JP6451210B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光変調された光束を利用者の眼に入射させる表示装置に関するものである。
光変調された光束を利用者の眼に入射させる網膜走査型の表示装置には、画像を表示するための光束を出射する光源部と、光源部から出射された光束を２方向に走査する走査ミラーを備えた走査部と、走査部により走査された光束を偏向して使用者の眼に入射させる偏光部材とが設けられている。また、網膜走査型の表示装置では、光束が小さいと、瞳孔の位置が変化した場合に光束が瞳孔に入射しないため、画像の欠け等が発生してしまう。そこで、網膜走査型の表示装置では、走査部から偏向部材に到る光路に回折素子等の光束径拡大素子（瞳拡大素子）が設けられている（特許文献１）。
また、網膜走査型の表示装置に関しては、利用者の習熟度に応じて、光束径拡大素子（瞳拡大素子）での拡大倍率を変化させる技術が提案されている（特許文献２）。
特開２００８−４６２１７号公報 特開２０１１−７５９５１号公報
網膜走査型の表示装置には、利用者に認識させる画像のサイズが大きくなった場合には画像が欠けてしまうという問題や、走査ミラーを駆動した際のイナーシャに起因する画像品位の低下等、網膜走査型の表示装置特有の問題があるが、特許文献１、２には、かかる問題や、それを解消するための技術については記載されていない。
例えば、図４（ａ）に示すように、眼Ｅが正面を向いている場合には、画像の両端に相当する光束Ｌであっても瞳孔Ｅ１に入射する。これに対して、図４（ｂ）に示すように、画像の一方端を見ようと眼Ｅが一方に向くと、画像の他方端に相当する光束Ｌが瞳孔Ｅ１に十分入射しないことになって、画像の欠け等が発生してしまう。しかしながら、特許文献１、２には、かかる問題を解消する技術として、光束Ｌを拡大することしか記載されていない。
また、走査部において走査ミラーを高速で駆動すると、走査ミラーのイナーシャが原因で光束の走査が乱れてしまうが、特許文献１、２には、かかる問題や、それを解消できる技術が記載されていない。
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、網膜走査型の表示装置特有の問題を解消することのできる構成を提供することにある。
上記課題を解決するために、まず、網膜走査型の表示装置特有の課題として、眼が一方に向いている場合でも、画像の他方端に相当する光束を瞳孔に入射させることのできる表示装置を提供することを課題とし、以下の構成を有する。すなわち、本発明に係る表示装置の一態様は、画像を表示するための光束を出射する光源部と、前記光源部から出射された光束を第１走査方向および前記第１走査方向に交差する第２走査方向に走査する走査ミラーを備えた走査部と、前記走査部により走査された光束を偏向して、前記第１走査方向に対応する第１入射方向および前記第２走査方向に対応する第２入射方向から使用者の眼に入射させる偏向部材と、前記走査部から前記偏向部材に到る光路において前記光束の径を拡大する光束径拡大素子と、を有し、前記第１入射方向における前記眼に対する入射角度範囲は、前記第２入射方向における前記眼に対する入射角度範囲より広く、前記光束径拡大素子は、前記第１入射方向に対応する第１拡大方向における光束径の拡大倍率が前記第２入射方向に対応する第２拡大方向における光束径の拡大倍率より大であることを特徴とする。
本発明では、第１入射方向における入射角度範囲が第２入射方向における入射角度範囲より広いという構成に対応させて、光束径拡大素子は、第１拡大方向における光束径の拡大倍率が第２拡大方向における光束径の拡大倍率より大である。このため、眼が第１入射方向の一方端に向いている場合でも、画像の第１入射方向の他方端に相当する光束を瞳孔に入射させることができる。
本発明においては、例えば、前記第１入射方向は、両眼が並ぶ横方向であり、前記第２入射方向は、両眼が並ぶ方向に直交する縦方向である。利用者に認識させる画像は、横長の方が多く、この場合、眼が第１入射方向（横方向）の一方端に向いている場合、眼が大きく移動する。このような場合でも、画像の第１入射方向（横方向）の他方端に相当する光束を瞳孔に入射させることができる。
本発明において、前記走査ミラーは、前記第１走査方向の幅が前記第２走査方向の幅より狭いことが好ましい。かかる構成の場合、走査ミラーから出射される光束の径は、第１走査方向で小さくなるが、光束径拡大素子は、第１走査方向に対応する第１拡大方向で径を大きく拡大させるため、光束の径は、２方向で十分な大きさとなる。
本発明において、前記走査部は、前記第１走査方向での前記走査ミラーの駆動周波数が前記第２走査方向での前記走査ミラーの駆動周波数より高いことが好ましい。このような場合でも、走査ミラーは、第１走査方向の幅が狭いので、第１走査方向の走査時、走査ミラーのイナーシャが小さい。従って、第１走査方向への走査ミラーの走査時、走査ミラーのイナーシャの影響で走査が乱れるという事態が発生しにくいので、走査ミラーのイナーシャに起因する画像品位の低下を抑制することができる。
本発明においては、例えば、前記光束径拡大素子は、前記第１拡大方向における光束径の拡大倍率が１倍を超え、前記第２拡大方向における光束径の拡大倍率が１倍であることが好ましい。かかる構成によれば、光束径拡大素子は、第２拡大方向に光束径を拡大する必要がないので、光束径拡大素子の小型化および低コスト化を図ることができる。
また、網膜走査型の表示装置特有の課題として、走査ミラーのイナーシャの受けにくい表示装置を提供することを課題とし、以下の構成を有する。すなわち、本発明に係る表示装置の別の態様は、画像を表示するための光束を出射する光源部と、前記光源部から出射された光束を第１走査方向および前記第１走査方向に交差する第２走査方向に走査する走査ミラーを備えた走査部と、前記走査部により走査された光束を偏向して、前記第１走査方向に対応する第１入射方向および前記第２走査方向に対応する第２入射方向から使用者の眼に入射させる偏向部材と、前記走査部から前記偏向部材に到る光路において前記光束の径を拡大する光束径拡大素子と、を有し、前記走査部は、前記第１走査方向での前記走査ミラーの駆動周波数が前記第２走査方向での前記走査ミラーの駆動周波数より高く、前記走査ミラーは、前記第１走査方向の幅が前記第２走査方向の幅より狭いことを特徴とする。
本発明では、第１走査方向での走査ミラーの駆動周波数が第２走査方向での走査ミラーの駆動周波数より高いという構成に対応して、走査ミラーは、第１走査方向の幅が第２走査方向の幅より狭い。このため、走査ミラーは、第１走査方向の走査時、走査ミラーのイナーシャが小さい。従って、第１走査方向への走査ミラーの走査時、走査ミラーのイナーシャの影響で走査が乱れるという事態が発生しにくいので、走査ミラーのイナーシャに起因する画像品位の低下を抑制することができる。
本発明においては、例えば、前記第１入射方向は、両眼が並ぶ横方向であり、前記第２入射方向は、両眼が並ぶ方向に直交する縦方向である。利用者に認識させる画像は、横長の方が多く、この場合、第１走査方向での走査ミラーの駆動周波数が第２走査方向での走査ミラーの駆動周波数より高いという構成を採用することが多いが、このような場合でも、走査ミラーのイナーシャに起因する画像品位の低下を抑制することができる。
本発明において、前記光束径拡大素子は、前記第１入射方向に対応する第１拡大方向における光束径の拡大倍率が前記第２入射方向に対応する第２拡大方向における光束径の拡大倍率より大であることが好ましい。走査ミラーの第１走査方向の幅が第２走査方向の幅より狭い場合、走査ミラーから出射される光束の径は、第１走査方向で小さくなるが、光束径拡大素子は、第１走査方向に対応する第１拡大方向で径を大きく拡大させるため、光束の径は、２方向で十分な大きさとなる。また、眼が第１入射方向の一方端に向いている場合、眼が大きく移動するが、このような場合でも、画像の第１入射方向の他方端に相当する光束を瞳孔に入射させることができる。
本発明においては、例えば、前記光束径拡大素子は、前記第１拡大方向における光束径の拡大倍率が１倍を超え、前記第２拡大方向における光束径の拡大倍率が１倍であることが好ましい。かかる構成によれば、光束径拡大素子は、第２拡大方向に光束径を拡大する必要がないので、光束径拡大素子の小型化および低コスト化を図ることができる。
本発明においては、例えば、前記光束径拡大素子は、前記第１拡大方向における光束径の拡大倍率が１倍を超え、前記第２拡大方向における光束径の拡大倍率が１倍であることが好ましい。かかる構成によれば、光束径拡大素子は、第２拡大方向に光束径を拡大する必要がないので、光束径拡大素子の小型化および低コスト化を図ることができる。
また、網膜走査型の表示装置特有の課題として、走査ミラーの形状に対応させて光束径拡大素子の構成を適正化することによって、光束径が適正な表示装置を提供することを課題とし、以下の構成を有する。すなわち、本発明に係る表示装置のさらに別の態様は、画像を表示するための光束を出射する光源部と、前記光源部から出射された光束を第１走査方向および前記第１走査方向に交差する第２走査方向に走査する走査ミラーを備えた走査部と、前記走査部により走査された光束を偏向して、前記第１走査方向に対応する第１入射方向および前記第２走査方向に対応する第２入射方向から使用者の眼に入射させる偏向部材と、前記走査部から前記偏向部材に到る光路において前記光束の径を拡大する光束径拡大素子と、を有し、前記走査ミラーは、前記第１走査方向の幅が前記第２走査方向の幅より狭く、前記光束径拡大素子は、前記第１入射方向に対応する第１拡大方向における光束径の拡大倍率が前記第２入射方向に対応する第２拡大方向における光束径の拡大倍率より大であることを特徴とする。
本発明では、走査ミラーは、第１走査方向の幅が第２走査方向の幅より狭いという構成に合わせて、光束径拡大素子は、第１入射方向に対応する第１拡大方向における光束径の拡大倍率が第２入射方向に対応する第２拡大方向における光束径の拡大倍率より大である。従って、走査ミラーから出射される光束の径は、第１走査方向で小さくなるが、光束径拡大素子は、第１走査方向に対応する第１拡大方向で径を大きく拡大させるため、光束の径は、２方向で十分な大きさとなる。
本発明においては、例えば、前記第１入射方向は、両眼が並ぶ横方向であり、前記第２入射方向は、両眼が並ぶ方向に直交する縦方向である。利用者に認識させる画像は、横長の方が多く、この場合、第１走査方向での走査ミラーの駆動周波数が第２走査方向での走査ミラーの駆動周波数より高いという構成を採用することが多いが、このような場合でも、走査ミラーのイナーシャに起因する画像品位の低下を抑制することができる。また、眼が第１入射方向（横方向）の一方端に向いている場合、眼が大きく移動するが、このような場合でも、画像の第１入射方向（横方向）の他方端に相当する光束を瞳孔に入射させることができる。
本発明においては、例えば、前記光束径拡大素子は、前記第１拡大方向における光束径の拡大倍率が１倍を超え、前記第２拡大方向における光束径の拡大倍率が１倍であることが好ましい。かかる構成によれば、光束径拡大素子は、第２拡大方向に光束径を拡大する必要がないので、光束径拡大素子の小型化および低コスト化を図ることができる。
本発明において、前記偏向部材は、凹曲面の反射面を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、簡素な構成で使用者の眼に向けて光を確実に反射することができる。
本発明において、前記偏向部材は、部分透過反射性のコンバイナーであることが好ましい。
かかる構成によれば、シースルー型のヘッドマウントディスプレイ（アイグラスディスプレイ）を構成することができ、コンバイナーを透過してきた外光と、利用者の眼の瞳から入射した画像光とを同時に見ることができる。
本発明において、前記偏向部材は、入射した光を回折によって偏向するホログラムであってもよい。
本発明を適用した網膜走査型の表示装置の一態様を示す説明図である。 本発明を適用した表示装置の詳細構成の一態様を示す説明図である。 本発明を適用した表示装置に用いた光束径拡大素子の一態様を示す説明図である。 瞳孔に光束が入射する様子を示す説明図である。
以下、本発明の実施の形態を説明する。
（網膜走査型の表示装置の構成）
図１は、本発明を適用した網膜走査型の表示装置１０の一態様を示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は各々、光学系の一態様を示す説明図および表示装置１０の外観の一態様を示す説明図である。
図１（ａ）において、表示装置１０は、画像を表示するための光束を出射する光源部５１と、光源部５１から出射された光束を走査する走査ミラー２１を備えた走査部２０と、走査部２０により走査された光束を偏光して使用者の眼Ｅに入射させる偏向部材５３とを有している。また、表示装置１０は、走査部２０からの出射側にリレーレンズ系５４と、投射レンズ系５５とを有している。リレーレンズ系５４は、例えば、２つのリレーレンズ５４１、５４２によって構成されている。本形態において、偏向部材５３は反射部材である。なお、偏向部材５３としては、入射した光を回折によって偏向するホロググラムを用いてもよい。
光源部５１は、光変調前の光源光、または光変調した変調光を出射する。本形態において、光源部５１は、光変調した変調光を出射する変調光出射部として構成されている。より具体的には、赤色光（Ｒ）を出射する赤色用レーザー素子５１１（Ｒ）、緑色光（Ｇ）を出射する緑色用レーザー素子５１１（Ｇ）、および青色光（Ｂ）を出射する青色用レーザー素子５１１（Ｂ）を有しているとともに、これらのレーザー素子の光路を合成する２つのハーフミラー５１２、５１３を有している。赤色用レーザー素子５１１（Ｒ）、緑色用レーザー素子５１１（Ｇ）および青色用レーザー素子５１１（Ｂ）は、制御部５９による制御の下、表示すべき画像の各ドットに対応する光強度に変調した光束を出射する。
走査部２０は、入射光を第１走査方向Ａ１、および第１走査方向Ａ１に交差する第２走査方向Ａ２に走査し、走査された光は、リレーレンズ系５４および投射レンズ系５５を介して偏向部材５３に投射される。かかる走査部２０の動作も、制御部５９による制御の下、実施される。走査部２０は、例えば、シリコン基板等を用いてＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術により形成したマイクロミラーデバイスによって実現することができる。
本形態において、表示装置１０は、網膜走査方式の投射型表示装置として構成されている。このため、偏向部材５３は、投射された光束Ｌを反射して使用者の眼Ｅに入射させる凹曲面状の反射面５３０を備えている。かかる表示装置１０（網膜走査方式の投射型表示装置）では、走査部２０によって、第１走査方向Ａ１、および第１走査方向Ａ１に対して交差する第２走査方向Ａ２に走査された光束が偏向部材５３の反射面５３０で、第１走査方向Ａ１に対応する第１入射方向Ｃ１、および第２走査方向Ａ２に対応する第２入射方向Ｃ２に反射されて瞳孔Ｅ１を介して網膜Ｅ２に到達することにより、利用者に画像を認識させる。本形態において、偏向部材５３は、部分透過反射性のコンバイナーである。このため、外光も偏向部材５３（コンバイナー）を介して眼に入射するため、利用者は、表示装置１０で形成した画像と外光（背景）とが重畳した画像を認識することができる。すなわち、表示装置１０は、シースルー型の網膜走査型投射装置として構成されている。
また、表示装置１０において、走査部２０から偏向部材５３に到る光路には、光束径拡大素子３０が配置されており、光束径拡大素子３０は、走査部２０から出射された光束を第１走査方向Ａ１（第１入射方向Ｃ１）に対応する第１拡大方向Ｂ１、および第２走査方向Ａ２（第２入射方向Ｃ２）に対応する第２拡大方向Ｂ２に拡大する。本形態において、光束径拡大素子３０は、走査部２０とリレーレンズ５４１との間、２つのリレーレンズ５４１、５４２の間、あるいはリレーレンズ５４２と投射レンズ系５５との間のいずれの位置に配置してもよいが、本形態では、リレーレンズ５４２と投射レンズ系５５との間に配置されている。
このように構成した表示装置１０を、シースルー型のヘッドマウントディスプレイ（アイグラスディスプレイ）として構成する場合、図１（ｂ）に示すように、表示装置１０は、眼鏡のような形状に形成される。また、観察者の左右の眼Ｅの各々に変調光を入射させる場合、表示装置１０は、左眼用の偏向部材５３および左眼用の偏向部材５３を前部分６１で支持するフレーム６０を有しており、フレーム６０の左右のテンプル６２の各々に、図１（ａ）を参照して説明した光学部品を含む光学ユニット５６が設けられる。ここで、光学ユニット５６には、光源部５１、走査部２０、リレーレンズ系５４、光束径拡大素子３０、および投射レンズ系５５の全てが設けられることがある他、光学ユニット５６には、走査部２０、リレーレンズ系５４、光束径拡大素子３０、および投射レンズ系５５のみを設け、光学ユニット５６と光源部５１とを光ケーブル等で接続してもよい。また、光学ユニット５６に、光源部５１、走査部２０、リレーレンズ系５４、光束径拡大素子３０、および投射レンズ系５５のうち、例えば、リレーレンズ系５４を除いた構成とし、光束径拡大素子３０を走査部２０と投射レンズ系５５との間に配置してもよい。
本形態の表示装置１０において、利用者が認識する画像では、偏向部材５３からの光束Ｌの第１入射方向Ｃ１が両眼が並ぶ横方向に対応し、それ故、走査部２０での第１走査方向Ａ１、および光束径拡大素子３０での第１拡大方向Ｂ１は、画像の横方向に対応する。また、偏向部材５３からの光束Ｌの第２入射方向Ｃ２は、両眼が並ぶ横方向に対して交差する縦に対応し、それ故、走査部２０での第２走査方向Ａ２、および光束径拡大素子３０での第２拡大方向Ｂ２は、画像の縦方向に対応する。従って、以下の説明では、走査部２０での走査方向や、光束径拡大素子３０での拡大方向に対しても適宜、「横方向」および「縦方向」と記載するが、この場合の「横方向」および「縦方向」は、利用者が認識する画像の「横方向」および「縦方向」に対応する方向を意味する。
（表示装置１０の詳細構成）
図２は、本発明を適用した表示装置１０の詳細構成の一態様を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は各々、走査部２０での光束の走査方向を示す説明図、走査部２０の具体的構成の一態様を示す説明図、走査部２０から出射された光束の径を示す説明図、光束径拡大素子による光束の拡大倍率の一態様を示す説明図、および光束径拡大素子による光束の拡大倍率の別の態様を示す説明図である。
本形態の表示装置１０において、偏向部材５３からの光束Ｌの第１入射方向Ｃ１における角度範囲は、第２入射方向Ｃ２における角度範囲より広い。このため、図２（ａ）に示すように、利用者が認識する画像は、横方向（第１入射方向Ｃ１）のサイズが縦方向（第２入射方向Ｃ２）のサイズより大きい横長画像である。ここで、画像の横方向のサイズと、縦方向のサイズの比は、例えば、１６：９である。
かかる画像を表示する際、走査部２０は、図２（ａ）に矢印Ｓで示すように、光束を第１走査方向Ａ１（画像の横方向）に走査する動作と、光束を第２走査方向Ａ２（画像の縦方向）に走査する動作とを繰り返す。その際、第１走査方向Ａ１（横方向）に走査する際の走査ミラー２１の駆動周波数は、第２走査方向Ａ２（縦方向）に走査する際の走査ミラー２１の駆動周波数より高い。
図２（ｂ）に示すように、走査部２０は、例えば、走査ミラー２１の周りに配置された可動枠２２と、両端が可動枠２２と走査ミラー２１とに接続された２本の第１回転軸２６と、両端が固定部材（図示せず）と可動枠２２とに接続された２本の第２回転軸２７と、可動枠２２に対して走査ミラー２１を第１回転軸２６周りに回転させる第１アクチュエータ（図示せず）と、固定部材に対して可動枠２２を第２回転軸２７周りに回転させる第２アクチュエータ（図示せず）とを有している。第１回転軸２６は、第２走査方向Ａ２に延在しており、矢印Ａ１０で示すように、可動枠２２に対して走査ミラー２１を第１回転軸２６周りに回転させて、光束を第１走査方向Ａ１に走査する。これに対して、第２回転軸２７は、第１走査方向Ａ１に延在しており、矢印Ａ２０で示すように、走査ミラー２１とともに可動枠２２を第２回転軸２７周りに回転させて、光束を第２走査方向Ａ２に走査する。
ここで、走査ミラー２１は、第１走査方向Ａ１の幅Ｗ１と第２走査方向Ａ２の幅Ｗ２とが相違している。より具体的には、走査ミラー２１は、例えば、第２走査方向Ａ２に長軸を向けた長円状あるいは楕円状であり、第１走査方向Ａ１の幅Ｗ１が第２走査方向Ａ２の幅Ｗ２より狭い。このため、走査部２０から出射された光束は、図２（ｃ）に示すように、走査ミラー２１の形状に対応して、第１走査方向Ａ１の径が第２走査方向Ａ２の径より小さい。
また、図２（ｄ）に示すように、本形態の表示装置１０においては、光束径拡大素子３０は、第１拡大方向Ｂ１での拡大倍率と、第２拡大方向Ｂ２の拡大倍率が相違している。より具体的には、光束径拡大素子３０は、第１拡大方向Ｂ１での拡大倍率が第２拡大方向Ｂ２の拡大倍率より大である。このため、走査ミラー２１から出射された光束において、第１走査方向Ａ１の径が第２走査方向Ａ２の径より小さい場合でも、光束径拡大素子３０から出射された光束は、第１拡大方向Ｂ１（第１走査方向Ａ１）の径が第２拡大方向Ｂ２（第２走査方向Ａ２）の径より大となる。ここで、光束径拡大素子３０から出射された光束は、第１拡大方向Ｂ１（第１走査方向Ａ１）の径と第２拡大方向Ｂ２（第２走査方向Ａ２）の径との比が画像の横方向のサイズ（第１入射方向Ｃ１の角度範囲）と縦方向のサイズ（第２入射方向Ｃ２の角度範囲）との比に等しい。図２（ａ）に示す画像では、横方向のサイズと縦方向のサイズとの比が１６：９であることから、光束径拡大素子３０から出射された光束は、第１拡大方向Ｂ１（横方向）の径と第２拡大方向Ｂ２（縦方向）の径との比が１６：９になっている。
光束径拡大素子３０は、第１拡大方向Ｂ１および第２拡大方向Ｂ２の双方において光束径を拡大する構成、および第１拡大方向Ｂ１に対してのみ光束径を拡大し、第２拡大方向Ｂ２では光束径を拡大しない構成のいずれを採用してもよい。本形態では、後者の構成を採用しているため、光束径拡大素子３０は、第１拡大方向Ｂ１における光束径の拡大倍率が１倍を超え、第２拡大方向Ｂ２における光束径の拡大倍率が１倍である。
なお、光束径拡大素子３０から出射された光束の断面は、図２（ｄ）に示すように、略矩形状であってもよいが、図２（ｅ）に示すように、長円状あるいは楕円状であってもよい。
（光束径拡大素子３０の具体的構成例）
図３は、本発明を適用した表示装置１０に用いた光束径拡大素子３０の一態様を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は各々、光束径拡大素子３０の構成の一態様を示す説明図、および光束径を拡大した後の光束の説明図である。
図１に示す光束径拡大素子３０としては、透光層と部分透過反射層が交互に積層された光学素子や、図３に示す回折素子３１、３２を備えた光学素子等を用いることができる。
図３に示す光束径拡大素子３０は、同一波長に対する回折角が一致する２枚の回折素子３１、３２が対になって平行に配置されている。従って、平行な光束Ｌ１は、回折素子３１に入射し、０次光、＋１次光、−１次光と分かれ、回折素子３２に入射する。そして、回折素子３１からの出射光は、回折素子３２で再び回折して、一部は平行な光束Ｌとして出射する。その結果、光束径が拡大される。ここで、回折素子３１、３２では、第２拡大方向Ｂ２に延在する格子３１０、３２０が複数、第１拡大方向Ｂ１において平行に並んでいる。このため、光束は、第１拡大方向Ｂ１に拡大される。また、同一波長に対する回折角が一致する２枚の回折素子３１、３２を複数対、配置すれば、光束径の拡大倍率をさらに大きくすることができる。さらに、第１拡大方向Ｂ１に延在する格子が複数、第２拡大方向Ｂ２において平行に並ぶ２枚の回折格子を用いれば、光束は、第２拡大方向Ｂ２に拡大される。
このような回折素子３１、３２を用いた光束径拡大素子３０では、図３（ｂ）に示すように、複数の単位光束Ｌ０が離間して出射される場合があるが、複数の単位光束の集合体が１つの光束Ｌとして、偏向部材５３において眼Ｅに向けて反射し、利用者に画像を把握させる。
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の網膜走査型の表示装置１０では、偏向部材５３から眼Ｅへの第１入射方向Ｃ１における入射角度範囲が第２入射方向Ｃ２における入射角度範囲より広く、利用者が認識する画素は横長である。このため、図４を参照して説明したように、眼Ｅが第１入射方向Ｃ１（横方向）の一方端に向いているときには、眼Ｅが第２入射方向Ｃ２（縦方向）の一方端に向いているときより、眼Ｅが大きく移動することになる。このような場合でも、本形態では、光束径拡大素子３０では、第１拡大方向Ｂ１における光束径の拡大倍率が第２拡大方向Ｂ２における光束径の拡大倍率より大であるため、第１拡大方向Ｂ１（第１入射方向Ｃ１）における光束径が第２拡大方向Ｂ２（第２入射方向Ｃ２）における光束径より大である。従って、眼Ｅが第１入射方向Ｃ１（横方向）の一方端に向いているときでも、画像の第１入射方向Ｃ１の他方端に相当する光束Ｌを瞳孔Ｅ１に入射させることができる。それ故、画像の第１入射方向Ｃ１の端部が欠けるという事態や、画像の第１入射方向Ｃ１の端部が暗くなる等の事態が発生するのを抑制することができる。
また、本形態では、横方向（第１入射方向Ｃ１）における光束径が縦方向（第２入射方向Ｃ２）における光束径より大であるため、表示装置１０を装着した時点ですぐに画像を認識することができる。すなわち、縦方向では、光束径が小さいが、表示装置１０の縦方向の位置は、表示装置１０の鼻パッド等によってすぐに定まるため、光束が眼Ｅの瞳孔Ｅ１にすぐに入射する。これに対して、表示装置１０の横方向の位置は、表示装置１０の鼻パッド等によってはすぐに定まらないが、横方向における光束径が大であるため、表示装置１０と眼Ｅとが横方向でずれている場合でも、光束が眼Ｅの瞳孔Ｅ１にすぐに入射する。それ故、表示装置１０を装着した時点ですぐに画像を認識することができる。
また、本形態において、走査ミラー２１は、第１走査方向Ａ１の幅が第２走査方向Ａ２の幅より狭いため、走査ミラー２１から出射される光束の径は、第１走査方向Ａ１で小さくなるが、光束径拡大素子３０は、第１走査方向Ａ１に対応する第１拡大方向Ｂ１で径を大きく拡大させるため、光束の径は、２方向（第１拡大方向Ｂ１および第２拡大方向Ｂ２）で十分な大きさとなる。
ここで、走査部２０では、第１走査方向Ａ１での走査ミラー２１の駆動周波数が第２走査方向Ａ２での走査ミラー２１の駆動周波数より高く、かかる構成に対応して、走査ミラー２１は、第１走査方向Ａ１の幅が狭い。従って、第１走査方向Ａ１の走査時、走査ミラー２１のイナーシャが小さい。それ故、第１走査方向Ａ１への走査ミラー２１の走査時、走査ミラー２１のイナーシャの影響で走査が乱れるという事態が発生しにくいので、走査ミラー２１のイナーシャに起因する画像品位の低下を抑制することができる。
また、光束径拡大素子３０は、第１拡大方向Ｂ１における光束径の拡大倍率が１倍を超え、第２拡大方向Ｂ２における光束径の拡大倍率が１倍である。従って、光束径拡大素子３０は、第２拡大方向Ｂ２に光束径を拡大する必要がないので、光束径拡大素子３０の小型化および低コスト化を図ることができる。
また、本形態の表示装置１０において、偏向部材５３は、凹曲面からなる反射面５３０を備えているため、簡素な構成で使用者の眼Ｅに向けて光束を確実に反射することができる。また、偏向部材５３は、部分透過反射性のコンバイナーであるため、表示装置１０をシースルー型のヘッドマウントディスプレイ（アイグラスディスプレイ）として構成することができ、コンバイナーを透過してきた外光と、利用者の眼Ｅの瞳孔Ｅ１から入射した画像光とを同時に見ることができる。
［他の表示装置］
上記実施の形態では、光源部５１から出射された変調後の光を走査部２０によって走査した。但し、光源部５１から出射された変調前の光を走査部２０によって走査しながら液晶パネルに照射し、液晶パネルから出射された変調光を偏向部材５３で反射する構成を採用してもよい。
上記実施の形態では、画像が横長である場合を説明したが、画像が縦長の場合に本発明を適用してもよい。
上記実施の形態では、走査部２０において、１つの走査ミラー２１によって第１走査方向Ａ１および第２走査方向Ａ２の走査を行ったが、２つの走査ミラーを設け、一方の走査ミラーによって第１走査方向Ａ１の走査を行い、他方の走査ミラーによって第２走査方向Ａ２の走査を行う場合に本発明を適用してもよい。
１０・・表示装置、２０・・走査部、２１・・走査ミラー、２２・・可動枠、２６・・第１回転軸、２７・・第２回転軸、３０・・光束径拡大素子、３１、３２・・回折素子、５１・・光源部、５３・・偏向部材、５４・・リレーレンズ系、５５・・投射レンズ系、５６・・光学ユニット、５９・・制御部、６０・・フレーム、６１・・前部分、６２・・テンプル、３１０、３２０・・格子、５１１（Ｒ）・・赤色用レーザー素子、５１１（Ｇ）・・緑色用レーザー素子、５１１（Ｂ）・・青色用レーザー素子、５１２、５１３・・ハーフミラー、５３０・・反射面、５４１、５４２・・リレーレンズ、Ａ１・・第１走査方向、Ａ２・・第２走査方向、Ｂ１・・第１拡大方向、Ｂ２・・第２拡大方向、Ｃ１・・第１入射方向、Ｃ２・・第２入射方向、Ｅ・・眼、Ｅ１・・瞳孔、Ｌ、Ｌ１、Ｌ２・・光束、Ｌ０・・単位光束

Claims (7)

  1. 画像を表示するための光束を出射する光源部と、
    前記光源部から出射された光束を第１走査方向および前記第１走査方向に交差する第２走査方向に走査する走査ミラーを備えた走査部と、
    前記走査部により走査された光束を偏向して、前記第１走査方向に対応する第１入射方向および前記第２走査方向に対応する第２入射方向から使用者の眼に入射させる偏向部材と、
    前記走査部から前記偏向部材に到る光路において前記光束の径を拡大する光束径拡大素子と、
    を有し、
    前記走査ミラーは、前記第１走査方向の幅が前記第２走査方向の幅より狭く、
    前記走査部は、前記第１走査方向での前記走査ミラーの駆動周波数が前記第２走査方向での前記走査ミラーの駆動周波数より高く、
    前記光束径拡大素子は、前記第１入射方向に対応する第１拡大方向における光束径の拡大倍率が前記第２入射方向に対応する第２拡大方向における光束径の拡大倍率より大であることを特徴とする表示装置。
  2. 請求項１に記載の表示装置において、
    前記第１入射方向における前記眼に対する入射角度範囲は、前記第２入射方向における前記眼に対する入射角度範囲より広いことを特徴とする表示装置。
  3. 請求項１または２に記載の表示装置において、
    前記第１入射方向は、両眼が並ぶ横方向であり、
    前記第２入射方向は、両眼が並ぶ方向に直交する縦方向であることを特徴とする表示装置。
  4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の表示装置において、
    前記光束径拡大素子は、前記第１拡大方向における光束径の拡大倍率が１倍を超え、前記第２拡大方向における光束径の拡大倍率が１倍であることを特徴とする表示装置。
  5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の表示装置において、
    前記偏向部材は、凹曲面の反射面を備えていることを特徴とする表示装置。
  6. 請求項５に記載の表示装置において、
    前記偏向部材は、部分透過反射性のコンバイナーであることを特徴とする表示装置。
  7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の表示装置において、
    前記偏向部材は、入射した光を回折によって偏向するホログラムであることを特徴とする表示装置。
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