CN111736360B - 显示装置 - Google Patents

Abstract

显示装置。能够抑制图像的白平衡的偏移。本发明的显示装置的特征在于，具有：图像光生成装置，其射出图像光；第1衍射元件，其对从图像光生成装置射出的图像光进行衍射；第2衍射元件，其对被第1衍射元件衍射后的图像光进行衍射，形成出射光瞳；以及光学滤光器，其配置在从图像光生成装置到出射光瞳之间，使从图像光生成装置射出的图像光所包含的红色光的相对于峰值波长处于短波长侧的波段衰减。

Description

显示装置

技术领域

本发明涉及显示装置。

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的显示装置。在衍射元件中，优化了干涉条纹，以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，提出了通过反射型的第1衍射元件将从图像光生成装置射出的图像光朝向配置于前方的第2衍射元件射出并通过第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的显示装置。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

在上述显示装置中，被第2衍射元件衍射后的图像光在特定波长的光与周边波长的光相互分离的状态下入射到观察者的眼睛。这里，对眼睛的感光细胞的刺激根据入射的光的波长而发生变化，因此，例如，当由于观察者的眼睛运动而入射到光瞳的光的波段发生变化时，眼睛的感光细胞接受的刺激发生变化，由此，观察者看到的图像的白平衡可能偏移。

发明内容

为了解决上述课题，本发明的第一方式的显示装置的特征在于，具有：图像光生成装置，其射出图像光；第1衍射元件，其对从所述图像光生成装置射出的所述图像光进行衍射；第2衍射元件，其对被所述第1衍射元件衍射后的所述图像光进行衍射，形成出射光瞳；以及光学滤光器，其配置在从所述图像光生成装置到所述出射光瞳之间，使从所述图像光生成装置射出的所述图像光所包含的红色光的相对于峰值波长处于短波长侧的波段衰减。

此外，本发明的第二方式的显示装置的特征在于，具有：图像光生成装置，其射出图像光；第1衍射元件，其对从所述图像光生成装置射出的所述图像光进行衍射；第2衍射元件，其对被所述第1衍射元件衍射后的所述图像光进行衍射，形成出射光瞳；以及光学滤光器，其配置在从所述图像光生成装置到所述出射光瞳之间，在设眼睛的感光细胞对于从所述图像光生成装置射出的所述图像光所包含的第1色光的灵敏度最大的波长为第1波长、所述图像光所包含的所述第1色光的峰值波长为第2波长时，在所述第1波长比所述第2波长短的情况下，所述光学滤光器使所述第1色光的相对于所述第2波长处于短波长侧的波段衰减，在所述第1波长比所述第2波长长的情况下，所述光学滤光器使所述第1色光的相对于所述第2波长处于长波长侧的波段衰减。

在上述方式的显示装置中，优选地，所述光学滤光器的衰减力随着所述红色光的波长变短而增大。

在上述方式的显示装置中，优选地，在所述第1波长比所述第2波长短的情况下，所述光学滤光器的衰减力随着所述第1色光的波长变短而增大，在所述第1波长比所述第2波长长的情况下，所述光学滤光器的衰减力随着所述第1色光的波长变长而增大。

在上述方式的显示装置中，优选地，所述第1色光为红色光。

在上述方式的显示装置中，优选地，所述光学滤光器设置于所述图像光的光路上的、该图像光作为平行光束通过的位置。

在上述方式的显示装置中，优选地，该显示装置还具有沿着从所述图像光生成装置射出的图像光的光路设置的第1光学部、第2光学部、第3光学部以及第4光学部，所述第1光学部具有正屈光力，所述第2光学部包含所述第1衍射元件，具有正屈光力，所述第3光学部具有正屈光力，所述第4光学部包含所述第2衍射元件，具有正屈光力。

在上述方式的显示装置中，优选地，该显示装置还具有导光体，从所述第1衍射元件射出的所述图像光入射到该导光体，所述第2衍射元件射出在所述导光体内传播的所述图像光。

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是说明体积全息元件中的衍射特性的图。

图5是消除在第2衍射元件中产生的色像差的原理的说明图。

图6A是第1衍射元件与第2衍射元件处于共轭关系的情况的说明图。

图6B是第1衍射元件与第2衍射元件不处于共轭关系的情况的说明图。

图6C是第1衍射元件与第2衍射元件不处于共轭关系的情况的说明图。

图7A是示出相对于共轭关系的偏移的容许差异的说明图。

图7B是示出相对于共轭关系的偏移的容许差异的说明图。

图8是光学系统中的光线图。

图9是使第1衍射元件与第2衍射元件成为大致共轭关系的情况的说明图。图10是在大致共轭关系时从第2衍射元件射出的光的说明图。

图11是示出光入射到眼睛的情形的说明图。

图12是示出图像光相对于观察者的眼睛的入射状态的图。

图13是示出三刺激值XYZ的图。

图14是示出刺激值X与红色光的分光特性的关系的图。

图15是示出光学滤光器的针对红色光的光学特性的图。

图16A是示出光学滤光器的效果的图。

图16B是示出眼睛移动到耳侧的情况的红色入射光的分光特性的图。

图17是示出刺激值Z与蓝色光的分光特性的关系的图。

图18是示出光学滤光器的针对蓝色光的光学特性的图。

图19A是示出光学滤光器的效果的图。

图19B是示出眼睛移动到耳侧的情况的蓝色入射光的分光特性的图。

图20是示出刺激值Y与绿色光的分光特性的关系的图。

图21是示出第二实施方式中的光学系统的主要部分结构的剖视图。

图22是变形例的显示装置的结构图。

标号说明

23：导光体；31：图像光生成装置；50：第1衍射元件；70：第2衍射元件；80：光学滤光器；100、101：显示装置；E：眼睛；E1、R1：光瞳；L0、L0a、L0b：图像光；L1、L2、L3、Le、Lf、Lg：光；L10：第1光学部；L20：第2光学部；L30：第3光学部；L40：第4光学部；LB：蓝色光(第1色光)；LG：绿色光(第1色光)；LR：红色光(第1色光)；R2：出射光瞳。

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、各部件为可识别的程度的大小，使各层、各部的尺寸、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例如形成为如眼镜那样的形状。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、具有正屈光力的第4光学部L40以及光学滤光器80。

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L20包含反射型的第1衍射元件50。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可以采用具备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以及对从多个显示面板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，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。在本实施方式中，第1衍射元件50与第2衍射元件70的基本结构是相同的。以下，以第2衍射元件70的结构为例进行说明。

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LB3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到全息感光层中，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。

基本结构与第2衍射元件70相同的第1衍射元件50具有反射型体积全息元件55。第1衍射元件50的供图像光L0入射的入射面51是凹陷的凹曲面。换言之，入射面51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高效地朝向导光系统60偏转。

图4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4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4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4所示，即使在光线入射到全息元件所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，如果不分别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和第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。

图5是说明消除在第2衍射元件70中产生的色像差的原理的图。另外，在图5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)。

具体而言，如图5所示，入射到第1衍射元件50的图像光L0通过被第1衍射元件50衍射而发生偏转。此时，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，并且进行一次反射镜62上的反射。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。因此，抑制了各波长在视网膜E0上的成像位置偏移。

接着，对第1衍射元件50与第2衍射元件70的共轭关系进行说明。

图6A是第1衍射元件50与第2衍射元件70处于共轭关系的情况的说明图。图6B和图6C是第1衍射元件50与第2衍射元件70不处于共轭关系的情况的说明图。图7A和图7B是示出图6B和图6C所示的第1衍射元件50与第2衍射元件70的相对于共轭关系发生偏移的容许差异的说明图。在图7A和图7B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。另外，在图6A～图6C、图7A和图7B中，为了容易理解光的行进，将第1衍射元件50、第2衍射元件70和导光系统60示为透过型，用箭头表示第1衍射元件50、第2衍射元件70和导光系统60。

如图6A所示，在使第1衍射元件50和第2衍射元件70处于共轭关系的情况下，从第1衍射元件50的A点(第1位置)射出的发散光被具有正屈光力的导光系统60(透镜)会聚，入射到第2衍射元件70的B点(与第1位置对应的第2位置)。因此，能够在A点处对因在B点处产生的衍射引起的色像差进行补偿。

与此相对，如图6B和图6C所示，在第1衍射元件50与第2衍射元件70不处于共轭关系的情况下，从第1衍射元件50的A点射出的发散光被中央的具有正屈光力的导光系统60会聚，但在比第2衍射元件70上的B点远的位置或者近的位置相交而入射。因此，A点与B点不是1对1的关系。这里，由于在区域内的干涉条纹相同的情况下补偿效果提高，所以在第1衍射元件50与第2衍射元件70不处于共轭关系的情况下，补偿效果变弱。另一方面，难以通过第1衍射元件50对第2衍射元件70的投影区域整体进行补偿。因此，在图6B和图6C所示的方式的情况下，由于无法进行充分的波长补偿，所以产生分辨率的劣化。

另外，若是相对于特定波长为±10nm的波长的光，则存在从特定波长的光所到达的B点起的±0.4mm左右的误差，但分辨率的下降不明显。作为讨论了该容许范围的结果，如图7A所示，在特定波长的光在比要到达的理想的第2衍射元件70上的B点靠前处相交且入射到从B点起的±0.8mm的范围内的情况下，分辨率的下降不明显。并且，如图7B所示，在特定波长的光在比要到达的理想的第2衍射元件70上的B点靠后方处相交且入射到从B点起的±0.8mm的范围内的情况下，分辨率的下降不明显。因此，在第1衍射元件50和第2衍射元件70中，即使不处于完全共轭关系，在处于大致共轭关系并到达从理想的B点起的±0.8mm的范围内的情况下，也能够容许分辨率的下降。即，在本实施方式中，第1衍射元件50和第2衍射元件70具有大致共轭关系是指特定波长的光的入射位置收敛在从理想的入射点起的±0.8mm的误差范围内。

图8是本实施方式的光学系统10中的光线图。在图8和之后参照的图中，用粗箭头表示沿着光轴配置的各光学部。此外，用实线La表示从图像光生成装置31的1个像素射出的光线，用单点划线Lb表示从图像光生成装置31的端部射出的主光线，用长虚线Lc表示与第1衍射元件50处于大致共轭关系的位置。这里，“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。此外，图8示出了从图像光生成装置31射出的光的行进。另外，在图8中，为了简化附图，将全部光学部图示为透过型。

如图8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，其包含第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，其包含第2衍射元件70，并且具有正屈光力。

第1光学部L10的焦距为L/2，第2光学部L20、第3光学部L30和第4光学部L40的焦距均为L。因此，从第2光学部L20到第3光学部L30的光学距离与从第3光学部L30到第4光学部L40的光学距离相等。

在该光学系统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将从第2光学部L20射出的图像光自如地控制为发散光或收敛光或平行光并使其入射到第4光学部L40。第2光学部L20使从第1光学部L10射出的图像光作为收敛光入射到第3光学部L30。在本实施方式的光学系统10中，光瞳R1形成在第2光学部L20与第4光学部L40之间的、第3光学部L30的附近。第3光学部L30的附近是指第2光学部L20与第3光学部L30之间的、比第2光学部L20更靠近第3光学部L30的位置或者第3光学部L30与第4光学部L40之间的、比第4光学部L40更靠近第3光学部L30的位置。

此外，第3光学部L30使得如下的光入射到第2衍射元件70的规定的范围内，所述光是通过第1衍射元件50使来自图像光生成装置31的1个点的图像光发生偏转而从特定波长偏移的周边波长的光。即，第1衍射元件50与第2衍射元件70处于大致共轭的关系。这里，第1衍射元件50通过第3光学部L30在第2衍射元件70上投影的倍率的绝对值为0.5倍到10倍，该倍率的绝对值优选为1倍到5倍。

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，能够满足了以下所示的4个条件(条件1、2、3、4)。

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：适当配置第1衍射元件50和第2衍射元件70以对周边波长进行补偿。

条件4：第1衍射元件50与第2衍射元件70处于大致共轭的关系。

更加具体而言，根据图8所示的实线La可知，由于满足从图像光生成装置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，因此观察者能够看到1个像素。此外，从图8所示的实线La可知，由于满足光学系统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，因此能够看到由图像光生成装置31生成的图像的整个区域。此外，由于满足适当配置第1衍射元件50和第2衍射元件70以对周边波长进行补偿的条件3，因此能够通过进行波长补偿来消除在第2衍射元件70中产生的色像差。此外，根据图8所示的长虚线Lc可知，由于满足第1衍射元件50与第2衍射元件70处于大致共轭关系的条件4，因此能够在第1衍射元件50和第2衍射元件70中使光线入射到干涉条纹相同的部位，能够适当地进行波长补偿。综上所述，能够抑制图像的分辨率的劣化。

另外，如上所述，在本实施方式的光学系统10中，在第1衍射元件50与第2衍射元件70之间，大致共轭关系成立。

图9是使第1衍射元件50与第2衍射元件70成为大致共轭关系的情况下的说明图。图10是在满足图9所示的大致共轭关系的情况下从第2衍射元件70射出的光的说明图。图11是示出图10所示的光入射到眼睛E的情形的说明图。另外，在图9中，用实线Le表示图像光L0所包含的特定波长的光，用单点划线Lf表示波长为特定波长-10nm的短波长侧的光，用双点划线Lg表示波长为特定波长+10nm的长波长侧的光。在图11中，在面向附图的最左侧示出了波长为特定波长-10nm的短波长侧的光(在图10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了波长为特定波长+10nm的短波长侧的光(在图10中用双点划线Lg表示的光)入射到眼睛E的情形，在其之间示出了波长从特定波长-10nm变化到特定波长+10nm的光入射到眼睛E的情形。另外，在图11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。

在本实施方式的光学系统10中，在使第1衍射元件50和第2衍射元件70处于大致共轭关系的情况下，如图9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，则由于使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，由于光线位置根据波长而发生偏移，所以如图10所示，向光瞳入射的光线直径从直径

变大到直径

图11示出这时入射到瞳孔的光线强度的情形。根据图11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。

如图10所示，从第2衍射元件70射出的图像光在特定波长的光Le、长波长侧的光Lg和短波长侧的光Lf相互分离并且大致平行的状态下入射到观察者的眼睛E。这样，图像光L0相对于光瞳E1的入射位置按照每个波段不同。因此，例如，在观察者的眼睛E在左右方向上发生偏移的情况下，入射到眼睛E的光瞳E1的图像光L0的波段发生变化，观察者看到的图像的颜色平衡(白平衡)有可能发生变化。

本实施方式的光学系统10通过在从图像光生成装置31到第2衍射元件70之间设置光学滤光器80(参照图2)，抑制了上述的颜色平衡的变化。以下，对光学滤光器80的结构及其效果进行说明。

图12是示出图像光相对于观察者的眼睛的入射状态的图。图12所示的光学系统10是将图像光引导至观察者的右眼的右眼用光学系统。因此，在图12中，鼻子位于眼睛E的左侧X2，耳朵位于观察者的眼睛E的右侧X1。以下，将眼睛E的左侧X2称作“鼻侧”、眼睛E的右侧X1称作“耳侧”。

如图12所示，在本实施方式的光学系统10中，图像光L0所包含的红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB各自被设计成使峰值波段的光通过光瞳E1的中心。例如，在红色光LR中，相对于峰值波长成分LRp处于短波长侧的光即短波长成分LRp1通过光瞳E1内的鼻侧，相对于峰值波长成分LRp处于长波长侧的光即长波长成分LRp2通过光瞳E1内的耳侧。这样，红色光LR按照每个波段通过光瞳E1的不同位置。

另外，可以说关于图像光L0所包含的绿色光LG和蓝色光LB，也与红色光LR相同。即，在绿色光LG中，相对于峰值波长成分LGp处于短波长侧的光即短波长成分LGp1通过光瞳E1内的鼻侧，相对于峰值波长成分LGp处于长波长侧的光即长波长成分LGp2通过光瞳E1内的耳侧。此外，在蓝色光LB中，相对于峰值波长成分LBp处于短波长侧的光即短波长成分LBp1通过光瞳E1内的鼻侧，相对于峰值波长成分LBp处于长波长侧的光即长波长成分LBp2通过光瞳E1内的耳侧。

在上述说明中，列举了将图像光引导至观察者的右眼的右眼用光学系统为例，但是，可以说关于左眼用光学系统，也同样如此。在左眼用光学系统中，鼻子和耳朵相对于观察者的眼睛E的位置关系与右眼用光学系统的位置关系相反。在左眼用光学系统内通过的图像光具有使在右眼用光学系统内通过的图像光沿左右反转后的光路。因此，在左眼用光学系统中也是，图像光L0所包含的各色光(红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB)的短波长成分通过光瞳E1内的鼻侧，长波长成分通过光瞳E1内的耳侧。

已知光对人的眼睛的感光细胞的刺激根据波长而不同。眼睛的感光细胞包含与图像光所包含的光中的长波长侧即红色波段的光对应的红色感光细胞、与中波长侧即绿色波段的光对应的绿色感光细胞以及与短波长侧即蓝色波段的光对应的蓝色感光细胞。

本申请的发明人们关注到相当于人的眼睛中的感光细胞的兴奋程度的视感度与三刺激值XYZ之间的相关性。然后，本申请的发明人们得到了如下见解：能够根据三刺激值XYZ中的刺激值X来规定由于红色波段的光的刺激引起的红色感光细胞的兴奋程度即红色视感度，根据三刺激值XYZ中的刺激值Y来规定由于绿色波段的光的刺激引起的绿色感光细胞的兴奋程度即绿色视感度，根据三刺激值XYZ中的刺激值Z来规定由于蓝色波段的光的刺激引起的蓝色感光细胞的兴奋程度即蓝色视感度。

图13是示出三刺激值XYZ的图。在图13中，横轴为光的波长，纵轴为与各色光对应的感光细胞的灵敏度。如图13所示，获得刺激值X中的最大的灵敏度的光的波段为600nm附近。即，关于眼睛的红色感光细胞，从600nm附近的波段的光接受的刺激最强，从600nm附近的波段的光中识别明亮的红色。另一方面，关于眼睛的红色感光细胞，从除了600nm附近以外的波段的光接受的刺激下降，因此，红色的识别程度也下降。

此外，获得刺激值Y中的最大的灵敏度的光的波段为555nm附近。即，关于人的眼睛的绿色感光细胞，从555nm附近的波段的光接受的刺激最强，从555nm附近的波段的光中识别明亮的绿色。另一方面，关于眼睛的绿色感光细胞，从除了555nm附近以外的波段的光接受的刺激下降，因此，绿色的识别程度也下降。

此外，获得刺激值Z中的最大灵敏度的光的波段为445nm附近。即，关于人的眼睛的蓝色感光细胞，从450nm附近的波段的光接受的刺激最强，从450nm附近的波段的光中识别明亮的蓝色。另一方面，关于眼睛的蓝色感光细胞，从除了450nm附近以外的波段的光接受的刺激下降，因此，蓝色的识别程度也下降。

首先，对刺激值X与图像光L0所包含的红色光LR的关系进行说明。图14是示出刺激值X与图像光L0所包含的红色光LR的分光特性的关系的图。在图14中示出光瞳E1的中心与图像光L0的光轴一致的情况下的红色光LR的分光特性。在图14中，横轴表示光的波长。图14的纵轴表示使刺激值X的灵敏度和红色光LR的照度归一化后的值。在图14中示出表示刺激值X的曲线的一部分，省略了横轴中未记载的短波长侧的图示。

如图14所示，入射到观察者的光瞳E1的红色光(第1色光)LR的波段例如为630nm至650nm。此外，红色光LR的峰值波长(第2波长)为大约640nm。与此相对，如图13和图14所示，刺激值X中的灵敏度、即眼睛的红色感光细胞的灵敏度最大的光的波长(第1波长)为大约600nm。因此，刺激值X中的灵敏度最大的光的波长600nm相对于红色光LR的峰值波长640nm位于短波长侧。

如图12所示，红色光LR相对于观察者的光瞳E1的入射位置按照每个波段而不同。因此，例如，在观察者的眼睛E在左右方向上移动的情况下，入射到眼睛E的光瞳E1的红色光LR的波段发生变化，观察者看到的图像的颜色平衡(白平衡)有可能发生变化。

为了消除这样的白平衡的偏移，本实施方式的光学系统10具有配置在从图像光生成装置31到第2衍射元件70之间的光学滤光器80(参照图2)。光学滤光器80例如由电介质多层膜等构成。

在本实施方式中，光学滤光器80设置在图像光L0的光路上的第1衍射元件50与第2衍射元件70之间。被第1衍射元件50衍射后的图像光L0以大致平行的状态向第2衍射元件70入射。因此，图像光L0以平行的状态入射到光学滤光器80。即，在本实施方式中，光学滤光器80设置于图像光L0的光路上的、图像光L0作为平行光束通过的位置。在设计上，图像光L0中的入射角度越小、即越接近垂直入射，光学滤光器80的光学特性越提高。根据本实施方式的光学系统10，如上所述，由于在图像光L0作为平行光束通过的位置处设置有光学滤光器80，因此，能够使图像光L0垂直入射到光学滤光器80。因此，根据本实施方式的光学滤光器80，能够对图像光L0赋予期望的光学特性。

图15是示出光学滤光器80的针对红色光LR的光学特性的图。在图15中示出了通过透过光学滤光器80来入射到光瞳的红色光LR的分光特性。以下，将透过光学滤光器80来入射到光瞳的红色光LR称作红色入射光RI。图15中的横轴表示入射到光学滤光器80的光的波长。图15的纵轴表示使光学滤光器80的透过率和红色入射光RI的照度归一化后的值。在图15中，作为比较，还示出了未设置有光学滤光器80的情况下的分光特性。

图15所示的红色入射光RI的分光特性相当于观察者的眼睛E的光瞳E1的中心与光学系统10的光轴一致的情况下的特性。即，图15所示的红色入射光RI的分光特性是观察者的眼睛E位于光轴上、未沿左右移动的情况下的特性。

如图15所示，光学滤光器80具有使图像光L0所包含的红色光LR的相对于峰值波长640nm处于短波长侧的波段衰减的特性。因此，即使在观察者的眼睛E位于光轴上的情况下，红色光LR的短波长侧的波段的照度的一部分也被光学滤光器80截断。

光学滤光器80的衰减力随着红色光LR的波长变短而增大。即，如图15所示，光学滤光器80的红色光LR的透过率随着红色光LR的波长变短而下降。

这里，例如，对观察者的眼睛E移动到鼻侧的情况进行说明。

图16A是示出光学滤光器80的效果的图。图16A示出在观察者的眼睛E的光瞳E1的中心从光学系统10的光轴向鼻侧偏移1.5mm的情况下入射到光瞳E1的红色入射光RI的分光特性。在图16A中，作为比较，还示出了未设置有光学滤光器80的情况下的分光特性。

在观察者的眼睛E向鼻侧偏移1.5mm的情况下，在入射到光瞳E1的红色入射光RI中，如图12所示，与长波长侧即650nm附近的长波长成分LBp2的比例相比，短波长侧即630nm附近的短波长成分LRp1的比例增加。因此，如图16A所示，在未设置有光学滤光器80的情况下，入射到观察者的眼睛E的红色入射光RI的分光特性发生变化。具体而言，红色入射光RI的分光特性的峰值波段向低波长侧移位。

如图13和图14所示，观察者的眼睛E中的红色视感度最大的峰值波长600nm相对于红色光LR的峰值波长640nm位于短波长侧。即，在观察者的眼睛E向鼻侧移动1.5mm而红色入射光RI的峰值波长向低波长侧移位时，红色入射光RI的峰值波长接近红色视感度的峰值波长。于是，观察者的眼睛E成为更加容易识别红色入射光RI的状态。观察者从图像光L0所包含的红色入射光RI中识别出较强的红色，因此，看到的图像的颜色平衡(白平衡)偏移为偏红。

接着，对设置有光学滤光器80的情况进行说明。

通过透过光学滤光器80，红色光LR的比峰值波长640nm短的波长侧被衰减。如上所述，光学滤光器80的红色光LR的透过率随着接近短波长侧而下降。

在观察者的眼睛E向鼻侧偏移1.5mm的情况下，如上所述，在红色入射光RI中，与长波长成分LRp2相比更多包含短波长成分LRp1，但是，与长波长成分LRp2相比，短波长成分LRp1通过光学滤光器80被更大地衰减。因此，关于红色入射光RI，如图16A所示，与未设置有光学滤光器80的情况相比，可抑制峰值波段向低波长侧的移动，并且照度也下降。

即使在观察者的眼睛E向鼻侧移动了1.5mm的情况下，光学滤光器80也抑制红色入射光RI中的峰值波长接近红色视感度的峰值波长。

虽然红色入射光RI的峰值波长会稍微接近红色视感度的峰值波长，但是，光学滤光器80能够通过使红色入射光RI的照度减少来抑制对眼睛E的红色感光细胞的刺激。因此，即使在观察者的眼睛E向鼻侧移动了1.5mm的情况下，图像光L0所包含的红色入射光RI的视感度也难以发生变化，因此，能够防止看到的图像的颜色平衡(白平衡)偏移为偏红。

另一方面，对观察者的眼睛E移动到耳侧的情况进行说明。

图16B是表示眼睛E移动到耳侧的情况下的红色入射光RI的分光特性的图。图16B示出在观察者的眼睛E的光瞳E1的中心从光学系统10的光轴向耳侧偏移了1.5mm的情况下入射到光瞳E1的红色入射光RI的分光特性。

通过透过光学滤光器80，红色光LR的比峰值波长640nm短的波长侧被衰减。

在观察者的眼睛E向耳侧偏移了1.5mm的情况下，在红色入射光RI中，如图12所示，与长波长侧即650nm附近的长波长成分LBp2的比例相比，短波长侧即630nm附近的短波长成分LRp1的比例减少。即，在红色入射光RI中，与短波长成分LRp1相比，更多包含长波长成分LRp2。即，在红色入射光RI中，与光学滤光器80的衰减程度较大的短波长成分LRp1相比，光学滤光器80的衰减程度较少的长波长成分LRp2增加。即，红色入射光RI的分光特性的峰值波段向长波长侧移位。

当红色入射光RI的峰值波长向长波长侧移位时，红色入射光RI的峰值波长远离红色视感度的峰值波长。当红色入射光RI的峰值波长远离红色视感度的峰值波长时，观察者的眼睛E成为难以识别红色入射光RI的状态。

与此相对，本实施方式的光学滤光器80具有不使从图像光生成装置31射出的红色光LR的长波长成分LRp2衰减的特性，因此，与眼睛E向鼻侧偏移了1.5mm的情况相比，提高眼睛E向耳侧偏移了1.5mm的情况下的红色入射光RI的照度。因此，能够维持观察者的眼睛E容易识别红色入射光RI的状态。

因此，即使在观察者使眼睛E向耳侧移动了1.5mm的情况下，红色入射光RI给与红色感光细胞的刺激量整体上也不发生变化。即，在观察者的眼睛E向耳侧移动了1.5mm的情况下，观察者看到的图像的颜色平衡(白平衡)不发生变化。

根据本实施方式的光学滤光器80，如图16B所示，虽然在观察者的眼睛E向耳侧发生了偏移的情况下获得的光学滤光器80的效果比眼睛E向鼻侧发生了偏移的情况下的所述效果小，但是，能够抑制由于红色光LR而图像的颜色平衡(白平衡)发生偏移。

根据本实施方式的光学滤光器80，即使在观察者的眼睛E向鼻侧和耳侧移动了1.5mm的情况下，也能够抑制由于红色光LR而图像的颜色平衡(白平衡)发生偏移。

接着，对光学滤光器80与图像光L0所包含的其他色光的关系进行说明。首先，对刺激值Z与图像光L0所包含的蓝色光LB的关系进行说明。图17是示出刺激值Z与图像光L0所包含的蓝色光LB的分光特性的关系的图。在图17中示出光瞳E1的中心与图像光L0的光轴一致的情况下的蓝色光LB的分光特性。在图17中，横轴表示光的波长。图17的纵轴表示使刺激值Z的灵敏度和蓝色光LB的照度归一化后的值。在图17中示出表示刺激值Z的曲线的一部分，省略了横轴中未记载的短波长侧的图示。

如图17所示，入射到观察者的光瞳E1的蓝色光(第1色光)LB的波段例如为453nm至468nm。此外，蓝色光LB的峰值波长(第2波长)为大约460nm。与此相对，如图13和图17所示，刺激值Z中的灵敏度、即眼睛的蓝色感光细胞的灵敏度最大的光的波长(第1波长)为大约450nm。即，获得刺激值Z中的最大灵敏度的光的波长450nm相对于蓝色光LB的峰值波长460nm位于短波长侧。

如图12所示，蓝色光LB相对于观察者的光瞳E1的入射位置按照每个波段而不同。因此，例如，在观察者的眼睛E在左右方向上移动的情况下，入射到眼睛E的蓝色光LB的波段发生变化，观察者看到的图像的颜色平衡(白平衡)有可能发生变化。在本实施方式的光学系统10中，能够通过光学滤光器80抑制颜色平衡(白平衡)的变化。

图18是示出光学滤光器80的针对蓝色光LB的光学特性的图。在图18中示出了透过光学滤光器80来入射到光瞳的蓝色光LB的分光特性。以下，将透过光学滤光器80来入射到光瞳的蓝色光LB称作蓝色入射光BI。图18中的横轴表示入射到光学滤光器80的光的波长。图18的纵轴表示使光学滤光器80的透过率和蓝色入射光BI的照度归一化后的值。在图18中，作为比较，还示出了未设置有光学滤光器80的情况下的分光特性。

图18所示的蓝色入射光BI的分光特性是观察者的眼睛E的光瞳E1的中心与光学系统10的光轴一致的情况下的特性。即，图18所示的蓝色入射光BI的分光特性是观察者的眼睛E位于光轴上、未沿左右移动的情况下的特性。

如图18所示，光学滤光器80具有使图像光L0所包含的蓝色光LB的相对于峰值波长460nm处于短波长侧的波段衰减的特性。因此，即使在观察者的眼睛E位于光轴上的情况下，蓝色光LB的短波长侧的波段的照度的一部分也被光学滤光器80截断。

光学滤光器80的衰减力随着蓝色光LB的波长变短而增大。即，如图18所示，光学滤光器80的蓝色光LB的透过率随着蓝色光LB的波长变短而下降。

这里，例如，对观察者的眼睛E移动到鼻侧的情况进行说明。

图19A是示出光学滤光器80的效果的图。图19A示出在观察者的眼睛E的光瞳E1的中心从光学系统10的光轴向鼻侧偏移了1.5mm的情况下入射到光瞳E1的蓝色入射光BI的分光特性。在图19A中，作为比较，还示出了未设置有光学滤光器80的情况下的分光特性。

在观察者的眼睛E向鼻侧偏移了1.5mm的情况下，在入射到光瞳E1的蓝色入射光BI中，如图12所示，与长波长成分LBp2的比例相比，短波长成分LBp1的比例增加。因此，如图19A所示，在假设未设置有光学滤光器80时，入射到观察者的眼睛E的蓝色入射光BI的分光特性的峰值波段向低波长侧移位。

如图13和图17所示，观察者的眼睛E中的蓝色视感度最大的峰值波长450nm相对于蓝色光LB的峰值波长460nm处于短波长侧。即，在观察者的眼睛E向鼻侧移动1.5mm而蓝色入射光BI的峰值波长向低波长侧移位时，蓝色入射光BI的峰值波长接近蓝色视感度的峰值波长。于是，观察者的眼睛E成为更加容易识别蓝色入射光BI的状态。观察者从图像光L0所包含的蓝色入射光BI中识别出较强的蓝色，因此，看到的图像的颜色平衡(白平衡)偏移为偏蓝。

另一方面，在设置有光学滤光器80的情况下，通过透过光学滤光器80，蓝色光LB的比峰值波长460nm短的波长侧被衰减。如上所述，光学滤光器80的蓝色光LB的透过率随着接近短波长侧而下降。

在观察者的眼睛E向鼻侧偏移了1.5mm的情况下，如上所述，在蓝色入射光BI中，与长波长成分LBp2相比，更多包含短波长成分LBp1，但是，与长波长成分LBp2相比，短波长成分LBp1通过光学滤光器80被更大地衰减。因此，关于蓝色入射光BI，如图19A所示，与未设置有光学滤光器80的情况相比，可抑制峰值波段向低波长侧的移动，并且照度也下降。

即使在观察者的眼睛E向鼻侧移动了1.5mm的情况下，光学滤光器80也抑制蓝色入射光BI中的峰值波长接近蓝色视感度的峰值波长。

虽然蓝色入射光BI的峰值波长会稍微接近蓝色视感度的峰值波长，但是，光学滤光器80能够通过使蓝色入射光BI的照度减少来抑制对眼睛E的蓝色感光细胞的刺激。因此，即使在观察者的眼睛E向鼻侧移动了1.5mm的情况下，图像光L0所包含的蓝色入射光BI也难以发生变化，因此，能够防止看到的图像的颜色平衡(白平衡)偏移为偏蓝。

另一方面，对观察者的眼睛E移动到耳侧的情况进行说明。

图19B是眼睛E移动到耳侧的情况下的蓝色入射光BI的分光特性的图。图19B示出在观察者的眼睛E的光瞳E1的中心从光学系统10的光轴向耳侧偏移了1.5mm的情况下入射到光瞳E1的蓝色入射光BI的分光特性。

通过透过光学滤光器80，蓝色光LB的比峰值波长460nm短的波长侧被衰减。

在观察者的眼睛E向耳侧偏移了1.5mm的情况下，如图12所示，在蓝色入射光BI中，与短波长成分LBp1相比，更多包含长波长成分LBp2。即，在蓝色入射光BI中，与光学滤光器80的衰减程度较大的短波长成分LBp1相比，光学滤光器80的衰减程度较少的长波长成分LBp2增加。由此，蓝色入射光BI的分光特性的峰值波段向长波长侧移位。

当蓝色入射光BI的峰值波长向长波长侧移位时，蓝色入射光BI的峰值波长远离蓝色视感度的峰值波长。当蓝色入射光BI的峰值波长远离蓝色视感度的峰值波长时，观察者的眼睛E成为难以识别蓝色入射光BI的状态。与此相对，本实施方式的光学滤光器80具有不使从图像光生成装置31射出的蓝色光LB的长波长成分LBp2衰减的特性，因此，与眼睛E向鼻侧偏移了1.5mm的情况相比，提高眼睛E向耳侧偏移了1.5mm的情况下的蓝色入射光BI的照度。因此，观察者的眼睛E成为容易识别蓝色入射光BI的状态。

因此，虽然在观察者的眼睛E向耳侧发生了偏移的情况下获得的光学滤光器80的效果比眼睛E向鼻侧发生了偏移的情况下的所述效果小，但是蓝色入射光BI给与蓝色感光细胞的刺激量整体上不发生变化。即，在观察者的眼睛E向耳侧移动了1.5mm的情况下，观察者看到的图像的颜色平衡(白平衡)不发生变化。

这样，根据本实施方式的光学滤光器80，即使在观察者的眼睛E移动到耳侧的情况下，也能够抑制由于蓝色光LB而图像的颜色平衡(白平衡)发生偏移。

接着，对刺激值Y与图像光L0所包含的绿色光LG的关系进行说明。图20是示出刺激值Y与图像光L0所包含的绿色光LG的分光特性的关系的图。在图20中示出光瞳E1的中心与图像光L0的光轴一致的情况下的绿色光LG的分光特性。在图20中，横轴表示光的波长。图20的纵轴表示使刺激值Y的灵敏度和绿色光LG的照度归一化后的值。在图20中示出表示刺激值Y的曲线的一部分，省略了横轴中未记载的短波长侧的图示。

如图20所示，入射到观察者的光瞳E1的绿色光LG的峰值波长为大约530nm。与此相对，如图13和图20所示，刺激值Y中的灵敏度、即眼睛的绿色感光细胞的灵敏度最大的光的波长为大约555nm。即，获得刺激值Y中的最大灵敏度的光的波长555nm相对于绿色光LG的峰值波长530nm处于长波长侧。

如图12所示，绿色光LG相对于观察者的光瞳E1的入射位置按照每个波段而不同。因此，例如，在观察者的眼睛E在左右方向上移动的情况下，入射到光瞳E1的绿色光LG的波段发生变化。

这里，在眼睛E进行了移动的情况下产生的视感度的变化量依赖于规定刺激值XYZ的各曲线的斜率的大小。例如，如图13所示，表示刺激值Y的曲线的斜率小于规定刺激值X的曲线的斜率。因此，随着眼睛E的移动而产生的绿色中的视感度的变化量小于红色的视感度的所述变化量。

已知人的眼睛在判断不同颜色的相对亮度的差异的情况下，比相同强度的红色光或蓝色光更强地感觉到绿色光。即，绿色光为最有助于图像光的明亮度的色光。因此，例如，如果在调整白平衡时使绿色光LG的光量发生变化，则图像光L0的明亮度会较大发生变化。

在本实施方式的光学滤光器80中，具有不使对图像光L0的明亮度产生较大影响的绿色光LG的波段衰减的特性。根据本实施方式的光学滤光器80，通过不使绿色光LG衰减，能够减少图像光L0的光量的损耗。因此，能够使观察者看到明亮的图像光L0。

如上所述，根据本实施方式的光学系统10，由于具有使相对于刺激值变化较大的红色光LR的峰值波长处于短波长侧的波段衰减的光学滤光器80，所以，即使在观察者的眼睛E向鼻侧和耳侧例如移动了1.5mm的情况下，也能够通过抑制红色的视感度的变化来抑制图像的颜色平衡(白平衡)发生偏移。此外，本实施方式的光学滤光器80具有也使蓝色光LB的相对于峰值波长处于短波长侧的波段衰减的特性，因此，即使在观察者的眼睛E向鼻侧和耳侧例如移动了1.5mm的情况下，也能够通过抑制蓝色的视感度的变化来进一步减少图像的颜色平衡(白平衡)的偏移。

此外，根据本实施方式的光学系统10，确认到在用u′v′色度图表示使观察者的眼睛E沿左右偏移±1.5mm时的白色光的色差的情况下，能够使色差Δu′v′从0.04减少至0.004。

(第二实施方式)

接着，对第二实施方式的光学系统进行说明。本实施方式的光学系统在替代4个光学部而使用导光体这方面存在较大不同。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21是示出本实施方式中的光学系统的主要部分结构的剖视图。另外，图21是示出本实施方式的右眼用光学系统的内部构造和导光体的一例的主要部分剖视图。

如图21所示，本实施方式的光学系统110具有图像形成部20、导光体23、反射层25、第1衍射元件50、第2衍射元件70和光学滤光器80。

图像形成部20具有图像显示部21和投射光学系统22。图像显示部21由图像光生成装置31构成。投射光学系统22是将从图像显示部21射出的图像光L0转换为平行状态的光束并使其入射到导光体23的准直透镜。

在本实施方式中，光学滤光器80设置在投射光学系统22与第1衍射元件50之间。即，图像光L0以平行的状态入射到光学滤光器80。因此，光学滤光器80能够使入射的图像光L0的各色光的规定波段高效地衰减。

导光体23由平板状的部件形成。导光体23是由透光性的树脂材料等形成的板状部件，该导光体23具有：第1面23a，其与图像形成部20相向；第2面23b，其朝向与第1面23a相反的一侧；第3面23c，其将第1面23a和第2面23b的一侧即右侧X1的端部彼此连接；以及第4面23d，其将第1面23a和第2面23b的另一侧即左侧X2的端部彼此连接。反射层25设置于第4面23d。

具体而言，导光体23具有：作为光入射部的光入射面23a1，其取入来自图像形成部20的图像光；以及光射出面23a2，其使图像光朝向观察者的眼睛E射出。光入射面23a1设置在第1面23a中的右侧X1的端部。在光入射面23a1设置有第1衍射元件50。光射出面23a2设置在第1面23a中的左侧X2的端部。在光射出面23a2设置有第2衍射元件70。

本实施方式的光学系统110通过在第2衍射元件70侧的导波路端部配置的反射层25使被入射侧的第1衍射元件50衍射后的图像光L0进行全反射，并引导至观察者的眼睛。

更具体而言，被第1衍射元件50衍射后的图像光L0首先入射到第2面23b并被全反射，接着入射到第1面23a并被全反射。之后通过反复进行该该动作，图像光L0被引导至设置于导光体23的另一端(观察者的鼻侧)的反射层25。然后，被反射层25反射后的图像光L0在被光射出面23a2的第2衍射元件70衍射之后，朝向眼睛E射出。

在本实施方式的光学系统110中，也如图12所示那样从第2衍射元件70射出的图像光L0按照每个波段分离并且在大致平行的状态下入射到观察者的眼睛E的光瞳E1。因此，有可能产生与如第一实施方式的光学系统那样的采用4个光学部的结构相同的问题，即该问题是：在观察者的眼睛E沿左右方向发生偏移的情况下，入射到光瞳E1的图像光L0的波段发生变化，观察者看到的图像的颜色平衡(白平衡)发生变化。

根据本实施方式的光学系统110，由于具有上述光学滤光器80，因此能够抑制观察者的眼睛E沿左右方向发生偏移的情况下的颜色平衡的变化。

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的范围内适当进行变更。

例如，在上述实施方式中，列举了在图像光L0作为平行光束通过的位置配置光学滤光器80的情况，但是，光学滤光器80的配置位置不限定于此。光学滤光器80只要位于从图像光生成装置31到由第2衍射元件70形成的出射光瞳之间即可，也可以任意配置。

光学滤光器80也可以直接设置于第2衍射元件70的表面。例如，在上述显示装置100包含配置在第2衍射元件70与出射光瞳(眼睛E的光瞳E1)之间的眼镜部件、透镜保持件的情况下，也可以将光学滤光器80设置于眼镜部件的镜片、透镜保持件。

此外，也可以将光学滤光器80与投射光学系统32一体地形成。例如，也可以使用形成在第1透镜301、第2透镜302、第3透镜303和第4透镜304的任意一个面上的电介质多层膜作为光学滤光器。由此，能够实现部件个数的削减。

此外，也可以设置覆盖第2光学部L20和第3光学部L30的罩部件。该情况下，也可以将光学滤光器80与罩部件一体地形成。由此，通过使光学滤光器80与罩部件一体化，能够实现组装公差的减少。

此外，在上述实施方式中，作为光学滤光器80，列举了透过型的光学滤光器为例，但是，也可以使用反射型的光学滤光器作为光学滤光器80。在使用反射型光学滤光器的情况下，也可以与反射镜40一体地形成。

此外，在上述实施方式中，关于光学滤光器80，列举了与蓝色光LB和红色光LR的双方对应的光学滤光器80为例，但是，也可以将具有与蓝色光LB对应的特性的滤光器和具有与红色光LR对应的特性的滤光器进行组合来构成光学滤光器80。

此外，关于上述实施方式的光学滤光器80，列举了不使对图像光L0的明亮度产生较大影响的绿色光LG的波段衰减的情况为例，但是，本发明不限于此。例如，在比起图像的明亮度更要求严格的颜色再现的特殊情况下，也可以使绿色光LG衰减。

入射到观察者的光瞳E1的绿色光(第1色光)LG的峰值波长(第2波长)为大约530nm。与此相对，如图13和图20所示，刺激值Y中的灵敏度、即眼睛的绿色感光细胞的灵敏度最大的光的波长(第1波长)为大约555nm。即，获得刺激值Y中的最大灵敏度的光的波长555nm比绿色光LG的峰值波长530nm长。

因此，当观察者的眼睛E移动到耳侧而绿色入射光GI的峰值波长向长波长侧移位时，绿色入射光GI的峰值波长接近绿色视感度的峰值波长。于是，观察者的眼睛E成为更容易识别绿色入射光GI的状态。观察者从图像光L0所包含的绿色入射光GI中识别较强的绿色，因此，看到的图像的颜色平衡(白平衡)稍微偏移为偏绿。

该情况下，也可以使用具有使图像光L0所包含的绿色光LG的相对于峰值波长530nm处于长波长侧的波段衰减的特性的光学滤光器。该光学滤光器的衰减力随着绿色光LG的波长变长而增大。即，光学滤光器的绿色光LG的透过率随着绿色光LG的波长变长而下降。

如果使用这样的光学滤光器，则即使在观察者的眼睛E向耳侧移动了1.5mm的情况下，也能够抑制绿色入射光GI中的峰值波长接近绿色视感度的峰值波长。

因此，即使在观察者使眼睛E向耳侧移动的情况下，图像光L0所包含的绿色入射光GI也难以发生变化，因此，能够防止看到的图像的颜色平衡(白平衡)偏移为偏绿。

另外，在本实施方式的光学系统110中，列举了通过光射出面23a2的第2衍射元件70对被反射层25反射后的图像光L0进行衍射并朝向眼睛E射出的结构为例，但也可以省略反射层25。在该情况下，也可以采用通过全反射使被第1衍射元件50衍射后的图像光L0在导光体23内传播并直接入射到光射出面23a2的第2衍射元件70的结构。

(变形例)

图22是变形例的显示装置101的结构图。如图22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，也能够通过2个衍射元件适当地进行波长补偿并实现装置的小型化。

[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 (11)

1.一种显示装置，其特征在于，其具有：

图像光生成装置，其射出图像光；

第1衍射元件，其对从所述图像光生成装置射出的所述图像光进行衍射；

第2衍射元件，其对被所述第1衍射元件衍射后的所述图像光进行衍射，形成出射光瞳；以及

光学滤光器，其配置在所述第1衍射元件与所述第2衍射元件之间，

在从所述图像光生成装置射出的所述图像光所包含的红色光的峰值波长比眼睛的感光细胞对于所述红色光的灵敏度最大的波长长的情况下，所述光学滤光器使针对比所述红色光的峰值波长靠短波长侧的波段的衰减大于针对比所述红色光的峰值波长靠长波长侧的波段的衰减。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述光学滤光器的衰减力随着所述红色光的波长变短而增大。

3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述光学滤光器设置于所述图像光的光路上的、该图像光作为平行光束通过的位置。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

该显示装置还具有沿着从所述图像光生成装置射出的图像光的光路设置的第1光学部、第2光学部、第3光学部以及第4光学部，

所述第1光学部具有正屈光力，

所述第2光学部包含所述第1衍射元件，具有正屈光力，

所述第3光学部具有正屈光力，

所述第4光学部包含所述第2衍射元件，具有正屈光力。

5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

该显示装置还具有导光体，从所述第1衍射元件射出的所述图像光入射到该导光体，

所述第2衍射元件使在所述导光体内传播的所述图像光射出。

6.一种显示装置，其特征在于，其具有：

图像光生成装置，其射出图像光；

第1衍射元件，其对从所述图像光生成装置射出的所述图像光进行衍射；

第2衍射元件，其对被所述第1衍射元件衍射后的所述图像光进行衍射，形成出射光瞳；以及

光学滤光器，其配置在从所述图像光生成装置到所述出射光瞳之间；

在设眼睛的感光细胞对于从所述图像光生成装置射出的所述图像光所包含的第1色光的灵敏度最大的波长为第1波长、所述图像光所包含的所述第1色光的峰值波长为第2波长时，

在所述第1波长比所述第2波长短的情况下，所述光学滤光器使所述第1色光的相对于所述第2波长处于短波长侧的波段衰减，

在所述第1波长比所述第2波长长的情况下，所述光学滤光器使所述第1色光的相对于所述第2波长处于长波长侧的波段衰减。

7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，

在所述第1波长比所述第2波长短的情况下，所述光学滤光器的衰减力随着所述第1色光的波长变短而增大，

在所述第1波长比所述第2波长长的情况下，所述光学滤光器的衰减力随着所述第1色光的波长变长而增大。

8.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，

所述第1色光为红色光。

9.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，

所述光学滤光器设置于所述图像光的光路上的、该图像光作为平行光束通过的位置。

10.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，

该显示装置还具有沿着从所述图像光生成装置射出的图像光的光路设置的第1光学部、第2光学部、第3光学部以及第4光学部，

所述第1光学部具有正屈光力，

所述第2光学部包含所述第1衍射元件，具有正屈光力，

所述第3光学部具有正屈光力，

所述第4光学部包含所述第2衍射元件，具有正屈光力。

11.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，

该显示装置还具有导光体，从所述第1衍射元件射出的所述图像光入射到该导光体，

所述第2衍射元件使在所述导光体内传播的所述图像光射出。

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