JP2021039344A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像の輝度ムラおよび色ムラの少ない表示装置を提供する。【解決手段】本発明の表示装置は、画像光生成装置と、画像光生成装置から射出された画像光が入射する導光部材と、導光部材に設けられ、正のパワーを有し、画像光が入射する第１回折素子と、導光部材に設けられ、正のパワーを有し、画像光による射出瞳を形成する第２回折素子と、を備える。導光部材は、正のパワーを有する少なくとも一つの全反射面を有する。第２回折素子は、体積ホログラムで構成され、体積ホログラムの断面視において、第２回折素子の一端から他端に向けて干渉縞のピッチと傾きとが連続的に変化している。【選択図】図４

Description

本発明は、表示装置に関する。

複数の反射面を用いて画像光を反射させつつ観察者の眼に導く形態のヘッドマウントディスプレイが知られている。下記の特許文献１には、光源と、コリメーター光学系と、走査光学系と、導光板と、導光板の光入射領域に設けられた第１反射型体積ホログラムグレーティングと、導光板の光射出領域に設けられた第２反射型体積ホログラムグレーティングと、を備えた虚像表示装置が開示されている。この虚像表示装置において、２つの反射型体積ホログラムグレーティングが有する干渉縞のピッチはホログラム内で一定であり、干渉縞の傾きはホログラム内で連続的または段階的に変化している。

特開２００６−３５０１２９号公報

ヘッドマウントディスプレイ等の表示装置において、画像の輝度ムラおよび色ムラを抑制するために、観察者の眼前に正のパワーを有する回折素子を備えた光学系が必要になる。ところが、この種の光学系に干渉縞のピッチが一定で傾きが変化する特許文献１の回折素子を用いたとしても、画像の輝度ムラおよび色ムラを抑制することが難しい、という問題がある。また、干渉縞の傾きが段階的に変化する回折素子を用いた場合、干渉縞の傾きが変化する領域の境界において画像に筋状のムラが視認される、という問題がある。

上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の表示装置は、画像光生成装置と、前記画像光生成装置から射出された画像光が入射する導光部材と、前記導光部材に設けられ、正のパワーを有し、前記画像光が入射する第１回折素子と、前記導光部材に設けられ、正のパワーを有し、前記画像光による射出瞳を形成する第２回折素子と、を備え、前記導光部材は、正のパワーを有する少なくとも一つの全反射面を有し、前記第２回折素子は、体積ホログラムで構成され、前記体積ホログラムの断面視において、前記第２回折素子の一端から他端に向けて干渉縞のピッチと傾きとが連続的に変化している。

本発明の一つの態様の表示装置において、前記第２回折素子は、前記体積ホログラムの正面視において、前記第２回折素子の一端から他端に向けて干渉縞の曲率半径が連続的に変化していてもよい。

本発明の一つの態様の表示装置において、前記第２回折素子は、第１波長帯の第１の光に対応する第１干渉縞と、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２の光に対応する第２干渉縞と、前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯の第３の光に対応する第３干渉縞と、を有していてもよい。

本発明の一つの態様の表示装置において、前記第２回折素子は、前記第１干渉縞を有する第１回折層と、前記第２干渉縞を有する第２回折層と、前記第３干渉縞を有する第３回折層と、が積層された構成を有していてもよい。

本発明の一つの態様の表示装置において、前記第２回折素子は、前記第１干渉縞、前記第２干渉縞、および前記第３干渉縞のうち、少なくとも２つの干渉縞が一つの回折層内に重畳された構成を有していてもよい。

本発明の一つの態様の表示装置において、前記干渉縞のピッチは、前記第１回折素子に近い側で相対的に大きく、前記第１回折素子から遠い側で相対的に小さくてもよい。

本発明の一つの態様の表示装置において、前記第１回折素子は、断面視において、前記第１回折素子の一端から他端に向けて干渉縞のピッチと傾きとが連続的に変化していてもよい。

本発明の一つの態様の表示装置において、前記導光部材においては、前記全反射面が設けられた領域の厚さは、前記第１回折素子および前記第２回折素子が設けられた領域の厚さよりも厚くてもよい。

本発明の一つの態様の表示装置において、前記導光部材の各面のうち、前記第１回折素子および前記第２回折素子が設けられた領域を除く面は、自由曲面形状を有していてもよい。

本発明の一つの態様の表示装置は、前記画像光生成装置と前記導光部材との間における前記画像光の光路に設けられた、正のパワーを有する第１光学部と、前記第１回折素子を含む第２光学部と、前記全反射面を含む第３光学部と、前記第２回折素子を含む第４光学部と、を備えていてもよく、前記画像光の光路において、前記第１光学部と前記第３光学部との間に前記画像光の第１中間像が形成され、前記第２光学部と前記第４光学部の間に瞳が形成され、前記第３光学部と前記第４光学部との間に前記画像光の第２中間像が形成され、前記第４光学部の前記第３光学部とは反対側に射出瞳が形成されてもよい。

第１実施形態の表示装置の外観を示す斜視図である。 表示装置の光学系を示す概略構成図である。 光学系の作用を説明するための光線図である。 第２回折素子の断面図である。 第２回折素子の作用を説明するための光線図である。 第２回折素子の正面図である。 第２実施形態の第２回折素子の断面図である。 各色光に対する画角と干渉縞ピッチとの関係を示すグラフである。 第３実施形態の第２回折素子の断面図である。 第１変形例の第２回折素子の断面図である。 第４実施形態の光学系を示す概略構成図である。 第５実施形態の光学系を示す概略構成図である。 第２変形例の光学系を示す概略構成図である。 第６実施形態の光学系を示す概略構成図である。 第３変形例の光学系を示す概略構成図である。 第７実施形態の光学系を示す概略構成図である。 第４変形例の光学系を示す概略構成図である。 第８実施形態の光学系を示す概略構成図である。 第５変形例の光学系を示す概略構成図である。 第９実施形態の光学系を示す概略構成図である。 第６変形例の光学系を示す概略構成図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図６を用いて説明する。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。

図１は、本実施形態の表示装置１００の外観を示す斜視図である。図２は、図１に示す表示装置１００の光学系１０を示す概略構成図である。
図１および図２においては、表示装置を装着した観察者に対する前後方向をＺ軸に沿う方向とし、前後方向の一方側として表示装置を装着した観察者の前方を前側Ｚ１とし、前後方向の他方側として表示装置を装着した観察者の後方を後側Ｚ２とする。また、表示装置を装着した観察者に対する左右方向をＸ軸に沿う方向とし、左右方向の一方側として表示装置を装着した観察者の右方を右側Ｘ１とし、左右方向の他方側として表示装置を装着した観察者の左方を左側Ｘ２とする。また、表示装置を装着した観察者に対する上下方向をＹ軸方向に沿う方向とし、上下方向の一方側として表示装置を装着した観察者の上方を上側Ｙ１とし、上下方向の他方側として表示装置を装着した観察者の下方を下側Ｙ２とする。

図１に示すように、表示装置１００は、ヘッドマウントディスプレイであり、画像光Ｌ０ａを右眼Ｅａに入射させる右眼用光学系１０ａと、画像光Ｌ０ｂを左眼Ｅｂに入射させる左眼用光学系１０ｂと、を有している。表示装置１００は、例えば眼鏡のような形状に構成されている。具体的に、表示装置１００は、右眼用光学系１０ａと左眼用光学系１０ｂとを保持する筐体９０をさらに備えている。表示装置１００は、筐体９０によって観察者の頭部に装着される。

表示装置１００は、筐体９０として、フレーム９１と、フレーム９１の右側に設けられ、観察者の右耳に係止されるテンプル９２ａと、フレーム９１の左側に設けられ、観察者の左耳に係止されるテンプル９２ｂと、を備えている。フレーム９１は、両側部に収納空間９１ｓを有しており、収納空間９１ｓ内に、後述する光学系１０を構成する画像光投射装置等の各種部品が収容されている。テンプル９２ａ，９２ｂは、ヒンジ９５によってフレーム９１に対して折り畳み可能に連結されている。

右眼用光学系１０ａと左眼用光学系１０ｂとは基本的な構成が同一である。したがって、以下の説明では、右眼用光学系１０ａと左眼用光学系１０ｂとを区別せず、単に光学系１０として説明する。

図２を参照して、表示装置１００の光学系１０の基本的な構成を説明する。
図２に示すように、表示装置１００の光学系１０は、画像光生成装置１１と、投射光学系１２と、導光部材１３と、第１回折素子１４と、第２回折素子１５と、を備えている。

画像光生成装置１１は、画像光Ｌ０を生成する。画像光生成装置１１は、例えば有機エレクトロルミネッセンス素子等の表示パネルを備えた構成を採用することができる。この構成によれば、小型で高画質な画像表示が可能な表示装置１００を実現できる。また、画像光生成装置１１は、照明光源（図示せず）と、照明光源から射出された照明光を変調する液晶表示素子等の表示パネルとを備えた構成を採用してもよい。この構成によれば、照明光源の選択が可能なため、画像光Ｌ０の波長特性の自由度が広がるという利点がある。

画像光生成装置１１は、カラー表示が可能な１枚の表示パネルを有していてもよい。また、画像光生成装置１１は、各色に対応する複数の表示パネルと、複数の表示パネルから出射された各色の画像光を合成する合成光学系と、を有する構成を採用してもよい。また、画像光生成装置１１は、レーザー光をマイクロミラーデバイスで変調する構成を採用してもよい。

投射光学系１２は、画像光生成装置１１と導光部材１３との間における画像光Ｌ０の光路に設けられ、正のパワーを有する。投射光学系１２は、画像光生成装置１１から射出された画像光Ｌ０を導光部材１３に導く。投射光学系１２は、正のパワーを有する投射レンズから構成されている。投射レンズは、球面レンズ、自由曲面レンズ等、種々のレンズから構成されていてもよい。なお、図２では、投射光学系１２が１つの投射レンズを有する例を挙げたが、投射レンズの数はこれに限定されることはなく、投射光学系１２が２つ以上のレンズを備えていてもよい。また、複数のレンズを貼り合わせて一体化し、一体化されたレンズによって投射光学系１２を構成してもよい。なお、投射光学系１２は、レンズ以外に例えばプリズム等の光学素子で構成されていてもよい。

導光部材１３は、投射光学系１２から射出された画像光Ｌ０を全反射させつつ導光させた後、観察者の眼Ｅに向けて射出させる。導光部材１３は、板状の部材であって、観察者および画像光生成装置１１に対向する第１面１３ａと、外界に対向する第２面１３ｂと、を有する。

第１面１３ａのうち、画像光生成装置１１に対向する領域は、画像光生成装置１１から射出された画像光Ｌ０が入射する入射面１３１ａとなっている。また、観察者の眼Ｅに対向する領域は、眼Ｅに向けて画像光Ｌ０を射出させる射出面１３１ｂとなっている。入射面１３１ａと射出面１３１ｂとの間に、正のパワーを有する全反射面１３１ｃが設けられている。具体的には、全反射面１３１ｃは、入射面１３１ａおよび射出面１３１ｂに対して観察者側に凸となるように湾曲した曲面で構成されている。

第２面１３ｂのうち、入射面１３１ａに対向する領域は、入射面１３１ａと所定の角度をなすように傾いた傾斜面１３１ｄとなっており、傾斜面１３１ｄに第１回折素子１４が設けられている。また、射出面１３１ｂに対向する領域は、射出面１３１ｂと略平行な平面１３１ｅとなっており、平面１３１ｅに第２回折素子１５が設けられている。第１回折素子１４および第２回折素子１５のそれぞれは、反射型体積ホログラムから構成されている。第１回折素子１４および第２回折素子１５の構成については、後述する。

導光部材１３において、全反射面１３１ｃが設けられた領域の厚さは、第１回折素子１４および第２回折素子１５が設けられた領域の厚さよりも厚い。この構成によれば、導光部材１３における光路以外の部分を薄くすることができ、導光部材１３の軽量化を図ることができる。

本実施形態の光学系１０は、光学的には、画像光Ｌ０の光路に沿って順に配置された、正のパワーを有する第１光学部Ｌ１０と、正のパワーを有する第２光学部Ｌ２０と、正のパワーを有する第３光学部Ｌ３０と、正のパワーを有する第４光学部Ｌ４０と、を備えている。本実施形態の場合、第１光学部Ｌ１０は、正のパワーを有する投射光学系１２を含んでいる。第２光学部Ｌ２０は、正のパワーを有する第１回折素子１４を含んでいる。第３光学部Ｌ３０は、正のパワーを有する全反射面１３１ｃを含んでいる。第４光学部Ｌ４０は、正のパワーを有する第２回折素子１５を含んでいる。

光学系１０において、画像光Ｌ０の進行方向に着目すると、画像光生成装置１１は、投射光学系１２に向けて画像光Ｌ０を射出する。投射光学系１２は、入射した画像光Ｌ０を第１回折素子１４に向けて射出する。第１回折素子１４は、導光部材１３の入射面１３１ａから入射した画像光Ｌ０を全反射面１３１ｃに向けて回折させる。全反射面１３１ｃは、入射した画像光Ｌ０を第２回折素子１５に向けて反射する。第２回折素子１５は、入射した画像光Ｌ０を導光部材１３の射出面１３１ｂから観察者の眼Ｅに向けて射出する。

本実施形態の光学系１０において、第１光学部Ｌ１０と第３光学部Ｌ３０との間に瞳が形成され、第２光学部Ｌ２０と第４光学部Ｌ４０との間に瞳が形成され、第３光学部Ｌ３０と第４光学部Ｌ４０との間に画像光Ｌ０の第２中間像が形成され、第４光学部Ｌ４０によって射出瞳が形成される。

図３は、本実施形態の光学系１０における光線図である。図３では、光軸に沿って配置された各光学部を太い矢印で示している。また、画像光生成装置１１の１つの画素から射出された光線を実線Ｌａで示し、画像光生成装置１１の端部から射出される主光線を一点鎖線Ｌｂで示し、第１回折素子１４と共役関係となる位置を長い破線Ｌｃで示している。ここで、「中間像」は、１画素から射出された光線（実線Ｌａ）が集まる個所であり、「瞳」とは、各画角の主光線（一点鎖線Ｌｂ）が集まる個所である。また、図３は、画像光生成装置１１から射出された光の進行を示す図である。図３においては、図面を簡略化するため、全ての光学部を透過型として図示している。

図３に示すように、本実施形態の光学系１０では、画像光生成装置１１から射出された画像光の光路に沿って、投射光学系１２を備え、正のパワーを有する第１光学部Ｌ１０と、第１回折素子１４を備え、正のパワーを有する第２光学部Ｌ２０と、全反射面１３１ｃを備え、正のパワーを有する第３光学部Ｌ３０と、第２回折素子１５を備え、正のパワーを有する第４光学部Ｌ４０と、が設けられている。

第１光学部Ｌ１０の焦点距離は、Ｌ／２である。第２光学部Ｌ２０、第３光学部Ｌ３０、および第４光学部Ｌ４０の焦点距離は、いずれもＬである。したがって、第２光学部Ｌ２０から第３光学部Ｌ３０までの光学距離と、第３光学部Ｌ３０から第４光学部Ｌ４０までの光学距離と、は等しい。

光学系１０においては、第１光学部Ｌ１０と第３光学部Ｌ３０との間に画像光Ｌ０の第１中間像Ｐ１が形成され、第２光学部Ｌ２０と第４光学部Ｌ４０との間に瞳Ｒ１が形成され、第３光学部Ｌ３０と第４光学部Ｌ４０との間に画像光Ｌ０の第２中間像Ｐ２が形成され、第４光学部Ｌ４０によって射出瞳Ｒ２が形成される。

このとき、第３光学部Ｌ３０は、第２光学部Ｌ２０から射出された画像光Ｌ０を発散光、または収束光、または平行光と自在に制御して第４光学部Ｌ４０に入射させる。第２光学部Ｌ２０は、第１光学部Ｌ１０から射出された画像光Ｌ０を収束光として第３光学部Ｌ３０に入射させる。光学系１０において、瞳Ｒ１は、第２光学部Ｌ２と第４光学部Ｌ４０との間のうち、第３光学部Ｌ３０の近傍に形成される。第３光学部Ｌ３０の近傍とは、第２光学部Ｌ２０と第３光学部Ｌ３０の間のうち、第２光学部Ｌ２０よりも第３光学部Ｌ３０に近い位置、または第３光学部Ｌ３０と第４光学部Ｌ４０の間のうち、第４光学部Ｌ４０よりも第３光学部Ｌ３０に近い位置を意味する。

第３光学部Ｌ３０は、画像光生成装置１１の１点からの画像光について、第１回折素子１４により偏向されて、特定波長からずれた周辺波長の光を第２回折素子１５の所定の範囲に入射させる。すなわち、第１回折素子１４と第２回折素子１５とは、共役または略共役の関係にある。ここで、第１回折素子１４の第３光学部Ｌ３０による第２回折素子１５上の射影の倍率の絶対値は、０．５倍から１０倍までの範囲である。倍率の絶対値は、１倍から５倍までの範囲であることが好ましい。

本実施形態の光学系１０によれば、以下に示す４つの条件（条件１、２、３、４）を満たしている。
条件１：画像光生成装置１１の１つの点から射出された光線は、網膜Ｅ０に１つの点として結像される。
条件２：光学系１０の入射瞳と眼球の瞳とが共役である。
条件３：周辺波長を補償するように、第１回折素子１４と第２回折素子１５とが適正に配置されている。
条件４：第１回折素子１４と第２回折素子１５とが共役または略共役の関係にある。

より具体的には、図３に示す実線Ｌａから分かるように、画像光生成装置１１の１つの点から射出された光線は、網膜Ｅ０に１つの点として結像されるという条件１を満たすため、観察者は１つの画素を視認することができる。また、図３に示す実線Ｌａから分かるように、光学系１０の入射瞳と眼Ｅの瞳Ｅ１とが共役（瞳の共役）の関係にあるという条件２を満たすため、画像光生成装置１１で生成された画像の全域を視認することができる。

また、周辺波長を補償するように第１回折素子１４と第２回折素子１５とが適正に配置されているという条件３を満たすため、波長補償を行うことによって第２回折素子１５で発生する色収差をキャンセルすることができる。また、図３に示す長い破線Ｌｃから分かるように、第１回折素子１４と第２回折素子１５とが共役または略共役関係にあるという条件４を満たすため、第１回折素子１４と第２回折素子１５とでは、光線を後述する干渉縞が同一の個所に入射させることができ、波長補償を適正に行うことができる。よって、画像光Ｌ０の解像度の劣化を抑えることができる。

以下、第２回折素子１５の構成について説明する。
図４は、第２回折素子１５の断面図である。図５は、第２回折素子１５の作用を説明するための光線図である。図６は、第２回折素子１５の正面図である。
図４に示すように、第２回折素子１５は、反射型の体積ホログラムで構成された部分反射型の回折光学素子である。したがって、画像光Ｌ０に加えて、外光が第２回折素子１５を介して眼Ｅに入射するため、観察者は、画像光生成装置１１で形成した画像光Ｌ０と外光（背景）とが重畳した画像を認識することができる。

第２回折素子１５は、特定波長に対応するピッチを有する干渉縞１６を有している。干渉縞１６は、互いに屈折率が異なる領域が縞状に形成されたものとしてホログラフィック感光層に記録されている。干渉縞１６は、特定の入射角度に対応するように、導光部材１３の第２面１３ｂに対して一方向に傾いている。本実施形態の場合、干渉縞１６は、図４の左下から右上に向かう方向に傾いている。これにより、第２回折素子１５は、画像光Ｌ０を所定の方向に回折して偏向させ、観察者の眼Ｅに導くことができる。特定波長および特定の入射角度とは、画像光Ｌ０の波長と入射角度とに対応する。干渉縞１６は、参照光および物体光を用いてホログラフィック感光層に干渉露光を行うことにより形成することができる。

第２回折素子１５は、体積ホログラムの断面視において、第２回折素子１５の一端から他端に向けて干渉縞１６のピッチと傾きとが連続的に変化している。より具体的には、干渉縞１６のピッチは、画像光Ｌ０の入射側、すなわち、第３光学部Ｌ３０に近い側の第１端部１５ｃで相対的に大きく、第３光学部Ｌ３０から遠い側の第２端部１５ｄで相対的に小さく、第１端部１５ｃから第２端部１５ｄに向かって順次小さくなっている。換言すると、干渉縞１６の密度は、第１端部１５ｃから第２端部１５ｄに向けて粗→密に変化している。なお、体積ホログラムの断面視とは、図１におけるＸＺ平面、すなわち、観察者が表示装置を装着した状態における水平面に沿って体積ホログラムを切断したときの断面を見ていることを意味する。

また、第２面１３ｂに対する干渉縞１６の傾きは、第３光学部Ｌ３０に近い側の第１端部１５ｃで相対的に小さく、第３光学部Ｌ３０から遠い側の第２端部１５ｄで相対的に大きく、第１端部１５ｃから第２端部１５ｄに向かって順次大きくなっている。なお、ここで言う「傾き」は、干渉縞１６と第２面１３ｂとがなす角度として定義する。

図６に示すように、第２回折素子１５においては、体積ホログラムの正面視において、干渉縞１６は、第２回折素子１５の外側に中心を有する略同心円状に形成されている。第２回折素子１５の第１面１５ａに見える干渉縞１６の模様は、円弧状となっている。また、第２回折素子１５は、体積ホログラムの正面視において、第２回折素子１５の一端から他端に向けて干渉縞１６の曲率半径が連続的に変化している。より具体的には、干渉縞１６の曲率半径は、第１端部１５ｃから第２端部１５ｄに向けて順次大きくなっている。このため、図２および図４の紙面に垂直な方向に拡がる画角を形成する光線についても、小さく絞られた射出瞳が形成され、画像の色ムラや輝度ムラが生じにくい構成となっている。なお、体積ホログラムの正面視とは、図１におけるＺ軸に沿う方向、すなわち、観察者が表示装置を装着した状態における前後方向から体積ホログラムを見ていることを意味する。

本実施形態の場合、第１回折素子１４は、第２回折素子１５と同様の体積ホログラムから構成されている。すなわち、図２に示すように、第１回折素子１４は、第１回折素子１４の一端から他端に向けて干渉縞１７のピッチと傾きとが連続的に変化している。干渉縞１７のピッチは、入射面１３１ａからの距離が短い側の第１端部１４ｃで相対的に大きく、入射面１３１ａからの距離が長い側の第２端部１４ｄで相対的に小さく、第１端部１４ｃから第２端部１４ｄにかけて順次小さくなっている。換言すると、干渉縞１７の密度は、第１端部１４ｃから第２端部１４ｄに向けて粗→密に変化している。

図２に示すように、第２回折素子１５には、第３光学部Ｌ３０から射出された光線が大きな入射角をもって斜めに入射する。そのため、第３光学部Ｌ３０から遠い第２端部１５ｄ側の干渉縞１６には、第３光学部Ｌ３０に近い第１端部１５ｃ側の干渉縞１６を透過した光線の一部が入射する。この場合、第２回折素子１５が、干渉縞のピッチが一定の従来の回折素子で構成されていたとすると、第２回折素子１５に入射した光線は、第１端部１５ｃ側で反射する光量が多く、第２端部１５ｄ側で反射する光量が少なくなる結果、画像の輝度ムラが発生しやすい。

これに対して、本実施形態の第２回折素子１５においては、図３に示す作用を有する光学系で図２に示す全体構成の光学系を成り立たせようとすると、干渉縞１６は、画角を形成する全ての光線に対して、できるだけブラッグの法則に則ることが望ましい。その結果、第２回折素子１５は、干渉縞１６のピッチと傾きの双方が一端から他端に向けて連続的に変化する構成となる。本実施形態の場合、干渉縞１６のピッチが第１端部１５ｃから第２端部１５ｄに向かって順次小さくなっているため、従来の回折素子を用いた場合に比べて、第１端部１５ｃ側で反射する光量と第２端部１５ｄ側で反射する光量とが均等になりやすい。その結果、本実施形態の第２回折素子１５によれば、画像の輝度ムラが発生しにくくなる。

また、本実施形態の干渉縞１６の構成においては、従来の干渉縞に比べて、図５に示すように、射出瞳Ｒ２が小さくなり、狭い波長分布を有する光線Ｌ０１が射出瞳Ｒ２を形成することになる。これにより、画像の色ムラを抑制することができる。このように、本実施形態によれば、画像の輝度ムラおよび色ムラの少ない表示装置１００を実現することができる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図７および図８を用いて説明する。
第２実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、第２回折素子の構成が第１実施形態と異なる。そのため、表示装置の全体構成の説明は省略する。
図７は、第２実施形態の第２回折素子の断面図である。
図７において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図７に示すように、第２回折素子１９は、第１波長帯の第１の光に対応する第１干渉縞２０Ｂと、第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２の光に対応する第２干渉縞２０Ｇと、第１波長帯および第２波長帯とは異なる第３波長帯の第３の光に対応する第３干渉縞２０Ｒと、を有している。本実施形態の場合、第２回折素子１９は、第１干渉縞２０Ｂを有する第１回折層２１Ｂと、第２干渉縞２０Ｇを有する第２回折層２１Ｇと、第３干渉縞２０Ｒを有する第３回折層２１Ｒと、が積層された構成を有している。

本実施形態では、画像光Ｌ０はカラー表示用の光であり、表示装置はフルカラーの画像を表示する。このため、第２回折素子１９においては、特定波長に対応するピッチを中心として第１干渉縞２０Ｂ、第２干渉縞２０Ｇ、および第３干渉縞２０Ｒの３つの干渉縞が形成されている。

例えば、第１干渉縞２０Ｂは、青色光を回折させる干渉縞であり、青色域の４００〜５００ｎｍの第１波長帯のうち、例えば波長４６０ｎｍに対応するピッチを中心として形成されている。第２干渉縞２０Ｇは、緑色光を回折させる干渉縞であり、緑色域の５００〜５８０ｎｍの第２波長帯のうち、例えば波長５３５ｎｍに対応するピッチを中心として形成されている。第３干渉縞２０Ｒは、赤色光を回折させる干渉縞であり、赤色域の５８０〜７００ｎｍの第３波長帯のうち、例えば波長６１５ｎｍに対応するピッチを中心として形成されている。

図８は、青色光Ｂ、緑色光Ｇおよび赤色光Ｒのそれぞれに対する画角と干渉縞ピッチとの関係の一例を示すグラフである。
図８において、横軸は画角（度）であり、縦軸は干渉縞ピッチ（ｎｍ）である。
図８に示すように、光の波長が長い程、同じ画角の光に対する干渉縞ピッチは長くなり、画角に対する干渉縞ピッチの変化率（グラフの勾配）は大きくなる。したがって、このような関係に基づいて、第１干渉縞２０Ｂ、第２干渉縞２０Ｇ、および第３干渉縞２０Ｒのそれぞれのピッチを設定すればよい。

本実施形態の場合、第１回折層２１Ｂにおいて、第２回折素子１９の一端から他端に向けて第１干渉縞２０Ｂのピッチと傾きとが連続的に変化している。また、第２回折層２１Ｇにおいて、第２回折素子１９の一端から他端に向けて第２干渉縞２０Ｇのピッチと傾きとが連続的に変化している。また、第３回折層２１Ｒにおいて、第２回折素子１９の一端から他端に向けて第３干渉縞２０Ｒのピッチと傾きとが連続的に変化している。
表示装置のその他の構成は、第１実施形態の表示装置と同様である。

本実施形態においても、各干渉縞２０Ｂ，２０Ｇ，２０Ｒのピッチと傾きとが連続的に変化しているため、画像の輝度ムラおよび色ムラが少なく、フルカラー表示に対応した表示装置を実現することができる。

また、本実施形態の場合、ピッチおよび傾きが互いに異なる第１干渉縞２０Ｂ、第２干渉縞２０Ｇ、および第３干渉縞２０Ｒを順次形成できるため、各干渉縞を精度良く形成することができる。

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図９を用いて説明する。
第３実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、第２回折素子の構成が第１実施形態と異なる。そのため、表示装置の全体構成の説明は省略する。
図９は、第３実施形態の第２回折素子の断面図である。
図９において、上記実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図９に示すように、第２回折素子２３は、第２実施形態と同様、第１干渉縞２０Ｂと、第２干渉縞２０Ｇと、第３干渉縞２０Ｒと、を有している。本実施形態の場合、第２回折素子２３は、第１干渉縞２０Ｂを有する第１回折層２１Ｂと、第２干渉縞２０Ｇと第３干渉縞２０Ｒとが一つの層内に重畳された第２回折層２１ＧＲと、が積層された構成を有している。

本実施形態の場合、第１回折層２１Ｂにおいて、第２回折素子２３の一端から他端に向けて第１干渉縞２０Ｂのピッチと傾きとが連続的に変化している。また、第２回折層２１ＧＲにおいて、第２回折素子２３の一端から他端に向けて、第２干渉縞２０Ｇのピッチと傾きとが連続的に変化し、第３干渉縞２０Ｒのピッチと傾きとが連続的に変化している。
表示装置のその他の構成は、第１実施形態の表示装置と同様である。

本実施形態においても、各干渉縞２０Ｂ，２０Ｇ，２０Ｒのピッチと傾きとが連続的に変化しているため、画像の輝度ムラおよび色ムラが少なく、フルカラー表示に対応した表示装置を実現することができる。

また、本実施形態の場合、３つの干渉縞２０Ｂ，２０Ｇ，２０Ｒが２つの回折層２１Ｂ，２１ＧＲ内に形成されているため、回折層の層数が減り、第２回折素子２３の薄型化を図ることができる。

［第１変形例］
上記の第２回折素子２３は、以下の構成を有していてもよい。
図１０は、第１変形例の第２回折素子の断面図である。
図１０において、上記実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１０に示すように、本変形例の第２回折素子２５は、第２実施形態と同様、第１干渉縞２０Ｂと、第２干渉縞２０Ｇと、第３干渉縞２０Ｒと、を有している。本変形例の場合、第２回折素子２５は、第１干渉縞２０Ｂと第２干渉縞２０Ｇと第３干渉縞２０Ｒとが一つの回折層２６内に重畳された構成を有している。

本変形例においても、画像の輝度ムラおよび色ムラが少なく、フルカラー表示に対応した表示装置を実現できる、第２回折素子２５の薄型化を図ることができる、といった第３実施形態と同様の効果が得られる。

なお、第３実施形態および第１変形例の第２回折素子においては、１つの回折層内に２つ以上の干渉縞２０Ｂ，２０Ｇ，２０Ｒが重畳されているため、例えば図１０に示すように、重畳された２つ以上の干渉縞２０Ｂ，２０Ｇ，２０Ｒをまとめて１つの干渉縞と見なしたとすると、第２回折素子の第１端部に近い側の領域であっても、局所的にはピッチが狭い個所がある。したがって、隣り合う全ての縞のピッチと傾きとが、必ずしも連続的に変化しているわけではない。ただし、各波長帯の光に対応した個別の干渉縞２０Ｂ，２０Ｇ，２０Ｒについては、ピッチと傾きとが一端から他端に向けて連続的に変化している。

［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図１１を用いて説明する。
第４実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、光学系の配置が第１実施形態と異なる。そのため、表示装置の全体構成の説明は省略する。
図１１は、第４実施形態の光学系を示す概略構成図である。
図１１において、上記実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１１に示すように、本実施形態の光学系２８において、導光部材２９は、板状の部材であって、観察者に対向する第１面２９ａと、外界および画像光生成装置１１に対向する第２面２９ｂと、を有する。すなわち、第１実施形態では、画像光生成装置１１および観察者が第１面１３ａと対向していたのに対し、本実施形態では、観察者が第１面２９ａと対向し、画像光生成装置１１が第２面２９ｂと対向している。

第２面２９ｂのうち、画像光生成装置１１に対向する領域は、画像光生成装置１１から射出された画像光Ｌ０が入射する入射面２９１ａとなっている。また、第１面２９ａのうち、観察者の眼Ｅに対向する領域は、眼Ｅに向けて画像光Ｌ０を射出させる射出面２９１ｂとなっている。第１面２９ａにおける射出面２９１ｂと入射面２９１ａに対向する平面２９１ｃとの間に、正のパワーを有する全反射面２９１ｄが設けられている。全反射面２９１ｄは、平面２９１ｃおよび射出面２９１ｂに対して観察者側に凸となるように湾曲した曲面で構成されている。

第２面２９ｂにおいて、第１回折素子１４は、入射面２９１ａ上に設けられている。また、射出面２９１ｂに対向する領域は、射出面２９１ｂと略平行な平面２９１ｅとなっており、平面２９１ｅ上に第２回折素子１５が設けられている。
光学系２８のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態においても、各干渉縞のピッチと傾きとが連続的に変化しているため、画像の輝度ムラおよび色ムラが少ない表示装置を実現できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図１２を用いて説明する。
第５実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、導光部材の構成が第１実施形態と異なる。そのため、表示装置の全体構成の説明は省略する。
図１２は、第５実施形態の光学系を示す概略構成図である。
図１２において、上記実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１２に示すように、本実施形態の光学系３１において、導光部材３２は、板状の部材であって、画像光生成装置１１および観察者に対向する第１面３２ａと、外界に対向する第２面３２ｂと、を有する。

導光部材３２の第１面３２ａのうち、画像光生成装置１１に対向する領域は、画像光生成装置１１から射出された画像光Ｌ０が入射する入射面３２１ａとなっている。また、観察者の眼Ｅに対向する領域は、眼Ｅに向けて画像光Ｌ０を射出させる射出面３２１ｂとなっている。入射面３２１ａと射出面３２１ｂとの間に、正のパワーを有する第１全反射面３２１ｃおよび第３全反射面３２１ｄが設けられている。第１全反射面３２１ｃおよび第３全反射面３２１ｄのそれぞれは、入射面３２１ａおよび射出面３２１ｂに対して観察者側に凸となるように湾曲した曲面で構成されている。

第２面３２ｂのうち、入射面３２１ａに対向する領域は、入射面３２１ａと所定の角度をなすように傾いた傾斜面３２１ｅとなっており、傾斜面３２１ｅに第１回折素子１４が設けられている。また、射出面３２１ｂに対向する領域は、射出面３２１ｂと略平行な平面３２１ｆとなっており、平面３２１ｆに第２回折素子１５が設けられている。第１回折素子１４と第２回折素子１５との間であって、導光部材３２の長手方向における第１全反射面３２１ｃと第３全反射面３２１ｄとの間に位置する領域には、正のパワーを有する第２全反射面３２１ｇが設けられている。第２全反射面３２１ｇは、外界側に凸となるように湾曲した曲面で構成されている。

このように、本実施形態の導光部材３２には、第１全反射面３２１ｃ、第２全反射面３２１ｇ、および第３全反射面３２１ｄの３つの全反射面が設けられている。画像光Ｌ０は、第１全反射面３２１ｃで反射した後、第２全反射面３２１ｇで反射し、さらに第３全反射面３２１ｄで反射する。したがって、本実施形態では、第１全反射面３２１ｃ、第２全反射面３２１ｇ、および第３全反射面３２１ｄは、第３光学部Ｌ３０を構成する。全反射面の数は必ずしも３つに限ることはないが、第１回折素子１４および第２回折素子１５を第２面３２ｂに配置し、かつ、導光部材３２に複数の全反射面を設ける場合、全反射面の数は奇数とする必要がある。
光学系３１のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態においても、各干渉縞のピッチと傾きとが連続的に変化しているため、画像の輝度ムラおよび色ムラが少ない表示装置を実現できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

また、本実施形態においては、第３光学部Ｌ３０における複数回の反射によって画像光Ｌ０を第２回折素子１５に導く構成であるため、導光部材３２の厚さを第１実施形態に比べて薄くすることができる。

［第２変形例］
上記の光学系３１は、以下の構成を有していてもよい。
図１３は、第２変形例の光学系を示す概略構成図である。
図１３において、上記実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１３に示すように、本変形例の光学系３４において、導光部材３５は、観察者に対向する第１面３５ａと、外界および画像光生成装置１１に対向する第２面３５ｂと、を有する。すなわち、第５実施形態では、画像光生成装置１１および観察者が第１面２９ａと対向していたのに対し、本変形例では、観察者が第１面３５ａと対向し、画像光生成装置１１が第２面３５ｂと対向している。
光学系３４のその他の構成は、第５実施形態と同様である。

［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態について、図１４を用いて説明する。
第６実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、導光部材の構成が第１実施形態と異なる。そのため、表示装置の全体構成の説明は省略する。
図１４は、第６実施形態の光学系を示す概略構成図である。
図１４において、上記実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１４に示すように、本実施形態の光学系３７において、導光部材３８は、画像光生成装置１１および観察者に対向する第１面３８ａと、外界に対向する第２面３８ｂと、を有する。

導光部材３８の第１面３８ａのうち、画像光生成装置１１に対向する領域は、画像光生成装置１１から射出された画像光Ｌ０が入射する入射面３８１ａとなっている。また、観察者の眼Ｅに対向する領域は、眼Ｅに向けて画像光Ｌ０を射出させる射出面３８１ｂとなっている。第１面３８ａの射出面３８１ｂ上には、第２回折素子１５が設けられている。入射面３８１ａと射出面３８１ｂとの間であって第１回折素子１４に近い領域に、正のパワーを有する第１全反射面３８１ｃが設けられている。第１全反射面３８１ｃは、入射面３８１ａおよび射出面３８１ｂに対して観察者側に凸となるように湾曲した曲面で構成されている。

第２面３８ｂのうち、入射面３８１ａに対向する領域は、入射面３８１ａと所定の角度をなすように傾いた傾斜面３８１ｄであり、傾斜面３８１ｄに第１回折素子１４が設けられている。導光部材３８の長手方向における第１全反射面３８１ｃと第２回折素子１５との間に位置する領域には、正のパワーを有する第２全反射面３８１ｅが設けられている。第２全反射面３８１ｅは、外界側に凸となるように湾曲した曲面で構成されている。

このように、本実施形態の導光部材３８には、第１全反射面３８１ｃ、および第２全反射面３８１ｅの２つの全反射面が設けられている。画像光Ｌ０は、第１全反射面３８１ｃで反射した後、第２全反射面３８１ｅで反射する。また、第２全反射面３８１ｅで反射した画像光Ｌ０は、第２回折素子１５の第１面１５ａ、すなわち眼Ｅに対向する側の面で一旦反射した後、干渉縞で反射して眼Ｅに向かって回折される。したがって、本実施形態では、第１全反射面３８１ｃ、および第２全反射面３８１ｅは、第３光学部Ｌ３０を構成する。全反射面の数は必ずしも２つに限ることはないが、第１回折素子１４を第２面に配置し、第２回折素子１５を第１面に配置し、かつ、導光部材に複数の全反射面を設ける場合、全反射面の数は偶数とする必要がある。
光学系３７のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態においても、第２回折素子１５の干渉縞のピッチと傾きとが連続的に変化しているため、画像の輝度ムラおよび色ムラが少ない表示装置を実現できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

また、本実施形態の導光部材３８においては、第３光学部Ｌ３０における複数回、本実施形態では２回の反射によって画像光Ｌ０を第２回折素子１５に導くため、導光部材３８の厚さを第１実施形態に比べて薄くすることができ、画像光Ｌ０の反射回数を第５実施形態に比べて少なくすることができる。

［第３変形例］
上記の光学系３７は、以下の構成を有していてもよい。
図１５は、第３変形例の光学系を示す概略構成図である。
図１５において、上記実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１５に示すように、本変形例の光学系４０において、導光部材４１は、観察者に対向する第１面４１ａと、外界および画像光生成装置１１に対向する第２面４１ｂと、を有する。すなわち、第６実施形態では、画像光生成装置１１および観察者が第１面３８ａと対向していたのに対し、第２変形例では、観察者が第１面４１ａと対向し、画像光生成装置１１が第２面４１ｂと対向している。
光学系４０のその他の構成は、第６実施形態と同様である。

［第７実施形態］
以下、本発明の第７実施形態について、図１６を用いて説明する。
第７実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、導光部材の構成が第１実施形態と異なる。そのため、表示装置の全体構成の説明は省略する。
図１６は、第７実施形態の光学系を示す概略構成図である。
図１６において、上記実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１６に示すように、本実施形態の光学系４３において、導光部材４４は、画像光生成装置１１および観察者に対向する第１面４４ａと、外界に対向する第２面４４ｂと、を有する。

導光部材４４の第１面４４ａのうち、画像光生成装置１１に対向する領域は、画像光Ｌ０の主光線Ｌｃに対して斜めに傾いており、画像光Ｌ０が入射する入射面４４１ａとなっている。また、観察者の眼Ｅに対向する領域は、射出面４４１ｂとなっている。第１面４４ａの入射面４４１ａ上には、第１回折素子１４が設けられている。第１面４４ａの射出面４４１ｂ上には、第２回折素子１５が設けられている。すなわち、本実施形態の光学系４３においては、第１回折素子１４および第２回折素子１５の双方が第１面４４ａに設けられている。

導光部材４４の第２面４４ｂのうち、導光部材４４の長手方向における第１回折素子１４と第２回折素子１５との間に位置する領域には、正のパワーを有する全反射面４４１ｃが設けられている。全反射面４４１ｃは、外界側に凸となるように湾曲した曲面で構成されている。
光学系４３のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態においても、第２回折素子１５の干渉縞のピッチと傾きとが連続的に変化しているため、画像の輝度ムラおよび色ムラが少ない表示装置を実現できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

また、本実施形態の導光部材４４においては、第１面４４ａに全反射面を設ける必要がないため、導光部材４４を観察者の顔に向けて張り出した形状とする必要がない。そのため、本実施形態の光学系４３を適用することにより、顔に近付けて装着しやすい表示装置を提供することができる。

［第４変形例］
光学系は、以下の構成を有していてもよい。
図１７は、第４変形例の光学系を示す概略構成図である。
図１７において、上記実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１７に示すように、本変形例の光学系４６において、導光部材４７は、観察者に対向する第１面４７ａと、外界および画像光生成装置１１に対向する第２面４７ｂと、を有する。すなわち、第７実施形態では、画像光生成装置１１および観察者が第１面４４ａと対向していたのに対し、第２変形例では、観察者が第１面４７ａと対向し、画像光生成装置１１が第２面４７ｂと対向している。また、本変形例の場合、第７実施形態と異なり、導光部材４７の第１面４７ａのうち、第１回折素子１４が設けられる面が入射面４４１ａと平行な面となっている。
光学系４６のその他の構成は、第７実施形態と同様である。

［第８実施形態］
以下、本発明の第８実施形態について、図１８を用いて説明する。
第８実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、導光部材の構成が第１実施形態と異なる。そのため、表示装置の全体構成の説明は省略する。
図１８は、第８実施形態の光学系を示す概略構成図である。
図１８において、上記実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１８に示すように、本変形例の光学系４９において、導光部材５０は、画像光生成装置１１および観察者に対向する第１面５０ａと、外界に対向する第２面５０ｂと、を有する。

本実施形態の導光部材５０、第１回折素子１４および第２回折素子１５の配置等は、第７実施形態と略同様である。ただし、本実施形態の導光部材５０においては、導光部材５０の第２面５０ｂ側の部分のうち、第１面５０ａの入射面４４１ａに対向する部分を斜めに切り欠いた形状としている点で、第７実施形態と異なる。導光部材５０として残す部分は、画像光Ｌ０が通過する最小限の領域としている。
光学系４９のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態においても、第２回折素子１５の干渉縞のピッチと傾きとが連続的に変化しているため、画像の輝度ムラおよび色ムラが少ない表示装置を実現できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。また、顔に近付けて装着しやすい表示装置を提供できる、といった第７実施形態と同様の効果が得られる。

また、本実施形態の導光部材５０においては、入射面４４１ａに対向する部分を斜めに切り欠いているため、第７実施形態と比べて、導光部材５０の軽量化を図ることができる。

［第５変形例］
上記の光学系４９は、以下の構成を有していてもよい。
図１９は、第５変形例の光学系を示す概略構成図である。
図１９において、上記実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１９に示すように、本変形例の光学系５２において、導光部材５３は、観察者に対向する第１面５３ａと、外界および画像光生成装置１１に対向する第２面５３ｂと、を有する。すなわち、第８実施形態では、画像光生成装置１１および観察者が第１面５０ａと対向していたのに対し、第２変形例では、観察者が第１面５３ａと対向し、画像光生成装置１１が第２面５３ｂと対向している。また、本変形例の場合、第８実施形態と異なり、導光部材５３の第１面５３ａのうち、第１回折素子１４が設けられる面４４１ｅが入射面４４１ａと平行な面となっている。ただし、本変形例においても、入射面４４１ａ側の導光部材５３として残す部分は、画像光Ｌ０が通過する最小限の領域としている。
光学系５２のその他の構成は、第８実施形態と略同様である。

［第９実施形態］
以下、本発明の第９実施形態について、図２０を用いて説明する。
第９実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、導光部材の構成が第１実施形態と異なる。そのため、表示装置の全体構成の説明は省略する。
図２０は、第９実施形態の光学系を示す概略構成図である。
図２０において、上記実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図２０に示すように、本実施形態の光学系５５において、導光部材５６は、画像光生成装置１１および観察者に対向する第１面５６ａと、外界に対向する第２面５６ｂと、を有する。

導光部材５６の第１面５６ａのうち、画像光生成装置１１に対向する領域は、画像光Ｌ０の主光線Ｌｃに対して斜めに傾いており、画像光Ｌ０が入射する入射面５６１ａとなっている。また、観察者の眼Ｅに対向する領域は、射出面５６１ｂとなっている。第１面５６ａの入射面５６１ａ上には、第１回折素子１４が設けられている。第１面５６ａの射出面５６１ｂ上には、第２回折素子１５が設けられている。すなわち、本実施形態の光学系５５においては、第１回折素子１４および第２回折素子１５の双方が第１面５６ａ上に設けられている。第１面５６ａのうち、入射面５６１ａと射出面５６１ｂとの間の領域は、自由曲面で構成されている。

導光部材５６の第２面５６ｂのうち、射出面５６１ｂと対向する領域は、射出面５６１ｂと平行な平面５６１ｆで構成されている。第２面５６ｂのうち、第１回折素子１４と第２回折素子１５との間に位置する領域には、正のパワーを有する全反射面５６１ｃが設けられている。また、第２面のうち、全反射面５６１ｃは、自由曲面で構成されている。このように、導光部材５６の各面のうち、第１回折素子１４および第２回折素子１５が設けられた領域を除く面、すなわち、入射面５６１ａ、射出面５６１ｂおよび平面５６１ｆを除く面は、自由曲面形状を有している。したがって、本実施形態では、導光部材５６の全体が概ね自由曲面に沿って湾曲した形状を有している。
光学系５５のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態においても、第２回折素子１５の干渉縞のピッチと傾きとが連続的に変化しているため、画像の輝度ムラおよび色ムラが少ない表示装置を実現できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

また、本実施形態の導光部材５６は全体的に湾曲した形状を有しているため、導光部材５６を観察者の顔に沿って配置することができる。これにより、コンパクトでスタイリッシュな表示装置を提供することができる。

［第６変形例］
上記の光学系は、以下の構成を有していてもよい。
図２１は、第６変形例の光学系を示す概略構成図である。
図２１において、上記実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図２１に示すように、本変形例の光学系５８において、導光部材５９は、観察者に対向する第１面５９ａと、外界および画像光生成装置１１に対向する第２面５９ｂと、を有する。すなわち、第９実施形態では、画像光生成装置１１および観察者が第１面５６ａと対向していたのに対し、第２変形例では、観察者が第１面５９ａと対向し、画像光生成装置１１が第２面５９ｂと対向している。また、本変形例の場合、第９実施形態と異なり、導光部材５９の第２面５９ｂのうち、画像光生成装置１１に対向する領域が画像光Ｌ０の主光線Ｌｃに平行な入射面５９１ａとなっている。
光学系５８のその他の構成は、第９実施形態と同様である。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記の実施形態については、個々の光学系において許容される範囲内で、画像光を導光部材内で複数回反射させる構成とすることができる。したがって、正のパワーを有する反射面は、１個所以上、全ての反射個所の数以下であればよい。また、正のパワーの大きさは、反射する場所により適宜異なっていてもよい。ただし、画角を形成する光線のそれぞれにおいて、導光部材内の反射回数を同一とする必要がある。

上記実施形態の表示装置は、干渉縞のピッチと傾きとが一端から他端に向けて連続的に変化した第１回折素子を備えているが、第１回折素子については、干渉縞のピッチと傾きとが必ずしも連続的に変化していなくてもよい。その他、上記実施形態で例示した表示装置の各構成要素の数、配置、形状等の具体的構成は、適宜変更が可能である。

また、上記実施形態で説明した表示装置の例として、ヘッドマウントディスプレイの他、ヘッドアップディスプレイ等を挙げることができる。

１１…画像光生成装置、１３，２９，３２，３５，３８，４１，４４，４７，５０，５３，５６，５９…導光部材、１４…第１回折素子、１４ｃ…第１端部、１４ｄ…第２端部、１５，１９，２３，２５…第２回折素子、１６，１７…干渉縞、２０Ｂ…第１干渉縞、２０Ｇ…第２干渉縞、２０Ｒ…第３干渉縞、２１Ｂ…第１回折層、２１Ｇ…第２回折層、２１Ｒ…第３回折層、２６…回折層、１３１ｃ，２９１ｄ，４４１ｃ，５６１ｃ…全反射面、３２１ｃ，３８１ｃ…第１全反射面、３２１ｇ，３８１ｅ…第２全反射面、３２１ｄ…第３全反射面、Ｌ０，Ｌ０ａ，Ｌ０ｂ…画像光、Ｌ１０…第１光学部、Ｌ２０…第２光学部、Ｌ３０…第３光学部、Ｌ４０…第４光学部、Ｐ１…第１中間像、Ｐ２…第２中間像、Ｒ１…瞳、Ｒ２…射出瞳。

Claims (10)

1. 画像光生成装置と、
   前記画像光生成装置から射出された画像光が入射する導光部材と、
   前記導光部材に設けられ、正のパワーを有し、前記画像光が入射する第１回折素子と、
   前記導光部材に設けられ、正のパワーを有し、前記画像光による射出瞳を形成する第２回折素子と、
   を備え、
   前記導光部材は、正のパワーを有する少なくとも一つの全反射面を有し、
   前記第２回折素子は、体積ホログラムで構成され、前記体積ホログラムの断面視において、前記第２回折素子の一端から他端に向けて干渉縞のピッチと傾きとが連続的に変化している、表示装置。
2. 前記第２回折素子は、前記体積ホログラムの正面視において、前記第２回折素子の一端から他端に向けて干渉縞の曲率半径が連続的に変化している、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第２回折素子は、第１波長帯の第１の光に対応する第１干渉縞と、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２の光に対応する第２干渉縞と、前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯の第３の光に対応する第３干渉縞と、を有する、請求項１または請求項２に記載の表示装置。
4. 前記第２回折素子は、前記第１干渉縞を有する第１回折層と、前記第２干渉縞を有する第２回折層と、前記第３干渉縞を有する第３回折層と、が積層された構成を有する、請求項３に記載の表示装置。
5. 前記第２回折素子は、前記第１干渉縞、前記第２干渉縞、および前記第３干渉縞のうち、少なくとも２つの干渉縞が一つの回折層内に重畳された構成を有する、請求項３に記載の表示装置。
6. 前記干渉縞のピッチは、前記第１回折素子に近い側で相対的に大きく、前記第１回折素子から遠い側で相対的に小さい、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の表示装置。
7. 前記第１回折素子は、断面視において、前記第１回折素子の一端から他端に向けて干渉縞のピッチと傾きとが連続的に変化している、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の表示装置。
8. 前記導光部材において、前記全反射面が設けられた領域の厚さは、前記第１回折素子および前記第２回折素子が設けられた領域の厚さよりも厚い、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の表示装置。
9. 前記導光部材の各面のうち、前記第１回折素子および前記第２回折素子が設けられた領域を除く面は、自由曲面形状を有する、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の表示装置。
10. 前記画像光生成装置と前記導光部材との間における前記画像光の光路に設けられた、正のパワーを有する第１光学部と、
    前記第１回折素子を含む第２光学部と、
    前記全反射面を含む第３光学部と、
    前記第２回折素子を含む第４光学部と、
    を備え、
    前記画像光の光路において、前記第１光学部と前記第３光学部との間に前記画像光の第１中間像が形成され、
    前記第２光学部と前記第４光学部の間に瞳が形成され、
    前記第３光学部と前記第４光学部との間に前記画像光の第２中間像が形成され、
    前記第４光学部の前記第３光学部とは反対側に射出瞳が形成される、請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の表示装置。

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