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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-19
(45)【発行日】2022-12-27
(54)【発明の名称】画像表示装置
(51)【国際特許分類】
   H04N 5/74 20060101AFI20221220BHJP
   G03B 21/00 20060101ALI20221220BHJP
【ＦＩ】
H04N5/74 A
H04N5/74 C
G03B21/00 D
【請求項の数】 18
(21)【出願番号】P 2019504512
(86)(22)【出願日】2018-03-01
(86)【国際出願番号】 JP2018007691
(87)【国際公開番号】W WO2018163945
(87)【国際公開日】2018-09-13
【審査請求日】2021-01-20
(31)【優先権主張番号】P 2017045917
(32)【優先日】2017-03-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000002185
【氏名又は名称】ソニーグループ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003339
【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100104215
【弁理士】
【氏名又は名称】大森 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100196575
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 満
(74)【代理人】
【識別番号】100168181
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 哲平
(74)【代理人】
【識別番号】100117330
【弁理士】
【氏名又は名称】折居 章
(74)【代理人】
【識別番号】100160989
【弁理士】
【氏名又は名称】関根 正好
(74)【代理人】
【識別番号】100168745
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 彩子
(74)【代理人】
【識別番号】100176131
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 慎太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100197398
【弁理士】
【氏名又は名称】千葉 絢子
(74)【代理人】
【識別番号】100197619
【弁理士】
【氏名又は名称】白鹿 智久
(72)【発明者】
【氏名】中村 知晴
(72)【発明者】
【氏名】尾山 雄介
(72)【発明者】
【氏名】田中 章
【審査官】益戸 宏
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－３０８７４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－０１２４７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－３４４９６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－１６８１４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－００４６０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２１８９４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０３０４８２４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１４７００３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第０７９６７４５１（ＵＳ，Ｂ２）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｎ ５／７４
Ｈ０４Ｎ ９／３１
Ｇ０３Ｂ ２１／００
Ｇ０９Ｇ ３／００－５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の軸に沿って前記所定の軸上から放射状に画像光を出射する出射部と、
前記所定の軸の周囲の少なくとも一部に配置された透明なホログラムスクリーンであり、前記画像光が入射する入射面を有し、前記入射面の全面において一定の角度で入射する前記画像光を選択的に回折する照射対象物と、
前記所定の軸を基準として前記出射部に対向して配置され、前記出射部により放射状に出射された前記画像光の前記照射対象物に対する入射角度が前記画像光を構成する全ての色光に対する前記照射対象物による回折効率が所定のしきい値以上となる角度範囲に収まるように、前記入射面の全面において前記入射角度を略一定にする光学部と
を具備する画像表示装置。
【請求項2】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
前記所定のしきい値は、最大回折効率の５０％である
画像表示装置。
【請求項3】
請求項２に記載の画像表示装置であって、
前記出射部は、前記色光を出射するレーザ光源を含む
画像表示装置。
【請求項4】
請求項１から３のうちいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
前記光学部は、前記出射部により出射された前記画像光を、前記照射対象物に反射する反射面を有する
画像表示装置。
【請求項5】
請求項４に記載の画像表示装置であって、
前記反射面は、前記所定の軸を含む面における断面形状が前記出射部から見て凹状となる放物線の形状を含み、前記放物線の軸と前記所定の軸とが互いに異なるように構成される
画像表示装置。
【請求項6】
請求項５に記載の画像表示装置であって、
前記反射面は、前記所定の軸と前記断面形状に含まれる前記放物線の軸とが平行である
画像表示装置。
【請求項7】
請求項５に記載の画像表示装置であって、
前記反射面は、前記所定の軸と前記断面形状に含まれる前記放物線の軸とが前記放物線の頂点で所定の角度で交わる
画像表示装置。
【請求項8】
請求項５に記載の画像表示装置であって、
前記反射面は、前記所定の軸を基準として前記放物線を回転した回転面を含む
画像表示装置。
【請求項9】
請求項８に記載の画像表示装置であって、
前記反射面は、前記回転面と前記所定の軸とが交わる点が前記出射部から見て凸状である
画像表示装置。
【請求項10】
請求項８に記載の画像表示装置であって、
前記反射面は、前記回転面と前記所定の軸とが交わる点が前記出射部から見て凹状である
画像表示装置。
【請求項11】
請求項１から３のうちいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
前記光学部は、前記出射部により出射された画像光を屈折させて前記照射対象物に出射する１以上の屈折面を有する
画像表示装置。
【請求項12】
請求項１１に記載の画像表示装置であって、さらに
前記光学部と前記出射部との間に配置され、前記出射部から出射された画像光を拡大して前記光学部に出射する拡大部を具備する
画像表示装置。
【請求項13】
請求項１１に記載の画像表示装置であって、さらに
前記光学部を挟んで前記出射部とは反対側に配置され、前記光学部から出射される画像光の光路を変更するプリズム部を具備する
画像表示装置。
【請求項14】
請求項１から３のうちいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
前記照射対象物は、前記所定の軸の周囲の全周にわたって配置される
画像表示装置。
【請求項15】
請求項１から３のうちいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
前記照射対象物は、前記所定の軸を略中心軸とする円筒形状で構成される
画像表示装置。
【請求項16】
請求項１から３のうちいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
前記照射対象物は、前記入射面の全面において前記一定の角度で入射する前記画像光を所定の出射方向に出射する
画像表示装置。
【請求項17】
請求項１６に記載の画像表示装置であって、
前記所定の出射方向は、前記所定の軸と直交する直交面の面内方向に対して非平行な方向に設定される
画像表示装置。
【請求項18】
請求項１７に記載の画像表示装置であって、
前記照射対象物は、前記出射方向を中心として前記画像光を拡散して出射可能であり、
前記直交面に対する前記所定の出射方向の交差角度は、前記出射方向を基準とする前記画像光の拡散角に設定される
画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本技術は、スクリーン等に画像を表示する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、様々な形状のスクリーン等に画像を投射する技術が開発されている。例えば円筒形のスクリーンの側面に画像を投射することで、３６０度の全方位に渡って表示された全周画像を楽しむことが可能となる。
【0003】
特許文献１には、回転体形状を備える全周スクリーンに映像を表示するための全周映像描画装置が記載されている。特許文献１の全周映像描画装置では、全周スクリーンの天井部分に、凸面が下向きとなるように回転体反射ミラーが設置される。映像投射部により全周スクリーンの下方から投射された投射光は、回転体反射ミラーにより全周スクリーンの全周に渡って反射される。これにより立体的に映像を表示することが可能となる。（特許文献１の明細書段落［００２５］［００３３］［００４０］図１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００４－１２４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このような全周スクリーン等に画像を表示する技術は、広告やアミューズメントといった広範な分野で応用が期待されており、高品質な画像表示を実現することが可能な技術が求められている。
【0006】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、全周スクリーン等に対して高品質な画像表示を実現することが可能な画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る画像表示装置は、出射部と、照射対象物と、光学部とを具備する。
前記出射部は、所定の軸に沿って画像光を出射する。
前記照射対象物は、前記所定の軸の周囲の少なくとも一部に配置される。
前記光学部は、前記所定の軸を基準として前記出射部に対向して配置され、前記出射部により出射された前記画像光の前記照射対象物に対する入射角度を制御する。
【0008】
この画像表示装置では、出射部から所定の軸に沿って出射された画像光が、出射部に対向して配置された光学部に入射する。光学部により、出射部から出射された画像光の照射対象物に対する入射角度が制御される。入射角度が制御された画像光は、所定の軸の周囲の少なくとも一部に配置された照射対象物に照射される。これにより、全周スクリーン等に対して高品質な画像表示を実現することが可能となる。
【0009】
前記光学部は、前記画像光の前記照射対象物に対する前記入射角度を略一定にしてもよい。
これにより照射対象物には、略一定の入射角度で画像光が照射される。この結果、全周スクリーン等に対して高品質な画像表示を実現することが可能となる。
【0010】
前記光学部は、前記出射部により出射された前記画像光を、前記照射対象物に反射する反射面を有してもよい。
これにより、反射面を介して画像光を容易に照射対象物に照射することが可能となる。
【0011】
前記反射面は、前記所定の軸を含む面における断面形状が前記出射部から見て凹状となる放物線の形状を含み、前記放物線の軸と前記所定の軸とが互いに異なるように構成されてもよい。
これにより、例えば放物線の形状で反射された画像光が略平行光となり、照射対象物に対する入射角度を略一定にすることが可能となる。この結果、全周スクリーン等に対して高品質な画像表示を実現することが可能となる。
【0012】
前記反射面は、前記所定の軸と前記断面形状に含まれる前記放物線の軸とが平行であってもよい。
これにより、例えば放物線の頂点の位置をシフトすることで、照射対称物に照射される画像光の位置や入射角度が変更可能となり、所望の画像表示を実現することが可能となる。
【0013】
前記反射面は、前記所定の軸と前記断面形状に含まれる前記放物線の軸とが前記放物線の頂点で所定の角度で交わってもよい。
これにより、例えば所定の角度を調節することで、照射対称物に照射される画像光の位置や入射角度が変更可能となり、所望の画像表示を実現することが可能となる。
【0014】
前記反射面は、前記所定の軸を基準として前記放物線を回転した回転面を含んでもよい。
これにより、例えば所定の軸を基準とした回転対称な全周スクリーン等に対して全方位に画像を表示することが可能となる。
【0015】
前記反射面は、前記回転面と前記所定の軸とが交わる点が前記出射部から見て凸状であってもよい。
これにより、反射面の頂点は中央となり、反射面の周縁部を薄くすることが可能となる。この結果、例えば全周スクリーン等の端まで画像を表示することが可能となる。
【0016】
前記反射面は、前記回転面と前記所定の軸とが交わる点が前記出射部から見て凹状であってもよい。
これにより、反射面には頂点等の突起がなくなる。この結果、例えば反射面の形状が目立たなくなり、自然な画像表示を実現することが可能となる。
【0017】
前記光学部は、前記出射部により出射された画像光を屈折させて前記照射対象物に出射する１以上の屈折面を有してもよい。
これにより、１以上の屈折面を介して画像光を屈折することで、画像光を容易に照射対象物に照射することが可能となる。
【0018】
前記画像表示装置は、さらに、前記光学部と前記出射部との間に配置され、前記出射部から出射された画像光を拡大して前記光学部に出射する拡大部を具備してもよい。
これにより、例えば光学部に入射する画像光を拡大することで、出射部から光学部までの距離を縮小可能となり、装置を小型化することが可能となる。
【0019】
前記画像表示装置は、さらに、前記光学部を挟んで前記出射部とは反対側に配置され、前記光学部から出射される画像光の光路を変更するプリズム部を具備してもよい。
これにより、照射対称物に入射される画像光の入射位置や入射角度等を変更可能となり、画像表示の位置やサイズ等を容易に変更することが可能となる。
【0020】
前記照射対象物は、前記所定の軸の周囲の全周にわたって配置されてもよい。
これにより、所定の軸の周りに全周スクリーンが構成され、全周画像等を楽しむことが可能となる。
【0021】
前記照射対象物は、前記所定の軸を略中心軸とする円筒形状で構成されてもよい。
これにより、円筒形の全周スクリーン等に対して高品質な画像表示を実現することが可能となる。
【0022】
前記照射対象物は、ホログラムスクリーンであってもよい。
例えばホログラムスクリーンには、入射角度が調節された画像光が入射される。この結果、十分に高品質な画像表示が可能となる。
【0023】
前記照射対象物は、前記画像光を透過する透過型スクリーン及び前記画像光を反射する反射型スクリーンのどちらか一方であってもよい。
これにより、例えば背景が透けて見える全周スクリーン等を実現することが可能となり、シースルーな全周画像等を表示することが可能となる。
【0024】
前記照射対象物は、前記光学部により制御された前記入射角度で入射する前記画像光を所定の出射方向に出射してもよい。
これにより、例えば使用環境等に応じた出射方向に画像光を出射することが可能となり、高いユーザビリティを発揮することが可能となる。
【0025】
前記照射対象物は、前記画像光を出射する出射面を有してもよい。この場合、前記所定の出射方向は、前記出射面の法線方向と所定の交差角度で交差してもよい。
これにより、例えば画像を見ることができる方向等を高精度に制御することが可能となる。この結果、全周スクリーン等に高品質な画像表示を実現することが可能となる。
【0026】
前記照射対象物は、前記画像光を拡散して出射可能であってもよい。この場合、前記所定の交差角度は、前記照射対象物による前記画像光の拡散角に基づいて設定されてもよい。
これにより、例えば拡散させる画像光の光路等を精度よく制御することが可能となる。この結果、全周スクリーン等に高品質な画像表示を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【0027】
以上のように、本技術によれば、全周スクリーン等に対して高品質な画像表示を実現することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本技術の第１の実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。
【図2】透過型ホログラムの構成例を示す模式図である。
【図3】図２に示す透過型ホログラムの回折効率を示すグラフである。
【図4】反射ミラーの具体的な構成例を示す模式図である。
【図5】図４に示す反射ミラーの設計パラメータを示す表である。
【図6】図５に示す設計パラメータでの画像光の光路を示す模式図である。
【図7】反射ミラーの他の構成例を示す模式図である。
【図8】図７に示す反射ミラーの設計パラメータを示す表である。
【図9】図８に示す設計パラメータでの画像光の光路を示す模式図である。
【図10】画像表示装置の他の構成例を示す概略図である。
【図11】画像表示装置の他の構成例を示す概略図である。
【図12】画像表示装置の他の構成例を示す概略図である。
【図13】画像表示装置の他の構成例を示す概略図である。
【図14】画像表示装置の他の構成例を示す概略図である。
【図15】第２の実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。
【図16】屈折面の構成例を説明するための模式図である。
【図17】屈折部の具体的な構成例を説明するための模式図である。
【図18】光源から屈折部までの画像光の光路の他の例を説明するための模式図である。
【図19】屈折部から出射される画像光の光路の他の例を説明するための模式図である。
【図20】プリズムを用いた画像シフトの他の例を示す模式図である。
【図21】画像表示装置の他の構成例を示す模式図である。
【図22】他の実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。
【図23】他の実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。
【図24】透過型ホログラムの特性を説明するための模式図である。
【図25】画像表示装置の形態の一例を示す模式図である。
【図26】比較例としてあげる画像表示装置の構成例を示す模式図である。
【図27】ホログラムスクリーンの回折特性の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【0030】
＜第１の実施形態＞
［画像表示装置の構成］
図１は、本技術の第１の実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。図１Ａは、画像表示装置１００の外観を示す斜視図である。図１Ｂは、画像表示装置１００の構成を模式的に示す断面図である。
【0031】
本実施形態では、画像表示装置１００が配置される面（ＸＺ平面）の方向を水平方向、それに垂直な方向（Ｙ方向）を上下方向として説明を行う。もちろん画像表示装置１００が配置される向きにかかわらず、本技術は適用可能である。
【0032】
画像表示装置１００は、台座１０と、出射部２０と、スクリーン３０と、反射ミラー４０とを有する。
【0033】
台座１０は、円筒形状であり画像表示装置１００の下方の部分に設けられる。台座１０は、図示しない任意の保持機構により、出射部２０、スクリーン３０、及び反射ミラー４０を保持する。また台座１０には、図示しないバッテリー等の電源供給源やスピーカ、その他画像表示装置１００の動作に必要な素子等が適宜設けられる。台座１０の形状等は限定されず、例えば直方体等の任意の形状が用いられてよい。
【0034】
出射部２０は、円筒形状の台座１０の略中心の位置に、上方に向けて設置される。出射部２０は、上下方向（Ｙ方向）に延在する光軸１に沿って、画像を構成する画像光２１を出射する。本実施形態では、光軸１は、所定の軸に相当する。
【0035】
図１Ｂには、光軸１を含む任意の面方向で切断した画像表示装置１００の断面が図示されている。出射部２０は、光軸１に沿って画像光２１を放射状に出射する。従って図１Ｂに示すように、光軸１を含む任意の面においては、出射部２０からは所定の画角で画像光２１が出射される。図１Ｂでは、出射角度が小さく光軸１に近い内側の光路２２ａと、出射角度が大きく光軸１から離れた外側の光路２２ｂとが模式的に図示されている。ここで出射角度とは、例えば光軸１と画像光２１の各画素に対応する光の光路とがなす角度である。
【0036】
出射部２０としては、例えばＲＧＢの各色に対応したレーザ光をスキャンして各画素を表示するレーザ走査方式のカラープロジェクタ等が用いられる。出射部２０の具体的な構成は限定されず、例えば小型のモバイルプロジェクタ（ピコプロジェクタ）や単色のレーザ光を用いたプロジェクタ等が、画像表示装置１００のサイズや用途等に応じて適宜用いられてよい。この他、画像光を投射可能な任意のプロジェクタが用いられてよい。
【0037】
例えば出射部２０として、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を用いた発光素子と、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）、反射型液晶、透過型液晶等を用いた光変調素子を有する投射装置（プロジェクタ）が適宜用いられてよい。すなわち、ＬＤ＋ＭＥＭＳ、ＬＤ＋ＤＭＤ、ＬＤ＋反射型液晶、ＬＤ＋透過型液晶、ＬＥＤ＋ＭＥＭＳ、ＬＥＤ＋ＤＭＤ、ＬＥＤ＋反射型液晶、ＬＥＤ＋透過型液晶といった構成を有する投射装置等が用いられてよい。もちろん、他の構成を有する投射装置が用いられる場合にも、本技術は適用可能である。
【0038】
スクリーン３０は、円筒形状であり光軸１の周囲の全周にわたって配置される。本実施形態では、スクリーン３０（円筒形状）の中心軸と出射部２０の光軸１とが略一致するようにスクリーン３０が設けられる。図１Ａに示す例では、台座１０と同様の直径を有するスクリーン３０が示されている。これに限定されず、スクリーン３０の直径や高さ等は適宜設定されてよい。本実施形態では、スクリーン３０は、照射対象物に相当する。
【0039】
スクリーン３０は、光軸１の周囲の全周にわたって配置される透過型ホログラムである。透過型ホログラムは、例えば拡散板による拡散光の干渉縞が記録されており、入射した画像光２１を拡散する拡散機能を有する。これに限定されず、例えば拡散機能を持たない透過型ホログラムの外側（光軸１とは反対側）に画像光を拡散する光拡散層等が積層されてもよい。本実施形態において、スクリーン３０は、ホログラムスクリーンとして機能する。
【0040】
透過型ホログラムの内側から入射した画像光２１は、透過型ホログラムにより様々な方向に拡散（散乱）されて外側に向けて出射される。図１Ｂに示す例では、透過型ホログラム（スクリーン３０）に入射した画像光２１が拡散（散乱）されて外側に向けて出射される様子が模式的に表現されている。
【0041】
スクリーン３０の具体的な構成は限定されず、例えば微粒子等の散乱体やマイクロレンズ等を使って光を拡散するスクリーン等が適宜用いられてよい。この他、画像光２１を拡散可能な任意のフィルムや膜等が透過型のスクリーンとして用いられてよい。
【0042】
図２は、透過型ホログラム３１の構成例を示す模式図である。図３は、図２に示す透過型ホログラム３１の回折効率を示すグラフである。図２では、透過型ホログラム３１に入射する再生照明光２と、透過型ホログラム３１から出射する再生光３とが模式的に図示されている。なお図２では、再生照明光２が透過型ホログラム３１に対して垂直に入射する場合の入射角度（θ＝０度）を基準として、左上方から入射される再生照明光２の入射角度を＋θ、左下方から入射される再生照明光２の入射角度を－θとする。
【0043】
透過型ホログラム３１は、再生照明光２が入射される第１の面３２と、再生光３が出射される第２の面３３とを有する。第１の面３２は図１Ｂにおけるスクリーン３０の内側の面に相当し、第２の面３３はスクリーン３０の外側の面に相当する。透過型ホログラム３１は、例えば所定の波長で感光する感光材料等で構成される。透過型ホログラム３１の材質等は限定されず、例えば任意の感光材料等が用いられてよい。この他、透過型ホログラム３１として機能する任意のホログラフィック光学素子（ＨＯＥ：Holographic Optical Element）が適宜用いられてよい。
【0044】
例えばホログラムとして、フォトポリマー（感光材料等）やＵＶ硬化樹脂等の材料を用いることが可能である。これらの材料に干渉縞を適宜記憶することで、所望とする光学的な機能を持ったホログラムを構成することが可能である。また干渉縞を記憶する方式としては、例えば材料内部の屈折率変化で干渉縞を作る体積型ホログラムや、材料表面の凹凸形状で干渉縞を作るレリーフ型ホログラム等が用いられる。例えば、上記した感光材料を露光して干渉縞を記録する方法は、体積型の透過型ホログラム３１を構成する方法の一例である。
【0045】
また図１に示すスクリーン３０（ホログラムスクリーン）は、例えばホログラムフィルムを用いて構成される。ホログラムフィルムとは、薄いフィルム状の材料であり、例えばフォトポリマーが塗布されたベースフィルムにより構成される。ホログラムフィルムへの干渉縞の露光は、例えばガラス等の平坦度の高い基板に貼り付けて実行される。干渉縞が記録されたホログラムフィルムを基板から剥がし、透明な円筒型の基材（透明円筒基材）に貼合することで、円筒型のスクリーン３０が構成される。なお図１及び図２では、透明円筒基材の図示が省略されている。
【0046】
ホログラムフィルム（透過型ホログラム３１）は、例えば円筒基材の内側または外側に貼合される。すなわち、再生照明光２が入射する側にホログラムフィルムが配置され、再生光３が出射する側に透明円筒基材が配置される。あるいは、再生照明光２が入射する側に透明円筒基材が配置され再生光３が出射する側にホログラムフィルムが配置される。これにより、透過型ホログラム３１を用いた円筒型のスクリーン３０を容易に構成することが可能である。
【0047】
また例えば、透明円筒基材に対してフォトポリマー等が直接塗布されてもよい。この場合、透明円筒基材の内側または外側には、フォトポリマーによるホログラム層が形成される。すなわち、再生照明光２が入射する側にホログラム層が形成され、再生光３が出射する側に透明円筒基材が配置される。あるいは、再生照明光２が入射する側に透明円筒基材が配置され再生光３が出射する側にホログラム層が形成される。このような構成が採用されてもよい。
【0048】
例えばフォトポリマーを透明円筒基材に塗布した状態で、フォトポリマーに干渉縞を露光することが可能である。これにより、ベースフィルムが不要となり部品点数を抑制可能である。また貼合プロセスが不要となるため、製造工程を簡略化することが可能となり、スクリーン３０の製造コスト等を抑制することが可能となる。この他、ホログラムの種類やスクリーン３０を構成する方法等は限定されない。以下では、体積型の透過型ホログラム３１を例に説明を行う。もちろん、他のタイプのホログラム等が用いられる場合にも、本技術は適用可能である。
【0049】
図２に示す透過型ホログラム３１は、露光波長が約５３０ｎｍの物体光及び参照光により露光される。物体光は入射角度θが約０度の方向から第１の面３２に入射され、参照光は入射角度θが約４０度の方向から第１の面３２に入射される。これにより、感光材料には物体光及び参照光による干渉縞が記録され、透過型のホログラムが生成される。
【0050】
図３には、再生照明光の入射角度と回折効率との関係が示されている。グラフの横軸は再生照明光の入射角度θである。またグラフの縦軸は、各入射角度θでの回折効率（％）である。回折効率は、例えば再生光３の光強度と再生照明光２の光強度との比（再生光強度／再生照明光強度）に基づいて算出される。なお図３に示すグラフでは、青色光２Ｂ（波長４５５ｎｍ）、緑色光２Ｇ（波長５３０ｎｍ）、及び赤色光２Ｒ（波長６３０ｎｍ）の各色光を再生照明光２とした場合の各回折効率が、実線、点線、及び一点鎖線でそれぞれ示されている。
【0051】
例えば、透過型ホログラム３１の露光に用いられた波長と同様の波長を有する緑色光２Ｇを再生照明光２とした場合、入射角度４０度で回折効率が最大となる。すなわち透過型ホログラム３１では、第１の面３２に入射角度４０度で緑色光２Ｇ（再生照明光２）が入射された場合、第２の面３３から垂直に出射される緑色光２Ｇ（再生光３）の強度（輝度）が最大となる。
【0052】
また露光に用いられた入射角度に近い角度では、赤色光２Ｒが入射された場合の回折効率のピーク（θ＝約４５度）、及び青色光２Ｂが入射された場合の回折効率のピーク（θ＝約３７度）が生じる。従って例えば、入射角度θが４０度付近となるように、再生照明光２を入射することで、各色光の輝度を増大することが可能となる。
【0053】
このように、透過型ホログラム３１を露光する際の参照光の入射角度θに応じて、再生照明光２（画像光）を一定の入射角度θで入射することで、透過型ホログラム３１を使って明るい画像等を表示することが可能となる。なお透過型ホログラム３１を露光する際の参照光及び物体光の入射角度等は上記した例に限定されず、画像表示装置１００の用途や透過型ホログラムの特性等に応じて適宜設定されてよい。
【0054】
一方で入射角度θが負の値である場合、青色光２Ｂ、緑色光２Ｇ、及び赤色光２Ｒでの回折効率は共に低い値となる。すなわち入射角度θが負の値となるような再生照明光２（図２において左下方から入射する再生照明光２）に対しては、波長に係りなく透過型ホログラム３１は透明となる。
【0055】
透過型ホログラム３１では、干渉縞は入射角度依存性のあるミラーと考えることが可能である。すなわち干渉縞により回折されない光に対して、その入射の向きに関係なく干渉縞は透明となる。従って、図２において左下方から入射する再生照明光２とは逆向きに、右上方から第２の面３３に入射される外光に対しても、透過型ホログラム３１は透明になる。
【0056】
例えば、右上方に蛍光灯等の室内照明が配置された場合、図２に示すように透過型ホログラム３１の第２の面３３には、照明の光４が入射されることが考えられる。例えば再生照明光２の入射角度θにおける－８０度～－２０度程度の範囲で、照明の光４が右上方から斜めに入射した場合、照明の光４に含まれるＲＧＢの各色光は干渉縞による回折の影響をほとんど受けない。従って透過型ホログラム３１は照明の光４に対して略透明となる。
【0057】
反射ミラー４０は、出射部２０により出射された画像光２１を反射する反射面４１を有する。反射ミラー４０は、反射面４１が出射部２０に向くように、光軸１を基準として出射部２０に対向して配置される。
【0058】
本実施形態では反射面４１は、光軸１を基準とした回転対称な形状を有する。具体的には、反射面４１は、放物線の一部を切り出した曲線を光軸１を基準として回転した回転面５を含む。回転面５は、放物線の凹状である側（放物線の焦点側）が光を反射する側（反射面４１）となるように、また放物線の軸と光軸１とが異なるように構成される。
【0059】
図１Ｂに示すように、本実施形態では、反射面４１は光軸１上に頂点を有する形状である。すなわち反射面４１は、回転面５と光軸１とが交わる点が出射部２０から見て凸状となっている。また反射ミラー４０の断面形状において、光軸１を挟んで左側及び右側の曲線は、出射部２０から見て凹状となる放物線の形状となっている。
【0060】
反射ミラー４０の具体的な構成等は限定されない。例えば、反射ミラー４０を構成する材料として、アクリル等の樹脂、ガラス、金属等の任意の材料が用いられてよい。例えばこれらの材料に対して、表面粗さＲａ＜０．１μｍ程度となるような鏡面加工を材料表面に施すことにより反射ミラー４０が構成される。この他、例えば加工精度や生産性等に応じて任意の材料が反射ミラー４０に用いられてよい。
【0061】
また例えば反射ミラー４０の反射面４１には、アルミや銀等の薄膜を用いた高反射率コーティング等が施されてもよい。これにより反射面４１に入射した画像光２１を高い効率で反射することが可能となる。また反射面４１の表面には、ＳｉＯ２膜や重合膜等の薄膜を用いた反射面４１を保護する保護コーティング等が適宜施されてよい。この他、高反射コーティング及び保護コーティング等の材質等は限定されない。
【0062】
出射部２０から上方に向けて放射状に出射された画像光２１は、反射ミラー４０の反射面４１により、スクリーン３０の全周に向けて放射状に反射される。上記したように反射面４１は、放物線形状の回転面５を有する。従って図１Ｂに示すように、当該回転面５により反射された画像光２１は、スクリーン３０に対する入射角度θが略一定となる。
【0063】
ここで入射角度θとは、スクリーン３０上の画像光２１の入射ポイントにおける法線方向（図１Ｂ中の矢印６）に対する、画像光２１の入射方向（例えば光路２２ａ及び２２ｂの各々の方向）の角度である。光軸１を含む断面上では、光軸１を挟んで左側及び右側の反射面４１にて反射された画像光２１は、略平行な光としてスクリーン３０に向けて出射される。
【0064】
本実施形態において反射ミラー４０は、出射部２０により出射された画像光２１のスクリーン３０に対する入射角度を制御する光学部として機能する。具体的には、反射ミラー４０により、画像光２１のスクリーン３０に対する入射角度が略一定に制御される。
【0065】
なお本開示において、略一定の入射角度θには、画像表示を適正に実行することが可能となる角度範囲（許容角度範囲）内の入射角度θが含まれる。この許容角度範囲は、例えばホログラムスクリーン（スクリーン３０）の回折特性に応じて設定さる。
【0066】
図２７は、ホログラムスクリーンの回折特性の一例を示すグラフである。図２７には、ＲＧＢの各色光についての回折効率を示す模式的なグラフがそれぞれ図示されている。このホログラムスクリーンでは、各色光の回折効率のピーク位置は互いにずれており、波長の短い順、すなわち青色光２Ｂ（実線）、緑色光２Ｇ（点線）、赤色光２Ｒ（一点鎖線）の順にピークをとる角度が大きくなる。なお各色光のグラフが重なっている範囲では、ＲＧＢの３色の色光がそれぞれの回折効率で回折されることになる。
【0067】
許容角度範囲７は、例えばＲＧＢ全ての色光に対して、ホログラムスクリーンでの回折効率が所定の値以上となる角度範囲に設定される。例えば図２７には、回折効率が５０％を越える許容角度範囲７（θ1≦θ≦θ2）が矢印を用いて図示されている。ここでθ1及びθ2は、各色光のグラフが重なっている範囲において、赤色光２Ｒ及び青色光２Ｂの回折効率が５０％となる角度である。図２７に示すように、θ1≦θ≦θ2の範囲では、ＲＧＢ全ての色光の回折効率が、５０％以上となる。
【0068】
また許容角度範囲７は、θ2－θ1＝２ｄとすると、θ1及びθ2の中間値θ0を用いてθ0±ｄと表すことが可能である。例えば図４に示す回折特性を持ったホログラムスクリーン（透過型ホログラム３１）では、ＲＧＢ全ての色光の回折効率が５０％以上となる許容角度範囲７は、４７°±４°となる。従ってこの許容角度範囲７でホログラムスクリーンに入射した画像光２１は、５０％以上が回折されることになり、適正な画像表示を行うことが可能となる。この場合、略一定の入射角度θは、入射角度θ＝４７°±４°を含み、略平行な光は、入射角度θ＝４７°±４°で入射する光を含む。
【0069】
なおホログラムスクリーンの回折特性は、画像表示装置１００の用途等に応じて適宜設計可能である。例えば、ＲＧＢの各色光の回折効率のピーク位置や、各色光の回折効率の角度分布の幅等の各種のパラメータが調整されたホログラムを設計することが可能である。このような設計に合わせて、所望の表示性能等が発揮されるように、許容角度範囲７が適宜設定されてよい。
【0070】
許容角度範囲７を設定する方法等は限定されない。上記では５０％の回折効率を基準としたが、例えば４０％や３０％等の回折効率を基準として許容角度範囲７が設定されてもよい。また例えば中間値θ0を基準として、中間値θ0の±５％の角度範囲や、±１０％の角度範囲といった許容角度範囲７が適宜設定されてよい。また中間値θ0に代えて、図３等を参照して説明したホログラム露光時の参照光の入射角度θ等を基準として、許容角度範囲７が設定されてもよい。
【0071】
このように、反射ミラー４０は、スクリーン３０の回折特性に応じた許容角度範囲７に収まるように、画像光２１の入射角度θを制御する。すなわち、スクリーン３０に入射する画像光２１は、例えば５０％の出力（回折効率）が確保できる範囲に収まるように入射角度θが制御されることになる。また別の観点では、スクリーン３０の回折特性に合わせて、入射角度θの制御精度（略平行な光の平行レベル等）が決定されるとも言える。
【0072】
図４は、反射ミラー４０の具体的な構成例を示す模式図である。図４には、光軸１を含む任意の面方向で切断した反射ミラー４０（反射面４１）及びスクリーン３０の断面形状が模式的に図示されている。また図４では、反射面４１の断面形状に含まれる曲線４２を構成する放物線４３が、点線で模式的に図示されている。例えば放物線４３の向き、位置、及び形状（例えば放物線の開き具合や焦点距離等）等に基づいて、反射面４１の形状等を適宜設定することが可能である。
【0073】
放物線４３の向きは、例えば放物線の軸４４（放物線の対称軸）の向きで表すことが可能である。図４に示す反射ミラー４０では、光軸１と放物線の軸４４とが平行となるように反射面４１が構成される。従って反射面４１の断面を構成する放物線４３は、Ｙ軸方向に平行な対称軸を有し上に凸な形状となり、放物線４３の向き（頂点４５の向き）は上向きとなる。
【0074】
放物線４３の位置は、例えば放物線の頂点４５の位置で表すことが可能である。図４では、放物線の頂点４５が、円筒形状のスクリーン３０の上端が含まれる面（以下基準面３４と記載する）上の、光軸１の位置からシフトした位置に配置されている。すなわち、放物線４３の頂点４５は、スクリーン３０の断面形状における左右の上端を結ぶ線上に配置される。これに限定されず、放物線の頂点４５の位置は適宜設定することが可能である。
【0075】
放物線４３の形状は、焦点距離ｆ等に基づいて定められる。一般に焦点距離ｆが大きいと放物線４３の開きは大きくなり、焦点距離ｆが小さいと放物線４３の開きは小さくなる。図４では、画像光２１の光源２３（出射部２０）からスクリーン３０の上端（基準面３４）までの距離と、放物線４３の焦点距離ｆとが等しくなるように設定される。これに限定されず、放物線４３の形状（焦点距離ｆ）等は適宜設定されてよい。
【0076】
なお、光源２３の位置は、例えば出射部２０により出射される画像光２１が点光源から出射されていると仮定した場合の、点光源の位置に対応する。従って例えば、出射部２０から放射状に出射される光線（画像光２１）は、光源２３を起点に出射される光線と見做すことが可能である。例えば出射部２０の構成等に合わせて、光源２３の配置や放物線４３の形状等を適宜設定することが可能である。
【0077】
例えば放物線４３と光軸１とが交わる点Ｐ１及び放物線４３とスクリーン３０とが交わる点Ｐ２の間の曲線４２を、光軸１を基準に回転させることで反射面４１が構成される。なお反射面４１の直径等は限定されない。例えば反射面４１の直径が、円筒スクリーンの半径ｒよりも小さくなるように、放物線４３の曲線４２の長さ等が適宜設定されてもよい。
【0078】
図４に示すように、光源２３から内側の光路２２ａに沿って出射された画像光２１ａは、反射面４１により反射され入射角度θ１でスクリーン３０に入射する。また外側の光路２２ｂに沿って出射された画像光２１ｂは、反射面４１により反射され入射角度θ２でスクリーン３０に入射する。上記したように、内側及び外側の光路２２ａ及び２２ｂに沿って出射された画像光２１ａ及び２１ｂの各々の入射角度は略一定（θ１≒θ２）となる。すなわち光軸１を含む断面上では、画像光２１ａ及び２１ｂは互いに略平行となる。
【0079】
同様に内側及び外側の光路２２ａ及び２２ｂの間の他の光路を通る画像光２１も、反射ミラー４０により反射され略一定の入射角度でスクリーン３０に入射する。スクリーン３０及び反射ミラー４０は光軸１に対して回転対称な形状を有する。このため、例えば光軸１を含む他の断面に沿って出射された画像光２１も図４に示す画像光と同様の略一定の入射角度でスクリーン３０に入射する。この結果、スクリーン３０に入射される画像光の入射角度は、スクリーン３０の上下の位置や方位によらず略一定となる。
【0080】
略一定の入射角度でスクリーン３０に入射された画像光２１は、透過型ホログラムを透過し、スクリーン３０の外側に拡散して出射される。これによりスクリーン３０の外側に、全周画像等の画像を表示することが可能である。
【0081】
図４では、スクリーン３０の断面における画像の表示範囲３５が太線で示されている。例えば、内側及び外側の光路２２ａ及び２２ｂを通る画像光２１ａ及び２１ｂとその間の他の光路を通る画像光２１とにより、画像が表示されるとする。この場合、図４に示すように内側の光路２２ａを通る画像光２１ａは画像の下端を表示し、外側の光路２２ｂを通る画像光２１ｂは画像の上端を表示することになる。すなわち画像光２１ａ及び２１ｂの入射ポイントの間隔が、画像サイズ（画像の上下方向の幅）となる。
【0082】
画像サイズは、例えば内側及び外側の光路２２ａ及び２２ｂの間の角度と画像光２１の入射角度とにより定められる。また画像の表示位置は、例えばスクリーン３０の半径ｒにより定められる。図４では、画像サイズ及び画像の中心位置が矢印を用いて模式的に示されている。
【0083】
図５は、図４に示す反射ミラー４０の設計パラメータを示す表である。図６は、図５に示す設計パラメータでの画像光の光路を示す模式図である。図５では、反射ミラーの設計パラメータＡ１～Ａ３が示されている。図６Ａ～図６Ｃは、設計パラメータＡ１～Ａ３での画像光の光路及び反射面４１（放物線４３）を示す模式図である。図６Ａ～図６Ｃでは、説明を簡単にするため、スクリーン３０の右半分での画像光の光路が図示されている。
【0084】
設計パラメータＡ１、Ａ２、及びＡ３では、画像光の入射角度が約７０度、約６０度、及び約５０度となるように、放物線４３の頂点４５の位置がそれぞれ設定される。なお設計パラメータＡ１～Ａ３では、スクリーン３０の半径ｒ及び高さｈは５０ｍｍ及び１５０ｍｍに設定され、放物線４３の焦点距離ｆは１７０ｍｍに設定されている。なお光源２３の位置や画像光の出射角度（画角）は一定である。
【0085】
図５では、光軸１と基準面３４とが交わる位置（原点Ｏ）を基準とした場合の放物線４３の頂点４５の位置が記載されている。これは頂点４５が原点Ｏにある状態からの左右方向（Ｘ方向）及び上下方向（Ｙ方向）への頂点のシフト量と見做すことができる。
【0086】
設計パラメータＡ１では、放物線４３の頂点ＯのＸ方向のシフト量ΔＸは６０ｍｍであり、Ｙ方向のシフト量ΔＹは０．１５ｍｍである。このように構成された放物線４３を用いることで、画像光の入射角度は約７０度に設定される。図６Ａに示すように、入射角度を約７０度とすることで、スクリーン３０の下端近くまで画像を表示することが可能となる。設計パラメータＡ１での画像の高さ（上下方向のサイズ）及び表示位置は、１３０．７ｍｍ及び－７４．３ｍｍである。
【0087】
設計パラメータＡ２では、頂点４５のＸ方向のシフト量ΔＸは９０ｍｍであり、Ｙ方向のシフト量ΔＹは２．３５ｍｍである。図６Ｂに示すように、入射角度を約６０度とすることで、例えば設計パラメータＡ１を用いた場合と比べ小さい画像を表示することが可能となる。設計パラメータＡ２での画像の高さ（上下方向のサイズ）及び表示位置は、８９．３ｍｍ及び－４８．４ｍｍである。
【0088】
設計パラメータＡ２では、頂点４５のＸ方向のシフト量ΔＸは１２２ｍｍであり、Ｙ方向のシフト量ΔＹは７．２１ｍｍである。図６Ｃに示すように、入射角度を約５０度とすることで、例えばスクリーン３０の上側にだけ画像を表示するといったことが可能となる。設計パラメータＡ３での画像の高さ（上下方向のサイズ）及び表示位置は、６８．８ｍｍ及び－３７．６ｍｍである。
【0089】
このように、光軸１に対して平行な対称軸を有する放物線４３の頂点４５をシフトすることで、入射角度の値を容易に制御することが可能となる。頂点４５のシフト量等の各設計パラメータは限定されない。例えば所望の画像サイズや画像位置等に応じて頂点４５のシフト量等が適宜設定されてよい。
【0090】
図７は、反射ミラー４０の他の構成例を示す模式図である。図７には、光軸１を含む任意の面方向で切断した反射ミラー５０（反射面５１）及びスクリーン３０の断面形状が模式的に図示されている。また図７では、反射面５１の断面形状に含まれる曲線５２を構成する放物線５３が、点線で模式的に図示されている。図７に示す反射ミラー５０では、放物線５３の軸５４の向き及び放物線５３の頂点５５の位置が、図４に示す反射ミラー４０とは異なる。
【0091】
反射ミラー５０の反射面５１では、曲線５２を構成する放物線５３として、断面の法線方向を回転軸方向として回転された放物線５３が用いられる。具体的には、頂点５５が上を向いている放物線５３が、放物線の軸５４が光軸１と一致している状態から、頂点５５を基準として回転角度Φだけ回転される。従って、光軸１と放物線５３の軸５４とが回転角度Φで交わることになる。本実施形態では、回転角度Φは、所定の角度に相当する。
【0092】
放物線５３の頂点５５の上下方向の位置（Ｙ座標）はスクリーン３０の基準面３４に合わせて設定される。図７に示す例では、頂点５５を挟んで放物線５３の右側の曲線５２がスクリーン３０の右側の上端３６と交わるように、放物線５３の頂点５５の位置が設定される。なお頂点５５は光軸１上に配置されるため、左右方向の位置（Ｘ座標）は変更されない。
【0093】
放物線５３と頂点５５及び放物線５３とスクリーン３０とが交わる点Ｐ３（スクリーン３０の右側の上端３６）の間の曲線５２を、光軸１を基準に回転させることで反射面４１（回転面）が構成される。曲線５２の長さ等は限定されない。
【0094】
図７に示すように、光源２３から内側及び外側の光路２２ａ及び２２ｂに沿って画像光２１ａ及び２１ｂが出射され、反射ミラー５０の反射面５１に入射する。反射面５１に入射した各画像光は、断面内において互いに略平行となるようにスクリーン３０に向けて反射される。従って画像光２１ａ及び２１ｂのスクリーン３０に対する入射角度θ１及びθ２は略一定（θ１≒θ２）となる。同様に内側及び外側の光路２２ａ及び２２ｂの間の他の光路を通る画像光２１も、反射ミラー５０により反射され略一定の入射角度でスクリーン３０に入射する。これによりスクリーン３０の外側には全周画像等が表示される。
【0095】
このように、反射面５１を構成する放物線５３の軸が光軸１に対して回転（傾斜）している場合であっても、スクリーン３０に対する画像光２１の入射角度が略一定になるように画像光２１を反射することが可能となる。
【0096】
図８は、図７に示す反射ミラー５０の設計パラメータを示す表である。図９は、図８に示す設計パラメータでの画像光の光路を示す模式図である。図８では、反射ミラーの設計パラメータＢ１～Ｂ３が示されている。図９Ａ～図９Ｃは、設計パラメータＢ１～Ｂ３での画像光の光路及び反射面５１（放物線５３）を示す模式図である。
【0097】
設計パラメータＢ１、Ｂ２、及びＢ３では、画像光の入射角度が約７０度、約６０度、及び約５０度となるように、放物線５３の回転角度Φ及び頂点５５の光軸１上での位置（Ｙ方向のシフト量ΔＹ）がそれぞれ設定される。なお図８では、原点Ｏ（光軸１と基準面３４とが交わる位置）を基準とした頂点５５のＹ座標が記載されている。
【0098】
また設計パラメータＢ１～Ｂ３では、スクリーン３０の半径ｒ及び高さｈは５０ｍｍ及び１５０ｍｍに設定され、放物線５３の焦点距離ｆは１７０ｍｍに設定されている。なお光源２３の位置や画像光の出射角度（画角）は一定である。
【0099】
設計パラメータＢ１では、放物線５３の回転角度Φは１０度であり、頂点５５のＹ方向のシフト量ΔＹは－５．０８ｍｍである。このように構成された放物線５３を用いることで、画像光の入射角度は約７０度に設定される。設計パラメータＢ１での画像の高さ及び表示位置は、１３０．７ｍｍ及び－７１．０ｍｍである。
【0100】
設計パラメータＢ２では、放物線５３の回転角度Φは１５度であり、頂点５５のＹ方向のシフト量ΔＹは－９．５９ｍｍである。このように構成された放物線５３を用いることで、画像光の入射角度は約６０度に設定される。設計パラメータＢ２での画像の高さ及び表示位置は、８８．３ｍｍ及び－４７．９ｍｍである。
【0101】
設計パラメータＢ３では、放物線５３の回転角度Φは２０度であり、頂点５５のＹ方向のシフト量ΔＹは－１４．２９ｍｍである。このように構成された放物線５３を用いることで、画像光の入射角度は約５０度に設定される。設計パラメータＢ１での画像の高さ及び表示位置は、６７．８ｍｍ及び－３６．７ｍｍである。
【0102】
このように、光軸１に対する放物線５３の傾斜角度（回転角度Φ）を変更することで、画像光２１の入射角度の値を容易に制御することが可能となる。なお、放物線５３の回転角度ΦやＹ方向のシフト量ΔＹ等は限定されず、所望の画像サイズや画像位置等に応じて適宜設定されてよい。
【0103】
また放物線５３の頂点５５が光軸１上に設けられる場合に限定されず、頂点５５が左右方向（Ｘ方向）にシフトされてもよい。すなわち、放物線５３の軸５４をシフトさせる軸シフトと、放物線５３の軸５４を回転させる軸回転とが併用されてもよい。この場合でも、スクリーン３０に対する画像光２１の入射角度を略一定に制御する反射面５１を構成することが可能である。軸シフト及び軸回転を合わせて使用することで、例えば所望の機能を持つ反射ミラー５０をスクリーン３０の形状等に合わせて設計するといったことが可能となる。
【0104】
画像表示装置１００の構成では、図６及び図９等に示すように入射角度を大きくすることで、画像光２１はスクリーン３０に対して広角に照射されることになる。この結果、画像光２１の照射領域を広くすることが可能となる。この結果、例えばスクリーン３０の上端から下端までの全域に画像を表示することが可能となり、全周スクリーンの特性を十分に発揮することが可能となる。
【0105】
図１０は、画像表示装置の他の構成例を示す概略図である。図１０Ａは、画像表示装置２００の外観を示す斜視図である。図１０Ｂは、画像表示装置２００の構成を模式的に示す断面図である。画像表示装置２００は、台座２１０、出射部２２０、スクリーン２３０、及び反射ミラー２４０を有する。画像表示装置２００では、反射ミラー２４０が装置の下方に配置される。
【0106】
台座２１０は、円筒形状であり画像表示装置２００の下方に配置される。出射部２２０は、円筒形状の台座２１０の略中心の位置の上方に下向きに配置される。出射部２２０は、例えば画像表示装置２００の上部（天面２５０）に接続される冶具（図示省略）等により台座２１０から離れた位置に保持される。スクリーン２３０は、円筒形状であり出射部２２０の光軸１を基準として台座２１０の上方に配置される。反射ミラー２４０は、反射面２４１が出射部２２０に向くように、光軸１を基準にして台座２１０に配置される。
【0107】
反射面２４１は、放物線の一部を切り出した曲線を光軸１を基準として回転した回転面を含む。例えば図１０Ｂでは、光軸１を挟んで右側の反射面２４１の断面形状を構成する曲線は、頂点が下向きの放物線の一部を切り出して構成される。切り出された放物線の一部（曲線）を光軸１を基準に回転した回転面が反射面２４１となる。
【0108】
図１０Ｂに示すように画像表示装置２００では、出射部２２０から反射ミラー２４０に向けて下方向に画像光２１が出射される。出射された画像光２１は反射面２４１により上方に向けて反射され、略一定の入射角度でスクリーン２３０に入射される。スクリーン２３０に入射した画像光２１は外側に向けて透過散乱され、スクリーン２３０の外側には全周画像等が表示される。
【0109】
このように、上方に配置された出射部２２０から、下方に配置された反射ミラー２４０に向けて画像光２１を出射する場合でも、画像光２１の入射角度を制御して全周画像等を表示することが可能である。
【0110】
図１１は、画像表示装置の他の構成例を示す概略図である。図１１Ａは、画像表示装置３００の外観を示す斜視図である。図１１Ｂは、画像表示装置３００の構成を模式的に示す断面図である。画像表示装置３００は、出射部３２０、スクリーン３３０、及び反射ミラー３４０を有する。出射部３２０及びスクリーン３３０は、図１に示す出射部２０及びスクリーン３０と同様の構成を有する。
【0111】
反射ミラー３４０は、反射面３４１が出射部３２０に向くように、光軸１を基準として出射部３２０に対向して配置される。反射面３４１は、放物線３４３の一部を切り出した曲線３４２を光軸１を基準として回転した回転面を含む。図１１Ｂに示す例では、反射面３４１は、中心（光軸１との交点）がくぼんだ形状である。すなわち反射面３４１は、回転面と光軸１とが交わる点が出射部３２０から見て凹状となっている。
【0112】
図１１Ｂに示す例では、反射面３４１の断面形状を構成する曲線３４２として、頂点３４５が上を向いている放物線３４３が用いられる。上向きの放物線３４３は、当該放物線３４３の軸３４４と光軸１とが一致した状態から、断面の法線方向を回転軸方向として頂点３４５を基準に回転される。このとき頂点３４５から見て下方向に移動した線分（放物線３４３）が、反射面３４１を構成する曲線３４２として用いられる。図１１Ｂでは、頂点３４５からスクリーン３３０までの線分（曲線３４２）を、光軸１を基準として回転することで、反射面３４１が構成される。
【0113】
断面内で回転された放物線３４３を用いる場合に限定されず、他の方法で反射面３４１を構成する曲線３４２を設定することも可能である。例えば光軸１に対して軸がシフトしている上向きの放物線３４３が用いられてもよい。この場合、放物線３４３と光軸１との交点を基準として下方に位置する線分が、反射面３４１を構成する曲線３４２として用いられる。また例えば断面内で回転された放物線３４３の頂点３４５をシフトすることで、反射面３４１を構成する曲線３４２が設定されてもよい。
【0114】
図１１Ｂに示すように、例えば出射部３２０から光軸１を挟んで右上方に出射された画像光２１は、右側の反射面３４１に入射する。右側の反射面３４１に入射した画像光２１は、左下方に向けて反射され、略一定の入射角度で左側のスクリーン３３０に入射される。同様に、左側の反射面で反射された画像光２１は略一定の入射角度で右側のスクリーン３３０に入射される。
【0115】
このように、凹型の反射ミラー３４０が使用される場合でも、放物線３４３を用いた反射面３４１を適宜構成することで、スクリーン３３０に入射する画像光２１の入射角度を制御することが可能である。これにより、例えば透過型のスクリーンで反射ミラー３４０の頂点等の突起が見えてしまうといった事態が回避され、自然な画像表示を実現することが可能となる。
【0116】
図１２は、画像表示装置の他の構成例を示す概略図である。図１２Ａは、画像表示装置４００の外観を示す斜視図である。図１２Ｂは、画像表示装置４００の構成を模式的に示す断面図である。画像表示装置４００は、台座４１０、出射部４２０、スクリーン４３０、及び反射ミラー４４０を有する。
【0117】
台座４１０は、円筒形状を、中心軸４１１が内部に位置するように中心軸４１１と平行な面（切断面４５０）に沿って切断した形状を有する。例えば中心軸４１１の上方から台座４１０を見ると、台座４１０は、中心（中心軸４１１の位置）から所定の方向（図中ではｘ方向）に沿ってシフトした位置にて、シフト方向に直交する直径の延在方向（図中ではｚ方向）で切断された形状となる。図１２では、円筒形状の切断面４５０がＹＺ平面と平行な面となる。
【0118】
出射部４２０は、台座４１０内に位置する中心軸４１１と光軸１とが略一致するように台座４１０に上向きに配置される。スクリーン４３０は、円弧状のスクリーンであり、光軸１（中心軸４１１）を中心として光軸１の周囲に配置され、台座４１０の上方に接続される。反射ミラー４４０は、反射面４４１が出射部４２０に向くように、光軸１を基準にして出射部４２０に対向して配置される。
【0119】
反射面４４１は、放物線の一部を切り出した曲線を光軸１を基準として回転した回転面を、光軸１を含むＹＺ平面と平行な面に沿って切断した形状を有する。反射面４４１は、回転面（反射面４４１）と光軸１とが交わる点が出射部４２０から見て凸状であり、光軸１上に頂点を有する形状である。例えば図５及び図８で説明した回転対称な反射面４１及び５１を、光軸１を含むＹＺ平面と平行な面で切断することで、反射面４４１を構成することが可能である。
【0120】
図１２Ｂには、光軸１を含みＹＸ平面に平行な面方向で切断した画像表示装置４００の断面が図示されている。図１２Ｂに示すように、出射部４２０から右上方に出射された画像光２１は反射面４４１に入射する。反射面４４１に入射した画像光２１は、右下方に向けて反射され、略一定の入射角度でスクリーン４３０に入射される。スクリーン４３０に入射した画像光２１は外側に向けて透過散乱され、スクリーン４３０の外側には画像が表示される。
【0121】
なお、光軸１を挟んで左上方に出射される画像光２１は、例えば当該画像光２１をさえぎるように構成された遮蔽部等を用いて、円弧状のスクリーン４３０等に反射しないように適宜調節される。なお画像光２１をさえぎる場合に限定されず、例えば投影画像の画像信号を適宜制御して、必要な範囲の画像のみを投影することも可能である。例えば出射部４２０の画角の半分を使って画像を投影することで不要な画像光による反射等が抑制される。
【0122】
このように、円弧状のスクリーン４３０に対しても、画像光２１の入射角度を制御して画像等を表示することが可能となる。これにより、例えば半円筒状のスクリーン等を壁際に設置するといったことが可能となり、コンパクトな表示スペースで立体的な画像表示等を実現することが可能となる。
【0123】
また円弧状のスクリーン４３０として、画像光２１を反射する反射型スクリーンを用いることも可能である。この場合、画像はスクリーン４３０の内側（光軸１側）に表示される。例えば図１２Ａにおいて、円弧状の曲面（スクリーン４３０）に対向する平面（切断面４５０）にガラスやアクリル等の透明部材を用いることで、ユーザは平面（切断面４５０）側から透明部材を介してスクリーン４３０の内側に表示された画像を楽しむことが可能となる。もちろんユーザとスクリーン４３０との間に透明部材等を設けない構成がとられてもよい。
【0124】
図１３は、画像表示装置の他の構成例を示す概略図である。図１３Ａは、画像表示装置５００の外観を示す斜視図である。図１３Ｂは、画像表示装置５００の構成を模式的に示す断面図である。画像表示装置５００は、台座５１０、出射部５２０、スクリーン５３０、及び反射ミラー５４０を有する。
【0125】
台座５１０は、直方体の形状であり画像表示装置５００の下方に配置される。台座５１０は、上下方向（Ｙ方向）に平行な前面５１１と、前面と対向する後面５１２とを有する。図１３では、前面５１１（後面５１２）がＹＺ平面と平行となるようにＸＹＺの各軸が設定されている。出射部５２０は、台座５１０の後面５１２側の略中央に上向きに配置される。スクリーン５３０は、ＹＺ平面と平行な長方形であり、台座５１０の前面５１１の上方に配置される。反射ミラー５４０は、反射面５４１が出射部５２０に向くように、光軸１を基準にして出射部５２０に対向して配置される。
【0126】
反射面５４１は、出射部５２０から所定の角度範囲（画角）で出射された画像光２１を、略平行光束にして、スクリーン５３０に向けて出射（反射）するように構成される。すなわち反射面５４１において画像光２１が入射する入射ポイントからは、略同一な方向に沿って画像光２１がスクリーン５３０に向けて反射される。
【0127】
図１３Ｂに示すように、反射面５４１としては、光軸１を含みＹＸ平面に平行な面（以下中心面５０１と記載する）における断面形状が、頂点が上を向いている放物線の一部を切り出した線分を含むように構成される。なお、放物線の軸は、光軸１とは異なるように設定される。
【0128】
中心面５０１に平行な他の面における反射面５４１の断面形状は、例えば中心面５０１における放物線を基準として、中心面５０１からの距離（奥行）等に応じて適宜設計される。例えば奥行きごと（ｚ方向における位置ごと）に、図１３Ｂに示す光路２２ａ及び２２ｂと略等しい光路にて画像光２１が反射されるように、断面形状が設計される。もちろんこれに限定されず、反射面５４１を構成可能な任意の方法が用いられてよい。
【0129】
例えば、画像光２１を構成する各画素の出射方向を表す各ベクトルについて、各ベクトルの各々を所望の方向に反射する微小な反射面を算出するといった方法が用いられてもよい。この場合、例えばベクトルのＺ成分（奥行成分）をゼロにし、Ｘ成分及びＹ成分の比率を略一定にする微小反射面をシミュレーションすることで全体の反射面５４１を構成することが可能である。
【0130】
図１３Ｂに示すように、出射部５２０から右上方に出射された画像光２１は反射面５４１に入射する。反射面５４１に入射した画像光２１は、右下方に向けて反射され、略一定の入射角度でスクリーン５３０に入射される。スクリーン５３０に入射した画像光２１は外側に向けて透過散乱され、スクリーン５３０の外側には画像が表示される。このように、平面形状のスクリーン５３０に対しても、反射ミラー５４０を適宜構成することで、画像光２１の入射角度を制御して画像等を表示することが可能である。
【0131】
図１４は、画像表示装置の他の構成例を示す概略図である。図１４Ａは、画像表示装置６００の外観を示す斜視図である。図１４Ｂは、画像表示装置６００の構成を模式的に示す断面図である。画像表示装置６００は、台座６１０、出射部６２０、スクリーン６３０、コリメート光学系６５０、及び反射ミラー６４０を有する。なお台座６１０、出射部６２０、及びスクリーン６３０は、図１３に示す台座５１０、出射部５２０、及びスクリーン５３０とそれぞれ同様の構成を有する。
【0132】
コリメート光学系６５０は、出射部６２０の光軸１を基準として、出射部６２０から出射される画像光２１の光路上に配置される。コリメート光学系６５０は、出射部６２０により所定の角度範囲（画角）で出射された画像光２１をコリメートし、略平行光として反射ミラー６４０に出射する。コリメート光学系６５０の具体的な構成等は限定されず、例えばコリメートレンズ等が適宜用いられる。
【0133】
反射ミラー６４０は、反射面６４１がコリメート光学系６５０に向くように、光軸１を基準にして画像表示装置６００の上方に配置される。反射面６４１は、長方形の平面形状を有する。反射面６４１は、水平方向に平行な状態から、Ｚ方向を軸として反射面６４１がスクリーン６３０に向くように所定の傾斜角度だけ傾けて配置される。
【0134】
図１４Ｂに示すように、出射部６２０から右上方に出射された画像光２１は、コリメート光学系６５０に入射される。コリメート光学系６５０に入射された画像光２１は、略平行光として反射面６４１に向けて出射される。略平行光である画像光２１は、平面状の反射面６４１により反射され、平行状態を維持したままスクリーン６３０に入射される。従って、スクリーン６３０には入射角度が略一定な画像光２１が入射される。
【0135】
このようにコリメート光学系６５０と平面状の反射ミラー６４０を併用することで、画像光２１のスクリーン６３０に対する入射角度を略一定に制御することが可能である。図１４に示す例では、コリメート光学系６５０と反射ミラー６４０とが共動することで、出射部により出射された画像光の照射対象物に対する入射角度を制御する光学部として機能する。
【0136】
以上、本実施形態に係る画像表示装置１００～６００では、出射部から光軸１に沿って出射された画像光２１が、出射部に対向して配置された反射ミラーに入射する。反射ミラーにより、出射部から出射された画像光２１のスクリーンに対する入射角度が制御される。入射角度が制御された画像光２１は、所定の軸の周囲の少なくとも一部に配置されたスクリーンに照射される。これにより、全周スクリーン等に対して高品質な画像表示を実現することが可能となる。
【0137】
プロジェクタ等の光軸の周囲に配置されるスクリーン（例えば円筒形状の全周スクリーン）に対して画像光を入射する方法として、プロジェクタから出射された画像光を凸面状の回転体反射ミラーに反射させてスクリーンに入射する方法が考えられる。凸面状の反射面により反射された画像光は、反射面を基準に放射状に反射される。このため、スクリーンには入射角度の異なる画像光が入射することになる。
【0138】
例えばスクリーンとしてホログラムスクリーン等が用いられる場合、ホログラムスクリーンの入射角度選択性により、入射角度の異なる画像光では回折される画像光の強度等がばらつき、輝度や色にムラのある画像が表示される可能性がある。これらの画像ムラを、信号処理により補正する場合には、補正量が大きくなり画像全体の輝度が大きく低下する、あるいは補正できないといった問題が生じる可能性がある。
【0139】
また画像ムラを補正する方法として、ホログラムスクリーンを露光する際に、参照光の照射角度を位置ごとに変更して向きの異なる干渉縞（マルチスラント）を構成する手法が考えられる。このようなマルチスラントなホログラムスクリーンでは、プロジェクタ等とスクリーンとの角度のずれが画像の品質に大きくかかわるため、アライメントが難しくなる場合があり得る。また参照光の照射角度を変更するための大きな光学系や光パワー密度の高い光源等が必要となり製造コストが増大する可能性がある。
【0140】
本実施形態に係る画像表示装置１００～５００では、光軸１を含む面における断面形状が出射部から見て凹状となる放物線の形状を含むように反射ミラーの反射面が構成される。反射面の断面を構成する放物線の軸は、光軸１と異なるように設定される。これにより、光軸１の周囲に配置されたスクリーンに対して、スクリーン面内のどの位置においても画像光２１の入射角度が略一定となるに画像光２１を入射することが可能となる。また画像表示装置６００のように、コリメータ光学系を用いることでも、同様の効果を発揮することが可能となる。
【0141】
画像光２１の入射角度が略一定に制御されるため、例えばホログラムスクリーンの入射角度選択性による画像ムラ等を十分に抑制することが可能となる。この結果、例えばホログラムスクリーンを用いた全周スクリーン等に、高品質な全周画像を表示することが可能となる。また画像信号等を補正する必要がなくなるため、プロジェクタ等の本来の照射強度で画像を投射することが可能となる。これにより明るい画像を表示することが可能となる。
【0142】
またホログラムスクリーンを露光する際に、参照光の照射角度を一定にして干渉縞を構成することが可能である。このようなモノスラントなホログラムスクリーンでは、参照光の照射角度と同じ入射角度で画像光２１を入射することで、高い回折効率を実現することが可能である（図３参照）。例えば、反射面により制御される画像光２１の入射角度に合わせて、参照光の照射角度が設定されたモノスラントな透過型ホログラムスクリーンを用いることで、非常に高輝度な透明ディスプレイ等を実現することが可能となる。
【0143】
モノスラントなホログラムスクリーンは、マルチスラントなホログラムスクリーンと比べ、製造工程を簡易化することが可能であり、生産コスト等を抑えることが可能である。またモノスラントを使用する場合、干渉縞は一定の方向を向いているため、画像光に対するスクリーンの位置合わせ等が容易である。従って、モノスラントなホログラムスクリーンを用いることで、メンテナンス等が容易な画像表示装置を安価に提供することが可能となる。またアライメントが容易であることから、製品の精度に対する組立バラツキ等の影響を十分に小さくすることが可能となる。これにより精度の高い製品を提供することが可能となる。
【0144】
図１及び図１１～図１４で説明したように、本実施形態では、上方に配置された反射ミラーにより下方に向けて反射された画像光２１がスクリーンに入射する。従って画像光２１の入射角度に合わせて透過型ホログラムスクリーン等を構成した場合、スクリーンの表示面に入射される外光等はスクリーンをそのまま透過することになる（図２参照）。
【0145】
これにより、例えばスクリーンの表示面に照明等の明かりが映り込むといった現象を十分に抑制することが可能となる。この結果、外光等によるスクリーンに表示される画像への影響を低減することが可能となり、十分に高品質な画像表示を実現することが可能となる。
【0146】
＜第２の実施形態＞
本技術に係る第２の実施形態の情報処理装置について説明する。これ以降の説明では、上記の実施形態で説明した画像表示装置における構成及び作用と同様な部分については、その説明を省略又は簡略化する。
【0147】
図１５は、第２の実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。図１５Ａは、画像表示装置７００の構成を模式的に示す断面図である。図１５Ｂは、画像表示装置７００を上から見た場合の構成を模式的に示す平面図である。
【0148】
画像表示装置７００は、台座７１０と、出射部７２０と、スクリーン７３０と、透明部材７６０と、屈折部７７０とを有する。台座７１０は、円筒形状であり画像表示装置７００の下方の部分に設けられる。
【0149】
出射部７２０は、円筒形状の台座７１０の略中心の位置に上方に向けて設置される。図１５Ａでは、出射部７２０の上方に設けられた出射口（光源７２３）から光軸１に沿って画像光７２１が出射される様子が模式的に図示されている。また図１５Ｂでは、光源７２３（光軸１）を中心に放射状に出射される画像光７２１が模式的に図示されている。以下では、説明を簡単にするため画像光７２１の出射位置を光源７２３を用いて表す場合がある。
【0150】
スクリーン７３０は、円筒形状であり、光軸１の周囲の全周にわたって配置される透過型ホログラムと、その外側（光軸１とは反対側）に積層された光拡散層とを有する。スクリーン７３０は光軸１を基準として台座７１０の上方に配置される。
【0151】
透明部材７６０は、円筒形状であり、スクリーン７３０の光拡散層と接するようにスクリーン７３０の外側に設けられる。透明部材７６０は、スクリーン７３０を保持する保持機構として機能する。透明部材７６０の具体的な構成は限定されず、例えば光を透過可能なアクリル等で構成される。
【0152】
屈折部７７０は、回転対称な形状を有し、中心軸（対称軸）が光軸１と一致するように、出射部７２０に対向して出射部７２０（光源７２３）から出射された画像光７２１の光路上に配置される。屈折部７７０は、出射部７２０により出射された画像光７２１を屈折させる１以上の屈折面７７１を有する。
【0153】
１以上の屈折面７７１は、出射部７２０により出射された画像光７２１のスクリーン７３０に対する入射角度が略一定となるように、入射する画像光７２１を屈折させる。屈折面７７１の数や形状等は限定されず、例えば単一の屈折面７７１により画像光７２１が屈折されてもよい。また各々が画像光７２１を屈折する２以上の屈折面７７１により画像光７２１が屈折されてもよい。本実施形態では、屈折部７７０は、光学部に相当する。
【0154】
図１６は、屈折面７７１の構成例を説明するための模式図である。図１６Ａは、光軸１を含む面における光軸１を挟んで右側の屈折面７７１の断面形状を示す模式図である。図１６Ｂは、斜め方向から見た屈折面７７１の模式図である。図１６では、単一の屈折面７７１について説明する。
【0155】
屈折面７７１は、例えば所定の屈折率を有する水晶やガラス等の光学材料の表面に形成される。一般に屈折面７７１に入射した光は、屈折面７７１に対する入射角度及び光学材料の屈折率等に応じた一定の出射角度で出射される。例えば、光源７２３から出射された画像光７２１の光路ごとに、屈折面７７１を適宜構成することで、屈折面７７１への画像光７２１の入射角度を制御することが可能である。従って画像光７２１の光路ごとに屈折面７７１からの出射角度、すなわち屈折後の光路の向きを制御することが可能となる。
【0156】
図１６Ａには、光軸１を含む面（切断面）に沿って光軸１を挟んで右上方に出射された画像光７２１の光路（内側及び外側の光路７２２ａ及び７２２ｂ）が図示されている。例えば内側の光路７２２ａを通る画像光７２１ａは、屈折面７７１により屈折され、所定の方向に沿って出射される。また外側の光路７２２ｂを通る画像光７２１ｂは、屈折面７７１により屈折され、内側の光路７２２ａを通る画像光７２１ａが屈折された方向と略同様の方向に沿って出射される。従って、外側及び内側の光路７２２ａ及び７２２ｂを通る画像光７２１ａ及び７２１ｂは、屈折面７７１により屈折され略平行光として出射される。同様に外側及び内側の光路７２２ａ及び７２２ｂの間の他の光路を通る画像光７２１も、屈折面７７１から略平行光として出射される。
【0157】
このように、光軸１を挟んで右上方に出射された画像光７２１は、右側の屈折面７７１により屈折され、略平行光として図示しない右側のスクリーン７３０に入射される。従って、右側のスクリーン７３０に対する画像光７２１の入射角度は略一定となる。
【0158】
屈折面７７１は、図１６Ａに示す断面形状（右側の屈折面７７１）を、光軸１を基準として回転した回転面７０５を含むように構成される。図１６Ｂには、光軸１を中心とした回転面７０５を含む屈折面７７１が模式的に図示されている。光源７２３から放射状に出射された画像光７２１は、図１６Ｂに示す屈折面７７１により屈折され、略一定の入射角度でスクリーン７３０に入射される。スクリーン７３０に入射された画像光７２１は、外側に向けて透過散乱され、スクリーン７３０の外側には全集画像等が表示される。
【0159】
なお、複数の屈折面７７１が設けられる場合には、画像光は複数の屈折面７７１を介して屈折され、スクリーン７３０に向けて出射される。この場合、屈折部７７０から出射される画像光７２１が略平行光となるように、すなわちスクリーン７３０への入射角度が略一定となるように、複数の屈折面７７１が適宜構成される。
【0160】
図１７は、屈折部７７０の具体的な構成例を説明するための模式図である。
【0161】
図１７Ａでは、屈折部７７０として非球面状の屈折面７７１を有する非球面レンズ７７２が用いられる。非球面レンズ７７２は、画像光７２１が入射する第１の面７７３と、その反対側の第２の面７７４とを有する。図１７Ａでは、第２の面７７４が非球面状の屈折面７７１となるように非球面レンズが７７２構成される。
【0162】
非球面状の屈折面７７１は、例えば当該屈折面７７１から出射される画像光７２１のスクリーン７３０に対する入射角度が略一定になるように、非球面係数や円錐定数等が調節されて構成される。
【0163】
図１７Ａに示すように、光源７２３から出射された画像光７２１は、第１の面７７３により屈折され、レンズ内部を通って第２の面７７４に入射される。第２の面７７４に入射した画像光７２１は、第２の面７７４（非球面上の屈折面７７１）により屈折され略平行光として出射される。図１７Ａに示す非球面レンズ７７２（屈折部７７０）では、第１の面７７３及び第２の面７７４が１以上の屈折面７７１として機能する。
【0164】
このように、屈折部７７０として非球面状の屈折面７７１を有する非球面レンズ７７２を用いることで、スクリーン７３０に対する画像光７２１の入射角度を高精度に制御することが可能となる。なお、非球面状の屈折面７７１に代えて、球面状の屈折面７７１を有する球面レンズが屈折部７７０として用いられてもよい。これにより屈折部７７０の製造コスト等を抑えることが可能である。
【0165】
図１７Ｂでは、屈折部７７０としてフレネル面７７５を有するフレネルレンズ７７６が用いられる。フレネル面７７５は、屈折面７７１として機能し、例えばフレネル面７７５から出射される画像光７２１のスクリーン７３０に対する入射角度が略一定になるように構成される。フレネルレンズ７７６を用いることで、例えば屈折部７７０の厚みを薄くすることが可能となる。これにより、装置サイズをコンパクトにすることが可能となる。
【0166】
図１７Ｃでは、屈折部７７０として所定の屈折率分布を有する光学素子７７７が用いられる。光学素子７７７は、光軸１を中心軸とした円筒形状であり、画像光７２１が入射する第１の面７７８及び第１の面７７８とは反対側の第２の面７７９とを有する。光学素子７７７では、例えば光軸１に近い中心部分から光軸１から離れた周縁部分にかけて屈折率が段階的に高くなるように屈折率が調節される。従って光学素子７７７は、中心（光軸１）から外側にかけて屈折率が増加する同心円状の屈折率分布を有することになる。
【0167】
屈折率分布は、例えば第２の面７７９から出射される画像光７２１のスクリーン７３０に対する入射角度が略一定となるように構成される。図１７Ｃに示すように、光源７２３から出射された画像光７２１は、第１の面７７８及び第２の面７７９により屈折され、略平行光として光学素子７７７から出射される。従って図１７Ｃでは、第１の面７７８及び第２の面７７９が、１以上の屈折面７７１として機能する。
【0168】
光学素子７７７としては、例えば液晶材料を電気的に配向させて屈折率を制御する液晶レンズ等が用いられる。これにより、屈折部７７０の厚みを薄くすることが可能となる。光学素子７７７の具体的な構成は限定されず、例えば所望の屈折率分布を構成可能な任意の素子等が光学素子７７７として適宜用いられてよい。
【0169】
なお、屈折部７７０を構成するために用いられるレンズや素子等の数は限定されない。例えば図１７Ａ～図１７Ｃで説明した非球面レンズ７７２、フレネルレンズ７７６、及び光学素子７７７等を適宜組み合わせることで、屈折部７７０が構成されてもよい。この他、任意の素子が屈折部７７０に用いられてよい。
【0170】
図１８は、光源７２３から屈折部７７０までの画像光７２１の光路の他の例を説明するための模式図である。図１８の右側には、凹レンズ７８０が配置された場合の光軸１を含む面に沿った画像光７２１の光路が模式的に図示されている。また図１８の左側には、凹レンズ７８０を用いない場合の画像光７２１の光路が示されている。なお図１８では、屈折部７７０として非球面レンズが図示されている。これに限定されず、屈折部７７０は他の構成であってもよい。
【0171】
凹レンズ７８０は、光源７２３と屈折部７７０との間に、凹レンズ７８０の中心軸が光軸１と一致するように配置される。凹レンズ７８０は、光源７２３（出射部７２０）から出射された画像光７２１を拡大して屈折部７７０に出射する。凹レンズ７８０の具体的な構成は限定されず、例えば屈折部７７０の直径等に応じて画像光を拡大可能なように、凹レンズ７８０の拡大率等が適宜設定されてよい。本実施形態では、凹レンズ７８０は、拡大部に相当する。
【0172】
屈折部７７０は、屈折部７７０から出射される画像光７２１のスクリーン７３０に対する入射角度が略一定になるように構成される。屈折部７７０では、凹レンズ７８０が設置される位置（Ｙ座標）や凹レンズ７８０の拡大率等に応じて、屈折面７７１等が適宜設定される。
【0173】
図１８の右側に示すように、例えば光軸１に近い内側の光路７２２ａに沿って光源７２３から出射された画像光７２１ａは、凹レンズ７８０の中央付近に入射され、ほとんど屈折されずに凹レンズを透過する。また光軸１から離れた外側の光路７２２ｂに沿って出射された画像光７２１ｂは、凹レンズ７８０の外周付近に入射され、光軸１から離れる向きに屈折される。
【0174】
従って凹レンズ７８０から出射される画像光７２１ａ及び７２１ｂの各出射方向がなす角度７８１は、光源７２３から出射される際の画像光７２１ａ及び７２１ｂの各出射方向がなす角度７２４よりも大きくなる。すなわち、凹レンズ７８０での屈折により画像光７２１の画角が拡大すされる。拡大された画像光７２１は、屈折部７７０により屈折され略平行光としてスクリーン７３０に向けて出射される。
【0175】
このように、凹レンズ７８０を用いることで、例えば凹レンズ７８０を用いない場合（図１８の左側）に比べ、画像光７２１が照射される照射面積が所望の面積（例えば屈折面等の面積）に広がるまでに必要な投射距離を短くすることが可能となる。この結果、光源７２３と屈折部７７０との間の距離を短くすることが可能となり、装置サイズをコンパクトにすることが可能となる。図１８では、凹レンズ７８０を用いることで短縮された距離７７５が矢印を使って模式的に示されている。
【0176】
なお、光源７２３から出射された画像光７２１を拡大するための構成は、図１８で説明した例に限定されない。例えば、凹レンズに加えて凸レンズや他のレンズ等を組み合わせることで画像光７２１が拡大されてもよい。この他、画像光７２１を拡大可能な任意の光学系等が適宜用いられてよい。
【0177】
図１９は、屈折部７７０から出射される画像光７２１の光路の他の例を説明するための模式図である。図１９では、屈折部７７０から出射される画像光７２１の光路を変更するプリズム部７９０が設けられる。
【0178】
図１９Ａでは、プリズム部７９０として互いに平行な屈折面を有するプリズム７９１（以下平行プリズム７９１と記載する）が用いられる。平行プリズム７９１は、円筒形状であり、画像光７２１が入射する第３の面７９２と、第３の面７９２と反対側の第４の面７９３とを有する。平行プリズム７９１は、円筒形状の中心軸が光軸１と一致するように、屈折部７７０を挟んで光源７２３（出射部７２０）とは反対側に配置される。
【0179】
図１９Ａに示すように、光軸１を含む面に沿って光源７２３から出射された画像光７２１は、屈折部７７０により屈折され、略平行光として出射される。略平行光である画像光７２１は、平行プリズム７９１に対して一定の角度で入射され、第３の面７９２で屈折される。第３の面７９２で屈折された画像光７２１は第３の面７９２と平行な第４の面７９３により再び屈折され、平行プリズム７９１に入射したときと同様の角度で出射される。
【0180】
従って、屈折部７７０から出射された略平行な画像光７２１の光路７８２は、平行プリズム７９１での屈折によりシフトされることになる。光路７８２のシフト量等は、例えば平行プリズム７９１の屈折率及び厚みや画像光７２１が平行プリズム７９１に入射する際の角度等に応じて定まる。なお図１９Ａには、平行プリズム７９１が設けられない場合の画像光の光路が点線で図示されている。
【0181】
この結果、スクリーン７３０に入射される画像光７２１の入射ポイント、すなわち画像の表示領域の位置が変更される。図１９Ａに示す例では、画像光７２１の光路７８２が内側（光軸１の位置する側）にシフトされ、画像の表示領域は上方向にシフトされる。なお、画像光７２１のスクリーン７３０に対する入射角度は変更されないため、画像のサイズ等は維持される。
【0182】
このように、互いに平行な屈折面７７１を有する平行プリズム７９１を用いることで、画像のサイズや画質等を変更することなく、画像の表示位置を容易にシフトさせることが可能である。なお平行プリズム７９１の断面において、互いに平行な屈折面（例えば第３及び第４の面７９２及び７９３）が、光軸１と所定の角度で交わるように、平行プリズム７９１が構成されてもよい。すなわち互いに平行な屈折面が光軸１に対して傾いている場合でも、本技術は適用可能である。
【0183】
図１９Ｂでは、プリズム部７９０として凸状の屈折面を有するプリズム（以下凸型プリズム７９４と記載する）が用いられる。凸型プリズム７９４は、頂点が下向きに構成された円錐状の屈折面（第５の面７９５）と、頂点が上向きに構成された円錐状の屈折面（第６の面７９６）とを有する。第５及び第６の面７９５及び７９６は、互いに同様の直径の底面を有し、各々の底面で接続される。凸型プリズム７９４は、第５及び第６の面７９５及び７９６の各々の頂点が光軸１と交わるように、第５の面７９５を屈折部７７０に向けて配置される。
【0184】
図１９Ｂに示すように、屈折部７７０から光軸１から離れる向き（図中では右上方）に出射された略平行な画像光７２１は、凸型プリズム７９４に入射される。略平行な画像光７２１は、凸型プリズム７９４の第５及び第６の面７９５及び７９６により屈折され、光軸１に近づく向き（図中では左上方）に向けて略平行光として出射される。
【0185】
このように、屈折部７７０から出射された画像光７２１の光路（出射方向）を、凸型プリズム７９４を用いて光軸１を挟んで反対側に向くように変更することが可能となる。従って画像光７２１は光軸１を挟んで反対側のスクリーン７３０に入射することになり、画像の表示領域を上方向に大幅にシフトすることが可能となる。
【0186】
図１９Ｃでは、プリズム部７９０として、凹状の面を有するプリズム７９７（以下凹型プリズム７９７と記載する）が用いられる。凹型プリズム７９７は、屈折部７７０に向けて配置された第７の面７９８と、その反対側の第８の面７９９とを有する。第７の面７９８は、屈折部７７０から見て凹状となる円錐状の凹面であり、円錐の中心軸が光軸１と一致するように配置される。第８の面は、光軸１と垂直な平面である。
【0187】
図１９Ｃに示す例では、第７の面７９８は、屈折部７７０から出射される略平行な画像光７２１が略垂直に入射するように構成される。従って第７の面７９８では画像光７２１の屈折はほとんど生じない。
【0188】
図１９Ｃに示すように、屈折部７７０から出射された略平行な画像光７２１は、凹型プリズム７９７の第７の面７９８に略垂直に入射される。第７の面７９８に入射された画像光７２１は、ほとんど屈折されずに第８の面７９９に入射する。第８の面７９９に入射した画像光７２１は、当該第８の面７９９に入射したときよりも光軸１から離れるように外側に向けて屈折される。
【0189】
このように、凹型プリズム７９７を用いることで、屈折部７７０から出射された画像光７２１のスクリーン７３０に対する入射角度を変更することが可能である。図１９Ｃに示す例では、スクリーン７３０に対する入射角度が小さく（深く）なるように画像光７２１の光路が変更される。従って、画像光７２１はスクリーン７３０の低い位置に向けて出射されることになり、画像の表示領域を下方向にシフトすることが可能となる。
【0190】
また画像光７２１は略平行光の状態で、スクリーン７３０に対する入射角度が変更される。このため、スクリーン７３０での入射ポイントの間隔が小さくなり、表示される画像の上下方向（Ｙ方向）のサイズを縮小し、明るい画像を表示することが可能となる。
【0191】
図１９Ａ～図１９Ｃで説明した例に限定されず、プリズム部７９０を構成するプリズムの形状等は適宜設定されてよい。例えば、所望の画像シフト等を実現するように、屈折部７７０から出射される画像光７２１の光路を変更可能なプリズムが適宜用いられてよい。
【0192】
図２０は、プリズムを用いた画像シフトの他の例を示す模式図である。図２０では、プリズム部７９０を光軸１に沿って上下に移動するアクチュエータ７８３が模式的に図示されている。アクチュエータ７８３は、例えば図示しない保持機構等により台座７１０に保持される。アクチュエータ７８３の具体的な構成は限定されず、例えばステッピングモータ等を使ったリニアステージ等の任意の移動機構や、ギア機構等を使った任意の回転機構等が用いられてよい。
【0193】
アクチュエータ７８３を使ってプリズム部７９０の位置を上下にシフトすることで、画像光７２１の光路を上下にシフトさせることが可能である。従って、画像光７２１のスクリーン７３０に対する入射角度を略一定に保ったまま、画像光７２１のスクリーン７３０への入射ポイントをシフトすることが可能となる。これにより画像のサイズ等を変更することなく、画像の表示位置を上下に調節することが可能となる。
【0194】
図２１は、画像表示装置の他の構成例を示す模式図である。画像表示装置８００は、光源ユニット８１０と、スクリーンユニット８２０とを有する。光源ユニット８１０は、光源７２３（出射部７２０）と、屈折部７７０とを含んで構成され、画像光７２１を出射可能なように構成される。スクリーンユニット８２０は、全体として円筒形状を有し、プリズム部７９０とスクリーン７３０とを含んで構成される。
【0195】
画像表示装置８００は、スクリーンユニット８２０を光源ユニット８１０の上部にはめ込んで使用される。例えばスクリーン７３０の上下方向の幅や、スクリーン７３０に用いられる透過型ホログラムの特性等が異なる複数のスクリーンユニット８２０が構成される。ユーザは、複数のスクリーンユニット８２０から所望のスクリーンユニット８２０を選択して光源ユニット８１０に装着することで、所望の位置、サイズ、及び画質で全周画像等を楽しむことが可能である。
【0196】
スクリーンユニット８２０を用いて、画像表示装置のスクリーン７３０部分をアタッチメント化することで、様々なバリエーションで全周画像等を表示させることが可能となる。また光源７２３と屈折部７７０とを１つのユニット内に保持することで、画像光７２１の光路に関するアライメントを簡略化することが可能となる。
【0197】
このように、本実施形態に係る画像表示装置７００及び８００では、出射部７２０（光源７２３）により出射された画像光７２１を屈折される１以上の屈折面７７１を有する屈折部７７０が用いられる。屈折部７７０を設けることで、画像光７２１のスクリーン７３０に対する入射角度を容易に制御することが可能となる。
【0198】
例えばスクリーン７３０に用いられる透過型ホログラムに対して、画像光７２１を一定の入射角度で入射することが可能である。この結果、画像の表示領域内での色ムラや輝度差が軽減され、全周スクリーン等に対して高品質な画像表示を実現することが可能となる。また透過型ホログラムの干渉縞の方向等に合わせて入射角度を設定することで、画像光７２１の回折効率が向上され、明るい画像を表示することが可能となる。これによりレーザ光源等に対する負荷が軽減され、低消費電力な画像表示装置を実現することが可能となる。
【0199】
画像表示装置７００及び８００では、装置下部に出射部７２０及び屈折部７７０等が設けられる。このため、円筒状のスクリーン７３０の透明感を損なうことなく全周画像等を表示することが可能である。また用いられる部材の点数が少ないため、装置をシンプルに構成することが可能である。これにより、例えば組み立て工程等が簡略化され製造コストを抑えることが可能となる。
【0200】
＜その他の実施形態＞
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
【0201】
図２２は、他の実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。図２２Ａは、画像表示装置９００の外観を示す斜視図である。図２２Ｂは、画像表示装置９００の構成を模式的に示す断面図である。画像表示装置９００は、台座９１０、出射部９２０、広角レンズ９５０、スクリーン９３０、及び反射ミラー９４０を有する。なお台座９１０、出射部９２０、及びスクリーン９３０は、例えば図１に示す台座１０、出射部２０、及びスクリーン３０とそれぞれ同様の構成を有する。
【0202】
広角レンズ９５０は、出射部９２０の上部に出射部９２０の光軸１を基準として、出射部９２０から出射される画像光２１の光路上に配置される。広角レンズ９５０は、出射部９２０により所定の角度範囲（画角）で出射された画像光２１の画角を拡大する。従って、広角レンズ９５０を用いることで、反射ミラー９４０に照射される画像光２１の照射面積が拡大する。
【0203】
広角レンズ９５０としては、ワイドコンバータレンズ（ワイコン）等の画角を拡大するコンバージョンレンズ等が用いられる。これに限定されず、画像光２１の画角を拡大することが可能な任意の光学レンズ等が広角レンズ９５０として用いられてよい。
【0204】
反射ミラー９４０は、反射面９４１が広角レンズ９５０（出射部９２０）に向くように、光軸１を基準として広角レンズ９５０に対向して配置される。反射面９４１は、広角レンズ９５０により拡大された画像光２１がスクリーン９３０に対して略一定の入射角度θで入射するように、画像光２１を反射する。
【0205】
反射面９４１は、例えば図４及び７を参照して説明した方法により設計される。なお画像光２１の出射の起点となる光源の位置は、広角レンズ９５０のパラメータ（拡大倍率、焦点距離、設置位置等）に応じた位置となる。反射面９４１は、これら広角レンズ９５０のパラメータに基づいて、入射角度θが略一定となるように適宜設計される。
【0206】
図２２Ｂには、広角レンズ９５０により拡大された画角で出射される画像光２１の内側の光路２２ａ及び外側の光路２２ｂが模式的に図示されている。例えば外側の光路２２ｂは、広角レンズ９５０を通過しない場合の光路（図中の点線）と比べ、光軸１から離れる向きに曲げられた光路となり出射角度が大きくなる。従って、外側の光路２２ｂを通過した画像光２１は、広角レンズ９５０を通過しない場合よりも反射面９４１の周縁側（スクリーン９３０側）に入射することになる。
【0207】
反射面９４１の周縁側に入射した画像光２１は、反射面９４１により反射されて入射角度θでスクリーン９３０に入射する。例えば入射角度θが同様である場合、反射面９４１の周縁側で反射された画像光２１は、内側で反射された画像光２１よりも、スクリーン９３０の上端に近い位置に入射する。従って、外側の光路２２ｂを通過した画像光２１は、広角レンズ９５０を通過しない場合と比べ、スクリーン９３０の上端側に入射する。これにより、スクリーン９３０に投影される画像の上下方向のサイズを拡大することが可能となる。
【0208】
また図２２Ｂに示すように、外側の光路２２ｂよりも画角の狭い光路（例えば内側の光路２２ａ）を通過した画像光２１により、スクリーンの下側に画像が投影される。画像が投影される下端は、例えば広角レンズ９５０を通過しない場合と同様の位置に設定可能である。従って、広角レンズ９５０を用いることで、画像が表示されるスクリーン９３０上の表示領域を、スクリーン９３０の上端側に拡大することが可能となる。
【0209】
このように、広角レンズ９５０を用いて、反射ミラー９４０に照射される画像光２１の照射面積（画角）を拡大することで、全周スクリーンの表示領域を拡大することが可能となる。これにより、例えばスクリーン９３０の上端から下端までを使って全周画像を表示するといったことが可能となり、迫力のある映像体験等を提供することが可能となる。
【0210】
第１の実施形態では、放物線の一部を切り出した曲線を含む断面形状を持った反射面（図１、図１０～図１３等参照）が用いられた。反射ミラーの反射面の形状は、放物線を基準とする場合に限定されない。例えば、反射面は放物面とは異なる非球面（自由曲面等）として構成されてもよい。
【0211】
例えば、図１等に示すように、スクリーンの上端に入射する画像光と、下端に入射する画像光とでは、反射面からスクリーンに到達するまでの距離が異なる。すなわち、スクリーンの上端及び下端では、反射面から見たフォーカス位置が違ってくるとも言える。例えば、この距離の違いに伴う画像光の広がり具合等を補正する自由曲面を設計することが可能である。自由曲面は、例えば光路シミュレーション等に基づいて設計される。このような自由曲面を用いることで、スクリーン全面に高精度に画像光を入射することが可能となり、十分に高品質な画像表示を実現することが可能となる。
【0212】
図２を参照して説明したホログラムスクリーン（透過型ホログラム３１）では、入射角度θが約０度の方向から物体光（拡散板による拡散光）を入射して干渉縞が露光された。この結果、ホログラムスクリーンから出射される再生光３（画像光２１）は、スクリーンの表示面の法線方向に平行な方向に強度ピークを持つ拡散光として出射された。ホログラムスクリーンから出射される再生光３等の出射方向は、法線方向に限定されない。
【0213】
図２３は、他の実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。画像表示装置１０００は、台座１０１０、出射部１０２０、スクリーン１０３０、及び反射ミラー１０４０を有する。なお台座１０１０、出射部１０２０、及び反射ミラー１０４０は、例えば図１に示す台座１０、出射部２０、及び反射ミラー４０とそれぞれ同様の構成を有する。
【0214】
スクリーン１０３０は、透過型ホログラムであり、ホログラムスクリーンとして機能する。またスクリーン１０３０は、反射ミラー１０４０により制御された入射角度θで入射する画像光２１を所定の出射方向に出射する。ここで出射方向とは、例えば画像光２１が主に出射される方向である。
【0215】
図２３に示す例では、スクリーン１０３０は、画像光２１を拡散して出射可能である。例えばスクリーン１０３０は、入射した画像光２１を回折して拡散光２４として出射（拡散透過）するように構成される。この場合、出射方向２５は、拡散光２４の強度が最大となる方向である。図２３では、光の進行方向を表す５つの矢印により拡散光２４が模式的に図示されている。なお各矢印の長さは光の強度に対応している。これら５つの矢印の内、長さが最も長い中央の矢印により表される方向が出射方向２５に対応する。
【0216】
スクリーン１０３０の出射方向２５は、スクリーン１０３０に干渉縞を露光する際に物体光が入射する方向である（図２参照）。すなわち、物体光が入射する方向を適宜設定することで、出射方向２５を所望の方向に設定することが可能である。
【0217】
出射方向２５は、スクリーン１０３０の外側の面１０３３の法線方向６と所定の交差角度αで交差するように設定される。図２３には、出射方向２５と、スクリーン１０３０の外側の面１０３３の法線方向６とが点線で模式的に図示されている。以下では、スクリーン１０３０の外側の面１０３３を出射面１０３３と記載する。例えば出射方向２５は、出射面１０３３の法線方向６とは異なる方向を向くように設定される。従って、出射方向２５と法線方向６との間の交差角度αは、例えば｜α｜＞０で表される有限の値となる。
【0218】
図２３に示す例では、出射方向２５は、法線方向６よりも上側に向くように設定される。以下では、法線方向６を基準として出射方向２５がスクリーン１０３０の上側に向く交差角度を＋αとし、下側に向く交差角度を－αとする。このように、出射方向２５を＋αとすることで、例えば画像表示装置１０００（スクリーン１０３０）を斜め上方から視認するユーザ７に向けて画像光２１を出射することが可能となる。なお図２３では、ユーザ７の眼が模式的に図示されている。
【0219】
図２４は、透過型ホログラムの特性を説明するための模式図である。透過型ホログラム３１は、画像光２１が入射する第１の面３２（画像光２１の入射面）と、画像光２１が出射する第２の面３３（画像光２１の出射面）とを有する。
【0220】
図２４に示す例では、第１の面３２に左上方から入射角度θで入射する画像光２１が、透過型ホログラム３１により回折される。回折された画像光２１は、第２の面３３から法線方向６と＋αで交差する右上方に向かう出射方向２５に出射される。なお図２４では、画像光２１が実線の矢印を用いて模式的に図示されている。
【0221】
また透過型ホログラム３１では、第２の面３３から入射する外光８が、干渉縞により回折される場合がある。例えば図２４に示すように、第２の面３３に右下方から入射角度－θで入射する外光８は、透過型ホログラム３１による回折を受ける。回折を受けた外光８は、第１の面３２から出射角度－αで出射される。なお図２４では、外光８が点線の矢印を用いて模式的に図示されている。
【0222】
このように、画像光２１の光路と平行な方向に沿って、画像光２１とは反対に第２の面３３から入射した外光８は、透過型ホログラム３１の回折を受けることになる。そして回折を受けた外光８は、画像光２１の出射方向２５と平行な方向に沿って、画像光２１とは反対に第１の面３２から出射される。例えばこのような現象が、画像表示装置１０００で生じる場合が考えられる。
【0223】
図２３の左側には、スクリーン１０３０の外側から入射する外光８が模式的に図示されている。図２３に示すように、スクリーン１０３０の左下方から入射角度－θで入射する外光８は、スクリーン１０３０による回折を受けて、外光成分９としてスクリーン１０３０の内側に向けて出射される。ここで外光成分９とは、スクリーン１０３０により回折されて拡散光となった外光８である。上記したように、画像表示装置１０００では、画像光２１の出射方向２５が上方に向くように設定されている。従って、外光成分９は下方に向けて出射されることになる。
【0224】
また画像表示装置１０００では、交差角度αが、スクリーン１０３０による画像光２１の拡散角βに基づいて設定される。拡散角β（散乱角）とは、例えばある点で拡散された光のうち、ピーク強度の５０％の強度の光が出射される方向を表す角度である。
【0225】
図２３では、拡散光２４を表す５つの矢印のうち、出射方向２５に向かう中心の矢印と最も外側の矢印との間の角度を拡散角βとする。なお拡散角βを設定する方法等は限定されない。例えばピーク強度の４０％や３０％、あるいは６０％や７０％といった５０％以外の値を基準として拡散角βが設定されてもよい。この他、拡散光２４の広がりを表す任意の角度が拡散角βとして設定されてよい。
【0226】
例えば交差角度αは、α＝βとなるように設定される。すなわち、拡散角βと同じだけ、出射方向２５が上方に向くようにスクリーン１０３０が構成される。このように交差角度αを設定することで、外交成分９が拡散光となる場合であっても、そのほとんどが装置下方に向けて出射されることになる。この結果、後側のスクリーン１０３０から出射された外光成分９により、前側のスクリーン１０３０に表示される画像の視認性が低下することを十分に回避することが可能となる。
【0227】
図２５は、画像表示装置１０００の形態の一例を示す模式図である。図２５には、円筒形スクリーン１０３０ａ、ブロックスクリーン１０３０ｂ、平板状スクリーン１０３０ｃが模式的に図示されている。例えば交差角度αの透過型ホログラム３１を用いることで、ユーザ１が視認する視聴対象面（図中の斜線の領域）からは、斜め上方に向けて画像光２１が出射される。
【0228】
また視聴対象面の反対の面では、設置面からの反射光等が入射した場合であっても、外光成分９は斜め下方に出射され、画像の視認性が保たれる。もちろん、ユーザ７が見る位置を変えた場合であっても、同様の効果が得られる。このように、図２３及び図２４を参照して説明した技術は、円筒形スクリーン１０３０ａ、ブロックスクリーン１０３０ｂ、平板状スクリーン１０３０ｃ等の、各種の形状のスクリーンに対して適用可能である。また反射ミラー１０４０を用いる場合に限定されず、例えば第２の実施形態で説明した屈折部を用いた構成に、交差角度αの透過型ホログラム３１が適用されてもよい。
【0229】
このように、所定の出射方向２５が設定されたスクリーン１０３０を用いることで、ユーザ７に対して、効率よく画像光２１を届けることが可能である。この結果、ユーザ７に視認される画像の輝度等が向上し、明るい画像表示を実現することが可能である。
【0230】
図２６は、比較例としてあげる画像表示装置１１００の構成例を示す模式図である。画像表示装置１１００は、スクリーン１１３０から出射される拡散光２４の出射方向２５と法線方向６とが平行に設定されている。例えば設置面からの反射光（外光８）等が入射角度－θでスクリーン１１３０に入射したとする。この場合、ユーザ７が視認しているスクリーン１１３０の奥のスクリーン１１３０（図中の左側のスクリーン１１３０）では、法線方向６に強度ピークを持つ外光成分９が出射される。これらの外光成分９は、例えば右側のスクリーン１１３０に映る画像に重畳される。この結果、画像表示装置１１００では、適正な色や輝度を表示することが難しくなる場合があり得る。
【0231】
これに対し、図２３に示す画像表示装置１０００では、ユーザ７が視認する側とは反対側のスクリーン１０３０で生じる外光８の拡散光（外光成分９）等を、ユーザ７に視認されない方向に逃がすことが可能である。この結果、ユーザ７に視認される画像に対して余分な光が重畳されることが回避され、画像表示のコントラストを向上することが可能となる。また画像光２１に外光８が混ざらないため、例えばＲＧＢの発色が鮮明な画像を表示することが可能となる。
【0232】
またユーザ７が視認することが想定される方向に向けて、出射方向２５を設定することで、想定される方向に対して強度分布をもつ画像光２１を出射することが可能となり、輝度が上昇する。このように、出射方向２５を適宜設定することで、裏面スクリーンからの外光成分がユーザ７には届かなくなり視認性を低下させることなく画像表示を行うことが可能である。この結果、十分に高品質な画像表示を実現することが可能でとなる。
【0233】
なお、図２３では、ユーザ７が上方から画像表示装置１０００を視認する場合について説明した。これに限定されず、例えばユーザ７が下方から画像表示装置１０００を視認する場合には、出射方向２５を下方に向けることで、外光成分９の影響等を抑制することが可能である。この他、想定される使用環境等に応じて、画像光２１の出射方向が適宜設定されてよい。
【0234】
上記の実施形態では、ＨＯＥの一例として、参照光の照射角度を一定にして干渉縞が露光されたモノスラントなホログラムスクリーンについて説明した。これに限定されず、マルチスラントなホログラムスクリーンが用いられる場合にも、本技術は適用可能である。
【0235】
例えば、スクリーンに入射する画像光が、所定の入射角度分布をもつように、反射面（反射ミラー）を構成することが可能である。この場合、例えば画像光の入射角度分布に合わせて干渉縞（グレーティング）が形成されたマルチスラントスクリーンが用いられる。これにより、画像光の入射角度が分布を持つように制御された場合であっても、適正に画像表示を実現することが可能である。
【0236】
例えば、反射面からスクリーンに向けて画像光が広がる（発散する）ように反射面を構成することで、スクリーン上の表示領域を容易に拡大することが可能である。また例えば、反射面からスクリーンに向けて画像光が収束するように反射面を構成することで、スクリーン上の表示輝度を向上することが可能である。このように、反射面による入射角度の制御と、マルチスラントスクリーンとを適宜組み合わせることで、高品質な画像表示を実現することが可能となる。
【0237】
上記の実施形態では、透過型ホログラム等のＨＯＥを用いてスクリーンが構成された。スクリーンの具体的な構成は限定されず、全周画像等を表示可能な任意のスクリーンが用いられてよい。
【0238】
例えばスクリーンの表面に微細なフレネルレンズのパターンを有するフレネルスクリーン等が用いられてもよい。この場合、例えば各フレネルレンズに対する画像光の入射角度を略一定にすることで、スクリーン（フレネルレンズ）から出射される画像光の方向を高い精度で揃えることが可能となる。この結果、輝度ムラ等が十分に抑制され、高品質な画像を表示することが可能となる。
【0239】
また例えば、スクリーンとして光拡散層を有する透明フィルム等が用いられてもよい。この場合でも、光拡散層に対する画像光の入射角度を略一定に制御することで、入射角度の違いに伴う輝度ムラ等が抑制され、均一な明るさの画像を表示することが可能となる。この他、スクリーンに用いられる部材の材質や構造等は限定されず、例えば画像表示装置の用途や使用環境等に応じてスクリーンが適宜構成されてよい。
【0240】
第１の実施形態に係る画像表示装置１００～５００では、出射部から出射された画像光２１が、反射面に直接入射された。例えば、出射部と反射面との間に、画像光２１を拡大／縮小するレンズや画像光の光路を変更するプリズム等の光学系が設けられてもよい。
【0241】
例えば、出射部と反射レンズとの間に凹レンズ等を配置し画像光を拡大することで、出射部と反射面との距離を縮めることが可能である。この場合、反射面は凹レンズの位置や拡大率等に応じて適宜構成される。これにより、上下方向の装置サイズを小さくすることが可能となる。
【0242】
この他、レンズやプリズム等を含む任意の光学系と、当該光学系の特性に応じて構成された反射面とが適宜用いられてよい。すなわち、画像光のスクリーンに対する入射角度を制御可能なように、光学系と反射面とを適宜組み合わせることが可能である。この場合、光学系及び反射面が共動することで、本技術に係る光学部の機能が実現される。
【0243】
以上説明した本技術に係る特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。すなわち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。
【0244】
なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）所定の軸に沿って画像光を出射する出射部と、
前記所定の軸の周囲の少なくとも一部に配置される照射対象物と、
前記所定の軸を基準として前記出射部に対向して配置され、前記出射部により出射された前記画像光の前記照射対象物に対する入射角度を制御する光学部と
を具備する画像表示装置。
（２）（１）に記載の画像表示装置であって、
前記光学部は、前記画像光の前記照射対象物に対する前記入射角度を略一定にする
画像表示装置。
（３）（１）又は（２）に記載の画像表示装置であって、
前記光学部は、前記出射部により出射された前記画像光を、前記照射対象物に反射する反射面を有する
画像表示装置。
（４）（３）に記載の画像表示装置であって、
前記反射面は、前記所定の軸を含む面における断面形状が前記出射部から見て凹状となる放物線の形状を含み、前記放物線の軸と前記所定の軸とが互いに異なるように構成される
画像表示装置。
（５）（４）に記載の画像表示装置であって、
前記反射面は、前記所定の軸と前記断面形状に含まれる前記放物線の軸とが平行である
画像表示装置。
（６）（４）に記載の画像表示装置であって、
前記反射面は、前記所定の軸と前記断面形状に含まれる前記放物線の軸とが前記放物線の頂点で所定の角度で交わる
画像表示装置。
（７）（４）から（６）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記反射面は、前記所定の軸を基準として前記放物線を回転した回転面を含む
画像表示装置。
（８）（７）に記載の画像表示装置であって、
前記反射面は、前記回転面と前記所定の軸とが交わる点が前記出射部から見て凸状である
画像表示装置。
（９）（７）又は（８）に記載の画像表示装置であって、
前記反射面は、前記回転面と前記所定の軸とが交わる点が前記出射部から見て凹状である
画像表示装置。
（１０）（１）から（９）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記光学部は、前記出射部により出射された画像光を屈折させて前記照射対象物に出射する１以上の屈折面を有する
画像表示装置。
（１１）（１０）に記載の画像表示装置であって、さらに
前記光学部と前記出射部との間に配置され、前記出射部から出射された画像光を拡大して前記光学部に出射する拡大部を具備する
画像表示装置。
（１２）（１０）又は（１１）に記載の画像表示装置であって、さらに
前記光学部を挟んで前記出射部とは反対側に配置され、前記光学部から出射される画像光の光路を変更するプリズム部を具備する
画像表示装置。
（１３）（１）から（１２）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記照射対象物は、前記所定の軸の周囲の全周にわたって配置される
画像表示装置。
（１４）（１）から（１３）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記照射対象物は、前記所定の軸を略中心軸とする円筒形状で構成される
画像表示装置。
（１５）（１）から（１４）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記照射対象物は、ホログラムスクリーンである
画像表示装置。
（１６）（１）から（１５）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記照射対象物は、前記画像光を透過する透過型スクリーン及び前記画像光を反射する反射型スクリーンのどちらか一方である
画像表示装置。
（１７）（１）～（１６）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記照射対象物は、前記光学部により制御された前記入射角度で入射する前記画像光を所定の出射方向に出射する
画像表示装置。
（１８）（１７）に記載の画像表示装置であって、
前記照射対象物は、前記画像光を出射する出射面を有し、
前記所定の出射方向は、前記出射面の法線方向と所定の交差角度で交差する
画像表示装置。
（１９）（１８）に記載の画像表示装置であって、
前記照射対象物は、前記画像光を拡散して出射可能であり、
前記所定の交差角度は、前記照射対象物による前記画像光の拡散角に基づいて設定される
画像表示装置。
【符号の説明】
【0245】
１…光軸
５、７０５…回転面
２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０、９２０、１０２０…出射部
２１、７２１…画像光
３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０、９３０、１０３０…スクリーン
３１…透過型ホログラム
４０、５０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０、９４０、１０４０…反射ミラー
４１、５１、２４１、３４１、４４１、５４１、６４１、９４１、１０４１…反射面
４３、５３、３４３…放物線
４４、５４、３４４…放物線の軸
７７０…屈折部
７７１…屈折面
７９０…プリズム部
１００～８００、９００、１０００…画像表示装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
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