JPWO2019123946A1 - 画像表示装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

画像表示装置１１は、画像形成装置２０及び光反射部材３０を備えており、観察者と対向する光反射部材３０の対向面３１には、第１の方向、及び、第１の方向と異なる第２の方向に、複数の光反射素子４０が設けられており、画像形成装置２０から出射された画像の微小領域を構成する光は、光反射素子４０に入射し、光反射素子４０から観察者の瞳１２に向けて出射される。

Description

本開示は、画像表示装置及び斯かる画像表示装置を備えた表示装置に関し、具体的には、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ, Head Mounted Display）を構成する表示装置及び斯かる表示装置への組み込みに適した画像表示装置に関する。

近年、所謂ＶＲ（バーチャル・リアリティー、Virtual Reality）ゴーグルあるいはＶＲ眼鏡の開発が鋭意進められている。ＶＲゴーグルは、観察者の両眼に対向して配置された一対の平面型表示装置を備えており（例えば、特開２０１７−１８３７６３号公報参照）、一対の平面型表示装置は１つのスマートフォン等の携帯端末のディスプレイから構成されている。即ち、１つのスマートフォン等の携帯端末のディスプレイにおいて、右眼用の画像と左眼用の画像が表示される。また、ＶＲゴーグル等において、広角化の要求に対処するために、例えば、対角４インチの平面型表示装置が使用されるが、このような大きさの平面型表示装置の製造コストの低減のために、屡々、ガラス基板が用いられる。しかしながら、このようなガラス基板を用いた平面型表示装置においては、画像を表示するための画素回路や信号処理するための周辺回路を構成するトランジスタの高性能化が難しい。また、半導体微細加工技術と比較すると画素の微細化が難しい。

特開２０１７−１８３７６３号公報

画素回路や周辺回路において使用されるトランジスタの高性能化を図るためには、シリコン基板を用いる必要があるが、大きな面積のこのような平面型表示装置の製造は高コストであるといった問題がある。また、後述するように、一対の平面型表示装置を用いるが故に、右眼が眺める画像の範囲と左眼が眺める画像の範囲に相違が生じるといった問題もある。

従って、本開示の第１の目的は、安価な製造を可能とする画像表示装置、及び、斯かる画像表示装置を使用した表示装置を提供することにある。また、本開示の第２の目的は、右眼が眺める画像の範囲と左眼が眺める画像の範囲に相違が生じ難い構成、構造の画像表示装置、及び、斯かる画像表示装置を使用した表示装置を提供することにある。更には、本開示の第３の目的は、本開示の第１の態様に係る画像表示装置の性能向上を達成し得る光反射部材を提供することにある。

上記の第１の目的を達成するための本開示の第１の態様に係る画像表示装置は、画像形成装置及び光反射部材を備えており、
観察者と対向する光反射部材の対向面には、第１の方向、及び、第１の方向と異なる第２の方向に、複数の光反射素子が設けられており、
画像形成装置から出射された画像の微小領域を構成する光は、光反射素子に入射し、光反射素子から観察者の瞳に向けて出射される。

上記の第２の目的を達成するための本開示の第２の態様に係る画像表示装置は、画像形成装置及び光反射部材を備えており、
光反射部材は湾曲しており、
画像形成装置から出射された画像は、光反射部材によって反射され、観察者の瞳に到達する。

上記の第１の目的を達成するための本開示の第１の態様に係る表示装置は、
観察者の頭部に装着される第１画像表示装置及び第２画像表示装置を備えた表示装置であって、
第１画像表示装置は、第１画像形成装置及び第１光反射部材を備えており、
観察者と対向する第１光反射部材の対向面には、第１の方向、及び、第１の方向と異なる第２の方向に、複数の第１光反射素子が設けられており、
第２画像表示装置は、第２画像形成装置及び第２光反射部材を備えており、
観察者と対向する第２光反射部材の対向面には、第１の方向、及び、第１の方向と異なる第２の方向に、複数の第２光反射素子が設けられており、
第１画像形成装置から出射された画像の微小領域を構成する光は、第１光反射素子に入射し、第１光反射素子から観察者の一方の瞳に向けて出射され、
第２画像形成装置から出射された画像の微小領域を構成する光は、第２光反射素子に入射し、第２光反射素子から観察者の他方の瞳に向けて出射される。

上記の第２の目的を達成するための本開示の第２の態様に係る表示装置は、
観察者の頭部に装着される第１画像表示装置及び第２画像表示装置を備えた表示装置であって、
第１画像表示装置は、第１画像形成装置及び第１光反射部材を備えており、
第２画像表示装置は、第２画像形成装置及び第２光反射部材を備えており、
第１光反射部材は湾曲しており、
第１画像形成装置から出射された画像は、第１光反射部材によって反射され、観察者の一方の瞳に到達し、
第２光反射部材は湾曲しており、
第２画像形成装置から出射された画像は、第２光反射部材によって反射され、観察者の他方の瞳に到達する。

上記の第３の目的を達成するための本開示の光反射部材は、
観察者と対向する対向面に、第１の方向、及び、第１の方向と異なる第２の方向に、複数の光反射素子が設けられており、
画像形成装置から出射された画像の微小領域は、光反射素子に入射し、光反射素子から観察者の瞳に向けて出射される。

図１Ａ及び図１Ｂは、実施例１の画像表示装置の概念図、及び、実施例１の画像表示装置を構成する光反射素子の概念図である。 図２は、実施例１の表示装置の概念図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、実施例１の画像表示装置を構成する光反射素子の変形例の概念図である。 図４は、実施例２の画像表示装置の概念図である。 図５は、実施例２の表示装置の概念図である。 図６は、実施例１あるいは実施例２の画像表示装置の概念図である。 図７は、実施例１あるいは実施例２の表示装置の概念図である。 図８は、従来の表示装置の概念図である。 図９は、従来の表示装置の概念図である。 図１０は、第１光学手段と画像形成装置とが相互に非平行状態で配置されている場合、第１光学手段を出射した光が光反射素子の上で結像する状態を模式的に示す図である。 図１１は、第１光学手段と画像形成装置とが相互に平行状態で配置されている場合、第１光学手段を出射した光が光反射素子の近傍で結像する状態を模式的に示す図である。 図１２は、撮像装置を備えた画像表示装置の概念図である。

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．本開示の第１の態様〜第２の態様に係る画像表示装置、本開示の第１の態様〜第２の態様に係る表示装置、及び、本開示の光反射部材、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の第１の態様に係る画像表示装置、本開示の第１の態様に係る表示装置、及び、本開示の光反射部材）
３．実施例２（本開示の第２の態様に係る画像表示装置、及び、本開示の第２の態様に係る表示装置）
４．その他

〈本開示の第１の態様〜第２の態様に係る画像表示装置、本開示の第１の態様〜第２の態様に係る表示装置、及び、本開示の光反射部材、全般に関する説明〉
本開示の第１の態様に係る画像表示装置、並びに、本開示の第１の態様に係る表示装置を構成する第１画像表示装置及び第２画像表示装置を総称して、『本開示の第１の態様に係る画像表示装置等』と呼ぶ場合があるし、本開示の第１の態様〜第２の態様に係る画像表示装置、並びに、本開示の第１の態様〜第２の態様に係る表示装置を構成する第１画像表示装置及び第２画像表示装置を総称して、『本開示の画像表示装置等』と呼ぶ場合がある。画像形成装置、第１画像形成装置及び第２画像形成装置を総称して、『画像形成装置等』と呼ぶ場合があるし、光反射部材、第１光反射部材及び第２光反射部材を総称して、『光反射部材等』と呼ぶ場合があるし、光反射素子、第１光反射素子及び第２光反射素子を総称して、『光反射素子等』と呼ぶ場合がある。

左右眼球の旋回中心を結ぶ線分を含む直線をＸ軸とし、Ｘ軸の延びる方向をＸ軸方向とし、左右眼球の旋回中心を結ぶ線分の垂直二等分線であって、各眼球の旋回中心を通る直線に平行な直線をＹ軸とし、Ｙ軸の延びる方向をＹ軸方向とする。あるいは又、Ｙ軸方向は、眼球の入射瞳中心を通り、角膜表面に垂直な直線で定義される瞳孔中心線（Pupillary Axis）と平行である。Ｘ軸及びＹ軸と直交する軸をＺ軸とする。光反射部材等は、全体としてＸＹ平面に平行な仮想平面に配設されていると云えるが、第１光反射部材及び第２光反射部材が厳密に同一のＸＹ平面に平行な仮想平面に配設されていなくともよい。第１画像表示装置と第２画像表示装置とは、ＹＺ平面に対して対称に配置されている。観察者を基準として水平方向（Ｘ軸方向）、垂直方向（Ｙ軸方向）としたとき、第１の方向をＸ軸方向と平行と定義し、第２の方向をＹ軸方向と平行と定義する。但し、第１の方向及び第２の方向は、この定義に限定されるものでなく、本質的に任意の方向とすることができる。

本開示の第１の態様〜第２の態様に係る表示装置において、第１画像表示装置及び第２画像表示装置は筐体に格納されており、第１画像表示装置が格納された筐体の領域と、第２画像表示装置が格納された筐体の領域との間には、仕切板が配されている形態とすることができる。仕切板を設けることで、第１画像形成装置から出射された光が第２画像表示装置を構成する第２光反射部材に衝突することを確実に防止することができるし、第２画像形成装置から出射された光が第１画像表示装置を構成する第１光反射部材に衝突することを確実に防止することができる。

上記の好ましい形態を含む本開示の第１の態様に係る画像表示装置等において、光反射部材等の対向面（あるいは、光反射部材等）は、観察者に向かって凹に湾曲している形態とすることができる。本開示の第２の態様に係る画像表示装置、本開示の第２の態様に係る表示装置を構成する第１画像表示装置及び第２画像表示装置においても同様とすることができる。

そして、このような形態において、光反射部材等の対向面は、球面の一部、又は、非球面の一部、又は、円柱面の一部から構成されている形態とすることができる。尚、円柱面とは、Ｙ軸方向に延びる１本の線分を回転軸として、回転軸と平行な他の１本の線分を１回転させたときに生ずる図形（面）を指す。円柱面には、１本の線分を回転軸として、他の１本の曲線を１回転させたときに生ずる図形（面）も含まれる。ここで、他の１本の曲線として、非球面の中心軸線を含む仮想平面で非球面を切断したとき得られる曲線を挙げることができる。本開示の第２の態様に係る画像表示装置、本開示の第２の態様に係る表示装置を構成する第１画像表示装置及び第２画像表示装置においても同様とすることができる。

光反射部材等の正射影像の形状は、正方形や長方形、菱形等の矩形、正六角形や正八角形といった正多角形を含む多角形、円形又は楕円形とすることができる。ここで、矩形、多角形には、頂点（コーナー部）が丸みを帯びた矩形、多角形が含まれるし、辺が丸みを帯びた（例えば、辺が弧あるいは円弧から構成された）矩形、多角形が含まれるし、辺が丸みを帯び（辺が弧あるいは円弧から構成され）、且つ、頂点（コーナー部）が丸みを帯びた矩形、多角形も含まれる。光反射部材等の正射影像の大きさは、光反射部材等の正射影像の面積と等しい円形を想定したときの半径ｒ₀で表現したとき、ｒ₀＝１０ｍｍ乃至１００ｍｍを例示することができる。球面の一部から光反射部材等を構成する場合、球面の曲率半径ｒ₁としてｒ₀乃至３ｒ₀を例示することができるし、非球面の一部から光反射部材等を構成する場合、光反射部材等の中心部における曲率半径ｒ₁としてｒ₀乃至３ｒ₀を例示することができる。円柱面の一部から光反射部材等を構成する場合、回転軸から他の１本の線分あるいは曲線までの距離Ｄ₁としてｒ₀乃至３ｒ₀を例示することができる。尚、前述したとおり、回転軸とこの他の１本の線分とは平行であるし、回転軸から最も離れた点におけるこの他の１本の曲線の接線は、回転軸と平行である。回転軸とこの接線との間の距離を、回転軸から他の１本の曲線までの距離Ｄ₁とする。本開示の第２の態様に係る画像表示装置、本開示の第２の態様に係る表示装置を構成する第１画像表示装置及び第２画像表示装置においても同様とすることができる。

更には、上記の好ましい形態を含む本開示の第１の態様に係る画像表示装置等において、光反射素子等は、画像形成装置等から出射された画像の微小領域を構成する光が入出射する柱状の部材から成り、光反射素子等と光反射素子等との間は、柱状の部材を構成する材料（便宜上、『第１材料』と呼ぶ）よりも低い屈折率を有する材料（便宜上、『第２材料』と呼ぶ）によって充填されている構成とすることができる。そして、この場合、柱状の部材の軸線と直交する仮想平面で柱状の部材を切断したときの断面形状は、正方形や長方形、菱形等の矩形、正六角形や正八角形といった正多角形を含む多角形、円形又は楕円形である構成とすることができるが、これらの形状に限定するものではない。画像形成装置等から出射された画像の微小領域を構成する光が柱状の部材に入射すると、この光（便宜上、『入射光』と呼ぶ）は、柱状の部材の側面、底面で反射され、柱状の部材から観察者の瞳に向けて出射される［この光（便宜上、『出射光』と呼ぶ）］。このような柱状の部材は、カマキリの目の有する構造に類似したものである。第１材料の屈折率をｎ₁、第２材料の屈折率をｎ₂としたとき、
ｎ₁＞ｎ₂
の関係を満足するが、入射光が柱状の部材の側面で全反射するように（ｎ₁，ｎ₂）を選択することが好ましい。第１材料として、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂（例えば、日本ゼオン株式会社製：ＺＥＯＮＥＸ樹脂，ゼオネックス樹脂［登録商標］）、非晶質ポリオレフィン（ＡＰＯ，Amorphous POlyolefin）、耐熱透明樹脂（例えば、ＪＳＲ株式会社製：ＡＲＴＯＮ樹脂、アートン樹脂［登録商標］）を例示することができるし、第２材料として、ポリオレフィン系樹脂（例えば、三井化学株式会社製ＴＰＸ［登録商標］）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂を含むアクリル系樹脂、無機材料（例えば、ＳｉＯ₂）を例示することができるし、第２材料を空気としてもよい。柱状の部材の底面には光反射層が形成されていることが好ましい。あるいは又、柱状の部材の底面と接している光反射部材等の対向面の領域には光反射層が形成されていることが好ましい。柱状の部材の底面と接していない光反射部材等の対向面の領域に反射防止層を形成してもよい。柱状の部材の製造方法として、あるいは又、柱状の部材を光反射部材等の対向面に形成する方法として、ナノインプリント法、射出成型法、インクジェット法を例示することができる。また、平面の状態で形成した光反射部材を、後の工程で曲面化することもできる。

あるいは又、上記の好ましい形態を含む本開示の第１の態様に係る画像表示装置等において、光反射素子等は、画像形成装置等から出射された画像の微小領域を構成する光が入出射する滑らかな凸部から成る構成とすることができる。あるいは又、上記の好ましい形態を含む本開示の第１の態様に係る画像表示装置等において、光反射素子等は、画像形成装置等から出射された画像の微小領域を構成する光が反射される滑らかな凹部から成る構成とすることができる。凸部あるいは凹部の形状として、球の一部、円筒の一部、或る方向に傾斜がついた形状（ファクトリールーフ形状）、筒状の形状を例示することができるが、これらの形状に限定するものではない。画像形成装置等から出射された画像の微小領域を構成する光が凸部あるいは凹部に入射すると、この光（入射光）は、凸部の底面あるいは凹部で反射され、凸部あるいは凹部から観察者の瞳に向けて出射光として出射され、反射される。凸部あるいは凹部の具体的な形状は、このような入射光、出射光が得られる形状とすればよい。凸部の底面には光反射層が形成されていることが好ましい。あるいは又、凸部の底面と接している光反射部材等の対向面の領域には光反射層が形成されていることが好ましい。凸部あるいは凹部の製造方法として、あるいは又、凸部あるいは凹部を光反射部材等の対向面に形成する方法として、ナノインプリント法、射出成型法、インクジェット法を例示することができる。

光反射層を構成する材料として、基本的には、可視光を反射する材料であればよく、例えば、銀やアルミニウム、硫酸バリウム塗料を例示することができる。

更には、上記の各種好ましい形態、構成を含む本開示の画像表示装置等において、画像形成装置等と光反射部材等との間には、画像形成装置等から出射された画像を拡大する第１光学手段が配設されている形態とすることができる。第１光学手段として、画像表示装置等から近距離（例えば、１ｍｍ以内）に最後段レンズが配置されたレンズ群を有する光学系を例示することができる。画像表示装置等と最終段レンズとの距離がより近いことが好ましい。これによって、画像表示装置等から出射された光をより多くレンズ群に入射させることができ、第１光学手段を通る光の光束が増加し、輝度が増加する。画像表示装置を構成する第１光学手段、第１画像表示装置を構成する第１光学手段、及び、第２画像表示装置を構成する第１光学手段を、以下、総称して、『第１光学手段等』と呼ぶ場合がある。

尚、第１光学手段等と画像形成装置等とは相互に非平行状態で配置されていることが、即ち、第１光学手段等の光軸と、画像形成装置等の中心から出射する光の方向とが非平行状態にあることが、第１光学手段等を出射した光が光反射素子等の上で結像し易くなるといった観点から好ましい。具体的には、例えば、シャインプルーフの原理（Scheimpflug principle）を利用して、光反射部材の対向面にフォーカスを合わせればよい。

また、第１光学手段等の開口径を「ｓｓ’」、「ａ」を係数（但し、１．２以上、２．０以下）、光反射部材等の中心から第１光学手段等の開口位置までの距離を「ｆ’」、画像形成装置等から第１光学手段等に入射する入射光波長を「λ」としたとき、
ｓｓ’＝ａ（ｆ’・λ）^1/2
を満足することが望ましく、これによって、曲面形状の光反射部材等に対してもフォーカスが合わせ易くなり、光反射部材等の形状制限が緩和されるため、例えば、第１光学手段等の小型化を達成し易くなる。

また、特に光反射部材等を曲面にする場合、第１光学手段を、所謂ｆθ魚眼レンズ系とすることが望ましい。即ち、像高をｙ、焦点距離をｆ、半画角をθとしたとき、ｙ＝ｆθを満たす投影方式（等立体角射影）の魚眼レンズ系とすることが好ましい。

また、第１光学手段のレンズ系と同じ種類の光学系を有する撮像装置を本開示の画像表示装置等は備えている形態とすることができる。そして、撮像装置によって撮像された画像を、画像形成装置等で表示する形態、つまり、撮影した画像が、そのまま画像形成装置で再生される形態とすることができる。

更には、上記の各種好ましい形態、構成を含む本開示の画像表示装置等において、光反射部材等と観察者との間には、光反射部材等から出射された光を観察者の瞳に収束させる第２光学手段が配設されている形態とすることができる。画像形成装置等から出射された画像の微小領域を構成する光は、光反射素子等に入射し、光反射素子等から観察者の瞳に向けて出射されるが、具体的には、第２光学手段に向けて出射され、第２光学手段から出射された光が観察者の瞳に入射（収束）する。第２光学手段として凸レンズあるいは凸レンズ系を例示することができる。あるいは又、凸レンズと凹レンズを組み合わせたメニスカスレンズ系を例示することもできるし、凸レンズとしてフレネルレンズ系を例示することもできる。画像表示装置を構成する第２光学手段、第１画像表示装置を構成する第２光学手段、及び、第２画像表示装置を構成する第２光学手段を、以下、総称して、『第２光学手段等』と呼ぶ場合がある。

更には、上記の各種好ましい形態、構成を含む本開示の画像表示装置等において、画像形成装置等から出射された画像は光反射部材等の全対向面に投影される形態とすることができる。このような形態とすることで、画像形成装置等から出射された画像を観察する観察者によって、画像を囲むような一種の枠状の領域が視認されなくなり、所謂フレームレス状態となり、観察者は高い臨場感を有する画像を眺めることができる。

更には、上記の各種好ましい形態、構成を含む本開示の画像表示装置等において、画像形成装置等から出射された光が、光反射素子等に入射し、光反射素子等から出射されるとき、光反射素子等に入射する光の有するベクトル（『入射ｋ^v _in』で表す）と、光反射素子等から出射される光の有するベクトル（『出射ｋ^v _out』で表す）とは、符号が逆の関係にある形態とすることができる。即ち、
ｋ^v _in＋ｋ^v _out＝０
を満足することが好ましい。このような形態を採用することで、画像形成装置等から出射された画像の微小領域を構成する光が、光反射素子等に入射し、光反射素子等から観察者の瞳に向けて確実に出射される。尚、各光反射素子等における入射ベクトル、出射ベクトルは、各光反射素子等における座標軸を基準とする。ここで、座標軸は、各光反射素子において、光反射素子に入射した光が或る面に衝突し、出射方向に向きを変えるときの、この或る面の中心における法線をｚ₀軸、ｚ₀軸と直交し、Ｘ軸と平行なこの或る面上の軸をｘ₀軸、ｘ₀軸及びｚ₀軸と直交するこの或る面上の軸をｙ₀軸としたときの、（ｘ₀軸，ｙ₀軸，ｚ₀軸）である。

更には、上記の各種好ましい形態、構成を含む本開示の画像表示装置等は筐体に格納されている形態とすることができる。そして、この場合、仕切板を含む筐体の内面には、反射防止部材が配されている形態とすることができる。反射防止部材を構成する材料として、ベルベット（生地）、カーボンナノチューブを利用したベンタブラック（塗料）等を挙げることができる。２つの画像表示装置を格納する場合、筐体は、観察者を基準として、少なくとも、上面部材、第１側面部材（観察者の一方の耳側に位置する）、第２側面部材（観察者の他方の耳側に位置する。尚、１つの画像表示装置を格納する場合には、観察者の鼻側に位置する）、観察者と対向し、開口部を有する対向面部材、対向面部材と対向する正面部材を有しており、更に、好ましくは下面部材を有している。これらの部材は、一体に組み立てられていることが好ましい。正面部材に光反射部材等が取り付けられている。また、上面部材あるいは側面部材あるいは対向面部材あるいはその近傍に、画像形成装置等及び第１光学手段等が取り付けられている。第２光学手段等は、対向面部材に取り付けられている。仕切板を含む筐体を構成する材料として、金属材料やプラスチック材料を挙げることができる。観察者は、光反射部材等を通して外界を眺めることはできない。即ち、画像表示装置は非透過型である。

更には、上記の各種好ましい形態、構成を含む本開示の画像表示装置等は、観察者の頭部に装着される形態とすることができる。観察者の頭部に装着する手段、方法は、周知の手段、方法とすることができる。

光反射部材等は、例えば、プラスチック材料から構成することができ、具体的には、ＰＭＭＡを含むアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリカーボネート樹脂とアクリル系樹脂の積層構造、シクロオレフィンポリマー、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し、あるいは又、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、酢酸セルロース等のセルロースエステル樹脂、ポリフッ化ビニリデンあるいはポリテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体等のフッ素ポリマー樹脂、ポリオキシメチレン等のポリエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、メチルペンテンポリマー等のポリオレフィン樹脂、ポリアミドイミドあるいはポリエーテルイミド等のポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、テトラアセチルセルロース樹脂、ブロム化フェノキシ樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルフォン樹脂等を挙げることができる。前述したとおり、柱状の部材の底面あるいは凸部の底面と接する光反射部材等の対向面の領域には光反射層が形成されていることが好ましい。また、柱状の部材の底面あるいは凸部の底面と接していない光反射部材等の対向面の領域に反射防止層を形成してもよい。

画像形成装置等にあっては、単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こともできる。

画像形成装置等は、２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する形態とすることができる。このような画像形成装置の構成を、便宜上、『第１構成の画像形成装置』と呼ぶ。

第１構成の画像形成装置として、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形成装置；透過型空間光変調装置及び光源から構成された画像形成装置；有機ＥＬ（Electro Luminescence）、無機ＥＬ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザ素子等の発光素子から構成された画像形成装置を挙げることができるが、中でも、有機ＥＬ発光素子から構成された画像形成装置（有機ＥＬ表示装置）、反射型空間光変調装置及び光源から構成された画像形成装置とすることが好ましい。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光反射部材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。あるいは又、３原色を表示するプロジェクタから構成することもできる。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。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。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、画素の数の具体的な値として、３２０×２４０、４３２×２４０、６４０×４８０、１０２４×７６８、１９２０×１０８０、３８４０×２１６０、７６８０×４３２０等を例示することができる。但し、光反射部材に投影される画像はこの内の一部であることもある。カラーの画像表示を行う場合、副画素の数は、例えば、画素の数の３倍（ＲＧＢ）、４倍（ＲＧＢＷ）、５倍（ＲＧＢＢＷ等）の関係にある。以下の説明においても同様である。尚、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」、「Ｗ」は、それぞれ、赤色光を発光する副画素、緑色光を発光する副画素、青色光を発光する副画素、及び、白色光を発光する副画素を意味する。

あるいは又、画像形成装置等は、光源、及び、光源から出射された光を走査して画像を形成する走査手段を備えている形態とすることができる。このような画像形成装置を、便宜上、『第２構成の画像形成装置』と呼ぶ。

第２構成の画像形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構成の画像形成装置における画素（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、画素（仮想の画素）の数の具体的な値として、３２０×２４０、４３２×２４０、６４０×４８０、１０２４×７６８、１９２０×１０８０、３８４０×２１６０、７６８０×４３２０等を例示することができる。また、カラーの画像表示を行う場合であって、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）ミラーやガルバノ・ミラーを挙げることができる。

光反射素子等が柱状の部材から成る場合、柱状の部材の軸線と直交する仮想平面で柱状の部材を切断したときの断面形状の面積をＳ₀とし、光反射素子等が凸部から成る場合、凸部の底面の面積をＳ₀とし、光反射素子等が凹部から成る場合、凹部の頂面における凹部縁部によって囲まれた領域の面積をＳ₀とし、面積Ｓ₀と等しい正方形を想定したときの正方形の一辺の長さＬｇ₀で表現したとき、この正方形の一辺の長さＬｇ₀として、１μｍ乃至０．１ｍｍを例示することができる。光反射素子等の総数と画像形成装置等における画素数との関係として、
（光反射素子等の総数）＝Ｋ×（画像形成装置等の画素数）
としたとき、Ｋの値として、０．１乃至１０を例示することができる。また、光反射部材等の有効領域には、光反射素子等が、出来る限り密に、可能ならば隙間無く形成されていることが好ましい。画像形成装置等から出射された画像の微小領域を構成する光が、光反射素子等に入射するが、画像の微小領域は、画素あるいは副画素に相当する。あるいは又、光反射素子等の大きさは、観察者に視認されないような大きさとすることが好ましい。

以上の画像形成装置等に関する説明は、本開示の第２の態様に係る画像表示装置、本開示の第２の態様に係る表示装置を構成する第１画像表示装置及び第２画像表示装置に適用することができる。

画像形成装置等から出射される画像は、最終的に観察者の瞳に届いたとき、所望の画像となるように、予め、周知の技術に基づき変形させておく。具体的には、例えば、魚眼レンズを通して眺めたような画像を画像形成装置等から出射すればよい。

画像形成装置等と光反射部材等と第２光学手段等との位置関係が決まっている。これを利用して、例えば、画像形成装置等から出射された光が、或る光反射素子（便宜上、『光反射素子−Ａ』と呼ぶ）を照射したとき、光反射素子−Ａを介して第２光学手段に到達する光（便宜上、『光−Ａ』と呼ぶ）と、それ以外の光（便宜上、『光−Ｂ』と呼ぶ）に分かれ、光−Ｂが光反射素子−Ａとは異なる光反射素子−Ｂに入射する場合が、僅かではあるが、あり得る。このような場合、画像形成装置等から出射され、光反射素子−Ｂに入射する光の輝度、色度を、光−Ｂの光反射素子−Ｂへの入射を考慮した上で決定し、制御することで、光反射素子−Ｂを介して第２光学手段に到達する光のより正確な制御を行うことができる。

本開示の画像表示装置や表示装置にあっては、画像形成装置において画像を表示するための信号を外部から受け取る形態とすることができる。画像形成装置において表示する画像に関する情報やデータは、例えば、所謂クラウドコンピュータやサーバーに記録、保管、保存されており、画像表示装置や表示装置が通信手段、例えば、携帯電話機やスマートフォンを備えることによって、あるいは又、画像表示装置や表示装置と通信手段とを組み合わせることによって、クラウドコンピュータやサーバーと画像表示装置や表示装置との間での各種情報やデータの授受、交換を行うことができるし、各種情報やデータに基づく信号、即ち、画像形成装置において画像を表示するための信号を受け取ることができる。あるいは又、画像形成装置において画像を表示するための信号は画像表示装置や表示装置に記憶されている形態とすることができる。画像形成装置において表示される画像には、各種情報や各種データが含まれる。あるいは又、表示装置はカメラ（撮像装置）を備えており、カメラによって撮像された画像を解析して、画像形成装置において表示される画像に反映させる形態とすることもできる。画像形成装置に表示させる画像は、本質的に任意であり、如何なる画像とすることもできる。

実施例１は、本開示の第１の態様に係る画像表示装置及び本開示の第１の態様に係る表示装置に関する。実施例１の画像表示装置の概念図を図１Ａに示し、実施例１の画像表示装置を構成する光反射素子の概念図を図１Ｂに示し、実施例１の表示装置の概念図を図２に示す。尚、図１Ａ、図１Ｂ及び図２、あるいは、後述する図４、図５、図６及び図９は、基本的に、各構成要素の断面を示しているが、一部の構成要素にはハッチング線を付すことを省略している。また、図１Ａは、図２の矢印Ａ−Ａに沿った模式的な断面図に相当し、図２は、図１Ａの矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な断面図に相当する。即ち、図１Ａは、ＹＺ平面と平行な仮想平面での模式的な断面図に相当し、図２は、ＸＺ平面と平行な仮想平面での模式的な断面図に相当する。

実施例１の画像表示装置１１は、画像形成装置２０及び光反射部材３０を備えており、観察者と対向する光反射部材３０の対向面３１には、第１の方向、及び、第１の方向と異なる第２の方向に、複数の光反射素子４０が設けられている。そして、画像形成装置２０から出射された画像の微小領域を構成する光は、光反射素子４０に入射し、光反射素子４０から観察者の瞳１２に向けて出射される。

また、実施例１の表示装置１０は、
観察者の頭部に装着される第１画像表示装置１１Ｒ及び第２画像表示装置１１Ｌを備えた表示装置であって、
第１画像表示装置１１Ｒは、第１画像形成装置２０Ｒ及び第１光反射部材３０Ｒを備えており、
観察者と対向する第１光反射部材３０Ｒの対向面３１Ｒには、第１の方向、及び、第１の方向と異なる第２の方向に、複数の第１光反射素子４０Ｒが設けられており、
第２画像表示装置１１Ｌは、第２画像形成装置２０Ｌ及び第２光反射部材３０Ｌを備えており、
観察者と対向する第２光反射部材３０Ｌの対向面３１Ｌには、第１の方向、及び、第１の方向と異なる第２の方向に、複数の第２光反射素子４０Ｌが設けられており、
第１画像形成装置２０Ｒから出射された画像の微小領域を構成する光は、第１光反射素子４０Ｒに入射し、第１光反射素子４０Ｒから観察者の一方（右眼）の瞳に向けて出射され、
第２画像形成装置２０Ｌから出射された画像の微小領域を構成する光は、第２光反射素子４０Ｌに入射し、第２光反射素子４０Ｌから観察者の他方（左眼）の瞳に向けて出射される。第１画像表示装置１１Ｒと第２画像表示装置１１Ｌとは、ＹＺ平面に対して対称に配置されている。図２において、第１画像形成装置２０Ｒは、第２光学手段５２Ｒの上方に配置されているし、第２画像形成装置２０Ｌは、第２光学手段５２Ｌの上方に配置されている。

尚、以下の説明においては、説明の簡素化のため、画像表示装置、第１画像表示装置及び第２画像表示装置、並びに、これらの画像表示装置を構成する各種要素の参照番号を、総称して参照番号の後ろに添え字「Ｓ」を付する。例えば、画像表示装置１１、第１画像表示装置１１Ｒ及び第２画像表示装置１１Ｌを、総称して、画像表示装置１１_Sと呼ぶ。

また、プラスチック材料やカーボン系材料から作製された実施例１の光反射部材３０において、
観察者と対向する対向面３１に、第１の方向、及び、第１の方向と異なる第２の方向に、複数の光反射素子４０が設けられており、
画像形成装置２０から出射された画像の微小領域は、光反射素子４０に入射し、光反射素子４０から観察者の瞳１２に向けて出射される。

そして、画像表示装置１１は筐体６０に格納されている。あるいは又、第１画像表示装置１１Ｒ及び第２画像表示装置１１Ｌは筐体６０に格納されており、第１画像表示装置１１Ｒが格納された筐体６０の領域と、第２画像表示装置１１Ｌが格納された筐体６０の領域との間には、仕切板６７が配されている。仕切板６７を含む筐体６０の内面には、ベンタブラック（カーボンナノチューブ系材料）から成る反射防止部材（図示せず）が配されている。筐体６０は、観察者を基準として、上面部材６１、第１側面部材６２（観察者の右耳側に位置する）、第２側面部材６３（観察者の左耳側に位置する）、下面部材６４、観察者と対向し、開口部６５Ａを有する対向面部材６５、対向面部材６５と対向する正面部材６６を有しており、これらの部材は一体に組み立てられている。正面部材６６に第１画像表示装置用の第１光反射部材３０Ｒ及び第２画像表示装置用の第２光反射部材３０Ｌが取り付けられている。第１画像表示装置用の第２光学手段５２Ｒ、及び、第２画像表示装置用の第２光学手段５２Ｌは、対向面部材６５に取り付けられている。また、上面部材６１あるいは側面部材６２，６３あるいは対向面部材６５に（図示した例では対向面部材６５に取り付けられた第２光学手段５２Ｒ，５２Ｌの上方に位置する部分に）、第１画像表示装置用の第１画像形成装置２０Ｒ及び第１光学手段５１Ｒ、並びに、第２画像表示装置用の第２画像形成装置２０Ｌ及び第１光学手段５１Ｌが取り付けられている。画像表示装置１１_S（具体的には、筐体６０）は、観察者の頭部に装着される。観察者の頭部に装着する手段、方法は、周知の手段、方法とすることができる。

そして、実施例１の画像表示装置１１_Sにおいて、光反射部材３０_Sの対向面３１_S（図示した例では光反射部材３０_Sそれ自体）は、観察者に向かって凹に湾曲している。具体的には、光反射部材３０_Sの対向面３１_S（光反射部材３０_S）は、球面の一部、又は、非球面の一部から構成されている。光反射部材３０_Sの正射影像の形状は、例えば、円形であり、光反射部材３０_Sの正射影像の大きさは、光反射部材３０_Sの正射影像の面積と等しい円形を想定したときの半径ｒ₀で表現したとき、１０ｍｍ乃至１００ｍｍ、具体的には、６０ｍｍである。球面の一部から光反射部材３０_Sを構成する場合、球面の曲率半径としてｒ₀乃至３ｒ₀、具体的には、３０ｍｍを例示することができるし、非球面の一部から光反射部材３０_Sを構成する場合、光反射部材３０_Sの中心部における曲率半径としてｒ₀乃至３ｒ₀、具体的には、３０ｍｍを例示することができる。

実施例１において、光反射素子４０_Sは、画像形成装置２０_Sから出射された画像の微小領域を構成する光が入出射する柱状の部材４１から成り、光反射素子４０_Sと光反射素子４０_Sとの間は、柱状の部材４１を構成する材料（第１材料）よりも低い屈折率を有する材料（第２材料）４２によって充填されている。具体的には、第１材料は、例えば、屈折率ｎ₁＝１．５３のゼオネックス樹脂から成り、第２材料４２は空気である。柱状の部材４１の底面には、銀やアルミニウム、硫酸バリウム塗料等から成る光反射層３２が形成されている。柱状の部材４１の軸線と直交する仮想平面で柱状の部材４１を切断したときの断面形状を、正六角形（１辺の長さ５μｍ）とし、光反射素子４０_Sと光反射素子４０_Sとの間の最小間隔を１μｍとしたが、これらの形状、値に限定するものではない。柱状の部材４１に画像形成装置２０_Sから出射された画像の微小領域を構成する光が入射すると、この光（入射光）は、柱状の部材４１の側面、底面で反射され、柱状の部材４１から観察者の瞳１２に向けて出射光として出射される。画像形成装置２０_Sから出射された光が、光反射素子４０_Sに入射し、光反射素子４０_Sから出射されるとき、光反射素子４０_Sに入射する光の有する入射ベクトル（ｋ^v _in）と、光反射素子４０_Sから出射される光の有する出射ベクトル（ｋ^v _out）とは、符号が逆の関係にある。即ち、
ｋ^v _in＋ｋ^v _out＝０
を満足する。これによって、画像形成装置２０_Sから出射された画像の微小領域を構成する光が、光反射素子４０_Sに入射し、光反射素子４０_Sから観察者の瞳１２に向けて確実に出射される。柱状の部材４１を光反射部材３０_Sの対向面３１_Sに形成する方法として、ナノインプリント法を挙げることができる。尚、図１Ａ及び図２においては、光反射素子４０_Sを５つ、模式的に小さな反射鏡として図示しているが、実際には、光反射素子４０_Sは、光反射部材３０_Sの対向面３１_Sの全領域に形成されている。

実施例１の画像表示装置１１_Sにおいて、画像形成装置２０_Sと光反射部材３０_Sとの間には、画像形成装置２０_Sから出射された画像を拡大する、凸レンズから成る第１光学手段５１_Sが配設されている。また、光反射部材３０_Sと観察者との間には、光反射部材３０_Sから出射された光を観察者の瞳１２に収束させる、凸レンズから成る第２光学手段５２_Sが配設されている。あるいは又、第１光学手段５１_Sを、所謂ｆθ魚眼レンズ系とすることもできる。また、
ｓｓ’＝ａ（ｆ’・λ）^1/2
を満足することが望ましく、これによって、曲面形状の光反射部材３０_Sに対してもフォーカスが合わせ易くなり、光反射部材３０_Sの形状制限が緩和されるため、例えば、第１光学手段５１_Sの小型化を達成し易くなる。

また、実施例１の画像表示装置１１_Sにおいて、画像形成装置２０_Sから出射された画像は光反射部材３０_Sの全対向面に投影される。このような形態とすることで、画像形成装置２０_Sから出射された画像を観察する観察者によって、画像を囲むような一種の枠状の領域が視認されなくなり、フレームレス状態となり、観察者は高い臨場感を有する画像を眺めることができる。

画像形成装置２０_Sは、第１構成の画像形成装置から構成され、２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する。具体的には、画像形成装置２０_Sは、３原色を表示するプロジェクタから構成されており、視野角依存性が少なく、自発光の画像形成装置であるが故に、高いコントラストを得ることができる。

光反射素子４０_Sの大きさ（長さＬｇ₀）として、１μｍ乃至０．１ｍｍ、具体的には、８．１μｍを例示することができる。また、光反射素子４０_Sの総数と画像形成装置２０_Sの画素数との関係として、
（光反射素子４０_Sの総数）＝Ｋ×（画像形成装置２０_Sの画素数）
としたとき、Ｋの値として、０．１乃至１０を例示することができるし、光反射部材３０_Sの１ｃｍ²当たりを光反射素子４０_Sが占める面積として、具体的には、０．８３ｃｍ²を例示することができる。画像形成装置２０_Sから出射された画像の微小領域を構成する光が、光反射素子４０_Sに入射するが、画像の微小領域は副画素に相当する。画像形成装置２０_Sから出射された画像に対して、例えば、約１０倍の大きさの画像が光反射部材３０_Sに投影される。また、一部が光反射要素から構成され、一部が光吸収要素から構成された光反射素子とすることもできる。

実施例１の画像表示装置にあっては、画像形成装置（あるいは、第１画像形成装置及び第２画像形成装置）、並びに、画像形成装置から出射された画像を拡大・投影するための光反射部材（あるいは、第１光反射部材及び第２光反射部材）を備えているので、従来の技術よりも画像形成装置（あるいは、第１画像形成装置及び第２画像形成装置）の小型化を図ることができ、安価に製造可能な画像表示装置、及び、斯かる画像表示装置を使用した表示装置を提供することができる。しかも、実施例１の光反射部材にあっては、観察者と対向する光反射部材の対向面に複数の光反射素子が設けられているので、画像形成装置から出射された画像を、観察者の瞳に確実に到達させることができる。

画像形成装置から出射された光は、光反射部材に向かい、更に、第２光学手段を介して観察者の瞳に向かうが、場合によっては、光反射部材以外の領域、例えば、筐体の内面に衝突する。筐体の内面には反射防止部材が配されているので、筐体の内面で反射される光は僅かである。然るに、光反射素子を設けない場合、光反射部材に衝突した光が、直接、再び、光反射部材に衝突することによって、一種のハレーションが発生する。また、第２光学手段の表面で反射し、光反射部材に戻され、光反射部材に衝突する光も存在し得る。更には、観察者の強膜（白目）によって反射され、光反射部材に戻され、光反射部材に衝突する光も存在し得る。これらの光は一種の迷光であり、このような迷光が観察者の瞳に到達すると、観察者の瞳に到達する画像のコントラストを低下させる原因となる。即ち、このような画像形成装置から出射された光に起因して一種の迷光が発生して光反射部材に衝突した場合であっても、実施例１の画像形成装置にあっては、光反射素子が設けられているので、これらの迷光が観察者の瞳に到達することを確実に防止することができる。従って、観察者の瞳に到達する画像のコントラストの低下発生を抑制することができ、光利用効率の向上を図ることができるし、輝度向上、消費電力の低下を図ることができる。

実施例２は、本開示の第２の態様に係る画像表示装置及び本開示の第２の態様に係る表示装置に関する。実施例２の画像表示装置の概念図を図４に示し、実施例２の表示装置の概念図を図５に示す。図４は、図５の矢印Ａ−Ａに沿った模式的な断面図に相当し、図５は、図４の矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な断面図に相当する。即ち、図４は、ＹＺ平面と平行な仮想平面での模式的な断面図に相当し、図５は、ＸＺ平面と平行な仮想平面での模式的な断面図に相当する。

実施例２の画像表示装置１１は、画像形成装置２０及び光反射部材３０を備えており、
光反射部材３０は湾曲しており、
画像形成装置２０から出射された画像は、光反射部材３０によって反射され、観察者の瞳１２に到達する。

また、実施例２の表示装置は、
観察者の頭部に装着される第１画像表示装置１１Ｒ及び第２画像表示装置１１Ｌを備えた表示装置であって、
第１画像表示装置１１Ｒは、第１画像形成装置２０Ｒ及び第１光反射部材３０Ｒを備えており、
第２画像表示装置１１Ｌは、第２画像形成装置２０Ｌ及び第２光反射部材３０Ｌを備えており、
第１光反射部材３０Ｒは湾曲しており、
第１画像形成装置２０Ｒから出射された画像は、第１光反射部材３０Ｒによって反射され、観察者の一方（右眼）の瞳に到達し、
第２光反射部材３０Ｌは湾曲しており、
第２画像形成装置２０Ｌから出射された画像は、第２光反射部材３０Ｌによって反射され、観察者の他方（左眼）の瞳に到達する。図５において、第１画像形成装置２０Ｒは、第２光学手段５２Ｒの上方に配置されているし、第２画像形成装置２０Ｌは、第２光学手段５２Ｌの上方に配置されている。

実施例２の画像表示装置１１_Sにおいて、光反射部材３０_Sは、観察者に向かって凹に湾曲している。光反射部材３０_Sの対向面３１_Sの湾曲の状態は、実施例１において説明したと同様である。

実施例２の画像表示装置１１_Sは、光反射素子を有してないことを除き、実質的に、実施例１において説明した画像表示装置１１_Sと同様の構成、構造を有している。それ故、詳細な説明は省略する。

ところで、従来の表示装置において、第１光反射部材２３０Ｒ及び第２光反射部材２３０Ｌが平坦な部材から構成されている場合、概念図を図８及び図９に示すように、第１光反射部材２３０Ｒと第２光反射部材２３０Ｌとを、離間して配置する必要がある。例えば、右眼の瞳孔中心線をＰＡ_Rで示し、左眼の瞳孔中心線をＰＡ_Lで示したとき、ＰＡ_RとＰＡ_Lの距離Ｌ₀を６０ｍｍとする。また、ＰＡ_Rが衝突する第１光反射部材２３０Ｒの点から第１光反射部材２３０Ｒの右耳側の端部までの距離、ＰＡ_Lが衝突する第２光反射部材２３０Ｌの点から第２光反射部材２３０Ｌの左耳側の端部までの距離をＬ_out、ＰＡ_Rが衝突する第１光反射部材２３０Ｒの点から第１光反射部材２３０Ｒの鼻側の端部までの距離、ＰＡ_Lが衝突する第２光反射部材２３０Ｌの点から第２光反射部材２３０Ｌの鼻側の端部までの距離をＬ_inとしたとき、以下のとおりとする。従って、第１光反射部材２３０Ｒの鼻側の端部と第２光反射部材２３０Ｌの鼻側の端部の間の距離Ｌ₀’は、以下のとおりとなる。また、第１光反射部材２３０Ｒ及び第２光反射部材２３０Ｌと第２光学手段５２Ｒ，５２Ｌとの間の距離Ｌ₁、並びに、第２光学手段５２Ｒ，５２Ｌと観察者の瞳２１との間の距離Ｌ₂を以下のとおりとする。
Ｌ₀ ＝６０ｍｍ
Ｌ_out＝３０ｍｍ
Ｌ_in ＝２０ｍｍ
Ｌ₀’＝２０ｍｍ
Ｌ₁ ＝５０ｍｍ
Ｌ₂ ＝１５ｍｍ

このような条件にあっては、概念図を図８に示すように、ＸＺ平面と平行な仮想平面において、観察者は、ＰＡ_R，ＰＡ_Lを基準として、鼻側に４５°の範囲内の画像、耳側に５５°の範囲の画像しか眺めることができない。従って、特に、鼻側に表示される像であって、観察者から近い位置に存在するかのように見える像は、観察者が視認し難くなり、あるいは又、視認できない。また、右眼が眺める鼻側の画像の範囲と左眼が眺める耳側の画像の範囲に相違が生じるし、左眼が眺める鼻側の画像の範囲と右眼が眺める耳側の画像の範囲に相違が生じる。このような条件におけるＦＯＶ（Field Of View、視野、視野角とも呼ばれ、レンズを通して見ることができる最大領域）は、１００°である。

一方、実施例２あるいは実施例１にあっては、上記の従来の表示装置における上記のパラメータを以下のとおりに変更することができる。
Ｌ₀ ＝６０ｍｍ
Ｌ_out＝３０ｍｍ
Ｌ_in ＝３０ｍｍ
Ｌ₀’＝ ０ｍｍ
Ｌ₁ ＝４０ｍｍ
Ｌ₂ ＝１５ｍｍ

このような条件にあっては、概念図を図７に示すように、ＸＺ平面と平行な仮想平面において、観察者は、ＰＡ_R，ＰＡ_Lを基準として、鼻側に６５°の範囲内の画像、耳側に６５°の範囲の画像を眺めることができる。即ち、鼻側に表示される像であって、観察者から近い位置に存在するかのように見える像を、観察者は、容易に、且つ、確実に、視認することができる。また、右眼が眺める鼻側の画像の範囲と左眼が眺める耳側の画像の範囲に相違は生じないし、左眼が眺める鼻側の画像の範囲と右眼が眺める耳側の画像の範囲に相違は生じない。しかも、このような条件におけるＦＯＶは１３０°である。

以上のとおり、実施例２あるいは実施例１の画像表示装置あるいは表示装置にあっては、光反射部材（あるいは、第１光反射部材及び第２光反射部材）が湾曲しているので、右眼が眺める画像の範囲と左眼が眺める画像の範囲に相違が生じ難い構成、構造の画像表示装置あるいは表示装置を提供することができる。しかも、鼻側に表示される像であって、観察者から近い位置に存在するかのように見える像を、観察者は、容易に、且つ、確実に、視認することができるし、ＦＯＶの拡大を図ることができる。

以上、本開示の画像表示装置あるいは表示装置を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示の画像表示装置あるいは表示装置は、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あるいは表示装置の構成、構造は例示で有り、適宜、変更することができるし、画像表示装置あるいは表示装置の作製に際して使用した材料も例示で有り、適宜、変更することができる。本開示における光反射素子の概念には、光拡散素子の概念も包含される。

場合によっては、実施例１において、光反射部材等を平坦な部材から構成することもできる。あるいは又、画像表示装置の概念図を図６に示すように、実施例１あるいは実施例２において（尚、図６は実施例１の画像表示装置の概念図である）、光反射部材１３０_Sの対向面３１_Sを、円柱面の一部から構成することもできる。図６の矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な断面図は、図２と同様である。円柱面の一部から光反射部材１３０_Sを構成する場合、Ｙ軸方向に延びる回転軸から他の１本の線分あるいは曲線までの距離Ｄ₁としてｒ₀乃至３ｒ₀、具体的には、３０ｍｍを例示することができる。光反射部材１３０_Sの正射影像の形状として矩形を挙げることができ、光反射部材１３０_Sの正射影像の大きさとして、第１の方向に沿って１０ｍｍ乃至１００ｍｍ、具体的には、３０ｍｍを例示することができるし、第２の方向に沿って１０ｍｍ乃至１００ｍｍ、具体的には、３０ｍｍを例示することができる。

あるいは又、上記の好ましい形態を含む本開示の第１の態様に係る画像表示装置１１_Sにおいて、図３Ａに、実施例１の画像表示装置を構成する光反射素子の変形例の概念図を示すように、光反射素子４０_Sは、画像形成装置２０_Sから出射された画像の微小領域を構成する光が入出射する滑らかな凸部４３から成る構成とすることができる。あるいは又、図３Ｂに、実施例１の画像表示装置を構成する光反射素子の変形例の概念図を示すように、光反射素子４０_Sは、画像形成装置２０_Sから出射された画像の微小領域を構成する光が反射される滑らかな凹部４４から成る構成とすることができる。凸部４３あるいは凹部４４の軸線を含む仮想平面で凸部４３あるいは凹部４４を切断したときの形状を、例えば、円の一部（円弧）としたが、このような形状に限定するものではない。凸部４３あるいは凹部４４に画像形成装置２０_Sから出射された画像の微小領域を構成する光が入射すると、この光（入射光）は、凸部４３の底面あるいは凹部４４で反射され、凸部４３あるいは凹部４４から観察者の瞳１２に向けて出射光として出射、反射される。凸部４３あるいは凹部４４の具体的な形状は、このような入射光、出射光が得られる形状とすればよい。凸部４３の底面には光反射層３２が形成されていることが好ましい。凸部４３あるいは凹部４４の製造方法として、あるいは又、凸部４３あるいは凹部４４を光反射部材３０_Sの対向面３１_Sに形成する方法として、ナノインプリント法を例示することができる。凸部４３あるいは凹部４４を有する光反射部材３０_Sを、一種のフレネルスクリーンと呼ぶこともできる。

画像形成装置における画素の外形形状と光反射素子の外形形状とが同じである場合には、モアレ（干渉縞）対策を行うことが好ましい。規則正しく整列した網点同士(画像形成装置における画素と光反射素子)が干渉して、縞模様（モワレ）が発生する場合がある。即ち、画像形成装置における画素ピッチと光反射素子の配置ピッチとが周期的に重なると、モワレが発生する。モワレ発生抑制のためには、干渉縞が軽減するように光反射素子の形状を設計したり、光反射素子を、適宜、回転して配置すればよい。

また、第１光学手段５１_Sと画像形成装置２０_Sとは相互に非平行状態で配置されていることが、即ち、第１光学手段５１_Sの光軸と、画像形成装置２０_Sの中心から出射する光の方向とが非平行状態にあることが、第１光学手段５１_Sを出射した光が光反射素子４０_Sの上で結像し易くなるといった観点から好ましい。図１１に概念図を示すように、第１光学手段５１_Sと画像形成装置２０_Sとが相互に平行状態で配置されている場合、第１光学手段５１_Sを出射した光が光反射素子４０_Sの上で結像し難い場合がある。一方、概念図を図１０に示すように、シャインプルーフの原理を利用して、第１光学手段５１_Sと画像形成装置２０_Sとが相互に非平行状態で配置されている場合、第１光学手段５１_Sを出射した光が光反射素子４０_Sの上で結像し易くなる。尚、図１０及び図１１においてフォーカス面を点線で示す。但し、図１０においては、実際には、点線で示すフォーカス面と対向面３１とは重なっている。

また、概念図を図１２に示すように、画像表示装置１１_Sは、第１光学手段５１_Sのレンズ系と同じ種類の光学系を有する撮像装置７１を備えていてもよい。これによって、撮像装置７１により撮像された画像を、画像形成装置２０_Sで表示することができる。即ち、撮影した画像をそのまま画像形成装置２０_Sで再生することができる。尚、図１２は、図２と同様の概念図である。撮像装置７１は、具体的には、筐体６０の正面部材６６の外面に取り付けられている。例えば、第１光学手段５１_Sをｆθ魚眼レンズ系から構成する場合、撮像装置７１の光学系（レンズ系）もｆθ魚眼レンズ系から構成することが好ましい。

尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《画像表示装置：第１の態様》
画像形成装置及び光反射部材を備えており、
観察者と対向する光反射部材の対向面には、第１の方向、及び、第１の方向と異なる第２の方向に、複数の光反射素子が設けられており、
画像形成装置から出射された画像の微小領域を構成する光は、光反射素子に入射し、光反射素子から観察者の瞳に向けて出射される画像表示装置。
［Ａ０２］光反射部材の対向面は、観察者に向かって凹に湾曲している［Ａ０１］に記載の画像表示装置。
［Ａ０３］光反射部材の対向面は、球面の一部、又は、非球面の一部、又は、円柱面の一部から構成されている［Ａ０２］に記載の画像表示装置。
［Ａ０４］光反射素子は、画像形成装置から出射された画像の微小領域を構成する光が入出射する柱状の部材から成り、
光反射素子と光反射素子との間は、柱状の部材を構成する材料よりも低い屈折率を有する材料によって充填されている［Ａ０１］乃至［Ａ０３］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［Ａ０５］柱状の部材の軸線と直交する仮想平面で柱状の部材を切断したときの断面形状は、矩形、多角形、円形、又は、楕円形である［Ａ０４］に記載の画像表示装置。
［Ａ０６］光反射素子は、画像形成装置から出射された画像の微小領域を構成する光が入出射する滑らかな凸部から成る［Ａ０１］乃至［Ａ０３］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［Ａ０７］光反射素子は、画像形成装置から出射された画像の微小領域を構成する光が反射される滑らかな凹部から成る［Ａ０１］乃至［Ａ０３］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［Ａ０８］画像形成装置と光反射部材との間には、画像形成装置から出射された画像を拡大する第１光学手段が配設されている［Ａ０１］乃至［Ａ０４］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［Ａ０９］第１光学手段と画像形成装置とは相互に非平行状態で配置されている［Ａ０８］に記載の画像表示装置。
［Ａ１０］第１光学手段の開口径をｓｓ’、ａを係数（但し、１．２以上、２．０以下）、光反射部材の中心から第１光学手段の開口位置までの距離をｆ’、画像形成装置から第１光学手段に入射する入射光波長をλとしたとき、
ｓｓ’＝ａ（ｆ’・λ）^1/2
を満足する［Ａ０８］又は［Ａ０９］に記載の画像表示装置。
［Ａ１１］光反射部材の対向面は、球面の一部又は非球面の一部から構成されており、
第１光学手段は、ｆθ魚眼レンズ系から成る［Ａ０８］乃至［Ａ１０］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［Ａ１２］第１光学手段のレンズ系と同じ種類の光学系を有する撮像装置を備えている［Ａ１１］に記載の画像表示装置。
［Ａ１３］光反射部材と観察者との間には、光反射部材から出射された光を観察者の瞳に収束させる第２光学手段が配設されている［Ａ０１］乃至［Ａ１２］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［Ａ１４］画像形成装置から出射された画像は光反射部材の全対向面に投影される［Ａ０１］乃至［Ａ１３］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［Ａ１５］画像形成装置から出射された光が、光反射素子に入射し、光反射素子から出射されるとき、光反射素子に入射する光の有するベクトルと、光反射素子から出射される光の有するベクトルとは、符号が逆の関係にある［Ａ０１］乃至［Ａ１４］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［Ａ１６］筐体に格納されている［Ａ０１］乃至［Ａ１５］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［Ａ１７］筐体の内面には、反射防止部材が配されている［Ａ１６］に記載の画像表示装置。
［Ａ１８］観察者の頭部に装着される［Ａ０１］乃至［Ａ１４］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［Ｂ０１］《画像表示装置：第２の態様》
画像形成装置及び光反射部材を備えており、
光反射部材は湾曲しており、
画像形成装置から出射された画像は、光反射部材によって反射され、観察者の瞳に到達する画像表示装置。
［Ｂ０２］光反射部材の対向面は、観察者に向かって凹に湾曲している［Ｂ０１］に記載の画像表示装置。
［Ｂ０３］光反射部材の対向面は、球面の一部、又は、非球面の一部、又は、円柱面の一部から構成されている［Ｂ０２］に記載の画像表示装置。
［Ｂ０４］画像形成装置と光反射部材との間には、画像形成装置から出射された画像を拡大する第１光学手段が配設されている［Ｂ０１］乃至［Ｂ０３］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［Ｂ０５］第１光学手段と画像形成装置とは相互に非平行状態で配置されている［Ｂ０４］に記載の画像表示装置。
［Ｂ０６］第１光学手段の開口径をｓｓ’、ａを係数（但し、１．２以上、２．０以下）、光反射部材の中心から第１光学手段の開口位置までの距離をｆ’、画像形成装置から第１光学手段に入射する入射光波長をλとしたとき、
ｓｓ’＝ａ（ｆ’・λ）^1/2
を満足する［Ｂ０４］又は［Ｂ０５］に記載の画像表示装置。
［Ｂ０７］光反射部材の対向面は、球面の一部又は非球面の一部から構成されており、
第１光学手段は、ｆθ魚眼レンズ系から成る［Ｂ０４］乃至［Ｂ０６］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［Ｂ０８］第１光学手段のレンズ系と同じ種類の光学系を有する撮像装置を備えている［Ｂ０７］に記載の画像表示装置。
［Ｂ０９］光反射部材と観察者との間には、光反射部材から出射された光を観察者の瞳に収束させる第２光学手段が配設されている［Ｂ０１］乃至［Ｂ０８］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［Ｂ１０］画像形成装置から出射された画像は光反射部材の全対向面に投影される［Ｂ０１］乃至［Ｂ０９］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［Ｂ１１］筐体に格納されている［Ｂ０１］乃至［Ｂ１０］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［Ｂ１２］筐体の内面には、反射防止部材が配されている［Ｂ１１］に記載の画像表示装置。
［Ｂ１３］観察者の頭部に装着される［Ｂ０１］乃至［Ｂ１２］のいずれか１項に記載の画像表示装置。
［Ｃ０１］《表示装置：第１の態様》
観察者の頭部に装着される第１画像表示装置及び第２画像表示装置を備えた表示装置であって、
第１画像表示装置は、第１画像形成装置及び第１光反射部材を備えており、
観察者と対向する第１光反射部材の対向面には、第１の方向、及び、第１の方向と異なる第２の方向に、複数の第１光反射素子が設けられており、
第２画像表示装置は、第２画像形成装置及び第２光反射部材を備えており、
観察者と対向する第２光反射部材の対向面には、第１の方向、及び、第１の方向と異なる第２の方向に、複数の第２光反射素子が設けられており、
第１画像形成装置から出射された画像の微小領域を構成する光は、第１光反射素子に入射し、第１光反射素子から観察者の一方の瞳に向けて出射され、
第２画像形成装置から出射された画像の微小領域を構成する光は、第２光反射素子に入射し、第２光反射素子から観察者の他方の瞳に向けて出射される表示装置。
［Ｃ０２］《表示装置：第２の態様》
観察者の頭部に装着される第１画像表示装置及び第２画像表示装置を備えた表示装置であって、
第１画像表示装置は、第１画像形成装置及び第１光反射部材を備えており、
第２画像表示装置は、第２画像形成装置及び第２光反射部材を備えており、
第１光反射部材は湾曲しており、
第１画像形成装置から出射された画像は、第１光反射部材によって反射され、観察者の一方の瞳に到達し、
第２光反射部材は湾曲しており、
第２画像形成装置から出射された画像は、第２光反射部材によって反射され、観察者の他方の瞳に到達する表示装置。
［Ｃ０３］第１画像表示装置及び第２画像表示装置は筐体に格納されており、
第１画像表示装置が格納された筐体の領域と、第２画像表示装置が格納された筐体の領域との間には、仕切板が配されている［Ｃ０１］又は［Ｃ０２］に記載の表示装置。
［Ｄ０１］《光反射部材》
観察者と対向する対向面に、第１の方向、及び、第１の方向と異なる第２の方向に、複数の光反射素子が設けられており、
画像形成装置から出射された画像の微小領域は、光反射素子に入射し、光反射素子から観察者の瞳に向けて出射される光反射部材。

１０・・・表示装置、１１，１１Ｒ，１１Ｌ，１１_S・・・画像表示装置、１２・・・観察者の瞳、２０，２０Ｒ，２０Ｌ，２０_S・・・画像形成装置、３０，３０Ｒ，３０Ｌ，３０_S，１３０_S・・・光反射部材、３１，３１Ｒ，３１Ｌ，３１_S・・・光反射部材の対向面、４０，４０Ｒ，４０Ｌ，４０_S・・・光反射素子、４１・・・柱状の部材、４２・・・第２材料、４３・・・凸部、４４・・・凹部、５１Ｒ，５１Ｌ，５１_S・・・第１光学手段、５２Ｒ，５２Ｌ，５２_S・・・第２光学手段、６０・・・筐体、６１・・・筐体の上面部材、６２・・・筐体の第１側面部材、６３・・・筐体の第２側面部材、６４・・・筐体の下面部材、６５・・・筐体の対向面部材、６５Ａ・・・開口部、６６・・・筐体の正面部材、６７・・・仕切板、７１・・・撮像装置

Claims (22)

1. 画像形成装置及び光反射部材を備えており、
   観察者と対向する光反射部材の対向面には、第１の方向、及び、第１の方向と異なる第２の方向に、複数の光反射素子が設けられており、
   画像形成装置から出射された画像の微小領域を構成する光は、光反射素子に入射し、光反射素子から観察者の瞳に向けて出射される画像表示装置。
2. 光反射部材の対向面は、観察者に向かって凹に湾曲している請求項１に記載の画像表示装置。
3. 光反射部材の対向面は、球面の一部、又は、非球面の一部、又は、円柱面の一部から構成されている請求項２に記載の画像表示装置。
4. 光反射素子は、画像形成装置から出射された画像の微小領域を構成する光が入出射する柱状の部材から成り、
   光反射素子と光反射素子との間は、柱状の部材を構成する材料よりも低い屈折率を有する材料によって充填されている請求項１に記載の画像表示装置。
5. 柱状の部材の軸線と直交する仮想平面で柱状の部材を切断したときの断面形状は、矩形、多角形、円形、又は、楕円形である請求項４に記載の画像表示装置。
6. 光反射素子は、画像形成装置から出射された画像の微小領域を構成する光が入出射する滑らかな凸部から成る請求項１に記載の画像表示装置。
7. 光反射素子は、画像形成装置から出射された画像の微小領域を構成する光が反射される滑らかな凹部から成る請求項１に記載の画像表示装置。
8. 画像形成装置と光反射部材との間には、画像形成装置から出射された画像を拡大する第１光学手段が配設されている請求項１に記載の画像表示装置。
9. 第１光学手段と画像形成装置とは相互に非平行状態で配置されている請求項８に記載の画像表示装置。
10. 第１光学手段はｆθ魚眼レンズ系から成る請求項８に記載の画像表示装置。
11. 第１光学手段のレンズ系と同じ種類の光学系を有する撮像装置を備えている請求項８に記載の画像表示装置。
12. 光反射部材と観察者との間には、光反射部材から出射された光を観察者の瞳に収束させる第２光学手段が配設されている請求項１に記載の画像表示装置。
13. 画像形成装置から出射された画像は光反射部材の全対向面に投影される請求項１に記載の画像表示装置。
14. 画像形成装置から出射された光が、光反射素子に入射し、光反射素子から出射されるとき、光反射素子に入射する光の有するベクトルと、光反射素子から出射される光の有するベクトルとは、符号が逆の関係にある請求項１に記載の画像表示装置。
15. 筐体に格納されている請求項１に記載の画像表示装置。
16. 筐体の内面には、反射防止部材が配されている請求項１５に記載の画像表示装置。
17. 観察者の頭部に装着される請求項１に記載の画像表示装置。
18. 画像形成装置及び光反射部材を備えており、
    光反射部材は湾曲しており、
    画像形成装置から出射された画像は、光反射部材によって反射され、観察者の瞳に到達する画像表示装置。
19. 観察者の頭部に装着される第１画像表示装置及び第２画像表示装置を備えた表示装置であって、
    第１画像表示装置は、第１画像形成装置及び第１光反射部材を備えており、
    観察者と対向する第１光反射部材の対向面には、第１の方向、及び、第１の方向と異なる第２の方向に、複数の第１光反射素子が設けられており、
    第２画像表示装置は、第２画像形成装置及び第２光反射部材を備えており、
    観察者と対向する第２光反射部材の対向面には、第１の方向、及び、第１の方向と異なる第２の方向に、複数の第２光反射素子が設けられており、
    第１画像形成装置から出射された画像の微小領域を構成する光は、第１光反射素子に入射し、第１光反射素子から観察者の一方の瞳に向けて出射され、
    第２画像形成装置から出射された画像の微小領域を構成する光は、第２光反射素子に入射し、第２光反射素子から観察者の他方の瞳に向けて出射される表示装置。
20. 観察者の頭部に装着される第１画像表示装置及び第２画像表示装置を備えた表示装置であって、
    第１画像表示装置は、第１画像形成装置及び第１光反射部材を備えており、
    第２画像表示装置は、第２画像形成装置及び第２光反射部材を備えており、
    第１光反射部材は湾曲しており、
    第１画像形成装置から出射された画像は、第１光反射部材によって反射され、観察者の一方の瞳に到達し、
    第２光反射部材は湾曲しており、
    第２画像形成装置から出射された画像は、第２光反射部材によって反射され、観察者の他方の瞳に到達する表示装置。
21. 第１画像表示装置及び第２画像表示装置は筐体に格納されており、
    第１画像表示装置が格納された筐体の領域と、第２画像表示装置が格納された筐体の領域との間には、仕切板が配されている請求項１９又は請求項２０に記載の表示装置。
22. 観察者と対向する対向面に、第１の方向、及び、第１の方向と異なる第２の方向に、複数の光反射素子が設けられており、
    画像形成装置から出射された画像の微小領域は、光反射素子に入射し、光反射素子から観察者の瞳に向けて出射される光反射部材。

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