JP6387800B2

JP6387800B2 - 光束径拡大素子および表示装置

Info

Publication number: JP6387800B2
Application number: JP2014232437A
Authority: JP
Inventors: 横山　修; 修横山; 米窪　政敏; 政敏米窪
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2014-11-17
Filing date: 2014-11-17
Publication date: 2018-09-12
Anticipated expiration: 2034-11-17
Also published as: JP2016095444A; US9541757B2; US20160139407A1

Description

本発明は、光束径を拡大する光束径拡大素子、および光変調された光束を利用者の眼に
入射させる表示装置に関するものである。

光変調された光束を利用者の眼に入射させる網膜走査型の表示装置には、画像を表示す
るための光束を出射する光源部と、光源部から出射された光束を２方向に走査する走査光
学系と、走査光学系により走査された光束を反射して使用者の眼に入射させる導光系とが
設けられている。また、網膜走査型の表示装置では、光束が小さいと、瞳孔の位置が変化
した場合に光束が瞳孔に入射しないため、画像の欠け等が発生してしまう。そこで、網膜
走査型の表示装置では光束径拡大素子（瞳拡大素子）が設けられている。

一方、光束径拡大素子（瞳拡大素子）としては、２つの回折格子（第１回折格子および
第２回折格子）を対向させ、双方の格子周期を同一にして回折角を一致させたものが提案
されている（特許文献１）。

特開平７−７２４２２号公報

しかしながら、２つの回折格子（第１回折格子および第２回折格子）を対向させた構成
では、図１０を参照して以下に説明する問題点がある。図１０には、入射した光束Ｌ０と
平行に出射される回折光を示してあり、第１回折格子１１から出射光（＋１次回折光、０
次回折光、および−１次回折光）は各々、第２回折格子１２で−１次回折光、０次回折光
、および＋１次回折光として、例えば互いに３ｍｍの間隔をもって平行に出される。この
ため、第２回折格子１２から出射された−１次回折光、０次回折光、および＋１次回折光
を含む光束Ｌ１は６ｍｍの径を有することになる。従って、瞳孔Ｅ１の直径を２ｍｍとし
た場合、光束Ｌ１の径６ｍｍに瞳孔Ｅ１の半径１ｍｍを両側に加算した計８ｍｍの範囲で
は、眼Ｅが移動しても画像を見ることができる。すなわち、眼Ｅが位置ＰＡあるいは位置
ＰＣにある場合でも一番外側のビームが瞳孔Ｅ１に入るので画像を見ることができる。し
かしながら、図１０に示す構成では、−１次回折光、０次回折光、および＋１次回折光の
間隔が広く、３ｍｍもあるため、０次回折光と＋１次回折光との間の位置ＰＢに眼Ｅがあ
る場合、光束Ｌ１が瞳孔Ｅ１に入らず、画像を見ることができなくなるという問題点があ
る。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、回折格子を用いて光束径を拡大した場合でも
、最終的に出射される各回折光の間隔を適正に狭めることのできる光束径拡大素子、およ
び光束径拡大素子を用いた表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る光束径拡大素子の一態様は、第１方向に直線
状に延在した凹部または凸部が周期的に配列された第１回折格子と、前記第１回折格子と
対向配置され、前記第１方向に直線状に延在した凹部または凸部が周期的に配列された第
２回折格子と、前記第２回折格子に対して前記第１回折格子とは反対側に対向配置され、
前記第１方向に直線状に延在した凹部または凸部が周期的に配列された第３回折格子と、
前記第３回折格子に対して前記第２回折格子とは反対側に対向配置され、前記第１方向に
直線状に延在した凹部または凸部が周期的に配列された第４回折格子と、を備え、前記第
１回折格子、前記第２回折格子、前記第３回折格子、及び前記第４回折格子は、各々の凹
部または凸部の格子周期が同じ周期となるように配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、第１回折格子から出射された各回折光は各々、第２回折素子に加えて
、第３回折素子および第４回折素子によって回折されて出射される。このため、入射した
光束の径を第１方向に対して交差する第２方向に拡大して第４回折素子から出射すること
ができ、第４回折素子から平行に出射される各回折光の第２方向における間隔を適正に狭
めることができる。

本発明において、前記第１回折格子と前記第２回折格子との間の間隔は、前記第３回折
格子と前記第４回折格子との間の間隔とは異なる間隔となるように配置されていることが
好ましい。かかる構成によれば、最終的に出射される各回折光の第２方向における出射位
置を適正に設定することができる。

本発明において、前記第１回折格子、前記第２回折格子、前記第３回折格子、及び前記
第４回折格子のうち、隣接する２つの回折格子の間に、第１透光性基板が配置されている
構成を採用することができる。かかる構成によれば、第１透光性基板の一方面および他方
面に回折格子を形成するので、透光性基板の枚数が少なくてよい。それ故、光束径拡大素
子の薄型化を図ることができる。

本発明において、前記第１回折格子と前記第２回折格子との間に第１透光性基板が配置
され、前記第３回折格子と前記第４回折格子との間に第２透光性基板が配置されている構
成を採用してもよい。かかる構成によれば、第１透光性基板および第２透光性基板の一方
面および他方面に回折格子を形成するので、透光性基板の枚数が少なくてよい。それ故、
光束径拡大素子の薄型化を図ることができる。

本発明において、前記第１方向と交差した方向である第２方向に直線状に延在した凹部
または凸部が周期的に配列された第５回折格子と、前記第５回折格子と対向配置され、前
記第２方向に直線状に延在した凹部または凸部が周期的に配列された第６回折格子と、前
記第６回折格子に対して前記第５回折格子とは反対側に対向配置され、前記第２方向に直
線状に延在した凹部または凸部が周期的に配列された第７回折格子と、前記第７回折格子
に対して前記第６回折格子とは反対側に対向配置され、前記第２方向に直線状に延在した
凹部または凸部が周期的に配列された第８回折格子と、を備え、前記第５回折格子、前記
第６回折格子、前記第７回折格子、及び前記第８回折格子は、各々の凹部または凸部の格
子周期が同じ周期となるように配置されていることが好ましい。かかる構成によれば、第
５回折格子から出射された各回折光は各々、第６回折素子に加えて、第７回折素子および
第８回折素子によって回折されて出射される。このため、入射した光束の径を第１方向に
拡大して第８回折素子から出射することができ、第８回折素子から平行に出射される各回
折光の第１方向における間隔を適正に狭めることができる。

本発明において、前記第５回折格子と前記第６回折格子との間の間隔は、前記第７回折
格子と前記第８回折格子との間の間隔とは異なる間隔となるように配置されていることが
好ましい。かかる構成によれば、最終的に出射される各回折光の第１方向における出射位
置を適正に設定することができる。

本発明において、前記第１回折格子、及び前記第５回折格子は、各々の凹部または凸部
の格子周期が同じ周期となるように配置されていることが好ましい。

本発明に係る別の光束径拡大素子の一態様は、凹部または凸部が第１方向と前記第１方
向と交差した第２方向とに周期的に配列された第１回折格子と、前記第１回折格子と対向
配置され、凹部または凸部が前記第１方向と前記第２方向とに周期的に配列された第２回
折格子と、前記第２回折格子に対して前記第１回折格子とは反対側に対向配置され、凹部
または凸部が前記第１方向と前記第２方向とに周期的に配列された第３回折格子と、前記
第３回折格子に対して前記第２回折格子とは反対側に対向配置され、凹部または凸部が前
記第１方向と前記第２方向とに周期的に配列された第４回折格子と、を備え、前記第１回
折格子、前記第２回折格子、前記第３回折格子及び前記第４回折格子は、各々の凹部また
は凸部の前記第１方向に沿った格子周期が同じ周期となるように配置され、かつ、各々の
凹部または凸部の前記第２方向に沿った格子周期が同じ周期となるように配置されている
ことを特徴とする。

本発明によれば、第１回折格子から出射された各回折光は各々、第２回折素子に加えて
、第３回折素子および第４回折素子によって回折されて出射される。このため、入射した
光束の径を第１方向および第２方向に拡大して第４回折素子から出射することができ、第
４回折素子から平行に出射される各回折光の第１方向における間隔を適正に狭めることが
できる。また、第１回折格子、第２回折素子、第３回折素子および第４回折素子の各々に
おいて第１方向および第２方向に回折するので、回折格子の数を減らすことができる。そ
れ故、光束径拡大素子の薄型化を図ることができる。

本発明に係る光束径拡大素子を用いた表示装置は、光束を出射する光源と、前記光源か
ら出射された光束を走査して画像とする走査光学系と、前記走査光学系により走査された
光束を使用者の眼に入射させる導光系と、を備え、前記光束径拡大素子は、前記走査光学
系から前記導光系に到る光路、または前記導光系の光路に配置されていることを特徴とす
る。

本発明に係る表示装置において、前記光源は、光束の径の方向の強度分布がガウス分布
である光を発し、前記第１回折格子に入射した光は、前記第２回折格子、前記第３回折格
子及び前記第４回折格子を介して前記第４回折格子から出射され、前記第４回折格子から
出射された光は、前記第１回折格子に入射した光の強度のピーク値の１／ｅ^２（ｅは自然
対数の底）倍よりも大きい強度の光が光束の径の方向に連続するように分布した光である
構成を採用することができる。

本発明に係る表示装置において、前記導光系は、前記走査光学系から前記光束径拡大素
子に到る光路に、アフォーカル光学系からなるリレーレンズ系を有していることが好まし
い。かかる構成によれば、光束径拡大素子より後側に配置される光学素子の小型化を図る
ことができる。

本発明に係る表示装置において、前記光束径拡大素子および前記リレーレンズ系からな
る光学系の入射瞳の位置に前記走査光学系の走査ミラーが配置され、前記光学系の出射瞳
の位置に前記光束径拡大素子の最終出射面が配置されていることが好ましい。

本発明を適用した網膜走査型の表示装置の一態様を示す説明図である。本発明を適用した網膜走査型の表示装置においてリレーレンズ系を用いた場合の効果を示す説明図である。本発明を適用した光束径拡大素子（瞳拡大素子）の第１構成例の一態様を示す説明図である。本発明を適用した光束径拡大素子（瞳拡大素子）の第２構成例の一態様を示す説明図である。本発明を適用した光束径拡大素子（瞳拡大素子）の第３構成例の一態様を示す説明図である。本発明を適用した光束径拡大素子（瞳拡大素子）の第４構成例の一態様を示す説明図である。本発明を適用した光束径拡大素子（瞳拡大素子）の第５構成例の一態様を示す説明図である。本発明を適用した光束径拡大素子（瞳拡大素子）の第６構成例の一態様を示す説明図である。図８に示す光束径拡大素子（瞳拡大素子）の回折格子の説明図である。本発明の参考例に係る光束径拡大素子（瞳拡大素子）の回折格子の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

［網膜走査型の表示装置の構成］
図１は、本発明を適用した網膜走査型の表示装置１００の一態様を示す説明図であり、
図１（ａ）、（ｂ）は各々、光学系の一態様を示す説明図および表示装置１００の外観の
一態様を示す説明図である。図２は、本発明を適用した網膜走査型の表示装置１００にお
いてリレーレンズ系５４を用いた場合の効果を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は
、リレーレンズ系５４を用いた場合の光線の説明図、およびリレーレンズ系５４を用いな
い場合の光線の説明図である。

図１（ａ）において、表示装置１００は、画像を表示するための光束を出射する光源部
５１と、光源部５１から出射された光束を走査して画像とする走査ミラー２１を備えた走
査光学系２０と、走査光学系２０により走査された光束Ｌ０を使用者の眼Ｅに入射させる
導光系５２とを有しており、本形態において、導光系５２は、走査光学系２０からの出射
側にリレーレンズ系５４と、投射レンズ系５５と、反射部材５３とを有している。

リレーレンズ系５４は、例えば、２つのレンズ５４１、５４２によって構成されている
。本形態において、リレーレンズ系５４はアフォーカル光学系からなる。

光源部５１は、光変調前の光源光、または光変調した変調光を出射する。本形態におい
て、光源部５１は、光変調した変調光を出射する変調光出射部として構成されている。よ
り具体的には、光源部５１は、光源として、赤色光（Ｒ）を出射する赤色用レーザー素子
５１１（Ｒ）、緑色光（Ｇ）を出射する緑色用レーザー素子５１１（Ｇ）、および青色光
（Ｂ）を出射する青色用レーザー素子５１１（Ｂ）を有しているとともに、これらのレー
ザー素子の光路を合成する２つのハーフミラー５１２、５１３を有している。赤色用レー
ザー素子５１１（Ｒ）、緑色用レーザー素子５１１（Ｇ）および青色用レーザー素子５１
１（Ｂ）は、制御部５９による制御の下、表示すべき画像の各ドットに対応する光強度に
変調した光束を出射する。

走査光学系２０は、入射光を第１走査方向Ａ１、および第１走査方向Ａ１に交差する第
２走査方向Ａ２に走査し、走査された光束Ｌ０は、リレーレンズ系５４および投射レンズ
系５５を介して反射部材５３に投射される。かかる走査光学系２０の動作も、制御部５９
による制御の下、実施される。走査光学系２０は、例えば、シリコン基板等を用いてＭＥ
ＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）技術によ
り形成したマイクロミラーデバイスによって実現することができる。

本形態において、表示装置１００は、網膜走査方式の投射型表示装置として構成されて
いる。このため、反射部材５３は、投射された光束Ｌ０を反射して使用者の眼Ｅに光束Ｌ
として入射させる凹曲面状の反射面５３０を備えている。かかる表示装置１００（網膜走
査方式の投射型表示装置）では、走査光学系２０によって、第１走査方向Ａ１、および第
１走査方向Ａ１に対して交差する第２走査方向Ａ２に走査された光束Ｌ０が反射部材５３
の反射面５３０で、第１走査方向Ａ１に対応する第１入射方向Ｃ１、および第２走査方向
Ａ２に対応する第２入射方向Ｃ２に反射されて瞳孔Ｅ１を介して網膜Ｅ２に到達すること
により、利用者に画像を認識させる。本形態において、反射部材５３は、部分透過反射性
のコンバイナーである。このため、外光も反射部材５３（コンバイナー）を介して眼に入
射するため、利用者は、表示装置１００で形成した画像と外光（背景）とが重畳した画像
を認識することができる。すなわち、表示装置１００は、シースルー型の網膜走査型投射
装置として構成されている。

また、表示装置１００において、走査光学系２０から反射部材５３に到る光路（走査光
学系２０から導光系５２に到る光路、または導光系５２の光路）には、後述する回折素子
を用いた光束径拡大素子１０が配置されている。光束径拡大素子１０は、走査光学系２０
から出射された光束を第１走査方向Ａ１（第１入射方向Ｃ１）に対応する第１拡大方向Ｂ
１、および第２走査方向Ａ２（第２入射方向Ｃ２）に対応する第２拡大方向Ｂ２のうちの
少なくとも一方に拡大する。

本形態において、光束径拡大素子１０は、走査光学系２０から導光系５２に到る光路、
または導光系５２の光路のいずれに配置してもよいが、本形態では、導光系５２の光路に
配置されている。より具体的には、導光系５２の光路のうち、リレーレンズ系５４の出射
側のレンズ５４２と投射レンズ系５５との間に配置されている。従って、光束径拡大素子
１０およびリレーレンズ系５４からなる光学系５７の入射瞳の位置に走査光学系２０の走
査ミラー２１が配置され、光学系５７の出射瞳の位置に光束径拡大素子１０の最終出射面
が配置されている。

このように構成した表示装置１００を、シースルー型のヘッドマウントディスプレイ（
アイグラスディスプレイ）として構成する場合、図１（ｂ）に示すように、表示装置１０
０は、眼鏡のような形状に形成される。また、観察者の左右の眼Ｅの各々に変調光を入射
させる場合、表示装置１００は、左眼用の反射部材５３および左眼用の反射部材５３を前
部分６１で支持するフレーム６０を有しており、フレーム６０の左右のテンプル６２の各
々に、図１（ａ）を参照して説明した光学部品を含む光学ユニット５６が設けられる。こ
こで、光学ユニット５６には、光源部５１、走査光学系２０、リレーレンズ系５４、光束
径拡大素子１０、および投射レンズ系５５の全てが設けられることがある他、光学ユニッ
ト５６には、走査光学系２０、リレーレンズ系５４、光束径拡大素子１０、および投射レ
ンズ系５５のみを設け、光学ユニット５６と光源部５１とを光ケーブル等で接続してもよ
い。

本形態の表示装置１００において、利用者が認識する画像では、反射部材５３からの光
束Ｌの第２入射方向Ｃ２が両眼が並ぶ横方向に対応し、それ故、走査光学系２０での第２
走査方向Ａ２、および光束径拡大素子１０での第２拡大方向Ｂ２は、画像の横方向に対応
する。また、反射部材５３からの光束Ｌの第１入射方向Ｃ１は、両眼が並ぶ横方向に対し
て交差する縦に対応し、それ故、走査光学系２０での第１走査方向Ａ１、および光束径拡
大素子１０での第１拡大方向Ｂ１は、画像の縦方向に対応する。

このように構成した表示装置１００において、走査ミラー２１で走査された光束Ｌ０（
レーザービーム）は、リレーレンズ系５４を介して光束径拡大素子１０に入射し、光束径
拡大素子１０で光束径が拡大された光束Ｌ１が投射レンズ系５５に入射する。ここで、リ
レーレンズ系５４は、平行光である光束を平行光のまま出射させるために、アフォーカル
光学系となっている。従って、図２（ａ）に示すように、光束径拡大素子１０で光束径が
拡大された光束Ｌ１は、光束径拡大素子１０の出射面と光軸が交わる点を中心として走査
されると見なすことができるので、光束径拡大素子１０および投射レンズ系５５を小型化
することができる。これに対して、リレーレンズ系５４を用いない場合、図２（ｂ）に示
すように、走査される光束の回転中心が走査ミラー２１の位置なので、光束径拡大素子１
０では、光束Ｌ０、Ｌ１が大きく走査されることになるので、光束径拡大素子１０および
投射レンズ系５５が大型化してしまう。それ故、リレーレンズ系５４を用いることで、光
束径拡大素子１０および投射レンズ系５５を小型化することができる結果、図１（ｂ）に
示すヘッドマウントディスプレイに適用した場合、光学系が配置される側頭部付近のサイ
ズを小型化することができる。

［光束径拡大素子１０の第１構成例］
図３は、本発明を適用した光束径拡大素子１０（瞳拡大素子）の第１構成例の一態様を
示す説明図である。なお、図３は、光束径拡大素子１０から平行光として出射される光線
のみを図示してある。また、以下の説明では、回折格子が形成された面内において、Ｚ方
向に延在する装置光軸に交差する面内において、互いに直交する第１方向および第２方向
のうち、第１方向をＸ方向とし、第２方向をＹ方向として説明する。ここで、第１方向Ｘ
は、例えば、図１に示す第１拡大方向Ｂ１（縦方向）に対応し、第２方向Ｙは、図１に示
す第２拡大方向（横方向）に対応する。

図３に示すように、図１を参照して説明した光束径拡大素子１０（瞳拡大素子）は、４
つの回折格子（第１回折格子１１、第２回折格子１２、第３回折格子１３、および第４回
折格子１４）を対向させ、双方の格子周期Ｐ１を同一にして回折角を一致させてある。

より具体的には、本形態の光束径拡大素子１０は、装置光軸に交差する第１面４５１の
面内方向において第１方向Ｘに直線状に延在する凸部からなる第１格子パターン１１１を
備えた第１回折格子１１と、第１面４５１に対向する第２面４５２の面内方向において第
１方向Ｘに直線状に延在する凸部からなる第２格子パターン１２１を備えた第２回折格子
１２とを有している。また、光束径拡大素子１０は、第２面４５２に対して第１面４５１
とは反対側で対向する第３面４５３の面内方向において第１方向Ｘに直線状に延在する凸
部からなる第３格子パターン１３１を備えた第３回折格子１３と、第３面４５３に対して
第２面４５２とは反対側で対向する第４面４５４の面内方向において第１方向Ｘに直線状
に延在する凸部からなる第４格子パターン１４１を備えた第４回折格子１４とを備えてい
る。従って、第１回折格子１１と第２回折格子１２とが対向し、第２回折格子１２に対し
て第１回折格子１１とは反対側に第３回折格子１３が対向配置され、第３回折格子１３に
対して第２回折格子１２とは反対側に第４回折格子１４が対向配置されている。ここで、
第１格子パターン１１１、第２格子パターン１２１、第３格子パターン１３１および第４
格子パターン１４１は、格子周期Ｐ１が同一である。

本形態において、第１回折格子１１、第２回折格子１２、第３回折格子１３、および第
４回折格子１４のうち、隣接する２つの回折格子の間に、透光性基板が配置されている。
より具体的には、第１面４５１、第２面４５２、第３面４５３、および第４面４５４のう
ち、光軸方向で隣り合ういずれか２つの面の一方は、透光性基板の一方面に形成され、他
方は透光性基板の他方面に形成されている。本形態では、第１面４５１は、第１透光性基
板１の一方面１ａであり、第２面４５２は第１透光性基板１の他方面１ｂである。第３面
４５３は、第２透光性基板２の一方面２ａであり、第４面４５４は第２透光性基板２の他
方面２ｂである。また、第１格子パターン１１１、第２格子パターン１２１、第３格子パ
ターン１３１、および第４格子パターン１４１は各々、第１透光性基板１および第２透光
性基板２に形成された膜からなる。なお、第１格子パターン１１１、第２格子パターン１
２１、第３格子パターン１３１、および第４格子パターン１４１は各々、第１透光性基板
１および第２透光性基板２に対するエッチング等により形成された凹部として形成しても
よい。

ここで、第１透光性基板１および第２透光性基板２は、厚さが同一の透光性基板である
。このため、第１面４５１と第２面４５２との間隔と、第３面４５３と第４面４５４との
間隔とが等しい。

このように構成した光束径拡大素子１０では、光束Ｌ０が第１回折格子１１に入射する
と、０次回折光Ｌａ、＋１次回折光Ｌｂ、および−１次回折Ｌｃが生成され、かかる回折
光は、第２回折格子１２に入射する。従って、第２回折格子１２では、０次回折光Ｌａか
ら０次回折光Ｌａａ、＋１次回折光（図示せず）、および−１次回折光（図示せず）が生
成され、＋１次回折光Ｌｂから０次回折光（図示せず）、＋１次回折光（図示せず）、お
よび−１次回折光Ｌｂｃが生成され、−１次回折光Ｌｃから０次回折光（図示せず）、＋
１次回折光Ｌｃｂ、および−１次回折光（図示せず）が生成され、かかる回折光は、第３
回折格子１３に入射する。従って、第３回折格子１３では、０次回折光Ｌａａから０次回
折光Ｌａａａ、＋１次回折光Ｌａａｂ、および−１次回折光Ｌａａｃが生成され、−１次
回折光Ｌｂｃから０次回折光Ｌｂｃａ、＋１次回折光Ｌｂｃｂ、および−１次回折光Ｌｂ
ｃｃが生成され、＋１次回折光Ｌｃｂから０次回折光Ｌｃｂａ、＋１次回折光Ｌｃｂｂ、
および−１次回折光Ｌｃｂｃが生成され、かかる回折光は、第４回折格子１４に入射する
。

その結果、第４回折格子１４からは、＋１次回折光Ｌｂｃｂから生成された−１次回折
光Ｌｂｃｂｃが出射される。また、第４回折格子１４からは、０次回折光Ｌｂｃａから生
成された０次回折光Ｌｂｃａａと、＋１次回折光Ｌａａｂから生成された−１次回折光Ｌ
ａａｂｃとが重なって出射される。また、第４回折格子１４からは、−次回折光Ｌｂｃｃ
から生成された＋１次回折光Ｌｂｃｃｂと、０次回折光Ｌａａａから生成された０次回折
光Ｌａａａａと、＋次回折光Ｌｃｂｂから生成された−１次回折光Ｌｃｂｂｃとが重なっ
て出射される。また、第４回折格子１４からは、−次回折光Ｌａａｃから生成された＋１
次回折光Ｌａａｃｂと、０次回折光Ｌｃｂａから生成された０次回折光Ｌｃｂａａとが重
なって出射される。また、第４回折格子１４からは、−１次回折光Ｌｃｂｃから生成され
た＋１次回折光Ｌｃｂｃｂが出射される。

ここで、−１次回折光Ｌｂｃｂｃ、＋１次回折光Ｌｂｃａａ（−１次回折光Ｌａａｂｃ
）、＋１次回折光Ｌｂｃｃｂ（０次回折光Ｌａａａａ、−１次回折光Ｌｃｂｂｃ）、＋１
次回折光Ｌａａｃｂ（０次回折光Ｌｃｂａａ）、および＋１次回折光Ｌｃｂｃｂは、第２
方向Ｙで離間する６個所から互いに平行に進行する光であり、光束Ｌ０は、第２方向Ｙで
径が６ｍｍまで拡大した光束Ｌ１として出射される。図１に示す瞳孔Ｅ１の直径を２ｍｍ
とした場合、光束Ｌ１の径６ｍｍに瞳孔Ｅ１の半径１ｍｍを両側に加算した計８ｍｍの範
囲では、眼Ｅが第２方向Ｙ移動しても画像を見ることができる。

また、光束Ｌ１においては、第２方向Ｙにおける各回折光の間隔が１．５ｍｍであり、
図１０を参照して説明した構成と比較して、間隔が狭い。従って、図１０に示す位置ＰＢ
に眼Ｅが位置する場合でも画像を見ることができる。

また、本形態では、第１面４５１は、第１透光性基板１の一方面１ａであり、第２面４
５２は第１透光性基板１の他方面１ｂであり、第３面４５３は、第２透光性基板２の一方
面２ａであり、第４面４５４は第２透光性基板２の他方面２ｂである。従って、第２方向
Ｙに径を拡大する光束径拡大素子１０を２枚の透光性基板（第１透光性基板１および第２
透光性基板２）によって構成することができるので、光束径拡大素子１０の薄型化および
低コスト化を図ることができる。

［光束径拡大素子１０の第２構成例］
図４は、本発明を適用した光束径拡大素子１０（瞳拡大素子）の第２構成例の一態様を
示す説明図である。なお、本形態および後述する構成例の基本的な構成は、構成例１と同
様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図３に示す構成例では、第１面４５１および第２面４５２が同一の透光性基板の基板面
であり、第３面４５３および第４面４５４も同一の透光性基板の基板面であったが、図４
に示すように、第１面４５１、第２面４５２、第３面４５３および第４面４５４が各々、
別の透光性基板の基板面であってもよい。例えば、第１面４５１は、第１透光性基板１０
１の一方の基板面１０１ａであり、第２面４５２は、第２透光性基板１０２の一方の基板
面１０２ａである。また、第１透光性基板１の基板面１０１ａとは反対側の面１０１ｂと
、第２透光性基板１０２の基板面１０２ａとは反対側の面１０２ｂとは透光性の接着剤１
０５ａによって貼り合わされている。また、第３面４５３は、第３透光性基板１０３の一
方の基板面１０３ａであり、第４面４５４は、第４透光性基板１０４の一方の基板面１０
４ａである。また、第３透光性基板１０３の基板面１０３ａとは反対側の面１０３ｂと、
第４透光性基板１０４の基板面１０４ａとは反対側の面１０４ｂとは透光性の接着剤１０
５ｂによって貼り合わされている。

かかる構成によれば、格子パターンを形成する際、個別の透光性基板の一方面に格子パ
ターンを形成すればよいので、格子パターンの形成工程を効率よく行うことができる。

［光束径拡大素子１０の第３構成例］
図５は、本発明を適用した光束径拡大素子１０（瞳拡大素子）の第３構成例の一態様を
示す説明図である。図３および図４を参照して説明した構成例１、２では、第１面４５１
と第２面４５２との間隔と、第３面４５３と第４面４５４との間隔とが等しかったが、図
５に示すように、本例では、第１面４５１と第２面４５２との間隔と、第３面４５３と第
４面４５４との間隔とが異なっている。例えば、第１透光性基板１の厚さＴ１は、第２透
光性基板２の厚さＴ２より厚いため、第１面４５１と第２面４５２との間隔は、第３面４
５３と第４面４５４との間隔より広い。

従って、最終的に出射される各回折光の第２方向Ｙにおける出射位置を適正に設定する
ことができるため、第２方向Ｙにおける光強度の変化を小さく抑えることができる。

例えば、第１透光性基板１および第２透光性基板２として屈折率が１．５２のガラスを
用い、第１回折格子１１、第２回折格子１２、第３回折格子１３、および第４回折格子１
４として、格子周期が１μｍの表面レリーフ型回折格子を構成する。その際、第１透光性
基板１の厚さＴ１を９ｍｍとし、第２透光性基板２の厚さＴ２を３ｍｍとし、第１透光性
基板１と第２透光性基板２の間隔ｄを１ｍｍとする。その結果、入射角１０°で入射した
光束Ｌ０は、第２方向Ｙで径が６ｍｍまで拡大した光束Ｌ１として出射される際、−１次
回折光Ｌｂｃｂｃ、＋１次回折光Ｌｂｃａａ、−１次回折光Ｌａａｂｃ、＋１次回折光Ｌ
ｂｃｃｂ、０次回折光Ｌａａａａ、−１次回折光Ｌｃｂｂｃ、＋１次回折光Ｌａａｃｂ、
０次回折光Ｌｃｂａａ、および＋１次回折光Ｌｃｂｃｂが第２方向Ｙで離間する９個所位
置から平行に進行する光として出射される。ここで、図５に２点鎖線で示す位置を原点と
して９個所の出射位置座標をｙ１、ｙ２・・ｙ８、ｙ９とすると、各出射位置座標は、表
１に示す結果となる。なお、表１には、赤色光（６３８ｎｍ）、緑色光（５２０ｎｍ）、
および青色光（４５０ｎｍ）のレーザー光を入射した場合の結果を示してあり、座標の単
位はｍｍとしている。

表１から分かるように、入射光束Ｌ０と同じ角度で出射される回折光を、赤色光の場合
で１．０６〜１．７９ｍｍ程度の間隔で１１．４３ｍｍ程度の範囲に渡って出射すること
ができ、緑色光の場合で０．９０〜１．３４ｍｍ程度の間隔で８．９７ｍｍ程度の範囲に
渡って出射することができ、青色光の場合で０．７９〜１．１１ｍｍ程度の間隔で７．６
２ｍｍ程度の範囲に渡って出射することができる。

［光束径拡大素子１０の第４構成例］
図６は、本発明を適用した光束径拡大素子１０（瞳拡大素子）の第４構成例の一態様を
示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、光束径拡大素子１０の構成を示す説明図、お
よび回折光の位置関係を示す説明図である。本形態では、図５に示すように、０次回折光
、＋１次回折光および−１次回折光の組合せによって、出射角が入射光束Ｌ０の入射角と
等しくなる光線を含む光束Ｌ１として、第２方向Ｙにおいて、８ｍｍの範囲に渡って隣り
合う緑色光の回折光の間隔が０．５ｍｍとなるような構成としてある。より具体的には、
第１透光性基板１および第２透光性基板２として屈折率が１．５２のガラスを用い、第１
回折格子１１、第２回折格子１２、第３回折格子１３、および第４回折格子１４として、
格子周期が０．８μｍの表面レリーフ型回折格子を構成する。その際、第１透光性基板１
の厚さＴ１を５．２８ｍｍとし、第２透光性基板２の厚さＴ２を１．０６ｍｍとし、第１
透光性基板１と第２透光性基板２の間隔ｄを１．０７ｍｍとする。

かかる構成によれば、光束Ｌ１において、回折光の間に光がほとんど存在しない空間の
発生を防止することができる。例えば、図１（ａ）に示す光源（赤色用レーザー素子５１
１（Ｒ）、緑色用レーザー素子５１１（Ｇ）、および青色用レーザー素子５１１（Ｂ））
が光束の径の方向の強度分布がガウス分布である光を発する結果、光束径拡大素子１０に
入射する光束Ｌ０（レーザービーム）の強度分布がガウス分布であり、その強度がピーク
の１／ｅ^２（ｅは自然対数の底）倍になるビーム直径が１ｍｍであるとする。この場合、
８ｍｍの範囲に渡って隣り合う１７本の回折光の間隔が０．５ｍｍであれば、８ｍｍの範
囲に渡って隣接するビーム間を光で満たすことができる。すなわち、第４回折格子１４か
ら出射された光は、第１回折格子１１に入射した光の強度のピーク値の１／ｅ^２（ｅは自
然対数の底）倍よりも大きい強度の光が光束の径の方向に連続するように分布した光とな
る。

［光束径拡大素子１０の第５構成例］
図７は、本発明を適用した光束径拡大素子１０（瞳拡大素子）の第５構成例の一態様を
示す説明図である。

図７に示すように、本形態の光束径拡大素子１０は、実施の形態１と同様、光軸Ｌに交
差する第１面４５１の面内方向において第１方向Ｘに直線状に延在する凸部からなる第１
格子パターン１１１を備えた第１回折格子１１と、第１面４５１に対向する第２面４５２
の面内方向において第１方向Ｘに直線状に延在する凸部からなる第２格子パターン１２１
を備えた第２回折格子１２とを有している。また、光束径拡大素子１０は、第２面４５２
に対して第１面４５１とは反対側で対向する第３面４５３の面内方向において第１方向Ｘ
に直線状に延在する凸部からなる第３格子パターン１３１を備えた第３回折格子１３と、
第３面４５３に対して第２面４５２とは反対側で対向する第４面４５４の面内方向におい
て第１方向Ｘに直線状に延在する凸部からなる第４格子パターン１４１を備えた第４回折
格子１４とを備えている。従って、第１回折格子１１と第２回折格子１２とが対向し、第
２回折格子１２に対して第１回折格子１１とは反対側に第３回折格子１３が対向配置され
、第３回折格子１３に対して第２回折格子１２とは反対側に第４回折格子１４が対向配置
されている。ここで、第１格子パターン１１１、第２格子パターン１２１、第３格子パタ
ーン１３１および第４格子パターン１４１は、格子周期Ｐ１が同一である。
ここで、第１格子パターン１１１、第２格子パターン１２１、第３格子パターン１３１お
よび第４格子パターン１４１は、格子周期Ｐ１が同一である。

また、本形態の光束径拡大素子１０は、光軸に交差する第５面４５５の面内方向におい
て第２方向Ｙに直線状に延在する凸部からなる第５格子パターン１５１を備えた第５回折
格子１５と、第５面４５５に対向する第６面４５６の面内方向において第２方向Ｙに直線
状に延在する凸部からなる第６格子パターン１６１を備えた第６回折格子１６とを有して
いる。また、光束径拡大素子１０は、第６面４５６に対して第５面４５５とは反対側で対
向する第７面４５７の面内方向において第２方向Ｙに直線状に延在する凸部からなる第７
格子パターン１７１を備えた第７回折格子１７と、第７面４５７に対して第６面４５６と
は反対側で対向する第８面４５８の面内方向において第２方向Ｙに直線状に延在する凸部
からなる第８格子パターン１８１を備えた第８回折格子１８とを備えている。従って、第
５回折格子１５と第６回折格子１６とが対向し、第６回折格子１６に対して第５回折格子
１５とは反対側に第７回折格子１７が対向配置され、第７回折格子１７に対して第６回折
格子１６とは反対側に第８回折格子１８が対向配置されている。ここで、第５格子パター
ン１５１、第６格子パターン１６１、第７格子パターン１７１および第８格子パターン１
８１は、格子周期Ｐ２が同一である。また、本形態では、格子周期Ｐ１、Ｐ２が同一であ
る。このように構成した光束径拡大素子１０によれば、入射した光束Ｌ０の径を第１方向
Ｘおよび第２方向Ｙにおいて拡大して光束Ｌ１として出射することができる。

本形態において、第５面４５５、第６面４５６、第７面４５７、および第８面４５８は
、第４面４５４に対して第１面４５１とは反対側に位置する。

本形態において、本形態において、第１回折格子１１、第２回折格子１２、第３回折格
子１３、および第４回折格子１４のうち、隣接する２つの回折格子の間に、透光性基板が
配置されている。より具体的には、第１面４５１、第２面４５２、第３面４５３、および
第４面４５４のうち、光軸Ｌ方向で隣り合ういずれか２つの面の一方は、透光性基板の一
方面に形成され、他方は透光性基板の他方面に形成されている。また、第５回折格子１５
、第６回折格子１６、第７回折格子１７、および第８回折格子１８のうち、隣接する２つ
の回折格子の間に、透光性基板が配置されている。より具体的には、第５面４５５、第６
面４５６、第７面４５７、および第８面４５８のうち、光軸方向で隣り合ういずれか２つ
の面の一方は、透光性基板の一方面に形成され、他方は透光性基板の他方面に形成されて
いる。より具体的には、第１面４５１は、第１透光性基板１の一方面１ａであり、第２面
４５２は第１透光性基板１の他方面１ｂである。第３面４５３は、第２透光性基板２の一
方面２ａであり、第４面４５４は第２透光性基板２の他方面２ｂである。第５面４５５は
、第３透光性基板３の一方面３ａであり、第６面４５６は第３透光性基板３の他方面３ｂ
である。第７面４５７は、第４透光性基板４の一方面４ａであり、第８面４５８は第４透
光性基板４の他方面４ｂである。但し、図４を参照して説明した第２構成例と同様、第５
面４５５、第６面４５６、第７面４５７、および第８面４５８についても各々、別の透光
性基板の一方面であってもよい。

ここで、第１透光性基板１および第２透光性基板２は、厚さが同一の透光性基板である
。このため、第１面４５１と第２面４５２との間隔と、第３面４５３と第４面４５４との
間隔とが等しい。また、第３透光性基板３および第４透光性基板４は、厚さが同一の透光
性基板である。このため、第５面４５５と第６面４５６との間隔と、第７面４５７と第８
面４５８との間隔とが等しい。但し、図５および図６を参照して説明した第３構成例およ
び第４構成例と同様、第１透光性基板１の厚さと第２透光性基板２の厚さとを相違させて
、第１面４５１と第２面４５２との間隔と、第３面４５３と第４面４５４との間隔とを相
違させてもよい。また、第３透光性基板３の厚さと第４透光性基板４の厚さとを相違させ
て、第５面４５５と第６面４５６との間隔と、第７面４５７と第８面４５８との間隔とを
相違させてもよい。かかる構成によれば、第３構成例および第４構成例と同様、第１方向
Ｘおよび第２方向Ｙのいずれにおいても、最終的に出射される各回折光の第１方向Ｘおよ
び第２方向Ｙにおける出射位置を適正に設定することができる。

［光束径拡大素子１０の第６構成例］
図８は、本発明を適用した光束径拡大素子１０（瞳拡大素子）の第６構成例の一態様を
示す説明図である。図９は、図８に示す光束径拡大素子（瞳拡大素子）の回折格子の説明
図であり、図９（ａ）、（ｂ）は、凸形状格子の説明図、および凹形状格子の説明図であ
る。

図８に示すように、本形態の光束径拡大素子１０も、第７構成例と同様、８つの回折格
子第１回折格子１１、第２回折格子１２、第３回折格子１３、第４回折格子１４、第５回
折格子１５、第６回折格子１６、第７回折格子１７、および第８回折格子１８を対向させ
てある。また、第１回折格子１１、第２回折格子１２、第３回折格子１３および第４回折
格子１４では、格子周期Ｐ１を同一にして回折角を一致させてある。また、第５回折格子
１５、第６回折格子１６、第７回折格子１７、および第８回折格子１８では、格子周期Ｐ
２を同一にして回折角を一致させてある。

ここで、第１面４５１、第２面４５２、第３面４５３および第４面４５４のいずれかは
、第５面４５５、第６面４５６、第７面４５７および第８面４５８のいずれかと同一面か
らなる。本形態において、第１面４５１と第５面４５５とは、同一面からなり、第２面４
５２と第６面４５６とは、同一面からなり、第３面４５３と第７面４５７とは、同一面か
らなり、第４面４５４と第８面４５８とは、同一面からなる。従って、第１面４５１およ
び第５面４５５は、第１透光性基板１の一方面１ａであり、第２面４５２および第６面４
５６は第１透光性基板１の他方面１ｂである。第３面４５３および第７面４５７は、第２
透光性基板２の一方面２ａであり、第４面４５４および第８面４５８は第２透光性基板２
の他方面２ｂである。従って、第１透光性基板１に第１回折格子１１、第２回折格子１２
、第５回折格子１５、および第６回折格子１６が形成され、第２透光性基板２に第３回折
格子１３、第４回折格子１４、第７回折格子１７、および第８回折格子１８が形成されて
いる。

かかる構成の光束径拡大素子１０は、例えば、図９（ａ）に示すように、第１透光性基
板１や第２透光性基板２の基板面に対して、第１方向Ｘにおいて等間隔（同一周期）、か
つ、第２方向Ｙにおいて等間隔（同一周期）な複数の位置に形成された凸部９ａによって
構成することができる。従って、第１回折格子１１、第２回折格子１２、第３回折格子１
３および第４回折格子１４のいずれにおいても、凸部９ａが第１方向Ｘと第２方向Ｙとに
周期的に配列されており、第１回折格子１１、第２回折格子１２、第３回折格子１３およ
び第４回折格子１４は各々、第５回折格子１５、第６回折格子１６、第７回折格子１７お
よび第８回折格子１８としての機能も発揮する。

また、図９（ｂ）に示すように、第１透光性基板１や第２透光性基板２の基板面に対し
て、第１方向Ｘにおいて等間隔、かつ、第２方向Ｙにおいて等間隔な複数の位置に形成さ
れた凹部９ｂによって構成することができる。従って、第１回折格子１１、第２回折格子
１２、第３回折格子１３および第４回折格子１４のいずれにおいても、凹部９ｂが第１方
向Ｘと第２方向Ｙとに周期的に配列されており、第１回折格子１１、第２回折格子１２、
第３回折格子１３および第４回折格子１４は各々、第５回折格子１５、第６回折格子１６
、第７回折格子１７および第８回折格子１８としての機能も発揮する。

いずれの場合でも、２枚の透光性基板（第１透光性基板１および第２透光性基板２）に
よって光束径拡大素子１０を構成することができるので、光束径拡大素子１０のコストの
低減や薄型化等を図ることができる。ここで、図９（ａ）、（ｂ）に示す構成のうち、１
次回折効率および０次回折効率のバランスを考えると、図９（ａ）に示すように、凸部９
ａを利用した回折格子が好ましい。なお、凸部９ａおよび凹部９ｂの平面形状については
、図９（ａ）、（ｂ）に示す四角形に限らず、三角形や五角形以上の多角形、あるいは円
形であってもよい。

（他の実施の形態）
上記実施の形態では、導光系５２のコンバイナーとしてハーフミラー（反射部材５３）
を用いたが、ホログラフック光学素子をコンバイナーとして用いた表示装置に本発明を適
用してもよい。

１・・第１透光性基板、２・・第２透光性基板、３・・第３透光性基板、４・・第４透光
性基板、９ａ・・凸部、９ｂ・・凹部、１０・・光束径拡大素子、１１・・第１回折格子
、１２・・第２回折格子、１３・・第３回折格子、１４・・第４回折格子、１５・・第５
回折格子、１６・・第６回折格子、１７・・第７回折格子、１８・・第８回折格子、２０
・・走査光学系、２１・・走査ミラー、５１・・光源部、５２・・導光系、５３・・反射
部材、５４・・リレーレンズ系、５５・・投射レンズ系、５７・・光学系、５９・・制御
部、６０・・フレーム、６１・・前部分、６２・・テンプル、１００・・表示装置、１１
１・・第１格子パターン、１２１・・第２格子パターン、１３１・・第３格子パターン、
１４１・・第４格子パターン、１５１・・第５格子パターン、１６１・・第６格子パター
ン、１７１・・第７格子パターン、１８１・・第８格子パターン、４５１・・第１面、４
５２・・第２面、４５３・・第３面、４５４・・第４面、４５５・・第５面、４５６・・
第６面、４５７・・第７面、４５８・・第８面、５１１（Ｂ）・・青色用レーザー素子（
光源）、５１１（Ｇ）・・緑色用レーザー素子（光源）、５１１（Ｒ）・・赤色用レーザ
ー素子（光源）、５１１（Ｒ）・・赤色用レーザー素子（光源）、５１２、５１３・・ハ
ーフミラー、５３０・・反射面、Ｘ・・第１方向、Ｙ・・第２方向

Claims

第１方向に直線状に延在した凹部または凸部が周期的に配列された第１回折格子と、
前記第１回折格子と対向配置され、前記第１方向に直線状に延在した凹部または凸部が
周期的に配列された第２回折格子と、
前記第２回折格子に対して前記第１回折格子とは反対側に対向配置され、前記第１方向
に直線状に延在した凹部または凸部が周期的に配列された第３回折格子と、
前記第３回折格子に対して前記第２回折格子とは反対側に対向配置され、前記第１方向
に直線状に延在した凹部または凸部が周期的に配列された第４回折格子と、を備え、
前記第１回折格子、前記第２回折格子、前記第３回折格子、及び前記第４回折格子は、
各々の凹部または凸部の格子周期が同じ周期となるように配置されていることを特徴とす
る光束径拡大素子。
請求項１に記載の光束径拡大素子において、
前記第１回折格子と前記第２回折格子との間の間隔は、前記第３回折格子と前記第４回
折格子との間の間隔とは異なる間隔となるように配置されていることを特徴とする光束径
拡大素子。
請求項１または２に記載の光束径拡大素子において、
前記第１回折格子、前記第２回折格子、前記第３回折格子、及び前記第４回折格子のう
ち、隣接する２つの回折格子の間に、第１透光性基板が配置されていることを特徴とする
光束径拡大素子。
請求項１または２に記載の光束径拡大素子において、
前記第１回折格子と前記第２回折格子との間に第１透光性基板が配置され、
前記第３回折格子と前記第４回折格子との間に第２透光性基板が配置されていることを
特徴とする光束径拡大素子。
請求項１乃至４の何れか一項に記載の光束径拡大素子において、
前記第１方向と交差した方向である第２方向に直線状に延在した凹部または凸部が周期
的に配列された第５回折格子と、
前記第５回折格子と対向配置され、前記第２方向に直線状に延在した凹部または凸部が
周期的に配列された第６回折格子と、
前記第６回折格子に対して前記第５回折格子とは反対側に対向配置され、前記第２方向
に直線状に延在した凹部または凸部が周期的に配列された第７回折格子と、
前記第７回折格子に対して前記第６回折格子とは反対側に対向配置され、前記第２方向
に直線状に延在した凹部または凸部が周期的に配列された第８回折格子と、
を備え、
前記第５回折格子、前記第６回折格子、前記第７回折格子、及び前記第８回折格子は、
各々の凹部または凸部の格子周期が同じ周期となるように配置されていることを特徴とす
る光束径拡大素子。
請求項５に記載の光束径拡大素子において、
前記第５回折格子と前記第６回折格子との間の間隔は、前記第７回折格子と前記第８回
折格子との間の間隔とは異なる間隔となるように配置されていることを特徴とする光束径
拡大素子。
請求項５または６に記載の光束径拡大素子において、
前記第１回折格子、及び前記第５回折格子は、各々の凹部または凸部の格子周期が同じ
周期となるように配置されていることを特徴とする光束径拡大素子。
凹部または凸部が第１方向と前記第１方向と交差した第２方向とに周期的に配列された
第１回折格子と、
前記第１回折格子と対向配置され、凹部または凸部が前記第１方向と前記第２方向とに
周期的に配列された第２回折格子と、
前記第２回折格子に対して前記第１回折格子とは反対側に対向配置され、凹部または凸
部が前記第１方向と前記第２方向とに周期的に配列された第３回折格子と、
前記第３回折格子に対して前記第２回折格子とは反対側に対向配置され、凹部または凸
部が前記第１方向と前記第２方向とに周期的に配列された第４回折格子と、
を備え、
前記第１回折格子、前記第２回折格子、前記第３回折格子及び前記第４回折格子は、各
々の凹部または凸部の前記第１方向に沿った格子周期が同じ周期となるように配置され、
かつ、各々の凹部または凸部の前記第２方向に沿った格子周期が同じ周期となるように配
置されていることを特徴とする光束径拡大素子。
請求項１乃至８の何れか一項に記載の光束径拡大素子と、
光束を出射する光源と、
前記光源から出射された光束を走査して画像とする走査光学系と、
前記走査光学系により走査された光束を使用者の眼に入射させる導光系と、
を備え、
前記光束径拡大素子は、前記走査光学系から前記導光系に到る光路、または前記導光系
の光路に配置されていることを特徴とする表示装置。
請求項９に記載の表示装置において、
前記光源は、光束の径の方向の強度分布がガウス分布である光を発し、
前記第１回折格子に入射した光は、前記第２回折格子、前記第３回折格子及び前記第４
回折格子を介して前記第４回折格子から出射され、
前記第４回折格子から出射された光は、前記第１回折格子に入射した光の強度のピーク
値の１／ｅ^２（ｅは自然対数の底）倍よりも大きい強度の光が光束の径の方向に連続する
ように分布した光であることを特徴とする表示装置。
請求項９または１０に記載の表示装置において、
前記導光系は、前記走査光学系から前記光束径拡大素子に到る光路に、アフォーカル光
学系からなるリレーレンズ系を有していることを特徴とする表示装置。
請求項１１に記載の表示装置において、
前記光束径拡大素子および前記リレーレンズ系からなる光学系の入射瞳の位置に前記走
査光学系の走査ミラーが配置され、前記光学系の出射瞳の位置に前記光束径拡大素子の最
終出射面が配置されていることを特徴とする表示装置。