(57)【要約】画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置は、導光板３０、導光板３０に入射された光を導光板３０の内部で全反射されるように偏向する第１偏向手段４１、導光板３０の内部を全反射により伝搬した光を導光板３０から出射させるように偏向する第２偏向手段４２、及び、第１偏向手段４１によって偏向され導光板３０の内部を全反射により伝搬した光を第２偏向手段４２に向かって偏向する第３偏向手段４３を有しており、画像形成装置の画像形成領域中心点から出射された光の導光板への入射角は０度以外の角度であり、画像形成装置の画像形成領域中心点から出射された光の単位ベクトルと、この光が導光板から出射されるときの単位ベクトルとは、ベクトルの方向が逆である。
2018198587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置であって、
入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
導光板に入射された光を、導光板の内部で全反射されるように偏向する第１偏向手段、
導光板の内部を全反射により伝搬した光を、導光板から出射させるように偏向する第２偏向手段、及び、
第１偏向手段によって偏向され、導光板の内部を全反射により伝搬した光を、第２偏向手段に向かって偏向する第３偏向手段、
を有しており、
第１偏向手段の中心点を通過する導光板の法線が導光板と交わる点を第１原点Ｏinとし、第１原点Ｏinを通過し、導光板から光が出射される側に延びる導光板の法線を−Ｚin軸、第１偏向手段によって偏向され、導光板の内部を全反射により伝搬する光の進行方向と平行な軸であって、第１原点Ｏinを通過する軸を＋Ｙin軸とした第１座標系を想定し、
画像形成装置の画像形成領域中心点から出射され、第１原点Ｏinを通過した光である中心入射光が導光板から出射される点を第２原点Ｏoutとし、第２原点Ｏoutを通過し、導光板から光が出射される側に延びる導光板の法線を−Ｚout軸、＋Ｙin軸と平行な軸であって、第２原点Ｏoutを通過する軸を＋Ｙout軸とした第２座標系を想定したとき、
中心入射光が導光板から出射するときの光である中心出射光は、ＸoutＹout平面と０度ではない角度で交わり、又は、ＸoutＺout平面と０度ではない角度で交わり、又は、ＸoutＹout平面と０度ではない角度で交わり、且つ、ＸoutＺout平面と０度ではない角度で交わる光学装置。
【請求項２】
第１座標系及び第２座標系において、
Ｘ＞０，Ｙ＞０，Ｚ＞０の象限を第１象限、
Ｘ＜０，Ｙ＞０，Ｚ＞０の象限を第２象限、
Ｘ＜０，Ｙ＜０，Ｚ＞０の象限を第３象限、
Ｘ＞０，Ｙ＜０，Ｚ＞０の象限を第４象限、
Ｘ＞０，Ｙ＞０，Ｚ＜０の象限を第５象限、
Ｘ＜０，Ｙ＞０，Ｚ＜０の象限を第６象限、
Ｘ＜０，Ｙ＜０，Ｚ＜０の象限を第７象限、
Ｘ＞０，Ｙ＜０，Ｚ＜０の象限を第８象限、
としたとき、
第１座標系における画像形成領域中心点が位置する点をＡ点とし、中心出射光の向かう第２座標系における点をＢ点としたとき、
Ａ点及びＢ点は、以下の（ケースＡ）、（ケースＢ）、（ケースＣ）、（ケースＤ）、（ケースＥ）及び（ケースＦ）の内のいずれか１ケースを満足する請求項１に記載の光学装置。
（ケースＡ）Ａ点が第１座標系の第１象限又は第５象限に位置する場合、Ｂ点は第２座標系の第７象限に位置する。
（ケースＢ）Ａ点が第１座標系の第２象限又は第６象限に位置する場合、Ｂ点は第２座標系の第８象限に位置する。
（ケースＣ）Ａ点が第１座標系の第３象限又は第７象限に位置する場合、Ｂ点は第２座標系の第５象限に位置する。
（ケースＤ）Ａ点が第１座標系の第４象限又は８象限に位置する場合、Ｂ点は第２座標系の第６象限に位置する。
（ケースＥ）Ａ点の座標が第１座標系における座標（ｘin，０，−ｚin）または座標（ｘin，０，ｚin）である場合、Ｂ点の座標は第２座標系における座標（−ｘout，０，−ｚout）である。
（ケースＦ）Ａ点の座標が第１座標系における座標（０，ｙin，−ｚin）又は座標（０，ｙin，ｚin）である場合、Ｂ点の座標は第２座標系における座標（０，−ｙout，−ｚout）であり、
上記、ｘin，ｙin，ｚin，ｘout，ｙout，ｚoutに関しては、ｘin≠０，ｙin≠０，ｚin＞０，ｘout≠０，ｙout≠０，ｚout＞０を満足する。
【請求項３】
（ケースＡ）、（ケースＢ）、（ケースＤ）、（ケースＥ）及び（ケースＦ）の内のいずれか１ケースを満足する請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
中心入射光の第１座標系における入射角の絶対値と、中心出射光の第２座標系における出射角の絶対値とは等しい請求項１に記載の光学装置。
【請求項５】
画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置であって、
入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
導光板に入射された光を、導光板の内部で全反射されるように偏向する第１偏向手段、
導光板の内部を全反射により伝搬した光を、導光板から出射させるように偏向する第２偏向手段、及び、
第１偏向手段によって偏向され、導光板の内部を全反射により伝搬した光を、第２偏向手段に向かって偏向する第３偏向手段、
を有しており、
画像形成装置の画像形成領域中心点から出射された光である中心入射光の導光板への入射角は０度以外の角度であり、
中心入射光の単位ベクトルと、中心入射光が導光板から出射するときの光である中心出射光の単位ベクトルとは、同じ大きさを有する光学装置。
【請求項６】
第１偏向手段、第２偏向手段及び第３偏向手段の内の少なくとも１つの偏向手段は、体積ホログラム回折格子から成る請求項１又は請求項５に記載の光学装置。
【請求項７】
第１偏向手段、第２偏向手段及び第３偏向手段のそれぞれは、体積ホログラム回折格子から成り、
第１偏向手段の有する波数ベクトルを導光板に射影したときに得られる波数ベクトルをｋv1、第２偏向手段の有する波数ベクトルを導光板に射影したときに得られる波数ベクトルをｋv2、第３偏向手段の有する波数ベクトルを導光板に射影したときに得られる波数ベクトルをｋv3としたとき、波数ベクトルｋv1，ｋv2，ｋv3の総和は０である請求項１又は請求項５に記載の光学装置。
【請求項８】
第１偏向手段、第２偏向手段及び第３偏向手段のそれぞれは、体積ホログラム回折格子から成り、
画像形成装置から出射される光に対する第１偏向手段の回折効率をη1、第２偏向手段の回折効率をη2、第３偏向手段の回折効率をη3としたとき、
η2／η1＜1
η3／η1＜1
を満足する請求項１又は請求項５に記載の光学装置。
【請求項９】
第１偏向手段によって偏向された光の全てが第３偏向手段に入射し、
第３偏向手段によって偏向された光の全てが第２偏向手段に入射する請求項１又は請求項５に記載の光学装置。
【請求項１０】
導光板を構成する材料の屈折率は１．５以上である請求項１又は請求項５に記載の光学装置。
【請求項１１】
第１偏向手段、第２偏向手段及び第３偏向手段のそれぞれは、体積ホログラム回折格子から成り、
体積ホログラム回折格子を構成する材料の屈折率は１．５以上である請求項１又は請求項５に記載の光学装置。
【請求項１２】
画像形成装置、及び、
画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置、
を備えた画像表示装置であって、
光学装置は、
入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
導光板に入射された光を、導光板の内部で全反射されるように偏向する第１偏向手段、
導光板の内部を全反射により伝搬した光を、導光板から出射させるように偏向する第２偏向手段、及び、
第１偏向手段によって偏向され、導光板の内部を全反射により伝搬した光を、第２偏向手段に向かって偏向する第３偏向手段、
を有しており、
第１偏向手段の中心点を通過する導光板の法線が導光板と交わる点を第１原点Ｏinとし、第１原点Ｏinを通過し、導光板から光が出射される側に延びる導光板の法線を−Ｚin軸、第１偏向手段によって偏向され、導光板の内部を全反射により伝搬する光の進行方向と平行な軸であって、第１原点Ｏinを通過する軸を＋Ｙin軸とした第１座標系を想定し、
画像形成装置の画像形成領域中心点から出射され、第１原点Ｏinを通過した光である中心入射光が導光板から出射される点を第２原点Ｏoutとし、第２原点Ｏoutを通過し、導光板から光が出射される側に延びる導光板の法線を−Ｚout軸、＋Ｙin軸と平行な軸であって、第２原点Ｏoutを通過する軸を＋Ｙout軸とした第２座標系を想定したとき、
中心入射光が導光板から出射するときの光である中心出射光は、ＸoutＹout平面と０度ではない角度で交わり、又は、ＸoutＺout平面と０度ではない角度で交わり、又は、ＸoutＹout平面と０度ではない角度で交わり、且つ、ＸoutＺout平面と０度ではない角度で交わる画像表示装置。
【請求項１３】
画像形成装置、及び、
画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置、
を備えた画像表示装置であって、
光学装置は、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の光学装置から成る画像表示装置。
【請求項１４】
観察者の頭部に装着されるフレーム、及び、
フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えた表示装置であって、
画像表示装置は、画像形成装置、及び、画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置を備えており、
光学装置は、
入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
導光板に入射された光を、導光板の内部で全反射されるように偏向する第１偏向手段、
導光板の内部を全反射により伝搬した光を、導光板から出射させるように偏向する第２偏向手段、及び、
第１偏向手段によって偏向され、導光板の内部を全反射により伝搬した光を、第２偏向手段に向かって偏向する第３偏向手段、
を有しており、
第１偏向手段の中心点を通過する導光板の法線が導光板と交わる点を第１原点Ｏinとし、第１原点Ｏinを通過し、導光板から光が出射される側に延びる導光板の法線を−Ｚin軸、第１偏向手段によって偏向され、導光板の内部を全反射により伝搬する光の進行方向と平行な軸であって、第１原点Ｏinを通過する軸を＋Ｙin軸とした第１座標系を想定し、
画像形成装置の画像形成領域中心点から出射され、第１原点Ｏinを通過した光である中心入射光が導光板から出射される点を第２原点Ｏoutとし、第２原点Ｏoutを通過し、導光板から光が出射される側に延びる導光板の法線を−Ｚout軸、＋Ｙin軸と平行な軸であって、第２原点Ｏoutを通過する軸を＋Ｙout軸とした第２座標系を想定したとき、
中心入射光が導光板から出射するときの光である中心出射光は、ＸoutＹout平面と０度ではない角度で交わり、又は、ＸoutＺout平面と０度ではない角度で交わり、又は、ＸoutＹout平面と０度ではない角度で交わり、且つ、ＸoutＺout平面と０度ではない角度で交わる表示装置。
【請求項１５】
観察者の頭部に装着されるフレーム、及び、
フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えた表示装置であって、
画像表示装置は、画像形成装置、及び、画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置を備えており、
光学装置は、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の光学装置から成る表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光学装置、斯かる光学装置を備えた画像表示装置、及び、斯かる画像表示装置を備えた表示装置、より具体的には、頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ，Head Mounted Display）に用いられる表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、観察者の目の前に配置した光学装置に画像形成装置からの画像を表示させる頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）の開発が、鋭意、進められている。そして、種々の形式の頭部装着型ディスプレイが検討されているが、頭部装着型ディスプレイに対して、一層リアリティーのある画像を提供するために表示画像の広画角化が強く求められている。このような要求に対処するために、光学装置を構成する導光板に３つの偏向手段を配置した頭部装着型ディスプレイが、例えば、米国特許公開公報２００６／０１３２９１４Ａ１あるいは米国特許公開公報２０１４／０３３０９６６Ａ１から周知である。【０００３】
また、特開２００９−１３３９９８号公報には、
（Ａ）２次元マトリクス状に配列された複数の画素を備えた画像形成装置、
（Ｂ）画像形成装置の画素から出射された光を平行光とするコリメート光学系、及び、
（Ｃ）コリメート光学系にて進行方位の異なる複数の平行光とされた光が入射され、導光され、出射される光学装置、
を備えた画像表示装置であって、
光学装置は、
（ａ）入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
（ｂ）導光板に入射された光が導光板の内部で全反射されるように、導光板に入射された光を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成り、導光板に配設された第１回折格子部材、及び、
（ｃ）導光板の内部を全反射により伝播した光を回折反射し、導光板から出射する、反射型体積ホログラム回折格子から成り、導光板に配設された第２回折格子部材、
を備えており、
第１回折格子部材の中心を原点とし、原点を通る第１回折格子部材の法線であって、コリメート光学系側に向かう方向を正方向とする法線をＸi軸、原点を通り、Ｘi軸と直交し、第２回折格子部材側に向かう方向を正方向とする導光板の軸線をＹi軸としたとき、
画像形成装置の中心の画素から出射され、コリメート光学系の中心を通過する中心光は、ＸiＹi平面に対して光学的に平行であり、且つ、ＸiＺi平面に対して鋭角にて交わっていることを特徴とする画像表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公開公報２００６／０１３２９１４Ａ１
【特許文献２】米国特許公開公報２０１４／０３３０９６６Ａ１
【特許文献３】特開２００９−１３３９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の２つの米国特許公開公報に開示された頭部装着型ディスプレイにあっては、画像形成装置の画像形成領域中心点から出射された光が偏向手段に垂直に入射するが故に、表示画像の一層の広画角化の要望に対処することができない。また、特開２００９−１３３９９８号公報に開示された画像表示装置は、第１回折格子部材及び第２回折格子部材の２つの回折格子部材しか有していないため、第１回折格子から第２回折格子に伝搬する１方向にしか導光板内で表示画像領域を拡大することができない。然るに、３つの回折格子部材を有することで、２方向に導光板内で表示画像領域を拡大することができる。【０００６】
従って、本開示の目的は、表示画像の一層の広画角化を図り得る構成、構造を有する光学装置、斯かる光学装置を備えた画像表示装置、及び、斯かる画像表示装置を備えた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本開示の第１の態様に係る光学装置は、
画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置であって、
入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
導光板に入射された光を、導光板の内部で全反射されるように偏向する第１偏向手段、
導光板の内部を全反射により伝搬した光を、導光板から出射させるように偏向する第２偏向手段、及び、
第１偏向手段によって偏向され、導光板の内部を全反射により伝搬した光を、第２偏向手段に向かって偏向する第３偏向手段、
を有しており、
第１偏向手段の中心点を通過する導光板の法線が導光板と交わる点を第１原点Ｏinとし、第１原点Ｏinを通過し、導光板から光が出射される側に延びる導光板の法線を−Ｚin軸、第１偏向手段によって偏向され、導光板の内部を全反射により伝搬する光の進行方向と平行な軸であって、第１原点Ｏinを通過する軸を＋Ｙin軸とした第１座標系を想定し、
画像形成装置の画像形成領域中心点から出射され、第１原点Ｏinを通過した光である中心入射光が導光板から出射される点を第２原点Ｏoutとし、第２原点Ｏoutを通過し、導光板から光が出射される側に延びる導光板の法線を−Ｚout軸、＋Ｙin軸と平行な軸であって、第２原点Ｏoutを通過する軸を＋Ｙout軸とした第２座標系を想定したとき、
中心入射光が導光板から出射するときの光である中心出射光は、ＸoutＹout平面と０度ではない角度で交わり、又は、ＸoutＺout平面と０度ではない角度で交わり、又は、ＸoutＹout平面と０度ではない角度で交わり、且つ、ＸoutＺout平面と０度ではない角度で交わる。尚、「全反射」という用語は、内部全反射、あるいは、導光板内部における全反射を意味する。【０００８】
上記の目的を達成するための本開示の第２の態様に係る光学装置は、
画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置であって、
入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
導光板に入射された光を、導光板の内部で全反射されるように偏向する第１偏向手段、
導光板の内部を全反射により伝搬した光を、導光板から出射させるように偏向する第２偏向手段、及び、
第１偏向手段によって偏向され、導光板の内部を全反射により伝搬した光を、第２偏向手段に向かって偏向する第３偏向手段、
を有しており、
画像形成装置の画像形成領域中心点から出射された光である中心入射光の導光板への入射角は０度以外の角度（０度ではない角度）であり、
中心入射光の単位ベクトルと、中心入射光が導光板から出射するときの光である中心出射光の単位ベクトルとは、同じ大きさを有する。【０００９】
即ち、本開示の第２の態様に係る光学装置において、例えば、本開示の第１の態様に係る光学装置における第１座標系を基準として、中心入射光の単位ベクトルをＵｖV（ｘvin-unit，ｙvin-unit，ｚvin-unit）で表し、第２座標系を基準として、中心出射光の単位ベクトルをＵｖ（ｘvout-unit，ｙvout-unit，ｚvout-unit）としたとき、
ｘvin-unit＝ｘvout-unit
ｙvin-unit＝ｙvout-unit
である。そして、第１座標系及び第２座標系を基準としたとき、中心入射光が後述する第１象限、第２象限、第３象限又は第４象限から入射し、中心出射光が後述する第５象限、第６象限、第７象限又は第８象限から出射する場合には、
ｚvin-unit＝ｚvout-unit
であり、中心入射光が第５象限、第６象限、第７象限又は第８象限から入射し、中心出射光が第５象限、第６象限、第７象限又は第８象限から出射する場合には、
ｚvin-unit＝−ｚvout-unit
である。尚、ベクトルの成分を、上付き文字「ｖ」を付して表現する。以下においても同様である。【００１０】
上記の目的を達成するための本開示の第１の態様あるいは第２の態様に係る画像表示装置は、
画像形成装置、及び、
画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置、
を備えており、
光学装置は、上記の本開示の第１の態様あるいは第２の態様に係る光学装置から構成されている。【００１１】
上記の目的を達成するための本開示の第１の態様あるいは第２の態様に係る表示装置は、
観察者の頭部に装着されるフレーム、及び、
フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えており、
画像表示装置は、画像形成装置、及び、画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置を備えており、
光学装置は、上記の本開示の第１の態様あるいは第２の態様に係る光学装置から構成されている。
【発明の効果】
【００１２】
画像形成装置の画像形成領域中心点から出射され、±Ｚin軸上に沿って第１原点Ｏinを通過した光が、第１偏向手段、第３偏向手段及び第２偏向手段によって偏向され、−Ｚout軸上に沿って導光板から出射される場合に得られる表示画像は、第２座標系の−Ｚout軸を中心に上下・左右対称に広がっていない。即ち、第２座標系の−Ｚout軸を中心に、ＸoutＹout平面において、例えば、Ｘout軸に対して対称に広がっていないし、Ｙout軸に対して対称に広がってもいない。従って、このような光学装置を用いても、導光板から出射される表示画像の広画角化を図ることは困難である。【００１３】
然るに、本開示の第１の態様〜第２の態様に係る光学装置、本開示の第１の態様〜第２の態様に係る画像表示装置を構成する光学装置、本開示の第１の態様〜第２の態様に係る光学装置を構成する光学装置において、中心出射光は、ＸoutＹout平面及び／又はＸoutＺout平面と、０度ではない所定の角度で交わる。それ故、±Ｚin軸上に沿って入射する光線を中心に広げる従来の光学装置と異なり、中心出射光を中心として表示画像の領域を一層広げることができる。尚、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また、付加的な効果があってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、実施例１の光学装置の座標系を含む概念図、及び、実施例１の画像表示装置の座標系を含む概念図である。
【図２】図２は、実施例１の表示装置を上方から眺めた模式図である。
【図３】図３は、実施例１の表示装置を正面から眺めた模式図である。
【図４】図４は、実施例１の画像表示装置の概念図である。
【図５】図５は、実施例１の画像表示装置の変形例の概念図である。
【図６】図６は、実施例１の画像表示装置の別の変形例の概念図である。
【図７】図７Ａは、実施例１の表示装置を側面から眺めた模式図であり、図７Ｂは、実施例１の光学装置をＸinＹin平面で切断したときの模式的な断面図であり、図７Ｃは、実施例１の光学装置をＸoutＹout平面で切断したときの模式的な断面図である。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、第１偏向手段、第２偏向手段及び第３偏向手段の波数ベクトル等の概念図である。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、第１偏向手段、第２偏向手段及び第３偏向手段の別の波数ベクトル等の概念図である。
【図１０】図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１０Ｃは、第１偏向手段、第２偏向手段及び第３偏向手段、並びに、導光板の模式的な平面図である。
【図１１】図１１は、実施例１Ａの画像表示装置において、出射光として取り出せる画角及び画像表示領域をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１２】図１２は、比較例１Ａの画像表示装置において、出射光として取り出せる画角及び画像表示領域をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１３】図１３は、実施例１Ｂの画像表示装置において、出射光として取り出せる画角及び画像表示領域をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１４】図１４は、比較例１Ｂの画像表示装置において、出射光として取り出せる画角及び画像表示領域をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１５】図１５は、実施例１の表示装置の変形例を上方から眺めた模式図である。
【図１６】図１６Ａ、図１６Ｂ及び図１６Ｃは、実施例１の光学装置の更に別の変形例の概念図である。
【図１７】図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃ、図１７Ｄ、図１７Ｅ、図１７Ｆ、図１７Ｇ及び図１７Ｈは、実施例１の光学装置の更に別の変形例の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の第１の態様〜第２の態様に係る画像表示装置、光学装置及び表示装置、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の画像表示装置、光学装置及び表示装置）
３．その他
【００１６】
〈本開示の第１の態様〜第２の態様に係る画像表示装置、光学装置及び表示装置、全般に関する説明〉
本開示の第１の態様に係る光学装置、本開示の第１の態様に係る画像表示装置を構成する光学装置、あるいは、本開示の第１の態様に係る表示装置を構成する光学装置にあっては、第１座標系及び第２座標系において、
Ｘ＞０，Ｙ＞０，Ｚ＞０の象限を第１象限、
Ｘ＜０，Ｙ＞０，Ｚ＞０の象限を第２象限、
Ｘ＜０，Ｙ＜０，Ｚ＞０の象限を第３象限、
Ｘ＞０，Ｙ＜０，Ｚ＞０の象限を第４象限、
Ｘ＞０，Ｙ＞０，Ｚ＜０の象限を第５象限、
Ｘ＜０，Ｙ＞０，Ｚ＜０の象限を第６象限、
Ｘ＜０，Ｙ＜０，Ｚ＜０の象限を第７象限、
Ｘ＞０，Ｙ＜０，Ｚ＜０の象限を第８象限、
としたとき、
第１座標系における画像形成領域中心点が位置する点をＡ点とし、中心出射光の向かう第２座標系における点をＢ点としたとき、
Ａ点及びＢ点は、以下の（ケースＡ）、（ケースＢ）、（ケースＣ）、（ケースＤ）、（ケースＥ）及び（ケースＦ）の内のいずれか１ケースを満足する形態とすることができ、更には、この場合、表示画像の更なる広画角化を図るために、（ケースＡ）、（ケースＢ）、（ケースＤ）、（ケースＥ）及び（ケースＦ）の内のいずれか１ケースを満足することが好ましい。
【００１７】
（ケースＡ）Ａ点が第１座標系の第１象限又は第５象限に位置する場合、Ｂ点は第２座標系の第７象限に位置する。
（ケースＢ）Ａ点が第１座標系の第２象限又は第６象限に位置する場合、Ｂ点は第２座標系の第８象限に位置する。
（ケースＣ）Ａ点が第１座標系の第３象限又は第７象限に位置する場合、Ｂ点は第２座標系の第５象限に位置する。
（ケースＤ）Ａ点が第１座標系の第４象限又は８象限に位置する場合、Ｂ点は第２座標系の第６象限に位置する。
（ケースＥ）Ａ点の座標が第１座標系における座標（ｘin，０，−ｚin）または座標（ｘin，０，ｚin）である場合、Ｂ点の座標は第２座標系における座標（−ｘout，０，−ｚout）である。
（ケースＦ）Ａ点の座標が第１座標系における座標（０，ｙin，−ｚin）又は座標（０，ｙin，ｚin）である場合、Ｂ点の座標は第２座標系における座標（０，−ｙout，−ｚout）であり、
上記、ｘin，ｙin，ｚin，ｘout，ｙout，ｚoutに関しては、ｘin≠０，ｙin≠０，ｚin＞０，ｘout≠０，ｙout≠０，ｚout＞０を満足する。
【００１８】
尚、右眼用の画像表示装置にあっては第１座標系及び第２座標系を右手系の座標系とし、左眼用の画像表示装置にあっては第１座標系及び第２座標系を左手系の座標系とする。また、「象限」には、±Ｘin軸、±Ｙin軸、±Ｚin軸、±Ｘout軸、±Ｙout軸、±Ｚout軸は含めない。
【００１９】
上記の好ましい形態を含む本開示の第１の態様に係る光学装置、本開示の第１の態様に係る画像表示装置を構成する光学装置、あるいは、本開示の第１の態様に係る表示装置を構成する光学装置にあっては、中心入射光の第１座標系における入射角の絶対値と、中心出射光の第２座標系における出射角の絶対値とは等しい形態とすることができる。即ち、第１座標系を基準として、中心入射光の単位ベクトルのＸin成分をｘvin-unit、Ｙin成分をｙvin-unit、Ｚin成分をｚvin-unitとし、中心出射光の単位ベクトルのＸout成分をｘvout-unit、Ｙout成分をｙvout-unit、Ｚout成分をｚvout-unitとしたとき、
｜ｘvin-unit｜＝｜ｘvout-unit｜
｜ｙvin-unit｜＝｜ｙvout-unit｜
｜ｚvin-unit｜＝｜ｚvout-unit｜
を満足することが好ましい。より具体的には、中心入射光の単位ベクトル（ｘvin-unit，ｙvin-unit，ｚvin-unit）及び中心出射光の単位ベクトル（ｘvout-unit，ｙvout-unit，ｚvout-unit）の関係は、本開示の第２の態様に係る光学装置において説明した中心入射光の単位ベクトルＵｖ（ｘvin-unit，ｙvin-unit，ｚvin-unit）及び中心出射光の単位ベクトルＵｖ（ｘvout-unit，ｙvout-unit，ｚvout-unit）の関係と同じである。
【００２０】
以上に説明した好ましい形態を含む本開示の第１の態様に係る光学装置、本開示の第１の態様に係る画像表示装置を構成する光学装置、本開示の第１の態様に係る表示装置を構成する光学装置、あるいは又、本開示の第２の態様に係る光学装置、本開示の第２の態様に係る画像表示装置を構成する光学装置、本開示の第２の態様に係る表示装置を構成する光学装置（以下、これらの光学装置を総称して、『本開示の光学装置等』と呼ぶ場合がある）において、第１偏向手段、第２偏向手段及び第３偏向手段の内の少なくとも１つの偏向手段は、体積ホログラム回折格子から成る形態とすることができる。体積ホログラム回折格子は、透過型であってもよいし、反射型であってもよい。体積ホログラム回折格子とは、＋１次の回折光のみを回折するホログラム回折格子を意味する。
【００２１】
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の光学装置等において、
第１偏向手段、第２偏向手段及び第３偏向手段のそれぞれは、体積ホログラム回折格子から成り、
第１偏向手段の有する波数ベクトルを導光板に射影したときに得られる波数ベクトルをｋv1、第２偏向手段の有する波数ベクトルを導光板に射影したときに得られる波数ベクトルをｋv2、第３偏向手段の有する波数ベクトルを導光板に射影したときに得られる波数ベクトルをｋv3としたとき、波数ベクトルｋv1，ｋv2，ｋv3の総和は０である形態とすることができる。そして、より具体的には、第１座標系及び第２座標系を基準としたとき、ｋv1のＸin軸方向の成分をｋ1-X、ｋv1のＹin軸方向の成分をｋ1-Y、ｋv2のＸin軸方向の成分をｋ2-X、ｋv2のＹin軸方向の成分をｋ2-Y、ｋv3のＸin軸方向の成分をｋ3-X、ｋv3のＹin軸方向の成分をｋ3-Yとしたとき、
ｋ1-X＋ｋ2-X＋ｋ3-X＝０
ｋ1-Y＋ｋ2-Y＋ｋ3-Y＝０
である。
【００２２】
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の光学装置等において、
第１偏向手段、第２偏向手段及び第３偏向手段のそれぞれは、体積ホログラム回折格子から成り、
画像形成装置から出射される光に対する第１偏向手段の回折効率をη1、第２偏向手段の回折効率をη2、第３偏向手段の回折効率をη3としたとき、
η2／η1＜1
η3／η1＜1
を満足する形態とすることができる。尚、η2≦０．２，η3≦０．２を満足することが好ましい。ここで、回折効率ηとは、体積ホログラム回折格子に入射する光の光強度をＩ0、体積ホログラム回折格子によって回折される＋１次の回折光の光強度をＩ1としたとき、Ｉ1／Ｉ0で表される。回折効率は、例えば、体積ホログラム回折格子の厚さによって制御することができる。即ち、体積ホログラム回折格子の厚さを薄くすれば、回折効率ηの値は低くなる。また、体積ホログラム回折格子における屈折率変調度Δｎが大きくなるほど、回折効率ηの値は低くなる。例えば、回折効率η＝０．２として、体積ホログラム回折格子に入射した光（光量＝１．０）が、体積ホログラム回折格子から出射されるとき、体積ホログラム回折格子の光入射部に最も近い体積ホログラム回折格子の領域から出射する光の光量をＬＩ1、次に近い体積ホログラム回折格子の領域から出射する光の光量をＬＩ2、３番目に近い体積ホログラム回折格子の領域から出射する光の光量をＬＩ3、４番目に近い体積ホログラム回折格子の領域から出射する光の光量をＬＩ4としたとき、
ＬＩ1＝１．０×０．２＝０．２
ＬＩ2＝（１．０−０．２）×０．２＝０．１６
ＬＩ3＝（１．０−０．２−０．１６）×０．２＝０．１２８
ＬＩ4＝（１．０−０．２−０．１６−０．１２８）×０．２＝０．１０２
となる。
【００２３】
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の光学装置等において、
第１偏向手段によって偏向された光の全てが第３偏向手段に入射し、
第３偏向手段によって偏向された光の全てが第２偏向手段に入射する形態とすることができる。ここで、第１偏向手段あるいは第３偏向手段によって偏向された光の全てが、第３偏向手段あるいは第２偏向手段に入射するとしているが、実際には、第１偏向手段によって偏向された光の一部、第３偏向手段によって偏向された光の一部は、導光板で損失される場合がある。
【００２４】
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の光学装置等において、導光板を構成する材料の屈折率は１．５以上、好ましくは１．６以上である形態とすることができる。
【００２５】
更には、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の光学装置等において、
第１偏向手段、第２偏向手段及び第３偏向手段のそれぞれは、体積ホログラム回折格子から成り、
体積ホログラム回折格子を構成する材料の屈折率は１．５以上、好ましくは１．６以上である形態とすることができる。
【００２６】
以上に説明した好ましい形態を含む本開示の光学装置等において、光学装置は半透過型（シースルー型）である。具体的には、少なくとも観察者の眼球（瞳）に対向する光学装置の部分を半透過（シースルー）とし、光学装置のこの部分を通して外景を眺めることができる。ここで、「半透過」という用語は、入射する光の１／２（５０％）を透過し、あるいは反射することを意味するのではなく、入射する光の一部を透過し、残部を反射するといった意味で用いている。
【００２７】
本開示の画像表示装置あるいは表示装置によって、単色（例えば、緑色）の画像表示を行うことができる。一方、カラーの画像表示を行う場合、第１偏向手段、第３偏向手段及び第２偏向手段は、異なるＰ種類（例えば、Ｐ＝３であり、赤色、緑色、青色の３種類）の波長帯域（あるいは、波長）を有するＰ種類の光の回折に対応させるために、体積ホログラム回折格子から成るＰ層の回折格子層が積層されて成る構成とすることができる。各回折格子層には１種類の波長帯域（あるいは、波長）に対応する干渉縞が形成されている。あるいは又、異なるＰ種類の波長帯域（あるいは、波長）を有するＰ種類の光の回折に対応するために、１層の回折格子層から成る第１偏向手段、第３偏向手段及び第２偏向手段にＰ種類の干渉縞が形成されている構成とすることもできる。あるいは又、例えば、第１導光板に、赤色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折・反射させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段、第３偏向手段及び第２偏向手段を配し、第２導光板に、緑色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段、第３偏向手段及び第２偏向手段を配し、第３導光板に、青色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段、第３偏向手段及び第２偏向手段を配し、これらの第１導光板、第２導光板及び第３導光板を隙間を開けて積層する構造を採用してもよい。あるいは又、例えば、第１導光板の一方の面に、赤色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折・反射させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段、第３偏向手段及び第２偏向手段を配し、第１導光板の他方の面に、緑色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段、第３偏向手段及び第２偏向手段を配し、第２導光板に、青色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段、第３偏向手段及び第２偏向手段を配し、これらの第１導光板及び第２導光板を隙間を開けて積層する構造を採用してもよい。あるいは又、例えば、導光板の一方の面に、赤色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折・反射させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段、第３偏向手段及び第２偏向手段、並びに、緑色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段、第３偏向手段及び第２偏向手段を積層し、導光板の他方の面に、青色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段、第３偏向手段及び第２偏向手段を配する構造を採用してもよい。あるいは又、１層の回折格子層にＰ種類の体積ホログラム回折格子を形成することもできる。そして、これらの構成を採用することで、各波長帯域（あるいは、波長）を有する光が第１偏向手段、第３偏向手段及び第２偏向手段において回折されるときの回折効率の増加、回折受容角の増加、回折角の最適化を図ることができる。体積ホログラム回折格子が直接大気と接しないように、保護部材を配することが好ましい。
【００２８】
体積ホログラム回折格子を構成する材料として、フォトポリマー材料を挙げることができる。本開示の光学装置等における体積ホログラム回折格子の構成材料や基本的な構造は、従来の体積ホログラム回折格子の構成材料や構造と同じとすればよい。体積ホログラム回折格子には、その内部から表面に亙り干渉縞が形成されているが、係る干渉縞それ自体の形成方法は、従来の形成方法と同じとすればよい。具体的には、例えば、体積ホログラム回折格子を構成する材料（例えば、フォトポリマー材料）に対して一方の側の第１の所定の方向から物体光を照射し、同時に、体積ホログラム回折格子を構成する材料に対して他方の側の第２の所定の方向から参照光を照射し、物体光と参照光とによって形成される干渉縞を体積ホログラム回折格子を構成する材料の内部に記録すればよい。第１の所定の方向、第２の所定の方向、物体光及び参照光の波長を適切に選択することで、体積ホログラム回折格子の表面における干渉縞の所望のピッチ、干渉縞の所望の傾斜角（スラント角）を得ることができる。干渉縞の傾斜角とは、体積ホログラム回折格子の表面と干渉縞の成す角度を意味する。体積ホログラム回折格子から成るＰ層の回折格子層の積層構造から構成する場合、このような回折格子層の積層は、Ｐ層の回折格子層をそれぞれ別個に作製した後、Ｐ層の回折格子層を、例えば、紫外線硬化型接着剤を使用して積層（接着）すればよい。また、粘着性を有するフォトポリマー材料を用いて１層の回折格子層を作製した後、その上に順次粘着性を有するフォトポリマー材料を貼り付けて回折格子層を作製することで、Ｐ層の回折格子層を作製してもよい。
【００２９】
体積ホログラム回折格子を構成する材料（物体光及び参照光を照射する前の感光材料前駆体層を構成するフォトポリマー材料）は、少なくとも、光重合性化合物、バインダー樹脂、及び、光重合開始剤から構成されていれば、如何なるフォトポリマー材料をも用いることができる。光重合性化合物として、例えば、アクリル系モノマー、メタクリル系モノマー、スチレン系モノマー、ブタジエン系モノマー、ビニル系モノマー、エポキシ系モノマー等の公知の光重合性化合物を用いることができる。これらは、共重合体でもよく、１官能体又は多官能体でもよい。また、これらのモノマーは、単体で使用してもよいし、複数で使用してもよい。バインダー樹脂も公知の如何なるものも使用可能であり、具体的には、酢酸セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、アクリル酸エステル系樹脂、メタクリル酸系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリビニルエーテル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル系樹脂、尿素系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、天然ゴム系樹脂、ポリビニルカルバゾール、ポリエチレングリコール、フェノール系樹脂、又は、これらの共重合体、ゼラチン等を挙げることができる。バインダー樹脂も、単体で使用してもよいし、複数で使用してもよい。光重合開始剤も、公知の如何なるものも使用可能である。光重合開始剤は、単体で使用してもよいし、複数で使用してもよいし、複数又は単体の光増感色素との組み合わせて用いてもよい。感光材料前駆体層には可塑剤、連鎖移動剤、その他の添加剤を適宜加えてもよい。体積ホログラム回折格子を保護するための保護層を構成する材料は、透明であれば如何なる材料をも使用することができ、コーティングにより形成しても、予めフィルム化されたものを感光材料前駆体層にラミネートしてもよい。保護層を構成する材料として、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂を挙げることができる。
【００３０】
以上に説明した各種好ましい形態を含む本開示の画像表示装置あるいは表示装置における画像表示装置において、画像形成装置は、２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する形態とすることができる。尚、このような画像形成装置の構成を、便宜上、『第１構成の画像形成装置』と呼ぶ。
【００３１】
第１構成の画像形成装置として、例えば、反射型空間光変調装置及び光源から構成された画像形成装置；透過型空間光変調装置及び光源から構成された画像形成装置；有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子、無機ＥＬ素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザ素子等の発光素子から構成された画像形成装置を挙げることができるが、中でも、反射型空間光変調装置及び光源から構成された画像形成装置、あるいは、有機ＥＬ素子から構成された画像形成装置とすることが好ましい。空間光変調装置として、ライト・バルブ、例えば、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等の透過型あるいは反射型の液晶表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を挙げることができ、光源として発光素子を挙げることができる。更には、反射型空間光変調装置は、液晶表示装置、及び、光源からの光の一部を反射して液晶表示装置へと導き、且つ、液晶表示装置によって反射された光の一部を通過させて光学系へと導く偏光ビームスプリッターから成る構成とすることができる。光源を構成する発光素子として、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子、白色発光素子を挙げることができるし、あるいは又、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子から出射された赤色光、緑色光及び青色光をライトパイプを用いて混色、輝度均一化を行うことで白色光を得てもよい。発光素子として、例えば、半導体レーザ素子や固体レーザ、ＬＥＤを例示することができる。画素の数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき決定すればよく、画素の数の具体的な値として、３２０×２４０、４３２×２４０、６４０×４８０、１０２４×７６８、１９２０×１０８０等を例示することができる。
【００３２】
あるいは又、以上に説明した好ましい形態を含む本開示の画像表示装置あるいは表示装置における画像表示装置において、画像形成装置は、光源、及び、光源から出射された平行光を走査する走査手段を備えた形態とすることができる。尚、このような画像形成装置の構成を、便宜上、『第２構成の画像形成装置』と呼ぶ。
【００３３】
第２構成の画像形成装置における光源として発光素子を挙げることができ、具体的には、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子、白色発光素子を挙げることができるし、あるいは又、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子から出射された赤色光、緑色光及び青色光をライトパイプを用いて混色、輝度均一化を行うことで白色光を得てもよい。発光素子として、例えば、半導体レーザ素子や固体レーザ、ＬＥＤを例示することができる。第２構成の画像形成装置における画素（仮想の画素）の数も、画像表示装置に要求される仕様に基づき決定すればよく、画素（仮想の画素）の数の具体的な値として、３２０×２４０、４３２×２４０、６４０×４８０、１０２４×７６８、１９２０×１０８０等を例示することができる。また、カラーの画像表示を行う場合であって、光源を赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子から構成する場合、例えば、クロスプリズムを用いて色合成を行うことが好ましい。走査手段として、光源から出射された光を水平走査及び垂直走査する、例えば、二次元方向に回転可能なマイクロミラーを有するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）やガルバノ・ミラーを挙げることができる。
【００３４】
第１構成の画像形成装置あるいは第２構成の画像形成装置において、光学系（画像形成装置からの出射光を平行光とする光学系であり、『平行光出射光学系』と呼ぶ場合があり、具体的には、例えば、コリメート光学系やリレー光学系）にて複数の平行光とされた光を導光板に入射させるが、このような、平行光であることの要請は、これらの光が導光板へ入射したときの光波面情報が、第１偏向手段、第３偏向手段及び第２偏向手段を介して導光板から出射された後も保存される必要があることに基づく。尚、複数の平行光を生成させるためには、具体的には、例えば、平行光出射光学系における焦点距離の所（位置）に、例えば、画像形成装置の光出射部を位置させればよい。平行光出射光学系は、画素の位置情報を光学装置の光学系における角度情報に変換する機能を有する。平行光出射光学系として、凸レンズ、凹レンズ、自由曲面プリズム、ホログラムレンズを、単独、若しくは、組み合わせた、全体として正の光学的パワーを持つ光学系を例示することができる。平行光出射光学系と導光板との間には、平行光出射光学系から不所望の光が出射されて導光板に入射しないように、開口部を有する遮光部を配置してもよい。
【００３５】
導光板は、２つの平行面（第１面及び第２面）を有している。導光板の厚さ方向はＺin軸及びＺout軸に該当する。光が入射する導光板の面を導光板入射面、光が出射する導光板の面を導光板出射面としたとき、第１面によって導光板入射面及び導光板出射面が構成されていてもよいし、第２面によって導光板入射面が構成され、第１面によって導光板出射面が構成されていてもよい。前者の場合、Ａ点は、第１座標系の第５象限、第６象限、第７象限又は第８象限に位置し、後者の場合、Ａ点は、第１座標系の第１象限、第２象限、第３象限又は第４象限に位置する。
【００３６】
導光板を構成する材料として、石英ガラスやＢＫ７等の光学ガラスを含むガラスや、プラスチック材料（例えば、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート樹脂、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）を挙げることができる。導光板の形状は、平板に限定するものではなく、湾曲した形状を有していてもよい。屈折率が１．５以上の材料として、ＢＫ７、ポリカーボネート樹脂、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を例示することができるし、屈折率が１．６以上の材料として、アクリル系樹脂を例示することができる。
【００３７】
本開示の画像表示装置あるいは表示装置において、画像形成装置から出射された光が入射される光学装置の領域には、光学装置への外光の入射を遮光する遮光部材が配されている構成とすることができる。画像形成装置から出射された光が入射される光学装置の領域に、光学装置への外光の入射を遮光する遮光部材を配することで、外光の入射光量に変化が生じても、そもそも、画像形成装置から出射された光が入射される光学装置の領域には外光が入射しないので、不所望の迷光等が発生し、画像表示装置あるいは表示装置における画像表示品質が低下するといったことが無い。尚、遮光部材の光学装置への射影像内に、画像形成装置から出射された光が入射される光学装置の領域が含まれる形態とすることが好ましい。
【００３８】
遮光部材は、光学装置の画像形成装置が配された側とは反対側に、光学装置と離間して配されている構成とすることができる。具体的には、画像形成装置から出射された光が入射される光学装置の領域（より具体的には、第１偏向手段が配設された導光板の領域）に対向した領域に、光学装置への外光の入射を遮光する遮光部材が配されている構成とすることができる。このような構成の画像表示装置あるいは表示装置にあっては、遮光部材を、不透明な材料（例えば、プラスチック材料や金属材料、合金材料等）から作製すればよく、このような遮光部材は、画像表示装置の筐体から一体に延び、あるいは又、画像表示装置の筐体に取り付けられ、あるいは又、フレームから一体に延び、あるいは又、フレームに取り付けられている形態とすることができる。
【００３９】
画像表示装置は調光装置を備えていてもよい。即ち、光学装置は、調光装置の少なくとも一部分と重なっていてもよい。より具体的には、光学装置の少なくとも第２偏向手段は、調光装置と重なっていることが好ましい。
【００４０】
調光装置は、具体的には、
第１基板、
第１基板と対向する第２基板、
第２基板と対向する第１基板の対向面に設けられた第１透明電極、
第１基板と対向する第２基板の対向面に設けられた第２透明電極、及び、
第１透明電極と第２透明電極とによって挟まれた調光層、
から成る形態とすることができる。尚、調光装置の動作時、調光装置の動作時、例えば、第１透明電極には第２透明電極よりも高い電圧が印加される。
【００４１】
調光層は、無機又は有機のエレクトロクロミック材料の酸化還元反応によって発生する物質の色変化を応用した光シャッタから成る形態とすることができる。具体的には、調光層は無機又は有機のエレクトロクロミック材料を含む形態とすることができ、更には、調光層は、第１透明電極側から、ＷＯ3層／Ｔａ2Ｏ5層／ＩｒXＳｎ1-XＯ層といった無機エレクトロクロミック材料層の積層構造、あるいは又、ＷＯ3層／Ｔａ2Ｏ5層／ＩｒＯx層といった無機エレクトロクロミック材料層の積層構造を有する形態とすることができる。ＷＯ3層の代わりに、ＭｏＯ3層やＶ2Ｏ5層を用いることができる。また、ＩｒＯx層の代わりに、ＺｒＯ2層、リン酸ジルコニウム層を用いることができるし、あるいは又、プルシアンブルー錯体／ニッケル置換プルシアンブルー錯体等を用いることもできる。有機のエレクトロクロミック材料として、例えば、特開２０１４−１１１７１０号公報や特開２０１４−１５９３８５号公報に開示されたエレクトロクロミック材料を用いることもできる。
【００４２】
あるいは又、調光層は電気泳動分散液を含む形態とすることができるし、調光装置を、金属（例えば、銀粒子）の可逆的な酸化還元反応によって発生する電着・解離現象を応用した電着方式（エレクトロデポジション・電界析出）による光シャッタ、即ち、調光層は金属イオンを含む電解質を含む形態とすることもできる。
【００４３】
ここで、電気泳動分散液は、帯電した多数の電気泳動粒子、及び、電気泳動粒子とは異なる色の分散媒から構成される。例えば、第１透明電極にパターニングを施し、第２透明電極にはパターニングを施さない場合（所謂ベタ電極構成）であって、電気泳動粒子を負に帯電させた場合、第１透明電極に相対的に負の電圧を印加し、第２透明電極に相対的に正の電圧を印加すると、負に帯電している電気泳動粒子は第２透明電極を覆うように泳動する。従って、調光装置における遮光率は高い値となる。一方、これとは逆に、第１透明電極に相対的に正の電圧を印加し、第２透明電極に相対的に負の電圧を印加すると、電気泳動粒子は第１透明電極を覆うように泳動する。従って、調光装置における遮光率は低い値となる。このような透明電極への印加を適切に行うことで、調光装置における遮光率の制御を行うことができる。電圧は直流であってもよいし、交流であってもよい。パターニングされた第１透明電極の形状は、電気泳動粒子が第１透明電極を覆うように泳動し、調光装置における遮光率が低い値となったとき、調光装置における遮光率の値の最適化を図れるような形状とすればよく、種々の試験を行い決定すればよい。必要に応じて、透明電極の上に絶縁層を形成してもよい。係る絶縁層を構成する材料として、例えば、無色透明な絶縁性樹脂を挙げることができ、具体的には、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスチレン系樹脂等を挙げることができる。
【００４４】
調光装置を構成する透明な第１基板及び第２基板を構成する材料として、具体的には、ソーダライムガラス、白板ガラス等の透明なガラス基板や、プラスチック基板、プラスチック・シート、プラスチック・フィルムを挙げることができる。ここで、プラスチックとして、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、酢酸セルロース等のセルロースエステル、ポリフッ化ビニリデンあるいはポリテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体等のフッ素ポリマー、ポリオキシメチレン等のポリエーテル、ポリアセタール、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、メチルペンテンポリマー等のポリオレフィン、ポリアミドイミドあるいはポリエーテルイミド等のポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフッ化ビニリデン、テトラアセチルセルロース、ブロム化フェノキシ、ポリアリレート、ポリスルフォン等を挙げることができる。プラスチック・シート、プラスチック・フィルムは、容易に曲がらない剛性を有していてもよいし、可撓性を有していてもよい。第１基板及び第２基板を透明なプラスチック基板から構成する場合、基板内面に無機材料あるいは有機材料から成るバリア層を形成しておいてもよい。
【００４５】
第１基板と第２基板とは、外縁部において封止部材によって封止され、接着されている。シール剤とも呼ばれる封止部材として、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、エン−チオール系樹脂、シリコーン系樹脂、変性ポリマー樹脂等の、熱硬化型、光硬化型、湿気硬化型、嫌気硬化型等の各種樹脂を用いることができる。
【００４６】
調光装置を構成する基板の一方が光学装置の構成部材（具体的には、体積ホログラム回折格子が直接大気と接しないように配設される保護部材）を兼ねる構成とすれば、表示装置全体の重量の減少を図ることができ、表示装置の使用者に不快感を感じさせる虞が無い。尚、他方の基板は一方の基板よりも薄い構成とすることができる。
【００４７】
第１透明電極は、パターニングされていてもよいし、パターニングされていなくともよい。第２透明電極も、パターニングされていてもよいし、パターニングされていなくともよい。第１透明電極及び第２透明電極を構成する材料として、具体的には、インジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ，Indium Tin Oxide，ＳｎドープのＩｎ2Ｏ3、結晶性ＩＴＯ及びアモルファスＩＴＯを含む）、フッ素ドープＳｎＯ2（ＦＴＯ）、ＩＦＯ（ＦドープのＩｎ2Ｏ3）、アンチモンドープＳｎＯ2（ＡＴＯ）、ＳｎＯ2、ＺｎＯ（ＡｌドープのＺｎＯやＢドープのＺｎＯを含む）、インジウム−亜鉛複合酸化物（ＩＺＯ，Indium Zinc Oxide）、スピネル型酸化物、ＹｂＦｅ2Ｏ4構造を有する酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子等を挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、また、これらを２種類以上組み合わせて用いることもできる。第１透明電極や第２透明電極は、真空蒸着法やスパッタリング法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ法）、各種化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、各種塗布法等に基づき形成することができるし、パターニングは、エッチング法、リフトオフ法、各種マスクを用いる方法等、任意の方法で行うことができる。
【００４８】
調光装置はフロント部に配設されている形態とすることができる。そして、この場合、フロント部はリムを有し；調光装置はリムに嵌め込まれている形態とすることができる。また、以上に説明した種々の好ましい形態を含む本開示の表示装置において、観察者側から、光学装置、調光装置の順に配してもよいし、調光装置、光学装置の順に配してもよい。
【００４９】
表示装置の置かれた環境の照度を測定する照度センサ（環境照度測定センサ）を更に備えており；照度センサ（環境照度測定センサ）の測定結果に基づき、調光装置の遮光率を制御する形態とすることができる。あるいは又、表示装置の置かれた環境の照度を測定する照度センサ（環境照度測定センサ）を更に備えており；照度センサ（環境照度測定センサ）の測定結果に基づき、画像形成装置によって形成される画像の輝度を制御する形態とすることができる。これらの形態を組み合わせてもよい。
【００５０】
あるいは又、外部環境から調光装置を透過した光に基づく照度を測定する第２の照度センサ（便宜上、『透過光照度測定センサ』と呼ぶ場合がある）を更に備えており；第２の照度センサ（透過光照度測定センサ）の測定結果に基づき、調光装置の遮光率を制御する形態とすることができる。あるいは又、外部環境から調光装置を透過した光に基づく照度を測定する第２の照度センサ（透過光照度測定センサ）を更に備えており；第２の照度センサ（透過光照度測定センサ）の測定結果に基づき、画像形成装置によって形成される画像の輝度を制御する形態とすることができる。尚、第２の照度センサ（透過光照度測定センサ）は、光学装置よりも観察者側に配置されている形態とすることが望ましい。第２の照度センサ（透過光照度測定センサ）を、少なくとも２つ、配置し、高遮光率の部分を通過した光に基づく照度の測定、低遮光率の部分を通過した光に基づく照度の測定を行ってもよい。これらの形態を組み合わせてもよい。更には、これらの形態と、上記の照度センサ（環境照度測定センサ）の測定結果に基づき制御を行う形態とを組み合わせてもよい。
【００５１】
照度センサ（環境照度測定センサ、透過光照度測定センサ）は、周知の照度センサから構成すればよいし、照度センサの制御は周知の制御回路に基づき行えばよい。
【００５２】
調光装置の最高光透過率は５０％以上であり、調光装置の最低光透過率は３０％以下である構成とすることができる。尚、調光装置の最高光透過率の上限値として９９％を挙げることができるし、調光装置の最低光透過率の下限値として１％を挙げることができる。ここで、
（光透過率）＝１−（遮光率）
の関係にある。
【００５３】
調光装置にコネクタを取り付け（具体的には、第１透明電極や第２透明電極にコネクタを取り付け）、調光装置の遮光率を制御するための制御回路（調光装置・制御回路であり、例えば、画像形成装置を制御するための制御装置に含まれている）にこのコネクタ及び配線を介して調光装置を電気的に接続すればよい。
【００５４】
場合によっては、調光装置を通過する光は調光装置によって所望の色に着色される構成とすることができる。そして、この場合、調光装置によって着色される色は可変である形態とすることができるし、あるいは又、調光装置によって着色される色は固定である形態とすることができる。尚、前者の場合、例えば、赤色に着色される調光装置と、緑色に着色される調光装置と、青色に着色される調光装置とを積層する形態とすればよい。また、後者の場合、調光装置によって着色される色として、限定するものではないが、茶色を例示することができる。
【００５５】
観察者が、調光装置及び光学装置を通過した光の明るさを観察し、観察者が、スイッチやボタン、ダイアル、スライダ、ノブ等を操作することで手動にて遮光率を制御、調整することができるし、あるいは又、前述した外部環境から調光装置を透過した光に基づく照度を測定する第２の照度センサ（透過光照度測定センサ）の測定結果に基づき、遮光率を制御、調整することができる。尚、遮光率の制御、調整は、具体的には、第１透明電極及び第２透明電極に印加する電圧を制御すればよい。第２の照度センサ（透過光照度測定センサ）を、少なくとも２つ、配置し、高遮光率の部分を通過した光に基づく照度の測定、低遮光率の部分を通過した光に基づく照度の測定を行ってもよい。表示装置は、画像表示装置を１つ備えていてもよいし、２つ備えていてもよい。画像表示装置を２つ備えている場合、一方の調光装置と他方の調光装置のそれぞれにおいて、第１透明電極及び第２透明電極に印加する電圧を調整することで、一方の調光装置における遮光率及び他方の調光装置における遮光率の均等化を図ることができる。一方の調光装置における遮光率及び他方の調光装置における遮光率は、例えば、前述した外部環境から調光装置を透過した光に基づく照度を測定する第２の照度センサ（透過光照度測定センサ）の測定結果に基づき、制御することができるし、あるいは又、観察者が、一方の調光装置及び光学装置を通過した光の明るさ及び他方の調光装置及び光学装置を通過した光の明るさを観察し、観察者が、スイッチやボタン、ダイアル、スライダ、ノブ等を操作することで手動にて制御、調整することもできる。遮光率の調整を行う場合、光学装置にテストパターンを表示してもよい。
【００５６】
本開示の表示装置において、フレームは、観察者の正面に配置されるフロント部と、フロント部の両端に蝶番を介して回動自在に取り付けられた２つのテンプル部とから成る構成とすることができる。尚、各テンプル部の先端部にはモダン部が取り付けられている。画像表示装置はフレームに取り付けられているが、具体的には、例えば、画像形成装置をテンプル部に取り付ければよい。また、フロント部と２つのテンプル部とが一体となった構成とすることもできる。即ち、本開示の表示装置の全体を眺めたとき、フレームは、概ね通常の眼鏡と略同じ構造を有する。パッド部を含むフレームを構成する材料は、金属や合金、プラスチック、これらの組合せといった、通常の眼鏡を構成する材料と同じ材料から構成することができる。更には、フロント部にノーズパッドが取り付けられている構成とすることができる。即ち、本開示の表示装置の全体を眺めたとき、フレーム（リムを含む）及びノーズパッドの組立体は、通常の眼鏡と略同じ構造を有する。ノーズパッドも周知の構成、構造とすることができる。
【００５７】
また、本開示の表示装置にあっては、デザイン上、あるいは、装着の容易性といった観点から、１つあるいは２つの画像形成装置からの配線（信号線や電源線等）が、テンプル部、及び、モダン部の内部を介して、モダン部の先端部から外部に延び、制御装置（制御回路あるいは制御手段）に接続されている形態とすることが望ましい。更には、各画像形成装置はヘッドホン部を備えており、各画像形成装置からのヘッドホン部用配線が、テンプル部、及び、モダン部の内部を介して、モダン部の先端部からヘッドホン部へと延びている形態とすることもできる。ヘッドホン部として、例えば、インナーイヤー型のヘッドホン部、カナル型のヘッドホン部を挙げることができる。ヘッドホン部用配線は、より具体的には、モダン部の先端部から、耳介（耳殻）の後ろ側を回り込むようにしてヘッドホン部へと延びている形態とすることが好ましい。また、フロント部の中央部分に撮像装置が取り付けられている形態とすることもできる。撮像装置は、具体的には、例えば、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサーから成る固体撮像素子とレンズから構成されている。撮像装置からの配線は、例えば、フロント部を介して、一方の画像表示装置（あるいは画像形成装置）に接続すればよく、更には、画像表示装置（あるいは画像形成装置）から延びる配線に含ませればよい。
【００５８】
本開示の表示装置によって、例えば、頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）を構成することができる。そして、これによって、表示装置の軽量化、小型化を図ることができるし、表示装置装着時の不快感を大幅に軽減させることが可能となり、更には、製造コストダウンを図ることも可能となる。あるいは又、車両や航空機のコックピット等に備えられるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）に本開示の画像表示装置を適用することができる。具体的には、画像形成装置から出射された光に基づき虚像が形成される虚像形成領域が車両や航空機のコックピット等のフロントガラスに配されたＨＵＤとすることができるし、あるいは又、画像形成装置から出射された光に基づき虚像が形成される虚像形成領域を有するコンバイナが車両や航空機のコックピット等のフロントガラスに配されたＨＵＤとすることもできる。
【実施例１】
【００５９】
実施例１は、本開示の第１の態様〜第２の態様に係る光学装置、本開示の第１の態様〜第２の態様に係る画像表示装置及び本開示の第１の態様〜第２の態様に係る表示装置に関する。実施例１の光学装置の座標系を含む概念図を図１Ａに示し、実施例１の画像表示装置の座標系を含む概念図を図１Ｂに示す。また、実施例１の表示装置を上方から眺めた模式図を図２に示し、正面から眺めた模式図を図３に示し、画像表示装置及びその変形例の概念図を図４、図５及び図６に示し、実施例１の表示装置を側面から眺めた模式図を図７Ａに示し、光学装置をＸinＹin平面で切断したときの模式的な断面図を図７Ｂに示し、ＸoutＹout平面で切断したときの模式的な断面図を図７Ｃに示し、第１偏向手段、第２偏向手段及び第３偏向手段の波数ベクトル等の概念図を図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ及び図９Ｂに示す。【００６０】
実施例１の光学装置２２は、画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃから出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置である。そして、
入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板３０、
導光板３０に入射された光を、導光板３０の内部で全反射されるように偏向する第１偏向手段４１、
導光板３０の内部を全反射により伝搬した光を、導光板３０から出射させるように偏向する第２偏向手段４２、及び、
第１偏向手段４１によって偏向され、導光板３０の内部を全反射により伝搬した光を、第２偏向手段４２に向かって偏向する第３偏向手段４３、
を有している。【００６１】
そして、第１偏向手段４１の中心点を通過する導光板３０の法線が導光板３０と交わる点を第１原点Ｏinとし、第１原点Ｏinを通過し、導光板３０から光が出射される側に延びる導光板３０の法線を−Ｚin軸、第１偏向手段４１によって偏向され、導光板３０の内部を全反射により伝搬する光の進行方向と平行な軸であって、第１原点Ｏinを通過する軸を＋Ｙin軸とした第１座標系を想定し、
画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの画像形成領域中心点（Ａ点）から出射され、第１原点Ｏinを通過した光である中心入射光が導光板３０から出射される点を第２原点Ｏoutとし、第２原点Ｏoutを通過し、導光板３０から光が出射される側に延びる導光板３０の法線を−Ｚout軸、＋Ｙin軸と平行な軸であって、第２原点Ｏoutを通過する軸を＋Ｙout軸とした第２座標系を想定したとき、
中心入射光が導光板３０から出射するときの光である中心出射光は、ＸoutＹout平面と０度ではない角度で交わり、又は、ＸoutＺout平面と０度ではない角度で交わり、又は、ＸoutＹout平面と０度ではない角度で交わり、且つ、ＸoutＺout平面と０度ではない角度で交わる。±Ｘin軸と±Ｘout軸とは平行であるし、±Ｙin軸と±Ｙout軸とは平行であるし、±Ｚin軸と±Ｚout軸とは平行である。【００６２】
あるいは又、別の表現をすれば、画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの画像形成領域中心点から出射された光である中心入射光の導光板３０への入射角は０度以外の角度（０度ではない角度）であり、中心入射光の単位ベクトルと、中心入射光が導光板３０から出射するときの光である中心出射光の単位ベクトルとは、同じ大きさを有する。尚、広くは、画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの画像形成領域から出射された各々の光の単位ベクトルと、この各々の光が導光板３０から出射するときの光の単位ベクトルとは、同じ大きさを有する。単位ベクトルの方向に関しては後述する。【００６３】
実施例１の画像表示装置２１は、
画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ、及び、
画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃから出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置、
を備えており、
光学装置は、上記の実施例１の光学装置２２から構成されている。【００６４】
実施例１の表示装置は、
観察者の頭部に装着されるフレーム１０、及び、
フレームに取り付けられた画像表示装置２１、
を備えており、
画像表示装置２１は、画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ、及び、画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃから出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置を備えており、
光学装置は、上記の実施例１の光学装置２２から構成されている。【００６５】
実施例の表示装置を、具体的には、２つの画像表示装置２１を備えた両眼型としたが、１つ備えた片眼型としてもよい。右眼用の画像表示装置にあっては第１座標系及び第２座標系を右手系の座標系とし、左眼用の画像表示装置にあっては第１座標系及び第２座標系を左手系の座標系とする。光学装置２２は、シースルー型（半透過型）である。また、画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃは、単色の画像を表示するが、これに限定するものではない。【００６６】
そして、第１座標系及び第２座標系において、第１象限、第２象限、第３象限、第４象限、第５象限、第６象限、第７象限及び第８象限を前述したとおりに規定し、第１座標系における画像形成領域中心点が位置する点をＡ点とし、中心出射光の向かう第２座標系における点をＢ点としたとき、Ａ点及びＢ点は、前述した（ケースＡ）、（ケースＢ）、（ケースＣ）、（ケースＤ）、（ケースＥ）及び（ケースＦ）の内のいずれか１ケースを満足しており、好ましくは、表示画像の更なる広画角化を図るために、（ケースＡ）、（ケースＢ）、（ケースＤ）、（ケースＥ）及び（ケースＦ）の内のいずれか１ケースを満足している。【００６７】
図１Ａ及び図１Ｂに示した例では、上記の（ケースＡ）に該当し、Ａ点は第１座標系の第５象限に位置し、Ｂ点は第２座標系の第７象限に位置する。Ａ点に画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの画像形成領域中心点が位置し、Ｂ点に観察者の瞳２０が位置する。また、中心入射光が導光板３０に入射する際の中心入射光の単位ベクトルの始点を図１Ａにおいては「点ａ」で示し、第２座標系において中心入射光が導光板３０から出射される際の中心出射光の単位ベクトルの終点を図１Ａにおいては「点ｂ」で示す。尚、中心入射光の単位ベクトルの終点は第１原点Ｏinであり、中心入射光の単位ベクトルの始点は第２原点Ｏoutである。【００６８】
更には、中心入射光の第１座標系における入射角の絶対値と、中心出射光の第２座標系における出射角の絶対値とは等しい。即ち、第１座標系を基準として、中心入射光の単位ベクトルを（ｘvin-unit，ｙvin-unit，ｚvin-unit）、第２座標系を基準として、中心出射光（この光はＢ点に位置する観察者の瞳２０に入射する）の単位ベクトルを（ｘvout-unit，ｙvout-unit，ｚvout-unit）としたとき、
｜ｘvin-unit｜＝｜ｘvout-unit｜
｜ｙvin-unit｜＝｜ｙvout-unit｜
｜ｚvin-unit｜＝｜ｚvout-unit｜
を満足する。あるいは又、
ｘvin-unit＝ｘvout-unit
ｙvin-unit＝ｙvout-unit
であり、
ｚvin-unit＝−ｚvout-unit
又は、
ｚvin-unit＝ｚvout-unit
である。ここで、図示した例では、
ｚvin-unit＝−ｚvout-unit
である。【００６９】
尚、図８Ａ及び図８Ｂに示す例では、概念的に図示した波数ベクトルｋv1、ｋv2、ｋv3によって形成される三角形は、直角二等辺三角形であり、図９Ａ及び図９Ｂに示す例では、不等辺三角形である。但し、波数ベクトルｋv1、ｋv2、ｋv3によって形成される三角形は、これらの三角形に限定するものではない。【００７０】
また、第１偏向手段４１、第２偏向手段４２及び第３偏向手段４３の内の少なくとも１つの偏向手段は、体積ホログラム回折格子から成る。あるいは又、図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、図９Ｂに示すように、第１偏向手段４１、第２偏向手段４２及び第３偏向手段４３のそれぞれは、体積ホログラム回折格子（具体的には、反射型体積ホログラム回折格子）から成り、第１偏向手段４１の有する波数ベクトルを導光板３０に射影したときに得られる波数ベクトルをｋv1、第２偏向手段４２の有する波数ベクトルを導光板３０に射影したときに得られる波数ベクトルをｋv2、第３偏向手段４３の有する波数ベクトルを導光板３０に射影したときに得られる波数ベクトルをｋv3としたとき、波数ベクトルｋv1，ｋv2，ｋv3の総和は０である。より具体的には、第１座標系及び第２座標系を基準としたとき、ｋv1のＸin軸方向の成分をｋ1-X、ｋv1のＹin軸方向の成分をｋ1-Y、ｋv2のＸin軸方向の成分をｋ2-X、ｋv2のＹin軸方向の成分をｋ2-Y、ｋv3のＸin軸方向の成分をｋ3-X、ｋv3のＹin軸方向の成分をｋ3-Yとしたとき、
ｋ1-X＋ｋ2-X＋ｋ3-X＝０
ｋ1-Y＋ｋ2-Y＋ｋ3-Y＝０
である。【００７１】
また、画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃから出射される光に対する第１偏向手段４１の回折効率をη1、第２偏向手段４２の回折効率をη2、第３偏向手段４３の回折効率をη3としたとき、η2／η1＜1，η3／η1＜1を満足する。【００７２】
導光板３０は、２つの平行面（第１面３１、及び、第１面３１と対向する第２面３２）を有している。そして、導光板３０の第１面３１は、光が入射する導光板入射面に相当し、且つ、光が出射する導光板出射面に相当する。第１偏向手段４１、第２偏向手段４２及び第３偏向手段４３は、導光板３０の第２面３２上に配されている（具体的には、接着されている）。第１偏向手段４１、第２偏向手段４２及び第３偏向手段４３は、１層の回折格子層から成る。尚、フォトポリマー材料から成る各偏向手段には、１種類の波長帯域（あるいは、波長）に対応する干渉縞が形成されており、従来の方法で作製されている。偏向手段（回折光学素子）に形成された干渉縞のピッチは一定であり、干渉縞は直線状である。【００７３】
第１偏向手段４１は、導光板３０に入射された光を回折・反射し、第３偏向手段４３は、導光板３０の内部を全反射により伝播した光を、第２偏向手段４２に向けて回折・反射する。第２偏向手段４２は、導光板３０の内部を全反射により伝播した光を、観察者の瞳２０に向けて回折・反射する。第１偏向手段４１から第３偏向手段４３に向かって導光板３０の内部を光が全反射により伝播することで、導光板３０に入射した画像は、Ｙin軸方向に伸長（拡大）される。また、第３偏向手段４３から第２偏向手段４２に向かって導光板３０の内部を光が全反射により伝播することで、Ｙin軸方向に伸長（拡大）されている画像は、更に、Ｘout軸方向に伸長される。こうして、画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃから導光板３０に入射した画像は、縦横方向に伸長（拡大）されて、観察者の瞳２０に到達する。また、画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃから導光板３０の第１面３１に入射した平行光は、導光板３０の内部を全反射により伝播し、第１偏向手段４１、第２偏向手段４２及び第３偏向手段４３によって回折し（具体的には、複数回、回折・反射され）、導光板３０から平行光のまま第１面３１から出射する。【００７４】
第１偏向手段４１、第２偏向手段４２及び第３偏向手段４３の導光板３０とは対向していない面を、透明樹脂板あるいは透明樹脂フィルムで被覆し、第１偏向手段４１、第２偏向手段４２及び第３偏向手段４３に損傷が生じることを防止する構造としてもよい。また、導光板３０の第１面３１に透明な保護フィルムを貼り合わせ、導光板３０を保護してもよい。【００７５】
図示した例では、第１偏向手段４１、第２偏向手段４２及び第３偏向手段４３の平面形状は矩形である。また、導光板３０の平面形状も矩形である。但し、これらの部材の平面形状は矩形に限定されない。第１偏向手段４１、第２偏向手段４２及び第３偏向手段４３、並びに、導光板３０の模式的な平面図を図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃに模式図を示すように、第１偏向手段４１の平面形状は円形であってもよいし、第３偏向手段４３の平面形状は台形であってもよい。導光板３０の平面形状は、隅は切り欠かれた形状とすることもできる。ここで、第１偏向手段４１によって偏向された光の全て（導光板３０における光ロス分を除く）が第３偏向手段４３に入射し、第３偏向手段４３によって偏向された光の全て（導光板３０における光ロス分を除く）が第２偏向手段４２に入射する。【００７６】
画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃから出射される光（単色）の波長をλ0＝５３０ｎｍとした。また、導光板３０を構成する材料を厚さ１．０ｍｍのガラス（屈折率：１．５１）、第１偏向手段４１、第２偏向手段４２及び第３偏向手段４３を構成するフォトポリマー材料の平均屈折率を１．５１とした。尚、導光板３０の厚さは、表示画像の広画角化に本質的には寄与しないが、導光板３０の厚さを薄くすることで、第１偏向手段４１のサイズの縮小化を図ることができ、画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを構成する平行光出射光学系を小型化することができるし、導光板３０の厚さを厚くすることで、導光板３０での全反射回数を減らすことができ、反射面散乱を抑えて高画質な画像を投影可能となるので、最適な厚さの導光板３０を選択する必要がある。【００７７】
ここで、図８Ａ及び図８Ｂに示した例では、波数ベクトルｋv1、ｋv2、ｋv3によって形成される三角形は、直角二等辺三角形であり、第１偏向手段４１及び第２偏向手段４２のグレーティング周期ｄ1及びｄ2の値は４２２ｎｍであり、第３偏向手段４３のグレーティング周期ｄ3の値は４２２ｎｍ／２1/2＝２９８ｎｍである。【００７８】
比較例１Ａとして、Ａ点が−Ｚin軸上にある場合（即ち、第１座標系における座標（０，０，０）である場合）、出射光として取り出せる画角（黒点で表示する）、及び、画像表示領域（矩形の領域で示す）をシミュレーションした結果を図１２に示す。また、実施例１Ａとして、（ケースＥ）の場合、即ち、Ａ点の座標が第１座標系における座標（ｘin，０，−ｚin）である場合（但し、ｘin＞０、ｚin＞０）の、出射光として取り出せる画角（黒点で表示する）、及び、画像表示領域（矩形の領域で示す）をシミュレーションした結果を図１１に示す。尚、
ｔａｎ-1＝（｜ｘvin-out｜／｜ｙvin-out｜）＝１８０度
ｃｏｓ-1＝｜ｚvin-out｜＝１７７度
である。【００７９】
図１１（実施例１Ａ）及び図１２（比較例１Ａ）から、比較例１Ａと比べて、実施例１Ａの方が広画角化を達成することができることが判る。また、第２原点Ｏoutを画像中心として、左右上下対称に画像表示領域を選択することで、広画角の画像を投影することができる。【００８０】
導光板３０を構成する材料の屈折率を１．６０、第１偏向手段４１、第２偏向手段４２及び第３偏向手段４３を構成するフォトポリマー材料の平均屈折率を１．６０として、実施例１Ｂ、比較例１Ｂのシミュレーションを行った。比較例１Ｂとして、Ａ点が−Ｚin軸上にある場合（即ち、第１座標系における座標（０，０，０）である場合）、出射光として取り出せる画角（黒点で表示する）、及び、画像表示領域（矩形の領域で示す）をシミュレーションした結果を図１４に示す。また、実施例１Ｂとして、（ケースＢ）の場合、即ち、Ａ点が第１座標系の第６象限に位置する場合の、出射光として取り出せる画角（黒点で表示する）、及び、画像表示領域（矩形の領域で示す）をシミュレーションした結果を図１３に示す。尚、
ｔａｎ-1＝（｜ｘvin-out｜／｜ｙvin-out｜）＝１３５度
ｃｏｓ-1＝｜ｚvin-out｜＝１７７度
である。【００８１】
図１２（比較例１Ａ）及び図１４（比較例１Ｂ）から、比較例１Ａと比べて、高い屈折率を有する部材から構成された比較例１Ｂの方が広画角化を達成することができることが判るし、図１３（実施例１Ｂ）及び図１４（比較例１Ｂ）から、比較例１Ｂと比べて、実施例１Ｂの方が一層の広画角化を達成することができることが判る。また、第２原点Ｏoutを画像中心として、左右上下対称に画像表示領域を選択することで、広画角の画像を投影することができる。【００８２】
以上の結果から、更には、各種のシミュレーションの結果から、導光板３０を構成する材料の屈折率は１．５以上、好ましくは１．６以上であることが望ましいし、第１偏向手段４１、第２偏向手段４２及び第３偏向手段４３の体積ホログラム回折格子を構成する材料の屈折率は１．５以上、好ましくは１．６以上であることが望ましいことが判明した。【００８３】
図４に示すように、画像形成装置５０Ａは、第１構成の画像形成装置であり、２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する。具体的には画像形成装置５０Ａは、反射型空間光変調装置、及び、白色光を出射する発光ダイオードから成る光源５１から構成されている。各画像形成装置５０Ａ全体は、筐体６０（図４では、一点鎖線で示す）内に納められており、係る筐体６０には開口部（図示せず）が設けられており、開口部を介して光学系（平行光出射光学系、コリメート光学系）５９から光が出射される。筐体６０が、取付け部材１９によって、着脱自在に、テンプル部１３に取り付けられている。反射型空間光変調装置は、ライト・バルブとしてのＬＣＯＳから成る液晶表示装置（ＬＣＤ）５３から成る。更には、光源５１からの光の一部を反射して液晶表示装置５３へと導き、且つ、液晶表示装置５３によって反射された光の一部を通過させて光学系５９へと導く偏光ビームスプリッター５２が備えられている。液晶表示装置５３は、２次元マトリクス状に配列された複数（例えば、６４０×４８０個）の画素（液晶セル）を備えている。偏光ビームスプリッター５２は、周知の構成、構造を有する。光源５１から出射された無偏光の光は、偏光ビームスプリッター５２に衝突する。偏光ビームスプリッター５２において、Ｐ偏光成分は通過し、系外に出射される。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッター５２において反射され、液晶表示装置５３に入射し、液晶表示装置５３の内部で反射され、液晶表示装置５３から出射される。ここで、液晶表示装置５３から出射した光の内、「白」を表示する画素から出射した光にはＰ偏光成分が多く含まれ、「黒」を表示する画素から出射した光にはＳ偏光成分が多く含まれる。従って、液晶表示装置５３から出射され、偏光ビームスプリッター５２に衝突する光の内、Ｐ偏光成分は、偏光ビームスプリッター５２を通過し、光学系５９へと導かれる。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッター５２において反射され、光源５１に戻される。光学系５９は、例えば、凸レンズから構成され、平行光を生成させるために、光学系５９における焦点距離の所（位置）に画像形成装置５０Ａ（より具体的には、液晶表示装置５３）が配置されている。【００８４】
あるいは又、図５に示すように、画像形成装置５０Ｂは、有機ＥＬ表示装置５４から構成されている。有機ＥＬ表示装置５４から出射され画像は、凸レンズ５９を通過し、平行光となって、導光板３０へと向かう。有機ＥＬ表示装置５４は、２次元マトリクス状に配列された複数（例えば、６４０×４８０個）の画素（有機ＥＬ素子）を備えている。【００８５】
あるいは又、図６に示すように、第２構成の画像形成装置である画像形成装置５０Ｃは、
光源５５、
光源５５から出射された光を平行光とするコリメート光学系５６、
コリメート光学系５６から出射された平行光を走査する走査手段５８、及び、
走査手段５８によって走査された平行光をリレーし、出射するリレー光学系５９、
から構成されている。尚、画像形成装置５０Ｃ全体が筐体６０（図６では、一点鎖線で示す）内に納められており、係る筐体６０には開口部（図示せず）が設けられており、開口部を介してリレー光学系５９から光が出射される。そして、筐体６０が、取付け部材１９によって、着脱自在に、テンプル部１３に取り付けられている。光源５５は、白色を発光する発光素子から構成されている。そして、光源５５から出射された光は、全体として正の光学的パワーを持つコリメート光学系５６に入射し、平行光として出射される。そして、この平行光は、全反射ミラー５７で反射され、マイクロミラーを二次元方向に回転自在とし、入射した平行光を２次元的に走査することができるＭＥＭＳから成る走査手段５８によって水平走査及び垂直走査が行われ、一種の２次元画像化され、仮想の画素（画素数は、例えば、実施例１と同じとすることができる）が生成される。そして、仮想の画素からの光は、周知のリレー光学系から構成されたリレー光学系（平行光出射光学系）５９を通過し、平行光とされた光束が光学装置２２に入射する。【００８６】
フレーム１０は、観察者の正面に配置されるフロント部１１（リム１１’を備えている）と、フロント部１１の両端に蝶番１２を介して回動自在に取り付けられた２つのテンプル部１３と、各テンプル部１３の先端部に取り付けられたモダン部（先セル、耳あて、イヤーパッドとも呼ばれる）１４から成る。また、ノーズパッド（図示せず）が取り付けられている。即ち、フレーム１０及びノーズパッドの組立体は、基本的には、通常の眼鏡と略同じ構造を有する。更には、前述したとおり、各筐体６０が、取付け部材１９によって、着脱自在にテンプル部１３に取り付けられている。フレーム１０は、金属又はプラスチックから作製されている。尚、各筐体６０は、取付け部材１９によってテンプル部１３に着脱できないように取り付けられていてもよい。また、各筐体６０を、テンプル部１３の内側に取り付けた状態を示しているが、テンプル部１３の外側に取り付けてもよい。【００８７】
更には、一方の画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃから延びる配線（信号線や電源線等）１５が、テンプル部１３、及び、モダン部１４の内部を介して、モダン部１４の先端部から外部に延び、制御装置（制御回路、制御手段）１８に接続されている。更には、各画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃはヘッドホン部１６を備えており、各画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃから延びるヘッドホン部用配線１７が、テンプル部１３、及び、モダン部１４の内部を介して、モダン部１４の先端部からヘッドホン部１６へと延びている。ヘッドホン部用配線１７は、より具体的には、モダン部１４の先端部から、耳介（耳殻）の後ろ側を回り込むようにしてヘッドホン部１６へと延びている。このような構成にすることで、ヘッドホン部１６やヘッドホン部用配線１７が乱雑に配置されているといった印象を与えることがなく、すっきりとした表示装置とすることができる。【００８８】
実施例１の光学装置において、中心出射光は、ＸoutＹout平面及び／又はＸoutＺout平面と所定の角度で交わる。それ故、導光板から出射される表示画像を、第２座標系の−Ｚout軸を中心に上下・左右に一層広げることができ、表示画像の一層の広画角化を図ることができる。【００８９】
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した表示装置（頭部装着型ディスプレイ）、画像表示装置、光学装置の構成、構造は例示であり、適宜変更することができる。光学装置にあっては、第１偏向手段、第２偏向手段及び第３偏向手段を、透過型体積ホログラム回折格子から構成することができるし、反射型体積ホログラム回折格子と透過型体積ホログラム回折格子との混在（組み合わせ）とすることもできる。あるいは又、偏向手段を、反射型ブレーズド回折格子素子とすることもできる。本開示の表示装置は、立体視ディスプレイ装置として用いることもできる。この場合、必要に応じて、光学装置に偏光板や偏光フィルムを着脱自在に取り付け、あるいは、光学装置に偏光板や偏光フィルムを貼り合わせればよい。【００９０】
中心出射光がＸoutＹout平面及び／又はＸoutＺout平面と所定の角度で交わるようにするためには、画像形成装置の画像形成領域中心点が±Ｚin軸上に位置しないように、画像形成装置と光学装置を配置すればよい。あるいは又、画像のＹin軸方向の移動のために、表示位置補正信号として、画像信号に基づく画像のＹin軸方向の位置を＋ｉ画素あるいは−ｉ画素分、変える信号を制御装置において生成し、画像のＸin軸方向の移動のために、表示位置補正信号として、画像信号に基づく画像のＸin軸方向の位置を＋ｊ画素あるいは−ｊ画素分、変える信号を制御装置において生成するといった形態を採用すればよい。これらの場合、画像形成装置の画像形成領域中心点は、物理的な画像形成領域中心点から、＋ｉ画素あるいは−ｉ画素、＋ｊ画素あるいは−ｊ画素、ずれる。【００９１】
また、実施例１において説明した画像表示装置を、以下に説明するように、変形することも可能である。即ち、上方から眺めた模式図を図１５に示すように、画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃから出射された光が入射される光学装置２２の領域（より具体的には、第１偏向手段４１が配設された導光板３０の領域）に対向した領域には、光学装置２２への外光の入射を遮光する遮光部材７０が配されている構成とすることができる。具体的には、例えば、遮光部材７０を、光学装置２２の画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃが配された側とは反対側に、光学装置２２と離間して配設すればよい。【００９２】
実施例においては、画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃは、単色（例えば、緑色）の画像を表示するとして説明したが、画像形成装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃはカラー画像を表示することもでき、この場合、光源を、例えば、赤色、緑色、青色のそれぞれを出射する光源から構成すればよい。具体的には、例えば、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子のそれぞれから出射された赤色光、緑色光及び青色光をライトパイプを用いて混色、輝度均一化を行うことで白色光を得ればよい。そして、図１６Ａに光学装置の概念図を示すように、第１導光板には、赤色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折・反射させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段４１Ｒ、第３偏向手段４３Ｒ及び第２偏向手段４２Ｒを配し、第２導光板に、緑色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段４１Ｇ、第３偏向手段４３Ｇ及び第２偏向手段４２Ｇを配し、第３導光板に、青色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段４１Ｂ、第３偏向手段４３Ｂ及び第２偏向手段４２Ｂを配し、これらの第１導光板、第２導光板及び第３導光板を隙間を開けて積層する構造を採用してもよい。あるいは又、図１６Ｂに光学装置の概念図を示すように、第１導光板の一方の面には、赤色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折・反射させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段４１Ｒ、第３偏向手段４３Ｒ及び第２偏向手段４２Ｒを配し、第１導光板の他方の面には、緑色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段４１Ｇ、第３偏向手段４３Ｇ及び第２偏向手段４２Ｇを配し、第２導光板に、青色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段４１Ｂ、第３偏向手段４３Ｂ及び第２偏向手段４２Ｂを配し、これらの第１導光板及び第２導光板を隙間を開けて積層する構造を採用してもよい。あるいは又、図１６Ｃに光学装置の概念図を示すように、第１導光板の一方の面には、緑色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段４１Ｇ、第３偏向手段４３Ｇ及び第２偏向手段４２Ｇを配し、更に、これらの偏向手段の上に、赤色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折・反射させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段４１Ｒ、第３偏向手段４３Ｒ及び第２偏向手段４２Ｒを積層し、第１導光板の他方の面に、青色の波長帯域（あるいは、波長）を有する光を回折させる体積ホログラム回折格子から成る回折格子層から構成された第１偏向手段４１Ｂ、第３偏向手段４３Ｂ及び第２偏向手段４２Ｂを配する構造を採用してもよい。【００９３】
あるいは又、実施例１において説明した光学装置の変形例の概念図を、図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃ、図１７Ｄ、図１７Ｅ、図１７Ｆ、図１７Ｇ及び図１７Ｈを参照して以下に説明するように、変形することも可能である。即ち、図１７Ａに示すように、導光板の第１面に透過型体積ホログラム回折格子から成る第１偏向手段４１ａを配し、導光板の第２面に反射型体積ホログラム回折格子から成る第２偏向手段４２ｂ及び第３偏向手段４３ｂを配してもよい。あるいは又、図１７Ｂに示すように、導光板の第１面に透過型体積ホログラム回折格子から成る第２偏向手段４２ａ及び第３偏向手段４３ａを配し、導光板の第２面に反射型体積ホログラム回折格子から成る第１偏向手段４１ｂを配してもよい。あるいは又、図１７Ｃに示すように、導光板の第１面に透過型体積ホログラム回折格子から成る第１偏向手段４１ａ、第２偏向手段４２ａ及び第３偏向手段４３ａを配してもよい。あるいは又、図１７Ｄに示すように、導光板の第１面に透過型体積ホログラム回折格子から成る第１偏向手段４１ａを配し、導光板の第２面に反射型体積ホログラム回折格子から成る第１偏向手段４１ｂ、第２偏向手段４２ｂ及び第３偏向手段４３ｂを配してもよい。あるいは又、図１７Ｅに示すように、導光板の第１面に透過型体積ホログラム回折格子から成る第１偏向手段４１ａ、第２偏向手段４２ａ及び第３偏向手段４３ａを配し、導光板の第２面に反射型体積ホログラム回折格子から成る第１偏向手段４１ｂを配してもよい。あるいは又、図１７Ｆに示すように、導光板の第１面に透過型体積ホログラム回折格子から成る第２偏向手段４２ａ及び第３偏向手段４３ａを配し、導光板の第２面に反射型体積ホログラム回折格子から成る第１偏向手段４１ｂ、第２偏向手段４２ｂ及び第３偏向手段４３ｂを配してもよい。あるいは又、図１７Ｇに示すように、導光板の第１面に透過型体積ホログラム回折格子から成る第１偏向手段４１ａ、第２偏向手段４２ａ及び第３偏向手段４３ａを配し、導光板の第２面に反射型体積ホログラム回折格子から成る第２偏向手段４２ｂ及び第３偏向手段４３ｂを配してもよい。あるいは又、図１７Ｈに示すように、導光板の第１面に透過型体積ホログラム回折格子から成る第１偏向手段４１ａ、第２偏向手段４２ａ及び第３偏向手段４３ａを配し、導光板の第２面に反射型体積ホログラム回折格子から成る第１偏向手段４１ｂ、第２偏向手段４２ｂ及び第３偏向手段４３ｂを配してもよい。【００９４】
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《光学装置：第１の態様》
画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置であって、
入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
導光板に入射された光を、導光板の内部で全反射されるように偏向する第１偏向手段、
導光板の内部を全反射により伝搬した光を、導光板から出射させるように偏向する第２偏向手段、及び、
第１偏向手段によって偏向され、導光板の内部を全反射により伝搬した光を、第２偏向手段に向かって偏向する第３偏向手段、
を有しており、
第１偏向手段の中心点を通過する導光板の法線が導光板と交わる点を第１原点Ｏinとし、第１原点Ｏinを通過し、導光板から光が出射される側に延びる導光板の法線を−Ｚin軸、第１偏向手段によって偏向され、導光板の内部を全反射により伝搬する光の進行方向と平行な軸であって、第１原点Ｏinを通過する軸を＋Ｙin軸とした第１座標系を想定し、
画像形成装置の画像形成領域中心点から出射され、第１原点Ｏinを通過した光である中心入射光が導光板から出射される点を第２原点Ｏoutとし、第２原点Ｏoutを通過し、導光板から光が出射される側に延びる導光板の法線を−Ｚout軸、＋Ｙin軸と平行な軸であって、第２原点Ｏoutを通過する軸を＋Ｙout軸とした第２座標系を想定したとき、
中心入射光が導光板から出射するときの光である中心出射光は、ＸoutＹout平面と０度ではない角度で交わり、又は、ＸoutＺout平面と０度ではない角度で交わり、又は、ＸoutＹout平面と０度ではない角度で交わり、且つ、ＸoutＺout平面と０度ではない角度で交わる光学装置。
［Ａ０２］第１座標系及び第２座標系において、
Ｘ＞０，Ｙ＞０，Ｚ＞０の象限を第１象限、
Ｘ＜０，Ｙ＞０，Ｚ＞０の象限を第２象限、
Ｘ＜０，Ｙ＜０，Ｚ＞０の象限を第３象限、
Ｘ＞０，Ｙ＜０，Ｚ＞０の象限を第４象限、
Ｘ＞０，Ｙ＞０，Ｚ＜０の象限を第５象限、
Ｘ＜０，Ｙ＞０，Ｚ＜０の象限を第６象限、
Ｘ＜０，Ｙ＜０，Ｚ＜０の象限を第７象限、
Ｘ＞０，Ｙ＜０，Ｚ＜０の象限を第８象限、
としたとき、
第１座標系における画像形成領域中心点が位置する点をＡ点とし、中心出射光の向かう第２座標系における点をＢ点としたとき、
Ａ点及びＢ点は、以下の（ケースＡ）、（ケースＢ）、（ケースＣ）、（ケースＤ）、（ケースＥ）及び（ケースＦ）の内のいずれか１ケースを満足する［Ａ０１］に記載の光学装置。
（ケースＡ）Ａ点が第１座標系の第１象限又は第５象限に位置する場合、Ｂ点は第２座標系の第７象限に位置する。
（ケースＢ）Ａ点が第１座標系の第２象限又は第６象限に位置する場合、Ｂ点は第２座標系の第８象限に位置する。
（ケースＣ）Ａ点が第１座標系の第３象限又は第７象限に位置する場合、Ｂ点は第２座標系の第５象限に位置する。
（ケースＤ）Ａ点が第１座標系の第４象限又は８象限に位置する場合、Ｂ点は第２座標系の第６象限に位置する。
（ケースＥ）Ａ点の座標が第１座標系における座標（ｘin，０，−ｚin）または座標（ｘin，０，ｚin）である場合、Ｂ点の座標は第２座標系における座標（−ｘout，０，−ｚout）である。
（ケースＦ）Ａ点の座標が第１座標系における座標（０，ｙin，−ｚin）又は座標（０，ｙin，ｚin）である場合、Ｂ点の座標は第２座標系における座標（０，−ｙout，−ｚout）であり、
上記、ｘin，ｙin，ｚin，ｘout，ｙout，ｚoutに関しては、ｘin≠０，ｙin≠０，ｚin＞０，ｘout≠０，ｙout≠０，ｚout＞０を満足する。
［Ａ０３］（ケースＡ）、（ケースＢ）、（ケースＤ）、（ケースＥ）及び（ケースＦ）の内のいずれか１ケースを満足する［Ａ０２］に記載の光学装置。
［Ａ０４］中心入射光の第１座標系における入射角の絶対値と、中心出射光の第２座標系における出射角の絶対値とは等しい［Ａ０１］乃至［Ａ０３］のいずれか１項に記載の光学装置。
［Ａ０５］《光学装置：第２の態様》
画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置であって、
入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
導光板に入射された光を、導光板の内部で全反射されるように偏向する第１偏向手段、
導光板の内部を全反射により伝搬した光を、導光板から出射させるように偏向する第２偏向手段、及び、
第１偏向手段によって偏向され、導光板の内部を全反射により伝搬した光を、第２偏向手段に向かって偏向する第３偏向手段、
を有しており、
画像形成装置の画像形成領域中心点から出射された光である中心入射光の導光板への入射角は０度以外の角度であり、
中心入射光の単位ベクトルと、中心入射光が導光板から出射するときの光である中心出射光の単位ベクトルとは、同じ大きさを有する光学装置。
［Ａ０６］第１偏向手段、第２偏向手段及び第３偏向手段の内の少なくとも１つの偏向手段は、体積ホログラム回折格子から成る［Ａ０１］乃至［Ａ０５］のいずれか１項に記載の光学装置。
［Ａ０７］第１偏向手段、第２偏向手段及び第３偏向手段のそれぞれは、体積ホログラム回折格子から成り、
第１偏向手段の有する波数ベクトルを導光板に射影したときに得られる波数ベクトルをｋv1、第２偏向手段の有する波数ベクトルを導光板に射影したときに得られる波数ベクトルをｋv2、第３偏向手段の有する波数ベクトルを導光板に射影したときに得られる波数ベクトルをｋv3としたとき、波数ベクトルｋv1，ｋv2，ｋv3の総和は０である［Ａ０１］乃至［Ａ０６］のいずれか１項に記載の光学装置。
［Ａ０８］第１偏向手段、第２偏向手段及び第３偏向手段のそれぞれは、体積ホログラム回折格子から成り、
画像形成装置から出射される光に対する第１偏向手段の回折効率をη1、第２偏向手段の回折効率をη2、第３偏向手段の回折効率をη3としたとき、
η2／η1＜1
η3／η1＜1
を満足する［Ａ０１］乃至［Ａ０７］のいずれか１項に記載の光学装置。
［Ａ０９］第１偏向手段によって偏向された光の全てが第３偏向手段に入射し、
第３偏向手段によって偏向された光の全てが第２偏向手段に入射する［Ａ０１］乃至［Ａ０８］のいずれか１項に記載の光学装置。
［Ａ１０］導光板を構成する材料の屈折率は１．５以上、好ましくは１．６以上である［Ａ０１］乃至［Ａ０９］のいずれか１項に記載の光学装置。
［Ａ１１］第１偏向手段、第２偏向手段及び第３偏向手段のそれぞれは、体積ホログラム回折格子から成り、
体積ホログラム回折格子を構成する材料の屈折率は１．５以上、好ましくは１．６以上である［Ａ０１］乃至［Ａ１０］のいずれか１項に記載の光学装置。
［Ｂ０１］《画像表示装置：第１の態様》
画像形成装置、及び、
画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置、
を備えた画像表示装置であって、
光学装置は、
入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
導光板に入射された光を、導光板の内部で全反射されるように偏向する第１偏向手段、
導光板の内部を全反射により伝搬した光を、導光板から出射させるように偏向する第２偏向手段、及び、
第１偏向手段によって偏向され、導光板の内部を全反射により伝搬した光を、第２偏向手段に向かって偏向する第３偏向手段、
を有しており、
第１偏向手段の中心点を通過する導光板の法線が導光板と交わる点を第１原点Ｏinとし、第１原点Ｏinを通過し、導光板から光が出射される側に延びる導光板の法線を−Ｚin軸、第１偏向手段によって偏向され、導光板の内部を全反射により伝搬する光の進行方向と平行な軸であって、第１原点Ｏinを通過する軸を＋Ｙin軸とした第１座標系を想定し、
画像形成装置の画像形成領域中心点から出射され、第１原点Ｏinを通過した光である中心入射光が導光板から出射される点を第２原点Ｏoutとし、第２原点Ｏoutを通過し、導光板から光が出射される側に延びる導光板の法線を−Ｚout軸、＋Ｙin軸と平行な軸であって、第２原点Ｏoutを通過する軸を＋Ｙout軸とした第２座標系を想定したとき、
中心入射光が導光板から出射するときの光である中心出射光は、ＸoutＹout平面と０度ではない角度で交わり、又は、ＸoutＺout平面と０度ではない角度で交わり、又は、ＸoutＹout平面と０度ではない角度で交わり、且つ、ＸoutＺout平面と０度ではない角度で交わる画像表示装置。
［Ｂ０２］《画像表示装置：第２の態様》
画像形成装置、及び、
画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置、
を備えた画像表示装置であって、
光学装置は、［Ａ０１］乃至［Ａ１１］のいずれか１項に記載の光学装置から成る画像表示装置。
［Ｃ０１］《表示装置：第１の態様》
観察者の頭部に装着されるフレーム、及び、
フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えた表示装置であって、
画像表示装置は、画像形成装置、及び、画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置を備えており、
光学装置は、
入射された光が内部を全反射により伝播した後、出射される導光板、
導光板に入射された光を、導光板の内部で全反射されるように偏向する第１偏向手段、
導光板の内部を全反射により伝搬した光を、導光板から出射させるように偏向する第２偏向手段、及び、
第１偏向手段によって偏向され、導光板の内部を全反射により伝搬した光を、第２偏向手段に向かって偏向する第３偏向手段、
を有しており、
第１偏向手段の中心点を通過する導光板の法線が導光板と交わる点を第１原点Ｏinとし、第１原点Ｏinを通過し、導光板から光が出射される側に延びる導光板の法線を−Ｚin軸、第１偏向手段によって偏向され、導光板の内部を全反射により伝搬する光の進行方向と平行な軸であって、第１原点Ｏinを通過する軸を＋Ｙin軸とした第１座標系を想定し、
画像形成装置の画像形成領域中心点から出射され、第１原点Ｏinを通過した光である中心入射光が導光板から出射される点を第２原点Ｏoutとし、第２原点Ｏoutを通過し、導光板から光が出射される側に延びる導光板の法線を−Ｚout軸、＋Ｙin軸と平行な軸であって、第２原点Ｏoutを通過する軸を＋Ｙout軸とした第２座標系を想定したとき、
中心入射光が導光板から出射するときの光である中心出射光は、ＸoutＹout平面と０度ではない角度で交わり、又は、ＸoutＺout平面と０度ではない角度で交わり、又は、ＸoutＹout平面と０度ではない角度で交わり、且つ、ＸoutＺout平面と０度ではない角度で交わる表示装置。
［Ｃ０２］《表示装置》
観察者の頭部に装着されるフレーム、及び、
フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えた表示装置であって、
画像表示装置は、画像形成装置、及び、画像形成装置から出射された光が入射され、導光され、出射される光学装置を備えており、
光学装置は、［Ａ０１］乃至［Ａ１１］のいずれか１項に記載の光学装置から成る表示装置。
［Ｃ０３］フレームは、観察者の正面に配置されるフロント部、フロント部の両端に蝶番を介して回動自在に取り付けられた２つのテンプル部、及び、ノーズパッドを備えており、
光学装置はフロント部に配設されている［Ｃ０１］又は［Ｃ０２］に記載の表示装置。
［Ｃ０４］フロント部はリムを有し、
導光板はリムに嵌め込まれている［Ｃ０３］に記載の表示装置。
【符号の説明】
【００９５】
１０・・・フレーム、１１・・・フロント部、１１’・・・リム、１２・・・蝶番、１３・・・テンプル部、１４・・・モダン部、１５・・・配線（信号線や電源線等）、１６・・・ヘッドホン部、１７・・・ヘッドホン部用配線、１８・・・制御装置（制御回路、制御手段）、１９・・・取付け部材、２０・・・観察者の瞳、２１・・・画像表示装置、２２・・・光学装置、３０・・・導光板、３１・・・導光板の第１面、３２・・・導光板の第２面、４１，４１ａ，４１ｂ・・・第１偏向手段、４２，４２ａ，４２ｂ・・・第２偏向手段、４３，４３ａ，４３ｂ・・・第３偏向手段、５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ・・・画像形成装置、５１・・・光源、５２・・・偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）、５３・・・液晶表示装置（ＬＣＤ）、５４・・・有機ＥＬ表示装置、５５・・・光源、５６・・・コリメート光学系、５７・・・全反射ミラー、５８・・・走査手段、５９・・・光学系（コリメート光学系）、６０・・・筐体、７０・・・遮光部材
【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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【国際調査報告】
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