JP2003140081A - Hologram combiner optical system - Google Patents

Hologram combiner optical system

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JP2003140081A
JP2003140081A JP2001340992A JP2001340992A JP2003140081A JP 2003140081 A JP2003140081 A JP 2003140081A JP 2001340992 A JP2001340992 A JP 2001340992A JP 2001340992 A JP2001340992 A JP 2001340992A JP 2003140081 A JP2003140081 A JP 2003140081A
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Japan
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optical system
hologram
hologram combiner
optical
hoe
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Japanese (ja)
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Kenji Hori
Yumiko Ouchi
健治 堀
由美子 大内
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hologram combiner optical system which permits suppressing of chromatic aberrations without depending upon the monochromaticity of a light source and the wavelength selectability of an HOE. SOLUTION: The hologram combiner optical system arranged with hologram elements for introducing both of the light from a prescribed image display element and the light from the external world to the eyes of a user, in which the ratio of optical power by the diffraction of the hologram elements to the optical power over the entire part of the optical system is below 1. The optical power is allocated to surfaces exclusive of the hologram elements and generally the amount of allocation of the optical power to the hologram elements liable to give rise to the chromatic aberrations is suppressed, by which the chromatic aberrations over the entire part of the hologram combiner optical system is suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の画像表示素
子からの光と外界からの光とを共に使用者の眼に導くホ
ログラム素子を配置したホログラムコンバイナ光学系に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hologram combiner optical system in which a hologram element that guides light from a predetermined image display element and light from the outside to the eyes of a user is arranged.

【0002】[0002]

【従来の技術】ホログラムコンバイナ装置は、LCDな
どの画像表示素子、及びホログラムコンバイナ光学系を
備える。使用者は、このホログラムコンバイナ装置を使
用することによって画像表示素子の表示する画像と外界
の景色とを重ねて見ることができる。
2. Description of the Related Art A hologram combiner device includes an image display element such as an LCD and a hologram combiner optical system. By using this hologram combiner device, the user can see the image displayed by the image display element and the scenery of the external world in an overlapping manner.

【0003】ホログラムコンバイナ光学系は、一般に、
外界からの光を透過させる平行平板からなる基板(ホロ
グラム基板)と、その基板の内部に配置され、かつ画像
表示素子からの各光をそれぞれ所定の方向に偏向させて
使用者の眼に導くホログラム素子(HOE;Holographic O
ptical Element)とを備える。ここで、HOEは、回折
により光の進行方向を支配するので、他の光学素子(例
えば屈折光学系、反射光学系など)では複数枚の光学面
を要するような波面変換作用を、単一の回折面(ホログ
ラム面)で得られるという利点がある。これにより、ホ
ログラムコンバイナ装置の小型化が可能となっている。
Holographic combiner optics are generally
A substrate (hologram substrate) made of a parallel plate that transmits light from the outside world, and a hologram that is disposed inside the substrate and that deflects each light from the image display element in a predetermined direction and guides it to the user's eye. Element (HOE; Holographic O
ptical Element). Here, since the HOE governs the traveling direction of light by diffraction, a single wavefront conversion action that requires a plurality of optical surfaces in other optical elements (for example, a refraction optical system and a reflection optical system) is performed. There is an advantage that it can be obtained on the diffraction surface (hologram surface). As a result, the hologram combiner device can be downsized.

【0004】但し、HOEには、他の光学素子と比較し
て分散が大きく、色収差を発生させ易いという難点があ
るので、使用者には、表示された画像の色がにじんだよ
うに見えることがある。この色収差をなるべく抑えるた
め、ホログラムコンバイナ装置に対しては、高い波長選
択性を有することで知られている体積型ホログラム素子
が好適と考えられている。
However, since the HOE has a large dispersion compared with other optical elements and is liable to cause chromatic aberration, the user may see the color of the displayed image as blurred. There is. In order to suppress this chromatic aberration as much as possible, it is considered that the volume hologram element, which is known to have high wavelength selectivity, is suitable for the hologram combiner device.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、2次元
の画像の各位置からの光線は、その入射角度が各種に亘
るので、たとえ体積型ホログラム素子であっても、それ
ら全ての光線に対して高い回折効率を保つこと、また、
軸上色収差と軸外色収差とを同時に補正することは難し
い。よって、画像の全域を良好に表現するのは極めて困
難である。これは、仮に、負の光学的パワーを有するD
OE(回折光学素子)を組み合わせたとしても同様であ
る。
However, since the light rays from each position of the two-dimensional image have various incident angles, even if the volume hologram element is used, it is high with respect to all the light rays. To maintain diffraction efficiency,
It is difficult to correct the axial chromatic aberration and the off-axis chromatic aberration at the same time. Therefore, it is extremely difficult to express the entire area of the image well. This means that D, which has negative optical power, is
The same is true even if OE (diffractive optical element) is combined.

【0006】このため、従来、2次元の画像の全域を良
好に表示するためには、ホログラムコンバイナ装置の光
源(画像表示素子の光源)の側に、制約を設ける必要が
あった。この制約は、光源にレーザを用いるなどして、
光源の単色性を高くしなければならないというものであ
る。しかし、現在のところ光源の波長幅を±1nm程度
に抑えたとしても、色収差を十分に抑えることはできな
い。
Therefore, conventionally, in order to display the entire area of the two-dimensional image well, it is necessary to place a restriction on the light source side (light source of the image display element) of the hologram combiner device. This restriction is due to using a laser as the light source,
That is, the monochromaticity of the light source must be increased. However, at present, even if the wavelength width of the light source is suppressed to about ± 1 nm, the chromatic aberration cannot be suppressed sufficiently.

【0007】そこで本発明は、光源の単色性やHOEの
波長選択性に依らず色収差を抑えることの可能なホログ
ラムコンバイナ光学系を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a hologram combiner optical system capable of suppressing chromatic aberration irrespective of monochromaticity of a light source or wavelength selectivity of HOE.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載のホログ
ラムコンバイナ光学系は、所定の画像表示素子からの光
と外界からの光とを共に使用者の眼に導くホログラム素
子を配置したホログラムコンバイナ光学系であって、光
学系全体の光学的パワーに対する前記ホログラム素子の
光学的パワーの比は、1未満である。
A hologram combiner optical system according to claim 1 is a hologram combiner in which a hologram element for guiding both light from a predetermined image display element and light from the outside to a user's eye is arranged. In the optical system, the ratio of the optical power of the hologram element to the optical power of the entire optical system is less than 1.

【0009】このようにして光学的パワーをホログラム
素子以外の面にも割り振り、一般に色収差を発生させ易
いホログラム素子への光学的パワーの割り振り量を抑え
れば、ホログラムコンバイナ光学系の全体での色収差
は、抑えられる。請求項2に記載のホログラムコンバイ
ナ光学系は、請求項1に記載のホログラムコンバイナ光
学系において、前記光学的パワーの比は、1未満かつ0
以上であることを特徴とする。
In this way, if the optical power is allocated to the surfaces other than the hologram element and the allocation amount of the optical power to the hologram element, which is generally prone to chromatic aberration, is suppressed, the chromatic aberration of the entire hologram combiner optical system is reduced. Is suppressed. The hologram combiner optical system according to claim 2 is the hologram combiner optical system according to claim 1, wherein the ratio of the optical powers is less than 1 and 0.
The above is characterized.

【0010】請求項3に記載のホログラムコンバイナ光
学系は、請求項1又は請求項2に記載のホログラムコン
バイナ光学系において、主光線の入射角度と射出角度と
が略等しくなるよう前記ホログラム素子が配置されてい
ることを特徴とする。請求項4に記載のホログラムコン
バイナ光学系は、所定の画像表示素子からの光と外界か
らの光とを共に使用者の眼に導くホログラム素子を配置
したホログラムコンバイナ光学系であって、前記ホログ
ラム素子の回折面は、正の光学的パワーを有した曲面上
に形成されていることを特徴とする。
A hologram combiner optical system according to a third aspect is the hologram combiner optical system according to the first or second aspect, wherein the hologram elements are arranged such that the incident angle and the exit angle of the principal ray are substantially equal. It is characterized by being. The hologram combiner optical system according to claim 4 is a hologram combiner optical system in which a hologram element that guides light from a predetermined image display element and light from the outside to a user's eye is arranged. The diffractive surface is formed on a curved surface having a positive optical power.

【0011】請求項5に記載のホログラムコンバイナ光
学系は、請求項4に記載のホログラムコンバイナ光学系
において、前記ホログラム素子全体の光学的パワーに対
する前記曲面による光学的パワーの比は、5より小さい
ことを特徴とする。請求項6に記載のホログラムコンバ
イナ光学系は、請求項4又は請求項5に記載のホログラ
ムコンバイナ光学系において、光学系全体の光学的パワ
ーに対する前記ホログラム素子の光学的パワーの比は、
1未満であることを特徴とする。
The hologram combiner optical system according to a fifth aspect is the hologram combiner optical system according to the fourth aspect, wherein the ratio of the optical power of the curved surface to the optical power of the entire hologram element is smaller than 5. Is characterized by. The hologram combiner optical system according to claim 6 is the hologram combiner optical system according to claim 4 or 5, wherein the ratio of the optical power of the hologram element to the optical power of the entire optical system is:
It is characterized by being less than 1.

【0012】請求項7に記載のホログラムコンバイナ光
学系は、請求項6に記載のホログラムコンバイナ光学系
おいて、前記光学的パワーの比は、1未満かつ0以上で
あることを特徴とする。請求項8に記載のホログラムコ
ンバイナ光学系は、請求項4〜請求項7の何れか一項に
記載のホログラムコンバイナ光学系において、主光線の
入射角度と射出角度とが略等しくなるよう前記ホログラ
ム素子が配置されていることを特徴とする。
A hologram combiner optical system according to a seventh aspect is the hologram combiner optical system according to the sixth aspect, characterized in that the ratio of the optical powers is less than 1 and 0 or more. The hologram combiner optical system according to claim 8 is the hologram combiner optical system according to any one of claims 4 to 7, wherein the incident angle and the exit angle of the principal ray are substantially equal to each other. Are arranged.

【0013】請求項9に記載のホログラムコンバイナ光
学系は、所定の画像表示素子からの光と外界からの光と
を共に使用者の眼に導くホログラム素子を配置したホロ
グラムコンバイナ光学系であって、正の光学的パワーを
有した屈折光学系及び/又は反射光学系が配置されたこ
とを特徴とする。請求項10に記載のホログラムコンバ
イナ光学系は、請求項9に記載のホログラムコンバイナ
光学系において、前記屈折光学系及び/又は反射光学系
は、前記画像表示素子からの光を前記ホログラム素子に
導く光学系を兼ねており、又前記画像表示素子からの光
の光軸が水平面内に含まれるときには、前記画像表示素
子から導かれて前記ホログラム素子により回折される光
の光軸も水平面内に含まれるように構成されていること
を特徴とする。
The hologram combiner optical system according to claim 9 is a hologram combiner optical system in which a hologram element that guides both light from a predetermined image display element and light from the outside to the eyes of the user is arranged. It is characterized in that a refractive optical system and / or a reflective optical system having a positive optical power are arranged. The hologram combiner optical system according to claim 10 is the hologram combiner optical system according to claim 9, wherein the refraction optical system and / or the reflection optical system guides light from the image display element to the hologram element. When it also serves as a system, and when the optical axis of the light from the image display element is included in the horizontal plane, the optical axis of the light guided from the image display element and diffracted by the hologram element is also included in the horizontal plane. It is characterized in that it is configured as follows.

【0014】請求項11に記載のホログラムコンバイナ
光学系は、請求項9又は請求項10に記載のホログラム
コンバイナ光学系において、前記屈折光学系及び/又は
反射光学系は、複数の光学面からなり、そのうち前記画
像表示素子に最も近い側に配置された第1の光学面の光
学的パワーは、負に設定されていることを特徴とする。
The hologram combiner optical system according to claim 11 is the hologram combiner optical system according to claim 9 or 10, wherein the refractive optical system and / or the reflective optical system comprises a plurality of optical surfaces. The optical power of the first optical surface disposed closest to the image display element is set to be negative.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】[第1の実施の形態]図1に基づいて本発
明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形
態のホログラムコンバイナ光学系の構成及び光路(表示
面Dからの光路のみ)を示す図である。ホログラムコン
バイナ光学系11は、透過型LCDなどからなる画像表
示素子の表示面Dと使用者の眼の瞳Pとの間に配置され
る。
[First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a configuration and an optical path (only an optical path from the display surface D) of the hologram combiner optical system of the present embodiment. The hologram combiner optical system 11 is arranged between the display surface D of the image display element such as a transmissive LCD and the pupil P of the user's eye.

【0017】ホログラムコンバイナ光学系11の射出瞳
は、使用者の眼の瞳Pにほぼ一致する。なお、これを保
つため、ホログラムコンバイナ光学系11は、例えば、
眼鏡フレームと同様の支持部材(図示せず)を介して、
画像表示素子と共に使用者の頭部に装着される。
The exit pupil of the hologram combiner optical system 11 substantially coincides with the pupil P of the user's eye. In order to keep this, the hologram combiner optical system 11 is, for example,
Via a supporting member (not shown) similar to the spectacle frame,
It is attached to the head of the user together with the image display element.

【0018】図1は、左目用のホログラムコンバイナ光
学系11を、使用者の頭上側からみた様子を示してい
る。以下、図中に示すようなXYZ直交座標を定義す
る。この座標の原点は、瞳Pの中心であり、この座標の
Z方向(紙面右方向)は使用者の眼の光軸方向であり、
Y方向(紙面上方向)は、使用者の右左方向であり、X
方向(紙面表裏方向)は、使用者の上下方向(鉛直方
向)である(なお、このホログラムコンバイナ光学系1
1は、YZ平面に関し対称な形状をしている。)。
FIG. 1 shows the hologram combiner optical system 11 for the left eye as viewed from above the user's head. Hereinafter, XYZ orthogonal coordinates as shown in the figure will be defined. The origin of this coordinate is the center of the pupil P, and the Z direction (right direction on the paper surface) of this coordinate is the optical axis direction of the user's eye.
The Y direction (upward on the paper surface) is the user's right and left direction, and X
The direction (front and back direction of the page) is the vertical direction (vertical direction) of the user (this hologram combiner optical system 1
1 has a symmetrical shape with respect to the YZ plane. ).

【0019】さて、本実施形態のホログラムコンバイナ
光学系11は、ホログラム素子(HOE)17の形成さ
れたホログラム基板15、及び補正用光学系18からな
る。ホログラム基板15は、外界からの光を眼に導くた
めに、XY平面と平行に配置された(すなわち眼に対向
配置された)透過性の硝子やプラスティックなどの平行
平板などからなる。
The hologram combiner optical system 11 of this embodiment comprises a hologram substrate 15 on which a hologram element (HOE) 17 is formed, and a correction optical system 18. The hologram substrate 15 is made of a transparent glass or a parallel plate such as a plastic arranged in parallel with the XY plane (that is, arranged opposite to the eye) in order to guide light from the outside to the eye.

【0020】或いは、ホログラム基板15の少なくとも
一方の面(使用者側の面15a又はそれに対向する面1
5b)は、使用者の眼の視力矯正用光学的パワーを有し
た曲面状に形成されている(以下、簡単のため、平行平
板とする。)。ところで、画像表示素子の表示面Dは、
使用者が外界を観察する妨げとならないとともに、使用
者が装着する邪魔にならないように、ホログラム基板1
5を基準として「−Z」かつ「+Y」の方向、すなわち
使用者の左方手前側に配置されている。
Alternatively, at least one surface of the hologram substrate 15 (the surface 15a on the user side or the surface 1 facing it)
5b) is formed into a curved surface having optical power for correcting the visual acuity of the user's eye (hereinafter, a parallel flat plate for simplicity). By the way, the display surface D of the image display element is
The hologram substrate 1 does not hinder the user from observing the outside world and does not interfere with the wearing of the user.
It is arranged in the direction of "-Z" and "+ Y" based on 5, that is, on the left front side of the user.

【0021】因みに、本実施形態では、画像表示素子の
配置位置を、使用者の眼の横方向(図1では、使用者の
左目の左側)とするために、表示面Dの光軸を、水平面
内(図1では、眼の光軸と同じくYZ平面内)に存在さ
せている。そして、補正用光学系18は、このような配
置の表示面Dからの光線を、ホログラム基板15の面1
5aの左方寄りの入射面15cへと導く反射屈折光学系
である。
Incidentally, in the present embodiment, the optical axis of the display surface D is set so that the arrangement position of the image display device is in the lateral direction of the user's eye (in FIG. 1, the left side of the user's left eye). It is made to exist in the horizontal plane (in FIG. 1, in the YZ plane like the optical axis of the eye). Then, the correction optical system 18 directs the light beam from the display surface D having such an arrangement to the surface 1 of the hologram substrate 15.
5a is a catadioptric optical system that leads to an incident surface 15c on the left side of 5a.

【0022】なお、本実施形態の補正用光学系18に
は、全体として正の光学的パワーが付与されており、こ
れによって、ホログラムコンバイナ光学系11の色収差
を低減する機能も果たされている(詳細は後述す
る。)。例えば、補正用光学系18は、三角プリズムと
ほぼ同じ形状の反射及び屈折光学系であり、表示面Dの
側から順に、屈折面18a、反射面18b、屈折面18
cが配置される。
The correction optical system 18 of the present embodiment is provided with a positive optical power as a whole, which also serves to reduce the chromatic aberration of the hologram combiner optical system 11. (Details will be described later). For example, the correction optical system 18 is a reflection and refraction optical system having substantially the same shape as a triangular prism, and the refraction surface 18a, the reflection surface 18b, and the refraction surface 18 are arranged in order from the display surface D side.
c is arranged.

【0023】なお、面18bを反射面としたのは、使用
者の顔に対して邪魔にならない位置に表示面Dを配置す
るためである。因みに、このような構成の補正用光学系
18は、単一の光学素子であるにも拘わらず、図1に示
すように眼の光軸とは離れた位置に配置された表示面D
からの光をホログラム基板15の入射面15cに導くこ
とができる点で、有利である。
The reason that the surface 18b is a reflecting surface is to arrange the display surface D at a position where it does not interfere with the face of the user. Incidentally, although the correction optical system 18 having such a configuration is a single optical element, as shown in FIG. 1, the display surface D is arranged at a position away from the optical axis of the eye.
Is advantageous in that the light from the can be guided to the incident surface 15c of the hologram substrate 15.

【0024】そして、ホログラム基板15には、入射面
15cからほぼ垂直に入射した光線をホログラム基板1
5の内部において「−Y」かつ「−Z」の方向に(すな
わち面15aに斜めに入射するように)反射する反射面
15dが形成される。次に、ホログラム基板15の内部
に設けられるHOE17は、例えば、反射体積型ホログ
ラム素子である(以下、反射体積型ホログラム素子とす
る。)。
Then, the hologram substrate 15 receives a light beam that is incident substantially vertically from the incident surface 15c.
A reflecting surface 15d that reflects in the directions of "-Y" and "-Z" (that is, so as to be obliquely incident on the surface 15a) is formed in the inside of 5. Next, the HOE 17 provided inside the hologram substrate 15 is, for example, a reflective volume hologram element (hereinafter referred to as a reflective volume hologram element).

【0025】HOE17が設けられるのは、ホログラム
基板15の内部において使用者の眼と対向する位置であ
る。また、このHOE17の形成面は、面15a,15
bに対し傾斜しており、その傾斜角度は、反射面15d
を射出してホログラム基板15の内部を進行した光が、
そのHOE17へ入射するよう設定されている。
The HOE 17 is provided inside the hologram substrate 15 at a position facing the eyes of the user. The surface on which the HOE 17 is formed is the surface 15a, 15a.
It is inclined with respect to b, and its inclination angle is 15d.
The light that has exited and traveled inside the hologram substrate 15
It is set so as to be incident on the HOE 17.

【0026】しかも、本実施形態では、この配置角度
は、主光線の入射角度と射出角度とが略等しくなるよう
設定されている。このように設定することで、HOE1
7で発生する色収差を最も小さく抑えることができる。
なお、ホログラム基板15におけるこのHOE17の形
成は、例えば、HOE17を配置すべき面に沿ってホロ
グラム基板15を一旦切断し、両者の間にHOE17を
挟み込んで接着剤(その屈折率はホログラム基板15と
実質的に同じ屈折率である。)で接合すればよい。
Moreover, in this embodiment, the arrangement angle is set so that the incident angle and the exit angle of the principal ray are substantially equal. By setting in this way, HOE1
It is possible to suppress the chromatic aberration occurring in No. 7 to the minimum.
The formation of the HOE 17 on the hologram substrate 15 is performed by, for example, temporarily cutting the hologram substrate 15 along the surface on which the HOE 17 is to be arranged, and sandwiching the HOE 17 between the two to form an adhesive (the refractive index of which is different from that of the hologram substrate 15). They have substantially the same refractive index.

【0027】また、HOE17の回折効率のピーク波長
は、表示面Dから射出する光の波長(すなわち光源波
長)のピーク波長とほぼ一致している。なお、表示面D
に表示される画像がカラー画像であり、光源波長にはR
色,G色,B色に対応する3種のピーク波長が存在する
ときには、3種の波長帯用の3種の回折パターンが形成
される。すなわち、回折効率のピーク波長がR色の波長
にほぼ一致している回折パターンと、回折効率のピーク
波長がG色の波長にほぼ一致している回折パターンと、
回折効率のピーク波長がB色の波長にほぼ一致している
回折パターンとが重ねられる。
The peak wavelength of the diffraction efficiency of the HOE 17 is substantially the same as the peak wavelength of the light emitted from the display surface D (that is, the light source wavelength). The display surface D
The image displayed in is a color image, and the light source wavelength is R
When there are three types of peak wavelengths corresponding to colors, G color, and B color, three types of diffraction patterns for three types of wavelength bands are formed. That is, a diffraction pattern in which the peak wavelength of the diffraction efficiency substantially matches the wavelength of the R color, and a diffraction pattern in which the peak wavelength of the diffraction efficiency substantially matches the wavelength of the G color,
The diffraction pattern in which the peak wavelength of the diffraction efficiency substantially matches the wavelength of the B color is superimposed.

【0028】そして、このHOE17を含むホログラム
コンバイナ光学系11には、所定の光学的パワーが付与
されている。以上の構成のホログラムコンバイナ光学系
11において、表示面D上の任意の点から射出した光束
は、補正用光学系18の屈折面18a、反射面18b、
屈折面18cに順に入射した後、入射面15cからホロ
グラム基板15内に入り、反射面15dを反射した後、
互いに平行に配置された面15a及び面15bを順に繰
り返し反射し、その後HOE17において回折してホロ
グラム基板15の面15aからホログラム基板15の
外、すなわち使用者の眼の方向へ射出する。
A predetermined optical power is applied to the hologram combiner optical system 11 including the HOE 17. In the hologram combiner optical system 11 having the above configuration, a light beam emitted from an arbitrary point on the display surface D has a refracting surface 18a and a reflecting surface 18b of the correcting optical system 18.
After sequentially entering the refracting surface 18c, the light enters the hologram substrate 15 from the entrance surface 15c, and reflects on the reflecting surface 15d.
The surfaces 15a and 15b arranged parallel to each other are repeatedly reflected in order, and then diffracted by the HOE 17 and emitted from the surface 15a of the hologram substrate 15 to the outside of the hologram substrate 15, that is, toward the eye of the user.

【0029】この射出した光束は、ホログラムコンバイ
ナ光学系11において所定の光学的パワーを受け、平行
光束に近い状態に変換されている。よって、使用者の眼
から見て、表示面Dは実際よりも遠方にあるように見え
る。ここで、従来のホログラムコンバイナ光学系におい
ては、このように見せるための光学的パワーは、全てが
HOE17の回折パターンによって付与されるものであ
った。
The emitted light beam is subjected to a predetermined optical power in the hologram combiner optical system 11 and converted into a state close to a parallel light beam. Therefore, from the user's eyes, the display surface D looks farther than it actually is. Here, in the conventional hologram combiner optical system, all of the optical power for making it look like this is given by the diffraction pattern of the HOE 17.

【0030】しかし、本実施形態のホログラムコンバイ
ナ光学系11においては、ホログラムコンバイナ光学系
11の全体の光学的パワーに対するHOE17の光学的
パワーの比が、1未満に抑えられる。つまり、ホログラ
ムコンバイナ光学系11の全体の光学的パワーのうち、
HOE17による負担分は、小さく抑えられる。
However, in the hologram combiner optical system 11 of this embodiment, the ratio of the optical power of the HOE 17 to the total optical power of the hologram combiner optical system 11 is suppressed to less than 1. That is, of the total optical power of the hologram combiner optical system 11,
The burden on the HOE 17 can be kept small.

【0031】そして、残りの光学的パワーについては、
ホログラムコンバイナ光学系11の他の光学面、例え
ば、補正用光学系18内の光学面に負担させる(上記の
ように補正用光学系18に正の光学的パワーが付与され
たのは、このためである。)。このようにしてHOE1
7に割り振られる光学的パワーが抑えられれば、入射光
線に付与されるべき回折角度(正確には主光線の回折角
度と周辺光線の回折角度との差)が抑えられるので、そ
のHOE17において多く発生しがちであった色収差は
抑えられる。
And regarding the remaining optical power,
The other optical surface of the hologram combiner optical system 11, for example, the optical surface in the correction optical system 18 is loaded (for the reason that the positive optical power is given to the correction optical system 18 as described above, It is.) In this way HOE1
If the optical power allocated to 7 is suppressed, the diffraction angle (correctly, the difference between the diffraction angle of the principal ray and the diffraction angle of the marginal rays) that should be given to the incident ray can be suppressed, so that many occur in the HOE 17. The chromatic aberration that tends to occur is suppressed.

【0032】一方、補正用光学系18は、反射屈折光学
系であるので、たとえそれに光学的パワーが付与された
としても、HOE17よりは色収差を発生させにくい。
したがって、本実施形態のホログラムコンバイナ光学系
11の全体の色収差は、抑えられる。因みに、従来のホ
ログラムコンバイナ光学系では、色収差を抑えるため
に、光源の単色性に対する制約は厳しかった。しかし、
本実施形態のホログラムコンバイナ光学系11では、上
記したようにして色収差が抑えられるので、従来と同じ
性能を得るのであれば、光源の単色性に対する制約は、
緩やかになる。また、従来と同じ波長幅を有した光源を
用いるのであれば、その性能は従来より高まる。
On the other hand, since the correction optical system 18 is a catadioptric system, even if optical power is applied to it, it is less likely to cause chromatic aberration than the HOE 17.
Therefore, the overall chromatic aberration of the hologram combiner optical system 11 of the present embodiment can be suppressed. Incidentally, in the conventional hologram combiner optical system, the restriction on the monochromaticity of the light source was severe in order to suppress chromatic aberration. But,
In the hologram combiner optical system 11 of the present embodiment, since chromatic aberration is suppressed as described above, if the same performance as the conventional one is obtained, there is a restriction on the monochromaticity of the light source.
Get loose. Further, if a light source having the same wavelength width as the conventional one is used, its performance will be higher than the conventional one.

【0033】また、従来のホログラムコンバイナ光学系
では、色収差を抑えるために、HOE17の波長選択性
に対する制約は厳しかった。しかし、本実施形態のホロ
グラムコンバイナ光学系11では、色収差が抑えられる
ので、従来と同じ性能を得るのであれば、HOE17の
波長選択性に対する制約は従来より緩やかになる。ま
た、従来と同じ波長選択性を有したHOEを用いるので
あれば、その性能は従来より高まる。
In the conventional hologram combiner optical system, the wavelength selectivity of the HOE 17 is severely restricted in order to suppress chromatic aberration. However, in the hologram combiner optical system 11 of the present embodiment, chromatic aberration is suppressed, so that if the same performance as the conventional one is obtained, the restriction on the wavelength selectivity of the HOE 17 becomes less strict than the conventional one. Further, if the HOE having the same wavelength selectivity as the conventional one is used, the performance thereof is higher than that of the conventional one.

【0034】なお、本実施形態のホログラムコンバイナ
光学系11においては、ホログラムコンバイナ光学系1
1の全体の光学的パワーに対するHOE17の光学的パ
ワーの比は、0以上であることが望ましい。なぜなら、
この光学的パワーの比が0よりも小さいときと0以上で
あるときとを比較すると、(たとえ同じ光学的パワーを
付与して同じ視野角を実現させる場合であっても、)後
者の方が、必要な有効径を小さく抑えられるからであ
る。有効径を小さくできれば、ホログラム基板15の内
部に光束を収め易く(折り畳み易く)なり、その結果、
ホログラム基板15の厚さをより薄く保つことが可能と
なるからである。
In the hologram combiner optical system 11 of this embodiment, the hologram combiner optical system 1 is used.
The ratio of the optical power of the HOE 17 to the total optical power of 1 is preferably 0 or more. Because
Comparing the case where the ratio of the optical power is smaller than 0 and the case where the ratio is 0 or more, the latter is the case (even when the same viewing angle is realized by giving the same optical power). This is because the required effective diameter can be kept small. If the effective diameter can be made small, it becomes easy to store the light flux inside the hologram substrate 15 (easy to fold), and as a result,
This is because the hologram substrate 15 can be kept thinner.

【0035】[第1実施形態の具体例]次に、この実施
形態の具体例であるホログラムコンバイナ光学系のレン
ズデータを、表1、表2、表3に示す。このホログラム
コンバイナ光学系の仕様は、次のとおりである。すなわ
ち、入射瞳径は3mmであり、画角はX方向に±6.6
6°Y方向 に±5°である。また、物体までの見かけ
距離は−600.000000mmであり、使用波長は
524.44nm, 514.44nm, 504.44n
mである。
[Specific Example of First Embodiment] Tables 1, 2, and 3 show lens data of a hologram combiner optical system which is a specific example of this embodiment. The specifications of this hologram combiner optical system are as follows. That is, the entrance pupil diameter is 3 mm, and the angle of view is ± 6.6 in the X direction.
6 ° ± 5 ° in the Y direction. The apparent distance to the object is -600.000000 mm, and the wavelengths used are 524.44 nm, 514.44 nm, and 504.44 n.
m.

【0036】なお、面番号の順序は、瞳Pから表示面D
への方向とした。また、このホログラムコンバイナ光学
系は、カラー画像を表示するためにHOEの回折パター
ンが3種類用意される。上記した波長帯(525nm〜
504nm近傍の第1波長帯)以外の他の波長帯(63
6nm〜615nm近傍の第2波長帯、472nm〜4
51nm近傍の第3波長帯)用のHOEデータについて
は、表4、表5に示した。
The order of the surface numbers is from the pupil P to the display surface D.
With the direction to. Further, in this hologram combiner optical system, three types of HOE diffraction patterns are prepared in order to display a color image. The above-mentioned wavelength band (525 nm ~
Wavelength bands other than the first wavelength band (near 504 nm) (63
Second wavelength band near 6 nm to 615 nm, 472 nm to 4
The HOE data for the third wavelength band near 51 nm) is shown in Tables 4 and 5.

【0037】なお、表4に示すHOEデータの使用波長
は、635.65nm,625.65nm,615.6
5nmであり、表5に示すHOEデータの使用波長は、
471.26nm, 461.26nm,451.265
nmである。また、この具体例で使用されるPMMAの
各波長に対する屈折率は、次のとおりである。
The operating wavelengths of the HOE data shown in Table 4 are 635.65 nm, 625.65 nm, 615.6.
It is 5 nm, and the used wavelength of HOE data shown in Table 5 is
471.26nm, 461.26nm, 451.265
nm. The refractive index of PMMA used in this example for each wavelength is as follows.

【0038】すなわち、波長471.26nmに対する
屈折率は1.609033、波長461.26nmに対
する屈折率は1.610667、波長451.26nm
に対する屈折率は1.612429、波長524.44
nmに対する屈折率は1.602032、波長514.
44nmに対する屈折率は1.603167、波長50
4.44nmに対する屈折率は1.604378、波長
635.65nmに対する屈折率は1.593141、
波長625.65nmに対する屈折率は1.59371
1、波長615.65nmに対する屈折率は1.594
316である。
That is, the refractive index for wavelength 471.26 nm is 1.69033, the refractive index for wavelength 461.26 nm is 1.610667, and wavelength 451.26 nm.
Has a refractive index of 1.612429 and a wavelength of 524.44.
nm has a refractive index of 1.620203 and a wavelength of 514.nm.
Refractive index for 44 nm is 1.603167, wavelength 50
The refractive index for 4.44 nm is 1.604378, the refractive index for the wavelength 635.65 nm is 1.593141,
The refractive index for the wavelength of 625.65 nm is 1.59371.
1, the refractive index for wavelength 615.65 nm is 1.594
316.

【0039】なお、後述する具体例で使用されるPMM
Aの特性についても、この具体例のPMMAの特性と同
じとする。また、HOEデータの表記において、「HV
1」は物体点光源、「HV2」は参照点光源、「HT
H」はHOEの厚さ、「HIN」はHOEの屈折率、
「HDI」はHOE屈折率の変調幅、「HSW」はHO
Eの厚さ膨張率、「HDN」はHOEの屈折率シフト、
「HX1」は物体点光源のX座標、「HY1」は物体点
光源のY座標、「HZ1」は物体点光源のZ座標、「H
X2」は参照点光源のX座標、「HY2」は参照点光源
のY座標、「HZ2」は参照点光源のZ座標、「HW
L」はHOE製造時の光源波長(単位nm)である。
The PMM used in a specific example described later.
The characteristic of A is the same as the characteristic of PMMA of this specific example. In addition, in the notation of HOE data, "HV
"1" is an object point light source, "HV2" is a reference point light source, "HT
"H" is the thickness of HOE, "HIN" is the refractive index of HOE,
"HDI" is the modulation width of the HOE refractive index, and "HSW" is HO.
The thickness expansion coefficient of E, "HDN" is the refractive index shift of HOE,
“HX1” is the X coordinate of the object point light source, “HY1” is the Y coordinate of the object point light source, “HZ1” is the Z coordinate of the object point light source, and “H”
"X2" is the X coordinate of the reference point light source, "HY2" is the Y coordinate of the reference point light source, "HZ2" is the Z coordinate of the reference point light source, and "HW".
“L” is a light source wavelength (unit: nm) at the time of manufacturing the HOE.

【0040】また、表4、表5において、「HOR」は
回折次数、「XDE」はX方向のシフト量、「YDE」
はY方向のシフト量、「ZDE」はZ方向のシフト量で
ある。なお、各表中において、各面番号に対応する括弧
内の符号は、図中各面に付与した符号である。
In Tables 4 and 5, "HOR" is the diffraction order, "XDE" is the shift amount in the X direction, and "YDE".
Is the shift amount in the Y direction, and “ZDE” is the shift amount in the Z direction. In each table, the reference numeral in parentheses corresponding to each surface number is the reference numeral given to each surface in the drawing.

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

【表3】 [Table 3]

【表4】 [Table 4]

【表5】 因みに、この具体例では、ホログラムコンバイナ光学系
11の全体の光学的パワー(焦点距離16.0mm)に
対するHOE17の光学的パワー(焦点距離21.0m
m)の比は、0.76である。
[Table 5] Incidentally, in this specific example, the optical power of the HOE 17 (focal length 21.0 m) relative to the total optical power of the hologram combiner optical system 11 (focal length 16.0 mm).
The ratio of m) is 0.76.

【0041】また、この具体例では、このHOE17に
対する主光線の入射角度と射出角度とは、それぞれ、2
9.30000°、29.13210°である。なお、
HOEデータ中の位相係数C1,C2,・・・,C65
により規定されるHOEの位相関数は、下式3のとおり
である(後述する実施形態についても同様である。)。
Further, in this specific example, the incident angle and the outgoing angle of the principal ray with respect to the HOE 17 are 2 and 2, respectively.
They are 9.30000 ° and 29.1320 °. In addition,
Phase coefficients C1, C2, ..., C65 in the HOE data
The phase function of HOE defined by is as shown in the following Expression 3 (the same applies to the embodiments described later).

【0042】因みに、一般の位相関数は、HOE17を
XY面上の位置と指定した点に入射する光線の受ける光
路差を、使用波長で規格化して表すものであり、式1で
表される。この位相関数の係数は、65個あって、順に
C1,C2,C3,・・・,C65とおき、係数の順番
を整数j(j=1,2,・・・,65)で表すと(整数
jと整数m,nとの関係は式(2)である。)、式3で
表される。
Incidentally, the general phase function is to express the optical path difference received by the light ray incident on the point designated as the position on the XY plane as the position on the XY plane, and it is expressed by the equation 1 below. There are 65 coefficients of this phase function, which are sequentially set as C1, C2, C3, ..., C65, and the order of the coefficients is represented by an integer j (j = 1, 2, ..., 65) ( The relationship between the integer j and the integers m and n is expressed by Expression (2)) and Expression 3.

【0043】なお、このような位相関数の定義は、後述
する表6、表8、表10におけるHOEデータについて
も同様である。但し、各表において、0である位相係数
についてはその表記を省略した。
The definition of such a phase function is the same for the HOE data in Tables 6, 8, and 10 described later. However, in each table, the description of the phase coefficient of 0 is omitted.

【数1】 [Equation 1]

【数2】 [Equation 2]

【数3】 また、このホログラムコンバイナ光学系の収差図は、図
2、図3、図4、図5、図6、図7、図8、図9、図1
0のとおりである。
[Equation 3] The aberration diagrams of this hologram combiner optical system are shown in FIGS. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 1.
It is as 0.

【0044】図2、図3、図4は、第1波長帯について
の収差図、図5、図6、図7は、第2波長帯についての
収差図、図8、図9、図10は、第3波長帯についての
収差図である。各図において、「Y−FAN」はY方
向、「X−FAN」はX方向、「FIELD HEIG
HT」は、画角(X方向の角度、Y方向の角度)を示
す。
2, 3, and 4 are aberration diagrams for the first wavelength band, FIGS. 5, 6, and 7 are aberration diagrams for the second wavelength band, and FIGS. 8, 9, and 10 are respectively. FIG. 6 is an aberration diagram regarding a third wavelength band. In each figure, “Y-FAN” is the Y direction, “X-FAN” is the X direction, and “FIELD HEIG”.
“HT” indicates an angle of view (angle in X direction, angle in Y direction).

【0045】[第2実施形態]図11に基づいて本発明
の第2実施形態について説明する。図11は、本実施形
態のホログラムコンバイナ光学系の構成及び光路(表示
面Dからの光路のみ)を示す図である。ここでは、第1
実施形態との相違点についてのみ説明し、その他につい
ては説明を省略する。
[Second Embodiment] A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram showing a configuration and an optical path (only an optical path from the display surface D) of the hologram combiner optical system of the present embodiment. Here, the first
Only differences from the embodiment will be described, and description of other points will be omitted.

【0046】本実施形態のホログラムコンバイナ光学系
21は、HOE27の形成されたホログラム基板25、
補正用光学系28,29からなる。先ず、本実施形態の
表示面Dは、第1実施形態と異なり、ホログラム基板1
5を基準として「+Z」かつ「+Y」の方向、すなわち
使用者の眼とは反対の側に配置されている。
The hologram combiner optical system 21 of the present embodiment comprises a hologram substrate 25 on which a HOE 27 is formed,
It comprises correction optical systems 28 and 29. First, unlike the first embodiment, the display surface D of the present embodiment is different from the hologram substrate 1 in the first embodiment.
It is arranged in the direction of "+ Z" and "+ Y" with reference to 5, that is, on the side opposite to the user's eyes.

【0047】この表示面Dの光軸は、使用者の眼の光軸
と同じくYZ平面と平行な所定の平面内に存在するが、
眼の光軸との間に傾斜角度を有している。また、補正用
光学系28,29は、このような配置の表示面Dからの
光線を、ホログラム基板25の左方に形成された入射面
25cへと導く屈折光学系である。なお、入射面25c
は、ホログラム基板25において表示面Dに近い側を、
その表示面Dと略平行に切り欠いて形成されるものであ
る。
The optical axis of the display surface D exists in a predetermined plane parallel to the YZ plane, like the optical axis of the user's eye.
It has an inclination angle with the optical axis of the eye. Further, the correction optical systems 28 and 29 are refraction optical systems that guide the light rays from the display surface D having such an arrangement to the incident surface 25c formed on the left side of the hologram substrate 25. The incident surface 25c
On the side close to the display surface D on the hologram substrate 25,
It is formed by cutting out substantially parallel to the display surface D.

【0048】そして、本実施形態においても、この補正
用光学系28,29には、全体として正の光学的パワー
が付与されており、これによって、ホログラムコンバイ
ナ光学系21の色収差を補正する機能が果たされてい
る。ところで、本実施形態では、補正用光学系28,2
9のうち、表示面Dに最も近い側の面29aは、負の光
学的パワーを有している。
Also in the present embodiment, the correction optical systems 28 and 29 are provided with positive optical power as a whole, and thus the function of correcting the chromatic aberration of the hologram combiner optical system 21 is provided. Has been fulfilled. By the way, in the present embodiment, the correction optical systems 28, 2
The surface 29a closest to the display surface D out of 9 has a negative optical power.

【0049】このようにすれば、ホログラムコンバイナ
光学系21の入射側のテレセントリック性を高くするこ
とができる。また、補正用光学系28,29の一部に、
負の光学的パワーを有した面が配置されれば、全体とし
て正の光学的パワーが付与されるべきこの補正用光学系
の収差補正がし易くなる。例えば、補正用光学系28,
29のうち、表示面Dの側に配置される補正用光学系2
9は、表示面Dに向かう凹面29a、29bを順に配置
したメニスカスレンズであり、もう一方の補正用光学系
28は、表示面Dに向かう凸面28a、平面28bを順
に配置した平凸レンズである(なお、平面28bは、ホ
ログラム基板25の入射面25cに対し間隙を置かずに
接着され、屈折作用を有しないとする。)。
By doing so, the telecentricity on the incident side of the hologram combiner optical system 21 can be enhanced. In addition, in a part of the correction optical system 28, 29,
If the surface having the negative optical power is arranged, it becomes easy to correct the aberration of the correction optical system to which the positive optical power should be given as a whole. For example, the correction optical system 28,
Of the 29, the correction optical system 2 arranged on the display surface D side
Reference numeral 9 denotes a meniscus lens in which concave surfaces 29a and 29b toward the display surface D are sequentially arranged, and the other correction optical system 28 is a plano-convex lens in which a convex surface 28a toward the display surface D and a flat surface 28b are sequentially arranged ( The plane 28b is adhered to the entrance surface 25c of the hologram substrate 25 without a gap and has no refraction effect.

【0050】以上の構成のホログラムコンバイナ光学系
21において、表示面D上の任意の点から射出した光束
は、補正用光学系29の面29a,29b、補正用光学
系28の面28a,28bに順に入射した後、入射面2
5cからホログラム基板25内に入り、面25a,25
bを順に繰り返し反射し、その後、HOE27において
回折してホログラム基板25の外、すなわち使用者の眼
の方向へ射出する。
In the hologram combiner optical system 21 having the above configuration, the light flux emitted from any point on the display surface D is directed to the surfaces 29a and 29b of the correction optical system 29 and the surfaces 28a and 28b of the correction optical system 28. After incident in order, incident surface 2
5c enters the hologram substrate 25 and faces 25a, 25
b is repeatedly reflected in order, then diffracted by the HOE 27 and emitted outside the hologram substrate 25, that is, toward the user's eye.

【0051】以上、本実施形態においても、第1実施形
態と同様、補正用光学系28,29に光学的パワーの一
部を負担させてその分だけHOE27に付与すべき光学
的パワーの負担を小さくしているので、ホログラムコン
バイナ光学系21の全体の色収差は小さく抑えられる。 [第2実施形態の具体例]次に、この実施形態の具体例
であるホログラムコンバイナ光学系のレンズデータを、
表6、表7に示す。
As described above, also in the present embodiment, as in the first embodiment, the correcting optical systems 28 and 29 are made to bear a part of the optical power, and the optical power to be given to the HOE 27 by that amount is also burdened. Since it is made small, the chromatic aberration of the entire hologram combiner optical system 21 can be suppressed small. [Specific Example of Second Embodiment] Next, the lens data of the hologram combiner optical system, which is a specific example of this embodiment,
The results are shown in Table 6 and Table 7.

【0052】このホログラムコンバイナ光学系の仕様
は、次のとおりである。すなわち、入射瞳径は3mmで
あり、画角はX方向に±6.66°Y方向 に±5°で
ある。また、物体までの見かけ距離は−600.000
000mmであり、使用波長は524.44nm, 51
4.44nm, 504.44nmである。なお、面番号
の順序は、瞳Pから表示面Dへの方向とした。
The specifications of this hologram combiner optical system are as follows. That is, the entrance pupil diameter is 3 mm, and the angle of view is ± 6.66 ° in the X direction and ± 5 ° in the Y direction. The apparent distance to the object is -600.000.
000 mm, wavelength used is 524.44 nm, 51
They are 4.44 nm and 504.44 nm. The order of the surface numbers is from the pupil P to the display surface D.

【0053】また、HOEデータの表記において、「H
V1」は物体点光源、「HV2」は参照点光源、「HT
H」はHOEの厚さ、「HIN」はHOEの屈折率、
「HDI」はHOE屈折率の変調幅、「HSW」はHO
Eの厚さ膨張率、「HDN」はHOEの屈折率シフト、
「HX1」は物体点光源のX座標、「HY1」は物体点
光源のY座標、「HZ1」は物体点光源のZ座標、「H
X2」は参照点光源のX座標、「HY2」は参照点光源
のY座標、「HZ2」は参照点光源のZ座標、「HW
L」はHOE製造時の光源波長(単位nm)である。
In the notation of HOE data, "H
“V1” is an object point light source, “HV2” is a reference point light source, and “HT
"H" is the thickness of HOE, "HIN" is the refractive index of HOE,
"HDI" is the modulation width of the HOE refractive index, and "HSW" is HO.
The thickness expansion coefficient of E, "HDN" is the refractive index shift of HOE,
“HX1” is the X coordinate of the object point light source, “HY1” is the Y coordinate of the object point light source, “HZ1” is the Z coordinate of the object point light source, and “H”
"X2" is the X coordinate of the reference point light source, "HY2" is the Y coordinate of the reference point light source, "HZ2" is the Z coordinate of the reference point light source, and "HW".
“L” is a light source wavelength (unit: nm) at the time of manufacturing the HOE.

【0054】また、「HOR」は回折次数、「XDE」
はX方向のシフト量、「YDE」はY方向のシフト量、
「ZDE」はZ方向のシフト量である。なお、各表中に
おいて、各面番号に対応する括弧内の符号は、図中各面
に付与した符号である。
"HOR" is the diffraction order, and "XDE".
Is the shift amount in the X direction, “YDE” is the shift amount in the Y direction,
“ZDE” is the shift amount in the Z direction. In each table, the reference numeral in parentheses corresponding to each surface number is the reference numeral given to each surface in the drawing.

【表6】 [Table 6]

【表7】 因みに、この具体例では、ホログラムコンバイナ光学系
21の全体の光学的パワー(焦点距離13.7mm)に
対するHOE27の光学的パワー(焦点距離20.2m
m)の比は、0.68である。
[Table 7] Incidentally, in this specific example, the optical power of the HOE 27 (focal length 20.2 m) relative to the total optical power of the hologram combiner optical system 21 (focal length 13.7 mm).
The ratio of m) is 0.68.

【0055】また、この具体例では、このHOE27に
対する主光線の入射角度と射出角度とは、それぞれ、2
9.30000°、29.31404°である。また、
このホログラムコンバイナ光学系の収差図は、図12、
図13、図14のとおりである。各図において、「Y−
FAN」はY方向、「X−FAN」はX方向、「FIE
LD HEIGHT」は、画角(X方向の角度、Y方向
の角度)を示す。
Further, in this specific example, the incident angle and the exit angle of the principal ray with respect to the HOE 27 are respectively 2
They are 9.30000 ° and 29.31404 °. Also,
The aberration diagrams of this hologram combiner optical system are shown in FIG.
This is as shown in FIGS. 13 and 14. In each figure, "Y-
"FAN" is in the Y direction, "X-FAN" is in the X direction, and "FIE".
“LD HEIGHT” indicates an angle of view (angle in X direction, angle in Y direction).

【0056】[第3実施形態]図15に基づいて本発明
の第3実施形態について説明する。図15は、本実施形
態のホログラムコンバイナ光学系の構成及び光路(表示
面Dからの光路のみ)を示す図である。ここでは、第2
実施形態との相違点についてのみ説明し、その他につい
ては説明を省略する。
[Third Embodiment] A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a diagram showing a configuration and an optical path (only an optical path from the display surface D) of the hologram combiner optical system of the present embodiment. Here, the second
Only differences from the embodiment will be described, and description of other points will be omitted.

【0057】本実施形態のホログラムコンバイナ光学系
31も、HOE37の形成されたホログラム基板35、
補正用光学系38,39からなる。補正用光学系38,
39も、第2実施形態における補正用光学系28,29
と同様に、全体として正の光学的パワーが付与された屈
折光学系であり、これによって、ホログラムコンバイナ
光学系31の色収差を低減する機能が果たされている。
The hologram combiner optical system 31 of the present embodiment also includes the hologram substrate 35 having the HOE 37 formed thereon.
It comprises correction optical systems 38 and 39. Correction optical system 38,
39 is also the correction optical system 28, 29 in the second embodiment.
Similarly, it is a refractive optical system to which positive optical power is given as a whole, and thereby, the function of reducing the chromatic aberration of the hologram combiner optical system 31 is fulfilled.

【0058】また、本実施形態の補正用光学系38,3
9において、表示面Dに最も近い側の面39aは、第2
実施形態における補正用光学系29の面29aと同様に
負の光学的パワーを有しており、これによって、ホログ
ラムコンバイナ光学系31の入射側のテレセントリック
性が高く保たれると共に、補正用光学系38,39の全
体の収差補正が容易化されている。
Further, the correction optical systems 38, 3 of this embodiment
9, the surface 39a closest to the display surface D is the second surface 39a.
Like the surface 29a of the correction optical system 29 in the embodiment, it has a negative optical power, whereby the telecentricity on the incident side of the hologram combiner optical system 31 is kept high and the correction optical system is The aberration correction of the entire 38 and 39 is facilitated.

【0059】なお、本実施形態は、表示面Dがホログラ
ム基板35の使用者側に配置されている点において、第
2実施形態と異なる。表示面Dが使用者の側に配置され
たのに伴い、ホログラム基板35には、第1実施形態の
ホログラム基板15の反射面15dと同様に傾斜した反
射面35dが形成される。また、補正用光学系38,3
9のうち最もホログラム基板35に近い面38bは、ホ
ログラム基板35の入射面35cと同じく平面であり、
かつその入射面35cに対してはエアギャップを以て固
定されている。
The present embodiment is different from the second embodiment in that the display surface D is arranged on the user side of the hologram substrate 35. As the display surface D is arranged on the side of the user, the hologram substrate 35 is provided with the inclined reflecting surface 35d similar to the reflecting surface 15d of the hologram substrate 15 of the first embodiment. In addition, the correction optical system 38, 3
The surface 38b closest to the hologram substrate 35 of 9 is the same plane as the incident surface 35c of the hologram substrate 35,
Further, it is fixed to the incident surface 35c with an air gap.

【0060】以上、本実施形態においても、第2実施形
態と同様、補正用光学系38,39に光学的パワーの一
部を負担させてHOE37の負担を小さくしているの
で、ホログラムコンバイナ光学系31の全体の色収差は
小さく抑えられる。 [第3実施形態の具体例]次に、この実施形態の具体例
であるホログラムコンバイナ光学系のレンズデータを、
表8、表9に示す。
As described above, in the present embodiment as well, as in the second embodiment, the correction optical systems 38 and 39 are made to bear a part of the optical power to reduce the load on the HOE 37, so that the hologram combiner optical system is provided. The overall chromatic aberration of 31 can be suppressed small. [Specific Example of Third Embodiment] Next, the lens data of the hologram combiner optical system, which is a specific example of this embodiment,
The results are shown in Tables 8 and 9.

【0061】このホログラムコンバイナ光学系の仕様
は、次のとおりである。すなわち、入射瞳径は3mmで
あり、画角はX方向に±6.66°Y方向 に±5°で
ある。また、物体までの見かけ距離は−600.000
000mmであり、使用波長は524.44nm, 51
4.44nm, 504.44nmである。
The specifications of this hologram combiner optical system are as follows. That is, the entrance pupil diameter is 3 mm, and the angle of view is ± 6.66 ° in the X direction and ± 5 ° in the Y direction. The apparent distance to the object is -600.000.
000 mm, wavelength used is 524.44 nm, 51
They are 4.44 nm and 504.44 nm.

【0062】なお、面番号の順序は、瞳Pから表示面D
への方向とした。また、HOEデータの表記において、
HV1は物体点光源、HV2は参照点光源、HTHはH
OEの厚さ、HINはHOEの屈折率、HDIはHOE
屈折率の変調幅、HSWはHOEの厚さ膨張率、HDN
はHOEの屈折率シフト、HX1は物体点光源のX座
標、HY1は物体点光源のY座標、HZ1は物体点光源
のZ座標、HX2は参照点光源のX座標、HY2は参照
点光源のY座標、HZ2は参照点光源のZ座標、HWL
はHOE製造時の光源波長(単位nm)である。
The order of the surface numbers is from the pupil P to the display surface D.
With the direction to. In the notation of HOE data,
HV1 is an object point light source, HV2 is a reference point light source, and HTH is H
OE thickness, HIN is HOE refractive index, HDI is HOE
Modulation width of refractive index, HSW is thickness expansion coefficient of HOE, HDN
Is the refractive index shift of HOE, HX1 is the X coordinate of the object point light source, HY1 is the Y coordinate of the object point light source, HZ1 is the Z coordinate of the object point light source, HX2 is the X coordinate of the reference point light source, and HY2 is the Y of the reference point light source. Coordinates, HZ2 is the Z coordinate of the reference point light source, HWL
Is a light source wavelength (unit: nm) at the time of HOE manufacturing.

【0063】また、表4、表5において、「HOR」は
回折次数、「XDE」はX方向のシフト量、「YDE」
はY方向のシフト量、「ZDE」はZ方向のシフト量で
ある。なお、各表中において、各面番号に対応する括弧
内の符号は、図中各面に付与した符号である。
In Tables 4 and 5, "HOR" is the diffraction order, "XDE" is the shift amount in the X direction, and "YDE".
Is the shift amount in the Y direction, and “ZDE” is the shift amount in the Z direction. In each table, the reference numeral in parentheses corresponding to each surface number is the reference numeral given to each surface in the drawing.

【表8】 [Table 8]

【表9】 因みに、この具体例では、ホログラムコンバイナ光学系
31の全体の光学的パワー(焦点距離14.4mm)に
対するHOE37の光学的パワー(焦点距離20.5m
m)の比は、0.70である。
[Table 9] Incidentally, in this specific example, the optical power of the HOE 37 (focal length 20.5 m) relative to the total optical power of the hologram combiner optical system 31 (focal length 14.4 mm).
The ratio of m) is 0.70.

【0064】また、この具体例では、このHOE37に
対する主光線の入射角度と射出角度とは、それぞれ、2
9.30000°、29.03443°である。また、
このホログラムコンバイナ光学系の収差図は、図16、
図17、図18のとおりである。各図において、「Y−
FAN」はY方向、「X−FAN」はX方向、「FIE
LD HEIGHT」は、画角(X方向の角度、Y方向
の角度)を示す。
Further, in this specific example, the incident angle and the outgoing angle of the principal ray with respect to the HOE 37 are 2 and 2, respectively.
They are 9.30000 ° and 29.034343 °. Also,
Aberration diagrams of this hologram combiner optical system are shown in FIG.
This is as shown in FIGS. 17 and 18. In each figure, "Y-
"FAN" is in the Y direction, "X-FAN" is in the X direction, and "FIE".
“LD HEIGHT” indicates an angle of view (angle in X direction, angle in Y direction).

【0065】[第4実施形態]図19に基づいて本発明
の第4実施形態について説明する。図19は、本実施形
態のホログラムコンバイナ光学系の構成及び光路(表示
面Dからの光路のみ)を示す図である。ここでは、第1
実施形態との相違点についてのみ説明し、その他につい
ては説明を省略する。
[Fourth Embodiment] A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a diagram showing a configuration and an optical path (only an optical path from the display surface D) of the hologram combiner optical system of the present embodiment. Here, the first
Only differences from the embodiment will be described, and description of other points will be omitted.

【0066】本実施形態のホログラムコンバイナ光学系
の構成は、第1実施形態におけるそれと同じである。但
し、本実施形態のHOE47は、使用者の眼の側に凹面
を向けた曲面(反射曲面)上に回折パターンが形成され
たものとなっている。すなわち、本実施形態では、ホロ
グラムコンバイナ光学系41の光学的パワーの一部が、
HOE47の形成面であるその反射曲面にも割り振られ
る。
The configuration of the hologram combiner optical system of this embodiment is the same as that of the first embodiment. However, in the HOE 47 of the present embodiment, the diffraction pattern is formed on the curved surface (reflection curved surface) with the concave surface facing the eye of the user. That is, in the present embodiment, a part of the optical power of the hologram combiner optical system 41 is
It is also assigned to the reflection curved surface that is the formation surface of the HOE 47.

【0067】これによって、HOE47における回折作
用による光学的パワーの負担分は、第1実施形態よりも
さらに小さく抑えられる。したがって、ホログラムコン
バイナ光学系11の全体の色収差は、第1実施形態より
もさらに小さく抑えられる。なお、本実施形態におい
て、HOE47の全体の光学的パワーに対する反射曲面
による光学的パワーの比は、光線追跡のシミュレーショ
ンにより、「5」より小さいことが好ましいことが解っ
ている。
As a result, the burden of the optical power due to the diffractive action in the HOE 47 can be suppressed to be smaller than that in the first embodiment. Therefore, the overall chromatic aberration of the hologram combiner optical system 11 can be suppressed to be smaller than that in the first embodiment. In this embodiment, the ratio of the optical power of the reflection curved surface to the total optical power of the HOE 47 has been found to be preferably smaller than “5” by a ray tracing simulation.

【0068】[第4実施形態の具体例]次に、この実施
形態の具体例であるホログラムコンバイナ光学系のレン
ズデータを、表10、表11に示す。このホログラムコ
ンバイナ光学系の仕様は、次のとおりである。すなわ
ち、入射瞳径は3mmであり、画角はX方向に±6.6
6°Y方向 に±5°である。また、物体までの見かけ
距離は−600.000000mmであり、使用波長は
524.44nm, 514.44nm, 504.44n
mである。
[Specific Example of Fourth Embodiment] Tables 10 and 11 show lens data of a hologram combiner optical system which is a specific example of this embodiment. The specifications of this hologram combiner optical system are as follows. That is, the entrance pupil diameter is 3 mm, and the angle of view is ± 6.6 in the X direction.
6 ° ± 5 ° in the Y direction. The apparent distance to the object is -600.000000 mm, and the wavelengths used are 524.44 nm, 514.44 nm, and 504.44 n.
m.

【0069】なお、面番号の順序は、瞳Pから表示面D
への方向とした。また、HOEデータの表記において、
HV1は物体点光源、HV2は参照点光源、HTHはH
OEの厚さ、HINはHOEの屈折率、HDIはHOE
屈折率の変調幅、HSWはHOEの厚さ膨張率、HDN
はHOEの屈折率シフト、HX1は物体点光源のX座
標、HY1は物体点光源のY座標、HZ1は物体点光源
のZ座標、HX2は参照点光源のX座標、HY2は参照
点光源のY座標、HZ2は参照点光源のZ座標、HWL
はHOE製造時の光源波長(単位nm)である。
The order of the surface numbers is from the pupil P to the display surface D.
With the direction to. In the notation of HOE data,
HV1 is an object point light source, HV2 is a reference point light source, and HTH is H
OE thickness, HIN is HOE refractive index, HDI is HOE
Modulation width of refractive index, HSW is thickness expansion coefficient of HOE, HDN
Is the refractive index shift of HOE, HX1 is the X coordinate of the object point light source, HY1 is the Y coordinate of the object point light source, HZ1 is the Z coordinate of the object point light source, HX2 is the X coordinate of the reference point light source, and HY2 is the Y of the reference point light source. Coordinates, HZ2 is the Z coordinate of the reference point light source, HWL
Is a light source wavelength (unit: nm) at the time of HOE manufacturing.

【0070】また、「HOR」は回折次数、「XDE」
はX方向のシフト量、「YDE」はY方向のシフト量、
「ZDE」はZ方向のシフト量である。なお、各表中に
おいて、各面番号に対応する括弧内の符号は、図中各面
に付与した符号である。
"HOR" is the diffraction order, and "XDE".
Is the shift amount in the X direction, “YDE” is the shift amount in the Y direction,
“ZDE” is the shift amount in the Z direction. In each table, the reference numeral in parentheses corresponding to each surface number is the reference numeral given to each surface in the drawing.

【表10】 [Table 10]

【表11】 因みに、この具体例では、ホログラムコンバイナ光学系
41の全体の光学的パワー(焦点距離16.0mm)に
対するHOE47の光学的パワー(焦点距離21.0m
m)の比は、0.76である。
[Table 11] Incidentally, in this specific example, the optical power of the HOE 47 (focal length 21.0 m) relative to the total optical power of the hologram combiner optical system 41 (focal length 16.0 mm).
The ratio of m) is 0.76.

【0071】また、この具体例では、このHOE47に
対する主光線の入射角度と射出角度とは、それぞれ、2
9.30000°、29.08180°である。また、
この具体例では、HOE47の全体の光学的パワーに対
するHOE47の反射曲面による光学的パワーの比は、
4.46である。また、この具体例では、HOE47の
形成面の曲率半径は、−182.39241mmであ
る。
Further, in this specific example, the incident angle and the outgoing angle of the principal ray with respect to the HOE 47 are 2 and 2, respectively.
They are 9.30000 ° and 29.0180 °. Also,
In this example, the ratio of the optical power due to the reflection curved surface of the HOE 47 to the total optical power of the HOE 47 is
It is 4.46. Further, in this specific example, the radius of curvature of the surface on which the HOE 47 is formed is −182.39241 mm.

【0072】また、このホログラムコンバイナ光学系の
収差図は、図20、図21、図22のとおりである。各
図において、「Y−FAN」はY方向、「X−FAN」
はX方向、「FIELD HEIGHT」は、画角(X
方向の角度、Y方向の角度)を示す。 [その他]なお、前述した第1実施形態、第2実施形
態、第3実施形態では、ホログラム基板の各面(15
a,15b,15c,15d,17,25a,25b,
27,35a,35b,35c,35d)を平面とした
が、その全部又は一部を曲面とすることでホログラムコ
ンバイナ光学系に付与すべき光学的パワーの一部を、そ
の曲面に負担させてもよい。
The aberration diagrams of this hologram combiner optical system are as shown in FIGS. 20, 21 and 22. In each figure, "Y-FAN" is the Y direction, and "X-FAN".
Is in the X direction, "FIELD HEIGHT" is the angle of view (X
Direction angle and Y direction angle). [Others] In the above-described first embodiment, second embodiment, and third embodiment, each surface (15
a, 15b, 15c, 15d, 17, 25a, 25b,
27, 35a, 35b, 35c, 35d) are flat surfaces, but if all or a part of them are curved surfaces, even if a part of the optical power to be given to the hologram combiner optical system is applied to the curved surfaces. Good.

【0073】例えば、第2実施形態又は第3実施形態に
おいて、第4実施形態のようにHOEを曲面上に形成し
てもよい。また、第1実施形態、第3実施形態では、補
正用光学系18の最も表示面D側の面18aに正の光学
的パワーが付与されているが、これを負の光学的パワー
とした上で補正用光学系18の全体の光学的パワーを正
に設定してもよい。
For example, in the second or third embodiment, the HOE may be formed on the curved surface as in the fourth embodiment. Further, in the first and third embodiments, the surface 18a of the correction optical system 18 that is closest to the display surface D is provided with positive optical power. The overall optical power of the correction optical system 18 may be set to be positive.

【0074】また、前述した各実施形態では、本発明の
ホログラムコンバイナ光学系を頭部装着式の画像表示装
置に適用した場合について説明したが、本発明のホログ
ラムコンバイナ光学系は、カメラのファインダーや顕微
鏡及び双眼鏡の接眼レンズ部に装着し得るように構成し
たり、カメラや顕微鏡や双眼鏡等に組み込むよう構成し
たりすることもできる。
Further, in each of the above-described embodiments, the case where the hologram combiner optical system of the present invention is applied to the head-mounted image display device has been described. However, the hologram combiner optical system of the present invention can be applied to a viewfinder of a camera or a camera. It can be configured so that it can be attached to the eyepiece portion of a microscope and binoculars, or can be configured to be incorporated in a camera, a microscope, binoculars or the like.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光源の単色性やHOEの波長選択性に依らず色収差を抑
えることの可能なホログラムコンバイナ光学系が実現す
る。
As described above, according to the present invention,
A hologram combiner optical system capable of suppressing chromatic aberration regardless of monochromaticity of a light source or wavelength selectivity of HOE is realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、第1実施形態のホログラムコンバイナ
光学系の構成及び光路(表示面Dからの光路のみ)を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration and an optical path (only an optical path from a display surface D) of a hologram combiner optical system of a first embodiment.

【図2】第1実施形態のホログラムコンバイナ光学系の
収差図(第1波長帯、画角X方向に0°)である。
FIG. 2 is an aberration diagram of the hologram combiner optical system of the first embodiment (first wavelength band, 0 ° in the angle of view X direction).

【図3】第1実施形態のホログラムコンバイナ光学系の
収差図(第1波長帯、画角X方向に3.33°)であ
る。
FIG. 3 is an aberration diagram of the hologram combiner optical system of the first embodiment (first wavelength band, 3.33 ° in the angle of view X direction).

【図4】第1実施形態のホログラムコンバイナ光学系の
収差図(第1波長帯、画角X方向に6.66°)であ
る。
FIG. 4 is an aberration diagram of the hologram combiner optical system of the first embodiment (first wavelength band, angle of view 6.66 ° in the X direction).

【図5】第1実施形態のホログラムコンバイナ光学系の
収差図(第2波長帯、画角X方向に0°)である。
FIG. 5 is an aberration diagram of the hologram combiner optical system of the first embodiment (second wavelength band, 0 ° in the angle of view X direction).

【図6】第1実施形態のホログラムコンバイナ光学系の
収差図(第2波長帯、画角X方向に3.33°)であ
る。
FIG. 6 is an aberration diagram of the hologram combiner optical system of the first embodiment (second wavelength band, 3.33 ° in the angle of view X direction).

【図7】第1実施形態のホログラムコンバイナ光学系の
収差図(第2波長帯、画角X方向に6.66°)であ
る。
FIG. 7 is an aberration diagram of the hologram combiner optical system of the first embodiment (second wavelength band, angle of view: 6.66 °).

【図8】第1実施形態のホログラムコンバイナ光学系の
収差図(第3波長帯、画角X方向に0°)である。
FIG. 8 is an aberration diagram of the hologram combiner optical system of the first embodiment (the third wavelength band, 0 ° in the angle of view X direction).

【図9】第1実施形態のホログラムコンバイナ光学系の
収差図(第3波長帯、画角X方向に3.33°)であ
る。
FIG. 9 is an aberration diagram (third wavelength band, 3.33 ° in the angle of view X direction) of the hologram combiner optical system of the first embodiment.

【図10】第1実施形態のホログラムコンバイナ光学系
の収差図(第3波長帯、画角X方向に6.66°)であ
る。
FIG. 10 is an aberration diagram of the hologram combiner optical system of the first embodiment (third wavelength band, 6.66 ° in the angle of view X direction).

【図11】第2実施形態のホログラムコンバイナ光学系
の構成及び光路(表示面Dからの光路のみ)を示す図で
ある。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration and an optical path (only an optical path from a display surface D) of a hologram combiner optical system of a second embodiment.

【図12】第2実施形態のホログラムコンバイナ光学系
の収差図(第1波長帯、画角X方向に0°)である。
FIG. 12 is an aberration diagram of the hologram combiner optical system of the second embodiment (first wavelength band, 0 ° in the angle of view X direction).

【図13】第2実施形態のホログラムコンバイナ光学系
の収差図(第1波長帯、画角X方向に3.33°)であ
る。
FIG. 13 is an aberration diagram (first wavelength band, 3.33 ° in the angle of view X direction) of the hologram combiner optical system of the second embodiment.

【図14】第2実施形態のホログラムコンバイナ光学系
の収差図(第1波長帯、画角X方向に6.66°)であ
る。
FIG. 14 is an aberration diagram of the hologram combiner optical system of the second embodiment (first wavelength band, field angle X direction: 6.66 °).

【図15】第3実施形態のホログラムコンバイナ光学系
の構成及び光路(表示面Dからの光路のみ)を示す図で
ある。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration and an optical path (only an optical path from a display surface D) of a hologram combiner optical system of a third embodiment.

【図16】第3実施形態のホログラムコンバイナ光学系
の収差図(第1波長帯、画角X方向に0°)である。
FIG. 16 is an aberration diagram of the hologram combiner optical system of the third embodiment (first wavelength band, 0 ° in the angle of view X direction).

【図17】第3実施形態のホログラムコンバイナ光学系
の収差図(第1波長帯、画角X方向に3.33°)であ
る。
FIG. 17 is an aberration diagram of the hologram combiner optical system of the third embodiment (first wavelength band, 3.33 ° in the angle of view X direction).

【図18】第3実施形態のホログラムコンバイナ光学系
の収差図(第1波長帯、画角X方向に6.66°)であ
る。
FIG. 18 is an aberration diagram of the hologram combiner optical system of the third embodiment (first wavelength band, field angle X direction: 6.66 °).

【図19】第4実施形態のホログラムコンバイナ光学系
の構成及び光路(表示面Dからの光路のみ)を示す図で
ある。
FIG. 19 is a diagram showing a configuration and an optical path (only an optical path from a display surface D) of a hologram combiner optical system of a fourth embodiment.

【図20】第4実施形態のホログラムコンバイナ光学系
の収差図(第1波長帯、画角X方向に0°)である。
FIG. 20 is an aberration diagram of the hologram combiner optical system of the fourth embodiment (first wavelength band, 0 ° in the angle of view X direction).

【図21】第4実施形態のホログラムコンバイナ光学系
の収差図(第1波長帯、画角X方向に3.33°)であ
る。
FIG. 21 is an aberration diagram (first wavelength band, 3.33 ° in the angle of view X direction) of the hologram combiner optical system of the fourth embodiment.

【図22】第4実施形態のホログラムコンバイナ光学系
の収差図(第1波長帯、画角X方向に6.66°)であ
る。
FIG. 22 is an aberration diagram of the hologram combiner optical system of the fourth embodiment (first wavelength band, angle of view 6.66 °).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,21,31,41 ホログラムコンバイナ光学系 15,25,35 ホログラム基板 17,27,37,47 ホログラム素子(HOE) 18,28,29,38,39 補正用光学系 D 表示面 P 瞳 11,21,31,41 Hologram combiner optical system 15, 25, 35 Hologram substrate 17, 27, 37, 47 Hologram element (HOE) 18, 28, 29, 38, 39 Correction optical system D display surface P pupil

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H049 CA01 CA05 CA09 CA17 CA22 2H087 KA23 RA42 RA45 RA46 TA01 TA02 TA04 TA05    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2H049 CA01 CA05 CA09 CA17 CA22                 2H087 KA23 RA42 RA45 RA46 TA01                       TA02 TA04 TA05

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の画像表示素子からの光と外界から
の光とを共に使用者の眼に導くホログラム素子を配置し
たホログラムコンバイナ光学系であって、 光学系全体の光学的パワーに対する前記ホログラム素子
の光学的パワーの比は、1未満であることを特徴とする
ホログラムコンバイナ光学系。
1. A hologram combiner optical system in which a hologram element that guides both light from a predetermined image display element and light from the outside to the user's eyes is arranged, wherein the hologram corresponds to the optical power of the entire optical system. The hologram combiner optical system, wherein the optical power ratio of the element is less than 1.
【請求項2】 請求項1に記載のホログラムコンバイナ
光学系において、 前記光学的パワーの比は、1未満かつ0以上であること
を特徴とするホログラムコンバイナ光学系。
2. The hologram combiner optical system according to claim 1, wherein the ratio of the optical powers is less than 1 and 0 or more.
【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載のホログラ
ムコンバイナ光学系において、 主光線の入射角度と射出角度とが略等しくなるよう前記
ホログラム素子が配置されていることを特徴とするホロ
グラムコンバイナ光学系。
3. The hologram combiner optical system according to claim 1, wherein the hologram elements are arranged such that an incident angle and an exit angle of a principal ray are substantially equal to each other. Optical system.
【請求項4】 所定の画像表示素子からの光と外界から
の光とを共に使用者の眼に導くホログラム素子を配置し
たホログラムコンバイナ光学系であって、 前記ホログラム素子の回折面は、正の光学的パワーを有
した曲面上に形成されていることを特徴とするホログラ
ムコンバイナ光学系。
4. A hologram combiner optical system in which a hologram element that guides both light from a predetermined image display element and light from the outside to the eyes of the user is arranged, wherein the diffraction surface of the hologram element is positive. A hologram combiner optical system, which is formed on a curved surface having optical power.
【請求項5】 請求項4に記載のホログラムコンバイナ
光学系において、 前記ホログラム素子全体の光学的パワーに対する前記曲
面による光学的パワーの比は、5より小さいことを特徴
とするホログラムコンバイナ光学系。
5. The hologram combiner optical system according to claim 4, wherein the ratio of the optical power of the curved surface to the optical power of the entire hologram element is smaller than 5.
【請求項6】 請求項4又は請求項5に記載のホログラ
ムコンバイナ光学系において、 光学系全体の光学的パワーに対する前記ホログラム素子
の光学的パワーの比は、1未満であることを特徴とする
ホログラムコンバイナ光学系。
6. The hologram combiner optical system according to claim 4, wherein the ratio of the optical power of the hologram element to the optical power of the entire optical system is less than 1. Combiner optics.
【請求項7】 請求項6に記載のホログラムコンバイナ
光学系おいて、 前記光学的パワーの比は、1未満かつ0以上であること
を特徴とするホログラムコンバイナ光学系。
7. The hologram combiner optical system according to claim 6, wherein the ratio of the optical powers is less than 1 and 0 or more.
【請求項8】 請求項4〜請求項7の何れか一項に記載
のホログラムコンバイナ光学系において、 主光線の入射角度と射出角度とが略等しくなるよう前記
ホログラム素子が配置されていることを特徴とするホロ
グラムコンバイナ光学系。
8. The hologram combiner optical system according to any one of claims 4 to 7, wherein the hologram element is arranged so that an incident angle and an exit angle of a principal ray are substantially equal to each other. Characteristic hologram combiner optical system.
【請求項9】 所定の画像表示素子からの光と外界から
の光とを共に使用者の眼に導くホログラム素子を配置し
たホログラムコンバイナ光学系であって、 正の光学的パワーを有した屈折光学系及び/又は反射光
学系が配置されたことを特徴とするホログラムコンバイ
ナ光学系。
9. A hologram combiner optical system in which a hologram element that guides both light from a predetermined image display element and light from the outside to the user's eyes is arranged, and the refractive optical has a positive optical power. System and / or reflective optical system is arranged, a hologram combiner optical system.
【請求項10】 請求項9に記載のホログラムコンバイ
ナ光学系において、 前記屈折光学系及び/又は反射光学系は、前記画像表示
素子からの光を前記ホログラム素子に導く光学系を兼ね
ており、又前記画像表示素子からの光の光軸が水平面内
に含まれるときには、前記画像表示素子から導かれて前
記ホログラム素子により回折される光の光軸も水平面内
に含まれるように構成されていることを特徴とするホロ
グラムコンバイナ光学系。
10. The hologram combiner optical system according to claim 9, wherein the refraction optical system and / or the reflection optical system also serves as an optical system for guiding light from the image display element to the hologram element, and When the optical axis of the light from the image display element is included in the horizontal plane, the optical axis of the light guided from the image display element and diffracted by the hologram element is also included in the horizontal plane. A hologram combiner optical system characterized by.
【請求項11】 請求項9又は請求項10に記載のホロ
グラムコンバイナ光学系において、 前記屈折光学系及び/又は反射光学系は、複数の光学面
からなり、そのうち前記画像表示素子に最も近い側に配
置された第1の光学面の光学的パワーは、負に設定され
ていることを特徴とするホログラムコンバイナ光学系。
11. The hologram combiner optical system according to claim 9 or 10, wherein the refraction optical system and / or the reflection optical system is composed of a plurality of optical surfaces, of which one is closest to the image display element. The hologram combiner optical system, wherein the optical power of the arranged first optical surface is set to be negative.
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