JP6696236B2 - 表示装置および導光装置 - Google Patents
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Description
本発明は、回折素子を利用して画像を表示する表示装置、および導光装置に関するもの
である。
である。
ホログラフィック素子等の回折素子を用いた装置としては、ホログラム記録再生装置や
、画像光を回折素子によって利用者の瞳に入射させる表示装置等を例示することができる
。ホログラフィック素子では、特定波長で最も高い回折効率が得られるように干渉縞のピ
ッチを最適化してある。しかしながら、光源に半導体レーザー等を用いた場合では、半導
体レーザーが単一モードで発振している場合でも、ある程度のスペクトル幅を有しており
、特定波長からずれた波長の光は、解像度を低下させる原因となる。また、半導体レーザ
ーでは、環境温度等の影響を受けて出射光の波長が変動することがあり、このような場合
も、解像度を低下させる原因となる。そこで、ホログラフィック素子等の回折素子の前段
に波長変動を吸収するホログラフィック素子を用いた構成が提案されている（特許文献１
参照）。
、画像光を回折素子によって利用者の瞳に入射させる表示装置等を例示することができる
。ホログラフィック素子では、特定波長で最も高い回折効率が得られるように干渉縞のピ
ッチを最適化してある。しかしながら、光源に半導体レーザー等を用いた場合では、半導
体レーザーが単一モードで発振している場合でも、ある程度のスペクトル幅を有しており
、特定波長からずれた波長の光は、解像度を低下させる原因となる。また、半導体レーザ
ーでは、環境温度等の影響を受けて出射光の波長が変動することがあり、このような場合
も、解像度を低下させる原因となる。そこで、ホログラフィック素子等の回折素子の前段
に波長変動を吸収するホログラフィック素子を用いた構成が提案されている（特許文献１
参照）。
しかしながら、装置の小型化やデザインの自由度向上や各種収差の補正の為に、２つの
回折素子の間にミラーやレンズ等の光学部品を配置した場合、２つの回折素子の向きによ
っては、特定波長からずれた波長の光が２つの回折素子に入射した際に、特定波長からず
れた波長の光が到達目標地点から大きく外れた位置に到達してしまい、解像度を逆に低下
させるという問題点がある。
回折素子の間にミラーやレンズ等の光学部品を配置した場合、２つの回折素子の向きによ
っては、特定波長からずれた波長の光が２つの回折素子に入射した際に、特定波長からず
れた波長の光が到達目標地点から大きく外れた位置に到達してしまい、解像度を逆に低下
させ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、光源から出射された光に波長変動が発生した
ときでも、解像度の低下等を抑制することのできる表示装置および導光装置を提供するこ
とにある。
ときでも、解像度の低下等を抑制することのできる表示装置および導光装置を提供するこ
とにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る表示装置の一態様は、画像光を出射する画像
光生成装置と、前記画像光を第１入射面に入射して観察者の眼に向かうように偏向する第
１回折素子と、前記画像光生成装置と前記第１回折素子との光路上に配置され、前記画像
光を第２入射面に入射して前記第１回折素子に向かうように偏向する第２回折素子と、を
有し、前記第１回折素子は、前記第１入射面の法線方向から光を入射した際に、第１方向
に最も高い回折効率となる素子であり、前記第２回折素子は、前記第２入射面の法線方向
から光を入射した際に、第２方向に最も高い回折効率となる素子であり、前記第１回折素
子および前記第２回折素子は、前記第２回折素子から前記第１回折素子までの間での光の
反射回数と中間像の生成回数との和が偶数である場合には、前記第１入射面の法線と前記
第２入射面の法線とを含む仮想面の法線方向から見て、前記第１入射面の法線方向に対す
る前記第１方向の向きと前記第２入射面の法線方向に対する前記第２方向の向きとが互い
に同じ方向となるように配置され、前記第２回折素子から前記第１回折素子までの間での
光の反射回数と中間像の生成回数との和が奇数である場合には、前記第１入射面の法線と
前記第２入射面の法線とを含む仮想面の法線方向から見て、前記第１入射面の法線方向に
対する前記第１方向の向きと前記第２入射面の法線方向に対する前記第２方向の向きとが
互いに異なる方向となるように配置されていることを特徴とする。
光生成装置と、前記画像光を第１入射面に入射して観察者の眼に向かうように偏向する第
１回折素子と、前記画像光生成装置と前記第１回折素子との光路上に配置され、前記画像
光を第２入射面に入射して前記第１回折素子に向かうように偏向する第２回折素子と、を
有し、前記第１回折素子は、前記第１入射面の法線方向から光を入射した際に、第１方向
に最も高い回折効率となる素子であり、前記第２回折素子は、前記第２入射面の法線方向
から光を入射した際に、第２方向に最も高い回折効率となる素子であり、前記第１回折素
子および前記第２回折素子は、前記第２回折素子から前記第１回折素子までの間での光の
反射回数と中間像の生成回数との和が偶数である場合には、前記第１入射面の法線と前記
第２入射面の法線とを含む仮想面の法線方向から見て、前記第１入射面の法線方向に対す
る前記第１方向の向きと前記第２入射面の法線方向に対する前記第２方向の向きとが互い
に同じ方向となるように配置され、前記第２回折素子から前記第１回折素子までの間での
光の反射回数と中間像の生成回数との和が奇数である場合には、前記第１入射面の法線と
前記第２入射面の法線とを含む仮想面の法線方向から見て、前記第１入射面の法線方向に
対する前記第１方向の向きと前記第２入射面の法線方向に対する前記第２方向の向きとが
互いに異なる方向となるように配置されていることを特徴とする。
また、本発明の導光装置の一態様においては、光源から出射された光を第１入射面に入
射して偏向する第１回折素子と、前記光源と前記第１回折素子との光路上に配置され、前
記光を第２入射面に入射して前記第１回折素子に向かうように偏向する第２回折素子と、
を有し、前記第１回折素子は、前記第１入射面の法線方向から光を入射した際に、第１方
向に最も高い回折効率となる素子であり、前記第２回折素子は、前記第２入射面の法線方
向から光を入射した際に、第２方向に最も高い回折効率となる素子であり、前記第１回折
素子および前記第２回折素子は、前記第２回折素子から前記第１回折素子までの間での光
の反射回数と中間像の生成回数との和が偶数である場合には、前記第１入射面の法線と前
記第２入射面の法線とを含む仮想面の法線方向から見て、前記第１入射面の法線方向に対
する前記第１方向の向きと前記第２入射面の法線方向に対する前記第２方向の向きとが互
いに同じ方向となるように配置され、前記第２回折素子から前記第１回折素子までの間で
の光の反射回数と中間像の生成回数との和が奇数である場合には、前記第１入射面の法線
と前記第２入射面の法線とを含む仮想面の法線方向から見て、前記第１入射面の法線方向
に対する前記第１方向の向きと前記第２入射面の法線方向に対する前記第２方向の向きと
が互いに異なる方向となるように配置されていることを特徴とする。
射して偏向する第１回折素子と、前記光源と前記第１回折素子との光路上に配置され、前
記光を第２入射面に入射して前記第１回折素子に向かうように偏向する第２回折素子と、
を有し、前記第１回折素子は、前記第１入射面の法線方向から光を入射した際に、第１方
向に最も高い回折効率となる素子であり、前記第２回折素子は、前記第２入射面の法線方
向から光を入射した際に、第２方向に最も高い回折効率となる素子であり、前記第１回折
素子および前記第２回折素子は、前記第２回折素子から前記第１回折素子までの間での光
の反射回数と中間像の生成回数との和が偶数である場合には、前記第１入射面の法線と前
記第２入射面の法線とを含む仮想面の法線方向から見て、前記第１入射面の法線方向に対
する前記第１方向の向きと前記第２入射面の法線方向に対する前記第２方向の向きとが互
いに同じ方向となるように配置され、前記第２回折素子から前記第１回折素子までの間で
の光の反射回数と中間像の生成回数との和が奇数である場合には、前記第１入射面の法線
と前記第２入射面の法線とを含む仮想面の法線方向から見て、前記第１入射面の法線方向
に対する前記第１方向の向きと前記第２入射面の法線方向に対する前記第２方向の向きと
が互いに異なる方向となるように配置されていることを特徴とする。
本発明において、第１回折素子は、画像光生成装置から出射された画像光を偏向して観
察者の眼に入射させ、第２回折素子は、画像光生成装置の光源から第１回折素子までの間
に配置されて波長変動を吸収する。ここで、第１回折素子および第２回折素子はホログラ
フィック素子やブレーズ化回折素子であり、第１回折素子および第２回折素子は、法線方
向から光線が入射したときに、１つの方向に回折効率が最も高い回折光を出射する。この
ため、第１回折素子と第２回折素子との向きが不適当であると、波長変動を吸収できず、
波長変動に起因する解像度の低下が大きくなる。しかるに本発明では、第２回折素子から
第１回折素子までの間での光の反射回数と中間像の生成回数との和が偶数である場合、第
１回折素子と第２回折素子とでは、法線方向から光線が入射した際に回折効率が最も高い
回折光が出射される側が、各々の入射面の法線方向を基準にしたときに同じ側にある。こ
のため、光源から出射される光に波変動が発生しても、かかる波長変動は、第１回折素子
と第２回折素子とにおいて相殺される。これに対して、第２回折素子から第１回折素子ま
での間での光の反射回数と中間像の生成回数との和が奇数である場合、第１回折素子と第
２回折素子とでは、法線方向から光線が入射した際に回折効率が最も高い回折光が出射さ
れる側が、各々の入射面に対する法線方向を基準にしたときに逆側にある。このため、光
源から出射される光に波変動が発生しても、かかる波長変動は、第１回折素子と第２回折
素子とにおいて相殺される。それ故、光源から出射された光に波長変動が発生したときで
も、解像度の低下等を抑制することできる。
察者の眼に入射させ、第２回折素子は、画像光生成装置の光源から第１回折素子までの間
に配置されて波長変動を吸収する。ここで、第１回折素子および第２回折素子はホログラ
フィック素子やブレーズ化回折素子であり、第１回折素子および第２回折素子は、法線方
向から光線が入射したときに、１つの方向に回折効率が最も高い回折光を出射する。この
ため、第１回折素子と第２回折素子との向きが不適当であると、波長変動を吸収できず、
波長変動に起因する解像度の低下が大きくなる。しかるに本発明では、第２回折素子から
第１回折素子までの間での光の反射回数と中間像の生成回数との和が偶数である場合、第
１回折素子と第２回折素子とでは、法線方向から光線が入射した際に回折効率が最も高い
回折光が出射される側が、各々の入射面の法線方向を基準にしたときに同じ側にある。こ
のため、光源から出射される光に波変動が発生しても、かかる波長変動は、第１回折素子
と第２回折素子とにおいて相殺される。これに対して、第２回折素子から第１回折素子ま
での間での光の反射回数と中間像の生成回数との和が奇数である場合、第１回折素子と第
２回折素子とでは、法線方向から光線が入射した際に回折効率が最も高い回折光が出射さ
れる側が、各々の入射面に対する法線方向を基準にしたときに逆側にある。このため、光
源から出射される光に波変動が発生しても、かかる波長変動は、第１回折素子と第２回折
素子とにおいて相殺される。それ故、光源から出射された光に波長変動が発生したときで
も、解像度の低下等を抑制することできる。
本発明の一態様では、前記第１回折素子および前記第２回折素子は、反射型ホログラフ
ィック素子である態様を採用することができる。また、本発明の一態様では、前記第１回
折素子および前記第２回折素子は、体積ホログラフィック素子である態様を採用してもよ
い。
ィック素子である態様を採用することができる。また、本発明の一態様では、前記第１回
折素子および前記第２回折素子は、体積ホログラフィック素子である態様を採用してもよ
い。
本発明の別態様では、前記第１回折素子および前記第２回折素子では、直線的に延在す
る複数の干渉縞が並列している態様を採用することができる。かかる構成によれば、平面
波に対応することができる。
る複数の干渉縞が並列している態様を採用することができる。かかる構成によれば、平面
波に対応することができる。
また、本発明の別態様では、前記第１回折素子および前記第２回折素子では、湾曲して
延在する複数の干渉縞が並列している態様を採用してもよい。かかる構成によれば、球面
波に対応することができる。
延在する複数の干渉縞が並列している態様を採用してもよい。かかる構成によれば、球面
波に対応することができる。
本発明において、前記第１回折素子および前記第２回折素子では、ピッチが異なる複数
種類の干渉縞が設けられている態様を採用してもよい。
種類の干渉縞が設けられている態様を採用してもよい。
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明においては、上下方向をＸ方
向とし、横方向をＹ方向とし、前後方向をＺ方向とし、上下方向、横方向、および前後方
向にＸ、ＹおよびＺを付して説明する。
向とし、横方向をＹ方向とし、前後方向をＺ方向とし、上下方向、横方向、および前後方
向にＸ、ＹおよびＺを付して説明する。
（表示装置の構成例）
図１は、本発明を適用した表示装置１００の外観の一態様を示す説明図である。図２は
、本発明を適用した表示装置１００の光学系の一態様を示す説明図である。図１において
、表示装置１００は、頭部装着型の表示装置であり、レーザー光を光源とする右眼用画像
光生成装置５６ａと、右眼用画像光生成装置５６ａから出射された画像光を偏向して観察
者Ｍの右眼Ｅａに入射させる右眼用偏向部材６１ａと、レーザー光を光源とする左眼用画
像光生成装置５６ｂと、左眼用画像光生成装置５６ｂから出射された画像光を偏向して観
察者Ｍの左眼Ｅｂに入射させる左眼用偏向部材６１ｂ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形成される。具体的には、表示装置１００は、右眼用画像
光生成装置５６ａ、右眼用偏向部材６１ａ、左眼用画像光生成装置５６ｂ、および左眼用
偏向部材６１ｂを保持するフレーム６０を有しており、フレーム６０は観察者の頭部に装
着される。フレーム６０は、右眼用偏向部材６１ａおよび左眼用偏向部材６１ｂを支持す
る前部分６５を有しており、フレーム６０の右側のテンプル６２ａ、および左側のテンプ
ル６２ｂの各々に、右眼用画像光生成装置５６ａおよび左眼用画像光生成装置５６ｂが設
けられる。右眼用偏向部材６１ａおよび左眼用偏向部材６１ｂには、後述する第１回折素
子６１が設けられている。
図１は、本発明を適用した表示装置１００の外観の一態様を示す説明図である。図２は
、本発明を適用した表示装置１００の光学系の一態様を示す説明図である。図１において
、表示装置１００は、頭部装着型の表示装置であり、レーザー光を光源とする右眼用画像
光生成装置５６ａと、右眼用画像光生成装置５６ａから出射された画像光を偏向して観察
者Ｍの右眼Ｅａに入射させる右眼用偏向部材６１ａと、レーザー光を光源とする左眼用画
像光生成装置５６ｂと、左眼用画像光生成装置５６ｂから出射された画像光を偏向して観
察者Ｍの左眼Ｅｂに入射させる左眼用偏向部材６１ｂ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形成される。具体的には、表示装置１００は、右眼用画像
光生成装置５６ａ、右眼用偏向部材６１ａ、左眼用画像光生成装置５６ｂ、および左眼用
偏向部材６１ｂを保持するフレーム６０を有しており、フレーム６０は観察者の頭部に装
着される。フレーム６０は、右眼用偏向部材６１ａおよび左眼用偏向部材６１ｂを支持す
る前部分６５を有しており、フレーム６０の右側のテンプル６２ａ、および左側のテンプ
ル６２ｂの各々に、右眼用画像光生成装置５６ａおよび左眼用画像光生成装置５６ｂが設
けられる。右眼用偏向部材６１ａおよび左眼用偏向部材６１ｂには、後述する第１回折素
子６１が設けられている。
右眼用画像光生成装置５６ａおよび左眼用画像光生成装置５６ｂは基本的な構成が同一
であるため、図２には、左眼用画像光生成装置５６ｂの構成のみを説明し、右眼用画像光
生成装置５６ａの説明を省略する。図２に示すように、左眼用画像光生成装置５６ｂ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を左眼用偏向部材６１ｂに出射する光学系５２とを有している。本形態に
おいて、光学系５２では、走査光学系２０から左眼用偏向部材６１ｂに向けて、レンズ５
４１、５４２等を備えたリレーレンズ系５４と、投射レンズ系５５とが順に配置されてい
る。また、光学系５２には光束径拡大素子５８が配置されている。光束径拡大素子５８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Ｂ１、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。
であるため、図２には、左眼用画像光生成装置５６ｂの構成のみを説明し、右眼用画像光
生成装置５６ａの説明を省略する。図２に示すように、左眼用画像光生成装置５６ｂ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を左眼用偏向部材６１ｂに出射する光学系５２とを有している。本形態に
おいて、光学系５２では、走査光学系２０から左眼用偏向部材６１ｂに向けて、レンズ５
４１、５４２等を備えたリレーレンズ系５４と、投射レンズ系５５とが順に配置されてい
る。また、光学系５２には光束径拡大素子５８が配置されている。光束径拡大素子５８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Ｂ１、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。
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５
１１（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と、コリメートレンズ５１４
とを有している。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５１１（Ｂ）は、半導体レーザーであり、制御部（図示せず）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。
、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５
１１（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と、コリメートレンズ５１４
とを有している。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５１１（Ｂ）は、半導体レーザーであり、制御部（図示せず）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、画像光Ｌ０ｂを生成する。従って、本形態では、光源部５１と
走査光学系２０によって、画像光生成装置７０が構成されている。また、走査光学系２０
および左眼用偏向部材６１ｂは、導光装置５７として構成されている。なお、走査光学系
２０の動作は、制御部（図示せず）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ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉ
ｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）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。
２走査方向Ａ２に走査し、画像光Ｌ０ｂを生成する。従って、本形態では、光源部５１と
走査光学系２０によって、画像光生成装置７０が構成されている。また、走査光学系２０
および左眼用偏向部材６１ｂは、導光装置５７として構成されている。なお、走査光学系
２０の動作は、制御部（図示せず）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ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉ
ｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）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。
画像光生成装置７０の走査光学系２０から出射された画像光Ｌ０ｂは、リレーレンズ系
５４および投射レンズ系５５を介して左眼用偏向部材６１ｂに投射される。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であり、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
された画像光Ｌ０ｂは、左眼用偏向部材６１ｂ（回折素子６１）によって第１走査方向Ａ
１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
偏向される。そして、画像光Ｌ０ｂは、左眼Ｅｂの瞳孔Ｅ１を介して網膜Ｅ２に到達する
ことにより、観察者Ｍに画像を認識させる。
５４および投射レンズ系５５を介して左眼用偏向部材６１ｂに投射される。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であり、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
された画像光Ｌ０ｂは、左眼用偏向部材６１ｂ（回折素子６１）によって第１走査方向Ａ
１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
偏向される。そして、画像光Ｌ０ｂは、左眼Ｅｂの瞳孔Ｅ１を介して網膜Ｅ２に到達する
ことにより、観察者Ｍに画像を認識させる。
本形態において、左眼用偏向部材６１ｂには、反射型体積ホログラフィック素子６１０
からなる第１回折素子６１が設けられている。反射型体積ホログラフィック素子６１０は
部分反射型回折光学素子であり、右眼用偏向部材６１ａおよび左眼用偏向部材６１ｂは、
部分透過反射性のコンバイナーである。このため、外光も左眼用偏向部材６１ｂ（コンバ
イナー）を介して左眼Ｅｂに入射するため、利用者は、表示装置１００で形成した画像光
Ｌ０ａと外光（背景）とが重畳した画像を認識することができる。ここで、第１回折素子
６１は、観察者の眼Ｅとは反対側に凹んだ凹曲面になっており、画像光Ｌ０ａを観察者の
眼Ｅに向けて効率良く集光させることができる。
からなる第１回折素子６１が設けられている。反射型体積ホログラフィック素子６１０は
部分反射型回折光学素子であり、右眼用偏向部材６１ａおよび左眼用偏向部材６１ｂは、
部分透過反射性のコンバイナーである。このため、外光も左眼用偏向部材６１ｂ（コンバ
イナー）を介して左眼Ｅｂに入射するため、利用者は、表示装置１００で形成した画像光
Ｌ０ａと外光（背景）とが重畳した画像を認識することができる。ここで、第１回折素子
６１は、観察者の眼Ｅとは反対側に凹んだ凹曲面になっており、画像光Ｌ０ａを観察者の
眼Ｅに向けて効率良く集光させることができる。
（第１回折素子６１の構成）
図３は、本発明を適用した表示装置１００で用いた第１回折素子６１および第２回折素
子３５の説明図である。図４は、球面波対応の第１回折素子６１および第２回折素子３５
の説明図である。本形態では、第１回折素子６１は、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、およ
び青色光（Ｂ）が入射し、これらの色光を所定の方向に回折して出射する。従って、第１
回折素子６１では、図３に模式的に示すように、赤色光（Ｒ）の波長に対応するピッチを
有する第１干渉縞６１１（Ｒ）、緑色光（Ｇ）の波長に対応するピッチを有する第２干渉
縞６１１（Ｇ）、青色光（Ｂ）の波長に対応するピッチを有する第３干渉縞６１１（Ｂ）
が厚さ方向に積層されている。かかる干渉縞６１１（第１干渉縞６１１（Ｒ）、第２干渉
縞６１１（Ｇ）および第３干渉縞６１１（Ｂ））は各々、屈折率の変化、透過率の変化、
凹凸パターン等の形状変化として各ホログラム感光層に記録されており、干渉縞６１１は
、第１回折素子６１の入射面に対して一方方向に傾いている。従って、第１回折素子６１
は、法線方向から単一波長の光線Ｌ１が入射したときに、１つの方向に回折効率が最も高
い回折光Ｌ２を出射する。かかる構成の干渉縞６１１は、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｓ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。その
際、物体光Ｌｓが平面波であれば、複数の干渉縞６１１が直線的に並列した状態に形成さ
れる。なお、図３では、第１干渉縞６１１（Ｒ）、第２干渉縞６１１（Ｇ）、および第３
干渉縞６１１（Ｂ）が異なる層に形成される場合を示してあるが、１つの層に複数種類の
干渉縞が形成される場合があり、この場合、複数種類の干渉縞が互いに交差するように記
録される。
図３は、本発明を適用した表示装置１００で用いた第１回折素子６１および第２回折素
子３５の説明図である。図４は、球面波対応の第１回折素子６１および第２回折素子３５
の説明図である。本形態では、第１回折素子６１は、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、およ
び青色光（Ｂ）が入射し、これらの色光を所定の方向に回折して出射する。従って、第１
回折素子６１では、図３に模式的に示すように、赤色光（Ｒ）の波長に対応するピッチを
有する第１干渉縞６１１（Ｒ）、緑色光（Ｇ）の波長に対応するピッチを有する第２干渉
縞６１１（Ｇ）、青色光（Ｂ）の波長に対応するピッチを有する第３干渉縞６１１（Ｂ）
が厚さ方向に積層されている。かかる干渉縞６１１（第１干渉縞６１１（Ｒ）、第２干渉
縞６１１（Ｇ）および第３干渉縞６１１（Ｂ））は各々、屈折率の変化、透過率の変化、
凹凸パターン等の形状変化として各ホログラム感光層に記録されており、干渉縞６１１は
、第１回折素子６１の入射面に対して一方方向に傾いている。従って、第１回折素子６１
は、法線方向から単一波長の光線Ｌ１が入射したときに、１つの方向に回折効率が最も高
い回折光Ｌ２を出射する。かかる構成の干渉縞６１１は、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｓ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。その
際、物体光Ｌｓが平面波であれば、複数の干渉縞６１１が直線的に並列した状態に形成さ
れる。なお、図３では、第１干渉縞６１１（Ｒ）、第２干渉縞６１１（Ｇ）、および第３
干渉縞６１１（Ｂ）が異なる層に形成される場合を示してあるが、１つの層に複数種類の
干渉縞が形成される場合があり、この場合、複数種類の干渉縞が互いに交差するように記
録される。
第１回折素子６１に入射する光が球面波である場合、干渉露光時に、例えば物体光Ｌｓ
として球面波を用いる。その結果、図４に模式的に示すように、湾曲した複数の干渉縞６
１１が並列した状態に形成される。ここで、干渉縞６１１は湾曲した状態で第１回折素子
６１の入射面に対して一方方向に傾いている。従って、法線方向から単一波長の球面波か
らなる光線Ｌ１が入射したときに、１つの方向に回折効率が最も高い球面波からなる回折
光Ｌ２を出射する。この場合の干渉縞６１１の「傾き方向」は、例えば、干渉縞６１１の
両端Ｔ１、Ｔ２を結ぶ線Ｔ０の傾きとして定義することができる。また、球面波の場合に
おける「入射方向および出射方向」については、波源から遠ざかった位置では、球面が平
面に近づくので、波源から平面に直交する方向に延在する方向で定義することができる。
として球面波を用いる。その結果、図４に模式的に示すように、湾曲した複数の干渉縞６
１１が並列した状態に形成される。ここで、干渉縞６１１は湾曲した状態で第１回折素子
６１の入射面に対して一方方向に傾いている。従って、法線方向から単一波長の球面波か
らなる光線Ｌ１が入射したときに、１つの方向に回折効率が最も高い球面波からなる回折
光Ｌ２を出射する。この場合の干渉縞６１１の「傾き方向」は、例えば、干渉縞６１１の
両端Ｔ１、Ｔ２を結ぶ線Ｔ０の傾きとして定義することができる。また、球面波の場合に
おける「入射方向および出射方向」については、波源から遠ざかった位置では、球面が平
面に近づくので、波源から平面に直交する方向に延在する方向で定義することができる。
なお、第１回折素子６１は、反射型の回折素子であれば、横断面が鋸歯状をなす溝が形
成されている表面レリーフ型回折素子（ブレーズドグレーティング）や、ホログラフィッ
ク素子と表面レリーフ型回折素子とを組み合わせた表面レリーフホログラフィック素子（
ブレーズドホログラフィックグレーティング）等であってもよく、いずれの場合も、法線
方向から光線が入射したときに、１つの方向に回折効率が最も高い回折光を出射する。
成されている表面レリーフ型回折素子（ブレーズドグレーティング）や、ホログラフィッ
ク素子と表面レリーフ型回折素子とを組み合わせた表面レリーフホログラフィック素子（
ブレーズドホログラフィックグレーティング）等であってもよく、いずれの場合も、法線
方向から光線が入射したときに、１つの方向に回折効率が最も高い回折光を出射する。
（波長変動補正用の第２回折素子３５の構成）
本形態の表示装置１００（左眼用画像光生成装置５６ｂ）において、第１回折素子６１
においては、特定波長の光線が入射した際、入射光線を特定方向に回折して出射する。但
し、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５１１（Ｂ）等の半導体レーザーでは、単一モードで発振している場合でも
、ある程度のスペクトル幅を有しており、特定波長からずれた波長の光を含んでいる。ま
た、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５１１（Ｂ）半導体レーザーでは、環境温度等の影響を受けて出射光の波長
が変動することがある。その場合、第１回折素子６１では、入射光線のうち、特定波長か
ら波長が変動した光線については回折方向（出射方向）がずれて解像度が低下することに
なる。そこで、本形態の表示装置１００および導光装置５７では、画像光生成装置７０の
光源部５１から第１回折素子６１までの光路上に第２回折素子３５が設けられている。本
形態において、第２回折素子６２は、反射型体積ホログラフィック素子３５０からなる。
本形態の表示装置１００（左眼用画像光生成装置５６ｂ）において、第１回折素子６１
においては、特定波長の光線が入射した際、入射光線を特定方向に回折して出射する。但
し、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５１１（Ｂ）等の半導体レーザーでは、単一モードで発振している場合でも
、ある程度のスペクトル幅を有しており、特定波長からずれた波長の光を含んでいる。ま
た、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５１１（Ｂ）半導体レーザーでは、環境温度等の影響を受けて出射光の波長
が変動することがある。その場合、第１回折素子６１では、入射光線のうち、特定波長か
ら波長が変動した光線については回折方向（出射方向）がずれて解像度が低下することに
なる。そこで、本形態の表示装置１００および導光装置５７では、画像光生成装置７０の
光源部５１から第１回折素子６１までの光路上に第２回折素子３５が設けられている。本
形態において、第２回折素子６２は、反射型体積ホログラフィック素子３５０からなる。
第２回折素子３５は、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、および青色光（Ｂ）が入射し、こ
れらの色光を所定の方向に回折して出射する。従って、第２回折素子３５では、図３に模
式的に示すように、第１回折素子６１と同様、赤色光（Ｒ）の波長に対応するピッチを有
する第１干渉縞３５１（Ｒ）、緑色光（Ｇ）の波長に対応するピッチを有する第２干渉縞
３５１（Ｇ）、青色光（Ｂ）の波長に対応するピッチを有する第３干渉縞３５１（Ｂ）が
厚さ方向に積層されている。かかる干渉縞３５１（第１干渉縞３５１（Ｒ）、第２干渉縞
３５１（Ｇ）および第３干渉縞３５１（Ｂ））は各々、干渉縞６１１と同様、屈折率の変
化、透過率の変化、凹凸パターン等の形状変化として各ホログラム感光層に記録されてお
り、干渉縞３５１は、第１回折素子６１の入射面に対して一方方向に傾いている。従って
、第２回折素子３５は、第１回折素子６１と同様、法線方向から単一波長の光線Ｌ１が入
射したときに、１つの方向に回折効率が最も高い回折光Ｌ２を出射する。かかる構成の干
渉縞３５１は、干渉縞６１１と同様、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｓ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。その際、物体光Ｌｓが平
面波であれば、複数の干渉縞３５１が直線的に並列した状態に形成される。なお、第２回
折素子３５においても、第１回折素子６１と同様、１つの層に複数種類の干渉縞が形成さ
れる場合がある。
れらの色光を所定の方向に回折して出射する。従って、第２回折素子３５では、図３に模
式的に示すように、第１回折素子６１と同様、赤色光（Ｒ）の波長に対応するピッチを有
する第１干渉縞３５１（Ｒ）、緑色光（Ｇ）の波長に対応するピッチを有する第２干渉縞
３５１（Ｇ）、青色光（Ｂ）の波長に対応するピッチを有する第３干渉縞３５１（Ｂ）が
厚さ方向に積層されている。かかる干渉縞３５１（第１干渉縞３５１（Ｒ）、第２干渉縞
３５１（Ｇ）および第３干渉縞３５１（Ｂ））は各々、干渉縞６１１と同様、屈折率の変
化、透過率の変化、凹凸パターン等の形状変化として各ホログラム感光層に記録されてお
り、干渉縞３５１は、第１回折素子６１の入射面に対して一方方向に傾いている。従って
、第２回折素子３５は、第１回折素子６１と同様、法線方向から単一波長の光線Ｌ１が入
射したときに、１つの方向に回折効率が最も高い回折光Ｌ２を出射する。かかる構成の干
渉縞３５１は、干渉縞６１１と同様、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｓ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。その際、物体光Ｌｓが平
面波であれば、複数の干渉縞３５１が直線的に並列した状態に形成される。なお、第２回
折素子３５においても、第１回折素子６１と同様、１つの層に複数種類の干渉縞が形成さ
れる場合がある。
第２回折素子３５に入射する光が球面波である場合、干渉露光時に物体光Ｌｓとして球
面波を用いる。その結果、図４に模式的に示すように、湾曲した干渉縞３５１が形成され
る。この場合、干渉縞３５１は湾曲した状態で第２回折素子３５の入射面に対して一方方
向に傾いている。従って、法線方向から単一波長の球面波からなる光線Ｌ１が入射したと
きに、１つの方向に回折効率が最も高い球面波からなる回折光Ｌ２を出射する。この場合
の干渉縞３５１の「傾き方向」は、例えば、干渉縞３５１の両端Ｔ１、Ｔ２を結ぶ線Ｔ０
の傾きとして定義することができる。また、球面波の場合における「入射方向および出射
方向」については、波源から遠ざかった位置では、球面が平面に近づくので、波源から平
面に直交する方向に延在する方向で定義することができる。
面波を用いる。その結果、図４に模式的に示すように、湾曲した干渉縞３５１が形成され
る。この場合、干渉縞３５１は湾曲した状態で第２回折素子３５の入射面に対して一方方
向に傾いている。従って、法線方向から単一波長の球面波からなる光線Ｌ１が入射したと
きに、１つの方向に回折効率が最も高い球面波からなる回折光Ｌ２を出射する。この場合
の干渉縞３５１の「傾き方向」は、例えば、干渉縞３５１の両端Ｔ１、Ｔ２を結ぶ線Ｔ０
の傾きとして定義することができる。また、球面波の場合における「入射方向および出射
方向」については、波源から遠ざかった位置では、球面が平面に近づくので、波源から平
面に直交する方向に延在する方向で定義することができる。
ここで、第２回折素子３５は、第１回折素子６１での波長変動を防止する機能を担うこ
とから、第２回折素子３５の干渉縞３５１（第１干渉縞３５１（Ｒ）、第２干渉縞３５１
（Ｇ）および第３干渉縞３５１（Ｂ））のピッチは各々、第１回折素子６１の干渉縞６１
１（第１干渉縞６１１（Ｒ）、第２干渉縞６１１（Ｇ）および第３干渉縞６１１（Ｂ））
のピッチと同じである。また、第１回折素子６１および第２回折素子３５では、干渉縞３
５１、６１１のピッチが面内方向で等しい。但し、第１回折素子６１では、干渉縞６１１
のピッチが面内方向で異なる態様を採用することがある。例えば、第１回折素子６１では
、中心部と端部とでは、観察者の眼に入射するように画像光Ｌ０ｂを回折させるときの角
度が異なるため、それに応じて干渉縞６１１のピッチを相違させてもよい。この場合でも
、第１回折素子６１の干渉縞６１１のピッチは、第２回折素子３５の干渉縞３５１の１／
２倍から２倍までの範囲であることが好ましい。
とから、第２回折素子３５の干渉縞３５１（第１干渉縞３５１（Ｒ）、第２干渉縞３５１
（Ｇ）および第３干渉縞３５１（Ｂ））のピッチは各々、第１回折素子６１の干渉縞６１
１（第１干渉縞６１１（Ｒ）、第２干渉縞６１１（Ｇ）および第３干渉縞６１１（Ｂ））
のピッチと同じである。また、第１回折素子６１および第２回折素子３５では、干渉縞３
５１、６１１のピッチが面内方向で等しい。但し、第１回折素子６１では、干渉縞６１１
のピッチが面内方向で異なる態様を採用することがある。例えば、第１回折素子６１では
、中心部と端部とでは、観察者の眼に入射するように画像光Ｌ０ｂを回折させるときの角
度が異なるため、それに応じて干渉縞６１１のピッチを相違させてもよい。この場合でも
、第１回折素子６１の干渉縞６１１のピッチは、第２回折素子３５の干渉縞３５１の１／
２倍から２倍までの範囲であることが好ましい。
なお、第２回折素子３５は、反射型の回折素子であれば、表面レリーフ型回折素子や、
表面レリーフホログラフィック素子（ブレーズドホログラフィックグレーティング）等で
あってもよく、いずれの場合も、法線方向から入射光線が入射したときに、１つの方向に
回折効率が最も高い回折光を出射する。
表面レリーフホログラフィック素子（ブレーズドホログラフィックグレーティング）等で
あってもよく、いずれの場合も、法線方向から入射光線が入射したときに、１つの方向に
回折効率が最も高い回折光を出射する。
（導光装置５７の実施例１）
図５は、本発明の実施例１に係る表示装置１００の第１回折素子６１および第２回折素
子３５の説明図である。図６は、本発明の比較例１に係る表示装置１００の第１回折素子
６１および第２回折素子３５の説明図である。図７は、本発明の実施例１および比較例１
に係る導光装置５７における光線図である。なお、図７では、第１回折素子６１を平板状
に表してある。また、図５、図６および図７では、第１回折素子６１および第２回折素子
６２の干渉縞ピッチに最適な波長の光を実線で示し、最適な波長より長波長側に波長変動
した光線については点線で示してある。また、図５、図６および図７では、干渉縞３５１
、６１１の傾き方向を模式的に示してある。
図５は、本発明の実施例１に係る表示装置１００の第１回折素子６１および第２回折素
子３５の説明図である。図６は、本発明の比較例１に係る表示装置１００の第１回折素子
６１および第２回折素子３５の説明図である。図７は、本発明の実施例１および比較例１
に係る導光装置５７における光線図である。なお、図７では、第１回折素子６１を平板状
に表してある。また、図５、図６および図７では、第１回折素子６１および第２回折素子
６２の干渉縞ピッチに最適な波長の光を実線で示し、最適な波長より長波長側に波長変動
した光線については点線で示してある。また、図５、図６および図７では、干渉縞３５１
、６１１の傾き方向を模式的に示してある。
図５に示すように、本形態では、図２に示す導光装置５７等の構成に応じて、第１回折
素子６１および第２回折素子３５の構成を最適化してある。より具体的には、本形態では
、第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間での光の反射回数と中間像の生成回数
との和が偶数である。このため、第１回折素子６１の入射面である第１入射面６１５の法
線、および第２回折素子３５の入射面である第２入射面３５５の法線を含む仮想面の法線
方向からみたとき、第１回折素子３５と第２回折素子６１とでは、各々の入射面の法線方
向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光が出射される方向が、各々の入射面
の法線方向を基準にしたときに同じ側に設定してある。
素子６１および第２回折素子３５の構成を最適化してある。より具体的には、本形態では
、第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間での光の反射回数と中間像の生成回数
との和が偶数である。このため、第１回折素子６１の入射面である第１入射面６１５の法
線、および第２回折素子３５の入射面である第２入射面３５５の法線を含む仮想面の法線
方向からみたとき、第１回折素子３５と第２回折素子６１とでは、各々の入射面の法線方
向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光が出射される方向が、各々の入射面
の法線方向を基準にしたときに同じ側に設定してある。
より具体的には、図５に示すように、実施例１では、第２回折素子３５から第１回折素
子６１までの間には、走査ミラー２１および中間像生成レンズ５４５が配置されており、
第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間では、走査ミラー２１による反射と、中
間像生成レンズ５４５による中間像の生成とが行われる。従って、第２回折素子３５から
第１回折素子６１までの間での反射回数と中間像の生成回数の和は２回（偶数）である。
子６１までの間には、走査ミラー２１および中間像生成レンズ５４５が配置されており、
第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間では、走査ミラー２１による反射と、中
間像生成レンズ５４５による中間像の生成とが行われる。従って、第２回折素子３５から
第１回折素子６１までの間での反射回数と中間像の生成回数の和は２回（偶数）である。
従って、第１入射面６１５の法線方向から光を入射した際に最も高い回折効率の光が出
射される方向を第１方向とし、第２入射面３５５の法線方向から光を入射した際に最も高
い回折効率の光が出射される方向を第２方向とし、前記の仮想面の法線方向からみたとき
、第１入射面６１５の法線方向に対する第１方向の向きと第２入射面３５５の法線方向に
対する第２方向の向きとが同じ方向となるように構成されている。
射される方向を第１方向とし、第２入射面３５５の法線方向から光を入射した際に最も高
い回折効率の光が出射される方向を第２方向とし、前記の仮想面の法線方向からみたとき
、第１入射面６１５の法線方向に対する第１方向の向きと第２入射面３５５の法線方向に
対する第２方向の向きとが同じ方向となるように構成されている。
より具体的では、図５に一点鎖線Ｌ１１で示すように、第１回折素子６１の第１入射面
６１５に対して法線方向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光（一点鎖線Ｌ
１２）が出射される第１方向は、第１入射面６１５の法線方向を基準にしたときに時計周
りＣＷの側にある。また、図５に一点鎖線Ｌ２１で示すように、第２回折素子３５の第２
入射面３５５に対して法線方向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光（一点
鎖線Ｌ２２）が出射される第２方向は、第２入射面３５５の法線方向を基準にしたときに
時計周りＣＷの側にあり、第１回折素子６１と同じ側である。かかる構成は、図３を参照
して説明した干渉縞６１１の傾き方向と、干渉縞３５１の傾き方向とを同じとすることに
より実現される。
６１５に対して法線方向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光（一点鎖線Ｌ
１２）が出射される第１方向は、第１入射面６１５の法線方向を基準にしたときに時計周
りＣＷの側にある。また、図５に一点鎖線Ｌ２１で示すように、第２回折素子３５の第２
入射面３５５に対して法線方向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光（一点
鎖線Ｌ２２）が出射される第２方向は、第２入射面３５５の法線方向を基準にしたときに
時計周りＣＷの側にあり、第１回折素子６１と同じ側である。かかる構成は、図３を参照
して説明した干渉縞６１１の傾き方向と、干渉縞３５１の傾き方向とを同じとすることに
より実現される。
かかる構成によれば、図５および図７の光線図（ａ）のように、第２回折素子３５の第
２入射面３５５の法線方向から最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合を基準とする
と、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ２）は、時計周りＣＷの側
に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、走査ミラー２１および中間像生
成レンズ５４５を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波長
の光線より時計周りＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波長
より長波長の光線は、第１回折素子６１から同一方向に向けて出射されるので、解像度の
低下が発生しにくい。それ故、本例によれば、例えば、波長変動した場合の画像ずれを１
画素相当以下まで抑制することができる。
２入射面３５５の法線方向から最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合を基準とする
と、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ２）は、時計周りＣＷの側
に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、走査ミラー２１および中間像生
成レンズ５４５を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波長
の光線より時計周りＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波長
より長波長の光線は、第１回折素子６１から同一方向に向けて出射されるので、解像度の
低下が発生しにくい。それ故、本例によれば、例えば、波長変動した場合の画像ずれを１
画素相当以下まで抑制することができる。
これに対して、第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間での反射回数と中間像
の生成回数の和が２回（偶数）であるにもかかわらず、図６に示す比較例１のように構成
すると、最適波長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から異なる方
向に向けて出射されるので、解像度が大きく低下する。すなわち、図６に示す比較例１で
は、図６に一点鎖線Ｌ１１で示すように、第１回折素子６１の第１入射面６１５に対して
法線方向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光（一点鎖線Ｌ１２）が出射さ
れる第１方向は、第１入射面６１５の法線方向を基準にしたときに時計周りＣＷの側にあ
る。これに対して、図６に一点鎖線Ｌ２１で示すように、第２回折素子３５に対して法線
方向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光（一点鎖線Ｌ２２）が出射される
位置は、第２入射面３５５の法線方向を基準にしたときに反時計周りＣＣＷの側にあり、
第１回折素子６１と逆側である。
の生成回数の和が２回（偶数）であるにもかかわらず、図６に示す比較例１のように構成
すると、最適波長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から異なる方
向に向けて出射されるので、解像度が大きく低下する。すなわち、図６に示す比較例１で
は、図６に一点鎖線Ｌ１１で示すように、第１回折素子６１の第１入射面６１５に対して
法線方向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光（一点鎖線Ｌ１２）が出射さ
れる第１方向は、第１入射面６１５の法線方向を基準にしたときに時計周りＣＷの側にあ
る。これに対して、図６に一点鎖線Ｌ２１で示すように、第２回折素子３５に対して法線
方向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光（一点鎖線Ｌ２２）が出射される
位置は、第２入射面３５５の法線方向を基準にしたときに反時計周りＣＣＷの側にあり、
第１回折素子６１と逆側である。
かかる構成の場合、図６および図７の光線図（ｃ）のように、第２回折素子３５の第２
入射面３５５に法線方向から最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合を基準とすると
、最適波長より長波長の光線（点線Ｌ２）が入射した際の回折光は、反時計周りＣＣＷの
側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、走査ミラー２１および中間像
生成レンズ５４５を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波
長の光線より反時計周りＣＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長の光線と最
適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から異なる方向に向けて出射されるので、
解像度が大きく低下する。それ故、例えば、波長変動によって約１０画素相当の画像ズレ
が生じてしまう。
入射面３５５に法線方向から最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合を基準とすると
、最適波長より長波長の光線（点線Ｌ２）が入射した際の回折光は、反時計周りＣＣＷの
側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、走査ミラー２１および中間像
生成レンズ５４５を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波
長の光線より反時計周りＣＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長の光線と最
適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から異なる方向に向けて出射されるので、
解像度が大きく低下する。それ故、例えば、波長変動によって約１０画素相当の画像ズレ
が生じてしまう。
なお、図７の光線図（ｂ）は、実施例１において、第２回折素子３５の第２入射面３５
５に対して斜め方向から光線が入射した場合を示す。この場合も、図５を参照して説明し
た場合と同様、最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合を基準とすると、最適波長よ
り長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ２）は、時計周りＣＷの側に傾く。従って
、最適波長より長波長の光線の回折光は、走査ミラー２１および中間像生成レンズ５４５
を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波長の光線より時計
周りＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波長より長波長の光
線は、第１回折素子６１から同一方向に向けて出射されるので、解像度の低下が発生しに
くい。
５に対して斜め方向から光線が入射した場合を示す。この場合も、図５を参照して説明し
た場合と同様、最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合を基準とすると、最適波長よ
り長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ２）は、時計周りＣＷの側に傾く。従って
、最適波長より長波長の光線の回折光は、走査ミラー２１および中間像生成レンズ５４５
を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波長の光線より時計
周りＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波長より長波長の光
線は、第１回折素子６１から同一方向に向けて出射されるので、解像度の低下が発生しに
くい。
また、図７の光線図（ｄ）は、比較例１において、第２回折素子３５の第２入射面３５
５に対して斜め方向から光線が入射した場合を示す。この場合も、図６を参照して説明し
た場合と同様、最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合を基準とすると、最適波長よ
り長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ２）は、反時計周りＣＣＷの側に傾く。従
って、最適波長より長波長の光線の回折光は、走査ミラー２１および中間像生成レンズ５
４５を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波長の光線より
反時計周りＣＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波長より長
波長の光線は、第１回折素子６１から異なる方向に向けて出射されるので、解像度が大き
く低下する。
５に対して斜め方向から光線が入射した場合を示す。この場合も、図６を参照して説明し
た場合と同様、最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合を基準とすると、最適波長よ
り長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ２）は、反時計周りＣＣＷの側に傾く。従
って、最適波長より長波長の光線の回折光は、走査ミラー２１および中間像生成レンズ５
４５を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波長の光線より
反時計周りＣＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波長より長
波長の光線は、第１回折素子６１から異なる方向に向けて出射されるので、解像度が大き
く低下する。
（実施例１の変形例１）
図８は、本発明の実施例１の変形例１および比較例１の変形例１に係る導光装置５７に
おける光線図である。なお、図８では、第１回折素子６１を平板状に表してある。また、
図８では、第１回折素子６１および第２回折素子６２の干渉縞ピッチに最適な波長の光を
実線で示し、最適な波長より長波長側に波長変動した光線については点線で示してある。
また、図８では、干渉縞３５１、６１１の傾き方向を模式的に示してある。
図８は、本発明の実施例１の変形例１および比較例１の変形例１に係る導光装置５７に
おける光線図である。なお、図８では、第１回折素子６１を平板状に表してある。また、
図８では、第１回折素子６１および第２回折素子６２の干渉縞ピッチに最適な波長の光を
実線で示し、最適な波長より長波長側に波長変動した光線については点線で示してある。
また、図８では、干渉縞３５１、６１１の傾き方向を模式的に示してある。
図８には、第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間での光の反射回数と中間像
の生成回数との和が２回（偶数）である場合において、本発明の実施例１の変形例１およ
び比較例１の変形例１に係る導光装置５７における光線図を示してある。すなわち、本例
では、中間像生成レンズ５４５が設けられておらず、第２回折素子３５から第１回折素子
６１までの間では、走査ミラー２１による反射と、ミラー５４６による反射とが行われる
。従って、第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間での反射回数と中間像の生成
回数の和は２回（偶数）である。
の生成回数との和が２回（偶数）である場合において、本発明の実施例１の変形例１およ
び比較例１の変形例１に係る導光装置５７における光線図を示してある。すなわち、本例
では、中間像生成レンズ５４５が設けられておらず、第２回折素子３５から第１回折素子
６１までの間では、走査ミラー２１による反射と、ミラー５４６による反射とが行われる
。従って、第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間での反射回数と中間像の生成
回数の和は２回（偶数）である。
このように構成した場合、実施例１の変形例１では、図８の光線図（ａ）に示すように
、第２回折素子３５の第２入射面３５５に対して法線方向から最適波長の光線（実線Ｌ１
）が入射した場合を基準とすると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点
線Ｌ２）は、時計周りＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、
走査ミラー２１およびミラー５４６を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入
射する際、最適波長の光線より時計周りＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波
長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から同一方向に向けて出射さ
れるので、解像度の低下が発生しにくい。
、第２回折素子３５の第２入射面３５５に対して法線方向から最適波長の光線（実線Ｌ１
）が入射した場合を基準とすると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点
線Ｌ２）は、時計周りＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、
走査ミラー２１およびミラー５４６を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入
射する際、最適波長の光線より時計周りＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波
長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から同一方向に向けて出射さ
れるので、解像度の低下が発生しにくい。
また、実施例１の変形例１では、図８の光線図（ｂ）に示すように、第２回折素子３５
の第２入射面３５５に斜め方向から光線が入射した場合も、最適波長の光線（実線Ｌ１）
が入射した場合を基準とすると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線
Ｌ２）は、時計周りＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、走
査ミラー２１およびミラー５４６を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射
する際、最適波長の光線より時計周りＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長
の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から同一方向に向けて出射され
るので、解像度の低下が発生しにくい。
の第２入射面３５５に斜め方向から光線が入射した場合も、最適波長の光線（実線Ｌ１）
が入射した場合を基準とすると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線
Ｌ２）は、時計周りＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、走
査ミラー２１およびミラー５４６を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射
する際、最適波長の光線より時計周りＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長
の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から同一方向に向けて出射され
るので、解像度の低下が発生しにくい。
これに対して、比較例１の変形例１では、図８の光線図（ｃ）に示すように、第２回折
素子３５の第２入射面３５５に法線方向から最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合
を基準とすると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ２）は、反時
計周りＣＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、走査ミラー２
１およびミラー５４６を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最
適波長の光線より反時計周りＣＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長の光線
と最適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から異なる方向に向けて出射されるの
で、解像度が大きく低下する。
素子３５の第２入射面３５５に法線方向から最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合
を基準とすると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ２）は、反時
計周りＣＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、走査ミラー２
１およびミラー５４６を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最
適波長の光線より反時計周りＣＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長の光線
と最適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から異なる方向に向けて出射されるの
で、解像度が大きく低下する。
また、比較例１の変形例１では、図８の光線図（ｄ）に示すように、第２回折素子３５
の第２入射面３５５に斜め方向から光線が入射した場合も、最適波長の光線（実線Ｌ１）
が入射した場合を基準とすると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線
Ｌ２）は、反時計周りＣＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は
、走査ミラー２１およびミラー５４６を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に
入射する際、最適波長の光線より反時計周りＣＣＷに傾いた側から入射する。このため、
最適波長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から異なる方向に向け
て出射されるので、解像度が大きく低下する。
の第２入射面３５５に斜め方向から光線が入射した場合も、最適波長の光線（実線Ｌ１）
が入射した場合を基準とすると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線
Ｌ２）は、反時計周りＣＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は
、走査ミラー２１およびミラー５４６を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に
入射する際、最適波長の光線より反時計周りＣＣＷに傾いた側から入射する。このため、
最適波長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から異なる方向に向け
て出射されるので、解像度が大きく低下する。
（実施例１の変形例２）
図９は、本発明の実施例１の変形例２および比較例１の変形例２に係る導光装置５７に
おける光線図である。なお、図９では、第１回折素子６１を平板状に表してある。また、
図９では、第１回折素子６１および第２回折素子６２の干渉縞ピッチに最適な波長の光を
実線で示し、最適な波長より長波長側に波長変動した光線については点線で示してある。
また、図９では、干渉縞３５１、６１１の傾き方向を模式的に示してある。
図９は、本発明の実施例１の変形例２および比較例１の変形例２に係る導光装置５７に
おける光線図である。なお、図９では、第１回折素子６１を平板状に表してある。また、
図９では、第１回折素子６１および第２回折素子６２の干渉縞ピッチに最適な波長の光を
実線で示し、最適な波長より長波長側に波長変動した光線については点線で示してある。
また、図９では、干渉縞３５１、６１１の傾き方向を模式的に示してある。
図９には、第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間での光の反射回数と中間像
の生成回数との和が０回（偶数）である場合において、本発明の実施例１の変形例２およ
び比較例１の変形例２に係る導光装置５７における光線図を示してある。すなわち、本例
では、第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間では、走査ミラー２１や中間像生
成レンズ５４５が設けられていない。このため、第２回折素子３５から第１回折素子６１
までの間での反射回数と中間像の生成回数の和は０回（偶数）である。
の生成回数との和が０回（偶数）である場合において、本発明の実施例１の変形例２およ
び比較例１の変形例２に係る導光装置５７における光線図を示してある。すなわち、本例
では、第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間では、走査ミラー２１や中間像生
成レンズ５４５が設けられていない。このため、第２回折素子３５から第１回折素子６１
までの間での反射回数と中間像の生成回数の和は０回（偶数）である。
このように構成した場合も、実施例１の変形例２では、図９の光線図（ａ）に示すよう
に、第２回折素子３５の第２入射面３５５に法線方向から最適波長の光線（実線Ｌ１）が
入射した場合を基準とすると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ
２）は、時計周りＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、第１
回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波長の光線より時計周りＣＷに傾い
た側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折
素子６１から同一方向に向けて出射されるので、解像度の低下が発生しにくい。
に、第２回折素子３５の第２入射面３５５に法線方向から最適波長の光線（実線Ｌ１）が
入射した場合を基準とすると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ
２）は、時計周りＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、第１
回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波長の光線より時計周りＣＷに傾い
た側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折
素子６１から同一方向に向けて出射されるので、解像度の低下が発生しにくい。
また、実施例１の変形例２では、図９の光線図（ｂ）に示すように、第２回折素子３５
の第２入射面３５５に斜め方向から光線が入射した場合も、最適波長の光線（実線Ｌ１）
が入射した場合を基準とすると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線
Ｌ２）は、時計周りＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、第
１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波長の光線より時計周りＣＷに傾
いた側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回
折素子６１から同一方向に向けて出射されるので、解像度の低下が発生しにくい。
の第２入射面３５５に斜め方向から光線が入射した場合も、最適波長の光線（実線Ｌ１）
が入射した場合を基準とすると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線
Ｌ２）は、時計周りＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、第
１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波長の光線より時計周りＣＷに傾
いた側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回
折素子６１から同一方向に向けて出射されるので、解像度の低下が発生しにくい。
これに対して、比較例１の変形例２では、図９の光線図（ｃ）に示すように、第２回折
素子３５の第２入射面３５５に法線方向から最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合
を基準とすると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ２）は、反時
計周りＣＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、第１回折素子
６１の第１入射面６１５に入射する場合、最適波長の光線より反時計周りＣＣＷに傾いた
側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折素
子６１から異なる方向に向けて出射されるので、解像度が大きく低下する。
素子３５の第２入射面３５５に法線方向から最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合
を基準とすると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ２）は、反時
計周りＣＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、第１回折素子
６１の第１入射面６１５に入射する場合、最適波長の光線より反時計周りＣＣＷに傾いた
側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折素
子６１から異なる方向に向けて出射されるので、解像度が大きく低下する。
また、比較例１の変形例２では、図８の光線図（ｄ）に示すように、第２回折素子３５
の第２入射面３５５に斜め方向から光線が入射した場合も、最適波長の光線（実線Ｌ１）
が入射した場合を基準とすると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線
Ｌ２）は、反時計周りＣＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は
、第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波長の光線より反時計周りＣ
ＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波長より長波長の光線は
、第１回折素子６１から異なる方向に向けて出射されるので、解像度が大きく低下する。
の第２入射面３５５に斜め方向から光線が入射した場合も、最適波長の光線（実線Ｌ１）
が入射した場合を基準とすると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線
Ｌ２）は、反時計周りＣＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は
、第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波長の光線より反時計周りＣ
ＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波長より長波長の光線は
、第１回折素子６１から異なる方向に向けて出射されるので、解像度が大きく低下する。
（導光装置５７の実施例２）
図１０は、本発明の実施例２に係る表示装置１００の第１回折素子６１および第２回折
素子３５の説明図である。図１１は、本発明の比較例２に係る表示装置１００の第１回折
素子６１および第２回折素子３５の説明図である。図１２は、本発明の実施例２および比
較例２に係る導光装置５７における光線図である。なお、図１２では、第１回折素子６１
を平板状に表してある。また、図１１では、ミラー５４７および中間像生成レンズ５４５
を省略して、反射回数および中間像の生成回数との和を１回に簡素化してある。また、図
１０、図１１および図１２では、第１回折素子６１および第２回折素子６２の干渉縞ピッ
チに最適な波長の光を実線で示し、最適な波長より長波長側に波長変動した光線について
は点線で示してある。また、図１０、図１１および図１２では、干渉縞３５１、６１１の
傾き方向を模式的に示してある。
図１０は、本発明の実施例２に係る表示装置１００の第１回折素子６１および第２回折
素子３５の説明図である。図１１は、本発明の比較例２に係る表示装置１００の第１回折
素子６１および第２回折素子３５の説明図である。図１２は、本発明の実施例２および比
較例２に係る導光装置５７における光線図である。なお、図１２では、第１回折素子６１
を平板状に表してある。また、図１１では、ミラー５４７および中間像生成レンズ５４５
を省略して、反射回数および中間像の生成回数との和を１回に簡素化してある。また、図
１０、図１１および図１２では、第１回折素子６１および第２回折素子６２の干渉縞ピッ
チに最適な波長の光を実線で示し、最適な波長より長波長側に波長変動した光線について
は点線で示してある。また、図１０、図１１および図１２では、干渉縞３５１、６１１の
傾き方向を模式的に示してある。
図１０に示すように、本形態でも、実施例１と同様、図２に示す導光装置５７等の構成
に応じて第１回折素子６１および第２回折素子３５の構成を最適化してある。より具体的
には、本形態では、第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間での光の反射回数と
中間像の生成回数との和が奇数である。このため、第１回折素子６１の第１入射面６１５
の法線、および第２回折素子３５の第２入射面３５５の法線を含む仮想面の法線方向から
みたとき、第１回折素子３５と第２回折素子６１とでは、各々の入射面の法線方向から光
線が入射した際、回折効率が最も高い回折光が出射される方向が、各々の入射面の法線方
向を基準にしたときに逆側に設定してある。
に応じて第１回折素子６１および第２回折素子３５の構成を最適化してある。より具体的
には、本形態では、第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間での光の反射回数と
中間像の生成回数との和が奇数である。このため、第１回折素子６１の第１入射面６１５
の法線、および第２回折素子３５の第２入射面３５５の法線を含む仮想面の法線方向から
みたとき、第１回折素子３５と第２回折素子６１とでは、各々の入射面の法線方向から光
線が入射した際、回折効率が最も高い回折光が出射される方向が、各々の入射面の法線方
向を基準にしたときに逆側に設定してある。
より具体的には、図１０に示すように、実施例２では、第２回折素子３５から第１回折
素子６１までの間には、ミラー５４７、走査ミラー２１および中間像生成レンズ５４５が
配置されており、第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間では、ミラー５４７に
よる反射と、走査ミラー２１による反射と、中間像生成レンズ５４５による中間像の生成
とが行われる。この場合、第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間での反射回数
と中間像の生成回数の和は３回（奇数）である。
素子６１までの間には、ミラー５４７、走査ミラー２１および中間像生成レンズ５４５が
配置されており、第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間では、ミラー５４７に
よる反射と、走査ミラー２１による反射と、中間像生成レンズ５４５による中間像の生成
とが行われる。この場合、第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間での反射回数
と中間像の生成回数の和は３回（奇数）である。
従って、第１入射面６１５の法線方向から光を入射した際に最も高い回折効率の光が出
射される方向を第１方向とし、第２入射面３５５の法線方向から光を入射した際に最も高
い回折効率の光が出射される方向を第２方向とし、前記の仮想面の法線方向からみたとき
、第１入射面６１５の法線方向に対する第１方向の向きと第２入射面３５５の法線方向に
対する第２方向の向きとが互いに逆の方向となるように構成されている。
射される方向を第１方向とし、第２入射面３５５の法線方向から光を入射した際に最も高
い回折効率の光が出射される方向を第２方向とし、前記の仮想面の法線方向からみたとき
、第１入射面６１５の法線方向に対する第１方向の向きと第２入射面３５５の法線方向に
対する第２方向の向きとが互いに逆の方向となるように構成されている。
例えば、図１０に一点鎖線Ｌ１１で示すように、第１回折素子６１の第１入射面６１５
に法線方向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光（一点鎖線Ｌ１２）が出射
される第１方向は、第１入射面６１５の法線方向を基準にしたときに時計周りＣＷの側に
ある。また、図１０に一点鎖線Ｌ２１で示すように、第２回折素子３５の第２入射面３５
５の法線方向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光（一点鎖線Ｌ２２）が出
射される第２方向は、第２入射面３５５の法線方向を基準にしたときに反時計周りＣＣＷ
の側にあり、第１回折素子６１と逆側である。かかる構成は、図３を参照して説明した干
渉縞６１１の傾き方向と、干渉縞３５１の傾き方向とを逆とすることにより実現される。
に法線方向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光（一点鎖線Ｌ１２）が出射
される第１方向は、第１入射面６１５の法線方向を基準にしたときに時計周りＣＷの側に
ある。また、図１０に一点鎖線Ｌ２１で示すように、第２回折素子３５の第２入射面３５
５の法線方向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光（一点鎖線Ｌ２２）が出
射される第２方向は、第２入射面３５５の法線方向を基準にしたときに反時計周りＣＣＷ
の側にあり、第１回折素子６１と逆側である。かかる構成は、図３を参照して説明した干
渉縞６１１の傾き方向と、干渉縞３５１の傾き方向とを逆とすることにより実現される。
かかる構成によれば、図１０および図１２の光線図（ａ）のように、第２回折素子３５
の第２入射面３５５に法線方向から最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合を基準と
すると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ２）は、反時計周りＣ
ＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、ミラー５４７、走査ミ
ラー２１および中間像生成レンズ５４５を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５
に入射する際、最適波長の光線より時計周りＣＷに傾いた側から入射する。このため、最
適波長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から同一方向に向けて出
射されるので、解像度の低下が発生しにくい。
の第２入射面３５５に法線方向から最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合を基準と
すると、最適波長より長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ２）は、反時計周りＣ
ＣＷの側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、ミラー５４７、走査ミ
ラー２１および中間像生成レンズ５４５を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５
に入射する際、最適波長の光線より時計周りＣＷに傾いた側から入射する。このため、最
適波長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から同一方向に向けて出
射されるので、解像度の低下が発生しにくい。
これに対して、第２回折素子３５から第１回折素子６１までの間での反射回数と中間像
の生成回数の和が３回（奇数）であるにもかかわらず、図１１に示す比較例２のように構
成すると、最適波長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から異なる
方向に向けて出射されるので、解像度が大きく低下する。すなわち、図１１に示す比較例
２では、図１１に一点鎖線Ｌ１１で示すように、第１回折素子６１の第１入射面６１５に
法線方向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光（一点鎖線Ｌ１２）が出射さ
れる第１方向は、第１入射面６１５の法線方向を基準にしたときに時計周りＣＷの側にあ
る。また、図１１に一点鎖線Ｌ２１で示すように、第２回折素子３５の第２入射面３５５
に法線方向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光（一点鎖線Ｌ２２）が出射
される位置は、第２入射面３５５の法線方向を基準にしたときに時計周りＣＷの側にあり
、第１回折素子６１と同じ側である。
の生成回数の和が３回（奇数）であるにもかかわらず、図１１に示す比較例２のように構
成すると、最適波長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から異なる
方向に向けて出射されるので、解像度が大きく低下する。すなわち、図１１に示す比較例
２では、図１１に一点鎖線Ｌ１１で示すように、第１回折素子６１の第１入射面６１５に
法線方向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光（一点鎖線Ｌ１２）が出射さ
れる第１方向は、第１入射面６１５の法線方向を基準にしたときに時計周りＣＷの側にあ
る。また、図１１に一点鎖線Ｌ２１で示すように、第２回折素子３５の第２入射面３５５
に法線方向から光線が入射した際、回折効率が最も高い回折光（一点鎖線Ｌ２２）が出射
される位置は、第２入射面３５５の法線方向を基準にしたときに時計周りＣＷの側にあり
、第１回折素子６１と同じ側である。
かかる構成の場合、図１１および図１２の光線図（ｃ）のように、第２回折素子３５の
第２入射面３５５に法線方向から最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合を基準とす
ると、最適波長より長波長の光線（点線Ｌ２）が入射した際の回折光は、時計周りＣＷの
側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、ミラー５４７、走査ミラー２
１および中間像生成レンズ５４５を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射
する際、最適波長の光線より反時計周りＣＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適
波長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から異なる方向に向けて出
射されるので、解像度が大きく低下する。
第２入射面３５５に法線方向から最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合を基準とす
ると、最適波長より長波長の光線（点線Ｌ２）が入射した際の回折光は、時計周りＣＷの
側に傾く。従って、最適波長より長波長の光線の回折光は、ミラー５４７、走査ミラー２
１および中間像生成レンズ５４５を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射
する際、最適波長の光線より反時計周りＣＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適
波長の光線と最適波長より長波長の光線は、第１回折素子６１から異なる方向に向けて出
射されるので、解像度が大きく低下する。
なお、図１２の光線図（ｃ）は、実施例２において、第２回折素子３５の第２入射面３
５５に斜め方向から光線が入射した場合を示す。この場合も、図１０を参照して説明した
場合と同様、最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合を基準とすると、最適波長より
長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ２）は、反時計周りＣＣＷの側に傾く。従っ
て、最適波長より長波長の光線の回折光は、ミラー５４７、走査ミラー２１および中間像
生成レンズ５４５を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波
長の光線より時計周りＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波
長より長波長の光線は、第１回折素子６１から同一方向に向けて出射されるので、解像度
の低下が発生しにくい。
５５に斜め方向から光線が入射した場合を示す。この場合も、図１０を参照して説明した
場合と同様、最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合を基準とすると、最適波長より
長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ２）は、反時計周りＣＣＷの側に傾く。従っ
て、最適波長より長波長の光線の回折光は、ミラー５４７、走査ミラー２１および中間像
生成レンズ５４５を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波
長の光線より時計周りＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波
長より長波長の光線は、第１回折素子６１から同一方向に向けて出射されるので、解像度
の低下が発生しにくい。
また、図１２の光線図（ｄ）は、比較例２において、第２回折素子３５の第２入射面３
５５に斜め方向から光線が入射した場合を示す。この場合も、図１１を参照して説明した
場合と同様、最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合を基準とすると、最適波長より
長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ２）は、時計周りＣＷの側に傾く。従って、
最適波長より長波長の光線の回折光は、ミラー５４７、走査ミラー２１および中間像生成
レンズ５４５を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波長の
光線より反時計周りＣＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波
長より長波長の光線は、第１回折素子６１から異なる方向に向けて出射されるので、解像
度が大きく低下する。
５５に斜め方向から光線が入射した場合を示す。この場合も、図１１を参照して説明した
場合と同様、最適波長の光線（実線Ｌ１）が入射した場合を基準とすると、最適波長より
長波長の光線が入射した際の回折光（点線Ｌ２）は、時計周りＣＷの側に傾く。従って、
最適波長より長波長の光線の回折光は、ミラー５４７、走査ミラー２１および中間像生成
レンズ５４５を経由して第１回折素子６１の第１入射面６１５に入射する際、最適波長の
光線より反時計周りＣＣＷに傾いた側から入射する。このため、最適波長の光線と最適波
長より長波長の光線は、第１回折素子６１から異なる方向に向けて出射されるので、解像
度が大きく低下する。
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、光源部５１と走査光学系２０によって画像光生成装置７０が構成
されていたが、液晶パネル、有機エレクトロルミネッセンス表示パネル、マイクロミラー
を用いた表示パネルによって画像光を生成する表示装置に本発明を適用してもよい。上記
実施の形態では、第１回折素子６１および第２回折素子６２の一方または双方に透過型体
積ホログラフィク素子やブレーズド回折素子を用いた場合に本発明を適用してもよい。
上記実施の形態では、光源部５１と走査光学系２０によって画像光生成装置７０が構成
されていたが、液晶パネル、有機エレクトロルミネッセンス表示パネル、マイクロミラー
を用いた表示パネルによって画像光を生成する表示装置に本発明を適用してもよい。上記
実施の形態では、第１回折素子６１および第２回折素子６２の一方または双方に透過型体
積ホログラフィク素子やブレーズド回折素子を用いた場合に本発明を適用してもよい。
２０…走査光学系、２１…走査ミラー、３５…第２回折素子、５１…光源部、５２…光学
系、５４…リレーレンズ系、５５…投射レンズ系、５６ａ…右眼用画像光生成装置、５６
ｂ…左眼用画像光生成装置、５７…導光装置、５８…光束径拡大素子、６１…第１回折素
子、６１ａ…右眼用偏向部材、６１ｂ…左眼用偏向部材、６２ａ、６２ｂ…テンプル、６
５…前部分、７０…画像光生成装置、１００…表示装置、３５０、６１０…反射型体積ホ
ログラフィック素子、３５１、６１１…干渉縞、３５５…第２入射面、３５５、５４６、
５４７…ミラー、５１１（Ｒ）…赤色用レーザー素子、５１１（Ｇ）…緑色用レーザー素
子、５１１（Ｂ）…青色用レーザー素子、５４５…中間像生成レンズ、６１５…第１入射
面。
系、５４…リレーレンズ系、５５…投射レンズ系、５６ａ…右眼用画像光生成装置、５６
ｂ…左眼用画像光生成装置、５７…導光装置、５８…光束径拡大素子、６１…第１回折素
子、６１ａ…右眼用偏向部材、６１ｂ…左眼用偏向部材、６２ａ、６２ｂ…テンプル、６
５…前部分、７０…画像光生成装置、１００…表示装置、３５０、６１０…反射型体積ホ
ログラフィック素子、３５１、６１１…干渉縞、３５５…第２入射面、３５５、５４６、
５４７…ミラー、５１１（Ｒ）…赤色用レーザー素子、５１１（Ｇ）…緑色用レーザー素
子、５１１（Ｂ）…青色用レーザー素子、５４５…中間像生成レンズ、６１５…第１入射
面。
Claims (9)
- 画像光を出射する画像光生成装置と、
前記画像光を第１入射面に入射して観察者の眼に向かうように偏向する反射型の第１回折素子と、
前記画像光生成装置と前記第１回折素子との光路上に配置され、前記画像光を第２入射面に入射して前記第１回折素子に向かうように偏向する反射型の第２回折素子と、
前記第１回折素子と前記第２回折素子との光路上に配置される走査ミラーと、
を有し、
前記第１回折素子は、前記第１入射面の法線方向から光を入射した際に、第１方向に最も高い回折効率となる素子であり、
前記第２回折素子は、前記第２入射面の法線方向から光を入射した際に、第２方向に最も高い回折効率となる素子であり、
前記第１回折素子および前記第２回折素子は、
前記第２回折素子から前記第１回折素子までの間での光の反射回数と中間像の生成回数との和が偶数である場合には、前記第１入射面の法線と前記第２入射面の法線とを含む仮想面の法線方向から見て、前記第１入射面の法線方向に対する前記第１方向の向きと前記第２入射面の法線方向に対する前記第２方向の向きとが互いに同じ方向となるように配置され、
前記第２回折素子から前記第１回折素子までの間での光の反射回数と中間像の生成回数との和が奇数である場合には、前記第１入射面の法線と前記第２入射面の法線とを含む仮想面の法線方向から見て、前記第１入射面の法線方向に対する前記第１方向の向きと前記第２入射面の法線方向に対する前記第２方向の向きとが互いに異なる方向となるように配置されていることを特徴とする表示装置。 - 請求項１に記載の表示装置において、
前記第１回折素子および前記第２回折素子は、反射型ホログラフィック素子であることを特徴とする表示装置。 - 請求項２に記載の表示装置において、
前記第１回折素子および前記第２回折素子は、反射型体積ホログラフィック素子であることを特徴とする表示装置。 - 請求項２または３に記載の表示装置において、
前記第１回折素子および前記第２回折素子では、直線的に延在する複数の干渉縞が並列していることを特徴とする表示装置。 - 請求項２または３に記載の表示装置において、
前記第１回折素子および前記第２回折素子では、湾曲して延在する複数の干渉縞が並列していることを特徴とする表示装置。 - 請求項２乃至５の何れか一項に記載の表示装置において、
前記第１回折素子および前記第２回折素子では、ピッチが異なる複数種類の干渉縞が設けられていることを特徴とする表示装置。 - 光源から出射された光を第１入射面に入射して偏向する反射型の第１回折素子と、
前記光源と前記第１回折素子との光路上に配置され、前記光を第２入射面に入射して前記第１回折素子に向かうように偏向する反射型の第２回折素子と、
前記第１回折素子と前記第２回折素子との光路上に配置される走査ミラーと、
を有し、
前記第１回折素子は、前記第１入射面の法線方向から光を入射した際に、第１方向に最も高い回折効率となる素子であり、
前記第２回折素子は、前記第２入射面の法線方向から光を入射した際に、第２方向に最も高い回折効率となる素子であり、
前記第１回折素子および前記第２回折素子は、
前記第２回折素子から前記第１回折素子までの間での光の反射回数と中間像の生成回数との和が偶数である場合には、前記第１入射面の法線と前記第２入射面の法線とを含む仮想面の法線方向から見て、前記第１入射面の法線方向に対する前記第１方向の向きと前記第２入射面の法線方向に対する前記第２方向の向きとが互いに同じ方向となるように配置され、
前記第２回折素子から前記第１回折素子までの間での光の反射回数と中間像の生成回数との和が奇数である場合には、前記第１入射面の法線と前記第２入射面の法線とを含む仮想面の法線方向から見て、前記第１入射面の法線方向に対する前記第１方向の向きと前記第２入射面の法線方向に対する前記第２方向の向きとが互いに異なる方向となるように配置されていることを特徴とする導光装置。 - 請求項７に記載の導光装置において、
前記第１回折素子および前記第２回折素子は、反射型ホログラフィック素子であることを特徴とする導光装置。 - 請求項８に記載の導光装置において、
前記第１回折素子および前記第２回折素子は、反射型体積ホログラフィック素子であることを特徴とする導光装置。
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