、接着領域Ｓの場所毎にそれぞれ異なっている。

本態様によれば、第２入射面５０ｂの傾きを第２接着層１３２に含油される複数の球状部材１４２ａによって補正した状態で、緑色表示パネル２２を第２入射面５０ｂに接着することができる。よって、第２入射面５０ｂに傾きが生じていた場合でも、緑色表示パネル２２の表面２２ａとクロスダイクロイックプリズム５０の中心部（接合部５２の中心５２Ｃ）との距離を所定値に設定することができるので、緑色画像光ＧＧを使用者Ｍの眼ＭＥの網膜上で良好に結像させることができる。

また、上記説明では、第２入射面５０ｂに傾きが生じる場合を例に挙げたが、第１入射面５０ａ及び第３入射面５０ｃのいずれか一方若しくは両方に傾きが生じた場合でも、対応する表示パネルの接着領域内の場所毎に球状部材の径を異ならせることで、各表示パネルの表面とクロスダイクロイックプリズム５０の中心部との距離を所定値に設定することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態においては、各表示パネルとして有機ＥＬ表示素子を用いる場合を例に挙げたが、各表示パネルは液晶パネルから構成されていてもよい。

１１…画像生成部（光学モジュール）、１２，１１２…投射光学系、２１…赤色表示パネル（第１表示パネル）、２２…緑色表示パネル（第２表示パネル）、２３…青色表示パネル（第３表示パネル）、２５…表示領域、３１，３２，３３，１３１，１３２，１３３…接着層、３１…第１接着層、３２…第２接着層、３３…第３接着層、４１，４２，４３，１４１，１４２…スペーサー部材、４１ａ，１４１ａ…球状部材（第１球状部材）、４２ａ，１４２ａ…球状部材（第２球状部材）、４３ａ…球状部材（第３球状部材）、５０…クロスダイクロイックプリズム、Ｍ…使用者、Ｓ，ＳＡ…接着領域。

Claims (2)

1. クロスダイクロイックプリズムと、
   第１表示パネル、第２表示パネル及び第３表示パネルと、
   前記第１表示パネルを前記クロスダイクロイックプリズムの第１入射面に接着する第１接着層と、
   前記第２表示パネルを前記クロスダイクロイックプリズムの第２入射面に接着する第２接着層と、
   前記第３表示パネルを前記クロスダイクロイックプリズムの第３入射面に接着する第３接着層と、を有する光学モジュールと、
   前記光学モジュールからの光を使用者の瞳に投射する投射光学系と、を備え、
   前記第１入射面、前記第２入射面及び前記第３入射面の少なくともいずれかは傾いており、
   前記第１接着層は、前記スペーサー部材として、第１球状部材を含有し、
   前記第２接着層は、前記スペーサー部材として、第２球状部材を含有し、
   前記第３接着層は、前記スペーサー部材として、第３球状部材を含有しており、
   前記第１球状部材、前記第２球状部材及び前記第３球状部材の少なくともいずれかは、対応する表示パネルの接着領域内に複数設けられ、
   傾いた入射面に対応する前記表示パネルの前記接着領域内に設けられた複数の球状部材は、前記接着領域の場所毎にそれぞれ径を異ならせることで前記入射面の傾きを補正し、対応する前記表示パネルから射出され前記投射光学系から投射された光を前記使用者の眼の網膜上に結像させる、
   ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
2. 前記スペーサー部材は、前記表示パネルの表示領域と平面視で重ならない領域に配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の頭部装着型表示装置。

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