图像显示装置的制造方法

图像显示装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供可进行高画质显示的图像显示装置，其既抑制装置大型化，又抑制衍射角随衍射产生偏移。图像显示装置(1)具备：影像光生成部(31)，生成基于影像信号而调制的影像光(L1)；光衍射部(35)(第一衍射光学元件)，使从影像光生成部(31)射出的影像光(L1)衍射；光扫描部(36)(光扫描仪)，对影像光(L1)进行空间式扫描；以及反射部(6)，反射部(6)具有使被光扫描部(36)扫描的影像光(L2)衍射的光衍射部(65)(第二衍射光学元件)，光扫描部(36)具备的光反射部(114)由光衍射部(35)构成。另外，作为光衍射部(35)优选地干涉条纹间距为一定的，作为光衍射部(65)优选地具有干涉条纹间距彼此不同的部分。
【专利说明】
图像显示装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及图像显示装置。
【背景技术】
[0002]已知一种头戴式显示器(HMD)，该头戴式显示器是将激光直接照射到瞳孔的视网 膜并使使用者视认(視認)图像的显示装置。
[0003]头戴式显示器通常具备出射光的发光装置和变更光路以使出射的光扫描使用者 的视网膜的扫描单元。通过这种头戴式显示器，使用者可同时视认例如外部的景色和由扫 描单元绘制的图像这两者。
[0004] 例如，专利文献1公开了一种图像显示装置，所述图像显示装置具备光源、扫描从 光源出射的平行光的扫描单元和由扫描单元扫描的平行光并朝眼出射的光学装置。其中， 公开了光学装置具备构成为入射的光在其内部通过全反射传播后出射的导光板、使光衍射 以使入射至导光板的光进行全反射的第一衍射光栅构件和使光衍射以使通过全反射传播 的光可从导光板出射的第二衍射光栅构件。
[0005] 然而，在专利文献1记载的图像显示装置中，由扫描单元扫描的光入射至第一衍射 光栅构件。由于在具有一定面积的整个二维扫描范围内对入射至第一衍射光栅构件的光进 行扫描，因此第一衍射光栅构件需要具有足以接收该光的尺寸。其结果，专利文献1记载的 图像显示装置难免会大型化。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1:日本特开2014-78022号公报

【发明内容】

[0009] 本发明的目的在于提供可进行高画质显示的图像显示装置，该图像显示装置既抑 制装置大型化，又抑制衍射角随衍射产生偏移。
[0010] 这一目的由下述的本发明而实现。
[0011] 本发明的图像显示装置，其特征在于，具备：
[0012]影像光生成部，生成基于影像信号而调制的影像光；
[0013] 第一衍射光学元件，使从所述影像光生成部射出的所述影像光衍射；
[0014] 光扫描仪，具有光反射部，并通过在所述光反射部中反射所述影像光，来对所述影 像光进行空间式扫描；以及
[0015] 第二衍射光学元件，被所述光扫描仪扫描的所述影像光入射至所述第二衍射光学 元件，所述第二衍射光学元件使该入射的所述影像光衍射，
[0016] 所述光反射部由所述第一衍射光学元件构成。
[0017]由此，由于第一衍射光学元件不用很大，因此，能够抑制装置大型化，并且，由于能 够抑制衍射角随衍射产生偏移，因此，能够得到可进行高画质显示的图像显示装置。
[0018]在本发明的图像显示装置中，优选地，在所述第二衍射光学元件上，所述影像光的 入射侧的表面形状在与所述第二衍射光学元件的衍射光栅垂直的方向上为凹面。
[0019]由此，由于第二衍射光学元件具有等同于聚光透镜的功能，因此使影像光朝观察 者的眼聚集的功能得以增强。结果，可视认视角大且画质高的影像。
[0020] 在本发明的图像显示装置中，优选地，所述光扫描仪沿第一方向对所述影像光进 行主扫描，并沿与所述第一方向正交的第二方向对所述影像光进行副扫描，
[0021] 所述第一衍射光学元件的衍射光栅周期是一定的，
[0022] 所述第二衍射光学元件在通过入射至所述第二衍射光学元件的所述影像光的所 述副扫描的振幅的中心的所述主扫描的扫描线上具有衍射光栅周期彼此不同的部分。
[0023] 由此，由于能使边进行二维扫描边投射至第二衍射光学元件的影像光在第二衍射 光学元件中发生衍射以入射至观察者的眼，因此，可视认视角大且高画质的影像。
[0024] 在本发明的图像显示装置中，优选地，所述第一衍射光学元件的衍射光栅周期处 于在通过入射至所述第二衍射光学元件的所述影像光的所述副扫描的振幅的中心的所述 主扫描的扫描线上的衍射光栅周期的最大值与最小值之间。
[0025] 由此，在第二衍射光学元件的大致整个区域上，可在第二衍射光学元件的衍射中 充分抵消在第一衍射光学元件的衍射中产生的衍射角的角度宽度。
[0026] 在本发明的图像显示装置中，优选地，所述第一衍射光学元件的衍射光栅周期等 于在通过入射至所述第二衍射光学元件的所述影像光的所述副扫描的振幅的中心的所述 主扫描的扫描线上且在所述主扫描的振幅的中心的位置处的衍射光栅周期。
[0027] 由此，在第二衍射光学元件的大致整个区域上，可在第二衍射光学元件的衍射中 更加充分地抵消在第一衍射光学元件的衍射中产生的衍射角的角度宽度。
[0028] 在本发明的图像显示装置中，优选地，所述第一衍射光学元件的衍射光栅周期等 于在通过入射至所述第二衍射光学元件的所述影像光的所述副扫描的振幅的中心的所述 主扫描的扫描线上的衍射光栅周期的平均值。
[0029] 由此，在第二衍射光学元件的大致整个区域上，可在第二衍射光学元件的衍射中 更加充分地抵消在第一衍射光学元件的衍射中产生的衍射角的角度宽度。
[0030] 在本发明的图像显示装置中，优选地，所述第二衍射光学元件的衍射光栅的延伸 方向正交于所述第一方向。
[0031] 由此，可在第二衍射光学元件的衍射中更加可靠地抵消在第一衍射光学元件的衍 射中产生的衍射角的角度宽度。
[0032] 在本发明的图像显示装置中，优选地，所述光扫描仪还具备使所述光反射部进行 往复转动的驱动系统，
[0033]当设所述往复转动的振幅为Y 0、设在所述光反射部不转动时的所述光反射部的 法线与所述影像光的光轴所成的角度为a、设在所述光反射部进行往复转动时的入射至所 述光反射部的所述影像光的光轴与从所述光反射部出射的所述影像光的光轴所成的角度 的最小值为M时，满足以下数学式：
[0035]由此，可降低在视认时在第一衍射光学元件的表面上反射的反射光成为杂散光的 概率。结果，可抑制影像的视认性降低。
[0036] 在本发明的图像显示装置中，优选地，所述图像显示装置还具有设于所述光扫描 仪与所述第二衍射光学元件之间的光路上的瞳孔放大光学系统。
[0037] 由此，可放大影像光的光束宽度(截面积），且可提高视认性。
【附图说明】
[0038]图1是示出具备本发明的图像显示装置的第一实施方式的头戴式显示器的简要构 成的图。
[0039]图2是图1示出的头戴式显示器的简要立体图。
[0040] 图3是示意性示出图1所示的图像显示装置的构成的图。
[0041] 图4是示意性示出图2所示的图像生成部的构成的图。
[0042] 图5的(a)和(b)是示出图4所示的驱动信号生成部的驱动信号的一个例子的图。
[0043] 图6是图4示出的光扫描部的俯视图。
[0044]图7是图6示出的光扫描部的截面图(沿XI轴的截面图）。
[0045] 图8是示出图3所示的瞳孔放大光学系统的简要构成的图，图8的(a)是正视图，图8 的(b)是俯视图，图8的（c)是右视图，图8的(d)是左视图。
[0046] 图9是用于说明入射至图8示出的瞳孔放大光学系统的影像光的路径的图。
[0047] 图10是示出由光扫描部扫描的影像光投射至反射部并进行二维扫描的状态的一 个例子的图。
[0048] 图11是用于说明图3所示的图像显示装置的作用的图。
[0049] 图12是示出由光扫描部扫描的影像光投射至反射部并在视网膜上成像的状态的 一个例子并用于说明杂散光的产生原理的图。
[0050] 图13是示出由光扫描部扫描的影像光投射至反射部并在视网膜上成像的状态的 一个例子并用于说明杂散光的产生原理的图。
[0051] 图14是示出由光扫描部扫描的影像光投射至反射部并在视网膜上成像的状态的 一个例子并用于说明杂散光的产生原理的图。
[0052] 图15是示意性示出本发明的图像显示装置的第二实施方式的构成的图。
[0053]图16是示意性示出具备本发明的图像显示装置的第三实施方式的平视显示器的 简要构成的图。
[0054] 附图标记说明
[0055] 1图像显示装置;2框架;2'框架;3图像生成部;4放大光学系统;5光学元件； 6反射部；10头戴式显示器；10'平视显示器；11可动反射镜部；12a轴部；12b轴部；13 框体部；14a轴部；14b轴部；14c轴部；14d轴部；15支承部；16永久磁铁；17线圈；18 信号重叠部;21前部;22镜腿;23鼻垫;27凹部;31影像光生成部;32驱动信号生成部； 33控制部;34透镜;35光衍射部;36光扫描部;42校正透镜;43遮光板;51导光部;52 导光部;53导光部;54半反射镜层;55半反射镜层;56入射面;57射出面;58a侧面;58b 侧面;59a侧面;59b侧面;61非球面反射镜;65光衍射部；111基部；112垫片；113板状 构件；114光反射部；115硬质层；116光吸收部;211框边;212遮光部;311光源部;311B 光源;311G光源;311R光源;312B驱动电路;312G驱动电路;312R驱动电路;313光合成 部;313a分色镜;313b分色镜;321驱动电路;322驱动电路;351第一全息元件;351B全 息层;351G全息层;351R全息层;611凹面;651第二全息元件;651B全息层;651G全息 层;651R全息层;651a中心部;651b端部;651c端部;CA汽车;CE顶棚部;EA耳朵;EY 目艮;FW前窗;H头部;L1影像光;L2影像光;L3影像光;L3'影像光;L30影像光;L31影 像光;L4影像光;L5影像光;L5'影像光L50影像光;L51影像光;L6外界光;L7反射光； N法线;NS鼻子;SL扫描线；T1周期;T2周期;UT光源单元;VI第一驱动信号;V2第一 驱动信号;W轴线
【具体实施方式】
[0056] 下面，根据附图示出的优选实施方式对本发明的图像显示装置进行详细说明。
[0057] 第一实施方式
[0058] 首先，对本发明的图像显示装置的第一实施方式进行说明。
[0059]图1是示出具备本发明的图像显示装置的第一实施方式的头戴式显示器的简要构 成的图，图2是图1所示的头戴式显示器的简要立体图，图3是示意性示出图1所示的图像显 示装置的构成的图，图4是示意性示出图2所示的图像生成部的构成的图。图5是示出图4所 示的驱动信号生成部的驱动信号的一个例子的图，图6是图4所示的光扫描部的俯视图，图7 是图6所示的光扫描部的截面图（沿XI轴的截面图）。图8是示出图3所示的瞳孔放大光学系 统的简要构成的图，图8的(a)是正视图，图8的(b)是俯视图，图8的（c)是右视图，图8的（d) 是左视图，图9是用于说明入射至图8所示的瞳孔放大光学系统的影像光的路径的图。
[0060] 需要说明的是，在图1至图3中，为了便于说明，图示X轴、Y轴及Z轴作为相互正交的 三个轴。另外，将该图示的箭头的前端侧设为"+(正)"，基端侧设为"_(负)"。另外，将平行于 X轴的方向称为"X轴方向"、平行于Y轴的方向称为"Y轴方向"、平行于Z轴的方向称为"Z轴方 向"。
[0061] 在此，X轴、Y轴及Z轴设定为在将图像显示装置1佩戴于观察者的头部H时，X轴方向 为头部H的左右方向，Y轴方向为头部H的上下方向，Z轴方向为头部H的前后方向。
[0062]如图1所示，具备本实施方式的图像显示装置1的头戴式显示器(头部佩戴型图像 显示装置）1〇形成如眼镜那样的外形，佩戴在观察者的头部H上使用，使观察者对由虚像构 成的图像以与外界影像重叠的状态进行视认。
[0063] 如图1、图2所示，头戴式显示器10具有图像显示装置1和框架2,图像显示装置1具 备图像生成部3、放大光学系统4、以及反射部6。
[0064]在该头戴式显示器10中，图像生成部3生成基于影像信号调制的影像光，放大光学 系统4放大该影像光的光束宽度(截面积），反射部6将由放大光学系统4放大的影像光引导 至观察者的眼EY。由此，观察者可视认对应于影像信号的虚像。
[0065]另外，头戴式显示器10配设为，图像显示装置1具备的图像生成部3、放大光学系统 4、以及反射部6分别设置于框架2的右侧和左侧，并且以YZ平面为基准对称（左右对称）。设 置于框架2右侧的图像生成部3、放大光学系统4、以及反射部6形成右眼用的虚像，设置于框 架2左侧的图像生成部3、放大光学系统4、以及反射部6形成左眼用的虚像。
[0066]需要说明的是，在本实施方式中，头戴式显示器10构成为，在框架2的右侧和左侧 分别设置图像生成部3、放大光学系统4及反射部6,并形成右眼用的虚像和左眼用的虚像， 但并不限定于此。例如，也可以构成为仅在框架2的左侧设置图像生成部3、放大光学系统4 及反射部6,仅形成左眼用的虚像，相反，还可以构成为仅在框架2的右侧设置图像生成部3、 放大光学系统4及反射部6,仅形成右眼用的虚像。即，头戴式显示器10并不限定于本实施方 式那样的双眼型头戴式显示器10,也可以是单眼型头戴式显示器。
[0067] 下面，对头戴式显示器10的各部分依次进行详细说明。
[0068] 需要说明的是，由于两个图像生成部3、两个放大光学系统4及两个反射部6分别具 有相同的构成，因此，下面，以设置于框架2左侧的图像生成部3、放大光学系统4及反射部6 为中心进行说明。
[0069] 框架
[0070]如图2所示，框架2形成如眼镜框那样的形状，具有支承图像显示装置1具备的图像 生成部3、放大光学系统4及反射部6的功能。
[0071] 框架2具有前部21和镜腿22,前部21具有框边(Ui〇211和遮光工一 K)部212， 镜腿22从前部21的左右两端沿Z轴方向延伸。
[0072]遮光部212具有抑制外界光透过的功能，是支承反射部6的构件。遮光部212在其内 侧具有朝观察者侧开口的凹部27,在该凹部27上设置有反射部6。于是，支承该反射部6的遮 光部212被框边211支承。
[0073]另外，在遮光部212的中央部设置有鼻垫23。当观察者将头戴式显示器10佩戴于头 部H时，鼻垫23抵接于观察者的鼻子NS，以将头戴式显示器10支承于观察者的头部H。
[0074]镜腿22是用于挂在观察者的耳朵EA上的不带角度的笔直镜腿，并构成为，当观察 者将头戴式显示器10佩戴于头部H时，镜腿22的一部分抵接于观察者的耳朵EA。另外，在镜 腿22的内部收纳有图像生成部3和放大光学系统4。
[0075] 另外，作为镜腿22的构成材料，并未特别限定，例如，可使用各种树脂材料、在树脂 中混合有碳素纤维或玻璃纤维等纤维的复合材料、铝或镁等金属材料等。
[0076] 需要说明的是，框架2的形状是可佩戴于观察者的头部H的形状即可，并不限定于 图示形状。
[0077]图像显示装置
[0078] 如上所述，图像显示装置1具有图像生成部3、放大光学系统4、以及反射部6。
[0079] 下面，对本实施方式的图像显示装置1的各部分进行详细说明。
[0080] 图像生成部
[0081 ]如图2所示，图像生成部3内置于上述的框架2的镜腿22。
[0082] 如图3和图4所示，图像生成部3具备影像光生成部31、驱动信号生成部32、控制部 33、透镜34、光衍射部35、以及光扫描部36。
[0083] 这种图像生成部3具有生成基于影像信号调制的影像光的功能和生成驱动光扫描 部36的驱动信号的功能。
[0084] 下面，对图像生成部3的各部进行详细说明。
[0085]影像光生成部
[0086 ]影像光生成部31用于生成由光扫描部36 (光扫描仪)扫描(光扫描)的影像光L1。 [0087] 该影像光生成部31具有光源部311、多个驱动电路3121?、3126、3128、以及光合成部 (合成部)313,其中，光源部311具有波长不同的多个光源(光源部)311R、311G、311B。
[0088] 光源部311具有的光源311R(R光源）用于射出红色光，光源311G(G光源）用于射出 绿色光，光源311B用于射出蓝色光。通过使用这样的三色光，可以显示全色图像。
[0089]光源311R、311G、311B均未特别限定，可使用例如激光二极管、LED等。
[0090] 这样的光源3111?、3116、3118分别电连接于驱动电路3121?、3126、3128。
[0091] 驱动电路312R具有驱动上述光源311R的功能，驱动电路312G具有驱动上述光源 311G的功能，驱动电路312B具有驱动上述光源311B的功能。
[0092] 从由这样的驱动电路312R、312G、312B驱动的光源3111?、3116、3118射出的三种（三 色)光(影像光)入射至光合成部313。
[0093] 光合成部313用于合成来自多个光源311R、311G、311B的光。
[0094]在本实施方式中，光合成部313具有两个分色镜313a、313b。
[0095]分色镜313a具有使红色光透过并反射绿色光的功能。另外，分色镜313b具有使红 色光和绿色光透过并反射蓝色光的功能。
[0096] 通过使用这样的分色镜313a、313b，合成来自光源3111?、3116、3118的红色光、绿色 光及蓝色光这三色光，形成一个影像光L1。
[0097] 此处，在本实施方式中，上述的光源部311配置为，使来自光源311R、311G、311B的 红色光、绿色光及蓝色光的光路长度彼此相等。
[0098] 需要说明的是，光合成部313并不限定于使用上述那样的分色镜的构成，也可以由 例如棱镜、光波导、光纤等构成。
[0099]在如上述那样构成的影像光生成部31中，从光源部311生成三色的影像光，相关影 像光在光合成部313中合成，生成一个影像光L1。于是，在影像光生成部31中生成的影像光 L1朝透镜34射出。
[0100]需要说明的是，也可以在上述的影像光生成部31中设置例如用于检测由光源 311R、311G、311B生成的影像光L1的强度等的光检测单元(未图示)等。通过设置这样的光检 测单元，可根据检测结果调整影像光L1的强度。
[0101] 透镜
[0102]在影像光生成部31中生成的影像光L1入射至透镜34。
[0103]透镜34具有控制影像光L1的辐射角度的功能。该透镜34是例如准直透镜。准直透 镜是将光调整(调制)为平行状态的光束的透镜。
[0104]通过这种透镜34,从影像光生成部31射出的影像光L1以平行状态传输至后述的光 衍射部35(光扫描部36)。
[0105]驱动信号生成部
[0106] 驱动信号生成部32用于生成驱动光扫描部36 (光扫描仪)的驱动信号。
[0107] 该驱动信号生成部32具有驱动电路321和驱动电路322,驱动电路321生成在光扫 描部36的第一方向上进行主扫描（水平扫描）时使用的第一驱动信号，驱动电路322生成在 光扫描部36的与第一方向正交的第二方向上进行副扫描(垂直扫描)时使用的第二驱动信 号。
[0108] 例如，如图5的(a)所示，驱动电路321产生以周期T1发生周期性变化的第一驱动信 号VI(水平扫描用电压），如图5的(b)所示，驱动电路322产生以不同于周期T1的周期T2发生 周期性变化的第二驱动信号V2(垂直扫描用电压）。
[0109] 需要说明的是，在下文中说明光扫描部36时，将对第一驱动信号和第二驱动信号 进行详细说明。
[0110] 这样的驱动信号生成部32经由未图示的信号线电连接于光扫描部36。由此，在驱 动信号生成部32中生成的驱动信号(第一驱动信号和第二驱动信号)输入至光扫描部36。
[0川]控制部
[0112] 如上述那样的影像光生成部31的驱动电路312R、312G、312B和驱动信号生成部32 的驱动电路321、322电连接于控制部33。控制部33具有基于影像信号（图像信号)控制影像 光生成部31的驱动电路312R、312G、312B和驱动信号生成部32的驱动电路321、322的驱动的 功能。
[0113] 基于控制部33的指令，影像光生成部31生成根据图像信息调制的影像光L1，驱动 信号生成部32生成对应于图像信息的驱动信号。
[0114]光衍射部
[0115] 在透镜34中实现平行的影像光L1入射至光衍射部(第一衍射光学元件)35。
[0116] 光衍射部35包括使影像光L1衍射的衍射光学元件。另外，光衍射部35构成光扫描 部36的光反射部114。因而，光衍射部35包括的衍射光学元件发挥反射型衍射元件的作用。 因而，入射至光衍射部35的影像光L1在光衍射部35(光反射部114)上反射，并以对应各个波 长确定的特定角度相互增强光。由此，会在特定的衍射角上产生强度相对较大的衍射光。
[0117] 在本实施方式中，光衍射部35由作为一个衍射光栅的第一全息元件351构成。第一 全息元件351是具有如下性质的半透过膜:使入射至光衍射部35的影像光L1中位于特定波 长区域的光衍射，而使位于除此之外的波长区域的光透过。
[0118] 通过在后述的光扫描部36的光反射部114中使用这样的第一全息元件351，能够使 位于特定波长区域的影像光L1衍射和反射，并将其引导至放大光学系统4。
[0119]需要说明的是，构成光衍射部35的衍射光栅可以是通过重叠设置在板状构件113 上而能发挥反射型衍射元件的作用的任何衍射光栅，除上述全息元件(全息光栅)外，也可 以是形成有横截面为锯齿状的槽的表面释放型衍射光栅(闪耀光栅）、组合全息元件和表面 释放型衍射光栅的表面释放全息元件(闪耀全息光栅)等。
[0120] 其中，当重视衍射效率时，也可优选使用表面闪耀全息元件。该元件通过对由构成 槽的面的角度(闪耀角)规定的衍射光的波长(衍射效率最高的波长）、由全息元件的干涉条 纹间距规定的衍射光的波长、及影像光L1的波长建立关联，能够得到尤其高的衍射效率。
[0121] 此外，将在下文详细说明光衍射部35的功能。
[0122]光扫描部
[0123] 从影像光生成部31射出的影像光L1经由透镜34入射至光衍射部35(光扫描部36)。
[0124] 光扫描部36是对来自影像光生成部31的影像光L1进行二维扫描的光扫描仪。通过 使用该光扫描部36扫描影像光L1，形成扫描光(影像光)L2。
[0125] 如图6所不，该光扫描部36具备可动反射镜部11、一对轴部12a、12b (第一轴部）、框 体部13、两对轴部14a、14b、14c、14d(第二轴部）、支承部15、永久磁铁16、以及线圈17。换言 之，光扫描部36具有所谓的万向接头结构。
[0126]此处，可动反射镜部11和一对轴部12a、12b构成绕Y1轴（第一轴)摆动（往复转动） 的第一振动系统。另外，可动反射镜部11、一对轴部12a、12b、框体部13、两对轴部14a、14b、 14c、14d(第二轴部)及永久磁铁16构成绕XI轴(第二轴)摆动(往复转动）的第二振动系统。
[0127] 另外，光扫描部36具有信号重叠部18(参见图7)，永久磁铁16、线圈17、信号重叠部 18及驱动信号生成部32构成驱动上述的第一振动系统和第二振动系统（即，使可动反射镜 部11绕XI轴和Y1轴摆动）的驱动部。
[0128] 下面，对光扫描部36的各部分依次进行详细说明。
[0129] 可动反射镜部11具有基部111(可动部)和经由垫片112固定于基部111的板状构件 113〇
[0130] 在板状构件113的上表面(一面)上设置有上述的光衍射部35作为光反射部114。 [0131]需要说明的是，如图7所示，也可以在光衍射部35和板状构件113之间设置吸收入 射的光的光吸收部116。在这种情况下，光吸收部116可吸收入射至光衍射部35而未能衍射 的光，并抑制其成为杂散光。
[0132] 另外，在本实施方式中，板状构件113在俯视观察下为圆形。需要说明的是，板状构 件113在俯视观察下的形状并不限定于此，也可以是例如像椭圆形、卵形那样的圆形，像四 边形、六边形那样的多边形等。
[0133] 如图7所示，在这样的板状构件113的下表面(另一面)上设置有硬质层115。
[0134] 硬质层115由比板状构件113主体的构成材料硬的材料构成。由此，可提高板状构 件113的刚性。因而，可防止或抑制板状构件113在摆动时发生挠曲。另外，可减小板状构件 113的厚度，抑制板状构件113绕XI轴和Y1轴摆动时的转动惯量(慣性壬一 > ^卜）。
[0135] 作为这种硬质层115的构成材料，只要是比板状构件113主体的构成材料硬的材 料，便未特别限定，例如，可使用钻石、氮化碳膜、水晶、蓝宝石、钽酸锂、和铌酸钾等。
[0136] 另外，硬质层115既可以由单层构成，也可以由多层的层叠体构成。需要说明的是， 硬质层115根据需要设置即可，也可以省略。
[0137] 另外，板状构件113的下表面经由垫片112固定于基部111。由此，既能防止板状构 件113与轴部12a、12b、框体部13及轴部14a、14b、14c、14d接触，又能使板状构件113绕Y1轴 摆动。
[0138] 如图6所示，框体部13形成框状，围绕上述可动反射镜部11的基部111设置。换言 之，可动反射镜部11的基部111设置于形成为框状的框体部13的内侧。
[0139] 于是，框体部13经由轴部14a、14b、14c、14d支承于支承部15。另外，可动反射镜部 11的基部111经由轴部12a、12b支承于框体部13。
[0140] 轴部12a、12b连接可动反射镜部11和框体部13,从而使可动反射镜部11可绕Y1轴 转动(摆动）。另外，轴部14a、14b、14c、14d连接框体部13和支承部15,从而使框体部13可绕 正交于H轴的XI轴转动(摆动）。
[0141] 轴部12a、12b隔着可动反射镜部11的基部111彼此相对配置。另外，轴部12a、12b分 别形成在沿Y1轴的方向上延伸的纵向形状。于是，轴部12a、12b各自的一端部连接于基部 111，另一端部连接于框体部13。另外，轴部12a、12b分别配置为中心轴与Y1轴一致。
[0142] 这样的轴部12a、12b分别随可动反射镜部11绕Y1轴摆动而扭转变形。
[0143] 轴部14a、14b和轴部14c、14d隔着(夹着)框体部13彼此相对配置。另外，轴部14a、 14b、14c、14d分别形成在沿XI轴的方向上延伸的纵向形状。于是，轴部14a、14b、14c、14d各 自的一端部连接于框体部13,另一端部连接于支承部15。另外，轴部14a、14b隔着XI轴彼此 相对配置，同样，轴部14c、14d隔着XI轴彼此相对配置。
[0144] 对于这样的轴部14a、14b、14c、14d，随着框体部13绕XI轴摆动，轴部14a、14b整体 和轴部14c、14d整体分别扭转变形。
[0145] 这样，可动反射镜部11可绕Y1轴摆动，并且框体部13可绕XI轴摆动，从而可动反射 镜部11可绕相互正交的XI轴和Y1轴这两个轴摆动(往复转动）。
[0146] 另外，虽未图示，在这样的轴部12a、12b中的至少一个轴部和轴部14a、14b、14c、 14d中的至少一个轴部上，分别设置有例如像应变传感器那样的角度检测传感器。该角度检 测传感器可检测光扫描部36的角度信息，更具体而言，可检测光反射部114分别绕XI轴和Y1 轴的摆动角度。该检测结果经由未图示的电缆输入至控制部33。
[0147] 在上述框体部13的下表面(与板状构件113相反一侧的面)上接合有永久磁铁16。
[0148] 在本实施方式中，永久磁铁16形成纵向形状(棒状），沿相对于XI轴和Y1轴倾斜的 方向配置。于是，永久磁铁16在该纵向方向上磁化。即，永久磁铁16磁化为一端部成为S极、 另一端部成为N极。
[0149] 需要说明的是，在本实施方式中，以在框体部13上设置数量为一个的永久磁铁的 情况为例进行了说明，但并不限定于此，例如，也可以在框体部13上设置两个永久磁铁。在 这种情况下，例如，将形成长尺状的两个永久磁铁以在俯视观察下隔着基部111彼此相对且 相互平行的方式设置于框体部13即可。
[0150] 在永久磁铁16的正下方设置有线圈17。即，线圈以与框体部13的下表面相对的方 式设置。由此，可使产生自线圈17的磁场高效地作用于永久磁铁16,并且可使可动反射镜部 11绕相互正交的两轴(XI轴和Y1轴）中的每个轴转动。
[0151] 线圈17电连接于信号重叠部18(参见图7)。
[0152] 于是，通过利用信号重叠部18向线圈17施加电压，从线圈17产生具有正交于XI轴 和Y1轴的磁通量的磁场。
[0153] 信号重叠部18具有将上述的第一驱动信号VI和第二驱动信号V2重叠的加法器(未 图示），并将该重叠后的电压施加于线圈17。
[0154] 驱动电路321产生例如如图5的（a)所示的、以周期T1产生周期性变化的第一驱动 信号VI(水平扫描用电压）。即，驱动电路321产生第一频率(1/T1)的第一驱动信号VI。
[0155]第一驱动信号VI形成如正弦波那样的波形。因而，光扫描部36能够高效地对光进 行主扫描。需要说明的是，第一驱动信号VI的波形并不限定于此。
[0156] 另外，第一频率（1/T1)只要是适于水平扫描的频率，便未特别限定，但优选为 10kHz~40kHz。
[0157] 在本实施方式中，将第一频率设定为等于由可动反射镜部11和一对轴部12a、12b 构成的第一振动系统（扭转振动系统）的扭转谐振频率(fl)。也就是说，第一振动系统设计 (制造)为其扭转谐振频率fl成为适于水平扫描的频率。由此，可增大可动反射镜部11绕Y1 轴的转动角度。
[0158] 另一方面，驱动电路322产生例如如图5的(b)所示的、以不同于周期T1的周期T2进 行周期性变化的第二驱动信号V2(垂直扫描用电压）。即，驱动电路322产生第二频率(1/T2) 的第二驱动信号V2。
[0159]第二驱动信号V2形成如锯齿波那样的波形。因而，光扫描部36能够高效地对光进 行垂直扫描(副扫描）。需要说明的是，第二驱动信号V2的波形并不限定于此。
[0160]在本实施方式中，将第二驱动信号V2的频率调整为与由可动反射镜部11、一对轴 部12a、12b、框体部13、两对轴部14a、14b、14c、14d及永久磁铁16构成的第二振动系统(扭转 振动系统）的扭转谐振频率(谐振频率)不同的频率。
[0161]需要说明的是，在作为影像绘制方式的光栅扫描方式中，边进行上述水平扫描，边 进行上述垂直扫描。这时，设定水平扫描的频率高于垂直扫描的频率。一般，像这样，在光栅 扫描方式中，将频率高的扫描称为主扫描，将频率低的扫描称为副扫描。
[0162]根据上述那样的光扫描部36,由于具备光反射部114的可动反射镜部11分别绕彼 此正交的两轴摆动，因此，可实现光扫描部36的小型化和轻量化。其结果，可得到更易于观 察者使用的图像显示装置1。
[0163]尤其是，由于光扫描部36具有万向接头结构，因此，可使对影像光进行二维扫描的 构成(光扫描部36)更加小型化。
[0164]放大光学系统
[0165]如图3所示，由上述的光扫描部36扫描的扫描光(影像光)L2传输至放大光学系统 4〇
[0166]放大光学系统4具有放大由扫描部36扫描的影像光L2的光束宽度，即放大影像光 L2的截面积的功能。
[0167]该放大光学系统4可以是具有这种功能的任何放大光学系统，其构成虽未特别限 定，但本实施方式的放大光学系统4的一个例子如图3所示，具备光学元件5、校正透镜42、及 遮光板43。需要说明的是，虽然本实施方式的图像显示装置1具备这种放大光学系统4,但在 不需要上述功能的情况下，也可将其省略。
[0168] 下面，对放大光学系统4的各部分依次进行详细说明。
[0169] 光学元件
[0170]如图3所示，光学元件5设置于光扫描部36附近，具有光透过性(透光性），形成沿Z 轴方向的长尺状。
[0171 ]由上述光扫描部36扫描的影像光L2入射至光学兀件5。
[0172] 该光学元件5用于放大由扫描部36扫描的影像光L2的光束宽度(截面积）。具体而 言，光学元件5边使由扫描部36扫描的影像光L2在光学元件5内进行多重反射，边通过在Z方 向上传播影像光L2而放大影像光L2的光束宽度，从而射出光束宽度大于影像光L2的影像光 L3、L4。这种光学元件5发挥所谓的瞳孔放大光学系统的作用。
[0173] 如图8所示，光学元件5在其长度方向（Z轴方向）的一端上具有入射面56,并且在另 一端上具有射出面57,它们(入射面56和射出面57)彼此相对。另外，光学元件5具有在其厚 度方向（X轴方向）上相对的侧面58a、58b和在宽度方向（Y轴方向）上相对的侧面59a、59b。
[0174] 另外，入射面56面对光扫描部36设置，射出面57面对校正透镜42和遮光板43-侧 设置(参见图3)。
[0175] 入射面56是扫描部36扫描的影像光L2入射其中的面，该面是具有光透过性的面。 另一方面，射出面57是将从入射面56入射的影像光L2作为影像光L3、L4射出的面，该面是具 有光透过性的面。
[0176]另外，侧面58a、58b均是全反射面，使入射至光学元件5内的影像光L2发生全反射。 在此，全反射面不仅指光透过率为0 %的面，还包括使些微光透过的面，例如光透过率不足 3%的面。
[0177] 另外，侧面59a和侧面59b既可以是任意光透过率的面，也可以是例如全反射面、半 反射面，但尤其优选为光透过率较低的面。由此，可防止光学元件5内的光成为杂散光。另 外，作为防止光学元件5内的光成为杂散光的方法，例如，可列举使侧面59a和侧面59b粗糙 化的方法等。
[0178] 另外，如图8所示，入射面56和射出面57相互平行。另外，侧面58a和侧面58b相互平 行。另外，侧面59a和侧面59b相互平行。因而，在本实施方式中，光学元件5的整体形状为长 方体。
[0179] 需要说明的是，所述"平行"除了指完全平行的情况外，还包括例如各面所成的角 度约±2°的情况。
[0180]另外，在本实施方式中，入射面56和射出面57相互平行，但入射面56和射出面57也 可以不相互平行，倾斜角度的绝对值相同即可。"入射面56和射出面57的倾斜角度的绝对值 相同"是指，例如，包括入射面56相对于XY面在+Z轴方向上倾斜锐角a(例如，+20°)、射出面 57相对于XY面在-Z轴方向上倾斜锐角a(例如，-20°)的状态。
[0181] 另外，在本实施方式中，侧面59a和侧面59b相互平行，但侧面59a和侧面59b也可以 不相互平行，倾斜角度也可以不同。
[0182] 如图8所示，这种构成的光学元件5具有引导影像光L2的导光部51、导光部52和导 光部53及半反射镜层54和半反射镜层55。
[0183]该光学元件5构成为导光部51、半反射镜层54、导光部52、半反射镜层55、导光部53 沿各厚度方向(X轴方向）依次层叠。即，光学元件5是由导光部51、52、53隔着半反射镜层54、 55沿各厚度方向排列而得到的一维阵列。
[0184] 导光部51、52、53均为板状的光管，具有在+Z方向上传播从入射面56入射的影像光 L2(由光扫描部36扫描的影像光)的功能。
[0185] 需要说明的是，在导光部51、52、53中，如图8的(a)、图8的(b)所示，其截面形状(在 XY平面上的截面形状)为长方形，但导光部51、52、53的截面形状(在XY平面上的截面形状） 并不限定于此，也可以是正方形等四边形、其它多边形等。
[0186] 另外，导光部51、52、53具有光透过性即可，例如，由丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂等 各种树脂材料、各种玻璃等构成。
[0187] 半反射镜层54、55例如由具有光透过性的反射膜，即半透过反射膜构成。该半反射 镜层54、55具有使影像光L2的一部分反射同时使一部分透过的功能。该半反射镜层54、55例 如由银(Ag)、铝(A1)等构成的金属反射膜、电介质多层膜等半透过反射膜构成。
[0188] 这种构成的光学元件5例如可通过对导光部51、导光部52、及导光部53进行表面活 性化接合来得到，在导光部51、导光部52、导光部53的主表面上形成有可成为半反射镜层 54、55的薄膜。通过利用表面活性化结合来制造光学元件5,可提高各部分（导光部51、52、 53)的平行度。
[0189]如图9所不，这种构成的光学元件5使由光扫描部36扫描的影像光L2从入射面56入 射，并在光学元件5的内部进行多重反射，然后作为光束宽度放大状态下的影像光L3、L4从 射出面57射出。这样，可通过光学元件5放大影像光L2的光束宽度(截面积）。
[0190] 在此，通过使入射面56和射出面57相互平行，能够使入射至入射面56的影像光L2 的折射量与从射出面57射出的影像光L3、L4的折射量相同。即，能够使影像光L2相对于半反 射镜层54、55的入射角度05与影像光L3和影像光L4相对于半反射镜层54、55的射出角度05 相同。由此，能够防止因折射定律的三角函数而产生歪曲或因材料的折射率的波长色散而 产生色差。
[0191] 另外，本实施方式的光学元件5是导光部51、52、53沿厚度方向排列的一维阵列(第 --维阵列）。这样，通过相互层叠导光部51、52、53这一较简单的构成，可使从入射面56入 射的影像光L2在光学元件5内进行多重反射。因而，即使不使用使影像光对准观察者的视线 或观察者左右眼EY的位置那样的位置检测单元等，通过本实施方式这种较简单的构成，也 能放大影像光L2的光束宽度。
[0192] 另外，如图3所示，光学元件5配置为，在佩戴于观察者的头部H的状态下，影像光L3 和影像光L4的主光线从反射部6在包括轴线W(参见图1)的平面内方向(XZ平面内方向）上射 出，其中，轴线W平行于观察者的左眼EY和右眼EY并列的方向（X轴方向）。换言之，光学元件5 配置为，在轴线W方向上放大影像光L3的截面积。另外，校正透镜42和遮光板43沿轴线W排 列。因而，从射出面57射出的影像光L3经由校正透镜42朝反射部6射出，从射出面57射出的 影像光L4朝遮光板43射出。这样，通过将光学元件5配置为在轴线W方向上放大影像光L3的 截面积，可在眼的左右方向上放大经由校正透镜42和反射部6引导至观察者的眼的影像光 L3。由此，可相对于比眼的上下方向的移动范围大的左右方向，提高视认性。
[0193] 校正透镜
[0194] 如图3所示，从光学元件5射出的影像光L3入射至校正透镜42。
[0195]该校正透镜42具有校正影像光L3因后述的反射部6具备的非球面反射镜61而平行 性被扰乱的功能。由此，可提高影像光L3的分辨率性能。作为这种校正透镜42,可列举出例 如超环面透镜、柱面透镜、自由曲面透镜等。
[0196] 遮光板
[0197] 从光学元件5射出的影像光L4入射至遮光板43。
[0198] 该遮光板43由吸收光的光吸收构件构成，是阻断光的遮光单元。由此，从光学元件 5射出的影像光L4作为无用光被阻断。
[0199] 这种遮光板43例如由不锈钢、铝合金等形成。
[0200] 需要说明的是，在本实施方式中，使用遮光板43作为阻断影像光L4的遮光单元，但 阻断影像光L4的遮光单元并不限定于此，是防止影像光L4成为杂散光的遮光单元即可。例 如，也可以不使用遮光板43,作为遮光单元，也可以是通过在框架2的周缘部分上涂覆涂料 等来遮挡影像光L4那样的构成。
[0201] 如图3所示，被上述那样构成的放大光学系统4放大了光束宽度的影像光L3经由校 正透镜42入射至反射部6。
[0202]反射部
[0203] 反射部6设置于前部21的遮光部212,使用时配置为位于观察者的左眼EY的前方。 该反射部6具有足以覆盖观察者的眼EY的大小，具有使来自光学元件5的影像光L3朝观察者 的眼E入射的功能。
[0204] 反射部6具有包括光衍射部(第二衍射光学元件)65的非球面反射镜61。
[0205]非球面反射镜61是在基材上成膜半透过反射膜的透光性构件，基材由在可见光区 域内具有高透光性(光透过性)的树脂材料等形成。即，非球面反射镜61是半反射镜，还具有 使外界光透过的功能(对可见光而言的透光性）。因而，具备非球面反射镜61的反射部6具有 使从光学元件5射出的影像光L3反射，同时使在使用时从反射部6的外侧朝向观察者的眼EY 的外界光透过的功能。由此，观察者可边视认外界影像，边视认由影像光L5形成的虚像（图 像）。即，可实现透视型头戴式显示器。
[0206]这种非球面反射镜61形成沿框架2的前部21的弯曲而弯曲的形状，使用时凹面611 位于观察者一侧。由此，可使在非球面反射镜61上反射的影像光L5朝观察者的眼EY高效聚 集。
[0207]另外，在凹面611上设置有光衍射部65。光衍射部65具有使从光学元件5的射出面 57射出的影像光L3通过衍射而偏向观察者的眼EY的方向的功能。即，光衍射部65包括使影 像光L3衍射的衍射光学元件。由于该衍射光学元件是反射型衍射元件，因此，入射至光衍射 部65的影像光L3被反射的同时，以对应各个波长确定的特定角度相互增强光。由此，会在特 定的衍射角上产生强度相对较大的衍射光。
[0208]在本实施方式中，光衍射部65由作为一个衍射光栅的第二全息元件651构成。第二 全息元件651是具有如下性质的半透过膜:使从光学元件5照射至第二全息元件651的影像 光L3中位于特定波长区域的光衍射，而使位于除此之外的波长区域的光透过。
[0209]通过使用这种第二全息元件651，对于位于特定波长区域的影像光，利用衍射可调 整引导至观察者的眼的影像光的角度、光束的状态，并能够在眼前形成虚像。具体而言，在 非球面反射镜61上反射的影像光L3射出至外部，并通过第二全息元件651作为影像光L5入 射至观察者的左眼EY。需要说明的是，位于右眼EY-侧的反射部6也同样如此。于是，分别入 射至观察者的左右眼EY的影像光L5在观察者的视网膜上成像。由此，观察者可在视野区域 内观察由从光学元件5射出的影像光L5形成的虚像(图像）。
[0210]需要说明的是，构成光衍射部65的衍射光栅可以是任何反射型衍射元件，除上述 全息元件(全息光栅)之外，也可以是形成有横截面为锯齿状的槽的表面释放型衍射光栅 (闪耀光栅）、组合全息元件和表面释放型衍射光栅的表面释放全息元件（闪耀全息光栅） 等。
[0211]根据以上说明的图像显示装置1，通过用放大光学系统4放大由图像生成部3生成 的影像光L1，并用反射部6将其引导至观察者的眼EY，观察者可将由图像生成部3生成的影 像光识别成在观察者的视野区域内形成的虚像。
[0212]图像显示装置的动作
[0213] 图10是示出由光扫描部扫描的影像光投射至反射部并进行二维扫描的状态的一 个例子的图。
[0214] 在如图10所示的例中，由光扫描部36扫描并通过放大光学系统4放大的影像光L3 投射至反射部6的非球面反射镜61的形成为长方形的第二全息元件651(光衍射部65)内。
[0215] 通过对影像光L3组合进行水平方向（图10的左右方向）的主扫描和垂直方向（图10 的上下方向）的副扫描，在第二全息元件651内绘制任意影像。影像光L3的扫描方式未特别 限定，在如图10的虚线箭头所示的方式例中，重复如下动作:沿水平方向进行主扫描后，在 端部上进行垂直方向的副扫描，沿水平方向进行反方向的主扫描后，在端部上进行垂直方 向的副扫描。
[0216]图11是用于说明图3所示的图像显示装置的作用的图。需要说明的是，在图11中， 省略了放大光学系统4等的图示。
[0217]在光衍射部65内的衍射角由入射至光衍射部65的影像光L3的波长决定。假如影像 光L3仅包含完全的单色光，即特定波长的光，在这种情况下，影像光L3的衍射角通常是一定 的，入射至观察者的眼EY的影像光L5的出射方向通常也是一定的。因而，观察者识别的虚像 不会产生位置偏移，可视认鲜明或不模糊的清楚的图像。
[0218]然而，将影像光L3设成完全的单色光，换言之，将图3中入射至光衍射部35的影像 光L1设成完全的单色光并不容易，虽根据光源部311的种类不同而不同，但包含例如数nm的 波长宽度。尤其是，当使用多纵模半导体激光器时，该倾向很明显。在以往不具有光衍射部 35的构成中，具有这种波长宽度的影像光L1入射至光衍射部65后衍射，对应于例如数nm的 波长宽度，衍射角也产生预定的角度宽度。其结果，影像光L5成为包含该角度宽度的影像 光，作为影像光L5入射至观察者的眼EY。由于比起入射至观察者的眼EY的位置偏移，角度偏 移对观察者的视网膜中的位置偏移影响巨大，因此，通过以往的构成，在观察者的视网膜中 产生数像素至数十像素之大的位置偏移。
[0219] 如果列举计算该位置偏移的结果的例子，在入射至光衍射部65的光为绿色光的情 况下，当该绿色光的波长偏移lnm(产生波长宽度)时，在视网膜上出现3.4像素的位置偏移。 另外，在入射至光衍射部65的光为蓝色光的情况下，当该蓝色光的波长偏移lnm时，在视网 膜上出现3.9像素的位置偏移，在入射至光衍射部65的光为红色光的情况下，当该红色光的 波长偏移lnm时，在视网膜上出现2.7像素的位置偏移。这种虚像的位置偏移导致观察者识 别的影像的分辨率降低。换言之，影像的画质降低。
[0220] 另外，如果光源部311的温度随环境温度变化而变化，则输出的光的波长随光源部 311的温度特性而变化。由此，如果影像光L3的波长变化，则导致在光衍射部65中衍射角发 生变化，进而影像光L5的成像位置偏移。这时，在射出红色光的光源311R、射出绿色光的光 源311G、及射出蓝色光的光源311B中，假如温度特性彼此相同，则三色光的成像位置的偏移 也彼此相同，因此，虽然出现影像移动(变位士7卜），但没有产生色偏。
[0221] 不过，一般情况下，光源311R、光源311G及光源311B的温度特性彼此不同。在这种 情况下，如果环境温度变化，则对应光的各色的波长变幅会出现差异。其结果，在以往的构 成中，例如，红色的影像光L5、绿色的影像光L5、及蓝色的影像光L5的成像位置彼此不同，除 了影像变位，还会产生所谓的色偏。
[0222] 进而，当改变光源311R、光源311G及光源311B的输出以调制影像光L5的强度时，输 出的光的波长有时随驱动电流变化而变化。如果出现这样的波长变化，则影像光L3的波长 根据强度调制信号变化，光衍射部65中的衍射角也根据强度调制信号而随时间变化。结果， 在以往的构成中，每当调制影像光L5的强度，影像光L5的成像位置便会偏移，导致观察者视 认的影像的分辨率降低。
[0223] 为了解决这些问题，在本实施方式中，以叠置于光扫描部36的光反射部114的方式 设置光衍射部3 5。如果光入射至这样的光衍射部3 5，则与光衍射部6 5相同，衍射角根据入射 的光(影像光L1)的波长宽度而伴随有角度宽度。例如，当影像光L1存在数nm的波长宽度时， 由于从光衍射部35射出的光的衍射角基于构成光衍射部35的第一全息元件351的形状、影 像光L1的波长决定，因此伴随对应于波长宽度的预定角度宽度。在如图11所示的例中，在光 衍射部35中，影像光L1发生衍射，作为以预定角度扩大的方式传播的影像光的一个例子，形 成影像光L3和影像光L3'。在以下说明中，为了便于说明，将影像光L1在光衍射部35中的衍 射称为"第一次衍射"。
[0224]通过这种第一次衍射而伴随预定角度宽度的影像光L3和影像光L3'经光扫描部36 和放大光学系统4入射至反射部6。于是，入射至设置于反射部6的光衍射部65的影像光L3和 影像光L3'如上述那样再次发生衍射。需要说明的是，在以下说明中，为了便于说明，将影像 光L3和影像光L3 '在光衍射部65中的衍射称为"第二次衍射"。
[0225]通过第二次衍射，由于从光衍射部65射出的光的衍射角也基于构成光衍射部65的 第二全息元件651的形状、影像光L3和影像光L3'的波长决定，因此也伴随对应于波长宽度 的预定角度宽度。
[0226]在此，通过第二次衍射，发生衍射，以抵消(校正)在第一次衍射中产生的衍射角的 角度宽度。结果，从光衍射部65射出的影像光L3与影像光L3 '的衍射角的角度宽度被抑制为 较小。由此，可将影像光L5和影像光L5'在观察者的视网膜上的成像位置的偏移抑制为较 小。即，在不存在该第二次衍射的情况下，影像光L3与影像光L3'将以预定角度继续扩大，并 持有角度差而直接入射至眼中，导致视网膜上的分辨率降低。然而，通过第二次衍射，在第 一次衍射中产生的至少一部分角度宽度被抵消，从而作为影像光L3的衍射光的影像光L5与 作为影像光L3 '的衍射光的影像光L5 '的角度差如图11所示，变得非常小（即，影像光L5与影 像光L5'接近相互平行），在观察者的视网膜上的成像位置的差也变得非常小。其结果，可抑 制影像的分辨率降低。
[0227] 同样，由于经过这样的两次衍射，因此，即使在环境温度变化而从光源部311输出 的光的波长发生变化时，也能够在第二次衍射中至少部分抵消在第一次衍射中产生的衍射 角的角度宽度，从而角度宽度不会继续变大。其结果，能够将在第二次衍射中的衍射角的角 度宽度抑制为较小，并且能够将色偏的产生抑制为较小。
[0228] 另外，同样，由于经过这样的两次衍射，因此，即使在分别直接调制光源311R、光源 311G及光源311B时，也能够在第二次衍射中至少部分抵消在第一次衍射中产生的衍射角的 角度宽度。其结果，能够将在第二次衍射中的衍射角的角度宽度抑制为较小。由此，可将影 像光L5在观察者的视网膜上的成像位置的偏移抑制为较小。
[0229] 由以上可知，根据本实施方式，即使在影像光L1伴有波长宽度，或者对应光的各色 的波长的变幅不同，或者波长随时间变化的情况下，也能够抑制影像光L5随着这样的波长 宽度而衍射角的角度宽度增加，或者随着波长变化而衍射角的角度宽度随时间或对应不同 颜色而增加。由此，可将影像光L5的成像位置控制为例如一像素以下，抑制画质降低，同时 抑制随色偏而产生的画质降低。
[0230] 需要说明的是，为了通过第一次衍射和第二次衍射来尽量可靠地抵消衍射角中产 生的角度宽度，让用于第一次衍射的衍射光栅的光栅周期和用于第二次衍射的衍射光栅的 光栅周期尽量接近即可。
[0231]在本实施方式中，使用第一全息元件351作为执行第一次衍射的光衍射部35,使用 第二全息元件651作为执行第二次衍射的光衍射部65。由于在全息元件上，基于作为在其上 记录的衍射光栅的干涉条纹发生衍射，因此，第一全息元件351和第二全息元件651构成为 干涉条纹的距离的间距(衍射光栅周期）尽量相互接近即可。另外，即使在将表面释放型衍 射光栅用于第一次衍射，将第二全息元件651用于第二次衍射的情况下，也构成为表面释放 型衍射光栅的光栅栅距和第二全息元件651的干涉条纹间距尽量相互接近即可。需要说明 的是，在以下说明中，主要说明干涉条纹，但关于干涉条纹的限定也可直接适用于光栅、槽 等衍射光栅结构。
[0232]第一全息元件351可以具有干涉条纹间距彼此不同的部分，但优选地，在整体上干 涉条纹间距是一定的。由于这样的第一全息元件351易于设计和制造，因此可得到易于实现 干涉条纹间距的高精度化的优点，同时可实现低成本化。
[0233]这里规定的"干涉条纹间距一定"是指，允许例如制造工艺导致的干涉条纹间距的 波动等。
[0234]需要说明的是，第一全息元件351的干涉条纹间距(衍射光栅周期)是指，在第一全 息元件351中，在以通过投射影像光L1的点且与干涉条纹正交的方式所划的线上求出的间 距。
[0235]另一方面，优选地，第二全息元件651具有干涉条纹间距彼此不同的部分。具体而 言，在图11所示的第二全息元件651中，由于例如在中心部651a、图像生成部3侧的端部 651b、以及与图像生成部3侧相反一侧的端部651c上，使影像光L3衍射以入射至观察者的眼 EY时的应衍射角彼此不同，因此，优选地，使干涉条纹间距相应地彼此不同。由此，可使边进 行二维扫描边投射至第二全息元件651的影像光L3发生衍射，以入射至观察者的眼EY。结 果，可视认视角大且画质高的影像。
[0236]作为第二全息元件651具有干涉条纹间距彼此不同的部分的例子，可列举如下情 况：比起中心部651a，端部651b的干涉条纹间距相对疏松，比起中心部651a，端部651c侧的 干涉条纹间距相对密集。这样的话，便可得到上述效果。另外，像这样，当干涉条纹间距部分 不同时，优选地，干涉条纹间距构成为连续变化。由此，可抑制当干涉条纹间距不连续变化 时产生的分辨率降低等。
[0237] 不过，存在以下担忧:像这样，通过对第二全息元件651设置干涉条纹间距彼此不 同的部分，会出现与第一全息元件351的干涉条纹间距的差变大的部分。与第一全息元件 351的干涉条纹间距的差变大的话，则如上述那样，担心在第二次衍射中无法充分抵消在第 一次衍射中产生的衍射角的角度宽度、角度变化。
[0238] 考虑到这些，优选地，第一全息元件351的干涉条纹间距设定为第二全息元件651 的干涉条纹间距的最大值的两倍以下且最小值的一半以上。如果这样设定，虽然不能在第 二次衍射中完全抵消在第一次衍射中产生的衍射角的角度宽度、角度变化，但与未设置第 一全息元件351的情况相比，可抑制分辨率降低、产生色偏。
[0239] 另外，更优选地，第一全息元件351的干涉条纹间距设定为第二全息元件651的干 涉条纹间距的最大值与最小值之间。如果这样设定，即使在第二全息元件651的干涉条纹间 距区别设置的情况下，也能够在第二全息元件651的大致整个区域上充分缩小第一全息元 件351和第二全息元件651的干涉条纹间距之差。因而，在第二全息元件651的大致整个区域 上，能够充分抵消在第一次衍射中产生的衍射角的角度宽度、角度变化。
[0240]另一方面，优选地，第一全息元件351的干涉条纹间距设定为等于第二全息元件 651的中心部651a处的干涉条纹间距。由此，例如，当第二全息元件651的干涉条纹间距以中 心部651a处的干涉条纹间距为中心按一定的宽度分布时，在第二全息元件651的大致整个 区域上，能够更加充分地抵消在第一次衍射中产生的衍射角的角度宽度、角度变化。
[0241 ]此外，在这样设定干涉条纹间距的第二全息元件651中，在中心部651a处相对而言 最容易抵消衍射角的角度宽度、角度变化，在中心部651 a处衍射反射的影像光L5相对而言 最能抑制分辨率降低和色偏。在中心部651a处衍射反射的影像光L5-般包含影像中重要性 较高的信息，并且在多数情况下，也是观察者的眼EY无意中易于视认的光。因而，对于这种 在中心部651a处衍射反射的影像光L5,通过充分抑制分辨率减低和色偏，能够视认画质尤 其尚的影像。
[0242]另外，第二全息元件651的干涉条纹间距(衍射光栅周期)是指，在影像光L3的扫描 范围（在本实施方式中，对应于影像光L3在第二全息元件651上的扫描范围）内，在通过沿垂 直方向（图1 〇的上下方向）的副扫描的振幅的中心且沿水平方向（图1 〇的左右方向）的主扫 描的扫描线SL上求出的值。
[0243]另外，第二全息元件651的中心部651a是指，在影像光L3的扫描范围（在本实施方 式中，对应于影像光L3在第二全息元件651上的扫描范围）内，既位于沿垂直方向的副扫描 的振幅的中心且又位于沿水平方向的主扫描的振幅的中心的位置。
[0244] 另一方面，第一全息元件351的干涉条纹间距也可以设定为等于第二全息元件651 的干涉条纹间距的平均值。如果这样设定，即使在第二全息元件651的干涉条纹间距区别设 置的情况下，也能够在第二全息元件651的大致整个区域上，充分缩小第一全息元件351和 第二全息元件651的干涉条纹间距之差。因而，在第二全息元件651的大致整个区域上，能够 更加充分地抵消在第一次衍射中产生的衍射角的角度宽度、角度变化。
[0245] 像上述那样，基于与第二全息元件651的干涉条纹间距的大小关系对第一全息元 件351的干涉条纹间距进行了限定，但与此相反，也可以基于第一全息元件351的干涉条纹 间距对第二全息元件651的干涉条纹间距进行限定。
[0246] 例如，优选地，第二全息元件651的干涉条纹间距设定为包含在第一全息元件351 的干涉条纹间距的70%以上130%以下的范围内，更优选地，包含在90%以上110%以下的 范围内。通过使第二全息元件651的干涉条纹间距包含在这样的范围内，第二全息元件651 的干涉条纹间距以中心部651 a处的干涉条纹间距为中心落入较窄的范围内。由此，在第二 全息元件651的大致整个区域上，尤其能够充分抵消在第一次衍射中产生的衍射角的角度 宽度、角度变化。
[0247] 下面列举具体例：在使波长515nm的绿色光衍射的情况下，第一全息元件351的干 涉条纹以每mm 1550根的密度形成，这时，第二全息元件651的中心部651a处的干涉条纹优 选以每mm 1550根的密度形成，第二全息元件651的端部651b和端部651c处的干涉条纹优选 以每mm 1085根以上2015根以下的密度形成，更优选以每mm 1395根以上1705根以下的密度 形成。
[0248] 另外，在这种情况下，第二全息元件651的端部651b和端部651c处的干涉条纹的形 成密度进一步优选为每mm 1490根以上1700根以下。
[0249] 另一方面，在使波长450nm的蓝色光衍射的情况下，第一全息元件351的干涉条纹 优选以每mm 1790根的密度形成，如上述那样相应地确定第二全息元件651的干涉条纹的密 度即可。
[0250]另外，在使波长630nm的红色光衍射的情况下，第一全息元件351的干涉条纹优选 以每mm 1270根的密度形成，如上述那样相应地确定第二全息元件651的干涉条纹的密度即 可。
[0251]需要说明的是，上述计算例是以在左右± 15度的视角下，在前方2.5m处视认相当 于60英寸大小的虚像为目的，对影像光进行扫描时的计算例。另外，在该计算例中，影像的 分辨率为720P，影像的纵横比为16:9。
[0252]另外，在本发明的图像显示装置中，分辨率并未特别限定，也可以是例如1080P或 2160P等。进而，纵横比也未特别限定，也可以是例如4:3或2.35:1等。
[0253] 像这样，即使当第一全息元件351和第二全息元件651之间稍微存在干涉条纹间距 之差，通过将该差设定在上述范围内，也能够在第二次衍射中充分抵消在第一次衍射中产 生的衍射角的角度宽度、角度变化，能够将其对影像的影响控制为最小。换言之，如果第一 全息元件351和第二全息元件651间的干涉条纹间距之差在上述范围内，那么即使在第一次 衍射中衍射角产生了角度宽度、角度变化，但经过第二次衍射，就能够将由此造成的对影像 的影响抑制到观察者难以察觉的程度。
[0254] 不过，由于本实施方式的前提是使影像光L3衍射以入射至观察者的眼EY，因此，当 确定第二全息元件651的干涉条纹间距时，根据第二全息元件651的大小或第二全息元件 651与观察者的距离、第二全息元件651与图像生成部3的位置关系等，有时难以同时实现使 影像光L5入射至观察者的眼EY和维持上述那样的抑制分辨率降低、色偏等效果这两者。 [0255]考虑到这种情况，本实施方式的反射部6构成为位于观察者一侧的面成为凹面 611。即，第二全息元件651的影像光L3的入射侧的表面形状也是凹面。第二全息元件651的 影像光L3的入射侧的表面形状至少在与第二全息元件651的衍射光栅垂直的方向（即、与衍 射光栅的光栅图案的延伸方向垂直的方向）上为凹面即可。通过在这种凹面611上设置第二 全息元件651，凹面611起到在第二次衍射中至少部分抵消在第一次衍射中产生的衍射角的 角度宽度这样一种增强第二全息元件651的功能的作用。即，第二全息元件651存在以下背 景：如上所述，虽然第二全息元件651使通过在第二全息元件651中的衍射而产生的影像光 L5朝观察者的眼EY聚集，但基于上述那样的干涉条纹间距的制约，具体而言，在第二全息元 件651中不能过分扩大干涉条纹间距之差的制约，设计第二全息元件651时，难以自由选择 衍射角。
[0256] 对此，如本实施方式那样，如果使用具有凹面611的反射部6,并在凹面611上设置 第二全息元件651，由于凹面611具有等同于聚光透镜的功能，因此使影像光L5朝眼EY聚集 的功能得以增强。其结果，可视认视角大且画质高的影像。另外，聚光功能增强后，在第二全 息元件651中就不用那么扩大干涉条纹间距之差了。即，即使假设在第一次衍射中产生的衍 射角的角度宽度、角度变化达到无法通过第二全息元件651充分抵消的程度，但也可以通过 凹面611弥补不足部分的至少一部分。
[0257] 因而，反射部6也可以是具有平坦面的平板状，但优选地，如本实施方式那样具有 凹面611。由此，能够更加可靠地抑制影像随着衍射角的角度宽度、角度变化而产生分辨率 降低、色偏。
[0258] 在此，作为一个例子，通过反射部6具有凹面611的情况和反射部6具有平面来代替 凹面611的情况，说明计算例，以对校正在观察者的视网膜上成像的影像光L5的位置偏移、 色偏时所需的衍射光栅的条件进行比较。
[0259] 在用平面代替凹面611的情况下，如果设置于反射部6的平面的中心部分的干涉条 纹的形成密度为每mml550根，则算出在整个平面上，形成密度需要具有在最小值为每mm980 根、最大值为每mm2200根这样一个范围内的幅度。也就是说，形成密度在该平面内的差最大 可达每mml220根。需要说明的是，如上所述，该形成密度的幅度的依据是，在反射部6的平面 内影像光L3应衍射的角度彼此不同。
[0260] 另一方面，在本实施方式中，如果设置于反射部6的凹面611的中心部分的干涉条 纹的形成密度为每mml550根，则算出在整个凹面611上，形成密度需要具有在最小值为每 mml490根、最大值为每_1700根这样一个范围内变化的幅度。也就是说，将形成密度在该平 面内的差控制为最大每mm210根。
[0261] 通过这样的计算例，证实：通过在反射部6上设置凹面611，可将形成于反射部6的 干涉条纹间距之差抑制为较小。这样，通过抑制形成于反射部6的干涉条纹间距之差，不仅 影像的中心部，在整个影像上都能实现高画质化。这正抑制了当干涉条纹间距为一定时第 一全息元件351和第二全息元件651之间的干涉条纹间距之差，因此校正在观察者的视网膜 上成像的影像光L5的位置偏移、色偏的效果在整个反射部6(整个影像)上得到进一步增强， 实现了高画质化。
[0262] 需要说明的是，凹面611的形状并未特别限定，例如，除自由曲面(非球面)之外，还 可列举出球面、双曲面、抛物面等。
[0263] 另外，优选地，第一全息元件351的干涉条纹的延伸方向平行于第二全息元件651 的干涉条纹的延伸方向。具体而言，在图3中，优选地，第一全息元件351的干涉条纹的延伸 方向和第二全息元件651的干涉条纹的延伸方向分别为垂直于纸面的方向。由此，在第一次 衍射中相对于入射光的衍射方向（衍射光的出射方向）与在第二次衍射中相对于入射光的 衍射方向（衍射光的出射方向）的关系相同。因而，能够在第二次衍射中更加可靠地抵消在 第一次衍射中产生的衍射角的角度宽度、角度变化。
[0264] 需要说明的是，从至少得到上述效果的观点来看，第一全息元件351的干涉条纹的 延伸方向和第二全息元件651的干涉条纹的延伸方向也可以不必平行，例如，当第一全息元 件351的干涉条纹的延伸方向和第二全息元件651的干涉条纹的延伸方向处于平行的状态 时，在以正交于所述延伸方向的轴为转动轴、以任意的转动角度转动第二全息元件651的状 态下，例如在以水平的轴(X轴）为转动轴转动第二全息元件6 51的状态(所谓的受到"影响 (fe私力)"的状态)下，也可得到上述效果。
[0265]需要说明的是，上述平行包含在完全平行下偏移± 2°角度宽度的状态。
[0266]另外，优选地，第二全息元件651的干涉条纹(衍射光栅)的延伸方向正交于影像光 L3的主扫描方向，即水平方向。如上所述，由于在第一次衍射中产生的衍射角的角度宽度是 在影像光L3的主扫描方向上具有宽度的角度宽度，因此，需要在第二次衍射中配置干涉条 纹以产生抵消该角度宽度那样的衍射。因而，通过将第二全息元件651的干涉条纹的衍射方 向与正交于影像光L3的主扫描方向的方向对准，能够在第二次衍射中更加可靠地抵消在第 一次衍射中产生的衍射角的角度宽度。
[0267]需要说明的是，上述正交包含在完全正交下偏移±2°角度宽度的状态。
[0268]另外，如上所述，在本实施方式的图像显示装置1中，使用红色光、绿色光及蓝色光 这三色光形成影像。因而，第一全息元件351和第二全息元件651分别以重叠（复用）红色光 用干涉条纹、绿色光用干涉条纹、及蓝色光用干涉条纹的状态形成。因而，第一全息元件351 和第二全息元件651均能以最佳的角度分别衍射反射红色光、绿色光及蓝色光。其结果，对 于由红色光构成的影像光L5、由绿色光构成的影像光L5、及由蓝色光构成的影像光L5中的 每一个，都能抑制衍射角产生角度宽度、角度变化，从而得到分辨率降低和色偏得到抑制的 全色影像。
[0269]因而，如上述那样的第一全息元件351和第二全息元件651之间的干涉条纹间距的 大小关系、第二全息元件651中的干涉条纹间距的大小关系对于红色光用干涉条纹、绿色光 用干涉条纹及蓝色光用干涉条纹来说，分别单独且相互独立地成立。因而，例如，关于红色 光，在第二次衍射中至少部分抵消在第一次衍射中产生的衍射角的角度宽度、角度变化。同 样，关于绿色光，也在第二次衍射中至少部分抵消在第一次衍射中产生的衍射角的角度宽 度、角度变化，关于蓝色光，也在第二次衍射中至少部分抵消在第一次衍射中产生的衍射角 的角度宽度、角度变化。
[0270]为了制造如上述那样的第一全息元件351和第二全息元件651，可使用例如接触式 曝光方式、单光束干涉方式、双光束干涉方式、共线方式等各种制造方法。
[0271 ]另外，关于如上述那样的波长不同的多种光，为了相应地重叠干涉条纹，在上述制 造方法中，当对被处理体进行曝光时，使用波长不同的多种光进行曝光即可。
[0272]需要说明的是，作为构成光反射部114的第一全息元件351的制造方法，可列举出 例如在预先形成第一全息元件351后，将其粘贴在板状构件113上的方法、在具有光透过性 的基板上配置全息元件形成用的被处理体并对该被处理体实施曝光处理等后，将基板用作 上述板状构件113并配置于支承部15的方法等。
[0273]当制造全息元件时所用的波长的光入射至全息元件时，全息元件显示出尤其高的 衍射效率，同时对于除此之外的波长的光，基本不发生衍射(波长选择性高）。因而，即使是 在一个全息层上重叠波长不同的光用的干涉条纹的情况下，也易于维持各光用的干涉条纹 的独立性，并能够分别抑制红色光、绿色光及蓝色光产生衍射角的角度宽度、角度变化。 [0274]需要说明的是，在图像显示装置1中，除红色光、绿色光和蓝色光之外还可以在增 加其它颜色的光，相反，也可以使用不足三色、即仅使用单色的光或仅使用双色的光。
[0275] 另外，在本实施方式中，光扫描部36的光反射部114由光衍射部35构成。因而，光衍 射部35与光扫描部36成为一体状态，与相互独立设置光衍射部35和光扫描部36的情况相 比，能够容易地处理两者，同时能够缩小图像生成部3所占的容积。其结果，能够容易地组装 (制造)图像显示装置1，同时实现图像显示装置1的小型化和低成本化。
[0276] 另外，从影像光生成部31出射的影像光L1与影像内容无关地投射至光衍射部35的 特定位置。换言之，通过将光衍射部35构成为光扫描部36的光反射部114，例如，与在光扫描 部36与放大光学系统4之间配置光衍射部35的情况相比，能够将光衍射部35所需的面积抑 制为较小。因而，根据本实施方式，可使用面积较小的光衍射部35,并能够实现图像显示装 置1的小型化和低成本化。
[0277] 进而，在本实施方式中，光衍射部35作为光反射部114而摆动(往复转动）。因而，第 一全息元件351相对于影像光L1的入射方向的姿势也产生变化。结果，与光衍射部35不摆动 的情况相比，抵消在第一次衍射中产生的衍射角的角度宽度的效果得到进一步增强。比起 朝第二全息元件651的中心部651a投射时，这一情况在朝第二全息元件651的端部651b、 651c投射时更加明显。
[0278]需要说明的是，当使用表面释放型衍射光栅或表面释放全息元件来构成光衍射部 35时，表面释放的槽的倾斜面使光发生镜面反射。因而，优选地，对表面释放的槽的形状进 行适当设定，以使基于表面释放的槽的形状在预定方向上衍射的衍射光进入光扫描部36。 [0279]不过，在本实施方式的图像显示装置1中，如上述那样，通过包含光衍射部35的光 扫描部36使反射型衍射元件摆动，从而扫描作为衍射光的影像光L3,形成影像。
[0280] 图12至图14分别是示出由光扫描部扫描的影像光投射至反射部并在视网膜上成 像的状态的一个例子的图。
[0281] 在图12至图14所示的例中，保持光扫描部36的整体姿势，以使光反射部114的法线 N相对于影像光L1的光轴倾斜角度a。在这种状态下，如果驱动光扫描部36而使光反射部114 (光衍射部35)摆动，则衍射光以预定的角度宽度，具体而言在夹置于影像光L30和影像光 L31之间的范围内出射。其结果，影像光L30、L31投射至反射部6,影像光L30的衍射光作为影 像光L50,而且影像光L31的衍射光作为影像光L51在观察者的眼EY的视网膜上成像。
[0282] 需要说明的是，在该例中，影像光L1的光轴与影像光L30的光轴所成的角度设为角 度说，影像光L1的光轴与影像光L31的光轴所成的角度设为角度扮(其中，0〇<扮）。
[0283] 在此，在影像光L1中，仅入射至光反射部114(光衍射部35)的光有助于通过上述那 样的原理形成影像。然而，由于朝光扫描部36投射的影像光L1是以一定的角度宽度投射的， 因此，并不是所有的影像光L1都在光衍射部35上衍射。影像光L1的一部分在光衍射部35的 表面或板状构件113的表面及光扫描部36的各部分的表面上发生反射。由此反射的影像光 L1会朝期望外的方向投射，但有时，其中的一部分会作为杂散光入射至视网膜。这种杂散光 会降低影像的视认性，导致画质劣化。
[0284] 其中，图12示出当影像光L1朝光扫描部36投射时，影像光L1的一部分到达光扫描 部36具备的支撑部15的情况的例子。
[0285] 如图6所示，支承部15是支承可动反射镜部11的部位，不论可动反射镜部11摆动与 否，其姿势不变。在图12的例中，保持光扫描部36的整体姿势，以使光反射部114(光衍射部 35)的表面的法线N相对于影像光L1的光轴倾斜角度a。因而，影像光L1的光轴与支承部15的 表面的法线所成的角度也为角度a。结果，当影像光L1在支承部15的表面上反射时，反射光 L7朝相对于影像光L1的光轴倾斜角度2a的方向投射。
[0286] 所以，需要以防止从这种支承部15出射的反射光L7入射至观察者的视网膜的方式 来构成图像显示装置1。
[0287] 具体而言，在图12所示的例中，优选地，图像显示装置1满足下述式[1]。
[0288] 2a <0〇 [1]
[0289] 通过构成满足这种条件的图像显示装置1，可降低反射光L7到达第二全息元件651 的有效范围，即可使光朝观察者的眼EY衍射的第二全息元件651的特定范围的概率。换言 之，可降低在如支承部15那样的部位上反射的反射光L7成为杂散光的概率。结果，可抑制影 像的视认性降低。
[0290] 需要说明的是，假设从支承部15出射的杂散光入射至视网膜，在这种情况下，由于 该杂散光的持续入射时间远长于影像光L50、L51的持续入射时间，因此，杂散光的亮度远高 于影像光L50、L51的亮度。因而，从提高影像的视认性的观点出发，满足上述那样的条件以 避免杂散光入射是非常有用的。
[0291] 需要说明的是，上述式[1]也可适用于除支承部15之外的部位。
[0292] 另外，图13示出当影像光L1朝光扫描部36投射时，影像光L1的一部分到达光扫描 部36具备的框体部13的情况的例子。
[0293] 如图6所示，框体部13是支承可动反射镜部11的部位，如图13所示，其是随可动反 射镜部11摆动而改变姿势的部位。在图13的例中，保持光扫描部36的整体姿势，以使光反射 部114 (光衍射部35)的表面的法线N相对于影像光L1的光轴倾斜角度a。因而，影像光L1的光 轴与框体部13的表面的法线所成的角度也为角度a。结果，当影像光L1在框体部13的表面上 反射时，反射光L7朝相对于影像光L1的光轴倾斜角度2a的方向投射。
[0294] 另一方面，如上所述，虽然框体部13随可动反射镜部11摆动而摆动，但其摆动振幅 小于可动反射镜部11的摆动振幅。将可动反射镜部11的摆动振幅设为可动反射镜部11 的摆动振幅相对于框体部13的摆动振幅的倍率设为n，则框体部13的摆动振幅表示为Y 〇/ n〇
[0295] 所以，需要以防止从这种框体部13出射的反射光L7入射至观察者的视网膜的方式 来构成图像显示装置1。
[0296] 具体而言，在图13所示的例中，优选地，图像显示装置1满足下述式[2]。
[0297] 数学式2
[0300]通过构成满足这种条件的图像显示装置1，可降低反射光L7到达第二全息元件651 的有效范围，即可使光朝观察者的眼EY衍射的第二全息元件651的特定范围的概率。换言 之，可降低在如框体部13那样的部位上反射的反射光L7成为杂散光的概率。结果，可抑制影 像的视认性降低。
[0301] 需要说明的是，假设从框体部13出射的杂散光入射至视网膜，在这种情况下，由于 框体部13的摆动振幅小于可动反射镜部11的摆动振幅，因此，从框体部13出射的杂散光的 亮度高于影像光L50、L51的亮度。因而，从提高影像的视认性的观点出发，满足上述那样的 条件以避免杂散光入射是非常有用的。
[0302] 另外，图14示出当影像光L1朝光扫描部36投射时，影像光L1的一部分到达构成光 扫描部36的光反射部114的光衍射部35的表面的情况的例子。
[0303]构成光衍射部35的第一全息元件351的内部含有干涉条纹，发挥反射型衍射元件 的作用。如图6所示，该光衍射部35构成光反射部114,是随可动反射镜部11摆动而改变姿势 的部位。在图14的例中，保持光扫描部36的整体姿势，以使光反射部114的表面的法线N，即 光衍射部3 5的表面的法线相对于影像光L1的光轴倾斜角度a。因而，影像光L1的光轴与光衍 射部35的表面的法线所成的角度也为角度a。结果，当影像光L1在光衍射部35的表面上反射 时，反射光L7(所谓的0级光)朝相对于影像光L1的光轴倾斜角度2a的方向投射。
[0304]另一方面，将可动反射镜部11的摆动振幅设为yo,当反射光L7成为杂散光时，影 像光L1的光轴与反射光L7的光轴所成的角度为y o+2a。
[0305]所以，需要以防止从这种光衍射部35的表面出射的反射光L7入射至观察者的视网 膜的方式构成图像显示装置1。
[0306]具体而言，在图14所示的例中，优选地，图像显示装置1满足下述式[3]。
[0307] 数学式3 [0308] y 〇+2a<0〇
[0310]通过构成满足这种条件的图像显示装置1，可降低反射光L7到达第二全息元件651 的有效范围，即可使光朝观察者的眼EY衍射的第二全息元件651的特定范围的概率。换言 之，可降低在光衍射部35的表面上反射的反射光L7成为杂散光的概率。结果，可抑制影像的 视认性降低。
[0311] 第二实施方式
[0312] 接着，对本发明的图像显示装置的第二实施方式进行说明。
[0313] 图15是示意性示出本发明的图像显示装置的第二实施方式的构成的图。
[0314] 下面，说明第二实施方式，在以下的说明中，以与上述的第一实施方式的不同点为 中心进行说明，对于相同事项则省略其说明。另外，在图中，对与上述的实施方式相同的事 项标注相同的符号。
[0315] 第二实施方式的图像显示装置1除第一全息元件351和第二全息元件651的构成不 同之外，其余与第一实施方式的图像显示装置1相同。
[0316] 即，上述的第一实施方式的第一全息元件351和第二全息元件651形成为，分别使 红色光用干涉条纹、绿色光用干涉条纹及蓝色光用干涉条纹以互不相同的间距在一个全息 层内重叠(复用），以使红色光、绿色光及蓝色光这三色光单独衍射。
[0317] 与此相对，如图15所示，本实施方式的第一全息元件351由用于使红色光衍射的全 息层351R、用于使绿色光衍射的全息层351G、及用于使蓝色光衍射的全息层351B层叠而成 的层叠体构成。
[0318]同样，如图15所示，本实施方式的第二全息元件651由用于使红色光衍射的全息层 651R、用于使绿色光衍射的全息层651G、及用于使蓝色光衍射的全息层651B层叠而成的层 叠体构成。
[0319]像这样，在本实施方式中，由于红色光用干涉条纹、绿色光用干涉条纹及蓝色光用 干涉条纹形成于互不相同的全息层，因此，可抑制干涉条纹彼此重复而导致衍射效率降低。 因而，根据本实施方式，可分别提高第一全息元件351和第二全息元件651的衍射效率。 [0320]需要说明的是，针对第一实施方式说明的第一全息元件351与第二全息元件651之 间的干涉条纹间距的大小关系、第二全息元件651中的干涉条纹间距的大小关系对本实施 方式的红色光用干涉条纹、绿色光用干涉条纹及蓝色光用干涉条纹来说，分别单独且相互 独立地成立。因而，例如，关于红色光，在第二次衍射中至少部分抵消在第一次衍射中产生 的衍射角的角度宽度、角度变化。同样，关于绿色光，也在第二次衍射中至少部分抵消在第 一次衍射中产生的衍射角的角度宽度、角度变化，关于蓝色光，也在第二次衍射中至少部分 抵消在第一次衍射中产生的衍射角的角度宽度、角度变化。
[0321 ] 需要说明的是，全息层351R、全息层351G及全息层351B的层叠顺序以及全息层 651R、全息层651G及全息层651B的层叠顺序并不限定于图15所示的层叠顺序。
[0322]在如上述的第二实施方式中，也能得到与第一实施方式相同的作用、效果。
[0323]第三实施方式
[0324]接着，对本发明的图像显示装置的第三实施方式进行说明。
[0325]图16是示意性示出具备本发明的图像显示装置的第三实施方式的平视显示器的 简要构成的图。
[0326]下面，说明第三实施方式，在以下的说明中，以与上述的第一至第二实施方式的不 同点为中心进行说明，对于相同事项则省略其说明。另外，在图中，对与上述的实施方式相 同的事项标注相同的符号。
[0327]第三实施方式的图像显示装置1除包含在安装于汽车的顶棚部使用的平视显示器 10'中之外，其余与第一至第二实施方式的图像显示装置1相同。
[0328] 即，第三实施方式的图像显示装置1安装于汽车CA的顶棚部CE使用，使观察者以虚 像与外界影像重叠的状态进行视认。
[0329] 如图16所示，该图像显示装置1具备内置有图像生成部3和放大光学系统4的光源 单元UT、反射部6、以及连接光源单元UT和反射部6的框架2'。
[0330] 另外，在本实施方式中，以光源单元UT、框架2'及反射部6安装于汽车CA的顶棚部 CE的情况为例进行说明，但它们既可以安装在汽车CA的仪表盘上，其部分构成也可以固定 于前窗FW。进而，平视显示器10'不仅可安装于汽车，还可安装于航空器、船舶、建筑机械、重 型机械、二轮车、自行车、宇宙飞船等各种移动体。
[0331] 下面，对本实施方式的图像显示装置1的各部分依次进行详细说明。
[0332] 光源单元UT可通过任何方法固定于顶棚部CE，例如，通过使用带或夹子等安装于 遮阳板的方法进行固定。
[0333] 框架2'具备例如一对长尺状构件，通过连接光源单元UT和反射部6的X轴方向的两 端，来固定光源单元UT和反射部6。
[0334] 光源单元UT内置有图像生成部3和放大光学系统4,从放大光学系统4朝反射部6出 射影像光L3。于是，在反射部6上衍射反射的影像光L5在观察者的眼EY上成像。
[0335] 另一方面，本实施方式的反射部6同样具有使在使用时从反射部6的外侧进入观察 者的眼EY的外界光L6透过的功能。即，反射部6具有反射来自光源单元UT的影像光L3，并使 在使用时从汽车CA外经前窗FW进入观察者的眼EY的外界光L6透过的功能。由此，观察者可 边视认外界影像，同时边视认由影像光L5形成的虚像（图像）。即，可实现透视型平视显示 器。
[0336]在这样的第三实施方式中，也能得到与第一至第二实施方式相同的作用、效果。
[0337] 即，在本实施方式的图像显示装置1中，也能够在第二次衍射中至少部分抵消在第 一次衍射中产生的衍射角的角度宽度、角度变化。由此，观察者可视认分辨率降低和色偏得 到充分抑制的高画质的影像。
[0338] 以上，基于图示的实施方式对本发明的图像显示装置进行了说明，但本发明并不 限定于这些方式。
[0339] 例如，在本发明的图像显示装置中，各部分的构成可置换为发挥同样功能的任意 构成，另外，也可添加任意构成。
[0340]另外，本发明的图像显示装置的实施方式并不限定于上述的头戴式显示器、平视 显示器，还可以包含具有视网膜扫描方式的显示原理的任何方式。
【主权项】
1. 一种图像显示装置，其特征在于，具备： 影像光生成部，生成基于影像信号而调制的影像光； 第一衍射光学元件，使从所述影像光生成部射出的所述影像光衍射； 光扫描仪，具有光反射部，并通过在所述光反射部中反射所述影像光，来对所述影像光 进行空间式扫描；以及 第二衍射光学元件，被所述光扫描仪扫描的所述影像光入射至所述第二衍射光学元 件，所述第二衍射光学元件使该入射的所述影像光衍射， 所述光反射部由所述第一衍射光学元件构成。2. 根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于， 在所述第二衍射光学元件上，所述影像光的入射侧的表面形状在与所述第二衍射光学 元件的衍射光栅垂直的方向上为凹面。3. 根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于， 所述光扫描仪沿第一方向对所述影像光进行主扫描，并沿与所述第一方向正交的第二 方向对所述影像光进行副扫描， 所述第一衍射光学元件的衍射光栅周期是一定的， 所述第二衍射光学元件在通过入射至所述第二衍射光学元件的所述影像光的所述副 扫描的振幅的中心的所述主扫描的扫描线上具有衍射光栅周期彼此不同的部分。4. 根据权利要求3所述的图像显示装置，其特征在于， 所述第一衍射光学元件的衍射光栅周期处于在通过入射至所述第二衍射光学元件的 所述影像光的所述副扫描的振幅的中心的所述主扫描的扫描线上的衍射光栅周期的最大 值与最小值之间。5. 根据权利要求3或4所述的图像显示装置，其特征在于， 所述第一衍射光学元件的衍射光栅周期等于在通过入射至所述第二衍射光学元件的 所述影像光的所述副扫描的振幅的中心的所述主扫描的扫描线上且在所述主扫描的振幅 的中心的位置处的衍射光栅周期。6. 根据权利要求3或4所述的图像显示装置，其特征在于， 所述第一衍射光学元件的衍射光栅周期等于在通过入射至所述第二衍射光学元件的 所述影像光的所述副扫描的振幅的中心的所述主扫描的扫描线上的衍射光栅周期的平均 值。7. 根据权利要求3至6中任一项所述的图像显示装置，其特征在于， 所述第二衍射光学元件的衍射光栅的延伸方向正交于所述第一方向。8. 根据权利要求1至7中任一项所述的图像显示装置，其特征在于， 所述光扫描仪还具备使所述光反射部进行往复转动的驱动系统， 当设所述往复转动的振幅为γ 〇、设在所述光反射部不转动时的所述光反射部的法线与 所述影像光的光轴所成的角度为α、设在所述光反射部进行往复转动时的入射至所述光反 射部的所述影像光的光轴与从所述光反射部出射的所述影像光的光轴所成的角度的最小 值为时，满足以下数学式：9.根据权利要求1至8中任一项所述的图像显示装置，其特征在于， 所述图像显示装置还具有设于所述光扫描仪与所述第二衍射光学元件之间的光路上 的瞳孔放大光学系统。
【文档编号】G02B27/01GK105929535SQ201610085593
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年2月15日
【发明人】若林修, 若林修一
【申请人】精工爱普生株式会社