CN111736342B - 显示装置、光学元件和光学元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

显示装置、光学元件和光学元件的制造方法。能够通过2个衍射元件适当地进行波长补偿。本发明的显示装置的特征在于，该显示装置沿着从图像光生成装置射出的图像光的光路具有：第1光学部，其具有正屈光力；第2光学部，其包含第1衍射元件，具有正屈光力；第3光学部，其具有正屈光力；以及第4光学部，其包含第2衍射元件，具有正屈光力，第2光学部还包含：第1部件，其设置于第1衍射元件的一个面；以及第2部件，其设置在第1部件的与第1衍射元件相反的一侧，第1部件具有透光性和50Gpa以上的弹性模量，第2部件具有透光性和光学屈光力。

Description

显示装置、光学元件和光学元件的制造方法

技术领域

本发明涉及显示装置、光学元件和光学元件的制造方法。

背景技术

作为使用了全息元件等衍射元件的显示装置，提出了如下显示装置：通过衍射元件使从图像光生成装置射出的图像光朝向观察者的眼睛偏转。在衍射元件中，优化了干涉条纹，使得能够以特定波长获得最佳的衍射角度和衍射效率。但是，由于图像光以特定波长为中心具有规定的光谱宽度，所以从特定波长偏移的周边波长的光成为使图像的分辨率下降的原因。因此，提出了如下显示装置：通过反射型的第1衍射元件使从图像光生成装置射出的图像光朝向配置于前方的第2衍射元件射出，通过第2衍射元件使从第1衍射元件射出的图像光朝向观察者的眼睛偏转。根据该结构，能够通过第1衍射元件对周边波长的光进行补偿从而消除色像差，能够抑制由于从特定波长偏移的周边波长的光引起的图像的分辨率的下降(例如，参照下述专利文献1)。

专利文献1：日本特开2017-167181号公报

考虑通过在上述第1衍射元件的一面侧设置具有光学屈光力的透镜部件，利用透镜部件的光焦度和第1衍射元件的衍射力来使得具有波长补偿所需的光学屈光力。但是，在对第1衍射元件的干涉条纹进行曝光时，较大受到由于透镜部件的曲面引起的折射的影响，由此，会在与原来不同的波面上进行曝光。其结果，通过受到由于透镜部件引起的折射的影响的曝光而形成的干涉条纹使射出到出射光瞳的图像光产生模糊，由此，产生分辨率下降的问题。

此外，还考虑通过使用塑料作为透镜部件的材料来实现轻量化，但是，关于塑料制的透镜，在曝光时产生衍射元件的膨胀和收缩，无法获得期望的衍射性能。

发明内容

为了解决上述课题，本发明的一个方式的显示装置的特征在于，该显示装置沿着从图像光生成装置射出的图像光的光路具有：第1光学部，其具有正屈光力；第2光学部，其包含第1衍射元件，并且具有正屈光力；第3光学部，其具有正屈光力；以及第4光学部，其包含第2衍射元件，并且具有正屈光力，所述第2光学部还包含：第1部件，其设置于所述第1衍射元件的一个面；以及第2部件，其设置在所述第1部件的与所述第1衍射元件相反的一侧，所述第1部件具有透光性和50Gpa以上的弹性模量，所述第2部件具有透光性和光学屈光力。

在上述方式的显示装置中，优选地，所述第1部件为玻璃。

在上述方式的显示装置中，优选地，所述第1部件的与所述第1衍射元件相反的面为平面。

在上述方式的显示装置中，优选地，在所述第1部件与所述第2部件之间设置有间隙。

在上述方式的显示装置中，优选地，所述显示装置还具有间隔部件，该间隔部件使所述第1部件与所述第2部件之间产生间隙。

在上述方式的显示装置中，优选地，所述间隔部件与所述第2部件一体地设置。

在上述方式的显示装置中，优选地，所述第2部件具有设置于与所述第1部件相对的面的遮光部件。

本发明的一个方式的光学元件的特征在于，其具有：第1衍射元件；第1部件，其设置于所述第1衍射元件的一个面；以及第2部件，其设置于所述第1部件的与所述第1衍射元件相反的面，所述第1部件具有透光性和50Gpa以上的弹性模量，所述第2部件具有透光性和光学屈光力。

在上述方式的光学元件中，优选地，所述第1部件为玻璃。

在上述方式的光学元件中，优选地，所述第1部件的与所述第1衍射元件相反的面为平面。

在上述方式的光学元件中，优选地，在所述第1部件与所述第2部件之间设置有间隙。

在上述方式的光学元件中，优选地，所述光学元件还具有间隔部件，该间隔部件使第1部件与所述第2部件之间产生间隙。

在上述方式的光学元件中，优选地，所述间隔部件与所述第2部件一体地设置。

在上述方式的光学元件中，优选地，所述第2部件具有设置于与所述第1部件相对的面的遮光部件。

本发明的一个方式的光学元件的制造方法的特征在于，具有以下工序：在具有50Gpa以上的弹性模量和透光性的第1部件上设置用于形成全息元件的全息材料层；对所述第1部件上的所述全息材料层进行照射物体光和参考光的干涉曝光；以及在所述第1部件的与所述全息元件相反的一侧设置第2部件，所述全息元件是通过所述干涉曝光而形成在所述第1部件上的。

附图说明

图1是第一实施方式的显示装置的外观图。

图2是显示装置的光学系统的说明图。

图3A是衍射元件的干涉条纹的说明图。

图3B是衍射元件的干涉条纹的另一方式的说明图。

图4是示出第2光学部的主要部分结构的剖视图。

图5A是示出第2光学部的制造工序的图。

图5B是示出第2光学部的制造工序的图。

图6是示出比较例中的曝光工序的图。

图7是体积全息元件中的衍射特性的说明图。

图8是在衍射角度相同的情况下从第2衍射元件射出的光的说明图。

图9A是使第1衍射元件和第2衍射元件的衍射角以较小的角度一致的情况的说明图。

图9B是使第1衍射元件和第2衍射元件的衍射角以较大的角度一致的情况的说明图。

图10是示出第1衍射元件和第2衍射元件的衍射角度的关系的图。

图11是在使衍射角度不同的情况下从第2衍射元件射出的光的说明图。

图12A是示出校正光学系统中的第1效果的图。

图12B是示出校正光学系统中的第2效果的图。

图12C是示出校正光学系统中的第3效果的图。

图13是棱镜的放大图。

图14是示意性示出光学系统的光线图的图。

图15是示出第二实施方式中的第2光学部的主要部分结构的剖视图。

图16是示出第三实施方式中的第2光学部的主要部分结构的剖视图。

图17是示出第三实施方式的变形例的结构的剖视图。

图18是示出第四实施方式中的第2光学部的主要部分结构的剖视图。

图19是示出第1衍射元件的曝光工序的图。

图20是示出变形例的曝光工序的图。

图21A是示出第五实施方式中的第2光学部的主要部分结构的剖视图。

图21B是示出遮光膜的平面形状的图。

图22是第六实施方式的光学系统中的第1衍射元件与第2衍射元件之间的光线图。

图23是从第2衍射元件射出的光的说明图。

图24是示出图23所示的光入射到眼睛的情形的说明图。

图25是变形例的显示装置的结构图。

标号说明

31：图像光生成装置；46、146、346：第1部件；47、147、347：第2部件；48：遮光膜(遮光部件)；50、150、350：第1衍射元件；52：全息感光层；70：第2衍射元件；80：间隔部件；81：第1间隔部；82：第2间隔部；100、101：显示装置；G：间隙；L0：图像光；L10：第1光学部；L20、L21、L22、L23、L24、L25：第2光学部(光学元件)；L30：第3光学部；L40：第4光学部；Lr、LrR、LrG、LrB：参考光；Ls、LsR、LsG、LsB：物体光。

具体实施方式

(第一实施方式)

下面，参照附图对本发明实施方式进行说明。另外，在以下的各图中，为了使各层、各部件成为可识别的程度的大小，使各层、各部件的尺寸、角度与实际不同。

图1是示出本实施方式的显示装置100的外观的一个方式的外观图。图2是示出图1所示的显示装置100的光学系统10的一个方式的说明图。另外，在以下的说明所使用的附图中，根据需要，将相对于佩戴着显示装置的观察者的前后方向设为沿着Z轴的方向，作为前后方向的一侧而将佩戴着显示装置的观察者的前方设为前侧Z1，作为前后方向的另一侧而将佩戴着显示装置的观察者的后方设为后侧Z2。此外，将相对于佩戴着显示装置的观察者的左右方向设为沿着X轴的方向，作为左右方向的一侧而将佩戴着显示装置的观察者的右方设为右侧X1，作为左右方向的另一侧而将佩戴着显示装置的观察者的左方设为左侧X2。此外，将相对于佩戴着显示装置的观察者的上下方向设为沿着Y轴方向的方向，作为上下方向的一侧而将佩戴着显示装置的观察者的上方设为上侧Y1，作为上下方向的另一侧而将佩戴着显示装置的观察者的下方设为下侧Y2。

图1所示的显示装置100是头部佩戴型显示装置，具有使图像光L0a入射到右眼Ea的右眼用光学系统10a和使图像光L0b入射到左眼Eb的左眼用光学系统10b。显示装置100例如形成为眼镜那样的形状。具体而言，显示装置100还具有壳体90，该壳体90保持右眼用光学系统10a和左眼用光学系统10b。显示装置100通过壳体90佩戴于观察者的头部。

作为壳体90，显示装置100具有：框架91；镜腿92a，其设置于框架91的右侧，卡定于观察者的右耳；以及镜腿92b，其设置于框架91的左侧，卡定于观察者的左耳。框架91在两侧部具有收纳空间91s，在收纳空间91s内容纳有构成后述的光学系统10的图像光投射装置等各部件。镜腿92a、92b通过铰链95以能够折叠的方式与框架91连结。

右眼用光学系统10a与左眼用光学系统10b的基本结构相同。因此，在以下的说明中，不区分右眼用光学系统10a和左眼用光学系统10b而作为光学系统10进行说明。

接着，参照图2，说明显示装置100的光学系统10的基本结构。

如图2所示，在本实施方式的光学系统10中，沿着从图像光生成装置31射出的图像光L0的光路配置有具有正屈光力的第1光学部L10、具有正屈光力的第2光学部L20、具有正屈光力的第3光学部L30和具有正屈光力的第4光学部L40。

在本实施方式中，具有正屈光力的第1光学部L10由反射镜40和投射光学系统32构成。具有正屈光力的第2光学部(光学元件)L20包含反射型第1衍射元件50和校正光学系统45。具有正屈光力的第3光学部L30由导光系统60构成。具有正屈光力的第4光学部L40由反射型的第2衍射元件70构成。在本实施方式中，第1衍射元件50和第2衍射元件70是反射型的衍射元件。

在该光学系统10中，当着眼于图像光L0的行进方向时，图像光生成装置31朝向投射光学系统32射出图像光L0，投射光学系统32将所入射的图像光L0朝向反射镜40射出。反射镜40具有反射面40a，朝向第1衍射元件50反射图像光L0。被反射镜40的反射面40a反射后的图像光L0透过校正光学系统45后入射到第1衍射元件50。被第1衍射元件50衍射后的图像光L0朝向导光系统60射出。导光系统60将所入射的图像光L0射出到第2衍射元件70，第2衍射元件70将所入射的图像光L0朝向观察者的眼睛E射出。

在本实施方式中，图像光生成装置31生成图像光L0。

图像光生成装置31可以采用具有有机电致发光显示元件等显示面板310的方式。根据该方式，能够提供小型且可进行高画质的图像显示的显示装置100。此外，图像光生成装置31也可以采用具有照明光源(未图示)和对从照明光源射出的照明光进行调制的液晶显示元件等显示面板310的方式。根据该方式，由于能够选择照明光源，所以存在图像光L0的波长特性的自由度扩大的优点。这里，图像光生成装置31可以采用具有能够进行彩色显示的1个显示面板310的方式。此外，图像光生成装置31也可以采用具有与各色对应的多个显示面板310和对从多个显示面板310射出的各色的图像光进行合成的合成光学系统的方式。并且，图像光投射装置31也可以采用利用微镜器件对激光进行调制的方式。该情况下，通过对微镜器件进行驱动来扫描激光，由此生成图像光。

投射光学系统32是对图像光生成装置31所生成的图像光L0进行投射的光学系统，由第1透镜301、第2透镜302、第3透镜303和第4透镜304构成。第1透镜301、第2透镜302、第3透镜303和第4透镜304由自由曲面透镜或旋转对称的透镜构成。此外，投射光学系统32也可以为偏心光学系统。在图2中，以投射光学系统32中的透镜的数量为4枚的情况为例，但是，透镜的枚数并不限于此，投射光学系统32也可以具有5枚以上的透镜。并且，也可以将各透镜贴合在一起而构成投射光学系统32。

导光系统60由具有中央比周边部凹陷的反射面62a的反射镜62构成，并且具有正屈光力。反射镜62具有朝向前后方向倾斜的反射面62a。另外，反射面62a由球面、非球面或自由曲面构成。在本实施方式中，反射镜62是具有由自由曲面构成的反射面62a的全反射镜。但是，反射镜62也可以是半反射镜，在该情况下，能够扩大可看到外部光的范围。

接着，对包含第1衍射元件50的第2光学部L20和包含第2衍射元件70的第4光学部L40的结构进行说明。

首先，对第4光学部L40的结构进行说明。以下，以构成第4光学部L40的第2衍射元件70的结构为主体进行说明。

图3A是图2所示的第2衍射元件70的干涉条纹751的说明图。如图3A所示，第2衍射元件70是由反射型体积全息元件构成的部分反射型衍射光学元件。因此，第2衍射元件70构成局部透过反射性的组合器。因此，由于外部光也经由第2衍射元件70入射到眼睛E，所以观察者能够识别出由图像光生成装置31形成的图像光L0与外部光(背景)重叠而成的图像。

第2衍射元件70与观察者的眼睛E相对，图像光L0所入射的第2衍射元件70的入射面71是向远离眼睛E的方向凹陷的凹曲面。换言之，入射面71是中央部在图像光L0的入射方向上相对于周边部凹陷而弯曲的形状。因此，能够使图像光L0高效地朝向观察者的眼睛E会聚。

第2衍射元件70具有干涉条纹751，该干涉条纹751具有与特定波长对应的间距。干涉条纹751作为折射率等的差而被记录在全息感光层中，干涉条纹751以与特定的入射角度对应的方式相对于第2衍射元件70的入射面71朝一个方向倾斜。因此，第2衍射元件70使图像光L0朝规定的方向衍射而发生偏转。特定波长以及特定的入射角度与图像光L0的波长以及入射角度对应。该结构的干涉条纹751能够通过使用参考光Lr和物体光Ls对全息感光层进行干涉曝光来形成。

在本实施方式中，图像光L0用于进行彩色显示，因此，包含后述的红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB。因此，第2衍射元件70具有按照与特定波长对应的间距形成的干涉条纹751R、751G、751B。例如，干涉条纹751R按照与580nm到700nm的波长范围中的例如波长615nm的红色光LR对应的间距形成。干涉条纹751G按照与500nm到580nm的波长范围中的例如波长535nm的绿色光LG对应的间距形成。干涉条纹751B按照与400nm到500nm的波长范围中的例如波长460nm的蓝色光LB对应的间距形成。该结构能够通过如下方式形成：在形成了具有与各波长对应的灵敏度的全息感光层的状态下，使用各波长的参考光LrR、LrG、LrB以及物体光LsR、LsG、LsB对全息感光层进行双光束干涉曝光。

另外，也可以预先使具有与各波长对应的灵敏度的感光材料分散在全息感光层中，使用各波长的参考光LrR、LrG、LrB以及物体光LsR、LsG、LsB对全息感光层进行干涉曝光，由此，如图3B所示，在1个层中形成将干涉条纹751R、751G、751B重叠而得到的干涉条纹751。并且，也可以使用球面波的光作为参考光LrR、LrG、LrB和物体光LsR、LsG、LsB。

接着，对第2光学部L20的结构进行说明。

图4是示出第2光学部L20的主要部分结构的剖视图。如图4所示，第2光学部L20包含第1衍射元件50和校正光学系统45。第1衍射元件50由基本结构与第2衍射元件70相同的反射型体积全息元件构成。因此，在第1衍射元件50中设置有干涉条纹50a，该干涉条纹50a具有与特定波长对应的间距。

在本实施方式中，第1衍射元件50与校正光学系统45一体地设置。校正光学系统45包含第1部件46和第2部件47，整体上具有与具有能够使图像光L0偏转的屈光力的棱镜相同的功能。第1部件46设置于第1衍射元件50的入射面(一个面)51。第2部件47设置在第1部件46的与第1衍射元件50相反的一侧。

第1部件46是具有透光性和50Gpa以上且100GPa以下的弹性模量的部件。在本实施方式中，第1部件46例如由具有80Gpa的弹性模量的玻璃板构成。在第1部件46的背面46b粘贴有第1衍射元件50。另外，第1衍射元件50也可以在与第1部件46相对的面设置例如塑料、玻璃、硬化涂层等的保护用罩部件。

在第1部件46的表面46a粘贴有第2部件47。也可以在第1部件46的表面46a设置有相对于第2部件47的位置对准用的对准标记。

第2部件47是具有透光性和光学屈光力的部件。第2部件47由具有与第1部件46大致相同的折射率的材料构成。例如，在设第1部件46的折射率为1.5的情况下，第2部件47由折射率为1.3～1.9的材料构成。

在本实施方式中，第2部件47例如由亚克力等塑料构成。第2部件47具有：背面47b，其与第1部件46相对；以及表面47a，其面向与该背面47b相反的一侧。背面47b由平面构成，因此，不会在与由平面构成的第1部件46的表面46a之间产生间隙。也可以在第2部件47的背面47b设置有相对于第1部件46的位置对准用的对准标记。

表面47a由具有正的光学屈光力的面构成。这里，具有正的光学屈光力的面表示球面、非球面、圆柱面、自由曲面等的透镜形状。第2部件47的表面47a作为校正光学系统45中的光入射出射面45a发挥功能。另外，表面47a也可以为相对于背面47b倾斜的倾斜面。即，表面47a只要具有正的光学屈光力，也可以由平面构成。

这样，在本实施方式中，校正光学系统45通过组合由玻璃和塑料构成的2个部件来构成。

接着，对第2光学部L20的制造方法进行说明。图5A和图5B是示出第2光学部L20的制造工序的图。

与图3A和图3B所示的第2衍射元件70的干涉条纹751同样，第1衍射元件50的干涉条纹50a能够通过使用参考光和物体光对全息感光层进行双光束干涉曝光来形成。

首先，如图5A所示，准备具有透光性和50Gpa以上且100GPa以下的弹性模量的第1部件46，并在该第1部件46的背面46例如通过涂敷来设置全息感光层52。即，第1部件46被用作对全息感光层52进行曝光时的支承部件。作为全息感光层52，由将丙烯系聚合物等感光性单体分散到聚氨酯树脂、环氧树脂、纤维素树脂等粘结剂树脂而成的全息材料构成。

然后，对全息感光层52进行双光束干涉曝光。在双光束干涉曝光中，通过使收敛至参考点RP的参考光Lr与从物体点OP射出的物体光Ls在全息感光层52中发生干涉而进行曝光，形成作为全息元件的第1衍射元件50。

在进行干涉曝光工序时，全息感光层52产生膨胀或收缩。这时，有可能在支承全息感光层52的支承部件中产生翘曲等变形。这里，当支承部件发生变形时，干涉条纹会偏移，导致衍射角度发生变化等这样的衍射性能下降。

根据本实施方式，支承全息感光层52的第1部件46具有50Gpa以上且100GPa以下的弹性模量，因此，在干涉曝光时要产生膨胀或收缩的情况下，可通过第1部件46抑制全息感光层52的变形。因此，能够获得可靠性较高的第1衍射元件50，在该第1衍射元件50中抑制了由于干涉曝光工序时的膨胀和收缩引起的衍射性能下降。

此外，在本实施方式的制造方法中，通过对支承在第1部件46上的全息感光层52进行双光束干涉曝光，能够起到后述的效果，该第1部件46的曝光时的光入射面至少由平面构成。

这里，作为比较例，考虑使用由1个部件构成的校正光学系统的情况。图6是示出比较例中的曝光工序的图。如图6所示，当对设置在由1个部件构成的校正光学系统45A上的全息感光层52进行双光束干涉曝光时，从物体点OP射出的物体光Ls被校正光学系统45A的光入射出射面45a折射，由此，波面变化增大。另一方面，收敛至参考点RP的参考光Lr直接入射到全息感光层52，因此，不会产生由于被校正光学系统45A的表面折射而引起的波面变化。

这样，根据比较例的曝光工序，物体光Ls的波面较大受到由光入射出射面45a引起的折射的影响，因此，在与原来不同的图6中的双点划线所示的波面上对全息感光层52进行曝光，由此，无法作为第1衍射元件50获得期望的衍射性能。

另外，在图6中，假设在使曝光光线成为相反方向时、即设物体点侧为收敛光、参考点侧为射出光的情况下，参考光受到校正光学系统45A的透镜面的影响，因此，同样在与原来不同的波面上对全息感光层52进行曝光。

与此相对，根据本实施方式的曝光工序，如图5A所示，从物体点OP射出的物体光Ls入射到第1部件46的表面46a。第1部件46的位于与第1衍射元件50相反的一侧的表面46a由平面构成，因此，物体光Ls不易受到由表面46a引起的折射的影响，波面变化较小。此外，直接入射到全息感光层52的参考光Lr的波面变化减小。

这样，根据本实施方式的制造方法，能够使得物体光Ls和参考光Lr的波面不易受到折射的影响，因此，能够对全息感光层52的期望位置进行曝光而形成干涉条纹50a。因此，能够制造具有期望的衍射性能的第1衍射元件50。

接着，在第1部件46的与第1衍射元件50相反的一侧设置第2部件47，该第1衍射元件50形成在第1部件46上。具体而言，如图5B所示，将第2部件47的背面47b粘贴在第1部件46的表面46a上。这时，能够以设置于第1部件46的表面46a和第2部件47的背面47b的对准标记(未图示)为基准高精度地将第1部件46与第2部件47粘贴。

如上所述，能够制造包含第1衍射元件50和校正光学系统45的第2光学部L20。根据本实施方式的第2光学部L20，具有如下第1衍射元件50：减少干涉曝光工序时的折射对物体光Ls和参考光Lr的影响，并且抑制了干涉曝光工序时的膨胀和收缩的产生。即，第1衍射元件50能够获得期望的衍射性能。因此，包含该第1衍射元件50的第2光学部L20的可靠性较高。

图7是说明构成第1衍射元件50和第2衍射元件70的体积全息元件中的衍射特性的图。图7示出了在光线入射到体积全息元件上的1个点时的、特定波长与周边波长的衍射角之差。在图7中，在将特定波长设为531nm时，用实线L526示出波长为526nm的周边波长的光的衍射角度的偏移，用虚线L536示出波长为536nm的周边波长的光的衍射角度的偏移。如图7所示，即使在光线入射到全息元件中记录的相同干涉条纹的情况下，也是光线的波长越长，则衍射越大，光线的波长越短，则越难以衍射。因此，在如本实施方式那样使用2个衍射元件即第1衍射元件50和第2衍射元件70时，如果不考虑长波长的光和短波长的光相对于特定波长的光线角度而使光线入射，则无法适当地进行波长补偿。即，无法消除在第2衍射元件70中产生的色像差。

在图2所示的光学系统10中，如日本特开2017-167181号公报所记载的那样，与第1衍射元件50与第2衍射元件70之间的中间像的形成次数以及反射镜62上的反射次数之和是奇数还是偶数对应地优化了向第2衍射元件70入射的入射方向等，因此，能够进行波长补偿、即消除色像差。

这里，考虑第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射角度相同的情况。即，考虑第1衍射元件50和第2衍射元件70由衍射角度相同的衍射元件构成的情况。图8是在第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射角度相同的情况下从第2衍射元件70射出的光的说明图。另外，在图8中，除了图像光L0的特定波长的光L1(实线)之外，还图示了长波长侧的光L2(单点划线)和相对于特定波长处于短波长侧的光L3(虚线)。

如图8所示，入射到第1衍射元件50的图像光L0被第1衍射元件50衍射而发生偏转。这时，如图7所示，在由体积全息元件构成的第1衍射元件50中，相对于特定波长处于长波长侧的光L2的衍射角度θ₂大于特定波长的光L1的衍射角度θ₁。此外，相对于特定波长处于短波长侧的光L3的衍射角度θ₃小于特定波长的光L1的衍射角度θ₁。因此，从第1衍射元件50射出的图像光L0按照每个波长发生偏转而分散。

从第1衍射元件50射出的图像光L0经由导光系统60入射到第2衍射元件70，通过被第2衍射元件70衍射而发生偏转。此时，在从第1衍射元件50到第2衍射元件70的光路中，进行一次中间像的形成，并且进行一次利用反射镜62的反射。因此，当将图像光L0与第2衍射元件70的入射面法线之间的角度设为入射角时，相对于特定波长处于长波长侧的光L2成为比特定波长的光L1的入射角θ₁₁大的入射角θ₁₂，相对于特定波长处于短波长侧的光L3成为比特定波长的光L1的入射角θ₁₁小的入射角θ₁₃。此外，如上所述，相对于特定波长处于长波长侧的光L2的衍射角度θ₂大于特定波长的光L1的衍射角度θ₁，相对于特定波长处于短波长侧的光L3的衍射角度θ₃小于特定波长的光L1的衍射角度θ₁。

因此，相对于特定波长处于长波长侧的光L2按照比特定波长的光L1大的入射角入射到第1衍射元件50，但由于相对于特定波长处于长波长侧的光L2的衍射角度比特定波长的光L1的衍射角度大，因此，其结果，在从第2衍射元件70射出时，相对于特定波长处于长波长侧的光L2与特定波长的光L1成为大致平行的光。与此相对，相对于特定波长处于短波长侧的光L3按照比特定波长的光L1小的入射角入射到第1衍射元件50，但由于相对于特定波长处于短波长侧的光L3的衍射角度比特定波长的光L1的衍射角度小，因此，其结果，在从第2衍射元件70射出时，相对于特定波长处于短波长侧的光L3与特定波长的光L1成为大致平行的光。这样，如图8所示，从第2衍射元件70射出的图像光L0作为大致平行的光入射到观察者的眼睛E。因此，抑制了各波长在视网膜E0上的成像位置偏差，能够消除在第2衍射元件70中产生的色像差。

这样，在通过使第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射角度相同来消除色像差的情况下，在第1衍射元件50与第2衍射元件70之间，共轭关系成立。这里，共轭关系表示从第1衍射元件50的第1位置射出的光被具有正屈光力的导光系统60会聚并入射到第2衍射元件70的与第1位置对应的第2位置的关系。

但是，在如上述那样通过使第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射角度一致来使共轭关系成立的情况下，产生以下的问题。

图9A是使第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射角以较小的角度一致的情况的说明图。图9B是使第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射角以较大的角度一致的情况的说明图。另外，在图9A和图9B中，简化沿着光轴配置的各光学部而用粗箭头示出。

在图9A中，使第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射角以较小的角度α一致。在图9B中，使第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射角以大于角度α的角度β一致。

如图9A所示，当使第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射角以较小的角度α一致时，能够通过沿着观察者的脸部的轮廓MC配置各光学部件来实现显示装置的小型化。但是，如图9A所示，产生如下问题：反射镜40与导光系统60发生干扰，图像光的一部分欠缺。

另一方面，如图9B所示，当使第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射角以较大的角度β一致时，能够通过使反射镜40与导光系统60的间隔扩大来避免两者的干扰。但是，各光学部件配置在远离观察者的脸部的轮廓MC的位置处，因此，其结果，产生显示装置大型化的问题。

因此，在本实施方式的光学系统10中，使第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射角度不同。图10是示出本实施方式的光学系统10中的第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射角度的关系的图。

如图10所示，在本实施方式的光学系统10中，第1衍射元件50中的图像光L0的第1衍射角α1与第2衍射元件70中的图像光L0的第2衍射角β1不同。具体而言，第2衍射角β1大于第1衍射角α1。根据本实施方式的光学系统10，通过使第2衍射角β1大于第1衍射角α1，能够使图像光L0以较大的视场角入射到观察者的眼睛E，并且沿着观察者的脸部的轮廓MC配置各光学部。因此，能够实现包含光学系统10的显示装置自身的小型化。

另外，如上述那样能够通过使第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射角度α1、β1分别不同来使显示装置小型化，但是，如后所述，产生新问题。

图11是在使第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射角度不同的情况下从第2衍射元件70射出的光的说明图。另外，假设在图11所示的光路上未配置有校正光学系统45。在图11中，除了图像光L0的特定波长的光L1(实线)之外，还图示了长波长侧的光L2(单点划线)以及相对于特定波长处于短波长侧的光L3(虚线)。

如图11所示，入射到第1衍射元件50的图像光L0被第1衍射元件50衍射而发生偏转。这时，如图11所示，从第1衍射元件50射出的图像光L0按照每个波长发生偏转而分散。

从第1衍射元件50射出的图像光L0被第2衍射元件70衍射而发生偏转。这时，第2衍射元件70的衍射角度与第1衍射元件50的衍射角度不同，因此，如图11所示，长波长侧的光L2和短波长侧的光L3相对于特定波长的光L1以扩散的状态射出。这样，如图11所示，从第2衍射元件70射出的图像光L0按照每个波长而在视网膜E0上的成像位置产生偏差，因此，无法消除色像差，产生图像光L0的分辨率下降的问题。

为了克服该问题，如图2所示，本实施方式的光学系统10在图像光L0的光路上的第1光学部L10与第4光学部L40之间设置有校正光学系统45，该校正光学系统45校正图像光L0相对于第2衍射元件70的入射角度。具体而言，校正光学系统45与构成第2光学部L20的第1衍射元件50的光入射侧以及光出射侧一体地设置。校正光学系统45具有入射或出射图像光L0的光入射出射面45a。

校正光学系统45具有接近观察者的眼睛E的一侧的厚度较厚、远离观察者的眼睛E的一侧的厚度较薄的形状。此外，可以换言为：校正光学系统45具有接近位于第1衍射元件50的左侧X2的第2衍射元件70的一侧的厚度较厚、接近位于第1衍射元件50的右侧X1的图像光生成装置31的一侧的厚度较薄的形状。

光入射出射面45a由以随着接近观察者的眼睛E而向前侧Z1突出的方式倾斜的面构成。此外，还可以换言为：光入射出射面45a由以随着接近第2衍射元件70而向前侧Z1突出的方式倾斜的面构成。

这里，参照附图，对校正光学系统45的功能进行说明。

图12A是示出校正光学系统45中的第1功能的图，图12B是示出校正光学系统45中的第2功能的图，图12C是示出校正光学系统45中的第3功能的图。另外，在图12A、图12B和图12C中，设第2衍射元件70的第2衍射角β1大于第1衍射元件50的第1衍射角α1。

此外，图13是校正光学系统45的放大图。在图13中，省略了第1部件46和第2部件47进行示出。此外，在图13中，除了图像光L0的特定波长的光L1(实线)之外，还图示了长波长侧的光L2(单点划线)以及相对于特定波长处于短波长侧的光L3(虚线)。

如图12A所示，校正光学系统45在图像光L0的光路中设置于第1衍射元件50的光入射侧。因此，如图13所示，图像光L0从光入射出射面45a入射到校正光学系统45内。这时，通过光的分散，在入射到校正光学系统45时，短波长侧的光L3折射最大，长波长侧的光L2折射最小，特定波长的光L1以短波长侧的光L3与长波长侧的光L2之间的大小进行折射。而且，特定波长的光L1、长波长侧的光L2和短波长侧的光L3透过校正光学系统45，入射到第1衍射元件50。

特定波长的光L1、长波长侧的光L2和短波长侧的光L3通过被校正光学系统45分散而入射到第1衍射元件50的不同位置。此外，特定波长的光L1、长波长侧的光L2和短波长侧的光L3相对于第1衍射元件50的入射角度分别不同。

这样，校正光学系统45通过使图像光L0分散，使特定波长的光L1、长波长侧的光L2和短波长侧的光L3相对于第1衍射元件50的入射位置和角度分别发生变化。

这里，构成第1衍射元件50的体积全息元件的衍射角按照每个位置而不同。校正光学系统45例如将图像光L0中的特定波长的光L1、长波长侧的光L2和短波长侧的光L3相对于第1衍射元件50的入射位置各自校正为适当的位置。这样，根据校正光学系统45，能够校正从第1衍射元件50射出的图像光L0相对于第2衍射元件70的入射角，使得在从第2衍射元件70射出时，如图8所示，特定波长的光及其周边波长的光成为大致平行。即，如图12A所示，校正光学系统45具有“以按照每个波长改变入射到第1衍射元件50的图像光L0的入射位置的方式进行校正”的第1功能。

此外，如图12B所示，校正光学系统45按照每个波长、即每个特定波长的光L1、长波长侧的光L2和短波长侧的光L3分别校正图像光L0相对于第1衍射元件50的入射角度。由此，如图13所示，例如通过对图像光L0中的长波长侧的光L2和短波长侧的光L3预先设置角度，来校正图像光L0相对于第1衍射元件50的入射角。这样，根据校正光学系统45，能够使图像光L0入射到第1衍射元件50，使得在从第2衍射元件70射出时，如图8所示，特定波长的光及其周边波长的光成为大致平行。即，校正光学系统45具有如图12B所示的“按照每个波长校正图像光L0相对于第1衍射元件50的入射角度”的第2功能。

此外，如图12C所示，校正光学系统45在图像光L0的光路中设置在第1衍射元件50与第2衍射元件70之间。因此，从第1衍射元件50射出的图像光L0以按照每个波长而分散的状态入射到校正光学系统45。

如图13所示，第1衍射元件50的衍射角根据位置而不同，因此，能够使特定波长的光L1、长波长侧的光L2和短波长侧的光L3分别以不同的角度衍射。被第1衍射元件50衍射后的特定波长的光L1、长波长侧的光L2和短波长侧的光L3再次在校正光学系统45内透过，从光入射出射面45a射出。特定波长的光L1、长波长侧的光L2和短波长侧的光L3从校正光学系统45分别向不同的方向射出。这样，校正光学系统45通过使图像光L0按照每个波长向不同的方向发生偏转，能够分别调整特定波长的光L1、长波长侧的光L2和短波长侧的光L3相对于第2衍射元件70的入射角度。

即，校正光学系统45通过对第1衍射元件50中的图像光L0的衍射角的不足的量进行补偿，可校正按照每个波长而分散的图像光L0相对于第2衍射元件70的入射角。这样，根据校正光学系统45，能够校正按照每个波长而分散的图像光L0的出射角，使得在从第2衍射元件70射出时，如图8所示，特定波长的光及其周边波长的光成为大致平行。即，校正光学系统45具有图12C所示的“以对第1衍射元件50中的图像光L0的衍射角的不足的量进行补偿的方式进行校正”的第3功能。

这样，根据校正光学系统45，能够起到图12A、图12B和图12C所示的效果，因此，能够使从第2衍射元件70射出的图像光L0成为大致平行的光并入射到观察者的眼睛E。因此，抑制了各波长在视网膜E0上的成像位置偏差，能够消除在第2衍射元件70中产生的色像差。因此，通过设置具有校正光学系统45的第2光学部L20，能够通过采用使第1衍射元件50和第2衍射元件70中的衍射角不同的构造并消除在第2衍射元件70中产生的色像差来获得较高的画质。即，能够通过利用2个衍射元件适当地进行波长补偿并使衍射角不同来实现显示装置100的小型化。

如上所述，根据本实施方式的光学系统10，通过具有校正光学系统45，能够获得图12A、图12B和图12C所示的功能。因此，根据本实施方式的光学系统10，通过具有校正光学系统45，能够高精度地校正图像光L0相对于第2衍射元件70的入射角度。

因此，根据本实施方式的光学系统10，即使在使用衍射角相互不同的第1衍射元件50和第2衍射元件70的情况下，也能够通过校正光学系统45使从第2衍射元件70射出的图像光L0成为大致平行的光并入射到观察者的眼睛E。因此，抑制了各波长在视网膜E0上的成像位置偏差，能够消除在第2衍射元件70中产生的色像差。因此，能够抑制图像光的分辨率的劣化。

即，根据本实施方式的光学系统10，能够采用使第1衍射元件50和第2衍射元件70中的衍射角不同的构造并消除在第2衍射元件70中产生的色像差，从而获得较高的画质。即，根据本实施方式的光学系统10，能够通过利用2个衍射元件适当地进行波长补偿并使衍射角不同来实现显示装置100的小型化。

图14是示意性示出本实施方式的光学系统10的光线图的图。在图14中，用粗箭头表示沿着光轴配置的各光学部。此外，在图14中，用实线La表示从图像光生成装置31的中心射出的图像光的光线，用单点划线Lb表示从图像光生成装置31的端部射出的图像光的主光线。此外，图14示出从图像光生成装置31射出的光的行进。另外，在图14中，为了简化附图，将全部光学部图示为透过型。在以下的说明中，“中间像”是指从1个像素射出的光线(实线La)所会聚的部位，“光瞳”是指各视场角的主光线(单点划线Lb)所会聚的部位。

如图14所示，本实施方式的光学系统10沿着从图像光生成装置31射出的图像光的光路设置有：第1光学部L10，其具有正屈光力：第2光学部L20，其具有第1衍射元件50，并且具有正屈光力；第3光学部L30，其具有正屈光力；以及第4光学部L40，其具有第2衍射元件70，并且具有正屈光力。

在本实施方式的光学系统10中，在第1光学部L10与第3光学部L30之间形成图像光的第1中间像P1，在第2光学部L20与第4光学部L40之间形成光瞳R1，在第3光学部L30与第4光学部L40之间形成图像光的第2中间像P2，第4光学部L40使图像光成为平行光而形成出射光瞳R2。这时，第3光学部L30使从第2光学部L20射出的图像光的视场角的主光线作为发散光入射到第4光学部L40。

在本实施方式的光学系统10中，光瞳R1形成在第2光学部L2与第4光学部L40之间中的、第2光学部L20与第3光学部L30之间。

因此，根据本实施方式的光学系统10，在投射光学系统32与导光系统60之间形成图像光的第1中间像P1，在导光系统60的附近形成光瞳R1，在导光系统60与第2衍射元件70之间形成图像光的第2中间像P2，第2衍射元件70使图像光成为平行光而形成出射光瞳R2。

在本实施方式的光学系统10中，第1中间像P1形成在第1光学部L10(投射光学系统32)与第2光学部L20(第1衍射元件50)之间。

根据本实施方式的光学系统10，满足了以下所示的3个条件(条件1、2、3)。

条件1：从图像光生成装置31的1个点射出的光线在视网膜E0上成像为1个点。

条件2：光学系统的入瞳与眼球的光瞳共轭。

条件3：在第1衍射元件50与第2衍射元件70之间对周边波长进行补偿。

更加具体而言，根据图14所示的单点划线Lb可知，满足如从图像光生成装置31的1个点射出的光线在视网膜E0上成像为1个点的条件1，因此观察者能够目视1个像素。此外，根据图14所示的实线La可知，满足如光学系统10的入瞳与眼睛E的光瞳E1处于共轭(光瞳的共轭)关系的条件2，因此能够目视由图像光生成装置31生成的图像的整个区域。此外，通过如上述那样设置校正光学系统45，满足在第1衍射元件50与第2衍射元件70之间对图像光L0的周边波长进行补偿的条件3，因此，能够消除在第2衍射元件70中产生的色像差。

(第二实施方式)

接着，对第二实施方式的光学系统进行说明。在上述实施方式的光学系统中，说明了校正光学系统中的第1部件的表面由平面构成的情况，但是，第1部件的形状不限于此。另外，对与第一实施方式相同的部件标注相同标号，省略详细的说明。

图15是示出本实施方式中的第2光学部的主要部分结构的剖视图。如图15所示，本实施方式的第2光学部L21包含第1衍射元件150和校正光学系统145。校正光学系统145包含第1部件146和第2部件47。第1部件146设置于第1衍射元件150的入射面(一个面)151。第2部件47设置在第1部件146的与第1衍射元件50相反的一侧。

第1部件146是具有透光性和50Gpa以上且100GPa以下的弹性模量的部件。在本实施方式中，第1部件146例如由具有80Gpa的弹性模量的玻璃构成。在第1部件146的背面146b粘贴有第1衍射元件150。第1部件146的背面146b由曲面构成，表面146a由平面构成。第2部件47粘贴于由平面构成的表面146a。

在本实施方式中，第1衍射元件150设置在由曲面构成的第1部件146的背面146b上。因此，第1衍射元件150的供图像光L0入射的入射面151成为凹陷的凹曲面。即，第1衍射元件150的入射面151是中央部在图像光L0的入射方向上相对于周边部凹陷而弯曲的形状。因此，衍射元件150能够高效地使图像光L0朝向导光系统60发生偏转。

根据本实施方式的第2光学部L21，能够起到与上述实施方式相同的效果。即，能够获得如下的第1衍射元件150：通过减少针对干涉曝光时的物体光和参考光的折射的影响并且抑制膨胀和收缩的产生，而具有期望的衍射性能。

(第三实施方式)

接着，对第三实施方式的光学系统进行说明。在上述实施方式的光学系统中，说明了在校正光学系统中第1部件与第2部件紧贴的情况，但是，在本实施方式的校正光学系统中，对在第二实施方式的校正光学系统中使第1部件和第2部件分离的结构进行说明。另外，对与第二实施方式相同的部件标注相同标号，省略详细的说明。

图16是示出本实施方式中的第2光学部的主要部分结构的剖视图。如图16所示，第2光学部L22包含第1衍射元件150和校正光学系统245。校正光学系统245包含配置成相互分离的状态的第1部件146和第2部件147。

在本实施方式中，第1部件146设置于第1衍射元件150的入射面151。第2部件147以与第1部件146分离的状态设置在第1部件146的与第1衍射元件150相反的一侧。即，在第1部件146的表面146a与第2部件147的背面147b之间设置有间隙G。另外，第2部件147固定在未图示的镜筒等保持部件上，由此，以与第1部件146分离的状态配置。

在本实施方式的校正光学系统245中，也能够起到与上述实施方式相同的效果。

另外，也可以在第1部件146的表面146a和第2部件147的背面147b中的至少一方设置AR涂层等防反射膜。

图17是示出第三实施方式的变形例的结构的剖视图。

如图17所示，在本变形例的第2光学部L23中，在第1部件146的表面146a与第2部件147的背面147b之间配置有间隔部件80。间隔部件80将第1部件146与第2部件147之间的间隙G保持为规定的值。间隔部件80包含第1间隔部81和第2间隔部82。第1间隔部81设置在第1部件146的表面146a与第2部件147的背面147b之间的一部分，第2间隔部82设置在第1部件146的表面146a与第2部件147的背面147b之间的剩余的一部分。第1间隔部81和第2间隔部82由互不相同的材料构成。例如，第1间隔部81和第2间隔部82中的一方由塑料材料构成，第1间隔部81和第2间隔部82中的另一方由橡胶等弹性部件构成。

在由玻璃构成的第1部件146和由塑料构成的第2部件147中，线膨胀系数不同，因此，由于热引起的变形方式产生差异。根据本实施方式的结构，能够通过由弹性部件构成的第2间隔部82伸缩来缓和由于线膨胀系数的不同引起的热变形的影响。由此，能够防止由于热变形引起的校正光学系统245的损坏。

在本变形例的结构中，也能够起到与上述实施方式相同的效果。

另外，也可以将间隔部件与第2部件147的背面147b一体地设置。由此，通过对第2部件147与间隔部件进行一体成型，实现部件个数的削减。

另外，也可以对第一实施方式的校正光学系统45采用使第1部件46和第2部件47分离的结构。即，也可以在第1部件46与第2部件47之间设置间隙G。

(第四实施方式)

接着，对第四实施方式的光学系统进行说明。在上述实施方式的光学系统中，说明了校正光学系统中的第1部件的表面由平面构成的情况，但是，第1部件的表面也可以为曲面。在本实施方式的校正光学系统中，对第1部件的表面为曲面的情况进行说明。另外，对与第一实施方式相同的部件标注相同标号，省略详细的说明。

图18是示出本实施方式中的第2光学部的主要部分结构的剖视图。如图18所示，第2光学部L24包含第1衍射元件350和校正光学系统345。校正光学系统345包含第1部件346和第2部件347。第1部件346设置于第1衍射元件350的入射面(一个面)351。第2部件347设置在第1部件346的与第1衍射元件350相反的一侧。

第1部件346是具有透光性和50Gpa以上且100GPa以下的弹性模量的部件。在本实施方式中，第1部件346例如由具有80Gpa的弹性模量的玻璃构成。在第1部件346的背面346b粘贴有第1衍射元件350。第1部件346的背面346b和表面346a均由曲面构成。第2部件347粘贴于表面346a。

第2部件347是具有透光性和光学屈光力的部件。在本实施方式中，第2部件347例如由亚克力等塑料构成。第2部件347具有：背面347b，其与第1部件346相对；以及表面347a，其面向与该背面347b相反的一侧。表面347a由具有正的光学屈光力的面构成，作为校正光学系统345中的光入射出射面345a发挥功能。

接着，对本实施方式的第2光学部的制造方法进行说明。图19是示出第1衍射元件350的曝光工序的图。

如图19所示，准备第1部件346，并在该第1部件346的背面346b例如通过涂敷来设置全息感光层52。接着，对全息感光层52进行双光束干涉曝光。在双光束干涉曝光中，通过使收敛至参考点RP的参考光Lr与从物体点OP射出的物体光Ls在全息感光层52中发生干涉而进行曝光，形成作为全息元件的第1衍射元件350。

在本实施方式中，第1部件346的表面346a具有根据距物体点OP的距离而设定的、例如圆柱形状(圆筒形状)。另外，第1部件346的表面346a也可以为接近圆筒形状的其他形状、例如自由曲面形状。

例如，在设物体点OP与全息感光层52的最近的距离为L、第1部件346的厚度为Lg的情况下，表面346a的曲率半径用L-Lg规定。该情况下，如图19所示，从物体点OP射出的物体光Ls垂直入射到第1部件346的表面346a。

这里，在如上述第一实施方式那样第1部件46的表面46a为平面的情况下，难以完全地抑制从物体点OP射出而描绘与距离对应的球面状的波形的物体光Ls的波面变化。与此相对，根据本实施方式的结构，从物体点OP射出的物体光Ls垂直入射到第1部件346的表面346a，因此，物体光Ls的波面在入射到表面346a时，不受折射的影响。因此，根据本实施方式的曝光工序，能够使入射到全息感光层52的参考光Lr的波面变化最小。因此，根据本实施方式的制造方法，通过以更高的精度进行全息感光层52的曝光，能够制造衍射性能更高的第1衍射元件350。

另外，在本实施方式中，对在使从射出物体光Ls的物体点OP到全息感光层52的距离有限的情况下使物体光Ls的波面难以受到折射的影响的情况进行了说明。

但是，在将从物体点到全息感光层的距离视作无限远的情况下，从物体点射出的物体光的波面成为平行的。该情况下，如图20所示，即使将表面46a由平面构成的第1部件46用作支承部件，也可减少物体光Ls的波面中的折射的影响，因此，能够高精度地对全息感光层52进行曝光。

(第五实施方式)

接着，对第五实施方式的光学系统进行说明。在本实施方式的光学系统中，对在校正光学系统中的第2部件形成遮光膜的情况进行说明。另外，对与第一实施方式相同的部件标注相同标号，省略详细的说明。

图21A是示出本实施方式中的第2光学部的主要部分结构的剖视图。如图21A所示，第2光学部L25包含第1衍射元件50和校正光学系统445。校正光学系统445包含第1部件46、第2部件47和遮光膜(遮光部件)48。遮光膜48设置于第2部件47的背面47b。遮光膜48例如由具有光吸收性的黑色的涂膜构成。另外，遮光膜48只要能够吸收光即可，除了膜以外，也可以为黑色的塑料、黑色的粘结剂。

图21B是示出遮光膜48的平面形状的图。如图21B所示，开口部48a设置于遮光膜48。开口部48a的大小被设计成遮挡入射到第1衍射元件50的图像光L0或被第1衍射元件50衍射的图像光L0中的、可能成为杂散光的成分。由此，第2光学部L25能够将减少了杂散光成分的图像光引导至后级的光学系统。

另外，遮光膜48也可以设置于第1部件46的表面46a。在第1部件46的表面46a设置遮光膜48的情况下，在第1衍射元件50的干涉曝光时，遮光膜48有可能妨碍曝光。因此，在第1衍射元件50的干涉曝光已结束之后，在第1部件46的表面46a形成遮光膜48。

(第六实施方式)

接着，对第六实施方式的光学系统进行说明。在上述实施方式的光学系统中，说明了通过校正光学系统校正图像光使得特定波长的光、短波长侧的光和长波长侧的光入射到第2衍射元件70上的一点的情况，但是，在本实施方式中对特定波长的光、短波长侧的光和长波长侧的光的入射位置在第2衍射元件70上稍微不同的情况进行说明。

图22是本实施方式的光学系统10A中的第1衍射元件50与第2衍射元件70之间的光线图。图23是从第2衍射元件70射出的光的说明图。图24是示出图23所示的光入射到眼睛E的情形的说明图。另外，在图22中，用实线Le表示特定波长的光，用单点划线Lf表示波长为特定波长-10nm的光，用双点划线Lg表示波长为特定波长+10nm的光。在图24中，在面向附图的最左侧示出波长为特定波长-10nm的光(在图23中用单点划线Lf表示的光)入射到眼睛E的情形，在面向附图的最右侧示出波长为特定波长+10nm的光(在图23中用双点划线Lg表示的光)入射到眼睛E的情形，在其之间示出波长从特定波长-10nm变化到特定波长+10nm的光入射到眼睛E的情形。另外，在图24中没有示出特定波长的光入射到眼睛E的情形，但特定波长的光入射到眼睛E的情形是从左起的第3个所示的情形与从左起的第4个所示的情形的中间情形。

如图23所示，从特定波长偏移的周边波长的光入射到第2衍射元件70的状态是不同的。这里，在第2衍射元件70中，越接近光轴，干涉条纹数越少，使光弯曲的力越弱。因此，如果使长波长侧的光入射到光轴侧并使短波长侧的光入射到端侧，则由于特定波长的光和周边波长的光形成平行光，所以能够得到与波长补偿相同的效果。

在该情况下，如图23所示，由于光线位置根据波长而发生偏移，所以入射到光瞳的光线直径从直径

变大到直径

图24示出此时入射到瞳孔的光线强度的情形。根据图24可知，在特定波长附近无法填满瞳孔，但是，周边波长的光入射到与特定波长的光发生偏移的位置，因此，能够满足瞳孔直径。其结果，能够获得观察者容易观察图像等的优点。

以上，对本发明的显示装置的一个实施方式进行了说明，但是本发明不限定于上述内容，能够在不脱离发明的主旨范围内适当进行变更。

例如，在上述实施方式中，列举了第2衍射元件70中的图像光L0的第2衍射角大于第1衍射元件50中的图像光L0的第1衍射角的情况为例，但是，本发明不限定于此。即，在本发明中，第2衍射元件70中的第2衍射角与第1衍射元件50中的第1衍射角互不相同即可，第1衍射角也可以大于第2衍射角。这样，即使在使第1衍射角大于第2衍射角的情况下，也能够通过设置校正光学系统来利用2个衍射元件适当地进行波长补偿并实现显示装置的小型化。

此外，列举了上述实施方式的校正光学系统45具有如图12A至图12C所示的全部功能的情况为例，但是，本发明的校正光学系统也可以具有这些功能中的至少任意一个。

此外，在上述实施方式的光学系统中，对通过校正光学系统解决在使第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射角度不同的情况下产生的问题的情况进行了说明，但是，校正光学系统的用途不限于此。

这里，在使第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射角度一致的情况下，第1衍射元件50和第2衍射元件70满足共轭关系或大致共轭关系。

在第1衍射元件50与第2衍射元件70满足共轭关系或大致共轭关系的情况下，从第1衍射元件50的第1点射出的发散光被具有正屈光力的导光系统60会聚而入射到第2衍射元件70中的与第1点对应的第2点。

因此，在第1衍射元件50与第2衍射元件70满足共轭关系或大致共轭关系的情况下，能够通过第1衍射元件50对由于在第2衍射元件70中产生的衍射引起的色像差进行补偿。

另外，在显示装置100的构造上，图像光L0从倾斜方向入射(斜入射)到第2衍射元件70。这样，在图像光L0斜入射到第2衍射元件70的情况下，第2衍射元件70上的图像光L0的光线形状会产生畸变。

于是，在入射到观察者的眼睛E的图像光的光线形状与入射到第1衍射元件50和第2衍射元件70的图像光的成像光线的形状之间产生差异，因此，难以满足上述的共轭关系或大致共轭关系。

例如，如果能够将斜入射到第2衍射元件70的图像光L0的光线形状预先校正为圆形等之类的期望的光线形状，则第1衍射元件50和第2衍射元件70中的图像光的入射形状一致，因此，第1衍射元件50和第2衍射元件70满足共轭关系或大致共轭关系。只要是校正光学系统45，则能够作为校正图像光L0的光线形状的单元来有效地使用。

另外，在第1衍射元件50和第2衍射元件70不具有共轭关系的情况下，也产生上述的图像光L0相对于第2衍射元件70的斜入射。无论是否具有共轭关系，校正光学系统45都能够作为对向第2衍射元件70斜入射的图像光L0的光线形状进行校正的单元来使用。

(变形例)

图25是变形例的显示装置101的结构图。如图25所示，本变形例的显示装置101具有：右眼用光学系统10a，其使图像光L0a入射到右眼Ea；左眼用光学系统10b，其使图像光L0b入射到左眼Eb；以及壳体90，其保持右眼用光学系统10a和左眼用光学系统10b。

本变形例的显示装置101具有通过在右眼用光学系统10a和左眼用光学系统10b中使图像光L0从上侧Y1向下侧Y2行进而向观察者的眼睛E射出的结构。

在本变形例的显示装置101中，也具有上述的光学系统10。因此，在本变形例的显示装置101中，也能够利用2个衍射元件适当地进行波长补偿并实现装置的小型化。

在上述实施方式中，列举了将本发明的光学元件应用于第2光学部L20的结构的情况为例，但是，也可以将本发明的光学元件应用于第4光学部L40的结构。在该情况下，构成第4光学部L40的第2衍射元件具有：第1部件，其具有透光性和50Gpa以上的弹性模量；以及第2部件，其具有透光性和光学屈光力。

[其他显示装置中的应用]

在上述实施方式中，例示了头部佩戴型的显示装置100，但也可以对平视显示器、手持显示器、投影仪用光学系统等应用本发明。

Claims (15)

1.一种显示装置，其特征在于，

该显示装置沿着从图像光生成装置射出的图像光的光路具有：

第1光学部，其具有正屈光力；

第2光学部，其包含第1衍射元件以及校正光学系统，具有正屈光力；

第3光学部，其具有正屈光力；

第4光学部，其包含第2衍射元件，具有正屈光力，

所述校正光学系统包含：第1部件，其设置于所述第1衍射元件的一个面；以及第2部件，其设置在所述第1部件的与所述第1衍射元件相反的一侧，所述校正光学系统具有接近观察者的眼睛的一侧的厚度较厚、远离观察者的眼睛的一侧的厚度较薄的形状，

所述第1部件具有透光性和50Gpa以上的弹性模量，

所述第2部件具有透光性和光学屈光力。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述第1部件为玻璃。

3.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，

所述第1部件的与所述第2部件相对的面为平面。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

在所述第1部件与所述第2部件之间设置有间隙。

5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，

该显示装置还具有间隔部件，该间隔部件使所述第1部件与所述第2部件之间产生间隙。

6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，

所述间隔部件包含第1间隔部和第2间隔部，

所述第1间隔部和所述第2间隔部分别由不同的材料构成。

7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述第2部件具有设置于与所述第1部件相对的面的遮光部件。

8.一种光学元件，其特征在于，其具有：

第1衍射元件；以及

校正光学系统，

所述校正光学系统具有：第1部件，其设置于所述第1衍射元件的一个面；以及第2部件，其设置于所述第1部件的与所述第1衍射元件相反的面，所述校正光学系统具有接近观察者的眼睛的一侧的厚度较厚、远离观察者的眼睛的一侧的厚度较薄的形状，

所述第1部件具有透光性和50Gpa以上的弹性模量，

所述第2部件具有透光性和光学屈光力。

9.根据权利要求8所述的光学元件，其特征在于，

所述第1部件为玻璃。

10.根据权利要求8或9所述的光学元件，其特征在于，

所述第1部件的与所述第2部件相对的面为平面。

11.根据权利要求8所述的光学元件，其特征在于，

在所述第1部件与所述第2部件之间设置有间隙。

12.根据权利要求11所述的光学元件，其特征在于，

该光学元件还具有间隔部件，该间隔部件使所述第1部件与所述第2部件之间产生间隙。

13.根据权利要求12所述的光学元件，其特征在于，

所述间隔部件包含第1间隔部和第2间隔部，

所述第1间隔部和所述第2间隔部分别由不同的材料构成。

14.根据权利要求8所述的光学元件，其特征在于，

所述第2部件具有设置于与所述第1部件相对的面的遮光部件。

15.一种光学元件的制造方法，该光学元件具有全息元件以及校正光学系统，该校正光学系统具有第1部件和第2部件，其特征在于，具有以下工序：

对全息感光层进行照射物体光和参考光的干涉曝光，所述全息感光层设置在具有50Gpa以上的弹性模量和透光性的所述第1部件上；以及

在所述第1部件的与所述全息元件相反的一侧设置所述第2部件，该全息元件是通过所述干涉曝光形成在所述第1部件上的，

所述校正光学系统具有接近观察者的眼睛的一侧的厚度较厚、远离观察者的眼睛的一侧的厚度较薄的形状。

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