(57)【要約】【課題】画面内のＧの色ムラや瞳位置のずれによるＧの色ムラを低減しながら、観察映像の色再現領域を広げる。【解決手段】ＲＧＢの各色の波長域における回折ピークの半値波長幅がそれぞれ２０ｎｍ以下と狭いＨＯＥを用い、ＨＯＥを介して光学瞳に導かれる映像光が、ＲＧＢの色純度が高くなる波長付近に強度ピークを有するように、光源およびＨＯＥを設定する。しかも、ＨＯＥの傾斜方向において、回折ピーク波長が５２０ｎｍとなる画角でのＧの映像光に対するＢの映像光の強度比よりも、回折ピーク波長が５５５ｎｍとなる画角でのＧの映像光に対するＢの映像光の強度比が高くなるように、光源およびＨＯＥを設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤、緑、青の各色の波長域に発光強度のピークを有する光を出射する光源と、
前記光源からの光を変調して映像を表示する表示素子と、
前記表示素子からの映像光を回折反射させて光学瞳に導く体積位相型で反射型のホログラム光学素子を有する接眼光学系とを備えた映像表示装置であって、
前記ホログラム光学素子の赤、緑、青の各色の波長域における回折ピークの半値波長幅は、それぞれ２０ｎｍ以下であり、
前記ホログラム光学素子を介して光学瞳に導かれる映像光は、６３０±１０ｎｍ、５２０±１０ｎｍ、４７０±１０ｎｍの範囲に強度ピークを有しており、
前記表示素子の表示面の中心と、光学瞳の中心とを光学的に結ぶ軸を光軸とすると、
前記ホログラム光学素子は、前記光軸に対して傾斜して配置されており、
前記ホログラム光学素子が前記光軸に対して傾斜する方向において、回折ピーク波長が５２０ｎｍとなる画角または瞳位置での緑の映像光に対する青の映像光の強度比よりも、回折ピーク波長が５５５ｎｍとなる画角または瞳位置での緑の映像光に対する青の映像光の強度比が高いことを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
前記光源から出射される青色光の発光強度ピーク波長は、光学瞳に入射する青色の映像光の強度ピーク波長よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項３】
前記光源から出射される青色光の発光強度の半値幅は、前記光源から出射される緑色光の発光強度の半値幅以上であることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項４】
緑の映像光の強度がピークとなる画角または瞳位置での前記ホログラム光学素子の青色光の回折ピーク波長は、光学瞳に入射する青色の映像光の強度ピーク波長よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項５】
前記光源は、赤、緑、青の各色に対応した発光チップを有しており、
前記ホログラム光学素子が前記光軸に対して傾斜する方向において、前記光源と光学瞳とは共役であり、
前記ホログラム光学素子が前記光軸に対して傾斜する方向において、光学瞳に入射する青色の映像光の強度ピーク位置が緑色の映像光の強度ピーク位置よりも、前記ホログラム光学素子の回折ピーク波長が長波長側にシフトする方向にずれるように、前記光源の青色に対応した発光チップと緑色に対応した発光チップとが異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項６】
前記ホログラム光学素子が前記光軸に対して傾斜する方向において、光学瞳に入射する赤色の映像光の強度ピーク位置が緑色の映像光の強度ピーク位置よりも、前記ホログラム光学素子の回折ピーク波長が短波長側にシフトする方向にずれるように、前記光源の赤色に対応した発光チップと緑色に対応した発光チップとが異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の映像表示装置。
【請求項７】
前記光源は、赤、緑、青の各発光チップが直線状に配置されて一体化されており、かつ、各発光チップの発光面を含む面内で回転配置されていることを特徴とする請求項５または６に記載の映像表示装置。
【請求項８】
前記光源は、赤、緑、青の各発光チップを一対備えており、
それぞれの対における各発光チップは、赤、緑、青の各色ごとに前記光軸に対して略対称に配置されているとともに、前記光軸から離れるにしたがって赤、緑、青の順序で配置されていることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の映像表示装置。
【請求項９】
前記接眼光学系の前記ホログラム光学素子は、前記表示素子からの映像光を回折反射させて光学瞳に導く一方、外界光を透過させて光学瞳に導くことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の映像表示装置。
【請求項１０】
光学瞳に入射する映像光の輝度は、１００Ｃｄ／ｍ2以上であることを特徴とする請求項９に記載の映像表示装置。
【請求項１１】
前記接眼光学系は、前記表示素子からの映像光を内部で全反射させて導光し、前記ホログラム光学素子を介して光学瞳に導く一方、外界光を透過させて光学瞳に導く第１の透明基板を有していることを特徴とする請求項９または１０に記載の映像表示装置。
【請求項１２】
前記接眼光学系は、前記第１の透明基板を外界光が透過する際の屈折をキャンセルするための第２の透明基板をさらに有していることを特徴とする請求項１１に記載の映像表示装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の映像表示装置と、
前記映像表示装置を観察者の眼前で支持する支持手段とを備えていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者に映像を観察させる映像表示装置と、その映像表示装置を備えたヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤとも称する）とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、表示素子からの映像光を接眼光学系のホログラム光学素子（以下、ＨＯＥとも称する）にて回折反射させて光学瞳に導き、光学瞳の位置にて、観察者に表示映像の虚像を観察させる映像表示装置が種々提案されているが、中でも、観察される映像の品位を向上し得るようにした映像表示装置が、例えば特許文献１および２に開示されている。
【０００３】
特許文献１の装置では、観察者の瞳が設計光学瞳からずれて位置する場合でも、表示素子における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各画素ごとの画像データを補正することにより、観察される映像に色ムラが生じるのを抑制している。また、特許文献２の装置では、画面中心とＨＯＥで対応する領域で正反射に近い入射・反射特性となるようにＨＯＥを使用することで、画面中心でＨＯＥの色分散の影響を抑え、横色収差を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５８７７６号公報
【特許文献２】特開２００３−１４００７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１のように画像データの補正によって色ムラを抑制する場合は、ＲＧＢのいずれかの色純度を下げる方向にしか補正することができず、観察映像の色再現領域を広げることができない。例えば、８ビットで０〜２５５の画像データを考えた場合、Ｇの色ムラを抑制する場合は、ＲＧＢに対応する各画素の画像データを、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，２５５，０）から（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（５，２５５，５）のように補正することになる。これは、Ｇの色ムラが生じている領域ではＧの色純度が低下することを意味し、観察映像の色再現領域が狭くなる。
【０００６】
また、特許文献２においては、光路図より、ＨＯＥ作製時に光学瞳側からホログラム感光材料に入射する露光光線はほぼ平行光であることがわかる。この場合、作製されたＨＯＥを用いて映像を観察すると、画角端部に向かうほど映像の観察方向とＨＯＥ作製時の露光光線の露光方向との角度差が大きくなるので、画面内で色ムラが生ずる。特に、Ｇの色純度を高めて観察映像の色再現領域を広くしようとした場合に、観察者の瞳に到達する映像光に波長５５５ｎｍ付近の視感度の高い光が含まれていると、観察者はその視感度の高い光を強く感じるため、画面内でＧの色ムラが大きくなる。
【０００７】
なお、映像光に視感度の高い光が含まれている場合に生ずるＧの色ムラは、光学瞳の中心に露光光源を配置してホログラム感光材料を露光し、作製したＨＯＥを用いた構成において、例えば光学瞳を大きく形成しようとした場合でも同様に起こり得る。つまり、光学瞳が大きい場合、観察者の瞳が光学瞳の中心からずれて位置する場合がある。この場合は、映像の観察方向とＨＯＥ作製時の露光光線の露光方向とがずれるため、観察者の瞳に入射する映像光に波長５５５ｎｍ付近の視感度の高い光が含まれていると、Ｇの色ムラが生ずる。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、画面内のＧの色ムラや瞳位置のずれによるＧの色ムラを低減しながら、観察映像の色再現領域を広げることができる映像表示装置と、その映像表示装置を備えたヘッドマウントディスプレイとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の映像表示装置は、赤、緑、青の各色の波長域に発光強度のピークを有する光を出射する光源と、前記光源からの光を変調して映像を表示する表示素子と、前記表示素子からの映像光を回折反射させて光学瞳に導く体積位相型で反射型のホログラム光学素子を有する接眼光学系とを備えた映像表示装置であって、前記ホログラム光学素子の赤、緑、青の各色の波長域における回折ピークの半値波長幅は、それぞれ２０ｎｍ以下であり、前記ホログラム光学素子を介して光学瞳に導かれる映像光は、６３０±１０ｎｍ、５２０±１０ｎｍ、４７０±１０ｎｍの範囲に強度ピークを有しており、前記表示素子の表示面の中心と、光学瞳の中心とを光学的に結ぶ軸を光軸とすると、前記ホログラム光学素子は、前記光軸に対して傾斜して配置されており、前記ホログラム光学素子が前記光軸に対して傾斜する方向において、回折ピーク波長が５２０ｎｍとなる画角または瞳位置での緑の映像光に対する青の映像光の強度比よりも、回折ピーク波長が５５５ｎｍとなる画角または瞳位置での緑の映像光に対する青の映像光の強度比が高いことを特徴としている。
【００１０】
本発明の映像表示装置において、前記光源から出射される青色光の発光強度ピーク波長は、光学瞳に入射する青色の映像光の強度ピーク波長よりも長くてもよい。
【００１１】
本発明の映像表示装置において、前記光源から出射される青色光の発光強度の半値幅は、前記光源から出射される緑色光の発光強度の半値幅以上であってもよい。
【００１２】
本発明の映像表示装置において、緑の映像光の強度がピークとなる画角または瞳位置での前記ホログラム光学素子の青色光の回折ピーク波長は、光学瞳に入射する青色の映像光の強度ピーク波長よりも短くてもよい。
【００１３】
本発明の映像表示装置において、前記光源は、赤、緑、青の各色に対応した発光チップを有しており、前記ホログラム光学素子が前記光軸に対して傾斜する方向において、前記光源と光学瞳とは共役であり、前記ホログラム光学素子が前記光軸に対して傾斜する方向において、光学瞳に入射する青色の映像光の強度ピーク位置が緑色の映像光の強度ピーク位置よりも、前記ホログラム光学素子の回折ピーク波長が長波長側にシフトする方向にずれるように、前記光源の青色に対応した発光チップと緑色に対応した発光チップとが異なる位置に配置されていてもよい。
【００１４】
本発明の映像表示装置において、前記ホログラム光学素子が前記光軸に対して傾斜する方向において、光学瞳に入射する赤色の映像光の強度ピーク位置が緑色の映像光の強度ピーク位置よりも、前記ホログラム光学素子の回折ピーク波長が短波長側にシフトする方向にずれるように、前記光源の赤色に対応した発光チップと緑色に対応した発光チップとが異なる位置に配置されていてもよい。
【００１５】
本発明の映像表示装置において、前記光源は、赤、緑、青の各発光チップが直線状に配置されて一体化されており、かつ、各発光チップの発光面を含む面内で回転配置されていてもよい。
【００１６】
本発明の映像表示装置において、前記光源は、赤、緑、青の各発光チップを一対備えており、それぞれの対における各発光チップは、赤、緑、青の各色ごとに前記光軸に対して略対称に配置されているとともに、前記光軸から離れるにしたがって赤、緑、青の順序で配置されていてもよい。
【００１７】
本発明の映像表示装置において、前記接眼光学系の前記ホログラム光学素子は、前記表示素子からの映像光を回折反射させて光学瞳に導く一方、外界光を透過させて光学瞳に導く構成であってもよい。
【００１８】
本発明の映像表示装置において、光学瞳に入射する映像光の輝度は、１００Ｃｄ／ｍ2以上であることが望ましい。
【００１９】
本発明の映像表示装置において、前記接眼光学系は、前記表示素子からの映像光を内部で全反射させて導光し、前記ホログラム光学素子を介して光学瞳に導く一方、外界光を透過させて光学瞳に導く第１の透明基板を有していてもよい。
【００２０】
本発明の映像表示装置において、前記接眼光学系は、前記第１の透明基板を外界光が透過する際の屈折をキャンセルするための第２の透明基板をさらに有していてもよい。
【００２１】
本発明のヘッドマウントディスプレイは、上述した本発明の映像表示装置と、前記映像表示装置を観察者の眼前で支持する支持手段とを有していてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
光源からの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光は表示素子にて変調され、映像光として接眼光学系に入射し、ＨＯＥで回折反射されて光学瞳に導かれる。これにより、光学瞳の位置では、観察者は表示素子に表示されたカラー映像の虚像を観察することが可能となる。
【００２３】
ここで、ＨＯＥのＲＧＢの各色の波長域における回折ピークの半値波長幅は、それぞれ２０ｎｍ以下と狭い。しかも、ＨＯＥを介して光学瞳に導かれる映像光は、６３０±１０ｎｍ、５２０±１０ｎｍ、４７０±１０ｎｍの範囲に強度ピークを有している。すなわち、ＲＧＢの色純度が高くなる波長付近に映像光の強度ピークがある。これにより、観察映像のＲＧＢの色純度が高くなり、色再現領域を広げることができる。
【００２４】
また、ＨＯＥが光軸に対して傾斜する方向（例えば上下方向）において、回折ピーク波長が５２０ｎｍとなる画角（例えば画角（画面）中心）または瞳位置（例えば光学瞳の中心と同じ位置）でのＧの映像光に対するＢの映像光の強度比よりも、回折ピーク波長が５５５ｎｍとなる画角（例えば画角（画面）下端）または瞳位置（光学瞳の中心よりも上方の位置）でのＧの映像光に対するＢの映像光の強度比が高い。これにより、白色の映像を表示させたときに、回折ピーク波長が５５５ｎｍとなる画角または瞳位置で観察されるＧの色ムラをＢの映像光で白色に近づけることができる。したがって、ＲＧＢの色純度を高めて色再現領域を広げようとした際に、観察者の瞳に到達する映像光に視感度の高い波長５５５ｎｍの光が含まれている場合でも、画面内でＧの色ムラが生じたり、瞳位置のずれによってＧの色ムラが生じるのを抑えることができる。
【００２５】
つまり、本発明によれば、画面内のＧの色ムラまたは瞳位置のずれによるＧの色ムラを低減しながら、観察映像の色再現領域の広い映像表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の一形態の映像表示装置で観察される映像の画面内の位置と映像光の強度との関係を示す説明図である。
【図２】上記映像表示装置の概略の構成を示す断面図である。
【図３】上記映像表示装置の光源の発光特性およびＨＯＥの回折特性と、映像光の強度分布とを示す説明図である。
【図４】ＸＹＺ表色系の色度図において、白色表示のときの画面周辺の色の推移を示す説明図である。
【図５】人間の明所視標準比視感度を示すグラフである。
【図６】ＸＹＺ表色系の色度図において、白色表示のときに画面周辺の色がＧの方向に推移する様子を示す説明図である。
【図７】本発明の他の実施の形態の映像表示装置の光源の発光特性を示す説明図である。
【図８】上記映像表示装置における観察画面内の位置と映像光の強度との関係を示す説明図である。
【図９】本発明のさらに他の実施の形態の映像表示装置の光源の発光特性およびＨＯＥの回折特性と、映像光の強度分布とを示す説明図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態の映像表示装置の概略の構成を示す断面図である。
【図１１】上記映像表示装置の光源の概略の構成を示す平面図である。
【図１２】上記映像表示装置のＨＯＥの傾斜方向において、光学瞳を含む面内での位置と映像光の強度との関係を示す説明図である。
【図１３】上記映像表示装置の光源の発光特性およびＨＯＥの回折特性と、映像光の強度分布とを示す説明図である。
【図１４】（ａ）は、白色表示のときに瞳上端でＧの色ムラが生じている様子を示す説明図であり、（ｂ）は、白色表示のときにどの瞳位置でもＧの色ムラが低減されている様子を示す説明図である。
【図１５】上記光源の他の構成を示す平面図である。
【図１６】上記映像表示装置における光路を光軸方向に展開して示す説明図である。
【図１７】光学瞳における水平方向の瞳位置と光強度との関係を示す説明図である。
【図１８】（ａ）は、上記映像表示装置が適用されるＨＭＤの概略の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、ＨＭＤの側面図であり、（ｃ）は、ＨＭＤの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００２８】
（映像表示装置について）
図２は、本実施形態の映像表示装置１の概略の構成を示す断面図である。映像表示装置１は、光源１１と、一方向拡散板１２と、集光レンズ１３と、表示素子１４と、接眼光学系１５とを有している。
【００２９】
光源１１は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の光を発光する３つの発光チップを水平方向（左右方向）に並べて一体化した、いわゆるＲＧＢ一体型（３チップイン１パッケージ）のＬＥＤで構成されている。なお、光源１１の発光特性については後述する。
【００３０】
一方向拡散板１２は、光源１１からの出射光を拡散させるものであるが、その拡散度は、方向によって異なっている。より詳細には、一方向拡散板１２は、光源１１のＲＧＢの各発光チップが並ぶ水平方向には、入射光を約３０゜拡散させ、上記水平方向に垂直な方向には、入射光を約０．５゜拡散させる。
【００３１】
集光レンズ１３は、一方向拡散板１２にて拡散された光を、拡散方向とは垂直方向に集光するシリンダレンズで構成されており、拡散光が効率よく光学瞳Ｐを形成するように配置されている。
【００３２】
表示素子１４は、光源１１からの出射光を画像データに応じて変調して映像を表示するものであり、例えば、光が透過する領域となる各画素をマトリクス状に有する透過型の液晶表示素子（ＬＣＤ）で構成されている。
【００３３】
接眼光学系１５は、表示素子１４からの映像光、すなわち、表示素子１４にて表示された映像に対応する光と、外界光とを同時に光学瞳Ｐ（または光学瞳Ｐに位置する観察者の瞳）に導く光学系であり、透明基板１６と、ＨＯＥ１７とを有して構成されている。
【００３４】
透明基板１６は、ＨＯＥ１７を保持する薄板状の基板であり、例えばアクリル系樹脂で形成されている。ＨＯＥ１７は、表示素子１４からの映像光を回折反射させて光学瞳Ｐに導く一方、外界光を透過させる体積位相型で反射型のホログラム光学素子である。なお、ＨＯＥ１７の回折特性については後述する。ＨＯＥ１７は、映像光を回折反射させる軸非対称な正の光学パワーを有している。
【００３５】
また、表示素子１４の表示面の中心と、接眼光学系１５の光学瞳Ｐの中心とを光学的に結ぶ軸を光軸とすると、ＨＯＥ１７は、光軸に対して傾斜して配置されている。なお、ＨＯＥ１７が光軸に対して傾斜配置であることは、図２において、入射光（表示素子１４からの映像光）が、ＨＯＥ１７に対して垂直入射でないことから明らかである。なお、ＨＯＥ１７に対する入射光の光軸と反射光の光軸とを含む面を入射面と称すると、ＨＯＥ１７の光軸に対する傾斜方向は、ＨＯＥ１７の入射面に平行な上下方向であるとも言える。
【００３６】
上記の構成において、光源１１から出射されたＲＧＢの光は、一方向拡散板１２にて拡散され、集光レンズ１３にて集光されて表示素子１４に入射する。表示素子１４に入射した光は、画像データに基づいて各画素ごとに変調され、映像光として出射される。つまり、表示素子１４には、カラー映像が表示される。
【００３７】
表示素子１４からの映像光は、接眼光学系１５のＨＯＥ１７にて回折反射されて光学瞳Ｐに達する。したがって、光学瞳Ｐの位置に観察者の瞳を位置させることにより、観察者は、表示素子１４に表示された映像の拡大虚像を観察することができる。一方、透明基板１６およびＨＯＥ１７は、外界光をほとんど全て透過させるので、光学瞳Ｐの位置にて、観察者は外界を観察することができる。したがって、表示素子１４に表示された映像の虚像は、外界の一部に重なって観察されることになる。
【００３８】
以上のように、ＨＯＥ１７は、正の光学パワーを持つ非球面凹面ミラーと同様の機能を持っているので、装置を構成する各光学部材の配置の自由度を高めて装置を容易に小型化することができるとともに、良好に収差補正された映像を観察者に提供することができる。また、ＨＯＥ１７は、表示素子１４からの映像光と外界光とを同時に光学瞳Ｐに導くコンバイナとして機能しているので、観察者は、ＨＯＥ１７を介して、表示素子１４から提供される映像と外界とを同時に観察することができる。
【００３９】
また、ＨＯＥ１７は、上述したように、表示素子１４からの映像光を回折反射させて光学瞳Ｐに導く一方、外界光を透過させて光学瞳Ｐに導く。体積位相型で反射型のＨＯＥ１７は、特定の入射角で入射する特定波長の光を高い回折効率で回折反射させるので、表示素子１４からの映像光を効率よく光学瞳Ｐに導くことができ、観察者に明るい映像を観察させることができる。また、ＨＯＥ１７は、特定の入射角で入射する特定波長の光のみを回折させるので、外界光にはほとんど影響せず、観察者は透明基板１６およびＨＯＥ１７を介して通常通りの外界を観察することができる。さらに、ＨＯＥ１７を透過する外界光の透過率が高いので、観察者は明るい外界を観察することができる。
【００４０】
本実施形態のように外界をシースルーで観察可能な映像表示装置１では、外界が明るくても、後述する色ムラのない映像を明るく観察できるようにするため、光学瞳Ｐに入射する映像光の輝度は、１００Ｃｄ／ｍ2以上であることが望ましい。本実施形態では、光源１１およびＨＯＥ１７の分光特性を以下のように設定し、かつ、光源１１の発光強度（絶対値）および回折効率を適切に設定することにより、１００Ｃｄ／ｍ2以上の映像光輝度を容易に実現している。
【００４１】
（光源、ＨＯＥ、映像光の分光特性について）
次に、光源１１、ＨＯＥ１７および映像光の分光特性について説明するとともに、本発明の第１の効果である、観察映像の色再現領域を広げられる効果について説明する。
【００４２】
図３は、光源１１の発光特性およびＨＯＥ１７の回折特性と、映像光の強度分布とを示す説明図である。なお、ＨＯＥ１７の回折特性については、光軸上の光線について示している。また、映像光の強度分布については、光学瞳Ｐ全体に入射する映像光について示している。また、各々の図における縦軸は相対値を示すものとし、以下の図面でも同様とする。
【００４３】
同図に示すように、光源１１は、ＢＧＲの各波長域に発光強度のピークを有している。より具体的には、光源１１は、発光強度のピーク波長および強度半値幅で、例えば、４８０±２０ｎｍ、５２０±２５ｎｍ、６３５±１０ｎｍの光を出射する。光源１１のＢＧＲの発光強度は、ＨＯＥ１７の回折効率や、表示素子１４の透過率を考慮して調整され、これによって白色表示を行うことが可能となっている。
【００４４】
ＨＯＥ１７は、回折ピーク波長および半値波長幅で、例えば４６５±１０ｎｍ、５２０±１０ｎｍ、６３５±１０ｎｍの光を回折反射させる。すなわち、ＨＯＥ１７のＢＧＲの各色の波長域における回折ピークの半値波長幅は、それぞれ２０ｎｍ以下となっている。
【００４５】
上記のように、光軸上の光線についてのＨＯＥ１７のＢＧＲの回折ピーク波長がそれぞれ４６５ｎｍ、５２０ｎｍ、６３５ｎｍであるので、ＨＯＥ１７を介して光学瞳Ｐの中心に導かれるＢＧＲの映像光の波長も、４６５ｎｍ、５２０ｎｍ、６３５ｎｍとなる。ただし、上記したような光源１１の発光特性およびＨＯＥ１７の回折特性により、光学瞳Ｐに入射するＢＧＲの映像光の強度ピーク波長および半値波長幅は、例えば４７０±１５ｎｍ、５２０±１５ｎｍ、６３５±１５ｎｍである。すなわち、Ｂ光については、映像光の強度ピーク位置が光学瞳Ｐの中心または画面中心からずれるが、この点については後述する。
【００４６】
本実施形態では、ＨＯＥ１７のＢＧＲの回折ピークの半値波長幅は、それぞれ２０ｎｍ以下と狭く、ＨＯＥ１７にて回折される光源１１からのＢＧＲの映像光は、強度ピークの半値波長幅で３０ｎｍ程度の狭い帯域の映像光となる。しかも、ＨＯＥ１７を介して光学瞳Ｐに導かれる映像光の強度ピーク波長は、波長４７０ｎｍ、５２０ｎｍ、６３５ｎｍである。
【００４７】
ここで、図４は、ＸＹＺ表色系におけるＸＹ色度座標（色度図）を示している。光学瞳Ｐに導かれる映像光の上記した強度ピーク波長は、ＢＧＲの色純度が高くなる波長（４７０ｎｍ、５２０ｎｍ、６３０ｎｍ）付近にあるので、光学瞳Ｐにて観察される映像のＲＧＢの色純度を高めることができ、実線の領域Ｓで示す広い色再現領域を実現することができる。このような効果は、ＨＯＥ１７を介して光学瞳Ｐに導かれる映像光の強度ピーク波長が、例えば４７０±１０ｎｍ、５２０±１０ｎｍ、６３０±１０ｎｍの範囲にあれば得ることができる。
【００４８】
（ＨＯＥの波長選択性による色ムラについて）
次に、本発明の第２の効果である色ムラの低減効果について説明する前に、まず、ＨＯＥによって色ムラが発生する理由について説明する。
【００４９】
０度よりも大きい入射角で入射する光を回折させる干渉縞を持つＨＯＥでは、ＨＯＥの上述した入射面に平行な方向よりも入射面に垂直な方向において、波長選択性が小さい（入射角のずれによる回折波長のずれが小さい）。言い換えると、入射面に平行な方向よりも入射面に垂直な方向のほうが、干渉縞への入射角のずれに対する角度選択性が低い。これは、ＨＯＥの干渉縞に光が入射角を有して入射する場合、入射面内での入射角の角度ずれは、そのまま入射角の角度ずれとなるため、回折波長に対する影響が大きいが、入射面に垂直な方向の角度ずれは、入射角のずれとしては小さく、回折波長に対する影響は小さいからである。したがって、ＨＯＥの干渉縞に所定の入射角からずれた角度の光が入射すると、同じ角度ずれでも、入射面に平行な方向での角度ずれのほうが、入射面に垂直な方向の角度ずれよりも、大きく回折波長がずれる（すなわち、入射面に平行な方向は、波長選択性が大きい）。
【００５０】
よって、本実施形態において、ＨＯＥ１７の入射面に平行な方向、すなわち、ＨＯＥ１７の光軸に対する傾斜方向（上下方向）では、光学瞳Ｐの面内の位置によって回折波長のずれによる色ムラ（観察者の瞳位置のずれによる色ムラ）が発生したり、光学瞳Ｐの中心に観察者の瞳が位置していても、観察画面内の画角方向で回折波長のずれによる色ムラが発生する。
【００５１】
なお、どちらの色ムラが発生するかは、ＨＯＥ１７の作製条件によって決まる。つまり、ＨＯＥ１７は、２つの露光光源からの露光光線でホログラム感光材料を露光することにより作製されるが、上記２つの露光光源のうち、光学瞳側に位置する露光光源を光学瞳と同じ位置に配置してホログラム感光材料を露光すれば、瞳位置のずれによる色ムラが発生する。一方、上記２つの露光光源のうち、光学瞳側に位置する露光光源からの露光光線を平行光として（上記露光光源を光学瞳に対してホログラム感光材料とは反対側の無限遠に位置させて）ホログラム感光材料を露光すれば、画面内の色ムラが発生する。なお、光学瞳側の露光光源の配置位置を調整することにより、両者の色ムラを同時に発生させ、かつ、両者の色ムラのバランスをとることもできる。
【００５２】
ここで、図５は、人間の明所視標準比視感度を示すグラフである。同図に示すように、人間は波長５５５ｎｍ付近の光を最も明るく感じる。したがって、図４の領域Ｓで示されるように、Ｇの色純度を高めて（波長５２０ｎｍ付近に強度ピークを有する映像光を用いて）広い色再現領域を実現しようとした際に、回折波長のずれによって波長５５５ｎｍ付近の視感度の高い光が映像光に含まれると、表示素子１４にて白色を表示したときに、瞳位置のずれによる色ムラや画面内の色ムラがＧの色ムラとなって現れる。
【００５３】
なお、色ムラが発生する上下方向において光学瞳Ｐや画角を小さくすれば、色ムラを低減することはできるが、逆に、そのように光学瞳Ｐの大きさや観察画角が制限される。
【００５４】
そこで、本実施形態では、図３のように、光源１１の発光特性、ＨＯＥ１７の回折特性および映像光の強度分布を設定することにより、光学瞳Ｐの大きさや観察画角の制限を受けることなく、Ｇの色ムラを低減しながら観察映像の色再現領域を広げるようにしている。以下、具体的に説明する。
【００５５】
（Ｇの色ムラの低減効果について）
本実施形態では、ＨＯＥ１７は、光学瞳Ｐの面内で波長特性が非常に小さく、ＨＯＥ１７の傾斜方向の画角内（画面内）で波長特性が大きく表れるように設定されているものとする。すなわち、ＨＯＥ１７は、光学瞳Ｐの面内で観察者の瞳位置のずれによる色ムラが非常に小さく、画面内で画角方向の色ムラが大きくなるように作製されているものとする。
【００５６】
図１は、このようなＨＯＥ１７を用いて観察される映像の画面内の位置（ＨＯＥ傾斜方向の画角）と映像光の強度との関係をＢ光とＧ光とについて合わせて示したものである。ＨＯＥ１７の波長選択性により、ＨＯＥ１７の傾斜方向の画面位置によって回折ピーク波長が異なる。また、画面中心では、ＢおよびＧの映像光の回折ピーク波長はそれぞれ４６５ｎｍ、５２０ｎｍであり、Ｇの映像光については強度ピークがほぼ画面中心にあるが、Ｂの映像光については、光源１１のＢ光の発光強度ピーク波長が４８０ｎｍであるので、画面内でＧ光の回折ピーク波長が５２０ｎｍとなる位置（画面中心）よりも、回折ピーク波長が長波長側にシフトする方向（例えば画面下端側）に強度ピークがシフトしている。
【００５７】
つまり、図３で示すように、Ｇ光については、ＨＯＥ１７の回折ピーク波長（５２０ｎｍ）と光源１１の発光強度ピーク波長（５２０ｎｍ）とのずれ量ΔＧλ１がほとんど無いので、映像光の強度ピーク波長と光源１１の発光強度ピーク波長とのずれ量ΔＧλ２もほとんど無く、波長５２０ｎｍ程度に映像光の強度ピークがあり、しかも、映像光の強度ピーク位置は画面中心となる。一方、Ｂ光については、ＨＯＥ１７の回折ピーク波長（４６５ｎｍ）に対して光源１１の発光強度ピーク波長（４８０ｎｍ）がΔＢλ１＝１５ｎｍ程度だけ長波長側にずれているので、画面中心の映像光の波長がΔＢλ２＝１０ｎｍ程度だけ光源１１の発光強度ピーク波長よりも短く（ＨＯＥ１７の回折ピーク波長よりも５ｎｍ程度だけ長く）、同時に映像光の強度ピーク位置がＨＯＥ１７の傾斜方向で画面中心から長波長側にずれる。このようなＢの映像光の強度ピーク位置の長波長側へのずれにより、図１に示すように、画面周辺（長波長側）でＢの映像光の強度がＧの映像光の強度よりも高くなる。
【００５８】
以上のように、本実施形態では、図３で示したような分光特性の設定により、ＨＯＥ１７が光軸に対して傾斜する上下方向の観察画面内において、Ｂ光の映像光の強度ピーク位置が、Ｇ光の映像光の強度ピーク位置（Ｇ光の回折ピーク波長が５２０ｎｍとなる画面位置）から、回折ピーク波長が長波長側にシフトする方向にずれる。したがって、上記傾斜方向において、回折ピーク波長が５２０ｎｍとなる画角でのＧの映像光に対するＢの映像光の強度比よりも、回折ピーク波長が５５５ｎｍとなる画角でのＧの映像光に対するＢの映像光の強度比が高くなる。
【００５９】
これにより、白色の映像を表示させたときに、回折ピーク波長が５５５ｎｍとなる画角で観察されるＧの色ムラをＢの映像光で白色に近づけることができる。したがって、上述したようにＲＧＢの色純度を高めて色再現領域を広げようとした際に、観察者の瞳に到達する映像光に視感度の高い波長５５５ｎｍの光が含まれている場合でも、画面内でＧの色ムラが生じるのを抑えることができる。つまり、本発明によれば、観察映像の色再現領域を広げる上述した第１の効果を得ながら、画面内のＧの色ムラを低減する第２の効果を得ることができる。
【００６０】
特に、光源１１から出射されるＢ光の発光強度ピーク波長（４８０ｎｍ）は、光学瞳Ｐに入射するＢの映像光の強度ピーク波長（４７０ｎｍ）よりも長いので、Ｂの映像光の強度ピーク位置よりも長波長側（回折ピーク波長が長波長側にシフトする側）の画角において、Ｂの映像光の強度をＧの映像光の強度よりも確実に高くすることができ、Ｇの映像光の強度ピーク波長（５２０±１０ｎｍ）よりも長波長側の波長５５５ｎｍ付近に強度ピークを有する映像光をＢの映像光で確実に白色に近づけることができる。したがって、観察者の瞳に到達する映像光に視感度の高い波長５５５ｎｍの光が含まれている場合でも、光源１１の発光特性の設定により、画角によらず、Ｇの色ムラを確実に抑えることができる。
【００６１】
このようなＧの色ムラの低減を、図４および図６の色度図を用いて説明する。図４および図６において、Ａ点は白色を示している。回折ピーク波長が５５５ｎｍとなる画面周辺で、Ｇの映像光の強度よりもＢの映像光の強度が低い場合は、図６の矢印Ｃで示すように、波長５５５ｎｍ付近の視感度の高い光によって、画面周辺の白色が緑色にずれてＧの色ムラが生じる。
【００６２】
これに対して、本実施形態では、ＨＯＥ１７の傾斜方向において、Ｇの映像光の強度ピークよりも長波長側にＢの映像光の強度ピークがあり、画面周辺におけるＧの映像光の強度よりもＢの映像光の強度が高いので、図４の矢印Ｂで示すように、画面周辺では、波長５５５ｎｍ付近の視感度の高い映像光で白色表示が緑色にずれているのを、青色で相殺して白色に戻すことができ、画面周辺におけるＧの色ムラを低減することができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、画面内で色ムラが生ずる作製条件で作製されたＨＯＥ１７を用いた場合を例として説明したが、瞳位置のずれによって色ムラが生ずる作製条件で作製されたＨＯＥを用いた場合でも、本実施形態と同様の分光特性の設定により、Ｇの色ムラを低減することができる。したがって、本発明は、ＨＯＥ１７が光軸に対して傾斜する方向において、回折ピーク波長が５２０ｎｍとなる画角または瞳位置でのＧの映像光に対するＢの映像光の強度比よりも、回折ピーク波長が５５５ｎｍとなる画角または瞳位置でのＧの映像光に対するＢの映像光の強度比が高ければよいと言うことができる。なお、瞳位置のずれによって色ムラが生ずる作製条件で作製されたＨＯＥを用いた具体例については、後述する実施の形態４で説明する。
【００６４】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、以下での説明の便宜上、実施の形態１と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【００６５】
本実施形態の映像表示装置１は、光源１１の発光特性が異なる以外は、実施の形態１と同様の構成である。図７は、上記光源１１の発光特性を示す説明図である。光源１１は、発光強度のピーク波長および強度半値幅で、例えば、４６５±２５ｎｍ、５２０±２５ｎｍ、６３５±１０ｎｍの光を出射する。すなわち、光源１１から出射されるＢ光の発光強度の半値幅ΔＢλ３を、実施の形態１よりも短波長側に広げて、そのＢ光の半値幅ΔＢλ３と、Ｇ光の発光強度の半値幅ΔＧλ３とを同じにしている。また、本実施形態では、Ｂ光について、光源１１の発光強度ピーク波長（４６５ｎｍ）は、図３で示したＨＯＥ１７の回折ピーク波長（４６５ｎｍ）と一致している。この結果、光学瞳Ｐに入射するＢの映像光の強度ピーク波長は４６５ｎｍとなっており、画面中心でＢの映像光の強度がピークとなっている。図８は、本実施形態における観察画面内の位置（ＨＯＥ傾斜方向の画角）と映像光の強度との関係をＢ光とＧ光とについて合わせて示したものである。
【００６６】
ＨＯＥ１７の回折波長の半値幅は、図３で示した実施の形態１と同様であり、Ｂ光とＧ光とでほぼ同じである。また、Ｂ光はＧ光よりも短波長であり、ＨＯＥ１７の波長選択性が低いので、回折波長のシフトによるＢ光の強度の変化がＧ光の強度の変化よりも小さい。したがって、上記のように光源１１において、ΔＢλ３＝ΔＧλ３とすることにより、図８に示すように、Ｂの映像光の強度半値幅をＧの映像光の強度半値幅よりも広げることができる。よって、Ｂ光についてＨＯＥ１７の回折ピーク波長と光源１１の発光強度ピーク波長とを近づける（一致させる）ことにより、画面内でのＧの色ムラを抑えつつ、画面（画角）中心で明るい映像を観察することができる。
【００６７】
本実施形態では、ΔＢλ３＝ΔＧλ３としたが、ΔＢλ３＞ΔＧλ３であっても、ＨＯＥ１７の回折波長の半値幅がＢ光とＧ光とでほぼ同じ場合は、Ｂの映像光の強度半値幅をＧの映像光の強度半値幅よりも広げることができる。したがって、結果的に、ΔＢλ３≧ΔＧλ３であれば、上述した本実施形態の効果を得ることができると言える。
【００６８】
なお、本実施形態において、瞳位置のずれによって色ムラが生ずる作製条件で作製されたＨＯＥを用いた場合は、本実施形態のような光源１１の発光特性の設定により、瞳位置のずれによるＧの色ムラを抑えつつ、光学瞳Ｐの中心で明るい映像を観察することができる。
【００６９】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、以下での説明の便宜上、実施の形態１、２と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【００７０】
本実施形態の映像表示装置１は、光源１１、ＨＯＥ１７および映像光の分光特性が異なる以外は、実施の形態１と同様の構成である。図９は、本実施形態の光源１１の発光特性およびＨＯＥ１７の回折特性と、映像光の強度分布とを示す説明図である。なお、ＨＯＥ１７の回折特性については、光軸上の光線について示している。また、映像光の強度分布については、光学瞳Ｐ全体に入射する映像光について示している。
【００７１】
本実施形態では、光源１１は、発光強度のピーク波長および強度半値幅で、例えば、４６５±２０ｎｍ、５２０±２５ｎｍ、６３５±１０ｎｍの光を出射する。ＨＯＥ１７は、回折ピーク波長および半値波長幅で、例えば４５０±１０ｎｍ、５２０±１０ｎｍ、６３５±１０ｎｍの光を回折反射させる。この結果、光学瞳Ｐに入射するＢＧＲの映像光の強度ピーク波長は、例えば４６０ｎｍ、５２０ｎｍ、６３５ｎｍとなっている。
【００７２】
つまり、本実施形態では、光源１１のＢ光の発光強度ピーク波長（４６５ｎｍ）を、光学瞳Ｐに入射するＢの映像光の強度ピーク波長（４６０ｎｍ）と同程度に設定しているとともに、Ｇの映像光の強度がピークとなる画角（例えば画面中心）でのＨＯＥ１７の回折ピーク波長（４５０ｎｍ）を、Ｂの映像光の強度ピーク波長（４６０ｎｍ）よりも短く設定している。図９において、ΔＢλ４＝４６５−４６０＝５ｎｍであり、ΔＢλ５＝４６０−４５０＝１０ｎｍである。
【００７３】
本実施形態では、Ｂについて、光軸光線についてのＨＯＥ１７の回折ピーク波長よりも、映像光の強度ピーク波長が長いので、Ｂの映像光の強度ピーク位置が、画角（画面）中心から、ＨＯＥ１７が傾斜する方向において回折ピーク波長が長波長側にシフトする方向にずれる。これにより、Ｂの映像光の強度ピーク位置がずれる方向の画角において、Ｂの映像光の強度をＧの映像光の強度よりも確実に高くすることができ、Ｇの映像光の強度ピーク波長よりも長波長側の波長５５５ｎｍ付近に強度ピークを有する映像光をＢの映像光で確実に白色に近づけることができる。したがって、観察者の瞳に到達する映像光に視感度の高い波長５５５ｎｍの光が含まれている場合でも、ＨＯＥ１７の回折特性の設定により、画角によらず、Ｇの色ムラを確実に抑えることができる。
【００７４】
なお、本実施形態において、瞳位置のずれによって色ムラが生ずる作製条件で作製されたＨＯＥを用いた場合は、本実施形態のような分光特性の設定により、Ｂの映像光の強度ピーク位置がずれる方向の瞳位置において、Ｂの映像光の強度をＧの映像光の強度よりも確実に高くすることができる。したがって、Ｇの映像光の強度がピークとなる瞳位置（例えば瞳中心）でのＨＯＥ１７の回折ピーク波長を、Ｂの映像光の強度ピーク波長よりも短く設定すれば、観察者の瞳に到達する映像光に視感度の高い波長５５５ｎｍの光が含まれている場合でも、瞳位置によらず、Ｇの色ムラを確実に抑えることができると言える。
【００７５】
〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、以下での説明の便宜上、実施の形態１〜３と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【００７６】
（映像表示装置について）
図１０は、本実施形態の映像表示装置１の概略の構成を示す断面図である。本実施形態の映像表示装置１は、実施の形態１と同様に、光源１１、一方向拡散板１２、集光レンズ１３、表示素子１４および接眼光学系１５を備えているが、光源１１および接眼光学系１５の構成が実施の形態１と異なっている。光源１１、一方向拡散板１２、集光レンズ１３および表示素子１４は、筐体１０内に配置されており、接眼光学系１５の一部も筐体１０内に位置している。
【００７７】
なお、以下での説明の便宜上、方向を以下のように定義しておく。光軸方向、すなわち、表示素子１４の表示面の中心と光学瞳Ｐの中心とを光学的に結ぶ軸の方向をＺ方向とする。そして、ＨＯＥ２０の入射面（ＨＯＥ２０に対する入射光の光軸と反射光の光軸とを含む面）に対して垂直方向をＸ方向とし、ＺＸ平面に垂直方向をＹ方向とする。なお、光源１１から表示素子１４までの光軸については、表示素子１４の表示面の中心と光学瞳Ｐの中心とを光学的に結ぶ軸を光学的に延長した軸として定義することができる。ここで、「光学的に延長」とは、屈折、反射、回折等の光学的作用を考慮して延長することを意味する。
【００７８】
図１１は、本実施形態の光源１１の概略の構成を示す平面図である。光源１１は、ＲＧＢの各色に対応した発光チップを一対備えている。より具体的には、光源１１は、Ｘ方向に並ぶ一対の光源群１１Ｐ・１１Ｑで構成されている。光源群１１Ｐは、発光強度ピーク波長で、例えば４６５ｎｍ（Ｂ光）、５２０ｎｍ（Ｇ光）、６３５ｎｍ（Ｒ光）の各色光を出射する発光チップ１１Ｒ1、１１Ｇ1、１１Ｂ1を一体的に備えている。光源群１１Ｑも、発光強度ピーク波長で、例えば４６５ｎｍ（Ｂ光）、５２０ｎｍ（Ｇ光）、６３５ｎｍ（Ｒ光）の各色光を出射する発光チップ１１Ｒ2、１１Ｇ2、１１Ｂ2を一体的に備えている。光源１１は、後述するＨＯＥ２０の光軸に対する傾斜方向において、光学瞳Ｐと共役となるように配置されている。
【００７９】
なお、本実施形態では、ＢまたはＲの発光チップの位置がＧの発光チップの位置とずれており、また、ＲＧＢごとに各発光チップが光軸に対して略対称に配置されているが、これらの点については後述する。
【００８０】
図１０に示した接眼光学系１５は、接眼プリズム１８と、偏向プリズム１９と、ＨＯＥ２０とを有して構成されている。
【００８１】
接眼プリズム１８は、表示素子１４からの映像光を内部で全反射させて導光し、ＨＯＥ２０を介して光学瞳Ｐに導く一方、外界光を透過させて光学瞳Ｐに導く透明基板（第１の透明基板）である。この接眼プリズム１８は、偏向プリズム１９とともに、例えばアクリル系樹脂で構成されており、平行平板の下端部を楔状にし、その上端部を厚くした形状で構成されている。また、接眼プリズム１８は、その下端部に配置されるＨＯＥ２０を挟むように、偏向プリズム１９と接着剤で接合されている。接眼プリズム１８の上端面は、映像光の入射面としての面１８ａとなっており、前後方向に位置する２面は、互いに平行な面１８ｂ・１８ｃとなっている。
【００８２】
偏向プリズム１９は、接眼プリズム１８と一体となって略平行平板となるように、接眼プリズム１８の下端部に貼り合わされる透明基板（第２の透明基板）である。つまり、偏向プリズム１９において、前後方向に位置する２つの面１９ｂ・１９ｃは、互いに平行である。また、面１８ｂと面１９ｂ、面１８ｃと面１９ｃとは滑らかに接続されている。接眼プリズム１８と偏向プリズム１９とで一体的な略平行平板を形成することにより、外界光が接眼プリズム１８の楔状の下端部を透過するときの屈折を偏向プリズム１９でキャンセルすることができるので、シースルーで観察される外界の像に歪みが生じるのを防止することができ、観察者は外界を良好に観察することができる。
【００８３】
ＨＯＥ２０は、表示素子１４からの映像光を光学瞳Ｐの方向に正の光学パワーで回折反射させる体積位相型で反射型のホログラム光学素子であり、光軸に対して上下方向（方向）に傾斜して配置されている。ＨＯＥ２０は、瞳位置のずれによって色ムラが生ずる作製条件で作製されている点で、実施の形態１〜３のＨＯＥ１７とは異なっている。つまり、ＨＯＥ２０は、その傾斜方向において、光学瞳Ｐ内で波長特性が大きく、画面内で波長特性が小さくなるように設定されている。なお、ＨＯＥ２０は、光軸上の光線について、回折ピーク波長および半値波長幅で、例えば４６５±５ｎｍ、５２０±５ｎｍ、６３５±５ｎｍの光を回折反射させる。
【００８４】
上記の構成において、光源１１から出射されたＲＧＢの光は、一方向拡散板１２にて拡散され、集光レンズ１３にて集光されて表示素子１４に入射する。表示素子１４に入射した光は、画像データに基づいて各画素ごとに変調され、映像光として出射される。つまり、表示素子１４には、カラー映像が表示される。
【００８５】
表示素子１４からの映像光は、接眼光学系１５の接眼プリズム１８の内部に面１８ａから入射し、対向する２つの面１８ｂ・１８ｃで少なくとも１回ずつ全反射されて、ＨＯＥ２０に入射する。ＨＯＥ２０に入射した光は、そこで回折反射されて光学瞳Ｐに達する。したがって、光学瞳Ｐの位置に観察者の瞳を位置させることにより、観察者は、表示素子１４に表示された映像の拡大虚像を観察することができる。
【００８６】
一方、接眼プリズム１８および偏向プリズム１９は、外界光をほとんど全て透過させるので、観察者は外界を観察することができる。したがって、表示素子１４に表示された映像の虚像は、外界の一部に重なって観察されることになる。
【００８７】
本実施形態では、光源１１の発光特性およびＨＯＥ２０の回折特性が上記のように設定されているので、光学瞳Ｐに入射する映像光の強度ピーク波長は、４６５ｎｍ、５２０ｎｍ、６３５ｎｍとなり、強度半値幅で２０ｎｍ程度の狭い帯域の映像光となる。しかも、上記したＢＧＲの映像光の強度ピーク波長は、ＢＧＲの色純度の高い波長（４７０ｎｍ、５２０ｎｍ、６３０ｎｍ）に近いので、観察映像の色再現領域が非常に広くなる。
【００８８】
また、本実施形態では、表示素子１４からの映像光を接眼プリズム１８の内部で反射して光学瞳Ｐに導く構成としているので、通常の眼鏡レンズと同程度に接眼プリズム１８を薄く（例えば３ｍｍ程度に）構成することができ、小型軽量となる。また、接眼プリズム１８内での反射を全反射としているので、観察者は接眼プリズム１８の面１８ｂ・１８ｃ、偏向プリズム１９の面１９ｂ・１９ｃを通して外界を明るく観察することができる。
【００８９】
さらに、面１８ｂ・１８ｃおよび面１９ｂ・１９ｃは透明で、ＨＯＥ２０は、特定入射角の特定波長の光のみを回折するので、外界光にはほとんど影響せず、観察者は、接眼プリズム１８、偏向プリズム１９およびＨＯＥ２０を介して、通常通りの外界を観察することができる。また、面１８ｂと面１９ｂ、面１８ｃと面１９ｃとは滑らかに接続されているので、面の接続部（境界）が外界の視認に悪影響を与えることがなく、観察者は広いシースルー範囲で外界を良好に観察することができる。
【００９０】
また、ＨＯＥ２０の傾斜方向において、光源１１と光学瞳Ｐとは共役であるので、光源１１からのＢＧＲの光を効率よく光学瞳Ｐに導いて、観察者に明るい映像を観察させることができる。
【００９１】
さらに、上記共役関係により、光学瞳Ｐは、光源１１の発光部の大きさが像倍率（例えば３倍）で拡大され、一方向拡散板１２での拡散（Ｘ方向３０度、Ｙ方向０．５度）と、表示素子１４の各画素での約１度の拡散とによってさらに拡大された大きさとなる。その結果、光学瞳Ｐの大きさは、例えばＸ方向に１０ｍｍ、Ｙ方向に２ｍｍになっている。
【００９２】
このように、光学瞳ＰのＸ方向の大きさは、人間の瞳（３ｍｍ程度）よりも大きいので、観察者は映像を観察しやすくなる。また、光学瞳ＰのＹ方向の大きさは、人間の瞳よりも小さいが、Ｙ方向に集光された光が光学瞳Ｐに到達するので、観察者は明るい映像を観察することができる。また、ＨＯＥ２０の傾斜方向（Ｙ方向）に光学瞳Ｐを小さくすることにより、Ｙ方向ではＨＯＥ２０における入射角度の差が小さくなるので、ＨＯＥ２０の波長選択性の影響を受けにくくなり、Ｙ方向のどの位置でも比較的色ムラの少ない高画質の映像を観察することが可能となる。
【００９３】
（光源の各発光チップの配置について（その１））
次に、光源１１の各発光チップの配置の詳細について説明する。
図１１に示すように、光源１１のＢに対応した発光チップ１１Ｂ1・１１Ｂ2は、Ｇに対応した発光チップ１１Ｇ1・１１Ｇ2およびＲに対応した発光チップ１１Ｒ1・１１Ｒ2と、光源１１の発光面内で異なる位置に配置されている。より詳細には、図１０において、ＨＯＥ２０の光軸に対する傾斜方向で、光学瞳Ｐ内でＨＯＥ２０の回折ピーク波長が長波長側にシフトする方向を矢印Ａで示すと、上記傾斜方向において、光学瞳Ｐに入射するＢの映像光の強度ピーク位置がＧおよびＲの映像光の強度ピーク位置よりも矢印Ａの方向にずれるように、光源１１のＢの発光チップ１１Ｂ1・１１Ｂ2が、Ｇの発光チップ１１Ｇ1・１１Ｇ2およびＲの発光チップ１１Ｒ1・１１Ｒ2に対して、光源１１の発光面内で上記傾斜方向にずれて配置されている。なお、図１０および図１１において、Ｂの発光チップ１１Ｂ1・１１Ｂ2が、Ｇの発光チップ１１Ｇ1・１１Ｇ2およびＲの発光チップ１１Ｒ1・１１Ｒ2に対して発光面内でずれる方向を矢印ａで示す。
【００９４】
つまり、上記傾斜方向において、光源１１と光学瞳Ｐとが共役な位置関係にある結果、Ｂの発光チップ１１Ｂ1・１１Ｂ2を、Ｇの発光チップ１１Ｇ1・１１Ｇ2およびＲの発光チップ１１Ｒ1・１１Ｒ2に対して矢印ａの方向にずらして配置することにより、Ｂについての光学瞳ＰがＧおよびＲについての光学瞳Ｐよりも矢印Ａの方向（瞳上端側）にずれ、光学瞳Ｐを含む面内で、Ｂの映像光の強度ピーク位置がＧおよびＲの映像光の強度ピーク位置よりも矢印Ａの方向（瞳上端側）にずれることになる。このように、矢印ａ方向と矢印Ａ方向とは、Ｙ方向において互いに正反対の方向となる。
【００９５】
ここで、図１２は、ＨＯＥ２０の傾斜方向において、光学瞳Ｐを含む面内での位置と映像光の強度との関係をＢ光とＧ光とについて合わせて示したものである。ＨＯＥ２０の波長選択性により、ＨＯＥ２０の傾斜方向においては、光学瞳Ｐを含む面内での位置によって回折ピーク波長が異なる。Ｇの映像光については強度ピークがほぼ瞳中心にあるが、Ｂの映像光については、光源１１のＢの発光チップ１１Ｂ1・１１Ｂ2が、Ｇの発光チップ１１Ｇ1・１１Ｇ2に対して矢印ａの方向にずれて位置しているので、Ｂの映像光の強度ピーク位置が瞳上端側にシフトしている。ちなみに、Ｂの映像光の強度ピーク位置には、４７５±５ｎｍの光がＨＯＥ２０にて回折反射されて入射する。
【００９６】
図１３は、本実施形態における光源１１の発光特性およびＨＯＥ２０の回折特性と、映像光の強度分布とを示す説明図である。光源１１の発光特性は、図９で示した実施の形態３と同様であるが、光源１１のＢの発光チップ１１Ｂ1・１１Ｂ2をＧの発光チップ１１Ｇ1・１１Ｇ2に対してずらして配置しているので、図１３では、Ｂ光の回折ピーク波長は、光軸からずれた光線（光学瞳Ｐの中心からずれた位置に入射する映像光）の強度ピーク波長に対応しており、Ｇ光およびＲ光の回折ピーク波長は、光軸上の光線（光学瞳Ｐの中心に入射する映像光）の強度ピーク波長に対応している。
【００９７】
以上のように、ＨＯＥ２０の傾斜方向において、光源１１のＢおよびＧの各発光チップを異なる位置に配置しているので、ＨＯＥ２０の傾斜方向における光源１１と光学瞳Ｐとの共役関係により、Ｂの映像光の強度ピーク位置がずれる方向の瞳位置（例えば瞳上端側）において、図１２で示したように、Ｂの映像光の強度をＧの映像光の強度よりも確実に高くすることができる。その結果、Ｇの映像光の強度ピーク波長よりも長波長側の波長５５５ｎｍ付近に強度ピークを有する映像光をＢの映像光で確実に白色に近づけることができる。したがって、観察者の瞳が光学瞳Ｐの中心から上端側にずれて位置し、観察者の瞳に到達する映像光に視感度の高い波長５５５ｎｍの光が含まれている場合でも、Ｇの色ムラを確実に抑えることができる。
【００９８】
つまり、光源１１のＢおよびＧの各発光チップの位置を相対的にずらさない場合は、Ｂの映像光の強度ピーク位置とＧの映像光の強度ピーク位置とがずれないので、図１４（ａ）に示すように、光学瞳Ｐの中心よりも上側に観察者の瞳が位置すると、映像光に波長５５５ｎｍ付近の視感度の高い光が含まれる場合にＧの色ムラが生ずる。しかし、光源１１のＢおよびＧの各発光チップの位置をＨＯＥ２０の傾斜方向において相対的にずらし、Ｂの映像光の強度ピーク位置をＧの映像光の強度ピーク位置とずらすことにより、瞳上端側において、視感度の高い光によるＧの色ムラを強度の高いＢ光で低減することができる。その結果、図１４（ｂ）に示すように、観察者の瞳位置によらず、色ムラのない映像（白色表示のときには白色の映像）を観察することができる。
【００９９】
なお、光軸上の光線について、ＨＯＥ２０のＢ光の回折ピーク波長を本実施形態の４６５ｎｍよりも短く設定してもよい。この場合は、瞳上端側に入射する映像光についてのＨＯＥ２０の回折ピーク波長（例えば４６５ｎｍ）と、光源１１のＢの強度ピーク波長（例えば４６５ｎｍ）とを揃えることができるので、瞳上端側で明るい映像を観察することができる。
【０１００】
ところで、図１５は、光源１１の他の構成を示す平面図である。この光源１１では、光源群１１Ｐは、ＲＧＢの各発光チップ１１Ｒ1、１１Ｇ1、１１Ｂ1が直線状に配置されて一体化されており、かつ、各発光チップ１１Ｒ1、１１Ｇ1、１１Ｂ1の発光面を含む面内で回転配置されている。同様に、光源群１１Ｑは、ＲＧＢの各発光チップ１１Ｒ2、１１Ｇ2、１１Ｂ2が直線状に配置されて一体化されており、かつ、各発光チップ１１Ｒ2、１１Ｇ2、１１Ｂ2の発光面を含む面内で回転配置されている。
【０１０１】
このとき、光源群１１Ｐの発光チップ１１Ｂ1は、発光チップ１１Ｇ1に対して発光面内で矢印ａ方向にずれて位置しており、発光チップ１１Ｒ1は、発光チップ１１Ｇ1に対して発光面内で矢印ａとは反対方向にずれて位置している。光源群１１Ｑについても同様に、発光チップ１１Ｂ2は、発光チップ１１Ｇ2に対して発光面内で矢印ａ方向にずれて位置しており、発光チップ１１Ｒ2は、発光チップ１１Ｇ2に対して発光面内で矢印ａとは反対方向にずれて位置している。この結果、光源群１１Ｐ・１１Ｑの回転方向は互いに逆方向となっている。
【０１０２】
上述したように、矢印ａ方向は、ＨＯＥ２０の傾斜方向において、光学瞳Ｐに入射するＢの映像光の強度ピーク位置が、Ｇの映像光の強度ピーク位置よりも図１０の矢印Ａの方向にずれる方向である。したがって、光源１１のＲの発光チップ１１Ｒ1、１１Ｒ2をＧの発光チップ１１Ｇ1、１１Ｇ2よりも矢印ａとは反対方向にずらすことにより、ＨＯＥ２０の傾斜方向において、光学瞳Ｐに入射するＲの映像光の強度ピーク位置は、Ｇの映像光の強度ピーク位置よりも、矢印Ａ方向とは反対方向、すなわち、回折ピーク波長が短波長側にシフトする方向にずれる。
【０１０３】
このように、ＨＯＥ２０の傾斜方向において、光学瞳Ｐに入射するＲの映像光の強度ピーク位置がＧの映像光の強度ピーク位置よりも矢印Ａとは反対方向にずれるように、光源１１のＲの発光チップ１１Ｒ1、１１Ｒ2とＧの発光チップ１１Ｇ1、１１Ｇ2とを異なる位置に配置することにより、Ｒについては短波長側の光を利用する（光学瞳Ｐに入射させる）ことができるので、Ｒの視感度を高めることができ、Ｇの色ムラを抑えながら、明るい映像を観察させることができる。
【０１０４】
また、図１５で示した光源１１を用いることにより、ＲＧＢの各発光チップを直線状に配置し、かつ、回転配置するという簡単な構成で、ＨＯＥ２０の傾斜方向において、光学瞳Ｐに入射するＢの映像光の強度ピーク位置をＧの映像光の強度ピーク位置とずらしながら同時に、Ｒの映像光の強度ピーク位置をＧの映像光の強度ピーク位置とずらすことができる。したがって、瞳上端でのＧの色ムラを抑える効果と、Ｒの視感度を高めて明るい映像を観察させる効果とを光源１１の簡単な構成で得ることができる。
【０１０５】
（光源の各発光チップの配置について（その２））
次に、光源群１１Ｐ・１１Ｑの各発光チップがＲＧＢごとに光軸に対して略対称に配置されている点について説明する。
【０１０６】
図１６は、本実施形態の映像表示装置１における光路を光軸方向に展開して示す説明図である。なお、同図では、一方向拡散板１２の図示を省略している。同図に示すように、光源１１のそれぞれの対（光源群１１Ｐ・１１Ｑ）における各発光チップは、ＲＧＢごとに光軸に対して略対称に配置されているとともに、光軸からＸ方向に離れるにしたがってＲＧＢの順序（波長が短くなる順序）で配置されている。
【０１０７】
つまり、光源１１においては、中心波長（強度ピーク波長）が６３５ｎｍの光を出射するＲの発光チップ１１Ｒ1・１１Ｒ2が光軸に対して略対称に配置され、そのＸ方向外側に（光軸から離れる側に）、中心波長が５２０ｎｍの光を出射するＧの発光チップ１１Ｇ1・１１Ｇ2が光軸に対して略対称に配置され、さらにそのＸ方向外側に、中心波長が４６５ｎｍの光を出射するＢの発光チップ１１Ｂ1・１１Ｂ2が光軸に対して略対称に配置されている。
【０１０８】
このように、ＲＧＢの一対の発光チップを光軸に対して略対称に配置していることにより、各発光チップからのＲＧＢの光を一方向拡散板１２で拡散させて混色しやすくなり、色ムラの少ない明るい映像を観察させることができる。
【０１０９】
また、ＨＯＥ２０は、回折ピーク波長およびその半値幅で４６５±５ｎｍ、５２０±５ｎｍ、６３５±５ｎｍの映像光を回折させるが、ＢＧＲで回折効率ピークの半値波長幅が同じなので、波長の長い光ほど角度選択性（波長選択性）が大きい。したがって、光源群１１Ｐ・１１Ｑにおいて、ＲＧＢの各発光チップが、光軸からＸ方向に離れるにしたがってＲＧＢの順序で配置されていることにより、ＨＯＥ２０の波長選択性の小さいＸ方向（ＨＯＥ２０の傾斜方向に垂直な左右方向）において、ＲＧＢの各色について光学瞳Ｐの面内での強度差を小さくすることができ、瞳内での色ムラを小さくすることができる。以下、この点についてより詳細に説明する。
【０１１０】
図１７は、光学瞳ＰにおけるＸ方向の瞳位置と光強度との関係を示す説明図である。なお、同図における光強度は、同じ色については相対値で示されている。また、同図中の１１Ｒ1・１１Ｒ2・１１Ｇ1・１１Ｇ2・１１Ｂ1・１１Ｂ2で示される曲線は、それぞれ発光チップ１１Ｒ1・１１Ｒ2・１１Ｇ1・１１Ｇ2・１１Ｂ1・１１Ｂ2から出射される光に対応している。
【０１１１】
ＨＯＥ２０の角度選択性により、波長が長い光ほど光学瞳は小さいので、同図に示すように、波長が長い光ほど瞳位置による強度差が大きくなっている。逆に、波長が短い光ほど光学瞳は大きいので、波長が短い光ほど瞳位置による強度差が小さくなっている。
【０１１２】
また、波長が長い光を発光する発光チップほど光軸側に配置されているので、光強度の高い位置は、波長が長い光ほど光学瞳の中心に近くなっている。逆に、波長が短い光を発光する発光チップほど光軸から離れた位置に配置されているので、光強度の高い位置は、光学瞳の周辺となっている。
【０１１３】
つまり、波長が長い光ほど瞳位置による強度差が大きいが、上記のようにＲＧＢの各発光チップを配置し、波長が長い光ほど光強度の高い位置を光学瞳の中心に近づけることで、波長が長い光について、瞳位置による強度差、すなわち、光学瞳の中心と端部とにおける強度差を小さくすることができる。これにより、光学瞳の全体（瞳中心および瞳周辺）で色ムラの少ない映像を観察者に提供することができる。
【０１１４】
（ＨＭＤの構成）
次に、上述した映像表示装置１が適用されるＨＭＤについて説明する。図１８（ａ）は、本実施形態のＨＭＤの概略の構成を示す平面図であり、図１８（ｂ）は、ＨＭＤの側面図であり、図１８（ｃ）は、ＨＭＤの正面図である。ＨＭＤは、映像表示装置１と、それを支持する支持手段２とを有しており、全体として、一般の眼鏡から一方（例えば左眼用）のレンズを取り除いたような外観となっている。映像表示装置１は、上述したように、観察者に表示映像の虚像と外界とを同時に観察させるものである。
【０１１５】
支持手段２は、映像表示装置１を観察者の眼前（例えば右眼の前）で支持するものであり、ブリッジ３と、フレーム４と、テンプル５と、鼻当て６と、ケーブル７と、外界光透過率制御手段８とを有している。なお、フレーム４、テンプル５および鼻当て６は、左右一対設けられているが、これらを左右で区別する場合は、右フレーム４Ｒ、左フレーム４Ｌ、右テンプル５Ｒ、左テンプル５Ｌ、右鼻当て６Ｒ、左鼻当て６Ｌのように表現するものとする。
【０１１６】
映像表示装置１の一端は、ブリッジ３に支持されている。このブリッジ３は、映像表示装置１のほかにも、左フレーム４Ｌ、鼻当て６および外界光透過率制御手段８を支持している。左フレーム４Ｌは、左テンプル５Ｌを回動可能に支持している。一方、映像表示装置１の他端は、右フレーム４Ｒに支持されている。右フレーム４Ｒにおいて映像表示装置１の支持側とは反対側端部は、右テンプル５Ｒを回動可能に支持している。
【０１１７】
鼻当て６は、観察者の鼻と当接する部位であり、ブリッジ３に対して可動となっている。したがって、鼻当て６の位置を調整することにより、接眼光学系１５によって形成される光学瞳Ｐと観察者の瞳との相対位置を調整することができる。瞳位置の調整後は、鼻当て６はブリッジ３に対して固定される。なお、鼻当て６を可動とする代わりに、周知の眼幅調整機構を設けて光学瞳Ｐと観察者の瞳との相対位置を調整できる構成としてもよい。
【０１１８】
ケーブル７は、外部信号（例えば映像信号、制御信号）や電力を映像表示装置１に供給するための配線であり、右フレーム４Ｒおよび右テンプル５Ｒに沿って設けられている。外界光透過率制御手段８は、外界光の透過率を制御するためにブリッジ３に設けられており、映像表示装置１よりも前方（接眼光学系１５に対して光学瞳Ｐとは反対側）に位置している。
【０１１９】
上記の構成において、観察者がＨＭＤを使用するときは、右テンプル５Ｒおよび左テンプル５Ｌを観察者の右側頭部および左側頭部に接触させるとともに、鼻当て６を観察者の鼻に当て、一般の眼鏡をかけるようにＨＭＤを観察者の頭部に装着する。そして、光学瞳Ｐの位置に観察者の瞳を位置させる位置調整を行った後、鼻当て６を固定する。この状態で、映像表示装置１にて映像を表示すると、観察者は、映像表示装置１にて表示された映像の虚像と同時に外界をシースルーで観察することが可能となる。
【０１２０】
このとき、外界光透過率制御手段８において、外界光の透過率を例えば５０％以下に低く設定しておけば、観察者は映像表示装置１の映像を観察しやすくなり、逆に、透過率を例えば５０％以上に高く設定しておけば、観察者は、外界を観察しやすくなる。したがって、外界光透過率制御手段８における外界光の透過率は、映像表示装置１の映像および外界の観察のしやすさを考慮して適宜設定されればよい。
【０１２１】
以上のように、本実施形態のＨＭＤは、映像表示装置１が支持手段２にて支持される構成なので、観察者は映像表示装置１から提供される映像をハンズフリーで観察することができ、また、連続した装着も容易となる。
【０１２２】
なお、ＨＭＤは、映像表示装置１を１個だけ備えたものには限定されず、映像表示装置１を２個備えた構成であってもよい。すなわち、支持手段２が２個の映像表示装置１を観察者の眼前で支持する構成であってもよい。この場合、左眼の前に配置される映像表示装置１は、ブリッジ３と左フレーム４Ｌとによってその間で支持される。また、ケーブル７は、両方の映像表示装置１と接続され、外部信号等がケーブル７を介して両方の映像表示装置１に供給される。
【０１２３】
なお、各実施の形態で説明した構成を適宜組み合わせて映像表示装置１やＨＭＤを構成することも勿論可能である。例えば、実施の形態１〜３の映像表示装置１を実施の形態４のＨＭＤに適用することも勿論可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明の映像表示装置は、例えばＨＭＤに利用可能である。
【符号の説明】
【０１２５】
１      映像表示装置
２      支持手段
１１      光源
１１Ｂ1   発光チップ
１１Ｂ2   発光チップ
１１Ｇ1   発光チップ
１１Ｇ2   発光チップ
１１Ｒ1   発光チップ
１１Ｒ2   発光チップ
１４      表示素子
１５      接眼光学系
１７      ＨＯＥ
１８      接眼プリズム（第１の透明基板）
１９      偏向プリズム（第２の透明基板）
２０      ＨＯＥ
Ｐ      光学瞳
【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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【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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