JP2021071602A - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】装置の小型化及び軽量化を図りつつ、映像を広画角化しながら画像全体としてのホワイトバランスが維持された画像を視認させるヘッドマウントディスプレイを提供すること。【解決手段】画像を表示する表示素子であるパネル部１１を有する画像表示装置１０と、パネル部１１から射出される画像光ＧＬの光路上に配置され、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材ＣＯと、色付光学部材ＣＯにおける黄色度に応じて、光路全体における画像光ＧＬに対する色付度合を補正する色付補正光学部材ＣＣとを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、映像を使用者に提示するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）に関する。

使用者（観察者）の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）においては、広画角な画像を提供しながら小型化であることが要請される。このため、光学系に高屈折率の部材を適用することが望まれるが、黄色味のものを適用すると、そのままでは画像全体が黄色味を帯びてしまうことになる。これに対して、例えば、特許文献１に示すように、面光源装置において、高屈折率のプリズムシートを通過することで発生した黄色味のずれを補正するものが知られている。

特開２０１１−２２１３７６号公報

しかしながら、特許文献１には、上記のようなものをヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）に適用可能とするための具体的な構成や条件等について、開示されてはいない。

本発明の一態様のヘッドマウントディスプレイは、画像を表示する表示素子と、表示素子から射出される画像光の光路上に配置され、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材と、色付光学部材における黄色度に応じて、光路全体における画像光に対する色付度合を補正する色付補正光学部材とを備える。

第１実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）について概念的に説明するための側方断面図である。 一変形例のＨＭＤについて概念的に説明するための側方断面図である。 第２実施形態に係るＨＭＤについて概念的に説明するための側方断面図である。 第３実施形態に係るＨＭＤについて概念的に説明するための側方断面図である。 第４実施形態に係るＨＭＤについて概念的に説明するための側方断面図である。 一変形例のＨＭＤについて概念的に説明するための側方断面図である。 第５実施形態に係るＨＭＤについて概念的に説明するための側方断面図である。 一変形例のＨＭＤについて概念的に説明するための図である。 第６実施形態に係るＨＭＤについて概念的に説明するための側方断面図である。 第７実施形態に係るＨＭＤについて概念的に説明するための側方断面図である。 ＨＭＤの変形例について概念的に説明するための側方断面図である。 ＨＭＤについて他の一例を示す概念図である。

〔第１実施形態〕
以下、図１を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）について詳細に説明する。

図１に概念的に示すように、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）１００は、表示素子（画像表示部）等で構成される画像表示装置１０と、拡大光学系２０とを備え、ＨＭＤ１００を装着した使用者又は観察者に対して虚像による画像光（映像光）を視認させることができる虚像表示装置である。ここで、図１は、ＨＭＤ１００を使用者が装着した場合の側方から見た断面の様子を概念的に示している。図１等において、ＨＭＤ１００における光学系の光軸ＡＸがＺ方向となっているものとする。さらに、Ｚ方向に対して垂直な面の面内方向のうち、水平方向すなわち左右方向をＸ方向とし、面内方向のうち、Ｘ方向に垂直な方向をＹ方向とする。この場合、使用者の左右の眼の並ぶ方向として想定される水平方向がＸ方向となる。そして、水平方向に直交する方向である使用者にとっての上下方向が垂直方向であり、図１等では、Ｙ方向となる。また、図１において、ＨＭＤ１００の使用時（ＨＭＤ１００を使った観察時）における使用者の眼ＥＹの位置として想定されるのは、ＨＭＤ１００の構成上における瞳の位置ＰＥとなっている。また、ここでは、図示のように、瞳の位置ＰＥから画像表示装置１０へ向かう方向すなわち使用者の眼ＥＹにとっての視線方向が、＋Ｚ方向となっている。

なお、画像表示装置１０及び拡大光学系２０は、右眼用と左眼用とについてそれぞれ用意される左右一対構成であるが、左側の構造と右側の構造とが対称性を有することから、ここでは、省略して左右のうち一方（右眼用）のみを示している。例えば図１では、使用者の眼ＥＹよりも−Ｘ方向に耳（右耳）があり、＋Ｘ方向に鼻があることになる。なお、ＨＭＤ１００は、左右一対の一方のみ、すなわち単独でも虚像表示装置として機能する。また、左右一対構成とせず、単眼用に虚像表示装置を構成することも可能である。

以下、ＨＭＤ１００による画像光の導光をするための各部の構造等についての一例を概念的に説明する。

まず、ＨＭＤ１００のうち、画像表示装置１０は、画像形成を行う主要な本体部分である画像光ＧＬを射出するパネル部１１と、パネル部１１の光射出面１１ａを覆うカバーガラスである保護ガラスＣＧとを備える。なお、画像表示装置１０は、上記のほか、偏光板１２や入射側偏光変換部材１３を有し、パネル部１１から射出される画像光（映像光）ＧＬの偏光状態を調整する。また、画像表示装置１０は、パネル部１１として、小型のものを採用しており、図示のように、画像表示装置１０は、光軸ＡＸについて垂直な方向に関して、少なくとも拡大光学系２０よりも小さい構成となっている。具体的には、例えば、図示の例において、画像表示装置１０の画像表示領域のサイズ（あるいはパネルサイズ）は、後述する拡大光学系２０を構成する各レンズよりも小さいものとなっている。

表示デバイスであるパネル部１１は、例えば有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス、Organic Electro-Luminescence）等の自発光型の素子（ＯＬＥＤ）で構成される表示素子（映像表示素子）とすることができる。パネル部１１は、有機ＥＬのほか、例えば、無機ＥＬ、ＬＥＤアレイ、レーザーアレイ、量子ドット発光型素子等に代表される自発光型の表示素子（映像素子）であるものとしてもよい。パネル部１１は、２次元の光射出面１１ａにカラーの静止画又は動画を形成する。パネル部１１は、不図示の駆動制御回路に駆動されて表示動作を行う。パネル部１１として有機ＥＬのディスプレイを用いる場合、有機ＥＬ制御部を備える構成とする。パネル部１１として量子ドットディスプレーを用いる場合、青色発光ダイオード（ＬＥＤ）の光を量子ドットフィルムに通すことにより、緑や赤の色を出す構成とする。パネル部１１は、自発光型の表示素子に限らず、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。パネル部１１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。

ここで、高精細化等の観点から、画像表示装置１０のパネル部１１に用いる表示素子として、例えばマイクロディスプレイ等の小型のものを採用することが望ましい場合が考えられる。高精細化を実現するためには、例えばＨＴＰＳやＳｉバックプレーンを使った液晶パネル、あるいはＯＬＥＤパネルを適用する必要があり、これらは、パネルサイズとパネル単価とに比例関係があるからである。つまり、製品コストを下げる等の実用的観点から、より小さなパネルを適用する必要がある。しかしながら、広画角化を図りつつパネルをより小型化しようとする、すなわち、より小さいパネルサイズを適用しようとすると、光学系の焦点距離も小さくする必要がある。つまり、レンズの曲率半径を小さくする必要がある。この場合、広視野角側の光の成分において、レンズ面での全反射条件の制限から、強い曲率の形状にできず、思うようなパネルサイズの縮小化が図れない可能性がある。本実施形態のＨＭＤ１００では、このような点を考慮して、パネル部１１の小型化を実現している。なお、パネル部１１におけるパネルサイズの一辺の長さについては、小型化の要請の観点から、２．５インチ以下、さらには、１インチ以下（より望ましくは、１２〜１３ｍｍ程度）とすることが望ましいとされている。本実施形態では、画像表示装置１０としてマイクロディスプレイのような小型パネルを用い、これによる画像を拡大光学系２０で拡大して広画角な画像形成を可能としている。

画像表示装置１０には、上記のほか、偏光板１２や入射側偏光変換部材１３が設けられている。偏光板１２は、保護ガラスＣＧの光射出面上に貼り付けられている。偏光板１２は、透過型偏光板であり、パネル部１１からの画像光ＧＬの通過に際して、画像光ＧＬのうち直線偏光の成分を抽出する部材である。入射側偏光変換部材１３は、１／４波長板すなわちλ／４板であり、通過する光の偏光状態を変換する。つまり、入射側偏光変換部材１３は、偏光板１２の光路下流側に位置して、偏光板１２を経て直線偏光となった画像光ＧＬを円偏光にする。なお、上述した偏光板１２や入射側偏光変換部材１３等の取付け態様は、一例であり、目的の偏光状態を維持できる範囲において、適宜変更できる。

次に、ＨＭＤ１００のうち、拡大光学系２０は、投射レンズ２１と、接合レンズ２２と、透過反射選択部材２３とを備える。

投射レンズ２１は、画像表示装置１０の直近後段に設けられた凸レンズ又は凸メニスカスレンズ（図示の例では凸メニスカスレンズとしているが、凸レンズでもよい。）であり、画像表示装置１０からの画像光ＧＬを、光路下流側（−Ｚ側）に配置される後の光学部材に向けて射出する。言い換えると、投射レンズ２１は、拡大光学系２０のうち、画像表示装置１０に一番近い位置に配置されて画像光ＧＬの光路を調整する前段側レンズである。投射レンズ２１を入れることによって、より解像度性能を向上させることができ、また、画像表示装置１０におけるパネルサイズを小さくすることができる。このため、画像表示装置１０の作製コストを抑えることも可能となる。また、画像表示装置１０から射出される光線のテレセン角を抑えることもできるため、パネル視野角特性によって輝度や色度の変化が生じるのを抑えられる。ここで、図示の一例では、投射レンズ２１は、１つのレンズＰＬ（凸メニスカスレンズ）で構成されている。なお、既述のように、レンズＰＬは、凸レンズでもよい。

特に、本実施形態では、投射レンズ２１を構成するレンズＰＬとして、後述する色付光学部材ＣＯにおける黄色度に応じて、色付度合を補正する色付補正光学部材ＣＣを採用している。色付補正光学部材ＣＣは、色付光学部材ＣＯの補色（青色）に着色された着色部材である。特定の硝材や、樹脂素材に添加剤を混ぜ込むこと等で、色付補正光学部材ＣＣとしてのレンズＰＬが構成される。なお、図１において、色付補正光学部材ＣＣと色付光学部材ＣＯとを異なるパターンのハッチングで示しており、これは、以後の他の図においても同様としている。

接合レンズ２２は、画像表示装置１０側すなわち＋Ｚ側から順に並ぶ２つのレンズである凹レンズ２２ａと凸レンズ２２ｂとを接合することで構成されており、凹レンズ２２ａと凸レンズ２２ｂとの間には、ハーフミラーＨＭを含んで形成される接合部ＣＮが設けられている。

接合レンズ２２のうち、まず、凹レンズ２２ａは、凸レンズ２２ｂよりも画像表示装置１０側（＋Ｚ側）に配置され、使用者の眼前側（−Ｚ側）に凹面ＣＥを有し、凹面ＣＥの反対側である画像表示装置１０側に画像表示装置１０からの画像光ＧＬを入射させる光入射面として、平面である光入射面ＳＩを有する平凹レンズである。凹レンズ２２ａの屈折率は、凸レンズ２２ｂの屈折率よりも小さくなっている。また、凹面ＣＥは、凸レンズ２２ｂの凸面ＣＶに対応する曲面形状の球面を有するものとなっている。すなわち、凹レンズ２２ａは、球面平凹レンズである。

次に、凸レンズ２２ｂは、凹レンズ２２ａよりも使用者の眼前側に配置され、画像光ＧＬを装置外部へ取り出す取出し位置に配置され、眼前側に光射出面として、平面である光射出面ＳＥを有し、光射出面ＳＥの反対側である画像表示装置１０側に凸面ＣＶを有する平凸レンズである。凸レンズ２２ｂは、画像を十分に広画角なものとすべく、例えば屈折率１．８以上の高屈折レンズとなっている。また、凸面ＣＶは球面となっている。すなわち、凸レンズ２２ｂは、球面平凸レンズである。ここで、凸レンズ２２ｂとして、例えば屈折率１．８以上を維持すべく、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材ＣＯが採用されている。例えば、特定の硝材や、樹脂素材に添加剤を混ぜ込むこと等で、所望の数値を満たす高屈折率の部材を、凸レンズ２２ｂとして採用できる。なお、ここでは、凸レンズ２２ｂは、画像光ＧＬの光路上に配置される光学部材のうち他の光学部材よりも高い屈折率を有する高屈折率部材となっている。また、凸レンズ２２ｂとして、例えば黄色度が１０以上のものを色付光学部材ＣＯとして採用することが考えられる。

凸レンズ２２ｂと凹レンズ２２ａとは、凸面ＣＶと凹面ＣＥとで接合され、接合部ＣＮを形成している。接合部ＣＮには、画像光ＧＬの一部を透過させるとともに他の一部を反射させる半反射半透過膜であるハーフミラーＨＭが設けられている。なお、ハーフミラーＨＭは、例えば、誘電体多層膜や金属膜等で構成されており、接合部ＣＮに設けられているため、使用者側から見て凹の曲面形状となっている。

また、光射出面ＳＥと光入射面ＳＩとは、ともに、画像表示装置１０の光射出面１１ａに対して平行である。図示の例では、ＸＹ面に対して平行となっている。なお、ここでの平行についての許容範囲としては、例えば±２°以内とすることが考えられる。

透過反射選択部材２３は、凸レンズ２２ｂの光射出側に設けられており、射出側偏光変換部材２３ａと、半透過反射型偏光板２３ｂとで構成されており、光の偏光状態に応じて透過または反射を選択的に行う。

透過反射選択部材２３のうち、射出側偏光変換部材２３ａは、１／４波長板すなわちλ／４板であり、通過する光の偏光状態を変換する。図示のように、射出側偏光変換部材２３ａは、凸レンズ２２ｂの光射出面ＳＥに貼り付けられ、凸レンズ２２ｂと半透過反射型偏光板２３ｂとの間に設けられている。射出側偏光変換部材２３ａは、半透過反射型偏光板２３ｂとハーフミラーＨＭとの間を往復する成分の偏光状態を変換する。ここでは、１／４波長板である射出側偏光変換部材２３ａは、円偏光の状態にある画像光ＧＬを直線偏光に変換したり、あるいは、逆に、直線偏光の状態にある画像光ＧＬを円偏光に変換したりする。

透過反射選択部材２３のうち、半透過反射型偏光板２３ｂは、射出側偏光変換部材２３ａを介して光射出面ＳＥに貼り付けられている。すなわち、半透過反射型偏光板２３ｂは、使用者の眼ＥＹの位置として想定される瞳の位置ＰＥに一番近い側に配置される部材であり、画像光ＧＬを使用者の眼前側へ射出させる。ここでは、半透過反射型偏光板２３ｂは、反射型のワイヤーグリッド偏光板で構成されるものとする。つまり、半透過反射型偏光板２３ｂは、入射する成分の偏光の状態が偏光透過軸の方向であるか否かによって、透過・反射の特性を変える。この場合、半透過反射型偏光板２３ｂの光路上流側に射出側偏光変換部材２３ａが配置されていることで、射出側偏光変換部材２３ａを経るたびに光の偏光状態が変化し、半透過反射型偏光板２３ｂは、その変化に応じて入射する成分を透過させたり反射したりする。ここでは、一例として、使用者の眼の並ぶ方向として想定される水平方向（Ｘ方向）を偏光透過軸の方向とする。なお、反射型のワイヤーグリッド偏光板で構成される半透過反射型偏光板２３ｂについては、入射する成分の偏光の状態に応じて透過・反射の特性を変えることから、反射型偏光板と呼ぶこともある。

透過反射選択部材２３は、上記のような射出側偏光変換部材２３ａ及び半透過反射型偏光板２３ｂで構成されることにより、光の偏光状態を変化させつつこれに応じて光の透過または反射を選択的に行うことを可能としている。

以下、図１を参照して、画像光ＧＬの光路について概略説明する。まず、画像表示装置１０において、パネル部１１で変調された画像光ＧＬは、透過型偏光板である偏光板１２において、直線偏光に変換される。ここでは、偏光板１２を通過した後の直線偏光の偏光方向を第１方向とする。画像光ＧＬは、偏光板１２で第１方向の直線偏光に変換された後、第１の１／４波長板である入射側偏光変換部材１３により円偏光に変換され、導光部ＬＧを経て、拡大光学系２０に向けて射出される。

射出された画像光ＧＬは、拡大光学系２０のうち最も画像表示装置１０側に位置する光入射面ＳＩから凹レンズ２２ａに入射する。その後、画像光ＧＬは、凹レンズ２２ａと凸レンズ２２ｂとの界面すなわちハーフミラーＨＭを設けた接合部ＣＮに達する。画像光ＧＬのうち一部の成分が、ハーフミラーＨＭを通過し、第２の１／４波長板である射出側偏光変換部材２３ａにて直線偏光に変換される。ここでの直線偏光の偏光方向は、偏光板１２の通過後、１／４波長板を２回通過しているため、第１方向に対して９０°異なる方向となっている。ここでは、この方向を第２方向とする。画像光ＧＬは、射出側偏光変換部材２３ａで第２方向の直線偏光に変換された後、半透過反射型偏光板２３ｂ（反射型偏光板）に到達する。

ここで、半透過反射型偏光板２３ｂは、第１方向の直線偏光については透過させ、第２方向の直線偏光については反射するように設定されているものとする。見方を変えると、偏光板１２の透過特性や半透過反射型偏光板２３ｂの透過反射選択特性が、そのように構成されている。この場合、第２方向の直線偏光である画像光ＧＬは、半透過反射型偏光板２３ｂにて反射され、再び１／４波長板である射出側偏光変換部材２３ａにて円偏光となり、ハーフミラーＨＭに達する。ハーフミラーＨＭにおいて、画像光ＧＬのうち一部の成分はそのまま透過するが、残りの成分は反射され、反射された画像光ＧＬの成分は、１／４波長板である射出側偏光変換部材２３ａで今度は第１方向の直線偏光に変換される。第１方向の直線偏光となっている画像光ＧＬの成分は、半透過反射型偏光板２３ｂを通過し、画像光ＧＬは、使用者の眼ＥＹのある場所として想定される瞳の位置ＰＥに達する。

なお、上記のような構成から、画像光ＧＬは、拡大光学系２０の内部で折り返される光路を辿るものとなっており、例えば光軸ＡＸの近傍を通過する中心側の画像光ＧＬである成分ＧＬｃも、図中において破線の矢印ＡＲ１に示すように、折り返された光路を辿る。この場合、成分ＧＬｃは、周辺側の画像光ＧＬである成分ＧＬｐに比べて、凸レンズ２２ｂを通過する光路長が長いことになる。

以上のように、本実施形態のＨＭＤ１００は、拡大光学系２０において、ハーフミラーＨＭを設けた接合部ＣＮや透過反射選択部材２３により画像光ＧＬの光路を折り曲げる折り返し光学系を構成する。すなわち、当該折り返し光学系は、画像表示装置１０側に凸面ＣＶを有する凸レンズ２２ｂと、凸レンズ２２ｂよりも画像表示装置１０側に配置され、凸レンズ２２ｂの凸面ＣＶに接合する凹面ＣＥを有する凹レンズ２２ａと、凸面ＣＶと凹面ＣＥとの接合部ＣＮに設けられるハーフミラーＨＭとを有し、凸レンズ２２ｂは、色付光学部材ＣＯである。当該折り返し光学系の曲面に設けたハーフミラーＨＭにおける反射を利用すること等により、画像光ＧＬを広画角なものとすることができる。また、この場合において、凹レンズ２２ａは、色付補正光学部材ＣＣであり、凸レンズ２２ｂでの色付きを、凹レンズ２２ａにおいて補正している。

ここで、上記構成の場合、拡大光学系２０では、２つのレンズ２２ａ，２２ｂにおいて光入射面ＳＩ及び光射出面ＳＥを平面としている。このため、拡大光学系２０において、広画角化を図るための画像光ＧＬを構成する各光線束の光路調整をするには、２つのレンズ２２ａ，２２ｂを接合する曲面部分の箇所が担うことになる。すなわち、この面に形成されているハーフミラーＨＭでの反射作用と、２つのレンズ２２ａ，２２ｂ間での屈折率の差による屈折作用によって光路調整がなされる。このため、２つのレンズ２２ａ，２２ｂについて、異なる屈折率や異なるアッベ数の材料を用いることで、上記構成のような拡大光学系２０が形成される。かかる諸条件から、特に、凸レンズ２２ｂを、屈折率１．８以上の高屈折率部材としている。ただし、上記条件を満たす材料、すなわち屈折率に加えアッベ数の条件を満たし、さらに、ある程度以上の光透過性等を満たすような無色透明の樹脂材料あるいは硝材を準備することは、不可能であるか、あるいはコスト等の関係から非常に困難となることが考えられる。そこで、本実施形態では、高屈折率部材として用いる材料について、黄色度については、所定値以上になるものを許容し、当該黄色度に応じて、別の光学部材においてこれを補正する補正光学部材を採用することで、光学系全体として画像全体についてのホワイトバランスを維持可能な構成としている。より具体的には、本実施形態では、上記のように、１０以上の黄色度を有する色付光学部材ＣＯを凸レンズ２２ｂに採用する一方、色付光学部材ＣＯの黄色度に応じてこれを補正する色付補正光学部材ＣＣを、投射レンズ２１を構成するレンズＰＬに採用することで、ＨＭＤ１００を構成する光学系全体としてのホワイトバランスを維持している。見方を変えると、上記構成とすることで、パネル部１１以外の光学系において画像全体についてのホワイトバランスを維持できるので、黄色度の高い材料を光学系に利用した場合であっても、パネル部１１の側すなわち表示素子側において、これを補正するための特段の画像処理を施すことなくホワイトバランスが維持された画像を表示できる。

なお、無色又は白色から色相が黄方向に離れる度合いを意味する黄色度については、例えばＸＹＺ表色系に関して、黄色度をＹＩとした場合に、下記の式で規定される。
ＹＩ＝１００（１．２９８５Ｘ−１．１３３５Ｚ）／Ｙ
したがって、上記１０以上の黄色度とは、上式に関して、黄色度ＹＩがゼロの状態（無色の状態）を基準として、これに対して、黄色度ＹＩが、＋１０以上の値をとることを意味する。

以上のように、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）１００では、画像を表示する表示素子であるパネル部１１を有する画像表示装置１０と、パネル部１１から射出される画像光ＧＬの光路上に配置され、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材ＣＯと、色付光学部材ＣＯにおける黄色度に応じて、光路全体における画像光ＧＬに対する色付度合を補正する色付補正光学部材ＣＣとを備える。

上記ＨＭＤ１００では、画像光ＧＬの光路上に配置され光学部材として所定値以上の黄色度（例えば黄色度ＹＩが＋１０以上）を有する色付光学部材ＣＯを採用することで、高屈折率の部材を採用することができる。すなわち、装置の小型化及び軽量化や、映像の広画角化を図ることができる。その一方で、色付補正光学部材ＣＣを有することで、色付光学部材ＣＯに起因して画像が劣化する（黄色味を帯びた画像になる）ことが回避又は抑制され、画像全体としてのホワイトバランスが維持される。また、この場合、例えば表示素子を構成するパネル部１１等での画像処理によって画像の質を維持する方法に比べて画像処理にかかる負担を低減できる。

以下、ＨＭＤ１００における広画角化と視認性について考察する。一般に、ＨＭＤ等の虚像表示装置においては、人間の頭部に取り付けることを想定して小型化を維持しつつも、広画角化が進んでいる。このため、光学系は、非常に焦点距離の短いものとなる。例えば、本実施形態で例示した上記ＨＭＤ１００におけるＦＯＶ（field of view）すなわち視野（画角）についても、例えば半画角θを５０°すなわち全画角を１００°とすることが想定される。これを満たすべく、各寸法について、例えば、拡大光学系２０の全長の長さを１４ｍｍ程度、アイレリーフの長さを１０ｍｍ程度、アイリングの径を６ｍｍ程度とする構成にすることが考えられる。また、レンズ面の曲率半径すなわち凸レンズ２２ｂの凸面ＣＶ及び凹レンズ２２ａの凹面ＣＥの曲率半径は、４４ｍｍ程度となる。一方、視認性については、人間の眼の色判別範囲が±２０°程度であり、眼球の回動範囲が±２０°程度であることから、特に、全画角ＦＯＶ±４０°の範囲すなわち図中に例示する半画角についてであれば、中心側（角度０°）から角度θ_１＝４０°までの範囲の画像光ＧＬについて、上記した色付きに対する補正が適正になされていることが望ましい。そこで、本実施形態では、色付光学部材ＣＯが凸レンズ２２ｂであることに応じて、色付補正光学部材ＣＣであるレンズＰＬが、凸メニスカスレンズあるいは凸レンズで構成されている。この場合、色付光学部材ＣＯは、色付光学部材ＣＯが光軸ＡＸに近い中心側が厚く、光軸ＡＸから遠い周辺側が薄いレンズとなっており、さらに、折り返し光学系の折り返し部分となっているため、画像光ＧＬの光路長についても、既述のように、中心側の成分ＧＬｃが、周辺側の成分ＧＬｐに比べて、凸レンズ２２ｂを通過する範囲が長くなっている。これに従って、色付光学部材ＣＯによる黄色味がかる度合も大きくなると考えられる。これに応じるべく、本実施形態では、色付補正光学部材ＣＣが、凸メニスカスあるいは凸レンズで構成され、色付補正光学部材ＣＣにおける成分ＧＬｃの光路長が成分ＧＬｐの光路長よりも長くなるようにしている。つまり、色付補正光学部材ＣＣを通過する画像光ＧＬの光路長が、色付光学部材ＣＯを通過する画像光ＧＬの光路長に対応して定められている。これにより、例えば、全画角ＦＯＶ±４０°の範囲等の必要な画角範囲、すなわち少なくとも画角４０°以下の範囲について色付度合を補正することで、表示画面のうち視認性の高い範囲についてホワイトバランスを維持することができる。

以下、図２を参照して、本実施形態の一変形例について説明する。図２は、本実施形態の一変形例のＨＭＤ１００について概念的に説明するための側方断面図であり、図１に対応する図である。ただし、ハッチングの違いで示すように、例えば図２の第１領域ＢＲ１に示す一例においては、色付光学部材ＣＯ及び色付補正光学部材ＣＣの採用箇所を除き、図１の場合と同様の構成となっているため、光学系の主要な部分のみ示し、他の部分については、図示や説明を省略している。

図２のうち、第１領域ＢＲ１の一例では、拡大光学系２０のうち、凸レンズ２２ｂのみならず、凹レンズ２２ａや透過反射選択部材２３についても、その全体あるいは一部に、色付補正光学部材ＣＣすなわち光学部材のうち他の光学部材よりも高い屈折率を有する高屈折率部材を採用している。一方、図１の場合と同様に、レンズＰＬを、色付補正光学部材ＣＣとしている。また、第１領域ＢＲ１に示す一例では、投射レンズ２１を構成するレンズＰＬを、凸メニスカスレンズとしているが、第２領域ＢＲ２に示すように、また、既述のように、レンズＰＬを、凸レンズとしてもよい。

以下、第２領域ＢＲ２に示す一例すなわち色付補正光学部材ＣＣが凸レンズである場合の一例を利用して、画像光ＧＬの光路長とレンズの厚みとの関係について、より具体的に説明する。図示のように、ここでは、一例として、色付光学部材ＣＯである接合レンズ２２及び透過反射選択部材２３における領域ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＡ３を通過する画像光ＧＬの光路長（以下、光路長Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３とする）と、これらにそれぞれ対応する色付補正光学部材ＣＣであるレンズＰＬにおける領域ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３の光路長（以下、光路長ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３とする）との関係について考察する。

既述のように、色付光学部材ＣＯに関して、光路長Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３という関係になっている。すなわち、中心側である領域ＬＡ１における光路長Ｌ１が最も長くなっており、色付補正光学部材ＣＣを通過した後における画像光ＧＬの色付きも最も強いと考えられる。これに応じて、色付補正光学部材ＣＣに関して、光路長ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３も、ＬＣ１＞ＬＣ２＞ＬＣ３という関係になっている。すなわち、例えば色付きも最も強くなると考えられる領域ＬＡ１を通過した画像光ＧＬが通過する領域ＬＢ１における光路長ＬＣ１が最も長くなっていることで、補正の度合いも最も強くなっている。ここで、上記のうち、半画角について上述した角度θ_１＝４０°に関する事項を踏まえると、光軸ＡＸに示す中心側から周辺側にかけての範囲（Ｙ方向に関する範囲）について、特に、領域ＬＡ１から領域ＬＡ２まで、また、これに対応する領域ＬＢ１から領域ＬＢ２までの範囲において、補正量のバランスがなされていることがより望ましい、ということになる。

以上に関しては、例えば、画像光ＧＬについて、色付光学部材ＣＯを通過する際の光路長Ｌ１，Ｌ２と、色付補正光学部材ＣＣを通過する際の光路長ＬＣ１，ＬＣ２とが、対応するものについて、それぞれ等しく、かつ、色付光学部材ＣＯにおける単位光路長当たりの色変化の割合と色付補正光学部材ＣＣにおける単位光路長当たりの色変化の割合とが等しくなるような態様とすることが考えられる。あるいは、色付光学部材ＣＯを通過する際の光路長Ｌ１，Ｌ２が、色付補正光学部材ＣＣを通過する際の光路長ＬＣ１，ＬＣ２の定数倍であり、かつ、色付光学部材ＣＯにおける単位光路長当たりの色変化の割合が、色付補正光学部材ＣＣにおける単位光路長当たりの色変化の割合に対して定数倍の逆数になっているような態様とすることも考えられる。上記のような構成とする、すなわち、色付補正光学部材ＣＣにおける色付度合が、色付光学部材ＣＯにおける黄色度と色付補正光学部材ＣＣ及び色付光学部材ＣＯを通過する画像光ＧＬの光路長とに対応して定められている構成とすることで、より色味の良い画像形成が可能となる。

〔第２実施形態〕
以下、図３を参照して、第２実施形態に係るＨＭＤについて一例を説明する。

本実施形態に係るＨＭＤは、第１実施形態で例示したＨＭＤの変形例であり、投射レンズの構成を除いて、第１実施形態の場合と同様であるので、ＨＭＤの全体に関する説明は省略し、光学系に関する構造についてのみ説明する。

図３は、本実施形態に係るＨＭＤ２００について概念的に説明するための側方断面図であり、図１等に対応する図であり、光学系の主要な部分のみを示した図である。

本実施形態のＨＭＤ２００では、図示のように、拡大光学系２２０のうち、投射レンズ２２１が、２つのレンズＰＬａ，ＰＬｂで構成されている点において、第１実施形態の場合と異なっている。本実施形態では、投射レンズ２２１を構成する両レンズＰＬａ，ＰＬｂが、ともに色付補正光学部材ＣＣとなっている。なお、図示の例では、レンズＰＬａが凸レンズとなっており、レンズＰＬｂが凸メニスカスレンズとなっている。すなわち、２つのレンズＰＬａ，ＰＬｂによって、色付光学部材ＣＯとしての凹レンズ２２ａに対する色付補正がなされている。さらに言い換えると、本実施形態では、拡大光学系２２０の光学系を構成する３つ以上のレンズのうち、２つ以上（図示の例では、レンズＰＬａ，ＰＬｂの２つ）は、色付補正光学部材ＣＣである。

本実施形態においても、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材ＣＯを採用することで、高屈折率の部材を採用することができ、装置の小型化及び軽量化や、映像の広画角化を図ることができる。その一方で、色付補正光学部材ＣＣを有することで、色付光学部材ＣＯに起因する画像劣化の回避又は抑制等ができる。特に、本実施形態では、ＨＭＤ２００において、複数のレンズＰＬａ，ＰＬｂを、色付補正光学部材ＣＣとすることで、例えば光路長の調整等により、より的確な補正が可能になる。また、レンズＰＬａ，ＰＬｂについての基材や着色度についての自由度も増える。

〔第３実施形態〕
以下、図４を参照して、第３実施形態に係るＨＭＤについて一例を説明する。

本実施形態に係るＨＭＤは、第１実施形態等で例示したＨＭＤの変形例であり、投射レンズを有しないことと色付補正光学部材の配置とを除いて、第１実施形態等の場合と同様であるので、ＨＭＤの全体に関する説明は省略し、光学系に関する構造についてのみ説明する。

図４は、本実施形態に係るＨＭＤ３００について概念的に説明するための側方断面図であり、図１等に対応する図であり、光学系の主要な部分のみを示した図である。

本実施形態のＨＭＤ３００では、図示のように、拡大光学系３２０が、接合レンズ３２２と、透過反射選択部材２３とで構成され、投射レンズを有しない構成となっている点と、接合レンズ２２のうち、凹レンズ２２ａが、色付補正光学部材ＣＣとなっている点とにおいて、第１実施形態等の場合と異なっている。本実施形態では、投射レンズを有しない構成となっていることで、光学系の小型化延いては装置全体の小型化を図ることができる。なお、図示の例では、接合レンズ３２２の凸レンズ２２ｂに加え、透過反射選択部材２３を色付光学部材ＣＯとしているが、これに限らず、例えば凸レンズ２２ｂのみを色付光学部材ＣＯとしてもよい。

本実施形態においても、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材ＣＯを採用することで、高屈折率の部材を採用することができ、装置の小型化及び軽量化や、映像の広画角化を図ることができる。その一方で、色付補正光学部材ＣＣを有することで、色付光学部材ＣＯに起因する画像劣化の回避又は抑制等ができる。特に、本実施形態では、ＨＭＤ３００において、拡大光学系３２０の小型化延いてはＨＭＤ３００の小型化が可能になる。

〔第４実施形態〕
以下、図５等を参照して、第４実施形態に係るＨＭＤについて一例を説明する。

本実施形態に係るＨＭＤは、第１実施形態等で例示したＨＭＤの変形例であり、画像表示装置の構成等を除いて、第１実施形態等の場合と同様であるので、ＨＭＤの全体に関する説明は省略し、光学系に関する構造についてのみ説明する。

図５は、本実施形態に係るＨＭＤ４００について概念的に説明するための側方断面図であり、図１等に対応する図であり、光学系の主要な部分のみを示した図である。

本実施形態のＨＭＤ４００では、図示のように、画像表示装置４１０において、保護ガラスＣＧが、色付補正光学部材ＣＣとなっている点において、第１実施形態等の場合と異なっている。本実施形態では、保護ガラスＣＧが色付補正光学部材ＣＣであることで、色付補正光学部材ＣＣを小さくできる。また、この場合、例えば図６に例示する一変形例のように、保護ガラスＣＧにおける光軸ＡＸに沿った方向（Ｚ方向）に関する厚みを、位置（光軸ＡＸに対する離れ具合）によって変えることで、さらに、画像光ＧＬが色付光学部材ＣＯを通過する際の光路長の違いに対応させてもよい。

なお、色付光学部材ＣＯを採用する箇所については、種々の態様が考えられ、例えば図５に示すように、図２に示した一例と同様に、拡大光学系２０のうち、凸レンズ２２ｂのみならず、凹レンズ２２ａや透過反射選択部材２３についても、その全体あるいは一部に、色付補正光学部材ＣＣを採用してもよい。また、この場合に、図示のように、投射レンズ２２１を構成する１つのレンズＰＬについては、色付けやその補正には関与しない通常の光透過性のレンズを採用してもよい。

また、図６に示すように、図４の一例と同様に、拡大光学系２０において投射レンズを有しないものとし、この上で、拡大光学系２０のうち、凸レンズ２２ｂのみを色付光学部材ＣＯとしてもよい。なお、この場合、保護ガラスＣＧの厚みを、凸レンズ２２ｂの厚みに応じて変化させるようにしておくことが考えられる。

本実施形態においても、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材ＣＯを採用することで、高屈折率の部材を採用することができ、装置の小型化及び軽量化や、映像の広画角化を図ることができる。その一方で、色付補正光学部材ＣＣを有することで、色付光学部材ＣＯに起因する画像劣化の回避又は抑制等ができる。特に、本実施形態では、色付補正光学部材ＣＣを小さくでき、例えばコストダウンを図ることができる。

〔第５実施形態〕
以下、図７等を参照して、第５実施形態に係るＨＭＤについて一例を説明する。

本実施形態に係るＨＭＤは、第１実施形態等で例示したＨＭＤ（特に第３実施形態等で例示したＨＭＤ３００）の変形例であり、画像表示装置の構成等を除いて、第１実施形態等の場合と同様であるので、ＨＭＤの全体に関する説明は省略し、光学系に関する構造についてのみ説明する。

図７は、本実施形態に係るＨＭＤ５００について概念的に説明するための側方断面図であり、図１等に対応する図であり、光学系の主要な部分のみを示した図である。

本実施形態のＨＭＤ５００では、図示のように、拡大光学系５２０が、接合レンズ５２２と、透過反射選択部材２３とで構成され、投射レンズを有しない構成となっている点において、図４に一例を示したＨＭＤ３００と共通するが、凹レンズ２２ａを構成する色付補正光学部材ＣＣにおいて、光軸ＡＸに近い中心部と光軸ＡＸから遠い端部とで着色度が変化している点において、他の実施形態の場合と異なっている。すなわち、本実施形態では、色付補正光学部材ＣＣにおいて、色付度合が画像光ＧＬの光路によって異なっている。これにより、本実施形態では、色付光学部材ＣＯでの色付き度合いに応じて、光路に合わせてその補正度合いを調整することができる。なお、図示の例では光軸ＡＸに近い中心部から光軸ＡＸから遠い端部にかけて、徐々に色付度合を薄くしており、その変化度合を、各画像光ＧＬの成分が、色付光学部材ＣＯを通過する際の光路長と色付補正光学部材ＣＣを通過する際の光路長との関係に合わせている。

また、図８に示す一変形例に示すように、中心部と端部で着色度を変化させたフィルムＦＬを、例えば透過反射選択部材２３の光射出側すなわち眼前側（−Ｚ側）に貼り付けることで、図７の場合と同様の効果を奏するように構成してもよい。

なお、上記の例では、拡大光学系５２０が投射レンズを有しない構成について示しているが、投射レンズを有する構成において、上記態様とすることも考えられる。

本実施形態においても、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材ＣＯを採用することで、高屈折率の部材を採用することができ、装置の小型化及び軽量化や、映像の広画角化を図ることができる。その一方で、色付補正光学部材ＣＣを有することで、色付光学部材ＣＯに起因する画像劣化の回避又は抑制等ができる。特に、本実施形態では、色付補正光学部材ＣＣにおいて、補正度合いを光路に応じて調整できる。

〔第６実施形態〕
以下、図９を参照して、第６実施形態に係るＨＭＤについて一例を説明する。

本実施形態に係るＨＭＤは、第１実施形態等で例示したＨＭＤ（特に図２に示した一例）の変形例であり、色付光学部材及び色付補正光学部材の配置を除いて、第１実施形態等の場合と同様であるので、ＨＭＤの全体に関する説明は省略し、光学系に関する構造についてのみ説明する。

図９は、本実施形態に係るＨＭＤ６００について概念的に説明するための側方断面図であり、図１等に対応する図であり、光学系の主要な部分のみを示した図である。

本実施形態のＨＭＤ６００では、図２に一例として示したＨＭＤ１００と比べて、色付光学部材ＣＯと色付補正光学部材ＣＣとが入れ替わっている点において、第１実施形態等の場合と異なっている。すなわち、本実施形態では、拡大光学系６２０のうち、接合レンズ６２２及び透過反射選択部材６２３について、その全体あるいは一部に、色付補正光学部材ＣＣを採用する一方、投射レンズ６２１について、より正確には、投射レンズ６２１を構成するレンズＰＬについて、色付光学部材ＣＯを採用している。この場合、図示のように、外光ＯＬから色付光学部材ＣＯを遠ざけて、外光ＯＬに含まれる紫外線ＵＶの暴露量を低減させ、色付光学部材ＣＯの黄変すなわち黄色度の増大を抑制することができる。なお、このため、例えば色付補正光学部材ＣＣを構成する接合レンズ６２２や透過反射選択部材６２３において、紫外線除去作用（紫外線の反射作用や吸収作用）をもたせてもよい。

本実施形態においても、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材ＣＯを採用することで、高屈折率の部材を採用することができ、装置の小型化及び軽量化や、映像の広画角化を図ることができる。その一方で、色付補正光学部材ＣＣを有することで、色付光学部材ＣＯに起因する画像劣化の回避又は抑制等ができる。特に、本実施形態では、色付光学部材ＣＯの黄変を抑制できる。

〔第７実施形態〕
以下、図１０を参照して、第７実施形態に係るＨＭＤについて一例を説明する。

本実施形態に係るＨＭＤは、第１実施形態等でＤの変形例であり、レンズの構成を除いて、第１実施形態等の場合と同様であるので、ＨＭＤの全体に関する説明は省略し、光学系に関する構造についてのみ説明する。

本実施形態に係るＨＭＤ７００は、拡大光学系７２０として、投射レンズ７２１と、接合レンズ７２２と、透過反射選択部材７２３とに加え、光射出側レンズとしてのレンズ７２４を備える。

図示のように、接合レンズ７２２において、レンズ７２２ｂは、図１の凸レンズ２２ｂ等と同様に、光射出側に平面を有する平凸レンズとなっているが、レンズ７２２ｂは、使用者の眼前側（−Ｚ側）すなわち光射出側に凹面ＣＥを有するのみならず、光入射側（＋Ｚ側）に設けられる光入射面ＳＩについても曲面となっている。図示の例では、光入射面ＳＩは、凸面となっている。さらに、拡大光学系７２０は、透過反射選択部材７２３の光射出側に平凸レンズであるレンズ７２４を、光射出側レンズとして有している。すなわち、レンズ７２４では、光入射側（＋Ｚ側）の平面が透過反射選択部材７２３に貼り付けられ、光射出側（−Ｚ側）の凸面が光射出面ＳＥを形成している。

なお、以上の場合、接合レンズ７２２、透過反射選択部材７２３及びレンズ７２４を一塊の接合レンズＰＧと捉えることもできる。

投射レンズ７２１については、図示の例では１つの凸レンズをレンズＰＬとしているが、これに限らず、種々の態様とすることができる。

また、図１０の一例では、上記光学系のうち、接合レンズＰＧについて、色付光学部材ＣＯを採用し、レンズＰＬについて、色付補正光学部材ＣＣを採用しているが、これについても、種々の変形態様とすることができる。例えば、図１１において、第１領域ＣＲ１には、図１０の一例を示しており、ここでの投射レンズ７２１（レンズＰＬ）を色付補正光学部材ＣＣ１としているが、これに対して、第２領域ＣＲ２に例示するように、投射レンズ７２１（レンズＰＬ）として、色付補正光学部材ＣＣ１よりも着色度が強い色付補正光学部材ＣＣ２を採用することで、レンズＰＬの薄型化延いては装置全体の小型化を図るようにしてもよい。あるいは、第３領域ＣＲ３に例示するように、レンズＰＬについては、色付けやその補正には関与しない通常の光透過性のレンズを採用し、保護ガラスＣＧを色付補正光学部材ＣＣ３とする構成としてもよい。

本実施形態においても、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材ＣＯを採用することで、高屈折率の部材を採用することができ、装置の小型化及び軽量化や、映像の広画角化を図ることができる。その一方で、色付補正光学部材ＣＣを有することで、色付光学部材ＣＯに起因する画像劣化の回避又は抑制等ができる。特に、本実施形態では、光路長の調整をしやすくなる。

〔変形例及びその他の事項〕
以上で説明した構造は例示であり、同様の機能を達成できる範囲で、種々変更することができる。例えば、上記例示した各実施形態については、必要に応じて適宜組み合わせて構成することができる。例えば、上記では、色付補正光学部材ＣＣが、画像光ＧＬの光路上における光学系を構成するレンズ（レンズＰＬ等）である場合と、表示素子すなわち画像表示装置１０に設けた保護ガラスＣＧである場合とについて説明したが、どちらか一方を色付補正光学部材ＣＣとする場合に限らず、例えばレンズＰＬと保護ガラスＣＧとをともに色付補正光学部材ＣＣとする組合せも考えられる。

また、例えば上記各実施形態では、ＶＲ（仮想現実）の画像表示を視認させるいわゆるクローズタイプの構成について説明したが、これに限らず、例えば図１２の概念図に示す一例のように、いわゆるシースルータイプすなわち使用者に外界像をシースルーで視認又は観察させることができるものに採用することも考えられる。図１２に示す一例のＨＭＤ８００は、画像表示装置１０と、拡大光学系８２０と、透過反射選択部材２３とに加え、合成フィルターＳＦを備えている。拡大光学系８２０は、色付補正光学部材ＣＣとしての投射レンズ８２１と、色付光学部材ＣＯを含む接合レンズ８２２とを有している。なお、図示の例では、接合レンズ８２２を構成する凹レンズ８２２ａと凸レンズ８２２ｂ等のうち、凸レンズ８２２ｂが色付光学部材ＣＯとなっている。合成フィルターＳＦは、画像光ＧＬの光路上において、投射レンズ８２１と接合レンズ８２２との間に配置され、画像光ＧＬを反射して光路を折り曲げるとともに、外界光ＨＬを透過させ、画像表示装置１０により提供される画像に外界像を重畳させた状態とすることでシースルーとする。なお、合成フィルターＳＦについては、例えば図示のように、ハーフミラーＨＦと青色フィルターＢＦとで構成される。このうち、ハーフミラーＨＦは、投射レンズ８２１からの画像光ＧＬの一部を反射して光路を折り曲げるとともに、外界光ＨＬの一部を透過させる。つまり、視認される画像光ＧＬの光路を外界光ＨＬに合わせる。一方、ハーフミラーＨＦの外界側に設けた青色フィルターＢＦは、外界光ＨＬが色付光学部材ＣＯを通過することを見越して事前に色付補正を行う。言い換えると、外界光ＨＬに対する色付補正光学部材ＣＣとして機能する。

また、本願発明の技術を、ディスプレイと撮像装置とで構成されるいわゆるビデオシースルーの製品に対応させてもよい。

また、上記では、画像表示装置１０としては、例えば有機ＥＬ等の自発光型の素子（ＯＬＥＤ）で構成されるものとしているが、この場合において、例えば円偏光の画像光を射出するものを採用し、偏光板や１／４波長板を省略するものとしてもよい。この場合、不要となる光学部材は設けなくてよい。

また、各レンズのレンズ面に適宜ＡＲコートを設けることで、ゴースト光の発生等をさらに抑制するものとしてもよい。

また、本願発明の技術を、双眼鏡型のハンドヘルドディスプレイ等に適用することもできる。

また、上記において、画像光の一部を透過させるとともに他の一部を反射させる半反射半透過膜で構成されるハーフミラーＨＭを設けた箇所については、これに代えて例えば体積ホログラム等の回折素子といった光学機能面を設けることで、ハーフミラーＨＭによる作用と同等の役割を果たすようにすることも考えられる。

以上のように、本発明の一態様のヘッドマウントディスプレイは、画像を表示する表示素子と、表示素子から射出される画像光の光路上に配置され、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材と、色付光学部材における黄色度に応じて、光路全体における画像光に対する色付度合を補正する色付補正光学部材とを備える。

上記ＨＭＤでは、画像光の光路上に配置され光学部材として所定値以上の黄色度を有する色付光学部材を採用することで、高屈折率の部材を採用することができる。すなわち、装置の小型化及び軽量化や、映像の広画角化を図ることができる。その一方で、色付補正光学部材を有することで、色付光学部材に起因して画像が劣化する（黄色味を帯びた画像になる）ことが回避又は抑制される。また、この場合、例えば表示素子を構成するパネル等での画像処理によって画像の質を維持する方法に比べて画像処理にかかる負担を低減できる。

本発明の具体的な側面では、色付光学部材における黄色度は、１０以上である。この場合、例えば高屈折率であるが黄色度の高い部材を、ＨＭＤを構成する光学系の一部として採用できる。

本発明の別の側面では、色付光学部材は、画像光の光路上に配置される光学部材のうち他の光学部材よりも高い屈折率を有する高屈折率部材である。この場合、広画角な画像を形成できる。

本発明のさらに別の側面では、色付光学部材及び色付補正光学部材は、画像光の光路上における光学系を構成するレンズである。この場合、光路上における光学系を構成するレンズについて、例えば一部を高屈折率なものとしつつ、他の一部において色付補正することで、全体としては、表示画像のホワイトバランスが維持されたものにできる。

本発明のさらに別の側面では、光学系を構成する３つ以上のレンズのうち、２つ以上は、色付補正光学部材である。この場合、光路長の調整を容易化したり、レンズについての基材や着色度についての自由度の増大を図ったりできる。

本発明のさらに別の側面では、色付補正光学部材は、表示素子に設ける保護ガラスである。この場合、色付補正光学部材を小さくでき、例えばコストダウン等を図ることができる。

本発明のさらに別の側面では、色付補正光学部材は、少なくとも画角４０°以下の範囲について色付度合を補正する。この場合、視認性の高い範囲についてホワイトバランスを維持することができる。

本発明のさらに別の側面では、色付補正光学部材において、色付度合が画像光の光路によって異なっている。この場合、色付光学部材での色付き度合いに応じて、光路に合わせてその補正度合いを調整することができる。

本発明のさらに別の側面では、色付補正光学部材における色付度合は、色付光学部材における黄色度と色付補正光学部材及び色付光学部材を通過する画像光の光路長とに対応して定められている。この場合、より色味の良い画像形成が可能となる。

本発明のさらに別の側面では、色付補正光学部材は、色付光学部材の補色に着色された着色部材である。この場合、確実な色付補正ができる。

本発明のさらに別の側面では、色付光学部材及び色付補正光学部材は、折り返し光学系を構成する。この場合、装置を小型にしつつ、必要な色付補正ができる。

本発明のさらに別の側面では、折り返し光学系は、表示素子側に凸面を有する凸レンズと、凸レンズよりも表示素子側に配置され、凸レンズの凸面に接合する凹面を有する凹レンズと、凸面と凹面との接合部に設けられるハーフミラーとを有し、凸レンズは、色付光学部材である。この場合、小型の構成で広画角なものとしつつ、ホワイトバランスが維持された画像を形成できる。

本発明のさらに別の側面では、凹レンズは、色付補正光学部材である。この場合、凸レンズでの色付きを、凹レンズにおいて補正できる。

１０…画像表示装置、１１…パネル部、１１ａ…光射出面、１２…偏光板、１３…入射側偏光変換部材、１３…射側偏光変換部材、２０…拡大光学系、２１…投射レンズ、２２…接合レンズ、２２ａ…凹レンズ、２２ｂ…凸レンズ、２３…透過反射選択部材、２３ａ…射出側偏光変換部材、２３ｂ…半透過反射型偏光板、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００…ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、２２０…拡大光学系、２２１…投射レンズ、３２０…拡大光学系、３２２…接合レンズ、４１０…画像表示装置、５２０…拡大光学系、５２２…接合レンズ、６２０…拡大光学系、６２１…投射レンズ、６２２…接合レンズ、６２３…透過反射選択部材、７２０…拡大光学系、７２１…投射レンズ、７２２…接合レンズ、７２２ｂ…レンズ、７２３…透過反射選択部材、７２４…レンズ、８２０…拡大光学系、８２１…投射レンズ、８２２…接合レンズ、８２２ａ…凹レンズ、８２２ｂ…凸レンズ、ＡＲ１…矢印、ＡＸ…光軸、ＡＸ…位置（光軸、ＢＦ…青色フィルター、ＣＣ，ＣＣ１，ＣＣ２，ＣＣ３…色付補正光学部材、ＣＥ…凹面、ＣＧ…保護ガラス、ＣＮ…接合部、ＣＯ…色付光学部材、ＣＶ…凸面、ＥＹ…眼、ＦＬ…フィルム、ＦＯＶ…全画角、ＧＬ…画像光、ＧＬｃ，ＧＬｐ…成分、ＨＦ…ハーフミラー、ＨＬ…外界光、ＨＭ…ハーフミラー、ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＡ３，ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３…領域、ＬＧ…導光部、ＯＬ…外光、ＰＥ…瞳の位置、ＰＧ…接合レンズ、ＰＬ，ＰＬａ，ＰＬｂ…レンズ、ＳＥ…光射出平面、ＳＦ…合成フィルター、ＳＩ…光入射面、ＵＶ…紫外線、θ…半画角、θ１…角度

Claims (13)

1. 画像を表示する表示素子と、
   前記表示素子から射出される画像光の光路上に配置され、所定値以上の黄色度を有する色付光学部材と、
   前記色付光学部材における黄色度に応じて、色付度合を補正する色付補正光学部材と
   を備える、ヘッドマウントディスプレイ。
2. 前記色付光学部材における黄色度は、１０以上である、請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
3. 前記色付光学部材は、前記画像光の光路上に配置される光学部材のうち他の光学部材よりも高い屈折率を有する高屈折率部材である、請求項１及び２のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
4. 前記色付光学部材及び前記色付補正光学部材は、前記画像光の光路上における光学系を構成するレンズである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
5. 前記光学系を構成する３つ以上のレンズのうち、２つ以上は、前記色付補正光学部材である、請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイ。
6. 前記色付補正光学部材は、前記表示素子に設ける保護ガラスである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
7. 前記色付補正光学部材は、少なくとも画角４０°以下の範囲について前記色付度合を補正する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
8. 前記色付補正光学部材において、前記色付度合が前記画像光の光路によって異なっている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
9. 前記色付補正光学部材における前記色付度合は、前記色付光学部材における黄色度と前記色付補正光学部材及び前記色付光学部材を通過する前記画像光の光路長とに対応して定められている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
10. 前記色付補正光学部材は、前記色付光学部材の補色に着色された着色部材である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
11. 前記色付光学部材及び前記色付補正光学部材は、折り返し光学系を構成する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
12. 前記折り返し光学系は、前記表示素子側に凸面を有する凸レンズと、前記凸レンズよりも前記表示素子側に配置され、前記凸レンズの前記凸面に接合する凹面を有する凹レンズと、前記凸面と前記凹面との接合部に設けられるハーフミラーとを有し、
    前記凸レンズは、前記色付光学部材である、請求項１１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
13. 前記凹レンズは、前記色付補正光学部材である、請求項１２に記載のヘッドマウントディスプレイ。

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