(57)【要約】  接眼プリズム（１５）において、全反射面とＨＯＥ面とが同一の面（Ｓ３）に形成されている。この構成では、これらの面が別々に形成された構成に比べて、ＨＯＥ（１６）での反射角を小さく設定することができ、面（Ｓ２）に平行になる方向に面（Ｓ３）のＨＯＥ面を立てることが可能となる。これにより、面（Ｓ３）で全反射する映像光の光束の少なくとも一部がホログラム感光材料（１６ａ）の貼合領域（Ｒ１）に入射する構成としても、上記一部の光がゴースト光として光学瞳（Ｅ）に入射するのを回避することができる。したがって、ゴースト光の発生を回避すべく、ＨＯＥ（１６）の回折反射領域と映像光の全反射領域との間に光路余裕を設ける必要もなくなり、その分、接眼プリズム（１５）を薄くすることができる。また、ＨＯＥ（１６）での反射角を小さく設定できるので、ＨＯＥ（１６）での回折による色分散も小さくでき、映像品位を保つことができる。
2010061835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を表示する表示素子と、
上記表示素子からの映像光を光学瞳に導く接眼光学系とを備え、
上記接眼光学系が、上記映像光が入射する面Ｓ１と、光学瞳側に配置される面Ｓ２と、面Ｓ２と対向して配置される面Ｓ３とを有する接眼プリズムを含む映像表示装置であって、
面Ｓ３の一部には、体積位相型で反射型のホログラフィック光学素子が形成されており、
上記表示素子からの映像光は、接眼プリズムの面Ｓ１から内部に入射し、面Ｓ３で少なくとも１回全反射して面Ｓ２で全反射した後、面Ｓ３の上記ホログラフィック光学素子で回折反射されて光学瞳に導かれ、
上記表示素子の表示画面中心と光学瞳中心とを光学的に結ぶ軸を光軸とし、面Ｓ３に対する入射光の光軸と出射光の光軸とを含む面を光軸入射面とすると、上記接眼プリズムは、光軸入射面に対して対称な形状で、面Ｓ１から離れるにしたがって面Ｓ２と面Ｓ３との距離が連続的に小さくなる形状であり、
面Ｓ３で全反射する映像光の光束の少なくとも一部は、上記ホログラフィック光学素子を作製するホログラム感光材料の貼合領域に入射することを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
映像を表示する表示素子と、
上記表示素子からの映像光を光学瞳に導く接眼光学系とを備え、
上記接眼光学系が、上記映像光が入射する面Ｓ１と、光学瞳側に配置される面Ｓ２と、面Ｓ２と対向して配置される面Ｓ３とを有する接眼プリズムを含む映像表示装置であって、
面Ｓ３には、体積位相型で反射型の第１のホログラフィック光学素子と、体積位相型で反射型の第２のホログラフィック光学素子とが形成されており、
上記表示素子からの映像光は、接眼プリズムの面Ｓ１から内部に入射し、面Ｓ３の第１のホログラフィック光学素子で少なくとも１回回折反射されて面Ｓ２で全反射した後、面Ｓ３の第２のホログラフィック光学素子で回折反射されて光学瞳に導かれ、
上記表示素子の表示画面中心と光学瞳中心とを光学的に結ぶ軸を光軸とし、面Ｓ３に対する入射光の光軸と出射光の光軸とを含む面を光軸入射面とすると、上記接眼プリズムは、光軸入射面に対して対称な形状で、面Ｓ１から離れるにしたがって面Ｓ２と面Ｓ３との距離が連続的に小さくなる形状であり、
上記第１のホログラフィック光学素子で回折反射される映像光の光束の一部は、上記第２のホログラフィック光学素子の回折反射領域に入射することを特徴とする映像表示装置。
【請求項３】
上記ホログラフィック光学素子を作製するホログラム感光材料の貼合領域内の回折有効領域は、上記貼合領域内で露光領域を制限することによって設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の映像表示装置。
【請求項４】
上記ホログラフィック光学素子を作製するホログラム感光材料の貼合領域は、面Ｓ３での回折反射領域および映像光の全反射領域を含んで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５】
上記第２のホログラフィック光学素子を作製するホログラム感光材料の貼合領域は、上記第２のホログラフィック光学素子の回折反射領域および上記第１のホログラフィック光学素子の回折反射領域を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項６】
上記ホログラム感光材料の一部には、第１のホログラフィック光学素子の干渉縞と第２のホログラフィック光学素子の干渉縞との両方が多重露光により形成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】
面Ｓ３は、光軸入射面内でのみ曲率を有していることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の映像表示装置。
【請求項８】
上記接眼光学系は、上記接眼プリズムでの外界像の光の屈折をキャンセルするための補正プリズムをさらに含んでおり、
上記接眼プリズムと上記補正プリズムとを接合したときの接合線は、全て、外界像の光が透過する面と交差する側面に位置していることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の映像表示装置。
【請求項９】
上記接眼光学系は、上記接眼プリズムでの外界像の光の屈折をキャンセルするための補正プリズムをさらに含んでおり、
上記接眼プリズムおよび上記補正プリズムの少なくとも一方は、空気層を含んで所定の間隔で接合するための位置決め部を備えている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】
面Ｓ３は、平面であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の映像表示装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の映像表示装置と、
上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、表示素子からの映像光を接眼光学系を介して光学瞳に導くことにより、光学瞳の位置にて観察者に表示映像（虚像）を観察させる映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤとも称する）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示素子からの映像光を接眼光学系を介して光学瞳に導く映像表示装置として、例えば特許文献１に開示されたものがある。この映像表示装置の接眼光学系の接眼プリズムは、入射面Ｓ１１と、互いに対向して配置される２つの対向面Ｓ１２・Ｓ１３と、ホログラム光学素子が形成されたＨＯＥ面Ｓ１４とを有している。なお、一方の対向面Ｓ１２の一部は、射出面も兼ねている。この構成では、表示素子からの映像光は、入射面Ｓ１１を介して接眼プリズム内に入射し、２つの対向面Ｓ１２・Ｓ１３で全反射しながらＨＯＥ面Ｓ１４まで導光された後、ＨＯＥ面Ｓ１４で回折反射され、射出面を介し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、表示素子にて表示された映像の虚像を観察することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６１７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１の映像表示装置では、対向面Ｓ１２・Ｓ１３が平行に配置されると同時に、一方の対向面Ｓ１３とＨＯＥ面Ｓ１４とが別々の面（不連続な面）となっており、しかも、入射面Ｓ１１から離れるにしたがって対向面Ｓ１２との距離が連続的に小さくなるようにＨＯＥ面Ｓ１４が傾斜して配置されている。この構成では、対向面Ｓ１３に入射すべき光線の一部が、接眼光学系の面の傾き誤差や表示素子の位置ずれ等によりＨＯＥ面Ｓ１４で回折されると、ゴースト光となって光学瞳に入射するため、対向面Ｓ１３に入射する光束と、ＨＯＥ面Ｓ１４に入射する光束とを確実に分離する必要がある。このため、両光束を分離するための空間（光路余裕）を対向面Ｓ１３とＨＯＥ面Ｓ１４との境界付近に設ける必要が生じ、その光路余裕を設ける分だけ、接眼プリズムが厚くなる。【０００５】
つまり、図１４に示すように、接眼プリズム１０１において、光学瞳Ｅの下端に入射する画面下端の光線Ｌ１１が、上記の傾き誤差等により、ＨＯＥ１０２が形成されたＨＯＥ面Ｓ１４に入射すると、その入射角度が、光学瞳Ｅの上端に入射する画面上端の光線Ｌ１２のＨＯＥ面Ｓ１４への入射角度に近いため、ゴースト光として光学瞳Ｅに入射する。このゴースト光の発生を抑えるためには、全反射面である面Ｓ１３に入射する光線Ｌ１１と、ＨＯＥ面Ｓ１４に入射する光線Ｌ１２とを分離するための光路余裕Ｐを確保しなければならない。したがって、光路余裕Ｐを確保する分だけ、接眼プリズム１０１は厚くなる。【０００６】
また、ＨＯＥ１０２での映像光の回折角が大きいと、ＨＯＥ１０２での回折により発生する色分散が大きくなり、映像品位が低下する。したがって、接眼プリズム１０１を薄くするにあたっては、この点も考慮に入れる必要がある。【０００７】
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あって、その目的は、映像品位を保ちつつ、ゴースト光の発生を回避しながら、接眼プリズムを薄く構成す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ＨＭＤとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の映像表示装置は、映像を表示する表示素子と、上記表示素子からの映像光を光学瞳に導く接眼光学系とを備え、上記接眼光学系が、上記映像光が入射する面Ｓ１と、光学瞳側に配置される面Ｓ２と、面Ｓ２と対向して配置される面Ｓ３とを有する接眼プリズムを含む映像表示装置であって、面Ｓ３の一部には、体積位相型で反射型のホログラフィック光学素子が形成されており、上記表示素子からの映像光は、接眼プリズムの面Ｓ１から内部に入射し、面Ｓ３で少なくとも１回全反射して面Ｓ２で全反射した後、面Ｓ３の上記ホログラフィック光学素子で回折反射されて光学瞳に導かれ、上記表示素子の表示画面中心と光学瞳中心とを光学的に結ぶ軸を光軸とし、面Ｓ３に対する入射光の光軸と出射光の光軸とを含む面を光軸入射面とすると、上記接眼プリズムは、光軸入射面に対して対称な形状で、面Ｓ１から離れるにしたがって面Ｓ２と面Ｓ３との距離が連続的に小さくなる形状であり、面Ｓ３で全反射する映像光の光束の少なくとも一部は、上記ホログラフィック光学素子を作製するホログラム感光材料の貼合領域に入射することを特徴としている。【０００９】
本発明の映像表示装置は、映像を表示する表示素子と、上記表示素子からの映像光を光学瞳に導く接眼光学系とを備え、上記接眼光学系が、上記映像光が入射する面Ｓ１と、光学瞳側に配置される面Ｓ２と、面Ｓ２と対向して配置される面Ｓ３とを有する接眼プリズムを含む映像表示装置であって、面Ｓ３には、体積位相型で反射型の第１のホログラフィック光学素子と、体積位相型で反射型の第２のホログラフィック光学素子とが形成されており、上記表示素子からの映像光は、接眼プリズムの面Ｓ１から内部に入射し、面Ｓ３の第１のホログラフィック光学素子で少なくとも１回回折反射されて面Ｓ２で全反射した後、面Ｓ３の第２のホログラフィック光学素子で回折反射されて光学瞳に導かれ、上記表示素子の表示画面中心と光学瞳中心とを光学的に結ぶ軸を光軸とし、面Ｓ３に対する入射光の光軸と出射光の光軸とを含む面を光軸入射面とすると、上記接眼プリズムは、光軸入射面に対して対称な形状で、面Ｓ１から離れるにしたがって面Ｓ２と面Ｓ３との距離が連続的に小さくなる形状であり、上記第１のホログラフィック光学素子で回折反射される映像光の光束の一部は、上記第２のホログラフィック光学素子の回折反射領域に入射する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、上記ホログラフィック光学素子を作製するホログラム感光材料の貼合領域内の回折有効領域は、上記貼合領域内で露光領域を制限することによって設定されていることが望ましい。【００１１】
本発明の映像表示装置において、上記ホログラフィック光学素子を作製するホログラム感光材料の貼合領域は、面Ｓ３での回折反射領域および映像光の全反射領域を含んでいてもよい。【００１２】
本発明の映像表示装置において、上記第２のホログラフィック光学素子を作製するホログラム感光材料の貼合領域は、上記第２のホログラフィック光学素子の回折反射領域および上記第１のホログラフィック光学素子の回折反射領域を含んでいてもよい。【００１３】
本発明の映像表示装置において、上記ホログラム感光材料の一部には、第１のホログラフィック光学素子の干渉縞と第２のホログラフィック光学素子の干渉縞との両方が多重露光により形成されていてもよい。【００１４】
本発明の映像表示装置において、面Ｓ３は、光軸入射面内でのみ曲率を有していてもよい。【００１５】
本発明の映像表示装置において、上記接眼光学系は、上記接眼プリズムでの外界像の光の屈折をキャンセルするための補正プリズムをさらに含んでおり、上記接眼プリズムと上記補正プリズムとを接合したときの接合線は、全て、外界像の光が透過する面と交差する側面に位置していることが望ましい。【００１６】
本発明の映像表示装置において、上記接眼光学系は、上記接眼プリズムでの外界像の光の屈折をキャンセルするための補正プリズムをさらに含んでおり、上記接眼プリズムおよび上記補正プリズムの少なくとも一方は、空気層を含んで所定の間隔で接合するための位置決め部を備えていることが望ましい。【００１７】
本発明の映像表示装置において、面Ｓ３は、平面であってもよい。【００１８】
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、上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ることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、全反射面とＨＯＥ面とが同一の面Ｓ３に形成されており、かつ、面Ｓ２と面Ｓ３との距離が面Ｓ１から離れるにしたがって連続的に小さくなる形状になっているので、全反射面が互いに平行に配置され、かつ、面Ｓ３の全反射部とＨＯＥ部が別々に形成された構成に比べて、ＨＯＥ面を面Ｓ２に平行になる方向に立てても、ＨＯＥへの映像光の入射角が小さくなるので、ＨＯＥでの反射（回折）角を小さく設定することができる。ＨＯＥの回折角を小さくすることにより、回折により発生する色分散を小さく抑えることが可能となり、映像品位を保ったまま、接眼プリズムを薄く構成することができる。【００２０】
また、面Ｓ２と面Ｓ３との距離が面Ｓ１から離れるにしたがって連続的に小さくなる形状になっているので、面Ｓ３で全反射する映像光の光束の少なくとも一部がホログラム感光材料の貼合領域に入射する構成としても、ゴースト光と、ＨＯＥで回折される光の入射角が異なるので、ＨＯＥの角度選択性により、それがゴースト光として光学瞳に入射するのを回避することができる。【００２１】
したがって、ＨＯＥへの入射角を小さくするため、また、ゴースト光の発生を回避すべく、従来のようにＨＯＥ面を大きく傾け、また、光路余裕を設ける必要もなくなり、その分、接眼プリズムを薄くすることができる。つまり、上記構成によれば、映像品位を保ちつつ、ゴースト光の発生を回避しながら、接眼プリズムを薄く構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の一形態の映像表示装置の構成を拡大して示すものであって、図２のＡ部を拡大して示す断面図である。
【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分光強度特性を示す説明図である。
【図４】上記映像表示装置のＨＯＥにおける回折効率の波長依存性を示す説明図である。
【図５】上記映像表示装置の接眼光学系の接眼プリズムの模式的な断面図である。
【図６】他の接眼プリズムを備えた映像表示装置の斜視図である。
【図７】上記ＨＯＥを作製する製造光学系の概略の構成を示す断面図である。
【図８】上記映像表示装置の他の構成を示す断面図である。
【図９】上記映像表示装置のさらに他の構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の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】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１２】上記映像表示装置の他の構成を示す断面図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施の形態のＨＭＤの概略の構成を示す斜視図である。
【図１４】従来の映像表示装置の主要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔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。
【００２４】
（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。この映像表示装置１は、映像を生成してそれを観察者に虚像として提供するとともに、観察者に外界像をシースルーで観察させるものであり、光源１１と、照明光学系１２と、表示素子１３と、接眼光学系１４とを有している。
【００２５】
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。光源１１の中心と、表示素子１３の表示画面中心と、接眼光学系１４によって形成される光学瞳Ｅ（射出瞳）の中心とを光学的に結ぶ軸を光軸とする。そして、光源１１から光学瞳Ｅまでの光路を展開したときの光軸方向をＺ方向とする。また、後述する接眼プリズム１５の面Ｓ３の光軸入射面に垂直な方向をＸ方向とし、ＺＸ平面に垂直な方向をＹ方向とする。なお、面Ｓ３の光軸入射面とは、面Ｓ３における入射光の光軸と反射光の光軸とを含む平面、すなわち、ＹＺ平面を指す。
【００２６】
光源１１は、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に対応する波長の光を出射する発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成されている。ここで、図３は、光源１１の分光強度特性、すなわち、出射光の波長と光強度との関係を示す説明図である。光源１１は、例えば、中心波長および光強度半値の波長幅で、４６５±１２ｎｍ、５２０±１９ｎｍ、６３５±１０ｎｍとなる３つの波長帯域の光を発する。なお、図３の縦軸の光強度は、Ｂ光の最大光強度を１００としたときの相対値で示している。光源１１のＲＧＢの光強度は、後述するＨＯＥ１６の回折効率や、表示素子１３の光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る。
【００２７】
光源１１は、光学瞳Ｅと共役な位置関係となるように配置されている。これにより、光源１１からの光利用効率が高くなり（光源１１からの光が効率よく光学瞳Ｅに入射し）、明るい映像を観察者に観察させることができる。言い換えれば、低消費電力の映像表示装置１を実現することができる。なお、光源１１は、ＲＧＢの各発光部を有する光源群を１組備えたもので構成されてもよいし、２組以上備えたもので構成されてもよい。
【００２８】
照明光学系１２は、光源１１からの光を表示素子１３に導く光学系であり、本実施形態では、表面に屈折面１２ａを有し、裏面に反射面１２ｂを有する裏面反射ミラーで構成されている。屈折面１２ａおよび反射面１２ｂは、ＹＺ面内で正のパワーを有し、かつ、光軸に対して偏心して配置されているとともに、光源１１側および表示素子１３側に対して凹となる凹面で構成されている。具体的には、屈折面１２ａは、ＹＺ面と平行な面内でのみ光学パワーを有するシリンドリカル面となっており、反射面１２ｂは、ＹＺ面と平行な面内でのみ光学パワーを有するシリンドリカル非球面となっている。なお、屈折面１２ａおよび反射面１２ｂは、回転対称な球面、回転対称な非球面または自由曲面であってもよい。
【００２９】
なお、照明光学系１２と表示素子１３との間の光路中に、入射光を一方向（例えばＸ方向）に拡散する一方向拡散板をさらに備えていてもよい。一方向拡散板を配置することにより、光源１１のＲＧＢの各発光部を有する光源群がＸ方向に並んで配置されているときに、光源１１からのＲＧＢの各色光をＸ方向で混ぜることができるので、各発光部の位置が異なることに起因する色ムラを低減することができるとともに、一方向拡散板での拡散によって光学瞳Ｅを一方向に拡大することができる。
【００３０】
なお、一方向拡散板を配置した場合、光源１１と光学瞳Ｅとは、位置関係が共役であっても、Ｘ方向では光学的に共役とはならないが、Ｙ方向では依然として光学的に共役である。したがって、Ｙ方向については、光源１１からの光を効率よく光学瞳Ｅに導くことができる。
【００３１】
なお、上記の一方向拡散板の代わりに、入射光を全方向に拡散する通常の拡散板を配置してもよい。この場合、拡散板の位置を光源位置（２次光源位置）と考え、その光源位置と光学瞳Ｅとを共役な位置関係に設定してもよい。
【００３２】
表示素子１３は、入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、例えば透過型のＬＣＤで構成されている。表示素子１３は、矩形の表示画面の長辺方向がＸ方向となり、短辺方向がＹ方向となるように配置されている。
【００３３】
接眼光学系１４は、表示素子１３からの映像光を光学瞳Ｅに導く光学系であり、映像光を内部で導光する接眼プリズム１５を有している。この接眼プリズム１５は、面Ｓ１と、面Ｓ２と、面Ｓ３の３つの光学面を有しており、ＹＺ面に対して対称な形状となっている。
【００３４】
面Ｓ１は、映像光が入射する入射面である。面Ｓ２は、映像光を全反射させる全反射面と、後述するＨＯＥ１６で回折反射された映像光を光学瞳Ｅの方向に射出する射出面とを兼ねている。この面Ｓ２は、例えば平面で構成され、面Ｓ３よりも光学瞳Ｅ側に配置されている。面Ｓ３は、全反射面とＨＯＥ面（ＨＯＥ１６が形成された面）とが連続して形成された面であり、面Ｓ２と対向して配置されている。本実施形態では、面Ｓ３は、ＹＺ面内でのみ曲率を有する面となっている。なお、本実施形態の接眼プリズム１５は、先細り形状、すなわち、面Ｓ１から離れるにしたがって面Ｓ２と面Ｓ３との距離が連続的に小さくなる形状となっているが、形状の詳細については後述する。
【００３５】
面Ｓ３の一部には、体積位相型で反射型のホログラフィック光学素子であるＨＯＥ１６が形成されている。ＨＯＥ１６は、表示素子１３からの映像光を回折反射させて光学瞳Ｅに導くものであり、軸非対称な正の光学パワーを持ち、非球面凹面ミラーと同様の機能を持っている。
【００３６】
ここで、図１は、図２のＡ部を拡大して示す断面図である。ＨＯＥ１６は、ホログラム感光材料１６ａを２光束で露光することによって作製されるが、本実施形態では、面Ｓ３で全反射する映像光の光束の少なくとも一部（例えば光Ｌ１）が、ホログラム感光材料１６ａの貼合領域Ｒ１に入射するように、ホログラム感光材料１６ａが面Ｓ３に貼合されている。なお、上記映像光の少なくとも一部は、ホログラム感光材料１６ａの貼合領域Ｒ１内であれば、領域Ｒ２に入射してもよいし、領域Ｒ３に入射してもよい。領域Ｒ２は、貼合領域Ｒ１内でＨＯＥ１６が形成される回折有効領域である。一方、領域Ｒ３は、貼合領域Ｒ１内で領域Ｒ２の外側の領域である。なお、ＨＯＥ１６の作製方法の詳細については後述する。
【００３７】
図４は、ＨＯＥ１６における回折効率の波長依存性を示す説明図である。同図に示すように、ＨＯＥ１６は、例えば、回折効率のピーク波長および回折効率半値の波長幅で４６５±５ｎｍ（Ｂ光）、５２１±５ｎｍ（Ｇ光）、６３４±５ｎｍ（Ｒ光）の３つの波長域の光を回折（反射）させるように作製されている。なお、回折効率のピーク波長とは、回折効率がピークとなるときの波長のことであり、回折効率半値の波長幅とは、回折効率が回折効率ピークの半値となるときの波長幅のことである。また、図４の回折効率は、Ｂ光の最大回折効率を１００としたときの相対値で示している。
【００３８】
図３および図４より、ＨＯＥ１６の回折効率のピーク波長と、光源１１から出射される光強度のピーク波長（中心波長）とは略一致しているので、光源１１から出射される光（映像光を構成する光）のうちで光強度がピークとなる波長付近の光を、ＨＯＥ１６にて効率よく回折させて光学瞳Ｅに導くことができる。
【００３９】
次に、上記構成の映像表示装置１の動作について、図２に基づいて説明する。光源１１から射出された光は、照明光学系１２の屈折面１２ａで屈折し、反射面１２ｂで反射した後、再度屈折面１２ａで屈折して表示素子１３に導かれる。表示素子１３に入射した光は、そこで変調されて映像光として出射される。表示素子１３からの映像光は、接眼光学系１４の接眼プリズム１５の内部に面Ｓ１から入射し、面Ｓ２および面Ｓ３の間で複数回全反射して、面Ｓ３のＨＯＥ１６に入射する。このとき、面Ｓ３で全反射する映像光の光束の少なくとも一部は、ホログラム感光材料１６ａの貼合領域Ｒ１（図１参照）に入射する。
【００４０】
なお、面Ｓ３での全反射回数は、少なくとも１回あればよい。また、面Ｓ１から入射した映像光は、例えば、（１）面Ｓ３で全反射し、面Ｓ２で全反射した後、面Ｓ３のＨＯＥ１６に入射してもよいし、（２）面Ｓ２で全反射し、面Ｓ３で全反射し、面Ｓ２で再度全反射した後、面Ｓ３のＨＯＥ１６に入射してもよい。
【００４１】
ＨＯＥ１６は、光源１１の発光波長に対応する波長の光のみに対して回折素子として機能する波長選択性を有しており、上記波長の光に対してのみ凹面反射面として機能する。したがって、ＨＯＥ１６に入射した光は、そこで回折反射されて光学瞳Ｅに達する。よって、光学瞳Ｅの位置に観察者の瞳Ｐを合わせることにより、観察者は、表示素子１３に表示された映像の拡大虚像を観察することができる。
【００４２】
ＨＯＥ１６は、特定入射角の特定波長の光のみを回折するので、外光の透過にはほとんど影響しない。したがって、観察者は、表示映像（虚像）を観察しながら、接眼プリズム１５およびＨＯＥ１６を介して外界像をシースルーで観察することが可能となる。なお、外界像の光が接眼プリズム１５を透過することによって生じる外界像の歪みは、後述する補正プリズム１７（図９参照）を接眼プリズム１５に貼り合わせることによって容易に補正することができる。
【００４３】
本実施形態では、面Ｓ３が全反射面と回折反射面（ＨＯＥ面）とを有する構成、つまり、全反射面とＨＯＥ面とが同一の面Ｓ３に形成された構成である。このような構成では、これらの面が別々に形成された構成に比べて、ＨＯＥ１６での反射角を小さく設定できる。すなわち、面Ｓ２に平行になる方向にＳ３のＨＯＥ面を立てることができ、これにより、ＨＯＥ１６への映像光の入射角が小さくなるので、ＨＯＥ１６での反射（回折）角を小さく設定することができる。ＨＯＥ１６の回折角を小さくすることにより、回折により発生する色分散を小さく抑えることができ、映像品位を保つことができる。
【００４４】
また、接眼プリズム１５は、例えばアクリル樹脂を用いた樹脂成型により形成されるが、このときの成形性や、ホログラム感光材料１６ａの貼合時の確実性を上げるためには、ＨＯＥ面をより大きく確保する必要がある。ＨＯＥ面と全反射面とを別々の面とする構成では、ＨＯＥ面をより大きく形成する結果、接眼プリズム１５の厚さが増大する。しかし、本実施形態の構成によれば、ＨＯＥ面と全反射面とを同一面に形成して、ＨＯＥ面を立てることができるので、接眼プリズム１５が厚くなるのを回避しながら、ＨＯＥ面をより大きく形成することができ、プリズムの成形性やホログラム感光材料１６ａの貼合時の確実性を上げることができる。
【００４５】
また、本実施形態の接眼プリズム１５は、先細りの形状、すなわち、面Ｓ１から離れるにしたがって面Ｓ２と面Ｓ３との距離が連続的に小さくなる形状となっている。このため、面Ｓ２と面Ｓ３とで光が反射されるにつれて、面Ｓ２あるいは面Ｓ３への入射角が小さくなる。そのため、例えば、面Ｓ２で１回反射されて面Ｓ３に形成されたホログラム感光材料１６ａ（面Ｓ３）に入射する光線Ｌ１と、面Ｓ２で２回反射されて面Ｓ３で１回反射されてＨＯＥ１６（面Ｓ３）に入射する光線との間で、面Ｓ３への入射角の差が大きくなる。
【００４６】
体積位相型で反射型のＨＯＥ１６は角度選択性を有するため、ホログラム感光材料１６ａの貼合領域Ｒ１内の領域Ｒ２に、本来全反射させるべき映像光が入射したとしても、その映像光が直ちに光学瞳Ｅの方向に回折反射されることはない。ちなみに、上記映像光は、ＨＯＥ１６（領域Ｒ２）にて反射して面Ｓ２に向かい、面Ｓ２で全反射した後、ＨＯＥ１６（領域Ｒ２）に再度入射し、そこで回折反射されて光学瞳Ｅに導かれる。また、ホログラム感光材料１６ａの貼合領域Ｒ１内の領域Ｒ３に、本来全反射させるべき映像光が入射した場合には、その映像光は空気層との界面で全反射する。そして、上記映像光は面Ｓ２に向かい、面Ｓ２で全反射した後、ＨＯＥ１６（領域Ｒ２）に入射し、そこで回折反射されて光学瞳Ｅに導かれる。いずれにしても、ホログラム感光材料１６ａの貼合領域Ｒ１に入射した、本来全反射させるべき映像光が直ちにそこで回折反射されてゴースト光となって光学瞳Ｅに入射するのを回避することができる。
【００４７】
したがって、ゴースト光の発生を回避すべく、ＨＯＥ１６の回折反射領域と映像光の全反射領域との間に光路余裕（光路を離すスペース）を設ける必要もなくなり、その分、接眼プリズム１５を薄くすることができる。つまり、本実施形態の映像表示装置１によれば、ゴースト光の発生を回避しながら、接眼プリズム１５を薄くコンパクトに構成することができる。
【００４８】
なお、ホログラム感光材料１６は、例えば厚さ２０μｍと非常に薄いため、面Ｓ３における映像光の全反射領域にホログラム感光材料１６ａがかかっていても、映像表示装置１の光学性能が劣化することはない。
【００４９】
また、接眼光学系１４のＨＯＥ１６は、表示素子１３からの映像光と外界像の光とを同時に観察者の瞳Ｐに導くコンバイナとして用いられているので、観察者は、ＨＯＥ１６を介して、表示素子１３の表示映像と外界像とを同時に観察することができる。特に、体積位相型で反射型のＨＯＥ１６は、波長選択性が高く、反射波長域が狭いので、外界像に重畳しても明るく、見やすい映像を観察者に提供することができる。また、ＨＯＥ１６は軸非対称な正のパワーを持っているので、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。
【００５０】
（接眼プリズムの形状について）
次に、接眼プリズム１５の形状の詳細について説明する。図５は、接眼プリズム１５の模式的な断面図である。本実施形態の接眼プリズム１５は、上述したように、先細り形状、すなわち、面Ｓ１から離れるにしたがって面Ｓ２と面Ｓ３との距離が連続的に小さくなる形状となっている。このような形状は、例えば以下の条件式（１）（２）を満足することにより実現することができる。すなわち、
ｄθ／ｄｙ≧０          ・・・（１）
ｄ2θ／ｄｙ2≧０          ・・・（２）
ただし、
θ：ＹＺ面内において、平面からなる面Ｓ２の垂線Ｔ１が面Ｓ３と
交わる点Ｐにおける接線Ｔ２と、面Ｓ２の垂線Ｔ１とのなす角
（０°≦θ≦９０°）
ｙ：ＹＺ面内で面Ｓ２に沿った方向（Ｙ方向）における光学瞳Ｅの
中心からの点Ｐの距離（ｍｍ）
である。なお、θは、垂線Ｔ１からの角度が大きくなる方向を正とする。
【００５１】
条件式（１）（２）を満足することにより、面Ｓ３上の点Ｐは、ｙが増大するにつれて面Ｓ２から離れて位置することになり、面Ｓ３はθが単調に増加する形状（凸面や平面）となる。言い換えれば、面Ｓ１から離れるにしたがって面Ｓ２と面Ｓ３との距離が連続的に小さくなる。これにより、面Ｓ３のＨＯＥ面の傾きを立てながら、接眼プリズム１５を薄く構成することが可能となる。なお、面Ｓ３が平面となる接眼プリズム１５については、後述する実施の形態３で説明する。
【００５２】
また、面Ｓ２上の２点Ｑ１・Ｑ２のうち、面Ｓ１により近いほうの点Ｑ１での光軸上の光線（主光線）の面Ｓ２に対する入射角（逆トレースで考えれば全反射角）をφ１（°）とし、他方の点Ｑ２での主光線の面Ｓ２に対する入射角をφ２（°）とすると、接眼プリズム１５の上記形状により、φ１＞φ２となるので、表示素子１３を接眼プリズム１５の面Ｓ１の直上付近に配置することが可能となり、光学ユニット全体も薄く構成することが可能となる。
【００５３】
なお、本実施形態では、接眼プリズム１５の面Ｓ３は、ＹＺ面内でのみ曲率を有する面となっているが、ＺＸ面内でも曲率を有していてもよい。図６は、面Ｓ３が上記両方の面内で曲率を有する接眼プリズム１５を備えた映像表示装置１の斜視図である。このような映像表示装置１においては、光学性能（例えば収差性能）のさらなる改善が可能となる。
【００５４】
また、φ１およびφ２は、以下の条件式（３）（４）の範囲内にあることが望ましい。すなわち、
５０°＜φ１＜７０°          ・・・（３）
４０°＜φ２＜５０°          ・・・（４）
である。
【００５５】
φ１およびφ２が条件式（３）（４）の上限以下であることにより、接眼プリズム１５の上下方向の長さが必要以上に伸びるのを回避できる。また、ＨＯＥ１６への入射角を小さくして、ＨＯＥ１６での回折角を小さくできるので、回折による色分散の発生に起因する映像の劣化を回避することができる。一方、φ１およびφ２が条件式（３）（４）の下限以上であることにより、面Ｓ３における全反射領域とＨＯＥ１６による回折領域との重なりを小さくできるので、ゴースト光の発生による映像の劣化を回避することができる。
【００５６】
表１は、実施の形態１、後述する実施の形態２および３の各映像表示装置１におけるφ１およびφ２の値を示している。この結果より、各映像表示装置１は、条件式（３）（４）を満足していることがわかる。
【００５７】
【表１】
2010061835.tif 000003
【００５８】
（ＨＯＥの作製方法について）
次に、上記したＨＯＥ１６の作製方法について説明する。図７は、ＨＯＥ１６を作製する製造光学系の概略の構成を示す断面図である。反射型のＨＯＥ１６は、ＲＧＢのそれぞれについて、レーザー光を２光束に分離してそれぞれ参照光および物体光とし、基板（ここでは接眼プリズム１５）上のホログラム感光材料１６ａを基板側およびその反対側から２光束（参照光、物体光）で露光し、これら２光束による干渉縞をホログラム感光材料１６ａに記録することにより作製される。以下、ＨＯＥ１６の具体的な作製方法について説明する。なお、ここでは、観察者の眼を配置する側の光を参照光、反対側からの光を物体光と呼ぶことにする。また、接眼プリズム１５の面Ｓ３は、ＹＺ面内でのみ曲率を有する面であるとする。
【００５９】
まず、ホログラム感光材料１６ａを接眼プリズム１５の面Ｓ３に貼合する。ホログラム感光材料１６ａとしては、フォトポリマー、銀塩材料、重クロム酸ゼラチンなどを用いることができるが、中でもドライプロセスで容易に製造可能なフォトポリマーを用いることが望ましい。
【００６０】
続いて、製造光学系において、ＲＧＢのそれぞれについて、レーザー光をビームスプリッタで２光束に分離した後、それぞれの光束（参照光、物体光）を点光源２１・２２から発散する発散光となるように集光する。ＲＧＢの参照光は、同一位置の点光源２１から出射される球面波であり、接眼プリズム１５側からホログラム感光材料１６ａに入射する。このとき、ＲＧＢの各点光源２１は、映像観察時の接眼光学系１４の光学瞳Ｅの中心に位置する。なお、使用状態において、光源１１（ＬＥＤ）からのＲＧＢのピーク波長の光がＨＯＥ１６にて回折されたときに光学瞳Ｅ上で同じ位置に重なるように、使用時に用いる光源１１のピーク波長と製造時に用いるレーザーの発光波長とのずれ量に応じて、および、ホログラム感光材料１６ａの収縮の程度に応じて、光学瞳Ｅ上でＲＧＢの各点光源をずらして配置してもよい。
【００６１】
一方、ＲＧＢの物体光は、同一位置の点光源２２から出射される発散光であり、自由曲面ミラー２３によって所定の波面に整形され、反射ミラー２４で反射され、色補正プリズム２５を介して接眼プリズム１５とは反対側からホログラム感光材料１６ａに入射する。このとき、色補正プリズム２５の面２５ａは、主に、使用時に用いられる接眼光学系１４の接眼プリズム１５の面Ｓ１や射出面としての面Ｓ２での映像光の屈折に起因して発生する色収差を打ち消すように、その角度が決定されている。なお、色補正プリズム２５は、表面反射によるゴーストを防止するために、ホログラム感光材料１６ａに対して密着して配置されるか、エマルジョンオイルなどの、色補正プリズム２５と屈折率の等しい媒体を介して配置されることが望ましい。
【００６２】
以上のようにして、ホログラム感光材料１６ａに対して参照光と物体光とを照射することにより、これら２光束による干渉縞がホログラム感光材料１６ａに記録され、ＨＯＥ１６が作製される。
【００６３】
このとき、参照光および物体光は、ホログラム感光材料１６ａ上において、ホログラム（干渉縞）を記録すべき領域のみに照射されるように、それぞれ光束規制板３１・３２によって光束形状を規制される。したがって、面Ｓ３において、ＨＯＥ１６の形成領域（図１の領域Ｒ２に相当）は、面Ｓ３におけるホログラム感光材料１６ａの貼合領域（図１の領域Ｒ１に相当）よりも小さくなる。
【００６４】
このように、ＨＯＥ１６を作製するホログラム感光材料１６ａの貼合領域内の回折有効領域（ＨＯＥ１６の形成領域）は、上記貼合領域内で露光領域を制限することによって設定されているので、回折有効領域よりも大きなホログラム感光材料１６ａを面Ｓ３に貼合し、露光領域の制限によって所定の位置にＨＯＥ１６を作製することができる。その結果、ホログラム感光材料１６ａの面Ｓ３への貼合時の位置精度を緩和することができる。また、製造光学系の光路中に光路規制板３１・３２を挿入することによってホログラム感光材料１６ａを露光する２光束の光束径をそれぞれ規制することにより、容易にかつ高精度に露光領域を制限することができる。
【００６５】
また、接眼プリズム１５の面Ｓ３は、ＹＺ面内でのみ曲率を有しているので、シート状のホログラム感光材料１６ａを、曲面からなるＳ３面に容易に貼りつけてＨＯＥ１６を作製することができる。したがって、ＨＯＥ１６の作製が容易となる。
【００６６】
（映像表示装置の他の構成について）
図８は、映像表示装置１の他の構成を示す断面図である。同図に示すように、映像表示装置１において、ホログラム感光材料１６ａの貼合領域Ｒ１は、面Ｓ３での回折反射領域である領域Ｒ２および映像光の全反射領域Ｒ４を全て含んでいてもよい。
【００６７】
この場合、ホログラム感光材料１６ａが、領域Ｒ２・Ｒ４の両方を含む大きさなので、両方の領域Ｒ２・Ｒ４の境界が光学的に連続となる。これにより、観察者は画面の全域にわたって良好な映像を観察することができる。また、シースルーで外界像を観察する場合でも、視野全域にわたってホログラム感光材料１６ａ（ＨＯＥ１６を含む）を通して観察するので、均一な外界像を観察することができる（外界像が不連続で観察されることがない）。
【００６８】
（映像表示装置のさらに他の構成について）
図９は、映像表示装置１のさらに他の構成を示す断面図である。同図に示すように、映像表示装置１は、接眼光学系１４が補正プリズム１７と位置決め部１８とをさらに有する構成であってもよい。
【００６９】
補正プリズム１７は、接眼プリズム１５での外界像の光の屈折をキャンセルするためのプリズムである。位置決め部１８は、接眼プリズム１５と補正プリズム１７とを空気層を含んで所定の間隔で接合するための突起（スペーサ）であり、接眼プリズム１５および補正プリズム１７の少なくとも一方に形成されている。
【００７０】
特に、接眼プリズム１５の面Ｓ３における映像光の全反射領域と、補正プリズム１７における面Ｓ３と対向する面１７ａとの間に空気層が形成され、ホログラム感光材料１６ａの貼合領域と面１７ａとの間にも空気層が形成されるように、２つの位置決め部１８を介して、接眼プリズム１５と補正プリズム１７とが接合されている。このとき、接眼プリズム１５と補正プリズム１７とを接合したときの接合線Ｂ１・Ｂ２は、全て、外界像の光が透過する面（例えば面Ｓ２、面Ｓ３）と交差する側面に位置している。
【００７１】
同図に示すように、接眼プリズム１５が、面Ｓ１から遠ざかるにつれて薄くなる形状の場合、外界像の光が面Ｓ２および面Ｓ３で屈折することで、接眼プリズム１５を介して観察される外界像に歪みが生じる。しかし、接眼プリズム１５に空気層および位置決め部１８を介して補正プリズム１７を接合して全体として略平行平板を構成し、接眼プリズム１５および補正プリズム１７を介して外界像を観察することで、観察される外界像に歪みが生じるのを防止することができる。
【００７２】
また、接眼光学系１４において、接合線Ｂ１・Ｂ２は、全て、外界像の光が透過する面と交差する面に位置しており、外界像をシースルーで観察するときの視野に接合線Ｂ１・Ｂ２が入らないので、観察者は外界像を良好に観察することができる。また、接眼プリズム１５および補正プリズム１７の先端部に平面部を持たせることができるため、各プリズムの成型が容易になると同時に、貼り付け作業も容易になり、安価にできる。
【００７３】
また、位置決め部１８により、接眼プリズム１５と補正プリズム１７とを空気層を含んで所定の間隔に維持できるので、接眼プリズム内部での映像光の全反射を確実に行うことができる。特に、ホログラム感光材料１６ａの貼合領域と補正プリズム１７の面１７ａとの間にも空気層を設けることにより、本来全反射させるべき映像光の一部がホログラム感光材料１６ａの貼合領域内でかつ回折有効領域外の領域に入射した場合でも、その光を空気層との界面で確実に全反射させることができる。
【００７４】
〔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。
【００７５】
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、接眼光学系１４の接眼プリズム１５の面Ｓ３に、２種類のＨＯＥを作製し、これら２種類のＨＯＥを介して接眼プリズム１５と補正プリズム１７とを接合して構成されている。なお、２種類のＨＯＥは、いずれも体積位相型で反射型のＨＯＥである。
【００７６】
一方のＨＯＥを第１のＨＯＥ４１とし、他方のＨＯＥを第２のＨＯＥ４２とする。第２のＨＯＥ４２は、面Ｓ３の全面に貼合されるホログラム感光材料４２ａを２光束で露光することにより作製されている。また、第１のＨＯＥ４１も、ホログラム感光材料４２ａを２光束で露光することにより作製されている。したがって、第２のＨＯＥ４２を作製するホログラム感光材料４２ａの貼合領域Ｒ１は、第２のＨＯＥ４２の回折反射領域Ｒ６および第１のＨＯＥ４１の回折反射領域Ｒ５を含んでいることになる。
【００７７】
また、本実施形態では、同図に示すように、第２のＨＯＥ４２の回折反射領域Ｒ６と第１のＨＯＥ４１の回折反射領域Ｒ５とが一部重複している。つまり、ホログラム感光材料４２ａの一部には、第１のＨＯＥ４１の干渉縞と第２のＨＯＥ４２の干渉縞との両方が、多重露光により形成されている。これにより、第１のＨＯＥ４１で回折反射される映像光の光束の一部は、第２のＨＯＥ４２の回折反射領域Ｒ６にも入射することになる。
【００７８】
上記の構成によれば、表示素子１３からの映像光は、接眼プリズム１５の面Ｓ１から内部に入射し、面Ｓ３の第１のＨＯＥ４１で少なくとも１回回折反射されて面Ｓ２で全反射した後、面Ｓ３の第２のＨＯＥ４２で回折反射されて光学瞳Ｅに導かれる。このように、面Ｓ３が第１のＨＯＥ４１での回折反射面（第１のＨＯＥ面）と第２のＨＯＥ４２での回折反射面（第２のＨＯＥ面）とを有する構成、つまり、２つのＨＯＥ面が同一の面Ｓ３に形成された構成では、面Ｓ２に平行になる方向に第２のＨＯＥ面を立てることが可能となる。これにより、第２のＨＯＥ４２への映像光の入射角が小さくなるので、第２のＨＯＥ４２での反射（回折）角を小さく設定することができる。第２のＨＯＥ４２の回折角を小さくすることにより、回折により発生する色分散を小さく抑えることができ、映像品位を保つことができる。
【００７９】
また、実施の形態１と同様に、面Ｓ２と面Ｓ３との距離が面Ｓ１から離れるにしたがって連続的に小さくなっているので、面Ｓ３において第１のＨＯＥ４１で回折反射される映像光の光束の一部が、第２のＨＯＥ４２の回折反射領域Ｒ６に入射する構成としても、第２のＨＯＥ４２の回折反射領域Ｒ６に入射した、本来第１のＨＯＥ４１で回折反射（例えば正反射）させるべき映像光を、そこで回折反射（例えば正反射に近い反射角で回折）させることができる。つまり、体積位相型で反射型のＨＯＥは角度選択性を有するため、本来正反射させるべき映像光が第２のＨＯＥ４２に入射したとしても、映像光がそこで光学瞳Ｅの方向に回折反射されることはない。したがって、ゴースト光の発生を回避すべく、第１のＨＯＥ４１の回折反射領域Ｒ５と第２のＨＯＥ４２の回折反射領域Ｒ６との間に光路余裕（光路を離すスペース）を設ける必要もなくなり、その分、接眼プリズム１５を薄くすることができる。よって、上記構成によれば、ゴースト光の発生を回避しながら、接眼プリズム１５を薄くコンパクトに構成することができる。
【００８０】
また、第２のＨＯＥ４２を作製するホログラム感光材料４２ａの貼合領域Ｒ１は、第２のＨＯＥの回折反射領域Ｒ６および第１のＨＯＥ４１の回折反射領域Ｒ５の両方を含んでおり、ホログラム感光材料４２ａが、回折反射領域Ｒ５・Ｒ６の両方を含む大きさなので、両方の領域の境界が光学的に連続となる。これにより、画面の全域にわたって良好な映像を観察することができる。また、シースルーで外界像を観察する場合でも、視野全域にわたってホログラム感光材料４２ａ（回折反射領域Ｒ５・Ｒ６を含む）を通して観察するので、均一な外界像を観察することができる（外界像が不連続で観察されることがない）。さらに、接眼プリズム１５に補正プリズム１７を貼り合わせる際に、接眼プリズム１５と補正プリズム１７とを空気層を介さず接合することができるので、両者を安定して接合することができる。
【００８１】
また、ホログラム感光材料４２ａの一部には、第１のＨＯＥ４１の干渉縞と第２のＨＯＥ４２の干渉縞との両方が多重露光により形成されているので、第１のＨＯＥ４１で回折反射される映像光の光束の一部が第２のＨＯＥ４２の回折反射領域Ｒ６に入射しても、その映像光を第１のＨＯＥ４１の干渉縞によって確実に回折反射（例えば正反射に近い反射角で回折）させることができる。また、第１のＨＯＥ４１での回折角度を正反射角に近づけることで、色分散の発生を抑えることができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、１種類のホログラム感光材料、つまり、第２のＨＯＥ４２を作製するためのホログラム感光材料４２ａに対して２種類の露光を行うことにより、２種類のＨＯＥ（第１のＨＯＥ４１、第２のＨＯＥ４２）を作製しているが、例えば、２種類のホログラム感光材料を用意しておき、一方のホログラム感光材料を面Ｓ３に貼合、露光して第２のＨＯＥ４２を作製し、定着処理をした後、他方のホログラム感光材料を面Ｓ３に貼合、露光して第１のＨＯＥ４１を作製してもよい。また、このとき、一方のホログラム感光材料と他方のホログラム感光材料とが重なるように、両者を面Ｓ３に貼合、露光して２種類のＨＯＥを作製してもよい。
【００８３】
〔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または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。
【００８４】
図１１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、接眼プリズム１５の面Ｓ３を平面で構成するとともに、面Ｓ２と略平行な面Ｓ４を設け、映像光の有効光路領域外で面Ｓ１と面Ｓ３とを面Ｓ４で連結した以外は、実施の形態２と同様の構成である。なお、補正プリズム１７は、面１７ａが２種類のＨＯＥを介して面Ｓ３とのみ対向するように配置されている。
【００８５】
面Ｓ３を平面とすることにより、補正プリズム１７における、接眼プリズム１５の面Ｓ３と対向する面１７ａを平面にできるので、接眼プリズム１５および補正プリズム１７の構成を単純化することができる。また、例えば、面Ｓ３と面１７ａとが両方とも曲面であれば、接眼プリズム１５と補正プリズム１７との接合時に両者が局所的に接触する場合があるが、面Ｓ３と面１７ａとが両方とも平面であれば、接合時に接眼プリズム１５と補正プリズム１７との間隔が狭くても、局所的な接触を回避しながらこれらを接合することができる。したがって、接眼プリズム１５と補正プリズム１７との接合が容易となる。
【００８６】
また、接眼プリズム１５の面Ｓ４を映像光の有効光路領域外で面Ｓ３と連結することにより、有効光路領域外で面Ｓ２と面Ｓ４とが平行となり、これによって、接眼プリズム１５を薄型化することができる。
【００８７】
ところで、図１２は、映像表示装置１の他の構成を示す断面図である。この映像表示装置１は、上述の図９の構成に、面Ｓ３を平面とした図１１の構成を組み合わせ、位置決め部１８を削除するとともに、補正プリズム１７の形状を若干変更したものである。つまり、接眼プリズム１５の面Ｓ３および補正プリズム１７の面１７ａを平面で構成するとともに、補正プリズム１７に位置決め部１９を設けている。位置決め部１９は、接眼プリズム１５と補正プリズム１７との接合時に、全反射領域の外部で接眼プリズム１５の面Ｓ４と当接することで、接眼プリズム１５に対する位置決めを行うものであり、補正プリズム１７から面Ｓ４に平行に延設されている。
【００８８】
この構成では、接眼プリズム１５の面Ｓ４に対して補正プリズム１７の位置決め部１９を当接させることで、位置決めを容易に行うことができる。また、接眼プリズム１５と補正プリズム１７との接合線が面Ｓ１と同一面上に位置し、外界像の観察領域に入らないので、観察者は外界像を良好に観察することができる。
【００８９】
〔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。
【００９０】
図１３は、本実施形態のＨＭＤの概略の構成を示す斜視図である。このＨＭＤは、上述した各実施の形態の映像表示装置１と、支持部材２とで構成されている。
【００９１】
映像表示装置１は、光源１１や表示素子１３（図１参照）を収容する筐体３に接眼光学系１４を一体化させて構成されている。光源１１や表示素子１３を制御するための信号や駆動電力は、筐体３を貫通するケーブル４を介して各部に供給される。接眼光学系１４は、全体として眼鏡の一方のレンズ（図１３では右眼用レンズ）のような形状をなしている。なお、眼鏡の左眼用レンズに相当するレンズ５は、ダミーレンズである。
【００９２】
支持部材２は、映像表示装置１を観察者の眼前で支持する支持手段であり、例えば眼鏡のフレーム、テンプルに相当する部材の集合で構成されている。この支持部材２を観察者の頭部に固定することにより、映像表示装置１は観察者の眼前の位置で正確に保持され、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長時間安定して観察することができる。特に、本発明によれば、接眼光学系１４の接眼プリズム１５を薄くコンパクトに構成できるので、小型で軽量なＨＭＤを実現することができる。なお、本実施形態では、支持部材２は、観察者の右眼に対応して１個の映像表示装置１を支持しているが、観察者の両眼に対応して２個の映像表示装置１を支持してもよい。
【００９３】
また、支持部材２は、固定機構６を有している。固定機構６は、光学瞳Ｅの位置を観察者の瞳Ｐ（瞳孔、虹彩）の位置に合わせる位置調整を行った後に、観察者の頭部に対する接眼光学系１４の相対位置を固定する固定手段であり、観察者の鼻と当接して移動可能な右鼻当て６Ｒおよび左鼻当て６Ｌと、これらをロックするロック部とを有して構成されている。支持部材２が固定機構６を有していることにより、光学瞳の位置調整後、観察者は、光学瞳の位置にて、良好な映像を長時間にわたって確実にかつ安定して観察することができる。
【００９４】
なお、各実施の形態では、光源１１をＬＥＤで構成した例について説明したが、光源１１はレーザー光源であってもよい。レーザー光源を用いた場合、ＨＯＥでの回折よる分散の影響を排除できるので、高品位な明るい映像を観察することができる。
【００９５】
なお、各実施の形態で述べた構成を適宜組み合わせて、映像表示装置１ひいてはＨＭＤを構成することも勿論可能である。
【００９６】
なお、各実施の形態で説明した映像表示装置１は、例えばヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）にも適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、ＨＭＤやＨＵＤに利用可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１      映像表示装置
２      支持部材（支持手段）
１３      表示素子
１４      接眼光学系
１５      接眼プリズム
１６      ＨＯＥ
１６ａ    ホログラム感光材料
１７      補正プリズム
１８      位置決め部
１９      位置決め部
４１      第１のＨＯＥ
４２      第２のＨＯＥ
４２ａ    ホログラム感光材料
Ｅ      光学瞳
Ｒ１    貼合領域
Ｒ２    領域（回折有効領域）
Ｒ３    領域
Ｒ４    全反射領域
Ｒ５    回折反射領域
Ｒ６    回折反射領域
Ｓ１    面
Ｓ２    面
Ｓ３    面
【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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【国際調査報告】
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