(57)【要約】【課題】画像光における色ごとのずれを抑制できる表示装置を提供すること。【解決手段】画像光生成装置から出射された画像光を観察者の瞳へと導く表示装置において、正のパワーを有し、画像光が入射する第１回折光学素子群と、正のパワーを有し、第１回折光学素子群で回折された画像光を回折して射出瞳を形成する第２回折光学素子群と、を備え、第１回折光学素子群は、画像光の赤色、緑色、青色の３色のうちのいずれか２色以下の波長帯に対応する第１干渉縞を有する第１回折光学素子と、３色の残りの色の波長帯に対応した第２干渉縞を有する第２回折光学素子とを積層して構成されており、第２回折光学素子群は、画像光の赤色、緑色、青色の３色のうちのいずれか２色以下の波長帯に対応した第３干渉縞を有する第３回折光学素子と、３色の残りの色の波長帯に対応した第４干渉縞を有する第４回折光学素子とを積層して構成されていることを特徴とする。【選択図】図４
2020071429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像光生成装置から出射された画像光を観察者の瞳へと導く表示装置において、
正のパワーを有し、前記画像光が入射する第１回折光学素子群と、
正のパワーを有し、前記第１回折光学素子群で回折された前記画像光を回折して射出瞳を形成する第２回折光学素子群と、を備え、
前記第１回折光学素子群は、前記画像光の赤色、緑色、青色の３色のうちのいずれか２色以下の波長帯に対応する第１干渉縞を有する第１回折光学素子と、前記３色の残りの色の波長帯に対応した第２干渉縞を有する第２回折光学素子とを積層して構成されており、
前記第２回折光学素子群は、前記画像光の赤色、緑色、青色の３色のうちのいずれか２色以下の波長帯に対応した第３干渉縞を有する第３回折光学素子と、前記３色の残りの色の波長帯に対応した第４干渉縞を有する第４回折光学素子とを積層して構成されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記第１回折光学素子群において、前記第１回折光学素子は前記第２回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置し、
前記第２回折光学素子群において、前記第３回折光学素子は前記第４回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置しており、
前記第１干渉縞および前記第３干渉縞は、少なくとも緑色の波長帯に対応する
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１回折光学素子群において、前記第１回折光学素子は前記第２回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置し、
前記第２回折光学素子群において、前記第３回折光学素子は前記第４回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置しており、
前記第１干渉縞および前記第３干渉縞は、青色の波長帯に少なくとも対応する
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１回折光学素子群において、前記第１回折光学素子は前記第２回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置し、
前記第２回折光学素子群において、前記第３回折光学素子は前記第４回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置しており、
前記第１干渉縞および前記第３干渉縞は、前記画像光のうち前記第１回折光学素子および前記第３回折光学素子における透過率が最も低い波長帯に少なくとも対応する
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第１回折光学素子群において、前記第１回折光学素子は前記第２回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置し、
前記第２回折光学素子群において、前記第３回折光学素子は前記第４回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置しており、
前記第１干渉縞および前記第３干渉縞は、前記画像光のうち光強度が最も低い波長帯に少なくとも対応する
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第１回折光学素子群において、前記第１回折光学素子は前記第２回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置し、
前記第２回折光学素子群において、前記第３回折光学素子は前記第４回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置しており、
前記第１干渉縞および前記第３干渉縞は、前記画像光のうち該画像光におけるホワイトバランスに最も影響を及ぼす波長帯に少なくとも対応する
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第１回折光学素子群において、前記第１回折光学素子は前記第２回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置し、
前記第２回折光学素子群において、前記第３回折光学素子は前記第４回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置しており、
前記第１回折光学素子の厚みは前記第２回折光学素子の厚みより薄く、
前記第３回折光学素子の厚みは前記第４回折光学素子の厚みより薄い
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第１回折光学素子、前記第２回折光学素子、前記第３回折光学素子および前記第４回折光学素子は反射型体積ホログラムで構成される
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記第１回折光学素子群および前記第２回折光学素子群は湾曲形状を有する
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、導光板の表面にホログラムを貼り付けた導光光学系を用いて観察者の眼に画像光を導く表示装置が開示されている。この表示装置では、ホログラムとして、赤色、青色および緑色の３色の画像光のうち２色に対応した干渉縞を有する第１のホログラムと、残り１色の干渉縞を有する第２のホログラムとを用いている。第１のホログラムおよび第２のホログラムは、導光板や空気層を介して互いに離間した状態で配置されている。この表示装置において、ホログラムは光を屈折させるパワーを持たないため、第１のホログラムおよび第２のホログラムは互いに離間配置されても特に画像光に影響を及ぼすことはなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１８６７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の導光光学系に代えて、投射光学系と正のパワーを有する２つのホログラムとを組み合わせた光学系を用いることも考えられる。しかしながら、この場合、正のパワーを有するホログラム同士が離間して配置されるため、画像光の投射位置が色ごとにずれてしまい、観察者が観察する画像の品質が低下する問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第一態様に係る表示装置は、画像光生成装置から出射された画像光を観察者の瞳へと導く表示装置において、正のパワーを有し、前記画像光が入射する第１回折光学素子群と、正のパワーを有し、前記第１回折光学素子群で回折された前記画像光を回折して射出瞳を形成する第２回折光学素子群と、を備え、前記第１回折光学素子群は、前記画像光の赤色、緑色、青色の３色のうちのいずれか２色以下の波長帯に対応する第１干渉縞を有する第１回折光学素子と、前記３色の残りの色の波長帯に対応した第２干渉縞を有する第２回折光学素子とを積層して構成されており、前記第２回折光学素子群は、前記画像光の赤色、緑色、青色の３色のうちのいずれか２色以下の波長帯に対応した第３干渉縞を有する第３回折光学素子と、前記３色の残りの色の波長帯に対応した第４干渉縞を有する第４回折光学素子とを積層して構成されていることを特徴とする。
【０００６】
第一態様に係る表示装置では、前記第１回折光学素子群において、前記第１回折光学素子は前記第２回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置し、前記第２回折光学素子群において、前記第３回折光学素子は前記第４回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置しており、前記第１干渉縞および前記第３干渉縞は、青色の波長帯に少なくとも対応するのが好ましい。
【０００７】
第一態様に係る表示装置では、前記第１回折光学素子群において、前記第１回折光学素子は前記第２回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置し、前記第２回折光学素子群において、前記第３回折光学素子は前記第４回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置しており、前記第１干渉縞および前記第３干渉縞は、前記画像光のうち前記第１回折光学素子および前記第３回折光学素子における透過率が最も低い波長帯に少なくとも対応するが好ましい。
【０００８】
第一態様に係る表示装置では、前記第１回折光学素子群において、前記第１回折光学素子は前記第２回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置し、前記第２回折光学素子群において、前記第３回折光学素子は前記第４回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置しており、前記第１干渉縞および前記第３干渉縞は、前記画像光のうち光強度が最も低い波長帯に少なくとも対応するのが好ましい。
【０００９】
第一態様に係る表示装置において、前記第１回折光学素子群において、前記第１回折光学素子は前記第２回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置し、前記第２回折光学素子群において、前記第３回折光学素子は前記第４回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置しており、前記第１干渉縞および前記第３干渉縞は、前記画像光のうち該画像光におけるホワイトバランスに最も影響を及ぼす波長帯に少なくとも対応するのが好ましい。
【００１０】
第一態様に係る表示装置では、前記第１回折光学素子群において、前記第１回折光学素子は前記第２回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置し、前記第２回折光学素子群において、前記第３回折光学素子は前記第４回折光学素子よりも前記画像光の入射面側に位置しており、前記第１回折光学素子の厚みは前記第２回折光学素子の厚みより薄く、前記第３回折光学素子の厚みは前記第４回折光学素子の厚みより薄いのが好ましい。
【００１１】
第一態様に係る表示装置では、前記第１回折光学素子、前記第２回折光学素子、前記第３回折光学素子および前記第４回折光学素子は反射型体積ホログラムで構成されるのが好ましい。
【００１２】
第一態様に係る表示装置では、前記第１回折光学素子群および前記第２回折光学素子群は湾曲形状を有するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一実施形態に係る表示装置の外観の一態様を示す外観図。
【図２】表示装置の別の外観の一態様を示す外観図。
【図３】表示装置の光学系の一態様を示す説明図。
【図４】第１回折光学素子群および第２回折光学素子群の構成を示す図。
【図５】第１、第２回折光学素子群の回折特性を示す説明図。
【図６Ａ】第１、第２回折光学素子群が共役関係にある場合の説明図。
【図６Ｂ】第１回折、第２回折光学素子群が共役関係にない場合の説明図。
【図６Ｃ】第１回折、第２回折光学素子群が共役関係にない場合の説明図。
【図７Ａ】第１、第２回折光学素子群の共役関係からのずれの許容差を示す説明図。
【図７Ｂ】第１、第２回折光学素子群の共役関係からのずれの許容差を示す別形態の説明図。
【図８】光学系の光線図。
【図９】第二実施形態に係る第１および第２回折光学素子群の構成を示す図。
【図１０Ａ】第三実施形態に係る第１および第２回折光学素子群の構成を示す図。
【図１０Ｂ】第３回折光学素子における透過率特性の一例を示した図。
【図１１】第四実施形態に係る第１および第２回折光学素子群の構成を示す図。
【図１２】第五実施形態に係る第１および第２回折光学素子群の構成を示す図。
【図１３】第一変形例に係る光学系の光線図。
【図１４】第二変形例に係る光学系の光線図。
【図１５】第三変形例に係る光学系の光線図。
【図１６】第四変形例に係る光学系の光線図。
【図１７】第四変形例の光学系における第１光学部の説明図。
【図１８】第五変形例に係る光学系の説明図。
【図１９】第六変形例に係る光学系の説明図。
【図２０】第七変形例に係る光学系の説明図。
【図２１】水平方向および垂直方向における中間像の位置が異なる図。
【図２２】第八変形例に係る光学系の説明図。
【図２３】第九変形例に係る光学系の説明図。
【図２４】第十変形例に係る光学系の説明図。
【図２５】第十一変形例に係る第１回折素子と第２回折素子との略共役関係を示す図。
【図２６】図２５に示す略共役関係のときに第２回折素子から出射される光の説明図。
【図２７】図２６に示す光が眼に入射する様子を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第一実施形態）
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度や角度を実際とは異ならせしめている。
【００１５】
図１は、本実施形態の表示装置１００の外観の一態様を示す外観図である。図２は、表示装置１００の別の外観の一態様を示す外観図である。図３は、図１に示す表示装置１００の光学系１０の一態様を示す説明図である。なお、図１から図３においては、表示装置を装着した観察者に対する前後方向をＺ軸に沿う方向とし、前後方向の一方側として表示装置を装着した観察者の前方を前側Ｚ１とし、前後方向の他方側として表示装置を装着した観察者の後方を後側Ｚ２としてある。また、表示装置を装着した観察者に対する左右方向をＸ軸に沿う方向とし、左右方向の一方側として表示装置を装着した観察者の右方を右側Ｘ１とし、左右方向の他方側として表示装置を装着した観察者の左方を左側Ｘ２としてある。また、表示装置を装着した観察者に対する上下方向をＹ軸方向に沿う方向とし、上下方向の一方側として表示装置を装着した観察者の上方を上側Ｙ１とし、上下方向の他方側として表示装置を装着した観察者の下方を下側Ｙ２としてある。
【００１６】
図１に示す表示装置１００は、頭部装着型の表示装置であり、画像光Ｌ０ａを右眼Ｅａに入射させる右眼用光学系１０ａと、画像光Ｌ０ｂを左眼Ｅｂに入射させる左眼用光学系１０ｂとを有している。表示装置１００は、例えば、眼鏡のような形状に形成される。具体的に、表示装置１００は、右眼用光学系１０ａと左眼用光学系１０ｂとを保持する筐体９０をさらに備えている。表示装置１００は、筐体９０によって観察者の頭部に装着される。
【００１７】
表示装置１００は、筐体９０として、フレーム９１と、フレーム９１の右側に設けられ、観察者の右耳に係止されるテンプル９２ａと、フレーム９１の左側に設けられ、観察者の左耳に係止されるテンプル９２ｂと、を備えている。フレーム９１は、両側部に収納空間９１ｓを有しており、収納空間９１ｓ内に、後述する光学系１０を構成する画像光投射装置等の各部品が収容されている。テンプル９２ａ，９２ｂは、ヒンジ９５によってフレーム９１に対して折り畳み可能に連結されている。
【００１８】
右眼用光学系１０ａと左眼用光学系１０ｂとは基本的な構成が同一である。従って、以下の説明では、右眼用光学系１０ａと左眼用光学系１０ｂとを区別せずに光学系１０として説明する。
【００１９】
また、図１に示す表示装置１００では、画像光Ｌ０をＸ軸に沿う左右方向に進行させたが、図２に示すように、画像光Ｌ０を上側Ｙ１から下側Ｙ２に進行させて観察者の眼Ｅに出射させる場合や、頭頂部から眼Ｅの前にわたって光学系１０が配置されるように構成される場合もある。
【００２０】
図３を参照して表示装置１００の光学系１０の基本的な構成を説明する。図３は、図１に示す表示装置１００の光学系１０の一態様を示す説明図である。なお、図３には、画像光Ｌ０の特定波長の光Ｌ１（実線）に加えて、長波長側の光Ｌ２（一点鎖線）、および特定波長に対して短波長側の光Ｌ３（点線）も図示してある。
【００２１】
図３に示すように、光学系１０では、画像光生成装置３１から出射された画像光Ｌ０の進行方向に沿って、正のパワーを有する第１光学部Ｌ１０と、正のパワーを有する第２光学部Ｌ２０と、正のパワーを有する第３光学部Ｌ３０と、正のパワーを有する第４光学部Ｌ４０とが配置されている。
【００２２】
本実施形態において、正のパワーを有する第１光学部Ｌ１０は、投射光学系３２によって構成されている。正のパワーを有する第２光学部Ｌ２０は、反射型の第１回折光学素子群５０によって構成されている。正のパワーを有する第３光学部Ｌ３０は、導光系６０によって構成されている。正のパワーを有する第４光学部Ｌ４０は、反射型の第２回折光学素子群７０によって構成されている。本実施形態において、第１回折光学素子群５０および第２回折光学素子群７０は、反射型の回折素子である。
【００２３】
かかる光学系１０において、画像光Ｌ０の進行方向に着目すると、画像光生成装置３１は、投射光学系３２に向けて画像光Ｌ０を出射し、投射光学系３２は入射した画像光Ｌ０を第１回折光学素子群５０に向けて出射し、第１回折光学素子群５０は入射した画像光Ｌ０を導光系６０に向けて出射する。導光系６０は、入射した画像光Ｌ０を第２回折光学素子群７０に出射し、第２回折光学素子群７０は、入射した画像光Ｌ０を観察者の眼Ｅに向けて出射する。
【００２４】
本実施形態において、画像光生成装置３１は画像光Ｌ０を生成する。
画像光生成装置３１は、有機エレクトロルミネッセンス表示素子等の表示パネル３１０を備えている態様を採用することができる。かかる態様によれば、小型で高画質な画像表示が可能な表示装置１００を提供することができる。また、画像光生成装置３１は、照明光源（図示せず）と、照明光源から出射された照明光を変調する液晶表示素子等の表示パネル３１０とを備えている態様を採用してもよい。かかる態様によれば、照明光源の選択が可能なため、画像光Ｌ０の波長特性の自由度が広がるという利点がある。ここで、画像光生成装置３１は、カラー表示可能な１枚の表示パネル３１０を有する態様を採用することができる。また、画像光生成装置３１は、各色に対応する複数の表示パネル３１０と、複数の表示パネル３１０から出射された各色の画像光を合成する合成光学系とを有する態様を採用してもよい。さらに、画像光生成装置３１は、レーザー光をマイクロミラーデバイスで変調する態様を採用してもよい。
【００２５】
投射光学系３２は画像光生成装置３１が生成した画像光Ｌ０を投射する光学系であって、複数のレンズ３２１によって構成されている。図３では、投射光学系３２におけるレンズ３２１を３枚とした場合を例に挙げたが、レンズ３２１の枚数はこれに限定されることはなく、投射光学系３２が４枚以上のレンズ３２１を備えていてもよい。また、各レンズ３２１は貼り合わせて投射光学系３２を構成してもよい。また、レンズ３２１は自由曲面のレンズで構成されていてもよい。
【００２６】
導光系６０は、第１回折光学素子群５０から出射された画像光Ｌ０が入射するレンズ系６１と、レンズ系６１から出射された画像光Ｌ０を斜めに傾いた方向に出射するミラー６２とを有している。レンズ系６１は、Ｚ軸に沿う前後方向に配置された複数のレンズ６１１からなる。ミラー６２は、前後方向に向けて斜めに傾いた反射面６２０を有している。本実施形態において、ミラー６２は全反射ミラーである。但し、ミラー６２をハーフミラーとしてもよく、この場合、外光を視認できる範囲を広くすることができる。
【００２７】
続いて、第１回折光学素子群５０および第２回折光学素子群７０の構成について説明する。
本実施形態において、第１回折光学素子群５０および第２回折光学素子群７０は基本的な構成が同一である。
【００２８】
図４は第１回折光学素子群５０および第２回折光学素子群７０の構成を示す図である。はじめに第２回折光学素子群７０の構成について説明する。
図４に示すように、第２回折光学素子群７０は、反射型体積ホログラム７５を備えており、反射型体積ホログラム７５は部分反射型回折光学素子である。このため、第２回折光学素子群７０は、部分透過反射性のコンバイナーを構成している。本実施形態の第２回折光学素子群７０は反射型体積ホログラム７５で構成されるため、画像光を構成する波長帯の光を選択的に回折できるため、高い光透過性を有したものとなる。
従って、外光も第２回折光学素子群７０を介して眼Ｅに入射するため、観察者は、画像光生成装置３１で形成した画像光Ｌ０と外光（背景）とが重畳した画像を同時に認識することができる。
【００２９】
第２回折光学素子群７０は、観察者の眼Ｅと対向しており、画像光Ｌ０が入射する第２回折光学素子群７０の光入射面７９は、眼Ｅから離れる方向に凹んだ凹曲面になっている。換言すれば、光入射面７９は、画像光Ｌ０の入射方向において、周辺部に対して中央部が凹んで湾曲した形状となっている。このため、第２回折光学素子群７０は集光レンズと等価の機能を有するため、画像光Ｌ０を観察者の眼Ｅに向けて効率良く集光させる機能を増強させることができる。従って、画角が大きく、かつ高画質な画像表示が可能になる。
【００３０】
本実施形態において、画像光生成装置３１から射出された画像光Ｌ０はカラー表示用である。そのため、画像光Ｌ０は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを含む。赤色光ＬＲとは例えば５８０ｎｍから７００ｎｍの赤色の波長帯の光であり、緑色光ＬＧとは例えば５００ｎｍから５８０ｎｍの緑色の波長帯の光であり、青色光ＬＢとは例えば４００ｎｍから５００ｎｍの青色の波長帯の光である。
【００３１】
第２回折光学素子群７０は、透光性材料からなるベース８３上に、第３回折光学素子８１と、第４回折光学素子８２とを積層して構成されている。ここで、第３回折光学素子８１と第４回折光学素子８２とを積層するとは、第３回折光学素子８１と第４回折光学素子８２との間に導光板等の他の光学部材が位置しない状態をいう。なお、第３回折光学素子８１と第４回折光学素子８２とは例えば接着剤を介して貼り合わせてもよい。接着剤を用いる場合、第３回折光学素子８１と第４回折光学素子８２とを積層するとは、第３回折光学素子８１と第４回折光学素子８２との間に接着剤の他に導光板等の他の光学部材が位置しない状態をいう。
【００３２】
第２回折光学素子群７０は、画像光Ｌ０が入射する光入射面７９を有しており、第３回折光学素子８１は第４回折光学素子８２よりも画像光Ｌ０の光入射面７９側に位置している。すなわち、光入射面７９は、ベース８３の表面で構成される。
【００３３】
第３回折光学素子８１は基材８１ｂと回折部８１ａとを含む。基材８１ｂは、例えば、ＰＭＭＡ、ポリカーボネ−ト樹脂、アクリル系樹脂、非晶性のポリプロピレン系樹脂、ＡＳ樹脂を含むスチレン系樹脂等のプラスチックや例えば、石英やＢＫ７等のガラスから構成されている。なお、基材８１ｂは第３回折光学素子８１を第４回折光学素子８２に貼り付ける接着剤を含んでいてもよい。
【００３４】
回折部８１ａは、例えば、ホログラム感光層から構成されており、内部から表面に亘って第３干渉縞８４が形成されている。第３干渉縞８４は画像光Ｌ０の赤色、緑色、青色の３色のうちのいずれか２色以下の波長帯に対応する。具体的に第３干渉縞８４は緑色の波長帯である緑色光ＬＧに対応する。第３干渉縞８４は、５００ｎｍから５８０ｎｍの波長帯のうち、例えば、波長５３５ｎｍに対応するピッチで形成される。
第３干渉縞８４は屈折率等の差としてホログラム感光層に記録されており、第３干渉縞８４は特定の入射角度に対応するように、第２回折光学素子群７０の光入射面７９に対して一方方向に傾いている。これにより、第３回折光学素子８１は、画像光Ｌ０のうち緑色光ＬＧを所定の方向に回折して偏向する。第３干渉縞８４は、参照光および物体光を用いてホログラフィック感光層に干渉露光を行うことにより形成できる。第３回折光学素子８１は画像光Ｌ０に含まれる赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢについては回折させることなく、第４回折光学素子８２側へと透過させる。
【００３５】
第４回折光学素子８２は基材８２ｂと回折部８２ａとを含む。本実施形態において、第４回折光学素子８２は第３回折光学素子８１に接触する。つまり、第３回折光学素子８１の基材８１ｂと第４回折光学素子８２の回折部８２ａとは接触している。
本実施形態において、第３回折光学素子８１の厚みは第４回折光学素子８２の厚みより薄い。
【００３６】
基材８２ｂは第３回折光学素子８１の基材８１ｂと同様の材料から構成される。回折部８２ａは、例えば、ホログラム感光層から構成されており、内部から表面に亘って第４干渉縞８６が形成されている。第４干渉縞８６は画像光Ｌ０における残り２色である赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢに対応する。第４干渉縞８６は、５８０ｎｍから７００ｎｍの波長帯のうち、例えば、波長６１５ｎｍに対応するピッチで形成された干渉縞８６ａと、４００ｎｍから５００ｎｍの波長帯のうち、例えば、波長４６０ｎｍに対応するピッチで形成された干渉縞８６ｂとが重畳して形成されている。
【００３７】
第４干渉縞８６は、例えば、赤色および青色の各波長に対応する感度を有する感光材料をホログラフィック感光層に分散させておき、各波長の参照光および物体光を用いてホログラフィック感光層に干渉露光を行うことによって１つの層内に２つの干渉縞８６ａ，８６ｂが重畳した状態で形成される。第４回折光学素子８２は、第３回折光学素子８１を透過した赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢを第４干渉縞８６でそれぞれ所定方向に回折して偏向させる。
【００３８】
ところで、一般的にホログラムでは、干渉縞が対応する波長域の数が増えるほど回折効率が低下する。つまり、画像光Ｌ０の赤色、緑色、青色の３色の波長帯に対応するホログラム感光層を用いた場合、各色の回折効率が低くなるため、結果的に回折後の画像光の明るさが低下してしまう。
【００３９】
これに対し、本実施形態の第２回折光学素子群７０によれば、反射型体積ホログラムを２層に分けることで、各反射型体積ホログラムが最大２色の波長帯に対応した構造を採用した。そのため、上述したように１層のホログラムで３色の波長帯に対応した構造を用いる場合に比べて、回折後における画像光Ｌ０の明るさの低下を抑制できる。
【００４０】
本実施形態の第２回折光学素子群７０では、第３回折光学素子８１の厚みが第４回折光学素子８２の厚みより薄い。すなわち、光入射面７９側に位置する第３回折光学素子８１の厚みが薄いので、第３回折光学素子８１を透過することによる赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢの光損失による明るさの低下をより抑制しやすくなる。
【００４１】
また、本実施形態の第２回折光学素子群７０は正のパワーを有している。この場合において、仮に第３回折光学素子８１および第４回折光学素子８２が離間して配置されたとすると、画像光Ｌ０の投射位置が色ごとにずれて観察者が観察する画質が低下するおそれがある。
これに対して、本実施形態の第２回折光学素子群７０では、第３回折光学素子８１および第４回折光学素子８２を積層して構成するので、第３回折光学素子８１および第４回折光学素子８２が離間することがなく、画像光Ｌ０における色ずれの発生を抑制できる。
【００４２】
より具体的に本実施形態の第２回折光学素子群７０では、緑色光ＬＧに対応した第３干渉縞８４を有する第３回折光学素子８１を光入射面７９側に備えるので、緑色光ＬＧは第３回折光学素子８１を透過することがない。よって、回折光学素子を透過することによる緑色光ＬＧの吸収等による光損失の発生を抑制できる。緑色光ＬＧは視感度が高いため、観察者が視認する画質への影響度が大きい。
【００４３】
したがって、本実施形態の第２回折光学素子群７０によれば、視感度の高い緑色光ＬＧを効率よく回折させて観察者の眼Ｅに入射させるので、観察者が観察する画質を向上させることができる。
【００４４】
第２回折光学素子群７０と基本的な構成が同一である第１回折光学素子群５０は、反射型体積ホログラム５５を備えている。第１回折光学素子群５０は、画像光Ｌ０が入射する光入射面５９が、凹んだ凹曲面になっている。換言すれば、光入射面５９は、画像光Ｌ０の入射方向において、周辺部に対して中央部が凹んで湾曲した形状となっている。そのため、第１回折光学素子群５０は集光レンズと等価の機能を有するため、画像光Ｌ０を導光系６０に向けて効率良く偏向させることができる。
【００４５】
第１回折光学素子群５０は、ベース９３上に第１回折光学素子５１と第２回折光学素子５２とを積層して構成されている。第１回折光学素子５１と第２回折光学素子５２とは例えば接着剤を介して貼り合わされている。ここで、第１回折光学素子５１と第２回折光学素子５２とを積層するとは、第１回折光学素子５１と第２回折光学素子５２との間に接着剤の他に導光板等の他の光学部材が位置しない状態をいう。
【００４６】
第１回折光学素子群５０は、画像光Ｌ０が入射する光入射面５９を有し、第１回折光学素子５１は第２回折光学素子５２よりも光入射面５９側に位置している。すなわち、光入射面５９は第１回折光学素子５１の表面で構成される。
【００４７】
第１回折光学素子５１は基材５１ｂと回折部５１ａとを含む。なお、基材５１ｂは第１回折光学素子５１を第２回折光学素子５２に貼り付ける接着剤を含んでいてもよい。回折部５１ａには第１干渉縞５４が形成されている。第１干渉縞５４は第３干渉縞８４と同様の構成を有する。すなわち、第１干渉縞５４は緑色の波長帯である緑色光ＬＧに対応しており、例えば波長５３５ｎｍに対応するピッチで形成される。
【００４８】
第１回折光学素子５１は、画像光Ｌ０のうち緑色光ＬＧを所定の方向に回折して偏向する。本実施形態の第１回折光学素子５１によれば、第２回折光学素子５２と同様に、視感度の高い緑色光ＬＧを効率よく回折させることで画質を向上できる。
【００４９】
第１回折光学素子５１は画像光Ｌ０に含まれる赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢについては回折させることなく、第２回折光学素子５２側へと透過させる。第２回折光学素子５２は基材５２ｂと回折部５２ａとを含む。本実施形態において、第２回折光学素子５２は第１回折光学素子５１に接触する。第１回折光学素子５１の厚みは第２回折光学素子５２の厚みより薄い。
【００５０】
回折部５２ａには第２干渉縞５６が形成されている。第２干渉縞５６は、画像光Ｌ０における残り２色である赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢにそれぞれ対応した干渉縞５６ａ，５６ｂが重畳して形成される。第２干渉縞５６は、第３干渉縞８４と同様の方法で製造可能である。
【００５１】
第２回折光学素子５２は、第１回折光学素子５１を透過した赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢを所定の方向にそれぞれ回折して偏向する。
本実施形態の第１回折光学素子群５０によれば、第２回折光学素子群７０と同様に、反射型体積ホログラムを２層に分けることで、回折後における画像光Ｌ０の明るさの低下を抑制できる。また、本実施形態の第１回折光学素子群５０によれば、第１回折光学素子５１および第２回折光学素子５２を積層して構成するので、画像光Ｌ０における色ずれの発生を抑制できる。また、本実施形態の第１回折光学素子群５０によれば、光入射面５９側に位置する第１回折光学素子５１の厚みが薄いので、第１回折光学素子５１を透過することによる画像光Ｌ０における明るさの低下をより抑制しやすくなる。
【００５２】
図５は、図３に示す第１回折光学素子群５０および第２回折光学素子群７０の回折特性を示す説明図である。図５は、体積ホログラム上の１点に光線が入射したときの、特定波長と周辺波長の回折角の差を示したものである。図５には、特定波長を５３１ｎｍとしたとき、波長が５２６ｎｍの周辺波長の光の回折角度のずれを実線Ｌ５２６で示し、波長が５３６ｎｍの周辺波長の光の回折角度のずれを点線Ｌ５３６で示してある。図５に示すように、ホログラムに記録された同じ干渉縞に光線が入射した場合でも、長波長の光線程、大きく回折し、短波長の光線程、回折しにくい。そのため、本実施形態のように２つの回折素子、すなわち第１回折光学素子群５０および第２回折光学素子群７０を用いた際、特定波長に対する長波長の光および短波長の光における光線角度をそれぞれ考慮して入射させないと適正に波長補償できない。すなわち第２回折光学素子群７０で発生する色収差をキャンセルできなくなる。また、干渉縞の本数によって回折角が異なるので、干渉縞を考慮する必要がある。
【００５３】
図３に示す光学系１０では、特開２０１７−１６７１８１号公報に記載されているように、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０との間での中間像の形成回数と、ミラー６２での反射回数の和が奇数か偶数かに対応して、第２回折光学素子群７０への入射方向等を適正化してあるため、波長補償、すなわち色収差をキャンセル可能である。
【００５４】
具体的に、第１回折光学素子群５０に入射した画像光Ｌ０は、図３に示すように、第１回折光学素子群５０によって回折されることで偏向する。このとき、特定波長に対して長波長側の光Ｌ２の回折角度θ２は、特定波長の光Ｌ１の回折角度θ１より大きくなる。また、特定波長に対して短波長側の光Ｌ３の回折角度θ３は、特定波長の光Ｌ１の回折角度θ１より小さくなる。従って、第１回折光学素子群５０を出射した画像光Ｌ０は、波長毎に偏向されて分散することとなる。
【００５５】
第１回折光学素子群５０を出射した画像光Ｌ０は、導光系６０を介して第２回折光学素子群７０に入射し、第２回折光学素子群７０によって回折されることで偏向する。その際、第１回折光学素子群５０から第２回折光学素子群７０までの光路において、中間像の形成が１回行われるとともに、ミラー６２での反射が１回行われる。従って、画像光Ｌ０と第２回折光学素子群７０の入射面法線との間の角度を入射角とすると、特定波長に対して長波長側の光Ｌ２は、特定波長の光Ｌ１における入射角θ１１よりも大きな入射角θ１２となり、特定波長に対して短波長側の光Ｌ３は、特定波長の光Ｌ１における入射角θ１１よりも小さな入射角θ１３となる。また、上述したように特定波長に対して長波長側の光Ｌ２の回折角度θ２は、特定波長の光Ｌ１の回折角度θ１よりも大きくなり、特定波長に対して短波長側の光Ｌ３の回折角度θ３は、特定波長の光Ｌ１の回折角度θ１よりも小さくなる。
【００５６】
従って、特定波長に対して長波長側の光Ｌ２は、特定波長の光Ｌ１よりも大きな入射角で第１回折光学素子群５０に入射するが、特定波長に対して長波長側の光Ｌ２の回折角度が、特定波長の光Ｌ１の回折角度よりも大きいため、結果として第２回折光学素子群７０から出射するときには、特定波長に対して長波長側の光Ｌ２と特定波長の光Ｌ１は略平行な光となる。これに対して、特定波長に対して短波長側の光Ｌ３は、特定波長の光Ｌ１よりも小さな入射角で第１回折光学素子群５０に入射するが、特定波長に対して短波長側の光Ｌ３の回折角度が、特定波長の光Ｌ１の回折角度よりも小さいため、結果として第２回折光学素子群７０から出射するときには、特定波長に対して短波長側の光Ｌ３と特定波長の光Ｌ１は略平行な光となる。このようにして、図３に示すように、第２回折光学素子群７０を出射した画像光Ｌ０は、略平行な光として観察者の眼Ｅに入射するので、波長毎の網膜Ｅ０での結像位置ずれが抑制される。従って、第２回折光学素子群７０で発生する色収差をキャンセルできる。
【００５７】
続いて、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０との共役関係について説明する。
図６Ａは、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とが共役関係にある場合の説明図である。図６Ｂおよび図６Ｃは第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とが共役関係にない場合の説明図である。図７Ａおよび図７Ｂは、図６Ｂおよび図６Ｃに示す第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０との共役関係からのずれの許容差を示す説明図である。図７Ａおよび図７Ｂには、特定波長の光を実線Ｌｅで示し、波長が特定波長−１０ｎｍの光を一点鎖線Ｌｆで示し、波長が特定波長＋１０ｎｍの光を二点鎖線Ｌｇで示してある。なお、図６Ａ〜Ｃおよび図７Ａおよび図７Ｂでは、光の進行が分かりやすいように、第１回折光学素子群５０、第２回折光学素子群７０および導光系６０を透過型として示し、第１回折光学素子群５０、第２回折光学素子群７０および導光系６０を矢印で示してある。
【００５８】
図６Ａに示すように、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とを共役の関係とした場合、第１回折光学素子群５０のＡ点（第１の位置）から出射した発散光は正パワーを持つ導光系６０によって集光され、第２回折光学素子群７０のＢ点（第１の位置に対応する第２の位置）に入射する。従って、Ｂ点で発生する回折による色収差をＡ点で補償することができる。
【００５９】
これに対して、図６Ｂおよび図６Ｃに示すように、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とが共役の関係にない場合、第１回折光学素子群５０のA点から出射した発散光は、中央の正パワーを持つ導光系６０によって集光されるが、第２回折光学素子群７０上のＢ点よりも遠い位置、あるいは近い位置で交わって入射する。このため、Ａ点とＢ点とが１対１の関係になっていない。ここで、領域内の干渉縞が一様の場合に補償効果が高まることから、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とが共役の関係にない場合、補償効果が弱くなる。一方、第１回折光学素子群５０によって、第２回折光学素子群７０の投影領域全体を補償することは困難である。それ故、図６Ｂおよび図６Ｃに示す態様の場合、十分な波長補償を行うことができないので、解像度の劣化が発生する。
【００６０】
なお、特定波長に対して±１０ｎｍの波長の光では、特定波長の光が到達するＢ点から±０．４ｍｍ程度の誤差が存在するが、解像度の低下は目立たない。かかる許容範囲を検討した結果、図７Ａに示すように、特定波長の光が到達する理想的な第２回折光学素子群７０上のＢ点よりも手前で交わり±０．８ｍｍの範囲内に入射する場合には、解像度の低下は目立たない。また、図７Ｂに示すように、特定波長の光が到達する理想的な第２回折光学素子群７０上のＢ点よりも後方で交わり±０．８ｍｍの範囲内に入射する場合には、解像度の低下は目立たない。従って、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とにおいては、完全な共役関係になくても、略共役関係にあって、理想的なＢ点から±０．８ｍｍの範囲内に到達する場合には、解像度の低下を許容することができる。すなわち、本実施形態において、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とが共役関係を有するとは、特定波長の光の入射位置が理想的な入射点から±０．８ｍｍの誤差範囲に収まることをいう。
【００６１】
図８は、本実施形態の光学系１０における光線図である。図８、および後で参照する図では、光軸に沿って配置された各光学部を太い矢印で示してある。また、画像光生成装置３１の１つの画素から出射した光線を実線Ｌａで示し、画像光生成装置３１の端部から出射される主光線を一点鎖線Ｌｂで示し、第１回折光学素子群５０と共役関係となる位置を長い破線Ｌｃで示してある。ここで、「中間像」とは、１画素から出射された光線（実線Ｌａ）が集まる個所であり、「瞳」とは、各画角の主光線（一点鎖線Ｌｂ）が集まる個所である。また、図８は、画像光生成装置３１から出射された光の進行を示すものである。なお、図８においては、図を簡略化するため、すべての光学部を透過型として図示している。
【００６２】
図８に示すように、本実施形態の光学系１０では、画像光生成装置３１から出射された画像光の光路に沿って、正のパワーを有する第１光学部Ｌ１０と、第１回折光学素子群５０を備え、正のパワーを有する第２光学部Ｌ２０と、正のパワーを有する第３光学部Ｌ３０と、第２回折光学素子群７０を備え、正のパワーを有する第４光学部Ｌ４０とが設けられている。
【００６３】
第１光学部Ｌ１０の焦点距離はＬ／２であり、第２光学部Ｌ２０、第３光学部Ｌ３０、および第４光学部Ｌ４０の焦点距離はいずれもＬである。従って、第２光学部Ｌ２０から第３光学部Ｌ３０までの光学距離と第３光学部Ｌ３０から第４光学部Ｌ４０までの光学距離とが等しい。
【００６４】
かかる光学系１０では、第１光学部Ｌ１０と第３光学部Ｌ３０との間に画像光の第１中間像Ｐ１が形成され、第２光学部Ｌ２０と第４光学部Ｌ４０との間に瞳Ｒ１が形成され、第３光学部Ｌ３０と第４光学部Ｌ４０との間に画像光の第２中間像Ｐ２が形成され、第４光学部Ｌ４０は、画像光を平行光化して射出瞳Ｒ２を形成する。その際、第３光学部Ｌ３０は、第２光学部Ｌ２０から射出された画像光を発散光として第４光学部Ｌ４０に入射させる。第２光学部Ｌ２０は、第１光学部Ｌ１０から射出された画像光を発散光あるいは収束光あるいは平行光と自在に制御して第３光学部Ｌ３０に入射させる。本実施形態の光学系１０において、瞳Ｒ１は、第２光学部Ｌ２と第４光学部Ｌ４０との間のうち、第３光学部Ｌ３０の近傍に形成される。第３光学部Ｌ３０の近傍とは、第２光学部Ｌ２０と第３光学部Ｌ３０の間のうち、第２光学部Ｌ２０より第３光学部Ｌ３０に近い位置、または第３光学部Ｌ３０と第４光学部Ｌ４０の間のうち、第４光学部Ｌ４０より第３光学部Ｌ３０に近い位置を意味する。
【００６５】
また、第３光学部Ｌ３０は、画像光生成装置３１の１点からの画像光について、第１回折光学素子群５０により偏向されて特定波長からずれた周辺波長の光を第２回折光学素子群７０の所定の範囲に入射させる。すなわち、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０は共役あるいは略共役の関係にある。ここで、第１回折光学素子群５０の第３光学部Ｌ３０による第２回折光学素子群７０上の射影の倍率の絶対値は０．５倍から１０倍までであり、かかる倍率の絶対値は１倍から５倍までであることが好ましい。
【００６６】
従って、本実施形態の光学系１０によれば、投射光学系３２と導光系６０との間に画像光の第１中間像Ｐ１が形成され、導光系６０の近傍に瞳Ｒ１が形成され、導光系６０と第２回折光学素子群７０との間に画像光の第２中間像Ｐ２が形成され、第２回折光学素子群７０は、画像光を平行光化して射出瞳Ｒ２を形成する。
【００６７】
本実施形態の光学系１０において、第１中間像Ｐ１は、第１光学部Ｌ１０（投射光学系３２）と第２光学部Ｌ２０（第１回折光学素子群５０）との間に形成される。
【００６８】
本実施形態の光学系１０によれば、以下に示す４つの条件（条件１、２、３、４）を満たしている。
条件１：画像光生成装置３１の１つの点から出射した光線は、網膜Ｅ０に１つの点として結像される。
条件２：光学系の入射瞳と眼球の瞳が共役である。
条件３：周辺波長を補償するように第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とを適正に配置する。
条件４：第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とが共役または略共役の関係にある。
【００６９】
より具体的には、図８に示す実線Ｌａから分かるように、画像光生成装置３１の１つの点から出射した光線は、網膜Ｅ０に１つの点として結像されるという条件１を満たすので、観察者は１画素を視認することができる。また、図８に示す実線Ｌａから分かるように、光学系１０の入射瞳と眼Ｅの瞳Ｅ１とが共役（瞳の共役）の関係にあるという条件２を満たすので、画像光生成装置３１で生成した画像の全域を視認することができる。また、周辺波長を補償するように第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とを適正に配置するという条件３を満たすため、波長補償を行うことによって第２回折光学素子群７０で発生する色収差をキャンセル可能である。また、図８に示す長い破線Ｌｃから分かるように、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とが共役または略共役の関係にあるという条件４を満たすため、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とでは、光線を干渉縞が同一な個所に入射させることが可能であり、波長補償を適正に行うことができる。よって、画像光の解像度の劣化を抑えることができる。
【００７０】
本実施形態の光学系１０によれば、視感度の高い緑色光ＬＧを効率よく回折させる第１回折光学素子群５０および第２回折光学素子群７０を備えるので、観察者の観察画像の画質を向上させることができる。
本実施形態の光学系１０によれば、反射型体積ホログラムを２層に分けて構成した第１回折光学素子群５０および第２回折光学素子群７０を備えるので、回折後における画像光Ｌ０の明るさの低下を抑制できる。
本実施形態の光学系１０によれば、正のパワーを有する２つの回折光学素子を積層した第１回折光学素子群５０および第２回折光学素子群７０を備えるので、画像光Ｌ０における色ずれの発生を抑制できる。
従って、本実施形態の光学系１０によれば、観察者に良質な画像を観察させることができる。
【００７１】
なお、上記実施形態において、第１干渉縞５４および第３干渉縞８４が緑色光ＬＧに対応する場合を例に挙げたが、これに限られない。
第１干渉縞５４および第３干渉縞８４は画像光Ｌ０の赤色、緑色、青色の３色のうちのいずれか２色以下の波長帯に対応すればよい。
例えば、第１干渉縞５４および第３干渉縞８４が緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢに対応し、第２干渉縞５６および第４干渉縞８６が赤色光ＬＲに対応する構成としてもよい。
あるいは、第１干渉縞５４および第３干渉縞８４が緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲに対応し、第２干渉縞５６および第４干渉縞８６が青色光ＬＢに対応する構成としてもよい。
この場合においても、上記実施形態の構成に比べると緑色光ＬＧの回折効率がわずかに低下するものの、視感度が高く画質への影響の大きい緑色光ＬＧを光入射側に近い位置で回折させることで良質な画質を提供できる。
【００７２】
（第二実施形態）
続いて、第二実施形態に係る光学系について説明する。本実施形態の光学系は、第１回折光学素子群および第２回折光学素子群の構成のみが異なっており、それ以外は共通である。そのため、以下では、第１回折光学素子群および第２回折光学素子群の構成を主に説明する。なお、上記実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施形態において、第１回折光学素子群および第２回折光学素子群は基本的な構成が同一である。
【００７３】
図９は本実施形態の第１回折光学素子群５０Ａおよび第２回折光学素子群７０Ａの構成を示す図である。はじめに第２回折光学素子群の構成について説明する。
図９に示すように、第２回折光学素子群７０Ａは、透光性材料からなるベース８３上に、第３回折光学素子２８１と、第４回折光学素子２８２とを積層して構成されている。
【００７４】
第３回折光学素子２８１は基材２８１ｂと回折部２８１ａとを含む。基材２８１ｂは、例えば、プラスチックやガラスから構成されている。回折部２８１ａには第３干渉縞２８４が形成されている。本実施形態において、第３干渉縞２８４は画像光Ｌ０の赤色、緑色、青色の３色のうちのいずれか２色以下の波長帯、具体的に青色の波長帯である青色光ＬＢに対応する。第３干渉縞２８４は、４００ｎｍから５００ｎｍの波長帯のうち、例えば、波長４６０ｎｍに対応するピッチで形成される。
【００７５】
第３干渉縞２８４は屈折率等の差としてホログラム感光層に記録されており、第３干渉縞２８４は特定の入射角度に対応するように、第２回折光学素子群２７０の光入射面２７９に対して一方方向に傾いている。これにより、第３回折光学素子２８１は、画像光Ｌ０のうち青色光ＬＢを所定の方向に回折して偏向し、画像光Ｌ０に含まれる赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧについては回折させることなく、第４回折光学素子２８２側へと透過させる。
【００７６】
第４回折光学素子２８２は基材２８２ｂと回折部２８２ａとを含む。本実施形態において、第４回折光学素子２８２は第３回折光学素子２８１に接触する。本実施形態において、第３回折光学素子２８１の厚みは第４回折光学素子２８２の厚みより薄い。
【００７７】
基材２８２ｂは第３回折光学素子２８１の基材２８１ｂと同様の材料から構成される。回折部２８２ａには第４干渉縞２８６が形成されている。第４干渉縞２８６は画像光Ｌ０における残り２色である赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧに対応する。第４干渉縞２８６は、５８０ｎｍから７００ｎｍの波長帯のうち、例えば、波長６１５ｎｍに対応するピッチで形成された干渉縞２８６ａと、５００ｎｍから５８０ｎｍの波長帯のうち、例えば、波長５３５ｎｍに対応するピッチで形成された干渉縞２８６ｂとが重畳して形成されている。
【００７８】
第４干渉縞２８６は、例えば、赤色および緑色の各波長に対応する感度を有する感光材料をホログラフィック感光層に分散させておき、各波長の参照光および物体光を用いてホログラフィック感光層に干渉露光を行うことによって１つの層内に２つの干渉縞２８６ａ，２８６ｂが重畳した状態で形成される。第４回折光学素子２８２は、第３回折光学素子２８１を透過した赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧを第４干渉縞２８６でそれぞれ所定方向に回折して偏向させる。
【００７９】
本実施形態の第２回折光学素子群２７０においても、最大２色の波長帯に対応した反射型体積ホログラムを２つ積層した構造を採用している。そのため、上記実施形態と同様、１層のホログラムで３色の波長帯に対応した構造を用いる場合に比べて、回折後における画像光Ｌ０の明るさの低下を抑制することができる。
【００８０】
本実施形態の第２回折光学素子群２７０では、第３回折光学素子２８１の厚みが第４回折光学素子２８２の厚みより薄い。すなわち、光入射面２７９側に位置する第３回折光学素子２８１の厚みが薄いので、第３回折光学素子２８１を透過することによる赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢの光損失による明るさの低下をより抑制しやすくなる。
【００８１】
また、本実施形態の第２回折光学素子群２７０においても、第３回折光学素子２８１および第４回折光学素子２８２を積層して配置するので、正のパワーを有する場合であっても画像光Ｌ０における色ずれの発生を抑制できる。
【００８２】
一般的に回折素子の光取出効率は入射する光の波長帯で異なっている。具体的に、回折素子は青色の波長帯の光取出効率が最も低い。本実施形態の第２回折光学素子群２７０では、青色光ＬＢに対応した第３干渉縞２８４を有する第３回折光学素子２８１を光入射面２７９側に備えている。そのため、青色光ＬＢは第３回折光学素子２８１で回折されるため、第３回折光学素子２８１を透過することによる光吸収が生じ難い。よって、本実施形態の第２回折光学素子群２７０では、取出効率の低い青色光ＬＢが吸収されることによる光損失の発生を抑制できる。従って、青色光ＬＢを画像表示に効率良く利用することができる。
【００８３】
第２回折光学素子群２７０と基本的な構成が同一である第１回折光学素子群２５０は、ベース９３上に第１回折光学素子２５１と第２回折光学素子２５２とを積層して構成されている。
【００８４】
第１回折光学素子２５１は基材２５１ｂと回折部２５１ａとを含む。回折部２５１ａには第１干渉縞２５４が形成されている。第１干渉縞２５４は第３干渉縞２８４と同様、青色の波長帯である青色光ＬＢに対応している。
【００８５】
第１回折光学素子２５１は、画像光Ｌ０のうち青色光ＬＢを所定の方向に回折して偏向する。本実施形態の第１回折光学素子２５１によれば、第２回折光学素子２５２と同様に、回折素子における光取出効率の低い青色光ＬＢを回折させることで青色光ＬＢが吸収されることによる光損失の発生を抑制できる。従って、青色光ＬＢを画像表示に効率良く利用することができる。
【００８６】
第１回折光学素子２５１は画像光Ｌ０に含まれる赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧについては回折させることなく、第２回折光学素子２５２側へと透過させる。第２回折光学素子２５２は基材２５２ｂと回折部２５２ａとを含む。回折部２５２ａには第２干渉縞２５６が形成されている。第２干渉縞２５６は、画像光Ｌ０における残り２色である赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧにそれぞれ対応した干渉縞２５６ａ，２５６ｂが重畳して形成される。第２干渉縞２５６は、第３干渉縞２８４と同様の方法で製造可能である。
【００８７】
本実施形態において、第１回折光学素子２５１の厚みは第２回折光学素子２５２の厚みより薄い。
本実施形態の第１回折光学素子群２５０によれば、第２回折光学素子群２７０と同様に、反射型体積ホログラムを２層に分けることで、回折後における画像光Ｌ０の明るさの低下を抑制できる。また、本実施形態の第１回折光学素子群２５０によれば、第１回折光学素子２５１および第２回折光学素子２５２を積層して構成するので、画像光Ｌ０における色ずれの発生を抑制できる。本実施形態の第１回折光学素子群２５０によれば、光入射面２５９側に位置する第１回折光学素子２５１の厚みが薄いので、第１回折光学素子２５１を透過することによる画像光Ｌ０における明るさの低下をより抑制しやすくなる。
【００８８】
なお、上記実施形態において、第１干渉縞２５４および第３干渉縞２８４が青色光ＬＢに対応する場合を例に挙げたが、これに限られない。
第１干渉縞２５４および第３干渉縞２８４は画像光Ｌ０の赤色、緑色、青色の３色のうちのいずれか２色以下の波長帯に対応すればよい。
例えば、第１干渉縞２５４および第３干渉縞２８４が青色光ＬＢおよび緑色光ＬＧに対応し、第２干渉縞２５６および第４干渉縞２８６が赤色光ＬＲに対応する構成としてもよい。
あるいは、第１干渉縞２５４および第３干渉縞２８４が青色光ＬＢおよび赤色光ＬＲに対応し、第２干渉縞２５６および第４干渉縞２８６が緑色光ＬＧに対応する構成としてもよい。
この場合においても、上記実施形態の構成に比べると青色光ＬＢの回折効率がわずかに低下するものの、取出効率の低い青色光ＬＢを光入射側に近い位置で回折させることで青色光ＬＢを画像表示に効率良く利用することができる。
【００８９】
（第三実施形態）
続いて、第三実施形態に係る光学系について説明する。本実施形態の光学系は、第１回折光学素子群および第２回折光学素子群の構成のみが異なっており、それ以外は共通である。そのため、以下では、第１回折光学素子群および第２回折光学素子群の構成を主に説明する。なお、上記実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施形態において、第１回折光学素子群および第２回折光学素子群は基本的な構成が同一である。
【００９０】
図１０Ａは本実施形態の第１回折光学素子群５０Ｂおよび第２回折光学素子群７０Ｂの構成を示す図である。はじめに第２回折光学素子群の構成について説明する。
図１０Ａに示すように、第２回折光学素子群７０Ｂは、透光性材料からなるベース８３上に、第３回折光学素子３８１と、第４回折光学素子３８２とを積層して構成されている。
【００９１】
第３回折光学素子３８１は基材３８１ｂと回折部３８１ａとを含む。基材３８１ｂは、例えば、プラスチックやガラスから構成されている。回折部３８１ａには第３干渉縞３８４が形成されている。
【００９２】
図１０Ｂは第３回折光学素子３８１における透過率特性の一例を示した図である。図１０Ｂにおいて横軸は第３回折光学素子３８１に入射する光の波長を示し、縦軸は入射した光の透過率を示す。
図１０Ｂに示す第３回折光学素子３８１の透過率特性は回折部３８１ａを構成するホログラム感光層の種類に応じて決まる。図１０Ｂに示されるように、本実施形態の第３回折光学素子３８１では、例えば、４００ｎｍから５００ｎｍの波長帯である青色の透過率が最も低く、例えば、５８０ｎｍから７００ｎｍの波長帯である緑色の透過率が最も高くなる透過率特性を有しているものとする。
【００９３】
本実施形態の第３干渉縞３８４は画像光Ｌ０の赤色、緑色、青色の３色のうちのいずれか２色以下の波長帯に対応する。具体的に本実施形態の第３干渉縞３８４は、図１０Ｂに示される画像光Ｌ０のうち第３回折光学素子３８１の透過率が最も低い波長帯である青色光ＬＢに対応している。
【００９４】
第３回折光学素子３８１は、画像光Ｌ０のうち青色光ＬＢを所定の方向に回折して偏向し、画像光Ｌ０に含まれる赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧについては回折させることなく、第４回折光学素子３８２側へと透過させる。
【００９５】
第４回折光学素子３８２は基材３８２ｂと回折部３８２ａとを含む。本実施形態において、第４回折光学素子３８２は第３回折光学素子３８１に接触する。本実施形態において、第３回折光学素子３８１の厚みは第４回折光学素子３８２の厚みより薄い。
【００９６】
基材３８２ｂは第３回折光学素子３８１の基材３８１ｂと同様の材料から構成される。回折部３８２ａには第４干渉縞３８６が形成されている。第４干渉縞３８６は、画像光Ｌ０における残り２色である赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧに対応した干渉縞３８６ａ、３８６ｂが重畳されて形成される。このような構成に基づいて、第４回折光学素子３８２は、第３回折光学素子３８１を透過した赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧを第４干渉縞３８６でそれぞれ所定方向に回折して偏向させる。
【００９７】
本実施形態の第２回折光学素子群３７０においても、最大２色の波長帯に対応した反射型体積ホログラムを２つ積層した構造を採用している。そのため、上記実施形態と同様、回折後における画像光Ｌ０の明るさの低下を抑制できる。また、本実施形態の第２回折光学素子群３７０では、第３回折光学素子３８１の厚みが第４回折光学素子３８２の厚みより薄いため、第３回折光学素子３８１を透過することによる画像光Ｌ０の明るさ低下をより抑制しやすくなる。
【００９８】
また、本実施形態の第２回折光学素子群３７０においても、第３回折光学素子３８１および第４回折光学素子３８２を積層して配置するので、画像光Ｌ０における色ずれの発生を抑制できる。
【００９９】
本実施形態の第２回折光学素子群３７０では、第３回折光学素子３８１における透過率が最も低い青色光ＬＢを光入射面３７９側で回折して取り出すことができる。よって、第３回折光学素子３８１を透過することによる青色光ＬＢの吸収を抑制することができる。従って、本実施形態の第２回折光学素子群３７０によれば、青色光ＬＢを効率良く利用することができる。
【０１００】
第２回折光学素子群３７０と基本的な構成が同一である第１回折光学素子群３５０は、ベース９３上に第１回折光学素子３５１と第２回折光学素子３５２とを積層して構成されている。なお、第１回折光学素子３５１における透過率特性は、図１０Ｂに示した第３回折光学素子３８１と同様の特性を有している。
【０１０１】
第１回折光学素子３５１は基材３５１ｂと回折部３５１ａとを含む。回折部３５１ａには第１干渉縞３５４が形成されている。第１干渉縞３５４は第３干渉縞３８４と同様、画像光Ｌ０のうち第１回折光学素子３５１の透過率が最も低い波長帯である青色光ＬＢに対応している。
【０１０２】
第１回折光学素子３５１は、画像光Ｌ０のうち青色光ＬＢを所定の方向に回折して偏向する。本実施形態の第１回折光学素子３５１によれば、第２回折光学素子２５２と同様に、仮に第１回折光学素子３５１を透過した際における光透過率が最も低くなる青色光ＬＢを回折させるので、青色光ＬＢが吸収されることによる光損失の発生を抑制できる。従って、青色光ＬＢを画像表示に効率良く利用することができる。
【０１０３】
第１回折光学素子３５１は画像光Ｌ０に含まれる赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧについては回折させることなく、第２回折光学素子３５２側へと透過させる。第２回折光学素子３５２は基材３５２ｂと回折部３５２ａとを含む。回折部３５２ａには第２干渉縞３５６が形成されている。第２干渉縞３５６は、画像光Ｌ０における残り２色である赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧにそれぞれ対応した干渉縞３５６ａ，３５６ｂが重畳して形成される。
【０１０４】
本実施形態において、第１回折光学素子３５１の厚みは第２回折光学素子３５２の厚みより薄い。
本実施形態の第１回折光学素子群３５０によれば、第２回折光学素子群３７０と同様に、反射型体積ホログラムを２層に分けることで、回折後における画像光Ｌ０の明るさの低下を抑制できる。また、本実施形態の第１回折光学素子群３５０によれば、第１回折光学素子３５１および第２回折光学素子３５２を積層して構成するので、画像光Ｌ０における色ずれの発生を抑制できる。また、本実施形態の第１回折光学素子群３５０によれば、光入射面３５９側に位置する第１回折光学素子３５１の厚みが薄いので、画像光Ｌ０における明るさの低下をより抑制しやすくなる。
【０１０５】
なお、上記実施形態において、画像光Ｌ０のうち第１回折光学素子３５１および第３回折光学素子３８１の透過率が最も低い波長帯として青色光ＬＢを例に挙げたが、これに限られない。
【０１０６】
（第四実施形態）
続いて、第四実施形態に係る光学系について説明する。本実施形態の光学系は、第１回折光学素子群および第２回折光学素子群の構成のみが異なっており、それ以外は共通である。そのため、以下では、第１回折光学素子群および第２回折光学素子群の構成を主に説明する。なお、上記実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施形態において、第１回折光学素子群および第２回折光学素子群は基本的な構成が同一である。
【０１０７】
図１１は本実施形態の第１回折光学素子群５０Ｃおよび第２回折光学素子群７０Ｃの構成を示す図である。はじめに第２回折光学素子群の構成について説明する。
図１１に示すように、第２回折光学素子群７０Ｃは、透光性材料からなるベース８３上に、第３回折光学素子４８１と、第４回折光学素子４８２とを積層して構成されている。
【０１０８】
第３回折光学素子４８１は基材４８１ｂと回折部４８１ａとを含む。基材４８１ｂは、例えば、プラスチックやガラスから構成されている。回折部４８１ａには第３干渉縞４８４が形成されている。本実施形態において、第３干渉縞４８４は画像光Ｌ０の赤色、緑色、青色の３色のうちのいずれか２色以下の波長帯に対応する。具体的に第３干渉縞４８４は、画像光生成装置３１から射出された画像光Ｌ０のうち光強度が最も低い波長帯の光に対応する。なお、光強度が最も低い波長帯の光は、画像光生成装置３１における性能に応じて変化する。本実施形態では、例えば、赤色光ＬＲが最も光強度が高いものとする。
【０１０９】
第４回折光学素子４８２は基材４８２ｂと回折部４８２ａとを含む。本実施形態において、第４回折光学素子４８２は第３回折光学素子４８１に接触する。本実施形態において、第３回折光学素子４８１の厚みは第４回折光学素子４８２の厚みより薄い。
【０１１０】
基材４８２ｂは第３回折光学素子４８１の基材４８１ｂと同様の材料から構成される。回折部４８２ａには第４干渉縞４８６が形成されている。第４干渉縞４８６は画像光Ｌ０における残り２色である青色光ＬＢおよび緑色光ＬＧに対応する干渉縞４８６ａ、４８６ｂが重畳して形成される。このような構成に基づいて、第４回折光学素子４８２は、第３回折光学素子４８１を透過した青色光ＬＢおよび緑色光ＬＧを第４干渉縞４８６でそれぞれ所定方向に回折して偏向させる。
【０１１１】
本実施形態の第２回折光学素子群４７０においても、最大２色の波長帯に対応した反射型体積ホログラムを２つ積層した構造を採用している。そのため、上記実施形態と同様、回折後における画像光Ｌ０の明るさの低下を抑制できる。また、本実施形態の第２回折光学素子群４７０では、第３回折光学素子４８１の厚みが第４回折光学素子４８２の厚みより薄いため、第３回折光学素子４８１を透過することによる画像光Ｌ０の明るさ低下をより抑制しやすくなる。
【０１１２】
また、本実施形態の第２回折光学素子群４７０においても、第３回折光学素子４８１および第４回折光学素子４８２を積層して配置するので、画像光Ｌ０における色ずれの発生を抑制できる。
【０１１３】
本実施形態の第２回折光学素子群４７０では、画像光生成装置３１から射出された画像光Ｌ０のうち光強度が最も低い赤色光ＬＲを光入射面４７９側で回折して取り出すことができる。よって、第３回折光学素子４８１を透過することによる赤色光ＬＲの吸収を抑制することができる。従って、本実施形態の第２回折光学素子群４７０によれば、光強度が最も低い赤色光ＬＲを効率良く利用することができる。
【０１１４】
第２回折光学素子群４７０と基本的な構成が同一である第１回折光学素子群４５０は、ベース９３上に第１回折光学素子４５１と第２回折光学素子４５２とを積層して構成されている。
【０１１５】
第１回折光学素子４５１は基材４５１ｂと回折部４５１ａとを含む。回折部４５１ａには第１干渉縞４５４が形成されている。第１干渉縞４５４は第３干渉縞４８４と同様、画像光Ｌ０のうち光強度が最も低い赤色光ＬＲに対応している。
【０１１６】
本実施形態の第１回折光学素子４５１によれば、第２回折光学素子４５２と同様に、光強度が最も低い赤色光ＬＲが吸収されることによる光損失の発生を抑制できる。従って、光強度が最も低い赤色光ＬＲを画像表示に効率良く利用できる。
【０１１７】
第２回折光学素子４５２は基材４５２ｂと回折部４５２ａとを含む。回折部４５２ａには第２干渉縞４５６が形成されている。第２干渉縞４５６は、画像光Ｌ０における残り２色である青色光ＬＢおよび緑色光ＬＧにそれぞれ対応した干渉縞４５６ａ，４５６ｂが重畳して形成される。
【０１１８】
本実施形態において、第１回折光学素子４５１の厚みは第２回折光学素子４５２の厚みより薄い。
本実施形態の第１回折光学素子群４５０によれば、第２回折光学素子群４７０と同様に、反射型体積ホログラムを２層に分けることで、回折後における画像光Ｌ０の明るさの低下を抑制できる。また、本実施形態の第１回折光学素子群４５０によれば、第１回折光学素子４５１および第２回折光学素子４５２を積層して構成するので、画像光Ｌ０における色ずれの発生を抑制できる。また、本実施形態の第１回折光学素子群４５０によれば、光入射面４５９側に位置する第１回折光学素子４５１の厚みが薄いので、画像光Ｌ０における明るさの低下をより抑制しやすくなる。
【０１１９】
なお、上記実施形態において、画像光生成装置３１から射出された画像光Ｌ０のうち光強度が最も低い波長帯を赤色光ＬＲとする場合を例に挙げたが、これに限られない。
【０１２０】
（第五実施形態）
続いて、第五実施形態に係る光学系について説明する。本実施形態の光学系は、第１回折光学素子群および第２回折光学素子群の構成のみが異なっており、それ以外は共通である。そのため、以下では、第１回折光学素子群および第２回折光学素子群の構成を主に説明する。なお、上記実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施形態において、第１回折光学素子群および第２回折光学素子群は基本的な構成が同一である。
【０１２１】
図１２は本実施形態の第１回折光学素子群５０Ｄおよび第２回折光学素子群７０Ｄの構成を示す図である。はじめに第２回折光学素子群の構成について説明する。
図１２に示すように、第２回折光学素子群７０Ｄは、透光性材料からなるベース８３上に、第３回折光学素子５８１と、第４回折光学素子５８２とを積層して構成されている。
【０１２２】
第３回折光学素子５８１は基材５８１ｂと回折部５８１ａとを含む。基材５８１ｂは、例えば、プラスチックやガラスから構成されている。回折部５８１ａには第３干渉縞５８４が形成されている。本実施形態において、第３干渉縞５８４は画像光Ｌ０の赤色、緑色、青色の３色のうちのいずれか２色以下の波長帯に対応する。具体的に第３干渉縞５８４は、画像光生成装置３１から射出された画像光Ｌ０におけるホワイトバランスに最も影響を及ぼす波長帯に対応する。ここで、ホワイトバランスに最も影響を及ぼす波長帯とは、画像光生成装置３１から射出される画像光Ｌ０の特性に応じて変化する。本実施形態では、例えば、青色光ＬＢが最もホワイトバランスへの影響が大きいものとする。
【０１２３】
第４回折光学素子５８２は基材５８２ｂと回折部５８２ａとを含む。本実施形態において、第４回折光学素子５８２は第３回折光学素子５８１に接触する。本実施形態において、第３回折光学素子５８１の厚みは第４回折光学素子５８２の厚みより薄い。
【０１２４】
基材５８２ｂは第３回折光学素子５８１の基材５８１ｂと同様の材料から構成される。回折部５８２ａには第４干渉縞５８６が形成されている。第４干渉縞５８６は画像光Ｌ０における残り２色である赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧに対応する干渉縞５８６ａ、５８６ｂが重畳して形成される。このような構成に基づいて、第４回折光学素子５８２は、第３回折光学素子５８１を透過した赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧを第４干渉縞５８６でそれぞれ所定方向に回折して偏向させる。
【０１２５】
本実施形態の第２回折光学素子群５７０においても、最大２色の波長帯に対応した反射型体積ホログラムを２つ積層した構造を採用している。そのため、上記実施形態と同様、回折後における画像光Ｌ０の明るさの低下を抑制できる。また、本実施形態の第２回折光学素子群５７０では、第３回折光学素子５８１の厚みが第４回折光学素子５８２の厚みより薄いため、第３回折光学素子５８１を透過することによる画像光Ｌ０の明るさ低下をより抑制しやすくなる。
【０１２６】
また、本実施形態の第２回折光学素子群５７０においても、第３回折光学素子５８１および第４回折光学素子５８２を積層して配置するので、画像光Ｌ０における色ずれの発生を抑制できる。
【０１２７】
本実施形態の第２回折光学素子群５７０では、画像光生成装置３１から射出された画像光Ｌ０のうちホワイトバランスに最も影響を及ぼす青色光ＬＢを光入射面５７９側で回折して取り出すことができる。よって、第３回折光学素子５８１を透過することによる青色光ＬＢの吸収を抑制することができる。従って、本実施形態の第２回折光学素子群５７０によれば、ホワイトバランスに最も影響を及ぼす青色光ＬＢを効率良く利用することができるので、画像光Ｌ０のホワイトバランスの調整が容易となる。したがって、ホワイトバランスが最適に調整された良質な画像を表示することができる。
【０１２８】
第２回折光学素子群５７０と基本的な構成が同一である第１回折光学素子群５５０は、ベース９３上に第１回折光学素子５５１と第２回折光学素子５５２とを積層して構成されている。
【０１２９】
第１回折光学素子５５１は基材５５１ｂと回折部５５１ａとを含む。回折部５５１ａには第１干渉縞５５４が形成されている。第１干渉縞５５４は第３干渉縞５８４と同様、画像光Ｌ０のうち光強度が最も低い赤色光ＬＲに対応している。
【０１３０】
本実施形態の第１回折光学素子５５１によれば、第２回折光学素子５５２と同様に、光強度が最も低い赤色光ＬＲが吸収されることによる光損失の発生を抑制できる。従って、光強度が最も低い赤色光ＬＲを画像表示に効率良く利用できる。
【０１３１】
第２回折光学素子５５２は基材５５２ｂと回折部５５２ａとを含む。回折部５５２ａには第２干渉縞５５６が形成されている。第２干渉縞５５６は、画像光Ｌ０における残り２色である青色光ＬＢおよび緑色光ＬＧにそれぞれ対応した干渉縞５５６ａ，５５６ｂが重畳して形成される。
【０１３２】
本実施形態において、第１回折光学素子５５１の厚みは第２回折光学素子５５２の厚みより薄い。
本実施形態の第１回折光学素子群５５０によれば、第２回折光学素子群５７０と同様に、反射型体積ホログラムを２層に分けることで、回折後における画像光Ｌ０の明るさの低下を抑制できる。また、本実施形態の第１回折光学素子群５５０によれば、第１回折光学素子５５１および第２回折光学素子５５２を積層して構成するので、画像光Ｌ０における色ずれの発生を抑制できる。また、本実施形態の第１回折光学素子群５５０によれば、光入射面５５９側に位置する第１回折光学素子５５１の厚みが薄いので、画像光Ｌ０における明るさの低下をより抑制しやすくなる。
【０１３３】
なお、上記実施形態において、画像光生成装置３１から射出された画像光Ｌ０のうちホワイトバランスに最も影響を及ぼす波長帯を青色光ＬＢとする場合を例に挙げたが、これに限られない。
【０１３４】
（第一変形例）
図１３は、第一変形例に係る光学系１０Ａの光線図である。図１３に示すように、本変形例の光学系１０Ａでは、画像光生成装置３１から出射された画像光の光路に沿って、正のパワーを有する第１光学部Ｌ１０（投射光学系３２）と、第１回折光学素子群５０を備え、正のパワーを有する第２光学部Ｌ２０と、正のパワーを有する第３光学部Ｌ３０（導光系６０）と、反射型の第２回折光学素子群７０を備え、正のパワーを有する第４光学部Ｌ４０とが設けられている。
【０１３５】
第１光学部Ｌ１０の焦点距離は４Ｌ／１１であり、第２光学部Ｌ２０の焦点距離は６Ｌ／１１であり、第３光学部Ｌ３０の焦点距離は３Ｌ／４であり、第４光学部Ｌ４０の焦点距離はＬである。従って、第２光学部Ｌ２０から第３光学部Ｌ３０までの光学距離と第３光学部Ｌ３０から第４光学部Ｌ４０までの光学距離との比は１：２であり、第２光学部Ｌ２０から第３光学部Ｌ３０までの光学距離は、第３光学部Ｌ３０から第４光学部Ｌ４０までの光学距離より短い。従って、光学系１０を小型化した場合でも、視界が第３光学部Ｌ３０によって遮られにくい。
【０１３６】
本変形例でも、図８を参照して説明した第一実施形態の構成と同様、第１光学部Ｌ１０と第３光学部Ｌ３０との間に画像光の第１中間像Ｐ１が形成され、第３光学部Ｌ３０近傍に瞳Ｒ１が形成され、第３光学部Ｌ３０と第４光学部Ｌ４０との間に画像光の第２中間像Ｐ２が形成され、第４光学部Ｌ４０は、画像光を平行光化して射出瞳Ｒ２を形成する。本変形例において、第一実施形態の構成と同様、第１中間像Ｐ１は、第１光学部Ｌ１０（投射光学系３２）と第２光学部Ｌ２０（第１回折光学素子群５０）との間に形成される。
【０１３７】
本変形例の光学系１０Ａにおいても、第一実施形態の構成と同様、画像光生成装置３１の１つの点から出射した光線は、網膜Ｅ０に１つの点として結像されるという条件１を満たす。また、光学系１０Ａの入射瞳と眼Ｅの瞳Ｅ１とが共役（瞳の共役）の関係にあるという条件２を満たす。また、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とを適正に配置するという条件３を満たす。また、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とが共役または略共役の関係にあるという条件４を満たすため、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とでは、光線を干渉縞が同一な個所に入射させることが可能であり、波長補償を適正に行うことで色収差をキャンセルできる。よって、画像光の解像度の劣化を抑えることができる。
【０１３８】
（第二変形例）
図１４は、第二変形例に係る光学系１０Ｂの光線図である。図１４に示すように、本変形例の光学系１０Ｂでは、画像光生成装置３１から出射された画像光の光路に沿って、正のパワーを有する第１光学部Ｌ１０（投射光学系３２）と、第１回折光学素子群５０を備え、正のパワーを有する第２光学部Ｌ２０と、正のパワーを有する第３光学部Ｌ３０（導光系６０）と、反射型の第２回折光学素子群７０を備え、正のパワーを有する第４光学部Ｌ４０とが設けられている。本変形例では、画像光生成装置３１と投射光学系３２との間に第５光学部Ｌ５０が設けられている。
【０１３９】
本変形例でも、図８を参照して説明した第一実施形態の構成と同様、第１光学部Ｌ１０と第３光学部Ｌ３０との間に画像光の第１中間像Ｐ１が形成され、第３光学部Ｌ３０近傍に瞳Ｒ１が形成され、第３光学部Ｌ３０と第４光学部Ｌ４０との間に画像光の第２中間像Ｐ２が形成され、第４光学部Ｌ４０は、画像光を平行光化して射出瞳Ｒ２を形成する。本変形例においても、第一実施形態の構成と同様、第１中間像Ｐ１は、第１光学部Ｌ１０（投射光学系３２）と第２光学部Ｌ２０（第１回折光学素子群５０）との間に形成される。すなわち、図８を参照して説明した第一実施形態の構成において、画像光生成装置３１が配置されていた位置を仮想パネル位置とした場合、図１４に示す構成では、画像光生成装置３１を仮想パネル位置より第１光学部Ｌ１０とは反対側に配置されており、画像光生成装置３１と第１光学部Ｌ１０との距離は、図８を参照して説明した第一実施形態の構成における画像光生成装置３１と第１光学部Ｌ１０との距離より長い。このような場合でも、画像光生成装置３１と投射光学系３２との間に第５光学部Ｌ５０が設けられているため、画像光生成装置３１から出射された光線は、第１光学部Ｌ１０に到達した以降、図８を参照して説明した第一実施形態の構成と同様となる。
【０１４０】
それ故、本変形例の光学系１０Ｂにおいても、第一実施形態の構成と同様、画像光生成装置３１の１つの点から出射した光線は、網膜Ｅ０に１つの点として結像されるという条件１を満たす。また、光学系１０Ｂの入射瞳と眼Ｅの瞳Ｅ１とが共役（瞳の共役）の関係にあるという条件２を満たす。また、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とを適正に配置するという条件３を満たす。また、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とが共役または略共役の関係にあるという条件４を満たすため、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とでは、光線を干渉縞が同一な個所に入射させることが可能であり、波長補償を適正に行うことで色収差をキャンセルできる。よって、画像光の解像度の劣化を抑えることができる。
【０１４１】
（第三変形例）
図１５は、第三変形例に係る光学系１０Ｃの光線図である。図１５に示すように、本変形例の光学系１０Ｃでは、画像光生成装置３１から出射された画像光の光路に沿って、正のパワーを有する第１光学部Ｌ１０（投射光学系３２）と、第１回折光学素子群５０を備え、正のパワーを有する第２光学部Ｌ２０と、正のパワーを有する第３光学部Ｌ３０（導光系６０）と、反射型の第２回折光学素子群７０を備え、正のパワーを有する第４光学部Ｌ４０とが設けられている。
【０１４２】
本変形例でも、第一実施形態、第一変形例および第二変形例の構成と同様、第１光学部Ｌ１０と第３光学部Ｌ３０との間に画像光の第１中間像Ｐ１が形成され、第３光学部Ｌ３０近傍に瞳Ｒ１が形成され、第３光学部Ｌ３０と第４光学部Ｌ４０との間に画像光の第２中間像Ｐ２が形成され、第４光学部Ｌ４０は、画像光を平行光化して射出瞳Ｒ２を形成する。
【０１４３】
本変形例では、第一実施形態、第一変形例および第二変形例の構成と異なり、第１中間像Ｐ１は、第２光学部Ｌ２０（第１回折光学素子群５０）と第３光学部Ｌ３０（導光系６０）との間に形成される。
【０１４４】
かかる光学系１０Ｃでも、第一実施形態の構成と同様、画像光生成装置３１の１つの点から出射した光線は、網膜Ｅ０に１つの点として結像されるという条件１を満たす。また、光学系１０Ｃの入射瞳と眼Ｅの瞳Ｅ１とが共役（瞳の共役）の関係にあるという条件２を満たす。また、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とを適正に配置するという条件３を満たす。なお、本変形例の光学系１０Ｃでは、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とが共役または略共役の関係にあるという条件４を満たさない。この場合でも、第３光学部Ｌ３０は、画像光生成装置３１の１点からの画像光について、第１回折光学素子群５０により偏向されて特定波長からずれた光を第２回折光学素子群７０の所定の範囲に入射させることができる。このため、干渉縞が異なる場所に入射するという問題は、第３光学部Ｌ３０によって補償される。従って、波長が特定波長の周辺波長の光も特定波長の光の近傍に入射可能となり、波長補償を行うことで色収差を概ねキャンセルできる。よって、解像度の劣化を抑えることができる。すなわち、本変形例の光学系１０Ｃによれば、第一実施形態の構成等と比較して、波長補償効果は弱いが、開口率が小さい場合は一定の波長補償効果が得られる。
【０１４５】
（第四変形例）
図１６は、第四変形例に係る光学系１０Ｄの光線図である。図１７は、本変形例に係る第１光学部Ｌ１０の説明図である。図１６に示すように、本変形例の光学系１０Ｄでは、図８を参照して説明した第一実施形態の構成と同様、正のパワーを有する第１光学部Ｌ１０（投射光学系３２）と、第１回折光学素子群５０を備え、正のパワーを有する第２光学部Ｌ２０と、正のパワーを有する第３光学部Ｌ３０（導光系６０）と、反射型の第２回折光学素子群７０を備え、正のパワーを有する第４光学部Ｌ４０とが設けられている。ここで、画像光生成装置３１は、レーザー光源３１６と、コリメートレンズ３１７と、マイクロミラーデバイス３１８とを有しており、マイクロミラーデバイス３１８を駆動することによりレーザー光源３１６を走査することにより、画像を生成する。従って、画像光生成装置３１自身が画角の光を形成する。
【０１４６】
このため、図１７に示すように、図８を参照して説明した第一実施形態の構成において、第１光学部Ｌ１０に用いたレンズＬ１１、Ｌ１２の間に瞳を形成する場合と比較すると、画像光生成装置３１とレンズＬ１１とが上述したレーザー光源３１６、コリメートレンズ３１７およびマイクロミラーデバイス３１８で置き換えられる。
【０１４７】
かかる光学系１０Ｄによれば、表示装置１００を装着した際、体温や表示装置１００自身の熱によって温度変化が発生してレーザー光のスペクトラム幅等が変動した場合でも、波長補償によって画像の画質を向上させることができる。
【０１４８】
（第五変形例）
図１８は、第五変形例に係る表示装置の説明図である。図１８に示す光学系１２は、図２に示したように上下方向に沿って配置されており、頭頂部に配置された画像光生成装置３１から眼Ｅの前の第２回折光学素子群７０までの間に投射光学系３２、第１回折光学素子群５０、および導光系６０が配置されている。本変形例において、導光系６０は、周辺部より中央が凹んだ反射面６２０を有するミラー６２によって構成されており、正のパワーを有している。反射面６２０は、球面、非球面、または自由曲面からなる。本変形例において、反射面６２０は自由曲面からなる。第１回折光学素子群５０は、透過型体積ホログラフィック素子とレンズとが一体化されており、正のパワーを有している。なお、第１回折光学素子群５０自身が正のパワーを有するように構成されることもある。
【０１４９】
本変形例の光学系１２では、図１３を参照して説明した第一変形例と同様、画像光生成装置３１から出射された画像光の光路に沿って、正のパワーを有する第１光学部Ｌ１０（投射光学系３２）と、第１回折光学素子群５０を備え、正のパワーを有する第２光学部Ｌ２０と、正のパワーを有する第３光学部Ｌ３０（導光系６０のミラー６２）と、反射型の第２回折光学素子群７０を備え、正のパワーを有する第４光学部Ｌ４０とが設けられている。従って、第１光学部Ｌ１０と第３光学部Ｌ３０との間に画像光の第１中間像Ｐ１が形成され、第３光学部Ｌ３０近傍に瞳Ｒ１が形成され、第３光学部Ｌ３０と第４光学部Ｌ４０との間に画像光の第２中間像Ｐ２が形成され、第４光学部Ｌ４０は、画像光を平行光化して射出瞳Ｒ２を形成する。
【０１５０】
ここで、第３光学部Ｌ３０は、正のパワーを有するミラー６２によって構成されている。従って、第２光学部Ｌ２０で回折した発散光は、ミラー６２によって集光される。また、集光された光は、第４光学部Ｌ４０（第２回折光学素子群７０）の特定波長の光が入射する点および近傍に入射する。
【０１５１】
本変形例の光学系１２でも、図１３を参照して説明した第一変形例１と同様、画像光生成装置３１の１つの点から出射した光線は、網膜Ｅ０に１つの点として結像されるという条件１を満たす。また、光学系１２の入射瞳と眼Ｅの瞳Ｅ１とが共役（瞳の共役）の関係にあるという条件２を満たす。また、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とを適正に配置するという条件３を満たす。また、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とが共役または略共役の関係にあるという条件４を満たすため、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とでは、光線を干渉縞が同一な個所に入射させることが可能であり、波長補償を適正に行うことで色収差をキャンセルできる。よって、画像光の解像度の劣化を抑えることができる。
【０１５２】
（第六変形例）
図１９は、第六変形例に係る表示装置の説明図である。図１８に示した光学系１２は、第１光学部Ｌ１０（投射光学系３２）と第２光学部Ｌ２０（第１回折光学素子群５０）とが別体であったが、本変形例の光学系１３は、図１９に示すように、第１光学部Ｌ１０（投射光学系）と第２光学部Ｌ２０（第１回折光学素子群５０）とが一体である。より具体的には、第１光学部Ｌ１０（投射光学系３２）は、複数の反射面１８５ａ、１８５ｂを備えたプリズム１８５によって構成されており、プリズム１８５の出射面１８５ｃに第２光学部Ｌ２０（透過型の第１回折光学素子群５０）が構成されている。
【０１５３】
その他の構成は、図１８を参照して説明した第五変形例と共通である。従って、図１８に示す態様と同様、波長補償を適正に行うことで色収差をキャンセルできる。よって、画像光の解像度の劣化を抑えることができる。また、プリズム１８５を用いることにより、第１光学部Ｌ１０（投射光学系３２）と第２光学部Ｌ２０（第１回折光学素子群５０）とを一体化したため、組立公差の低減や頭部前後方向の小型化等を図ることができる。
【０１５４】
（第七変形例）
図２０は、第七変形例に係る表示装置の説明図である。図２０に示す光学系１４は、図１および図３を参照して説明した態様と同様、側頭部に配置された画像光生成装置３１から眼Ｅの前の第２回折光学素子群７０までの間に、投射光学系３２、第１回折光学素子群５０、および導光系６０が配置されている。本変形例において、投射光学系３２は、回転対称のレンズ３２６と、自由曲面のレンズ３２７とを有している。導光系６０は、周辺部より中央が凹んだ反射面６２０を有するミラー６２によって構成されており、正のパワーを有している。反射面６２０は、球面、非球面、または自由曲面からなる。本変形例において、反射面６２０は自由曲面からなる。第１回折光学素子群５０は、反射型体積ホログラムからなる。投射光学系３２から第１回折光学素子群５０に到る光路の途中位置にミラー４０が配置されており、投射光学系３２は、ミラー４０の反射面またはその近傍に中間像（第１中間像Ｐ１）を形成する。ミラー４０は、反射面４００が凹曲面になっており、正のパワーを有している。ミラー４０の反射面４００が正のパワーを有する場合、ミラー４０を投射光学系３２の構成要素に含めるようにしてもよい。すなわち、ミラー４０が正のパワーを有する場合、第１光学部Ｌ１０がミラー４０を含むようにしてもよい。なお、ミラー４０の反射面４００が、平面になっており、パワーを有しないように構成してもよい。
【０１５５】
このように構成した光学系１４では、図１３を参照して説明した第一変形例と同様、画像光生成装置３１から出射された画像光の光路に沿って、正のパワーを有する第１光学部Ｌ１０（投射光学系３２）と、第１回折光学素子群５０を備え、正のパワーを有する第２光学部Ｌ２０と、正のパワーを有する第３光学部Ｌ３０（導光系６０のミラー６２）と、反射型の第２回折光学素子群７０を備え、正のパワーを有する第４光学部Ｌ４０とが設けられている。
【０１５６】
本変形例の光学系１４において、第１光学部Ｌ１０は複数のレンズ３２６，３２７を含む。複数のレンズ３２６，３２７のうちレンズ３２６は、最も画像光生成装置３１側に位置するレンズである。
本変形例の光学系１４において、第１光学部Ｌ１０におけるレンズ３２６とレンズ３２７との間に瞳Ｒ０が形成され、第３光学部Ｌ３０近傍に瞳Ｒ１が形成され、第３光学部Ｌ３０と第４光学部Ｌ４０との間に画像光の第２中間像Ｐ２が形成され、第４光学部Ｌ４０は、画像光を平行光化して射出瞳Ｒ２を形成する。
【０１５７】
図２０に示す第１中間像Ｐ１および第２中間像Ｐ２は、紙面に沿う水平方向に拡がった画像光における中間像である。画像光生成装置３１から出射された画像光は、水平方向のみならず図２０の紙面に直交する垂直方向にも拡がることから、垂直方向に拡がった画像光の中間像も存在する。本変形例において、垂直方向の中間像が水平方向の中間像の近傍に存在している。
なお、本実施形態の光学系１４において、第１中間像Ｐ１はミラー４０の近傍に形成されるが、第１光学部Ｌ１０（投射光学系３２）の中に形成されても良い。
【０１５８】
また、水平方向の中間像と垂直方向の中間像とは異なる位置に存在していてもよい。図２１は水平方向および垂直方向における中間像の位置が異なる場合の光線図であり、図２１は水平方向および垂直方向の画像光における光線図である。図２１において、符号ＬＨは水平方向の画像光を示し、符号Ｐ１Ｈは水平方向の画像光ＬＨにおける第１中間像を示し、符号ＬＶは垂直方向の画像光を示し、符号Ｐ１Ｖは垂直方向の画像光ＬＶにおける第１中間像を示す。また、図２１では、光軸に沿って配置される、画像光生成装置３１、第１光学部Ｌ１０（投射光学系３２）およびミラー４０を模式化して示している。また、図２１では、投射光学系３２を構成するレンズ３２６，３２７の形状も簡略化している。
【０１５９】
図２１に示すように、水平方向の第１中間像Ｐ１Ｈはミラー４０の近傍に位置しており、垂直方向の第１中間像Ｐ１Ｖは水平方向の第１中間像Ｐ１Ｈよりも第１光学部Ｌ１０の近傍に位置している。
【０１６０】
図２１では、第１中間像Ｐ１において水平方向と垂直方向とで中間像の位置が異なる場合を示したが、第２中間像においても水平方向と垂直方向とで位置が異なっていてもよい。また、第１中間像Ｐ１において水平方向と垂直方向とで中間像の位置が異なる場合において、第１中間像Ｐ１Ｈおよび第１中間像Ｐ１Ｖの一方が第１光学部Ｌ１０の中に形成され、第１中間像Ｐ１Ｈおよび第１中間像Ｐ１Ｖの他方が第１光学部Ｌ１０の外側に形成されてもよい。
【０１６１】
本変形例の光学系１４においても、図１３を参照して説明した第一変形例と同様、画像光生成装置３１の１つの点から出射した光線は、網膜Ｅ０に１つの点として結像されるという条件１を満たす。また、光学系１０の入射瞳と眼Ｅの瞳Ｅ１とが共役（瞳の共役）の関係にあるという条件２を満たす。また、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とを適正に配置するという条件３を満たす。また、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とが共役または略共役の関係にあるという条件４を満たすため、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とでは、光線を干渉縞が同一な個所に入射させることが可能であり、波長補償を適正に行うことで色収差をキャンセルできる。よって、画像光の解像度の劣化を抑えることができる。
【０１６２】
また、図２０に示す部材のうち、透光性部材を構成するプラスチック、ガラス等には、高分散と低分散を組合せた光学部材を使用している。また、第３光学部Ｌ３０にミラー６２を用いているため、第１光学部Ｌ１０で色消し状態としている。このため、光学系１４の重心位置が後側Ｚ２に移るため、使用者の鼻への負担を軽減できる等の利点がある。また、ミラー６２については、透明樹脂もしくはガラスなどの透明部材にスパッター法等により半透過型ミラー層や角度選択性のミラー層を形成すれば、ミラー６２を介して外界を視認することができる。
【０１６３】
（第八変形例）
図２２は、第八変形例に係る表示装置の説明図である。図２２に示す光学系１５は、図２０を参照して説明した第七変形例と同様、側頭部に配置された画像光生成装置３１から眼Ｅの前の第２回折光学素子群７０（第４光学部Ｌ４０）までの間に投射光学系３２（第１光学部Ｌ１０）、ミラー４０、第１回折光学素子群５０（第２光学部Ｌ２０）、および導光系６０のミラー６２（第３光学部Ｌ３０）が配置されている。
【０１６４】
本変形例では、ミラー４０とミラー６２とが、共通の部材１８１の異なる面に構成されている。その他の構成は、図２０に示す第七変形例と共通である。従って、図２０に示す第七変形例と同様、波長補償を適正に行うことができる。また、ミラー４０とミラー６２とが、共通の部材１８１に構成されているため、組立公差の低減等を図ることができる。また、ミラーを製造する金型の種類を減らすことができるので、コストの削減を図ることができる。
【０１６５】
（第九変形例）
図２３は、第九変形例に係る表示装置の説明図である。図２３に示す光学系１６は、図１６を参照して説明した第七変形例と同様、側頭部に配置された画像光生成装置３１から眼Ｅの前の第２回折光学素子群７０（第４光学部Ｌ４０）までの間に投射光学系３２（第１光学部Ｌ１０）、ミラー４０、第１回折光学素子群５０（第２光学部Ｌ２０）、および導光系６０のミラー６２（第３光学部Ｌ３０）が配置されている。
【０１６６】
本変形例では、ミラー６２と第２回折光学素子群７０とが、共通の部材１８２の異なる面に構成されている。その他の構成は、図２０に示す第七変形例と共通である。従って、図２０に示す第七変形例と同様、波長補償を適正に行うことができる。また、ミラー６２と第２回折光学素子群７０とが、共通の部材１８２に構成されているため、組立公差の低減等を図ることができる。また、ミラーを製造する金型の種類を減らすことができるので、コストの削減を図ることができる。
【０１６７】
（第十変形例）
図２４は、第十変形例に係る表示装置の説明図である。図２４に示す光学系１７は、図２０を参照して説明した第七変形例と同様、側頭部に配置された画像光生成装置３１から眼Ｅの前の第２回折光学素子群７０（第４光学部Ｌ４０）までの間に投射光学系３２（第１光学部Ｌ１０）、ミラー４０、第１回折光学素子群５０（第２光学部Ｌ２０）、および導光系６０のミラー６２（第３光学部Ｌ３０）が配置されている。
【０１６８】
本変形例では、ミラー４０、ミラー６２、および第２回折光学素子群７０が、共通の部材１８３の異なる面に構成されている。その他の構成は、図２０に示す第七変形例と共通である。従って、図２０に示す第七変形例と同様、波長補償を適正に行うことができる。また、ミラー４０、ミラー６２、および第２回折光学素子群７０が共通の部材１８３に構成されているため、組立公差の低減等を図ることができる。また、ミラーを製造する金型の種類を減らすことができるので、コストの削減を図ることができる。
【０１６９】
（第十一変形例）
続いて、第十一変形例に係る光学系について説明する。本変形例の光学系では、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とが略共役関係となっている。以下、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０との略共役関係について説明する。
【０１７０】
図２５は、本変形例の光学系１８における第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０との略共役関係を示す説明図である。図２６は、図２５に示す略共役関係のときに第２回折光学素子群７０から出射される光の説明図である。図２７は、図２６に示す光が眼Ｅに入射する様子を示す説明図である。なお、図２１には、特定波長の光を実線Ｌｅで示し、波長が特定波長−１０ｎｍの光を一点鎖線Ｌｆで示し、波長が特定波長＋１０ｎｍの光を二点鎖線Ｌｇで示してある。図２７には、図面に向かって最も左側に、波長が特定波長−１０ｎｍの光（図２６に一点鎖線Ｌｆで示す光）が眼Ｅに入射する様子を示し、図面に向かって最も右側に、波長が特定波長＋１０ｎｍの光（図２６に二点鎖線Ｌｇで示す光）が眼Ｅに入射する様子を示し、その間には、特定波長−１０ｎｍから特定波長＋１０ｎｍまで波長を変化させた光が眼Ｅに入射する様子を示してある。なお、図２７には、特定波長の光が眼Ｅに入射する様子を示していないが、特定波長の光が眼Ｅに入射する様子は、左から３番目に示す様子と左から４番目に示す様子との中間の様子となる。
【０１７１】
上記実施形態および変形例等では、第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とを共役関係にすることが好ましかったが、本変形例では、上述したように第１回折光学素子群５０と第２回折光学素子群７０とを略共役の関係としている。この場合、図２５に示すように、特定波長からずれた周辺波長の光では、第２回折光学素子群７０に入射する状態が異なる。ここで、第２回折光学素子群７０では、光軸に近づくほど干渉縞数が少なくなり、光を曲げる力が弱い。このため、長波長側の光を光軸側に入射させ、短波長側の光を端の方に入射させれば、特定波長の光、および周辺波長の光は平行光化されるため、波長補償と同様な効果を得ることができる。
【０１７２】
この場合、波長によって光線位置がずれるため、図２６に示すように、瞳に入射する光線径が径φａから径φｂへと大きくなる。その時の瞳孔に入射する光線強度の様子を示したのが図２７である。図２７から分かるように、特定波長近傍では瞳孔を満たす事ができないが、周辺波長の光は、特定波長の光とずれた位置に入射するため、瞳孔径を満たすことができる。その結果、観察者は画像を見やすくなる等の利点を得ることができる。
【０１７３】
また、上記実施形態および変形例における光学系では、投射光学系３２を備える場合を例に挙げたが、投射光学系３２の機能を画像光生成装置や第１回折光学素子群、第２回折光学素子群などの他の部材に持たせてもよい。
【０１７４】
また、上記実施形態および変形例における光学系では、光入射側に位置する第１回折光学素子および第３回折光学素子の厚みが第２回折光学素子および第４回折光学素子の厚みよりそれぞれ薄い場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、光入射側に位置する第１回折光学素子および第３回折光学素子の厚みが第２回折光学素子および第４回折光学素子の厚みよりそれぞれ厚くてもよいし、第１回折光学素子および第３回折光学素子の厚みが第２回折光学素子および第４回折光学素子の厚みとそれぞれ同じでもよい。
【０１７５】
［他の表示装置への適用］
上記実施形態および変形例では、頭部装着型の表示装置１００を例示したが、ヘッドアップディスプレイやハンドヘルドディスプレイやプロジェクター用光学系等に対して本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【０１７６】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８…光学系、３１…画像光生成装置、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，２５０，３５０，４５０，５５０…第１回折光学素子群、５１，２５１，３５１，４５１，５５１…第１回折光学素子、５２，２５２，３５２，４５２，５５２…第２回折光学素子、５４，２５４，３５４，４５４，５５４…第１干渉縞、５５，７５…反射型体積ホログラム、５６，２５６，３５６，４５６，５５６…第２干渉縞、５６ａ，８６ａ，８６ｂ，２５６ａ，２８６ａ，２８６ｂ，３５６ａ，３８６ａ，４５６ａ，４８６ａ，５５６ａ，５８６ａ…干渉縞、７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ，２７０，３７０，４７０，５７０…第２回折光学素子群、８１，２８１，３８１，４８１，５８１…第３回折光学素子、８２，２８２，３８２，４８２，５８２…第４回折光学素子、８４，２８４，３８４，４８４，５８４…第３干渉縞、８６，２８６，３８６，４８６，５８６…第４干渉縞、１００…表示装置、Ｒ０，Ｒ１…瞳、Ｌ０…画像光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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