JP2020173397A - 中継光学部品及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの頭部に装着するユニットの小型化にあたって、中継光学部品の屈曲を可能とすること。【解決手段】光線を入射して出射する第１光学部品と、第１光学部品が出射した光線を入射して出射する第２光学部品と、第１光学部品の第１光軸に対して第２光学部品の第２光軸が第１角度で傾いたときに第１光軸に直交する平面に対して第１角度と略同じ大きさの第２角度で傾く第１ハーフミラーと、第１光学部品が出射して第１ハーフミラーを透過した光線を第１ハーフミラーに反射し、第１ハーフミラーで反射された光線を透過して第２光学部品に入射する第２ハーフミラーと、第１光学部品の第１光軸に対して第２光学部品の第２光軸が第１角度で傾いたときに、第２ハーフミラーを第１光軸に直交する平面に対して第１角度の略半分の大きさの第３角度で傾かせるギア機構と、を備える中継光学部品。【選択図】図６

Description

本発明は、中継光学部品及び画像表示装置に関する。

ユーザの頭部に装着され、走査されたレーザ光をユーザの網膜に照射することで、網膜に画像を表示する画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１）。レーザ光を走査する走査系および走査系の駆動回路はユーザの頭部に装着される。また、光源から出射されたレーザ光束の光路上にレーザ光束の光路を屈曲させる複数の光路屈曲手段を備える光学走査装置が知られている（例えば、特許文献２）。

特開２００８−２３３５６２号公報 特開２００８−８３１６２号公報

しかしながら、走査系及び駆動回路がユーザの頭部に装着されると、ユーザの頭部に装着するユニットが大きくなり、ユーザの負担となる。光線を複数の光学部品を備える中継光学部品によって伝搬させようとすると、中継光学部品は利便性向上のために屈曲可能であることが好ましい。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ユーザの頭部に装着するユニットの小型化にあたって、中継光学部品の屈曲を可能とすることを目的とする。

本発明は、光線を入射して出射する第１光学部品と、前記第１光学部品が出射した光線を入射して出射する第２光学部品と、前記第１光学部品の第１光軸に対して前記第２光学部品の第２光軸が第１角度で傾いたときに前記第１光軸に直交する平面に対して前記第１角度と略同じ大きさの第２角度で傾く第１ハーフミラーと、前記第１光学部品が出射して前記第１ハーフミラーを透過した光線を前記第１ハーフミラーに反射し、前記第１ハーフミラーで反射された光線を透過して前記第２光学部品に入射する第２ハーフミラーと、前記第１光学部品の前記第１光軸に対して前記第２光学部品の前記第２光軸が前記第１角度で傾いたときに、前記第２ハーフミラーを前記第１光軸に直交する平面に対して前記第１角度の略半分の大きさの第３角度で傾かせるギア機構と、を備える中継光学部品である。

上記構成において、前記第１光学部品は、入射する光線を光軸が互いに略平行であり且つ各光線が収束光である光線に変換し、前記第２光学部品は、前記第１光学部品が出射する光線を光軸が互いに収束し且つ各光線が略平行光である光線に変換する構成とすることができる。

上記構成において、前記第２ハーフミラーは、前記第１光学部品が出射する複数の光線のうちの中央に位置する光線が入射する位置を含む線分を軸として傾く構成とすることができる。

上記構成において、前記第１光学部品は、入射する光線を光軸が互いに収束し且つ各光線が略平行光である光線に変換し、前記第２光学部品は、前記第１光学部品が出射する光線を光軸が互いに略平行であり且つ各光線が収束光である光線に変換する構成とすることができる。

上記構成において、前記第２ハーフミラーは、前記第１光学部品が出射する光線の光軸が略収束する位置を含む線分を軸として傾く構成とすることができる。

上記構成において、前記ギア機構は、前記第２光学部品及び前記第１ハーフミラーが固定、又は、前記第１光学部品が固定された第１ギアと、前記第１ギアが回動することで回動する、前記第２ハーフミラーが固定された第２ギアと、を含み、前記第２光学部品及び前記第１ハーフミラー、又は、前記第１光学部品は、前記第１ギアの第１軸心を中心に回動して前記第１ギアを回動させ、前記第２ハーフミラーは、前記第１軸心に略一致する前記第２ギアの第２軸心に位置して前記第２ギアに固定され、前記第２ギアの回動によって前記第２軸心を中心に回動し、前記第１ギアに対する前記第２ギアの減速比は略０．５である構成とすることができる。

上記構成において、前記ギア機構は、前記第１ギアと噛み合う第３ギアと、前記第３ギアに固定され、前記第２ギアに噛み合う第４ギアと、を備える構成とすることができる。

上記構成において、２つの前記第１ギアが前記第２ハーフミラーを挟んで配置され、２つの前記第２ギアが前記第２ハーフミラーを挟んで配置され、前記２つの第１ギアのうち一方の第１ギアには前記第２光学部品と前記第１ハーフミラーが固定され、他方の第１ギアには前記第１光学部品が固定されている構成とすることができる。

本発明は、光線を走査することで画像を投影する投影装置に脱着可能であり、前記投影装置が出射する光線が入射する上記記載の中継光学部品と、ユーザの頭部に装着され、前記中継光学部品が出射した光線を前記ユーザの網膜に照射する照射光学部品と、を備える画像表示装置である。

本発明によれば、中継光学部品の屈曲を可能とすることができる。

図１（ａ）は、実施例１に係る画像表示装置を示すブロック図、図１（ｂ）は、実施例１において頭部に装着された照射光学部品を示す図である。 図２は、実施例１における投影装置のブロック図である。 図３（ａ）は、実施例１における中継光学部品を示す図、図３（ｂ）は、ユニットを示す図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、実施例１における照射光学部品を示す図である。 図５は、実施例１における中継光学部品の屈曲を説明する図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施例１における中継光学部品の屈曲部分の構造を示す斜視図である。 図７（ａ）は、図６（ａ）におけるギア機構近傍の側面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ方向から見たときのギアの平面図、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＢ方向から見たときのギアの平面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、実施例１における中継光学部品の屈曲動作の原理を説明する図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、実施例１及びその変形例１における中継光学部品を示す図である。 図１０は、実施例１の変形例２における最終段のユニットを示す図である。 図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、実施例２における中継光学部品の屈曲部分の構造を示す斜視図である。 図１２（ａ）は、図１１（ａ）の矢印Ａから見た平面図、図１２（ｂ）は、図１１（ｂ）の矢印Ｂから見た平面図である。 図１３（ａ）は、図１１（ａ）の矢印Ｃから見た側面図、図１３（ｂ）は、図１１（ｂ）の矢印Ｄから見た側面図、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。 図１４は、実施例３における中継光学部品の屈曲を説明する図である。 図１５は、実施例４における中継光学部品を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。

図１（ａ）は、実施例１に係る画像表示装置を示すブロック図である。図１（ａ）のように、画像表示装置５００は、レーザ光などの光線を網膜に直接照射するマックスウエル視型の画像表示装置であり、中継光学部品１０及び照射光学部品２０を備える。投影装置３０は、例えばピコプロジェクタ機能を有するスマートホン又はピコプロジェクタなどの携帯機器である。投影装置３０が出射する光線５０は二次元的に走査されている。走査された光線５０が壁などに照射されると画像が壁に投影される。中継光学部品１０は、脱着機構３１により投影装置３０に脱着可能である。中継光学部品１０が投影装置３０に装着されると、中継光学部品１０には走査された光線５０が入射する。中継光学部品１０から出射された光線５２は照射光学部品２０に入射する。照射光学部品２０は光線５２を反射した光線５９をユーザの眼球７０に照射する。光線５９の各光軸は眼球７０内の水晶体７２又はその近傍で収束し、その後網膜７４に照射される。

図１（ｂ）は、実施例１において頭部に装着された照射光学部品を示す図である。図１（ｂ）のように、照射光学部品２０は、眼鏡型フレーム７８に装着されている。眼鏡型フレーム７８をユーザの頭部７６に装着すると、照射光学部品２０はユーザの頭部７６に装着される。照射光学部品２０には、中継光学部品１０を介して投影装置３０が接続される。

図２は、実施例１における投影装置のブロック図である。投影装置３０は、走査機構３２、光源３３、制御回路３４、及び入力回路３５を備える。入力回路３５には、投影装置３０内又は外のカメラ及び／又は録画機器などから画像データが入力される。入力回路３５は入力された画像データを変換し制御回路３４に出力する。制御回路３４は、画像データに基づき光源３３及び走査機構３２を制御する。制御回路３４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサがプログラムと協働し処理を行ってもよい。制御回路３４は、専用に設計された回路でもよい。

光源３３は、光線５１として、例えば赤色レーザ光（波長：６１０ｎｍ〜６６０ｎｍ程度）、緑色レーザ光（波長：５１５ｎｍ〜５４０ｎｍ程度）、及び青色レーザ光（波長：４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ程度）を出射する。光源３３には、例えばＲＧＢ（赤・緑・青）それぞれのレーザダイオードチップ、３色合成デバイスとマイクロコリメートレンズ、及びレーザダイオードを駆動するレーザドライバ回路とが集積されている。光源３３は１つの光源であり単一の波長のレーザ光を出射してもよい。

走査機構３２は、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）であり、光線５１を２次元に走査する。走査された光線５０である光線５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃの光軸は拡散し且つ各光線は略平行光となっている。光線５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃは走査された光線５０の異なる時間における光線を示している。光線５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃは投影装置３０から出射される。光線５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃは略平行光であるが、若干収束する光である。光線５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃが例えば合焦位置となる数１００ｍｍ以上の距離から緩やかに拡散することで、任意のスクリーン位置でフォーカスフリーの画像が投影される。走査機構３２は、ポリゴンミラー等でもよい。

図３（ａ）は、実施例１における中継光学部品を示す図である。なお、図３（ａ）では、図の明瞭化のために、後述の図５などに記載のハーフミラー４４、４６については図示を省略している。図３（ａ）のように、中継光学部品１０は多段の複数のユニット１１を備えている。複数のユニット１１は筐体１５内に設けられている。各ユニット１１は連結部１６によって連結している。走査機構３２から出射された光線５０は中継光学部品１０の初段のユニット１１に入射する。前段のユニット１１が出射した光線は次段のユニット１１に入射する。最終段のユニット１１が出射した光線５２は照射光学部品２０に入射する。照射光学部品２０が出射した光線５９は眼球７０内の仮想の収束面６６において収束する。各ユニット１１は光学部品１２及び１３を備えている。初段のユニット１１と隣接するユニット１１の間には走査された光線が収束する仮想の収束面６０が存在する。

図３（ｂ）は、ユニットを示す図である。光線５３ａ、５３ｂ、及び５３ｃは走査された光線の異なる時間における光線である。各光線の３つの直線は、中心の直線が光線の光軸を示し、両側の直線が光線の端を示す。両側の直線の間隔が光線の径に相当する。以下の同様の図においても同様である。

図３（ｂ）のように、ユニット１１は光学部品１２及び１３を備えている。光学部品１２及び１３は例えば凸レンズであり、無限系のレンズである。光線５０が複数の色（例えばＲＧＢ）からなる場合、光学部品１２及び１３は、樹脂回折レンズ、ダブレッド、又はスマートホンのカメラに用いる程度のサイズの多群レンズを用いて色収差を最小にすることが好ましい。

収束面６０ａは前段のユニット１１との間の収束面６０である。ユニット１１が初段の場合、収束面６０ａは投影装置３０の走査機構３２に相当する。収束面６０ｂは次段のユニット１１との間の収束面６０である。ユニット１１が最終段の場合、収束面６０ｂは照射光学部品２０との間の収束面又は眼球７０内の収束面６６に相当する。収束面６０ａ及び６０ｂでは、走査された光線５３ａ、５３ｂ、及び５３ｃの光軸並びに光線５５ａ、５５ｂ、及び５５ｃの光軸が収束しており、光線５３ａ、５３ｂ、及び５３ｃ並びに光線５５ａ、５５ｂ、及び５５ｃは略平行光である。収束面６０ａと６０ｂとはユニット１１を介し共役の関係にあり、例えば略等倍の共役関係にある。

収束面６０ａから光学部品１２に入射する光線５３ａ、５３ｂ、及び５３ｃの光軸は互いに拡散し且つ光線５３ａ、５３ｂ、及び５３ｃは略平行光である。光学部品１２は光線５３ａ、５３ｂ、及び５３ｃを光線５４ａ、５４ｂ、及び５４ｃに変換する。光線５４ａ、５４ｂ、及び５４ｃの光軸は互いに略平行であり且つ光線５４ａ、５４ｂ、及び５４ｃは光学部品１２を出射した直後は焦点６１まで収束光である。光線５４ａ、５４ｂ、及び５４ｃは光学部品１２と１３との間において焦点６１を結ぶ。光学部品１３に入射する光線５４ａ、５４ｂ、及び５４ｃの光軸は互いに略平行であり且つ光線５４ａ、５４ｂ、及び５４ｃは拡散光である。光学部品１３は光線５４ａ、５４ｂ、及び５４ｃを光線５５ａ、５５ｂ、及び５５ｃに変換する。光線５５ａ、５５ｂ、及び５５ｃの光軸は互いに収束し且つ光線５５ａ、５５ｂ、及び５５ｃは略平行光である。

ユニット１１を複数設けることで、中継光学部品１０は、投影装置３０が出射した光線５０の視野角と同じ視野角で光線５２を出射できる。例えば投影装置３０をユーザの胸ポケットに収納したとき、長さが３０ｃｍ程度の中継光学部品１０を用いれば、投影装置３０を頭部の照射光学部品２０に接続できる。焦点距離等を考慮すると、ユニット１１の個数は５個程度となる。ユニット１１の個数及び長さは、適宜設定可能である。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、実施例１における照射光学部品を示す図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の拡大図である。図４（ａ）のように、照射光学部品２０は、光学系２１と光学系２５を含む。光学系２１は、曲面ミラー２２、２４及び平面ミラー２３を含む。曲面ミラー２２及び２４の反射面は、自由曲面などの曲面である。曲面ミラー２２の外形は曲面ミラー２４よりも大きくなっている。平面ミラー２３の反射面は略平面である。

光学系２５は、曲面ミラー２６と曲面ミラー２８を含む。曲面ミラー２６及び２８の反射面は、自由曲面などの曲面である。曲面ミラー２８の外形は曲面ミラー２６よりも大きくなっている。

曲面ミラー２２と２８は、例えば同じ曲面形状を有している。曲面ミラー２４と２６は、例えば同じ曲面形状を有している。これにより、曲面ミラー２２と２８、及び、２４と２６は、それぞれ例えば略同じ焦点距離を有する。曲面ミラー２４と２６は、収束面６５を中心とした面対称の位置に配置されている。

収束面６４は中継光学部品１０と照射光学部品２０との間の収束面であり、収束面６６は眼球７０内の収束面である。中継光学部品１０から出射された光線５２ａ、５２ｂ、及び５２ｃの光軸は収束面６４で収束する。光線５２ａ、５２ｂ、及び５２ｃは略平行光である。曲面ミラー２２で反射された光線５６ａ、５６ｂ、及び５６ｃの光軸は互いに略平行であり且つ光線５６ａ、５６ｂ、及び５６ｃは収束光である。各光線を曲面ミラー２４へ導くため、光路を屈曲させる目的で平面ミラー２３が設けられている。

図４（ｂ）のように、曲面ミラー２４で反射された光線５７ａ、５７ｂ、及び５７ｃの光軸は互いに収束し且つ光線５７ａ、５７ｂ、及び５７ｃは略平行光である。光線５７ａ、５７ｂ、及び５７ｃは収束面６５において収束する。曲面ミラー２６で反射された光線５８ａ、５８ｂ、及び５８ｃの光軸は互いに略平行であり且つ光線５８ａ、５８ｂ、及び５８ｃは収束光である。図４（ａ）のように、光線５８ａ、５８ｂ、及び５８ｃは焦点６７ｂにおいて合焦する。曲面ミラー２８で反射された光線５９ａ、５９ｂ、及び５９ｃの光軸は互いに収束し且つ光線５９ａ、５９ｂ、及び５９ｃは略平行光である。光線５９ａ、５９ｂ、及び５９ｃの光軸は眼球７０内の収束面６６において収束し且つ光線５９ａ、５９ｂ、及び５９ｃはほぼ網膜７４において合焦する。

収束面６４と６５とは光学系２１を介し等倍の共役関係であり、収束面６５と６６とは光学系２５を介し等倍の共役関係にある。これにより、収束面６４と６６とは等倍の共役関係にある。走査機構３２と収束面６４とは中継光学部品１０を介し等倍の共役関係にあることから、走査機構３２と収束面６６とは中継光学部品１０及び照射光学部品２０を介し等倍の共役関係となる。これにより、投影装置３０が投影した画像を網膜７４に投影することができる。

特許文献１のように、ユーザの頭部に装着する頭部ユニットに走査機構及びその駆動回路を搭載すると、頭部ユニットが大型化する。また、頭部ユニットからの電磁波の輻射対策及び／又は放熱対策を行うことなる。これにより、頭部ユニットはさらに大型化し、部品点数が多くなる。よって、製造工程の長大化及び複雑化を招く。さらに、走査機構及び駆動回路を独自に設計することになる。このため開発費用が増大する。

光源を頭部ユニットに搭載すると、頭部ユニットはさらに大型化する。そこで、光源を頭部ユニット以外に搭載すると、光源と頭部ユニットとを光ファイバで接続することになる。この場合、頭部ユニットと光源を搭載したユニットとの脱着が困難になる。

そこで、実施例１では、光線５０を走査することで画像を投影する投影装置３０を用いる。中継光学部品１０は、投影装置３０に脱着可能であり、光学的に多段に接続された複数のユニット１１を備え、初段のユニット１１に投影装置３０が出射する光線５０が入射し、前段のユニット１１が出射した光線が次段のユニット１１に入射する。照射光学部品２０は、ユーザの頭部７６に装着され、中継光学部品１０の最終段のユニット１１が出射した光線５２をユーザの網膜７４に照射する。中継光学部品１０の各ユニットは、光学部品１２及び光学部品１３を含む。光学部品１２は、光軸が互いに拡散し且つ各光線が略平行光である光線５３ａ、５３ｂ、及び５３ｃを光軸が互いに略平行であり且つ各光線が収束光である光線５４ａ、５４ｂ、及び５４ｃに変換する。光学部品１３は、光学部品１２から出射された光線５４ａ、５４ｂ、及び５４ｃを光軸が互いに収束し且つ各光線が略平行光である光線５５ａ、５５ｂ、及び５５ｃに変換する。

これにより、投影装置３０が出射した光線５０を光線５９として眼球７０内の収束面６６で収束させて網膜７４に照射できる。頭部７６に走査機構３２などを装着しなくてもよい。よって、頭部７６に装着するユニットを小型化できる。また、電磁波の輻射対策及び／又は放熱対策が不要なため、頭部７６に装着するユニットをより小型化できる。部品点数を少なくできるため、製造工程の短縮及び簡素化が可能となる。さらに、走査機構及び駆動回路として、既存の投影装置３０を用いるため開発費用を抑制できる。さらに、光源３３を投影装置３０に設けるため、中継光学部品１０と投影装置３０との脱着が可能となる。光線の光軸が略平行及び各光線が略平行光とは、投影装置３０が出射した画像が網膜７４に投影できる程度に略平行及び略平行光であればよい。

次に、中継光学部品１０の屈曲について説明する。中継光学部品１０は屈曲可能になっている。図５は、実施例１における中継光学部品の屈曲を説明する図である。図５の光線５５の各線は、走査された光線の異なる時間の光線の光軸を示す。図５のように、前段のユニット１１ａと後段のユニット１１ｂとの間にハーフミラー４４及び４６が設けられている。ユニット１１ａの光学部品１３から出射された光線５５はハーフミラー４４を透過し、ハーフミラー４６において反射される。その後、光線５５は、ハーフミラー４４において反射され、ハーフミラー４６を透過し、ユニット１１ｂの光学部品１２に入射する。ハーフミラー４６は、光線５５の光軸が略収束する位置に設けられていてもよい。

ユニット１１ａ（すなわちユニット１１ａの光学部品１３）の光軸４１ａとユニット１１ｂ（すなわちユニット１１ｂの光学部品１２）の光軸４１ｂとがほぼ一致するとき、光軸４１ａに直交する平面４５ａと光軸４１ｂに直交する平面４５ｂとはほぼ平行である。矢印６９のように、ユニット１１ｂの光軸４１ｂがユニット１１ａの光軸４１ａに対して角度θ０傾いたとき、ハーフミラー４４を平面４５ａに対して矢印６９と同じ方向に角度θ１傾ける。ハーフミラー４６を光軸４１ａに直交する平面４５ｃに対して矢印６９と同じ方向に角度θ２傾ける。言い換えると、ハーフミラー４６を平面４５ｂに対して矢印６９と反対の方向に角度θ３傾ける。角度θ１を角度θ０と略同じにし、角度θ２、θ３を角度θ０の略１／２とする。これにより、ユニット１１ａとユニット１１ｂの間の光線５５の伝搬を維持しつつ、ユニット１１ａとユニット１１ｂとの間で任意に角度屈曲させることができる。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施例１における中継光学部品の屈曲部分の構造を示す斜視図である。図６（ａ）は、ユニット１１ａの光軸４１ａに対してユニット１１ｂの光軸４１ｂが傾く前の斜視図、図６（ｂ）は、傾いた後の斜視図である。図６（ａ）のように、ユニット１１ａは、光学部品１２及び１３を内蔵する筐体１５ａが板状部材からなる被固定部８０に接合することで被固定部８０に固定されている。ユニット１１ｂは、光学部品１２及び１３を内蔵する筐体１５ｂが板状部材からなる被固定部８２、８３に接合することで被固定部８２、８３に固定されている。筐体１５ａ、１５ｂと被固定部８０、８２、８３は、例えば接着剤などで接合されているが、一体成形で形成されている場合でもよい。筐体１５ａ、１５ｂ及び被固定部８０、８２、８３は、樹脂などで形成されていてもよいが、金属などの剛性が高い材料で形成されている場合が好ましい。

ハーフミラー４４は、枠体８４内に嵌め込まれて固定されている。枠体８４は被固定部８３に接合されている。これにより、ハーフミラー４４とユニット１１ｂは一体に固定され、ハーフミラー４４とユニット１１ｂは一体となって動く。枠体８４と被固定部８３は、例えば接着剤などで接合されているが、一体成形で形成されている場合でもよい。

ハーフミラー４６は、枠体８５内に嵌め込まれて固定されている。枠体８５は、被固定部８３に対して回動可能となって被固定部８３に連結されている。枠体８４、８５は、樹脂で形成されていてもよいが、金属などの剛性が高い材料で形成されている場合が好ましい。

被固定部８０にギア機構１００が設けられている。ギア機構１００は複数のギア１０１、１０２、１０３、１０４を備える。ギア１０１、１０２は、被固定部８０と８２の間であって、被固定部８０のハーフミラー４４、４６が配置されている側とは反対側の面に設けられている。ギア１０３、１０４は、被固定部８０とハーフミラー４４、４６の間であって、被固定部８０のハーフミラー４４、４６が配置されている側の面に設けられている。

図７（ａ）は、図６（ａ）におけるギア機構近傍の側面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ方向から見たときのギアの平面図、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＢ方向から見たときのギアの平面図である。図７（ａ）から図７（ｃ）のように、ギア１０１は、被固定部８２に対して回動不能となって被固定部８２に固定され、被固定部８０に対して回動可能に被固定部８０に接続されている。すなわち、ギア１０１の回転軸部１０５は、被固定部８２に固定されているが、被固定部８０には固定されていない。よって、被固定部８２がギア１０１の軸心１３０を中心に回動することでギア１０１も一緒に同じ角度だけ回動する。被固定部８０、８２、８３とギア１０１は、図３における連結部１６に対応する。

ギア１０２は、被固定部８０に対して回動可能に被固定部８０に接続されている。すなわち、ギア１０２の回転軸部１０６は、被固定部８０に固定されていない。ギア１０２の歯１１２はギア１０１の歯１１１に噛み合っている。したがって、ギア１０１が回動することでギア１０２が回動する。

ギア１０３は、ギア１０２と回転軸部１０６を共有する。すなわち、回転軸部１０６には、ギア１０２と１０３が固定されている。回転軸部１０６は被固定部８０を貫通して延びている。ギア１０２と１０３が同じ回転軸部１０６に固定されているため、ギア１０２が回動することでギア１０３も一緒に同じ角度だけ回動する。

ギア１０４は、ギア１０１の軸心１３０に略一致する軸心１３１を中心に回動する。ギア１０４は、ギア１０１の回転軸部１０５には固定されてなく、ギア１０１の回動角度と異なる角度で回動する。ギア１０４の歯１１４はギア１０３の歯１１３に噛み合っている。したがって、ギア１０３が回動することでギア１０４が回動する。なお、枠体８４は、ギア１０１、１０２、１０３、１０４のいずれにも接していない。

ギア１０４には、軸心１３１に位置して、ハーフミラー４６を備える枠体８５が固定されている。ハーフミラー４６の反射面４６ａは、例えば軸心１３１に略一致している。図６（ａ）及び図７（ａ）のように、枠体８５は、外周フレームのうちの１つの直線部の中央部分が軸心１３１に位置してギア１０４に固定されている。すなわち、ハーフミラー４６の外周の４つの辺のうちの１つの辺の中央部分が軸心１３１に位置してギア１０４に固定されている。したがって、ギア１０４が回動することで、ハーフミラー４６を備える枠体８５が軸心１３１を中心に回動する。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、実施例１における中継光学部品の屈曲動作の原理を説明する図である。図８（ａ）は、ユニット１１ｂの光軸４１ｂがユニット１１ａの光軸４１ａに対して傾く前、すなわちユニット１１ａの光軸４１ａとユニット１１ｂの光軸４１ｂとがほぼ一致しているときを示す図である。図８（ｂ）は、ユニット１１ｂの光軸４１ｂがユニット１１ａの光軸４１ａに対して傾いた後を示す図である。図６（ａ）で説明したように、ユニット１１ｂは、ハーフミラー４４と被固定部８３によって固定されている。図７（ａ）で説明したように、ユニット１１ｂに固定された被固定部８２はギア１０１の回転軸部１０５に固定されている。したがって、ユニット１１ｂとハーフミラー４４は被固定部８２を介してギア１０１の回転軸部１０５に固定されている。このため、図８（ａ）及び図８（ｂ）のように、ユニット１１ａの光軸４１ａに対してユニット１１ｂの光軸４１ｂが傾いた場合、ユニット１１ｂとハーフミラー４４は、ギア１０１の軸心１３０を中心に略同じ角度で回動する。つまり、ユニット１１ａの光軸４１ａに対してユニット１１ｂの光軸４１ｂが角度θ０で傾いた場合、ハーフミラー４４はユニット１１ａの光軸４１ａに直交する平面４５ａに対してユニット１１ｂが傾いた方向と同じ方向に角度θ０と略同じ大きさの角度θ１で傾く。

また、被固定部８２はギア１０１の回転軸部１０５に固定されているため、ユニット１１ａの光軸４１ａに対してユニット１１ｂの光軸４１ｂが傾いた場合、ギア１０１が回動する。ギア１０１が回動すると、ギア１０２、１０３、１０４が回動する。このときに、ギア１０１、１０２、１０３、１０４の歯数を適切に設定することで、ギア１０１、１０２、１０３、１０４からなるギア機構１００の減速比を略０．５にすることができる。すなわち、ギア１０１に対するギア１０４の減速比を略０．５にすることができる。したがって、ユニット１１ａの光軸４１ａに対してユニット１１ｂの光軸４１ｂが角度θ０で傾いた場合、ハーフミラー４６は、ギア１０４の軸心１３１を中心に回動し、ユニット１１ａの光軸４１ａに直交する平面４５ｃに対してユニット１１ｂが傾いた方向と同じ方向に角度θ０の略半分の大きさの角度θ２で傾く。ギア１０１〜１０４の歯数の一例として、ギア１０１の歯数を１５、ギア１０２の歯数を１２、ギア１０３の歯数を１６、ギア１０４の歯数を１０とすることで、ギア１０１に対するギア１０４の減速比を０．５とすることができる。

したがって、図６（ｂ）のように、ユニット１１ａの光軸４１ａに対してユニット１１ｂの光軸４１ｂが傾いた場合に、ハーフミラー４４をユニット１１ｂが傾いた方向と同じ方向にユニット１１ｂが傾いた角度と略同じ角度で傾くようになる。ハーフミラー４６をユニット１１ｂが傾いた方向と同じ方向にユニット１１ｂが傾いた角度の略半分の角度で傾くようになる。

このように、実施例１の中継光学部品１０は、ハーフミラー４４、４６とギア機構１００を備える。ハーフミラー４４は、ユニット１１ａの光学部品１３の光軸４１ａに対してユニット１１ｂの光学部品１２の光軸４１ｂが角度θ０で傾いたときに光軸４１ａに直交する平面４５ａに対して角度θ０と略同じ大きさの角度θ１で傾く。ハーフミラー４６は、ユニット１１ａの光学部品１３が出射してハーフミラー４４を透過した光線をハーフミラー４４に反射し、ハーフミラー４４で反射された光線を透過してユニット１１ｂの光学部品１２に入射する。ギア機構１００は、ユニット１１ａの光学部品１３の光軸４１ａに対してユニット１１ｂの光学部品１２の光軸４１ｂが角度θ０で傾いたときに、ハーフミラー４６を光軸４１ａに直交する平面４５ｃに対して角度θ０の略半分の大きさの角度θ２で傾かせる。これにより、中継光学部品１０で光線を伝搬させつつ、中継光学部品１０を屈曲可能とすることができる。よって、利便性を向上させることができる。角度θ１が角度θ０と略同じ角度及び角度θ２が角度θ０の略半分の角度とは、中継光学部品１０での光線の伝搬を維持できる程度に略同じ及び略半分の角度であればよい。角度θ１は、角度θ０の±１°以下であればよく、角度θ０と同じ角度である場合が好ましい。角度θ２は、角度θ０の１／２の角度の±１°以下であればよく、角度θ０の半分の角度である場合が好ましい。

ギア機構１００は、ユニット１１ｂの光学部品１２とハーフミラー４４が固定されたギア１０１と、ギア１０１が回動することで回動する、ハーフミラー４６が固定されたギア１０４と、を含む。ユニット１１ｂの光学部品１２とハーフミラー４４は、ギア１０１の軸心１３０を中心に回動してギア１０１を回動させる。ハーフミラー４６は、ギア１０１の軸心１３０に略一致するギア１０４の軸心１３１に位置してギア１０４に固定され、ギア１０４の回動によって軸心１３１を中心に回動する。そして、ギア１０１に対するギア１０４の減速比は略０．５となっている。これにより、ユニット１１ａの光軸４１ａに対してユニット１１ｂの光軸４１ｂが角度θ０で傾いたときに、ハーフミラー４６を光軸４１ａに直交する平面４５ｃに対して角度θ０の略半分の大きさの角度θ２で傾かせることができる。軸心１３０と１３１が略一致するとは、中継光学部品１０での光線の伝搬を維持できる程度に略一致していればよい。軸心１３０と１３１の間隔は、ユニット１１ａの光軸４１ａとユニット１１ｂの光軸４１ｂがほぼ一致しているときのハーフミラー４４と４６の間隔の１０％以下であればよく、５％以下の場合が好ましく、２％以下の場合がより好ましい。また、減速比が略０．５とは、０．４５から０．５５の範囲であればよく、０．５である場合が好ましい。

実施例１では、ハーフミラー４４、４６は、前段のユニット１１ａの光学部品１３と次段のユニット１１ｂの光学部品１２との間に配置されている。光学部品１３は、入射する光線を光軸が互いに収束し且つ各光線が略平行光である光線に変換する。光学部品１２は光学部品１３が出射する光線を光軸が互いに略平行であり且つ各光線が収束光である光線に変換する。このような場合、ユニット１１ａの光学部品１３が出射した光線５５の光軸は、ハーフミラー４６のギア１０４の軸心１３１に位置する部分に略収束することが好ましい。すなわち、ハーフミラー４６は、ユニット１１ａの光学部品１３が出射する光線の光軸が略収束する位置を含む線分を軸として傾くことが好ましい。これにより、特に径方向の装置サイズの拡大を抑制できる。

図６（ａ）のように、ギア１０１に噛み合うギア１０２と、ギア１０２に固定され、ギア１０４に噛み合うギア１０３と、を備えることが好ましい。これにより、ギア１０１の軸心１３０とギア１０４の軸心１３１を略一致させつつ、ギア１０１に対するギア１０４の減速比を略０．５とすることを容易にできる。

照射光学部品２０は、中継光学部品１０が出射した光線５２を光軸がユーザの眼球７０内に収束し且つ略平行光である光線５９に変換する。投影装置３０内の光線を走査する走査機構３２と眼球７０において光線の光軸が収束する収束面６６とは中継光学部品１０及び照射光学部品２０を介し共役関係にある。これにより、ユーザの網膜に画像を投影できる。

前段のユニット１１が出射した光線の光軸は前段のユニット１１と次段のユニット１１との間において収束する。各ユニット１１の前において光線の光軸が収束する収束面６０ａと各ユニットの後において光線の光軸が収束する収束面６０ｂとは各ユニット１１を介し共役関係にある。これにより、ユニット１１により光線を中継できる。

［実施例１の変形例１］
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、実施例１及びその変形例１における中継光学部品を示す図である。図９（ａ）のように、実施例１では、中継光学部品１０の各ユニット１１は等倍光学系である。中継光学部品１０と照射光学部品２０との間の収束面６４と、走査機構３２とは中継光学部品１０を介し等倍の共役関係にある。

図９（ｂ）のように、実施例１の変形例１では、中継光学部品１０ａは複数のユニット１１ａ、１１ｂ、及び１１ｃを備える。ユニット１１ａ、１１ｂ、及び１１ｃは各々光学部品１２及び１３を備える。ユニット１１ｂは等倍光学系であるが、ユニット１１ａ及び１１ｃは等倍光学系ではない。ユニット１１ａは１／２倍光学系であり、ユニット１１ｃは２倍光学系である。ユニット１１ａは視野角を１／２倍にし、光線の径を２倍とする。ユニット１１ｃは視野角を２倍にし、光線の径を１／２倍にする。これにより、走査機構３２と収束面６４とは中継光学部品１０を介し等倍の共役関係となる。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

実施例１のように、中継光学部品１０の複数のユニット１１の各ユニット１１は等倍光学系である。これにより、中継光学部品１０の設計が容易となる。

実施例１の変形例１のように、中継光学部品１０ａの複数のユニット１１ａ、１１ｂ、及び１１ｃの少なくとも１つは等倍光学系でない。これにより、各ユニット１１ａ、１１ｂ、及び１１ｃ間の距離および各ユニット１１ａ、１１ｂ、及び１１ｃの長さを自由に設定できる。図９（ａ）及び図９（ｂ）の例では、実施例１の変形例１ではユニット１１ａ、１１ｂ、及び１１ｃの個数を実施例１より少なくできる。また、ユニット１１ａと１１ｂとの間を長くできるため、この間に他の光学部品（例えば平面ミラーまたはハーフミラー）などを配置し易くなる。このように、部品点数の削減、取り付け精度の緩和、及び／又は、形状の自由度を確保し易くなる。

［実施例１の変形例２］
図１０は、実施例１の変形例２における最終段のユニットを示す図である。図１０のように、最終段のユニット１１ｄは等倍の光学系でなく、例えば拡大光学系である。例えば光学部品１２及び／又は１３の開口数ＮＡが他のユニットと異なる。最終段のユニット１１ｄ以外のユニット１１は等倍光学系である。これにより、投影装置３０が出射する光線５０の視野角に対し照射光学部品２０に出射する光線５０の視野角を拡大又は縮小できる。例えば投影装置３０が出射する光線５０のビーム径が１．０ｍｍであり、視野角が４０°のとき、ユニット１１ｄを２倍光学系とすると、中継光学部品１０が出射する光線５２のビーム径を０．５ｍｍとし、視野角を８０°程度とすることができる。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

実施例１及びその変形例１のように、中継光学部品１０は等倍光学系でもよい。実施例１の変形例２のように、中継光学部品１０は等倍光学系でなくてもよい。同様に、照射光学部品２０は等倍光学系でもよく、中継光学部品１０は等倍光学系でなくてもよい。

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、実施例２における中継光学部品の屈曲部分の構造を示す斜視図である。図１２（ａ）は、図１１（ａ）の矢印Ａから見た平面図、図１２（ｂ）は、図１１（ｂ）の矢印Ｂから見た平面図である。図１３（ａ）は、図１１（ａ）の矢印Ｃから見た側面図、図１３（ｂ）は、図１１（ｂ）の矢印Ｄから見た側面図、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。実施例２は、中継光学部品の屈曲部分の構造以外については実施例１と同じであるため説明を省略する。図１１（ａ）から図１３（ｃ）のように、実施例２では、ユニット１１ａは、筐体１５ａが被固定部８０と被固定部８１に接合することで被固定部８０と被固定部８１に固定されている。被固定部８１は、樹脂などで形成されていてもよいが、金属などの剛性が高い材料で形成されている場合が好ましい。

被固定部８０にギア１０１、１０２、１０３、１０４を備えるギア機構１００が設けられていることに加え、被固定部８３にギア１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａを備えるギア機構１００ａが設けられている。ギア１０１ａ、１０２ａは、被固定部８１と８３の間であって、被固定部８３のハーフミラー４４、４６が配置されている側とは反対側の面に設けられている。ギア１０３ａ、１０４ａは、被固定部８３とハーフミラー４４、４６の間であって、被固定部８３のハーフミラー４４、４６が配置されている側の面に設けられている。

ギア１０１の軸心１３０、ギア１０４の軸心１３１、ギア１０１ａの軸心１３０ａ、及びギア１０４ａの軸心１３１ａは略一致している。ハーフミラー４６を備える枠体８５は、軸心１３１に位置してギア１０４に固定され且つ軸心１３１ａに位置してギア１０４ａに固定されている。

ギア１０１ａは、被固定部８１に対して回動不能となって被固定部８１に固定され、被固定部８３に対して回動可能に被固定部８３に接続されている。すなわち、ギア１０１ａの回転軸部１０５ａは、被固定部８１に固定されているが、被固定部８３には固定されていない。ギア１０２ａは、被固定部８１、８３に対して回動可能に被固定部８１、８３に接続されている。すなわち、ギア１０２ａの回転軸部１０６ａは、被固定部８１、８３に固定されていない。ギア１０２ａはギア１０１ａに噛み合っている。したがって、ギア１０１ａが回動することでギア１０２ａが回動する。

ギア１０３ａは、ギア１０２ａと回転軸部１０６ａを共有する。すなわち、回転軸部１０６ａには、ギア１０２ａと１０３ａが固定されている。回転軸部１０６ａは、被固定部８３を貫通する貫通孔１２０に挿入されている。ギア１０２ａと１０３ａが同じ回転軸部１０６ａに固定されているため、ギア１０２ａが回動することでギア１０３ａも一緒に同じ角度だけ回動する。ギア１０４ａは、ギア１０１ａの軸心１３１ａを中心に回動する。ギア１０４ａは、ギア１０１ａの回転軸部１０５ａには固定されてなく、ギア１０１ａの回動角度と異なる角度で回動する。ギア１０４ａはギア１０３ａに噛み合っている。したがって、ギア１０３ａが回動することでギア１０４ａが回動する。ギア１０４ａには、軸心１３１ａに位置してハーフミラー４６を備える枠体８５が固定されている。このため、ギア１０４ａが回動することでハーフミラー４６を備える枠体８５が軸心１３１ａを中心に回動する。

実施例１では、ハーフミラー４６の一方の側に、ユニット１１ｂとハーフミラー４４が固定されたギア１０１と、ギア１０１が回動することで回動し、ハーフミラー４６が固定されたギア１０４と、を備える場合を例に示したが、この場合に限られる訳ではない。実施例２のように、ハーフミラー４６の一方の側にギア１０１と１０４を備え、他方の側にユニット１１ａに固定されたギア１０１ａと、ギア１０１ａが回動することで回動し、ハーフミラー４６が固定されたギア１０４ａと、を備える場合でもよい。このように、ハーフミラー４６の両側にギア機構１００、１００ａを設けることで、ユニット１１ａに対してユニット１１ｂが傾いたときの回動の信頼性を向上させることができる。

なお、実施例２において、ギア１０１、１０２、１０３、１０４が設けられずに、ギア１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａだけが設けられている場合でもよい。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）のように、ギア１０２ａと１０３ａが共有する回転軸部１０６ａが挿入する被固定部８３の貫通孔１２０は、ギア１０１ａの回転軸部１０５ａ（すなわち、軸心１３０ａ）を中心とする円弧状の形状をしていることが好ましい。これにより、被固定部８２、８３と被固定部８０、８１との間の回動が可能となる。

中継光学部品の屈曲動作がスムースに行われるよう、ギア１０１と１０１ａは歯数が同じで、ギア１０２と１０２ａは歯数が同じで、ギア１０３と１０３ａは歯数が同じで、ギア１０４と１０４ａは歯数が同じである場合が好ましい。部品点数の削減から、ギア１０１と１０１ａは同一部品、ギア１０２と１０２ａは同一部品、ギア１０３と１０３ａは同一部品、ギア１０４と１０４ａは同一部品である場合が好ましい。

図１４は、実施例３における中継光学部品の屈曲を説明する図である。図１４のように、１つのユニット１１に備わる光学部品１２と光学部品１３の間にハーフミラー４４及び４６が設けられている。光学部品１２から出射された光線５４ａ〜５４ｃは、ハーフミラー４４を透過し、ハーフミラー４６において反射される。その後、光線５４ａ〜５４ｃは、ハーフミラー４４において反射され、ハーフミラー４６を透過し、光学部品１３に入射する。

ハーフミラー４４、４６は、実施例１と同様に傾く。すなわち、矢印７１のように、光学部品１３の光軸４１ｄが光学部品１２の光軸４１ｃに対して角度θ０傾いたとき、ハーフミラー４４は光軸４１ｃに直交する平面４５ｄに対して矢印７１と同じ方向に角度θ０と略同じ大きさの角度θ１傾く。ハーフミラー４６は光軸４１ｃに直交する平面４５ｅに対して矢印７１と同じ方向に角度θ０の略半分の大きさの角度θ２傾く。

実施例３における中継光学部品の屈曲部分の構造は、実施例１の図６（ａ）及び図６（ｂ）のユニット１１ａ、１１ｂが光学部品１２、１３に代わる点以外は図６（ａ）及び図６（ｂ）と同じ構造であるため図示及び説明を省略する。また、実施例３の中継光学部品のその他の構成については実施例１の中継光学部品と同じ構成をしているため図示及び説明を省略する。

実施例１では、図５のように、中継光学部品がユニット１１ａの光学部品１３とユニット１１ｂの光学部品１２の間（すなわち、ユニット間）で屈曲する場合を例に示した。しかしながら、この場合に限られず、実施例３のように、中継光学部品は１つのユニットの光学部品１２と光学部品１３の間で屈曲する場合でもよい。

光学部品１２は、入射する光線５３ａ〜５３ｃを光軸が互いに略平行であり且つ各光線が収束光である光線５４ａ〜５４ｃに変換する。光学部品１３は、光学部品１２が出射する光線５４ａ〜５４ｃを光軸が互いに収束し且つ各光線が略平行光である光線５５ａ〜５５ｃに変換する。実施例１のように、ユニット１１ａの光学部品１３とユニット１１ｂの光学部品１２との間にハーフミラー４４、４６が配置されている場合、ハーフミラー４４、４６には略平行光の光線が入射する。ユニット１１ａに対するユニット１１ｂの傾きが小さい場合、ハーフミラー４４、４６を反射せずに透過した光線がユーザの網膜に照射されることがある。ハーフミラー４４を透過してハーフミラー４６で反射した後にハーフミラー４４で反射されてハーフミラー４６を透過する正規の光路を進む光線と、ハーフミラー４４、４６を反射せずにそのまま透過する非正規の光路を進む光線と、では光路長が異なる。しかしながら、ハーフミラー４４、４６に入射する光線が略平行光である場合では、ハーフミラー４４、４６を反射せずに透過した光線がユーザの網膜近傍で合焦し、その結果、ユーザの網膜に所望の画像を良好に投影できない場合がある。

これに対し、実施例３では、１つのユニット１１の光学部品１２と光学部品１３の間にハーフミラー４４、４６が配置されているため、ハーフミラー４４、４６には収束光又は拡散光の光線が入射する。ハーフミラー４４を透過してハーフミラー４６で反射した後にハーフミラー４４で反射されてハーフミラー４６を透過する正規の光路を進む光線と、ハーフミラー４４、４６を反射せずにそのまま透過する非正規の光路を進む光線と、では光路長が異なる。このため、ハーフミラー４４、４６に入射する光線が収束光又は拡散光である場合では、ハーフミラー４４、４６を反射せずに透過した光線はユーザの網膜近傍で合焦することが抑制され、ユーザの網膜に所望の画像を良好に投影することができる。

ハーフミラー４６は、図１４のように、光学部品１２が出射する複数の光線のうちの中央に位置する光線５４ｂが入射する位置を含む線分を軸として傾くことが好ましい。これにより、光学部品１２の光軸４１ｃに対して光学部品１３の光軸４１ｄを矢印７１の方向に傾かせた場合と矢印７１とは反対側の方向に傾かせた場合とでハーフミラー４６は対称に傾くようになるため、中継光学部品の屈曲が行い易くなる。光学部品１２が出射する複数の光線のうちの中央に位置する光線とは、二次元に走査された光線によって投影される画像の中央に位置する光線であり、走査範囲の中央に位置する光線である。

図１５は、実施例４における中継光学部品を示す図である。図１５のように、中継光学部品１０ｂは、制御部９０、ハーフミラー９１、検出器９２、減光調整機構９３、減光フィルタ９４ａ、９４ｂ、及び焦点調整機構９６を備える。ハーフミラー９１は中継光学部品１０ｂを通過する光線５４の一部を光線９５として分離する。検出器９２は、光線９５の強度を検出する。制御部９０は、検出器９２の出力信号に基づき、減光調整機構９３を制御する。

検出器９２は、光線９５の強度を検出することで、中継光学部品１０ｂを通過する光線５４の強度を検出できる。制御部９０は検出器９２が検出した光線５４の強度に基づき減光調整機構９３に光線５４を減光させる。減光調整機構９３は例えば液晶フィルタであり、光線５４の減光率を変更できる。また、光線５４を遮断できる。

減光調整機構９３は中継光学部品１０ｂを通過する光線５４の強度が所定の値を越えないように光線５４の強度を調整する。これにより、中継光学部品１０ｂが出射する光線５２の強度を適切に調整できるので、画像表示装置の安全性を向上させることができる。制御部９０及び減光調整機構９３は光線５４の強度が所定以上となった場合には、光線５４を遮断してもよい。また、制御部９０及び減光調整機構９３は光線５４の強度をフィードバック制御することでほぼ一定とすることもできる。検出器９２が光線５４の強度を検出する位置は、中継光学部品１０ｂ内の任意の位置に設定できる。減光調整機構９３を設ける位置は、中継光学部品１０ｂ内の任意の位置に設定できる。

減光フィルタ９４ａ及び９４ｂは一定の減光率を有する。１又は複数の減光フィルタ９４ａ及び９４ｂを設けることによっても、光線５４の強度を制限することができるので、減光フィルタ９４ａ及び９４ｂによっても画像表示装置の安全性を向上させることができる。ここで、減光フィルタ９４ａ及び９４ｂはユニット１１間及びユニット１１内の任意の位置に設けることができる。光線５４の強度や、中継光学部品１０ｂの大きさなどに応じて、減光調整機構及び減光フィルタを両方設置してもよいし、いずれか一方を設置するようにしてもよい。

焦点調整機構９６は光学部品１２と１３との間の距離を調整する。投影装置３０が出射する光線５０は略平行光であるが、中継光学部品１０ｂと同程度以上の距離（例えば５０ｃｍ）において焦点を結ぶ。焦点を結ぶ距離は投影装置３０により変わることがある。これにより、網膜７４近傍の合焦位置が変わる。そこで、複数のユニット１１のうち少なくとも１つのユニットにおける光学部品１２と１３との距離を調整する焦点調整機構９６を設ける。これにより、光線を網膜７４に合焦させることができる。

その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。減光調整機構９３、減光フィルタ９４ａ、９４ｂ、及び焦点調整機構９６は、実施例１、２及びその変形例に設けることもできる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０、１０ａ、１０ｂ 中継光学部品
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ ユニット
１２、１３ 光学部品
１５、１５ａ、１５ｂ 筐体
１６ 連結部
２０ 照射光学部品
２１、２５ 光学系
２２、２４、２６、２８ 曲面ミラー
２３ 平面ミラー
３０ 投影装置
３１ 脱着機構
３２ 走査機構
３３ 光源
３４ 制御回路
３５ 入力回路
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ 光軸
４４ ハーフミラー
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、４５ｅ 平面
４６ ハーフミラー
５０〜５９、９５ 光線
６０、６０ａ、６０ｂ、６４、６５、６６ 収束面
６１、６７ａ、６７ｂ 焦点
８０〜８３ 被固定部
８４、８５ 枠体
９０ 制御部
９１ ハーフミラー
９２ 検出器
９３ 減光調整機構
９４ａ、９４ｂ 減光フィルタ
９６ 焦点調整機構
１００、１００ａ ギア機構
１０１〜１０４ａ ギア
１１１〜１１４ 歯
１０５、１０５ａ、１０６、１０６ａ 回転軸部
１２０ 貫通孔
１３０、１３０ａ、１３１、１３１ａ 軸心
５００ 画像表示装置

Claims (9)

1. 光線を入射して出射する第１光学部品と、
   前記第１光学部品が出射した光線を入射して出射する第２光学部品と、
   前記第１光学部品の第１光軸に対して前記第２光学部品の第２光軸が第１角度で傾いたときに前記第１光軸に直交する平面に対して前記第１角度と略同じ大きさの第２角度で傾く第１ハーフミラーと、
   前記第１光学部品が出射して前記第１ハーフミラーを透過した光線を前記第１ハーフミラーに反射し、前記第１ハーフミラーで反射された光線を透過して前記第２光学部品に入射する第２ハーフミラーと、
   前記第１光学部品の前記第１光軸に対して前記第２光学部品の前記第２光軸が前記第１角度で傾いたときに、前記第２ハーフミラーを前記第１光軸に直交する平面に対して前記第１角度の略半分の大きさの第３角度で傾かせるギア機構と、を備える中継光学部品。
2. 前記第１光学部品は、入射する光線を光軸が互いに略平行であり且つ各光線が収束光である光線に変換し、
   前記第２光学部品は、前記第１光学部品が出射する光線を光軸が互いに収束し且つ各光線が略平行光である光線に変換する、請求項１記載の中継光学部品。
3. 前記第２ハーフミラーは、前記第１光学部品が出射する複数の光線のうちの中央に位置する光線が入射する位置を含む線分を軸として傾く、請求項２記載の中継光学部品。
4. 前記第１光学部品は、入射する光線を光軸が互いに収束し且つ各光線が略平行光である光線に変換し、
   前記第２光学部品は、前記第１光学部品が出射する光線を光軸が互いに略平行であり且つ各光線が収束光である光線に変換する、請求項１記載の中継光学部品。
5. 前記第２ハーフミラーは、前記第１光学部品が出射する光線の光軸が略収束する位置を含む線分を軸として傾く、請求項４記載の中継光学部品。
6. 前記ギア機構は、前記第２光学部品及び前記第１ハーフミラーが固定、又は、前記第１光学部品が固定された第１ギアと、前記第１ギアが回動することで回動する、前記第２ハーフミラーが固定された第２ギアと、を含み、
   前記第２光学部品及び前記第１ハーフミラー、又は、前記第１光学部品は、前記第１ギアの第１軸心を中心に回動して前記第１ギアを回動させ、
   前記第２ハーフミラーは、前記第１軸心に略一致する前記第２ギアの第２軸心に位置して前記第２ギアに固定され、前記第２ギアの回動によって前記第２軸心を中心に回動し、
   前記第１ギアに対する前記第２ギアの減速比は略０．５である、請求項１から５のいずれか一項記載の中継光学部品。
7. 前記ギア機構は、前記第１ギアと噛み合う第３ギアと、前記第３ギアに固定され、前記第２ギアに噛み合う第４ギアと、を備える、請求項６記載の中継光学部品。
8. ２つの前記第１ギアが前記第２ハーフミラーを挟んで配置され、
   ２つの前記第２ギアが前記第２ハーフミラーを挟んで配置され、
   前記２つの第１ギアのうち一方の第１ギアには前記第２光学部品と前記第１ハーフミラーが固定され、他方の第１ギアには前記第１光学部品が固定されている、請求項６または７記載の中継光学部品。
9. 光線を走査することで画像を投影する投影装置に脱着可能であり、前記投影装置が出射する光線が入射する請求項１から８のいずれか一項記載の中継光学部品と、
   ユーザの頭部に装着され、前記中継光学部品が出射した光線を前記ユーザの網膜に照射する照射光学部品と、を備える画像表示装置。

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