(57)【要約】【課題】再生画像のコントラストや、光利用効率を犠牲にすることなく、均一な再生画像の光強度分布を実現する、虚像表示装置を提供する。【解決手段】入射された光を変調して画像光を出射する空間光変調部３と、空間変調部３から出射された画像光を、平行光束群に変換して投射するコリメート光学系４と、コリメート光学系４から入射された平行光束群を、内部で複数回全反射させながら伝播し、再生画像光として出射する導光板５と、導光板から出射される再生画像光の光強度分布が均一になるように補正することができる照度分布を有する照明光を空間光変調部３に照射する照明光学装置７とを有する。【選択図】図１
2010044172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射された光を変調して画像光を出射する空間光変調部と、
前記空間光変調部から出射された画像光を、平行光束群に変換して投射するコリメート光学系と、
前記コリメート光学系から入射された平行光束群を、内部で複数回全反射させながら伝播し、再生画像光として出射する導光板と、
前記導光板から出射される再生画像光の光強度分布が均一になるように補正することができる照度分布を有する照明光を前記空間光変調部に照射する照明光学装置と、
を有する虚像表示装置。
【請求項２】
前記平行光束群を、導光板の内部で全反射させるために、前記導光板に入射された前記平行光束群を回折反射する、第１の回折格子部材と、
前記導光板の内部を全反射して伝播した前記平行光束群を回折反射し、前記導光板から、前記再生画像光として出射する、第２の回折格子部材と
を有する請求項１記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記照明光学装置は、光源と、光源から照射された光束を伝播する照明用導光板と、
前記照明用導光板内部を伝播される光束の一部を、前記空間光変調部方向に射出させるための拡散シートと
を有して構成される請求項１記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記照明光学装置は、光源と、光源から照射された光束を伝播する照明用導光板と、
前記照明用導光板内部を伝播される光束の一部を、前記空間光変調部方向に射出させるための拡散シートと
を有して構成される請求項２記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記照度分布は、前記導光板内部を伝播する平行光束群の伝播方向に対して水平な画角において、画角の大きな再生画像光に相当する照明光の光強度が大きくなるように構成される
請求項１記載の虚像表示装置。
【請求項６】
前記照度分布は、前記導光板内部を伝播する平行光束群の伝播方向に対して水平な画角において、画角の大きな再生画像光に相当する照明光の光強度が大きくなるように構成される
請求項２記載の虚像表示装置。
【請求項７】
前記光源は、ＬＥＤで構成される
請求項６記載の虚像表示装置。
【請求項８】
前記拡散シートの、光束が射出される面上には、プリズムシートが構成される
請求項７記載の虚像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元画像を、虚像光学系により拡大虚像として観察者に観察させるように表示する虚像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、観察者に拡大虚像を観察させるために、下記特許文献１では、図７に示すような虚像観察光学系が提案されている。
【０００３】
図７に示すように、従来の虚像表示装置８０は、画像を表示する画像表示素子８１と、画像表示素子８１で表示された表示光を入射して、観察者の瞳８６へと導く虚像光学系とを備えている。
【０００４】
画像表示素子８１は、例えば、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、無機ＥＬディスプレイや、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）などである。
虚像光学系は、コリメート光学系８２と、ホログラム層８４を内部に有する導光板８３とを備える。
【０００５】
コリメート光学系８２は、画像表示素子８１の各画素から射出された光束を入射して、互いに画角の異なる平行光束群とする光学系である。コリメート光学系８２から射出された、互いに画角の異なる平行光束群は、それぞれ導光板８３に入射される。
【０００６】
導光板８３は、ホログラム層８４を透明基板８３Ａ、８３Ｂで挟み込んだ構造となっている。導光板８３は、コリメート光学系８２から射出された互いに画角の異なる平行光束群を入射する光入射口８３ａ１を一方端部に有し、他方端部に光を射出する光射出口８３ａ２を有する光学面８３ａと、この光学面８３ａに対向する光学面８３ｂとを主面とする薄型の平行平板な導光板である。
【０００７】
導光板８３の光学面８３ａ，８３ｂには、当該光学面８３ａ，８３ｂをそれぞれ保護するための保護シート８５，８６が設けられている。また、光学面８３ｂに設けられた保護シート１６には、導光板８３の光入射口８３ａ１と同じ位置に、画像表示素子８１で表示されコリメート光学系８２で拡大された拡大像が導光板８３外への漏れ出るのを防止するための遮光板８７が設けられている。
【０００８】
ホログラム層８４は、光入射口８３ａ１に対応する位置に第１の反射型体積ホログラムグレーティング８４ａが形成され、光射出口８３ａ２に対応する位置に第２の反射型体積ホログラムグレーティング８４ｃが形成されている。それ以外の部分は、干渉縞が記録されていない干渉縞無記録領域８４ｂである。
【０００９】
第１の反射型体積ホログラムグレーティング８４ａ、第２の反射型体積ホログラムグレーティング８４ｃには、ホログラム表面のピッチが均等である干渉縞が記録されている。
【００１０】
導光板８３の光入射口８３ａ１から入射した互いに画角の異なる平行光束群は、上述した第１の反射型体積ホログラムグレーティング８４ａに入射され、それぞれの平行光束が平行光束のまま回折反射される。回折反射された平行光束群は、導光板８３の光学面８３ａ，８３ｂとの間で全反射を繰り返しながら進行し、上述した第２の反射型体積ホログラムグレーティング８４ｃに入射することになる。
【００１１】
導光板８３の長手方向の長さ及び光学面８３ａ−光学面８３ｂ間の厚みは、このときに内部を全反射しながら進行する互いに画角の異なる平行光束群が、各画角によって、第２の反射型体積ホログラムグレーティング８４ｃに到達するまでの全反射回数に違いがでるような光路長となるように、薄型化され、長手方向の長さも十分な長さとなるように設計されている。
【００１２】
具体的には、導光板８３に入射する平行光束群のうち、第２の反射型体積ホログラムグレーティング８４ｃ側へ傾きながら入射する平行光束群、つまり入射角が大きな平行光束群の反射回数は、それとは、逆に第２の反射型体積ホログラムグレーティング８４ｃ側へあまり傾かずに入射する平行光束群、つまり入射角が小さな平行光束群の反射回数と比較して少なくなっている。これは、導光板８３に入射した平行光束群は、それぞれ画角の異なる平行光束群となって入射されるためである。つまり、第１の反射型体積ホログラムグレーティング８４ａへの入射角度も異なることから、それぞれ異なる回折角で射出されることで、各平行光束群の全反射角も異なっているため、導光板８３を、薄型化し、長手方向の長さを十分確保することで、全反射する回数に違いが顕著にでることになる。
【００１３】
第２の反射型体積ホログラムグレーティング８４ｃに入射した各画角の平行光束は、回折反射されることで全反射条件からはずれ、導光板８３の光射出口８３ａ２から射出され、観察者の瞳８６に入射する。
【００１４】
また、この虚像表示装置８０は、レンズ効果のない第１の反射型体積ホログラムグレーティング８４ａ、第２の反射型体積ホログラムグレーティング８４ｃを備えることで、単色偏心収差、回折色収差を排除低減することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、この従来例の虚像表示装置８０では、虚像表示装置８０で再生される、再生画像の光強度は、画面内の特に水平方向（導光板８３内の画像光の進行方向）に、強い画角依存性を有し、一般的には、画面左右端の光強度が落ちてしまう。左右画角端の再生画像の光強度が落ちる理由は、体積型ホログラムの回折スペクトルの中心波長が、入射、又は出射する平行光束群の入射（出射）角度に依存して変化することと、光源として使用するＬＥＤの発光スペクトルが一般的に、回折スペクトルの中心波長の変化に対して十分に広くないためである。
【００１６】
この再生画像における光強度の画角依存性を、画像表示素子８１の光強度特性をコントロールすることにより、補償することも可能であるが、画像表示素子８１の有する階調表現能力を消費してしまう。このため、再生画像のコントラスト低下等の画質劣化の原因となると共に、光利用効率が低下するため、好ましい方法ではない。
【００１７】
上述の点に鑑み、本発明は、再生画像のコントラストや、光利用効率を犠牲にすることなく、均一な再生画像の光強度分布を実現する、虚像表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の虚像表示装置は、入射された光を変調して画像光を出射する空間光変調部と、空間変調部から出射された画像光を、平行光束群に変換して投射するコリメート光学系とを有する。さらに、コリメート光学系から入射された平行光束群を、内部で複数回全反射させながら伝播し、再生画像光として出射する導光板とを有する。さらに、導光板から出射される再生画像光の光強度分布を補正することができる照度分布を有する照明光を空間光変調部に照射する照明光学装置を有する。
【００１９】
本発明の虚像表示装置では、照明光学装置から照射される照明光の照度分布は、再生画像光の光強度分布を補正するように構成される。このため、再生画像光の光強度分布は均一になされる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、再生画像のコントラストや、光利用効率を犠牲にすることなく、均一な表示画像分布を簡便な構成で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
まず、本発明の実施の形態の理解を容易にするために、前述した従来の虚像表示装置の問題点である、左右画角端における再生画像の光強度が落ちる原因のメカニズムを、詳細に説明する。
【００２３】
図８及び図９は、図７に示した従来の虚像表示装置８０の要部の概略構成である。図８及び図９では、導光板８３と、第２の反射型体積ホログラムグレーティング８４ｃと、導光板８３内を伝播し、第２の反射型体積ホログラムグレーティング８４ｃの作用により瞳８６に入射される再生画像光を示す。図８及び図９に示すように、観察者の瞳８６の位置と、第２の反射型体積ホログラムグレーティング８４ｃまでの距離をＳとする。また、基準の画角Ｖ（＝０°）で、瞳位置に入射してくる再生画像光の第２の反射型体積ホログラムグレーティング８４ｃでの回折位置を、位置ＸＶとする。また、画角＋θで、瞳８６に入射してくる再生画像光の第２の反射型体積ホログラムグレーティング８４ｃでの回折位置を、位置Ｘ＋θとする。また、画角−θで、瞳８６に入射してくる再生画像光の第２の反射型ホログラムグレーティング８４ｃでの回折位置を、位置Ｘ−θとする。
【００２４】
このような構成において、例えば、第２の反射型体積ホログラムグレーティング８４ｃにより回折される主な波長、すなわち、回折中心波長は、入射する平行光束群の角度により、ブラッグ条件が変わる。このため、画角＋θから画角−θまで、連続的にシフトする。
下記の表１に、
ホログラムの表面ピッチ：ｐ＝０．５３５μｍ
入射する波長帯域：λ＝６３５ｎｍ
導光板の屈折率：ｎ＝１．５２
画角：±θ＝±８度
画角：Ｖ＝０度
のときの内部全反射角度、及び回折中心波長を示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１に示されるように、画角θにより、内部全反射角度、及び回折中心波長（μｍ）が変化する。例えば、表１からわかるように、画角＋θのときの回折中心波長は、６６０ｎｍで、基準の画角Ｖのときの回折中心波長は、６３５ｎｍで、画角−θのときの回折中心波長は、６０５ｎｍである。
【００２７】
このような特性を有する場合において、画像表示素子の光源として、波長ピークが６３５ｎｍであるスペクトル分布を有する赤色のＬＥＤを用いるとする。そうすると、画角＋θ、画角−θのときの回折中心波長は、それぞれ、６６０ｎｍ、６０５ｎｍであるから、波長ピークの光量よりも少ない光量の波長が回折されることとなる。すなわち、前述したように、光源として使用するＬＥＤの発光スペクトルが、回折中心波長の変化に対して十分に広くないため、画角±θで用いられる回折光の光量が減少する。
【００２８】
このため、従来用いられている画像表示素子の光源では画角が大きくなるにつれて、光量が減少する傾向にある。
【００２９】
以上のような虚像表示装置の一般的特性をふまえて、本発明の一実施形態例について説明する。
【００３０】
［実施形態例］
図１Ａ，Ｂに、本発明の一実施形態における虚像表示装置の概略構成を示す。図１Ａは、観察者の瞳２が虚像表示装置１をとらえたときの視線方向に対して、直交する上方から見たときの概略構成である。また、図１Ｂは、観察者の瞳２が虚像表示装置１をとらえたときの視線方向に対して、直交する横方向から見たときの概略構成である。図１Ａ，Ｂにおいては、共通するＸＹＺ座標系を示し、観察者の瞳２に対して、左右（水平）方向をＸ軸方向、上下（縦）方向をＹ軸方向、奥行き方向をＺ軸方向として示す。
【００３１】
本実施形態例の虚像表示装置１は、図１Ａ，Ｂに示すように、空間光変調部３と、コリメート光学系４と、導光板５と、照明光学装置７とを有して構成される。図２に、照明光学装置７の拡大図を示す。
【００３２】
空間光変調部３は、透過型空間光変調素子から構成され、透過型の空間光変調部３としては、透過型液晶パネルを用いることができる。この空間光変調部３では、空間光変調部３に入射される後述の照明光を、表示する所望の映像に対応して変調し、画像光としてコリメート光学系４に向けて射出する。本実施形態例では、その変調されて形成された画像光のｐ偏光のみが射出される構成とされる。
【００３３】
コリメート光学系４は、空間光変調部３から射出された画像光を、互いに画角の異なる平行光束群とする光学系である。すなわち、空間光変調部３から射出された画像光が、コリメート光学系４に入射することにより、互いに画角の異なる平行光束群として射出される。コリメート光学系４から射出された、互いに画角の異なる平行光束群は、それぞれ導光板に入射される。ここで、画角とは、空間光変調部３において所望の映像に対応して射出された画像光の範囲を角度θで示したものである。また、本実施形態例において、画角という場合は、Ｘ軸方向の水平画角を指すものとする。図１Ａにおいては、ＸＺ平面における代表的な平行光束Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを、また、図１Ｂにおいては、ＹＺ平面における代表的な平行光束ＬＡ，ＬＢ，ＬＣを示す。
【００３４】
導光板５は、コリメート光学系４から射出された互いに画角の異なる平行光束群を入射する光入射口５ａ１を一方端部に有し、他方端部に光を射出する光射出口５ａ２を有する光学面５ａと、この光学面５ａに対向する光学面５ｂとを主面とする薄型の平行平板である。図１Ａにおいては、平行平板な導光板５の光学面５ａ，５ｂは、ＸＹ平面上にある。
【００３５】
導光板５の光学面５ｂの、光入射口５ａ１と対向する位置には、コリメート光学系４から射出された平行光束群を、導光板５の内部で全反射させるために回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子からなる第１の回折格子部材が形成される。以下、この第１の回折格子部材を、第１の反射型体積ホログラムグレーティング６ａという。
また、導光板５の光学面５ｂの、光射出口５ａ２と対向する位置には、導光板５の内部を全反射して伝播した平行光束群を回折反射し、導光板５から画像光として出射する、反射型体積ホログラム回折格子からなる第２の回折格子部材が形成される。以下、この第２の回折格子部材を、第２の反射型体積ホログラムグレーティング６ｂという。
ここで、導光板５内において全反射されながら導光される平行光束光の進行方向を、Ｘ軸の正の方向とする。
【００３６】
第１及び第２の反射型体積ホログラムグレーティング６ａ，６ｂには、干渉縞の傾きであるスラント角が異なる３種類の干渉縞が、第１、及び第２の反射型体積ホログラムグレーティング６ａ，６ｂ表面において、それぞれ同一ピッチとなるように、多重して記録されている。第１、第２の反射型体積ホログラムグレーティング６ａ，６ｂは、回折受容波長帯域が２０ｎｍ程度の単色用ホログラムグレーティングであり、上述したスラント角がそれぞれ異なる３種類の干渉縞を記録することで、回折受容角を広げることができる。
【００３７】
このように、第１、第２の反射型体積ホログラムグレーティング６ａ，６ｂには、干渉縞が同一ピッチ、すなわち、位置に関わらず均等なピッチで複数記録されている。そして、第１、第２の反射型体積ホログラムグレーティング６ａ，６ｂは、それぞれの干渉縞が、光学面と５ａ，５ｂ垂直な平面に対して対称となるように導光板５の光学面５ｂ状に配置されている。
【００３８】
以上の構成を有する導光板５では、導光板５の光入射口５ａ１から入射した互いに画角の異なる平行光束群が、上述した、第１の反射型体積ホログラムグレーティング６ａに入射され、それぞれの平行光束群が平行光束群のまま回折反射される。回折反射された平行光束群は、導光板５の光学面５ａ，５ｂとの間で、全反射を繰り返しながら進行し、上述した第２の反射型体積ホログラムグレーティング６ｂに入射する。すなわち、導光板５内部においては、図１Ａで示すＸＺ平面のＺ軸方向には、各光束Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃが平行光束のまま光学面５ａ，５ｂ間で全反射を繰り返しながら導光され、第２の反射型体積ホログラムグレーティング６ｂに向けてＸ軸方向に進行する。
【００３９】
第２の反射型体積ホログラムグレーティング６ｂに入射した各画角の平行光束群は、回折反射されることで、全反射条件からはずれ、導光板５の光射出口５ａ２から射出され、観察者の瞳２に入射する。
【００４０】
そして、第２の反射型体積ホログラムグレーティング６ｂは、記録された干渉縞が、第１の反射型体積ホログラムグレーティング６ａの干渉縞をホログラム面内で１８０度回転させた形状と同じになるように、導光板５の光学面５ｂ上に設置されている。したがって、第２の反射型体積ホログラムグレーティング６ｂで反射される平行光束群は、第１の反射型体積ホログラムグレーティング６ａへの入射角と等しい角度で反射されることになるため、再生画像がぼやけることなく、観察者は高い解像度の再生画像を視認することができる。
【００４１】
なお、導光板５内では、瞳２の位置に対し、上下方向となるＹ方向については、平行光束群は反射しない。すなわち、各画角の平行光束群が導光板５内で反射する反射方向と、伝播する方向とに沿う平面とほぼ直交するＹ方向については、反射しない。
【００４２】
図３に示すように、ＹＺ平面において、各画角の異なる入射光ＬＡ、ＬＢ及びＬＣは、導光板５内において、Ｚ軸方向に反射を繰り返すが、Ｙ軸方向には反射しないで射出部に到達する。この様子を、図の概略側面構成に示す。図３において、図１に対応する部分には、同一符号を付し、重複説明を省略する。図３に示すように、コリメート光学系４から射出された光は、導光板５の光入射口５ａ１から入射され、導光板５のＹＺ平面においては、収束されて、導光板５内をＸ軸の正の方向に進行する。この導光板５のＹＺ平面において、コリメート光学系４から射出される画角の異なる代表的な入射光の進行方向を矢印Ａｉ、Ｂｉ及びＣｉで示す。これらの光は、Ｙ軸方向に収束されて導光板の光学面５ａ及び５ｂ間を矢印Ａ１，Ａ２，Ａ３，・・・Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，・・・で示すように反射しながら進行する。そして、第２の反射型体積ホログラムグレーティング６ａにより、反射回折されて光射出口５ａ２から射出されて、観察者の瞳２に、矢印Ａｏ，Ｂｏ，Ｃｏで示すように、入射される。
【００４３】
この場合、上述したようにこれらの光はＹ軸方向には収束されるので、第１の反射型体積ホログラムグレーティング６ａのＹ軸方向の長さに対し、第２の反射型体積ホログラムグレーティング６ｂの反射回折面は比較的短い構成としてもよい。
そして、このような構成を有する導光板５では、観察者の瞳２に対して横方向（Ｘ軸方向）から映像や各種上方等を表示する画像光が導光されて、瞳２にその画像光が入射する。
【００４４】
照明光学装置７は、図２に示すように、光源９ａ，９ｂと、光源９ａ，９ｂから照射された光束を伝播する照明用導光板８と、照明用導光板８内部を伝播される光束の一部を、空間光変調部３方向に射出させるための拡散シート１０とを有して構成される。
【００４５】
照明光学装置７は、空間光変調部３の背面、すなわち、空間光変調部３に対してコリメート光学系４が構成される側とは反対側に構成されるものであり、照明光学装置７から出射される照明光は、空間光変調部３に入射される。
【００４６】
まず、照明用導光板８は、薄型の平面平板な導光板からなり、空間光変調部３全面に対向する位置に、近接して形成される。この照明用導光板８において、空間光変調部３に対向する面は照明光の出射面となる。そして、照明用導光板８の、出射面とは反対側の面上には、反射シート１２が構成され、照明用導光板８の出射面の面上には、拡散シート１０及びプリズムシート１１が順に構成されている。
照明用導光板８は、光源９ａ，９ｂから照射された光束を、照明用導光板８面内において伝播するものである。
【００４７】
反射シート１２は、照明用導光板８内を伝播する光束が、コリメート光学系４が形成される側とは反対側に出射しないようにするためのものであり、反射シート１２により反射された光束は、照明用導光板８内で全反射しながら伝播される。また、拡散シート１０の作用により、照明用導光板８内を伝播する光束の一部は、プリズムシート１１を介して、透過型の空間光変調部３にむけて照明光として射出される。
【００４８】
光源９ａ，９ｂは、ＬＥＤから構成され、照明用導光板８の側面であって、Ｘ軸方向に対向する側面にそれぞれ配設される。すなわち、照明用導光板８のＸ軸方向に対向する側面に配設されたそれぞれの光源９ａ，９ｂから照明用導光板８に照射される光束は、照明用導光板８内を、反射を繰り返しながらＸ軸方向に、それぞれ照明用導光板８中央に向かって伝播する。
【００４９】
このような照明光学装置７において、光源９ａ，９ｂから出射した光束は、前述したように照明用導光板８内部を、反射を繰り返しながらＸ軸方向に伝播する。そして、照明用導光板８内部を伝播する光束の一部は、拡散シート１０の作用により、プリズムシート１１を介して空間光変調部３を照射する。
【００５０】
そうすると、照明用導光板８の一方の側面に構成された光源９ａから射出されて照明用導光板８内部を伝播する光束は、Ｘ軸の正の方向に伝播するに従い少なくなる。それに伴い、空間光変調部３を照射する光の強度も、図４に示すように、Ｘ軸の正の方向に行くに従い減少するような分布を持つ。このＸ軸方位置に対する、空間光変調部３への照射光強度の減少する程度は、拡散シート１０の拡散度や、照明用導光板８の厚みを変えることにより制御することができる。
【００５１】
同様に、光源９ｂから出射した光束も照明用導光板８、拡散シート１０、プリズムシート１１を介して空間光変調部３を照射する。光源９ｂにより、透過型の空間光変調部３を照射する光の強度は、図４に示すように、Ｘ軸の負の方向にいくに従い減少するような分布となり、光源９ａの分布と左右逆転した特性となっている。光源９ａ及び光源９ｂを同時に点灯した場合の、空間光変調部３を照射する光の強度は、それぞれの和となり、図４の実線で示すような分布となる。図４の照明光強度分布（照度分布）をコリメート光学系４により、対応する画角分布に変換したグラフを図５に示す。
【００５２】
図５に示すように、本実施形態例の照明光学装置７では、画角が大きくなるにつれて、すなわち、画像光のＸ軸方向の端部にいくにつれて、照明光強度が大きくなるように照明光強度分布が画角範囲内で不均一になされる。そして、このような不均一な照明光強度分布を有する照明光が空間光変調部３に入射される。
【００５３】
以上の構成を有する虚像表示装置１において、照明光学装置７から射出される照明光を空間変調部３に照射し、空間光変調部３から所望の画像光を射出して、導光板５に入射させる。導光板５に入射された画像光は、第１の反射型体積ホログラムグレーティング６ａ    の作用により、導光板５内を、全反射を複数回繰り返しながら進行する。そして、導光板５内をＸ軸方向に進行した画像光は、第２の反射型体積ホログラムグレーティング６ｂ    の作用により、再生画像光として瞳２に射出される。このようにして、空間光変調部３において生成された画像の虚像が、瞳２の位置に再生される。
【００５４】
図６に、このよう画角範囲内において照明光強度分布が不均一にされた照明光を用いた場合の、瞳２に入射される再生画像光の画像光強度分布を示す。本実施形態例における照明光学装置７では、空間光変調部３を照射する照明光の光強度は、図４に示すように不均一になされ、そのため、コリメート光学系４により画角の異なる平行光束群とされた画像光の強度分布も、図５に示すように、画角の大きい部分で大きくなる。このため、従来、瞳２に入射される再生画像光は、画角の大きい部分において、図１０に示すように光強度分布が小さくなる傾向にあったが、再生画像光のうち、画角の大きな再生画像光に相当する照明光の光強度が大きくなるように構成された照明光学装置７の作用によりリセットされ、補正される。このため、図６に示すように、瞳２に入射される再生画像光の光強度分布は、ほぼ均一になる。
【００５５】
このように、本実施形態例の虚像表示装置１では、不均一な光強度分布を有する照明光学装置７を用いることで、体積型ホログラムに入射、又は出射する平行光束群の入射（出射）角度に依存して、回折スペクトルの中心波長の変化を補償することができる。また、本実施形態例の照明光学装置７では、従来の虚像表示装置において、光源として使用するＬＥＤの発光スペクトルが一般的に回折スペクトルの中心波長の変化に対して十分に広くないことに起因した画像端部の光強度の低下を補償することができる。
これにより、再生画像のコントラストや、光利用効率を犠牲にすることなく、均一な表示画像分布を簡便な構成で実現することができる。
【００５６】
本実施形態例の照明光学装置７においては、不均一な照明光強度分布を有する為に、照明用導光板８のＸ軸方向の両側面に光源９ａ，９ｂを構成する例としたが、これに限られるものではない。すなわち、再生画像光の光強度分布を均一にすることができる構成であればよく、種々の構成が可能である。
【００５７】
なお、このような導光板５の構成を有する虚像表示装置１では、照明光学装置７や空間光変調部３、コリメート光学系４を瞳２に対して上方に配置せず、横方向に配置している。このような場合は、瞳２に近接した上方に配置する場合と比べると、上限の視野内に光学系が設けられないので、良好な外界の観察が可能となる。そして、このような虚像表示装置１は、頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）に好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】Ａ，Ｂ  本発明の一実施形態例における虚像表示装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態例における虚像表示装置の照明光学装置の概略構成図である。
【図３】導光板においてＹ軸方向に伝播する平行光束群を示す光路説明図である。
【図４】本発明の一実施形態例における虚像表示装置の照明光学装置で生成される照明光強度分布図である。
【図５】本発明の一実施形態例における虚像表示装置の照明光学装置で生成される照明光強度分布を、画角に対応させて示した図である。
【図６】本発明の一実施形態例における虚像表示装置において得られる再生画像光の強度分布図である。
【図７】従来例における虚像表示装置の概略構成図である。
【図８】従来例における虚像表示装置の回折光強度の入射角度依存性を説明するための図（その一）である。
【図９】従来例における虚像表示装置の回折光強度の入射角度依存性を説明するための図（その二）である。
【図１０】従来例における虚像表示装置で得られる再生画像強度分布図である。
【符号の説明】
【００５９】
１・・虚像表示装置、２・・瞳、３・・空間光変調部、４・・コリメート光学系、５・・導光板、５ａ１・・光入射口、５ａ２・・光射出口、５ａ，５ｂ・・光学面、６ａ・・第１の反射型体積ホログラムグレーティング、６ｂ・・第２の反射型体積ホログラムグレーティング、７・・照明光学装置、８・・照明用導光板、９ａ，９ｂ・・光源、１０・・拡散シート、１１・・プリズムシート、１２・・反射シート
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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