JP7303326B2 - 導光素子および画像表示装置 - Google Patents

導光素子および画像表示装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7303326B2
JP7303326B2 JP2021561270A JP2021561270A JP7303326B2 JP 7303326 B2 JP7303326 B2 JP 7303326B2 JP 2021561270 A JP2021561270 A JP 2021561270A JP 2021561270 A JP2021561270 A JP 2021561270A JP 7303326 B2 JP7303326 B2 JP 7303326B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffraction element
diffraction
incident
output
light guide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021561270A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2021106542A1 (ja
Inventor
寛 佐藤
克己 篠田
之人 齊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Publication of JPWO2021106542A1 publication Critical patent/JPWO2021106542A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7303326B2 publication Critical patent/JP7303326B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0081—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for altering, e.g. enlarging, the entrance or exit pupil
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1814—Diffraction gratings structurally combined with one or more further optical elements, e.g. lenses, mirrors, prisms or other diffraction gratings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0015—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0016—Grooves, prisms, gratings, scattering particles or rough surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0026—Wavelength selective element, sheet or layer, e.g. filter or grating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0036—2-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0112—Head-up displays characterised by optical features comprising device for genereting colour display
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0123—Head-up displays characterised by optical features comprising devices increasing the field of view
    • G02B2027/0125—Field-of-view increase by wavefront division
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G02B2027/0174—Head mounted characterised by optical features holographic

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Description

本発明は、光を伝搬する導光素子、および、この導光素子を用いる画像表示装置に関する。
近年、非特許文献１に記載されるような、実際に見ている光景に、仮想の映像および各種の情報等を重ねて表示する、ＡＲ（Augmented Reality（拡張現実））グラスが実用化されている。ＡＲグラスは、スマートグラス、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ（Head Mounted Display））、および、ＡＲメガネ等とも呼ばれている。
非特許文献１に示されるように、ＡＲグラスは、一例として、ディスプレイ（光学エンジン）が表示した映像を、導光板の一端に入射して伝播し、他端から出射することにより、使用者が実際に見ている光景に、仮想の映像を重ねて表示する。
ＡＲグラスでは、回折素子を用いて、ディスプレイからの光（投影光）を回折（屈折）させて導光板の一方の端部に入射する。これにより、角度を付けて導光板に光を導入して、導光板内で光を全反射して伝播させる。導光板を伝播した光は、導光板の他方の端部において同じく回折素子によって回折されて、導光板から、使用者による観察位置に出射される。
このようなＡＲグラスに用いられる導光素子において、特許文献１には、入射された画像の一部を別の方向に回折させて画像を２系統に分割して、それぞれ導光板内を異なる経路で導光させ、出射回折素子によって出射する際に統合することで視野角を大きくすることが記載されている。
また、ＡＲグラスにおいて、例えば、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の三色の光の波長の光からなる映像をディスプレイから照射して、それぞれの光を回折させて導光板内に導光して回折素子によって導光板から、使用者による観察位置に出射させて、三色の光の画像を重畳して表示することで、カラー画像を表示することができる（特許文献１参照）。
国際公開第２０１７／１８０４０３号
Bernard C. Kress et al., Towards the Ultimate Mixed Reality Experience: HoloLens Display Architecture Choices, SID 2017 DIGEST, pp.127-131
ここで、ＡＲグラス等において、カラー画像を表示する場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応する導光素子を用いる必要がある。３枚の導光素子を有する構成とした場合には全体の厚さが厚くなるが、ＡＲグラス等においては、薄型化、軽量化が求められており、導光素子の枚数を削減することが求められている。そのため、１つの導光素子で、複数の色の光を導光する構成とすることが考えられる。
しかしながら、本発明者らの検討によれば、カラー画像を表示するために、近い波長の各色に対応する出射側の回折素子を重ねた配置した場合に、多重像が発生するという問題が生じることがわかった。
具体的には、ＡＲグラスにおいて、例えば、ＲＧＢそれぞれの光からなる映像を重畳してカラー表示する場合に、例えば、Ｇ光は、Ｇ光を回折するためのＧ回折素子により回折されるとともに、Ｒ光を回折するＲ回折素子、および／または、Ｂ光を回折するためのＢ回折素子でも一部が回折されてしまう。その際、Ｇ回折素子と、Ｒ回折素子およびＢ回折素子とは、回折構造の周期が異なっている。ここで、周知のとおり、回折素子による回折角度は、回折素子の回折構造の周期、および、光の波長に依る。
そのため、Ｇ回折素子によって回折されたＧ光と、Ｒ回折素子によって回折されたＧ光と、Ｂ回折素子によって回折されたＧ光とはそれぞれ異なる角度に回折される。同様に、Ｒ光およびＢ光についても、対応する回折素子以外の回折素子によって一部が異なる角度に回折される。これによって多重像が視認されてしまう。
本発明の課題は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、多重像の発生を抑制でき、広視野角化できる導光素子、および、この導光素子を用いる画像表示装置を提供することにある。
この課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。
［１］ 導光板と、導光板に設けられる第１Ａ入射回折素子、第１Ｂ入射回折素子、第２Ａ入射回折素子、第２Ｂ入射回折素子、第１Ａ出射回折素子、第１Ｂ出射回折素子、第２Ａ出射回折素子および第２Ｂ出射回折素子とを有し、
第１Ａ入射回折素子、第１Ｂ入射回折素子、第１Ａ出射回折素子、および、第１Ｂ出射回折素子は、同じ波長域の光を回折するものであり、
第２Ａ入射回折素子、第２Ｂ入射回折素子、第２Ａ出射回折素子、および、第２Ｂ出射回折素子は、同じ波長域の光を回折するものであり、
第１Ａ入射回折素子および第２Ａ入射回折素子は、入射した光を互いに異なる方向に回折して、導光板に入射させるものであり、
第１Ｂ入射回折素子および第２Ｂ入射回折素子は、入射した光を互いに異なる方向に回折して、導光板に入射させるものであり、
第１Ａ出射回折素子は、第１Ａ入射回折素子によって回折され、導光板内を伝搬された光を導光板から出射させるものであり、
第１Ｂ出射回折素子は、第１Ｂ入射回折素子によって回折され、導光板内を伝搬された光を導光板から出射させるものであり、
第２Ａ出射回折素子は、第２Ａ入射回折素子によって回折され、導光板内を伝搬された光を導光板から出射させるものであり、
第２Ｂ出射回折素子は、第２Ｂ入射回折素子によって回折され、導光板内を伝搬された光を導光板から出射させるものであり、
第１Ａ入射回折素子の回折構造の周期と、第２Ａ入射回折素子および第２Ｂ入射回折素子の回折構造の周期とが異なり、
第１Ｂ入射回折素子の回折構造の周期と、第２Ａ入射回折素子および第２Ｂ入射回折素子の回折構造の周期とが異なり、
第１Ａ出射回折素子の回折構造の周期と、第２Ａ出射回折素子および第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期とが異なり、
第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期と、第２Ａ出射回折素子および第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期とが異なり、
第１Ａ出射回折素子、第１Ｂ出射回折素子、第２Ａ出射回折素子、および、第２Ｂ出射回折素子は、導光板の主面の面方向において重複する位置に配置されており、
第１Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向および第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とが交差しており、
第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向および第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とが交差している導光素子。
［２］ さらに、導光板に設けられる第１Ａ中間回折素子、第１Ｂ中間回折素子、第２Ａ中間回折素子および第２Ｂ中間回折素子を有し、
第１Ａ中間回折素子は、第１Ａ入射回折素子によって回折され、導光板内を伝搬された光を、第１Ａ出射回折素子に向けて回折し、
第１Ｂ中間回折素子は、第１Ｂ入射回折素子によって回折され、導光板内を伝搬された光を、第１Ｂ出射回折素子に向けて回折し、
第２Ａ中間回折素子は、第２Ａ入射回折素子によって回折され、導光板内を伝搬された光を、第２Ａ出射回折素子に向けて回折し、
第２Ｂ中間回折素子は、第２Ｂ入射回折素子によって回折され、導光板内を伝搬された光を、第２Ｂ出射回折素子に向けて回折し、
第１Ａ中間回折素子の回折構造の周期と、第２Ａ中間回折素子および第２Ｂ中間回折素子の回折構造の周期とが異なり、
第１Ｂ中間回折素子の回折構造の周期と、第２Ａ中間回折素子および第２Ｂ中間回折素子の回折構造の周期とが異なる［１］に記載の導光素子。
［３］ 第１Ａ中間回折素子、第１Ｂ中間回折素子、第２Ａ中間回折素子および第２Ｂ中間回折素子はそれぞれ、体積ホログラム型回折素子、および、偏光回折素子のいずれかである［２］に記載の導光素子。
［４］ 第１Ａ入射回折素子、第１Ｂ入射回折素子、第２Ａ入射回折素子、第２Ｂ入射回折素子、第１Ａ出射回折素子、第１Ｂ出射回折素子、第２Ａ出射回折素子および第２Ｂ出射回折素子はそれぞれ、体積ホログラム型回折素子、および、偏光回折素子のいずれかである［１］～［３］のいずれかに記載の導光素子。
［５］ 偏光回折素子が、液晶化合物を含む組成物を用いて形成され、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する、液晶回折素子である［３］または［４］に記載の導光素子。
［６］ 液晶回折素子が、液晶化合物の光学軸の向きが厚さ方向で捩じれ回転している領域を有する［５］に記載の導光素子。
［７］ 液晶回折素子が、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層を有する［５］または［６］に記載の導光素子。
［８］ 第１Ａ出射回折素子と第２Ａ出射回折素子、および、第１Ｂ出射回折素子と第２Ｂ出射回折素子の少なくとも一方は、コレステリック液晶相の螺旋の捩れの回転方向が異なる［７］に記載の導光素子。
［９］ 液晶回折素子は、液晶回折素子の主面の法線方向および法線に対して傾斜した方向から面内レタデーションを測定した際に、遅相軸面内および進相軸面内のいずれかにおいて、面内レタデーションが最小となる方向が法線方向から傾斜している［５］～［８］のいずれかに記載の導光素子。
［１０］ 第１Ａ出射回折素子、第１Ｂ出射回折素子、第２Ａ出射回折素子および第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期が０．１μｍ～１０μｍである［１］～［９］のいずれかに記載の導光素子。
［１１］ 第１Ａ入射回折素子と第１Ｂ入射回折素子、および、第２Ａ入射回折素子と第２Ｂ入射回折素子の少なくとも一方が積層されている［１］～［１０］のいずれかに記載の導光素子。
［１２］ 第１Ａ入射回折素子、第１Ｂ入射回折素子、第２Ａ入射回折素子および第２Ｂ入射回折素子が、導光板の面方向の異なる位置に配列されている［１］～［１０］のいずれかに記載の導光素子。
［１３］ さらに、導光板に設けられる第３Ａ入射回折素子、第３Ｂ入射回折素子、第３Ａ出射回折素子および第３Ｂ出射回折素子を有し、
第３Ａ入射回折素子、第３Ｂ入射回折素子、第３Ａ出射回折素子、および、第３Ｂ出射回折素子は、同じ波長域の光を回折するものであり、
第３Ａ入射回折素子は第２Ａ入射回折素子とは、入射した光を互いに異なる方向に回折して、導光板に入射させるものであり、
第３Ｂ入射回折素子は第２Ｂ入射回折素子とは、入射した光を互いに異なる方向に回折して、導光板に入射させるものであり、
第３Ａ出射回折素子は、第３Ａ入射回折素子によって回折され、導光板内を伝搬された光を導光板から出射させるものであり、
第３Ｂ出射回折素子は、第３Ｂ入射回折素子によって回折され、導光板内を伝搬された光を導光板から出射させるものであり、
第３Ａ入射回折素子および第３Ｂ入射回折素子の回折構造の周期は、第１Ａ入射回折素子および第１Ｂ入射回折素子の回折構造の周期、ならびに、第２Ａ入射回折素子および第２Ｂ入射回折素子の回折構造の周期と異なり、
第３Ａ出射回折素子および第３Ｂ出射回折素子の回折構造の周期は、第１Ａ出射回折素子および第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期、ならびに、第２Ａ出射回折素子および第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期と異なり、
第３Ａ出射回折素子および第３Ｂ出射回折素子は、第２Ａ出射回折素子および第２Ｂ出射回折素子と、導光板の主面の面方向において重複する位置に配置されており、
第３Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子および第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とが交差しており、
第３Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子および第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とが交差している［１］～［１２］のいずれかに記載の導光素子。
［１４］ 第１Ａ入射回折素子および第１Ｂ入射回折素子の回折構造の周期をΛin1とし、
第２Ａ入射回折素子および第２Ｂ入射回折素子の回折構造の周期をΛin2とし、
第３Ａ入射回折素子および第３Ｂ入射回折素子の回折構造の周期をΛin3とし、
第１Ａ出射回折素子および第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期をΛout1とし、
第２Ａ出射回折素子および第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期をΛout2とし、
第３Ａ出射回折素子および第３Ｂ出射回折素子の回折構造の周期をΛout3とすると、
Λin1＜Λin2＜Λin3
Λout1＜Λout2＜Λout3
を満たす［１３］に記載の導光素子。
［１５］ さらに、導光板に設けられる、第１Ａ中間回折素子、第１Ｂ中間回折素子、第２Ａ中間回折素子、第２Ｂ中間回折素子、第３Ａ中間回折素子、および、第３Ｂ中間回折素子を有し、
第３Ａ中間回折素子は、第３Ａ入射回折素子によって回折され、導光板内を伝搬された光を、第３Ａ出射回折素子に向けて回折し、
第３Ｂ中間回折素子は、第３Ｂ入射回折素子によって回折され、導光板内を伝搬された光を、第３Ｂ出射回折素子に向けて回折し、
第３Ａ中間回折素子の回折構造の周期と、第２Ａ中間回折素子および第２Ｂ中間回折素子の回折構造の周期とが異なり、
第３Ｂ中間回折素子の回折構造の周期と、第２Ａ中間回折素子および第２Ｂ中間回折素子の回折構造の周期とが異なる［１３］または［１４］に記載の導光素子。
［１６］ 第１Ａ中間回折素子および第１Ｂ中間回折素子の回折構造の周期をΛmid1とし、
第２Ａ中間回折素子および第２Ｂ中間回折素子の回折構造の周期をΛmid2とし、
第３Ａ中間回折素子および第３Ｂ中間回折素子の回折構造の周期をΛmid3とすると、
Λmid1＜Λmid2＜Λmid3
を満たす［１５］に記載の導光素子。
［１７］ 第３Ａ中間回折素子、および、第３Ｂ中間回折素子はそれぞれ、体積ホログラム型回折素子、および、偏光回折素子のいずれかである［１５］または［１６］に記載の導光素子。
［１８］ 第３Ａ入射回折素子、第３Ｂ入射回折素子、第３Ａ出射回折素子および第３Ｂ出射回折素子はそれぞれ、体積ホログラム型回折素子、および、偏光回折素子のいずれかである［１３］～［１７］のいずれかに記載の導光素子。
［１９］ 偏光回折素子が、液晶化合物を含む組成物を用いて形成され、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する液晶層を有する液晶回折素子である［１７］または［１８］に記載の導光素子。
［２０］ 液晶回折素子が、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層を有する［１９］に記載の導光素子。
［２１］ 第３Ａ出射回折素子と第２Ａ出射回折素子、および、第３Ｂ出射回折素子と第２Ｂ出射回折素子の少なくとも一方は、コレステリック液晶相の螺旋の捩れの回転方向が異なる［２０］に記載の導光素子。
［２２］ 液晶回折素子は、液晶回折素子の主面の法線方向および法線に対して傾斜した方向から面内レタデーションを測定した際に、遅相軸面内および進相軸面内のいずれかにおいて、面内レタデーションが最小となる方向が法線方向から傾斜している［２０］または［２１］に記載の導光素子。
［２３］ 走査型電子顕微鏡によって観察される液晶層の断面において、液晶相に由来する明部および暗部の、明部から明部、または、暗部から暗部の、明部または暗部が成す線の法線方向における間隔を１／２ピッチとした際に、
第１Ａ入射回折素子および第１Ｂ入射回折素子におけるピッチをＰin1とし、
第２Ａ入射回折素子および第２Ｂ入射回折素子におけるピッチをＰin2とし、
第３Ａ入射回折素子および第３Ｂ入射回折素子におけるピッチをＰin3とし、
第１Ａ出射回折素子および第１Ｂ出射回折素子におけるピッチをＰout1とし、
第２Ａ出射回折素子および第２Ｂ出射回折素子におけるピッチをＰout2とし、
第３Ａ出射回折素子および第３Ｂ出射回折素子におけるピッチをＰout3とすると、
Ｐin1＜Ｐin2＜Ｐin3、
Ｐout1＜Ｐout2＜Ｐout3
を満たす［２０］～［２２］のいずれかに記載の導光素子。
［２４］ ［１］～［２３］のいずれかに記載の導光素子と、
導光素子の第１Ａ入射回折素子、第１Ｂ入射回折素子、第２Ａ入射回折素子および第２Ｂ入射回折素子に画像を照射する表示素子と、を有する画像表示装置。
［２５］ ［１３］～［２３］のいずれかに記載の導光素子と、
導光素子の第１Ａ入射回折素子、第１Ｂ入射回折素子、第２Ａ入射回折素子、第２Ｂ入射回折素子、第３Ａ入射回折素子および第３Ｂ入射回折素子に画像を照射する表示素子と、を有する画像表示装置。
本発明によれば、多重像の発生を抑制でき、広視野角化できる導光素子、および、この導光素子を用いる画像表示装置を提供することができる。
本発明の導光素子を用いる画像表示装置の一例を概念的に示す正面図である。 図１に示す画像表示装置を概念的に示す上面図である。 図１に示す画像表示装置を概念的に示す側面図である。 図１に示す画像表示装置の作用を説明するための概念図である。 図１に示す画像表示装置の作用を説明するための概念図である。 本発明の導光素子の他の一例を用いる画像表示装置の一例を概念的に示す正面図である。 図６に示す画像表示装置を概念的に示す上面図である。 図６に示す画像表示装置を概念的に示す側面図である。 図６に示す画像表示装置の作用を説明するための概念図である。 図６に示す画像表示装置の作用を説明するための概念図である。 本発明の導光素子の他の一例を用いる画像表示装置の一例を概念的に示す正面図である。 図１１に示す画像表示装置を概念的に示す上面図である。 図１１に示す画像表示装置を概念的に示す側面図である。 図１１に示す画像表示装置の作用を説明するための概念図である。 図１１に示す画像表示装置の作用を説明するための概念図である。 体積ホログラム型回折素子を概念的に示す正面図である。 回折素子として用いられる液晶相を概念的に示す平面図である。 図１７に示す液晶層の断面図である。 図１７に示す液晶層の断面ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像を概念的に示す図である。 図１７に示す液晶層の作用を説明するための概念図である。 回折素子として用いられる液晶層の他の例を概念的に示す図である。 回折素子として用いられる液晶層の他の例を概念的に示す図である。 配向膜を露光する露光装置の一例の概念図である。 回折素子に用いられる液晶層の別の例を概念的に示す図である。 図２４に示す液晶層の平面図である。 図２４に示す液晶層の作用を説明するための概念図である。 図２４に示す液晶層の作用を説明するための概念図である。 多重像の発生を説明するための図である。
以下、本発明の導光素子および画像表示装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
本明細書において「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、「（メタ）アクリレート」は、「アクリレートおよびメタクリレートのいずれか一方または双方」の意味で使用される。
本明細書において、可視光は、電磁波のうち、ヒトの目で見える波長の光であり、３８０～７８０ｎｍの波長域の光を示す。非可視光は、３８０ｎｍ未満の波長域および７８０ｎｍを超える波長域の光である。
またこれに限定されるものではないが、可視光のうち、４２０～４９０ｎｍの波長域の光は青色光であり、４９５～５７０ｎｍの波長域の光は緑色光であり、６２０～７５０ｎｍの波長域の光は赤色光である。
［導光素子および画像表示装置］
本発明の導光素子は、
導光板と、導光板に設けられる第１Ａ入射回折素子、第１Ｂ入射回折素子、第２Ａ入射回折素子、第２Ｂ入射回折素子、第１Ａ出射回折素子、第１Ｂ出射回折素子、第２Ａ出射回折素子および第２Ｂ出射回折素子とを有し、
第１Ａ入射回折素子、第１Ｂ入射回折素子、第１Ａ出射回折素子、および、第１Ｂ出射回折素子は、同じ波長域の光を回折するものであり、
第２Ａ入射回折素子、第２Ｂ入射回折素子、第２Ａ出射回折素子、および、第２Ｂ出射回折素子は、同じ波長域の光を回折するものであり、
第１Ａ入射回折素子および第２Ａ入射回折素子は、入射した光を互いに異なる方向に回折して、導光板に入射させるものであり、
第１Ｂ入射回折素子および第２Ｂ入射回折素子は、入射した光を互いに異なる方向に回折して、導光板に入射させるものであり、
第１Ａ出射回折素子は、第１Ａ入射回折素子によって回折され、導光板内を伝搬された光を導光板から出射させるものであり、
第１Ｂ出射回折素子は、第１Ｂ入射回折素子によって回折され、導光板内を伝搬された光を導光板から出射させるものであり、
第２Ａ出射回折素子は、第２Ａ入射回折素子によって回折され、導光板内を伝搬された光を導光板から出射させるものであり、
第２Ｂ出射回折素子は、第２Ｂ入射回折素子によって回折され、導光板内を伝搬された光を導光板から出射させるものであり、
第１Ａ入射回折素子の回折構造の周期と、第２Ａ入射回折素子および第２Ｂ入射回折素子の回折構造の周期とが異なり、
第１Ｂ入射回折素子の回折構造の周期と、第２Ａ入射回折素子および第２Ｂ入射回折素子の回折構造の周期とが異なり、
第１Ａ出射回折素子の回折構造の周期と、第２Ａ出射回折素子および第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期とが異なり、
第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期と、第２Ａ出射回折素子および第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期とが異なり、
第１Ａ出射回折素子、第１Ｂ出射回折素子、第２Ａ出射回折素子、および、第２Ｂ出射回折素子は、導光板の主面の面方向において重複する位置に配置されており、
第１Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向および第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とが交差しており、
第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向および第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とが交差している導光素子である。
本発明の画像表示装置は、
上述の導光素子と、
導光素子の第１入射回折素子および第２入射回折素子に画像を照射する表示素子と、を有する画像表示装置である。
本発明の画像表示装置は、二色以上の画像を表示するものである。
図１～図３に、本発明の導光素子を用いる本発明の画像表示装置の一例を概念的に示す。なお、図１は正面図であり、画像表示装置１０ａを使用者Ｕによる観察側の面から見た図である。図２は上面図であり、画像表示装置１０ａを図１の紙面の上方向から見た図である。図３は側面図であり、画像表示装置１０ａを図１の紙面右手側から見た図である。
図１に示す画像表示装置１０ａは、好適な一例として、ＡＲグラスとして利用されるものである。なお、本発明の導光素子は、ＡＲグラス以外にも、透明スクリーン、照明装置(液晶ディスプレイのバックライトなどを含む)、および、センサー等の光学素子にも利用可能である。また、本発明の画像表示装置は、これらの光学素子を用いる画像表示装置にも利用可能である。
図１～図３に示す画像表示装置１０ａは、複数の表示素子１２と、導光板１６、導光板１６に設けられる、第１Ａ入射回折素子１７Ａ、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂ、第２Ａ入射回折素子１８Ａ、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂ、第１Ａ出射回折素子２３Ａ、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａ、および、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂを有する導光素子１４ａとを有する。なお、図１において表示素子１２の図示を省略している。
画像表示装置１０ａは、一例として、青色と緑色の二色画像を重畳して表示するものである。
画像表示装置１０ａは、表示素子１２として、青色の画像（画像光）を照射する表示素子１２Ｂ1および表示素子１２Ｂ2（図示せず）と、緑色の画像を照射する表示素子１２Ｇ1および表示素子１２Ｇ2とを有する。すなわち、表示素子１２Ｂ1と表示素子１２Ｂ2とは同じ波長域の光（画像）を照射するものであり、表示素子１２Ｇ1と表示素子１２Ｇ2とは同じ波長域の光（画像）を照射するものである。
図２および図３に示すように、表示素子１２Ｂ1は、第１Ａ入射回折素子１７Ａに画像を照射するように、照射面を、導光板１６を挟んで第１Ａ入射回折素子１７Ａに対面して配置されている。表示素子１２Ｂ2は、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂに画像を照射するように、照射面を、導光板１６を挟んで第１Ｂ入射回折素子１７Ｂに対面して配置されている。表示素子１２Ｇ1は、第２Ａ入射回折素子１８Ａに画像を照射するように、照射面を、導光板１６を挟んで第２Ａ入射回折素子１８Ａに対面して配置されている。表示素子１２Ｇ2は、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂに画像を照射するように、照射面を、導光板１６を挟んで第２Ｂ入射回折素子１８Ｂに対面して配置されている。
図１～図３に示すように、導光素子１４ａにおいて、導光板１６の一方の主面の中央位置に、第１Ａ出射回折素子２３Ａ、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａ、および、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂが積層されて配置されている。以下、第１Ａ出射回折素子２３Ａ、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａ、および、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂをまとめて出射回折素子ともいう。
また、図１中、出射回折素子の右上側に第１Ａ入射回折素子１７Ａが配置され、出射回折素子の左下側に第１Ｂ入射回折素子１７Ｂが配置され、出射回折素子の左上側に第２Ａ入射回折素子１８Ａが配置され、出射回折素子の右下側に第２Ｂ入射回折素子１８Ｂが配置されている。
図１に示すように、第１Ａ入射回折素子１７Ａと第１Ｂ入射回折素子１７Ｂとを結ぶ線上に出射回折素子が配置され、また、第２Ａ入射回折素子１８Ａと第２Ｂ入射回折素子１８Ｂとを結ぶ線上に出射回折素子が配置される。
第１Ａ入射回折素子１７Ａは、表示素子１２Ｂ1が照射した青色の画像Ｂ1を、導光板１６内を全反射する角度に回折する。第１Ａ入射回折素子１７Ａにより回折された青色の画像Ｂ1は、導光板１６内を導光されて第１Ａ出射回折素子２３Ａに入射して、第１Ａ出射回折素子２３Ａによって回折されて、導光板１６から出射される。すなわち、第１Ａ出射回折素子２３Ａは、第１Ａ入射回折素子１７Ａによって回折され、導光板１６内を伝搬された光を回折して導光板１６から出射させるものである。
第１Ｂ入射回折素子１７Ｂは、表示素子１２Ｂ2が照射した青色の画像Ｂ2を、導光板１６内を全反射する角度に回折する。第１Ｂ入射回折素子１７Ｂにより回折された青色の画像Ｂ2は、導光板１６内を導光されて第１Ｂ出射回折素子２３Ｂに入射して、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂによって回折されて、導光板１６から出射される。すなわち、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂは、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂによって回折され、導光板１６内を伝搬された光を回折して導光板１６から出射させるものである。
第２Ａ入射回折素子１８Ａは、表示素子１２Ｇ1が照射した緑色の画像Ｇ1を、導光板１６内を全反射する角度に回折する。第２Ａ入射回折素子１８Ａにより回折された緑色の画像Ｇ1は、導光板１６内を導光されて第２Ａ出射回折素子２４Ａに入射して、第２Ａ出射回折素子２４Ａによって回折されて、導光板１６から出射される。すなわち、第２Ａ出射回折素子２４Ａは、第２Ａ入射回折素子１８Ａによって回折され、導光板１６内を伝搬された光を回折して導光板１６から出射させるものである。
第２Ｂ入射回折素子１８Ｂは、表示素子１２Ｇ2が照射した緑色の画像Ｇ2を、導光板１６内を全反射する角度に回折する。第２Ｂ入射回折素子１８Ｂにより回折された緑色の画像Ｇ2は、導光板１６内を導光されて第２Ｂ出射回折素子２４Ｂに入射して、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂによって回折されて、導光板１６から出射される。すなわち、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂは、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂによって回折され、導光板１６内を伝搬された光を回折して導光板１６から出射させるものである。
第１Ａ出射回折素子２３Ａ、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂは、導光板１６の主面の面方向に重複して配置されているため、第１Ａ出射回折素子２３Ａ、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂによって回折されて出射される画像は、略同じ面内で導光板１６から出射して、使用者Ｕによる観察に供される。これにより、表示素子１２Ｂ1および表示素子１２Ｂ2が照射した青色の画像と、表示素子１２Ｇ1および表示素子１２Ｇ2が照射した緑色の画像とが重畳して二色画像として使用者Ｕに向けて表示される。
第１Ａ入射回折素子１７Ａおよび第１Ａ出射回折素子２３Ａ、ならびに、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂは、ともに青色の画像を回折するものである。すなわち、同じ波長域の光を回折するものである。
図１に示すように、第１Ａ入射回折素子１７Ａと第１Ｂ入射回折素子１７Ｂとは、導光板１６の主面の面方向の異なる位置に配置されており、入射した光を互いに異なる方向に回折する。具体的には、第１Ａ入射回折素子１７Ａは、図１中左下方向に光を回折し、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂは、図１中右上方向に光を回折する。図１に示す例では、第１Ａ入射回折素子１７Ａにより回折された光の進行方向（矢印Ｂ1の方向）と、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂにより回折された光の進行方向（矢印Ｂ2の方向）とは、１８０°異なる方向である。すなわち、第１Ａ入射回折素子１７Ａにより回折された光の進行方向と、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂにより回折された光の進行方向とは、平行で互いに逆向きである。
従って、図示例の画像表示装置１０ａにおいては、表示素子１２Ｂ1および表示素子１２Ｂ2が照射した青色の画像は、異なる２系統で導光板１６内を導光されて、同じ位置に積層された出射回折素子で回折されて導光板１６から出射される。画像表示装置１０ａは、画像Ｂ1と画像Ｂ2とを合わせて１つの画像として表示する。これによって、青色の画像の視野角を大きくすることができる。
導光板内を導光される光が導光板から出射されるには、導光板と空気との界面の法線に対する光の入射角が、臨界角より小さくなる必要がある。そのため、画像を１系統で導光板内を導光する場合には、この臨界角によって出射される画像の視野が制限される。
これに対して、異なる２系統で導光板１６内を導光する構成とし、それぞれの系統で導光された画像を合わせて１つの画像として表示することで、視野角を広げることができる。
第２Ａ入射回折素子１８Ａおよび第２Ａ出射回折素子２４Ａ、ならびに、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂは、ともに緑色の画像を回折するものである。すなわち、同じ波長域の光を回折するものである。
図１に示すように、第２Ａ入射回折素子１８Ａと第２Ｂ入射回折素子１８Ｂとは、導光板１６の主面の面方向の異なる位置に配置されており、入射した光を互いに異なる方向に回折する。具体的には、第２Ａ入射回折素子１８Ａは、図１中右下方向に光を回折し、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂは、図１中左上方向に光を回折する。図１に示す例では、第２Ａ入射回折素子１８Ａにより回折された光の進行方向（矢印Ｇ1の方向）と、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂにより回折された光の進行方向（矢印Ｇ2の方向）とは、１８０°異なる方向である。すなわち、第２Ａ入射回折素子１８Ａにより回折された光の進行方向と、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂにより回折された光の進行方向とは、平行で互いに逆向きである。
従って、図示例の画像表示装置１０ａにおいては、表示素子１２Ｇ1および表示素子１２Ｇ2が照射した緑色の画像は、異なる２系統で導光板１６内を導光されて、同じ位置に積層された出射回折素子で回折されて導光板１６から出射される。画像表示装置１０ａは、画像Ｇ1と画像Ｇ2とを合わせて１つの画像として表示する。これによって、緑色の画像の視野角を大きくすることができる。
ここで、回折素子による回折角度は、回折構造の周期が同じ場合には、光の波長によって異なるものとなる。従って、異なる波長の光を同じ角度に回折して同じ方向に出射させるためには、回折する光の波長に応じて回折素子の回折構造の周期を調整する必要がある。従って、第１Ａ入射回折素子１７Ａの回折構造の周期は、第２Ａ入射回折素子１８Ａの回折構造の周期および第２Ｂ入射回折素子１８Ｂの回折構造の周期とは異なっており、また、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂの回折構造の周期は、第２Ａ入射回折素子１８Ａの回折構造の周期および第２Ｂ入射回折素子１８Ｂの回折構造の周期とは異なっている。また、第１Ａ出射回折素子２３Ａの回折構造の周期は、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造の周期および第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期とは異なっており、また、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造の周期は、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造の周期および第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期とは異なっている。
なお、第１Ａ入射回折素子１７Ａの回折構造の周期と第１Ｂ入射回折素子１７Ｂの回折構造の周期とは同じであっても異なっていてもよい。また、第２Ａ入射回折素子１８Ａの回折構造の周期と第２Ｂ入射回折素子１８Ｂの回折構造の周期とは同じであっても異なっていてもよい。また、第１Ａ出射回折素子２３Ａの回折構造の周期と第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造の周期とは同じであっても異なっていてもよい。また、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造の周期と第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期とは同じであっても異なっていてもよい。
第１Ａ入射回折素子１７Ａの回折構造の周期と第１Ｂ入射回折素子１７Ｂの回折構造の周期とは同じである方が好ましく、また、第２Ａ入射回折素子１８Ａの回折構造の周期と第２Ｂ入射回折素子１８Ｂの回折構造の周期とは同じである方が好ましい。また、第１Ａ出射回折素子２３Ａの回折構造の周期と第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造の周期とは同じである方が好ましく、また、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造の周期と第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期とは同じである方が好ましい。
ここで、本発明においては、第１Ａ出射回折素子２３Ａの回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造の周期方向および第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期方向とが交差しており、かつ、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造の周期方向および第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期方向とが交差している。
この点について図４および図５を用いて説明する。
図４は、第１Ａ入射回折素子１７Ａから入射した青色の画像Ｂ1の進行方向とこの青色の画像Ｂ1を回折して導光板１６から出射させる第１Ａ出射回折素子２３Ａの回折構造との関係、ならびに、第２Ａ入射回折素子１８Ａから入射した緑色の画像Ｇ1の進行方向とこの緑色の画像Ｇ1を回折して導光板１６から出射させる第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造との関係を模式的に表す図である。また、図５は、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂから入射した青色の画像Ｂ2の進行方向とこの青色の画像Ｂ2を回折して導光板１６から出射させる第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造との関係、ならびに、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂから入射した緑色の画像Ｇ2の進行方向とこの緑色の画像Ｇ2を回折して導光板１６から出射させる第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造との関係を模式的に表す図である。
なお、図４および図５では、出射回折素子として液晶層を有する回折素子を例示している。後に詳述するが、回折素子として用いられる液晶層は、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有している。このような液晶層において、液晶化合物由来の光学軸の向きが連続的に回転しながら変化している方向（図４中、配列軸Ｄ1a、配列軸Ｄ2a、図５中、配列軸Ｄ1b、配列軸Ｄ2b）が回折構造の周期方向に相当する。
図４に示すように、第１Ａ入射回折素子１７Ａは、入射した青色の画像Ｂ1を左下方向に向けて回折する。従って、第１Ａ出射回折素子２３Ａは、左下方向に進行する青色の画像Ｂ1を正面方向（導光板１６の主面に垂直な方向）に回折するために、その回折構造の周期方向（配列軸Ｄ1aの方向）が、第１Ａ出射回折素子２３Ａに入射する際の青色の画像Ｂ1の進行方向（面方向における進行方向）と平行になるように配置される。
また、図４に示すように、第２Ａ入射回折素子１８Ａは、入射した緑色の画像Ｇ1を右下方向に向けて回折する。従って、第２Ａ出射回折素子２４Ａは、右下方向に進行する緑色の画像Ｇ1を正面方向に回折するために、その回折構造の周期方向（配列軸Ｄ2aの方向）が、第２Ａ出射回折素子２４Ａに入射する際の緑色の画像Ｇ1の進行方向と平行になるように配置される。
また、図５に示すように、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂは、入射した青色の画像Ｂ2を右上方向に向けて回折する。従って、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂは、右上方向に進行する青色の画像Ｂ2を正面方向に回折するために、その回折構造の周期方向（配列軸Ｄ1bの方向）が、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂに入射する際の青色の画像Ｂ2の進行方向と平行になるように配置される。
また、図５に示すように、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂは、入射した緑色の画像Ｇ2を左上方向に向けて回折する。従って、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂは、左上方向に進行する緑色の画像Ｇ2を正面方向に回折するために、その回折構造の周期方向（配列軸Ｄ2bの方向）が、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂに入射する際の緑色の画像Ｇ2の進行方向と平行になるように配置される。
従って、第１Ａ出射回折素子２３Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ1aの方向）と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2aの方向）、および、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2bの方向）とは、交差している。また、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ1bの方向）と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2aの方向）、および、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2bの方向）とは、交差している。
なお、図示例においては、好ましい態様として、第１Ａ出射回折素子２３Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ1aの方向）と、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ1bの方向）とは平行であり、また、第２Ａ出射回折素子２４Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2aの方向）と、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2bの方向）とは平行である。
前述のとおり、ＡＲグラス等に用いられる導光素子において、例えば、ＲＧＢ三色の映像をディスプレイから照射して、それぞれの光を回折させて導光板内に導光して回折素子によって導光板から、使用者による観察位置に出射させて、三色の画像を重畳して表示することで、カラー画像を表示する際に、ＲＧＢ各色に対応する出射側の回折素子を重ねた配置した場合には、図２８に示すように、例えば、Ｇ光は、Ｇ光を回折するためのＧ回折素子２０４により回折されるとともに、Ｒ光を回折するＲ回折素子２０６、および／または、Ｂ光を回折するためのＢ回折素子２０８でも一部が回折されてしまう。その際、Ｇ回折素子２０４、Ｒ回折素子２０６およびＢ回折素子２０８は、それぞれ回折構造の周期が異なっている。そのため、Ｇ回折素子２０４によって回折されたＧ光と、Ｒ回折素子２０６によって回折されたＧ光と、Ｂ回折素子２０８によって回折されたＧ光とはそれぞれ異なる角度に回折されてしまう。これによって多重像が視認されてしまうという問題が生じる。
これに対して、本発明の導光素子では、第１Ａ出射回折素子２３Ａの回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造の周期方向および第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期方向とを交差して配置し、また、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造の周期方向および第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期方向とを交差して配置する。そのため、例えば、第１Ａ出射回折素子２３Ａによって回折されるべき波長の光は、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造および第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造に対して回折されにくい方向から入射する。そのため、第１Ａ出射回折素子２３Ａによって回折されるべき波長の光が、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂによって回折されることを抑制でき、多重像が発生することを抑制できる。同様に、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂによって回折されるべき波長の光は、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造および第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造に対して回折されにくい方向から入射する。そのため、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂによって回折されるべき波長の光が、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂによって回折されることを抑制でき、多重像が発生することを抑制できる。同様に、第２Ａ出射回折素子２４Ａによって回折されるべき波長の光は、第１Ａ出射回折素子２３Ａの回折構造および第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造に対して回折されにくい方向から入射する。そのため、第２Ａ出射回折素子２４Ａによって回折されるべき波長の光が、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂによって回折されることを抑制でき、多重像が発生することを抑制できる。同様に、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂによって回折されるべき波長の光は、第１Ａ出射回折素子２３Ａの回折構造および第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造に対して回折されにくい方向から入射する。そのため、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂによって回折されるべき波長の光が、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂによって回折されることを抑制でき、多重像が発生することを抑制できる。
以上により、本発明の導光素子および画像表示装置は、広視野角化しつつ、多重像の発生を抑制できる。
なお、図示例においては、画像表示装置は、青色と緑色の二色画像を表示するものとしたが、これに限定はされず、他の色（波長）の二色画像であってもよい。例えば、緑色と赤色の二色画像であってもよく、青色と赤色の二色画像であってもよい。
ここで、多重像の発生をより好適に抑制できる観点から、第１Ａ出射回折素子２３Ａの回折構造の周期方向および第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造の周期方向および第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期方向とのなす角度（交差角）は、４０°～１４０°が好ましく、６０°～１２０°がより好ましく、８０°～１００°がさらに好ましい。この点は後述する中間回折素子を有する構成、および、三色以上の画像を表示する構成の場合も同様である。
ここで、出射回折素子の回折構造の周期方向は、出射回折素子を導光板上に配置し、出射回折素子の法線方向から光を入射したときに、導光板内に回折した光の回折光強度が大きい方の回折構造の周期方向を０°周期方向、回折強度が小さい方の回折構造の周期方向を１８０°周期方向とする。回折構造の周期方向同士のなす角は、第１Ａ出射回折素子２３Ａの回折構造の０°周期方向と、第２Ａ出射回折素子２４Ｂの回折構造の０°周期方向とのなす角とする。
なお、図示は省略するが、第１Ａ入射回折素子１７Ａ、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂ、第２Ａ入射回折素子１８Ａ、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂ、第１Ａ出射回折素子２３Ａ、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂは、貼合層によって導光板に貼り合わされている。
本発明において、貼合層は、貼り合わせの対象となる物同士を貼り合わせられる層であれば、公知の各種の材料からなる層が利用可能である。貼合層としては、貼り合わせる際には流動性を有し、その後、固体になる、接着剤からなる層でも、貼り合わせる際にゲル状（ゴム状）の柔らかい固体で、その後もゲル状の状態が変化しない、粘着剤からなる層でも、接着剤と粘着剤との両方の特徴を持った材料からなる層でもよい。従って、貼合層は、光学透明接着剤（ＯＣＡ（Optical Clear Adhesive））、光学透明両面テープ、および、紫外線硬化型樹脂等の、光学装置および光学素子等でシート状物の貼り合わせに用いられる公知の層を用いればよい。
あるいは、貼合層で貼り合わせるのではなく、各回折素子と導光板１６とを積層して、枠体または治具等で保持して、本発明の導光素子を構成してもよい。
あるいは、導光板１６上に直接、各回折素子を形成してもよい。
導光板への貼り合わせ方法については、後述する、第１Ａ中間回折素子２０Ａ、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂ、第２Ａ中間回折素子２１Ａ、第２Ｂ中間回折素子２１Ｂ、第３Ａ入射回折素子１９Ａ、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂ、第３Ａ中間回折素子２２Ａ、第３Ｂ中間回折素子２２Ｂ、第３Ａ出射回折素子２５Ａ、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂも同様である。
また、異なる波長の光を同じ角度に回折して同じ方向に出射させる観点から、第１Ａ入射回折素子１７Ａ、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂ、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂが回折する光の波長が、第２Ａ入射回折素子１８Ａ、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂが回折する光の波長よりも短いとしたときに、第１Ａ入射回折素子１７Ａおよび第１Ｂ入射回折素子１７Ｂの回折構造の周期をΛin1とし、第２Ａ入射回折素子１８Ａおよび第２Ｂ入射回折素子１８Ｂの回折構造の周期をΛin2とし、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造の周期をΛout1とし、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期をΛout2とすると、Λin1＜Λin2、Λout1＜Λout2を満たすことが好ましい。
なお、第１Ａ入射回折素子１７Ａおよび第１Ｂ入射回折素子１７Ｂの回折構造の周期、第２Ａ入射回折素子１８Ａおよび第２Ｂ入射回折素子１８Ｂの回折構造の周期、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造の周期、ならびに、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期には、制限はなく、各回折素子の位置関係等に応じて、適宜、設定すればよい。
これらの回折素子の回折構造の周期は、０．１μｍ～１０μｍが好ましく、０．１μｍ～１μｍがより好ましく、０．１μｍ～０．８μｍがさらに好ましく、導光板１６を全反射で伝播させる観点から、入射する光の波長λ以下が特に好ましい。
この点については、後述する、第１Ａ中間回折素子２０Ａ、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂ、第２Ａ中間回折素子２１Ａ、第２Ｂ中間回折素子２１Ｂ、第３Ａ入射回折素子１９Ａ、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂ、第３Ａ中間回折素子２２Ａ，第３Ｂ中間回折素子２２Ｂ、第３Ａ出射回折素子２５Ａおよび第３Ｂ出射回折素子２５Ｂそれぞれの回折構造の周期についても同様である。
図１～図３に示す例においては、入射回折素子および出射回折素子を有する構成としたが、さらに中間回折素子を有する構成としてもよい。
導光素子が中間回折素子を有する構成として、中間回折素子によって光を回折する際に、回折素子の複数個所で光の一部を回折する構成とすることで射出瞳拡大をすることができる。
図６～図８に、本発明の導光素子の他の一例を有する画像表示装置を概念的に示す。なお、図６は正面図であり、画像表示装置１０ｂを使用者Ｕによる観察側の面から見た図である。図７は上面図であり、画像表示装置１０ｂを図６の紙面の上方向から見た図である。図８は側面図であり、画像表示装置１０ｂを図６の紙面右手側から見た図である。
図６～図８に示す画像表示装置１０ｂは、複数の表示素子１２と、導光板１６、導光板１６に設けられる、第１Ａ入射回折素子１７Ａ、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂ、第２Ａ入射回折素子１８Ａ、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂ、第１Ａ中間回折素子２０Ａ、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂ、第２Ａ中間回折素子２１Ａ、第２Ｂ中間回折素子２１Ｂ、第１Ａ出射回折素子２３Ａ、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａ、および、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂを有する導光素子１４ｂとを有する。なお、図６において表示素子１２の図示を省略している。
画像表示装置１０ｂは、一例として、青色と緑色の二色画像を重畳して表示するものである。
なお、図６～図８に示す画像表示装置１０ｂは、第１Ａ中間回折素子２０Ａ、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂ、第２Ａ中間回折素子２１Ａおよび第２Ｂ中間回折素子２１Ｂを有する以外は、図１～図３に示す画像表示装置１０ａと同様の構成を有するので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明では異なる点を主に行う。
図６～図８に示すように、導光素子１４ｂにおいて、導光板１６の一方の主面の中央位置に、第１Ａ出射回折素子２３Ａ、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａ、および、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂが積層されて配置されている。
また、図６中、出射回折素子の上側中央の右側に第１Ａ入射回折素子１７Ａが配置され、左側に第２Ａ入射回折素子１８Ａが配置されている。また、出射回折素子の下側中央の左側に第１Ｂ入射回折素子１７Ｂが配置され、右側に第２Ｂ入射回折素子１８Ｂが配置されている。
さらに、第１Ａ入射回折素子１７Ａの右側に第１Ａ中間回折素子２０Ａが配置され、第２Ａ入射回折素子１８Ａの左側に第２Ａ中間回折素子２１Ａが配置されている。また、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂの左側に第１Ｂ中間回折素子２０Ｂが配置され、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂの左側に第２Ｂ中間回折素子２１Ｂが配置されている。
図６に示すように、第１Ａ中間回折素子２０Ａと第１Ｂ中間回折素子２０Ｂとを結ぶ線上に出射回折素子が配置され、また、第２Ａ中間回折素子２１Ａと第２Ｂ中間回折素子２１Ｂとを結ぶ線上に出射回折素子が配置される。
また、図７および図８に示すように、表示素子１２Ｂ1は、導光板１６を挟んで第１Ａ入射回折素子１７Ａに対面して配置されている。表示素子１２Ｂ2は、導光板１６を挟んで第１Ｂ入射回折素子１７Ｂに対面して配置されている。表示素子１２Ｇ1は、導光板１６を挟んで第２Ａ入射回折素子１８Ａに対面して配置されている。表示素子１２Ｇ2は、導光板１６を挟んで第２Ｂ入射回折素子１８Ｂに対面して配置されている。
第１Ａ入射回折素子１７Ａは、表示素子１２Ｂ1が照射した青色の画像Ｂ1を、第１Ａ中間回折素子２０Ａ側に向けて（図６中右方向に）回折するように、回折構造の周期方向の向きを調整されて配置されている。
第２Ａ入射回折素子１８Ａは、表示素子１２Ｇ1が照射した緑色の画像Ｇ1を、第２Ａ中間回折素子２１Ａ側に向けて（図６中左方向に）回折するように、回折構造の周期方向の向きを調整されて配置されている。
第１Ｂ入射回折素子１７Ｂは、表示素子１２Ｂ2が照射した青色の画像Ｂ2を、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂ側に向けて（図６中左方向に）回折するように、回折構造の周期方向の向きを調整されて配置されている。
第２Ｂ入射回折素子１８Ｂは、表示素子１２Ｇ2が照射した緑色の画像Ｇ2を、第２Ｂ中間回折素子２１Ｂ側に向けて（図６中右方向に）回折するように、回折構造の周期方向の向きを調整されて配置されている。
第１Ａ中間回折素子２０Ａは、第１Ａ入射回折素子１７Ａによって回折され、導光板１６内を伝搬された光を、第１Ａ出射回折素子２３Ａに向けて回折するものである。すなわち、第１Ａ中間回折素子２０Ａは、第１Ａ入射回折素子１７Ａおよび第１Ａ出射回折素子２３Ａが回折する波長と同じ波長の光を回折する。
第１Ｂ中間回折素子２０Ｂは、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂによって回折され、導光板１６内を伝搬された光を、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂに向けて回折するものである。すなわち、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂは、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂが回折する波長と同じ波長の光を回折する。
第２Ａ中間回折素子２１Ａは、第２Ａ入射回折素子１８Ａによって回折され、導光板１６内を伝搬された光を、第２Ａ出射回折素子２４Ａに向けて回折するものである。すなわち、第２Ａ中間回折素子２１Ａは、第２Ａ入射回折素子１８Ａおよび第２Ａ出射回折素子２４Ａが回折する波長と同じ波長の光を回折する。
第２Ｂ中間回折素子２１Ｂは、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂによって回折され、導光板１６内を伝搬された光を、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂに向けて回折するものである。すなわち、第２Ｂ中間回折素子２１Ｂは、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂが回折する波長と同じ波長の光を回折する。
表示素子１２Ｂ1から青色の画像Ｂ1が照射されると、第１Ａ入射回折素子１７Ａは、青色の画像Ｂ1を、第１Ａ中間回折素子２０Ａの方向に向けて、導光板１６内を全反射する角度に回折する。第１Ａ入射回折素子１７Ａに回折された青色の画像Ｂ1は、導光板１６内を導光されて第１Ａ中間回折素子２０Ａに入射する。第１Ａ中間回折素子２０Ａは、入射した青色の画像Ｂ1の進行方向が第１Ａ出射回折素子２３Ａに向かうように青色の画像Ｂ1を回折する。図６に示す例では、第１Ａ中間回折素子２０Ａは、入射した青色の画像Ｂ1を図６中左下方向に向けて回折する。第１Ａ中間回折素子２０Ａにより回折された青色の画像Ｂ1は、導光板１６内を全反射して伝搬し、第１Ａ出射回折素子２３Ａに入射する。第１Ａ出射回折素子２３Ａは、入射した青色の画像Ｂ1を、導光板１６内を全反射する角度から外れるように回折する。図６～図８に示す例では、第１Ａ出射回折素子２３Ａは、入射した青色の画像Ｂ1を導光板１６の主面に略垂直な方向に向けて回折する。第１Ａ出射回折素子２３Ａによって回折された青色の画像Ｂ1は、導光板１６から出射されて、使用者Ｕに向けて出射される。
表示素子１２Ｂ2から青色の画像Ｂ2が照射されると、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂは、青色の画像Ｂ2を、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂの方向に向けて、導光板１６内を全反射する角度に回折する。第１Ｂ入射回折素子１７Ｂに回折された青色の画像Ｂ2は、導光板１６内を導光されて第１Ｂ中間回折素子２０Ｂに入射する。第１Ｂ中間回折素子２０Ｂは、入射した青色の画像Ｂ2の進行方向が第１Ｂ出射回折素子２３Ｂに向かうように青色の画像Ｂ2を回折する。図６に示す例では、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂは、入射した青色の画像Ｂ2を図６中右上方向に向けて回折する。第１Ｂ中間回折素子２０Ｂにより回折された青色の画像Ｂ2は、導光板１６内を全反射して伝搬し、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂに入射する。第１Ｂ出射回折素子２３Ｂは、入射した青色の画像Ｂ2を、導光板１６内を全反射する角度から外れるように回折する。図６～図８に示す例では、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂは、入射した青色の画像Ｂ2を導光板１６の主面に略垂直な方向に向けて回折する。第１Ｂ出射回折素子２３Ｂによって回折された青色の画像Ｂ2は、導光板１６から出射されて、使用者Ｕに向けて出射される。
表示素子１２Ｇ1から緑色の画像Ｇ1が照射されると、第２Ａ入射回折素子１８Ａは、緑色の画像Ｇ1を、第２Ａ中間回折素子２１Ａの方向に向けて、導光板１６内を全反射する角度に回折する。第２Ａ入射回折素子１８Ａに回折された緑色の画像Ｇ1は、導光板１６内を導光されて第２Ａ中間回折素子２１Ａに入射する。第２Ａ中間回折素子２１Ａは、入射した緑色の画像Ｇ1の進行方向が第２Ａ出射回折素子２４Ａに向かうように緑色の画像Ｇ1を回折する。図６に示す例では、第２Ａ中間回折素子２１Ａは、入射した緑色の画像Ｇ1を図６中右下方向に向けて回折する。第２Ａ中間回折素子２１Ａにより回折された緑色の画像Ｇ1は、導光板１６内を全反射して伝搬し、第２Ａ出射回折素子２４Ａに入射する。第２Ａ出射回折素子２４Ａは、入射した緑色の画像Ｇ1を、導光板１６内を全反射する角度から外れるように回折する。図６～図８に示す例では、第２Ａ出射回折素子２４Ａは、入射した緑色の画像Ｇ1を導光板１６の主面に略垂直な方向に向けて回折する。第２Ａ出射回折素子２４Ａによって回折された緑色の画像Ｇ1は、導光板１６から出射されて、使用者Ｕに向けて出射される。
表示素子１２Ｇ2から緑色の画像Ｇ2が照射されると、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂは、緑色の画像Ｇ2を、第２Ｂ中間回折素子２１Ｂの方向に向けて、導光板１６内を全反射する角度に回折する。第２Ｂ入射回折素子１８Ｂに回折された緑色の画像Ｇ2は、導光板１６内を導光されて第２Ｂ中間回折素子２１Ｂに入射する。第２Ｂ中間回折素子２１Ｂは、入射した緑色の画像Ｇ2の進行方向が第２Ｂ出射回折素子２４Ｂに向かうように緑色の画像Ｇ2を回折する。図６に示す例では、第２Ｂ中間回折素子２１Ｂは、入射した緑色の画像Ｇ2を図６中左上方向に向けて回折する。第２Ｂ中間回折素子２１Ｂにより回折された緑色の画像Ｇ2は、導光板１６内を全反射して伝搬し、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂに入射する。第２Ｂ出射回折素子２４Ｂは、入射した緑色の画像Ｇ2を、導光板１６内を全反射する角度から外れるように回折する。図６～図８に示す例では、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂは、入射した緑色の画像Ｇ2を導光板１６の主面に略垂直な方向に向けて回折する。第２Ｂ出射回折素子２４Ｂによって回折された緑色の画像Ｇ2は、導光板１６から出射されて、使用者Ｕに向けて出射される。
第１Ａ出射回折素子２３Ａ、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂは、導光板１６の主面の面方向に重複して配置されているため、第１Ａ出射回折素子２３Ａ、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂによって回折されて出射される画像は、略同じ面内で導光板１６から出射して、使用者Ｕによる観察に供される。これにより、表示素子１２Ｂ1および表示素子１２Ｂ2が照射した青色の画像と、表示素子１２Ｇ1および表示素子１２Ｇ2が照射した緑色の画像とが重畳して二色画像として使用者Ｕに向けて表示される。
第１Ａ入射回折素子１７Ａ、第１Ａ中間回折素子２０Ａおよび第１Ａ出射回折素子２３Ａ、ならびに、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂ、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂは、ともに青色の画像を回折するものである。すなわち、同じ波長域の光を回折するものである。
図６に示すように、第１Ａ入射回折素子１７Ａおよび第１Ａ中間回折素子２０Ａに回折された光の、第１Ａ出射回折素子２３Ａに入射する際の進行方向と、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂおよび第１Ｂ中間回折素子２０Ｂに回折された光の、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂに入射する際の進行方向とは、１８０°異なる方向（平行で互いに逆向き）である。
従って、図示例の画像表示装置１０ｂにおいては、表示素子１２Ｂ1および表示素子１２Ｂ2が照射した青色の画像は、異なる２系統で導光板１６内を導光されて、同じ位置に積層された出射回折素子で回折されて導光板１６から出射される。画像表示装置１０ｂは、画像Ｂ1と画像Ｂ2とを合わせて１つの画像として表示する。これによって、青色の画像の視野角を大きくすることができる。
第２Ａ入射回折素子１８Ａ、第２Ａ中間回折素子２１Ａおよび第２Ａ出射回折素子２４Ａ、ならびに、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂ、第２Ｂ中間回折素子２１Ｂおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂは、ともに緑色の画像を回折するものである。すなわち、同じ波長域の光を回折するものである。
図６に示すように、第２Ａ入射回折素子１８Ａおよび第２Ａ中間回折素子２１Ａに回折された光の、第２Ａ出射回折素子２４Ａに入射する際の進行方向と、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂおよび第２Ｂ中間回折素子２１Ｂに回折された光の、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂに入射する際の進行方向とは、１８０°異なる方向（平行で互いに逆向き）である。
従って、図示例の画像表示装置１０ｂにおいては、表示素子１２Ｇ1および表示素子１２Ｇ2が照射した緑色の画像は、異なる２系統で導光板１６内を導光されて、同じ位置に積層された出射回折素子で回折されて導光板１６から出射される。画像表示装置１０ｂは、画像Ｇ1と画像Ｇ2とを合わせて１つの画像として表示する。これによって、緑色の画像の視野角を大きくすることができる。
また、第１Ａ中間回折素子２０Ａおよび第１Ｂ中間回折素子２０Ｂと、第２Ａ中間回折素子２１Ａおよび第２Ｂ中間回折素子２１Ｂは、回折する光の波長が異なるため、第１Ａ中間回折素子２０Ａおよび第１Ｂ中間回折素子２０Ｂの回折構造の周期と、第２Ａ中間回折素子２１Ａおよび第２Ｂ中間回折素子２１Ｂの回折構造の周期とは異なっている。
ここで、画像表示装置１０ｂ（導光素子１４ｂ）において、第１Ａ出射回折素子２３Ａの回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造の周期方向および第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期方向とが交差しており、かつ、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造の周期方向および第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期方向とが交差している。
この点について図９および図１０を用いて説明する。
図９は、第１Ａ入射回折素子１７Ａから入射し、第１Ａ中間回折素子２０Ａで回折された青色の画像Ｂ1の進行方向とこの青色の画像Ｂ1を回折して導光板１６から出射させる第１Ａ出射回折素子２３Ａの回折構造との関係、ならびに、第２Ａ入射回折素子１８Ａから入射し、第２Ａ中間回折素子２１Ａで回折された緑色の画像Ｇ1の進行方向とこの緑色の画像Ｇ1を回折して導光板１６から出射させる第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造との関係を模式的に表す図である。また、図１０は、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂから入射し、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂで回折された青色の画像Ｂ2の進行方向とこの青色の画像Ｂ2を回折して導光板１６から出射させる第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造との関係、ならびに、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂから入射し、第２Ｂ中間回折素子２１Ｂで回折された緑色の画像Ｇ2の進行方向とこの緑色の画像Ｇ2を回折して導光板１６から出射させる第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造との関係を模式的に表す図である。
なお、図９および図１０では、図４および図５と同様に出射回折素子として液晶層を有する回折素子を例示している。
図９に示すように、第１Ａ入射回折素子１７Ａは、入射した青色の画像Ｂ1を右方向に向けて回折し、第１Ａ中間回折素子２０Ａに入射させる。第１Ａ中間回折素子２０Ａは、入射した青色の画像Ｂ1を左下方向に向けて回折する。従って、第１Ａ出射回折素子２３Ａは、左下方向に進行する青色の画像Ｂ1を正面方向（導光板１６の主面に垂直な方向）に回折するために、その回折構造の周期方向（配列軸Ｄ1aの方向）が、第１Ａ出射回折素子２３Ａに入射する際の青色の画像Ｂ1の進行方向（面方向における進行方向）と平行になるように配置される。
また、図９に示すように、第２Ａ入射回折素子１８Ａは、入射した緑色の画像Ｇ1を左方向に向けて回折し、第２Ａ中間回折素子２１Ａに入射させる。第２Ａ中間回折素子２１Ａは、入射した緑色の画像Ｇ1を右下方向に向けて回折する。従って、第２Ａ出射回折素子２４Ａは、右下方向に進行する緑色の画像Ｇ1を正面方向に回折するために、その回折構造の周期方向（配列軸Ｄ2aの方向）が、第２Ａ出射回折素子２４Ａに入射する際の緑色の画像Ｇ1の進行方向と平行になるように配置される。
また、図１０に示すように、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂは、入射した青色の画像Ｂ2を左方向に向けて回折し、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂに入射させる。第１Ｂ中間回折素子２０Ｂは、入射した青色の画像Ｂ2を右上方向に向けて回折する。従って、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂは、右上方向に進行する青色の画像Ｂ2を正面方向に回折するために、その回折構造の周期方向（配列軸Ｄ1bの方向）が、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂに入射する際の青色の画像Ｂ2の進行方向と平行になるように配置される。
また、図１０に示すように、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂは、入射した緑色の画像Ｇ2を右方向に向けて回折し、第２Ｂ中間回折素子２１Ｂに入射させる。第２Ｂ中間回折素子２１Ｂは、入射した緑色の画像Ｇ2を左上方向に向けて回折する。従って、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂは、左上方向に進行する緑色の画像Ｇ2を正面方向に回折するために、その回折構造の周期方向（配列軸Ｄ2bの方向）が、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂに入射する際の緑色の画像Ｇ2の進行方向と平行になるように配置される。
従って、第１Ａ出射回折素子２３Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ1aの方向）と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2aの方向）、および、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2bの方向）とは、交差している。また、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ1bの方向）と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2aの方向）、および、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2bの方向）とは、交差している。
これによって、第１Ａ出射回折素子２３Ａによって回折されるべき波長の光が、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂによって回折されることを抑制できる。また、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂによって回折されるべき波長の光が、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂによって回折されることを抑制できる。また、第２Ａ出射回折素子２４Ａによって回折されるべき波長の光が、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂによって回折されることを抑制できる。第２Ｂ出射回折素子２４Ｂによって回折されるべき波長の光が、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂによって回折されることを抑制できる。従って、多重像が発生することを抑制できる。
以上により、本発明の導光素子および画像表示装置は、広視野角化しつつ、多重像の発生を抑制できる。
なお、中間回折素子を有する構成の場合にも、画像表示装置は、青色と緑色の二色画像を表示するものに限定はされず、他の色（波長）の二色画像であってもよい。例えば、緑色と赤色の二色画像であってもよく、青色と赤色の二色画像であってもよい。
また、第１Ａ入射回折素子１７Ａ、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂ、第１Ａ中間回折素子２０Ａ、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂ、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂが回折する光の波長が、第２Ａ入射回折素子１８Ａ、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂ、第２Ａ中間回折素子２１Ａ、第２Ｂ中間回折素子２１Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂが回折する光の波長よりも短いとしたときに、第１Ａ中間回折素子２０Ａおよび第１Ｂ中間回折素子２０Ｂの回折構造の周期をΛmid1とし、第２Ａ中間回折素子２１Ａおよび第２Ｂ中間回折素子２１Ｂの回折構造の周期をΛmid2とすると、Λmid1＜Λmid2を満たすことが好ましい。
ここで、図６に示す例では、第１Ａ入射回折素子１７Ａと第２Ａ入射回折素子１８Ａとは、導光板の主面の面方向の異なる位置に配置したが、第１Ａ入射回折素子１７Ａと第２Ａ入射回折素子１８Ａとを積層して配置してもよい。この場合にも、第１Ａ入射回折素子１７Ａと第２Ａ入射回折素子１８Ａとは、入射した光を互いに異なる方向に回折するように、回折構造の周期方向を適宜調整して配置される。同様に、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂと第２Ｂ入射回折素子１８Ｂとを積層して配置してもよい。この場合にも、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂと第２Ｂ入射回折素子１８Ｂとは、入射した光を互いに異なる方向に回折するように、回折構造の周期方向を適宜調整して配置される。
ここで、図６～図８に示す例では、二色画像を表示する画像表示装置の例を示したが、本発明の画像表示装置は、これに限定はされず、三色以上の画像を表示する構成であってもよい。
図１１～図１３に、本発明の導光素子の他の一例を有する画像表示装置を概念的に示す。なお、図１１は正面図であり、画像表示装置１０ｃを使用者Ｕによる観察側の面から見た図である。図１２は上面図であり、画像表示装置１０ｃを図１１の紙面の上方向から見た図である。図１３は側面図であり、画像表示装置１０ｃを図１１の紙面右手側から見た図である。
図１１～図１３に示す画像表示装置１０ｃは、複数の表示素子１２と、導光板１６、導光板１６に設けられる、第１Ａ入射回折素子１７Ａ、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂ、第２Ａ入射回折素子１８Ａ、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂ、第３Ａ入射回折素子１９Ａ、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂ、第１Ａ中間回折素子２０Ａ、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂ、第２Ａ中間回折素子２１Ａ、第２Ｂ中間回折素子２１Ｂ、第３Ａ中間回折素子２２Ａ、第３Ｂ中間回折素子２２Ｂ、第１Ａ出射回折素子２３Ａ、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａ、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂ、第３Ａ出射回折素子２５Ａ、および、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂを有する導光素子１４ｃとを有する。なお、図１１において表示素子１２の図示を省略している。
画像表示装置１０ｃは、一例として、青色と緑色と赤色の三色画像を重畳して表示するものである。
なお、図１１～図１３に示す画像表示装置１０ｃは、第３Ａ入射回折素子１９Ａ、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂ、第３Ａ中間回折素子２２Ａ、第３Ｂ中間回折素子２２Ｂ、第３Ａ出射回折素子２５Ａ、および、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂを有し、表示素子１２Ｂ1に代えて表示素子１２ＲＢ1を有し、表示素子１２Ｂ2に代えて表示素子１２ＲＢ2を有する以外は、図６～図８に示す画像表示装置１０ｂと同様の構成を有するので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明では異なる点を主に行う。
図１１～図１３に示すように、導光素子１４ｃにおいて、導光板１６の一方の主面の中央位置に、第１Ａ出射回折素子２３Ａ、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａ、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂ、第３Ａ出射回折素子２５Ａ、および、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂが積層されて配置されている。
また、図１１中、出射回折素子の上側中央の右側に第１Ａ入射回折素子１７Ａおよび第３Ａ入射回折素子１９Ａが積層して配置され、左側に第２Ａ入射回折素子１８Ａが配置されている。また、出射回折素子の下側中央の左側に第１Ｂ入射回折素子１７Ｂおよび第３Ｂ入射回折素子１９Ｂが積層して配置され、右側に第２Ｂ入射回折素子１８Ｂが配置されている。
さらに、第１Ａ入射回折素子１７Ａおよび第３Ａ入射回折素子１９Ａの右側に第１Ａ中間回折素子２０Ａおよび第３Ａ中間回折素子２２Ａが積層して配置され、第２Ａ入射回折素子１８Ａの左側に第２Ａ中間回折素子２１Ａが配置されている。また、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂおよび第３Ｂ入射回折素子１９Ｂの左側に第１Ｂ中間回折素子２０Ｂおよび第３Ｂ中間回折素子２２Ｂが積層して配置され、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂの左側に第２Ｂ中間回折素子２１Ｂが配置されている。
図１１に示すように、第１Ａ中間回折素子２０Ａおよび第３Ａ中間回折素子２２Ａと第１Ｂ中間回折素子２０Ｂおよび第３Ｂ中間回折素子２２Ｂとを結ぶ線上に出射回折素子が配置され、また、第２Ａ中間回折素子２１Ａと第２Ｂ中間回折素子２１Ｂとを結ぶ線上に出射回折素子が配置される。
また、図１２および図１３に示すように、表示素子１２ＲＢ1は、導光板１６を挟んで第１Ａ入射回折素子１７Ａおよび第３Ａ入射回折素子１９Ａに対面して配置されている。表示素子１２ＲＢ2は、導光板１６を挟んで第１Ｂ入射回折素子１７Ｂおよび第３Ｂ入射回折素子１９Ｂに対面して配置されている。表示素子１２Ｇ1は、導光板１６を挟んで第２Ａ入射回折素子１８Ａに対面して配置されている。表示素子１２Ｇ2は、導光板１６を挟んで第２Ｂ入射回折素子１８Ｂに対面して配置されている。
第３Ａ入射回折素子１９Ａ、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂ、第３Ａ中間回折素子２２Ａ、第３Ｂ中間回折素子２２Ｂ、第３Ａ出射回折素子２５Ａ、および、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂは、同じ波長の光を回折するものである。また、第３Ａ入射回折素子１９Ａ、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂ、第３Ａ中間回折素子２２Ａ、第３Ｂ中間回折素子２２Ｂ、第３Ａ出射回折素子２５Ａ、および、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂは、第１Ａ入射回折素子１７Ａ、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂ、第１Ａ中間回折素子２０Ａ、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂ、第１Ａ出射回折素子２３Ａ、および、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂ、ならびに、第２Ａ入射回折素子１８Ａ、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂ、第２Ａ中間回折素子２１Ａ、第２Ｂ中間回折素子２１Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａ、および、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂとは異なる波長の光を回折するものである。
回折する光の波長が異なるため、第３Ａ入射回折素子１９Ａおよび第３Ｂ入射回折素子１９Ｂの回折構造の周期と、第１Ａ入射回折素子１７Ａおよび第１Ｂ入射回折素子１７Ｂの回折構造の周期、ならびに、第２Ａ入射回折素子１８Ａおよび第２Ｂ入射回折素子１８Ｂの回折構造の周期とは互いに異なっている。
同様に、第３Ａ中間回折素子２２Ａおよび第３Ｂ中間回折素子２２Ｂの回折構造の周期と、第１Ａ中間回折素子２０Ａおよび第１Ｂ中間回折素子２０Ｂの回折構造の周期、ならびに、第２Ａ中間回折素子２１Ａおよび第２Ｂ中間回折素子２１Ｂの回折構造の周期とは互いに異なっている。
同様に、第３Ａ出射回折素子２５Ａおよび第３Ｂ出射回折素子２５Ｂの回折構造の周期と、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造の周期、ならびに、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期とは互いに異なっている。
第３Ａ入射回折素子１９Ａは、第２Ａ入射回折素子１８Ａとは、入射した光を互いに異なる方向に回折して、導光板１６に入射させる。また、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂは、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂとは、入射した光を互いに異なる方向に回折して、導光板１６に入射させる。
第３Ａ中間回折素子２２Ａは、第３Ａ入射回折素子１９Ａによって回折され、導光板１６内を伝搬された光を第３Ａ出射回折素子２５Ａに向けて回折するものである。また、第３Ｂ中間回折素子２２Ｂは、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂによって回折され、導光板１６内を伝搬された光を第３Ｂ出射回折素子２５Ｂに向けて回折するものである。
第３Ａ出射回折素子２５Ａは、第３Ａ入射回折素子１９Ａによって回折されて導光板１６内に入射し、第３Ａ中間回折素子２２Ａによって回折された光を回折して導光板１６から出射させるものである。第３Ｂ出射回折素子２５Ｂは、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂによって回折されて導光板１６内に入射し、第３Ｂ中間回折素子２２Ｂによって回折された光を回折して導光板１６から出射させるものである。
表示素子１２ＲＢ1から画像が照射されると、青色の成分（画像Ｂ1）は、第３Ａ入射回折素子１９Ａでは回折されにくく、第１Ａ入射回折素子１７Ａによって回折される。第１Ａ入射回折素子１７Ａは、青色の画像Ｂ1を、第１Ａ中間回折素子２０Ａの方向に向けて、導光板１６内を全反射する角度に回折する。第１Ａ入射回折素子１７Ａに回折された青色の画像Ｂ1は、導光板１６内を導光されて第１Ａ中間回折素子２０Ａに入射する。第１Ａ中間回折素子２０Ａは、入射した青色の画像Ｂ1の進行方向が第１Ａ出射回折素子２３Ａに向かうように青色の画像Ｂ1を回折する。図１１に示す例では、第１Ａ中間回折素子２０Ａは、入射した青色の画像Ｂ1を図１１中左下方向に向けて回折する。第１Ａ中間回折素子２０Ａにより回折された青色の画像Ｂ1は、導光板１６内を全反射して伝搬し、第１Ａ出射回折素子２３Ａに入射する。第１Ａ出射回折素子２３Ａは、入射した青色の画像Ｂ1を、導光板１６内を全反射する角度から外れるように回折する。図１１～図１３に示す例では、第１Ａ出射回折素子２３Ａは、入射した青色の画像Ｂ1を導光板１６の主面に略垂直な方向に向けて回折する。第１Ａ出射回折素子２３Ａによって回折された青色の画像Ｂ1は、導光板１６から出射されて、使用者Ｕに向けて出射される。なお、第１Ａ中間回折素子２０Ａは、第３Ａ中間回折素子２２Ａと積層され、また、第１Ａ出射回折素子２３Ａは、第３Ａ出射回折素子２５Ａと積層されているが、青色の画像Ｂ1は、第３Ａ中間回折素子２２Ａおよび第３Ａ出射回折素子２５Ａによっては回折されず、第１Ａ中間回折素子２０Ａおよび第１Ａ出射回折素子２３Ａによって回折される。
一方、表示素子１２ＲＢ1から照射された画像の赤色の成分（画像Ｒ1）は、第１Ａ入射回折素子１７Ａでは回折されにくく、第３Ａ入射回折素子１９Ａによって回折される。第３Ａ入射回折素子１９Ａは、赤色の画像Ｒ1を、第３Ａ中間回折素子２２Ａの方向に向けて、導光板１６内を全反射する角度に回折する。第３Ａ入射回折素子１９Ａに回折された赤色の画像Ｒ1は、導光板１６内を導光されて第３Ａ中間回折素子２２Ａに入射する。第３Ａ中間回折素子２２Ａは、入射した赤色の画像Ｒ1の進行方向が第３Ａ出射回折素子２５Ａに向かうように赤色の画像Ｒ1を回折する。図１１に示す例では、第３Ａ中間回折素子２２Ａは、入射した赤色の画像Ｒ1を図１１中左下方向に向けて回折する。第３Ａ中間回折素子２２Ａにより回折された赤色の画像Ｒ1は、導光板１６内を全反射して伝搬し、第３Ａ出射回折素子２５Ａに入射する。第３Ａ出射回折素子２５Ａは、入射した赤色の画像Ｒ1を、導光板１６内を全反射する角度から外れるように回折する。図１１～図１３に示す例では、第３Ａ出射回折素子２５Ａは、入射した赤色の画像Ｒ1を導光板１６の主面に略垂直な方向に向けて回折する。第３Ａ出射回折素子２５Ａによって回折された赤色の画像Ｒ1は、導光板１６から出射されて、使用者Ｕに向けて出射される。なお、第３Ａ中間回折素子２２Ａは、第１Ａ中間回折素子２０Ａと積層され、また、第３Ａ出射回折素子２５Ａは、第１Ａ出射回折素子２３Ａと積層されているが、赤色の画像Ｒ1は、第１Ａ中間回折素子２０Ａおよび第１Ａ出射回折素子２３Ａによっては回折されず、第３Ａ中間回折素子２２Ａおよび第３Ａ出射回折素子２５Ａによって回折される。
表示素子１２ＲＢ2から画像が照射されると、青色の成分（画像Ｂ2）は、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂでは回折されにくく、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂによって回折される。第１Ｂ入射回折素子１７Ｂは、青色の画像Ｂ2を、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂの方向に向けて、導光板１６内を全反射する角度に回折する。第１Ｂ入射回折素子１７Ｂに回折された青色の画像Ｂ2は、導光板１６内を導光されて第１Ｂ中間回折素子２０Ｂに入射する。第１Ｂ中間回折素子２０Ｂは、入射した青色の画像Ｂ2の進行方向が第１Ｂ出射回折素子２３Ｂに向かうように青色の画像Ｂ2を回折する。図１１に示す例では、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂは、入射した青色の画像Ｂ2を図１１中右上方向に向けて回折する。第１Ｂ中間回折素子２０Ｂにより回折された青色の画像Ｂ2は、導光板１６内を全反射して伝搬し、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂに入射する。第１Ｂ出射回折素子２３Ｂは、入射した青色の画像Ｂ2を、導光板１６内を全反射する角度から外れるように回折する。図１１～図１３に示す例では、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂは、入射した青色の画像Ｂ2を導光板１６の主面に略垂直な方向に向けて回折する。第１Ｂ出射回折素子２３Ｂによって回折された青色の画像Ｂ2は、導光板１６から出射されて、使用者Ｕに向けて出射される。なお、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂは、第３Ｂ中間回折素子２２Ｂと積層され、また、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂは、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂと積層されているが、青色の画像Ｂ2は、第３Ｂ中間回折素子２２Ｂおよび第３Ｂ出射回折素子２５Ｂによっては回折されず、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂによって回折される。
一方、表示素子１２ＲＢ2から照射された画像の赤色の成分（画像Ｒ2）は、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂでは回折されにくく、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂによって回折される。第３Ｂ入射回折素子１９Ｂは、赤色の画像Ｒ2を、第３Ｂ中間回折素子２２Ｂの方向に向けて、導光板１６内を全反射する角度に回折する。第３Ｂ入射回折素子１９Ｂに回折された赤色の画像Ｒ2は、導光板１６内を導光されて第３Ｂ中間回折素子２２Ｂに入射する。第３Ｂ中間回折素子２２Ｂは、入射した赤色の画像Ｒ2の進行方向が第３Ｂ出射回折素子２５Ｂに向かうように赤色の画像Ｒ2を回折する。図１１に示す例では、第３Ｂ中間回折素子２２Ｂは、入射した赤色の画像Ｒ2を図１１中右上方向に向けて回折する。第３Ｂ中間回折素子２２Ｂにより回折された赤色の画像Ｒ2は、導光板１６内を全反射して伝搬し、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂに入射する。第３Ｂ出射回折素子２５Ｂは、入射した赤色の画像Ｒ2を、導光板１６内を全反射する角度から外れるように回折する。図１１～図１３に示す例では、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂは、入射した赤色の画像Ｒ2を導光板１６の主面に略垂直な方向に向けて回折する。第３Ｂ出射回折素子２５Ｂによって回折された赤色の画像Ｒ2は、導光板１６から出射されて、使用者Ｕに向けて出射される。なお、第３Ｂ中間回折素子２２Ｂは、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂと積層され、また、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂは、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂと積層されているが、赤色の画像Ｒ2は、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂによっては回折されず、第３Ｂ中間回折素子２２Ｂおよび第３Ｂ出射回折素子２５Ｂによって回折される。
なお、表示素子１２Ｇ1が照射する緑色の画像Ｇ1および表示素子１２Ｇ2が照射する緑色の画像Ｇ2の、導光素子１４ｃによる導光される際の経路については、図６～図８に示す導光素子１４ｂによる導光経路と同様である。
第３Ａ入射回折素子１９Ａ、第３Ａ中間回折素子２２Ａおよび第３Ａ出射回折素子２５Ａ、ならびに、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂ、第３Ｂ中間回折素子２２Ｂおよび第３Ｂ出射回折素子２５Ｂは、ともに赤色の画像を回折するものである。すなわち、同じ波長域の光を回折するものである。
図１１に示すように、第３Ａ入射回折素子１９Ａおよび第３Ａ中間回折素子２２Ａに回折された光の、第３Ａ出射回折素子２５Ａに入射する際の進行方向と、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂおよび第３Ｂ中間回折素子２２Ｂに回折された光の、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂに入射する際の進行方向とは、１８０°異なる方向（平行で互いに逆向き）である。
従って、図示例の画像表示装置１０ｃにおいては、表示素子１２ＲＢ1および表示素子１２ＲＢ2が照射した画像の赤色成分（赤色の画像）は、異なる２系統で導光板１６内を導光されて、同じ位置に積層された出射回折素子で回折されて導光板１６から出射される。画像表示装置１０ｃは、画像Ｒ1と画像Ｒ2とを合わせて１つの画像として表示する。これによって、赤色の画像の視野角を大きくすることができる。
ここで、画像表示装置１０ｃ（導光素子１４ｃ）において、図６に示す画像表示装置１０ｂと同様に、第１Ａ出射回折素子２３Ａの回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造の周期方向および第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期方向とが交差しており、かつ、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造の周期方向および第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期方向とが交差している。さらに、画像表示装置１０ｃ（導光素子１４ｃ）においては、第３Ａ出射回折素子２５Ａの回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造の周期方向および第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期方向とが交差しており、かつ、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂの回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造の周期方向および第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期方向とが交差している。
この点について図１４および図１５を用いて説明する。
図１４は、第１Ａ入射回折素子１７Ａから入射し、第１Ａ中間回折素子２０Ａで回折された青色の画像Ｂ1の進行方向とこの青色の画像Ｂ1を回折して導光板１６から出射させる第１Ａ出射回折素子２３Ａの回折構造との関係、第２Ａ入射回折素子１８Ａから入射し、第２Ａ中間回折素子２１Ａで回折された緑色の画像Ｇ1の進行方向とこの緑色の画像Ｇ1を回折して導光板１６から出射させる第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造との関係、ならびに、第３Ａ入射回折素子１９Ａから入射し、第３Ａ中間回折素子２２Ａで回折された赤色の画像Ｒ1の進行方向とこの赤色の画像Ｒ1を回折して導光板１６から出射させる第３Ａ出射回折素子２５Ａの回折構造との関係を模式的に表す図である。また、図１５は、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂから入射し、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂで回折された青色の画像Ｂ2の進行方向とこの青色の画像Ｂ2を回折して導光板１６から出射させる第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造との関係、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂから入射し、第２Ｂ中間回折素子２１Ｂで回折された緑色の画像Ｇ2の進行方向とこの緑色の画像Ｇ2を回折して導光板１６から出射させる第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造との関係、ならびに、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂから入射し、第３Ｂ中間回折素子２２Ｂで回折された赤色の画像Ｒ2の進行方向とこの赤色の画像Ｒ2を回折して導光板１６から出射させる第３Ｂ出射回折素子２５Ｂの回折構造との関係を模式的に表す図である。
なお、図１４および図１５では、図４および図５と同様に出射回折素子として液晶層を有する回折素子を例示している。
図１４および図１５において、第１Ａ出射回折素子２３Ａの回折構造の周期方向（配列軸Ｄ1aの方向）、第２Ａ出射回折素子２４Ａの回折構造の周期方向（配列軸Ｄ2aの方向）、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造の周期方向（配列軸Ｄ1bの方向）、および、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期方向（配列軸Ｄ2bの方向）は、図９および図１０に示す例と同様である。
図１４に示すように、第３Ａ入射回折素子１９Ａは、入射した赤色の画像Ｒ1を右方向に向けて回折し、第３Ａ中間回折素子２２Ａに入射させる。第３Ａ中間回折素子２２Ａは、入射した赤色の画像Ｒ1を左下方向に向けて回折する。従って、第３Ａ出射回折素子２５Ａは、左下方向に進行する赤色の画像Ｒ1を正面方向（導光板１６の主面に垂直な方向）に回折するために、その回折構造の周期方向（配列軸Ｄ3aの方向）が、第３Ａ出射回折素子２５Ａに入射する際の赤色の画像Ｒ1の進行方向（面方向における進行方向）と平行になるように配置される。
また、図１５に示すように、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂは、入射した赤色の画像Ｒ2を左方向に向けて回折し、第３Ｂ中間回折素子２２Ｂに入射させる。第３Ｂ中間回折素子２２Ｂは、入射した赤色の画像Ｒ2を右上方向に向けて回折する。従って、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂは、右上方向に進行する赤色の画像Ｒ2を正面方向に回折するために、その回折構造の周期方向（配列軸Ｄ3bの方向）が、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂに入射する際の赤色の画像Ｒ2の進行方向と平行になるように配置される。
従って、第１Ａ出射回折素子２３Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ1aの方向）と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2aの方向）、および、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2bの方向）とは、交差している。また、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ1bの方向）と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2aの方向）、および、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2bの方向）とは、交差している。また、第３Ａ出射回折素子２５Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ3aの方向）と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2aの方向）、および、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2bの方向）とは、交差している。また、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ3bの方向）と、第２Ａ出射回折素子２４Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2aの方向）、および、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ2bの方向）とは、交差している。
なお、図示例においては、好ましい態様として、第３Ａ出射回折素子２５Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ3aの方向）と、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ3bの方向）とは平行である。
これによって、第１Ａ出射回折素子２３Ａによって回折されるべき波長の光が、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂによって回折されることを抑制できる。また、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂによって回折されるべき波長の光が、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂによって回折されることを抑制できる。また、第２Ａ出射回折素子２４Ａによって回折されるべき波長の光が、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂならびに第３Ａ出射回折素子２５Ａおよび第３Ｂ出射回折素子２５Ｂによって回折されることを抑制できる。第２Ｂ出射回折素子２４Ｂによって回折されるべき波長の光が、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂならびに第３Ａ出射回折素子２５Ａおよび第３Ｂ出射回折素子２５Ｂによって回折されることを抑制できる。また、第３Ａ出射回折素子２５Ａによって回折されるべき波長の光が、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂによって回折されることを抑制できる。また、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂによって回折されるべき波長の光が、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂによって回折されることを抑制できる。従って、多重像が発生することを抑制できる。
なお、三色画像を表示する構成の場合にも、画像表示装置は、青色と緑色と赤色の三色画像を表示するものに限定はされず、他の色（波長）の三色画像であってもよい。また、四色以上の画像を表示する構成としてもよい。
なお、図示例においては、第１Ａ出射回折素子２３Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ1aの方向）と、第３Ａ出射回折素子２５Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ3aの方向）とは平行であり、また、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ1bの方向）と、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ3bの方向）とは平行である。しかしながら、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂが回折する光の波長と、第３Ａ出射回折素子２５Ａおよび第３Ｂ出射回折素子２５Ｂが回折する光の波長は離れている。そのため、第１Ａ出射回折素子２３Ａまたは第１Ｂ出射回折素子２３Ｂによって回折されるべき波長の光は、第３Ａ出射回折素子２５Ａおよび第３Ｂ出射回折素子２５Ｂによって回折されにくく、また、第３Ａ出射回折素子２５Ａまたは第３Ｂ出射回折素子２５Ｂによって回折されるべき波長の光は、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂによって回折されにくい。従って、多重像が発生することを抑制できる。
すなわち、三色画像を表示する場合には、例えば、最も波長が短い光を、第１Ａ入射回折素子１７Ａ、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂ、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂで回折し、中間の波長の光を第２Ａ入射回折素子１８Ａ、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂで回折し、最も波長が長い光を、第３Ａ入射回折素子１９Ａ、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂ、第３Ａ出射回折素子２５Ａおよび第３Ｂ出射回折素子２５Ｂで回折する構成とするのが好ましい。
また、異なる波長の光を同じ角度に回折して同じ方向に出射させる観点から、第１Ａ入射回折素子１７Ａ、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂ、第１Ａ中間回折素子２０Ａ，第１Ｂ中間回折素子２０Ｂ、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂが回折する光の波長をλ1とし、第２Ａ入射回折素子１８Ａ、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂ、第２Ａ中間回折素子２１Ａ，第２Ｂ中間回折素子２１Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂが回折する光の波長をλ2とし、第３Ａ入射回折素子１９Ａ、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂ、第３Ａ中間回折素子２２Ａ，第３Ｂ中間回折素子２２Ｂ、第３Ａ出射回折素子２５Ａおよび第３Ｂ出射回折素子２５Ｂが回折する光の波長をλ3として、λ1＜λ2＜λ3とすると、第１Ａ入射回折素子１７Ａおよび第１Ｂ入射回折素子１７Ｂの回折構造の周期Λin1、第２Ａ入射回折素子１８Ａおよび第２Ｂ入射回折素子１８Ｂの回折構造の周期Λin2、第３Ａ入射回折素子１９Ａおよび第３Ｂ入射回折素子１９Ｂの回折構造の周期Λin3は、Λin1＜Λin2＜Λin3を満たすことが好ましい。また、第１Ａ中間回折素子２０Ａおよび第１Ｂ中間回折素子２０Ｂの回折構造の周期Λmid1、第２Ａ中間回折素子２１Ａおよび第２Ｂ中間回折素子２１Ｂの回折構造の周期Λmid2、第３Ａ中間回折素子２２Ａおよび第３Ｂ中間回折素子２２Ｂの回折構造の周期Λmid3は、Λmid1＜Λmid2＜Λmid3を満たすことが好ましい。また、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの回折構造の周期Λout1、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの回折構造の周期Λout2、第３Ａ出射回折素子２５Ａおよび第３Ｂ出射回折素子２５Ｂの回折構造の周期Λout3は、Λout1＜Λout2＜Λout3を満たすことが好ましい。
また、図１１に示す例では、第１Ａ入射回折素子１７Ａおよび第３Ａ入射回折素子１９Ａと第２Ａ入射回折素子１８Ａとは、導光板の主面の面方向の異なる位置に配置したが、第１Ａ入射回折素子１７Ａおよび第３Ａ入射回折素子１９Ａと第２Ａ入射回折素子１８Ａとを積層して配置してもよい。この場合にも、第１Ａ入射回折素子１７Ａおよび第３Ａ入射回折素子１９Ａと第２Ａ入射回折素子１８Ａとは、入射した光を互いに異なる方向に回折するように、回折構造の周期方向を適宜調整して配置される。同様に、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂおよび第３Ｂ入射回折素子１９Ｂと第２Ｂ入射回折素子１８Ｂとを積層して配置してもよい。この場合にも、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂおよび第３Ｂ入射回折素子１９Ｂと第２Ｂ入射回折素子１８Ｂとは、入射した光を互いに異なる方向に回折するように、回折構造の周期方向を適宜調整して配置される。
また、図１１に示す例では、第１Ａ入射回折素子１７Ａと第３Ａ入射回折素子１９Ａとを積層して配置したが、これに限定はされず、第１Ａ入射回折素子１７Ａと第３Ａ入射回折素子１９Ａとを導光板１６の主面の面方向の異なる位置に配置してもよい。また、第１Ａ入射回折素子１７Ａと第３Ａ入射回折素子１９Ａとは同じ方向に光を回折する構成としたが、これに限定はされず、第１Ａ入射回折素子１７Ａと第３Ａ入射回折素子１９Ａとは互いに異なる方向に光を回折する構成としてもよい。同様に、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂと第３Ｂ入射回折素子１９Ｂとは導光板１６の主面の面方向の異なる位置に配置してもよい。また、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂと第３Ｂ入射回折素子１９Ｂとは同じ方向に光を回折する構成としたが、これに限定はされず、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂと第３Ｂ入射回折素子１９Ｂとは互いに異なる方向に光を回折する構成としてもよい。
また、図１１に示す例では、第１Ａ中間回折素子２０Ａと第３Ａ中間回折素子２２Ａとを積層して配置したが、これに限定はされず、第１Ａ中間回折素子２０Ａと第３Ａ中間回折素子２２Ａとを導光板１６の主面の面方向の異なる位置に配置してもよい。同様に、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂと第３Ｂ中間回折素子２２Ｂとを導光板１６の主面の面方向の異なる位置に配置してもよい。
また、図１１に示す例では、第１Ａ出射回折素子２３Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ1aの方向）および第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ1bの方向）と、第３Ａ出射回折素子２５Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ3aの方向）および第３Ｂ出射回折素子２５Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ3bの方向）とは平行な構成としたが、これに限定はされず、第１Ａ出射回折素子２３Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ1aの方向）および第１Ｂ出射回折素子２３Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ1bの方向）と、第３Ａ出射回折素子２５Ａの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ3aの方向）および第３Ｂ出射回折素子２５Ｂの周期構造の周期方向（配列軸Ｄ3bの方向）とが交差していてもよい。
以下、本発明の画像表示装置が有する各構成要素について説明する。
［表示素子］
表示素子１２（表示素子１２Ｂ1、１２Ｂ2、１２Ｇ1、１２Ｇ2、１２ＲＢ1、１２ＲＢ2）は、使用者Ｕが観察する画像（映像）を表示して、画像を対応する入射回折素子に照射するものである。従って、表示素子１２は照射する画像が入射回折素子に入射するように配置される。
本発明の画像表示装置において、表示素子１２には制限はなく、ＡＲグラス等に用いられる公知の表示素子（表示装置、プロジェクター）が、各種、利用可能である。表示素子１２としては、一例として、ディスプレイと投映レンズとを有する表示素子が例示される。
本発明の画像表示装置において、ディスプレイには、制限はなく、例えば、ＡＲグラス等に用いられる公知のディスプレイが、各種、利用可能である。
ディスプレイとしては、一例として、液晶ディスプレイ（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal On Siliconなどを含む）、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、および、ＤＬＰ（Digital Light Processing）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを用いたスキャニング方式ディスプレイ等が例示される。
なお、複数の入射回折素子が導光板の面方向の重複する位置に配置されている場合には、ディスプレイは、各入射回折素子が回折する波長の光を用いて多色画像を表示するディスプレイが用いられる。
また、複数の入射回折素子が面方向の重複しない位置に配置されている場合には、各入射回折素子が回折する波長の単色画像を照射する複数のディスプレイが用いられる。また、入射回折素子が面方向に重複しない位置に複数配置される場合には、多色画像を表示するディスプレイから照射された光を各波長ごとに分光してそれぞれの入射回折素子に入射させる構成としてもよい。
本発明の画像表示装置に用いられる表示素子１２おいて、投映レンズも、ＡＲグラス等に用いられる公知の投映レンズ（コリメートレンズ）である。
ここで、本発明の画像表示装置においては、表示素子１２による表示画像すなわち表示素子１２が照射する光には、制限はないが、無偏光（自然光）または円偏光が好ましい。
表示素子１２が円偏光を照射する際に、ディスプレイが無偏光の画像を照射する場合には、表示素子１２は、例えば直線偏光子とλ／４板とからなる円偏光板を有するのが好ましい。また、ディスプレイが直線偏光の画像を照射する場合には、表示素子１２は、例えばλ／４板を有するのが好ましい。
なお、表示素子１２が照射する光は、他の偏光（例えば直線偏光等）であってもよい。
［導光板］
導光板１６は、内部に入射した光を反射して導光（伝搬）する、公知の導光板である。
導光板１６には、制限はなく、ＡＲグラスおよび液晶ディスプレイのバックライトユイット等で用いられている公知の導光板が、各種、利用可能である。
［回折素子］
第１Ａ入射回折素子１７Ａ、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂ、第１Ａ中間回折素子２０Ａ，第１Ｂ中間回折素子２０Ｂ、第１Ａ出射回折素子２３Ａ、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂ、第２Ａ入射回折素子１８Ａ、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂ、第２Ａ中間回折素子２１Ａ，第２Ｂ中間回折素子２１Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａ、第２Ｂ出射回折素子２４Ｂ、第３Ａ入射回折素子１９Ａ、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂ、第３Ａ中間回折素子２２Ａ，第３Ｂ中間回折素子２２Ｂ、第３Ａ出射回折素子２５Ａおよび第３Ｂ出射回折素子２５Ｂとしては、各種の回折素子を用いることができる。なお、以下の説明において、これらの回折素子を区別する必要がない場合には、まとめて回折素子ともいう。
これらの回折素子としては、体積ホログラム型回折素子、および、偏光回折素子のいずれかであることが好ましい。
偏光回折素子としては、液晶化合物を含む組成物を用いて形成された液晶回折素子であることが好ましい。また、液晶回折素子としては、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層を有することも好ましい。
〔体積ホログラム型回折素子〕
体積ホログラム型回折素子としては公知の体積ホログラム型回折素子を用いることができる。図１６に例示するように、体積ホログラム型回折素子１０８は、屈折率が高い直線状の領域１１０と屈折率が低い直線状の領域１１２が交互に所定の周期で平行に並んで構成されたものである。回折構造の周期、材質および各領域の屈折率などは回折する波長域によって適宜設定すればよい。
体積ホログラム型回折素子において、屈折率が高い直線状の領域１１０と屈折率が低い直線状の領域１１２が交互に形成された構造が回折構造であり、領域１１０と領域１１２との配列の周期が回折構造の周期であり、図１６に矢印Ｘで示す、領域１１０と領域１１２との配列方向が回折構造の周期方向である。
〔偏光回折素子〕
偏光回折素子としては公知の偏光回折素子を用いることができる。偏光回折素子は微細領域で偏光状態を制御することによって、入射する光の偏光状態に応じて出射光の回折方向や偏光状態、回折光強度を制御する回折素子である。偏光回折素子として、例えば、「Erez Hasman et al., Polarization dependent focusing lens by useof quantized Pancharatnm-Berry phase diffractive optics, Applied Physics Letters, Volume 82, Number 3 pp.328-330」に記載の構造複屈折を用いて回折構造を形成した偏光回折素子、特許第５２７６８４７号に記載の複屈折材料を用いて回折構造を形成した偏光回折素子等が例示される。
偏光回折素子としては、液晶化合物を含む組成物を用いて形成され、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する、液晶回折素子が例示される。
（液晶回折素子Ａ）
液晶回折素子について図１７～図１９を用いて説明する。
図１７は、液晶層３４の主面の面内における液晶化合物の配向状態を示す模式図である。また、図１８は、主面に垂直な断面における液晶相の状態を示す断面模式図である。以下においては、液晶層３４の主面をＸ－Ｙ面とし、このＸ－Ｙ面に対して垂直な断面をＸ－Ｚ面として説明する。つまり、図１７は、液晶層３４のＸ－Ｙ面の模式図に相当し、図１８は、液晶層３４のＸ－Ｚ面の模式図に相当する。
図１８に示す例では、回折素子は、支持体３０と、配向膜３２と、液晶層３４とを有する。
図１７～図１８に示す液晶層は、液晶化合物がコレステリック配向されたコレステリック液晶層の例である。また、液晶化合物が棒状液晶化合物の場合の例である。
図１８に示す例では、液晶回折素子は、支持体３０と、配向膜３２と、液晶層３４と、を有する。
なお、図１８に示す例の液晶回折素子は、支持体３０と、配向膜３２と、液晶層３４とを有するが、本発明は、これに制限はされない。液晶回折素子は、例えば、導光板１６に貼り合わせた後に、支持体３０を剥離した、配向膜３２および液晶層３４のみを有するものでもよい。または、液晶回折素子は、例えば、導光板１６に貼り合わせた後に、支持体３０および配向膜３２を剥離した、液晶層３４のみを有するものでもよい。
＜支持体＞
支持体３０は、配向膜３２、および、液晶層３４を支持するものである。
支持体３０は、配向膜３２、液晶層３４を支持できるものであれば、各種のシート状物（フィルム、板状物）が利用可能である。
なお、支持体３０は、対応する光に対する透過率が５０％以上であるのが好ましく、７０％以上であるのがより好ましく、８５％以上であるのがさらに好ましい。
支持体３０の厚さには、制限はなく、液晶回折素子の用途および支持体３０の形成材料等に応じて、配向膜３２、液晶層３４を保持できる厚さを、適宜、設定すればよい。
支持体３０の厚さは、１～２０００μｍが好ましく、３～５００μｍがより好ましく、５～２５０μｍがさらに好ましい。
支持体３０は単層であっても、多層であってもよい。
単層である場合の支持体３０としては、ガラス、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリル、および、ポリオレフィン等からなる支持体３０が例示される。多層である場合の支持体３０の例としては、前述の単層の支持体のいずれかなどを基板として含み、この基板の表面に他の層を設けたもの等が例示される。
＜配向膜＞
液晶回折素子において、支持体３０の表面には配向膜３２が形成される。
配向膜３２は、液晶層３４を形成する際に、液晶化合物４０を所定の液晶配向パターンに配向するための配向膜である。
後述するが、本発明において、液晶層３４は、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａ（図１７参照）の向きが、面内の一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する。従って、配向膜３２は、液晶層３４が、この液晶配向パターンを形成できるように、形成される。
以下の説明では、『光学軸４０Ａの向きが回転』を単に『光学軸４０Ａが回転』とも言う。
配向膜３２は、公知の各種のものが利用可能である。
例えば、ポリマーなどの有機化合物からなるラビング処理膜、無機化合物の斜方蒸着膜、マイクログルーブを有する膜、ならびに、ω－トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライドおよびステアリル酸メチルなどの有機化合物のラングミュア・ブロジェット法によるＬＢ（Langmuir-Blodgett：ラングミュア・ブロジェット）膜を累積させた膜、等が例示される。
ラビング処理による配向膜３２は、ポリマー層の表面を紙または布で一定方向に数回こすることにより形成できる。
配向膜３２に使用する材料としては、ポリイミド、ポリビニルアルコール、特開平９－１５２５０９号公報に記載された重合性基を有するポリマー、特開２００５－９７３７７号公報、特開２００５－９９２２８号公報、および、特開２００５－１２８５０３号公報記載の配向膜３２等の形成に用いられる材料が好ましい。
液晶回折素子２９においては、配向膜３２は、光配向性の素材に偏光または非偏光を照射して配向膜３２とした、いわゆる光配向膜が好適に利用される。すなわち、液晶回折素子２９においては、配向膜３２として、支持体３０上に、光配向材料を塗布して形成した光配向膜が、好適に利用される。
偏光の照射は、光配向膜に対して、垂直方向または斜め方向から行うことができ、非偏光の照射は、光配向膜に対して、斜め方向から行うことができる。
本発明に利用可能な配向膜に用いられる光配向材料としては、例えば、特開２００６－２８５１９７号公報、特開２００７－７６８３９号公報、特開２００７－１３８１３８号公報、特開２００７－９４０７１号公報、特開２００７－１２１７２１号公報、特開２００７－１４０４６５号公報、特開２００７－１５６４３９号公報、特開２００７－１３３１８４号公報、特開２００９－１０９８３１号公報、特許第３８８３８４８号公報および特許第４１５１７４６号公報に記載のアゾ化合物、特開２００２－２２９０３９号公報に記載の芳香族エステル化合物、特開２００２－２６５５４１号公報および特開２００２－３１７０１３号公報に記載の光配向性単位を有するマレイミドおよび／またはアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第４２０５１９５号および特許第４２０５１９８号に記載の光架橋性シラン誘導体、特表２００３－５２０８７８号公報、特表２００４－５２９２２０号公報および特許第４１６２８５０号に記載の光架橋性ポリイミド、光架橋性ポリアミドおよび光架橋性ポリエステル、ならびに、特開平９－１１８７１７号公報、特表平１０－５０６４２０号公報、特表２００３－５０５５６１号公報、国際公開第２０１０／１５０７４８号、特開２０１３－１７７５６１号公報および特開２０１４－１２８２３号公報に記載の光二量化可能な化合物、特にシンナメート化合物、カルコン化合物およびクマリン化合物等が、好ましい例として例示される。
中でも、アゾ化合物、光架橋性ポリイミド、光架橋性ポリアミド、光架橋性ポリエステル、シンナメート化合物、および、カルコン化合物は、好適に利用される。
配向膜３２の厚さには、制限はなく、配向膜３２の形成材料に応じて、必要な配向機能を得られる厚さを、適宜、設定すればよい。
配向膜３２の厚さは、０．０１～５μｍが好ましく、０．０５～２μｍがより好ましい。
配向膜３２の形成方法には、制限はなく、配向膜３２の形成材料に応じた公知の方法が、各種、利用可能である。一例として、配向膜３２を支持体３０の表面に塗布して乾燥させた後、配向膜３２をレーザ光によって露光して、配向パターンを形成する方法が例示される。
図２３に、配向膜３２を露光して、配向パターンを形成する露光装置の一例を概念的に示す。
図２３に示す露光装置６０は、レーザ６２を備えた光源６４と、レーザ６２が出射したレーザ光Ｍの偏光方向を変えるλ／２板６５と、レーザ６２が出射したレーザ光Ｍを光線ＭＡおよびＭＢの２つに分離する偏光ビームスプリッター６８と、分離された２つの光線ＭＡおよびＭＢの光路上にそれぞれ配置されたミラー７０Ａおよび７０Ｂと、λ／４板７２Ａおよび７２Ｂと、を備える。
なお、光源６４は直線偏光Ｐ0を出射する。λ／４板７２Ａは、直線偏光Ｐ0（光線ＭＡ）を右円偏光ＰRに、λ／４板７２Ｂは直線偏光Ｐ0（光線ＭＢ）を左円偏光ＰLに、それぞれ変換する。
配向パターンを形成される前の配向膜３２を有する支持体３０が露光部に配置され、２つの光線ＭＡと光線ＭＢとを配向膜３２上において交差させて干渉させ、その干渉光を配向膜３２に照射して露光する。
この際の干渉により、配向膜３２に照射される光の偏光状態が干渉縞状に周期的に変化するものとなる。これにより、配向状態が周期的に変化する配向パターンを有する配向膜（以下、パターン配向膜ともいう）が得られる。
露光装置６０においては、２つの光線ＭＡおよびＭＢの交差角αを変化させることにより、配向パターンの周期を調節できる。すなわち、露光装置６０においては、交差角αを調節することにより、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａが一方向に沿って連続的に回転する配向パターンにおいて、光学軸４０Ａが回転する１方向における、光学軸４０Ａが１８０°回転する１周期の長さを調節できる。
このような配向状態が周期的に変化した配向パターンを有する配向膜３２上に、コレステリック液晶層を形成することにより、後述するように、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａが一方向に沿って連続的に回転する液晶配向パターンを有する、液晶層３４を形成できる。
また、λ／４板７２Ａおよび７２Ｂの光学軸を、それぞれ、９０°回転することにより、光学軸４０Ａの回転方向を逆にすることができる。
上述のとおり、パターン配向膜は、パターン配向膜の上に形成される液晶層中の液晶化合物の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンとなるように、液晶化合物を配向させる配向パターンを有する。パターン配向膜が、液晶化合物を配向させる向きに沿った軸を配向軸とすると、パターン配向膜は、配向軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している配向パターンを有するといえる。パターン配向膜の配向軸は、吸収異方性を測定することで検出することができる。例えば、パターン配向膜に直線偏光を回転させながら照射して、パターン配向膜を透過する光の光量を測定した際に、光量が最大または最小となる向きが、面内の一方向に沿って漸次変化して観測される。
なお、本発明において、配向膜３２は、好ましい態様として設けられるものであり、必須の構成要件ではない。
例えば、支持体３０をラビング処理する方法、支持体３０をレーザ光などで加工する方法等によって、支持体３０に配向パターンを形成することにより、液晶層が、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａの向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する構成とすることも、可能である。すなわち、本発明においては、支持体３０を配向膜として作用させてもよい。
＜液晶層＞
液晶回折素子において、配向膜３２の表面には、液晶層３４が形成される。
上述したように、液晶層は、コレステリック液晶相を固定してなる、コレステリック液晶層であり、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有するコレステリック液晶層である。
液晶層３４は、図１８に概念的に示すように、通常のコレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層と同様に、液晶化合物４０が螺旋状に旋回して積み重ねられた螺旋構造を有し、液晶化合物４０が螺旋状に１回転（３６０°回転）して積み重ねられた構成を螺旋１ピッチとして、螺旋状に旋回する液晶化合物４０が、複数ピッチ、積層された構造を有する。
周知のように、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層は、波長選択反射性を有する。
後に詳述するが、コレステリック液晶層の選択的な反射波長域は、上述した螺旋１ピッチの長さ（図１９に示すピッチＰ）に依存する。
従って、このような液晶層を有する回折素子は、波長選択性を有し、所定の波長の光を回折するものである。従って、回折素子が反射（回折）する光の波長は、液晶層の螺旋ピッチＰを調整して、液晶層の選択的な反射波長域を適宜設定すればよい。
図１７に示すように、液晶層３４のＸ－Ｙ面において、液晶化合物４０は、Ｘ－Ｙ面内の互いに平行な複数の配列軸Ｄに沿って配列しており、それぞれの配列軸Ｄ上において、液晶化合物４０の光学軸４０Ａの向きは、配列軸Ｄに沿った面内の一方向に連続的に回転しながら変化している。ここで、説明のため、配列軸ＤがＸ方向に向いているとする。また、Ｙ方向においては、光学軸４０Ａの向きが等しい液晶化合物４０が等間隔で配向している。
なお、「液晶化合物４０の光学軸４０Ａの向きが配列軸Ｄに沿った面内の一方向に連続的に回転しながら変化している」とは、液晶化合物４０の光学軸４０Ａと配列軸Ｄとのなす角度が、配列軸Ｄ方向の位置により異なっており、配列軸Ｄに沿って光学軸４０Ａと配列軸Ｄとのなす角度がθからθ＋１８０°あるいはθ－１８０°まで徐々に変化していることを意味する。つまり、配列軸Ｄに沿って配列する複数の液晶化合物４０は、図１７に示すように、光学軸４０Ａが配列軸Ｄに沿って一定の角度ずつ回転しながら変化する。
なお、配列軸Ｄ方向に互いに隣接する液晶化合物４０の光学軸４０Ａの角度の差は、４５°以下であるのが好ましく、１５°以下であるのがより好ましく、より小さい角度であるのがさらに好ましい。
また、本明細書において、液晶化合物４０が棒状液晶化合物である場合、液晶化合物４０の光学軸４０Ａは、棒状液晶化合物の分子長軸を意図する。一方、液晶化合物４０が円盤状液晶化合物である場合、液晶化合物４０の光学軸４０Ａは、円盤状液晶化合物の円盤面に対する法線方向に平行な軸を意図する。
液晶層３４においては、このような液晶化合物４０の液晶配向パターンにおいて、面内で光学軸４０Ａが連続的に回転して変化する配列軸Ｄ方向において、液晶化合物４０の光学軸４０Ａが１８０°回転する長さ（距離）を、液晶配向パターンにおける１周期の長さΛとする。
すなわち、配列軸Ｄ方向に対する角度が等しい２つの液晶化合物４０の、配列軸Ｄ方向の中心間の距離を、１周期の長さΛとする。具体的には、図１７に示すように、配列軸Ｄ方向と光学軸４０Ａの方向とが一致する２つの液晶化合物４０の、配列軸Ｄ方向の中心間の距離を、１周期の長さΛとする。以下の説明では、この１周期の長さΛを『１周期Λ』とも言う。
液晶層３４の液晶配向パターンは、この１周期Λを、配列軸Ｄ方向すなわち光学軸４０Ａの向きが連続的に回転して変化する一方向に繰り返す。
一方、液晶層３４を形成する液晶化合物４０は、配列軸Ｄ方向と直交する方向（図１７においてはＹ方向）、すなわち、光学軸４０Ａが連続的に回転する一方向と直交するＹ方向では、光学軸４０Ａの向きが等しい。
言い換えれば、液晶層３４を形成する液晶化合物４０は、Ｙ方向では、液晶化合物４０の光学軸４０Ａと矢印Ｘ方向とが成す角度が等しい。
図１８に示す液晶層３４のＸ－Ｚ面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）にて観察すると、図１９に示すような明部４２と暗部４４とが交互に配列された配列方向が、主面（Ｘ－Ｙ面）に対して所定角度で傾斜している縞模様が観察される。このようなＳＥＭ断面において、隣接する明部４２から明部４２、または、暗部４４から暗部４４の、明部４２または暗部４４が成す線の法線方向における間隔が１／２ピッチに相当する。すなわち、図１９中にＰで示すように、明部４２が２つと暗部４４が２つで螺旋１ピッチ分（螺旋の巻き数１回分）に相当する。
以下、液晶層による回折の作用について説明する。
従来のコレステリック液晶層において、コレステリック液晶相由来の螺旋軸は、主面（Ｘ－Ｙ面）に対して垂直であり、その反射面は主面（Ｘ－Ｙ面）と平行な面である。また、液晶化合物の光学軸は、主面（Ｘ－Ｙ面）に対して傾斜していない。言い換えると、光学軸は主面（Ｘ－Ｙ面）に対して平行である。したがって、従来のコレステリック液晶層のＸ－Ｚ面をＳＥＭにて観察すると、明部と暗部とが交互に配列された配列方向は主面（Ｘ－Ｙ面）と垂直となる。
コレステリック液晶相は鏡面反射性であるため、例えば、コレステリック液晶層に法線方向から光が入射される場合、法線方向に光が反射される。
これに対して、液晶層３４は、入射した光を、鏡面反射に対して配列軸Ｄ方向に傾けて反射する。液晶層３４は、面内において、配列軸Ｄ方向（所定の一方向）に沿って光学軸４０Ａが連続的に回転しながら変化する、液晶配向パターンを有するものである。以下、図２０を参照して説明する。
一例として、液晶層３４は、赤色光の右円偏光ＲRを選択的に反射するコレステリック液晶層であるとする。従って、液晶層３４に光が入射すると、液晶層３４は、赤色光の右円偏光ＲRのみを反射し、それ以外の光を透過する。
液晶層３４では、液晶化合物４０の光学軸４０Ａが配列軸Ｄ方向（一方向）に沿って回転しながら変化している。液晶層３４に形成された液晶配向パターンは、配列軸Ｄ方向に周期的なパターンである。そのため、液晶層３４に入射した赤色光の右円偏光ＲRは、図２０に概念的に示すように、液晶配向パターンの周期に応じた方向に反射（回折）され、反射された赤色光の右円偏光ＲRは、ＸＹ面（コレステリック液晶層の主面）に対して配列軸Ｄ方向に傾いた方向に反射（回折）される。
この結果として、液晶層３４を導光素子等に適用した場合、導光板の主面に垂直な方向から入射した光を導光板内を全反射する角度に反射（回折）することができ、また、導光板内を全反射して導光された光を、導光板の主面に垂直な方向に反射（回折）することができる回折素子として用いることができる。
液晶層３４において、光学軸４０Ａが回転する一方向である配列軸Ｄ方向を、適宜、設定することで、光の反射方向（回折角度）を調節できる。
また、同じ波長で、同じ旋回方向の円偏光を反射する場合に、配列軸Ｄ方向に向かう液晶化合物４０の光学軸４０Ａの回転方向を逆にすることで、円偏光の反射方向を逆にできる。
例えば、図１７および図１８においては、配列軸Ｄ方向に向かう光学軸４０Ａの回転方向は時計回りで、ある円偏光が配列軸Ｄ方向に傾けて反射されるが、これを反時計回りとすることで、ある円偏光が配列軸Ｄ方向とは逆方向に傾けて反射される。
さらに、同じ液晶配向パターンを有する液晶層では、液晶化合物４０の螺旋の旋回方向すなわち反射する円偏光の旋回方向によって、反射方向が逆になる。
例えば、螺旋の旋回方向が右捩じれの場合、右円偏光を選択的に反射するものであり、配列軸Ｄ方向に沿って光学軸４０Ａが時計回りに回転する液晶配向パターンを有することにより、右円偏光を配列軸Ｄ方向に傾けて反射する。
また、例えば、螺旋の旋回方向が左捩じれの場合、左円偏光を選択的に反射するものであり、配列軸Ｄ方向に沿って光学軸４０Ａが時計回りに回転する液晶配向パターンを有する液晶層は、左円偏光を配列軸Ｄ方向と逆方向に傾けて反射する。
液晶層において、液晶化合物の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物の光学軸が１８０°回転する長さが回折構造の１周期Λであり、液晶化合物の光学軸が回転しながら変化している一方向（配列軸Ｄ方向）が回折構造の周期方向である。
液晶配向パターンを有する液晶層では、１周期Λが短いほど、入射光に対する反射光の角度が大きくなる。すなわち、１周期Λが短いほど、入射光に対して、反射光を大きく傾けて反射できる。
ここで、回折素子としてこのような液晶回折素子を用いる場合、前述のとおり、第１Ａ入射回折素子１７Ａ、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂ、第１Ａ中間回折素子２０Ａ、第１Ｂ中間回折素子２０Ｂ、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂが回折する光の波長をλ1とし、第２Ａ入射回折素子１８Ａ、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂ、第２Ａ中間回折素子２１Ａ、第２Ｂ中間回折素子２１Ｂ、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂが回折する光の波長をλ2とし、第３Ａ入射回折素子１９Ａ、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂ、第３Ａ中間回折素子２２Ａ、第３Ｂ中間回折素子２２Ｂ、第３Ａ出射回折素子２５Ａおよび第３Ｂ出射回折素子２５Ｂが回折する光の波長をλ3として、λ1＜λ2＜λ3とするためには、第１Ａ入射回折素子１７Ａおよび第１Ｂ入射回折素子１７Ｂにおける液晶層の螺旋構造のピッチをＰin1とし、第２Ａ入射回折素子１８Ａおよび第２Ｂ入射回折素子１８Ｂにおける液晶層の螺旋構造のピッチをＰin2とし、第３Ａ入射回折素子１９Ａおよび第３Ｂ入射回折素子１９Ｂにおける液晶層の螺旋構造のピッチをＰin3とすると、Ｐin1＜Ｐin2＜Ｐin3とするのが好ましい。また、第１Ａ中間回折素子２０Ａおよび第１Ｂ中間回折素子２０Ｂにおける液晶層の螺旋構造のピッチをＰmid1とし、第２Ａ中間回折素子２１Ａおよび第２Ｂ中間回折素子２１Ｂにおける液晶層の螺旋構造のピッチをＰmid2とし、第３Ａ中間回折素子２２Ａおよび第３Ｂ中間回折素子２２Ｂにおける液晶層の螺旋構造のピッチをＰmid3とすると、Ｐmid1＜Ｐmid2＜Ｐmid3とするのが好ましい。また、第１Ａ出射回折素子２３Ａおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂにおける液晶層の螺旋構造のピッチをＰout1とし、第２Ａ出射回折素子２４Ａおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂにおける液晶層の螺旋構造のピッチをＰout2とし、第３Ａ出射回折素子２５Ａおよび第３Ｂ出射回折素子２５Ｂにおける液晶層の螺旋構造のピッチをＰout3とすると、Ｐout1＜Ｐout2＜Ｐout3とするのが好ましい。
また、前述のとおり、このような液晶層を有する液晶回折素子は、コレステリック液晶相の螺旋捩れの回転方向に応じて、右円偏光または左円偏光を選択的に反射する円偏光選択性を有する。回折素子としてこのような液晶回折素子を用いる場合には、第１Ａ出射回折素子２３Ａと第２Ａ出射回折素子２４Ａ、および、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂと第２Ｂ出射回折素子２４Ｂのコレステリック液晶相の螺旋捩れの回転方向は同じであってもよいし、少なくとも一方が、コレステリック液晶相の螺旋捩れの回転方向が異なっていてもよい。すなわち、反射する円偏光の旋回方向が同じであってもよいし、異なっていてもよい。同様に、第３Ａ出射回折素子２５Ａと第２Ａ出射回折素子２４Ａ、および、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂと第２Ｂ出射回折素子２４Ｂのコレステリック液晶相の螺旋捩れの回転方向は同じであってもよいし、少なくとも一方が、コレステリック液晶相の螺旋捩れの回転方向が異なっていてもよい。多重像の発生をより好適に抑制することができる観点から、第１Ａ出射回折素子２３Ａと第２Ａ出射回折素子２４Ａ、および、第１Ｂ出射回折素子２３Ｂと第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの少なくとも一方は、コレステリック液晶相の螺旋捩れの回転方向が異なっているのを好適に用いることができる。同様に、第３Ａ出射回折素子２５Ａと第２Ａ出射回折素子２４Ａ、および、第３Ｂ出射回折素子２５Ｂと第２Ｂ出射回折素子２４Ｂの少なくとも一方は、コレステリック液晶相の螺旋捩れの回転方向が異なっているものを好適に用いることができる。
また、第１Ａ入射回折素子１７Ａおよび第１Ａ出射回折素子２３Ａと、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂおよび第１Ｂ出射回折素子２３Ｂとは、コレステリック液晶相の螺旋捩れの回転方向が同じであっても異なっていてもよい。すなわち、表示素子１２が第１Ａ入射回折素子１７Ａに照射する円偏光の旋回方向と、第１Ｂ入射回折素子１７Ｂに照射する円偏光の旋回方向とは同じであっても異なっていてもよい。同様に、第２Ａ入射回折素子１８Ａおよび第２Ａ出射回折素子２４Ａと、第２Ｂ入射回折素子１８Ｂおよび第２Ｂ出射回折素子２４Ｂとは、コレステリック液晶相の螺旋捩れの回転方向が同じであっても異なっていてもよい。同様に、第３Ａ入射回折素子１９Ａおよび第３Ａ出射回折素子２５Ａと、第３Ｂ入射回折素子１９Ｂおよび第３Ｂ出射回折素子２５Ｂとは、コレステリック液晶相の螺旋捩れの回転方向が同じであっても異なっていてもよい。
ここで、図１８に示す例では、液晶層３４のＸ－Ｚ面において、液晶化合物４０が、主面（Ｘ－Ｙ面）に対して、その光学軸４０Ａが平行に配向している構成としたがこれに限定はされない。例えば、図２１に示すように、液晶層３４のＸ－Ｚ面において、液晶化合物４０が、主面（Ｘ－Ｙ面）に対して、その光学軸４０Ａが傾斜して配向している構成であってもよい。
また、図２１に示す例では、液晶層３４のＸ－Ｚ面において、液晶化合物４０の主面（Ｘ－Ｙ面）に対する傾斜角度（チルト角）は厚さ方向（Ｚ方向）に一様としたが、これに限定はされない。液晶層３４において、液晶化合物４０のチルト角が厚さ方向で異なっている領域を有していてもよい。
例えば、図２２に示す例は、液晶層の、配向膜３２側の界面において液晶化合物４０の光学軸４０Ａが主面に平行であり（プレチルト角が０であり）、配向膜３２側の界面から厚さ方向に離間するにしたがって、液晶化合物４０のチルト角が大きくなって、その後、他方の界面（空気界面）側まで一定のチルト角で液晶化合物が配向されている構成である。
このように、液晶層においては、上下界面の一方の界面において、液晶化合物の光学軸がプレチルト角を有している構成であってもよく、両方の界面でプレチルト角を有する構成であってもよい。また、両界面でプレチルト角が異なっていてもよい。
このように液晶化合物がチルト角を有して（傾斜して）いることにより、光が回折する際に実効的な液晶化合物の複屈折率が高くなり、回折効率を高めることができる。
液晶化合物４０の光学軸４０Ａと主面（Ｘ－Ｙ面）とのなす平均角度（平均チルト角）は、５～８０°が好ましく、１０～５０°がより好ましい。なお、平均チルト角は、液晶層３４のＸ－Ｚ面を偏光顕微鏡観察することにより測定できる。なかでも、液晶層３４のＸ－Ｚ面において、液晶化合物４０は、主面（Ｘ－Ｙ面）に対して、その光学軸４０Ａが同一の方向に傾斜配向することが好ましい。
なお、上記チルト角は、コレステリック液晶層断面の偏光顕微鏡観察において、液晶化合物４０の光学軸４０Ａと主面とのなす角度を任意の５か所以上で測定して、それらを算術平均した値である。
回折素子（液晶層）に垂直に入射した光は、液晶層内において斜め方向に、屈曲力が加わり斜めに進む。液晶層内において光が進むと、本来垂直入射に対して所望の回折角が得られるように設定されている回折周期等の条件とのずれが生じるために、回折ロスが生じる。
液晶化合物をチルトさせた場合、チルトさせない場合と比較して、光が回折する方位に対してより高い複屈折率が生じる方位が存在する。この方向では実効的な異常光屈折率が大きくなるため、異常光屈折率と常光屈折率の差である複屈折率が高くなる。
狙った回折する方位に合わせて、チルト角の方位を設定することによって、その方位での本来の回折条件とのずれを抑制することができ、結果としてチルト角を持たせた液晶化合物を用いた場合の方が、より高い回折効率を得ることができると考えられる。
また、チルト角は液晶層の界面の処理によって制御されることが望ましい。支持体側の界面においては、配向膜にプレチルト処理をおこなうことにより液晶化合物のチルト角を制御することが出来る。例えば、配向膜の形成の際に配向膜に紫外線を正面から露光した後に斜めから露光することにより、配向膜上に形成する液晶層中の液晶化合物にプレチルト角を生じさせることが出来る。この場合には、２回目の照射方向に対して液晶化合物の単軸側が見える方向にプレチルトする。但し２回目の照射方向に対して垂直方向の方位の液晶化合物はプレチルトしないため、面内でプレチルトする領域とプレチルトしない領域が存在する。このことは、狙った方位に光を回折させるときにその方向に最も複屈折を高めることに寄与するので回折効率を高めるのに適している。
さらに、液晶層中または配向膜中にプレチルト角を助長する添加剤を加えることも出来る。この場合、回折効率を更に高める因子として添加剤を利用できる。
この添加剤は空気側の界面のプレチルト角の制御にも利用できる。
ここで、液晶層は、ＳＥＭで観察した断面において、コレステリック液晶相に由来する明部および暗部が、主面に対して傾斜している。液晶層は、法線方向および法線に対して傾斜した方向から面内レタデーションＲｅを測定した際に、遅相軸面内および進相軸面内のいずれかにおいて、面内レタデーションＲｅが最小となる方向が法線方向から傾斜しているのが好ましい。具体的には、面内レタデーションＲｅが最小となる方向が法線と成す測定角の絶対値が５°以上であることが好ましい。言い換えると、液晶層の液晶化合物が主面に対して傾斜し、かつ、傾斜方向が液晶層の明部および暗部に略一致していることが好ましい。なお、法線方向とは、主面に対して直交する方向である。
液晶層がこのような構成を有することにより、液晶化合物が主面に平行である液晶層に比して、高い回折効率で円偏光を回折できる。
液晶層の液晶化合物が主面に対して傾斜し、かつ、傾斜方向が明部および暗部に略一致している構成では、反射面に相当する明部および暗部と、液晶化合物の光学軸とが一致している。そのため、光の反射（回折）に対する液晶化合物の作用が大きくなり、回折効率を向上できる。その結果、入射光に対する反射光の光量をより向上できる。
液晶層の進相軸面または遅相軸面において、液晶層の光学軸傾斜角の絶対値は５°以上が好ましく、１５°以上がより好ましく、２０°以上がさらに好ましい。
光学軸傾斜角の絶対値を１５°以上とすることにより、より好適に、液晶化合物の方向を明部および暗部に一致させ、回折効率を向上できる点で好ましい。
＜＜液晶層の形成方法＞＞
液晶層は、液晶化合物が所定の配向状態に配向されてなる液晶相を層状に固定して形成できる。例えば、コレステリック液晶層の場合には、コレステリック液晶相を層状に固定して形成できる。
液晶相を固定した構造は、液晶相となっている液晶化合物の配向が保持されている構造であればよく、典型的には、重合性液晶化合物を所定の液晶相の配向状態としたうえで、紫外線照射、加熱等によって重合、硬化し、流動性が無い層を形成して、同時に、外場または外力によって配向形態に変化を生じさせることない状態に変化した構造が好ましい。
なお、液晶相を固定した構造においては、液晶相の光学的性質が保持されていれば十分であり、液晶層において、液晶化合物４０は液晶性を示さなくてもよい。例えば、重合性液晶化合物は、硬化反応により高分子量化して、液晶性を失っていてもよい。
液晶層の形成に用いる材料としては、一例として、液晶化合物を含む液晶組成物が挙げられる。液晶化合物は重合性液晶化合物であるのが好ましい。
また、液晶層の形成に用いる液晶組成物は、さらに界面活性剤およびキラル剤を含んでいてもよい。
－－重合性液晶化合物－－
重合性液晶化合物は、棒状液晶化合物であっても、円盤状液晶化合物であってもよい。
棒状の重合性液晶化合物の例としては、棒状ネマチック液晶化合物が挙げられる。棒状ネマチック液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類、および、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類等が好ましく用いられる。低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物も用いることができる。
重合性液晶化合物は、重合性基を液晶化合物に導入することで得られる。重合性基の例には、不飽和重合性基、エポキシ基、およびアジリジニル基が含まれ、不飽和重合性基が好ましく、エチレン性不飽和重合性基がより好ましい。重合性基は種々の方法で、液晶化合物の分子中に導入できる。重合性液晶化合物が有する重合性基の個数は、好ましくは１～６個、より好ましくは１～３個である。
重合性液晶化合物の例は、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，１９０巻、２２５５頁（１９８９年）、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ５巻、１０７頁（１９９３年）、米国特許第４６８３３２７号明細書、米国特許第５６２２６４８号明細書、米国特許第５７７０１０７号明細書、国際公開第９５／２２５８６号、国際公開第９５／２４４５５号、国際公開第９７／００６００号、国際公開第９８／２３５８０号、国際公開第９８／５２９０５号、特開平１－２７２５５１号公報、特開平６－１６６１６号公報、特開平７－１１０４６９号公報、特開平１１－８００８１号公報、および、特開２００１－３２８９７３号公報等に記載の化合物が含まれる。２種類以上の重合性液晶化合物を併用してもよい。２種類以上の重合性液晶化合物を併用すると、配向温度を低下させることができる。
また、上記以外の重合性液晶化合物としては、特開昭５７－１６５４８０号公報に開示されているようなコレステリック相を有する環式オルガノポリシロキサン化合物等を用いることができる。さらに、前述の高分子液晶化合物としては、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖および側鎖の両方の位置に導入した高分子、コレステリル基を側鎖に導入した高分子コレステリック液晶、特開平９－１３３８１０号公報に開示されているような液晶性高分子、および、特開平１１－２９３２５２号公報に開示されているような液晶性高分子等を用いることができる。
－－円盤状液晶化合物－－
円盤状液晶化合物としては、例えば、特開２００７－１０８７３２号公報や特開２０１０－２４４０３８号公報に記載のものを好ましく用いることができる。
また、液晶組成物中の重合性液晶化合物の添加量は、液晶組成物の固形分質量（溶媒を除いた質量）に対して、７５～９９．９質量％であるのが好ましく、８０～９９質量％であるのがより好ましく、８５～９０質量％であるのがさらに好ましい。
－－界面活性剤－－
液晶層を形成する際に用いる液晶組成物は、界面活性剤を含有してもよい。
界面活性剤は、安定的に、または迅速に、コレステリック液晶相の配向に寄与する配向制御剤として機能できる化合物が好ましい。界面活性剤としては、例えば、シリコ－ン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤が挙げられ、フッ素系界面活性剤が好ましく例示される。
界面活性剤の具体例としては、特開２０１４－１１９６０５号公報の段落［００８２］～［００９０］に記載の化合物、特開２０１２－２０３２３７号公報の段落［００３１］～［００３４］に記載の化合物、特開２００５－９９２４８号公報の段落［００９２］および［００９３］中に例示されている化合物、特開２００２－１２９１６２号公報の段落［００７６］～［００７８］および段落［００８２］～［００８５］中に例示されている化合物、ならびに、特開２００７－２７２１８５号公報の段落［００１８］～［００４３］等に記載のフッ素（メタ）アクリレート系ポリマー、などが挙げられる。
なお、界面活性剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
フッ素系界面活性剤として、特開２０１４－１１９６０５号公報の段落［００８２］～［００９０］に記載の化合物が好ましい。
液晶組成物中における、界面活性剤の添加量は、液晶化合物の全質量に対して０．０１～１０質量％が好ましく、０．０１～５質量％がより好ましく、０．０２～１質量％がさらに好ましい。
－－キラル剤（光学活性化合物）－－
キラル剤（キラル剤）はコレステリック液晶相の螺旋構造を誘起する機能を有する。キラル剤は、化合物によって誘起する螺旋の捩れ方向または螺旋ピッチが異なるため、目的に応じて選択すればよい。
キラル剤としては、特に制限はなく、公知の化合物（例えば、液晶デバイスハンドブック、第３章４－３項、ＴＮ（twisted nematic）、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）用キラル剤、１９９頁、日本学術振興会第１４２委員会編、１９８９に記載）、イソソルビド、および、イソマンニド誘導体等を用いることができる。
キラル剤は、一般に不斉炭素原子を含むが、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物または面性不斉化合物もキラル剤として用いることができる。軸性不斉化合物または面性不斉化合物の例には、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファン、および、これらの誘導体が含まれる。キラル剤は、重合性基を有していてもよい。キラル剤と液晶化合物とがいずれも重合性基を有する場合は、重合性キラル剤と重合性液晶化合物との重合反応により、重合性液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、キラル剤から誘導される繰り返し単位とを有するポリマーを形成することができる。この態様では、重合性キラル剤が有する重合性基は、重合性液晶化合物が有する重合性基と、同種の基であるのが好ましい。従って、キラル剤の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基またはアジリジニル基であるのが好ましく、不飽和重合性基であるのがより好ましく、エチレン性不飽和重合性基であるのがさらに好ましい。
また、キラル剤は、液晶化合物であってもよい。
キラル剤が光異性化基を有する場合には、塗布、配向後に活性光線などのフォトマスク照射によって、発光波長に対応した所望の反射波長のパターンを形成することができるので好ましい。光異性化基としては、フォトクロッミック性を示す化合物の異性化部位、アゾ基、アゾキシ基、または、シンナモイル基が好ましい。具体的な化合物として、特開２００２－８０４７８号公報、特開２００２－８０８５１号公報、特開２００２－１７９６６８号公報、特開２００２－１７９６６９号公報、特開２００２－１７９６７０号公報、特開２００２－１７９６８１号公報、特開２００２－１７９６８２号公報、特開２００２－３３８５７５号公報、特開２００２－３３８６６８号公報、特開２００３－３１３１８９号公報、および、特開２００３－３１３２９２号公報等に記載の化合物を用いることができる。
液晶組成物における、キラル剤の含有量は、液晶化合物の含有モル量に対して０．０１～２００モル％が好ましく、１～３０モル％がより好ましい。
－－重合開始剤－－
液晶組成物が重合性化合物を含む場合は、重合開始剤を含有しているのが好ましい。紫外線照射により重合反応を進行させる態様では、使用する重合開始剤は、紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤であるのが好ましい。
光重合開始剤の例には、α－カルボニル化合物（米国特許第２３６７６６１号、米国特許第２３６７６７０号の各明細書記載）、アシロインエーテル（米国特許第２４４８８２８号明細書記載）、α－炭化水素置換芳香族アシロイン化合物（米国特許第２７２２５１２号明細書記載）、多核キノン化合物（米国特許第３０４６１２７号、米国特許第２９５１７５８号の各明細書記載）、トリアリールイミダゾールダイマーとｐ－アミノフェニルケトンとの組み合わせ（米国特許第３５４９３６７号明細書記載）、アクリジンおよびフェナジン化合物（特開昭６０－１０５６６７号公報、米国特許第４２３９８５０号明細書記載）、ならびに、オキサジアゾール化合物（米国特許第４２１２９７０号明細書記載）等が挙げられる。
液晶組成物中の光重合開始剤の含有量は、液晶化合物の含有量に対して０．１～２０質量％であるのが好ましく、０．５～１２質量％であるのがさらに好ましい。
－－架橋剤－－
液晶組成物は、硬化後の膜強度向上、耐久性向上のため、任意に架橋剤を含有していてもよい。架橋剤としては、紫外線、熱、および、湿気等で硬化するものが好適に使用できる。
架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレートおよびペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート等の多官能アクリレート化合物；グリシジル（メタ）アクリレートおよびエチレングリコールジグリシジルエーテル等のエポキシ化合物；２，２－ビスヒドロキシメチルブタノール－トリス［３－（１－アジリジニル）プロピオネート］および４，４－ビス（エチレンイミノカルボニルアミノ）ジフェニルメタン等のアジリジン化合物；ヘキサメチレンジイソシアネートおよびビウレット型イソシアネート等のイソシアネート化合物；オキサゾリン基を側鎖に有するポリオキサゾリン化合物；ならびに、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）３－アミノプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物などが挙げられる。また、架橋剤の反応性に応じて公知の触媒を用いることができ、膜強度および耐久性向上に加えて生産性を向上させることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
架橋剤の含有量は、液晶組成物の固形分質量に対して、３～２０質量％が好ましく、５～１５質量％がより好ましい。架橋剤の含有量が上記範囲内であれば、架橋密度向上の効果が得られやすく、液晶相の安定性がより向上する。
－－その他の添加剤－－
液晶組成物中には、必要に応じて、さらに重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、色材、および、金属酸化物微粒子等を、光学的性能等を低下させない範囲で添加することができる。
液晶組成物は、液晶層を形成する際には、液体として用いられるのが好ましい。
液晶組成物は溶媒を含んでいてもよい。溶媒には、制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機溶媒が好ましい。
有機溶媒には、制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ケトン類、アルキルハライド類、アミド類、スルホキシド類、ヘテロ環化合物、炭化水素類、エステル類、および、エーテル類などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、環境への負荷を考慮した場合にはケトン類が好ましい。
液晶層を形成する際には、液晶層の形成面に液晶組成物を塗布して、液晶化合物を所望の液晶相の状態に配向した後、液晶化合物を硬化して、液晶層とするのが好ましい。
すなわち、配向膜３２上にコレステリック液晶層を形成する場合には、配向膜３２に液晶組成物を塗布して、液晶化合物をコレステリック液晶相の状態に配向した後、液晶化合物を硬化して、コレステリック液晶相を固定してなる液晶層を形成するのが好ましい。
液晶組成物の塗布は、インクジェットおよびスクロール印刷等の印刷法、ならびに、スピンコート、バーコートおよびスプレー塗布等のシート状物に液体を一様に塗布できる公知の方法が全て利用可能である。
塗布された液晶組成物は、必要に応じて乾燥および／または加熱され、その後、硬化され、液晶層を形成する。この乾燥および／または加熱の工程で、液晶組成物中の液晶化合物がコレステリック液晶相に配向すればよい。加熱を行う場合、加熱温度は、２００℃以下が好ましく、１３０℃以下がより好ましい。
配向させた液晶化合物は、必要に応じて、さらに重合される。重合は、熱重合、および、光照射による光重合のいずれでもよいが、光重合が好ましい。光照射は、紫外線を用いるのが好ましい。照射エネルギーは、２０ｍＪ／ｃｍ2～５０Ｊ／ｃｍ2が好ましく、５０～１５００ｍＪ／ｃｍ2がより好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下または窒素雰囲気下で光照射を実施してもよい。照射する紫外線の波長は２５０～４３０ｎｍが好ましい。
液晶層の厚さには、制限はなく、回折素子の用途、液晶層に要求される光の反射率、および、液晶層の形成材料等に応じて、必要な光の反射率が得られる厚さを、適宜、設定すればよい。
（液晶回折素子Ｂ）
以上の例は、液晶回折素子として液晶化合物がコレステリック配向された液晶層を用いているが、本発明に用いる液晶回折素子は、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａが、面内の少ないとも１方向に沿って連続的に回転している液晶配向パターンを有するものであれば、各種の液晶回折素子が利用可能である。
本発明においては、面内の少なくとも１方向に沿って連続的に回転している液晶配向パターンを有し、かつ、厚さ方向には液晶化合物がコレステリック液晶相を形成していない液晶回折素子も、利用可能である。なお、液晶回折素子において、液晶化合物がコレステリック液晶相とはならない程度に厚さ方向に捩じれ回転した構成を有していてもよい。
図２４および図２５に、他の液晶回折素子を例示して、その一例を説明する。
図２４および図２５に示す液晶回折素子は、支持体３０と、配向膜３２と、液晶層３６とを有する。
図２５に示す液晶回折素子の液晶層３６も、液晶層３４と同様、液晶化合物４０の光学軸４０Ａが、矢印Ｘ１方向に沿って連続的に回転する液晶配向パターンを有する。なお、図２５も、上述した図１７と同様、配向膜３２の表面の液晶化合物のみを示している。
図２４に示す液晶回折素子では、液晶層３６を形成する液晶化合物４０が厚さ方向に螺旋状に捩じれ回転しておらず、光学軸４０Ａは、面方向の同じ場所に位置する。このような液晶層は、上述した液晶層の形成において、液晶組成物にキラル剤を添加しないことで形成できる。
上述したように、液晶層３６は、面内において、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａの向きが、矢印Ｘ方向すなわち矢印Ｘで示す一方向に沿って連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する。
一方、液晶層３６を形成する液晶化合物４０は、矢印Ｘ１方向と直交するＹ方向、すなわち光学軸４０Ａが連続的に回転する一方向と直交するＹ方向では、光学軸４０Ａの向きが等しい液晶化合物４０が等間隔で配列されている。
言い換えれば、液晶層３６を形成する液晶化合物４０において、Ｙ方向に配列される液晶化合物４０同士では、光学軸４０Ａの向きと矢印Ｘ１方向とが成す角度が等しい。
液晶層３６において、Ｙ方向に配列される液晶化合物は、光学軸４０Ａと矢印Ｘ方向（液晶化合物４０の光学軸の向きが回転する１方向）とが成す角度が等しい。この光学軸４０Ａと矢印Ｘ方向とが成す角度が等しい液晶化合物４０が、Ｙ方向に配置された領域を、領域Ｒとする。
この場合に、それぞれの領域Ｒにおける面内レタデーション（Ｒｅ）の値は、半波長すなわちλ／２であるのが好ましい。これらの面内レタデーションは、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎと光学異方性層の厚さとの積により算出される。ここで、光学異方性層における領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差とは、領域Ｒの面内における遅相軸の方向の屈折率と、遅相軸の方向に直交する方向の屈折率との差により定義される屈折率差である。すなわち、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎは、光学軸４０Ａの方向の液晶化合物４０の屈折率と、領域Ｒの面内において光学軸４０Ａに垂直な方向の液晶化合物４０の屈折率との差に等しい。つまり、屈折率差Δｎは、液晶化合物４０の屈折率差に等しい。
このような液晶層３６に円偏光が入射すると、光は、屈折され、かつ、円偏光の方向が変換される。
この作用を、図２６および図２７に概念的に示す。なお、液晶層３６は、液晶化合物の屈折率差と光学異方性層の厚さとの積の値がλ／２であるとする。
図２６に示すように、液晶層３６の液晶化合物の屈折率差と光学異方性層の厚さとの積の値がλ／２の場合に、液晶層３６に左円偏光である入射光Ｌ1が入射すると、入射光Ｌ1は、液晶層３６を通過することにより１８０°の位相差が与えられて、透過光Ｌ2は、右円偏光に変換される。
また、液晶層３６に形成された液晶配向パターンは、配列軸Ｄ方向に周期的なパターンであるため、透過光Ｌ2は、入射光Ｌ1の進行方向とは異なる方向に進行する。このように、左円偏光の入射光Ｌ1は、入射方向に対して配列軸Ｄ方向に一定の角度だけ傾いた、右円偏光の透過光Ｌ2に変換される。
一方、図２７に示すように、液晶層３６の液晶化合物の屈折率差と光学異方性層の厚さとの積の値がλ／２のとき、液晶層３６に右円偏光の入射光Ｌ4が入射すると、入射光Ｌ4は、液晶層３６を通過することにより、１８０°の位相差が与えられて、左円偏光の透過光Ｌ5に変換される。
また、液晶層３６に形成された液晶配向パターンは、配列軸Ｄ方向に周期的なパターンであるため、透過光Ｌ5は、入射光Ｌ4の進行方向とは異なる方向に進行する。このとき、透過光Ｌ5は透過光Ｌ2と異なる方向、つまり、入射方向に対して配列軸Ｄ方向の逆の方向に進行する。このように、入射光Ｌ4は、入射方向に対して配列軸Ｄ方向の逆の方向に一定の角度だけ傾いた左円偏光の透過光Ｌ5に変換される。
液晶層３４と同様、液晶層３６も、形成された液晶配向パターンの１周期Λを変化させることにより、透過光Ｌ2およびＬ5の屈折の角度を調節できる。具体的には、液晶層３６も、液晶配向パターンの１周期Λが短いほど、互いに隣接した液晶化合物４０を通過した光同士が強く干渉するため、透過光Ｌ2およびＬ5を大きく屈折させることができる。
また、矢印Ｄ方向に沿って回転する、液晶化合物４０の光学軸４０Ａの回転方向を逆方向にすることにより、透過光の屈折の方向を、逆方向にできる。すなわち、図２４～図２７に示す例では、矢印Ｄ方向に向かう光学軸４０Ａの回転方向は時計回りであるが、この回転方向を反時計回りにすることで、透過光の屈折の方向を、逆方向にできる。
なお、回折効率の観点から、このような、入射光を透過回折する液晶回折素子を用いる場合も、液晶化合物が捩れて回転（捩れ角が３６０°未満）している領域を有する液晶回折素子を用いるのが好ましい。特に、導光板内を全反射する角度に光を回折する場合、回折効率の観点から、液晶化合物が捩れて回転する領域を有する液晶回折素子を好適に用いることができる。また、液晶化合物が捩れて回転する角度が異なる液晶回折素子を積層して用いることや、液晶化合物が捩れて回転する方向が異なる液晶回折素子を積層して用いることは、回折効率の観点から好ましい。
本発明の導光素子において、各回折素子として体積ホログラム型回折素子、および、偏光回折素子のいずれを用いてもよい。また、異なる種類の回折素子を組み合わせて用いてもよい。例えば、入射回折素子として体積ホログラム型回折素子を用い、中間回折素子および出射回折素子として偏光回折素子（液晶回折素子）を用いてもよい。例えば、第１Ａ入射回折素子と第２Ａ入射回折素子とで異なる種類の回折素子を用いてもよい。同様に、第１Ａ中間回折素子と第２Ａ中間回折素子、および、第１Ａ出射回折素子と第２Ａ出射回折素子とで異なる種類の回折素子を用いてもよい。
本発明の導光素子および画像表示装置は、視認の改善のため、射出瞳を拡大する回折光学方法を用いてもよい。
具体的には複数個の回折要素（回折素子）を使用する光学的方法、すなわち内結合、中間および外結合回折要素を備えた回折光学方法を用いることができる。本方法は特表２００８－５４６０２０号公報に詳しく記載がある。
以上、本発明の導光素子および画像表示装置について詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、使用量、物質量、割合、処理内容、および、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
［実施例１－１］
＜入射回折素子Ｇの作製＞
（配向膜の形成）
支持体としてガラス基板を用意した。支持体上に、下記の配向膜形成用塗布液をスピンコートで塗布した。この配向膜形成用塗布液の塗膜が形成された支持体を６０℃のホットプレート上で６０秒間乾燥し、配向膜を形成した。
配向膜形成用塗布液
――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記光配向用素材 １．００質量部
水 １６．００質量部
ブトキシエタノール ４２．００質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル ４２．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
－光配向用素材－
Figure 0007303326000001
（配向膜の露光）
図２３に示す露光装置を用いて配向膜を露光して、配向パターンを有する配向膜Ｐ－１を形成した。
露光装置において、レーザとして波長（３２５ｎｍ）のレーザ光を出射するものを用いた。干渉光による露光量を１０００ｍＪ／ｃｍ2とした。なお、２つのレーザ光およびの干渉により形成される配向パターンの１周期（光学軸が１８０°回転する長さ）は、２つの光の交差角（交差角α）を変化させることによって制御した。
（液晶層の形成）
第１入射回折素子Ｇを形成する液晶組成物として、下記の組成物Ａ－１を調製した。この組成物Ａ－１は、右円偏光を反射するコレステリック液晶層（コレステリック液晶相）を形成する、液晶組成物である。
組成物Ａ－１
――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物Ｌ－１ １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７）
３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、ＫＡＹＡＣＵＲＥ ＤＥＴＸ－Ｓ）
１．００質量部
キラル剤Ｃｈ－１ ５．２７質量部
メチルエチルケトン ２０４．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物Ｌ－１
Figure 0007303326000002
キラル剤Ｃｈ－１
Figure 0007303326000003
配向膜Ｐ－１上に上記の組成物Ａ－１を塗布して、塗膜をホットプレート上で８０℃に加熱し、その後、８０℃にて、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を３００ｍＪ／ｃｍ2の照射量で塗膜に照射することにより、液晶化合物の配向を固定化し、第１入射回折素子の液晶層を形成した。
塗布層の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope））で確認したところ、主面に対する法線方向（厚さ方向）のピッチ数は８ピッチであった。ピッチは、明部から明部、または暗部から暗部の主面に対する法線方向の間隔を１／２ピッチとした。また、主面に対する明部および暗部の傾いている面のピッチＰは０．３６μｍであった。ピッチＰは、明部から明部、または、暗部から暗部の傾斜面に対する法線方向の間隔を１／２ピッチとした。ここで言う明部および暗部とは、コレステリック液晶層の断面をＳＥＭで観察した際に見られる、コレステリック液晶相に由来する明部および暗部である。
入射回折素子Ｇの液晶層は、図１７に示すような周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。なお、塗布層の断面をＳＥＭで確認したところ、入射回折素子Ｇの液晶層の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物の光学軸が１８０°回転する１周期は、０．３９μｍであった。
（入射回折素子Ｒの作製）
配向膜の露光において、２つの光の交差角（交差角α）を変えて配向膜に形成される配向パターンの１周期を異なるものとし、液晶層を形成する組成物におけるキラル剤の量を４．４２質量部に変更し、膜厚を調整した以外は、入射回折素子Ｇと同様にして入射回折素子Ｒを作製した。
入射回折素子Ｒの液晶層のピッチ数は８ピッチ、液晶配向パターンにおいて、液晶化合物の光学軸が１８０°回転する１周期は、０．４５μｍであった。液晶層のピッチＰは０．４３μｍであった。
（出射回折素子の作製）
出射回折素子Ｇおよび出射回折素子Ｒは、膜厚を調整した以外は、それぞれ入射回折素子Ｇおよび入射回折素子Ｒと同様にして作製した。
各液晶層のピッチ数は２ピッチであった。
（導光素子の作製）
導光板として、大きさ６０ｍｍ×７０ｍｍ、厚み１ｍｍ、材質：ガラスの導光板を用いた。第１Ａおよび第１Ｂ入射回折素子として入射回折素子Ｇを用い、第２Ａおよび第２Ｂ入射回折素子として入射回折素子Ｒを用い、第１Ａおよび第１Ｂ出射回折素子として出射回折素子Ｇを用い、第２Ａおよび第２Ｂ出射回折素子として出射回折素子Ｒを用いた。
入射回折素子は、直径６ｍｍの大きさに切り出して用いた。出射回折素子は、２５ｍｍ×３０ｍｍの大きさに切り出して用いた。
なお、各回折素子を切り出す際には、各回折素子を導光板上に配置した際に回折構造の周期方向が所定の方向となるように、切り出す方向と回折構造の周期方向とを調整して切り出した。
導光板の一方の主面に、作製した各回折素子を接着剤を用いて貼り合わせた。
各回折素子の配置は、図１に示すような配置とした。すなわち、第１Ａ入射回折素子は、導光板の主面の右上側に配置し、第１Ｂ入射回折素子は、導光板の主面の左下側に配置し、第２Ａ入射回折素子は、導光板の主面の左上側に配置し、第２Ｂ入射回折素子は、導光板の主面の右下側に配置し、導光板の主面の中央位置に第１Ａ、第１Ｂ、第２Ａおよび第２Ｂ出射回折素子を積層して配置した。出射回折素子と入射回折素子とは上下方向に６ｍｍ離間して配置した。第１Ａ入射回折素子と第２Ａ入射回折素子とは左右方向に２０ｍｍ離間して配置した。第１Ｂ入射回折素子と第２Ｂ入射回折素子とは左右方向に２０ｍｍ離間して配置した。
また、第１Ａ入射回折素子は、回折構造の周期方向（配列軸Ｄの方向）が左下向きになるように配置し、第１Ｂ入射回折素子は、回折構造の周期方向が右上向きになるように配置し、第２Ａ入射回折素子は、回折構造の周期方向が右下向きになるように配置し、第２Ｂ入射回折素子は、回折構造の周期方向が左上向きになるように配置した。第１Ａ入射回折素子と第１Ｂ入射回折素子の回折構造の周期方向が１８０°異なるように配置し、第２Ａ入射回折素子と第２Ｂ入射回折素子の回折構造の周期方向が１８０°異なるように配置した。
また、第１Ａ出射回折素子は、回折構造の周期方向（配列軸Ｄの方向）が左下向きになるように配置し、第１Ｂ出射回折素子は、回折構造の周期方向が右上向きになるように配置し、第２Ａ出射回折素子は、回折構造の周期方向が右下向きになるように配置し、第２Ｂ出射回折素子は、回折構造の周期方向が左上向きになるように配置した。第１Ａ出射回折素子と第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向が１８０°異なるように配置し、第２Ａ出射回折素子と第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向が１８０°異なるように配置した。また、第１Ａおよび第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａおよび第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とのなす角度は９０°となるように配置した。
以上により、導光素子を作製した。
また、以降の実施例、比較例では適宜回折素子の配置を調整した。
［実施例１－２］
第１Ａおよび第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａおよび第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とのなす角度が７０°となるように、各回折素子の配置位置および向きを調整した以外は、実施例１－１と同様にして導光素子を作製した。
［比較例１］
第２Ａ入射回折素子を第１Ａ入射回折素子に積層し、第２Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向が第１Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向と一致するように第２Ａ出射回折素子の向きを変更し、第１Ｂ入射回折素子、第２Ｂ入射回折素子、第１Ｂ出射回折素子および第２Ｂ出射回折素子を有さない構成とした以外は、実施例１－１と同様にして導光素子を作製した。
すなわち、第１Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向とのなす角度は０°である。
［実施例２－１、２－２および比較例２］
第１Ａおよび第１Ｂ入射回折素子として下記の入射回折素子Ｂを用い、第１Ａおよび第１Ｂ出射回折素子として下記の出射回折素子Ｂを用い、第２Ａおよび第２Ｂ入射回折素子として入射回折素子Ｇを用い、第２Ａおよび第２Ｂ出射回折素子として出射回折素子Ｇを用いた以外はそれぞれ実施例１－１、１－２および比較例１と同様にして導光素子を作製した。
（入射回折素子Ｂの作製）
配向膜の露光において、２つの光の交差角（交差角α）を変えて配向膜に形成される配向パターンの１周期を異なるものとし、液晶層を形成する組成物におけるキラル剤の量を６．１０質量部に変更し、膜厚を調整した以外は、入射回折素子Ｇと同様にして入射回折素子Ｂを作製した。
入射回折素子Ｂの液晶層のピッチ数は８ピッチ、液晶配向パターンにおいて、液晶化合物の光学軸が１８０°回転する１周期は、０．３２μｍであった。液晶層のピッチＰは０．３１μｍであった。
（出射回折素子Ｂの作製）
出射回折素子Ｂは、膜厚を調整した以外は、入射回折素子Ｂと同様にして作製した。
出射回折素子Ｂの液晶層のピッチ数は２ピッチであった。
［実施例３－１、３－２および比較例３］
第１Ａ入射回折素子である入射回折素子Ｂの上に、第３Ａ入射回折素子として入射回折素子Ｒを積層し、第１Ｂ入射回折素子である入射回折素子Ｂの上に、第３Ｂ入射回折素子として入射回折素子Ｒを積層し、第１Ａ、第１Ｂ、第２Ａおよび第２Ｂ出射回折素子の上に第３Ａ出射回折素子および第３Ｂ出射回折素子として２枚の出射回折素子Ｒを積層した以外は、それぞれ実施例２－１、２－２および比較例２と同様にして導光素子を作製した。
第３Ａ入射回折素子および第３Ｂ入射回折素子の回折構造の周期方向は、それぞれ第１Ａ入射回折素子、第１Ｂ入射回折素子の回折構造の周期方向と一致するように配置した。また、第３Ａ出射回折素子および第３Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向は、それぞれ第１Ａ出射回折素子、第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向と一致するように配置した。
すなわち、実施例３－１において、第３Ａおよび第３Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａおよび第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とのなす角度は９０°である。また、実施例３－２において、第３Ａおよび第３Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａおよび第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とのなす角度は７０°である。また、比較例３において、第３Ａおよび第３Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａおよび第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とのなす角度は０°である。
［実施例４－１］
図６に示すような中間回折素子を有する導光素子を以下のようにして作製した。
（中間回折素子Ｇの作製）
配向膜の露光において、２つの光の交差角（交差角α）を変えて配向膜に形成される配向パターンの１周期を異なるものとし、液晶層を形成する組成物におけるキラル剤の量を４．６４質量部に変更し、膜厚を調整した以外は、入射回折素子Ｇと同様にして中間回折素子Ｇを作製した。
中間回折素子Ｇの液晶層のピッチ数は２ピッチ、液晶配向パターンにおいて、液晶化合物の光学軸が１８０°回転する１周期は、０．２８μｍであった。液晶層のピッチＰは０．４１μｍであった。
（中間回折素子Ｒの作製）
配向膜の露光において、２つの光の交差角（交差角α）を変えて配向膜に形成される配向パターンの１周期を異なるものとし、液晶層を形成する組成物におけるキラル剤の量を３．９４質量部に変更し、膜厚を調整した以外は、入射回折素子Ｒと同様にして中間回折素子Ｒを作製した。
中間回折素子Ｒの液晶層のピッチ数は２ピッチ、液晶配向パターンにおいて、液晶化合物の光学軸が１８０°回転する１周期は、０．３２μｍであった。液晶層のピッチＰは０．４８μｍであった。
（導光素子の作製）
導光板として、大きさ６０ｍｍ×７０ｍｍ、厚み１ｍｍ、材質：ガラスの導光板を用いた。第１Ａおよび第１Ｂ入射回折素子として入射回折素子Ｇを用い、第２Ａおよび第２Ｂ入射回折素子として入射回折素子Ｒを用い、第１Ａおよび第１Ｂ中間回折素子として中間回折素子Ｇを用い、第２Ａおよび第２Ｂ中間回折素子として中間回折素子Ｒを用い、第１Ａおよび第１Ｂ出射回折素子として出射回折素子Ｇを用い、第２Ａおよび第２Ｂ出射回折素子として出射回折素子Ｒを用いた。
入射回折素子は、直径６ｍｍの大きさに切り出して用いた。中間回折素子は、１２ｍｍ（最大）×２２ｍｍの大きさに切り出して用いた。出射回折素子は、２５ｍｍ×３０ｍｍの大きさに切り出して用いた。
なお、各回折素子を切り出す際には、各回折素子を導光板上に配置した際に回折構造の周期方向が所定の方向となるように、切り出す方向と回折構造の周期方向とを調整して切り出した。
導光板の一方の主面に、作製した各回折素子を接着剤を用いて貼り合わせた。
各回折素子の配置は、図６に示すような配置とした。すなわち、第１Ａ入射回折素子は、導光板の主面の上側中央右に配置し、第１Ｂ入射回折素子は、導光板の主面の下側中央左に配置し、第２Ａ入射回折素子は、導光板の主面の上側中央左に配置し、第２Ｂ入射回折素子は、導光板の主面の下側中央右に配置した、また、第１Ａ入射回折素子の右側に第１Ａ中間回折素子を配置し、第２Ａ入射回折素子の左側に第２Ａ中間回折素子を配置し、第１Ｂ入射回折素子の左側に第１Ｂ中間回折素子を配置し、第２Ｂ入射回折素子の右側に第２Ｂ中間回折素子を配置した。また、導光板の主面の中央位置に第１Ａ、第１Ｂ、第２Ａおよび第２Ｂ出射回折素子を積層して配置した。出射回折素子と入射回折素子とは上下方向に６ｍｍ離間して配置した。第１Ａ入射回折素子と第２Ａ入射回折素子とは左右方向に１ｍｍ離間して配置した。第１Ｂ入射回折素子と第２Ｂ入射回折素子とは左右方向に１ｍｍ離間して配置した。第１Ａ入射回折素子と第１Ａ中間回折素子とは左右方向に１ｍｍ離間して配置した。第２Ａ入射回折素子と第２Ａ中間回折素子とは左右方向に１ｍｍ離間して配置した。第１Ｂ入射回折素子と第１Ｂ中間回折素子とは左右方向に１ｍｍ離間して配置した。第２Ｂ入射回折素子と第２Ｂ中間回折素子とは左右方向に１ｍｍ離間して配置した。
また、第１Ａ入射回折素子は、回折素子の周期方向（配列軸Ｄの方向）が右向きになるように配置し、第１Ｂ入射回折素子は、回折素子の周期方向が左向きになるように配置し、第２Ａ入射回折素子は、回折素子の周期方向が左向きになるように配置し、第２Ｂ入射回折素子は、回折素子の周期方向が右向きになるように配置した。
各中間回折素子は、入射した光を出射回折素子の方向に回折するように、回折素子の周期方向を調整して配置した。
また、第１Ａ出射回折素子は、回折素子の周期方向（配列軸Ｄの方向）が左下向きになるように配置し、第１Ｂ出射回折素子は、回折素子の周期方向が右上向きになるように配置し、第２Ａ出射回折素子は、回折素子の周期方向が右下向きになるように配置し、第２Ｂ出射回折素子は、回折素子の周期方向が左上向きになるように配置した。第１Ａ出射回折素子と第１Ｂ出射回折素子の回折素子の周期方向が１８０°異なるように配置し、第２Ａ出射回折素子と第２Ｂ出射回折素子の回折素子の周期方向が１８０°異なるように配置した。また、第１Ａおよび第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａおよび第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とのなす角度は９０°となるように配置した。
以上により、導光素子を作製した。
［実施例４－２］
第１Ａおよび第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａおよび第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とのなす角度が７０°となるように、各回折素子の配置位置および向きを調整した以外は、実施例４－１と同様にして導光素子を作製した。
［比較例４］
第２Ａ入射回折素子を第１Ａ入射回折素子に積層し、第２Ａ中間回折素子を第１Ａ中間回折素子に積層し、第２Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向が第１Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向と一致するように第２Ａ出射回折素子の向きを変更し、第１Ｂ入射回折素子、第２Ｂ入射回折素子、第１Ｂ中間回折素子、第２Ｂ中間回折素子、第１Ｂ出射回折素子および第２Ｂ出射回折素子を有さない構成とした以外は、実施例４－１と同様にして導光素子を作製した。
すなわち、第１Ａおよび第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａおよび第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とのなす角度は０°である。
［実施例５－１、５－２および比較例５］
第１Ａおよび第１Ｂ入射回折素子として入射回折素子Ｂを用い、第１Ａおよび第１Ｂ中間回折素子として下記の中間回折素子Ｂを用い、第１Ａおよび第１Ｂ出射回折素子として出射回折素子Ｂを用い、第２Ａおよび第２Ｂ入射回折素子として入射回折素子Ｇを用い、第２Ａおよび第２Ｂ中間回折素子として中間回折素子Ｇを用い、第２Ａおよび第２Ｂ出射回折素子として出射回折素子Ｇを用い、第３Ａおよび第３Ｂ入射回折素子として入射回折素子Ｒを用い、第３Ａおよび第３Ｂ中間回折素子として中間回折素子Ｒを用い、第３Ａおよび第３Ｂ出射回折素子として出射回折素子Ｒを用いた以外はそれぞれ実施例４－１、４－２および比較例４と同様にして導光素子を作製した。
すなわち、第１Ａ入射回折素子としての入射回折素子Ｂと、第３Ａ入射回折素子としての入射回折素子Ｒを積層し、第１Ｂ入射回折素子としての入射回折素子Ｂと、第３Ｂ入射回折素子としての入射回折素子Ｒを積層し、第１Ａ中間回折素子としての中間回折素子Ｂと、第３Ａ中間回折素子としての中間回折素子Ｒを積層し、第１Ｂ中間回折素子としての中間回折素子Ｂの上に、第３Ｂ中間回折素子としての中間回折素子Ｒを積層し、第１Ａ、第１Ｂ、第２Ａ、第２Ｂ、第３Ａおよび第３Ｂ出射回折素子としてそれぞれ２枚の出射回折素子Ｂ、出射回折素子Ｇおよび出射回折素子Ｒを積層した。
（中間回折素子Ｂの作製）
配向膜の露光において、２つの光の交差角（交差角α）を変えて配向膜に形成される配向パターンの１周期を異なるものとし、液晶層を形成する組成物におけるキラル剤の量を５．５７質量部に変更し、膜厚を調整した以外は、中間回折素子Ｇと同様にして中間回折素子Ｂを作製した。
液晶層のピッチ数は２ピッチ、液晶配向パターンにおいて、液晶化合物の光学軸が１８０°回転する１周期は、０．２３μｍであった。液晶層のピッチＰは０．３４μｍであった。
［評価］
作製した各導光素子について、多重像および視野角を評価した。
（多重像）
ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）に投射光源と凸レンズとを組み合わせたプロジェクションディスプレイを用意した。プロジェクションディスプレイを、入射回折素子に向けて画像を照射するように配置して画像表示装置を作製した。なお、プロジェクションディスプレイと入射回折素子間に円偏光板を配置し、入射回折素子に対して右円偏光の画像を投影した。また、入射回折素子の配置に応じてプロジェクションディスプレイを複数用いた。なお、各プロジェクションディスプレイは、対応する入射回折素子に応じた色（波長）の画像を照射するものとした。また、各プロジェクションディスプレイは、第１Ａおよび第１Ｂ入射回折素子には同じ画像を照射し、第２Ａおよび第２Ｂ入射回折素子には同じ画像を照射し、第３Ａおよび第３Ｂ入射回折素子には同じ画像を照射する構成とした。
作製した画像表示装置を用いて画像を表示して、多重像を以下の基準で評価した。
・Ａ：多重像の発生がほとんど視認されなかった
・Ｂ：多重像の発生がわずかに視認されるが、軽微なであった
・Ｃ：多重像の発生が弱く視認されるが、許容内であった
・Ｄ：多重像の発生が視認され、目立っていた
（視野角）
各導光素子に光を照射して、視野角を評価した。
なお、実施例１－１、１－２、４－１、４－２および比較例１、４については、波長５３２ｎｍおよび波長６３５ｎｍの光を用いて評価した。実施例２－１、２－２および比較例２については、波長４５０ｎｍおよび波長５３２ｎｍの光を用いて評価した。実施例３－１、３－２、５－１、５－２および比較例３、５については、波長４５０ｎｍ、波長５３２ｎｍおよび波長６３５ｎｍの光を用いて評価した。
光源から出射した光を直線偏光子およびλ／４板を透過させて右円偏光の光とした。この光を導光素子の入射回折素子に入射させて出射回折素子から出射した光の光量をパワーメータで測定した。なお、測定箇所は出射回折素子の中央からの出射光を測定した。また、導光板主面に対する法線方向を０°としたときに、入射回折素子への光の入射角は－３０°から３０°まで２．５°刻みで変化させた（水平方向）。パワーメータの有効口径が２ｍｍΦとなるようにピンホールを配置し、出射光がピンホールの中心を透過するようにして光量を測定し評価を行った。出射光量が最も大きくなる出射角度の光量に対し、３０％以上の出射光量となる角度範囲を視野角として評価した。なお、２波長以上の光を用いた場合は、各波長で評価を行い、評価に用いた全ての波長で前述の条件を満たす角度範囲を視野角とした。
上記で作製した各導光素子に光を照射して、視野角を以下の基準で評価した。
・Ａ：対応する比較例に対し、視野角が１．５倍以上
・Ｂ：対応する比較例に対し、視野角が１．３倍以上、１．５倍未満
・Ｃ：対応する比較例に対し、視野角が１．１倍以上、１．３倍未満
・Ｄ：対応する比較例に対し、視野角が１．１倍未満
結果を下記の表に示す。
Figure 0007303326000004
表１から、第１Ａおよび第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａおよび第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とが交差している本発明の導光素子の実施例は、第１Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向とが交差していない比較例に比べて、多重像の発生が抑制されていることがわかる。また、本発明の実施例は、同じ画像を導光板内を異なる２つの経路（２系統）で導光して表示するので、視野角が広くなることがわかる。
また、実施例１－１と実施例１－２、実施例２－１と実施例２－２、実施例３－１と実施例３－２、実施例４－１と実施例４－２、実施例５－１と実施例５－２のそれぞれの対比から、第１Ａおよび第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向と、第２Ａおよび第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向との交差角は、７０°以上が好ましく、９０°以上がより好ましいことがわかる。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
ＡＲグラスなど、導光を利用する各種の光学装置に好適に利用可能である。
１０、１０ａ～１０ｃ 画像表示装置
１２、１２Ｂ1、１２Ｇ1、１２Ｇ2、１２ＲＢ1 表示素子
１４、１４ａ～１４ｃ 導光素子
１６ 導光板
１７Ａ 第１Ａ入射回折素子
１７Ｂ 第１Ｂ入射回折素子
１８Ａ 第２Ａ入射回折素子
１８Ｂ 第２Ｂ入射回折素子
１９Ａ 第３Ａ入射回折素子
１９Ｂ 第３Ｂ入射回折素子
２０Ａ 第１Ａ中間回折素子
２０Ｂ 第１Ｂ中間回折素子
２１Ａ 第２Ａ中間回折素子
２１Ｂ 第２Ｂ中間回折素子
２２Ａ 第３Ａ中間回折素子
２２Ｂ 第３Ｂ中間回折素子
２３Ａ 第１Ａ出射回折素子
２３Ｂ 第１Ｂ出射回折素子
２４Ａ 第２Ａ出射回折素子
２４Ｂ 第２Ｂ出射回折素子
２５Ａ 第３Ａ出射回折素子
２５Ｂ 第３Ｂ出射回折素子
３０ 支持体
３２ 配向膜
３４、３６ 液晶層
４０ 液晶化合物
４０Ａ 光学軸
４２ 明部
４４ 暗部
６０ 露光装置
６２ レーザ
６４ 光源
６５ λ／２板
６８ 偏光ビームスプリッター
７０Ａ，７０Ｂ ミラー
７２Ａ，７２Ｂ λ／４板
１０８ 体積ホログラム型回折素子
１１０、１１２ 領域
ＲR 赤色の右円偏光
Ｍ レーザ光
ＭＡ，ＭＢ 光線
ＰO 直線偏光
ＰR 右円偏光
ＰL 左円偏光
Ｑ 絶対位相
Ｅ，Ｅ１，Ｅ２ 等位相面
Ｌ１，Ｌ４ 入射光
Ｌ２，Ｌ５ 透過光
Ｕ 使用者
Ｄ、Ｄ1a、Ｄ1b、Ｄ2a、Ｄ2b、Ｄ3a、Ｄ3b 配列軸
Λ、Λin1、Λin2、Λin3、Λmid1、Λmid2、Λmid3、Λout1、Λout2、Λout3 回折構造の周期
Ｐ、Ｐin1、Ｐin2、Ｐin3、Ｐmid1、Ｐmid2、Ｐmid3、Ｐout1、Ｐout2、Ｐout3 ピッチ

Claims (25)

  1. 導光板と、前記導光板に設けられる第１Ａ入射回折素子、第１Ｂ入射回折素子、第２Ａ入射回折素子、第２Ｂ入射回折素子、第１Ａ出射回折素子、第１Ｂ出射回折素子、第２Ａ出射回折素子および第２Ｂ出射回折素子とを有し、
    前記第１Ａ入射回折素子、前記第１Ｂ入射回折素子、前記第１Ａ出射回折素子、および、前記第１Ｂ出射回折素子は、同じ波長域の光を回折するものであり、
    前記第２Ａ入射回折素子、前記第２Ｂ入射回折素子、前記第２Ａ出射回折素子、および、前記第２Ｂ出射回折素子は、同じ波長域の光を回折するものであり、
    前記第１Ａ入射回折素子および前記第２Ａ入射回折素子は、入射した光を互いに異なる方向に回折して、前記導光板に入射させるものであり、
    前記第１Ｂ入射回折素子および前記第２Ｂ入射回折素子は、入射した光を互いに異なる方向に回折して、前記導光板に入射させるものであり、
    前記第１Ａ出射回折素子は、前記第１Ａ入射回折素子によって回折され、前記導光板内を伝搬された光を前記導光板から出射させるものであり、
    前記第１Ｂ出射回折素子は、前記第１Ｂ入射回折素子によって回折され、前記導光板内を伝搬された光を前記導光板から出射させるものであり、
    前記第２Ａ出射回折素子は、前記第２Ａ入射回折素子によって回折され、前記導光板内を伝搬された光を前記導光板から出射させるものであり、
    前記第２Ｂ出射回折素子は、前記第２Ｂ入射回折素子によって回折され、前記導光板内を伝搬された光を前記導光板から出射させるものであり、
    前記第１Ａ入射回折素子の回折構造の周期と、前記第２Ａ入射回折素子および前記第２Ｂ入射回折素子の回折構造の周期とが異なり、
    前記第１Ｂ入射回折素子の回折構造の周期と、前記第２Ａ入射回折素子および前記第２Ｂ入射回折素子の回折構造の周期とが異なり、
    前記第１Ａ出射回折素子の回折構造の周期と、前記第２Ａ出射回折素子および前記第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期とが異なり、
    前記第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期と、前記第２Ａ出射回折素子および前記第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期とが異なり、
    前記第１Ａ出射回折素子、前記第１Ｂ出射回折素子、前記第２Ａ出射回折素子、および、前記第２Ｂ出射回折素子は、前記導光板の主面の面方向において重複する位置に配置されており、
    前記第１Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向と、前記第２Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向および前記第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とが交差しており、
    前記第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向と、前記第２Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向および前記第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とが交差している導光素子。
  2. さらに、前記導光板に設けられる第１Ａ中間回折素子、第１Ｂ中間回折素子、第２Ａ中間回折素子および第２Ｂ中間回折素子を有し、
    前記第１Ａ中間回折素子は、前記第１Ａ入射回折素子によって回折され、前記導光板内を伝搬された光を、前記第１Ａ出射回折素子に向けて回折し、
    前記第１Ｂ中間回折素子は、前記第１Ｂ入射回折素子によって回折され、前記導光板内を伝搬された光を、前記第１Ｂ出射回折素子に向けて回折し、
    前記第２Ａ中間回折素子は、前記第２Ａ入射回折素子によって回折され、前記導光板内を伝搬された光を、前記第２Ａ出射回折素子に向けて回折し、
    前記第２Ｂ中間回折素子は、前記第２Ｂ入射回折素子によって回折され、前記導光板内を伝搬された光を、前記第２Ｂ出射回折素子に向けて回折し、
    前記第１Ａ中間回折素子の回折構造の周期と、前記第２Ａ中間回折素子および前記第２Ｂ中間回折素子の回折構造の周期とが異なり、
    前記第１Ｂ中間回折素子の回折構造の周期と、前記第２Ａ中間回折素子および前記第２Ｂ中間回折素子の回折構造の周期とが異なる請求項１に記載の導光素子。
  3. 前記第１Ａ中間回折素子、前記第１Ｂ中間回折素子、前記第２Ａ中間回折素子および前記第２Ｂ中間回折素子はそれぞれ、体積ホログラム型回折素子、および、偏光回折素子のいずれかである請求項２に記載の導光素子。
  4. 前記第１Ａ入射回折素子、前記第１Ｂ入射回折素子、前記第２Ａ入射回折素子、前記第２Ｂ入射回折素子、前記第１Ａ出射回折素子、前記第１Ｂ出射回折素子、前記第２Ａ出射回折素子および前記第２Ｂ出射回折素子はそれぞれ、体積ホログラム型回折素子、および、偏光回折素子のいずれかである請求項１～３のいずれか一項に記載の導光素子。
  5. 前記偏光回折素子が、液晶化合物を含む組成物を用いて形成され、前記液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する、液晶回折素子である請求項３または４に記載の導光素子。
  6. 前記液晶回折素子が、前記液晶化合物の光学軸の向きが厚さ方向で捩じれ回転している領域を有する請求項５に記載の導光素子。
  7. 前記液晶回折素子が、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層を有する請求項５または６に記載の導光素子。
  8. 前記第１Ａ出射回折素子と前記第２Ａ出射回折素子、および、前記第１Ｂ出射回折素子と前記第２Ｂ出射回折素子の少なくとも一方は、コレステリック液晶相の螺旋の捩れの回転方向が異なる請求項７に記載の導光素子。
  9. 前記液晶回折素子は、前記液晶回折素子の主面の法線方向および法線に対して傾斜した方向から面内レタデーションを測定した際に、遅相軸面内および進相軸面内のいずれかにおいて、面内レタデーションが最小となる方向が前記法線方向から傾斜している請求項５～８のいずれか一項に記載の導光素子。
  10. 前記第１Ａ出射回折素子、前記第１Ｂ出射回折素子、前記第２Ａ出射回折素子および前記第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期が０．１μｍ～１０μｍである請求項１～９のいずれか一項に記載の導光素子。
  11. 前記第１Ａ入射回折素子と前記第１Ｂ入射回折素子、および、前記第２Ａ入射回折素子と前記第２Ｂ入射回折素子の少なくとも一方が積層されている請求項１～１０のいずれか一項に記載の導光素子。
  12. 前記第１Ａ入射回折素子、前記第１Ｂ入射回折素子、前記第２Ａ入射回折素子および前記第２Ｂ入射回折素子が、前記導光板の面方向の異なる位置に配列されている請求項１～１０のいずれか一項に記載の導光素子。
  13. さらに、前記導光板に設けられる第３Ａ入射回折素子、第３Ｂ入射回折素子、第３Ａ出射回折素子および第３Ｂ出射回折素子を有し、
    前記第３Ａ入射回折素子、前記第３Ｂ入射回折素子、前記第３Ａ出射回折素子、および、前記第３Ｂ出射回折素子は、同じ波長域の光を回折するものであり、
    前記第３Ａ入射回折素子は前記第２Ａ入射回折素子とは、入射した光を互いに異なる方向に回折して、前記導光板に入射させるものであり、
    前記第３Ｂ入射回折素子は前記第２Ｂ入射回折素子とは、入射した光を互いに異なる方向に回折して、前記導光板に入射させるものであり、
    前記第３Ａ出射回折素子は、前記第３Ａ入射回折素子によって回折され、前記導光板内を伝搬された光を前記導光板から出射させるものであり、
    前記第３Ｂ出射回折素子は、前記第３Ｂ入射回折素子によって回折され、前記導光板内を伝搬された光を前記導光板から出射させるものであり、
    前記第３Ａ入射回折素子および前記第３Ｂ入射回折素子の回折構造の周期は、前記第１Ａ入射回折素子および前記第１Ｂ入射回折素子の回折構造の周期、ならびに、前記第２Ａ入射回折素子および前記第２Ｂ入射回折素子の回折構造の周期と異なり、
    前記第３Ａ出射回折素子および前記第３Ｂ出射回折素子の回折構造の周期は、前記第１Ａ出射回折素子および前記第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期、ならびに、前記第２Ａ出射回折素子および前記第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期と異なり、
    前記第３Ａ出射回折素子および前記第３Ｂ出射回折素子は、前記第２Ａ出射回折素子および前記第２Ｂ出射回折素子と、前記導光板の主面の面方向において重複する位置に配置されており、
    前記第３Ａ出射回折素子の回折構造の周期方向と、前記第２Ａ出射回折素子および前記第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とが交差しており、
    前記第３Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向と、前記第２Ａ出射回折素子および前記第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期方向とが交差している請求項１～１２のいずれか一項に記載の導光素子。
  14. 前記第１Ａ入射回折素子および前記第１Ｂ入射回折素子の回折構造の周期をΛin1とし、
    前記第２Ａ入射回折素子および前記第２Ｂ入射回折素子の回折構造の周期をΛin2とし、
    前記第３Ａ入射回折素子および前記第３Ｂ入射回折素子の回折構造の周期をΛin3とし、
    前記第１Ａ出射回折素子および前記第１Ｂ出射回折素子の回折構造の周期をΛout1とし、
    前記第２Ａ出射回折素子および前記第２Ｂ出射回折素子の回折構造の周期をΛout2とし、
    前記第３Ａ出射回折素子および前記第３Ｂ出射回折素子の回折構造の周期をΛout3とすると、
    Λin1＜Λin2＜Λin3
    Λout1＜Λout2＜Λout3
    を満たす請求項１３に記載の導光素子。
  15. さらに、前記導光板に設けられる、第１Ａ中間回折素子、第１Ｂ中間回折素子、第２Ａ中間回折素子、第２Ｂ中間回折素子、第３Ａ中間回折素子、および、第３Ｂ中間回折素子を有し、
    前記第３Ａ中間回折素子は、前記第３Ａ入射回折素子によって回折され、前記導光板内を伝搬された光を、前記第３Ａ出射回折素子に向けて回折し、
    前記第３Ｂ中間回折素子は、前記第３Ｂ入射回折素子によって回折され、前記導光板内を伝搬された光を、前記第３Ｂ出射回折素子に向けて回折し、
    前記第３Ａ中間回折素子の回折構造の周期と、前記第２Ａ中間回折素子および前記第２Ｂ中間回折素子の回折構造の周期とが異なり、
    前記第３Ｂ中間回折素子の回折構造の周期と、前記第２Ａ中間回折素子および前記第２Ｂ中間回折素子の回折構造の周期とが異なる請求項１３または１４に記載の導光素子。
  16. 前記第１Ａ中間回折素子および前記第１Ｂ中間回折素子の回折構造の周期をΛmid1とし、
    前記第２Ａ中間回折素子および前記第２Ｂ中間回折素子の回折構造の周期をΛmid2とし、
    前記第３Ａ中間回折素子および前記第３Ｂ中間回折素子の回折構造の周期をΛmid3とすると、
    Λmid1＜Λmid2＜Λmid3
    を満たす請求項１５に記載の導光素子。
  17. 前記第３Ａ中間回折素子、および、前記第３Ｂ中間回折素子はそれぞれ、体積ホログラム型回折素子、および、偏光回折素子のいずれかである請求項１５または１６に記載の導光素子。
  18. 前記第３Ａ入射回折素子、前記第３Ｂ入射回折素子、前記第３Ａ出射回折素子および前記第３Ｂ出射回折素子はそれぞれ、体積ホログラム型回折素子、および、偏光回折素子のいずれかである請求項１３～１７のいずれか一項に記載の導光素子。
  19. 前記偏光回折素子が、液晶化合物を含む組成物を用いて形成され、前記液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する液晶層を有する液晶回折素子である請求項１７または１８に記載の導光素子。
  20. 前記液晶回折素子が、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層を有する請求項１９に記載の導光素子。
  21. 前記第３Ａ出射回折素子と前記第２Ａ出射回折素子、および、前記第３Ｂ出射回折素子と前記第２Ｂ出射回折素子の少なくとも一方は、コレステリック液晶相の螺旋の捩れの回転方向が異なる請求項２０に記載の導光素子。
  22. 前記液晶回折素子は、前記液晶回折素子の主面の法線方向および法線に対して傾斜した方向から面内レタデーションを測定した際に、遅相軸面内および進相軸面内のいずれかにおいて、面内レタデーションが最小となる方向が前記法線方向から傾斜している請求項２０または２１に記載の導光素子。
  23. 走査型電子顕微鏡によって観察される前記液晶層の断面において、液晶相に由来する明部および暗部の、前記明部から前記明部、または、前記暗部から前記暗部の、前記明部または前記暗部が成す線の法線方向における間隔を１／２ピッチとした際に、
    前記第１Ａ入射回折素子および前記第１Ｂ入射回折素子におけるピッチをＰin1とし、
    前記第２Ａ入射回折素子および前記第２Ｂ入射回折素子におけるピッチをＰin2とし、
    前記第３Ａ入射回折素子および前記第３Ｂ入射回折素子におけるピッチをＰin3とし、
    前記第１Ａ出射回折素子および前記第１Ｂ出射回折素子におけるピッチをＰout1とし、
    前記第２Ａ出射回折素子および前記第２Ｂ出射回折素子におけるピッチをＰout2とし、
    前記第３Ａ出射回折素子および前記第３Ｂ出射回折素子におけるピッチをＰout3とすると、
    Ｐin1＜Ｐin2＜Ｐin3、
    Ｐout1＜Ｐout2＜Ｐout3
    を満たす請求項２０～２２のいずれか一項に記載の導光素子。
  24. 請求項１～２３のいずれか一項に記載の導光素子と、
    前記導光素子の前記第１Ａ入射回折素子、前記第１Ｂ入射回折素子、前記第２Ａ入射回折素子および前記第２Ｂ入射回折素子に画像を照射する表示素子と、を有する画像表示装置。
  25. 請求項１３～２３のいずれか一項に記載の導光素子と、
    前記導光素子の前記第１Ａ入射回折素子、前記第１Ｂ入射回折素子、前記第２Ａ入射回折素子、前記第２Ｂ入射回折素子、前記第３Ａ入射回折素子および前記第３Ｂ入射回折素子に画像を照射する表示素子と、を有する画像表示装置。
JP2021561270A 2019-11-26 2020-11-10 導光素子および画像表示装置 Active JP7303326B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019212856 2019-11-26
JP2019212856 2019-11-26
PCT/JP2020/041805 WO2021106542A1 (ja) 2019-11-26 2020-11-10 導光素子および画像表示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2021106542A1 JPWO2021106542A1 (ja) 2021-06-03
JP7303326B2 true JP7303326B2 (ja) 2023-07-04

Family

ID=76130163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021561270A Active JP7303326B2 (ja) 2019-11-26 2020-11-10 導光素子および画像表示装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220283434A1 (ja)
JP (1) JP7303326B2 (ja)
WO (1) WO2021106542A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017180403A1 (en) 2016-04-13 2017-10-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Waveguides with extended field of view
JP2019502941A (ja) 2015-11-13 2019-01-31 蘇州蘇大維格科技集団股▲分▼有限公司 指向性カラーフィルタ及び裸眼３ｄディスプレイ装置
US20190033723A1 (en) 2016-04-08 2019-01-31 Carl Zeiss Smt Gmbh Euv collector for use in an euv projection exposure apparatus
CN109521506A (zh) 2017-09-20 2019-03-26 苏州苏大维格光电科技股份有限公司 纳米镜片、近眼显示方法及近眼显示装置
CN110178077A (zh) 2016-11-18 2019-08-27 奇跃公司 用于重定向具有宽入射角范围的光的多层液晶衍射光栅

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019502941A (ja) 2015-11-13 2019-01-31 蘇州蘇大維格科技集団股▲分▼有限公司 指向性カラーフィルタ及び裸眼３ｄディスプレイ装置
US20190033723A1 (en) 2016-04-08 2019-01-31 Carl Zeiss Smt Gmbh Euv collector for use in an euv projection exposure apparatus
WO2017180403A1 (en) 2016-04-13 2017-10-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Waveguides with extended field of view
CN110178077A (zh) 2016-11-18 2019-08-27 奇跃公司 用于重定向具有宽入射角范围的光的多层液晶衍射光栅
CN109521506A (zh) 2017-09-20 2019-03-26 苏州苏大维格光电科技股份有限公司 纳米镜片、近眼显示方法及近眼显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20220283434A1 (en) 2022-09-08
WO2021106542A1 (ja) 2021-06-03
JPWO2021106542A1 (ja) 2021-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7153087B2 (ja) 導光素子、画像表示装置およびセンシング装置
JP7229274B2 (ja) 液晶回折素子および導光素子
JP7175995B2 (ja) 光学積層体、導光素子および画像表示装置
JP7199521B2 (ja) 導光素子および画像表示装置
WO2020075711A1 (ja) 光学積層体、導光素子およびａｒ表示デバイス
JP7483111B2 (ja) 光学素子および画像表示装置
JP7561763B2 (ja) 画像表示装置
JP7476228B2 (ja) 光学部材および画像表示装置
WO2021132015A1 (ja) 光学素子の製造方法および光学素子
WO2021200228A1 (ja) 導光素子
JP7360481B2 (ja) 光学素子および画像表示装置
JP7303326B2 (ja) 導光素子および画像表示装置
JP7292414B2 (ja) 導光素子および画像表示装置
JP7470714B2 (ja) 導光素子および画像表示装置
JP7482991B2 (ja) 光学素子および画像表示装置
JP7526743B2 (ja) 画像表示装置およびａｒグラス
JP7416941B2 (ja) 光学素子および画像表示装置
JP7545296B2 (ja) 画像表示システム
JP7519271B2 (ja) 画像表示システム
WO2024219425A1 (ja) 画像表示装置およびａｒグラス
WO2023085398A1 (ja) 光学素子、および、画像表示装置
WO2022070942A1 (ja) 光学素子
WO2022239859A1 (ja) 光学素子、画像表示装置、ヘッドマウントディスプレイ、センシング装置、アイトラッキング装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220518

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230613

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230622

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7303326

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150