(57)【要約】【課題】方向によって異なる観察特性を同時に実現し、映像表示装置の使い勝手を向上させる。【解決手段】可干渉性を有する２光束でホログラム感光材料を露光することにより、体積位相型の反射型のホログラム光学素子２３を作製する際に、一方の露光光束を軸非対称な波面を持つ光束とし、他方の露光光束を、該光束に垂直な断面内で互いに直交する２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）のうちの一方向を含む面内（ＺＸ平面内）における集光点が他方向を含む面内（ＹＺ平面内）における集光点とは光軸方向（Ｚ方向）に異なる光束とする。これにより、再生時に、ホログラム光学素子２３にて回折反射された所定波長の映像光の集光位置（Ｐ’、Ｑ’）は、ＺＸ平面内とＹＺ平面内とで光軸方向に異なり、Ｘ方向とＹ方向とで映像観察の際の特性が異なる映像表示装置を実現することができる。【選択図】図１
2008299043.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、
表示素子の表示映像の拡大虚像を観察者に提供する拡大光学系とを備え、この拡大光学系が、表示素子からの映像光を回折反射させて観察者の瞳に導く体積位相型の反射型ホログラム光学素子を有する映像表示装置であって、
表示素子の表示領域の中心と拡大光学系によって形成される光学瞳の中心とを光学的に結ぶ軸を光軸とし、光軸に垂直でかつ互いに直交する２方向をそれぞれ第１の方向および第２の方向とし、光軸に平行でかつ第１の方向を含む面を第１の面とし、光軸に平行でかつ第２の方向を含む面を第２の面とすると、
ホログラム光学素子にて回折反射された所定波長の映像光の集光位置が、第１の面内と第２の面内とで光軸方向に異なることを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
ホログラム光学素子にて回折反射された所定波長の映像光の集光位置は、第１の面および第２の面のうちの一方の面内では光学瞳と略同一位置であり、他方の面内では光学瞳に対してホログラム光学素子とは反対側の位置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３】
第１の面および第２の面のうちで観察画角が広い面内における所定波長の映像光の集光位置が、光学瞳と略同一位置であ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４】
観察者の側頭部に当接する支持手段で該映像表示装置が支持される場合に、第１の方向および第２の方向のうち、第１の面および第２の面のうちで所定波長の映像光の集光位置が光学瞳と略同一位置にある面に含まれる方向は、水平方向であることを特徴とする請求項２または３に記載の映像表示装置。
【請求項５】
上記表示素子と上記拡大光学系とを含む表示ユニットを観察者の両眼に対応して２つ有しており、
２つの表示ユニットの眼幅方向の間隔を調整する調整手段をさらに有していることを特徴とする請求項４に記載の映像表示装置。
【請求項６】
上記調整手段は、
互いに当接しながら眼幅方向に相対的にスライドする２つのスライド部材と、
２つのスライド部材を固定する固定手段とを有しており、
一方のスライド部材の一端は、一方の表示ユニットに固定されており、
他方のスライド部材の一端は、他方の表示ユニットに固定されており、
２つのスライド部材は、観察者の眼幅に対応した量だけ相対的にスライドして固定手段によって固定され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】
上記調整手段は、２つの表示ユニットを所定の間隔で支持する互いに交換可能な複数の支持部材の中から選択される、観察者の眼幅に対応した長さの支持部材で構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８】
第１の方向および第２の方向のうち、第１の面および第２の面のうちで所定波長の映像光の集光位置が光学瞳と略同一位置にある面に含まれる方向は、ホログラム光学素子への光軸入射面に平行な方向であ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９】
第１の方向および第２の方向のうち、第１の面および第２の面のうちで所定波長の映像光の集光位置が光学瞳に対してホログラム光学素子とは反対側の位置にある面に含まれる方向は、観察者の眼幅方向であることを特徴とする請求項２または８に記載の映像表示装置。
【請求項１０】
光学瞳に対してホログラム光学素子とは反対側にある所定波長の映像光の集光位置は、ホログラム光学素子から無限遠の位置であることを特徴とする請求項２から９のいずれかに記載の映像表示装置。
【請求項１１】
ホログラム光学素子にて回折反射された所定波長の映像光の集光位置は、第１の面および第２の面のうちの一方の面内では光学瞳に対してホログラム光学素子とは反対側の第１の位置であり、他方の面内では第１の位置に対してホログラム光学素子とは反対側の第２の位置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１２】
第２の位置は、ホログラム光学素子から無限遠の位置であ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】
ホログラム光学素子は、表示素子からの映像光と外光とを同時に観察者の瞳に導くコンバイナであることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の映像表示装置。
【請求項１４】
可干渉性を有する２光束でホログラム感光材料を露光することにより、体積位相型の反射型ホログラム光学素子を形成するホログラム光学素子の製造方法であって、
一方の露光光束は、軸非対称な波面を持つ光束であり、
他方の露光光束は、該光束に垂直な断面内で互いに直交する２方向のうちの一方向を含む面内における集光点が他方向を含む面内における集光点とは光軸方向に異なる位置となる光束であることを特徴とするホログラム光学素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の製造方法によって製造されることを特徴とするホログラム光学素子。
【請求項１６】
映像を表示する表示素子と、
表示素子の表示映像の拡大虚像を観察者に提供する拡大光学系とを備え、この拡大光学系が、表示素子からの映像光を回折反射させて観察者の瞳に導く体積位相型の反射型ホログラム光学素子を有する映像表示装置であって、
上記ホログラム光学素子は、請求項１５に記載のホログラム光学素子であることを特徴とする映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可干渉性を有する２光束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ホログラム光学素子と、そのホログラム光学素子の製造方法と、そのホログラム光学素子を用いた映像表示装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ホログラム光学素子（以下、ＨＯＥとも称する）を用いた映像表示装置が種々提案されている。図１４は、上記映像表示装置における光路を展開して示す説明図である。この映像表示装置では、光源１０１からの光は照明レンズ１０２で平行光に変換された後、拡散板１０３にて拡散され、液晶表示素子（以下、ＬＣＤとも称する）１０４に入射してそこから映像光として出射される。この映像光は、ＨＯＥ１０５にて回折されて光学瞳Ｅに導かれる。したがって、光学瞳Ｅの位置では、観察者はＬＣＤ１０４に表示された映像を観察することが可能となる。
【０００３】
このような映像表示装置に用いられるＨＯＥは、一般的に、可干渉性を有する２光束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。つまり、ホログラム感光材料に対して互いに反対側に位置する２つの点光源からの２光束をホログラム感光材料に照射して干渉させることにより、干渉縞を有するＨＯＥが作製される。
【０００４】
このとき、例えば特許文献１では、一方の点光源を再生時の光学瞳の位置と略一致するように配置してホログラム感光材料を露光することにより、ＨＯＥを作製するようにしている。この手法でＨＯＥを作製した場合、再生時に観察者が光学瞳の面内で瞳位置をずらすことなく映像を観察したときには、露光時のホログラム感光材料への露光光線の入射方向と再生時の映像の観察方向とが一致するので、観察者は観察画角内で色ムラの無い良好な映像を観察することができる。しかし、その反面、再生時に観察者の瞳位置が光学瞳面内ですれると、上記露光光線の入射方向と上記観察方向とがずれるため、観察画角内で色ムラが発生し、映像品位が低下する。
【０００５】
一方、例えば特許文献２では、一方の点光源を再生時の光学瞳の位置よりもＨＯＥとは反対側に配置してホログラム感光材料を露光することにより、ＨＯＥを作製するようにしている。この手法でＨＯＥを作製した場合、再生時に観察者の瞳が光学瞳面内でずれたとしても、観察方向によっては、露光時のホログラム感光材料への露光光線の入射方向に近づくもの、または上記入射方向と同一方向のものも存在するため、瞳位置のずれによる色ムラを低減することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６４６８２号公報
【特許文献２】特開２００４−６１７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年では、デジタル放送のハイビジョン映像を表示する表示素子が急速に普及し始めている。このような表示素子では、表示画面のアスペクト比が１６（横）：９（縦）となっている。このように表示画面が横長の表示素子を映像表示装置に適用した場合には、光学瞳位置での観察者の観察画角も横方向に広がることになり、結果的に観察画角内での色ムラが発生しやすくなる。したがって、上記映像表示装置では、横方向において、観察画角内での色ムラを低減できる画角重視の特性とすることが望ましい。
【０００８】
また、例えばヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤとも称する）のように、眼鏡のフレームに相当する支持手段で映像表示装置を観察者の眼前で支持する構成では、映像表示装置は横方向（水平方向）にはずれにくく、縦方向（垂直方向）にはずれやすい。したがって、ＨＭＤを上記のように構成する場合には、縦方向において、観察者の瞳位置のずれによる色ムラを低減できる瞳重視の特性とすることが望ましい。
【０００９】
さらに、映像表示装置を眼幅（左右の眼の幅）が異なる複数人で使用することを想定した場合、観察者ごとに瞳位置は横方向（水平方向）に異なることから、瞳位置のずれによって色ムラが発生するのと同様の原理により、複数人の間で色の認識が相違する事態が発生する。したがって、複数人での使用を想定した場合には、眼幅方向である横方向において、そのような複数人の間での色の認識の相違を低減できる眼幅重視の特性とすることが望ましい。
【００１０】
以上、横方向および縦方向のそれぞれについて重視することが望まれる特性の一例を示したが、映像表示装置の構成や使用状態によっては、横方向および縦方向で重視したい特性が異なることは多くあり得ることである。しかし、上記した特許文献１および２では、横方向および縦方向で特性を異ならせることなく、どちらの方向についても画角重視の特性としたり、瞳重視の特性としているため、使い勝手のよい映像表示装置を実現できているとは必ずしも言えない。
【００１１】
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、方向によって異なる観察特性を同時に実現することができ、これによって使い勝手を向上させることができる映像表示装置と、その映像表示装置に用いられるホログラム光学素子と、そのホログラム光学素子の製造方法とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のホログラム光学素子の製造方法は、映像を表示する表示素子と、表示素子の表示映像の拡大虚像を観察者に提供する拡大光学系とを備え、この拡大光学系が、表示素子からの映像光を回折反射させて観察者の瞳に導く体積位相型の反射型ホログラム光学素子を有する映像表示装置であって、表示素子の表示領域の中心と拡大光学系によって形成される光学瞳の中心とを光学的に結ぶ軸を光軸とし、光軸に垂直でかつ互いに直交する２方向をそれぞれ第１の方向および第２の方向とし、光軸に平行でかつ第１の方向を含む面を第１の面とし、光軸に平行でかつ第２の方向を含む面を第２の面とすると、ホログラム光学素子にて回折反射された所定波長の映像光の集光位置が、第１の面内と第２の面内とで光軸方向に異なることを特徴としている。
【００１３】
なお、ホログラム光学素子にて回折された所定波長の映像光の集光には、ホログラム光学素子から有限の位置で集光する場合も含まれるし、ホログラム光学素子から無限遠の位置で集光する場合も含まれるものとする。
【００１４】
上記の構成によれば、表示素子からの映像光は、拡大光学系のホログラム光学素子にて回折反射され、観察者の瞳に導かれる。これにより、観察者は、光学瞳の位置にて、表示素子の表示映像の拡大虚像を観察することができる。このとき、ホログラム光学素子にて回折された所定波長の映像光（例えばＲＧＢの少なくともいずれかの光）の集光位置が第１の面内と第２の面内とで光軸方向に異なるので、第１の方向（例えば水平方向または垂直方向）と第２の方向（例えば垂直方向または水平方向）とで映像観察の際の特性が異なる映像表示装置を実現することができる。
【００１５】
つまり、映像光の集光位置が例えば再生時の光学瞳と略同一位置であれば、観察者が光学瞳の面内で瞳位置をずらすことなく映像（虚像）を観察したときに、ホログラム光学素子を作製する元となるホログラム感光材料への露光光線の入射方向と映像の観察方向とが一致するので（露光時と観察時とで画角が一致するので）、観察画角内での色ムラの無い良好な映像を観察することができる。
【００１６】
一方、映像光の集光位置が例えば光学瞳に対してホログラム光学素子とは反対側の位置であれば、映像観察の際に観察者の瞳が光学瞳面内でずれたとしても、観察方向によっては、露光時のホログラム感光材料への露光光線の入射方向に近づくもの、または上記入射方向と同一方向のものも存在するため、瞳位置のずれによる色ムラを低減することができる。また、眼幅の異なる複数人に映像表示装置を使用させる場合でも、上記と同様の原理により、複数人の間で色の認識が異なる事態を低減することができる。
【００１７】
したがって、映像光の集光位置が第１の面内と第２の面内とで光軸方向に異なることにより、例えば、第１の方向と第２の方向とのうちで画角を広げたい方向（例えば水平方向）には画角重視の特性（観察画角内での色ムラを低減した特性）とする一方、観察者の瞳がずれやすい方向（例えば垂直方向）には瞳重視の特性（瞳位置のずれによる色ムラを低減した特性）とすることができる。また、複数人の使用を想定する場合には、眼幅方向（水平方向）には眼幅重視の特性（複数人の間での色の認識の相違を低減した特性）とする一方、他の方向（垂直方向）には他の特性（画角重視や瞳重視の特性）とすることも可能となる。このように、方向によって異なる観察特性を同時に実現することができるので、使い勝手を向上させた映像表示装置を実現することができる。
【００１８】
本発明の映像表示装置において、ホログラム光学素子にて回折反射された所定波長の映像光の集光位置は、第１の面および第２の面のうちの一方の面内では光学瞳と略同一位置であり、他方の面内では光学瞳に対してホログラム光学素子とは反対側の位置であってもよい。
【００１９】
この場合、第１の方向および第２の方向のうちの一方の方向（例えば水平方向）については画角重視の特性とし、他方の方向（例えば垂直方向）については瞳重視の特性とすることができる。また、複数人の使用を想定する場合には、一方の方向（例えば垂直方向）については画角重視の特性とし、他方の方向（例えば水平方向）については眼幅重視の特性とすることもできる。
【００２０】
本発明の映像表示装置において、第１の面および第２の面のうちで観察画角が広い面内における所定波長の映像光の集光位置が、光学瞳と略同一位置であってもよい。この場合、第１の方向および第２の方向のうちで画角が広い方向について画角重視の特性とすることができ、画角が広くても色ムラを低減した良好な映像を観察者に観察させることができる。
【００２１】
本発明の映像表示装置において、観察者の側頭部に当接する支持手段で該映像表示装置が（観察者の眼前に位置するように）支持される場合に、第１の方向および第２の方向のうち、第１の面および第２の面のうちで所定波長の映像光の集光位置が光学瞳と略同一位置にある面に含まれる方向は、水平方向であってもよい。
【００２２】
映像表示装置を支持する支持手段が観察者の側頭部に当接する場合、水平方向における観察者の瞳位置のずれは少ない。したがって、上記構成によれば、水平方向に画角重視の特性を優先して持たせて、良好な映像を観察者に観察させることができる。
【００２３】
本発明の映像表示装置は、上記表示素子と上記拡大光学系とを含む表示ユニットを観察者の両眼に対応して２つ有しており、２つの表示ユニットの眼幅方向の間隔を調整する調整手段をさらに有していてもよい。
【００２４】
この場合、観察者は、自分の眼幅に合うように調整手段によって２組の表示ユニットの眼幅方向の間隔を調整した後、映像表示装置を使用することが可能となる。これにより、両眼観察用の映像表示装置においても、眼幅の異なる観察者ごとに、水平方向における観察画角内での色ムラを低減した良好な映像を観察させることができる。
【００２５】
本発明の映像表示装置において、上記調整手段は、互いに当接しながら眼幅方向に相対的にスライドする２つのスライド部材と、２つのスライド部材を固定する固定手段とを有しており、一方のスライド部材の一端は、一方の表示ユニットに固定されており、他方のスライド部材の一端は、他方の表示ユニットに固定されており、２つのスライド部材は、観察者の眼幅に対応した量だけ相対的にスライドして固定手段によって固定される構成であってもよい。
【００２６】
この構成では、２つのスライド部材が別々の表示ユニットに固定されているので、２つのスライド部材を観察者の眼幅に対応した量だけ相対的にスライドさせ、固定手段によって固定すれば、２つの表示ユニットは眼幅の異なる観察者ごとに両眼の前に位置するようになる。したがって、このような２つのスライド部材と固定手段とで調整手段を構成することにより、２つの表示ユニットの眼幅方向の間隔を確実に調整することができる。
【００２７】
本発明の映像表示装置において、上記調整手段は、２つの表示ユニットを所定の間隔で支持する互いに交換可能な複数の支持部材の中から選択される、観察者の眼幅に対応した長さの支持部材で構成されていてもよい。
【００２８】
この構成では、互いに交換可能な複数の支持部材の中から、観察者の眼幅に対応した長さの支持部材が選択されて調整手段として用いられる。これにより、２つの表示ユニットの眼幅方向の間隔を、眼幅の異なる観察者ごとに確実に調整することができる。
【００２９】
本発明の映像表示装置において、第１の方向および第２の方向のうち、第１の面および第２の面のうちで所定波長の映像光の集光位置が光学瞳と略同一位置にある面に含まれる方向は、ホログラム光学素子への光軸入射面に平行な方向であってもよい。
【００３０】
ホログラム光学素子への光軸入射面とは、ホログラム光学素子における入射光の光軸と反射光の光軸とを含む平面を指す。一般的に、ホログラム光学素子を有する拡大光学系によって形成される光学瞳は、光軸入射面に垂直な方向よりも光軸入射面に平行な方向のほうが小さいので、光軸入射面に平行な方向に瞳位置がずれたときに生ずる色ムラはある程度許容される。したがって、第１の方向および第２の方向のうちで光軸入射面に平行な方向に画角重視の特性を持たせて、良好な映像を観察者に観察させることができる。
【００３１】
本発明の映像表示装置において、第１の方向および第２の方向のうち、第１の面および第２の面のうちで所定波長の映像光の集光位置が光学瞳に対してホログラム光学素子とは反対側の位置にある面に含まれる方向は、観察者の眼幅方向であってもよい。
【００３２】
上記の構成によれば、眼幅方向に瞳位置がずれたときの色ムラを低減することができるので、例えば観察者の両眼に対応して映像表示装置を複数設け、眼幅の異なる複数人に映像表示装置を使用させる場合でも、観察者ごとに眼幅方向に両眼の瞳位置が異なることによって観察者ごとに所定の観察方向における色の認識が異なる事態を低減することができる。
【００３３】
本発明の映像表示装置において、光学瞳に対してホログラム光学素子とは反対側にある所定波長の映像光の集光位置は、ホログラム光学素子から無限遠の位置であってもよい。
【００３４】
第１の面および第２の面のうち、所定波長の映像光の集光位置が光学瞳に対してホログラム光学素子とは反対側の無限遠の位置にある面内では、露光時にホログラム感光材料に入射する露光光線が略平行となる。したがって、観察者の瞳位置が上記面内の方向（第１の方向または第２の方向）にずれても、露光光線の方向と同一の観察方向については、瞳位置の違いによって色ムラが発生するのを回避することができる。
【００３５】
本発明の映像表示装置において、ホログラム光学素子にて回折反射された所定波長の映像光の集光位置は、第１の面および第２の面のうちの一方の面内では光学瞳に対してホログラム光学素子とは反対側の第１の位置であり、他方の面内では第１の位置に対してホログラム光学素子とは反対側の第２の位置であってもよい。
【００３６】
この場合、第１の方向および第２の方向のうちの一方の方向（例えば垂直方向）では、映像観察の際に観察者の瞳が光学瞳面内でずれたとしても、瞳位置のずれによる色ムラを低減することができ、瞳重視の特性とすることができる。また、他方の方向（例えば水平方向）では、眼幅の異なる複数人に映像表示装置を使用させる場合でも、複数人の間で色の認識が異なる事態を低減することができ、眼幅重視の特性とすることができる。
【００３７】
本発明の映像表示装置において、第２の位置は、ホログラム光学素子から無限遠の位置であってもよい。第１の面および第２の面のうち、所定波長の映像光の集光位置が第１の位置に対してホログラム光学素子とは反対側の第２の位置（無限遠）となる面内では、露光時にホログラム感光材料に入射する露光光線が略平行となる。したがって、観察者の瞳位置が上記面内の方向（第１の方向または第２の方向）にずれても、あるいは複数人の観察者の眼幅が上記方向に異なる場合でも、露光光線の方向と同一の観察方向については、瞳位置の違いによって色ムラが発生する、あるいは複数人の間で色の認識が異なるのを回避することができる。
【００３８】
本発明の映像表示装置において、ホログラム光学素子は、表示素子からの映像光と外光とを同時に観察者の瞳に導くコンバイナであってもよい。この場合、観察者は、表示素子の表示映像（虚像）と外界像とを同時に観察することができ、シースルータイプの映像表示装置を実現することができる。
【００３９】
本発明のホログラム光学素子の製造方法は、可干渉性を有する２光束でホログラム感光材料を露光することにより、体積位相型の反射型ホログラム光学素子を形成するホログラム光学素子の製造方法であって、一方の露光光束は、軸非対称な波面を持つ光束であり、他方の露光光束は、該光束に垂直な断面内で互いに直交する２方向のうちの一方向を含む面内における集光点が他方向を含む面内における集光点とは光軸方向に異なる位置となる光束であることを特徴としている。
【００４０】
ホログラム感光材料を露光する２光束のうち、一方の露光光束は軸非対称な波面を持つ光束であるが、他方の露光光束は、該光束に垂直な断面内で互いに直交する２方向のうちの一方向（例えば水平方向）を含む面内と他方向（例えば垂直方向）を含む面内とで集光点が光軸方向に異なる光束である。なお、このような他方の露光光束は、例えば、光路中に２枚のシリンドリカルレンズを集光方向が直交するように、かつ、光束の進行方向にずらして配置することで得ることができる。これにより、２方向で特性の異なるホログラム光学素子を得ることができる。
【００４１】
ここで、例えば、作製されたホログラム光学素子を映像表示装置に適用し、表示素子からの映像光をホログラム光学素子にて回折反射させて観察者の瞳に導く構成とした場合、集光点が再生時の光学瞳と略同一位置であれば、観察者が光学瞳の面内で瞳位置をずらすことなく映像を観察したときに、ホログラム感光材料への露光光線の入射方向と映像の観察方向とが一致するので、観察画角内での色ムラの無い良好な映像を観察することができる。
【００４２】
一方、集光点が再生時の光学瞳に対してホログラム光学素子とは反対側の位置であれば、映像観察の際に観察者の瞳が光学瞳面内でずれたとしても、観察方向によっては、露光時のホログラム感光材料への露光光線の入射方向に近づくもの、または上記入射方向と同一方向のものも存在するため、瞳位置のずれによる色ムラを低減することができる。また、眼幅の異なる複数人に映像表示装置を使用させる場合でも、上記と同様の原理により、複数人の間で色の認識が異なる事態を低減することもできる。
【００４３】
したがって、２方向で特性の異なるホログラム光学素子を作製することで、これを映像表示装置に適用したときに、画角を広げたい方向（例えば水平方向）には画角重視の特性とし、観察者の瞳がずれやすい方向（例えば垂直方向）には瞳重視の特性とすることができる。また、複数人の使用を想定する場合には、眼幅方向（水平方向）には眼幅重視の特性とし、他の方向（垂直方向）には他の特性（画角重視や瞳重視の特性）とすることも可能となる。このように、水平方向および垂直方向の２方向で異なる観察特性を同時に実現することができるので、使い勝手のよい映像表示装置を実現することができる。
【００４４】
本発明のホログラム光学素子は、上述した本発明のホログラム光学素子の製造方法によって製造されることを特徴としている。これにより、本発明のホログラム光学素子を映像表示装置に適用したときに、水平方向および垂直方向の２方向で異なる観察特性を実現することができ、使い勝手のよい映像表示装置を実現することができる。
【００４５】
なお、本発明の映像表示装置は以下のように表現することもでき、これによって上記と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、本発明の映像表示装置は、映像を表示する表示素子と、表示素子の表示映像の拡大虚像を観察者に提供する拡大光学系とを備え、この拡大光学系が、表示素子からの映像光を回折反射させて観察者の瞳に導く体積位相型の反射型ホログラム光学素子を有する映像表示装置であって、上記ホログラム光学素子は、上述した本発明の製造方法によって製造されたホログラム光学素子である。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、方向によって異なる観察特性を同時に実現することができるので、使い勝手を向上させた映像表示装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
〔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。
【００４８】
（１．ＨＭＤの構成）
図２は、本実施形態に係るＨＭＤの概略の構成を示す斜視図である。ＨＭＤは、映像表示装置１と、支持手段２とで構成されている。
【００４９】
映像表示装置１は、少なくとも光源１１および表示素子１４（ともに図３参照）を内包する筐体３を有している。この筐体３は、接眼光学系４の一部を保持している。接眼光学系４は、後述する接眼プリズム２１および偏向プリズム２２の貼り合わせによって構成されており、全体として眼鏡の一方のレンズ（図２では右眼用レンズ）のような形状をしている。また、映像表示装置１は、筐体３を貫通して設けられるケーブル（図示せず）を介して、光源１１および表示素子１４に少なくとも駆動電力および映像信号を供給するための回路基板（図示せず）を有している。
【００５０】
支持手段２は、眼鏡のフレームに相当するものであり、観察者の側頭部に当接した状態で映像表示装置１を観察者の眼前で支持する。より詳しくは、支持手段２は、映像表示装置１の接眼光学系４を観察者の一方の眼（例えば右眼）の前で支持するとともに、ダミーレンズ５を観察者の他方の眼（例えば左眼）の前で支持する。また、支持手段２は、左右の鼻当て６も含んでいる。
【００５１】
観察者がＨＭＤを頭部に装着し（支持手段２を観察者の側頭部に当接させて、映像表示装置１を観察者の眼前に位置させ）、表示素子１４に映像を表示すると、その映像光が接眼光学系４を介して観察者の瞳に導かれる。これにより、観察者は、映像表示装置１の映像を虚像として観察することができる。また、これと同時に、観察者は、接眼光学系４を介して、外界像をシースルーで観察することができる。なお、映像表示装置１を２つ用いて両眼で映像を観察できるようにしてもよい（図７（ａ）参照）。
【００５２】
また、映像表示装置１が支持手段２によって観察者の眼前で支持されるので、観察者はハンズフリーとなり、映像や外界像を観察しながら空いた手で所望の作業を行うことができる。以下、映像表示装置１の詳細について説明する。
【００５３】
（２．映像表示装置の構成）
図３は、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、上述した接眼光学系４とを有している。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、図２に示した筐体３内に収容されており、後述する接眼プリズム２１の一部も筐体３内に位置している。また、光源１１、一方向拡散板１２および集光レンズ１３で照明光学系が構成されるが、この照明光学系の中に、必要に応じてＤＯＥ（回折光学素子）を配置してもよい。
【００５４】
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。まず、表示素子１４の表示領域の中心と、接眼光学系４によって形成される光学瞳Ｅ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、接眼光学系４の後述するホログラム光学素子２３への光軸の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、ホログラム光学素子２３への光軸の入射面とは、ホログラム光学素子２３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。以下、上記入射面を単に入射面または光軸入射面と称する。なお、本実施形態では、ＸＹＺの各方向において正負は問わないものとする。
【００５５】
また、光軸に垂直でかつ互いに直交する２方向をそれぞれ第１の方向および第２の方向とすると、本実施形態では、第１の方向は例えばＸ方向であり、第２の方向は例えばＹ方向である。そして、光軸に平行でかつ第１の方向を含む面を第１の面とし、光軸に平行でかつ第２の方向を含む面を第２の面とすると、本実施形態では、第１の面は例えばＺＸ平面であり、第２の面は例えばＹＺ平面である。また、光学瞳Ｅの位置では、Ｘ方向は水平方向にも対応し、Ｙ方向は垂直方向にも対応している。
【００５６】
光源１１は、表示素子１４を照明するものであり、例えば、光強度のピーク波長および光強度半値の波長幅で４６２±１２ｎｍ（Ｂ光）、５２５±１７ｎｍ（Ｇ光）、６３５±１１ｎｍ（Ｒ光）となる３つの波長帯域の光を発するＲＧＢ一体型のＬＥＤで構成されている。このように、光源１１が所定の波長幅の光を出射することにより、表示素子１４を照明して得られる映像光に所定の波長幅を持たせることができ、後述するホログラム光学素子２３にて映像光を回折させたときに、光学瞳Ｅの位置にて観察画角全域にわたって観察者に映像を観察させることができる。また、光源１１の各色についてのピーク波長は、ホログラム光学素子２３の後述する回折効率のピーク波長の近傍に設定されており、光利用効率の向上が図られている。
【００５７】
また、光源１１は、ＲＧＢの光を出射するＬＥＤで構成されているので、光源１１を安価に実現することができるとともに、表示素子１４を照明したときに、表示素子１４にてカラー映像を表示することが可能となり、そのカラー映像を観察者に提供することが可能となる。また、各ＬＥＤは、発光波長幅が狭いので、そのようなＬＥＤを複数用いることにより、色再現性が高く、明るい映像表示が可能となる。
【００５８】
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、Ｘ方向には入射光を約４０゜拡散させ、Ｙ方向には入射光を約０．５゜拡散させる。
【００５９】
集光レンズ１３は、一方向拡散板１２にて拡散された光をＹ方向に集光するシリンダレンズで構成されており、その拡散光が効率よく光学瞳Ｅを形成するように配置されている。
【００６０】
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、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で構成されている。表示素子１４は、矩形の表示領域の長辺方向が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。なお、表示素子１４は、反射型であってもよい。反射型の表示素子１４としては、例えば反射型の液晶表示素子や、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device；米国テキサスインスツルメント社製）を用いることができる。
【００６１】
接眼光学系４は、表示素子１４の表示映像の拡大虚像を観察者に提供する拡大光学系であり、接眼プリズム２１（第１の透明基板）と、偏向プリズム２２（第２の透明基板）と、ホログラム光学素子２３とを有して構成されている。
【００６２】
接眼プリズム２１は、面２１ａを介して入射する表示素子１４からの映像光を、対向する２つの面２１ｂ・２１ｃで全反射させ、ホログラム光学素子２３を介して観察者の瞳に導く一方、外光を透過させて観察者の瞳に導くものであり、偏向プリズム２２とともに、例えばアクリル系樹脂で構成されている。この接眼プリズム２１は、平行平板の下端部を下端に近くなるほど薄くして楔状にし、その上端部を上端に近くなるほど厚くした形状で構成されている。また、接眼プリズム２１は、その下端部に配置されるホログラム光学素子２３を挟むように、偏向プリズム２２と接着剤で接合されている。
【００６３】
偏向プリズム２２は、平面視で略Ｕ字型の平行平板で構成されており（図２参照）、接眼プリズム２１の下端部および両側面部（左右の各端面）と貼り合わされたときに、接眼プリズム２１と一体となって略平行平板となるものである。この偏向プリズム２２を接眼プリズム２１に接合することにより、観察者が接眼光学系４を介して観察する外界像に歪みが生じるのを防止することができる。
【００６４】
つまり、例えば、接眼プリズム２１に偏向プリズム２２を接合させない場合、外光は接眼プリズム２１の楔状の下端部を透過するときに屈折するので、接眼プリズム２１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２１に偏向プリズム２２を接合させて一体的な略平行平板を形成することで、外光が接眼プリズム２１の楔状の下端部を透過するときの屈折を偏向プリズム２２でキャンセルすることができる。その結果、シースルー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。
【００６５】
なお、接眼プリズム２１および偏向プリズム２２の各面は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。接眼プリズム２１および偏向プリズム２２の各面を曲面とすれば、接眼光学系４に矯正眼鏡レンズとしての機能を持たせることもできる。
【００６６】
ホログラム光学素子２３は、表示素子１４から出射される映像光（３原色に対応した波長の光）を回折反射し、表示素子１４にて表示される映像を拡大して観察者の瞳に虚像として導く体積位相型の反射型ホログラムである。このホログラム光学素子２３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。ここで、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。
【００６７】
反射型のホログラム光学素子２３は、高い波長選択性を有しており、上記波長域（露光波長近辺）の波長の光しか回折反射しないので、回折反射される波長以外の波長を含む外光はホログラム光学素子２３を透過することになり、高い外光透過率を実現することができる。
【００６８】
また、ホログラム光学素子２３は、軸非対称な正の光学パワーを有している。つまり、ホログラム光学素子２３は、正の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。これにより、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。
【００６９】
（３．映像表示装置の動作）
次に、上記構成の映像表示装置１の動作について説明する。光源１１から出射された光は、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。
【００７０】
表示素子１４からの映像光は、接眼光学系４の接眼プリズム２１の内部にその上端面（面２１ａ）から入射し、対向する２つの面２１ｂ・２１ｃで複数回全反射されて、ホログラム光学素子２３に入射する。ホログラム光学素子２３に入射した光は、そこで反射され、面２１ｃを透過して光学瞳Ｅに達する。光学瞳Ｅの位置では、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。
【００７１】
一方、接眼プリズム２１、偏向プリズム２２およびホログラム光学素子２３は、外光をほとんど全て透過させるので、観察者はこれらを介して外界像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、外界像の一部に重なって観察されることになる。
【００７２】
このように、映像表示装置１では、表示素子１４から出射される映像光を接眼プリズム２１内での全反射によって導光し、ホログラム光学素子２３を介して観察者の瞳に導くので、通常の眼鏡レンズと同様に、接眼プリズム２１および偏向プリズム２２の厚さを３ｍｍ程度にすることができ、映像表示装置１を小型化、軽量化することができる。また、表示素子１４からの映像光を内部で全反射させる接眼プリズム２１を用いることにより、高い外光の透過率を確保して、明るい外界像を観察者に提供することができる。
【００７３】
また、体積位相型の反射型のホログラム光学素子２３は、回折効率半値の波長幅が狭く、回折効率が高いので、このようなホログラム光学素子２３を用いることにより、色純度が高く、明るい映像を提供することができるとともに、外光の透過率が高くなるので、観察者は明るい外界像を観察することができる。また、光源１１と光学瞳Ｅとの共役関係が変更されないので、映像光の波長が変化せず、色再現性の高い映像を提供することができる。
【００７４】
また、上記の説明からもわかるように、ホログラム光学素子２３は、表示素子１４からの映像光と外光とを同時に観察者の瞳に導くコンバイナとして機能している。これにより、観察者は、ホログラム光学素子２３を介して、表示素子１４から提供される映像と外界像とを同時に観察することができる。
【００７５】
（４．ホログラム光学素子の製造方法について）
次に、上記したホログラム光学素子２３の製造方法について説明する。図４は、ホログラム光学素子２３を製造する際の露光光学系全体の概略の構成を示す説明図である。この製造光学系は、光源３１と、ビームステアラー３２と、シャッター３３と、ビームエキスパンダー３４と、ミラー３５と、ダイクロイックミラー３６・３７と、ミラー３８と、ビームスプリッタ３９と、ミラー４０・４１・４２・４３と、製造光学系５０とを備えている。
【００７６】
なお、光源３１、ビームステアラー３２、シャッター３３およびビームエキスパンダー３４は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応してそれぞれ設けられている。これらについて特にＲＧＢで区別したい場合には、部材番号の後にＲＧＢの文字を併記するものとする。
【００７７】
上記の構成において、光源３１Ｂから出射されるＢのレーザー光は、ビームステアラー３２Ｂを構成する２枚のミラーで反射され、露光量を調整するためのシャッター３３Ｂを透過した後、ビームエキスパンダー３４Ｂにて光束径が拡大され、その後、ミラー３５にて反射偏向されてダイクロイックミラー３６に入射する。
【００７８】
また、光源３１Ｇから出射されるＧのレーザー光は、ビームステアラー３２Ｇを構成する２枚のミラーで反射され、露光量を調整するためのシャッター３３Ｇを透過した後、ビームエキスパンダー３４Ｇにて光束径が拡大され、その後、ダイクロイックミラー３６にてＢのレーザー光と色合成され、ダイクロイックミラー３７に入射する。
【００７９】
また、光源３１Ｒから出射されるＲのレーザー光は、ビームステアラー３２Ｒを構成する２枚のミラーで反射され、露光量を調整するためのシャッター３３Ｒを透過した後、ビームエキスパンダー３４Ｒにて光束径が拡大され、その後、ダイクロイックミラー３７にてＢおよびＧのレーザー光と色合成され、ミラー３８に入射する。
【００８０】
ミラー３８に入射したＲＧＢのレーザー光は、そこで反射されてビームスプリッタ３９に入射し、２つの光路に分離される。第１の露光光束である物体光側の光路では、ビームスプリッタ３９から出射されるＲＧＢのレーザー光は、ミラー４０・４１にて順に反射された後、製造光学系５０に入射する。一方、第２の露光光束である参照光側の光路では、ビームスプリッタ３９から出射されるＲＧＢのレーザー光は、ミラー４２・４３にて順に反射された後、製造光学系５０に入射する。製造光学系５０では、ＲＧＢについての２つ光路で所望の露光光束を作製し、これらの露光光束をホログラム感光材料２３ａ（図５参照）に照射することにより、ホログラム光学素子２３が作製される。
【００８１】
なお、ホログラム感光材料２３ａとしては、銀塩材料、重クロム酸ゼラチン、フォトポリマーなどを用いることができるが、特に、ホログラム光学素子２３を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。
【００８２】
次に、製造光学系５０の内部における露光の詳細について説明する。図５は、製造光学系５０の詳細な構成を示す説明図であり、特に、ＹＺ平面での光路およびＺＸ平面での光路が明確になるように図示したものである。
【００８３】
物体光側では、ミラー４１（図４参照）を介して入射する光が、図示しない集光光学系により集光される。その集光位置にはピンホールが配置されており、ピンホールを通過した光が理想的な点光源からの発散光となる。点光源からの発散光は、軸非対称な形状の反射面６１・６２で順に反射され、軸非対称な配置の非球面レンズ６３・６４を順に透過した後、プリズム６５を透過して接眼プリズム２１上のホログラム感光材料２３ａに接眼プリズム２１とは反対側から照射される。一方、参照光側では、ミラー４３（図４参照）を介して入射する光が、光軸方向（Ｚ方向）に並ぶ２つのシリンドリカルレンズ７１・７２を順に透過して、接眼プリズム２１上のホログラム感光材料２３ａに接眼プリズム２１側から照射される。
【００８４】
なお、ホログラム光学素子２３は、複雑な接眼光学系４の主要なパワーを持つため、作製時には軸非対称な光学系を用いてホログラム感光材料２３ａを露光し、作製されるホログラム光学素子２３に軸非対称な波面再生機能を持たせる必要がある。このため、物体光側の光学系を上記のように構成し、物体光を軸非対称な波面を持つ光束としている。なお、軸非対称な光学系は、一般に、軸非対称な配置のレンズ、プリズム、ＤＯＥ、反射面などで構成することが可能であり、これらの光学部材を適宜選択して構成されればよい。また、必要に応じて、参照光側の光学系にも、軸非対称な配置や構成のレンズ系を適用しても構わない。
【００８５】
ここで、参照光側の光学系で光軸方向に並ぶ２つのシリンドリカルレンズ７１・７２は、光の集光方向が互いに異なっている。より詳細には、シリンドリカルレンズ７１は、入射光（ここではミラー４３を介して入射する光）をＹＺ平面でのみ集光し、シリンドリカルレンズ７２は、入射光（ここではシリンドリカルレンズ７１を介して入射する光）をＺＸ平面でのみ集光する。このような２枚のシリンドリカルレンズ７１・７２を光束の進行方向にずらして配置することにより、ＹＺ平面内とＺＸ平面内とで露光時の集光点（点光源の位置）を光軸方向に異ならせることができる。本実施形態では、ＺＸ平面内での露光時の集光点Ｑは、再生時の光学瞳と略同一位置であり、ＹＺ平面内での露光時の集光点Ｐは、再生時の光学瞳に対してホログラム光学素子２３とは反対側の位置となっている。したがって、シリンドリカルレンズ７１・７２を用いることにより、露光時において、ＹＺ平面内では集光点Ｐからの発散光が得られ、ＺＸ平面内では集光点Ｑからの発散光が得られる。
【００８６】
このように、製造光学系５０の内部では、ホログラム感光材料２３ａを露光する２光束のうち、一方の露光光束（物体光）は軸非対称な波面を持つ光束であるが、他方の露光光束（参照光）は、ＹＺ平面内とＺＸ平面内とで露光時の集光点Ｐ・Ｑが光軸方向に異なる光束となっている。これにより、２光束干渉によりホログラム光学素子２３を作製し、映像表示装置１に適用したときには、再生時にホログラム光学素子２３にて回折された所定波長の映像光（例えばＲＧＢの少なくともいずれかの光）の集光位置がＹＺ平面内とＺＸ平面内とで光軸方向に異なるので、Ｙ方向およびＸ方向の２方向で観察特性を異ならせることができる。この点についてさらに説明すると、以下の通りである。
【００８７】
図１は、再生時にホログラム光学素子２３にて回折反射される映像光（例えばＢ光）の集光位置をＹＺ平面とＺＸ平面との両方で示した説明図であり、図６は、ＹＺ平面とＺＸ平面とのそれぞれにおいて、再生時に光学瞳に入射する映像光（例えばＢ光）の光線（実線）と露光時の参照光（例えばＢ光）の光線（破線）とを併せて示す説明図である。図５の製造光学系５０によってホログラム光学素子２３を作製した場合、再生時は、ホログラム光学素子２３にて回折反射された映像光は、ＹＺ平面内では集光点Ｐ’に集光し、ＺＸ平面内では集光点Ｑ’に集光する。なお、集光点Ｐ’・Ｑ’は、それぞれ図５の集光点Ｐ・Ｑと同じ位置である。
【００８８】
これにより、再生時に光学瞳Ｅを含む面内に観察者の瞳を位置させて映像を観察する場合に、ＹＺ平面内では、観察者の瞳が光学瞳Ｅを含む面内でずれたとしても、観察方向によっては、露光時のホログラム感光材料２３ａへの露光光線の入射方向に近づくもの（図６の実線の光線の傾きが破線の光線の傾きに近づくもの）、または上記入射方向と同一方向のものも存在するため、瞳位置のずれによる色ムラを低減することができる。一方、ＺＸ平面内では、観察者が光学瞳Ｅの面内で瞳位置をずらすことなく映像を観察したときに、ホログラム感光材料２３ａへの露光光線の入射方向と映像の観察方向とが一致するので（実線の光線と破線の光線とが一致するので）、観察画角内での色ムラの無い良好な映像を観察することができる。
【００８９】
以上のように、本実施形態のホログラム光学素子２３の製造方法によれば、その製造方法によって作製されたホログラム光学素子２３を映像表示装置１に適用することで、例えば垂直方向であるＹ方向には瞳重視の特性（瞳位置のずれによる色ムラを低減した特性）とし、水平方向であるＸ方向には画角重視の特性（観察画角内での色ムラを低減した特性）とした映像表示装置１を実現することができる。このように、光学瞳Ｅを含む面内の異なる２方向で異なる観察特性を同時に実現することができるので、使い勝手のよい映像表示装置１を実現することができる。
【００９０】
特に、再生時の映像光の集光位置が、一方の面内（ＺＸ平面内）では光学瞳Ｅと略同一位置（集光点Ｑ’）であり、他方の面内（ＹＺ平面内）では光学瞳Ｅに対してホログラム光学素子２３とは反対側の位置（集光点Ｐ’）であるので、一方の方向（Ｘ方向）については画角重視の特性とし、他方の方向（Ｙ方向）については瞳重視の特性とすることが確実にできる。
【００９１】
また、露光時の参照光の集光位置（集光点Ｐ・Ｑ）を光軸方向にそれぞれ調整すれば、再生時の映像光の集光位置（集光点Ｐ’・Ｑ’）を光軸方向に個別に調整することが可能となる。これにより、Ｘ方向およびＹ方向において再生時の観察特性を個々に調整することも可能となり、装置の使い勝手が益々よくなる。
【００９２】
また、本実施形態では、表示領域がＹ方向よりもＸ方向に長い表示素子１４を用いているので、光学瞳Ｅの位置で映像を観察する際の観察画角は、Ｙ方向の画角（ＹＺ平面内での画角）よりもＸ方向の画角（ＺＸ平面内での画角）のほうが広い。特に、表示素子１４として、アスペクト比が１６（横）：９（縦）の表示領域を持つものを採用した場合は、観察画角は垂直方向よりも水平方向で顕著に広くなる。このため、Ｘ方向における映像の色ムラは極力低減されることが望ましい。
【００９３】
そこで、本実施形態では、画角の広い方向（Ｘ方向）に画角重視の特性を持たせるべく、ＺＸ平面とＹＺ平面とのうちで観察画角が広い面（ＺＸ平面）内における所定波長の映像光の集光位置（集光点Ｑ’）を光学瞳Ｅと略同一位置としている。つまり、再生時の映像光の集光位置が光学瞳Ｅと略同一位置にあるＺＸ平面内での画角が、他方のＹＺ平面内での画角よりも広い。これにより、画角が広くても色ムラを低減した良好な映像を観察者に観察させることができ、特にデジタル放送のハイビジョン映像を表示可能な表示素子１４を用いた場合でも、水平方向に色ムラを低減した良好な映像を観察者に観察させることができる。
【００９４】
また、本実施形態のように映像表示装置１を観察者の眼前で支持するための支持手段２（図２参照）が観察者の側頭部に当接する場合、水平方向における観察者の瞳位置のずれは少ない。したがって、本実施形態のように、Ｘ方向およびＹ方向のうちで、再生時の映像光の集光位置が光学瞳Ｅと略同一位置にある平面（ＺＸ平面）に含まれる方向（Ｘ方向）を水平方向とすることにより、水平方向に画角重視の特性を優先して持たせて、水平方向に色ムラの無い良好な映像を観察者に観察させることができる。
【００９５】
ところで、上述した映像表示装置１を観察者の両眼に対応して２つ設けて全体として１つの映像表示装置とすることも可能である。なお、ここでは、説明の便宜上、観察者の右眼に対応する映像表示装置１を表示ユニット１Ｒと称し、観察者の左眼に対応する映像表示装置１を表示ユニット１Ｌと称し、これら２つの表示ユニット１Ｒ・１Ｌを合わせて１つの映像表示装置１と称することとする。図７（ａ）は、２つの表示ユニット１Ｒ・１Ｌを観察者の両眼に対応して設けた映像表示装置１およびそれを備えたＨＭＤの概略の構成を模式的に示す正面図である。
【００９６】
このような映像表示装置１では、観察者は表示ユニット１Ｒ・１Ｌの各表示素子に表示された映像を両眼でそれぞれ観察することが可能となるが、眼幅の異なる観察者の各々に対して水平方向に色ムラの無い良好な映像を観察させるために、調整機構８１を設けることが望ましい。図７（ｂ）は、調整機構８１の概略の構成を示す分解斜視図である。
【００９７】
この調整機構８１は、２つの表示ユニット１Ｒ・１Ｌの眼幅方向の間隔を調整する調整手段であり、２つのスライド部材８２・８３と、スライド部材８２・８３を固定する固定手段としての２組のボルト８４およびナット８５とを有して構成されている。
【００９８】
２つのスライド部材８２・８３は、互いに当接しながら眼幅方向に相対的にスライドする板状の部材である。一方のスライド部材８２の一端は、表示ユニット１Ｒの接眼光学系４（例えば偏向プリズム２２）にビスや接着剤等で固定されており、他端は自由端となっている。また、他方のスライド部材８３の一端は、表示ユニット１Ｌの接眼光学系４（例えば偏向プリズム２２）にビスや接着剤等で固定されており、他端は自由端となっている。
【００９９】
また、スライド部材８２には、上面および下面を貫通する円形の孔８２ａが眼幅方向に２つ並んで設けられている。一方。スライド部材８３にも、上面および下面を貫通する孔８３ａが１つ設けられているが、この孔８３ａは、孔８２ａ・８２ａ間の距離よりも眼幅方向に長い矩形状の長孔となっている。なお、孔８３ａの形状は特に限定されるわけではない。
【０１００】
このような調整機構８１の構成では、観察者の眼幅に対応した量だけ２つのスライド部材８２・８３を眼幅方向である水平方向に相対的にスライドさせた後、スライド部材の孔８２ａ・８２ａ、スライド部材８３の孔８３ａを貫通するボルト８４・８４の先端にナット８５・８５を螺合させてスライド部材８２・８３を固定することで、表示ユニット１Ｒ・１Ｌの間隔が調整される。したがって、眼幅の異なる観察者ごとに、表示ユニット１Ｒ・１Ｌを観察者の両眼の前に位置させることができる。
【０１０１】
このように、両眼観察用の映像表示装置１に調整機構８１を設けることにより、観察者が自分の眼幅に合うように表示ユニット１Ｒ・１Ｌの間隔を調整した後、映像表示装置１を使用することが可能となる。この結果、両眼観察用の映像表示装置１においても、眼幅の異なる観察者ごとに、水平方向における観察画角内での色ムラを低減した良好な映像を観察させることができる。
【０１０２】
特に、調整機構８１が、２つのスライド部材８２・８３と固定手段（ボルト８４・８４、ナット８５・８５）とで構成されているので、２つの表示ユニット１Ｒ・１Ｌの眼幅方向の間隔を確実に調整することができる。
【０１０３】
また、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）は、調整機構８１の他の構成例を示す正面図と平面図とを合わせて示したものである。これらの図に示すように、調整機構８１は、互いに交換可能な複数の支持部材８６の中から選択される１つの支持部材８６で構成されてもよい。ここで、複数の支持部材８６は、２つの表示ユニット１Ｒ・１Ｌを所定の間隔で（互いに異なる間隔で）支持するものであり、例えば３つの支持部材８６ａ・８６ｂ・８６ｃで構成されている。支持部材８６ａ・８６ｂ・８６ｃは、眼幅方向の長さがこの順で次第に長くなるように形成されている。
【０１０４】
また、各支持部材８６における眼幅方向の両端部は、表示ユニット１Ｒ・１Ｌの接眼光学系４の偏向プリズム２２をそれぞれ挟持することが可能な形状となっている。なお、各支持部材８６の両端部は、各偏向プリズム２２とビス等で固定されてもよい。
【０１０５】
このように、互いに交換可能な複数の支持部材８６の中から、観察者の眼幅に対応した長さの支持部材８６を選択して使用することによっても、２つの表示ユニット１Ｒ・１Ｌの眼幅方向の間隔を、眼幅の異なる観察者ごとに確実に調整することができる。したがって、支持部材８６を調整機構８１として用いる場合であっても、眼幅の異なる観察者ごとに、水平方向における観察画角内での色ムラを低減した良好な映像を観察させることができる。
【０１０６】
なお、本実施形態のように、カラー対応のホログラム光学素子２３、すなわち、ＲＧＢの映像光を回折させるホログラム光学素子２３を作製する場合には、露光時に用いたシリンドリカルレンズ７１・７２をさらに複数枚のレンズで構成するなどして色収差補正（色消し）を行うことにより、さらに良好な映像を観察者に観察させることができる。
【０１０７】
なお、本実施形態では、露光時に用いる円形の光ビーム（物体光、参照光）の外縁部を遮光板などで規制し、ホログラム感光材料２３ａの形状（例えば図５に示したような四角形状）にほぼ沿うような外形の光ビームを得て、これをホログラム感光材料２３ａに照射するようにしてもよい。この場合、ホログラム感光材料２３ａに干渉縞を形成するのに不要な光が入射しないので（干渉縞の形成に必要な光のみをホログラム感光材料２３ａに入射させることができるので）、ノイズとなる干渉縞がホログラム感光材料２３ａに形成されるのを極力低減することができる。
【０１０８】
なお、図６において、再生時に表示素子１４（図３参照）からホログラム光学素子２３を介して光学瞳Ｅの中心に入射する光線を主光線とすると、再生時に、所定の波長でホログラム光学素子２３の１点から射出される光（例えば一方の破線の光）について、ＹＺ平面内では、その光のホログラム光学素子２３からの射出方向（破線の方向）は、ホログラム光学素子２３の同位置を通る主光線の方向とは異なる方向であり、その光は第１の点（集光点Ｐ’）近傍に集光されるが、ＺＸ平面内では、その光のホログラム光学素子２３からの射出方向は、ホログラム光学素子２３の同位置を通る主光線の方向とは略同じ方向であり、その光は第２の点（集光点Ｑ’）近傍に集光される。このとき、第１の点は、第２の点に対してホログラム光学素子２３とは反対側の位置にあり、第２の点は光学瞳Ｅを含む面内に位置している。
【０１０９】
以上のことから、本実施形態の映像表示装置１は、以下のように表現することもできる。すなわち、本実施形態の映像表示装置１は、表示素子１４と、表示素子１４に生成された映像を拡大して観察瞳（光学瞳Ｅ）に導く拡大光学系（接眼光学系４）とを備え、拡大光学系は表示素子１４からの映像光を観察瞳に向けて回折反射する体積位相型の反射型のホログラム光学素子２３を備え、ホログラム光学素子２３は、映像光の所定の波長に関して、光軸に垂直でかつ互いに直交する２つの方向のうちの一方の方向（Ｙ方向）を含む面内（ＹＺ平面内）での回折光の射出方向は観察光路の主光線と異なった方向であり、その回折光は第１の点（集光点Ｐ’）近傍に集光され、他方の方向（Ｘ方向）を含む面内（ＺＸ平面内）での回折光の射出方向は観察光路の主光線と略同じ方向であり、その回折光は第２の点（集光点Ｑ’）近傍に集光され、第１の点は第２の点に対してホログラム光学素子２３とは反対側の位置にあり、第２の点は光学瞳Ｅを含む面内に位置している構成である。なお、第１の点をホログラム光学素子２３から無限遠に位置する点と考えれば、上記映像表示装置１は、後述する実施の形態２の映像表示装置１も概念的に含むものとなる。
【０１１０】
〔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。
【０１１１】
図９は、本実施形態における製造光学系５０の詳細な構成を示す説明図であり、特に、ＹＺ平面での光路およびＺＸ平面での光路が明確になるように図示したものである。本実施形態では、製造光学系５０の参照光側の光学系において、シリンドリカルレンズ７１を削除する一方、シリンドリカルレンズ７２を残してホログラム感光材料２３ａを露光し、ホログラム光学素子２３を作製した以外は、実施の形態１と同様である。
【０１１２】
シリンドリカルレンズ７２は、入射光（ここではミラー４３を介して入射する光）をＺＸ平面内でのみ集光する。したがって、ミラー４３を介してシリンドリカルレンズ７２に入射する光が略平行光であれば、ＹＺ平面内ではシリンドリカルレンズ７２から略平行光が出射され、ホログラム感光材料２３ａに照射される。一方、ＺＸ平面内では、入射光がシリンドリカルレンズ７２によって集光点Ｑに一旦集光された後、集光点Ｑから発散光となってホログラム感光材料２３ａに照射される。
【０１１３】
このとき、ＺＸ平面内での露光時の集光点Ｑは、再生時の光学瞳と略同一位置であるが、ＹＺ平面内での露光時の集光点は、再生時の光学瞳に対してホログラム光学素子２３とは反対側の位置であって、ホログラム光学素子２３から無限遠の位置と考えることができる。このように、一方の平面内（ＺＸ平面内）でのみ参照光を集光する本実施形態においても、ＹＺ平面内とＺＸ平面内とで露光時の集光点（点光源の位置）が光軸方向に異なることになる。本実施形態では、再生時には、ホログラム光学素子２３にて回折反射された所定波長の映像光は、ＹＺ平面内では無限遠の位置に集光し、ＺＸ平面内では集光点Ｑと同じ点に集光することになる。
【０１１４】
ＺＸ平面とＹＺ平面とのうちで、所定波長の映像光の集光位置が光学瞳に対してホログラム光学素子２３とは反対側の無限遠の位置にある面（ＹＺ平面）内では、露光時にホログラム感光材料２３ａに入射する露光光線が略平行となる。したがって、本実施形態では、再生時に観察者の瞳位置が上記面内の一方向（ここではＹ方向）にずれても、露光光線の方向と同一の観察方向については、瞳位置の違いによって色ムラが発生するのを回避することができる。
【０１１５】
〔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。
【０１１６】
図１０は、本実施形態における製造光学系５０の詳細な構成を示す説明図であり、特に、ＹＺ平面での光路およびＺＸ平面での光路が明確になるように図示したものである。本実施形態では、製造光学系５０の参照光側の光学系において、シリンドリカルレンズ７１・７２の配置を逆にし、露光時のＹＺ平面内での集光位置（集光点Ｐ）を再生時の光学瞳と略同一位置とし、ＺＸ平面内での集光位置（集光点Ｑ）を再生時の光学瞳に対してホログラム光学素子２３とは反対側の位置にしてホログラム感光材料２３ａを露光し、ホログラム光学素子２３を作製した以外は、実施の形態１と同様である。
【０１１７】
このような製造光学系５０では、ミラー４３からの光（例えば平行光とする）は、ＹＺ平面内では、シリンドリカルレンズ７１のみによって集光点Ｐに集光され、そこからの発散光となってホログラム感光材料２３ａに照射される一方、ＺＸ平面内では、シリンドリカルレンズ７２のみによって集光点Ｑに集光され、そこからの発散光となってホログラム感光材料２３ａに照射される。
【０１１８】
ここで、ホログラム光学素子２３を有する接眼光学系４によって形成される光学瞳は、光軸入射面に垂直な方向（Ｘ方向）よりも光軸入射面に平行な方向（Ｙ方向）のほうが小さいので、Ｙ方向に瞳位置がずれたときに生ずる色ムラはある程度許容される部分もある。したがって、このことを考えれば、Ｙ方向には瞳重視の特性以外の他の特性を持たせることも可能である。
【０１１９】
そこで、本実施形態のように、Ｘ方向およびＹ方向のうちで、再生時における所定波長の映像光の集光位置が光学瞳と略同一位置にある面（ＹＺ平面）に含まれる方向（Ｙ方向）と、ホログラム光学素子２３への光軸入射面に平行な方向とを一致させることにより、画角重視の特性を光軸入射面に平行な方向（Ｙ方向）に持たせて、良好な映像を観察者に観察させることが可能となる。
【０１２０】
また、ＨＭＤにおいて、映像表示装置１を観察者の片眼または両眼に対応させて設ける場合、観察者ごとに瞳位置は水平方向に異なることから（眼幅が異なることから）、瞳位置のずれによって色ムラが発生するのと同様の原理により、観察者ごとに所定の観察方向における色の認識が相違する事態が発生する。しかし、本実施形態では、Ｘ方向およびＹ方向のうちで、再生時における所定波長の映像光の集光位置が光学瞳に対してホログラム光学素子２３とは反対側の位置にある面（ＺＸ平面）に含まれる方向（Ｘ方向）と、観察者の眼幅方向とが一致しているので、観察者ごとに色の認識が異なる事態を低減することができ、同じ映像については誰が観察しても同じような色を認識させることができる。また、観察者は、映像表示装置１を両眼に対応して設けたときの映像観察時に、少ない眼幅調整量（光軸調整量）で良好な映像を観察できるという利点もある。したがって、本実施形態の構成は、特に、映像表示装置１を観察者の両眼に対応させて設ける場合に非常に有効となる。
【０１２１】
また、本実施形態の映像表示装置１を例えば横置きにした場合、つまり、Ｘ方向が垂直方向でＹ方向が水平方向となるように映像表示装置１を配置した場合は、実施の形態１と同様の観察特性を実現することができる。すなわち、本実施形態の構成では、露光時の参照光のＹＺ平面内での集光位置が再生時の光学瞳と略同一位置であるので、Ｙ方向すなわち水平方向に画角重視の特性を持たせることができるとともに、Ｘ方向すなわち垂直方向に瞳重視の特性を持たせることができる。したがって、映像表示装置１を縦置きにするか、横置きにするかでも各方向の観察特性を異ならせることができる。
【０１２２】
なお、本実施形態の映像表示装置１においては、再生時に、所定の波長でホログラム光学素子２３の１点から射出される光について、ＺＸ平面内では、その光のホログラム光学素子２３からの射出方向は、ホログラム光学素子２３の同位置を通る主光線の方向とは異なる方向であり、その光は第１の点（集光点Ｑと同じ位置）近傍に集光されるが、ＹＺ平面内では、その光のホログラム光学素子２３からの射出方向は、ホログラム光学素子２３の同位置を通る主光線の方向と略同じ方向であり、その光は第２の点（集光点Ｐと同じ位置）近傍に集光される。このとき、第１の点は、第２の点に対してホログラム光学素子２３とは反対側の位置にあり、第２の点は光学瞳Ｅを含む面内に位置している。
【０１２３】
以上のことから、本実施形態の映像表示装置１は、以下のように表現することもできる。すなわち、本実施形態の映像表示装置１は、表示素子１４と、表示素子１４に生成された映像を拡大して観察瞳（光学瞳Ｅ）に導く拡大光学系（接眼光学系４）とを備え、拡大光学系は表示素子１４からの映像光を観察瞳に向けて回折反射する体積位相型の反射型のホログラム光学素子２３を備え、ホログラム光学素子２３は、映像光の所定の波長に関して、光軸に垂直でかつ互いに直交する２つの方向のうちの一方の方向（Ｘ方向）を含む面内（ＺＸ平面内）での回折光の射出方向は観察光路の主光線と異なった方向であり、その回折光は第１の点近傍に集光され、他方の方向（Ｙ方向）を含む面内（ＹＺ平面内）での回折光の射出方向は観察光路の主光線と略同じ方向であり、その回折光は第２の点近傍に集光され、第１の点は第２の点に対してホログラム光学素子２３とは反対側の位置にあり、第２の点は光学瞳Ｅを含む面内に位置している構成である。なお、第１の点をホログラム光学素子２３から無限遠に位置する点と考えれば、上記映像表示装置１は、後述する実施の形態４の映像表示装置１も概念的に含むものとなる。
【０１２４】
〔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。
【０１２５】
図１１は、本実施形態における製造光学系５０の詳細な構成を示す説明図であり、特に、ＹＺ平面での光路およびＺＸ平面での光路が明確になるように図示したものである。本実施形態では、製造光学系５０の参照光側の光学系において、シリンドリカルレンズ７２を削除する一方、シリンドリカルレンズ７１を残してホログラム感光材料２３ａを露光し、ホログラム光学素子２３を作製した以外は、実施の形態３と同様である。
【０１２６】
シリンドリカルレンズ７１は、入射光（ここではミラー４３を介して入射する光）をＹＺ平面内でのみ集光する。したがって、ミラー４３を介してシリンドリカルレンズ７１に入射する光が略平行光であれば、ＺＸ平面内ではシリンドリカルレンズ７１から略平行光が出射され、ホログラム感光材料２３ａに照射される。一方、ＹＺ平面内では、入射光がシリンドリカルレンズ７１によって集光点Ｐに一旦集光された後、集光点Ｐから発散光となってホログラム感光材料２３ａに照射される。
【０１２７】
このとき、ＹＺ平面内での露光時の集光点Ｐは、再生時の光学瞳と略同一位置であるが、ＺＸ平面内での露光時の集光点は、再生時の光学瞳に対してホログラム光学素子２３とは反対側の位置であって、ホログラム光学素子２３から無限遠の位置と考えることができる。このように、一方の平面内（ＹＺ平面内）でのみ参照光を集光する本実施形態においても、ＹＺ平面内とＺＸ平面内とで露光時の集光点（点光源の位置）が光軸方向に異なることになる。本実施形態では、再生時には、ホログラム光学素子２３にて回折反射された所定波長の映像光は、ＺＸ平面内では無限遠の位置に集光し、ＹＺ平面内では集光点Ｐと同じ点に集光することになる。
【０１２８】
ＺＸ平面とＹＺ平面とのうちで、所定波長の映像光の集光位置が光学瞳に対してホログラム光学素子２３とは反対側の無限遠の位置にある面（ＺＸ平面）内では、露光時にホログラム感光材料２３ａに入射する露光光線が略平行となる。したがって、本実施形態では、再生時に観察者ごとに瞳位置が上記面内の一方向（ここではＸ方向）に異なる場合でも、露光光線の方向と同一の観察方向については、観察者ごとに色の認識が異なる事態を低減することができ、眼幅の異なる複数人の使用にも容易に対応することができる。
【０１２９】
〔実施の形態５〕
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１〜４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。
【０１３０】
図１２は、本実施形態における製造光学系５０の詳細な構成を示す説明図であり、特に、ＹＺ平面での光路およびＺＸ平面での光路が明確になるように図示したものである。本実施形態では、露光時のＹＺ平面内での集光位置（集光点Ｐ）を再生時の光学瞳に対してホログラム光学素子２３とは反対側の位置とし、ＺＸ平面内での集光位置（集光点Ｑ）を集光点Ｐに対してホログラム光学素子２３とは反対側の位置にしてホログラム感光材料２３ａを露光し、ホログラム光学素子２３を作製した以外は、実施の形態３と同様である。なお、上記のような集光位置は、例えばシリンドリカルレンズ７１・７２を光軸方向にずらす（ホログラム光学素子２３とは反対側にずらす）、あるいはシリンドリカルレンズ７１・７２の光学的なパワーを適切に設定することにより実現することが可能である。
【０１３１】
このような製造光学系５０では、ミラー４３からの光（例えば平行光とする）は、ＹＺ平面内では、シリンドリカルレンズ７１のみによって集光点Ｐに集光され、そこからの発散光となってホログラム感光材料２３ａに照射される一方、ＺＸ平面内では、シリンドリカルレンズ７２のみによって集光点Ｑに集光され、そこからの発散光となってホログラム感光材料２３ａに照射される。したがって、再生時には、ホログラム光学素子２３からの所定波長の映像光は、ＹＺ平面内では集光点Ｐと同一位置に集光され、ＺＸ平面内では集光点Ｑと同一位置に集光される。
【０１３２】
なお、再生時の映像光の集光位置のうちで、ホログラム光学素子２３により近いほうの集光位置を第１の位置とし、ホログラム光学素子２３からより遠いほうの集光位置を第２の位置とすると、本実施形態では、ＹＺ平面内での集光位置が第１の位置となり、ＺＸ平面内での集光位置が第２の位置となる。
【０１３３】
このように、再生時の所定波長の映像光の集光位置は、ＺＸ平面およびＹＺ平面のうちの一方の面内（例えばＹＺ平面内）では光学瞳に対してホログラム光学素子２３とは反対側の第１の位置であり、他方の面内（例えばＺＸ平面内）では第１の位置に対してホログラム光学素子２３とは反対側の第２の位置である。つまり、ＺＸ平面およびＹＺ平面の両方の面内で映像光の集光位置が光学瞳とは異なった位置となっている。これにより、Ｘ方向およびＹ方向の一方の方向（例えば垂直方向となるＹ方向）では、映像観察の際に観察者の瞳が光学瞳面内でずれたとしても、瞳位置のずれによる色ムラを低減することができ、瞳重視の特性とすることができる。また、他方の方向（例えば水平方向となるＸ方向）では、眼幅の異なる複数人に映像表示装置１を使用させる場合でも、複数人の間で色の認識が異なる事態を低減することができ、眼幅重視の特性とすることができる。
【０１３４】
なお、本実施形態の映像表示装置１では、ＹＺ平面およびＺＸ平面の両方において、ホログラム光学素子２３からの所定波長の映像光の集光位置（第１の位置、第２の位置）が光学瞳に対して光軸方向にずれている。したがって、再生時に、所定の波長でホログラム光学素子２３の１点から射出される光について、ＹＺ平面内では、その光のホログラム光学素子２３からの射出方向は、ホログラム光学素子２３の同位置を通る主光線の方向とは異なる方向であり、その光は第１の点近傍（第１の位置に対応する）に集光され、ＺＸ平面内では、その光のホログラム光学素子２３からの射出方向は、ホログラム光学素子２３の同位置を通る主光線の方向とは異なる方向であり、その光は第２の点近傍（第２の位置に対応する）に集光される。このとき、第１の点および第２の点は、光学瞳に対してホログラム光学素子２３とは反対側の位置にそれぞれあり、第２の点は、さらに第１の点に対してホログラム光学素子２３とは反対側の位置にある。
【０１３５】
以上のことから、本実施形態の映像表示装置１は、以下のように表現することもできる。すなわち、本実施形態の映像表示装置１は、表示素子１４と、表示素子１４に生成された映像を拡大して観察瞳（光学瞳Ｅ）に導く拡大光学系（接眼光学系４）とを備え、拡大光学系は表示素子１４からの映像光を観察瞳に向けて回折反射する体積位相型の反射型のホログラム光学素子２３を備え、ホログラム光学素子２３は、映像光の所定の波長に関して、光軸に垂直でかつ互いに直交する２つの方向のうちの一方の方向（Ｙ方向）を含む面内（ＹＺ平面内）での回折光の射出方向は観察光路の主光線と異なった方向であり、その回折光は第１の点近傍に集光され、他方の方向（Ｘ方向）を含む面内（ＺＸ平面内）での回折光の射出方向は観察光路の主光線と異なった方向であり、その回折光は第２の点近傍に集光され、第１の点および第２の点は光学瞳に対してホログラム光学素子２３とは反対側の位置にそれぞれあり、第２の点は、さらに第１の点に対してホログラム光学素子２３とは反対側の位置にある構成である。なお、第２の点をホログラム光学素子２３から無限遠に位置する点と考えれば、上記映像表示装置１は、後述する実施の形態６の映像表示装置１も概念的に含むものとなる。
【０１３６】
なお、本実施形態では、ＹＺ平面内での映像光の集光位置をＺＸ平面内での映像光の集光位置よりも光学瞳に近い位置としているが、例えば露光時のシリンドリカルレンズ７１・７２の配置や光学的パワーの設定によって、これらの位置関係を逆にしてもよい。つまり、ＺＸ平面内での映像光の集光位置をＹＺ平面内での映像光の集光位置よりも光学瞳に近い位置としてもよい。なお、この場合は、ＺＸ平面内での映像光の集光位置は、光学瞳により近くなるため、第１の位置となり、ＹＺ平面内での映像光の集光位置が第２の位置となる。この場合であっても、第１の位置および第２の位置が両方とも光学瞳から光軸方向にずれていることに変わりはないので、Ｘ方向およびＹ方向の一方の方向で瞳重視の特性とし、他方の方向で眼幅重視の特性とすることができる。
【０１３７】
〔実施の形態６〕
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１〜５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。
【０１３８】
図１３は、本実施形態における製造光学系５０の詳細な構成を示す説明図であり、特に、ＹＺ平面での光路およびＺＸ平面での光路が明確になるように図示したものである。本実施形態では、製造光学系５０の参照光側の光学系において、シリンドリカルレンズ７２を削除する一方、シリンドリカルレンズ７１を残してホログラム感光材料２３ａを露光し、ホログラム光学素子２３を作製した以外は、実施の形態５と同様である。
【０１３９】
シリンドリカルレンズ７１は、入射光（ここではミラー４３を介して入射する光）をＹＺ平面内でのみ集光する。したがって、ミラー４３を介してシリンドリカルレンズ７１に入射する光が略平行光であれば、ＺＸ平面内ではシリンドリカルレンズ７１から略平行光が出射され、ホログラム感光材料２３ａに照射される。一方、ＹＺ平面内では、入射光がシリンドリカルレンズ７１によって集光点Ｐに一旦集光された後、集光点Ｐから発散光となってホログラム感光材料２３ａに照射される。
【０１４０】
このとき、ＹＺ平面内での露光時の集光点Ｐは、再生時の光学瞳に対してホログラム光学素子２３とは反対側の位置であり、ＺＸ平面内での露光時の集光点は、集光点Ｐよりもホログラム光学素子２３とは反対側の位置であって、ホログラム光学素子２３から無限遠の位置と考えることができる。したがって、再生時には、ホログラム光学素子２３にて回折反射された所定波長の映像光は、ＹＺ平面内では集光点Ｐと同じ点に集光し、ＺＸ平面内ではホログラム光学素子２３から無限遠の位置に集光することになる。
【０１４１】
なお、本実施形態では、ＹＺ平面内での映像光の集光位置のほうが、ＺＸ平面内での映像光の集光位置（無限遠）よりも光学瞳に近いので、前者の集光位置が第１の位置となり、後者の集光位置が第２の位置となる。
【０１４２】
以上のように、本実施形態では、第２の位置、つまり、ＺＸ平面内での映像光の集光位置が、ホログラム光学素子２３から無限遠の位置であるので、ＺＸ平面内では、露光時にホログラム感光材料２３ａに入射する露光光線が略平行となる。したがって、複数人の観察者の眼幅がＺＸ平面内に含まれる方向（Ｘ方向）に異なる場合でも、露光光線の方向と同一の観察方向については、複数人の間で色の認識が異なるのを確実に回避することができる。
【０１４３】
なお、先述の実施の形態５では、ＺＸ平面内での映像光の集光位置をＹＺ平面内での映像光の集光位置よりも光学瞳に近い位置としてもよい旨を述べたが、この構成においても、本実施形態と同様の発想により、ＹＺ平面内での映像光の集光位置をホログラム光学素子２３から無限遠の位置とすることも可能である。つまり、露光時に一方のシリンドリカルレンズ７１を削除し（シリンドリカルレンズ７２のみによってＺＸ平面内でのみ入射光を集光し）、ＹＺ平面内で略平行光をホログラム感光材料２３ａに照射するようにしてもよい。なお、この場合、ＺＸ平面内での映像光の集光位置は、光学瞳により近いため、第１の位置となり、ＹＺ平面内での映像光の集光位置（無限遠）が第２の位置となる。この構成では、ＹＺ平面内では、露光時にホログラム感光材料２３ａに入射する露光光線が略平行となるので、映像観察時に観察者の瞳位置がＹＺ平面内の方向（Ｙ方向）にずれても、露光光線の方向と同一の観察方向については、瞳位置の違いによって色ムラが発生するのを確実に回避することができる。
【０１４４】
なお、上述した各実施の形態の構成や手法を適宜組み合わせて製造光学系５０を設計し、ホログラム光学素子２３を製造したり、そのホログラム光学素子２３を用いて映像表示装置１やＨＭＤを構成することも勿論可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
本発明は、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、またはヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）のコンバイナとして用いられるカラーホログラム光学素子の製造、および映像表示装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明の実施の一形態に係る映像表示装置において、再生時にホログラム光学素子にて回折反射される映像光の集光位置を示す説明図である。
【図２】上記映像表示装置が適用されるＨＭＤの概略の構成を示す斜視図である。
【図３】上記映像表示装置の概略の構成を示す断面図である。
【図４】上記ホログラム光学素子を製造する際の露光光学系全体の概略の構成を示す説明図である。
【図５】上記露光光学系内の製造光学系の詳細な構成を示す説明図である。
【図６】再生時に光学瞳に入射する映像光の光線と露光時の参照光の光線とを併せて示す説明図である。
【図７】（ａ）は、２つの表示ユニットを観察者の両眼に対応して設けた映像表示装置およびそれを備えたＨＭＤの概略の構成を模式的に示す正面図であり、（ｂ）は、上記映像表示装置が備える調整機構の概略の構成を示す分解斜視図である。
【図８】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、上記調整機構の他の構成例を示す各々の支持部材の正面図および平面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態に係る映像表示装置のホログラム光学素子の製造に適用される製造光学系の詳細な構成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に係る映像表示装置のホログラム光学素子の製造に適用される製造光学系の詳細な構成を示す説明図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施の形態に係る映像表示装置のホログラム光学素子の製造に適用される製造光学系の詳細な構成を示す説明図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施の形態に係る映像表示装置のホログラム光学素子の製造に適用される製造光学系の詳細な構成を示す説明図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施の形態に係る映像表示装置のホログラム光学素子の製造に適用される製造光学系の詳細な構成を示す説明図である。
【図１４】従来の映像表示装置における光路を展開して示す説明図である。
【符号の説明】
【０１４７】
１      映像表示装置
１Ｒ    表示ユニット
１Ｌ    表示ユニット
２      支持手段
４      接眼光学系（拡大光学系）
１４      表示素子
２３      ホログラム光学素子
２３ａ    ホログラム感光材料
８１      調整機構（調整手段）
８２      スライド部材
８３      スライド部材
８４      ボルト（固定手段）
８５      ナット（固定手段）
８６      支持部材（調整手段）
Ｐ      集光点
Ｐ’    集光位置
Ｑ      集光点
Ｑ’    集光位置
Ｅ      光学瞳
【図１】
2008299043.tif 000003
【図２】
2008299043.tif 000004
【図３】
2008299043.tif 000005
【図４】
2008299043.tif 000006
【図５】
2008299043.tif 000007
【図６】
2008299043.tif 000008
【図７】
2008299043.tif 000009
【図８】
2008299043.tif 000010
【図９】
2008299043.tif 000011
【図１０】
2008299043.tif 000012
【図１１】
2008299043.tif 000013
【図１２】
2008299043.tif 000014
【図１３】
2008299043.tif 000015
【図１４】
2008299043.tif 000016