CN103135235B - 光反射构件、光束扩展装置、图像显示装置和光学装置 - Google Patents

光反射构件、光束扩展装置、图像显示装置和光学装置 Download PDF

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Abstract

本申请涉及光反射构件、光束扩展装置、图像显示装置和光学装置。图像显示装置包括图像生成装置、包括导光板和第一和第二偏转部的导光单元，以及当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时沿着Z方向扩展从图像生成装置入射的光并将光出射到导光单元的光束扩展装置，光束扩展装置包括来自图像生成装置的光入射于其上的第一反射镜和将从第一反射镜入射的光出射到导光单元的第二反射镜，第一和第二反射镜中的每一个具有光反射面，该光反射面具有锯齿状的截面形状。

Description

光反射构件、光束扩展装置、图像显示装置和光学装置
技术领域
本发明涉及光反射构件、其中包含有光反射构件的光束扩展装置、其中包含有光束扩展装置的光学装置以及其中包含有光学装置的图像显示装置。
背景技术
例如在2005-521099号日本未实审专利申请公布(PCT申请的译文)或2006-162767号日本未实审专利申请公布中公开了一种虚拟图像显示装置(图像显示装置)，用于使得观察者观察通过用虚拟图像光学系统放大由图像形成装置形成的二维图像而得到的虚拟图像。
如图40中作为概念图示出的，图像显示装置1000包括：图像形成装置1011，其具有以二维矩阵的形式布置的多个像素；准直光学系统1012，其将从图像形成装置1011的像素出射的光变成准直光；导光单元1030，被准直光学系统1012变成准直光的光入射于其上、在其中被引导、然后从其出射。导光单元1030包括：导光板1031，入射光通过全反射在其内部传播，然后从其出射；第一偏转部1040(例如由单层光反射膜构成)，其反射入射在导光板1031上的光，以使得入射在导光板1031上的光在导光板1031的内部被全反射；第二偏转部1050(例如由具有多层层压结构的光反射多层膜构成)，其使通过全反射在导光板1031的内部传播的光从导光板1031出射。然后，如果例如利用图像显示装置1000构成HMD(头部安装显示器)，则可以实现重量的减轻和装置大小的减小。
或者，例如在2007-094175号日本未实审专利申请公布或2007-012530号日本未实审专利申请公布中公开了一种虚拟图像显示装置(图像显示装置)，其使用全息衍射光栅以使得观察者观察通过用虚拟图像光学系统放大由图像形成装置形成的二维图像得到的虚拟图像。
如图41和42中作为概念图示出的，图像显示装置1100大体上包括：显示图像的图像形成装置1111；准直光学系统1112；虚拟图像光学系统(导光单元1130)，在图像形成装置1111上显示的光入射在其上，并且其将光引导至观察者的瞳孔41。这里，导光单元1130包括导光板1131，以及各自由设在导光板1131处的反射型体全息衍射光栅构成的第一衍射光栅构件1140和第二衍射光栅构件1150。然后，从图像形成装置1111的每个像素出射的光入射在准直光学系统1112上，并且准直光由准直光学系统1112产生并且入射在导光板1131上。准直光从导光板1131的第一面1132入射和出射。另一方面，第一衍射光栅构件1140和第二衍射光栅构件1150被安装在导光板1131的第二面1133上，第二面1133与导光板1131的第一面1132平行。
发明内容
从图像形成装置1111出射的图像显示光在图41中所示的X-Y平面中在准直光学系统1112处变成视角(即，从图像形成装置1111的各个像素出射的光的出射角)相互不同的平行光束群。平行光束群在与上述平面正交的X-Z平面中变成视角相互不同的光通量群，并且入射在导光板1131上。此外，在图41中，X-Y平面中的典型平行光束由平行光束r1(由实线示出)、r2(由点划线示出)和r3(由点线示出)表示，并且在图42中，X-Z平面中的典型的平行光束由平行光束R1(由实线示出)、R2(由点划线示出)和R3(由点线示出)表示。
在所示出的图像显示装置1100中，左右(水平)方向被设定为Y方向，并且上下(纵)方向被设定为Z方向。也就是说，显示图片、各种信息等的图像显示光被从相对于观察者的瞳孔41的横方向引导，然后入射在瞳孔41上。此外，在图像显示装置被应用到头部安装显示器(HMD)的情况下，通过以这种方式在横方向上部署图像形成装置等，而不在相对于瞳孔41的上侧部署它，对外部世界的良好观察成为了可能。
另一方面，在这种配置中，由于在导光板1131的内部被引导的光的传播距离变得相对较长，所以发生下述问题。
这里，在上述配置中，从导光板1131的第一面1132入射的图像显示光入射在部署于对着第一面1132的第二面1133的由反射型体全息衍射光栅构成的第一衍射光栅构件1140上。此外，反射型体全息衍射光栅被配置为无论位置如何都具有相等的全息表面的干涉条纹间距。
在被第一衍射光栅构件1140衍射和反射的光中，在导光板1131的内部，关于X-Y平面中的X方向成分，光通量r1、r2和r3中的每一个在是平行光束的状态中在在第一面1132和第二面1133之间反复全反射的同时被引导，并且在Y方向上朝着设在导光板1131的另一端的由反射型体全息衍射光栅构成的第二衍射光栅构件1150前进。这里，由于导光板1131较薄并且如上所述在导光板1131中前进的光路相对较长，所以如图41中所示，直到第二衍射光栅构件1150为止的全反射的次数根据水平视角而不同。由于此原因，入射在导光板1131上的准直光r1、r2和r3之中的在朝着第二衍射光栅构件1150倾斜的同时入射(即，水平视角为正)的准直光r3的反射次数变得小于以其反方向的角度入射在导光板1131上(即，水平视角为负)的准直光r1的反射次数。也就是说，由于第一衍射光栅构件1140的全息表面中的干涉条纹间距是等间隔的，所以在第一衍射光栅构件1140中衍射和反射的出射角在水平视角为正的准直光r3中变得比在水平视角为负的准直光r1中更大。然后，入射在第二衍射光栅构件1150上的具有各视角的准直光由于衍射和反射而脱离全反射条件，从导光板1131出射，然后入射在观察者的瞳孔41上。
这样，在平行光束的前进方向上，导光板1131中的反射次数根据水平视角而不同。也就是说，光路长度不同。然而，由于传播的所有光通量都是平行光束，所以可以说，光通量群前进从而被折叠。在这些光通量群中，如果在2007-012530号日本未实审专利申请公布的图14中所示的配置中执行逆光线追踪则将会清楚，在跨过第一衍射光栅构件1140的边缘部和第二面1133的位置处，存在被反射折返的光通量。如果执行逆光线追踪，则光通量的一部分(即，被第二面1133反射的部分)被反复反射，从而在第一衍射光栅构件1140的不同位置被衍射，并且到达准直光学系统1112。另一方面，剩余光通量在第一衍射光栅构件1140的端部被衍射，并且按原样到达准直光学系统1112。也就是说，虽然此光通量是从同一像素出射的具有相同视角的平行光束，但存在如下光通量：这些光束在第一衍射光栅构件1140的不同部分被衍射和反射，并且在导光板1131中被组合并传播。
由上述可知，这种光学系统中的必要光通量的Y方向上的宽度，也就是孔径光阑的Y方向上的宽度是在光通量被折叠的端点确定的。在导光板1131中，衍射和反射从准直光学系统1112出射并入射在导光板1131上的平行光束群的第一衍射光栅构件1140的位置变成Y方向上的孔径光阑的位置。
另一方面，在X-Z平面中具有不同水平视角的入射光R1、R2和R3中，X方向成分在导光板1131中被反复反射。然而，Z方向成分不被反射并且到达出射部。也就是说，从准直光学系统1112出射的光在X-Z平面中会聚，从第一面1132入射在导光板1131上，然后在导光板1131中在Y方向上前进。然后，这些光通量在被导光板1131的第一面1132和第二面1133反射的同时前进从而在Z方向上变窄，到达第二衍射光栅构件1150，被第二衍射光栅构件1150反射和衍射，从导光板1131出射，并且入射在观察者的瞳孔41上。这样，在图像显示装置1100中，必要光通量的Z方向上的宽度，也就是孔径光阑的Z方向上的宽度是在观察瞳孔41的位置确定的。
由于孔径光阑的Z方向上的位置是观察瞳孔41的位置，所以从准直光学系统1112到孔径光阑的Z方向上的位置的距离成为通过在导光板1131的内部反复的内部全反射而传播的距离和从导光板1131到观察者的瞳孔41的距离的总和，从而成为相当大的距离。另一方面，由于孔径光阑的Y方向上的位置是部署在导光板1131处的第一衍射光栅构件1140的位置，所以该位置与孔径光阑的Z方向上的位置相比可减小。这样，由于孔径光阑的位置在Z方向上较大，所以必须将准直光学系统1112的Z方向上的直径设定得与Y方向上的直径相比较大。
另外，如果图像形成装置1011或1111中的孔径光阑的Z方向上的直径被设定得较大，则在从图像形成装置1011或1111出射的图像中，周边视角的光线角度变大，结果，图像形成装置1011或1111中使用的液晶显示装置等中的显示对比度减小，引起图像质量的劣化。
在图40中所示的图像显示装置1000中也类似地发生上述问题。
因此，希望提供一种如下的图像显示装置、适于包含在这种图像显示装置中的光学装置以及适于包含在该光学装置中的光束扩展装置：该图像显示装置是用于使得观察者观察通过用虚拟图像光学系统放大由图像形成装置形成的二维图像而得到的虚拟图像并且不必使得设在图像形成装置中的透镜的直径较大的图像显示装置。
根据本发明的第一实施例或第二实施例，提供了一种图像显示装置，包括：
(A)图像生成装置；
(B)导光单元，来自图像生成装置的光入射在该导光单元上，在该导光单元中被引导，然后朝着观察者的瞳孔出射，并且该导光单元包括：
(B-1)导光板，入射光在该导光板的内部通过全反射传播，然后从该导光板出射，
(B-2)第一偏转部，该第一偏转部被部署在导光板处，并且偏转入射在导光板上的光以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射，以及
(B-3)第二偏转部，该第二偏转部被部署在导光板处，并且多次偏转在导光板的内部通过全反射传播的光以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射；以及
(C)光束扩展装置，当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时，该光束扩展装置沿着Z方向扩展从图像生成装置入射的光束，然后将该光束出射到导光单元，
其中，光束扩展装置包括：第一反射镜，来自图像生成装置的光入射在该第一反射镜上；第二反射镜，来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上，并且该第二反射镜将光出射到导光单元。此外，术语“全反射”指的是内部全反射或者导光板的内部的全反射。这也同样适用于下文。
根据本发明的第三实施例或第四实施例，提供了一种图像显示装置，包括：
(A)图像生成装置；
(B)导光单元，来自图像生成装置的光入射在该导光单元上，在该导光单元中被引导，然后朝着观察者的瞳孔出射，并且该导光单元包括：
(B-1)导光板，入射光在该导光板的内部通过全反射传播，然后从该导光板出射，
(B-2)第一偏转部，该第一偏转部被部署在导光板处，并且偏转入射在导光板上的光以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射，以及
(B-3)第二偏转部，该第二偏转部被部署在导光板处，并且多次偏转在导光板的内部通过全反射传播的光以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射；以及
(C)光束扩展装置，当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时，该光束扩展装置沿着Z方向扩展从图像生成装置入射的光束，然后将该光束出射到导光单元，
其中，光束扩展装置包括第一反射镜和第二反射镜，
第一反射镜与图像生成装置位于导光单元的相反侧(即，第一反射镜位于导光单元的入射侧的相反侧)，
第二反射镜以导光单元为基准位于图像生成装置侧(即，第二反射镜位于导光单元的光入射侧)，
从图像生成装置出射的光中的一些通过导光板和第一偏转部，被第一反射镜反射，通过导光板和第一偏转部，并且被第二反射镜反射，并且光中的一些重复预定次数地通过导光板和第一衍射光栅构件。
根据本发明的第一实施例或第二实施例，提供了一种光学装置，包括：
导光单元，该导光单元包括：
导光板，从光源入射的光在该导光板的内部通过全反射传播，然后从该导光板出射，
第一偏转部，该第一偏转部被部署在导光板处，并且偏转入射在导光板上的光以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射，以及
第二偏转部，该第二偏转部被部署在导光板处，并且多次偏转在导光板的内部通过全反射传播的光以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射；以及
光束扩展装置，当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时，该光束扩展装置沿着Z方向扩展从光源入射的光束，然后将该光束出射到导光单元，
其中，光束扩展装置包括：第一反射镜，来自光源的光入射在该第一反射镜上；第二反射镜，来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上，并且该第二反射镜将光出射到导光单元，
根据本发明的第一实施例或第二实施例，提供了一种光束扩展装置，包括：第一反射镜，该第一反射镜被部署在光源和照射面之间，并且来自光源的光入射在该第一反射镜上；第二反射镜，来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上，并且该第二反射镜将光出射到照射面。
然后，在根据本发明的第一实施例或第三实施例的图像显示装置、根据本发明的第一实施例的光学装置或者根据本发明的第一实施例的光束扩展装置中，
第一反射镜的光反射面可具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边可以是平行的并且在Z方向(根据本发明的第一实施例的图像显示装置、根据本发明的第一实施例的光学装置或者根据本发明的第一实施例的光束扩展装置)或Y方向(根据本发明的第三实施例的图像显示装置)上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度可以是90度，并且第一A斜面的长度可以短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度可以是恒定的，
当在第一反射镜上光的入射角被设定为η1(度)，第一A斜面的倾斜角被设定为ζ1(度)，并且以第一A斜面的顶边为基准朝着第一A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，可满足关系2ζ1-η1＝90±10(1-1)，
第二反射镜的光反射面可具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边可以是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度可以是90度，并且第二A斜面的长度可以短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度可以是恒定的，并且
当在第二反射镜上光的入射角被设定为η2(度)，第二A斜面的倾斜角被设定为ζ2(度)，并且以第二A斜面的顶边为基准朝着第二A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，可以满足关系2ζ2-η2＝90±10(1-2)。此外，第一反射镜上光的入射角η1和第一A斜面的倾斜角ζ1是与第一A斜面的顶边和底边的延伸方向正交的虚拟平面中的角度，并且第二反射镜上光的入射角η2和第二A斜面的倾斜角ζ2是与第二A斜面的顶边和底边的延伸方向正交的虚拟平面中的角度。根据由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度这个定义，关系ζ1＞45度是显而易见的，并且根据式(1-1)，关系η1＞0度也是显而易见的。类似地，根据由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度这个定义，关系ζ2＞45度是显而易见的，并且根据式(1-2)，关系η2＞0度也是显而易见的。
另外，在根据本发明的第二实施例或第四实施例的图像显示装置、根据本发明的第二实施例的光学装置或者根据本发明的第二实施例的光束扩展装置中，
第一反射镜的光反射面可具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边可以是平行的并且在Z方向(根据本发明的第二实施例的图像显示装置、根据本发明的第二实施例的光学装置或者根据本发明的第二实施例的光束扩展装置)或Y方向(根据本发明的第四实施例的图像显示装置)上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度可以是90度，并且第一A斜面的长度可以短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度可以是恒定的，
在第一反射镜的中央处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值和在第一反射镜的端部处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值可以相互不同，
第二反射镜的光反射面可具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边可以是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度可以是90度，并且第二A斜面的长度可以短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度可以是恒定的，并且
在第二反射镜的中央处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值和在第二反射镜的端部处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值可以相互不同。此外，作为第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距和第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距，可以例示0.1mm到2mm的范围中的间距。
根据本发明的第一实施例，提供了一种光反射构件，该光反射构件具有光反射面，在该光反射面中交替连续并置了第一斜面和第二斜面，并且截面形状是锯齿状的，
其中，第一斜面的顶边和底边是平行的，
在一对第一斜面和第二斜面中，由第一斜面的底部和第二斜面的底部形成的角度是90度，并且第一斜面的长度短于第二斜面的长度，
第一斜面的高度是恒定的，
当在光反射构件上光的入射角被设定为η(度)，第一斜面的倾斜角被设定为ζ(度)，并且以第一斜面的顶边为基准朝着第一斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ-η＝90±10(2)，并且
当在与第一斜面的顶边和底边的延伸方向正交的虚拟平面上执行投影时，入射在第一斜面上的光的轨迹和从第二斜面出射的光的轨迹是平行的。此外，光反射构件上光的入射角η和第一斜面的倾斜角ζ是与第一斜面的顶边和底边的延伸方向正交的虚拟平面中的角度。根据由第一斜面的底部和第二斜面的底部形成的角度是90度并且第一斜面的长度短于第二斜面的长度这个定义，关系ζ＞45度是显而易见的，并且根据式(2)，关系η＞0度也是显而易见的。
根据本发明的第二实施例，提供了一种光反射构件，该光反射构件具有光反射面，在该光反射面中交替连续并置了第一斜面和第二斜面，并且截面形状是锯齿状的，
其中，第一斜面的顶边和底边是平行的，
在一对第一斜面和第二斜面中，由第一斜面的底部和第二斜面的底部形成的角度是90度，并且第一斜面的长度短于第二斜面的长度，
第一斜面的高度是恒定的，
在光反射构件的中央处第一斜面的顶点和第一斜面的顶点之间的间距的值和在光反射构件的端部处第一斜面的顶点和第一斜面的顶点之间的间距的值相互不同，并且
当在与第一斜面的顶边和底边的延伸方向正交的虚拟平面上执行投影时，入射在第一斜面上的光的轨迹和从第二斜面出射的光的轨迹是平行的。此外，作为第一斜面的顶点和第一斜面的顶点之间的间距，可以例示0.1mm到2mm的范围中的间距。
根据本发明的第五实施例，提供了一种图像显示装置，包括：
图像生成装置；
导光单元，来自图像生成装置的光入射在该导光单元上，在该导光单元中被引导，然后从该导光单元出射；以及
第一反射镜，
其中，第一反射镜被部署在图像生成装置和导光单元之间的光路中，并且
第一反射镜的截面的至少一部分是由具有不同长度的两条边构成的锯齿状的。
在根据本发明的第一至第四实施例的图像显示装置、根据本发明的第一和第二实施例的光学装置或者根据本发明的第一和第二实施例的光束扩展装置中，设有沿着Z方向扩展光束(光通量)并且使得光束入射在导光单元上的光束扩展装置。因此，不必将图像生成装置中的孔径光阑的Z方向上的直径设定得较大，并且不必使得要设在图像生成装置中的透镜的直径较大，从而，可以实现图像显示装置的大小的减小和重量的减轻，并且没有显示对比度的降低和图像质量的劣化。另外，在根据本发明的第一至第四实施例的图像显示装置、根据本发明的第一和第二实施例的光学装置、根据本发明的第一和第二实施例的光束扩展装置或者根据本发明的第一和第二实施例的光反射构件中，由于定义了光反射面的斜面或光反射构件中的各种参数，所以入射在光束扩展装置或光反射构件上的光可被高效地出射。
附图说明
图1A和1B分别是当从Y方向和Z方向看示例1的光束扩展装置时的概念图。
图2A至2C是示出根据本发明的实施例的光反射构件中的入射光和出射光的行为的图。
图3A至3C分别是第一反射镜的示意性部分截面图、第一反射镜的示意性部分平面图和第一反射镜的示意性部分侧面图(然而，只示出了光的行为)。
图4A至4C分别是第二反射镜的示意性部分截面图、第二反射镜的示意性部分平面图和第二反射镜的示意性部分侧面图(然而，只示出了光的行为)。
图5A和5B分别是第一和第二反射镜的示意性部分截面图。
图6是当从某个方向看示例1的光束扩展装置时的示意图。
图7是当从另一方向看示例1的光束扩展装置时的示意图。
图8是当从另外方向看示例1的光束扩展装置时的示意图。
图9是立体地示出示例1的图像显示装置中的图像形成装置、第一反射镜、第二反射镜和导光板之间位置关系的图。
图10是示出示例1的光束扩展装置中的光的行为的图。
图11是示意性示出示例1的图像显示装置中的图像形成装置或光源和第一反射镜之间的位置关系的图。
图12是示意性示出示例1的图像显示装置中的图像形成装置或光源、第一反射镜和第二反射镜之间的位置关系的图。
图13是示意性示出示例1的图像显示装置中的图像形成装置或光源、第一反射镜、第二反射镜和导光板之间的位置关系的图。
图14是概念性示出示例1的图像显示装置中的图像形成装置、第一反射镜、第二反射镜和导光板之间的位置关系的图。
图15是具体示出示例1的图像显示装置的修改例中的图像生成装置、第一反射镜和第二反射镜之间的位置关系的图。
图16是具体示出从与图15中不同的角度来看的示例1的图像显示装置的修改例中的图像生成装置、第一反射镜和第二反射镜之间的位置关系的图。
图17是具体示出从与图15中不同的角度来看的示例1的图像显示装置的修改例中的图像生成装置、第一反射镜和第二反射镜之间的位置关系的图。
图18是具体示出示例1的图像显示装置中的图像生成装置、第一反射镜和第二反射镜之间的位置关系的图。
图19是具体示出从与图18中不同的角度来看的示例1的图像显示装置中的图像生成装置、第一反射镜和第二反射镜之间的位置关系的图。
图20是具体示出从与图18中不同的角度来看的示例1的图像显示装置中的图像生成装置、第一反射镜和第二反射镜之间的位置关系的图。
图21是示例1的图像显示装置的概念图。
图22是示例2的图像显示装置的概念图。
图23A是示例3的图像显示装置的概念图，并且图23B是以放大方式示出反射型体全息衍射光栅的一部分的示意性截面图。
图24是示例4的图像显示装置的概念图。
图25A和25B是示例5中的光反射构件、第一反射镜或第二反射镜的示意性侧面图。
图26A和26B是当从Y方向和Z方向看示例6中的图像生成装置、光束扩展装置和导光单元的部署状态的示意图。
图27是当从正面看示例7的头部安装显示器时的示意图。
图28是当从正面看示例7的头部安装显示器时(然而是在假定去除了框架的状态中)的示意图。
图29是当从上方看示例7的头部安装显示器时的示意图。
图30是当从上方看示例7的头部安装显示器被安装在观察者的头部的状态时的示意图(然而，只示出了图像显示装置，而省略了对框架的图示)。
图31是当从正面看示例8的头部安装显示器时的示意图。
图32是当从正面看示例8的头部安装显示器时(然而是在假定去除了框架的状态中)的示意图。
图33是当从上方看示例8的头部安装显示器时的示意图。
图34是适用于示例1或3中的图像形成装置的修改例的概念图。
图35是示出适用于示例1或3中的图像形成装置的另一修改例的概念图。
图36是示出适用于示例1或3中的图像形成装置的另一修改例的概念图。
图37是示出适用于示例1或3中的图像形成装置的另一修改例的概念图。
图38是示出适用于示例1或3中的图像形成装置的另一修改例的概念图。
图39是当从上方看示例7的头部安装显示器的修改例时的示意图。
图40是现有技术的图像显示装置的概念图。
图41是与图40中所示不同类型的现有技术的图像显示装置的概念图。
图42是当从与图41中所示不同的方向看图40中所示类型的现有技术的图像显示装置时的概念图。
具体实施方式
以下，将参考附图基于示例描述本发明。然而，本发明不限于示例，并且示例中的各种数值或素材是用于例示的。此外，将按以下顺序执行描述。
1.关于根据本发明的第一至第四实施例的图像显示装置、根据本发明的第一和第二实施例的光学装置、根据本发明的第一和第二实施例的光束扩展装置和根据本发明的第一和第二实施例的光反射构件的全体的描述，
2.示例1(根据本发明的第一实施例的图像显示装置、根据本发明的第一实施例的光束扩展装置、根据本发明的第一实施例的光学装置和根据本发明的第一实施例的光反射构件)，
3.示例2(示例1的图像显示装置的修改)，
4.示例3(示例1的图像显示装置的另一修改)，
5.示例4(示例1的图像显示装置的另一修改)，
6.示例5(根据本发明的第二实施例的图像显示装置、根据本发明的第二实施例的光束扩展装置、根据本发明的第二实施例的光学装置和根据本发明的第二实施例的光反射构件)，
7.示例6(根据本发明的第三和第四实施例的图像显示装置)，
8.示例7(头部安装显示器)，
9.示例8(头部安装显示器的修改)，以及其他
关于根据本发明的第一至第四实施例的图像显示装置、根据本发明的第一和第二实施例的光学装置、根据本发明的第一和第二实施例的光束扩展装置和根据本发明的第一和第二的实施例的光反射构件的全体的描述
在根据本发明的第一实施例或第二实施例的图像显示装置、根据本发明的第一实施例或第二实施例的光束扩展装置和根据本发明的第一实施例或第二实施例的光学装置中，可以采用一种形式，其中，至少一个平面反射构件设在图像生成装置和第一反射镜之间或者光源和第一反射镜之间，至少一个平面反射构件设在第一反射镜和第二反射镜之间，并且设在图像生成装置和第一反射镜之间或光源和第一反射镜之间的一个平面反射构件兼作设在第一反射镜和第二反射镜之间的一个平面反射构件。然后，通过采用这种形式，一类光路被折叠，从而可以实现根据本发明的第一实施例或第二实施例的图像显示装置、根据本发明的第一实施例或第二实施例的光束扩展装置和根据本发明的第一实施例或第二实施例的光学装置的紧凑化。此外，设在图像生成装置和第一反射镜之间或光源和第一反射镜之间的一个平面反射构件和设在第一反射镜和第二反射镜之间的一个平面反射构件位于同一平面中的形式也包括在设在图像生成装置和第一反射镜之间或光源和第一反射镜之间的一个平面反射构件兼作设在第一反射镜和第二反射镜之间的一个平面反射构件的形式中。
在包括上述优选形式的根据本发明的第一实施例或第二实施例的图像显示装置、根据本发明的第一实施例或第二实施例的光束扩展装置和根据本发明的第一实施例或第二实施例的光学装置中，可以采用一种配置，其中，当在作为与Z方向正交的虚拟平面的第一A虚拟平面上执行投影时，从图像生成装置(或光源)入射在第一反射镜上的光的轨迹和从第一反射镜出射的光的轨迹是平行的，当在作为与第一反射镜的法线正交的虚拟平面的第一B虚拟平面上执行投影时，从图像生成装置(或光源)入射在第一反射镜上的光的轨迹和从第一反射镜出射的光的轨迹是关于第一A虚拟平面对称的，当在作为与Y方向正交的虚拟平面的第二A虚拟平面上执行投影时，从第一反射镜入射在第二反射镜上的光的轨迹和从第二反射镜出射的光的轨迹是平行的，并且当在作为与第二反射镜的法线正交的虚拟平面的第二B虚拟平面上执行投影时，从第一反射镜入射在第二反射镜上的光的轨迹和从第二反射镜出射的光的轨迹是关于第二A虚拟平面对称的。然后，在此情况下，优选采用一种配置，其中，从图像生成装置(或光源)的中心出射并入射在第一反射镜上的光的光路长度和从图像生成装置(或光源)的中心出射并从第一反射镜出射、入射在第二反射镜上、从第二反射镜出射并且入射在导光单元(或照射面)上的光的光路长度是相等的。此外，优选采用一种配置，其中，从图像生成装置(或光源)出射的光束的沿着Y方向的大小等于入射在导光单元(或照射面)上的光束的沿着Y方向的大小。此外，在上述优选配置中，可以采用一种配置，其中，入射在导光单元(或照射面)上的光束的沿着Z方向的大小大于从图像生成装置(或光源)出射的光束的沿着Z方向的大小，并且此外可以采用一种配置，其中，从导光单元出射的光束的沿着Z方向的大小等于从图像生成装置(或光源)出射的光束的沿着Z方向的大小。在根据本发明的第三实施例或第四实施例的图像显示装置中，从整个光束扩展装置出射的光的沿着Z方向的光束直径大于入射在光束扩展装置上的光的沿着Z方向的光束直径。
在包括上述优选形式和配置的根据本发明的第一至第四实施例的图像显示装置中，可以采用一种配置，其中图像生成装置包括：
(A-1)图像形成装置，其具有以二维矩阵的形式布置的多个像素，以及
(A-2)准直光学系统，其将从图像形成装置的每个像素出射的光变成准直光，并且
来自准直光学系统的光入射在第一反射镜上。此外，为了方便，这种图像生成装置被称为“第一形式的图像生成装置”。
或者，在包括上述优选形式和配置的根据本发明的第一至第四实施例的图像显示装置中，可以采用一种配置，其中图像生成装置包括：
(A-1)光源，
(A-2)准直光学系统，其将从光源出射的光变成准直光，
(A-3)扫描单元，其利用从准直光学系统出射的准直光执行扫描，以及
(A-4)中继光学系统，其中继从扫描单元照射的准直光，并且
来自中继光学系统的光入射在第一反射镜上。此外，为了方便，这种图像生成装置被称为“第二形式的图像生成装置”。
此外，在包括上述优选形式和配置的根据本发明的第一平第四实施例的图像显示装置或根据本发明的第一和第二实施例的光学装置中，第一偏转部和第二偏转部中的每一个可由衍射光栅元件构成，并且此外衍射光栅元件可由反射型衍射光栅元件构成，并且衍射光栅元件也可由反射型体全息衍射光栅或透射型衍射光栅元件构成，或者，如下配置也是可能的：一侧的衍射光栅元件由反射型衍射光栅元件构成，并且另一侧的衍射光栅元件由透射型衍射光栅元件构成。此外，衍射光栅中的干涉条纹的布置方向也就是衍射方向是Y方向，并且干涉条纹在Z方向上延伸。
或者，在包括上述优选形式和配置的根据本发明的第一至第四实施例的图像显示装置或根据本发明的第一和第二实施例的光学装置中，可以采用一种配置，其中，第一偏转部反射入射在导光板上的光，并且第二偏转部多次透射并反射通过全反射在导光板的内部传播的光。此外，在此情况下，可以采用一种配置，其中第一偏转部具有作为反射镜的功能，并且第二偏转部具有作为半透镜的功能。
在包括上述优选形式和配置的根据本发明的第一至第四实施例的图像显示装置、根据本发明的第一和第二实施例的光束扩展装置、根据本发明的第一和第二实施例的光学装置或者根据本发明的第一和第二实施例的光反射构件(以下，存在它们被简单统称为“本发明”的情况)中，存在如下情况：与X方向平行的轴为了方便被称为“X轴”，与Y方向平行的轴为了方便被称为“Y轴”，并且与Z方向平行的轴为了方便被称为“Z轴”。在光束扩展装置中，X方向(X轴)、Y方向(Y轴)和Z方向(Z轴)可基于导光板中的X方向、Y方向和Z方向来确定。也就是说，在光从某个方向入射在光束扩展装置上、从光束扩展装置出射并且入射在导光板上时光的入射方向被设定为“A方向”的情况下，光入射在光束扩展装置上的方向、光在光束扩展装置的内部的方向和从光束扩展装置出射的光的方向中的每一个被设定为“A方向”。另外，第一反射镜的法线方向榟为“X′轴”，并且与X′轴和Z轴正交的轴被称为“Y′轴”。此外，第二反射镜的法线方向被称为“X′轴”，并且与X′轴和Y轴正交的轴被称为“Z′轴”。
在本发明中，第一反射镜的光反射面的截面形状是当假定在第一A虚拟平面中切断第一反射镜的光反射面时的形状，并且第二反射镜的光反射面的截面形状是当假定在第二A虚拟平面中切断第二反射镜的光反射面时的形状。第一反射镜和第二反射镜中的每一个也被称为反转镜。
当假定在第一A虚拟平面中切断第一反射镜的光反射面时第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度θ1是90度，并且第一A斜面的顶部和第一B斜面的顶部形成的角度θ1′是90度或锐角或钝角。类似地，当假定在第二A虚拟平面中切断第二反射镜的光反射面时第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度θ2是90度，并且第二A斜面的顶部和第二B斜面的顶部形成的角度θ2′是90度或锐角或钝角。
由第一A斜面(也称为“第一A斜面-A”)的顶边、与第一A斜面-A相邻的第一A斜面(称为“第一A斜面-B”)的顶边和第一A斜面-A的底边形成的虚拟三角形(包括在第一A虚拟平面中)的形状基本上是相邻边的长度相互不同的直角三角形(为了方便，称为“第一虚拟直角三角形”)。另外，由第二A斜面(也称为“第二A斜面-A”)的顶边、与第二A斜面-A相邻的第二A斜面(称为“第二A斜面-B”)的顶边和第二A斜面-A的底边形成的虚拟三角形(包括在第二A虚拟平面中)的形状基本上是相邻边的长度相互不同的直角三角形(为了方便，称为“第二虚拟直角三角形”)。
也就是说，当查看第一反射镜的截面形状时，也可沿着Y′轴布置具有相同形状的第一虚拟直角三角形。或者，也可沿着Y′轴布置具有不同形状的第一虚拟直角三角形。具体而言，可以采用一种配置，其中，当在第一反射镜的中央区域上光的入射角被设定为η10-in时，在光反射面的中央区域中，布置第一虚拟直角三角形(然而是具有ζ10的倾斜角的直角不等边三角形)，并且在光的入射角是η11-in(＞η10-in)的光反射面的区域(为了方便称为“第一区域”)中，布置第一虚拟直角三角形(然而是具有ζ11＞ζ10的倾斜角的直角不等边三角形)，并且在光的入射角是η12-in(η10-in)的光反射面的区域(为了方便称为“第二区域”)中，布置第一虚拟直角三角形(然而是具有ζ12＜ζ10的倾斜角的直角不等边三角形)。或者，例如，可以采用一种配置，其中，在光反射面的中央区域中(光的入射角为η10-in)布置第一虚拟直角三角形(然而是直角等腰三角形)，具有η11-in(＞η10-in)的入射角的光(然而，角度的正负符号是不同的)入射在光反射面的中央区域的两侧的区域(为了方便称为“第三区域”和“第四区域”)上，并且在第三区域和第四区域中，以中央区域为基准对称地布置第一虚拟直角三角形(然而是直角不等边三角形)。此外，在单个第一虚拟直角三角形中，较长的邻边位于光反射构件的中央区域侧。倾斜角ζ10、ζ11和ζ12的值也可对于每个第一虚拟直角三角形是不同的，并且也可采用倾斜角的值在期望数目的第一虚拟直角三角形中被设定为相同值的配置(也就是如下配置：其中，光反射面被分割成多个区域，每个区域中包括的第一虚拟直角三角形中的倾斜角ζ的值被设定为相同的，并且不同区域中包括的第一虚拟直角三角形中的倾斜角ζ的值被设定为不同的)。在后一种情况下，入射在光反射面的多个区域中的每一个的中央部分上的光的入射角被设定为η1，是可接受的。
此外，“沿着Y′轴布置具有不同形状的第一虚拟直角三角形”这个表述等价于“在第一反射镜的中央处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值和在第一反射镜的端部处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值相互不同”这个表述。也就是说，当在第一反射镜的中央区域上光的入射角被设定为η10-in并且光反射面的中央区域中的间距被设定为P10时，在光的入射角为η11-in(＞η10-in)的光反射面的区域(第一区域)中的间距P11是P11＞P10，并且在光的入射角为η12-in(＜η10-in)的光反射面的区域(第二区域)中的间距P12是P12＜P10。或者，例如，可以采用一种配置，其中，当光反射面的中央区域中(光的入射角为η10-in)的间距被设定为P10时，在光的入射角为η11-in(＞η10-in)的光反射面的中央区域的两侧的区域(第三区域和第四区域)中，按间距P11(＞P10)以中央区域为基准对称布置第一虚拟直角三角形(然而是直角不等边三角形)。间距P的值也可对于每个第一虚拟直角三角形是不同的，并且也可采用间距的值在期望数目的第一虚拟直角三角形中被设定为相同值的配置(也就是如下配置：其中，光反射面被分割成多个区域，每个区域中包括的第一虚拟直角三角形中的倾斜角ζ的值被设定为相同的，并且不同区域中包括的第一虚拟直角三角形中的倾斜角ζ的值被设定为不同的)。
类似地，当查看第二反射镜的截面形状时，也可沿着Z′轴布置具有相同形状的第二虚拟直角三角形。或者，也可沿着Z′轴布置具有不同形状的第二虚拟直角三角形。具体而言，可以采用一种配置，其中，当在第二反射镜的中央区域上光的入射角被设定为η20-in时，在光反射面的中央区域中，布置第二虚拟直角三角形(然而是具有ζ20的倾斜角的直角不等边三角形)，并且在光的入射角是η21-in(＞η20-in)的光反射面的区域(第一区域)中，布置第二虚拟直角三角形(然而是具有ζ21＞ζ20的倾斜角的直角不等边三角形)，并且在光的入射角是η22-in(＜η20-in)的光反射面的区域(第二区域)中，布置第二虚拟直角三角形(然而是具有ζ22＜ζ20的倾斜角的直角不等边三角形)。或者，例如，可以采用一种配置，其中，在光反射面的中央区域中(光的入射角为η20-in)布置第二虚拟直角三角形(然而是直角等腰三角形)，具有η21-in(＞η20-in)的入射角的光(然而，角度的正负符号是不同的)入射在光反射面的中央区域的两侧的区域(第三区域和第四区域)上，并且在第三区域和第四区域中，以中央区域为基准对称地布置第二虚拟直角三角形(然而是直角不等边三角形)。此外，在单个第二虚拟直角三角形中，较长的邻边位于光反射构件的中央区域侧。倾斜角ζ20、ζ21和ζ22的值也可对于每个第二虚拟直角三角形是不同的，并且也可采用倾斜角的值在期望数目的第二虚拟直角三角形中被设定为相同值的配置(也就是如下配置：其中，光反射面被分割成多个区域，每个区域中包括的第二虚拟直角三角形中的倾斜角ζ的值被设定为相同的，并且不同区域中包括的第二虚拟直角三角形中的倾斜角ζ的值被设定为不同的)。在后一种情况下，入射在光反射面的多个区域中的每一个的中央部分上的光的入射角被设定为η2，是可接受的。
此外，“沿着Z′轴布置具有不同形状的第二虚拟直角三角形”这个表述等价于“在第二反射镜的中央处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值和在第二反射镜的端部处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值相互不同”这个表述。也就是说，当在第二反射镜的中央区域上光的入射角被设定为η20-in并且光反射面的中央区域中的间距被设定为P20时，在光的入射角为η21-in(＞η20-in)的光反射面的区域(第一区域)中的间距P21是P21＞P20，并且在光的入射角为η22-in(＜η20-in)的光反射面的区域(第二区域)中的间距P22是P22＜P20。或者，例如，可以采用一种配置，其中，当光反射面的中央区域中(光的入射角为η20-in)的间距被设定为P20时，在光的入射角为η21-in(＞η20-in)的光反射面的中央区域的两侧的区域(第三区域和第四区域)中，按间距P21(＞P20)以中央区域为基准对称布置第二虚拟直角三角形(然而是直角不等边三角形)。间距P的值也可对于每个第二虚拟直角三角形是不同的，并且也可采用间距的值在期望数目的第二虚拟直角三角形中被设定为相同值的配置(也就是如下配置：其中，光反射面被分割成多个区域，每个区域中包括的第二虚拟直角三角形中的倾斜角ζ的值被设定为相同的，并且不同区域中包括的第二虚拟直角三角形中的倾斜角ζ的值被设定为不同的)。
另外，在根据本发明的第一和第二实施例的光反射构件中，光反射构件的截面形状指的是当假定在与第一斜面的顶边和底边延伸的方向正交的虚拟平面(为了方便称为“第三虚拟平面”)中切断光反射构件时的形状。光反射构件也被称为反转镜。由假定在第三虚拟平面中切断光反射构件时第一斜面的底边和第二斜面的底边形成的角度θ0是90度，并且第一斜面的顶部和第二斜面的顶部形成的角度θ0′是90度或锐角或钝角。由第一斜面(称为“第一斜面-A”)的顶边、与第一斜面-A相邻的第一斜面(称为“第一斜面-B”)的顶边和第一斜面-A的底边形成的虚拟三角形(包括在第三虚拟平面中)的形状基本上是相邻边的长度相互不同的直角三角形(为了方便称为“第三虚拟直角三角形”)。也就是说，也可沿着与第一斜面的顶边和底边延伸的方向正交的方向布置具有相同形状的第三虚拟直角三角形。或者，也可布置具有不同形状的第三虚拟直角三角形。具体而言，可以采用一种配置，其中，当在光反射构件的中央区域上光的入射角被设定为η00-in时，在光反射构件的中央区域中，布置第三虚拟直角三角形(然而是具有ζ00的倾斜角的直角不等边三角形)，并且在光的入射角是η01-in(＞η00-in)的光反射构件的区域(第一区域)中，布置第三虚拟直角三角形(然而是具有ζ01＞ζ00的倾斜角的直角不等边三角形)，并且在光的入射角是η02-in(＜η00-in)的光反射构件的区域(第二区域)中，布置第三虚拟直角三角形(然而是具有ζ02＜ζ00的倾斜角的直角不等边三角形)。或者，例如，可以采用一种配置，其中，在光反射构件的中央区域中(光的入射角为η00-in)布置第三虚拟直角三角形(然而是直角等腰三角形)，具有η21-in(＞η20-in)的入射角的光(然而，角度的正负符号是不同的)入射在光反射构件的中央区域的两侧的区域(第三区域和第四区域)上，并且在第三区域和第四区域中，以中央区域为基准对称地布置第三虚拟直角三角形(然而是直角不等边三角形)。此外，在单个第三虚拟直角三角形中，较长的邻边位于光反射面的中央区域侧。倾斜角ζ00、ζ01和ζ02的值也可对于每个第三虚拟直角三角形是不同的，并且也可采用倾斜角的值在期望数目的第三虚拟直角三角形中被设定为相同值的配置(也就是如下配置：其中，光反射构件被分割成多个区域，每个区域中包括的第三虚拟直角三角形中的倾斜角ζ的值被设定为相同的，并且不同区域中包括的第三虚拟直角三角形中的倾斜角ζ的值被设定为不同的)。在后一种情况下，入射在光反射构件中的多个区域中的每一个的中央部分上的光的入射角被设定为η，是可接受的。
此外，“布置具有不同形状的第三虚拟直角三角形”这个表述等价于“在光反射构件的中央处第一斜面的顶点和第一斜面的顶点之间的间距的值和在光反射构件的端部处第一斜面的顶点和第一斜面的顶点之间的间距的值相互不同”这个表述。也就是说，当在光反射构件的中央区域上光的入射角被设定为η00-in并且光反射构件的中央区域中的间距被设定为P00时，在光的入射角为η01-in(＞η00-in)的光反射构件的区域(第一区域)中的间距P01是P01＞P00，并且在光的入射角为η02-in(＜η00-in)的光反射构件的区域(第二区域)中的间距P02是P02＜P00。或者，例如，可以采用一种配置，其中，当光反射构件的中央区域中(光的入射角为η00-in)的间距被设定为P00时，在光的入射角为η01-in(＞η00-in)的光反射构件的中央区域的两侧的区域(第三区域和第四区域)中，按间距P01(＞P00)以中央区域为基准对称布置第三虚拟直角三角形(然而是直角不等边三角形)。间距P的值也可对于每个第三虚拟直角三角形是不同的，并且也可采用间距的值在期望数目的第三虚拟直角三角形中被设定为相同值的配置(也就是如下配置：其中，光反射构件被分割成多个区域，每个区域中包括的第三虚拟直角三角形中的倾斜角ζ的值被设定为相同的，并且不同区域中包括的第三虚拟直角三角形中的倾斜角ζ的值被设定为不同的)。
入射在第一反射镜上的光与第一A斜面碰撞，被第一A斜面反射，与对着第一A斜面的第一B斜面碰撞，被第一B斜面反射，然后从第一反射镜出射。或者，入射在第一反射镜上的光与第一B斜面碰撞，被第一B斜面反射，与对着第一B斜面的第一A斜面碰撞，被第一A斜面反射，然后从第一反射镜出射。类似地，入射在第二反射镜上的光与第二A斜面碰撞，被第二A斜面反射，与对着第二A斜面的第二B斜面碰撞，被第二B斜面反射，然后从第二反射镜出射。或者，入射在第二反射镜上的光与第二B斜面碰撞，被第二B斜面反射，与对着第二B斜面的第二A斜面碰撞，被第二A斜面反射，然后从第二反射镜出射。另外，入射在光反射构件上的光与第一斜面碰撞，被第一斜面反射，与对着第一斜面的第二斜面碰撞，被第二斜面反射，然后从光反射构件出射。或者，入射在光反射构件上的光与第二斜面碰撞，被第二斜面反射，与对着第二斜面的第一斜面碰撞，被第一斜面反射，然后从光反射构件出射。
作为第一形式的图像生成装置中的图像形成装置，例如可以给出包括反射型空间光调制装置和光源的图像形成装置；包括透射型空间光调制装置和光源的图像形成装置；或者包括诸如有机EL(电致发光)、无机EL或发光二极管(LED)之类的发光元件的图像形成装置。然而，其中，包括反射型空间光调制装置和光源的图像形成装置是优选的。作为空间光调制装置，可以给出光阀，例如诸如LCOS(硅基液晶)之类的透射型或反射型液晶显示装置，或者数字微镜装置(DMD)。并且作为光源，可以给出发光元件。此外，反射型空间光调制装置可被构成为包括液晶显示装置以及反射来自光源的光中的一些、将该光引导至液晶显示装置、使被液晶显示装置反射的光中的一些通过并随后将该光引导至准直光学系统的偏振分束器。作为构成光源的发光元件，可以给出红色发光元件、绿色发光元件、蓝色发光元件或白色发光元件。作为发光元件，例如，可以例示半导体激光元件、固态激光器或LED。像素的数目也可基于对于图像形成装置所期望的规格来确定，并且作为像素的数目的具体值，可以例示320×240、432×240、640×480、854×480、1024×768或1920×1080。准直光学系统具有将像素的位置信息转换成导光单元的光学系统中的角度信息的功能。作为准直光学系统，可以例示如下的光学系统：其中，凸透镜、凹透镜、自由曲面棱镜或全息棱镜被单独使用或者这些元件被组合使用以便整体上具有正的光功率。
另一方面，作为第二形式的图像生成装置中的光源，可以给出发光元件，并且具体而言可以给出红色发光元件、绿色发光元件、蓝色发光元件或白色发光元件。作为发光元件，例如，可以例示半导体激光元件、固态激光器或LED。第二形式的图像显示装置中的像素(虚拟像素)的数目也可基于对于图像显示装置所期望的规格来确定，并且作为像素(虚拟像素)的数目的具体值，可以例示320×240、432×240、640×480、854×480、1024×768或1920×1080。另外，在光源由红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件构成的情况下，优选通过使用例如正交棱镜来执行颜色合成。作为扫描单元，例如，可以给出利用从光源出射的光执行水平扫描和垂直扫描的具有可在二维方向上旋转的微镜的MEMS(微机电系统)或电流计镜(galvanometer mirror)。中继光学系统也可由现有的中继光学系统构成。
作为例如由发光元件和光阀构成的图像形成装置或光源，除了整体上发出白光的背光与具有红色发光像素、绿色发光像素和蓝色发光像素的液晶显示装置的组合以外，还可例示以下配置。
图像形成装置-A
图像形成装置-A包括
(α)第一图像形成装置，其包括其中以二维矩阵的形式布置了发出蓝光的第一发光元件的第一发光面板，
(β)第二图像形成装置，其包括其中以二维矩阵的形式布置了发出绿光的第二发光元件的第二发光面板，
(γ)第三图像形成装置，其包括其中以二维矩阵的形式布置了发出红光的第三发光元件的第三发光面板，以及
(δ)将从第一图像形成装置、第二图像形成装置和第三图像形成装置出射的光收集到单条光路中的单元(例如分色(dicroic)棱镜，这同样适用于以下描述)，并且
控制第一发光元件、第二发光元件和第三发光元件中的每一个的发光/不发光状态。
图像形成装置-B
图像形成装置-B包括
(α)第一图像形成装置，其包括发出蓝光的第一发光元件以及用于控制从发出蓝光的第一发光元件出射的出射光的通过/不通过的第一光通过控制装置(一类光阀，例如由液晶显示装置、数字微镜装置(DMD)或LCOS构成，这同样适用于以下描述)，
(β)第二图像形成装置，其包括发出绿光的第二发光元件以及用于控制从发出绿光的第二发光元件出射的出射光的通过/不通过的第二光通过控制装置(光阀)，
(γ)第三图像形成装置，其包括发出红光的第三发光元件以及用于控制从发出红光的第三发光元件出射的出射光的通过/不通过的第三光通过控制装置(光阀)，以及
(δ)将通过了第一光通过控制装置、第二光通过控制装置和第三光通过控制装置的光收集到单条光路中的单元，并且
通过用光通过控制装置控制从发光元件出射的出射光的通过/不通过来显示图像。作为将从第一发光元件、第二发光元件和第三发光元件中的每一个出射的出射光引导到光通过控制装置的单元(光引导构件)，可以例示导光构件、微透镜阵列、镜子、反射板、聚光透镜。
图像形成装置-C
图像形成装置-C包括
(α)第一图像形成装置，其包括其中以二维矩阵的形式布置了发出蓝光的第一发光元件的第一发光面板以及用于控制从第一发光元件出射的出射光的通过/不通过的蓝光通过控制装置(光阀)，
(β)第二图像形成装置，其包括其中以二维矩阵的形式布置了发出绿光的第二发光元件的第二发光面板以及用于控制从第二发光元件出射的出射光的通过/不通过的绿光通过控制装置(光阀)，
(γ)第三图像形成装置，其包括其中以二维矩阵的形式布置了发出红光的第三发光元件的第三发光面板以及用于控制从第三发光元件出射的出射光的通过/不通过的红光通过控制装置(光阀)，以及
(δ)将通过了蓝光通过控制装置、绿光通过控制装置和红光通过控制装置的光收集到单条光路中的单元，并且
通过用光通过控制装置(光阀)控制从第一发光面板、第二发光面板和第三发光面板出射的出射光的通过/不通过来显示图像。
图像形成装置-D
图像形成装置-D是场序型彩色显示图像形成装置，并且包括
(α)第一图像形成装置，其包括发出蓝光的第一发光元件，
(β)第二图像形成装置，其包括发出绿光的第二发光元件，
(γ)第三图像形成装置，其包括发出红光的第三发光元件，
(δ)将从第一图像形成装置、第二图像形成装置和第三图像形成装置出射的光收集到单条光路中的单元，以及
(ε)光通过控制装置(光阀)，用于控制从将光收集到单条光路中的单元出射的光的通过/不通过，并且
通过用光通过控制装置控制从发光元件出射的出射光的通过/不通过来显示图像。
图像形成装置-E
图像形成装置-E也是场序型彩色显示图像形成装置，并且包括
(α)第一图像形成装置，其包括其中以二维矩阵的形式布置了发出蓝光的第一发光元件的第一发光面板，
(β)第二图像形成装置，其包括其中以二维矩阵的形式布置了发出绿光的第二发光元件的第二发光面板，
(γ)第三图像形成装置，其包括其中以二维矩阵的形式布置了发出红光的第三发光元件的第三发光面板，
(δ)将从第一图像形成装置、第二图像形成装置和第三图像形成装置中的每一个出射的光收集到单条光路中的单元，以及
(ε)光通过控制装置(光阀)，用于控制从将光收集到单条光路中的单元出射的光的通过/不通过，并且
通过用光通过控制装置控制从发光面板出射的出射光的通过/不通过来显示图像。
图像形成装置-F
图像形成装置-F是无源矩阵型或有源矩阵型彩色显示图像形成装置，其通过控制第一发光元件、第二发光元件和第三发光元件中的每一个的发光/不发光状态来显示图像。
图像形成装置-G
图像形成装置-G是场序型彩色显示图像形成装置，其包括用于控制来自以二维矩阵的形式布置的发光元件单元的出射光的通过/不通过的光通过控制装置(光阀)，以分时方式控制发光元件单元中的第一发光元件、第二发光元件和第三发光元件中的每一个的发光/不发光状态，并且通过用光通过控制装置控制从第一发光元件、第二发光元件和第三发光元件出射的出射光的通过/不通过来显示图像。
在第一形式或第二形式的图像生成装置的优选配置中，如上所述，第一偏转部具有作为反射镜的功能，并且第二偏转部具有作为半透镜的功能。在这种形式中，第一偏转部例如是由包括合金的金属制成的，并且可由反射入射在导光板上的光的光反射膜(一类镜子)或者衍射入射在导光板上的光的衍射光栅(例如全息衍射光栅膜)构成。另外，第二偏转部例如可由介电多层膜、半反射镜、偏振分束器或全息衍射光栅膜构成。然后，第一偏转部或第二偏转部被部署在导光板的内部(包含在导光板的内部)。然而，在第一偏转部中，入射在导光板上的准直光被反射或衍射，使得入射在导光板上的准直光在导光板的内部被全反射。另一方面，在第二偏转部中，在导光板的内部通过全反射传播的准直光被反射或衍射多次，然后在是准直光的状态中从导光板出射。在构成光束扩展装置的反射镜的光反射面上，形成例如由包括合金的金属制成的光反射层。
或者，在第一形式或第二形式的图像生成装置中的优选配置中，如上所述，第一偏转部和第二偏转部中的每一个例如是由反射型衍射光栅元件构成的，具体而言例如是由反射型体全息衍射光栅构成的。此外，存在如下情况，即，由反射型体全息衍射光栅构成的第一偏转部为了方便被称为“第一衍射光栅构件”，并且由反射型体全息衍射光栅构成的第二偏转部为了方便被称为“第二衍射光栅构件”。
这里，为了使得第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件对应于具有不同的P种波长带(或波长)的P种光(例如P＝3，三种颜色，红、绿和蓝)的衍射和反射，第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件可具有层压了各自由反射型体全息衍射光栅构成的P层衍射光栅层的配置。在每个衍射光栅层中形成与一种波长带(或波长)相对应的干涉条纹。或者，如下配置也是可接受的：其中，为了对应于具有不同的P种波长带(波长)的P种光的衍射和反射，在由单个衍射光栅层构成的第一或第二衍射光栅构件中形成P种干涉条纹。或者，如下配置也是可接受的：其中，视角例如被三等分，并且第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件是通过层压各自对应于每个视角的衍射光栅层来构成的。于是，通过采用这种配置，当在第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件中衍射和反射具有各波长带(波长)的光时，可以实现衍射效率的增大、衍射接受角度的增大以及衍射角的最优化。
作为构成第一衍射光栅构件或第二衍射光栅构件中的每一个的材料，可以给出光聚合物材料。各自由反射型体全息衍射光栅构成的第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件的构成材料或基本结构也可与现有技术的反射型体全息衍射光栅的构成材料或结构相同。反射型体全息衍射光栅指的是只衍射和反射1阶衍射光的全息衍射光栅。在衍射光栅构件中，干涉条纹从其内部形成在其表面上。然而，形成干涉条纹本身的方法也可与现有技术的形成方法相同。具体而言，例如，构成衍射光栅构件的构件(例如光聚合物材料)在一侧被物体光从第一预定方向照射，并且同时，构成衍射光栅构件的构件在另一侧被参考光从第二预定方向照射，并且由物体光和参考光形成的干涉条纹被记录在构成衍射光栅构件的构件的内部，这是可接受的。通过适当地选择第一预定方向、第二预定方向以及物体光和参考光的波长，在衍射光栅构件的表面中可以获得干涉条纹的期望间距和干涉条纹的期望倾斜角(倾角)。干涉条纹的倾斜角(倾角)指的是由衍射光栅构件(或衍射光栅层)的表面和干涉条纹形成的角度。在第一衍射光栅构件和第二衍射光栅构件中的每一个是由各自由反射型体全息衍射光栅构成的P层衍射光栅层的层压结构构成的情况下，这种衍射光栅层的层压也可通过来分别制造P层衍射光栅层中的每一层并随后通过利用例如紫外线固化粘合剂层压(粘合)P层衍射光栅层来形成。另外，也可通过利用具有粘着性的光聚合物材料制造单个衍射光栅层、然后将具有粘着性的光聚合物材料顺次粘贴到该衍射光栅层上从而制造衍射光栅层，来制造P层衍射光栅层。
在第一形式或第二形式的图像生成装置中，被准直光学系统或中继光学系统变成多个准直光的光入射在导光板上。然而，对使用这种准直光的要求是基于即使在通过第一偏转部和第二偏转部从导光板出射之后也保持当这些光入射在导光板上时的光波阵面信息的必要的。此外，为了生成多个准直光，具体而言，如果图像形成装置的光出射部位于例如准直光学系统或中继光学系统中的焦距的地方(位置)，是可接受的。准直光学系统具有将像素的位置信息转换成光学装置的光学系统中的角度信息的功能。
在图像显示装置中，导光板具有与光在导光板中通过内部全反射传播的方向(Y方向)平行延伸的两个平行面(第一面和第二面)。当导光板的光入射的面被设定为导光板的入射面，并且导光板的光出射的面被设定为导光板的出射面时，导光板的入射面和导光板的出射面也可由第一面构成，并且如下配置也是可接受的：其中，导光板的入射面由第一面构成，并且导光板的出射面由第二面构成。
作为构成导光板的材料，可以给出包括诸如石英玻璃或BK7之类的光学玻璃的玻璃、塑料材料(例如PMMA、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、非晶性聚丙烯基树脂或者包括AS树脂在内的苯乙烯基树脂)。导光板的形状不限于平板，而也可具有弯曲的形状。
例如，头部安装显示器(HMD)可利用根据本发明的任何实施例的图像显示装置构成，从而可以实现装置的重量和大小的减小并且大幅减轻安装装置时的不适感，并且还可以实现制造成本的降低。
头部安装显示器包括
(A)安装在观察者的头部的眼镜型框架，以及
(B)根据本发明的任何实施例的图像显示装置。头部安装显示器可设有单个根据本发明的任何实施例的图像显示装置(单眼型)，或者也可设有两个根据本发明的任何实施例的图像显示装置(双眼型)。
框架包括部署在观察者的正面的正面部、通过铰链以能够转动的方式安装在正面部的两端的两个镜腿部以及安装在每个镜腿部的尖端部的端盖部，并且设有鼻垫。当查看头部安装显示器的整体时，框架和鼻垫的组合体具有与普通眼镜大致相同的结构，只不过没有边缘。构成框架的材料可以是与构成普通眼镜的材料相同的材料，例如金属、合金、塑料或者这些的组合。鼻垫也可具有现有的配置和结构。
然后，从头部安装显示器的设计或者头部安装显示器的安装容易性的角度来看，优选采用一种形式，其中，来自一个或两个图像生成装置的配线(信号线、电源线等)通过镜腿部和端盖部的内部，从端盖部的尖端部延伸到外部，并且连接到外部电路(控制电路)。此外，更优选采用一种形式，其中，每个图像生成装置设有耳机部，并且来自每个图像生成装置的用于耳机部的配线通过镜腿部和端盖部的内部并且从端盖部的尖端部延伸到耳机部。作为耳机部，例如可以给出内耳型耳机部或耳道型耳机部。优选采用一种形式，其中，用于耳机部的配线更具体而言从端盖部的尖端部环绕着耳廓(外耳)的后侧延伸到耳机部。
在头部安装显示器中，可以采用一种形式，其中，成像装置被安装在正面部的中央部分中。成像装置具体而言由例如包括CCD或CMOS传感器的固态图像传感器件和透镜构成。来自成像装置的配线可通过例如正面部的后侧并且连接到一侧的图像显示装置，并且也可被包括在从图像生成装置延伸的配线中。
在头部安装显示器是双眼型的情况下，优选采用一种配置，其中，导光单元比作为整体的图像生成装置更靠观察者的脸的中心侧，还设有将两个图像显示装置耦合在一起的耦合构件，耦合构件被安装在位于观察者的两个瞳孔之间的框架的中央部分的对着观察者的那侧，并且耦合构件的投影图像被包括在框架的投影图像中。
这样，通过采用耦合构件被安装在位于观察者的两个瞳孔之间的框架的中央部分上的结构，不会形成图像显示装置被直接安装在框架上的结构。因此，产生了一种状态，其中，当观察者将框架安装在头部上时，镜腿部朝着外侧延伸，结果，即使框架变形，由于框架的这种变形引起的图像生成装置或导光单元的位移(位置变化)也不会发生，并且即使发生位移，也是很小程度的。因此，可以可靠地防止左右图像的会聚角的变化。此外，由于不必增大框架的正面部的刚性，所以不会引起框架的重量的增大、可设计性的减小以及成本的增大。另外，由于图像显示装置不被直接安装在眼镜型框架上，所以可以根据观察者的偏好自由地选择框架的设计、颜色等等，对于框架的设计的限制也较小，并且设计自由度较高。此外，耦合构件被部署在观察者和框架之间，并且耦合构件的投影图像被包括在框架的投影图像中。换言之，当从观察者的正面看头部安装显示器时，耦合构件被框架隐藏。因此，对于头部安装显示器可提供较高的可设计性和设计特性。
此外，优选采用一种配置，其中，耦合构件被安装在位于观察者的两个瞳孔之间的正面部的中央部分(相当于普通眼镜中的鼻梁架部分)的对着观察者的那侧。
两个图像显示装置被耦合构件耦合在一起。然而，具体而言，可以采用一种形式，其中，图像生成装置以能够调整安装状态的方式被安装在耦合构件的每个端部。然后，在此情况下，优选采用一种配置，其中，每个图像生成装置比观察者的瞳孔更靠外侧。此外，在这种配置中，当一侧的图像生成装置的安装部中心与框架的一个端部(一侧的端片)之间的距离被设定为α，从耦合构件的中心到框架的一个端部(一侧的端片)的距离被设定为β，另一侧的图像生成装置的安装部中心与框架的一个端部(一侧的端片)之间的距离被设定为γ，并且框架的长度被设定为L时，优选满足以下关系：0.01×L≤α≤0.30×L，优选为0.05×L≤α≤0.25×L，0.35×L≤β≤0.65×L，优选为0.45×L≤β≤0.55×L，并且0.70×L≤γ≤0.99×L，优选为0.75×L≤γ≤0.95×L。图像生成装置在耦合构件的每个端部的安装具体而言例如是通过在耦合构件的每个端部中的三个地方设置通孔、在图像生成装置中设置与通孔相对应的螺钉接合部并且通过每个通孔将螺钉拧在设于图像生成装置中的螺钉接合部中来执行的。弹簧被插入在螺钉和螺钉接合部之间。这样，可以根据螺钉的拧紧状态来调整图像生成装置的安装状态(图像生成装置相对于耦合构件的倾斜)。
这里，图像生成装置的安装部中心指的是在图像生成装置被安装在耦合构件上的状态中当将图像生成装置和框架投影在虚拟平面上时获得的图像生成装置的投影图像与框架的投影图像重叠的部分的沿着框架的轴的方向的二等分点。另外，耦合构件的中心指的是在耦合构件被安装在框架上的状态中耦合构件与框架接触的部分的沿着框架的轴的方向的二等分点。框架的长度在框架弯曲的情况下是框架的投影图像的长度。此外，投影方向是与观察者的脸垂直的方向。
或者，虽然两个图像显示装置被耦合构件耦合在一起，具体而言，耦合构件将两个导光单元耦合在一起的形式也是可接受的。此外，存在两个导光单元被一体制造的情况，并且在这种情况下，耦合构件被安装在一体制造的导光单元上。然而，这种形式也包括在耦合构件将两个导光单元耦合在一起的形式中。当一侧的图像生成装置的中心与框架的一个端部之间的距离被设定为α′，并且另一侧的图像生成装置的中心与框架的一个端部之间的距离被设定为γ′时，优选α′和γ′的值也与上述α和γ的值相同。此外，图像生成装置的中心指的是在图像生成装置被安装在导光单元上的状态中当将图像生成装置和框架投影在虚拟平面上时获得的图像生成装置的投影图像与框架的投影图像重叠的部分的沿着框架的轴的方向的二等分点。
耦合构件的形状基本上是任意的，只要耦合构件的投影图像被包括在框架的投影图像中即可，并且例如可以例示棒状或细长板状。作为构成耦合构件的材料，可以给出金属、合金、塑料或这些的组合。
示例1
示例1涉及根据本发明的第一实施例的光反射构件、根据本发明的第一实施例的光学装置、根据本发明的第一实施例的光束扩展装置和根据本发明的第一实施例的图像显示装置。
在图1A和1B中示出了从Y方向和Z方向看的示例1的光束扩展装置的概念图，并且在图2A至2C中示出了光反射构件中的入射光和出射光的行为。另外，在图3A、3B和3C中示出了当在作为与Z方向正交的虚拟平面的第一A虚拟平面中切断第一反射镜时的第一反射镜的示意性部分截面图、第一反射镜的示意性部分平面图和第一反射镜的示意性部分侧面部(然而只示出了光的行为)，并且在图4A、4B和4C中示出了当在作为与Y方向正交的虚拟平面的第二A虚拟平面中切断第二反射镜时的第二反射镜的示意性部分截面图、第二反射镜的示意性部分平面图和第二反射镜的示意性部分侧面部(然而只示出了光的行为)。此外，在图5A和5B中示出了第一和第二反射镜的示意性部分截面图。另外，在图6、7和8中示出了当从各种方向看示例1的光束扩展装置时的示意图，在图9中立体地示出了示例1的图像显示装置中的图像形成装置或光源、第一反射镜、第二反射镜和导光板之间的位置关系，并且在图10中示出了示例1的光束扩展装置中的光的行为。此外，在图11中示意性示出了示例1的图像显示装置中的图像形成装置或光源和第一反射镜之间的位置关系，在图12中示意性示出了示例1的图像显示装置中的图像形成装置或光源、第一反射镜和第二反射镜之间的位置关系，并且在图13中示意性示出了示例1的图像显示装置中的图像形成装置或光源、第一反射镜、第二反射镜和导光板之间的位置关系。另外，在图14中概念性示出了示例1的图像显示装置的修改例中的图像生成装置、第一反射镜、第二反射镜和导光板之间的位置关系。此外，在图15至17中具体示出了示例1的图像显示装置的修改例中的图像生成装置、第一反射镜和第二反射镜之间的位置关系，并且在图18至20中具体示出了示例1的图像显示装置中的图像生成装置、第一反射镜和第二反射镜之间的位置关系。
此外，在图21、22、23A或24中示出了示例1或者稍后将描述的示例2至4的每一个中的图像显示装置的概念图。
示例1或者稍后将描述的示例2至6的每一个中的图像显示装置100、200、300或400是这样一种图像显示装置，其包括：
(A)图像生成装置110或210，以及
(B)导光单元130或330，来自图像生成装置110或210的光入射于其上，在其中被引导，然后朝着观察者的瞳孔出射。然后，导光单元130或330包括：
(B-1)导光板131或331，入射光通过全反射在其内部传播，然后从其出射，
(B-2)第一偏转部140或340，其部署在导光板131或331处，并且偏转入射在导光板131或331上的光以使得入射在导光板131或331上的光在导光板131或331的内部被全反射，以及
(B-3)第二偏转部150或350，其部署在导光板131或331处，并且多次偏转在导光板131或331的内部通过全反射传播的光以使得在导光板131或331的内部通过全反射传播的光从导光板131或331出射。此外，导光单元130或330是透视型(半透明型)的。然后，示例1或者稍后将描述的示例2至5的每一个中的图像显示装置100、200、300或400还包括：
(C)光束扩展装置70或80，其在入射在导光板131或331上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板131或331中光的传播方向被设定为Y方向时，沿着Z方向扩展从图像生成装置110或210入射的光束，然后将光束出射到导光单元130或330，并且
光束扩展装置70或80包括：第一反射镜71或81，来自图像生成装置110或210的光入射于其上；第二反射镜72或82，来自第一反射镜71或81的光入射于其上，并且其将光出射到导光单元130或330。
另外，示例1或者稍后将描述的示例2至6的每一个中的光学装置包括导光单元130或330。导光单元130或330包括：
(b-1)导光板131或331，从光源(在该示例具体而言是图像生成装置110或210)入射的光在其内部通过全反射传播，然后从其出射，
(b-2)第一偏转部140或340，其被部署在导光板131或331处，并且偏转入射在导光板131或331上的光，以使得入射在导光板131或331上的光在导光板131或331的内部被全反射，以及
(b-3)第二偏转部150或350，其被部署在导光板131或331处，并且多次偏转在导光板131或331的内部通过全反射传播的光以使得在导光板131或331的内部通过全反射传播的光从导光板131或331出射。然后，在示例1或者稍后将描述的示例2至5的每一个中，光学装置还包括：
光束扩展装置70或80，其在入射在导光板131或331上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板131或331中光的传播方向被设定为Y方向时，沿着Z方向扩展从光源入射的光束，然后将光束出射到导光单元130或330；并且
光束扩展装置70或80包括：第一反射镜71或81，来自光源的光入射于其上；第二反射镜72或82，来自第一反射镜71或81的光入射于其上，并且其将光出射到导光单元130或330。
此外，示例1或者稍后将描述的示例2至5的每一个中的光束扩展装置70或80包括：第一反射镜71或81，其被部署在光源(在该示例中具体而言是图像生成装置110或210)和照射面(在该示例中具体而言是导光单元130或330)之间，并且来自光源的光入射于其上；第二反射镜72或82，来自第一反射镜71或81的光入射于其上，并且其将光出射到照射面。
这里，在示例1或示例3(稍后描述)的图像显示装置100或300中，图像生成装置110是第一形式的图像生成装置并且包括：
(A-1)图像形成装置111，其具有以二维矩阵的形式布置的多个像素，以及
(A-2)准直光学系统112，其将从图像形成装置111的每个像素出射的光变成准直光，并且
来自准直光学系统112的光入射在第一反射镜71或81上。
第一偏转部140和第二偏转部150被部署在导光板131的内部。然后，第一偏转部140反射入射在导光板131上的光并且第二偏转部150多次透射并反射在导光板131的内部通过全反射传播的光。也就是说，第一偏转部140具有作为反射镜的功能，并且第二偏转部150具有作为半透镜的功能。更具体而言，设在导光板131的内部的第一偏转部140由铝制成，并且由反射入射在导光板131上的光的光反射膜(一类镜子)构成。另一方面，设在导光板131的内部的第二偏转部150由其中层压了多个介电层压膜的多层层压结构构成。介电层压膜例如是由作为高介电常数材料的TiO2膜和作为低介电常数材料的SiO2膜构成的。层压了多个介电层压膜的多层层压结构在2005-521099号日本未实审专利申请公布(PCT申请的译文)中公开。在附图中，示出了六层介电层压膜。然而本发明不限于此。由与构成导光板131的材料相同的材料制成的薄叶被夹在介电层压膜之间。此外，在第一偏转部140中，入射在导光板131上的准直光被反射(或衍射)，使得入射在导光板131上的准直光在导光板131的内部被全反射。另一方面，在第二偏转部150中，在导光板131的内部通过全反射传播的准直光被反射(或衍射)多次并且在是准直光的状态中从导光板131出射。
也可通过如下方式来设置第一偏转部140：通过切除导光板131的设置第一偏转部140的部分134来在导光板131中设置形成第一偏转部140的斜面，并且在该斜面上真空淀积光反射膜，然后将导光板131的切除部分134粘合到第一偏转部140。另外，也可通过如下方式来设置第二偏转部150：制造其中层压了多个各自与构成导光板131的材料相同的材料(例如玻璃)和多个介电层压膜(例如能够通过真空淀积方法形成)的多层层压结构，通过切除导光板131的设置第二偏转部150的部分135来形成斜面，将多层层压结构粘合到斜面，并且执行抛光等以布置外部形状。这样，可以获得其中第一偏转部140和第二偏转部150被设在导光板131的内部的导光单元130。
在示例1或示例3(稍后描述)中，图像形成装置111包括反射型空间光调制装置160和由发出白光的发光二极管构成的光源163。更具体而言，反射型空间光调制装置160包括由作为光阀的LCOS构成的液晶显示装置(LCD)161，以及偏振分束器162，该偏振分束器162反射来自光源163的光中的一些，从而将其引导至液晶显示装置161，并且使被液晶显示装置161反射的光中的一些通过，从而将其引导至准直光学系统112。液晶显示装置161具有以二维矩阵的形式布置的多个(例如320×240)像素(液晶单元)。偏振分束器162具有现有的配置和结构。从光源163出射的非偏振光与偏振分束器162碰撞。在偏振分束器162中，P偏振成分通过并且出射到系统的外部。另一方面，S偏振成分在偏振分束器162中被反射，入射在液晶显示装置161上，在液晶显示装置161的内部被反射，然后从液晶显示装置161出射。这里，在从液晶显示装置161出射的光之中，在从显示“白”的像素出射的光中，包含大量的P偏振成分，并且在从显示“黑”的像素出射的光中，包含大量的S偏振成分。因此，从液晶显示装置161出射并且与偏振分束器162碰撞的光中的P偏振成分通过偏振分束器162并且被引导至准直光学系统112。另一方面，S偏振成分在偏振分束器162中被反射并且返回到光源163。液晶显示装置161具有例如以二维矩阵的形式布置的多个(例如320×240)像素(液晶单元的数目是像素数目的三倍)。准直光学系统112例如是由凸透镜构成的，并且为了生成准直光，图像形成装置111(更具体而言是液晶显示装置161)被部署在准直光学系统112中的焦距的地方(位置)。另外，单个像素是由发出红光的红色发光子像素、发出绿光的绿色发光子像素和发出蓝光的蓝色发光子像素构成的。
这里，在示例1或者示例2至6(稍后描述)的每一个中，由光学玻璃或塑料材料制成的导光板131或331具有在与光在导光板131或331中通过内部全反射传播的方向(Y方向)平行延伸的两个平行面(第一面132或332和第二面133或333)。第一面132或332和第二面133或333相互对向。然后，准直光从相当于光入射面的第一面132或332入射在导光板131或331上，在导光板131或331的内部通过全反射传播，然后从相当于光出射面的第一面132或332出射。然而，不限于此，并且如下配置也是可接受的：其中，光入射面由第二面133或333构成，并且光出射面由第一面132或332构成。
然后，在示例1的光束扩展装置70中，第一反射镜71的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面71A和第一B斜面71B，以及锯齿状的截面形状，第一A斜面71A的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸，在一对第一A斜面71A和第一B斜面71B中，由第一A斜面71A的底部和第一B斜面71B的底部形成的角度θ1是90度，并且第一A斜面71A的长度短于第一B斜面71B的长度，第一A斜面71A的高度恒定，并且当在第一反射镜71上光的入射角被设定为η1(度)，第一A斜面71A的倾斜角被设定为ζ1(度)，并且以第一A斜面71A的顶边为基准朝着第一A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ1-η1＝90±10。
另外，第二反射镜72的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面72A和第二B斜面72B，以及锯齿状的截面形状，第二A斜面72A的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，在一对第二A斜面72A和第二B斜面72B中，由第二A斜面72A的底部和第二B斜面72B的底部形成的角度θ2是90度，并且第二A斜面72A的长度短于第二B斜面72B的长度，第二A斜面72A的高度恒定，并且当在第二反射镜72上光的入射角被设定为η2(度)，第二A斜面72A的倾斜角被设定为ζ2(度)，并且以第二A斜面72A的顶边为基准朝着第二A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ2-η2＝90±10。
这里，在一对第一A斜面71A和第一B斜面71B中，第一A斜面71A的顶边和第一B斜面71B的顶边占据相同的顶边，并且第一A斜面71A的底边和第一B斜面71B的底边占据相同的底边。类似地，在一对第二A斜面72A和第二B斜面72B中，第二A斜面72A的顶边和第二B斜面72B的顶边占据相同的顶边，并且第二A斜面72A的底边和第二B斜面72B的底边占据相同的底边
此外，在光反射构件由第一反射镜71构成的情况下，光反射构件中的第一斜面和第二斜面也可被读作第一反射镜71中的第一A斜面71A和第一B斜面71B。另外，在光反射构件由第二反射镜72构成的情况下，光反射构件中的第一斜面和第二斜面也可被读作第二反射镜72中的第二A斜面72A和第二B斜面72B。此外，在光反射构件中，当在与第一斜面的顶边和底边的延伸方向正交的虚拟平面上执行投影时，入射在第一斜面上的光的轨迹和从第二斜面出射的光的轨迹是平行的，并且入射在第二斜面上的光的轨迹和从第一斜面出射的光的轨迹是平行的。
在图5A和5B中分别示出了第一反射镜71和第二反射镜72的示意性部分截面图。这里，图5A中所示的第一反射镜71的示意性部分截面图是当在作为与Z方向正交的虚拟平面的第一A虚拟平面中切断第一反射镜71时的示意性部分截面图。另一方面，图5B中所示的第二反射镜72的示意性部分截面图是当在作为与Y方向正交的虚拟平面的第二A虚拟平面中切断第二反射镜72时的示意性部分截面图。在第一反射镜71和第二反射镜72的光反射面上，设有例如由诸如铝之类的光反射材料制成的光反射层71E和72E。
此外，在示例1中，第一反射镜71的法线方向(X′轴)与X方向(X轴)成角度η1(＞0度)，并且第二反射镜72的法线方向(X′轴)与X方向(X轴)成角度η2(＞0度)。
在示例1中，由第一A斜面71A的顶部71C和第一B斜面71B的顶部71C形成的角度(θ1′)被设定为90度。另外，由第二A斜面72A的顶部72C和第二B斜面72B的顶部72C形成的角度(θ2′)也被设定为90度。由上述的第一A斜面-A的顶边、与第一A斜面-A相邻的第一A斜面-B的顶边和第一A斜面-A的底边71D形成的虚拟三角形71F的形状是直角不等边三角形(第一虚拟直角三角形)。另外，由第二A斜面-A的顶边、与第二A斜面-A相邻的第二A斜面-B的顶边和第二A斜面-A的底边72D形成的虚拟三角形72F的形状是直角不等边三角形(第二虚拟直角三角形)。
在示例1中，在第一反射镜71中，沿着Y′轴布置具有相同形状的第一虚拟直角三角形，并且类似地，在第二反射镜72中，沿着Z′轴布置具有相同形状的第二虚拟直角三角形。
入射在第一反射镜71上的光与第一A斜面71A碰撞，被第一A斜面71A反射，与对着第一A斜面71A的第一B斜面71B碰撞，被第一B斜面71B反射，然后从第一反射镜71出射。或者，入射在第一反射镜71上的光与第一B斜面71B碰撞，被第一B斜面71B反射，与对着第一B斜面71B的第一A斜面71A碰撞，被第一A斜面71A反射，然后从第一反射镜71出射。类似地，入射在第二反射镜72上的光与第二A斜面72A碰撞，被第二A斜面72A反射，与对着第二A斜面72A的第二B斜面72B碰撞，被第二B斜面72B反射，然后从第二反射镜72出射。或者，入射在第二反射镜72上的光与第二B斜面72B碰撞，被第二B斜面72B反射，与对着第二B斜面72B的第二A斜面72A碰撞，被第二A斜面72A反射，然后从第二反射镜72出射。
以下，将参考图1A、1B、3A至3C、4A至4C和6至13描述从图像形成装置通过第一反射镜和第二反射镜到达导光板的光的行为。
此外，在图1A和1B中所示的配置和结构中，从图像形成装置111或光源261(稍后描述)出射的光中的一些通过由点划线示出的半反射镜73(参考图1B)，入射在第一反射镜71上，并且从第一反射镜71出射，并且出射光中的一些被半反射镜73反射，入射在由点划线示出的半反射镜74上(参考图1B)，被半反射镜74部分反射，从而入射在第二反射镜72上，从第二反射镜72出射，然后部分通过半反射镜74，从而入射在导光板131或331上。此外，在图1A中，半反射镜73被部署在“A”示出的地方，并且半反射镜74被部署在“B”示出的地方。
另一方面，在图6至20所示的配置和结构中，通过在不使用半反射镜的情况下在空间中适当地部署图像形成装置111或光源261、第一反射镜71、第二反射镜72和导光板131或331，防止了从图像形成装置111或光源261通过第一反射镜71和第二反射镜72入射在导光板131或331上的光被图像形成装置111或光源261或者第二反射镜72阻挡。
然后，在示例1的光束扩展装置70的第一反射镜71中，当在第一A虚拟平面(在图3A中是与图的纸面平行的平面)上执行投影时，从图像生成装置110或210(或光源)入射在第一反射镜71上的光的轨迹(图3A中的A和B所示)和从第一反射镜71出射的光的轨迹(图3A中的C和C所示)是平行的(参考图1B和3A)。另一方面，当在第一B虚拟平面(在图3B中是与图的纸面平行的平面)上执行投影时，从图像生成装置110或210(或光源)入射在第一反射镜71上的光的轨迹(图3B中的A和B所示)和从第一反射镜71出射的光的轨迹(图3B中的C和C所示)是关于第一A虚拟平面对称的。此外，在图3C中，示出了第一反射镜71的示意性部分侧面图。然而，在此图中，示出了第一反射镜71的顶点(顶边)71C′和底边71D，将第一反射镜71的斜面示为透明的，并且只示出了光的行为。另外，光的轨迹BC与连接第一反射镜71的顶点71C′的直线平行。
另外，在第二反射镜72中，当在第二A虚拟平面(在图4A中是与图的纸面平行的平面)上执行投影时，从第一反射镜71入射在第二反射镜71上的光的轨迹(图4A中的E和F所示)和从第二反射镜72出射的光的轨迹(图4A中的G和H所示)是平行的(参考图1A和4A)。另一方面，当在第二B虚拟平面(在图4B中是与图的纸面平行的平面)上执行投影时，从第一反射镜71入射在第二反射镜72上的光的轨迹(图4B中的E和F所示)和从第二反射镜72出射的光的轨迹(图4B中的G和H所示)是关于第二A虚拟平面对称的。此外，在图4C中，示出了第二反射镜72的示意性部分侧面图。然而，在此图中，示出了第二反射镜72的顶点(顶边)72C′和底边72D，将第二反射镜72的斜面示为透明的，并且只示出了光的行为。另外，光的轨迹FG与连接第二反射镜72的顶点72C′的直线平行。
然后，从图像生成装置110或210(或光源)的中心出射并入射在第一反射镜71上的光的光路长度和从图像生成装置110或210(或光源)的中心出射并从第一反射镜71出射、入射在第二反射镜72上、从第二反射镜72出射并入射在导光单元(或照射面)上的光的光路长度是相等的。此外，从图像生成装置110或210(或光源)出射的光束的沿着Y方向的大小Y0等于入射在导光单元130或330(或照射面)上的光束的沿着Y方向的大小(参考图1B)。另一方面，入射在导光单元130或330(或照射面)上的光束的沿着Z方向的大小Z1大于从图像生成装置110或210(或光源)出射的光束的沿着Z方向的大小Z0(参考图1A)。此外，从导光单元130或330出射的光束的沿着Z方向的大小等于从图像生成装置110或210(或光源)出射的光束的沿着Z方向的大小Z0。
此外，为了实现这种配置，如果将图像形成装置111或光源261、第一反射镜71、第二反射镜72和导光板131或331适当地部署在空间中并且执行它们的配置和结构的优化，是可接受的。然而，在执行优化的情况下，经常产生一种状态，其中，第一反射镜71或第二反射镜72的法线方向(X′轴)不与X方向平行。另外，在第一反射镜71或第二反射镜72的法线方向(X′轴)被设定为与X方向平行的情况下，存在在被第一反射镜71或第二反射镜72反射的图像中发生不可忽略的失真的情况，而即使在这种情况下，也优选产生第一反射镜71或第二反射镜72的法线方向(X′轴)不与X方向平行的状态。
在示例1中，设有光束扩展装置70，其在沿着Z方向扩展而在Y方向上不扩展光束(光通量)的状态中使光束(光通量)入射在导光单元130或330上。光束扩展装置70充当一类光束扩展器。因此，不必将图像生成装置110或210中的Z方向上的孔径光阑的直径设定得较大，从而不必使得要设在图像生成装置110或210中的透镜的直径较大。也就是说，不必使得在图像形成装置111中设置的准直光学系统112中设置的透镜的直径较大，从而可以实现图像显示装置的大小的减小和重量的减轻，因此也不会发生显示对比度减小和图像质量劣化的问题。
在图2A至2C中，示出了光反射构件的示意性部分截面图，并且此外描绘了入射在光反射构件上并随后从光反射构件出射的光的轨迹。此外，第一斜面上的光的入射角被设定为η(＞0度)，第一斜面的倾斜角被设定为ζ(＞45度)，并且以第一斜面的顶边为基准朝着第一斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向。此外，点划线“NL”示出法线。另外，第一斜面的法线由两点划线示出。
如图2A中所示，以例如入射角ηA入射在光反射构件的第一斜面上的光“A1”被第一斜面反射(由光“A2”示出)，入射在对着第一斜面的第二斜面上，被第二斜面反射，然后从第二斜面出射(由光“A3”示出)。这里，满足关系2ζ-ηA＝90±10(度)。如上所述，光“A1”的轨迹和光“A3”的轨迹当将这些轨迹投影在图2A的纸面上时是平行的。“A2”的轨迹与连接第一斜面的顶点的直线平行。
另一方面，如图2B中所示，以入射角ηB(ηB＞ηA)入射在光反射构件的第一斜面上的光“B1”被第一斜面反射(由光“B2”示出)，入射在对着第一斜面的第二斜面上，被第二斜面反射，然后从第二斜面出射(由光“B3”示出)。然而，入射在第一斜面上的光中的一些光“C1”被第一斜面反射并且从光反射构件出射(由光“C2”示出)，而不入射在对着第一斜面的第二斜面上。也就是说，入射在光反射构件(或者第一反射镜和第二反射镜)上的光的方向和出射的光的方向的平行性和对称性部分丢失。
另外，如图2C中所示，以入射角ηD(ηD＜ηA)入射在光反射构件上的光“D1”被第一斜面反射(由光“D2”示出)，入射在对着第一斜面的第二斜面上，被第二斜面反射，然后从第二斜面出射(由光“D3”示出)。然而，入射在第二斜面上的光“D3”被第二斜面反射(由光“D2”示出)，入射在对着第二斜面的第一斜面上，被第一斜面反射，然后从第一斜面出射(由光“D1”示出)。然而，入射在第二斜面上的光中的一些(由光“E1”示出)被第二斜面反射并从光反射构件出射(由光“E2”示出)，而不入射在对着第二斜面的第一斜面上。也就是说，入射在光反射构件(或者第一反射镜和第二反射镜)上的光的方向和出射的光的方向的平行性和对称性部分丢失。
如上所述，在光反射构件、第一反射镜和第二反射镜中，当光的入射角η、η1和η2和倾斜角ζ、ζ1和ζ2满足关系2ζ-η＝90、2ζ1-η1＝90和2ζ2-η2＝90时，入射在光反射构件或者第一反射镜和第二反射镜上的光的方向和出射的光的方向的平行性和对称性不丢失，并且光可被最高效地反射。此外，例如，如果存在关系2ζ-η＝90±10(度)、2ζ1-η1＝90±10(度)和2ζ2-η2＝90±10(度)，则在实际使用中，入射在光反射构件或者第一反射镜和第二反射镜上的光的方向和出射的光的方向的平行性和对称性被部分维持。也就是说，通过定义光反射面的斜面或光反射构件中的各种参数(η、ζ等等)，入射在光束扩展装置或光反射构件上的光可被高效地出射。
在图14中概念性示出了示例1的图像显示装置的修改例中的图像生成装置110或210、第一反射镜71、第二反射镜72和导光板131或331之间的位置关系，并且在图15至17中具体示出了示例1的图像显示装置的修改例中的图像生成装置110或210、第一反射镜71和第二反射镜72之间的位置关系。另外，在图18至20中具体示出了示例1的图像显示装置中的图像生成装置110或210、第一反射镜71和第二反射镜72之间的位置关系。此外，图15和18以透视图示出了图像生成装置110或210、第一反射镜71和第二反射镜72之间的位置关系，图16和19是当从正面看图像显示装置时的图，并且图17和20是当从侧面看图像显示装置时的图。
在图14和15至17中所示的修改例中，至少一个平面反射构件(在示例1中是两个平面反射构件75和76)设在图像生成装置110或210和第一反射镜71之间或者光源和第一反射镜71之间，并且至少一个平面反射构件(在示例1中是一个平面反射构件76)设在第一反射镜71和第二反射镜72之间。然后，设在图像生成装置110或210和第一反射镜71之间或光源和第一反射镜71之间的一个平面反射构件76兼作设在第一反射镜71和第二反射镜72之间的一个平面反射构件76。通过采用这种形式，从图像生成装置110或210到第一反射镜71的光路或从光源到第一反射镜71的光路中的一类被折叠。结果，可以利用紧凑的配置和结构使得从图像生成装置110或210(或光源)的中心出射并且入射在第一反射镜71上的光的光路长度(图14中的L1+L2+L3)和从图像生成装置110或210(或光源)的中心出射并从第一反射镜71出射、入射在第二反射镜72上、从第二反射镜72出射并随后入射在导光板(或照射面)上的光的光路长度(图14中的L4+L5+L6)相等。也就是说，可以实现光束扩展装置、光学装置或图像显示装置的紧凑化。
示例2
示例2是示例1的修改并且涉及第二形式的图像生成装置210。示例2或示例4(稍后描述)的图像显示装置200或400如图22或24中的概念图所示包括：
(A-1)光源261，
(A-2)准直光学系统262，其将从光源261出射的光变成准直光，
(A-3)扫描单元263，其利用从准直光学系统262出射的准直光执行扫描，以及
(A-4)中继光学系统264，其中继从扫描单元263照射的准直光，并且
来自中继光学系统264的光入射在第一反射镜71上。
这里，由于导光单元130具有与示例1中描述的导光单元130相同的配置和结构，所以省略详细描述。
光源261包括发出红光的红色发光元件261R、发出绿光的绿色发光元件261G和发出蓝光的蓝色发光元件261B，并且每个发光元件是由半导体激光元件构成的。从光源261发出的三原色的光由于通过正交棱镜265而经历颜色合成，入射在具有统一的光路和整体上具有正光功率的准直光学系统262上，然后作为准直光从准直光学系统262出射。然后，准直光被全反射镜266反射，使得微镜在二维方向上可旋转并且可利用入射的准直光执行二维扫描的由MEMS构成的扫描单元263执行水平扫描和垂直扫描，从而产生一类二维图像并且生成虚拟像素。然后，来自虚拟像素的光通过由现有的中继光学系统构成的中继光学系统264，并且作为准直光的光通量通过光束扩展装置70入射在导光单元130上。
示例3
示例3也是示例1的修改。如图23A中的概念图中所示，示例3的图像显示装置300中的图像形成装置111、准直光学系统112和光束扩展装置70具有与示例1中描述的图像形成装置111、准直光学系统112和光束扩展装置70相同的配置和结构。另外，导光单元330在以下基本配置和结构上也是与示例1的导光单元130相同的，除了第一偏转部和第二偏转部的配置和结构与示例中的不同以外。也就是说，导光单元330与示例1的导光单元130的相同之处在于导光单元330包括：
(C-1)导光板331，入射光通过全反射在其内部传播，然后从其出射，
(C-2)第一偏转部，其部署在导光板331处，并且偏转入射在导光板331上的光以使得入射在导光板331上的光在导光板331的内部被全反射，以及
(C-3)第二偏转部，其部署在导光板331处，并且多次偏转在导光板331的内部通过全反射传播的光以使得在导光板331的内部通过全反射传播的光从导光板331出射。
在示例3中，第一偏转部和第二偏转部被部署在导光板331的表面(具体而言是导光板331的第二面333)上。然后，第一偏转部衍射入射在导光板331上的光，并且第二偏转部多次衍射在导光板331的内部通过全反射传播的光。这里，第一偏转部和第二偏转部中的每一个由衍射光栅元件构成，具体而言由反射型衍射光栅元件构成的，更具体而言由反射型体全息衍射光栅构成。在以下描述中，由反射型体全息衍射光栅构成的第一偏转部为了方便被称为“第一衍射光栅构件340”，并且由反射型体全息衍射光栅构成的第二偏转部为了方便被称为“第二衍射光栅构件350”。
然后，在示例3或示例4(稍后描述)中，为了使得第一衍射光栅构件340和第二衍射光栅构件350对应于具有不同的P种波长带(或波长)的P种(具体而言P＝3，三种颜色，红、绿和蓝)光的衍射和反射，第一衍射光栅构件340和第二衍射光栅构件350中的每一个具有层压了各自由反射型体全息衍射光栅构成的P层衍射光栅层的配置。此外，在由光聚合物材料制成的每个衍射光栅层中，形成与一种波长带(或波长)相对应的干涉条纹，并且衍射光栅层是通过现有技术的方法制造的。更具体而言，第一衍射光栅构件340和第二衍射光栅构件350中的每一个具有其中层压了衍射和反射红光的衍射光栅层、衍射和反射绿光的衍射光栅层和衍射和反射蓝光的衍射光栅层的结构。在衍射光栅层(衍射光栅元件)中形成的干涉条纹的间距是恒定的，并且干涉条纹是直线形状并且与Z方向平行。此外，在图23A和24中，第一衍射光栅构件340和第二衍射光栅构件350中的每一个被示为是单层。通过采用这种配置，可以实现当在第一衍射光栅构件340和第二衍射光栅构件350中衍射和反射具有各波长带(或波长)的光时的衍射效率的增大、衍射接受角度的增大以及衍射角的最优化。
在图23B中，示出了反射型体全息衍射光栅的放大示意性部分截面图。在反射型体全息衍射光栅中形成各自具有倾斜角(倾角)φ的干涉条纹。这里，倾斜角(倾角)φ指的是由反射型体全息衍射光栅的表面和干涉条纹形成的角度。干涉条纹从反射型体全息衍射光栅的内部形成在表面上。干涉条纹满足布拉格条件。这里，布拉格条件指的是满足以下式(A)的条件。在式(A)中，m指的是正整数，λ指的是波长，d指的是格子面的间距(包括干涉条纹的虚拟平面之间在法线方向上的间隔)，并且θ指的是入射在干涉条纹上的角度的余角。另外，在光以入射角ψ侵入到衍射光栅构件中的情况下θ、倾斜角(倾角)φ和入射角ψ之间的关系与以下式(B)相同。
m·λ＝2·d·sin(θ)(A)
θ＝90°-(φ+ψ)(B)
第一衍射光栅构件340如上所述被部署(粘合)在导光板331的第二面333上，并且衍射和反射入射在导光板331上的准直光，以使得从第一面332入射在导光板331上的此准直光在导光板331的内部被全反射。另外，第二衍射光栅构件350如上所述被部署(粘合)在导光板331的第二面333上，并且多次衍射和反射在导光板331的内部通过全反射传播的准直光，然后使该准直光在是准直光的状态中从导光板331的第一面332出射。然而，不限于此，并且如下配置也是可接受的：导光板的入射面由第二面333构成，并且导光板的出射面由第一面332构成。
然后，在导光板331中，三种颜色红、绿和蓝的准直光也在内部通过全反射传播，然后出射。此时，由于导光板331较薄并且在导光板331的内部前进的光路较长，所以直到第二衍射光栅构件350为止的全反射的数目根据每个视角(水平视角)而变得不同。更详细地说，入射在导光板331上的准直光之中的以在接近第二衍射光栅构件350的方向上的角度(水平视角)入射的准直光的反射次数小于以在远离第二衍射光栅构件350的方向上的水平视角入射在导光板331上的准直光的反射次数。这是因为，在导光板331的内部传播的光在光与导光板331的内面碰撞时与导光板331的法线所成的角度在作为在第一衍射光栅构件340中衍射和反射的准直光并且以接近第二衍射光栅构件350的方向上的水平视角入射在导光板331上的准直光中比在以与此相反的方向上的水平视角入射在导光板331上的准直光中更大。另外，在第二衍射光栅构件350的内部形成的干涉条纹的形状和在第一衍射光栅构件340的内部形成的干涉条纹的形状关于导光板331的X-Z平面是对称关系。
接下来将描述的示例4中的导光板331与上述的导光板331的配置和结构具有基本相同的配置和结构。
在示例3中，当光在导光板331中通过内部全反射传播的方向被设定为Y方向并且导光板331的厚度方向被设定为X方向时，在第一衍射光栅构件340和第二衍射光栅构件350中干涉条纹的布置方向也就是衍射方向是Y方向。
如果反射型体全息衍射光栅的表面不充分平滑和平坦，则光会散乱，或者发生对比度的降低或分辨率的劣化。从防止这种问题的发生以及保护反射型体全息衍射光栅的角度来看，也可按如下结构来形成导光单元330：即，从光入射侧层压导光板331、反射型体全息衍射光栅340和350以及透明的平行板。
在示例3中，第一偏转部(第一衍射光栅构件340)和第二偏转部(第二衍射光栅构件350)的中心到中心距离被设定为30mm，入射光的波长被设定为522nm，并且导光板331上的0度入射光的衍射角度(导光板331中的全反射的角度)被设定为59度。另外，导光板331的厚度被设定为1.5mm，折射率被设定为1.52，并且眼睛间距被设定为15mm。此时，从与第一衍射光栅构件340的中心碰撞的光在导光板331上的入射点(以下简称为“光入射点”)到观察者的瞳孔的距离作为空气换算长度是40mm。然后，当水平视角为负时，从光入射点到观察者的瞳孔41的距离变成最长。这里，如果水平视角被设定为±11度并且垂直视角被设定为±8.3，则从具有-11度的水平视角的光线的光入射点到观察者的瞳孔41的距离的空气换算长度是48mm。有必要确保在48mm的距离具有±8.3度的垂直视角的孔径光阑(通光孔径)。因此，当观察者的瞳孔的直径是3mm时，垂直方向上的投影光学系统的必要孔径是17mm。此孔径相当于导光板331中的沿着Z方向的光出射区域的长度。然后，在此情况下，第二反射镜72中的沿着Z方向的光反射区域的长度变成[17+2×L6×tan(8.3°)]mm。
示例4
示例4是示例3的修改。图24中示出了示例4的图像显示装置的概念图。然而，示例4的图像显示装置中的光源261、准直光学系统262、扫描单元263、中继光学系统264等等具示例2中的具有相同的配置和结构。另外，示例4中的导光单元330与示例3中的导光单元330具有相同的配置和结构。
示例5
示例5涉及根据本发明的第二实施例的光反射构件、根据本发明的第二实施例的光学装置、根据本发明的第二实施例的光束扩展装置和根据本发明的第二实施例的图像显示装置。
在示例1的第一反射镜71中，沿着Y′轴布置具有相同形状的第一虚拟直角三角形，并且类似地，在第二反射镜72中，沿着Z′轴布置具有相同形状的第二虚拟直角三角形。另一方面，在示例5中，在第一反射镜81中，沿着Y′轴布置具有不同形状的第一虚拟直角三角形，并且类似地，在第二反射镜82中，沿着Z′轴布置具有不同形状的第二虚拟直角三角形。在图25A和25B中示出了示例5中的光反射构件、第一反射镜81或第二反射镜82的示意性侧面图。
在示例5的光束扩展装置80中，第一反射镜81的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面81A和第一B斜面81B，以及锯齿状的截面形状，第一A斜面81A的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸，在一对第一A斜面81A和第一B斜面81B中，由第一A斜面81A的底部和第一B斜面81B的底部形成的角度是90度，并且第一A斜面81A的长度短于第一B斜面81B的长度，第一A斜面81A的高度恒定，在第一反射镜81的中央处第一A斜面81A的顶点和第一A斜面81A的顶点之间的间距的值和在第一反射镜81的端部处第一A斜面81A的顶点和第一A斜面81A的顶点之间的间距的值相互不同，第二反射镜82的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面82A和第二B斜面82B，以及锯齿状的截面形状，第二A斜面82A的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，在一对第二A斜面82A和第二B斜面82B中，由第二A斜面82A的底部和第二B斜面82B的底部形成的角度是90度，并且第二A斜面82A的长度短于第二B斜面82B的长度，第二A斜面82A的高度恒定，并且在第二反射镜82的中央处第二A斜面82A的顶点和第二A斜面82A的顶点之间的间距的值和在第二反射镜82的端部处第二A斜面82A的顶点和第二A斜面82A的顶点之间的间距的值相互不同。
此外，在光反射构件由第一反射镜81构成的情况下，光反射构件中的第一斜面和第二斜面也可被读作第一反射镜81中的第一A斜面81A和第一B斜面81B。另外，在光反射构件由第二反射镜82构成的情况下，光反射构件中的第一斜面和第二斜面也可被读作第二反射镜82中的第二A斜面82A和第二B斜面82B。此外，在光反射构件中，当在与第一斜面的顶边和底边的延伸方向正交的虚拟平面上执行投影时，入射在第一斜面上的光的轨迹和从第二斜面出射的光的轨迹是平行的。
这里，“在第一反射镜81的中央处第一A斜面81A的顶点和第一A斜面81A的顶点之间的间距的值和在第一反射镜81的端部处第一A斜面81A的顶点和第一A斜面81A的顶点之间的间距的值相互不同”这个表述等价于“在第一反射镜81的中央处的倾斜角ζ和在第一反射镜81的端部处的倾斜角ζ相互不同”这个表述。类似地，“在第二反射镜82的中央处第二A斜面82A的顶点和第二A斜面82A的顶点之间的间距的值和在第二反射镜82的端部处第二A斜面82A的顶点和第二A斜面82A的顶点之间的间距的值相互不同”这个表述等价于“在第二反射镜82的中央处的倾斜角ζ和在第二反射镜82的端部处的倾斜角ζ相互不同”这个表述。也就是说，如果用倾斜角ζ替换上述值，则根据本发明的第二实施例的光反射构件、根据本发明的第二实施例的光学装置、根据本发明的第二实施例的光束扩展装置和根据本发明的第二实施例的图像显示装置部分等价于根据本发明的第一实施例的光反射构件、根据本发明的第一实施例的光学装置、根据本发明的第一实施例的光束扩展装置和根据本发明的第一实施例的图像显示装置。也就是说，设有具有不同的倾斜角ζ的斜面的根据本发明的第一实施例的光反射构件、根据本发明的第一实施例的光学装置、根据本发明的第一实施例的光束扩展装置和根据本发明的第一实施例的图像显示装置等价于根据本发明的第二实施例的光反射构件、根据本发明的第二实施例的光学装置、根据本发明的第二实施例的光束扩展装置和根据本发明的第二实施例的图像显示装置。
在示例5中，如图25A中所示，当光反射构件的中央区域上的光的入射角被设定为η00-in时，在光反射构件的中央区域中，布置第三虚拟直角三角形(然而是倾斜角为ζ00的直角不等边三角形)，并且在光的入射角是η01-in(＞η00-in)的光反射构件的区域(在图25A中称为“第一区域”)中，布置第三虚拟直角三角形(然而是倾斜角为ζ01＞ζ00的直角不等边三角形)，并且在光的入射角是η02-in(＜η00-in)的光反射构件的区域(在图25A中称为“第二区域”)中，布置第三虚拟直角三角形(然而是倾斜角为ζ02＜ζ00的直角不等边三角形)。
或者，当在光反射构件的中央区域上光的入射角被设定为η00-in并且光反射构件的中央区域中的间距被设定为P00时，在光的入射角为η01-in(＞η00-in)的光反射构件的区域(第一区域)中的间距P01是P01＞P00，并且在光的入射角为η02-in(＜η00-in)的光反射构件的区域(第二区域)中的间距P02是P02＜P00。
或者，如图25B中所示，在光反射构件的中央区域中(光的入射角为η00-in)布置第三虚拟直角三角形(然而是直角等腰三角形)，具有η01-in(＞η00-in)的入射角的光(然而，角度的正负符号是不同的)入射在光反射构件的中央区域的两侧的区域(在图25B中称为“第三区域”和“第四区域”)上，并且在第三区域和第四区域中，以中央区域为基准对称地布置第三虚拟直角三角形(然而是直角不等边三角形)。此外，在单个第三虚拟直角三角形中，较长的邻边位于光反射面的中央区域侧。倾斜角ζ的值也可对于每个第三虚拟直角三角形是不同的，并且也可采用倾斜角的值在期望数目的第三虚拟直角三角形中被设定为相同值的配置(也就是如下配置：其中，光反射构件被分割成多个区域，每个区域中包括的第三虚拟直角三角形中的倾斜角ζ的值被设定为相同的，并且不同区域中包括的第三虚拟直角三角形中的倾斜角ζ的值被设定为不同的)。在后一种情况下，入射在光反射构件中的多个区域中的每一个的中央部分上的光的入射角被设定为η，是可接受的。另外，光反射构件中的多个区域的每一个的边界处的θ′的值是除90度以外的值。
或者，例如，当光反射构件的中央区域中(光的入射角为η00-in)的间距被设定为P00时，在光的入射角为η01-in(＞η00-in)的光反射构件的中央区域的两侧的区域(第三区域和第四区域)中，按间距P01(＞P00)以中央区域为基准对称布置第三虚拟直角三角形(然而是直角不等边三角形)。间距P的值也可对于每个第三虚拟直角三角形是不同的，并且也可采用间距的值在期望数目的第三虚拟直角三角形中被设定为相同值的配置(也就是如下配置：其中，光反射构件被分割成多个区域，每个区域中包括的第三虚拟直角三角形中的倾斜角ζ的值被设定为相同的，并且不同区域中包括的第三虚拟直角三角形中的倾斜角ζ的值被设定为不同的)。
此外，在第一反射镜和第二反射镜中，也可采用与上述光反射构件相同的配置和结构。也就是说，在第一反射镜81中，沿着Y′轴布置具有不同形状的第一虚拟直角三角形。另外，在第二反射镜82中，沿着Z′轴布置具有不同形状的第二虚拟直角三角形。
示例6
示例6涉及根据本发明的第三和第四实施例的图像显示装置。除了光束扩展装置的配置和结构以外，示例6的图像显示装置是由与示例3或4中描述的图像显示装置相同的图像显示装置构成的。
在图26A和26B中分别示出了当从Y方向和Z方向看示例6中的图像生成装置、光束扩展装置和导光单元的部署状态时的示意图。此外，在图26B中，省略了对导光板331的图示。
以与示例1(根据本发明的第一实施例的图像显示装置、根据本发明的第一实施例的光束扩展装置、根据本发明的第一实施例的光学装置和根据本发明的第一实施例的光反射构件)或示例5(根据本发明的第二实施例的图像显示装置、根据本发明的第二实施例的光束扩展装置、根据本发明的第二实施例的光学装置和根据本发明的第二实施例的光反射构件)中描述的相同的方式，示例6的图像显示装置包括图像生成装置、来自图像生成装置的光入射于其上、在其中被引导并随后朝着观察者的瞳孔出射的并且包括导光板的导光单元、第一偏转部和第二偏转部，以及光束扩展装置。
这里，在示例6中，光束扩展装置90包括第一反射镜91和第二反射镜92，第一反射镜91与图像生成装置110或210位于导光单元330的相反侧(也就是说第一反射镜91位于导光单元330的光入射侧的相反侧)，第二反射镜92以导光单元330为基准位于图像生成装置110或210侧(也就是说第二反射镜92位于导光单元330的光入射侧)，并且从图像生成装置110或210出射的光中的一些通过导光板331和第一偏转部340，被第一反射镜91反射，通过导光板331和第一偏转部340，被第二反射镜92反射，并且光中的一些重复预定次数地通过导光板331和第一衍射光栅构件340。
此外，第一反射镜91和第二反射镜92的具体配置和结构是与示例1或其修改例中描述的第二反射镜72基本相同的配置和结构。然后，从整个光束扩展装置出射的光的沿着Z方向的光束直径大于入射在光束扩展装置上的光的沿着Z方向的光束直径。
假定在准直光学系统112或中继光学系统264中水平视角取负最大值的光线。然后，当这种光线入射在光束扩展装置90上时光束扩展装置90中的行为在图26A和26B中示意性示出。
如图26A和26B中所示，在第一反射镜91和第二反射镜92之间重复光的反射。然而，至于光线与第一反射镜91的碰撞点和光线与第二反射镜92的碰撞点，原则上，光不在Y方向上移动，而只在X方向和Z方向上移动。例如，在图26A和26B中所示的示例中，水平视角取负最大值的光线(由“a”指示)在点“b”与第一反射镜91相碰撞并被其反射，在点“c”与第二反射镜92相碰撞并被其反射，在点“d”与第一反射镜91相碰撞并被其反射，在点“e”与第二反射镜92相碰撞并被其反射，并且入射在导光单元330的Y方向上的端部“f”上，并且在其中被衍射和反射。在此情况下，入射在导光单元330的Y方向上的端部“f”的光线当以从准直光学系统112或中继光学系统264的出射位置“a”为基准时在-Y方向上偏移ΔY。类似地，当假定水平视角取正最大值的光线时，光线当以从准直光学系统112或中继光学系统264的出射位置为基准时在+Y方向上偏移ΔY。然而，ΔY的值小到可忽略。
这里，如上所述，衍射和反射从准直光学系统112或中继光学系统264出射并且入射在导光板331上的平行光束群的第一偏转部340的位置成为Y方向上的孔径光阑位置。具体而言，在图26A和26B中所示的示例中，准直光学系统112或中继光学系统264的Y方向上的直径必须被设定成2×ΔY的值加上第一偏转部340的Y方向上的长度。然而，ΔY的值小到可忽略。因此，通过使得第一反射镜91和第二反射镜92中的每一个是所谓的反转镜，不必将准直光学系统112或中继光学系统264的Y方向上的直径设定得较大，或者，即使直径被设定得较大，也不必使Y方向上的直径非常大。
示例7
示例7涉及具有根据本发明的任何实施例的图像显示装置具体而言是这里包含的示例1至6的每一个中描述的图像显示装置100、200、300或400的头部安装显示器。在图27中示出了当从正面看示例7的头部安装显示器时的示意图，并且在图28中示出了当从正面看示例7的头部安装显示器时(然而是在假定去除了框架的状态中)的示意图。另外，在图29中示出了当从上方看示例7的头部安装显示器时的示意图，并且在图30中示出了从上方看安装在观察者40的头部的示例7的头部安装显示器的状态的图。此外，在图30中，为了方便，只示出了图像显示装置，省略了对框架的图示。另外，在以下描述中，图像显示装置由图像显示装置100描述和表示。然而，当然可以采用图像显示装置200、300或400。
示例7的头部安装显示器包括
(A)安装在观察者40的头部的眼镜型框架10，以及
(B)两个图像显示装置100。此外，示例7或示例8(稍后描述)的头部安装显示器被设定为设有两个图像显示装置100的双眼型。
然后，示例7的头部安装显示器还包括将两个图像显示装置100耦合在一起的耦合构件20。耦合构件20通过利用例如螺钉(未示出)被安装在位于观察者40的两个瞳孔41之间的框架10的中央部分10C的对着观察者的那侧(即，在观察者40和框架10之间)。中软皮，耦合构件20的投影图像被包括在框架10的投影图像中。也就是说，当从观察者40的正面看头部安装显示器时，耦合构件20被框架10隐藏并且不可见。另外，两个图像显示装置100被耦合构件20耦合在一起。然而，具体而言，图像生成装置110A和110B分别被收纳在壳体113中，并且每个壳体113以能够调整安装状态的方式被安装在耦合构件20的每个端部。然后，图像生成装置110A和110B的每一个的位置比观察者40的每个瞳孔41更靠近外侧。具体而言，当一侧的图像生成装置110A的安装部中心110Ac与框架10的一个端部(一侧的端片)10A之间的距离被设定为α，从耦合构件20的中心20c到框架的一个端部(一侧的端片)10A的距离被设定为β，另一侧的图像生成装置110B的安装部中心110Bc与框架的一个端部(一侧的端片)10A之间的距离被设定为γ，并且框架的长度被设定为L时，α＝0.1×L，β＝0.5×L并且γ＝0.9×L。
图像生成装置(具体而言是图像生成装置110A和110B的每一个)在耦合构件20的每个端部的安装具体而言例如是通过在耦合构件的每个端部中的三个地方设置通孔(未示出)、在图像生成装置110A和110B的每一个中设置与通孔相对应的带螺纹的孔部(螺钉接合部，未示出)并且通过每个通孔将螺钉拧在设于图像生成装置110A和110B的每一个中的孔部中来执行的。弹簧被插入在螺钉和孔部之间。这样，可以根据螺钉的拧紧状态来调整图像生成装置的安装状态(图像生成装置相对于耦合构件的倾斜)。在安装之后，螺钉被盖子(未示出)隐藏。此外，在图28和32中，为了使耦合构件20和耦合构件30清楚，向耦合构件20和30施加了阴影线。
框架10包括部署在观察者40的正面的正面部10B、通过铰链11以能够转动的方式安装在正面部10B的两端的两个镜腿部12以及安装在每个镜腿部12的尖端部的端盖部(也称为尖端单元、耳套或耳垫)13，并且耦合构件20被安装在位于观察者40的两个瞳孔41之间的正面部10B的中央部分10C(相当于普通眼镜中的鼻梁架部分)。然后，鼻垫14被安装在耦合构件20的对着观察者40的那侧。此外，在图29和33中，省略了对鼻垫14的图示。框架10和耦合构件20是由金属或塑料制成的，并且耦合构件20的形状是弯曲的棒状。
此外，从一侧的图像生成装置110A延伸的配线(信号线、电源线等)15通过镜腿部12和端盖部13的内部，从端盖部13的尖端部延伸到外部，并且连接到外部电路(未示出)。此外，图像生成装置110A和110B的每一个设有耳机部16，并且从图像生成装置110A和110B的每一个延伸的用于耳机部17的配线通过镜腿部12和端盖部13的内部并且从端盖部13的尖端部延伸到耳机部16。更具体而言，用于耳机部17的配线从端盖部13的尖端部环绕着耳廓(外耳)的后侧延伸到耳机部16。利用这种配置，可以提供一种整洁的头部安装显示器，而不会留下以杂乱的方式部署耳机部16或用于耳机部17的配线的印象。
另外，包括由CCD或CMOS传感器构成的固态图像传感器件和透镜(均未示出)的成像装置18被安装在正面部10B的中央部分10C上。具体而言，在中央部分10C中设有通孔，在耦合构件20的对着设在中央部分10C中的通孔的部分设有凹部，并且成像装置18被安装在该凹部中。从设在中央部分10C中的通孔入射的光通过透镜会聚在固态图像传感器件上。来自固态图像传感器件的信号通过从成像装置18延伸的配线(未示出)被发送到图像生成装置110A或外部电路。此外，配线通过耦合构件20和正面部10B之间，并且连接到一侧的图像生成装置110A。利用这种配置，可以使得难以从视觉上认识到成像装置18被包含在头部安装显示器中这个事实。
这样，在示例7的头部安装显示器(HMD)中，耦合构件20将两个图像显示装置100耦合在一起，并且耦合构件20被安装在位于观察者40的两个瞳孔41之间的框架10的中央部分10C上。也就是说，不会形成每个图像显示装置100被直接安装在框架10上的结构。因此，当观察者40将框架10安装在其头部上时，产生了镜腿部12朝着外侧延伸的状态，结果，即使框架10变形，由于框架10的这种变形引起的图像生成装置110A或110B的位移(位置变化)也不会发生，并且即使发生位移，也是很小程度的。因此，可以可靠地防止左右图像的会聚角的变化。此外，由于不必增大框架10的正面部10B的刚性，所以不会引起框架10的重量的增大、可设计性的减小以及成本的增大。另外，由于图像显示装置100不被直接安装在眼镜型框架10上，所以可以根据观察者的偏好自由地选择框架10的设计、颜色等等，对于框架10的设计的限制也较小，并且设计自由度较高。此外，当从观察者的正面看头部安装显示器时，耦合构件20被框架10隐藏。因此，对于头部安装显示器可提供较高的可设计性和设计特性。
示例8
示例8是示例7的修改。在图31中示出了当从正面看示例8的头部安装显示器时的示意图，并且在图32中示出了当从正面看示例8的头部安装显示器时(然而是在假定去除了框架的状态中)的示意图。另外，在图33中示出了当从上方看示例8的头部安装显示器时的示意图。
在示例8的头部安装显示器中，具有棒状的耦合构件30与示例7中的不同，并且将两个导光单元330耦合在一起，而不是将两个图像生成装置110A和110B耦合在一起。此外，如下形式也是可能的：即，两个导光单元330是一体制造的，并且耦合构件330被安装在一体制造的导光单元330上。
这里，在示例8的头部安装显示器中，耦合构件30通过利用例如螺丝钉被安装在位于观察者40的两个瞳孔41之间的框架10的中央部分10C，每个图像生成装置110的位置比观察者40的瞳孔41更靠外侧。此外，每个图像生成装置110被安装在导光单元330的端部。当从耦合构件30的中心30c到框架10的一个端部的距离被设定为β并且框架10的长度被设定为L时，满足关系β＝0.5×L。此外，在示例8中，α′的值和γ′的值也是与示例7中的α的值和γ的值相同的值。
在示例8中，框架10和每个图像显示装置具有与示例7中描述的框架10和图像显示装置相同的配置和结构。因此，省略对其的详细描述。另外，由于除了上述差异以外示例8的头部安装显示器也具有与示例7的头部安装显示器基本相同的配置和结构，所以省略详细描述。
以上基于优选示例描述了本发明。然而，本发明不限于这些示例。示例中描述的图像显示装置和光学装置的配置和结构是用于例示的，并且可被适当地改变。在示例中，第一A斜面、第二A斜面和第一斜面的高度被设定为恒定的。然而，在一些情况下，也可改变第一A斜面、第二A斜面和第一斜面的高度。另外，例如，也可在导光板处部署表面浮雕型全息图(参考美国专利20040062505A1)。另外，在示例3或4的导光单元中，如下配置也是可接受的：由透射型全息图构成的第一偏转部被部署在导光板331的第一面332上，并且由反射型全息图构成的第二偏转部被部署在第二面333上。在这种配置中，入射在第一偏转部上的光被衍射，在导光板中满足全反射条件，并且传播到第二偏转部。然后，光在第二偏转部中被衍射和反射，然后从导光板出射。另外，在示例3或4的导光单元中，衍射光栅元件也可由透射型衍射光栅元件构成，或者如下形式也是可接受的：其中，第一偏转部和第二偏转部中的任何一个由反射型衍射光栅元件构成，而另一个由透射型衍射光栅元件构成。或者，衍射光栅元件也可由反射型炫耀衍射光栅元件或表面浮雕型全息图构成。在示例中，专门采用设有两个图像显示装置的双眼型。然而，也可采用设有单个图像显示装置的单眼型。
作为适用于示例1和3中的图像形成装置的修改例，例如，也可采用如图34中的概念图中所示的有源矩阵型图像形成装置，其由以二维矩阵形式布置了各自由半导体发光元件构成的发光元件501的发光面板构成，并且通过控制每个发光元件501的发光/不发光状态使发光元件501的发光状态直接可见来显示图像。从此图像形成装置出射的光通过准直光学系统112和光束扩展装置70入射在导光板131或331上。
或者，如图35中的概念图所示，也可采用一种彩色显示图像形成装置，其包括：
(α)红色发光面板511R，其中以二维矩阵的形式布置了发出红光的红色发光元件501R，
(β)绿色发光面板511G，其中以二维矩阵的形式布置了发出绿光的绿色发光元件501G，
(γ)蓝色发光面板511B，其中以二维矩阵的形式布置了发出蓝光的蓝色发光元件501B，以及
(δ)将从红色发光面板511R、绿色发光面板511G和蓝色发光面板511B出射的光收集到单条光路中的单元(例如分色棱镜503)，
并且控制501R中、绿色发光元件501G和蓝色发光元件501B的每一个的发光/不发光状态。从此图像形成装置出射的光也通过准直光学系统112和光束扩展装置70入射在导光板131或331上。此外，标号512表示用于会聚从发光元件出射的光的微透镜。
或者，在图36中示出了包括以二维矩阵的形式布置了发光元件501R、501G和501B的发光面板511R、511G和511B等等的图像形成装置的示意图。然而，从发光面板511R、511G和511B的每一个出射的光的通过/不通过由光通过控制装置504R、504G和504B的每一个控制，并且光随后入射在分色棱镜503上，从而这些光的光路被收集到单条光路中，并且光随后通过准直光学系统112和光束扩展装置70入射在导光板131或331上。
或者，在图37中示出了包括以二维矩阵的形式布置了发光元件501R、501G和501B的发光面板511R、511G和511B等等的图像形成装置的概念图。然而，从发光面板511R、511G和511B出射的光入射在分色棱镜503上，从而这些光的光路被收集到单条光路中，从分色棱镜503出射的光的通过/不通过由光通过控制装置504控制，并且光随后通过准直光学系统112和光束扩展装置70入射在导光板131或331上。
或者，如图38中所示，也可采用一种图像形成装置，其包括发出红光的发光元件501R、用于控制从发出红光的发光元件501R出射的出射光的通过/不通过的作为一类光阀的光通过控制装置(例如液晶显示装置504R)、发出绿光的发光元件501G、用于控制从发出绿光的发光元件501G出射的出射光的通过/不通过的作为一类光阀的光通过控制装置(例如液晶显示装置504G)、发出蓝光的发光元件501G、用于控制从发出蓝光的发光元件501B出射的出射光的通过/不通过的作为一类光阀的光通过控制装置(例如液晶显示装置504B)、引导从各自由GaN基半导体制成的发光元件501R、501G和501B出射的光的导光构件502以及将光收集到单条光路中的单元(例如分色棱镜503)。
或者，如示出示例7的头部安装显示器的修改例的概念图的图39中所示，可以采用一种形式，其中光学装置由半透镜620构成，从图像生成装置110出射的光入射于其上并且朝着观察者的瞳孔41出射。此外，形成一种结构，其中，从图像生成装置110出射的光在诸如玻璃板或塑料板之类的透明构件621的内部传播，然后入射在半透镜620上。然而，不限于此，而如下结构也是可接受：其中，光在空气中传播，然后入射在半透镜620上。图像生成装置可采用示例1或2中描述的图像生成装置110或210。
此外，本发明也可采取以下配置。
[1]图像显示装置：第一实施例
一种图像显示装置，包括：
(A)图像生成装置；
(B)导光单元，来自图像生成装置的光入射在该导光单元上，在该导光单元中被引导，然后朝着观察者的瞳孔出射，并且该导光单元包括：
(B-1)导光板，入射光在该导光板的内部通过全反射传播，然后从该导光板出射，
(B-2)第一偏转部，该第一偏转部被部署在导光板处，并且偏转入射在导光板上的光以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射，以及
(B-3)第二偏转部，该第二偏转部被部署在导光板处，并且多次偏转在导光板的内部通过全反射传播的光以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射；以及
(C)光束扩展装置，当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时，该光束扩展装置沿着Z方向扩展从图像生成装置入射的光束，然后将该光束出射到导光单元，
其中，光束扩展装置包括：第一反射镜，来自图像生成装置的光入射在该第一反射镜上；第二反射镜，来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上，并且该第二反射镜将光出射到导光单元，
第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度，并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度是恒定的，
当在第一反射镜上光的入射角被设定为η1(度)，第一A斜面的倾斜角被设定为ζ1(度)，并且以第一A斜面的顶边为基准朝着第一A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ1-η1＝90±10，
第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度，并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度是恒定的，并且
当在第二反射镜上光的入射角被设定为η2(度)，第二A斜面的倾斜角被设定为ζ2(度)，并且以第二A斜面的顶边为基准朝着第二A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ2-η2＝90±10。
[2]根据以上[1]的图像显示装置，其中，至少一个平面反射构件被设在图像生成装置和第一反射镜之间，
至少一个平面反射构件被设在第一反射镜和第二反射镜之间，并且
设在图像生成装置和第一反射镜之间的一个平面反射构件兼作设在第一反射镜和第二反射镜之间的一个平面反射构件。
[3]图像显示装置：第二实施例
一种图像显示装置，包括：
(A)图像生成装置；
(B)导光单元，来自图像生成装置的光入射在该导光单元上，在该导光单元中被引导，然后朝着观察者的瞳孔出射，并且该导光单元包括：
(B-1)导光板，入射光在该导光板的内部通过全反射传播，然后从该导光板出射，
(B-2)第一偏转部，该第一偏转部被部署在导光板处，并且偏转入射在导光板上的光以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射，以及
(B-3)第二偏转部，该第二偏转部被部署在导光板处，并且多次偏转在导光板的内部通过全反射传播的光以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射；以及
(C)光束扩展装置，当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时，该光束扩展装置沿着Z方向扩展从图像生成装置入射的光束，然后将该光束出射到导光单元，
其中，光束扩展装置包括：第一反射镜，来自图像生成装置的光入射在该第一反射镜上；第二反射镜，来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上，并且该第二反射镜将光出射到导光单元，
第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度，并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度是恒定的，
在第一反射镜的中央处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值和在第一反射镜的端部处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值相互不同，
第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度，并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度是恒定的，并且
在第二反射镜的中央处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值和在第二反射镜的端部处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值相互不同。
[4]根据以上[1]至[3]的任何一项的图像显示装置，其中，当在作为与Z方向正交的虚拟平面的第一A虚拟平面上执行投影时，从图像生成装置入射在第一反射镜上的光的轨迹和从第一反射镜出射的光的轨迹是平行的，
当在作为与第一反射镜的法线正交的虚拟平面的第一B虚拟平面上执行投影时，从图像生成装置入射在第一反射镜上的光的轨迹和从第一反射镜出射的光的轨迹是关于第一A虚拟平面对称的，
当在作为与Y方向正交的虚拟平面的第二A虚拟平面上执行投影时，从第一反射镜入射在第二反射镜上的光的轨迹和从第二反射镜出射的光的轨迹是平行的，并且
当在作为与第二反射镜的法线正交的虚拟平面的第二B虚拟平面上执行投影时，从第一反射镜入射在第二反射镜上的光的轨迹和从第二反射镜出射的光的轨迹是关于第二A虚拟平面对称的。
[5]根据以上[4]的图像显示装置，其中，从图像生成装置的中心出射并入射在第一反射镜上的光的光路长度和从图像生成装置的中心出射并从第一反射镜出射、入射在第二反射镜上、从第二反射镜出射并且入射在导光单元上的光的光路长度是相等的。
[6]根据以上[5]的图像显示装置，其中，从图像生成装置出射的光束的沿着Y方向的大小等于入射在导光单元上的光束的沿着Y方向的大小。
[7]根据以上[4]至[6]的任何一项的图像显示装置，其中，入射在导光单元上的光束的沿着Z方向的大小大于从图像生成装置出射的光束的沿着Z方向的大小。
[8]根据以上[7]的图像显示装置，其中，从导光单元出射的光束的沿着Z方向的大小等于从图像生成装置出射的光束的沿着Z方向的大小。
[9]根据以上[1]至[8]的任何一项的图像显示装置，其中，图像生成装置包括：
(A-1)图像形成装置，该图像形成装置具有以二维矩阵的形式布置的多个像素，以及
(A-2)准直光学系统，该准直光学系统将从图像形成装置的每个像素出射的光变成准直光，并且
来自准直光学系统的光入射在第一反射镜上。
[10]根据以上[1]至[8]的任何一项的图像显示装置，其中，图像生成装置包括：
(A-1)光源，
(A-2)准直光学系统，该准直光学系统将从光源出射的光变成准直光，
(A-3)扫描单元，该扫描单元利用从准直光学系统出射的准直光执行扫描，以及
(A-4)中继光学系统，该中继光学系统中继从扫描单元照射的准直光，并且
来自中继光学系统的光入射在第一反射镜上。
[11]图像显示装置：第三实施例
一种图像显示装置，包括：
(A)图像生成装置；
(B)导光单元，来自图像生成装置的光入射在该导光单元上，在该导光单元中被引导，然后朝着观察者的瞳孔出射，并且该导光单元包括：
(B-1)导光板，入射光在该导光板的内部通过全反射传播，然后从该导光板出射，
(B-2)第一偏转部，该第一偏转部被部署在导光板处，并且偏转入射在导光板上的光以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射，以及
(B-3)第二偏转部，该第二偏转部被部署在导光板处，并且多次偏转在导光板的内部通过全反射传播的光以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射；以及
(C)光束扩展装置，当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时，该光束扩展装置沿着Z方向扩展从图像生成装置入射的光束，然后将该光束出射到导光单元，
其中，光束扩展装置包括第一反射镜和第二反射镜，
第一反射镜与图像生成装置位于导光单元的相反侧，
第二反射镜以导光单元为基准位于图像生成装置侧，
从图像生成装置出射的光中的一部分通过导光板和第一偏转部，被第一反射镜反射，通过导光板和第一偏转部，被第二反射镜反射，并且光中的一部分重复预定次数地通过导光板和第一衍射光栅构件，
第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度，并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度是恒定的，
当在第一反射镜上光的入射角被设定为η1(度)，第一A斜面的倾斜角被设定为ζ1(度)，并且以第一A斜面的顶边为基准朝着第一A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ1-η1＝90±10，
第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度，并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度是恒定的，并且
当在第二反射镜上光的入射角被设定为η2(度)，第二A斜面的倾斜角被设定为ζ2(度)，并且以第二A斜面的顶边为基准朝着第二A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ2-η2＝90±10。
[12]图像显示装置：第四实施例
一种图像显示装置，包括：
(A)图像生成装置；
(B)导光单元，来自图像生成装置的光入射在该导光单元上，在该导光单元中被引导，然后朝着观察者的瞳孔出射，并且该导光单元包括：
(B-1)导光板，入射光在该导光板的内部通过全反射传播，然后从该导光板出射，
(B-2)第一偏转部，该第一偏转部被部署在导光板处，并且偏转入射在导光板上的光以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射，以及
(B-3)第二偏转部，该第二偏转部被部署在导光板处，并且多次偏转在导光板的内部通过全反射传播的光以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射；以及
(C)光束扩展装置，当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时，该光束扩展装置沿着Z方向扩展从图像生成装置入射的光束，然后将该光束出射到导光单元，
其中，光束扩展装置包括第一反射镜和第二反射镜，
第一反射镜与图像生成装置位于导光单元的相反侧，
第二反射镜以导光单元为基准位于图像生成装置侧，
从图像生成装置出射的光中的一部分通过导光板和第一偏转部，被第一反射镜反射，通过导光板和第一偏转部，被第二反射镜反射，并且光中的一部分重复预定次数地通过导光板和第一衍射光栅构件，
第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度，并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度是恒定的，
在第一反射镜的中央处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值和在第一反射镜的端部处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值相互不同，
第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度，并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度是恒定的，并且
在第二反射镜的中央处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值和在第二反射镜的端部处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值相互不同。
[13]光学装置：第一实施例
一种光学装置，包括：
导光单元，该导光单元包括：
导光板，从光源入射的光在该导光板的内部通过全反射传播，然后从该导光板出射，
第一偏转部，该第一偏转部被部署在导光板处，并且偏转入射在导光板上的光以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射，以及
第二偏转部，该第二偏转部被部署在导光板处，并且多次偏转在导光板的内部通过全反射传播的光以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射；以及
光束扩展装置，当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时，该光束扩展装置沿着Z方向扩展从光源入射的光束，然后将该光束出射到导光单元，
其中，光束扩展装置包括：第一反射镜，来自光源的光入射在该第一反射镜上；第二反射镜，来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上，并且该第二反射镜将光出射到导光单元，
第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度，并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度是恒定的，
当在第一反射镜上光的入射角被设定为η1(度)，第一A斜面的倾斜角被设定为ζ1(度)，并且以第一A斜面的顶边为基准朝着第一A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ1-η1＝90±10，
第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度，并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度是恒定的，并且
当在第二反射镜上光的入射角被设定为η2(度)，第二A斜面的倾斜角被设定为ζ2(度)，并且以第二A斜面的顶边为基准朝着第二A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ2-η2＝90±10。
[14]根据以上[13]的光学装置，其中，至少一个平面反射构件被设在光源和第一反射镜之间，
至少一个平面反射构件被设在第一反射镜和第二反射镜之间，并且
设在光源和第一反射镜之间的一个平面反射构件兼作设在第一反射镜和第二反射镜之间的一个平面反射构件。
[15]光学装置：第二实施例
一种光学装置，包括：
导光单元，该导光单元包括：
导光板，从光源入射的光在该导光板的内部通过全反射传播，然后从该导光板出射，
第一偏转部，该第一偏转部被部署在导光板处，并且偏转入射在导光板上的光以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射，以及
第二偏转部，该第二偏转部被部署在导光板处，并且多次偏转在导光板的内部通过全反射传播的光以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射；以及
光束扩展装置，当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时，该光束扩展装置沿着Z方向扩展从光源入射的光束，然后将该光束出射到导光单元，
其中，光束扩展装置包括：第一反射镜，来自光源的光入射在该第一反射镜上；第二反射镜，来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上，并且该第二反射镜将光出射到导光单元，
第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度，并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度是恒定的，
在第一反射镜的中央处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值和在第一反射镜的端部处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值相互不同，
第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度，并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度是恒定的，并且
在第二反射镜的中央处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值和在第二反射镜的端部处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值相互不同。
[16]光束扩展装置：第一实施例
一种光束扩展装置，包括：第一反射镜，该第一反射镜被部署在光源和照射面之间，并且来自光源的光入射在该第一反射镜上；第二反射镜，来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上，并且该第二反射镜将光出射到照射面，
其中，第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度，并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度是恒定的，
当在第一反射镜上光的入射角被设定为η1(度)，第一A斜面的倾斜角被设定为ζ1(度)，并且以第一A斜面的顶边为基准朝着第一A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ1-η1＝90±10，
第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度，并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度是恒定的，并且
当在第二反射镜上光的入射角被设定为η2(度)，第二A斜面的倾斜角被设定为ζ2(度)，并且以第二A斜面的顶边为基准朝着第二A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ2-η2＝90±10。
[17]光束扩展装置：第二实施例
一种光束扩展装置，包括：第一反射镜，该第一反射镜被部署在光源和照射面之间，并且来自光源的光入射在该第一反射镜上；第二反射镜，来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上，并且该第二反射镜将光出射到照射面，
其中，第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度，并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度是恒定的，
在第一反射镜的中央处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值和在第一反射镜的端部处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值相互不同，
第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度，并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度是恒定的，并且
在第二反射镜的中央处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值和在第二反射镜的端部处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值相互不同。
[18]光反射构件：第一实施例
一种光反射构件，该光反射构件具有光反射面，在该光反射面中交替连续并置了第一斜面和第二斜面，并且截面形状是锯齿状的，
其中，第一斜面的顶边和底边是平行的，
在一对第一斜面和第二斜面中，由第一斜面的底部和第二斜面的底部形成的角度是90度，并且第一斜面的长度短于第二斜面的长度，
第一斜面的高度是恒定的，
当在光反射构件上光的入射角被设定为η(度)，第一斜面的倾斜角被设定为ζ(度)，并且以第一斜面的顶边为基准朝着第一斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ-η＝90±10，并且
当在与第一斜面的顶边和底边的延伸方向正交的虚拟平面上执行投影时，入射在第一斜面上的光的轨迹和从第二斜面出射的光的轨迹是平行的。
[19]光反射构件：第二实施例
一种光反射构件，该光反射构件具有光反射面，在该光反射面中交替连续并置了第一斜面和第二斜面，并且截面形状是锯齿状的，
其中，第一斜面的顶边和底边是平行的，
在一对第一斜面和第二斜面中，由第一斜面的底部和第二斜面的底部形成的角度是90度，并且第一斜面的长度短于第二斜面的长度，
第一斜面的高度是恒定的，
在光反射构件的中央处第一斜面的顶点和第一斜面的顶点之间的间距的值和在光反射构件的端部处第一斜面的顶点和第一斜面的顶点之间的间距的值相互不同，并且
当在与第一斜面的顶边和底边的延伸方向正交的虚拟平面上执行投影时，入射在第一斜面上的光的轨迹和从第二斜面出射的光的轨迹是平行的。
[20]图像显示装置：第五实施例
一种图像显示装置，包括：
图像生成装置；
导光单元，来自图像生成装置的光入射在该导光单元上，在该导光单元中被引导，然后从该导光单元出射；以及
第一反射镜，
其中，第一反射镜被部署在图像生成装置和导光单元之间的光路中，并且
第一反射镜的截面的至少一部分是由具有不同长度的两条边构成的锯齿状的。
本申请包含与2011年11月30日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2011-261282中公开的主题相关的主题，特此通过引用将该申请的全部内容并入。
本领域的技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们处于所附权利要求或其等同物的范围之内即可。

Claims (19)

1.一种图像显示装置，包括：
(A)图像生成装置；
(B)导光单元，来自图像生成装置的光入射在该导光单元上并在该导光单元中被引导，然后朝着观察者的瞳孔出射，该导光单元包括：
(B-1)导光板，入射光在该导光板的内部通过全反射传播，然后从该导光板出射，
(B-2)第一偏转部，该第一偏转部被部署在导光板处，并使入射在导光板上的光偏转以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射，以及
(B-3)第二偏转部，该第二偏转部被部署在导光板处，并使在导光板的内部通过全反射传播的光多次偏转以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射；以及
(C)光束扩展装置，当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时，该光束扩展装置沿着Z方向扩展从图像生成装置入射的光束，然后将该光束出射到导光单元，
其中，光束扩展装置包括：第一反射镜，来自图像生成装置的光入射在该第一反射镜上；第二反射镜，来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上，并且该第二反射镜将光出射到导光单元，
第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度，并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度是恒定的，
当在第一反射镜上光的入射角被设定为η1度，第一A斜面的倾斜角被设定为ζ1度，并且以第一A斜面的顶边为基准朝着第一A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ1-η1＝90±10，
第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度，并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度是恒定的，并且
当在第二反射镜上光的入射角被设定为η2度，第二A斜面的倾斜角被设定为ζ2度，并且以第二A斜面的顶边为基准朝着第二A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ2-η2＝90±10。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中，至少一个平面反射构件被设在图像生成装置和第一反射镜之间，
至少一个平面反射构件被设在第一反射镜和第二反射镜之间，并且
设在图像生成装置和第一反射镜之间的一个平面反射构件兼作设在第一反射镜和第二反射镜之间的一个平面反射构件。
3.一种图像显示装置，包括：
(A)图像生成装置；
(B)导光单元，来自图像生成装置的光入射在该导光单元上并在该导光单元中被引导，然后朝着观察者的瞳孔出射，该导光单元包括：
(B-1)导光板，入射光在该导光板的内部通过全反射传播，然后从该导光板出射，
(B-2)第一偏转部，该第一偏转部被部署在导光板处，并使入射在导光板上的光偏转以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射，以及
(B-3)第二偏转部，该第二偏转部被部署在导光板处，并使在导光板的内部通过全反射传播的光多次偏转以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射；以及
(C)光束扩展装置，当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时，该光束扩展装置沿着Z方向扩展从图像生成装置入射的光束，然后将该光束出射到导光单元，
其中，光束扩展装置包括：第一反射镜，来自图像生成装置的光入射在该第一反射镜上；第二反射镜，来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上，并且该第二反射镜将光出射到导光单元，
第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度，并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度是恒定的，
在第一反射镜的中央处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值和在第一反射镜的端部处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值相互不同，
第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度，并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度是恒定的，并且
在第二反射镜的中央处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值和在第二反射镜的端部处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值相互不同。
4.根据权利要求1或3所述的图像显示装置，其中，当在第一A虚拟平面上执行投影时，从图像生成装置入射在第一反射镜上的光的轨迹和从第一反射镜出射的光的轨迹是平行的，其中，第一A虚拟平面是与Z方向正交的虚拟平面，
当在第一B虚拟平面上执行投影时，从图像生成装置入射在第一反射镜上的光的轨迹和从第一反射镜出射的光的轨迹是关于第一A虚拟平面对称的，其中，第一B虚拟平面是与第一反射镜的法线正交的虚拟平面，
当在第二A虚拟平面上执行投影时，从第一反射镜入射在第二反射镜上的光的轨迹和从第二反射镜出射的光的轨迹是平行的，其中，第二A虚拟平面是与Y方向正交的虚拟平面，并且
当在第二B虚拟平面上执行投影时，从第一反射镜入射在第二反射镜上的光的轨迹和从第二反射镜出射的光的轨迹是关于第二A虚拟平面对称的，其中，第二B虚拟平面是与第二反射镜的法线正交的虚拟平面。
5.根据权利要求4所述的图像显示装置，其中，从图像生成装置的中心出射并入射在第一反射镜上的光的光路长度和从图像生成装置的中心出射并从第一反射镜出射、入射在第二反射镜上、从第二反射镜出射并且入射在导光单元上的光的光路长度是相等的。
6.根据权利要求5所述的图像显示装置，其中，从图像生成装置出射的光束沿着Y方向的大小等于入射在导光单元上的光束沿着Y方向的大小。
7.根据权利要求4所述的图像显示装置，其中，入射在导光单元上的光束沿着Z方向的大小大于从图像生成装置出射的光束沿着Z方向的大小。
8.根据权利要求7所述的图像显示装置，其中，从导光单元出射的光束沿着Z方向的大小等于从图像生成装置出射的光束沿着Z方向的大小。
9.根据权利要求1或3所述的图像显示装置，其中，图像生成装置包括：
(A-1)图像形成装置，该图像形成装置具有以二维矩阵的形式布置的多个像素，以及
(A-2)准直光学系统，该准直光学系统将从图像形成装置的每个像素出射的光变成准直光，并且
来自准直光学系统的光入射在第一反射镜上。
10.根据权利要求1或3所述的图像显示装置，其中，图像生成装置包括：
(A-1)光源，
(A-2)准直光学系统，该准直光学系统将从光源出射的光变成准直光，
(A-3)扫描单元，该扫描单元扫描从准直光学系统出射的准直光，以及
(A-4)中继光学系统，该中继光学系统中继从扫描单元照射的准直光，并且
来自中继光学系统的光入射在第一反射镜上。
11.一种图像显示装置，包括：
(A)图像生成装置；
(B)导光单元，来自图像生成装置的光入射在该导光单元上并在该导光单元中被引导，然后朝着观察者的瞳孔出射，该导光单元包括：
(B-1)导光板，入射光在该导光板的内部通过全反射传播，然后从该导光板出射，
(B-2)第一偏转部，该第一偏转部被部署在导光板处，并使入射在导光板上的光偏转以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射，以及
(B-3)第二偏转部，该第二偏转部被部署在导光板处，并使在导光板的内部通过全反射传播的光多次偏转以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射；以及
(C)光束扩展装置，当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时，该光束扩展装置沿着Z方向扩展从图像生成装置入射的光束，然后将该光束出射到导光单元，
其中，光束扩展装置包括第一反射镜和第二反射镜，
第一反射镜与图像生成装置位于导光单元的相反两侧，
第二反射镜以导光单元为基准位于图像生成装置那侧，
从图像生成装置出射的光中的一部分通过导光板和第一偏转部，被第一反射镜反射，通过导光板和第一偏转部，被第二反射镜反射，并且该部分光以预定次数重复地通过导光板和第一偏转部，
第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度，并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度是恒定的，
当在第一反射镜上光的入射角被设定为η1度，第一A斜面的倾斜角被设定为ζ1度，并且以第一A斜面的顶边为基准朝着第一A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ1-η1＝90±10，
第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度，并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度是恒定的，并且
当在第二反射镜上光的入射角被设定为η2度，第二A斜面的倾斜角被设定为ζ2度，并且以第二A斜面的顶边为基准朝着第二A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ2-η2＝90±10。
12.一种图像显示装置，包括：
(A)图像生成装置；
(B)导光单元，来自图像生成装置的光入射在该导光单元上并在该导光单元中被引导，然后朝着观察者的瞳孔出射，该导光单元包括：
(B-1)导光板，入射光在该导光板的内部通过全反射传播，然后从该导光板出射，
(B-2)第一偏转部，该第一偏转部被部署在导光板处，并使入射在导光板上的光偏转以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射，以及
(B-3)第二偏转部，该第二偏转部被部署在导光板处，并使在导光板的内部通过全反射传播的光多次偏转以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射；以及
(C)光束扩展装置，当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时，该光束扩展装置沿着Z方向扩展从图像生成装置入射的光束，然后将该光束出射到导光单元，
其中，光束扩展装置包括第一反射镜和第二反射镜，
第一反射镜与图像生成装置位于导光单元的相反两侧，
第二反射镜以导光单元为基准位于图像生成装置那侧，
从图像生成装置出射的光中的一部分通过导光板和第一偏转部，被第一反射镜反射，通过导光板和第一偏转部，被第二反射镜反射，并且该部分光以预定次数重复地通过导光板和第一偏转部，
第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度，并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度是恒定的，
在第一反射镜的中央处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值和在第一反射镜的端部处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值相互不同，
第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度，并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度是恒定的，并且
在第二反射镜的中央处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值和在第二反射镜的端部处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值相互不同。
13.一种光学装置，包括：
导光单元，该导光单元包括：
导光板，从光源入射的光在该导光板的内部通过全反射传播，然后从该导光板出射，
第一偏转部，该第一偏转部被部署在导光板处，并使入射在导光板上的光偏转以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射，以及
第二偏转部，该第二偏转部被部署在导光板处，并使在导光板的内部通过全反射传播的光多次偏转以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射；以及
光束扩展装置，当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时，该光束扩展装置沿着Z方向扩展从光源入射的光束，然后将该光束出射到导光单元，
其中，光束扩展装置包括：第一反射镜，来自光源的光入射在该第一反射镜上；第二反射镜，来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上，并且该第二反射镜将光出射到导光单元，
第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度，并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度是恒定的，
当在第一反射镜上光的入射角被设定为η1度，第一A斜面的倾斜角被设定为ζ1度，并且以第一A斜面的顶边为基准朝着第一A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ1-η1＝90±10，
第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度，并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度是恒定的，并且
当在第二反射镜上光的入射角被设定为η2度，第二A斜面的倾斜角被设定为ζ2度，并且以第二A斜面的顶边为基准朝着第二A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ2-η2＝90±10。
14.根据权利要求13所述的光学装置，其中，至少一个平面反射构件被设在光源和第一反射镜之间，
至少一个平面反射构件被设在第一反射镜和第二反射镜之间，并且
设在光源和第一反射镜之间的一个平面反射构件兼作设在第一反射镜和第二反射镜之间的一个平面反射构件。
15.一种光学装置，包括：
导光单元，该导光单元包括：
导光板，从光源入射的光在该导光板的内部通过全反射传播，然后从该导光板出射，
第一偏转部，该第一偏转部被部署在导光板处，并使入射在导光板上的光偏转以使得入射在导光板上的光在导光板的内部被全反射，以及
第二偏转部，该第二偏转部被部署在导光板处，并使在导光板的内部通过全反射传播的光多次偏转以使得在导光板的内部通过全反射传播的光从导光板出射；以及
光束扩展装置，当入射在导光板上的光的入射方向被设定为X方向并且在导光板中光的传播方向被设定为Y方向时，该光束扩展装置沿着Z方向扩展从光源入射的光束，然后将该光束出射到导光单元，
其中，光束扩展装置包括：第一反射镜，来自光源的光入射在该第一反射镜上；第二反射镜，来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上，并且该第二反射镜将光出射到导光单元，
第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度，并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度是恒定的，
在第一反射镜的中央处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值和在第一反射镜的端部处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值相互不同，
第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度，并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度是恒定的，并且
在第二反射镜的中央处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值和在第二反射镜的端部处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值相互不同。
16.一种光束扩展装置，包括：
第一反射镜，该第一反射镜被部署在光源和照射面之间，来自光源的光入射在该第一反射镜上；以及
第二反射镜，来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上，第二反射镜将光出射到照射面，
其中，第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度，并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度是恒定的，
当在第一反射镜上光的入射角被设定为η1度，第一A斜面的倾斜角被设定为ζ1度，并且以第一A斜面的顶边为基准朝着第一A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ1-η1＝90±10，
第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度，并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度是恒定的，并且
当在第二反射镜上光的入射角被设定为η2度，第二A斜面的倾斜角被设定为ζ2度，并且以第二A斜面的顶边为基准朝着第二A斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ2-η2＝90±10。
17.一种光束扩展装置，包括：
第一反射镜，该第一反射镜被部署在光源和照射面之间，来自光源的光入射在该第一反射镜上；以及
第二反射镜，来自第一反射镜的光入射在该第二反射镜上，第二反射镜将光出射到照射面，
其中，第一反射镜的光反射面具有交替连续并置的第一A斜面和第一B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第一A斜面的顶边和底边是平行的并且在Z方向上延伸，
在一对第一A斜面和第一B斜面中，由第一A斜面的底部和第一B斜面的底部形成的角度是90度，并且第一A斜面的长度短于第一B斜面的长度，
第一A斜面的高度是恒定的，
在第一反射镜的中央处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值和在第一反射镜的端部处第一A斜面的顶点和第一A斜面的顶点之间的间距的值相互不同，
第二反射镜的光反射面具有交替连续并置的第二A斜面和第二B斜面，以及锯齿状的截面形状，
第二A斜面的顶边和底边是平行的并且在Y方向上延伸，
在一对第二A斜面和第二B斜面中，由第二A斜面的底部和第二B斜面的底部形成的角度是90度，并且第二A斜面的长度短于第二B斜面的长度，
第二A斜面的高度是恒定的，并且
在第二反射镜的中央处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值和在第二反射镜的端部处第二A斜面的顶点和第二A斜面的顶点之间的间距的值相互不同。
18.一种光反射构件，该光反射构件具有光反射面，该光反射面中交替连续并置了第一斜面和第二斜面并且截面形状是锯齿状的，
其中，第一斜面的顶边和底边是平行的，
在一对第一斜面和第二斜面中，由第一斜面的底部和第二斜面的底部形成的角度是90度，并且第一斜面的长度短于第二斜面的长度，
第一斜面的高度是恒定的，
当在光反射构件上光的入射角被设定为η度，第一斜面的倾斜角被设定为ζ度，并且以第一斜面的顶边为基准朝着第一斜面侧的光的入射角的方向被设定为正方向时，满足关系2ζ-η＝90±10，并且
当在与第一斜面的顶边和底边的延伸方向正交的虚拟平面上执行投影时，入射在第一斜面上的光的轨迹和从第二斜面出射的光的轨迹是平行的。
19.一种光反射构件，该光反射构件具有光反射面，该光反射面中交替连续并置了第一斜面和第二斜面并且截面形状是锯齿状的，
其中，第一斜面的顶边和底边是平行的，
在一对第一斜面和第二斜面中，由第一斜面的底部和第二斜面的底部形成的角度是90度，并且第一斜面的长度短于第二斜面的长度，
第一斜面的高度是恒定的，
在光反射构件的中央处第一斜面的顶点和第一斜面的顶点之间的间距的值和在光反射构件的端部处第一斜面的顶点和第一斜面的顶点之间的间距的值相互不同，并且
当在与第一斜面的顶边和底边的延伸方向正交的虚拟平面上执行投影时，入射在第一斜面上的光的轨迹和从第二斜面出射的光的轨迹是平行的。
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