特許 7600756 光学ユニット及び画像表示装置

(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】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】光学ユニット及び画像表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20241210BHJP

   G02B 17/08 20060101ALI20241210BHJP

   H04N 5/64 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

G02B17/08

H04N5/64 511A

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021029756

(22)【出願日】2021-02-26

(65)【公開番号】P2022131033

(43)【公開日】2022-09-07

【審査請求日】2023-12-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】武田 高司

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼木 将行

(72)【発明者】

【氏名】矢野 邦彦

【審査官】磯崎 忠昭

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０６０１９５２８（ＣＮ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５０７３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１５７７４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－０３４７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５１４１６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／０１－２７／０２

Ｇ０２Ｂ １７／０８

Ｈ０４Ｎ ５／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

画像光を射出する表示素子と、
前記表示素子から射出された前記画像光の一部を反射する部分透過性の第１ミラーと、
前記第１ミラーで反射された前記画像光を前記第１ミラーに折り返して射出瞳を形成す
る第２ミラーと、
前記表示素子から射出された前記画像光を、前記第１ミラーに向けて投射する投射レン
ズと、
を備え、
前記第１ミラーは、前記表示素子から第１入射角度で前記画像光が入射され、
前記第１ミラーは、前記第２ミラーから前記第１入射角度よりも小さい第２入射角度で
前記画像光が入射され、
前記第１ミラーは、前記第１入射角度と前記第２入射角度との差異に応じて前記画像光
について異なる分離特性を示す角度依存性分離膜を有し、
全画角についての前記画像光に関して、前記第１入射角度の最小角度は、４４．８°で
あり、前記第２入射角度の最大角度は、３７．３°であり、
前記投射レンズは、前記第２ミラーで発生する収差を補正し、
前記表示素子は、前記第２ミラーで発生する収差に応じて歪曲した表示面を有している
、光学ユニット。

【請求項2】

前記角度依存性分離膜は、前記分離特性として、前記第２入射角度の最大角度から前記
第１入射角度の最小角度までの間において異なる反射透過特性を示す、請求項１に記載の
光学ユニット。

【請求項3】

前記第１ミラーは、平面ミラーであり、
前記第２ミラーは、凹面ミラーであり、
前記表示素子の中心画素の主光線は、前記表示素子から前記第１入射角度で前記第１ミ
ラーに射出され、前記第１ミラーから反射された前記主光線が前記第２ミラーに入射する
入射位置において、前記第２ミラーの接平面における法線に対して角度を有して入射する
、請求項１または２に記載の光学ユニット。

【請求項4】

前記角度依存性分離膜は、所定の角度範囲より大きな入射角度で入射する成分の反射率
を５０％よりも大きくし、前記所定の角度範囲より小さな入射角度で入射する成分の透過
率を５０％よりも大きくする特性を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学ユ
ニット。

【請求項5】

前記表示素子は、前記第１ミラーまたは前記第２ミラーの少なくともいずれかで生じる
収差に応じて表示面の表示領域を制御する制御回路を有している、請求項１～４のいずれ
か一項に記載の光学ユニット。

【請求項6】

前記表示素子は、複数の偏光方向を含み、かつ、偏光方向の光量差を５０％以下とする
光を、前記画像光として射出する、請求項１～５いずれか一項に記載の光学ユニット。

【請求項7】

前記表示素子から同一画角の光線として射出される前記画像光の成分において、前記第
１入射角度と前記第２入射角度との差は、５度以上ある、請求項１～６のいずれか一項に
記載の光学ユニット。

【請求項8】

前記角度依存性分離膜は、前記第１入射角度で入射する赤色波長帯域、緑色波長帯域及
び青色波長帯域の成分に対して所定値以上の反射率を有する、請求項１～７のいずれか一
項に記載の光学ユニット。

【請求項9】

前記第２ミラーは、部分透過性を有し、前記第１ミラーで反射された前記画像光の一部
を折り返すとともに、外界光の一部を透過させる、請求項１～８のいずれか一項に記載の
光学ユニット。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の光学ユニットを備える画像表示装置。

【請求項11】

画像光を射出する表示素子と、
前記表示素子から射出された前記画像光の一部を反射する部分透過性の第１ミラーと、
前記第１ミラーで反射された前記画像光を前記第１ミラーに折り返して射出瞳を形成す
る第２ミラーと、
前記表示素子から射出された前記画像光を、前記第１ミラーに向けて投射する投射レン
ズと、備え、
前記表示素子から射出される前記画像光の光軸と前記第１ミラーの法線とで成す角度を
第１入射角度とし、
前記第１ミラーで反射された前記画像光の光軸と前記第２ミラーの法線とで成す角度を
第２入射角度とし、
前記第２入射角度は、前記第１入射角度よりも小さく、
前記第１ミラーにおいて、前記第１入射角度の成分に対する反射率が、前記第２入射角
度の成分に対する反射率よりも高く、
全画角についての前記画像光に関して、前記第１入射角度の最小角度は、４４．８°で
あり、前記第２入射角度の最大角度は、３７．３°であり、
前記投射レンズは、前記第２ミラーで発生する収差を補正し、
前記表示素子は、前記第２ミラーで発生する収差に応じて歪曲した表示面を有している
、光学ユニット。

【請求項12】

前記第１ミラーは、前記第１入射角度が４５度とは異なる角度となるように前記表示素
子に対して傾斜する、請求項１１に記載の光学ユニット。

【請求項13】

前記第２ミラーは、前記第２入射角度が４５度とは異なる角度となるように前記第１ミ
ラーに対して傾斜する、請求項１２に記載の光学ユニット。

【請求項14】

画像光を射出する表示素子と、
前記表示素子から射出された前記画像光の一部を反射する部分透過性の第１ミラーと、
前記第１ミラーで反射された前記画像光を前記第１ミラーに折り返して射出瞳を形成す
る第２ミラーと、
前記表示素子から射出された前記画像光を、前記第１ミラーに向けて投射する投射レン
ズと、
を備え、
前記第１ミラーは、前記表示素子から第１入射角度で前記画像光が入射され、
前記第１ミラーは、前記第２ミラーから前記第１入射角度よりも小さい第２入射角度で
前記画像光が入射され、
前記第１入射角度の最小角度は、前記第２入射角度の最大角度よりも大きく、
前記第１ミラーにおいて、前記第１入射角度での前記画像光の入射に対する反射率が５
０％以上であり、前記第２入射角度での入射に対する前記画像光の反射率が５０％未満で
あり、
全画角についての前記画像光に関して、前記第１入射角度の最小角度は、４４．８°で
あり、前記第２入射角度の最大角度は、３７．３°であり、
前記投射レンズは、前記第２ミラーで発生する収差を補正し、
前記表示素子は、前記第２ミラーで発生する収差に応じて歪曲した表示面を有している
、光学ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表示素子等によって形成された虚像の観察を可能にする光学ユニット及び光学ユニットを備える画像表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

虚像の観察を可能にする光学ユニットあるいはこれを組み込んだ画像表示装置（虚像表示装置）に相当するものとして、表示素子としてのＬＣＤからの光（画像）をハーフミラーで反射して反射機能を有するレンズに入射させ、レンズによって反射された画像光をハーフミラーで透過させて観察者に視認させるヘッドマウントディスプレイ装置が知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－１０８９３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１の装置では、光量の損失に関して、例えばハーフミラーの通過だけについてであっても、ＬＣＤから射出された光の反射と、レンズで反射された光の透過との２回の通過があり、これについて、光の利用効率を高めるべく、例えば、ハーフミラーの反射率を５０％（透過率も５０％）としたとしても、２回の通過で、１／４以下まで光量が低下してしまう。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一側面における光学ユニットは、画像光を射出する表示素子と、表示素子から
射出された画像光の一部を反射する部分透過性の第１ミラーと、第１ミラーで反射された
画像光を第１ミラーに折り返して射出瞳を形成する第２ミラーと、表示素子から射出され
た画像光を、第１ミラーに向けて投射する投射レンズと、備え、第１ミラーは、表示素子
から第１入射角度で画像光が入射され、第１ミラーは、第２ミラーから第１入射角度より
も小さい第２入射角度で画像光が入射され、第１ミラーは、第１入射角度と第２入射角度
との差異に応じて画像光について異なる分離特性を示す角度依存性分離膜を有し、全画角
についての前記画像光に関して、前記第１入射角度の最小角度は、４４．８°であり、前
記第２入射角度の最大角度は、３７．３°であり、投射レンズは、第２ミラーで発生する
収差を補正し、表示素子は、第２ミラーで発生する収差に応じて歪曲した表示面を有して
いる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態に係る画像表示装置の装着状態を説明する外観斜視図である。

【図2】画像表示装置の内部の光学系を説明する概念的な側断面図である。

【図3】第１ミラーに対する第１入射角度と第２入射角度との関係を示す図である。

【図4】角度依存性分離膜の分離特性について一例を示すグラフである。

【図5】画角に応じた画像光の入射角度について説明するための概念図である。

【図6】表示像の歪曲補正を説明する図である。

【図7】第１ミラーに対する光波長帯域と反射率との関係について一例を示すグラフである。

【図8】画像表示装置の概略構造について説明するための概念的な側断面図である。

【図9】画像表示装置の概略構造について説明するための概念的な側断面図である。

【図10】第２実施形態に係る画像表示装置の内部の光学系を説明する概念的な側断面図である。

【図11】角度依存性分離膜の分離特性について一例を示すグラフである。

【図12】表示像の歪曲補正を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照して、本発明に係る光学ユニット及びこれを組み込んだ画像表示装置の構造、動作等について説明する。

【0008】

図１は、画像表示装置２００の装着状態を説明する図である。画像表示装置２００は、ヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤとも称する。）であり、これを装着する観察者又は装着者ＵＳに虚像としての映像を認識させる。すなわち、画像表示装置２００は、虚像表示装置であるとも言える。図１等において、Ｘ、Ｙ、及びＺは、直交座標系であり、＋Ｘ方向は、画像表示装置（又はＨＭＤ）２００を装着した観察者又は装着者ＵＳの両眼ＥＹの並ぶ横方向に対応し、＋Ｙ方向は、装着者ＵＳにとっての両眼ＥＹの並ぶ横方向に直交する上方向に相当し、＋Ｚ方向は、装着者ＵＳにとっての前方向又は正面方向に相当する。±Ｙ方向は、鉛直軸又は鉛直方向に平行になっている。

【0009】

画像表示装置２００は、装着者ＵＳの眼前を覆うように配置される本体２００ａと、本体２００ａを支持するテンプル状の一対の支持装置２００ｂとを備える。本体２００ａは、機能的に見た場合、右眼用の第１表示装置１００Ａと、左眼用の第２表示装置１００Ｂとを含む。第１表示装置１００Ａは、第１表示駆動部１０２ａと、メガネレンズ状で眼前を覆うコンバイナー１０３ａとで構成される。第２表示装置１００Ｂも同様に、上部に配置される第２表示駆動部１０２ｂと、メガネレンズ状で眼前を覆うコンバイナー１０３ｂとで構成される。

【0010】

図２を参照して、画像表示装置２００の各部のうち、特に、光学的機能を有する部分である光学ユニットＯＵについて説明する。画像表示装置２００を構成する左右対称な第１表示装置１００Ａ及び第２表示装置１００Ｂ（図１参照）のうち、図２の例では、第１表示装置１００Ａを代表として示している。ここでは、図２として示す側方断面図を参照して、第１表示装置１００Ａにおける光学的構造としての光学ユニットＯＵについて説明する。なお、左眼用の第２表示装置１００Ｂ（図１参照）については、第１表示装置１００Ａと同様であるため、詳しい説明等は、省略する。

【0011】

図２に示すように、光学ユニットＯＵは、右眼用の第１表示装置１００Ａの光学的機能を有する部分として、表示素子１０と結像光学系３０とを備える。結像光学系３０は、導光光学装置とも呼ぶ。結像光学系３０は、投射光学系である投射レンズ２０と、第１ミラー２１と、第２ミラー２２とを備える。例えば、表示素子１０と投射レンズ２０と第１ミラー２１とは、図１の第１表示駆動部１０２ａに対応し、第２ミラー２２は、図１の第１コンバイナー１０３ａに対応する。

【0012】

表示素子１０は、例えば自発光型の表示デバイスであり、画像光ＭＬを生じさせるべく、発光部を含む。表示素子１０は、例えば有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス、Organic Electro-Luminescence）ディスプレイで構成される。ここでは、一例として、表示素子１０は、有機ＥＬディスプレイで構成されることにより、無偏光の光を画像光ＭＬとして表示面１０ｄから射出するものとする、すなわち２次元の表示面１０ｄにカラーの静止画又は動画を形成する。ただし、表示素子１０は、有機ＥＬディスプレイによる上記態様に限らず、マイクロＬＥＤディスプレイ、又は無機ＥＬ、有機ＬＥＤ、レーザーアレイ、量子ドット発光型素子等を用いた表示デバイスに置き換えることができる。さらに、表示素子１０は、自発光型の画像光生成装置に限らず、ＬＣＤその他の光変調素子で構成され、当該光変調素子をバックライトのような光源（発光部）によって照明することによって画像を形成するものであってもよい。表示素子１０として、ＬＣＤに代えて、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon, ＬＣｏＳは登録商標）や、デジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。なお、表示素子１０には、例えば画像光ＭＬの射出に関して各種制御を行う制御回路ＣＩが設けられている。

【0013】

結像光学系３０のうち、投射レンズ２０は、表示素子１０から射出された画像光ＭＬを通過させ、第１ミラー２１に入射させる投射光学系である。なお、投射レンズ２０は、単数または複数のレンズで構成されるが、図示の一例では、１つのレンズによって簡略化して示している。なお、投射レンズ２０は、後述する第２ミラー２２において発生する収差を補正する収差補正光学系として、あるいは収差補正光学系を含むものとして、設計することが考えられる。

【0014】

結像光学系３０のうち、第１ミラー２１は、部分透過性（半透過性）を有する平面ミラー（ハーフミラー）すなわち平板板状の光学部材であり、投射レンズ２０の光射出側に配置されている。第１ミラー２１は、一様な厚さを有し透過性を有する平行平板２１ａの一方面に光の入射角度に応じて異なる分離特性を示す角度依存性分離膜２１ｂを形成して、投射レンズ２０から射出されて入射する画像光ＭＬの一部を反射しつつ透過させる平面透過反射面として機能する。角度依存性分離膜２１ｂは、吸収がほぼ無く、かつ、偏光依存性も無い膜構成とすべく、例えばＮｂ_２Ｏ_５－Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２の組み合わせで構成されている誘電体多層膜とすることが考えらえる。

【0015】

結像光学系３０のうち、第２ミラー２２は、部分透過性（半透過性）を有する凹面ミラー（ハーフミラー）すなわち湾曲した板状の光学部材であり、眼ＥＹの位置として想定される射出瞳の位置を示す瞳位置ＰＰに対して第１ミラー２１よりも＋Ｚ側において、第１ミラー２１に対向するように配置され、第１ミラー２１で反射された画像光ＭＬの一部を瞳位置ＰＰに向けて折り返す。凹面ミラーである第２ミラー２２で折り返された画像光ＭＬは、平行化されて第１ミラー２１に向かい、さらに、第１ミラー２１を経て（一部が透過して）、瞳位置ＰＰに到達する。なお、瞳位置ＰＰは、表示面１０ｄ上の各点からの画像光ＭＬが所定の発散状態又は平行状態で表示面１０ｄ上の各点の位置に対応する角度方向から重畳するように入射する位置となっている。

【0016】

ここで、第２ミラー２２は、偏心光学系（非対称な光学系）となっており、例えば表示素子１０の中心画素の主光線ＭＬｃは、第１ミラー２１で反射されて第２ミラー２２に向かう際に、第２ミラー２２に対して垂直入射せず、所定の入射角度を有して第２ミラー２２の反射面に入射する。したがって、第２ミラー２２で折り曲げられた（反射した）主光線ＭＬｃが第１ミラー２１に再び入射する際には、最初の入射時と比べて入射角度が異なっている。なお、これらについて詳しくは、図３等を参照して、後述する。

【0017】

また、第２ミラー２２は、上記態様の場合、偏心に伴う収差（歪曲収差）が発生する。これについては、既述のように、例えば、投射レンズ２０において、当該収差を補正する収差補正光学系を含む構成としておくこと等が考えられる。

【0018】

以上のように、本実施形態では、画像光ＭＬについて、第１ミラー２１への１回目の入射により反射される際の入射角度（第１入射角度）と、第２ミラー２２を経て第１ミラー２１に再び向かう２回目の入射により透過される際の入射角度（第２入射角度）とを異なるものとする。一方、第１ミラー２１における反射透過については、光分離の分離特性が入射角度に依存して異なる特性を有する角度依存性分離膜２１ｂが担う構成となっている。これにより、光学ユニットＯＵ延いては画像表示装置２００は、画像光ＭＬの高効率な利用を可能としている。

【0019】

なお、第２ミラー２２は、部分透過性を有することで、外界からの外界光ＯＬを一部透過させ、その一方で、上記のように、第１ミラー２１で反射された画像光ＭＬの一部を折り返すことで、コンバイナー１０３ａとして機能する。すなわち、画像表示装置２００では、画像光ＭＬと外界光ＯＬとを重畳的に視認させるシースルー型の光学系が構成される。

【0020】

以下、図３等を参照して、画像光ＭＬの光路に沿って、各部の機能や動作についてより詳しく説明する。まず、図３に示すように、表示パネルとしての表示素子１０の表示面１０ｄの各部から射出された画像光ＭＬは、投射レンズ２０により、第１ミラー２１に向けて投射される。すなわち、投射レンズ２０を経た画像光ＭＬは、第１ミラー２１に入射する。ここで、投射レンズ２０から射出された画像光ＭＬの第１ミラー２１に対する入射角度を、第１入射角度αとする。図示の例では、画像光ＭＬを代表して、表示素子１０の中心画素の主光線ＭＬｃについて、第１入射角度αとして示しているが、画像光ＭＬを構成する他の成分についても、第１入射角度αは、同様である。

【0021】

第１入射角度αで第１ミラー２１に入射した画像光ＭＬのうち、一部の成分が反射されて、第２ミラー２２に向かう。ここで、画像光ＭＬは、第１ミラー２１の角度依存性分離膜２１ｂでの反射に際して、角度依存性分離膜２１ｂに、第１入射角度αに対応した光分離特性をもたせておくことで、高効率に（例えば５０％超で）画像光ＭＬを反射させる態様とすることが可能になる。なお、これは、主光線ＭＬｃについての第１入射角度αに限らず、他の画像光ＭＬの成分についても同様である。

【0022】

第２ミラー２２は、既述のように、偏心光学系であり、第１入射角度αとは異なる入射角度で画像光ＭＬが第１ミラー２１に向かうようになっている。より具体的に一例を説明すると、一部拡大して示すように、例えば、画像光ＭＬのうち主光線ＭＬｃについては、平面形状である第１ミラー２２での反射により、第１ミラー２２から第１入射角度αと同一の角度で射出され、第２ミラー２２への入射位置Ｐにおいて、第２ミラー２２の接平面ＴＰに対して垂直ではなく角度γ（＞０）を有して入射する。なお、上記について、主光線ＭＬｃの進路を辿ってまとめると、主光線ＭＬｃは、表示素子１０から第１入射角度αで第１ミラー２１に射出され、第１ミラー２１から反射された主光線ＭＬｃは、第２ミラー２２に入射する入射位置Ｐにおいて、第２ミラー２２の接平面ＴＰにおける法線に対して角度γを有して入射する。この結果、主光線ＭＬｃは、第２ミラー２２で折り返された後においては、第１ミラー２１に対して、第１入射角度αとは異なる第２入射角度βで入射する。第２入射角度βは、第１入射角度αよりも小さくなっており、角度依存性分離膜２１ｂに、第２入射角度β（＜α）に対応した光分離特性をもたせておくことで、高効率に（例えば５０％超で）画像光ＭＬを透過させる態様とすることが可能になる。なお、画像光ＭＬについて、第２ミラー２２は、主光線ＭＬｃに限らずこれ以外の成分についても、第１入射角度αよりも小さい第２入射角度βで第１ミラー２１に入射させる。これにより、主光線ＭＬｃについての第２入射角度βに限らず、他の画像光ＭＬの成分についても同様に利用効率を高めることができる。

【0023】

図４は、ある特定の可視光波長帯域の光についての角度依存性分離膜２１ｂの分離特性について一例を示すグラフである。図示において、横軸は、入射角度を示し（単位：°）、縦軸は、光の入射角度に対する反射率又は透過率を示している（単位：％）。実線で示す曲線Ｑ１は、角度依存性分離膜２１ｂにおける反射特性を示している。すなわち、曲線Ｑ１において、縦軸は、光の反射率を示している。一方、破線で示す曲線Ｑ２は、角度依存性分離膜２１ｂにおける透過特性を示している。すなわち、曲線Ｑ２において、縦軸は、光の透過率を示している。図示のように、グラフに示す一例では、曲線Ｑ１，Ｑ２に示すように、入射角度４０°付近を含む所定の角度範囲Ｒ１を境界として、角度範囲Ｒ１よりも角度の値が大きくなっている範囲である角度範囲Ｒ２では、反射率が高く（例えば９０％超）、透過率が低い。一方、角度範囲Ｒ１よりも角度の値が小さくなっている範囲である角度範囲Ｒ３では、透過率が高く（例えば９０％超）、反射率が低い。このような特性を有することにより、角度依存性分離膜２１ｂは、例えば比較的大きな角度となる第１入射角度αで入射する成分については、高い反射率となる特性を有し、比較的小さな角度となる第２入射角度βで入射する成分については、高い透過率となる特性を有するようにできる。

【0024】

以下、図５を参照して、表示素子１０からの画像光ＭＬにおける全画角（ＦＯＶ）についての第１入射角度α及び第２入射角度βに対する角度依存性分離膜２１ｂによる分離について、一例を考察する。ここでは、表示素子１０における矩形状の表示面１０ｄがアスペクト比１６：９で、対角方向についての全画角（ＦＯＶ）が５０°程度（例えば５２°）となっており、これに相当する画像（虚像）が視認される場合を想定する。なお、角度依存性分離膜２１ｂについては、図４を参照して説明した分離特性を有するものとし、また、画像光ＭＬも角度依存性分離膜２１ｂが上記特性を発揮するような光で構成されるものとする。

【0025】

以上の場合において、図５のうち、第１領域ＡＲ１に示すように、矩形状である表示面１０ｄ（表示素子１０）の中心画素から射出される画像光ＭＬの成分を成分光ＭＬ１とし、矩形状である表示面１０ｄの四隅から射出される画像光ＭＬの成分を成分光ＭＬ２～ＭＬ５とする。なお、図示では、成分光ＭＬ１～ＭＬ５が発光点として示されている。

【0026】

さらに、各成分光ＭＬ１～ＭＬ５について、主光線の成分と主光線以外の周辺側の成分について区別する。具体的には、図５のうち、第２領域ＡＲ２に例示するように、成分光ＭＬ１のうち主光線ＭＬｃに相当する成分を成分光Ｆ１＿０とし、＋Ｙ側の端（上端）に相当する成分を成分光Ｆ１＿＋とし、－Ｙ側の端（下端）に相当する成分を成分光Ｆ１＿－とする。成分光ＭＬ２～５についても、同様に、成分光Ｆ２＿０～Ｆ５＿－までを定め、これらについて、第１入射角度α及び第２入射角度βの測定結果をまとめたものが、表１として示したものである。

【表1】

【0027】

なお、表１において、ｍａｘ及びｍｉｎは、上記成分光Ｆ１＿０からＦ５＿－までにおける第１入射角度α及び第２入射角度βの最大値及び最小値を示しており、これは、全画角（ＦＯＶ）についての第１入射角度α及び第２入射角度βの最大値及び最小値に相当する。この一例では、第１入射角度αの最小角度は、成分光Ｆ３＿＋の４４．８°であり、第２入射角度βの最大角度である成分光Ｆ５＿－の３７．３°よりも大きい。見方を変えると、上記態様の場合、３７．３°～４４．８°の角度範囲で第１ミラー２１に入射する成分は存在しない。したがって、図４に例示した角度依存性分離膜２１ｂの分離特性における角度範囲Ｒ１では、３７．３°～４４．８°よりも狭い範囲となるように膜設計がなされている。つまり、角度依存性分離膜２１ｂは、分離特性として、第２入射角度βの最大角度（３７．３°）から第１入射角度αの最小角度（４４．８°）までの間において異なる反射透過特性を示すものとなっている。これにより、第１入射角度αで入射する画像光ＭＬを効率的に反射し、かつ、第２入射角度βで入射する画像光ＭＬを効率的に透過させることが可能になっている。より具体的には、図４の一例では、角度依存性分離膜２１ｂにおいて、入射角度４４°から７０°までの反射率は、９０％以上となっており、また、入射角度０°から３８°までの透過率は、９０％以上となっている。この場合、画像光ＭＬが、第１ミラー２１で反射し、再度、透過しても、第１ミラー２１のみにおける２回合計の損失は２０％以下（１－０．９×０．９＝０．１９）になる。従来において、例えば反射透過率５０％として損失が７５％（１－０．５×０．５＝０．７５）であったとすると、これに対して、損失を約１／３に抑えられたことになる。

【0028】

ここで、上記一例の場合、第１入射角度αの最小角度である４４．８°と、第２入射角度βの最大角度である３７．３°との間には、角度差が５°以上あることで、高効率な分離特性を有する角度依存性分離膜２１ｂを、比較的簡易な構成（例えば上述した一例のような構成の数十層からなる誘電体多層膜）とすることができる。なお、膜の設計的観点からは、少なくとも、表示素子１０から同一画角の光線として射出される画像光ＭＬの成分においては、第１入射角度αと第２入射角度βとの差は、５度以上あることが望ましい。上記一例では、全画角の第１入射角度αの最小角度と第２入射角度βの最大角度との間において角度差が５°以上あるため、当然にこの条件を満たすものとなっている。

【0029】

また、以上の場合、第１入射角度αの最小角度は、第２入射角度βの最大角度よりも大きく、第１ミラー２１において、第１入射角度αでの画像光ＭＬの入射に対する反射率が５０％以上であり、第２入射角度βでの入射に対する画像光ＭＬの反射率が５０％未満となっていることで、少なくとも、反射率を５０％（透過率も５０％）として、第１ミラー２１における２回の通過で、１／４以下まで光量の低下が生じる場合よりは、高効率な光利用が可能となっている。

【0030】

また、上記一例では、第２ミラー２２が偏心し、結像光学系３０が軸外し光学系であることから、光学系自体で台形歪のようなディストーション（歪曲収差）が発生する。これに対して、上述のように、結像光学系３０のうち、投射レンズ２０を、当該収差を補正する収差補正光学系を含む構成とすることが考えられる。また、発生するディストーション（歪曲収差）を取りきることが容易でない場合には、図６に示すように、表示素子１０の表示面１０ｄに形成する表示像を、実線で示す格子パターンのように、予め歪を持たせた修正画像ＤＡ１としておき、結像光学系３０によって形成される歪を相殺する逆の歪を有するものとすることで、結像光学系３０を経て瞳位置ＰＰで観察される虚像を、破線で示す元の表示像ＤＡ０に対応する格子パターンとすることができ、最終的に視認される虚像としての画像の輪郭を矩形とすることができる。なお、表示面１０ｄに形成する表示像については、表示面１０ｄをはじめから矩形状とせずに歪みに応じた形状を有するものとするほか、矩形状の表示面１０ｄについて、表示に使用する領域（表示領域）の制御を、表示素子１０の制御回路ＣＩにおいて行う態様とすること等が考えられる、以上のように、表示素子１０は、後段の光学系である結像光学系３０で生じる収差に応じて歪曲した表示面を有しているものとする、あるいは、制御回路ＩＣによって後段の光学系である結像光学系３０収差に応じて、予め表示面１０ｄの表示領域を制御する構成とする、といったことが考えられる。

【0031】

以下、図７として一例を示すグラフを参照して、第１ミラー２１に対する画像光ＭＬの光波長帯域と反射率との関係について説明する。なお、図７のグラフにおいて、横軸は、波長（単位：ｎｍ）、縦軸は、光の反射率を示す。

【0032】

上記一例のように、表示素子１０として有機ＥＬディスプレイを採用する場合において、例えば、赤色波長帯域、緑色波長帯域及び青色波長帯域を含んだ光によりカラー画像を形成するとなると、図７において往復矢印ＡＡｒ，ＡＡｇ，ＡＡｂに示すように、赤色波長帯域、緑色波長帯域及び青色波長帯域は、ある程度の波長帯域幅を有したブロードな光で画像光ＭＬが構成されることになる。偏光特性については、無偏光の光となり、具体的には、例えば、表示素子１０は、第１ミラー２１の光入射面に対して、複数の偏光方向を含み、かつ、偏光方向の光量差を５０％以下とする光を、画像光ＭＬとして射出する、といった態様となることが想定される。

【0033】

以上に対して、例えば、角度依存性分離膜２１ｂを、例えば既述のように、Ｎｂ_２Ｏ_５－Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２の組み合わせで構成されている誘電体多層膜とした場合、上記無偏光の状態すなわちＰ偏光やＳ偏光が適度に混ざった状態の光に対して、図７の曲線Ｗ１，Ｗ２に示すような特性を有するものにできる。具体的に説明すると、まず、実線で示す曲線Ｗ１は、表１に例示した第１入射角度αの角度範囲についての平均角度で入射する成分についての波長ごとの反射特性を示している。この場合、往復矢印ＡＡｒ，ＡＡｇ，ＡＡｂで示す各色の波長帯域について所定値以上の反射率を有し、特に、各色において最も効率の高い波長では、約５０％に近い反射特性が得られている。

【0034】

次に、破線で示す曲線Ｗ２は、表１に例示した第２入射角度βの角度範囲についての平均角度で入射する成分についての波長ごとの反射特性（透過特性）を示している。この場合、角度依存性分離膜２１ｂは、光の吸収がほぼ無い構成となっており、十分に反射特性を抑え、高い透過特性が得られている。

【0035】

以上のように、本実施形態に係る光学ユニットＯＵ及びこれを備える画像表示装置２００は、画像光ＭＬを射出する表示素子１０と、表示素子１０から射出された画像光ＭＬの一部を反射する部分透過性の第１ミラー２１と、第１ミラー２１で反射された画像光ＭＬを第１ミラー２１に折り返して射出瞳ＰＰを形成する第２ミラー２２とを備え、第１ミラー２１は、表示素子１０から第１入射角度αで画像光ＭＬが入射され、第１ミラー２１は、第２ミラー２２から第１入射角度αよりも小さい第２入射角度βで画像光ＭＬが入射され、第１ミラー２１は、第１入射角度αと第２入射角度βとの差異に応じて画像光ＭＬについて異なる分離特性を示す角度依存性分離膜２１ｂを有する。この場合、光学ユニットＯＵでは、第１ミラー２１における画像光ＭＬの２回の通過に際して、入射角度を異ならせるとともに、第１ミラー２１に入射角度の差異に応じて異なる分離特性を示す角度依存性分離膜２１ｂを設けて反射や透過の特性を調整することで、画像光ＭＬの利用効率を向上させることができる。

【0036】

以下、図８及び図９を参照して、従来技術（比較例）の画像表示装置と本実施形態の画像表示装置２００との概略構造の差異について、概要を説明する。ここでは、表示素子１０からの画像光ＭＬの光路を代表するものとして、表示素子１０の中心画素の主光線ＭＬｃの光路を示している。

【0037】

例えば図８のうち、第１領域ＢＲ１に示す比較例の画像表示装置２００Ｘでは、光学ユニットＯＵＸにおいて、表示素子１０からの主光線ＭＬｃが、‐Ｙ方向に射出され、第１ミラー２１に対して第１入射角度α＝４５°となって入射し、その一部としての反射成分が、＋Ｚ方向に射出される。すなわち、第１ミラー２１は、＋Ｙ方向から＋Ｚ方向に４５°傾けた方向を法線方向とする平面反射面を有している。＋Ｚ方向に射出された主光線ＭＬｃは、第２ミラー２２に垂直入射してその一部としての反射成分が、‐Ｚ方向に射出される。すなわち、第２ミラー２２は、主光線ＭＬｃの入射位置における接平面ＴＰがＸＹ面に平行な面となっている。この場合、第２入射角度βも、４５°となる。すなわち、β＝α＝４５°となり、第１入射角度αと第２入射角度βとの間に差異が無いため、本実施形態における角度依存性分離膜２１ｂのように、角度依存性を利用した分離を行うことができない。そこで、例えば第１領域ＢＲ１に示す画像表示装置２００Ｘの状態から、第１ミラー２１や第２ミラー２２（接平面ＴＰ）を傾けて、第１入射角度αと第２入射角度βとの間に差異を生じさせることが考えられる。

【0038】

例えば第２領域ＢＲ２に示す画像表示装置２００のように、第１領域ＢＲ１に示した比較例の状態から第１ミラー２１を傾けて、第１入射角度αが４５°以外（例えばα＞４５°）の値となるようにして、これに伴って第２入射角度βを第１入射角度αよりも小さくし、第１ミラー２１において角度依存性を利用した分離が可能となるようにすることが考えられる。言い換えると、表示素子１０の状態はそのままで、第１ミラー２１を表示素子１０に対して４５°以外で傾けた配置とすることで、第１入射角度αと第２入射角度βとの間に差異を設けた態様とすることができる。以上のように、第１ミラー２１について、第１入射角度αが４５度とは異なる角度となるように表示素子１０に対して傾斜する構成が考えられる。

【0039】

また、第３領域ＢＲ３に示す画像表示装置２００のように、第１領域ＢＲ１に示した比較例の状態から第２ミラー２２（接平面ＴＰ）を傾けて、第２入射角度βが４５°以外（β＜４５°）の値となるようにして、第２入射角度βを第１入射角度αよりも小さくし、第１ミラー２１において角度依存性を利用した分離が可能となるようにすることが考えられる。言い換えると、表示素子１０及び第１ミラー２１の状態はそのままで、第２ミラー２２（接平面ＴＰ）を第１ミラー２１に対して４５°以外で傾けた配置とすることで、第１入射角度αと第２入射角度βとの間に差異を設けた態様とすることができる。以上のように、第２ミラー２２について、第２入射角度βが４５度とは異なる角度となるように第１ミラー２１に対して傾斜する構成が考えられる。

【0040】

さらに、第４領域ＢＲ４に示す画像表示装置２００のように、上記第２領域ＢＲ２及び第３領域ＢＲ３を参照して説明した事項の双方を組み合わせてもよい。すなわち、第１ミラー２１と第２ミラー２２（接平面ＴＰ）との双方を傾けてもよい。また、第４領域ＢＲ４に示す一例では、光学系全体をさらに傾けて、表示素子１０の中心画素からの成分光である主光線ＭＬｃが、斜め下方から眼ＥＹに向かうようにしている。すなわち、眼ＥＹから第２ミラー２２に向けて、僅かに伏すように傾いた状態となっている。なお、図１等において示した例においても、同様に、僅かに伏すように傾いた状態となるように構成してもよい。

【0041】

また、以上において、光学ユニットＯＵに関して、表示素子１０からの主光線ＭＬｃに沿った光軸を、第１光軸ＡＸ１とし、第２ミラー２２からの主光線ＭＬｃに沿った光軸を、第２光軸ＡＸ２とする。この上で、さらに、第１光軸ＡＸ１の方向からの画像光ＭＬの入射が第１入射角度αを代表するものとし、第２光軸ＡＸ２の方向からの画像光ＭＬの入射が第２入射角度βを代表するものとする。このように捉えた場合、上記各態様は、第１ミラー２１を表示素子１０に対して傾斜させて、第１入射角度αを４５°以外の角度とするように配置することにより、または、第２ミラー２２を第１ミラー２１に対して傾斜させて、第２入射角度βを４５°以外の角度とするように配置することにより、第１入射角度αを、第２入射角度βよりも大きくなるようにしている、ということになる。この上で、上記態様では、第１ミラー２１において、例えば角度依存性分離膜２１ｂ（図３等参照）を設けることで、第１ミラー２１は、第１入射角度αの成分に対する反射率が、第２入射角度βの成分に対する反射率よりも高いものとしている。

【0042】

〔第２実施形態〕
以下、図１０等を参照して、第２実施形態に係る光学ユニット及び画像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る光学ユニットＯＵ及び画像表示装置２００は、ディストーション（歪曲収差）の発生を抑制した構成となっている点を除いて、第１実施形態の構成と同様であるので、全体構成について他の図と同符号としているものについては、詳細な図示や説明を省略し、必要に応じて、適宜他の図面を参照して説明した事項を援用するものとする。

【0043】

図１０は、本実施形態に係る画像表示装置２００の内部の光学系を説明する概念的な側断面図であり、図２に対応する図である。また、図１１は、角度依存性分離膜２１ｂの分離特性について一例を示すグラフであり、図４に対応する図である。さらに、下記表２は、表１に対応するものであり、各成分光は、図５を参照して説明した場合と同様である。また、図１２は、表示像の歪曲補正を説明する図であり、図６に対応する図である。

【表2】

【0044】

第１実施形態においては、図４において角度範囲Ｒ２として示す反射領域と、角度範囲Ｒ３として示す透過領域の分離角度が大きくなるように、すなわち角度範囲Ｒ１が大きくできるように構成すべく、第２ミラー２２における傾きを大きくしていた。これに伴い、光学系において発生するディストーション（歪曲収差）が大きくなっていた。これに対して、本実施形態では、光学系（結像光学系３０）におけるディストーション（歪曲収差）の発生を低減した構成とした。つまり、図１０に示す各光学系のうち、凹面ミラーである第２ミラー２２や投射光学系である投射レンズ２０において、収差補正の負荷が低減された構成となっている。したがって、例えば図１２に示す修正画像ＤＡ１と元の表示像ＤＡ０との差異も、図６に例示した場合より小さくなっている。ただし、一方で、反射領域と透過領域の分離角度が小さくなっている。すなわち、図１１及び表２から分かるように、角度範囲Ｒ１として許容される範囲が狭くなっており、かつ、反射率についても制限が大きくなる場合がある。具体的には、図４及び表１に示す場合においては、分離角度差は、７．５°（＝４４．８°－３７．３°）あったが、図１１及び表２に示す一例の場合では、２．５°（≒４４．８°－４２．４°）程度に減少している。なお、透過領域と反射領域とで角度が重なる部分が無いのは、第１実施形態の場合と同様である。

【0045】

また、図１１に示す反射／透過特性について、曲線Ｑ３に示す反射領域（角度範囲Ｒ２）の反射率は、８０％程度であり、曲線Ｑ４に示す透過領域（角度範囲Ｒ３）の透過率は、７０％程度である。この場合、第１ミラー２１で反射し、再度透過しても、損失は４５％以下になり、従来と比較して、約２倍の効率向上となっている。

【0046】

本実施形態に係る光学ユニットＯＵ及び画像表示装置２００においても、第１ミラー２１における画像光ＭＬの２回の通過に際して、入射角度を異ならせるとともに、第１ミラー２１に入射角度の差異に応じて異なる分離特性を示す角度依存性分離膜２１ｂを設けて反射や透過の特性を調整することで、画像光ＭＬの利用効率を向上させることができる。特に、本実施形態では、収差発生を抑えつつ、画像光ＭＬの利用効率を図る構成にできる。

【0047】

〔変形例その他〕
以上各実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

【0048】

第１表示装置１００Ａに組み込む結像光学系３０は、図示のものに限らず、様々な構成とすることができる。具体的には、上記結像光学系３０は、Ｙ方向又は縦方向に非対称性を持たせた軸外し光学系であるとしたが、Ｘ方向又は横方向に非対称性を持たせた軸外し光学系とすることもできる。結像光学系３０を構成する光学要素についても、各図に示すものは単なる例示であり、レンズの枚数を増減させる、ミラーを追記する、導光部材を追加するといった変更が可能である。さらに、リレー光学系とすること等も可能である。

【0049】

コンバイナー１０３ａ，１０３ｂの外界側には、コンバイナー１０３ａ，１０３ｂの透過光を制限することで調光を行う調光デバイスを取り付けることができる。調光デバイスは、例えば電動で透過率を調整する。調光デバイスとして、ミラー液晶、電子シェード等を用いることができる。調光デバイスは、外光照度に応じて透過率を調整するものであってもよい。

【0050】

コンバイナー１０３ａ，１０３ｂすなわち第２ミラー２２は、遮光性を有するミラーに置き換えることもできる。この場合、外界像の直接観察を前提としない非シースルー形の光学系となる。

【0051】

以上では、画像表示装置２００が頭部に装着されて使用されることを前提としたが、上記画像表示装置２００は、頭部に装着せず双眼鏡のようにのぞき込むハンドヘルドディスプレイとしても用いることができる。つまり、本発明において、ヘッドマウントディスプレイには、ハンドヘルドディスプレイも含まれる。

【0052】

以上では、縦方向又はＹ方向について導光しているが、横方向又はＸ方向に導光する構成も可能である。

【0053】

なお、上記では、両眼用の画像表示装置２００としているが、画像表示装置２００については、右眼用又は左眼用の部分のうち一方を省略することができ、この場合、片眼型のヘッドマウントディスプレイとなる。

【0054】

また、上記各実施形態に例示した態様において、画像光ＭＬの全体で、透過領域と反射領域とで入射角度が重なる部分が無いものとしているが、一部重なる部分が生じる態様となることも考えられる。例えば、主光線ＭＬｃ（あるいは成分光ＭＬ１）やこれに近い範囲においては、第１入射角度αと第２入射角度βとを分離するのに十分な角度差を設ける一方、周辺側（例えば成分光ＭＬ２等）については、入射角度が重なる態様となる場合も想定される。

【0055】

また、色むら等が発生する場合には、これを抑えるべく、予め制御回路ＣＩにて輝度調整を併せて行う態様とすることも考えられる。

【0056】

また、上記各実施形態では、第１ミラー２１を、平面ミラー（ハーフミラー）すなわち平板板状の光学部材としたが、自由曲面状の光学部材としてもよい。この場合、当該自由曲面は、平面に近い緩やかな自由曲面とすることが考えられる。

【0057】

具体的な態様における第１の光学ユニットは、画像光を射出する表示素子と、表示素子から射出された画像光の一部を反射する部分透過性の第１ミラーと、第１ミラーで反射された画像光を第１ミラーに折り返して射出瞳を形成する第２ミラーとを備え、第１ミラーは、表示素子から第１入射角度で画像光が入射され、第１ミラーは、第２ミラーから第１入射角度よりも小さい第２入射角度で画像光が入射され、第１ミラーは、第１入射角度と第２入射角度との差異に応じて画像光について異なる分離特性を示す角度依存性分離膜を有する。

【0058】

上記光学ユニットでは、第１ミラーにおける画像光の２回の通過に際して、入射角度を異ならせるとともに、第１ミラーに入射角度の差異に応じて異なる分離特性を示す角度依存性分離膜を設けて反射や透過の特性を調整することで、画像光の利用効率を向上させることができる。

【0059】

具体的な側面において、全画角についての画像光に関して、第１入射角度の最小角度は、第２入射角度の最大角度よりも大きい。この場合、全画角において、反射と透過とでの分離が可能になる。

【0060】

具体的な側面において、角度依存性分離膜は、分離特性として、第２入射角度の最大角度から第１入射角度の最小角度までの間において異なる反射透過特性を示す。この場合、第１入射角度で入射する成分の反射と、第２入射角度で入射する成分の透過とを全体に亘って高効率に行うことができる。

【0061】

具体的な側面において、第１ミラーは、平面ミラーであり、第２ミラーは、凹面ミラーであり、表示素子の中心画素の主光線は、表示素子から第１入射角度で第１ミラーに射出され、第１ミラーから反射された主光線が第２ミラーに入射する入射位置において、第２ミラーの接平面における法線に対して角度を有して入射する。この場合、平面ミラーである第１ミラーに第１入射角度で入射して、射出された主光線が、第２ミラーを経て再度第１ミラーに向かう際に、第１入射角度とは異なる角度（第２入射角度）で第１ミラーに向かうようにできる。

【0062】

具体的な側面において、角度依存性分離膜は、所定の角度範囲より大きな入射角度で入射する成分の反射率を５０％よりも大きくし、所定の角度範囲より小さな入射角度で入射する成分の透過率を５０％よりも大きくする特性を有する。この場合、第１ミラーにおける画像光の２回の通過に際しての光量低下を抑制できる。

【0063】

具体的な側面において、表示素子から射出された画像光を、第１ミラーに向けて投射する投射光学系を備える。この場合、投射光学系により、所望の状態で、画像光を第１ミラーに向けて投射できる。

【0064】

具体的な側面において、投射光学系は、第２ミラーにおける収差を補正する収差補正光学系を含む。この場合、第２ミラーに起因して発生する収差を、投射光学系において低減できる。

【0065】

具体的な側面において、表示素子は、第１ミラーまたは第２ミラーの少なくともいずれかで生じる収差に応じて歪曲した表示面を有している。この場合、第１ミラーや第２ミラー等に起因して発生する収差を加味して、表示素子側において予め補正できる。

【0066】

具体的な側面において、表示素子は、第１ミラーまたは第２ミラーの少なくともいずれかで生じる収差に応じて表示面の表示領域を制御する制御回路を有している。この場合、第１ミラーや第２ミラー等に起因して発生する収差を加味して、表示素子の制御回路において予め補正できる。

【0067】

具体的な側面において、表示素子は、複数の偏光方向を含み、かつ、偏光方向の光量差を５０％以下とする光を、画像光として射出する。

【0068】

具体的な側面において、表示素子から同一画角の光線として射出される画像光の成分において、第１入射角度と第２入射角度との差は、５度以上ある。この場合、角度依存性の分離を行いやすくなる。

【0069】

具体的な側面において、角度依存性分離膜は、第１入射角度で入射する赤色波長帯域、緑色波長帯域及び青色波長帯域の成分に対して所定値以上の反射率を有する。この場合、カラー画像の形成に対応可能となる。

【0070】

具体的な側面において、第２ミラーは、部分透過性を有し、第１ミラーで反射された画像光の一部を折り返すとともに、外界光の一部を透過させる。この場合、シースルーの光学系を構成できる。

【0071】

具体的な態様における画像表示装置は、上記いずれかの光学ユニットを備える。この場合、当該光学ユニットを備えることで、画像表示装置において、画像光の利用効率を向上させることができる。

【0072】

具体的な態様における第２の光学ユニットは、画像光を射出する表示素子と、表示素子から射出された画像光の一部を反射する部分透過性の第１ミラーと、第１ミラーで反射された画像光を第１ミラーに折り返して射出瞳を形成する第２ミラーとを備え、表示素子から射出される画像光の光軸と第１ミラーの法線とで成す角度を第１入射角度とし、第１ミラーで反射された画像光の光軸と第２ミラーの法線とで成す角度を第２入射角度とし、第２入射角度は、第１角度よりも小さく、第１ミラーにおいて、第１入射角度の成分に対する反射率が、第２入射角度の成分に対する反射率よりも高い。

【0073】

上記光学ユニットでは、第１ミラーにおける画像光の２回の通過に際して、光学系の配置によって、第１入射角度を、第２入射角度よりも大きくし、第１ミラーにおいて、第１入射角度の成分に対する反射率が、第２入射角度の成分に対する反射率よりも高いことで、画像光の利用効率を向上させることができる。

【0074】

具体的な側面において、第１ミラーは、第１入射角度が４５度とは異なる角度となるように表示素子に対して傾斜する。これにより、第１入射角度を、第２入射角度よりも大きくできる。

【0075】

具体的な側面において、第２ミラーは、第２入射角度が４５度とは異なる角度となるように第１ミラーに対して傾斜する。これにより、第１入射角度を、第２入射角度よりも大きくできる。

【0076】

具体的な態様における第３の光学ユニットは、画像光を射出する表示素子と、第１入射角度で入射した画像光の一部を反射する部分透過性の第１ミラーと、第１ミラーで反射された画像光を折り返して、第２入射角度で第１ミラーに入射させる第２ミラーとを備え、第１入射角度の最小角度は、第２入射角度の最大角度よりも大きく、第１ミラーにおいて、第１入射角度での画像光の入射に対する反射率が５０％以上であり、第２入射角度での入射に対する画像光の反射率が５０％未満である。

【0077】

上記光学ユニットでは、第１ミラーにおける画像光の２回の通過に際して、第１入射角度の最小角度が、第２入射角度の最大角度よりも大きく、第１ミラーにおいて、第１入射角度での画像光の入射に対する反射率が５０％以上であり、第２入射角度での入射に対する画像光の反射率が５０％未満であることで、画像光の利用効率を向上させることができる。

【符号の説明】

【0078】

１０…表示素子、１０ｄ…表示面、２０…投射レンズ、２１…第１ミラー、２２…第２ミラー、２１ａ…平行平板、２１ｂ…角度依存性分離膜、３０…結像光学系、５０…反射透過率、１００Ａ…第１表示装置、１００Ｂ…第２表示装置、１０２ａ…第１表示駆動部、１０２ｂ…第２表示駆動部、１０３ａ，１０３ｂ…コンバイナー、２００…画像表示装置、２００Ｘ…画像表示装置、２００ａ…本体、２００ｂ…支持装置、ＡＡｒ，ＡＡｇ，ＡＡｂ…往復矢印、ＡＲ１，ＡＲ２…第１領域、第領域、ＡＸ１…第１光軸、ＡＸ２…第２光軸、ＢＲ１～ＢＲ４…第１領域～第４領域、ＣＩ…制御回路、ＤＡ０…表示像、ＤＡ１…修正画像、ＥＹ…眼、ＩＣ…制御回路、ＭＬ…画像光、ＭＬ１～ＭＬ５…成分光、ＭＬｃ…主光線、ＯＬ…外界光、ＯＵ…光学ユニット、ＯＵＸ…光学ユニット、Ｐ…入射位置、ＰＰ…瞳位置（射出瞳）、Ｑ１～Ｑ４…曲線、Ｒ１～Ｒ３…角度範囲、ＴＰ…接平面、ＵＳ…装着者、Ｗ１，Ｗ２…曲線、α…第１入射角度、β…第２入射角度、γ…角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】