JP2004333713A

JP2004333713A - 映像表示装置

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Publication number: JP2004333713A
Application number: JP2003127667A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Noda; 哲也野田; Yasushi Tanijiri; 靖谷尻
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2023-05-06
Also published as: JP4320713B2

Abstract

【課題】ホログラムを接眼光学系に用いた色むらのないカラー映像を提供する映像表示装置を実現する。
【解決手段】映像表示装置は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を発する３つのＬＥＤ（１１）、拡散板（１２）、コンデンサレンズ（１３）、ＬＣＤ（１４）、プリズム（１５）、および反射型のホログラム（１６）を備え、ＬＥＤ（１１）からの光をＬＣＤ（１４）によって変調して映像光とし、映像光をプリズム（１５）およびホログラム（１６）によって観察者の眼に導く。ホログラムの波長選択性および角度選択性を考慮して、ＬＥＤ（１１）からの光の開口数、波長帯域幅、ホログラム（１６）の回折半値幅、およびＬＣＤ（１４）に対するＬＥＤ（１１）の向きを設定することにより、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の射出瞳（１７）の大きさおよび位置を一致させる。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像光をホログラムを含む接眼光学系によって観察者の眼に導く映像表示装置に関し、特に、カラー映像を提供する映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光源からの光を液晶表示器等の変調素子によって変調して映像光とし、ホログラムを用いる接眼光学系によって映像光を観察者の眼に導く映像表示装置が、小型軽量の映像提供手段として注目されている。このような映像表示装置は、例えば眼鏡の如き形状として眼前に装着する構成とし、外界の像に重ねて映像を提供することも可能である。異なる波長帯域の光を発する複数の光源を備えれば、カラー映像を提供することもできる。
【０００３】
接眼光学系を介して映像を提供する映像表示装置では、けられのない映像を提供するために、射出瞳を大きくすることが望ましい。射出瞳を大きくすることで、観察が容易になり、また、両眼に映像を提供する場合は、眼幅（左右の眼の間隔）の個人差を許容することができる。
【０００４】
接眼光学系にホログラムを用いる構成で、射出瞳を大きくする技術がいくつか提案されている。例えば、特開平６−１１８２３４号公報では、１枚のホログラムを複数の要素ホログラムに領域分割して露光し、異なる領域からの光束が重なり合わないよう射出瞳を形成することで、射出瞳の拡大を図っている。ただし、この方法では、ホログラムの一部の領域からの光しか瞳に入射しないので、提供する映像は暗くなる。
【０００５】
米国特許５３６３２２０号では、ホログラムをコンバイナとして用いたヘッドアップディスプレイにおいて、ホログラムの回折効率を広い波長帯域にわたって一定とすることで、瞳を拡大するようにしている。しかし、広い波長帯域にわたって回折が生じるようにすると、外界からの光の透過率が低くなり、外界の像が暗くなって観察し難くなる。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１１８２３４号公報
【特許文献２】米国特許５３６３２２０号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ホログラムは、大きな波長選択性および角度選択性を有しているため、光の波長や入射角によって回折効率が大きく異なる。したがって、ホログラムを接眼光学系に用いる映像表示装置では、射出瞳での光束はホログラムの回折効率の影響を特に受け易い。
【０００８】
ところが、ホログラムの特性を考慮して射出瞳位置での光束を制御することに関しては、これまで言及されていない。つまり、接眼光学系にホログラムを用いるとともに、カラー映像を提供する従来の映像表示装置では、映像光に含まれる各色成分の光の射出瞳が一致していないにもかかわらず、この点が看過されてきた。換言すれば、従来の映像表示装置には提供する映像の質を低下させることになる色ずれの要因がありながら、その要因を除くことがなされていなかったといえる。
【０００９】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、ホログラムを接眼光学系に用いた色ずれのない高品位のカラー映像を提供する映像表示装置を実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、異なる波長帯域の光を含む映像光を生成する生成手段、および生成手段からの映像光が表す映像を観察者に提供する接眼光学系より成る映像表示装置であって、接眼光学系がホログラムを含むものにおいて、映像光に含まれる異なる波長帯域の光の射出瞳の大きさおよび位置が略一致している設定とする。
【００１１】
異なる波長帯域の光の射出瞳の大きさおよび位置を一致させることで、色むらのない映像を提供することが可能になる。例えば、眼鏡状の形態として眼前に装着する構成とする場合、観察者の眼と装置の射出瞳の相対位置に変動が生じ易いが、たとえ観察者の眼と装置の射出瞳の相対位置に変動が生じたときでも、観察される映像に色むらが生じ難い。射出瞳を大きくしておけば、観察者の眼と装置の射出瞳の相対位置の変動が特に大きくない限り、常にけられなく観察し得る映像を提供することができ、逆に、射出瞳を小さくしておけば、高解像度の映像を提供することができる。
【００１２】
本発明ではまた、異なる波長帯域の光を含む映像光を生成する生成手段、および生成手段からの映像光が表す映像を観察者に提供する接眼光学系より成る映像表示装置であって、接眼光学系がホログラムを含むものにおいて、映像光に含まれる異なる波長帯域の光の射出瞳の強度ピークの位置が略一致している設定とする。強度ピークの位置を一致させることで、少なくとも射出瞳のうちの最も明るく映像が観察される部位付近では、確実に色むらをなくすことができる。
【００１３】
上記の各映像表示装置は、映像光に含まれる異なる波長帯域の光のうちのいずれかの波長帯域を規制する手段を備える構成とするとよい。波長帯域を規制することで、射出瞳の大きさや位置を調整することができる。
【００１４】
映像光に含まれる異なる波長帯域の光のうちのいずれかに対するホログラムの回折半値幅が他の光に対する回折半値幅と異なる設定としてもよい。回折半値幅を相違させることでも、射出瞳の大きさや位置を調整することが可能である。
【００１５】
また、映像光に含まれる異なる波長帯域の光の射出瞳の強度ピークの位置が３ｍｍ以内で一致している設定とするのが好ましい。異なる波長帯域の光の射出瞳の強度ピークの位置のずれが人の瞳孔の径よりも大きければ、必ず色むらが観察されることになる。人の瞳孔の径は３ｍｍ程度であるから、強度ピークの位置のずれをこれ以下にすることで、色むらを抑えることが容易になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
まず、ホログラムの特徴について説明する。ホログラムには透過型と反射型がある。透過型ホログラムは再生時に光が直進するように作製する。一方、反射型ホログラムは、作製時の光（レーザ光）の方向によって、再生時の光の入射角と反射角（回折角）とを任意に設定することができる。入射角および回折角を４５゜とした反射型ホログラムの再生光路を図１に示す。
【００１７】
ホログラムは波長選択性を有し、回折を生じさせ得る波長帯域が限られる。反射型ホログラム、透過型ホログラムのいずれにおいても、回折させる波長帯域の広さは、感材の屈折率変調差、膜厚、露光条件に依存し、作製時の光の入射角にも依存する。しかし、一般に、反射型ホログラムの回折半値幅は１５ｎｍ程度、透過型ホログラムの回折半値幅は１００ｎｍ程度またはそれ以上であり、前者の方が狭い。反射型ホログラムにおける波長と回折効率の関係の例を図２に示す。これは波長５３２ｎｍの光を用いて作製したときのものである。
【００１８】
また、ホログラムは角度選択性を有し、再生時の入射角が作製時の入射角とは異なる場合、作製時とは異なる波長帯域の光を回折させる。回折角が入射角に等しくなるように作製したときは、回折角は実際の入射角に等しくなり、回折半値幅は作製時と同じ入射角のときの回折半値幅に等しい。反射型ホログラムを例にとって、再生時の光の入射角と回折効率の関係を図３の（ａ）、（ｂ）に示す。これは、作製時の入射角および回折角を４５゜とした場合のものである。再生時の入射角が４５゜であれば、作製時の波長を中心とする波長帯域の光（Ｌ２）が４５゜の回折角で回折され、再生時の入射角が４５゜以外であれば、作製時とは異なる波長の光（Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４）が、入射角に等しい回折角で回折される。
【００１９】
このように、ホログラムは大きな波長選択性および角度選択性を有しているため、再生時の光の波長や入射角によって回折効率が大きく左右される。したがって、波長や入射角が作製時とは異なる光が含まれる再生に際しては、十分な回折効率が得られるか否かを考慮しておく必要がある。接眼光学系にホログラムを用いてカラー映像を提供する映像表示装置では、観察者の眼に入射する光束を規定する射出瞳の大きさおよび位置に、映像光の波長分布とホログラムへの映像光の入射角が大きく影響することになり、逆に、これらを十分に考慮することで、射出瞳の大きさや位置を、観察が容易で、しかも高品位の映像を提供し得るように設定することができる。
【００２０】
以下、本発明の映像表示装置のいくつかの実施形態について説明する。各実施形態の映像表示装置の光学構成を図４の断面図に示す。映像表示装置は、光源であるＬＥＤ（発光ダイオード）１１、拡散板１２、コンデンサレンズ１３、変調素子であるＬＣＤ（液晶表示器）１４、概ね平板状のプリズム１５、およびホログラム１６を備える。
【００２１】
図４には示していないが、ＬＥＤ１１には、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光を発する３つがあり、これらは並べて配置されている。以下、各色の光を発するＬＥＤ１１を１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂとして区別して表す。なお、ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを１つのチップ内に構成した３色１チップタイプのＬＥＤを用いることもできる。各ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂが発する光は発散光である。拡散板１２は、ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの光を拡散して混合する。コンデンサレンズ１３は、拡散板１２によって混合されたＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの発散光を略平行光とする。
【００２２】
ＬＣＤ１４は透過型であり、コンデンサレンズ１３を経て入射するＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの光を透過させつつ、その液晶層に表示した映像によって変調して映像を表す映像光とする。ＬＣＤ１４に映像のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分を時間的に交互に表示するとともに、その表示に同期して対応するＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを発光させることにより、カラー映像を表す映像光が得られる。ＬＣＤ１４の画素にＲ光、Ｇ光、Ｂ光のみを選択的に透過させる３種のカラーフィルタを交互に備えるとともに、ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを常時発光させて、カラー映像を表す映像光を得るようにしてもよい。
【００２３】
プリズム１５は、２つのプリズム１５ａ、１５ｂを接合して構成されている。プリズム１５ａ、１５ｂの接合面は表面に対して傾斜しており、この接合面にホログラム１６が設けられている。プリズム１５ａの上端部は他の部位よりも厚く形成されており、ＬＣＤ１４からの映像光はこの端部の端面よりプリズム１５の内部に入る。プリズム１５に入った映像光は、プリズム１５の対向する２つの表面で全反射されてホログラム１６に達する。
【００２４】
ホログラム１６は反射型であり、また、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光それぞれに対して回折効率を有して、入射する映像光を反射して観察者の眼に導く。プリズム１５およびホログラム１６は接眼光学系を成し、観察者の眼の近傍に射出瞳１７を形成する。図４には示していないが、射出瞳１７は、ＬＥＤ１１ＲからのＲ光、ＬＥＤ１１ＧからのＧ光、およびＬＥＤ１１ＢからのＢ光のそれぞれについて存在する。以下、各色光の射出瞳１７を１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂとして区別して表す。これらの射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂは同一平面上に存在する。
【００２５】
ホログラム１６は体積位相型であり、その感材としてはフォトポリマ、銀塩材料、重クロム酸ゼラチン等を用いることができる。このうちフォトポリマは、ホログラム１６の作製をドライプロセスで行うことができて簡便である。また、ホログラム１６は、単一の感材をＲ光、Ｇ光、Ｂ光で多重露光して作製してもよいし、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光で個別に露光した感材を貼り合わせることによって作製してもよい。多重露光では作製が容易であり、個別に露光して貼り合わせれば、回折効率の高いものが得られる。
【００２６】
各実施形態の映像表示装置１の外観を図５の斜視図に示す。映像表示装置１は、全体として眼鏡状の形態であり、プリズム１５と概ね同じ形状の平行平板のプリズム１８と、プリズム１５、１８を連結するブリッジ１９と、プリズム１５、１８の端部に取り付けられた１対のテンプル２０と、ブリッジ１９に取り付けられた１対の鼻当て２１を有し、さらに、プリズム１５の上端部に取り付けられた筐体２２を有する。筐体２２は、ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ、拡散板１２、コンデンサレンズ１３、およびＬＣＤ１４を収容しており、ケーブル２３を介して、ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの発光およびＬＣＤ１４の表示を制御する制御部（不図示）に接続されている。
【００２７】
観察者（使用者）は、眼鏡と同様にして映像表示装置１を装着する。観察者の両眼にはプリズム１５、１８を透過して外界からの光が入射し、また、一方の眼（この例では右眼）にはホログラム１６からの映像光が入射し、観察者は外界の像と共に映像を観察することができる。映像は外界の像に重なって観察される。
【００２８】
図４に示したように、ホログラム１６が設けられているプリズム１５ａの端部はくさび状であり、外界からの光の一部はこの部位を透過するが、プリズム１５ｂが接合されて全体としては平板となっているため、ホログラム１６が設けられている部位を透過する光に他の部位を透過する光と異なる屈折は生じず、外界の像に歪みは生じない。
【００２９】
映像表示装置１では、プリズム１５を用い、プリズム１５内での全反射によって映像光を導いているので、光学系全体が薄くかつ軽量となっている。このため、頭部に装着するのに適した形態となり、長時間の使用でも観察者は疲れ難い。また、外界の像も観察できるため、日常生活で使用することができる。
【００３０】
プリズム１５内の全反射によって導かれる映像光はホログラム１６に対する入射角が大きい。このため、入射角にずれが生じれば回折波長のシフトも大きくなって、形成される射出瞳の位置や大きさへも影響が及ぶ。
【００３１】
上記のような構成で、ホログラムの波長選択性および角度選択性を考慮しない場合に発生する射出瞳の大きさおよび位置の不一致の例を図６および図７に示す。なお、これらの例では、簡単のために、波長の異なる２つの光のみを示す。また、これらの図において、（ａ）は射出瞳面上での上下方向の位置と映像光の強度の関係を表し、（ｂ）は上下方向および左右方向の射出瞳の位置を表す。
【００３２】
図６の例は、２つの光Ｌ１、Ｌ２の射出瞳Ｐ１、Ｐ２の大きさが一致しておらず、これに伴い、位置も一致しないときのものである。このような状況は、例えば、ホログラムを波長５３２ｎｍのレーザ光および波長６４７ｎｍのレーザ光の露光により作製し、ピーク波長５２０ｎｍ、半値幅４０ｎｍの光Ｌ１およびピーク波長６３５ｎｍ、半値幅２０ｎｍの光Ｌ２とで照明する場合に発生する。なお、ホログラムの回折半値幅は１５ｎｍとし、映像光のうちピーク強度の５０％以上の強度範囲を射出瞳としている。
【００３３】
図７の例は、２つの光Ｌ１、Ｌ２の射出瞳Ｐ１、Ｐ２の大きさは一致しているものの、両者の位置が一致していないときのものである。このような状況は、例えば、ホログラムを波長４６７．５ｎｍのレーザ光および波長５３２ｎｍのレーザ光の露光により作製し、ピーク波長４６５ｎｍ、半値幅４０ｎｍの光Ｌ１およびピーク波長５５０ｎｍ、半値幅４０ｎｍの光Ｌ２とで照明する場合に発生する。ここでも、ホログラムの回折半値幅は１５ｎｍとし、映像光うちのピーク強度の５０％以上の強度範囲を射出瞳としている。
【００３４】
図６、図７のいずれの場合も、２つの射出瞳Ｐ１、Ｐ２が重なる領域では、色むらの少ない映像が観察されるが、射出瞳Ｐ１、Ｐ２が重ならない領域では、著しい色むらが生じて正しい色合いの映像は観察されない。
【００３５】
各実施形態では、再生時の条件を考慮して、映像表示装置１を作製することにより、３つのＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１ＢからのＲ光、Ｇ光、Ｂ光の射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの大きさおよび位置、または、射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ内のピーク強度の位置を一致させる。
【００３６】
第１の実施形態では、ＬＣＤ１４に対するＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの少なくとも１つの向きを他と違えることにより、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの位置およびピーク強度の位置を一致させる。例えば、図８の（ａ）に示すようにＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの向きを一致させると、図９の（ａ）に示すように、射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの大きさは一致するものの、Ｒ光の射出瞳１７ＲがＧ光、Ｂ光の射出瞳１７Ｇ、１７Ｂからずれる場合に、図８の（ｂ）に示すようにＬＥＤ１１Ｒの向きを違えて、ＬＣＤ１４に対する入射角（したがってホログラム１６に対する入射角）をＲ光のみ相違させて、図９の（ｂ）に示すように、射出瞳１７Ｒの位置を射出瞳１７Ｇ、１７Ｂの位置に一致させる。
【００３７】
ＬＣＤ１４に対するＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの向きを相違させる本実施形態の方法を、図６に示したように射出瞳の大きさと位置の双方に不一致が生じる場合に適用した例を、図１０に示す。この場合、Ｇ光の射出瞳１７ＧはＲ光、Ｂ光の射出瞳１７Ｒ、１７Ｂよりも大きいが、射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂにおける強度ピークの位置が一致しているため、色むらが大幅に低減する。最も明るく映像を観察することが可能な強度ピークの位置の付近では、色むらはほとんど生じない。
【００３８】
以下の各実施形態では、射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの位置を一致させるだけでなく、射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの大きさも一致させる。
【００３９】
第２の実施形態では、第１の実施形態で述べた方法によって射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの位置を一致させるとともに、ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１ＢからのＲ光、Ｇ光、Ｂ光の少なくとも１つの開口数（ＮＡ）を小さくすることにより、射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの大きさを一致させる。例えば、図１０に示したようにＧ光の射出瞳１７ＧがＲ光、Ｂ光の射出瞳１７Ｒ、１７Ｂよりも大きい場合、Ｇ光の開口数を小さくして、射出瞳１７Ｇの大きさを射出瞳１７Ｒ、１７Ｂの大きさに一致させる。結果を図１１に示す。
【００４０】
具体的には、図１２に示すように、ＬＥＤ１１Ｇが発した直後のＧ光の光路上に、開口数を規制するルーバー３１を配置する。なお、開口数を規制するルーバー３１は、Ｇ光のみに作用するように、ＬＥＤ１１Ｇと拡散板１２（図４）との間に配置する。開口数を規制する光学素子としては、ルーバーのほか、ＢＥＦや絞りも利用することができる。
【００４１】
第３の実施形態では、第２の実施形態とは逆に、ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１ＢからのＲ光、Ｇ光、Ｂ光の少なくとも１つの開口数を大きくすることにより、射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの大きさを一致させる。図１０に示したように、Ｇ光の射出瞳１７ＧがＲ光、Ｂ光の射出瞳１７Ｒ、１７Ｂよりも大きいときは、Ｒ光およびＢ光の開口数を大きくする。ここでは、図１３に示すように、ＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｂが発した直後のＲ光、Ｂ光の光路上に、拡散板３２を配置する。射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの位置は第１の実施形態で述べた方法によって一致させる。
【００４２】
第４の実施形態では、バンドパスフィルタでＬＥＤ１１Ｒ、１１Ｇ、１１ＢからのＲ光、Ｇ光、Ｂ光の少なくとも１つの波長帯域を狭めることにより、射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの大きさを一致させる。Ｂ光の射出瞳１７ＢがＲ光、Ｇ光の射出瞳１７Ｒ、１７Ｇよりも大きく、射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの一端が一致している場合の射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ、および、フィルタによってＢ光の波長帯域を狭めたときの射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂを、それぞれ図１４の（ａ）および（ｂ）に示す。また、フィルタを透過する前のＢ光の波長帯域とそのフィルタの透過率を図１５の（ａ）に示し、フィルタ透過後のＢ光の波長帯域を図１２の（ｂ）に示す。
【００４３】
ここでは、フィルタの透過率最小波長をＢ光のピーク波長からずらして設定して、フィルタ透過後のＢ光のピーク波長をシフトさせている。これにより、図１４に示すように、Ｂ光の射出瞳１７Ｂは、大きさだけでなく位置も変化しており、Ｒ光、Ｇ光の射出瞳１７Ｒ、１７Ｇに一致している。
【００４４】
第５の実施形態では、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の少なくとも１つに対するホログラム１６の回折半値幅を他と違えることにより、射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの大きさを一致させる。例えば、図１６の（ａ）に示すようにＲ光、Ｇ光、Ｂ光に対するホログラム１６の回折半値幅を等しくすれば、図１７の（ａ）に示すようにＲ光の射出瞳１７ＲがＧ光、Ｂ光の射出瞳１７Ｇ、１７Ｂよりも小さくなる場合、図１６の（ｂ）に示すようにＲ光に対する回折半値幅を大きくして、図１７の（ｂ）の如く射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの大きさを一致させる。逆に、Ｇ光、Ｂ光に対する回折半値幅を小さくすることによって、射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの大きさを一致させることもできる。
【００４５】
回折半値幅は、感材の種類、露光量、露光後のベイク量を制御することで調節することが可能である。回折半値幅を大きくするには、屈折率変化量の大きい感材を用いること、膜厚の薄い感材を用いること、露光量を大きくすること、ベイク量を多くすることが有効である。回折半値幅を小さくするには、これと逆にすればよい。本実施形態の場合、多重露光でホログラム１６を作製することも可能であるが、個別に露光した感材を貼り合わせて作製する方が、所望の回折半値幅とするのが容易であり、好ましい。なお、射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの位置は第１の実施形態で述べた方法によって一致させる。
【００４６】
上記の第１〜第５の実施形態では、回折ピーク波長に関して対称に回折効率を有するようにホログラム１６を設定し、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の強度ピークの位置を一致させたが、光源の発光波長分布が強度ピーク波長に関して非対称であること、光源の強度ピーク波長とホログラムの回折ピーク波長が一致しないこと等を原因として、映像光のうちのいずれかの波長帯域の対称性が低くなる場合もあり得る。ホログラム１６として、Ｇ光に対してのみ高い波長対称性を有し、Ｒ光、Ｂ光に対しては波長対称性の低いものを用いた第６の実施形態の射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂを図１８に示す。この場合、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の強度ピークの位置は一致していないが、射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの大きさおよび位置は概ね一致している。したがって、射出瞳のどの部位でも色むらを低減することができる。なお、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の強度ピークの位置のずれは、人の瞳孔径である３ｍｍ程度以下とするのが好ましい。
【００４７】
カラーチューニングフィルムを用いることで、作製したホログラムの回折波長ピークを変化させることができる。この手法を用いて映像光の波長帯域をシフトさせることにより、射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの大きさや位置を一致させたり、強度ピークの位置を一致させたりすることも可能である。この場合、射出瞳１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの大きさや位置を一致させるための制御を容易にするために、単一のホログラム感材を多重露光するのではなく、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光でそれぞれ個別に露光したホログラム感材を貼り合わせてホログラム１６とするのが好ましい。各ホログラム感材を貼り合わせる前に、いずれかのホログラム感材にカラーチューニングフィルムを一時的に貼り付けて、そのホログラム感材のみを膨潤させることができる。
【００４８】
なお、上記の各実施形態では、光源からの光を透過型のＬＣＤで変調する例を掲げたが、反射型のＬＣＤで変調することも可能である。また、本発明は、例えばＣＲＴ（陰極線管）表示器やＥＬ（エレクトロルミネセンス）表示器のように、表示素子自体が映像を表す光を発する構成にも適用可能である。
【００４９】
【発明の効果】
異なる波長帯域の光を含む映像光を生成する生成手段、および生成手段からの映像光が表す映像を観察者に提供する接眼光学系より成る映像表示装置であって、接眼光学系がホログラムを含むものにおいて、本発明のように、映像光に含まれる異なる波長帯域の光の射出瞳の大きさおよび位置が略一致している設定とすると、色むらのない映像を提供することができる。
【００５０】
また、異なる波長帯域の光を含む映像光を生成する生成手段、および生成手段からの映像光が表す映像を観察者に提供する接眼光学系より成る映像表示装置であって、接眼光学系がホログラムを含むものにおいて、本発明のように、映像光に含まれる異なる波長帯域の光の射出瞳の強度ピークの位置が略一致している設定とすると、少なくとも射出瞳のうちの最も明るく映像が観察される部位付近では、確実に色むらをなくすことができる。
【００５１】
映像光に含まれる異なる波長帯域の光のうちのいずれかの波長帯域を規制する手段を備える構成とすると、異なる波長帯域の光の射出瞳の大きさおよび位置を一致させることや、強度ピークを一致させることが容易になる。
【００５２】
映像光に含まれる異なる波長帯域の光のうちのいずれかに対するホログラムの回折半値幅が他の光に対する回折半値幅と異なる設定としても、異なる波長帯域の光の射出瞳の大きさおよび位置を一致させることや、強度ピークを一致させることが容易になる。
【００５３】
映像光に含まれる異なる波長帯域の光の射出瞳の強度ピークの位置が３ｍｍ以内で一致している設定とすると、強度ピークの位置のずれが人の瞳孔径以下となって、色むらを抑えることが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】反射型ホログラムの再生光路の例を示す断面図。
【図２】反射型ホログラムにおける波長と回折効率の関係の例を示す図。
【図３】反射型ホログラムにおける再生時の光の入射角と回折効率の関係の例を示す図。
【図４】本発明の各実施形態の映像表示装置の光学構成を示す断面図。
【図５】各実施形態の映像表示装置の外観を示す斜視図。
【図６】ホログラムの波長選択性および角度選択性を考慮しない場合に発生する射出瞳の大きさおよび位置の不一致の例を示す図。
【図７】ホログラムの波長選択性および角度選択性を考慮しない場合に発生する射出瞳の位置の不一致の例を示す図。
【図８】第１の実施形態の映像表示装置の方向変更前後の光源の配置を示す図。
【図９】第１の実施形態の映像表示装置により射出瞳が一致する様子を示す図。
【図１０】第１の実施形態の映像表示装置により大きさの異なる射出瞳の強度ピークの位置を一致させた状態を示す図。
【図１１】第２の実施形態の映像表示装置により射出瞳の大きさおよび位置を一致させた状態を示す図。
【図１２】第２の実施形態の映像表示装置の光学構成の要部を示す断面図。
【図１３】第３の実施形態の映像表示装置の光学構成の要部を示す断面図。
【図１４】第４の実施形態の映像表示装置により射出瞳が一致する様子を示す図。
【図１５】第４の実施形態の映像表示装置が備えるバンドパスフィルタの透過率と、バンドパスフィルタ透過前後の光の波長帯域を示す図。
【図１６】第５の実施形態の映像表示装置のホログラムの特性変更前後の回折波長帯域を示す図。
【図１７】第５の実施形態の映像表示装置により射出瞳が一致する様子を示す図。
【図１８】第６の実施形態の映像表示装置により射出瞳の大きさおよび位置を概ね一致させた状態を示す図。
【符号の説明】
１映像表示装置
１１、１１Ｒ、１１Ｇ、１１ＢＬＥＤ
１２拡散板
１３コンデンサレンズ
１４ＬＣＤ
１５、１５ａ、１５ｂプリズム
１６ホログラム
１７、１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ射出瞳
１８プリズム
１９ブリッジ
２０テンプル
２１鼻当て
２２筐体
２３ケーブル
３１ルーバー
３２拡散板

Claims

異なる波長帯域の光を含む映像光を生成する生成手段、および生成手段からの映像光が表す映像を観察者に提供する接眼光学系より成る映像表示装置であって、接眼光学系がホログラムを含むものにおいて、
映像光に含まれる異なる波長帯域の光の射出瞳の大きさおよび位置が略一致していることを特徴とする映像表示装置。
異なる波長帯域の光を含む映像光を生成する生成手段、および生成手段からの映像光が表す映像を観察者に提供する接眼光学系より成る映像表示装置であって、接眼光学系がホログラムを含むものにおいて、
映像光に含まれる異なる波長帯域の光の射出瞳の強度ピークの位置が略一致していることを特徴とする映像表示装置。
映像光に含まれる異なる波長帯域の光のうちのいずれかの波長帯域を規制する手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の映像表示装置。
映像光に含まれる異なる波長帯域の光のうちのいずれかに対するホログラムの回折半値幅が他の光に対する回折半値幅と異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の映像表示装置。
映像光に含まれる異なる波長帯域の光の射出瞳の強度ピークの位置が３ｍｍ以内で一致していることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の映像表示装置。