本發(fā)明涉及圖像顯示裝置。

背景技術(shù)：

作為直接向瞳孔的視網(wǎng)膜照射激光來(lái)讓使用者目視圖像的顯示裝置，公知有頭戴式顯示器(HMD)。

一般而言，頭戴式顯示器具備：出射光的發(fā)光裝置；和變更光路以便出射后的光對(duì)使用者的視網(wǎng)膜進(jìn)行掃描的掃描機(jī)構(gòu)。利用這樣的頭戴式顯示器，使用者例如能夠同時(shí)目視外部的景色和掃描機(jī)構(gòu)所描繪的圖像雙方。

例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)一種圖像顯示裝置，具備光源裝置、透射式空間光調(diào)制元件、全息高分子分散液晶光學(xué)元件、兩片1/4波長(zhǎng)板、自由曲面半透鏡、以及偏振片。由透射式空間光調(diào)制元件根據(jù)圖像信息來(lái)調(diào)制從光源裝置出射后的光束，并向全息高分子分散液晶光學(xué)元件入射。在該光學(xué)元件中，使入射圖像光中的P偏振圖像光衍射，不使S偏振圖像光衍射。衍射后的圖像光向1/4波長(zhǎng)板入射，作為圓偏振圖像光向自由曲面半透鏡入射。而且，在被自由曲面半透鏡反射后，再次向1/4波長(zhǎng)板入射，作為S偏振圖像光向全息高分子分散液晶光學(xué)元件入射。在該光學(xué)元件中，由于不使S偏振圖像光衍射就使之透射，所以透射出的S偏振圖像光保持原樣地向使用者的瞳孔入射。

另一方面，從自由曲面半透鏡的背后到達(dá)的背景光從偏振片、1/4波長(zhǎng)板、自由曲面半透鏡、1/4波長(zhǎng)板、以及全息高分子分散液晶光學(xué)元件依次透射而向使用者的瞳孔入射。此時(shí)，背景光在偏振片中變成直線偏振背景光，并在第一階段的1/4波長(zhǎng)板中變成圓偏振背景光，在從自由曲面半透鏡透射后，在第二階段的1/4波長(zhǎng)板中變成S偏振背景光，并向全息高分子分散液晶光學(xué)元件入射。如上所述，在該光學(xué)元件中，由于不使S偏振背景光衍射地使之透射，所以透射出的S偏振背景光保持原樣地向使用者的瞳孔入射。

因此，在這樣的專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的圖像顯示裝置中，由于能夠使圖像疊加于背景，所以成為具備所謂的透視功能的眼鏡型虛像顯示裝置(頭戴式顯示器)。

然而，為了讓使用這樣的頭戴式顯示器的使用者持續(xù)正常地目視圖像，需要使向瞳孔入射的圖像光、背景光的光束持續(xù)與使用者的瞳孔一致。然而，在目視圖像時(shí)，難以固定使用者的瞳孔，瞳孔違背使用者的意圖而移動(dòng)的情況也較多。這樣，若瞳孔移動(dòng)，則光束從使用者的瞳孔偏離。其結(jié)果，圖像、背景等的顯示產(chǎn)生視場(chǎng)欠缺(漸暈)，從而使用者變得無(wú)法目視原本的圖像，可視性降低。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2003－315727號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于得到通過(guò)簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)而具有透視性和可視性的圖像顯示裝置。

這樣的目的由下述的本發(fā)明來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的圖像顯示裝置的特征在于，具備：

光源部，其射出向第一方向偏振的第一偏振光；

光掃描儀，其對(duì)從上述光源部射出后的上述第一偏振光進(jìn)行掃描；

反射光學(xué)部，其對(duì)由上述光掃描儀掃描后的上述第一偏振光進(jìn)行反射；

衍射光學(xué)部，其包括格柵圖案相互等效的一對(duì)衍射光柵，使由上述反射光學(xué)部反射后的上述第一偏振光衍射；以及

偏振光選擇部，其位于上述反射光學(xué)部的與上述衍射光學(xué)部相反的一側(cè)，使向與上述第一方向正交的第二方向偏振的第二偏振光透射，

上述衍射光學(xué)部使上述第一偏振光衍射，不使上述第二偏振光衍射。

由此，外界光(第二偏振光)在衍射光學(xué)部處不衍射就透射，另一方面，映像光(第一偏振光)在衍射光學(xué)部處被分割為多個(gè)光束并透射，從而能夠目視形變、污點(diǎn)等較少的外界圖像，并且通過(guò)映像光的分割能夠擴(kuò)大出射瞳孔，從而能夠得到兼得優(yōu)異的透視性和較高的可視性的圖像顯示裝置。

并且，由于這樣的圖像顯示裝置采用了掃描映像光的方式，所以使用者識(shí)別作為通過(guò)映像光而形成的點(diǎn)像的集合體的圖像。因此，映像光的光束的直徑非常小即可，從而在映像光被反射光學(xué)部反射時(shí)，能夠?qū)⒒诜瓷涿娴南癫畹膱D像的形變、污點(diǎn)等抑制為最小限度。其結(jié)果，能夠提高圖像的分辨率。

在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選為，上述衍射光學(xué)部具備：

上述一對(duì)衍射光柵，它們具有由各向同性折射率材料構(gòu)成的格柵圖案；以及

雙折射部，在從上述第一偏振光向上述衍射光學(xué)部入射的方向觀察時(shí)，上述雙折射部在上述一對(duì)衍射光柵的各個(gè)格柵圖案之間填充有雙折射材料。

由此，入射至衍射光學(xué)部的映像光沿衍射光柵的格柵圖案的排列方向被分割為多個(gè)光束并從衍射光學(xué)部透射。其結(jié)果，被分割為多個(gè)的映像光的光束向使用者的眼睛入射，使用者能夠?qū)⑴c圖像信息對(duì)應(yīng)的虛像作為基于進(jìn)一步沿上述方向復(fù)制有多個(gè)的光束的圖像來(lái)目視。

在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選為，當(dāng)將上述各向同性折射率材料的折射率上述n0、將上述雙折射部的上述第一方向上的折射率設(shè)為n1、并將上述雙折射部的上述第二方向上的折射率設(shè)為n2時(shí)，

n1以及n2相互不同，并且n0以及n2相互相等。

由此，能夠使第一偏振光衍射，并且不使第二偏振光衍射。其結(jié)果，尤其能夠得到兼得優(yōu)異的透視性和較高的可視性的圖像顯示裝置。

在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選為，上述衍射光學(xué)部包括由上述各向同性折射率材料構(gòu)成的基板，

在上述基板的兩側(cè)的板面設(shè)有多個(gè)凹部，

在上述多個(gè)凹部填充有上述雙折射材料。

由此，衍射光學(xué)部能夠容易并且以較高的精度來(lái)制造。因此，能夠得到尺寸精度較高且像差較少的衍射光學(xué)部。

在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選為，上述反射光學(xué)部包括具有凹面的反射面的半透鏡。

由此，使用者變得能夠目視與形成在反射光學(xué)部的反射面上的圖像相比擴(kuò)大了的虛像。其結(jié)果，能夠提高使用者的可視性。

在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選為，上述衍射光學(xué)部通過(guò)使上述第一偏振光衍射，來(lái)將入射至上述衍射光學(xué)部的上述第一偏振光分割為多個(gè)光束。

由此，第一偏振光的出瞳擴(kuò)大，通過(guò)該光而形成的圖像的可視性變得更高。

在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選為，使通過(guò)上述衍射光學(xué)部衍射后的上述第一偏振光、和未通過(guò)上述衍射光學(xué)部衍射的上述第二偏振光到達(dá)使用者的眼睛。

由此，得到兼得優(yōu)異的透視性和較高的可視性的圖像顯示裝置。

附圖說(shuō)明

圖1是示出本發(fā)明的圖像顯示裝置的第一實(shí)施方式(頭戴式顯示器)的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是圖1所示的圖像顯示裝置的局部放大圖。

圖3是圖1所示的圖像顯示裝置的信號(hào)生成部的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。

圖4是示出圖1所示的掃描光出射部所包括的光掃描部的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的圖。

圖5是用于示意性地說(shuō)明圖1所示的圖像顯示裝置的作用的圖。

圖6(a)是從Y軸方向觀察圖5所示的衍射光學(xué)部的圖，圖6(b)是從X軸方向觀察衍射光學(xué)部的圖。

圖7是用于示意性地說(shuō)明第二實(shí)施方式的圖像顯示裝置的作用的圖。

圖8(a)是從Y軸方向觀察圖7所示的衍射光學(xué)部的圖，圖8(b)是從X軸方向觀察衍射光學(xué)部的圖。

圖9是示出本發(fā)明的圖像顯示裝置的第三實(shí)施方式(平視顯示器)的圖。

具體實(shí)施方式

以下，基于附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式，詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明的圖像顯示裝置進(jìn)行說(shuō)明。

＜圖像顯示裝置＞

第一實(shí)施方式

首先，對(duì)本發(fā)明的圖像顯示裝置的第一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

圖1是示出本發(fā)明的圖像顯示裝置的第一實(shí)施方式(頭戴式顯示器)的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的圖，圖2是圖1所示的圖像顯示裝置的局部放大圖。并且，圖3是圖1所示的圖像顯示裝置的信號(hào)生成部的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖，圖4是示出圖1所示的掃描光出射部所包括的光掃描部的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的圖，圖5是用于示意性地說(shuō)明圖1所示的圖像顯示裝置的作用的圖。

此外，圖1中，為便于說(shuō)明，作為相互正交的三個(gè)軸，圖示出X軸、Y軸以及Z軸，并使該圖示出的箭頭的前端側(cè)為“+(正)”，使基端側(cè)為“－(負(fù))”。并且，將與X軸平行的方向稱作“X軸方向”，將與Y軸平行的方向稱作“Y軸方向”，并將與Z軸平行的方向稱作“Z軸方向”。

此處，X軸、Y軸以及Z軸被設(shè)定為，在將后述的圖像顯示裝置1佩戴于使用者的頭部H后，Y軸方向成為頭部H的上下方向，Z軸方向成為頭部H的左右方向，并且X軸方向成為頭部H的前后方向。

如圖1所示，本實(shí)施方式的圖像顯示裝置1是具有眼鏡那樣的外觀的頭戴式顯示器(頭部佩戴型圖像顯示裝置)，佩戴于使用者的頭部H來(lái)使用，讓使用者在基于虛像的圖像疊加于外界圖像的狀態(tài)下進(jìn)行目視。

如圖1所示，該圖像顯示裝置1具備框架2、信號(hào)生成部3、掃描光出射部4、反射部6、偏振片8、以及衍射光學(xué)部9。

并且，如圖2所示，圖像顯示裝置1具備第一光纖71、第二光纖72、以及連接部5。

在該圖像顯示裝置1中，信號(hào)生成部3生成根據(jù)圖像信息而調(diào)制后的信號(hào)光，該信號(hào)光經(jīng)由第一光纖71、連接部5以及第二光纖72被引導(dǎo)至掃描光出射部4，掃描光出射部4二維地掃描信號(hào)光(映像光)并出射掃描光，反射部6朝向使用者的眼睛EY反射該掃描光。由此，能夠讓使用者目視與圖像信息對(duì)應(yīng)的虛像。

此外，在本實(shí)施方式中，以將信號(hào)生成部3、掃描光出射部4、連接部5、反射部6、第一光纖71、第二光纖72、偏振片8以及衍射光學(xué)部9僅設(shè)于框架2的右側(cè)、且僅形成右眼用的虛像的情況為例進(jìn)行說(shuō)明，但通過(guò)與框架的右側(cè)相同地構(gòu)成框架2的左側(cè)，也可以與右眼用的虛像一并地形成左眼用的虛像，并且也可以僅形成左眼用的虛像。

并且，在信號(hào)生成部3與掃描光出射部4之間進(jìn)行光學(xué)地連接的機(jī)構(gòu)除經(jīng)由光纖的機(jī)構(gòu)之外，例如也能夠由經(jīng)由各種導(dǎo)光體的機(jī)構(gòu)來(lái)代替。

此外，也可以不是利用連接部5來(lái)連接第一光纖71和第二光纖72的構(gòu)成，也可以不具有連接部5，而僅利用第一光纖71來(lái)光學(xué)地連接信號(hào)生成部3和掃描光出射部4。

以下，依次詳細(xì)地對(duì)圖像顯示裝置1的各部進(jìn)行說(shuō)明。

(框架)

如圖1所示，框架2形成為眼鏡框架那樣的形狀，具有對(duì)信號(hào)生成部3以及掃描光出射部4進(jìn)行支承的功能。

并且，如圖1所示，框架2包括：對(duì)掃描光出射部4以及鼻托部21進(jìn)行支承的前方部22；與前方部22連接并與使用者的耳朵抵接的一對(duì)鏡腿部(掛耳部)23；以及作為各鏡腿部23的與前方部22相反的端部的鏡腳部24。

鼻托部21在使用時(shí)抵接于使用者的鼻NS，來(lái)將圖像顯示裝置1支承于使用者的頭部。前方部22包括環(huán)框部25、橋接部26。

該鼻托部21構(gòu)成為能夠?qū)κ褂脮r(shí)的框架2相對(duì)于使用者的位置進(jìn)行調(diào)整。

此外，框架2的形狀是能夠佩戴于使用者的頭部H的形狀即可，并不限定于圖示的形狀。

(信號(hào)生成部)

如圖1所示，信號(hào)生成部3設(shè)于上述的框架2的一側(cè)(在本實(shí)施方式中右側(cè))的鏡腳部24(鏡腿部23的與前方部22相反的一側(cè)的端部)。

即，信號(hào)生成部3在使用時(shí)相對(duì)于使用者的耳朵EA而配置于眼睛EY的相反側(cè)。由此，能夠使圖像顯示裝置1的重量平衡優(yōu)異。

該信號(hào)生成部3具有生成供后述的掃描光出射部4的光掃描部42掃描的信號(hào)光的功能、和生成驅(qū)動(dòng)光掃描部42的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功能。

如圖3所示，這樣的信號(hào)生成部3具備信號(hào)光生成部31、驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部32、控制部33、光檢測(cè)部34、以及固定部35。

信號(hào)光生成部31生成供后述的掃描光出射部4的光掃描部42(光掃描儀)掃描(光掃描)的信號(hào)光。

該信號(hào)光生成部31具有波長(zhǎng)不同的多個(gè)光源311R、311G、311B、多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路312R、312G、312B、透鏡313R、313G、313B、以及光合成部(合成部)314。

光源311R(R光源)是出射紅色光的光源，光源311G(G光源)是出射綠色光的光源，光源311B(B光源)是出射藍(lán)色光的光源。通過(guò)使用這樣的三色的光，能夠顯示全彩色的圖像。

對(duì)于這樣的光源311R、311G、311B各自沒(méi)有特別限定，但例如能夠使用激光二極管、LED。

這樣的光源311R、311G、311B分別與驅(qū)動(dòng)電路312R、312G、312B電連接。

驅(qū)動(dòng)電路312R具有驅(qū)動(dòng)上述的光源311R的功能，驅(qū)動(dòng)電路312G具有驅(qū)動(dòng)上述的光源311G的功能，驅(qū)動(dòng)電路312B具有驅(qū)動(dòng)上述的光源311B的功能。

從由這樣的驅(qū)動(dòng)電路312R、312G、312B所驅(qū)動(dòng)的光源311R、311G、311B出射后的三個(gè)(三色)的光經(jīng)由透鏡313R、313G、313B向光合成部314入射。

透鏡313R、313G、313B分別是準(zhǔn)直透鏡。由此，從光源311R、311G、311B射出后的光分別成為平行光，向光合成部314入射。

光合成部314對(duì)來(lái)自多個(gè)光源311R、311G、311B的光進(jìn)行合成。由此，能夠減少用于將信號(hào)光生成部31所生成的信號(hào)光傳送至掃描光出射部4的光纖的個(gè)數(shù)。因此，在本實(shí)施方式中，能夠經(jīng)由由第一光纖71、連接部5以及第二光纖72構(gòu)成的一條光傳送路徑來(lái)從信號(hào)生成部3向掃描光出射部4傳送信號(hào)光。

在本實(shí)施方式中，光合成部314具有三個(gè)分色鏡314a、314b、314c，合成從光源311R、311G、311B射出后的光(紅色光、綠色光以及藍(lán)色光這三色的光)而出射一個(gè)信號(hào)光。此外，以下，也將光源311R、311G、311B統(tǒng)一稱作“光源部311”，并且也將信號(hào)光生成部31所生成的信號(hào)光稱作“從光源部311射出后的光”。

此外，光合成部314并不限定于使用了上述那樣的分色鏡的結(jié)構(gòu)，例如也可以由棱鏡、光波導(dǎo)路、光纖等構(gòu)成。

這樣的信號(hào)光生成部31所生成的信號(hào)光向第一光纖71的一端部入射。而且，這樣的信號(hào)光依次經(jīng)過(guò)第一光纖71、連接部5以及第二光纖72而被傳送至后述的掃描光出射部4的光掃描部42。

此處，在第一光纖71的信號(hào)光的入射側(cè)的端部(以下，也簡(jiǎn)單地稱作“第一光纖71的一端部”)附近設(shè)有光檢測(cè)部34。該光檢測(cè)部34對(duì)信號(hào)光進(jìn)行檢測(cè)。并且，第一光纖71的一端部以及光檢測(cè)部34固定于固定部35。

驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部32生成對(duì)后述的掃描光出射部4的光掃描部42(光掃描儀)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

該驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部32具有生成光掃描部42在第一方向上的掃描(水平掃描)所使用的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路321(第一驅(qū)動(dòng)電路)、和生成光掃描部42在與第一方向正交的第二方向上的掃描(垂直掃描)所使用的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路322(第二驅(qū)動(dòng)電路)。

這樣的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部32經(jīng)由未圖示的信號(hào)線而與后述的掃描光出射部4的光掃描部42電連接。由此，由驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部32生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及第二驅(qū)動(dòng)信號(hào))被輸入至后述的掃描光出射部4的光掃描部42。

上述那樣的信號(hào)光生成部31的驅(qū)動(dòng)電路312R、312G、312B以及驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部32的驅(qū)動(dòng)電路321、322與控制部33電連接。

控制部33具有基于映像信號(hào)(圖像信號(hào))來(lái)對(duì)信號(hào)光生成部31的驅(qū)動(dòng)電路312R、312G、312B以及驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部32的驅(qū)動(dòng)電路321、322的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制的功能。即，控制部33具有對(duì)掃描光出射部4的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制的功能。由此，信號(hào)光生成部31生成根據(jù)圖像信息調(diào)制后的信號(hào)光，并且驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部32生成與圖像信息對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

并且，控制部33構(gòu)成為，基于光檢測(cè)部34檢測(cè)到的光的強(qiáng)度，能夠?qū)π盘?hào)光生成部31的驅(qū)動(dòng)電路312R、312G、312B的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制。

(掃描光出射部)

如圖1以及圖2所示，掃描光出射部4安裝于上述的框架2的橋接部26附近(換言之，前方部22的中心附近)。

如圖4所示，這樣的掃描光出射部4具備殼體41(箱體)、光掃描部42、透鏡43(耦合透鏡)、透鏡45(聚光透鏡)、以及支承部件46。

殼體41經(jīng)由支承部件46安裝于前方部22。

并且，在支承部件46的與框架2相反的一側(cè)的部分，接合有殼體41的外表面。

殼體41支承光掃描部42并且收納光掃描部42。并且，在殼體41安裝有透鏡43以及透鏡45，透鏡43、45構(gòu)成殼體41的一部分(壁部的一部分)。

并且，透鏡43(殼體41的透射信號(hào)光的窗部)相對(duì)于第二光纖72分離。在本實(shí)施方式中，第二光纖72的信號(hào)光的出射側(cè)的端部在與設(shè)于框架2的前方部22的反射部10相對(duì)的位置設(shè)置，并且與掃描光出射部4分離。

反射部10具有朝向光掃描部42反射從第二光纖72出射后的信號(hào)光的功能。并且，反射部10設(shè)于在前方部22的內(nèi)側(cè)開(kāi)口的凹部27。此外，也可以利用由透明材料構(gòu)成的窗部來(lái)覆蓋于凹部27的開(kāi)口。并且，若該反射部10能夠反射信號(hào)光，則沒(méi)有特別限定，例如能夠由反射鏡、棱鏡等構(gòu)成。

光掃描部42是二維地對(duì)來(lái)自信號(hào)光生成部31的信號(hào)光進(jìn)行掃描的光掃描儀。通過(guò)利用該光掃描部42掃描信號(hào)光，來(lái)形成掃描光。具體而言，從第二光纖72出射后的信號(hào)光經(jīng)由透鏡43向光掃描部42的光反射面入射。而且，通過(guò)根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部32所生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)光掃描部42，來(lái)二維地掃描信號(hào)光。

并且，光掃描部42具有線圈17以及信號(hào)疊加部18(參照?qǐng)D4)，線圈17、信號(hào)疊加部18以及驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部32構(gòu)成對(duì)光掃描部42進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部。

透鏡43具有對(duì)從第一光纖71出射后的信號(hào)光的光點(diǎn)直徑進(jìn)行調(diào)整的功能。并且，透鏡43也具有對(duì)從第一光纖71出射后的信號(hào)光的放射角進(jìn)行調(diào)整、使之大致平行的功能。

光掃描部42所掃描后的信號(hào)光(掃描光)經(jīng)由透鏡45向殼體41的外部出射。

此外，掃描光出射部4也可以具備一維地掃描信號(hào)光的多個(gè)光掃描部，來(lái)代替二維地掃描信號(hào)光的光掃描部42。

(反射部)

如圖1以及圖2所示，反射部6(反射光學(xué)部)安裝于上述的框架2的前方部22所包括的環(huán)框部25。

即，反射部6配置為在使用時(shí)位于使用者的眼睛EY的前方并且與光掃描部42相比相對(duì)于該使用者位于更遠(yuǎn)方側(cè)。由此，能夠防止在圖像顯示裝置1上形成相對(duì)于使用者的臉向前方側(cè)突出的部分。

如圖5所示，該反射部6具有朝向該使用者的眼睛EY反射來(lái)自光掃描部42的信號(hào)光的功能。

在本實(shí)施方式中，反射部6是半透半反鏡(半透鏡)，也具有使外界光透射的功能(相對(duì)于可見(jiàn)光的透光性)。即，反射部6具有使來(lái)自光掃描部42的信號(hào)光(映像光)反射、并且在使用時(shí)使從反射部6的外側(cè)朝向使用者的眼睛的外界光透射的功能(組合器功能)。由此，使用者能夠一邊目視外界圖像，一邊目視由信號(hào)光形成的虛像(圖像)。即，能夠?qū)崿F(xiàn)透視型的頭戴式顯示器。

并且，反射部6中的使用者側(cè)的面成為凹面的反射面。因此，由反射部6反射后的信號(hào)光向使用者側(cè)聚焦。因此，使用者能夠目視與形成于反射部6的凹面上的圖像相比擴(kuò)大了的虛像。由此，能夠提高使用者的可視性。

另一方面，反射部6中的相對(duì)于使用者的遠(yuǎn)方側(cè)的面成為具有與上述凹面大致相同的曲率的凸面。因此，外界光不會(huì)因反射部6而較大地偏轉(zhuǎn)就到達(dá)使用者的眼睛。因此，使用者能夠目視形變較少的外界圖像。

此外，反射部6例如也可以具有衍射光柵。該情況下，能夠使衍射光柵能夠具有各種光學(xué)特性，能夠減少光學(xué)系統(tǒng)的部件件數(shù)、或者能夠提高外觀設(shè)計(jì)的自由度。例如，通過(guò)作為衍射光柵使用全息元件，能夠?qū)τ煞瓷洳?反射的信號(hào)光的出射方向進(jìn)行調(diào)整，或者能夠?qū)λ瓷涞男盘?hào)光的波長(zhǎng)進(jìn)行選擇。并且，通過(guò)使衍射光柵具有透鏡效果，能夠?qū)τ煞瓷洳?反射的信號(hào)光所構(gòu)成的掃描光整體的成像狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，或者能夠?qū)π盘?hào)光在凹面處反射時(shí)的像差進(jìn)行修正。

并且，反射部6例如也可以是在透明基板上形成有由金屬薄膜、電介質(zhì)多層膜等構(gòu)成的半透射反射膜的部件，還可以使用偏振光束分離器。若設(shè)為使作為后述的TE波的信號(hào)光反射、并使作為后述的TM波的外界光透射那樣的偏振光束分離器，則能夠提高透視性和可視性。

(第一光纖、光檢測(cè)部以及固定部)

固定部35具有將第一光纖71的一端部固定于從光源部311向第一光纖71入射的光的強(qiáng)度比0大且為規(guī)定值以下的位置的功能。由此，能夠縮小從光源部311向第一光纖71入射的光的強(qiáng)度。

并且，固定部35也具有固定光檢測(cè)部34的功能。由此，能夠?qū)墓庠床?11出射后的光(信號(hào)光)中的不向第一光纖71入射的剩余部分有效利用于光檢測(cè)部34的檢測(cè)。并且，能夠使第一光纖71的一端部與光檢測(cè)部34的位置關(guān)系固定(維持恒定)。

對(duì)于像這樣固定于固定部35的光檢測(cè)部34而言，即使不設(shè)置對(duì)從光源311B、311G、311R出射后的信號(hào)光進(jìn)行分支的光學(xué)系統(tǒng)，也能夠由光檢測(cè)部34對(duì)出射后的光的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。并且，基于光檢測(cè)部34所檢測(cè)到的光的強(qiáng)度，能夠由控制部33對(duì)要從光源311B、311G、311R出射的光的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整。此外，可以說(shuō)控制部33構(gòu)成對(duì)光源311B、311G、311R進(jìn)行控制的“光控制部”。

此外，并非必須設(shè)置上述那樣的固定部35，也可以是不用刻意地使從光源部311射出的光減光就與光纖71耦合的結(jié)構(gòu)。并且，并非必須將光檢測(cè)部34設(shè)于固定部35，若是能夠?qū)庠床?11的光量進(jìn)行檢測(cè)的位置，則并不特別限定光檢測(cè)部34的位置。

(偏振片)

偏振片8(偏振光選擇部)配置為與反射部6相比相對(duì)于使用者更位于遠(yuǎn)方側(cè)。此外，在比反射部6靠使用者側(cè)配置有衍射光學(xué)部9，從而可以說(shuō)偏振片8位于反射部6的與衍射光學(xué)部9相反的一側(cè)。由此，來(lái)自外界的光(外界光)經(jīng)由偏振片8向反射部6入射。

此處，外界光一般是自然光，且是振蕩方向不向確定的方向偏倚的非偏振的光。若這樣的外界光向偏振片8入射，則能夠選擇性地使向確定的方向偏振后的光透射。因此，從偏振片8透射后的光成為直線偏振的光。

本實(shí)施方式的偏振片8僅使向+X側(cè)傳播的外界光中的圖5的在Z軸方向上振蕩的TM波(向第二方向偏振的光，第二偏振光)透射，對(duì)在Y軸方向上振蕩的TE波(向第一方向偏振的光，第一偏振光)進(jìn)行遮擋。該TM波從作為半透半反鏡的反射部6透射，向衍射光學(xué)部9入射。此外，圖5中，以虛線示出外界光L2，并以實(shí)線示出信號(hào)光L1。

此外，偏振片8的固定方法沒(méi)有特別限定。例如，可以以與反射部6接觸的方式固定，也可以以從反射部6分離的方式固定。

(衍射光學(xué)部)

圖6(a)是從Y軸方向觀察圖5所示的衍射光學(xué)部9的圖，圖6(b)是從X軸方向觀察衍射光學(xué)部9的圖。

如圖6(a)所示，衍射光學(xué)部9具備：基板91；分別設(shè)于基板91的兩面(兩側(cè)的板面)的多個(gè)并列的槽(凹部)92；與槽92相鄰的凸條93；以及分別設(shè)于槽92內(nèi)的雙折射部94。換言之，通過(guò)在基板91的兩側(cè)的板面設(shè)置多個(gè)槽(凹部)92，并在槽92填充雙折射材料來(lái)構(gòu)成雙折射部94。

如圖6(b)所示，在從信號(hào)光、外界光的向衍射光學(xué)部9入射的入射方向(X軸方向)觀察基板91時(shí)，基板91是呈矩形的板狀體。而且，在基板91的相互具有表背關(guān)系的兩個(gè)主面(板面)中的一個(gè)主面，在Z軸方向上等間隔地并列有沿Y軸方向延伸的槽92。而且，在槽92的沿Z軸方向相鄰的位置配置有凸條93。因此，在Z軸方向上交替地配置有槽92和凸條93。并且，在另一個(gè)主面，也相同地配置有沿Y軸方向延伸的槽92、和與其相鄰的凸條93。而且，一個(gè)主面的槽92以及凸條93的位置與另一個(gè)主面的槽92以及凸條93的位置相互對(duì)應(yīng)。

這樣，可以說(shuō)衍射光學(xué)部9實(shí)際上具有設(shè)于基板91的兩面的、相互等效的衍射光柵。

并且，在本實(shí)施方式的衍射光學(xué)部9中，一體地形成有基板91和凸條93。對(duì)于這樣的衍射光學(xué)部9而言，在平板狀的母材的兩面加工槽92，之后利用設(shè)置雙折射部94的方法，能夠容易并且正確地制造衍射光學(xué)部9。因此，得到尺寸精度較高、且像差較少的衍射光學(xué)部9。

在本實(shí)施方式中，基板91以及凸條93由非雙折射材料(各向同性折射率材料)構(gòu)成。因此，基板91以及凸條93與所透射的光的偏振的狀態(tài)無(wú)關(guān)，示出單一的折射率。另一方面，雙折射部94由雙折射材料構(gòu)成。因此，雙折射部94根據(jù)與所透射的光的偏振的狀態(tài)，示出兩個(gè)不同的折射率。這樣的雙折射性的有無(wú)根據(jù)從衍射光學(xué)部9透射的光的偏振的狀態(tài)，而對(duì)所透射的光的行為產(chǎn)生影響。

即，在從信號(hào)光、外界光的入射方向(X軸方向)觀察衍射光學(xué)部9時(shí)，衍射光學(xué)部9具備：由各向同性折射率材料構(gòu)成的作為格柵圖案的線狀的凸條93(第二區(qū)域)；和在多個(gè)凸條93之間填充有雙折射材料的雙折射部94(第一區(qū)域)。

此處，將基板91以及凸條93的折射率設(shè)為n0，并將雙折射部94所示的兩個(gè)折射率設(shè)為n1、n2。并且，在本實(shí)施方式中，將雙折射部的TE波(在Y軸方向上振蕩的光(第一偏振光))的折射率設(shè)為n1，并將雙折射部的TM波(在Z軸方向上振蕩的光(第二偏振光))的折射率設(shè)為n2。

在本實(shí)施方式中，以使折射率n0與折射率n2相互相等的方式適當(dāng)?shù)剡x擇非雙折射材料以及雙折射材料，并且構(gòu)成雙折射部94。

針對(duì)如圖5所示那樣對(duì)這樣的衍射光學(xué)部9入射作為T(mén)M波的外界光L2的情況進(jìn)行說(shuō)明。衍射光學(xué)部9中，凸條93針對(duì)該外界光L2具有折射率n0，且雙折射部94具有折射率n2。如上所述，在本實(shí)施方式中折射率n0與折射率n2相互相等，從而衍射光學(xué)部9相對(duì)于外界光L2不作為衍射光柵發(fā)揮功能。因此，外界光L2的光束在衍射光學(xué)部9處不衍射就透射，向使用者的眼睛EY入射。其結(jié)果，使用者能夠目視形變、污點(diǎn)等較少的外界圖像。

另一方面，針對(duì)如圖5所示那樣對(duì)衍射光學(xué)部9入射作為T(mén)E波的信號(hào)光L1的情況進(jìn)行說(shuō)明。衍射光學(xué)部9中，凸條93針對(duì)該信號(hào)光L1具有折射率n0，且雙折射部94具有折射率n1。如上所述，在本實(shí)施方式中折射率n0與折射率n1相互不同，從而衍射光學(xué)部9相對(duì)于信號(hào)光L1作為衍射光柵發(fā)揮功能。因此，信號(hào)光L1在衍射光學(xué)部9處衍射，沿Z軸方向被分割(分支)為多個(gè)并透射。由此，被分割為多個(gè)的信號(hào)光L1的光束向使用者的眼睛EY入射。其結(jié)果，信號(hào)光L1的出瞳擴(kuò)大，從而即使使用者的眼睛些許移動(dòng)，多個(gè)光束中的任一個(gè)也向瞳孔入射，因此變得容易觀察圖像(可視性提高)。

因此，衍射光學(xué)部9雖然在其表面不具有凹凸形狀，但是伴隨基于折射率差的相位差而產(chǎn)生衍射，從而作為相位型衍射光柵發(fā)揮功能。由于這樣的衍射光學(xué)部9在表面不包括凹凸形狀，所以難以產(chǎn)生由凹凸形狀引起的陰影，從而能夠避免所引起的光學(xué)性的負(fù)面影響。

此外，圖5中，作為一個(gè)例子，圖示出信號(hào)光L1的光束被分割為三條光束的情況。信號(hào)光L1在一對(duì)衍射光柵處衍射的結(jié)果，該三條光束是向相同的方向衍射后的三條光束。具體而言，若信號(hào)光L1向一對(duì)衍射光柵中的一個(gè)衍射光柵入射，則產(chǎn)生0階衍射光和位于其兩側(cè)的1階衍射光以及－1階衍射光。接下來(lái)，若這些衍射光在基板91中傳播，之后到達(dá)另一個(gè)衍射光柵，則這些衍射光進(jìn)一步衍射，分別產(chǎn)生多個(gè)衍射光。這樣，從0階衍射光、1階衍射光以及－1階衍射光分別產(chǎn)生多個(gè)出射光，但在這些出射光中包括出射角相互相等的光束。因此，通過(guò)將這些出射角相互相等的光束引導(dǎo)至使用者的眼睛EY，能夠可靠地發(fā)揮上述那樣的效果。

此外，衍射光學(xué)部9的信號(hào)光L1的分割數(shù)量沒(méi)有特別限定，可以是兩條，也可以是四條以上，該情況下，也能夠使用與1階衍射光、－1階衍射光相比更高階的衍射光。

若像這樣分割信號(hào)光L1，則由三條光束構(gòu)成的出瞳與由一條光束構(gòu)成的出瞳相比實(shí)際上變大。因此，與出瞳擴(kuò)大相應(yīng)地，抑制產(chǎn)生視場(chǎng)欠缺(漸暈)，同時(shí)允許眼睛EY的瞳孔進(jìn)行一定量的移動(dòng)。其結(jié)果，即使在瞳孔無(wú)意識(shí)地移動(dòng)了的情況下，使用者也能夠目視原本的圖像，從而得到可視性較高的圖像顯示裝置1。

并且，當(dāng)將信號(hào)光L1的光束分割為多個(gè)時(shí)，根據(jù)使用者的瞳孔的大小、瞳孔移動(dòng)的情況下的移動(dòng)量的傾向來(lái)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定被分割出的光束的相對(duì)的位置。例如，以使瞳孔至少包括一條光束的方式適當(dāng)?shù)卦O(shè)定衍射光學(xué)部9的位置。并且，以包括瞳孔移動(dòng)的范圍的方式適當(dāng)?shù)卦O(shè)定通過(guò)分割信號(hào)光L1的光束而實(shí)際上擴(kuò)大了的出瞳。

并且，例如，在將瞳孔的一般的大小設(shè)為2～8mm左右、并將瞳孔的移動(dòng)幅度設(shè)定為向左右分別移動(dòng)2mm左右的情況下，將由被分割出的光束構(gòu)成的出瞳(分割出的光束彼此的分離距離)設(shè)定為4mm以上即可。

并且，當(dāng)瞳孔移動(dòng)時(shí)，一般地，Z軸方向上的移動(dòng)的頻度以及移動(dòng)量處于較大的傾向。因此，在如頭戴式顯示器那樣與使用者的眼睛EY一致地佩戴于頭部H的圖像顯示裝置1的情況下，以使信號(hào)光L1的光束的分割方向沿Z軸方向的方式配置衍射光學(xué)部9即可。由此，瞳孔的移動(dòng)方向與信號(hào)光L1的光束的分割方向變得一致，從而能夠更加提高圖像的可視性。

根據(jù)這樣的圖像顯示裝置1，盡管是簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)，但能夠兼得使圖像疊加于外界圖像的透視性、和外界圖像以及圖像的較高的可視性。即，對(duì)于圖像顯示裝置1而言，在包括相互等效的一對(duì)衍射光柵的衍射光學(xué)部9中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)光L1的衍射和外界光L2的非衍射，從而即使是較少的光學(xué)要件，也能夠?qū)崿F(xiàn)圖像的出瞳的擴(kuò)大，同時(shí)能夠目視形變、污點(diǎn)等較少的外界圖像。因而，根據(jù)圖像顯示裝置1，不使用多片1/4波長(zhǎng)板那樣的光學(xué)要件，就能夠?qū)崿F(xiàn)透視性和可視性的兼得。

并且，根據(jù)圖像顯示裝置1，由于采用了對(duì)眼睛EY的視網(wǎng)膜掃描光的方式，所以由視網(wǎng)膜識(shí)別的圖像作為通過(guò)信號(hào)光L1而形成的點(diǎn)像的集合體被識(shí)別。因此，信號(hào)光L1的光束的直徑非常小即可，從而在信號(hào)光L1被反射部6的凹面反射時(shí)，能夠?qū)⒒诎济娴南癫畹膱D像的形變、污點(diǎn)等抑制為最小限度。即，例如在由液晶顯示元件那樣的空間光調(diào)制元件進(jìn)行空間調(diào)制后的信號(hào)光的情況下，光束的直徑不得不某程度地變大，從而在被凹面反射時(shí)，基于凹面的像差的圖像的形變、污點(diǎn)等被放大，導(dǎo)致圖像的分辨率的降低，與此相對(duì)地，根據(jù)圖像顯示裝置1，由于如上所述地信號(hào)光L1的光束的直徑較小，所以能夠提高圖像的分辨率。

若構(gòu)成基板91以及凸條93的非雙折射材料是在光學(xué)方面具有各向同性的材料，則沒(méi)有特別限定，但例如可以舉出丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂、烯烴類(lèi)樹(shù)脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯之類(lèi)的各種樹(shù)脂材料、石英玻璃、硼硅玻璃之類(lèi)的各種玻璃材料、以及剛玉之類(lèi)的各種結(jié)晶材料等。

若構(gòu)成雙折射部94的雙折射材料是具有雙折射性的材料，則沒(méi)有特別限定，但例如可以舉出金紅石(TiO2)、方解石(CaCO3)、鈮酸鋰、水晶、液晶、聚碳酸酯、聚苯乙烯之類(lèi)的固有雙折射材料等。

其中，優(yōu)選使用液晶。根據(jù)液晶，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整其取向的程度，變得容易控制雙折射部94的折射率n1、n2。因此，能夠容易進(jìn)行使折射率n0與折射率n2相等，或者使折射率n1與折射率n2之差最優(yōu)化。具體而言，由于液晶包括棒狀的液晶分子，所以該液晶分子取向?yàn)榇_定的方向，由此雙折射部94產(chǎn)生折射率的各向異性。其結(jié)果，在雙折射部94中，變得容易使針對(duì)TE波的折射率n1與針對(duì)TM波的折射率n2相互不同。

并且，在液晶的取向中，也可以根據(jù)需要，在槽92的內(nèi)表面實(shí)施摩擦處理，或者成膜出取向膜。

此外，折射率n0與折射率n2相等是指在兩者的折射率差為0.005以下的狀態(tài)。同樣，折射率n1與折射率n2不同是指兩者的折射率差(針對(duì)正常光線的折射率與針對(duì)異常光線的折射率之差)超過(guò)0.005的狀態(tài)。

并且，折射率n0與折射率n2的折射率差優(yōu)選在0.003以下，折射率n1與折射率n2的折射率差優(yōu)選為0.1以上。

并且，雙折射材料除了其本身具有雙折射性的材料之外，也可以是比光的波長(zhǎng)短的構(gòu)造周期性地或者非周期性地集合或者取向而成的構(gòu)造性雙折射材料。作為這樣的構(gòu)造性雙折射材料，例如可以舉出直徑為波長(zhǎng)以下的纖維、細(xì)長(zhǎng)的粒子集合而成的材料。

此外，在本實(shí)施方式中，將沿衍射光學(xué)部9的槽92以及凸條93的延伸方向偏振的光作為T(mén)E波，并將沿與上述延伸方向正交的方向偏振的光作為T(mén)M波。

并且，設(shè)于基板91的兩面的衍射光柵如上所述地其格柵圖案相互等效。具體而言，形成于基板91的一個(gè)主面的槽92的寬度以及凸條93的寬度分別與形成于另一個(gè)主面的槽92的寬度以及凸條93的寬度相等，并且形成于基板91的一個(gè)主面的槽92的間距以及凸條93的間距分別與形成于另一個(gè)主面的槽92的間距以及凸條93的間距相等。并且，形成于基板91的一個(gè)主面的槽92與形成于另一個(gè)主面的槽92平行，并且形成于基板91的一個(gè)主面的凸條93與形成于另一個(gè)主面的凸條93平行。通過(guò)設(shè)置這樣的相互等效的一對(duì)衍射光柵，從而存在入射至衍射光學(xué)部9的光的入射角與在衍射光學(xué)部9處衍射而出射的光的出射角具有相互相等的關(guān)系的衍射光。因此，通過(guò)將這樣的出射光引導(dǎo)至使用者的眼睛EY，能夠在維持了根據(jù)圖像信息而掃描后的信號(hào)光L1的掃描角度的狀態(tài)下目視圖像。因此，能夠防止掃描后的信號(hào)光L1向不希望的方向衍射，從而使用者能夠目視高分辨率的圖像。

此外，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整槽92的間距、凸條93的間距，能夠?qū)难苌涔鈱W(xué)部9出射的光的出射角進(jìn)行調(diào)整。因此，對(duì)于多個(gè)出射光中除引導(dǎo)至使用者的眼睛EY的出射光以外的出射光而言，以能夠適當(dāng)?shù)卣趽醯姆绞絹?lái)調(diào)整其出射角即可。由此，能夠?qū)D像的形成所不需要的出射光進(jìn)行遮擋，從而能夠生成對(duì)比度更高的圖像。

并且，根據(jù)衍射光學(xué)部9的出射角、雙折射材料的折射率等來(lái)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定槽92的寬度以及凸條93的寬度，但為了使從衍射光學(xué)部9出射的多個(gè)光束的間隔成為適當(dāng)?shù)拈g隔，相鄰的槽92的寬度與凸條93的寬度的和、即槽92以及凸條93的間距優(yōu)選為2μm以下，更加優(yōu)選為1μm以下左右。

另一方面，從衍射效率或者制造的容易度的觀點(diǎn)看，槽92的深度優(yōu)選為1μm以下，更加優(yōu)選為0.5μm以下左右。

并且，槽92的寬度、間距以及凸條93的寬度、間距相互相等是指允許制造偏差、材料的各向異性等不可避免的原因所引起的誤差的概念。同樣，槽92彼此平行以及凸條93彼此平行是指允許上述那樣的不可避免的原因所引起的誤差的概念。

此外，衍射光學(xué)部9的固定方法沒(méi)有特別限定。例如，也可以以與反射部6的一部分接觸的方式固定，也可以以與反射部6分離的方式固定于框架2。

以上，對(duì)第一實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不限定于第一實(shí)施方式，例如，在信號(hào)光L1和外界光L2中也可以交換TE波和TM波。該情況下，以使作為T(mén)M波的信號(hào)光L1衍射、并且不使作為T(mén)E波的外界光L2衍射的方式適當(dāng)?shù)刈兏p折射部94的結(jié)構(gòu)即可。

并且，衍射光學(xué)部9可以如上述那樣使一對(duì)衍射光柵成為一體而形成，但也可以將分別獨(dú)立的兩片衍射光柵對(duì)置配置而形成。

第二實(shí)施方式

接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明的圖像顯示裝置的第二實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

圖7是用于示意性地說(shuō)明第二實(shí)施方式的圖像顯示裝置的作用的圖。并且，圖8(a)是從Y軸方向觀察圖7所示的衍射光學(xué)部9的圖，圖8(b)是從X軸方向觀察衍射光學(xué)部9的圖。

以下，對(duì)第二實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，但以下的說(shuō)明中，以與上述的第一實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說(shuō)明，省略相同的事項(xiàng)的說(shuō)明。并且，附圖中，對(duì)與上述的實(shí)施方式相同的事項(xiàng)標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。

第二實(shí)施方式的衍射光學(xué)部9的衍射光柵的格柵圖案不同，除此以外與第一實(shí)施方式的衍射光學(xué)部9相同。

即，如圖8所示，在從信號(hào)光L1、外界光L2的向衍射光學(xué)部9入射的入射方向(X軸方向)觀察本實(shí)施方式的衍射光學(xué)部9時(shí)，分別由雙折射材料構(gòu)成且呈正方形的雙折射部94(第一區(qū)域)、與由非雙折射材料(各向同性折射率材料)構(gòu)成且呈正方形的凸部93’(第二區(qū)域)配置為沿Y軸方向以及Z軸方向交替地并列。換言之，衍射光學(xué)部9具備：由各向同性折射率材料構(gòu)成且呈作為格柵圖案的正方形的凸部93’；和在多個(gè)凸部93’之間填充有雙折射材料的雙折射部94。另外，換言之，呈正方形的雙折射部94中的任意兩個(gè)配置為不相互共享各自的邊。其結(jié)果，多個(gè)雙折射部94以在其對(duì)角線方向上鄰接的方式排列。同樣，呈正方形的凸部93’中的任意兩個(gè)配置為不相互共享各自的邊。其結(jié)果，多個(gè)凸部93’以在其對(duì)角線方向上鄰接的方式排列。

因此，本實(shí)施方式的衍射光學(xué)部9所具備的一對(duì)衍射光柵的格柵圖案成為如下圖案：如圖8(b)所示，凸部93’和雙折射部94配置為在Y軸方向上交替地并列，并且凸部93’和雙折射部94配置為在Z軸方向上也交替地并列。

并且，在本實(shí)施方式中，衍射光學(xué)部9所具備的一對(duì)衍射光柵的格柵圖案也相互等效。具體而言，如圖8所示，本實(shí)施方式的衍射光學(xué)部9具備：基板91；分別設(shè)于基板91的兩面(兩側(cè)的板面)的凹部92’；與凹部92’相鄰的凸部93’；以及分別設(shè)于凹部92’內(nèi)的雙折射部94。換言之，通過(guò)在基板91的兩側(cè)的板面設(shè)置多個(gè)凹部92’，并在凹部92’填充雙折射材料來(lái)構(gòu)成雙折射部94。

而且，形成于基板91的一個(gè)主面的凸部93’的一邊的長(zhǎng)度與形成于另一個(gè)主面的凸部93’的一邊的長(zhǎng)度相等，并且形成于基板91的一個(gè)主面的雙折射部94的一邊的長(zhǎng)度與形成于另一個(gè)主面的雙折射部94的一邊的長(zhǎng)度相等。并且，基板91的一個(gè)主面中的凸部93’和雙折射部94交替地并列的方向、與另一個(gè)主面中的凸部93’和雙折射部94交替地并列的方向一致。

對(duì)這樣的衍射光學(xué)部9如圖7所示地入射作為T(mén)M波的外界光L2的情況與第一實(shí)施方式相同，衍射光學(xué)部9相對(duì)于外界光L2不作為衍射光柵發(fā)揮功能。因此，外界光L2的光束在衍射光學(xué)部9處不衍射就透射，向使用者的眼睛EY入射。其結(jié)果，使用者能夠目視形變、污點(diǎn)等較少的外界圖像。

另一方面，對(duì)衍射光學(xué)部9如圖7所示地入射作為T(mén)E波的信號(hào)光L1的情況下，衍射光學(xué)部9相對(duì)于信號(hào)光L1作為衍射光柵發(fā)揮功能。因此，信號(hào)光L1在衍射光學(xué)部9處衍射，不僅在Z軸方向上，在Y軸方向上也被分割(分支)并透射。由此，被二維地分割為多個(gè)的信號(hào)光L1的光束向使用者的眼睛EY入射。像這樣被二維地分割出的信號(hào)光L1的光束構(gòu)成的出瞳二維地?cái)U(kuò)大。因此，抑制產(chǎn)生視場(chǎng)欠缺，同時(shí)不僅Z軸方向，也允許Y軸方向上的瞳孔的移動(dòng)。其結(jié)果，得到可視性更高的圖像顯示裝置1。

在這樣的第二實(shí)施方式中，也得到與第一實(shí)施方式相同的作用、效果。

第三實(shí)施方式

接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明的圖像顯示裝置的第三實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

圖9是示出本發(fā)明的圖像顯示裝置的第三實(shí)施方式(平視顯示器)的圖。此外，圖9中，為便于說(shuō)明，作為相互正交的三個(gè)軸，圖示出X軸、Y軸以及Z軸，并使該圖示出的箭頭的前端側(cè)為”+(正)”，使基端側(cè)為“－(負(fù))”。并且，將與X軸平行的方向稱作“X軸方向”，將與Y軸平行的方向稱作“Y軸方向”，并將與Z軸平行的方向稱作“Z軸方向”。

以下，對(duì)第三實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，但以下的說(shuō)明中，以與上述的第一、第二實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說(shuō)明，省略相同的事項(xiàng)的說(shuō)明。并且，附圖中，對(duì)與上述的實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。

第三實(shí)施方式的圖像顯示裝置1并非佩戴于使用者的頭部佩戴，裝配于汽車(chē)的頂棚部來(lái)使用，除此以外與第一、第二實(shí)施方式的圖像顯示裝置1相同。

即，第三實(shí)施方式的圖像顯示裝置1裝配于汽車(chē)CA的頂棚部CE來(lái)使用，讓使用者在基于虛像的圖像經(jīng)由汽車(chē)CA的前窗W而疊加于外界圖像的狀態(tài)下進(jìn)行目視。

如圖9所示，該圖像顯示裝置1具備：內(nèi)置信號(hào)生成部3以及掃描光出射部4的光源單元UT；反射部6；連接光源單元UT和反射部6的框架2’；偏振片8；以及衍射光學(xué)部9。此外，圖9中，省略了固定框架2’和偏振片8的部件、固定框架2’和衍射光學(xué)部9的部件的圖示。

并且，在本實(shí)施方式中，以光源單元UT、框架2’、反射部6、偏振片8以及衍射光學(xué)部9裝配于汽車(chē)CA的頂棚部CE的情況為例進(jìn)行說(shuō)明，但也可以將它們裝配在汽車(chē)CA的儀表板上，也可以將一部分的結(jié)構(gòu)固定于前窗W。另外，圖像顯示裝置1不僅裝配于汽車(chē)，也可以裝配于航空器、船舶、工程機(jī)械、重型設(shè)備、雙輪車(chē)、自行車(chē)、宇宙飛船之類(lèi)的各種移動(dòng)體。

以下，依次詳細(xì)地對(duì)圖像顯示裝置1的各部進(jìn)行說(shuō)明。

光源單元UT可以以任意的方法固定于頂棚部CE，但例如通過(guò)使用帶狀件、夾持件等來(lái)裝配于遮陽(yáng)板的方法進(jìn)行固定。

框架2’例如具備一對(duì)長(zhǎng)條狀的部件，通過(guò)連接光源單元UT和反射部6的Z軸方向上的兩端，來(lái)固定光源單元UT和反射部6。

光源單元UT內(nèi)置有信號(hào)生成部3以及掃描光出射部4，從掃描光出射部4朝向反射部6出射信號(hào)光L1。

本實(shí)施方式的反射部6也是半透半反鏡，具有使外界光L2透射的功能。即，反射部6具有使來(lái)自光源單元UT的信號(hào)光L1(映像光)反射、并且在使用時(shí)使從汽車(chē)CA外經(jīng)由前窗W以及偏振片8而朝向使用者的眼睛EY的外界光L2透射的功能。由此，使用者能夠一邊目視外界圖像，一邊目視由信號(hào)光L1形成的虛像(圖像)。即，能夠?qū)崿F(xiàn)透視型的平視顯示器。

并且，本實(shí)施方式的衍射光學(xué)部9也與第一實(shí)施方式相同，在從信號(hào)光L1、外界光L2的傳播方向(X軸方向)觀察時(shí)，一對(duì)衍射光柵的格柵圖案分別成為如下圖案：由雙折射材料構(gòu)成的線狀的雙折射部(第一區(qū)域)、和由非雙折射材料(各向同性折射率材料)構(gòu)成的線狀的凸條(第二區(qū)域)配置為沿Z軸方向交替地并列。即，可以說(shuō)衍射光學(xué)部9所具備的一對(duì)衍射光柵的格柵圖案相互等效。

除此之外，當(dāng)將非雙折射材料的折射率設(shè)為n0、將針對(duì)雙折射部的TE波(在Y軸方向上振蕩的光)的折射率設(shè)為n1、并將針對(duì)雙折射部的TM波(在Z軸方向上振蕩的光)的折射率設(shè)為n2時(shí)，以使折射率n0與折射率n2相互相等的方式適當(dāng)?shù)剡x擇非雙折射材料以及雙折射材料，并且構(gòu)成雙折射部94。

當(dāng)相對(duì)于這樣的衍射光學(xué)部9入射通過(guò)偏振片8而偏振為T(mén)M波后的外界光L2時(shí)，與第一實(shí)施方式相同，衍射光學(xué)部9相對(duì)于外界光L2不作為衍射光柵發(fā)揮功能，從而外界光L2的光束在衍射光學(xué)部9處不衍射就透射，向使用者的眼睛EY入射。其結(jié)果，使用者能夠目視形變、污點(diǎn)等較少的外界圖像。

另一方面，當(dāng)相對(duì)于衍射光學(xué)部9入射作為T(mén)E波的信號(hào)光L1時(shí)，與第一實(shí)施方式相同，衍射光學(xué)部9相對(duì)于信號(hào)光L1作為衍射光柵發(fā)揮功能。因此，信號(hào)光L1在衍射光學(xué)部9處衍射，光束沿Z軸方向被分割(分支)為多個(gè)并透射。由此，被分割為多個(gè)的信號(hào)光L1的光束向使用者的眼睛EY入射。其結(jié)果，使用者能夠目視進(jìn)一步復(fù)制有多個(gè)與圖像信息對(duì)應(yīng)的虛像的圖像。

若像這樣分割信號(hào)光L1，則信號(hào)光L1變成由多條光束構(gòu)成，從而其出射瞳孔與由一條光束構(gòu)成的出射瞳孔相比實(shí)際上變大。因此，與出射瞳孔擴(kuò)大相應(yīng)地，抑制產(chǎn)生視場(chǎng)欠缺(漸暈)，同時(shí)允許眼睛EY的瞳孔進(jìn)行一定量的移動(dòng)。其結(jié)果，即使在瞳孔無(wú)意識(shí)地移動(dòng)了的情況下，使用者也能夠目視原本的圖像，從而得到可視性較高的圖像顯示裝置1。

因此，根據(jù)這樣的圖像顯示裝置1，盡管是簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)，但能夠兼得使圖像疊加于外界圖像的透視性、和外界圖像以及圖像的較高的可視性。

在這樣的第三實(shí)施方式中，也得到與第一、第二實(shí)施方式相同的作用、效果。

以上，基于圖示的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的圖像顯示裝置進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式。

例如，在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，各部的結(jié)構(gòu)能夠置換為發(fā)揮相同的功能的任意的結(jié)構(gòu)，并且也能夠附加任意的結(jié)構(gòu)。

并且，反射部也可以具備平面的反射面。

并且，本發(fā)明的圖像顯示裝置的實(shí)施方式并不限定于上述的頭戴式顯示器、平視顯示器，若是具有視網(wǎng)膜掃描方式的顯示原理、并且具有透視性的形態(tài)，則也能夠應(yīng)用于任意的形態(tài)。

附圖標(biāo)記的說(shuō)明：

1…圖像顯示裝置；2…框架；2’…框架；3…信號(hào)生成部；4…掃描光出射部；5…連接部；6…反射部；8…偏振片；9…衍射光學(xué)部；10…反射部；17…線圈；18…信號(hào)疊加部；21…鼻托部；22…前方部；23…鏡腿部；24…鏡腳部；25…環(huán)框部；26…橋接部；27…凹部；31…信號(hào)光生成部；32…驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部；33…控制部；34…光檢測(cè)部；35…固定部；41…殼體；42…光掃描部；43…透鏡；45…透鏡；46…支承部件；71…第一光纖；72…第二光纖；91…基板；92…槽；92’…凹部；93…凸條；93’…凸部；94…雙折射部；311…光源部；311B…光源；311G…光源；311R…光源；312B…驅(qū)動(dòng)電路；312G…驅(qū)動(dòng)電路；312R…驅(qū)動(dòng)電路；313B…透鏡；313G…透鏡；313R…透鏡；314…光合成部；314a…分色鏡；314b…分色鏡；314c…分色鏡；321…驅(qū)動(dòng)電路；322…驅(qū)動(dòng)電路；CA…汽車(chē)；CE…頂棚部；EA…耳朵；EY…眼；H…頭部；L1…信號(hào)光；L2…外界光；NS…鼻；UT…光源單元；W…前窗。

權(quán)利要求書(shū)(按照條約第19條的修改)

1.[修改后]一種圖像顯示裝置，其特征在于，具備：

光源部，其射出向第一方向偏振的第一偏振光；

光掃描儀，其對(duì)從上述光源部射出后的上述第一偏振光進(jìn)行掃描；

反射光學(xué)部，其對(duì)由上述光掃描儀掃描后的上述第一偏振光進(jìn)行反射，并且使向與上述第一方向正交的第二方向偏振的第二偏振光透射；

衍射光學(xué)部，其包括格柵圖案相互等效的第一衍射光柵以及第二衍射光柵，使由上述反射光學(xué)部反射后的上述第一偏振光衍射；以及

偏振光選擇部，其位于上述反射光學(xué)部的與上述衍射光學(xué)部相反的一側(cè)，使上述第二偏振光透射，

上述衍射光學(xué)部使上述第一偏振光衍射，不使上述第二偏振光衍射，

上述第二衍射光柵使通過(guò)上述第一衍射光柵衍射后的上述第一偏振光衍射。

2.[修改后]根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于，

上述衍射光學(xué)部具備：

上述第一衍射光柵以及上述第二衍射光柵，它們具有由各向同性折射率材料構(gòu)成的格柵圖案；以及

雙折射部，在從上述第一偏振光向衍射光學(xué)部入射的方向觀察時(shí)，上述雙折射部在上述第一衍射光柵以及上述第二衍射光柵的各個(gè)格柵圖案之間填充有雙折射材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像顯示裝置，其特征在于，

當(dāng)將上述各向同性折射率材料的折射率設(shè)為n0、將上述雙折射部的上述第一方向上的折射率設(shè)為n1、并將上述雙折射部的上述第二方向上的折射率設(shè)為n2時(shí)，

n1以及n2相互不同，并且，n0以及n2相互相等。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或者3所述的圖像顯示裝置，其特征在于，

上述衍射光學(xué)部包括由上述各向同性折射率材料構(gòu)成的基板，

在上述基板的兩側(cè)的板面設(shè)有多個(gè)凹部，

在上述多個(gè)凹部填充有上述雙折射材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的圖像顯示裝置，其特征在于，

上述反射光學(xué)部包括具有凹面的反射面的半透鏡。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的圖像顯示裝置，其特征在于，

上述衍射光學(xué)部通過(guò)使上述第一偏振光衍射，來(lái)將入射至上述衍射光學(xué)部的上述第一偏振光分割為多個(gè)光束。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的圖像顯示裝置，其特征在于，

使通過(guò)上述衍射光學(xué)部衍射后的上述第一偏振光、和未通過(guò)上述衍射光學(xué)部衍射的上述第二偏振光到達(dá)使用者的眼睛。

說(shuō)明或聲明(按照條約第19條的修改)

根據(jù)PCT第19條的規(guī)定，申請(qǐng)人對(duì)權(quán)利要求書(shū)進(jìn)行了修改：

為了更加明確發(fā)明的事項(xiàng)，根據(jù)說(shuō)明書(shū)0082段的記載修改了權(quán)利要求1的“反射光學(xué)部”。此外，根據(jù)說(shuō)明書(shū)0103段，將“一對(duì)衍射光柵”修改為“第一衍射光柵以及第二衍射光柵”，將“第一衍射光柵”以及“第二衍射光柵”相對(duì)于“第一偏振光”進(jìn)一步限定，以使得表述更加明確。

針對(duì)權(quán)利要求2，根據(jù)對(duì)權(quán)利要求1的修改，將“上述一對(duì)衍射光柵”修改為“上述第一衍射光柵以及上述第二衍射光柵”。

其他權(quán)利要求3～7沒(méi)有修改。