JP2020024245A - 虚像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型で広画角の光学系を実現しつつ装置の小型化あるいは薄型化を図りつつ、光学系への光入射角度について全反射条件による制限を回避する虚像表示装置を提供すること。【解決手段】画像を表示する映像素子と、映像光の取出し位置に配置され、映像素子側に凸面を有する第１レンズと、第１レンズよりも映像素子側に配置され、第１レンズの凸面に接合する凹面を有する第２レンズと、凸面と凹面との接合部に設けられるハーフミラーと、第１レンズの光射出側に設けられ、光の偏光状態に応じて透過または反射を選択的に行う透過反射選択部材と、映像素子と第２レンズとの間を密着させつつ映像光を導光する導光部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、虚像表示装置に関する。

観察者の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイ等の虚像表示装置あるいは頭部搭載型表示装置として、例えば特許文献１に示すように、広視野のクローズドタイプであって、ハーフミラーを利用した一部光学折返し部を設けることで、薄型で広画角の光学系を実現しているものが知られている。なお、以下において、ヘッドマウントディスプレイをＨＭＤとも記載する。

特開平８−３２７９４０号公報

しかしながら、ＨＭＤにおいて、薄型で広画角の光学系を実現しつつ装置の小型化あるいは薄型化を図ろうとすると、光学系への光入射角度について全反射条件による制限が問題となりうる。

本発明の一態様の虚像表示装置は、画像を表示する映像素子と、映像光の取出し位置に配置され、映像素子側に凸面を有する第１レンズと、第１レンズよりも映像素子側に配置され、第１レンズの凸面に接合する凹面を有する第２レンズと、凸面と凹面との接合部に設けられるハーフミラーと、第１レンズの光射出側に設けられ、光の偏光状態に応じて透過または反射を選択的に行う透過反射選択部材と、映像素子と第２レンズとの間を密着させつつ映像光を導光する導光部とを備える。

第１実施形態に係る虚像表示装置について概念的に説明するための側方断面図である。 虚像表示装置の一構成例における映像光の光路について概念的に説明するための側方断面図である。 拡大光学系の構成について説明するための分解図である。 虚像表示装置の一例における光線図である。 映像素子からの射出光について説明するための概念的な側方断面図である。 比較例の虚像表示装置について説明するための光線図である。 比較例における屈折率と全反射条件との関係について説明するためのグラフである。 第２実施形態に係る虚像表示装置について概念的に説明するための側方断面図である。 第３実施形態に係る虚像表示装置について概念的に説明するための側方断面図である。 第４実施形態に係る虚像表示装置について概念的に説明するための側方断面図である。 第４実施形態に係る虚像表示装置について概念的に説明するための背面図である。 一変形例の虚像表示装置を構成する光学系について示す概念的な側面図である。 他の一変形例の虚像表示装置を構成する光学系について示す概念的な側面図である。 さらに他の一変形例の虚像表示装置について概念的に説明するための側方断面図である。

〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る虚像表示装置について詳細に説明する。

図１及び図２に概念的に示すように、本実施形態の虚像表示装置１００は、映像素子（画像表示部）である画像表示装置１０と、拡大光学系２０と、画像表示装置１０と拡大光学系２０との間に設けられる導光部ＬＧとを備え、虚像表示装置１００を装着した観察者又は使用者に対して虚像による画像光（映像光）を視認させることができる虚像表示装置、すなわちヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）である。ここで、図１は、虚像表示装置１００を観察者が装着した場合の側方から見た断面の様子を概念的に示している。図１等において、虚像表示装置１００における光学系の光軸ＡＸがＺ方向となっているものとする。さらに、Ｚ方向に対して垂直な面の面内方向のうち、水平方向すなわち左右方向をＸ方向とし、面内方向のうち、Ｘ方向に垂直な方向をＹ方向とする。この場合、観察者の左右の眼の並ぶ方向として想定される水平方向がＸ方向となる。そして、水平方向に直交する方向である観察者にとっての上下方向が垂直方向であり、図１等では、Ｙ方向となる。また、図２において、観察者の眼ＥＹの位置は、虚像表示装置１００の構成上、観察者の眼ＥＹのある場所として想定される瞳の位置となっている。

なお、画像表示装置１０及び拡大光学系２０並びに導光部ＬＧは、右眼用と左眼用とについてそれぞれ用意される左右一対構成であるが、左側の構造と右側の構造とが対称性を有することから、ここでは、省略して左右のうち一方（左眼用）のみを示している。例えば図２では、観察者の眼ＥＹよりも＋Ｘ方向に耳があり、−Ｘ方向に鼻があることになる。なお、虚像表示装置１００は、左右一対の一方のみ、すなわち単独でも虚像表示装置として機能する。また、左右一対構成とせず、単眼用に虚像表示装置を構成することも可能である。

以下、虚像表示装置１００による映像光の導光をするための各部の構造等についての一例を概念的に説明する。

まず、画像表示装置１０は、画像形成を行う主要な本体部分である映像光ＧＬを射出するパネル部１１と、パネル部１１の光射出面１１ａを覆うカバーガラスＣＧと、偏光板１２と、入射側偏光変換部材１３とを備える。ここでは、画像表示装置１０は、小型のものを採用し、図示のように、画像表示装置１０は、光軸ＡＸについて垂直な方向に関して、少なくとも拡大光学系２０よりも小さい構成となっている。具体的には、例えば、図示の例において、画像表示装置１０の画像表示領域のサイズは、後述する拡大光学系２０第２レンズＬ２の光学面のサイズよりも小さいものとなっていることは明らかである。

表示デバイスであるパネル部１１は、例えば有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス、Organic Electro-Luminescence）等の自発光型の素子（ＯＬＥＤ）で構成される映像素子（映像表示素子）とすることができる。パネル部１１は、有機ＥＬのほか、例えば、無機ＥＬ、ＬＥＤアレイ、有機ＬＥＤ、レーザーアレイ、量子ドット発光型素子等に代表される自発光型の表示素子であるものとしてもよい。パネル部１１は、２次元の光射出面１１ａにカラーの静止画又は動画を形成する。パネル部１１は、不図示の駆動制御回路に駆動されて表示動作を行う。パネル部１１として有機ＥＬのディスプレイを用いる場合、有機ＥＬ制御部を備える構成とする。パネル部１１として量子ドットディスプレーを用いる場合、青色発光ダイオード（ＬＥＤ）の光を量子ドットフィルムに通すことにより、緑や赤の色を出す構成とする。パネル部１１は、自発光型の表示素子に限らず、ＬＣＤその他の光変調素子で構成され、当該光変調素子をバックライトのような光源によって照明することによって画像を形成するものであってもよい。パネル部１１として、ＬＣＤに代えて、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon, ＬＣｏＳは登録商標）や、デジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。

ここで、高精細化等の観点から、画像表示装置１０のパネル部１１に用いる映像素子として、例えばマイクロディスプレイ等の小型のものを採用することが望ましい場合が考えられる。高精細化を実現するためには、例えばＨＴＰＳやＳｉバックプレーンを使った液晶パネル、あるいはＯＬＥＤパネルを適用する必要があり、これらは、パネルサイズとパネル単価とに比例関係があるからである。つまり、製品コストを下げる等の実用的観点から、より小さなパネルを適用する必要がある。しかしながら、広画角化を図りつつパネルをより小型化しようとする、すなわち、より小さいパネルサイズを適用しようとすると、光学系の焦点距離も小さくする必要がある。つまり、レンズの曲率半径を小さくする必要がある。この場合、広視野角側の光の成分において、レンズ面での全反射条件の制限から、強い曲率の形状にできず、思うようなパネルサイズの縮小化が図れない可能性がある。本実施形態の虚像表示装置１００では、このような点を考慮して、パネル部１１の小型化を実現している。

偏光板１２は、カバーガラスＣＧの光射出面上に貼り付けられている。偏光板１２は、透過型偏光板であり、パネル部１１からの映像光ＧＬの通過に際して、映像光ＧＬのうち直線偏光の成分を抽出する部材である。

入射側偏光変換部材１３は、偏光板１２の光射出面上に貼り付けられている。入射側偏光変換部材１３は、１／４波長板すなわちλ／４板であり、通過する光の偏光状態を変換する。つまり、入射側偏光変換部材１３は、偏光板１２の光路下流側に位置して、偏光板１２を経て直線偏光となった映像光ＧＬを円偏光にする。また、図示のように、入射側偏光変換部材１３は、画像表示装置１０のうち最も光路下流側に位置する、すなわち拡大光学系２０の近くに位置する部材であり、導光部ＬＧを介して拡大光学系２０に貼り付けられている。

次に、導光部ＬＧは、画像表示装置１０と拡大光学系２０との間に設けられ、これらを密着させつつ映像光ＧＬを導光する。言い換えると、画像表示装置１０と拡大光学系２０とを接合させて導光に際して空気間隔を設けないようにしている。より具体的には、ここでの導光部ＬＧにおける密着とは、例えば画像表示装置１０や拡大光学系２０との界面や導光部ＬＧの内部において、意図しない空気層等が形成されて映像光ＧＬの導光に影響する、というようなことが無く、導光させる各部材の材質に固有の屈折率等に基づいて想定される光路を映像光ＧＬが通過する状態を維持できる程度に間隙が無いことを意味する。また、ここでは、導光部ＬＧは、画像表示装置１０のうち最も光路下流側すなわち最も拡大光学系２０に近い位置にある入射側偏光変換部材１３と、拡大光学系２０のうち最も光路上流側すなわち画像表示装置１０に近い位置にある第２レンズＬ２との間を密着させる接着部である。接着部である導光部ＬＧは、十分に光透過性の高い接着剤を層状に設けて固化させることにより導光層を形成して構成されている。なお、導光部ＬＧを構成する材料として用いる接着剤については、種々のものが適用可能であるが、ここでは、透過率１．３以上となる素材を採用するものとする。また、接着剤については、熱硬化あるいはＵＶ硬化により固化するものを適用することが考えられる。すなわち加熱処理あるいはＵＶ光の照射により、接着剤を固化させた接着部によって、導光部ＬＧが形成される。

次に、図１及び図２に加え、さらに、図２の一構成例を分解した図３に示すように、拡大光学系２０は、観察者側から順に接合されて並ぶ２つの第１及び第２レンズＬ１，Ｌ２に加え、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との接合箇所にハーフミラー２１と、光射出側に透過反射選択部材３０とを備える。さらに、透過反射選択部材３０は、射出側偏光変換部材２２と、半透過反射型偏光板２３とで構成されている。なお、第１及び第２レンズＬ１，Ｌ２は、ガラスレンズである。

まず、第１レンズＬ１は、拡大光学系２０を構成するレンズのうち、観察者の眼前側すなわち眼ＥＹに近い−Ｚ側において、映像光ＧＬを装置外部へ取り出す取出し位置に配置され、眼前側に光射出面として、平面である光射出平面ＳＥを有し、光射出平面ＳＥの反対側である画像表示装置１０側に凸面ＣＶを有する平凸レンズである。第１レンズＬ１は、画像を十分に広画角なものとすべく、例えば屈折率１．８以上の高屈折レンズとなっている。また、凸面ＣＶは球面となっている。すなわち、第１レンズＬ１は、球面平凸レンズである。

次に、第２レンズＬ２は、第１レンズＬ１よりも画像表示装置１０側に配置され、眼前側に凹面ＣＣを有し、凹面ＣＣの反対側である画像表示装置１０側に画像表示装置１０からの映像光ＧＬを入射させる光入射面として、平面である光入射平面ＳＩを有する平凹レンズである。第２レンズＬ２の屈折率は、第１レンズＬ１の屈折率と同じか第１レンズＬ１の屈折率よりも小さくなっている。また、凹面ＣＣは、第１レンズＬ１の凸面ＣＶに対応する曲面形状の球面を有するものとなっている。すなわち、第２レンズＬ２は、球面平凹レンズである。

第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とは、凸面ＣＶと凹面ＣＣとで接合され、接合部ＣＮを形成している。

また、光射出平面ＳＥと光入射平面ＳＩとは、ともに、画像表示装置１０の光射出面１１ａに対して平行である．図示の例では、ＸＹ面に対して平行となっている。なお、ここでの平行についての許容範囲としては、例えば±２°以内とすることが考えられる。これらの平面ＳＥ，ＳＩのうち、特に、光入射平面ＳＩは、第２レンズＬ２の光路上流側すなわち拡大光学系２０のうち画像表示装置１０に最も近い位置にあり、接着部である導光部ＬＧにより密着した状態で画像表示装置１０に接着されている面である。

ハーフミラー２１は、映像光の一部を透過させるとともに他の一部を反射させる半反射半透過膜であり、例えば、誘電体多層膜や金属膜等で構成される。図示のように、ハーフミラー２１は、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に形成されている。すなわち、接合部ＣＮに設けられている。したがって、ハーフミラー２１は、観察者側から見て凹の曲面形状となっている。

ここで、ハーフミラー２１あるいは接合部ＣＮの形成について一例を説明する。図３の分解図において拡大光学系２０の構成を例示するように、まず、第１レンズＬ１の凸面ＣＶ上にハーフミラー２１となるべき膜が蒸着により成膜される。次に、成膜されたハーフミラー２１の膜と第２レンズＬ２の凹面ＣＣとを接着剤により接着させ、これが固化して接着膜ＡＤを形成することで、接合部ＣＮが形成される。なお、詳しくは後述するが、接着膜ＡＤを第１レンズＬ１側ではなく第２レンズＬ２側に設けることで、映像光ＧＬの拡大光学系２０の通過に際して、接着膜ＡＤの通過回数を少なくできる。

透過反射選択部材３０は、既述のように、射出側偏光変換部材２２と、半透過反射型偏光板２３とで構成されており、光の偏光状態に応じて透過または反射を選択的に行う。

透過反射選択部材３０のうち、射出側偏光変換部材２２は、１／４波長板すなわちλ／４板であり、通過する光の偏光状態を変換する。図示のように、射出側偏光変換部材２２は、第１レンズＬ１の光射出平面ＳＥに貼り付けられ、第１レンズＬ１と半透過反射型偏光板２３との間に設けられている。射出側偏光変換部材２２は、半透過反射型偏光板２３とハーフミラー２１との間を往復する成分の偏光状態を変換する。ここでは、１／４波長板である射出側偏光変換部材２２は、円偏光の状態にある映像光ＧＬを直線偏光に変換したり、あるいは、逆に、直線偏光の状態にある映像光ＧＬを円偏光に変換したりする。

透過反射選択部材３０のうち、半透過反射型偏光板２３は、射出側偏光変換部材２２を介して光射出平面ＳＥに貼り付けられている。すなわち、半透過反射型偏光板２３は、観察者の眼ＥＹの位置として想定される瞳の位置に一番近い側に配置される部材であり、映像光ＧＬを観察者の眼前側へ射出させる。ここでは、半透過反射型偏光板２３は、反射型のワイヤーグリッド偏光板で構成されるものとする。つまり、半透過反射型偏光板２３は、入射する成分の偏光の状態が偏光透過軸の方向であるか否かによって、透過・反射の特性を変える。この場合、半透過反射型偏光板２３の光路上流側に射出側偏光変換部材２２が配置されていることで、射出側偏光変換部材２２を経るたびに光の偏光状態が変化し、半透過反射型偏光板２３は、その変化に応じて入射する成分を透過させたり反射したりする。ここでは、一例として、観察者の眼の並ぶ方向として想定される水平方向（Ｘ方向）を偏光透過軸の方向とする。なお、反射型のワイヤーグリッド偏光板で構成される半透過反射型偏光板２３については、入射する成分の偏光の状態に応じて透過・反射の特性を変えることから、反射型偏光板と呼ぶこともある。

透過反射選択部材３０は、上記のような射出側偏光変換部材２２及び半透過反射型偏光板２３で構成されることにより、光の偏光状態を変化させつつこれに応じて光の透過または反射を選択的に行うことを可能としている。

以上のように、本実施形態では、拡大光学系２０において、光学系の主要部となるレンズを２枚構成とし、かつ、これらを接合させて空気間隔を設けない構成とし、さらに、レンズの表面である光入射平面ＳＩ及び光射出平面ＳＥを平面としている。これにより、特に、光軸方向に沿って短くすることができ、小型化あるいは薄型化を可能としている。また、光入射平面ＳＩ及び光射出平面ＳＥは平面であるから、これらの面に、上述したように、偏光板や１／４波長板、反射型のワイヤーグリッド偏光板といったものを、各種光学シートとして直接容易に貼り合せることが可能となり、部品点数の削減、光学部品の小型化、性能の向上を図ることができる。

以下、図１を参照して、映像光ＧＬの光路について概略説明する。まず、画像表示装置１０において、パネル部１１で変調された映像光ＧＬは、透過型偏光板である偏光板１２において、直線偏光に変換される。ここでは、偏光板１２を通過した後の直線偏光の偏光方向を第１方向とする。映像光ＧＬは、偏光板１２で第１方向の直線偏光に変換された後、第１の１／４波長板である入射側偏光変換部材１３により円偏光に変換され、導光部ＬＧを経て、拡大光学系２０に向けて射出される。

射出された映像光ＧＬは、拡大光学系２０のうち最も画像表示装置１０側に位置する光入射平面ＳＩから第２レンズＬ２に入射する。その後、映像光ＧＬは、第２レンズＬ２と第１レンズＬ１との界面すなわち接合部ＣＮに設けられたハーフミラー２１に達する。映像光ＧＬのうち一部の成分が、ハーフミラー２１を通過し、第２の１／４波長板である射出側偏光変換部材２２にて直線偏光に変換される。ここでの直線偏光の偏光方向は、偏光板１２の通過後、１／４波長板を２回通過しているため、第１方向に対して９０°異なる方向となっている。ここでは、この方向を第２方向とする。映像光ＧＬは、射出側偏光変換部材２２で第２方向の直線偏光に変換された後、半透過反射型偏光板２３あるいは反射型偏光板に到達する。

ここで、半透過反射型偏光板２３は、第１方向の直線偏光については透過させ、第２方向の直線偏光については反射するように設定されているものとする。見方を変えると、偏光板１２の透過特性や半透過反射型偏光板２３の透過反射選択特性が、そのように構成されている。この場合、第２方向の直線偏光である映像光ＧＬは、半透過反射型偏光板２３にて反射され、再び１／４波長板である射出側偏光変換部材２２にて円偏光となり、ハーフミラー２１に達する。ハーフミラー２１において、映像光ＧＬのうち一部の成分はそのまま透過するが、残りの成分は反射され、反射された映像光ＧＬの成分は、１／４波長板である射出側偏光変換部材２２で今度は第１方向の直線偏光に変換される。第１方向の直線偏光となっている映像光ＧＬの成分は、半透過反射型偏光板２３を通過し、映像光ＧＬは、観察者の眼ＥＹのある場所として想定される瞳の位置に達する。

なお、既述のように、ハーフミラー２１は、まず、第１レンズＬ１側に蒸着されており、その後、接着膜ＡＤを介して第２レンズＬ２に接着固定される構成となっている。したがって、映像光ＧＬは、上記光路上のうち、半透過反射型偏光板２３で反射された後は、接着膜ＡＤを通過することなく、ハーフミラー２１で反射されることになる。つまり、接着膜ＡＤの通過は、最初の第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間を通過する際の１回のみとなるように構成されている。以上のように、接着膜ＡＤの通過を極力削減することで、映像光ＧＬの成分量の低下や劣化を抑制している。

以上のように、本実施形態の虚像表示装置１００は、拡大光学系２０において、ハーフミラー２１や透過反射選択部材３０により映像光ＧＬの光路を折り曲げるとともに、曲面に設けたハーフミラー２１における反射を利用すること等により、映像光ＧＬを広画角なものとすることができる。

なお、以上の場合、拡大光学系２０では、２つのレンズＬ１，Ｌ２において光入射平面ＳＩ及び光射出平面ＳＥを平面としている。このため、映像光ＧＬを構成する各光線束の光路調整については、２つのレンズＬ１，Ｌ２の接合される曲面部分の箇所が担うことになる。すなわち、この面に形成されているハーフミラー２１での反射作用と、２つのレンズＬ１，Ｌ２間での屈折率の差等による屈折作用によって光路調整がなされている。２つのレンズＬ１，Ｌ２について、異なる屈折率や異なるアッベ数の硝材を用いることで、上記構成のような拡大光学系２０が形成できる。

また、ここで、図４に示す一例のように、画像表示装置１０の画像表示領域のサイズに相当するパネルサイズの一辺の長さを長さＬＬ１とし、拡大光学系２０の光軸方向の全長を長さＬＤ１とし、拡大光学系２０から眼ＥＹの位置までの距離であるアイレリーフの長さを長さＬＥ１とし、眼ＥＹの位置におけるアイリングの径を径ＲＥ１とする。

これらのうち、パネルサイズの一辺の長さＬＬ１については、小型化の要請の観点からは、２．５インチ以下、さらには、１インチ以下（より望ましくは、１２〜１３ｍｍ程度）とすることが望ましい。本実施形態では、画像表示装置１０としてマイクロディスプレイのような小型パネルを用い、これによる画像を拡大光学系２０で拡大して広画角な画像形成を可能としている。

ＨＭＤ等の虚像表示装置においては、広画角化が進んでおり、光学系は非常に焦点距離の短いものとなる。ここでは、ＦＯＶについて、半画角を５０°すなわち全画角を１００°とする。以上を満たすべく、上記各寸法は、拡大光学系２０の全長の長さＬＤ１＝１４ｍｍ、アイレリーフの長さＬＥ１＝１０ｍｍ、アイリングの径ＲＥ１＝６ｍｍとなっている。また、レンズ面の曲率半径すなわち第１レンズＬ１の凸面ＣＶ及び第２レンズＬ２の凹面ＣＣの曲率半径は、４４．２ｍｍとなっている。

また、上記各図の場合において、レンズ面を球面レンズとしていることで、より高屈折な材料を適用することができる。より高屈折な材料を適用することで、レンズ面の曲率を抑えることができる場合には、ペッツバール曲率を抑制でき、像面湾曲を低減することも可能となると考えられる。

以下、図５を参照して、画像表示装置１０からの射出光としての映像光ＧＬに関して、光射出位置ごとにおける主光線ＧＬａの射出角度について説明する。なお、図示において、拡大光学系２０については、簡略化して示している。

上記のように、画像表示装置１０におけるパネルサイズの小型化を図るべく拡大光学系２０の屈折力を大きな光学系とした場合、図示のように、パネル側すなわち画像表示装置１０側において、主光線ＧＬａの射出角度が大きく傾斜する非テレセントリック光学系となる。つまり、ここでの一例では、画像表示装置１０から射出される映像光ＧＬにおいて、主光線ＧＬａの傾斜角度は、光射出位置に応じて異なるものとなっている。具体的には、映像光ＧＬのうち、光軸ＡＸが通る中心位置から射出される中心成分ＧＬｃの主光線ＧＬａは、パネル部１１の光射出面１１ａに対して垂直な方向に射出されている。つまり、傾斜していない。これに対して、映像光ＧＬのうち、光軸ＡＸから離間した位置から射出される周辺成分ＧＬｃの主光線ＧＬａは、光射出面１１ａに対して傾斜している。

本実施形態では、画像表示装置１０のパネル部１１において、主光線ＧＬａの傾斜角度に応じて光射出方向を偏向する偏向部材ＰＰを設けている。偏向部材ＰＰとしては、例えば、各画素に設けられたマイクロレンズアレイ、プリズムアレイ、回折素子を採用することが考えられる。通常、パネル部１１の各画素は、光射出面１１ａに垂直な方向について最も輝度が高くなった状態で射出されるように設計されている。これに対して、本実施形態では、偏向部材ＰＰを設けることで、パネル部１１の各画素から出た光を中心よりも外側に向かって偏向させている。より具体的には、偏向部材ＰＰが、光軸ＡＸから離間した位置にある画素から射出される成分ほど中心よりも外側に向かって大きく偏向させている。これにより、非テレセントリック光学系であっても、画像表示装置１０全体としての映像の輝度を確保できる。

ここで、さらなる問題として、全反射条件に関する事項があげられる。上記のような構成の場合、画像表示装置１０と拡大光学系２０との間において、光軸ＡＸに対する映像光ＧＬの角度は、非常に大きくなる傾向にある。特に、装置の小型化等を図るため、焦点距離が短くなり、画像表示装置１０におけるパネルサイズを小型化にした構成とするほど、光軸ＡＸに対する映像光ＧＬの角度は、大きくなる。これに対して、本実施形態では、画像表示装置１０と第２レンズＬ２との間において、空気間隔を設けないように、全反射条件に応じた屈折率を有する導光部ＬＧを密着させた状態で設けていることで映像光ＧＬの確実な導光を維持している。

図６は、比較例の虚像表示装置の一例における光線図であり、図７は、比較例における屈折率と全反射条件との関係について説明するためのグラフである。比較例では、本実施形態の場合と異なり、画像表示装置１０と拡大光学系２０との間に空気間隔を有している。図中の比較例のうち、上欄Ａ１及び中欄Ａ２に示す虚像表示装置１００Ｘは、１枚のレンズで拡大光学系２０が構成されている。具体的に説明すると、図６のレンズＬ１は、平凸レンズであり、平面側に透過反射選択部材３０を有し、凸面側にハーフミラー２１を有しているものとする。また、画像表示装置１０と拡大光学系２０との間には、空気層ＡＬが生じているものとする。以上のような場合、上欄Ａ１に示すように、映像光ＧＬの光路については、透過反射選択部材３０やハーフミラー２１において折り返すものとなる。しかしながら、この場合、画像表示装置１０と拡大光学系２０との間、特に、拡大光学系２０と空気層ＡＬとの境界において、全反射条件の制限が問題となり得る。具体的には、本願と同様の画像形成を比較例の虚像表示装置１００Ｘにおいて行おうとすると、例えば図示のような光軸ＡＸから離間した位置すなわち像高が最も大きい位置からの映像光ＧＬの光路について、矢印ＡＡ１で指し示す拡大光学系２０と空気層ＡＬとの境界での通過点ＸＰでの全反射条件が問題となる。つまり、中欄Ａ２に示すように、映像光ＧＬの光路を逆追跡した光路ＧＬｒについて、通過点ＸＰおいて、ハーフミラー２１の凸面での入射角αの入射角度が臨界角（全反射角）以上となり導光不能となる場合が生じ得る。この場合、画像表示装置１０と拡大光学系２０との間を大きくしたり、画像表示装置１０のサイズを大きくしたりしなくてはならないこととなり、小型化等に関して目的とする構成が達成できなくなる可能性がある。

上記のようなことは、２枚のレンズで拡大光学系２０が構成されている場合にも生じ得る。具体的には、下欄Ａ３の比較例に示す虚像表示装置１００Ｙのように、拡大光学系２０が第１及び第２レンズＬ１，Ｌ２等で構成される場合においても、第２レンズＬ２の光入射平面ＳＩと空気層ＡＬとの境界において、映像光ＧＬの光路あるいはこれを逆追跡した光路ＧＬｒの通過点ＸＰにおける入射角αについて、全反射条件が同様に問題となり得る。

なお、図７は、拡大光学系２０を構成する各レンズの屈折率と空気層ＡＬとの境界における全反射角（臨界角）との関係を示すグラフであり、横軸がレンズの屈折率、縦軸が全反射角（臨界角）を示している。例えば、画像表示装置１０あるいはパネル部１１において、像高が最も大きい位置から射出される成分について、例えば上記入射角αが、４３．２°となると、レンズの屈折率１．４６以上で全反射条件により導光が不能となってしまうことになる。

本実施形態では、上記構成によりかかる事態を回避している。すなわち、画像表示装置１０と拡大光学系２０との間において、空気に比して高い屈折率を有する光透過性の導光部ＬＧを密着して設けることで、例えば上記のように、入射角αが、４３．２°で、レンズの屈折率１．４６以上となるような場合であっても、確実な映像光ＧＬの導光を行うことができる。

なお、導光部ＬＧを構成する接着部については、上記目的を果たし得る屈折率であってかつ接着性や光透過性、実用性等の観点から屈折率１．３以上の物質としているが、上記要件を満たす屈折率となっている種々のものを導光部ＬＧの材料として適用できる。例えば、導光部ＬＧとして、第２レンズＬ２やカバーガラスＣＧ等の屈折率に合わせた屈折率の材料を選択してもよい。

以上のように、本実施形態に係る虚像表示装置では、画像を表示する映像素子と、映像光の取出し位置に配置され、映像素子側に凸面を有する第１レンズと、第１レンズよりも映像素子側に配置され、第１レンズの凸面に接合する凹面を有する第２レンズと、凸面と凹面との接合部に設けられるハーフミラーと、第１レンズの光射出側に設けられ、光の偏光状態に応じて透過または反射を選択的に行う透過反射選択部材と、映像素子と第２レンズとの間を密着させつつ映像光を導光する導光部とを備える。

上記虚像表示装置では、第１レンズと第２レンズとを接合し、かつ、ハーフミラーを凸面と凹面との接合部に設けて小型化あるいは薄型化を実現しつつパワーを持たせて広画角な画像形成を行いつつ、導光部により、映像素子と第２レンズとの間において、広画角化に応じた映像光の導光を行うことができる。

〔第２実施形態〕
以下、図８を参照して、第２実施形態に係る虚像表示装置について一例を説明する。

本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態で例示した虚像表示装置の変形例であり、導光部を除いて、第１実施形態の場合と同様であるので、虚像表示装置の全体に関する説明は省略し、導光部に関する構造についてのみ説明する。

図８は、本実施形態に係る虚像表示装置２００について概念的に説明するための側方断面図であり、図１に対応する図である。

本実施形態の虚像表示装置２００では、図８に示すように、導光部ＬＧの周囲に付随して遮光部ＳＨが設けられている。

遮光部ＳＨは、例えば板金部材を黒塗りして構成される部材であり、導光部ＬＧの周囲を囲うように取り付けられている。遮光部ＳＨにより、虚像表示装置２００を構成するガラス部材等に起因する意図しない光漏れの影響を抑制できる。なお、遮光部ＳＨについては、導光部ＬＧとなるべき接着剤を塗布する際に併せて貼り付けることで、導光部ＬＧの導光範囲を囲む周辺部分に取り付けられた状態になって、所望の位置に固定させることができる。なお、以上は一例であり、上記のように板金部材を黒塗り塗装して遮光部ＳＨとするという態様の他にも、導光部ＬＧを遮光性のテープ（黒いテープ）で巻きつけることで遮光部ＳＨを形成する、といったことも考えられる。

本実施形態の虚像表示装置２００においても、小型化あるいは薄型化を実現しつつパワーを持たせて広画角な画像形成を行いつつ、導光部ＬＧにより、画像表示装置１０と拡大光学系２０の第２レンズＬ２との間において、広画角化に応じた映像光の導光を行うことができる。特に、本実施形態の場合、遮光部ＳＨにより確実な遮光を行って良好な画像表示が行える。

〔第３実施形態〕
以下、図９を参照して、第３実施形態に係る虚像表示装置について一例を説明する。

本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態等で例示した虚像表示装置の変形例であり、導光部を含む画像表示装置と拡大光学系との取付構造を除いて、第１実施形態等の場合と同様であるので、虚像表示装置の全体に関する説明は省略し、導光部及び導光部を含む画像表示装置と拡大光学系との取付構造に関する構造についてのみ説明する。

図９は、本実施形態に係る虚像表示装置３００について概念的に説明するための側方断面図であり、図１等に対応する図である。

本実施形態の虚像表示装置３００では、図９に示すように、導光部ＬＧの周囲に光学ケース部品ＯＣが、画像表示装置１０と拡大光学系２０との取付構造を構成するものとして設けられている。

具体的には、光学ケース部品ＯＣは、図示のように、拡大光学系２０の第２レンズＬ２に沿って延びる肩付の筒状部材を本体部ＯＣａとする一体成形品である。なお、拡大光学系２０は、本体部ＯＣａにおいて、さらに、本体部ＯＣａの中央に貫通部（貫通孔）や、板状部材を有して構成されている。まず、光学ケース部品ＯＣは、本体部ＯＣａのうち光入射平面ＳＩに沿った延長面であって光学的に機能していない部分に接する板状部ＰＬａにおいて、中央部分に導光部ＬＧとなるべき接着剤を塗布するための貫通部ＨＬを形成しつつ貫通部ＨＬの周囲を囲んで意図しない光漏れを抑制する遮光部ＳＨとなるべき部分を形成している。

また、光学ケース部品ＯＣは、板状部ＰＬａの外表面のうち、貫通部ＨＬよりも下方側すなわち−Ｙ側の所定箇所から画像表示装置１０に向かって（＋Ｚ方向に）延びる板状部材である映像素子位置決め部ＰＤを有している。映像素子位置決め部ＰＤに、画像表示装置１０のパネル部１１を構成する矩形のＳｉ基板ＳＳの一側面を当接させることで、第２レンズＬ２に対する画像表示装置１０の位置決めを行うことができる。このため、図示のように、映像素子位置決め部ＰＤは、光軸ＡＸ方向に対して水平により具体的には、ＸＺ面に平行に延びており、Ｚ方向についてＳｉ基板ＳＳを当接させられる程度に延びている。すなわち、導光部ＬＧ及び画像表示装置１０の奥行方向（厚み方向）に関して、十分な長さを有している。

さらに、光学ケース部品ＯＣは、接着剤逃げ部ＥＰを有している。図示の一例では、光学ケース部品ＯＣは、板状部ＰＬａの外表面のうち、貫通部ＨＬよりも上方側すなわち＋Ｙ側の所定箇所から画像表示装置１０に向かって（＋Ｚ方向に）延びる板状部材ＥＰ１と、遮光部ＳＨのうち、遮光の性能維持に関して影響しない程度に一部を切り欠いて（削って）設けた切欠き部ＥＰ２とにより、接着部すなわち導光部ＬＧとなるべき接着剤の余剰分を逃がす接着剤逃げ部ＥＰを形成している。

以下、光学ケース部品ＯＣを用いた画像表示装置１０と拡大光学系２０との取付について簡単に説明する。前提として、光学ケース部品ＯＣを拡大光学系２０に取り付けておき、光学ケース部品ＯＣに対して、画像表示装置１０を取り付けることで、画像表示装置１０と拡大光学系２０が取り付けられるとともに、これらの間に導光部ＬＧが設けられるようになっている。

以上を踏まえて、取付けについてより詳しく説明すると、拡大光学系２０に取り付けた光学ケース部品ＯＣにおいて、まず、貫通部ＨＬに導光部ＬＧとなるべき接着剤を塗布し、次に、画像表示装置１０のパネル部１１において、矩形のＳｉ基板ＳＳの各側面のうちＦＰＣ部１１ｆが設けられている側面と反対側の側面を、映像素子位置決め部ＰＤに当接させて位置合わせを行いつつ、入射側偏光変換部材１３の下方（−Ｙ側）から接着剤を密着した状態で貼り合せていく。これにより、接着剤が徐々に上方（＋Ｙ側）にせりあがっていき、接着剤の余剰分が、切欠き部ＥＰ２を経由して、板状部材ＥＰ１と切欠き部ＥＰ２とによって形成された液溜りの空間である接着剤逃げ部ＥＰにはみ出していく。その後、熱硬化あるいはＵＶ硬化により接着剤を固化させて、画像表示装置１０を光学ケース部品ＯＣに固着させることで、画像表示装置１０と拡大光学系２０とを正確に位置決めした状態で取付けがなされる。また、この場合、導光部ＬＧが、画像表示装置１０と拡大光学系２０との間を密着させるべく空気層等が形成されないようにするために、十分な量の接着剤を、導光部ＬＧとなるべき箇所に塗布した状態で、組付けを行うことができる。なお、接着剤逃げ部ＥＰについては、余剰な接着剤の量や、接着剤の流動性等を加味して、当該余剰な接着剤によって意図しない箇所が接着されないようにするのに十分な程度のサイズや形状としておく。すなわち、板状部材ＥＰ１や切欠き部ＥＰ２について、位置や大きさ・形状の調整によって、所望の接着剤逃げ部ＥＰが形成される。

本実施形態の虚像表示装置３００においても、小型化あるいは薄型化を実現しつつパワーを持たせて広画角な画像形成を行いつつ、導光部ＬＧにより、画像表示装置１０と拡大光学系２０の第２レンズＬ２との間において、広画角化に応じた映像光の導光を行うことができる。特に、本実施形態の場合、光学ケース部品ＯＣにより、画像表示装置１０と拡大光学系２０との確実な取付けが可能になる。

〔第４実施形態〕
以下、図１０及び図１１を参照して、第４実施形態に係る虚像表示装置について一例を説明する。

本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態等で例示した虚像表示装置の変形例であり、導光部を含む画像表示装置と拡大光学系との取付構造として埋込部を有していることを除いて、第１実施形態等の場合と同様であるので、虚像表示装置の全体に関する説明は省略し、埋込部に関する構造についてのみ説明する。

図１０及び図１１は、本実施形態に係る虚像表示装置４００について概念的に説明するための側方断面図及び背面図である。なお、図１０は、図１等に対応する図である。

本実施形態の虚像表示装置４００では、図１０及び図１１に示すように、拡大光学系２０の第２レンズＬ２において、画像表示装置１０を埋め込む埋込部ＢＢが設けられている。より具体的に説明すると、本実施形態では、第２レンズＬ２のうち画像表示装置１０に対向する側の面の中央部分において、画像表示装置１０に合わせた矩形状の凹部が埋込部ＢＢとして設けられており、埋込部ＢＢとしての凹部の底面に光入射平面ＳＩが形成されている。さらに、図１１に示すように、埋込部ＢＢのうち表面側（＋Ｚ側）には、段差状の部分が設けられており、図示のように、そのうち下方側（−Ｙ側）の一部が、画像表示装置１０のパネル部１１を構成する矩形のＳｉ基板ＳＳを当接させて第２レンズＬ２に対する画像表示装置１０の位置決めを行う映像素子位置決め部ＰＤとして機能する。また、埋込部ＢＢのうち上方側（＋Ｙ側）には、ＦＰＣ部１１ｆを引き出すための空間が形成されている。なお、図示のように、本実施形態においても、導光部ＬＧの周囲に付随して遮光部ＳＨを設けることができる。埋込部ＢＢについて、深さ等のサイズや形状については、種々の態様が想定されるが、例えば、上記のようなＳｉ基板ＳＳを当接させた位置決めが可能であるように、Ｓｉ基板ＳＳとの当接箇所をＳｉ基板ＳＳの厚さに対応した深さとすることが考えられる。また、画像表示装置１０の固着に際して、画像表示装置１０の姿勢の維持が容易となる程度の深さあるいは大きさとすることが考えられる。

本実施形態の虚像表示装置４００においても、小型化あるいは薄型化を実現しつつパワーを持たせて広画角な画像形成を行いつつ、導光部ＬＧにより、画像表示装置１０と拡大光学系２０の第２レンズＬ２との間において、広画角化に応じた映像光の導光を行うことができる。特に、本実施形態の場合、埋込部ＢＢにより、各部の姿勢維持等の観点において、画像表示装置１０と拡大光学系２０との簡易かつ確実な取付けが可能になる。

以下、図１２等を参照して、変形例について説明する。

まず、図１２は、一変形例の虚像表示装置について示すための図であり、虚像表示装置の概念的な側面図である。本変形例では、第２レンズＬ２において、切欠き部ＣＴを設けている。例えば、図４等に示されるように、本実施形態では、映像光ＧＬは、第１レンズＬ１において最も光線束の幅が広がり、第２レンズＬ２では、比較的狭くなっている。そこで、第２レンズＬ２のうち、例えば映像光ＧＬの光路外であって、かつ、迷光等の発生の要因となる可能性の低いところについては、図示のように一部を切り欠くことで、第２レンズＬ２の軽量化を図ることができる。なお、切欠き部ＣＴの形状については、種々考えられ、他の部材の機能が確保できれば、例えば、図１３に示す他の一変形例のように、ハーフミラー２１の一部露出するような切り方も考えられる。なお、この場合、例えばハーフミラー２１を金属膜で構成する、といったことが考えられる。

また、上記では、偏光板１２と入射側偏光変換部材１３とを画像表示装置１０側に設ける構成としているが、例えば図１４に示すように、拡大光学系２０側にこれらを設ける構成としてもよい。

〔その他〕
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

まず、上記において、例えば第１実施形態では、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２をガラスレンズとしているが、要件等によっては、樹脂レンズを適用することも可能であり、例えば、ゼロ複屈折性の樹脂レンズまたは低複屈折性の樹脂レンズ（すなわち配向複屈折±０．０１以下、または、光弾性定数１０［１０^−１２／Ｐａ］以下の樹脂レンズ）のいずれかで構成し、複屈折を生じにくいものとすることも考えられる。例えば、第４実施形態として図１０等に例示した虚像表示装置４００においては、埋込部ＢＢを形成すべく、第２レンズＬ２を樹脂レンズとすることが考えらえられる。また、併せて第１レンズＬ１についても樹脂レンズとすることが考えられる。

また、上記では、導光部ＬＧは、接着剤を層状に設けて固化させることにより形成される接着部であるとしているが、これに限らず、例えば、十分に高い光透過性を有するが接着性は有しない部材を画像表示装置１０と第２レンズＬ２との間において密着させつつ設けるようにしてもよい。例えば、グリスやオイル等によって導光部ＬＧを構成するものとしてもよい。この場合、グリスやオイル等について、画像表示装置１０と第２レンズＬ２との間において保持する構造を設けるための種々の方法が適用できる。

また、画像表示装置１０と第２レンズＬ２との間においてオプティカルフラットな面となるような構造を導光部ＬＧとして設けることも考えられ、さらに、光透過における精度が維持できれば透明テープを利用することも考えられる。

また、上記では、画像表示装置１０としては、例えば有機ＥＬ等の自発光型の素子（ＯＬＥＤ）で構成されるものとしているが、この場合において、例えば円偏光の映像光を射出するものを採用し、偏光板や１／４波長板を省略するものとしてもよい。

また、各レンズのレンズ面に適宜ＡＲコートを設けることで、ゴースト光の発生等をさらに抑制するものとしてもよい。

また、本願発明の技術を、画像光のみを視認させるいわゆるクローズ型（シースルーでない）タイプの虚像表示装置のほか、観察者に外界像をシースルーで視認又は観察させることができるものに採用したり、ディスプレイと撮像装置とで構成されるいわゆるビデオシースルーの製品に対応させたりするものとしてもよい。

また、本願発明の技術を、双眼鏡型のハンドヘルドディスプレイ等に適用することもできる。

また、上記において、映像光の一部を透過させるとともに他の一部を反射させる半反射半透過膜で構成されるハーフミラー２１を設けた箇所については、これに代えて例えば体積ホログラム等の回折素子といった光学機能面を設けることで、ハーフミラー２１による作用と同等の役割を果たすようにすることも考えられる。

また、上記では、眼前側の光射出面と映像光を入射させる光入射面とについて、それぞれ光射出平面ＳＥと光入射平面ＳＩとしていた、すなわちどちらも平面であるものとしていたが、これらを曲面とすることも考えられる。

以上のように、本発明の一態様の虚像表示装置は、画像を表示する映像素子と、映像光の取出し位置に配置され、映像素子側に凸面を有する第１レンズと、第１レンズよりも映像素子側に配置され、第１レンズの凸面に接合する凹面を有する第２レンズと、凸面と凹面との接合部に設けられるハーフミラーと、第１レンズの光射出側に設けられ、光の偏光状態に応じて透過または反射を選択的に行う透過反射選択部材と、映像素子と第２レンズとの間を密着させつつ映像光を導光する導光部とを備える。

上記虚像表示装置では、第１レンズと第２レンズとを接合し、かつ、ハーフミラーを凸面と凹面との接合部に設けて小型化あるいは薄型化を実現しつつパワーを持たせて広画角な画像形成を行いつつ、導光部により、映像素子と第２レンズとの間において、広画角化に応じた映像光の導光を行うことができる。

本発明の具体的な側面では、導光部は、映像素子を、第２レンズに接着させる接着部である。この場合、接着部により密着させる導光部を構成しつつ、映像素子に対する第２レンズの位置決め固定ができる。

本発明の別の側面では、接着部となるべき接着剤の一部を逃がす接着剤逃げ部を有する。この場合、接着部となるべき接着剤の余剰分を逃がすことができる。

本発明のさらに別の側面では、導光部の周囲に付随して設けられる遮光部をさらに備える。この場合、遮光部により、意図しない光漏れの影響を抑制できる。

本発明のさらに別の側面では、第２レンズに対する映像素子の位置決めを行う映像素子位置決め部をさらに備える。この場合、第２レンズに対する映像素子の位置決めができる。

本発明のさらに別の側面では、第２レンズは、映像素子を埋め込む埋込部を有する。この場合、第２レンズと映像素子との確実な取付けが可能になる。

本発明のさらに別の側面では、映像素子は、主光線の傾斜角度に応じて光射出方向を偏向する偏向部材を有する。この場合、例えば映像素子から出た光を中心よりも外側に向かって偏向させることで、映像の輝度を確保できる。

本発明のさらに別の側面では、導光部の屈折率は、屈折率１．３以上である。この場合、広画角化に応じた映像光の導光の確保を維持させつつ、例えば導光部の接着性といった取付性能や、実用性等の観点から適切なものを選べる。

本発明のさらに別の側面では、第１レンズの凸面と第２レンズの凹面とは、球面である。この場合、レンズ面を球面レンズとしていることで、より高屈折な材料を適用することができる。

本発明のさらに別の側面では、映像素子の画像表示領域のサイズは、第２レンズの光学面のサイズよりも小さい。この場合、映像素子延いては装置全体の小型化を図ることができる。

本発明のさらに別の側面では、映像素子は、画像表示領域の一辺の長さを２．５インチ以下とするマイクロディスプレイである。この場合、映像素子延いては装置全体の小型化を図ることができる。

１０…画像表示装置、１１…パネル部、１１ａ…光射出面、１１ｆ…ＦＰＣ部、１２…偏光板、１３…入射側偏光変換部材、２０…拡大光学系、２１…ハーフミラー、２２…射出側偏光変換部材、２３…半透過反射型偏光板、３０…透過反射選択部材、１００…虚像表示装置、１００Ｘ…虚像表示装置、１００Ｙ…虚像表示装置、２００…虚像表示装置、３００…虚像表示装置、４００…虚像表示装置、Ａ１…上欄、Ａ２…中欄、Ａ３…下欄、ＡＡ１…矢印、ＡＤ…接着膜、ＡＬ…空気層、ＡＸ…光軸、ＢＢ…埋込部、ＣＣ…凹面、ＣＧ…カバーガラス、ＣＮ…接合部、ＣＴ…切欠き部、ＣＶ…凸面、ＥＰ…接着剤逃げ部、ＥＰ１…板状部材、ＥＰ２…切欠き部、ＥＹ…眼、ＧＬ…映像光、ＧＬａ…主光線、ＧＬｃ…中心成分、ＧＬｃ…周辺成分、ＧＬｒ…光路、ＨＬ…貫通部、Ｌ１…第１レンズ、Ｌ２…第２レンズ、ＬＧ…導光部、ＯＣ…光学ケース部品、ＯＣａ…本体部、ＰＤ…映像素子位置決め部、ＰＬａ…板状部、ＰＰ…偏向部材、ＲＥ１…径、ＳＥ…光射出平面、ＳＨ…遮光部、ＳＩ…光入射平面、ＳＳ…Ｓｉ基板、ＸＰ…通過点、α…入射角

Claims (11)

1. 画像を表示する映像素子と、
   映像光の取出し位置に配置され、前記映像素子側に凸面を有する第１レンズと、
   前記第１レンズよりも前記映像素子側に配置され、前記第１レンズの前記凸面に接合する凹面を有する第２レンズと、
   前記凸面と前記凹面との接合部に設けられるハーフミラーと、
   前記第１レンズの光射出側に設けられ、光の偏光状態に応じて透過または反射を選択的に行う透過反射選択部材と、
   前記映像素子と前記第２レンズとの間を密着させつつ前記映像光を導光する導光部と
   を備える虚像表示装置。
2. 前記導光部は、前記映像素子を、前記第２レンズに接着させる接着部である、請求項１に記載の虚像表示装置。
3. 前記接着部となるべき接着剤の一部を逃がす接着剤逃げ部を有する、請求項１及び２のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
4. 前記導光部の周囲に付随して設けられる遮光部をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
5. 前記第２レンズに対する前記映像素子の位置決めを行う映像素子位置決め部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
6. 前記第２レンズは、前記映像素子を埋め込む埋込部を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
7. 前記映像素子は、主光線の傾斜角度に応じて光射出方向を偏向する偏向部材を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
8. 前記導光部の屈折率は、屈折率１．３以上である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
9. 前記第１レンズの前記凸面と前記第２レンズの前記凹面とは、球面である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
10. 前記映像素子の画像表示領域のサイズは、前記第２レンズの光学面のサイズよりも小さい、請求項１〜９のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
11. 前記映像素子は、画像表示領域の一辺の長さを２．５インチ以下とするマイクロディスプレイである、請求項１０に記載の虚像表示装置。

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