(57)【要約】【課題】同色系の光源を複数設けることなく、射出瞳を大きくすることで色調不良が発生することを防止する。【解決手段】第３レーザ光源は、５３２ｎｍ程度の緑色レーザ、第４レーザ光源は、４７６ｎｍ程度の青色レーザを出射する。また、第１レーザ光源は、６３７ｎｍの赤色レーザ、第２レーザ光源は６５８ｎｍ程度の赤色レーザを出射する。第１及び第２レーザ光源からのレーザ光によって露光されて形成されたホログラム素子は、レーザ光の波長帯域よりも２％低い波長の干渉縞を有する。このため、Ｒ光が照射された際には、６２５ｎｍ及び６４５ｎｍの波長帯域のＲ光をホログラム素子は回折反射し、射出瞳ＥＲａ及びＥＲｂを形成する。これにより、Ｇ光及びＢ光それぞれの射出瞳ＥＧ及びＥＢと重ね合わせた場合に、ＲＧＢ光全体としての射出瞳８０が形成される。【選択図】図７
2007133072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラム感光材料を露光することでホログラム素子を形成するホログラム露光方法において、
同色系且つ異なる波長帯域を有する複数のコヒーレント光を照射して、前記ホログラム感光材料を露光することを特徴とするホログラム露光方法。
【請求項２】
複数色のコヒーレント光と、
この複数色のコヒーレント光のうち、少なくとも１つのコヒーレント光と同色系且つ異なる波長帯域を有するコヒーレント光と、
を照射して前記ホログラム感光材料を露光することを特徴とする請求項１に記載のホログラム露光方法。
【請求項３】
射出瞳の狭い光と同色系のコヒーレント光と、
このコヒーレント光と同色系且つ異なる波長帯域を有するコヒーレント光と、
を照射して前記ホログラム感光材料を露光することを特徴とする請求項１又は２に記載のホログラム露光方法。
【請求項４】
前記複数色のコヒーレント光は、少なくとも赤色、緑色及び青色の三色光であって、
この複数色のコヒーレント光と、
前記三色のコヒーレント光のうち少なくとも１つのコヒーレント光と異なる波長帯域を有する同色系のコヒーレント光と、
を照射して前記ホログラム感光材料を露光することを特徴とする請求項２又は３に記載のホログラム露光方法。
【請求項５】
前記赤色のコヒーレント光と異なる波長帯域を有する赤色のコヒーレント光を照射して前記ホログラム感光材料を露光することを特徴とする請求項４に記載のホログラム露光方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載のホログラム露光方法によって光学基材上にホログラム素子が形成された接眼光学系。
【請求項７】
光源と、
この光源からの照射光を受けた映像光を請求項６に記載の接眼光学系に投射する映像投射手段と、を備え、
前記接眼光学系は、前記ホログラム素子の回折反射によって前記投射された映像光を使用者の眼に導くことを特徴とする映像表示装置。
【請求項８】
前記光源は、少なくとも赤色、緑色及び青色の三色光を照射することを特徴とする請求項７に記載の映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム感光材料を露光することでホログラム素子を形成するホログラム露光方法と、接眼光学系と、映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ホログラフィック光学素子（Holographic Optical Element；以下「ホログラム素子」と略す。）をガラス等のプリズム内に設け、このホログラム素子を介して映像を映し出す表示装置として様々なものが開発されている。その一例として、図９に示すホログラム素子１０を内蔵する接眼光学系１０Ｒを用いた眼鏡型のヘッドマウントディスプレイ（Head Mount Display；以下、「ＨＭＤ」という。）１が知られている。
【０００３】
ＨＭＤ１は、図９に示すように、フレーム３０とブリッジ３１とを介して接眼光学系１０Ｒ及び１０Ｌが接続されて構成される。装着者の右眼に対応する接眼光学系１０Ｒは、透明なガラスや樹脂の第１プリズムＬ１及び第２プリズムＬ２と、ホログラム素子１０とが一体的に形成され、その上部に光学像を投射する表示ユニット２０が設けられる。
【０００４】
図１０に、表示ユニット２０と接眼光学系１０Ｒとの断面図の一例を示す。図１０に示すように、表示ユニット２０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色の発散光を照射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源２４と、集光レンズ２６と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の透過型の表示パネル２８とが筐体２２内に保持されて構成される。
【０００５】
光源２４は、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光を表示パネル２８に照射すると、その照射光は集光レンズ２６により混合されて表示パネル２８全面に均一に導かれる。表示パネル２８が、使用者の眼に映し出すための映像のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分を表示すると、光源２４からの照射光を受けて、当該映像の光学像である映像光を第１プリズムＬ１に対して発する。
【０００６】
第１プリズムＬ１は、その下端にホログラム素子１０が形成される。第１プリズムＬ１に入射した映像光は、その内部で反射して、第１プリズムＬ１の下端の傾斜面に形成されたホログラム素子１０に入射する。ホログラム素子１０は、ホログラム感光材料（以下、「ホログラム感材」と略す。）を露光することにより形成される。
【０００７】
ホログラム素子１０は、干渉縞パターンと回折作用とによって、入射した特定波長の光のみを回折反射する波長選択性と、特定の入射角で入射した光のみを同一波長で回折反射する角度選択性とを有する。この２つの特性により接眼光学系１０Ｒは、特定の角度で入射した特定波長の光のみを回折反射して、表示ユニット２０から投影された接眼光学系１０Ｒの背面側に射出し、光学像（この光学像を「射出瞳」という。）Ｅを形成する。この射出瞳Ｅが、使用者の眼に投影されて、表示パネル２８の映像が映し出されることとなる。尚、接眼光学系１０Ｌにも、接眼光学系１０Ｒと同様にホログラム素子１０が形成して、接眼光学系１０Ｒ及び１０Ｌの両方から左右の眼に対して射出瞳を形成することとしてもよい。
【０００８】
しかし、ホログラム素子１０を介して形成された射出瞳Ｅを使用者が観察するとき、使用者の眼幅の個人差や装着時のズレ等によって、射出瞳Ｅに対する使用者の視点が中心から変動するため、使用者の眼にはホログラム素子１０への入射光とは異なる波長の光学像が投影される。このため、使用者の眼に映し出される映像に色調不良が起こり、先鋭性等の映像の品質が低下してしまうことがある。このような射出瞳Ｅの使用者の視点に対するずれへの対策としては、射出瞳７０の面積を大きく設定する方法が挙げられ、その一例として、異なる波長帯域の光を発光する複数のＬＥＤを備えることで、複数の射出瞳を合わせ、全体として大きな射出瞳を形成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３３３７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、ＬＥＤのような光源２４が発光するＲ光、Ｇ光及びＢ光には、図１１に示す輝度特性がある。図１１に示すように、Ｇ光及びＢ光ぞれぞれの輝度特性３００Ｇ及び３００Ｂの半値幅３１０Ｇ及び３１０Ｂに対して、Ｒ光の輝度特性３００Ｒの半値幅３１０Ｒが小さくなる。このような輝度特性を持つＲＧＢ光それぞれは、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すような射出瞳を形成する。尚、図１２において横軸は左右方向の位置座標、縦軸は上下方向の位置座標を表し、その交点は使用者の視点６０を表す。
【００１０】
図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｒ光によって形成される射出瞳ＥＲの面積（この面積を以下「瞳径」という。）は、Ｂ光の射出瞳ＥＢとＧ光の射出瞳ＥＧの瞳径のおよそ半分になる。このため、ＲＧＢ光を重ねた場合、白色となる合成光の射出瞳７０は、図１２（ｄ）のように赤色の射出瞳ＥＲの瞳径と略同一となり、この射出瞳７０内で適正な色調の映像を提供することができる。
【００１１】
しかし、射出瞳７０の上下にはＲ光が重ならず、波長のズレによるＲ光の輝度の低下が大きくなるために、緑色や青色に偏った色調不良が生じ、使用者が視点を映像の中心から上下にずらした場合は、ホログラム素子１０の波長選択性によって、観察される映像に波長の変化が生じてしまう。このため、使用者の視点と射出瞳７０との位置を正確に合わせる必要があり、ＨＭＤ１の接眼光学系１０Ｒの位置調整を細かく行わなければならなかった。また、使用者の頭部の動き等によって射出瞳７０と視点の位置が変動してしまい、ホログラム素子１０の角度選択性によって色調不良が起こりやすくなってしまった。
【００１２】
このような色調不良を防止するためには、Ｒ光の射出瞳を広げなければならなく、特許文献１の技術を用いることでＲＧＢ光の射出瞳７０の瞳径を広くすることができる。しかし、この技術は、同色系のＬＥＤを複数設ける必要があるため、ＬＥＤの配置にスペースがとられてしまって表示ユニット２０の小型化に支障をきたすと共に、コストアップにもなってしまった。これに対し、Ｒ光の半値幅が広いＬＥＤを用いることが配置スペースやコストからも理想的ではあるが、Ｒ光を発するＬＥＤの半値幅は、当該ＬＥＤを形成する素材で決定されてしまい、現在の技術において半値幅が広いＲ光を発するＬＥＤを実現することは困難である。
【００１３】
以上のような課題を解決するために、本発明の目的とするところは、同色系の光源を複数設けることなく、射出瞳を大きくすることで色調不良が発生することを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
ホログラム感光材料を露光することでホログラム素子を形成するホログラム露光方法において、
同色系且つ異なる波長帯域を有する複数のコヒーレント光を照射して、前記ホログラム感光材料を露光することを特徴としている。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
複数色のコヒーレント光と、
この複数色のコヒーレント光のうち、少なくとも１つのコヒーレント光と同色系且つ異なる波長帯域を有するコヒーレント光と、
を照射して前記ホログラム感光材料を露光することを特徴としている。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
射出瞳の狭い光と同色系のコヒーレント光と、
このコヒーレント光と同色系且つ異なる波長帯域を有するコヒーレント光と、
を照射して前記ホログラム感光材料を露光することを特徴としている。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、
前記複数色のコヒーレント光は、少なくとも赤色、緑色及び青色の三色光であって、
この複数色のコヒーレント光と、
前記三色のコヒーレント光のうち少なくとも１つのコヒーレント光と異なる波長帯域を有する同色系のコヒーレント光と、
を照射して前記ホログラム感光材料を露光することを特徴としている。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記赤色のコヒーレント光と異なる波長帯域を有する赤色のコヒーレント光を照射して前記ホログラム感光材料を露光することを特徴としている。
【００１９】
請求項６に記載の接眼光学系は、請求項１〜５の何れか一項に記載のホログラム露光方法によって光学基材上にホログラム素子が形成されたことを特徴している。
【００２０】
請求項７に記載の映像表示装置は、
光源と、
この光源からの照射光を受けた映像光を請求項６に記載の接眼光学系に投射する映像投射手段と、を備え、
前記接眼光学系は、前記ホログラム素子の回折反射によって前記投射された映像光を使用者の眼に導くことを特徴としている。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、
前記光源は、少なくとも赤色、緑色及び青色の三色光を照射することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１、６及び７に記載の発明によれば、同色系且つ異なる波長帯域を有する複数のコヒーレント光を照射してホログラム感光材料を露光するため、各コヒーレント光に対応する干渉縞を有するホログラム素子が形成される。これにより、ホログラム素子は、その波長選択性によって、各コヒーレント光の波長帯域の光を回折反射するため、当該コヒーレント光と同色系の光が投射された際に、その波長帯域毎の光を回折反射して複数の射出瞳を形成する。この複数の射出瞳が形成される位置は、波長帯域によって変動するため、各射出瞳の位置がずれて、全体としての射出瞳の面積は広くなる。従って、同色系の光源を複数設けることなく、射出瞳を大きくすることで色調不良が発生することを防止することができる。
【００２３】
また、射出瞳が大きくなると適正な色調の映像を映し出せる範囲が広くなるため、ホログラム素子の角度選択性によって生ずる色調不良が低減される。このため、使用者の眼との位置調整が容易になり、使用者毎の眼幅の個人差や、装着時のズレ等に対する許容が広がる。
【００２４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、複数のコヒーレント光と、当該コヒーレントのうちの少なくとも１つのコヒーレント光と同色系且つ異なる波長帯域のコヒーレント光とをホログラム感光材料に照射して露光するため、複数のコヒーレント光のうち、同色系且つ異なる波長帯域のコヒーレント光に対応する干渉縞を有するホログラム素子が形成される。これにより、ホログラム素子は、露光に用いたコヒーレント光の波長帯域毎の光を回折反射して射出瞳を形成するため、複数色の光のうち、少なくとも一色の光の射出瞳を大きくすることができる。
【００２５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、射出瞳の狭い光と同色系のコヒーレント光と、このコヒーレント光と同色系且つ異なる波長帯域を有するコヒーレント光とをホログラム感光材料に照射して露光するため、射出瞳の狭い光と同色系のコヒーレント光に対応する干渉縞を複数有するホログラム素子が形成される。これにより、ホログラム素子は、射出瞳が狭い光が投射された際に、露光に用いたコヒーレント光の波長帯域毎の光を回折反射して射出瞳を形成するため、面積の狭い射出瞳がずれて形成され、全体としての射出瞳を大きくすることができる。
【００２６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、三色のコヒーレント光のうち、少なくとも１つのコヒーレント光と異なる波長帯域を有する同色系のコヒーレント光を照射してホログラム感光材料を露光するため、三色のうち一色のコヒーレント光と同色系の光の射出瞳を大きくすることができる。
【００２７】
請求項５及び８に記載の発明によれば、赤色のコヒーレント光と異なる波長帯域を有する赤色のコヒーレント光を照射してホログラム感光材料を露光するため、赤色の射出瞳を大きくすることができるため、赤色、緑色及び青色それぞれの射出瞳の大きさをほぼ同一にすることが可能となる。従って、赤色の光源を複数設けることなく、射出瞳を大きくすることで色調不良が発生することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
〔実施形態〕
以下、図１〜図８を参照しながら、本発明のホログラム露光方法を含む接眼光学系１０Ｒの製造方法の各工程について説明する。
【００２９】
図１は、ホログラム素子を内蔵する接眼光学系１０Ｒの製造工程を示す図である。図１に示すように、接眼光学系１０Ｒの製造工程は、第１光学基材としての第１プリズムＬ１と、第２光学基材としての第２プリズムＬ２とを所定の形状に形成・成型するプリズム形成工程Ｓ１と、第１プリズムＬ１にホログラム素子１０を形成するホログラム形成工程Ｓ３と、第１プリズムＬ１と第２プリズムＬ２とを一体化する一体化工程Ｓ５とからなる。
【００３０】
尚、以下の説明で、第１プリズムＬ１及び第２プリズムＬ２を総称して「プリズム」という。また、説明の簡便上、接眼光学系１０Ｒの面を境にして、眼鏡フレームを使用者が装着した際の眼がある方向を背面方向、その反対方向、つまり使用者に見える像がある方向を正面方向と定義する。
【００３１】
以下、プリズム形成工程Ｓ１、一体化工程Ｓ５、ホログラム形成工程Ｓ３といった順に説明する。
【００３２】
１．プリズム形成工程
プリズム形成工程Ｓ１は、透明樹脂を材料とする第１プリズムＬ１及び第２プリズムＬ２を図２に示すような形状に形成・成型する工程であり、例えば、射出圧縮成形工程、切削工程、研磨工程等により実現可能である。
【００３３】
第１プリズムＬ１は、第２プリズムＬ２の凹欠部１０６に嵌合可能な形状であり、その下端にホログラム感材を貼り付けるための傾斜面（下接合面１０２ａ）を形成する。この傾斜面は、後述するホログラム形成工程Ｓ３において形成されたホログラム素子１０を介して使用者の眼に映像光を導くことができる傾斜角度で形成される。
【００３４】
２．一体化工程
一体化工程Ｓ５は、後述するホログラム形成工程Ｓ３においてホログラム素子１０が形成された第１プリズムＬ１を第２プリズムＬ２に組み合わせて一体化する工程である。
【００３５】
一体化工程Ｓ５においては、図３に示すように、第２プリズムＬ２の下接合面１０５ａ、左接合面１０５ｂ及び右接合面１０５ｃに、例えば、光硬化型の接着剤ＡＤを塗布する。そして、ホログラム素子１０の表面に接着されている保護シートを剥離して、第２プリズムＬ２の凹欠部１０６に第１プリズムＬ１を嵌合させるようにして、第２プリズムＬ２の左接合面１０５ｂ、右接合面１０５ｃ及び下接合面１０５ａを、第１プリズムＬ１の左接合面１０２ｂ、右接合面１０２ｃ及び下接合面１０２ａそれぞれに接合する。次いで、一定時間及び一定の光量を接着剤ＡＤが塗布された接合面に照射し、接着剤ＡＤを硬化させる。これにより、図４に示す接眼光学系１０Ｒが製造される。
【００３６】
３．ホログラム形成工程
ホログラム形成工程Ｓ３は、第１プリズムＬ１の下接合面１０２ａにホログラム感材１１を貼り付け、ホログラム素子１０に形成する工程であり、ホログラム感材貼り付け工程Ｓ３２と、露光工程Ｓ３４と、ベイク工程Ｓ３６とからなる。
【００３７】
３．１．ホログラム感材貼り付け工程
先ず、貼り付け工程Ｓ３２では、一対の保護シートによってサンドイッチ状に挟まれたホログラム感材１１の一方を剥離し、他方の保護シートに付着させたままの状態で図２のように第１プリズムＬ１の下接合面１０２ａに貼り付ける。そして、その他方の保護シートと共にホログラム感材１１の梯子状部を剥離する。
【００３８】
３．２．露光工程
次に、露光工程Ｓ３４では、図５に示すレーザ露光装置９０を用いて、下接合面１０２ａに貼り付けられたホログラム感材１１にレーザ光を照射して露光し、その露光したホログラム感材１１を現像しホログラム素子１０を形成する。
【００３９】
ここで、レーザ露光装置９０について説明する。図５は、レーザ露光装置９０の概略構成図である。図５によれば、レーザ露光装置９０は、第１〜第４レーザ光源９１Ｒａ、９１Ｒｂ、９１Ｇ及び９１Ｂと、可変ビームスプリッタＢＳ１、ＢＳ３、ＢＳ５及びＢＳ７と、全反射ミラーＭ１〜Ｍ１９と、ダイクロイックミラーＭ２１〜Ｍ３１とを備えて構成される。
【００４０】
第１〜第４レーザ光源９１Ｒａ、９１Ｒｂ、９１Ｇ及び９１Ｂは、所定の波長帯域のレーザ光（コヒーレント光）を出射し、第１及び第２レーザ光源９１Ｒａ及び９１ＲｂはＫｒレーザ等の赤色レーザを、第３レーザ光源９１ＧはＹＡＧレーザ等の緑色レーザを、第４レーザ光源９１ＢはＡｒレーザ等の青色レーザをそれぞれ出射する。
【００４１】
これらのレーザ光源が出射するレーザ光の波長は、図６（ａ）に示す光源２４からのＲＧＢ光の輝度特性に基づいて設定する。具体的に、第３レーザ光源９１Ｇは、Ｇ光の輝度特性３００Ｇのピーク値よりも高い５３２ｎｍ程度の波長４０Ｇを設定する。また、第４レーザ光源９１Ｂは、Ｂ光の輝度特性３００Ｂのピーク値よりも高い４７６ｎｍ程度の波長４０Ｂを設定する。また、第１レーザ光源９１Ｒａは、Ｒ光の輝度特性３００Ｒのピーク値よりも高い６３７ｎｍ程度の波長４０Ｒａを設定し、第２レーザ光源９１Ｒｂは、第１レーザ光源９１Ｒａの波長４０Ｒａとは異なる波長帯域であると共に、同色系の波長帯域である６５８ｎｍ程度の波長４０Ｒｂを設定する。ここで、同色系とは、同じ色の系統に属する色系統であり、例えば、赤色系統のレーザ光は、約６００〜７００ｎｍの波長帯域の赤色光をいい、緑色系統のレーザ光は、約５００〜６００ｎｍの波長帯域の緑色光をいい、青色系統のレーザ光は、約４００〜５００ｎｍの波長帯域の青色光をいう。
【００４２】
可変ビームスプリッタＢＳ１〜ＢＳ７、全反射ミラーＭ１〜Ｍ１９及びダイクロイックミラーＭ２１〜Ｍ３１は、各レーザ光源から照射されるレーザ光の光軸上に配設される。可変ビームスプリッタＢＳ１〜ＢＳ７は、レーザ光を参照光と物体光とに分離し、ダイクロイックミラーＭ２１〜Ｍ３１は、入射した複数の光を合成する。このレーザ露光装置９０の動作は、次にようになる。
【００４３】
先ず、第１レーザ光源９１Ｒａから出射した赤色レーザＲａは、全反射ミラーＭ１によって反射され、可変ビームスプリッタＢＳ１に入射する。ここで、可変ビームスプリッタＢＳ１によって反射された光が参照光Ｒａ１となり、可変ビームスプリッタＢＳ１を透過した光が物体光Ｒａ２となる。
【００４４】
同様に、第２レーザ光源９１Ｒｂから出射した第１レーザ光源９１Ｒａと同色系の赤色レーザＲｂは、全反射ミラーＭ３による反射後、可変ビームスプリッタＢＳ３に入射して、参照光Ｒｂ１と物体光Ｒｂ２とに分離される。また、第３レーザ光源９１Ｇから出射した緑色レーザＧは、全反射ミラーＭ５による反射後、可変ビームスプリッタＢＳ５に入射して、参照光Ｇ１と物体光Ｇ２とに分離される。また、第４レーザ光源９１Ｂから出射した青色レーザＢは、全反射ミラーＭ７による反射後、可変ビームスプリッタＢＳ７に入射して、参照光Ｂ１と物体光Ｂ２とに分離される。
【００４５】
可変ビームスプリッタＢＳ１〜ＢＳ７によって分離された各色毎の参照光Ｒａ１、Ｒｂ１、Ｇ１及びＢ１は、全反射ミラーＭ１〜Ｍ１９によって光路変換されて、ダイクロイックミラーＭ２１〜Ｍ２５に入射して色合成される。そして色合成された参照光ＲＧＢ１は、第１プリズムＬ１上に貼り付けられたホログラム感材１１に入射する。
【００４６】
一方、可変ビームスプリッタＢＳ１〜ＢＳ７によって分離された各色毎の物体光Ｒａ２、Ｒｂ２、Ｇ２及びＢ２は、全反射ミラーＭ１〜Ｍ１９によって光路変換されて、ダイクロイックミラーＭ２７〜Ｍ３１に入射して色合成される。そして色合成された物体光ＲＧＢ２は、第１プリズムＬ１上に貼り付けられたホログラム感材１１に入射する。
【００４７】
このとき、参照光ＲＧＢ１がホログラム感材の一方の主面に入射し、物体光ＲＧＢ２が他方の主面に入射する。これにより、参照光ＲＧＢ１と物体光ＲＧＢ２とがホログラム感材１１の感光層上において干渉し、参照光ＲＧＢ１と物体光ＲＧＢ２との干渉によって生じる干渉縞が、ホログラム感材１１の感光層に屈折率の変化として記録される。そして、干渉縞を形成したホログラム感材１１に紫外線等を照射し、当該ホログラム感材１１を現像する。
【００４８】
３．３．ベイク工程
露光工程Ｓ３４の後、ベイク工程Ｓ３６を行う。具体的には、現像したホログラム感材１１を、１２時間から３６時間の間、１００℃程度で熱処理し、露光工程Ｓ３４において記録された干渉縞の安定化を図る。
４．ホログラム素子の特性
【００４９】
以上のホログラム形成工程Ｓ３を経て形成されたホログラム素子１０は、赤色レーザＲａ及びＲｂと、緑色レーザＧと、青色レーザＢとの４つのレーザ光で露光されたため、これらのレーザ光で形成した４種の干渉縞を有することとなる。また、レーザ光の照射や現像、熱処理等による反応によって収縮し、回折反射する光の波長帯域がレーザ光の波長帯域から約２％小さくなり、ホログラム素子１０は、図６（ｂ）のような回折効率を有することとなる。
【００５０】
即ち、青色レーザＢの波長４０Ｂよりも小さい４６５ｎｍでＢ光の回折効率５０Ｂが最大となり、緑色レーザＧの波長４０Ｇよりも小さい５２０ｎｍでＧ光の回折効率５０Ｇが最大となる。また、２つの赤色レーザＲａ及びＲｂを照射したことから、これらの波長４０Ｒａ及び４０Ｒｂよりも小さい６２５ｎｍ及び６４５ｎｍでＲ光の回折効率５０Ｒａ及び５０Ｒｂそれぞれが最大となる。
【００５１】
このため、図６（ａ）のような輝度特性３００Ｒを持つＲ光を光源２４から照射した場合、約６２５ｎｍの波長帯域のＲ光と、約６４５ｎｍの波長帯域のＲ光とが効率よくホログラム素子１０によって回折反射される。
【００５２】
また、ＲＧＢ光には、その波長帯域によって射出瞳を形成する位置が変わるという性質がある。例えば、波長帯域が６３５ｎｍのＲ光の場合は、図１２（ｃ）のように使用者の視点６０を中心にした射出瞳ＥＲが形成されるが、波長４０Ｒａ（６２５ｎｍ）のＲ光の場合は、視点６０に対して下方に２ｍｍずれて、波長４０Ｒｂ（６４５ｎｍ）のＲ光の場合は、その視点６０に対して上方に２ｍｍずれて射出瞳が形成される。
【００５３】
このため、図６（ａ）のような輝度特性３００Ｒを持つＲ光を照射した場合、ホログラム素子１０は、その波長選択性によって６２５ｎｍ及び６４５ｎｍの２波長のＲ光を効率よく回折反射し、図７（ａ）に示すような２つの射出瞳ＥＲａ及びＥＲｂが形成される。そして、このＲ光の射出瞳ＥＲａ及びＥＲｂと、Ｇ光及びＢ光の射出瞳ＥＧ及びＥＢを重ねることで、図７（ｂ）のようなＲＧＢ光を合成した射出瞳８０が形成され、全体的な瞳径を広くすることができる。
【００５４】
以上、本実施形態によれば、ホログラム感材１１を、異なる２つの波長の赤色レーザＲａ及びＲｂを用いて露光するため、当該ホログラム素子１０には、赤色レーザＲａ及びＲｂそれぞれの波長帯域に対応した干渉縞が形成される。これにより、ホログラム素子１０は、赤色レーザＲａ及びＲｂ付近の波長のＲ光を回折反射し、２つの射出瞳ＥＲａ及びＥＲｂを形成する。このため、Ｒ光による２つの射出瞳ＥＲａ及びＥＲｂと、Ｇ光及びＢ光による射出瞳ＥＧ及びＥＢとを重ねることによって形成されるＲＧＢ光全体の射出瞳８０を大きくすることができる。従って、Ｒ光を発光する光源２４（例えば、ＬＥＤ）を複数設けることなく、射出瞳が大きい接眼光学系１０Ｒを提供することができる。
【００５５】
このような接眼光学系１０Ｒを用いたＨＭＤ１においては、緑色や青色に偏った色調不良を起こす範囲が狭くなり、適正な色調の映像を映し出せる範囲が広くなるため、使用者の眼と接眼光学系１０Ｒとの位置調整が容易になる。また、使用者の眼幅の個人差の許容範囲が広がると共に、使用者の頭部の動き等によって接眼光学系１０Ｒが多少ずれたとして、色調不良の生じにくい高品質な映像を映し出すことができる。
【００５６】
尚、上述した実施形態では、２波長の赤色レーザでホログラム感材１１を露光することとしたがが、３波長の赤色レーザで露光することとしてもよく、その波長数は適宜変更可能である。例えば、６２７ｎｍ、６４８ｎｍ及び６６８ｎｍそれぞれの波長を有する赤色レーザを用いてホログラム感材１１を露光した場合、これらの３つのレーザ光に対応する干渉縞がホログラム感材１１に形成される。このとき、ホログラム素子１０の回折効率は、上述したようにレーザ光の波長帯域よりも２％程低い６１５ｎｍ、６３５ｎｍ及び６５５ｎｍの波長帯域で高くなる。
【００５７】
そして、図６（ａ）の輝度特性３００Ｒを持つＲ光を光源２４から照射したとき、６１５ｎｍ、６３５ｎｍ及び６５５ｎｍ付近のＲ光が効率よく回折反射されるため、図８に示すような３つの射出瞳ＥＲ、ＥＲｃ及びＥＲｄが形成される。従って、これらの射出瞳ＥＲ、ＥＲｃ及びＥＲｄと、Ｇ光及びＢ光の射出瞳ＥＧ及びＥＢとが重なると、ＲＧＢ光全体の射出瞳８２の瞳径が大きくなる。このように、赤色レーザの波長数を増やしていくことで、瞳径の狭い射出瞳を複数形成し、Ｇ光及びＢ光の射出瞳と重ね合わせて、ＲＧＢ光全体としての射出瞳の瞳径を広くすることができるようになる。
【００５８】
また、赤色レーザの波長帯域の数を増やすこととして説明したが、例えば、緑色レーザや青色レーザ等の他のレーザ光と同色系且つ異なる波長帯域で露光することで、Ｂ光及びＧ光の射出瞳の瞳径を広げてもよく、これにより、Ｂ光及びＧ光の光源２４を増やすことなく、射出瞳を大きくすることができる。
【００５９】
また、レーザ光を出射するレーザ露光装置９０を用いてホログラム感材１１を露光することとしたが、波長帯域が安定したいわゆるコヒーレント光を用いて露光できればよく、適宜公知技術を採用可能である。
【００６０】
また、映像表示装置を図９に示すＨＭＤ１に適用することとしたが、例えば、接眼光学系１０Ｌに、接眼光学系１０Ｒと同様の方法でホログラム素子１０を露光・形成して、接眼光学系１０Ｒ及び１０Ｌの両方から左右の眼に対して映像光を投射することとしてもよい。この場合、接眼光学系１０Ｌの上部に更に表示ユニット２０を設けて、当該映像ユニット２０からの映像光を装着者の左眼に投射することとなる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】ホログラム素子内蔵の接眼光学系の製造工程例を示すフローチャート。
【図２】プリズム形成工程における第１プリズム及び第２プリズムの斜視図の一例。
【図３】ホログラム形成工程におけるプリズム形成工程における第１プリズム及び第２プリズムの斜視図の一例。
【図４】一体化工程におけるプリズム形成工程における第１プリズム及び第２プリズムの斜視図の一例。
【図５】レーザ露光装置の概略構成の一例を示す図。
【図６】（ａ）はＲＧＢ光の輝度特性とレーザ光の波長、（ｂ）はホログラム素子の回折効率を示す図。
【図７】（ａ）はＲ光による射出瞳、（ｂ）はＲＧＢ光全体の射出瞳の形成例を示す図。
【図８】変形例におけるＲＧＢ光全体の射出瞳の形成例を示す図。
【図９】ヘッドマウントディスプレイの外観の一例を示す図。
【図１０】接眼光学系と表示ユニットの断面図の一例。
【図１１】ＲＧＢ光の輝度特性の一例を示す図。
【図１２】従来の接眼光学系によって形成される射出瞳の一例を示す図。
【符号の説明】
【００６２】
Ｓ１      プリズム形成工程
Ｓ３      ホログラム形成工程
Ｓ３２    ホログラム貼り付け工程
Ｓ３４    露光工程
Ｓ３６    ベイク工程
Ｓ５      一体化工程
１        ヘッドマウントディスプレイ
１０Ｒ    接眼光学系
１０      ホログラム素子
１１      ホログラム感材
２０      表示ユニット
２４      光源
２６      集光レンズ
２８      表示パネル
Ｌ１      プリズム
Ｌ２      プリズム
９０      レーザ露光装置
９１Ｒａ  第１レーザ光源
９１Ｒｂ  第２レーザ光源
９１Ｂ    第３レーザ光源
９１Ｇ    第４レーザ光源
Ｒａ      赤色レーザ
Ｒｂ      赤色レーザ
Ｇ        緑色レーザ
Ｂ        青色レーザ
ＥＢ      射出瞳
ＥＧ      射出瞳
ＥＲａ    射出瞳
ＥＲｂ    射出瞳
８０      射出瞳
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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