JP2013190658A - 画像表示装置及び画像生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像生成装置から出射された光の利用効率を高め得る画像表示装置を提供する。
【解決手段】画像表示装置は、画像生成装置１１１及び導光手段１２０を備え、画像生成装置１１１の中心から出射された光ＣＬが導光手段１２０に入射する点を点Ｏ、点Ｏを通る導光手段１２０の部分における法線をＸ軸、点Ｏを通る導光手段１２０の部分における導光手段１２０の軸線をＹ軸、画像生成装置１１１の中心から出射された光であって導光手段１２０の点Ｏに入射する光の光軸をζ軸とし、ζ軸とＹ軸とが含まれる仮想平面をζＹ平面としたとき、画像生成装置１１１から出射され、導光手段１２０の点（０，Ｙ₁，Ｚ₁）に入射する光は、ζＹ平面と角度θ_Zを成し、且つ、ＸＺ平面と角度θ_Yを成し、Ｚ₁≠０である場合、θ_Z≠θ_Yを満足する。
【選択図】 図１

Description

本開示は、画像表示装置及び画像生成装置に関し、より具体的には、頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ，Head Mounted Display）での使用に適した画像表示装置、及び、係る画像表示装置での使用に適した画像生成装置に関する。

画像生成装置によって形成された２次元画像を虚像光学系により拡大虚像として観察者に観察させるための虚像表示装置（画像表示装置）が、例えば、特開２００６−１６２７６７から周知である。

概念図を図２６に示すように、この画像表示装置１１００は、２次元マトリクス状に配列された複数の画素を備えた画像生成装置１１１、画像生成装置１１１の画素から出射された光を平行光とするコリメート光学系１１２、及び、コリメート光学系１１２にて平行光とされた光が入射され、導光され、出射される導光手段１２０を備えている。導光手段１２０は、入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板１２１、導光板１２１に入射された光が導光板１２１の内部で全反射されるように、導光板１２１に入射された光を反射させる第１偏向手段１３０（例えば、１層の光反射膜から成る）、及び、導光板１２１の内部を全反射により伝播した光を導光板１２１から出射させる第２偏向手段１４０（例えば、多層積層構造を有する光反射多層膜から成る）から構成されている。そして、このような画像表示装置１１００によって、例えば、ＨＭＤを構成すれば、装置の軽量化、小型化を図ることができる。

あるいは又、画像生成装置によって形成された２次元画像を虚像光学系により拡大虚像として観察者に観察させるために、ホログラム回折格子を用いた虚像表示装置（画像表示装置）が、例えば、特開２００７−０９４１７５から周知である。

概念図を図２７に示すように、この画像表示装置１３００は、基本的には、画像を表示する画像生成装置１１１と、コリメート光学系１１２と、画像生成装置１１１に表示された光が入射され、観察者の瞳２１へと導く導光手段３２０とを備えている。ここで、導光手段３２０は、導光板３２１と、導光板３２１に設けられた反射型体積ホログラム回折格子から成る第１回折格子部材３３０及び第２回折格子部材３４０を備えている。そして、コリメート光学系１１２には画像生成装置１１１の各画素から出射された光が入射され、コリメート光学系１１２によって平行光が生成され、導光板３２１に入射される。導光板３２１の第１面３２２から、平行光が入射され、出射される。一方、導光板３２１の第１面３２２と平行である導光板３２１の第２面３２３に、第１回折格子部材３３０及び第２回折格子部材３４０が取り付けられている。

特開２００６−１６２７６７ 特開２００７−０９４１７５ 特開平１０−１７０８５９

画像生成装置１１１から出射された光は、図２７に示すＸＹ平面においては、コリメート光学系１１２にて画角（即ち、画像生成装置１１１の各画素から出射される光の出射角）が互いに異なる平行光束群とされる。この平行光束群は、これとは直交するＸＺ平面においては画角が互いに異なる光束群とされて、導光板３２１に入射する。尚、図２７において、ＸＹ平面における代表的な平行光束を、平行光束ｒ₁（実線で表す），ｒ₂（一点鎖線で表す），ｒ₃（点線で表す）にて示し、図２８において、ＸＺ平面における代表的な平行光束を、平行光束Ｒ₁（実線で表す），Ｒ₂（一点鎖線で表す），Ｒ₃（点線で表す）にて示す。図示した画像表示装置１３００では、左右（水平）方向をＹ方向、上下（縦）方向をＺ方向としている。即ち、観察者の瞳２１に対して横方向から、映像や各種情報等を表示する光が導光されて、瞳２１に入射される。

ところで、このような構成にあっては、導光板３２１の内部を導光される光のＸＹ平面における平行光束とＸＺ平面における平行光束の挙動の相違に起因して、以下に述べる問題が生じる。尚、図２９の（Ａ）は、従来の画像表示装置における問題点を説明するための図であり、図２９の（Ｂ）は、コリメート光学系の中心部及び上端部から出射し、導光板を導光される光の伝播状態を模式的に示す図である。尚、図２９の（Ａ）は、画像生成装置から出射され、導光手段を導光され、瞳に到達する光の、ＸＺ平面及びＸＹ平面内に相当する平面内における伝播状態を模式的に示す図である。

即ち、上述した構成において、導光板３２１の第１面３２２から入射された光は、第２面３２３に配置された第１回折格子部材３３０に入射する。尚、コリメート光学系１１２の中心から第１回折格子部材３３０の中心までの距離をＬ₁、第１回折格子部材３３０の中心から第２回折格子部材３４０の中心までの距離をＬ₂、第２回折格子部材３４０の中心から瞳２１までの距離をＬ₃とする。

そして、ＸＹ平面のＸ方向成分に関して、各光束ｒ₁，ｒ₂，ｒ₃は、第１回折格子部材３３０により回折反射され、導光板３２１内部において、平行光束のまま第１面３２２と第２面３２３との間で全反射を繰り返しながら導光され、導光板３２１の他端に設けられた第２回折格子部材３４０に向けてＹ方向に進行する。そして、第２回折格子部材３４０に入射した各画角の平行光は、回折反射により全反射条件から外れ、導光板３２１から出射し、観察者の瞳２１に入射する。ここで、平行光束の進行方向においては、画角によって導光板３２１内を反射する回数が異なる。即ち、光路長が異なる。しかしながら、伝播する光束は全て平行光束であるため、いわば、折り畳まれるように光束群が進行する。従って、ＸＹ平面のＸ方向成分の光に関して、コリメート光学系１１２の中心から瞳２１までの実質的な距離は、第１回折格子部材３３０の中心から第２回折格子部材３４０の中心までの距離Ｌ₂を無視することができ、（Ｌ₁＋Ｌ₃）となる。また、概ねテレセントリック光学系と見做すことができ、ＸＹ平面のＸ方向成分の光に関しては、第１回折格子部材３３０の位置が射出瞳位置となる。

一方、ＸＺ平面における入射光Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃に関しては、導光板３２１内においてＸ方向成分は反射を繰り返すが、Ｚ方向成分は反射されないで第２回折格子部材３４０に到達する。即ち、コリメート光学系１１２から出射された光は、ＸＺ平面においては収束されて第１面３２２から入射され、導光板３２１内をＹ方向に進行する。そして、これらの光束は、Ｚ方向に狭まるように導光板３２１の第１面３２２及び第２面３２３にて反射されながら進行し、第２回折格子部材３４０に到達し、第２回折格子部材３４０より反射回折されて出射され、観察者の瞳２１に入射する。即ち、ＸＺ平面のＺ方向成分の光に関しては、コリメート光学系１１２の中心から瞳２１までの実質的な距離は、第１回折格子部材３３０の中心から第２回折格子部材３４０の中心までの距離Ｌ₂を考慮する必要があり、図１に示すように、全反射角度をΦとしたとき、概ね（Ｌ₁＋Ｌ₂／ｓｉｎ（Φ）＋Ｌ₃）となる。また、非テレセントリック光学系であり、ＸＺ平面のＺ方向成分の光に関しては、瞳２１の位置あるいはその近傍が射出瞳位置となる。

それ故、図２９の（Ａ）に示すように、例えば、入射光Ｒ₃’に関しては、右上から左下に向かう斜線を付した空間領域の光は瞳２１に到達するが、左上から右下に向かう斜線を付した空間領域の光は瞳２１に到達しない。即ち、光束の一部が瞳２１に到達せず、一種のケラレが生じる。云い換えれば、画像生成装置１１１から出射された光の利用効率が低いといった問題、そして、この光の利用効率の低いことに起因して、画像生成装置１１１における消費電力の増加を招くといった問題がある。

例えば、特開平１０−１７０８５９から、画像発生手段の複数の画素より構成される表示面に画像を表示し、照明手段により透過照明される該画像より出射する光束を光学系を介して観察者の瞳に導き、該光束で形成される該画像の虚像を該観察者に視認せしめる画像表示装置が周知である。この画像表示装置にあっては、該虚像の形成面内で第１の方向、該第１の方向に略直交する第２の方向を設定して、各画素から出射する光束はその該第１の方向と該第２の方向の発散角を各画素毎にその近傍に設けた発散角変換手段により制御して該第１の方向と該第２の方向とで異なる発散角の光束として該光学系に入射する。しかしながら、このように、第１の方向と第２の方向とで異なる発散角の光束として光学系に入射させても、光の利用効率の低いことを解決することはできない。

従って、本開示の目的は、画像生成装置から出射された光の利用効率を高め、画像生成装置における消費電力の一層の低下を達成し得る構成、構造を有する画像表示装置、及び、係る画像表示装置での使用に適した画像生成装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本開示の画像表示装置は、
（Ａ）画像生成装置、及び、
（Ｂ）画像生成装置からの光が入射され、導光され、観察者の瞳に向かって出射される導光手段、
を備えている。

また、上記の目的を達成するための本開示の画像生成装置は、
入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を偏向させる第１偏向手段、及び、
導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第２偏向手段、
を備えた導光手段に対して光を出射する画像生成装置である。尚、「全反射」という用語は、内部全反射、あるいは、導光板内部における全反射を意味する。以下においても同様である。

そして、本開示の画像表示装置あるいは本開示の画像生成装置にあっては、
画像生成装置の中心から出射された光が導光手段に入射する点を点Ｏ、点Ｏを通る導光手段の部分における法線をＸ軸、点Ｏを通る導光手段の部分における導光手段の軸線をＹ軸、画像生成装置の中心から出射された光であって導光手段の点Ｏに入射する光の光軸をζ軸とし、ζ軸とＹ軸とが含まれる仮想平面をζＹ平面としたとき、画像生成装置から出射され、導光手段の点（０，Ｙ₁，Ｚ₁）に入射する光は、ζＹ平面と角度θ_Zを成し、且つ、ＸＺ平面と角度θ_Yを成し、
Ｚ₁≠０である場合、θ_Z≠θ_Yを満足する。

本開示の画像表示装置あるいは画像生成装置にあっては、Ｚ₁≠０である場合、θ_Z≠θ_Yを満足する。従って、導光手段から出射された光束の一部が瞳に到達せず、一種のケラレが生じるといった現象の発生を抑制することができ、画像生成装置から出射された光の利用効率の向上を図ることができる結果、画像生成装置における消費電力の低減を図ることができる。

図１は、実施例１の画像表示装置の概念図である。 図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１の画像生成装置の上端部に位置する発光部から出射された光であって、ＸＺ平面から眺めたときの光の伝播状態、及び、ＸＹ平面から眺めたときの光の伝播状態を模式的に示す図である。 図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１の画像生成装置の中央部に位置する発光部から出射された光であって、ＸＺ平面から眺めたときの光の伝播状態、及び、ＸＹ平面から眺めたときの光の伝播状態を模式的に示す図である。 図４の（Ａ）は、実施例１の画像生成装置から出射され、導光手段を導光され、瞳に到達する光の、ＸＺ平面及びＸＹ平面内に相当する平面内における伝播状態を模式的に示す図であり、図４の（Ｂ）は、画像生成装置の各発光部から出射される光を模式的に示す図であり、図４の（Ｃ）及び（Ｄ）は、導光手段と中心入射光線との関係を説明するために導光手段を側面から眺めた図である。 図５は、実施例１の画像表示装置を上方から眺めた模式図である。 図６は、実施例１の画像表示装置を横から眺めた模式図である。 図７は、実施例１の画像表示装置を正面から眺めた模式図である。 図８は、実施例１の画像表示装置を観察者の頭部に装着した状態を上方から眺めた図（但し、画像表示装置のみを示し、フレームの図示は省略）である。 図９は、実施例２の画像表示装置の概念図である。 図１０の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例３の画像表示装置の概念図である。 図１１は、実施例４の画像表示装置の概念図である。 図１２は、実施例５の画像表示装置を横から眺めた模式図である。 図１３は、実施例６の画像表示装置を正面から眺めた模式図である。 図１４は、実施例６の画像表示装置を上方から眺めた模式図である。 図１５は、実施例７の頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図である。 図１６は、実施例７の頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図である。 図１７は、実施例７の頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図である。 図１８は、実施例８の頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図である。 図１９は、実施例８の頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図である。 図２０は、実施例８の頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図である。 図２１は、実施例１あるいは実施例３での使用に適した画像生成装置の変形例の概念図である。 図２２は、実施例１あるいは実施例３での使用に適した画像生成装置の別の変形例を示す概念図である。 図２３は、実施例１あるいは実施例３での使用に適した画像生成装置の更に別の変形例を示す概念図である。 図２４は、実施例１あるいは実施例３での使用に適した画像生成装置の更に別の変形例を示す概念図である。 図２５は、実施例１あるいは実施例３での使用に適した画像生成装置の更に別の変形例を示す概念図である。 図２６は、従来の画像表示装置の概念図である。 図２７は、図２６に示したとは別の形式の従来の画像表示装置の概念図である。 図２８は、別の方向から図２７に示した形式の従来の画像表示装置を眺めた概念図である。 図２９の（Ａ）は、従来の画像表示装置における問題点を説明するための図であり、図２９の（Ｂ）は、コリメート光学系の中心部及び上端部から出射し、導光板を導光される光の伝播状態を模式的に示す図である。 図３０は、従来の画像表示装置の一形態を横から眺めた模式図である。

以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の画像表示装置及び画像生成装置、全般に関する説明
２．実施例１（画像表示装置及び画像生成装置。第１の形態の画像生成装置／第１の形態の導光手段）
３．実施例２（実施例１の変形。第２の形態の画像生成装置／第１の形態の導光手段）
４．実施例３（実施例１の変形。第１の形態の画像生成装置／第２の形態の導光手段）
５．実施例４（実施例１の変形。第２の形態の画像生成装置／第２の形態の導光手段）
６．実施例５（実施例１〜実施例４の変形）
７．実施例６（実施例１〜実施例４の別の変形）
８．実施例７（実施例１〜実施例６の変形）
９．実施例８（実施例７の変形）、その他

［本開示の画像表示装置及び画像生成装置、全般に関する説明］
本開示の画像表示装置あるいは画像生成装置（以下、これらを総称して、『本開示の画像表示装置等』と呼ぶ場合がある）においては、
Ｙ₁の値に拘わらず、θ_Yの値は一定であり、
Ｚ₁の絶対値が増加するに従い、θ_Zの絶対値は増加する形態とすることができる。そして、このような好ましい形態の本開示の画像表示装置等にあっては、Ｚ₁の絶対値が増加するに従い、θ_Zの絶対値は単調に増加し、又は、階段状に増加する形態とすることができる。尚、Ｙ₁の値に拘わらずθ_Yの値を一定とするとき、具体的には、限定するものではないが、例えば、θ_Y＝０とすればよい。

更には、これらの形態の本開示の画像表示装置等にあっては、
画像生成装置は、２次元マトリクス状に配列された発光部（光出射部）を有し、
画像生成装置には、複数のマイクロレンズが２次元マトリクス状に配列されて成るマイクロレンズアレイが配設されており、
各発光部から出射された光は、該発光部に対向するマイクロレンズを通して画像生成装置から出射され、
発光部の光軸と、該発光部に対向するマイクロレンズの光軸とのずれ量は、（０，Ｙ₁，Ｚ₁）の値に基づき規定される構成とすることができる。そして、この場合、マイクロレンズは、限定するものではないが、円柱レンズ又はアナモルフィックレンズから成る構成とすることができ、また、これらの場合、マイクロレンズから出射される光の放射角（発散角）ω₁は、発光部から出射される光の放射角（発散角）ω₀よりも小さい構成とすることができる。

あるいは又、このような好ましい形態の本開示の画像表示装置等にあっては、
画像生成装置には光出射角制御部材が備えられており、
画像生成装置から光出射角制御部材を通して導光手段へ光が出射される構成とすることができる。そして、この場合、
画像生成装置は、２次元マトリクス状に配列された発光部（光出射部）を有し、
光出射角制御部材は、複数のマイクロレンズが２次元マトリクス状に配列されて成るマイクロレンズアレイから成り、
各発光部から出射された光は、該発光部に対向するマイクロレンズを通して画像生成装置から出射される構成とすることができる。更には、この場合、発光部の光軸と、該発光部に対向するマイクロレンズの光軸とのずれ量は、（０，Ｙ₁，Ｚ₁）の値に基づき規定されている構成とすることができる。そして、これらの構成にあっては、マイクロレンズは、限定するものではないが、円柱レンズ又はアナモルフィックレンズから成る構成とすることができるし、マイクロレンズから出射される光の放射角（発散角）ω₁は、発光部から出射される光の放射角（発散角）ω₀よりも小さい構成とすることができる。

マイクロレンズあるいはマイクロレンズアレイは、周知の方法で作製することができる。また、発光部の光軸と、この発光部に対向するマイクロレンズの光軸とを、（０，Ｙ₁，Ｚ₁）の値に基づきずらす代わりに、マイクロレンズの光軸を、（０，Ｙ₁，Ｚ₁）の値に基づき傾ける構成とすることもでき、この場合には、マイクロレンズの光出射面の曲率を適切に設計すればよい。

更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の画像表示装置において、導光手段は、
（Ｂ−１）入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
（Ｂ−２）導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を偏向させる第１偏向手段、及び、
（Ｂ−３）導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第２偏向手段、
を備えている形態とすることができる。

更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の画像表示装置等において、画像生成装置として、例えば、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence，ＥＬ）表示装置、無機ＥＬ表示装置、又は、複数の発光素子が２次元マトリクス状に配列されて成る発光素子アレイを挙げることができる。そして、このような画像表示装置において、画像生成装置は、更に、各発光部（画素あるいは仮想の画素）から出射され、マイクロレンズアレイあるいは光出射角制御部材を通過した光を平行光とするコリメート光学系から成る平行光出射光学系を備えており、平行光出射光学系（コリメート光学系）からの光が導光手段に入射される構成とすることができる。尚、便宜上、このような画像生成装置を、『第１の形態の画像生成装置』と呼ぶ。

あるいは又、画像生成装置は、
光源、
光源から出射された光を平行光とするコリメート光学系、
コリメート光学系から出射された平行光を走査する走査手段、及び、
走査手段によって走査された平行光をリレーするリレー光学系から成る平行光出射光学系、
を備えており、
走査手段から出射され、マイクロレンズアレイあるいは光出射角制御部材を通過した光が平行光出射光学系（リレー光学系）に入射し、平行光出射光学系（リレー光学系）からの光が導光手段に入射される構成とすることができる。尚、便宜上、このような画像生成装置を、『第２の形態の画像生成装置』と呼ぶ。走査手段から出射される光（光点）は、空間において２次元マトリクス状に配列され、各光点が発光部（仮想の画素）に該当する。

第１の形態の画像生成装置における画像生成装置として、その他、例えば、反射型空間光変調装置及び光源から構成された画像生成装置；透過型空間光変調装置及び光源から構成された画像生成装置；有機ＥＬ、無機ＥＬ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子から構成された発光素子アレイから成る画像生成装置を挙げることができる。空間光変調装置として、ライト・バルブ、例えば、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等の透過型あるいは反射型の液晶表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を挙げることができ、光源として発光素子を挙げることができる。更には、反射型空間光変調装置は、液晶表示装置、及び、光源からの光の一部を反射して液晶表示装置へと導き、且つ、液晶表示装置によって反射された光の一部を通過させて平行光出射光学系へと導く偏光ビームスプリッターから成る構成とすることができる。光源を構成する発光素子として、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子、白色発光素子を挙げることができるし、あるいは又、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子から出射された赤色光、緑色光及び青色光をライトパイプを用いて混色、輝度均一化を行うことで白色光を得てもよい。発光素子アレイを構成する発光素子として、例えば、半導体レーザ素子や固体レーザ、ＬＥＤを例示することができる。発光部（画素あるいは仮想の画素）の数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき決定すればよく、発光部の数の具体的な値として、３２０×２４０、４３２×２４０、６４０×４８０、８５４×４８０、１０２４×７６８、１９２０×１０８０を例示することができる。平行光出射光学系（コリメート光学系）として、凸レンズ、凹レンズ、自由曲面プリズム、ホログラムレンズを、単独、若しくは、組み合わせた、全体として正の光学的パワーを持つ光学系を例示することができる。平行光出射光学系（コリメート光学系あるいはリレー光学系）と導光手段との間には、平行光出射光学系から不所望の光が出射されて導光手段に入射しないように、開口部を有する遮光部材を配置してもよい。

一方、第２の形態の画像生成装置における光源として発光素子を挙げることができ、具体的には、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子、白色発光素子を挙げることができるし、あるいは又、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子から出射された赤色光、緑色光及び青色光をライトパイプを用いて混色、輝度均一化を行うことで白色光を得てもよい。発光素子として、例えば、半導体レーザ素子や固体レーザ、ＬＥＤを例示することができる。第２の形態の画像生成装置における発光部（仮想の画素）の数も、画像表示装置に要求される仕様に基づき決定すればよく、発光部（仮想の画素）の数の具体的な値として、３２０×２４０、４３２×２４０、６４０×４８０、８５４×４８０、１０２４×７６８、１９２０×１０８０を例示することができる。また、光源を赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子から構成する場合、例えば、クロスプリズムを用いて色合成を行うことが好ましい。走査手段として、光源から出射された光を水平走査及び垂直走査する、例えば、二次元方向に回転可能なマイクロミラーを有するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）やガルバノ・ミラーを挙げることができる。平行光出射光学系を構成するリレー光学系は、周知のリレー光学系から構成すればよい。

例えば、発光素子とライト・バルブとから構成された画像生成装置あるいは光源として、全体として白色光を発光するバックライトと、赤色発光画素、緑色発光画素、及び、青色発光画素を有する液晶表示装置との組合せ以外にも、以下の構成を例示することができる。

［画像生成装置−Ａ］
画像生成装置−Ａは、
（α）青色を発光する第１発光素子が２次元マトリクス状に配列された第１発光パネルから成る第１画像生成装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子が２次元マトリクス状に配列された第２発光パネルから成る第２画像生成装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子が２次元マトリクス状に配列された第３発光パネルから成る第３画像生成装置、並びに、
（δ）第１画像生成装置、第２画像生成装置及び第３画像生成装置から出射された光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズムであり、以下の説明においても同様である）、
を備えており、
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御する。

［画像生成装置−Ｂ］
画像生成装置−Ｂは、
（α）青色を発光する第１発光素子、及び、青色を発光する第１発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御するための第１光通過制御装置［一種のライト・バルブであり、例えば、液晶表示装置やデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、ＬＣＯＳから構成され、以下の説明においても同様である］から成る第１画像生成装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子、及び、緑色を発光する第２発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御するための第２光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第２画像生成装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御するための第３光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第３画像生成装置、並びに、
（δ）第１光通過制御装置、第２光通過制御装置及び第３光通過制御装置を通過した光を１本の光路に纏めるための手段、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する。第１発光素子、第２発光素子、第３発光素子から出射された出射光を光通過制御装置へと案内するための手段（光案内部材）として、導光部材、マイクロレンズアレイ、ミラーや反射板、集光レンズを例示することができる。

［画像生成装置−Ｃ］
画像生成装置−Ｃは、
（α）青色を発光する第１発光素子が２次元マトリクス状に配列された第１発光パネル、及び、第１発光パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御するための青色光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第１画像生成装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子が２次元マトリクス状に配列された第２発光パネル、及び、第２発光パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御するための緑色光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第２画像生成装置、
（γ）赤色を発光する第３発光素子が２次元マトリクス状に配列された第３発光パネル、及び、第３発光パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御するための赤色光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第３画像生成装置、並びに、
（δ）青色光通過制御装置、緑色光通過制御装置及び赤色光通過制御装置を通過した光を１本の光路に纏めるための手段を備えており、
光通過制御装置（ライト・バルブ）によってこれらの第１発光パネル、第２発光パネル及び第３発光パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する。

［画像生成装置−Ｄ］
画像生成装置−Ｄは、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像生成装置であり、
（α）青色を発光する第１発光素子を備えた第１画像生成装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子を備えた第２画像生成装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子を備えた第３画像生成装置、並びに、
（δ）第１画像生成装置、第２画像生成装置及び第３画像生成装置から出射された光を１本の光路に纏めるための手段、更には、
（ε）１本の光路に纏めるための手段から出射された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する。

［画像生成装置−Ｅ］
画像生成装置−Ｅも、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像生成装置であり、
（α）青色を発光する第１発光素子が２次元マトリクス状に配列された第１発光パネルから成る第１画像生成装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子が２次元マトリクス状に配列された第２発光パネルから成る第２画像生成装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子が２次元マトリクス状に配列された第３発光パネルから成る第３画像生成装置、並びに、
（δ）第１画像生成装置、第２画像生成装置及び第３画像生成装置のそれぞれから出射された光を１本の光路に纏めるための手段、更には、
（ε）１本の光路に纏めるための手段から出射された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光パネルから出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する。

［画像生成装置−Ｆ］
画像生成装置−Ｆは、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御することで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプのカラー表示の画像生成装置である。

［画像生成装置−Ｇ］
画像生成装置−Ｇは、２次元マトリクス状に配列された発光素子ユニットからの出射光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）を備えており、発光素子ユニットにおける第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を時分割制御し、更に、光通過制御装置によって第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子から出射された出射光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像生成装置である。

画像生成装置の中心から出射され、平行光出射光学系の画像生成装置側節点を通過し、導光手段に入射する光線を『中心入射光線』と呼ぶ。中心入射光線は、導光手段の点Ｏに入射する。この点Ｏを導光手段中心点と呼ぶ場合がある。上述したように、導光手段中心点を通過し、導光手段の軸線方向と平行な軸線をＹ軸、導光手段中心点を通過し、導光手段の法線と一致する軸線をＸ軸とする。

第１偏向手段は、導光板に入射された光を反射し、第２偏向手段は、導光板の内部を全反射により伝播した光を、複数回に亙り、透過、反射する構成とすることができる。そして、この場合、第１偏向手段は反射鏡として機能し、第２偏向手段は半透過鏡として機能する構成とすることができる。尚、便宜上、このような導光手段を、『第１の形態の導光手段』と呼ぶ。

このような構成において、第１偏向手段は、例えば、合金を含む金属から構成され、導光板に入射された光を反射させる光反射膜（一種のミラー）や、導光板に入射された光を回折させる回折格子（例えば、ホログラム回折格子膜）から構成することができる。また、第２偏向手段は、誘電体積層膜が多数積層された多層積層構造体や、ハーフミラー、偏光ビームスプリッター、ホログラム回折格子膜から構成することができる。第１偏向手段や第２偏向手段は、導光板の内部に配設されている（導光板の内部に組み込まれている）が、第１偏向手段においては、導光板に入射された平行光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された平行光が反射又は回折される。一方、第２偏向手段においては、導光板の内部を全反射により伝播した平行光が複数回に亙り反射又は回折され、導光板から平行光の状態で出射される。

あるいは又、第１偏向手段は、導光板に入射された光を回折し、第２偏向手段は、導光板の内部を全反射により伝播した光を、複数回に亙り、回折する構成とすることができる。尚、便宜上、このような導光手段を、『第２の形態の導光手段』と呼ぶ。そして、この場合、第１偏向手段及び第２偏向手段は回折格子素子から成る形態とすることができ、更には、回折格子素子は、反射型回折格子素子から成り、あるいは又、透過型回折格子素子から成り、あるいは又、一方の回折格子素子は反射型回折格子素子から成り、他方の回折格子素子は透過型回折格子素子から成る構成とすることができる。尚、反射型回折格子素子として、反射型体積ホログラム回折格子を挙げることができる。反射型体積ホログラム回折格子から成る第１偏向手段を、便宜上、『第１回折格子部材』と呼び、反射型体積ホログラム回折格子から成る第２偏向手段を、便宜上、『第２回折格子部材』と呼ぶ場合がある。尚、回折格子における干渉縞の並ぶ方向、即ち、回折方向はＹ方向であり、干渉縞はＺ方向に延びている。

本開示における画像表示装置によって、単色（例えば、緑色）の画像表示を行うことができるし、カラーの画像表示を行う場合、第１回折格子部材あるいは第２回折格子部材を、異なるＰ種類（例えば、Ｐ＝３であり、赤色、緑色、青色の３種類）の波長帯域（あるいは、波長）を有するＰ種類の光の回折反射に対応させるために、反射型体積ホログラム回折格子から成るＰ層の回折格子層が積層されて成る構成とすることができる。各回折格子層には１種類の波長帯域（あるいは、波長）に対応する干渉縞が形成されている。あるいは又、異なるＰ種類の波長帯域（あるいは、波長）を有するＰ種類の光の回折反射に対応するために、１層の回折格子層から成る第１回折格子部材あるいは第２回折格子部材にＰ種類の干渉縞が形成されている構成とすることもできる。あるいは又、画角を例えば三等分して、第１回折格子部材あるいは第２回折格子部材を、各画角に対応する回折格子層が積層されて成る構成とすることができる。そして、これらの構成を採用することで、各波長帯域（あるいは、波長）を有する光が第１回折格子部材あるいは第２回折格子部材において回折反射されるときの回折効率の増加、回折受容角の増加、回折角の最適化を図ることができる。

第１回折格子部材及び第２回折格子部材を構成する材料として、フォトポリマー材料を挙げることができる。反射型体積ホログラム回折格子から成る第１回折格子部材及び第２回折格子部材の構成材料や基本的な構造は、従来の反射型体積ホログラム回折格子の構成材料や構造と同じとすればよい。反射型体積ホログラム回折格子とは、＋１次の回折光のみを回折反射するホログラム回折格子を意味する。回折格子部材には、その内部から表面に亙り干渉縞が形成されているが、係る干渉縞それ自体の形成方法は、従来の形成方法と同じとすればよい。具体的には、例えば、回折格子部材を構成する部材（例えば、フォトポリマー材料）に対して一方の側の第１の所定の方向から物体光を照射し、同時に、回折格子部材を構成する部材に対して他方の側の第２の所定の方向から参照光を照射し、物体光と参照光とによって形成される干渉縞を回折格子部材を構成する部材の内部に記録すればよい。第１の所定の方向、第２の所定の方向、物体光及び参照光の波長を適切に選択することで、回折格子部材の表面における干渉縞の所望のピッチ、干渉縞の所望の傾斜角（スラント角）を得ることができる。干渉縞の傾斜角（スラント角）とは、回折格子部材（あるいは回折格子層）の表面と干渉縞の成す角度を意味する。第１回折格子部材及び第２回折格子部材を、反射型体積ホログラム回折格子から成るＰ層の回折格子層の積層構造から構成する場合、このような回折格子層の積層は、Ｐ層の回折格子層をそれぞれ別個に作製した後、Ｐ層の回折格子層を、例えば、紫外線硬化型接着剤を使用して積層（接着）すればよい。また、粘着性を有するフォトポリマー材料を用いて１層の回折格子層を作製した後、その上に順次粘着性を有するフォトポリマー材料を貼り付けて回折格子層を作製することで、Ｐ層の回折格子層を作製してもよい。

あるいは又、本開示における画像表示装置において、導光手段は、画像生成装置から出射された光が入射され、観察者の瞳に向かって出射される半透過ミラーから構成されている形態とすることができる。尚、画像生成装置から出射された光は、空気中を伝播して半透過ミラーに入射する構造としてもよいし、例えば、ガラス板やプラスチック板等の透明な部材（具体的には、後述する導光板を構成する材料と同様の材料から成る部材）の内部を伝播して半透過ミラーに入射する構造としてもよい。尚、半透過ミラーを、この透明な部材を介して画像生成装置に取り付けてもよいし、半透過ミラーを、この透明な部材とは別の部材を介して画像生成装置に取り付けてもよい。

第１の形態あるいは第２の形態の画像生成装置において、コリメート光学系あるいはリレー光学系から成る平行光出射光学系にて複数の平行光とされた光を導光板に入射させるが、このような、平行光であることの要請は、これらの光が導光板へ入射したときの光波面情報が、第１偏向手段と第２偏向手段を介して導光板から出射された後も保存される必要があることに基づく。尚、複数の平行光を生成させるためには、具体的には、例えば、平行光出射光学系における焦点距離の所（位置）に、画像生成装置の光出射部を位置させればよい。平行光出射光学系は、画素あるいは仮想の画素の位置情報を導光手段における角度情報に変換する機能を有する。

画像表示装置において、導光板は、導光板の内部全反射による光伝播方向（Ｙ方向）と平行に延びる２つの平行面（第１面及び第２面）を有している。光が入射する導光板の面を導光板入射面、光が出射する導光板の面を導光板出射面としたとき、第１面によって導光板入射面及び導光板出射面が構成されていてもよいし、第１面によって導光板入射面が構成され、第２面によって導光板出射面が構成されていてもよい。

導光板を構成する材料として、石英ガラスやＢＫ７等の光学ガラスを含むガラスや、プラスチック材料（例えば、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、非晶性のポリプロピレン系樹脂、ＡＳ樹脂を含むスチレン系樹脂）を挙げることができる。導光板の形状は、平板に限定するものではなく、湾曲した形状を有していてもよい。

本開示の画像表示装置によって、例えば、頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）を構成することができ、装置の軽量化、小型化を図ることができ、装置装着時の不快感を大幅に軽減させることが可能となるし、更には、製造コストダウンを図ることも可能となる。

頭部装着型ディスプレイは、
（イ）観察者の頭部に装着される眼鏡型のフレーム、及び、
（ロ）本開示の画像表示装置、
を備えている。頭部装着型ディスプレイにあっては、本開示の画像表示装置を、１つ備えていてもよいし（片眼型）、２つ備えていてもよい（両眼型）。導光手段を半透過型（シースルー型）とすることができる。具体的には、少なくとも観察者の瞳（両眼）に対向する導光手段の部分を半透過（シースルー）とし、この導光手段の部分を通して外景を眺めることができる。

フレームは、観察者の正面に配置されるフロント部と、フロント部の両端に蝶番を介して回動自在に取り付けられた２つのテンプル部と、各テンプル部の先端部に取り付けられたモダン部から成り、更には、ノーズパッドを備えている。頭部装着型ディスプレイの全体を眺めたとき、フレーム及びノーズパッドの組立体は、リムが無い点を除き、通常の眼鏡と略同じ構造を有する。フレームを構成する材料は、金属や合金、プラスチック、これらの組合せといった、通常の眼鏡を構成する材料と同じ材料から構成することができる。ノーズパッドも周知の構成、構造とすることができる。

そして、頭部装着型ディスプレイのデザイン上、あるいは、頭部装着型ディスプレイの装着の容易性といった観点から、１あるいは２の画像生成装置からの配線（信号線や電源線等）が、テンプル部、及び、モダン部の内部を介して、モダン部の先端部から外部に延び、制御装置（制御手段、制御回路）に接続されている形態とすることが望ましい。更には、各画像生成装置はヘッドホン部を備えており、各画像生成装置からのヘッドホン部用配線が、テンプル部、及び、モダン部の内部を介して、モダン部の先端部からヘッドホン部へと延びている形態とすることが一層望ましい。ヘッドホン部として、例えば、インナーイヤー型のヘッドホン部、カナル型のヘッドホン部を挙げることができる。ヘッドホン部用配線は、より具体的には、モダン部の先端部から、耳介（耳殻）の後ろ側を回り込むようにしてヘッドホン部へと延びている形態とすることが好ましい。

頭部装着型ディスプレイにおいては、フロント部の中央部分に撮像装置が取り付けられている形態とすることができる。撮像装置は、具体的には、例えば、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサーから成る固体撮像素子とレンズから構成されている。撮像装置からの配線は、例えば、フロント部の裏面を通し、一方の画像表示装置に接続すればよく、更には、画像生成装置から延びる配線に含ませればよい。

本開示における画像表示装置においては、限定するものではないが、中心入射光線は、ＸＹ平面と０度以外の角度（θ_Z0≠０度）で交わる構成、即ち、ＸＹ平面への入射角（ＸＹ平面・入射角）θ_Z0が、θ_Z0≠０度である構成とすることができ、これによって、画像表示装置を眼鏡型のフレームの取付部に取り付けるときの画像表示装置の取付け角度に対する制限が少なくなり、高いデザイン自由度を得ることができる。ＸＹ平面が水平面と一致すると仮定したとき、中心入射光線がＸＹ平面と交わる角度θ_Z0は仰角である構成とすることができる。即ち、ＸＹ平面の下側から中心入射光線がＸＹ平面に向かい、ＸＹ平面と衝突する構成とすることができる。そして、この場合、ＸＹ平面は垂直面と０度以外の角度で交わることが好ましく、更には、ＸＹ平面は垂直面と角度θ_Z0’で交わることが好ましい。尚、θ_Z0’の最大値として、限定するものではないが、５度を挙げることができる。ここで、水平面とは、観察者が、水平な方向に位置する対象物（例えば、無限遠方の対象物、地平線や水平線）を眺めたときの視線（『観察者の水平方向視線』）が含まれ、且つ、水平に位置する観察者の２つの瞳が含まれる平面である。また、垂直面は、この水平面に対して垂直な平面である。あるいは又、観察者が、水平な方向に位置する対象物（例えば、無限遠方の対象物、地平線や水平線）を眺めたとき、導光手段から出射され、観察者の瞳に入射する中心入射光線は俯角をなす形態とすることができる。水平面に対する係る俯角として、例えば、５度乃至４５度を例示することができる。

頭部装着型ディスプレイを両眼型とする場合、
導光手段は、全体として画像生成装置よりも観察者の顔の中心側に配置されており、
２つの画像表示装置を結合する結合部材を更に有し、
結合部材は、観察者の２つの瞳の間に位置するフレームの中央部分の観察者に面する側に取り付けられており、
結合部材の射影像は、フレームの射影像内に含まれる構成とすることが好ましい。

このように、結合部材が、観察者の２つの瞳の間に位置するフレームの中央部分に取り付けられている構造とすることによって、即ち、画像表示装置は、フレームに、直接、取り付けられた構造となっていなければ、観察者がフレームを頭部に装着したとき、テンプル部が外側に向かって広がった状態となり、その結果、フレームが変形したとしても、係るフレームの変形によって、画像生成装置あるいは導光手段の変位（位置変化）が生じることがないか、生じたとしても、極僅かである。それ故、左右の画像の輻輳角が変化してしまうことを確実に防止することができる。しかも、フレームのフロント部の剛性を高める必要がないので、フレームの重量増加、デザイン性の低下、コストの増加を招くことがない。また、画像表示装置は、眼鏡型のフレームに、直接、取り付けられていないので、観察者の嗜好によってフレームのデザインや色等を自由に選択することが可能であるし、フレームのデザインが受ける制約も少なく、デザイン上の自由度が高い。加えて、結合部材は、観察者とフレームとの間に配置されており、しかも、結合部材の射影像は、フレームの射影像内に含まれる。云い換えれば、観察者の正面から頭部装着型ディスプレイを眺めたとき、結合部材はフレームによって隠されている。従って、高いデザイン性、意匠性を頭部装着型ディスプレイに与えることができる。

尚、結合部材は、観察者の２つの瞳の間に位置するフロント部の中央部分（通常の眼鏡におけるブリッジの部分に相当する）の観察者に面する側に取り付けられている構成とすることが好ましい。

結合部材によって２つの画像表示装置が結合されているが、具体的には、結合部材の各端部に、画像生成装置が、取付け状態調整可能に取り付けられている形態とすることができる。そして、この場合、各画像生成装置は、観察者の瞳よりも外側に位置している構成とすることが好ましい。更には、このような構成にあっては、一方の画像生成装置の取付部中心とフレームの一端部（一方の智、ヨロイ）との間の距離をα、結合部材の中心からフレームの一端部（一方の智）までの距離をβ、他方の画像生成装置の取付部中心とフレームの一端部（一方の智）との間の距離をγ、フレームの長さをＬとしたとき、０．０１×Ｌ≦α≦０．３０×Ｌ、好ましくは、０．０５×Ｌ≦α≦０．２５×Ｌ、０．３５×Ｌ≦β≦０．６５×Ｌ、好ましくは、０．４５×Ｌ≦β≦０．５５×Ｌ、０．７０×Ｌ≦γ≦０．９９×Ｌ、好ましくは、０．７５×Ｌ≦γ≦０．９５×Ｌを満足することが望ましい。結合部材の各端部への画像生成装置の取付けは、具体的には、例えば、結合部材の各端部の３箇所に貫通孔を設け、貫通孔に対応した螺合部を画像生成装置に設け、各貫通孔にビスを通し、画像生成装置に設けられた螺合部に螺合させる。ビスと螺合部との間にはバネを挿入しておく。こうして、ビスの締め付け状態によって、画像生成装置の取付け状態（結合部材に対する画像生成装置の傾き）を調整することができる。

ここで、画像生成装置の取付部中心とは、画像生成装置が結合部材に取り付けられている状態において、画像生成装置及びフレームを仮想平面に射影したときに得られる画像生成装置の射影像が、フレームの射影像の重なっている部分のフレームの軸線方向に沿った二等分点を指す。また、結合部材の中心とは、結合部材がフレームに取り付けられている状態において、結合部材がフレームに接している部分のフレームの軸線方向に沿った二等分点を指す。フレームの長さとは、フレームが湾曲している場合、フレームの射影像の長さである。尚、射影方向は、観察者の顔に対して垂直な方向とする。

あるいは又、結合部材によって２つの画像表示装置が結合されているが、具体的には、結合部材が、２つの導光手段を結合している形態とすることもできる。尚、２つの導光手段が一体的に作製されている場合があり、このような場合、係る一体的に作製された導光手段に結合部材が取り付けられているが、係る形態も、結合部材が２つの導光手段を結合している形態に包含される。一方の画像生成装置の中心とフレームの一端部との間の距離をα’他方の画像生成装置の中心とフレームの一端部との間の距離をγ’としたとき、α’，γ’の値も上述したα，γの値と同様とすることが望ましい。尚、画像生成装置の中心とは、画像生成装置が導光手段に取り付けられている状態において、画像生成装置及びフレームを仮想平面に射影したときに得られる画像生成装置の射影像が、フレームの射影像の重なっている部分のフレームの軸線方向に沿った二等分点を指す。

結合部材の形状は、結合部材の射影像がフレームの射影像内に含まれる限りにおいて、本質的に任意であり、例えば、棒状、細長い板状を例示することができる。結合部材を構成する材料も、金属や合金、プラスチック、これらの組合せを挙げることができる。

実施例１は、本開示の画像表示装置及び画像生成装置に関し、具体的には、実施例１の画像表示装置は、第１の形態の画像生成装置／第１の形態の導光手段を備えている。実施例１の画像表示装置の概念図を図１に示すが、実施例１の画像表示装置は、頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）に組み込まれている。また、実施例１の画像生成装置の上端部に位置する発光部から出射された光であって、ＸＺ平面から眺めたときの光の伝播状態、及び、ＸＹ平面から眺めたときの光の伝播状態を、図２の（Ａ）及び（Ｂ）に模式的に示し、実施例１の画像生成装置の中央部に位置する発光部から出射された光であって、ＸＺ平面から眺めたときの光の伝播状態、及び、ＸＹ平面から眺めたときの光の伝播状態を、図３の（Ａ）及び（Ｂ）に模式的に示し、実施例１の画像生成装置から出射され、導光手段を導光され、瞳に到達する光の、ＸＺ平面内に相当する平面内における伝播状態を模式的に図４の（Ａ）に示し、画像生成装置の各発光部から出射される光を図４の（Ｂ）に模式的に示し、導光手段と中心入射光線の関係を説明するために導光手段を側面から眺めた図を図４の（Ｃ）及び（Ｄ）に示す。更には、画像表示装置を上方から眺めた模式図を図５に示し、横から眺めた模式図を図６に示し、実施例１の画像表示装置を正面から眺めた模式図を図７に示し、実施例１の画像表示装置を観察者の頭部に装着した状態を上方から眺めた図（但し、画像表示装置のみを示し、フレームの図示は省略）を図８に示す。

実施例１、あるいは、後述する実施例２〜実施例８の画像表示装置１００，２００，３００，４００，５００は、
（Ａ）画像生成装置１１１，２１１、及び、
（Ｂ）画像生成装置１１１，２１１からの光が入射され、導光され、観察者２０の瞳２１に向かって出射される導光手段１２０，３２０，５２０、
を備えている。

また、実施例１の画像生成装置１１１，２１１は、導光手段１２０，３２０，５２０に対して光を出射する画像生成装置である。

ここで、頭部装着型ディスプレイは、
（イ）観察者２０の頭部に装着される眼鏡型のフレーム１０、及び、
（ロ）画像表示装置１００，２００，３００，４００，５００、
を備えている。尚、画像表示装置を、１つ備えていてもよいし（片眼型）、２つ備えていてもよく（両眼型）、実施例にあっては、２つ備えた両眼型とした。画像表示装置１００，２００，３００，４００，５００は、フレームに、固定して取り付けられていてもよいし、着脱自在に取り付けられていてもよい。画像生成装置１１１，２１１は、単色（例えば、緑色）の画像を表示する。また、導光手段１２０，３２０，５２０は半透過型（シースルー型）である。具体的には、少なくとも観察者２０の瞳（両眼）２１に対向する導光手段の部分（より具体的には、後述する導光板１２１，３２１及び第２偏向手段１４０，３４０）は、半透過（シースルー）である。

ここで、実施例１、あるいは、後述する実施例２〜実施例８において、画像生成装置１１１，２１１の中心から出射され、平行光出射光学系１１２，２５４の画像生成装置側節点を通過し、導光手段１２０，３２０，５２０に入射する光（中心入射光線ＣＬ）が導光手段１２０，３２０，５２０に入射する点を点Ｏ（導光手段中心点Ｏ）とし、導光手段中心点Ｏを通る導光手段１２０，３２０，５２０の部分における法線をＸ軸、導光手段中心点Ｏを通る導光手段１２０，３２０，５２０の部分における導光手段１２０，３２０，５２０の軸線をＹ軸とする。尚、次に述べる第１偏向手段１３０，３３０の中心点が、導光手段中心点Ｏである。また、画像生成装置１１１，２１１の中心から出射された光であって導光手段１２０，３２０の点Ｏ（導光手段中心点Ｏ）に入射する光の光軸をζ軸とする。ここで、（ζ，η，ξ）直交座標系を想定したとき、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）直交座標系と（ζ，η，ξ）直交座標系との関係は、Ｘ軸を回転移動させてζ軸と一致させたときの（ｘ，ｙ，ｚ）直交座標系を想定したとき、η軸はｙ軸と一致し、ξ軸はｚ軸と一致する関係にある。尚、実施例１〜実施例４、実施例６〜実施例８においては、ζ軸はＸ軸と一致し、η軸はＹ軸と一致し、ξ軸はＺ軸と一致している。

そして、実施例１、あるいは、後述する実施例２〜実施例５、実施例７〜実施例８の導光手段１２０，３２０は、
（Ｂ−１）入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板１２１，３２１、
（Ｂ−２）導光板１２１，３２１に入射された光が導光板１２１，３２１の内部で全反射されるように、導光板１２１，３２１に入射された光を偏向させる第１偏向手段１３０，３３０、及び、
（Ｂ−３）導光板１２１，３２１の内部を全反射により伝播した光を導光板１２１，３２１から出射させるために、導光板１２１，３２１の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第２偏向手段１４０，３４０、
を備えている。

実施例１において、第１偏向手段１３０及び第２偏向手段１４０は導光板１２１の内部に配設されている。そして、第１偏向手段１３０は、導光板１２１に入射された光を反射し、第２偏向手段１４０は、導光板１２１の内部を全反射により伝播した光を、複数回に亙り、透過、反射する。即ち、第１偏向手段１３０は反射鏡として機能し、第２偏向手段１４０は半透過鏡として機能する。より具体的には、導光板１２１の内部に設けられた第１偏向手段１３０は、アルミニウム（Ａｌ）から成り、導光板１２１に入射された光を反射させる光反射膜（一種のミラー）から構成されている。一方、導光板１２１の内部に設けられた第２偏向手段１４０は、誘電体積層膜が多数積層された多層積層構造体から構成されている。誘電体積層膜は、例えば、高誘電率材料としてのＴｉＯ₂膜、及び、低誘電率材料としてのＳｉＯ₂膜から構成されている。誘電体積層膜が多数積層された多層積層構造体に関しては、特表２００５−５２１０９９に開示されている。図面においては６層の誘電体積層膜を図示しているが、これに限定するものではない。誘電体積層膜と誘電体積層膜との間には、導光板１２１を構成する材料と同じ材料から成る薄片が挟まれている。尚、第１偏向手段１３０においては、導光板１２１に入射された平行光が導光板１２１の内部で全反射されるように、導光板１２１に入射された平行光が反射（又は回折）される。一方、第２偏向手段１４０においては、導光板１２１の内部を全反射により伝播した平行光が複数回に亙り反射（又は回折）され、導光板１２１から平行光の状態で、観察者２０の瞳２１に向かって出射される。

第１偏向手段１３０は、導光板１２１の第１偏向手段１３０を設ける部分１２４を切り出すことで、導光板１２１に第１偏向手段１３０を形成すべき斜面を設け、係る斜面に光反射膜を真空蒸着した後、導光板１２１の切り出した部分１２４を第１偏向手段１３０に接着すればよい。また、第２偏向手段１４０は、導光板１２１を構成する材料と同じ材料（例えば、ガラス）と誘電体積層膜（例えば、真空蒸着法にて成膜することができる）とが多数積層された多層積層構造体を作製し、導光板１２１の第２偏向手段１４０を設ける部分１２５を切り出して斜面を形成し、係る斜面に多層積層構造体を接着し、研磨等を行って、外形を整えればよい。こうして、導光板１２１の内部に第１偏向手段１３０及び第２偏向手段１４０が設けられた導光手段１２０を得ることができる。

ここで、実施例１、あるいは、後述する実施例２〜実施例５、実施例７〜実施例８において、光学ガラスやプラスチック材料から成る導光板１２１，３２１は、導光板１２１，３２１の内部全反射による光伝播方向（Ｙ方向）と平行に延びる２つの平行面（第１面１２２，３２２及び第２面１２３，３２３）を有している。第１面１２２，３２２と第２面１２３，３２３とは対向している。そして、光入射面に相当する第１面１２２，３２２から平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、光出射面に相当する第１面１２２，３２２から出射される。但し、これに限定するものではなく、第２面１２３，３２３によって光入射面が構成され、第１面１２２，３２２によって光出射面が構成されていてもよい。

実施例１あるいは後述する実施例３において、画像生成装置１１１は、第１の形態の画像生成装置であり、２次元マトリクス状に配列された複数の発光部（光出射部、画素あるいは仮想の画素）を有する。具体的には、画像生成装置１１１は、反射型空間光変調装置１５０、及び、白色光を出射する発光ダイオードから成る光源１５４から構成されている。各画像生成装置１１１全体は、筐体１１３（図１では、一点鎖線で示す）内に納められており、係る筐体１１３には開口部（図示せず）が設けられており、開口部を介して平行光出射光学系（コリメート光学系１１２）から光が出射される。反射型空間光変調装置１５０は、ライト・バルブとしてのＬＣＯＳから成る液晶表示装置（ＬＣＤ）１５１、及び、光源１５４からの光の一部を反射して液晶表示装置１５１へと導き、且つ、液晶表示装置１５１によって反射された光の一部を通過させてコリメート光学系１１２へと導く偏光ビームスプリッター１５２から構成されている。液晶表示装置１５１は、２次元マトリクス状に配列された複数（例えば、６４０×４８０個）の画素（液晶セル）を備えている。偏光ビームスプリッター１５２は、周知の構成、構造を有する。光源１５４から出射された無偏光の光は、偏光ビームスプリッター１５２に衝突する。偏光ビームスプリッター１５２において、Ｐ偏光成分は通過し、系外に出射される。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッター１５２において反射され、液晶表示装置１５１に入射し、液晶表示装置１５１の内部で反射され、液晶表示装置１５１から出射される。ここで、液晶表示装置１５１から出射した光の内、「白」を表示する画素から出射した光にはＰ偏光成分が多く含まれ、「黒」を表示する画素から出射した光にはＳ偏光成分が多く含まれる。従って、液晶表示装置１５１から出射され、偏光ビームスプリッター１５２に衝突する光の内、Ｐ偏光成分は、偏光ビームスプリッター１５２を通過し、コリメート光学系１１２へと導かれる。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッター１５２において反射され、光源１５４に戻される。コリメート光学系１１２は、例えば、凸レンズから構成され、平行光を生成させるために、コリメート光学系１１２における焦点距離の所（位置）に画像生成装置１１１（より具体的には、液晶表示装置１５１）の光出射部が配置されている。カラー表示の場合、１画素は、赤色を出射する赤色発光副画素、緑色を出射する緑色発光副画素、及び、青色を出射する青色発光副画素から構成されている。

フレーム１０は、観察者２０の正面に配置されるフロント部１１と、フロント部１１の両端に蝶番１２を介して回動自在に取り付けられた２つのテンプル部１３と、各テンプル部１３の先端部に取り付けられたモダン部（先セル、耳あて、イヤーパッドとも呼ばれる）１４から成る。また、ノーズパッド１０’が取り付けられている。即ち、フレーム１０及びノーズパッド１０’の組立体は、基本的には、通常の眼鏡と略同じ構造を有する。更には、各筐体１１３が、取付け部材１９によってテンプル部１３に取り付けられている。フレーム１０は、金属又はプラスチックから作製されている。尚、各筐体１１３は、取付け部材１９によってテンプル部１３に着脱自在に取り付けられていてもよい。また、眼鏡を所有し、装着している観察者に対しては、観察者の所有する眼鏡のフレームのテンプル部に、各筐体１１３を取付け部材１９によって着脱自在に取り付けてもよい。

更には、画像生成装置１１１Ａ，１１１Ｂから延びる配線（信号線や電源線等）１５が、テンプル部１３、及び、モダン部１４の内部を介して、モダン部１４の先端部から外部に延び、制御装置（制御回路、制御手段）１８に接続されている。制御装置１８には、例えば、外部から画像信号が無線によって送られ、あるいは又、制御装置１８には、画像信号（画像データ）が記憶されている。そして、制御装置１８において、画像信号には画像表示のための処理がなされる。制御装置１８は周知の回路から構成することができる。また、各画像生成装置１１１Ａ，１１１Ｂはヘッドホン部１６を備えており、各画像生成装置１１１Ａ，１１１Ｂから延びるヘッドホン部用配線１６’が、テンプル部１３、及び、モダン部１４の内部を介して、モダン部１４の先端部からヘッドホン部１６へと延びている。ヘッドホン部用配線１６’は、より具体的には、モダン部１４の先端部から、耳介（耳殻）の後ろ側を回り込むようにしてヘッドホン部１６へと延びている。このような構成にすることで、ヘッドホン部１６やヘッドホン部用配線１６’が乱雑に配置されているといった印象を与えることがなく、すっきりとした画像表示装置とすることができる。

また、フロント部１１の中央部分１１’には、必要に応じて、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサーから成る固体撮像素子とレンズ（これらは図示せず）とから構成された撮像装置１７が、適切な取付部材（図示せず）によって取り付けられている。撮像装置１７からの信号は、撮像装置１７から延びる配線（図示せず）を介して、画像生成装置１１１Ａに送出される。

ところで、画像生成装置１１１，２１１の中心から出射された光であって導光手段１２０，３２０の点Ｏ（導光手段中心点Ｏ）に入射する光（中心入射光線ＣＬ）の光軸をζ軸とし、ζ軸とＹ軸とが含まれる仮想平面をζＹ平面とする。実施例１〜実施例４、実施例６〜実施例８においては、前述したとおり、ζ軸はＸ軸と一致し、η軸はＹ軸と一致し、ξ軸はＺ軸と一致しているので、ＸＹ平面、ＸＺ平面、ＹＺ平面は、ζη平面、ζξ平面、ηξ平面と一致し、また、ζＹ平面はＸＹ平面と一致する。すると、画像生成装置１１１，２１１から出射され、導光手段１２０，３２０，５２０の点（０，Ｙ₁，Ｚ₁）に入射する光は、ζＹ平面（実施例１〜実施例４、実施例６〜実施例８にあってはＸＹ平面）と角度θ_Zを成し、且つ、ＸＺ平面と角度θ_Yを成し、Ｚ₁≠０である場合、θ_Z≠θ_Yを満足する。尚、画像生成装置１１１，２１１から出射され、導光手段１２０，３２０，５２０の点（０，０，０）に入射する光（中心入射光線ＣＬ）は、導光手段１２０，３２０，５２０のＸＹ平面への入射角（ＸＹ平面・入射角）をθ_Z0としたとき、θ_Z0＝０度である（図４の（Ｃ）参照）。また、θ_Y＝０度とした。

そして、実施例１においては、Ｙ₁の値に拘わらずθ_Yの値は一定であり、Ｚ₁の絶対値が増加するに従い、θ_Zの絶対値は増加する。尚、Ｚ₁の絶対値が増加するに従い、θ_Zの絶対値は単調に増加する構成としてもよいし、階段状に増加する構成としてもよい。θ_Zの値や、後述するずれ量は、画像表示装置、画像生成装置、導光手段の仕様、設計に基づき、各種の試験やシミュレーションを行い、最適化を図ればよい。

具体的には、実施例１において、画像生成装置１１１には、複数のマイクロレンズ６１が２次元マトリクス状に配列されて成るマイクロレンズアレイ６０が配設されている。各発光部（光出射部）から出射された光は、この発光部に対向するマイクロレンズ６１を通して画像生成装置１１１から出射される。あるいは又、画像生成装置１１１には光出射角制御部材が備えられており、画像生成装置１１１から光出射角制御部材を通して導光手段１２０，３２０，５２０へ光が出射される。そして、画像生成装置１１１は、２次元マトリクス状に配列された発光部を有し、光出射角制御部材は、具体的には、複数のマイクロレンズ６１が２次元マトリクス状に配列されて成るマイクロレンズアレイ６０から成り、各発光部から出射された光は、この発光部に対向するマイクロレンズ６１を通して画像生成装置１１１から出射される。

マイクロレンズ６１は、例えば、円柱レンズ又はアナモルフィックレンズから構成されている。ここで、導光手段１２０，３２０のＹ方向に対応する画像生成装置１１１，２１１の方向と平行にマイクロレンズ６１の軸線（円柱軸）が延び、導光手段のＸＺ平面に対応する画像生成装置の仮想平面でマイクロレンズ６１を切断したときの断面形状は、半円や円弧、楕円等の曲線を一部に有する形状であり、導光手段のＹＺ平面に対応する画像生成装置の仮想平面でマイクロレンズ６１を切断したときの断面形状は主に矩形である。

ここで、偏光ビームスプリッター１５２から出射された光が、各発光部（光出射部）から出射された光に該当し、偏光ビームスプリッター１５２の光出射点が仮想の画素１５３に相当し、この各仮想の画素１５３が各発光部に該当する。以下、発光部を参照番号１５３で表す。実施例１の画像生成装置１１１の上端部（具体的には、偏光ビームスプリッター１５２の上端部）に位置する発光部１５３_Eから出射され、対向するマイクロレンズ６１_Eを通過した光であって、ＸＺ平面から眺めたときの光の伝播状態を、図２の（Ａ）に模式的に示し、ＸＹ平面から眺めたときの光の伝播状態を、図２の（Ｂ）に模式的に示す。更には、実施例１の画像生成装置１１１の中央部（具体的には、偏光ビームスプリッター１５２の中央部）に位置する発光部１５３_Cから出射され、対向するマイクロレンズ６１_Cを通過した光であって、ＸＺ平面から眺めたときの光の伝播状態を、図３の（Ａ）に模式的に示し、ＸＹ平面から眺めたときの光の伝播状態を、図３の（Ｂ）に模式的に示す。尚、図２の（Ａ）、（Ｂ）、図３の（Ａ）、（Ｂ）において、発光部１５３_C，１５３_Eを実線で囲んで示す。

ここで、発光部１５３の光軸（発光部１５３の中心を通る法線）ＡＸ₁と、この発光部１５３に対向するマイクロレンズ６１の光軸（マイクロレンズ６１の中心を通る法線）ＡＸ₂とのずれ量は、（０，Ｙ₁，Ｚ₁）の値に基づき規定される。図３の（Ａ）に示す例では、実施例１の画像生成装置１１１の中央部に位置する発光部１５３_Cから出射された光であるが故に、（０，Ｙ₁，０）であり、発光部１５３の光軸ＡＸ₁と、この発光部１５３に対向するマイクロレンズ６１の光軸ＡＸ₂とのずれ量は「０」である。一方、図２の（Ａ）に示す例では、実施例１の画像生成装置１１１の上端部に位置する発光部１５３_Eから出射された光であるが故に、発光部１５３の光軸ＡＸ₁と、この発光部１５３に対向するマイクロレンズ６１の光軸ＡＸ₂とのずれ量は最大である。画像生成装置１１１の各発光部１５３から出射される光を図４の（Ｂ）に模式的に示すが、図４の（Ｂ）において、丸印は発光部１５３を示し、発光部１５３に描かれた矢印あるいは黒点は、発光部１５３から出射され、光出射角制御部材（マイクロレンズアレイ）６０を通過した光の向かう方向を模式的に示す。

また、マイクロレンズ６１から出射される光の放射角（発散角）ω₁は、発光部１５３から出射される光の放射角（発散角）ω₀よりも小さい（図２の（Ａ）及び図３の（Ａ）参照）。これによって、画像生成装置１１１から出射された光の利用効率の一層の向上を図ることができる。尚、放射角（発散角）は、ＸＺ平面に光束を射影したときの放射角（発散角）である。

実施例１の画像生成装置１１１から出射され、導光手段１２０を導光され、瞳２１に到達する光の、ＸＺ平面及びＸＹ平面内に相当する平面内における伝播状態を模式的に図４の（Ａ）に示す。ところで、このように、実施例１においては、Ｚ₁の絶対値が増加するに従い、θ_Zの絶対値が増加するので、画像生成装置１１１から出射され、光出射角制御部材（マイクロレンズアレイ）６０、平行光出射光学系（コリメート光学系１１２）を経由して、導光手段１２０を導光された光束の全て（図４の（Ａ）では、細かい点線Ｒ₃で示す）を、瞳２１に到達させることができる。それ故、画像生成装置１１１から出射された光の利用効率の向上を図ることができ、画像生成装置１１１における消費電力の低減を達成することができる。尚、図４の（Ａ）において、光出射角制御部材（マイクロレンズアレイ）６０を設けない場合に、発光部１５３から出射され、瞳２１に到達する光束を粗い点線のＲ₃’で示すが、光束の一部が瞳２１に到達せず、一種のケラレが生じ、画像生成装置１１１から出射された光の利用効率が低いといった問題、画像生成装置１１１における消費電力の増加を招くといった問題がある。

実施例２は、実施例１の変形である。実施例２の画像表示装置は、第２の形態の画像生成装置／第１の形態の導光手段を備えている。実施例２あるいは後述する実施例４の画像表示装置２００，４００において、概念図を図９及び図１１に示すように、画像生成装置２１１は、光源２５１、及び、光源２５１から出射された平行光を走査する走査手段２５３を備えている。より具体的には、画像生成装置２１１は、
光源２５１、
光源２５１から出射された光を平行光とするコリメート光学系２５２、
コリメート光学系２５２から出射された平行光を走査する走査手段２５３、及び、
走査手段２５３によって走査された平行光をリレーし、出射する平行光出射光学系（リレー光学系）２５４、
から構成されている。尚、画像生成装置２１１全体が筐体２１３（図９及び図１１では、一点鎖線で示す）内に納められており、係る筐体２１３には開口部（図示せず）が設けられており、開口部を介してリレー光学系２５４から光が出射される。そして、各筐体２１３が、取付け部材１９によって、着脱自在に、あるいは、固定状態で、テンプル部１３に取り付けられている。

光源２５１は、白色を発光する発光素子から構成されている。そして、光源２５１から出射された光は、全体として正の光学的パワーを持つコリメート光学系２５２に入射し、平行光として出射される。あるいは又、光源は、赤色を発光する赤色発光素子、緑色を発光する緑色発光素子、青色を発光する青色発光素子から構成されており、各発光素子は半導体レーザ素子から成る。そして、光源から出射された３原色の光は、クロスプリズムを通過することで色合成が行われ、光路が一本化され、全体として正の光学的パワーを持つコリメート光学系２５２に入射し、平行光として出射される。そして、これらの平行光は、全反射ミラー２５６で反射され、マイクロミラーを二次元方向に回転自在とし、入射した平行光を２次元的に走査することができるＭＥＭＳから成る走査手段２５３によって水平走査及び垂直走査が行われ、一種の２次元画像化され、仮想の画素（画素数は、例えば、実施例１と同じとすることができる）から構成された発光部（光出射部）が生成される。そして、発光部（仮想の画素）からの光は、周知のリレー光学系２５４から構成された平行光出射光学系を通過し、平行光とされた光束が導光手段１２０に入射する。

尚、走査手段２５３と平行光出射光学系（リレー光学系）２５４との間に、実施例１において説明した光出射角制御部材（マイクロレンズアレイ）６０が配設されている。

リレー光学系２５４にて平行光とされた光束が入射され、導光され、出射される導光手段１２０は、実施例１にて説明した導光手段と同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。また、実施例２の画像表示装置、頭部装着型ディスプレイは、以上の相違点を除き、実施例１の画像表示装置、頭部装着型ディスプレイと同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。

実施例３も、実施例１の画像表示装置の変形である。実施例３の画像表示装置は、第１の形態の画像生成装置／第２の形態の導光手段を備えている。実施例３の画像表示装置３００の概念図を図１０の（Ａ）に示す。また、反射型体積ホログラム回折格子の一部を拡大して示す模式的な断面図を図１０の（Ｂ）に示す。実施例３にあっては、画像生成装置１１１は、実施例１と同様に、第１の形態の画像生成装置から構成されている。また、導光手段３２０は、第１偏向手段及び第２偏向手段の構成、構造が異なる点を除き、基本的な構成、構造は、実施例１の導光手段１２０と同じである。

実施例３において、第１偏向手段及び第２偏向手段は導光板３２１の表面（具体的には、導光板３２１の第２面３２３）に配設されている。そして、第１偏向手段は、導光板３２１に入射された光を回折し、第２偏向手段は、導光板３２１の内部を全反射により伝播した光を、複数回に亙り、回折する。ここで、第１偏向手段及び第２偏向手段は、回折格子素子、具体的には反射型回折格子素子、より具体的には反射型体積ホログラム回折格子から成る。以下の説明において、反射型体積ホログラム回折格子から成る第１偏向手段を、便宜上、『第１回折格子部材３３０』と呼び、反射型体積ホログラム回折格子から成る第２偏向手段を、便宜上、『第２回折格子部材３４０』と呼ぶ。

そして、実施例３あるいは後述する実施例４において、第１回折格子部材３３０及び第２回折格子部材３４０は、１層の回折格子層から構成されている。尚、フォトポリマー材料から成る各回折格子層には、１種類の波長帯域（あるいは、波長）に対応する干渉縞が形成されており、従来の方法で作製されている。回折格子層（回折光学素子）に形成された干渉縞のピッチは一定であり、干渉縞は直線状であり、Ｚ軸に平行に延びる。尚、第１回折格子部材３３０及び第２回折格子部材３４０の軸線はＹ軸と平行であり、法線はＸ軸と平行である。

異なるＰ種類（具体的には、Ｐ＝３であり、赤色、緑色、青色の３種類）の波長帯域（あるいは、波長）を有するＰ種類の光の回折反射に対応させるために、第１回折格子部材３３０及び第２回折格子部材３４０を、反射型体積ホログラム回折格子から成るＰ層の回折格子層が積層されて成る構成とすることもできる。尚、フォトポリマー材料から成る各回折格子層には、１種類の波長帯域（あるいは、波長）に対応する干渉縞が形成されており、従来の方法で作製されている。より具体的には、赤色の光を回折反射する回折格子層と、緑色の光を回折反射する回折格子層と、青色の光を回折反射する回折格子層とが積層された構造を、第１回折格子部材３３０及び第２回折格子部材３４０は有する。回折格子層（回折格子素子）に形成された干渉縞のピッチは一定であり、干渉縞は直線状であり、Ｚ方向に平行である。尚、図１０の（Ａ）及び図１１においては、第１回折格子部材３３０及び第２回折格子部材３４０を１層で示した。このような構成を採用することで、各波長帯域（あるいは、波長）を有する光が第１回折格子部材３３０及び第２回折格子部材３４０において回折反射されるときの回折効率の増加、回折受容角の増加、回折角の最適化を図ることができる。

図１０の（Ｂ）に反射型体積ホログラム回折格子の拡大した模式的な一部断面図を示す。反射型体積ホログラム回折格子には、傾斜角（スラント角）φを有する干渉縞が形成されている。ここで、傾斜角（スラント角）φとは、反射型体積ホログラム回折格子の表面と干渉縞の成す角度を指す。干渉縞は、反射型体積ホログラム回折格子の内部から表面に亙り、形成されている。干渉縞は、ブラッグ条件を満たしている。ここで、ブラッグ条件とは、以下の式（Ａ）を満足する条件を指す。式（Ａ）中、ｍは正の整数、λは波長、ｄは格子面のピッチ（干渉縞を含む仮想平面の法線方向の間隔）、Θは干渉縞へ入射する角度の余角を意味する。また、入射角ψにて回折格子部材に光が侵入した場合の、Θ、傾斜角（スラント角）φ、入射角ψの関係は、式（Ｂ）のとおりである。

ｍ・λ＝２・ｄ・ｓｉｎ（Θ） （Ａ）
Θ＝９０°−（φ＋ψ） （Ｂ）

第１回折格子部材３３０は、上述したとおり、導光板３２１の第２面３２３に配設（接着）されており、第１面３２２から導光板３２１に入射されたこの平行光が導光板３２１の内部で全反射されるように、導光板３２１に入射されたこの平行光を回折反射する。更には、第２回折格子部材３４０は、上述したとおり、導光板３２１の第２面３２３に配設（接着）されており、導光板３２１の内部を全反射により伝播したこの平行光を、複数回、回折反射し、導光板３２１から平行光のまま第１面３２２から出射する。但し、これに限定するものではなく、第２面３２３によって導光板入射面が構成され、第１面３２２によって導光板出射面が構成されていてもよい。

そして、導光板３２１にあっても、平行光が内部を全反射により伝播した後、出射される。あるいは又、赤色、緑色及び青色の３色の平行光が内部を全反射により伝播した後、出射される。このとき、導光板３２１が薄く導光板３２１の内部を進行する光路が長いため、各画角（水平画角）によって第２回折格子部材３４０に至るまでの全反射回数は異なっている。より詳細に述べれば、導光板３２１に入射する平行光のうち、第２回折格子部材３４０に近づく方向の角度（水平画角）をもって入射する平行光の反射回数は、第２回折格子部材３４０から離れる方向の角度をもって導光板３２１に入射する平行光の反射回数よりも少ない。これは、第１回折格子部材３３０において回折反射される平行光であって、第２回折格子部材３４０に近づく方向の角度をもって導光板３２１に入射する平行光の方が、これと逆方向の角度をもって導光板３２１に入射する平行光よりも、導光板３２１の内部を伝播していく光が導光板３２１の内面と衝突するときの導光板３２１の法線と成す角度が大きくなるからである。また、第２回折格子部材３４０の内部に形成された干渉縞の形状と、第１回折格子部材３３０の内部に形成された干渉縞の形状とは、導光板３２１のＸＺ平面に対して対称な関係にある。

後述する実施例４における導光板３２１も、基本的には、以上に説明した導光板３２１の構成、構造と同じ構成、構造を有する。実施例３の画像表示装置、頭部装着型ディスプレイは、以上の相違点を除き、実施例１〜実施例２の画像表示装置、頭部装着型ディスプレイと同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。

実施例４は、実施例３における画像表示装置の変形である。具体的には、実施例４の画像表示装置は、第２の形態の画像生成装置／第２の形態の導光手段を備えている。実施例４の画像表示装置における画像表示装置の概念図を図１１に示す。実施例４の画像表示装置４００における光源２５１、コリメート光学系２５２、走査手段２５３、平行光出射光学系（リレー光学系２５４）等は、実施例２と同じ構成、構造（第２の形態の画像生成装置）を有する。また、実施例４における導光手段３２０は、実施例３における導光手段３２０と同じ構成、構造を有する。実施例４の画像表示装置、頭部装着型ディスプレイは、以上の相違点を除き、実質的に、実施例１、実施例２の画像表示装置、頭部装着型ディスプレイと同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。

実施例５は、実施例１〜実施例４における画像表示装置の変形である。実施例５の画像表示装置を横から眺めた模式図を図１２に示す。

実施例１〜実施例４にあっては、画像表示装置１００，３００において、画像生成装置１１１，２１１の中心から出射され、平行光出射光学系１１２，２５４の画像生成装置側節点を通過した中心入射光線ＣＬは、導光板１２１，３２１のＸＹ平面への入射角（ＸＹ平面・入射角）θ_Z0が０度で入射する設計となっている。即ち、θ_Z0＝０度である。

即ち、画像表示装置１００で代表させるこのような画像表示装置にあっては、図２９の（Ｂ）に示したように、コリメート光学系１１２の光軸上にある画像生成装置１１１の中心から出射する中心入射光線ＣＬは、コリメート光学系１１２にて略平行光に変換された後、導光板１２１の第１面（入射面）１２２に入射する。そして、第１偏向手段１３０により第１面１２２と第２面１２３との間で全反射されながら、伝播方向Ａに沿って進む。続いて、この中心入射光線ＣＬは、第２偏向手段１４０により反射、回折され、導光板１２１の第１面１２２からＸＹ平面内においてに出射され、観察者２０の瞳２１に達する。

シースルー型の画像表示装置において、観察者２０が、水平の方向に位置する観察対象物を眺めたときに、導光手段１２０，３２０，５２０が邪魔にならないようにするためには、観察者の水平の方向の視線（観察者の水平方向視線）よりも、導光手段１２０，３２０，５２０を下側にずらして配置することが好ましい。このような場合、画像表示装置１００，３００、全体を、観察者の水平方向視線の下側に配置する。ところで、このような構成にあっては、従来の画像表示装置の一形態を図３０に示すように、画像表示装置１００、全体を、角度θ_Z0”だけ傾ける必要があり、観察者の頭部への装着のための眼鏡型のフレームの取付部（テンプル部）との関係から、画像表示装置１００を傾けることができる角度θ_Z0”が制限されたり、デザイン自由度が低くなる場合がある。それ故、観察者の水平方向視線の邪魔にならないように、高い自由度での配置を可能とし、しかも、高いデザイン自由度を有する画像表示装置とすることが、一層、望ましい。

実施例５にあっては、中心入射光線ＣＬは、ＸＹ平面と０度以外の角度（θ_Z0≠０）で交わる構成とした（図４の（Ｄ）及び図１２参照）。尚、中心入射光線ＣＬはＸＺ平面に含まれている。また、実施例５において、中心入射光線ＣＬがＸＹ平面と交わる角度θ_Z0は仰角である。即ち、ＸＹ平面の下側から中心入射光線ＣＬがＸＹ平面に向かい、ＸＹ平面と衝突する。そして、ＸＹ平面は垂直面と０度以外の角度、具体的には、角度θ_Z0で交わる。

実施例５にあっては、θ_Z0＝５度とした。即ち、導光手段１２０，３２０，５２０は、垂直面に対して角度θ_Z0だけ傾いている。云い換えれば、導光手段１２０，３２０，５２０は、水平面に対して角度（９０−θ_Z0）度だけ傾いている。また、導光手段１２０，３２０，５２０から出射される中心入射光線ＣＬは、水平面に対して角度２θ_Z0だけ傾いている。即ち、観察者２０が、水平の方向、無限遠方の対象物を眺めたとき、導光手段１２０，３２０，５２０から出射され、観察者２０の瞳２１に入射する中心入射光線ＣＬは俯角θ_Z0’（＝２θ_Z0）をなす。中心入射光線ＣＬが導光手段１２０，３２０，５２０の法線と成す角度はθ_Z0である。

実施例５の画像表示装置にあっては、中心入射光線ＣＬは、ＸＹ平面と０度以外の角度θ_Z0で交わる。ここで、導光手段１２０，３２０から出射され、観察者２０の瞳２１に入射する中心入射光線ＣＬは俯角θ_Z0’をなすが、
θ_Z0’＝２θ_Z0
の関係にある。一方、図３０に示した例にあっては、同じ俯角を得ようとする場合、画像表示装置の全体を角度θ_Z0”だけ傾ける必要があるが、ここで、θ_Z0”とθ_Z0の関係は、
θ_Z0”＝２θ_Z0
であり、結局、図３０に示した例にあっては、導光手段を垂直面に対して２θ_Z0だけ、傾けなければならない。一方、実施例５にあっては、導光手段を垂直面に対してθ_Z0だけ、傾ければよいし、画像生成装置を水平に保持すればよい。従って、画像表示装置を眼鏡型のフレームの取付部に取り付けるときの画像表示装置の取付け角度に対する制限が少なく、高いデザイン自由度を得ることができる。また、導光手段の垂直面に対する傾きが、図３０に示した例よりも小さいので、外光が導光手段にて反射し、観察者２０の瞳２１に入射するといった現象が生じ難い。それ故、より高品質の画像の表示を行うことができる。

実施例５の画像表示装置は、以上の相違点を除き、実施例１〜実施例４の画像表示装置と同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。

実施例６も、実施例１〜実施例４における画像表示装置の変形である。実施例６の画像表示装置を正面から眺めた模式図を図１３に示し、上方から眺めた模式図を図１４に示す。

実施例６にあっては、導光手段５２０は、画像生成装置１１１Ａ，１１１Ｂから出射された光が入射され、観察者２０の瞳２１に向かって出射される半透過ミラーから構成されている。尚、実施例６にあっては、画像生成装置１１１Ａ，１１１Ｂから出射された光は、ガラス板やプラスチック板等の透明な部材５２１の内部を伝播して導光手段５２０（半透過ミラー）に入射する構造としているが、空気中を伝播して導光手段５２０に入射する構造としてもよい。また、画像生成装置は、実施例２において説明した画像生成装置２１１とすることもできる。

各画像生成装置１１１Ａ，１１１Ｂは、フロント部１１に、例えば、ビスを用いて取り付けられている。また、部材５２１が各画像生成装置１１１Ａ，１１１Ｂに取り付けられ、導光手段５２０（半透過ミラー）が部材５２１に取り付けられている。実施例６の画像表示装置は、以上の相違点を除き、実質的に、実施例１〜実施例４の画像表示装置と同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。

実施例７は、本開示の画像表示装置、具体的には、実施例１〜実施例６にて説明した画像表示装置１００，２００，３００，４００，５００を組み込んだ頭部装着型ディスプレイに関する。実施例７の頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図を図１５に示し、実施例７の頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図を図１６に示す。また、実施例７の頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図を図１７に示す。また、以下の説明においては、画像表示装置を画像表示装置１００で代表して説明しているが、画像表示装置２００，３００，４００，５００を適用することができることは云うまでもない。

実施例７の頭部装着型ディスプレイは、
（Ａ）観察者２０の頭部に装着される眼鏡型のフレーム１０、及び、
（Ｂ）２つの画像表示装置１００、
を備えている。尚、実施例７あるいは後述する実施例８における頭部装着型ディスプレイにあっても、画像表示装置１００を２つ備えた両眼型とした。

そして、実施例７の頭部装着型ディスプレイは、２つの画像表示装置１００を結合する結合部材７０を更に有している。結合部材７０は、観察者２０の２つの瞳２１の間に位置するフレーム１０のフロント部１１の中央部分１１’（通常の眼鏡におけるブリッジの部分に相当する）の観察者に面する側に（即ち、観察者２０とフレーム１０との間に）、例えば、ビス（図示せず）を用いて取り付けられている。また、結合部材７０の観察者２０に面する側にノーズパッド１０’が取り付けられている。尚、図１７及び図２０においては、ノーズパッド１０’の図示を省略している。フレーム１０及び結合部材７０は金属又はプラスチックから作製されており、結合部材７０の形状は湾曲した棒状である。

結合部材７０の射影像は、フレーム１０の射影像内に含まれる。即ち、観察者２０の正面から頭部装着型ディスプレイを眺めたとき、結合部材７０はフレーム１０によって隠されており、結合部材７０は視認されない。また、結合部材７０によって２つの画像表示装置１００が結合されているが、具体的には、画像生成装置１１１Ａ，１１１Ｂが筐体１１３に格納され、結合部材７０の各端部に、筐体１１３が取付け状態調整可能に取り付けられている。そして、各画像生成装置１１１Ａ，１１１Ｂは、観察者２０の瞳２１よりも外側に位置している。具体的には、一方の画像生成装置１１１Ａの取付部中心１１１Ａ_Cとフレーム１０の一端部（一方の智）１０Ａとの間の距離をα、結合部材７０の中心７０_Cからフレームの一端部（一方の智）１０Ａまでの距離をβ、他方の画像生成装置１１１Ｂの取付部中心１１１Ｂ_Cとフレームの一端部（一方の智）１０Ａとの間の距離をγ、フレームの長さをＬとしたとき、
α＝０．１×Ｌ
β＝０．５×Ｌ
γ＝０．９×Ｌ
である。

結合部材７０の各端部への画像生成装置（具体的には、画像生成装置１１１Ａ，１１１Ｂ）の取付けは、具体的には、例えば、結合部材の各端部の３箇所に貫通孔（図示せず）を設け、貫通孔に対応したタップ付きの孔部（螺合部。図示せず）を画像生成装置１１１Ａ，１１１Ｂに設け、各貫通孔にビス（図示せず）を通し、画像生成装置１１１Ａ，１１１Ｂに設けられた孔部に螺合させる。ビスと孔部との間にはバネを挿入しておく。こうして、ビスの締め付け状態によって、画像生成装置の取付け状態（結合部材に対する画像生成装置の傾き）を調整することができる。取付け後、蓋（図示せず）によってビスを隠す。尚、図１６及び図１９において、結合部材７０，８０を明示するために、結合部材７０，８０に斜線を付した。

このように、実施例７の頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）にあっては、結合部材７０が２つの画像表示装置１００を結合しており、この結合部材７０は、観察者２０の２つの瞳２１の間に位置するフレーム１０の中央部分１１’に取り付けられている。即ち、各画像表示装置１００は、フレーム１０に、直接、取り付けられた構造とはなっていない。従って、観察者２０がフレーム１０を頭部に装着したとき、テンプル部１３が外側に向かって広がった状態となり、その結果、フレーム１０が変形したとしても、このようなフレーム１０の変形によって、画像生成装置１１１Ａ，１１１Ｂの変位（位置変化）が生じないか、生じたとしても、極僅かである。それ故、左右の画像の輻輳角が変化してしまうことを確実に防止することができる。しかも、フレーム１０のフロント部１１の剛性を高める必要がないので、フレーム１０の重量増加、デザイン性の低下、コストの増加を招くことがない。また、画像表示装置１００は、眼鏡型のフレーム１０に、直接、取り付けられていないので、観察者の嗜好によってフレーム１０のデザインや色等を自由に選択することが可能であるし、フレーム１０のデザインが受ける制約も少なく、デザイン上の自由度が高い。加えて、観察者の正面から頭部装着型ディスプレイを眺めたとき、結合部材７０はフレーム１０に隠れている。従って、高いデザイン性、意匠性を頭部装着型ディスプレイに与えることができる。

実施例８は、実施例７の変形である。実施例８の頭部装着型ディスプレイを正面から眺めた模式図を図１８に示し、実施例８の頭部装着型ディスプレイ（但し、フレームを除去したと想定したときの状態）を正面から眺めた模式図を図１９に示す。また、実施例８の頭部装着型ディスプレイを上方から眺めた模式図を図２０に示す。

実施例８の頭部装着型ディスプレイにあっては、棒状の結合部材８０が、実施例７と異なり、２つの画像生成装置１１１Ａ，１１１Ｂを結合する代わりに、２つの導光手段１２０を結合している。尚、２つの導光手段１２０を一体的に作製し、係る一体的に作製された導光手段１２０に結合部材８０が取り付けられている形態とすることもできる。

ここで、実施例８の頭部装着型ディスプレイにあっても、結合部材８０は、観察者２０の２つの瞳２１の間に位置するフレーム１０の中央部分１１’に、例えば、ビスを用いて取り付けられており、各画像生成装置１１１は、観察者２０の瞳２１よりも外側に位置している。尚、各画像生成装置１１１は、導光手段１２０の端部に取り付けられている。結合部材８０の中心８０_Cからフレーム１０の一端部までの距離をβ、フレーム１０の長さをＬとしたとき、β＝０．５×Ｌを満足している。尚、実施例８においても、α’の値、γ’の値は、実施例７のαの値、γの値と同じ値である。

実施例８にあっては、フレーム１０、各画像表示装置は、実施例７において説明したフレーム１０、画像表示装置と同じ構成、構造を有する。それ故、これらの詳細な説明は省略する。また、実施例８の頭部装着型ディスプレイも、以上の相違点を除き、実質的に、実施例７の頭部装着型ディスプレイと同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。

以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した画像表示装置、画像生成装置の構成、構造は例示であり、適宜変更することができる。実施例１においては、Ｙ方向を、観察者に対して概ね水平方向としたが、画像表示装置や画像生成装置、導光手段の配置状態に依っては、Ｙ方向を、観察者に対して概ね垂直方向としてもよい。また、角度θ_Yを０度以外の角度としてもよく、この場合、導光手段の点（０，Ｙ₁，Ｚ₁）に入射する光は、導光手段における光の導光方向とは逆の方向に向かって導光手段に侵入する、即ち、導光手段の点（０，Ｙ₁，Ｚ₁）に入射する光は導光手段における光の導光方向と全体として鋭角を成す、更に云い換えれば、導光手段の点（０，Ｙ₁，Ｚ₁）に入射する光のＸＹ平面への射影像とＹ軸との成す角度は鋭角であることが好ましい。

また、例えば、導光板に表面レリーフ型ホログラム（米国特許第２００４００６２５０５Ａ１参照）を配置してもよい。また、実施例３あるいは実施例４の導光手段にあっては、導光板３２１の第１面３３２に透過型ホログラムから成る第１偏向手段を配設し、第２面３２３に反射型ホログラムから成る第２偏向手段を配設するといった構成とすることもできる。このような構成にあっては、第１偏向手段に入射した光は、回折され、導光板内で全反射条件を満たし、第２偏向手段まで伝播される。そして、第２偏向手段において回折反射され、導光板から出射される。また、実施例３あるいは実施例４の導光手段にあっては、回折格子素子を透過型回折格子素子から構成することもできるし、あるいは又、第１偏向手段及び第２偏向手段の内のいずれか一方を反射型回折格子素子から構成し、他方を透過型回折格子素子から構成する形態とすることもできる。あるいは又、回折格子素子を、反射型ブレーズド回折格子素子や表面レリーフ型ホログラムとすることもできる。実施例にあっては、専ら、画像表示装置を２つ備えた両眼型としたが、画像表示装置を１つ備えた片眼型としてもよい。

実施例１、実施例３での使用に適した画像生成装置の変形例として、例えば、図２１に概念図を示すような、半導体発光素子から成る発光素子５０１が２次元マトリクス状に配列された発光パネルから成り、発光素子５０１のそれぞれの発光／非発光状態を制御することで、発光素子５０１の発光状態を直接的に視認させることで画像を表示する、アクティブマトリックスタイプの画像生成装置とすることもできる。この画像生成装置から出射された光は、光出射角制御部材（マイクロレンズアレイ）６０、コリメート光学系１１２を介して導光板１２１，３２１に入射される。

あるいは又、図２２に概念図を示すように、
（α）赤色を発光する赤色発光素子５０１Ｒが２次元マトリクス状に配列された赤色発光パネル５１１Ｒ、
（β）緑色を発光する緑色発光素子５０１Ｇが２次元マトリクス状に配列された緑色発光パネル５１１Ｇ、及び、
（γ）青色を発光する青色発光素子５０１Ｂが２次元マトリクス状に配列された青色発光パネル５１１Ｂ、並びに、
（δ）赤色発光パネル５１１Ｒ、緑色発光パネル５１１Ｇ及び青色発光パネル５１１Ｂから出射された光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム５０３）、
を備えており、
赤色発光素子５０１Ｒ、緑色発光素子５０１Ｇ及び青色発光素子５０１Ｂのそれぞれの発光／非発光状態を制御するカラー表示の画像生成装置とすることもできる。この画像生成装置から出射された光も、光出射角制御部材（マイクロレンズアレイ）６０、コリメート光学系１１２を介して導光板１２１，３２１に入射される。尚、参照番号５１２は、発光素子から出射された光を集光するためのマイクロレンズである。

あるいは又、発光素子５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂが２次元マトリクス状に配列された発光パネル５１１Ｒ，５１１Ｇ，５１１Ｂ等から成る画像生成装置の概念図を図２３に示すが、発光パネル５１１Ｒ，５１１Ｇ，５１１Ｂから出射された光は、光通過制御装置５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂによって通過／非通過が制御され、ダイクロイック・プリズム５０３に入射し、これらの光の光路は１本の光路に纏められ、光出射角制御部材（マイクロレンズアレイ）６０、コリメート光学系１１２を介して導光板１２１，３２１に入射される。

あるいは又、発光素子５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂが２次元マトリクス状に配列された発光パネル５１１Ｒ，５１１Ｇ，５１１Ｂ等から成る画像生成装置の概念図を図２４に示すが、発光パネル５１１Ｒ，５１１Ｇ，５１１Ｂから出射された光は、ダイクロイック・プリズム５０３に入射し、これらの光の光路は１本の光路に纏められ、ダイクロイック・プリズム５０３から出射したこれらの光は光通過制御装置５０４によって通過／非通過が制御され、光出射角制御部材（マイクロレンズアレイ）６０、コリメート光学系１１２を介して導光板１２１，３２１に入射される。

あるいは又、図２５に示すように、赤色を発光する発光素子５０１Ｒ、及び、赤色を発光する発光素子５０１Ｒから出射された出射光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである光通過制御装置（例えば、液晶表示装置５０４Ｒ）、緑色を発光する発光素子５０１Ｇ、及び、緑色を発光する発光素子５０１Ｇから出射された出射光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである光通過制御装置（例えば、液晶表示装置５０４Ｇ）、青色を発光する発光素子５０１Ｂ、及び、青色を発光する発光素子５０１Ｂから出射された出射光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである光通過制御装置（例えば、液晶表示装置５０４Ｂ）、並びに、これらのＧａＮ系半導体から成る発光素子５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから出射された光を案内する光案内部材５０２、及び、１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム５０３）を備えた画像生成装置とすることもできる。そして、ダイクロイック・プリズム５０３から出射したこれらの光は、光出射角制御部材（マイクロレンズアレイ）６０、コリメート光学系１１２を介して導光板１２１，３２１に入射される。

尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［１］《画像表示装置》
（Ａ）画像生成装置、及び、
（Ｂ）画像生成装置からの光が入射され、導光され、観察者の瞳に向かって出射される導光手段、
を備え、
画像生成装置の中心から出射された光が導光手段に入射する点を点Ｏ、点Ｏを通る導光手段の部分における法線をＸ軸、点Ｏを通る導光手段の部分における導光手段の軸線をＹ軸、画像生成装置の中心から出射された光であって導光手段の点Ｏに入射する光の光軸をζ軸とし、ζ軸とＹ軸とが含まれる仮想平面をζＹ平面としたとき、画像生成装置から出射され、導光手段の点（０，Ｙ₁，Ｚ₁）に入射する光は、ζＹ平面と角度θ_Zを成し、且つ、ＸＺ平面と角度θ_Yを成し、
Ｚ₁≠０である場合、θ_Z≠θ_Yを満足する画像表示装置。
［２］Ｙ₁の値に拘わらずθ_Yの値は一定であり、
Ｚ₁の絶対値が増加するに従い、θ_Zの絶対値は増加する［１］に記載の画像表示装置。
［３］Ｚ₁の絶対値が増加するに従い、θ_Zの絶対値は単調に増加し、又は、階段状に増加する［２］に記載の画像表示装置。
［４］画像生成装置は、２次元マトリクス状に配列された発光部（光出射部）を有し、
画像生成装置には、複数のマイクロレンズが２次元マトリクス状に配列されて成るマイクロレンズアレイが配設されており、
各発光部から出射された光は、該発光部に対向するマイクロレンズを通して画像生成装置から出射され、
発光部の光軸と、該発光部に対向するマイクロレンズの光軸とのずれ量は、（０，Ｙ₁，Ｚ₁）の値に基づき規定される［２］又は［３］に記載の画像表示装置。
［５］マイクロレンズは、円柱レンズ又はアナモルフィックレンズから成る［４］に記載の画像表示装置。
［６］マイクロレンズから出射される光の放射角は、発光部（光出射部）から出射される光の放射角よりも小さい［４］又は［５］に記載の画像表示装置。
［７］画像生成装置には光出射角制御部材が備えられており、
画像生成装置から光出射角制御部材を通して導光手段へ光が出射される［１］乃至［３］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［８］画像生成装置は、２次元マトリクス状に配列された発光部（光出射部）を有し、
光出射角制御部材は、複数のマイクロレンズが２次元マトリクス状に配列されて成るマイクロレンズアレイから成り、
各発光部から出射された光は、該発光部に対向するマイクロレンズを通して画像生成装置から出射される［７］に記載の画像表示装置。
［９］発光部の光軸と、該発光部に対向するマイクロレンズの光軸とのずれ量は、（０，Ｙ₁，Ｚ₁）の値に基づき規定されている［８］に記載の画像表示装置。
［１０］マイクロレンズは、円柱レンズ又はアナモルフィックレンズから成る［８］又は［９］に記載の画像表示装置。
［１１］マイクロレンズから出射される光の放射角は、発光部から出射される光の放射角よりも小さい［８］乃至［１０］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［１２］導光手段は、
（Ｂ−１）入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
（Ｂ−２）導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を偏向させる第１偏向手段、及び、
（Ｂ−３）導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第２偏向手段、
を備えている［１］乃至［１１］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［１３］画像生成装置は、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、又は、発光素子アレイから成る［１］乃至［１２］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［１４］《画像生成装置》
入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を偏向させる第１偏向手段、及び、
導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第２偏向手段、
を備えた導光手段に対して光を出射する画像生成装置であって、
画像生成装置の中心から出射された光が導光手段に入射する点を点Ｏ、点Ｏを通る導光手段の部分における法線をＸ軸、点Ｏを通る導光手段の部分における導光手段の軸線をＹ軸、画像生成装置の中心から出射された光であって導光手段の点Ｏに入射する光の光軸をζ軸とし、ζ軸とＹ軸とが含まれる仮想平面をζＹ平面としたとき、画像生成装置から出射され、導光手段の点（０，Ｙ₁，Ｚ₁）に入射する光は、ζＹ平面と角度θ_Zを成し、且つ、ＸＺ平面と角度θ_Yを成し、
Ｚ₁≠０である場合、θ_Z≠θ_Yを満足する画像生成装置。

１０・・・フレーム、１０’・・・ノーズパッド、１１・・・フロント部、１２・・・蝶番、１３・・・テンプル部、１４・・・モダン部、１５・・・配線（信号線や電源線等）、１６・・・ヘッドホン部、１６’・・・ヘッドホン部用配線、１７・・・撮像装置、１８・・・制御装置（制御回路）、１９・・・取付け部材、２０・・・観察者、２１・・・瞳、６０・・・光出射角制御部材（マイクロレンズアレイ）、６１・・・マイクロレンズ、７０，８０・・・結合部材、１００，２００，３００，４００，５００・・・画像表示装置、１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ，２１１・・・画像生成装置、１１２・・・平行光出射光学系（コリメート光学系）、１１３，２１３・・・筐体、１２０，３２０，５２０・・・導光手段、１２１，３２１・・・導光板、１２２，３２２・・・導光板の第１面、１２３，３２３・・・導光板の第２面、１２４，１２５・・・導光板の一部分、１３０・・・第１偏向手段、１４０・・・第２偏向手段、３３０・・・第１偏向手段（第１回折格子部材）、３４０・・・第２偏向手段（第２回折格子部材）、１５０・・・反射型空間光変調装置、１５１・・・液晶表示装置（ＬＣＤ）、１５２・・・偏光ビームスプリッター、１５３・・・発光部（光出射部、画素あるいは仮想の画素）、１５４・・・光源、２５１・・・光源、２５２・・・コリメート光学系、２５３・・・走査手段、２５４・・・平行光出射光学系（リレー光学系）、２５５・・・クロスプリズム、２５６・・・全反射ミラー

Claims (14)

1. （Ａ）画像生成装置、及び、
   （Ｂ）画像生成装置からの光が入射され、導光され、観察者の瞳に向かって出射される導光手段、
   を備え、
   画像生成装置の中心から出射された光が導光手段に入射する点を点Ｏ、点Ｏを通る導光手段の部分における法線をＸ軸、点Ｏを通る導光手段の部分における導光手段の軸線をＹ軸、画像生成装置の中心から出射された光であって導光手段の点Ｏに入射する光の光軸をζ軸とし、ζ軸とＹ軸とが含まれる仮想平面をζＹ平面としたとき、画像生成装置から出射され、導光手段の点（０，Ｙ₁，Ｚ₁）に入射する光は、ζＹ平面と角度θ_Zを成し、且つ、ＸＺ平面と角度θ_Yを成し、
   Ｚ₁≠０である場合、θ_Z≠θ_Yを満足する画像表示装置。
2. Ｙ₁の値に拘わらずθ_Yの値は一定であり、
   Ｚ₁の絶対値が増加するに従い、θ_Zの絶対値は増加する請求項１に記載の画像表示装置。
3. Ｚ₁の絶対値が増加するに従い、θ_Zの絶対値は単調に増加し、又は、階段状に増加する請求項２に記載の画像表示装置。
4. 画像生成装置は、２次元マトリクス状に配列された発光部を有し、
   画像生成装置には、複数のマイクロレンズが２次元マトリクス状に配列されて成るマイクロレンズアレイが配設されており、
   各発光部から出射された光は、該発光部に対向するマイクロレンズを通して画像生成装置から出射され、
   発光部の光軸と、該発光部に対向するマイクロレンズの光軸とのずれ量は、（０，Ｙ₁，Ｚ₁）の値に基づき規定される請求項３に記載の画像表示装置。
5. マイクロレンズは、円柱レンズ又はアナモルフィックレンズから成る請求項４に記載の画像表示装置。
6. マイクロレンズから出射される光の放射角は、発光部から出射される光の放射角よりも小さい請求項５に記載の画像表示装置。
7. 画像生成装置には光出射角制御部材が備えられており、
   画像生成装置から光出射角制御部材を通して導光手段へ光が出射される請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
8. 画像生成装置は、２次元マトリクス状に配列された発光部を有し、
   光出射角制御部材は、複数のマイクロレンズが２次元マトリクス状に配列されて成るマイクロレンズアレイから成り、
   各発光部から出射された光は、該発光部に対向するマイクロレンズを通して画像生成装置から出射される請求項７に記載の画像表示装置。
9. 発光部の光軸と、該発光部に対向するマイクロレンズの光軸とのずれ量は、（０，Ｙ₁，Ｚ₁）の値に基づき規定されている請求項８に記載の画像表示装置。
10. マイクロレンズは、円柱レンズ又はアナモルフィックレンズから成る請求項８に記載の画像表示装置。
11. マイクロレンズから出射される光の放射角は、発光部から出射される光の放射角よりも小さい請求項８に記載の画像表示装置。
12. 導光手段は、
    （Ｂ−１）入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
    （Ｂ−２）導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を偏向させる第１偏向手段、及び、
    （Ｂ−３）導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第２偏向手段、
    を備えている請求項１に記載の画像表示装置。
13. 画像生成装置は、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、又は、発光素子アレイから成る請求項１に記載の画像表示装置。
14. 入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
    導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を偏向させる第１偏向手段、及び、
    導光板の内部を全反射により伝播した光を導光板から出射させるために、導光板の内部を全反射により伝播した光を複数回に亙り偏向させる第２偏向手段、
    を備えた導光手段に対して光を出射する画像生成装置であって、
    画像生成装置の中心から出射された光が導光手段に入射する点を点Ｏ、点Ｏを通る導光手段の部分における法線をＸ軸、点Ｏを通る導光手段の部分における導光手段の軸線をＹ軸、画像生成装置の中心から出射された光であって導光手段の点Ｏに入射する光の光軸をζ軸とし、ζ軸とＹ軸とが含まれる仮想平面をζＹ平面としたとき、画像生成装置から出射され、導光手段の点（０，Ｙ₁，Ｚ₁）に入射する光は、ζＹ平面と角度θ_Zを成し、且つ、ＸＺ平面と角度θ_Yを成し、
    Ｚ₁≠０である場合、θ_Z≠θ_Yを満足する画像生成装置。

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