(57)【要約】【課題】１つの表示装置を用いて３次元の画像表示を可能とする。【解決手段】光学系４０Ａにおいて、第１回折光学素子Ｈ１によって反射された緑色の第１光Ｇ１は、第１導光部４１の内部で全反射を繰り返して左方向へと進み、第３回折光学素子Ｈ３によって反射され、左目に導かれる。第５回折光学素子Ｈ５によって反射された赤色の第１光Ｒ１は、第２導光部４２の内部で全反射を繰り返して左方向へと進み、第７回折光学素子Ｈ７によって反射され、左目に導かれる。第９回折光学素子Ｈ９によって反射された青色の第１光Ｂ１は、第１１回折光学素子Ｈ１１によって反射され、左目に導かれる。【選択図】      図７
2013057782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色に対応する第１波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を赤色の第１光、他方の光を赤色の第２光とし、緑色に対応する第２波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を緑色の第１光、他方の光を緑色の第２光とし、
青色に対応する第３波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を青色の第１光、他方の光を青色の第２光としたとき、左目用の画像を、前記赤色の第１光、前記緑色の第１光、及び前記青色の第１光で表示し、右目用の画像を、前記赤色の第２光、前記緑色の第２光、及び前記青色の第２光で表示する表示装置と、
前記表示装置から射出される光から、前記赤色の第１光、前記緑色の第１光、及び前記青色の第１光を、各色の第１光と第２光との波長の違いに基づいて分離して左目に入射するように出力する第１光学系と、
前記表示装置から射出される光から、前記赤色の第２光、前記緑色の第２光、及び前記青色の第２光を、各色の第１光と第２光との波長の違いに基づいて分離して右目に入射するように出力する第２光学系と、
を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
所定波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を第１光、他方の光を第２光としたとき、前記第１光と前記第２光とを射出する表示装置と、
前記表示装置から射出される光を平行光に変換する光学系と、
第１面と第２面とを備え、前記光学系から射出される平行光が前記第１面に対して垂直な方向である基準方向から前記第１面に入射する導光部と、
前記光学系から射出される平行光が透過する前記導光部の前記第２面に設けられ、前記導光部を透過した前記第１光を前記基準方向に対して＋θ１の角度で反射し、前記導光部を透過した前記第２光を透過させる第１回折光学素子と、
前記第１回折光学素子の前記導光部と反対側の面に設けられ、前記第２光を前記基準方向に対して−θ２の反射角で反射する第２回折光学素子と、
前記第１回折光学素子から第１方向に所定距離だけ離れた前記導光部の前記第２面に設けられ、前記導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記第１光を−θ１の反射角で反射する第３回折光学素子と、
前記第２回折光学素子から前記第１方向と反対の第２方向に所定距離だけ離れた前記導光部の前記第２面に設けられ、前記導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記第２光を＋θ２の反射角で反射する第４回折光学素子と、
を備えた電子機器。
【請求項３】
所定波長は、赤色に対応する第１波長、緑色に対応する第２波長、青色に対応する第３波長を含み、
前記第１光は、赤色に対応する赤色の第１光、緑色に対応する緑色の第１光、青色に対応する青色の第１光を含み、
前記第２光は、赤色に対応する赤色の第２光、緑色に対応する緑色の第２光、青色に対応する青色の第２光を含み、
前記第１回折光学素子は、前記赤色の第１光、前記緑色の第１光、及び前記青色の第１光を、前記基準方向に対して＋θ１の角度で反射し、前記導光部を透過した前記赤色の第２光、前記緑色の第２光、及び前記青色の第２光を透過させ、
前記第２回折光学素子は、前記赤色の第２光、前記緑色の第２光、及び前記青色の第２光を、前記基準方向に対して−θ２の角度で反射し、
前記第３回折光学素子は、前記赤色の第１光、前記緑色の第１光、及び前記青色の第１光を、前記基準方向に対して−θ１の角度で反射し、
前記第４回折光学素子は、前記赤色の第２光、前記緑色の第２光、及び前記青色の第２光を、前記基準方向に対して＋θ２の角度で反射する、
ことを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
赤色に対応する第１波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を赤色の第１光、他方の光を赤色の第２光とし、
緑色に対応する第２波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を緑色の第１光、他方の光を緑色の第２光とし、
青色に対応する第３波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を青色の第１光、他方の光を青色の第２光としたとき、
左目用の画像を、前記赤色の第１光、前記緑色の第１光、及び前記青色の第１光で表示し、右目用の画像を、前記赤色の第２光、前記緑色の第２光、及び前記青色の第２光で表示する表示装置と、
前記表示装置から射出される光を平行光に変換する光学系と、
第１面と第２面とを備え、前記光学系から射出される平行光が前記第１面に対して垂直な方向である基準方向から前記第１面に入射する第１導光部と、
前記光学系から射出される平行光が透過する前記第１導光部の前記第２面に設けられ、前記第１導光部を透過した前記緑色の第１光を前記基準方向に対して＋θ１の角度で反射し、前記第１導光部を透過した前記緑色の第２光、前記赤色の第１光及び第２光、並びに前記青色の第１光及び第２光を透過させる第１回折光学素子と、
前記第１回折光学素子の前記第１導光部と反対側の面に設けられ、前記緑色の第２光を前記基準方向に対して−θ２の反射角で反射し、前記赤色の第１光及び第２光、並びに前記青色の第１光及び第２光を透過させる第２回折光学素子と、
前記第１回折光学素子から左方向に所定距離だけ離れた前記第１導光部の前記第２面に設けられ、前記第１導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記緑色の第１光を−θ１の反射角で反射する第３回折光学素子と、
前記第２回折光学素子から右方向に所定距離だけ離れた前記第１導光部の前記第２面に設けられ、前記第１導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記緑色の第２光を＋θ２の反射角で反射する第４回折光学素子と、
前記第２回折光学素子に接し、第３面と第４面とを備え、前記第２回折光学素子を透過した前記赤色の第１光及び第２光、並びに前記青色の第１光及び第２光が前記第３面に入射する第２導光部と、
前記第２導光部の前記第４面に設けられ、前記赤色の第１光を前記基準方向に対して＋θ３の角度で反射し、前記第２導光部を透過した前記赤色の第２光、並びに前記青色の第１光及び第２光を透過させる第５回折光学素子と、
前記第５回折光学素子の前記第２導光部と反対側の面に設けられ、前記赤色の第２光を前記基準方向に対して−θ４の反射角で反射し、前記青色の第１光及び第２光を透過させる第６回折光学素子と、
前記第５回折光学素子から左方向に所定距離だけ離れた前記第２導光部の前記第４面に設けられ、前記第２導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記赤色の第１光を−θ３の反射角で反射する第７回折光学素子と、
前記第６回折光学素子から右方向に所定距離だけ離れた前記第２導光部の前記第４面に設けられ、前記第２導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記赤色の第２光を＋θ４の反射角で反射する第８回折光学素子と、
前記第６回折光学素子の前記第５回折光学素子と反対側の面に接するように設けられ、前記青色の第１光を前記基準方向に対して＋θ５の角度で反射し、前記第６回折光学素子を透過した前記青色の第２光を透過させる第９回折光学素子と、
前記第９回折光学素子の前記第６回折光学素子と反対側の面に接するように設けられ、前記青色の第２光を前記基準方向に対して−θ６の角度で反射する第１０回折光学素子と、
前記第９回折光学素子から左方向に所定距離だけ離れ、前記第７回折光学素子と接するように設けられ、前記第２導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記青色の第１光を−θ５の反射角で反射する第１１回折光学素子と、
前記第１０回折光学素子から右方向に所定距離だけ離れ、前記第８回折光学素子と接するように設けられ、前記第２導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記青色の第２光を＋θ６の反射角で反射する第１２回折光学素子と、
備えることを特徴とする電子機器。
【請求項５】
赤色に対応する第１波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を赤色の第１光、他方の光を赤色の第２光とし、
緑色に対応する第２波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を緑色の第１光、他方の光を緑色の第２光とし、
青色に対応する第３波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を青色の第１光、他方の光を青色の第２光としたとき、
左目用の画像を、前記赤色の第１光、前記緑色の第１光、及び前記青色の第１光で表示し、右目用の画像を、前記赤色の第２光、前記緑色の第２光、及び前記青色の第２光で表示する表示装置と、
前記表示装置から射出される光を平行光に変換する光学系と、
第１面と第２面とを備え、前記光学系から射出される平行光が前記第１面に対して垂直な方向である基準方向から前記第１面に入射する第１導光部と、
前記光学系から射出される平行光が透過する前記第１導光部の前記第２面に設けられ、前記第１導光部を透過した前記緑色の第１光を前記基準方向に対して＋θ１の角度で反射し、前記第１導光部を透過した前記緑色の第２光、前記赤色の第１光及び第２光、並びに前記青色の第１光及び第２光を透過させる第１回折光学素子と、
前記第１回折光学素子の前記第１導光部と反対側の面に設けられ、前記緑色の第２光を前記基準方向に対して−θ２の反射角で反射し、前記赤色の第１光及び第２光、並びに前記青色の第１光及び第２光を透過させる第２回折光学素子と、
前記第１回折光学素子から左方向に所定距離だけ離れた前記第１導光部の前記第２面に設けられ、前記第１導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記緑色の第１光を−θ１の反射角で反射する第３回折光学素子と、
前記第２回折光学素子から右方向に所定距離だけ離れた前記第１導光部の前記第２面に設けられ、前記第１導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記緑色の第２光を＋θ２の反射角で反射する第４回折光学素子と、
前記第２回折光学素子に接し、第３面と第４面とを備え、前記第２回折光学素子を透過した前記赤色の第１光及び第２光、並びに前記青色の第１光及び第２光が前記第３面に入射する第２導光部と、
前記第２導光部の前記第４面に設けられ、前記青色の第１光を前記基準方向に対して＋θ３の角度で反射し、前記第２導光部を透過した前記青色の第２光、並びに前記赤色の第１光及び第２光を透過させる第５回折光学素子と、
前記第５回折光学素子の前記第２導光部と反対側の面に設けられ、前記青色の第２光を前記基準方向に対して−θ４の反射角で反射し、前記赤色の第１光及び第２光を透過させる第６回折光学素子と、
前記第５回折光学素子から左方向に所定距離だけ離れた前記第２導光部の前記第４面に設けられ、前記第２導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記青色の第１光を−θ３の反射角で反射する第７回折光学素子と、
前記第６回折光学素子から右方向に所定距離だけ離れた前記第２導光部の前記第４面に設けられ、前記第２導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記青色の第２光を＋θ４の反射角で反射する第８回折光学素子と、
前記第６回折光学素子の前記第５回折光学素子と反対側の面に接するように設けられ、前記赤色の第１光を前記基準方向に対して＋θ５の角度で反射し、前記第６回折光学素子を透過した前記赤色の第２光を透過させる第９回折光学素子と、
前記第９回折光学素子の前記第６回折光学素子と反対側の面に接するように設けられ、前記赤色の第２光を前記基準方向に対して−θ６の角度で反射する第１０回折光学素子と、
前記第９回折光学素子から左方向に所定距離だけ離れ、前記第７回折光学素子と接するように設けられ、前記第２導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記赤色の第１光を−θ５の反射角で反射する第１１回折光学素子と、
前記第１０回折光学素子から右方向に所定距離だけ離れ、前記第８回折光学素子と接するように設けられ、前記第２導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記赤色の第２光を＋θ６の反射角で反射する第１２回折光学素子と、
備えることを特徴とする電子機器。
【請求項６】
前記表示装置は、複数の画素を備え、
前記複数の画素の各々は、前記赤色の第１光及び第２光、前記緑色の第１光及び第２光、並びに前記青色の第１光及び第２光のいずれかで発光する発光素子を備えることを特徴とする請求項１、３乃至５のうちいずれか１項に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元の画像を表示可能な電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ホログラム光学素子を用いたヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display、以下ＨＭＤと称する）の技術が知られている。特許文献１には、１個の表示装置で表示された画像を左目と右目とに導く技術が開示されている。この技術によれば、左右の目に同じ画像が見えることになる。
また、特許文献２には、左目用の表示装置と、右目用の表示装置とを用い、左目用の画像を左目に導き、右目用の画像を右目に導く技術が開示されている。この技術によれば、左右の目で異なる画像が見えることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−３３０２６号公報（図４）
【特許文献２】特開２００８−５２７４４０号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、左右の目で同じ画像が見えることになるので、３次元の画像を表示することができない。一方、特許文献２に記載の技術では、左右の目で異なる画像が見えるので、３次元の画像を表示することが可能となる。しかしながら、表示装置が２個必要となるので、構成が複雑となり、ＨＭＤ全体が大きくなるといった問題があった。
本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、１つの表示装置を用いて３次元の画像の表示を可能とすることを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、本発明に係る電子機器は、赤色に対応する第１波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を赤色の第１光、他方の光を赤色の第２光とし、緑色に対応する第２波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を緑色の第１光、他方の光を緑色の第２光とし、青色に対応する第３波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を青色の第１光、他方の光を青色の第２光としたとき、左目用の画像を、前記赤色の第１光、前記緑色の第１光、及び前記青色の第１光で表示し、右目用の画像を、前記赤色の第２光、前記緑色の第２光、及び前記青色の第２光で表示する表示装置と、前記表示装置から射出される光から、前記赤色の第１光、前記緑色の第１光、及び前記青色の第１光を、各色の第１光と第２光との波長の違いに基づいて分離して左目に入射するように出力する第１光学系と、前記表示装置から射出される光から、前記赤色の第２光、前記緑色の第２光、及び前記青色の第２光を、各色の第１光と第２光との波長の違いに基づいて分離して右目に入射するように出力する第２光学系と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、赤色、緑色、及び青色の各色について波長の異なる第１光及び第２光を出力し、第１光によって左目用の画像を第２光によって右目用の画像を形成するようにしたので、各色の波長の違いに基づいて、左目用の画像と右目用の画像を分離することができる。このため、１つの表示装置を用いて３次元の画像を表示することが可能となる。この結果、電子機器の構成を簡素化するとともに小型軽量化を図ることができる。
【０００７】
次に、本発明に係る電子機器は、所定波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を第１光、他方の光を第２光としたとき、前記第１光と前記第２光とを射出する表示装置と、前記表示装置から射出される光を平行光に変換する光学系と、第１面と第２面とを備え、前記光学系から射出される平行光が前記第１面に対して垂直な方向である基準方向から前記第１面に入射する導光部と、前記光学系から射出される平行光が透過する前記導光部の前記第２面に設けられ、前記導光部を透過した前記第１光を前記基準方向に対して＋θ１の角度で反射し、前記導光部を透過した前記第２光を透過させる第１回折光学素子と、前記第１回折光学素子の前記導光部と反対側の面に設けられ、前記第２光を前記基準方向に対して−θ２の反射角で反射する第２回折光学素子と、前記第１回折光学素子から第１方向に所定距離だけ離れた前記導光部の前記第２面に設けられ、前記導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記第１光を−θ１の反射角で反射する第３回折光学素子と、前記第２回折光学素子から前記第１方向と反対の第２方向に所定距離だけ離れた前記導光部の前記第２面に設けられ、前記導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記第２光を＋θ２の反射角で反射する第４回折光学素子とを備える。
【０００８】
この発明によれば、反射角の異なる第１回折光学素子と第２回折光学素子とを備えるので、導光部において第１光と第２光とを逆の方向に導くことができる。そして、第３回折光学素子と第４回折光学素子とを用いることによって、左右の目に異なる画像を出力することが可能となる。これにより、１つの表示装置を用いて３次元の画像を表示することが可能となる。この結果、電子機器の構成を簡素化するとともに小型軽量化を図ることができる。
【０００９】
上述した電子機器において、所定波長は、赤色に対応する第１波長、緑色に対応する第２波長、青色に対応する第３波長を含み、前記第１光は、赤色に対応する赤色の第１光、緑色に対応する緑色の第１光、青色に対応する青色の第１光を含み、前記第２光は、赤色に対応する赤色の第２光、緑色に対応する緑色の第２光、青色に対応する青色の第２光を含み、前記第１回折光学素子は、前記赤色の第１光、前記緑色の第１光、及び前記青色の第１光を、前記基準方向に対して＋θ１の角度で反射し、前記導光部を透過した前記赤色の第２光、前記緑色の第２光、及び前記青色の第２光を透過させ、  前記第２回折光学素子は、前記赤色の第２光、前記緑色の第２光、及び前記青色の第２光を、前記基準方向に対して−θ２の角度で反射し、前記第３回折光学素子は、前記赤色の第１光、前記緑色の第１光、及び前記青色の第１光を、前記基準方向に対して−θ１の角度で反射し、前記第４回折光学素子は、前記赤色の第２光、前記緑色の第２光、及び前記青色の第２光を、前記基準方向に対して＋θ２の角度で反射する、ことが好ましい。
この発明によれば、１つの表示装置を用いて３次元のカラー画像を表示することが可能となる。よって、電子機器を薄型化することが可能となる。
【００１０】
次に、本発明に係るヘッドマウントディスプレイは、赤色に対応する第１波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を赤色の第１光、他方の光を赤色の第２光とし、緑色に対応する第２波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を緑色の第１光、他方の光を緑色の第２光とし、青色に対応する第３波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を青色の第１光、他方の光を青色の第２光としたとき、左目用の画像を、前記赤色の第１光、前記緑色の第１光、及び前記青色の第１光で表示し、右目用の画像を、前記赤色の第２光、前記緑色の第２光、及び前記青色の第２光で表示する表示装置と、前記表示装置から射出される光を平行光に変換する光学系と、  第１面と第２面とを備え、前記光学系から射出される平行光が前記第１面に対して垂直な方向である基準方向から前記第１面に入射する第１導光部と、前記光学系から射出される平行光が透過する前記第１導光部の前記第２面に設けられ、前記第１導光部を透過した前記緑色の第１光を前記基準方向に対して＋θ１の角度で反射し、前記第１導光部を透過した前記緑色の第２光、前記赤色の第１光及び第２光、並びに前記青色の第１光及び第２光を透過させる第１回折光学素子と、前記第１回折光学素子の前記第１導光部と反対側の面に設けられ、前記緑色の第２光を前記基準方向に対して−θ２の反射角で反射し、前記赤色の第１光及び第２光、並びに前記青色の第１光及び第２光を透過させる第２回折光学素子と、前記第１回折光学素子から左方向に所定距離だけ離れた前記第１導光部の前記第２面に設けられ、前記第１導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記緑色の第１光を−θ１の反射角で反射する第３回折光学素子と、前記第２回折光学素子から右方向に所定距離だけ離れた前記第１導光部の前記第２面に設けられ、前記第１導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記緑色の第２光を＋θ２の反射角で反射する第４回折光学素子と、前記第２回折光学素子に接し、第３面と第４面とを備え、前記第２回折光学素子を透過した前記赤色の第１光及び第２光、並びに前記青色の第１光及び第２光が前記第３面に入射する第２導光部と、前記第２導光部の前記第４面に設けられ、前記赤色の第１光を前記基準方向に対して＋θ３の角度で反射し、前記第２導光部を透過した前記赤色の第２光、並びに前記青色の第１光及び第２光を透過させる第５回折光学素子と、前記第５回折光学素子の前記第２導光部と反対側の面に設けられ、前記赤色の第２光を前記基準方向に対して−θ４の反射角で反射し、前記青色の第１光及び第２光を透過させる第６回折光学素子と、  前記第５回折光学素子から左方向に所定距離だけ離れた前記第２導光部の前記第４面に設けられ、前記第２導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記赤色の第１光を−θ３の反射角で反射する第７回折光学素子と、前記第６回折光学素子から右方向に所定距離だけ離れた前記第２導光部の前記第４面に設けられ、前記第２導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記赤色の第２光を＋θ４の反射角で反射する第８回折光学素子と、前記第６回折光学素子の前記第５回折光学素子と反対側の面に接するように設けられ、前記青色の第１光を前記���準方向に対して＋θ５の角度で反射し、前記第６回折光学素子を透過した前記青色の第２光を透過させる第９回折光学素子と、前記第９回折光学素子の前記第６回折光学素子と反対側の面に接するように設けられ、前記青色の第２光を前記基準方向に対して−θ６の角度で反射する第１０回折光学素子と、前記第９回折光学素子から左方向に所定距離だけ離れ、前記第７回折光学素子と接するように設けられ、前記第２導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記青色の第１光を−θ５の反射角で反射する第１１回折光学素子と、前記第１０回折光学素子から右方向に所定距離だけ離れ、前記第８回折光学素子と接するように設けられ、前記第２導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記青色の第２光を＋θ６の反射角で反射する第１２回折光学素子と、を備える。
【００１１】
この発明によれば、表示装置は、赤色、緑色、及び青色の各色について波長の異なる第１光及び第２光を出力する。これら６種類の光を、左方向と右方向に振る分けるために６個の回折光学素子を用い、さらに、左目と右目に導くために６個の回折光学素子を用いる。これによって、第１光によって左目用の画像を第２光によって右目用の画像を形成し、各色の波長の違いに基づいて、左目用の画像と右目用の画像を分離することができる。この結果、１つの表示装置を用いて３次元の画像を表示することが可能となる。また、緑色に対応する第１乃至第４回折光学素子を、青色及び赤色に対応する第５乃至第１２回折光学素子よりも人の目に近く配置したので、緑色の光は、回折光学素子の損失の影響を低減できる。人の視感度は青色及び赤色よりも緑色が高いので、表示画像の品質を向上させることができる。
【００１２】
次に、本発明に係る電子機器は、赤色に対応する第１波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を赤色の第１光、他方の光を赤色の第２光とし、緑色に対応する第２波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を緑色の第１光、他方の光を緑色の第２光とし、青色に対応する第３波長を中心として短波長の光と長波長の光とのうち、一方の光を青色の第１光、他方の光を青色の第２光としたとき、左目用の画像を、前記赤色の第１光、前記緑色の第１光、及び前記青色の第１光で表示し、右目用の画像を、前記赤色の第２光、前記緑色の第２光、及び前記青色の第２光で表示する表示装置と、前記表示装置から射出される光を平行光に変換する光学系と、  第１面と第２面とを備え、前記光学系から射出される平行光が前記第１面に対して垂直な方向である基準方向から前記第１面に入射する第１導光部と、前記光学系から射出される平行光が透過する前記第１導光部の前記第２面に設けられ、前記第１導光部を透過した前記緑色の第１光を前記基準方向に対して＋θ１の角度で反射し、前記第１導光部を透過した前記緑色の第２光、前記赤色の第１光及び第２光、並びに前記青色の第１光及び第２光を透過させる第１回折光学素子と、前記第１回折光学素子の前記第１導光部と反対側の面に設けられ、前記緑色の第２光を前記基準方向に対して−θ２の反射角で反射し、前記赤色の第１光及び第２光、並びに前記青色の第１光及び第２光を透過させる第２回折光学素子と、前記第１回折光学素子から左方向に所定距離だけ離れた前記第１導光部の前記第２面に設けられ、前記第１導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記緑色の第１光を−θ１の反射角で反射する第３回折光学素子と、前記第２回折光学素子から右方向に所定距離だけ離れた前記第１導光部の前記第２面に設けられ、前記第１導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記緑色の第２光を＋θ２の反射角で反射する第４回折光学素子と、  前記第２回折光学素子に接し、第３面と第４面とを備え、前記第２回折光学素子を透過した前記赤色の第１光及び第２光、並びに前記青色の第１光及び第２光が前記第３面に入射する第２導光部と、前記第２導光部の前記第４面に設けられ、前記青色の第１光を前記基準方向に対して＋θ３の角度で反射し、前記第２導光部を透過した前記青色の第２光、並びに前記赤色の第１光及び第２光を透過させる第５回折光学素子と、前記第５回折光学素子の前記第２導光部と反対側の面に設けられ、前記青色の第２光を前記基準方向に対して−θ４の反射角で反射し、前記赤色の第１光及び第２光を透過させる第６回折光学素子と、  前記第５回折光学素子から左方向に所定距離だけ離れた前記第２導光部の前記第４面に設けられ、前記第２導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記青色の第１光を−θ３の反射角で反射する第７回折光学素子と、前記第６回折光学素子から右方向に所定距離だけ離れた前記第２導光部の前記第４面に設けられ、前記第２導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記青色の第２光を＋θ４の反射角で反射する第８回折光学素子と、前記第６回折光学素子の前記第５回折光学素子と反対側の面に接するように設けられ、前記赤色の第１光を前記基準方向に対して��θ５の角度で反射し、前記第６回折光学素子を透過した前記赤色の第２光を透過させる第９回折光学素子と、前記第９回折光学素子の前記第６回折光学素子と反対側の面に接するように設けられ、前記赤色の第２光を前記基準方向に対して−θ６の角度で反射する第１０回折光学素子と、前記第９回折光学素子から左方向に所定距離だけ離れ、前記第７回折光学素子と接するように設けられ、前記第２導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記赤色の第１光を−θ５の反射角で反射する第１１回折光学素子と、前記第１０回折光学素子から右方向に所定距離だけ離れ、前記第８回折光学素子と接するように設けられ、前記第２導光部の内部で反射を繰り返して伝搬する前記赤色の第２光を＋θ６の反射角で反射する第１２回折光学素子と、備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、表示装置は、赤色、緑色、及び青色の各色について波長の異なる第１光及び第２光を出力する。これら６種類の光を、左方向と右方向に振る分けるために６個の回折光学素子を用い、さらに、左目と右目に導くために６個の回折光学素子を用いる。これによって、第１光によって左目用の画像を第２光によって右目用の画像を形成し、各色の波長の違いに基づいて、左目用の画像と右目用の画像を分離することができる。この結果、１つの表示装置を用いて３次元の画像を表示することが可能となる。また、緑色に対応する第１乃至第４回折光学素子を、青色及び赤色に対応する第５乃至第１２回折光学素子よりも人の目に近く配置したので、緑色の光は、回折光学素子の損失の影響を低減できる。人の視感度は青色及び赤色よりも緑色が高いので、表示画像の品質を向上させることができる。
【００１４】
上述した電子機器において、前記表示装置は、複数の画素を備え、  前記複数の画素の各々は、前記赤色の第１光及び第２光、前記緑色の第１光及び第２光、並びに前記青色の第１光及び第２光のいずれかで発光する発光素子を備えることが好ましい。この場合、発光素子は、例えば、有機発光ダイオード素子であってもよいし、無機ＥＬ発光ダイオード素子であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの概略構成を示す平面図である。
【図２】同実施形態に係る発光装置の画素を模式的に示す説明図である。
【図３】発光素子からの出射光の特性を示すグラフである。
【図４】光学系４０Ａの構造を模式的に示す断面図である。
【図５】第１乃至第１２回折光学素子の反射特性を示すグラフである。
【図６】第１乃至第１２回折光学素子の反射角を示す説明図である。
【図７】赤色の第１光、緑色の第１光、青色の第１光の光路を示す説明図である。
【図８】赤色の第２光、緑色の第２光、青色の第２光の光路を示す説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るヘッドマウントディスプレイに用いる光学系４０Ｂの構造を模式的に示す断面図である。
【図１０】第１及び第３回折光学素子の反射特性を示すグラフである。
【図１１】赤色の第１光及び第２光、緑色の第１光及び第２光、青色の第１光及び第２光の光路を示す説明図である。
【図１２】第２及び第４回折光学素子の反射特性を示すグラフである。
【図１３】本発明の第３実施形態に係るヘッドマウントディスプレイに用いる光学系４０Ｃの構造を模式的に示す断面図である。
【図１４】変形例に係る光学系４０Ａの構造を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の電子機器の一例であるヘッドマウントディスプレイ（以下、「ＨＭＤ」と呼ぶ）１００の概略構成を示す平面図である。ＨＭＤ１００は、人間（ユーザー）の頭部に装着される眼鏡状の表示装置であり、左目に対応する第１部１１Ｌと、右目に対応する第２部１１Ｒと、左耳に掛けるツル部１２Ｌと、右耳に掛けるツル部１２Ｒと、表示映像を生成する発光装置２０とを含む。第１部１１Ｌの左端部にはツル部１２Ｌが取り付けられており、第２部１１Ｒの右端部にはツル部１２Ｒが取り付けられている。ＨＭＤ１００は、ツル部１２Ｌを左耳に掛け、ツル部１２Ｒを右耳に掛け、図示しないノーズパッドを鼻に当てることで、ユーザーの頭部に装着される。
【００１７】
発光装置２０から射出される光はレンズ３０によって平行光に変換され、光学系４０Ａに導かれる。この例では、発光装置２０の射出光がレンズ３０によって平行光に変換されたが、平行光に変換できるのであれば、レンズ３０の替わりにどのような光学系を用いてもよく、例えば、複数のレンズを組み合わせたものであってもよい。
【００１８】
図２に発光装置２０の画素を模式的に示す。この図に示すように、発光装置２０には、Ｘ方向とＹ方向に沿って、複数の画素Ｐが形成される。そして、画素Ｐは、サブ画素Ｐｒ１、Ｐｇ１、及びＰｂ１、並びにサブ画素Ｐｒ２、Ｐｇ２、及びＰｂ２を含む。
サブ画素Ｐｒ１、Ｐｇ１、及びＰｂ１には、左目用の画像が表示され、サブ画素Ｐｒ２、Ｐｇ２、及びＰｂ２には右目用の画像が表示される。また、各サブ画素は、発光素子として有機ＥＬ（ElectroLuminescent）素子や発光ポリマー素子などと呼ばれる有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode、以下「ＯＬＥＤ素子」という）素子を含む。
また、サブ画素Ｐｒ１及びＰｒ２は赤色、サブ画素Ｐｇ１及びＰｇ２は緑色、サブ画素Ｐｂ１及びＰｂ２は青色に対応する。
【００１９】
次に、図３に各サブ画素のＯＬＥＤ素子の発光スぺクトルを示す。まず、サブ画素Ｐｒ１のＯＬＥＤ素子は、６５０ｎｍ（第１波長）を中心として短波長の光である赤色の第１光Ｒ１を発光する。その発光スぺクトルＳｒ１は図３に示すようにピーク波長が６４０ｎｍであって、第１波長より短い。一方、サブ画素Ｐｒ２のＯＬＥＤ素子は、６５０ｎｍ（第１波長）を中心として長波長の光である赤色の第２光Ｒ２を発光する。その発光スぺクトルＳｒ２は図３に示すようにピーク波長が６６０ｎｍであって、第１波長より長い。なお、発光スぺクトルＳｒ１と発光スぺクトルＳｒ２とピーク波長の差は、人が見て色の違いに違和感を感じない範囲に選ばれている。
【００２０】
次に、サブ画素Ｐｇ１のＯＬＥＤ素子は、５５０ｎｍ（第２波長）を中心として短波長の光である緑色の第１光Ｇ１を発光する。その発光スぺクトルＳｇ１は図３に示すようにピーク波長が５４０ｎｍであって、第２波長より短い。一方、サブ画素Ｐｇ２のＯＬＥＤ素子は、５５０ｎｍ（第２波長）を中心として長波長の光である緑色の第２光Ｇ２を発光する。その発光スぺクトルＳｇ２は図３に示すようにピーク波長が５６０ｎｍであって、第２波長より長い。なお、発光スぺクトルＳｇ１と発光スぺクトルＳｇ２とピーク波長の差は、人が見て色の違いに違和感を感じない範囲に選ばれている。
【００２１】
次に、サブ画素Ｐｂ１のＯＬＥＤ素子は、４５０ｎｍ（第３波長）を中心として短波長の光である青色の第１光Ｂ１を発光する。その発光スぺクトルＳｂ１は図３に示すようにピーク波長が４４０ｎｍであって、第３波長より短い。一方、サブ画素Ｐｂ２のＯＬＥＤ素子は、４５０ｎｍ（第３波長）を中心として長波長の光である青色の第２光Ｂ２を発光する。その発光スぺクトルＳｂ２は図３に示すようにピーク波長が４６０ｎｍであって、第３波長より長い。なお、発光スぺクトルＳｂ１と発光スぺクトルＳｂ２とピーク波長の差は、人が見て色の違いに違和感を感じない範囲に選ばれている。
【００２２】
次に、光学系４０Ａについて説明する。図４に光学系４０Ａを模式的に示す。光学系４０Ａは、第１導光部４１及び第２導光部４２と、第1乃至第１２回折光学素子Ｈ１〜Ｈ１２を備える。第１導光部４１及び第２導光部４２は、例えば、ガラスやプラスッチク材料などで構成することができる。第１導光部４１及び第２導光部４２は、赤色の第１光Ｒ１及び第２光Ｒ２、緑色の第１光Ｇ１及び第２光Ｇ２、並びに青色の第１光Ｂ１及び第２光Ｂ２を透過させる。また、第１導光部４１の第１面４１１には、レンズ３０から平行光が第１面４１１と垂直な方向である基準方向から入射し、第１面４１１と第２面４１２とは平行である。また、第２導光部４２の第３面４２３は、第４面４２４と平行である。なお、第１導光部４１の第１面４１１及び第２面４１２は平行なく湾曲していてもよく、第２導光部４２の第３面４２３及び第４面４２４は平行なく湾曲していてもよい。
【００２３】
第1乃至第１２回折光学素子Ｈ１〜Ｈ１２はいわゆるホログラム光学素子であって、所定波長の光を所定角度で反射し、それ以外の光を透過する光学特性を有する。第１回折光学素子Ｈ１は第１導光部４１の第２面４１２に形成され、第２回折光学素子Ｈ２は第１回折光学素子Ｈ１の第１導光部４１と反対側の面に接するように形成される。また、第２回折光学素子Ｈ２の第１回折光学素子Ｈ１と反対側の面は、第２導光部４２と接している。
また、第３回折光学素子Ｈ３は、第１回折光学素子Ｈ１から左方向に所定距離だけ離れて第１導光部４１の第２面４１２に形成され、第４回折光学素子Ｈ４は、第２回折光学素子Ｈ２から右方向に所定距離だけ離れて第１導光部４１の第２面４１２に形成される。
【００２４】
さらに、第５回折光学素子Ｈ５は第２導光部４２の第４面４２４に形成され、第６回折光学素子Ｈ６は第５回折光学素子Ｈ５の第２導光部４２と反対側の面に接するように形成される。
また、第７回折光学素子Ｈ７は、第５回折光学素子Ｈ５から左方向に所定距離だけ離れて第２導光部４２の第４面４２４に形成され、第８回折光学素子Ｈ８は、第６回折光学素子Ｈ６から右方向に所定距離だけ離れて第２導光部４２の第４面４２４に形成される。
【００２５】
くわえて、第９回折光学素子Ｈ９は第６回折光学素子Ｈ６の第５回折光学素子Ｈ５と反対側の面と接するように形成され、第１０回折光学素子Ｈ１０は第９回折光学素子Ｈ９の第６回折光学素子Ｈ５と反対側の面と接するように形成される。
また、第１１回折光学素子Ｈ１１は、第９回折光学素子Ｈ９から左方向に所定距離だけ離れて第７回折光学素子Ｈ７と接するように形成され、第１２回折光学素子Ｈ１２は、第１０回折光学素子Ｈ１０から右方向に所定距離だけ離れて第８回折光学素子Ｈ８と接するように形成される。
【００２６】
次に、図５に第1乃至第１２回折光学素子Ｈ１〜Ｈ１２の反射特性を示す。
反射特性ＧＨは、第１及び第３回折光学素子Ｈ１及びＨ３の反射特性であって、５４０ｎｍをピーク波長とする緑色の第１光Ｇ１を反射し、赤色の第１光Ｒ１及び第２光Ｒ２、緑色の第２光Ｇ２、並びに青色の第１光Ｂ１及び第２光Ｂ２を透過する。
反射特性ＧＬは、第２及び第４回折光学素子Ｈ２及びＨ４の反射特性であって、５６０ｎｍをピーク波長とする緑色の第２光Ｇ２を反射し、赤色の第１光Ｒ１及び第２光Ｒ２、緑色の第２光Ｇ２、並びに青色の第１光Ｂ１及び第２光Ｂ２を透過する。
【００２７】
反射特性ＲＨは、第５及び第７回折光学素子Ｈ５及びＨ７の反射特性であって、６４０ｎｍをピーク波長とする赤色の第１光Ｒ１を反射し、赤色の第２光Ｒ２、緑色の第１光Ｇ１及び第２光Ｇ２、並びに青色の第１光Ｂ１及び第２光Ｂ２を透過する。
反射特性ＲＬは、第６及び第８回折光学素子Ｈ６及びＨ８の反射特性であって、６６０ｎｍをピーク波長とする赤色の第２光Ｒ２を反射し、赤色の第１光Ｒ１、緑色の第１光Ｇ１及び第２光Ｇ２、並びに青色の第１光Ｂ１及び第２光Ｂ２を透過する。
【００２８】
反射特性ＢＨは、第９及び第１１回折光学素子Ｈ９及びＨ１１の反射特性であって、４４０ｎｍをピーク波長とする青色の第１光Ｂ１を反射し、赤色の第１光Ｒ１及び第２光Ｒ２、緑色の第１光Ｇ１及び第２光Ｇ２、並びに青色の第２光Ｂ２を透過する。
反射特性ＢＬは、第１０及び第１２回折光学素子Ｈ１０及びＨ１２の反射特性であって、４６０ｎｍをピーク波長とする青色の第２光Ｂ２を反射し、赤色の第１光Ｒ１及び第２光Ｒ２、緑色の第１光Ｇ１及び第２光Ｇ２、並びに青色の第１光Ｂ１を透過する。
【００２９】
次に、第1乃至第１２回折光学素子Ｈ１〜Ｈ１２の反射角について説明する。第1回折光学素子Ｈ１は図６（Ａ）に示す＋θ１が反射角となり、第３回折光学素子Ｈ３は−θ１が反射角となる。また、第２回折光学素子Ｈ２は図６（Ｂ）に示す−θ２が反射角となり、第４回折光学素子Ｈ４は＋θ２が反射角となる。
第５回折光学素子Ｈ５は図６（Ｃ）に示す＋θ３が反射角となり、第７回折光学素子Ｈ７は−θ３が反射角となる。また、第６回折光学素子Ｈ６は図６（Ｄ）に示す−θ４が反射角となり、第８回折光学素子Ｈ８は＋θ４が反射角となる。
第９回折光学素子Ｈ９は図６（Ｅ）に示す＋θ５が反射角となり、第１１回折光学素子Ｈ１１は−θ５が反射角となる。また、第１０回折光学素子Ｈ１０は図６（Ｆ）に示す−θ６が反射角となり、第１２回折光学素子Ｈ１２は＋θ６が反射角となる。
なお、θ１＝θ２＝θ３＝θ４＝θ５＝θ６であってもよい。
【００３０】
上述したようにサブ画素Ｐｒ１、Ｐｇ１、及びＰｂ１には、左目用の画像が表示され、サブ画素Ｐｒ２、Ｐｇ２、及びＰｂ２には右目用の画像が表示される。以上の構成を用いることによって、発光装置２０に表示される左目用の画像が光学系４０Ａによって左目に導かれ、右目用の画像が光学系４０Ａによって右目に導かれる点について以下説明する。
【００３１】
サブ画素Ｐｒ１は赤色の第１光Ｒ１、サブ画素Ｐｇ１は緑色の第１光Ｇ１、サブ画素Ｐｂ１は青色の第１光Ｂ１を各々発光する。図７に赤色の第１光Ｒ１、緑色の第１光Ｇ１、及び青色の第１光Ｂ１の光路を示す。
まず、第１回折光学素子Ｈ１の反射特性ＧＨは、図５に示すように５４０ｎｍにピークがある。緑色の第１光Ｇ１の発光スペクトルＳｇ１は図３に示すように５４０ｎｍをピークとするので、第１回折光学素子Ｈ１は緑色の第１光Ｇ１を反射する。さらに、反射角は、図６（Ａ）に示す＋θ１であるから、第１回折光学素子Ｈ１によって反射された緑色の第１光Ｇ１は、第１導光部４１の内部で全反射を繰り返して左方向へと進み、第３回折光学素子Ｈ３に入射する。第３回折光学素子Ｈ３は第１回折光学素子Ｈ１と同じ反射特性ＧＨであり、反射角は、図６（Ａ）に示す−θ１である。したがって、緑色の第１光Ｇ１は、第３回折光学素子Ｈ３によって反射され、左目に導かれる。
【００３２】
次に、第５回折光学素子Ｈ５の反射特性ＲＨは、図５に示すように６４０ｎｍにピークがある。赤色の第１光Ｒ１の発光スペクトルＳｒ１は図３に示すように６４０ｎｍをピークとするので、第５回折光学素子Ｈ５は赤色の第１光Ｒ１を反射する。さらに、反射角は、図６（Ｃ）に示す＋θ３であるから、第５回折光学素子Ｈ５によって反射された赤色の第１光Ｒ１は、第２導光部４２の内部で全反射を繰り返して左方向へと進み、第７回折光学素子Ｈ７に入射する。第７回折光学素子Ｈ７は第５回折光学素子Ｈ５と同じ反射特性ＲＨであり、反射角は、図６（Ｃ）に示す−θ３である。したがって、赤色の第１光Ｒ１は、第７回折光学素子Ｈ７によって反射され、左目に導かれる。
【００３３】
次に、第９回折光学素子Ｈ９の反射特性ＢＨは、図５に示すように４４０ｎｍにピークがある。青色の第１光Ｂ１の発光スペクトルＳｂ１は図３に示すように４４０ｎｍをピークとするので、第９回折光学素子Ｈ９は青色の第１光Ｂ１を反射する。さらに、反射角は、図６（Ｅ）に示す＋θ５であるから、第９回折光学素子Ｈ９によって反射された青色の第１光Ｂ１は、第２導光部４２の内部で全反射を繰り返して左方向へと進み、第１１回折光学素子Ｈ１１に入射する。第１１回折光学素子Ｈ１１は第９回折光学素子Ｈ９と同じ反射特性ＢＨであり、反射角は、図６（Ｅ）に示す−θ５である。したがって、青色の第１光Ｂ１は、第１１回折光学素子Ｈ１１によって反射され、左目に導かれる。
【００３４】
サブ画素Ｐｒ２は赤色の第２光Ｒ２、サブ画素Ｐｇ２は緑色の第２光Ｇ２、サブ画素Ｐｂ２は青色の第２光Ｂ２を各々発光する。図８に赤色の第２光Ｒ２、緑色の第２光Ｇ２、及び青色の第２光Ｂ２の光路を示す。
まず、第２回折光学素子Ｈ２の反射特性ＧＬは、図５に示すように５６０ｎｍにピークがある。緑色の第２光Ｇ２の発光スペクトルＳｇ２は図３に示すように５６０ｎｍをピークとするので、第２回折光学素子Ｈ２は緑色の第２光Ｇ２を反射する。さらに、反射角は、図６（Ｂ）に示す−θ２であるから、第２回折光学素子Ｈ２によって反射された緑色の第２光Ｇ２は、第１導光部４１の内部で全反射を繰り返して右方向へと進み、第４回折光学素子Ｈ４に入射する。第４回折光学素子Ｈ４は第２回折光学素子Ｈ２と同じ反射特性ＧＬであり、反射角は、図６（Ｂ）に示す＋θ２である。したがって、緑色の第２光Ｇ２は、第４回折光学素子Ｈ４によって反射され、右目に導かれる。
【００３５】
次に、第６回折光学素子Ｈ６の反射特性ＲＬは、図５に示すように６６０ｎｍにピークがある。赤色の第２光Ｒ２の発光スペクトルＳｒ２は図３に示すように６６０ｎｍをピークとするので、第６回折光学素子Ｈ６は赤色の第２光Ｒ２を反射する。さらに、反射角は、図６（Ｄ）に示す−θ４であるから、第６回折光学素子Ｈ６によって反射された赤色の第２光Ｒ２は、第２導光部４２の内部で全反射を繰り返して右方向へと進み、第８回折光学素子Ｈ８に入射する。第８回折光学素子Ｈ８は第６回折光学素子Ｈ６と同じ反射特性ＲＬであり、反射角は、図６（Ｄ）に示す＋θ４である。したがって、赤色の第２光Ｒ２は、第８回折光学素子Ｈ８によって反射され、右目に導かれる。
【００３６】
次に、第１０回折光学素子Ｈ１０の反射特性ＢＬは、図５に示すように４６０ｎｍにピークがある。青色の第２光Ｂ２の発光スペクトルＳｂ２は図３に示すように４６０ｎｍをピークとするので、第１０回折光学素子Ｈ１０は青色の第２光Ｂ２を反射する。さらに、反射角は、図６（Ｆ）に示す−θ６であるから、第１０回折光学素子Ｈ１０によって反射された青色の第２光Ｂ２は、第２導光部４２の内部で全反射を繰り返して右方向へと進み、第１２回折光学素子Ｈ１２に入射する。第１２回折光学素子Ｈ１２は第１０回折光学素子Ｈ１０と同じ反射特性ＢＬであり、反射角は、図６（Ｆ）に示す＋θ６である。したがって、青色の第２光Ｂ２は、第１２回折光学素子Ｈ１２によって反射され、右目に導かれる。
【００３７】
このように本実施形態では、発光装置２０において、左目用の画像と右目用の画像とを、人が違和感を感じない程度、波長をずらした赤色、緑色及び青色の光で表示し、回折光学素子の波長選択性を用いて左目と右目に導くようにした。これにより、１つの発光装置２０を用いて３次元の画像の表示が可能となった。
【００３８】
上述した実施形態では、緑色の第１光Ｇ１及び第２光Ｇ２を反射する第１乃至第４回折光学素子Ｈ１〜Ｈ４を赤色及び青色の第５乃至第１２回折光学素子Ｈ５〜Ｈ１２よりも人の目の側に配置した。回折光学素子は波長の透過特性が良好であるが、その特性によっては若干の損失もあり得る。人の目の感度は、赤色及び青色に比較して緑色が高い。上述した配置によれば、緑色の光の損失を低減することができるので、高品質の画像を表示することが可能となる。
【００３９】
なお、本実施形態において、レンズ３０、第１導光部４１、第１回折光学素子Ｈ１、第３回折光学素子Ｈ３、第２導光部４２、第５回折光学素子Ｈ５、第７回折光学素子Ｈ７、第９回折光学素子Ｈ９、及び第１１回折光学素子Ｈ１１は、発光装置２０から射出される光から、赤色の第１光Ｒ１、緑色の第１光Ｇ１、及び青色の第１光Ｂ１を、各色の第１光と第２光との波長の違いに基づいて分離して左目に入射するように出力する第１光学系として機能する。また、レンズ３０、第１導光部４１、第２回折光学素子Ｈ２、第４回折光学素子Ｈ４、第２導光部４２、第６回折光学素子Ｈ６、第８回折光学素子Ｈ８、第１０回折光学素子Ｈ１０、及び第１２回折光学素子Ｈ１２は、発光装置２０から射出される光から、赤色の第２光Ｒ２、緑色の第２光Ｇ２、及び青色の第２光Ｂ２を、各色の第１光と第２光との波長の違いに基づいて分離して右目に入射するように出力する第２光学系として機能する。
【００４０】
＜２．第２実施形態＞
第１実施形態では、第１乃至第１２回折光学素子Ｈ１〜Ｈ１２が１つの波長の光を選択的に反射し、他の波長の光を透過させた。これに対して、第２実施形態のＨＭＤ１００は、１つの回折光学素子で３つの波長を選択的に反射する点で相違する。なお、第２実施形態のＨＭＤ１００は、光学系４０Ａの替わりに光学系４０Ｂを用いる点を除いて、第１実施形態のＨＭＤ１００と同様に構成されている。
【００４１】
図９に第２実施形態の光学系４０Ｂの模式図を示す。この図に示すように光学系４０Ｂは、第１導光部４１と、その第２面４１２に形成された第１回折光学素子Ｈ１ａ、第１回折光学素子Ｈ１ａと接するように形成された第２回折光学素子Ｈ２ａ、第１回折光学素子Ｈ１ａから左方向に所定距離だけ離れ第２面４１２に形成された第３回折光学素子Ｈ３ａ、第２回折光学素子Ｈ２ａから右方向に所定距離だけ離れ第２面４１２に形成された第４回折光学素子Ｈ４ａを備える。
【００４２】
ここで、第１回折光学素子Ｈ１ａ及び第３回折光学素子Ｈ３ａは、図１０に示すように反射特性ＲＨ、ＧＨ、及びＢＨを有し、赤色の第１光Ｒ１、緑色の第１光Ｇ１、及び青色の第１光Ｂ１を反射し、赤色の第２光Ｒ２、緑色の第２光Ｇ２、及び青色の第２光Ｂ２を透過する。また、第１回折光学素子Ｈ１ａの反射角は＋θ１である一方、第３回折光学素子Ｈ３ａの反射角は−θ１である。このため、図１１に示すように赤色の第１光Ｒ１、緑色の第１光Ｇ１、及び青色の第１光Ｂ１は第１回折光学素子Ｈ１ａで反射された後、第１導光部４１を内部で全反射されながら左方向に進み、第３回折光学素子Ｈ３ａで反射され、左目に導かれる。
【００４３】
一方、第２回折光学素子Ｈ２ａ及び第４回折光学素子Ｈ４ａは、図１２に示すように反射特性ＲＬ、ＧＬ、及びＢＬを有し、赤色の第２光Ｒ２、緑色の第２光Ｇ２、及び青色の第２光Ｂ２を反射し、赤色の第１光Ｒ１、緑色の第１光Ｇ１、及び青色の第１光Ｂ１を透過する。また、第２回折光学素子Ｈ２ａの反射角は−θ１である一方、第４回折光学素子Ｈ４ａの反射角は＋θ１である。このため、図１１に示すように赤色の第２光Ｒ２、緑色の第２光Ｇ２、及び青色の第２光Ｂ２は第２回折光学素子Ｈ２ａで反射された後、第１導光部４１を内部で全反射されながら右方向に進み、第４回折光学素子Ｈ３ａで反射され、右目に導かれる。
【００４４】
このように第２実施形態のＨＭＤ１００は、１つの回折光学素子で３つの波長を選択的に反射するように構成したので、光学系４０Ｂの構成を簡素化することができる。特に、ＨＭＤ１００の厚さを薄くできるので、使い勝手を大幅に向上させることができる。
【００４５】
なお、本実施形態において、レンズ３０、第１導光部４１、第１回折光学素子Ｈ１ａ、及び第３回折光学素子Ｈ３ａは、発光装置２０から射出される光から、赤色の第１光Ｒ１、緑色の第１光Ｇ１、及び青色の第１光Ｂ１を、各色の第１光と第２光との波長の違いに基づいて分離して左目に入射するように出力する第１光学系として機能する。また、レンズ３０、第１導光部４１、第２回折光学素子Ｈ２ａ、及び第４回折光学素子Ｈ４ａは、発光装置２０から射出される光から、赤色の第２光Ｒ２、緑色の第２光Ｇ２、及び青色の第２光Ｂ２を、各色の第１光と第２光との波長の違いに基づいて分離して右目に入射するように出力する第２光学系として機能する。
【００４６】
＜３．第３実施形態＞
第３実施形態のＨＭＤ１００は、第１回折光学素子Ｈ１ａ及び第２回折光学素子Ｈ２ａの替わりに第１回折光学素子Ｈ１ｂを用いる点を除いて、第２実施形態のＨＭＤ１００と同様に構成されている。
図１３に第３実施形態のＨＭＤ１００で用いる光学系４０Ｃを示す。第１回折光学素子Ｈ１ｂは、正の反射角＋θ１と負の反射角−θ１の双方を備える。そして、反射角＋θ１では図１０に示す反射特性ＲＨ、ＧＨ及びＢＨを示し、反射角−θ１では図１２に示す反射特性ＲＬ、ＧＬ及びＢＬを示す。
【００４７】
したがって、図１３に示すように、赤色の第１光Ｒ１、緑色の第１光Ｇ１、及び青色の第１光Ｂ１は第１回折光学素子Ｈ１ｂで反射された後、第１導光部４１を内部で全反射されながら左方向に進み、第３回折光学素子Ｈ３ａで反射され、左目に導かれる。一方、赤色の第２光Ｒ２、緑色の第２光Ｇ２、及び青色の第２光Ｂ２は第１回折光学素子Ｈ１ｂで反射された後、第１導光部４１を内部で全反射されながら右方向に進み、第４回折光学素子Ｈ４ａで反射され、右目に導かれる。
【００４８】
このように第２実施形態のＨＭＤ１００は、１つの回折光学素子で６つの波長を選択的に反射するように構成したので、光学系４０Ｃの構成を簡素化することができる。
【００４９】
なお、本実施形態において、レンズ３０、第１導光部４１、第１回折光学素子Ｈ１ｂ、及び第３回折光学素子Ｈ３ａは、発光装置２０から射出される光から、赤色の第１光Ｒ１、緑色の第１光Ｇ１、及び青色の第１光Ｂ１を、各色の第１光と第２光との波長の違いに基づいて分離して左目に入射するように出力する第１光学系として機能する。また、レンズ３０、第１導光部４１、第１回折光学素子Ｈ１ｂ及び第４回折光学素子Ｈ４ａは、発光装置２０から射出される光から、赤色の第２光Ｒ２、緑色の第２光Ｇ２、及び青色の第２光Ｂ２を、各色の第１光と第２光との波長の違いに基づいて分離して右目に入射するように出力する第２光学系として機能する。
【００５０】
＜４．変形例＞
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の変形が可能である。また、以下に示す変形例のうちの２以上の変形例を組み合わせることもできる。
【００５１】
（１）変形例１
上述した各実施形態では、表示装置として発光装置２０を用いたが、図３に示す発光スぺクトルが得られる表示装置であれば、どのようなものを用いてもよい。例えば、バックライトの発光波長とカラーフィルタ特性とを組み合わせて、図３に示す発光スぺクトルが得られる液晶表示装置を用いてもよい。
【００５２】
（２）変形例２
上述した各実施形態では、発光装置２０はサブ画素Ｐｒ１、Ｐｇ１、及びＰｂ１とサブ画素Ｐｒ２、Ｐｇ２、及びＰｂ２を同時に発光させたが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらを時分割で発光させてもよい。また、一つのサブ画素に第１光（短波長）と第２光（長波長）を発光する発光素子を各々設け、これらの発光素子を時分割で駆動するようにしてもよい。
【００５３】
（３）変形例３
上述した各実施形態では、各色の第１光を短波長側とし、第２光を長波長側としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１光を長波長側とし、第２光を短波長側としてもよい。また、第１実施形態において、図１４に示すように第９回折光学素子Ｈ９及び第１０回折光学素子Ｈ１０と第６回折光学素子Ｈ６及び第５回折光学素子Ｈ５とを入れ替え、第１１回折光学素子Ｈ１１と第７回折光学素子Ｈ７を入れ替え、第１２回折光学素子Ｈ１２と第８回折光学素子Ｈ８とを入れ替えてもよい。
【００５４】
（４）変形例４
上述した各実施形態及び変形例では、各種の回折光学素子を組み合わせて左目と右目に異なる画像の光が入射するようにしたが、本発明はこれらに限定されるものではない。要は、表示装置において、赤色の第１光、緑色の第１光、及び青色の第１光によって左目用の画像を表示し、赤色の第２光、緑色の第２光、及び青色の第２光によって右目用の画像を表示し、各色の第１光と第２光との波長の違いに基づいて表示装置から射出される光から左目用の画像を分離して左目に入射するように出力する第１光学系と、各色の第１光と第２光との波長の違いに基づいて表示装置から射出される光から右目用の画像を分離して右目に入射するように出力する第２光学系とを備えればよい。
【符号の説明】
【００５５】
１１Ｌ，１１Ｒ……レンズ、１２Ｌ，１２Ｒ……ツル部、２０……発光装置、３０……レンズ、４０Ａ〜４０Ｃ……光学系、Ｈ１〜Ｈ１２……回折光学素子、４１……第１導光部、４２……第１導光部、１００……ヘッドマウントディスプレイ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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