(57)【要約】【課題】クロストーク現象が発生し難い構成、構造を有する光学装置を提供する。【解決手段】光学装置は、第１、第２及び第３の平行光束群が入射され、内部を全反射により伝播した後、出射される導光板２１、導光板２１に入射された第１、第２及び第３の平行光束群が導光板２１の内部で全反射されるように、導光板２１に入射された第１、第２及び第３の平行光束群を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第１回折格子部材３０、並びに、導光板２１の内部を全反射により伝播した第１、第２及び第３の平行光束群を回折反射し、導光板２１から第１、第２及び第３の平行光束群を出射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第２回折格子部材４０を備え、第２及び第３の平行光束群を回折反射するための第２及び第３の干渉縞のピッチＰ2，Ｐ3は略等しく、第１の平行光束群を回折反射するための第１の干渉縞のピッチＰ1とは異なる。【選択図】  図１
2008058777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）第１の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第１の平行光束群、第１の波長帯域の中心波長λ1よりも短い中心波長λ2を有する第２の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第２の平行光束群、及び、第２の波長帯域の中心波長λ2よりも短い中心波長λ3を有する第３の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第３の平行光束群が入射され、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第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群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第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第１回折格子部材、並びに、
（Ｃ）導光板の内部を全反射により伝播した第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を回折反射し、導光板から第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を出射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第２回折格子部材、
を備え、
第１回折格子部材及び第２回折格子部材のそれぞれには、第１の平行光束群、第２の平行光束群、及び、第３の平行光束群のそれぞれを回折反射するための第１の干渉縞、第２の干渉縞、及び、第３の干渉縞が形成されており、
第１回折格子部材及び第２回折格子部材の表面における第２の干渉縞のピッチＰ2と第３の干渉縞のピッチＰ3とは略等しく、
第１回折格子部材及び第２回折格子部材の表面における第１の干渉縞のピッチＰ1は、第２の干渉縞のピッチＰ2及び第３の干渉縞のピッチＰ3と異なることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
第１の干渉縞のピッチＰ1は、第２の干渉縞のピッチＰ2及び第３の干渉縞のピッチＰ3よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
干渉縞が回折格子部材の表面と成す角度を傾斜角としたとき、
第１の干渉縞は、第１の波長帯域の中心波長λ1に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ1を有し、
第２の干渉縞は、第２の波長帯域の中心波長λ2に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ2を有し、
第３の干渉縞は、第３の波長帯域の中心波長λ3に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ3を有することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】
傾斜角φ1と傾斜角φ2とは略等しく、
傾斜角φ3は、傾斜角φ1及び傾斜角φ2と異なることを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
第１の波長帯域の中心波長λ1は赤色に相当する波長であり、第２の波長帯域の中心波長λ2は緑色に相当する波長であり、第３の波長帯域の中心波長λ3は青色に相当する波長であることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項６】
第１回折格子部材及び第２回折格子部材は、反射型体積ホログラム回折格子から成る３層の回折格子層が積層されて成り、
第１の回折格子層には第１の干渉縞が形成され、第２の回折格子層には第２の干渉縞が形成され、第３の回折格子層には第３の干渉縞が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項７】
第１回折格子部材及び第２回折格子部材は、反射型体積ホログラム回折格子から成る１層の回折格子層から成り、
回折格子層には、第１の干渉縞、第２の干渉縞、及び、第３の干渉縞が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項８】
（Ａ）第１の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第１の平行光束群、第１の波長帯域の中心波長λ1よりも短い中心波長λ2を有する第２の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第２の平行光束群、及び、第２の波長帯域の中心波長λ2よりも短い中心波長λ3を有する第３の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第３の平行光束群が入射され、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第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群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第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第１回折格子部材、並びに、
（Ｃ）導光板の内部を全反射により伝播した第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を回折反射し、導光板から第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を出射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第２回折格子部材、
を備え、
回折格子部材における干渉縞が回折格子部材の表面と成す角度を傾斜角としたとき、第１回折格子部材及び第２回折格子部材のそれぞれには、第１の波長帯域の中心波長λ1に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ1を有する第１の干渉縞、第２の波長帯域の中心波長λ2に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ2を有する第２の干渉縞、及び、第３の波長帯域の中心波長λ3に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ3を有する第３の干渉縞が形成されており、
傾斜角φ1と傾斜角φ2とは略等しく、
傾斜角φ3は、傾斜角φ1及び傾斜角φ2と異なることを特徴とする光学装置。
【請求項９】
傾斜角φ1及び傾斜角φ2は、傾斜角φ3よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の光学装置。
【請求項１０】
第１の波長帯域の中心波長λ1は赤色に相当する波長であり、第２の波長帯域の中心波長λ2は緑色に相当する波長であり、第３の波長帯域の中心波長λ3は青色に相当する波長であることを特徴とする請求項８に記載の光学装置。
【請求項１１】
第１回折格子部材及び第２回折格子部材は、反射型体積ホログラム回折格子から成る３層の回折格子層が積層されて成り、
第１の回折格子層には第１の干渉縞が形成され、第２の回折格子層には第２の干渉縞が形成され、第３の回折格子層には第３の干渉縞が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の光学装置。
【請求項１２】
第１回折格子部材及び第２回折格子部材は、反射型体積ホログラム回折格子から成る１層の回折格子層から成り、
回折格子層には、第１の干渉縞、第２の干渉縞、及び、第３の干渉縞が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の光学装置。
【請求項１３】
第１の干渉縞及び第２の干渉縞は、第１の露光波長λ1-Exp及び第２の露光波長λ2-Expを用いて、同一の光路で露光、形成され、
第１の波長帯域及び第２の波長帯域の中で、第１回折格子部材及び第２回折格子部材にて最も高い効率で回折反射される波長λ1-max及びλ2-maxと、第１の露光波長λ1-Exp及び第２の露光波長λ2-Expとは、以下の式（１）を満足することを特徴とする請求項８に記載の光学装置。
［λ1-Exp／ｎOw（λ1-Exp）］／［λ1-max／ｎOw（λ1-max）］
＝［λ2-Exp／ｎOw（λ2-Exp）］／［λ2-max／ｎOw（λ2-max）］  （１）
但し、
ｎOw（λ1-Exp）：第１の露光波長λ1-Expにおける導光板を構成する材料の屈折率
ｎOw（λ2-Exp）：第２の露光波長λ2-Expにおける導光板を構成する材料の屈折率
ｎOw（λ1-max）：波長λ1-maxにおける導光板を構成する材料の屈折率
ｎOw（λ2-max）：波長λ2-maxにおける導光板を構成する材料の屈折率
【請求項１４】
（ａ）画像形成装置と、
（ｂ）画像形成装置から出射された光束を平行光束とするコリメート光学系と、
（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束とされた光束が入射され、導光され、出射される光学装置、
から成る画像表示装置であって、
光学装置は、
（Ａ）第１の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第１の平行光束群、第１の波長帯域の中心波長λ1よりも短い中心波長λ2を有する第２の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第２の平行光束群、及び、第２の波長帯域の中心波長λ2よりも短い中心波長λ3を有する第３の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第３の平行光束群が入射され、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第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群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第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第１回折格子部材、並びに、
（Ｃ）導光板の内部を全反射により伝播した第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を回折反射し、導光板から第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を出射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第２回折格子部材、
を備え、
第１回折格子部材及び第２回折格子部材のそれぞれには、第１の平行光束群、第２の平行光束群、及び、第３の平行光束群のそれぞれを回折反射するための第１の干渉縞、第２の干渉縞、及び、第３の干渉縞が形成されており、
第１回折格子部材及び第２回折格子部材の表面における第２の干渉縞のピッチＰ2と第３の干渉縞のピッチＰ3とは略等しく、
第１回折格子部材及び第２回折格子部材の表面における第１の干渉縞のピッチＰ1は、第２の干渉縞のピッチＰ2及び第３の干渉縞のピッチＰ3と異なることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１５】
（ａ）画像形成装置と、
（ｂ）画像形成装置から出射された光束を平行光束とするコリメート光学系と、
（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束とされた光束が入射され、導光され、出射される光学装置、
から成る画像表示装置であって、
光学装置は、
（Ａ）第１の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第１の平行光束群、第１の波長帯域の中心波長λ1よりも短い中心波長λ2を有する第２の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第２の平行光束群、及び、第２の波長帯域の中心波長λ2よりも短い中心波長λ3を有する第３の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第３の平行光束群が入射され、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第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群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第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第１回折格子部材、並びに、
（Ｃ）導光板の内部を全反射により伝播した第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を回折反射し、導光板から第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を出射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第２回折格子部材、
を備え、
回折格子部材における干渉縞が回折格子部材の表面と成す角度を傾斜角としたとき、第１回折格子部材及び第２回折格子部材のそれぞれには、第１の波長帯域の中心波長λ1に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ1を有する第１の干渉縞、第２の波長帯域の中心波長λ2に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ2を有する第２の干渉縞、及び、第３の波長帯域の中心波長λ3に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ3を有する第３の干渉縞が形成されており、
傾斜角φ1と傾斜角φ2とは略等しく、
傾斜角φ3は、傾斜角φ1及び傾斜角φ2と異なることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置によって形成された２次元画像を観察者に観察させるために使用される光学装置、及び、係る光学装置を組み込んだ画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置によって形成された２次元画像を虚像光学系により拡大虚像として観察者に観察させるために、反射型体積ホログラム回折格子を用いた画像表示装置が、例えば、ＷＯ  ２００５／０９３４９３  Ａ１  から周知である。
【０００３】
図１７の（Ａ）に概念図を示すＷＯ  ２００５／０９３４９３  Ａ１  に開示された画像表示装置５１０は、画像形成装置１１と、画像形成装置１１から出射された光束を平行光束とするコリメート光学系１２と、コリメート光学系１２にて平行光束とされた光が入射され、導光され、出射される光学装置５２０とから成る。そして、光学装置５２０は、
（Ａ）進行方位の異なる複数の平行光束から成る平行光束群が入射され、内部を全反射により伝播した後、出射される導光板２１、
（Ｂ）導光板２１に入射された平行光束群が導光板２１の内部で全反射されるように、導光板２１に入射された平行光束群を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第１回折格子部材５３０、及び、
（Ｃ）導光板２１の内部を全反射により伝播した平行光束群を回折反射し、導光板２１から平行光束群を出射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第２回折格子部材５４０、
を備えている。
【０００４】
ところで、図１７の（Ａ）に示した光学装置５２０にあっては、導光板２１の屈折率ｎOwを例えば１．５としたとき、平行光束の導光板２１の内部における全反射角度（導光板２１の表面に対する法線と、導光板２１の内部において全反射する光との成す角度。以下においても同じであり、単に、全反射角度と呼ぶ場合がある）の範囲は、４１．２度乃至９０度である。そして、このことは、画像形成装置１１の点「ｃ」から出射され、導光板に入射角度０度で入射する平行光束が、第１回折格子部材５３０において回折反射され、導光板２１の内部を全反射角度約６０度にて伝播した場合、第２回折格子部材５４０によって回折反射されて観察者に観察される虚像の画角θは、最大で±１４度程度となることを示している。尚、図１７の（Ａ）、あるいは、後述する図１の（Ａ）、図４の（Ａ）、図５、図７においては、導光板２１と第１回折格子部材との界面、あるいは、導光板２１と第２回折格子部材との界面で光が回折反射されるように図示しているが、実際には、第１回折格子部材の内部、及び、第２回折格子部材の内部で光が回折反射される。また、図面の参照番号５０は、導光板２１から出射された光が入射する観察者の瞳である。
【０００５】
ここで、画角θとは、より厳密には、光学系の物体範囲を光学系の像空間から見たときの視角であると定義される。また、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。更には、干渉縞の傾斜角φとは、回折格子部材（あるいは回折格子層）の表面と干渉縞の成す角度を意味する。
【０００６】
導光板２１の内部における現実的な全反射の条件を鑑みて、上記と同様の条件で虚像の画角θが最大±１０度程度となるように、赤色、緑色、及び、青色の各色に対応した干渉縞を記録した、反射型体積ホログラム回折格子から成る回折格子層５３０Ｒ，５３０Ｇ，５３０Ｂ，５４０Ｒ，５４０Ｇ，５４０Ｂが積層されて構成された回折格子部材を、第１回折格子部材５３０及び第２回折格子部材５４０として使用したと想定する。尚、回折格子層５３０Ｒ，５４０Ｒには赤色の光を回折反射する干渉縞が形成されており、回折格子層５３０Ｇ，５４０Ｇには緑色の光を回折反射する干渉縞が形成されており、回折格子層５３０Ｂ，５４０Ｂには青色の光を回折反射する干渉縞が形成されている。そして、この場合、平行光束の全反射角度の範囲を約４５度乃至７０度とする。尚、ＷＯ  ２００５／０９３４９３  Ａ１  に開示された光学装置にあっては、例えば、赤色に対応する干渉縞の傾斜角φR、緑色に対応する干渉縞の傾斜角φG、及び、青色に対応する干渉縞の傾斜角φBは、同じ値である。即ち、φR＝φG＝φBである。そして、この場合、赤色の光を回折反射する干渉縞のピッチＰR、緑色の光を回折反射する干渉縞のピッチＰG、及び、青色の光を回折反射する干渉縞のピッチＰBは異なる。
【０００７】
図１８、図１９及び図２０に、赤色、緑色、及び、青色の各色に対応する干渉縞が記録された回折格子層から構成された回折格子部材において、全反射角度と、青色、緑色、及び、赤色の３種類の波長帯域を有する平行光束の回折効率との関係を示す。尚、導光板２１の内部における全反射角度を４５度乃至７０度と想定している。ここで、図１８、図１９及び図２０において、全反射角度の値を負の値としているが、これは、座標定義の関係によるものであり、特に大きな意味はない。また、図１８において、青色に対応した干渉縞を記録した回折格子層５３０Ｂ，５４０Ｂが回折効率を有する領域に符号「Ｂ」を付し、図１９において、緑色に対応した干渉縞を記録した回折格子層５３０Ｇ，５４０Ｇが回折効率を有する領域に符号「Ｇ」を付し、図２０において、赤色に対応した干渉縞を記録した回折格子層５３０Ｒ，５４０Ｒが回折効率を有する領域に符号「Ｒ」を付した。
【０００８】
図１８から、青色に対応した干渉縞を記録した回折格子層５３０Ｂ，５４０Ｂ（図１８においては、青色用反射型ホログラムグレーティングと表記している）は、緑色の波長帯域を有する平行光束に対して回折効率を有していることが判る。また、図１９から、緑色に対応した干渉縞を記録した回折格子層５３０Ｇ，５４０Ｇ（図１９においては、緑色用反射型ホログラムグレーティングと表記している）は、青色の波長帯域を有する平行光束に対して回折効率を有しているが、赤色の波長帯域を有する平行光束に対しては回折効率を殆ど有していないことが判る。更には、図２０から、赤色に対応した干渉縞を記録した回折格子層５３０Ｒ，５４０Ｒ（図２０においては、赤色用反射型ホログラムグレーティングと表記している）は、赤色の波長帯域を有する平行光束に対して回折効率を有しているが、緑色及び青色の波長帯域を有する平行光束に対しては回折効率を僅かしか有していないことが判る。
【０００９】
【特許文献１】ＷＯ  ２００５／０９３４９３  Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
つまり、図１８〜図２０から、第１回折格子部材における或る干渉縞（例えば、青色に対応した干渉縞）によって回折反射され、導光板２１内を内部全反射する平行光束の一部は、第１回折格子部材の係る干渉縞とは対応していない第２回折格子部材の干渉縞（例えば、緑色に対応した干渉縞）によって回折反射されることを示している。以下、このような現象を、クロストーク現象と呼ぶ。図２１に、クロストーク現象の発生の概念図（但し、主要光線のみ）を示す。尚、図２１においては、図面の簡素化のために、第１回折格子部材５３０において、青色回折反射用の回折格子層５３０Ｂによって回折反射された青色の光のみを図示している。そして、第１回折格子部材５３０を構成する青色回折反射用の回折格子層５３０Ｂによって回折反射された青色の平行光束の一部は、第２回折格子部材５４０を構成する緑色回折反射用の回折格子層５４０Ｇによっても回折反射される結果、係る緑色回折反射用の回折格子層５４０Ｇによって回折反射された青色の平行光束（図２１には、符号「ｃ’」で示す）が、所望の角度から外れた角度で観察者の瞳に入射する。そして、その結果、それぞれの干渉縞で回折反射された光がゴーストとして観察され、光の利用効率が低下すると共に、画像品質が低下するといった問題が発生する。
【００１１】
また、ＷＯ  ２００５／０９３４９３  Ａ１  には記載されていないが、第１回折格子部材２３０及び第２回折格子部材２４０の構造に依っては、観察者の瞳が位置ａにある場合と位置ｂにある場合とでは、各画角の導光板２１内での光線パスが図５に示すように変化する。反射型体積ホログラム回折格子は、その干渉縞の傾斜角φに応じて最も強く回折する波長が変化するため、瞳位置ａと瞳位置ｂとでは色の分布が変化するだけでなく（具体的には、短波長側にシフトするだけでなく）、導光板２１から射出される波長スペクトルに応じて輝度も変化する。尚、参照番号２２０は光学装置を示し、参照番号２３０Ｇ，２４０Ｇは、緑色の光を回折反射する回折格子層を示し、参照番号２３２，２４２は、回折格子層２３０Ｇ，２４０Ｇに設けられた干渉縞を示す。
【００１２】
ここで、設計上の瞳位置をａ、この瞳位置ａから水平画角方向に瞳がコリメート光学系１２側に移動した位置を瞳位置ｂとする。また、瞳位置ａにおける水平画角０度の光線（一点鎖線で示す）が通る第２回折格子部材２４０の位置をａ0、瞳位置ａにおける水平画角−８度の光線（細い実線で示す）が通る第２回折格子部材２４０の位置をａ-8とする。同様に、瞳位置ｂにおける水平画角０度の光線（一点鎖線で示す）が通る第２回折格子部材２４０の位置をｂ0、瞳位置ｂにおける水平画角−８度の光線（細い実線で示す）が通る第２回折格子部材２４０の位置をｂ-8とする。
【００１３】
図２２、及び、図２３に、これらの位置ａ0，ａ-8，ｂ0，ｂ-8における回折効率の入射波長依存性（図２２及び図２３では点線で示す）、更には、第１回折格子部材２３０によって回折反射され、導光板２１を伝播し、第２回折格子部材２４０に入射する波長のスペクトルＰ（図２２及び図２３では実線で示す）が、これらの位置ａ0，ａ-8，ｂ0，ｂ-8によって変化する状態を示す。ここで、スペクトルＰ（ａ0）は、位置ａ0におけるスペクトルであり、スペクトルＰ（ａ-8）は、位置ａ-8におけるスペクトルであり、スペクトルＰ（ｂ0）は、位置ｂ0におけるスペクトルであり、スペクトルＰ（ｂ-8）は、位置ｂ-8におけるスペクトルである。瞳に入射する光強度は、第２回折格子部材２４０に入射する光の強度と、第２回折格子部材２４０における回折効率との積で決まる。瞳位置ａ及び瞳位置ｂにおける水平画角０度及び水平画角−８度での相対輝度を計算した結果を、表１に示す。表１から、瞳位置が水平画角方向に沿って移動すると、相対輝度が変化することが判る。更には、カラー画像に対応するため、赤色、緑色、青色の３種類の波長帯域の光に対応した干渉縞を有する回折格子部材を構成したとき、それぞれの波長帯域で異なる光路をとると、赤色、緑色、青色の３種類の波長帯域の光がばらばらに輝度変化し、輝度変化が色ムラとして観察される。
【００１４】
［表１］
水平画角０度    水平画角−８度
瞳位置ａ          ０．９          ０．９
瞳位置ｂ          ０．３          ０．５
【００１５】
このような色ムラの対策として、それぞれの波長帯域の光に対応した干渉縞の傾斜角φ1，φ2，φ3を等しくする方法が考えられる。干渉縞の傾斜角φ1，φ2，φ3が等しいと、第２回折格子部材２４０における赤色を回折反射する回折格子層によって回折反射され、導光板２１から出射される赤色の光の角度、緑色を回折反射する回折格子層によって回折反射され、導光板２１から出射される緑色の光の角度、青色を回折反射する回折格子層によって回折反射され、導光板２１から出射される青色の光の角度が等しくなり、３色に対応した波長の光路が一致するので、瞳移動に対して、全ての波長で等しい輝度変化となる。しかしながら、３色に対応した干渉縞の傾斜角を等しくすると、先に説明したとおり、ゴーストが発生する。特に、青色及び緑色の波長は、それぞれ、例えば、４５０〜４７０ｎｍ及び５１０〜５３０ｎｍと近接しているため、特にクロストーク現象が発生し易く、赤色の波長は、例えば、６２０〜６６０ｎｍと離れているため、クロストーク現象が発生し難いことは、先に説明したとおりである。
【００１６】
従って、本発明の第１の目的は、第１回折格子部材における或る干渉縞によって回折反射され、導光板内を内部全反射する平行光束の一部が、第１回折格子部材の係る干渉縞とは対応していない第２回折格子部材の干渉縞によって回折反射されるといったクロストーク現象が発生し難い構成、構造を有する光学装置、及び、係る光学装置を組み込んだ画像表示装置を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、観察者の瞳が位置が所定の位置から移動し、あるいは又、ずれた場合であっても、色ムラが観察され難い構成、構造を有する光学装置、及び、係る光学装置を組み込んだ画像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】
【００１７】
上記の第１あるいは第２の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る光学装置及び本発明の第２の態様に係る光学装置は、
（Ａ）第１の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第１の平行光束群、第１の波長帯域の中心波長λ1よりも短い中心波長λ2を有する第２の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第２の平行光束群、及び、第２の波長帯域の中心波長λ2よりも短い中心波長λ3を有する第３の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第３の平行光束群が入射され、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第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群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第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第１回折格子部材、並びに、
（Ｃ）導光板の内部を全反射により伝播した第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を回折反射し、導光板から第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を出射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第２回折格子部材、
を備えている。
【００１８】
そして、上記の第１の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る光学装置にあっては、
第１回折格子部材及び第２回折格子部材のそれぞれには、第１の平行光束群、第２の平行光束群、及び、第３の平行光束群のそれぞれを回折反射するための第１の干渉縞、第２の干渉縞、及び、第３の干渉縞が形成されており、
第１回折格子部材及び第２回折格子部材の表面における第２の干渉縞のピッチＰ2と第３の干渉縞のピッチＰ3とは略等しく、
第１回折格子部材及び第２回折格子部材の表面における第１の干渉縞のピッチＰ1は、第２の干渉縞のピッチＰ2及び第３の干渉縞のピッチＰ3と異なることを特徴とする。
【００１９】
一方、上記の第２の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る光学装置にあっては、
回折格子部材における干渉縞が回折格子部材の表面と成す角度を傾斜角としたとき、第１回折格子部材及び第２回折格子部材のそれぞれには、第１の波長帯域の中心波長λ1に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ1を有する第１の干渉縞、第２の波長帯域の中心波長λ2に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ2を有する第２の干渉縞、及び、第３の波長帯域の中心波長λ3に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ3を有する第３の干渉縞が形成されており、
傾斜角φ1と傾斜角φ2とは略等しく、
傾斜角φ3は、傾斜角φ1及び傾斜角φ2と異なることを特徴とする。
【００２０】
上記の第１あるいは第２の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る画像表示装置及び本発明の第２の態様に係る画像表示装置は、
（ａ）画像形成装置と、
（ｂ）画像形成装置から出射された光束を平行光束とするコリメート光学系と、
（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束とされた光束が入射され、導光され、出射される光学装置、
から成る。
【００２１】
そして、上記の第１の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る画像表示装置にあっては、光学装置は、上記の本発明の第１の態様に係る光学装置から構成されていることを特徴とする。また、上記の第２の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る画像表示装置にあっては、光学装置は、上記の本発明の第２の態様に係る光学装置から構成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の第１の態様に係る光学装置あるいは画像表示装置（以下、これらを総称して、単に、第１の態様に係る本発明と呼ぶ場合がある）において、第１の干渉縞のピッチＰ1は、第２の干渉縞のピッチＰ2及び第３の干渉縞のピッチＰ3よりも大きい（即ち、Ｐ1＞Ｐ2，Ｐ1＞Ｐ3）ことが好ましい。
【００２３】
また、上記の好ましい構成を含む第１の態様に係る本発明にあっては、干渉縞が回折格子部材の表面と成す角度を傾斜角としたとき、
第１の干渉縞は、第１の波長帯域の中心波長λ1に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ1を有し、
第２の干渉縞は、第２の波長帯域の中心波長λ2に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ2を有し、
第３の干渉縞は、第３の波長帯域の中心波長λ3に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ3を有することが好ましい。
【００２４】
そして、この場合、傾斜角φ1と傾斜角φ2とは略等しく、傾斜角φ3は、傾斜角φ1及び傾斜角φ2と異なることが望ましく、傾斜角φ1及び傾斜角φ2は、傾斜角φ3よりも大きいことが一層望ましい。即ち、φ3≠φ1，φ3≠φ2、好ましくは、φ1＞φ3，φ2＞φ3であることが望ましい。
【００２５】
一方、本発明の第２の態様に係る光学装置あるいは画像表示装置（以下、これらを総称して、単に、第２の態様に係る本発明と呼ぶ場合がある）において、傾斜角φ1及び傾斜角φ2は、傾斜角φ3よりも大きいことが望ましい。即ち、φ1＞φ3，φ2＞φ3であることが望ましい。
【００２６】
以上に説明した好ましい構成を含む第１の態様あるいは第２の態様に係る本発明にあっては、第１の波長帯域の中心波長λ1は赤色に相当する波長であり、第２の波長帯域の中心波長λ2は緑色に相当する波長であり、第３の波長帯域の中心波長λ3は青色に相当する波長である構成とすることができる。より具体的には、第１の波長帯域の中心波長λ1として６１０ｎｍ乃至６６０ｎｍを例示することができるし、第２の波長帯域の中心波長λ2として５００ｎｍ乃至５５０ｎｍを例示することができるし、第３の波長帯域の中心波長λ3として４４０ｎｍ乃至４９０ｎｍを例示することができる。
【００２７】
また、以上に説明した好ましい構成を含む第１の態様あるいは第２の態様に係る本発明にあっては、
第１回折格子部材及び第２回折格子部材は、反射型体積ホログラム回折格子から成る３層の回折格子層が積層されて成り、
第１の回折格子層には第１の干渉縞が形成され、第２の回折格子層には第２の干渉縞が形成され、第３の回折格子層には第３の干渉縞が形成されている構成とすることができる。この場合、第１の回折格子層、第２の回折格子層、第３の回折格子層の積層の順番は、本質的に任意である。あるいは又、
第１回折格子部材及び第２回折格子部材は、反射型体積ホログラム回折格子から成る１層の回折格子層から成り、
回折格子層には、第１の干渉縞、第２の干渉縞、及び、第３の干渉縞が形成されている構成とすることができる。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回折格子部材や第２回折格子部材において回折反射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。
【００２８】
また、以上に説明した好ましい構成を含む第１の態様に係る本発明あるいは第２の態様に係る本発明にあっては、
第１の干渉縞及び第２の干渉縞は、第１の露光波長λ1-Exp及び第２の露光波長λ2-Expを用いて、同一の光路で露光、形成され、
第１の波長帯域及び第２の波長帯域の中で、第１回折格子部材及び第２回折格子部材にて最も高い効率で回折反射される波長λ1-max及びλ2-maxと、第１の露光波長λ1-Exp及び第２の露光波長λ2-Expとは、以下の式（１）を満足することが望ましい。但し、
ｎOw（λ1-Exp）：第１の露光波長λ1-Expにおける導光板を構成する材料の屈折率
ｎOw（λ2-Exp）：第２の露光波長λ2-Expにおける導光板を構成する材料の屈折率
ｎOw（λ1-max）：波長λ1-maxにおける導光板を構成する材料の屈折率
ｎOw（λ2-max）：波長λ2-maxにおける導光板を構成する材料の屈折率
である。
【００２９】
［λ1-Exp／ｎOw（λ1-Exp）］／［λ1-max／ｎOw（λ1-max）］
＝［λ2-Exp／ｎOw（λ2-Exp）］／［λ2-max／ｎOw（λ2-max）］  （１）
【００３０】
第１の態様に係る本発明において、第２の干渉縞のピッチＰ2と第３の干渉縞のピッチＰ3とが略等しい（即ち、Ｐ2≒Ｐ3）とは、限定するものではないが、
０．９５≦Ｐ3／Ｐ2≦１．０５
好ましくは、
０．９９≦Ｐ3／Ｐ2≦１．０１
であることを意味し、第１の干渉縞のピッチＰ1が第２の干渉縞のピッチＰ2及び第３の干渉縞のピッチＰ3と異なる（即ち、Ｐ1≠Ｐ2，Ｐ1≠Ｐ3）とは、限定するものではないが、
１．１１≦Ｐ1／Ｐ2≦１．３２
１．１１≦Ｐ1／Ｐ3≦１．３２
好ましくは、
１．１５≦Ｐ1／Ｐ2≦１．２７
１．１５≦Ｐ1／Ｐ3≦１．２７
であることを意味する。
【００３１】
一方、第１の態様あるいは第２の態様に係る本発明において、傾斜角φ1と傾斜角φ2とが略等しい（即ち、φ1≒φ2）とは、限定するものではないが、
０．９８４≦φ1／φ2≦１．０１６
好ましくは、
０．９９２≦φ1／φ2≦１．００８
であることを意味し、傾斜角φ3が傾斜角φ1及び傾斜角φ2と異なる（即ち、φ3≠φ1，φ3≠φ2）とは、限定するものではないが、
０．８０≦ｓｉｎ（２φ3）／ｓｉｎ（２φ2）≦０．９８
０．８０≦ｓｉｎ（２φ3）／ｓｉｎ（２φ1）≦０．９８
好ましくは、
０．８３≦ｓｉｎ（２φ3）／ｓｉｎ（２φ2）≦０．９４
０．８３≦ｓｉｎ（２φ3）／ｓｉｎ（２φ1）≦０．９４
であることを意味する。
【００３２】
以上に説明した好ましい構成を含む本発明にあっては、第１回折格子部材及び第２回折格子部材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。そして、回折格子部材には、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、回折格子部材を構成する部材（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、回折格子部材を構成する部材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回折格子部材を構成する部材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、回折格子部材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を得ることができる。
【００３３】
また、以上に説明した各種の好ましい構成、形態を含む第１の態様に係る発明あるいは第２の態様に係る発明（以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある）においては、進行方位の異なる複数の平行光束から成る平行光束群を導光板に入射する必要があるが、このような、平行光束であることの要請は、これらの光束が導光板へ入射したときの光波面情報が、第１回折格子部材と第２回折格子部材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、具体的には、進行方位の異なる複数の平行光束から成る平行光束群を生成するためには、コリメート光学系における焦点距離の所（位置）に、画像形成装置を位置させればよい。ここで、コリメート光学系は、画像形成装置から出射された光束の画像形成装置における画素の位置情報を、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。
【００３４】
本発明において、導光板は、導光板の軸線と平行に延びる２つの平行面（便宜上、第１面及び第２面と呼ぶ）を有している。ここで、平行光束群が入射する導光板の面を導光板入射面、平行光束群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１面によって導光板入射面が構成され、第２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、第２面に第１回折格子部材及び第２回折格子部材が配置されている。一方、後者の場合、第２面に第１回折格子部材が配置され、第１面に第２回折格子部材が配置されている。
【００３５】
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。
【００３６】
反射型体積ホログラム回折格子から成る第１回折格子部材及び第２回折格子部材の構成材料や基本的な構造は、従来の反射型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。ここで、反射型体積ホログラム回折格子とは、＋１次の回折光のみを回折反射するホログラム回折格子を意味する。
【００３７】
本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る画像表示装置を構成する画像形成装置として、例えば、有機ＥＬ（Electro Luminescence）、無機ＥＬ、発光ダイオード（ＬＥＤ）といった発光素子から構成された画像形成装置；光源［例えば、ＬＥＤ］とライト・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）］との組合せから成る画像形成装置；光源と光源から出射された平行光束を水平走査及び垂直走査する走査光学系［例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ガルバノ・ミラー］との組合せから成る画像形成装置を挙げることができる。尚、画像形成装置を構成する発光素子の数は、画像形成装置に要求される仕様に基づき、決定すればよい。
【００３８】
また、本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る画像表示装置を構成するコリメート光学系として、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。
【００３９】
本発明の光学装置を、例えば、頭部装着型のＨＭＤ（Head Mounted Display）に組み込むことができるし、本発明の画像表示装置によって、例えば、ＨＭＤを構成することができ、装置の軽量化、小型化を図ることができ、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るし、更には、製造コストダウンを図ることも可能となる。
【００４０】
以上に説明した各種の好ましい構成、形態を含む第１の態様に係る発明あるいは第２の態様に係る光学装置において、第１回折格子部材における傾斜角φ1，φ2，φ3のそれぞれが、
（Ｂ−１）傾斜角が最小傾斜角となる最小傾斜角領域よりも第２回折格子部材から遠い所に位置する外側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域から離れるほど大きく、
（Ｂ−２）最小傾斜角領域よりも第２回折格子部材に近い所に位置する内側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域に隣接する内側領域において最大傾斜角であり、最小傾斜角領域から離れるほど小さくなる、
ことを満足するような第１回折格子部材とすることができる。尚、このような第１回折格子部材を第Ａ構成の第１回折格子部材と呼ぶ場合がある。
【００４１】
第Ａ構成の第１回折格子部材において、傾斜角が最小傾斜角となる最小傾斜角領域よりも第２回折格子部材から遠い所に第１回折格子部材の領域が存在しない場合があり、このような場合には上記の（Ｂ−１）項は無視する。また、最小傾斜角領域よりも第２回折格子部材に近い所に第１回折格子部材の領域が存在しない場合があり、このような場合には上記の（Ｂ−２）項は無視する。
【００４２】
第Ａ構成の第１回折格子部材にあっては、
第２回折格子部材の中心を原点とし、原点を通る第２回折格子部材の法線をＸ軸、原点を通る導光板の軸線をＹ軸とし、第２回折格子部材によって回折反射され、導光板から出射された平行光束群に基づく像を観察するＸ軸上の地点と、第２回折格子部材によって回折反射された平行光束であってＸ−Ｙ平面内に位置する平行光束の内、最も第１回折格子部材に近い平行光束との成す角度を画角θ＝θ0（＞０）、最も第１回折格子部材に遠い平行光束との成す角度を画角θ＝−θ0（＜０）としたとき、
画角θ＝θ0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第１回折格子部材の領域が、前記最大傾斜角を有し、
画角θ＝−θ0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第１回折格子部材の領域が、前記最小傾斜角を有する構成とすることができる。
【００４３】
あるいは又、第Ａ構成の第１回折格子部材を構成する回折格子層（あるいは３層の回折格子層のそれぞれ）において、
回折格子層は、反射型体積ホログラム回折格子から成るＱ層の単位回折格子層が積層されて成り、
各単位回折格子層には、その内部から表面に亙り、干渉縞が形成されており、
各単位回折格子層の表面における干渉縞のピッチは等しく、且つ、単位回折格子層相互の干渉縞のピッチも等しい構成とすることができる。尚、このような積層構造を採用することで、導光板の軸線方向に沿った第１回折格子部材の長さの短縮化、導光板の薄型化、第１回折格子部材が回折反射することのできる平行光束の第１回折格子部材への入射角度の拡大を図ることができる。
【００４４】
そして、この場合には、第１回折格子部材を構成する単位回折格子層の全てにおいて最小傾斜角は異なり、且つ、第１回折格子部材を構成する単位回折格子層の全てにおいて最大傾斜角は異なる構成とすることができ、あるいは又、第１回折格子部材を構成するＱ層の単位回折格子層において、少なくとも一の単位回折格子層の最小傾斜角は、他の一の単位回折格子層の最小傾斜角以上、最大傾斜角以下であるか、あるいは又、該一の単位回折格子層の最大傾斜角は、他の一の単位回折格子層の最小傾斜角以上、最大傾斜角以下である構成とすることができる。
【００４５】
あるいは又、この場合、第２回折格子部材の中心を原点とし、原点を通る第２回折格子部材の法線をＸ軸、原点を通る導光板の軸線をＹ軸とし、第２回折格子部材によって回折反射され、導光板から出射された平行光束群に基づく像を観察するＸ軸上の地点と、第ｑ層目の単位回折格子層（但し、ｑ＝１，２・・・Ｑ）によって回折反射され、第２回折格子部材によって回折反射された平行光束であってＸ−Ｙ平面内に位置する平行光束の内、最も第１回折格子部材に近い平行光束との成す角度を画角θq＝θq_0（＞０）、最も第１回折格子部材に遠い平行光束との成す角度を画角θq＝−θq_0（＜０）としたとき、
画角θq＝θq_0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第ｑ層目の単位回折格子層の領域が、前記最大傾斜角を有し、
画角θq＝−θq_0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第ｑ番目の単位回折格子層の領域が、前記最小傾斜角を有する構成とすることができる。
【００４６】
あるいは又、以上に説明した各種の好ましい構成、形態を含む第１の態様に係る発明あるいは第２の態様に係る光学装置における第１回折格子部材を構成する回折格子層（あるいは３層の回折格子層のそれぞれ）において、
回折格子層が、反射型体積ホログラム回折格子から成るＱ層の仮想回折格子層が積層されて成ると仮定したとき、回折格子層を構成する各仮想回折格子層の表面における干渉縞のピッチは等しく、且つ、仮想回折格子層相互の干渉縞のピッチも等しく、
仮想回折格子層における干渉縞が仮想回折格子層の表面と成す角度を傾斜角としたとき、各仮想回折格子層において：
（Ｂ−１）傾斜角が最小傾斜角となる最小傾斜角領域よりも第２回折格子部材から遠い所に位置する外側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域から離れるほど大きく、
（Ｂ−２）最小傾斜角領域よりも第２回折格子部材に近い所に位置する内側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域に隣接する内側領域において最大傾斜角であり、最小傾斜角領域から離れるほど小さくなり、
回折格子層を、最も第２回折格子部材に近い部分から最も第２回折格子部材から遠い部分まで、Ｒ個の区画に分けたとき、ｒ番目（但し、ｒ＝１，２・・・Ｒ）の回折格子層の区画ＲＧ1_rは、Ｑ層の仮想回折格子層を、最も第２回折格子部材に近い部分から最も第２回折格子部材から遠い部分まで、Ｒ個の区画に分けたとき得られる仮想回折格子層の区画ＶＧ(r,q)（但し、ｑは、１からＱの範囲内で選択された、重複の無い、任意の整数）の積層構造から構成されている第１回折格子部材とすることができる。尚、このような第１回折格子部材を第Ｂ構成の第１回折格子部材と呼ぶ場合がある。
【００４７】
第Ｂ構成の第１回折格子部材において、傾斜角が最小傾斜角となる最小傾斜角領域よりも第２回折格子部材から遠い所に仮想回折格子層の領域が存在しない場合があり、このような場合には上記の（Ｂ−１）項は無視する。また、最小傾斜角領域よりも第２回折格子部材に近い所に仮想回折格子層の領域が存在しない場合があり、このような場合には上記の（Ｂ−２）項は無視する。
【００４８】
第Ｂ構成の第１回折格子部材にあっては、各回折格子層において、領域と区画とは、一対一に対応している場合もあるし、一対一には対応していない場合もある。また、第Ｂ構成の第１回折格子部材にあっては、実体的には、第１回折格子部材は、反射型体積ホログラム回折格子から成る３×Ｑ層の回折格子層が積層されて成る。
【００４９】
上記の好ましい構成を含む第Ｂ構成の第１回折格子部材にあっては、第２回折格子部材の中心を原点とし、原点を通る第２回折格子部材の法線をＸ軸、原点を通る導光板の軸線をＹ軸とし、第２回折格子部材によって回折反射され、導光板から出射された平行光束群に基づく像を観察するＸ軸上の地点と、第ｑ層目の仮想回折格子層（但し、ｑ＝１，２・・・Ｑ）によって回折反射され、第２回折格子部材によって回折反射されると想定した想定平行光束であってＸ−Ｙ平面内に位置する想定平行光束の内、最も第１回折格子部材に近い想定平行光束との成す角度を画角θq＝θq_0（＞０）、最も第１回折格子部材に遠い想定平行光束との成す角度を画角θq＝−θq_0（＜０）としたとき、
画角θq＝θq_0となる想定平行光束に相当する想定平行光束が回折反射される第ｑ層目の仮想回折格子層の領域が、前記最大傾斜角を有し、
画角θq＝−θq_0となる想定平行光束に相当する想定平行光束が回折反射される第ｑ番目の仮想回折格子層の領域が、前記最小傾斜角を有する構成とすることができる。
【００５０】
更には、以上に説明した各種の好ましい構成、形態を含む第Ａ構成の第１回折格子部材あるいは第Ｂ構成の第１回折格子部材にあっては、前記平行光束群の導光板内部における全反射の回数は、該平行光束群が導光板に入射する角度に依存して異なる構成とすることができ、これによって、導光板の軸線方向に沿った第１回折格子部材の長さの短縮化、導光板の薄型化、第１回折格子部材が回折反射することのできる平行光束の第１回折格子部材への入射角度の拡大を図ることができる。
【００５１】
第Ａ構成の第１回折格子部材あるいは第Ｂ構成の第１回折格子部材にあっても、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も、基本的には、従来の形成方法と同じとすればよい。具体的には、例えば、第１回折格子部材を構成する部材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、第１回折格子部材を構成する部材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第１回折格子部材を構成する部材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、第１回折格子部材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を得ることができる。但し、第１回折格子部材にあっては、上述したように、干渉縞が設けられている第１回折格子部材の領域に依存して、干渉縞の傾斜角を変化させている。
【００５２】
第Ａ構成の第１回折格子部材において、例えば、第１回折格子部材は反射型体積ホログラム回折格子から成る３×Ｑ層の回折格子層が積層されて成り、また、第Ｂ構成の第１回折格子部材においても、例えば、第１回折格子部材は反射型体積ホログラム回折格子から成る３×Ｑ層の回折格子層が積層されて成るが、このような回折格子層の積層は、３×Ｑ層の回折格子層をそれぞれ別個に作製した後、３×Ｑ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付けて回折格子層を作製することで、３×Ｑ層の回折格子層を作製してもよい。
【００５３】
第Ａ構成の第１回折格子部材あるいは第Ｂ構成の第１回折格子部材において、第１回折格子部材における干渉縞の傾斜角φ1，φ2，φ3は変化しているが、傾斜角φ1，φ2，φ3の変化は、段階的であってもよいし、連続的であってもよい。即ち、前者の場合、第１回折格子部材を、最も第２回折格子部材に近い部分から最も第２回折格子部材から遠い部分まで、Ｓ個の部分に分けたとき、ｓ番目（但し、ｓ＝１，２・・・Ｓ）の第１回折格子部材の部分ＲＧ1_sにおける傾斜角φ1，φ2，φ3を一定とし、しかも、ｓの値が異なると第１回折格子部材の部分ＲＧ1_sにおける傾斜角φ1，φ2，φ3を変える形態とすればよい。一方、後者の場合、干渉縞の傾斜角φ1，φ2，φ3を徐々に変化させる形態とすればよく、このような傾斜角φ1，φ2，φ3に連続的な変化を与える方法として、プリズムやレンズを用いて物体光及び／又は参照光に適切な波面を与えて、反射型体積ホログラム回折格子を露光作製する方法を挙げることができる。
【００５４】
第Ａ構成の第１回折格子部材あるいは第Ｂ構成の第１回折格子部材に対応する第２回折格子部材における干渉縞の傾斜角φ1，φ2，φ3は、一定であってもよいし、変化していてもよい。後者の場合、傾斜角φ1，φ2，φ3は、第１回折格子部材に近づくに従い、増加する構成とすることが望ましい。このような構成にすることで、色ムラや輝度ムラの一層の低減を図ることができる。傾斜角φ1，φ2，φ3の増加は、段階的であってもよいし、連続的であってもよい。即ち、前者の場合、第２回折格子部材を、最も第１回折格子部材から遠い部分から最も第１回折格子部材に近い部分まで、Ｔ個の部分に分けたとき、ｔ番目（但し、ｔ＝１，２・・・Ｔ）の第２回折格子部材の部分ＲＧtにおける傾斜角φ1，φ2，φ3を一定とし、しかも、ｔの値が増加するに従い、第２回折格子部材の部分ＲＧtにおける傾斜角φ1，φ2，φ3を増加させる形態とすればよい。一方、後者の場合、干渉縞の傾斜角φ1，φ2，φ3を徐々に変化させる形態とすればよい。
【発明の効果】
【００５５】
第１の態様に係る発明にあっては、第２の干渉縞のピッチＰ2と第３の干渉縞のピッチＰ3とは略等しい。従って、本来、第２の干渉縞によって回折反射される第２の平行光束群が第３の干渉縞に入射したとき、係る第２の平行光束群が第３の干渉縞によって回折反射され、導光板から出射する方向と、第２の平行光束群が第２の干渉縞によって回折反射され、導光板から出射する方向とを、揃えることが可能となる。また、同様に、本来、第３の干渉縞によって回折反射される第３の平行光束群が第２の干渉縞に入射したとき、係る第３の平行光束群が第２の干渉縞によって回折反射され、導光板から出射する方向と、第３の平行光束群が第３の干渉縞によって回折反射され、導光板から出射する方向とを、揃えることが可能となる。
【００５６】
それ故、それぞれの干渉縞で回折反射された光がゴーストとして観察され、光の利用効率が低下すると共に、画像品質が低下するといった問題の発生を、確実に回避することができる。尚、第１の干渉縞のピッチＰ1を、第２の干渉縞のピッチＰ2及び第３の干渉縞のピッチＰ3と略等しくした場合、第１の平行光束群が回折反射され、第２の平行光束群及び第３の平行光束群が回折反射されないような第１の干渉縞を設けることが困難となる。
【００５７】
また、第２の態様に係る発明にあっては、傾斜角φ3は、傾斜角φ1及び傾斜角φ2と異なっている。従って、例えば、赤色及び緑色の波長に対応した干渉縞の傾斜角φ1，φ2を等しくすることで、赤色及び緑色を同じ傾向で輝度変化させ、青色が、赤色及び緑色と異なり、単独で輝度変化するように傾斜角φ3を変えることで、瞳移動時の輝度変化による色度変化を抑制することができる。
【００５８】
ところで、画像形成装置から出射され、コリメート光学系を通過した複数の平行光束は、画像形成装置からの出射位置に依存して、第１回折格子部材への入射角度が異なる。従って、干渉縞の傾斜角が一定の第１回折格子部材においては、領域毎でブラッグ条件を満たす回折波長が異なる。然るに、第Ａ構成の第１回折格子部材あるいは第Ｂ構成の第１回折格子部材を採用した場合、第１回折格子部材において干渉縞の傾斜角を一定とせずに変化を付けているので、平行光束の第１回折格子部材への入射角度が異なっていても、第１回折格子部材の領域毎でブラッグ条件を満たすことが可能となる。その結果、第１回折格子部材の領域毎での或る波長帯域の回折効率を出来る限り一定とすることができ、画像形成装置の画素の位置によって瞳に導かれる画素の像における色合いや輝度が異なる（色ムラや輝度ムラが発生する）といった問題の発生を抑制することができる。しかも、第１回折格子部材の所定の領域において干渉縞の傾斜角を所定の値とすることで、第１回折格子部材に入射し、回折反射された平行光束を、第２回折格子部材の所定の領域に確実に入射させることができる。また、第１回折格子部材をＱ層の回折格子層が積層された構造とすれば、導光板の軸線方向に沿った第１回折格子部材の長さの短縮化を図りつつ、画角を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例１】
【００６０】
実施例１は、本発明の第１の態様及び第２の態様に係る光学装置及び画像表示装置に関する。実施例１の画像表示装置の概念図を図１の（Ａ）に示し、実施例１の光学装置における第１回折格子部材の模式的な一部断面図を図１の（Ｂ）に示す。
【００６１】
実施例１の画像表示装置１０は、画像形成装置１１と、画像形成装置１１から出射された光束を平行光束とするコリメート光学系１２と、コリメート光学系１２にて進行方位の異なる複数の平行光束とされた光束が入射され、導光され、出射される光学装置２０とから成る。画像形成装置１１は、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）から構成され、コリメート光学系１２は、例えば、凸レンズから構成され、進行方位の異なる複数の平行光束から成る平行光束群を生成するために、コリメート光学系１２における焦点距離の所（位置）に画像形成装置１１が配置されている。
【００６２】
実施例１の光学装置２０は、
（Ａ）第１の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第１の平行光束群、第１の波長帯域の中心波長λ1よりも短い中心波長λ2を有する第２の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第２の平行光束群、及び、第２の波長帯域の中心波長λ2よりも短い中心波長λ3を有する第３の波長帯域を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第３の平行光束群が入射され、内部を全反射により伝播した後、出射される導光板２１、
（Ｂ）導光板２１に入射された第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群が導光板２１の内部で全反射されるように、導光板２１に入射された第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第１回折格子部材３０、並びに、
（Ｃ）導光板２１の内部を全反射により伝播した第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を回折反射し、導光板２１から第１の平行光束群、第２の平行光束群及び第３の平行光束群を出射する、反射型体積ホログラム回折格子から成る第２回折格子部材４０、
を備えている。
【００６３】
尚、コリメート光学系１２を経由して導光板２１に入射する光と、導光板２１から出射する光とは、導光板２１の軸線と垂直に交わる適切な仮想平面に対して、対称であるし、第１回折格子部材３０と第２回折格子部材４０とは、導光板２１の軸線と垂直に交わる適切な仮想平面に対して、対称である。参照番号２１Ａは、導光板２１の第１面であり、導光板入射面及び導光板出射面に相当する。また、参照番号２１Ｂは、導光板２１の第１面と対向する第２面であり、第２面２１Ｂに第１回折格子部材３０及び第２回折格子部材４０が配置されている。後述する他の実施例にあっても、同様である。
【００６４】
ここで、第１回折格子部材３０には、第１の平行光束群、第２の平行光束群、及び、第３の平行光束群のそれぞれを回折反射するための第１の干渉縞３１、第２の干渉縞３２、及び、第３の干渉縞３３が形成されており、第２回折格子部材４０には、第１の平行光束群、第２の平行光束群、及び、第３の平行光束群のそれぞれを回折反射するための第１の干渉縞４１、第２の干渉縞４２、及び、第３の干渉縞４３が形成されている。そして、第１回折格子部材３０及び第２回折格子部材４０の表面における第２の干渉縞３２，４２のピッチＰ2と第３の干渉縞３３，４３のピッチＰ3とは略等しく、第１回折格子部材３０及び第２回折格子部材４０の表面における第１の干渉縞３１，４１のピッチＰ1は、第２の干渉縞３２，４２のピッチＰ2及び第３の干渉縞３３，４３のピッチＰ3と異なる。具体的には、第１の干渉縞３１，４１のピッチＰ1は、第２の干渉縞３２，４２のピッチＰ2及び第３の干渉縞３３，４３のピッチＰ3よりも大きく、より具体的には、
Ｐ3／Ｐ2＝１．０であり、
Ｐ1／Ｐ2＝４８２．３９（ｎｍ）／３９６．６５（ｎｍ）
Ｐ1／Ｐ3＝４８２．３９（ｎｍ）／３９６．６５（ｎｍ）
である。
【００６５】
あるいは又、回折格子部材における干渉縞が回折格子部材の表面と成す角度を傾斜角としたとき、第１回折格子部材３０及び第２回折格子部材４０のそれぞれには、第１の波長帯域の中心波長λ1に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ1を有する第１の干渉縞３１，４１、第２の波長帯域の中心波長λ2に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ2を有する第２の干渉縞３２，４２、及び、第３の波長帯域の中心波長λ3に対してブラッグ条件を満足する傾斜角φ3を有する第３の干渉縞３３，４３が形成されている。そして、傾斜角φ1と傾斜角φ2とは略等しく、傾斜角φ3は、傾斜角φ1及び傾斜角φ2と異なる。具体的には、傾斜角φ1及び傾斜角φ2は、傾斜角φ3よりも大きく、より具体的には、φ1／φ2＝１．０であり、φ3／φ2＝６５．５度／６０．６度、φ3／φ1＝６５．５度／６０．６度である。
【００６６】
ここで、ブラッグ条件とは、以下の式（Ａ）を満足する条件を指す。式（Ａ）中、ｍは正の整数、λは波長、ｄは格子面の間隔（干渉縞を含む仮想平面の法線方向の干渉縞の間隔）、Θは干渉縞への入射角の補角を意味する。尚、干渉縞の傾斜角φとは、回折格子部材の表面と干渉縞の成す角度を意味する(図３参照）。干渉縞は、回折格子部材の内部から表面に亙り、形成されている。以下においても同様である。また、入射角ψinにて回折格子部材に光が侵入した場合の、Θ、傾斜角φ、入射角ψinの関係は、式（Ｂ）のとおりである（図３参照）。
【００６７】
ｍ・λ＝２・ｄ・ｓｉｎ（Θ）    （Ａ）
Θ＝９０°−（φ＋ψin）        （Ｂ）
【００６８】
実施例１にあっては、第１の波長帯域の中心波長λ1は赤色に相当する波長（具体的には、λ1＝６３５ｎｍ）であり、第２の波長帯域の中心波長λ2は緑色に相当する波長（具体的には、λ2＝５２２ｎｍ）であり、第３の波長帯域の中心波長λ3は青色に相当する波長（具体的には、λ3＝４７０ｎｍ）である。
【００６９】
更には、実施例１において、第１回折格子部材３０は、反射型体積ホログラム回折格子から成る３層の回折格子層（赤色に対応した第１の干渉縞３１が記録された回折格子層３０Ｒ、緑色に対応した第２の干渉縞３２が記録された回折格子層３０Ｇ、及び、青色に対応した第３の干渉縞３３が記録された回折格子層３０Ｂ）が積層されて成る。一方、第２回折格子部材４０は、反射型体積ホログラム回折格子から成る３層の回折格子層（赤色に対応した第１の干渉縞４１が記録された回折格子層４０Ｒ、緑色に対応した第２の干渉縞４２が記録された回折格子層４０Ｇ、及び、青色に対応した第３の干渉縞４３が記録された回折格子層４０Ｂ）が積層されて成る。尚、積層の順番は、本質的に任意である。また、回折格子層３０Ｒ，４０Ｒにおける第１の干渉縞３１，４１のピッチＰ1は均一であり、回折格子層３０Ｇ，４０Ｇにおける第２の干渉縞３２，４２のピッチＰ2は均一であり、回折格子層３０Ｂ，４０Ｂにおける第３の干渉縞３３，４３のピッチＰ3は均一である。
【００７０】
例えば、導光板２１に第１の平行光束群、第２の平行光束群、及び、第３の平行光束群が入射する角度の範囲を±８度、導光板２１を構成する材料の屈折率ｎOwを１．５２とし、導光板２１に入射する角度が０度の第１の平行光束群、第２の平行光束群、及び、第３の平行光束群が導光板２１の内部において全反射角度６０度で導光板２１の内部を伝播すると想定する。
【００７１】
このときの導光板２１に入射する角度と、全反射角度と、このときにブラッグ条件を満足すると干渉縞の傾斜角φの変化とを、以下の表２に示す。表２中、「回折格子層Ｒ」は回折格子層３０Ｒ，４０Ｒを意味し、「回折格子層Ｇ」は回折格子層３０Ｇ，４０Ｇを意味し、「回折格子層Ｂ」は回折格子層３０Ｂ，４０Ｂを意味する。緑色に対応した第２の干渉縞３２が記録された回折格子層４０Ｇ、及び、青色に対応した第３の干渉縞３３が記録された回折格子層４０Ｂにあっては、干渉縞４２，４３のピッチが互いに同一であり、傾斜角φ2，φ3が互いに異なっているので、回折格子層４０Ｇで回折される青色の光の射出角度と回折格子層４０Ｂで回折される青色の光の射出角度が等しくなり、あるいは又、回折格子層４０Ｂで回折される緑色の光の射出角度と回折格子層４０Ｇで回折される緑色の光の射出角度が等しくなり（図２の概念図参照）、青色と緑色の光でゴーストが発生しなくなる。また、不要な回折が生じても、所望の光と同じ方向に回折していくので、ゴーストとして認識されない。しかも、赤色の光と緑色の光との波長差は青色の光と緑色の光との波長差に比べて大きいため、赤色の光に関しては回折効率を持ち難く、ゴーストが発生し難い。
【００７２】
2008058777.tif 000003
【００７３】
光学装置作製時の回折格子部材の部分を拡大した概念図を図３に示す。回折格子部材は、フォトポリマー材料（ホログラム材料）を導光板２１に貼り付け、屈折率マッチング液を介してフォトポリマー材料と露光プリズムとを接合し、導光板２１と露光プリズムでホログラム材料を挟んだ状態として、導光板側から入射する参照光と露光プリズム側から入射する物体光によって形成された干渉縞をフォトポリマー材料に記録することで作製することができる。空気中から回折格子部材に、直接、光が入射せず、導光板２１を介して回折格子部材に光が入射するので、このような方法で光学装置を製造する必要がある。
【００７４】
ここで、以下の説明に用いるパラメータを、以下に定義する。
【００７５】
λExp：フォトポリマー材料を露光するための露光光の波長
λmax：回折格子部材に入射した光がこの回折格子部材によって最も高い効率で回折反射       される光の波長
ωin ：導光板からフォトポリマー材料に入射する参照光の入射角
ωout：露光プリズムからフォトポリマー材料に入射し、導光板へと射出する物体光の射       出角
Ｐ   ：干渉縞のピッチ
ｄ   ：干渉縞の間隔
φ   ：干渉縞の傾斜角
Θ   ：干渉縞への光の入射角の補角
ψin ：回折格子部材に入射する光の入射角
ψout：回折格子部材から出射する光の出射角
ｎOw（λExp）：露光波長λExpにおける導光板の屈折率
ｎOw（λmax）：波長λmaxにおける導光板の屈折率
ｎDg（λmax）：波長λmaxにおける回折格子部材の屈折率
【００７６】
ωin，ωout，ｎOw（λExp），Ｐの間には、以下の式（２）の関係が成立する。そして、このとき、フォトポリマー材料には傾斜角φ、間隔ｄの干渉縞が記録される。一方、フォトポリマー材料内の干渉縞の間隔ｄは、フォトポリマー材料表面の干渉縞のピッチＰと干渉縞の傾斜角φを用いると、以下の式（３）で表すことができる。
【００７７】
ｓｉｎ（ωout）−ｓｉｎ（ωin）＝λExp／［Ｐ・ｎOw（λExp）］  （２）
ｄ＝Ｐ・ｓｉｎ（φ）                                           （３）
【００７８】
一方、この回折格子部材によって回折反射される光を考える。入射角ψinにてこの回折格子部材に入射した光がこの回折格子部材によって最も高い効率で回折反射される波長λmaxは、次の式（４）で表されるブラッグ回折の条件を満たす。尚、Θ，φ，ψinの関係は、式（Ｂ）に示したとおりであり、式（４）は、式（Ｂ）から、更に、式（５）のように変形される。
【００７９】
λmax／ｎDg（λmax）＝２・ｄ・ｓｉｎ（Θ）        （４）
Θ＝９０°−（φ＋ψin）                          （Ｂ）
λmax／ｎDg（λmax）＝２・ｄ・ｃｏｓ（φ＋ψin）  （５）
【００８０】
ここで、入射角ψin＝０度とすると、式（５）は、以下の式（６）に変形される。更に、式（３）のｄを式（６）に代入すると、以下の式（７）を導くことができる。
【００８１】
λmax／ｎDg（λmax）＝２・ｄ・ｃｏｓ（φ）        （６）
λmax／ｎDg（λmax）＝Ｐ・ｓｉｎ（２φ）
＝Ｐ・ｓｉｎ（π−２φ）      （７）
【００８２】
尚、ｓｉｎ（２φ）をｓｉｎ（π−２φ）と書き直しているのは、この回折格子部材が反射型体積ホログラム回折格子であることによる。ここで、入射角ψin＝０度のときの光が回折格子部材から出射されるときの出射角ψoutは、以下の式（８）で表すことができる。
【００８３】
ｓｉｎ（ψout）＝λmax／［Ｐ・ｎOw（λmax）］     （８）
【００８４】
ここで、式（７）のＰの値を、式（８）に代入すると、以下の式（９）を得ることができる。
【００８５】
ｎDg（λmax）・ｓｉｎ（π−２φ）＝ｎOw（λmax）・ｓｉｎ（ψout）    （９）
【００８６】
更に、式（２）、式（７）、式（９）から、以下の式（１０）を得ることができる。
【００８７】
｛ｓｉｎ（ωout）−ｓｉｎ（ωin）｝／ｓｉｎ（ψout）
＝［λExp／ｎOw（λExp）］／［λmax／ｎOw（λmax）］        （１０）
【００８８】
ここで、露光角ωin，ωoutが等しく、且つ、入射角ψin＝０度に対する射出角ψoutが等しければ、同一の光路で露光された、同一の傾斜角φを有し、異なる波長帯域に対応する複数の干渉縞において、式（１０）の右辺は等しくなる。従って、第１の干渉縞及び第２の干渉縞が、第１の露光波長λ1-Exp及び第２の露光波長λ2-Expを用いて、同一の光路で露光、形成され、第１の波長帯域及び第２の波長帯域の中で、第１回折格子部材及び第２回折格子部材にて最も高い効率で回折反射される波長λ1-max及びλ2-maxと、第１の露光波長λ1-Exp及び第２の露光波長λ2-Expとは、式（１）を満足する。但し、
ｎOw（λ1-Exp）：第１の露光波長λ1-Expにおける導光板を構成する材料の屈折率
ｎOw（λ2-Exp）：第２の露光波長λ2-Expにおける導光板を構成する材料の屈折率
ｎOw（λ1-max）：波長λ1-maxにおける導光板を構成する材料の屈折率
ｎOw（λ2-max）：波長λ2-maxにおける導光板を構成する材料の屈折率
である。
【００８９】
［λ1-Exp／ｎOw（λ1-Exp）］／［λ1-max／ｎOw（λ1-max）］
＝［λ2-Exp／ｎOw（λ2-Exp）］／［λ2-max／ｎOw（λ2-max）］  （１）
【００９０】
式（１）におけるそれぞれの具体的な値を、以下のとおりとしたところ、式（１）を満足していた。
【００９１】
λ1-Exp        ＝６４７ｎｍ
ｎOw（λ1-Exp）＝１．５２０６
λ1-max        ＝６３５ｎｍ
ｎOw（λ1-max）＝１．５２１０
λ2-Exp        ＝５３２ｎｍ
ｎOw（λ2-Exp）＝１．５２６０
λ2-max        ＝５２２ｎｍ
ｎOw（λ2-max）＝１．５２６６
【実施例２】
【００９２】
実施例２は、実施例１の変形である。実施例２の光学装置１２０の概念図を図４の（Ａ）に示し、第１回折格子部材１３０の模式的な一部断面図を図４の（Ｂ）に示す。実施例２にあっては、第１回折格子部材１３０及び第２回折格子部材１４０は、反射型体積ホログラム回折格子から成る１層の回折格子層から成り、回折格子層には、第１の干渉縞（赤色回折反射用の干渉縞）、第２の干渉縞（緑色回折反射用の干渉縞）、及び、第３の干渉縞（青色回折反射用の干渉縞）が形成されている。
【００９３】
以上の点を除き、実施例２の光学装置１２０、画像表示装置１１０の構成、構造は、実施例１において説明した光学装置２０、画像表示装置１０の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【実施例３】
【００９４】
実施例３も、実施例１の変形である。
【００９５】
実施例１においては、回折格子部材３０，４０を構成する各回折格子層３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ，４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂにおける干渉縞３１，３２，３３，４１，４２，４３の傾斜角φ1，φ2，φ3を、各回折格子層３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ，４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ内において一定としたが、干渉縞の傾斜角φ1，φ2，φ3を、各回折格子層内において変化させる技術を、本特許出願人は、特願２００５−２５８３９７にて出願した。
【００９６】
この特許出願における回折格子部材（回折格子部材２３０，２４０と呼ぶ）において、例えば、緑色の光を回折反射する回折格子層２３０Ｇ，２４０Ｇを取り上げ、この回折格子層２３０Ｇ，２４０Ｇにおける干渉縞２３２，２４２の傾斜角φ2を、回折格子層２３０Ｇ，２４０Ｇ内において段階的に変化させたときの、係る回折格子部材２３０，２４０を備えた画像表示装置２１０の概念図を図５に示す。尚、実際には、傾斜角が段階的に変化した３層の回折格子層が積層され、傾斜角が段階的に変化した３層の回折格子層が積層されている。
【００９７】
このような画像表示装置２１０における光学装置２２０にあっては、第１回折格子部材２３０の領域毎での或る波長帯域の回折効率を出来る限り一定とすることができ、画像形成装置１１の画素の位置によって瞳に導かれる画素の像における色合いや輝度が異なる（色ムラや輝度ムラが発生する）といった問題の発生を抑制することができる。しかも、第１回折格子部材２３０の所定の領域において干渉縞の傾斜角を所定の値とすることで、第１回折格子部材２３０に入射し、回折反射された平行光束を、第２回折格子部材２４０の所定の領域に確実に入射させることができる。また、第１回折格子部材２３０を構成する回折格子層を、Ｑ層の単位回折格子層が積層された構造とすれば、導光板２１の軸線方向に沿った第１回折格子部材２３０の長さの短縮化を図りつつ、画角θを大きくすることができる。
【００９８】
先に説明したとおり、観察者の瞳が位置ａにある場合と位置ｂにある場合とでは、各画角の導光板２１内での光線パスが図５に示すように変化する。その結果、瞳位置ａと瞳位置ｂとでは色の分布が変化するだけでなく（具体的には、短波長側にシフトするだけでなく）、導光板２１から射出される波長スペクトルに応じて輝度も変化することになり、この輝度変化が色ムラとして観察される。赤色、緑色、青色の３色のうち、どれか１色に、単独で輝度変化が生じたときの色度Δ（ｕ’，ｖ’）の変化を図６に示す。図６は、赤の色度（ｘ，ｙ）＝（０．６７，０．３３）、緑の色度（ｘ，ｙ）＝（０．２１，０．７１）、青の色度（ｘ，ｙ）＝（０．１４，０．０８）、白の色度（ｘ，ｙ）＝（０．３１，０．３２）とし、赤色、緑色、青色のどれか１色が単独で１０％変化したときのΔ（ｕ’，ｖ’）［但し、３色の輝度が等しいときを０とする］をプロットしたものである。
【００９９】
図６によれば、青色だけが単独で変化したときに色度変化（図６には黒菱形で示す）が最も小さく、緑色だけが単独で変化したときに色度変化（図６には黒四角で示す）が最も大きくなった。また、赤色だけが単独で変化したときに色度変化を、図６には黒三角で示す。これは、緑色の視感度が最も高く、青色の視感度が最も低い結果と一致する。即ち、色度変化に関して、影響度の最も低い青色の輝度変化の許容度は大きい。一方、緑色の輝度変化の許容度は小さい。従って、赤色及び緑色の波長に対応した干渉縞の傾斜角φ1，φ2を等しくして、赤色及び緑色は同じ傾向で輝度変化し、青色が、赤色及び緑色と異なり、単独で輝度変化するように回折格子部材を構成することで、瞳移動時の輝度変化による色度変化を抑制することができる。
【０１００】
尚、実施例３における以下の説明においては、説明の簡素化のために、第１回折格子部材２３０を構成する１つの回折格子層２３０Ｇ（緑色の光を回折反射する干渉縞が形成された回折格子層）、第２回折格子部材２４０を構成する１つの回折格子層２４０Ｇ（緑色の光を回折反射する干渉縞が形成された回折格子層）に着目して説明を行うが、積層された他の回折格子層（赤色の光を回折反射する干渉縞が形成された回折格子層２３０Ｒ，２４０Ｒ、青色の光を回折反射する干渉縞が形成された回折格子層２３０Ｂ，２４０Ｂ）も、基本的な構成、構造は同様とすることができる。
【０１０１】
第１回折格子部材２３０を構成する回折格子層２３０Ｇには、例えば、図８の（Ａ）あるいは（Ｂ）に模式的な断面図を示すように、その内部から表面に亙り干渉縞２３２が形成されており、且つ、回折格子層２３０Ｇの表面における干渉縞２３２のピッチＰ2は等しい。
【０１０２】
そして、回折格子層２３０Ｇにおける干渉縞２３２が回折格子層２３０Ｇの表面と成す角度を傾斜角φ2としたとき、回折格子層２３０Ｇにおいて、図８の（Ａ）あるいは（Ｂ）に模式的な断面図を示すように、
（Ｂ−１）傾斜角が最小傾斜角φMINとなる最小傾斜角領域ＲＧMINよりも第２回折格子部材２４０から遠い所に位置する外側領域ＲＧOUTに形成された干渉縞２３２の傾斜角φ2は、最小傾斜角領域ＲＧMINから離れるほど大きく、
（Ｂ−２）最小傾斜角領域ＲＧMINよりも第２回折格子部材２４０に近い所に位置する内側領域ＲＧINに形成された干渉縞２３２の傾斜角φ2は、最小傾斜角領域ＲＧMINに隣接する内側領域ＲＧIN-NEARにおいて最大傾斜角φMAXであり、最小傾斜角領域ＲＧMINから離れるほど小さくなる。
【０１０３】
実施例３の画像表示装置の概念図を図７に示すように、第２回折格子部材２４０の中心を原点Ｏとし、原点Ｏを通る第２回折格子部材２４０の法線をＸ軸、原点Ｏを通る導光板２１の軸線をＹ軸とする。また、第２回折格子部材２４０によって回折反射され、導光板２１から出射された平行光束群に基づく像を観察するＸ軸上の地点に瞳５０が存在するとする。瞳５０のＸ座標の値がアイレリーフＤに相当する。以下の説明においては、説明の簡素化のため、Ｘ−Ｙ平面内に位置する平行光束に関して説明を行う。また、第１回折格子部材２３０の第２回折格子部材２４０に近い端部から原点Ｏまでの距離をＬ1、第１回折格子部材２３０の第２回折格子部材２４０に遠い端部から原点Ｏまでの距離をＬ2とする。
【０１０４】
画像形成装置１１から出射された光束ｒ1（実線で示す）、ｒ2（一点鎖線で示す）、ｒ3（点線で示す）は、コリメート光学系１２を通過した後、それぞれ、角度＋Θ’IN（＞０）、０（度）、−Θ’IN（＜０）の平行光束となって導光板２１に入射し、次いで、第１回折格子部材２３０に入射（衝突）し、第１回折格子部材２３０によって回折反射され、導光板２１内を全反射して、第２回折格子部材２４０に向けて伝播し、第２回折格子部材２４０に入射（衝突）し、瞳５０の中心に、それぞれ、画角θ＝−θ0（＜０）、０（度）、＋θ0（＞０）で入射する。尚、角度Θ’で導光板２１に入射した平行光束は、画角θ（＝入射する角度［−Θ’］）で導光板２１から出射される。この場合、各平行光束ｒ1，ｒ2，ｒ3は、それぞれの有する異なる全反射角度α1，α2，α3に基づき、導光板２１内を異なった全反射位置及び全反射回数で進むことになる。ここで、平行光束が導光板２１の第１面２１Ａ（第２面２１Ｂと対向する面）での全反射を経て第２面２１Ｂ（第１回折格子部材２３０及び第２回折格子部材２４０が配置された導光板２１の面）で全反射するとき、第２面２１Ｂで全反射する位置（原点Ｏからの距離Ｌ）と全反射回数Ｎとの関係は、平行光束が第１回折格子部材２３０に入射する位置（原点Ｏからの距離）をＬf、導光板２１の厚さをｔ、その平行光束の全反射角度をαとしたとき、以下の式（１１）で表される。
【０１０５】
Ｌ＝Ｌf−２・Ｎ・ｔ・ｔａｎ（α）    （１１）
【０１０６】
よって、平行光束ｒ1，ｒ2，ｒ3の全反射角度α1，α2，α3における上記関係式（１１）は、それぞれの平行光束の第１回折格子部材２３０への入射位置（最初の内部反射位置であり、原点Ｏからの距離）を、Ｌf_1，Ｌf_2，Ｌf_3、第２回折格子部材２４０への入射位置（最後の内部反射位置であり、原点Ｏからの距離）をＬe_1，Ｌe_2，Ｌe_3、全反射回数をＮ1，Ｎ2，Ｎ3とすると、以下の式（１２−１）、式（１２−２）、式（１２−３）で表すことができる。
【０１０７】
Ｌe_1＝Ｌf_1−２・Ｎ1・ｔ・ｔａｎ（α1）    （１２−１）
Ｌe_2＝Ｌf_2−２・Ｎ2・ｔ・ｔａｎ（α2）    （１２−１）
Ｌe_3＝Ｌf_3−２・Ｎ3・ｔ・ｔａｎ（α3）    （１２−１）
【０１０８】
ここで、Ｌe_1，Ｌe_2，Ｌe_3は、図７からも明らかなように、画角θとアイレリーフＤの関係に基づき、平行光束が瞳５０の中心部分に入射するように、一意的に決定される。また、Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3は正の整数でなければならない。このような関係式は、導光板２１の厚さｔと、平行光束が入射する回折格子層２３０Ｇの範囲Ｌ1〜Ｌ2、及び、回折格子層２３０Ｇにおける干渉縞２３２のピッチＰ2と画角θによって導かれるα1，α2，α3のとる様々な条件で成り立つために、より実用的な構成でこれらの変数を決定する必要がある。
【０１０９】
以下の表３に示す条件において、原点Ｏからの距離Ｌtを−３．０ｍｍから３．０ｍｍまで０．５ｍｍ刻みとし、各画角θtにおいて同一波長でブラッグ条件を満足する第２回折格子部材２４０を構成する回折格子層（赤色を回折反射する回折格子層２４０Ｒ、及び、緑色を回折反射する回折格子層２４０Ｇ）における干渉縞の傾斜の分布を計算した結果を、以下の表４に示し、青色を回折反射する回折格子層２４０Ｂにおける干渉縞の傾斜の分布を計算した結果を、以下の表５に示す。尚、一般に、平行光束が入射角ΨINにて回折格子部材に入射し、出射回折角ΨOUTで回折反射されるときの回折効率を最大とするような干渉縞の傾斜角φMAXは以下の式（１３）で表すことができ、この式（１３）はブラッグ条件に基づき導出することができる。
【０１１０】
φMAX＝（ΨOUT＋ΨIN）／２    （１３）
【０１１１】
実施例３あるいは後述する実施例４における第２回折格子部材２４０の干渉縞は、表４及び表５の傾斜角の値に則り、形成されている。具体的には、第２回折格子部材２４０における干渉縞における傾斜角は、第１回折格子部材２３０に近づくに従い、増加する。このような構成にすることで、色ムラや輝度ムラの一層の低減を図ることができる。尚、傾斜角の増加は、段階的であってもよいし、連続的であってもよい。即ち、前者の場合、第２回折格子部材２４０を、最も第１回折格子部材２３０から遠い部分から最も第１回折格子部材２３０に近い部分まで、Ｔ個の部分に分けたとき、ｔ番目（但し、ｔ＝１，２・・・Ｔ）の第２回折格子部材の部分ＲＧtにおける傾斜角を一定とし、しかも、ｔの値が増加するに従い、第２回折格子部材の部分ＲＧtにおける傾斜角を増加させる形態とすればよい。一方、後者の場合、干渉縞の傾斜角を徐々に変化させる形態とすればよい。
【０１１２】
［表３］
導光板厚さ      ：２．７ｍｍ（波長５２２ｎｍでの屈折率１．５２６）
アイレリーフ    ：２０ｍｍ
画角θ0         ：  ８．０度
画角−θ0       ：−８．０度
回折格子層２４０Ｒにおける干渉縞ピッチ：４８８．１ｎｍ
回折格子層２４０Ｇにおける干渉縞ピッチ：３９９．９ｎｍ
回折格子層２４０Ｂにおける干渉縞ピッチ：３９９．９ｎｍ
【０１１３】
［表４］第２回折格子部材２４０を構成する回折格子層（赤色を回折反射する回折格子層２４０Ｒ、及び、緑色を回折反射する回折格子層２４０Ｇ）
距離Ｌt(mm)              画角θt(度)    傾斜角φt(度)
−３．０〜−２．５      −７．２０      ２７．６８
−２．５〜−２．０      −５．９０      ２７．９３
−２．０〜−１．５      −４．６０      ２８．２１
−１．５〜−１．０      −３．２９      ２８．５１
−１．０〜−０．５      −１．９７      ２８．８４
−０．５〜  ０．０      −０．６６      ２９．０２
０．０〜  ０．５        ０．６６      ２９．６０
０．５〜  １．０        １．９７      ３０．０５
１．０〜  １．５        ３．２９      ３０．５５
１．５〜  ２．０        ４．６０      ３１．１０
２．０〜  ２．５        ５．９０      ３１．７３
２．５〜  ３．０        ７．２０      ３２．４６
【０１１４】
［表５］第２回折格子部材２４０を構成する回折格子層（青色を回折反射する回折格子層２４０Ｂ）
距離Ｌt(mm)              画角θt(度)    傾斜角φt(度)
−３．０〜−２．５      −７．２０      ２４．１４
−２．５〜−２．０      −５．９０      ２４．３０
−２．０〜−１．５      −４．６０      ２４．４８
−１．５〜−１．０      −３．２９      ２４．６７
−１．０〜−０．５      −１．９７      ２４．８８
−０．５〜  ０．０      −０．６６      ２５．１１
０．０〜  ０．５        ０．６６      ２５．３６
０．５〜  １．０        １．９７      ２５．６２
１．０〜  １．５        ３．２９      ２５．９１
１．５〜  ２．０        ４．６０      ２６．２２
２．０〜  ２．５        ５．９０      ２６．５５
２．５〜  ３．０        ７．２０      ２６．９３
【０１１５】
表４及び表５からも明らかなように、画角θの値が増加すると、第２回折格子部材２４０における傾斜角が大きくなる。云い換えれば、画角θの値が小さい場合、全反射角度αの値は小さくなり、このような画角θに対応する平行光束の導光板２１内部における全反射回数Ｎが多くなる。一方、画角θの値が大きい場合、全反射角度αの値は大きくなり、このような画角θに対応する平行光束の導光板２１内部における全反射回数Ｎは少なくなる。
【０１１６】
瞳５０の中心に入射するλ1＝６３５ｎｍ及び波長λ2＝５２２ｎｍの平行光束が、第１回折格子部材２３０を構成する回折格子層（赤色を回折反射する回折格子層２３０Ｒ、及び、緑色を回折反射する回折格子層２３０Ｇ）のどの位置で回折反射し、更に、この平行光束が導光板２１の第２面２１Ｂを何回全反射して瞳５０に到達するかを、図９の（Ａ）のグラフに示す。尚、このグラフは、全て式（１１）に基づき計算している。また、グラフにおける縦軸は距離Ｌを表し、横軸は画角θを表す。尚、図９の（Ａ）及び（Ｂ）においては、図面を簡素化のために、部分ＲＧ(q,s)を（ｑ，ｓ）で表示する。
【０１１７】
実施例３にあっては、第１回折格子部材２３０を構成する回折格子層２３０Ｇは、反射型体積ホログラム回折格子から成るＱ層（実施例３にあっては、Ｑ＝４）の単位回折格子層２３０Ｇ1，２３０Ｇ2，２３０Ｇ3，２３０Ｇ4が積層されて成り、各単位回折格子層には、その内部から表面に亙り、干渉縞が形成されており、各単位回折格子層の表面における干渉縞のピッチは等しく、且つ、単位回折格子層相互の干渉縞のピッチも等しい。
【０１１８】
尚、単位回折格子層の全てにおいて最小傾斜角φMINは異なり、且つ、単位回折格子層の全てにおいて最大傾斜角φMAXは異なる。
【０１１９】
図９の（Ａ）において、右上がりの実線の曲線［１］は全反射回数Ｎ＝４の場合を表し、右上がりの点線の曲線［２］は全反射回数Ｎ＝５の場合を表し、右上がりの実線の曲線［３］は全反射回数Ｎ＝６の場合を表し、右上がりの点線の曲線［４］は全反射回数Ｎ＝７の場合を表す。
【０１２０】
グラフの横軸（画角θであるが、入射する角度［−Θ’］にも相当する）のマイナス方向は、同一波長でブラッグ条件を満足する回折格子層２３０Ｇにおける干渉縞２３２の傾斜角φ2が相対的に小さくなる方向であり、グラフの横軸（画角θであるが、入射する角度［−Θ’］にも相当する）のプラス方向は、同一波長でブラッグ条件を満足する回折格子層２３０Ｇにおける干渉縞２３２の傾斜角φ2が相対的に大きくなる方向である。従って、グラフの曲線が左から右上がりになっているということは、画角θがプラス方向に変化するにつれて、同一波長の平行光束を回折反射する回折格子層２３０Ｇにおける干渉縞２３２の傾斜角φ2が小から大に変化し、更には、このような傾斜角が設けられた第１回折格子部材２３０の領域の原点Ｏからの距離が徐々に長くなることを意味している。
【０１２１】
画角θ＝４．３度〜７．１度（＝入射する角度［−Θ’］）に相当する平行光束は、Ｌ≒３５ｍｍ〜４７ｍｍのところで回折格子層２３０Ｇを構成する第１層目の単位回折格子層２３０Ｇ1に入射し、この第１層目の単位回折格子層２３０Ｇ1の領域において回折反射され、導光板２１の第２面２１Ｂで４回、全反射した後、第２回折格子部材２４０に入射し、回折反射されて、導光板２１から出射され、瞳５０に導かれる。そして、この場合には、画角θがプラス方向に変化するにつれて、同一波長の平行光束を回折反射する第１層目の単位回折格子層２３０Ｇ1の干渉縞の傾斜角φ2が小から大に変化し、更には、このような傾斜角が設けられた第１層目の単位回折格子層２３０Ｇ1の領域の原点Ｏからの距離が徐々に長くなる。
【０１２２】
また、画角θ＝０．２度〜３．９度（＝入射する角度［−Θ’］）に相当する平行光束は、Ｌ≒３５ｍｍ〜４７ｍｍのところで回折格子層２３０Ｇを構成する第２層目の単位回折格子層２３０Ｇ2に入射し、この第２層目の単位回折格子層２３０Ｇ2の領域において回折反射され、導光板２１の第２面２１Ｂで５回、全反射した後、第２回折格子部材２４０に入射し、回折反射されて、導光板２１から出射され、瞳５０に導かれる。そして、この場合にも、画角θがプラス方向に変化するにつれて、同一波長の平行光束を回折反射する第２層目の単位回折格子層２３０Ｇ2の干渉縞の傾斜角φ2が小から大に変化し、更には、このような傾斜角が設けられた第２層目の単位回折格子層２３０Ｇ2の領域の原点Ｏからの距離が徐々に長くなる。
【０１２３】
更には、画角θ＝−３．９度〜−０．２度（＝入射する角度［−Θ’］）に相当する平行光束は、Ｌ≒３５ｍｍ〜４５ｍｍのところで回折格子層２３０Ｇを構成する第３層目の単位回折格子層２３０Ｇ3に入射し、この第３層目の単位回折格子層２３０Ｇ3の領域において回折反射され、導光板２１の第２面２１Ｂで６回、全反射した後、第２回折格子部材２４０に入射し、回折反射されて、導光板２１から出射され、瞳５０に導かれる。そして、この場合にも、画角θがプラス方向に変化するにつれて、同一波長の平行光束を回折反射する第３層目の単位回折格子層２３０Ｇ3の干渉縞の傾斜角φ2が小から大に変化し、更には、このような傾斜角が設けられた第３層目の単位回折格子層２３０Ｇ3の領域の原点Ｏからの距離が徐々に長くなる。
【０１２４】
また、画角θ＝−７．６度〜−４．５度（＝入射する角度［−Θ’］）に相当する平行光束は、Ｌ≒３５ｍｍ〜４３ｍｍのところで回折格子層２３０Ｇを構成する第４層目の単位回折格子層２３０Ｇ4に入射し、この第４層目の単位回折格子層２３０Ｇ4の領域において回折反射され、導光板２１の第２面２１Ｂで７回、全反射した後、第２回折格子部材２４０に入射し、回折反射されて、導光板２１から出射され、瞳５０に導かれる。そして、この場合にも、画角θがプラス方向に変化するにつれて、同一波長の平行光束を回折反射する第４層目の単位回折格子層２３０Ｇ4の干渉縞の傾斜角φ2が小から大に変化し、更には、このような傾斜角が設けられた第４層目の単位回折格子層２３０Ｇ4の領域の原点Ｏからの距離が徐々に長くなる。
【０１２５】
尚、或る単位回折格子層に入射した平行光束は、他の３層の内の少なくとも１層の単位回折格子層に入射する場合があるが、他の単位回折格子層にあっては、係る平行光束の回折効率が低いので、係る平行光束が他の単位回折格子層によって回折反射されることはない。
【０１２６】
第１層目の単位回折格子層２３０Ｇ1にあっては、画角θ1＝−θ1_0＝４．３度に相当する平行光束が回折反射される第１層目の単位回折格子層２３０Ｇ1の領域であるＬ＝３５ｍｍ〜３７ｍｍの領域における干渉縞の傾斜角φ2が最小傾斜角φMINである。そして、傾斜角φ2が最小傾斜角φMINとなる最小傾斜角領域ＲＧMIN（Ｌ＝３５ｍｍ〜３７ｍｍが相当）よりも第２回折格子部材２４０から遠い所に位置する外側領域ＲＧOUT（Ｌ＝４７ｍｍまでの領域が相当）に形成された干渉縞の傾斜角φ2は、最小傾斜角領域ＲＧMIN（Ｌ＝３５ｍｍ〜３７ｍｍが相当）から離れるほど大きい。そして、画角θ1＝θ1_0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第１層目の単位回折格子層２３０Ｇ1の領域（Ｌ＝４５ｍｍ〜４７ｍｍの領域が相当）が最大傾斜角φMAXを有する。
【０１２７】
一方、第２層目の単位回折格子層２３０Ｇ2にあっては、画角θ2＝−θ2_0＝０．２度に相当する平行光束が回折反射される第２層目の単位回折格子層２３０Ｇ2の領域であるＬ＝３５ｍｍ〜３７ｍｍの領域における干渉縞の傾斜角φ2が最小傾斜角φMINである。そして、傾斜角φ2が最小傾斜角φMINとなる最小傾斜角領域ＲＧMIN（Ｌ＝３５ｍｍ〜３７ｍｍが相当）よりも第２回折格子部材２４０から遠い所に位置する外側領域ＲＧOUT（Ｌ＝４７ｍｍまでの領域が相当）に形成された干渉縞の傾斜角φ2は、最小傾斜角領域ＲＧMIN（Ｌ＝３５ｍｍ〜３７ｍｍが相当）から離れるほど大きい。そして、画角θ2＝θ2_0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第２層目の単位回折格子層２３０Ｇ2の領域（Ｌ＝４５ｍｍ〜４７ｍｍの領域が相当）が最大傾斜角φMAXを有する。
【０１２８】
更には、第３層目の単位回折格子層２３０Ｇ3にあっては、画角θ3＝−θ3_0＝−３．９度に相当する平行光束が回折反射される第３層目の単位回折格子層２３０Ｇ3の領域であるＬ＝３５ｍｍ〜３７ｍｍの領域における干渉縞の傾斜角φ2が最小傾斜角φMINである。そして、傾斜角φ2が最小傾斜角φMINとなる最小傾斜角領域ＲＧMIN（Ｌ＝３５ｍｍ〜３７ｍｍが相当）よりも第２回折格子部材２４０から遠い所に位置する外側領域ＲＧOUT（Ｌ＝４５ｍｍまでの領域が相当）に形成された干渉縞の傾斜角φ2は、最小傾斜角領域ＲＧMIN（Ｌ＝３５ｍｍ〜３７ｍｍが相当）から離れるほど大きい。そして、画角θ3＝θ3_0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第３層目の単位回折格子層２３０Ｇ3の領域（Ｌ＝４３ｍｍ〜４５ｍｍの領域が相当）が最大傾斜角φMAXを有する。
【０１２９】
また、第４層目の単位回折格子層２３０Ｇ4にあっては、画角θ4＝−θ4_0＝−７．６度に相当する平行光束が回折反射される第４層目の単位回折格子層２３０Ｇ4の領域であるＬ＝３５ｍｍ〜３７ｍｍの領域における干渉縞の傾斜角φ2が最小傾斜角φMINである。そして、傾斜角φ2が最小傾斜角φMINとなる最小傾斜角領域ＲＧMIN（Ｌ＝３５ｍｍ〜３７ｍｍが相当）よりも第２回折格子部材２４０から遠い所に位置する外側領域ＲＧOUT（Ｌ＝４３ｍｍまでの領域が相当）に形成された干渉縞の傾斜角φ2は、最小傾斜角領域ＲＧMIN（Ｌ＝３５ｍｍ〜３７ｍｍが相当）から離れるほど大きい。そして、画角θ4＝θ4_0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第４層目の単位回折格子層２３０Ｇ4の領域（Ｌ＝４１ｍｍ〜４３ｍｍの領域が相当）が最大傾斜角φMAXを有する。
【０１３０】
ここで、最小傾斜角領域ＲＧMINよりも第２回折格子部材２４０に近い所に回折格子層の領域は存在しないので、前述した（Ｂ−２）項は無視する。
【０１３１】
外側領域ＲＧOUTにおいて、図８の（Ａ）あるいは（Ｂ）に第１回折格子部材２３０（回折格子層２３０Ｇ）の模式的な断面図を示すように、傾斜角φ2は、連続的に、しかも、Ｌの増加に伴い単調に増加する構成としてもよいし、あるいは又、外側領域ＲＧOUTにおいて、傾斜角φ2は、段階的に、しかも、Ｌの増加に伴い単調に増加する構成としてもよい。即ち、導光板２１の軸線方向に沿って回折格子層２３０ＧをＳ個（具体的には、Ｓ＝６）の部分に分け、ｓ番目（但し、ｓ＝１，２・・・，６）の単位回折格子層２３０Ｇ1，２３０Ｇ2，２３０Ｇ3，２３０Ｇ4の部分における傾斜角を一定とし、しかも、ｓの値が異なると単位回折格子層２３０Ｇ1，２３０Ｇ2，２３０Ｇ3，２３０Ｇ4の部分における傾斜角を変えてもよい。また、第１層目の単位回折格子層２３０Ｇ1と第２層目の単位回折格子層２３０Ｇ2と第３層目の単位回折格子層２３０Ｇ3と第４層目の単位回折格子層２３０Ｇ4の積層順序は、本質的に任意である。
【０１３２】
部分ＲＧ(q,s)の距離Ｌ1_sの範囲と、画角θ1_s（＝入射する角度［−Θ’］1_s）と、傾斜角φ1_s(φ2）との関係を、以下の表６、表７に示す。尚、波長λ1、波長λ2、波長λ3を、それぞれ、６３５ｎｍ、５２２ｎｍ、４７０ｎｍとしている。
【０１３３】
［表６］第１回折格子部材２３０を構成する回折格子層（赤色を回折反射する回折格子層２３０Ｒ、及び、緑色を回折反射する回折格子層２３０Ｇ）
４回全反射
（ｑ，ｓ）  距離Ｌ1_s(mm)          画角θ1_s(度)    傾斜角φ1_s(度)
（１，１）  ３５〜３７                ４．３０        ３０．９７
（１，２）  ３７〜３９                ４．９９        ３１．２８
（１，３）  ３９〜４１                ５．６１        ３１．５８
（１，４）  ４１〜４３                ６．１６        ３１．８７
（１，５）  ４３〜４５                ６．６６        ３２．１４
（１，６）  ４５〜４７                ７．１２        ３２．４１
５回全反射
（ｑ，ｓ）  距離Ｌ1_s(mm)          画角θ1_s(度)    傾斜角φ1_s(度)
（２，１）  ３５〜３７                ０．１５        ２９．４５
（２，２）  ３７〜３９                １．０３        ２９．７３
（２，３）  ３９〜４１                １．８４        ３０．００
（２，４）  ４１〜４３                ２．５８        ３０．２７
（２，５）  ４３〜４５                ３．２６        ３０．５３
（２，６）  ４５〜４７                ３．８８        ３０．７９
６回全反射
（ｑ，ｓ）  距離Ｌ1_s(mm)          画角θ1_s(度)    傾斜角φ1_s(度)
（３，１）  ３５〜３７              −３．８６      ２８．３７
（３，２）  ３７〜３９              −２．８５      ２８．６２
（３，３）  ３９〜４１              −１．９１      ２８．８６
（３，４）  ４１〜４３              −１．０４      ２９．０９
（３，５）  ４３〜４５              −０．２３      ２９．３３
７回全反射
（ｑ，ｓ）  距離Ｌ1_s(mm)          画角θ1_s(度)    傾斜角φ1_s(度)
（４，１）  ３５〜３７              −７．６２      ２７．６
（４，２）  ３７〜３９              −６．５３      ２７．８１
（４，３）  ３９〜４１              −５．５１      ２８．０１
（４，４）  ４１〜４３              −４．５４      ２８．２２
【０１３４】
［表７］第１回折格子部材２３０を構成する回折格子層（青色を回折反射する回折格子層２３０Ｂ）
（ｑ，ｓ）  距離Ｌ1_s(mm)          画角θ1_s(度)    傾斜角φ1_s(度)
（１，１）  ３５〜３７                ６．２０      ２６．６２
（１，２）  ３７〜３９                ７．１９      ２６．９１
（１，３）  ３９〜４１                ８．１１      ２７．１８
６回全反射
（ｑ，ｓ）  距離Ｌ1_s(mm)          画角θ1_s(度)    傾斜角φ1_s(度)
（２，１）  ３５〜３７                ２．０１      ２５．６１
（２，２）  ３７〜３９                ３．１２      ２５．８５
（２，３）  ３９〜４１                ４．１５      ２６．０９
（２，４）  ４１〜４３                ５．１２      ２６．３４
（２，５）  ４３〜４５                ６．０２      ２６．５７
７回全反射
（ｑ，ｓ）  距離Ｌ1_s(mm)          画角θ1_s(度)    傾斜角φ1_s(度)
（３，１）  ３５〜３７              −１．８５      ２４．８９
（３，２）  ３７〜３９              −０．６８      ２５．０９
（３，３）  ３９〜４１                ０．４３      ２５．３０
（３，４）  ４３〜４５                １．４８      ２５．５０
８回全反射
（ｑ，ｓ）  距離Ｌ1_s(mm)          画角θ1_s(度)    傾斜角φ1_s(度)
（４，１）  ３５〜３７              −５．３９      ２４．３６
（４，２）  ３７〜３９              −４．１８      ２４．５３
（４，３）  ３９〜４１              −３．０２      ２４．７０
（４，４）  ４３〜４５              −１．９２      ２４．８８
１０回全反射
（ｑ，ｓ）  距離Ｌ1_s(mm)          画角θ1_s(度)    傾斜角φ1_s(度)
（１，４）  ４１〜４３              −８．００      ２４．０３
（１，５）  ４３〜４５              −６．９        ２４．１６
（１，６）  ４５〜４７              −５．８４      ２４．３０
【０１３５】
実施例３にあっては、第１回折格子部材を構成する回折格子層を多層の単位回折格子層が積層された構造とすることで、導光板の軸線方向に沿った第１回折格子部材の長さの一層短縮化を図りつつ、画角を一層大きくすることができるし、導光板の厚さを薄くすることもでき、光学装置及び画像表示装置の一層の小型化を図ることができる。
【０１３６】
実施例３の画像表示装置２１０において、設計上の瞳位置から瞳位置を±１ｍｍ移動したときの垂直画角０度における赤、緑の波長帯域での水平画角方向の輝度分布を計算した結果を図１０に示す。尚、図１０において、凹凸の曲線は、輝度分布の計算値であり、滑らかな曲線は、この凹凸の曲線のスムージング処理を施したものである。この画像表示装置２１０においては、赤色と緑色の輝度分布がほぼ等しく変化しているため、色ムラの悪化を低減する効果が得られる。
【０１３７】
また、実施例３の画像表示装置２１０でもクロストーク現象によるゴーストの発生や光利用効率の低下が抑制されている。赤色、緑色に対応した干渉縞の傾斜角を、青色に対応した干渉縞の傾斜角よりも大きくしたときの、瞳径５ｍｍにおいて観察される光の導光板２１からの射出角を図１１に示す。一方、比較のために、赤色、緑色、青色に対応した干渉縞の傾斜角を等しくしたときの、瞳径５ｍｍにおいて観察される光の導光板２１からの射出角を図１２に示す。尚、設計値における波長λ1、波長λ2、波長λ3を、それぞれ、６３５ｎｍ、５２２ｎｍ、４７０ｎｍとしている。ここで、図１１及び図１２の縦軸は、波長であり、横軸は画角である。
【０１３８】
図１２から、画角６〜８度、波長５００ｎｍ付近において、青色に対応した回折格子層で回折反射される光の分布と、緑色に対応した回折格子層で回折反射される光の分布に重なりが生じていることが判る。これは、青色の光の一部が緑色に対応した回折格子層で回折反射される一方、緑色の光の一部が青色に対応した回折格子層で回折反射され、損失が発生することを示している。更に、画角が設計水平画角である±８度の範囲を超えていることから、ゴーストとして観察されることを示している。即ち、図１２において、グレーの領域は、観察者の瞳に入射する光の入射角（つまり、観察される画像の画角）を示している。そして、図１２のグレーの領域が重なる部分において、緑色に対応した回折格子層で回折反射された光の画角と青色に対応した回折格子層で回折反射された光の画角とが異なり、且つ、画角が±８度を越えていることを示している。即ち、画角±８度の元の画像が光学装置を通って、観察者の瞳に±８度の角度を超えて入射するので、ゴーストとなって見えていることになる。一方、緑色に対応した回折格子層の干渉縞のピッチと青色に対応した回折格子層の干渉縞のピッチとが等しくなっていると、青色に対応した回折格子層で緑色の光が回折しても、緑色に対応した回折格子層で緑色の光が回折した角度と同じとなり、ゴーストとして認識されることはなくなる。また、赤色の光は緑色、青色に対応した回折格子層では何の作用もされないことが判る。
【０１３９】
即ち、図１１から、赤色、緑色に対応した干渉縞の傾斜角を、青色に対応した干渉縞の傾斜角よりも大きくすると、瞳径５ｍｍに入射する波長の分布が狭くなり、画角６〜８度付近で、導光板から射出された青色と導光板から射出された緑色との重なりが無くなることが判る。即ち、ゴーストの発生と光利用効率の低下を抑制する画像形成装置を構成することができる。
【実施例４】
【０１４０】
実施例４は、第Ｂ構成の第１回折格子部材に関する。実施例４の光学装置及び画像表示装置の概念図は、基本的には図７に示したと同様である。尚、以下の説明においては、緑色の光を回折反射する干渉縞について説明するが、赤色の光を回折反射する干渉縞、青色の光を回折反射する干渉縞についても、数値等が異なる点を除き、それらの構造、構成は、緑色の光を回折反射する干渉縞と同じ構造、構成を有する。
【０１４１】
実施例４にあっては、実施例３の表３に示した種々のパラメータを、以下の表８に示すパラメータに変更した。
【０１４２】
［表８］
導光板２１の厚さｔ：５ｍｍ
アイレリーフｄ    ：２０ｍｍ
第１回折格子部材３３０における緑色を回折反射する干渉縞のピッチ
：４０２．２ｎｍ
画角θ0           ：  ６．０度
画角−θ0         ：−６．０度
【０１４３】
実施例４の第１回折格子部材３３０の具体的な説明を行う前に、第１回折格子部材３３０が、反射型体積ホログラム回折格子から成るＱ層（実施例４にあっては、Ｑ＝２）の単位回折格子層３３０ａ，３３０ｂが積層されていると想定し、先ず、これらの想定された単位回折格子層３３０ａ，３３０ｂに関する説明を行う。尚、単位回折格子層３３０ａ，３３０ｂから構成されたと想定した第１回折格子部材３３０の一例の模式的な断面図を図１３の（Ｂ）に示す。
【０１４４】
ここで、想定された各単位回折格子層３３０ａ，３３０ｂには、その内部から表面に亙り、干渉縞が形成されており、各単位回折格子層３３０ａ，３３０ｂの表面における干渉縞のピッチは等しく、且つ、各単位回折格子層３３０ａ，３３０ｂ相互の干渉縞のピッチも等しいとする。そして、各単位回折格子層３３０ａ，３３０ｂの全てにおいて最小傾斜角φMINは異なり、且つ、各単位回折格子層３３０ａ，３３０ｂの全てにおいて最大傾斜角φMAXは異なるとする。
【０１４５】
瞳５０の中心に入射する波長λ＝５２２ｎｍの平行光束が、係る単位回折格子層３３０ａ，３３０ｂから構成されたと想定した第１回折格子部材３３０のどの位置で回折反射し、更に、この平行光束が導光板２１の第２面２１Ｂを何回全反射して瞳５０に到達するかを、図１３の（Ａ）のグラフに示す。
【０１４６】
図１３の（Ａ）において、右上がりの実線の曲線［１］は全反射回数Ｎ＝３の場合を表し、右上がりの点線の曲線［２］は全反射回数Ｎ＝４の場合を表す。ここで、グラフの曲線が左から右上がりになっているということは、実施例３において説明したと同様に、画角θがプラス方向に変化するにつれて、同一波長の平行光束を回折反射する第１回折格子部材３３０の干渉縞の傾斜角φ2が小から大に変化し、更には、このような傾斜角が設けられた第１回折格子部材３３０の領域の原点Ｏからの距離が徐々に長くなることを意味している。
【０１４７】
例えば、画角θ＝１．３度〜６．０度（＝入射角［−Θ］）に相当する平行光束は、Ｌ≒３６ｍｍ〜５１ｍｍのところで第２層目の単位回折格子層３３０ｂに入射し、この第２層目の単位回折格子層３３０ｂの領域において回折反射され、導光板２１の第２面２１Ｂで３回、全反射した後、第２回折格子部材２４０に入射し、回折反射されて、導光板２１から出射され、瞳５０に導かれる。そして、この場合には、画角θがプラス方向に変化するにつれて、同一波長の平行光束を回折反射する第２層目の単位回折格子層３３０ｂの干渉縞の傾斜角φ2が小から大に変化し、更には、このような傾斜角が設けられた第２層目の単位回折格子層３３０ｂの領域の原点Ｏからの距離が徐々に長くなる。
【０１４８】
一方、画角θが１．３度以下の場合にあっては、即ち、画角θ＝−６．０度〜１．３度（＝入射角［−Θ］）に相当する平行光束は、第１層目の単位回折格子層３３０ａにおいて、Ｌ≒３６ｍｍ〜５２ｍｍのところで第１層目の単位回折格子層３３０ａに入射し、この第１層目の単位回折格子層３３０ａの領域において回折反射され、導光板２１の第２面２１Ｂで４回、全反射した後、第２回折格子部材２４０に入射し、回折反射されて、導光板２１から出射され、瞳５０に導かれる。そして、この場合にも、画角θがプラス方向に変化するにつれて、同一波長の平行光束を回折反射する第１層目の単位回折格子層３３０ａの干渉縞の傾斜角φ2が小から大に変化し、更には、このような傾斜角が設けられた第１層目の単位回折格子層３３０ａの原点Ｏからの距離が徐々に長くなる。
【０１４９】
尚、画角θ＝−６．０度〜１．３度（＝入射角［−Θ］）に相当する平行光束は、第２層目の単位回折格子層３３０ｂに入射する場合があるが、係る平行光束の第２層目の単位回折格子層３３０ｂにおける回折効率が低いので、係る平行光束が第２層目の単位回折格子層３３０ｂによって回折反射されることはない。同様に、画角θ＝１．３度〜６．０度（＝入射角［−Θ］）に相当する平行光束は、第１層目の単位回折格子層３３０ａにも入射するが、係る平行光束の第１層目の単位回折格子層３３０ａにおける回折効率が低いので、係る平行光束が第１層目の単位回折格子層３３０ａによって回折反射されることはない。
【０１５０】
第１層目の単位回折格子層３３０ａにあっては、画角θ1＝−θ1_0＝−６．０度に相当する平行光束が回折反射される第１層目の単位回折格子層３３０ａの領域であるＬ≒３６ｍｍの領域における干渉縞の傾斜角φ2が最小傾斜角φMINである。そして、傾斜角φ2が最小傾斜角φMINとなる最小傾斜角領域ＲＧMIN（Ｌ≒３６ｍｍが相当）よりも第２回折格子部材２４０から遠い所に位置する外側領域ＲＧOUT（Ｌ＝５２ｍｍまでの領域が相当）に形成された干渉縞の傾斜角φ2は、最小傾斜角領域ＲＧMIN（Ｌ≒３６ｍｍが相当）から離れるほど大きい。そして、画角θ1＝θ1_0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第１層目の単位回折格子層３３０ａの領域（Ｌ＝５２ｍｍの領域が相当）が最大傾斜角φMAXを有する。
【０１５１】
一方、第２層目の単位回折格子層３３０ｂにあっては、画角θ2＝−θ2_0＝１．３度に相当する平行光束が回折反射される第２層目の単位回折格子層３３０ｂの領域であるＬ≒３６ｍｍの領域における干渉縞の傾斜角φ2が最小傾斜角φMINである。そして、傾斜角φ2が最小傾斜角φMINとなる最小傾斜角領域ＲＧMIN（Ｌ≒３６ｍｍが相当）よりも第２回折格子部材２４０から遠い所に位置する外側領域ＲＧOUT（Ｌ＝５１ｍｍまでの領域が相当）に形成された干渉縞の傾斜角φ2は、最小傾斜角領域ＲＧMIN（Ｌ≒３６ｍｍが相当）から離れるほど大きい。そして、画角θ2＝θ2_0となる平行光束に相当する平行光束が回折反射される第２層目の単位回折格子層３３０ｂの領域（Ｌ＝５１ｍｍの領域が相当）が最大傾斜角φMAXを有する。
【０１５２】
ここで、最小傾斜角領域ＲＧMINよりも第２回折格子部材２４０に近い所に単位回折格子層の領域は存在しないので、実施例３において説明したと同様に、（Ｂ−２）項は無視する。
【０１５３】
外側領域ＲＧOUTにおいて、傾斜角φ2は、連続的に、しかも、Ｌの増加に伴い単調に増加する構成としてもよい。あるいは又、図１３の（Ｂ）に示すように、導光板２１の軸線方向に沿って第１回折格子部材３３０をＳ個（具体的には、Ｓ＝６）の部分に分け、ｓ番目（但し、ｓ＝１，２・・・，６）の第１層目の単位回折格子層３３０ａの部分ＲＧ(q,s)［ＲＧ(1,1)，ＲＧ(1,2)，ＲＧ(1,3)，ＲＧ(1,4)，ＲＧ(1,5)，ＲＧ(1,6)］、ｓ番目の第２層目の単位回折格子層３３０ｂの部分ＲＧ(q,s)［ＲＧ(2,1)，ＲＧ(2,2)，ＲＧ(2,3)，ＲＧ(2,4)，ＲＧ(2,5)，ＲＧ(2,6)］における傾斜角を一定とし、しかも、ｓの値が異なると単位回折格子層３３０ａ，３３０ｂの部分における傾斜角φ1を変えてもよい。
【０１５４】
部分ＲＧ(q,s)の距離Ｌ1_sの範囲と、画角θ1_s（＝入射角［−Θ］1_s）と、傾斜角φ1_sとの関係を、以下の表９に示す。
【０１５５】
［表９］
３回全反射
（ｑ，ｓ）  距離Ｌ1_s(mm)            画角θ1_s(度)    傾斜角φ1_s(度)
（２，１）  ３６．０  〜３８．２５      １．７４      ２９．９７
（２，２）  ３８．２５〜４０．７５      ２．８        ３０．３６
（２，３）  ４０．７５〜４３．２５      ３．７        ３０．７２
（２，４）  ４３．２５〜４５．７５      ４．５        ３１．０７
（２，５）  ４５．７５〜４８．５        ５．２        ３１．４０
（２，６）  ４８．５  〜５２．０        ５．８        ３１．７０
４回全反射
（ｑ，ｓ）  距離Ｌ1_s(mm)            画角θ1_s(度)    傾斜角φ1_s(度)
（１，１）  ３６．０  〜３８．２５    −５．４        ２８．０３
（１，２）  ３８．２５〜４０．７５    −４．０        ２８．３４
（１，３）  ４０．７５〜４３．２５    −２．９        ２８．６０
（１，４）  ４３．２５〜４５．７５    −１．７５      ２８．９０
（１，５）  ４５．７５〜４８．５      −０．７６      ２９．１７
（１，６）  ４８．５  〜５２．０        ０．０８      ２９．４２
【０１５６】
さて、このような想定された単位回折格子層３３０ａ，３３０ｂと等価である仮想単位回折格子層４３０ａ，４３０ｂを考える。ここで、実施例４にあっては、第１回折格子部材３３０は、図１４の（Ｂ）に概念図（断面）を示すように、反射型体積ホログラム回折格子から成るＱ層（実施例４にあっては、Ｑ＝２である）の仮想単位回折格子層が積層されて成ると仮定したとき、第１回折格子部材３３０を構成する各仮想単位回折格子層４３０ａ，４３０ｂの表面における干渉縞のピッチは等しく、且つ、仮想単位回折格子層４３０ａ，４３０ｂ相互の干渉縞のピッチも等しい。
【０１５７】
仮想単位回折格子層４３０ａ，４３０ｂにおける干渉縞が仮想単位回折格子層４３０ａ，４３０ｂの表面と成す角度を傾斜角としたとき、各仮想単位回折格子層４３０ａ，４３０ｂにおいて：
（Ｂ−１）傾斜角が最小傾斜角となる最小傾斜角領域よりも第２回折格子部材から遠い所に位置する外側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域から離れるほど大きく、
（Ｂ−２）最小傾斜角領域よりも第２回折格子部材に近い所に位置する内側領域に形成された干渉縞の傾斜角は、最小傾斜角領域に隣接する内側領域において最大傾斜角であり、最小傾斜角領域から離れるほど小さくなる。
【０１５８】
そして、第１回折格子部材３３０を、最も第２回折格子部材に近い部分から最も第２回折格子部材から遠い部分まで、Ｒ個の区画（実施例４にあっては、Ｒ＝６）に分けたとき、ｒ番目（但し、ｒ＝１，２・・・Ｒ）の第１回折格子部材の区画ＲＧ1_rは、Ｑ層の仮想単位回折格子層を、最も第２回折格子部材に近い部分から最も第２回折格子部材から遠い部分まで、Ｒ個の区画に分けたとき得られる仮想単位回折格子層の区画ＶＧ(r,q)（但し、ｑは、１からＱの範囲内で選択された、重複の無い、任意の整数）の積層構造から構成されている。
【０１５９】
具体的には、図１４の（Ａ）に示すように、第１層目の単位回折格子層４３０Ａ及び第２層目の単位回折格子層４３０Ｂは、第２回折格子部材側から、以下の表１０の順で配列されている。表１０にあっては、上段に記載された単位回折格子層ほど、第２回折格子部材２４０に近いところに位置する。
【０１６０】
［表１０］
第１層目の単位回折格子層４３０Ａ    第２層目の単位回折格子層４３０Ｂ
区画ＶＧ(1,2)                       区画ＶＧ(1,1)
区画ＶＧ(2,1)                       区画ＶＧ(2,2)
区画ＶＧ(3,2)                       区画ＶＧ(3,1)
区画ＶＧ(4,2)                       区画ＶＧ(4,1)
区画ＶＧ(5,1)                       区画ＶＧ(5,2)
区画ＶＧ(6,2)                       区画ＶＧ(6,1)
【０１６１】
ここで、区画ＶＧ(1,1)，ＶＧ(2,1)，ＶＧ(3,1)，ＶＧ(4,1)，ＶＧ(5,1)，ＶＧ(6,1)の有する特性は、上述の想定された単位回折格子層３３０ａの部分ＲＧ(q,s)［ＲＧ(1,1)，ＲＧ(1,2)，ＲＧ(1,3)，ＲＧ(1,4)，ＲＧ(1,5)，ＲＧ(1,6)］の有する特性と同じとすることができるし、区画ＶＧ(1,2)，ＶＧ(2,2)，ＶＧ(3,2)，ＶＧ(4,2)，ＶＧ(5,2)，ＶＧ(6,2)の有する特性は、上述の想定された単位回折格子層３３０ｂの部分ＲＧ(q,s)［ＲＧ(2,1)，ＲＧ(2,2)，ＲＧ(2,3)，ＲＧ(2,4)，ＲＧ(2,5)，ＲＧ(2,6)］の有する特性と同じとすることができる。
【０１６２】
図１５には、図１４の（Ａ）に示したように積層された第１回折格子部材３３０への平行光束の入射状態を模式的に示す。簡略化のため導光板２１は省略している。画像形成装置１１の各画素位置から出射された光束群がコリメート光学系１２によりコリメートされ、進行方向の異なる平行光束から成る光束群に変換される。その後、これらの平行光束は図示しない導光板２１を通過し、図１４の（Ａ）に示した第１回折格子部材３３０に入射する。このとき、区画ＶＧ(1,2)に入射した平行光束ｒ1は、区画ＶＧ(1,2)によって回折反射されること無く、区画ＶＧ(1,1)に入射し、ここで回折反射される。
【０１６３】
即ち、平行光束ｒ1は最もプラス方向の入射角（最もマイナス方向の画角−θ0）を有するので、区画ＶＧ(1,1)において所定のブラッグ条件に基づき回折反射され、導光板２１内を全反射を繰り返しながら伝播していく。一方、この平行光束ｒ1は、区画ＶＧ(1,2)においては殆ど回折反射されない。これは、図１６に示すように、それぞれの区画ＶＧ(r,q)における回折効率の角度特性が同じ位置に積層されている他の区画ＶＧ(r,q')における回折効率の角度特性をカバーするほど大きくないためである。
【０１６４】
しかも、積層されている単位回折格子層４３０Ａ，４３０Ｂの厚さは、例えば２０μｍと非常に薄いため、平行光束ｒ1と平行光束ｒ7の全反射の位置がずれることがなく、実施例３にて説明したとほぼ同じ特性を有する。第１層目の単位回折格子層４３０Ａと第２層目の単位回折格子層４３０Ｂの積層順序を逆にしてもよい。
【０１６５】
第２回折格子部材２４０の中心を原点Ｏとし、原点Ｏを通る第２回折格子部材２４０の法線をＸ軸、原点Ｏを通る導光板の軸線をＹ軸とし、第２回折格子部材２４０によって回折反射され、導光板２１から出射された平行光束群に基づく像を観察するＸ軸上の地点（瞳５０）と、第ｑ層目の仮想単位回折格子層（但し、ｑ＝１，２・・・Ｑ）によって回折反射され、第２回折格子部材２４０によって回折反射されると想定した想定平行光束であってＸ−Ｙ平面内に位置する想定平行光束の内、最も第１回折格子部材３３０に近い想定平行光束との成す角度を画角θq＝θq_0（＞０）、最も第１回折格子部材３３０に遠い想定平行光束との成す角度を画角θq＝−θq_0（＜０）としたとき、
画角θq＝θq_0となる想定平行光束に相当する想定平行光束が回折反射される第ｑ層目の仮想単位回折格子層の領域が、最大傾斜角を有し、
画角θq＝−θq_0となる想定平行光束に相当する想定平行光束が回折反射される第ｑ番目の仮想単位回折格子層の領域が、最小傾斜角を有する。
【０１６６】
第１回折格子部材を構成する単位回折格子層の部分（領域）と仮想単位回折格子層の区画とが一対一に対応していなくともよく、図１４の（Ｃ）及び図１４の（Ｄ）に、それぞれ、第１回折格子部材の変形例の概念図（断面）、及び、仮想単位回折格子層の変形例の積層構造の概念図（断面）を示す。
【０１６７】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例における回折格子部材の諸元は例示であり、適宜、変更することができる。画像形成装置から、第４の波長帯域（中心波長λ4）を有し、進行方位の異なる複数の平行光束から成る第４の平行光束群が導光板に入射される場合、第１の干渉縞、第２の干渉縞及び第３の干渉縞が係る第４の平行光束群に及ぼす影響を調べ、第４の平行光束を回折反射する第４の干渉縞のピッチＰ4と、ピッチＰ1，Ｐ2，Ｐ3との関係、傾斜角φ4と傾斜角φ1，φ2，φ3との関係を決定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６８】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１の画像表示装置、及び、実施例１の光学装置における第１回折格子部材の模式的な一部断面図である。
【図２】図２は、実施例１の光学装置における第２回折格子部材によって回折反射され、導光板から出射する光を図示する概念図である。
【図３】図３は、干渉縞への入射角の補角Θ、干渉縞の傾斜角φ、回折格子部材に光が侵入しているときの入射角ψin等の関係を示す図である。
【図４】図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例２の画像表示装置、及び、実施例２の光学装置における第１回折格子部材の模式的な一部断面図である。
【図５】図５は、回折格子層における干渉縞の傾斜角を、回折格子層内において段階的に変化させたときの、係る回折格子部材を備えた画像表示装置の概念図である。
【図６】図６は、赤色、緑色、青色の３色のうち、どれか１色に、単独で輝度変化が生じたときの色度Δ（ｕ’，ｖ’）の変化を示すグラフである。
【図７】図７は、実施例３の画像表示装置の概念図である。
【図８】図８の（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例３における第１回折格子部材を構成する単位回折格子層の模式的な断面図である。
【図９】図９の（Ａ）は、実施例３において、導光板内部における平行光束の全反射回数と、画角θと、第１回折格子部材における平行光束の入射位置の関係を示すグラフであり、図９の（Ｂ）は、実施例３の第１回折格子部材を構成する単位回折格子層の模式的な断面図である。
【図１０】図１０は、実施例３の画像形成装置において、設計上の瞳位置から瞳位置を±１ｍｍ移動したときの垂直画角０度における赤、緑の波長帯域での水平画角方向の輝度分布を計算した結果を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施例３の画像形成装置において、赤色、緑色に対応した干渉縞の傾斜角を、青色に対応した干渉縞の傾斜角よりも大きくしたときの、瞳径５ｍｍにおいて観察される光の導光板からの射出角を示すグラフである。
【図１２】図１２は、比較のために、赤色、緑色、青色に対応した干渉縞の傾斜角を等しくしたときの、瞳径５ｍｍにおいて観察される光の導光板からの射出角を示すグラフである。
【図１３】図１３の（Ａ）は、実施例４において、第１回折格子部材が、反射型体積ホログラム回折格子から成る２層の回折格子層が積層されていると想定したときの、導光板内部における平行光束の全反射回数と、画角θと、第１回折格子部材における平行光束の入射位置の関係を示すグラフであり、図１３の（Ｂ）は、想定された第１回折格子部材の模式的な断面図である。
【図１４】図１４の（Ａ）は、実施例４の光学装置における第１回折格子部材の概念図（断面）であり、図１４の（Ｂ）は、仮想回折格子層が積層されて成ると仮定したとき、第１回折格子部材を構成する各仮想回折格子層の概念図（断面）であり、図１４の（Ｃ）は、実施例４の光学装置における第１回折格子部材の変形例の概念図（断面）であり、図１４の（Ｄ）は、仮想回折格子層が積層されて成ると仮定したとき、第１回折格子部材の変形例を構成する各仮想回折格子層の概念図（断面）である。
【図１５】図１５は、図１４の（Ａ）に示したように積層された第１回折格子部材への平行光束の入射状態を模式的に示す図である。
【図１６】図１６は、多層化された回折格子層に入射する光束が回折反射されるか否かを説明するための図である。
【図１７】図１７の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、ＷＯ  ２００５／０９３４９３  Ａ１  に開示された画像表示装置の概念図、及び、第１回折格子部材の模式的な一部断面図である。
【図１８】図１８は、赤色、緑色、及び、青色の各色に対応する干渉縞が記録された回折格子層から構成された回折格子部材において、全反射角度と、青色の波長帯域を有する平行光束の回折効率との関係を示すグラフである。
【図１９】図１９は、赤色、緑色、及び、青色の各色に対応する干渉縞が記録された回折格子層から構成された回折格子部材において、全反射角度と、緑色の波長帯域を有する平行光束の回折効率との関係を示すグラフである。
【図２０】図２０は、赤色、緑色、及び、青色の各色に対応する干渉縞が記録された回折格子層から構成された回折格子部材において、全反射角度と、赤色の波長帯域を有する平行光束の回折効率との関係を示すグラフである。
【図２１】図２１は、クロストーク現象の発生原因を説明する概念図である。
【図２２】図２２は、瞳位置が移動したときの回折効率の入射波長依存性、第２回折格子部材に入射する波長のスペクトルＰの変化する状態を示すグラフである。
【図２３】図２３は、瞳位置が移動したときの回折効率の入射波長依存性、第２回折格子部材に入射する波長のスペクトルＰの変化する状態を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１６９】
１０，１１０，２１０・・・画像表示装置、１１・・・画像形成装置、１２・・・コリメート光学系、２０，１２０，２２０・・・光学装置、２１・・・導光板、２１Ａ・・・導光板の第１面、２１Ｂ・・・導光板の第２面、３０，１３０，２３０・・・第１回折格子部材、４０，１４０，２４０・・・第２回折格子部材、３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ，４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ，２３０Ｇ，２４０Ｇ・・・回折格子層、３１，４１・・・第１の干渉縞、３２，４２，２３２・・・第２の干渉縞、３３，４３・・・第３の干渉縞、２３０Ｇ1，２３０Ｇ2，２３０Ｇ3，２４０Ｇ4・・・単位回折格子層、５０・・・瞳
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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