JP7484348B2 - 光学装置、映像表示装置、及び検眼装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学装置、映像表示装置、及び検眼装置に関する。

近年、仮想現実（ＶＲ）、拡張現実（ＡＲ）に関わる技術・製品が注目されている。特にＡＲ技術は、付加価値となるデジタル情報を現実空間に表示する手段として、産業分野への応用が期待され、行動（作業）環境下で利用可能なヘッドマウントディスプレイ（HMD；Head Mounted Display）が開発されている。

ＨＭＤでは、映像と現実空間にある対象物等の像を並行して視認させる透過型（シースルー）のものが主流となっている。部分反射膜やイメージガイド構造を介して眼前に虚像映像を表示するものや、部分反射膜などを介して網膜上に直接映像を描画する網膜描画方式のものが市場に出始めている。

また、走査された光を、光学部品を介してユーザの眼球の網膜に投影し、投影される光による映像をユーザに視認させる装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１の装置では、投影される光による映像、及び現実空間を適切に視認させられない場合があった。

開示の技術は、投影される光による映像、及び現実空間の視認性を向上させることを課題とする。

開示の技術の一態様に係る光学装置は、所定の偏光状態の光である走査光を投影する投影部を備え、前記投影部は、前記所定の偏光状態の光を選択的に反射させる光学部材を含み、前記光学部材は、前記光を、投影される面に向けて反射し、且つ集光させる第１の反射型液晶光学素子であり、前記第１の反射型液晶光学素子は、素子面内に少なくとも２つ以上の集光作用の大きさが異なる領域を含む。

開示の技術によれば、投影される光による映像を適切に視認させることができる。

第１の実施形態に係る映像表示装置の構成例を示す図である。 実施形態に係る走査ミラーの構成例を示す図である。 実施形態に係る制御部のハードウェア構成例を示すブロック図である。 実施形態に係る制御部の機能構成例を示すブロック図である。 実施形態に係る反射型液晶光学素子の構成例を示す図である。 実施形態に係る反射型液晶光学素子の作用例を示す図である。 第１の実施形態に係る映像表示装置の動作例を示す図である。 第２の実施形態に係る映像表示装置の構成例を示す図である。 比較例に係る映像表示装置の作用を示す図である。 第２の実施形態に係る映像表示装置の作用例を示す図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

実施形態では、光学部材により所定の偏光状態の走査光を選択的に反射させて、走査光による映像を投影する。走査光による映像は、高い効率で選択的に反射されるため、損失が少なく投影される。一方、所定の偏光状態以外の光を多く含む現実空間にある対象物等からの光は、当該光学部材を高い効率で透過する。これにより、走査光が投影される面では、映像と現実空間にある対象物等の像が、ともに明るく視認される。

実施形態では、光学装置を備えた映像表示装置を例に説明する。また、映像表示装置として、ウェアラブル端末であって、マクスウェル視を利用してユーザの網膜上に直接画像又は映像を投影する網膜投影方式のヘッドマウントディスプレイ（HMD；Head Mounted Display）を例に説明する。

なお、実施形態では、ユーザの左目の眼球に映像を表示する映像表示装置を例に説明するが、この映像表示装置は右目の眼球にも適用できる。また、映像表示装置を２つ備え、両目の眼球にも適用可能である。

実施形態の説明において、画像は静止画と同義であり、映像は動画と同義である。またレーザ光線とレーザビームは同義である。レーザ光線は、「光」の一例である。

［第１の実施形態］
＜映像表示装置１００の構成＞
第１の実施形態に係る映像表示装置１００の構成について、図１を参照して説明する。図１は、映像表示装置１００の構成の一例を示す図である。

図１に示すように、映像表示装置１００は、レーザ光源１と、レンズ２と、開口部材３０１と、減光素子３０２と、偏光子４１と、１／４波長板４２と、走査ミラー５と、反射ミラー６と、反射型液晶光学素子７とを備える。また、映像表示装置１００は、メガネフレーム８と、制御部２０とを備える。

メガネフレーム８は、ツル８１及びリム８２を含み、リム８２にはメガネレンズ（図示を省略）が保持されている。レンズ２、開口部材３０１、減光素子３０２、偏光子４１、１／４波長板４２、走査ミラー５、及び反射ミラー６は、ツル８１の内部に設けられている。また、反射型液晶光学素子７は、リム８２に保持されたメガネレンズ８ｃの表面に設けられている。ユーザは、メガネフレーム８を耳にかけることで、映像表示装置１００を頭部に装着できる。

レーザ光源１は、単一又は複数の波長のレーザ光線を射出する半導体レーザである。レーザ光源１は、制御部２０からの駆動信号に応答して時間変調されたレーザ光線を射出する。モノクロの映像を描画する場合には、単一波長のレーザ光線を射出するレーザ光源が用いられ、カラーの映像を描画する場合には、複数の波長のレーザ光線を射出するレーザ光源が用いられる。ここで、レーザ光源１は、「光源」の一例である。

開口部材３０１は、光を通過させる開口を備え、入射するレーザ光線の一部を通過させ、残りを遮蔽することで、レーザ光線を所望の断面形状又は直径に整形する部材である。開口部材３０１の開口の直径は、レンズ２で平行化されたレーザ光線の１／ｅ^２の光強度における直径と等しいか、又はそれ以下である。なお、「ｅ」は自然対数の底である。

開口部材３０１の直径は、開口部材３０１を通過した後、走査ミラー５に入射するレーザ光線の断面の直径が走査ミラー５の有効径より小さくなるように定められている。実施形態では、開口として円形の開口を想定するが、一部に歪みをもたせた形状や楕円形状の開口であってもよい。開口部材３０１により、断面光強度分布を均一化する等して、レーザ光線を所望の状態にすることができ、映像光線及び映像の品質を向上させることができる。

減光素子３０２は、ユーザの眼の安全性を考慮した適切な光強度になるように、通過するレーザ光線の光強度を低下させる光学素子である。減光素子３０２は、樹脂を材質とする板状部材に、所定の透過率を有する光学薄膜が形成されたＮＤ（Neutral Density）フィルタ等である。

ここで、ユーザの眼の安全性を考慮した適切な光強度とは、レーザ光の安全性に関する国際規格であるＩＥＣ（国際電気標準会議；International Electro-technical Commission）６０８２５－１で定めるクラス１を下回る光強度等をいう。減光素子３０２により、レーザ光源１から射出されたレーザ光線を所望の強度に減光させることで、安全なレーザ光線が網膜に投影され、ユーザの眼の安全性が確保される。

偏光子４１は、入射する光の偏光状態を、所定の方向のみに振動する直線偏光に変換する光学素子である。偏光子４１として、一対の透明板で挟持した偏光フィルムを用いることができる。偏光フィルムは、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ；Polyvinyl Alcohol）等の偏光膜にヨウ素を加え、伸張させて高分子の方向を揃えたものである。一対の透明板には、ガラスやトリアセチルセルロース等の樹脂を利用できる。

１／４波長板４２は、入射する直線偏光の光を右回り円偏光、又は左回り円偏光の何れか一方に変換する光学素子である。１／４波長板４２は、水晶等の複屈折性を有する無機結晶材料の波長板である。ここで、偏光子４１と１／４波長板４２とを含む構成は、「偏光部」の一例である。

走査ミラー５は、異なる２つの軸回りに回動するミラーである。走査ミラー５は、回動して角度を変化させることで、入射する光を異なる２方向に走査させる。図１の例では、走査ミラー５は、入射するレーザ光線をＸ方向（水平方向）及びＹ方向（垂直方向）に走査させる。レーザ光線が同期されてＸ及びＹ方向に走査されることで、反射型液晶光学素子７を介して、ユーザの眼球の網膜に画像又は映像が投影される。ここで、走査ミラー５は、「走査部」の一例である。

なお、図１では図示を省略するが、Ｘ及びＹ方向へのレーザ光線の走査を同期させるために、映像表示装置１００は、公知の同期検知光学系等を備えることができる。

ここで、図１に矢印で示したＸ方向は、時間的に連続して画素が描画され、一連の画素群が形成される主走査方向に該当し、Ｙ方向は、主走査方向と直交し、一連の画素群を並べる副走査方向に該当する。副走査方向への走査速度に対して、主走査方向への走査速度は、高速に設定されている。

走査ミラー５には、２軸のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーを用いることができる。走査ミラー５の構成の詳細は、別途、図２を用いて詳述する。

反射ミラー６は、走査ミラー５で走査されるレーザ光線を反射型液晶光学素子に向けて反射させるミラーである。反射ミラーの表面は平面に限らず、凹面や凸面等の任意の形状であってもよい。

反射型液晶光学素子７は、液晶分子を含む液晶フィルムで構成された平板状の光学素子である。反射型液晶光学素子７は、液晶分子の螺旋分子配列や、螺旋ピッチ、局所的な配向変化等を含む液晶分子配向構造を利用して、入射する右回り円偏光、又は左回り円偏光の何れか一方の光を、選択的に高い効率で反射（回折）させ、且つ眼球５０の瞳孔５２の中心付近で集光させる。

また、図１に領域Ｐ１～Ｐ３に示したように、反射型液晶光学素子７では、ＸＹ平面内の領域によって、眼球５０に向けてレーザ光線を反射させる方向が異なる。このように、瞳孔５２の中心付近で集束させられるように、反射型液晶光学素子７は、反射光にもたらす集光作用の大きさが領域により異なる特徴を有する。尚、集光作用の大きさが大きくなるほど、レンズとしての機能で換言すると焦点距離が短くなることと同等の作用が得られ、また、集光作用の大きさが小さくなるほど、レンズ機能としては焦点距離が長くなることと同等の作用が得られる。図１の例では、領域Ｐ１から領域Ｐ３に向かうにつれ、集光作用の大きさは大きくなっている。

上記の作用は、反射型液晶光学素子７に含まれる液晶分子配向構造に由来し、液晶分子の素子表面における配向分布を調整することでもたらされる。なお、このような反射型液晶光学素子７の構成及び作用の詳細は、別途、図５～７を用いて詳述する。

ここで、反射型液晶光学素子７は、「第１の反射型液晶光学素子」の一例である。また、反射型液晶光学素子７は、「光学部材」の一例であり、さらに、「投影部」の一例である。また、反射型液晶光学素子７の素子表面は、「反射面」の一例である。

制御部２０は、描画する映像の元となる映像データを入力し、入力した映像データに基づき、レーザ光源によるレーザ光の射出を制御する制御装置である。また、制御部２０は、走査ミラー５の駆動を制御することで、走査ミラー５による光の走査を制御する。

なお、図１では、レーザ光源１及び減光素子３０２がツル８１の内部に設けられた例を示したが、これに限定されるものではない。レーザ光源１及び減光素子３０２をツル８１の外部に設け、レーザ光源１から射出され、減光素子３０２で減光されたレーザ光線を、ツル８１の内部に導光させる構成にしてもよい。さらに、制御部２０は、ツル８１の内部に設けられてもよいし、制御部２０をツル８１の外部に設け、制御部２０からの駆動信号がツル８１の内部に供給される構成にしてもよい。

また、図１では、開口部材３０１と走査ミラー５の間に減光素子３０２を配置する例を示したが、これに限定されるものではない。減光素子３０２は、開口部材３０１とレンズ２の間に配置されてもよいし、また、複数の箇所に配置されてもよい。ユーザの網膜に投射される光の強度の安全性が確保されるのであれば、減光素子を必ずしも設けなくてもよい。減光素子３０２の配置を適正化することで、映像表示装置１００の小型化を図ることができる。

また、図１では、減光素子３０２と走査ミラー５の間に偏光子４１及び１／４波長板４２を配置した例を示したが、開口部材３０１と減光素子３０２の間に偏光子４１及び１／４波長板４２を配置してもよいし、開口部材３０１とレンズ２の間に配置してもよい。

また、図１では、反射型液晶光学素子７がメガネレンズ８ｃの表面に設けられた例を示したが、これに限定されるものではない。反射型液晶光学素子７は、メガネレンズ８ｃが導光板として構成された場合に、メガネレンズ８ｃの内部又は表面に設けられてもよい。

レーザ光源１は、半導体レーザに限定されるものではなく、固体レーザや気体レーザが使用されてもよい。また、偏光子４１として、透明板の最表面に耐久性向上のための保護フィルムや、反射防止のための無反射コート層等が設けられていてもよい。より高い消光比が必要な場合には、ワイヤーグリッド偏光子や金属分散型偏光フィルム等を用いると好適である。

また、１／４波長板４２は、無機結晶材料の波長板に限定されるものではなく、延伸処理により複屈折性をもたせたポリカーボネート等の有機材料からなる樹脂フィルムや、一対の透明板で高分子液晶相を挟持した位相差板等を用いてもよい。

また、走査ミラー５は、ＭＥＭＳミラーに限定されるものではなく、ポリゴンミラーやガルバノミラー等の光を走査可能な光学素子を用いてもよいし、これらを組み合わせて用いてもよい。但し、ＭＥＭＳミラーを用いると、映像表示装置１００を小型軽量化できるため好適である。また、ＭＥＭＳミラーの駆動方式は、静電式、圧電式、又は電磁式等の何れであってもよい。

＜映像表示装置１００におけるレーザ光線の動作＞
次に、映像表示装置１００におけるレーザ光線の動作について説明する。

図１において、レーザ光源１から射出された発散光のレーザ光線（発散光の図示は省略）は、レンズ２により略平行光に変換される。尚、レンズによる作用は略平行化するに限定されず、レンズ通過後の光を収束あるいは発散状態にしてもよい。略平行化されたレーザ光線は、開口部材３０１と減光素子３０２を通過して、偏光子４１と１／４波長板４２によって、右回り円偏光のレーザ光線に変換される。ここで、右回り円偏光は、「対掌性を有する偏光状態」の一例である。

右回り円偏光に変換されたレーザ光線は、走査ミラー５で２軸方向に走査され、反射ミラー６で反射されて、反射型液晶光学素子７に入射する。

反射型液晶光学素子７は、例えば、入射した右回り円偏光のレーザ光線を選択的に反射させ、眼球５０の内部に入射させる。眼球５０の内部への入射光は、反射型液晶光学素子７の集光機能により瞳孔５２の中心付近で一旦集束した後、眼球５０の奥にある網膜５３上で結像する。ここで、網膜５３は「光が投影される面」の一例である。

上記の視認状態は一般的にマクスウェル視と呼ばれており、瞳孔５２の中心付近を通る光は水晶体の焦点調節に関係なく網膜５３に達するため、ユーザは、現実空間のどの位置に眼の焦点を合わせても、投影された映像を焦点の合った状態で鮮明に視認できると理想的にはされている。一方で、現実世界では眼球５０に入射するレーザ光線は小さいながらも有限の直径を有するため、水晶体によるレンズ作用の影響は少なからず存在する。そのため、本発明の実施形態では、レンズ２および反射型液晶光学素子７の集光作用により、眼球５０に入射する際のレーザ光線の直径が３５０ μm以上且つ５００ μｍ以下、且つビーム拡がり角が正の有限値、すなわち発散光となるように設計されている。

これにより、走査ミラー５で走査されたレーザ光線によって描画される映像は、反射型液晶光学素子７を介し、水晶体の焦点調節に影響されることなく網膜５３に達するため、ユーザは、現実空間のどの位置に眼の焦点を合わせても、投影された映像を常に鮮明に視認できる。換言すると、走査ミラー５により走査されたレーザ光線で描画される映像は、ユーザにフォーカスフリーの状態で視認される。

なお、映像表示装置１００は、レーザ光源１に印加する電流又は電圧を変化させ、射出するレーザ光線の光強度を変化させることができる。これにより、映像表示装置１００を使用する周辺環境の明るさに応じて、画像又は映像の明るさを調整できる。

＜走査ミラー５の構成の詳細＞
次に、走査ミラー５の構成の詳細について、図２を参照して説明する。図２は、走査ミラー５の構成の一例を説明する図である。なお、図２では、矢印で示される方向のそれぞれを、α方向、β方向、及びγ方向とする。図２に示すように、走査ミラー５は、支持基板９１と、可動部９２と、蛇行状梁部９３と、蛇行状梁部９４と、電極接続部９５とを備える。

これらのうち、蛇行状梁部９３は、複数の折り返し部を有して蛇行して形成され、一端が支持基板９１に連結し、他端が可動部９２に連結する。蛇行状梁部９３は、３つの梁を含む梁部９３ａと、３つの梁を含む梁部９３ｂとを備える。梁部９３ａの梁と梁部９３ｂの梁は１つおきに交互に形成される。梁部９３ａと梁部９３ｂに含まれる各梁は、それぞれが独立に圧電部材を備えている。

同様に、蛇行状梁部９４は、複数の折り返し部を有して蛇行して形成され、一端が支持基板９１に連結し、他端が可動部９２に連結する。蛇行状梁部９４は、３つの梁を含む梁部９４ａと、３つの梁を含む梁部９４ｂとを備える。梁部９４ａの梁と梁部９４ｂの梁は１つおきに交互に形成される。梁部９４ａと梁部９４ｂに含まれる各梁は、それぞれが独立に圧電部材を備えている。なお、梁部９３ａ、及び９３ｂにおける梁の数は３つに限定されることなく任意でよい。

梁部９３ａ、９３ｂ、９４ａ、及び９４ｂが備える圧電部材は、図２では図示が省略されているが、例えば多層構造で形成された各梁の層の一部に、圧電層として備えられる。以下では、梁部９３ａ、及び９４ａが備える圧電部材を圧電部材９５ａと総称し、梁部９３ｂ、及び９４ｂが備える圧電部材を圧電部材９５ｂと総称する場合がある。

圧電部材９５ａと圧電部材９５ｂに、逆位相となる電圧信号を印加し、蛇行状梁部９４に反りを生じさせると、隣接する梁部が異なる方向に撓む。この撓みが累積され、図２のＡ軸回りに、反射ミラー９２ａを往復回動させるための回動力が発生する。

可動部９２は、β方向において、蛇行状梁部９３と蛇行状梁部９４との間に挟まれるようにして形成される。可動部９２は、反射ミラー９２ａと、トーションバー９２ｂと、圧電部材９２ｃと、支持部９２ｄとを備える。

反射ミラー９２ａは、例えば、基材上にアルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜が蒸着されて形成される。トーションバー９２ｂは、反射ミラー９２ａに一端が連結し、正、及び負のα方向に伸びて反射ミラー９２ａを回動可能に支持する。

圧電部材９２ｃは、一端がトーションバー９２ｂに連結し、他端が支持部９２ｄに連結する。圧電部材９２ｃに電圧を印加すると、圧電部材９２ｃは屈曲変形してトーションバー９２ｂにねじれを生じさせる。トーションバー９２ｂのねじれが回動力となり、反射ミラー９２ａはＢ軸回りに回動する。

反射ミラー９２ａのＡ軸回りの回動により、反射ミラー９２ａに入射するレーザ光線はα方向に走査される。反射ミラー９２ａのＢ軸回りの回動により、反射ミラー９２ａに入射するレーザ光線はβ方向に走査される。

支持部９２ｄは、反射ミラー９２ａと、トーションバー９２ｂと、圧電部材９２ｃとを囲むように形成される。支持部９２ｄは圧電部材９２ｃと連結し、圧電部材９２ｃを支持する。また支持部９２ｄは、圧電部材９２ｃに連結されたトーションバー９２ｂ、及び反射ミラー９２ａを間接的に支持する。

支持基板９１は、可動部９２と、蛇行状梁部９３と、蛇行状梁部９４とを囲むように形成される。支持基板９１は、蛇行状梁部９３、及び蛇行状梁部９４に連結し、これらを支持する。また支持基板９１は、蛇行状梁部９３、及び蛇行状梁部９４に連結された可動部９２を間接的に支持する。

走査ミラー５を構成するＭＥＭＳミラーは、マイクロマシニング技術により、シリコンやガラスを微細加工して形成される。マイクロマシニング技術を用いることで、高精度で微小な可動ミラーを、蛇行状梁部等の駆動部と一体にして基板上に形成できる。

具体的には、１枚のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板をエッチング処理等により成形する。成形した基板上に、反射ミラー９２ａ、蛇行状梁部９３～９４、圧電部材９５ａ～９５ｂ、電極接続部等が一体的に形成され、ＭＥＭＳミラーが形成される。なお、反射ミラー９２ａ等の形成は、ＳＯＩ基板の成形後に行ってもよいし、ＳＯＩ基板の成形中に行ってもよい。

ＳＯＩ基板は、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなるシリコン支持層の上に酸化シリコン層が設けられ、酸化シリコン層の上にさらに単結晶シリコンからなるシリコン活性層が設けられた基板である。シリコン活性層は、α方向、又はβ方向に対してγ方向の厚みが薄いため、シリコン活性層のみで構成された部材は、弾性を有する弾性部としての機能を備える。

ＳＯＩ基板は、必ずしも平面状である必要はなく、曲率等を有していてもよい。また、エッチング処理等により一体的に成形でき、部分的に弾性を持たせることができる基板であれば、ＭＥＭＳミラーの形成に用いられる部材はＳＯＩ基板に限られない。

主走査方向への走査の場合、制御部２０からの駆動信号として、正弦波波形の電圧が逆位相で走査ミラー５の備える圧電部材９５ａ及び９５ｂに印加される。正弦波波形の電圧の周波数は、Ａ軸回りの可動部９２の共振モードに応じた周波数である。正弦波波形の電圧の印加により、走査ミラー５は、低電圧で且つ非常に大きな回動角度で往復回動する。

駆動信号として、ノコギリ波波形の電圧信号を用いることができる。ノコギリ波波形は、正弦波波形の重ね合わせによって生成することができる。但し、ノコギリ波波形に限定されるものではなく、ノコギリ波波形の頂点を丸くした波形や、ノコギリ波波形の直線領域を曲線とした波形等を用いてもよい。

＜制御部２０のハードウェア構成＞
次に、実施形態に係る制御部２０のハードウェア構成について、図３を参照して説明する。図３は、制御部２０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

図３に示すように、制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２２と、ＲＯＭ(Read Only Memory)２３と、ＲＡＭ(Random Access Memory)２４と、光源駆動回路２５と、走査ミラー駆動回路２６とを備える。これらはシステムバス２７を介して相互に電気的に接続されている。

これらのうち、ＣＰＵ２２は、制御部２０の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ２２は、ＲＡＭ２４をワークエリア（作業領域）として、ＲＯＭ２３に格納されたプログラムを実行することで、制御部２０全体の動作を制御し、各種機能を実現する。

光源駆動回路２５は、レーザ光源１と電気的に接続し、レーザ光源１に電流、又は電圧を印加して、レーザ光源１を駆動する電気回路である。レーザ光源１は、光源駆動回路２５の出力する駆動信号により、レーザ光線の射出をＯＮ、又はＯＦＦし、また射出するレーザ光線の光強度を変化させる。

走査ミラー駆動回路２６は、走査ミラー５に電気的に接続され、走査ミラー５に電圧を印加して駆動する電気回路である。走査ミラー５は、走査ミラー駆動回路２６の出力する駆動信号に応じて、可動部９２が備える反射ミラー９２ａの回動の角度を変化させる。

＜制御部２０の機能構成＞
次に、実施形態に係る制御部２０の機能構成について、図４を参照して説明する。図４は、制御部２０の機能構成の一例を説明するブロック図である。図４に示すように、制御部２０は、射出制御部３１と、光源駆動部３２と、走査制御部３３と、走査ミラー駆動部３４とを備える。

これらのうち、射出制御部３１及び走査制御部３３のそれぞれの機能は、ＣＰＵ２２等により実現される。また、光源駆動部３２の機能は光源駆動回路２５等により実現され、走査ミラー駆動部３４の機能は光源駆動回路２５等により実現される。

上記に示したもののうち、射出制御部３１は、描画する映像の元となる映像データを入力し、入力した映像データに基づいて、レーザ光源１を駆動制御するための制御信号を光源駆動部３２に出力する。

走査制御部３３は、描画する映像の元となる映像データを入力し、入力した映像データに基づいて、走査ミラー５を駆動制御するための制御信号を走査ミラー駆動部３４に出力する。

なお、射出制御部３１と走査制御部３３は、好適な位置で視認される映像が歪み等を有する場合に、歪み等を補正するように制御を行ってもよい。

光源駆動部３２は、射出制御部３１から入力した制御信号に基づき、レーザ光源１に電流、又は電圧を印加して、レーザ光源１を駆動する。また、走査ミラー駆動部３４は、走査制御部３３から入力した制御信号に基づき、走査ミラー５に電圧を駆動する。

＜反射型液晶光学素子７の構成の詳細＞
次に、反射型液晶光学素子７の構成の詳細について、図５を参照して説明する。図５は反射型液晶光学素子７の構成の一例について説明する図であり、（ａ）は反射型液晶光学素子７の斜視図、（ｂ）は反射型液晶光学素子７に含まれる液晶ダイレクタ７１の断面空間分布の一部を説明する図、（ｃ）は反射型液晶光学素子７に含まれる液晶ダイレクタ７１の素子表面における面内空間分布の一部を説明する図である。

図５に示されるように、反射型液晶光学素子７の素子表面は液晶ダイレクタ７１または基板表面と平行な面であるｘ－ｙ平面を指し、断面は素子表面と垂直な面、例えば、ｘ－ｚ平面を指す。

図５（ａ）に示すように、反射型液晶光学素子７は平板状の液晶フィルムにより構成される。反射型液晶光学素子７は、光重合性液晶材料を用いて所望の分子配向構造を形成させた後、ＵＶ光照射により分子配向構造を固定化し、基板を除去することで製作される。なお、重合化により液晶分子の配向および位置は重合化前の状態が保存されたまま硬化されるため、液晶分子配向構造は重合化前後の状態を指し得る。

また、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、反射型液晶光学素子７の内部には、液晶ダイレクタ７１が３次元的に周期性を有するような液晶分子配向構造が封入されている。なお、液晶ダイレクタ７１は液晶分子が長軸方向を揃え配向している平均的な分子配向方向を指す。

本発明の実施形態における液晶材料は、アキラルな分子から成るネマティック液晶にキラル剤を添加したコレステリック液晶、あるいは液晶分子自身が対掌性を有する場合に発現するコレステリック液晶である。コレステリック液晶は、隣接分子間の分子配向にねじれが誘起され、液晶ダイレクタ７１と垂直な方向に対掌性を有する螺旋周期構造を形成する。すなわち、本発明の実施形態における反射型液晶光学素子７内に封入された液晶分子が形成する液晶ダイレクタ７１は、素子表面に垂直な深度方向、すなわちｚ方向に対掌性を有する螺旋分子配列を形成している。コレステリック液晶は、この螺旋の対掌性に依存して、同期する対掌性を有する円偏光の光を選択的にブラッグ反射する特性を有する。

また、反射型液晶光学素子７では、螺旋構造の開始位置、すなわち素子表面における液晶ダイレクタ７１の配向方向が調整されている。すなわち、図５（ｃ）に示されるように、反射型液晶光学素子７の素子表面における液晶ダイレクタ７１の面内配向分布は、素子面の略中央部より素子面において放射状に分子配向が周期的に変化する周期配列を有している。より具体的には、素子中央部よりあらゆる任意方向を取り得る放射方向に沿って液晶ダイレクタ７１が配向方位を周期的に回転させ、中央部より縁部に向かって徐々に周期が小さくなる、つまり周期が非線形に変化する配向分布を有している。

なお、図５（ｃ）においては、面内空間分布の一部を模式的に示しているに過ぎず、これに限定されるものでなく、素子サイズ、要求機能に基づき任意の好適な数の周期を有することができる。

このような面内配向分布により、例えば、図５（ｂ）に示すように、螺旋分子配列内において等位相面７２が光の入射方向である正のｚ方向に対して凹面状に湾曲した位相分布が、反射型液晶光学素子７内に形成され得る。すなわち、上述した局所的に変動する分子配向分布により、反射光には凹面状の位相偏移がもたらされる。したがって、正のｚ方向に向かって入射する光に対して、反射型液晶光学素子７は反射、且つ集光作用を有する。

また、図１で説明したように、反射型液晶光学素子７では、ｘ―ｙ平面内の領域によって、眼球に向けてレーザ光線を反射させる方向が異なる。そのため、反射型液晶光学素子７では、ｘ－ｙ平面と平行なa軸より二分される第１領域（ａ軸に対してｘ―領域）と第２領域（ａ軸に対してｘ＋領域）で上述した面内配向分布が非対称になるように構成される。より具体的には、図１で示されるＰ１領域が含まれる第１領域に比べて、Ｐ３領域が含まれる第２領域の周期の方が全体的に小さくなるように構成され得る。すなわち、第２領域の方が領域にわたり反射光にもたらされる凹面状の位相偏移の曲率半径が小さくなり、換言すると、第２領域の方が集光作用の大きさが大きくなる。このように、反射型液晶光学素子７には、素子面内に少なくとも２つ以上の集光作用の大きさが異なる領域が含まれる。これにより、反射型液晶光学素子７は、入射するレーザ光線を瞳孔５２の中心付近で集束させるように反射させることができる。すなわち、反射型液晶光学素子７は、いわば非球面ミラー、更には自由曲面ミラーとして機能し、マクスウェル視が実現可能となる。

尚、図５（ｂ）に示す螺旋ピッチ７３の数（周期数）を６以上とすると、例えば、ピーク反射強度が９０％以上を超える高い効率で反射させることができるため好適である。

なお、上述したような液晶分子配向構造で形成された位相分布によって、光学機能を発現させる技術には、公知のものを適用できるため（Ｎａｔｕｒｅ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｖｏｌ．１０ （２０１６） ｐ．３８９等）、ここではさらに詳細な説明を省略する。

反射型液晶光学素子７における位相分布の調整は、素子表面における液晶ダイレクタ７１の初期配向方向の調整により行うことができる。このような調整には、光配向法を用いることができる。光配向法では、基板上に塗布された配向膜を空間分割し、領域毎に所定方向に偏光された直線偏光を露光することで、液晶分子の初期配向方向を空間的に調整できる。

なお、液晶材料には、重合性液晶材料、または非重合性液晶材料の何れを用いてもよい。また、キラル剤には、重合性、または非重合性の何れを用いてもよく、さらに、１種のみを用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよいし、液晶分子がキラリティを有する場合には用いなくてもよい。

なお、本発明の実施形態では、反射型液晶光学素子７の製作方法として、光重合性液晶材料を用いて所望の分子配向構造を形成させた後、ＵＶ光照射により構造を固定化し、基板を除去するものを示したが、これに限定されるものではない。透明支持基板上に積層された形態、或いは透明支持基板に挟持された形態等、要求に応じて形態を任意に変化させてもよい。また、液晶フィルムが空気に接する形態においては、最表面に耐久性向上のための保護フィルム等を設けてもよい。

なお、反射型液晶光学素子７の形状は平板状に限定されるものでなく、曲面形態などメガネレンズ８ｃの形態に応じて任意の好適な形状に変化させてもよい。その際、メガネレンズ８ｃの形態に応じて反射型液晶光学素子７の液晶配向構造が調整され、入射するレーザ光線を瞳孔５２の中心付近で集束させるように反射させることができる。

＜反射型液晶光学素子７の作用＞
次に、反射型液晶光学素子７の作用について、図６を参照して説明する。図６は、反射型液晶光学素子７の作用の一例について説明する図である。図６は、液晶分子が右ねじれ螺旋配列を形成した反射型液晶光学素子７に、右回り円偏光６１と、左回り円偏光６２の光が入射した例を示している。

反射型液晶光学素子７は、上述したように、対掌性を有する螺旋配列に起因して、所定の波長帯域の光であって、液晶分子の螺旋回旋方向と同一の対掌性を有する円偏光の光を、高い回折効率でブラッグ反射させる。ここで、所定の波長帯域の帯域幅Δλは、液晶組成物の複屈折をΔｎ、液晶の螺旋ピッチをｐ、光線の入射角をθとすると、Δλ＝Δｎｐcosθにより決定される。帯域幅Δλは、液晶組成物の複屈折により調整可能で、３０～１００ｎｍ程度である。これは、可視光の帯域幅である３８０～７８０ｎｍと比較して非常に狭い。

図６に示したように、反射型液晶光学素子７に入射するレーザ光線が、液晶分子の螺旋回旋方向と同一の対掌性を有する右回り円偏光６１である場合、入射レーザ光は、理想的な効率で選択的に、反射される。

また、反射型液晶光学素子７は、所定の波長帯以外の光と、所定の波長帯域の光であって、液晶分子の螺旋回旋方向と対をなす反対方向の対掌性を有する円偏光の光を透過させるため、図６では、左回り円偏光６２の光は、反射型液晶光学素子７を透過している。

一方、反射される光にもたらされる位相偏移は、素子表面における液晶ダイレクタ７１の配向分布で規定されるが、この分子配向方向の変化で、コレステリック液晶が有する選択反射特性は失われない。そのため、反射型液晶光学素子７は、所定の波長帯の光であって、液晶分子の螺旋配列と同一の対掌性を有する円偏光の光のみを反射させるとともに、反射させた円偏光の光を、面内分子配向分布で規定される位相偏移に起因する集光作用で瞳孔５２の中心付近で集束させることができる。

なお、コレステリック液晶の螺旋ピッチは温度により変化するため、所定の波長帯域が温度に応じて変化しないように、構造が固定化される液晶フィルムで反射型液晶光学素子７を構成すると好適である。

なお、図６では、液晶分子が右ねじれ螺旋配列を形成した反射型液晶光学素子７の例を示したが、実施形態では、液晶分子が左ねじれ螺旋配列を形成した反射型液晶光学素子７を用いてもよい。この場合は、反射型液晶光学素子７は、液晶分子の螺旋回旋方向の向きと同一の対掌性を有する左回り円偏光の光を選択的に反射させて集束させ、また、左回り円偏光以外の光を透過させる。

＜映像表示装置１００の動作＞
次に、映像表示装置１００の動作について、図７を参照して説明する。図７は、映像表示装置１００の動作について説明する図である。

図７において、右回り円偏光のレーザ光線は、走査ミラー５で走査され、反射ミラー６で反射型液晶光学素子７に向けて折り返される。その後、反射型液晶光学素子７により理想的な効率で選択的に反射され、ユーザの眼球５０の瞳孔５２の中心付近で一旦集束された後、ユーザの網膜５３に投影される。ユーザは、網膜５３に投影されたレーザ光線による映像を視認できる。

一方、現実空間にある対象物７０から負のＺ方向に伝搬する光は、波長帯域が広いランダム偏光の光である。そのため、対象物７０からの光のうち、所定の波長帯域以外の光は反射型液晶光学素子７を透過し、また、所定の波長帯域内の光であっても右回り円偏光成分以外の光は、反射型液晶光学素子７を透過する。

反射型液晶光学素子７における所定の波長帯域の帯域幅は、可視光に比べて非常に狭いため、反射型液晶光学素子７は優れた透過性を有する。従って、現実空間にある対象物７０から眼球５０に向かって伝搬する光の多くは、反射型液晶光学素子７を透過してユーザの網膜５３に達する。これにより現実空間にある対象物７０の像は、十分な明るさで視認される。

このように、映像表示装置１００を装着するユーザは、映像と現実空間にある対象物の像を並行して視認でき、また、映像と現実空間の像を、ともに明るい状態で視認できる。

＜映像表示装置１００の効果＞
従来、走査された光を、光学部品を介してユーザの眼球の網膜に投影し、投影される光による映像をユーザに視認させる装置が開示されている。しかしながら、現実空間にある対象物等の像と映像を並行して視認させる透過型のＨＭＤ等の従来の映像表示装置では、メガネグラスを透過する現実空間にある対象物等の像の明るさと、メガネグラスで反射される映像の明るさがトレードオフの関係にある。そのため、現実空間にある対象物等の像を明るくすると、投影される映像が暗くなり、映像を適切に視認させられなくなる場合があった。

本実施形態では、反射型液晶光学素子７により右回り円偏光の走査光を選択的に反射させて、走査光による映像を投影する。一方、反射型液晶光学素子７は、現実空間からの光を高い効率で透過させる。これにより、網膜に映像が投影されたユーザは、映像と現実空間にある対象物等の像をともに明るく視認することができる。換言すると、投影される光による映像、及び現実空間の視認性を向上させることができる。

また、本実施形態では、マクスウェル視を利用してユーザの網膜に直接映像を描画するため、現実空間のどの位置に焦点を合わせても映像を並行して、且つ鮮明に、ユーザに視認させることが可能となる。これにより、例えば、ユーザが製造現場における作業従事者である場合、クリアな視界により現実空間における作業が阻害されることなく、作業指示等、デジタルコンテンツを良好に視認でき、且つフォーカスフリーにより視覚ストレスレスな作業従事が可能となる。

また、本実施形態では、平板形状で薄型の反射型液晶光学素子７を用いることで、映像表示装置１００を小型化し、また、映像表示装置１００の実装を容易にすることができる。

また、本実施形態では、反射型液晶光学素子７は、集光作用の大きさが領域により変化する液晶分子配向構造を含んでいる。これにより、レーザ光線を瞳孔５２の中心付近で適切に集束させることができ、マクスウェル視を実現させることができる。

また、液晶分子螺旋配列の螺旋ピッチ７３の数を６以上とすると、より高い効率で反射させることができるため好適である。

なお、本実施形態では、ＨＭＤを映像表示装置の例として説明したが、ＨＭＤ等の映像表示装置は、ユーザの頭部に直接装着させるものだけでなく、固定部等の部材を介して間接的にユーザの頭部に装着させるものであってもよい。

また、本実施形態では、液晶分子が右ねじれ螺旋配列を形成した反射型液晶光学素子７を用いる例を示したが、液晶分子が左ねじれ螺旋配列を形成する反射型液晶光学素子７を用いてもよい。この場合、レーザ光源１からのレーザ光線を、偏光子４１及び１／４波長板４２により左回り円偏光に変換し、反射型液晶光学素子７に入射させることで、上述したものと同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、１層の反射型液晶光学素子７を用いる例を示したが、複数の反射型液晶光学素子７を積層させたものを用いてもよい。例えば、赤（Ｒ）を所定の波長帯域とする反射型液晶光学素子と、緑（Ｇ）を所定の波長帯域とする反射型液晶光学素子と、青（Ｂ）を所定の波長帯域とする反射型液晶光学素子の３層で反射型液晶光学素子７を構成すると、ＲＧＢレーザ光源を用いることで、フルカラー映像を網膜に投影できる。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態に係る映像表示装置１００ａについて説明する。

反射型液晶光学素子による反射光を集束させる機能に起因して、眼球に入射したレーザ光線の状態が視野内で変化する場合がある。ここで、レーザ光線の状態には、レーザ光線の直径やビーム拡がり角等が含まれる。眼球運動によるケラレが発生しない視野角で映像を投影する場合、眼球に入射するレーザ光線の状態は、網膜に映像が投影される範囲内で均一化されていることが望ましい。

本実施形態では、補正用反射型液晶光学素子を介して反射型液晶光学素子にレーザ光線を入射させることで、反射型液晶光学素子で反射され、眼球に入射するレーザ光線の状態を均一化する。

＜第２の実施形態に係る映像表示装置１００ａの構成＞
第２の実施形態に係る映像表示装置１００ａの構成について説明する。図８は、映像表示装置１００ａの構成の一例を説明する図である。映像表示装置１００ａは、補正用反射型液晶光学素子９を備える。ここで、補正用反射型液晶光学素子９は、「第２の反射型液晶光学素子」の一例である。

補正用反射型液晶光学素子９は、上述した反射型液晶光学素子７と同様に、所定の波長帯で、液晶分子の螺旋回旋方向と同一の対掌性を有する円偏光の光を高い効率で反射させて集光させる平板形状の光学素子である。補正用反射型液晶光学素子９に含まれる液晶分子の面内配向分布で規定される集光作用は、網膜５３に映像が投影される範囲内で、眼球５０に入射するレーザ光線の状態を均一化するように調整されている。

＜第２の実施形態に係る映像表示装置１００ａの作用＞
ここで、補正用反射型液晶光学素子９の作用を説明するに先立ち、比較例に係る映像表示装置について、図９を参照して説明する。図９は、比較例に係る映像表示装置の作用を説明する図である。

図９において、レーザ光線Ｌ１～L３のそれぞれは、走査ミラー５で走査され、反射ミラー６で反射された後、反射型液晶光学素子７に入射する。ここで、レーザ光線Ｌ２は、映像の中心に対応するレーザ光線である。また、レーザ光線Ｌ１は、Ｘ方向における映像の一端に対応するレーザ光線であり、レーザ光線Ｌ３は、Ｘ方向における映像の他端に対応するレーザ光線である。換言すると、レーザ光線Ｌ１は、網膜５３に映像が投影される範囲の一端に対応し、レーザ光線Ｌ３は、網膜５３に映像が投影される範囲の他端に対応する。

レーザ光線Ｌ１は、反射型液晶光学素子７の領域Ｐ１で反射され、眼球５０に入射する。また、レーザ光線Ｌ２は、反射型液晶光学素子７の領域Ｐ２で反射され、眼球５０に入射する。レーザ光線Ｌ３は、反射型液晶光学素子７の領域Ｐ３で反射され、眼球５０に入射する。

上述したように、反射型液晶光学素子７では、レーザ光線を眼球５０に向けて反射させ、瞳孔の中心付近で集束させた後、網膜５３に投影するために、正のＸ方向に領域Ｐ１から領域Ｐ３にかけて、集光作用の大きさが順に大きくなっている。

また、図９に示すように、眼球５０の正面に反射型液晶光学素子を配置する場合、レーザ光線Ｌ１～Ｌ３にかけて光路長が長くなるため、眼球５０への入射する時のレーザ光線の状態がレーザ光線Ｌ１～Ｌ３の間で異なるものとなる。

例えば、視野の中心を通るレーザ光線L２が図のＺ軸に対して略平行な状態で眼球５０に入射すると想定した場合、レーザ光線Ｌ１はレーザ光線L２に比べて発散した状態で眼球に入射する。一方、レーザ光線Ｌ３、レーザ光線Ｌ２に比べて収束した状態で眼球に入射する。このように、比較例に係る映像表示装置では、映像が投影される範囲内で、眼球５０に入射するレーザ光線の状態が不均一となり、解像特性やフォーカス特性が均一にならなくなる場合がある。

次に、本実施形態に係る映像表示装置１００ａの作用について、図１０を参照して説明する。図１０は、映像表示装置１００ａの作用の一例を説明する図である。

図１０において、補正用反射型液晶光学素子９の領域Ｃ１で反射されたレーザ光線は、反射型液晶光学素子７の領域Ｐ１に入射する。また、補正用反射型液晶光学素子９の領域Ｃ２で反射されたレーザ光線は、反射型液晶光学素子７の領域Ｐ２に入射し、補正用反射型液晶光学素子９の領域Ｃ３で反射されたレーザ光線は、反射型液晶光学素子７の領域Ｐ３に入射する。

ここで、反射型液晶光学素子７と補正用反射型液晶光学素子９のそれぞれは、同じ液晶材料により形成され、液晶分子は、入射する右回り円偏光のレーザ光線に対応させて、ともに偏光と同じ対掌性を有する右ねじれ螺旋配列を形成している。上述したように、補正用反射型液晶光学素子９は、反射型液晶光学素子７が有する集光作用の大きさの違いを打ち消し、映像が投影される範囲内で、眼球５０に入射するレーザ光線の状態が均一化されるように、液晶分子配向構造が設計されている。

より具体的には、反射型液晶光学素子７が、正のＸ方向に、領域Ｐ１～Ｐ３の順に集光作用の大きさが大きくなることに対応して、補正用反射型液晶光学素子９は、負のＸ方向に、領域Ｃ３～Ｃ１の順に集光作用の大きさが大きくなるように液晶分子の面内配向分布が規定されている。

このような構成にすることで、補正用反射型液晶光学素子９の集光作用の大きさが大きい領域Ｃ１で反射されたレーザ光線Ｌ１は、反射型液晶光学素子７の集光作用の大きさが小さい領域Ｐ１に入射し、補正用反射型液晶光学素子９の集光作用の大きさが小さい領域Ｃ３で反射されたレーザ光線Ｌ３は、反射型液晶光学素子７の集光作用の大きさが大きい領域Ｐ３に入射する。

これにより、領域毎での集光作用の大きさのバランスが調整され、図１０に示すように、映像が投影される範囲内において、反射型液晶光学素子７で反射された眼球５０に入射するレーザ光線の状態、例えば、レーザ光線の直径およびビーム拡がり角が均一化される。

本実施形態に係る映像表示装置１００ａにおいても、先述した映像表示装置１００同様、眼球５０の内部への入射光は、反射型液晶光学素子７の集光機能により瞳孔５２の中心付近で一旦集束した後、眼球５０の奥にある網膜５３上で結像する、マクスウェル視を利用して映像を投影する。そのため、本実施形態では、レンズ２、補正用反射型液晶光学素子９および反射型液晶光学素子７の集光作用により、マクスウェル視として好適な条件である眼球５０に入射する際のレーザ光線の直径が３５０μm以上且つ５００μｍ以下、且つビーム拡がり角が正の有限値、すなわち発散光となるように設計されている。

＜第２の実施形態に係る映像表示装置１００ａの効果＞
以上説明してきたように、本実施形態では、補正用反射型液晶光学素子９を介して反射型液晶光学素子７にレーザ光線を入射させる。これにより、反射型液晶光学素子７で反射され、眼球５０に入射するレーザ光線の状態を均一化し、映像が投影される範囲内で解像特性やフォーカス特性が均一な映像をユーザに視認させることができる。

また、本実施形態では、平板形状で薄型の補正用反射型液晶光学素子９を用いることで、映像表示装置１００aを小型、軽量化し、また、映像表示装置１００aの実装を容易にすることができる。なお、これ以外の効果は、第１の実施形態で説明したものと同様である。

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態の検眼装置を説明する。

例えば、本発明の光学装置および映像表示装置は検眼装置にも採用することができる。検眼装置とは、視力検査、眼屈折力検査、眼圧検査、眼軸長検査など種々の検査を行うことができる装置を指す。検眼装置は、眼球に非接触で検査可能な装置であって、被験者の顔を支持する支持部と、検眼窓と、検眼に際し被検者の眼球に検査用情報を投影する表示部と、制御部と、測定部とを有している。被検者は支持部に顔を固定し、検眼窓から表示部により投影される検査用情報を凝視する。このとき、表示部として本実施形態の光学装置が利用可能である。また、本実施形態の映像表示装置を利用すれば、グラス形態の検眼装置の実現が可能となる。それにより、検査に必要な空間や大型の検眼装置が不要となり、簡便な構成で場所に左右されることなく検査が可能となる。

以上、実施形態に係る光学装置、映像表示装置、及び検眼装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

尚、本実施形態では、グラス型のＨＭＤを映像表示装置の例として説明したが、ＨＭＤ等の映像表示装置は、「人」の頭部に直接装着させるだけでなく、固定部等の部材を介して間接的に「人」の頭部に装着させるものであってもよい。

１ レーザ光源
２ レンズ
３０１ 開口部材
３０２ 減光素子
４１ 偏光子
４２ １／４波長板
５ 走査ミラー（走査部の一例）
６ 反射ミラー
７ 反射型液晶光学素子（光学部材の一例、投影部の一例、第１の反射型液晶光学素子の一例）
７１ 液晶ダイレクタ
７２ 等位相面
８ メガネフレーム
８１ ツル
８２ リム
９ 補正用反射型液晶光学素子（第２の反射型液晶光学素子の一例）
２０ 制御部
２２ ＣＰＵ
２３ ＲＯＭ
２４ ＲＡＭ
２５ 光源駆動回路
２６ 走査ミラー駆動回路
２７ システムバス
３１ 射出制御部
３２ 光源駆動部
３３ 走査制御部
３４ 走査ミラー駆動部
３５ 瞳孔位置推定部
３６ 姿勢制御部
３７ ステージ駆動部
５０ 眼球
５２ 瞳孔
５３ 網膜
６１ 右回り円偏光
６２ 左回り円偏光
１００ 映像表示装置
Ｐ 反射点

特許６２０９６６２号公報

Claims (14)

1. 所定の偏光状態の光である走査光を投影する投影部を備え、
   前記投影部は、前記所定の偏光状態の光を選択的に反射させる光学部材を含み、
   前記光学部材は、前記光を、投影される面に向けて反射し、且つ集光させる第１の反射型液晶光学素子であり、
   前記第１の反射型液晶光学素子は、素子面内に少なくとも２つ以上の集光作用の大きさが異なる領域を含む
   光学装置。
2. 前記所定の偏光状態の光は対掌性を有する偏光状態の光である
   請求項１に記載の光学装置。
3. 前記対掌性を有する偏光状態の光は、右回り円偏光又は左回り円偏光の何れか一方の光である
   請求項２に記載の光学装置。
4. 前記光学部材は前記光を選択的に反射させる面を有する
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の光学装置。
5. 前記光学部材は前記光を選択的に反射させる面と反対側の面からの前記対掌性と対となる偏光状態の光を透過させる
   請求項２又は３に従属する請求項４に記載の光学装置。
6. 前記光学部材は、重合性液晶材により形成される
   請求項１乃至５の何れか１項に記載の光学装置。
7. 前記第１の反射型液晶光学素子は、３次元的に周期性を有する液晶分子配向構造を備え、
   前記液晶分子配向構造は、素子深度方向に対掌性を有する螺旋分子配列を有し、
   素子面内方向に素子中央部より素子面内に沿って分子配向が周期的に変化する周期配列を有し、
   前記周期配列は、素子中央部より素子面内に沿って非線形に周期が変化する
   請求項１乃至６の何れか１項に記載の光学装置。
8. 前記周期配列は、素子中央部より二分される第１領域及び第２領域を備え、
   前記第１領域及び前記第２領域における前記周期配列が非対称となるように構成されている
   請求項７に記載の光学装置。
9. 前記螺旋分子配列の周期数は６以上である
   請求項７、又は８に記載の光学装置。
10. 前記走査光を生成し前記投影部に照射する走査部をさらに有し、
    前記走査部は、異なる２つの軸回りに回動する走査ミラーと、
    前記走査ミラーによる反射光を反射させる反射ミラーと、を含む
    請求項１乃至９の何れか１項に記載の光学装置。
11. 前記反射ミラーは、右回り円偏光又は左回り円偏光の何れか一方の光を反射させ、且つ集光させる反射面を有する第２の反射型液晶光学素子である
    請求項１０に記載の光学装置。
12. 前記第２の反射型液晶光学素子は、素子面内に少なくとも２つ以上の集光作用の大きさが異なる領域を含み、前記集光作用の大きさが異なる領域のうち、集光作用の大きさが小さい領域は、集光作用の大きさが大きい領域と比較して、前記投影部によって光が投影される面の近くに設けられている
    請求項１１に記載の光学装置。
13. 光源と、
    前記光源からの光を前記所定の偏光状態に変換する偏光部と、
    請求項１乃至１２の何れか１項に記載の光学装置と、を備える
    映像表示装置。
14. 請求項１乃至１２の何れか１項に記載の光学装置、又は請求項１３に記載の映像表示装置の何れか一方を備える
    検眼装置。

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